(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水処理システムであって、
前記水処理システムを通して水を移送するポンプと、
紫外光透過リアクタと、
前記水に照射するための紫外光ランプと、
前記ポンプ及び前記紫外光ランプに給電するバッテリと、
前記バッテリを充電するための手動発電機と、
前記ポンプ、前記バッテリ、及びバッテリ充電監視回路に接続されるコントローラと、を有し、
前記コントローラが前記バッテリ充電監視回路から情報を受信することによって、前記バッテリが前記紫外光ランプを所望の強度にするための十分な電力を有しない場合、前記コントローラは、前記ポンプに給電することを禁止する水処理システム。
【請求項２】
前記紫外光ランプから光を検知するためのランプセンサをさらに有する請求項１に記載の水処理システム。
【請求項３】
前記紫外光ランプを給電するための安定器回路をさらに有する請求項２に記載の水処理システム。
【請求項４】
前記安定器回路を給電するための許可回路をさらに有する請求項３に記載の水処理システム。
【請求項５】
前記バッテリ充電監視回路は、前記バッテリに接続される請求項４に記載の水処理システム。
【請求項６】
フラッシュライトをさらに有する請求項５に記載の水処理システム。
【請求項７】
前記フラッシュライトに電圧を加えるためのフラッシュライト制御回路をさらに有する請求項６に記載の水処理システム。
【請求項８】
フィルタをさらに有する請求項７に記載の水処理システム。
【請求項９】
前記バッテリが最大充電未満の場合、電源による前記バッテリの充電を可能にするために、該電源に応答する充電制御回路をさらに有する請求項８に記載の水処理システム。
【請求項１０】
前記バッテリが最大充電の状態である場合、前記充電制御回路は、前記バッテリのさらなる充電を禁止する請求項９に記載の水処理システム。
【請求項１１】
前記電源が運転可能な場合、前記コントローラは、前記フラッシュライト制御回路が前記フラッシュライトに電圧を加えることを可能にする請求項１０に記載の水処理システム。
【請求項１２】
前記ポンプは、速度可変である請求項１１に記載の水処理システム。
【請求項１３】
ハウジングと、該ハウジング内に含まれる処理サブシステム処理部と、有する水処理システムであって、前記処理サブシステム処理部は、
ＵＶランプと、
前記処理サブシステム処理部に給電するバッテリと、
前記ハウジング内に収容され、かつ、前記バッテリに接続される充電器と、
前記バッテリに接続されるバッテリ充電監視回路と、
前記バッテリを充電するために前記充電器に接続される手動発電機と、
前記充電器に接続され、かつ、前記水処理システムの運転を管理するコントローラと、
前記コントローラに接続され、かつ、前記ＵＶランプを監視するためのランプセンサと、
前記コントローラに接続され、かつ、前記水処理システムを通して水を移送するポンプと、を有し、
前記コントローラは、前記バッテリ充電監視回路から受信した情報に応答して、前記充電器から前記バッテリに電気を選択的に供給する水処理システム。
【請求項１４】
水処理システムであって、
前記水処理システムを通して水を移送する電気ポンプと、
フィルタ、ＵＶランプ、及び、ＵＶ透過リアクタを含み、前記ＵＶランプによって水を処理することができる電気水処理サブシステムと、
前記電気ポンプ及び前記電気水処理サブシステムに電気的に接続される蓄電デバイスと、
前記蓄電デバイスを充電するための手動発電機と、
前記電気水処理サブシステム、前記電気ポンプ、及び前記蓄電デバイスに接続されるコントローラであって、前記蓄電デバイスを介して前記電気ポンプ及び前記電気水処理サブシステムを選択的に給電するコントローラと、
を有する水処理システム。
【請求項１５】
前記コントローラは、前記蓄電デバイスが前記電気水処理サブシステムに電圧を加えるための十分な電力を有しない場合、前記ポンプに電圧を加えることを禁止する請求項１４に記載の水処理システム。
【請求項１６】
前記蓄電デバイスは、前記ＵＶランプに接続される請求項１５に記載の水処理システム。
【請求項１７】
前記ＵＶランプから光を検知するためのランプセンサをさらに有する請求項１６に記載の水処理システム。
【請求項１８】
前記ＵＶランプに電圧を加えるための安定器回路をさらに有する請求項１７に記載の水処理システム。
【請求項１９】
前記安定器回路に電圧を加えるための許可回路をさらに有する請求項１８に記載の水処理システム。
【請求項２０】
前記蓄電デバイス及び前記コントローラに接続される蓄電デバイス監視回路をさらに有する請求項１９に記載の水処理システム。
【請求項２１】
フラッシュライトをさらに有する請求項２０に記載の水処理システム。
【請求項２２】
前記フラッシュライトに電圧を加えるためのフラッシュライト制御回路をさらに有する請求項２１に記載の水処理システム。
【請求項２３】
前記蓄電デバイスが最大充電未満の場合、電源による前記蓄電デバイスの充電を可能にするために、該電源に応答する充電制御回路をさらに有する請求項２２に記載の水処理システム。
【請求項２４】
前記蓄電デバイスが最大充電の状態である場合、前記充電制御回路は、前記蓄電デバイスのさらなる充電を禁止する請求項２３に記載の水処理システム。
【請求項２５】
前記電源が運転可能な場合、前記コントローラは、前記フラッシュライト制御回路が前記フラッシュライトに電圧を加えることを可能にする請求項２４に記載の水処理システム。
【請求項２６】
前記電気ポンプは、速度可変である請求項２５に記載の水処理システム。
【請求項２７】
ハウジングと、
前記ハウジング内にあり、かつ、ＵＶランプを含むＵＶ透過リアクタと、
前記ＵＶ透過リアクタを通して水を加圧することが可能であり、かつ、前記ＵＶ透過リアクタに接続される電気ポンプと、
前記電気ポンプ及び前記ＵＶランプに接続されるバッテリと、
前記ハウジング内に収納され、前記バッテリに接続され、かつ、手動操作によって前記バッテリに電圧を加える手動発電機と、
前記バッテリから前記ＵＶランプ及び前記ポンプに選択的に給電することによって、水処理システムの運転を調整するコントローラと、
を有する水処理システム。
【請求項２８】
前記コントローラは、前記電気ポンプ及び前記バッテリに接続され、前記バッテリ内の荷電量に応じて、前記電気ポンプの運転を選択的に制御する請求項２７に記載の水処理システム。
【請求項２９】
前記ＵＶランプを監視するためのランプセンサをさらに有し、
前記ランプセンサは、前記コントローラに接続される請求項２８に記載の水処理システム。
【請求項３０】
前記電気ポンプは、前記コントローラに接続される請求項２９に記載の水処理システム。
【請求項３１】
前記コントローラは、選択的に前記電気ポンプに電力を供給する請求項３０に記載の水処理システム。
【請求項３２】
前記ランプセンサは、前記ＵＶランプの運転特性に関して、前記コントローラに情報を提供し、
前記コントローラは、前記ＵＶランプの前記運転特性に応じて、前記ポンプを運転するようにプログラムされている請求項３１に記載の水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理システムに関し、特に、ポータブル水処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
水処理システムは、病原体、化学汚染物質、濁度を自ら取り除くものである。ある水処理システムでは、汚染物質を取り除くためにフィルタが使用され、水に放射線を照射するために紫外線（ＵＶ）ランプが使用される。ポンプは、そのシステムに水を通すために使用される。
【０００３】
ランプを用いた上記の様な水処理システムの操作は、電気が必要となる。しかし、水処理システムは、電気が提供されない場所で、よく必要とされる。電気が利用できない場所での仕様のための、水処理システムを開発する必要がある。
【０００４】
そのような水処理システムの１つは、パパンドリアによって権利付与された米国特許番号４，８４９，１００の「ポータブル水処理システム」に示される。その水処理システムは、微粒子フィルタ、ＵＶリアクター、脱石灰ユニットを含む。そのシステムは、ＡＣ出力及び１２ＶＤＣ電源のどちらかの電気を受電する。そのシステムは、相対的に小さいが、そのシステムは、組み立て前の状態で輸送され、使用時に組み立てられる。さらに、そのシステムは、別個の電源が必要となる。
【０００５】
別の水処理システムが、メイデン等によって権利付与された米国特許番号５，９００，２１２の「ハンドヘルド紫外光水浄化システム」に示される。メイデン・システムは、水処理用のＵＶランプを有する水処理システムを対象とする。そのシステムは、電源として機能する３．４ボルトのリチウム・バッテリを含む。メイデンシステムは、淀んだ水に対して、例えば、水筒やバケツの状態で沈められるランプを提供する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
通常のポータブル水処理システムは、無用の化学物資、病原体、又は他の汚染物質を、水から除去することが可能であるが、それらは、欠点がある。第１に、通常の水処理システムは、ＵＶランプに電気を供給する電源に接続されなければならない。そのシステムが電池を有する場合、その電池は、再充電又は新電池が獲得されるまで、使用できない。第２に、装置が、相対的に大きいことである。これらのシステムは、たいてい非常に大きく、通常のバックパック又はハンドバックに入れることはできない。ユーザが、そのシステムを、かなり遠い距離に運ばなければならない場合、これは重大な問題になり得る。最後に、水処理システムは、電池に接続される場合、電池は、その水が十分に照射されるように、ＵＶランプに、電源を供給できないかもしれない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
それゆえ、これらの欠点を克服する改良された水処理システムが、高く望まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は、水処理システム５の機能ブロック図である。フィルタ１０、ＵＶ透過リアクタ１４、及びＵＶランプ１６は、水処理システム５のための処理サブシステムを形成する。まず最初に、水は、そのシステムに入り、フイルタ１０を通過する。フィルタ１０は、カーボンフィルタのように、水から汚染物質を取り除くことができる。ポンプ１２は、直流（ＤＣ）ポンプが望ましい。ポンプ１２は、ハウジング又は入口アセンブリ内に含められる。水は、ポンプ１２を出た後、ＵＶ透過リアクタ１４を通過する。ＵＶランプ１６からの光は、ＵＶ透過リアクタ１４の中の水を浄化する。その後、水は、水処理システムを出る。
【０００９】
コントローラ１８は、水処理システム５の運転を管理する。コントローラ１８は、マイクロコントローラ、又は、マイクロプロセッサでも良い。コントローラ１８が、マイクロコントローラの場合、外部メモリ及び他の必要な回路が提供される。
【００１０】
コントローラ１８は、水が、ＵＶ透過リアクタ１４の中で十分な照射時間滞留するように、ポンプ１４を制御する。ランプセンサ２０は、コントローラ１８に、ＵＶランプ１６の運転特性に関する情報を提供する。ＵＶランプ１６が十分な強度で作動しないことを、ランプセンサ２０が検出する場合、コントローラ１８が、さらに水を処理しようとしないように、ポンプ１２を止める。ある応用例では、水処理システム５は、ユーザに濾過された水を提供しながら、ＵＶランプ１６を機能させずに、操作的に運転することができる。
【００１１】
再充電可能な蓄電デバイス２２は、水処理システム５に電気を供給する。蓄電デバイス２２は、乾電池、湿電池、コンデンサ、スーパーコンデンサ、他の蓄電装置を有する。充電制御回路２４は、電源２６はもちろんのこと蓄電デバイス２２も監視する。充電制御回路２４は、蓄電デバイス２２の状況及びタイプに関する情報を、コントローラ１８に提供する。
【００１２】
充電制御回路２４は、電源２６の状況も監視する。電源２６は、ダイナモ、スプリング・ジェネレータ、太陽電池、ＤＣ電源、又は、ＡＣ電源を有する手回しクランク発電機とすることができる。過剰な電力が、電源２６から利用可能な場合、充電制御回路２４は、蓄電デバイス２２がさらに充電できるかどうか判断する。もし可能なら、充電制御回路２４は、蓄電デバイス２２の充電を可能にする。
【００１３】
この機能を実行するために、内部メモリ、又は、コントローラ１８に接続されたメモリは、ＵＶランプ１６及びポンプ１２を運転するための電源要求を有する。電源２６によって提供される電力を比較することによって、コントローラ１８は、十分な電力が、ＵＶランプ１６及びポンプ１２を操作するためにあるかどうか判断し、そして同時に、蓄電デバイス２２を再充電する。
【００１４】
コントローラ１８は、フラッシュライト制御回路２８にも接続される。フラッシュライト制御回路２８は、フラッシュライト３０に接続される。コントローラ１８は、例えば、（後述される）フラッシュライト３０に電圧をかけるためのスイッチ３２の１つから、ある信号を受信する場合、コントローラ１８は、十分な電気が、蓄電デバイス２２から利用可能かどうかを判断する。十分な電気が利用可能な場合、コントローラ１８は、フラッシュライト制御回路２８が、フラッシュライト３０に電圧を加えることを可能にする。もし、十分な電気が無いなら、フラッシュライト３０は、電圧が加えられない。
【００１５】
ディスプレイ３４は、水処理システム５の運転についての情報を提供する。ディスプレイは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、一組の発光ダイオード、又は、ユーザに情報を提供可能な他のデバイスであっても良い。ディスプレイ３４は、オプションであり、ある応用例においては、削除される。スイッチ３２は、「フラッシュライト電源オン」又は「水を浄化せよ」のような様々なコマンドを、コントローラ１８にユーザが送ることを可能にする。コントローラは、投薬に対するＵＶ照射時間に関するプリセットタイミングを有することもでき、マイクロコントローラは、水を加圧する前の適切なＵＶ照射時間を可能にする。ＵＶ強度は、ランプが暖かくなるにつれて増加することは知られており、マイクロプロセッサは、光センサ有りで、又は、光センサ無しでこのカーブ上に適切なポイントを仮定することができる。
【００１６】
コントローラ１８は、ランプ許可回路３６にも接続されている。ランプ許可回路３６は、安定器回路３８を制御する。安定器回路３８は、ＵＶランプに電圧を加えるための良く知られた回路の１つである。
【００１７】
図２は、水処理システムを運転する方法を示す。ステップ４０では、システムが、ユーザ起動スイッチ３２によって開始された後で、コントローラ１８は、十分な電力が、ＵＶランプ１６に電圧を加えるだけ存在するか、及び、ポンプ１２及び他の現状動作中のデバイスを操作するだけ存在するかどうかを判断する。ステップ４２では、十分な電力が無い場合、ユーザに、電力不足を通知し、その処理は終了する。ステップ５６では、その処理が終了すると、ディスプレイは、そのことをユーザに示す。
【００１８】
ステップ４４では、十分な電力がある場合、ランプに電気が充電される。ステップ４８では、それから、ＵＶランプ出力が、ランプセンサ２０によってテストされる。センサが使用されてない場合、その設計は、ランプが電流センサを介してオンになることを仮定する適切な設計マージン、及び、強度レベルを確実にするための暖機時間を待つための適切な設計マージンを有するだろう。ステップ５０では、ＵＶランプ出力又はランプ電流が十分でないなら、ユーザにランプ故障を通知する。ステップ５６では、代替的に、ユーザが手動で、ランプ故障を無効にし、システムの運転を可能にする。
【００１９】
他方、ステップ５２では、ＵＶランプ出力が十分である場合、ポンプ流量が、ＵＶランプ出力に基づいて計算される。ステップ５４では、ポンプが、適当な流量で運転するように電圧が加えられる。ある実施例として、ステップ５４では、約８ワット電力が、８ガロン／分の流量で３６ミリリッタリアクタのための２５０ｍＡを流し、又は、ランプに電圧を加えるために要求される。低流量及び低電流は、電気を保存し、かつ、使用時間を延長のために使用される。
【００２０】
図３は、フラッシュライト３０の運転を示す。ステップ６０で、利用可能電力がチェックされる。十分な電力は、フラッシュライト及び現状運転中の他のデバイスに電気を流すために利用可能な場合、フラッシュライトは、充電される。ステップ６２では、もし十分な電力が無い場合、ユーザは、電力が不十分であることを通知される。ステップ６６では、その処理は、終了する。
【００２１】
図４は、水処理システム５を示す。図解された実施例では、水処理システム５は、そのシステムに水を供給する吸入口１０１、システムから水を分配するための排水口１０３、及び、水処理システム５に電気を供給するための充電クランク７６を有する。ケース７０、及び、正面７２は、水処理システム５を収納するためのハウジングを形成する。本発明の水処理システム５は、手動で充電可能であり、そのシステムに充電するための外部電源を必要としない。
水制御スイッチ９４は、システム１０を介した水の加圧を制御する。
【００２２】
図５は、水処理システム５の分解組立図である。フラッシュライト７２は、水処理システム５の他の要素に独立して使用可能である。ケース７０は、耐水性プラスチックで構成される。正面７２は、空洞７４を含む。クランク７６は、使用しない場合、クランク空洞７４の中に収納されるのが好ましい。クランク７６は、歯車８０を係合するためのポート７８を介してはめ込まれる。反射体８８は、ＵＶランプ８３の出力に対するＵＶ透過リアクタの露出を増加させるために、ＵＶランプ８３の周りにはめ込まれる。
【００２３】
充電器８２は、発電機８４に接続される。充電器８２は、壁コンセント、太陽電池、又は、バッテリのような、外部ＡＣ又はＤＣ電源に対して接続可能である。発電機８４は、手動で発電可能な発電機である。クランク７６は、発電機８４に操作的に、係合される。発電機８４は、ハチンソンのＵＳ特許番号６，１３３，６４２、及び、ハチンソン等のＵＳ特許番号６，４７２，８４６で開示されるような、通常の手動充電器で良く、それらは、ここでの参照により全体として同一のものとされる。あるいは、発電機は、手動クランクはもちろんのこと、足を使って動かすものであっても良い。
【００２４】
クランク７６をまわせば、クランク７６は、発電機８４に動力を伝える。ある実施例では、発電機８４は、充電器８２に電荷を移動させ、次に、充電器８２は、バッテリ８６を充電する。別な実施例では、発電機８４は、そのシステムに直接的に電気を供給するために使用される。クランク７６は、使用後、クランク空洞７４に戻される。あるいは、これらの電源システムの各々は、水処理システムから離れて使用される。別な実施例では、クランク７６は、動力ポンプ１０４に機械的に使用される。
【００２５】
図６を参照すると、ケース７０は、フィルタ１０２、ポンプ１０４、コイル９２、及びＵＶランプ８３を含む。フィルタ１０２は、カーボンフィルタのような、水から汚染物質を取り除くことも可能である。水は、フィルタ１０２から、ポンプ１０４へ、パイプ１０５を経由して移動する。ポンプ１０４は、異なる操作流量速度を有する。
【００２６】
コイル９２は、ポンプ１０４に直接接続され、又は、増設チューブによりポンプ１０４に接続しても良い。コイル９２は、ＵＶランプ８３の周辺に配置されるのが好ましい。コイル９２は、ソフトグラス、クウォーツ、又は、（テフロン（登録商標）として良く知られている）ポリテトラフルオロエチレンのようなＵＶ透過材料で構成される。図５に示される反射体８８は、コイル９２の中で、ＵＶランプ８３からの光に対する水の露出を増加するために使用される。
【００２７】
ＵＶランプ８３は、バラスト９０に接続される。コントローラ１０８は、バラスト９０に接続され、かつ、ＵＶランプ８３への給電を制御する。システムを介して通る水を制御するために、コントローラ１０８は、ポンプ１０４にも接続される。コントローラ１０８は、フラッシュライト７２に接続しても良い。
【００２８】
コントローラ１０８は、ケース７０に配置される水制御スイッチ９４及び光スイッチ９６に接続されるのが好ましい。スイッチ９４、９６は、ユーザによる２つ以上の操作モード間の選択を可能にする。スイッチ９４、９６は、複数の操作モード間で切り替えられる。
例えば、システム５は、夜間照明、又は、緊急点滅装置としても付加的に操作可能である。
【００２９】
コントローラ１０８は、フラッシュライト７２、ポンプ１０４、充電器８２、及び、ＵＶランプ８３間に、適切に電気を分配するようにプログラムされるのが好ましい。コントローラ１０８は、全てのデバイスに必要な電気を分配することが可能であり、それらの優先順位に基づいて上記のデバイスに給電可能である。
【００３０】
水制御スイッチ９４は、コントローラ１０８に信号を送り、そして、次に、コントローラ１０８は、水を加圧するために、ポンプ１０４に信号を送る。同様に、光スイッチ９６は、少なくとも「オン」ポジション及び「オフ」ポジションを有する。フラッシュライト７２は、複数の光、又は、フラッシュモードのようなモードを含む場合、光スイッチ９６は、これらの代替機能を作動させるポジションを有する。
【００３１】
フラッシュライト７２は、光制御回路に接続される。光制御回路は、フラッシュモードのような、複数のモードで光１１０に電気を供給するようにプログラムされている。あるいは、光制御回路は、複数の光に電気を供給する。
吸入口チューブ１０１は、嵐、沼、湖、川、又は、水を含んだシンクやバスタブのような他のいかなる水源にも配置される。ポンプ１０４は、吸入口チューブ１０１を介してフィルタ１０２に水を引き込む。ポンプは、吸入口チューブの中、又は、末端に配置しても良い。フィルタ１０２は、水から汚染物質を取り除く。それから、水は、ＵＶランプ８３からＵＶ光に対して露出しながら、コイル９２を通って加圧される。ＵＶランプは、水の中のバクテリア及び微生物を殺傷する。
【００３２】
ポンプ１０４が、可変速度である場合、ユーザは、水制御スイッチ９４を用いてポンプ流量を選択する。水は、排水口チューブ１０３を介して、排出される。
【００３３】
上記は、好ましい実施例である。様々な代替案及び変更は、添付の請求項で定義される発明の精神及びより広げた形態から離れることなく行うことが可能である。そしてそれは、均等論を含む特許法の原則にしたがって同一のものとされる。例えば、「ある（ａ）」、「ある（an）」、「前記（the）」、「前記（said）」という記載を用いた単数形における請求項の構成は、その単数形に関する構成に制限するものではないことを考慮するべきである。
また、排他権又は特権が請求される本発明の実施例は、特許請求の範囲で定義される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施例による水処理システムのブロック図である。
【図２】本発明の一実施例による水処理システムの操作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の一実施例による水処理システムの操作の別な形態を示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施例によるポータブル水処理システムの投影図である。
【図５】本発明の一実施例による水処理システムの分解組立図である。
【図６】本発明の一実施例による水処理システムの断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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