CN111511689A - 水过滤系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水过滤系统，该水过滤系统包括四个不同的多孔介质，水以紧凑的自给式四级过滤过程依次被引导通过该多孔介质。多孔介质通过从水中去除不希望的污染物并向水添加矿物质和化合物来改善水味道，从而改善水质。壳体包含多孔介质。壳体包括用于流入的水和流出的水的连接点。水过滤系统可以插入高质量水的期望的源上游的水管线中，也可以直接集成到需要高质量水的设备或装置中。

Description

水过滤系统

发明内容

本发明的实施方案提供了水过滤，该水过滤可以快速输送具有增强的味道的高质量的已过滤水。例如，实施方案包括水过滤器，该水过滤器包括壳体，该壳体包括用于接收水的进水口和用于供应水的出水口。进水口流体地连接到出水口。在进水口与出水口之间，水穿过壳体内部的多个多孔过滤介质，该多个多孔过滤介质包括被构造成从水中去除有机化合物和无机化合物的第一多孔介质(例如，活性炭过滤器)、被构造成从水中去除微生物的第二多孔介质(例如，抗微生物膜)、被构造成调节水中的溶解的矿物质的含量的第三多孔介质(例如，离子交换树脂)以及被构造成增强水的味道的第四多孔介质。壳体可例如通过穿过壳体的通道将水从进水口通过四个多孔介质中的每个多孔介质引导至出水口。

壳体可按上述顺序引导水通过四个多孔介质中的每个多孔介质。多孔介质可以圆柱形型式容纳在壳体内。例如，多孔介质中的所有多孔介质可被容纳在壳体的单个圆柱形腔室内。或者，壳体可具有两个圆柱形腔室，每个圆柱形腔室容纳多孔介质中的至少一个多孔介质(例如，两个多孔介质)。

壳体可以在不使用工具的情况下容易地附接到设备或水供应源(例如，设备的水供应源，诸如冷藏机)或者从设备或水供应源去除。

在一些实施方案中，壳体可包括通信接口，该通信接口用于将数据传送到另一装置，诸如安装该壳体的设备。该数据可能涉及其多孔过滤介质的剩余寿命，这可以帮助使用者知道何时更换过滤器或其介质。

附图说明

在本文中结合并且形成为说明书的一部分的附图示出了本发明的实施方案，并且与说明书一起进一步用来解释本发明的原理，并且使本领域技术人员能够实现和使用本发明。

图1是连接到水供应源和最终用途的水过滤系统的系统平面图。

图2是图1的水过滤系统的前透视图。

图3是图1的水过滤系统的后透视图。

图4和图5是图1的水过滤系统的局部剖视图。

图6和图7是图1的水过滤系统的分解图。

图8至图10是水过滤系统的另选实施方案的剖视图。

图11是水过滤系统的实施方案的使用方法的流程图。

具体实施方式

现在将参考如附图所示的本发明的实施方案来详细描述本发明。所提及的“一个实施方案”、“实施方案”、“示例性实施方案”等指示所述的实施方案可包括特定特征、结构或特性，但是每个实施方案可能不一定包括特定特征、结构或特性。而且，此类短语不一定是指相同的实施方案。另外，在结合实施方案描述特定特征、结构或特性时，无论是否明确描述，认为本领域的技术人员能够结合其他实施方案来实现此类特征、结构或特性。

水过滤可用于改善家庭内外的水的质量和味道。然而，现有技术诸如碳、超滤和反渗透可能无法完全满足所有水过滤目标。尽管诸如反渗透的解决方案可以输送已过滤水，但反渗透是一个缓慢的过程，并且所得的水可能不具有最佳的味道。存在用于已过滤水的增强味道的解决方案，但通常涉及消费者所采用的附加产品、装置或步骤。本发明的实施方案至少通过提供一种多合一水过滤系统来对过去的系统进行改进，该多合一水过滤系统可以快速输送具有增强的味道的高质量的已过滤水。

如图1所示，此类水过滤系统10可包括水过滤器100，该水过滤器插入所得的经处理的水104的期望最终用途106的上游。例如，最终用途106可以是冷藏机、水槽或饮水器，如图1所示。水过滤系统10可包括水过滤器100，该水过滤器包括过滤和处理未经处理的水供应源102的四级过程，从而产生具有增强的味道的高质量水。

水过滤器100可以多种方式安装以适合特定应用。例如，可将水过滤器结合到设备诸如冷藏机或饮水器中，或者可将水过滤器用于在水从水槽的水龙头中出来之前对水进行过滤。如图2和图3所示，水过滤器100可以是自给式单元，包括外部壳体110。在外部壳体内，过滤器壳体130(参见图4)可容纳过滤或多孔介质120、122、124、126，如图5所示。

如图5中的箭头116所示，来自水供应源102的水进入水过滤器100，并依次穿过：第一多孔介质120，该第一多孔介质去除挥发性有机化合物和诸如污垢或粉尘颗粒的无机化合物，并消除重金属；第二多孔介质122，该第二多孔介质消除有机化合物和微生物；第三多孔介质124，该第三多孔介质去除特定污染物，例如钠、钙和类似的常见盐，并调节水中的总溶解固体的含量；和第四多孔介质126，该第四多孔介质增强所供应水的味道。

第一多孔介质120可以是活性炭。活性炭可以柱状结合在一起，该柱状可具有中空芯部。在一些实施方案中，中空芯部的一端被封闭，以迫使水流过其壁以到达第二多孔介质122。

第二多孔介质122可以是从水中过滤出微生物(例如，细菌、病毒或孢囊)的抗微生物膜。例如，第二多孔介质122可以是银活化膜。抗微生物膜可以由分化的介质形成。它可以包裹在第一多孔介质周围。在一些实施方案中，该抗微生物膜可具有整体圆柱形型式，并且可具有形成圆柱形型式的壁的正弦剖面，例如，如图5所示。这种构造实现增加的表面积以使第二多孔介质122与流过水过滤器100的水接触。在另一个实施方案中，可将膜设计成满足用于过滤掉微生物的工业标准，诸如由美国国家科学基金会创建的那些标准。

第三多孔介质124可以是去除矿物质的离子交换树脂，从而导致水中的总溶解固体(TDS)总体减少。第三多孔介质124可具有固体型式(例如，如图5所示的圆柱体)，使得迫使水穿过其中。在一些实施方案中，第三多孔介质124在水流方向上比其宽度长。

第四多孔介质126可以是赋予水期望的味道的矿物添加剂。例如，第四多孔介质126可包括向水添加镁的镁矿化剂。第四多孔介质126可具有固体型式(例如，如图5所示的圆柱体)，使得迫使水穿过其中。在一些实施方案中，第三多孔介质124在水流动方向上比其宽度短。第四多孔介质126的直径可以与第三多孔介质124的直径相同。第四多孔介质126在流动方向上的长度显著小于第三多孔介质124的长度(例如，第四多孔介质126的长度可以是第三多孔介质124的长度的5％至50％)。

在一个实施方案中，多孔介质中的每个多孔介质是分开的并且与其他多孔介质不同，并且水在两个多孔介质之间的界面(例如，界面128)处从一个多孔介质流到另一个多孔介质。所得的水具有极少的污染物和增强的味道。

如图4和图5所示，所有四个多孔介质都被容纳在具有双圆柱体设计的壳体110中，每个圆柱体容纳四个多孔介质中的两个多孔介质。所得的水过滤器100在单个包装中产生具有增强的味道的高质量水。因此，水过滤器100允许将按需过滤且增强的水集成到多个不同的最终用途中。

水过滤器100可用于在普通家庭或企业中发现的各种应用中。在一个应用中，水过滤器100可以附接在设备诸如冷藏机或制冰机的水输出的上游。然后，就冷藏机而言，设备可以分配已过滤水，或者就制冰机而言，该设备可以用已过滤水制成冰。水过滤器100也可以集成到设备中。这使得设备的安装更加简便，只需要一个管道连接。在另一个应用中，水过滤系统10可以附接到分配系统，诸如在具有位于厨房水槽处的单独水龙头的橱柜下应用中。另一个应用可以将水过滤系统10集成到便携式容器中，该便携式容器利用重力通过一个水过滤系统10将一个隔室中的未经处理的水抽吸到第二隔室中，该第二隔室可用作饮料罐来提供饮料。作为自给式单元的水过滤系统10的实施方案也可以插入任何供水管线中，以便向任何下游出口或设备提供高质量的已过滤水。另一个示例性应用可包括为多个设备或分配系统过滤水的较大规模应用。水过滤系统10的最终用途不限于存在于家庭内部的最终用途，还可包括存在于商业环境中的用途，诸如餐馆、商场或办公楼。

壳体110可被设计成各种构型。如图5所示，壳体110包括用于接收水(例如，来自水供应源102)的进水口112。进水口112可被设计成具有内螺纹、快速连接配件或通常用于连接饮用水管道的任何其他配件。在图10所示的实施方案中，附接接口132将进水口112和出水口114组合成单个连接点，这使得在某些应用中诸如当水过滤系统10集成到如冷藏机的设备中时更容易更换多孔介质。壳体110可在内部例如在过滤器壳体130内容纳多孔介质。在任一情况下，水过滤器100可包括引导水从进水口112依次通过过滤介质120、122、124、126的通道。例如，如图5所示，箭头116指示水通过水过滤器100的实施方案的流动。水进入进水口112，并被引导到第一多孔介质120的中心。然后，水通过第一多孔介质120向外流入第二多孔介质122。水通道引导水从第二多孔介质122的底部依次通过第三多孔介质124和第四多孔介质126，然后到达出水口114以离开水过滤器100。

如图5所示，壳体110的内部结构将水从进水口112依次通过过滤介质120、122、124、126，然后引导至出水口114。在一个实施方案中，进水口112和出水口114可以组合成单个配件118，如图5所示。该单个配件118使流入和流出的水流保持分离，并提供单个连接点(例如，用于在设备或系统内进行连接)，以便于连接。使水经过不同的多孔介质级的结果是从流入的供水中去除不希望的污染物，并且向从出水口114流出的水添加增强味道的矿物质和化合物。

在图5的双圆柱体布置中，多孔介质容纳在彼此平行且相邻的两个相似的圆柱形腔室中。第一多孔介质120和第二多孔介质122位于壳体110的圆柱体中的一个中，而第三多孔介质124和第四多孔介质126位于另一圆柱体中。在该实施方案中，第一多孔介质120和第二多孔介质122均形成为中空圆柱体，并且第一多孔介质120的尺寸被设定成适配在第二多孔介质122的中空中心内部。第三多孔介质124和第四多孔介质126形成为具有相同直径的实心圆柱体并且彼此叠置，其中第四多孔介质126更靠近出水口114定位。水的流动在图5中以从进水口112到出水口114的箭头116示出。水进入进水口112，并由壳体110中的水通道115引导到第一多孔介质120的中空中心的一端。壳体110被成形为阻挡第一多孔介质120的中空中心的相对端。因此，迫使水流过第一多孔介质120的圆柱形壁，然后在此处遇到第二多孔介质122。在另一个实施方案中，第一多孔介质120可包括集成到多孔介质中的封闭端，该封闭端用于引导水通过其壁而无需被水通道115阻挡。壳体110具有与第二多孔介质122的圆柱形壁对齐的圆柱形水通道115。圆柱形水通道115位于第二多孔介质122的一端处，该端与水过滤器100的水通过进水口112进入的一端相对。

从图8可以最清楚地看到，圆柱形水通道117位于第二多孔介质122的一端处，并且连接到壳体110中的通道115，该通道将离开第二多孔介质122的水引导到第三多孔介质124的一端。水穿过第三多孔介质124并进入第四多孔介质124，该第四多孔介质在界面128处与第三多孔介质122接触(例如，第三多孔介质124和第四多孔介质124的面可以在界面128处汇合)。出口通道115将已行进穿过第四多孔介质124全长的水引导至出水口114。壳体110被设计成使得除了入口和出口水通道之外，第三多孔介质122和第四多孔介质124被完全容纳，这迫使所有水在进入第四多孔介质124之前行进穿过第三多孔介质122的长度。

根据应用，多孔介质的各种其他布置也是可能的。在一个实施方案中，如图8所示，多孔介质可以驻留在单个圆柱形腔室中。在该实施方案中，壳体110被构造成具有容纳所有四个多孔介质的单个圆柱形腔室。第一多孔介质120和第二多孔介质122是如上文在双圆柱体实施方案中所述的中空圆柱体。这前两级彼此嵌套，并且位于圆柱形腔室的上半部分。圆柱形腔室的下半部分包括第三多孔介质124和第四多孔介质126，该第三多孔介质和第四多孔介质被构造为彼此叠置的实心圆柱体。流入的水从位于圆柱形腔室的一端处的进水口112流入第一多孔介质120，然后如先前实施方案中所述流过第一多孔介质120进入第二多孔介质122。然后，水依次流入并流过第三多孔介质124和第四多孔介质126。最后，水流到位于圆筒形腔室的与进水口112相对的一端处的出水口114。

供应到进水口112的水可以被加压以确保水将从进水口112通过多孔介质120、122、124、126迅速流到出水口114。在最终用途是设备或水分配装置的应用中，适当的水压通常将来自与水过滤器100连接的市政饮用水源。例如，饮用水通常以大约45磅每平方英寸(“PSI”)的压力供应(或进入时降低)到美国的家庭和企业中。该压力可根据水供应源的性质而波动(例如，在30PSI和80PSI之间)，并且本发明的一些实施方案可被设计成接受一定范围的输入压力，以适应不同的压力或压力波动(例如，由于不同国家/地区和不同应用的压力标准差异而引起的压力差异)。通过设计多孔介质和壳体110，本发明的不同实施方案可被调制为在宽泛的压力范围下起作用，以便与不同的水供应源一起使用。

一些实施方案可被设计成在低供水压力(诸如由两腔水罐式装置中的重力产生的压力)下起作用，其中未经处理的水被放置在上部腔室中，其中水过滤系统10形成通往下部腔室的流动路径。

在一些实施方案中，壳体110可包括过滤器寿命指示器150，该过滤器寿命指示器被设计成提供过滤器剩余寿命的视觉指示(参见图3和图4)。过滤器寿命指示器150对于查看壳体110外部的使用者是可见的，以提供检查过滤器寿命的简单方法。过滤器寿命指示器150的实施方案可以是垂直条，该垂直条包括指示灯，诸如以指示过滤器剩余寿命的量的模式点亮的LED(发光二极管)。

壳体110还可包括通信接口140，该通信接口提供与配合装置诸如包括水过滤器100的设备的数据通信路径。水过滤器100可以将数据诸如过滤器剩余寿命和水流速传送到配合装置。通信接口140的一个示例在图4中示出。

壳体110可以使水过滤器100易于更换。例如，如图3所示，壳体110具有靴型附接接口132，该靴形附接接口可被设计成与设备中的容器配合。附接接口132可允许使用者在不使用工具的情况下去除和更换水过滤器100。壳体110可以滑离配合点，并且由包括新过滤器的另一壳体110更换。另一个附接接口(而不是靴型)可以是与配合插口配合的锥形圆柱体连接，该配合插口可存在于设备诸如冷藏机中，如例如图11所示。

使用本发明的实施方案过滤水的方法示于图11中。在步骤161中，将水供应到壳体110的进水口112。在步骤162中，水从进水口112流入并流过第一多孔介质120，该第一多孔介质从水中去除不希望的有机化合物和无机化合物。在步骤163中，水流入并流过第二多孔介质122，该第二多孔介质从水中去除微生物。在步骤164中，在离开第二多孔介质122之后，水流入并流过第三多孔介质124，该第三多孔介质从水中去除不希望的矿物质并改变水中的总溶解固体的含量。在步骤165中，然后水流入并流过第四多孔介质126，该第四多孔介质向水添加某些矿物质和化合物以增强水的味道。在步骤166中，最终产物从第四多孔介质126流入并流过出水口114，该出水口连接到期望的最终用途。如果并且当多孔介质用尽或以其他方式功效明显降低时，使用者可以执行步骤167，用新的水过滤器更换水过滤器100，以维持期望的水质和味道。上述步骤，尤其是步骤162-165，可按任何顺序执行。

应理解的是，是具体实施方式部分，而不是发明内容部分和说明书摘要部分，旨在用于解释权利要求书。发明内容部分和说明书摘要部分可以给出发明人设想的本发明的一个或多个但不是全部示例性实施方案，因此不旨在以任何方式限制本发明和所附的权利要求书。

对具体实施方案的以上描述将充分揭示本发明的一般性质，使得其他人可通过应用本技术领域的知识在不脱离本发明的总体构思的情况下容易地针对各种应用对此类具体实施方案进行修改和/或调整，而无需过度实验。因此，基于本文给出的教导和指导，此类调整和修改旨在落入所公开实施方案的等同物的含义和范围内。应当理解，本文的措辞或术语是出于描述的目的而不是限制的目的，使得本说明书的术语或措辞应由本领域的技术人员按照所述教导和指导来解释。

本发明的宽度和范围不应受上述示例性实施方案中任一者的限制，而应仅根据权利要求书及其等同物来限定。

Claims (20)

1.一种水过滤器，包括：

壳体，所述壳体包括：用于接收水的进水口和用于供应水的出水口，其中所述进水口流体地连接到所述出水口；

第一多孔介质，所述第一多孔介质包括被构造成从所述水中去除有机化合物和无机化合物的活性炭过滤器，其中所述第一多孔介质流体地连接到所述进水口并设置在所述壳体内部；

第二多孔介质，所述第二多孔介质包括被构造成从所述水中去除微生物的膜，其中所述第二多孔介质流体地连接到所述进水口并设置在所述壳体内部；

第三多孔介质，所述第三多孔介质包括被构造成调节所述水中的溶解的矿物质的含量的离子交换树脂，其中所述第三多孔介质流体地连接到所述进水口并设置在所述壳体内部；和

第四多孔介质，所述第四多孔介质被构造成增强所述水的味道，其中所述第四多孔介质流体地连接到所述进水口并设置在所述壳体内部，

其中所述壳体被构造成将水从所述进水口通过所述四个多孔介质中的每个多孔介质引导至所述出水口。

2.根据权利要求1所述的水过滤器，其中所述壳体被进一步构造成引导水通过所述第一多孔介质，之后通过所述第二多孔介质，之后通过所述第三多孔介质，最后通过所述第四多孔介质。

3.根据权利要求1所述的水过滤器，其中所述壳体包括容纳所述多孔介质中的所有多孔介质的单个腔室。

4.根据权利要求1所述的水过滤器，其中所述壳体包括两个圆柱形腔室，所述两个圆柱形腔室各自容纳所述多孔介质中的至少一个多孔介质。

5.根据权利要求1所述的水过滤器，其中所述壳体还包括附接接口，所述附接接口使所述壳体能够在没有工具的情况下被去除和更换。

6.一种水过滤系统，包括：

根据权利要求1所述的水过滤器；和

设备，其中所述壳体集成到所述设备中并且流体地连接到所述设备的水供应源。

7.根据权利要求6所述的水过滤系统，其中所述水过滤器包括连接到所述设备的通信接口，所述通信接口用于将数据诸如过滤器剩余寿命和水流速传送到所述设备。

8.根据权利要求1所述的水过滤器，还包括过滤器寿命指示器，所述过滤器寿命指示器被构造成可视地显示所述多孔介质的剩余寿命的指示。

9.根据权利要求1所述的水过滤器，其中所述进水口和所述出水口组合成单个连接件，所述单个连接件被构造成将流入的水与流出的水分开。

10.一种水过滤器，包括：

壳体，所述壳体包括第一圆柱形腔室和第二圆柱形腔室；

用于接收水的进水口，其中所述进水口流体地连接到所述第一腔室和所述第二腔室两者；

第一多孔介质，所述第一多孔介质设置在所述第一腔室和所述第二腔室中的一者中，其中所述第一多孔介质被构造成从所述水中去除有机化合物和无机化合物；

第二多孔介质，所述第二多孔介质设置在所述第一腔室和所述第二腔室中的一者中，其中所述第二多孔介质被构造成从所述水中去除微生物；

第三多孔介质，所述第三多孔介质设置在所述第一腔室和所述第二腔室中的一者中，其中所述第三多孔介质被构造成从所述水中去除矿物质；

第四多孔介质，所述第四多孔介质设置在所述第一腔室和所述第二腔室中的一者中，其中所述第四多孔介质被构造成通过向所述水添加矿物质和化合物来增强水的味道；和

出水口，所述出水口流体地连接到所述第一腔室和所述第二腔室两者，其中进入所述进水口的水在到达所述出水口之前穿过所述多个多孔介质中的每个多孔介质。

11.根据权利要求10所述的水过滤器，其中所述多孔介质中的两个多孔介质被设置在所述第一腔室中，并且其中所述多孔介质中的两个多孔介质被设置在所述第二腔室中。

12.一种水过滤系统，包括：

根据权利要求10所述的水过滤器；和

设备，其中所述壳体集成到所述设备中并且流体地连接到所述设备的水供应源。

13.根据权利要求10所述的水过滤器，其中所述第一腔室被设置为与所述第二腔室相邻并平行。

14.一种用于过滤水的方法，所述方法包括：

通过进水口将水接收到壳体中；

使所述水穿过包括活性炭过滤器的第一多孔介质，并由此去除有机化合物和无机化合物，其中所述第一多孔介质被设置在所述壳体中；

使所述水穿过包括膜的第二多孔介质，并由此从所述水中去除微生物，其中所述第二多孔介质被设置在所述第一多孔介质下游的所述壳体中；

使所述水穿过包括离子交换珠的第三多孔介质，并由此改变所述水中的溶解的矿物质的含量，其中所述第三多孔介质被设置在所述第二多孔介质下游的所述壳体中；

使水穿过包括矿物质的第四多孔介质，并由此向所述水添加所述矿物质以改变所述水的味道，其中所述第四多孔介质被设置在所述第三多孔介质下游的所述壳体中；以及

使所述水穿过流体地连接在所述第四多孔介质下游的出水口。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述壳体包括两个腔室，所述两个腔室中的每个腔室包含所述多孔介质中的两个多孔介质。

16.根据权利要求14所述的方法，其中所述壳体包括容纳所述多孔介质中的所有多孔介质的单个腔室。

17.根据权利要求14所述的方法，其中所述壳体集成到设备中并且流体地连接到所述设备的位于所述设备上游的水供应源。

18.根据权利要求14所述的方法，其中所述进水口和所述出水口通过单个接口可移除地连接到所述水的源。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述单个接口还提供与配合装置的通信路径，所述通信路径用于将关于所述多孔介质的数据传送到所述配合装置。

20.根据权利要求15所述的方法，其中将所接收的水加压到至少30PSI。

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