CN101960188B - 节水设备和过程的改进 - Google Patents

Abstract

家用热水管道回路的初始较冷水流蓄存在存储容器中，以便此后利用水流限制水平不同的冷水流排空，从而节约用水。这种蓄存水可以可调节地混合到家用饮用水净化系统的废料中，从而将其稀释到清洗等用途可接受的水平。此外和/或作为替代方案，新鲜水流可以混合到净化水的废水流中。所述节水功能每一种适于阶段式组合，从而适应预算和使用增长限制。

Description

节水设备和过程的改进

相关申请引用 

本申请是2007年10月16日提交的美国专利申请No.11/974,812的部分延续申请，并且如果要求该较早申请日的权利，则全部事项与其共用。 

技术领域

本发明涉及用于收集、混合并再次引入各种家用热水流的存储较冷部分、各种饮用水净化过程例如逆向渗透的废料，以便蓄积所述混合物，以用于不严格限制的冷水用途。 

背景技术

随着人口密度不断增大，节约使用地球上的资源受到显著的关注。对于所有生命运行来说，最重要的一种资源就是洁净的水，这是一种逐渐稀缺的资源，因此现在是大部分城市主要关心的问题。简单地说，淡水资源的可获得性目前限制了大部分城市的增长，并且基本上目前全部居住地扩展都与代价高昂的水循环以及其他节约措施相关，这是在平均温度不断上升的地球上只会继续上涨的成本交换。 

长期以来，已经认识到了不必要的水浪费的主要部分是热水流开始时的较冷部分，这一部分目前只是排放到下水道中，直到到达期望的水流温度。在复式居住结构中，这种损失可能变得十分巨大，因此基础经济已经强制采用一些节约措施，比如使用持续循环的热水环路，该环路显著缩短了向每个热水阀馈送的若干支路的长度并因此缩小了体积。虽然这种持续循环布置在日常用水方面带来了明显的节约效果，但是这是以损失电力来循环水流为代价的。此外，从环路分出的大量各种支路也导致了不可忽视的水浪费。 

淡水浪费中的下一个重要部分是与为获得饮用水而使用的各种净化技术相关的浪费，特别是通过逆向渗透来实现的技术，在这项技术中，夹杂在市政水流中的一些物质被从水流中分离出来，专门用于饮用。大部分过程致力于从饮用水流中去除不想要的矿物质和病原体物质，因此在过滤膜或逆向 渗透膜之前需要大量稀释，以便该过程本身持续操作。在这种稀释过程中，大量仅仅是浓度略高的水再一次简单地冲洗到下水道中。 

因此家用冲洗水流温度升高时间以及净化过程所需水源稀释过程在家庭中产生了大量废水，这些废水一旦收集并存放，可以专用于清洗或其他卫生功能，比如冲马桶。重要的是，由于这两种废水流在时间上很少重合，所以一旦这两者被收集在若干存放蓄水容器中，与升高淋浴头水温相关的废水流甚至能用于在各种渗透膜或过滤膜之前，稀释水源水浓度。因此，两种节约机制可以协同组合，以优化两者的作用。 

过去，已经提出了各种机构，通过这样或那样的方式将水流中不想要的一部分分流到蓄水器或其他存储腔中保存起来，随后在需要冷水的时候，随着冷水流排出。虽然实现了既定目标，但是这些现有的机构无法完全解决存储体积要求的问题，以及节水过程本身抵抗各种节流器的较高背压操作的问题，因此必要的家庭空间负担专用于此。 

当然，本领域技术人员理解，在家用方面，很少存在成对的热水-冷水需求序列。同样，完全不可能出现与升高冲洗水流温度相关的废水流精确匹配与饮用水净化相关的稀释循环的情况，实际情况是，前者占主要地位。这种主要地位连同两方面需求的统计学本质，暗示出略微更大的蓄水体积，因为任何实际应用需要体积存储容量富余，以适应若干连续的不匹配序列，从而可以派上用场，原因是充满的存储库无法为任一功能提供必要的分流体积。在繁忙的家庭生活中，早晨连续需要热水经常超出热水器容量，并且只要添加少量冷水来冷却水流或者不添加冷水，尺寸切合实际的蓄水器需要容纳若干次热水过渡部分，每个过渡部分的体积等于所用管道支路的体积。当然，间隔在这些循环之间的可能饮用水需求仅会增加需要的存储体积。 

此外，计算蓄水体积还必须考虑蓄水器排放过程本身的效率，这是在过滤饮用水流或龙头冷水侧需要冷水时发生的过程，并且为了实现全部优点，该排放速率需要最大化，以满足冷水流的全部需求。但是，对于节约用水的同样关注，已经促使了家庭中到处是各种节流机构，因此限制了任何排放机构的使用，在所述的排放机构中，排放流与主冷水流混合和/或由主冷水流携带。更重要的是，所述节流作用降低了用于蓄水器响应和分配由此收集的水的压力差，从而需要对其进行压力补偿，但是这在本领域中尚未提出或教导。 

前述体积问题并不是问题的全部。就像任何统计过程一样，长序列不间 断重复需要一种水的可能性也足够重要，使得即使尺寸非常巨大的蓄水器也会迅速溢出。为了适应这种现实可能性，节水系统需要包括非常大因此非常贵的蓄水器，或者必须自动回复到旁路状态，以便保持原始的基本供水功能。 

虽然其中一些问题在现有技术中受到了个别关注，但是将这些构思完全系统组合，尚未被完全考虑过。例如，授予Powers等的美国专利4,697,614虽然教导了将初始热水流导入蓄水器，但是是通过手工操作的选择器来实现的。蓄水器中收集的水此后随着与低压冷水流夹带而排出。虽然实现了既定目的，但是这种特定布置要人们注意启动其用途，同时还要通过减少通过蓄水器的水流来实现蓄水器的排放。 

作为另一个示例，授予Bowman的美国专利5,339,859和5,452,740虽然各自以位于热水回路中的温度感知流动控制件取代了手工选择器，但是同样无法优化该过程的排放部分，不过’740专利通过将蓄存的水导向灌溉作物来解决排放矛盾。而且，虽然这些参考文件以及其他文件都实现了它们各自的既定目的，但是仍未完全解决方便、完全自动化的节水设备的中心问题，该设备要在总体受限的压力差下适应各种家用功能。 

应该理解，对于市政供水系统增加任何要求，特别是在当前恶化的人口密度下，通常都会导致水本身质量的某些退化。简单地说，虽然必须总是实现安全病原体水平，但是在在承受压力的环境中，仍然存在关注口味问题的少量需求，因此家用饮用水净化系统应运而生。典型家用场合的全部节约效果要求注意所有这些问题的复杂相互作用。因此，广泛需要有一种自动化系统，该系统将所述若干功能协同组合在一种互补的完全自动化的设备中，该设备能以基本上不为人觉察的方式操作，本文公开的正是这样一种系统。 

发明内容

因此，本发明的一般构思和目标是提供一种自动化的流动控制系统，该系统将家用水流中的全部废水流部分导入共用蓄水器中，并且随着每次打开冷水回路而从蓄水器排放。 

本发明的其他目的是提供一种自动化的流动控制系统，该系统将家用饮用水净化副产物水流与热水回路初始较冷部分水流收集在闭合的存储容器中，然后通过流动优选阀将水从该容器导入冷水流。 

本发明的另外一些目的是提供一种完全自动化的家用水流控制系统，该 系统将热水流的初始较冷部分以及与饮用水关联的净化副产物水流导出用于存储，而且在达到存储容量时，该系统保留惯常控制。 

简单地说，在本发明中，通过提供位于热水流回路中的温度激活分流阀来实现上述目标和其他目标，一旦在龙头组件上选择了热水，则该分流阀将热水流的初始较冷部分引入蓄水器的入口机构，并且将水存储起来，以便以后与冷水流混合。相同的冷水流还包括存储的、夹带物质浓度略微升高的来自家用饮用水净化过程的副产物，作为混合物，该副产物包含在另一个蓄水器中，并且在任一个蓄水器充满时，它们的入口组件将它们各自的水流直接导向打开的热水出口或者直接导向下水道。因此，两者的基本功能得以保留，虽然暂时失去节水作用。 

为了实现这些功能，两个蓄水器的入口组件包括由止回阀控制的分支连接部；分别位于热水回路中的蓄水器比率活门；和控制浓缩的净化副产物稀释的可调节的混合比率组件。它们之间的相互连接关系可以进行各种组合，以适应各种典型家用管道布置，并且实现上述的稀释优点。 

更准确地说，通过各对置面的面积比率，比率活门解决了其上的压力问题，让较大的活门区域暴露于蓄水器内部，而较小的面部区域朝着冷水回路，在蓄水器开始填充并且其内压接近水源内压时，面积较大一侧向面积较小一侧提供位移偏压，从而闭合冷水源，从蓄水器形成排放路径，直到其压力释放。类似的面积比率偏压活门也设置在热水一侧，在蓄水器和出口之间滑动，直到水流到达希望的温水温度，然后借助温度响应活门直接旁路到所述出口。 

但是，在这两种情况下，所述面积比率机构约束到在市政水源压力和背压之间的压力差范围内操作，该压力差本身就是节约问题的主体。同样，作为即时节水发明的出发点的相同的经济和环境考虑先前已经提出了各种节流器，它们仍然会提高有效出口压力。为了适应这些预先存在的节流器所产生的更为狭窄的压力带，另一个面积比率活门组件连接在蓄水器和冷水出口之间，该活门组件以类似于上述的方式为从蓄水器排出的水流提供压力优先权。 

通过这种方式，在蓄水器完全充满的状态下，保证了龙头组件可以持续操作，解决了大多数现有设备中可能存在的统计学矛盾，这种矛盾是由饮用水需求循环、通常挤在狭窄时间区间内的连续热水启动以及类似情形之间的相互影响而产生的。本领域技术人员应该理解，所述重复的饮用水和热水需求期间趋向于遵循临时模式，例如家庭中那些需要早晨洗热水澡的人将使得潜热存储在分支回路中，这样将旁路蓄水器循环，从而减少蓄水量，而下午晚些时候的饮水需求将增加需水量，需水量将自我满足并且还用于更为多变的其他需求。因此，通过解决迄今为止认为是操作矛盾的问题，而且在可以使浪费最少的情况下，本发明的旁路效果适应这些使用模式。

本领域技术人员要特别理解，每个操作效果都是根据打开冷水或热水阀来实现的，这对于仅设置有一个选择臂的龙头组件来说特别有用。此外，上述每一种操作功能都是由活门或止回阀来实现的，这些活门和止回阀完全受到约束，很少发生预期向外侧泄漏或不存在预期泄漏。简单地说，一旦开始出现热水或冷水需求，则借助特定回路内产生的较低压力，对应的活门自动选择操作状态。因此，传统龙头组件的通常操作将会借助若干活门上的面积倍数所实现的液压栓锁而转化到状态选择，因此消除了困扰早先提出的一些节水设备的大部分缺陷。 

通过相互连接家中的若干蓄水器或者通过将若干单元连接成单一的大尺寸蓄水器以形成可以服务于其他节水设施的存储体积，刚才所述的节水系统的有效性可以得到进一步改善。由于大多数住房结构都试图将浴室和其他水分配设施局域化，以降低成本并减少管路损失，所以常用的背对背布置特别方便实现蓄水器相互连接，以便一间浴室的统计学蓄水器阻塞可以与另一个浴室分享。因此，不使用的客用浴室可以协助保持隔壁频繁使用的浴室中的节水效率，这是由本发明系统便于安装和内在可靠的属性带来的便利。

此外，本发明提供了一种利用将热水流初始较冷部分分流到第二存储器而产生的存储水来稀释饮用水过滤过程中产生并蓄存在第一存储器中的废水的过程，包括步骤：感知所述热水流的温度，以判断所述温度高于或低于预定温度；如果热水流温度低于所述预定温度，则将所述热水流分流到所述第二存储器，而如果热水流温度高于所述预定温度，则将所述热水流分流到热水出口；在所述第二存储器基本上充满期间，通过将所述热水流直接输送到所述热水出口内而旁路所述第二存储器；将收集在所述第二存储器内的水输送到所述第一存储器内，直到基本上回收了来自所述第二存储器的全部水；和将冷水流与从所述第一存储器的输送来的水混合。 

附图说明

图1是包含本发明节水系统第一实施方式的一部分的一种示例管道回路的示意图； 

图2是温度激活活门阀的各操作部分的透视图，被部件分开，所述活门阀引导水流经过增压槽，所述增压槽根据第一活门位置和第二位置限定交替流动路径，第一活门与感知的低温对应，第二活门位置与感知的高温对应，以打开穿过活门阀的第二流动路径； 

图3是集成阀组件的截面示意图，该阀组件包括通过歧管相互连接以形成单体阀块的本发明节水系统的若干操作元件； 

图4是适配成连接到单体形式的本发明节水系统的传统龙头组件的透视图，被部件分开，本发明的节水系统集中布置，便于安装以及更换龙头组件，并包括位于一个或多个蓄水器之间的相互连接部，所述蓄水器服务于彼此临近铺设的多个本发明节水系统； 

图5是包含本发明节水系统第二实施方式的示例管道回路的进一步示意图，所述节水系统与受限的出口一起操作； 

图6是本发明阀组件的进一步截面图，该阀组件包括另外的面积比率设置，用于与符合图5所示流动示意图的受限出口一起操作； 

图7是创造性地连接来节约未使用部分的逆向渗透净化系统的另一幅示意图；和 

图8是将本发明的节水系统与逆向渗透过程相结合的管道回路的进一步示意图。 

具体实施方式

如图1-4所示，本发明的节水系统总体由附图标记10指代，包括传统方式的龙头组件11，龙头组件设置有冷水阀12和热水阀14，它们分别进行传统适于借助已知水密封连接件16和18直接连接到当地水供应件WS或连接到传统热水器WH的出水口，形成穿过房屋的相应冷水和热水管道支路CW和HW。根据熟知的传统实践，阀12和14由单独、手工铰接的杠杆协调操作或者由分别关联的机构协调操作，从而控制进入共用出口15的水流。 

当然，日常安全要求来自每个龙头组件的过多水流由浴盆、脸盆、淋浴盘等限制，并且通过下水道17输送到下水管中。在传统实践中，这种过多的水流还包括通过热水阀14释放的废水流，直到达到希望温度为止。 

为了限制损耗干净的水，本发明的节水系统10在连接部16和18与对应的冷热水支路CW和WW之间插置单体阀块20，所述阀块的出口连接部26和28分别连接到阀连接部16和18，从而完成通往供水阀12和14的回路，并且入口连接部36和38连接到冷热水支路HW和CW，从而将截止当前浪费的水流导入蓄水器40，所述蓄水器还通过另外的出口连接部27连接到所述阀块。当然，由于阀块20的目的是用作通常固定就位的龙头组件和同样固定的局域可用冷热水支路之间的插置连接部，所以该阀块的全部创造性功能不为使用者所觉察。 

简单地说，为了发挥作用，全部创造性功能需要根据熟悉的阀机构的传统铰接关系来起作用，而不要与使用者发生任何直接机械联系。此外，同样的更换约束条件也将阀块的尺寸限制到能配合在脸盆下的可用空间或者墙壁支柱之间的空间中的尺寸，并且蓄水器本身也类似地确定尺寸，以配合在脸盆台面中，或者位于常见墙壁立柱间隔之间。 

所有这些约束条件都借助一组位于两个滑动阀组件120和140之间由歧管和止回阀调节的互联部创造性地容纳在块20内，每个滑动阀组件包括由相应活塞组件125和145的尺寸不同的两个对置活塞面所限定的活门，所述活塞组件在相应的孔的边界之间根据每个滑动活塞组件上的压力差往复滑动。正是这种往复滑动闭合和/或打开若干通过阀块的交替流动路径，从而解决了通过温度激活阀组件160流入或流出蓄水器和各龙头阀的水流。 

更准确地说，在蓄水器比率往复滑动组件120内，其本身的活塞组件125包括位于一端的较小活塞121，该较小活塞在其行程过程中闭合阀座123和横向端口127；和对置的较大活塞122，该较大活塞与止回阀126连通，而且也与蓄水器40连通。蓄水器比率组件120利用活塞面积比有效地放大了供水件WS和蓄水器之间的压力差比较结果，并且如果蓄水器具有流体，则所述活门在阀座123处闭合冷水流，并且以经过止回阀的蓄水器排水流替代冷水流。 

同样，活门组件140还包括活塞组件145，活塞组件145包括闭合其行程端部处的阀座143和横向端口147的较小活塞141；和位于另一端的对置较大活塞142，该较大活塞与热水龙头阀14连通，但是在这种设置方式下，与阀14的开口关联的较大活塞处的压力降乘以活塞面积比，来铰接往复滑动行程。输入阀座143的热水流发源于温度激活阀组件160，阀组件160包括安装在偏压弹簧163上的随动槽162并设置有轴向安装在恒温促动器165上的密封件164，密封件伸入增压槽161，抵靠增压槽形成密封接触。 

位于恒温促动器165另一端的轴向对准的柱状插头166则延伸到随动槽162和弹簧163的共用环隙内，从而在达到恒温设定温度时挤压位于活门组件140的阀座143外表面上的密封垫圈168。因此，在恒温促动器165的这个位置，通过横向端口167进入阀组件160的热水流通过随动槽162并经过开放密封件164进入增压槽161，然后输送到出口28，然后通过开放阀14。 

但是，在到达设定温度之前，与热水阀14开口关联的活塞142处的低 压水平铰接活塞组件145，以打开阀座143，允许热水从分支到止回阀146和148的地方输送到横向端口147，前一个止回阀馈送蓄水器而后一个止回阀打开经过增压槽161到达出口28的流动路径，在蓄水器装满的情况下，旁路节水功能。 

如此形成的若干流动路径通过参照图1理解地最清楚。首先注意蓄水器40的排水过程，冷水流CW遵循流动路径FP1经过入口连接部36到达由阀座123控制的活门组件120的入口，阀座与在活门组件内往复运动的活塞组件125的较小活塞121对置，该活塞组件在相对一侧包括较大活塞122，所述较大活塞122通过流动路径FP2直接与蓄水器40连通，因此承受其内压。因此，在较小活塞121上的总压力大于较大活塞122上的总压力时，即在蓄水器接近清空的时候，活塞121从阀座123滑动离开，允许来自路径FP1的水流通过当前暴露的横向端口127排出，因此沿着路径FP3到达开放的冷水龙头12。 

但是，如果蓄水器开始填充并且其内压增大，则每次阀12打开时，以活塞比倍增的内压迫使活塞组件125闭合阀座123，将来自路径FP2的水流导向止回阀126，以形成排水流动路径FP4。一旦全部排空，则较大活塞122上的压降将打开阀座123以及端口127，并且来自支路CW的冷水则继续经过阀12。因此，每次打开冷水阀时，通过使用不等大活塞实现的液压栓锁操作将蓄水器排空。 

本领域技术人员理解，前述栓锁铰接基本上不为使用者所知，并且在每次需要冷水的时候都实施。简单地说，无论何时较大活塞面122处的总压力超过较小活塞面121处的总压力，则阀座123闭合，同时来自蓄水器的排水路径打开，以替代被阻挡的冷水流。由于传统蓄水器以及蓄水器40通常包括压力偏压膜41，所以最终结果是：无论何时阀12保持打开足够长的期间，蓄水器内基本上所有水都将排空。 

在热水侧，来自热水回路HW的流动路径FP5馈送阀座143以及随动槽162。直到恒温促动器164打开，唯一的热水流动路径则沿着从路径FP5分支的流动路径FP5-1通过阀座143然后通过端口147到达相对的止回阀146和148，所述止回阀受到偏压，如果蓄水器压力较低，即指示空蓄水器，则止回阀146打开且流动路径FP2导向蓄水器内。但是，当蓄水器压力较高，即表示满蓄水器时，止回阀146保持闭合且水流通过止回阀148引入支路 FP6，从而经过增压槽161进入出口流动路径FP7。当然，在这一过程始终，热水流的初始低温将插头166抬离密封垫圈168，保持阀座143打开。 

一旦恒温促动器165打开密封件164，则第二流动路线支路FP5-2通过现在打开的密封件164建立，从而再次与流动路径FP7汇合，使得开放阀14处的低压也传递到活门组件14的较大活塞142，与此同时，插头166闭合阀座143，让较小活塞141处的压力降低，而较大活塞142暴露于水流，因此由单一活塞组件的不等侧部再次形成栓锁偏置。 

本领域技术人员应该理解，在阀14打开时，较大活塞142上降低的压力将活门铰接到开放阀座143，暴露横向端口147，以便从输入连接部38向止回阀146和148两者输送热水流，并且如果止回阀164后方的蓄水器背压低于热水压加上止回阀弹簧偏压，则水流将收集在蓄水器40中。一旦超过所述背压阈值而且更多的水无法存储在蓄水器中，则止回阀148打开，通过增压槽引导流动路径因此将水流直接导出龙头阀14。通过这种方式，龙头组件11的基本功能得以保留，即使在蓄水器40充满的情况下。 

应该理解，每个活门组件120和140作为双稳态液压栓锁操作，当对应的阀12或14打开时，在供水件WS水压、各止回阀126、146和148设定的中间压力和出口26和28处的压力之间操作。由于与对应止回阀关联的弹簧的偏压水平完全可以选择，而且由于市政供水件WS的局域压力水平众所周知，所以每次打开阀时，可以经过每个活门形成一组限定良好的压力。此外，每个活门组件完全约束在阀块20内的本质，限制了经过其密封件向离开龙头组件的水流发生的全部泄漏，使得操作方式更可靠而且基本上不为人所觉察。 

技术人员还应该理解，活塞组件125往复平移，并且类似设计也适用于活塞组件145，分别形成了尺寸可变同时又限制在各活塞密封件之间的截留体积。更准确地说，活门组件120和基本上类似的活门组件140分别使得较小活塞121和141在配合孔221和241内往复平移，每个活塞被对应O形环321和341密封。当然，所述往复行程由较大活塞122和142的相等长度的线性行程所匹配，所述较大活塞在它们的配合孔222和242内经过密封O形环322和342平移，并且由于截留在两个密封件321和322之间的孔体积包括从较小尺寸向较大尺寸的过渡区域，所以截留在密封件之间的活塞组件125和145的对应体积随着往复行程与活塞面积差的乘积而变化。 

虽然作为这种截留体积变化的结果而产生的压力脉冲可以通过已知方式最小化，例如通过较之其变化而增大总截留体积、或者允许经过密封件受控释放泄流来实现，但是本发明为每个截留体积完全发生作用提供了释放布置。更准确地说，本发明在穿过活门组件120连通到密封件321和322之间的截留体积内的共用钻孔423端部包括一对对置释放阀421和422，通过从外部引入空气或者将正压尖峰转移到活塞组件145周围位于密封件341和342之间的另一个截留体积来释放任何负压脉冲。另一个穿过较大活塞142的释放阀444允许所述截留体积内的任何积存水被推入经过阀14的水流中。 

在这个回路中的每个释放阀的尺寸确定为仅适应较小的体积变化，因此它们的流速能力可以限制于产生一些流动制约，这种流动制约将衰减行程末端的冲击同时使其平均压力处于两个释放压力之间的水平。通过这种方式，在这样一种结构中实现平静且基本上不为人觉察的活门平移，在所述结构中，所有的泄漏路径都约束到冷热水流的流动路径。 

当然，应该理解针对节水的相同关注也催生了其他方案，通常大多数呈排放大水流的那些出水口上的节流器形式，例如淋浴头节流器。这种节流器，在图5中借助阀组件11的出口的节流器520来举例，可以显著升高流动路径FP3和FP5上的背压，使其升高到活塞组件125和145上的压力差不足以克服它们的面积比差异的压力点。 

特别参照图5和6，通过在冷热出口18和16与阀组件11之间插置均压器组件510，保证了即使在节流器520产生巨大背压的情况下，本发明的节水系统也能连续工作，形成了总体以附图标记500指代的集成系统。类似标记的部件以类似于前述方式的方式操作，均压器510仍然包括阶梯状缸体512，其中较大的孔512L通过入口馈送连接部516与冷水出口16连通，使得相同的冷水流也延续到出口馈送连接部526，从而到达阀组件511的冷水入口。通过类似方式，较小的孔512S通过钻孔513连通到从出口18接合热水入口馈送件518的通道514以及延伸到阀组件511的热水侧的出口馈送件528。 

阶梯状缸体512还包括两个对置活塞521L和521S，它们分别配合在阶梯状缸体的较大和较小孔512L和512S中，压缩置于其间的螺旋弹簧522。此外，较小的活塞521S设置有尾锥销(pintle)523，该尾锥销穿过钻孔513延伸，从而在活塞512S从其极限位置位移时，减少通过钻孔的流量，从而 减少流向阀组件511的热水。这种位移压缩另一端被活塞521L卡住的弹簧522，并因此借助较大孔512L内的冷水流压力进一步加压，形成一种浮动压力平衡过程，根据各活塞面积来限定活塞上的压力差。 

因此，相互对置的浮动活塞组合形成一种补偿布置，能通过限制因各种节流器而处于较高背压下的热水流，来允许初始冷水和温水流从蓄水器分流。简单地说，由于在较大活塞521L上相对的冷水压力减小时，钻孔513连同其中的尾锥销523增大了对热水流的限制，所以该组件两侧响应节流器520产生的升高背压，以通过阀组件选择的水流比率来减少热水和冷水两者的出口压力。因此，通过移动尾锥销，面积较大的冷水活塞521L的偏压也减少了间置弹簧522另一侧上的热水流，从而也减少热水流，由此涵盖了节流器的节约效果以及让水流即刻从蓄水器分流所需的压力偏压。 

当然，包括尺寸不等的活塞521S和521L以及卡在它们之间的弹簧522的完整组合件的往复移动将产生早先参照活塞组件125和145所述的类似体积截留部。这种体积截留以类似于前述方式解决，仍然是借助配合在通过较大活塞521L连通的泄放通道537中的弹簧偏压释放阀536来实现。特别要注意，如此实现的泄放回路以及活门组件120和140内的截留体积泄放流，并不仅仅解决截留体积的矛盾，更重要的是，还利用它们的节流作用提供了以一种衰减作用，有效地衰减了所述组合件的任何内在振荡动态特性。 

如上所综述，通过将上述本发明的系统与其他严重浪费水的用水过程例如饮用水净化相关过程相组合，能实现更进一步的节水效果。由于目前大部分市政供水基本上不存在病原体，所以所述净化过程谋求减少溶解或悬浮物质的含量，以便在这样一种过程中改善水的口味而不是提高其安全性，所述过程将水流中不想要的成分的一部分基本上转移到送往下水道的一部分水流中，即通常借助逆向渗透来进行的过程。当然，这样导致浪费了基本上安全但不想要的物质浓度略高的水，即通过收集其他废水流可以轻易稀释的状态。 

虽然上述本发明的节水系统例述了单个蓄水器40，与龙头组件11及其相关阀块20一对一地关联，但是这种严格的关联关系并不是必须的。例如，如图4所示，T形接头42可以包含在蓄水器入口处，然后该T形接头也可以通过连接管道43服务于相邻铺设的其他龙头和阀块的组合件。由于管网分支以服务若干毗连区域时，可以最好地实现结构经济性，所以这种共享蓄 水器的便利条件对于集簇管道布置特别有好处，减少了支路的有效体积，从而进一步改善节水效果。 

本领域技术人员应该理解，虽然集簇管道阵列在保护热损失方面有用，但是蓄水器体积的节水用途可以分布开。简单地说，它们的热损失不再是关注的问题。通过利用对浓度略高的水进行稀释的作用，也就是统计平均上最重要的方面，若干蓄水器可以协同互联的管道布置还允许节水效果扩展到包括上述其他当前将大量水排放到下水道的家用过程。参照图7和8，通过将上述系统和饮用水净化过程例如众所周知的用来净化饮用水的逆向渗透过程相关的产生大量废水流副产品的系统集成在一起，最好地例述了这种节水组合件。该过程通过渗透膜重新分布颗粒和溶质浓度，并且其废料通常同样是市政水，只是不想要的物质浓度略高，因此是稀释并存储以用于其他用途的合适候选材料，因此优化了互联起来的若干存储体积的用途。简单地说，分布式共享这些目前不想要的废水可以用于彼此稀释，形成要求不太严格的家用需求完全可以接受的混合物。 

特别参照图7，传统逆向渗透系统，通常以附图标记710指代，包括逆向渗透单元711，该单元连接成通过流动路径FP71接收来自市政供水系统WS的新鲜水CW(前述由冷水流动路径FP1接收，向阀块20内的冷水活门组件120提供输入水流)。逆向渗透单元711的净化水输出则由流动路径FP72馈送到净化水蓄水器712，而且由流动路径FP73馈送到居中布置的饮用水龙头714。与此同时，收集在渗透膜另一侧且携带浓度较高的不想要的成分的水，通过流动路径FP74馈送到连接于下水道717的止回阀715以及废水蓄水器740的入口。 

一般由附图标记750指代的混合组件，则通过入口止回阀751和752连接成分别接收来自蓄水器740并经由流动路径FP75输送的废水输出以及从水源WS输送的新鲜水流CW。同样，组件750包括一对对置的不等活塞，带有卡在它们之间对准的弹簧，以便在蓄水器740内的废水压力超过止回阀751的弹簧偏压时，则废水沿路进入较大缸体孔761L，使配合在其中并由弹簧772对置的活塞771L发生位移，所述弹簧772另一端卡在较小活塞771S上，较小活塞771S配合在连接到止回阀752的较小孔761S中。 

为了设置废水与新鲜水的混合比率，可以调节位于流出较大缸体孔761L的流动路径FP76中的可变节流器720，以控制通过该节流器的流速，同时 从活塞771S通过孔763延伸的尾锥销773限制了经过另一个止回阀752然后通过流动路径FP77输送并与流动路径FP76汇合的冷水流CW。当然，通过类似于前述的方式，位于穿过较大活塞771L延伸的泄放通道777内的释放阀776再一次解决了这种不等缸体体积中固有的体积截留问题，然后使得混合物馈送家用的冷水管道CWP，所述的冷水管道还包括阀块20的其他节水特征。 

虽然前述用来再利用饮用水净化过程中产生的废水的混合过程在图7中示出发生在新鲜水源WS处，但是应该理解相同的过程可以结合上述其他节水过程一起实现。特别参照图8，其中类似标记的部件以类似于前述方式的方式操作，图7所示操作元件在与图1所示操作元件集成的组合件中示出。 

更准确地说，输送到阀块20的入口接头36的新鲜水CW还分支成随后向净化系统710内的逆向渗透单元711供水的流动路径。单元711净化后的水输出则通过流动路径FP72馈送到饮用水蓄水器712，并通过流动路径FP73馈送到饮用水龙头714，而废水输出则通过流动路径FP74输送到与下水道717连接的止回阀715，而且通过流动路径FP75输送到废水蓄水器740。但是，在这种集成构造中，蓄水器740通过设置有可变节流组件820的流动路径FP81直接连接到总体以附图标记850指代的混合组件，所述混合组件虽然功能类似于前述组件750，但是有若干改动之处。 

混合组件850同样包括尺寸不等、轴向隔开的缸体布置，其中较大的缸体861L配装有较大活塞871L，而较小的孔861S配装有较小活塞871S，所述活塞挤压卡在它们之间的弹簧822。较大缸体861L则接收在流动路径FP81上流动且被可变节流器820限制的废水，而较小活塞871S通过开口861轴向伸出尾锥销873，以调节从阀块20上的冷水出口16延伸的流动路径FP82上的流速。这种受到调节的水流然后在流动路径歧管FP83上与流动路径FP81上的被限制废水流混合，如果它们之间的压力差超过另外的止回阀853的弹簧偏压的话，然后输送到阀组件11。 

当然，同样的不等体积矛盾存在于两个活塞之间，较大活塞871L还包括释放钻孔877，该钻孔由弹簧加载的止回阀876控制，为该受限体积泄流。和前面一样，所述若干狭窄的释放路径实现了进一步的衰减作用，这种衰减作用在组合若干不同的互联闭合环路的管道系统中特别重要。 

通过这种方式，若干节水容器的各种组合可以有意组合，从而以一种方 便安装的形式彼此支持，形成一种基本上不为人觉察的节水过程。重要的是，这种互联关系可以阶段地实现，从而随着家庭规模和用水需求增长而适应大部分家庭的预算。一旦这种方便实现的节水过程广泛普及，则可以大量减少使用洁净水，由此大大减少对这种非常重要的资源的消耗。显然，在不脱离文中教导的精神的前提下，可以对本发明进行各种改动和变型。因此，言下之意在于本发明的范围仅由附带的权利要求书来确定。 

Claims (12)

1.一种家用节水管道系统，适合将热水流的初始较冷部分蓄存在第一存储器中并且此后将第一存储器中的蓄存水排入冷水流，所述系统的特征在于，温度促动的分流装置，在热水流温度低于预定温度时，将所述热水流蓄存在所述第一存储器中，而在热水流温度高于所述预定温度时，将所述热水流导向热水出口；和插置在所述分流装置和所述第一存储器之间的旁路装置，所述旁路装置在所述第一存储器充满的期间内旁路所述第一存储器，并将所述热水流直接输送到热水出口，改进之处包括：

过滤装置，所述过滤装置可操作地连接到所述冷水流，用来将其分成溶解或者悬浮物质含量较小的饮用水和不想要的物质含量略高的废水；

第二存储器，所述第二存储器连接成接收来自所述过滤装置的所述废水；和

可操作地连接在所述过滤装置、所述第一存储器和所述第二存储器之间的互联装置，所述互联装置用于将来自所述第二存储器的所述废水与来自所述第一存储器的所述蓄存水相结合，所述互联装置进一步包括可调节的混合装置，所述混合装置连接成接收所述冷水流以及来自所述第二存储器的所述废水，根据选定的比率将它们混合。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述可调节的混合装置包括轴向对置的活塞组件，所述活塞组件包括与所述冷水流连通的第一活塞，与所述第二存储器连通的对置第二活塞和挤压在两者之间的弹簧，所述第二活塞包括伸入开口的尾锥销，用于控制经过所述开口离开所述第二存储器的流速。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述混合装置进一步包括可调节的节流器，用来选择所述冷水流的流速。

4.如权利要求1所述的系统，进一步包括：

所述可调节的混合装置包括轴向对置的活塞组件，所述活塞组件包括与所述第一存储器中的所述蓄存水连通的第一活塞；与所述第二存储器连通的对置第二活塞；和挤压在两者之间的弹簧，所述第一活塞面积大于所述第二活塞，所述第二活塞包括伸入开口的尾锥销，用于控制经过所述开口离开所述第二存储器的流速；和

可调节的节流器，用来选择来自所述第一存储器的所述蓄存水的流速。

5.如权利要求4所述的系统，进一步包括：通过所述第一活塞形成的释放通道，用于释放截留在所述第一活塞和第二活塞之间的体积内的压力；和接收在所述释放通道内的弹簧加载的止回阀。

6.如权利要求5所述的系统，进一步包括：所述第一活塞和第二活塞接收在共用柱状壳体的尺寸对应的部分中，用于轴向平移。

7.一种包括冷水流和热水流的管道回路，所述冷水流和热水流分别连接到龙头组件的冷水阀和热水阀，所述龙头组件设置有节流器，改进之处在于，包括：

包括水接收腔的存储器；

温度促动的分流装置，所述分流装置插置成接收所述热水流，在热水流温度低于预定温度时，将所述热水流分流到所述存储器，而在热水流温度高于预定温度时，将所述热水流分流到所述热水阀；

插置在所述分流装置和所述存储器之间的旁路装置，所述旁路装置在所述存储器基本充满水的期间内旁路所述存储器，并将所述热水流直接输送到热水阀；

选择装置，所述选择装置连接到所述存储器和所述冷水流，用于回引收集在所述存储器中的水并将其输送到所述冷水阀，并且在从所述存储器基本上回引了全部水之后，将所述冷水流导入所述冷水阀；

插置在所述旁路装置和所述热水阀之间以及所述存储器和所述冷水阀之间的压力补偿装置，所述压力补偿装置用于限制流向所述热水阀的旁路水流并且同时增大从所述存储器流过所述冷水阀的水流。

8.如权利要求7所述的管道回路，其特征在于，所述压力补偿装置包括轴向对置的成组活塞，所述成组活塞包括与所述冷水阀和所述存储器连通的第一活塞，与所述热水阀和所述旁路装置连通的对置对准第二活塞；和挤压在所述第一活塞和第二活塞之间的弹簧，所述第二活塞进一步包括伸入开口的尾锥销，用于控制从所述旁路装置流出并进入所述热水阀的流速。

9.如权利要求8所述的管道回路，进一步包括：通过所述第一活塞形成的释放通道，用于释放截留在所述第一活塞和第二活塞之间的体积内的压力；和接收在所述释放通道内的弹簧加载的止回阀。

10.一种利用将热水流初始较冷部分分流到第一存储器而产生的存储水来稀释饮用水过滤过程中产生并蓄存在第二存储器中的废水的过程，包括步骤：

感知所述热水流的温度，以判断所述温度高于或低于预定温度；

如果热水流温度低于所述预定温度，则将所述热水流分流到所述第一存储器，而如果热水流温度高于所述预定温度，则将所述热水流分流到热水出口；

在所述第一存储器基本上充满期间，通过将所述热水流直接输送到所述热水出口内而旁路所述第一存储器；

将收集在所述第一存储器内的水与收集在所述第二存储器内的水混合，直到基本上回收了来自所述第一存储器的全部水；和

将冷水流与来自所述第二存储器的所述水混合。

11.如权利要求10所述的过程，其特征在于，所述将收集在所述第一存储器中的水混合的步骤包括另外的步骤：比较所述第一存储器和所述冷水流的压力。

12.如权利要求11所述的过程，其特征在于，在所述第一存储器中的所述压力与所述冷水流压力成预选比率时，才实施混合所述冷水流的所述步骤。

Images