CN105253965B - 一种利用电场吸附除去水中重金属的智能净水器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及净水器领域，公开了一种利用电场吸附除去水中重金属的智能净水器，包括进水TDS传感器、净水器滤芯、智控恒流电源模块和控制系统，所述净水器滤芯包括蜂窝管形吸附电极和锥形电极，两个电极之间形成梯形水流间隙，所述智控恒流电源模块的正负输出分别连接蜂窝管形吸附电极和锥形电极，所述控制系统的信号输入端连接进水TDS传感器，控制输出端连接智控恒流电源模块。本发明的智能净水器通过电场吸附水中的重金属，并且经过对水TDS值的检测和智能计算，始终控制电极间保持最合理的电场；同时，本发明中采用的净水器滤芯能根据流水中重金属不断减少而逐步缩短电极间的距离，增加电场强度，以达到均匀吸附的效果。

Description

一种利用电场吸附除去水中重金属的智能净水器

技术领域

本发明涉及净水器领域，特别是涉及一种利用电场吸附除去水中重金属的智能净水器。

背景技术

在当代，饮食的安全和卫生越来越受到人们的重视，纯水机和净水器已经开始走进千家万户。但现有的纯水机和净水器存在一个很大的问题，就是滤芯的使用时间短以及更换麻烦，这个问题很大程度上制约了纯水机和净水器行业的发展。

滤芯使用时间不长的主要原因是自来水的硬度太高（重金属含量高）。普通的滤芯在隔离和吸附这些重金属时很快就会堵塞或饱和，所以就要频繁的更换。这些更换下来的滤芯不仅浪费材料、能源，还对环境造成很大的污染。

发明内容

为克服现有技术的不足，让纯水机、净水器滤芯的使用寿命更长，本发明的目的在于提供一种利用电场吸附除去水中重金属的智能净水器。

本发明为解决其技术问题采用的技术方案是：

一种利用电场吸附除去水中重金属的智能净水器，包括：

进水管，

进水TDS传感器，安装在进水管上，用于检测进入水流的TDS（溶解于水的固体物质总和）值，

净水器滤芯，所述净水器滤芯包括外壳，外壳内设置有蜂窝管形吸附电极，蜂窝管形吸附电极内插置有锥形电极，蜂窝管形吸附电极和锥形电极之间形成上宽下窄的梯形水流间隙，所述蜂窝管形吸附电极和锥形电极分别连接不同的电源电极，

净水出水管，

智控恒流电源模块，所述智控恒流电源模块的正负输出分别连接蜂窝管形吸附电极和锥形电极，

控制系统，包括显示屏和操作面板，所述控制系统的信号输入端连接进水TDS传感器，控制系统的控制输出端连接智控恒流电源模块。

进一步，所述净水出水管上设置有净水TDS传感器，所述净水TDS传感器连接控制系统的信号输入端。净水TDS传感器检测吸附后的水的TDS值，净水TDS传感器的检测值与进水TDS传感器的检测值的落差过低时，表示净水器滤芯需要进行清洁，可由控制系统控制智控恒流电源模块短时间转换输出的极性，使吸附在蜂窝管形吸附电极上的重金属脱落并随水流排出。

进一步，所述净水器滤芯上还设置有污水出水管，用于在净水器滤芯清洁后排出重金属含量较高的污水。所述净水出水管和污水出水管分别由不同的电磁阀控制。

进一步，所述控制系统连接有报警装置，所述报警装置可为灯信号报警、蜂鸣报警、语音报警中的一种或多种组合。

进一步，所述进水管上设置有水流开关，所述水流开关连接控制系统的信号输入端。当水流开关检测到有水通过进水管进入净水器滤芯时，可给出信号，控制系统控制智控恒流电源模块给出电场；当水流开关没有检测到水流通过时，智控恒流电源模块停止给出电场。

进一步，所述净水器滤芯的外壳上设置有上端盖和下端盖，所述上端盖连接电源正极，下端盖连接电源负极，所述蜂窝管形吸附电极与上端盖电连接，所述锥形电极与下端盖电连接。

进一步，所述锥形电极一体设置在下端盖上。下端盖和锥形电极的一体结构可减少滤芯的配件，简化结构，同时使锥形电极的一端固定，还可使锥形电极方便的对位并插进蜂窝管形吸附电极内部。

进一步，所述外壳内靠近上端盖的一端设置有用于固定锥形电极的塑料定位板。塑料定位板用于固定锥形电极的自由端，使其与蜂窝管形吸附电极之间的位置保持不变，形成稳定的电场，避免锥形电极的自由端发生晃动而导致电场变化，且防止锥形电极与蜂窝管形吸附电极接触造成短路。塑料定位板还能在锥形电极与上端盖之间产生电气隔离。

进一步，所述下端盖与蜂窝管形吸附电极之间设置有绝缘垫圈，避免下端盖与蜂窝管形吸附电极相接触造成短路。

进一步，所述上端盖与蜂窝管形吸附电极之间通过金属弹簧实现电气连接。金属弹簧两端分别与上端盖和蜂窝管形吸附电极紧密接触，保证良好的电气连接。

进一步，所述智能净水器中还包括其他滤芯，所述其他滤芯的进水口连接净水器滤芯的净水出水管。经过吸附后的水再经过其他滤芯时，会大大减少重金属对其他滤芯的影响，延长其他滤芯的使用寿命，解决净水器滤芯更换频繁的问题，起到节能环保的效果。

本发明的有益效果是：

本发明的智能净水器通过电场吸附水中的重金属，并且经过对水TDS值的检测和智能计算，始终控制电极间保持最合理的电场（因为每个地方的水质不同，其TDS值会有很大的区别，如果给出恒定的电场，当水的TDS值高时，就会在滤芯的电场中发生电解，当水的TDS值低时，就达不到吸附的效果，所以需要通过调控以达到吸附和电解之间的平衡）；同时，由于水流刚进入滤芯时TDS值较高，往后流动时由于重金属被吸附使TDS值逐渐降低，如果两个电极平行设置，电场强度前后一致，会造成靠近进水口一端对水中的重金属吸附效果显著，而出水口一端却没有吸附效果，且靠近进水口的一端容易阻塞，因此，本发明中采用的净水器滤芯中的两个电极间形成梯形水流间隙，能根据流水中重金属不断减少而逐步缩短电极间的距离，增加电场强度，以达到均匀吸附的效果。

本发明的智能净水器能有效的去除重金属，去除率达到70—90%，净化水质，经过吸附后的水再经过其他滤芯时，会大大减少重金属对其他滤芯的影响，延长其他滤芯的使用寿命，解决净水器滤芯更换频繁的问题，起到节能环保的效果。

附图说明

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的净水器滤芯的结构示意图；

图2是本发明的净水器滤芯的剖视图；

图3是本发明的滤芯在净水器中的示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

参照图1、图2，本发明提供了一种利用电场吸附除去水中重金属的净水器滤芯，包括塑料制的外壳1，外壳1上下两端开口，所述外壳1上方安装有上端盖2，上端盖2连接进水接头3，所述外壳1下方安装有下端盖4，下端盖4连接出水接头5，所述上端盖2和下端盖4通过螺栓12安装固定在外壳1上，且上端盖2和下端盖4与外壳1之间设置有防水密封圈。

优选的，所述上端盖2和下端盖4采用导电性良好的金属制作而成，且上端盖2连接电源负极，下端盖4连接电源正极。

所述外壳1内设置有蜂窝管形吸附电极6，如图1所示，蜂窝管形吸附电极6可设置有多个，其上端互相连接在一起，所述蜂窝管形吸附电极6通过金属弹簧10与上端盖2电连接，金属弹簧10的张力保证了其两端与蜂窝管形吸附电极6和上端盖2的接触良好，保证电路的稳定。所述蜂窝管形吸附电极6与下端盖4之间设置有绝缘垫圈11，避免蜂窝管形吸附电极6与下端盖4相接触造成短路。

所述蜂窝管形吸附电极6内插置有锥形电极7，且锥形电极7与蜂窝管形吸附电极6之间形成上宽下窄的梯形水流间隙8，所述锥形电极7与下端盖4电连接，使其与蜂窝管形吸附电极6的电极相反。进一步，所述锥形电极7一体设置在下端盖4上，下端盖4和锥形电极7的一体结构可减少滤芯的配件，简化结构，同时使锥形电极7的一端固定，还可使锥形电极7方便的对位并插进蜂窝管形吸附电极6内部。

所述外壳1内靠近上端盖2的一端设置有用于固定锥形电极7的塑料定位板9。塑料定位板9用于固定锥形电极7的自由端，使其与蜂窝管形吸附电极6之间的位置保持不变，形成稳定的电场，避免锥形电极7的自由端发生晃动而导致电场变化，且防止锥形电极7与蜂窝管形吸附电极6接触造成短路。塑料定位板9还能在锥形电极7与上端盖2之间产生电气隔离。

本发明的净水器滤芯的工作原理是：当上、下端盖分别接通电源后，蜂窝管形吸附电极6和锥形电极7之间形成电场，通过的水流中所含的重金属在电场作用下吸附在蜂窝管形吸附电极6上；同时，由于水流刚进入滤芯时TDS（溶解于水的固体物质总和）值较高，往后流动时由于重金属被吸附使TDS值逐渐降低，如果两个电极平行设置，电场强度前后一致，会造成靠近进水口一端对水中的重金属吸附效果显著，而出水口一端却没有吸附效果，且靠近进水口的一端容易阻塞，因此，本发明的净水器滤芯中的两个电极间形成梯形水流间隙8，能根据流水中重金属不断减少而逐步缩短电极间的距离，增加电场强度，以达到均匀吸附的效果。

参照图3，图3所示是将本发明的净水器滤芯100应用到智能净水器中的示意图。所述智能净水器包括净水器滤芯100、智控恒流电源模块27以及控制系统28。

所述净水器滤芯100的进水接头3连接进水管20，进水管20上设置有水流开关21和进水TDS传感器22，水流开关21用于控制进水，进水TDS传感器22则可检测进入水流的TDS值。所述净水器滤芯100的出水接头5连接净水出水管24和污水出水管25，净水出水管24上设置有净水TDS传感器23以及电磁阀26，污水出水管25上设置有电磁阀26，电磁阀26用于控制净水或污水的排放，净水TDS传感器23则可检测经过电场吸附后的水的TDS值。

所述智控恒流电源模块27的输出端分别连接净水器滤芯100的上端盖2和下端盖4，其中负极输出连接上端盖2，正极输出连接下端盖4，用于给蜂窝管形吸附电极6和锥形电极7供电形成电场。

所述控制系统28上设置有显示屏以及操作面板，以显示智能净水机的状态以及方便用户输入控制指令。控制系统28的信号输入端分别连接水流开关21、进水TDS传感器22和净水TDS传感器23，控制系统28的控制输出端分别连接智控恒流电源模块27和两个电磁阀26。进一步，所述控制系统28还设置有报警装置29，报警装置29可采用灯信号报警、蜂鸣报警或语音报警中的一种或多种组合。

本发明提供的智能净水器的工作过程如下：当水流开关21检测到有水流过时，给出信号，控制系统28启动工作，根据进水的TDS（电导率）值，驱动智控恒流电源27合理给出直流电场（这个电场会根据进水TDS传感器22反馈的TDS值大小自动调控，以捕捉到对水体电解前的临界值，达到最有效的吸附效果），对流过净水器滤芯100的水进行重金属吸附。当水流停止时，水流开关21给出关闭信号，控制系统28控制智控恒流电源27停止输出，关闭电场，以免电场将不流动的水进行电解。

水流通过进水接头3进入净水滤芯100的上端盖2内，然后分散从蜂窝管形吸附电极6的管中流过，每一个管内均有一根锥形电极7定位于管的中间，这样锥形电极7与管内壁之间就形成了梯形水流间隙8，顺着水流的方向由宽到窄。由于锥形电极7与蜂窝管形吸附电极6上分别连接着电场的正负极，因此在梯形水流间隙8中就会形成由弱到强的吸附电场。当水流从梯形水流间隙8中通过，由宽到窄流动时，刚进来的水中的重金属比较多，由较弱的电场吸附一部分在电极表面，随着水流向前，水中的重金属会越来越少，随之的吸附电场同步的越来越强，以保证水的整个流动过程均能得到最合理的吸附效果。

进一步，本发明的智能净水器中还带有自动清洁的功能。当吸附电极的表面附着的重金属达到一定的厚度时，吸附效果就会变差，出水的TDS值就会增高，此时控制系统28就会根据进水TDS传感器22和净水TDS传感器23反馈的TDS值的落差，自动判断净水器滤芯100的吸附效果，如果效果低于设置值时，则启动反电极脱附功能，此时，净水出水管24的电磁阀26关闭，污水出水管25的电磁阀26打开，智控恒流电源27的输出极性相反，电场的正负电极短时间交换，吸附于蜂窝管形吸附电极6内壁的重金属会迅速脱落，并随水流从污水出水管25排走，重金属脱附完成后，智控恒流电源27回复正常，污水出水管25的电磁阀26关闭，净水出水管24的电磁阀26打开，净水器滤芯100又可以重复使用。如果经过脱附后，出水的TDS值仍没有降低，或者是进出水的TDS值相等，则表示净水器滤芯100失效或出现故障，控制系统28则驱动报警装置29提出警示，充分保障净水器滤芯100有效性。

进一步，所述智能净水器中还可以包括其他滤芯，所述的其他滤芯设置在利用电场吸附重金属的净水器滤芯100后方。经过吸附后的水再经过其他滤芯时，会大大减少重金属对其他滤芯的影响，延长其他滤芯的使用寿命，解决净水器滤芯更换频繁的问题，起到节能环保的效果。

本发明的净水器滤芯100能通过电场吸附水中的重金属，有效的去除重金属，去除率达到70—90%，净化了水质。而设置有上述滤芯的智能净水器，可延长其他滤芯的使用寿命，减少其他滤芯更换频率，节能环保；同时还设置有控制系统28和智控恒流电源27，根据水质对电场自动进行调控，同时能实现自动清洁，功能强大，满足现代人对纯净水的需求以及使用方便的要求。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种利用电场吸附除去水中重金属的智能净水器，其特征在于，包括：

进水管，

进水TDS传感器，安装在进水管上，用于检测进入水流的TDS值，

净水器滤芯，所述净水器滤芯包括外壳，外壳内设置有蜂窝管形吸附电极，蜂窝管形吸附电极内插置有锥形电极，蜂窝管形吸附电极和锥形电极之间形成上宽下窄的梯形水流间隙，所述蜂窝管形吸附电极和锥形电极分别连接不同的电源电极，

净水出水管，

智控恒流电源模块，所述智控恒流电源模块的正负输出分别连接蜂窝管形吸附电极和锥形电极，

控制系统，包括显示屏和操作面板，所述控制系统的信号输入端连接进水TDS传感器，控制系统的控制输出端连接智控恒流电源模块。

2.根据权利要求1所述的一种利用电场吸附除去水中重金属的智能净水器，其特征在于：所述净水出水管上设置有净水TDS传感器，所述净水TDS传感器连接控制系统的信号输入端。

3.根据权利要求2所述的一种利用电场吸附除去水中重金属的智能净水器，其特征在于：所述净水器滤芯上还设置有污水出水管。

4.根据权利要求3所述的一种利用电场吸附除去水中重金属的智能净水器，其特征在于：所述控制系统连接有报警装置。

5.根据权利要求4所述的一种利用电场吸附除去水中重金属的智能净水器，其特征在于：所述进水管上设置有水流开关，所述水流开关连接控制系统的信号输入端。

6.根据权利要求1所述的一种利用电场吸附除去水中重金属的智能净水器，其特征在于：所述净水器滤芯的外壳上设置有上端盖和下端盖，所述上端盖连接电源正极，下端盖连接电源负极，所述蜂窝管形吸附电极与上端盖电连接，所述锥形电极与下端盖电连接。

7.根据权利要求6所述的一种利用电场吸附除去水中重金属的智能净水器，其特征在于：所述锥形电极一体设置在下端盖上。

8.根据权利要求7所述的一种利用电场吸附除去水中重金属的智能净水器，其特征在于：所述外壳内靠近上端盖的一端设置有用于固定锥形电极的塑料定位板。

9.根据权利要求6所述的一种利用电场吸附除去水中重金属的智能净水器，其特征在于：所述下端盖与蜂窝管形吸附电极之间设置有绝缘垫圈。

10.根据权利要求6所述的一种利用电场吸附除去水中重金属的智能净水器，其特征在于：所述上端盖与蜂窝管形吸附电极之间通过金属弹簧实现电气连接。