CN108310978A - 储水罐以及包括该储水罐的家用净水器 - Google Patents

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Abstract

公开了一种储水罐。该储水罐内部设置有用于存储成品水的储水袋以及该储水袋之外的用于容纳挤压水的空间。一方面，通过引入连通该容纳挤压水的空间的导流凹槽的设计，本发明实现了挤压水的快速导入。另一方面，通过设置伸入储水袋内的中空管，防止了储水袋的扭曲，从而实现了袋内所有成品水的完全挤出。此外，该储水罐的中间呈圆柱形两端呈椭球或半球形的设计可以提高该储水罐的承压性能。也公开了包括该储水罐的家用净水器。

Description

储水罐以及包括该储水罐的家用净水器
技术领域
本发明属于液体净化技术领域，具体涉及一种储水罐以及包括该储水罐的家用净水器。
背景技术
随着人们对饮用水安全的重视，家用净水器装置普及程度越来越高。
由于水源条件的差异，不同地区的市政供水在水质上存在区别，例如，北方地区平均水质硬度高于中东部，而中东部地区平均水质硬度高于南方地区。一般而言，水质硬度高的地区，饮用水加热后产生水垢的现象比较常见。为了解决水垢问题，大部分净水器生产厂家使用反渗透膜过滤技术来制造反渗透纯水机。
小型反渗透纯水机由于膜元件(50加仑/天-200加仑/天)的纯水流量比较小，直接使用无法满足用户用水需求，因此使用了储水罐来存储纯水，用户打开龙头出来的纯水实际上来自储水罐。
储水罐内有两个腔体，中间使用弹性隔膜分离，一个腔体用来存放纯水，另一个腔体为压缩空气，压缩空气具有一定的压力，当用户打开龙头时，其可以将存放纯水的腔体中的纯水挤出龙头。
储水罐水满的时候，压缩空气体积最小，压力最大，用户打开龙头的瞬间，出水流量最大；可是随着储水罐纯水减少，压缩空气体积膨胀，压力越来越小，龙头出水流量也越来越低，用户在连续用水过程中的使用感受比较差，也增加了用户等待的时间。
为了解决上述问题，美国专利No.7,726,511披露了一种反渗透过滤系统储水罐，该储水罐内部通过一个囊体将罐体内内腔分割成两个腔体，一个为成品纯水腔体，另外一个为挤压水腔体，取代了压缩空气腔体。当用户需要用水的时候，有压力的水被引入储水罐，通过挤压囊体将纯水挤出龙头；由于挤压水稳定的水压，可以获得稳定的成品水挤出流量。虽然该发明解决了常规储水罐因气压衰减带来的流量不稳定问题，但是，该发明的罐体为球形，不利于小型反渗透纯水机一体式设计；同时，该发明在成品水囊体充满的情况下仍然有部分挤压水留存在罐体内部，占用了罐体空间；而且，在挤压成品水的过程中，囊体存在扭曲而导致成品水无法完全被挤出的情况。
发明内容
综上，现有家用反渗透纯水机所用的储水罐在设计上存在缺陷。从而，本发明旨在提供一种替代性的储水罐来解决上述问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种储水罐，其包括：壳体，其内壁形成所述储水罐的内部腔体，且在所述储水罐的内部腔体内设置有储水袋组合体，所述壳体包括将成品水连接至所述储水袋组合体内的第一通道，以及将挤压水连接至所述储水袋组合体与所述壳体的内壁之间的挤压水空间的第二通道，所述储水袋组合体的外表面积大于等于所述壳体的内壁的表面积；以及顶盖，其设置在所述壳体的顶部，且其内壁形成中空的顶盖腔体，所述顶盖包括与所述壳体的第一通道连通的第三通道以及与所述壳体的第二通道连通的第四通道，所述第三通道与所述第四通道均与所述顶盖腔体连通；其特征在于，所述壳体的第二通道与设置在所述壳体表面的、且连通所述挤压水空间的导流凹槽连通。。
根据本发明的另一个方面，提供了一种家用净水器，其包括如上所述的储水罐。
根据本发明的储水罐适用于过滤设备，特别适用于净水系统，尤其是家用净水器。
附图说明
图1为根据本发明的一个具体实施方式的储水罐的整体示意图；
图2为图1中所示的储水罐的竖直截面示意图；
图3为图1中所示的储水罐的圆柱形壳体和顶盖区域的竖直截面示意图；
图4为图1中所示的储水罐的顶盖及其邻近区域的竖直截面示意图；
图5为图1中所示的储水罐的挤水导流凹槽的示意图；
图6为图1中所示的储水罐的储水袋的竖直截面示意图；
图7为处于挤水状态的图1中所示的储水罐的顶盖区域的竖直截面示意图；
图8为储水罐的顶盖安装到罐体后的位置示意图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
如图1和图2所示，本实施例储水罐由储水罐壳体4000、可拆卸的顶盖5000、储水袋组合体3000和O型圈5100、5200等组成。其中，储水罐壳体4000为圆柱体形状，由壳体4100和壳体4200焊接而成，或者也可以是整体吹塑而成。储水罐壳体4000可以由高分子塑料制成，也可以由金属制成。
如图2所示，储水罐在靠近顶盖的一端设置有两个通道，分别连接成品水100和挤压水200。
图3为图1中所示的储水罐的圆柱形壳体和顶盖区域的竖直截面示意图，其中示出了该储水罐的内部腔体。如图3所示，该储水罐的内部腔体包括储水腔体400、顶盖腔体500、上端腔体430以及下端腔体440。其中，储水腔体400为圆柱体形状，而上端腔体430和下端腔体440为椭球或者半球形。顶盖腔体500通过上端腔体430与储水腔体400连通。上端腔体430与下端腔体440的椭球或者半球形的设计可以分散储水罐内腔两端承受的水压应力，从而提高储水罐的承压性能。
图4为图1中所示的储水罐的顶盖及其邻近区域的竖直截面示意图。如图4中所示，储水罐壳体4000在上端腔体430的外侧设置有法兰4500，法兰4500的外圆周上设置有外螺纹4510、凹槽4600和O型密封圈4300。其中，O型密封圈4300安装于法兰4500的凹槽4600内，且该法兰凹槽4600位于法兰4500的外沿和外螺纹4510之间；法兰4500与储水罐圆柱体为同轴位置关系。法兰4500的内部有两个通道410和420，通道410位于法兰腔体中心区域，而通道420围绕通道410外侧分布。
如图4所示，顶盖5000呈中空的组合圆柱体形状，且该中空腔体以500来标识。该顶盖5000的组合圆柱体的邻近上端腔体430的一端为5500，其内腔上设置有内螺纹5510和光滑的圆柱面5600；其中，顶盖5000的内螺纹5510与储水罐壳体4000的外螺纹4510同规格匹配，使得它们之间可以通过相对的旋转移动实现彼此的接合和脱离，从而方便顶盖5000的固定和拆卸；当该内螺纹5510与外螺纹4510匹配于预定的位置后，密封圈4300被上述法兰凹槽4600和顶盖圆柱面5600形成的腔体完全固定，从而在端面5500处密封顶盖腔体500。
仍如图4中所示，顶盖5000的远离上端腔体430的另一端5700设置有两个通道510和520，510为成品水通道，其设置在顶盖的中心位置；520为挤压水通道，其设置在端面5700的外圆区域；两个通道都与顶盖腔体500连通。在通道510的圆形内侧处设置了O型密封圈5400，用于在腔体500内部隔开成品水100和挤压水200；在通道520的外圆周处设置了O型密封圈5100和5200，O型密封圈5100用于在储水罐的罐体外部隔开成品水100和挤压水200，O型密封圈5200用于在储水罐的罐体外部防止挤压水200与外界接触。
如图4所示，法兰通道410和420都可以连通储水罐腔体400和顶盖腔体500，410为成品水通道，420为挤压水通道。其中，如图5所示，通道420为一组圆形通孔，这些圆形通孔围绕着储水罐腔体400的轴线分布在通道410周围，通过上端腔体430的表面与储水罐腔体400连通。特别地，通道420的每一个圆孔在与上端腔体430接触的表面都设置了导流凹槽4200。如图5所示，导流凹槽4200围绕着储水罐腔体400的轴线分布在上端腔体430的表面。
图6为储水袋组合体3000的竖直截面示意图。如图6所示，该组合体3000包括薄膜状的储水袋3100和接头3200。储水袋3100可以由塑料或者橡胶材质的膜制成，其通过粘接或者焊接等工艺与接头3200进行组合，并形成了储水袋腔体300，用于存储成品水100。接头3200为由高分子塑料制成的硬性部件，其连接到储水袋3100上，用于将储水袋3100安装和密封到顶盖5000与壳体4000。在本具体实施方式中，接头3200为中空的，从而用于为成品水进出储水袋3100提供通道。另一方面，储水袋腔体300通过接头中心管3300和接头进出水口3400与外部成品水100(例如经反渗透过滤系统处理后的成品纯水)连通，且储水罐的外部成品水进出通道为310。特别地，接头进出水口3400设置在接头中心管3300上，并作为接头中心管3300与储水罐的外部成品水进出通道310的进出水口。由于储水袋在挤水的过程中可能扭曲变形，腔体300可能被分割为互不连通的独立空间，从而导致部分成品水无法被完全挤出。而在设置有中心管3300的情形下，因为中心管3300由硬质材料制成，因而储水袋3100即使发生变形，该变形也将围绕中心管3300进行，这可以防止储水袋腔体300被分割成互不连通的独立空间，故而中心管3300可以防止储水袋扭曲，保证储水袋腔体300所有的成品水被完全挤出。
图7为储水罐挤水状态的截面示意图，在此状态下，储水袋组合体3000的接头3200被顶盖固定在罐体法兰4500的内部，接头进出水口3400与O型密封圈5400接触，将顶盖腔体500分割为两个互不连通的腔体，即分别为储水袋接头内部和外部腔体，且该内部腔体为成品水100通道，该外部腔体为挤压水200通道。
在图7所示状态下，储水袋3100完全被成品水充满，由于储水袋3100被设计为其外表面积大于等于储水腔体400的内壁表面积，故而它能完全贴合在储水腔体400的内壁上，从而使得罐体内部几乎没有任何挤压水残留，罐体空间完全用于存放成品水100。特别地，在罐体的上端腔体430区域，导流凹槽4200内部仍然保留了极少量挤压水，且这些导流凹槽4200与顶盖腔体挤压水通道200保持连通，当挤压水200获得外部压力驱动时，会从储水罐顶盖处的通道520进入，沿着储水袋接头3200外侧区域与顶盖内侧区域形成的通道进入挤压水圆孔通道420，然后沿着导流凹槽4200进入罐体内壁和储水袋3100之间的空间，在压力的作用下开始挤压储水袋3100，从而迫使储水袋内部的成品水沿着中心管3300和接头进出水口3400流出。在挤压水压力稳定的情况下，成品水出水也维持在稳定流量。
由于储水袋3100完全贴合在罐体腔体400的内壁上，而两者长时间的这种接触可能造成储水袋难以从罐体的内壁上分离，使得挤压水难以快速进入储水袋与罐体内壁之间的空间，从而延长了储水罐成品水出水响应时间，导致使用者需要等待较长时间才能出水。而本发明中的这种导流凹槽4200的设计可以帮助挤压水快速的进入储水袋与罐体内壁之间的空间，从而缩短储水罐成品水出水响应时间和使用者等待时间。
图8为储水罐的顶盖5000安装到罐体后的位置示意图。如前文所述，顶盖和罐体之间使用螺纹连接，由于将顶盖旋转安装到罐体的过程中无法准确控制顶盖安装的位置，如果顶盖安装不到位，可能导致密封圈4300失效而漏水。为了方便顶盖安装和定位，在图8所示的实例中，在顶盖5000和罐体4000上设置了定位标示5800和4800。标示5800为长条形态，位于顶盖5000上，其围绕顶盖轴心分布，且具有一定的角度范围；标示4800为三角形态，其位于罐体4000上，且指向标示5800。安装顶盖的末尾阶段，只要标示4800指向位于标示5800的长条范围之内，即说明顶盖已经安装到位。该定位标示5800和4800的设计可以帮助顶盖准确安装定位，防止因为安装不当引起的漏水。
同时，为了更进一步验证本发明的可行性，设计了一款具有一定尺寸要求的根据本发明的储水罐，并利用有限元仿真软件对其结构强度进行了分析，以确保该储水罐的实施例在工程上的可行性，以及其在结构强度性能上的可靠性。该储水罐内腔的圆柱体腔体的直径约为130毫米，该圆柱体腔体的两端腔体设计为椭球形，内腔总高度约为255毫米，且内腔的总体积约为3升；储水罐罐体壁厚约为6毫米。在有限元仿真软件分析中，该储水罐使用改性聚丙烯材质。分析结果显示，该储水罐可耐受水压超过300psi，而一般市政供水压力为20-60psi，这表明，根据本发明的储水罐的强度可以充分满足家用净水应用环境。
总之，根据本发明的具体实施方式的储水罐设计提高了储水罐成品水存储空间利用率，缩短了储水罐成品水出水响应时间，提供了稳定的出水流量，同时也避免了储水袋因为扭曲而导致成品水无法完全挤出的问题。此外，该具体实施方式采用了圆柱形储水罐体和椭球或者半球形端头设计，这在减少罐体外部直径的同时，保证了罐体的结构强度，方便储水罐和家用反渗透纯水机进行一体化设计。而且，在根据本发明的实施方式的储水罐中，可拆卸顶盖和密封圈设计使得更换储水袋更为方便，这也提高了储水罐的可靠性和卫生便捷性。
可以理解的是，以上具体实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为落在本发明的保护范围内。

Claims (11)

1.一种储水罐，其包括：
壳体，其内壁形成所述储水罐的内部腔体，且在所述储水罐的内部腔体内设置有储水袋组合体，所述壳体包括将成品水连接至所述储水袋组合体内的第一通道，以及将挤压水连接至所述储水袋组合体与所述壳体的内壁之间的挤压水空间的第二通道，所述储水袋组合体的外表面积大于等于所述壳体的内壁的表面积；以及
顶盖，其设置在所述壳体的顶部，且其内壁形成中空的顶盖腔体，所述顶盖包括与所述壳体的第一通道连通的第三通道以及与所述壳体的第二通道连通的第四通道，所述第三通道与所述第四通道均与所述顶盖腔体连通；
其特征在于，所述壳体的第二通道与设置在所述壳体表面的、且连通所述挤压水空间的导流凹槽连通。
2.根据权利要求1所述的储水罐，其特征在于，所述储水袋组合体包括由膜状材料制成的储水袋，设置于所述储水袋顶部的、与所述储水袋同轴的接头，以及贯穿经过所述接头的中空管，所述中空管的一端设置有接头进出水口，用于与所述成品水连通，所述中空管的另一端伸入所述储水袋的内部。
3.根据权利要求2所述的储水罐，其特征在于，所述储水罐的内部腔体包括圆柱状的储水腔体，以及设置在所述储水腔体两侧的、呈椭球或半球形的上端腔体和下端腔体，且所述上端腔体与所述顶盖腔体相邻。
4.根据权利要求3所述的储水罐，其特征在于，所述顶盖为可拆卸的。
5.根据权利要求4所述的储水罐，其特征在于，所述顶盖的在安装状态下邻近所述上端腔体的第一端的内壁上设置有内螺纹。
6.根据权利要求5所述的储水罐，其特征在于，所述第三通道设置在所述顶盖的在安装状态下远离所述上端腔体的第二端的中心位置，所述第四通道设置在所述顶盖的所述第二端的外圆周上，且所述第三通道的内壁圆周上设置有用于在所述顶盖腔体内部隔开所述成品水与所述挤压水的第一O型密封圈，以及在所述第四通道的外圆周上设置有用于在罐体外部隔开所述成品水与所述挤压水的第二O型密封圈、用于在罐体外部防止所述挤压水与外界接触的第三O型密封圈。
7.根据权利要求6所述的储水罐，其特征在于，所述壳体还包括设置在所述上端腔体的外侧且与所述储水腔体同轴的法兰，所述法兰的外圆周上设置有与所述顶盖腔体的所述第一端的内壁上设置的内螺纹相匹配的外螺纹、位于所述外螺纹与所述法兰的外沿之间的凹槽、以及设置在所述凹槽内的第四O型密封圈，当所述内螺纹与所述外螺纹匹配于预定的位置时，所述第四O型密封圈被所述凹槽以及所述顶盖形成的腔体完全固定。
8.根据权利要求7所述的储水罐，其特征在于，所述法兰内部形成法兰腔体，且所述第一通道位于所述法兰腔体中心区域，所述第二通道围绕所述第一通道的外侧分布。
9.根据权利要求8所述的储水罐，其特征在于，所述第二通道为围绕所述储水腔体的轴线分布在所述第一通道周围的一组圆孔，且所述导流凹槽围绕所述储水腔体的轴线分布在所述上端腔体的外表面。
10.根据权利要求9所述的储水罐，其特征在于，在挤水状态下，所述储水袋组合体的所述接头被所述顶盖固定在所述法兰腔体内，且所述接头进出水口与所述第一O型密封圈接触，从而将所述顶盖腔体分为彼此互不连通的用于通过所述成品水的储水袋接头内部腔体，以及用于通过所述挤压水的储水袋接头外部腔体。
11.一种包括根据权利要求1至10中任一项所述的储水罐的家用净水器。
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