CN109851079A - 一种能够智能监测滤芯寿命的净水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能够智能监测滤芯寿命的净水器，以出水水压和非出水水压的压力改变值的大小表征滤芯的堵塞情况，并以此为主要依据进行对用户更换滤芯的提醒，能够在滤芯实际使用时间未到预估寿命但实际堵塞情况已经很严重时提前提醒滤芯更换，或者虽然已经到了预估寿命但是滤芯堵塞情况并不严重时延后提醒，提高了更换滤芯时机的准确性。

Description

一种能够智能监测滤芯寿命的净水器

技术领域

本发明属于净水器技术领域，具体的属于能够对滤芯寿命进行智能监测的净水器。

背景技术

净水器也叫净水机、水过滤器，是按对水的使用要求对水质进行深度过滤、净化处理的水处理设备。平时所讲的净水器，一般是指用作家庭使用的小型过滤器。根据其过滤膜的种类和过滤原理，目前主要家用净水器主要分为超滤净水器和纯水净水器（RO反渗透膜）两种。超滤净水器通常使用无源驱动，即不使用增压泵直接用自来水本身的压力就可以穿透各级滤芯进行过滤，而使用反渗透膜的净水器需要使用增压泵才能将自来水穿透各级滤芯，尤其是反渗透膜。

滤芯是净水器的核心部件，各级滤芯有自身的使用寿命，只能是在寿命范围内才能起到好的过滤效果，不定期更换滤芯，很容易造成二次污染。但是滤芯寿命一般在水质比较好的地区实际能净化的水量会比滤芯上所标注的保证寿命多，但在水质比较差的地区，即便净化的水量比滤芯寿命标注的水量少，滤芯的性能也有可能已经下降，起不到滤芯的性能。

目前净水器行业内，市售的净水器无论是超滤净水器还是纯水净水器通常都采用累计使用期间来计算滤芯寿命，因此在有些地区在还没有达到滤芯保证寿命时就会提前更换滤芯，造成浪费；有些地区则会比滤芯标注的保证寿命之前就已经达到了寿命临界值，因为没有及时更换滤芯，滤芯性能低下，导致不能起到净化的功能。

经过检索发现对于以上问题现有技术中已经公开了如下方案，专利CN201611093062 .7在滤芯出水口使用增压装置和水压检测装置配合进行滤芯出水口的实时流量值的测量，并根据滤芯出水口的流量衰减幅度进行滤芯寿命提醒，但是该方案结构复杂，需要使用例如增压装置和两个压力传感器才能够测量流量，并且实际上滤芯对于流量的变化并不敏感，其精度有待提高，专利CN 201821014319 .X使用水质检测仪对滤芯寿命进行监测，但是水质检测仪仅能表征当前的水质情况，无法表征滤芯的变化，例如在水源水质本身较好的情况下，即使滤芯寿命到了，但水质检测仪仍然认为水质合格不需要更换滤芯造成更换延误，而当水源水质变差时，即使滤芯寿命没到也可能错误提示用户更换滤芯造成浪费；专利CN 201810798362 .8和CN201810301521 .9提出使用水质变化来表征滤芯的寿命，比CN 201821014319 .X的方案更加合理，但其仍然有局限性，滤芯堵塞的情况下可能仍然能够过滤出COD值、TOC值或TDS值中一个或者多个值并无明显变化，仍然可能存在提示更换滤芯不及时的情况，并且这种使用多个水质检测仪无疑增加了制造成本造成设备结构的复杂和用户的购买成本增加；专利CN201810022055 .0提出了根据增压泵的电流I确定反渗透滤芯的寿命，其局限性在于需要通过电流反推净水器的废水比，通过废水比来确定滤芯寿命情况，计算方式复杂，精确度有待提高，并且无法应用在没有增压泵的超滤净水器中。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种构简单，滤芯寿命监测准确的，能够智能监测滤芯寿命的净水器。

发明人认为影响滤芯性能的因素包括：正常使用预估寿命，最长有效期和各级滤芯已经使用时间，其中实际寿命受水质影响因此正常使用预估寿命并无法准确表征滤芯性能，仅能作为参考，而最长有效期属于保质期性质，即使在水质很好的情况下使用，滤芯已经使用时间超过最长有效期也无法保证性能，该最长有效期往往是容易忽略的因素，而已经使用时间导致的滤芯实际损耗程度与实际使用寿命直接相关，基于以上分析，实际使用寿命由以下因素决定：直接可累计的变量为实际使用的时间，需要表征的变量为实际损耗程度，参考阈值为正常使用预估寿命，绝对阈值为最长有效期。这里需要说明的是，传统固定周期更换的方式不需要考虑最长有效期，而基于传统方式改进的通过水质的测量或者其他累计流量的方式也仍然忽视了最长有效期的判断，发明人克服了滤芯寿命不用考虑最长有效期的技术偏见。

为实现上述目的，本发明通过如下技术方案实现：

一种能够智能监测滤芯寿命的净水器，其特征在于：包括外壳框架、多级过滤单元、进水管、出水管、滤芯寿命提醒单元和水压传感器，其中所述多级过滤单元至少包括PP棉滤芯过滤单元，活性炭滤芯过滤单元和超滤膜滤芯过滤单元，并且所述PP棉滤芯过滤单元，活性炭滤芯过滤单元和超滤膜滤芯过滤单元均包括滤芯和容纳滤芯的壳体，所述容纳滤芯的壳体与所述进水管和所述出水管均可固定在所述外壳框架上构成过滤通路，所述水压传感器设置在所述进水管上用于测量所述过滤通路所在管线的水压，所述水压传感器通过接线与所述滤芯寿命提醒单元电连接并把水压信号传送给所述滤芯寿命提醒单元，所述滤芯寿命提醒单元包括显示模块，储存模块，逻辑判断模块，提醒模块和复位模块，所述显示模块为液晶显示屏，用于显示各级滤芯的寿命，所述储存模块的储存内容包括各级滤芯的正常使用预估寿命，最长有效期和各级滤芯已经使用的时间，所述逻辑判断模块进行各级滤芯是否需要更换的判断，所述提醒模块用于当滤芯需要更换时对用户进行提醒，所述复位模块用于在更换后对滤芯寿命进行初始化。

进一步地，所述多级过滤单元的各级过滤单元均为圆筒状结构，所述容纳滤芯的壳体在固定到所述外壳框架上时，所述壳体被所述圆筒状滤芯分为滤芯内表面包围的内部空间，滤芯外表面与所述壳体包围的外部空间，所述内部空间和所述外部空间之间的水只能通过滤芯筒体材料进行流通，所述进水管与所述外部空间联通，所述内部空间通过外壳框架中的管线与下级滤芯的外部空间联通，以此构成所述过滤通路，最后一级滤芯的内部空间直接与出水管连接，出水管用于连接出水龙头将过滤后的净水提供给用户。

进一步地， 所述逻辑判断模块的功能包括，逻辑判断模块中预设水压值P，水压差值△P，每隔固定时间依次记录当前水压信号P1,P2……Pn，当Pn大于P并且P_n-P_n-1小于等于△P时的最后一次Pn视为非出水状态正常水压P_非出水，当Pn小于P并且P_n-P_n-1小于等于△P时的最后一次Pn视为出水状态正常水压P_出水，P_非出水与P_出水的差值△P_寿命的大小与滤芯的堵塞程度成反比关系，逻辑判断模块根据△P_寿命的大小与各级滤芯的正常使用预估寿命和最长有效期进行各级滤芯是否需要更换的判断。

进一步地，逻辑判断模块根据△P_寿命的大小与各级滤芯的正常使用预估寿命和最长有效期进行各级滤芯是否需要更换的具体判断逻辑为，当任何滤芯使用时间超过所述最长有效期时提示该级滤芯需要更换，当没有滤芯使用时间超过所述最长有效期时，对△P_寿命判断，当△P_寿命小于某一阈值时，判断有滤芯需要更换，此时根据当前各级滤芯已经使用的时间减去正常使用的预估寿命得到的差值再除以正常使用的预估寿命得到的实数数值最大者为需要更换的滤芯。

本发明同现有技术相比，其优点在于：

本发明通过简单的水压传感器，以出水水压和非出水水压的压力改变值的大小表征滤芯的堵塞情况，并以此为主要依据进行对用户更换滤芯的提醒，能够在滤芯实际使用时间未到预估寿命但实际堵塞情况已经很严重时提前提醒滤芯更换，或者虽然已经到了预估寿命但是滤芯堵塞情况并不严重时延后提醒，并且通过圆筒形滤芯设计使得滤芯堵塞时的水压在出水和非出水状态下压力变化更小，而在未堵塞时压力变化则很明显，提高了准确性，还解决了测水质等已知解决固定周期更换的手段可能存在当被过滤的水源水质较好时虽然水质指标显示处于可以使用的状态但滤芯实际使用时间可能超过最长有效期的情形，本发明也对这一情况进行了优先判断，避免了可能存在的各种滤芯失效情况。

附图说明

图1为本发明的系统结构框图。

图2为本发明的各级过滤单元的结构和连接关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式如下。

如图1和2所示，本发明实施例一种能够智能监测滤芯寿命的净水器，具体包括外壳框架1、多级过滤单元2、进水管3、出水管4、滤芯寿命提醒单元5和水压传感器6，其中所述多级过滤单元2至少包括PP棉滤芯过滤单元7，活性炭滤芯过滤单元8和超滤膜滤芯过滤单元9，这几个过滤单元是超滤方式最基本的组成，当然还可以叠加其它过滤单元，例如活性炭单元可分为烧结活性炭，颗粒活性炭等多个过滤单元一起使用，吸附杂质的同时还可以用活性炭单元改善水质口感，当然不仅仅如此，可以按需要叠加各种功能的过滤单元，只要自来水的压力可以正常工作即可，这里不做限制，仅以三个基本单元举例进行说明，并且所述PP棉滤芯过滤单元7，活性炭滤芯过滤单元8和超滤膜滤芯过滤单元9均包括滤芯10和容纳滤芯的壳体11，所述容纳滤芯的壳体11与所述进水管3和所述出水管4均可固定在所述外壳框架1上构成过滤通路，所述水压传感器6设置在所述进水管3上用于测量所述过滤通路所在管线的水压，所述水压传感器6通过接线12与所述滤芯寿命提醒单元5电连接并把水压信号传送给所述滤芯寿命提醒单元5，所述滤芯寿命提醒单元5包括显示模块，储存模块，逻辑判断模块，提醒模块和复位模块，所述显示模块为液晶显示屏，用于显示各级滤芯的寿命，所述储存模块的储存内容包括各级滤芯的正常使用预估寿命，最长有效期和各级滤芯已经使用的时间，所述逻辑判断模块进行各级滤芯是否需要更换的判断，所述提醒模块用于当滤芯需要更换时对用户进行提醒，所述复位模块用于在更换后对滤芯寿命进行初始化。

进一步地，所述多级过滤单元2的各级过滤单元7，8，9均为圆筒状结构，所述容纳滤芯的壳体11在固定到所述外壳框架1上时，所述壳体11被所述圆筒状滤芯10分为滤芯内表面包围的内部空间14，滤芯外表面与所述壳体包围的外部空间13，所述内部空间14和所述外部空间13之间的水只能通过滤芯10的筒体材料进行流通，所述进水管3与所述外部空间13联通，所述内部空间10通过外壳框架1中的管线15与下级滤芯的外部空间联通，以此构成所述过滤通路，最后一级滤芯的内部空间13直接与出水管4连接，出水管4用于连接出水龙头将过滤后的净水提供给用户。

进一步地， 所述逻辑判断模块的功能包括，逻辑判断模块中预设水压值P，水压差值△P，每隔固定时间依次记录当前水压信号P1,P2……Pn，当Pn大于P并且P_n-P_n-1小于等于△P时的最后一次Pn视为非出水状态正常水压P_非出水，当Pn小于P并且P_n-P_n-1小于等于△P时的最后一次Pn视为出水状态正常水压P_出水，P_非出水与P_出水的差值△P_寿命的大小与滤芯的堵塞程度成反比关系，逻辑判断模块根据△P_寿命的大小与各级滤芯的正常使用预估寿命和最长有效期进行各级滤芯是否需要更换的判断。

进一步地，逻辑判断模块根据△P_寿命的大小与各级滤芯的正常使用预估寿命和最长有效期进行各级滤芯是否需要更换的具体判断逻辑为，当任何滤芯使用时间超过所述最长有效期时提示该级滤芯需要更换，当没有滤芯使用时间超过所述最长有效期时，对△P_寿命判断，当△P_寿命小于某一阈值时，判断有滤芯需要更换，这里的阈值根据滤芯的级数设置和距离的类型搭配有差异，在已经公开了该构思的前提下，具体的阈值设定可以根据具体的净水器型号和使用环境而定，这里不做具体限定，仅举例如下，例如当采用PP棉，三级活性炭，超滤膜的组合时，在各级滤芯未堵塞时，出水状态的水压和非出水状态的水压差可以达到0.1Mpa以上，而当有任一滤芯堵塞严重造成水路不通畅时，该水压差只能达到0.07Mpa，以0.07Mpa作为阈值，当△P_寿命小于0.07Mpa时，判定有滤芯需要更换，此时根据当前各级滤芯已经使用的时间减去正常使用的预估寿命得到的差值再除以正常使用的预估寿命得到的实数数值最大者为需要更换的滤芯，例如PP棉滤芯的预估寿命为6个月，活性炭的预估寿命为12个月，超滤膜的预估寿为24个月，三个滤芯的实际使用时间均为10个月，显然PP棉滤芯计算的实数数值为正，其他滤芯为负，PP棉滤芯结果最大，需要更换PP棉滤芯，而如果三个滤芯的实际使用时间不同，则仍然可以根据上述计算方式得出最大的结果值进行更换，需要说明的是，上述阈值可以是根据具体的净水器型号进行默认保守设置，或者由安装人员现场根据实际情况进行设置，这里不做限定。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种能够智能监测滤芯寿命的净水器，其特征在于：包括外壳框架、多级过滤单元、进水管、出水管、滤芯寿命提醒单元和水压传感器，其中所述多级过滤单元至少包括PP棉滤芯过滤单元，活性炭滤芯过滤单元和超滤膜滤芯过滤单元，并且所述PP棉滤芯过滤单元，活性炭滤芯过滤单元和超滤膜滤芯过滤单元均包括滤芯和容纳滤芯的壳体，所述容纳滤芯的壳体与所述进水管和所述出水管均可固定在所述外壳框架上构成过滤通路，所述水压传感器设置在所述进水管上用于测量所述过滤通路所在管线的水压，所述水压传感器通过接线与所述滤芯寿命提醒单元电连接并把水压信号传送给所述滤芯寿命提醒单元，所述滤芯寿命提醒单元包括显示模块，储存模块，逻辑判断模块，提醒模块和复位模块，所述显示模块为液晶显示屏，用于显示各级滤芯的寿命，所述储存模块的储存内容包括各级滤芯的正常使用预估寿命，最长有效期和各级滤芯已经使用的时间，所述逻辑判断模块进行各级滤芯是否需要更换的判断，所述提醒模块用于当滤芯需要更换时对用户进行提醒，所述复位模块用于在更换后对滤芯寿命进行初始化。

2.如权利要求1所述的净水器，其特征在于：所述多级过滤单元的各级过滤单元均为圆筒状结构，所述容纳滤芯的壳体在固定到所述外壳框架上时，所述壳体被所述圆筒状滤芯分为滤芯内表面包围的内部空间，滤芯外表面与所述壳体包围的外部空间，所述内部空间和所述外部空间之间的水只能通过滤芯筒体材料进行流通，所述进水管与所述外部空间联通，所述内部空间通过外壳框架中的管线与下级滤芯的外部空间联通，以此构成所述过滤通路，最后一级滤芯的内部空间直接与出水管连接，出水管用于连接出水龙头将过滤后的净水提供给用户。

3. 如权利要求1-2所述的净水器，其特征在于： 所述逻辑判断模块的功能包括，逻辑判断模块中预设水压值P，水压差值△P，每隔固定时间依次记录当前水压信号P1,P2……Pn，当Pn大于P并且P_n-P_n-1小于等于△P时的最后一次Pn视为非出水状态正常水压P_非出水，当Pn小于P并且P_n-P_n-1小于等于△P时的最后一次Pn视为出水状态正常水压P_出水，P_非出水与P_出水的差值△P_寿命的大小与滤芯的堵塞程度成反比关系，逻辑判断模块根据△P_寿命的大小与各级滤芯的正常使用预估寿命和最长有效期进行各级滤芯是否需要更换的判断。

4.如权利要求3所述的净水器，其特征在于：逻辑判断模块根据△P_寿命的大小与各级滤芯的正常使用预估寿命和最长有效期进行各级滤芯是否需要更换的具体判断逻辑为，当任何滤芯使用时间超过所述最长有效期时提示该级滤芯需要更换，当没有滤芯使用时间超过所述最长有效期时，对△P_寿命判断，当△P_寿命小于某一阈值时，判断有滤芯需要更换，此时根据当前各级滤芯已经使用的时间减去正常使用的预估寿命得到的差值再除以正常使用的预估寿命得到的实数数值最大者为需要更换的滤芯。