CN111282442A - 无废水超大流量反渗透净水器 - Google Patents

Abstract

本发明是一种无废水超大流量反渗透净水器，由隔离膜（17）把蓄水罐内分成非纯水区域（10）和纯水区域（14）两部分，纯水区域（14）经后置滤芯（19）与纯水龙头（20）连通，并通过压力开关（18）与反渗透纯水出口（6）连通；非纯水区域（10）与自来水入口（1）连通，并装有电导率/TDS检测器与自来水龙头组（23）连通，反渗透浓水出口（5）与反渗透净水龙头（21）连通。本发明以自来水压力做功放纯水为主，大流量反渗透膜放纯水为辅，流量远大于现有大流量反渗透净水器，小型水囊式蓄水罐使用，高压泵启动频率远低于压力罐反渗透净水器，具有无废水、超大流量，体积小、结构简单、成本低、反渗透膜使用寿命长等优点。

Description

无废水超大流量反渗透净水器

技术领域

本发明属于反渗透净水器技术领域，涉及反渗透净水器有无废水、流量大小和是否能连续放纯水的技术问题，特别是涉及反渗透净水器如何使用蓄水罐解决无废水的技术问题和自来水动力驱动如何实现超大流量连续放纯水的技术问题。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，越来越多的人们开始注意饮水卫生，市面上出现了各式各样的净水器，当前反渗透净水器生产在我国发展异常迅速，在整个净水器中的比例也越来越大，2019年已超过90%，并且有继续增长的趋势。2020年前反渗透净水器流量小，反渗透净水器大多配套有蓄水罐。

2020年前RO反渗透净净水器蓄水罐是气囊式蓄水罐，在制水过程中纯水进入纯水区域14压缩气囊中的气体，放水过程，空气体积膨胀释放势能将纯水区域14的纯水排出，其在使用中存在很多问题：

气囊式反渗透净水器在制水过程中75%以上的水没有被使用，当废水排到废水沟里，造成水的浪费。气囊式蓄水罐空气占有罐体积的50%以上的空间，罐的体积利用率较小。

气囊式蓄水罐在排出纯水过程中气体压强会逐渐减小，纯水流量随之减小。比不带气囊式蓄水罐的反渗透净水器的流量好一些，还是不均匀，流量减少较快。

气囊式蓄水罐必须安装气门嘴，出厂前必须给气囊式蓄水罐打一定压强的空气，蓄水罐如果不打气，蓄水室有空气，气囊式蓄水罐不能使用。打气压强没有达到要求，也会影响流量和出水率。

气囊式蓄水罐开始放水，放出30%的水，为了保持较高流量，净水器高压泵3启动，使罐中总是存有70%以上的水，蓄水罐的进出口又在桶的最高点，死水较多，容易滋生细菌。

气囊式压力罐体积大，抗压性差，空气高压蓄能量较多，一旦高压开关出现故障，爆破破坏性极大，常有气囊式蓄水罐爆炸事件报道。气囊式蓄水罐启动频繁，故障多，损坏率高，使用寿命短只有两年。

气囊式蓄水罐高压泵3在制水过程中，不仅要克服反渗透膜4的阻力做功，而且要克服蓄水罐空气压力做功，蓄水罐中的空气势能是在这个过程中蓄存起来的。由于蓄水罐中的压强逐渐增大，高压泵3的实际功率也逐渐增大，要求高压泵3的额定功率大于最大的实际功率，使得高压泵3的额定功率远大于平均功率。

2020年以来市场趋势向大流量反渗透膜4，双反渗透膜4，无蓄水罐发展。大流量反渗透膜4的使用，体积减小，能连续放纯水，气囊式压力罐逐渐被淘汰。但是反渗透膜4再大的流量也无法与自来水流量相比，停电就无法放纯水，并且反渗透膜4流量大了带来新问题，产品成本提高了，制水同时放纯水，反渗透膜4初始制水两分钟之内纯水的TDS值很高，纯水质量降低了，制水同时放纯水，开机频率过高对增压泵质量有更高要求，再有无蓄水罐解决不了浓水的合理使用问题，水的浪费依然存在。

发明内容

本发明的目的是提供一种无废水超大流量反渗透净水器，该反渗透净水器的水循环系统与现有的净水器原理不同，水路不需要进水电磁阀和低压开关，制水使用高压泵3电力做功，放纯水、净水和浓水使用自来水动力做功；以自来水压力做功放纯水为主，大流量反渗透膜放纯水为辅，流量远大于现有大流量反渗透净水器的流量；水囊式蓄水罐的使用高压泵启动频率低于原压力罐净水器，并且实现了无废水排放；使用电导率/TDS检测器26检测浓水的电导率/TDS值，提高制纯水质量，提高制纯水率；放净水有对反渗透膜4进行冲洗的功能，保护反渗透膜4，延长使用寿命。

为了实现本发明的目的，提出以下技术方案：

一种无废水超大流量反渗透净水器，其特征是，所述反渗透净水器包括自来水入口1、前置滤芯组2、高压泵3、反渗透膜4、水囊式蓄水罐24、压力开关18、后置滤芯19、纯水龙头20、电导率/TDS检测器、废水电磁阀/废水比阀22、自来水龙头组23；所述水囊式蓄水罐24使用一个隔离膜17把水囊式蓄水罐24内分成两部分，一部分是装有排气阀9的非纯水区域10，另一部分是纯水区域14；所述纯水区域14的纯水进出口15通过后置滤芯19与纯水龙头20连通，并通过压力开关18与反渗透膜4的反渗透纯水出口6连通；所述非纯水区域10的非纯水进出管7与自来水入口1连通；所述非纯水区域10的浓水进出口11与自来水龙头组23连通，并经废水电磁阀/废水比阀22与反渗透膜4的反渗透浓水出口5连通。

根据权利要求1所述的反渗透净水器，其特征是，所述非纯水区域10的非纯水进出管7装在蓄水罐顶部，并深入罐内一定长度,非纯水进出管7的管口要求平口光滑，制水过程纯水已满时，隔离膜17上来能封住管口，停止制水,纯水增加到一定量，剩余少量非纯水不排出非纯水区域，减小高压泵的启动频率。

所述浓水进出口11设在非纯水区域10的偏低位置，非纯水区域10的内壁偏低位置或浓水进出口11的口内装有电导率/TDS检测器探头13，非纯水区域10内水的电导率/TDS值从上到下逐渐升高，电导率/TDS检测器装在罐外，根据探头提供的电导率/TDS数据控制电导开关通断。电导率/TDS检测器探头13装在浓水进出口11的偏低位置，无论是制水，放纯水，放自来水都能及时准确检测到罐内水的电导率/TDS的最高值，控制电导开关通断。

所述水囊式蓄水罐24的外形为椭球体、两端为半球形的圆柱体或其他能承受内部压力的形状，罐体材料是能承受一定压力且无毒无害的不透水塑料或不锈钢；罐体是整体一次成型，或者通过焊接、胶接、铆接的永久性连接或螺钉连接的可拆式组合而成。

所述隔离膜17其形状是胶囊式、折叠式或其它能够使蓄水罐内两部分容积发生改变又确保互不连通的形式，隔离膜17往纯水区域14移动的最大位置能达到蓄水罐内部最底端，往非纯水区域10移动的最大位置能封住非纯水进出管7的管口。隔离膜17移动过程要求全程无张力，两侧水隔离，并且压强相等。

所述压力开关18控制的高压泵开关与电导率/TDS检测器控制的电导开关的串联电路为高压泵3的电源开关,高压泵开关和电导开关只要有一个没有导通，高压泵不启动。

压力开关18是满足如图2所示的本专利水压控制高压泵开关要求的高压开关或其他的压强传感器。压力开关18所测反渗透膜4的反渗透纯水出口6的各压强名称说明如下：

纯水龙头20打开正常放纯水时的压强为放水压强P₂；纯水龙头20打开，纯水放尽时压强为大气压强P₀；设置启动压强P₁小于放水压强P₂，大于大气压强P₀，高压泵开关处于关断状态，净水器放纯水，当压强降为启动压强P₁时，压力开关18控制高压泵开关导通。

制水过程的正常压强等于自来水压强为制水压强P₃，或自来水压强P₃；制水已满，非纯水区域的非纯水进出管7口被封住时的压强为管口被封压强P₅；设置关闭压强P₄大于制水压强P₃，小于管口被封压强P₅，在净水器制水过程中，当压强升为关闭压强P₄时，压力开关18控制高压泵开关关断。

各压强大小关系：P₀<P₁<P₂<P₃<P₄<P₅。

电导率/TDS检测器所测各电导率/TDS值名称说明：

所述电导率/TDS检测器根据电导率/TDS检测器探头13提供的数据控制电导开关通断；电导率/TDS检测器设置的导通值为G₂，当电导率/TDS检测器探头13检测到电导率/TDS降低为G₂，电导率/TDS检测器控制电导开关导通；所述电导率/TDS检测器设置的关闭值为G₃，当电导率/TDS检测器探头13检测到电导率/TDS值升高为G₃，电导率/TDS检测器控制电导开关关断。

各电导率/TDS值大小关系：G₀<G₁<G₂<G₃。

G₂与G₃差越小高压泵启动频率越高，差越大高压泵启动频率越低，但G₃过高对反渗透膜不利。

所述反渗透膜4的反渗透浓水出口5与反渗透净水龙头21连通，本专利反渗透净水器不需要装进水电磁阀，无论高压泵3启动与否，打开反渗透净水龙头21都能放净水，并具有对反渗透膜4冲洗的功能，延长了反渗透膜4的寿命。

本发明以自来水压力做功放纯水为主，大流量反渗透膜放纯水为辅，能够连续放纯水，流量远大于现有大流量反渗透净水器，小型水囊式蓄水罐使用，高压泵启动频率远低于压力罐反渗透净水器，具有无废水、超大流量，体积小、结构简单、成本低、反渗透膜使用寿命长等优点。

附图说明

图1是本发明无废水超大流量反渗透净水器示意图；

图2是本发明无废水超大流量反渗透净水器工作全程压强变化规律；

图3是本发明无废水超大流量反渗透净水器三个循环流程图。

其中：

1自来水入口、2前置滤芯组、3高压泵、4反渗透膜、5反渗透浓水出口、6反渗透纯水出口、7非纯水进出管、8非纯水球阀、9排气阀、10非纯水区域、11浓水进出口、12浓水球阀、13电导率/TDS检测器探头、14纯水区域、15纯水进出口、16纯水球阀、17隔离膜、18压力开关、19后置滤芯、20纯水龙头、21反渗透净水龙头、22废水电磁阀/废水比阀、23自来水龙头组、24水囊式蓄水罐。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施例，对本发明进一步详细说明。

参照图1-3，本发明的无废水超大流量反渗透净水器工作的全过程如下：

准备工作：连接好无废水超大流量反渗透净水器，净水器关机，打开纯水龙头20，打开纯水球阀16，关闭排气阀9，打开非纯水球阀8，自来水进入蓄水罐非纯水区域10，把纯水区域14空间压缩为零，水和空气从纯水龙头20全部排出，关闭纯水龙头20；打开排气阀9，直到排气阀9排出水时，立即关闭排气阀9；此时非纯水区域10占满蓄水罐全部空间，装满自来水。净水器通电，压力开关18测得压强是自来水压强P₃，高压泵3不启动，打开纯水龙头20测得压强是大气压强P₀小于P₁，高压泵3启动，关闭纯水龙头20。

制水同时不放水：电导开关和高压泵开关都导通，高压泵3工作，第一停机可能：纯水区域14纯水不断增加，隔离膜17随着制水过程不断升高，当隔离膜17把非纯水进出管7口封住，压力开关18测得压强为管口被封压强P₅，关闭压强P₄小于P₅，高压泵开关关断，高压泵3停止工作。第二停机可能：制水过程非纯水区域10水的电导率/TDS不断增高，当电导率/TDS检测器探头13测到电导率/TDS值高于G₃，电导开关关断，高压泵3停止工作。

制水同时放纯水：电导开关和高压泵开关都导通，高压泵3工作，制水小于放纯水流量，纯水区域14纯水不断减少，自来水不断进入非纯水区域10，电导率/TDS检测器探头13测得电导率/TDS不断减小，当纯水区域14的纯水放完，此时纯水龙头20流出的水转为反渗透纯水出口6流出的纯水，如果反渗透膜4是大于400G的大流量反渗透膜4，流量虽然只有自来水流量的三分之一以下，但还能勉强满足用户需要，如果此时关上纯水龙头20几分钟再打开纯水龙头20又恢复超大流量放纯水。

制水同时放自来水：电导开关和高压泵开关都导通，高压泵3工作，纯水区域14纯水不断增加，反渗透浓水出口5小于自来水放水流量，电导率/TDS检测器探头13测得电导率/TDS逐渐减小，隔离膜17随着制水过程不断升高，当隔离膜17把非纯水进出管7口封住，压力开关18测得压强为管口被封压强P₅，关闭压强P₄小于P₅，高压泵开关关断，高压泵3停止工作。

不制水放纯水：高压泵3不工作，电导开关和高压泵开关至少有一个关断。开始制水有三种可能，第一只有电导开关关断：纯水区域14纯水不断减少，自来水不断进入非纯水区域10，电导率/TDS检测器探头13测得电导率/TDS不断减小，当电导率/TDS值低于G₂，电导开关导通，开始制水。第二只有高压泵开关关断：纯水区域14纯水不断减少，当纯水区域14的纯水放完，压力开关18测得压强是大气压强P₀，P₀小于P₁，高压泵3启动，此时纯水龙头20流出的水转为反渗透纯水出口6流出的纯水，如果反渗透膜4是大于400G的大流量反渗透膜4，流量虽然只有自来水流量的三分之一以下，但还能勉强满足用户需要，如果此时关上纯水龙头20几分钟再打开纯水龙头20又恢复超大流量放纯水。第三电导开关和高压泵开关都关断：非纯水区域10电导率/TDS不断减小，电导开关先导通，纯水区域14的纯水放完，高压泵开关后导通，高压泵3启动，转为大流量反渗透膜4放纯水。

不制水放自来水：高压泵3不工作，电导开关和高压泵开关至少有一个关断，纯水区域14纯水不变，自来水不断进入非纯水区域10，电导率/TDS检测器探头13测得电导率/TDS不断减小，有两种可能，第一只有电导开关关断：当电导率/TDS纯水低于G₂，电导开关导通，开始制水。第二只有高压泵3开关关断或两个都关断：放自来水不能改变压强，维持不制水状态。

无废水超大流量净水器连续三个循环的数据分析：

水在无废水超大流量反渗透净水器中过滤是不断循环过程，具体效果，可以用理论数据来说明。设a为纯水单位，b为宏观大颗粒污染物单位，C为微观大分子污染物单位。前置滤芯是过滤宏观大颗粒污染物，反渗透膜4是过滤微观大分子污染物，设反渗透膜4输出纯水与浓度水为一比二，三个循环过程的数据如图3所示。

初状态输入蓄水罐中自来水为3a+3b+3c,经过前置滤芯过滤得净水为3a+3c，经过反渗透膜4过滤存入蓄水罐的两个区域，每一个循环非纯水区域10的水循环一周，分解为三分之一的纯水，三分之二的浓度水。三个循环过程结束，纯水区域14中的纯水2.11a占蓄水罐容积的70%，非纯水区域10中的浓度水为0.89a+3c,水的浓度已经是自来水的3.3倍，说明在不放纯水和自来水的情况下，净水器中水的循环次数不能太多，需要用电导率/TDS检测器监测非纯水区域10中水的浓度，当电导率/TDS值超过G₃高压泵停机。制水过程放纯水或放自来水，降低非纯水区域10中水的浓度，可以继续制水，纯水占蓄水罐容积可以超过70%。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无废水超大流量反渗透净水器，其特征是，所述反渗透净水器包括自来水入口（1）、前置滤芯组（2）、高压泵（3）、反渗透膜（4）、水囊式蓄水罐（24）、压力开关（18）、后置滤芯（19）、纯水龙头（20）、废水电磁阀/废水比阀（22）、自来水龙头组（23）；所述水囊式蓄水罐（24）使用一个隔离膜（17）把水囊式蓄水罐（24）内分成两部分，一部分是非纯水区域（10），另一部分是纯水区域（14）；所述纯水区域（14）的纯水进出口（15）通过后置滤芯（19）与纯水龙头（20）连通，并通过压力开关（18）与反渗透膜（4）的反渗透纯水出口（6）连通；所述非纯水区域（10）的非纯水进出管（7）与自来水入口（1）连通；所述非纯水区域（10）的浓水进出口（11）与自来水龙头组（23）连通，并经废水电磁阀/废水比阀（22）与反渗透膜（4）的反渗透浓水出口（5）连通。

2.根据权利要求1所述的反渗透净水器，其特征是，所述压力开关（18）控制的高压泵开关与电导率/TDS检测器控制的电导开关的串联电路为高压泵（3）的电源开关。

3.根据权利要求2所述的反渗透净水器，其特征是，所述压力开关（18）监测反渗透膜（4）的反渗透纯水出口（6）的压强，当压强降低为启动压强P₁时，压力开关（18）控制高压泵开关导通，压力开关（18）设置启动压强P₁小于放水压强P₂，大于大气压强P₀；当压强升高为关闭压强P₄时，压力开关（18）控制高压泵开关关断，压力开关（18）设置关闭压强P₄大于制水压强P₃，小于管口被封压强P₅。

4.根据权利要求1所述的反渗透净水器，其特征是，所述水囊式蓄水罐（24）非纯水区域（10）的内壁偏低位置或浓水进出口（11）的口内装有电导率/TDS检测器探头（13），电导率/TDS检测器根据电导率/TDS检测器探头（13）提供的数据控制电导开关通断。

5.根据权利要求2所述的反渗透净水器，其特征是，所述电导率/TDS检测器设置的导通值为G₂，当电导率/TDS检测器探头（13）检测到电导率/TDS降低为G₂时，电导率/TDS检测器控制电导开关导通；所述电导率/TDS检测器设置的关闭值为G₃，当电导率/TDS检测器探头（13）检测到电导率/TDS值升高为G₃时，电导率/TDS检测器控制电导开关关断。

6.根据权利要求1所述的反渗透净水器，其特征是，所述反渗透膜（4）的反渗透浓水出口（5）与反渗透净水龙头（21）连通。

7.根据权利要求4所述的反渗透净水器，其特征是，所述水囊式蓄水罐（24）非纯水区域（10）的非纯水进出管（7）装在非纯水区域（10）的顶部，并深入罐内一定长度。

8.根据权利要求7所述的反渗透净水器，其特征是，所述水囊式蓄水罐（24）的隔离膜（17）其形状是胶囊式、折叠式或其它能够使蓄水罐内两部分容积发生改变又确保互不连通的形式，隔离膜（17）往纯水区域（14）移动的最大位置能达到蓄水罐内部最底端，往非纯水区域（10）移动的最大位置能封住非纯水进出管（7）的管口。

9.根据权利要求7所述的反渗透净水器，其特征是，所述水囊式蓄水罐（24）设置有排气阀（9），所述排气阀（9）安装在非纯水区域（10）的顶部。

10.根据权利要求7所述的反渗透净水器，其特征是，所述水囊式蓄水罐（24）的外形为椭球体、两端为半球形的圆柱体或其他能承受内部压力的形状，罐体材料是能承受一定压力且无毒无害的不透水塑料或不锈钢；罐体是整体一次成型，或者通过焊接、胶接、铆接的永久性连接或螺钉连接的可拆式组合而成。

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