CN111699158B - 带有水箱防水垢保护的滤水器滤芯 - Google Patents
带有水箱防水垢保护的滤水器滤芯 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种滤水器滤芯，其包括壳体和用于插入到水箱特别是家用电器(11)的水箱中的滤水器侧的水箱连接部件及用来处理取自所述水箱的水的滤水段。该滤水器滤芯的特征在于，所述滤水器滤芯包括储腔，该储腔装有用来防止水箱中的沉淀的药剂，其中，所述储腔与所述滤水段及其用于水流经所述滤水段而得以处理的导流径分开地设计，从而使得流经所述滤水段的水不与防止沉淀的所述药剂接触，所述储腔具有至少一个用于所述药剂的通道，借助该通道使得防止沉淀的所述药剂与所述水箱中的未经过滤的水接触。
Description
技术领域
本发明涉及具有防止在水箱中的沉淀的药剂的滤水器滤芯及其应用方法。
背景技术
为了防止在引水装置和/或水处理装置比如管路和设备中的水垢沉淀，例如市面上已知有滤水器，特别是借助水箱供应水的热饮供应机的滤芯，用来防护输送热水的机器零件。
然而，在此未解决的问题是水箱本身的结垢。在硬水存在的情况下，随着时间推移，在水箱中沉淀出水垢，并且在水箱的内表面上形成水垢边缘。
此类水垢边缘观感不佳，并且尤其是对于那些视觉外观重要的设备来说是不理想的。比如，在诸如咖啡机、茶饮机等等的现代热饮料机中，水箱作为可视化设计部件通常由透明或透视的材料形成。
发明内容
因此，本发明的目的是，在对这种热饮供应机的整体外观的损坏尽量小的情况下，防止在其可见的、输送水和/或存储水的组件上的沉淀。
该目的通过本发明的特征得以实现。在从属权利要求中给出了有利的和有益的改进。
相应地，本发明涉及一种滤水器滤芯，其包括壳体和用于插入到水箱特别是家用电器的水箱中的滤水器侧的水箱连接部件及用于处理取自水箱的水的滤水段。该滤水器滤芯的特征在于，滤水器滤芯包括储腔，该储腔装有用来防止水箱中的沉淀的药剂，其中，储腔与滤水段及其用于水流经滤水段而得以处理的导流径分开地设计，从而使得流经滤水段的水不与防止沉淀的药剂接触，储腔具有至少一个用于药剂的通道，借助该通道使得防止沉淀的药剂与水箱中的未经过滤的水接触。
因此，在水储存于水箱中期间就已经可以开始防止储存在水箱中的水的水垢沉淀。结果，与储存的水接触的区域可以保持无水垢沉淀和/或避免水垢沉淀。
由此，特别是对于由透明材料制成的水箱，即使在重复地补水长期使用之后，包括可从外面看到的内壁在内，仍然保持该水箱的最初干净的整体外观。
此外有利地，在把水从水箱中取出之前，防止水垢沉淀的该药剂也可以有助于对水的实际处理。这通过在滤水段上游处理储存在水箱中的水来实现。
在一种优选的实施方式中，储腔可以布置在滤水器滤芯的壳体中和/或之上，例如以腔的形式布置在壳体中。因而例如可以把用于防止沉淀的药剂的储腔设于滤水器滤芯的壳体的顶盖中。因此，相对于已知的实施方式，滤水器滤芯在其外观上由此可以基本上不变的形式成型。
但储腔形式的储存器也可以为非常显眼的设计。这样就能防止与不具备这种储存器的滤水器滤芯相混淆。此外，可以在很大程度上与滤水器滤芯的构造要求无关地对容积和形状加以配置。
借助于使得储存器或储腔与储存在水箱中的水连通的接触开口，可以提供使得水到达防止水箱中的沉淀的药剂的人口，由此实现该水的处理。
这种接触开口例如可以包括壳体中的孔眼、网状物、织网、筛网、格栅等等。
根据一种优选的设计，防止沉淀的药剂可以是防止水垢沉淀的药剂。由此例如可以非常有针对性地仅预防水垢沉淀。
在另一优选的设计中，可以具有另一种防止水垢沉淀的药剂，例如是已经阻止并且尽量彻底防止形成晶核的这种药剂，和/或是使得水中的水垢成分保持溶解的药剂。
例如，在一种设计中，防止水箱中的水垢沉淀的药剂可以首先保持在具有网状物、织网、筛网、格栅等等的储存器中。由此可以在水与防止结垢的药剂之间提供比较大的接触面积，和/或例如也确保该药剂不会不受控地逸散。
根据一种特别优选的设计，为此例如可以把储腔的壁至少部分地构造成穿孔壁或筛网。
附加地，可以在滤水器滤芯的壳体和/或储存器壳体中开设开口，这些开口优选带有相比于网状物、织网、筛网、格栅等等较大的有效横截面，以便使得水和防止水垢沉淀的药剂的流动阻力和/或扩散阻力降至最低。由此可以例如借助浓度梯度来使得防止水垢沉淀的药剂的效用也延及储存于水箱中位于储存器之外的水。
由于储存在水箱中的水通常在其中储存较长的时间，直到该水被取用并以新鲜水代替，因此相对缓慢的水处理效果就已足够。
另一方面，水垢沉积的形成也需要水与相关表面的相应的接触时间，从而较长的储存时间虽然一方面促进了水垢沉积的形成，但另一方面，防止水垢沉积的药剂随着储存时间越来越长，其在水中的效果会更强，进而更好地抑制水垢沉积。
因而根据一种设计，可以将储腔设置在滤水器滤芯的壳体中。
根据一种优选的实施方式，防止水箱中的沉淀特别是水垢沉淀的至少一种药剂可以包括弱酸性的阳离子交换剂。由此可以影响水箱中的水硬度。
根据另一种优选的实施方式，防止水箱中的沉淀特别是水垢沉淀的至少一种药剂可以包括硬度稳定剂。由此可以干扰地影响晶核形成，进而影响沉淀过程。
有利地，防止水箱中的水垢沉淀的至少一种药剂可以包括难溶性多磷酸盐，特别是基于钙的难溶性多磷酸盐。由此可以实现缓慢的反应时间，进而避免在储存的水中多磷酸盐的过量配给或过高的浓度。
备选地或附加地，防止水箱中的沉淀特别是水垢沉淀的至少一种药剂可以包括碱性的特别是弱碱性的阴离子交换剂材料，优选带有多磷酸根离子作为反离子。相比于强碱性阴离子交换剂材料，弱碱性的阴离子交换剂材料具有容量高的优点。也就是说，携载量可以比较大。例如，对于同样的携载量，相应地需要较少的阴离子交换剂材料，进而需要较小的储存容积，这又对收纳有利。换言之，需要更少的空间。
特别地，碱性的和/或弱碱性的阴离子交换剂材料可以设置成多磷酸盐的稳定剂。由此可以明显地改善防止水箱中的水垢沉淀的药剂的保质期。甚至于，药剂可以与阳离子交换剂一起稳定地保存在滤水器滤芯中，而不会在多磷酸盐的表面上例如出现盐霜和游离的水，多磷酸盐分布在薄膜包装中，于是在产品上留下白色的斑点。
根据另一实施方式，防止水箱中的沉淀特别是水垢沉淀的至少一种药剂可以包括基于钠的易溶性多磷酸盐。
总之可以确定的是，通常的滤水器滤芯不能有效防止水箱结垢，因为储存的水在滤水器滤芯内部在流经布置于其中的滤床时才被处理，其中，恰好就在使用之前，也就是用于待制备的热饮，才从水箱中经由滤水器被抽吸到机器中。
为此，用来装入到家用电器水箱中的滤水器滤芯至少部分地装填有第一种软化和/或脱钙颗粒，其中，优选借助抽吸机构把水从水箱中经由滤水器滤芯和颗粒抽吸出来。
然而，储存在水箱中位于滤水器滤芯上游的原水保持不受此处理的影响。
因此提出，给这种滤水器滤芯附加地配备了硬度稳定剂和/或水硬度减小剂，用来防止水箱内部的水垢沉淀，从而在滤水器滤芯的上游储存在水箱中的水能与其接触。
为此，滤水器滤芯可以例如在顶盖中和/或也可以在其外侧面上包括附加的容器，该容器含有防止沉淀特别是水垢沉淀的保护剂，且在防止沉淀特别是水垢沉淀的药剂与饮用水之间具有至少一个接触部位和/或接触开口。
也可以在滤水器滤芯上设置附加的带有离子交换剂或硬度稳定剂的圈环等，例如填充有难溶性的多磷酸盐。
优选地，在滤水器滤芯的顶盖中形成用于收纳稳定剂的腔。由此无需为了收纳稳定剂而占用额外的空间。
作为防止沉淀特别是水垢沉淀的药剂，根据本发明采用了碱性的阴离子交换剂，其带有多磷酸盐形式的部分反离子。
通常，为了稳定硬度，向原水中计量添加多磷酸盐。为此，一方面可以采用易溶性多磷酸盐进行液体计量加入，或者可以通过与难溶性多磷酸盐接触进行溶解性受控的计量加入。
作为易溶性多磷酸盐，可以主要是多磷酸盐中的钠盐，相应地，作为难溶性多磷酸盐，可以主要是多磷酸盐中的钙盐或镁盐。
在计量加入到水箱中时，目前尚存在如下问题：难溶性盐未释放出足够的磷酸根用于防结垢。此外，难溶性多磷酸盐不能与水箱滤水器一起保存，因为弱酸性离子交换剂在气密的薄膜包装中产生相对空气湿度超过80％的环境湿气。然而，难溶性多磷酸盐在相对空气湿度大于50％时无法稳定地保存。因此，难溶性多磷酸盐与湿润的离子交换剂共同包装的后果是，在多磷酸盐的表面上出现盐霜和游离的水，多磷酸盐分布在薄膜包装中，于是在产品上留下白色的斑点。
因为在使用情况下计量加入过程必须维持超过3个月，所以使用液态多磷酸盐并且不过量加入同样很难。虽然可以通过小接触面调节释放并在一定程度上调节扩散，然而，保存(渗出-干燥)的问题，还有在长久接触而过量的问题，几乎无法得到解决。
此后，在制备过程中使得起初液态的多磷酸盐与优选弱碱性的阴离子交换剂发生离子结合。原因在于，相比于比较强碱性的阴离子交换剂，弱碱性的阴离子交换剂具有明显较高的携载容量。因此，与利用强碱性阴离子交换剂的相比，可以利用用量明显较少的阴离子交换剂提供同样的携载容量。相应地，为此所需要占用的空间或所需的体积也减小了。
经过如此处理的交换剂可以在干燥且潮湿的条件下几乎不受限制地保存。另外，与水接触的多磷酸盐的释放也因与水成分的离子交换平衡反应而向上受到限制。然而，在与原水的平衡以下，释放速率很高，从而可以长时间地释放足够的多磷酸根。
在应用中，例如释放到水箱中的表达式如下：
R+ N：弱碱性的阴离子交换剂
[H2PO4 -]N：链长为N的多磷酸根，带有N个负电荷
HCO3 -：碳酸氢根
在此，多磷酸盐用作防止形成CaCO3晶体的晶核抑制剂。
滤水器滤芯可以按有利的方式构造有滤水器侧的连接部件，用于连接至水箱中的互补的、构造成抽吸接头的水箱侧连接部件。
这能实现使得滤水器滤芯与水箱底部连接，以便例如在抽吸模式下操作。
附图说明
下面借助附图及相关说明来详述本发明。
图1示范性地且示意性地以纵剖视图示出滤水器滤芯，其装入到同样以纵剖视图示出的水箱中；
图2示范性地且示意性地以正视图示出图1中的滤水器滤芯的备选实施方式的细节，其带有用于防止水垢沉淀的药剂的储存器；
图3示范性地且示意性地示出根据图2的实施方式的剖视图。
具体实施方式
图1示出装入到水箱10中的滤水器滤芯1，水箱的壳体用10.1标出。为此，滤水器侧的水箱连接部件3与水箱侧的滤水器连接部件10.2连接，优选通过插塞式连接。
滤水器滤芯1包括壳体2、用于储存在水箱中的水8流入到滤水器滤芯1中并又流出的入口1.3和出口1.4。水8在此沿着滤水段4引导，以便准备在例如连接于下游的热饮机11中使用。这种滤水段可以构造在流入腔1.1和/或流出腔1.2中。当滤水器滤芯1在插接完成的状态下进行滤水操作工作，箭头8.1表示在从水箱10中取出水时的水流向。
根据本发明，除了滤水段4外，滤水器滤芯1还包括与滤水段分开地构造的储腔6形式的储存器，用于防止水箱中的沉淀的至少一种药剂5，特别是用于防止水箱中的水垢沉淀的至少一种药剂，其中，设置了接触开口7，这些接触开口使得储腔6形式的储存器与储存在水箱10中的水8连通。
储腔6可以布置在滤水器滤芯1的壳体2中。在所示情况下，这在壳体2的顶盖2.1中来实现。
防止水箱中的沉淀特别是水垢沉淀的至少一种药剂5可以包括酸性的阳离子交换剂，特别是弱酸性的阳离子交换剂，和/或硬度稳定剂和/或特别是基于钙的难溶性多磷酸盐。
防止水箱中的沉淀特别是水垢沉淀的至少一种药剂5也可以包括基于钠的易溶性多磷酸盐。
此外，防止水箱中的沉淀特别是水垢沉淀的至少一种药剂5可以包括碱性的阴离子交换剂材料，优选带有多磷酸根离子作为反离子。为了提供更高的容量，使用弱碱性的阴离子交换剂材料，特别是带有多磷酸根离子作为反离子的弱碱性阴离子交换剂材料。
可以提供弱碱性的阴离子交换剂材料为用于多磷酸盐的稳定剂。
箭头8.1表示储存在水箱10中的水8流至防止水箱中的沉淀特别是水垢沉淀的至少一种药剂5。水经由接触开口7流入到药剂5的储存器中。可选地，还设有无纺布9等，以便附加地包围药剂5。
箭头5.1表示储存在水箱10中的水8，已经用防止水箱中的沉淀特别是水垢沉淀的至少一种药剂5处理了所述水。由于相比于在水箱其它部位储存的尚未与至少一种药剂5接触的水，在至少一种药剂5附近，水8中来自至少一种药剂5的处理物质的浓度较高，所以产生了浓度平衡，这种浓度平衡在储存时间期间也引起对其余储存在水箱中的水的处理，进而根据本发明实现避免在与水接触的表面上出现沉淀特别是水垢沉淀。
图2示范性地且示意性地以正视图示出图1中的滤水器滤芯1的备选实施方式，其带有滤水器侧的水箱连接部件3和用于防止沉淀特别是水垢沉淀的至少一种药剂5的储腔6形式的储存器。在此，用于防止沉淀特别是水垢沉淀的至少一种药剂5的储存器6可以布置在壳体2中和/或之上。为了表示优选颗粒状的药剂5，示出了小圆圈。颗粒5可以借助覆盖件2.1，比如相应于根据图1的设计中的顶盖2.1，而保持在储存器6中。
在此，接触开口7也可以实现让水触及药剂5。矩形地示出的接触开口7是纯示范性的，以便在该图示中便于区分。这些接触开口完全也可以具有其它轮廓和/或横截面。该实施方式把用于防止沉淀特别是水垢沉淀的至少一种药剂5的储存器6比较靠近水入口和/或水出口布置，这例如对于高度较低的水箱来说可以是有利的。特别地，由于相对于滤水器滤芯的操作位置低矮地布置，可以实现使得防结垢药剂与滤水器滤芯周围的水接触尽量长的时间。
图3示出了图2中所示滤水器滤芯1的设计的剖视图，其带有储存器6，该储存器布置在壳体2的相对侧，并用于防止沉淀特别是水垢沉淀的至少一种药剂5。为简明起见，用于让水触及至少一种药剂5的接触开口未示出，但可以存在。其余的标号相应于图1中滤水器滤芯1所示的特征。
附图标记清单
1 滤水器滤芯
1.1 流入腔
1.2 流出腔
1.3 入口
1.4 出口
2 壳体
2.1 顶盖
3 滤水器侧的水箱连接部件
4 滤水段
5 用于防止水垢沉淀的药剂
5.1 用防止水垢沉淀的药剂处理过的水
6 储存器
7 接触开口
8 水
8.1 箭头
9 无纺布等
10 水箱
10.1 壳体
10.2 水箱侧的滤水器连接部件
11 家用电器，特别是热饮机
Claims (15)
1.一种滤水器滤芯（1），包括壳体（2）和用于插入到水箱（10）中的滤水器侧的水箱连接部件（3）及用于处理待取自所述水箱的水（8）的滤水段（4），其特征在于，所述滤水器滤芯包括储腔（6），该储腔装有用来防止水箱中的沉淀的药剂（5），其中，所述储腔（6）与所述滤水段（4）及其用于水流经所述滤水段而得以处理的导流径（8.1）分开地设计，从而使得所述储腔具有至少一个用于所述药剂的通道，借助该通道使得防止沉淀的所述药剂与所述水箱中的未经过滤的水接触。
2.如权利要求1所述的滤水器滤芯，其特征在于，所述储腔（6）布置在所述滤水器滤芯（1）的壳体（2）中和/或其上。
3.如权利要求1或2所述的滤水器滤芯，其特征在于，用于防止沉淀的药剂（5）的所述储腔（6）安置在所述滤水器滤芯的壳体的顶盖（2.1）中。
4.如权利要求1所述的滤水器滤芯，其特征在于，所述储腔（6）的壁至少部分地构造成穿孔壁或筛网。
5.如权利要求1所述的滤水器滤芯，其特征在于，防止沉淀的所述药剂（5）是防止水垢沉淀的药剂（5）。
6.如权利要求1所述的滤水器滤芯，其特征在于，具有另一种防止水垢沉淀的药剂（5），其为阻止形成晶核的药剂，和/或是使水中的水垢成分保持溶解的药剂。
7.如权利要求5所述的滤水器滤芯，其特征在于，防止水垢沉淀的至少一种药剂（5）包括硬度稳定剂。
8.如权利要求5所述的滤水器滤芯，其特征在于，防止水垢沉淀的至少一种药剂（5）包括基于钙的难溶性多磷酸盐。
9.如权利要求5所述的滤水器滤芯，其特征在于，防止水垢沉淀的至少一种药剂（5）包括基于钠的易溶性多磷酸盐。
10.如权利要求8或9所述的滤水器滤芯，其特征在于，具有用于所述多磷酸盐的稳定剂。
11.如权利要求9所述的滤水器滤芯，其特征在于，具有碱性的阴离子交换剂材料作为稳定剂，其带有多磷酸根离子作为反离子。
12.如权利要求10所述的滤水器滤芯，其特征在于，具有弱碱性且带有多磷酸根离子作为反离子的阴离子交换剂材料作为稳定剂。
13.如权利要求1所述的滤水器滤芯，其特征在于，它构造有滤水器侧的连接部件，所述连接部件用于连接至水箱上的互补的、构造成抽吸接头的水箱侧连接部件。
14.如权利要求1所述的滤水器滤芯，其特征在于，所述水箱（10）为家用电器（11）的水箱（10）。
15.滤水器滤芯的应用，所述滤水器滤芯包括壳体（2）和用于插入到家用电器（11）的水箱中的滤水器侧的水箱连接部件（3）及用于处理待取自所述水箱的水（8）的滤水段（4），其特征在于，所述滤水器滤芯包括储腔（6），该储腔装有用来防止水箱中的沉淀的药剂（5），其中，所述储腔（6）与所述滤水段（4）及其用于水流经所述滤水段而得以处理的导流径（8.1）分开地设计，从而使得所述储腔具有至少一个用于所述药剂的通道，借助该通道使得防止沉淀的所述药剂与所述水箱中的未经过滤的水接触，其中所述滤水器滤芯（1）用来减少在家用电器（11）的所述水箱（10）中的沉淀。
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