CN112495187A - 一种反渗透膜滤芯、净水设备及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种反渗透膜滤芯、净水设备及其控制方法，反渗透膜滤芯包括膜壳、中心管、反渗透膜、弹性组件和转接件，中心管内设置弹性组件，正常制水时，纯水从中心管的管壁上开设的膜纯水出口汇集，并经中心管末端的纯水出口流出，关闭水龙头时，增压泵继续运转直到达到设定水压，弹性组件被压缩并产生弹力，继续产生的纯水存储于中心管中，当停机后，弹力反向驱动弹性组件移动，将中心管内的纯水反向压进反渗透膜中，将膜中的原水、浓水通过浓水口排出，不但降低了再次制水时第一杯水的TDS值，还具有结构简单、体积小、成本低和费水量少的优点。

Description

一种反渗透膜滤芯、净水设备及其控制方法

技术领域

本发明属于净水技术领域，具体地说，是涉及一种反渗透膜滤芯、净水设备及其控制方法。

背景技术

环境污染、水污染的日益严重，已经严重威胁到人们的饮水健康，RO（反渗透）机净水技术由于能去除水中的各种有害杂质，重金属，病毒、细菌等 、效率高，去除彻底，是一种较好的制取纯净水的方式。

但是，由于RO膜本身的特性，静置一段时间后膜片前的水与膜片后的水通过离子扩散TSD趋于接近，导致第一杯纯水的TDS偏高。现有技术中，为了降低第一杯纯水的TDS值，通常采用如下几种方式：1、将原水或制成的纯水存储于存储罐中，利用存储罐中的水对RO滤芯进行清洗；2、使用辅助滤芯过滤后的水对RO滤芯进行清洗；3、在使用净水机制水前，先让滤芯启动一段时间，将TDS值高的水先排出。

以上各种方式中，或者增加净水设备的成本，或者导致产品体积过大，或者增加用户的等待时间，均不利于产品的推广。

发明内容

本发明的目的在于提供一种反渗透膜滤芯、净水设备及其控制方法，在反渗透膜滤芯的中心管内设置弹性组件，通过压力驱动使水龙头关闭后存储在中心管的纯水反冲洗反渗透膜，置换出原水和浓水，以结构简单、低成本和费水量小的反渗透滤芯解决了第一杯纯水TDS值高的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

提出一种反渗透膜滤芯，包括：膜壳；中心管，设置于膜壳内，其一端封堵，另一端开口构成纯水出口；其管壁上开设有膜纯水出口；反渗透膜，绕中心管布置，其两个端面分别形成原水入水端面和浓水出水端面，其圆周表面与膜壳之间形成原水腔；还包括：弹性组件，安装于中心管内，一端固定于在中心管的封堵端；膜纯水出口开设于非弹性组件容纳部分的管壁上；转接件，由同轴的第一套筒和圆环部组成，圆环部抵接在反渗透膜的浓水出水端面上，第一套筒套接在中心管外围，与中心管外壁之间形成浓水出水通道。

进一步的，弹性组件长度大于等于中心管长度的一半。

进一步的，所述弹性组件包括：弹簧，一端固定于所述中心管的封堵端；活塞，连接于所述弹簧的末端。

进一步的，所述弹性组件为预充有气体的橡胶囊。

进一步的，所述转接件还包括：第二套筒，垂直所述圆环部套接在所述反渗透膜的圆周表面。

进一步的，所述反渗透膜滤芯还包括：膜盖，其上设有原水孔、浓水孔和纯水孔；原水孔与所述原水腔连通；浓水口与所述浓水出水通道连通；纯水孔与所述纯水出口连通。

进一步的，所述膜纯水出口之上的中心管管壁上设置有第一限位结构，用于限制所述弹性组件的最大行程。

进一步的，所述膜壳内部正对所述中心管封堵端的位置延伸出第二限位结构，所述中心管的封堵端限定于所述第二限位结构中。

提出一种净水设备，包括如上所述的反渗透膜滤芯。

提出一种净水设备控制方法，应用于如上所述的净水设备中，所述净水设备的纯水出水端安装有压力开关；包括：在所述净水设备的水龙头关闭时，控制增压泵继续运转；接收压力开关的检测信号判断纯水出水端的水压；在水压达到设定水压时，关闭增压泵。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明提出的反渗透膜滤芯、净水设备及其控制方法，在反渗透膜滤芯的中心管内设置弹性组件，正常制水时，纯水从中心管的管壁上开设的膜纯水出口汇集，并经中心管末端的纯水出口流出，关闭水龙头时，增压泵继续运转直到达到设定水压，弹性组件被压缩并产生弹力，使得继续制造的纯水存储于中心管中，纯水存储量增大，当停机后，弹力反向驱动弹性组件移动，将中心管内的纯水经膜纯水出口反向压进反渗透膜中，将膜中的原水、浓水通过浓水口排出，停机器期间，即使膜前的原水渗透至膜后，对纯水的TDS值影响也不大，起到再次制水时降低第一杯水TDS值的效果。

进一步的，将弹性组件的长度设定为大于等于中心管长度的一半，长度越长，则反冲反渗透膜的纯水越多，对反渗透膜的冲洗效果越好，停机残留的纯水越少，这使得再次开机时流出的纯水，绝大部分是新制备的纯水，使得停机期间与原水发生渗透的纯水对TDS值的影响可以忽略不计。

进一步的，相比现有技术中增加存储罐、辅助滤芯等方式，本发明提出的反渗透滤芯具有结构简单、体积小且成本低的优点，相比现有滤芯启动一段时间将TDS值高的水先排出的方式还具有费水量小的优点。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1 为本发明提出的反渗透膜滤芯的制水状态图；

图2为本发明提出的反渗透膜滤芯的停水状态图；

图3为本发明提出的反渗透膜滤芯的反冲洗状态图；

图4为本发明提出的反渗透膜滤芯中转接件的结构示意图；

图5为本发明提出的反渗透膜滤芯中原水通道、浓水出水通道和纯水出口结构示意图

图6为本发明提出的反渗透膜滤芯中膜盖的结构示意图；

图7为本发明提出的反渗透膜滤芯中膜盖的又一结构示意图；

图8为本发明提出的净水设备的架构图；

图9为本发明提出的净水设备控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

本发明旨在提出一种反渗透膜滤芯，在反渗透膜滤芯的中心管内设置弹性组件，通过压力驱动使水龙头关闭后存储在中心管的纯水反向冲洗反渗透膜，置换出原水和浓水，以结构简单、低成本和费水量小的反渗透滤芯解决第一杯纯水TDS值高的问题。

如图1至图3所示，本发明提出的反渗透膜滤芯包括膜壳1、中心管3、反渗透膜3、弹性组件4和转接件5。

中心管2设置于膜壳1内，其一端封堵，另一端开口构成纯水出口21，其管壁上开设有膜纯水出口22。

反渗透膜3绕中心管2布置，其两个端面分别形成原水入水端面31和浓水出水端面32，其圆周表面与膜壳1之间形成原水腔6，该原水腔6的横截面呈圆环状；中心管2的封堵端高出反渗透膜3的原水入水端面31，在膜壳1内部、原水入水端面31之间形成空腔61，该空腔61与原水腔6连通形成完整的原水通路；中心管2的开口端延伸出反渗透膜3的浓水出水端面32。

在膜壳1内部正对中心管2封堵端的位置延伸出第二限位结构11，中心管2的封堵端限定于该第二限位结构11中，防止中心管2倾斜和/或错位。

弹性组件4安装于中心管2内，一端固定于在中心管2的封堵端；膜纯水出口22开设于中心管2非弹性组件4容纳部分的管壁上。

如图4所示，转接件5由同轴的第一套筒51和圆环部52组成，结合图1所示，圆环部52抵接在反渗透膜3的浓水出水端面32上，第一套筒51套接在中心管2外围，与中心管2外壁之间形成浓水出水通道8，与膜壳1内壁之间形成原水通道7，如图5所示，纯水出口21、浓水出水通道8和原水通道7呈不等半径套装的圆环状分布结构。

在本发明一些实施例中，该转接件5还包括一垂直圆环部52套接在反渗透膜3的圆周表面的第二套筒53；第二套筒53对反渗透膜3实施限定。

基于上述提出的反渗透膜滤芯，制水开始时，原水经原水通道7和原水腔6流至空腔61，达到反渗透膜3的原水入水端面31，从原水入水端面31进入反渗透膜3，反渗透膜3对原水实施过滤，形成的纯水从膜纯水出口22流入中心管2内，并经纯水出口21流出；反渗透膜3过滤后的浓水则由其浓水出水端面32流进浓水出水通道8。

当关闭净水设备的水龙头后，控制净水设备的增压泵持续运转一定时间或增压泵在惯性作用下持续运转一定时间，这期间，反渗透膜3制备的纯水因为无法流出而留存在中心管2中并挤压弹性组件4。

在弹性组件4被挤压至满足一定条件后，例如水压达到设定值或者被挤压至最大压缩行程，则控制净水设备的增压泵停机，停止制水后，中心管2内的纯水受弹性组件4反向作用力的推动，从膜纯水出口22反向流回反渗透膜3中，将反渗透膜3内的浓水和原水从其浓水出水端面32压出，从而实现了对反渗透膜3的反向冲洗，反渗透膜3则由纯水浸泡。

在本发明一些实施例中，将弹性组件4的长度设计为大于等于中心管长度的一半，并且高于反渗透膜3的浓水出口端面32，膜纯水出口22则开设于弹性组件4末端与反渗透膜3的浓水出口端面32之间的中心管壁上，为限定弹性组件4的最大行程，在膜纯水出口22之上的中心管管壁上设置有第一限位结构，用于限定弹性组件4的末端，将其最大行程限定于中心管封堵端至第一限位结构之间。

弹性组件4的长度越长，被挤压后的形变程度越大，则停机后中心管内储存的反冲反渗透膜3的纯水越多，对反渗透膜3的冲洗效果就越好，停机残留的纯水也越少，这使得再次开机时流出的纯水，绝大部分是新制备的纯水，使得停机期间与原水发生渗透的纯水对TDS值的影响可以忽略不计。

本发明中，弹性组件4可以是如图1至图3所示的由弹簧41和活塞42组成的组件，其中，弹簧41一端固定于中心管2的封堵端，另一端也即末端连接活塞42。

弹性组件4可以为预充有一定气体的像胶囊，关闭水龙头之后制备的纯水进入中心管3挤压该像胶囊，增压泵停机后，受像胶囊反向张力的作用，纯水被反向挤进反渗透膜3，对反渗透膜3实施反向冲洗，使得反渗透膜3被纯水浸泡。

但不限于本发明实施例，一起以可实现密封和形成反向弹力或压力的组件均可实现；弹性组件4整体长度大于等于中心管2长度的一半，以保证其被压缩时产生的弹力足够将纯水反压回反渗透膜3。

如图6和图7所示，本发明提出的反渗透膜滤芯还包括膜盖9，用于密封膜壳1的开口端；该膜盖上设有原水孔91、浓水孔92和纯水孔93，基于水路转接结构件可以实现原水孔91与6原水腔连通、浓水口92与浓水出水通道8连通、纯水孔93与纯水出口21连通。

上述，本发明提出的反渗透膜滤芯，相比现有技术中增加存储罐、辅助滤芯等方式，具有结构简单、体积小且成本低的优点，相比现有滤芯启动一段时间将TDS值高的水先排出的方式还具有费水量小的优点。

下面结合图1至图3以及图8，对本发明提出的反渗透膜滤芯的工作方式作出详细说明。

本发明提出的反渗透膜滤芯应用于如图8所示的净水设备中，该净水设备包括前置滤芯91、进水阀92、增压泵93、上述提出的反渗透膜滤芯、废水阀94、单向阀95、压力开关96、后置滤芯97以及水龙头98。

结合该净水设备提出其控制方法，如图9所示。

步骤S91：在净水设备的水龙头关闭时，控制增压泵继续运转。

如图1所示，正常制水时，开启水龙头98，净水设备的控制器检测压力开关96 的压力变化，开启进水阀92，原水从进水管进入前置滤芯91实施初级过滤，过滤出的净水经增压泵93的作用压入反渗透膜滤芯中。

经前置滤芯91过滤的净水，也即反渗透膜滤芯的原水，以下简称原水，沿原水通道7和原水腔6向中心管2的封堵端移动，进入空腔61，进而从反渗透膜3的原水入水端面31进入反渗透膜3，经反渗透膜3过滤后，纯水从中心管2的管壁上开设的膜纯水出口22汇集，并经中心管2末端的纯水出口21流出，用户得到制备的纯水；浓水则从反渗透膜3的浓水出水端面32进入浓水出水通道8，废水阀94开启，浓水从废水管路排出；这期间，弹性组件4处于自然状态，末端处于位置A。

关闭净水设备的水龙头98时，纯水出口22所在纯水出水通路被关闭，控制增压泵93继续运转。

步骤S92：接收压力开关的检测信号判断纯水出水端的水压。

增压泵93持续运转期间，原水继续进入反渗透膜滤芯，反渗透膜3继续过滤纯水，继续产生的纯水因无法从纯水出水通路流出而积存在中心管2内，并挤压弹性组件4，使得弹性组件4在水压的作用下被压缩，纯水被存储到中心管2内因弹性组件4被压缩后产生的空间内，如图2所示。

弹性组件4被压缩过程中，纯水出水通路上的水压慢慢增大，本发明持续检测压力开关96的压力信号，根据压力信号判断净水设备纯水出水端的水压。

步骤S93：在水压达到设定水压时，关闭增压泵。

如图3所示，当水压达到设定水压时，弹性组件4压缩直至位置B处，关闭增压泵93，纯水存储于中心管2内。

净水设备停机后，弹性组件4在被弹力驱动下，将中心管2内的纯水经膜纯水出口22反向压回反渗透膜3中，将反渗透膜3中的原水、浓水从浓水出水端面31排出，直到弹性组件4没有弹力恢复自然状态，反渗透膜3内的压力降为零，弹性组件4回到位置A。

可见，基于本发明提出的反渗透膜滤芯，在净水设备停机后，通过中心管2内存储的纯水回流，将反渗透膜中的原水和浓水排出，起到降低了再次制水时第一杯水的TDS值的作用，还相比现有技术中增加存储罐、辅助滤芯等方式，具有结构简单、体积小且成本低的优点，相比现有滤芯启动一段时间将TDS值高的水先排出的方式具有费水量小的优点。

当然，不限定于本发明提出的实施例，在实际应用中，增压泵93在水龙头98关闭后，可基于惯性持续运转一段时间，故可以无需采用控制增压本93在水龙头98关闭后持续运转并检测压力开关96的压力信号，在水压达到设定水压后再控制增压泵93停止运转的控制方式，而是基于增压泵的惯性运转来制备纯水并存储在中心管2中的简单方式来实施。

具体的，在步骤S91中，在净水设备的水龙头关闭时，按照现有控制手段随即将增压泵93也关闭，并省去步骤S92和步骤S93。

当增压泵93被关闭后，基于惯性持续运转，运转期间，反渗透膜滤芯制备的纯水留存在中心管2内，并挤压弹性组件4，当增压泵93惯性运转停止后，受弹性组件4弹力作用，存储的纯水被反向挤压进反渗透膜3中，对反渗透膜3实施反向冲洗，最终浸泡于纯水中。

这种基于增压泵惯性运转实施反向冲洗反渗透膜的方式，可根据增压泵惯性运转的时长估算制水量，进而估算中心管内存储惯性运转期间制备的纯水的占用空间，从而决定弹性组件4的长度和/或压缩性能，使其满足在增压泵惯性运转停止后，能够满足反向冲洗的条件。

上述本发明提出的反渗透膜滤芯、净水设备及其控制方法，在反渗透膜滤芯的中心管内设置弹性组件，正常制水时，纯水从中心管的管壁上开设的膜纯水出口汇集，并经中心管末端的纯水出口流出，关闭水龙头时，增压泵继续运转直到达到设定水压，弹性组件被压缩并产生弹力，使得继续制造的纯水存储于中心管中，纯水存储量增大，当停机后，弹力反向驱动弹性组件移动，将中心管内的纯水经膜纯水出口反向压进反渗透膜中，将膜中的原水、浓水通过浓水口排出，停机器期间，即使膜前的原水渗透至膜后，对纯水的TDS值影响也不大，起到再次制水时降低第一杯水TDS值的效果。

应该指出的是，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种反渗透膜滤芯，包括：

膜壳；

中心管，设置于膜壳内，其一端封堵，另一端开口构成纯水出口；其管壁上开设有膜纯水出口；

反渗透膜，绕中心管布置，其两个端面分别形成原水入水端面和浓水出水端面，其圆周表面与膜壳之间形成原水腔；

其特征在于，还包括：

弹性组件，安装于中心管内，一端固定于在中心管的封堵端；膜纯水出口开设于中心管非弹性组件容纳部分的管壁上；

转接件，由同轴的第一套筒和圆环部组成，圆环部抵接在反渗透膜的浓水出水端面上，第一套筒套接在中心管外围，与中心管外壁之间形成浓水出水通道。

2.根据权利要求1所述的反渗透膜滤芯，其特征在于，弹性组件长度大于等于中心管长度的一半。

3.根据权利要求1所述的反渗透膜滤芯，其特征在于，所述弹性组件包括：

弹簧，一端固定于所述中心管的封堵端；

活塞，连接于所述弹簧的末端。

4.根据权利要求1所述的反渗透膜滤芯，其特征在于，所述弹性组件为预充有气体的橡胶囊。

5.根据权利要求1所述的反渗透膜滤芯，其特征在于，所述转接件还包括：

第二套筒，垂直所述圆环部套接在所述反渗透膜的圆周表面。

6.根据权利要求1所述的反渗透膜滤芯，其特征在于，所述反渗透膜滤芯还包括：

膜盖，其上设有原水孔、浓水孔和纯水孔；

原水孔与所述原水腔连通；浓水口与所述浓水出水通道连通；纯水孔与所述纯水出口连通。

7.根据权利要求1所述的反渗透膜滤芯，其特征在于，所述膜纯水出口之上的中心管管壁上设置有第一限位结构，用于限制所述弹性组件的最大行程。

8.根据权利要求1所述的反渗透膜滤芯，其特征在于，所述膜壳内部正对所述中心管封堵端的位置延伸出第二限位结构，所述中心管的封堵端限定于所述第二限位结构中。

9.净水设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项权利要求所述的反渗透膜滤芯。

10.净水设备控制方法，应用于如权利要求9所述的净水设备中，所述净水设备的纯水出水端安装有压力开关；

其特征在于，包括：

在所述净水设备的水龙头关闭时，控制增压泵继续运转；

接收压力开关的检测信号判断纯水出水端的水压；

在水压达到设定水压时，关闭增压泵。

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