CN114074973A - 净水器滤芯及净水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种净水器滤芯及净水器，包括壳体和过滤体，所述壳体上设置有第一水流接口和第二水流接口；所述过滤体包括交换膜，所述交换膜容置在所述壳体内，所述壳体的内壁与部分所述交换膜形成第一腔室，所述第二水流接口与所述第一腔室相连，所述第一水流接口与所述交换膜围成的第二腔室相连；其中，所述净水器滤芯上设有与直流电源正负两极电相连的第一电极和第二电极，所述第一电极呈柱状结构并设置在所述第二腔室中，所述第二电极设置在所述第一腔室中。

Description

净水器滤芯及净水器

技术领域

本发明涉及净水技术领域，尤其涉及一种净水器滤芯及净水器。

背景技术

水是生命之源，随着人们生活水平的提高，越来越重视健康饮水问题。而净水器/滤水器是近些年来发展起来的被广泛应用的一种重要的净水设备。

现有净水器的滤芯结构中的电极大多以丝状缠绕在过滤体的内外两侧，电场极其不稳定，不能有效的实现脱盐效果。

发明内容

本发明提供了一种净水器滤芯及净水器，将第一电极设置成呈柱状结构，能够有效确保电场的稳定性。

根据本发明的第一方面，本发明提供了一种净水器滤芯，包括：

壳体，设置有第一水流接口和第二水流接口；

过滤体，包括交换膜，所述交换膜容置在所述壳体内，所述壳体的内壁与部分所述交换膜形成第一腔室，所述第二水流接口与所述第一腔室相连，所述第一水流接口与所述交换膜围成的第二腔室相连；

其中，所述净水器滤芯上设有与直流电源正负两极电相连的第一电极和第二电极，所述第一电极呈柱状结构并设置在所述第二腔室中，所述第二电极设置在所述第一腔室中。

在本发明实施方式的净水器滤芯中，所述第一电极为实体柱状结构；或者所述第一电极为中空柱状结构；或者所述第一电极包括柱状结构体和第一电极丝，所述第一电极丝缠绕在所述柱状结构体的外侧。

在本发明实施方式的净水器滤芯中，所述第二电极为中空柱状结构；或者所述第二电极包括管状结构体和第二电极丝，所述第二电极丝缠绕在所述管状结构体的外侧。

在本发明实施方式的净水器滤芯中，所述第一电极为采用钛合金材料制成的第一电极；和/或所述第二电极为采用钛合金材料制成的第二电极。

在本发明实施方式的净水器滤芯中，所述第一电极和/或第二电极上涂覆有催化涂层。

在本发明实施方式的净水器滤芯中，所述催化涂层由贵金属氧化物和非贵金属氧化物组成；或所述催化涂层包括铂镀层、铂涂层或含铂氧化锡层。

在本发明实施方式的净水器滤芯中，所述贵金属氧化物为氧化铱或者氧化铱与氧化钌的混合物。

在本发明实施方式的净水器滤芯中，所述第一电极和第二电极的外径为0.1cm-10cm。

在本发明实施方式的净水器滤芯中，所述第一电极和第二电极呈管式结构，其壁厚为0.01cm-1cm。

在本发明实施方式的净水器滤芯中，所述第一电极通过塑料件填充在其内部，以实现所述第一电极内部的密封性。

在本发明实施方式的净水器滤芯中，所述第一电极上设有内腔，使得原水能够通过所述内腔从所述第二腔室进入第一腔室后排出。

在本发明实施方式的净水器滤芯中，所述交换膜以卷绕的方式缠绕在所述第一电极的外侧。

根据本发明的第二方面，本发明还提供了一种净水器，包括本体和上述的净水器滤芯，所述净水器滤芯收容在所述本体的内侧。

本申请实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本申请设计了一种净水器滤芯及净水器，将第一电极设计成柱状结构并位于第二腔室中，能够确保电场的稳定性，使得净水器滤芯能够有效对经过交换膜的水流进行脱盐处理。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一实施例提供的一种净水器的结构示意图；

图2是图1中的净水器的分解示意图；

图3是图1中的净水器的剖面示意图；

图4是图1中的净水器滤芯的分解示意图；

图5是图1中的过滤体的一种结构示意图；

图6是图1中的过滤体的另一种结构示意图；

图7是图1中的过滤体的另一种结构示意图；

图8是图1中的过滤体的另一种结构示意图；

图9是图1中的过滤体的另一种结构示意图。

附图标记说明：

100、净水器滤芯；101、第一腔室；102、第二腔室；200、本体；

10、壳体；11、第一水流接口；12、第二水流接口；

20、过滤体；21、交换膜；211、阴离子交换膜；212、阳离子交换膜；22、第一电极；23、第二电极；24、第一物理拦截层；25、第二物理拦截层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

现有净水器的滤芯结构多为平板式单功效滤芯膜叠加或者平板式多功效滤芯膜叠加，但是，平板式的滤芯结构不仅尺寸较大，尤其是实现大面积的过滤，而且工艺较为复杂。

其中，净水器滤芯主要用于净水器中，可以独自或配合净水器的其它部件过滤水，从而起到净化水质，使得经过过滤的水达到预定的要求，比如达到饮用水标准。

如图1至图9所示，根据本申请的第一方面，本申请提供了一种净水器滤芯100，包括壳体10和过滤体20，壳体10上设置有第一水流接口11和第二水流接口12，过滤体20容置在壳体10内。在本实施方式中，过滤体20包括交换膜21和中心管，交换膜21以卷绕的方式安装在中心管的外侧，使得壳体10的内壁与部分交换膜21能够形成第一腔室101，交换膜21缠绕后其中心或中心管本身能够形成第二腔室102，第二水流接口12与第一腔室101相连，第一水流接口11与第二腔室102相连。

采用以上技术方案后，由于交换膜以卷绕的方式安装在中心管的外侧，这样不仅可以提高单位体积内交换膜的面积，而且也能简化滤芯结构的生产工艺。

需要说明的是，中心管可以为实体存在的元件，中心管也可以不是实体存在的元件，仅是交换膜21缠绕中心的虚拟概念。

在一个可选的实施方式中，第一腔室101和/或第二腔室102内设置有物理拦截层，使得通过交换膜21脱盐得到的纯水能够经过物理拦截层后进入第一水流接口11中并从第一水流接口11排出，或者交换膜21脱盐得到的纯水能够经过物理拦截层后进入第二水流接口12中并从第二水流接口12排出。

示例性的，如图3和图5所示，物理拦截层包括第一物理拦截层24，第一物理拦截层24设置在交换膜21的外侧并位于第一腔室101中。在水流从第二水流接口12进入壳体10内并从第一水流接口11排出时，水流先通过第二物理拦截层25进行小颗粒的物理拦截及对小分子的有机物吸附去除，而后水流再从交换膜21的外侧流入交换膜21的内。或者水流从第一水流接口11进入壳体10内并从第二水流接口12排出，水流先从交换膜21的外侧流入交换膜21的内，而后再从第一腔室101内的第一物理拦截层24流入第二水流接口12，使得第一物理拦截层24能够对第一腔室101内的小颗粒进行物理拦截及对小分子的有机物吸附去除。

示例性的，如图3和图6所示，物理拦截层包括第二物理拦截层25，第二物理拦截层25设置在第二腔室102中。在水流从第二水流接口12进入壳体10内并从第一水流接口11排出时，第一水流接口11从交换膜21的外侧流入交换膜21的内，而后再从第二腔室102内的第二物理拦截层25流入第一水流接口11，使得第二物理拦截层25能够对第二腔室102内的小颗粒进行物理拦截及对小分子的有机物吸附去除。或者水流从第一水流接口11进入壳体10内并从第二水流接口12排出，水流先通过第二物理拦截层25进行小颗粒的物理拦截及对小分子的有机物吸附去除，而后再经过交换膜21从第二水流接口12排出。

在一个可选的实施方式中，物理拦截层包括pp棉、微滤膜、超滤膜、碳棒、碳纤维或碳布中的其中一种。

具体的，第一物理拦截层24和第二物理拦截层25配置为pp棉、微滤膜、超滤膜、碳棒、碳纤维或碳布中的其中一种，以保证净水效果。

在一个可选的实施方式中，如图3至图9所示，净水器滤芯上设有与直流电源正负两极电相连的第一电极22和第二电极23，其中，第一电极22和第二电极23分别设置在交换膜21的内外侧，使得从第一腔室101内流向第二腔室102的水能够在电场的作用下进行脱盐，或者从第二腔室102内流向第一腔室101的水能够在电场的作用下进行脱盐。

在一个可选的实施方式中，第一电极22呈柱状结构并设置在第二腔室102中，以确保第一电极22与第二电极23形成电场后的稳定性。

在一个可选的实施方式中，第一电极22为实体柱状结构；或者第一电极22为中空柱状结构；或者第一电极22包括柱状结构体和第一电极丝，其中，第一电极丝缠绕在柱状结构体的外侧。

在一个可选的实施方式中，第二电极23为中空柱状结构；或者第二电极23包括管状结构体和第二电极丝，第二电极丝缠绕在管状结构体的外侧，使得第一电极22、缠绕后的交换膜21及第二电极23能够呈大致同心设置，再一次确保第一电极22与第二电极23形成电场后的稳定性。

在一个可选的实施方式中，第一电极22呈管式结构并设置在第二腔室102中，第二电极23缠绕在交换膜21的外侧，以使得缠绕后的交换膜21及第一电极22能够呈大致同心设置，确保电场的稳定性。

在一个可选的实施方式中，净水器滤芯还包括中心管，交换膜21缠绕在中心管的外侧，第一电极22可以设置在中心管的外侧，或者第一电极22与中心管一体成型，第二电极23设置在交换膜21的外侧，其中，第二电极23、第一电极22和缠绕后的交换膜21同心设置，从而可以确保交换膜21卷绕后电场的均匀性。

在一个可选的实施方式中，第一电极22为采用钛合金材料制成的第一电极；和/或第二电极22为采用钛合金材料制成的第二电极。

在一个可选的实施方式中，第一电极22和/或第二电极23上涂覆有催化涂层。

在一个可选的实施方式中，催化涂层由贵金属氧化物和非贵金属氧化物组成；或催化涂层包括铂镀层、铂涂层或含铂氧化锡层。

在一个可选的实施方式中，贵金属氧化物为氧化铱或者氧化铱与氧化钌的混合物，以确保第一电极22和/或第二电极23的实用寿命。

在一个可选的实施方式中，第一电极22和/或第二电极23的外径为0.1cm-10cm。

在一个可选的实施方式中，第一电极22和/或第二电极23的壁厚为0.01cm-1cm。

在一个可选的实施方式中，第一电极22通过塑料件填充在其内部，以实现第一电极22内部的密封性。

在一个可选的实施方式中，第一电极22上设有内腔，使得原水能够通过内腔从第二腔室102进入第一腔室101后排出。

在一个可选的实施方式中，交换膜21为双极膜，双极膜由具有相反极性固定电荷的聚合物薄膜组成，包括阴离子交换膜、阳离子交换膜和中间层，中间层设置在两层膜之间，在电场作用下，水分子在双极膜的中间层解离成氢离子和氢氧根离子，其中，氢离子朝向或远离阴离子交换膜的方向做迁移运动，氢氧根离子朝向或远离阳离子交换膜的方向做迁移运动。

在净水器滤芯通过双极膜进行脱盐时，双极膜的阳离子交换膜朝向第二腔室102，双极膜的阴离子交换膜朝向第一腔室101，第一电极22位于第二腔室102内并与直流电源正极电连接，第二电极23位于第一腔室101内并与直流电源负极电连接，使得水流在阳离子交换膜与阴离子交换膜之间形成的流道中进行脱盐。

例如，水流中的阴离子朝着第一电极22的方向移动，以置换阴离子交换膜中的氢氧根离子，氢氧根离子进入流道中；与此同时，原水中的阳离子朝着第二电极23的方向移动，以置换阳离子交换膜中的氢离子，氢离子进入流道中，其中，氢离子和氢氧根离子在流道中发生中和反应生成水，从而实现对水流中盐分的去除以生成纯水，纯水从第二腔室102排出。

其中，利用双极膜进行脱盐后需要对第一电极22和第二电极23进行倒极再生，以释放出吸附在双极膜上的氢离子和氢氧根离子。

例如，第一电极22与直流电源负极电连接，第二电极23与直流电源正极电连接，双极膜的阳离子膜和阴离子膜在电场下产生氢离子和氢氧根离子，双极膜的阳离子膜内部的阳离子被氢离子置换并向第一电极22的方向移动，双极膜的阴离子膜中的阴离子被氢氧根离子置换朝第二电极23的方向移动，阳离子和阴离子进入流道中，从而实现了再生过程，其中，阳离子可以为Na+，阴离子可以为C l-，但是不局限于此。

在一个可选的实施方式中，交换膜21包括阳离子交换膜212和阴离子交换膜211，其中，阳离子交换膜212的内侧与阴离子交换膜211的内侧相贴，阳离子交换膜212的外侧与阴离子交换膜211的外侧相对并形成水流通道，使得氢离子和氢氧根离子在水流通道中发生中和反应生成水，或者阳离子和阴离子进入流道中实现了再生过程。

在一个可选的实施方式中，交换膜21由n层阳离子交换膜212和n层阴离子交换膜211依次堆叠而成，其中，18≥n≥2，这样不仅可以避免交换膜21工作时所需的电压过大，而且也确保了交换膜21缠绕后的整体体积。

在一个可选的实施方式中，每一层阳离子交换膜212与相邻的阴离子交换膜211相对设置并形成水流通道，以确保水流能够流经每一层阳离子交换膜212与阴离子交换膜211形成的水流通道，确保净水的速度。

在一个可选的实施方式中，第一电极22设置在阳离子交换膜212的外侧，第二电极23设置在阴离子交换膜211的外侧。

需要说明的是，第一电极22也可以设置在阴离子交换膜211的外侧，第二电极23同样可以设置在阳离子交换膜212的外侧，本申请不加以限制。

在一个可选的实施方式中，第一电极22缠绕在中心管的外侧，第二电极23缠绕在交换膜21的外侧，结构简单却实用。

在一个可选的实施方式中，水流通道的间隙为10至500微米，这样不仅可以确保水流能够从水流通道通过，同时也确保了交换膜21卷绕完成后的体积大小，能够将交换膜21的作用最大的发挥出来。

在一个可选的实施方式中，阳离子交换膜212或阴离子交换膜211的外侧设有凸起，使得交换膜21卷绕在中心管的外侧时，阳离子交换膜212能够与阴离子交换膜211形成水流通道，以供水流通过。

在一个可选的实施方式中，过滤体还包括导流布，其中，导流布设置在阳离子交换膜212与阴离子交换膜211形成水流通道中，以确保水流能够在导流布的导流作用下在水流通道中经过。

在一个可选的实施方式中，过滤体还包括防水胶层，防水胶层设置在缠绕在中心管的交换膜21的两端，避免交换膜21出现短路情况。

根据本申请的第二方面，本申请还提供了一种净水器，包括本体200和上述的净水器滤芯100，其中，净水器滤芯100收容在本体200的内侧。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

上文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，上文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本申请的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (13)

1.一种净水器滤芯，其特征在于，包括：

壳体，设置有第一水流接口和第二水流接口；

过滤体，包括交换膜，所述交换膜容置在所述壳体内，所述壳体的内壁与部分所述交换膜形成第一腔室，所述第二水流接口与所述第一腔室相连，所述第一水流接口与所述交换膜围成的第二腔室相连；

其中，所述净水器滤芯上设有与直流电源正负两极电相连的第一电极和第二电极，所述第一电极呈柱状结构并设置在所述第二腔室中，所述第二电极设置在所述第一腔室中。

2.根据权利要求1所述的净水器滤芯，其特征在于，所述第一电极为实体柱状结构；或者所述第一电极为中空柱状结构；或者所述第一电极包括柱状结构体和第一电极丝，所述第一电极丝缠绕在所述柱状结构体的外侧。

3.根据权利要求1所述的净水器滤芯，其特征在于，所述第二电极为中空柱状结构；或者所述第二电极包括管状结构体和第二电极丝，所述第二电极丝缠绕在所述管状结构体的外侧。

4.根据权利要求1所述的净水器滤芯，其特征在于，所述第一电极为采用钛合金材料制成的第一电极；和/或所述第二电极为采用钛合金材料制成的第二电极。

5.根据权利要求1所述的净水器滤芯，其特征在于，所述第一电极和/或第二电极上涂覆有催化涂层。

6.根据权利要求5所述的净水器滤芯，其特征在于，所述催化涂层由贵金属氧化物和非贵金属氧化物组成；或所述催化涂层包括铂镀层、铂涂层或含铂氧化锡层。

7.根据权利要求6所述的净水器滤芯，其特征在于，所述贵金属氧化物为氧化铱或者氧化铱与氧化钌的混合物。

8.根据权利要求1所述的净水器滤芯，其特征在于，所述第一电极和第二电极的外径为0.1cm-10cm。

9.根据权利要求1所述的净水器滤芯，其特征在于，所述第一电极和第二电极呈管式结构，其壁厚为0.01cm-1cm。

10.根据权利要求9所述的净水器滤芯，其特征在于，所述第一电极通过塑料件填充在其内部，以实现所述第一电极内部的密封性。

11.根据权利要求1所述的净水器滤芯，其特征在于，所述第一电极上设有内腔，使得原水能够通过所述内腔从所述第二腔室进入第一腔室后排出。

12.根据权利要求1所述的净水器滤芯，其特征在于，所述交换膜以卷绕的方式缠绕在所述第一电极的外侧。

13.一种净水器，其特征在于，包括本体和如权利要求1至12中任一项所述的净水器滤芯，所述净水器滤芯收容在所述本体的内侧。

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