CN115779692A - 过滤模组及净水装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种过滤模组和净水装置。过滤模组包括中心管、过滤膜片、圆周面、第一端面和第二端面。过滤膜片卷制于中心管上，圆周面绕设在过滤膜片上，圆周面包括第一进水口，第一端面位于过滤膜片的一端，第一端面开设有第二进水口，第二端面位于过滤膜片远离第一端面的一端，第二端面开设有出水口，出水口位于第二端面靠近中心管的一侧。本发明通过在圆周面设置第一进水口，第一端面靠近圆周面一侧设置第二进水口，并在第二端面靠近中心管一侧设置出水口，从而延长了原水的流动路径，增加过滤模组内部水流扰动，降低了过滤膜片结垢的风险，同时提升了过滤模组的使用寿命和脱盐率。

Description

过滤模组及净水装置

技术领域

本发明涉及过滤技术领域，尤其涉及一种过滤模组及净水装置。

背景技术

人们越来越注重自身的健康，特别是在饮水方面。为了能够喝到干净卫生的水，人们发明了净水过滤器，净水过滤器的核心部件是过滤结构。

相关技术中，过滤结构在过滤过程中，原水一般会采用侧边圆周面的进水方式进入到膜元件中进行过滤，再从一侧的端面且靠近中心管位置流出浓缩水，如此，原水的过滤路径较长，可以有效提升过滤结构的产水率，大大减少浓水的排放，实现节水作用。然而，这样会导致过滤结构过滤过程的能量损失，同时，存在浓缩水停置区域，此处膜元件结垢风险高，进而导致整支过滤结构结垢风险及性能下降。

发明内容

本发明提供一种过滤模组及净水装置。

本发明提供了一种过滤模组，包括：

中心管；

过滤膜片，卷制于所述中心管上；

圆周面，绕设在所述过滤膜片上，所述圆周面包括第一进水口；

第一端面，位于所述过滤膜片的一端，所述第一端面开设有第二进水口；

第二端面，位于所述过滤膜片远离所述第一端面的一端，所述第二端面开设有出水口，所述出水口位于所述第二端面靠近所述中心管的一侧。

本发明通过在圆周面设置第一进水口，第一端面靠近圆周面一侧设置第二进水口，并在第二端面靠近中心管一侧设置出水口，从而延长了原水的流动路径，增加过滤模组内部水流扰动，降低了过滤膜片结垢的风险，同时提升了过滤模组的使用寿命和脱盐率。

在某些实施方式中，所述第一进水口位于所述圆周面靠近所述第一端面的一侧。

在某些实施方式中，所述第一端面还包括第三进水口，所述第三进水口位于所述第二进水口靠近所述中心管的一侧。

在某些实施方式中，所述出水口包括第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁位于所述第二侧壁背离所述圆周面的一侧，所述第二进水口包括第三侧壁和第四侧壁；所述第三侧壁位于所述第四侧壁靠近所述中心管的一侧；

所述第二进水口的水流速度矢量与所述第一进水口的水流速度矢量之和的方向与所述第一端面的夹角不小于所述第四侧壁和所述第一侧壁的连线与所述第一端面的夹角，且不大于所述第三侧壁和所述第二侧壁的连线与所述第一端面的夹角。

在某些实施方式中，所述第三进水口的开口长度小于所述第二进水口的开口长度，所述第二进水口的开口长度小于所述出水口的开口长度。

在某些实施方式中，所述第二进水口的开口长度与所述过滤膜片展开成幅面的长度比例范围为1％-80％。

在某些实施方式中，所述第二进水口的开口长度与所述过滤膜片展开成幅面的长度比例范围为1％-35％。

在某些实施方式中，所述第三进水口的开口长度与所述过滤膜片展开成幅面的长度比例范围为0.5％-10％。

在某些实施方式中，所述出水口的开口长度为所述过滤膜片展开成幅面的长度的0.1％-30％。

在某些实施方式中，所述第一进水口包括多个，多个所述第一进水口沿第一方向和第二方向阵列设置。

在某些实施方式中，所述第一进水口、所述第二进水口、所述第三进水口和所述出水口均呈环状。

在某些实施方式中，所述第一端面和第二端面由塑料材质制成。

在某些实施方式中，所述过滤膜片包括反渗透膜、纳滤膜、超滤膜、微滤膜中的其中一种。

本发明提供了一种净水装置，包括上述任意一项所述的过滤模组。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施方式的过滤模组的进水方式示意图；

图2是本发明实施方式的圆周面的结构示意图；

图3是本发明实施方式的圆周面的又一结构示意图；

图4是本发明实施方式的第一端面的结构示意图；

图5是本发明实施方式的第二端面的结构示意图；

图6是本发明实施方式的过滤模组的又一进水方式示意图；

图7是本发明实施方式的圆周面的又一结构示意图；

图8是本发明实施方式的过滤模组的进水方式原理解说图；

图9是本发明实施方式的过滤模组的又一进水方式示意图；

图10是本发明实施方式的过滤模组的又一进水方式示意图；

图11是本发明实施方式的第一端面的又一结构示意图；

图12是本发明实施方式的净水装置的结构示意图。

主要元件符号说明：

净水装置1000、过滤模组100、中心管10、纯水入口11、纯水出口12、过滤膜片20、圆周面30、第一进水口31、第一端面40、第二进水口41、第三侧壁411、第四侧壁412、第三进水口42、第二端面50、出水口51、第一侧壁511、第二侧壁512。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，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发明和简化描述，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发明的限制。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。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，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，也可以是电连接或可以相互通讯；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发明中的具体含义。

在本发明中，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。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下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发明。此外，本发明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，本发明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。

现有技术中，膜组件是流体分离领域中常用器件，利用膜组件的分离特性，可用于去除流体中的一种或多种物质，达到净化、浓缩、提纯等目的。然而，流体在膜组件内比较平稳的流动，流体中的无机和有机污染物容易沉积在膜片表面或膜片内部件上，造成结垢堵塞或者有机物污染，影响膜组件的处理效果和使用寿命，难以满足日益提高的过滤需求。

有鉴于此，请一并参阅图1-5，本发明提供了一种过滤模组100，过滤模组100包括中心管10、过滤膜片20、圆周面30、第一端面40和第二端面50。过滤膜片20卷制于中心管10上，圆周面30绕设在过滤膜片20上，圆周面30包括第一进水口31，第一端面40位于过滤膜片20的一端，第一端面40开设有第二进水口41，第二端面50位于过滤膜片20远离第一端面40的一端，第二端面50开设有出水口51，出水口51位于第二端面50靠近中心管10的一侧。

具体地，过滤模组100可以呈圆柱体、矩形体等规则或不规则体，本发明以圆柱体过滤模组100示例，过滤模组100用于将原水分离成纯水和浓水。

过滤膜片20可以是反渗透膜、纳滤膜、超滤膜、微滤膜等平板膜型的膜片其中一种，过滤膜片20可以是多页，多页过滤膜片20卷制于中心管10上，过滤膜片20可以卷制呈圆柱形状、棱柱形状等规则或不规则柱状结构。原水经过过滤膜片20处理后，产出纯水和浓水，例如，以反渗透膜为例，原水经过反渗透膜过滤，能够通过反渗透膜进入中心管10的为纯水，无法通过反渗透膜的为浓水，浓水经由出水口51导出。

中心管10可以是圆柱状空心管，也可以是矩形体状空心管，具体在此不做限定，本发明以圆柱状空心管示例。中心管10包括有多个纯水入口11和纯水出口12，过滤膜片20处理得到的纯水通过多个纯水入口11进入中心管10，并通过纯水出口12导出至过滤模组100外。

圆周面30是指由密封材料缠绕在过滤膜片20外表面形成的面状体，圆周面30可以由塑料材质制成，也即是，圆周面30环绕第一端面40和第二端面50设置。圆周面30上开设有第一进水口31，第一进水口31可以呈环状设置，第一进水口31用于导入原水。第一进水口31可以是中部全开口或均匀开口并由蓝胶带密封，也即是，第一进水口31可以是一个，也可以是多个，例如，请结合图3，在第一进水口31为多个的情况下，多个第一进水口31沿第一方向和第二方向阵列设置。应当说明的是，第一方向为与中心管10平行的方向，第二方向与第一方向垂直，也即是，第二方向为与中心管10垂直的方向。

请结合图4，第一端面40可以由塑料或其它防水材质制成，并采用胶水或其他方式密封。第一端面40设置于过滤膜片20的一端，第一端面40包括第二进水口41，第二进水口41可以呈环状设置，第二进水口41为原水导入口，第二进水口41设置于第一端面40远离中心管10一侧，也即是，第二进水口41靠近圆周面30设置。

请结合图5，第二端面50可以由塑料或其它防水材质制成，并采用胶水或其他方式密封。第二端面50设置于过滤膜片20远离第一端面40的一端，第二端面50包括有出水口51，出水口51可以呈环状设置，出水口51用于导出浓水，出水口51设置于第二端面50靠近中心管10一侧，出水口51的开口长度范围可以是过滤膜片20展开成幅面的长度的0.1％-30％，在某些实施方式中，出水口51的开口长度与过滤膜片20展开成幅面的长度比例范围可以进一步限定为5％-15％。

本发明通过在圆周面30设置第一进水口31，第一端面40靠近圆周面30一侧设置第二进水口41，并在第二端面50靠近中心管10一侧设置出水口51，从而延长了原水的流动路径，增加过滤模组100内部水流扰动，降低了过滤膜片20结垢的风险，同时提升了过滤模组100的使用寿命和脱盐率。

请参阅图6和图7，在某些实施方式中，第一进水口31位于圆周面30靠近第一端面40的一侧。

具体地，第一进水口31位于圆周面30靠近第一端面40的一侧，也即是，第一进水口31与第二进水口41相邻设置，第一进水口31和第二进水口41与出水口51呈对角设置，原水通过第一进水口31和第二进水口41流入过滤模组100。

进一步地，过滤模组100内的水流速度与方向由第一进水口31的原水流速矢量与第二进水口41的原水流速矢量调节，也即是，通过调节第一进水口31的原水流速和第二进水口41的原水流速可以控制过滤模组100内水流速度，从而使原水朝向出水口51流动，减小水流量损失，增加出水口51的浓水流速，提升过滤模组100抗衰减性。

应当说明的是，第一进水口31的原水朝向第二方向流动，第二进水口41的原水朝向第一方向流动，且过滤模组100四周的水流量Q近似相同，Q＝S*V(S为进水面积，V为水流速度)，也即是，进水面积和水流速度成反比，从而通过调整第一进水口31和第二进水口41的长度可以调节第一进水口31的原水流速和第二进水口41的原水流速。

可以理解的是，第一进水口31和第二进水口41与出水口51呈对角设置，原水的流动路径最长。

如此，通过将第一进水口31设置于圆周面30靠近第一端面40的一侧，进一步增加原水的流动路径，提升了过滤模组100的脱盐率。

请参阅图8，在某些实施方式中，出水口51包括第一侧壁511和第二侧壁512，第一侧壁511位于第二侧壁512背离圆周面30的一侧，第二进水口41包括第三侧壁411和第四侧壁412；第三侧壁411位于第四侧壁412靠近中心管10的一侧，第二进水口41的水流速度矢量与第一进水口31的水流速度矢量之和的方向与第一端面40的夹角不小于第四侧壁412和第一侧壁511的连线与第一端面40的夹角，且不大于第三侧壁411和第二侧壁512的连线与第一端面40的夹角。

具体地，第一侧壁511设置于出水口51靠近中心管10一侧，第二侧壁512设置于出水口51靠近圆周面30一侧，第三侧壁411设置于第二进水口41靠近中心管10一侧，第四侧壁412设置于第二进水口41靠近圆周面30一侧。其中，以第三侧壁411和第二侧壁512的连线与第一端面40的夹角为a1，以第四侧壁412和第一侧壁511的连线与第一端面40的夹角为a2。

原水由第一进水口31和第一端面40的第二进水口41进入，将平行于中心管10方向的水流速度设为V1，垂直于中心管10方向的水流速度设为V2，也即是，第二进水口41的水流速度为V1，第一进水口31的水流速度为V2，根据V1、V2可以得到水流速度矢量和a0。

其中，a1＞a2，在a0＞a1或a0＜a2的情况下，过滤模组100内部水流向第二端面50或中心管10，水流量损失较大。在a2≤a0≤a1的情况下，过滤模组100内部水流向出水口51，水流量损失较小。D0为第一端面40和第二端面50的宽度，D1为出水口51的宽度，D2为第二进水口41的宽度，B1为圆周面30连接第一端面40的宽度，B3为第一进水口31的宽度，B2为圆周面30连接第二端面50的宽度。根据夹角计算：

应当说明的是，在过滤过程中，过滤模组100四周的水流量Q近似相同，Q＝S*V(S为进水面积，V为水流速度)，也即是，进水面积和水流速度成反比。第二进水口41的宽度为D2，第一进水口31的宽度为B3，相邻两过滤膜片20之间可进水间隙厚度为d，过滤膜片20数量为a，可以得到第二进水口41的进水面积S1＝a*D2*d，第一进水口31的进水面积S2＝a*B3*d，且S1与V1成反比，S2与V2成反比。

如此，通过调整第一进水口31和第二进水口41的配合尺寸，使过滤模组100满足a2≤a0≤a1，第一进水口31和第二进水口41导入的原水流向出水口51，避免原水流向第一侧壁511和中心管10，从而降低水流量损失，增加了过滤模组100内部水流扰动，降低了过滤膜片20结垢的风险，提升过滤模组100抗衰减性。

请参阅图9-11，在某些实施方式中，第一端面40还包括第三进水口42，第三进水口42位于第二进水口41靠近中心管10的一侧。

具体地，原水可以通过第三进水口42进入过滤模组100，第三进水口42可以呈环状设置，通过第三进水口42进入的原水可以增加中心管10周围的水流扰动，改善中心管10周围的死水区，降低结垢风险。

在一些实施方式中，第三进水口42的开口长度小于第二进水口41的开口长度，第三进水口42的开口长度与过滤膜片20展开成幅面的长度比例范围可以是0.5％-10％，第二进水口41的开口长度与过滤膜片20展开成幅面的长度比例范围可以是1％-80％，第二进水口41的开口长度与过滤膜片20展开成幅面的长度比例范围可以进一步限定为1％-35％。

如此，通过设置第三进水口42可以增加中心管10周围的水流扰动，改善中心管10周围的死水区，降低结垢风险，提升过滤模组100抗衰减性。

请参阅图12，本发明还提供了一种净水装置1000，净水装置1000包括过滤模组100。

本发明通过在圆周面30设置第一进水口31，第一端面40靠近圆周面30一侧设置第二进水口41，并在第二端面50靠近中心管10一侧设置出水口51，从而延长了原水的流动路径，增加过滤模组100内部水流扰动，降低了过滤膜片20结垢的风险，同时提升了过滤模组100的使用寿命和脱盐率。

本发明还通过调整第一进水口31和第二进水口41的配合尺寸，使过滤模组100满足a2≤a0≤a1，第一进水口31和第二进水口41导入的原水流向出水口51，避免原水流向第一侧壁511和中心管10，从而降低水流量损失，增加了过滤模组100内部水流扰动，降低了过滤膜片20结垢的风险，提升过滤模组100抗衰减性。

本发明还通过设置第三进水口42可以增加中心管10周围的水流扰动，改善中心管10周围的死水区，降低结垢风险，提升过滤模组100抗衰减性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述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发明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发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明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，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (14)

1.一种过滤模组，其特征在于，包括：

中心管；

过滤膜片，卷制于所述中心管上；

圆周面，绕设在所述过滤膜片上，所述圆周面包括第一进水口；

第一端面，位于所述过滤膜片的一端，并垂直于所述圆周面，所述第一端面开设有第二进水口；

第二端面，位于所述过滤膜片远离所述第一端面的一端，所述第二端面开设有出水口，所述出水口位于所述第二端面靠近所述中心管的一侧。

2.根据权利要求1所述的过滤模组，其特征在于，所述第一进水口位于所述圆周面靠近所述第一端面的一侧。

3.根据权利要求2所述的过滤模组，其特征在于，所述第一端面还包括第三进水口，所述第三进水口位于所述第二进水口靠近所述中心管的一侧。

4.根据权利要求3所述的过滤模组，其特征在于，所述出水口包括第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁位于所述第二侧壁背离所述圆周面的一侧，所述第二进水口包括第三侧壁和第四侧壁；所述第三侧壁位于所述第四侧壁靠近所述中心管的一侧；

所述第二进水口的水流速度矢量与所述第一进水口的水流速度矢量之和的方向与所述第一端面的夹角不小于所述第四侧壁和所述第一侧壁的连线与所述第一端面的夹角，且不大于所述第三侧壁和所述第二侧壁的连线与所述第一端面的夹角。

5.根据权利要求3任一项所述的过滤模组，其特征在于，所述第三进水口的开口长度小于所述第二进水口的开口长度。

6.根据权利要求5所述的过滤模组，其特征在于，所述第二进水口的开口长度与所述过滤膜片展开成幅面的长度比例范围为1％-80％。

7.根据权利要求6所述的过滤模组，其特征在于，所述第二进水口的开口长度与所述过滤膜片展开成幅面的长度比例范围为1％-35％。

8.根据权利要求5所述的过滤模组，其特征在于，所述第三进水口的开口长度与所述过滤膜片展开成幅面的长度比例范围为0.5％-10％。

9.根据权利要求1所述的过滤模组，其特征在于，所述出水口的开口长度为所述过滤膜片展开成幅面的长度的0.1％-30％。

10.根据权利要求1所述的过滤模组，其特征在于，所述第一进水口包括多个，多个所述第一进水口沿第一方向和第二方向阵列设置。

11.根据权利要求7所述的过滤模组，其特征在于，所述第一进水口、所述第二进水口、所述第三进水口和所述出水口均呈环状。

12.根据权利要求1所述的过滤模组，其特征在于，所述第一端面和第二端面由塑料材质制成。

13.根据权利要求1所述的过滤模组，其特征在于，所述过滤膜片包括反渗透膜、纳滤膜、超滤膜、微滤膜中的其中一种。

14.一种净水装置，其特征在于，包括权利要求1-13任一项所述的过滤模组。

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