專利名稱：減壓水過濾系統(tǒng)的制作方法
優(yōu)先權(quán)要求本專利申請要求2003年9月23日提交的題為“減壓水過濾系統(tǒng)”的美國臨時專利申請?zhí)朜o.60/505,152的優(yōu)先權(quán)，該專利公開以引用方式并入本文。
背景技術(shù)：
本發(fā)明整體涉及水過濾系統(tǒng)領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及例如在用戶住宅中使用的水過濾系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)計為在低于管線壓力的壓力下運行，并在非使用期間防止水過濾系統(tǒng)暴露于具有潛在破壞性的靜壓。
設(shè)計為家用的水過濾系統(tǒng)，如例如冰箱和浸沒式系統(tǒng)，可用于清除供水中的污染物。由于越來越重視市政和水井供水的質(zhì)量和衛(wèi)生，近年來這種系統(tǒng)普及程度顯著提高。例如，冰箱中包含水過濾系統(tǒng)曾被認(rèn)為是奢侈的象征，而現(xiàn)在已成為除初級設(shè)計以外所有冰箱的標(biāo)準(zhǔn)配置。
典型的住宅用水過濾系統(tǒng)一般包括分配歧管，該分配歧管構(gòu)造為接受(預(yù)封裝的)專用設(shè)計濾筒。分配歧管通常適合與住宅供水和使用點直接或間接地可操作地連接，并可甚至具有排水管接頭。通常，預(yù)封裝的專用設(shè)計濾筒與分配歧管密封接合，以使一條進水通路將住宅供水與濾筒相連，至少一條出水通路將濾筒與使用點和/或排水管相連。
典型的住宅用水過濾系統(tǒng)在過濾器上游側(cè)有進水閥，并且在系統(tǒng)的下游側(cè)有至少一個分配閥。進水閥可為只在需要濾過水時才打開的電動閥；或者可以是手動閥，除在水過濾系統(tǒng)或單個過濾元件的安裝和更換期間，手動閥一般處于開啟狀態(tài)。該至少一個分配閥可在系統(tǒng)未使用時關(guān)閉，在用戶手動要求濾過水或在如制冰機等其他系統(tǒng)自動要求濾過水時打開。通過采用分配閥進行流量控制，直到分配閥之前的水過濾系統(tǒng)都受到住宅管線壓力的作用，以提供根據(jù)需要快速分配濾過水的驅(qū)動力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的典型減壓水過濾系統(tǒng)在低于管線壓力的壓力進行水過濾，同時防止減壓水過濾系統(tǒng)暴露于具有潛在破壞性的靜壓，從而使系統(tǒng)和元件暴露于顯著減小的水壓。在目前的優(yōu)選配置中，減壓水過濾系統(tǒng)一般可包括分配組件，至少一個過濾元件，濾過水儲存組件和控制單元。濾過水儲存組件和控制單元可以或可以不與分配歧管和/或過濾元件物理連接。
該分配歧管可包括進水口，至少一個出水口和適于密封接合至少一個過濾元件的接頭。分配歧管還可包括進水閥，流量傳感器和出水分流閥。在一些典型實施例中，分配歧管可包括串流或并流體布置的多個接頭，用于連接多個過濾元件。分配歧管的各種元件，如進水閥，可以是也可不是整體結(jié)構(gòu)的一部分。例如，進水閥可沿通向過濾器連接器接頭的進水管線安裝。
在一些典型實施例中，過濾元件可專門設(shè)計為密封濾筒，該濾筒包括可包括過濾器外殼，內(nèi)部過濾介質(zhì)和適于與分配歧管接頭密封接合的過濾器蓋。過濾器外殼可采用如圓筒形式，或可基本平直地或長方形排列。內(nèi)部過濾介質(zhì)可為任何合適的水過濾介質(zhì)，如粉末狀和顆粒狀的活性碳介質(zhì)、陶瓷過濾介質(zhì)、粉末狀聚合過濾介質(zhì)、錳綠砂、離子交換介質(zhì)、交叉流過濾介質(zhì)、聚合阻擋層過濾介質(zhì)、礦物基纖維、顆粒和粉末，或其他合適的過濾介質(zhì)。
濾過水儲存組件可采用如水箱或可拆卸罐壺等的形式。在一些典型實施例中，濾過水儲存組件可包括水位傳感器和/或接近度傳感器或位置傳感器。在一個可供選擇的實施例中，水箱可具有適于用戶手動操作的分配閥。在另一個可供選擇的實施例中，可拆卸罐壺可具有利于用戶拆卸和操作的手柄。
在一些典型實施例中，控制單元促進分配歧管與濾過水儲存組件之間的連通?？刂茊卧砂删幊踢壿嬁刂破?PLC)，微處理器，包含開關(guān)和繼電器的電子邏輯電路，或接線條?？刂茊卧蓛H用于減壓水過濾系統(tǒng)，或可作為中央組件負(fù)責(zé)控制如可能用在“智能”家電中的其他系統(tǒng)，所述“智能”家電例如是與家庭網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)相連的冰箱?？刂茊卧梢赃B通和/或控制各種控制元件，如進水閥、流量傳感器、分流閥、水位傳感器和接近度傳感器或位置傳感器。
在減壓水過濾系統(tǒng)的一個實施例中，減壓水過濾系統(tǒng)的下游側(cè)不斷與大氣相通，使得非流動模式中的靜壓從不超過大氣壓。下游側(cè)可包括一個分流閥，該分流閥通過所需分配回路選擇性地將液體分流到例如儲水箱，濾過水龍頭，制冰機及它們的組合。在非流動模式，可關(guān)閉進水閥以防止進水流入減壓水過濾系統(tǒng)，同時排出減壓水過濾系統(tǒng)內(nèi)的靜壓。
在減壓水過濾系統(tǒng)的另一實施例中，系統(tǒng)提高了抗冷凍所致故障的能力。由于濾過水儲存裝置位于過濾器的下游，如分配歧管和至少一個過濾元件等部件可實際上置于冷凍區(qū)之外，以使這些元件不會暴露于冷凍溫度。而且，如下面詳細所述，盡管可能出現(xiàn)液體阻斷，但減壓水過濾系統(tǒng)可促使前進中的小容量水流流動，以阻礙冰晶體的形成。這些部件也增加了經(jīng)受住冷凍的可能性，因為它們從不暴露于高壓環(huán)境。在這種減壓環(huán)境中，如果發(fā)生冷凍，相比于高壓系統(tǒng)，部件保持在相對無膨脹和無應(yīng)力的狀態(tài)，該狀態(tài)允許更大的膨脹量。在一些典型實施例中，由于可明顯降低暴露于冷卻所致的應(yīng)力，和/或更高水壓產(chǎn)生的應(yīng)力，所以組成減壓水過濾系統(tǒng)的部件可能需要更少的重負(fù)荷結(jié)構(gòu)，如壁厚減小，從而降低了材料成本。通過結(jié)合抗凍設(shè)計元件，因為減小了爆裂危險，所以本發(fā)明的減壓水過濾系統(tǒng)可在結(jié)構(gòu)上比現(xiàn)有系統(tǒng)更安全。
在減壓水過濾系統(tǒng)另一實施例中，系統(tǒng)可提供較大容量的即用冰凍濾過水。在一個實施例中，減壓水過濾系統(tǒng)包括安裝在致冷室內(nèi)的大容量儲水器，如可拆卸罐壺，使得當(dāng)儲水器固定在致冷室內(nèi)時，其中的大量的濾過水就會不斷變冷。在可拆卸罐壺的情況下，罐壺可被拆下來使用，這樣用戶便可單獨將水倒入玻璃杯，或用于烹飪或其他家用。可拆卸罐壺的另一個優(yōu)點是能夠?qū)迚剡M行日常清洗和衛(wèi)生消毒。在另一實施例中，儲水器包括大容量水箱，該水箱包括分配閥，這樣用戶則可根據(jù)需要從水箱中獲取冰凍濾過水。而在另一實施例中，減壓水過濾系統(tǒng)可包括泵，用以推動和促進濾過水在水分配回路內(nèi)的傳送。
在本發(fā)明的另一方面中，減壓水過濾系統(tǒng)可根據(jù)用戶偏愛或源水過濾質(zhì)量在設(shè)計過濾方面提供靈活的設(shè)計。例如，通過在低壓并從而低流速下操作，由于接觸時間的增加和過濾介質(zhì)內(nèi)通道的減少，可提高濾過水的質(zhì)量。在系統(tǒng)采用多個過濾元件的實例中，預(yù)過濾器，如活性碳或綠砂，可對源水進行預(yù)處理；利用反滲透介質(zhì)的第二元件除去溶解的固體；精處理元件，可除去殘余的離子污染，有機污染和/或生物污染。在另一實施例中，多個過濾元件可并聯(lián)使用以增加減壓水過濾系統(tǒng)的過濾速度。在另一實例中，通過不斷將出水口暴露于空氣，減壓水過濾系統(tǒng)可在管線壓力下提供高過濾率，同時防止在非流動條件下產(chǎn)生高靜壓的可能性。
上面對本發(fā)明各方面的總結(jié)沒有詳細描述本發(fā)明的每個所示實施例或細節(jié)或每個實施方案。下面詳細描述中的附圖更具體地舉例示出了這些典型實施例。通過結(jié)合附圖參考下面對本發(fā)明的所述典型示例實施例的更詳細的描述，將會更完整地認(rèn)識和理解本發(fā)明的這些以及其它目的和優(yōu)點。


圖1所示為減壓水過濾系統(tǒng)的典型實施例示意圖。
圖2所示為減壓水過濾系統(tǒng)的另一典型實施例示意圖。
圖3所示為圖1所示減壓水過濾系統(tǒng)在設(shè)備中的典型安裝方式的部分剖視圖。
圖4所示為圖1所示減壓水過濾系統(tǒng)在設(shè)備中的另一典型安裝方式的部分剖視圖。
具體實施例方式
與冰箱或飲水機等設(shè)備配合使用的減壓水過濾系統(tǒng)通常可包括分配歧管，至少一個過濾元件，儲存組件和控制單元。在一些典型實施例中，分配歧管，至少一個過濾元件和可選控制單元可實際置于致冷室之外，以限制系統(tǒng)暴露于冷凍狀態(tài)或節(jié)省內(nèi)部空間。分配歧管可適用于與串聯(lián)或并聯(lián)的多個過濾元件一起使用，以適應(yīng)整體的過濾質(zhì)量和過濾能力的要求。減壓水過濾系統(tǒng)具有多種優(yōu)點，例如，防凍設(shè)計，提高的過濾通用性，大量的按需過濾冷凍水。通過將系統(tǒng)設(shè)計為一般在低壓條件下工作，過濾器可相應(yīng)設(shè)計為具有較薄的壁或采用價格較為低廉的材料，從而可顯著降低材料成本。
如圖1所示，減壓水過濾系統(tǒng)實施例100包括分配歧管102，多個過濾元件104a，104b，104c，儲水箱106和控制單元108。如圖所示，減壓水過濾系統(tǒng)100具有進口水源110和一對濾過水出口112a，112b。在一些典型實施例中，分配歧管102，過濾元件104a，104b，104c和控制單元108實際置于致冷室之外，而儲水箱106位于致冷室之內(nèi)。圖中所示過濾元件104a，104b，104c串聯(lián)連接，使得一個閥門的輸出為串聯(lián)的下一個閥門的輸入。盡管所示為三個過濾元件串聯(lián)連接，但也可根據(jù)需要采用更多或更少的過濾元件，例如兩個過濾元件。
分配歧管102包括進水接頭114和一對出水接頭116a，116b。進水閥118可置于進水接頭114附近。進水閥118可包括安裝于分配歧管102上游的獨立部件，或可包括與分配歧管一體的部件。進水閥118可包括與控制單元108相連接的致動閥組件。進水閥118根據(jù)控制單元108的指令，可由例如電力，氣壓或液壓加以致動。進水閥118可包括任何適用的流量閥門，例如電磁閥，球閥，膜板閥，閘閥，針閥等等。進水閥118可包括孔，如阻流孔或可形變孔，以使水進口壓力減小或節(jié)流調(diào)節(jié)到低于預(yù)定最大壓力，使得水過濾系統(tǒng)100在低于預(yù)定最大壓力的條件下運行。在另一個可選擇的實施例中，進水閥118可包括調(diào)壓閥以節(jié)流調(diào)節(jié)或降低水進口壓力。適用的調(diào)壓閥或減壓閥實例包括如由Honeywell Internationa Inc.，of MorrisTownship，New Jersey，和由George Fishcer Ltd.，ofSchaffhausen，Switzerland所生產(chǎn)的調(diào)壓閥。進水閥118可構(gòu)造為節(jié)流調(diào)節(jié)水進口壓力，以提供從約10p磅/平方英寸(表壓力)至約120磅/平方英寸(表壓力)的動態(tài)過濾壓力。
分配歧管102還可適用于與過濾元件104a，104b，104c在過濾器接頭120a，120b，120c處密封接合。分配歧管102包括內(nèi)部液流通路122，該液流通路將過濾器接頭120a，120b，120c串聯(lián)流體連通。分配歧管102可包括安裝于內(nèi)部液流通路122內(nèi)并與控制單元108電連接的流量傳感器124。分配歧管102也可包括恰好位于輸出接頭116a，116b之前并與控制單元108電連通的雙位分流閥126，以便選擇性地在兩個或多個可供選擇的輸出接頭之中引導(dǎo)液流。作為另外一種選擇，分配歧管102可包括在每一輸出接頭116a，116b附近安裝的出水閥，其中所述出水閥中的至少一個處于常開位置。
過濾元件104a，104b，104c可包括預(yù)先裝配的過濾組件和相應(yīng)的過濾器接頭，這些接頭用于例如通過旋轉(zhuǎn)或直線相互連接，與分配歧管102密封接合。適用的過濾組件和用于轉(zhuǎn)動密封接合的接頭公開于美國專利申請No.09/618,686，09/918,316，10/196,340，10/202,290與10/406,637中，而組件和可滑動接合的接頭則公開于美國專利申請No.10/210,890中，這些在先申請中的每一個都以引用方式并入本文。過濾元件104a，104b，104c可包括任何適用的水過濾介質(zhì)，如粉末狀或顆粒狀的活性碳介質(zhì)、陶瓷過濾介質(zhì)、粉末狀聚合材料過濾介質(zhì)、錳綠砂、離子交換介質(zhì)、交叉流過濾介質(zhì)、聚合阻擋層過濾介質(zhì)、礦物基纖維、顆?；蚍勰?，或其它合適的過濾介質(zhì)。為描述圖1所示減壓水過濾系統(tǒng)100的使用與功能的實例，過濾元件104a可包括熔噴聚丙烯預(yù)濾器，過濾元件104b可包括活性碳過濾器，過濾元件104c可包括具有合適的陰離子與陽離子交換樹脂混合物的去離子過濾器。
分配歧管102可具有如下能拆除并更換過濾元件104a，104b，104c的特征即，使得在水過濾系統(tǒng)100的維護過程中明顯減少或消除漏水現(xiàn)象。例如，分配歧管102可包括在每一過濾元件104a，104b，104c的進水水流內(nèi)安裝的彈簧閥。彈簧閥選擇性地在過濾元件安裝在分配歧管102上時允許水流通，在過濾元件未安裝在分配歧管上時阻止水流通。適用的利用彈簧閥的水流布置方案與接合機構(gòu)實例在前面通過引用并入本文的專利申請中已經(jīng)公開并有描述。
在另一可供選擇的方案中，過濾元件104a，104b，104c可包括自脫離機構(gòu)，其中過濾元件104a，104b，104c特意設(shè)置為在壓力超過希望的最大動態(tài)過濾壓力時從分配歧管102脫離。例如，例如通過傾斜斜面、圓周斜面及凸起部的相互作用，利用轉(zhuǎn)動密封接合將過濾元件104a，104b，104c安裝到分配歧管102上的布置方案，可包括過濾元件104a，104b，104c與分配歧管102上的摩擦接合部件，使得在超過希望的最大動態(tài)過濾壓力時，過濾元件旋轉(zhuǎn)脫離或反向運動離開分配歧管102，例如在于2002年7月24日提交的題為“HOTDISCONNECT REPLACEABLE WATER FILTER ASSEMBLY”的美國專利申請No.10/202,290中有描述，該專利申請以引用方式并入本文。摩擦接合部件可包括變型，如過濾元件斜面上的凸起和分配歧管斜面上的凹口或凹坑，其中當(dāng)過濾元件與分配歧管相互連接時，該凸起和凹坑摩擦接合。摩擦接合的程度可加以控制，以使超過所需最大值的動態(tài)過濾壓力能夠克服該摩擦接合，使過濾元件旋轉(zhuǎn)脫離分配歧管，其中前述彈簧閥可關(guān)閉以防止漏水，從而防止過濾元件暴露于超過所需最大動態(tài)壓力的壓力。
如于2004年5月3日提交的題為“CROSSFLOW FILTRATION SYSTEMWITH QUICK DRY CHANGE ELEMENTS”美國專利申請No.10/838,140中所述，在水過濾系統(tǒng)100包括設(shè)計用于交叉流過濾的至少一個過濾元件的方案中，例如過濾元件104b包括用于微濾、超濾、納濾或反滲透過濾的膜過濾介質(zhì)，過濾元件104b和分配歧管102可構(gòu)造為相互連接，并形成可滲透的集中液流通路，上述美國專利申請以引入方式并入本文。
儲水箱106可包括任何適用的儲水構(gòu)造，例如水箱或一段可用作熱交換器的管道。如圖1所示，所示儲水箱106的形式為安裝在支承結(jié)構(gòu)130內(nèi)的可拆卸罐壺128?？刹鹦豆迚?28可具有例如頂部開口129，手柄132以及出水口134，當(dāng)然也可考慮采用其它構(gòu)造。罐壺128可由透明或半透明的聚合材料制成，以使用戶能夠看到當(dāng)前的水量?？刹鹦豆迚?28也可帶有指示罐壺中目前儲存水量的標(biāo)記。在一些實施例中，儲水箱106可具有0.5-1.0加侖的濾過水量。支承結(jié)構(gòu)130包括底板136和周壁138。底板136包括適用于與止回閥142連接的分配口140，其中止回閥一體安裝在出水口134內(nèi)。支承結(jié)構(gòu)130還包括水位傳感器144和接近度傳感器146，兩者均適用于與罐壺128連接并與控制單元108電連接。水位傳感器144可包括能夠?qū)λ?06中水位傳送至控制單元108的任何適用的水位傳感器，如浮控開關(guān)，壓力傳感器，超聲水位傳感器，光學(xué)傳感器或電容測量開關(guān)。
控制單元108可包括微處理器、可編程邏輯控制器(PLC)、包含開關(guān)和繼電器的電子邏輯電路和/或接線條上的多個觸點。通常，進水閥118、流量傳感器124、分流閥126、水位傳感器144和接近度傳感器146與控制單元108通訊連接，其中控制單元可置于某一位置或其元件位于多個位置。基于從流量傳感器124、水位傳感器144和接近度傳感器146收到的輸入和與減壓水過濾系統(tǒng)100相關(guān)或減壓水過濾系統(tǒng)100以外的任何輸入，控制單元108控制進水閥118的運行操作?？刂茊卧?08可以是減壓水過濾系統(tǒng)100的單一部件，也可以是控制多個系統(tǒng)的設(shè)備控制單元。
系統(tǒng)安裝全部完成后，一段進水管道148可將進水口110與進口水源114流體連通，一段出口管道150a可將濾過水出口112a與頂部開口129流體連通，一段出口管道150b可將濾過水出口112b與可供選擇的使用點，如自動制冰機，流體連通，一段輸送管道152可將分配口140與龍頭或其它使用點流體連通。
如圖2所示，減壓水過濾系統(tǒng)實施例200包括分配歧管202，多個過濾元件204a，204b，204c，儲水箱206和控制單元208。如圖所示，減壓水過濾系統(tǒng)200具有進口水源210和濾過水出口212。分配歧管202，過濾元件204a，204b，204c和控制單元208可實際置于致冷室之外，而儲水箱206位于致冷室之內(nèi)。
分配歧管202包括進水接頭214和出水接頭216。位于進水接頭214內(nèi)的進水閥218與控制單元208相連。分配歧管202還適于在過濾器接頭220a，220b，220c與過濾元件204a，204b，204c密封接合。過濾接頭220a，220b，220c可采用單連接點形式或如圖所示的進口點和出口點的形式。分配歧管202包括內(nèi)部供流通路222和內(nèi)部分流通路223，這兩個通路以并聯(lián)方式流體連接過濾接頭220a，220b，220c，使得通過使水流經(jīng)多個過濾器來提高過濾能力。盡管所示系統(tǒng)帶有三個過濾元件，但也可使用更多或更少的過濾元件，如兩個過濾器元件。另外，還可采用過濾元件串聯(lián)和并聯(lián)組合，如兩對過濾元件，每對元件以串聯(lián)方式相連，但兩對元件之間以相互并聯(lián)方式相連。
過濾元件204a，204b，204c可包括如上所述的預(yù)裝配過濾組件，但也可采用其他合適的過濾元件。如上所述，過濾元件204a，204b，204c可適于以旋轉(zhuǎn)或滑動方式與過濾接頭220a，220b，220c密封接合。過濾元件204a，204b，204c可包括任何適用的水過濾介質(zhì)，如錳綠砂，活性碳，反滲透膜或離子交換樹脂。為描述減壓水過濾系統(tǒng)200的使用和功能，過濾元件204a，204b，204c包括活性碳介質(zhì)。
此處仍以安裝在支承結(jié)構(gòu)230內(nèi)的可拆卸罐壺228的形式示出儲水箱206，但也可采用任何合適的儲水器構(gòu)造?？刹鹦豆迚?28包括例如頂部開口229，手柄232和出水口234。罐壺228可由透明或半透明的聚合材料制成，以使用戶能夠看到當(dāng)前的水量?？刹鹦豆迚?28可包括用于指示罐壺228內(nèi)的當(dāng)前水量的標(biāo)記。支承結(jié)構(gòu)230包括底板236和周壁238。底板236包括適于與止回閥242相連的分配口240，其中止回閥242一體安裝在出水口234內(nèi)。支承結(jié)構(gòu)230還包括水位傳感器244和接近度傳感器246，這兩個傳感器均適于與罐壺228相連，并與控制單元208電連接。
控制單元208可包括可編程邏輯控制器(PLC)，微處理器，包含開關(guān)和繼電器的電子邏輯電路和/或接線條上的多個觸點。通常，進水閥218，水位傳感器244和接近度傳感器246與控制單元208電連接。根據(jù)從水位傳感器244，接近度傳感器246接收的輸入以及與減壓水過濾系統(tǒng)200相關(guān)的或減壓水過濾系統(tǒng)200之外的任何其他輸入，控制單元208可控制進水閥218的操作?？刂茊卧?08可以是減壓水過濾系統(tǒng)200的單一部件，或可包括用于控制多個系統(tǒng)的控制器。
系統(tǒng)安裝全部完成后，一段進水管道248可將進口水源210與進水接頭214流體連通，一段出口管道250可從濾過水出口212通到頂部開口229，一段輸送管道252可從分配接頭240通到龍頭或其它使用點。
使用時，減壓水過濾系統(tǒng)100對進口水源110進行過濾，并通過濾過水出口112a，112b對濾過水進行分配。進口水源110流經(jīng)進水管道148，進水接頭114，穿過進水閥118進入分配歧管102。在一個典型實施例中，進水閥118可包括節(jié)流孔或其它節(jié)流口，以使進口水源110的壓力在進入分配歧管102之前顯著降低。進水閥118可用于減小進水流量，例如0.5加侖/分鐘至0.5加侖/小時的水流量，以增加過濾元件104a，104b，104c內(nèi)的接觸時間。與高流量設(shè)計相比，增加與過濾介質(zhì)的接觸時間可具有以下優(yōu)點，包括例如可用較少體積的介質(zhì)實現(xiàn)高過濾效率或高去污效率。
在分配歧管102內(nèi)，待過濾水經(jīng)內(nèi)部液流通路122引導(dǎo)，依次流經(jīng)過濾元件104a，104b，104c。在上述一些典型實施例中，過濾元件104a可除去顆粒，過濾元件104b可除去氯和溶解的有機材料，過濾元件104c除去溶解的離子雜質(zhì)。在一些典型實施例中，過濾元件104c可包括調(diào)味筒，調(diào)味筒設(shè)計為添加一些希望的礦物質(zhì)和/或調(diào)味品，以改善濾過水的味道。當(dāng)水流經(jīng)內(nèi)部液流通路122時，流量傳感器124將流量發(fā)送至控制單元108。
當(dāng)濾過水從過濾元件104c中流出時，根據(jù)分流閥126的位置，水被引導(dǎo)流經(jīng)濾過水出口112a或112b。分流閥126可根據(jù)控制單元108發(fā)出的信號，或根據(jù)外部命令輸入而定位。當(dāng)濾過水被引導(dǎo)流經(jīng)濾過水出口112a時，水流由出水接頭116a進入出口管道150a，在此水流隨后流經(jīng)頂部開口129，進入可拆卸罐壺128。當(dāng)濾過水被引導(dǎo)流經(jīng)濾過水出口112b時，水流由出水接頭116b進入出口管道150b，在此水流進入入使用點，如自動制冰機。
若需要，用戶可采用多種方式獲取濾過水，對于不同的典型實施例獲取方式不同。首先，用戶可通過例如在冰箱門內(nèi)的龍頭獲取濾過水，此處濾過水流經(jīng)出水口134，穿過止回閥142，經(jīng)輸送管道152流至使用點。作為另外一種選擇，用戶可抓住手柄132并將可拆卸罐壺128搬運至需要使用濾過水的使用點。當(dāng)將可拆卸罐壺128從支承結(jié)構(gòu)130取下時，止回閥142防止水從出水口134漏出。同時，接近度傳感器146發(fā)送信號至控制單元108，使得當(dāng)取下可拆卸罐壺128后，濾過水就不會被引導(dǎo)流經(jīng)出口管道150a。
控制單元108可包括用于操作減壓水過濾系統(tǒng)100的邏輯電路。根據(jù)來自水位傳感器144的命令輸入或受到例如門上安裝的龍頭或制冰機等替代使用點的請求，控制單元108打開進水閥118并定位分流閥126，使得濾過水被導(dǎo)引至相應(yīng)的目的地。若濾過水正被引向可拆卸罐壺128，則控制單元108可根據(jù)水位傳感器144發(fā)出的高水位指示，或者在可拆卸罐壺128已被取下時根據(jù)接近度傳感器146發(fā)出的信號，停止進一步進行水過濾?？刂茊卧?08可連續(xù)監(jiān)測并追蹤流量傳感器124提供的流量信息，以確定更換過濾元件104a，104b，104c的合理時間。
不管減壓水過濾系統(tǒng)100的運行狀態(tài)是流動模式或是非流動模式，減壓水過濾系統(tǒng)100均可通過濾過水出口112a、112b中的任一個與大氣連通。這樣，減壓水過濾系統(tǒng)100永遠不會經(jīng)受管線壓力。此外，減壓水過濾系統(tǒng)100在非流動模式下永遠不會經(jīng)歷靜壓狀態(tài)，其中進水閥118下游部件經(jīng)受的壓力超過大氣壓。當(dāng)處于動態(tài)壓力狀態(tài)或流動狀態(tài)時，基于進水閥118設(shè)計，穿過分配歧管102的液流通路，所選擇的介質(zhì)，過濾元件104a，104b，104c以及通向各使用點的液流通路可能產(chǎn)生污垢或堵塞，減壓水過濾系統(tǒng)100在整個系統(tǒng)內(nèi)經(jīng)歷典型壓降。通過在減壓水過濾系統(tǒng)100中有效消除產(chǎn)生靜壓條件的可能性，即接近管線壓力條件的可能性，減壓水過濾系統(tǒng)100的部件可設(shè)計用于較低壓力運行條件，且減壓水過濾系統(tǒng)100的壽命得以延長。
減壓水過濾系統(tǒng)100的典型安裝構(gòu)造參見圖3與圖4所示。減壓水過濾系統(tǒng)100可一體安裝并包括在設(shè)備如冰箱300內(nèi)。冰箱300包括冷藏部分302和冷凍部分304。如圖3所示，分配歧管102和如過濾元件104a等過濾元件可安裝在冰箱300的外壁306上。在圖4所示可供選擇的方案中，分配歧管102和過濾元件104a可操作地安裝在冷藏部分302中的內(nèi)壁308上。不考慮圖3與圖4所示的安裝定向，濾過水可由分配歧管102通過出水管道150a導(dǎo)引至儲水箱106，或通過出水管道150b導(dǎo)引至制冰機310。
本發(fā)明的減壓水過濾系統(tǒng)200與減壓水過濾系統(tǒng)100功能相似，其主要區(qū)別在于過濾元件204a，204b，204c為并聯(lián)操作，而前述方案為串聯(lián)操作。通過并聯(lián)運行操作，過濾元件204a，204b，204c同時進行水過濾，從而增加了減壓水過濾系統(tǒng)200的總體流量。依此方式，可增加減壓水過濾系統(tǒng)200的總體流量，而同時具有在每一過濾元件204a，204b，204c中接觸時間延長的優(yōu)點。
盡管圖1與圖2所示系統(tǒng)在過濾器下游沒有能夠隔離大氣壓力的閥門，但在系統(tǒng)中可包括下游閥門。這種下游閥門可為如球閥等手動閥門，或如上文所述的自動閥。在運輸或在停用或維修的其它時間，可關(guān)閉手動閥門。但在使用前應(yīng)開啟手動閥門。同樣，每當(dāng)要打開流入閥門時，就應(yīng)打開自動閥門，以使過濾器在靜流環(huán)境中永遠不會暴露于管線壓力之下。這樣，系統(tǒng)設(shè)計為使過濾器僅在動態(tài)流體環(huán)境下才以略小于靜態(tài)管線壓力的壓力經(jīng)歷管線壓力。過濾器的實際壓力取決于過濾器和系統(tǒng)出水口部分的流量。然而，通過使過濾器不受靜態(tài)管線壓力作用，過濾器的壓力環(huán)境相對于其它設(shè)計方案緩和得多，從而使過濾器的設(shè)計參數(shù)相應(yīng)放寬。
盡管這里為展示目的公開了本發(fā)明的各種典型實施例，但應(yīng)明白，在不偏離本發(fā)明的精神與范圍的條件下，可進行多種改變、變型和替換。
權(quán)利要求
1.一種減壓水過濾系統(tǒng)，包括進水閥；歧管，具有進水口、液流通路和出水口，其中液流通路包括至少一個過濾器連接器；以及至少一個濾筒，該濾筒包括外殼，封閉的過濾介質(zhì)以及過濾器接頭，其中，過濾器接頭與過濾器連接器密封接合，以限定流體連通進水口和出水口的液流回路，其中，進水閥構(gòu)造為用于控制流向進水口的水流，并且，其中，當(dāng)進水閥打開時，出水口在運行模式與大氣連通。
2.依照權(quán)利要求1所述的減壓水過濾系統(tǒng)，其中，液流通路包括與至少兩個濾筒流體連通的至少兩個過濾器連接器。
3.依照權(quán)利要求2所述的減壓水過濾系統(tǒng)，其中，液流通路引導(dǎo)供水流以串流結(jié)構(gòu)通過至少兩個濾筒。
4.依照權(quán)利要求2所述的減壓水過濾系統(tǒng)，其中，液流通路引導(dǎo)供水流以并流結(jié)構(gòu)通過至少兩個濾筒。
5.依照權(quán)利要求1所述的減壓水過濾系統(tǒng)，其中，進水閥包括用于減小供水壓力和供水速度的液流孔。
6.依照權(quán)利要求1所述的減壓水過濾系統(tǒng)，其中，至少一個濾筒適于與過濾器接頭旋轉(zhuǎn)相互連接。
7.依照權(quán)利要求1所述的減壓水過濾系統(tǒng)，包括與進水閥可操作地連接的控制單元，該控制單元根據(jù)對控制單元的系統(tǒng)輸入選擇性地打開和關(guān)閉進水閥。
8.依照權(quán)利要求7所述的減壓水過濾系統(tǒng)，其中，系統(tǒng)輸入包括手動輸入和自動輸入。
9.依照權(quán)利要求7所述的減壓水過濾系統(tǒng)，其中，出水口包括與控制單元可操作地連接的分流閥，該分流閥限定至少兩條出水口通路，其中至少一條出水口通路與大氣連通，并且其中控制單元可選擇性地引導(dǎo)濾過水流穿過出水口通路。
10.依照權(quán)利要求7所述的減壓水過濾系統(tǒng)，其中，出水口與儲水箱上部流體連通，該儲水箱包括用于儲存濾過水的儲存容量，和用于選擇性地分配濾過水的分配回路，該儲水箱還包括與控制單元可操作地連接的水位傳感器，以便根據(jù)水箱水位選擇性地打開或關(guān)閉進水閥。
11.依照權(quán)利要求9所述的減壓水過濾系統(tǒng)，其中，儲水箱包括與控制單元可操作地連接的接近度傳感器，以便當(dāng)儲水箱已從減壓水過濾系統(tǒng)上拆卸下來時，控制單元防止水流向儲水箱。
12.依照權(quán)利要求10所述的減壓水過濾系統(tǒng)，其中，儲水箱包括可拆卸罐壺。
13.依照權(quán)利要求7所述的減壓水過濾系統(tǒng)，其中，出水口與制冰機流體連通。
14.依照權(quán)利要求1所述的減壓水過濾系統(tǒng)，其中，封閉的過濾介質(zhì)包括粉末狀和顆粒狀活性碳介質(zhì)，陶瓷過濾介質(zhì)，粉末狀聚合過濾介質(zhì)，錳綠砂，離子交換介質(zhì)，交叉流過濾介質(zhì)，聚合阻擋層過濾介質(zhì)，礦物基纖維，顆粒和粉末。
15.一種設(shè)備，該設(shè)備包括冷卻室和依照權(quán)利要求1所述的減壓水過濾系統(tǒng)。
16.依照權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，至少一個濾筒安裝在冷卻室的外部。
17.消除水過濾系統(tǒng)內(nèi)靜壓狀態(tài)的方法，包括使水過濾系統(tǒng)的下游側(cè)與大氣連通，使得水過濾系統(tǒng)內(nèi)的水流壓力在上游供水閥關(guān)閉時被消除。
18.依照權(quán)利要求17所述的方法，還包括根據(jù)對水過濾系統(tǒng)的命令輸入，將上游供應(yīng)閥定位在流動模式或非流動模式。
19.依照權(quán)利要求18所述的方法，其中，使水過濾系統(tǒng)的下游與大氣連通包括根據(jù)命令輸入選擇性地定位下游分流閥，以引導(dǎo)水流穿過分配回路。
20.依照權(quán)利要求19所述的方法，還包括引導(dǎo)水流穿過分配回路流入可拆卸罐壺，使得可拆卸罐壺內(nèi)填充的濾過水達到希望的儲存水位。
21.依照權(quán)利要求20所述的方法，還包括通過將可拆卸罐壺從分配回路中拆下并從可拆卸罐壺中將濾過水倒出而對可拆卸罐壺中的濾過水進行分配。
22.一種減壓水過濾系統(tǒng)，包括進水閥；歧管，具有進水口、液流通路和出水口，其中液流通路包括至少一個過濾器連接器；至少一個濾筒，該濾筒包括外殼，封閉的過濾介質(zhì)以及過濾器接頭；以及與出水口流體連通的儲水箱；其中，過濾器接頭與過濾器連接器密封接合，以限定流體連通進水口和出水口的液流回路，并且，其中，進水閥構(gòu)造為用于控制流向進水口的水流，其中，當(dāng)進水閥打開時，出水口在運行模式與大氣連通。
23.一種設(shè)備，該設(shè)備包括冷卻室和水過濾系統(tǒng)，該水過濾系統(tǒng)包括歧管，具有進水口、液流通路和出水口，其中液流通路包括至少一個過濾器連接器；至少一個濾筒，該濾筒包括外殼，封閉的過濾介質(zhì)以及過濾器接頭；流量控制閥，與歧管可操作地連接以對流經(jīng)歧管的水流進行控制；以及可拆卸液體儲水器，其與出水口流體連通并與冷卻室熱接觸；其中，過濾器接頭與過濾器連接器密封接合，以限定流體連通進水口和出水口的液流回路。
全文摘要
減壓水過濾系統(tǒng)，用于在低于管線壓力的壓力下進行水過濾，同時防止減壓水過濾系統(tǒng)暴露于具有潛在破壞性的靜壓，從而使系統(tǒng)和元件所受壓力顯著減小。該減壓水過濾系統(tǒng)可包括分配組件，至少一個過濾元件，濾過水儲存組件和控制單元。濾過水儲存組件和控制單元可以或可以不與分配歧管和/或過濾元件實際連接。減壓水過濾系統(tǒng)的下游側(cè)與大氣連通，使得在非流動模式下關(guān)閉減壓水過濾系統(tǒng)的進水閥可排除任何靜壓。
文檔編號F25D23/12GK1856450SQ200480027476
公開日2006年11月1日 申請日期2004年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月23日
發(fā)明者卡爾·弗里策 申請人:3M創(chuàng)新有限公司