过滤单元以及包括过滤单元的滤水装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及用在滤水装置（30）中的过滤单元（1）。过滤单元包括外壳（3），外壳（3）具有用于接收要被过滤的水的入口（13a-13d）和用于分配已被过滤的水的出口（25）。滤水媒介（5）被包含在所述入口和所述出口之间。滤水媒介（5）包括离子交换树脂层（5b）和装有活性炭的材料层（5c），这两个层是被布置在外壳中的两个不同的层。本发明进一步涉及包括过滤单元的滤水装置，例如滤水壶。
【专利说明】过滤单元以及包括过滤单元的滤水装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于过滤水(例如，用于过滤自来水以清除水中不同的污染物)的过滤单元。更特别地，本发明涉及提供水的过滤和由此净化的重力作用式滤水单元。该过滤单元特别地而非排它地用在诸如滤水壶的家用滤水装置中。
【背景技术】
[0002]传统重力作用式滤水器体现为滤芯，滤芯填充有具有沙或咖啡渣的密度的活性炭颗粒和离子交换树脂的混合物。过滤媒介清除沉淀物、难闻的味道(例如，氯味道)、硬度以及诸如金属离子和杀虫剂的其它污染物。通常，离子交换树脂降低诸如由钙和/或镁离子引起的水的硬度，而活性炭颗粒减少氯味道和/或气味。
[0003]典型的滤水芯具有细长的圆柱外形，该圆柱外形足够深以让过滤媒介在水流过滤芯所用的时间内吸收污染物。当水流经过滤媒介时，水选择阻力最小的通路并穿过滤芯开通其自己的通道。然而，由此形成的通道导致要被处理的水中的任何杂质可能随着已处理的或已净化的水从滤芯渗出，这是因为流过通道的水没有与过滤媒介接触足够的时间以进行有效地处理。这类滤芯的另一个缺点是低过滤速度。还有一个缺点是来自活性炭颗粒和离子交换树脂的混合物的小碳粒子可能随着已过滤的水从滤芯的出口流出。
[0004]EP2277832A1公开了与不同种类的滤芯一起使用的滤水壶。滤水壶包括能容纳不同大小和/或形状的滤芯的漏斗(hopper)。漏斗包括一个可移除的插入物，该插入物减小漏斗中底部的开口的有效面积，使得不同大小的滤芯可以正好被放入漏斗中。
[0005]在W02004/052789A2中，公开了一种针对使用诸如水罐或水壶的水净化装置的独立点的滤芯。该滤芯包括离子交换和活性炭颗粒的传统过滤媒介。然而，为了将过滤媒介中的通道减少到最低限度从而对过滤进行改进，在滤芯中布置了第一流动通道和第二流动通道，第一流动通道和第二流动通道包括穿过过滤媒介的流且具有相反的流动方向。
[0006]尽管过滤媒介中的通道问题被降到最低，根据W02004/052789A2的解决方案的过滤速度仍然较低。而且，提供了一种相当复杂的滤芯，该滤芯可能导致更高的滤芯成本。
[0007]因此，正如从上文可知的，需要对家用滤水单元进行改进。
【发明内容】
[0008]本发明的一个目的是克服现有技术的滤芯的至少一些缺点。
[0009]本发明进一步的目的是提供用于滤水的过滤单元，该过滤单元在很短的时间内提供已被过滤和净化的水，即提供具有高过滤速度的滤水单元。
[0010]本发明的另一个目的是提供一种包括过滤单元的滤水装置(即滤水壶)，该滤水装置可以提高已被过滤的水的体积和该装置的总体积之间的比率。
[0011]通过用在滤水装置中的过滤单元可以实现至少一个上述目的，该过滤单元包括一个外壳，该外壳具有用于接收要被过滤的水的入口和用于分配已被过滤的水的出口。滤水媒介被包含在入口和出口之间。滤水媒介包括离子交换树脂层和装有活性炭的材料层，所述层作为两个不同的层被设置在外壳中。
[0012]通过将离子交换树脂层和装有活性炭的材料层作为过滤媒介中两个单独的且不同的层，可以获得薄的但有效的过滤单元。通过不同过滤媒介的两个不同的层获得的过滤单元的相对薄的结构可以实现过滤单元的高过滤速度。
[0013]相比于现有技术具有细长圆柱外形的滤芯，过滤媒介相对薄的结构进一步的优点是可以将过滤单元设计成具有大体上扁平的外形。过滤单元大体上扁平的外形使得容纳过滤单元的漏斗可以被缩到最小，从而提高已被过滤的水的体积和装置(即滤水壶)的总体积之间的比率。
[0014]因此，实现了至少一个上文提到的目的。
[0015]根据实施例，离子交换树脂层被设置在装有活性炭材料层的上部。而且，无纺布材料层被设置在装有活性炭材料层的下部。
[0016]在使用过滤单元的起始阶段，例如当过滤单元是新的时，穿过离子交换层的第一批量水显示已被过滤的水的PH值降低。因此，在一些现有技术的滤芯中，建议丢弃穿过新滤芯被过滤的前几升水，直到PH值稳定且滤芯被水浸透。在本发明中，装有活性炭的材料被布置在下方，即在离子交换树脂层之后。装有活性炭的材料天然地对正被过滤的水产生碱性影响。在新的过滤单元的起始阶段，PH值在经过离子交换层时轻微下降，但是随后在通过装有活性炭的材料层之后会再次上升到可接受的水平。因此，任何时候都可以喝由在此公开的实施例的过滤单元过滤的水。
[0017]根据另一个实施例，过滤单元的外壳包括盖部，盖部具有形成外壳入口的至少一个进水口。而且，盖部在其表面上具有至少两个部分，至少两个部分被布置成朝向盖部的外围倾斜。
[0018]盖部的表面以阶梯的方式倾斜，抵住盖部的周边。通过这种方式,水遍及盖部流动并在盖部上被均匀地分配。盖部上改进的水的分配提供被布置在盖部下方的过滤媒介上的水的更好的分配。从而，这能够有效使用被布置在盖部下方的整个过滤媒介。
[0019]根据一个实施例，盖部包括以隆起部形式的第一部分，隆起部被布置在盖部的中央且具有倾斜的边缘，倾斜的边缘被布置成将水分配到盖部的周边。盖部中隆起部的倾斜的边缘具有多个进水口。而且，盖部包括采用中间部分形式的第二部分，中间部分围绕隆起部且设有多个进水口。
[0020]通过这种方式，当水借助于阶梯状倾斜的盖部表面朝盖部的周边扩散开时，要被过滤的水穿过盖部表面中的开口渗入。通过连续在盖部的整个表面上分配水，在离子交换树脂层中形成通道的风险被降低。
[0021]根据一个实施例，过滤单元的外壳包括底部，底部设有形成离开外壳的出口的开口。进一步地，外壳的入口被布置在外壳的出口上方，使得要被过滤的水可以通过重力穿过过滤媒介。
[0022]在进一步的方面中，通过包括过滤单元(例如，根据上文描述的实施例)的滤水装置可以实现至少一个上文提到的目的。滤水装置包括容器和漏斗，容器适于容纳已被过滤的水，漏斗适于被安装在容器中并容纳未被过滤的水。过滤单元适于被安装在漏斗中，用于过滤被引入漏斗中的水。过滤单元提供离开漏斗的出口，已被过滤的水穿过该出口到达容器，其中，过滤单元构成漏斗的底部，使得对水的过滤遍及漏斗的整个底部区域进行。[0023]构成漏斗底部的过滤单元的大体上扁平的且延伸的形状，使得滤水装置具有较高比率的已被过滤的水(相比于与其它已知装置有关的滤水装置的整体体积)。因此，相比于现有技术的滤水壶，漏斗可以被设计成在容器中占用更小的空间。而且，用于水与过滤器接触的大的入口面积也能提高过滤速度。
[0024]根据一个实施例，过滤单元的盖部和底部与漏斗的底部区域具有基本相同的面积。通过这种方式，具有进水口的区域基本等于具有出水口的区域。过滤单元和漏斗的这种结构特征促进从过滤单元的输出，从而有助于改进的高过滤速度。
[0025]根据一个实施例，滤水装置包括一个盖子，该盖子设有被布置成允许水穿过盖子中的开口进入漏斗的摇杆。进一步地，摇杆在开口处被弹性地布置到盖子。而且，摇杆可以从开口向下枢转进入漏斗，使得在盖子和摇杆之间形成最大大约25度的角。
[0026]当入口水流撞到摇杆时，摇杆向下枢转进入盖子中的开口以允许水进入漏斗。从而当水流撞到摇杆时，水流被分散开且被减速。被分散开的入口水流将过滤单元的盖部下方的过滤媒介中产生通道的风险降到最低。
[0027]当阅读附上的权利要求和下文的描述时，本发明进一步的特征和优点将变得更加明显。在不偏离如附上的权利要求所限定的本发明范围的情况下，本领域技术人员可以认识到本发明不同的特征可以被结合起来以形成不同于下文描述的实施例。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]根据下文详细的描述和附图，将更容易理解本发明的各个方面，包括其特定的特征和优点，其中:
[0029]图1是根据一个实施例的滤水单元的立体图，
[0030]图2是图1所示的过滤单元的底部视图，
`[0031]图3是图1所示的过滤单元的侧视图，
[0032]图4是沿图3中的线A-A截取的过滤单元的横断面示意图，示出过滤单元内部过滤媒介的独立的层，
[0033]图5示出根据一个实施例的滤水装置，其中设置有图1所示的过滤单元，以及
[0034]图6是根据图5所示的滤水装置的横断面视图。
【具体实施方式】
[0035]参考其中示出了示例性实施例的附图，现在对本发明进行更全面的描述。然而，本发明不应被解释为局限于在此陈述的实施例。本发明所属的【技术领域】的普通技术人员容易理解，可以将示例性实施例公开的特征结合起来。贯穿下文的描述，在应用时，相同的附图标记用来指相同的元件、部件、项目或特征。
[0036]图1示出根据一个实施例的滤水单元I。过滤单元包括容纳过滤媒介(未示出)的外壳3。过滤单元的外壳大体上具有扁平长方形的外形，包括侧壁7、底部9和盖部11。过滤单元用来被使用在诸如滤水壶的滤水装置中。图5和图6示出这种滤水装置30的一个实施例。使用时，水被倒进滤水装置并穿过被设置在该装置中的滤水单元，从而在滤水装置的底部可以收集已被过滤和净化的水。漏斗被设置在容器中用于接收未被过滤的水，并且过滤单元安装在所述容器中。[0037]下文将结合图1-图3对过滤单元I的外壳进行描述。侧壁7连接到底部9，使得外壳可以容纳过滤媒介。盖部可以是盖子或顶部，以封闭外壳。盖部11连接到侧壁7上的周缘部分7a。周缘部分7a以近似直角从侧壁伸出。当过滤单元被安装在滤水装置中时，周缘部分7a密封顶住漏斗的内壁。外壳3的盖部11在其表面上有一些开口 13a、13b、13c、13d，这些开口提供外壳的入口，使得水可以流进设置有过滤媒介的外壳。外壳3的盖部11适于遍布盖部的表面对水进行分配。这些开口具有不同的形状并且遍布盖部的表面设置。这些开口可以是直的狭槽13a或弯曲的狭槽13b。它们还可以是圆形的、卵形的或长方形的开口 13c、13d。不同形状和大小的开口以优化遍布盖部表面上的水的分配的样式进行设置。
[0038]盖部11可以被分成不同的部分或层。在图1和图3示出的实施例中，盖部表面具有三个不同的层。第一层是平台形状的部分或隆起部15。隆起部可以被置于盖部表面的中央。隆起部具有倾斜的边缘15a，使得水从隆起部流下以使水到达盖部表面的周边。第二层是中间部分17，中间部分17位于隆起部15稍微靠下的位置。中间部分17具有倾斜的边缘17a，使得水继续流向盖部11的周边。第三层具有沟槽19的形式，被设置在盖部的周边。沟槽19的外围由周缘部分7a限定界限。通过这种方式，可以使水在盖部上连续流动。水朝着设置在盖部11上的进水口 13a-13d分配出去。
[0039]具有进水口 13a_13d的盖部11的表面形状具有如下作用:遍布盖部的表面分配水，并穿过由开口 13a_13d形成的进入外壳的入口到达下面的过滤媒介。进一步地,隆起部15还有允许在过滤媒介中形成的和/或被堵住的气泡逸出的功能。通过提供隆起部15，过滤媒介和盖部之间形成一个空间。气泡可以离开过滤媒介进入在隆起部下方形成的空间。气泡随后可以穿过隆起部15的倾斜的边缘15a中的开口 13c逸出。
[0040]在外壳3的盖部11上设置有环形柄21。当需要更换一个新的滤水单元时，环形柄21有助于拿掉旧的滤水单元。在运 输和/或包装过程中，环形柄21被向下折叠，抵住盖部表面。通过与从盖部表面突出的挂钩23 (peg)卡扣接合，可以将环形柄21锁在向下折叠的位置。环形柄21通过活动折页连接到外壳3的盖部11。
[0041]图2示出滤水单元的底部视图。底部9包括被设计成让尽可能多的水从过滤单元流出的底板。底部9具有开口 25，开口 25提供从外壳的出口。开口 25可以是圆形或卵形。然而，其它形状也是可行的。可以提供多个开口，使得已被过滤的水的出口不被阻碍。开口25可以占据大于底部9的总面积的50%。在示出的实施例中，外壳是空的，因此，从底部可以看到盖部11及其进水口 13a-13d。进水口 13a-13d的样式重在遍及盖部11的整个表面上的水的分配。被彼此紧密布置的多个出水口 25重在已被过滤的水的有效流出率。由此得到具有高过滤速度的滤水单元。
[0042]在图4中，根据沿图3中A-A得到的横断面图示性地示出放大的过滤媒介5。应当注意的是，在图示性的图4中，外壳的盖部和底部被略去。在外壳的盖部11的表面正下方设置了网状部5a。网状部被置于离子交换层5b上方。离子交换层中的粒子小于过滤单元的外壳的开口。在运输过程中以及在被投入使用之前，离子交换层处于干燥的且粒子状状态。网状部将离子交换层中小的粒子固定住，并防止任何粒子穿过盖部中的进水口脱离外壳。在离子交换层5b下方设置了装有活性炭的材料层5c。装有活性炭的层是充满活性炭的聚酯片。在活性炭层下方设置了无纺布层5d。[0043]图5示出根据一个实施例的滤水装置30，其中设置有图1的过滤单元I。装置30包括用于容纳已被过滤的水的容器31。该容器具有手柄33并被盖子35盖住。盖子具有用于将要被过滤的水灌进容器31的进水口 37。盖子还具有倒水口 39，使得已被过滤的水可以从容器中倒出，而且不用移开盖子。
[0044]图6示出滤水装置的横断面。漏斗41被布置在容器31中。漏斗以可拆分的方式容纳滤水单元I。过滤单元构成漏斗的底部。因此，过滤可以发生在漏斗整个底部区域的上方。要被过滤和净化的水穿过盖子35的进水口 37被灌入并被接收在漏斗中。盖子中的进水口具有摇杆43。摇杆被有弹性地布置在盖子中的开口中。当水被灌进入口由此落在摇杆43上时，摇杆向下枢转让水进入至漏斗41。当水流撞到摇杆时，摇杆相对于盖子形成大约20-25度的角。从而，当水撞到摇杆43时，水流被散开。水被遍及滤水单元I的盖部的表面分配。水渗进外壳内的过滤媒介中。水`穿过过滤媒介并向下落入容器31中。
【权利要求】
1.一种用在滤水装置(30)中的过滤单元(1)，所述过滤单元包括外壳(3)，所述外壳(3)具有用于接收要被过滤的水的入口(13a-13d)和用于分配已被过滤的水的出口(25)，其中，滤水媒介(5)被包含在所述入口和所述出口之间，其特征在于，所述滤水媒介(5)包括离子交换树脂层(5b)和装有活性炭的材料层(5c)，这两个层是被布置在所述外壳中的两个不同的层。
2.根据权利要求1所述的过滤单元，其特征在于，所述离子交换树脂层(5b)被设置在装有活性炭的材料层(5c)的上方。
3.根据权利要求1或2所述的过滤单元，其特征在于，无纺布材料层(5d)被设置在装有活性炭的材料层(5c)的下方。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的过滤单元，其特征在于，所述过滤单元的外壳(3)包括盖部(11)，所述盖部(11)设有形成所述外壳的入口(13a-13d)的至少一个进水口(13a-13d)。
5.根据权利要求4所述的过滤单元，其特征在于，所述盖部(11)设有至少两个部分(15，17，19)，所述至少两个部分(15，17，19)被布置成朝向所述盖部的外围倾斜。
6.根据权利要求4或5所述的过滤单元，其特征在于，所述盖部(11)包括以布置在所述盖部中央的隆起部(15)形式的第一部分，所述隆起部具有被布置成将水分配到所述盖部的周边的倾斜的边缘(15a)。
7.根据权利要求6所述的过滤单元，其特征在于，所述盖部的隆起部(15)的倾斜的边缘(15a)设有多个进水口(13c)。
8.根据权利要求5-7中任一项所述的过滤单元，其特征在于，所述盖部(11)包括以围绕所述隆起部(15)的中间部分(17)的形式的第二部分，所述中间部分设有多个进水口(13a,13b)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的过滤单元，其特征在于，所述过滤单元的外壳(3 )包括底部(9 )，所述底部(9 )设有形成离开所述外壳的出口的开口( 25 )。
10.根据前述权利要求中任一项所述的过滤单元，其特征在于，所述外壳(3)的入口(13a-13d)被布置在所述外壳的出口(25)的上方，使得要被过滤的水通过重力穿过所述过滤媒介(5 )。
11.一种包括过滤单元(I)的滤水装置(30)，所述滤水装置包括: -容器(31 )，所述容器(31)适于容纳已被过滤的水， -漏斗(41)，所述漏斗(41)适于被安装在所述容器中并接收未被过滤的水，所述过滤单元(1)适于被安装在所述漏斗中用于过滤被灌进所述漏斗的水，所述过滤单元提供离开所述漏斗的出口，已被过滤的水穿过所述出口到达所述容器，其特征在于，所述过滤单元构成所述漏斗(41)的底部，使得对水的过滤遍及所述漏斗的整个底部区域进行。
12.根据权利要求11所述的滤水装置，其特征在于，所述过滤单元包括外壳(3)，所述外壳(3)具有用于接收要被过滤的水的入口(13a-13d)和用于分配已被过滤的水的出口(25)，其中，滤水媒介(5)包含在所述入口和所述出口之间，所述滤水媒介(5)包括离子交换树脂层(5b)和装有活性炭的材料层(5c)，这两个层是被布置在所述外壳中的两个不同的层。
13.根据权利要求12所述的滤水装置，其特征在于，所述外壳(3)包括盖部(11)和底部(9)，所述盖部(11)设有形成所述外壳的入口( 13a-13d)的至少一个进水口( 13a_13d)，所述底部(9)设有形成离开所述外壳的出口的开口(25)，其中，所述过滤单元(I)的盖部(11)和底部(9)具有与所述漏斗(41)的底部区域基本相同的面积。
14.根据权利要求11-13所述的滤水装置，其特征在于，所述装置(30)包括设有摇杆(43)的盖子(35)，所述摇杆(43)被布置成允许水穿过所述盖子中的开口(37)进入漏斗(41)，其中，所述摇杆(43 )在所述开口( 37 )处被弹性地布置到所述盖子(35 )。
15.根据权利要求14所述的滤水装置，其特征在于，所述摇杆(43)从所述开口(37)向下枢转进入所述漏斗(41) ，使得在所述盖子(35)和所述摇杆之间形成最大大约25度的角。
【文档编号】C02F1/00GK103502152SQ201180070639
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2011年4月1日 优先权日:2011年4月1日
【发明者】U·贝延达尔, P·凯里尼特, M·科安, S·法雷莫, A·K·格雷, 托马斯·赫德隆, 罗格·卡尔松 申请人:伊莱克斯公司