带废水与纯水比例控制的反渗透净水机的制作方法

本发明涉及一种反渗透净水机，尤其是涉及一种带废水与纯水比例控制的反渗透净水机。

背景技术：

反渗透净水机通过废水比例器限流的方法控制废水与纯水比例，而完美的反渗透净水机应该在原水水质好的地方尽可能的多产纯水净水，在原水水质差的地方尽可能的多排废水以保护净水机；在多产水与保护机器的矛盾之间，需要良好的协调控制；目前反渗透净水机调节控制废水与纯水比例方法多采用废水比例器内置小孔限流的方法，小孔为固定孔径，一旦设定，废水与纯水比例即为固定无法调节，无法满足要求。少数废水比例器内置螺纹调节杆，通过螺纹旋转来调节孔径大小，但其为机械角阀或针阀，需要由人工操作，由于其孔径较小，很小的调节变化就可以引起孔径比例的较大变化，因此人工调节很难做到准确、精确，而随意的、不借助专业仪表的、不准确的调节对整机性能往往造成很大影响，往往得不偿失。专利CN201610007570.2《带废水量控制的净水器》中，提出了一种通过电控装置调节出水通道水流量机械阀芯(废水比例器)的方法，实现了废水与纯水可调的功能，能根据水质调节废水比例，这是反渗透净水机工作方式的进步，但这样的方式结构精密度要求较高，如废水比例器典型值1.2毫米有效直径孔径，0.3-1L/min流量，对电控调节阀芯调节角度的精密度要求极高，同时机械无法动态即时的调节，机械的寿命和可靠性、准确性等不可靠因素导致其应用难度极大，如每次调节以后调节机构需要复位来保证其准确性，精密度要求使其即使复位也难保证其精度。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述技术的不足，提供一种电子控制电能方式控制增压泵运行功率，进而改变反渗透净水机工作压力的方法改变废水与纯水比例。

本发明达到其技术要求的技术方案是

一种带废水与纯水比例控制的反渗透净水机，包括设有进水口、纯水出口、废水出口、反渗透滤芯的反渗透净水装置、装置进水口连接进水通道，纯水出口连接纯水通道，废水出口连接废水通道，增压泵设置于进水通道，废水比例器设置于废水通道；

其特征还包括电控装置，电控装置包括具有调节器的调节部件和具有功率半导体开关的功率部件；

功率部件电性连接增压泵，调节部件电性连接功率部件；

功率部件用于输出增压泵电能，其输出功率可调，

通过调节调节器，调节部件调节功率部件的输出功率，改变增压泵的运行功率，从而调节反渗透净水机的工作压力，达到调节纯水与废水的比例的目的。

反渗透净水装置的反渗透滤芯为压力工作元件，其工作压力范围内，压力越高，纯水侧产水速度越快，废水量虽然跟随压力增大而增大，但其变化滞后于纯水的变化，以测试进水水压34psi，水温28℃，5L/min开放流量增压泵，600加仑反渗透膜，400CC固定孔径废水比例器为例：

从上数据可以看出，废水与纯水比例在2.1到4.2之间变化，其压力越高，纯水与废水的比例(产水率)越高，反之压力越低，比例越低，变化明显，具有正相关性。

通过调节调节器，调节部件控制改变功率部件输出功率，从而改变增压泵的运行功率，增压泵功率不同，反渗透滤芯工作压力不同，反渗透净水机的废水与纯水比例不同，达到电子控制方法改变废水与纯水比例的目的。在水源水质较差的对方，降低反反渗透净水装置的运行压力、反渗透滤芯工作压力，减小膜表面的渗透压，纯水比例减小，废水比例相对加大，延长反渗透滤芯反渗透膜的寿命；在水源水质较好的对方，提高反渗透净水机的运行压力，纯水比例加大，尽可能的从水源中提取优质水，达到按照水质制水的目的。

作为更具体的一种方案，所述带废水与纯水比例控制的反渗透净水机，调节器依调节部件的原理不同，可以为可调电阻、可调电感、可调电容、或数字旋码器、或调节器专用的、预设程序的MCU，由人工调节或MCU自动调节。

作为更具体的一种方案，所述带废水与纯水比例控制的反渗透净水机，MCU为定制专用的固化程序的逻辑IC芯片。

作为更具体的一种方案，所述带废水与纯水比例控制的反渗透净水机，调节部件与功率部件之间的控制信号为占空比和频率可调的PWM信号。

作为更具体的一种方案，所述带废水与纯水比例控制的反渗透净水机，调节部件与功率部件之间的控制信号为电压值变化的基准电压信号。

作为更具体的一种方案，所述带废水与纯水比例控制的反渗透净水机，调节部件与功率部件之间的控制信号为按照一定协议的编码数字信号。

作为更具体的一种方案，所述带废水与纯水比例控制的反渗透净水机，功率部件输出增压泵工作方式可以是电能控制的调节占空比和调节频率的PWM、电能变换兼电能控制的变频、或电能变换兼电能控制的DC-DC直流升降压方式任一方式；

优选地，所述带废水与纯水比例控制的反渗透净水机，功率部件为DC-DC直流开关电源,功率部件输出到增压泵电压为电压值可调节的直流电压。DC-DC之间变换可以为降压，也可以为升压，或升降压自动方案，升压变换方案具有拓展增压泵运行功率的明显优势，但对电源要求较高。本方案是发明构思的较优方案。

作为具体的一种方案，所述带废水与纯水的比例控制的反渗透净水机，还包括MCU,MCU预设程序，MCU电性连接电控装置的调节部件，MCU根据预设程序自动调节调节部件控制功率部件的输出功率调节增压泵的运行功率方式调节反渗透净水机的工作压力，达到调节废水与纯水的比例的目的。

优选地，还包括水质检测装置，水质检测装置包括进水水质探头和纯水水质探头，进水水质探头设置于进水通道，纯水水质探头设置于纯水通道；

进水水质探头电性连接MCU，纯水水质探头电性连接MCU；

MCU预设程序，MCU根据进水水质探头和纯水水质探头探测水质数据调节功率部件的输出功率，达到根据水质自动控制纯水与废水比例的目的。

反渗透净水技术中，溶解性固体(TDS)总量是反渗透滤芯净化效果或拦截率较直接的一个数据，溶解性固体(TDS)总量与电导率具有一定的相关性，用电导率表示溶解性固体、水质或净化效果具有简单直观，测量简便的优点。本发明装置中，电导率主要表示为拦截率、分离率的一个参数，也作为水质数据的一个参考，MCU根据电导确定废水与纯水分离率或拦截率。本发明装置水质数据用电导率表示和测量但不限于电导率。

本方案工作方式是：MCU根据预设程序和进水水质探头数据设定反渗透净水机的初始工作压力，运行一段时间后，MCU根据进水水质探头变化的数据和纯水水质数据调整反渗透净水机工作压力，再运行一段时间后，MCU根据进水水质探头变化的数据和纯水水质数据调整修正反渗透净水机工作压力，不断的修正调整，以达到最优的运行压力，此工作流程目的是满足进水水质的变化及初始纯水水质TDS值偏高异常，及反渗透净水机工作压力变化后，纯水水质变化具有延时延后特性，以达到根据水质净水的要求。

本方案还揭示了一种应用上述反渗透净水机根据水质调节废水与纯水比例的方法，

其方法步骤是：

【001】启动运行，MCU根据预设程序和进水水质探头数据设定反渗透净水机的初始工作压力；

【002】反渗透净水机持续运行一段时间后，MCU根据进水水质探头数据和纯水水质探头数据调整反渗透净水机工作压力；

【003】反渗透净水机持续运行一段时间后，MCU根据进水水质探头数据和纯水水质探头数据调整修正反渗透净水机工作压力；

【004】如水不满循环程序步骤【003】，使反渗透净水机的工作压力逐步逼近、达到最优；循环执行【003】，直到水满；

【005】水满结束本次运行，待机。

此方法采取逐步逼近最优压力的方法，使制水过程更智能化，在此方法中，可以消除无温度探头探测温度情况下温度对制水过程的影响。

优选地，进水通道设置温度探头，此处设置温度探头用于探测进水水温，MCU根据温度变化修改预设程序的逻辑参数。

温度探头也可以设置于MCU电路旁，用环境温度参考进水水温。通常环境温度与进水水温之间有一定的相关性。

更进一步地，废水通道设置废水水质检测探头，废水水质检测探头电性连接MCU,废水水质检测探头用于检测废水水质，MCU根据废水水质调节反渗透净水机的工作压力。

优选地，还包括压力检测装置，压力检测装置设置于进水通道或废水通道的废水比例器之前，用于探测反渗透净水装置运行工作压力，压力检测装置电性连接于MCU，MCU根据压力数据与进水水质或纯水水质数据的对应关系调节反渗透净水机的运行压力，此方案较第一种方案，控制直接，增加运行压力数据方便MCU数据处理。是本发明的较优方案。

作为具体的一种方案，所述带废水与纯水比例控制的反渗透净水机，还包括流量检测装置和预设程序的MCU，流量检测装置包括设置于进水通道的进水流量计和设置纯水通道的纯水流量计，因进水流量计与纯水流量计的两者的流量比例与压力具有相关性，MCU预设程序根据进水流量计与纯水流量计的两者的流量比例变化调节功率部件的输出功率，此方案较第一种方案因反渗透膜的衰退的不确定参数，造成比例与压力的相关性漂移，同时无法根据水质确定废水与纯水的比例，是本发明构思的次方案。

本发明还揭示了一种反渗透净水机工作压力稳压的方法，MCU根据压力检测装置检测压力数据改变反渗透净水机工作压力，使反渗透净水机工作压力在一定值范围，达到稳定工作压力的目的，消除水源压力不同导致的运行压力变化。通常，在水压大的地方，一般净水机没有稳压装置，导致密封不严密或滤瓶爆裂漏水，少数采取减压阀来减压稳压的方法，造成能源的浪费，或某些管路容易造成反馈啸叫噪音。在本发明中无需要减压阀就可以实现稳压控压效果。其小范围稳压功能还可以通过增压泵电压/电流直接反馈调节部件完成，达到小范围稳压的效果。

其小范围稳压效果还可以通过增压泵电压电流直接反馈功率部件，功率部件自动微调调节输出功率的方式达到，修正压力的小范围波动。

本发明构思工艺符合纳滤滤芯的工艺要求，得到纳滤滤芯压力变化纯水与废水比例跟随变化的相同效果，使用纳滤滤芯时，只需修正满足纳滤不同的工作压力要求。反渗透滤芯使用纳滤滤芯也应纳入本发明的权利保护范围。纳滤也称疏松性反渗透。

本发明的有益效果

带废水与纯水比例控制的反渗透净水机，根据水质调节废水与纯水比例，在水源水质较差的对方，降低反渗透净水机的运行压力，废水比例加大，延长反渗透净水机反渗透滤芯的寿命，

在水源水质较好的对方，提高反渗透净水机的运行压力，纯水比例加大，尽可能的从水源中提取优质水。结合MCU和水质检测装置，达到自动的根据水质制水，实现智能化。

电子方式稳压反渗透净水机的运行压力，精确、可靠、节能、无噪音。

相比电控装置调节机械阀芯的方法，本发明装置电子控制电能方式控制增压泵运行功率，进而改变反渗透净水机工作压力的方式无机械部件，可以做到即时性，准确性。电子PWM调节占空比调频率，变频，DC-DC直流升降压等方式电子控制增压泵运行功率方案成熟，电子器件丰富，调节无极即时调节，方便灵活。

本发明原理5L/min开放流量增压泵，600加仑低压反渗透膜，600CC固定孔径废水比例器配置反渗透净水机为例，不同工作压力下的废水与纯水比例：

从数据可以看出，本发明反渗透净水机工作压力与废水与纯水比例具有正相关性，调节纯水与废水的比例明显，用电子控制电能方式控制增压泵运行功率方式控制反渗透净水机工作压力具有控制精确、即时的特点，同时消除水源压力变化对反渗透净水机工作压力的影响.

附图说明

图1、本发明反渗透净水装置连接示意图。

图2、本发明反渗透净水装置压力检测装置设置于进水通道连接示意图。

图3、本发明反渗透净水装置压力检测装置设置于废水通道连接示意图。

图4、本发明水质检测装置、电控装置连接示意图。

图5、本发明水质检测装置、电控装置、压力检测装置连接示意图。

图6、本发明电控装置、增压泵连接示意图。

图7、本发明反渗透净水机调节废水与纯水比例的方法步骤流程图。

图中，1、反渗透净水装置，2、进水口，3、纯水出口，4、废水出口，5、进水通道，6、废水通道，7、纯水通道，8、进水水质探头，9、纯水水质探头，10、增压泵,11、反渗透滤芯，12、废水比例器,13、压力检测装置,14、MCU,15、电控装置，16、调节部件，17、功率部件，18、调节器.

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明

实施例一

图1所示，反渗透净水装置(1)设置反渗透滤芯(11)、进水口(2)、纯水出口(3)、废水出口(4)；进水口(2)连接进水通道(5)，纯水出口(3)连接纯水通道(7)，废水出口(4)连接废水通道(6)，增压泵(10)设置于进水通道(5)，废水比例器(12)设置于废水通道(6)。构成基本的反渗透净水工艺流程。

图6所示，电控装置(15)包括调节部件(16)和功率部件(17)，调节部件(16)具有调节器(18)；

功率部件(17)电性连接增压泵(10)，调节部件(16)电性连接功率部件(17)；

功率部件(17)用于输出增压泵(10)电能，其输出功率可调节，调节部件(16)用于调节功率部件(17)的输出电能功率；

反渗透净水机按照图1、图6连接后，通过人工调节部件(16)上的调节器(18)以调节功率部件(17)的输出功率，进而改变增压泵(10)的运行功率，达到调节反渗透净水机工作压力的目的，不同压力反渗透净水机纯水与废水比例不同，达到电子控制方式调节废水与纯水比例的目的。

相比机械阀芯孔径控制方式，电子控制压力方式具有实现简单，调节方便、准确、精确。电子元件成本低，产品一致性好，适合量产，同时电子方式可以实现智能化的扩展，下面结合实施例阐述电子控制方式在智能方面的应用扩展。

实施例二

图1所示，反渗透净水装置(1)设置反渗透滤芯(11)、进水口(2)、纯水出口(3)、废水出口(4)；进水口(2)连接进水通道(5)，纯水出口(3)连接纯水通道(7)，废水出口(4)连接废水通道(6)，增压泵(10)设置于进水通道(5)，废水比例器(12)设置于废水通道(6)。构成基本的反渗透净水工艺流程。

图4所示，进水水质探头(8)和纯水水质探头(9)电性连接MCU(14),MCU(14)电性连接功率部件(15)，功率部件(15)电性连接增压泵(10)；

功率部件(15)用于提供增压泵(10)电能,并可调节功率，MCU(14)调节功率部件(15)输出功率；

反渗透净水机按照图1、图4连接后，MCU(14)预设程序根据进水水质探头(8)和纯水水质探头(9)探测水质数据调节功率部件(15)的输出功率，调整此输出功率方式调节增压泵(10)的运行功率，以达到调节反渗透净水装置(1)工作压力目的，不同压力反渗透净水机纯水与废水比例不同，达到根据水质调节废水比例的目的。

进水的水质随时间变化，同时产水的水质变化与工作压力的对应关系具有延后性，MCU(14)必须逐步的修正工作压力才能达到最佳工作压力状态，其方法步骤如图7所示：

【001】启动运行，MCU根据预设程序和进水水质探头数据设定反渗透净水机的初始工作压力；

【002】反渗透净水机持续运行一段时间后，MCU根据进水水质探头数据和纯水水质探头数据调整反渗透净水机工作压力；

【003】反渗透净水机持续运行一段时间后，MCU根据进水水质探头数据和纯水水质探头数据调整修正反渗透净水机工作压力；

【004】如水不满循环程序步骤【003】，使反渗透净水机的工作压力逐步逼近、达到最优；循环执行【003】，直到水满；

【005】水满结束本次运行，待机。

MCU(14)的预设程序主要根据进水水质来确定最佳工作压力，也可以通过纯水水质来确定最佳工作压力范围，或两者的结合。由纯水水质确定最佳水质有利于消除进水水压对反渗透净水机工作压力的影响。增加压力检测装置检测反渗透净水机工作压力可以直接消除进水水压对反渗透净水机工作压力的影响，达到稳压、相对恒压的效果。

MCU(14)的预设程序需要设定反渗透净水机工作压力的上限和下限制，以防止极端情况的产生，常见80psi工作压力反渗透膜为100-40psi之间。

实施例三

图2所示，反渗透净水装置(1)设置反渗透滤芯(11)、进水口(2)、纯水出口(3)、废水出口(4)；进水口(2)连接进水通道(5)，纯水出口(3)连接纯水通道(7)，废水出口(4)连接废水通道(6)，增压泵(10)设置于进水通道(5)，废水比例器(12)设置于废水通道(6)。

压力检测装置(13)设置于进水通道(5)的增压泵(10)之后，用于检测反渗透净水装置(1)的工作压力，

构成基本的反渗透净水工艺流程。

图5所示，进水水质探头(8)和纯水水质探头(9)电性连接MCU(14),MCU(14)电性连接功率部件(15)，功率部件(15)电性连接增压泵(10)；

压力检测装置(13)电性连接MCU(14)；

功率部件(15)用于驱动并可调节增压泵(10),功率的，MCU(14)调节功率部件(15)输出功率；

反渗透净水机按图2、图5连接后，MCU(14)根据压力检测装置(13)压力数据与进水水质探头(8)进水水质和纯水水质探头(9)纯水水质数据的对应关系调节反渗透净水装置运行压力。

此方案较第二个实施例，控制直接，增加运行压力数据方便MCU(14)数据处理，是本发明构思的较优方案，

反渗透滤芯(11)为压力工作元件，不同滤芯最佳工作压力不同，疏松反渗透(纳滤)和低压反渗透要求较低的工作压力，MCU(14)的预设程序需要作相应的设置。

本发明构思工艺完全符合纳滤滤芯的工艺要求，得到压力变化与废水比例也变化的相同效果，使用纳滤滤芯时，MCU(14)的预设程序只需要把水质数据与最佳工作压力的对应关系的数据作相应的调整，以满足纳滤滤芯要求。反渗透滤芯(11)使用纳滤滤芯也应纳入本发明的权利保护范围。

本发明通过控制增压泵(10)运行功率调节改变反渗透滤芯(11)压力的方法改变废水与纯水比例，废水比例可以调整，具有实施简单，成本极低，过程控制精确，调节结果直接，产生效果显著的特点。