一种家用净水装置的制作方法

本实用新型涉及一种净水设备，特别是一种家用净水装置。

背景技术：

每户家庭在不同环境下所需使用的水质不尽相同，目前的家庭用水解决方案相对单一，例如净水器仅能解决饮用的问题，而软水机仅能解决清洗的问题，却不能饮用，因此，如何通过一台机器实现分支供水，同时满足家庭用水的不同需求显得尤为重要。

电去离子技术是一种离子去除率可调的净水技术，可通过运行参数的调整制取不同水质的产水，在一些地区，电去离子设备被用于脱除地下水中的氟离子、硝酸根，以及脱除过高的盐分和硬度，可实现水净化和软化，来制备家庭用水。电去离子水处理技术通常采用调节电去离子设备的操作电压来控制产水的脱盐率，在工业使用环境中，电去离子设备配置的电源的电压可以在0至几百伏特的范围内调整，但是在家用使用场合，出于安全考虑，电压不宜超过36v，单台电去离子设备的电压可调范围比较小，无法实现家庭用水不同需求的多级分支供水的目的。

为此，现有技术中，如有专利号为201621043489.1的中国实用新型专利《一种多级电渗析苦咸水淡化装置》公开了一种多级电渗析苦咸水淡化装置，包括依次设置的顶盖板、底盖板、设在顶盖板和底盖板之间所形成的腔体总的密封垫片、正电极板、负电极板、浓水导流孔道、淡水导流孔道、极水导流孔道和一组间隔有序排列的阴膜和阳膜、报警装置及独立的电源模块。但是，上述专利中采用多台电渗析器串联的布置方式，前一级的淡水出口与后一级的进水口相通，每一级的浓水出口都通过浓水管道流出，这种多台电渗析器串联布置成本较高，实现复杂，不适用于普通家庭用水，因此，还有待于作出进一步的改进。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种结构简单且节能环保的家用净水装置，该家用净水装置可根据不同需求实现多级分支供水的目的。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种家用净水装置，其特征在于：所述的净水装置包括有

预处理模块，对来自进水口的水进行预处理，去除水中悬浮物、细菌及微生物；

电去离子模块，对经所述预处理模块处理后的水进行去离子脱盐处理，该电去离子模块包括有至少三个可选择性开启的电极板，相邻两个电极板之间经同一供电电源可形成封闭的电流回路；

出水模块，设置于所述电去离子模块的产水端，该出水模块包括有由所述电去离子模块的不同所述电流回路控制下产生的至少两路产水。

考虑到实际应用环境，可以根据不同需求选择电极板的数量，作为优选，本申请所述的电极板包括有依次顺序设置的第一电极板、第二电极板、第三电极板、第四电极板和第五电极板，其中，所述第一电极板经第一开关后分成三路，第一路连接至所述供电电源的正极，第二路经第三开关连接所述第三电极板，第三路经第五开关连接所述第五电极板；所述供电电源的负极一路经第二开关连接至所述第二电极板，另一路经第四开关连接至所述第四电极板。由此，相邻的电极板之间连通即形成一个封闭电回路，可以分别控制不同电路板的通断，实现电去离子模块的多级分支供水。

作为优选，所述的出水模块包括有不同水质的三路产水，其中，第一路产水用于预清洗，第二路产水用于精细洗和个人护理，第三路产水用于净洗和饮用。每一路产水的作用可以根据实际需求进行设置和调整，从而实现产水的多样化用途。

为了对水质和出水量进行实时监控，作为优选，所述三路产水的出水管路上均各设置有用于监控水流量的流量传感器和用于检测水质的tds传感器。通过将传感器检测的数据反馈至主控芯片，进而可以对不同需求的多级产水进行有效控制，根据实际需要开启电去离子设备的不同级数，实现对产水的多级化管理。

针对饮用水和厨房用水的品质要求，作为优选，所述第三路产水的管路上还设置有可改善口感的过滤器和除味消毒的杀菌器。过滤器可以采用活性炭滤芯，杀菌器可以采用紫外线杀菌器，也可以采用其他的过滤器和杀菌器以提高饮用水的水质。

作为优选，所述电去离子模块包括有

第一级膜堆，由相邻的所述第一电极板、第二电极板以及位于该相邻电极板之间的至少一对膜组成；

第二级膜堆，由相邻的所述第二电极板、第三电极板以及位于该相邻电极板之间的至少一对膜组成；

第三级膜堆，由相邻的所述第三电极板、第四电极板以及位于该相邻电极板之间的至少一对膜组成；

第四级膜堆，由相邻的所述第四电极板、第五电极板以及位于该相邻电极板之间的至少一对膜组成；

为了进一步提高饮用水的安全性，作为优选，其中，每对膜包括有隔板以及设置于该隔板两侧的阳离子交换膜和阴离子交换膜，所述第一级膜堆、第二级膜堆和第三级膜堆中的每对膜的隔板两侧分别设置为普通阳离子交换膜和普通阴离子交换膜，所述第四级膜堆中的隔板两端分别设置为普通阳离子交换膜和单价选择性阴离子交换膜。在最后一级(即第四级膜堆)采用这种单价选择性阴离子交换膜，可以去除氟离子、硝酸根和亚硝酸根等有害单价阴离子，而保留适量二价的钙、镁、硫酸根等对人体有益的矿物质离子，从而保证第三路产水用作饮用水的安全性。

作为优选，所述的供电电源为电压小于等于36v的直流电源。本申请只需选用普通的恒压电源，相比电压可调节式的电源结构更为简单，体积更小，成本更低。

作为优选，所述的预处理模块为超滤装置。在净水装置的前端设置超滤装置可以对自来水进行预处理，从而去除水中的悬浮物及细菌等微生物。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

首先，采用多电极板电路，通过共用电极板形成多个回路的方法使得单台电去离子设备实现多级的目的，通过调整电去离子设备的“级”数来调控离子的脱除率，实现不同家庭使用环境的分支供水，相比多台电去离子模块串联作为净水器的方式，采用共用电极板的方法可以减少电极板和夹紧板的数量，节约电极成本，减小设备体积；

其次，相比普通的只有一级的电去离子设备，采用多级控制的方式可以改善电去离子设备内电压的分布，提高电去离子设备入口端分配的电压值，提升入口端的脱盐性能，从而提高电去离子设备的脱盐率；

再者，采用多级控制的电去离子设备设计方案，脱盐率可以在很宽的范围内进行灵活调控，获得的不同脱盐率的产水可分别用于各种家用场合，实现不同用水需求的量身定制；

另外，通过控制各级电极板与电源之间的开闭即可实现产水脱盐率在很宽的范围内的调控，只需选用普通的恒压电源就能实现，相比电压可调节式电源在结构上更为简单，体积更小，成本更低。

附图说明

图1为本实用新型实施例的家用净水装置功能模块示意图。

图2为本实用新型实施例的电去离子模块的电路连接结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1～图2所示，本实施例设计了一种家用净水装置，该净水装置包括有预处理模块1、电去离子模块2和出水模块3，其中，预处理模块1采用超滤装置(如活性炭滤芯)，在净水装置的前端设置超滤装置可以对自来水进行预处理，从而去除水中的悬浮物及细菌等微生物；电去离子模块2对经预处理模块1处理后的水进行去离子脱盐处理；出水模块3设置于电去离子模块2的产水端。

本实施例中电去离子设备设置为多级(通常可以为2～8级)，包括有至少三个可选择性开启的电极板(考虑到实际应用环境，可以根据不同需求选择电极板的数量)，相邻两个电极板之间经同一供电电源dc可形成封闭的电流回路，即各级之间共用电极板，共用电极板两个面都涂有涂层，涂层主要含钌、铱、钽和钛等，采用共用电极板的方法使得单台电去离子设备实现多级的目的。

具体地，本实施例的电去离子设备的电极板电路结构如下：电极板包括有依次顺序设置的第一电极板t1、第二电极板t2、第三电极板t3、第四电极板t4和第五电极板t5，参见图2，其中，第一电极板t1经第一开关k1后分成三路，第一路连接至供电电源dc的正极，第二路经第三开关k3连接第三电极板t3，第三路经第五开关k5连接第五电极板t5；供电电源dc的负极一路经第二开关k2连接至第二电极板t2，另一路经第四开关k4连接至第四电极板t4。由此，相邻的电极板之间连通即形成一个封闭电回路，可以分别控制不同电路板的通断，实现电去离子模块2的多级分支供水。

电去离子模块2通常按照“隔板-阴离子交换膜-隔板-阳离子交换膜”的顺序重复交替叠放，每一组“隔板、阴离子交换膜和阳离子交换膜”构成一对膜，至少叠放一对膜；当重复叠放若干对膜后(不超过36对膜)，设置一组“密封垫-共用电极板-密封垫”，两块电极板与中间的若干对膜构成电去离子设备的一级膜堆；当按照此顺序叠放到设有3～7块共用电极板后，再在两侧分别排列密封垫和夹板，并通过管状螺杆和螺母对夹板进行紧固，从而构成了一台包含4～8级的电去离子设备。

根据图2的电路设置，本实施例的电去离子模块2可形成四级膜堆，包括有：

第一级膜堆，由相邻的第一电极板t1、第二电极板t2以及位于该相邻电极板之间的至少一对膜组成；

第二级膜堆，由相邻的第二电极板t2、第三电极板t3以及位于该相邻电极板之间的至少一对膜组成；

第三级膜堆，由相邻的第三电极板t3、第四电极板t4以及位于该相邻电极板之间的至少一对膜组成；

第四级膜堆，由相邻的第四电极板t4、第五电极板t5以及位于该相邻电极板之间的至少一对膜组成。

本实施例的电去离子模块2的膜堆基本结构采用现有技术，每对膜包括有隔板以及设置于该隔板两侧的阳离子交换膜和阴离子交换膜，所不同的是，本实施例的第一级膜堆、第二级膜堆和第三级膜堆中的每对膜的隔板两侧分别设置为普通阳离子交换膜和普通阴离子交换膜，为了进一步提高饮用水的安全性，本实施例的第四级膜堆中的隔板两端分别设置为普通阳离子交换膜和单价选择性阴离子交换膜。在第四级膜堆(即本实施例的最后一级)采用这种单价选择性阴离子交换膜来替换现有技术中的普通阴离子交换膜，可以去除氟离子、硝酸根和亚硝酸根等有害单价阴离子，而保留适量二价的钙、镁、硫酸根等对人体有益的矿物质离子，从而保证第三路产水用作饮用水的安全性。

本实施例中所采用的供电电源dc为电压小于等于36v的直流电源(通常可以选取24v或者36v)，本申请只需选用普通的恒压电源即可实现产水脱盐率在很宽范围内的调控，相比电压可调节式的电源结构更为简单，体积更小且成本更低。

本实施例的出水模块3包括有可产生不同水质的三路产水，其中，第一路产水用于预清洗，如洗衣机、果蔬净化器和洗碗机的第一道清洗用水等；第二路产水用于精细洗和个人护理，如洗衣机、果蔬净化器和洗碗机的第二道用水，以及洗脸、刷牙和洗浴等；第三路产水用于净洗和饮用。每一路产水的作用可以根据实际需求进行设置和调整，从而实现产水的多样化用途。

为了对水质和出水量进行实时监控，三路产水的出水管路上均各设置有用于监控水流量的流量传感器和用于检测水质的tds传感器，可以通过逐步控制更多级电极板与电源之间形成回路实现产水tds值得调节；流量传感器和tds传感器的检测信号作为反馈，用于控制各电极板开关与供电电源dc之间的连通，实现产水脱盐率的调控。当流量传感器检测到有某一路水路上有水流产生时，此水路上的tds传感器信号将作为反馈控制各电极板与供电电源dc之间的开关，当同时有多路水路上的流量传感器都有水流信号产生时，以对产水tds要求更严格的一条水路上的tds传感器信号作为执行供电电源dc开关启闭的指令。

针对饮用水和厨房用水的品质要求，第三路产水的管路上还设置有可改善口感的过滤器和除味消毒的杀菌器。过滤器可以采用活性炭滤芯，杀菌器可以采用紫外线杀菌器，也可以采用其他的过滤器和杀菌器以提高饮用水的水质。

电去离子模块2总的脱盐率为每一级脱盐率的叠加，与开启电源供电的级数有关，具体地，本实施例采用如下控制方案：

当第一路产水时，第一开关k1开启，若此水路上的tds传感器监测的tds值超过设定值(按照用水水质需求设定)时，将逐步控制第二开关k2和第三开关k3开启，由此，第一电极板t1、第二电极板t2和供电电源dc之间形成第一级电流回路，第二电极板t2、第三电极板t3与供电电源dc之间形成第二级电流回路，直至电去离子产水tds值降至设定值；

当第二路产水时，第一开关k1、第二开关k2开启，若此水路上的tds传感器监测的tds值超过设定值(按照用水水质需求设定)时，将逐步控制第三开关k3、第四开关k4开启，由此，第一电极板t1、第二电极板t2和供电电源dc之间形成第一级电流回路，第二电极板t2、第三电极板t3与供电电源dc之间形成第二级电流回路，第三电极板t3、第四电极板t4和供电电源dc形成第三级电流回路，直至此路电去离子产水tds值降至设定值；

当第三路产水时，第一开关k1、第二开关k2、第三开关k3开启，若此水路上的tds传感器监测的tds值超过设定值(按照用水水质需求设定)时，将逐步控制第四开关k4、第五开关k5开启，由此，第一电极板t1、第二电极板t2和供电电源dc之间形成第一级电流回路，第二电极板t2、第三电极板t3与供电电源dc之间形成第二级电流回路，第三电极板t3、第四电极板t4和供电电源dc形成第三级电流回路，第四电极板t4、第五电极板t5和供电电源dc形成第四级电流回路，直至此路电去离子产水tds值降至设定值。

电去离子设备内越靠近产水口时，淡室内水流的电导率越低，使得电去离子设备内电阻从进水口往产水口逐渐呈现上升的趋势，造成电压在电去离子设备产水口端分布较高，而入口端则分布较低，本实施例相比普通的只有一级的电去离子设备，采用多级的工艺方式还可以改善电去离子设备内电压的分布，提高电去离子设备入口端分配的电压值，提升入口端的脱盐性能，从而提高电去离子设备的脱盐率。