净水结构和净水设备的制作方法

1.本发明涉及净水领域，具体而言，涉及一种净水结构和一种净水设备。


背景技术：

2.家用净水器一般采用活性炭或是外置过滤器来实现水中杂质的去除，然而在实际生活中，活性炭和过滤器均属于耗材类，用户常常由于需要更换耗材而不得不额外支出，影响产品的使用，现有技术中，通常选用电渗析的技术实现净化，然而电极在使用时会由于氧化还原反应使得电渗析膜堆的结垢速率增大，影响用户的长时间使用。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
4.有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种净水结构。
5.本发明的另一个目的在于提供一种净水设备。
6.为了实现上述目的，本发明的技术方案提供了一种净水结构，包括：膜组件结构，膜组件结构内形成至少一个第一处理室和至少一个第二处理室，相邻的第一处理室和第二处理室内的流体的离子浓度不同；电极腔组，包括分别设于膜组件结构两侧的第一电极腔和第二电极腔，第一电极腔和第二电极腔内分别设有极性相异的第一电极和第二电极；电极水路，包括：电极进水管，分别与第一电极腔和第二电极腔的进水口相连通；电极出水管，分别与第一电极腔和第二电极腔的出水口相连通；膜堆水路，包括膜堆进水管和膜堆出水管，电极进水管和膜堆进水管独立设置，电极出水管与膜堆出水管独立设置，膜堆进水管分别与至少一个第一处理室和至少一个第二处理室的进水口相连通，膜堆出水管分别与至少一个第一处理室和至少一个第二处理室的出水口相连通。
7.根据本发明的第一方面技术方案提出的净水结构，包括膜组件结构、电极腔组、电极水路以及膜堆水路，具体地，膜组件结构内可形成用于容纳水的第一处理室和第二处理室，电极腔组包括分别设于膜组件结构两侧的第一电极腔和第二电极腔，在第一电极腔和第二电极腔内分别设置第一电极和第二电极，由于第一电极和第二电极的极性不同，可在通电时形成笼罩膜组件结构的电场，又由于膜组件结构内形成第一处理室和第二处理室，在电场的作用下，在第一处理室和第二处理室内可形成离子浓度不同的流体，从而对水产生净化，即流体在分别流经第一处理室和第二处理室时，在电场的作用下驱动流体内部的阴阳离子发生移动，以达到浓淡水分离的效果，可以理解，离子浓度较低的流体即为对水进行净化后形成的淡水。
8.需要特别说明的，净水结构还包括相互独立的膜堆水路和电极水路，具体地，电极进水管和膜堆进水管独立设置，电极出水管与膜堆出水管独立设置，当然，电极出水管和膜堆出水管的独立设置，目的在于不会将流体在电极腔和处理室之间串联流动，在向外作为废水排出时，可以一同排出，膜堆水路用于为第一处理室和第二处理室提供可在电场作用下实现离子移动的流体，具体地，膜堆水路包括膜堆进水管和膜堆出水管，通过膜堆进水管
可向第一处理室和第二处理室供水，第一处理室和第二处理室在电场作用下，可使经膜堆进水管流入的水进行离子移动，从而使得第一处理室和第二处理室内的离子浓度发生变化，进而通过膜堆出水管将第一处理室和第二处理室进行电渗析后形成的浓水和淡水向外排出。此外，通过设置独立的电极水路，流入电极的水路与流向第一处理室和第二处理室的水路独立隔离开，可减少由于电极材料长时间使用会发生析出或脱落，而影响水质的可能性，从而在电极材料的选择上会存在更多的可能性，提高电极的选用范围，更便于对于不同使用场景和使用需求的灵活选择，大大延长了整个结构的使用寿命，也保证了水质安全。当然，由于采用独立的电极水路，在电极发生损坏时，可直接将电极从对应的电极腔内取出进行更换，在电极水路中的水质有所降低时，还可独立将电极水路中的水抽出，重新注入正常质量的水，以保证电极的正常运行。
9.进一步地，第一处理室和第二处理室可作为电渗析膜堆的主要处理模块，其内部的流体的离子能够在电场作用下相互渗透，第一处理室内存储淡水时，第二处理室内存储浓水，或是第二处理室内存储淡水时，第一处理室内存储浓水。
10.在上述技术方案中，膜组件结构包括多个离子交换膜，多个离子交换膜之间形成间隔设置的第一处理室和第二处理室。
11.在该技术方案中，通过限定膜组件结构包括多个可形成间隔的第一处理室和第二处理室的离子交换膜，在电极组的作用下可对离子交换膜生成电场以在每个离子交换膜的作用下可选择性的透过离子，例如选择性透过阴离子，或是选择性透过阳离子，在多个离子交换膜的作用下，更利于对流入净水结构的水予以电渗析净化以及对电极电压发生转变时的倒极。
12.在上述技术方案中，离子交换膜的数量为多个，任意两个相邻的离子交换膜的离子性相异。
13.在该技术方案中，通过设置多个离子交换膜，并限定相邻的两个离子交换膜的离子型相异，即与阳离子交换膜相邻的离子交换膜为阴离子交换膜，与阴离子交换膜相邻的离子交换膜为阳离子交换膜，以便于在第一电极和第二电极的作用下对每个处理室，例如第一处理室或第二处理室实现离子的选择性移动，以实现浓淡水的分离净化。
14.在上述技术方案中，每个离子交换膜至少部分设于第一电极和第二电极之间形成的电场。
15.在该技术方案中，通过限定每个离子交换膜均存在置于电场内的部分，可驱动置于电场内的流体中离子的移动，从而实现在不同腔室内的离子浓度的变化。
16.当然，可以理解，相邻的两个离子交换膜在电场中的重合区域越多，对流体的净化效果越高。
17.在上述技术方案中，第一电极呈阳极，第二电极呈阴极，净水结构还包括：备水箱，与连通于第一电极腔的电极出水管相连通。
18.在该技术方案中，第一电极为阳极，第二电极为阴极，通过设置与阳极电极所对应的电极出水管相连通的备水箱，可将在阳极电极发生反映后产生的酸性水进行收集，便于后续的使用，例如，利用水的酸性对污垢进行清洗等。
19.在上述技术方案中，还包括：浓水出口，与第一处理室和第二处理室中离子浓度较高的一个相连通；淡水出口，与第一处理室和第二处理室中离子浓度较低的一个相连通。
20.在该技术方案中，通过设置浓水出口和淡水出口，可分别将第一处理室和第二处理室在电场作用下通过电渗透形成的浓水和淡水向外导出，其中，第一处理室和第二处理室内的离子浓度会在电场作用下发生变化，二者中的一个的离子浓度会升高，另一个会降低，而离子浓度较高的一个处理室内存储有浓水，离子浓度较低的一个处理内存储有淡水，将浓水由浓水出口排出，将淡水由淡水出口排出。
21.在上述技术方案中，还包括：四通阀，四通阀包括第一阀口、第二阀口、第三阀口和第四阀口，其中，第一阀口与第一处理室的膜堆出水管相连通，第二阀口与第二处理室的膜堆出水管相连通，第三阀口与浓水出口相连通，第四阀口与淡水出口相连通，其中，四通阀能够控制第一阀口与第三阀口相连通，或控制第二阀口与第三阀口相连通。
22.在该技术方案中，四通阀包括四个阀口，具体地，四个阀口分别为与第一处理室的膜堆出水管相连通的第一阀口，与第二处理室的膜堆出水管的第二阀口，与浓水出口相连通的第三阀口以及与淡水出口相连通的第四阀口，具体地，第四阀口可选择性的与第一阀口或第二阀口相连，以使得经过第四阀口流出的流体的离子浓度较低，即净化完成后的流体通过第四阀口由淡水出口向外排出，以实现淡水收集。
23.在上述技术方案中，还包括：水路切换装置，水路切换装置的进口分别与电极出水管和膜堆出水管相连通，水路切换装置上设有两个分别与淡水出口和浓水出口连通的出口，其中，电极出水管与浓水出口相连通。
24.在该技术方案中，通过设置水路切换装置，并设置与电极出水管和膜堆出水管相连通的进口，也设置分别与淡水出口和浓水出口连通的出口，以使经过初步净化后的淡水和浓水均可以进入水路切换装置，并通过水路切换装置控制淡水流向淡水出口，控制浓水流向浓水出口，从而实现淡水收集以及浓水排放。
25.其中，需要说明的，由于整体系统在运行过程中可能存在倒极的情况，使得第一处理室和第二处理室的浓度发生变化，故而生成淡水的处理室也会随之发生变化，在水路切换装置上，通过设置浓水出口，可将处理室中浓度较高的处理室与浓水出口相连通，从而实现浓水的排出。
26.在上述技术方案中，还包括：第一流量阀，设于与第一处理室相连通的膜堆进水管上，以控制流入第一处理室的流量；第二流量阀，设于与第二处理室相连通的膜堆进水管上，以控制流入第二处理室的流量；第一比例流量阀，设于与第一电极腔相连通的电极进水管上，以控制流入第一电极腔的流量；第二比例流量阀，设于与第二电极腔相连通的电极进水管上，以控制流入第二电极腔的流量。
27.在该技术方案中，通过在第一处理室相连通的膜堆进水管和第二处理室相连通的膜堆进水管上分别设置第一流量阀和第二流量阀，可对流入膜堆的进水流量进行调整，具体地，第一进水阀控制流入第一处理室的进水流量，第二进水阀控制流入第二处理室的进水流量，以控制在净水过程中的水压，防止因压力过大造成水路系统中的膜堆发生漏水或者脱盐率下降等问题，延长了设备的使用寿命。
28.此外，通过设置第一电极腔相连通的电极进水管上的第一比例流量阀以及第二电极腔相连通的电极进水管的第二比例流量阀，可对流入第一电极腔和第二电极腔内的流体流量进行控制，以延长电极腔组的使用寿命。
29.本发明第二方面的技术方案提出了一种净水设备，包括水箱组件，包括原水箱和
废水箱；上述第一方面技术方案中任一净水结构，净水结构的电极进水管和膜堆进水管均与原水箱相连通，净水结构的第一处理室和第二处理室中，离子浓度较高的一个相连的膜堆出水管与废水箱相连通；饮水管，与第一处理室和第二处理室中，离子浓度较低的一个相连的膜堆出水管相连通。
30.根据本发明第二方面技术方案提出的净水设备，包括水箱组件、净水结构和饮水管，具体地，水箱组件包括原水箱和废水箱，原水箱用于向净水结构提供膜组件结构和电极腔组的工作用水，而经电极腔组使用后，由电极出水管排出的水直接导向至废水箱，同时，还将第一处理室和第二处理室中离子浓度较高的一个处理室内的流体导向废水箱，以实现浓水的集中收集，此外，通过将饮水管与第一处理室和第二处理室中离子浓度较低的一个的膜堆出水管相连通，可实现淡水的导出，以便于用户的使用或饮用。
31.在上述技术方案中，还包括：主进水管，主进水管的一端与原水箱相连通，另一端分别与电极进水管和膜堆进水管相连通；前置过滤件，设于主进水管上；泵体，设于主进水管上。
32.在该技术方案中，通过设置主进水管，可将原水箱流出的流体分成多股，分别流向电极进水管和膜堆进水管，此外，通过在主进水管上设置前置过滤件和泵体，可在前置过滤件的作用下，对流入电极进水管和膜堆进水管的流体进行初步过滤，以减少内部留存的颗粒对设备产生的影响，而在泵体的作用下，可提供流体在主进水管中流动的动力，即提供水压，实现流体在水路中的正常流动。
33.在上述技术方案中，包括：后置过滤件，设于饮水管上，第一处理室和第二处理室中，离子浓度较低的一个相连的膜堆出水管中流出的流体经后置过滤件向外流出。
34.在该技术方案中，通过在饮水管上设置后置过滤件，可对第一处理室和第二处理室中离子浓度较低的一个在向外导出之前，进行二次过滤，进一步提高流体的水质。
35.其中，可以理解，流经后置过滤件的流体的离子浓度较低。
36.在上述技术方案中，还包括：加热装置，设于饮水管上，以调整第一处理室和第二处理室中，离子浓度较低的一个相连的膜堆出水管中流出的流体的温度。
37.在该技术方案中，通过在饮水管上设置加热装置，可调整第一处理室和第二处理室中离子浓度较低的一个内部的流体的温度，从而更便于用户对饮用水或使用水的不同温度需求。
38.其中，可以理解，流经后置过滤件的流体的离子浓度较低。
39.本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
40.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例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
41.图1示出了根据本发明的一个实施例的净水结构的结构示意图；
42.图2示出了根据本发明的又一个实施例的净水结构的结构示意图；
43.图3示出了根据本发明的又一个实施例的净水结构的结构示意图；
44.图4示出了根据本发明的又一个实施例的净水结构的结构示意图；
45.图5示出了根据本发明的一个实施例的净水设备的结构示意图。
46.其中，上述附图中标记与结构的对应关系如下：
47.10膜组件结构，100第一处理室，200第二处理室，30电极腔组，302第一电极腔，3022第一电极，304第二电极腔，3042第二电极，40电极水路，402电极进水管，404电极出水管，41膜堆水路，406膜堆进水管，408膜堆出水管，50离子交换膜，52备水箱，602浓水出口，604淡水出口，70四通阀，a第一阀口，b第二阀口，c第三阀口，d第四阀口，72水路切换装置，802第一流量阀，804第二流量阀，806第一比例流量阀，808第二比例流量阀，902原水箱，904废水箱，906饮水管，908主进水管，910前置过滤件，912泵体，914后置过滤件，916加热装置。
具体实施方式
48.为了可以更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
49.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
50.下面参照图1至图5描述根据本发明的一些实施例。
51.实施例一
52.如图1所示，根据本发明的一个实施例的净水结构，包括形成电渗析膜堆的膜组件结构10以及电极腔组30，膜组件结构10包括多个离子交换膜50，以及通过多个离子交换膜50形成的第一处理室100和第二处理室200，电极腔组30包括分别设于膜组件结构10两侧的第一电极腔302和第二电极腔304，在第一电极腔302和第二电极腔304内分别设有第一电极3022和第二电极3042，第一电极3022和第二电极3042之间可形成电场，而每个离子交换膜50的至少部分设于上述形成的电场中，以利于电渗析的进行。可以理解，在对第一处理室100和第二处理室200施加电场以进行电渗析的过程中，通常会将电极腔组30和膜组件结构10同时加入水，以将水作为导体，以实现离子在第一处理室100和第二处理室200之间的流动，但上述方式在使用过程中电极可能在长时间使用下发生脱落或材料析出，以对水产生污染，同时电极对水进行电解后会作用于离子交换膜50从而加速结垢，故而设置与膜堆水路41相独立的电极水路40，进一步地，膜堆水路41包括膜堆进水管406和膜堆出水管408，膜堆进水管406用于与第一处理室100和第二处理室200的进水口相连，膜堆出水口与第一处理室100和第二处理室200的出水口相连，电极水路40包括电极进水管402和电极出水管404，电极出水管404和第一电极腔302和第二电极腔304的进水口相连，电极出水管404和第一电极腔302和第二电极腔304的出水口相连。
53.其中，第一电极腔302内设有第一电极3022，第二电极腔304内设有第二电极3042，在净水结构利用电渗析技术运行时，第一电极3022和第二电极3042为固定极性。
54.如图4所示，在一个具体地实施例中，第一电极3022为阳极，第二电极3042为阴极，在此基础上，可额外设置备水箱52，将备水箱52与第一电极腔302的电极出水管404相连通，从而使得第一电极3022在对水进行电解时会产生氢离子，从而使得第一电极3022附近的水呈酸性，此时将酸性水导入备水箱52，从而可便于后续对膜堆，即第一处理室100和第二处
理室200的除垢操作，也可收集后用作为生活洗涤杂物的用水，例如洗菜或洗碗使用。
55.在另一个具体地实施例中，第一电极3022为阴极，第二电极3042为阳极，在此基础上，可额外设置备水箱52，将备水箱52与第二电极腔304的电极出水管404相连通，从而使得第二电极3042在对水进行电解时会产生氢离子，从而使得第二电极3042附近的水呈酸性，此时将酸性水导入备水箱52，从而可便于后续对膜堆，即第一处理室100和第二处理室200的除垢操作，也可收集后用作为生活洗涤杂物的用水，例如洗菜或洗碗使用。
56.其中，相邻的两个的离子交换膜50的离子性不同，即离子交换膜50根据离子的透过性的不同分为阳离子交换膜50和阴离子交换膜50，通常将阳离子交换膜50和阴离子交换膜50间隔设置，从而满足电渗析的原理。
57.其中，第一处理室100和第二处理室200的数量可以为一个，也可以为多个，可根据实际使用净化流量的需求设计。
58.实施例二
59.如图1和图2所示，在实施例一的基础上，在电极出水管404和膜堆出水管408的后端设有四通阀70，四通阀70的四个阀口分别为与第一处理室100的膜堆出水管408相连通的第一阀口a，与第二处理室200的膜堆出水管408的第二阀口b，与浓水出口602相连通的第三阀口c以及与淡水出口604相连通的第四阀口d。
60.而第四阀口d可选择性地与第一阀口a或第二阀口b相连，以使得经过第四阀口d流出的流体的离子浓度较低，即净化完成后的流体通过第四阀口d由淡水出口604向外排出，以实现淡水收集。
61.在一个实施例中，第一处理室100在电场中离子浓度会逐渐减少，此时可将第一阀口a与第四阀口d相连通，从而将第一处理室100内的淡水通过第四阀口d向外导出。
62.在另一个实施例中，第二处理室200在电场中离子浓度会逐渐减少，此时可将第二阀口b与第四阀口d相连通，从而将第二处理室200内的淡水通过第四阀口d向外导出。
63.实施例三
64.如图3所示，在实施例一的基础上，在电极出水管404和膜堆出水管408的后端设有水路切换装置72，并设置与电极出水管404和膜堆出水管408相连通的进口，也设置分别与淡水出口604和浓水出口602连通的出口，以使经过初步净化后的淡水和浓水均可以进入水路切换装置72，并通过水路切换装置72控制淡水流向淡水出口604，控制浓水流向浓水出口602，从而实现淡水收集以及浓水排放。
65.其中，需要说明的，由于整体系统在运行过程中可能存在倒极的情况，使得第一处理室100和第二处理室200的浓度发生变化，故而生成淡水的处理室也会随之发生变化，在水路切换装置72上，通过设置浓水出口602，可将处理室中浓度较高的处理室与浓水出口602相连通，从而实现浓水的排出。
66.在一个实施例中，第一处理室100在电场中离子浓度会逐渐减少，此时可将第一处理室100内的淡水通过淡水出口604向外导出。
67.在另一个实施例中，第二处理室200在电场中离子浓度会逐渐减少，此时可将第二处理室200内的淡水通过淡水出口604向外导出。
68.实施例四
69.根据本发明的一个实施例的净水结构，根据本发明的一个实施例的净水结构，包
括形成电渗析膜堆的膜组件结构10以及电极腔组30，膜组件结构10包括多个离子交换膜50，以及通过多个离子交换膜50形成的第一处理室100和第二处理室200，电极腔组30包括分别设于膜组件结构10两侧的第一电极腔302和第二电极腔304，在第一电极腔302和第二电极腔304内分别设有第一电极3022和第二电极3042，第一电极3022和第二电极3042之间可形成电场，而每个离子交换膜50的至少部分设于上述形成的电场中，以利于电渗析的进行。
70.其中，为便于对膜组件结构10和电极腔组30的水压控制，还在第一处理室100相连通的膜堆进水管406和第二处理室200相连通的膜堆进水管406上分别设置第一流量阀802和第二流量阀804，可对流入膜堆的进水流量进行调整，具体地，第一进水阀控制流入第一处理室100的进水流量，第二进水阀控制流入第二处理室200的进水流量，以控制在净水过程中的水压。同时，通过设置第一电极腔302相连通的电极进水管402上的第一比例流量阀806以及第二电极腔304相连通的电极进水管402的第二比例流量阀808，可对流入第一电极腔302和第二电极腔304内的流体流量进行控制，以延长电极腔组30的使用寿命。
71.实施例五
72.如图5所示，根据本发明的一个实施例的净水设备，包括原水箱902和废水箱904，其中，原水箱902通过主进水管908与净水结构的电极进水管402以及膜堆进水管406相连，而在主进水管908上还设有前置过滤件910和泵体912，在泵体912的作用下可将原水箱902的水抽出，并通过前置过滤件910流向电极进水管402和膜堆进水管406。
73.而在净水结构的后端，可设置与第一处理室100和所述第二处理室200中离子浓度较低的一个相连的膜堆出水管408相连的饮水管906，在饮水管906上设有后置过滤件914和加热装置916，以对排出的淡水进行加热和过滤。
74.实施例六
75.如图5所示，本发明提供了一个具体的净水设备，其将进入电净化膜堆(即膜组件结构10和电极腔组30)的水路分为4路，2路为独立的电极进水(即电极水路40)，直接排入废水箱904；2路为膜堆纯、废水进水(即膜堆水路41)，纯水最终经过后置滤芯(即后置过滤件914)、即热模组(即加热装置916)排出饮用；废水直接排入废水箱904。
76.本实施例的主要工作原理为：自吸泵(即泵体912)从原水箱902吸入水进入前置滤芯(即前置过滤件910)，后分4路水进入膜堆，2路分别通过流量比例器(即第一比例流量阀806和第二比例流量阀808)进入膜堆两侧电极腔室，随后直接排出到废水箱904；进入膜堆的2路水分别通过流量调节阀(即第一流量阀802和第二流量阀804)，形成一路大流量纯水和一路小流量废水进入膜堆，通过电净化过程，形成的纯水、废水经过四通换向阀(即四通阀70)，使得正向运行和倒级运行时纯水始终走纯水水路进入后置滤芯(即后置过滤件914)，再由即热模组(即加热装置916)排出饮用；废水始终从废水管路排出，完成整个电净化过程。
77.通过电压的调整实现电净化膜堆脱盐率效果的改变，配合即热模块实现不同tds(total dissolved solids，即溶解性总固体)及温度的可调处理。
78.综上，根据本发明提出的净水结构和净水设备，流入电极的水路与流向第一处理室和第二处理室的水路独立隔离开，可减少由于电极材料长时间使用会发生析出或脱落，而影响水质的可能性。
79.在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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。
80.本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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单元必须具有特定的方向、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。
81.在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。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例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
82.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。