用于净化和再循环淋浴器水的装置和方法 |
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| 申请号 | CN201280060818.1 | 申请日 | 2012-12-19 | 公开(公告)号 | CN103974650A | 公开(公告)日 | 2014-08-06 |
| 申请人 | 轨道系统公司; | 发明人 | 阿米尔·梅尔达德·玛多贝纳敏; | ||||
| 摘要 | 本 发明 描述了一种用于再循环淋浴器的混合型装置(1)，该混合型装置允许进行 水 的 净化 和再循环或水的排出，其中所述混合型装置(1)包括一个再循环回路(2)、带有一个纳米 过滤器 (5)的一个过滤系统(4)、至少一个过滤品质 传感器 (3)以及至少一个 预过滤器 (6)，该纳米过滤器例如是一个带正电的纳米 陶瓷过滤器 ，例如纳米 氧 化 铝 ( 纤维 )过滤器，并且其中该混合型装置(1)被安排成用于在该至少一个过滤品质传感器(3)指示需要将水从再循环转向为排放时将水从再循环转向为排放。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种允许进行水的净化和再循环或水的排出的混合型装置(1)，其中所述混合型装置(1)包括一个再循环回路(2)、带有一个纳米过滤器(5)的一个过滤系统(4)、至少一个过滤品质传感器(3)以及就过程而言定位在该纳米过滤器(5)之前或之后的至少一个预过滤器(6)，并且其中该混合型装置(1)被安排成用于在该至少一个过滤品质传感器(3)指示需要将水从再循环转向为排放时将水从再循环转向为排放。 |
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| 说明书全文 | 用于净化和再循环淋浴器水的装置和方法发明领域 [0001] 本发明涉及淋浴器概念，其中涉及对水的任选和优化的再循环以及合格的净化，由此提供经济上和环境上有竞争力的替代方案。技术背景 [0002] 在淋浴器系统中对水进行再循环和过滤二者是已知的。例如在US2011225722中披露了用于在闭合回路中分配淋浴器水的一种装置。该装置包括用于封闭这个用于将承水盘排空的出口的一个元件以及包括进水泵的一个进水元件，该进水泵能够从承水盘中吸入水、将其过滤并且将其经由水再分配元件送回到适用于喷水的元件。进一步，SE469413描述了包括至少一个喷嘴的一个淋浴器，流体流经该喷嘴而在淋浴房中流动。该淋浴器包括用于所述流体的一个收集容器，并且一个喷嘴和所述容器是一个包含泵的循环回路的一部分，该泵用于辅助所述流体在所述容器中流动而循环穿过所述喷嘴。该淋浴器还示出了用于排放所述流体的装置。在US20110146800中披露了一个水再循环设备和流体污染检测系统。该系统包括用于检测污染物的光器件、用于净化的过滤器并且还可以包括一个消毒单元。此外在US20100237021中披露了用于航空器或其他交通工具的再循环淋浴器。该装置包括反冲洗管线。第一反冲洗管线被设计成用于将反冲洗水输送至过滤单元，并且第二反冲洗管线被设计成用于从过滤单元中排出反冲洗水。这种安排的目的是将新鲜水的用量最小化。 [0003] 在这些文件中描述的方法和装置存在若干缺陷。首先，没有向用户提供等同于常规淋浴器的淋浴体验的装置。此外，在SE469413中描述的淋浴器给使用者沉重的控制和维护负担并且是用户友好性非常差的。US2011225722中的隔间没有提供对使用者重要的选项。在US2011225722和SE469413中均没有获知该装置或系统是否在以令人满意的方式工作的任何方式。这留下了未解决的卫生问题。此外在US2011225722中，水穿过了一个过滤器件、优选一个网格过滤器或筛网。这导致了细菌生长和因此受污染的水再循环的潜在问题。此外，SE469413和US20110146800披露了在淋浴房中的下水道下方的一个水容器，有待再循环的水被容纳在该水容器中。所容纳的脏水暗含有细菌生长和病毒与臭味一起传播的潜在风险，以及为各种害虫提供寄生场所的风险。在US20100237021中披露的反冲洗功能也没有揭示用于检验过滤后反冲洗的品质的装置。如前所述，这也表明了与细菌生长和病毒与臭味一起传播的潜在问题以及为各种害虫提供寄生场所的风险。此外，US20110146800和US20100237021均披露了消毒剂的任选使用。在这些系统中具有消毒能力的物质的使用表明了超敏性和各种过敏反应的风险增加。此外，这些已知安排中的若干种使用了光学检测，而具有在检测过程中出现关于气泡的潜在问题。当水在该系统中流动时，已知将发生紊流，这产生了使得光学测量更加困难的气泡。当以上这些发明中的任何一个出现故障时，又遇到了一个缺点。例如这可以是关于过滤部件或泵系统的故障。而使得使用者没有淋浴选择。 [0004] 本发明的一个目的是提供一种淋浴器方案，确保使用者收到与常规淋浴器中同等舒适的且不复杂的淋浴器体验。本发明的另一个目的是确保所述淋浴器体验的品质。本发明的又一个目的是提供对于现有淋浴器替代方案的一种在经济上和环境上友好的选择。 [0005] 发明概述 [0006] 以上目的是通过一种允许进行水的净化和再循环或水的排出的混合型装置实现的，其中所述混合型装置包括一个再循环回路、带有一个纳米过滤器的一个过滤系统、至少一个过滤品质传感器以及就过程而言定位在该纳米过滤器之前的至少一个预过滤器，并且其中该混合型装置被安排成用于在该至少一个过滤品质传感器指示需要将水从再循环转向为排放时将水从再循环转向为排放。 [0007] 根据本发明的所述混合型装置使得使用者能够收到与常规淋浴器中同等舒适的淋浴体验。本发明允许洗涤和清洗动作，意味着可以对水进行净化和再循环，直至穿过该系统的水处于预定的最大污染物水平。所述混合型装置包括指示需要排水的至少一个水质传感器。在这样的情况下，该混合型装置将被污染的水排掉。因此，根据本发明的混合型装置确保了将预定的水质供给使用者。 [0008] 根据本发明的混合型装置的所述过滤系统确保了高品质的再循环水。本发明包括一个带有纳米过滤器的过滤系统，该纳米过滤器例如是一个带正电的纳米陶瓷过滤器，例如纳米氧化铝(纤维)过滤器和至少一个过滤品质传感器。根据一个具体实施例，该纳米过滤器是一个纳米氧化铝(矾土)过滤器。使用纳米过滤器、例如纳米氧化铝过滤器还意味着使用更大的流速，并且与性能相当的膜过滤器相比，防堵塞性也更好。基于纳米技术的水净化意味着在病毒水平上的净化。在本发明的一个具体实施例中，该混合型装置包括一个包含氢氧化铝纤维的纳米氧化铝过滤器。这些纤维可以例如为直径2纳米。它们是高度带正电的。当分散在水中时，它们可以截留带负电的颗粒。在根据本发明的混合型装置中结合的纳米过滤器过滤细菌和纳米大小的微粒，例如病毒。根据本发明，该纳米过滤器能够对例如肠道细菌(例如大肠杆菌)和肠道/腹部寄生虫进行过滤，这对于水的纯化并且当然对淋浴而言是重要的。而且由根据本发明的装置中的纳米过滤器当然也过滤掉了其他污染物。根据本发明的过滤与其他方法、像使用UV过滤器或加热杀菌(其中污染物是被中和而不是被去除)相比在去除污染物的意义上也是优选的。这些方法可以得到无害的水，但味道和气味仍可能是不希望的。 [0009] 此外，将所述纳米过滤器与至少一个过滤品质传感器组合在一个过滤系统中确保了所述过滤系统如预期的并且以最佳方式运行。 [0010] 此外，淋浴器使用者已变得习惯于具有高流速的淋浴器，并且在本发明中组合所述过滤系统确保所述流速提供了与常规淋浴器中同等舒适的淋浴器体验。此外，根据本发明的其他优点是高舒适度和该系统的高水平的自主性，不受到在例如家中的其他用水的影响，例如与温度波动相关的影响。根据本发明的舒适度可以例如是基于不同的指标，例如水流量和水压力、水质、和温度以及其波动。此外，根据本发明的装置系统还可以确保在例如淋浴器中的稳定的压力/流量。 [0011] 此外，本发明提供了常规淋浴器体验的选择，由此为一种混合型装置。这对于本发明是一个优点，例如当存在故障时，使用者仍可以享受淋浴。这向使用者提供了对现有淋浴器替代方案的一种在经济上、对使用者并且对环境友好的选择。 [0013] 图1示出了根据本发明的混合型装置的一个实施例。 [0014] 图2示出了本发明的淋浴器概念的流程图的一个实例。 [0015] 发明的具体实施方式 [0016] 下文中描述了本发明的多个具体实施例。本发明是一种混合型装置，因为该装置向使用者提供了再循环淋浴器和普通淋浴器二者。词语普通淋浴器是指进入的是新水并且允许水在使用之后直接排放到排放系统中的一个系统。此外，当这些指示器之一告知需要设定为再循环排放时，这种混合型装置自动设定到再循环，但是作为一种混合型装置其装备有将该系统手动设定为普通淋浴器模式的选项。根据本发明的再循环模式的另一个优点是确保高水平的洁净水，甚至在与今天使用的普通淋浴水相比时也是如此。例如，像增加的金属量等污染物、来自结构的污染物、沉积物、像军团杆菌等细菌在用于家用的许多水系统中使用的温水管路中是常见的。这样的污染物可以通过根据本发明的系统来去除。这实际上还可以拓宽在今天仍不适合用开放口嘴进行淋浴的国家用开放口嘴进行淋浴的可能性。 [0017] 根据一个实施例，根据本发明的混合型装置包括一个循环回路、带有一个纳米过滤器的一个过滤系统以及至少一个过滤品质传感器，并且其中该混合型装置被安排成用于在该至少一个过滤品质传感器指示需要将水从再循环转向为排放时将水从再循环转向为排放。所述过滤品质传感器可以是一个压力计、一个压力开关或一个流量计，但也可以包括二者的组合。在本发明的一个具体实施例中，所述过滤品质传感器可以是一个先进的流量计，并且在本发明的另一个具体实施例中所述过滤品质传感器可以是一个数字压力计，但其他种类的类似器件也是可能的。当所述至少一个过滤品质传感器被实施为一个压力计时，压降指示了初始完全过滤。所述过滤器仍在预定水平下进行过滤，但这是对于需要更换所述过滤器的一种早期指示。进一步，当所述至少一个过滤品质传感器被实施为一个流量计时，如前所述，减小的流量指示了需要更换所述过滤器。在本发明的一个实施例中，所述至少一个过滤品质传感器就过程而言被定位在该预过滤器之前。就过程而言是指水在穿过该预过滤器之前穿过所述过滤品质传感器。在另一个实施例中，所述至少一个过滤品质传感器就过程而言被定位在该预过滤器之后并且在该纳米过滤器之前。在本发明的又一个实施例中，所述至少一个过滤品质传感器就过程而言被定位在该纳米过滤器之后。来自至少一个过滤品质传感器的指示的一个优点是再次保证该系统如所希望地运行。所述至少一个过滤品质传感器的另一个优点是所述过滤系统的寿命延长。 [0018] 本发明的所述纳米过滤器利用电子吸附作为净化手段，并且这些带正电的纤维吸附不同种类的颗粒，例如硅石、金属、细菌和病毒，还以及其他种类的颗粒。本发明与SE469413或US2011225722相比的一个优点是能够在病毒水平上净化水。US2011225722指明了对大颗粒的过滤，而SE469413指明了对大颗粒和细菌的过滤。US2011225722和SE469413均未披露防止病毒的传播。 [0019] 本发明的另一个实施例包括多于一个的串联或并联的纳米过滤器。进一步，用纳米过滤器替换现有淋浴器中的现有过滤器的尝试就将足以实现本发明。 [0020] 根据另一个实施例，根据本发明的混合型装置包括就过程而言定位在该纳米过滤器之前的至少一个预过滤器。可以将标准过滤器用于这个步骤，例如活性炭过滤器、UV过滤器、尼龙过滤器或绕纱过滤器，但其他种类的类似手段也是可能的，例如离子交换技术，包括用于减小脱钙需要的反冲洗选项。 [0021] 重要的是要理解，在根据本发明的预过滤器中能够使用任何类型的过滤技术，并且以上仅披露了多个实例。例如，除了以上披露的这些之外，仅过滤非常大的颗粒的宽孔过滤器，例如机械过滤器也可以用作该预过滤器。如上所述，许多其他类型也是可能的。 [0022] 使用不同的过滤器通常意味着不同的既定目标。例如这可以是去除较大颗粒，例如头发和砂石，或较小的污染物如腐殖质、氯或细菌，但并不仅仅局限于这些实例。不同污染物对选定的过滤器提出了不同的要求。使用至少一个预过滤器的一个优点是这个通常最昂贵的纳米过滤器的长寿命。另一个优点是针对当前水质来调节该混合型装置选项。不同的泥土类型意味着不同的水质，并且由此对该混合型装置提出不同的要求。在安装在具有高浓度石灰水和钙质水的区域中时，本发明可能需要一个润湿过滤器，而安装在水性软的地方的混合型装置则可能不需要所述过滤器。进一步，安装在私人设施中的所述混合型装置可能仅需要分离掉砂石和头发的一个过滤器，于是一个绕纱过滤器可能就足够了。例如，如果本发明被安装在存在鹰嘴豆泥(hummus)问题的地方，则活性炭过滤器可能是最佳选择。 [0023] 如上文提到的，可以在本发明中使用不同的过滤器。在本发明的一个实施例中，可以使用不同过滤器的一种组合。这些过滤器可以容纳在一个或多个过滤器壳体中。所述一个或多个过滤器壳体的一个优点是一种包含不同类型的预过滤器并且组合所述预过滤器的选项。如以上隐含的，这可以允许根据在有待安装该混合型装置的既定位置处的现有水类型所提出的要求来优化本发明。 [0024] 在本发明的又一个实施例中，所述一个或多个过滤器壳体可以被改良。所述经改良的一个或多个过滤器壳体可以由一个内置流量计组成，该流量计在所述过滤品质传感器指示出需要更换时与所述过滤器一起被更换。一个优点是一种由淋浴器制造商连续发展和优化所述过滤器类型的选项。另一个优点是便于更换过滤器。SE469413和US2011225722均未披露可以便于维修的任何内容。今天的过滤器壳体意味着技术人员需要进行过滤器的更换，但根据本发明的具有内置流量计的所述一个或多个过滤器壳体意味着允许便利的过滤器更换的一种设计。具有内置流量计的所述一个或多个过滤器壳体的一个实施例可以允许通过以两个步骤的推动按钮来进行过滤器更换。 [0025] 在本发明的另一个实施例中，所述混合型装置包括一个水容器。通过使所述水容器仅包含纯水进一步确保了水质。这与SE469413中披露的方案是不同的，在后者中被污染的清洗水被保持在该容器中。根据本发明的盛装纯水的所述水容器防止了细菌生长、病毒传播的问题并且提供了低的维护。进一步，所述水容器包括一个指示低水位的水位传感器和一个指示高水位的水位传感器，并且其中该混合型装置被安排成当该水位传感器指示了需要允许新水流入所述水容器中时允许新水流入所述水容器中。这进一步确保了该系统内的稳定流动。 [0026] 在本发明的一个具体实施例中，该水容器可以是大约10L，但取决于既定用途而在8-30L范围内的容器也是所关注的。而且根据本发明，甚至低于2-3L以及甚至低至0.5L的较小水容器、以及较大的水容器是可能的。在例如对于一个大群体要使用同一淋浴器的潜艇中，较大容器是优选的并且应用连续淋浴。 [0027] 在本发明的一个实施例中，所述混合型装置包括一个通流式热水器。这与披露了加热线圈的SE469413不同。加热线圈可能适用于小体积的水和低的流速，但在今天当舒适的淋浴要求持续大致6-8分钟的9-20l/min流速时就可能产生问题。在一个实施例中本发明利用了一个通流式加热器与一个水容器的组合，这样确保了所需的流速和舒适的温度。在本发明的一个具体实施例中，该通流式热水器具有大约6.5kW的功率以及大约10L的水容器容积。 [0028] 应该注意的是，本发明的加热系统可以采用不同的单元并且可以具体不同的类型。例如，如上所述的加热线圈是可能的，但热交换器或其系统是另一个可能的替代方案。其他可能的实例是用电热器(像加热盒)进行加热并且通过使用热自来水来进行热交换。 后一种替代方案可能是有利的，因为不需要例如额外的电源，但水的消耗还有能量的消耗可能很高。另一个可能的实例是用其他类型的介质、例如液化石油气(LPG)进行加热。此外，该加热系统的调节作用可以改变，例如可以引入普通的热电偶或若干这样的温度调节单元。 [0029] 在本发明的又一个具体实施例中，可以使用与水入口相接触的一个混合龙头。如果例如一户家庭具有温的和冷的新鲜水管路二者时，这意味着进一步的成本效率。进一步，所述混合龙头可以减小该混合型装置的大小。 [0030] 本发明的一个优点是，它可以安装在不同的地方。在本发明的一个实施例中，所述混合型装置可以安装在一个淋浴房中。在本发明的另一个实施例中，所述混合型装置可以连接到房屋中的常规水管上并且内置到墙壁和/或地板中。在本发明的又一个实施例中，所述混合型装置可以部分地内置到墙壁和/或地板中。所述混合型装置的一个优点是这种调节大小以适应不同地方的选项。在本发明的一个实施例中，它被安装在潜艇中并且在另一个实施例中被安装在运动场。在公共地方，可以建议不暴露出昂贵的部件。关于本发明的这个优点，可以提及的是在US2011225722和SE469413中描述的淋浴器均局限于淋浴房方案。这样，它们局限于基本上传统的家庭使用、并且不适合安装在例如潜艇中。然而，本发明是可以用于非常不同的环境中的混合型装置。不同的实例是例如传统的家庭设施、在可能的模块系统或如以上讨论的潜艇中。根据本发明的混合型装置也可以结合在非常不同的可能系统或模块类型中。一个实例是具有淋浴器(混合型装置)和浴盆的组合系统，其中洁净水可以用非常经济的方式被再使用。在这样的系统中，可能必须在该系统中安装多个特定的阀和喷嘴。另一个可能的不同用途是作为独立的方案，具有或不具有隔间，其中该混合型淋浴器装置联接至一个外部能量(加热)源上并且有可能还联接至一个外部水容器上。后一种方案可以是本发明的用于例如发展中国家的一个有效实施例。 [0031] 如上文提到的，本发明可以包括一个流量计。所述流量计的一个优点是确保稳定的流动；这可以指示过滤状况，并且进而可以指示水质。进一步，在本发明的一个实施例中，流量为9-20L/min；在本发明的另一个具体实施例中，流量是大约15L/min。本发明的另一个优点是从该流量计接收信息。这个信息提供了关于为所述纳米过滤器终结所需的半污染水的量的指示。 [0032] 在本发明的一个具体实施例中，所述混合型装置包括至少一个水质传感器。所述传感器可以定位成与所述过滤系统相接触，但该系统内的其他位置也是所关注的。所述水质传感器可以是一个TOC传感器(总有机碳)、一个生物传感器、pH计(测量酸度或碱度)或一个光学传感器，但其他种类的类似手段也是可能的。在本发明的一个具体实施例中，该水质传感器是一个传导性传感器，例如一个导电性传感器。 [0033] 在本发明的一个实施例中，所述混合型装置包括一个经改良的下水道。所述经改良的下水道收集用过的水并且有助于水流朝向该再循环回路和过滤系统或者朝向下水道。在本发明的一个具体实施例中，所述经改良的下水道包括如上所述的指示水质的至少一个传感器，并且其中该混合型装置被安排成当该至少一个水质传感器指示了需要转向时将水从再循环转向为排放。所述水质传感器可以是一个TOC传感器(总有机碳)、一个生物传感器、pH计(测量酸度或碱度)或一个光学传感器，但其他种类的类似手段也是可能的。在本发明的又一个实施例中，所述纳米传感器包括至少一个指示水质的传感器。所述水质传感器的一个优点是确保使用者获得预定的水质。在一个具体实例中，担忧水质差或具有差水质实际信息的使用者可以允许所有的水在被使用之前都穿过根据本发明的混合型装置一圈。此外在根据本发明的一个具体实施例中，该设计可以是就过程而言被布置在水容器之前的一个过滤系统。本发明被描述为淋浴器概念，但该混合型装置要被看做是用于结合在不同设备中、例如(但非排他性地)水池、马桶、浴盆、洗碗机、洗衣机中的可能单元。也可想到其他应用方法。一个具体实施例是将根据本发明的装置结合在房屋内靠近水出口处。在此情况下，正如还有许多其他应用的情况，过滤品质传感器与水质传感器之间的相互作用是重要的。根据本发明的过滤传感器确保了该过滤系统的令人满意的运行，而水质传感器作为该过滤系统的保护器起作用以使得该过滤系统不遭遇太过污染的水混合物。 [0034] 在本发明中，当所述传感器中的任何一个传感器指示有问题时，该混合型装置就通知使用者并且该系统从再循环转向为排放。取决于实施例，该系统告知就过程而言的哪里存在问题。该系统告诉使用者需要检查的是该预过滤器、纳米过滤器还是循环泵。 [0035] 根据本发明，所述混合型装置包括一个再循环回路。所述再循环回路利于水在该系统内的再循环。在其最简单的设计中，所述再循环回路可以说成是仅构成了管路/管道。该设计可以改变，并且这种将水再循环的能力是根据本发明的再循环回路的关键特征。根据本发明的一个实施例，所述再循环回路包括至少一个再循环泵。所述再循环泵可以是一个两件式泵，但其他泵也是可能的。在另一个实施例中，所述再循环回路包括两个再循环泵。一个所述再循环泵有助于经由所述经改良的下水道来收集水。另一个所述再循环泵有助于所述储水器附近的水流的压力管理。 [0036] 此外，应该注意的是，根据本发明的储水器可以作为缓冲罐起作用。这样的缓冲罐可以作为该混合型装置系统的压力均衡器或阻尼器起作用，而使得压力可以在整个系统中合理地维持恒定。 [0037] 本发明的一个优点是绕过再循环模式而允许所有水被排放的选项。这给使用者提供了常规的淋浴体验。如果该混合型装置旨在用于若干使用者并且其中几个使用者不熟悉技术、或者该系统临时出故障时，这可能是有用的。任一方式都不会使得使用者没有淋浴可选。进一步，如果使用者在等待维修技术员修理或更换任何部件，也不使得使用者没有淋浴可选。本发明向使用者提供了针对现有淋浴器替代方案而言的一种在经济上、对使用者并且对环境友好的选择。 [0038] 附图的详细说明 [0039] 图1示出了根据本发明的混合型装置1的一个实施例。根据这个具体实施例，混合型装置1包括一个再循环回路2、至少一个过滤品质传感器3、一个过滤系统4、纳米过滤器5、预过滤器6、流量计7、储水器8、水位传感器9、经改良的下水道10、循环泵11、至少一个水质传感器12、以及一个通流式热水器13。还示出了一个可能的温度计14。 [0040] 图2示出了本发明的流程图的一个实例。根据这个实例，该流程图包括：一个混合型装置1、一个再循环回路2、至少一个过滤品质传感器3、纳米过滤器5、预过滤器6、流量计7、储水器8、经改良的下水道10、至少一个水质传感器12、通流式热水器13。还示出了一个可能的温度计14。 [0041] 应该注意的是，根据本发明的混合型装置当然可以包括不同的标准部件，还具有变化的设计，这些未明确提及。这样的实例是一个或多个淋浴器喷嘴、不同种类的管道、阀等等。此外，该混合型装置的设计可以变化，并且如权利要求1中所提出的本发明应该被看成是体现了该装置的不同形式。 |
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