ВОДООЧИСТИТЕЛЬ ГРАВИТАЦИОННОГО ФИЛЬТРОВАНИЯ
WATER GRAVITY FILTER

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к водоочистителю гравитационного фильтрования.
Уровень техники
Известно об использовании в качестве водоочистителя гравитационного фильтрования, осуществляющего фильтрование и очистку сырой воды с использованием ее веса, например, водоочистителя типа кувшина, выполняющего и функцию водоочистки, и функцию кувшина, который может быть помещен в домашний холодильник, или стационарного водоочистителя, выполняющего функцию водоснабжения (водораздатчика) с использованием бутылки объемом около 5 галлонов (18,93 л).
Конкретным примером такого водоочистителя является водоочиститель типа кувшина, включающий корпус сосуда и внутренний сосуд, прикрепленный с возможностью снятия в верхней части корпуса сосуда и включающий картридж фильтра для воды, при этом корпус сосуда разделен на верхнюю секцию и нижнюю секцию во внутреннем сосуде (см., например, Патентный документ 1 и Патентный документ 2). В качестве фильтрующего материала картриджа фильтра для воды в таком водоочистителе используют ионообменные смолы, активированный уголь и тому подобное.
Список противопоставленных материалов
Патентная литература
Патентный документ 1: опубликованный перевод на японский язык № 2001-502596 международной публикации согласно PCT
Патентный документ 2: опубликованный перевод на японский язык № 2003-514647 международной публикации согласно PCT
Сущность изобретения
Техническая задача
В водоочистителях, описанных в ПД1 и ПД2, используется картридж фильтра для воды, включающий множество фильтрующих материалов, таких как ионообменные смолы и активированный уголь, для высокой степени очистки сырой воды. Когда показатели очистки используемых ионообменных смол и активированного угля снижаются, картридж фильтра отсоединяют и проводят заранее установленный процесс регенерации с целью регенерации фильтрующих материалов. Однако в таких водоочистителях множество фильтрующих материалов, таких как ионообменные смолы и активированный уголь, размещено в одном и том же картридже фильтра для воды. Следовательно, например, даже когда показатели очистки ионообменных смол снижаются и требуется их регенерация, невозможно отсоединить только ионообменные смолы для проведения процесса их регенерации. Когда снижаются показатели очистки множества фильтрующих материалов, нужно последовательно осуществить регенерацию каждого фильтрующего материала. Следовательно, процесс регенерации фильтрующих материалов усложнен, его эффективность низка.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение водоочистителя гравитационного фильтрования, осуществляющего фильтрование и очистку сырой воды с использованием ее веса, который пригоден для высокой степени очистки сырой воды с использованием множества фильтрующих материалов и для эффективной регенерации фильтрующих материалов.
Решение поставленной задачи
Для решения изложенной выше задачи в настоящем изобретении используется следующая конфигурация.
(1) Водоочиститель гравитационного фильтрования, включающий: корпус сосуда; множество элементов перегородки, прикрепленных с возможностью снятия в корпусе сосуда и разделяющих по вертикали, по меньшей мере, часть внутри корпуса сосуда на множество отсеков; и картридж фильтра для воды, установленный на каждом из множества элементов перегородки, очищающий воду на элементе перегородки и подающий очищенную воду под элемент перегородки, при этом сырая вода, подаваемая на самый верхний отсек, очищена с использованием ее собственного веса.
(2) Водоочиститель гравитационного фильтрования по п.(1), в котором в каждом элементе перегородки имеется бороздка для выпуска воздуха.
(3) Водоочиститель гравитационного фильтрования по п.(1) или (2), в котором в каждом элементе перегородки образовано отверстие и картридж фильтра для воды установлен в это отверстие с возможностью отсоединения.
(4) Водоочиститель гравитационного фильтрования по любому из пп.(1)-(3), в котором каждый элемент перегородки представляет собой внутренний сосуд.
(5) Водоочиститель гравитационного фильтрования по любому из пп.(1)-(4), в котором по меньшей мере один из картриджей фильтра для воды в качестве фильтрующего материала содержит ионообменную смолу.
(6) Водоочиститель гравитационного фильтрования по любому из пп.(1)-(5), в котором по меньшей мере один из картриджей фильтра для воды в качестве фильтрующего материала содержит половолоконный мембранный модуль.
(7) Водоочиститель гравитационного фильтрования по любому из пп.(1)-(6), в котором по меньшей мере один из картриджей фильтра для воды в качестве фильтрующего материала содержит активированный уголь.
(8) Водоочиститель гравитационного фильтрования по любому из пп.(1)-(7), в котором формы установочных частей картриджей фильтра для воды во всех отсеках соответствуют друг другу.
(9) Водоочиститель гравитационного фильтрования по любому из пп.(1)-(7), в котором форма установочной части картриджа фильтра для воды по меньшей мере одного отсека несовместима с другими формами.
(10) Водоочиститель гравитационного фильтрования по любому из пп.(5)-(9), в котором ионообменная смола представляет собой ионообменную смолу Na-типа или К-типа.
Преимущества изобретения
Водоочиститель гравитационного фильтрования, соответствующий настоящему изобретению, представляет собой водоочиститель, в котором фильтрование и очистка сырой воды происходит под действием ее собственного веса и который пригоден для высокой степени очистки сырой воды с использованием множества фильтрующих материалов и эффективной регенерации фильтрующих материалов.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 представляет собой вид в перспективе, поясняющий водоочиститель, соответствующий одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.
Фиг.2 представляет собой поперечное сечение водоочистителя, показанного на фиг.1.
Фиг.3 представляет собой поперечное сечение водоочистителя, соответствующего другому примеру настоящего изобретения.
Фиг.4 представляет собой поперечное сечение водоочистителя, соответствующего еще одному примеру настоящего изобретения.
Фиг.5 представляет собой поперечное сечение водоочистителя, соответствующего еще одному примеру настоящего изобретения.
Фиг.6 представляет собой вид в перспективе, поясняющий расположение бороздки для выпуска воздуха в одном из элементов перегородки.
Описание вариантов осуществления изобретения
Водоочиститель гравитационного фильтрования, соответствующий настоящему изобретению, представляет собой водоочиститель, в котором происходит последовательная фильтрация и очистка сырой воды множеством картриджей фильтра для воды под действием веса воды.
Далее со ссылкой на прилагаемые чертежи описан водоочиститель гравитационного фильтрования, соответствующий одному из вариантов осуществления изобретения.
Первый вариант осуществления
Фиг.1 представляет собой вид в перспективе, поясняющий водоочиститель 10 гравитационного фильтрования типа кувшина (далее именуемый «водоочиститель 10»), который является одним из примеров водоочистителя гравитационного фильтрования, соответствующего одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. На фиг.2 представлено поперечное сечение водоочистителя 10.
Как показано на фиг.1 и 2, водоочиститель включает корпус сосуда 11, два элемента перегородки 12 и 13, прикрепленные в корпусе сосуда с возможностью снятия и разделяющие по вертикали внутреннее пространство корпуса сосуда 11 на три отсека, два картриджа 14 и 15 фильтра для воды, прикрепленные к элементам перегородки 12 и 13 соответственно, и крышку 16, плотно закрывающую верхнюю часть сосуда. Элемент перегородки 12 прикреплен с возможностью отсоединения и отделяет по вертикали часть корпуса сосуда 11. Элемент перегородки 13 прикреплен с возможностью отсоединения к элементу перегородки 12 так, что, в свою очередь, отделяет по вертикали часть элемента перегородки 12 в корпусе сосуда 11. Следовательно, внутреннее пространство корпуса сосуда 11 разделено элементами перегородки 12 и 13 на три отсека: резервуар с сырой водой 11а, первый резервуар 11b с очищенной водой и второй резервуар 11с с очищенной водой.
Форма корпуса сосуда 11 не имеет определенных ограничений, в данном примере его сечение имеет прямоугольную форму.
На наружной поверхности одной из боковых стенок корпуса сосуда 11 имеется ручка 11d. Носик 11е, соединенный со вторым резервуаром 11с с очищенной водой, находится с той стороны корпуса сосуда 11, которая противоположна ручке 11d, и предназначен для наливания очищенной воды, накопленной во втором резервуаре 11с с очищенной водой, через носик 11е в чашку и тому подобное.
Элемент перегородки 12 представляет собой чашеобразный сосуд, согласующийся с формой верхней части корпуса сосуда 11, то есть внутренний сосуд, в верхней части которого имеется ступенчатая часть 12а, выступающая наружу. Элемент перегородки 12 прикреплен к корпусу сосуда 11 с возможностью отсоединения путем помещения ступенчатой части 12а на верхний край отверстия корпуса сосуда 11. При установке элемента перегородки 12 в корпусе сосуда 11 внутреннее пространство корпуса сосуда 11 оказывается разделенным по вертикали с образованием второго резервуара 11с с очищенной водой между корпусом сосуда 11 и элементом перегородки 12.
Крышка 12b, закрывающая носик 11е, прикреплена к элементу перегородки 12 посредством шарнирного соединения в месте, соответствующем положению носика 11е на корпусе сосуда 11.
В нижней части элемента перегородки 12 образовано отверстие 12с, в которое с возможностью отсоединения установлен картридж 14 фильтра для воды.
Геометрия установки с возможностью отсоединения картриджа 14 фильтра для воды в отверстии 12с элемента перегородки 12 не имеет определенных ограничений. В данном примере в цилиндрическом отверстии элемента перегородки 12 имеется ступенчатая часть 12d, отходящая вниз от нижнего края отверстия 12с, а на внутренней поверхности ступенчатой части 12d этого отверстия имеется участок со спиральной резьбой, предназначенной для завинчивания картриджа 14 фильтра для воды. В другом варианте геометрии, например, на корпусе картриджа 14 фильтра для воды может быть образован выступающий фланец, тогда картридж 14 фильтра для воды присоединяется путем сцепления этого фланца с верхним краем отверстия 12с. Система уплотнения, включающая канавку с соответствующим ей по размеру уплотнительным кольцом или прокладкой, может находиться как на картридже 14 фильтра, так и на ступенчатой части 12d отверстия, и картридж 14 фильтра при его присоединении герметично уплотняется уплотнительным кольцом, прокладкой и тому подобным.
Картридж 14 фильтра для воды предназначен для дополнительной очистки очищенной воды (очищенной воды, прошедшей через один отсек с картриджем 15 фильтра для воды, именуемой «очищенная вода первой ступени»), накопленной в первом резервуаре 11b с очищенной водой элемента перегородки 12.
Геометрия картриджа 14 фильтра для воды не имеет определенных ограничений при условии, что при этой геометрии картридж фильтра, прикрепленный к элементу перегородки 12, осуществляет очистку очищенной воды первой ступени из первого резервуара 11b с очищенной водой элемента перегородки 12 и обеспечивает поток очищенной воды (далее именуемой «очищенная вода второй ступени») во второй резервуар 11с с очищенной водой под элементом перегородки 12. Картридж 14 фильтра для воды в данном примере включает корпус 14а, по существу, цилиндрической формы и размещенные внутри него фильтрующие материалы. Входное отверстие 14b, в которое поступает очищенная вода первой ступени, находится в верхней части корпуса 14а, выходное отверстие 14с, из которого вытекает очищенная вода второй ступени, находится в его нижней части. К входному отверстию 14b картриджа 14 фильтра для воды прикреплена сетка, предназначенная для удаления присутствующих в воде примесей и тому подобное.
Картридж 14 фильтра для воды прикреплен к элементу перегородки 12 так, что выходное отверстие 14b, в которое поступает очищенная вода первой ступени, расположено сверху элемента перегородки 12, то есть в первом резервуаре 11b с очищенной водой, а выходное отверстие 14с, из которого вытекает очищенная вода второй ступени, расположено снизу элемента перегородки 12, то есть во втором резервуаре 11с с очищенной водой.
Картридж 14 фильтра для воды в качестве фильтрующих материалов содержит активированный уголь 31 и половолоконный мембранный модуль 32. В картридже 14 находятся два фильтра 14d, изготовленные из нетканого материала, половолоконный мембранный модуль 32 закреплен путем фиксации половолоконного мембранного модуля 32а на нижнем фильтре 14d при помощи заливочной массы 32b, активированным углем 31 заполнено пространство над ним.
Остаточное количество хлора в воде, запах плесени и органические соединения, такие как тригалогенметаны, адсорбируются и удаляются активированным углем 31. Гранулированные материалы с диаметром частиц 0,1 мкм или более, в том числе микроорганизмы и бактерии, удаляются при фильтрации через половолоконный мембранный модуль 32.
Активированный уголь 31 может представлять собой активированный уголь, обычно используемый в качестве фильтрующего материала в картриджах фильтров для воды. К его примерам относится порошкообразный активированный уголь, гранулированный активированный уголь, полученный гранулированием порошкообразного активированного угля, волокнистый активированный уголь и активированный уголь определенной формы, полученный путем формования порошкообразного и/или гранулированного активированного угля со связующим. Из приведенных примеров, предпочтительно, используют гранулированный активированный уголь, принимая во внимание его эксплуатационные характеристики и стоимость.
К конкретным примерам относятся растительные материалы (такие как древесина, целлюлоза, древесные опилки, древесный уголь, растительный уголь из скорлупы кокосового ореха и растительный уголь из древесных опилок), каменноугольные материалы (такие как торф, лигнит, бурый уголь, битуминозный уголь, антрацит и гудрон), нефтяные материалы (такие как нефтяные остатки, кислотный отстой и углерод нефти) и материалы, полученный путем активации газом (таким как водяной пар, диоксид углерода и воздух) или химической активации (например, хлоридом кальция, хлоридом магния, хлоридом цинка, фосфорной кислотой, серной кислотой, гидроксидом натрия и гидроксидом калия) отходов варочного щелока целлюлозно-бумажного производства, синтетических смол и тому подобных.
К примерам волокнистого активированного угля относятся материалы, полученный путем карбонизации и активации прекурсоров, исходным материалом для которых является полиакрилонитрил, целлюлоза, фенол, нефтяной пек.
Является предпочтительным, чтобы в активированный уголь было добавлено и/или с ним смешано серебро. Благодаря этому обеспечивается подавление размножения в активированном угле бактерий или микроорганизмов.
В качестве половолоконного мембранного модуля 32а могут быть использованы различные пористые и трубчатые половолоконные мембраны, обычно используемые в качестве фильтрующего материала в картриджах фильтров для воды. Половолоконные мембраны изготавливают из различных материалов, таких как целлюлозы, полиолефины (такие как полиэтилены и полипропилены), поливиниловые спирты, сополимеры этилена и винилового спирта, простые полиэфиры, полиметилметакрилаты, полисульфоны, полиакрилонитрилы, политетрафторэтилены (тефлон (зарегистрированная торговая марка)), поликарбонаты, сложные полиэфиры, полиамиды и ароматические полиамиды. Из них, предпочтительно, используют половолоконные мембраны, изготовленные из полиолефинов, таких как полиэтилены или полипропилены, принимая во внимание их эксплуатационные характеристики, технологические характеристики и показатели при сжигании в процессе уничтожения.
Половолоконная мембрана 32а, предпочтительно, представляет собой так называемую перманентно гидрофильную половолоконную мембрану, на поверхности которой находятся гидрофильные группы. Поскольку поверхности такой половолоконной мембраны свойственна большая гидрофильность, облегчается фильтрация под действием собственного напора подаваемой воды.
Так как скорость прохождения воды через картриджи 14 и 15 водоочистителя 10 зависит от скорости прохождения воды через половолоконную мембрану 32а, геометрия половолоконной мембраны 32а может быть подобрана надлежащим образом с учетом необходимости достижения достаточной скорости прохождения воды под действием ее веса.
Наружный диаметр половолоконной мембраны 32а, предпочтительно, лежит в диапазоне от 20 мкм до 2000 мкм, диаметр ее пор, предпочтительно, соответствует диапазону от 0,01 мкм до 1 мкм, ее пористость, предпочтительно, лежит в диапазоне от 20% до 90%, ее толщина, предпочтительно, лежит в диапазоне от 5 мкм до 300 мкм.
В качестве заливочной массы 32b могут быть использованы смолы, обычно применяемые для фиксации половолоконных мембран, к их примерам относятся такие фиксирующие смолы, как уретановая смола, эпоксидная смола и полиолефиновая смола.
Элемент перегородки 13 изготовлен в форме чашеобразного сосуда, то есть внутреннего сосуда, который соответствует верхней части элемента перегородки 12 и имеет сверху ступенчатую часть 13а, выступающую наружу. Элемент перегородки 13 прикреплен с возможностью отсоединения к корпусу сосуда 11 наряду с элементом перегородки 12 путем помещения ступенчатой части 13а на верхний край отверстия элемента перегородки 12. Добавочное прикрепление элемента перегородки 13 к элементу перегородки 12, прикрепленному к корпусу сосуда 11, дополнительно отделяет верхнюю часть корпуса сосуда 11 от элемента перегородки 12 с образованием первого резервуара 11b с очищенной водой между элементом перегородки 12 и элементом перегородки 13 и резервуара 11а с сырой водой на элементе перегородки 13.
Аналогично элементу перегородки 12, в нижней части элемента перегородки 13 образовано отверстие 13b, в которое установлен с возможностью отсоединения картридж 15 фильтра для воды. Геометрия крепления с возможностью отсоединения картриджа 15 фильтра для воды к элементу перегородки 13 не имеет определенных ограничений. В данном примере, аналогично геометрии крепления картриджа 14 фильтра к элементу перегородки 12, в цилиндрическом отверстии элемента перегородки 13 образована ступенчатая часть 13с, отходящая вниз от нижнего края отверстия 13b, а на внутренней поверхности ступенчатой части 13с этого отверстия имеется участок со спиральной резьбой, предназначенной для завинчивания картриджа 15 фильтра для воды. На корпусе картриджа 15 фильтра для воды может быть предусмотрено наличие выступающего фланца, тогда картридж 15 фильтра для воды присоединяется путем сцепления этого фланца с верхним краем отверстия 13b. Система уплотнения, включающая канавку с соответствующим ей по размеру уплотнительным кольцом или прокладкой, может находиться как на картридже 15 фильтра для воды, так и на ступенчатой части 13с отверстия, и картридж 15 фильтра для воды при его присоединении герметично уплотняется уплотнительным кольцом, прокладкой и тому подобным.
Картридж 15 фильтра для воды предназначен для очистки очищенной воды, имеющейся в резервуаре 11а для сырой воды элемента перегородки 13.
Геометрия картриджа 15 фильтра для воды не имеет определенных ограничений при условии, что при этой геометрии картридж фильтра, закрепленный на элементе перегородки 13, осуществляет очистку сырой воды из резервуара 11а для сырой воды элемента перегородки 13 и обеспечивает поток очищенной воды первой ступени в первый резервуар 11b с очищенной водой под элементом перегородки 13. Картридж 15 фильтра для воды в данном примере включает корпус 15а, по существу, цилиндрической формы и размещенные внутри него фильтрующие материалы. Входное отверстие 15b, в которое поступает сырая вода, находится в верхней части корпуса 15а, выходное отверстие 15с, из которого вытекает очищенная вода первой ступени, находится в его нижней части. К входному отверстию 15b картриджа 15 фильтра для воды прикреплена сетка, предназначенная для удаления присутствующих в воде примесей и тому подобное.
Картридж 15 фильтра для воды прикреплен к элементу перегородки 13 так, что входное отверстие 15b, в которое поступает сырая вода, расположено сверху элемента перегородки 13, то есть в резервуаре 11а для сырой воды, и выходное отверстие 15с, из которого вытекает очищенная вода первой ступени, расположено снизу элемента перегородки 13, то есть в первом резервуаре 11b с очищенной водой.
В картридже 15 фильтра для воды в качестве фильтрующего материала находится ионообменная смола 33.
В качестве ионообменной смолы 33 могут быть использованы ионообменные смолы, обычно используемые в картриджах фильтров для воды. К их примерам относятся неорганические ионообменные смолы на основе алюмосиликатов, катионообменные смолы и анионообменные смолы.
К примерам неорганических ионообменных смол на основе алюмосиликатов относятся Molecular Sieve 3A, Molecular Sieve 4A, Molecular Sieve 5A, Molecular Sieve 13Х, цеолиты типа фоязита и цеолиты типа морденита. Эти синтетические цеолиты обладают высокой адсорбционной способностью по отношению к ионам тяжелых металлов, в частности, Molecular Sieve 5A обладает адсорбционной способностью по отношению к растворимым ионам свинца.
В качестве ионообменной смолы, предпочтительно, используют натриевую или калиевую ионообменную смолу. Эти ионообменные смолы просто регенерировать с небольшими затратами, используя пищевые добавки, такие как поваренная соль или продукты диетического питания, в домашних условиях.
Ионообменная смола 33 может быть размещена в картридже 15 фильтра для воды, например, путем помещения ионообменной смолы между двумя фильтрами 15d, изготовленными из нетканого материала, и расположения в картридже фильтра для воды.
Картридж 14 фильтра для воды и картридж 15 фильтра для воды, предпочтительно, смещены  относительно друг друга по горизонтали. Таким образом, благодаря смещению картриджа 14 фильтра для воды и картриджа 15 фильтра для воды  относительно друг друга по горизонтали, можно уменьшить расстояние между элементом перегородки 12 и элементом перегородки 13, то есть, первый резервуар 11b с очищенной водой может быть сужен, тогда высота водоочистителя 10 не будет чрезмерно большой даже в случае значительной высоты картриджа фильтра для воды.
Конструкция крышки 16 не имеет определенных ограничений при условии, что крышка закрывает отверстие элемента перегородки 12. Является предпочтительным, чтобы первый резервуар 11b с очищенной водой водоочистителя 10 можно было герметично закрывать путем размещения на его верхнем крае некоторого уплотнения и тому подобное. Таким образом можно легко предотвратить вытекание сырой воды из резервуара 11а для сырой воды водоочистителя 10 во время наливания очищенной воды (очищенной воды второй ступени) через носик 11е водоочистителя 10.
Далее описано функционирование водоочистителя 10.
Крышку 16 водоочистителя 10 открывают и наливают сырую воду на элемент перегородки 13, представляющий собой самый верхний отсек водоочистителя 10, то есть в резервуар 11а для сырой воды корпуса сосуда 11. Сырая вода из резервуара 11а для сырой воды поступает в картридж 15 фильтра для воды через входное отверстие 15b под действием своего собственного веса и подвергается очистке - удалению ионов, таких как присутствующие в воде ионы тяжелых металлов - ионообменной смолой 33. Очищенная вода первой ступени вытекает из выходного отверстия 15с и накапливается в первом резервуаре 11b с очищенной водой. Очищенная вода первой ступени из первого резервуара 11b с очищенной водой поступает в картридж 14 фильтра для воды через входное отверстие 14b под действием собственного веса и подвергается очистке - удалению остаточного хлора, запаха плесени и органических соединений, таких как тригалогенметаны, адсорбируемых активированным углем 31, и фильтрации с удалением гранулированных материалов с диаметром частиц 0,1 мкм или более, в том числе микроорганизмов и бактерий, через половолоконный мембранный модуль 32. Очищенная вода второй ступени вытекает из выходного отверстия 14с и накапливается во втором резервуаре 11с с очищенной водой.
Очищенная вода (очищенная вода второй ступени), хранящаяся во втором резервуаре 11с с очищенной водой, может быть перелита в чашку и тому подобное через носик 11е.
В процессе использования водоочистителя 10 показатели очистки используемых в картриджах 14 и 15 фильтра фильтрующих материалов снижаются. Например, когда существенно снижаются показатели очистки ионообменной смолы 33, а показатели очисти активированного угля 31 или половолоконного мембранного модуля 32 снижаются меньше, отсоединяют и регенерируют картридж 15 фильтра. С другой стороны, когда показатели очистки ионообменной смолы 33 снижаются мало, а показатели очисти активированного угля 31 или половолоконного мембранного модуля 32 снижаются существенно, отсоединяют и регенерируют картридж 14 фильтра.
В прошлом, когда показатели очистки какого-либо из используемых фильтрующих материалов снижались, картридж фильтра для воды отсоединяли и регенерировали. Следовательно, нельзя было регенерировать только фильтрующий материал со сниженными показателями очистки. Когда снижались показатели очистки всех фильтрующих материалов, нужно было последовательно регенерировать эти фильтрующие материалы.
Однако, поскольку водоочиститель 10 включает картридж 15 фильтра для воды, содержащий ионообменную смолу 33, и картридж 14 фильтра для воды, содержащий активированный уголь 31 и половолоконный мембранный модуль 32, становится возможным по отдельности регенерировать те фильтрующие материалы, показатели очистки которых понизились. Например, когда понижаются показатели очистки и ионообменной смолы 33, и активированного угля 31, процесс регенерации может быть осуществлен в картриджах 14 и 15 параллельно, тем самым регенерация фильтрующих материалов становится более простой и эффективной.
Второй вариант осуществления
Водоочиститель 20 гравитационного фильтрования (далее именуемый «водоочиститель 20»), соответствующий другому варианту осуществления настоящего изобретения, описан далее со ссылкой на фиг.3.
Как показано на фиг.3, водоочиститель 20 включает корпус сосуда 21, три элемента перегородки 22, 23 и 24, прикрепленные с возможностью отсоединения к корпусу сосуда 21 и разделяющие по вертикали часть корпуса сосуда 21 на четыре отсека, три картриджа 25, 26, 27 фильтра для воды, прикрепленные к элементам перегородки 22, 23 и 24 соответственно, и крышку 28, герметично закрывающую верх сосуда. Элемент перегородки 22 прикреплен с возможностью снятия к корпусу сосуда и разделяет по вертикали пространство внутри корпуса сосуда 21. Элемент перегородки 23 прикреплен с возможностью снятия к элементу перегородки 22 так, что дополнительно отделяет по вертикали часть элемента перегородки 22 в корпусе сосуда 21. Элемент перегородки 24 прикреплен с возможностью снятия к элементу перегородки 23 так, что дополнительно отделяет по вертикали часть элемента перегородки 23 в корпусе сосуда 21. Таким образом, внутреннее пространство корпуса сосуда 21 водоочистителя 20 разделено элементами перегородки 22, 23 и 24 на резервуар 21а для сырой воды, первый резервуар 21b с очищенной водой, второй резервуар 21с с очищенной водой и третий резервуар 21d с очищенной водой.
Форма корпуса сосуда 21 такая же, как и корпуса сосуда 11, однако она не имеет определенных ограничений.
Ручка 21е выполнена на наружной поверхности одной из боковых стенок корпуса сосуда 21. Носик 21f, соединенный с третьим резервуаром 21d с очищенной водой, находится с той стороны корпуса сосуда 21, которая противоположна ручке 21е, и предназначен для наливания очищенной воды, накопленной в третьем резервуаре 21d с очищенной водой, через носик 21f в чашку и тому подобное.
Элементы перегородки 22, 23 и 24 представляют собой такие же чашеобразные сосуды, то есть внутренние сосуды, как и элементы перегородки 12 и 13 водоочистителя 10, в их верхних частях имеются ступенчатые части 22а, 23а и 24а, выступающие наружу. Элемент перегородки 22 прикреплен к корпусу сосуда 21 с возможностью отсоединения путем помещения ступенчатой части 22а на верхний край отверстия корпуса сосуда 21.
Элемент перегородки 23 прикреплен с возможностью отсоединения к корпусу сосуда 21 наряду с элементом перегородки 22 путем помещения ступенчатой части 23а на верхний край отверстия элемента перегородки 22. Элемент перегородки 24 прикреплен с возможностью отсоединения к корпусу сосуда 21 наряду с элементами перегородки 22 и 23 путем помещения ступенчатой части 24а на верхний край отверстия элемента перегородки 23.
При креплении элементов перегородки 22, 23 и 24 к корпусу сосуда 21 внутреннее пространство корпуса сосуда 21 оказывается разделенным по вертикали на четыре отсека с образованием третьего резервуара 21d с очищенной водой между корпусом сосуда 21 и элементом перегородки 22, второго резервуара 21с с очищенной водой между элементом перегородки 22 и элементом перегородки 23 и резервуара для сырой воды 21а на элементе перегородки 23.
Крышка 22b, закрывающая носик 21f, прикреплена к элементу перегородки 22 посредством шарнирного соединения в месте, соответствующем положению носика 21f на корпусе сосуда 21.
Картриджи 25, 26 и 27 фильтра для воды установлены с возможностью снятия в элементах перегородки 22, 23 и 24 соответственно, так же как в водоочистителе 10. В нижней чести элемента перегородки 22 имеется отверстие 22с, ступенчатая часть 22d цилиндрического отверстия направлена вниз от нижнего края отверстия 22с, на внутренней поверхности ступенчатой части 22d этого отверстия имеется участок со спиральной резьбой, предназначенной для завинчивания картриджа 25 фильтра для воды. Точно так же картридж 26 фильтра для воды завинчивают в ступенчатую часть 23с, отходящую от нижнего края отверстия 23b элемента перегородки 23, картридж 27 фильтра для воды завинчивают в ступенчатую часть 24с, отходящую от нижнего края отверстия 24b элемента перегородки 24.
Картридж 25 фильтра для воды предназначен для дополнительной очистки очищенной воды (очищенной воды второй ступени: очищенной воды, прошедшей очистку в двух отсеках картриджами 26 и 27 фильтра для воды), накапливающейся во втором резервуаре 21с с очищенной водой элемента перегородки 22.
Картридж 25 фильтра для воды включает корпус 25а, по существу, цилиндрической формы и половолоконный мембранный модуль 41. Входное отверстие 25b, в которое поступает очищенная вода второй ступени, находится в верхней части корпуса 25а, выходное отверстие 25с, из которого вытекает очищенная вода (далее именуемая «очищенная вода третьей ступени»), получаемая в процессе дополнительной очистки очищенной воды второй ступени, находится в его нижней части. К входному отверстию 25b картриджа 25 фильтра для воды прикреплена сетка, предназначенная для удаления присутствующих в воде примесей и тому подобное.
В половолоконном мембранном модуле 41 половолоконная мембрана 41а закреплена на фильтре 25d, изготовленном из нетканого материала и расположенном в нижней части картриджа 25 фильтра для воды, путем фиксации заливочной массой 41b.
Половолоконная мембрана 41а представляет собой такую же мембрану, как половолоконная мембрана 32а половолоконного мембранного модуля 32, ее предпочтительными примерами также являются описанные выше примеры.
Заливочная масса 41b такая же, как заливочная масса 32b половолоконного мембранного модуля 32.
Картридж 26 фильтра для воды предназначен для дополнительной очистки очищенной воды (очищенной воды первой ступени: очищенной воды, прошедшей очистку в одном отсеке картриджем 27 фильтра для воды), накапливающейся в первом резервуаре 21b с очищенной водой элемента перегородки 23.
Картридж 26 фильтра для воды включает корпус 26а, по существу, цилиндрической формы, внутри которого находится активированный уголь 42. Входное отверстие 26b, в которое поступает очищенная вода первой ступени, находится в верхней части корпуса 26а, выходное отверстие 26с, из которого вытекает очищенная вода второй ступени, находится в его нижней части. К входному отверстию 26b картриджа 26 фильтра для воды прикреплена сетка, предназначенная для удаления присутствующих в воде примесей и тому подобное. Активированным углем 42 заполнено пространство между двумя фильтрами 26d, изготовленными из нетканого материала.
Активированный уголь представляет собой тот же уголь, что и уголь 31, с такими же предпочтительными примерами, как описанные ранее.
Картридж 27 фильтра для воды предназначен для очистки сырой воды, имеющейся в резервуаре 21а для сырой воды элемента перегородки 24.
Картридж 27 фильтра для воды включает корпус 27а, по существу, цилиндрической формы, внутри которого находится ионообменная смола 43. Входное отверстие 27b, в которое поступает сырая вода, находится в верхней части корпуса 27а, выходное отверстие 27с, из которого вытекает очищенная вода первой ступени, находится в его нижней части. К входному отверстию 27b картриджа 27 фильтра для воды прикреплена сетка, предназначенная для удаления присутствующих в воде примесей и тому подобное.
Ионообменной смолой 43 заполнено пространство между двумя фильтрами 27d, изготовленными из нетканого материала и размещенными в фильтрующем элементе 27 для воды.
Ионообменная смола 43 представляет собой такую же ионообменную смолу, как и ионообменная смола 33 с такими же предпочтительными примерами, как описанные ранее.
Картридж 25 фильтра для воды и картридж 26 фильтра для воды, предпочтительно, смещены относительно друг друга по горизонтали, картридж 26 фильтра для воды и картридж 27 фильтра для воды, предпочтительно, смещены  относительно друг друга по горизонтали. Таким образом, благодаря смещению картриджей 25, 26 и 27 фильтра для воды относительно друг друга по горизонтали, можно уменьшить расстояние между элементами перегородки 22, 23 и 24, то есть первый резервуар 21b с очищенной водой и второй резервуар 21с с очищенной водой могут быть сужены, таким образом можно предотвратить увеличение высоты водоочистителя 20 даже при большой высоте картриджей.
Крышка 28 аналогична крышке 16 водоочистителя 10, ее предпочтительные примеры также аналогичны описанным ранее.
Форма установочной части картриджа 25 фильтра для воды, устанавливаемого в элементе перегородки 22, форма установочной части картриджа 26 фильтра для воды, устанавливаемого в элементе перегородки 23, форма установочной части картриджа 27 фильтра для воды, устанавливаемого в элементе перегородки 24, могут быть совместимы друг с другом, и, по меньшей мере, одна из них может быть несовместима с формой других, а также все они могут быть несовместимы друг с другом.
Когда формы всех картриджей фильтра для воды совместимы друг с другом, порядок установки картриджей фильтра для воды может свободно изменяться. Все установочные части картриджей фильтра для воды, предпочтительно, одинаковы.
Когда форма по меньшей мере одного картриджа фильтра для воды несовместима с формой других, можно исключить ошибочное расположение совместимого картриджа и несовместимого картриджа, а порядок расположения совместимых картриджей фильтра для воды может быть свободно изменен. Чтобы форма по меньшей мере одного из картриджа фильтра для воды была несовместима с другими, может быть применен способ изменения диаметра установочной части по меньшей мере одного из картриджей фильтра для воды, однако, этим способом выбор не ограничивается. Установочная часть по меньшей мере одного картриджа фильтра для воды отличается от установочных частей других картриджей.
Когда формы установочных частей всех картриджей фильтра для воды несовместимы друг с другом, ошибочное расположение картриджей фильтра для воды может быть исключено. Чтобы формы установочных частей всех картриджей фильтра для воды были несовместимы друг с другом, может быть применен способ изменения диаметров установочных частей всех картриджей фильтра для воды, однако этим способом выбор не ограничивается. Установочные части всех картриджей фильтра для воды, предпочтительно, отличаются друг от друга.
Далее описано функционирование водоочистителя 20.
Крышку 28 водоочистителя 20 открывают и наливают сырую воду на элемент перегородки 24, представляющий собой самый верхний отсек водоочистителя 20, то есть в резервуар 21а для сырой воды корпуса сосуда 21. Сырая вода из резервуара 21а для сырой воды поступает в картридж 27 фильтра через входное отверстие 27b под действием своего собственного веса и подвергается очистке - удалению ионов, таких как присутствующие в воде ионы тяжелых металлов - ионообменной смолой 43. Очищенная вода первой ступени вытекает из выходного отверстия 27с и накапливается в первом резервуаре 21b с очищенной водой. Очищенная вода первой ступени из первого резервуара 21b с очищенной водой поступает в картридж 26 фильтра для воды через входное отверстие 26b под действием собственного веса и подвергается очистке - удалению остаточного хлора, запаха плесени и органических соединений, таких как тригалогенметаны, адсорбируемых активированным углем 42. Очищенная вода второй ступени вытекает из выходного отверстия 26с и накапливается во втором резервуаре 21с с очищенной водой. Из второго резервуара 21с с очищенной водой очищенная вода второй ступени поступает в картридж 25 фильтра для воды через входное отверстие 25b под действием собственного веса и подвергается очистке путем фильтрации и удалению гранулированных материалов с диаметром частиц 0,1 мкм или более, в том числе микроорганизмов и бактерий, при помощи половолоконного мембранного модуля 41. Очищенная вода третьей ступени вытекает через выходное отверстие 25с и накапливается в третьем резервуаре 21d с очищенной водой.
Очищенная вода (очищенная вода третьей ступени), хранящаяся в третьем резервуаре 21d с очищенной водой, может быть перелита в чашку и тому подобное через носик 21f.
В водоочистителе 20, поскольку картриджи 25, 26 и 27 фильтра для воды могут быть отсоединены независимо друг от друга, половолоконный мембранный модуль 41, активированный уголь 42 и ионообменная смола 43 могут быть регенерированы по отдельности несложным образом. Следовательно, можно эффективно осуществлять процесс регенерации при снижении показателей очистки фильтрующих материалов и регенерировать фильтрующие материалы параллельно даже тогда, когда снижены показатели очистки множества материалов, тем самым достигая высокой эффективности.
Как описано выше, водоочиститель гравитационного фильтрования, соответствующий настоящему изобретению, включает множество элементов перегородки, разделяющих по вертикали, по меньшей мере, часть корпуса сосуда на множество отсеков, в каждом элементе перегородки имеется картридж фильтра для воды. Таким образом, возможна высокая степень очистки сырой воды с использованием множества фильтрующих материалов. Кроме того, поскольку картриджы могут быть по отдельности отсоединены и фильтрующие материалы могут быть по отдельности регенерированы, возможно упростить процесс регенерации и регенерировать множество фильтрующих материалов одновременно, тем самым достигая эффективной регенерации фильтрующих материалов.
Водоочиститель гравитационного фильтрования, соответствующий настоящему изобретению, не ограничивается водоочистителем 10 и водоочистителем 20.
Например, когда картридж фильтра каждого элемента перегородки может быть отсоединен от корпуса сосуда, а содержащийся в нем фильтрующий материал регенерирован, картридж фильтра для воды не обязательно должен быть прикреплен к соответствующему элементу перегородки с возможностью отсоединения, напротив, он может быть зафиксирован на соответствующем элементе перегородки.
Фильтрующие материалы, находящиеся в картриджах фильтра для воды, не ограничены порядком и сочетаниями, предложенными для водоочистителей 10 и 20. Например, водоочиститель 10 может представлять собой водоочиститель гравитационного фильтрования, в котором ионообменная смола расположена в картридже 14 фильтра для воды, а активированный уголь размещен в картридже 15 фильтра для воды.
При этом, если в качестве фильтрующих материалов используют две или более ионообменные смолы, активированных угля или половолоконных мембранных модуля, картридж, содержащий половолоконный мембранный модуль, предпочтительно, располагают под картриджами с ионообменной смолой и активированным углем. Таким образом, даже когда бактерии и тому подобное проникают сквозь ионообменную смолу или активированный уголь, эти бактерии и тому подобные могут быть удалены на половолоконном мембранном модуле, тем самым без труда достигается предотвращение проникновения бактерий и тому подобное в готовую очищенную воду. В частности, когда используют множество картриджей с ионообменной смолой, активированным углем и половолоконным мембранным модулем, эти фильтрующие материалы предпочтительно располагают в следующем порядке сверху вниз: ионообменная смола, активированный уголь и половолоконный мембранный модуль.
Элемент перегородки не ограничивается внутренним сосудом, напротив, он может иметь форму плоской панели. А именно, как показано на фиг.4, возможен водоочиститель гравитационного фильтрования 10А, включающий элемент перегородки 12А той же формы, что и элемент перегородки 12 водоочистителя 10, за исключением блокировочной части 12е, направленной внутрь от внутренней поверхности боковой стенки элемента перегородки 12, элемент перегородки 13А такой же формы, что и элемент перегородки 13, за исключением формы плоской панели, и картриджи 14 и 15 фильтра для воды, установленные в них, соответственно. Кроме того, возможен водоочиститель гравитационного фильтрования, в котором корпус сосуда 10 имеет поперечное сечение с уменьшающейся книзу площадью сечения, а оба элемента перегородки 12 и 13 имеют форму плоской панели. Элементы перегородки водоочистителя гравитационного фильтрования, соответствующего настоящему изобретению, предпочтительно, представляют собой такие же внутренние сосуды, как в описанных выше водоочистителях 10 и 20, так как в них мала вероятность утечки воды, очистка сырой воды осуществляется стабильно, сборка и разборка не составляет труда.
2
На элементах перегородки имеется бороздка 50 для выпуска воздуха. Воздух выходит через зазор между элементами перегородки 12а и 13а без использования бороздки 50 для выпуска воздуха, однако при наличии бороздки 50 для выпуска воздуха воздух выходит легче, благодаря чему увеличивается скорость фильтрования. Форма бороздки 50 для выпуска воздуха не имеет определенных ограничений, однако поперечное сечение, перпендикулярное направлению длины, предпочтительно, имеет полукруглую форму, площадь этого сечения, предпочтительно, лежит в диапазоне от 0,27 до 1,8 мм.
Водоочиститель, соответствующий настоящему изобретению, не ограничивается указанным выше водоочистителем типа кувшина, напротив, изобретение может быть применено к стационарному водоочистителю гравитационного фильтрования, выполняющего функцию водоснабжения (водораздатчика).
Применимость в промышленности
Благодаря возможности высокой степени очистки сырой воды с использованием множества фильтрующих материалов и эффективной регенерации фильтрующих материалов, водоочиститель гравитационного фильтрования, соответствующий настоящему изобретению, может быть с успехом использован, например, в качестве водоочистителя типа кувшина или стационарного водоочистителя.
Список номеров позиций на чертежах
10, 10А, 20: водоочиститель гравитационного фильтрования
11, 21: корпус сосуда
12, 12А, 13, 13А, 22, 23, 24: элемент перегородки
14, 15, 25, 26, 27: картридж фильтра для воды
16, 28: крышка
31, 42: активированный уголь
32, 41: половолоконный мембранный модуль
33, 43: ионообменная смола
50: бороздка для выпуска воздуха
60: установочная часть