CN101158631B - 带动力饮水机专用***的滤芯寿命检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种带动力饮水机专用***的滤芯使用寿命检测方法及装置，其包括原水箱、水泵、泵后水箱和电气控制线路板，水泵的出水口连通泵后水箱，泵后水箱中设有可探测其中上设定水位和下设定水位的探头，通过检测水泵运行时间来估算滤芯的使用寿命。本发明技术能判断带动力饮水机专用***滤芯的使用情况，具有较高的置信度，并且抗干扰性强，可及时向用户提示清洗或更换滤芯，确保***出水水质符合要求。

Description

带动力饮水机专用***的滤芯寿命检测方法及装置

所属技术领域

本发明涉及饮用水净化和控制技术领域，尤其是指一种带动力饮水机专用***的滤芯使用寿命检测方法及装置。

背景技术

饮水机专用***，因具有许多优点，现在已经逐渐为消费者所接受。但是，人们也逐渐认识到：***中的滤芯是有使用寿命的，如果滤芯的使用寿命到了，则***就失去了净化水质的功能，应该及时更换新的滤芯。滤芯的使用寿命是否已到，普通用户一般难以判断，尤其是起吸附作用的活性炭滤芯。

饮水机专用***中主要使用过滤和吸附两种净化水质的方法。

采用过滤方法净化水质的部件称为滤芯，有微孔陶瓷滤芯、PP棉滤芯、无纺布滤芯、中空纤维滤芯等。滤芯使用一段时间后，阻力逐渐增大，出水流量越来越小，当出水流量不能满足用户要求时，就认为滤芯使用寿命到了。对于可以通过清洗方法来恢复过滤性能的滤芯，这时应该进行清洗；对于不能通过清洗方法恢复过滤性能的滤芯，应及时更换新的滤芯。显然，这种滤芯的使用寿命是否到了用户很容易判断。

采用吸附方法净化水质的部件称为吸附芯，由于吸附芯中的水处理材料一般都采用活性炭，所以吸附芯也称为活性炭芯(在很多的文章和口语中，活性炭芯或活性炭吸附芯也称为活性炭滤芯或滤芯，本文对此也不作严格区分)。活性炭净化水质的原理是：水中的异色、异臭、异味、有机物等有毒有害物质通过扩散方式进入到活性炭的微孔中被活性炭吸附而去除。活性炭芯使用一段时间后，吸附逐渐饱和，即吸附能力逐渐消失。活性炭芯失去了吸附能力或者吸附能力不能满足要求时，就是使用寿命到了。使用寿命到了的活性炭芯不但没有净化水质的功能，已经吸附在活性炭中的有毒有害物质还可能会释放出来污染水质。所以，活性炭芯一旦使用寿命到了，就应该及时更换新的活性炭芯。然而，严格地说，活性炭芯是不能通过检测滤水阻力、出水流量、或者堵塞情况的方法来判断是否到了使用寿命的。但是，目前还没有能确切地在线检测活性炭芯使用寿命的成熟技术。公知的检测活性炭芯使用寿命的技术实际上都是间接估算的技术，这些技术有：

1.设定使用期限。例如，将使用期限定为3个月，就是滤芯每3个月更换一次。期间，不管用户用水量大，还是用水量小，也不管水质如何，3个月后一律更换。显然，这种技术是极不科学的。

2.累计开盖次数。通常，用户打开饮水机专用***的上盖是为了给***原水桶加水，所以累计开盖次数就是累计净化水量，即根据滤芯的净化水量来估算滤芯的使用寿命。这种技术，没有考虑水质的差异，没有考虑每次所加水量的差异，也没有考虑不加水而开盖的特殊情况，所以，其置信度也不高，也是不科学的。

3.中国专利申请号为200510064575.0《一种***滤芯寿命检测方法与装置》中公开了一种滤芯使用寿命检测技术，该技术的核心是通过检测活性炭芯以及与活性炭芯串接的中空纤维滤芯过滤时的堵塞情况来估算滤芯的使用寿命。该技术既考虑了水质的影响(主要是堵塞滤芯的悬浮物、颗粒物的影响)，又考虑了水量的影响，有一定的合理性。但是，采用该技术的产品，由于没有外接电源，控制***由容量较小的纽扣电池或干电池供电，电压低、信号弱，所以控制***抗干扰性弱，可靠性不强，实际生产的产品中滤芯使用寿命误报现象时有发生。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术现状的不足，提供一种带动力饮水机专用***的滤芯使用寿命检测方法及装置，采用本发明技术检测饮水机专用***滤芯使用寿命有较高的置信度，并且结构简单、抗干扰性强、不容易出故障。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种带动力饮水机专用***的滤芯使用寿命检测方法及装置，所述的饮水机专用***包括原水箱、滤芯、水泵和泵后水箱；所述的水泵的出水口连通泵后水箱，泵后水箱上设有可探测上设定水位和下设定水位的探头；***上设有电气控制线路板和滤芯使用寿命警示装置；所述的警示装置是指显示屏、指示灯和喇叭；通过检测水泵运行时间来估算滤芯的使用寿命，这可以分为下述两种情况予以说明。

第一种情况：

对于水泵的出水口连通泵后水箱的管路上所设的滤芯，在使用过程中会逐渐堵塞的情况，所述的水泵运行时间是水泵的单次运行时间T，更详细地表述如下：

原水箱上设有可探测其中是否有水的探头，其底部设有丝网和出水管。水泵开启后，原水箱中的水依次经过丝网、水泵和滤芯，再流入泵后水箱。当泵后水箱中的水位低于下设定水位时，装于泵后水箱上用于探测下设定水位的探头将探测到此低水位信号，电气控制***将该信号用于开启水泵。水泵开启后，泵后水箱中的水位将逐渐上升。当水位上升到上设定水位时，装于泵后水箱上用于探测上设定水位的探头将探测到此高水位信号，电气控制***将该信号用于关闭水泵。从水泵开始运行到水泵关闭的这段时间即为水泵单次运行时间T。

***使用一段时间后，滤芯会逐渐堵塞，滤水阻力会越来越大，水泵单次运行时间T数值会越来越大。当水泵单次运行时间T达到额定的水泵单次运行时间T_k时，就可以判定滤芯的使用寿命到了。对于确定的***和滤芯，额定的水泵单次运行时间T_k可以通过试验予以确定。

这种滤芯使用寿命检测方法实际上已经考虑了水质的影响(即考虑了堵塞滤芯的悬浮物、颗粒物的影响)，同时也考虑了水量的影响，即如果水质越好则滤芯的使用寿命就越长，反之滤芯的使用寿命就越短。这种方法用于检测微孔陶瓷、PP棉、无纺布和中空纤维等滤芯的使用寿命是很科学的，因为它反映的是滤芯的纳污能力。由于当水中颗粒物、悬浮物较多，即浑浊度较大时，通常水质的其它指标(如色、臭、味、耗氧量等)也不好，前者可以通过过滤的方法去除，后者可以通过吸附的方法去除。所以通过检测水泵单次运行时间T的方法来估算吸附芯的使用寿命在很多情况下都有很高的置信度。

水泵在运行过程中，如果同时用户在饮水机出水龙头取水，则水泵的单次运行时间T数值就会比较大。用户取水时间越长，取水量越多，水泵的单次运行时间T数值就越大。实际上，这种情况下的水泵单次运行时间T不能反映滤芯的堵塞情况，也就是不能反映滤芯的使用寿命。为了消除这种干扰信号，电气控制线路板中不仅设有计时电路，还设有计数电路。其工作原理是：

水泵单次运行时间T第一次达到额定的水泵单次运行时间T_k时(即T≥T_k)，计数电路将达到T_k的连续次数N计为1。接着，如果水泵再次启动的单次运行时间T≥T_k，则计数电路将达到T_k的连续次数N计为2；否则，如果水泵再次启动的单次运行时间T＜T_k，则计数电路将达到T_k的连续次数N计为0，即计数电路初始化，这就有效地将干扰信号消除。只有当水泵单次运行时间T≥T_k的连续次数N达到额定次数N_k(N_k可以设为2～1 0之间的任何整数，优选3～6之间的任何整数)时，控制***才判定滤芯使用寿命已到，同时，通过声或光(包括灯光、图像和文字等)的形式向用户警示滤芯使用寿命已到。

所述的滤芯至少包括活性炭滤芯、微孔陶瓷滤芯、中空纤维滤芯、PP棉滤芯、无纺布滤芯、KDF滤芯中的一种，或者其中数种滤芯的组合。当采用数种滤芯的组合时，各滤芯的使用寿命应设计成一致，即当其中一种滤芯的使用寿命到了，同时其它滤芯的使用寿命也到了，便于用户同时进行更换或维护(指清洗、刷洗等各种恢复滤芯使用寿命的措施)。

采用这种方式检测滤芯使用寿命的饮水机专用***，在使用过程中会逐渐堵塞的滤芯应设置在水泵的出水口连通泵后水箱的管路中，其它不易堵塞的滤芯可以设置在泵前(例如设置在原水箱的底部)，也可以设置在泵后(例如设置在水泵的出水口连通泵后水箱的管路中或者泵后水箱的出水管路中)。

第二种情况：

对于水泵的出水口连通泵后水箱的管路上不设滤芯，或者所设的滤芯在使用过程中基本上不会堵塞的情况，所述的水泵运行时间是水泵的累计运行时间t，更详细地表述如下：

原水箱底部上方设有上滤芯，原水箱底部下方设有下滤芯，***上设有泵前中间水箱，泵前中间水箱上设有可探测其中是否有水的探头。原水箱中的水经设于其底部的滤芯净化后流入泵前中间水箱。泵前中间水箱中的水可以经水泵提升到泵后水箱中。***首次使用或者滤芯更换后重新使用时，泵后水箱中的水位低于下设定水位，装于泵后水箱上用于探测下设定水位的探头将探测到此低水位信号，电气控制***将该信号用于开启水泵。水泵开启后，泵后水箱中的水位将逐渐上升。当水位上升到上设定水位时，装于泵后水箱上用于探测上设定水位的探头将探测到此高水位信号，电气控制***将该信号用于关闭水泵(泵前中间水箱中如果无水，该无水信号也用于关闭水泵)。从水泵开始运行到水泵关闭的这段时间为水泵第1次运行时间t₁。随着***的继续使用，将有水泵的第2次运行时间t₂，第3次运行时间t₃，第4次运行时间t₄，…，等等。

电气控制线路板中设有计时电路、时间累计电路、存储电路和控制电路。计时电路可以计算水泵的单次运行时间(t₁、t₂、t₃、…、等等)，时间累计电路将各单次运行时间予以累计，累计时间t为：

t＝∑t_i

存储电路将累计时间t存储在芯片中，以防止断电时出现“遗忘”现象。当累计时间t达到额定累计时间t_k时，控制***将通过声或光(包括灯光、图像和文字等)的形式向用户警示滤芯的使用寿命已到。对于确定的***和滤芯，额定累计时间t_k可以通过试验确定。

***上设有复位按钮，每当用户更换新的滤芯后，应按下按钮，将存储电路中存储的累计时间清零。

所述的上滤芯为过滤过程中容易堵塞的滤芯，例如可以是微孔陶瓷滤芯、也可以是亲水性中空纤维滤芯等；所述的下滤芯为过滤过程中不易堵塞的滤芯，例如软化芯、活性炭芯、KDF芯等。原水箱底部上方的滤芯堵塞后用户很容易发现，可以及时清洗或更换新的滤芯；而原水箱底部下方不易堵塞的滤芯是否在正常发挥净化功能，本发明技术可以及时告知用户。

本发明的进一步技术措施是：电气控制线路板中设有对水泵的停机原因进行分析与处理电路，利用该电路向用户提示装于原水箱底部上方容易堵塞的滤芯该清洗，或该更换滤芯，或原水箱该加水信息，详细表述如下：

当泵后水箱中水位低于下设定水位时，控制***发出启动水泵指令，接通水泵电源，但是如果这时泵前中间水箱中无水，则装于泵前水箱中的探头将探测到此无水信号，立即断开水泵电源，关闭水泵。水泵一旦被泵前中间水箱中无水信号所关闭，则控制***将在一段时间内(例如10分钟或20分钟)不发出启动水泵指令。一段时间后，控制***又发出启动水泵指令，这时：

如果泵前中间水箱中仍然无水，又立即断开水泵电源，关闭水泵，当水泵连续两次被泵前中间水箱中无水信号所关闭时，控制***发出上滤芯堵塞或原水箱无水信号提示用户，并在一段时间内不发出启动水泵指令；

如果泵前中间水箱中有少量的水，水泵正常启动，但运行一段时间后，当泵后水箱中水位还没有上升到上设定水位，而泵前中间水箱中的水已经被水泵抽完，又出现无水情况，装于泵前水箱上的探头又探测到此无水信号，于是又立即断开水泵电源，关闭水泵，出现水泵连续两次被泵前中间水箱中无水信号所关闭现象，控制***发出上滤芯堵塞或原水箱无水信号提示用户，并在一段时间内不发出启动水泵指令；

如果泵前中间水箱中有足量的水，水泵正常启动，当泵后水箱中水位上升到上设定水位时，装于泵后水箱中用于探测上设定水位的探头将探测到此高水位信号，控制***立即关闭水泵，***正常运行。

本发明技术还包括：在泵后水箱的出水管路中设置除菌装置，确保进入饮水机水斗中的水无二次污染。所述的除菌装置可以是其过滤精度足以可靠滤除水中细菌的滤芯(例如中空纤维滤芯或者高精度微孔陶瓷滤芯)，也可以是紫外线消毒器。

本发明技术中所述的探头可以是以电导率为检测参量的探头，可以是磁性浮子和干簧管组成的探头，也可以是能检测给定位置是否有水的其它形式探头。

本发明技术由于采用外接电源，从各探头获取的信号较强，电气控制***运行稳定，所以其抗干扰性也较强。

本发明技术的有益效果是：能判断带动力饮水机专用***滤芯的使用情况，具有较高的置信度，并且抗干扰性强，可及时向用户提示清洗或更换滤芯，确保***出水水质符合要求。

附图说明

图1为本发明实施例一的电气控制原理示意图。

图2为本发明实施例一的饮水机专用***结构示意图。

图3为本发明实施例二的电气控制原理示意图。

图4为本发明实施例二的饮水机专用***结构示意图。

图5为本发明实施例三的电气控制原理示意图。

具体实施方式

下面结合具体附图对本发明进行详细的描述，但应当理解这里的详细描述并不构成对本发明保护范围的限制。

实施例一：结合图1和图2所示，本实施例中的带动力饮水机专用***，包括***壳体(16)和原水箱(5)，原水箱(5)的底部设有丝网(3)和出水管(2)，在出水管(2)上设有水泵(1)，水泵(1)的出水口连通泵后水箱(6)，在水泵(1)的出水口连通泵后水箱(6)的管路中设有单向阀(9)、活性炭芯(12)、软化芯(13)和PP棉滤芯(14)，泵后水箱(6)的底部设有出水管(15)连通可滤除水中细菌的中空纤维滤芯(18)，中空纤维滤芯(18)的出水口接可控制饮水机水斗中水位的浮子阀(19)，中空纤维滤芯(18)通过接头(17)固定在***壳体(16)上；所述的原水箱(5)上设有可探测其中是否有水的探头(4)，泵后水箱(6)上设有可探测上设定水位的探头(7)和可探测下设定水位的探头(8)；***壳体(16)上设有电气控制线路板(11)和显示屏(10)。

探头(4)一旦检测出原水箱(5)中无水，则水泵(1)不能启动，起到保护水泵(1)的作用。

丝网(3)可以防止水中的颗粒物进入水泵，起到保护水泵(1)的作用。

探头(8)一旦探测到低水位则启动水泵(1)，探头(7)一旦探测到高水位则关闭水泵(1)，以此控制泵后水箱(6)中的水位；电气控制线路板(11)中设有控制电路、计时电路、计数电路和显示电路，用于检测滤芯使用寿命的特征参数是水泵单次运行时间。水泵(1)运行时，泵后水箱(6)中的水位在上升，从下设定水位上升到上设定水位的这段时间为水泵单次运行时间。当水泵单次运行时间连续6次不少于额定的水泵单次运行时间时，则判定滤芯的使用寿命已到，并在显示屏(10)上显示滤芯使用寿命已到信息，提示用户更换滤芯。

实施例二：结合图3和图4所示，本实施例中的带动力饮水机专用***，包括***壳体(30)、泵前中间水箱(29)和原水箱(28)，在原水箱(28)底部的上方和下方分别设有高精度双面过滤微孔陶瓷滤芯(27)和活性炭滤芯(26)，泵前中间水箱(29)上设有可探测其中是否有水的探头(25)，泵前中间水箱(29)的底部设有出水管(24)，出水管(24)上设有水泵(23)，水泵(2 3)的出水口连通靠***上部设置的泵后水箱(31)的上部(上设定水位之上)，泵后水箱(31)的底部设有出水管(34)连通紫外线消毒装置(40)，紫外线消毒装置(40)的出水口通过出水管(22)接可控制饮水机水斗中水位的浮子阀(20)，浮子阀(20)通过接头(21)固定在***壳体(30)上；所述的泵后水箱(31)上设有可探测上设定水位的探头(32)和可探测下设定水位的探头(33)；***壳体(30)上设有电气控制线路板(37)、指示灯(35)、复位按钮(36)和喇叭(39)。

探头(25)一旦检测出泵前中间水箱(29)中无水，则水泵(23)不能启动，防止水泵(23)无水空转，起到保护水泵(23)的作用。

探头(33)一旦探测到低水位则启动水泵(23)，探头(32)一旦探测到高水位则关闭水泵(23)，以此控制泵后水箱(31)中的水位。电气控制线路板(36)中设有控制电路、计时电路、时间累计与存储电路。用于检测活性炭滤芯(26)使用寿命的特征参数是水泵(23)的累计运行时间。新活性炭滤芯(26)开始使用，水泵(23)第一次启动运行到结束的时间为t₁，水泵(23)第二次启动运行到结束的时间为t₂，水泵(23)第三次启动运行到结束的时间为t₃，…，等等。将水泵(23)所有的这些运行时间进行累计即为水泵(23)的累计运行时间。当水泵(23)的累计运行时间达到额定的运行时间时，则判定活性炭滤芯(26)的使用寿命已到，并通过喇叭(39)和指示灯(35)发出滤芯使用寿命已到的信息，提示用户更换活性炭滤芯。

在本实施例中，检测活性炭滤芯(26)使用寿命实际上是检测活性炭滤芯(26)的总净化水量。由于本实施例中原水先经过高精度双面微孔陶瓷(27)过滤，水中的细菌、胶体和各种悬浮物、颗粒物去除得比较彻底，使得进入活性炭滤芯(26)前的水质比较好，也比较稳定，高精度双面过滤微孔陶瓷滤芯(27)堵塞后，用户很容易发现，并可及时通过清洗、刷洗或者刮洗的方式予以恢复，若陶瓷芯(27)损坏也很容易更换。所以，在本实施例中，用活性炭滤芯(26)的总过滤水量来反映活性炭滤芯(26)的使用寿命有较高的置信度，并且活性炭滤芯(26)的使用寿命也较长。

用户更换新的活性炭滤芯(26)后，应按下复位按钮(36)，使存储电路存储芯片中的累计时间初始化(即调0)。为了防止误操作，复位按钮(36)设计成只有当用户持续按下复位按钮(36)数秒(例如3秒)钟后控制***才进行初始化，初始化的同时喇叭(39)发出声音，提示用户初始化完成。

实施例三：结合图5所示，本实施例是对实施例二采取进一步技术措施，具体地说，将指示灯改为可显示活性炭芯和陶瓷滤芯使用寿命信息的显示屏(38)，增加显示电路和对水泵停机原因进行分析和处理的电路，该电路的功能是：如果水泵由于泵前中间水箱中无水而停机，则在15分钟内不发启动水泵的指令；如果水泵连续两次由于泵前水箱中无水而停机，则控制***发出陶瓷滤芯堵塞或原水箱无水信号并将此信号在显示屏上显示，同时控制***在一段时间内不发启动水泵的指令。本实施例的其它要求与实施例二相同。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的三个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (7)

1.一种带动力饮水机专用***的滤芯使用寿命检测方法，其特征在于：

a.***上设有滤芯、水泵、泵后水箱、探测泵后水箱中上设定水位和下设定水位的探头，电气控制线路板；

b.水泵的出水口连通泵后水箱；

c.将水泵的单次运行时间或累计运行时间作为滤芯使用寿命的检测参量；

e.至少采用灯光、文字、图像和声音其中的一种方式向用户警示滤芯使用寿命。

2.按照权利要求1所述的带动力饮水机专用***的滤芯使用寿命检测方法，其特征在于：当水泵的单次运行时间至少连续2次达到额定的水泵单次运行时间时，则电气控制***判定滤芯的使用寿命已到。

3.按照权利要求2所述的带动力饮水机专用***的滤芯使用寿命检测方法，其特征在于：电气控制线路板中包括计时电路和计数电路。

4.按照权利要求1所述的带动力饮水机专用***的滤芯使用寿命检测方法，其特征在于：当水泵的累计运行时间达到额定的水泵累计运行时间时，则电气控制***判定滤芯的使用寿命已到。

5.按照权利要求4所述的带动力饮水机专用***的滤芯使用寿命检测方法，其特征在于：电气控制线路板中包括计时电路、时间累计电路和存储电路。

6.一种带动力饮水机专用***的滤芯使用寿命检测装置，其包括滤芯、水泵、泵后水箱、探测泵后水箱中上设定水位和下设定水位的探头，电气控制线路板，其特征在于：水泵的出水口连通泵后水箱，电气控制线路板中设有可测量水泵运行时间的计时电路，***上至少设有显示屏、指示灯和喇叭其中的一种。

7.按照权利要求6所述的带动力饮水机专用***的滤芯使用寿命检测装置，其特征在于：包括复位按钮。

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