CN101547729B - 流体过滤器监测设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种过滤器状态的指示器(260)。该指示器包括与源流体接触的至少一个可溶蚀构件(278)以及允许观察者判断可溶蚀构件的外观以便从而判断过滤器状态的可视指示装置(270，272)。可溶蚀构件通过与流体或与流体内的成分相互作用而被溶蚀。该指示器可以被结合为过滤器的一个整体部件，或可以是被结合到过滤器或过滤***中的独立设备。
Description
发明领域
本发明涉及用于监测流体过滤器状态，即监测过滤器的使用程度、过滤器何时应被更换等的指示器。本发明还涉及包括此种指示器的过滤器和过滤***以及使用其的方法。
发明背景
流体过滤器具有有限的有效寿命，在该有效寿命之后，过滤器介质变得被滤出的杂质或污染物所饱和，并且在它们从流体移除时不再有效。用于指示过滤器何时到达其有效寿命的终点的设备对于很多应用来说是重要的。可以得到各种各样的用于该目的的指示器设备。
大多数电子的和机械的指示器***采用与体积相关的机理，即合计经过过滤器处理介质的流体体积。此类指示器***由美国专利5,236,578以及5,679,243(电子指示器***)以及美国专利5,527,451；5,536,394以及5,882,507(机械指示器***)来示例。一种用于测量过滤器中的活性成分的实际使用的可选方法被公开于美国专利5,0716,912中，该专利描述了结合于过滤器筒(filter cartridge)内的离子交换树脂的颜色指示器的使用，其中所述指示器在过滤器的离子交换能力耗尽时改变颜色。
另一种确定过滤器的有效寿命的终点的可选方法考虑了自从过滤器活化以来已流逝的时间。此方法被很多化学和扩散指示器***使用。此类指示器的例子包括：美国专利3,520,124，其中使两种含有试剂的多孔基质接触，引起与时间相关的颜色变化反应；美国专利4,028,876，其中两种试剂缓慢地通过多孔介质混合以产生颜色变化；美国专利5,667,303，其中粘弹性物质缓慢地迁移进入多孔介质，以便提供视觉上可观察的指 示；WO 0200522，其中水迁移进入颜色变化机构(color changemechanism)，并引起第一试剂和第二试剂反应而产生颜色变化。
发明内容
本发明涉及用于监测过滤器状态的设备。所述设备包括指示器，该指示器提供关于过滤器状态的指示，并且特别是关于过滤器何时到达其有效寿命的终点的指示。
本文所用的术语“过滤器状态”表示过滤器在过滤待过滤的流体中的有用性。它可以是定性的测量，或者有时是定量的测量。过滤器状态通常是过滤器的以往过滤使用的程度的反映以及今后其在过滤流体的继续使用中的效率的反映。过滤器对于过滤流体是否仍然有效这一问题取决于过滤介质当前的物理或化学属性，例如过滤介质被应从流体由此移除的污染物或有害物质所饱和的水平。过滤器状态的确定还可以随可接受的或已规定的标准而定。例如，标准可以界定：具有诸如10％、20％、30％、40％或有时50％的某种程度的剩余过滤能力的过滤器应被分级为已耗尽，且因而过滤器或过滤设备应被分级为需要更换。
本发明的指示器提供了过滤器状态的指示。将从下面的描述了解到，指示器不直接测量过滤器状态。相反，本发明利用指示器，该指示器包括可由流体或流体内的成分溶蚀的至少一个可溶蚀构件，由此，暴露于流体的程度与所述构件的溶蚀程度相关。该指示器被定位为使得该至少一个可溶蚀构件与流体发生接触，由此，流体能与该至少一个可溶蚀构件相互作用而引起其溶蚀。因此，然后溶蚀程度能用作过滤器状态的指示器，并从而用作进一步过滤流体的有用性的指示器。可溶蚀构件在化学上和物理上被设计成具有溶蚀分布(erosion profile)，以使得其溶蚀将基本上反映过滤器状态从新鲜或可使用到已使用或已耗尽的变化。指示器可以被设计成当过滤器达到其有效寿命的终点以及应该被更换或补充时，以例如百分比的形式来提供过滤器状态的定量的测量，或用例如指示标记来提供定性的测量。
在接下来的描述中，术语“源流体”将被用于表示被过滤器所过滤的流体。术语“已过滤的流体”将被用于表示已通过过滤器而被过滤的流体。
过滤器可以被预期为用于包括多种气体和液体在内的多种目的。本发明的特定例子为水的过滤，特别是过滤水以便产生已过滤的饮用水(后者有时被称作“饮用水的实施方式”)。在饮用水的实施方式中，过滤器可以是结合在饮用水的过滤设备内或自来水过滤***内预期用于例如产生例如下面将说明的类型的饮用水的过滤器。
按照第一方面，本发明提供了一种结合本发明的指示器的流体过滤器。
依据一个实施方式，提供了一种用于过滤源流体的流体过滤器，其包括：过滤器状态的指示器，该指示器包括与源流体接触的至少一个可溶蚀构件以及允许观察者判断可溶蚀构件的外观以便从而判断过滤器状态的可视的指示器装置；所述至少一个可溶蚀构件通过与源流体或流体中的成分相互作用而被溶蚀，由此溶蚀程度指示过滤器状态。
在本发明的过滤器中，流体可以为液体。液体可以为水。
可溶蚀构件可通过与流体相互作用而被溶蚀。
可溶蚀构件可通过与流体内的成分相互作用而被溶蚀。
流体可以为水，且可溶蚀构件可以在其溶蚀期间把有营养或有健康价值的物质释放到水中。
本发明的过滤器可用于将源水过滤成饮用水。
至少一个可溶蚀构件可被容纳在壳内，壳具有一个或多个孔，以允许流体和可溶蚀构件之间的接触。
术语“外观”应被理解为包括涉及物理形式或外表的任何外表的或可视的方面。它包括例如尺寸、形状、形式、颜色等等。
依据另一个实施方式，提供了一种用于过滤源流体的流体过滤器，其包括：过滤器状态的指示器，该指示器包括指示器构件以及至少一个可溶蚀构件；该指示器构件可从初始状态位移(displaceabe)至终止状态，并且 为了能位移至该终止状态而被偏压；该至少一个可溶蚀构件可通过与源流体或流体中的成分相互作用而被溶蚀，该至少一个可溶蚀构件阻止(block)指示器构件的偏压位移；由此，至少一个可溶蚀构件的溶蚀引起指示器构件从初始状态向终止状态位移，所述位移为过滤器状态的指示器。
在本发明的流体过滤器中，位移偏压可以为重力的。
本发明的流体过滤器可包括推压设备，推压设备用于偏压指示器构件从初始状态向终止状态位移。
指示器构件从初始状态到终止状态的位移可包括指示器构件在轨道内的移动。
指示器构件可具有绕轴枢轴转动且可在两个状态之间角度位移的臂。
流体可以为液体。液体可以为水。
至少一个可溶蚀构件可通过与流体相互作用而被溶蚀。
至少一个可溶蚀构件可通过与流体中的成分相互作用而被溶蚀。
流体可以为水，且至少一个可溶蚀构件可在其溶蚀期间把有营养或有健康价值的物质释放到水中。
本发明的流体过滤器可用于将源水过滤成饮用水。
指示器构件以及至少一个可溶蚀构件可被容纳在壳内，壳具有一个或多个孔，以允许流体和至少一个可溶蚀构件之间的接触。
术语“位移”应被理解为包括位置的变化或状态的变化。它包括例如可位移构件(displaceabe member)的角度方位的变化、在线性或非线性轨道(track)中从一个位置到另一个位置之间的移动等等。
按照本发明的第二方面，本发明提供了一种与流体过滤***结合使用的指示器设备。
按照一个实施方式，提供了一种与用于过滤源流体的流体过滤***组合使用的指示器设备，该设备包括与源流体接触的至少一个可溶蚀构件以及允许观察者判断至少一个可溶蚀构件的外观以便从而判断过滤器状态的可视指示器装置；所述至少一个可溶蚀构件通过与源流体或流体中的成 分相互作用而被溶蚀，由此溶蚀的程度指示过滤器状态。
本发明的指示器设备可以与水过滤***组合使用。
按照另一个实施方式，提供了一种与源流体过滤***组合使用的指示器设备，该指示器设备包括指示器构件以及至少一个可溶蚀构件；该指示器构件可从初始状态位移至终止状态，并且为了能位移至该终止状态而被偏压；该至少一个可溶蚀构件可通过与源流体或与流体中的成分相互作用而被溶蚀，该至少一个可溶蚀构件阻止指示器构件的偏压位移；由此，至少一个可溶蚀构件的溶蚀引起指示器构件从初始状态向终止状态位移，所述位移为过滤器状态的指示器。
在本发明的指示器设备中，指示器构件以及至少一个可溶蚀构件可被容纳在壳内，壳具有一个或多个孔，以允许流体和可溶蚀构件之间的接触。
本发明的指示器设备可以与水过滤***组合使用。
还通过本发明的第三方面提供了一种包括流体过滤器以及依据本发明的指示器的流体过滤***。
依据一个实施方式，提供了一种用于过滤源流体的流体过滤***，该流体过滤***包括：(i)流体过滤器，其用于过滤源流体；以及(ii)过滤器状态的指示器，该指示器包括与源流体接触的至少一个可溶蚀构件以及允许观察者判断可溶蚀构件的外观以便从而判断过滤器状态的可视指示装置；所述至少一个可溶蚀构件通过与源流体或流体内的成分相互作用而被溶蚀，由此溶蚀的程度指示过滤器状态。
本发明的流体过滤***可包括根据第二方面中所述的指示器设备。
依据另一个实施方式，提供了一种用于过滤源流体的流体过滤***，该流体过滤***包括：(i)流体过滤器，其用于过滤源水；以及(ii)过滤器状态的指示器，该指示器包括指示器构件以及至少一个可溶蚀构件；该指示器构件可从初始状态位移至终止状态，并且为了能位移至该终止状态而被偏压；该至少一个可溶蚀构件可通过与源流体或流体中的成分相互作用而被溶蚀，该至少一个可溶蚀构件阻止指示器构件的偏压位移；由此， 该至少一个可溶蚀构件的溶蚀引起指示器构件从初始状态向终止状态位移，所述位移为过滤器状态的指示器。
本发明的流体过滤***，其可包括根据第二方面中所述的指示器设备。
流体可以为液体。液体可以为水。
在本发明的过滤***中，指示器可以是与过滤器分离的单元。在其它实施方式中，过滤器以及指示器可以被组合成一个单元，推理地被提供为一个单元或者在***过滤***之前被组装在一起。
根据本发明的第四方面，还提供了一种用于监测过滤器状态的方法，例如以便确定过滤器的有效寿命的终点。
依据一个实施方式，提供了一种用于监测流体过滤器的状态的方法，该方法包括：提供过滤器状态的指示器，该指示器包括与源流体接触的至少一个可溶蚀构件以及允许观察者判断至少一个可溶蚀构件的外观从而判断过滤器状态的可视指示装置；所述构件通过与流体或流体中的成分相互作用而被溶蚀；以及确定作为过滤器状态的指示器的溶蚀程度。
在本发明的用于监测流体过滤器的状态的方法中，至少一个可溶蚀元件的完全溶蚀或其可溶蚀组成部分的完全溶蚀可指示过滤器的有效寿命的终点，且需要用新鲜的过滤器更换使用过的过滤器。
依据另一个实施方式，本发明提供了一种用于监测过滤器的使用程度的方法，该方法包括：提供指示器设备，该指示器设备具有指示器构件以及至少一个可溶蚀构件；该指示器构件可从初始状态位移至终止状态，并且为了能位移至该终止状态而被偏压；该至少一个可溶蚀构件可通过与源流体或流体中的成分相互作用而被溶蚀，该至少一个可溶蚀构件阻止指示器构件的偏压位移；由此，可溶蚀构件的溶蚀引起指示器构件从初始状态向终止状态位移；以及监测指示器构件的状态，指示器构件的位移提供了过滤器状态的指示。
在本发明的用于监测过滤器的使用程度的方法中，指示器构件从初始状态到终止状态的完全位移可指示过滤器的有效寿命的终点。
在本发明的用于监测流体过滤器的状态的方法和用于监测过滤器的使用程度的方法中，流体可以为水。
本发明的用于监测流体过滤器的状态的方法和用于监测过滤器的使用程度的方法可用于监测将源水过滤成饮用水的过滤器的使用程度。
还通过另外的方面提供了一种包括本发明的指示器的流体过滤***或使用本发明的方法的流体过滤***。
附图说明
为了理解本发明以及为了明白本发明在实践中可以如何被实施，下面将仅通过非限制性实施例参照附图来描述优选的实施方式，其中：
图1A显示了结合依据本发明的实施方式的指示器的过滤器设备的透视图。
图1B和图1C为通过图1A中的线I-I的透视横截面图，其中指示器分别处于初始状态和过滤器经过大量使用后的状态。
图2A和图2B分别为结合依据本发明另一个实施方式的指示器的过滤器设备的透视横截面图，其中指示器分别处于各自的初始状态和过滤器经过大量使用后的状态。
图3A和图3B为结合依据本发明另一个实施方式的指示器的过滤器设备的两个不同的透视图。
图3C和图3D显示了指示器的放大视图，还揭示了分别处于初始状态和过滤器经过大量使用后的状态的偏压弹簧。
图4A显示了包括依据本发明一个实施方式的指示器的水过滤***。
图4B和图4C为分别处于初始状态和过滤器经过大量使用后的状态的图4A的***的指示器的放大视图。
图5A和图5B显示了分别处于初始状态以及过滤器经过大量使用后的状态的依据本发明一个实施方式的指示器的示意图。
图6A和图6B显示了分别处于初始状态以及过滤器经过大量使用后的状态的依据本发明另一个实施方式的指示器的示意图。
示例性实施方式详述
本发明提供了一种新颖的指示器，用于指示与该指示器相关联的流体过滤器的使用程度。
应理解，本发明不被限制于用于任何特定流体的过滤器，并且能与用于过滤包括气体和液体在内的很多种流体的过滤器组合使用。在本发明的优选的、但是非排他的实施方式中，被过滤的流体为水。本发明的特定的优选的实施方式与用于过滤源水以便获得饮用水的过滤器一起使用。术语“饮用水”表示质量适合人类消耗如饮用和烹调并且安全的水，同时对个体健康的风险最小。全世界各个国家都有饮用水的最低质量公众健康标准，并且术语“饮用水”优选地意味着具有符合这些标准的质量的水。
依据本发明的指示器包括至少一个如一个、两个、三个、四个或更多个可溶蚀构件，且如上文已经提到的，其溶蚀程度起到指示过滤器的使用 程度的作用，且由此起到指示过滤器在有效过滤流体的能力方面的质量的作用。具体地，指示器起到指示过滤器何时应被新鲜的过滤器更换的作用。
依据本发明的一个实施方式，指示器包括被容纳在壳内的至少一个可溶蚀构件，所述壳是透明或半透明的，或至少包含透明或半透明的窗口(window)，以允许观察该至少一个可溶蚀构件，并确定该至少一个可溶蚀构件何时被溶蚀到应该更换过滤器或应该补充过滤介质的程度。
可用作依据本发明的可溶蚀构件的组成部分的可溶蚀材料包括缓慢地溶解到过滤介质中而不会降解的材料、降解成可溶碎片的材料或逐渐地分解成小的不可溶颗粒或碎片的材料。
依据本发明的一个实施方式，至少一个可溶蚀构件可以通过直接与流体相互作用而被溶蚀。在流体为水时，可溶蚀的材料的例子可以包括多种聚合的或非聚合的材料。可用作可溶蚀构件的组成部分的可溶蚀的不可降解的材料的例子包括在达到纯化的水之前被过滤器俘获的材料或者对于人类消耗来说是安全的并且不会增添不需要的味道或气味的材料。用于饮用水实施方式的安全材料的例子为符合GRAS(通常被认为是安全的)规范的可溶蚀的或可降解的材料，例如常规地用于药物的口服剂型中的材料种类。
尤其可用于饮用水实施方式的可溶蚀的不可降解的材料包括单糖和低聚糖，例如蔗糖、甘露醇、木糖醇、果糖、海藻酸盐、瓜尔豆胶、壳聚糖、***半乳聚糖以及其混合物、氨基酸以及它们的衍生物、脂肪酸和脂肪醇、有机盐、不同分子量和不同结构的聚乙二醇(PEG)和聚丙二醇(PPG)，以及它们的嵌段共聚物和无规共聚物。也有用的是包括PEG与诸如脂肪酸、聚乳酸或丙二醇的疏水基或与诸如糖分子和氨基酸的亲水基的混合物或共聚物的可溶蚀构件。可用作可溶蚀构件的组成部分的其它缓慢溶解的组合物包括水溶性的或水可分散的丙烯酸聚合物以及甲基丙烯酸聚合物，比如甲基丙烯酸和甲基丙烯酸甲酯的共聚物如EUDRAGIT
聚合物，该EUDRAGIT
聚合物广泛用于包衣以诸如片剂、胶囊或颗粒剂的口服剂型的固体药物。可用作可溶蚀构件的组成部分的另一类聚合物是纤维素衍生物，比如羟乙基纤维素和羟丙基纤维素、醋酸邻苯二甲酸纤维 素以及结晶纤维素。可用作可溶蚀构件的组成部分的其它可溶聚合物包括降解成较短链或甚至单体的可生物降解的聚合物，比如聚α-羟基酸、乳酸和乙醇酸的聚酯、基于脂族二酸(aliphatic diacid)的聚酐、聚己内酯以及广为人知的用于药物制剂作为药物载体和植入物的其它可生物降解的聚合物。
当所过滤的源流体具有非水性质比如有机溶剂如己烷时，可溶蚀材料的选择应适应特定的流体以及特定的***状态，比如温度、压力和添加剂的存在。
至少一个可溶蚀构件可以被设计成具有不同的结构特性以及采取适合于满足所需用途的很多种形状、尺寸和形式。一般地，可溶蚀构件可以被设计成基本上固态的刚性体、基本上固态的柔性体或中空构件。并且，可溶蚀构件可以由一种材料制成，由此，其可溶蚀部分是均匀的；或者可溶蚀构件可以由例如层状排列从而产生多层可溶蚀构件的多种不同可溶蚀材料构成。当可溶蚀构件为多层构件时，该可溶蚀构件可以包括具有不同溶蚀速率的材料，从而提供逐渐地逐层溶蚀的构件，可选地保持核心完整且坚硬。当可溶蚀构件为中空构件时，该构件可以为空的或填充有任何物质，并且，可以通过可溶蚀构件的溶蚀而形成一个通道或多个通道，由此引起浸取可溶蚀构件内所俘获的材料。此种中空型的可溶蚀构件可以用成膜聚合物如用于制备控制释放的药物制剂的成膜聚合物来形成。包括中空可溶蚀构件的壁的聚合物膜可以是可降解的聚合物，以便与介质接触时它逐渐降解直到施加轻微的压力时它就倒塌，或者，包括中空的可溶蚀构件的壁的聚合物膜可以是包含可溶添加剂的不可降解的聚合物，该可溶添加剂可以浸出以引起在膜中形成孔，而孔的形成引起可溶蚀构件的倒塌。
至少一个可溶蚀构件可以被设计成具有不同的溶蚀速率以满足所需的使用。控制溶蚀速率可以通过以下方法来实现：通过使用不同的组合物，比如不同分子量的PEG以及带有诸如脂肪酸、聚乳酸或丙二醇的疏水基的或诸如糖分子和氨基酸的亲水基的PEG共聚物；通过改变可溶蚀构件的尺寸；通过控制可溶蚀构件的表面积(通过将其设计成采取不规则的形状，通过具有多个小的可溶蚀构件而不是一个相对大的可溶蚀构件，等 等)；通过控制允许流体和可溶蚀构件之间的接触的孔(port)的尺寸或结构等等。
除本文所描述的组合物以及设计之外，可溶蚀构件可以具有很多种不同的组合物以及设计，这取决于所过滤流体的类型、可溶蚀构件的所需的降解速率或溶蚀速率，以及技术人员将清楚的多个其它因素。
可以进一步通过具有可溶蚀的或耐用的材料的涂层来控制可溶蚀构件的溶蚀速率，尤其是在饮用水的实施方式中。涂层可以控制液体穿透进入所述构件的核心，并且从而控制溶解的速率和/或还控制随后所溶解的材料向周围介质的扩散。因此，通过制作这种涂层，可以控制可溶蚀构件被溶蚀的整体速率。尤其是当液体为水成液时，典型的耐用涂层为：聚乙烯-醋酸乙烯酯，聚氨基甲酸酯，乙基纤维素，聚甲基丙烯酸-甲基丙烯酸甲酯，以及其它可以通过浸在聚合物的有机溶液中、通过喷涂或任何其它合适的涂布技术施加在珠或棒上的生物相容的聚合物。可以通过向聚合物溶液中添加窜剂(channeling agent)来影响涂层的多孔性或扩散特性。当液体是含水的时，窜剂通常为溶解或分散在水溶液中的水溶性成分：当带有不同的窜剂的被涂覆的珠被置于水中时，该窜剂溶解并且浸出以在膜内形成允许水扩散入珠的通道。典型的窜剂包括：聚乙二醇、聚丙二醇以及带有乙二醇的共聚物，其可以具有不同的分子量；界定颗粒尺寸即100-500微米的糖珠、氯化钠以及其它以珠形式的水溶性盐。涂层还可以是可生物降解的涂层，其包括例如固体甘油三酯以及蜡、可生物降解的聚合物如聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PLC)、聚酐以及它们的共聚物。
至少一个可溶蚀构件有时可以具有取决于流体中的成分的性质的溶蚀速率。例如，在水的情况下，可溶蚀构件能够以一速率溶蚀，该速率可以是与溶解在水中的某些成分比如重金属、致呕物质如杀虫剂等等的多种相互作用的函数。很明显，在为了得到饮用水的目的而过滤的情况下，过滤器的主要目的是为了滤出重金属、细菌毒素等等，并且过滤器的有用性将取决于这些成分在源水中的浓度。因此，具有至少一个可溶蚀构件的指示器有时可以用来指示过滤器滤出这些成分的质量，其中可溶蚀构件具有取决于水中这些成分的程度的溶蚀速率。
依据本发明的优选实施方式，指示器包括指示器构件，该指示器构件可在两种状态之间位移，并且为了该位移而被偏压，但是被至少一个可溶蚀构件通过机械干涉而阻止其位移。通过溶蚀，指示器构件被逐渐地位移，且这种位移随后起到过滤器的使用程度的指示器的作用。偏压力本身可以是重力，或可以为弹簧、气体活塞、硅带、橡胶带以及多种其它设备。
依据本发明的优选实施方式的指示器构件在受限轨道(confinedtrack)内在两种状态之间位移。上述轨道可以是线性的或曲线的、垂直的或水平的。
依据本发明的另一个实施方式，指示器包括指示器构件，该指示器构件具有绕轴枢轴转动且可以在两种状态之间角度位移的臂，并且为了该位移而被偏压，但被至少一个可溶蚀构件通过机械干涉而阻止其位移。
依据本发明的至少一个可溶蚀构件可以进一步包含具有补充的且有益的价值的物质。例如，在水的情况中，溶蚀构件进一步包含有营养的或有健康价值的物质如矿物质、维生素、药物等等，并且，通过可溶蚀构件的溶蚀，这些物质逐渐地释放到水中，从而提高经过过滤器过滤后的饮用水的营养或健康价值。
将通过附图中所描绘的一些示例性的、非限制性的、特定的实施方式的下列描述来进一步地阐释本发明。
图1A-1C显示了可用于把源水过滤成饮用水的水过滤设备100。过滤器设备100尤其可用于间歇式过滤程序，在间歇式过滤程序中，贮器填充有源水，并且水随后被过滤到饮用水贮器中。过滤器设备100具有带侧壁104、底壁106和上壁108的箱102，侧壁104、底壁106和上壁108在它们之间界定主过滤空间110。过滤器100还设置有与所述上壁108共同界定辅助过滤空间114的顶盖112。通常，主过滤空间110将容纳水过滤介质，水过滤介质被设计成从水中吸收不想要的物质如杀虫剂、重金属、恶臭物质以及其它有害物质或给予水以使人厌恶的质量的物质，同时辅助过滤空间114可以容纳比如用于滤出颗粒物质的过滤基质或类似物。界定在盖112内的是多个开口118，多个开口118允许水从过滤器上的水贮器进入辅助过滤空间114，并从那里穿过***开口120进入主过滤空间110。 水通过界定在底部空间106内的中心开口122离开过滤器设备100。
从盖112中的开口128延伸出来的是指示器设备130，该指示器设备130被锚固在顶面108。指示器设备130具有带有臂133的指示器构件132，该臂133侧向伸出并且被容纳于垂直开口134A以及134B内，从而允许指示器构件132在垂直轨道中在图1B中所见的初始状态以及终止状态之间移动，在终止状态时，指示器132在由开口134A和134B界定的垂直路径内被完全向上地位移。指示器设备130还具有两个附加的垂直开口136以及顶部开口138，垂直开口136位于开口134A和134B之间。
界定在指示器设备130内的是具有普通截头锥形(frusto-conicalshape)并且容纳可溶蚀构件150的内部空间140。
指示器设备130还包括偏压弹簧152，偏压弹簧152的下端锚固在顶面108中，且其上端安装为环绕指示器构件132的向下的突出物154。通过可用多种聚合材料或非聚合材料制成的弹簧152的偏压力，指示器构件132被偏压以从图1B中可见的其初始状态位移至上文提到的终止状态。
在初始状态，指示器构件132的垂直向上的位移受到可溶蚀构件150限制。在使用过程中，水通过开口134A、134B、136或138进入，逐渐溶蚀可溶蚀构件150，由此，其尺寸逐渐地减小，并且因此指示器构件132被向上位移。如图1C中可见，可溶蚀构件几乎完全被溶蚀，且指示器构件被位移到接近于其端部位置。在此种状态时，这起到指示过滤器接近于或已处于有效寿命的终点且应该被更换的作用。
可以从外部观察指示器构件132的端部133，且它们的位置因此起到过滤器状态的指示器的作用。
现在参照显示了依据本发明另一个实施方式的过滤器设备200的图2A和图2B。在图2A中，与图1A的实施方式的那些元件类似的元件被给予类似的参考数字，这些参考数字按照100进行变动，并且读者可参照图1A-1C的描述以便解释它们的性质和功能。过滤器设备200与过滤器设备100的不同之处在于它不包括盖比如盖112。
过滤器设备200包括指示器设备260，该指示器设备260的箱262由 透明的或半透明的材料制成，并且界定带有多个侧向开口266的垂直定向的腔(lumen)264。指示器设备260包括具有头部270以及杆272的指示器构件268，杆272的底端向下延伸穿过界定在顶面208内的开口274。指示器构件268被弹簧276偏压以向上位移。被包括在腔264的上部的是限制指示器构件268向上位移的可溶蚀构件278。在使用时，水通过开口266进入逐渐地溶蚀的构件278，并允许指示器构件268向上位移至如图2B中所示的指示过滤器处于或接近于它的有效寿命的终点的状态。箱262的透明性或半透明性允许头部270的位置的可视化。
图3A和图3B描绘了结合依据本发明的另一个实施方式的指示器设备280的过滤器设备300。指示器设备280的放大的示意图见图3C和3D中。指示器设备280为透明或半透明的，并且容纳指示器构件282，指示器构件282通过在设备的相对壁之间延伸的枢轴284而枢轴转动地固定在设备280内。枢轴284位于指示器设备的两臂-上臂286和下臂288之间，两臂之间彼此成角度。在设备的一个面中，在其上端刻有在“开始”和“已使用”之间延伸的刻度290。被容纳在设备280内的是可溶蚀构件292，该可溶蚀构件292在图3A-3C中可见的初始状态时阻止指示器构件282枢轴位移。
在图3C和图3D中可见，底臂被弹簧294连接到相对的壁段296，并被推压从而枢轴转动地位移，从图3C和图3D中看时为顺时针。该枢轴位移被可溶蚀构件292阻止。指示器设备280在其底部具有开口298，指示器设备280通过该开口298与过滤器设备的内部流体相通。在使用时，水通过开口298进入指示器设备280的内部，逐渐地溶蚀可溶蚀构件，这样的溶蚀允许指示器构件从图3C中所见的初始状态向终止状态枢轴位移，其中在初始状态时，上臂286指向“开始”，在终止状态时，上臂286指向“已使用”，从而指示出过滤器已经接近或者处于其有效寿命的终点。
如果没有通向内部过滤器空间的开口298，则指示器设备280被密封。因此，指示器设备280适合于间歇式过滤程序，以及水在被消耗时被连续地过滤的在线过滤程序。
图4A描绘了类似于用于过滤源水以便获得饮用水的这些家用***的 水过滤***400。***400结合了类似于图2A和图2B中所描绘的实施方式的指示器设备260的种类的指示器设备460。和图2A和图2B中的那些元件类似的元件被给予类似的参考数字，这些参考数字按200进行变动，并且读者可参照图2A和图2B的描述以便解释它们的性质和功能。设置在指示器设备460的左边的是包括“开始”和“已使用”在内的标志。在初始状态中，从图4B中见到可溶蚀构件478相对较大，并且因此指示器构件468的头部470与“开始”标志相对或相对接近于“开始”标志。在使用之后，可溶蚀构件478逐渐地溶蚀，从而允许指示器构件468向上位移到头部接近于“已使用”标志或与“已使用”标志相对的位置，该“已使用”标志指示过滤器需要更换，如图4C中示意性地描述的。应注意到，还需要与过滤器一起更换指示器设备。
在一些实施方式中，水过滤***如***400中的指示器设备以及过滤器是独立的设备；在其它的实施方式中，指示器设备以及过滤器被以与上文所述的方式类似的方式组合。还应注意到，过滤器***还可以用依据本发明的不同指示器设备制成，例如，如图3A-3D中所描述的指示器设备。
图5A和图5B描绘了具有透明的或半透明的封套(envelope)503的指示器设备501的示意图，封套503界定带有多个开口507的受限空间505，多个开口507在空间505和周围之间提供流体连接。被容纳于受限空间505内的是可溶蚀构件509。设备501通常被设计成突出到源水贮器中，源水贮器随后通过过滤器过滤，以便得到饮用质量的水，并且从而特别适合于间歇式过滤程序。例如，设备501可以通过它的底部511被固定或锚固到过滤器的顶面；或设备501的底部511可以被制成与过滤器的顶面成为整体。
当贮器填充有水时，水还进入受限空间505，并且从而可溶蚀构件509逐渐被溶蚀。图5B将可溶蚀构件描绘成几乎完全被溶蚀，并且漂浮在小的剩余源水池内。在这个实施方式中，可溶蚀构件本身起到指示器的作用而没有采用上文所述的分离的指示器构件。
图6A和图6B描绘了具有与图2A和图2B中的指示器设备有类似性的指示器设备660，并且从而类似的元件被给予类似的参考数字，这些参 考数字按以400进行变动。读者可特别地参照图2A的描述以解释这些元件的性质和功能。指示器设备660和图2A和图2B中的指示器设备260之间的差别在于前者包括多个可溶蚀构件，在这个实施方式中为有三个-678A、678B和678C。在其他方面，功能类似于可溶蚀构件278的功能。
Claims (35)
1.一种用于过滤源流体的流体过滤器，包括：过滤器状态的指示器，所述指示器包括与源流体接触的至少一个可溶蚀构件以及允许观察者判断所述至少一个可溶蚀构件的外观从而判断过滤器状态的可视指示装置；所述至少一个可溶蚀构件通过与所述流体或所述流体中的成分相互作用而被溶蚀，由此，溶蚀的程度指示过滤器状态，所述可溶蚀构件在化学上和物理上被设计成具有溶蚀分布，以使得其溶蚀将基本上反映所述过滤器状态从新鲜到已使用或已耗尽的变化。
2.根据权利要求1所述的过滤器，其中所述流体为液体。
3.根据权利要求2所述的过滤器，其中所述液体为水。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的过滤器，其中所述流体为水，且所述至少一个可溶蚀构件在其溶蚀期间把有营养或有健康价值的物质释放到水中。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的过滤器，其用于将源水过滤成饮用水。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的过滤器，其中所述至少一个可溶蚀构件被容纳在壳内，所述壳具有一个或多个孔，以允许所述流体和所述至少一个可溶蚀构件之间的接触。
7.一种用于过滤源流体的流体过滤器，包括：过滤器状态的指示器，所述指示器包括指示器构件以及至少一个可溶蚀构件；所述指示器构件可从初始状态移位至终止状态，并且为了能位移至所述终止状态而被偏压；所述至少一个可溶蚀构件可通过与源流体或与所述流体中的成分相互作用而被溶蚀，并在化学上和物理上被设计成具有溶蚀分布，以使得其溶蚀将基本上反映所述过滤器状态从新鲜到已使用或已耗尽的变化，所述至少一个可溶蚀构件阻止所述指示器构件的偏压位移；由此，所述至少一个可溶蚀构件的溶蚀引起所述指示器构件从所述初始状态向所述终止状态位移，所述位移为过滤器状态的指示器。
8.根据权利要求7所述的过滤器，其中位移偏压为重力的。
9.根据权利要求7所述的过滤器，包括推压设备，所述推压设备用于偏压所述指示器构件从所述初始状态向所述终止状态位移。
10.根据权利要求7-9中任一项所述的过滤器，其中所述指示器构件从所述初始状态到所述终止状态的位移包括所述指示器构件在轨道内的移动。
11.根据权利要求7-9中任一项所述的过滤器，其中所述指示器构件具有绕轴枢轴转动且可在两个状态之间角度位移的臂。
12.根据权利要求7-9中任一项所述的过滤器，其中所述流体为液体。
13.根据权利要求12所述的过滤器，其中所述液体为水。
14.根据权利要求7-9中任一项所述的过滤器，其中所述流体为水，且所述至少一个可溶蚀构件在其溶蚀期间把有营养或有健康价值的物质释放到水中。
15.根据权利要求7-9中任一项所述的过滤器，其用于将源水过滤成饮用水。
16.根据权利要求7-9中任一项所述的过滤器，其中所述指示器构件以及所述至少一个可溶蚀构件被容纳在壳内，所述壳具有一个或多个孔，以允许所述流体和所述至少一个可溶蚀构件之间的接触。
17.一种指示器设备，其与用于过滤源流体的流体过滤***组合使用，所述设备包括与源流体接触的至少一个可溶蚀构件，以及允许观察者判断所述至少一个可溶蚀构件的外观从而判断过滤器状态的可视指示装置；所述至少一个可溶蚀构件通过与所述流体或与所述流体中的成分相互作用而被溶蚀，由此，溶蚀的程度指示所述过滤器的状态，所述可溶蚀构件在化学上和物理上被设计成具有溶蚀分布，以使得其溶蚀将基本上反映所述过滤器状态从新鲜到已使用或已耗尽的变化。
18.根据权利要求17所述的指示器设备，其与水过滤***组合使用。
19.一种指示器设备，其与源流体过滤***组合使用，所述指示器设备包括指示器构件以及至少一个可溶蚀构件；所述指示器构件可从初始状态位移至终止状态，并且为了能位移至所述终止状态而被偏压；所述至少一个可溶蚀构件可通过与源流体或与所述流体中的成分相互作用而被溶蚀，并在化学上和物理上被设计成具有溶蚀分布，以使得其溶蚀将基本上反映所述过滤器状态从新鲜到已使用或已耗尽的变化，所述至少一个可溶蚀构件阻止所述指示器构件的偏压位移；由此，所述至少一个可溶蚀构件的溶蚀引起所述指示器构件从所述初始状态向所述终止状态位移，所述位移为过滤器状态的指示器。
20.根据权利要求19所述的指示器设备，其中所述指示器构件以及所述至少一个可溶蚀构件被容纳在壳内，所述壳具有一个或多个孔，以允许所述流体和所述至少一个可溶蚀构件之间的接触。
21.根据权利要求19所述的指示器设备，其与水过滤***组合使用。
22.一种用于过滤源流体的流体过滤***，包括：（i）流体过滤器，其用于过滤源流体；以及（ii）过滤器状态的指示器，所述指示器包括与源流体接触的至少一个可溶蚀构件以及允许观察者判断所述至少一个可溶蚀构件的外观从而判断过滤器状态的可视指示装置；所述至少一个可溶蚀构件通过与源流体或与所述流体内的成分相互作用而被溶蚀，由此，溶蚀的程度指示过滤器状态，所述可溶蚀构件在化学上和物理上被设计成具有溶蚀分布，以使得其溶蚀将基本上反映所述过滤器状态从新鲜到已使用或已耗尽的变化。
23.根据权利要求22所述的流体过滤***，包括根据权利要求17-21中任一项所述的指示器设备。
24.一种用于过滤源流体的流体过滤***，包括：（i）流体过滤器，其用于过滤源流体；以及（ii）过滤器状态的指示器，所述指示器包括指示器构件以及至少一个可溶蚀构件；所述指示器构件可从初始状态位移至终止状态，并且为了能位移至所述终止状态而被偏压；所述至少一个可溶蚀构件可通过与源流体或与所述流体中的成分相互作用而被溶蚀，并在化学上和物理上被设计成具有溶蚀分布，以使得其溶蚀将基本上反映所述过滤器状态从新鲜到已使用或已耗尽的变化，所述至少一个可溶蚀构件阻止所述指示器构件的偏压位移；由此，所述至少一个可溶蚀构件的溶蚀引起所述指示器构件从所述初始状态向所述终止状态位移，所述位移为过滤器状态的指示器。
25.根据权利要求24所述的流体过滤***，包括根据权利要求17-21中任一项所述的指示器设备。
26.根据权利要求22-25中任一项所述的流体过滤***，其中所述流体为液体。
27.根据权利要求26所述的流体过滤***，其中所述液体为水。
28.一种用于监测流体过滤器的状态的方法，包括：
提供过滤器状态的指示器，所述指示器包括与源流体接触的至少一个可溶蚀构件以及允许观察者判断所述至少一个可溶蚀构件的外观从而判断过滤器状态的可视指示装置；所述至少一个可溶蚀构件通过与所述流体或所述流体中的成分相互作用而被溶蚀，所述可溶蚀构件在化学上和物理上被设计成具有溶蚀分布，以使得其溶蚀将基本上反映所述过滤器状态从新鲜到已使用或已耗尽的变化；以及
确定溶蚀程度，所述溶蚀程度为过滤器状态的指示器。
29.根据权利要求28所述的方法，其中所述至少一个可溶蚀元件的完全溶蚀或其可溶蚀组成部分的完全溶蚀指示所述过滤器的有效寿命的终点，且需要用新鲜的过滤器更换使用过的过滤器。
30.根据权利要求28所述的方法，其中所述流体为水。
31.根据权利要求28-30中任一项所述的方法，其用于监测将源水过滤成饮用水的过滤器的使用程度。
32.一种用于监测过滤器的使用程度的方法，包括：
提供指示器设备，所述指示器设备具有指示器构件以及至少一个可溶蚀构件；所述指示器构件可从初始状态位移至终止状态，并且为了能位移至所述终止状态而被偏压；所述至少一个可溶蚀构件可通过与源流体或与所述流体中的成分相互作用而被溶蚀，并在化学上和物理上被设计成具有溶蚀分布，以使得其溶蚀将基本上反映所述过滤器状态从新鲜到已使用或已耗尽的变化，所述至少一个可溶蚀构件阻止所述指示器构件的偏压位移；由此，所述至少一个可溶蚀构件的溶蚀引起所述指示器构件从所述初始状态向所述终止状态位移；以及
监测所述指示器构件的所述状态，所述指示器构件的位移提供过滤器状态的指示。
33.根据权利要求32所述的方法，其中所述指示器构件从初始状态到终止状态的完全位移指示所述过滤器的有效寿命的终点。
34.根据权利要求32所述的方法，其中所述流体为水。
35.根据权利要求32-34中任一项所述的方法，其用于监测将源水过滤成饮用水的过滤器的使用程度。
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