专利名称：净水器滤层污染检测报警方法
技术领域：
本发明与水处理行业有关，具体涉及到滤芯的过滤报警方面。
背景技术：
目前，净水器在国内使用已比较普及。如在饮用水方面，采用净水器对水 中及输水管路引起杂质等进行深度过滤，较好地保护了使用者的健康。然而， 随着净水器的推广，它们在应用方面的缺陷以及不足也逐步暴露出来了。净水 器的滤芯在使用一段时间后，滤芯层被杂质逐渐堵塞及吸附在滤料外表面导致 过滤、吸附效果明显下降。过滤中，滤芯对饮用水里的杂质过滤截留到一定程 度后"污染"便需要对滤芯进行反冲清洗或更换。否则，，滤芯便会成为新的"污 染"源，既降底了滤芯过滤效果，又縮短了滤芯寿命。特别是在一些采用过滤 等级较高的的精细滤芯熔喷滤层、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜组成的净水器
滤芯，由于精细滤芯筛网孔径极少，使用时很容易产生堵塞现象，影响滤芯寿 命。因此，当滤芯使用到了一定时侯，需要进行反冲洗或更换。此时便需要报 警装置报警提示使用者。由于滤芯或滤层的污染堵塞过程是一个渐变的过程，
并且需要频繁承受过滤装置关闭及运行全过程的压力大、小变化；精细滤芯进、
出端之间的压差介于其间并随其使用时间的延长逐渐升高。对于使用终端控制
的过滤装置，在没有运行时承受的压力较高；运行时承受的压力较低。既便是 对精细滤芯的压差范围设置相应的报警压力信号，但由于每次开、关控制阀门 都会使净水器承受的压差在大、小端值之间变化一次，很难对其间的某一水压 压力状态进行报警控制，因此绝大部分净水器都放弃对滤层的监测报警；少数 个别的机型根据流量建立数学模型的方法，采用流量计作为信号采集装置，对 滤芯进行预设值模拟报警当通过滤芯的水流量达到设定值便报警。它的不足 是不能准确反映滤芯的真实使用状态，而且系统费用高。同样，采用压力传感 器及压差变送器的净水器结构复杂、价格高。而且，在系统工作水压范围内， 压力传感器也很难将某一特定水压压力值与其它压力值区分开，输出相应的电 信号。上述缺陷及不足导致简单实用的低价位净水器很难得到更广泛普及。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种简单实用的净水器滤层污染检测报 警方法以克服上述缺陷及不足。
本发明包括提供信号采集装置和识别电路所需电能的电源，还包括感受滤 芯压差变化的水压感应装置和将水压变化信号转化为电信号的信号采集装置及
信号识别电路；该水压感应装置的活动感应体受被检测滤芯的水压力作用产生 的位移触发信号采集装置导通，并将该信号输送到识别电路。识别电路对该导
通信号的持续导通时间进行检测识别，判断是否需要发出报警提示信号。
所述的识别电路只有在检测到信号采集装置持续导通时间大于有效报警时 间X后，才发出报警提示信号。信号采集装置持续导通时间与水压感应装置触 发信号采集装置导通的时间一致。根据水压感应装置、水压波动范围、滤芯材
质及过滤精度、反冲效果综合作用的结果，设置合适的报警压力范围及相应的 报警位置、有效报警时间X。只有当识别电路检测到信号采集装置持续导通的时 间大于有效报警时间X,才确认为有效报警时间X存在并报警。有效报警时间X 可以是一个具体的时间，也可以是一个时间范围。识别电路既可以通过声音报 警，也可以通过执行器件关闭水路的模式报警提示用户。
所述的信号采集装置是由接、发光管和活塞构成的光电开关电路。
所述的信号采集装置是由活塞和缸体构成的触点开关电路。
所述的水压感应装置是活塞感应器，其缸体的一端有连接被检测滤芯的接 口；其带有报警标记的活塞上套有复位弹簧；设置有密封件的活塞只能在缸体 内往复运动。所设置的密封件既可以是组合式密封件，也可以是唇形密封圈， 还可以是O形密封圈。
所述的缸体上对应活塞运动行程的中段位置上设置信号采集装置，与活塞 配合构成触发开关电路。
所述的缸体上有控制电源的触点开关和调整弹簧压力的活动挡块；所述的 活塞杆可以伸出活动挡块。
所述的水压感应装置是弹簧式弯管压力计结构。
所述的水压感应装置是压力传感器结构。
所述的水压感应装置是连接被检测滤芯进、出水口的压差计结构。
所述的水压感应装置可以利用压力传感器、压力开关、活塞往复运动、摇摆 件往复摆动以及压差液面改变作为水压感应器的压力信号采集模式。
所述的滤层污染检测报警方法所涉及的滤芯是净水器中过滤层最细的滤芯。
它可以是普通纤维熔喷滤芯，也可以是超滤膜滤芯、纳滤膜滤芯，还可以是反渗 透膜滤芯。该滤层污染检测报警方法利用精细滤芯被杂质堵塞污染到一定程度 时，运行所承受的水压较使用初期逐渐升高的原理，当水压力较长时间地处于预
设的报警压力范围内，便通过水压感应器的动作及相应的转换形式，以显示、声 音或动作报警提示使用者，既可以进行反冲清洗，也可以直接更换滤芯。在正常 使用过程中，净水器内的水压随控制阀门的开、关快速变化，水压感应器也随之 快速经过报警位置。与其不同的是，处于报警状态的水压感应器在该位置的停留
时间即有效报警时间x较长。只有当有效报警时间x被确认后才报警。有效报警 时间x可以是一个具体的时间，也可以是一个时间范围。
本发明与现有过滤报警方法相比具有以下优点方法简单、易行，可以真 实地反映被检测滤芯的状态，对其特定状态进行检测报警。采用本发明的净水 器，可以在杂质逐渐堵塞滤层导致过滤、吸附效果下降到一定程度时发出报警 信号提示用户，确保净水器使用安全，并因而提高产品档次，便于推广。
附图是本发明采用活塞感应器、光电开关模式、报警状态原理剖面示意图。
具体实施例方式
附图中示出的本发明的最优实施方式。活塞感应器的缸体4的一端有连接 接口。缸体的开关位置A处有电源开关9;其B处有接、发光管3a、 3b构成的 光电开关电路3;活塞感应器的活塞6上设置有密封件7防止净水器中的水外漏， 活塞上还套有复位弹簧8，并在上部标有报警标记。活塞6只能在缸体4内直线 往复移动。密封件7以采用低摩檫的组合式密封件为最好，也可以采用摩檫力 相对稳定的唇形密封圈，还可以采用0形密封圈。复位弹簧8的一端作用在活 塞上，另一端作用在缸体上。净水器与进水管路及控制阀门构成过滤系统，控 制阀门设置在滤芯的出水末端。该活塞感应器连接在被检测滤芯的进水端。当 该阀门关闭时，净水器处于非工作状态。此时，活塞感应器的缸体4内腔承受 水路通道中的水压相对最高。该水压克服活塞密封件7和弹簧8两零件构成的 阻力将活塞推至最高处，并触发触点开关9关闭提供信号采集装置和识别电路 工作所需电能的电源1。此时，活塞可以伸出缸体的部分最高。当净水器运行时， 被检测滤芯进、出水两端的水压压差较低，导致缸体内水压压力值降至最低。 复位弹簧克服密封件7和水压的阻力将活塞推过报警位B点，到达工作位。此 时，活塞伸出缸体的部分最低。随净水器的运行状态的改变，活塞在缸体内往 复移动。在这些移动过程中，活塞每次都通过缸体的B处，但通过的时间都在 有效报警时间X秒以内。净水器的滤芯在使用一段时间后，滤芯滤层被杂质逐 渐堵塞导致被检测滤芯进、出水两端的水压压差逐渐升高，缸体内活塞承受的 水压力也相应逐渐升高，使活塞的行程也逐渐縮短，其工作位向B点移动，直
至到达B点。此时，由缸体4内发光管3a发出红外光；接光管3b通过活塞上 的通光孔接收发光管3a发出红外光并输出低电平信号。识别电路检测到该导通 电平信号持续时间大于有效报警时间X秒后，发出反冲报警提示用户。此外， 处于报警状态位置的活塞上的报警标记相应位于指示范围内，也起到直观提示 作用。用户在用水过程中发现活塞上的报警标记长时间停留在指示范围内，便 可以采取相应的处理措施，对滤芯进行反冲清洗及更换。在使用者对滤芯进行 反冲清洗后，被测滤芯的堵塞情况得到了一定的疏通。其进水端的水压压力降 低，相应活塞的工作位再次远离报警位B点。此后，重复上述报警过程。
本发明的光电开关既可以是对射式，也可以是反射式。对于前者，接发光 管设置在活塞的两侧，活塞上有一通光孔；对于后者，接、发光管位于活塞的 同一侧，相应活塞上有一反射界面，将发光管发出的红外光反射到接光管上。
由于水压感应器是活塞式感应器，可以根据活塞和缸体材质、往复运动活塞 所采用的密封材料及密封模式、复位弹簧、水压波动范围、滤芯材质及过滤精度、 反冲效果综合作用的结果，设置合适的报警压力范围及相应的报警位置、有效报 警时间X。当净水器的净水管路水龙头开、关时，精细滤芯进水侧管路内水压对 应低压、高压。正常工作时水压感应器通过报警位置的时间比较短。而当滤芯被 堵塞导至水压上升至报警范围时，活塞式水压感应器的活塞在报警位置的停留时 间较长，既出现了有效报警时间X。此时，活塞杆的外露部分位置发生位移变化 并长时间露出报警标记提示用户。识别电路既可以通过声音报警，也可以通过执 行器件关闭水路的模式报警提示用户。该报警器的有效报警时间X可以是一个具 体的时间，也可以是一个时间范围。
作为本发明的改进，可以在反冲报警位和工作位之间的C点，另设置反冲
复位信号采集装置。该信号采集装置采用与反冲信号采集装置相同的开关电路3 模式。在识别电路2检测到反冲信号后，启动复位信号采集装置运行如果检 测到复位信号导通，则识别电路判断被检测滤芯得到了反冲清洗或更换，随即 关闭复位信号采集装置；如果没有检测到复位信号存在，则判断使用者没有对 该滤芯进行反冲清洗。考虑到滤芯的反冲效果及寿命有限，为了保证过滤效果， 采用反冲、复位两个开关电路和识别电路2组合，对使用者进行滤芯更换提示 报警当识别电路检测到N次反冲报警信号，并且在相邻两次反冲报警信号之 间检测到相应的复位信号，则判断为被测滤芯经过若干次反冲清洗后，第N次 处于反冲报警状态，继而发出滤芯更换报警提示；当识别电路只检测到反冲信 号存在，则在该信号消失时，则判断为被测滤芯没有得到反冲清洗，并且继续 使用至堵塞滤芯的状况更趋恶劣，继而发出更换滤芯提示报警。此后，在识别
电路检测到复位信号导通，则判断该滤芯已更换，随即关闭复位信号采集装置。 考虑到方便水质过滤器的安装，本发明可采用直流电源。为了节电和避免 长时间报警对使用者造成影响，当每次打开净水器的控制阀门后，随活塞的移动，本发明装置接通电源开关9开始工作。被检测滤芯处于报警状态位置时， 有断电记忆功能的识别电路只在开始时报警，而非随净水器使用时间持续报警。对于采用将控制阀门设置在进水口的净水器，反冲复位位置C点高于反冲 报警位B点、电源开关位A点和工作位。净水器在使用一段时间后被杂质逐渐 堵塞，导致被检测滤芯进水端的水压逐渐升高，活塞缸体内水压压力也相应逐 渐升高，活塞移动启动电源开关。识别电路检测到反冲信号时报警提示使用者 进行反冲清洗；检测到反冲复位信号时报警提示使用者更换滤芯。作为本发明的更进一步改进，活塞感应器的缸体上设置有调整弹簧压力的 活动挡块5。由于各净水器用户的水路管压不同，相应活塞感应器的活塞位移行 程也相应不同。为此，将与弹簧作用的缸体部分改成可以移动的活动挡块。如 将带孔的活动挡块与缸体以螺纹连接在一起。在安装净水器时，根据当地的水 路管压调整活动挡块的位置，相应调整弹簧的压力，从而使活塞适应当地的水 路管压当滤芯需要反冲时，活塞通光孔正好对准缸体上的反冲报警位。本发明的信号采集装置采用触点开关电路时，活塞上的导电触点可以分别 导通缸体的反冲报警位置和复位位置上的两个触点开关电路，输出相应的导通 信号。虽然触点开关电路与光电开关电路有别，但作用都是将活塞体的位移转 换为电信号供识别电路进行持续导通时间检测。作为本发明的另一方式，水压感应装置可以是弹簧式弯管压力计结构。利 用水路管压使弹簧式弯管压力计的铜管变型产生摆动的原理，通过摇摆件的摆 动触发作为信号采集的开关电路。作为本发明的另一种方式，水压感应器可以是压力传感器及压差变送器结构。将被测滤芯进水端的水压变化转换成相应的电信号输送给识别电路。作为本发明的另一种方式，水压感应装置是连接被检测滤芯进、出水口的 压差计结构。通过该压差计中的液面受被检测滤芯堵塞情况的影响而产生的变 化触发光电开关电路。本发明不限于上述实施方式。凡利用被检测滤芯或滤层受杂质堵塞而产生 的压力、压差变化，借助于中间转换装置和信号采集装置向识别电路输送相应 电信号，并由后者对该信号的持续导通时间与预设有效报警时间X进行检测对 比，确定报警信号的净水器滤层污染检测报警方法均落在本发明保护范围之内。
权利要求
1、一种净水器滤层污染检测报警方法，包括提供系统所需电能的电源(1)，其特征在于还包括感受滤芯压差变化的水压感应装置、将水压变化信号转化为电信号的信号采集装置(3)和信号识别电路(2)；水压感应装置的活动感应体受被检测滤芯的水压力作用产生的位移触发信号采集装置(3)导通；识别电路(2)对该信号持续导通时间进行检测识别。
2、如权利要求1所述的净水器滤层污染检测报警方法，其特征在于所述 的识别电路(2)只有在检测到信号采集装置持续导通时间大于预设的有效报警 时间X后，才发出报警提示信号。
3、 如权利要求1所述的净水器滤层污染检测报警方法，其特征在于所述的 信号采集装置(3)是由接、发光管(3b)、 (3a)和活塞构成的光电开关电路。
4、 如权利要求1所述的净水器滤层污染检测报警方法，其特征在于所述的 信号采集装置是触点开关电路。
5、 如权利要求l、 2、 3或4所述的净水器滤层污染检测报警方法，其特征 在于所述的水压感应装置是活塞感应器，其缸体(4)的一端有连接被检测滤芯 的接口；其带有报警标记的活塞上套有复位弹簧(8)，设置有密封件(7)的活 塞(6)只能在缸体(4)内往复运动。
6、 如权利要求5所述的净水器滤层污染检测报警方法，其特征在于在所述 的缸体(4)上对应活塞(6)运动的中段位置上设置信号采集装置，与活塞(6) 配合构成开关电路。
7、 如权利要求5所述的净水器滤层污染检测报警方法，其特征在于所述的 缸体上有控制电源(1)的开关(9)和调整弹簧(8)压力的活动挡块(5);所 述的活塞杆可以伸出活动挡块(5)。
8、 如权利要求l、 2、 3或4所述的净水器滤层污染检测报警方法，其特征 在于所述的水压感应装置是弹簧式弯管压力计结构。
9、 如权利要求l、 2、 3或4所述的净水器滤层污染检测报警方法，其特征在于所述的水压感应器是压力传感器结构。
10、 如权利要求l、 2或3所述的净水器滤层污染检测报警方法，其特征在 于所述的水压感应装置是连接被检测滤芯进、出水口的压差计结构。
全文摘要
本发明与水处理行业有关，具体涉及到滤芯的过滤报警方面。本发明公开一种净水器滤层污染检测报警方法，它包括提供系统所需电能的电源，还包括感受滤芯水压变化的水压感应装置和将水压变化信号转化为电信号的信号采集装置及信号识别电路；该水压感应装置的活动感应体受被检测滤芯的水压力作用产生的位移触发信号采集装置导通；该识别电路对该导通信号的持续导通时间进行检测识别，判断是否需要发出报警提示信号。本发明具有方法简单、易行，可以真实地反映被检测滤芯的状态，并及时发出报警信号提示用户，确保净水器的使用安全。
文档编号G08B21/00GK101398418SQ20081008828
公开日2009年4月1日 申请日期2008年4月30日 优先权日2007年9月30日
发明者杜也兵 申请人:杜也兵