一种纯净水机的控制方法及其控制系统与流程

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种纯净水机的控制方法及其控制系统。

背景技术：

日常生活中，家庭用水主要是以普通用水(包括洗衣、洗菜、洗澡、托地等)为主，普通住宅的人均用水定额为130～300L/天，纯净水只用作饮用水及做饭等食用，普通人的食用水用量约2L/天，其中直接饮用水约1L左右，可见，普通水占总用水量的99％以上。目前家用的纯净水机，用于饮用纯净水的生产，在生产纯净水的同时，伴随产生浓水，浓水的产生量在60％以上，对于这部分浓水的处理方式主要有以下几种：

(1)浓水直接排放，容易造成大量的水资源浪费。

如图1所示，打开纯净水龙头，纯净水管路①中的压力下降(低于0.25KG)，增压泵启动，使纯净水机同时产生纯净水和浓水；其中，浓水通过管路②排入下水道。关闭纯净水龙头，纯净水管路①中的压力上升(高于0.25KG)，纯净水机停止工作。

(2)浓水收集利用，设置浓水收集箱和浓水增压泵，使用浓水时通过水泵再次加压后使用。其缺点是结构比较复杂，需要额外用电，浪费电能。

如图2所示，打开纯净水龙头，纯净水管路①中压力下降(低于0.25KG)，增压泵启动，使纯净水机同时产生纯净水和浓水；其中，浓水进入浓水桶储存。关闭纯净水龙头，纯净水管路①中的压力上升(高于0.25KG)，纯净水机停止工作。当打开洗澡用龙头等普通用水时，浓水泵启动，浓水桶中的浓水通过管路③排出利用；当浓水桶储满后，浓水通过管路②溢流排入下水道。

(3)采用一定比例浓水回流的办法，能够减少浓水的排放量，其缺点是浓水的浓度会升高，对反渗透膜组件的寿命造成损害，而且浓水排放的比例依然很高(达到40％以上)，不能解决水资源浪费的问题。

如图3所示，打开纯净水龙头，纯净水管路①中压力下降(低于0.25KG)，增压泵启动，使纯净水机同时产生纯净水和浓水；其中，部分浓水经管路③回流到纯净水机的进水口，再次过滤使用，(回流量控制在50％以下，否则容易造成纯净水机损坏)，其余浓水通过管路②排入下水道。关闭纯净水龙头，纯净水管路①中的压力上升(高于0.25KG)，纯净水机停止工作。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提出一种能够根据管路运行信息来控制纯净水机自动制备并可持续制备纯水的控制方法，同时控制浓水的回收利用与自动排放的控制方法。

本发明的还有一个目的是提出一种能够根据管路运行信息来控制纯净水机自动制备并可持续制备纯水的控制系统，同时控制浓水的回收利用与自动排放的控制系统。

本发明的第三个目的是提供一种包含上述控制系统的纯净水机。

为达此目的，一方面，本发明采用以下技术方案：

一种纯净水机的控制方法，所述的控制方法包括纯净水机自动制备纯水的控制方法和持续制备纯水的控制方法，同时还包括其制备纯水过程中产生的脓水的自动回收利用控制方法和自动排放控制方法。

进一步地，设定纯水管路工作压力基础数值M₀、M₁、M₂，且M₁<M₀<M₂，设定浓水管路工作压力基础数值M。

进一步地，设定纯净水机用水终端流量为Q₁，设定浓水管路普通用水终端流量为Q₂。

进一步地，所述的纯净水机的控制方法包括：

打开纯净水机用水终端，和/或打开与纯净水机连接的普通用水终端；

检测纯水管路工作运行压力数值P₁和流量值Q₁，检测浓水管路工作运行压力数值P₂和流量值Q₂；

若P₂<M或Q₂>0，且P₁<M₂，所述纯净水机的制水装置启动，纯净水机开始制备纯水，所产生的浓水直接从直通普通用水终端流出；

若P₂<M或Q₂>0，且P₁＝M₂，Q₁＝0，所述纯净水机的制水装置停止运行，进水管路中的水通过制水装置对其进行清洗并从直通普通用水终端流出；

若P₂＝M或Q₂＝0，且M₁<P₁≤M₀，所述纯净水机的制水装置启动，纯净水机开始制备纯水，所产生的浓水直接排放；

若P₂＝M或Q₂＝0，且M₀<P₁<M₂，所述纯净水机的制水装置处于停止运行状态。

进一步地，所述纯净水机的控制方法还包括：若纯水管路运行数值P₁＝M₂，普通用水终端持续用水时，纯净水机制水装置处于停止运行状态，此时所述的纯净水机的进水管道中的水全部通过纯净水机制水装置直通普通用水终端，同时对纯净水机的制水装置进行清洗。

进一步地，所述纯净水机的控制方法还包括：所述的纯净水机的用水终端与所述的与纯净水机连接的普通用水终端同时打开时，所述纯净水机的制水装置启动，纯净水机开始制备纯水，所产生的浓水直通普通中水终端。

进一步地，所述的纯净水机自动制备纯净水的控制方法包括：

打开纯净水机用水终端，和/或打开与纯净水机连接的普通用水终端；

检测纯水管路工作运行数值P₁，检测浓水管路工作运行数值P₂；

若P₂<M或Q₂>0，且P₁<M₂，所述纯净水机的制水装置启动，纯净水机开始制备纯水，所产生的浓水直通普通用水终端；

若P₂＝M或Q₂＝0，且M₁<P₁≤M₀，所述纯净水机的制水装置启动，纯净水机开始制备纯水，所产生的浓水直接排放。

进一步地，所述的纯净水机持续制备供应纯净水的控制方法包括：

打开纯净水机用水终端，和/或打开与纯净水机连接的普通用水终端；

检测纯水管路工作运行数值P₁，检测浓水管路工作运行数值P₂；

若P₂<M或Q₂>0，且P₁<M₂，所述纯净水机的制水装置启动，纯净水机开始制备纯水，所产生的浓水直通普通用水终端；

若P₂＝M或Q₂＝0，且M₀<P₁<M₂，所述纯净水机的制水装置处于停止运行状态。

若P₂＝M或Q₂＝0，且M₁<P₁≤M₀，所述纯净水机的制水装置启动，纯净水机开始制备纯水，所产生的浓水直接排放。

进一步地，所述的纯净水机制备纯水的过程中产生的浓水的自动回用控制方法包括：

打开与纯净水机连接的普通用水终端，和/或打开纯净水机的用水终端；

检测纯水管路工作运行数值P₁，检测浓水管路工作运行数值P₂；

若P₂<M或Q₂>0，且P₁<M₂，所述纯净水机的制水装置启动，纯净水机开始制备纯水，所产生的浓水直通普通用水终端；

若P₂<M，且P₁＝M₂，Q₁＝0，所述纯净水机的制水装置停止运行，进水管路中的水通过制水装置对其进行清洗后，直通普通用水终端。

进一步地，所述的纯净水机制备纯水的过程中产生的浓水的自动排放控制方法包括：

打开纯净水机用水终端；

检测纯水管路工作运行数值P₁，检测浓水管路工作运行数值P₂；

若P₂＝M，且M₁<P₁≤M₀，所述纯净水机的制水装置启动，纯净水机开始制备纯水，所产生的浓水直接排放。

进一步地，所述纯净水机的控制方法还包括：所述的纯净水机的进水管路运行数值小于或等于M₁时，所述纯净水机处于保护性待机状态。

进一步地，所述纯净水机的控制方法还包括：所述的纯净水机的进水管路运行数值大于M1，所述纯净水机回复正常工作。

另一方面，本发明采用以下技术方案：

一种纯净水机的控制系统，包括用以制备纯水的制水装置，以及用以控制制备纯水和浓水的控制器；其中：所述的制水装置包括用于生产纯水的增压装置和过滤装置；所述增压装置的进水口通过进水管路接入自来水；所述过滤装置的出水口分别连接纯水管路、第一浓水管路和第二浓水管路，所述的纯水管路与用户纯水用水终端连接，所述第一浓水管路与用户普通用水管道连接，第二浓水管路与下水管道连接；所述第一浓水管路和第二浓水管路上设有与控制器连接的浓水控制阀、浓水压力传感器、流量传感器和浓水排放控制阀，用于控制浓水的流向；所述控制器分别与进水管路、纯水管路、第一浓水管路和第二浓水管路上的控制阀和压力传感器连接，用于通过检测压力传感器的信号，控制各个管路上的控制阀的开关。

进一步地，所述纯水管路上设有与控制器连接的纯净水控制阀和纯净水压力传感器，以及用于储存纯净水的储水压力罐。

进一步地，所述增压装置的进水管路上还设有前置过滤器，用于对自来水进行过滤处理。

进一步地，所述纯水管路上还设有活性碳过滤器，用于对生成的纯水进行过滤处理。

进一步地，所述纯水管路、第一浓水管路和第二浓水管路上还设有单向阀，用于控制纯水和浓水的单向流动。

进一步地，所述增压装置的进水管路上依次设有与控制器连接的进水压力传感器和进水控制阀。

进一步地，所述增压装置为增压泵。

进一步地，所述过滤装置为膜组件。

进一步地，所述膜组件为反渗透膜组件。

本发明还提供一种纯净水机，所述的纯净水机包含上述任意形式的控制系统。

本发明所述纯净水机的控制方法和控制系统能够实现节水、节能效果，达到提高反渗透膜的使用效率和寿命的目的，具有以下有益效果：

1、在使用普通水时生产纯净水，并储存在储水压力罐内并蓄压，供需要时使用；

2、冲洗过滤膜(例如，反渗透膜)——当储水压力罐水满时，继续使用普通水时，能够对过滤膜(例如，反渗透膜)进行冲洗，提高纯净水机的使用效率及寿命；

3、使用储存的纯净水时，不额外产生浓水，无废水排放；

4、强制生产纯净水时，长时间连续使用纯净水，超过纯净水的储存量时，纯净水机开始强制生产纯净水，保证用水量；

5、缺水保护——当自来水缺水时，纯净水机保护性待机，从而保护纯净水机不被损坏。

附图说明

图1是普通纯净水机的工作原理示意图；

图2是普通纯净水机(浓水收集型)的工作原理示意图；

图3是普通纯净水机(浓水回流型)的工作原理示意图；

图4是本发明所述纯净水机的工作原理示意图；

图5是本发明实施例一所述纯净水机的结构图；

图6是本发明实施例二所述纯净水机的结构图。

具体实施方式

如图4所示，本发明所述纯净水机的工作原理是，当打开普通用水终端的普通用水龙头时，纯净水机判断第一浓水管路33和纯水管路31中的压力及流量，当纯水管路压力小于M₀，且第一浓水管路33的压力小于M，或者流量大于0时，纯净水机启动，同时产生纯净水和浓水，其中：纯净水进入储水罐储存，浓水通过普通用水终端排出使用；当储水罐内储满水时，纯水管路31中压力等于M₂，纯净水机停止工作，自来水通过纯净水机，经第一浓水管路33由普通用水龙头排出，起到冲洗纯净水机的作用。第二浓水管路32作为备用，当一次性大量使用纯净水，且储存的纯净水不够用时，纯净水机产生的浓水直接通过第二浓水管路32排入下水道。

以下通过具体实施例介绍本发明的具体结构及其控制方式，需要说明的是，以下实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例一：

如图5所示，一种纯净水机，包括进水压力传感器1，进水控制阀2，前置过滤器3，增压泵4，反渗透膜组件5，纯净水控制阀6，单向阀7，储水压力罐8，纯净水压力传感器9，活性碳过滤器10，纯净水龙头11，控制器12，浓水控制阀13，单向阀14，浓水压力传感器15，排放控制阀16，纯净水流量传感器17，浓水流量传感器18。

如上所述，自来水接纯净水机进口A，依次联接进水压力传感器1，进水控制阀2，进入前置过滤器3，经前置过滤器处理的水接增压泵4的进口，加压后进入反渗透膜组件5，过滤后的纯净水依次联接纯净水控制阀6、单向阀7，进入储水压力罐8储存，然后经纯净水压力传感器9，接入活性碳过滤器10，纯净水出口接纯净水龙头11；反渗透膜组件5产生的浓水依次联接浓水控制阀13、单向阀14，浓水压力传感器15，然后出水分为两路，第一浓水管路由普通水接口C连接普通用水管道，第二浓水管路接排放控制阀16，由排放水接口B连接下水管道。

本纯净水机由控制器12控制，通过进水压力传感器1、纯净水压力传感器9，浓水压力传感器15检测到的压力信号，纯净水流量传感器17、浓水流量传感器18检测到的流量信号，判断用水状态，控制纯净水机各控制阀门(包括进水控制阀2、纯净水控制阀6、浓水控制阀13、排放控制阀16)及增压泵4动作；实现如下五种工作状态：

(1)储水过程：当使用普通水时，浓水管路上浓水压力传感器15检测到的压力值P₂<M，或浓水流量传感器18检测到的流量值Q₂>0，同时纯水管路上纯净水压力传感器9检测纯净水纯水管路压力值P₁<M₂时，信号传入控制器12，浓水控制阀13打开，增压泵4启动，浓水通过第一浓水管路从C口连接的普通水龙头流出使用，纯净水通过纯水管路进入储水压力罐8储存，蓄压。

(2)冲洗反渗透膜组件：当储水压力罐8储存滿水时，即纯水管路上纯净水压力传感9检测到纯水管路压力值P₁＝M₂，纯净水流量传感器17检测到纯水管路流量值Q₁＝0，继续使用普通水，浓水管路上浓水流量传感器18检测到的流量值Q₂>0，浓水压力传感器15检测到的压力值P₂<M，纯净水控制阀6关闭，增压泵4停止运行，纯净水机不再生产纯净水，此时自来水全部通过反透膜组件，实现对反渗透膜组件的冲洗，能提高反渗透膜组件的使用效率和寿命。

(3)使用储存的纯净水，无废水排放：当使用纯净水时，纯净水龙头11打开，纯净水流出，纯水管路上纯净水压力传感器9检测纯净水压力值P₁，M₀<P₁<M₂，且浓水管路上浓水压力传感器15检测到的压力值P₂＝M，或浓水流量传感器18检测到的流量值Q₂＝0，此时使用的是储水压力罐8内储存的纯净水，纯净水机不启动，没有浓水产生，达到节水目的。

(4)强制生产纯净水：当连续使用纯净时，纯水管路上纯净水压力传感器9检测纯净水压力值P₁，M₁<P₁≤M₀，且浓水管路上浓水压力传感器15检测到的压力值P₂＝M，或浓水流量传感器18检测到的流量值Q₂＝0，此时增压泵4启动，纯净水机强制生产纯净水，保证用水，排放控制阀16打开，浓水控制阀13打开，此时产生的浓水通过第二浓水管路的排放控制阀16直接排放。

(5)缺水保护：当自来水缺水，进水压力传感器1检测到进水压力低于或等于设定下限值M₁时，进水控制阀2关闭，增压泵4禁止启动，纯净水机处于保护性待机状态，当自来水供水恢复时，进水压力传感器1检测到进水压力高于设定下限值M₁，纯净水机恢复正常。

实施例二：

如附图6所示，一种纯净水机，自来水通过进口A，接入纯净水机，依次联接进水压力传感器1、进水控制阀2、精密过滤器3a、活性碳过滤器3b、增压泵4、反渗透膜组件5：纯净水水路依次联接纯净水电磁阀6、单向阀7、储水压力罐8、纯净水压力传感器9、活性碳过滤器10、纯净水龙头11；浓水水路依次联接浓水电磁阀13、单向阀14、浓水压力传感器15，然后分两路，第一浓水管路通过接口C连接普通用水管道，第二浓水管路连接排放电磁阀16，由接口B接入下水管道。

如上所述，控制器12控制纯净水机自动运行，通过各压力传感器的压力值，进水压力传感器1设置缺水保护压力为0.01MPa；纯净水压力传感器9设置水满压力为0.25MPa，强制制水压力为0.02MPa；浓水压力传感器15设置产水压力为0.3MPa；控制纯净水机完成以下五种运行状态，满足家庭用水需要，实现节水、节能功能。

(1)储水过程：当用户使用普通水时，C接口压力下降，此时浓水管路上浓水压力传感器15检测的压力值P₂＜0.3MPa，浓水流量传感器18检测的流量值Q₂>0，同时纯水管路上纯净水压力传感器9检测压力值P₁＜0.25MPa，增压泵4启动，浓水通过普通水管道流出使用，纯水通过纯水管路进入储水压力罐8内储存、蓄压。

(2)冲洗反渗透膜组件：当储水压力罐8内蓄滿水时，用户继续使用普通水，纯净水压力传感器9检测到压力值P₁＝0.25MPa，纯净水流量传感器检测的流量值Q₁＝0，继续使用普通水，浓水管路上浓水流量传感器18检测到的流量值Q₂>0，浓水压力传感器15检测到的压力值P₂<0.3MPa，纯净水电磁阀6关闭，增压泵4停止运行，储水压力罐8停止储水，此时的自来水通过反渗透膜组件5通过第一浓水管路进入普通水管道流出使用，对反渗透膜进行冲洗，提高反渗透膜组件的使用效率和寿命。

(3)使用储存的纯净水：使用纯净水时，纯净水龙头11打开，纯净水流出，纯水管路上纯净水流量传感器检测的流量值Q₁>0，纯净水压力传感器9检测纯净水压力值P₁，0.02MPa＜P₁＜0.25MPa，且浓水管路上浓水压力传感器15检测到的压力值P₂＝0.3MPa，或浓水流量传感器18检测到的流量值Q₂＝0时，增压泵4不启动，使用的是储水压力罐8内储存的纯净水，无废水排放。

(4)强制生产纯净水：当连续大量使用纯净水时，纯净水龙头11长时间打开，储水压力罐8内储存的纯净水逐渐减少，纯水管路上纯净水压力传感器9检测到压力值P₁≤0.02MPa，且浓水管路上浓水压力传感器15检测到的压力值P₂＝0.3MPa，或浓水流量传感器18检测到的流量值Q₂＝0时，排放电磁阀16打开，增压泵4启动，纯净水机开始生产纯净水，保证供水，同时产生的浓水通过第二浓水管路的接口B进入下水管道排放；纯净水龙头11关闭后，纯净水流量传感器检测的流量值Q₁＝0，纯水管路上纯净水压力传感器9检测到纯净水压力值P₁≥0.02MPa，排放电磁阀16关闭，浓水压力上升，浓水压力传感器15检测压力值P₂≥0.3MPa时，浓水电磁阀13关闭，增压泵4停止，纯净水机待机，不再产水。该状态是保证家庭在长时间连续使用纯净水时有水用，会有一定的浓水浪费，需要尽量避免。

(5)缺水保护：当自来水缺水时，进水压力传感器1检测进水压力≤0.01MPa，控制器12控制进水控制阀2关闭，增压泵4禁止启动，纯净水机进行保护性待机状态；当进水压力>0.01MPa时，保护解除，纯净水机恢复到正常状态。

本发明所述纯净水机是在使用普通水的同时产生纯净水，储存起来并蓄压，在使用储存的纯净水时不会有浓水产生，彻底解决了浓水浪费问题。同时因为普通水的用量远大于纯水用量，纯净水机大部分时间都处于在冲洗状态中，此时的纯净水已经储满，纯净水机并不运行，利用自来水压力完成冲洗功能，没有电能消耗，能够有效延长纯净水机的使用寿命，而且节能。