Результат интеллектуальной деятельности: ФИЛЬТР И УСТРОЙСТВО ФИЛЬТРОВАНИЯ ВОДЫ, СОДЕРЖАЩЕЕ ФИЛЬТР

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к фильтру, предназначенному для фильтрования воды, например для фильтрования водопроводной воды для удаления из нее различных загрязнений. Более конкретно, изобретение относится к фильтру для воды с подачей воды самотеком, обеспечивающему фильтрование и, тем самым, очистку воды. Фильтр предназначен для использования, в частности но не исключительно, в бытовом устройстве фильтрования воды, таком как фильтр-кувшин.

Уровень техники

Обычные фильтры для воды с подачей воды самотеком представлены в виде картриджей, заполненных смесью гранул активированного угля и ионообменной смолы с консистенцией песка или кофейной гущи. Фильтрующая среда обеспечивает удаление осадка, неприятного привкуса, например привкуса хлора, жесткости и других загрязнений, таких как ионы металлов и пестициды. В общем, ионообменная смола снижает жесткость воды, вызванную, например, ионами кальция и/или магния, в то время как гранулы активированного угля уменьшают привкус и/или запах хлора.

Обычный картридж фильтра для воды имеет продолговатый цилиндрический профиль, достаточно глубокий, чтобы загрязнители могли быть абсорбированы фильтрующей средой за время, которое необходимо воде, чтобы протечь сквозь картридж фильтра. По мере того как вода протекает через фильтрующую среду, она выбирает путь наименьшего сопротивления и прокладывает свои каналы через картридж фильтра. Однако образованные таким образом каналы приводят к тому, что любые загрязнения в воде, которые необходимо уловить, могут просочиться через картридж фильтра вместе с обработанной или очищенной водой, так как вода, которая протекает по каналам, не контактирует с фильтрующей средой достаточное время, чтобы имела место эффективная обработка. Другой недостаток, присущий этому типу картриджей фильтра, заключается в низкой скорости фильтрации. Еще один недостаток заключается в том, что маленькие частицы угля из смеси гранул активированного угля и ионообменной смолы могут вместе с фильтрованной водой выйти через выход картриджа фильтра.

В документе EP 2277832 A1 описан фильтр-кувшин, который можно использовать с различными видами картриджей. Фильтр-кувшин содержит приемную воронку, которая может принимать картриджи, имеющие различные размеры и/или формы. Приемная воронка включает в себя съемную вставку, которая уменьшает эффективную площадь отверстия основания в приемной воронке, так что к приемной воронке можно присоединить картриджи различных размеров.

В документе WO 2004/052789 A2 описан картридж для автономного устройства для фильтрования воды, такого как графин или кувшин для воды. Картридж содержит обычную фильтрующую среду, состоящую из гранул ионообмена и активированного угля. Тем не менее, чтобы минимизировать каналы в фильтрующей среде и, тем самым, улучшить фильтрование, в картридже устроены первый и второй проходы, в которых поток проходит через фильтрующую среду и которые направлены в противоположные стороны.

Даже несмотря на то, что недостаток, связанный с возникновением каналов в фильтрующей среде, возможно, был сведен к минимуму, но решение в соответствии с W0 2004/052789 A2 все еще обладает низкой скоростью фильтрования. Более того, предложен довольно сложный фильтр, что, вероятно, приводит к более высокой стоимости картриджа.

Соответственно, как можно понять из вышесказанного, имеется потребность в усовершенствованиях в области фильтров для воды для домашнего использования.

Раскрытие изобретения

Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы снизить, по меньшей мере, некоторые недостатки, присущие картриджам фильтров при существующем уровне техники.

Дополнительная задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить фильтр для фильтрования воды, который обеспечивает получение фильтрованной и очищенной воды за короткое время, т.е. предложить фильтр для воды с высокой скоростью фильтрования.

Другая задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить устройство фильтрования воды, содержащее фильтр, который позволяет увеличить соотношение между объемом фильтрованной воды и общим объемом устройства, т.е. фильтра-кувшина.

По меньшей мере, одна из вышеприведенных задач решена посредством фильтра для использования в устройстве фильтрования воды, который содержит корпус, имеющий вход для приема воды, которую необходимо фильтровать, и выход для выдачи фильтрованной воды. Между входом и выходом содержится фильтрующая воду среда. Фильтрующая воду среда содержит слой ионообменной смолы и слой материала, наполненного активированным углем, причем эти слои выполнены как два отдельных слоя, расположенных в корпусе.

При выполнении слоя ионообменной смолы и слоя материала, наполненного активированным углем, в виде двух отдельных и различных слоев в фильтрующей среде, можно получить тонкий, но при этом эффективный фильтр. Относительно тонкая конфигурация фильтра, полученная при использовании двух отдельных слоев с различными фильтрующими средами, позволяет получить фильтр с высокой скоростью фильтрования.

Еще одно преимущество, касающееся относительно тонкой конфигурации фильтрующей среды, заключается в том, что теперь можно разработать фильтр, имеющий в целом плоский профиль по сравнению с картриджами существующего уровня техники, имеющими продолговатый цилиндрический профиль. В целом, плоский профиль фильтра приводит к тому, что воронка, в которую вставляется фильтр, может быть минимизирована, что, в свою очередь, приводит к увеличению соотношения между объемом фильтрованной воды и общим объемом устройства, т.е. фильтра-кувшина.

В результате была решена, по меньшей мере, одна из вышеупомянутых задач.

В соответствии с вариантом осуществления, слой ионообменной смолы расположен над слоем материала, наполненного активированным углем. Более того, под слоем материала, наполненного активированным углем, расположен слой из нетканого материала.

На начальном этапе использования фильтра, например, когда фильтр новый, у первой порции воды, прошедшей через ионообменный слой, будет наблюдаться падение величины pH фильтрованной воды. Поэтому в некоторых картриджах при существующем уровне техники советуют, чтобы первые несколько литров воды, профильтрованной через новый картридж, выливали до тех пор, пока величина pH не стабилизируется, а картридж не пропитается водой. В настоящем изобретении материал, наполненный активированным углем, расположен ниже, т.е. после слоя ионообменной смолы. Материал, наполненный активированным углем, по своей природе ощелачивает фильтруемую воду. При начале использования нового фильтра величина pH слегка понижается при прохождении ионообменного слоя, но затем, после прохождения слоя материала, наполненного активированным углем, снова вырастет до приемлемых уровней. Соответственно, в любой момент времени можно пить воду, профильтрованную фильтром в соответствии с описанным в этом документе вариантом осуществления.

В соответствии с другим вариантом осуществления, корпус фильтра содержит крышку, имеющую, по меньшей мере, одно входное отверстие, образующее вход корпуса. Более того, на поверхности крышки выполнены, по меньшей мере, два участка, которые расположены с уклоном к внешней периферийной части крышки.

Уклон поверхности крышки выполнен ступенчато к периферийной части крышки. Таким образом, вода течет по крышке и равномерно распределяется по ней. Улучшенное распределение воды по крышке обеспечивает хорошее распределение воды по фильтрующей среде, расположенной под крышкой. Это, в свою очередь, приводит к тому, что вся фильтрующая среда, расположенная под крышкой, используется целиком.

В соответствии с вариантом осуществления крышка содержит первый участок в виде возвышения, расположенного в центре крышки, причем это возвышение имеет наклонный край, устроенный так, чтобы распределять воду к периферийной части крышки. На наклонном крае возвышения на крышке выполнено несколько входных отверстий. Также крышка содержит второй участок в виде промежуточного участка, окружающего возвышение, причем на этом промежуточном участке выполнено несколько входных отверстий.

Таким образом, вода, которую нужно профильтровать, может просачиваться сквозь отверстия в поверхности крышки по мере того, как вода проходит к периферийной части крышки по ступенчатой наклонной поверхности крышки. При непрерывном распределении воды по всей поверхности крышки снижается риск образования каналов в слое ионообменной смолы.

В соответствии с вариантом осуществления, корпус фильтра содержит дно, в котором выполнены отверстия, образующие выход из корпуса. Более того, вход корпуса расположен над выходом корпуса, так что вода, которую надо профильтровать, может пройти через фильтрующую среду под действием силы тяжести.

В еще одном аспекте, по меньшей мере, одна из вышеупомянутых целей достигается посредством устройства фильтрования воды, содержащего фильтр, например, в соответствии с вышеописанными вариантами осуществления. Устройство фильтрования воды содержит контейнер, приспособленный для того, чтобы удерживать фильтрованную воду, приемную воронку, приспособленную для того, чтобы ее устанавливали в контейнере, и чтобы удерживать нефильтрованную воду. Фильтр приспособлен для того, чтобы его устанавливали в приемной воронке для фильтрования воды, подаваемой в приемную воронку. Фильтр образует выход из приемной воронки, через который фильтрованная вода достигает контейнера, причем фильтр образует дно приемной воронки, так что фильтрование воды происходит по всей нижней площади приемной воронки.

В целом плоская и вытянутая форма фильтра, составляющего дно приемной воронки, делает возможным предложить устройство фильтрования воды с высоким соотношением объема фильтрованной воды к общему объему устройства фильтрования воды по сравнению с другими известными устройствами. Соответственно, приемная воронка может быть устроена так, чтобы занимать меньше пространства в контейнере по сравнению с фильтрами-кувшинами существующего уровня техники. Более того, большая входная площадь контакта воды с фильтром также благоприятствует увеличению скорости фильтрования.

В соответствии с вариантом осуществления, крышка и дно фильтра по существу имеют такие же площади, что и площадь дна приемной воронки. Таким образом, площадь, обеспечиваемая входными отверстиями, по существу равна площади, обеспечиваемой выходными отверстиями. Такой конструктивный признак фильтра и приемной воронки способствует выходу из фильтра, что, таким образом, способствует улучшению, т.е. повышению скорости фильтрования.

В соответствии с вариантом осуществления, устройство фильтрования воды содержит крышку, оборудованную заслонкой, которая устроена так, чтобы дать воде возможность попасть в приемную воронку через отверстие в крышке. Более того, заслонка упруго установлена на крышке у отверстия. Более того, заслонка может поворачиваться вниз от отверстия в приемную воронку, так что между крышкой и заслонкой образуется угол вплоть до около 25°.

Когда входной поток воды ударяет по заслонке, она отклоняется вниз в отверстие в крышке, чтобы позволить воде попасть в приемную воронку. Тем самым, поток воды, ударяясь о заслонку, рассеивается и замедляется. Рассеянный входной поток воды минимизирует риск появления каналов в фильтрующей среде под крышкой фильтра.

Дополнительные признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидными после ознакомления с прилагаемой формулой изобретения и нижеизложенным описанием. Специалистам в области техники понятно, что, не отклоняясь от объема настоящего изобретения, заданного прилагаемой формулой, различные признаки настоящего изобретения могут быть скомбинированы для получения вариантов осуществления, отличных от описанных ниже.

Краткое описание чертежей

Различные аспекты изобретения, включающие в себя отдельные признаки и преимущества, понятны из нижеследующего описания и сопровождающих чертежей.

На фиг.1 показан вид в перспективе фильтра в соответствии с вариантом осуществления;

на фиг.2 - вид снизу фильтра, приведенного на фиг.1;

на фиг.3 - вид сбоку фильтра, приведенного на фиг.1;

на фиг.4 - схематический вид поперечного сечения фильтра вдоль линии А-А, показанной на фиг.3, изображающий отдельные слои фильтрующей среды внутри фильтра;

на фиг.5 - устройство фильтрования воды в соответствии с вариантом осуществления, в котором может быть использован фильтр, приведенный на фиг.1; и

на фиг.6 - вид в разрезе устройства фильтрования воды в соответствии с фиг.5.

Осуществление изобретения

Далее настоящее изобретение будет описано подробнее со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых показаны примерные варианты осуществления. Однако не следует полагать, что изобретение ограничено вариантами осуществления, изложенными в этом документе. Описанные признаки типовых вариантов осуществления могут быть скомбинированы, что понятно специалистам в области техники, к которой относится изобретение. Всюду в последующем описании, где применимо, одинаковые ссылочные позиции использованы для обозначения одинаковых элементов, частей, деталей или признаков.

На фиг.1 показан фильтр 1 для воды в соответствии с вариантом осуществления. Фильтр содержит корпус 3, в котором находится фильтрующая среда (не показана). Корпус фильтра, в целом, имеет плоскую прямоугольную форму с боковой стенкой 7, дном 9 и крышкой 11. Фильтр предназначен для использования в устройстве фильтрования воды, например в фильтре-кувшине. Вариант осуществления такого устройства 30 фильтрования воды показан на фиг.5 и 6. При использовании воду заливают в устройство фильтрования воды, и она проходит через фильтр, установленный в устройстве, причем фильтрованная и очищенная вода собирается в нижней части устройства фильтрования воды. В контейнере для приема нефильтрованной воды выполнена приемная воронка, в которую устанавливают фильтр.

Корпус фильтра 1 в дальнейшем будет описан относительно фиг.1-3. Боковая стенка 7 соединена с дном 9, так что в корпус можно поместить фильтрующую среду. Чтобы закрыть корпус, в качестве заслонки или верха выполнена крышка. Крышка 11 соединена с участком 7а обода на боковой стенке 7. Участок 7а обода выступает от боковой стенки приблизительно под прямым углом. Когда фильтр установлен в устройство фильтрования воды, участок 7a обода герметично прилегает к внутренней стенке приемной воронки. На поверхности крышки 11 корпуса 3 имеется несколько отверстий 13а, 13b, 13c, 13d, образующих вход корпуса, так что вода может перетечь в корпус, где имеется фильтрующая среда. Крышка 11 корпуса 3 приспособлена для того, чтобы распределять воду по поверхности крышки. Отверстия имеют различную форму и расположены по поверхности крышки. Отверстия могут быть выполнены в виде прямых 13а или изогнутых прорезей 13b. Также они могут быть выполнены в виде круглых, овальных или прямоугольных отверстий 13c, 13d. Имеющие различную форму и размеры отверстия расположены по схеме для оптимизации распределения воды по поверхности крышки.

Крышка 11 может быть разделена на различные участки или уровни. В показанном на фиг.1 и 3 варианте осуществления поверхность крышки имеет три различных уровня. Первый уровень представляет собой плоский участок или возвышение 15. Возвышение может быть расположено на поверхности крышки в центре. У возвышения имеются наклонные края 15а, так что вода стекает с возвышения, чтобы улучшить доступ воды к периферийной части поверхности крышки. Второй уровень представляет собой промежуточный участок 17, расположенный чуть ниже возвышения 15. У промежуточного участка 17 имеются наклонные края 17а, так что вода продолжает течь к периферийной части крышки 11. Третий уровень имеет форму желоба 19, выполненного по периферии крышки. На внешней стороне желоб 19 ограничен участком 7а обода. Таким образом, получают непрерывное течение воды по крышке. Вода распределяется по входным отверстиям 13a-d, выполненным в крышке 11.

Форма поверхности крышки 11 с входными отверстиями 13a-d обеспечивает распределение воды по поверхности крышки и ее направление к нижележащей фильтрующей среде через вход корпуса, образованный отверстиями 13a-d. Более того, возвышение 15 дополнительно позволяет выходить воздушным пузырькам, образовавшимся и/или захваченным в фильтрующей среде. При наличии возвышения 15 между фильтрующей средой и крышкой образуется пространство. Воздушные пузырьки могут покидать фильтрующую среду и попадать в пространство, образованное под возвышением. Затем воздушные пузырьки могут выйти через отверстия 13с на наклонном крае 15а возвышения 15.

На крышке 11 выполнен кольцеобразный захват 21 корпуса 3. Кольцеобразный захват может быть использован для того, чтобы упростить удаление фильтра, когда наступит время его замены на новый. При транспортировке и/или упаковке кольцеобразный захват 21 сложен и прижат к поверхности крышки. Кольцеобразный захват может быть закреплен в сложенном положении путем зацепления за крючок 23, выступающий из поверхности крышки. Кольцеобразный захват 21 соединен с крышкой 11 корпуса 3 с помощью шарнира.

На фиг.2 показан вид снизу фильтра для воды. Дно 9 представляет собой нижнюю пластину, сконструированную так, чтобы как можно большее количество воды могло пройти через фильтр. В дне выполнены отверстия 25, обеспечивающие выход из корпуса. Отверстия 25 могут иметь круглую или овальную форму. Тем не менее возможна и другая форма. Множество отверстий могут быть выполнены так, чтобы не было препятствий для выхода воды. Отверстия 25 могут занимать более 50% общей площади дна 9. В изображенном варианте осуществления корпус пуст, и поэтому крышка 11 с входными отверстиями 13a-d видна через дно. Схема расположения входных отверстий 13a-d сфокусирована на распределении воды по всей поверхности крышки 11. Расположение множества выходных отверстий 25, находящихся близко друг от друга, сфокусировано на скорости выходного потока фильтрованной воды. В результате получаем фильтр для воды с высокой скоростью фильтрования.

На фиг.4 в увеличенном масштабе схематично показана фильтрующая среда 5 в соответствии с поперечным сечением вдоль линии А-А на фиг.3. Необходимо отметить, что крышка и дно корпуса остались за пределами схемы на фиг.4. Непосредственно под поверхностью крышки 11 корпуса расположена сетка 5а. Сетка расположена над ионообменным слоем 5b. Частицы ионообменного слоя могут быть меньше, чем отверстия в корпусе фильтра. При транспортировке и перед использованием ионообменный слой является сухим и имеет порошкообразную форму. Сетка удерживает маленькие частицы ионообменного слоя на месте и предотвращает выход каких-либо частиц из корпуса через входные отверстия в крышке. Под ионообменным слоем 5b расположен слой 5с материала, наполненного активированным углем. Слой материала, наполненного активированным углем, представляет собой полиэстеровый лист, пропитанный активированным углем. Под слоем активированного угля расположен слой 5d из нетканого материала.

На фиг.5 показано устройство 30 фильтрования воды в соответствии с вариантом осуществления, в котором может быть использован фильтр 1, показанный на фиг.1. Устройство 30 содержит контейнер 31 для фильтрованной воды. Контейнер оборудован ручкой 33 и может быть накрыт крышкой 35. В крышке имеется входное отверстие 37 для подачи воды, которую необходимо отфильтровать в контейнер 31. Крышка дополнительно имеет отверстие 39 носика, так что фильтрованная вода может быть налита из контейнера без удаления крышки.

На фиг.6 устройство фильтрования воды показано в разрезе. Приемная воронка 41 расположена в контейнере 31. В приемной воронке находится фильтр 1 с возможностью снятия. Фильтр составляет дно приемной воронки. Таким образом, фильтрование может иметь место по всей площади дна приемной воронки. Воду, которую необходимо профильтровать и очистить, наливают через входное отверстие 37 в крышке 35, и она поступает в приемную воронку. Входное отверстие в крышке оборудовано заслонкой 43. Заслонка упруго установлена в крышке у отверстия.

Когда воду наливают во входное отверстие и, таким образом, на заслонку 43, заслонка отклоняется вниз, чтобы позволить воде попасть в приемную воронку 41. Когда поток воды ударяет по заслонке, заслонка отклоняется относительно крышки на угол, равный примерно 20-25°. Поток воды, таким образом, при ударе о заслонку 43 рассеивается. Вода распределяется по поверхности крышки фильтра 1. Вода просачивается в фильтрующую среду внутри корпуса. Вода проходит через фильтрующую среду и стекает в контейнер 31.