用于使用點水過濾的方法和設備的制作方法
【專利摘要】一種用于水過濾的設備包含底座、耦合到所述底座的過濾容器和可移除地耦合到所述底座的水瓶。所述過濾容器包含水入口和水出口。所述過濾容器包含定位在所述水入口與所述水出口之間的褶裥過濾器。所述褶裥過濾器具有褶裥面，其特征在于具有多個峰和多個谷的表面，使得所述表面安置在多個平面中。所述過濾容器結構上經配置以將所述褶裥過濾器維持在其中所述褶裥過濾器的所述褶裥面穿越從所述水入口延伸到所述水出口的水流動路徑的定向中。所述過濾容器進一步經配置以通過容器定向和容器幾何形狀中的至少一個誘發沿所述水流動路徑的水流動。所述水瓶包含耦合到所述過濾容器中的所述水出口的入口。
【專利說明】用于使用點水過濾的方法和設備
[0001] 相關申請案的奪叉參考
[0002] 本申請案要求2011年12月15日申請的名稱為"用于使用點水過濾的方法和設備 (METHOD AND APPARATUS FOR POINT OF USE WATER FILTRATION)"的第 61/576, 219 號美國 臨時申請案的優先權，所述申請案以全文引用的方式并入本文中。
【背景技術】
[0003] 例如城市配水設施等區域組織非常強調在將水分配到區域或本地社區之前發生 的水凈化動作。盡管用這種方式給水消毒時所實施的措施又復雜成本又高，但是在經過城 市或其它區域水設施的中央處理之后，在將水從設施分配給家庭和辦公室里的最終使用者 時，供水可能仍然含有或獲得污染物。
[0004] 最終使用者可使用的現有使用點水凈化系統并入有多個低效并且無效的組件。與 當前系統（其中的一些包含濾芯、水龍頭附接件和建構到配水冰箱中的單元）相關聯的成 本和低效部分上是因為用于確定過濾器何時耗盡的粗糙的方法。此類系統可能僅考慮到系 統已使用的時間長度，這可能會導致對過濾器狀態的錯誤的正指示或錯誤的負指示。
[0005] 與這些系統相關聯的錯誤指示符可能會導致最終使用者過早地換掉過濾器或繼 續使用早已無法有效過濾的過濾器。另外，現有系統無法高效和有成本效益地移除某些礦 物質和病原體以提供商品質水選擇。
【發明內容】
[0006] 發明人理解，可以通過發明性使用點水過濾設備來高效并且有效地過濾水。發明 人進一步理解，此裝置可以高效地實施多種發明性補充技術以便用多種形式提供高品質的 水。
[0007] 鑒于前述內容，本發明是針對用于水過濾的方法和設備。
[0008] 在本文所揭示的一些示范性發明性實施例中，水過濾設備包含底座、耦合到所述 底座的過濾容器和可移除地耦合到所述底座的水瓶。所述過濾容器具有水入口和水出口。 所述過濾容器包含定位在其中的褶裥過濾器。所述過濾器安置在所述水入口與所述水出口 之間，并且所述褶裥過濾器包含褶裥面，其特征在于具有多個峰和多個谷的表面，使得所述 表面安置在多個平面中。所述過濾容器結構上經配置以在其中所述褶裥過濾器的所述褶裥 面穿越從所述水入口延伸到所述水出口的水流動路徑的定向中維持所述褶裥過濾器。所述 過濾容器進一步經配置以通過容器定向和容器幾何形狀中的至少一個誘發沿所述水流動 路徑的水流動。所述水瓶耦合到所述底座，使得水瓶入口耦合到所述過濾容器中的所述水 出口。
[0009] 在一些實施例中，所述水瓶可包含水瓶出口。所述水瓶出口可以定位在所述水瓶 的底部區域中。所述水瓶出口還可包含閥。所述閥可經配置以當所述水瓶耦合到所述底座 時打開，并且當所述水瓶從所述底座上移除時關閉。所述底座可包含經由所述水瓶出口中 的打開的閥與耦合到所述底座的水瓶成流體連通的端口。所述設備還可包含耦合到所述底 座的泵。泵可以耦合到所述底座中的所述端口。所述設備可包含耦合到所述底座的多個泵。 [0010] 在一些實施例中，所述水瓶被配置為具有至少手柄和噴嘴的上水罐。在一些實施 例中，所述設備可包含耦合到所述底座的補充容器。所述補充容器經配置用于固持補充物 質。所述補充容器包含耦合到所述泵的補充容器進口端。所述補充容器包含耦合到安置在 耦合到所述底座的單杯固持器區域上方的單杯出口端的流體路徑。所述補充容器可包含選 擇性地耦合到所述單杯出口端和所述水瓶入口中的至少一個用于選擇性地過濾和補充基 于水的飲料的單杯或大量服務的流體路徑。單杯服務總地來說描述小于大量服務的服務。 但是，單杯服務和大量服務都不限于任何特定大小。舉例來說，單杯服務可包含2、4、6、8、 10、12、16、20、24流體盎司服務或1升服務。單杯服務出口端與大量服務出口端的區別是基 于過濾和/或補充水的目的地。更具體來說，單杯服務出口端將水引導到經配置用于固持 總地來說經配置用于供個人消費的容器的區域，而用于遞送大量服務的端口將水引導到經 配置用于固持總地來說經配置用于供多個個人或單個個人的多次服務的容器（其在各種 實施例中通常是水瓶）的區域。補充容器可包含一次性補充筒。所述補充筒包含耦合到筒 外殼的筒密封件，并且具有安置在其中的補充物質。所述補充筒可以具有對應于補充容器 的幾何形狀。所述補充筒可以具有分隔成過濾區域和補充隔室的內部。所述補充筒中的所 述補充物質可包含香料成分、維生素、鹽提取物、礦物質、草本精華和藥物中的至少一個。所 述補充物質可以是液體、固體。所述固體可以是顆粒或粉末。如上所述，補充筒除了包含用 于添加到過濾水的物質之外還可包含用于水的補充過濾的物質。因此，補充筒可以提供二 級過濾級。因此，發明性實施例的商用實施方案可以提供一種過濾設備，其具備在過濾容器 內起作用的初級過濾器，并且可以允許使用者在提供特定類型的二級過濾水平的供水源處 基于察覺到的需要獲得補充筒，作為將香料或其它物質注入到用于消費的水中的替代方案 或補充方案。可以執行這些二級過濾過程以便出于保健或水的美觀的原因移除污染物，以 改進口味或補充過程的一致性。舉例來說，使用者可以獲得具有經配置以過濾掉常見污染 物的初級過濾器的過濾設備，并且如果使得使用者知道其水源含有不規則地高水平的鐳， 那么使用者可以用類似于選擇使用者需要的口味的方式獲得用于補充過濾的補充濾筒。類 似地，眾所周知，水的礦物質含量會影響水和飲料的味道和吸引力。在這種情況下，使用者 可以獲得具有經配置以過濾掉例如鹽、總溶解固體（TDS)、礦物質、水硬度或其它可能影響 飲料或補充過程的口味的類似成分等水成分。此移除可以通過使用離子交換過程通過使用 離子交換樹脂或沸石而實現，以便減少或消除水的礦物質成分，以便實現改善的補充一致 性和消除不合需要的味道。
[0011] 在多個發明性實施例中，過濾設備可包含耦合到所述底座并且經配置以固持補充 物質的補充容器。所述補充容器可包含與所述過濾容器中的水出口成流體連通的進口端， 所述補充容器具有選擇性地耦合到安置在耦合到底座的單杯固持器區域上方的單杯出口 端的流體路徑。
[0012] 在一些實施例中，所述過濾設備可包含耦合到所述底座的補充容器。所述補充容 器可以經配置用于在其中固持補充物質，并且可以進一步包含定時釋放或控制釋放物質以 允許多杯使用。所述過濾設備還可包含指示器，所述指示器經配置以提供指示與多杯使用 有關的所述補充物質的狀態的信號。
[0013] 在一些實施例中，所述水過濾設備包含溫度調制單元，其包含加熱單元、冷卻單元 和控制器。
[0014] 在一些實施例中，所述水過濾設備包含基于侵蝕的過濾器狀態指示器。所述指示 器可以定位在所述水入口與所述水出口之間。所述指示器提供指示過濾器的狀態的信號。 所述信號是在指示器已發生預定量的取決于流的侵蝕之后提供的。所述基于侵蝕的過濾器 可包含易侵蝕聚合物。
[0015] 在一些實施例中，所述過濾設備小于163立方英寸。
[0016] 其它示范性實施例包含在水過濾設備中過濾水的方法。根據此類實施例的方法將 水引入到耦合到水過濾設備的底座的過濾容器中。所述過濾容器包含水入口和水出口。過 濾容器包含褶裥過濾器。所述褶裥過濾器安置在水入口與水出口之間。所述褶裥過濾器具 有褶裥面，其特征在于具有多個峰和多個谷的表面，使得所述表面安置在多個平面中。所述 方法進一步包含使得所述水沿從所述水入口延伸到所述水出口的水流動路徑流動，使得所 述水穿越所述褶裥過濾器的所述褶裥面。
[0017] 在另一示范性實施例中，水過濾設備包含底座、耦合到所述底座的過濾容器和基 于侵蝕的過濾器狀態指示器。所述過濾容器包含水入口和水出口。所述過濾容器具有定位 在其中的過濾器。所述過濾器安置在水入口與水出口之間。所述指示器定位在所述水入口 與所述水出口之間。所述指示器在指示器已發生預定量的基于流的侵蝕之后提供指示所述 過濾器的狀態的信號。所述信號可以是電子的。所述信號可以是視覺指示器、音頻指示器 和味道指示器中的一個或多個。所述視覺指示器可經配置以改變水的顏色。所述視覺指示 器可以是詞語。
[0018] 另一示范性實施例提供一種在水過濾設備中過濾水的方法。所述方法包含將水引 入到耦合到水過濾設備的底座的水過濾容器中。所述過濾容器具有水入口和水出口，并且 包含定位在水入口與水出口之間的過濾器。所述過濾容器進一步包含基于侵蝕的過濾器狀 態指示器。所述指示器定位在水入口與水出口之間，并且提供指示過濾器的狀態的信號。所 述信號是在指示器已發生預定量的基于流的侵蝕之后提供的。所述方法進一步包含使得所 述水沿從所述水入口延伸到所述水出口的水流動路徑流動，使得所述水穿越所述過濾器和 所述指示器，并且使得所述指示器侵蝕。所述方法還包含在指示器已發生預定量的取決于 流的侵蝕之后經由信號指示所述過濾器的所述狀態。
[0019] 另一示范性實施例提供用于水過濾設備的一次性水過濾筒。所述筒包含耦合到筒 外殼的筒密封件。所述筒外殼具有對應于水過濾設備的筒容器的幾何形狀。所述筒外殼具 有分隔成過濾區域和補充隔室的內部。所述過濾區域包含過濾物質。所述補充隔室包含補 充物質。所述過濾區域與所述補充區域分隔開，使得進入過濾區域的液體穿越過濾物質，并 且隨后進入補充區域，并且先穿越過濾物質然后離開所述筒。
[0020] 在一些實施例中，所述一次性水過濾筒的過濾區域和補充區域可以安置成堆疊定 向。所述堆疊定向在一些實施例中可以是固定的，并且在其它實施例中可以是使用者可配 置的。所述筒外殼可包含實心分隔壁，其具有鄰近于筒外殼的周邊壁定位的開口。所述開口 提供過濾區域與補充區域之間的流體路徑。在其它實施例中，過濾區域和補充區域通過水 可滲透隔膜、網狀物、織物、紙或類似材料分開，其中水實質性穿過這個分隔層的區域流動。
[0021] 在一些實施例中，所述一次性水過濾筒的過濾區域和補充區域可以安置成橫向定 向。所述筒外殼可包含實心分隔壁，其具有定位在過濾區域和補充區域兩者的頂部和周邊 處的開口。所述開口提供過濾區域與補充區域之間的流體路徑。在其它實施例中，過濾區 域和補充區域通過水可滲透隔膜、網狀物、織物、紙或類似材料分開，其中水實質性穿過這 個分隔層的區域流動。
[0022] 在另一實施例中，所述一次性水過濾筒的過濾區域和補充區域安置成堆疊定向， 其中所述過濾物質將所述過濾區域與所述補充區域分隔開。
[0023] 另一發明性實施例提供一種包含刺穿一次性筒的過濾水的方法。所述一次性筒具 有筒密封件和具有分隔成過濾區域和補充區域的內部的筒外殼。所述過濾區域包含過濾物 質，并且所述補充區域包含補充物質。所述方法進一步包含將水引入到一次性筒中。所述 水引入到過濾區域中，并且隨后引入到補充區域中，使得水先穿越過濾物質然后進入補充 區域。所述方法進一步包含使得水離開補充區域和筒外殼。
[0024] 所述方法可包含通過刺穿筒外殼和補充區域使得水離開筒外殼。在一些實施例 中，過濾物質的形狀對應于筒外殼的橫截面。
[0025] 另一示范性發明性實施例提供一種水過濾設備，其包含底座、耦合到底座的過濾 容器、可移除地耦合到底座的水瓶和耦合到底座的補充容器。所述過濾容器具有水入口和 水出口，和定位在水入口與水出口之間的過濾器。所述水瓶包含耦合到所述過濾容器中的 所述水出口的入口。所述補充容器經配置用于在其中固持補充物質。所述補充容器包含與 所述過濾容器中的水出口成流體連通的補充容器進口端。所述補充容器具有選擇性地耦合 到單杯出口端和水瓶中的水瓶進口端的流體路徑。所述出口端安置在單杯固持器區域上 方，借此過濾設備可操作以選擇性地過濾和補充基于水的飲料以便進行單杯服務或大量服 務。
[0026] 在另一個實施例中，提供一種水過濾設備，其包含底座、耦合到所述底座的過濾容 器和可移除地耦合到所述底座的水瓶。所述過濾容器具有水入口和水出口。所述過濾器包 含選自以下群組的多個可移除式過濾器模塊：消毒模塊、提味模塊、有機污染物移除模塊、 砷移除模塊、基礎病原體模塊、礦物質移除模塊、鹽移除模塊、香料模塊、維生素模塊、藥物 模塊。所述水瓶耦合到所述底座，使得水瓶入口耦合到所述過濾容器中的所述水出口。
[0027] 示范性發明性實施例還提供一種計算機程序產品。所述計算機程序產品包含存儲 在有形存儲媒體上的計算機可讀代碼。所述計算機可讀代碼形成可通過計算機執行以用水 過濾設備過濾水的計算機程序。所述計算機程序包含用于使得水流動到耦合到水過濾設備 的底座的水過濾容器中的計算機代碼。所述過濾容器包含水入口和水出口，其具有在其之 間定位的過濾器。所述過濾器進一步包含基于侵蝕的過濾器狀態指示器。所述計算機程序 進一步包含用于使得過濾水進入補充容器的計算機代碼。所述補充容器經配置用于在其中 固持補充物質。所述補充容器進一步包含耦合到泵的補充容器進口端。所述補充容器具有 耦合到安置在耦合到所述底座的單杯固持器區域上方的單杯出口端的流體路徑。
[0028] 在另一實施例中，提供一種水過濾設備，其包含底座、耦合到所述底座的過濾容器 和可移除地耦合到所述底座的水瓶。所述過濾容器包含水入口和水出口。所述過濾容器包 含定位在其中的過濾介質。所述過濾介質包含金屬氧化物和金屬氫氧化物中的至少一個。 所述過濾介質安置在水入口與水出口之間。所述過濾容器結構上經配置以在其中所述過濾 介質穿越從所述水入口延伸到所述水出口的水流動路徑的定向中維持所述過濾介質。所述 過濾容器進一步經配置以通過容器定向和容器幾何形狀中的至少一個誘發沿所述水流動 路徑的水流動。所述水瓶可移除地耦合到所述底座，使得水瓶入口耦合到所述過濾容器中 的所述水出口。
[0029] 在另一實施例中，提供一種水過濾設備，其包含水瓶和耦合到所述水瓶的過濾容 器。所述過濾容器包含水入口和水出口。所述過濾容器包含安置在所述水入口與所述水出 口之間的過濾器。所述過濾器包含從由以下組成的群組中選出的多個可移除式過濾模塊： 消毒模塊、提味模塊、有機污染物移除模塊、砷移除模塊、基礎病原體模塊、礦物質移除模 塊、鹽移除模塊、香料模塊、維生素模塊和藥物模塊。所述過濾模塊可在過濾容器內用使用 者指定的次序堆疊，使得水瓶中的內部區域耦合到過濾容器中的水出口。在一些實施例中， 消毒模塊、有機污染物移除模塊、砷移除模塊、基礎病原體移除模塊、礦物質移除模塊和鹽 移除模塊可由來自香料模塊的至少一種香料、來自維生素模塊的至少一種維生素和來自藥 物模塊的至少一種藥物滲透，借此當水穿過過濾器時所述至少一種香料、維生素和藥物不 會實質性減少，并且在水穿過整個過濾器之后在水中維持在與通過香料、維生素和藥物模 塊引入時實質性相同的數量水平上。在一些實施例中，所述模塊可以堆疊，使得所述香料、 維生素和藥物模塊定位在所述過濾模塊的下游，借此穿過所述過濾模塊的水先滲透所述消 毒模塊、所述有機污染物移除模塊、所述砷移除模塊、所述基礎病原體移除模塊、所述礦物 質移除模塊和所述鹽移除模塊中的一個或多個，然后滲透所述香料、維生素和藥物模塊中 的一個或多個。
[0030] 應了解，下文更詳細地論述的前述概念和額外概念的所有組合（前提是此類概念 不會相互不一致）預期是本文中所揭示的發明性主題的一部分。具體來說，本揭示內容結 尾出現的所主張的標的物的所有組合預期是本文所揭示的發明性主題的一部分。還應了 解，本文中明確地采用的術語（其還可以出現在以引用的方式并入的任何揭示內容中）應 被賦予最符合本文中揭示的特定概念的含義。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031] 所屬領域的技術人員將理解，附圖主要是用于說明性目的且并非意圖對本文所述 的發明性主題的范圍進行限制。附圖不必按比例繪制；在一些情況下，本文所揭示的發明性 主題的各個方面可以在附圖中夸大或放大地示出從而有助于理解不同的特征。在附圖中， 相同的參考標號通常指代相同的特征（例如，功能上類似和/或結構上類似的元件）。
[0032] 圖1提供根據一個發明性實施例的用于水過濾的設備的示意性說明。
[0033] 圖2是根據多個發明性實施例的過濾方案的示意圖。
[0034] 圖3展示根據發明性實施例的過濾狀態指示符的時間進展。
[0035] 圖4-6說明根據多個發明性實施例的用于組合過濾與補充的一次性筒。
[0036] 圖7提供根據另一發明性實施例的用于水過濾的設備的示意性說明。
[0037] 圖8描繪根據多個發明性實施例的多級過濾模塊。
[0038] 發明性實施例的特征和優點將通過下文結合圖式所闡述的詳細描述而更顯而易 見。
【具體實施方式】
[0039] 下文是對用于通過過濾和有效補充技術來改善水質的發明性系統、方法和設備有 關的多個概念和所述發明性系統、方法和設備的實施例的更詳細的描述。應了解，上文引入 并且下文更加詳細地論述的各種概念可以按多種方法中的任何一種來實施，因為所揭示的 概念并不限于任何特定實施方式。主要出于說明性目的提供了特定的實施方案和應用的實 例。
[0040] 本文所揭示的多個發明性實施例總地來說是針對用于水過濾的設備和方法。本文 所述的發明性實施例展現了一種使用點水過濾設備，這種使用點水過濾設備可以有效并且 高效地移除水雜質、根據消費者的偏好來控制水或飲料的溫度和向水中添加有益的或合乎 需要的分子以用于消費。
[0041] 圖1提供根據一個發明性實施例的用于水過濾的設備的示意性說明。示意圖總地 來說展現了根據多個發明性實施例提供的器具中涉及的操作流。因為此設備可能總地來說 被指定用于家庭或辦公室環境中的使用點（P0U)操作，所以所述設備可以用小于16 3立方 英寸的幾何形式提供。
[0042] 如圖1中所展現，可以首先將水101引入到器具100中以供過濾。此進入可以在 器具101的上部區域中發生，并且可以將水101直接引入到過濾容器中。過濾容器102可 包含可移除式或樞轉蓋子或其它打開機構以允許使用者將水引入其中。過濾容器102容納 可更換過濾器103,所述過濾器可包含褶裥過濾器，如本文中關于圖2進一步論述。根據多 個發明性實施例，可以使用可移除耦合的水瓶104引入水，或者可以經由直接或間接耦合 到過濾容器102的水管（未圖示）將水101饋入到過濾容器中。可以提供到專用水管的 連接，類似于針對冰箱制冰機或水分配器采用的方案。舉例來說，水管可以直接連接到底座 105,并且可以通過管道、管子或其它耦合組件向上泵送到過濾容器102。在此示范性發明性 實施例中，可以提供泵110以泵送水，或者來自供水的背壓可足以實現可接受的泵送流率。
[0043] 根據多個發明性實施例，容器102可經幾何成形或定向以使得引入其中的水以特 定方式流動和流動到特定位置。借助于非限制性實例，容器102可以形成角度以使得引入 其中的水朝向容器中的出口流動。或者或另外，容器102中可以具有底座或管道，所述底座 或管道經成形以使得引入到容器中的水從進入點流動到容器中的出口或出水孔。容器102 還可具備其它特征，例如緊固件、舌片或隔板以便以特定方式或路徑引導水流，并且將其中 安置的過濾器103相對于所誘發的流維持在特定定向。此類機構可包含在容器內提供的多 個水位，并且可以使得水從那些水位朝向過濾器的某些部分或區域流動。容器102的幾何 配置還可經過定制以便引導引入到容器中的水離開容器的邊緣，并且離開安置在其中的過 濾器的邊緣。舉例來說，容器可以具有包含一個或多個水位的弧形配置。如本文中根據多 個發明性實施例進一步論述，過濾器103可以提供多級過濾筒。如本文中進一步揭示，過濾 器103在一些發明性實施例中可包含褶裥過濾器，但在其它發明性實施例中可包含非褶裥 過濾器。
[0044] 在水引入到過濾容器中之后并且在水穿過安置在其中的過濾器之后，可以接著準 許水進入可移除式上水罐水瓶儲集器104。水瓶可以安置在過濾器具100的底座105上的 多個位置中。閥可以提供在過濾容器出口處。閥可經配置以僅僅當水瓶104耦合到器具時 準許過濾水109流動。水罐水瓶104根據發明性實施例提供多個級的水儲集器，并且還可充 當用于餐桌或用于儲存（舉例來說在冰箱內）的上水罐。根據本文所揭示的各種實施例， 水瓶104可以在水經過初始過濾之后的處理之前和/或之后提供水儲集器。水瓶104還可 在過濾水冷卻和或加熱期間充當儲集器。在一示范性實施例中，泵110可用于致使水從水 罐水瓶104流動到較小的冷卻或加熱儲集器。泵110可包含用于產生實現期望流動速率和 水壓的任何種泵。第二泵可以將水從較小的冷卻或加熱儲集器推送到具有用于更改或補充 凈化水的組件的補充容器106。補充容器106的尺寸可以經過設計以容納單杯補充筒或多 杯補充筒。所述筒、杯或罐用于灌注香料、維生素、礦物質、草本或植物精華和藥物中的一個 或多個。一旦在飲料中灌注了使用者指定的補充劑，那么就可以將基于水的飲料分散到例 如杯、大杯、瓶玻璃等單杯容器108中。
[0045] 如進一步表明，器具100可包含控制面板，最終使用者可以通過這個控制面板選 擇多種飲料設置，包含但不限于數量、濃度或強度和溫度。
[0046] 用于發明性實施例的水過濾技術與"使用點"（P0U)水凈化方法相容。P0U系統包 括與大型中心設施（比如城市水處理設施）相比以相對小規模移除水雜質的組件，例如桌 面或家用系統。與病原體或微生物控制相比，可使用不同技術來移除溶解的礦物質和化合 物。
[0047] 根據多個發明性實施例，可以使用吸附技術來移除使用者的水中可能存在的例如 砷、氟和鉛等溶解的礦物質和化合物。吸附技術具有一些優點，包含其接近100%的產水量 (不會抗拒水）、自動操作、在重力流下的操作和能夠有效地移除所存在的污染物。在多個 示范性實施例中，吸附材料可包含活性碳、金屬氧化物或金屬氫氧化物中的至少一個，借此 過濾筒可操作以過濾5C(攝氏度）到40C的溫度范圍中的水。
[0048] 使吸附介質的使用壽命最大化需要適當地選擇吸附介質、流動條件和過濾器設 計。除了效力之外，使用者很關注的兩個問題是通量（流動速率）和使用壽命。增加過濾 介質使用壽命和流動速率的一個重要參數是每單位面積的流速或液壓加荷速率，其中較低 的液壓加荷速率對于介質使用壽命是有利的。這主張使得各個過濾級因而使得過濾器短且 粗（舉例來說，縱橫比小于1)。
[0049] 示范性發明性實施例提供大直徑的容器以允許低液壓加荷速率，同時實現合理的 流動速率。來自供應商的用于液壓加荷的典型介質參數是8gpm/ft 2。砷和氟介質的實驗室 測試顯示了通過在低很多的液壓加荷（舉例來說，低于4gpm/ft2,和低于2.5gpm/ft 2)下操 作過濾器可以顯著延長過濾介質使用壽命。低液壓加荷速率通過允許用于吸附位的小孔內 擴散的時間和更高效的飽和而允許吸附介質更高效地工作以儲存污染物。
[0050] 可以用包含以下各項的過濾介質來實施并入有例如4gpm/ft2或低于4gpm/ft 2的 低液壓加荷的示范性發明性實施例：金屬氧化物和氫氧化物介質和稀土材料，例如晶狀氫 氧化鐵、活性氧化鋁、晶狀氧化鐵、三氧化鈦、氧化鋯、氧化鈰、氧化鉿、氧化鑭或另一金屬氧 化物或混合物。其它可能的過濾材料包含活性碳、沸石和離子交換樹脂。在各種實施例中， 包含沸石和離子交換樹脂中的至少一個的過濾材料提供可操作以過濾5C到99C的溫度范 圍中的水的過濾筒。離子交換樹脂可以是弱酸性陽離子樹脂、弱堿性陰離子樹脂或陰離子 樹脂與陽離子樹脂的混合物以便移除礦物質成分。脫礦化應用通常利用強堿性和強酸性離 子交換樹脂的混合床。所有這些介質材料可以包含在相異的層中，或者可以混合。因此，發 明性實施例包含縱橫比小于一的過濾器級。
[0051] 對付病原體或微生物污染物總地來說需要不同方法。消毒能力（例如氯消毒）不 足或沒有消毒能力的水可能會混雜有病原體。發生這種情況可能是因為氯化基礎設施不充 分，或者因為自然災害或供水管破裂之后中央處理消毒流程受到破壞。根據本文所揭示的 多個發明性實施例提供的POU系統具有消毒能力，這可以使用一個或多個隔膜、通過有控 制地釋放消毒化合物進行的活性殺菌和/或這兩者的組合來實施。
[0052] 如上文提供的本文所揭示的多個發明性實施例提供多重功能性，所以，在節約寶 貴的工作臺面空間的同時，通過使用時新的上水罐水瓶104,其還充當過濾水儲集器。這個 水罐上水儲集器總地來說在水過濾級之后但在任何冷卻或補充機構之前存在于器具100 中。根據一些實施例，水瓶104用防漏底部連接鎖定到系統中。此外，根據多個發明性實施 例，可能有通過存在于水罐中或在先前過濾步驟之后的定時釋放裝置釋放到水罐或儲集器 中的定時釋放添加劑，以便給予合乎需要的或有益的分子，例如維生素、礦物質或精華。
[0053] 水罐104可包含安置在水罐底部內的閥，以防止當水罐104從器具100上移除以 便上水時水發生泄漏。水罐還可包含用于確定水罐在插入到器具中后恰當地對準的機構。 根據發明性實施例，作為所述對準驗證的一部分，水罐104可以用對準凸輪動作夾到底座 中，這需要略微旋轉水罐104以便鎖定。在水罐中還可存在水位傳感器，其可以依賴于漂浮 激活傳感器，其中水位讀取系統是通過磁性（例如里德開關）、機械或光學或光感測組件來 操作。水罐104可能必須互鎖以便（舉例來說）借助于紅外線（IR)傳感器或類似裝置驗 證其被加載到器具100中。
[0054] 水罐上水儲集器中的水可能通常處在環境室溫，但是水罐必要時可以被移除和在 廚房冰箱中冷凍。這個儲集器的體積足夠大，可以提供充足的水，但又不會太大而顯得笨重 且沉重。體積范圍可以在1. 5到4升水之間，并且在一些實施例中可以在2到3升水之間。
[0055] 如上文所指出，水罐104中的水通常處在環境室溫，但可以通過使用額外冷卻和 加熱組件根據使用者的偏好來調節。可以在通過分子補充系統分配之前使用泵和較小的熱 絕緣、熱調節儲集器來調節水溫。分開的冷卻儲集器可以小于主可移除式水罐服務儲集器， 在0. 5L體積的范圍內。為了進行冷卻，可以實施常規冰箱壓縮機或固態熱電冷卻模塊。為 了加熱，可以使用標準電阻加熱元件。熱電冷卻器利用帕爾貼效應配合環境（熱）側上的 散熱片和風扇（其從水儲集器中抽走熱，并且引起冷卻）作為熱泵操作。熱器具件提供了 借助"通過刻度盤選擇溫度"方法根據使用者偏好來調節溫度的可能性，這個刻度盤可以經 由控制面板107提供。可以通過調節到達熱電模塊的電流或冷卻風扇的速度或這兩者來控 制熱器具件的熱泵送。其還可被反轉以將熱從熱側（環境）泵送到冷側（水）以便給水加 溫。這允許由使用者通過適當的控制系統將溫度從冷凍水調節成稍微高于所述單元的環境 室溫的溫水。這個溫度控制允許使用者獲得另一級別的根據偏好定制水和飲料。
[0056] 圖2是根據多個發明性實施例的過濾方案的示意圖。如圖2中所表明，根據多個 發明性實施例，安置在過濾容器內的過濾器201可以用褶裥過濾器布置來提供。過濾器201 可以用正方形或矩形形狀提供，并且可以對應于過濾容器的周邊形狀，或者可以具有延伸 到過濾容器的周邊的替代的形狀。在各種實施例中，過濾器201可以具有在圓內部內切以 便組合褶裥過濾器與圓形過濾器布置的正方形或矩形過濾器。
[0057] 隔膜機械地過濾掉在各種實施例中提供的水過濾系統中的病原體。這種類型的過 濾通常需要使用孔徑與病原體相當或者優選小于病原體的隔膜。為了機械移除原生動物胞 囊，需要孔徑大約為1微米的隔膜，而移除細菌通常需要約0. 1微米的孔徑。通過孔徑為 0. 1微米的隔膜的水的流速非常緩慢，通常每平方厘米的隔膜面積大約為每分鐘一毫升。這 個流速通常太慢，無法通過重力誘發的流來過濾合理量的水。在發明性實施例中，通過借助 打褶增加可用于過濾的表面積來解決這個面積限制。
[0058] 在本文所揭示的不同實施例中可以實施打褶。在一種方法中，矩形或正方形過濾 器形狀可用于允許打褶，并且因而增加過濾器面積和穿過大矩形區域的流速。使用打褶，在 使用1英寸深的褶皺和每英寸5個褶皺的情況下，可以使過濾器面積增加10倍。這個較大 的面積增加允許在利用大致垂直的重力供給水流202的P0U應用中切實可行地引入例如 0. 1微米過濾器等較小孔徑的過濾器。
[0059] 在其它實施例中，如通過標號204表示，水流可以經配置用于沿垂直定向的褶裥 過濾器203的周邊橫向流動。過濾器203允許沿接近周邊的一個子組的過濾器高度給隔膜 打褶。這個橫向方法（利用周邊）支持一系列過濾器形狀，包含（但不限于）圓形和矩形 形狀。所使用的隔膜可包含從密理博公司、太平洋隔膜公司、頗爾公司購買的標準隔膜中的 任一種或例如奧斯龍Disruptor (Ahlstrom Disruptor)或3M Virasorb材料等專用隔膜。
[0060] 在另一種方法中，可以通過受控制的定時釋放方法添加對于使用者有益的消毒化 合物，以便有效地給水消毒，從而給使用者帶來益處。本發明的P0U過濾器系統具有其中一 種方法或這兩種方法的組合。本文所揭示的一些實施例實施定時釋放方法以便用提供優于 只有隔膜的方法的多個優點的方式給水有效地消毒，并且殺滅從病毒到細菌的所有類型的 病原體。定時釋放實施方案可以與前述隔膜實施方案組合，并且提供對微生物的多層級防 御，以便消除胞囊，胞囊對于氯化有耐受性。除了前述消毒實施方案之外，本文中提供的發 明性實施例還可以并入有其它消毒方面，例如光催化性失活、UV處理或臭氧化。
[0061] 根據本文所揭示的發明性實施例的過濾系統具有不同級，這些級以不同污染物為 目標以便提高效率和性能。根據此類實施例的過濾器可以經設計以展現高于每分鐘0. 5升 的高流速，同時維持低于2. 5GPM/ft2的低液壓加荷速率。因而，在此些實施例中過濾器區 域總地來說大于0. 05ft2,并且可以是正方形或圓形的。在一些實施例中，過濾器的寬度可 以至少是上水罐儲集器的一半。在此些實施例中，過濾器幾何形狀可以與上水罐的幾何形 狀所施加的約束無關。因而，過濾器可以比水罐大（寬），以便利用有利的過濾參數。
[0062] 圖3展示根據發明性實施例的實施通知和感測技術的過濾狀態指示器的時間進 展。有利的是有一種簡單、穩固、低成本的傳感器技術以便在可以更換過濾器時警告使用 者。本文中提供的多個發明性實施例考慮到過濾系統中使用的水的量或體積以通知使用者 要更換過濾器的適當時間到了。這些發明性實施例中的一些實施使用聚合物和化學物質來 提供此通知。在這些實施例中，所使用的聚合物和化學物質是食品攝取級成分。在一些實 施例中，過濾器更換指示器可包含水質參數，包含水溫、水TDS (總溶解固體）、pH水平和水 的礦物成分中的至少一個。
[0063] 在一種方法中，水介導反應通過顏色變化警告使用者要更換過濾器。通過用受控 制的逐層侵蝕緩慢溶解水溶性聚合物303,或通過以受控制的速率擴散穿過隔膜，水到達 指示器301的化學反應區域。通過侵蝕或擴散導致的這個滲水與水處理的次數成比例，并 且將充當用于測量過濾器水通量并且因而測量使用壽命的基礎。以下實例是針對利用聚 合物侵蝕的方法，但是針對擴散情況可以創建類似實例。一旦聚合物涂層303因為反復暴 露于水而受到侵蝕，蔬菜衍生食品級pH指示器304就將與較小數量的食品級酸305反應 以產生顏色變化。可以用其它化學反應替代，但出于說明性目的，我們展示使用pH變化和 使用侵蝕聚合物303的所得的顏色指示。水溶性侵蝕聚合物303 (這個侵蝕展示為聚合物 從時間〇(t = 0)到時間x(t = X)到（t = X…）之后的某一時間的降低的水平面）可以 從作為食品級聚合物可用的實例聚合物的以下列表中的一個中選出的：聚乙烯吡咯烷酮、 泊洛沙姆407 (聚氧化丙烯和聚氧化乙烯的三嵌段共聚物）、聚葡萄糖、聚乙烯醇、纖維素、 PLGA (聚乳酸-乙醇酸）。花色素苷是當作為pH指示器溶解和混合時發生化學反應以改 變顏色的實例食品級著色劑。花色素苷是從例如紅球甘藍等多種蔬菜衍生的（見http:// www. food-info, net/uk/colour/anthocyanin. htm)。甘藍在非常大群組的紅-藍植物色素 中產生。花青素苷在所有較高的植物中產生，大部分是在花和果實中，但是也會出現在葉 子、莖和根中。花青素苷的顏色取決于結構，并且取決于果實的酸性。許多花青素苷在酸性 條件下是紅色的，并且在酸性較低的條件下變成藍色。花青素苷以E編號E163用作食品添 加劑（E163花青素（花青素苷）。這個pH變化添加劑可以放置在一個儲集器中，與例如磷 酸或檸檬酸等粉末形式的食品級酸分開。
[0064] 根據多個發明性實施例，可以用位于底部的花色素苷食品級色素層304來創建時 序傳感器結構。花色素苷被例如泊洛沙姆407等水溶性聚合物層覆蓋。接著提供具有例如 粉末形式的檸檬酸的食品級酸層305的第二腔室。這個結構可以被薄的透水隔膜覆蓋。這 個隔膜簡單地分隔出兩個非常靠近的反應區域，并且限制其移動。所述結構可以接著被第 二泊洛沙姆407層303覆蓋，第二泊洛沙姆407層303是充當時序層的侵蝕聚合物層。當 暴露于水時，可溶泊洛沙姆407將隨著每次暴露于水而逐層溶解，以便執行時序功能。在設 計好的次數的暴露于水之后，檸檬酸將溶解。在檸檬酸305溶解之后不久，其下方的薄泊洛 沙姆407層將發生水合作用，并且使花色素苷304暴露于檸檬酸305。發生顏色變化302， 從藍色改變成紅色，指示水處理裝置使用了"X"次。下文展示所提議的裝置的圖，其中水溶 性聚合物存在于y軸中。可并入所述結構，使得在最后的泊洛沙姆407完全溶解之后，可以 看到展示顏色變化的窗口。傳感器303可并入到過濾容器的處理單元中，在容器上的入口 與出口之間的某處，使得處理單元每次充水都會使傳感器暴露于相關聯的體積的水。
[0065] 在其它發明性實施例中，可以使用不透明的水溶性聚合物或食品涂層來覆蓋在編 織纖維、紙、茶包或類似材料上的印刷消息。印刷消息可以用作視覺指示器，用于通過暴露 出內容為"更換過濾器"的消息來通知使用者更換過濾器。聚合物涂層用已知速率侵蝕，并 且因而通過選擇聚合物和其厚度，向使用者過濾器通知裝置提供與基于水的侵蝕的體積有 關的已知通知時間。在此實施例中，水溶性侵蝕聚合物可以選自上文提供的相同列表，即： 聚乙烯基吡咯烷酮、泊洛沙姆407 (聚氧化丙烯和聚氧化乙烯三嵌段共聚物）、聚葡萄糖、聚 乙烯醇、纖維素、PLGA(聚乳酸乙醇酸）。根據發明性實施例，通過包含例如不透明色素或染 料（例如具有E編號E171的食品級二氧化鈦）等第二相（其覆蓋印刷消息），可以使得聚 合物不透明。通過適當地設計涂層，這個不透明水溶性涂層在暴露于水時用已知速率侵蝕。 在預定的暴露于水之后，不透明涂層侵蝕，并且顯示出所述消息，從而告知使用者要更換過 濾器。
[0066] 圖4-6說明根據多個發明性實施例的用于組合過濾與補充的一次性筒。此類實施 例提供的一次性筒可以用于不帶有分開的過濾系統或與分開的過濾系統結合的水過濾系 統。在此些實施例中，可以用杯或罐的形式提供筒400,并且所述筒可包含密封層401，從而 密封外殼402中的用于填充筒的開口。筒外殼402可以具有對應于相關聯水過濾設備的筒 容器的幾何形狀。筒外殼402的內部可以分隔成過濾區域或隔室403和補充區域或隔室 404。過濾隔室403包含過濾物質405。補充隔室404包含補充物質406。根據多個發明性 實施例，過濾區域與補充區域分開，使得進入過濾區域的液體穿越過濾物質，并且隨后進入 補充區域，在從筒中離開之前穿越過濾物質。在一些實施例中，過濾筒400可包含視覺指示 器，其可操作以提供指示補充物質406的狀態的信號。
[0067] 圖4說明筒400,其中過濾區域403和補充區域404以堆疊定向安置。在這個實施 例中，筒外殼402包含實心分隔壁407,其具有鄰近于筒外殼的周邊壁安置的開口 408。開 口 408提供過濾區域403與補充區域404之間的流體路徑。開口 408安置在離進入端口 409 -段距離之處，進入端口可以通過過濾裝置的插管產生，使得進入過濾區域403的液體 穿越過濾物質405,并且在進入補充區域404之前，穿越補充物質406,并且經由出口 410離 開過濾隔室403,出口也可以通過過濾裝置的插管產生。筒外殼可包含定位突片或狹槽（未 圖示），使得用于產生端口 409和410的插管相對于開口 408得到恰當地定向。密封件401 和外殼402可以由過濾裝置可以穿透的合適的材料提供，使得端口 409和410保持密封，直 到實施過濾裝置以便準備飲料為止。過濾物質405可包含本文所揭示的過濾介質中的任一 種，并且補充物質406可包含本文所揭示的用于添加維生素、味道、精華、礦物質或藥物的 補充物質中的任一種。舉例來說，過濾物質405可以是單床或混合床離子交換樹脂，以便從 水中實質性移除鹽、離子或礦物質。可以規定液體到筒400中的流動速率，以便獲得充分的 過濾相互相用。
[0068] 圖5說明筒500,其中過濾區域503和補充區域506相對于彼此安置成橫向定向， 并且筒外殼502包含實心分隔壁507,其具有安置在過濾區域503和補充區域506兩者的頂 部和周邊處的開口 508,開口 508提供過濾區域503與補充區域506之間的流體路徑。密封 件501和外殼502可以由過濾裝置可以穿透的合適的材料提供，并且使得端口 509和510保 持密封，直到通過實施過濾裝置而被創建以便準備飲料為止。筒外殼可包含定位突片或狹 槽512,使得用于產生端口 509和510的插管相對于開口 508和過濾物質505恰當地定向。 過濾物質505可包含本文所揭示的過濾介質中的任一種，并且補充物質506可包含本文所 揭示的用于添加維生素、味道、精華、礦物質或藥物的補充物質中的任一種。舉例來說，過濾 物質505可以是單床或混合床離子交換樹脂，以便從水中實質性移除鹽、離子或礦物質。在 一些實施例中，物質505可以用筒500安置，使得用于穿過端口 509進入筒500的流體的路 徑511行進到隔室503的底部并且在穿越開口 508之前向上行進穿過物質506。另外，端 口 509和510可以用橫向地安置的配置安置在外殼的相對側上，以便確保完整灌注和過濾。 可以規定液體到筒500中的流動速率，以便獲得充分的過濾相互相用。
[0069] 圖6說明筒600,其中過濾區域603和補充區域604以堆疊定向安置。在這個實施 例中，筒外殼602通過密封件601密封。過濾區域603包含過濾物質605,其充當區域603 與604之間的主要分隔物。補充區域604中包含補充物質606。過濾物質605可包含本文 所揭示的過濾介質中的任一種，并且補充物質606可包含本文所揭示的用于添加維生素、 味道、精華、礦物質或藥物的補充物質中的任一種。舉例來說，過濾物質605可以是單床或 混合床離子交換樹脂，以便從水中實質性移除鹽、離子或礦物質。密封件601和外殼602可 以由過濾裝置可以穿透的合適的材料提供，并且使得端口 609和610保持密封，直到通過實 施過濾裝置而被創建以便準備飲料為止。筒外殼可包含定位突片或狹槽611，使得用于產生 端口 609和610的插管相對于過濾物質605恰當地定向。過濾筒600還可包含突片607,用 于支撐物質605并且將其維持在適當定向中，以便防止穿過端口 609進入區域603的液體 不穿越過濾物質605就進入區域604。可以規定液體到筒600中的流動速率，以便實現充分 的過濾相互作用。
[0070] 圖7提供根據另一發明性實施例的用于水過濾的設備的示意性說明。本文所揭示 的發明性實施例提供用于單杯或多杯應用的杯或罐型系統，這兩種應用都可以用過濾和補 充兩種形式實現。稱為"Tcup"的補充杯可以容納有待被添加到凈化水以產生營養飲料的 維生素、味道、精華、礦物質或藥物中的一者或多者。舉例來說，在飲料中分配藥物可能對于 一些個人是有利的，以便允許他們在討厭吞藥丸或難以吞藥丸的情況下服藥，或者用于隨 他們的藥物飲用規定量的水等。如圖4中表明，一旦過濾水109出現，其便可以穿過系統分 布以到達補充容器701。容器701允許使用者選擇性地使用Tcup補充筒灌注單杯飲料，這 將起始到單杯容器108的流703,或者灌注大量飲用的飲料，這將起始到水瓶104的流701。 容器701可包含一個或多個閥，其可操作以選擇適當流動路徑和時序以便獲得期望水平的 濃度。另外，容器701的尺寸可以經過設計以容納單杯和大量或多杯Tcup筒兩者。
[0071] 根據此類發明性實施例提供的Tcup可以是密閉地密封的膠囊，以便保持內部成 分的化學性質。在一些實施例中，所述成分可以采用糖漿的形式，以便減少完整溶解和混合 所必需的時間量。在其它實施例中，可以使用粉末或定時釋放形式。在一些實施例中，可以 用多級實施一個以上形式（舉例來說，糖漿和粉末）。在定時釋放方法的情況下，可以針對 多杯應用而非單杯實施Tcup。
[0072] Tcup可以加載到機械夾鉗型組合件中，其有待通過分開的中空針或插管刺穿，以 便引入水用于形成飲料和用于排出所得飲料。如關于圖4-6所展示，這些針可以在Tcup的 相對側（頂部和底部）上，或者這些針可以在相同側上（兩個都在頂部上，兩個都在底部 上，兩個都在側面上）。為了有助于混合，水引入針可以具有相對于需要點成一個角度（范 圍為10到90度）的水出口。這個成角度的水注入將在Tcup內部形成渦流運動，以便有助 于混合和飲料的均勻性。此外，Tcup還可有額外結構存在以便有助于混合。一種類型可以 是混合桿或螺旋槳型組件，其將隨著水的注入而發生轉動以便有助于混合。或者Tcup內部 可以具有螺旋壁型圖案，其中水的引入是在Tcup中在邊緣處發生，并且水從中心排出。筒 外殼可包含定位突片或狹槽，例如先前所說明的那些，使得用于產生進口和出口的針或插 管與內部機構恰當地定向，以便實現最優操作。為了使得Tcup的刺穿盡可能地可重復，使 得針刺穿相同材料將是有利的。這可以通過如下方式實現：用箔制造頂部和底部表面（其 用聚合物框架固定在一起），或通過用兩根針僅僅刺穿箔表面。在用兩根針刺穿單個箔表面 的情況下，有利的做法將是使得Tcup插入箔側面向下，使得其使所得飲料更容易排出。 [0073] 使用定時釋放是允許創建多杯Tcup產品的另一種方法。在定時釋放材料的情況 下，系統將經配置用于給定Tcup的預定次數的多次使用。所述系統可以通過Tcup上的信 息來確定和自動調節Tcup使用壽命的次數。所述系統可以是用于光學或機械檢測的條形 碼、RFID標記、機械切口的形式，或可以讀取的凸起機械凸塊或凸塊圖案的形式等等。在預 定次數的使用之后，機器可以鎖定系統并且提示使用者更換Tcup。
[0074] 這個定時釋放材料可以用幾種不同方式來配置。其可以是具有有待傳遞的目標化 合物的不溶性聚合物主體基質。其可以是具有隔膜的儲集器系統，目標化合物穿過隔膜發 生擴散。或者其可以是含有目標化合物的可溶碳水化合物、脂肪、蠟或糖果基質，并且隨著 基質溶解而被釋放。
[0075] 在各種實施例中，定時釋放Tcup含有在不溶于水的聚合物基質中的有益的釋放 化合物（維生素、礦物質、藥物等），使得釋放化合物在基質中均勻分布。聚合物基質可以采 用位于Tcup內部的薄片、片劑、球粒或半球的形式。舉例來說，通過這種方法制造的類似球 粒展示出對消毒化合物的極好的釋放，并且在以下國際專利公開案W02010/096521中被參 考。
[0076] 總的來說，聚合物可以從乙烯乙酸乙烯酯、低密度或高密度聚乙烯、聚丙烯、聚苯 乙烯或硅酮等等中選出。所利用的聚合物包含食品接觸級聚合物。例如模制溫度等聚合物 制造參數經過選擇以防有益化合物發生實質性降級。
[0077] 在優選實施例中，聚合物是乙烯乙酸乙烯酯。通過選擇有待釋放的化合物、聚合 物、釋放化合物與聚合物的比率、釋放化合物的粒度和控制所得基質的均勻性的制造方法， 調整有益化合物的受控制的釋放。聚合物基質按重量計可以超過1 %釋放源，但按重量計小 于90%釋放源。結果可以在將有益化合物可控制地釋放到飲料系統中的片劑、膠囊、半球或 薄片中提供。使用基質幾何形狀和任何阻擋涂層對于控制釋放速率來說是重要的。
[0078] 在另一實施例中，有益化合物通過聚合物涂層包封，并且通過擴散穿過涂層或殼 體的塊體而釋放。或者，有益化合物可以嵌入在緩慢溶解的非聚合物基質中，以允許由于主 體材料的固定溶解度而隨時間一致地釋放。這個緩慢釋放基質或涂層可以是蠟、碳水化合 物、纖維素或水凝膠。上述阻擋涂層工藝可以用于任何有限擴散的基質方法，即不溶性聚合 物方法以及可溶碳水化合物等方法。
[0079] 本文中提供的發明性實施例包含經設計以除了能夠在單杯或有限服務空間中添 加有益的或合乎需要的分子之外還從水中移除或取代所選或許多種礦物質的TCup。舉例來 說，在一些應用中，由于個人偏好或起始水中存在的高TDS水平，可能需要從水中移除所有 鹽或總溶解固體（TDS)成分。通常使用離子交換樹脂在水過濾系統中減少TDS，但是這種方 法的能力是有限的，因為一般的水中存在大量TDS (通常大于200mg/L)。本文所揭示的實施 例通過實施具有安置在其中的此類樹脂的Tcup而適應當使用離子交換樹脂時遇到的能力 局限性。舉例來說，1. 5"直徑、1"高的TCup可以填充有商用脫礦化離子交換樹脂，以便從水 中移除TDS，從而提供獨特的水定制選項。此類樹脂可以從Dow(MR-3)或其它供應商購買。 此較小體積中的離子交換樹脂體積可以使具有250mg/LTDS的超過4升水完全脫礦化，或者 使具有l〇〇〇mg/L TDS的1升水完全脫礦化，從而使得所述水平降低到20mg/L以下。所述 系統可包含在脫礦化Tcup上游的TDS計，其為使用者計算使用壽命并且相應地調節使用壽 命，因此使得使用者將知道何時要更換Tcup并且能夠使用其多杯服務。通過測量水的某一 參數和基于計算為使用者電子地調節Tcup的使用壽命，可以使這個計算一般化。除了脫礦 化之外，Tcup還可以用于簡單的離子交換能力，舉例來說為了醫學病況需要限制鈉或供水 中鈉含量較高的人將鈉換成鈣。
[0080] 在另一實施例中，這個離子交換或脫礦化步驟可以合并到容納補充組件的單個膠 囊或TCup中。在這種方法中，在進入補充區域之前，水將穿過TCup的離子交換部分，并且具 有減少的礦物成分。與例如金屬氧化物或活性碳等吸附材料大不相同，離子交換材料能夠 在實質性高溫下起作用。因而，離子交換材料可以實際上用于在準備熱飲時使用的高溫下 移除鹽、離子和礦物質。離子交換材料通常是基于聚合物的離子交換樹脂或粘土沸石。對 于離子交換樹脂來說，最大離子交換操作溫度隨樹脂變化，但通常范圍在60C到大約150C 之間。這些比吸附材料的限于40C或以下的水溫的典型溫度限值高很多。因而，不同于吸 附材料，離子交換材料非常適合于在制作咖啡、茶、可可和其它熱飲之前過濾熱水。消除鹽、 離子和礦物質將有助于改善飲料一致性，因為這些水參數從區域到區域有很大變化，并且 對于味道有很大影響。
[0081] 圖8描繪根據多個發明性實施例的多級過濾模塊。本發明的實施例通過使用模塊 化多級過濾筒可包含多個水平的過濾。此類筒可以實施成具有消毒模塊801、砷移除模塊 802和病原體移除模塊803。因為水流過多級過濾筒800,所以水804在離開過濾筒之前穿 越每一級。筒可包含外殼，并且模塊中的每一個可以可移除地安置在外殼內。可以針對每 一模塊提供狀態指示器，使得每一模塊在耗盡時可以單獨更換。如下提供示范性過濾級，其 可以用多種多級配置來提供。圖8說明正方形多級過濾筒，但是，所述筒可以用其它幾何形 狀（舉例來說，圓形幾何形狀）實施。
[0082] 模塊801實施的消毒級提供活性消毒。在一些實施例中，通過以受控制的定時釋 放方法通過釋放消毒化合物（通常是鹵素基）而實現消毒，以便活性地給水消毒，從而對使 用者產生益處。在多個發明性實施例中，這個級可以提供為初始級，以允許鹵素有時間相互 作用和殺滅病原體。在隨后級中（舉例來說，在過濾系統末端）可以采用額外隔膜保護以 便對使用者產生最大益處，并且使再次污染的機率降至最低。在一些實施例中，可以提供活 性碳作為消毒模塊的替代品。
[0083] 在各種實施例中，可以為砷或氟實施靶向礦物移除模塊802。模塊802可以并入有 金屬氧化物介質，例如改性鐵活性氧化鋁（Alcan AAFS50)，用于移除氟。可以通過幾種基于 活性氧化錯（Alcan AAFS50或400G)、二氧化鋪、氧化鐵（Severn Trent GF0介質）、氫氧化 鐵（西門子GFH介質）或二氧化鈦（Dow Adsorbia介質、Graver Metsorb介質、西門子ASG 介質）的金屬氧化物介質去除砷。
[0084] 在一些發明性實施例中，可以實施用于鉛、汞、鎘的靶向重金屬移除。可以通過使 用例如Surfatas提供的ATS吸附劑或二氧化欽（Dow Adsorbia介質、Graver Metsorb介 質）或單床或混合床離子交換樹脂等靶向離子交換材料而實現這些重金屬物質的移除。
[0085] 在一些實施例中，可以利用活性碳來移除有機化合物、氯和令人討厭的味道和氣 味。有機化合物可以是通過產品的人造工業溶劑或鹵化氯消毒，或者是天然產生的有機化 合物，例如土腥素或二甲基異冰片（MIB)。這個活性碳級輔助移除可能例如通過城市水處理 設施有意地引入到水中的消毒化合物和先前級的任何副產物。
[0086] 在多個發明性實施例中，可以在模塊803中提供病原體污染保護級。此級可以并 入具有殺菌屬性的隔膜或材料的使用。針對預想的較小孔徑，可使用隔膜方法使流動速率 增加到可觀的水平，對于細菌和包囊移除來說大約為〇. 2到1. 2微米。可以使用例如尼龍、 聚砜（PS)或聚醚砜（PES)等親水性材料制成的隔膜來實現較高流率。在此些實施例中可 以通過使用例如奧斯龍的Disruptor隔膜或3M的Virasorb等隔膜來消除病毒。根據多個 發明性實施例，這個級可以使用嵌套的一組隔膜來防止較小微孔尺寸的隔膜結垢（例如通 過1. 2微米隔膜保護0. 2微米隔膜）。這個級中的隔膜還可過濾掉非微生物污染物，這經常 作為例如鉛等沉淀發生。不是使用隔膜接觸消毒劑材料，而是可以使用通過共價鍵合到表 面（例如，從Halosource購買的材料）的鹵素群組具有殺菌活性的材料或展現出抗菌特性 的例如銅或二氧化鈰的材料。
[0087] 在一些實施例中，多級筒的最后級可包含用于通過如稍后更詳細描述的恒定釋放 機構引入例如維生素等有益分子的補充組件。這個恒定釋放機構可以作為最后級建構到過 濾器組合件中，或者可以分開位于過濾器組合件之后，但是在上水罐之前，使得上水罐中的 水中添加了有益分子。所引入的有益分子可能會干擾過濾介質并且被過濾介質移除。因而， 在一些實施例中允許有益化合物釋放到水中而不被過濾器吸附可能是有利的。這可通過恰 當地選擇有益化合物的介質次序和引入點而實現。舉例來說，通過活性碳移除許多有機化 合物。如果要引入有益化合物，那么在過濾器中的活性碳級之后優選在最后級引入有益化 合物是有利的，以便過濾器不會干擾或吸附。過濾器筒可以經過設計，以便在使用者配置的 系統中維持適當次序，以便消除過濾器吸附合乎需要的化合物的可能性。筒可以具有突片、 突起、凹陷、螺紋或不同直徑，以確保過濾器筒以適當定向并且以適當次序加載。如果實施 定時釋放系統，那么可以通過時序、日歷或有源傳感器裝置來監視其使用壽命，所述裝置可 以監視釋放化合物或測量水的量或體積，以便警告使用者何時其耗盡并且需要更換。在一 些實施例中，過濾模塊（例如消毒模塊801、砷模塊802和病原體模塊803)是可滲透的補 充成分，例如香料、維生素和藥物，借此當水穿過過濾器時補充物質不會實質性減少，并且 在水穿過整個過濾器之后在水中維持在與在通過補充模塊引入時實質性相同的數量水平 上）。在一些實施例中，補充模塊可以定位在過濾模塊801-803的下游。
[0088] 對于代表級，可以使用浸漬有以上材料的發泡體或纖維，而不是使用粒狀介質。 [0089] 在一些實施例中，可以用一種形式提供用于每一級的模塊，使得每一模塊分別搭 扣到卡片箱型固持件中，以允許使用者執行過濾系統的某一程度的定制。在一些實施例中， 基礎病原體、提味和鉛移除功能性可以是系統的基礎組成部分。根據當地水質條件，使用者 可以具有增加對砷或氟或這兩者的過濾能力的選項。根據多個發明性實施例，可以利用具 有zip代碼數據庫的網站來基于當地水質報告輔助通知使用者為他們推薦哪些過濾器或 筒模塊。舉例來說，在具有過多氟的地區，使用者可以搭扣兩個氟模塊，以便延長過濾器使 用壽命，并且提供附加保護。這些過濾器元件可以經過顏色編碼以允許使用者易于在模塊 和功能性之間進行區分。舉例來說，砷模塊可以是紅色的，而氟模塊可以是藍色的。
[0090] 在此卡片箱或搭扣實施例中，過濾器元件中的搭扣經配置以消除過濾器旁路。在 一些實施例中，這可以通過用不同材料制造過濾器元件來實現，其中外部過濾器壁是疏水 性塑料或涂層，以便有助于引導水離開過濾器邊緣朝向中心流動。此類配置有助于消除邊 緣效應并且改善過濾器性能。在一些實施例中，過濾器壁包含疏水性聚合物涂層或對過濾 器側壁使用疏水性聚合物。在另一實施例中，過濾器可以由茶包或紙型材料構造而成。外 部邊緣（舉例來說，外部lcm)可以是例如蠟等疏水性涂層。在這些情況下，迫使水朝向中 心流動，以便使旁路降至最低。
[0091] 在以圓盤形式提供多級過濾模塊的實施例中，可以用鎖定凸輪溝槽實施0形環密 封件，以便像在電子BNC連接器中一樣用旋擰運動將模塊鎖定就位。類似地，可以使用具有 〇形環的螺紋或其它方法來允許使用者用穩固的防滲漏配置組裝過濾堆疊。此外，可以選 擇螺紋或凸輪，使得過濾堆疊可以僅僅用特定配置組裝，并且因而不同模塊將具有不同螺 絲或凸輪配置。舉例來說，堆疊中的最后模塊可以在其底面上沒有螺紋或凸輪，使得當使用 時，其可以僅僅作為最后一級集成到多級過濾模塊中。第一必選模塊可以僅具備配合到過 濾器具的螺紋或凸輪布置，由此需要流過多級過濾模塊的流體首先遇到特定模塊（例如消 毒模塊或其它過濾模塊），并且進一步需要所有其它模塊配合到這個模塊。這種方法將給使 用者一定程度的受到管理的定制，使得過濾系統始終以適當次序組裝從而實現效力。
[0092] 雖然本文中已經描述和說明了多個發明性實施例，但是所屬領域的技術人員將容 易設想多種其它裝置和/或結構用于執行本文所述的功能和/或獲得本文所述的結果和/ 或本文所述的優點中的一個或多個，并且此類變化形式和/或修改中的每一個被認為在本 文所述的發明性實施例的范圍內。更一般來說，所屬領域的技術人員將容易理解，本文所述 的所有參數、尺寸、材料和配置都意圖是示范性的，并且實際參數、尺寸、材料和/或配置將 取決于使用發明性教示的特定應用。所屬領域的技術人員將認識到或能夠確定使用不超過 常規的實驗，與本文所述的特定發明性實施例的許多等效物。因此，應理解，僅借助于實例 呈現前述實施例，并且在所附權利要求書和其等效物的范圍內，可以用與具體描述和要求 的不同的方式實踐發明性實施例。本發明的發明性實施例涉及本文所述的每一單獨特征、 系統、物品、材料、套件和/或方法。此外，兩個或更多個此類特征、系統、物品、材料、套件和 /或方法（如果此類特征、系統、物品、材料、套件和/或方法并非互不一致）的任何組合包 含在本發明的發明性范圍內。
[0093] 本發明的上述實施例可以用大量方式中的任一種來實施。舉例來說，可以使用硬 件、軟件或其組合來實施一些實施例。當至少部分地在軟件中實施實施例的任何方面時，可 以在任何合適的處理器或處理器集合上執行軟件代碼，不論這些處理器是在單個計算機中 提供還是分布在多個計算機當中。
[0094] 在這方面，本發明的各種方面可以至少部分體現為計算機可讀存儲媒體（或多個 計算機可讀存儲媒體）（例如，計算機存儲器、一個或多個軟盤、壓縮光盤、光盤、磁帶、快閃 存儲器、現場可編程門陣列或其它半導體裝置中的電路配置或其它有形的計算機存儲媒體 或非暫時媒體），所述計算機可讀存儲媒體編碼有一個或多個程序，所述程序當在一個或多 個計算機或其它處理器上執行時，執行實施上文所論述的技術的各種實施例的方法。所述 計算機可讀媒體可以是可運輸的，使得存儲在上面的程序可以加載到一個或多個不同計算 機或其它處理器上，以便實施如上文所論述的本技術的各種方面。
[0095] 本文中在通用意義上使用術語"程序"或"軟件"，以便指代任何類型的計算機代碼 或計算機可執行指令集，其可以用于編程計算機或其它處理器以實施如上文所論述的本技 術的各種方面。另外，應了解，根據這個實施例的一個方面，在被執行時執行本技術的方法 的一個或多個計算機程序不需要駐留在單個計算機或處理器上，而是可以用模塊化方式分 布在多個不同計算機或處理器之間，以實施本技術的各種方面。
[0096] 計算機可執行指令可以采用許多形式，例如通過一個或多個計算機或其它裝置執 行的程序模塊。總地來說，程序模塊包含例程、程序、對象、組件、數據結構等，其執行特定任 務或實施特定抽象數據類型。通常在各種實施例中程序模塊的功能性可以按照期望組合或 分布。
[0097] 并且，本文所述的技術可以體現為一種方法，已提供這種方法的至少一個實例。作 為方法的一部分執行的動作可以用任何合適的方式排序。因此，可以構造用不同于所說明 的次序來執行動作的實施例，其可包含同時執行一些動作，即使在說明性實施例中展示為 循序的動作也是如此。
[0098] 應理解如本文中限定和使用的所有定義優先于字典定義、以引用的方式并入的文 檔中的定義和/或限定的術語的普通含義。
[0099] 如本文在說明書和權利要求書中所使用的不定冠詞"一"除非明確相反指示，否則 應理解為意味著"至少一個"。
[0100] 如本文在說明書和權利要求書中所使用，"或"應理解為具有與如上文所定義的 "和/或"相同的含義。舉例來說，當在列表中分隔多個項目時，"或"或"和/或"將解釋為 包含性的，即，包含至少一個，但也包含多個元件或元件列表中的一個以上和任選地額外的 未列出的項目。只有明確相反指示的術語（例如"僅僅...中的一個"或"恰好...中的一 個"或當在權利要求書時使用時"由...組成"將指的是包含多個元件或元件列表中的恰好 一個元件。總的來說，如本文所使用的術語"或"當前面有排它性術語（例如中的任 一個"、中的一個"、"僅僅...中的一個"或"恰好...中的一個"）時將僅僅解釋為指 示排它性的替代方案（即，"一個或另一個，但不是兩個"）。"主要由...組成"在用于權利 要求書中時，將具有其用于專利法領域的普通含義。
[0101] 如本文在說明書和權利要求書中所使用，參照一個或多個元件的列表的短語"至 少一個"應理解為意味著選自元件列表中的元件中的任何一個或多個的至少一個元件，但 未必包含元件列表內具體列舉的每一和每個元件中的至少一個，并且不排除元件列表中的 元件的任何組合。這個定義還允許除了元件列表內具體識別的短語"至少一個"所指的元件 之外可以任選地存在元件，無論其是否與具體識別的那些元件相關。因而，作為非限制性實 例，在一個實施例中，"A和B中的至少一個"（或，等效地，"A或B中的至少一個"或，等效 地，"A和/或B中的至少一個"）可以指代至少一個，任選地包含一個以上A，不存在B (并 且任選地包含除了 B之外的元件）；在另一個實施例中，可以指代至少一個，任選地包含一 個以上B，不存在A(并且任選地包含除了 A之外的元件）；在又一實施例中，可以指代至少 一個，任選地包含一個以上A，和至少一個，任選地包含一個以上B (并且任選地包含其它元 件）；等。
[0102] 在權利要求書中以及在上述說明書中，例如"包括"、"包含"、"帶有"、"具有"、"含 有"、"涉及"、"容納"、"由...構成"和類似短語等所有過渡短語應理解為是開放的，即，意圖 包含但不限于。僅僅"由...組成"和"主要由...組成"的過渡短語將分別是封閉或半封 閉過渡短語，如美國專利局專利審查程序手冊2111. 03章所闡述。
[0103] 權利要求書不應視為限于所描述的次序或元件，除非如此陳述。應理解在不脫離 所附權利要求書的精神和范疇的前提下所屬領域的普通技術人員可以在形式和細節上做 出各種變化。要求所附權利要求書及其等效物的精神和范疇內的所有實施例。
【權利要求】
1. 一種水過濾設備，其包括： 過濾容器，所述過濾容器具有水入口和水出口，所述過濾容器具有定位在其中的過濾 器，所述過濾器安置在所述水入口與所述水出口之間，所述過濾器包括從由以下組成的群 組中選出的多個可移除式過濾模塊：消毒模塊、提味模塊、有機污染物移除模塊、砷移除模 塊、基礎病原體模塊、礦物質移除模塊、鹽移除模塊、香料模塊、維生素模塊和藥物模塊，所 述過濾模塊可在所述過濾容器內以使用者指定的次序堆疊。
2. 根據權利要求1所述的設備，其中所述消毒模塊、所述有機污染物移除模塊、所述砷 移除模塊、所述基礎病原體移除模塊、所述礦物質移除模塊和所述鹽移除模塊可被來自所 述香料模塊的至少一種香料、來自所述維生素模塊的至少一種維生素和來自所述藥物模塊 的至少一種藥物滲透。
3. 根據權利要求1所述的設備，其中所述香料模塊、維生素模塊和藥物模塊在所述可 移除式過濾模塊中的一個或多個的下游，借此穿過所述過濾器的水先滲透所述消毒模塊、 所述有機污染物移除模塊、所述砷移除模塊、所述基礎病原體移除模塊、所述礦物質移除模 塊和所述鹽移除模塊中的一個或多個，然后滲透所述香料、維生素和藥物模塊中的一者或 多者。
4. 根據權利要求1所述的設備，其中所述過濾容器耦合到水瓶，使得所述水瓶中的內 部區域耦合到所述過濾容器中的所述水出口。
5. -種用于水過濾設備的一次性水過濾筒，其包括： 筒密封件，其耦合到筒外殼，所述筒外殼具有對應于所述水過濾設備的筒容器的幾何 形狀，所述筒外殼具有分隔成過濾區域和補充隔室的內部； 過濾物質，其安置在過濾區域內；以及 補充物質，其安置在所述補充區域隔室內，其中所述過濾區域與所述補充區域分隔開， 使得進入所述過濾區域的液體穿越所述過濾物質，并且隨后進入所述補充區域，穿越所述 過濾物質，然后離開所述筒。
6. 根據權利要求5所述的一次性水過濾筒，其中所述過濾區域和所述補充區域安置成 堆疊定向，并且所述筒外殼包含實心分隔壁，所述實心分隔壁具有鄰近于所述筒外殼的周 邊壁定位的開口，所述開口提供所述過濾區域與所述補充區域之間的流體路徑。
7. 根據權利要求5所述的一次性水過濾筒，其中所述過濾區域和所述補充區域安置成 橫向定向，并且所述筒外殼包含實心分隔壁，所述實心分隔壁具有定位在所述過濾區域和 所述補充區域兩者的頂部和周邊處的開口，所述開口提供所述過濾區域與所述補充區域之 間的流體路徑。
8. 根據權利要求5所述的一次性水過濾筒，其中所述過濾區域和所述補充區域安置成 堆疊定向，并且所述過濾物質將所述過濾區域與所述補充區域分隔開。
9. 根據權利要求5所述的一次性水過濾筒，其中所述過濾物質包括選自以下列表的吸 附材料：活性碳、金屬氧化物或金屬氫氧化物，借此所述過濾筒可操作以過濾5C到40C溫度 范圍中的水。
10. 根據權利要求5所述的一次性水過濾筒，其中所述過濾物質包括離子交換樹脂或 沸石，借此所述過濾筒可操作以過濾5C到99C溫度范圍中的水。
11. 根據權利要求5所述的一次性水過濾筒，其中所述過濾區域和所述補充區域通過 水可滲透層分開，所述水可滲透層跨越其橫截面積的相當大的部分提供所述過濾區域與所 述補充區域之間的流體路徑。
12. -種過濾水的方法，其包括： 刺穿包括筒密封件和具有分隔成過濾區域和補充區域的內部的筒外殼的一次性筒，所 述過濾區域具有安置在其中的過濾物質，所述補充區域具有安置在其中的補充物質； 將水引入到所述一次性筒中，所述水被引入到所述過濾區域中并且隨后被引入到所述 補充區域中，使得所述水先穿越所述過濾物質然后進入所述補充區域； 使得所述水離開所述補充區域；以及 使得所述水離開所述筒外殼。
13. 根據權利要求12所述的過濾水的方法，其中使得所述水離開所述筒外殼包括刺穿 所述筒外殼。
14. 根據權利要求12所述的過濾水的方法，其中使得所述水離開所述筒外殼包括刺穿 所述筒外殼和所述補充區域。
15. 根據權利要求12所述的過濾水的方法，其中所述過濾物質的形狀對應于所述筒外 殼的橫截面。
16. -種水過濾設備，其包括： 底座； 過濾容器，其耦合到所述底座，所述過濾容器具有水入口和水出口，所述過濾容器具有 定位在其中的過濾器，所述過濾器安置在所述水入口與所述水出口之間； 水瓶，其可移除地耦合到所述底座，使得水瓶入口耦合到所述過濾容器中的所述水出 口；以及 補充容器，其耦合到所述底座，所述補充容器經配置用于將補充物質固持在其中，所述 補充容器進一步包括與所述過濾容器中的所述水出口成流體連通的補充容器進口端口，所 述補充容器具有選擇性地耦合到安置在耦合到所述底座的單杯固持器區域上方的單杯出 口端口和所述水瓶中的水瓶進口端口的流體路徑，借此所述過濾設備可以被操作以選擇性 地過濾和補充基于水的飲料以供單杯或大量飲用。
17. -種水過濾設備，其包括： 底座； 過濾容器，其耦合到所述底座，所述過濾容器具有水入口和水出口，所述過濾容器具有 定位在其中的過濾器，所述過濾器安置在所述水入口與所述水出口之間，所述過濾器包括 從由以下組成的群組中選出的多個可移除式過濾器模塊：消毒模塊、提味模塊、有機污染物 移除模塊、砷移除模塊、基礎病原體模塊、礦物質移除模塊、鹽移除模塊、香料模塊、維生素 模塊、藥物模塊，這些模塊是使用者可配置的。
18. 根據權利要求17所述的水過濾設備，其進一步包括多個基于侵蝕的過濾器模塊狀 態指示器，所述多個指示器中的每一指示器對應于所述多個可移除式過濾器模塊中的一個 特定的過濾器模塊，所述多個指示器定位在所述水入口與所述水出口之間，所述多個指示 器中的每一指示器提供表示所述對應過濾器模塊的狀態的信號，所述信號是在預定量的取 決于流的侵蝕之后從所述相應指示器提供的。
19. 根據權利要求17所述的水過濾設備，其中所述多個可移除式過濾器模塊安置在具 有與所述多個可移除式過濾器模塊的形狀對應的形狀的筒內。
20. -種水過濾設備，其包括： 過濾容器，所述過濾容器具有水入口和水出口，所述過濾容器具有定位在其中的過濾 器，所述過濾器安置在所述水入口與所述水出口之間；以及 基于侵蝕的過濾器狀態指示器，所述指示器定位在所述水入口與所述水出口之間，所 述指示器提供指示所述過濾器的狀態的信號，所述信號是在所述指示器已發生預定量的取 決于流的侵蝕之后提供的。
21. 根據權利要求20所述的水過濾設備，其中所述信號是電子的。
22. 根據權利要求20所述的水過濾設備，其中所述信號是視覺指示器、音頻指示器和 味道指示器中的至少一者。
23. 根據權利要求20所述的水過濾設備，其中所述信號是經配置以改變顏色的視覺指 示器。
24. 根據權利要求20所述的過濾水的方法，其中所述信號是包含詞語的視覺指示器。
25. -種在水過濾設備中過濾水的方法，其包括： 將水引入到耦合到所述水過濾設備的底座的水過濾容器中，所述過濾容器具有水入口 和水出口，所述過濾容器包含定位在其中的過濾器，所述過濾器定位在所述水入口與所述 水出口之間，所述過濾容器進一步包含基于侵蝕的過濾器狀態指示器，所述指示器安置在 所述水入口與所述水出口之間，所述指示器提供指示所述過濾器的狀態的信號，所述信號 是在所述指示器已發生預定量的取決于流的侵蝕之后提供的； 使得所述水沿從所述水入口延伸到所述水出口的水流動路徑流動，使得所述水穿越所 述過濾器和所述指示器，并且使得所述指示器被侵蝕；以及 在所述指示器已發生預定量的取決于流的侵蝕之后經由信號指示所述過濾器的所述 狀態。
26. 根據權利要求25所述的過濾水的方法，其中所述信號是電子的。
27. 根據權利要求25所述的過濾水的方法，其中所述信號是視覺指示器、音頻指示器 和味道指示器中的至少一個。
28. 根據權利要求25所述的過濾水的方法，其中所述信號是經配置以改變顏色的視覺 指示器。
29. 根據權利要求25所述的過濾水的方法，其中所述信號是包含詞語的視覺指示器。
30. -種包括耦合到底座的補充容器的設備，所述補充容器經配置用于在其中固持補 充物質，所述補充容器進一步包括定時釋放或控制釋放物質以允許多杯式使用。
31. 根據權利要求30所述的設備，其進一步包括指示器，所述指示器經配置以提供指 示與多杯式使用有關的所述補充物質的狀態的信號。
32. 根據權利要求30所述的設備，其中所述指示器是基于液體體積測量值的。
33. 根據權利要求30所述的設備，其中所述指示器是基于選自以下列表的水質參數： 溫度、TDS、pH、礦物質含量。
34. -種水過濾設備，其包括： 底座； 過濾容器，其耦合到所述底座，所述過濾容器具有水入口和水出口，所述過濾容器包含 定位在其中的褶裥過濾器，所述過濾器安置在所述水入口與所述水出口之間，所述褶裥過 濾器具有褶裥面，其特征在于具有多個峰和多個谷的表面，使得所述表面安置在多個平面 中，所述過濾容器結構上經配置以將所述褶裥過濾器維持在其中所述褶裥過濾器的所述褶 裥面穿越從所述水入口延伸到所述水出口的水流動路徑的定向中，所述過濾容器進一步經 配置以通過容器定向和容器幾何形狀中的至少一個誘發沿所述水流動路徑的水流動；以及 水瓶，其可移除地耦合到所述底座，使得水瓶入口耦合到所述過濾容器中的所述水出 □。
35. 根據權利要求34所述的設備，其進一步包括水瓶出口。
36. 根據權利要求35所述的設備，其中所述水瓶出口定位在所述水瓶的底部區域中。
37. 根據權利要求36所述的設備，其中所述水瓶出口包含閥。
38. 根據權利要求37所述的設備，其中所述閥經配置以當所述水瓶耦合到所述底座時 打開，并且當所述水瓶從所述底座上移除時關閉。
39. 根據權利要求38所述的設備，其中所述底座包含經由所述水瓶出口中的所述打開 的閥與耦合到所述底座的所述水瓶成流體連通的端口。
40. 根據權利要求39所述的設備，其進一步包括耦合到所述底座的泵。
41. 根據權利要求40所述的設備，其中所述泵耦合到所述底座中的所述端口。
42. 根據權利要求41所述的設備，其進一步包括耦合到所述底座的多個泵。
43. 根據權利要求34所述的設備，其中所述水瓶被配置為具有至少手柄和噴嘴的上水 罐。
44. 根據權利要求34所述的設備，其進一步包括耦合到所述底座的補充容器，所述補 充容器經配置用于在其中固持補充物質，所述補充容器進一步包括耦合到所述泵的補充容 器進口端口，所述補充容器具有耦合到安置在耦合到所述底座的單杯式固持器區域上方的 單杯式出口端口的流體路徑。
45. 根據權利要求44所述的設備，其中所述補充容器包含選擇性地耦合到所述單杯式 出口端口和所述水瓶入口的流體路徑，借此所述過濾設備經配置用于選擇性地過濾和補充 基于水的飲料以供單杯或大量飲用。
46. 根據權利要求44所述的設備，其進一步包括定位在所述補充容器中的一次性補充 筒，所述補充筒具有耦合到筒外殼的筒密封件，所述筒外殼具有安置在其中的補充物質。
47. 根據權利要求46所述的設備，其中所述補充筒外殼具有對應于所述補充容器的幾 何形狀。
48. 根據權利要求46所述的設備，其中所述補充物質包含香料成分、維生素、鹽提取 物、礦物質、草本精華和藥物中的至少一者。
49. 根據權利要求46所述的設備，其中所述補充物質是液體。
50. 根據權利要求46所述的設備，其中所述補充物質是固體。
51. 根據權利要求50所述的設備，其中所述固體是顆粒和粉末中的至少一者。
52. 根據權利要求34所述的設備，其進一步包括耦合到所述底座的補充容器，所述補 充容器經配置用于在其中固持補充物質，所述補充容器進一步包括與所述過濾容器中的所 述水出口成流體連通的補充容器進口端口，所述補充容器具有選擇性地耦合到安置在耦合 到所述底座的單杯式固持器區域上方的單杯式出口端口的流體路徑。
53. 根據權利要求34所述的設備，其進一步包括溫度調制單元，所述溫度調制單元包 含加熱單元、冷卻單元和控制器。
54. 根據權利要求34所述的設備，其進一步包括基于侵蝕的過濾器狀態指示器，所述 指示器定位在所述水入口與所述水出口之間，所述指示器提供指示所述過濾器的狀態的信 號，所述信號是在所述指示器已發生預定量的取決于流的侵蝕之后提供的。
55. 根據權利要求54所述的設備，其中所述基于侵蝕的過濾器包含易侵蝕聚合物。
56. 根據權利要求34所述的設備，其中所述底座小于163英寸。
57. 根據權利要求34所述的設備，其中所述過濾器具有小于4gpm/ft2的液壓加荷。
58. 根據權利要求34所述的設備，其中所述過濾器具有小于并且低于2. 5gpm/ft2的液 壓加荷。
59. -種在水過濾設備中過濾水的方法，其包括： 將水引入到耦合到所述水過濾設備的底座的水過濾容器中，所述過濾容器具有水入口 和水出口，所述過濾容器包含定位在其中的褶裥過濾器，所述褶裥過濾器安置在所述水入 口與所述水出口之間，所述褶裥過濾器具有褶裥面，其特征在于具有多個峰和多個谷的表 面，使得所述表面安置在多個平面中；以及 使得所述水沿從所述水入口延伸到所述水出口的水流動路徑流動，使得所述水穿越所 述褶裥過濾器的所述褶裥面。
60. -種計算機程序產品，其包括存儲在有形存儲媒體上的計算機可讀代碼，所述計算 機可讀代碼形成可由計算機執行用于用水過濾設備過濾水的計算機程序，所述計算機程序 包括， 用于使得水流動到耦合到所述水過濾設備的底座的水過濾容器中的計算機代碼，所 述過濾容器具有水入口和水出口，所述過濾容器包含定位在其中的過濾器，所述過濾器安 置在所述水入口與所述水出口之間，所述過濾容器進一步包含基于侵蝕的過濾器狀態指示 器， 用于使得所述過濾水進入補充容器的計算機代碼，所述補充容器經配置用于在其中固 持補充物質，所述補充容器進一步包括耦合到泵的補充容器進口端口，所述補充容器具有 耦合到安置在耦合到所述底座的單杯式固持器區域上方的單杯式出口端口的流體路徑。
61. -種水過濾設備，其包括： 底座； 耦合到所述底座的過濾容器，所述過濾容器具有水入口和水出口，所述過濾容器包含 定位在其中的過濾介質，所述過濾介質包含金屬氧化物和金屬氫氧化物和活性碳和離子交 換和沸石中的至少一個，所述過濾介質安置在所述水入口與所述水出口之間，所述過濾容 器結構上經配置以將所述過濾介質維持在其中所述過濾介質穿越從所述水入口延伸到所 述水出口的水流動路徑的定向中，所述過濾容器進一步經配置以通過容器定向和容器幾何 形狀中的至少一個誘發沿所述水流動路徑的水流動；以及 水瓶，其可移除地耦合到所述底座，使得水瓶入口耦合到所述過濾容器中的所述水出 □。
62. -種重力供給水過濾設備，其包括： 多個模塊化過濾器，其中所述模塊化過濾器全部具有小于1的縱橫比。
63.根據權利要求62所述的設備，其中所述多個模塊化過濾器是使用者可配置的。
【文檔編號】C02F1/28GK104144884SQ201280068921
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2012年12月14日 優先權日:2011年12月15日
【發明者】托馬斯·A·蘭多, 尤金·A·菲茨杰拉德, 理查德·雷恩基連, 拉里·R·布朗 申請人:水源公司