專利名稱：住宅反滲透系統的制作方法
技術領域：
本申請涉及過濾裝置的領域，更具體的涉及用于住宅反滲透(residentialreverse osmosis，RO)的系統和設備。
本申請要求美國臨時申請序號60/402754(申請日2002年8月12日)，根據35 USC119(e)的優先權，其全部內容在此引用作為參考。本申請與PCT申請PCT/US 03/06587(申請日3/3/2003)和PCT申請PCT/US 03/17527(申請日6/4/2003)相關，兩者的全部內容在此引用作為參考。
背景技術：
消費者越來越關心飲用水的質量。當在住宅環境中使用RO時，使用者希望喝到符合要求的清潔水。然而，通常的家用RO系統的純化水輸出慢。因此，通常的RO系統使用儲水槽(holding tank)來儲備水。
例如，在通常的系統中，水從水管提取出來。這種水流過碳預過濾件(通常也包括沉淀物預過濾件)。然后水流過反滲透膜元件。來自膜元件的濃縮液流(concentrate flow)流到排放口，而滲透水流入儲水槽(通常為1-2加侖的存儲容量)。從該儲水槽滲透水流過第二碳過濾件(磨料過濾件(polishing filter))，然后流到通常安裝在廚房水池上的單獨的龍頭。由于這些系統只能產生小速率的滲透，幾乎在每個系統上都需要儲水槽。而且，這些系統的一些組件的費用限制了這些單元的最低制造費用，其中膜元件和儲水槽占了最大的總百分比。
因而，所需要的是住宅的低成本、緊湊、功能全、無泵、無槽的RO系統。
發明內容
無需槽的反滲透系統，當在家用反滲透條件下使用該系統時，其可產生至少500加侖每天(GPD)的滲透流速。
圖1A顯示了根據一實施例的一RO過濾系統的示意圖。
圖1B顯示了根據一實施例的一RO過濾系統的示意圖。
圖2A顯示了根據一實施例的殼體組件的透視圖。
圖2B顯示圖2A的殼體組件的另一透視圖。
圖3顯示圖2A的殼體組件的透視圖，其中一端蓋移去。
圖4顯示了圖2A的殼體組件的一剖視圖。
圖5顯示了根據一實施例的端蓋的透視6A顯示了根據一實施例的自動截流閥的透視圖。
圖6B顯示了圖6的自動截流閥的一剖視圖。
圖7A顯示了根據一實施例的殼體組件的透視圖。
圖7B顯示了圖7A的裝置的一部分的截取圖。
圖7C顯示了根據一實施例的集流腔組件的底部。
圖7D顯示了根據一實施例的集流腔組件的頂部。
圖7E顯示了圖7A的殼體組件的透視圖。
圖7F和7G顯示了根據一實施例的連接器的前后透視圖。
圖8A顯示了根據一實施例的空氣隙龍頭。
圖8B顯示了根據一實施例的空氣隙龍頭。
圖9顯示了根據一實施例的殼體組件的透視圖。
圖10顯示了根據一實施例的過濾系統的示意圖。
具體實施例方式
在以下詳細描述中，參考作為說明書一部分的附圖，其中通過說明本發明可實施的特定實施例的方式來顯示。這些實施例足夠詳細地進行了說明，本領域技術人員可實踐本發明，應理解在不背離本發明的范圍的情況下可使用其他實施例以及進行結構修改。因此，下面的詳細說明不是對本發明的限制，而本發明的范圍是由所附權利要求和其等價物限定的。
定義家用反滲透條件包括在膜表面處65psi的平均水壓，77度華氏溫度的、水中包括500ppm NaCl的、PH值在7-8的范圍內的給水，膜系統回收25％工作。
回收％膜滲透的水與供給膜元件的水的比例。
通過％每百萬單位的氯離子在滲透中的份數除以每百萬單位的氯離子在供給中的份數，用百分比表示。
廢棄％100％減去通過％。
A值本討論上下文中的術語“A值”代表膜的透水性，其代表滲透水的立方厘米除以膜面積的平方厘米乘以大氣壓表示的凈驅動壓力下的秒數，并且溫度規范化到25度C。1A值是在一個大氣壓的凈驅動壓力下10-5cm3滲透除以被乘數，該被乘數為膜面積的1平方厘米乘以1秒的滲透。在本討論上下文中，給定的A值的單位名稱如下25度C下，10-5cm3/(cm2.sec.atm.)或者10-5cm/(sec.atm)。
凈驅動壓力在給水和滲透水之間的給水壓力減去滲透壓力差。
膜通量通過膜的滲透量，以每天每平方英尺的有效膜滲透的加侖數來表示。
膜元件通量通過膜元件的滲透量，用每天的加侖數表示。
膜元件配置膜使得給水和濃縮液水可與滲透水分離的裝置。
高通量反滲透膜元件反滲透膜元件，當在家用反滲透條件下使用其時，每天滲透超過50加侖。
膜半透性材料，可保持給水中的成分的百分率，該成分可為溶解或者不溶解的物質。
反滲透膜當在家用反滲透條件下使用其時，可至少廢棄25％的NaCl的膜。
滲透通道膜元件中的滲透流通道，可包括滲透載體。
標準廚房水池柜在此使用，標準廚房水池柜深度(前后)為24英寸，寬度為36英寸，高度為34.5英寸。
圖1A示出根據一實施例的RO系統20的示意圖。在一實施例中，系統20是可提供過濾水的足夠的恒定的流速、而不需槽或者泵的住宅RO系統。(應注意，如果有足夠的給水壓力，系統是無泵的。然而，在水管壓力相對低的情況下，本系統的某些功能也需要使用泵)。
系統20通常包括RO殼體組件21和龍頭28。殼體組件21具有接收給水5的入口，其通常在標準住宅水管壓力(通常為45到70psi之間)下。引導給水通過預過濾件106，然后到一個或多個串聯的過濾膜元件108，110。每個元件108和110包括滲透出口和濃縮液出口。元件108的濃縮液出口送入到元件110的入口中。濃縮液出口15包括限流器24。在一個實施例中，給水管線和滲透出口管線連接到自動截流(ASO)閥22，該閥通過兩個管線之間的壓力差促動。由此，當龍頭28打開，所引起的滲透管線的壓降打開ASO閥22，其允許輸入給水流過過濾元件106、108和110。當龍頭關閉時，在滲透管線中的止回閥26限制回流。
使用中，可使用鞍型閥(saddle valve)來分接到冷水管。然后從鞍型閥設置管道到組件21的入口。設置用于濃縮液流流向龍頭28的出口管，以及用于滲透流10流向龍頭的出口管。
在各個實施例中，無槽系統20將最小化常規系統的一個或多個下述問題。
現今出售的通常的RO系統使用碳預過濾來保護膜不受在許多市政給水中發現的氧化劑(例如氯或者氯胺)的損害。除去這些消毒劑產生的效果是大量細菌在儲水槽中生長。在儲水槽后消毒劑需要重新引入到滲透給水中。這增加了產品額外的費用。
然而，由于系統20中沒有儲水槽，其最小化細菌污染的問題。因此，一個實施例無需當水通過膜元件108和110后，進行后過濾或者其他后處理。
另外，通常系統測量為13″×13″×5″，無儲水槽。儲水槽直徑大約為10″，高13″。組合系統占用了廚房水池柜的大量空間。通常具有泵以增加凈驅動壓力的無槽系統的測量為大約18″×15″×6″。相反，系統20的設計可與標準住宅RO系統大小相似，而不需要儲水槽和泵。因此提供更緊湊的外觀并且減小對水池下的所需要的空間大小的關心。
同樣，由于這種無槽RO設計無需許多貴的元件，該系統的總元件費用可比性能較少系統(lesser performing system)少。
該無槽RO設計構思無需儲水槽，以及在給水管線和滲水管線之間設置截流閥22。這有助于解決大多數與回收、廢棄、流通差相關的問題。這是由于膜通量和廢棄％都取決于壓力，通常兩者都隨著壓力增加而增加。因此，凈驅動壓力對滲透量和滲透質量有很大影響。通常，當以兩倍的凈驅動壓力工作時，反滲透膜將產生兩倍的通量以及改善的氯離子殘留。當使用提供高氯離子殘留的反滲透膜時，凈驅動壓力加倍的情況下通過％近似減半。因此，通常提供大的背壓的基于槽(tank-based)的RO系統不僅使得膜通量減小并且使得廢棄％減小。這種無槽設計構思使得系統比先前系統相比提供更高的廢棄％，更高的膜通量，并在更高的回收下運行。另外，這種設計促使對特定污染物更好的減少。一個此類示例是硝酸鹽/亞硝酸鹽。由于膜對這些離子的廢棄能力是取決于壓力的，通過消除來自儲水槽的背壓的影響，系統20可在更長的時間段內提供對硝酸鹽/亞硝酸鹽更好的廢棄。
另外，在大多數住宅RO系統設計中，當槽壓力是給水壓力的50％時，截流閥關閉。當從儲水槽中移去滲透時，槽中的壓力下降大約33％，截流閥將再次開啟。作為示例，當安裝入口壓力為60psi時，槽壓力為30psi，系統將關閉。在一個通常的示例中滲透壓力為5psi，恰在關閉前的凈驅動壓力僅為25psi(60psi給水壓減去來自槽的30psi滲透背壓減去5psi滲透壓)，或者僅為給水壓的大約42％。當大約1加侖的滲透水從槽中汲取出來時，隔膜閥將打開，其導致槽中壓力大約為20psi。因此，當系統重新啟動時，凈驅動壓力僅為35psi(60psi的給水壓減去來自槽的20psi滲透背壓減去5psi滲透壓)，或大約為給水壓的52％。因此，通常家用反滲透膜系統在凈驅動壓力僅僅等于可用給水壓的大約一半時工作。
因為普通消費者通常一次使用不超過大約1加侖的滲透水，并且由于根據沒有來自槽的滲透背壓而將回收預定到25％，在實際使用中這些系統易于在接近大約12％的回收情況下運行。這意味著對于由通常的住宅RO系統產生的每1加侖純化水，大約7.5加侖水被送到排放口。另外，由于使用中的這些系統的實際平均凈驅動壓力相當低，消費者所看到的真實百分比TDS廢棄低于膜可以做到的。例如，通常的RO膜元件，其具有最小的NaCl廢棄規格為96％，將在正常操作條件下，實際的TDS廢棄接近于90％。本設計提高了家用RO系統的這些方面。
本設計和系統20比先前產品更緊湊，制造和維修費用更低并且具有更好的性能。
圖1B顯示了根據一實施例的過濾系統100的示意圖。在一實施例中，系統100是一種住宅反滲透過濾系統，可提供有效地恒定流速的過濾水，而不需要槽或者泵。(如上所述，如果給水壓力足夠，該系統無泵。然而，本系統的某些特性可在給水壓力相對低的情況下與泵使用)。如下所述，系統100省略許多在當前通常的家用RO系統中使用的元件，因此制造費用更低，故障更少，并且整體大小更小。另外，本無槽RO設計構思提供許多限定用于點使用(point-of-use)的過濾系統的新范例的特征。
系統100通常包括RO殼體組件102和龍頭104。殼體組件102具有用于接收給水5的入口，其通常處于標準住宅管線壓力(通常在45到70psi之間)下。引導給水通過預過濾件106，然后流到一個或多個并聯連接的過濾膜元件108，110。每個元件108和110分別包括滲透出口113和114以及濃縮液出口116和118。在一實施例中，濃縮液出口管線和滲透出口管線連接到自動截止(ASO)閥112，該閥通過兩個管線之間的壓力差而促動。由此，當龍頭104打開，在滲透管線產生的壓降打開ASO閥112，其允許濃縮液流動，并允許給水通過過濾元件106和108以及110流動。濃縮液和滲透離開組件102，進入空氣隙龍頭104，這里滲透被導向到龍頭外，濃縮液送到排放口。該系統可包括在組件內的連接到各種其他元件以對系統性能進行分析的電子裝置122。這些元件的每一個的其他細節將在下文討論以更好的說明本系統。
在各個實施例中，系統100或者系統20(圖1A)可改為并聯或者串聯，并可具有在給水和滲透管線之間或者濃縮液和滲透管線之間的ASO閥。進而，在一些實施例中，多個系統20和100可連接到一起。例如，使用者可連接兩個或多個系統20或者系統100，或者兩者的結合，成為任一串聯或者并聯流動構造。
使用中，鞍型閥可用于分接到冷水管線。然后從鞍型閥向組件102的入口設置管道。設置有用于濃縮液流流到龍頭104的空氣隙的出口管道，以及用于滲透流流到龍頭的出口管道。當龍頭擰開，濃縮液流打開，然后當龍頭關閉，濃縮液流關閉。設置有用于濃縮液流的從空氣隙龍頭到排放夾件(drainclamp)的管道。
在各個實施例中，本無槽系統100最小化常規系統的一個或多個下述問題。
在現有系統中，截流閥連接到給水管線以及到儲水槽的管線，并由給水管線和儲水槽之間的壓力差來調節。當填充儲水槽時，施加在閥中的隔膜上的背壓足以關閉閥，由此關閉給水供應，由此關閉系統。這些閥特性易于在各個密封區域漏出。同樣，在隔膜周圍的小顆粒的引入可阻止閥完全關閉，由此使得水連續流到排放口。另一本截流閥的問題是它們的回收效率。這個問題將在下文陳述。
然而，系統100不需要在給水管線和槽之間設置標準截流閥。相反，截流閥112位于滲透和濃縮液管線之間并且由龍頭所控制，由此極大的減小了失效的可能。同樣，閥112的設置提供更好的TDS廢棄，產生更一致地滲透流，并以更高的回收率運行。
先前系統的另一問題是在儲水槽和膜元件之間的截流閥。這種截流閥阻止當給水關閉時儲水槽的水回流。因為當系統關閉時，槽中的壓力(通常為30-40psi)大于排放的壓力(0psi)，具有失效的截流閥的系統允許在儲水槽中的滲透水通過膜反向流動并向下到排放口。這產生兩個問題。第一個是消費者沒有獲得滲透水的存儲，第二個是由槽施加在膜元件上的背壓使得引起在出水管的周圍的膜破裂并導致膜失效。
然而，由于系統100不具有來自儲水槽的背壓，不需要截流閥-由此消除了截流閥可能的失效模式。
現今銷售的通常的RO系統使用碳預過濾件以保護膜不受在市政供水中的氧化劑(例如氯和氯胺)的損害。移去這些消毒劑的因此是在儲水槽中大量細菌滋生。消毒劑需要在儲水槽后重新引入到滲透供應中。這增加了產品的額外的費用。
然而，由于系統100中沒有儲水槽，細菌污染的問題被最小化。由此，一實施例不需要在水通過膜元件108和110后進行后過濾或者后處理。
系統100的設計可與標準的住宅系統大小相同，無槽或泵。由此，提供更緊湊的外觀并減小對在水池下的所需要的空間大小的關心。同樣，由于這種無槽RO設計不需要許多貴的元件，本系統的總元件費用可比性能較少系統少。
如上所述，該無槽RO設計構思無需儲水槽和位于給水管線和儲水槽之間的截流閥，解決了大多數與回收、廢棄、流通差相關的問題。這是因為膜通量和廢棄％兩者取決于壓力，兩者通常隨著壓力增加而增加。因此，凈驅動壓力對滲透流和滲透質量影響大。通常，當以兩倍的凈驅動壓力工作時，反滲透膜將產生兩倍的通量以及改善的氯離子殘留。當使用提供高氯離子殘留的反滲透膜時，凈驅動壓力加倍的情況下通過％近似減半。因此，通常提供大的背壓的基于槽的RO系統不僅使得膜通量減小并且使得廢棄％減小。這種無槽設計構思使得系統比先前系統相比提供更高的廢棄％，更高的膜通量，并在更高的回收下運行。另外，這種設計促使對特定污染物更好的減少。一個此類示例是硝酸鹽/亞硝酸鹽。由于膜對這些示例的廢棄能力是相當取決于壓力的，通過消除來自儲水槽的背壓的影響，系統20可在更長的時間段內提供對硝酸鹽/亞硝酸鹽更好的廢棄。
另外，在大多數住宅RO系統設計中，當槽壓力是給水壓力的50％時，截流閥關閉。當從儲水槽中移去滲透時，槽中的壓力下降大約33％，截流閥將再次開啟。作為示例，當安裝入口壓力為60psi時，槽壓力為30psi，系統將關閉。在一個通常的示例中滲透壓力為5psi，恰在關閉前的凈驅動壓力僅為25psi(60psi給水壓減去來自槽的30psi滲透背壓減去5psi滲透壓)，或者僅為給水壓的大約42％。當大約1加侖的滲透水從槽中汲取出來時，隔膜閥將打開，其導致槽中壓力大約為20psi。因此，當系統重新啟動時，凈驅動壓力僅為35psi(60psi的給水壓減去來自槽的20psi滲透背壓減去5psi滲透壓)，或大約為給水壓的52％。因此，通常家用反滲透膜系統在凈驅動壓力僅僅等于可用給水壓的大約一半時工作。
因為普通消費者通常一次使用不超過大約1加侖的滲透水，并且由于根據沒有來自槽的滲透背壓而將回收預定到25％，在實際使用中這些系統易于在接近大約12％的回收情況下運行。這意味著對于由通常的住宅RO系統產生的每1加侖純化水，大約7.5加侖水被送到排放口。另外，由于使用中的這些系統的實際平均凈驅動壓力相當低，消費者所看到的真實百分比TDS廢棄低于膜可以做到的。例如，通常的RO膜元件，其具有最小的NaCl廢棄規格為96％，將在正常操作條件下，實際的TDS廢棄接近于90％。本設計提高了家用RO系統的這些方面。
本設計和系統20比先前產品更緊湊，制造和維修費用更低并且具有更好的性能。
圖2A示出了根據一實施例的殼體組件102的外側透視圖。在一實施例中，殼體組件102包括細長的組件體202。本例中，組件體202包括大致三角形的截面并分別在該體的每一端部包括第一端蓋204和第二端蓋206。裝置202的端蓋206包括給水入口208，其可連接到給水管線。端蓋206也包括滲透出口210和濃縮液出口212。通過例如端蓋螺母214的單個保持件，將三角形的端蓋206可拆卸地安裝到組件體202的端部。如下所述，端蓋206覆蓋所有過濾元件和組件體202內的元件的端部。由此，本設計使得移去單個保持件214以接近所有的過濾件。這極大地減少了需要用于更換并檢查該過濾件的時間和操作。
圖2B示出了組件體202的端蓋204的更詳細的細節。端蓋204具有大致三角形形狀以覆蓋組件體202的一端。在本例中，該系統包括一組指示器，例如一個或多個狀態指示器216和218。指示器216和218可為例如安裝并暴露在端蓋204上的LED。這些指示器可用于指示組件體202內的過濾元件的狀況，指示用戶更換過濾件的時間。在一些實施例中，指示器216和218安裝在組件體202的其他表面上或者在端蓋206上。
圖3示出了移去端蓋206的殼體組件102的透視圖。這里可更清楚地示出當移去端蓋206時，過濾件106、108和110如何露出。組件體202包括柱狀預過濾腔306，其沿著組件體縱向向下延伸。同樣，第一膜元件腔308和第二膜元件腔310也是沿著組件體縱向向下延伸的柱狀管。如上所述，這些腔導向為該組件體大致為三角形截面。組件體202也包括沿著組件體縱向延伸的滲透出口管線314，以及沿著組件體縱向延伸的濃縮液出口管線316。出口管線314和316使濃縮液和滲透從組件102的遠端向上并通過滲透和濃縮液出口210和21(圖2A)2排出組件102。安裝件318用于與保持件214安裝以將端蓋206安裝到殼體組件體。
在一實施例中，這種裝置設計是所有流動管線和過濾腔與組件體一體結合的模制設計。這提供了有效地制造以及小體積和小占地面積的設計。由此，本裝置可毫無問題的安裝在水池下。例如，一個示例組件102的大小為大約21.25英寸長、8.25英寸寬、7.63英寸高。一些示例具有最長的尺寸，大約35英寸或更小，一些為大約24英寸或更小，一些為大約22英寸或更小。
在一實施例中，裝置的總體積，即測量的裝置可容納在內的容器體積大約為標準廚房水池柜的大小或更小。在一些實施例中，裝置可容納在內的體積小于或等于大約4500立方英寸。在一實施例中，該體積可為大約720立方英寸或更小；另一實施例中為大約920立方英寸或更小；另一為大約1500立方英寸或更小；另一為大約1700立方英寸或更小；另一為大約2000立方英寸或更小。
在一個示例中，如圖9所示，組件102B可具有過濾件限定外形尺寸并且滲透和濃縮液管道也為外形尺寸的截面，提供更小的體積使得元件筒殼體(element cartridge housing)為該組件。由此，在一實施例中，本系統可包括一個或多個殼體，其具有小于或者等于大約668立方英寸的總工作體積。另外，因為本設計無需泵或者儲水槽，該裝置僅為給水管線和龍頭之間的單元。
預過濾件106安裝在腔306內。預過濾件106可為碳過濾件，和/或沉淀過濾件。過濾件108和110結構為提供通過系統的并聯流動設置。換句話說，預過濾件106的輸出與過濾件108和110的入口相通。
在一實施例中，過濾件108和110是高通量RO膜過濾件。這些高通量膜過濾件有助于系統不需要采用儲水槽，并且有助于系統不需要采用加壓給水通過系統的泵。這些RO膜過濾件108和110為螺旋纏繞膜元件，其包括由滲透載體分開的第一膜片和第二膜片。在一實施例中，螺旋纏繞膜元件108和110的大小可為大約2.5到3英寸或更小的直徑，以及大約18英寸或更小的長度。在下文詳細說明的各個實例中，元件易于具有各種大小、頁片、流速，并且可在系統中設置不同數量的元件。一個示例是提供至少75GPD的滲透流速。另一些示例是至少250GPD、至少500GPD、至少700GPD以及至少750GPD，至少1500GPD的流速。在一些示例中只設置了一個RO膜元件，或者串聯連接的一對元件。膜元件108和110可為單片或者多片結構。一實施例具有大約6英寸或更小的直徑以及大約18英寸或更小的長度。一個實例為3英寸或更小的直徑。一個實例為大約2.5到3英寸或更小的直徑。一個示例使用如PCT申請PCT/US 03/17527中所述的單片或者多片螺旋纏繞結構。一些實施例使用如PCT申請PCT/US 03/06587中所述形成的膜。膜和元件的結構的進一步的細節將在下文說明。
圖4示出了殼體組件102的截面圖。當水流過組件102時，給水首先通過入口208進入。給水進入預過濾件106的腔并隨后過濾，過濾水進入端蓋中的模制通道402。這些模制通道將過濾水帶到膜元件108和110。滲透通過膜元件的端部流出到端蓋204中的模制通道404。濃縮液進入到端蓋中的通道406。這些滲透和濃縮液隨后通過ASO閥112的相反一側并通過管線314和316(圖3)，并通過端蓋206的滲透和濃縮液出口流出。因而，所有的組件102內的流動或者通過過濾膜106、108和110，或者通過組件102的模制部分，例如端蓋內的模制通道和模制濃縮液和滲透管線314和316。再次，本設計特征為提供無需擔心破裂等的緊湊結構。另外，通過使用模制設計并且通過使用作為流動裝置的組件兩端的端蓋，本組件減小了所需長度，而不增加裝置占地面積。
圖5示出了根據一實施例的端蓋204的進一步的細節。滲透通道404開始于腔端蓋部分502和504的中心。截流閥112處于當滲透通過端蓋內的通道流出后，接收通道506內的滲透的位置。同樣，通道508接收濃縮液。在這個實施例中，ASO閥112處于在濃縮液和滲透管線操作的位置。這種設置的優點在上文中討論過。通過感測滲透管線中的壓力，該閥阻止當龍頭沒有打開時，濃縮液流動并且通過系統。
圖6A和6B分別示出了根據一實施例的自動截流閥112的透視圖和截面圖。該閥包括例如簧片開關602的傳感器，用于探測通過閥的流動，在下文中說明。閥112包括通過隔膜704分開的滲透流通道720和濃縮液流通道710，該隔膜704由滲透管線和濃縮液管線之間的壓力差來促動。當使用者打開在滲透流出口處的龍頭，降低了在滲透流通道720中的壓力，使得隔膜向上移動，由此打開濃縮液管線通道710。這使得流體流過系統。
彈簧件702將隔膜推壓向濃縮流通道710的一部分的開口706。當滲透出口管線和濃縮液出口管線之間的壓力差使得閥關閉(即當龍頭關閉)時，這保持該閥處于正常關閉位置以保證閥正確(positive)截流。閥112包括磁體載體722和磁體724，其位于隔膜上。磁體724位于自動截流閥內使得當自動截流閥打開時(即當龍頭打開時)磁體激活簧片開關。簧片開關可工作連接到控制電路726以將有關系統的信息提供到控制器或者直接提供給使用者。在一示例中，隔膜704是轉動(rolling)隔膜，其提供靈敏的運動以更好的控制通過閥的流動。與通常的具有更高運動阻抗的環形活塞相比，該轉動隔膜也使得平滑并且容易地移動。
另外，由于ASO閥112在系統100中的位置，以及本系統無槽無泵的特征，本系統提供穩定的回收率。而且，當龍頭打開，通過龍頭的滲透流速度大致恒定。本系統也提供ASO閥，并由此在整個系統流動，通過使用者打開和關閉龍頭而激活。
圖7A顯示了根據一實施例的殼體組件730的透視外部示圖。在一實施例中，殼體組件730包括集流腔732，一個或多個過濾件筒殼體734、736和738，以及支座740。連接件742連接到集流腔732，并包括在連接到集流腔的部分上的快速連接配件，以及按入裝配(push-in fitting)，例如約翰·加斯特·布蘭德裝配，其可連接到管道以將給水送入到集流腔732中，并將廢液和滲透水從集流腔中排出。在一實施例中，殼體組件的大小大約為17英寸高(在圖7A中，從頂到底)，11英寸厚，21英寸寬(在圖7A中，從左到右)。這使得該組件安裝在體積大約為4000立方英寸或更小的矩形空間內。在一些實施例中，該組件可制造為適于安裝在體積大約為4500立方英寸或更小的矩形空間內的大小。其他示例可根據需要如上所述改變殼體組件102的大小。
集流腔732包括內模制流體通道以控制水通過該系統的流動，如下所述。在這個示例中，集流腔包括大致三角形的形狀，底746寬于頂748。支座740也大致為三角形的形狀。當如圖7A的取向時，這些形狀使得該組件可穩固的放置在表面上。另一種方式是，該組件可取向為使得支座740在底部上，并且筒殼體734、736和738向上延伸，或者集流腔732可在底部上，并且筒殼體向上延伸向支座740。
在一實施例中，筒殼體738包括預過濾件，而筒殼體734、736包括結構為并聯或者串聯的流動路徑的RO件，如上圖1-3中所示。
支座740是塑性模制件，其對筒殼體734、736和738的遠端提供支承。支座740可從筒殼體移去。支座740可包括一個或多個孔或者凹槽750、752和754，以支承筒殼體的端部。在一示例中，扭轉部756結合到一個孔中。扭轉部756是細長的柱狀部分，其包括垂片(tab)或者其他內夾持特征。這些垂片接合在筒殼體734、736和738上的抬升的脊部758以允許支座740用作扭轉件以緊固或者從集流腔732移去筒殼體。例如，圖7E顯示了支座740如何從筒殼體734、736和738移去，以及然后扭轉部756如何在一個筒上滑動以用作扭轉件來緊固或者松開所選擇的筒。
在一實施例中，連接件742是一整體件，其包括三個內設通道，用于使得向集流腔供水并且接收集流腔的廢水和滲透水。鎖定件744與連接件接合以保持其。在另一實施例中，這些分立的連接件可用作將系統連接到外部組件。
圖7B示出了裝置730的一部分的截取圖。每個筒殼體734、736和740被螺紋連接到集流腔732的下表面上的管座。在本例中，筒殼體738包封預過濾件106，筒殼體736包封元件108。
圖7C和7D顯示了根據一實施例的集流腔732的頂部762和底部760。在本例中，集流腔732的所有流體通道模制到底部760中，當頂部762和底部760附接在一起時，頂部762覆蓋所有的流體通道。在一些實施例中，頂部762可包括通道，其分立或者作為與底部760的通道結合的配套通道。一些實施例提供由三個或者更多分立的元件組合在一起形成的集流腔。
在本例中，集流腔732提供通過膜元件的串聯流動。給水通過輸入口764進入，并進入位于管座766的預過濾件。預過濾后的水隨后流過通道768向下進入位于管座770處的膜。滲透流出口772，而濃縮流過通道774到位于管座776的膜元件。再次，提供其它結構用于通過膜元件的并聯流動。
圖7F和7G顯示根據一實施例的連接件782。在本例中，連接件782包括兩個或更多的分立連接件784、785和786。每個連接件包括可連接到軟管或管道的第一端部以及用于連接到殼體組件的集流腔732的口之一的第二端部。元件784、785和786可分開移去或者附接到殼體組件。它們可設置為使得鎖定鑰匙件790將連接件保持在極化結構(polarized configuration)中的入口和出口上。例如，元件784、785和786可具有不同的直徑并且鎖定鑰匙件790可包括夾持部或者鎖定部分787、788和789，其尺寸配合元件784、785和786的特定一個。在一個示例中，每個連接件可包括一個或多個與相鄰元件上的相鄰配合凸起相配合的配合凸起。
圖8A示出了根據一實施例的龍頭104。龍頭104可為一空氣隙龍頭，其包括滲透入口802和濃縮入口804。濃縮15穿過空氣隙并向下到排放口。滲透10通過龍頭。促動器810使得用戶控制該龍頭。一組指示器，例如一對指示器806和808，指示用戶該系統的狀態。例如，指示器806和808可為LED。這使得用戶可知狀態，而不需看在殼體組件上的指示器。在一個示例使用中，龍頭上的指示器806和808指示“良好”或者“故障”，而沒有給出詳情。使用者可隨后檢查殼體組件指示燈216和218(見圖2B)以檢查問題。該組件燈可隨后指示例如需要更換某個特定過濾件。在一實例中，通過提供設置在龍頭和組件上的指示燈，本發明可結合到制冷單元中。這樣的制冷單元省略龍頭104，由此這種雙指示燈系統可允許用戶仍然通過檢查該殼體組件來檢查該系統的狀態。
在一實施例中，滲透入口802具有1/4″的內徑，濃縮入口804具有3/8″的內徑，濃縮出口15具有3/8″的內徑。比濃縮入口和出口的通常直徑大允許由于高通量膜引起的增加的濃縮流過該系統。一個實施例使用龍頭104，沒有空氣隙，空氣隙遠離該龍頭。
圖8B示出了根據一實施例的空氣隙龍頭，其中該龍頭包括具有內設濃縮截流(concentrate shut-off)的促動器810。這個示例可取消組件102內的ASO閥。
各種其他實施例的龍頭可用在本系統中。在一個實例中，ASO閥可結合在龍頭內，并連接到濃縮和滲透入口。一個實例可使用在龍頭內的螺線管截流。一個實例將電子裝置122(見圖1)放在龍頭內。
再次參考圖1，電子監視系統可用在系統100上。例如，電子裝置122可連接到ASO閥的簧片開關，并探測每次該閥的打開或者關閉，使得該系統得知該系統實際使用的時長。這個信息可用于預測何時需要更換預過濾件。TDS(總溶解固體)傳感器可連接到給水管線和滲透管線以作比較。這個信息可用于告知用戶何時更換膜元件。該電子裝置也可引起在該組件或者龍頭上的燈根據需要顯示，如上所述。例如，顯示何時需要更換過濾件和膜元件。在一些實例中，每個電子系統可包括1)電子鐘，顯示過濾件需要更換的每6或者12個月；2)TDS監視器，其使用電導傳感器來比較入口TDS對出口(滲透)TDS，并通知用戶何時廢棄％降低到某一數值(例如，廢棄75％)下。指示器(例如LED、LCD等)可安裝在龍頭以及組件上，并點亮以顯示何時需要更換元件。
圖10顯示根據一實施例的過濾系統。系統1000包括組件內的單個膜元件108。該元件可以下述方式形成。預過濾件106連接到組件入口。ASO閥112連接到滲透和濃縮管線，如上所述。在一實施例中，系統1000可為可置換系統，其中殼體組件從給水管線5和出口管線解除連接，并替換以新的系統。
〔膜元件示例〕可在本系統的膜元件中使用的RO膜的示例可通過如下方法制備。一種制備具有改進的通量性質的反滲透膜的方法包括用二丙基硝酸銨、二異丙基乙基硝酸銨、三乙基硝酸銨、四乙基硝酸銨、二乙基硝酸銨或者四乙基硼酸銨或者其混合物(可選的經過干燥)來處理初始反滲透膜，以提供具有改進的通量性質的反滲透膜。改進反滲透膜的滲透性的一個方法包括使用有機硝酸或者硼酸鹽來處理反滲透膜，干燥；并且可選的是恢復(recovering)該膜。
根據所述方法的可被處理的反滲透膜包括聚酰鹵化物、聚磺酰鹵化物或者聚異氰酸酯和聚胺或者雙酚的反應產物。該反應產物通常沉積在多孔支承襯底材料(porous support backing material)內和/或其上。
反滲透膜可使用本領域公知方法制備，例如使用與在美國專利號3744642、4277344、4948507和4983291中所描述的方法相似的方法。這些方法限定在多孔支承襯底材料上涂覆聚胺或者雙酚(優選的為聚胺)的水溶液。此后，該涂覆的支承材料的表面可選的有(freed)過量的胺溶液，并與聚酰鹵化物、聚磺酰鹵化物或者聚異氰酸酯的有機溶液接觸以提供該反滲透膜，其可用作本發明的方法中的起始材料。這些膜可進一步從甘油中或者在前述專利中公開的干燥劑干燥。
該多孔支承襯底材料通常包括聚合物材料，其容納有孔，該孔的尺寸足夠使得滲透從其流過，但是不夠大到與在所得的超薄反滲透膜上的橋接(bridging)干擾。可用于制備本發明所需的膜合成物的該多孔支承襯底材料的示例包括例如聚砜、聚碳酸酯、多微孔聚丙烯、各種聚胺、聚酰亞胺、聚亞苯基醚、各種鹵代聚合物(例如聚偏二氟乙烯)等聚合物。
可使用手工涂覆或者連續操作將該多孔支承襯底材料涂覆有單體聚胺水溶液(monomeric polyamine)，以使得所得的膜更好的抵抗環境中的單體仲聚胺(monomeric secondary polyamine)的侵蝕。根據不同的需要以及制成膜的環境穩定性要求，這些單體聚胺可包括環狀聚胺，例如哌嗪等；取代的環狀聚胺，例如甲基哌嗪，雙甲基哌嗪等；芳族聚胺，例如m-苯二胺，o-苯二胺，p-苯二胺等；取代的芳族聚胺，例如氯苯二胺，N，N′-二甲基-1，3-苯二胺等；多芳族環聚胺，例如聯苯胺等；取代的多芳族環聚胺，例如3，3*-二甲基聯苯胺，3，3*-二氯聯苯胺等；或者其混合物。
用作芳族聚胺載體的溶液通常包括，水中含量為該溶液的重量的大約0.1到大約20％的芳族聚胺，其pH值范圍從大約7到大約14。該pH可為胺溶液的固有pH值或者可通過鹽基(base)的存在而獲得。這些接收物(acceptor)的示例包括氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、三乙基胺、N，N′-二甲基哌嗪等。其它胺溶液中的添加物可包括表面活化劑、胺鹽(例如參見美國專利4984507)，和/或溶劑(例如參見美國專利5733602)。
在用芳族聚胺的水溶液涂覆該多孔支承襯底材料后，可選的過量溶液通過適當的技術除去。此后，涂覆的支承材料隨后與芳族聚酰鹵化物的有機溶劑溶液接觸。采用的芳族聚酰鹵化物的示例包括二或三羧酸鹵化物，例如trimesoyl氯(1，3，5-苯基三羧酸氯)、間苯二酰氯、對苯二酰氯、trimesoyl溴(1，3，5-苯基三羧酸溴)、trimesoyl碘(1，3，5-苯基三羧酸碘)、間苯二酰碘、對苯二酰碘，以及二-三、三-三羧酸鹵化物的混合物，即trimesoyl鹵化物以及同分異構的鄰苯二甲酰鹵化物。可替代的芳族聚酰鹵化物的反應物包括芳族二或三磺酰鹵化物，芳族二或三異氰酸酯，芳族二或三氯甲酸酯、或由上述取代物的混合物所取代的芳族環。這些聚酰鹵化物可被取代使得其對進一步的環境侵蝕更有抵抗性。
在這里所述的處理工序中采用的有機溶劑包括不溶于水的、不溶于或者少量溶于多羥基化合物的、并且可包括石蠟(例如，戊烷、n-己烷、n-庚烷、環戊烷、環己烷、甲基環戊烷、石腦油、合成異構烷油等)或者鹵化碳氫化合物(例如氟利昂系列或者鹵化溶劑類)。
在大約1秒鐘到大約24小時的時間段內，將反滲透膜(例如通過上述方法制備的膜)暴露到二丙基硝酸銨、二異丙基乙基硝酸銨、三乙基硝酸銨、四乙基硝酸銨、二乙基硝酸銨或者四乙基硼酸銨，或者其混合物。該膜的暴露通常在從環境溫度上升到大約90度C或者更高(優選在從大約20度到大約40度C的范圍內)受影響。
在膜的暴露之后，膜在升高的溫度(上升到大約170度C)干燥一段時間，持續時間從大約30秒鐘到大約2小時或更長。
〔代表性的膜元件〕螺旋纏繞元件包括片或者片的組合，繞著中心管用給水間隔件材料(feedspacer material)纏繞。每個片是兩個具有滲透載體設置在膜之間的膜的組合。在兩個膜片之間的區域被稱為滲透管道。片封裝被密封以分開滲透管道，部分滲透管道沒有密封以允許移去滲透流體。例如，在螺旋-纏繞膜元件中，片的三側通常密封，而該片的第四側通常連接到滲透管。片長度限定為滲透流到滲透聚集管道的最長直線距離。
螺旋-纏繞膜元件的制造費用相對便宜。單片膜元件比包括多片的膜元件更簡單并且制造費用更低。由于額外的片需要額外的粘合線并且也由于在滲透管的片的通常折疊通常是密封的并可解釋為失去的工作膜區域，每個在膜元件中使用的額外的片減小了可設置在具有特定尺寸的元件中的區域的最大量。進而，由于在元件制造過程中不適當的設置片并且也由于更大量的片難于制造為一致的圓元件，在膜元件中的額外的片使得更有可能元件失效。
如上所述制備的超高通量RO膜提供為含鹽水(brackish water)RO膜的滲透性的近三倍的透水性，并且滲透性大約比“低壓”RO膜的滲透性大75％。超高通量RO膜具有特別高的純水滲透性。
滲透載體的功能是提供用于滲透流過其至滲透管的路線的管道。該滲透載體必須可有效的保持相鄰膜不突出到滲透管道內，并必須對滲透流阻抗相對低。任何在滲透管道內內建的壓力將引起膜過程的凈驅動力的等同減小。到膜的凈驅動力限定為在給水管道內的壓力減去滲透(osmotic)壓力并減去透過(permeate)壓力。
在大多數家用反滲透應用中，在滲透管道中平均壓力損失的通常量低于凈驅動壓力。因此，在滲透管道內的壓力損失不會過度影響膜元件的總輸出。然而，當制造的膜元件使用如上所述的最新研發的高通量膜時，所產生的高膜通量使得在滲透管道內的極大壓力損失可對總元件輸出有很大影響。而且，RO膜的廢棄鹽的能力直接于驅動壓力相關，更高驅動壓力導致更高的廢棄鹽。因此，滲透側壓力損失不會只減小膜通量，也會增加通過膜的鹽。
在一實施例中，本系統采用新的滲透載體材料，其對流動阻抗較低并因而提供改進的元件通量并且減小鹽通量。進而，由于新開發的高通量膜可在低壓下操作，滲透載體不需要將滲透管道的整體保持在當前反滲透膜所需要的高壓下。
〔滲透管道設計〕對于粘性固定的給定的送入溶液，滲透管道的H值取決于滲透管道的摩擦系數以及厚度。為了減小滲透管道的H值，可增加其厚度。然而，作為通常設計為裝配于固定直徑的壓力容器的元件，增加的滲透管道厚度必須使用較小的膜面積。由于較小的膜面積減小元件流動，需要其它降低H值的方法。
摩擦系數反映由于以下幾種因素而產生的通過滲透管道的流動壓降，包括與滲透載體表面的摩擦，由管道幾何形狀引起的湍流，以及其它不取決于厚度的滲透載體設計因素。通過減小摩擦系數而獲得的改進的H值允許使用更薄并且更有效的滲透載體。由此具有低摩擦系數的滲透載體很有用。
滲透載體的摩擦系數可通過其容納的管道的尺寸的增加而更易于減小。然而，除了傳送滲透流體，滲透載體需要支承膜以對抗用于驅動分離的水壓。如果滲透載體不能適當的支承該膜，滲透管道厚度將減小，導致更高的滲透管道壓降并也可導致元件變形。過去，低膜A值(＜20)需要使用高的凈驅動壓力(＞100psi)以獲得合適的通量，由此需要相對密集的滲透管道以支承滲透載體不被壓緊。這些密集管道對流動阻抗高由此得到高的H值。然而，由于施加的壓力比在滲透管道內內建的壓力高很多，膜元件產生相對高的β項。
因而，與新的較高通量的膜一起使用現有滲透載體是困難的，因為獲得的效率差。然而，由于與這些膜使用的更低工作壓力，發現現在可使用新型滲透載體，其具有相對寬的管道。這些提供低H值，而仍在使用壓力下支承滲透管道。
在這些元件中有效使用的滲透載體由于它們對給定厚度的低H值而獨一無二的。兩個示例是具有大約0.01(AtmSec/cm3)的H值的滲透載體，厚度為大約13毫英寸(例如Naltex 75-3719)，以及具有大約0.026(AtmSec/cm3)的H值的滲透載體，厚度為大約20毫英寸(例如NaltexS-1111)。滲透載體也是獨一無二的，由于它們提供低阻抗、薄并且也可支承滲透管道不受膜的大的侵入(intrusion)。
在其它實施例中，滲透載體可由任何適合的材料制成，該材料具有本文所述的流動阻抗特性(例如H值)，使得材料可適于在工作條件下支承滲透管道。例如，滲透載體可由金屬(例如不銹鋼)、陶瓷或者有機聚合物(例如尼龍、聚丙烯、聚脂或者涂覆的聚脂)制成。先前在各種應用中使用的適合的材料，例如作為在螺旋纏繞反滲透元件中使用的給水分隔件(feedspacer)(用于反滲透的給水分隔件通常17毫英寸厚或者更厚，一些例外允許使用的給水分隔件為13毫英寸薄)，作為折疊過濾件(在這些應用中通常使用6毫英寸到大約20毫英寸厚的間隔件)，作為用于深度過濾介質的覆蓋以阻止該介質移動(在這些應用中通常使用6毫英寸到大約20毫英寸厚的間隔件)，作為自動工業中的HVAC屏幕，或者作為槽襯。因而，這樣的材料是商業可得的。另外，可制備具有所需厚度以及滲透性的材料以用在本發明的材料和方法中。在各種實施例中，膜元件可形成為滲透管道H值大約為0.10，或大約0.10或更小。一些實施例，滲透管道H值大約為0.06，或大約0.06或更小。各種實施例使用平均A值大約16或更大、平均A值大約為22或更大、平均A值大約為25或更大、平均A值大約為30或更大以及平均A值大約為35或更大的膜。
〔示例〕
膜元件可根據所需長度、寬度、性能特性形成為各種幾何尺寸。本系統允許使用優化尺寸的元件，用于點使用系統中。許多各種尺寸和特性可用于本系統。因而，給出下面的示例以說明，但不限于此。
示例1樣品膜元件形成具有下述規格并且測試結果如下
元件規格
測試條件(元件)
測試條件(平片)
示例2理論優化2元件設計@65psi，500ppm NaCl/RO回收25％360GPD/元件元件規格
測試條件
測試條件(平片)
示例3理論優化1元件設計@65psi，500ppm NaCl/RO回收25％720GPD/元件元件規格
測試條件
測試條件(平片)
樣品系統也形成具有下述規格并且測試結果如下示例4在本例中，具有以下所述規格的兩個高通量膜元件設置在無槽住宅反滲透系統中。該系統包括在10″集水殼體中的一Φ3″×10″GAC預過濾件，兩個在單個元件殼體中的高通量膜元件，一固定孔濃縮流動限制件，一家用反滲透飲用水龍頭，必要的管道和配件使得流體連接到給水源、排放口和飲用水龍頭。膜元件串聯連接。自動截流閥是一彈簧偏壓傳感隔膜閥。該閥根據來自滲透壓的控制輸入而工作在第二元件的濃縮流上。
兩個膜元件先于裝入示例系統而進行測試，在如下條件下50psi給水壓力，77°F，500ppm NaCl，回收25％，結果如下。
示例系統在如下條件下測試45psi給水，65°F，540μs給水傳導率，回收25％。該系統產生518 GPD滲透，廢棄92％。當結果被標準化到家用反滲透條件時，調節凈驅動壓力，滲透壓力和溫度，該系統將產生1021 GPD滲透，廢棄92％。
系統規格
如上例所示，通過使用所討論的膜并且通過改變膜元件的各種規格尺寸、頁片等)，無槽無泵的RO系統可設計為對一個或多個設計特征(例如總體尺寸以及輸出)作優化。例如，通過與適當的滲透載體使用高通量膜，一個或多個元件可設置在總體體積足夠小到配合在標準廚房水池柜中的殼體組件中。這樣的組件可進一步根據需要串聯或者并聯連接在一起。當系統在家用反滲透條件下工作時，系統可具有至少500GPD的滲透流速；至少750GPD的滲透流速；至少1000GPD的滲透流速。
另外，本發明的無泵無槽住宅RO系統與現有產品相比，可更緊湊，更少需要維修，費用更低并提供更好的性能。本系統可安裝在廚房水池下，占用最小空間。另外，與現有設計(即儲水槽、截流閥位置以及止回閥)相應的硬件將不需要，由此減少費用以及空間要求并提高可靠性。雖然本討論描述高流動、無泵無槽RO系統，一些實施例可根據需要結合這些項的任意一個。
在各種實施例中，討論和所討論的特性可結合并修改以提供各種家用RO系統。例如，一個實施例可為無槽反滲透系統，當系統在家用反滲透條件下工作時，其可產生至少500GPD的滲透流速，并尺寸設計為配合到標準廚房水池柜中。在一個實施例中，本系統可包括具有接收給水的入口的殼體組件；連接到該入口以接收給水的預過濾件(該預過濾件具有出口)；接收來自預過濾件的出口的給水的膜元件(該膜元件具有滲透輸出以及濃縮出口)以及從該滲透出口接收過濾過的水的龍頭，其中沒有在膜元件和龍頭之間設置居間儲水槽，其中在家用反滲透條件下該膜元件可產生至少500GPD并且其中該膜元件封圍在尺寸配合到標準廚房水池柜的殼體組件內。
在一個實施例中，該系統可包括一殼體組件；在該組件上以接收給水的入口；與該入口相通以接收來自該入口的給水的預過濾件；與該預過濾件的出口相通以接收來自該預過濾件的給水的膜元件(該膜元件具有滲透出口以及濃縮出口)，其中該滲透出口連接到一龍頭而不需要居間儲水槽，其中該膜元件包括螺旋纏繞膜元件，其包括被一滲透載體分開的一第一膜片以及一第二膜片，其中該螺旋纏繞膜元件的直徑大約6英寸或更小，長度為大約18英寸或更小。一個選擇中，該膜元件可直徑為大約3英寸或更小。
在一個實施例中，該系統可包括一殼體組件；在該組件上以接收給水的入口；與該入口相通以接收來自該入口的給水的預過濾件；都與該預過濾件的出口相通以接收來自該預過濾件的給水的一對膜元件，每個膜元件具有滲透出口以及濃縮出口，其中每個滲透出口連接到一龍頭而不需要居間儲水槽，每個膜元件包括一包括單頁片結構(包括被一滲透載體分開的一第一膜以及一第二膜)的膜裝置。
在一個實施例中，本系統可包括一殼體組件；在該組件上以接收給水的入口；與該入口相通以接收來自該入口的給水的預過濾件；都與該預過濾件的出口相通以接收來自該預過濾件的給水的一對膜元件，每個膜元件具有滲透出口以及濃縮出口，其中每個滲透出口連接到一龍頭而不需要居間儲水槽，每個膜元件包括一包括單頁片結構(包括被一滲透載體分開的一第一膜以及一第二膜)的膜裝置，其中該膜裝置外徑大約為6英寸或更小，長度為大約18英寸或更小，其中該膜裝置的β值至少大約為0.75。
在一實施例中，該系統可包括具有給水入口、連接到滲透出口管線的滲透出口以及連接到濃縮出口管線的濃縮出口的膜元件，其中該滲透出口連接到一龍頭而不需要居間儲水槽，以及連接到濃縮出口管線以及滲透出口管線的自動截流閥，該自動截流閥的位置使得其由于在濃縮出口管線以及滲透出口管線之間的壓力差而打開和關閉。
所有在此提到的專利申請、專利以及專利文件結合在此作為參考，即單個結合作為參考。可理解上述的說明是描述性質的，不是限制性質的。對于本領域技術人員，參考上述說明將顯見其它實施例。因此本發明的范圍將根據所附權利要求以及其等價物的全部范圍而確定。
權利要求
1.一種無槽反滲透(RO)系統，當該系統在家用反滲透條件下工作時，其可產生至少500 GPD的滲透流速，并且其尺寸設計為配合到標準廚房水池柜中。
2.如權利要求1所述的RO系統，其中該系統產生至少750 GPD的滲透流速。
3.如權利要求1所述的RO系統，其中該系統產生至少1000 GPD的滲透流速。
4.如權利要求1所述的RO系統，其中該系統包括在一組件中的膜元件，該組件最長尺寸小于或者等于大約35英寸。
5.如權利要求1所述的RO系統，其中該系統包括在一組件中的膜元件，該組件最長尺寸小于或者等于大約22英寸。
6.如權利要求1所述的RO系統，其中該系統包括在一組件中的膜元件，該組件的尺寸設計為使得該組件可容納在小于或者等于大約4500立方英寸的體積內。
7.如權利要求1所述的RO系統，其中該系統包括在一組件中的膜元件，該組件的尺寸設計為使得該組件可容納在小于或者等于大約2000立方英寸的體積內。
8.如權利要求1所述的RO系統，其中該系統包括在一組件中的膜元件，該組件的尺寸設計為使得該組件可容納在小于或者等于大約1500立方英寸的體積內。
9.如權利要求1所述的RO系統，其中該系統包括在一個或多個殼體中的一個或多個膜元件，該一個或多個殼體的總工作體積小于或者等于大約668立方英寸。
10.如權利要求1所述的RO系統，其中該系統的膜的平均A值大約為16或更大。
11.如權利要求1所述的RO系統，其中該系統的膜的平均A值大約為22或更大。
12.如權利要求1所述的RO系統，其中該系統的膜的平均A值大約為25或更大。
13.如權利要求1所述的RO系統，其中該系統的膜的平均A值大約為30或更大。
14.如權利要求1所述的RO系統，其中該系統的膜的平均A值大約為35或更大。
15.如權利要求1所述的RO系統，其中該系統包括一螺旋纏繞膜元件，其直徑大約為6英寸或更小，長度為大約18英寸或更小。
16.如權利要求15所述的系統，其中該膜元件直徑大約為3英寸或更小。
17.如權利要求15所述的系統，其中該螺旋纏繞膜元件包括一單頁片螺旋纏繞膜元件。
18.如權利要求15所述的系統，其中該螺旋纏繞膜元件包括一雙頁片螺旋纏繞膜元件。
19.如權利要求15所述的系統，其中該螺旋纏繞膜元件包括一多頁片螺旋纏繞膜元件。
20.如權利要求15所述的系統，其中該螺旋纏繞膜元件包括被一滲透管道分開的一第一膜片以及一第二膜片，該滲透管道的H值大約為0.10或更小。
21.如權利要求15所述的系統，其中該螺旋纏繞膜元件包括被一滲透管道分開的一第一膜片以及一第二膜片，該滲透管道的H值大約為0.06或更小。
22.如權利要求1所述的系統，其中該系統配置為具有大約25％-50％的回收率。
23.如權利要求1所述的系統，該系統包括一膜元件，其中所述滲透流不在通過膜元件后通過一后過濾件。
24.如權利要求1所述的系統，該系統包括一組件；在該組件上以接收給水的一入口；與該入口相通以接收來自該入口的給水的一預過濾件；與該預過濾件的一出口相通以接收來自該預過濾件的給水的一膜元件，該膜元件具有滲透出口以及濃縮出口，其中該滲透出口連接到一龍頭；以及位于該組件內并工作連接到給水和該滲透出口以比較其間TDS差的一電子裝置。
25.如權利要求1所述的系統，該系統包括一組件；在該組件上以接收給水的一入口；與該入口相通以接收來自該入口的給水的一預過濾件；與該預過濾件的一出口相通以接收來自該預過濾件的給水的一膜元件，該膜元件具有滲透出口以及濃縮出口，其中該滲透出口連接到一龍頭；第一組指示器，在該組件的一表面上外露以顯示該膜元件和該預過濾件的狀態；以及第二組指示器，其在該龍頭近端外露以指示該系統的狀態。
26.一種系統，包括接收給水的一入口；與該入口連接以接收給水的一預過濾件，該預過濾件有一出口；接收來自該預過濾件的該出口的給水的一膜元件，該膜元件具有滲透出口以及濃縮出口；以及接收來自該滲透出口的過濾過的水的一龍頭，其中沒有在該膜元件和該龍頭之間設置居間儲水槽；其中該膜元件可在家用反滲透條件下產生至少500 GPD的滲透流速，并且其中該膜元件被封圍在尺寸設計為配合在標準廚房水池柜中的組件內。
27.如權利要求26所述的系統，其中該膜元件可在家用反滲透條件下產生至少750 GPD的滲透流速。
28.如權利要求26所述的系統，其中該膜元件可在家用反滲透條件下產生至少1000 GPD的滲透流速。
29.如權利要求26所述的系統，其中該膜元件包括兩個或者多個并聯流動結構的膜元件。
30.如權利要求26所述的系統，其中該膜元件包括兩個或者多個串聯流動結構的膜元件。
31.一種系統，包括一具有一第一端部和第二端部的細長的組件；在該組件上以接收給水的一入口；與該入口相通以從該入口接收給水的一預過濾件；與該預過濾件的一出口相通以從該預過濾件接收給水的一第一膜元件，該膜元件具有一濃縮出口和一滲透出口；在該組件的表面上的一第一出口，其與該膜元件的滲透出口相通；在該組件的表面上的一第二出口，其與該膜元件的濃縮出口相通；在該組件的一端上的一端蓋，其覆蓋該預過濾件的一端和該膜元件的一端；以及用于將該端蓋可拆卸地安裝到該組件的單個端蓋保持件。
32.如權利要求31所述的系統，該系統包括一第二膜元件，其中該預過濾件、該第一膜元件和該第二膜元件在該組件內縱向取向。
33.一種系統，包括具有一模制結構的細長的一殼體組件，該模制結構包括在該組件內縱向取向的一柱狀預過濾腔， 在該組件內縱向取向的一柱狀膜元件腔，通過該組件縱向流通的一滲透流動管，以及通過該組件縱向流通的一濃縮流動管；在該組件的第一端上以接收給水的一入口；位于該預過濾腔內并且與該入口相通以從該入口接收給水的一預過濾件；位于該膜元件腔內并且與該預過濾件的一出口相通以從該預過濾件接收給水的一膜元件，該膜元件具有一濃縮出口和一滲透出口，其中該滲透出口連接到該滲透流動管的第一端，并且其中該濃縮出口連接到該濃縮流動管的第一端。
34.如權利要求33所述的系統，其中該殼體組件包括在該組件的第一端上的一第一端蓋，該第一端蓋包括控制流體從該預過濾件到該膜元件的流動的模制通道。
35.如權利要求34所述的系統，其中該殼體組件包括在該組件的第二端上的一第二端蓋，該第二端蓋包括控制流體在元件和滲透流動管以及濃縮流動管之間的流動的模制通道。
36.一種系統，包括一組件；在該組件內以接收來自水管的給水的一預過濾件；位于該組件內并串聯連接以接收來自該預過濾件的一出口的給水的一對膜元件；其中該對膜元件包括滲透出口以及濃縮出口，其中該滲透出口連接到一龍頭；其中該對膜元件適于在家用反滲透條件下工作產生至少500 GPD的滲透流速。
37.如權利要求36所述的系統，其中該對膜元件適于產生至少750 GPD的滲透流速。
38.一種系統，包括包括一個或多個螺紋管座的一集流件；可拆卸地附接到該螺紋管座的一個或多個筒殼體；以及包括一個或多個筒支承部分以支承該一個或多個筒的每一個的遠端的一支座，其中該筒支承部分的至少一個適于接合該一個或多個筒殼體的每一個的外部，使該筒支承部分的至少一個可用于從該螺紋管座的一個上將該筒殼體緊固或者松卸。
39.如權利要求38所述的系統，其中該一個或多個筒殼體的每一個包括在該筒殼體的外表面上以接合該至少一個筒支承部分的脊部。
40.如權利要求38所述的系統，其中該支座包括一大致三角形的形狀。
41.一種系統，包括用于保持一個或多個膜元件的殼體組件，該殼體包括一入口和兩個出口；用于將外部管道連接到該入口和出口的連接件，該連接件包括多個元件，其每一個具有可連接到一軟管的一第一端和連接到該口之一的一第二端；以及設置為將該連接件保持在該入口和出口上的鑰匙件。
42.如權利要求41所述的系統，其中該多個元件，其每一個包括與該多個元件的相鄰的配合凸起相配合的配合凸起。
43.如權利要求41所述的系統，其中該多個連接件的每一個的第二端包括一快速連接配件。
全文摘要
一種無槽反滲透系統，當在家用反滲透條件下工作時，其可產生至少500 GPD的滲透流速。
文檔編號B01D61/08GK1665583SQ03816045
公開日2005年9月7日 申請日期2003年8月12日 優先權日2002年8月12日
發明者史蒂文·D·克洛斯, 菲利普·M·羅爾奇戈, 克里斯托弗·J·庫爾思, 奇亞·H·孔 申請人:Ge奧斯莫尼克斯公司