2.2 预处理滤芯和后处理滤芯的集成

在预处理集成滤芯的基础上，进一步集成后置颗粒活性炭滤芯，形成具有预处理和后处理功能的集成滤芯。前处理滤芯与后处理滤芯在形式上是串联的。如图5所示，原水从预处理集成滤芯侧面进入，过滤的水在外中心管与内中心管夹层中流出，进入RO膜滤芯（此图不包含膜滤芯）。RO膜出来的水从后处理滤芯端面进入，经活性炭过滤后进入内中心管，内中心管套在外中心管内，最终净化的水从滤芯内中心管流出。两种滤芯在结构上设计成一体，形成一支集成滤芯，但是在水路上是独立的两个过滤单元，互不窜水，对各个密封部位的要求较高。

(图片来源：水立洁净水器公众号，侵删)

图5 集成滤芯

(图片来源：水立洁净水器公众号，侵删)

2、集成滤芯设计

2.3 预处理和后处理滤芯与反渗透（RO）膜的集成

通过水路和结构的优化设计，把反渗透净水器所有过滤单元集成为一支复合滤芯，这种集成有多种实现方案，本文介绍了两种方法，一种是圆形集成复合滤芯，预处理集成滤芯置于反渗透膜外侧，在其中一端连接后处理滤芯，形成一个集成复合滤芯，结构示意如图6所示。原水从预处理集成滤芯侧面进入，过滤后的水直接到达反渗透（RO）膜的外侧，经过反渗透膜过滤后形成两路水，一路是纯水，从膜中心管出来，到后处理滤芯的端部，经过后置活性炭过滤后，再从后置中心管出来；另一路是废水，直接从反渗透膜的端部流出。

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图6 圆形集成复合滤芯

另一种是扁形集成复合滤芯，其设计思想是把传统滤芯圆柱形变成椭圆形结构，起到减薄机器厚度的效果，结构示意如图7所示。反渗透膜的中心管是椭圆状的，内有两个圆孔，分别放置前处理集成滤芯和后处理滤芯，反渗透膜卷制在椭圆中心管的外侧。原水从内部带有管路的膜端盖进到预处理集成滤芯，过滤后的水通过膜端盖水路进入膜滤芯，反渗透膜进行过滤后分成两路水，一路是纯水，直接进入膜中心管内部的后处理滤芯，经活性炭过滤后，从后置中心管出来；另一路是废水，直接从反渗透膜的外侧面流出。

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图7 扁形集成复合滤芯

集成复合滤芯的两种设计方法，都能实现传统五级滤芯的过滤功能，两种结构滤芯使用场景略有不同，可以根据实际产品的需要进行选择。圆形集成复合滤芯，滤芯流量大，外径粗，机器较厚，安装受限制，一般适用于小流量机器；扁形集成复合滤芯，流量大对机器厚度影响较小，适用大流量机器。

3、集成水路设计方法

集成水路设计旨在化繁为简，将复杂的管线、接头等都剔除，通过一块水路板代替复杂的水管，将大多数通水零件集成在一起，以实现水路连通功能。集成水路常用的技术有热板焊接和模具抽芯整体成型。

热板焊接技术是通过金属热板直接对塑料板焊接面加热，达到一定的熔化后，退出热板，再将两个塑板件合拢保压冷却，焊接成一体，最终形成带有水道的集成水路板[3]。水路根据设计要求布置在一块或多块塑料板上，利用塑料板的双层或多层焊接功能，实现不同复杂程度的集成水路。集成水路的成型材质是可塑性非结晶性塑料，如PP、PE、ABS等。该技术在设备和焊接工艺上都需要很大的投入，前期成本相对较高。

模具抽芯整体成型技术是利用模具芯杆抽出后形成孔道，纵横排布的孔道形成相互关联的集成水路。在塑料件上进行水路布置设计，连接的孔口位于塑料件的六个面上，芯杆抽出留下的孔，一部分作为固定部件用的连接孔，另一部分不需要的孔就作为工艺孔用堵头封死，这样就形成一块集成水路板。由于受模具结构的影响，抽芯不会太复杂，形成的水路也相对简单。这种模具抽芯整体成型，没有焊接工艺，对成型材质没有特别要求，一般能注塑的材料都可以用，涉水件常用材质是PP塑料。这项技术不需要额外投入焊接设备，成本较低，能满足一般集成水路功能。

4、集成设计与传统设计效果对比

净水器采用集成设计后，在产品性能，生产制造、售后维护和用户体验方面都有很大的改进和提高，具体效果对比如表1所示。

5、总结

集成滤芯和集成水路是净水器在设计上的创新，是对传统设计的颠覆。集成滤芯设计，滤芯数量少，换芯时间成倍缩减，使用成本相对降低，给用户带来了更好的使用体验。集成水路的设计，删繁就简，漏水点少，可靠性高，成本较低。经过产品实践，该集成技术可以在净水器设计中大力推广和应用。

(文章来源：水立洁净水器公众号，侵删)