一种滤芯、密封组件和咖啡机

技术领域

本申请涉及过滤技术领域，具体地涉及一种分段式滤芯、密封组件以及包括该滤芯的咖啡机。

背景技术

目前咖啡机滤芯的进水的过滤主要采用PP(聚丙烯)或PE(聚乙烯)烧结滤芯作为咖啡机滤芯的出水口末级滤芯，滤芯内部滤料为树脂和活性炭，由于PP或PE滤芯孔隙率的不稳定性，末端PP或PE滤芯孔隙率不稳定造成滤芯流量低，从而出现水流通过滤芯后水流流量低的现象。同时，滤芯长期通水后，会出现滤芯的板结等现象，导致咖啡机滤芯的性能和工作效率的降低。

发明内容

针对现在技术存在的问题，本申请提供一种分段式滤芯，所述滤芯包括滤芯本体、进水口和出水口、端盖、以及位于滤芯本体的穿孔分隔件，所述穿孔分隔件将滤芯本体分隔成至少两个腔体，所述至少两个腔体包括第一腔体和第二腔体，其中，所述第一腔体填充有吸附型滤料，所述第二腔体填充有离子交换型滤料。

本申请对现有滤芯进行改进，将其改进为分段式的滤芯结构。在本申请的一些实施方案中，通过在滤芯本体内部设置一个水流可通过的穿孔分隔件，将滤芯结构设置成两段式结构。由于滤芯被分成两段，且分别灌装初滤滤料(吸附滤料)和软化滤料，实现了过滤和除垢的双重功能，解决了PP和/或PE(聚丙烯和/或聚乙烯)滤芯作为咖啡机滤芯末端滤芯存在的不出水或流量小的问题，同时也解决了因滤料混装导致的通水后滤料板结而造成滤芯流量低的问题。

另外，在本申请中，在滤芯内部的穿孔分隔件两侧分别填充有活性炭和树脂，避免了因滤料混合而产生的板结问题。此外，滤芯的进水口、出水口、中间隔板均可以设置穿孔分隔件，不仅增加了滤芯的水路的通水面积，而且避免了因PE和/或PP烧结滤芯精度不均而造成的出水量小的问题。

在本申请中，所述穿孔分隔件可以是任何隔离两种滤料，避免混装的分隔件，只要其能够将滤料分隔并允许水通过即可。例如，穿孔分隔件可以是滤布或穿孔栅板。如果是滤布，则可以这样设置：将滤布固定在环形圈的中间。滤布边缘与环形圈可以是一体设置的，也可以采用两个环形圈将滤布的边缘夹紧，从而形成滤布组件，以方便放置在滤芯本体内部。在另一种实施方案中，所述穿孔分隔件为穿孔栅板。穿孔栅板可以由金属(例如，不锈钢)构成，栅板上具有不同形状的孔。孔的形状可以是方形、圆形等。穿孔栅板的一种实例是过滤栅格。

在本申请中，吸附型滤料可以是多种具有吸附能力的吸附剂，例如，活性炭。吸附型滤料主要用于吸附水中的余氯，作为滤芯的初级过滤材料。离子交换型滤料可以是多种具有离子交换功能的滤料，其主要作用是除去水中金属离子，从而软化进水。离子交换型滤料作为滤芯的二级过滤材料。例如，离子交换型滤料为离子交换树脂。

在本申请的一种实施方案中，所述滤芯还包括中心管，中心管位于滤芯本体内部且沿着滤芯本体的纵向延伸，中心管穿过所述带孔分隔件，中心管的一端连接进水口，进水口处设有进水滤网，中心管的另一端连接出水口，出水口处设有出水滤网；所述穿孔分隔件环绕在所述中心管外壁并延伸至所述滤芯本体的内壁，使得进水从进水口流经填充有吸附型滤料的第一腔体和填充有离子交换型滤料的第二腔体后，经由出水口处的出水滤网流入中心管，然后从中心管的另一端的出水口流出。

在本实施方案中，进水从滤芯底部流入，经过进水滤网的初步过滤，进入滤芯腔体，穿过滤料(例如，活性炭和树脂)。进水被滤料净化后，穿过出水滤网，从中心管下端排出。进水滤网可以是柔性滤网，也可以是刚性的穿孔栅板，例如，过滤栅格。滤网或穿孔栅板的一些特征，可以参考上文实施方案中的描述。中心管的设置可以使水从底部流入，向上流经过滤料后，从中心管的上端流入中心管内，然后从中心管下端流出。在这种设置中，水的流入口和最终流出口均位于滤芯同一端，从而可以使滤芯的设计更加紧凑，减少滤芯的体积。

需要说明的是，在本申请中，对第一腔体和第二腔体的设置顺序没有限制。换言之，第一腔体可以位于滤芯的上部，填充有吸附型滤料，第二腔体可以位于滤芯的下部，填充有离子交换型滤料；或者，第二腔体可以位于滤芯的上部，填充有离子交换型滤料，第二腔体可以位于滤芯的下部，填充有吸附型滤料。

在本申请的一种实施方案中，所述滤芯还包括设置在滤芯的一端的至少两个进水孔，各个进水孔之间通过进水孔肋条彼此间隔排列。通过这种设计，可以使水从滤芯的底部的多个方向进入滤芯。在一种优选实施方案中，所述滤芯的一端设有6个进水孔。更优选地，所述进水孔圆周分布的进水孔。对于滤芯而言，圆柱状是较优的形状，因此，与圆柱状滤芯匹配的是圆周分布的进水孔。进入进水孔的水从6个方向流经滤料，经过过滤和软化后，从出水口流出。

在本申请的一种实施方案中，所述滤芯还包括设置在滤芯本体下端的内表面的至少两条密封筋条以及容纳在滤芯本体底部空腔的密封垫，其中，所述密封垫包括与所述至少两条密封筋条配合的至少一个密封凹槽。滤芯本体下端内表面的密封筋条以及容纳在滤芯本体底部空腔的密封垫形成密封组件，用于滤芯的密封。在该密封组件中，密封筋条与密封凹槽卡紧，形成密封结构，避免水从滤芯腔体沿着滤芯本体的内壁渗漏。在一种优选的实施方案中，所述滤芯本体底部的内表面设有6条密封筋条，所述密封垫设有与所述密封筋条配合的6道密封凹槽。采用6条密封筋条和6道密封凹槽的组合，可以使滤芯与密封垫卡接更加紧密，实现可靠的密封。在另一种优选的实施方案中，所述密封垫包括柱状部分以及设置在所述柱状部分一个端面上的至少三个凸台，所述凸台呈圆周分布，每两个凸台之间设有凹陷，所述凹陷斜向或横向贯穿于相邻的两个凸台之间。

在本申请的一种实施方案中，所述滤芯还包括底座，所述底座用于固定滤芯；所述底座包括底座本体、出水孔、卡紧筋位、凸起；其中，所述底座本体的中心开设有出水孔，所述底座本体的一个表面上设有圆周分布的卡紧筋位，所述卡紧筋位适于与滤芯本体下端卡紧；在卡紧筋位靠近出水孔的底座本体的表面上设有至少三个凸起，所述凸起和密封垫的凹陷接合。

在本申请的一种实施方案中，所述出水滤网包括从出水滤网中央凸起的锥形连接管，所述锥形连接管的外表面上设有凸台，以便与所述中心管的出水口套接，用于避免活性炭从滤芯进水口流出。在一个具体实施方案中，出水滤网是出水过滤栅格。

本申请的另一方面提供一种滤芯密封组件，所述滤芯密封组件；

密封垫和底座本体，所述密封垫包括柱状部分以及设置在所述柱状部分一个端面上的至少三个凸台，柱状部分设置供水流通过的中心开孔，所述凸台呈圆周分布，且每两个凸台之间设有凹陷，所述凹陷斜向或横向贯穿于相邻的两个凸台之间；

所述底座本体包括设置在底座本体中心的出水孔，且所述底座本体适于与密封垫的所述凸台和所述凹陷进行紧密接触，或所述底座本体适于与所述柱状部分的端面进行紧密接触，以实现密封垫与底座本体之间的密封。

在本申请所述的密封组件的一种实施方案中，所述凸台的远离所述柱状部分的端面以及在每两个相邻凸台之间的凹陷的表面与底座本体紧密接触，以形成密封区域。在这种密封方案中，通过底座本体与密封垫上的凸台之间的凹陷的表面之间在纵向上的紧密接触，实现密封作用。

在本申请所述的密封组件的一种实施方案中，在所述柱状部分上的、承载所述凸台的端面与底座本体紧密接触，以形成密封区域。在这种密封方案中，通过底座本体与密封垫本体上的端面之间在纵向上的紧密接触，实现密封作用。

在本申请所述的密封组件的一种实施方案中，所述凸台的数量为6个，所数凹陷的数量为6个。

在本申请的密封组件中，构成密封垫本体的材料可以是刚性的，也可以是弹性的。在密封垫本体的材质是刚性的情况下，可以通过弹性的密封片进一步实现密封的作用。在密封垫本体的材质是弹性的情况下，则由于材料自身的弹性性质，可以不使用额外的密封片的情况下，也可以实现更好的密封效果。

在本申请所述的密封组件的一种实施方案中，所述密封垫还包括至少两个密封凹槽，所述密封凹槽适于与至少两条密封筋条配合，以实现密封。通过这种设置，可以使密封垫与滤芯本体下端内表面上设置的至少两条密封筋条卡紧，进一步提升滤芯的密封性。在本申请密封组件的一个具体的实施方案中，所述密封凹槽的数量为6道，所述密封筋条的数量为6条。

在本申请所述的密封组件的一种实施方案中，所述底座本体的表面上设有圆周分布的卡紧筋位，所述卡紧筋位适于与滤芯本体下端的裂口卡紧。进一步地，在相对于卡紧筋位靠近出水孔的底座本体的表面上设有至少三个凸起，所述凸起与密封垫的凹陷实现紧密接触，从而实现密封组件的密封。在本申请密封组件的一个具体的实施方案中，所述凸起的数量为6个，以便与密封垫上的6个凹陷相适应。

本申请的又一方面提供一种咖啡机，所述咖啡机包括本申请所述的滤芯。

附图说明

图1为本申请的滤芯的结构示意图；

图2为本申请的滤芯的剖视图；

图3为本申请的滤芯的仰视图；

图4为本申请的滤芯中的密封垫的俯视图；

图5为本申请的滤芯的密封垫的立体视图；

图6为密封垫的一种密封方式中密封区域的示意图；

图7为密封垫的另一种密封方式中密封区域的示意图；

图8为本申请的滤芯的密封垫和滤芯底部安装的剖视图；

图9为本申请滤芯和端盖连接的剖视图；

图10为本申请的滤芯的底座结构示意图；

图11为本申请的滤芯的底座和滤芯安装的示意图；

图12为本申请的滤芯的底座和滤芯安装的剖视图；

图13为本申请的滤芯使用时水流动路径的示意图。

附图标记：

底座1、滤芯2、密封垫3；

底座本体1-1、进水口1-2、出水口1-3、卡紧筋位1-4、凸起1-5；

滤芯本体2-1、端盖2-2、中心管2-3、进水栅格2-4、进水栅格凸台2-41、出水栅格2-5、出水栅格支脚2-51、分隔栅格2-6、密封筋条2-7、进水孔2-8、进水孔肋部2-9；

胶垫本体3-1、凸台3-2、凸台顶部端面3-3、密封凹槽3-4、凹陷3-5。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。在本申请中，对于相对位置的表述，例如，“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“外”、“内”等方位术语仅是为了说明方便，并不用于限制本申请的范围。在本申请中，这些方位表述主要以图1中示出的方向为基准。

如图1所示，图1示出了本申请的滤芯组件的示意图。图1中，滤芯组件包括底座1，滤芯2、进水口1-2和出水口(未示出)、端盖2-2。

图2是本申请所述滤芯的剖视图。在图2中，滤芯2包括滤芯本体2-1、端盖2-2、中心管2-3、进水栅格2-4、出水栅格2-5、分隔栅格2-6。端盖2-2安装在滤芯本体2-1的顶部，进水栅格2-4安装在滤芯本体2-1的底部，中心管2-3在滤芯本体内部并纵向延伸，在滤芯本体的腔体内部的中部位置安装有分隔栅格2-6。分隔栅格2-6将滤芯本体分隔成两个腔体。位于滤芯本体上部的第一腔体填充有树脂，位于下部的第二腔体填充有活性炭。

中心管2-3穿过分隔栅格2-6，中心管2-3的一端连接进水口的进水栅格2-4，另一端连接出水口设置出水栅格2-5；分隔栅格2-6环绕在中心管外壁并延伸至所述滤芯本体的内壁，使得进水从进水口处的、由六个肋条2-8间隔的六个进水孔肋部2-9(如图3所示)流经填充有吸附型滤料(活性炭)的第一腔体和填充有离子交换型滤料(离子交换树脂)的第二腔体，从出水口的出水栅格2-5流入中心管，然后从中心管的另一端出口水流出。

在本申请中，在滤芯内部设置的分隔栅格2-6的上下两侧填充活性炭和树脂，避免了因滤料混合而产生的滤料板结的问题。此外，滤芯的进水口、出水口、分隔栅格处均可以设置过滤栅格，不仅增加了滤芯的水路的通水面积，而且避免了因PE和/或PP烧结滤芯精度不均而造成的出水量小的问题。

为了确保滤芯的密封性，在滤芯底部设置具有弹性的密封胶垫3。如图4和图5所示，密封胶垫3由胶垫本体3-1、凸台3-2、密封凹槽3-4和凹陷3-5组成。胶垫本体3-1为圆柱状结构，密封凹槽3-4开设在圆柱状胶垫本体的侧面。如图4所示，密封凹槽3-4的数量为6道，沿圆柱状的密封胶垫圆周均匀分布。胶垫本体的端面可以与凸台3-2形成多个密封位置。相应地，相邻密封位置之间(凸台3-2之间)设置有六个凹陷3-5。

对于滤芯底部的密封，可以采用两种方式。

第一种密封方式：

密封胶垫3表面上的六个凸台3-2的顶部端面3-3以及在每两个相邻凸台3-2之间的凹陷3-5的表面形成密封区域。换言之，该密封区域由凸台顶部端面3-3和凹陷3-5的表面形成，通过将凸台上侧端面3-3和凹陷3-5堵住来实现密封。密封区域如图6中的黑色填充区域所示。从图6可以想象，密封区域通过滤芯纵向上两个部件(底座与密封胶垫)的表面的接触来实现滤芯与底座的密封。

第二种密封方式：

在密封胶垫3上的设有凸台3-2的承载面上，除凸台3-2和凹陷3-5占据的区域以外，在承载面上剩余的区域形成密封区域，通过堵住密封胶垫的端面来实现密封。密封区域如图7中的黑色填充区域所示。

在安装密封胶垫时，密封胶垫3的一端安装于滤芯底部的空腔内，密封胶垫的密封凹槽3-4与滤芯下端空腔内表面的密封筋位2-7(参见图3)卡紧。密封胶垫3的另一端面上的六个凸台3-2和六处凹陷3-5与底座1配合，形成密封结构。

在上面提到的示例性两种密封方式中，这两种密封方式均采用滤芯纵向上的至少两个表面的紧密接触来实现密封。另外，六个凸台3-2之间形成六边形的结构，这种六边形的结构不仅使滤芯卡得更紧，而且能够实现更好的密封性能。

如图9所示，滤芯本体上部设有环形凸止口2-11，与端盖2-2的凹止口配合连接，并通过超声波熔接，形成滤芯顶部的密封结构。滤芯本体内腔顶部与出水栅格支脚2-51结合，使出水栅格2-5卡紧在滤芯本体的腔体内。

如图10所示，底座1由底座本体1-1、出水口1-3、卡紧筋位1-4和凸起1-5组成。出水口1-3开设在底座本体1-1的中心，用于接收来自中心管2-3的出水。底座本体1-1上表面设圆周分布的四个卡紧筋位1-4，卡紧筋位1-4卡紧在滤芯本体2-1下端。卡紧筋位内侧设置有六个凸起1-5，凸起1-5和密封胶垫3接触形成密封与凹陷3-5贴合，以实现密封胶垫的密封。

底座1与滤芯本体2-1卡紧后的结构如图11所示。

在本实施例中，进水栅格2-4上底部设有进水栅格凸台2-41(见图8)，该进水栅格凸台2-41与中心管2-3的出水口连接，用于避免活性炭从滤芯进水口流出。

为了保证滤芯与咖啡机之间的密封性，在底座下端的外周设置环形凹槽(参见图12)，该环形凹槽用于容纳弹性O型圈。将本申请的滤芯安装到咖啡机上之后，通过O型圈与咖啡机之间的贴合，实现滤芯与咖啡机之间的密封，避免滤芯出水的渗漏。

使用本申请的滤芯时，将已经初步过滤的水从滤芯下侧的进水孔引入滤芯，经由滤芯底部的进水口进入滤芯腔体，依次通过活性炭和树脂进行过滤，过滤完毕后的净水由中心管下端的出水口排出，最后净水由底座的中心孔进入咖啡机。水的流动路径如图13所示。

本申请通过分隔栅格将滤芯本体分割为两个腔体，分别为滤芯的初级过滤腔体和二级过滤腔体。两个腔体实现了两段分段填装，防止了滤料因混装而造成长期使用滤料板结现象，同时也避免微小颗粒堵塞树脂间隙而造成水流量小，或甚至不通水。采用本申请的滤芯不仅可以延长了滤芯的使用寿命，而且提高工作效率。

本发明还提供了一种咖啡机，咖啡机采用本发明所述的滤芯。对于滤芯与咖啡机之间的配合，本领域技术人员可以根据底座的结构进行设计，在此不再赘述。