[发明专利]抗冻型水过滤器

说明书

优先权声明

本申请是2003年2月28日提交的名称为“FREEZE RESISTANTWATER FILTER(抗冻型水过滤器)”的美国专利申请No.10/377022的部分继续申请，该美国申请要求了2002年11月20日提交的美国临时申请No.60/427770的优先权，这两份申请的内容在与本发明一致的范围内以引用的方式并入本文。

技术领域

本发明整体涉及使用点水过滤产品领域。更具体地说，本发明涉及用于冰箱内的可更换的滤筒，该滤筒构造为当暴露在冷冻条件下时防止爆裂。

背景技术

目前市场上销售的很多冰箱的一个共同特点在于内部水过滤系统，该水过滤系统能够将已过滤水供应到饮水分配机或者制冰机。在大多数应用中，这些过滤系统采用能够从源水中去除氯和颗粒物质，从而使水和冰变得更加干净可口的过滤介质。

设计这些过滤系统时，一个重要的设计考虑是过滤器所要占用的空间大小。这是因为过滤器所占用的任何空间都会减小冰箱内可用的食物储藏空间。一种减少水过滤系统占用空间的方法是采用可更换滤筒式过滤器。通常，可更换滤筒式过滤器具有足够的过滤能力，在需要更换新过滤器之前可以一次使用数月。

以前的冰箱水系统设计已经包括通过在房屋连接管和过滤器之前结合隔离电磁阀以保护水过滤器的装置。该阀仅在需要已过滤水时才打开，这样消除了在过滤器出现结构故障时发生大量溢水的可能性。为了降低系统的复杂度和成本，冰箱制造商试图不使用隔离阀，并使过滤器在持续高压下运行。一种代替隔离电磁阀的方法是在过滤系统本身内设置切断装置。这种切断装置的一个实例是位于歧管内的弹簧阀，该弹簧阀在拆除滤筒时关闭水供给线。

当从系统中拆除滤筒时，过滤器切断装置起作用，如果当滤筒还连接在歧管上时某一事件引发滤筒的结构故障，那么这些切断装置不起作用。如果冰箱没有隔离阀，水会继续在损坏的滤筒中流进流出。这种持续溢出可能会导致冰箱附近区域的地板损坏。造成滤筒出现结构损坏的一种情形是当滤筒内的静止水冷冻成固体时。当水变成冰时，会膨胀并造成过滤器外壳破裂或爆裂。

目前的滤筒设计采用传统的、刚性聚烯烃聚合物，通常为未改性的填充滑石粉的聚丙烯，因为它们具有耐疲劳、耐化学性、成本低、不易蠕变和毒性低的特点。然而遗憾的是，这些材料往往具有使其在冷冻范围内的温度下变得易碎的玻璃化转变温度。除了变得易碎之外，传统的聚丙烯树脂在玻璃化转变温度之上的温度具有约为5-30％的极限延伸率。由于聚丙烯同时具有有限弹性和在冷冻温度下易碎的组合特点，所以对于在必须经受冷冻条件的冰箱水过滤器滤筒中使用来说，聚丙烯是不够理想的聚合物。

发明内容

通过采用多种技术，本发明滤筒的目前优选的实施例通过如下方式来避免冷冻时发生故障：包含具有所需特性的聚合物，在滤筒内包括压力吸收元件和/或提高壁强度以抵抗冷冻引起的应力。一方面，本发明涉及抗冻型水过滤器。抗冻型水过滤器的目前优选的实施例可以包括，例如，在此充分阐述的过滤器。本发明还涉及抗冻型水过滤器作为水过滤系统部件的应用，以及制造抗冻型水过滤器的方法和配置。

在第一个目前优选的实施例中，过滤器外壳由延伸性和玻璃化转变特性使过滤器外壳在冷冻状态下能够发生延伸而非破裂的聚合物构成。聚烯烃化学的进步产生了具有所需强度和弹性特性的聚合物。已经开发出多种弹性增强的聚烯烃，诸如茂金属改性的聚丙烯或聚乙烯聚合物和共聚物，通过ASTM D638测试过程进行测量，这些聚烯烃的极限延伸率大于约800％，而传统聚烯烃的标准延伸率大约为5-30％。同样，可以使用诸如Dow Chemical公司的等低密度聚乙烯聚合物。的极限延伸率大于约750％。此外，可以采用诸如Equistar公司的等高密度聚乙烯聚合物。的极限延伸率大于约1900％。虽然这些弹性聚烯烃聚合物的极限延伸率大于约700％，但也可以采用极限延伸率大于约100％的其他弹性聚烯烃聚合物代替传统聚烯烃。不论所选择的是何种聚合物，这些弹性增强的聚烯烃都具有高强度、增强的弹性、低蠕变和低成本的特性。这些改性的聚烯烃聚合物可以用于制造具有更薄的壁，同时还提供足以经受住冷冻的强度和弹性的过滤器外壳。

在该目前优选的实施例的变化形式中，过滤器外壳可以由多种聚合物构成。弹性聚烯烃基于其弹性和强度特性可以被选择作为外壳的聚合物，同时因为强度和刚性特性而被选择作为接口盖的聚合物。