CN102249469B - 便携式太阳能净水装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种便携式太阳能净水装置及方法，属于太阳能光伏发电技术应用领域。便携式太阳能净水装置包括便携箱和水过滤及杀菌装置及电源装置，安装在箱盖上的聚光型太阳能电池供电装置和储气装置；及安装在便携箱内的水过滤及杀菌装置，且由聚光型太阳能电池供电装置供电；聚光型太阳能电池供电装置安装在储气装置的气囊袋上；开启箱盖，储气装置上的气囊袋充气；气囊袋支撑聚光型太阳能电池供电装置的太阳能电池受光，且由菲涅尔透镜聚光。本发明采用太阳能电池组件给净水装置供电杀菌、消毒，不仅结构简单，而且便于携带，便携箱盖的储气装置具有双重功能，作为储气设备的同时，还可支撑太阳能电池组件，且能调整太阳能电池组件的角度。
Description
技术领域
本发明涉及一种便携式太阳能净水装置，属于太阳能光伏发电技术应用领域，可以应用于军队、旅游、探险、勘探、海岛驻防等野外工作。
背景技术
随着人们生活品质的提高，人们对生活饮用水的品质要求也在提高，目前技术成熟、最常用的饮用水处理有两种方式：一种是蒸馏法制备饮用水，此种方法制出的水是蒸馏水，水质高，但浪费能源而且效率低，成本高，而制出的水使人体所需的微量元素损失5%，未推广在生活用水领域，只是应用在精密设备、医药、试验等领域；另一种是采用过滤消毒杀菌法制备饮用水，制水效率快，比较节省能源，制水技术成熟，此种方法已经得到广泛推广使用，应用在生活用水、工业纯水、污水处理等众多领域。由于净水装置需要电能来驱动进行，而太阳能供电成为最方便、最合适的供电方式之一也越来越被采用，如专利号200920151144.1《实用太阳能净水器》和专利号201020302504.6《太阳能净水机》都公开了由太阳能电池供电的净水装置，随着生活方式的多样和特殊生存环境条件要求，便携式净水装置的要求也越来越多，但由于便携式净水装置供电比较困难，目前便携式净水装置一般不带电源，因此只能通过过滤器进行净水，国家专利局公开几种便携式净水装置，如专利号200910004568.x《便携式净水装置》公开了一种通过过滤器来消除、过滤水体的细菌、病毒、杂物等制备纯净水，但众所周知，过滤器只是对病毒、细菌及其他杂物和有害元素进行滤除，并没有消灭细菌和病毒，细菌、病毒在过滤器内快速繁殖传播和渗透，致使过滤器受到污染，使细菌、病毒通过此途径侵入净化水体，降低过滤器的寿命，且净化的水质量也得不到保障。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种由太阳能电池供电的便携式净水装置，不仅可以滤除病菌，而且还可以杀菌。
为了实现以上任务，本发明提供了一种便携式太阳能净水装置，包括便携箱和水过滤及杀菌装置及电源装置，安装在箱盖上的聚光型太阳能电池供电装置和储气装置，及安装在便携箱内的水过滤及杀菌装置，且由聚光型太阳能电池供电装置供电；
聚光型太阳能电池供电装置安装在储气装置的气囊袋上；
开启箱盖，储气装置上的气囊袋充气；
支撑聚光型太阳能电池供电装置的太阳能电池受光，且由菲涅尔透镜聚光。
聚光型太阳能光伏发电装置包括由太阳能电池及边框构成的太阳能电池板。
气囊袋的侧面设有挂扣，该挂扣上装有聚光型太阳能光伏发电装置。
气囊袋的侧面还设有调整太阳能电池板角度的拉带，该拉带的长度可调。
聚光型太阳能电池供电装置设有控制电路，该控制电路包括由充放电控制电路连接的供电控制电路和储能电池。
水过滤及杀菌装置包括由供电控制电路连接的水过滤装置、紫外杀菌装置和臭氧消毒装置。
本发明还提供一种用便携式太阳能净水装置净水的方法，将水过滤及杀菌装置装在便携箱的箱体内，在箱盖上安装储气装置，开启箱盖，将储气装置上的气囊袋充气，
聚光型太阳能电池供电装置安装在气囊袋的侧面，由菲涅尔透镜聚光，
在聚光型太阳能电池供电装置的背光面设置控制电路，太阳能电池通过控制电路给水泵、水过滤及杀菌装置供电，
水泵与水源相接，将原水注入储水装置内，
储水装置内的水在储气装置内气体的压力下流经水过滤及杀菌装置，经杀菌、消毒，进入净水袋，制得直接饮用水；
净水完毕，将储水装置和储气装置拆卸、压瘪，放置在箱体内，
关闭箱盖，以便携带。
菲涅尔透镜与太阳能电池受光面之间设有镜面薄膜，该镜面薄膜充气后形成聚光罩。
储气装置的侧面设有挂扣和拉带，聚光型太阳能电池供电装置安装在挂扣上，通过调整拉带的长度调节太阳能电池的角度。
太阳能电池组件受光发电，通过充放电控制电路和供电控制电路为水泵和杀菌装置供电，充放电控制电路上还连接有储能电池。
杀菌装置是由连接在供电控制电路上的紫外杀菌装置和臭氧消毒装置构成。储气装置的气囊袋呈立方体形或三棱柱形。
本发明的有益效果是：本发明采用太阳能电池组件给净水装置供电杀菌、消毒，不仅结构简单，而且便于携带，便携箱盖的储气装置具有双重功能，作为储气设备的同时，还可支撑太阳能电池组件，且能调整太阳能电池组件的角度，提高太阳能电池的转化效率，而且净水装置的储气装置和储水装置不使用时均可以压瘪，放置在便携箱内，便于携带。
附图说明
图1：本发明的结构示意图。
图2：太阳能光伏发电装置2的结构示意图。
图3：储气装置106的结构示意图。
图4：水过滤及杀菌装置4的结构示意图。
图5：本发明的供电流程图。
图1至图5中：1为便携箱，101为箱体，102为箱盖，103为原水囊袋，104为净水囊袋，105为设备袋，106为气囊袋，106-1为拉带扣，106-2为拉带，106-3为挂扣，107为提手，108为背带，2为太阳能光伏发电装置，201为菲涅尔透镜，202为镜面薄膜，203为充放气塞，204为太阳能电池组件，205为边框，206为电源插口，207为储能电池，208为电器盒，209为挂钩，210为充电控制电路，211为供电控制电路，3为储气装置，301为储气囊，302为储气囊出气口，303为储气囊进气口，304为打气筒，4为水过滤及杀菌装置，401为原水囊，401-1为原水囊进水口，401-2为原水囊进气口，402为水泵，可采用体积小的微型水泵，403为氯处理器，404为活性碳过滤器，405为紫外杀菌装置，406为臭氧消毒器，407为臭氧发生器，臭氧消毒器和臭氧发生器构成臭氧消毒装置，408为净水囊，408-1为净水囊入水口，408-2为净水囊出水口，5为电源插头，6为管路。
具体实施方式
实施例1：
便携式太阳能净水装置包含有太阳能光伏发电装置2以及净水装置两部分，太阳能光伏发电装置2包括太阳能电池组件204、储能电池207、充放电控制电路210以及供电控制电路211，净水装置包含水泵、储水装置、储气装置3、水过滤装置、紫外杀菌装置和臭氧消毒装置，太阳能电池组件204吸收太阳能转化成电能，通过充放电控制电路210给储能电池207蓄电，再通过供电控制电路211分别给净水装置中的水泵、紫外杀菌装置、臭氧消毒装置供电，完成水净化过程。
便携式太阳能净水装置是一具有背带108和提手107的便携式箱子或背包，可背可提，有箱体101和箱盖102，箱盖102可以打开，箱盖102上有气囊袋106，箱体101上固定有设备袋105，净水囊袋104和原水囊103袋并排固定在设备袋105上面构成储水装置，储气装置3放置在气囊袋106内，太阳能光伏发电装置2安装在气囊袋106外侧，储水装置中的原水囊401和净水囊408分别放在原水囊袋103和净水囊袋104内，水泵402、水过滤装置、紫外杀菌装置和臭氧消毒装置均放置在设备袋内。水过滤装置可以采用活性碳过滤器404，也可以采用其它可以滤除病毒、细菌及其他杂物和有害元素的过滤器；紫外杀菌装置采用紫外杀菌器，也可以采用其它可以杀除病毒、细菌的杀菌器；臭氧消毒装置包括臭氧发生器407和臭氧消毒器406。
太阳能光伏发电装置2具有聚光装置，聚光装置是将菲涅尔透镜201通过镜面薄膜202粘结在太阳能电池组件204受光面上，阳光照射时通过菲涅尔透镜201聚光后照射到太阳能电池上，可提高太阳能电池的转换效率，获得更多的电能，镜面薄膜202为耐高温高分子柔性材料，在菲涅尔透镜201和太阳能电池中间可以形成气囊，使用时可充气膨胀构成聚光罩，不用时可放气压瘪，减小体积，放置于箱体内。
气囊袋106为立方体形或三棱柱形，外表面上一侧有拉带106-2和拉带扣106-1，另一侧有挂扣106-3，太阳能光伏发电装置2通过其边框205上的挂钩209挂在气囊袋106的挂扣106-3上，拉带106-2可以调节有挂扣106-3一侧面的倾角，从而调整太阳能电池受光面的角度，使太阳能电池组件204能够获得最佳的阳光照射倾角。
原水囊401、净水囊408、储气囊301不使用时均可以压瘪，减小体积和重量，放置于箱体内，便于携带。
实施例2：
用便携式太阳能净水装置净水的工作过程如下：将水过滤及杀菌装置4装在便携箱的箱体101内，
在箱盖102上安装储气装置3，储气装置的侧面设有挂扣106-3和拉带106-2，
开启箱盖（102），将储气装置3上的气囊袋106充气，
聚光型太阳能电池供电装置2安装在气囊袋106的在挂扣106-3上，由菲涅尔透镜201聚光，通过调整拉带106-2的长度调节太阳能电池的角度，
在聚光型太阳能电池供电装置2的背光面设置控制电路，太阳能电池通过控制电路给水泵402、水过滤及杀菌装置4供电，
太阳能电池组件204开始给储能电池208充电，储能电池208充电后给水泵402、紫外杀菌装置、臭氧消毒装置供电，将水泵402与水源相接，原水注入储水装置内，在储气囊301内气体的压力下，原水囊401内的水流经氯消毒器403进入活性碳过滤器404，再进入三级过滤器后进入紫外杀菌装置，然后再进入臭氧消毒装置，最后进入净水袋，完成净水过程，获得可直接饮用水。
净水完毕后，储气装置和储水装置均可拆卸、压瘪，放置在箱体内，便于携带。
实施例3：
便携箱1为厚帆布材料的背包，体积为500mm×400mm×300mm，气囊袋106为长方体，容积为36L，尺寸为400mm×300mm×300mm，缝制在箱盖102上，设备袋105为长方体，容积为40L，尺寸为450mm×350mm×250mm，缝制在箱体101内下表面上，原水囊袋103和净水囊袋104为长方体，容积均为9L，尺寸为200mm×300mm×150mm，并排缝制在设备袋105上外表面，太阳能电池组件204为2W的非晶硅太阳能电池组件，工作电压为17.2V，外形尺寸为300mm×120mm×16mm，菲涅尔透镜201采用PMMA材料，尺寸为400mm×200mm×5mm，聚光后太阳能电池组件204功率可达4W，储能电池207采用12V/1Ah锂离子储能电池，充电控制电路210将储能电池欠压断开点设计为10.5-11.1V，恢复点为13.2-13.5V，充满断开设计为14.1-14.5V，恢复点为13.2V，水泵402采用电压为12V、功率为3.6W、流量为2L/min，氯处理器403由120目的不锈钢丝网制成，活性碳过滤器404分为粗滤、一级过滤、二级过滤三级过滤，紫外杀菌装置405用电压为12V、功率为3.6W的紫外杀菌灯，臭氧发生器407采用电压为12V、功率为1W、臭氧发生量约10mg/h，混合后臭氧含量为0.02mg/L，储气囊301采用高分子柔性材料，容积为17L，尺寸为φ250mm×350mm，原水囊401、净水囊408均采用高分子无毒柔性材料，容积为8L，尺寸为200mm×200mm×200mm，管路6采用软质材料制成，为了给一级过滤器和二级过滤器提供足够的管道压力，在活性炭吸附进水口之前的管道采用内径为8mm的管道，在活性炭吸附出水后的管道采用内径为5mm的管道，供电控制电路211在水泵402开始工作3分钟后水泵402停止工作，然后紫外杀菌装置405、臭氧消毒器406开始工作，9分钟后紫外杀菌装置405关闭，10分钟后臭氧消毒器406关闭，按平均每天4小时光照，可存储电能为16Wh，净水器每次工作时间为10分钟，每次耗能为2.87Wh，可制得可直接饮用水量为6L。
以上结合附图对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (13)
1.一种便携式太阳能净水装置，包括便携箱和水过滤及杀菌装置及太阳能电池供电装置，其特征在于还包括：安装在箱盖（102）上的聚光型太阳能电池供电装置（2）和储气装置（3）；及
安装在便携箱内的水过滤及杀菌装置（4），且由聚光型太阳能电池供电装置（2）供电； 聚光型太阳能电池供电装置（2）安装在储气装置（3）的气囊袋上；开启箱盖（102），储气装置（3）上的气囊袋充气；气囊袋支撑聚光型太阳能电池供电装置（2）的太阳能电池受光，且由菲涅尔透镜（201）聚光。
2.根据权利要求1所述的一种便携式太阳能净水装置，其特征在于所述聚光型太阳能电池供电装置（2）包括由太阳能电池及边框（205）构成的太阳能电池组件（204）。
3.根据权利要求2所述的一种便携式太阳能净水装置，其特征在于所述太阳能电池组件的受光面与菲涅尔透镜（201）之间设有镜面薄膜（202），该镜面薄膜充气后形成聚光罩。
4.根据权利要求1所述的一种便携式太阳能净水装置，其特征在于所述的气囊袋（106）的侧面设有挂扣（106-3），该挂扣（106-3）上装有聚光型太阳能电池供电装置（2）。
5.根据权利要求1所述的一种便携式太阳能净水装置，其特征在于气囊袋（106）的侧面还设有长度可调的、可调整太阳能电池组件角度的拉带。
6.根据权利要求1所述的一种便携式太阳能净水装置，其特征在于所述聚光型太阳能电池供电装置（2）设有控制电路，该控制电路包括由充放电控制电路（210）连接的供电控制电路（211）和储能电池（208）。
7.根据权利要求6所述的一种便携式太阳能净水装置，其特征在于所述水过滤及杀菌装置包括由供电控制电路（211）连接的水过滤装置、紫外杀菌装置和臭氧消毒装置。
8.一种用便携式太阳能净水装置净水的方法，将水过滤及杀菌装置（4）装在便携箱的箱体内，其特征在于开启箱盖（102），在箱盖（102）上安装储气装置（3），将储气装置（3）的气囊袋（106）充气；聚光型太阳能电池供电装置（2）安装在气囊袋（106）的挂扣上，由菲涅尔透镜（201）聚光；在聚光型太阳能电池供电装置（2）的背光面设置控制电路，太阳能电池组件通过控制电路给水泵（402）、水过滤及杀菌装置（4）供电；水泵与水源相接，将原水注入储水装置内；储水装置内的水在储气装置内气体的压力下流经水过滤及杀菌装置（4），经杀菌、消毒后，进入净水袋，制得直接饮用水；净水完毕，将储水装置和储气装置拆卸、压瘪，放置在箱体内；关闭箱盖，以便携带。
9.根据权利要求8所述的一种用便携式太阳能净水装置净水的方法，其特征在于所述菲涅尔透镜（201）与太阳能电池受光面之间设有镜面薄膜（202），该镜面薄膜充气后形成聚光罩。
10.根据权利要求8所述的一种用便携式太阳能净水装置净水的方法，其特征在于所述储气装置的气囊袋（106）上还设有拉带（106-2），通过调整拉带的长度调节太阳能电池组件受光面的角度。
11.根据权利要求8所述的一种用便携式太阳能净水装置净水的方法，其特征在于所述太阳能电池组件受光发电，通过充放电控制电路和供电控制电路为水泵和杀菌装置供电，充放电控制电路上还连接有储能电池。
12.根据权利要求11所述的一种用便携式太阳能净水装置净水的方法，其特征在于所述杀菌装置是由连接在供电控制电路上的紫外杀菌装置和臭氧消毒装置构成。
13.根据权利要求8所述的一种用便携式太阳能净水装置净水的方法，其特征在于所述储气装置（3）的气囊袋（106）呈立方体形或三棱柱形。
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