CN102730777B - 一种水净化器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水净化器，包括可密闭的集热器(4)、至少一根与所述集热器(4)连通的导出管(7)；还包括聚光面朝向所述集热器(4)的聚光部件(10)。本发明所提供的水净化器包括聚光面朝向集热器的聚光部件，该聚光部件可以将较范围内的太阳能收集并反射于集热器，从而既可以有效地利用更多的太阳能，从数量上扩大了能量的来源，又提高了能量密度从而可以更集中地对待净化水体的局部进行加热，有利于净化效率的提高。

Description

一种水净化器
技术领域
本发明涉及水净化技术领域，特别涉及一种适用于室外环境使用的水净化器。
背景技术
在很多场合下人们需要对水体进行净化处理。例如，在野外活动作业时，常常需要使用和饮用纯净的水，但很多情况下自身携带饮用水不太方便，或是所携带的饮用水数量有限，难以满足需要。
在室外，可以通过太阳能对待净化水体进行加热蒸馏，然后即可收集到较为纯净的冷凝水；这是一种比较环保节能的水处理方法，日益受到重视。
请参考图1，图1为一种典型的水净化器的结构示意图。
该种典型的水净化器包括多个集热管01，集热管01通过进水管03与待处理水箱02连通，并通过冷凝管04净水水箱05连通。集热管01的管口朝下，且管口位置设置密封塞。进水管03与冷凝管04均穿过所述密封塞并伸入集热管01中。显然，在集热管01中，进水管03管口的高度应适当低于冷凝管04管口的高度。
待处理水箱02中水质较差的原始水体通过进水管03进入集热管01中，并在集热管01内被来自太阳光的热能加热并蒸馏，蒸馏后的纯净水蒸气进入冷凝管04后，高温水蒸汽被冷凝成纯净水，最终流入净水水箱05中，从而完成水净化过程。
但是，上述水净化器的集热管的热收集速度较慢，能够达到的温度也较低，净化水的效率较低，难以满足实际使用需要。
当然，即使不是在野外，也存在一些需要就地取材生产纯净水的场合，例如，当市政供水系统临时发生故障或者受污染时，也需要实施上述净化处理。且随着生活水平的提高，现在越来越多的人意识到纯净的饮用水的重要性。目前市场上也推出了各种各样的净水器。其中大多是通过过滤器、向待净化水源中添加净化剂、电加热等方式进行水净化。
其中，过滤器自身的堵塞对待净化水源造成二次污染，且不易维护。净化剂本身对待净化水源也是一种二次污染，难以控制向待净化水源中净化剂的添加量。电加热类型的水净化器则耗费太多能源，且加重水体钙化现象。
发明内容
本发明的目的是提供一种环保的水净化器，其热收集效率较高、设备安装和维护方式简单，从而能够高效率地处理待净化水体。
为解决上述技术问题，本发明提供一种水净化器，包括可密闭的集热器、至少一根与所述集热器连通的导出管，还包括聚光面朝向所述集热器的聚光部件；
所述聚光部件由基座可转动地支撑；
所述聚光部件和所述基座通过安装于两个连接板之间的铰接轴连接，所述铰接轴的轴线水平设置；或
所述聚光部件和所述基座通过球铰连接；
所述导出管自所述集热器的底部伸入所述集热器的内部，并穿出所述集热器的液面；
还包括进水管，用于连通所述集热器和待净化水源，所述进水管的出口端位于所述集热器内的液面以下。
优选地，所述聚光部件连接支撑架，所述支撑架通过轴线水平设置的连接轴可转动地支撑所述集热器，且所述连接轴的轴线平行于所述聚光部件绕所述基座转动的轴线。
优选地，所述聚光部件与所述基座之间设有驱动两者相对转动的驱动部件；所述水净化器还包括控制装置和光敏感应器，所述控制装置根据来自所述光敏感应器的太阳角度信号控制所述驱动部件，以便所述聚光部件的聚光面垂直当前的入射光线。
优选地，还包括补水容器；所述进水管的进水口连通所述补水容器。
优选地，所述进水管的进水口上安装有漏斗。
优选地，还包括储水容器，所述导出管的出口端位于所述储水容器中。
优选地，所述集热器包括具有开口端的壳体，所述开口端通过密封部件封闭，所述进水管的出口端和所述导出管的进口端分别穿过所述密封部件并伸入所述集热器中。
优选地，所述聚光面的聚光焦点位于所述集热器的底部，所述聚光部件的表面设有反射膜，所述集热器的外表面涂有吸热材料。
本发明所提供的水净化器包括聚光面朝向集热器的聚光部件，该聚光部件可以将较范围内的太阳能收集并反射于集热器，从而达到两方面的效果：其一，可以有效地利用更多的太阳能，从数量上扩大了能量的来源，从而提高蒸馏效率；其二，即使不考虑太阳能收集范围的扩大，设置聚光部件还可以把太阳光聚集在较小的范围内，提高了能量密度从而可以更集中地对待净化水体的局部进行加热，局部水体(例如表面部分的水体)温度较高甚至沸腾可以有效提高蒸发效率，最终也有利于净化效率的提高。
在一种具体的实施方式中，所述聚光部件由基座可转动地支撑，且转动的轴线水平；所述聚光部件连接支撑架，所述支撑架通过轴线水平设置的连接轴可转动地支撑所述集热器，且所述连接轴的轴线平行于所述聚光部件绕所述基座转动的轴线。这样，不但可以根据太阳角度的变化及时调整聚光部件的朝向，而且还可以避免调整过程中集热器中的待净化水体溢出，使操作过程更为方便、可靠。
在另一种具体的实施方式中，所述聚光部件与所述基座之间设有驱动两者相对转动的驱动部件；所述水净化器还包括控制装置和光敏感应器，所述控制装置根据来自所述光敏感应器的太阳角度信号控制所述驱动部件，以便所述聚光部件的聚光面垂直当前的入射光线。这样，可以实现聚光部件的朝向自动跟踪太阳角度，从而既避免了频繁的人工操作，又改善了聚光部件角度调整的及时性和准确性。
附图说明
图1为一种典型的水净化器的结构示意图；
图2为本发明第一种具体实施方式所提供的水净化器的结构示意图；
图3为本发明第二种具体实施方式所提供的水净化器的结构示意图；
图4为本发明第三种具体实施方式所提供的水净化器的结构示意图；
图5为图4所示水净化器侧视机构示意图(局部)；
图6为本发明第四种具体实施方式所提供的水净化器的结构示意图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种水净化器，包括可密闭的集热器、至少一根与集热器连通的导出管，还包括聚光面朝向所述集热器的聚光部件。其热收集效率较高，从而能够高效率地处理待净化水体。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图2，图2为本发明第一种具体实施方式所提供的水净化器的结构示意图。
在第一种具体实施方式中，本发明所提供的水净化器的集热器4为集热瓶，当然，集热器4的具体形式与本发明的核心内容无关，采用其他任何现有的具体集热形式均可；如实施例所示，集热器4包括具有开口端的壳体，所述开口端通过密封部件封闭。除了外接管路外，集热器4应能够密封，以避免蒸汽泄露。
该水净化器还包括一根或者更多的导出管7，该导出管7的进口端穿过密封部件并伸入集热器4中与集热器4连通。显然，具体使用时应使导出管7的进口与集热器4的底部保持适当的距离，从而使得集热器4中注入适量的待净化水体后，导出管7的进口位于水面以上。
集热器4的外表面还可以涂吸热材料，从而形成吸热涂层，以便集热器4尽可能充分吸收太阳光。
集热器4的下方设有聚光部件10，用以使更多地太阳光射向集热器4，同时，也提高了能量密度；此时，聚光部件10的聚光焦点可以位于集热器4的底部。
当然，集热器4与聚光部件10的位置关系也并非一定按照图1所示设置，根据具体场合，设置在侧面等其他位置在理论上也是可行的。
聚光部件10具体可以选用图2所示的碟式聚光镜，也可以选用其他常规的聚光部件。
聚光部件10的表面还可以设置反射膜，以减少反射过程中能量的损失。
该水净化器还包括了可选的储水容器8，并使导出管7的出口端位于储水容器8中。当然，虽然不是必要的，但设置储水容器8可以使水净化器的使用过程更为方便一些。
可以在上文所述具体实施方式的基础上进一步进行改进。需要指出的是，下文所提出的各进一步的改进，都可以单独或者共同结合于之前所述的具体实施方式中，除非在技术上存在相抵触之处。
请参考图3，图3为本发明第二种具体实施方式所提供的水净化器的结构示意图。这种具体实施方式在水净化原理和结构方面与实施例1基本相同，不同点在于：
水净化器还可以包括进水管1，进水管1的出口端穿过密封部件并伸入集热器4中与集热器4连通。本实施例中，进水管1用于连通集热器4和待净化水源。
进水管1的位于集热器4中的出口端应低于导出管7的入口端适当距离，这样在向集热器4中注入适量待净化水体后可以使进水管1的出口端没入水中，而使导出管7的入口端位于水面之上。这样，可以避免蒸汽自进水管1泄露。
进水管1可以采用与导出管7相同的方式伸入集热器4中。
进水管1的进口端可以直接与下文即将描述的补水容器2连通以直接获得水源，也可以与漏斗18连接，从而通过漏斗18补水。
漏斗18可以独立设置，即其与进水管1可以分离；两者也可以是一体式结构，从而减少部件数目，有利于迅速完成组装，提高了使用的便利性。
上述实施例一和实施例二中所述的水净化器适用于野外，其结构简单，组装方便，且水净化效率高。
请参考图4、图5和图6，图4为本发明第三种具体实施方式所提供的水净化器的结构示意图，图5为图4所示水净化器侧视机构示意图(局部)，图6为本发明第四种具体实施方式所提供的水净化器的结构示意图。
在另一种具体实施方式中，本发明重点改进了聚光部件10的设置方式。
聚光部件10可以由基座15支撑，从而安放于地面16或者其他能够接受光照的位置。
为了适应不断发生变化的阳光入射角，可以将聚光部件10与基座15的连接方式设置为可转动，即聚光部件10能够在外力(人力或者电机等设备的驱动力)的作用下相对于基座15旋转适当的角度，并且，上述旋转过程中的转动轴线应保持水平。
聚光部件10与基座15具体可以通过安装于两个连接板14之间的铰接轴13连接，此时须注意按照上段所述设置其轴线；如图6所示，聚光部件10与基座15也可以通过球铰19连接，此时即使不专门设计，聚光部件10与基座15也能够按照预定的方向转动。
这样，随着太阳角度的改变，可以以相同的方向和幅度旋转聚光部件10，从而使其聚光面始终垂直于当前的入射光线，以尽可能多地收集太阳能。
可以理解，如果聚光部件10与基座15通过图6所示的球铰19连接，水净化器还可以适应因纬度不同或者季节交替而形成的太阳高度变化(对应于太阳角度变化)。如果聚光部件10与基座15通过图4和图5所示的铰接轴13连接，此时再设置一个与铰接轴13垂直的铰接轴即可同样使水净化器适应于太阳位置变化。
还可以对聚光部件10与集热器4的连接方式进行改进，当然，这并不意味着两者必然连接于一体。
集热器4可以通过支撑架6支撑于聚光部件10上。支撑架6与聚光部件10可以固定连接，使前者能够随着后者的转动而转动。然而，集热器4与支撑架6之间却优选可转动地连接。
具体而言，支撑架6可以通过连接轴可转动地支撑集热器4，该连接轴的轴线应水平设置，并且所述连接轴的轴线平行于聚光部件10绕基座15转动的轴线。这样，当聚光部件10以及支撑架6转动的过程中，集热器4可以始终保持水平状态，在根据太阳角度的变化及时调整聚光部件10的朝向的同时，还可以避免调整过程中集热器4中的待净化水体溢出，使操作过程更为方便、可靠。
如果聚光部件10的角度调整完全依赖人工进行，则其及时性、准确性都会偏低，同时也增加了操作的复杂度。
为此，可以进一步设置电机等驱动部件12，使聚光部件10相对于基座15的转动由驱动部件12来完成。此外，还可以设置光敏感应器11，以及与光敏感应器11和驱动部件12连接的控制装置；连接的方式可以是线路连接，也可以是依赖无线通讯技术的信号连接。
光敏感应器11能够实时采集当前的太阳角度信号，并将其传送至所述控制装置，所述控制装置继而控制驱动部件12启动或者关闭，以使聚光部件10的聚光面始终垂直当前的入射光线。
此外，如图4-6所示，导出管7还可以自集热器4的底部伸入其中，这样，水蒸汽在导出管7中凝结所释放的热量可以被集热器4中的待加热水体吸收，提高了对太阳能的利用效率。
最后，本发明所提供的水净化器还可以包括补水容器2，此时可以将进水管1的进水口直接连通补水容器2，以便于补水操作。
上述的实施例三和实施例四中的水净化器适用于日常生活使用，其结构简单，安装和维护非常方便，且采用太阳能对待净化水体加热蒸发后取其水蒸气作为饮用水。无需二次加热即可饮用。
以上对本发明所提供的水净化器进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种水净化器，包括可密闭的集热器(4)、至少一根与所述集热器(4)连通的导出管(7)，其特征在于，还包括聚光面朝向所述集热器(4)的聚光部件(10)；
所述聚光部件(10)由基座(15)可转动地支撑；
所述聚光部件(10)和所述基座(15)通过安装于两个连接板(14)之间的铰接轴(13)连接，所述铰接轴(13)的轴线水平设置；或
所述聚光部件(10)和所述基座(15)通过球铰(19)连接；
所述导出管(7)自所述集热器(4)的底部伸入所述集热器(4)的内部，并穿出所述集热器(4)的液面；
还包括进水管(1)，用于连通所述集热器(4)和待净化水源，所述进水管(1)的出口端位于所述集热器(4)内的液面以下。
2.根据权利要求1所述的水净化器，其特征在于，所述聚光部件(10)连接支撑架(6)，所述支撑架(6)通过轴线水平设置的连接轴可转动地支撑所述集热器(4)，且所述连接轴的轴线平行于所述聚光部件(10)绕所述基座(15)转动的轴线。
3.根据权利要求2所述的水净化器，其特征在于，所述聚光部件(10)与所述基座(15)之间设有驱动两者相对转动的驱动部件(12)；所述水净化器还包括控制装置和光敏感应器(11)，所述控制装置根据来自所述光敏感应器(11)的太阳角度信号控制所述驱动部件(12)，以便所述聚光部件(10)的聚光面垂直当前的入射光线。
4.根据权利要求3所述的水净化器，其特征在于，还包括补水容器(2)；所述进水管(1)的进水口连通所述补水容器(2)。
5.根据权利要求3所述的水净化器，其特征在于，所述进水管(1)的进水口上安装有漏斗(18)。
6.根据权利要求4或5所述的水净化器，其特征在于，还包括储水容器(8)，所述导出管(7)的出口端位于所述储水容器(8)中。
7.根据权利要求3所述的水净化器，其特征在于，所述集热器(4)包括具有开口端的壳体，所述开口端通过密封部件封闭，所述进水管(1)的出口端和所述导出管(7)的进口端分别穿过所述密封部件并伸入所述集热器(4)中。
8.根据权利要求1-5、7任一项所述的水净化器，其特征在于，所述聚光面的聚光焦点位于所述集热器(4)的底部，所述聚光部件(10)的表面设有反射膜，所述集热器(4)的外表面涂有吸热材料。
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