CN104355427B - 一种便携式生饮水器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种便携式生饮水器，包括净化单元，其包括滤芯，滤芯包括内芯和微滤膜，滤芯的内部空间构成供水通过的通道；净化单元还包括设置在滤芯的内部空间内的吸附材料；生饮水器还包括用于对滤芯进行反冲洗的反洗打气筒、高压水枪、RO反渗透装置以及操作装置，高压水枪的一端具有水进出口，该水进出口分别通过第一管道和第二管道与滤芯的通道和RO反渗透装置的进水口相连通，高压水枪可以提供水通过RO反渗透装置所需要的压力。本发明生饮水器适用于过滤恶劣水体和海水淡化且结构简单、便于携带，操作省力。

Description

一种便携式生饮水器

技术领域

本发明属于饮用水处理设备领域，具体涉及一种便捷式无动力生饮水器，该装置无需电力供给，可过滤掉细菌与病毒，去除水中异味异色物质和盐分，获得可直接饮用的清洁淡水。

背景技术

众所周知，万物生灵离不开水，人类生存更加离不开淡水，而覆盖在地球表面的水源70％都是不可直接饮用的海水。几千年来，人类一直尝试着各种办法，想要将苦咸的海水转化为可以直接饮用的淡水。特别是海难救生艇、渔民、海岛上生存的人、驻扎在国界边缘的哨兵等人群迫切希望能够通过一种快捷方便的途径轻松地获得淡水。

目前海水淡化方法有低温蒸馏、RO膜渗透、电解法等，这些方法均需要外加如电力和燃料等能量和复杂庞大的设备，并且这些方法不能直接将海水转换为可以直接引用的清洁淡水。同时，现有市场上的生饮水机多用于家用，这些生饮水机一般能除去生水中的大部分杂质，能够满足人们普通生活对饮用水的需求，但对于野外生存、自然灾害或战地供应等恶劣环境条件，尤其当无电力供给时，普通生饮水机难以满足要求。此外，对于包括生饮水机在内的水净化设备普遍存在滤芯容易堵塞的问题，因此，必须对滤芯进行清洗以免影响使用效果和效率以及缩短使用寿命，但是现有的生饮水机都只能在不产水时将滤芯拆下清洗，非常不便，而且在环境恶劣地方，通常无法获得清洗滤芯所需要的干净的水。

中国发明专利ZL 201010572017.6公开了一种除重金属抗堵塞的生饮水机，其包括具有进水口和出水口的筒体、沿筒体的高度方向滑动地设置的活塞杆、固定在活塞杆上的活塞、设置在筒体底部的一级净化单元、位于一级净化单元上方的二级净化单元，在一级净化单元和二级净化单元之间的隔板上设有孔径较小的通孔，该生饮水机在使用时，一次可以获得约80％的纯净水，而另20％的水通过所述孔径较小的通孔回流到一级净化单元对其所截留的杂质进行反冲洗。该专利的生饮水机只适用于比较清洁的自然水体，只能去除微量重金属，拦截病毒和微生物，一旦遇到水体中存在可溶性污染物、化学污染物，重色度重味等比较恶劣的野外水体，比如山洪暴发或地下矿井爆发等情况下的水体，则过滤后无法达到饮用水标准，工作能力相对较低，操作也比较费力，且该装置不适于海水。此外，虽然其与传统的生饮器相比，该生饮器的滤芯相对不易堵塞，提高了净化效率，但是通过回流的少量水进行反冲洗的实际效果对于恶劣环境下的生水净化并不是很理想，往往不能使滤芯得到非常好的清洗，因此，实际中还是会出现堵塞，而且一部分净化水用于反冲洗，降低了产水效率。

综上所述，现有的生饮水器存在膜容易堵塞，不适于水源为恶劣水体和海水的情况。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种适用于过滤恶劣水体和海水淡化且结构简单、便于携带的便携式生饮水器。

本发明同时提供一种获得饮用水的方法。

为解决以上技术问题，本发明采取的一个技术方案是：

一种便携式生饮水器，包括：

净化单元，其包括滤芯，滤芯包括内芯和设置在内芯外围的微滤膜，滤芯的内部空间构成供水通过的通道；

所述净化单元还包括设置在滤芯的内部空间内的吸附材料；生饮水器还包括用于对滤芯进行反冲洗的反洗打气筒、高压水枪、RO反渗透装置以及操作装置，高压水枪的一端具有水进出口，该水进出口分别通过第一管道和第二管道与滤芯的通道和RO反渗透装置的进水口相连通，高压水枪可以提供水通过RO反渗透装置所需要的压力。

进一步地，在第一管道和第二管道上分别设有单向阀。

进一步地，反洗打气筒通过第三管道与滤芯的通道相连通，且在第三管道上设有开关，第一管道的一端部、第三管道的一端部同时连接在滤芯的同一端部上，或者第一管道、第三管道彼此连接，且其中一个的一端部连接在滤芯的一端部上。

进一步地，反洗打气筒包括下端部具有所述出气口的筒体、下端部垂直插设在筒体内且沿着筒体的高度方向能够滑动地设置的活塞杆、固定设置在活塞杆的上端部上且与筒体的内壁密封连接的活塞、连接在活塞杆的上端部的打气手柄、设置在筒体内且位于活塞下方的单向阀。

根据本发明，所述RO反渗透装置采用海水淡化去盐专用RO膜或淡水RO膜，RO反渗透装置的RO膜的产水流量优选为4～6L/h。

进一步地，高压水枪包括枪体、活塞拉杆和固定设置在活塞拉杆的一端部的活塞，活塞拉杆的一端部自枪体的一端垂直插设到枪体内且沿着枪体的长度方向能够滑动地设置，操作装置与活塞拉杆的另一端部连接。

优选地，高压水枪的活塞的横截面积为7-25cm²。

根据本发明，所述操作装置优选使用利用杠杆原理设计的装置。

根据本发明的一个具体且优选方面，所述操作装置包括底支架、一端部能够转动地设置在底支架上的杠杆，活塞拉杆的所述另一端部与杠杆相转动连接，枪体的另一端部与底支架相转动连接，其杠杆与底支架的连接处、杠杆与活塞拉杆的连接处之间的距离为杠杆长度的1/3～1/12。

优选地，所述杠杆为长度可以调节的伸缩杆，如此可以根据实际需要来调节其长度。

优选地，当以海水为水源时，所述RO反渗透装置采用海水淡化去盐专用RO膜，此时，将杠杆的长度设置为较长例如其长度是杠杆与底支架的连接处、杠杆与活塞拉杆的连接处之间的距离的9～10倍，此时，可通过手压来操作产水。当以淡水为水源时，所述RO反渗透装置采用普通淡水RO膜，此时，将杠杆的长度设置为较短例如其长度是杠杆与底支架的连接处、杠杆与活塞拉杆的连接处之间的距离的3～4倍，此时，可通过脚踩来操作产水。

优选地，在底支架杠杆的所述一端部之间设有用于使杠杆趋向于远离底支架的复位弹簧，如此可以便于操作，节省用力。

根据本发明，所述微滤膜是已知的，可以过滤除去水中的SS、细菌、微生物、病毒胶团等污染物。微滤膜的孔径通常为0.03～0.45微米，优选为0.03～0.1微米。

根据本发明，所述吸附材料可以是任何适于水处理的吸附材料，包括但不限于活性炭、活化沸石、活性氧化铝等。作为本发明的一个具体且优选实施方案，所述吸附材料包括活性炭、活化沸石和活性氧化铝中的至少二种，以除去水中含有的重金属、氨氮等污染物。

本发明采取的又一技术方案是：一种采用上述的便携式生饮水器获得饮用水的方法，其以淡水或海水为水源，包括如下步骤：

(1)将净化单元置入水源中；

(2)操作所述操作装置以驱动高压水枪，使高压水枪吸水，在高压水枪的作用下，水经过净化单元被净化并且经第一管道被抽入到高压水枪内；

(3)操作所述操作装置以驱动高压水枪，使高压水枪排水，从高压水枪排出的水经第二管道进入RO膜反渗透装置并通过RO反渗透膜进行分离，得到可以直接饮用的饮用水；

(4)生饮水器工作一段时间后，利用反洗打气筒向滤芯通道内通入高压气体进行反洗，避免微孔膜堵塞。

由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)现有的生饮水器其净化单元均置于筒体中，微滤膜不易清洗，容易堵塞，本发明将净化单元外置，并连接高压水枪进行产水和反洗打气筒进行气水混合洗，即便在在高浊度废水中长期使用也不会堵塞，保证处理后的水体不带有胶体、SS、微生物等；此外，将净化单元外置，使用时，滤芯置于生水中，一方面，滤芯外移，面积可以增大，提高过滤效果，另一方面，可以通过打气筒等向滤芯内通入高压气体进行高压气和生水混合反洗，产水效率高，反洗效果特别好，即使是恶劣的野外水体，比如山洪暴发或地下矿井暴发等情况的水体，也能快速恢复膜通量；

(2)本发明装置在净化单元后设置RO反渗透装置，除了水分子和离子态的矿物质元素能够通过RO反渗透膜外，溶解在水中的绝大部分盐类\重金属、有机物以及细菌、病毒等无法透过而被截留，无论待过滤的水体是较为洁净的水还是恶劣水体例如含有溶性污染物、化学污染物，重色度重味等水体或为海水/盐水，均可以获得直接可饮用的水。

(3)本发明利用高压水枪将经过净化单元净化后的水体直接打入到RO反渗透装置中，结构和设置简单，通过人力就可以实现产水，无需电力等外加能源。

附图说明

下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步详细的说明：

图1为根据本发明的生饮水器的原理图；

图2为根据本发明的操作装置和高压水枪的连接示意图(高压水枪处于负压高位)；

图3为根据本发明的生饮水器的主视示意图(高压水枪处于负压低位)；

图4为图2的俯视示意图；

图5为根据本发明的反洗打气筒的结构示意图；

图6为根据本发明的净化单元的结构示意图；

其中：

1、净化单元；10、滤芯；10a、内芯；10b、微滤膜；10c、通道；11、吸附材料；

2、高压水枪；20、枪体；21、活塞拉杆；22、活塞；23、排气阀；

3、RO反渗透装置；

4、操作装置；40、底支架；41、杠杆；42、踏板；

5、反洗打气筒；50、筒体；51、活塞杆；52、活塞；53、打气手柄；

a、第一管道；b、第二管道；c、第三管道；K1,K2,K4、单向阀；K3、开关。

具体实施方式

参见图1至图6，本例提供一种生饮水器，其包括净化单元1、高压水枪2、RO反渗透装置3、操作装置4和反洗打气筒5。

净化单元1包括滤芯10和吸附材料11，滤芯10包括内芯10a和设置在内芯10a外围的微滤膜10b，滤芯10的内部空间构成供水通过的通道10c，吸附材料11包括活性炭和活化沸石，它们设置在滤芯10的内部空间内。微滤膜10b的孔径为0.03微米。该净化单元1可拦截水体一切微生物、藻类、胶体，有效去除重金属、氨氮和异味，获得净化的水体。

高压水枪2包括枪体20、活塞拉杆21和固定设置在活塞拉杆21的一端部的活塞22，活塞拉杆21的一端部自枪体20的一端垂直插设到枪体20内且沿着枪体20的长度方向能够滑动地设置，操作装置4与活塞拉杆21的另一端部连接。枪体20的另一端部具有进出水口20a，该进出水口20a分别通过第一管道a和第二管道b与滤芯10的通道10c和RO反渗透装置3的进水口连通，且在第一管道a和第二管道b上分别设有单向阀K1和单向阀K2。高压水枪2可以提供水通过RO反渗透装置所需要的压力。当高压水枪2处于负压低位时，为吸水模式，如图3所示，此时，将活塞拉杆21向外拉，可以将水吸入。当高压水枪2处于负压高位时，为水枪模式，如图2所示，此时，将活塞拉杆21向内压，可以将水以高压排出。此外，在枪体20上设有排气装置，该排气装置包括排气阀23。

RO反渗透装置3采用海水淡化去盐专用RO膜或普通淡水RO膜，具体根据水源来选择。除了水分子和离子态的矿物质元素能够通过RO反渗透膜外，溶解在水中的绝大部分盐类\重金属、有机物以及细菌、病毒等无法透过而被截留。因此，无论待过滤的水体是较为洁净的水还是恶劣水体例如含有溶性污染物、化学污染物，重色度重味等水体或为海水/盐水，均可以获得直接可饮用的水。本例中，生饮水器的产水量设计为4～6L/h，海水淡化去盐专用RO膜或淡水RO膜的尺寸为10寸，可从汇通源泉环境科技有限公司购买。

为了使高压水枪2排出的水能够通过上述的RO反渗透装置3，高压水枪2出水单位压力要大于12kgf，因此，需要非常大的力才能操作高压水枪2的活塞拉杆21。操作装置4的目的就是便于操作高压水枪2所设计。本例中操作装置4主要利用杠杆原理所设计。普通的成人的力气足以操作该操作装置4。操作装置4具体包括底支架40、一端部能够转动地设置在底支架40上的杠杆41，活塞拉杆21的另一端部与杠杆41相转动连接，枪体20的另一端部与底支架40相转动连接。杠杆41与底支架40的连接处A、杠杆41与活塞拉杆21的连接处B之间的距离为杠杆长度的1/3～1/12。杠杆41为伸缩杆，长度可以根据需要调节。例如，当以海水/盐水或混悬淡水为水源时，RO反渗透装置3采用海水淡化去盐专用RO膜，必须要较高压力才能使水透过RO膜，此时，可以将杠杆41的长度设置为较长，例如其长度是杠杆41与底支架40的连接处A、杠杆41与活塞拉杆21的连接处之间的距离的9倍(杠杆比例为9：1)，此时，可通过手压来操作产水。例如，当以普通淡水为水源时，RO反渗透装置采用普通淡水RO膜，此时，使水通过RO膜需要的压力相对较小，可将杠杆41的长度设置为较短例如其长度是杠杆41与底支架40的连接处A、杠杆41与活塞拉杆21的连接处之间的距离的3倍(杠杆比例3：1)，此时，可通过脚踩来操作产水。为便于脚踩，可以在杠杆41的端部设置踏板42。此外，为了操作省力，在杠杆41与底支架40之间设有复位弹簧。

反洗打气筒5包括下端部具有出气口的筒体50、下端部垂直插设在筒体50内且沿着筒体50的高度方向能够滑动地设置的活塞杆51、固定设置在活塞杆51的上端部上且与筒体50的内壁密封连接的活塞52、连接在活塞杆51的上端部的打气手柄53、设置在筒体50内且位于活塞52下方的单向阀K4。反洗打气筒5的出气口处连接第三管道c的一端部，第三管道c的另一端部与第一管道a连接，且在第三管道e上设有开关K3。当生饮水器产水时，开关K3关闭，高压水枪2工作；当需要清洗滤芯10时，高压水枪2停止工作，将开关K3打开，利用反洗打气筒5向滤芯30内通入高压气体，在气洗和水洗的双重反洗下，滤芯10迅速恢复其膜通量，可结束打气，进行产水。

本发明的生饮水器使用如下。

一、待过滤的水体为普通的淡水的使用方法

1)将净化单元1放入待过滤水体中，置于液面以下。

2)打开操作装置4，其带动活塞拉杆21向枪体20外运动直至外端，此过程中，单向阀K1自动打开，水体经过净化单元1净化后从通道10c、第一管道a、进出水口20a进入枪体20内，高压水枪2处于负压高位；

3)调节杠杆41比例为3：1，向下踩压踏板42，使活塞拉杆21向枪体20内运动直至内端，此过程中，单向阀K2自动打开，从进出口水20a排出单位压力大于12kgf的高压水体，该高压水体经过RO反渗透膜分离后，从纯水出口排出，实现产水，该水可以直接饮用。当活塞拉杆21运动至枪体20内端后，放开踏板42，杠杆41在复位弹簧的作用下自动往上运动，此过程中，单向阀K1自动打开，高压水枪2内吸水，再踩踏踏板42进行产水，如此反复，直到获得需要量的水。本步骤中，踏板42上需要约至少30kgf的脚踩力，通过杠杆可以输入90kgf的力，以高压水枪的活塞面积为8cm²计算，可以提供不小于10kg/cm²的产水压力，完全能够保证RO产水。

3)生饮水器工作一段时间后，滤芯膜通量减少或堵塞时，停止产水，对滤芯10进行反洗，具体操作是：打开第三管道上的开关K3，通过反洗打气筒5，向滤芯10内通入高压气体，待滤芯10上的微滤膜恢复膜通量后，结束反洗，关闭开关K3，此时可继续产水，产水前，通过排气装置23进行排气。

4)不需要工作时，将高压水枪2的活塞拉杆22压到枪体20的最内端，将反洗打气筒5塞到底支架40内，整个装置收折，以便于携带。

二、待过滤的水体为较为恶劣的淡水(混悬水)时的使用方法

1)将净化单元1放入待过滤水体中，置于液面以下。

2)打开操作装置4，其带动活塞拉杆21向枪体20外运动直至外端，此过程中，单向阀K1自动打开，水体经过净化单元1净化后从通道10c、第一管道a、进出水口20a进入枪体20内，高压水枪2处于负压高位；

3)调节杠杆41比例为9：1，手动向下压杠杆41，使活塞拉杆21向枪体20内运动直至内端，此过程中，单向阀K2自动打开，从进出口水20a排出单位压力大于12kgf的高压水体，该高压水体经过RO反渗透膜分离后，从纯水出口排出，实现产水，该水可以直接饮用。当活塞拉杆21运动至枪体20内端后，放开踏板42，杠杆41在复位弹簧的作用下往上运动，此过程中，单向阀K1自动打开，高压水枪2内吸水，再踩踏踏板42进行产水，如此反复，直到获得需要量的水。本步骤中，需要约至少20kgf的臂力，通过杠杆可以输入180kgf的臂力，以高压水枪的活塞面积为10cm²计算，可以提供不小于18kg/cm²的产水压力，完全能够保证RO产水。

3)生饮水器工作一段时间后，滤芯膜通量减少或堵塞时，停止产水，对滤芯10进行反洗，具体操作是：打开第三管道上的开关K3，通过反洗打气筒5，向滤芯10内通入高压气体，待滤芯10上的微滤膜恢复膜通量后，结束反洗，关闭开关K3，此时可继续产水，产水前，通过排气装置23进行排气。

4)不需要工作时，将高压水枪2的活塞拉杆22压到枪体20的最内端，将反洗打气筒5塞到底支架40内，整个装置收折，以便于携带。

三、待过滤的水体为海水或盐水时的使用方法

与第二项基本相同，不同处在于，其中RO反渗透装置采用的RO膜为海水淡化去盐专用RO膜。本步骤中，需要约至少20kgf的臂力，通过杠杆可以输入180kgf的力，以高压水枪的活塞面积为10cm²计算，可以提供不小于18kg/cm²的产水压力，完全能够保证RO产水。

应用实例

对本发明的生饮水器和其他水过滤材料的水处理效果进行测试，具体见表1。

表1

以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种便携式生饮水器，包括：

净化单元，其包括滤芯，所述滤芯包括内芯和设置在所述内芯外围的微滤膜，所述滤芯的内部空间构成供水通过的通道；

其特征在于：

所述净化单元还包括设置在所述滤芯的内部空间内的吸附材料；所述的生饮水器还包括用于对所述滤芯进行反冲洗的反洗打气筒、高压水枪、RO反渗透装置以及操作装置，所述高压水枪的一端具有水进出口，所述水进出口分别通过第一管道和第二管道与所述滤芯的通道和所述RO反渗透装置的进水口相连通，所述高压水枪可以提供水通过所述RO反渗透装置所需要的压力；

在所述第一管道和第二管道上分别设有单向阀，所述反洗打气筒通过第三管道与所述的滤芯的通道相连通，且在所述第三管道上设有开关，所述的第一管道的一端部、第三管道的一端部同时连接在所述的滤芯的同一端部上，或者所述的第一管道、第三管道彼此连接，且其中一个的一端部连接在滤芯的一端部上；

所述的吸附材料包括选自活性炭、活化沸石和活性氧化铝中的至少二种；

所述的反洗打气筒包括下端部具有出气口的筒体、下端部垂直插设在所述筒体内且沿着所述筒体的高度方向能够滑动地设置的活塞杆、固定设置在所述活塞杆的上端部上且与所述筒体的内壁密封连接的活塞、连接在所述活塞杆的上端部的打气手柄以及设置在所述筒体内且位于所述活塞下方的单向阀；

所述RO反渗透装置采用海水淡化去盐专用RO膜或淡水RO膜，所述的RO反渗透装置的RO膜的产水流量为4~6L/h。

2.根据权利要求1所述的便携式生饮水器，其特征在于：所述高压水枪包括枪体、活塞拉杆和固定设置在所述活塞拉杆的一端部的活塞，所述活塞拉杆的所述一端部自所述枪体的一端垂直插设到所述枪体内且沿着所述枪体的长度方向能够滑动地设置，所述操作装置与所述活塞拉杆的另一端部连接，所述活塞的横截面积为7~25cm²。

3.根据权利要求2所述的便携式生饮水器，其特征在于：所述操作装置包括底支架、一端部能够转动地设置在所述底支架上的杠杆，所述活塞拉杆的另一端部与所述杠杆相转动连接，所述枪体的另一端部与所述的底支架相转动连接，所述杠杆与所述底支架的连接处、所述杠杆与所述活塞拉杆的连接处之间的距离为杠杆长度的1/3~1/12。

4.根据权利要求3所述的便携式生饮水器，其特征在于：所述杠杆为长度可以调节的伸缩杆。

5.根据权利要求3所述的便携式生饮水器，其特征在于：在所述的底支架与所述杠杆的所述一端部之间设有用于使所述杠杆趋向于远离所述底支架的复位弹簧。

6.一种采用权利要求1至5中任一项权利要求所述的便携式生饮水器获得饮用水的方法，其特征在于：所述方法以淡水或海水为水源，包括如下步骤：

（1）将净化单元置入所述水源中；

（2）操作所述操作装置以驱动高压水枪，使高压水枪吸水，在高压水枪的作用下，水经过净化单元被净化并且经第一管道被抽入到高压水枪内；

（3）操作所述操作装置以驱动高压水枪，使高压水枪排水，从高压水枪排出的水经第二管道进入RO膜反渗透装置并通过RO反渗透膜进行分离，得到可以直接饮用的饮用水；

（4）生饮水器工作一段时间后，利用所述反洗打气筒向所述滤芯通道内通入高压气体进行反洗，避免微孔膜堵塞。