CN105143112A - 个人水净化器 - Google Patents

Abstract

在此披露了一种利用卤水产生器、具有板上太阳能电池板和可再充电蓄电池的电路的电解装置以及用于产生消毒溶液的方法。该电路优选地调节从各种能量源接收的功率向该蓄电池充电并调节存储在该蓄电池中的功率以提供适当的功率来最大化消毒溶液的消毒效率。可以利用该板上太阳能电池板和/或可再充电电池作为电源来为其他装置充电或操作其他装置，该其他装置诸如移动电话、PDA、手电筒、GPS系统、或其他此类装置。该装置可以并入一个触摸屏显示器和电子装置，该电子装置为一个电子“水探测器”应用程序用于定位可以制成饮用水的水源。该装置可以并入一种杀生物剂和抗结垢的水过滤器，该水过滤器可以折叠起来以提供一种用于存储的紧凑构形。

Description

个人水净化器

技术领域

本发明涉及个人水净化装置的领域。更具体地，本发明可以提供一种电解消毒剂发生器、一种传感器来确定识别使用者的位置太阳能充电电路、以及一种过滤装置。

背景技术

有效的水处理总体上包括两个过程，过滤和消毒。美国环境保护署和许多国家的监管机构要求饮用水满足清晰度(典型地通过水的浊度测量的以及如比浊法浊度单位(NTU)测量的)的限制，以及还有一直到饮用水水龙头水都具有一种活性消毒剂。自1908年开始消毒活性消毒剂标准一直是氯。许多程序和装置已经被用来处理市政水平、以及个人水平的水。目前地球上有12亿人无法获得安全的饮用水，并且这些人中的许多是在经济金字塔的底端(BOP)。在BOP已经尝试了许多处理策略，但它们都受制于没有可持续的能力。它们都要求一种需要使用者定期补充的消耗的组分。由于支持这种处理方案的持续的成本和配送(logistics)，在BOP的使用者典型地不具有经济资源来继续该处理方案。

对于提供改进的且低成本的使用点(POU)和进入点(POE)的水处理系统存在一种需要，该水处理系统将水过滤并将水消毒，并且是完全可持续的且不要求持续的成本来操作。

发明说明

根据世界卫生组织，世界上每天超过5,000名儿童死于水传播性疾病。超过12亿人还未获得安全的饮用水。诸如世界卫生组织、泛美卫生组织、疾病控制与预防中心(CDC)、UNICEF、USAID、许多非政府组织(NGO)、民间非营利组织、以及私营企业的机构已经进行了许多基层活动来试图解决这个问题。大多数的当前方案涉及包括一种消耗组分的某种形式的处理技术。这些解决方案包括漂白剂的分发如CDC的安全饮水项目，不同组织的过滤系统，包含助絮凝剂和消毒剂的小袋的分发(akaPur小袋)、利用紫外线(UV)光作为消毒剂的装置(其不保持消毒剂残留)、以及各种其他方案。它们的一个共同点是它们要求一种消耗组分，以及支持继续使用该产品的配送车。它们典型地要求最终使用者一些持续的经常性成本，这些最终使用者经常负担不起甚至生活中的基本基础。本发明优选地不要求一种持续使用的有效的消耗品而是使用食盐，食盐被认为是普遍可获得的、并且具有10年或以上的保质期。一旦根据本发明的装置被分发，该装置的继续使用并不要求新的配送车或消耗品(除了食盐)并将是在BOP高度可持续的。

自约2003年，MSR/MIOX净化器已经商业化。此装置是在由Herrington等人的题为便携式水质消毒系统(PortableWaterDisinfectionSystem)的US6,261,464下获得专利的。此装置使用非可再充电电池来电解盐水卤水(saltwaterbrine)溶液以在电解过程中使氯化物转化为氯。虽然此装置已显著地商业销售，使用者反馈表明此装置在商业市场具有几个缺点，包括：1)电池更换要求，2)氯的味道，3)等待时间，4)缺乏微粒去除，5)复杂的指令，以及6)高价位点。

本发明的实例实施例用新的创新、配置、以及操作参数可以解决所有这些缺点。

在一个实例实施例中，该装置包括具有电路的电解池用于测量和控制产生的氧化剂的量以确保适当的消毒剂剂量进入被处理的水中。该装置可以被配置为用于基于最终使用者使用的水容器体积来处理不同的体积。在一个实例实施例中，主电源是利用太阳能电池板作为对电池进行再充电的一种手段的可再充电电池。另外地或可替代地，作为一个实例，电池可以通过USB端口从外部电源进行充电。在一个实例实施例中，板上可再充电电池还可用于为其他外部装置如移动电话、GPS系统、手电筒、或其他可再充电装置供电。在一个实例实施例中，作为一个实例，板上太阳能电池板还可用于对其他外部装置如移动电话或GPS装置再充电。

在该装置的一个实例实施例中，移动电话或个人数字助理(PDA)或计算机能够利用可下载的应用以利用或者在装置之间的系绳缆线，或者在装置之间的无线通信链路(例如，蓝牙)来选择电解装置上的适当的设置并启动该电解装置，以及向移动电话、PDA、或计算机发送有关的操作参数来显示该电解装置的操作参数除其他之外如电池寿命、电解质传导率、或充电状态。

在本发明的一个实例实施例中，该装置并入了一种新的紧凑卤水发生器，该紧凑卤水发生器利用了一个与电解室边对边安装的盐隔室。该盐腔隔容纳常见的氯化钠盐，该盐能够以在该隔室必须用盐再填充之前足以处理许多升水的量来存储。为了产生卤水，将电解池充满水然后密封，例如通过在电解池的顶部装配一个盖。一个水阻挡件(dam)位于该电解池和盐腔室之间，这样使得置于该电解池中的水不容易进入该盐腔室。当该装置旋转时，例如约90度，电解室中的水流过该阻挡件到达该盐腔室。然后使用者可以摇动该装置在该盐隔室中制造盐水卤水。然后将该装置在相反的方向旋转例如约90度，以使盐水卤水流过该坝形件并进入该电解腔室。然后启动该电路以经由流经该控制电路的电流将卤水溶液转化为适当的量的基于氯的氧化剂溶液。

已经开发了用于个人数字助理(PDA)、或移动电话的许多软件应用。应用包括基于GPS的行车路线、音乐选择、测量装置、以及成千上万的其他应用。在明尼苏达州的自然资源部已经开发了应用如“湖探测器(LakeFinder)”应用以帮助人们找到休闲的湖。在英国已经开发了“水到处是水”应用以帮助人们在伦敦找到自来水源从而避免瓶装水的消费。在本发明的一个实例实施例中，水处理装置可以结合显示器(诸如触摸屏显示器)用于使用“水探测器”软件应用，如上面提到的那些。为了支持“水探测器”应用，该处理装置还可以结合一个全球定位系统(GPS)传感器来识别使用者的位置，以及地球上所有水源的位置。该应用可以向使用者显示以下信息如在使用者附近的水源的位置、到每个水源的距离、水源的类型、基于气象数据水在该位置的概率、基于历史的或季节性数据水的品质、以及将有助于使用者找到并用处理装置对水进行处理以达到饮用水标准的其他数据。在“水探测器”应用中的数据库可以由该系统的使用者开发和更新以指示对于每一个水源先前成功的处理方法。

在该装置的一个实例实施例中，该个人净化器还可包括一个紧凑的或可折叠的过滤机构，该机构被集成到该装置，或者另外地或可替代地当使用时可以从该装置移除。折纸技术(将纸折叠成复杂形状的技术)可被用于开发一种处于锥形或杯状的形状，但也可以折叠成扁平的折叠式过滤器用于存储在该装置中。存在多种可以是适合的过滤材料，作为一个实例吸附原水中所有的微生物、以及还有破坏与过滤介质接触的所有微生物的过滤材料可以是适合的。过滤器的消毒特征还可以确保生物膜在存储过程中不会积聚在过滤介质上。

注意下面的讨论是指许多出版物和参考文献。为了科学原理的更完全的背景在此给出了此类出版物的讨论，并且不应被解释为为了专利性判定的目的承认此类出版物是现有技术。

采用尺寸稳定的阳极(DSA)的电解技术已使用了许多年用于生产氯和其他混合氧化剂溶液。尺寸稳定阳极在授予Beer的题为“电极及其制造方法(ElectrodeandMethodofMakingSame)”的美国专利号3,234,110中描述，由此一种贵金属涂层施用在一个钛基体上。

具有隔膜的电解池的一个实例在授予deNora等人的题为“具有隔膜的电解池及其制造方法(ElectrodeCellwithMembraneandMethodforMakingSame)”的美国专利RE32,077中描述，由此使用了一个圆形尺寸稳定阳极，其中用一个隔膜围绕该阳极缠绕，以及一个同轴地围绕该阳极/隔膜组件定位的阴极。

一种具有尺寸稳定阳极而没有隔膜的电解池在授予Gram等人的题为“电解法和用于对水消毒的池(ElectrolyticMethodandCellforSterilizingWater)”的美国专利号4,761,208中描述。

已常规用于氧化剂生产的不同的商业电解池可以利用一种足以产生流动穿过该电解装置的流通配置(加压的或不加压的)。这种配置的池的实例在授予Prasnikar等人的题为“电极和包含该电极的电解池(ElectrodeandElectrolyticCellContainingSame)”的美国专利号6,309,523以及授予Baker等人的题为“用于产生具有增加的臭氧含量的灭菌溶液的电解池(ElectrolyticCellforGeneratingSterilizationSolutionsHavingIncreasedOzoneContent)”的美国专利号5,385,711中描述，以及许多其他隔膜型池。

在其他配置中，氧化剂是在开口式池中生产或者用注射器或泵式装置抽入池中，如在授予Herrington等人的题为“便携式水消毒系统(ortableWaterDisinfectionSystem)”的美国专利号6,524,475中描述。这种装置利用电池和一个内电路来测量被输送到电解池的电流。电路中的不同电子部件和软件对低盐和低电池条件发出警报，并确保向电解池提供足够的电力以确保由该装置产生的氧化剂具有最大的消毒效能。

Herrington等人的题为“便携式水消毒系统(PortableWaterDisinfectionSystem)”的美国专利号6,736,966(其通过引用结合在此)在一个实例中描述了利用池腔室的消毒装置，从而在电解质的电解过程中产生氢气，并提供了通过限制单向阀式装置从该池腔室中排出氧化剂的驱动力。在这种配置中，随着氢气产生未转化的电解质也从池体排出。在相同应用的一个替代配置中，在电解过程中氢气压力包含在池腔室中，但在该池腔室中的压力是受一个弹簧加载的活塞的作用的限制，随着气体体积增加该弹簧加载的活塞继续增加池腔室的体积。最终，开启一个阀机构，并且该弹簧加载的活塞填充池腔室的全部体积，从而迫使氧化剂离开池腔室。

在利用具有贵金属涂层的钛基体作为阳极的电解池中，在阳极表面的pH典型地是低的，在约3的数量级。用电解质中足够高的卤水浓度，以及在阳极表面上足够低的电压电位，在阳极表面生成的氧发生反应以形成次氯酸和其他氯-氧化合物而没有释放氧气。在这些电解池中的典型的阴极可以是由钛，贵金属涂覆的钛，催化剂涂覆的钛，镍基容许物(allows)如哈氏合金、不锈钢，以及在高pH条件下不渗透的其他导电材料组成。关于阴极，氢在阴极表面被释放，在阴极表面上的局部的具有一个高pH值。在电解过程中，尽管在阴极表面上产生氢气，包括金属的阴极在电解过程中不被氧化或另外损坏。随着时间的推移，氢化钛可在裸钛阴极的表面上形成，这可能会在阴极表面导致应力集中。为了排除此氢化物的形成，可将贵金属或催化剂涂层施用到阴极表面以防止当阴极基体包含钛时在该阴极表面上形成氢化钛。

可替代地，阳极和阴极电极可以包括硼掺杂的纳米晶体或超纳米金刚石电极。授予Swain等人的题为硼掺杂的纳米金刚石(BoronDopedNanocrystallineDiamond)的美国专利7,144,753描述了用于电解的电极。在一个替代实施例中，电极可以由硼掺杂的超纳米金刚石构成。金刚石电极的一个优点是能够比常规的尺寸稳定的阳极(DSA)具有远远更高的电流密度，对于与DSA阳极相同的氯生产能力这有利于更小且更低成本的阳极。金刚石电极还能够维持在净化电极中有用的反极性。

一种电解消毒装置可利用氯化钠作为盐(其被转化为卤水)并进行电解以形成次氯酸钠或基于氯的混合氧化剂作为消毒剂。可替代地，该装置可以使用卤素的一些其他形式来产生消毒剂如次氯酸钠、二氧化氯、溴、或可用于消毒的其他此类消毒剂。在一个实例实施例中，在大多数水中的天然氯化物可以用来制造氯用于引入到待处理的水中。向电解池供电的电路可包括一个可再充电电池和用于测量进入电解池室的功率的电路并且由此将电解液中的氯化物和水转化为氯和基于氧的氧化剂成分。所述电路还可以结合过电压、欠电压、过电流、和/或欠电流保护电路以确保在电力的充电或放电过程中该装置不被损坏。所述电路还可以确保电解池的电气条件足以产生对消毒的目的有效的氧化剂。

可再充电电池可使用一个太阳能电池板再充电。可替代地，该能量存储装置可以是一个超级电容器。该装置还可以任选地并入其他装置诸如发光二极管(LED)或用于产生光(以在黑暗环境中监测操作)或信号的电灯泡、用于提供电势以加热电阻电路以产生热或火焰的电气端子、全球定位系统(GPS)定位识别装置、电子罗盘、无线电设备、应急信标转发器、移动电话、数字时钟、照相机、语音或音乐记录器、数据存储设备、或其他这样的电子部件。该装置还可以被配置为用于利用板上太阳能电池板或一体的存储装置(作为实例，电池或超级电容器)对外部装置如移动电话、PDA、或具有可再充电电池的其他装置充电。控制特征还可以包括与PDA的连接或无线连接，该PDA具有一个可以操作并监视消毒装置的特征的可下载的应用。

在本系统的一个实例实施例中，该装置被密封以防止水侵入到该装置的内部，并且可以包括任何外部电连接的防水件以防止与水接触的损坏。该装置还可以并入一个软的外部带以保护该装置免受由于落到固体表面(如混凝土)的损坏。

在本发明的一个实例实施例中，为了处理高度污染的地表水或高浊度水源，该系统包括一个板上的、或可分离的过滤器以提供有待消毒的水的预过滤。在一个实例实施例中，过滤材料可以包括一个多孔板以提供悬浮颗粒或微生物的物理过滤。此外，该过滤材料可以通过并入一种杀生物材料或涂层以最小化过滤介质的污染来制备。

在本发明的一个实例实施例中，为了处理高度污染的地表水或高浊度水源，该系统包括一个板上的(或可分离的)过滤器以提供待消毒的水的预过滤。Xie等人的题为“四元氧化物和含有四元氧化物的催化剂(Quaternaryoxidesandcatalystscontainingquaternaryoxides)”的美国专利号7,901,660描述了氮掺杂的二氧化钛纳米颗粒，当其暴露于光源(包括日光)时通过光化学产生羟基自由基作为消毒剂是有效的。通过将这些材料施用到适当的底物过滤材料，该过滤材料物理地吸收过滤材料中的微生物并且由掺杂的二氧化钛材料所产生的羟基自由基继续进行使所有已经由织物材料捕获的微生物失活。这是通过简单地倾倒水穿过器材料而没有显著的压力损失来实现的。

在本发明的一个实例实施例中，为了处理高度污染的地表水或高浊度水源，该系统包括一个板上的、或可分离的过滤器以提供有待消毒的水的预过滤。LinneaIsta等人，在AmericanChemicalSocietyjournalAppliedMaterialsandInterfaces[美国化学学会杂志应用材料与界面]上公开的题为“共轭的聚合电解质接枝的棉纤维作为‘微捕蝇纸’用于细菌的去除和破坏(Conjugated-Polyelectrolyte-GraftedCottonFibersActas‘MicroFlypaper’fortheRemovalandDestructionofBacteria)”发表的文章描述了结合到织物基底上的共轭的聚合电解质(CPE)，当该织物基底暴露于可见光时通过产生单线态氧作为消毒剂变成有效的。通过将CPE施用到适当的基底过滤材料上，该过滤材料吸附微生物并且光诱导的单线态氧继续进行使所有已经由织物材料捕获的微生物失活。这是在该过滤材料没有显著的压力损失下实现的。

为了提供紧凑的存储，但对过滤水源水有用的形状(即杯形)，本发明的一个实例实施例包括折纸折叠技术来设计在一个紧凑的配置中可反复折叠和展开以供使用或存储的适当的过滤器。

本发明的其他目的、优点和新的特征、以及适用性的进一步范围部分将结合附图在以下详细说明书中陈述，并且部分地将在本领域技术人员查阅以下内容时变得明显，或者可以通过本发明的惯例而得知。本发明的目的和优点可以借助于所附权利要求中特别指出的仪器和组合来实现和获得。

附图简要说明

结合在并构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实例实施例并且与说明书一起用于解释本发明的原理。附图仅用于说明本发明的一个优选实施例的目的，而不应被解释为限制本发明。在附图中：

图1是一个可再充电电池供电的电解消毒装置的四个侧视图。

图2是一个可再充电电池供电的具有一体的水过滤器的电解消毒装置的视图。

图3是一个可再充电电池供电的具有一体的水过滤器的电解消毒装置在展开位置的视图。

图4是一个可再充电电池供电的具有可分离的水过滤器的电解消毒装置在展开位置的视图。

图5是一个可再充电电池供电的具有可分离的水过滤器的电解消毒装置在展开位置的视图，由此该过滤器是一种长方形构形。

图6是一个可再充电电池供电的以简单的低成本配置的电解消毒装置的视图。

图7是一个可再充电电池供电的具有可扩展的太阳能电池板的电解消毒装置的视图。

图8是一个并入了具有水源的定位的GPS的电子地图的电解消毒装置的视图。

图9是一个用于生产盐水卤水的卤水发生器的视图。

图10是一个具有用于存储盐水卤水的单独的容器的电解消毒装置的视图。

图11是一个具有用于存储盐水卤水的一体的容器的电解消毒装置的视图。

本发明的实施模式以及工业实用性

本发明提供了一种太阳能再充电的电解装置，任选地由一个能量存储装置(如可再充电电池或超级电容器)供电，该装置可用于生产消毒剂溶液以使水安全饮用。除了板上太阳能电池板，本发明的实施例可以另外包括一个再充电端口(如USB端口)。所述再充电端口可从外部电源向装置中的内部电池充电，并且可以附加地或可替代地用作一个连接端口以利用内部电池向其他外部装置(如移动电话、GPS接收器、手电筒、或具有可再充电能量存储能力的其他装置)充电。常见的且低成本的可再充电电池典型地有两种电压配置，3.7伏和1.5伏DC(直流)。USB充电器提供5VDC的电源。电池必须用大于标称电池电压的电压源充电。这就是为什么一个典型的移动电话充电器产生5VDC以再充电移动电话电池，其中大部分都被标准化为3.7伏DC的标称电压。此外，需要向电极供给产生有效消毒剂的标称电压，该标称电压为大于由单个3.7VDC电池所供给的电压。因此，可以串联使用两个3.7VDC移动电话电池以产生用于电解过程所需的电压，将其接着通过电路进行调节以将正确的电压送到电解池。在本发明的一个实例实施例中，可以串联使用四个1.5VDC可再充电电池以产生6VDC(这是向电解过程提供电力的足够的电压)，以及还有在电路调节之后向外部装置中的再充电电池的足够的电力。为了对该消毒装置中的内部电池再充电，它们可以在一个并联电路中从提供约5VDC的外部充电器再充电，或从可以被配置为用于供给约5VDC的板上太阳能电池板再充电。在电解期间或在利用内部电池来对外部设备充电的时间期间，可以利用设备中的印刷电路板(PCB)的电路系统来连接处于串联配置的内部电池。

通过电解生产消毒溶液在文献中是有据可查的。在最简单的实施例中，该方法利用了一个阳极电极和一个阴极电极以及电极之间的一种盐水溶液。将电能施加到阳极和阴极并传递到该盐水溶液，从而将该盐水溶液转化成消毒剂。在一个典型的电解过程中，在一个电解池室中将氯化钠(盐)加入到水中。所生产的消毒剂的量典型地是施加到该盐水溶液中的能量的量的直接函数，并且典型地独立于该盐水溶液的浓度和体积。从操作的观点来看此特征是偶然地因为操作者不需要严密地控制将多少水加入到电解池室中，也不需要严密地控制加入多少盐。

在盐水溶液的电解之后，将在该过程中产生的消毒剂加入到水的容器中以消毒该水。消毒剂溶液中未转化的盐被简单地加入到待处理的水中，从而增加了处理过的水中的总溶解固体(TDS)的浓度。典型地，加入到处理过的水中的未转化的盐的量远低于味觉阈值。该电解过程中的一个重要方面是控制从电源施加到该盐水溶液的电压和总电流，因为这影响所产生的氧化剂的品质和强度。幸运的是，这些特征可以通过消毒剂装置中的一个电路来控制。该电路可以包括一个可以是小的且成本低的微电路和/或微型控制器。

该电路是可以能够调节所施加的电压使得可再充电电池被适当地再充电。当它已成为完全充电时，该电路还可以停止对该可再充电电池充电。目前许多电池已经供应有此板上电路。该电路是否配有电池或者位于电路板上可以作为经济的问题来确定。完全充电可以通过一个发光二极管(LED)或其他信号装置来指示。也可以利用一个或多个LED来为装置提供不同的指示功能。例如，可以利用LED来指示盐度过低或过高、电池电压太低以致于无法使池运行、或者来指示电解循环的完成。

在操作模式下，该电路可确保存在用于电解过程中的适当的电气条件。在电解过程中，在整个过程中可以保持施加到阳极和阴极电极上的电压恒定以有助于产生适当强度的氧化剂。低强度的氧化剂会导致低于最佳的消毒性能。该电路可以监测并测量适当的电压和安培数，并且如果性能未在指定的范围之内可以向使用者提供警报。类似地，如果由于在电解池中的低盐水浓度检测到低安培数拉伸(amperagedraw)，该电路可以提供低盐条件(例如，如果使用者没有向电解池中添加足够的盐)的指示。

在图1所示的本发明的实例实施例中，消毒装置20包括电解池22，包括微型控制器的电路、可再充电电池、太阳能电池板40、以及电解启动开关24。电解启动开关24可包括一个薄膜开关或其他类型的密封开关以避免流体或其他要素引入到消毒装置20的内部。优选地将水引入到电解池22，接着加入盐。将消毒装置20保持(例如竖直)一段适当的时间以允许该盐溶解在水中由此形成盐水。按下电解启动开关24从而引起电流从可再充电电池或电池组通过电路向电解池22放电，其中电解将盐水转化为消毒剂。三个电解指示灯28提供以下指示：1)电池电压过低，2)电解池22中的盐水平太低，或3)该过程被适当地操作。为了提供最大的灵活性，消毒装置20可配备有水处理体积指示灯26。在本领域内的使用者可以具有广泛地不同的水收集容器的尺寸。例如，美国军队通常使用1升水壶。在另一方面，CDC安全饮水项目已经在世界各地分发了许多20升水容器。随着启动开关24被按下，体积指示灯26点亮以指示使用者希望处理的水的体积。通过反复或连续按下启动开关24，体积指示灯26从一个处理体积移动到下一个。当正确的处理体积点亮时，使用者不再继续按下启动开关24，并且电解过程开始。所产生的消毒剂的量是由内部电路控制的并且对应于基于体积指示灯26的位置的有待处理的水的量。

在可再充电电池中的能量被部分或完全耗尽后，能量可以通过该电路从太阳能电池板40恢复到可再充电电池(组)(或其他能量储存装置)。在本发明的一个实例实施例中，该电池(组)还可以通过USB输入端口34从外部电源再充电。板上电池(组)的功率馈送的存在是由充电指示器LED36的照明指示的。充电指示器LED36可以指示连续的充电，不管板上电池(组)是从太阳能电池板40充电还是通过USB输入端口34从外部源来充电。在本发明的一个实例实施例中，可以利用USB输出端口38将功率从板上太阳能电池板40传输到其他外部可再充电装置(如移动电话、GPS装置、手电筒等)。这对于军事侦察的使用者或救灾人员、或可能发现自己在户外迷路的个人可以是尤其有用的。与手持式净水装置有关的现有技术没有提出这一特征。为了进一步提供消毒装置20的实用性，整个组件可以是密封的使得消毒装置20可浸在水中或暴露于其他恶劣环境下而不损坏该装置。密封的消毒装置20可以是有浮力的以避免该消毒装置20在水体中损失。为确保消毒装置20的防水密封，USB输入端口34以及USB输出端口38也可以并入弹性体外壳。在本发明的一个替代实施例中，发光二极管(LED)32可以通过LED启动开关30启动。此特征允许在黑暗中操作该装置，或者将消毒装置20用作手电筒。对于军事应用，LED32可以省略，以避免将操作者暴露给敌对行动，或者制成红灯配置，以维持使用者的夜间视觉。

同样在图1的实例实施例中，弹性体带44围绕消毒装置20以保护该消毒装置20免于它在跌落地上的情况下的损害。这在满足本领域中苛刻的使用环境的军用规格可以是尤其重要的。因为消毒装置20有可能在湿环境中操作，更有可能在许多操作情境下掉落。在消毒装置20的控制面板下面的区域，可以将操作说明(例如以图形模式)施用到表面42上。表面42可以包括消毒装置20的整个顶部区域。在图1的实例实施例中，表面42可以包括一个盖面，该覆盖面包括启动开关24、LED启动开关30、电解指示灯窗口28、体积指示灯26、以及充电指示灯36。

在图2所示的本发明的实例实施例中，消毒装置50进一步包括一个过滤器56，该过滤器保持处在盖门52内。在手持式电解消毒装置的现有技术中没有提出本实施例。过滤器56可以包括一个多孔塑料片，该多孔塑料片包含一种防止过滤器56受到细菌残余物或生物膜污染的杀菌剂。在图2的实例实施例中，过滤器56进一步包括一种疏水性(斥水)材料以防止过滤器56在存储中保持潮湿。过滤器56中的过滤器接缝58允许过滤器56展开和折叠用于使用和存储。盖门52可以通过铰链54保持置于消毒装置50上。在图3所示的本发明的实例实施例中，消毒装置70包括示于左视图中的展开位置的过滤器74。过滤器74容纳在盖门72内。通过使用一个折纸设计，由此可以将一个平片折叠使得它可以被折叠和展开，过滤器74可以被反复地打开和关闭。过滤器74中的接缝76有助于打开和关闭过滤器74。

在图4所示的本发明的实例实施例中，消毒装置80包括容纳在过滤器壳体框82中的过滤器86。过滤器壳体框82是与消毒装置80可分开的但可以通过卡钉(attachmentclip)84保持在消毒装置80上。在图4中，过滤器86以展开位置88示出。

在图5所示的本发明的实例实施例中，消毒装置100包括附接到与消毒装置100可分开的盖门104上的过滤器102。在存储位置，盖门104通过盖门夹106保持在消毒装置100上。在此实例实施例中，盖门104包括盖门开口108以有助于水通过过滤器102。过滤器折痕110有助于将过滤器102折叠至存储位置。在图5中，在开放(或部署的(deploy))位置示出了过滤器102。在图5所示的本发明的替代实施例中，过滤器102以与纸袋被配置为用于折叠的相同方式来配置。用于过滤器102的折叠模式114在图5A中示出。处于折叠模式114的接缝112有利于过滤器102的平坦折叠以便于有利于盖门104通过盖门保持夹106在消毒装置100上的存储。

对于在经济金字塔底部(BOP)的使用者来说，地方经济和慈善机构要求电解消毒装置的成本尽可能低。为了在经济金字塔的底部是可行的，该装置还必须是可持续的，一个在市场上没有其他电解净化装置可以提出要求保护的特征。在这个意义上，必须不存在消耗品如更换电池。在图6所示的当前发明的一个实例实施例中，相对于其他实例实施例，为了使装置的成本降低，去除了许多特征。对于本实例实施例可以消除的其他实例实施例的特征包括LED灯、弹性体周边衬垫、体积指示灯、过滤器、以及可能已经包括的其他选项。在此配置中，消毒装置130包含一个内部可再充电电池(组)以及用于调节电解在电解池132中的卤水溶液所要求的电力的电路。消毒装置130还包括太阳能电池板136以及外部充电端口138用于对内部可再充电电池进行再充电。电解条件指示灯140可以确保当消毒装置130通过电解启动开关134启动时消毒溶液被适当地制成。然而，在图6所示的此实例实施例的配置中，消毒装置130被配置为用于处理仅一体积的水。然而，在工厂可被编程到控制电路中的水的体积是在系统的容量的极限内所希望的任何体积。编程的体积可以在消毒装置130的外侧和/或在消毒装置130的说明设置中标识。为了进一步有利于该装置将处理的不同体积，不同的体积单元可以用不同的颜色来制造。

在图7所示的本发明的实例实施例中，该装置可以包括一个折叠太阳能电池板使得可利用更多的太阳能电池板面积来接收更多的太阳能，该能量可以被应用于以更短的时间周期为内部电池或外部装置充电。在该配置中，净化装置150包括可如所希望的串联或并联电连接的多个太阳能电池板160、164、以及168以获得用于对内部电池或外部设备充电的适当的电力。在此实施例中，离散的太阳能电池板的数量可以是大于一的任意数目。单个太阳能电池板能以任意数目的方式彼此连接。在图7的实施例中，这些太阳能电池板交替地折叠使得铰链170和166是在交替的侧边从而使得太阳能电池板以“Z”模式折叠。在替代配置中，这些太阳能电池板能以连续模式非折叠。铰链170和166可由塑料、金属、织物、以及适合此目的的任意其他方法构造。为了保护该净化器装置，最后的太阳能电池板(在这种情况下太阳能电池板168)可具有一个实体外盖156。当太阳能电池板160、164、和168向电池或设备产生充电，电池充电指示灯162可以指示施加了充足的电荷。

在图8所示的本发明的实例实施例中，水处理装置180包括一个触摸屏电子显示器182。此电子和软件应用程序(application)(“应用(app)”)将允许使用者找到在该使用者附近的水源，并且还允许该使用者处理该水使之对于人类消耗可饮用。“水探测器”应用可以利用该装置中的GPS接收器来确定使用者位置186，以及附近水源，无论使用者位于地球表面何处。例如，湖泊188或河流184可以在屏幕上进行标识。可以标识与各水源间的距离以及水的质量、基于气象或历史信息水在该位置处的概率、以及其他水质参数。在软件中可以利用电子数据库来允许系统的使用者更新该数据库，该数据库具有他们用来处理水的水处理方案的信息。这些信息会随着时间增加并会为新使用者提供最新的关于成功的水处理方案的信息。

本发明还可以结合其他装置或电子部件，包括但不限于罗盘、位置查找装置、位置信标发射器、移动电话、照相机、时钟、定时器、和/或反射镜。该装置还可以并入蓝牙电路以链接到移动电话、个人数字助理(PDA)或其他装置，其可以包括软件应用程序(应用)以指示该太阳能净化器的充电状态或其他数据(如GPS)以及上述的水的位置的功能。

在图9所示的本发明的实例实施例中，该水处理装置包括一个双室卤水产生装置。在一个实施例中电解净化器200包括一个标识操作者位置202并确定当地的水源204的触摸屏显示器。电解净化器200还包括USB盖206其作用是密封用于对内部电池再充电的USB充电端口。在电解净化器200的此实施例中，另外包括电解室212，该电解室通常是用电解室盖208密封的。该实施例还包括盐腔室214，该盐腔室通常是用盐腔室盖210密封的。为产生氯基消毒溶液，使用者将水添加至电解腔室212并且然后将电解腔室盖208固定至电解腔室212。电解净化器200在此操作过程中保持在垂直位置。将水加入到电解室212中，凭借流体阻挡件216阻止水穿过通道220进入盐腔室214，其中该流体阻挡件216以距离218在高度上比电解室212高。在电解室212用水填充，并且电解室盖208被固定在适当位置之后，操作者将电解净化器200向右侧旋转90度。然后水穿过通道220并流向盐腔室214。然后将电解净化器200往回旋转90度至纵向位置。然后使用者上下摇动电解净化器以在盐腔室214中产生盐水卤水。卤水在盐腔室214中手动产生之后，该使用者然后将电解净化器逆时针旋转90度使得该盐水卤水穿过通道220越过阻挡件216传送回并进入电解室212。然后使用者移除电解室盖208并启动电解净化器200的操作开关使得该盐水卤水(氯化钠盐水)凭借通过电极222输送的电力电解从而从电解室212中的氯化钠卤水产生氯基氧化剂。因此，在电解室212中产生的氯现在可以倒入已经从原水水源收集的原水容器中。通过这样做，可以通过氯基氧化剂的化学消毒使得水适于饮用。此外，在该操作方案中，卤水不再停留在盐腔室214中，并且盐腔室214中剩余的盐是可用于在电解净化器200的下一个操作循环中转换为卤水。

在图10所示的本发明的实例实施例中，电解净化器220包括电解腔室222。电解净化器220还包括单独的卤水容器224。利用卤水容器224来制备卤水溶液226至适当的卤水浓度用于电解净化器220的优化操作。此配置的一些优点是适当的卤水浓度确保盐不会由于从手动卤水制备过量卤水浓度而浪费、使卤水浓度没有过多(可能导致处理的水具有咸味)、并简化了控制电路使得该控制电路不必具有对可能由操作者手工制备导致的可变卤水浓度的补偿。为适当地制备卤水溶液226，使用者在卤水容器224中填充干盐(氯化钠或其他卤素盐)至盐水平228。使用者然后用水填充卤水容器224的剩余体积。然后摇动卤水容器224来将所有的盐溶解进入水中以确保卤水溶液226的适当的浓度。为操作电解净化器220，操作者从卤水容器224通过倾倒口230将卤水溶液226填充入电解室222中直至电解室222完全充满。然后使用者操作电解净化器220上的开关直至在电解室222中产生氯基氧化剂溶液。电解净化器220中的控制电路确保制备了正确量的氯溶液。在卤水容器224的其他实施例中，卤水容器224可连接到电解净化器220上，或可以是与电解净化器220集成的。泵装置可以并入电解净化器220以有利于将卤水溶液226输送到电解室222中。

在图11所示的本发明的实例实施例中，电解净化器240包括电解单元242和一体的、但可分离的卤水隔室244。卤水隔室244还包括卤水瓶256、卤水瓶壳体248、卤水瓶盖254、卤水瓶壳体开口258、以及卤水瓶壳体挂绳孔250。在操作中，卤水腔室244通过任意数目的装置(包括塑料插销或具有将电解单元242在缝或分隔线252处与卤水腔室244分离的锁紧棘爪的水平滑轨机构)从电解单元242移去。在卤水隔室244分离后，卤水瓶盖上的喷嘴254打开。然后使用者将该卤水瓶喷嘴朝向进入池腔室260并将所述卤水分配至池腔室260。为了协助挤压卤水瓶256，卤水瓶壳体242在卤水瓶壳体248的两侧结合了卤水瓶壳体窗口258。通过装载规定量的盐并且然后用水填充卤水瓶256来确保卤水瓶中的256初始卤水浓度。通过定义卤水瓶256中卤水的浓度，电力电路并不需要是复杂的，然而可以简单地是一个定时器电路，因为卤水瓶256中的卤水浓度总是固定在一个恒定的卤水浓度。因此，卤水瓶256中的卤水浓度根据该电路功能性地标定。此配置的一些优点是适当的卤水浓度确保盐不会由于从手动卤水制备过量卤水浓度而浪费、使卤水浓度没有过多(可能导致处理的水具有咸味)、并简化了控制电路使得该控制电路不必具有对可能由操作者手工制备导致的可变卤水浓度的补偿。在卤水被放置在池腔室260中以操作电解单元242之后，操作者然后启动电解单元242上的开关268。在开关268瞬间启动时，随着开关268被按下LED270依次点亮。每次开关268被按下，选择一个不同的体积选项，例如1、2、5、10、或20升的待处理的水。当开关268被连续地按住预定的固定持续时间(例如1秒)，电解过程开始，由此在池腔室260中产生混合的氧化剂溶液.电解过程的完成可通过任意数目的手段来指示，包括池LED灯264的启动、报警灯272、或通过终止电解池260中的气体产生。电解完成后，操作者拾取池单元242，并且将池腔室260中的液体氯溶液倒入待处理的水中。通过集成到电解单元242的壳体上的倾倒唇部262有利于将氯溶液从池腔室260中倾倒。电解单元242还可以包括USB充电端口274、通过透明镜片276作为手电筒的LED、以及在电解单元242的背面侧的太阳能电池板282。该LED手电筒可以通过开关268来启动通过利用不同的启动顺序，比如按住开关268三秒直至该LED指示灯启动。通过将装置242面朝下，太阳能可以为内部可再充电电池再充电以便足以提供至少电解单元的有限使用，例如为四口之家提供足够的处理过的水。当卤水瓶256中卤水耗尽时，可以产生一批次新鲜的卤水。盐存储容器278是按尺寸制造的以容纳适当量的盐以在卤水瓶256中产生正确浓度的卤水。盐存储容器盖280在结构上可以是弹性的，例如，以密封盐存储容器278。

作为利用卤水瓶256的可替代方案，通过利用盐施加器可以在池腔室260中产生正确浓度的盐。该盐施加器被用来向池腔室260中添加预定量的卤素盐，从而原位产生卤水。在一个实例实施例中，该盐施用器可包括一个棒或刷，该棒或刷将首先用水润湿，并然后置于盐存储容器278中，从而允许盐粘附到在吸附在该施用器上的水。在另一个实施例中，该盐施用器将包括一个手柄和勺或其他测量装置。在又另一个实施例中，该盐施用器将包括一个手柄和一个预浸渍有卤素盐(如氯化钠)的多孔基体。该盐施加器将被设计成保持对于池腔室260的一次进料的卤水所需的盐的正确量。池腔室260用水填充之后，该盐施加器将在池腔室260中搅拌直至所有的盐溶解。

虽然已经参考这些优选的实施例对本发明进行了详细地说明，其他实施例也能达到同样的结果。本发明的变化和修改对于本领域技术人员将是明显的并且旨在所附权利要求书中覆盖所有这种修改和等效物。上面引用的所有参考文献、申请、专利、和出版物的全部披露内容通过引用结合在此。

Claims (29)

1.一种有利于协助产生饮用水的设备器具，包括：

(a)一个被配置为用于产生氧化/还原产物的电解池，其至少一种第一产物适合于对水进行消毒；

(b)一个被配置为用于向该电解池供给电力的电气系统，该供电持续至少以下之一：(i)一段预定的时间，或者(ii)直到该电解池中的活动表明已生产了该第一产物的一个所希望的量值；

(c)一个壳体，其中安装了该电解池和电气系统。

2.如权利要求1所述的器具，进一步包括一个适合用于对水进行过滤的过滤器，其中该过滤器是与该壳体一起安装的。

3.如权利要求2所述的器具，其中该过滤器是以在该过滤器与该壳体之间的一种可拆卸的安装关系与该壳体一起安装的。

4.如权利要求2所述的器具，其中该过滤器包括一个预折叠的片材，这样使得它可以被配置为一种基本平坦的构形以及包含一定体积的有待过滤的水的一种构形。

5.如权利要求2所述的器具，其中该过滤器包含一种疏水材料。

6.如权利要求2所述的器具，其中该过滤器包含一种杀生物性物质。

7.如权利要求1所述的器具，进一步包括一个显示系统，该显示系统被配置为用于向该器具的使用者传送关于靠近该使用者的水源的位置的信息。

8.如权利要求7所述的器具，其中该显示系统包括一个编程的数据处理器，该编程的数据处理器基于对于该器具当前位置的接近度来识别多个水源以进行显示。

9.如权利要求7所述的器具，其中该显示系统进一步包括一个通信子系统，该通信子系统被配置为用于从外部源接收有关水源的数据。

10.如权利要求9所述的器具，其中该有关水源的数据包括涉及(a)一个水源的位置、(b)在一个水源处的水的体积、(c)在该水源区域的气象条件、(d)到达该水源的其他使用者的经验中的一个或多个。

11.如权利要求7所述的器具，其中该显示系统进一步包括一个被配置为确定该器具的当前位置的在其中接收的全球定位系统。

12.如权利要求1所述的器具，其中该壳体定义了第一和第二可密封的贮存器以及一个允许流体在该第一和第二贮存器之间流动的路径，其中该流体路径被配置为使得当该器具处于相对于纵向的第一放置时流体能够穿过该流体路径流动并且使得当该器具处于相对于纵向的第二放置时流体不能通过该流体路径流动，并且其中该第一贮存器是一个用于该电解池的流体容器。

13.如权利要求1所述的器具，其中该电解池包括一个第一可密封的贮存器，并且其中该器具进一步包括一个适合用于包含卤素盐如氯化钠的第二可密封的贮存器，其中该第一和第二贮存器通过一个流体路径相连接，该流体路径被配置为使得当该器具处于相对于纵向的第一放置时该第二贮存器中的流体流至该第一贮存器并且当该器具处于相对于纵向的第二放置时不流至该第一贮存器。

14.如权利要求1所述的器具，其中该电解池包括一个第一可密封的贮存器，并且其中该器具进一步包括一个卤素盐容纳贮存器，并且其中一条流体路径连接该第一贮存器与该盐容纳贮存器，其中该流体路径被配置为使得当该器具处于相对于纵向的第一放置时，重力使流体从该第一贮存器流至该卤素盐容纳贮存器；并且当该器具处于相对于纵向的第二放置时，重力使流体从该卤素盐容纳贮存器流至该第一贮存器。

15.如权利要求14所述的器具，其中该流体路径进一步被配置为使得当该器具处于相对于纵向的第三放置时，流体不会在该第一贮存器与该卤素盐容纳贮存器之间流动。

16.如权利要求14所述的器具，其中当该器具被保持为使得该器具的轴线是纵向时，该第一贮存器定义了特征在于顶部和底部的一个流体腔室，并且其中该流体路径被配置为使得当该器具被保持为使得该轴线是纵向时，对于该流体路径的至少一部分，该流体路径的最低表面高于该腔室的顶部。

17.如权利要求1所述的器具，其中该电气系统进一步包括一个可再充电能量存储装置。

18.如权利要求1所述的器具，其中该电气系统进一步包括一个太阳能发电装置。

19.如权利要求17所述的器具，其中该电气系统进一步包括一个连接器，该连接器被配置为用于允许能量从该器具外部的一个源向该可再充电能量存储装置供给能量。

20.如权利要求17或18所述的器具，其中该电气系统进一步包括一个连接器，该连接器被配置为用于允许能量从该装置向该器具外部的一个负载供给能量。

21.如在权利要求1至19中任一项所述的器具，其中该电气系统被配置为用于控制该电解池使得产生适合用于消毒第一体积水的该第一产物的一个量值。

22.如权利要求21所述的器具，其中该器具包括多个通过视觉、听觉、触觉、或它们的组合可确定的指示该第一体积的大小的特征。

23.如在权利要求1至19中任一项所述的器具，其中该电气系统被配置为用于控制该电解池使得产生适合用于消毒选定体积的水的该第一产物一个量值，并且其中该电气系统被配置为用于允许使用者指定该选定体积的大小。

24.如权利要求18所述的器具，其中该太阳能发电装置包括多个以可折叠的关系安装的太阳能电池板。

25.如权利要求2所述的器具，其中该过滤器包括结合到一个织物基底上的共轭聚合电解质。

26.如在权利要求1至11、17至19、或25中任一项所述的器具，进一步包括一个可分离的卤水隔室。

27.如权利要求26所述的器具，其中该可分离的卤水隔室被配置成用于与该壳体一起可拆卸地安装。

28.如权利要求26所述器具，其中该可分离的卤水隔室包括一个具有一定体积的容器，其中当该容器用水填充至一个预定的填充水平并且填充一个预定量的盐时，产生具有一个按照该电气控制系统的操作标定的浓度的卤水。

29.实质上如上所述的器具和方法。