CN1968896B - 水处理系统 - Google Patents
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Abstract
一种水处理系统具有可通过手动发电机进行再充电的电池组，因此使得不需要外部电源。所述水处理系统利用所述可再充电电池组为泵和紫外灯供电。在水通过过滤器后，所述紫外灯对被泵送通过所述设备的水进行处理。所述系统可选地包括闪光灯，所述闪光灯也由所述可再充电电池组供电。
Description
技术领域
本发明涉及水处理系统，且更具体而言，涉及便携式水处理系统。
背景技术
水处理系统可从水中去除病原体、化学污染物和混浊物。在一些水处理系统中，利用过滤器去除颗粒且利用紫外(UV)灯对水进行辐照。通常利用泵推动水通过系统。
这种利用灯的水处理系统需要电力进行工作。然而，水处理系统通常是无法提供电力的地区所需要的。已经开发了在没有电力的地区使用的水处理系统。
授权给Papandrea的题目为“便携式水处理系统”的美国专利4,849,100中示出了这样一种水处理系统。水处理系统包括颗粒过滤器、紫外反应器和脱钙单元。该系统接收来自交流电源插座或12V直流电源的电力。尽管该系统相对较小，但该系统是以非组装状态运输的且必须在使用时进行组装。此外，该系统需要独立的电力源。
授权给Maiden等的题目为“手持式紫外水净化系统”的美国专利5,900,212中示出了另一种便携式水处理系统。Maiden的系统针对一种具有紫外灯以处理水的水处理系统。该系统包括3.4伏特的可再充电锂电池组以用作电源。Maiden的系统被设计设置有紫外灯，所述紫外灯可被浸没在滞流水，例如水壶或水桶中以使水受到紫外线处理。
尽管常规的便携式水处理系统能够从水中去除不希望的化学物质、病原体和其它污染物，但它们具有缺点。首先，常规的水处理系统必须被连接至电源以为紫外灯提供电力。如果系统包括电池组，则除非对电池组进行再充电或获得新电池组，否则系统不能被使用。其次，单元相对较大。这些系统通常太大，使得不能被装在常规背包或书包中。当使用者必须运输系统达相当长的距离时，这种问题就很突出了。最后，如果水系统被连接至电池组，则电池组可能无法为紫外灯提供足够电力，使得水无法受到适当辐照。
因此，非常希望出现一种改进的水处理系统以克服这些缺点。
发明内容
本发明提供一种水处理设备，所述水处理设备包括：使水移动通过所述水处理设备的泵；紫外传输反应器，所述水在移动通过所述水处理设备时通过所述紫外传输反应器；对所述紫外传输反应器中的所述水进行辐照的紫外灯；与所述泵和所述紫外灯相连的为所述泵和所述紫外灯供电的电池组；与所述电池组相连的为所述电池组充电的充电器，所述充电器被连接至手动发电机；和连接至所述泵和所述电池组的控制器，由此如果所述电池组没有足够大的功率在所需强度下给所述紫外灯通电，则所述控制器防止给所述泵通电。
所述水处理设备进一步包括检测来自所述紫外灯的光线的灯传感器。
所述水处理设备进一步包括给所述紫外灯通电的镇流器电路。
所述水处理设备进一步包括给所述镇流器电路通电的使能电路。
所述水处理设备进一步包括电池组监控电路，所述电池组监控电路被联接至所述电池组和所述控制器。
所述水处理设备进一步包括闪光灯。
所述水处理设备进一步包括给所述闪光灯通电的闪光灯控制电路。
所述水处理设备进一步包括过滤器。
所述水处理设备进一步包括电池组充电电路，所述电池组充电电路与电源相联接，如果所述电池组低于最大电荷，则允许通过所述电源对所述电池组进行充电。
根据本发明所述的水处理设备，其中如果所述电池组处于最大电荷状态下，所述电池组充电电路防止对所述电池组进一步充电。
根据本发明所述的水处理设备，其中如果所述电源处于工作状态，则所述控制器使所述闪光灯控制电路能够给所述闪光灯通电。
根据本发明所述的水处理设备，其中所述泵具有可变速度。
本发明还提供一种水处理设备，所述水处理设备包括：壳体；包含在所述壳体内的处理子系统的处理部分，所述处理子系统的处理部分包括紫外灯；与所述处理子系统的处理部分相连的为所述处理子系统的处理部分供电的电池组；包含在所述壳体内且被连接至所述电池组的充电器；连接至所述充电器的手动发电机；调节所述水处理设备的工作的控制器，所述充电器被连接至所述控制器；监控所述紫外灯的灯监控器，其中所述灯监控器被连接至所述控制器；使水移动通过所述水处理设备的泵，其中所述泵被连接至所述控制器；和与所述控制器相连的电源，其中所述控制器选择性地向充电器提供来自所述电源的电力。
附图说明
图1是水处理系统的框图；
图2是示出水处理系统的工作的流程图；
图3是示出水处理系统的工作的另一个方面的流程图；
图4是根据本发明的优选实施例的便携式水处理系统的透视图；
图5是水处理系统的分解视图；和
图6是水处理系统的剖视图。
具体实施方式
图1是水处理系统5的功能框图。过滤器10、紫外传输反应器14和紫外灯16形成了水处理系统5的处理子系统的处理部分。水首先进入系统内且通过过滤器10。过滤器10可以是能够从水中去除污染物的任何过滤器，如碳层过滤器。泵12使水移动通过系统。泵12优选是DC(直流)泵。泵12可被包含在壳体或入口组件的部分内。在水离开泵12后，水随后到达紫外传输反应器14。来自紫外灯16的光线对紫外传输反应器14中的水进行去污处理。水随后离开水处理系统。
控制器18调节水处理系统5的工作。控制器18可以是微控制器或微处理器。如果控制器18是微控制器，则可设置外部存储器和其它配套电路。
控制器18控制泵12以使得水在紫外传输反应器14中有足够时间受到辐照。灯传感器20为控制器18提供有关紫外灯16的操作特征的信息。如果灯传感器20检测到紫外灯16未在足够大的强度下进行操作，则控制器18将使泵12停止工作从而停止对水进行进一步处理的尝试。在一些应用中，水处理系统5可选地可在没有功能紫外灯16的情况下进行操作，从而为使用者提供过滤的水。
可进行再充电的电荷储存装置22为水处理系统提供电力。电荷储存装置22可包括干电池组、湿电池组、电容器、超级电容器或其它电荷储存装置。电荷控制电路24监控电荷储存装置22以及电源26。电荷控制电路24为控制器18提供与电荷储存装置22的状态和类型相关的信息。
电荷控制电路24还监控电源26的状态。电源26可以是具有直流发电机的手动曲柄发电机、弹簧发电机、太阳能电池、直流电源或交流电源。如果电源26可提供过量电力，则电荷控制电路24确定是否对电荷储存装置22进一步充电。如果是这种情况，则电荷控制电路24可允许对电荷储存装置22进行充电。
为了实现这种功能，位于控制器18内部或被联接至所述控制器的存储器可包含使紫外灯16和泵12进行工作的功率需求。通过比较电源26提供的功率，控制器18可确定是否存在足够大的功率使紫外灯16和泵12进行工作，并同时补充电荷储存装置22。
控制器18还被连接至闪光灯控制电路28。闪光灯控制电路28被连接至闪光灯30。如果控制器18接收来自例如一个开关32(如下所述)的信号从而给闪光灯30通电，则控制器18确定电荷储存装置22是否提供了足够大的功率。如果有足够大的功率，则控制器18启动闪光灯控制电路28从而给闪光灯30通电。如果没有足够大的功率，则闪光灯30不通电。
显示器34提供了与水处理系统5的操作相关的信息。显示器可以是液晶显示器(LCD)、一系列发光二极管(LEDs)、可听的发音装置或能够为使用者提供信息的一些其它装置。显示器34是可选的且在一些应用中可没有所述显示器。开关32允许使用者向控制器18发送多种指令，如“打开闪光灯”或“净化水”。控制器还可对与剂量相对应的紫外装置接通时间进行预置定时，且微控制器可允许在泵送水之前适当地接通紫外装置。已公知地，紫外强度随灯变热而增加，在有或没有灯传感器的情况下，微处理器可确保该曲线上更好的点。
控制器18还被联接至灯使能电路36。灯使能电路36控制镇流器电路38。镇流器电路38是给紫外灯通电的多种已公知电路中的任何电路。
图2示出了一种操作水处理系统的方法。在使用者启动开关32使系统开始运行之后，控制器18确定是否存在足够大的功率给紫外灯16通电并使泵12和目前正在工作的任何其它装置进行工作。步骤40。如果不存在足够大的功率，则通知使用者缺少电力且过程终止。步骤42。过程随后结束且显示器为使用者显示出该信息。步骤56。
如果存在足够大的功率，则给灯通电。步骤44。随后通过灯传感器20测试紫外灯输出。如果不使用传感器，则设计将具有适当的设计余量以通过电流传感器确保灯处于接通状态且等待指定的预热时间以确保强度水平。步骤48。如果紫外灯输出或灯电流不足，则通知使用者灯出现故障。步骤50。过程随后结束。步骤56。另一种可选方式是，使用者可手动操作而不考虑(override)灯出现故障这一步且使得系统能够进行工作。
另一方面，如果紫外灯输出足够大，则基于紫外灯输出计算泵速率。步骤52。随后给泵通电以在适当速率下进行工作。步骤54。在一个实施例中，需要约8瓦的功率给灯通电或对于处于约8加仑/分钟流速下的36毫升反应器而言需要250mA的电流。可利用更慢的流速和更低的电流以节省功率且延长使用时间。
图3示出了闪光灯30的工作过程。检查可得的功率。步骤60。如果有足够大的功率为闪光灯和目前正在进行工作的任何其它装置供电，则给闪光灯通电。步骤62。如果没有足够大的功率，则通知使用者电力不足。步骤64。过程随后结束。步骤66。
图4示出了水处理系统5。在所示实施例中，水处理系统5包括为系统提供水的入口101、从系统分配水的出口103以及为水处理系统5供应电力的充电曲柄76。套壳70和面72形成了包含水处理系统5的壳体。本发明的水处理系统5可进行手动再充电，这使得不需要外部电源为系统充电。
水控制开关94控制泵送水通过系统10的过程。灯开关96控制闪光灯73。
图5是水处理系统5的分解视图。闪光灯73可独立于水处理系统5的其它部件进行使用。套壳70可由增强塑料构成。
面72包括曲柄空腔74。当不使用充电曲柄76时，充电曲柄76优选被罩在曲柄空腔74内。充电曲柄76装配通过孔口78而与齿轮80接合。反射器88装配在紫外灯83周围以增加紫外传输反应器14暴露于紫外灯83的输出的程度。
充电器82被连接至发电机84。充电器82可被连接至外部交流或直流电源，如壁装电源插座、太阳能电池或电池组。发电机84是可手动充电的发电机。充电曲柄76操作地与发电机84接合。发电机84可以是任何常规手动发电机，如授权给Hutchinson的美国专利6,133,642和授权给Hut chinson等的美国专利6,472,846中披露的手动发电机，所述专利的整体内容在此作为参考被引用。另一种可选方式是，可对发电机进行脚踏致动以及手动曲柄致动。
当被转动时，充电曲柄76为发电机84提供动力。在一个实施例中，发电机84将电荷传递至充电器82，所述充电器进一步为电池组86充电。在另一个实施例中，可利用发电机84为系统直接供电。充电曲柄76在使用过后可返回曲柄空腔74中。另一种可选方式是，可在与水处理系统距离较远的地方使用这些电力系统中的每个系统。在又一种可选方式中，可利用充电曲柄76以机械方式为泵104供电。
参见图6，套壳70包含过滤器102、泵104、线圈92和紫外灯83。水通过入口100且通过过滤器102。过滤器102可以是能够从水中去除污染物的任何过滤器，如碳层过滤器。水通过管道105从过滤器102向泵104移动。泵104可具有不同工作速度。
线圈92可被直接连接至泵104或可通过附加的管道被连接至泵104。线圈92优选沿周向设置在紫外灯83周围。线圈92可由任何紫外透明材料，如软玻璃、石英或聚四氟乙烯(更通常情况下已公知为Teflon)构成。可利用如图5所示的反射器88增加线圈92中的水暴露于来自紫外灯83的光线的程度。
紫外灯83被连接至镇流器90。控制器108被连接至镇流器90且控制为紫外灯83供电的过程。为了控制水通过系统的过程，控制器108还被连接至泵104。控制器108可被连接至闪光灯73。
控制器108优选被连接至位于套壳70上的水控制开关94和灯开关96。开关94、96允许使用者在两个或多个操作模式之间进行选择。开关94、96可在多种操作模式之间进行切换。
例如，系统5可附加地作为夜灯或应急闪光装置使用。
优选对控制器108进行编程以在闪光灯73、泵104、充电器82与紫外灯83之间适当地分配电力。控制器108可为所有装置分配需要的电力，或其可基于装置的优先级为装置供电。
水控制开关94将向控制器108发出信号，所述控制器进一步将向泵104发出信号以泵送水。相似地，灯开关96具有至少“接通”和“关闭”位置。如果闪光灯73包括多个灯或多种模式，如闪光模式，则灯开关96可包括启动这些可选功能的位置。
闪光灯73可被连接至灯控制电路。可对灯控制电路进行编程从而以多种模式，如闪光模式为灯110供电。另一种可选方式是，灯控制电路可为多个灯供电。
入口管101被置于水源如水流、池塘、湖、河或任何其它水源中，所述其它水源包括包含水的水槽或浴缸。泵104通过入口管101将水吸入过滤器102内。泵还可位于入口管内或入口管的端部处。过滤器102从水中去除污染物。水随后被泵送通过线圈92，使水暴露于来自紫外灯83的紫外线。紫外灯对水中的微生物和细菌进行灭活。
如果泵104具有可变速度，则使用者利用水控制开关94选择泵速度。通过出口管103分配水。
上面对优选实施例进行了描述。可在不偏离所附权利要求限定的本发明的精神和更广义的方面的情况下作出多种其它可选方式和改变，根据专利法的原则对所述精神和更广义的方面进行解释，所述专利法的原则包括等效原则。以单数形式对权利要求中的元件进行的任何说明，例如利用冠词“a”、“an”、“the”或“said(所述)”，不应该被解释为将该元件限制为单数形式。
Claims (13)
1.一种水处理设备，所述水处理设备包括：
使水移动通过所述水处理设备的泵；
紫外传输反应器，所述水在移动通过所述水处理设备时通过所述紫外传输反应器；
对所述紫外传输反应器中的所述水进行辐照的紫外灯；
与所述泵和所述紫外灯相连的为所述泵和所述紫外灯供电的电池组；
与所述电池组相连的为所述电池组充电的充电器，所述充电器被连接至手动发电机；和
连接至所述泵和所述电池组的控制器，由此如果所述电池组没有足够大的功率在所需强度下给所述紫外灯通电，则所述控制器防止给所述泵通电。
2.根据权利要求1所述的水处理设备，进一步包括检测来自所述紫外灯的光线的灯传感器。
3.根据权利要求2所述的水处理设备，进一步包括给所述紫外灯通电的镇流器电路。
4.根据权利要求3所述的水处理设备，进一步包括给所述镇流器电路通电的使能电路。
5.根据权利要求4所述的水处理设备，进一步包括电池组监控电路，所述电池组监控电路被连接至所述电池组和所述控制器。
6.根据权利要求5所述的水处理设备，进一步包括连接至所述控制器的闪光灯。
7.根据权利要求6所述的水处理设备，进一步包括给所述闪光灯通电的闪光灯控制电路。
8.根据权利要求7所述的水处理设备，进一步包括连接至所述泵的过滤器。
9.根据权利要求8所述的水处理设备，进一步包括电池组充电电路，所述电池组充电电路与电源相连接，如果所述电池组低于最大电荷，则允许通过所述电源对所述电池组进行充电。
10.根据权利要求9所述的水处理设备，其中如果所述电池组处于最大电荷状态下，所述电池组充电电路防止对所述电池组进一步充电。
11.根据权利要求10所述的水处理设备，其中如果所述电源处于工作状态，则所述控制器使所述闪光灯控制电路能够给所述闪光灯通电。
12.根据权利要求11所述的水处理设备，其中所述泵具有可变速度。
13.一种水处理设备，所述水处理设备包括：
壳体；
包含在所述壳体内的处理子系统的处理部分，所述处理子系统的处理部分包括紫外灯；
与所述处理子系统的处理部分相连的为所述处理子系统的处理部分供电的电池组；
包含在所述壳体内且被连接至所述电池组的充电器；
连接至所述充电器的手动发电机；
调节所述水处理设备的工作的控制器，所述充电器被连接至所述控制器；
监控所述紫外灯的灯监控器，其中所述灯监控器被连接至所述控制器；
使水移动通过所述水处理设备的泵，其中所述泵被连接至所述控制器；和
与所述控制器相连的电源，其中所述控制器选择性地向充电器提供来自所述电源的电力。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120118 Termination date: 20150516 |
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| EXPY | Termination of patent right or utility model |