本發(fā)明涉及飲用水處理領(lǐng)域，尤其涉及一種基于太陽能驅(qū)動(dòng)的用于應(yīng)急情況的光催化凈水器。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)工業(yè)的高速發(fā)展，國內(nèi)眾多河流流域、湖泊、水庫的水源都受到不同程度的污染(如需氧有機(jī)物污染、營養(yǎng)鹽污染、重金屬污染、有機(jī)毒物、致病微生物污染、放射性水污染、物理污染、油類污染、酸堿污染等等)，在城市里配有先進(jìn)的污水處理設(shè)備，足以對(duì)污染的水資源進(jìn)行有效降解，保障人們的飲水安全。但在農(nóng)村地區(qū)，尤其是偏遠(yuǎn)的山區(qū)、極寒、沙漠、高原地區(qū)以及受災(zāi)地區(qū)，局限于當(dāng)?shù)氐臈l件和設(shè)施，要配套相應(yīng)的污水處理設(shè)備所投入的資金和人力成本極高，短期內(nèi)難以取得較好的成效，因此當(dāng)?shù)厝酥荒茱嬘媒?jīng)過簡(jiǎn)單處理的地表水，喝了達(dá)不到飲用水標(biāo)準(zhǔn)的地表水后會(huì)對(duì)身體造成危害。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于太陽能驅(qū)動(dòng)的、凈水效果好的、多功能光催化凈水器。

本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于太陽能驅(qū)動(dòng)的光催化凈水器，該凈水器可以用于條件、設(shè)施落后但陽光資源充足的偏遠(yuǎn)山區(qū)或受災(zāi)地區(qū)，污水經(jīng)過光催化和循環(huán)凈水后可以達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)，供人們引用。該凈水器包括用于存儲(chǔ)飲用水的一級(jí)水箱、用于暫存污水的二級(jí)水箱、利用光催化效應(yīng)循環(huán)凈化污水的凈水器本體、用于驅(qū)動(dòng)凈水器的太陽能裝置、以及控制面板。

所述一級(jí)水箱設(shè)置在凈水器本體的上方，包括與二級(jí)水箱連通的一級(jí)進(jìn)水口和飲用水出水口。所述一級(jí)進(jìn)水口上還設(shè)有用于控制進(jìn)入一級(jí)水箱的閥門，當(dāng)閥門打開后，凈化達(dá)標(biāo)后的飲用水通過該閥門進(jìn)入一級(jí)水箱。

所述二級(jí)水箱采用雙層設(shè)計(jì)，包括內(nèi)層和外層，內(nèi)層和外層之間形成夾層。本發(fā)明提供的二級(jí)水箱還包括污水進(jìn)水口、用于初步凈化的過濾罩、水泵、水管、水質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置和用于加熱的相變加熱模塊。所述相變加熱模塊設(shè)置在二級(jí)水箱的夾層內(nèi)，與控制面板連接。所述水管一端與一級(jí)進(jìn)水口連接，另一端與水泵連接，將凈化達(dá)標(biāo)的飲用水送進(jìn)一級(jí)水箱，所述水管的一端上還設(shè)有與凈水器本體連接的循環(huán)進(jìn)水口，當(dāng)一級(jí)水箱的閥門關(guān)閉后，污水從循環(huán)進(jìn)水口流出，并進(jìn)入凈水器本體。所述過濾罩將水泵和水質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置罩住，將污垢擋在水泵外，避免污垢直接進(jìn)入水泵，影響水泵壽命。

所述凈水器本體的底部與二級(jí)水箱連通，污水在凈水器本體與二級(jí)水箱之間循環(huán)凈化。凈水器本體包括圓柱體形外殼、光催化模塊和紫外燈模塊。所述外殼頂部設(shè)有與循環(huán)進(jìn)水口連通的分布水縫。所述光催化模塊設(shè)于分布水縫下方，采用筒狀設(shè)計(jì)，由外而內(nèi)層層嵌套。所述紫外燈模塊設(shè)于光催化模塊的層與層之間，紫外燈模塊與光催化模塊配合使用，對(duì)分布水縫流進(jìn)的污水進(jìn)行凈化。污水在循環(huán)進(jìn)水口出來后，流進(jìn)分布水縫，在光催化模塊和紫外燈模塊之間形成水簾，水簾自上往下流動(dòng)，紫外燈模塊射出的紫外光激發(fā)光催化模塊的效力，通過氧化還原反應(yīng)將有機(jī)污染物分解為二氧化碳和水等無機(jī)小分子，對(duì)污水進(jìn)行徹底凈化。

所述太陽能裝置包括設(shè)置在一級(jí)水箱上方的電池箱、采用曲面設(shè)計(jì)的太陽能板、以及驅(qū)動(dòng)太陽能板的聯(lián)動(dòng)桿機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)。所述聯(lián)動(dòng)桿機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)的一端與太陽能板連接，另一端固定在二級(jí)水箱上，用于驅(qū)動(dòng)太陽能板的打開和閉合。所述太陽能板設(shè)為四塊，閉合時(shí)將外殼包裹，方便收納不占用過多空間，打開時(shí)將太陽能轉(zhuǎn)化為電能給電池箱充電。當(dāng)需要充電時(shí)，聯(lián)動(dòng)桿機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)控制四塊太陽能板同時(shí)向外翻開，位于太陽能板內(nèi)則的電池組件吸收太陽光照射的能量轉(zhuǎn)化為直流電壓對(duì)電池箱進(jìn)行充電，充電電量達(dá)到額定值的95％至98％后自行斷開。充電后的電池箱可以為整個(gè)凈水器提供充足的電能。

所述控制面板通過收集水質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置的反饋信息，用于控制水泵的啟停和閥門、紫外燈、相變加熱模塊的開閉狀態(tài)。所述控制面板還用于控制打開或閉合太陽能板，使凈水器保持足夠的電量。

進(jìn)一步的，所述光催化模塊包括固定架和光催化網(wǎng)。由于固定架設(shè)計(jì)為圓筒形，所述光催化網(wǎng)設(shè)置在固定架上可以保持圓筒狀，有助于提高光催化效率。

進(jìn)一步的，所述紫外燈模塊包括紫外燈和光導(dǎo)介質(zhì)外殼。所述光導(dǎo)介質(zhì)外殼采用環(huán)形狀設(shè)計(jì)，將紫外燈包裹在里面，使照射的紫外光分布更均勻，反射和折射后的紫外光沿著環(huán)形介質(zhì)傳導(dǎo)得更遠(yuǎn)，有效減少了紫外燈的數(shù)量，節(jié)省成本，提高光催化效率。所述光導(dǎo)介質(zhì)外殼由導(dǎo)光率高的材料制成，紫外光穿過環(huán)狀的光導(dǎo)介質(zhì)后照射到光催化網(wǎng)上，促使水中污染物的氧化還原反應(yīng)，使凈化更徹底。

進(jìn)一步的，所述二級(jí)水箱中的相變加熱模塊由吸收和存儲(chǔ)熱量的相變復(fù)合材料層以及碳纖維加熱電纜層組成。通過控制面板可以控制碳纖維加熱電纜層加熱，熱量被相變符合材料層吸收后傳遞給二級(jí)水箱中的水，由于相變加熱模塊位于夾層內(nèi)，與污水隔絕，因此不會(huì)被污水腐蝕，明顯提高了使用壽命；另一方面，由于夾層被相變加熱模塊填充充滿，且分布均勻，因此，相變加熱模塊的熱效率大大提高，控制面板可以對(duì)二級(jí)水箱的水溫進(jìn)行精確控制。該相變加熱模塊的主要目的在于提高二級(jí)水箱中的水溫，從而提高光催化活性，使氧化還原反應(yīng)速度更快、效率更高；次要目的在于污水經(jīng)過循環(huán)凈化成為飲用水后，其水溫適合飲用，方便人們?cè)谔鞖夂鋾r(shí)飲用溫水或熱水。

本作為發(fā)明的優(yōu)選方案，所述一級(jí)水箱同樣采用雙層設(shè)計(jì)，其夾層內(nèi)同樣設(shè)有相變加熱模塊，該相變加熱模塊主要用于加熱一級(jí)水箱內(nèi)的飲用水，使其水溫達(dá)到溫水或熱水的溫度，方便人們飲用。

進(jìn)一步，本發(fā)明所提供的所述二級(jí)水箱內(nèi)還設(shè)有用于超聲波凈化的超聲波發(fā)生器。該超聲波發(fā)生器安裝在二級(jí)水箱的底部?jī)?nèi)壁，用于對(duì)污水進(jìn)行超聲凈化，將污水中的難降解物質(zhì)進(jìn)行分解消耗，使污水凈化更徹底，獲得更好的凈化效果。

所述二級(jí)水箱還包括用于固定光催化模塊的裝配槽。所述光催化模塊卡設(shè)于裝配槽內(nèi)，該裝配槽同樣采用圓形設(shè)計(jì)，槽體呈環(huán)形，固定架卡合在槽體內(nèi)，對(duì)固定架起到固定和定型作用，使固定架上的光催化網(wǎng)保持圓筒狀。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述光催化模塊設(shè)為四個(gè)，便于安裝和后期的清洗維護(hù)。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述紫外燈模塊設(shè)為四個(gè)，每個(gè)設(shè)有四盞紫外燈，便于安裝和后期的清洗維護(hù)。

為了方便清潔凈水器，所述二級(jí)水箱上還設(shè)有用于排出污垢的排污口， 所述排污口設(shè)置在二級(jí)水箱的側(cè)壁靠近底部的位置，可以方便排出凈化污水后的臟物。

為了確保凈水器的密封性，在所述一級(jí)水箱與外殼之間、二級(jí)水箱與外殼之間均設(shè)有用于加強(qiáng)密封性的密封圈，防止凈水過程中污水外泄，影響凈水效果。

本發(fā)明的工作過程和原理是：本發(fā)明利用循環(huán)凈水的方式將二級(jí)水箱中的污水不斷循環(huán)至凈水器本體中的光催化模塊，使水中有機(jī)污染物等雜質(zhì)在光催化效應(yīng)的作用下分解為二氧化碳和水等無機(jī)小分子物質(zhì)，光催化模塊的凈化速度快、效率高、不會(huì)產(chǎn)生其他污染物，獲得很好的凈化效果。另一方面，二級(jí)水箱底部的超聲波發(fā)生器對(duì)污水經(jīng)一步凈化，消除里面的難降解物質(zhì)，以獲得更好的凈化效果。最后凈化后的有毒有害污染物質(zhì)經(jīng)過過濾模塊時(shí)被吸附，只有凈化達(dá)標(biāo)的水才能進(jìn)入過濾模塊內(nèi)，控制面板通過接收水質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置的檢測(cè)結(jié)果，判斷合格后將位于一級(jí)進(jìn)水口的閥門打開，讓飲用水進(jìn)入一級(jí)水箱，供人們飲用。本發(fā)明通過合理設(shè)計(jì)太陽能裝置及太陽能板，使凈水器使用清潔能源，既達(dá)到節(jié)能環(huán)保目的，又解決偏遠(yuǎn)地區(qū)供電設(shè)施落后的問題，確保人們的飲水安全。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、便于攜帶，凈水效率高、效果好。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明還具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明采用光導(dǎo)介質(zhì)作為紫外燈的外殼，能將紫外光高效地傳導(dǎo)出去，減少紫外光的損失，從而節(jié)省紫外燈的數(shù)量，降低能耗，提高電池箱的電能利用率。

(2)本發(fā)明采用與光催化網(wǎng)相對(duì)應(yīng)的水簾環(huán)形分布式循環(huán)，使污水更加貼合光催化網(wǎng)，充分與光催化網(wǎng)反應(yīng)，提高光催化效率。

(3)本發(fā)明利用超聲凈化技術(shù)，將污水中的難降解物質(zhì)降解消耗，大大提高凈水器的凈化效率和出水品質(zhì)。同時(shí)結(jié)合光催化凈化的效果，可以進(jìn)一步提高凈化效率，獲得更好的凈化效果。

(4)在冬天或寒冷地區(qū)，本發(fā)明采用的相變材料加熱模塊可以吸收熱量，對(duì)水進(jìn)行加熱使其達(dá)到適當(dāng)?shù)乃疁?；而且，相變材料具有較寬的溫度平臺(tái)，從而將熱量充分儲(chǔ)存起來，進(jìn)而獲得很好的控溫和保溫效果；另外，加熱后的污水在光催化模塊的作用下，反應(yīng)更迅速、明顯提高光催化的效率。

(5)本發(fā)明采用太陽能板對(duì)電池箱進(jìn)行充電，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的， 而且太陽能板緊貼外壁，整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單穩(wěn)固、效率高、便于攜帶，使凈水器對(duì)污水進(jìn)行直接、統(tǒng)一、更高效的凈化處理，符合當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的需要，進(jìn)一步緩解能源的緊張局勢(shì)，使該產(chǎn)品具有廣闊的市場(chǎng)前景。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所提供的凈水器的結(jié)構(gòu)立體圖。

圖2是本發(fā)明所提供的凈水器的結(jié)構(gòu)爆炸示意圖。

圖3是本發(fā)明所提供的凈水器的剖視立體圖。

圖4是本發(fā)明所提供的凈水器的剖視圖。

圖5是本發(fā)明所提供的光催化模塊的結(jié)構(gòu)立體圖。

圖6是本發(fā)明所提供的紫外燈模塊的俯視圖。

圖7是本發(fā)明所提供的紫外燈模塊的剖視圖。

圖8是本發(fā)明所提供的凈水器的太陽能板展開充電示意圖。

上述附圖中的標(biāo)號(hào)說明：101-控制面板，102-頂部模塊，103-聯(lián)動(dòng)桿機(jī)構(gòu)，104-太陽能板，105-二級(jí)水箱，106-外殼，107-紫外燈模塊，108-光催化模塊，109-水泵，110-水管，111-相變加熱模塊，112-超聲波發(fā)生器，113-水質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置，114-過濾模塊；

1021-一級(jí)水箱，1022-電池箱，1023-出水口，1024-一級(jí)進(jìn)水口，1051-箱體，1052-夾層，1053-進(jìn)水口，1054-裝配槽，1055-排污口，1061-分布水縫，1062-閥門，1063-循環(huán)進(jìn)水口，1071-紫外燈，1072-光導(dǎo)介質(zhì)外殼，1081-固定架，1082-光催化網(wǎng)，1111-相變復(fù)合材料層，1112-碳纖維加熱電纜。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1至圖8所示，本發(fā)明公開了一種基于太陽能驅(qū)動(dòng)的光催化凈水器，該凈水器主要包括控制面板101、頂部模塊102、聯(lián)動(dòng)桿機(jī)構(gòu)103、太陽能板104、二級(jí)水箱105、外殼106、紫外燈模塊107、光催化模塊108、水泵109、水管110、相變加熱模塊111、超聲波發(fā)生器112、水質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置113、過濾模塊114等部件。

其中，結(jié)合圖1和圖3所示，所述二級(jí)水箱105采用雙層設(shè)計(jì)，內(nèi)層和外層之間設(shè)有夾層。所述水泵109裝配在二級(jí)水箱105的底部中間位置，所述相變加熱模塊111安裝在二級(jí)水箱105夾層內(nèi)部的四周和底部，所述超聲波發(fā)生器112裝配在二級(jí)水箱105的內(nèi)壁底部，所述水質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置113裝配在二級(jí)水箱105底部的中間位置，所述過濾模塊114裝配在二級(jí)水箱105內(nèi)，將水質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置113和水泵109罩住，放置污垢進(jìn)入，影響里面的水質(zhì)。

所述光催化模塊108裝配在二級(jí)水箱105的上方，所述外殼106與二級(jí)水箱105緊密連接，所述紫外燈模塊107裝配在外殼106內(nèi)，并分布在光催化模塊108之間，所述頂部模塊102裝配在外殼106上，所述太陽能板104通過聯(lián)動(dòng)桿機(jī)構(gòu)103與二級(jí)水箱105通過螺栓(圖中未標(biāo)出)緊密連接，所述水管110連接水泵109和外殼106中的閥門1062，所述控制面板101裝配在頂部模塊102上。

如圖1和圖3所示，所述二級(jí)水箱105由箱體1051、夾層1052、進(jìn)水口1053、裝配槽1054、排污口1055組成。所述裝配槽1054用于裝配光催化模塊108，所述夾層1052設(shè)置設(shè)有相變加熱模塊111，所述排污口1055用于排出凈化后的污水雜質(zhì)，而不用拆開二級(jí)水箱清洗，操作十分簡(jiǎn)單方便。

如圖3所示，所述頂部模塊102中含有電池箱1022、一級(jí)水箱1021、出水口1023和一級(jí)進(jìn)水口1024。一級(jí)水箱1021用于儲(chǔ)存經(jīng)過凈化符合飲用標(biāo)準(zhǔn)的飲用水，電池箱用于裝配驅(qū)動(dòng)電源(圖中未標(biāo)出)。

如圖3所示，所述外殼106中設(shè)有分布水縫1061、閥門1062、循環(huán)進(jìn)水口1063。當(dāng)閥門1062關(guān)閉時(shí)，污水從循環(huán)進(jìn)水口1063進(jìn)入到五個(gè)光催化模塊108相應(yīng)的分布水縫1061中，形成水簾緊貼光催化網(wǎng)1082，凈化效率高，效果好。

如圖3所示，所述超聲波發(fā)生器112裝配在二級(jí)水箱105的內(nèi)壁，超聲波發(fā)生器112對(duì)箱體1051中的污水進(jìn)行超聲凈化，將污水中的難降解物質(zhì)分解消耗，進(jìn)一步提高凈化效率。

如圖3所示，所述水質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置113裝配在二級(jí)水箱105底部，用于檢測(cè)過濾模塊內(nèi)的水質(zhì)，并將水質(zhì)數(shù)據(jù)反饋到控制面板101中，由控制面板101決定一級(jí)水箱閥門的開關(guān)情況。

如圖3所示，所述過濾模塊114裝配在二級(jí)水箱105內(nèi)，將水泵109和水質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置113與污水隔離，防止污水進(jìn)入水泵109并影響過濾模塊114 內(nèi)的水質(zhì)，起到過濾、隔離水中顆粒雜質(zhì)的效果。

如圖3和圖4所示，所述相變加熱模塊111由相變復(fù)合材料層1111和碳纖維加熱電纜1112組成。相變加熱模塊111裝配在二級(jí)水箱105的夾層1052中，相變復(fù)合材料層1111吸收和儲(chǔ)存碳纖維加熱電纜1112產(chǎn)生的熱量用于加熱箱體1051中的水，相變加熱模塊111能對(duì)水進(jìn)行高效控溫。

如圖2和圖5所示，所述光催化模塊108設(shè)為五個(gè)，每個(gè)光催化模塊108具有相同的結(jié)構(gòu)。所述光催化模塊108由固定架1081和光催化網(wǎng)1082組成，光催化網(wǎng)1082與固定架1081緊密連接，固定架1081使光催化網(wǎng)1082保持圓柱形狀。

如圖6和圖7所示，所述紫外燈模塊107由紫外燈1071和光導(dǎo)介質(zhì)外殼1072組成。光導(dǎo)介質(zhì)外殼1072為環(huán)形狀，紫外燈1071設(shè)置在光導(dǎo)介質(zhì)外殼1072中，每一環(huán)形設(shè)置四根紫外燈1071，光導(dǎo)介質(zhì)外殼1072采用光導(dǎo)介質(zhì)材料，能將紫外燈1071發(fā)出的光呈環(huán)形傳導(dǎo)，使光分布更均勻，大大提高光催化效率。

本發(fā)明的工作原理如下：

1)正常工況下：污水從進(jìn)水口1053進(jìn)入箱體1051，經(jīng)過過濾模塊114過濾后進(jìn)入水泵109，水泵109通過水管110將污水泵到外殼106中，污水經(jīng)過分布水縫1061進(jìn)入相應(yīng)的光催化模塊108，再經(jīng)過光催化反應(yīng)后進(jìn)入箱體1051，同時(shí)超聲波發(fā)生器112工作，對(duì)箱體1051中的污水進(jìn)行超聲凈化。凈化后的污水再次經(jīng)過過濾模塊114進(jìn)行進(jìn)一步過濾，過濾后，再由水泵109進(jìn)行循環(huán)過濾凈化。在循環(huán)凈化過程中，控制面板101控制閥門1062關(guān)閉，從而控制循環(huán)進(jìn)水口1063處于開啟狀態(tài)，一級(jí)進(jìn)水口1024處于關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置113檢測(cè)水質(zhì)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，控制面板101控制閥門1062開啟，此時(shí)循環(huán)進(jìn)水口1063處于關(guān)閉狀態(tài)，一級(jí)進(jìn)水口1024處于開啟狀態(tài)，水經(jīng)過一級(jí)進(jìn)水口1024進(jìn)入一級(jí)水箱1021供飲用。全部?jī)羲^程所需動(dòng)力均由電池箱1022中的驅(qū)動(dòng)電源(圖中未標(biāo)出)提供。

2)相變加熱模塊111工作：在冬天或寒冷地區(qū)，需要適當(dāng)?shù)乃疁胤娇娠嬘?，根?jù)實(shí)際需要控制面板101檢測(cè)到污水的溫度低于設(shè)定的下限溫度值時(shí)，從而控制相變加熱模塊111中的碳纖維加熱電纜1112工作，相變復(fù)合材料層1111吸收和儲(chǔ)存碳纖維加熱電纜1112產(chǎn)生的熱量后加熱箱體1051中的水，從而對(duì)水進(jìn)行高效控溫；進(jìn)一步，本發(fā)明提供的優(yōu)選方案是，一級(jí)水箱1021 同樣采用雙層設(shè)計(jì)，在夾層中同樣設(shè)有相變加熱模塊111，通過對(duì)一級(jí)水箱1021內(nèi)的飲用水進(jìn)行直接加熱，使飲用水快速升溫，從而更方便人們飲用溫水或熱水，使凈水器更節(jié)能環(huán)保。

3)太陽能板101工作：控制面板101用于顯示電池箱的電量及凈水器的工作狀態(tài)，當(dāng)電池箱的電量低于額定值時(shí)，控制面板101控制聯(lián)動(dòng)桿機(jī)構(gòu)103，帶動(dòng)四塊太陽能板104展開，如圖8所示，吸收太陽光進(jìn)行充電，直至電池箱中的驅(qū)動(dòng)電源(圖中未標(biāo)出)電量值達(dá)到額定電量的95％-98％后斷開充電。

上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。