本實用新型涉及飲用水處理領域，尤其涉及一種基于太陽能驅動的用于應急情況的光催化凈水器。

背景技術：

隨著社會工業(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(如需氧有機物污染、營養(yǎng)鹽污染、重金屬污染、有機毒物、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)，在城市里配有先進的污水處理設備，足以對污染的水資源進行有效降解，保障人們的飲水安全。但在農(nóng)村地區(qū)，尤其是偏遠的山區(qū)、極寒、沙漠、高原地區(qū)以及受災地區(qū)，局限于當?shù)氐臈l件和設施，要配套相應的污水處理設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?shù)厝酥荒茱嬘媒?jīng)過簡單處理的地表水，喝了達不到飲用水標準的地表水后會對身體造成危害。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種基于太陽能驅動的、凈水效果好的、多功能光催化凈水器。

本實用新型的目的通過下述技術方案實現(xiàn)：

一種基于太陽能驅動的光催化凈水器，該凈水器可以用于條件、設施落后但陽光資源充足的偏遠山區(qū)或受災地區(qū)，污水經(jīng)過光催化和循環(huán)凈水后可以達到飲用水標準，供人們引用。該凈水器包括用于存儲飲用水的一級水箱、用于暫存污水的二級水箱、利用光催化效應循環(huán)凈化污水的凈水器本體、用于驅動凈水器的太陽能裝置、以及控制面板。

所述一級水箱設置在凈水器本體的上方，包括與二級水箱連通的一級進水口和飲用水出水口。所述一級進水口上還設有用于控制進入一級水箱的閥門，當閥門打開后，凈化達標后的飲用水通過該閥門進入一級水箱。

所述二級水箱采用雙層設計，包括內(nèi)層和外層，內(nèi)層和外層之間形成夾層。本實用新型提供的二級水箱還包括污水進水口、用于初步凈化的過濾罩、水泵、水管、水質監(jiān)測裝置和用于加熱的相變加熱模塊。所述相變加熱模塊設置在二級水箱的夾層內(nèi)，與控制面板連接。所述水管一端與一級進水口連接，另一端與水泵連接，將凈化達標的飲用水送進一級水箱，所述水管的一端上還設有與凈水器本體連接的循環(huán)進水口，當一級水箱的閥門關閉后，污水從循環(huán)進水口流出，并進入凈水器本體。所述過濾罩將水泵和水質監(jiān)測裝置罩住，將污垢擋在水泵外，避免污垢直接進入水泵，影響水泵壽命。

所述凈水器本體的底部與二級水箱連通，污水在凈水器本體與二級水箱之間循環(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。所述外殼頂部設有與循環(huán)進水口連通的分布水縫。所述光催化模塊設于分布水縫下方，采用筒狀設計，由外而內(nèi)層層嵌套。所述紫外燈模塊設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，對分布水縫流進的污水進行凈化。污水在循環(huán)進水口出來后，流進分布水縫，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，紫外燈模塊射出的紫外光激發(fā)光催化模塊的效力，通過氧化還原反應將有機污染物分解為二氧化碳和水等無機小分子，對污水進行徹底凈化。

所述太陽能裝置包括設置在一級水箱上方的電池箱、采用曲面設計的太陽能板、以及驅動太陽能板的聯(lián)動桿機構機構。所述聯(lián)動桿機構機構的一端與太陽能板連接，另一端固定在二級水箱上，用于驅動太陽能板的打開和閉合。所述太陽能板設為四塊，閉合時將外殼包裹，方便收納不占用過多空間，打開時將太陽能轉化為電能給電池箱充電。當需要充電時，聯(lián)動桿機構機構控制四塊太陽能板同時向外翻開，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化為直流電壓對電池箱進行充電，充電電量達到額定值的95％至98％后自行斷開。充電后的電池箱可以為整個凈水器提供充足的電能。

所述控制面板通過收集水質監(jiān)測裝置的反饋信息，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)。由于固定架設計為圓筒形，所述光催化網(wǎng)設置在固定架上可以保持圓筒狀，有助于提高光催化效率。

進一步的，所述紫外燈模塊包括紫外燈和光導介質外殼。所述光導介質外殼采用環(huán)形狀設計，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)形介質傳導得更遠，有效減少了紫外燈的數(shù)量，節(jié)省成本，提高光催化效率。所述光導介質外殼由導光率高的材料制成，紫外光穿過環(huán)狀的光導介質后照射到光催化網(wǎng)上，促使水中污染物的氧化還原反應，使凈化更徹底。

進一步的，所述二級水箱中的相變加熱模塊由吸收和存儲熱量的相變復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，控制面板可以對二級水箱的水溫進行精確控制。該相變加熱模塊的主要目的在于提高二級水箱中的水溫，從而提高光催化活性，使氧化還原反應速度更快、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，方便人們在天氣寒冷時飲用溫水或熱水。

本作為實用新型的優(yōu)選方案，所述一級水箱同樣采用雙層設計，其夾層內(nèi)同樣設有相變加熱模塊，該相變加熱模塊主要用于加熱一級水箱內(nèi)的飲用水，使其水溫達到溫水或熱水的溫度，方便人們飲用。

進一步，本實用新型所提供的所述二級水箱內(nèi)還設有用于超聲波凈化的超聲波發(fā)生器。該超聲波發(fā)生器安裝在二級水箱的底部內(nèi)壁，用于對污水進行超聲凈化，將污水中的難降解物質進行分解消耗，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于裝配槽內(nèi)，該裝配槽同樣采用圓形設計，槽體呈環(huán)形，固定架卡合在槽體內(nèi)，對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。

作為本實用新型的優(yōu)選方案，所述光催化模塊設為四個，便于安裝和后期的清洗維護。

作為本實用新型的優(yōu)選方案，所述紫外燈模塊設為四個，每個設有四盞紫外燈，便于安裝和后期的清洗維護。

為了方便清潔凈水器，所述二級水箱上還設有用于排出污垢的排污口， 所述排污口設置在二級水箱的側壁靠近底部的位置，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，在所述一級水箱與外殼之間、二級水箱與外殼之間均設有用于加強密封性的密封圈，防止凈水過程中污水外泄，影響凈水效果。

本實用新型的工作過程和原理是：本實用新型利用循環(huán)凈水的方式將二級水箱中的污水不斷循環(huán)至凈水器本體中的光催化模塊，使水中有機污染物等雜質在光催化效應的作用下分解為二氧化碳和水等無機小分子物質，光催化模塊的凈化速度快、效率高、不會產(chǎn)生其他污染物，獲得很好的凈化效果。另一方面，二級水箱底部的超聲波發(fā)生器對污水經(jīng)一步凈化，消除里面的難降解物質，以獲得更好的凈化效果。最后凈化后的有毒有害污染物質經(jīng)過過濾模塊時被吸附，只有凈化達標的水才能進入過濾模塊內(nèi)，控制面板通過接收水質監(jiān)測裝置的檢測結果，判斷合格后將位于一級進水口的閥門打開，讓飲用水進入一級水箱，供人們飲用。本實用新型通過合理設計太陽能裝置及太陽能板，使凈水器使用清潔能源，既達到節(jié)能環(huán)保目的，又解決偏遠地區(qū)供電設施落后的問題，確保人們的飲水安全。本實用新型的結構簡單、操作方便、便于攜帶，凈水效率高、效果好。

與現(xiàn)有技術相比，本實用新型還具有以下優(yōu)點：

(1)本實用新型采用光導介質作為紫外燈的外殼，能將紫外光高效地傳導出去，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)本實用新型采用與光催化網(wǎng)相對應的水簾環(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，提高光催化效率。

(3)本實用新型利用超聲凈化技術，將污水中的難降解物質降解消耗，大大提高凈水器的凈化效率和出水品質。同時結合光催化凈化的效果，可以進一步提高凈化效率，獲得更好的凈化效果。

(4)在冬天或寒冷地區(qū)，本實用新型采用的相變材料加熱模塊可以吸收熱量，對水進行加熱使其達到適當?shù)乃疁?；而且，相變材料具有較寬的溫度平臺，從而將熱量充分儲存起來，進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，反應更迅速、明顯提高光催化的效率。

(5)本實用新型采用太陽能板對電池箱進行充電，達到節(jié)能環(huán)保的目 的，而且太陽能板緊貼外壁，整體結構簡單穩(wěn)固、效率高、便于攜帶，使凈水器對污水進行直接、統(tǒng)一、更高效的凈化處理，符合當今社會發(fā)展的需要，進一步緩解能源的緊張局勢，使該產(chǎn)品具有廣闊的市場前景。

附圖說明

圖1是本實用新型所提供的凈水器的結構立體圖。

圖2是本實用新型所提供的凈水器的結構爆炸示意圖。

圖3是本實用新型所提供的凈水器的剖視立體圖。

圖4是本實用新型所提供的凈水器的剖視圖。

圖5是本實用新型所提供的光催化模塊的結構立體圖。

圖6是本實用新型所提供的紫外燈模塊的俯視圖。

圖7是本實用新型所提供的紫外燈模塊的剖視圖。

圖8是本實用新型所提供的凈水器的太陽能板展開充電示意圖。

上述附圖中的標號說明：101-控制面板，102-頂部模塊，103-聯(lián)動桿機構，104-太陽能板，105-二級水箱，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-水質監(jiān)測裝置，114-過濾模塊；

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

具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實施例對本實用新型作進一步說明。

如圖1至圖8所示，本實用新型公開了一種基于太陽能驅動的光催化凈水器，該凈水器主要包括控制面板101、頂部模塊102、聯(lián)動桿機構103、太陽能板104、二級水箱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、水質監(jiān)測裝置113、過濾模塊114等部件。

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

所述光催化模塊108裝配在二級水箱105的上方，所述外殼106與二級水箱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)動桿機構103與二級水箱105通過螺栓(圖中未標出)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，所述二級水箱105由箱體1051、夾層1052、進水口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設置設有相變加熱模塊111，所述排污口1055用于排出凈化后的污水雜質，而不用拆開二級水箱清洗，操作十分簡單方便。

如圖3所示，所述頂部模塊102中含有電池箱1022、一級水箱1021、出水口1023和一級進水口1024。一級水箱1021用于儲存經(jīng)過凈化符合飲用標準的飲用水，電池箱用于裝配驅動電源(圖中未標出)。

如圖3所示，所述外殼106中設有分布水縫1061、閥門1062、循環(huán)進水口1063。當閥門1062關閉時，污水從循環(huán)進水口1063進入到五個光催化模塊108相應的分布水縫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裝配在二級水箱105的內(nèi)壁，超聲波發(fā)生器112對箱體1051中的污水進行超聲凈化，將污水中的難降解物質分解消耗，進一步提高凈化效率。

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

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

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

如圖2和圖5所示，所述光催化模塊108設為五個，每個光催化模塊108具有相同的結構。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和光導介質外殼1072組成。光導介質外殼1072為環(huán)形狀，紫外燈1071設置在光導介質外殼1072中，每一環(huán)形設置四根紫外燈1071，光導介質外殼1072采用光導介質材料，能將紫外燈1071發(fā)出的光呈環(huán)形傳導，使光分布更均勻，大大提高光催化效率。

本實用新型的工作原理如下：

1)正常工況下：污水從進水口1053進入箱體1051，經(jīng)過過濾模塊114過濾后進入水泵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進入相應的光催化模塊108，再經(jīng)過光催化反應后進入箱體1051，同時超聲波發(fā)生器112工作，對箱體1051中的污水進行超聲凈化。凈化后的污水再次經(jīng)過過濾模塊114進行進一步過濾，過濾后，再由水泵109進行循環(huán)過濾凈化。在循環(huán)凈化過程中，控制面板101控制閥門1062關閉，從而控制循環(huán)進水口1063處于開啟狀態(tài)，一級進水口1024處于關閉狀態(tài)；當水質監(jiān)測裝置113檢測水質達到標準時，控制面板101控制閥門1062開啟，此時循環(huán)進水口1063處于關閉狀態(tài)，一級進水口1024處于開啟狀態(tài)，水經(jīng)過一級進水口1024進入一級水箱1021供飲用。全部凈水過程所需動力均由電池箱1022中的驅動電源(圖中未標出)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?shù)乃疁胤娇娠嬘?，根?jù)實際需要控制面板101檢測到污水的溫度低于設定的下限溫度值時，從而控制相變加熱模塊111中的碳纖維加熱電纜1112工作，相變復合材料層1111吸收和儲存碳纖維加熱電纜1112產(chǎn)生的熱量后加熱箱體1051中的水，從而對水進行高效控溫；進一步，本實用新型提供的優(yōu)選方案是，一級水箱 1021同樣采用雙層設計，在夾層中同樣設有相變加熱模塊111，通過對一級水箱1021內(nèi)的飲用水進行直接加熱，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)，當電池箱的電量低于額定值時，控制面板101控制聯(lián)動桿機構103，帶動四塊太陽能板104展開，如圖8所示，吸收太陽光進行充電，直至電池箱中的驅動電源(圖中未標出)電量值達到額定電量的95％-98％后斷開充電。

上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。