一種供野外環(huán)境使用的車載式水電供給裝置制造方法
【專利摘要】一種供野外環(huán)境使用的車載式水電供給裝置，包括供電部分與供水部分，供電部分包括光伏電池板，光伏電池板插入可與市電共享的通用外接口，通用外接口連接儲能器將光伏電池板轉(zhuǎn)化的電能存儲，儲能器連接逆變器外輸出電力供應(yīng)；供水部分包括儲水容器，儲水容器中設(shè)置有微濾器，微濾器通過面板接口與自吸式壓力泵連接，自吸式壓力泵出口連接飲用制水入口，飲用制水入口處設(shè)置超濾膜，經(jīng)超濾膜后的水分為兩路，一路直接連接至面板出水口且在連接官道上設(shè)置電磁閥一，另一路通過反滲透膜連接至面板出水口且在反滲透膜的前端管路上設(shè)置電磁閥二，可隨時(shí)清洗濾除物保證清潔，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了野外環(huán)境對河流、湖泊、雨雪降水等地表水的飲用凈純化制水，并可供電。
【專利說明】一種供野外環(huán)境使用的車載式水電供給裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于太陽能資源應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種供野外環(huán)境使用的車載式水 電供給裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 最為清潔環(huán)保的太陽能，不僅孕育了地球生態(tài)，也是人類賴以生存的煤炭、石油等 化石能源的根本來源。生活中我們使用并消耗的化學(xué)能、機(jī)械能、生物能等都是太陽能轉(zhuǎn)化 而來。相比這些不同形態(tài)的動力能源可能帶來的使用條件需要和環(huán)境負(fù)面效應(yīng)，太陽能是 唯一可提供無所不在的、清潔無償?shù)哪芰吭慈?。太陽能的充分?yīng)用，會更好地服務(wù)于人類的 生產(chǎn)生活。其拓展，也將減少因其他能源使用造成的環(huán)境污染。
[0003] 供野外環(huán)境使用的車載式水電供給裝置，以光伏發(fā)電和電池儲備的方式汲取太陽 能，并車載到現(xiàn)場，在野外實(shí)施電力和環(huán)境水質(zhì)飲用凈化的供給。適于科學(xué)考察、勘探、島礁 生活、軍事訓(xùn)練、野外露營，以及象地震等自然災(zāi)害，或突發(fā)事件特別條件下的動力供給保 障。其中，太陽能通過電池板光伏轉(zhuǎn)化于儲能器，進(jìn)而，以車載或可移動的方式，于目的地提 供在線電力和膜組件水質(zhì)凈純化處理。
[0004] 現(xiàn)代膜分離過濾技術(shù)，以壓力差為推動力，分為超濾膜過濾、微濾膜過濾和反滲透 膜過濾三類。它們的區(qū)分是根據(jù)膜層所能截留的最小粒子尺寸或分子量大小。以膜的額定 孔徑范圍作為區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)的，微孔膜（MF)的額定孔徑范圍為0.02?10 μ m;超濾膜（UF)為 0· 001 ?0· 02 μ m ;反滲透膜（R0)為 0· 0001 ?0· 001 μ m。
[0005] 作為第一級的微孔過濾膜（MF)經(jīng)濟(jì)實(shí)用，經(jīng)其可濾除水中較粗顆粒雜質(zhì)、污泥、 膠體、蟲卵、懸浮物質(zhì)等。從而，保護(hù)超濾膜（UF)表面不被硬物擦傷，并減少負(fù)荷、延長使用 壽命。MF以拋棄式使用。
[0006] 超濾膜一般為中空纖維的高分子分離膜，每米長的超濾膜絲管壁上約有60億個(gè) 小于〇. 01微米的微孔，其孔徑只允許水分子、水中的有益礦物質(zhì)和微量元素通過，而最小 細(xì)菌病毒的體積都在〇. 02微米以上，因此細(xì)菌以及比細(xì)菌體積大得多的膠體、鐵銹、懸浮 物、泥沙、大分子有機(jī)物等都能被超濾膜截留下來，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)凈純化。其所制得的出水保持 了 pH值不變，以及原水中溶解氧和人體所需微量礦物質(zhì)。另外，超濾制水的利用率近乎 100 %，是一種安全、健康概念的優(yōu)質(zhì)飲用水。
[0007] R〇(Reverse Osmosis)反滲透技術(shù)是利用滲透壓力差為動力的膜分離過濾技術(shù)， 源于美國NASA宇航科技。目前已廣泛運(yùn)用于科研、醫(yī)藥、食品、飲料、海水淡化等領(lǐng)域。R0 反滲透膜孔徑小至納米級（1納米=1〇_ 9米），在一定的壓力下，只有水分子可以通過R0膜， 而源水中的無機(jī)鹽（鈣鎂鉀鈉礦物離子）、重金屬離子（鉻鎘汞砷等）、有機(jī)物、膠體、細(xì)菌、 病毒等生物、化學(xué)成份均無法通過R0膜，從而得到空白的純凈水。R0反滲透膜的脫鹽率能 達(dá)99%以上，有更高的安全系數(shù)和風(fēng)控水平，然于此同時(shí)也濾除了水中人體所需的微量元 素礦物質(zhì)，出水的水質(zhì)pH值略偏酸性。另外，其單只膜的水資源利用率只有30%。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種供野外環(huán)境綜合使用 的車載式水電供給裝置，維持在野外環(huán)境下，對河流、湖泊、雨雪降水等地表水的飲用凈純 化的選擇性制水，并提供現(xiàn)場的照明、手機(jī)充電、導(dǎo)航儀、計(jì)算機(jī)等以及戶外洗澡（微泵附 件）的動力保證。
[0009] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0010] 一種供野外環(huán)境使用的車載式水電供給裝置，包括供電部分與供水部分，所述供 電部分包括光伏電池板9,光伏電池板9插入可與市電接口 16共享的通用外接口 1，通用外 接口 1連接儲能器2將光伏電池板9轉(zhuǎn)化的電能存儲，儲能器2連接逆變器8向外輸出電 力供應(yīng)；所述供水部分包括儲水容器19,儲水容器19中設(shè)置有微濾器5,微濾器5為內(nèi)襯PE 且一端帶有螺紋接頭的剛性鏤空體，其螺紋接頭通過面板接口 18與自吸式壓力泵3連接， 自吸式壓力泵3出口連接飲用制水入口，飲用制水入口處設(shè)置超濾膜6，經(jīng)超濾膜6后的水 分為兩路，一路直接連接至面板出水口 13且在連接官道上設(shè)置電磁閥一 15,另一路通過反 滲透膜7連接至面板出水口 13且在反滲透膜7的前端管路上設(shè)置電磁閥二14,所述自吸式 壓力泵3、電磁閥一 15和電磁閥二14連接三位選擇開關(guān)4并由所述供電部分供電，其中電 磁閥一 15和電磁閥二14分別連接三位選擇開關(guān)4的一個(gè)連接位后均通過自吸式壓力泵3 回接供電電源，三位選擇開關(guān)4的另一個(gè)連接位為關(guān)閉檔。
[0011] 所述反滲透膜7的濃鹽排水通過廢水比12連接廢水出口 11排出，所述超濾膜6 的清洗是其后通過泵控電磁閥10連接管路，并入廢水出口 11隨時(shí)將濾出物排出。
[0012] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0013] 1) 一體式組合于300X300X400(mm)空間，并設(shè)置于機(jī)動車上，便于野外作業(yè)使 用。
[0014] 2)僅通過一個(gè)通用外接口，接駁太陽能電池板或220V市電充電。
[0015] 3)采用外置式微濾器（PE)浸水式吸濾處理。具有操作直觀、廉價(jià)、不占空間、漬物 外露可洗涮、密封性強(qiáng)等特點(diǎn)。
[0016] 4)供電部分經(jīng)儲能器接逆變器，可由面板向外輸出AC220V、100?500w的電力。
[0017] 5)取自河流、湖泊或雨雪降水等不同水質(zhì)的地表水體，可針對性地以保持天然水 體養(yǎng)分為特點(diǎn)，選擇超過濾去濁除菌獲取優(yōu)質(zhì)飲用水；或以安全、風(fēng)控為主，選擇反滲透膜 過濾鈣鎂鉀鈉礦物離子、鉻鎘汞砷等重金屬毒害物、有機(jī)污染物及細(xì)菌、病毒蛋白等，制取 空白純凈水。
[0018] 6)可隨時(shí)自動清洗并排除膜表面的過濾截留物，使膜的運(yùn)行不至納污堵塞，而始 終保持清潔狀態(tài)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1是本裝置的工作流程圖。
[0020] 圖2是本裝置的結(jié)構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0022] 如圖1和圖2所示，一種供野外環(huán)境使用的車載式水電供給裝置，一體式組合于 300mmX300mmX400mm的空間。包括供電部分與供水部分，供電部分包括光伏電池板9,光 伏電池板9插入可與市電接口 16共享的通用外接口 1，通用外接口 1連接儲能器2將光伏 電池板9轉(zhuǎn)化的電能存儲，儲能器2連接逆變器8向外輸出電力供應(yīng)；供水部分包括儲水容 器19,儲水容器19中設(shè)置有微濾器5,微濾器5為內(nèi)襯PE且?guī)в新菁y接頭的剛性鏤空體， 其螺紋接頭通過面板接口 18與自吸式壓力泵3連接，自吸式壓力泵3出口連接飲用制水入 口，飲用制水入口處設(shè)置超濾膜6,經(jīng)超濾膜6后的水分為兩路，一路直接連接至面板出水 口 13且在連接官道上設(shè)置電磁閥一 15,另一路通過反滲透膜7連接至面板出水口 13且在 反滲透膜7的前端管路上設(shè)置電磁閥二14,自吸式壓力泵3、電磁閥一 15和電磁閥二14連 接三位選擇開關(guān)4并由供電部分供電，其中電磁閥一 15和電磁閥二14分別連接三位選擇 開關(guān)4的一個(gè)連接位（UF位、R0位）后均通過自吸式壓力泵3回接供電電源，三位選擇開 關(guān)4的另一個(gè)連接位（0位）為關(guān)閉檔。
[0023] 為保證膜清洗，反滲透膜7的濃鹽水通過與廢水比12連接，由廢水出口 11在線排 出；超濾膜6的清洗是其后通過泵控電磁閥10連接管路，并入廢水出口 11隨時(shí)將濾出物排 出。供電部分與供水部分一體式組合于300mmX300mmX400mm的空間。
[0024] 本發(fā)明工作包括如下主要部分：
[0025] 電力貯備：調(diào)節(jié)朝陽角度，將光伏電池板9接入裝置背板的通用外接口 1，光伏電 池即將太陽能轉(zhuǎn)化為DC12v電能并存儲于儲能器2?；蛘咄ㄓ猛饨涌?1接市電接口 16,于室 內(nèi)以220v市電為儲能器2直接充電。借此，車載野外環(huán)境下，本裝置為純化制水自給動力。 另外，儲能器2連接逆變器8,于面板右上方位置輸出接口 17,可向外輸出AC220v，100? 500w電力供應(yīng)。用于野外現(xiàn)場的照明、手機(jī)充電、導(dǎo)航儀、計(jì)算機(jī)等以及戶外洗澡（微泵附 件）的動力所需。
[0026] 原水準(zhǔn)備：取現(xiàn)場的河流、湖泊或雨雪降水等環(huán)境地表水，并將主機(jī)面板前方的微 濾器5置于儲水容器19的液面下方，將此狀態(tài)在制水的過程保持始終。外置式的微濾器5 是一內(nèi)襯PE高分子致密材料、一端帶有螺紋接頭的剛性鏤空體。微濾器5與自吸式壓力泵 3的進(jìn)水管線經(jīng)面板接口 18相接。以去除水中較粗顆粒雜質(zhì)、污泥、膠體、蟲卵、懸浮物質(zhì) 等，為凈化飲水提供預(yù)過濾保護(hù)。當(dāng)微濾器5的PE外表面沉積泥沙等較多的污物時(shí)，可刷 洗修復(fù)或更棄。
[0027] 飲用制水：打開背板上方的電源開關(guān)。將面板中部處于0位的三位選擇開關(guān)4旋 至UF位，此時(shí)，DC12v的自吸式壓力泵3啟動，電磁閥一 15也將同步打開UF出水開關(guān)，同 時(shí)電磁閥二14被關(guān)閉。取水經(jīng)微濾器5去除懸浮的顆粒雜質(zhì)，再經(jīng)過超濾膜6納米級的微 孔，濾除水體中的濁度成分和細(xì)菌類等主要飲水污染。超濾膜6運(yùn)行屬于低壓、高通量，其 出水為含礦物離子的優(yōu)質(zhì)飲用水。目前，人們受制于不能直飲的、廣泛存在的自然水體的主 要危害超標(biāo)物是微生物細(xì)菌。而超濾技術(shù)幾近100%的去除率和水的利用率，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)高 效的處理效果。制水以高于80L/H流量，自面板出水口 13流出。當(dāng)面板中部的三位選擇開 關(guān)4回復(fù)0位，電磁閥一 15和自吸式壓力泵3都將關(guān)閉，截止制水。使用過一段時(shí)間后，超 濾膜6阻濾的細(xì)菌以及比細(xì)菌體積大得多的膠體、泥濁、大分子有機(jī)物等，可輕觸裝置背板 上方的泵控電磁閥，由背板下方的廢水出口 11自動清洗排出。使超濾膜6不至納污堵塞， 始終保持清潔的運(yùn)行狀態(tài)。
[0028] 當(dāng)面板中部處于0位的三位選擇開關(guān)4旋至R0位，此時(shí)，DC12v的自吸式壓力泵3 啟動，裝置的電磁閥二14將同步打開R0制水開關(guān)，同時(shí)電磁閥一 15被關(guān)閉。取水將通過 微濾器5和超濾膜6去濁除菌后，經(jīng)反滲透膜7于0. lnm過濾精度去除環(huán)境水體含有的能 透過超濾膜6的重金屬離子、礦物質(zhì)、有機(jī)物或不可預(yù)知的化學(xué)物質(zhì)，得到高純的H20,歸于 面板前的同一面板出水口 13流出，即所謂超純水。停止制水時(shí)，將三位選擇開關(guān)4回復(fù)0 位，則電磁閥二14和自吸式壓力泵3都將關(guān)閉。出水立即截止。制水的同時(shí)，將有70%的 高含鹽量的濃水經(jīng)廢水比12,從裝置背板下方的廢水出口 11排出。反滲透膜7工作所需 的10個(gè)大氣壓由自吸式壓力泵3提供。因單只膜的水資源利用率只有三分之一，故R0純 凈水在強(qiáng)調(diào)飲水空白水質(zhì)安全的同時(shí)，表現(xiàn)為成本高、制水率低、缺乏水質(zhì)的礦物養(yǎng)份。
[0029] 本發(fā)明兩種制水模式應(yīng)用可以如下例所示：
[0030] 現(xiàn)場一：當(dāng)所取的河流、湖泊或雨雪降水等地表環(huán)境水體背景為自然狀態(tài)，或水體 所處的生態(tài)環(huán)境沒有污染排入，周圍未見工廠、養(yǎng)殖場；水體沒有異物、異臭、味；地學(xué)上不 屬于地礦質(zhì)等。采用超濾UF制取飲用水。
[0031] 打開后備箱蓋或?qū)⒀b置放于穩(wěn)定位置，調(diào)整光伏電池板的光照角度，并接入通用 外接口 1。開啟電源，將太陽能產(chǎn)生的電力，存于儲能器2。取足量的上述地表水于裝置前， 將外置式的微濾器5放于儲水容器19液面的下方，并將此狀態(tài)在制水的過程保持始終。使 三位選擇開關(guān)4由0位旋至UF，裝置即會有高于80L/H的水流量，經(jīng)納米濾除濁度、細(xì)菌、 膠體及大分子有機(jī)物，且保留礦物離子制取超濾飲用水。三位選擇開關(guān)4重復(fù)選擇0位或 UF的操作，可隨時(shí)方便地接取飲用。與此同時(shí)，面板上方的輸出接口 17提供AC220V，100? 500w電力輸出，滿足野外環(huán)境照明、手機(jī)充電、導(dǎo)航儀、計(jì)算機(jī)等以及戶外洗澡（微泵附件） 的動力需要。
[0032] 現(xiàn)場二：當(dāng)所取的河流、湖泊或雨雪降水等地表環(huán)境水體背景懷疑有污染排入，周 圍有工廠、養(yǎng)殖場；或是海水、高鹽水；或是自然災(zāi)害、突發(fā)事件特別環(huán)境下的急需用水。采 用反滲透R0制取純凈水。
[0033] 如上，調(diào)整光伏電池板的光照角度，并接入通用外接口 1，利用太陽能產(chǎn)生電力，存 于儲能器2供應(yīng)自吸式壓力泵3 ;取足量的現(xiàn)場地表水，將裝置前方的外置式的微濾器5放 于儲水容器19液面的下方，并將此狀態(tài)在制水的過程保持始終。使三位選擇開關(guān)4由0位 旋至R0,水體經(jīng)微濾、超濾后，泵壓至反滲透膜7,進(jìn)一步將其中可能的有機(jī)物、無機(jī)離子和 細(xì)菌、病毒等生物蛋白體濾除，同時(shí)，濃鹽水經(jīng)廢水比12由裝置背板的廢水出口 11隨時(shí)排 除。反滲透純凈制水于面板前的出水口 13流出接用。重復(fù)三位選擇開關(guān)4的上述操作，可 方便地隨時(shí)制取使用。同時(shí)，面板上方的輸出接口 17提供AC220v、100?500w電力供應(yīng)， 滿足野外環(huán)境照明、手機(jī)充電、導(dǎo)航儀、計(jì)算機(jī)等以及戶外洗澡（微泵附件）的動力需要。
[0034] 綜上，取自現(xiàn)場環(huán)境的河流、湖泊、雨雪降水等地表水，經(jīng)外置式取水微濾器由自 吸泵打入超濾膜和反滲透膜系統(tǒng)處理，經(jīng)選擇制水，可得到高通量、低耗的優(yōu)質(zhì)飲用水或純 凈水。裝置可在野外無動力環(huán)境下，提供在線電力和凈純化飲用水的動力供給。
【權(quán)利要求】
1. 一種供野外環(huán)境使用的車載式水電供給裝置，設(shè)置于機(jī)動車上，包括供電部分與供 水部分，其特征在于，所述供電部分包括光伏電池板（9)，光伏電池板（9)插入可與市電接 口（16)共享的通用外接口（1)，通用外接口⑴連接儲能器（2)將光伏電池板（9)轉(zhuǎn)化的電 能存儲，儲能器（2)連接逆變器（8)向外輸出電力供應(yīng)；所述供水部分包括儲水容器（19)， 儲水容器（19)中設(shè)置有微濾器（5)，微濾器（5)為內(nèi)襯PE且?guī)в新菁y接頭的剛性鏤空體， 其螺紋接頭通過面板接口（18)與自吸式壓力泵（3)連接，自吸式壓力泵（3)出口連接飲用 制水入口，飲用制水入口處設(shè)置超濾膜￠)，經(jīng)超濾膜（6)后的水分為兩路，一路直接連接 至面板出水口（13)且在連接管道上設(shè)置電磁閥一（15)，另一路通過反滲透膜（7)連接至 面板出水口（13)且在反滲透膜（7)的前端管路上設(shè)置電磁閥二（14)，所述自吸式壓力泵 (3)、電磁閥一（15)和電磁閥二（14)連接三位選擇開關(guān)（4)并由所述供電部分供電，其中 電磁閥一（15)和電磁閥二（14)分別連接三位選擇開關(guān)（4)的一個(gè)連接位后均通過自吸式 壓力泵（3)回接供電電源，三位選擇開關(guān)（4)的另一個(gè)連接位為關(guān)閉檔。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的供野外環(huán)境使用的車載式水電供給裝置，其特征在于，所述 反滲透膜⑵的濃鹽水通過廢水比（12)連接廢水出口（11)排出。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的供野外環(huán)境使用的車載式水電供給裝置，其特征在于，所述 供電部分與供水部分一體式組合于300mmX 300mmX 400mm的空間。
【文檔編號】C02F1/44GK104085957SQ201410312954
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月2日
【發(fā)明者】葛碧洲, 張軍, 蔣欣, 周康康, 王天天 申請人:西安建筑科技大學(xué)