专利名称：以太阳电池发电为主的有自发电装置的饮用水净化机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种饮用水净化机，特别涉及以太阳电池发电为主的有自发电装 置的饮用水净化机。
背景技术：
在一些偏远地区，由于缺少大型的饮用水净化措施，人们要靠饮用地下水生活，由 于一些特殊地区地质结构的复杂性，地下水中含有一些对人体有害的矿物质，人们无法饮 用地下水，而只能靠到外地取水维持生活，给生产生活带来极大的不便。尽管人们此前做了 很多努力，但收效甚微。进入21世纪，与此相关的两个技术领域都取得了飞速进步一是膜 技术领域技术进步，各种性能优异的半透膜制造技术越来越先进，由原来的实验室技术逐 步转变为广泛应用技术，膜的性能特点得到了极大提高，而制造成本大幅度降低。另一个是 太阳电池发电技术。在这些偏远地区不只缺水，而且缺电，没有可靠的电力供应再好的饮用 水净化技术也难以实现，太阳电池的技术发展使这一问题得到很好解决，太阳电池组件光 电转换效率由10%提高到目前的20%左右，每瓦太阳电池的制造成本也呈几何基数下降 趋势。新能源是二十一世纪世界经济发展中最具决定力的五大技术领域之一。太阳能是一 种清洁、高效和永不衰竭的新能源。光伏发电具有安全可靠、无噪声、无污染、制约少、故障 率低、维护简便等优点，在这些偏远地区地形多样和居住分散的现实条件下，有着非常独特 的作用。把先进的太阳电池发电技术与先进的膜机理水净化技术结合起来，解决偏远地区 人们的饮水困难，有大量的工作要做。
发明内容本实用新型的目的在于克服已有技术的不足，提供一种可以为无可靠供电地区配 备可靠发电电源，保障设备正常运行，实现发电电源与饮用水净化机一体化的以太阳电池 发电为主的有自发电装置的饮用水净化机。为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是本实用新型的以太阳电池发电为主的有自发电装置的饮用水净化机，它包括发电 装置，所述的发电装置输出端与饮用水净化装置的用电端相连，所述的发电装置为太阳电 池，所述的饮用水净化装置与储水容器相连。本实用新型的优点在于(1)可以保证连续稳定的生活饮用纯净水供给。原来依 靠常规市电运行的饮用水净化机，一旦市电供应出现故障，饮用水净化机就会停止工作。采 用本发明，即使长期无电力供应，也可以依靠太阳能发电、风力发电来实现系统稳定供电， 保障设备运行，保障可以饮用到纯净水；(2)随时随地制造纯净水，不受电力供应条件限 制。原来依靠常规市电运行的饮用水净化机，基本要求必须在市电能够覆盖的区域使用。但 在自然环境比较恶劣缺少纯净水水源地区，往往也同时无市电，普通饮用水净化机根本无 法运行。而本发明具备一套完整可靠的自发电电源装置，可以在任何需要饮用水净化的地 方安装；(3)生活饮用水随用随制，极大方便生产生活，可以带动促进一些偏远落后地区的经济社会发展。
图1是本实用新型以太阳电池发电为主的有自发电装置的饮用水净化机采用无 逆变直流工作模式的系统结构框图；图2是本实用新型以太阳电池发电为主的有自发电装置的饮用水净化机充放电 控制器的原理图；图3是本实用新型以太阳电池发电为主的有自发电装置的饮用水净化机采用交 流逆变工作模式的第一种实施方式的系统结构框图；图4是本实用新型以太阳电池发电为主的有自发电装置的饮用水净化机采用交 流逆变工作模式的第二种实施方式的系统结构框图；图5是本实用新型以太阳电池发电为主的有自发电装置的饮用水净化机采用交 流逆变工作模式的第三种实施方式的系统结构框图；图6是本实用新型以太阳电池发电为主的有自发电装置的饮用水净化机采用交 流逆变工作模式的第四种实施方式的系统结构框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型进行详细描述。本实用新型使用的以太阳电池发电为主的有自发电装置的饮用水净化机，它包括 发电装置，所述的发电装置输出端与饮用水净化装置的用电端相连，所述的发电装置为太 阳电池，所述的饮用水净化装置与储水容器相连。所述的饮用水净化装置可以与纯净水检 测装置相连。如图1所示的采用无逆变直流工作模式的本实用新型中的发电装置通过充放电 控制器与蓄电池相连，所述的充放电控制器供电输出端与所述的饮用水净化装置的用电端 相连。如图2所示的充放电控制器的工作原理为由取样电路取得蓄电池的电压信号，送 入运算放大器Al进行比较，当电压超过14. 5V时，三极管导通，继电器Jl吸合，断开常闭触 点，充电电路开路，蓄电池过充保护。取样电路取得蓄电池的电压信号，送入运算放大器A2 进行比较，当电压超过14. 5V时，三极管导通，继电器J2吸合，断开常闭触点，放电电路开 路，蓄电池过充保护。如图3所示的为采用交流逆变工作模式的第一种实施方式，优选的本实用新型中 的发电装置与逆变器相连，一个蓄电池与双向逆变器相连，所述的逆变器与双向逆变器共 用交流母线，所述的逆变器和双向逆变器的供电输出端与所述的饮用水净化装置的用电端 相连。在本种工作模式下，发电装置可以通过逆变器直接给饮用水净化装置供电，发电装置 也可以通过逆变器和双向逆变器给蓄电池供能，蓄电池也可以通过双向逆变器直接给饮用 水净化装置供电。如图4所示的为采用交流逆变工作模式的第二种实施方式，优选的本实用新型中 的发电装置依次与蓄电池和逆变器相连，所述的逆变器的供电输出端与所述的饮用水净化 装置的用电端相连。如图5所示的为采用交流逆变工作模式的第三种实施方式，优选的本实用新型中的发电装置依次与最大功率跟踪装置、蓄电池和逆变器相连，所述的逆变器的供电输出端 与所述的饮用水净化装置的用电端相连。如图6所示的为采用交流逆变工作模式的第四种实施方式，优选的本实用新型中 的发电装置与并网逆变器相连，一个蓄电池与双向逆变器相连，所述的并网逆变器与双向 逆变器共用市电网交流母线，所述的并网逆变器和双向逆变器的供电输出端与所述的饮用 水净化装置的用电端相连。在该种工作模式下，当发电装置供电量超过饮用水净化装置的 用电量时可以并入市电网供电。所述的发电装置在采用太阳电池的同时还可以采用风力发电装置、潮汐能发电装 置、波浪能发电装置、柴油机发电装置或燃料电池中的至少一种联合供电。所述的蓄电池可以为铅酸蓄电池、镍镉蓄电池、锂离子蓄电池或磷酸铁锂蓄电池 中的一种。所述的太阳电池为单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池、非晶硅太阳电池、非晶或微 晶太阳电池、铜铟镓硒太阳电池、铜铟硫太阳电池、碲化镉太阳电池或染料敏化太阳电池中 的一种。太阳电池从阵列种类上又可分为固定倾角太阳电池发电阵列、可变倾角太阳电池 发电阵列、太阳跟踪光伏发电、跟踪聚光太阳电池发电、发电与发热一体化太阳电池阵列结 构。太阳电池的支撑结构可以采用屋顶太阳能发电装置、地面水泥混凝土结构支撑系统、不 锈钢支架结构、碳钢热镀锌支架结构、太阳电池组件幕墙结构。通过自发电供给单元来实现水净化的思路有储能和储水两种方式，即一种是通过 蓄电池把发电装置发出的电储存起来，通过蓄电池实现电力输出，一种是发电装置随时发 生电力，发出的电力用来实现饮用水净化处理，产生纯净饮用水，进入大的储水容器储存起 来，随用随取。这其中又分为两种模式，一种模式是将储水容器做的很大，由于每天系统产 生纯净水的同时都有一定量的用水消耗，使得储水容器永远有足够的空间来储存发电装置 输出电力工作下产生的可饮用纯净水；另外一种模式是系统在不制水的时候将电力用于并 网发电。水质净化即用不同的净化工艺，去除原水中各种杂质，使净化后的水质符合“生活 饮用水标准(GB5749)”或符合“农村实施《生活饮用水卫生标准》准则”要求。饮用水净化 技术是一项复杂的工程化技术，针对不同原水水质，有不同的水处理方案。天然水中一般含有杂质，如悬浮物、胶体和溶解性物质。悬浮物颗粒直径大于 IX 10_3，这类物质泥沙占绝大部分，如原生动物、藻类、泥土、细菌、重金属氧化物、油脂以 及不溶于水的有机物。胶体颗粒直径1X10_3 lX10_6mm，大部分为细小粘土颗粒、细菌、 病菌、有机物、胶体、重金属氢氧化物、高分子有机、无机化合物。溶解性物质，直径小于 1 X 10_6mm，是以分子、离子状态纯在于水中，如钙、镁、铁、锰、氟、砷等离子以及一些有机物。 对于非矿物质杂质污染物，可以采取常规水净化工艺，典型的净化工艺过程为原水依次经 过混凝、过滤、消毒。氟超标的地下水采用活性氧化铝或电渗析等净水工艺。采用活性氧化铝的工艺过 程为原水经过活性氧化铝吸附罐吸附成为清水供给用户。采用电渗析的工艺为原水经 过电渗析净化水过滤器成为清水供给用户。苦咸水淡化宜采用电渗析或反渗透等膜处理工艺。电渗析是指在直流电渗析作用 下，利用阴、阳离子交换膜，使水中的阴、阳离子反向迁移，在降低水中含盐量的同时也降低了含氟量，典型工艺过程为苦咸水依次经过预处理和电渗析、反渗透成为清水供给用户。 电吸附法工艺对除盐降氟也很有效，其工艺原理为利用带电电极表面吸附水中离 子\带电粒子的现象，使水中溶解的盐类及其它带电物质在电极表面富集浓缩而实现水的 净化\淡化，在降低水中含盐量的同时也降低了高氟水中的含氟量。其工作过程为原水在 正负电极组成的空间流动时，受电场力的作用，水中带电粒子(离子、胶体微粒、有机物和 细菌等)将分别向带相反电荷的电极迁移，被电极吸附并储存在双电层内，实现带电粒子 (杂质)与水的分离，除盐水从另一端流出。当电极失电或瞬间反接时，富集在电极上的带 电粒子在水流或电场力的作用下，从电极脱落被冲走，电极获得再生。
权利要求以太阳电池发电为主的有自发电装置的饮用水净化机，它包括发电装置，其特征在于所述的发电装置输出端与饮用水净化装置的用电端相连，所述的发电装置为太阳电池，所述的饮用水净化装置与储水容器相连。
2.根据权利要求1所述的以太阳电池发电为主的有自发电装置的饮用水净化机，其特 征在于所述的发电装置通过充放电控制器与蓄电池相连，所述的充放电控制器供电输出 端与所述的饮用水净化装置的用电端相连。
3.根据权利要求1所述的以太阳电池发电为主的有自发电装置的饮用水净化机，其特 征在于所述的发电装置与逆变器相连，一个蓄电池与双向逆变器相连，所述的逆变器与双 向逆变器共用交流母线，所述的逆变器和双向逆变器的供电输出端与所述的饮用水净化装 置的用电端相连。
4.根据权利要求1所述的以太阳电池发电为主的有自发电装置的饮用水净化机，其特 征在于所述的发电装置依次与蓄电池和逆变器相连，所述的逆变器的供电输出端与所述 的饮用水净化装置的用电端相连。
5.根据权利要求1所述的以太阳电池发电为主的有自发电装置的饮用水净化机，其特 征在于所述的发电装置依次与最大功率跟踪装置、蓄电池和逆变器相连，所述的逆变器的 供电输出端与所述的饮用水净化装置的用电端相连。
6.根据权利要求1所述的以太阳电池发电为主的有自发电装置的饮用水净化机，其特 征在于所述的发电装置与并网逆变器相连，一个蓄电池与双向逆变器相连，所述的并网逆 变器与双向逆变器共用市电网交流母线，所述的并网逆变器和双向逆变器的供电输出端与 所述的饮用水净化装置的用电端相连。
7.根据权利要求1所述的以太阳电池发电为主的有自发电装置的饮用水净化机，其特 征在于所述的发电装置在采用太阳电池的同时还采用风力发电装置、潮汐能发电装置、波 浪能发电装置、柴油机发电装置或燃料电池中的至少一种共同作为发电装置。
8.根据权利要求2-6中之一的所述的以太阳电池发电为主的有自发电装置的饮用水 净化机，其特征在于所述的蓄电池为铅酸蓄电池、镍镉蓄电池、锂离子蓄电池或磷酸铁锂 蓄电池中的一种。
9.根据权利要求1所述的以太阳电池发电为主的有自发电装置的饮用水净化机，其 特征在于太阳电池为单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池、非晶硅太阳电池、非晶或微晶太 阳电池、铜铟镓硒太阳电池、铜铟硫太阳电池、碲化镉太阳电池或染料敏化太阳电池中的一 种。
专利摘要本实用新型公开了以太阳电池发电为主的有自发电装置的饮用水净化机，它包括发电装置，所述的发电装置输出端与饮用水净化装置的用电端相连，所述的发电装置为太阳电池，所述的饮用水净化装置与储水容器相连。采用本装置可以保证连续稳定的生活饮用纯净水供给，可以在任何需要饮用水净化的地方安装；并且生活饮用水随用随制，极大方便生产生活。
文档编号C02F1/46GK201746366SQ20102025935
公开日2011年2月16日 申请日期2010年7月15日 优先权日2010年7月15日
发明者周小梅, 甘基创, 黄志忠, 黄忠文 申请人:天津瑞拓电子科技开发有限公司