一种集清洁与消毒功能于一体的水流发电红外感应洗手装置

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1.本发明涉及一种水力可再生能源发电、储能、供电、感应及雾化装置，具体地说是一种利用水能发电并储能用于感应进而实现清洁和消毒功能的一体化装置，属于流体机械及水电工程设备技术领域。


背景技术：

2.当今社会，社会经济发展对能源的依赖程度不断加剧，能源已经成为经济社会可持续发展的关键因素。而随着人类社会需求的不断扩大，人们对能源的需求也日益增长。目前，人类社会利用最广并且开发技术纯熟的能源主要是煤炭、石油、天然气等不可再生资源，而且化石能源供应也日趋紧张，相伴而来能源短缺、二氧化碳排放、环境污染等全球性问题。因此，可再生的清洁能源已成为能源开发的重点。我国水能资源局世界首位，相对于其他清洁能源而言，水电资源开发成本低，开发技术成熟，机组水力性能较好，出力较高，是实现可持续发展的首选能源。
3.近年来，感应洗手台因其节水卫生、精美牢固的优点广受青睐，成为家庭和众多公共场合中的常见装置。但感应水龙头的正常工作需耗费大量干电池，高频率更换电池会给环境带来严重危害。与此同时，在疫情反复无常的当下，做好杀菌消毒工作应成为全民常态化工作。然而现有的感应手部消毒机普遍存在有耗电量大的弊端，并且与洗手装置非一体化，使用率较低。
4.该种集清洁与消毒功能于一体的水流发电红外感应洗手装置采用水流发电的方式，解决了传统红外感应洗手装置高频率更换电池进而破坏环境的问题，能有效缓解能源短缺，减少环境污染和资源负载。同时，一体化的清洁消毒装置方便实用，不仅能提高消毒装置的使用率，助力防疫，更能产生极大的经济效益和环境效益，具有极高的实用价值。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是提供一种集清洁与消毒功能于一体的水流发电红外感应洗手装置，该装置是一种经济便利、集成智能、节能减排、高效利用清洁可再生能源的集清洁与消毒功能于一体的水流发电红外感应洗手装置。
6.本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
7.一种集清洁与消毒功能于一体的水流发电红外感应洗手装置，包括清洁消毒装置和用于控制出水、水流发电及电能存储的发电蓄电盒；其中：
8.所述清洁消毒装置包括清洁消毒一体化感应龙头、人体红外感应模块、微孔雾化片；所述清洁消毒一体化感应龙头分为上下两部分，上半部分为消毒喷雾产生部分，下半部分为出水龙头；所述微孔雾化片位于清洁消毒一体化感应龙头上半部分，与消毒液存储部分用一导管连接，消毒液通过导管接触微孔雾化片，用以产生消毒喷雾；所述人体红外感应模块分别位于微孔雾化片下部附近及出水龙头下部附近，用于感测是否有人体靠近所述清洁消毒一体化龙头，并将该红外感应信号转换为电信号；
9.所述用于控制出水、水流发电及电能存储的发电蓄电盒包括微型水轮机、蓄电池、电磁阀、继电器、单片机；所述的微型水轮机与蓄电池相连，城市供水管道水流冲击微型水轮机进行发电，并将微型水轮机输出的电能储存至蓄电池中；所述蓄电池与电磁阀、继电器、单片机、人体红外感应模块、微孔雾化片相连，为它们的工作提供电能；所述电磁阀与继电器相连，通过接收继电器发出的控制信号进而控制管道水流的通断；所述继电器与单片机相连，用于控制电路各元件，实现装置的自动化运行；所述单片机与人体红外感应模块相连，用于接收电信号并控制电磁阀及微孔雾化装置的工作；
10.所述微型水轮机包括进水流道、出水流道、转轴、水斗转轮、蜗壳；所述水斗转轮包括水斗、轮盘；其中，所述水斗设置在轮盘外围；微型水轮机利用水管高速水流冲击水斗转轮旋转进行发电，并将电能传输至用于控制出水、水流发电及电能存储的发电蓄电盒的蓄电池中，完成电能的储备；
11.所述的一种集清洁与消毒功能于一体的水流发电红外感应洗手装置可在不同情况下实现不同功能；在人体感应位于出水龙头下部附近的红外感应模块时，装置出水；在人体感应位于微孔雾化片下部附近的红外感应模块时，装置产生消毒喷雾。
12.本发明中提供一种集清洁与消毒功能于一体的水流发电红外感应洗手装置。本发明中提供一种集清洁与消毒功能于一体的水流发电红外感应洗手装置。所述的所述控制出水、水流发电及电能存储的发电蓄电盒与城市供水管道和下水管道连接时，两端均采用内牙螺纹直接，安装时无需对管道进行较大改动，便捷简易。
13.本发明中所述的清洁装置与消毒装置可以不同时使用，清洁装置位于清洁消毒一体化感应龙头的下半部分，消毒装置位于清洁消毒一体化感应龙头的上半部分，当人们根据需求将手放置于不同位置时，即可触发相应的功能。
14.本发明中微型水轮机在城市供水管道的高速水流冲击下，可以自行转动产生电能，无需外加电源对装置的工作进行供电；微型水轮机发出的电能将存储于蓄电池中，蓄电池再为装置中电磁阀、继电器、单片机、人体红外感应模块、微孔雾化片的工作供电；开始使用本发明前蓄电池处于电量充足的状态，足以为由单片机控制的红外感应装置供电。
15.作为本发明的进一步优化方案，所述进水流道在水轮机的入水口位置进行了仿漏斗形管道改小设计，用以增大进入微型水轮机前的水流速度，提高发电效率。
16.作为本发明的进一步优化方案，所述微型水轮机水斗转轮的叶片填料从叶片表面向外逐渐增加、粒度逐渐减小的趋势分布进行梯度设计，制备sic呈梯度分布的环氧树脂复合涂层，能大幅度提高水轮机过流部件的抗气蚀、耐磨损和防腐蚀性能。
17.作为本发明的进一步优化方案，所述控制出水、水流发电及电能存储的发电蓄电盒将微型水轮机、蓄电池、电磁阀、继电器、单片机集成一体，成为一个盒单元体，在水力发电原理和电路原理合理工作的情况下进行科学合理设计，可减少对水管的改造，便于人们安装。
18.作为本发明的进一步优化方案，所述清洁消毒装置将出水和产生消毒喷雾两种功能集于一体，可依照人们所需相应发挥不同功能。
19.本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
20.(1)本发明功能生活化，可满足生活的多种场合和多种人群的需要；
21.(2)本发明制造简单，将水流发电模块和电路控制模块集合一体置于盒子中，对管
道改造较小，便于人们安装。同时对洗手台改装较小，未大幅度改变水龙头外观及内部结构，巧妙便捷，适用于一般家庭洗手池、公用洗手池等；
22.(3)本发明将清洁和消毒功能集于一体，与现阶段清洁、消毒功能割裂不同，打破了传统感应洗手台的单一功能，克服了现有手部消毒机的耗能缺陷，为人们的生活提供了便利，有利于防疫工作的开展；
附图说明：
23.图1是本发明的整体结构示意图。
24.图2是本发明的清洁消毒装置示意图。
25.图3是本发明的用于控制出水、水流发电及电能储存的发电蓄电盒示意图。
26.图4是本发明的红外感应出水控制电路图。
27.图5是本发明的红外感应产雾控制电路图。
28.图6是本发明的水斗转轮示意图。
29.其中：1-用于控制出水、水流发电及电能存储的发电蓄电盒；2-继电器；3-微型水轮机；4-蓄电池；5-出水流道；6-电磁阀；7-进水流道；8-轮盘；9-水斗转轮；10-单片机；11-蜗壳；12-导线；13-清洁消毒装置；14-微孔雾化片；15-红外人体感应模块；16-清洁消毒一体化感应龙头；17-洗手台。
具体实施方式：
30.下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
31.本技术领域技术人员可以理解的是，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”到另一元件时，它可以直接连接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”可以包括无线连接或导线连接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
32.本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
33.本发明所要解决的技术问题是提供一种集清洁与消毒功能于一体的水流发电红外感应洗手装置，该装置是一种经济便利、集成智能、节能减排、高效利用清洁可再生能源的集清洁与消毒功能于一体的水流发电红外感应洗手装置。
34.如图1所示，本发明提供的一种集清洁与消毒功能于一体的水流发电红外感应洗手装置，包括清洁消毒装置和用于控制出水、水流发电及电能存储的发电蓄电盒；其中：
35.所述清洁消毒装置13包括清洁消毒一体化感应龙头16、人体红外感应模块15、微
孔雾化片14；所述清洁消毒装置13分为上下两部分，上半部分为消毒喷雾产生部分，下半部分为出水部分；所述微孔雾化片14位于清洁消毒一体化感应龙头16上半部分，与消毒液存储部分用一导管连接，消毒液通过导管接触微孔雾化片14，用以产生消毒喷雾；所述人体红外感应模块15位于微孔雾化片14下部附近及出水龙头下部附近，用于感测是否有人体靠近所述清洁消毒一体化龙头，并将该红外感应信号转换为电信号；
36.所述用于控制出水、水流发电及电能存储的发电蓄电盒包括微型水轮机3、蓄电池4、电磁阀6、继电器2、单片机10；所述的微型水轮机3与蓄电池4相连，城市供水管道水流冲击微型水轮机进行发电，并将微型水轮机输出的电能储存至蓄电池4中；所述蓄电池4与电磁阀6、继电器2、单片机10、人体红外感应模块15、微孔雾化片14相连，为它们的工作提供电能；所述电磁阀6与继电器2相连，通过接收继电器2发出的控制信号进而控制管道水流的通断；所述继电器2与单片机10相连，用于控制电路各元件，实现装置的自动化运行；所述单片机10与人体红外感应模块15相连，用于接收电信号并控制电磁阀6及微孔雾化装置的工作；
37.所述微型水轮机包括进水流道7、出水流道5、转轴、水斗转轮9、蜗壳11；所述水斗转轮9包括水斗、轮盘8；其中，所述水斗设置在轮盘外围；微型水轮机利用水管高速水流冲击水斗转轮9旋转进行发电，并将电能传输至用于控制出水、水流发电及电能存储的发电蓄电盒的蓄电池1中，完成电能的储备；
38.所述的一种集清洁与消毒功能于一体的水流发电红外感应洗手装置可在不同情况下实现不同功能；在人体感应位于出水龙头下部附近的红外感应模块15时，装置出水；在人体感应位于微孔雾化片14下部附近的红外感应模块时，装置产生消毒喷雾。
39.本发明中提供一种集清洁与消毒功能于一体的水流发电红外感应洗手装置。所述的用于控制出水、水流发电及电能存储的发电蓄电盒中含有2～3个水轮机。相较于将每一个水轮机安装进城市供水管道，就需要将城市供水管道截断一次。包含多个水轮机的发电蓄电盒作为一个整体一次就安装进城市用水管道，这极大地减少对供水管道的改造。同时发电蓄电盒整体压缩空间后，更加简便轻小，也利于安装。
40.本发明中所述城市供水管道的微型水轮机，在城市供水的水压下，可以自行转动产生电能。所述的由单片机10控制的红外感应人体模块15有两个，因此消毒装置和清洁装置可以不同时使用。用于控制出水的红外感应人体模块位于水龙水下方，用水控制喷雾消毒的红外感应器位于水龙头上方。所以人们可以根据需求将手放置于不同位置上，触发相应的功能。
41.本发明中通过城市供水管道的水压发电将存储于蓄电池4中，蓄电池4再为由单片机10控制的一直处于感应状态的红外感应人体模块15供电。开始使用本发明前，蓄电池4处于电量充足的状态，足以为单片机10和红外感应人体模块15供电。
42.本发明中，若水轮机额定电压为12v，则水轮机的转轮直径为56.5mm，整体水轮机尺寸长约为84～90cm，最大宽度约为30～35mm，最大高度约为45～50mm，则水轮机进出水管道约为20mm，水轮机质量不超过3kg，只要水压达到0.5kg就可满足水轮机发电要求。同时，若加大涡旋叶轮，可大幅度提高发电效率，同时增设轴承以减小磨损，以提高水轮机发电效率。而城市水管道管径不大于25mm时，流速约为0.8～1.0m/s。由此可见，本发明方便应用于城市水管道。
43.以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任
何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。