1、便 攜 式 過 濾 水 杯安全人機工程學產品設計院 系： 華北科技學院安全工程學院 班 級： 安全B113班 專 業： 安 全 工 程 指導老師： 姚 建 設計學生： 王宇 劉嶸 郭亞軍 高昊設計時間： 2013年12月2日 目錄1 技術背景31.1現有技術31.1.1國內現有技術31.1.2國外現有技術31.2產品現有狀況41.2.1產品國內現有狀況41.2.2產品國外現有狀況41.3存在的問題42 設計原理52.1設計方案52.2設計原理52.3產品特點52.4創新點63 產品功能73.1產品結構73.2產品功能93.3產品優缺點103.3.1產品優點103.3.2產品缺點113.4使用方

2、法113.5使用注意事項114 市場應用價值125 展望125.1結論125.2不足125.3 展望125.4心得131 技術背景該技術靈感來自于家用過濾式純水機，其中的過濾芯主要用來去除水中的雜質、泥砂、發出異味或其他不利于口感的物質，主要是自備井的供水凈化不夠 ( 近年來在一些相對較遠的小區有不少自備井供水 ) 或是高位水箱、管道輸入中的二次污染造成，也有些是水質硬度造成的水垢等 ( 有時盡管我們用肉眼看不到任何顆粒狀懸浮物，但是如果在家用水龍頭的下方接上一個過濾器，很快就可以看到會有一些污物 ) 。在很多中小城市或鄉鎮，水質不夠潔凈，過濾處理是必要的；微孔濾膜對于已經很潔凈的供水，如果要

3、進行超濾、反滲透處理，過濾作為預處理也是很重要的。1.1現有技術1.1.1國內現有技術我國國內純水機廠家一般采用五級過濾（臺灣采用八級過濾），濾芯分別是：1，PP棉（聚丙烯噴融形成，孔徑10mm）2、顆?；钚蕴浚ɑ钚蕴康姆N類有很多，但是最能達到凈水要求的是椰殼活性炭，張力大，吸附能力好，孔徑10mm）3、椰殼活性炭棒（高壓縮活性炭，孔徑5mm）4，RO逆滲透膜（終極凈水核心，孔徑只有0.0001mm，必須要增壓泵加壓水才能通過，經RO膜過濾過的水可達到生飲效果）5，后置活性炭（孔徑10mm改善水的口感）6、堿化濾芯（可要可不要，主要看自己的要求，要喝堿性水可以添加，要喝純凈水就不用）。1.1.

4、2國外現有技術國際上主流產品技術大都是反滲透技術，即RO，原理是在高于溶液滲透壓的作用下，依據其他物質不能透過半透膜而將這些物質和水分離開來。它目前是最環保、衛生的，但發達國家自來水廠水處理要求比中國高的多，因此飲水機原理也和我國大不相同。1.2產品現有狀況1.2.1產品國內現有狀況我國現已有類似產品，但體積較大，不方便攜帶，而且過濾過程繁瑣，濾芯成本高昂，其公開（公告）號為CN20104469311.2.2產品國外現有狀況國外還沒有類似可以將河水過濾成純凈水的裝置，因此我們的產品很有市場前景。1.3存在的問題現有產品體積較大，不符合人體使用習慣，而且過濾過程繁瑣，濾芯成本高昂，不適合野外生存

5、使用。2 設計原理我們設計該產品的靈感來自于家用過濾式純水機，其中的過濾芯主要用來去除水中的雜質、泥砂、發出異味或其他不利于口感的物質。家用過濾式純水機的濾芯主要有以下幾種：第一級為5微米PP棉濾芯，第二級為顆粒活性炭，第三級為1微米PP棉，第四級為用于宇航技術的RO逆滲透膜（此為核心），第五級為精致活性炭，主要用于改善口感。2.1設計方案該設計針對于短時間野外生存和旅游使用，因此要求產品要具有輕便易攜帶、過濾基本達標的優點，因此綜合各方面因素我們將傳統濾芯修改為以下七層：從上到下依次為納米銀離子、納米KDF、優質椰殼、超濾濾芯、活性炭顆粒、離子交換樹脂、陶甕濾殼等。2.2設計原理我們小組將傳

6、統的五層濾芯修改為七層，主要是考慮到同傳統家用純水機的差別，即家用純水機基本不用考慮濾芯體積和厚度的問題，而我們的產品要求特點為輕便易攜帶，因此使用七層濾芯以彌補厚度上的差異。2.3產品特點該產品體積小，攜帶方便且設計美觀，采用淡綠為主色調，用以達到放松眼睛，身心愉悅的目的； 杯身最小直徑84mm，在人機工程學上符合人手正常握感，使用時可更好的握住杯身，不易滑落；杯體外部覆有塑膠，耐摔性良好，且專門設有安防入水管的凹槽，使之更加人性化；內部濾芯可以有效過濾野外水，設計合理，清理拆卸方便。2.4創新點此產品將家用純水機的優點同水杯優點結合起來，同時積極運用人機工程學原理，達到使用和實用相結合的目

7、的，在杯身設計、內部構造方面均有不小突破。3 產品功能3.1產品結構圖3-1 水杯的外觀a水杯杯身設計為淡綠色，具有愉悅和放松身心的作用，因為該產品在野外使用，因此為達到人同大自然更好的合為一體的目的，我們選擇了淡綠色。杯體外部覆有塑膠，耐摔性良好，且專門設有安防入水管的凹槽，使之更加人性化。圖3-2水杯的外觀b圖3-3 水杯的弧度凈化水杯的水壁具有的弧度滿足人手拇指和食指之間的弧度，即84mm，在人機工程學上符合人手正常握感，使用時能更好的握住杯身，不易滑脫，滿足人們的生活使用的需要。3.2產品功能圖3-4 水杯的內部構造該產品功能是為野外旅游者提供簡易過濾后的水，以滿足他們野外飲水的需要，

8、它采用七層濾芯結構，各層名稱及作用展示自上而下依次為：1、納米銀離子：納米銀離子不帶電荷，不會與人體內多種生物活性物質結合而沉積，在毛孔中吸附并殺滅細菌，并會從體內完全排出，不會產生毒副作用。2、納米KDF:納米金屬簇（納米KDF）濾料在使用過程中具有很好的抑菌性能，長期使 用 過程中沒有細菌滋生污。由于其優異的抑制病菌繁殖的性能，與活性炭配合使用，可以解決活性炭使用一段時間后滋生細菌導致二次污染的問題，可延長凈水器的使用壽命，提高凈水器的使用安全性。 3、優質椰殼：吸附力好，強度高，粒度均勻。表面微孔吸附率是燒結活性炭的5倍，外觀為黑色，具有空隙發達，吸附率高，強度好，易再生，耐用等特點。能

9、夠有效地去除水中的異味和異色，可以有效地幫助人們去除致癌物質，使得水質清澈，口感軟綿。4、超濾濾芯：良好的化學穩定性，耐酸堿，耐細菌。過濾精度高，過濾孔徑為0.01微米，能確保飲水水質安全。5、活性炭顆粒：外觀呈黑色不定型顆粒；具有發達的孔隙結構，良好的吸附性能，機械強度高，易反復再生，造價低等特點。 6、離子交換樹脂：主要用于分離和提純，用于硬水軟化和制取去離子水。7、陶瓷濾層：采用天然硅藻土燒制而成，其平均孔徑僅為0.15微米，是人的頭發絲的1500直徑大小，能有效地分離水中的細菌、病毒、重金屬等，而且純天然，不含化學合成材料，對人體無害?？煞磸退⑾椿蛴蒙凹埓蚰ィ哂羞^濾精度高，長壽命等優

10、點。一般能使用12-14個月，具體更換時間根據當地水質而定。3.3產品優缺點3.3.1產品優點該產品采用七層過濾，能有效的去除野外水源中的細菌、病毒、重金屬等，能將野外水源過濾為飲用水，解決野外旅行者飲水問題，同時它的杯體設計符合人機工程原理，既美觀又方便使用，頂部和杯體鏈接部拉桿桿身為細螺旋結構，可以有效防止由于吸力過大而造成的手部損傷，濾層清洗容易。3.3.2產品缺點本產品外部有一入水管，為了方便放入杯身凹槽內，我們決定使用軟塑膠，但塑膠易老化易破損，因此該水管的材料還在考證中；該水杯盛水量小，無法一次為很多人提供飲水，若考慮增大容積則違背設計初衷；密封效果有待考證。3.4使用方法水杯內部

11、分為兩個圓筒部分，左邊圓筒為過濾結構，內部設有七層濾層，從上到下依次為納米銀離子、納米KDF、優質椰殼、超濾濾芯、活性炭顆粒、離子交換樹脂、陶甕濾殼等；右邊圓筒為活塞結構，底部有一單相閥門，向上為開，當逆時針轉動頂部拉手（拉桿為螺旋結構，防止吸力過大傷到手部）后，右側結構和大氣產生的壓力差使得單項閥門向上移動，此時水便通過外部吸管和此單項閥門進入到右側管中。當吸滿水后，順時針轉動頂部拉手，同時可以將外部吸管的中部對折，在同單向閥門的共同作用下進一步防止水露出，此時水經過左側圓筒底部單項閥門自下而上被迫壓入到左側濾層中，至此，一個過濾過程完畢，之后按圖中“OPEN”所示打開塞子，就可以喝到過濾后

12、的清水了。3.5使用注意事項使用時注意先關閉喝水口；將外部水管放入野外水源前要目測水質，若水中有明顯雜物或污物請不要使用此產品，防止堵塞水管及內部構造；使用達到一定次數后要及時清洗濾層和水管連接部位，如有需要請更換濾層。4 市場應用價值本設計適用于野外旅行者或外出旅游人群，以解決暫時飲水問題，經調查發現，部分野外旅行者不愿攜帶大批量的飲用水，但又苦于尋找水源，因此我組萌生了設計此產品的念頭，另外一個原因是目前國內市場上相關產品均不太符合他們的要求，此領域的空白是推動我們設計的源動力。相信該產品會有不小的發展和銷售空間，市場價值可觀。5 展望5.1結論我們將該水杯的設計圖紙和設計意圖發給了幾個有

13、野外旅游經驗的朋友，他們一致表示認可，并給我們提出了不少寶貴的經驗，特此感謝！便攜式過濾水杯是個值得生產的產品，無論是在設計、使用和實用方面均有不俗表現，我們會在今后的改進工作中著重彌補上文提到的缺點，并繼續開發它的優點，爭取早日投入生產。5.2不足在此次設計過程中，我們忘記搜索這方面的專利產品，直到水杯模型定稿后才想到這個問題，之后不得不對我們的產品進行改進和升級。在這方面我們欠缺相關經驗，考慮不夠周全，以至于增加了組員的工作量，特此向小組成員道歉，并且保證今后會吸取教訓，絕不再出錯；另外產品的諸多缺點也是我們今后改進的重點。5.3 展望我們對這個產品有相當大的信心，相信通過我們后續的改進，它在不久的將來就會出現在超市、市場的貨架上，在方便野外旅游者的同時為更多的人帶來實際的利益。5.4心得在這4個星期的設計過程中，我們小組4人齊心協力，分工各不相同（按學號順序）：王宇：搜集各大網站，尋找相關資料，并將文件轉換為word文檔格式，供討論使用。劉嶸：將手繪稿掃描入電腦，并將各部分截圖，以備后期整理使用；制作展示PPT。高昊：后期編寫、整理資料，制作上交稿。郭