CN102020326A - 海水淡化系统 - Google Patents

Abstract

本发明关于一种海水淡化系统，包括一蒸发机构以及与该蒸发机构连通的一冷凝机构，其中该蒸发机构包括二导体，呈间隔设置，且二导体间的间隔设有呈间隔并排的热电致冷片与温差发电芯片，该热电致冷片具一冷面与一热面，且该热电致冷片的冷、热面及温差发电芯片的顶、底面分别与该二导体形成贴合，该热电致冷片冷、热面所产生的温度，由该二导体传导至该温差发电芯片，借助该热电致冷片的温度差异，驱使该温差发电芯片产生电流，该温差发电芯片可供连接一蓄电器，将产生的电流导出储存，供给该热电致冷片使用。本发明于海水淡化过程中借助热电致冷片的温度差异，而产生再生能源，并大幅降低热排放量。

Description

海水淡化系统

技术领域

本发明关于一种海水淡化系统，尤指一种于淡化过程产生再生能源的构造。

背景技术

由于人口的大量增加，及生活的改善，淡水的需求不断上升。一方面温室效应对地球的影响愈来愈显著，所以人类已面临了淡水供给上的问题。海水淡化为解决淡水供给上的有效方式，因为地球上有百分的七十的面积为海水所覆盖，所以海水的供给对人类而言，可以说是取之不尽的。

现有海水淡化大多以蒸馏原理来取得淡水，其构造简单、生产淡化的水量较大，但耗能与污染也较大，其主要由一焚化炉燃烧以其热量将海水加热至沸点汽化，再将所产生的水蒸气借助一蒸气管导引至一冷凝室，经该冷凝室冷凝出淡水，该焚化炉所需的燃料是重油，燃烧后对环境造成极大的污染；此外，将大量的海水由常温加热至沸点，以期产生水蒸气，故其所需要的能量很大；另有以电能为主的海水淡化装置，其以大量电能将海水加热至沸点汽化，并经冷凝取得淡水，故其所需要的能量也很大。

由于现今环保意识抬头，加上煤与石油的短缺与开采不易，以致电能使用不断的增加，故常会面临停电断电的缺电危机，且更因热排放量，而面临大量二氧化碳制造的危机，虽现已发展出利用太阳能、风力的动能电能产生装置，但其设备成本极为昂贵，且受地形、天候、日照角度、风力风向等自然界不确定的因素影响，以致动能电能的取得稳定性不佳，成本也不低廉，是以针对于此，实有加以研究改良的必要。

发明内容

有鉴于先前技术存在的问题，本发明主要目的是提供一种在淡化海水过程中产生再生能源的海水淡化系统。

本发明的一种海水淡化系统，采用的技术手段为：其包括一蒸发机构以及与该蒸发机构连通的一冷凝机构，其中：该蒸发机构包括二导体，呈间隔设置，且二导体之间的间隔交替且间隔地设有数个热电致冷片与温差发电芯片，该热电致冷片具一冷面与一热面，且该热电致冷片的冷、热面及该温差发电芯片的顶、底面分别与该二导体形成贴合，该热电致冷片的热面产生的热量用以加热蒸发海水，且该热电致冷片冷、热面所产生的温度，由该二导体传导至该温差发电芯片，借助该热电致冷片的温度差异驱使该温差发电芯片产生电流，该温差发电芯片可供连接一蓄电器，将产生的电流导出储存，供给该热电致冷片使用。

本发明主要目的及所能达到的有益技术效果是：借助蒸馏方式，利用蒸馏方式令海水中的盐分及其他固体与水分离，以取得淡水使用，同时于淡化过程借助热电致冷片所产生的温度差异，借助导体传导驱使温差发电芯片产生电流，而产生再生能源，并大幅降低热排放量。

附图说明

图1为本发明的平面图

图2为本发明的冷凝器立体图

图3为本发明的铜管剖视图

图4为图1的局部放大图

图5为本发明的蒸发机构的局部放大图

图6为本发明的冷凝机构示意图

主要元件符号说明

1第一壳体     11第一容室    12预冷室    2蒸发机构

21冷却鳍片    22热电致冷片  23散热鳍片  24温差发电芯片

241导线       25导体        26蓄电器       3海水管路

31前置段      32第一泵      33磁化器       34入水段

341鳍片       35洒水装置    4冷凝机构      40第一集水槽

41第一冷凝器  411层架       412冷凝管      413共同管

414网片       42滤网        5第一冷却管路  51第一预冷段

52淡水槽      53冷却段      54第二泵       55第一汲水段

56第一抽射器  561加压流道   6第二壳体      61第二容室

62散热鳍片    7第一卤水管   71卤水前置段   72卤水入水段

721鳍片       73洒水装置    74第三泵       8第二集水槽

81第二冷凝器  811层架       812冷凝管      813共同管

814网片       82第二卤水管  83第三抽射器   831加压流道

9第二冷却管路 91第二预冷段  92排放段       93第二汲水段

94第二抽射器  941加压流道   A阀件

具体实施方式

以下通过图示说明本发明的构造、特点以及实施例，以便使本发明能被更进一步的了解。

请参阅图1所示，配合图4、图5与图6所示，一种海水淡化系统，包括一蒸发机构2以及与该蒸发机构2连通的一冷凝机构4，其中：

该蒸发机构2包括二导体25呈间隔设置，且二导体25间的间隔交替且间隔地设有热电致冷片22与温差发电芯片24，该热电致冷片22具一冷面与一热面，且该热电致冷片22的冷、热面与温差发电芯片24的顶、底面分别与该二导体25形成贴合，该热电致冷片22冷、热面所产生的温度，由该二导体25传导至该温差发电芯片24，借助该热电致冷片22的温度差异，驱使该温差发电芯片24产生电流，该温差发电芯片24可供连接一蓄电器26，将产生的电流导出储存，供给该热电致冷片22使用。

本发明所指的温差发电芯片(Thermoelectric Power generating Chip)利用赛贝克效应(Seebeck Effect)来产生电流，其原理是当二种不同性质金属端点连接形成一封闭回路时，若两端点间存有温度差，导致热电动势大小不同而产生一电流由高电动势往低电动势流动，则回路间会有电流产生。而热电致冷片(Thermoelectric Cooling Chip)是利用珀尔帖效应(PeletierEffect)，它是席贝克效应的逆效应，其现象是当二种不同性质金属端点连接形成一封闭回路时，当回路中存在直流电流，两端点之间则产生温差。

请参阅图1，配合图4、图5与图6所示，本实施例包括：

一第一壳体1：借助周围的壳壁框围成一第一容室11；一蒸发机构2：包括数个间隔排列的冷却鳍片21，该各冷却鳍片21设于该第一容室11下段部，配合图5所示，且该二导体25间的间隔中设有数个呈间隔且交替并排的热电致冷片22与温差发电芯片24，该些冷却鳍片21与贴合于该些热电致冷片22冷面的导体25形成接触，令该些热电致冷片22产生的冷源，传递至该些冷却鳍片21逸散，而贴合于该些热电致冷片22热面的导体25一侧设有数个间隔排列的散热鳍片23，以令该些热电致冷片22产生的热量，传递至该些散热鳍片23逸散，该二导体25横设于该第一容室11下段部，借助该二导体25与第一壳体1的周壁与底壁框围形成一预冷室12，且该数个冷却鳍片21设于预冷室12；

一冷凝机构4：包括一第一集水槽40，其呈开口向上设于该第一容室11内部，且与该第一容室11相通，该第一集水槽40内部设有一第一冷凝器41，且该第一集水槽40的周壁环设一具数个孔槽的滤网42，借助该些孔槽与该第一容室11形成相通；该冷凝机构4更包括一第一冷却管路5，该第一冷却管路5包括一第一预冷段51，该第一预冷段51前端连接一淡水槽52以汲取淡水，该第一预冷段51末端可于该第一容室11内释放淡水，令淡水与该些冷却鳍片21接触，且该第一预冷段51末端形成一冷却段53，该冷却段53的路径上设一第二泵54，且该冷却段53局部管段连通于第一冷凝器41，而该冷却段53末端连通该淡水槽52，令淡水于该第一冷却管路5内部形成循环；更包括一第一汲水段55，该第一汲水段55两端分别与该第一集水槽40及冷却段53形成相通，且该相通处形成三通状态，该相通处设一第一抽射器56，该第一抽射器56具有一文氏管构造且可调变出口管径的加压流道561，而该第一汲水段55连通该加压流道561；

该第一壳体1包括一海水管路3，该海水管路3包括一前置段31，该前置段31设于该第一容室11外部以汲取海水，该前置段31连接一第一泵32与一磁化器33，且该前置段31末端形成一入水段34，该入水段34形成与该第一容室11相通，且与该些散热鳍片23形成接触，该入水段34末端设有可释放海水的第一开放端，该第一开放端设有数个洒水装置35，该入水段34的内管壁设有数个间隔排列的鳍片341(如图3所示)，且该入水段(34)与该些鳍片(341)由铜所制成。

本发明的工作原理与流程为：常温海水(约25℃)由该海水管路3的前置段31所设的第一泵32汲取，流经该磁化器33进入该海水管路3的入水段34与该些散热鳍片23热交换后，经由该第一开放端的洒水装置35释放雾化的海水于该第一容室11内部，借助该第一容室11内的低压环境使热交换后的海水，与贴合于该些热电致冷片22热面的导体25的散热鳍片23逸散热量状态下接触，而汽化形成蒸气，而蒸气经由第一集水槽40周壁的滤网42渗入该第一集水槽40内部，使蒸气经该第一冷凝器41扩散的冷源冷凝成液体(淡水)，并滴落汇集于该第一集水槽40底部，且经该第一汲水段55汲取该液体至该淡水槽52汇集。

而由于该入水段34的内管壁设有数个间隔排列的鳍片341来增加面积，因此可加速将该些热电致冷片22产生的热量吸收，并与海水进行热交换，且经磁化器33的磁能，振荡成细微化的海水，可以加速海水升温及雾化速度，且该入水段34与该些鳍片341由铜材质所制，铜具有极高的热传导性，可以迅速吸收由该些热电致冷片22产生并由该些散热鳍片23所传递的热量。本发明的该些温差发电芯片24，其作用在于该些热电致冷片22产生的冷、热温，由该二导体25传导至该些温差发电芯片(24)，借助其温度差产生电流，该些温差发电芯片24以并联或串联方式连接，且于其中一温差发电芯片24设二导线241连接于一蓄电器26，将该些温差发电芯片24产生的电流导出储存，供给该些热电致冷片22使用，而使本发明在淡化海水的过程，产生再生能源，并大幅降低热排放量。

而为了更进一步提升本发明的造水量，本实施例于该第一壳体顶部更叠设一第二壳体6，借助该第二壳体6的周壁与第一壳体1的顶壁框围形成一第二容室61，且该第二容室61内部形成较外界标准大气压为低的压力；该第二壳体6内部设有：

复数散热鳍片62：呈间隔排列且设于该第二容室61下段部；

一第一卤水管7：包括一卤水前置段71，该卤水前置段71连通于该第一容室11汲取未蒸发的海水，且该卤水前置段71末端形成一卤水入水段72，该卤水入水段72形成与该第二容室61相通，且与该些散热鳍片62形成接触，且该卤水入水段72末端设有可释放未蒸发海水的第二开放端，该第二开放端设有数个洒水装置73，该卤水入水段72的内管壁设有数个间隔排列的鳍片721(如图3所示)，而该卤水入水段72与该些鳍片721由铜所制成；

一第二集水槽8：呈开口向上且设于该第二容室61内部，该第二集水槽8内部设一第二冷凝器81，该第二集水槽8的周壁环设一具数个孔槽的滤网42，借助该些孔槽与该第二容室61形成相通；

一第二冷却管路9：包括一第二预冷段91，该第二预冷段91前端连通该第一冷却管路5的冷却段53，且该第二预冷段91)端形成一排放段92，该排放段92局部管段连通于该第二冷凝器81，且该排放段92末端连通该淡水槽52，更包括一第二汲水段93，该第二汲水段93两端分别与该第二集水槽8及第二预冷段91形成相通，该第二汲水段93与该第二预冷段(91)相通处形成三通状态，该相通处设一第二抽射器94，该第二抽射器94具有一文氏管构造且可调变出口管径的加压流道941，而该第二汲水段93连通该加压流道941；

一第二卤水管82，该第二卤水管82两端分别与该第二容室61及第一卤水管7形成相通，该第二卤水管82与该第一卤水管7相通处形成三通状态，该相通处设一第三抽射器83，该第三抽射器83具有一文氏管构造且可调变出口管径的加压流道831，而该第二卤水管82连通该加压流道831。

而第一壳体1剩余未蒸发的海水借助一连接于该第一卤水管7路径的第三泵74汲取，流入该卤水入水段72与该些散热鳍片62热交换后，经由该第二开放端的洒水装置73释放雾化的海水于该第二容室61内部，借助该第二容室61内的低压环境使热交换后的海水，与该些散热鳍片62逸散热量状态下接触，汽化形成蒸气，而蒸气经由第二集水槽8周壁的滤网42渗入该第二集水槽8内部，使该蒸气经该第二冷凝器81冷凝成液体(淡水)，并滴落汇集于第二集水槽8底部，且经第二汲水段93汲取该液体至该淡水槽52汇集。

由于该卤水入水段72的内管壁设有数个间隔排列的鳍片721来增加面积，而该卤水入水段72与该些鳍片721由铜所制成，如前所述铜具有极高的热传导性，因此可加速将未蒸发的海水热温吸收，与海水进行热交换，将热温传递至该些散热鳍片62逸散；而基于流体力学的现象：压力大的气体会往压力小的气体方向跑。故，该第二容室61未蒸发的海水，借助第三泵74汲取该第一容室11未蒸发海水所产生的水流量，推动该第三抽射器83抽出该第二容室61外部。

如图6所示，而该第一冷凝器41与该第二冷凝器81内部循环的液体，该淡水槽52的淡水借助第二泵54将淡水吸引至该预冷室12内部，与贴合于该些热电致冷片22冷面的导体25的冷却鳍片21形成接触，借助该些热电致冷片22产生的冷源，传递至该些冷却鳍片21，以进行热交换，并流向第二泵54，该第二泵54汲取淡水所产生的水流量，推动该第一抽射器56，将该第一集水槽40冷凝后的液体，借助文氏管效应由该第一汲水段55抽出。而抽出的液体与该第二泵54汲取的淡水混合后，一部份流经第一冷凝器41内部，作为第一冷凝器41的冷却水，并循环至淡水槽52；而一部份则流经第二抽射器94的加压流道941，借助文氏管效应由该第二汲水段93将第二集水槽8冷凝后的液体抽出，且与该第二泵54汲取的淡水混合后，流经第二冷凝器81内部，作为第二冷凝器81的冷却水，并循环至淡水槽52，其中该第一汲水段55、第二汲水段93及第二卤水管82的路径分别设有一阀件A，以调节排水量；而冷却段53与卤水入水段72前端的路径，分别设有一阀件A，以调节入水量。

请参阅图2所示，该第一冷凝器41与第二冷凝器81各包括数个层架411、811，该每一层架411、811包括数个两侧具开口的冷凝管412、812排列，且该数个层架411、811两侧各设一共同管413、813与每一层架411、811的各冷凝管412、812开口形成相通，且该共同管413、813与该冷却段53及排放段92形成连通，且每一层架411、811皆设一网片414、814，该各网片414、814分别各框围于每一层架411、811的冷凝管412、812外缘，借助该些网片414、814增加与蒸气的接触面积，以提升淡水的汇集速度。

上述所陈，为本发明产业上一较佳实施例，举凡依本发明的构思所作的均等变化，皆应包含在本发明专利申请的保护范围中。

Claims (10)

1.一种海水淡化系统，包括蒸发机构以及与该蒸发机构连通的冷凝机构，其特征在于：

该蒸发机构包括并排设置的两个导体，且该两个导体之间的间隔设有数个热电致冷片与数个温差发电晶片，各该热电致冷片具一个冷面与一个热面，且各该热电致冷片的冷、热面及各该温差发电芯片的顶、底面分别与该两个导体形成贴合，且各该热电致冷片与各该温差发电晶片呈交替且间隔地排列，该热电致冷片的热面产生的热量用以加热蒸发海水，且该热电致冷片冷、热面所产生的温度，由该两个导体传导至该温差发电芯片，借助该热电致冷片的温度差异，驱使该温差发电芯片产生电流，该温差发电芯片连接一个蓄电器，将产生的电流导出储存，供给该热电致冷片使用。

2.如权利要求1所述的海水淡化系统，其特征在于，另包括一个第一壳体，该第一壳体借助周围的壳壁框围成一个第一容室，该蒸发机构与该冷凝机构设于该第一容室；该蒸发机构另包括数个间隔排列的冷却鳍片，该各冷却鳍片设于该第一容室下段部，该些冷却鳍片与贴合于该些热电致冷片冷面的导体形成接触，而贴合于该些热电致冷片热面的导体一侧设有数个间隔排列的散热鳍片；且另包括一个预冷室框设于该些冷却鳍片的周围；而该冷凝机构包括一个开口向上的第一集水槽，且该第一集水槽与该第一容室相通，且设于该第一容室内部，该第一集水槽内部设有一个第一冷凝器；且另包括一个第一冷却管路，该第一冷却管路包括一个第一预冷段，该第一预冷段前端连接一个供汲取淡水的淡水槽，该第一预冷段末端于该第一容室内释放淡水，使该些淡水与该些冷却鳍片接触，且该第一预冷段末端形成冷却段，该冷却段局部管段连通于该第一冷凝器，而该冷却段末端连通该淡水槽；而该第一壳体包括一个海水管路，该海水管路包括一个前置段，该前置段设于该第一容室外部供汲取海水，且该前置段末端形成一入水段，该入水段与该第一容室形成相通，且与该些散热鳍片形成接触，且该入水段末端设有供释放海水的第一开放端。

3.如权利要求2所述的海水淡化系统，其特征在于，该两个导体横设于该第一容室下段部，借助该二导体与该第一壳体的周壁与底壁框围形成该预冷室，且该数个冷却鳍片设于该预冷室，而该两个导体为铜板。

4.如权利要求2所述的海水淡化系统，其特征在于，该海水管路的前置段末端连接一个磁化器，借助该磁化器的磁能，将海水分子振荡成细微化，以加速海水升温及雾化速度。

5.如权利要求2所述的海水淡化系统，其特征在于，该第一冷凝器包括数个层架，该每一个层架包括数个两侧具有开口的冷凝管，且该数个层架两侧各设一根共同管与各该层架的各该冷凝管开口形成相通，且各该共同管与各该冷却段形成连通，且各该层架外缘框围一个网片。

6.如权利要求2所述的海水淡化系统，其特征在于，该第一冷却管路另包括一个第一汲水段，该第一汲水段两端分别与该第一集水槽及该冷却段形成三方相通，该相通处设一个第一抽射器，该第一抽射器具有一个文氏管构造且可调变出口管径的加压流道，而该第一汲水段连通该加压流道，借助该第一抽射器抽吸该预冷室的淡水，而流动所产生的压力，借以抽吸该第一集水槽的冷凝水与该第一容室的空气，使该第一容室内部形成低于外界标准大气压的压力。

7.如权利要求2所述的海水淡化系统，其特征在于，该第一壳体顶部另叠设一个第二壳体，借助该第二壳体的周壁与该第一壳体的顶壁框围形成一个第二容室；该第二容室下段部设有一数个间隔排列的散热鳍片；且另设一个第一卤水管，该第一卤水管包括一个卤水前置段，该卤水前置段连通于该第一容室以汲取卤水，且该卤水前置段末端形成一个卤水入水段，该卤水入水段形成与该第二容室相通，且与该些散热鳍片形成接触，且该卤水入水段末端设有供释放卤水的第二开放端；另设一个第二集水槽，该第二集水槽呈开口向上且与该第二容室相通，且设于该第二容室内部，该第二集水槽内部设有一个第二冷凝器；且另设一个第二冷却管路，该第二冷却管路包括一个第二预冷段，该第二预冷段前端连通该第一冷却管路的冷却段，且该第二预冷段末端形成排放段，该排放段局部管段连通于该第二冷凝器，且该排放段末端与该淡水槽相通。

8.如权利要求7所述的海水淡化系统，其特征在于，该第二冷凝器包括数个层架，各该层架包括数个两侧具开口的冷凝管排列，且该数个层架两侧各设一个与各该层架的各冷凝管开口形成相通的共同管，且各该共同管与各该冷却段形成连通，且各该层架设一个网片，该网片框围于该些冷凝管外缘。

9.如权利要求7所述的海水淡化系统，其特征在于，该第二冷却管路另包括一个第二汲水段，该第二汲水段两端分别与该第二集水槽及该第二预冷段形成三方相通，该三方相通之处设一个第二抽射器，该第二抽射器具有一文氏管构造能够调变出口管径的加压流道，而该第二汲水段连通该加压流道，借助该第二抽射器抽吸该第一冷却管路冷却段的淡水而流动所产生的压力，以抽吸该第一集水槽的冷凝水与该第二容室的空气，使该第二容室内部形成低于外界标准大气压的压力。

10.如权利要求7所述的海水淡化系统，其特征在于，另包括一个第二卤水管，该第二卤水管两端分别与该第二容室及该第一卤水管形成三方相通，该三方相通处设一个第三抽射器，该第三抽射器具有一文氏管构造能够调变管径的加压流道，而该第二卤水管连通该加压流道，借助该第三抽射器抽吸该第一卤水管的卤水而流动所产生的压力，以抽吸第二容室产生的卤水与该第二容室的空气，使该第二容室内部形成低于外界标准大气压的压力。

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