CN102286995B - 从空气中取饮、食水的方法及产品 - Google Patents

Abstract

一种能从空气中取饮、食水的方法及产品，所涉空气取水机由绝热箱体，热能可循环回收利用的吸收式制冷机芯，圆环形空气冷却迷宫装置，蓄水箱组成，其拥有制作成本低，结构轻巧，用电少且不受市电限制，取水成本可低至相仿于瓶装水的空气取水机优势，可让人类彻底摆脱地面、地下水污染隐患直接享用天水资源而结束因地区水质不同造成“水土不服”的被动饮、食历史，拥有在有空气的无水环境中均可获得有益健康的统一卫生水质标准的健康饮、食水前景并促进饮、食水产业提高价值功能和提升质量。

Description

从空气中取饮、食水的方法及产品

技术领域：

本发明属于水处理领域，特别涉及使用可循环利用电热的吸收式氨制冷冷凝技术从空气中取饮、食水的方法与产品。

背景技术：

全世界对水的治理越来越重视，其原因是18世纪以来经历过的三次工业革命在创造出物质文明进步和经济奇迹的同时所伴生的环境污染特别是水污染已经对动植物生命的可持续生存产生了威胁，许多科学家多次预言，未来的人类为了生存而就饮水与食水将不得不摆脱从地面的取水方式，有一则顸言人类在将来不得不依赖饮用从玻璃罩中提取植物放入空气中的水的电视广告就很触目惊心，缘此全世界已就水处理技术不断投入巨资发展并形成了饮用水、中水(城市污水经处理设施深度净化处理后的水)和灌溉水三大水产业，其中涉及饮用水的处理技术由于直接关乎到民生问题因此特别受到社会重视，人类很早就认识到“流水不腐”的道理，古人采用“露水”或“雪水”或“雨水”泡茶的记载印证了饮水文化，曹雪芹在《红楼梦》里曾花费许多笔墨特写“雨水”和“雪水”泡茶，唐人陆龟蒙在《煮茶》诗中、宋朝苏轼在《记梦回文二首并叙》诗前“叙”中都曾提及“天水”泡茶之妙，《还珠格格》里的紫薇和《京华烟云》里姚木兰采露水泡茶亦令人印象深刻，现代科学发现动植物只吸收水分团小的水而不吸收水分子团大的水，有关论文提出我国有70％的水用于农业灌溉但其中有30％因水分子团大而不能被植物吸收，不能喝千滚水、死水(长时间贮存不动的水)已经成为科普常识，科学家发现运动的、充氧的、磁化的水都能缩小水分子团而有利于动植物的吸收与生长，随着纳米材料的神奇功能的逐步揭开，经由纳米量级蒸发到空气中充份接触氧气后刚凝结成的不被污染的天水拥有健康养身功效的理念越来越被广泛认识，据文献述：“太阳每年将5200亿吨的水蒸发进入大气形成循环的相变”，人类若能开发出从空气中取出饮食水的用电不受市电限制的便携的饮水机，按人均日饮食用水八杯1.5公斤计，全球69.1亿人口的饮食用水量仅需取出空气中含水量的0.73％(约38亿吨)就够了，这个可使人类摆脱地面、地下水污染隐患或可摆脱不同地区水质的硬度差异麻烦并可在任何缺乏饮用水的有空气的环境中均可获得安全的健康的宜饮宜食用软水的取水方法因此成为全世界科学家们的热门研发课题，其实家用空调都拥有持续冷凝空气中的水并排出水的伴生功能，只是利用制冷原理开发出从空气中取水的装置的瓶颈关健在于必须拥有实用性，只有制作出成本低、结构轻巧、用电不受市电限制和取水成本可低至相仿于瓶装水的空气取水机才会有普及推广的价值，显见使用现有的制冷机械结构制造出的空气取水机都很难满足实用性，人类必须寻找到制作成本低、结构轻巧、用电不受市电限制的制冷技术才可能实现普及实用的空气取水机目的，利用半导体制冷技术可制造出制作成本低、结构轻巧、用电不受市电限制的空气取水机，但是半导体制冷在消耗电能转化出制冷量的同时必定伴生有反向制热量产生，该反向产生的制热量不可能在单制冷产品中被重复利用，因此半导体制冷空气取水机虽然有望实现制作成本低及结构的轻巧但降低不了取水成本；见有孔德凯的98117685.2号“可利用余热的高效无氟无音冷暖保鲜箱”发明专利公开了一种余热可被利用的吸收式氨制冷技术方法，但其只能在实现热保鲜功能时才可重复利用到余热，其若能在单制冷产品中实现能源可循环被吸收作功制冷则将拥有生产出制作成本低、结构轻巧、用电不受市电限制和取水成本低的具有普及推广价值的空气取水机前景。

发明内容：

本发明目的是为实现制作成本低、结构轻巧、用电不受市电限制和取水成本可低至相仿于瓶装水的空气取水机目的而公开一种在吸收式制冷结构基础上可实现热能在单制冷工艺中被重复利用的技术方法及所涉空气取水机结构；本发明内容为：一种从空气中取饮、食水的方法及产品，所涉空气取水机由绝热箱体、热能可循环回收利用的吸收式制冷机芯、圆环形空气冷却迷宫装置、蓄水箱组成，持续经由旋接在吸气管口的过滤器的空气吸入圆环形空气冷却迷宫装置内循进降温脱出的水落入蓄水箱，过滤器内的过滤材料可以因地选用并可更换；所涉圆环形空气冷却迷宫装置的环筒内由隔筋匀均间距分隔成7至13道宜成单数的迷宫通道，迷宫通道进口处接有吸气管，吸气管顶端旋接有过滤器，迷宫通道出口处接有上细下粗的T型双排管，T型双排管上端细管为排气管，排气管顶端旋接有吸气泵，T型双排管下端粗管为带积水段的排水管，排水管端头装有与水重力有线性自动开关功能的弹性阀门或由传感器控制的智能阀门，当积水段积满水时阀门自动打开使积水落入下置的贮水筒，当积水段区无水时阀门自动关闭；所涉圆环形空气冷却迷宫装置套插贴合在圆棒制冷管上；所涉制冷机芯由氨水贮罐、氨水循环流通管、氨水循环流通管上的氨水溶液电热蒸发区段、精馏器区段、带制冷管的氨冷凝器区段、L型抽真空导热管、氨水融合区段组成，其中L型抽真空导热管与氨冷凝器区段均采用方型中空薄壁金属管，氨冷凝器区段沿水平方向与L型抽真空导热管的导热管段大面积相贴紧成共体，L型抽真空导热管的散热管段呈垂直方向置放并与另一根呈垂直方向置放并插入氨水贮罐中的方型抽真空导热管相大面积贴紧成共体，L型抽真空导热管中充有热超导介质，另一根呈垂直方向置放的抽真空导热管中不仅充有热超导介质、而且充满了平行的中空纤维；本发明制冷机芯的氨水流通管上的氨水溶液电热蒸发区段采用了可使用市电或低压电源的异型电热膜管部件为电加热器，异型电热膜管部件由电热膜管元件、绝缘层、异型导热体、一对电源接口组成，电热膜管元件采用刚玉瓷管为介质体，电热膜管元件管外侧的一端对称开有一对燕尾槽凹孔道，燕尾槽凹孔道内可方便插入与外接电源接合用的相应燕尾形状的金属电极片成为一对电源接口，燕尾槽凹孔道内塗布有银导电胶经热固化成银层使与塗银电极相连接，市电型电热膜管元件的外圆柱面上的电热膜上对称有一对平行的爬电距离，将电热膜平行均分成一对半圆柱面电热埸使形成串联工作的回路并使两极处在电热膜管元件的同一端头，市电型电热膜管元件的银电极是一对半圆环，低压电型电热膜管元件的银电极呈一对对称平行的直线状态，其将电热膜均分成一对并联的半圆柱面电热埸，异型导热体由丅型铜圆棒紧塞在异形金属件的圆柱孔内组合成，其中丅型铜圆棒粗端与异型金属件的圆柱孔内壁相贴合成为连体、细端可贴插入刚玉瓷管介质的电热膜管元件内，异型导热体外侧有一个半圆凹弧面可贴合在氨水流通管的氨水溶液电热蒸发区段的圆柱凸面上，绝缘层优选氧化镁粉塞满在瓷管电热膜元件的外圆柱面与异形金属件的圆柱孔内壁之间的空隙内；所涉双金属片限温元件塞置在电热膜管元件的刚玉瓷管的管腔体内并串接在导电线路中。

本发明的有益效果是，出台制作成本低、结构轻巧、用电少且不受市电限制、取水成本可低至相仿于瓶装水的空气取水机优势，可让人类彻底摆脱地面、地下水污染隐患直接享用天水资源而结束因地区水质不同造成“水土不服”的被动饮水与食水历史，开创在有空气的无水环境中均可获得有益健康的统一水质的饮用软水前景，实现饮水与食水产业从现饮用水产业中分离出来因既可提高价值功能又可提升健康饮水与食水质量目标而拥有更好的发展商机。

附图说明：

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1是多功能空气取水机的结构示意图，也是摘要附图。

图2是单功能空气取水机的结构示意图。

图3是吸收式氨制冷及深冷机芯的结构与工作原理示意图。

图4是圆环形空气迷宫装置的结构示意图。

图5是市电型电热膜管元件的结构示意图。

图6是低压电型电热膜管元件的结构示意图。

图7是异型电热膜管部件的结构示意图。

图8是异型电热膜管部件的A-A剖面示意图。

图9是多功能空气取水机样机制冷结果达-90度的照片。

图10是多功能空气取水样机内制冷管的冷效照片。

具体实施方式；

图1与图2给出了空气取水机的结构，1表示吸收式氨制冷机芯，2表示圆棒制冷管，3表示圆环形空气冷却迷宫装置，4表示空气吸入管，5表示空气吸出管，6表示与空气吸出管5垂直连通的带积水段的排水管，7表示智能阀门，8表示贮水筒9上的接水口，接水口8可以与专用配盖旋接，10表示吸气泵，11表示过滤器，12表示空气取水机箱体的绝热壳板，13表示箱门，14表示固定在绝热壳板内侧面上的一对平行的盛物搁板支撑筋，15表示取水机箱体内上下室之间的隔热板，16表示后壁护板，17表示箱门拉手，18表示取水机箱体上室，19表示取水机箱体下室，图3给出了吸收式氨制冷及深冷机芯的结构与工作原理，20表示L型抽真空导热管，21表示充满了平行的中空纤维的抽真空导热管，22表示氨冷凝器区段，23表示氨水循环流通管，24表示氨水融合区段，25表示氨水贮罐，26表示氨水注入管，27表示氨水溶液电热蒸发区段，28表示异型电热膜管部件，29表示精馏器区段，30表示氢气导管，31表示氢气导入口，32表示氢气导出口，33与34表示异型电热膜管部件的电极接线，35表示绝热材料，36表示置于电热蒸发区段27周边的固定绝热材料35外的保护壳，37表示空气冷却迷宫装置的铝薄壁或铝薄筋，38表示迷宫通道，39表示空气冷却迷宫装置中间的圆柱型空间，其间正好可插入圆棒制冷管2，图5图6图7图8给出了异型电热膜管元件与部件的结构，40表示刚玉瓷管或绝缘面，41表示电热膜，42表示爬电距离，43表示燕尾槽凹孔道，44表示银层电极，45表示金属电极片，46表示电热膜管元件，47表示纯铜质的丅型圆导热棒，48表示绝缘层，49表示异型铝材管，50表示异型铝材管侧面的半圆状凹弧面，其正好可与精馏器区段29的氨水循环流通管的外圆凸面相贴合，51表示专用的瓷封环，可方便封合绝缘层和固定电热膜管元件，52代表塞置在电热膜管元件的刚玉瓷管的管腔体内串接在导电线33中的双金属片限温元件，图9与图10显示了本发明所涉吸收式制冷样机的制冷温度及园棒制冷管上的冷凝效果，53显示了多功能空气取水机样机内制冷管上经冷凝空气结出的冰雪。

本发明从空气中高效取水的工作原理和有益健康的原理为：氨水溶液在电热蒸发器区段27被电加热成氨与水的高温混合蒸气上升到氨水循环流通管23的精镏器区段29时，水蒸汽凝集成水珠因自重加大而自然跌落回到蒸发器区段27处，高温氨气继续上升到氨水循环流通管23的氨冷凝器区段22时被L型导热管快速吸走热量，瞬间高速失热的氨气被相变成为液态氨进入制冷管2中自然相变恢复成气态氨时伴生吸收周边的热能，制冷管2外面套贴着的圆环形的空气冷却迷宫装置3因此降温，从过滤器11不断被吸入纯化的循环流经过冷却迷宫装置3中的空气因不断降温而使空气中的水蒸汽相变成水分离出来，其与大自然产生露水的原理相仿，空气中的含水量与温度有线性关系，处于20～35度气温的每立方米空气中约含水20～35克，每降1度则减少1克含水，20～35度气温时一个高3米、宽3.4米且长5米的大厅中的空气与室外每流通一次就相当于获得了1530～1785克的水资源，以每立方米空气降低10度就会分离出10克水计可取出510克水，露水、雨水和雪水在水文化中被统称为天水或天泉，天水用于泡茶味正爽口，原因是因其含盐量和硬度都很小，空气中的水属于纳米级且富氧而且绝对是软水，“天水”自古以来就被认为是最适宜的饮用水资源，与古代不同的是现代空气易遭到污染，但空气中的含水污染与地面水相比毕竟要少得多，本空气取水机的空气吸入口旋置一个内置活性炭(或替代滤材)的过滤器足可保障从空气中取出的饮用水的纯净度符合健康标准，所涉过滤器中的活性炭(或替代滤材)可定期置换以保障可持续获得健康饮水，所涉活性炭(或替代滤材)还可以以旧换新回收后工业化还原其过滤功能保障低成本的实用性和环保实用性；本发明因可循环使用回收的热能可持续制冷而大大节约了电能，显见降低了从空气中取饮用水的成本，该制冷器使用的氨气体制冷工质可在不溶于水的氢气的推动下定向进入氨水溶合区段24被水吸收又成为氨水溶液，氨水溶液回到氨水贮罐25中被补充到等液面的氨水循环流通管23的电热蒸发区段27处重复被电加热又形成氨与水的高温混合蒸气进入循环的氨运动相变中实现了可持续制冷功能，由于氨水溶液在电热蒸发器区段27吸收电加热器28消耗的电能转換成的热能的80％以上可以被导热管21输送回进氨水贮罐25中预热氨水溶液，经预热的氨水溶液在电热蒸发区段27处重复被电加热形成的氨与水的高温混合蒸气的量因此加大而增强了制冷能力，相应扩大了从空气中的取水量，本发明所涉的异型电热膜管部件28及其可贴合组装的结构的综合热效率要较合金电热部件提高1.35倍，常规吸收式氨制冷的电热蒸发区段需匹配85W左右的电热功率，本发明只需匹配65W左右的电热功率，显见异型电热膜管部件28还拥有使用寿命稳定及安装与维修方便优势，插置在异型电热膜管部件28内的双金属片温控元件受到被持续预热的氨水溶液升温的影响会线性自动间歇断开电源而进一步增添节电效果；本发明可将吸收式氨制冷器的常规效果零下10度提升到零下90度的深冷效果的原理为：由于L型导热管20的呈垂直方向的散热管段21与另一根呈垂直方向置放并充份插入氨水贮罐10中的方型中空导热管21相贴紧成共体，氨冷凝器区段22上被L型导热管快速吸走的热量瞬间又被导热管21快速吸走，导致L型导热管的导热管段快速吸走氨冷凝器区段22上的热量的能力与速度加强，使瞬间高速失热的氨气相变成为液态氨的分压从常规技术2kg/cm²内的水平上升到5kg/cm²左右，分压更高的液态氨进入制冷管2中自然急剧相变恢复成气态氨的速度大大加强，因此可使制冷管2可降温到低于零下90度而相应扩大了经过圆环形空气冷却迷宫装置3中的空气的降温幅度伴生出增加排水量效果；采用异型电热膜管部件制造本制冷产品因电热膜管元件方便使用低压安全电源而有利本发明在汽车等无市电环境中利用小功率的电瓶电或太阳能电源从空气中取出饮、食水。

具体实施方式：

图1表示多功能空气取水机实施例，其箱体腰部置有一块隔热板15，使箱体上部18拥有冷保鲜功能，箱体下部拥有蓄水功能，而在不需从空气中取水时，只要关闭吸气泵10，该实施例的箱体上部18可成为冰箱，而箱体下部可成为冷保鲜箱，显见这种静音、节电与低成本的多功能空气取水机有取代压缩机类冰箱市埸的优势。

图2表示单一功能的空气取水机实施例，其优势是体积小巧而可开创在汽车或拖拉机上利用电瓶电源从空气中取饮用水的前景。

本发明实施方式

本发明的实施名称为“从空气中取饮、食水的方法及产品”，根据其使用市电既可获得冷保鲜及从空气中取饮用水、又可兼拥冰箱和冷保鲜功能的特点可称为“多功能空气取水机”，根据其可使用车用电瓶电源从空气中取饮用水的特点可称为“车用空气取水机”，根据其可使用太阳能小功率电力从空气中取饮用水的特点可称为“太阳能空气取水机”。

Claims (4)

1.一种从空气中取饮、食水的装置，其特征是所涉空气取水机由绝热箱体、热能可循环回收利用的吸收式制冷机芯、圆环形空气冷却迷宫装置、蓄水箱组成，持续经由旋接在吸气管口的过滤器的空气吸入空气冷却迷宫装置内循进降温脱出的水落入蓄水箱，过滤器内的过滤材料可以更换；所涉圆环形空气冷却迷宫装置的环筒内由隔筋匀均间距分隔成7至13道宜成单数的迷宫通道，迷宫通道进口处接有吸气管，吸气管顶端旋接有过滤器，迷宫通道出口处接有上细下粗的T型双排管，T型双排管上端细管为排气管，排气管顶端旋接有吸气泵，T型双排管下端粗管为带积水段的排水管，排水管端头装有与水重力有线性自动开关功能的弹性阀门或由传感器控制的智能阀门，当积水段积满水时阀门自动打开使积水落入下置的贮水筒，当积水段区无水时阀门自动关闭，所涉圆环形空气冷却迷宫装置套插贴合在圆棒制冷管上。

2.如权利要求1所述的一种从空气中取饮、食水的装置，其特征是所涉制冷机芯由氨水贮罐、氨水循环流通管、氨水循环流通管上的氨水溶液电热蒸发区段、精馏器区段、带制冷管的氨冷凝器区段、L型抽真空导热管、氨水融合区段组成，其中L型抽真空导热管与氨冷凝器区段均采用方型中空薄壁金属管，氨冷凝器区段沿水平方向与L型抽真空导热管的导热管段大面积相贴紧成共体，L型抽真空导热管的散热管段呈垂直方向置放并与另一根呈垂直方向置放并插入氨水贮罐中的方型抽真空导热管相大面积贴紧成共体，L型抽真空导热管中充有热超导介质，另一根呈垂直方向置放的抽真空导热管中不仅充有热超导介质、而且充满了平行的中空纤维。

3.如权利要求2所述的一种从空气中取饮、食水的装置，其特征是氨水溶液电热蒸发区段采用异型电热膜管部件，异型电热膜管部件由电热膜管元件、绝缘层、异型导热体、一对电源接口组成，电热膜管元件采用刚玉瓷管为介质体，电热膜管元件管外侧的一端对称开有一对燕尾槽凹孔道，燕尾槽凹孔道内可方便插入与外接电源接合用的相应燕尾形状的金属电极片成为一对电源接口，燕尾槽凹孔道内塗布有银导电胶经热固化成银层使与塗银电极相连接，市电型电热膜管元件的外圆柱面上的电热膜上对称有一对平行的爬电距离，将电热膜平行均分成一对半圆柱面电热埸使形成串联工作的回路并使两极处在电热膜管元件的同一端头，市电型电热膜管元件的银电极是一对半圆环，低压电型电热膜管元件的银电极呈一对对称平行的直线状态，其将电热膜均分成一对并联的半圆柱面电热埸，异型导热体由丅型铜圆棒紧塞在异形金属件的圆柱孔内组合成，其中丅型铜圆棒粗端与异型金属件的圆柱孔内壁相贴合成为连体、细端可贴插入刚玉瓷管介质的电热膜管元件内，异型导热体外侧有一个半圆凹弧面可贴合在氨水流通管的氨水溶液电热蒸发区段的圆柱凸面上。

4.如权利要求3所述的一种从空气中取饮、食水的装置，其特征是所涉电热膜管元件的刚玉瓷管的管腔体内设置有串接在导电线路中的双金属片限温元件。