CN102505732A - 膜法空气取水装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种膜法空气制水装置，包括壳体、连通壳体外大气的过滤网及风机，壳体内设置有高分子水汽富集膜组件、小型负压泵、缓冲气缸、冷凝室和半导体冷凝组件、水处理组件；高分子水汽富集膜组件收集高湿度空气，小型负压泵将高湿度空气通过缓冲气缸送入半导体冷凝组件，高湿度空气中的水汽就会凝结成液态或者固态的水；经过经过水处理组件的净化处理，最终进入水箱的是符合标准的饮用水提供了一种操作简单、可长时间连续供水的无水源的低湿度空气制水机，并具有体积小、功耗低、出水量大、适用范围广等特点。

Description

膜法空气取水装置
技术领域
本发明涉及一种空气取水装置，特别涉及一种利用高分子水汽富集膜技术无源制取饮用水的装置。
背景技术
水是生命之源，其重要性对人体不言而喻。在海洋及沙漠等特殊作业环境下或在核化生污染及水污染等次生灾害事件发生地区，人们常常面临“无水源”或“水源被污染”的情况。特别是在沙漠环境中，由于没有水源，常规制水设备及净化设备无法使用。对于部队官兵来说，在上述环境中执行任务时，“水”就成为卫生保障的重中之重。
目前，野外特殊环境下制水有很多方法。利用空气中含有的水蒸气冷凝制水技术是比较成熟也是比较流行的方法。空气容纳水蒸气的能力跟空气温度有关，温度越高，容纳水蒸气的能力就越高。通过直接将空气降温或者先将空气中水蒸气富集再降温的方法就可以制取液态或者固态的水。
直接将空气降温制水是现在市面上多种空气制水装置和设备采用的方法，普遍存在出水量小、能耗高、适用范围有限等缺点。在环境湿度过低(比如沙漠地区，湿度常年维持在20％-30％)，或者环境温度过低的条件下，现存设备或装置往往不能正常使用。
水汽富集膜是一种高分子聚合膜。是一类具有特殊性质的薄膜，它对空气中的水分子具有选择透过性。利用这一特性可实现对空气中水汽的富集。
发明内容
针对目前空气制水机存在的问题，本发明提供一种膜法空气取水装置。
为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：
一种膜法空气制水装置，包括壳体、连通壳体外大气的过滤网及风机，壳体内设置有高分子水汽富集膜组件、小型负压泵、缓冲气缸、冷凝室和半导体冷凝组件、水处理组件；高分子水汽富集膜组件收集高湿度空气，小型负压泵将高湿度空气通过缓冲气缸送入半导体冷凝组件，高湿度空气中的水汽就会凝结成液态或者固态的水；经过水处理组件的净化处理，最终进入水箱的是符合标准的饮用水。
所述的膜法空气取水装置，所述过滤网滤孔直径为0.75mm。
所述的膜法空气取水装置，所述高分子水汽聚合膜板包括一个模组壳体，一个粗尼龙网状支架，该模组壳体顶部设有两个抽气孔，并联后通过连接导管、抽气汇管与真空泵的进口连通，粗尼龙网状支架两侧面各贴一层高分子水汽富集膜，内部形成密闭空间。
所述的膜法空气取水装置，所述水汽富集膜组件包括框架，该框架中固定有不少于1层并排排列并互相留有空隙的水汽富集膜板，每层水汽富集膜板顶部设有抽气接孔，这些抽气孔通过连接导管、抽气汇管与小型负压泵的进口连通；水汽富集膜组件相对风机设置，并使水汽富集膜板之间的空隙对着风机；小型负压泵的出口通过缓冲导管连通气体缓冲室的入口，气体缓冲室的出口与半导体冷凝组件相连，半导体冷凝组件的连接水处理组件，水处理组件对富集到的水进行过滤净化等处理，经过处理的水符合国家相关标准，最后进入水箱内。
所述的膜法空气取水装置，所述小型负压泵除具有抽气功能外，还具有利用自身机械运动产生的热能，将富含水汽的空气加热的功能，出气口输出的气体温度可维持在35℃左右。
所述的膜法空气取水装置，所述半导体冷凝组件包括一个冷凝室，里面有由9片半导体制冷片组成的半导体制冷片阵列。
所述的膜法空气取水装置，所述水处理组件主要包括活性碳过滤器、反渗透过滤器或者超过滤器以及紫外线杀菌装置。
提供了一种操作简单、可长时间连续供水的无水源的低湿度空气制水机，并具有体积小、功耗低、出水量大、适用范围广等特点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1中高分子水汽富集膜组件中的单个板式膜元件结构图。
图1、图2中的附图标记：1、壳体；2、过滤网及风机；3、高分子水汽富集膜组件；4、抽气汇管；5、小型负压泵；6、缓冲气缸；7、冷凝室；8、半导体制冷片阵列；9、水处理组件；10、排气口；11、出水管；12、抽气孔；13、模组壳体；14、粗尼龙网状支架；15、高分子水汽富集膜。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。
如图1所示，一种膜法取水装置，包括壳体1、连通壳体1外大气的过滤网及风机2，壳体1内设置有高分子水汽富集膜组件3、小型负压泵5、缓冲气缸6、冷凝室7和半导体制冷片阵列8组成的半导体冷凝组件、水处理组件9、排气口10以及出水管11。高分子水汽富集膜组件3收集高湿度空气，小型负压泵5将高湿度空气通过缓冲气缸6送入半导体冷凝组件7，高湿度空气中的水汽就会凝结成液态或者固态的水。经过经过水处理组件9的净化处理，最终进入水箱的是符合标准的饮用水。
高分子水汽富集膜组件3包括框架，由高强度工程塑料制成，该框架中固定有不少于1层平行排列并互相留有空隙的高分子水汽富集膜板，每层高分子水汽富集膜板顶部设有抽气孔12，这些抽气孔12通过抽气汇管4与小型负压泵5的进口连通；风机采用高速风机，转速可达2000rpm；高分子水汽富集膜组件4的设置方位平行于风机吹风的方向，风机给通过过滤网的空气以动力，使其沿着膜板之间的空隙方向流动，保证高分子水汽富集膜周围的新鲜空气。小型负压泵5的出口通过缓冲导管连通缓冲气缸6的入口，缓冲气缸6出口与半导体冷凝组件7相连。半导体冷凝组件7连接水处理组件9，水处理组件9通过出水管11与水箱相连。本发明中过滤网滤孔直径为0.75mm，主要目的是为了滤除空气中直径大于0.75mm的尘埃及其它杂物，防止长期使用尘埃等堆积于仪器，造成小型负压泵或半导体冷凝组件的损害。
小型负压泵5可将高分子水汽富集膜的低压侧压强降至3.3KPa，大气压强换算，膜的低压侧压强为-0.098MPa，小型负压泵的电机功耗为35W，完全满足低功耗的要求。
小型负压泵抽出空气后，其流速很高且气流不稳定，为稳定气流，在泵的出气口加入一个直径50mm，长30mm的圆柱形缓冲气缸6。其进气口与出气口分别在圆柱形气缸的两个底面上，并且互不相对，这样就保证了空气进入气缸后能够缓冲，在气缸内蓄积直到压力驱使其从出气口稳定的流出，从而得到流速稳定的空气流。提高高湿度空气的利用率。
空气通过过滤网及风机2进入壳体1内，使高分子水汽富集膜组件3周围保持“新鲜”空气，通过小型负压泵5形成膜组件内外侧压力差而得到富含水汽的的空气，继而经过气体缓冲室稳定流量，再经过冷凝器冷凝以及收集处理等一系列步骤，最终得到符合饮用标准的液态水。
如图2所示，高分子水汽富集膜板包括一个模组壳体13，一个粗尼龙网状支架14，该模组壳体13顶部设有两个抽气孔12，通过抽气汇管4与小型负压泵5的进口连通，使膜组件内部产生负压，通过高分子水汽富集膜提高空气中水汽的通过效率，产生高湿度的气体。粗尼龙网状支架14两侧面各贴敷一层采用高分子聚合物制成的水汽富集膜15(商用)，内部形成密闭空间。
水汽富集膜是一类具有特殊性质的高分子薄膜，它对空气中的水分子等具有选择性透过作用。在压力的驱动下，可使空气中的水汽优先透过膜体而得到高湿度空气。
与图1膜法空气取水装置配套的辅助装置包括有电源组件、控制组件。电源组件包括主机电源、车载电源逆变器、带插头的电源线等。本装置可通过交流220V电源直接供电，也可通过车载式电源逆变器连接车载电源进行供电。控制组件主要对半导体冷凝组件和水箱进行控制。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种膜法空气制水装置，其特征在于，包括壳体、连通壳体外大气的过滤网及风机，壳体内设置有高分子水汽富集膜组件、小型负压泵、缓冲气缸、冷凝室和半导体冷凝组件、水处理组件；高分子水汽富集膜组件收集高湿度空气，小型负压泵将高湿度空气通过缓冲气缸送入半导体冷凝组件，高湿度空气中的水汽就会凝结成液态或者固态的水；经过水处理组件的净化处理，最终进入水箱的是符合标准的饮用水。
2.根据权利要求1所述的膜法空气取水装置，其特征在于，所述过滤网滤孔直径为0.75mm。
3.根据权利要求1或2所述的膜法空气取水装置，其特征在于，所述高分子水汽聚合膜板包括一个模组壳体，一个粗尼龙网状支架，该模组壳体顶部设有两个抽气孔，并联后通过连接导管、抽气汇管与真空泵的进口连通，粗尼龙网状支架两侧面各贴一层高分子水汽富集膜，内部形成密闭空间。
4.根据权利要求1所述的膜法空气取水装置，其特征在于，所述水汽富集膜组件包括框架，该框架中固定有不少于1层并排排列并互相留有空隙的水汽富集膜板，每层水汽富集膜板顶部设有抽气接孔，这些抽气孔通过连接导管、抽气汇管与小型负压泵的进口连通；水汽富集膜组件相对风机设置，并使水汽富集膜板之间的空隙对着风机；小型负压泵的出口通过缓冲导管连通气体缓冲室的入口，气体缓冲室的出口与半导体冷凝组件相连，半导体冷凝组件的连接水处理组件，水处理组件对富集到的水进行过滤净化等处理，经过处理的水符合国家相关标准，最后进入水箱内。
5.根据权利要求1所述的膜法空气取水装置，其特征在于，所述小型负压泵除具有抽气功能外，还具有利用自身机械运动产生的热能，将富含水汽的空气加热的功能，出气口输出的气体温度可维持在35℃左右。
6.根据权利要求1所述的膜法空气取水装置，其特征在于，所述半导体冷凝组件包括一个冷凝室，里面有由9片半导体制冷片组成的半导体制冷片阵列。
7.根据权利要求1所述的膜法空气取水装置，其特征在于，所述水处理组件主要包括活性碳过滤器、反渗透过滤器或者超过滤器以及紫外线杀菌装置。
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