CN103204559B - 一种自海水中提炼饮用水机 - Google Patents

Abstract

本发明是改革了人们利用冷冻法，自海水中提炼淡水机的结构。先将冷冻蒸发器改为直立圆筒的夹层，毛细管从夹层底部进入，回管由顶端返回。蒸发器的内心便是结冰室，结冰室内置-具螺杆搅拌器，另由马达带动旋转。我们已知淡水的结冰点是摄氏0度，海水的结冰点是-10度以下。海水由底部进入结冰室，沿蒸发器周边开始结冰，并由搅拌器绞落冰块浮悬于卤水中。如果冰块温度保持在摄氏-6度以上时，结冰室内结成的冰沙，都是淡水结成的冰沙。而海水要在摄氏-10度以下才会结冰，未达此低温，海水就不会结冰。冰沙越结越多，由螺杆搅拌器将冰沙与卤水，自结冰室的出口处挤出，再经过滤网滤去卤水，留下的冰沙，经熔化成水，便是可饮用的淡水。

Description

一种自海水中提炼饮用水机

技术领域：

本发明涉及一种，用冷冻技术自海水中提炼饮用的新结构，只需经过一次提炼，淡水就可供人饮用的新提炼方法。

背景技术：

从海水中提炼淡水的方法很多，本件只说明，一种自海水中提炼饮用水机。已有很多先贤已经利用冷冻技术，自海水中提炼淡水，只因提炼技术的不足或不很正确，提炼出的淡水中，仍含有浓重的咸味。虽经两次的重覆提炼，仍无法供人饮用，只能作生活用水，仍是一大缺点，有待新技术的支援。

发明内容：

为了克服现有用冷冻技术，自海水中提炼淡水方法的不足，本发明提供了将冷冻结冰室改成直立式圆筒，并在结冰室内芯置一具旋转的螺杆搅拌器，一组水位控制器，控制结冰室内水位的高度。打开进水阀门，海水从冷冻室的底部流入，在螺杆搅拌器带动海水旋转下，使海水温度能平均的急剧下降(静止的海水，在结冰室边缘与结冰室中心的温差很大，受螺杆搅拌器的搅动，温差会缩小，海水就不易结冰)。当海水的温度降到摄氏0、-1、-2、-3、-6度时，海水中的淡水部份，会陆续结成冰沙，而海水的结冰温度却在摄氏-10度以下。因为淡水与海水混合一起，淡水先结成的冰块，都是点点滴滴的小冰沙，冰沙的周边仍被卤水包围着，经螺杆搅拌器的搅动，冰沙立被搅散，并浮悬在卤水中流动。如果将冰沙与卤水的温度控制在摄氏-6度以上时，结成的冰沙都是淡水冰沙。如果卤水的温度低于-10时，卤水也开始结成冰块。卤水冰块是由淡水、海水一起结成坚硬的冰块，被螺杆搅拌器搅落的是碎冰，碎冰化成水后，仍含有小量海水。因此，海水提炼淡水时，结冰室的温度，一定要控制在摄氏-6度以上。淡水结成的冰沙增多后，冰沙与卤水会被螺杆搅拌器的螺杆挤出结冰室的输出口。完成了海水自底部进入，卤水与冰沙由顶部自动连续挤出的流程。冰沙与卤水流过冰沙卤水导流板倒在滤网上，将冰沙与卤水分离后，冰沙熔化成水，便是可饮用的淡水。

本发明的目的可以通过以下措施来达到；

本发明是利用冷冻技术，自海水中提炼可饮用的淡水。在作业流程中增加了几件辅助机械；先让海水在结冰室内，由螺杆搅拌器带动海水一起转动，让结冰室周边与中心的水温温差缩小，并保持在摄氏-6度以上范围作业，结成的冰多属淡水冰沙。而海水结冰却在-10度以下，结冰时，将海水、淡水一起结成坚硬的冰块，被搅拌搅落的是碎冰，碎冰熔化后仍是海水。经改良后的冷冻机结构，计有；制冷系统、搅拌结冰自动控制室、冰沙与卤水自动分离器、冷热自动交换器，等四个部份组成，兹将各部份的功能分述如下；

1、制冷系统；冷媒汽体经压缩机的高压帮浦，压缩成高温、高压的液体冷媒，沿管路流入冷凝器中，经冷风吹散热能后，液态的高压冷媒流入干燥剂与过滤器中，高压冷媒再通过毛细管3，再流入蒸发器。当高压冷媒液体自毛细管3末端，喷入低压的蒸发器时，高压液态冷媒立刻暴胀成汽体，并强吸结冰室内海水中的潜热，使海水温度急速下降结冰。而膨胀成汽态的低压冷媒，自蒸发器夹层顶端大孔径的管路中，回到压缩机低压端的储液器内。储液器是让残馀的液态冷媒，暂留在储液器底部，汽态冷媒经由顶部管路，重回到压缩机的低压端。再经压缩机的高压帮浦的压缩，将低压汽态冷媒压成高压、高热液体冷媒。冷媒就在封闭的管路中循环不息，继续不断的制冷。

2、搅拌结冰自动控制室；直立的蒸发器是由两只大小直径不同的圆管焊接而成，两管的夹层中间就是蒸发器。蒸发器圆筒的内管中心空间，就是结冰室。结冰室的底端比蒸发器长出3公分。将一只不锈钢平面圆铁，由结冰室的底部掐入一片厚1.5公分不锈钢圆铁。圆铁的正中心钻孔，留作螺杆搅拌器底部轴心的定位孔。结冰的顶端也比蒸发器长出7公分，在离管口1.5公分的下边，开一个出口，长3公分，宽约圆周的1/3，作为卤水与冰沙的挤出口。再由顶端管口伸入一只1.5公分厚的不锈钢圆铁，圆铁的中心钻通圆孔，将螺杆搅拌器的下端轴心，对正结冰室底层圆铁预留的定位孔。螺旋搅拌器的螺杆外径，套合在结冰室内，并可以自由转动。螺杆搅拌器的上端轴心，穿过圆铁中心孔，在超出的轴心顶端，连接一只皮带盘，由电动马达带动旋转。再在结冰室的底端的侧面，钻-洞孔作为不锈钢管进水口。在进水口的旁边另钻一孔，连接一只水位控制管，由管口插入一只水位控制杆。当进水阀门打开后，海水沿管路由底部进水口流入结冰室，海水随着螺杆搅拌器不断的旋转，海水很快上升。同时海水也进入水位控制管中，当控制管水位抵触到控制秆时，进水阀门关闭，海水停止进入结冰室。马达带动螺杆搅拌器与海水，一直在蒸发器内侧旋转时。海水的温度很快下降到摄氏0、-1、-2、-3、-6度，同时结冰室内周边与中心海水温差，因有搅拌的搅动，温差变小，使海水中的淡水部份，会在蒸发器内芯不锈钢的管壁上，陆续结成淡水冰沙。因为淡水与海水是混合一起，最先在-6度以上结成的冰沙，都是点点滴滴粘附在蒸发器圆筒的内侧，冰沙的周围仍被卤水包围着，冰沙被螺杆搅拌器搅落后，就浮悬在卤水中，最后由螺杆搅拌器将冰沙与卤水，一起挤出出口处。再将冰沙与卤水流过冰沙卤水导流板，倒入网状的冰沙卤水输送带上运走。再在冰沙卤水导流板的下边，插入一只温度控制杆，其延长线末端的显示屏上，显出冰沙、卤水温度-6度的读数。这是最适合淡水结冰的温度范围。如果显示-10时，海水也开始结冰，海水结成的冰块，包括淡水、低盐海水一起结成坚硬的冰块，由螺杆搅拌器搅落的是碎冰片，也混杂在卤水中。碎冰片熔化成水后，仍含有咸度的海水，无法供人饮用。此时要减少海水部份结冰，就要调升温度，将水位控制杆向上移动小段距离，让挤出的卤水比例增多-些，卤水温度便会上升，海水便不会结成冰块。因此，由海水中提炼出来的冰沙，温度一定要保持在-6度最为适当。将冰沙溶化成水后，便是可饮用的淡水！

3、冰沙和卤水自动分离器；当冰沙与卤水被挤出结冰室，沿冰沙卤水导流板倒入网状的冰沙卤水输送带上后。网状的冰沙卤水输送带由马达向前运送，整条冰沙卤水输送带是掐入密封箱体顶层的缺口中。而整只密封箱体是附在储冰箱内的一边，就在这一边的面板上开一抽风口，将鼓风机对准抽风口，将箱内空气抽出箱外，箱内补充的空气，必须通过网状的冰沙卤水输送带，及带上覆盖的冰沙与卤水的逢隙中进入密封箱体。当空气进入密封箱体时，连带卤水一起吸入密封箱体中。卤水积留在密封箱体底部排水口的下位，冰沙则运入不锈钢储存箱中。再将冰沙溶化成水，便是可饮用的淡水。

4、冷热自动交换器；先将海水帮入大桶中沈淀与过滤后，由不锈钢管引海水经过进水阀门，将不锈钢管穿入密封箱体内，盘旋多圈一起浸入箱底摄氏0度的卤水积留区中浸泡、吸冷后，不锈钢管再穿过侧面隔层，通入摄氏零度的冰沙和淡水储存箱中浸泡，不锈钢管经过长期低温的浸泡、吸冷后，管内的海水温度下降至摄氏1度左右，已接近摄氏零度的结冰温度。再将低温海水接入结冰室进水口，海水流入结冰室内，经过摄氏0、-1、-2.-3、-6度低温的吸冷，海水会快速结冰。这与常温海水流入结冰室结冰相比，前者的产量要增加3培以上，又省下大量能源的费用，这就是事先经过冷热交换之功。

本发明与现有技术相比较具有如下优点：

一、现有冷冻技术自海水中提炼淡水，其设备比较简单，谨将海水帮入结冰室内结冻，海水静止在结冰室中，结冰室的隔层便是低温的蒸发器，海水粘附隔层的低温金属片上，海水就很快结冰。海水开始结冰时，温度经过摄氏0、-1、-2、-6度，以上温度结成的冰块都属淡水冰块。时间越长，下降温度越低，结冰室周边的金属片，很快降温至-10度或更低，海水也开始结冰，而结冰室中心的水温仍在摄氏-6度，这是海水无法提炼纯淡水的原因。海水结冰时，是连同低盐海水、淡水一起结成坚硬的冰块，使提炼的淡水纯度下降，一般只能提炼86％的淡水，不能直接供人饮用？

二、本发明是将结冰室改为直立的圆筒，圆筒内置一只可旋转的螺旋型螺杆搅拌器。当海水由结冰室的底部侧面流入，结冰室内的水位要保持一定高度，由水位控制管的控制杆控制着，直接控制着进水阀门的开与关。流入结冰室的海水温度，已经经过冷、热自动交换器降温后，水温约在摄氏1度。海水在结冰室中，在螺杆搅拌器连同海水一起旋转，搅拌的旋转有三大作用；

1，能使结冰室内边缘与中心的温度，因螺杆搅拌器的搅动，温差明显缩小，而且温度会快速下降到摄氏0、-1、-2、-3、-6度。而且很均匀的下降。

2、冰沙粘附在金属片上，立被螺杆搅拌器搅散后，增加海水与冷凝器的金属片接触的面积，会使海水的冷、热交换加快，冰沙的产量也会大量增加。

3、由于冷凝器上粘附的冰块随时被搅落，结冰室内的温度，容易控制在-6度以上，只要结冰室内海水温度控制在-6度以上，海水就不会结冰，海水中提炼出的淡水冰沙，化水后便可供人饮用。

附图说明

图1、一种自海水中提炼饮用水机图。

图2、冰沙、卤水自动分离及冷、热自动交换器的结构图。

主要零件及部件编号：

1、冷疑器12、结冰室出口23、抽风口

2、过滤干燥器13、皮带盘24、冰沙储存箱

3、毛细管14、冰沙卤水导流板25、储存冰沙和淡水

4、压缩机15、温度计感应杵26、卤水排出口

5、储液器16、进水阀门27、海水管浸卤水中

6、低压冷媒回路管17、储水塔28、海水管浸冰沙中

7、水位控制杆18、进水不锈钢管29、输送带的凹槽

8、蒸发器19、海水进入口30、积留待排的卤水

9、结冰室20、结冰水位平衡管

10、螺杆搅拌器21、密封箱体

11、搅拌器轴心22、冰沙卤水输送带

具体实施方式：

本发明利用冷冻技术自海水中提炼饮用水，只需经过-次提炼，淡水的纯度就能达到99％的质量。今将新发明的冷冻机结构，依照零部件编号，

附图说明如下：

请参考图1；利一种自海水中提炼饮用水机图。用于冷冻的压缩机4，其作用是将低压的汽态冷媒，经压缩机4的高压帮浦，压缩成高压、高热的液体冷媒，并释放出大量热能，流入冷凝器1时，被强风吹散热能，将高压液态冷媒凝结在冷凝器1的管路中，其高压的压力约在18公斤，继续流入过滤干燥器2中，滤去细小颗粒，吸收液态冷媒中的水份后，再流过毛细管3，毛细管3内仍保持18公斤压力，将此高压液态冷媒，由毛细管3的末端，直接喷入低压的蒸发器8时，液体冷媒立即暴发成汽体，并需要吸收大量热能，从结冰室9内储满的海水中，将海水蕴藏的潜热强力吸走。冷媒汽体沿低压冷媒回路管6，回到直立的储液器5的底部暂存，储液器5中的低压冷媒汽体，被压缩机4的帮浦强力抽吸，经压缩机4的高压帮浦压缩，低压汽态的冷媒，又成为高压、高温液态冷媒，流入冷凝器1的管路中，接受风吹冷却。使冷媒在封闭的管路中循环不息，继续制造更多冷冻产品。

再参考图1；结冰室9，是由蒸发器8、螺杆搅拌器10、搅拌器轴心11、皮带盘13、结冰室出口12、冰沙卤水导流板14、温度计感应杵15、结冰室9结冰水位平衡管20等部件组装而成。当进水阀门16打开时，储水箱中的海水沿进水不锈钢管18、通过进水阀门16、海水进入口19、进入结冰室9中，海水在螺杆搅拌器10的旋转中，水位缓缓上升。结冰室9的水位平衡，是由结冰水位平衡管20的水位上升，与管口插入的水位控制杆7相碰触时，进水阀门16关闭，海水在结冰室9的内筒搅动，海水中的潜热，立被蒸发器8的冷媒强力吸走，海水进入结冰室9以前，已经经过冷热交换器的降温，已下降到摄氏1度，海水在结冰室9内，很快降到摄氏0、-1、-2、-3、-6度时，海水中的淡水很快沿结冰室9的内壁结成冰沙，粘附在内壁上。冰沙立被螺杆搅拌器10搅落，并浮悬在卤水中。如果水温下降超过-10时，卤水也会开始结冰，卤水与淡水一起结成的冰块是非常坚硬。为了防止水温下降过低，要在冰沙与卤水流出的冰沙卤水导流板14的下边，插入一只电子温度计感应杵15，其延长线的另一端显示屏中显出温度读数。如果温度低于-6度时，可将水位控制杆7向上移动，使海水流量增加，温度上升，反之则下移。最好能保持温度读数在摄氏-6度最为适宜，结成的冰沙都是由淡水结成。也许会有靠近蒸发器8的卤水，已经结成卤水冰块，经螺杆搅拌器10搅碎浮悬在-6度的卤水中，由卤水结成的-10度结成的冰块，很快熔化成-6度卤水。螺杆搅拌器10将冰沙与卤水自结冰室出口12挤出，经冰沙卤水导流板14，再流入冰沙卤水输送带22上，再进行冰沙与卤水分离。

请参考图2；冰沙、卤水自动分离及冷、热自动交换器结构图。冰沙自结冰室9结冰室出口12流出，流过冰沙卤水导流板14，将冰沙与卤水-起倒在网状的冰沙卤水输送带22上面，冰沙卤水输送带22是量身掐在密封箱体21上盖的输送带的凹槽29内。冰沙卤水输送带22的网孔，是密封箱体21箱外空气流入箱内唯一的通道。密封箱体21的一侧，预留一个抽风口23，将强力抽风机对准抽风口23抽吸，密封箱体21内的空气被抽出后，箱外的空气要由网状的冰沙卤水输送带22流入，冰沙卤水输送带22上面覆盖着冰沙与卤水，箱内空气被强风吸走，箱外的强风便经冰沙、网带流入箱中，空气流入时，会将箱外空气连同卤水一起吸下，卤水直入密封箱体21内，并停留在箱底卤水积留区，冰沙由冰沙卤水输送带22运入冰沙储存箱24贮存。再将分离出去的冰沙，熔化后便是纯淡水。

再参考图2；冷、热自动交换器的结构图。冰沙卤水输送带22上面覆盖着冰沙和卤水，强风将卤水吸入密封箱体21内，停留在箱底卤水积留区。再将常温的海水不锈钢管，盘旋浸入低温的卤水积留区内，再绕入零度的冰沙和低温的淡水中，使常温的海水不锈纲管，经过低温浸泡过程中，海水的温度已明显下降到摄氏1度，再由海水进入口19进入结冰室9。摄氏1度的海水经蒸发器的吸热，海水很快降温至摄氏0、-1、-2、-3、-6度时，海水中的淡水部份很快结成冰沙。因此，海水经过冷热交换器的冷却，冰沙的产量会增加三倍以上，这完全是利用排放废水的冷能，与常温海水的潜热，经过自然交换器降温之功，直接达到节省能源，增加制冰3倍以上的产量。

Claims (1)

1.一种自海水中提炼饮用水机，其特征是；全机具有冷冻系统，结冰室，结冰温度自动控制组件，冰沙、卤水自动分离网带，冷、热自动交换器，组成海水经冷冻一次，便提炼出纯淡水；

具直立的蒸发器，其内芯便是结冰室，再将旋转的搅拌器置于结冰室内，由马达带动搅拌器旋转，海水由底部流入，使结冰室周边金属圆筒先结冰，结成的冰品被搅拌器绞落，并混合在卤水中，冰沙与卤水均被搅拌器螺杆挤出结冰室，倒入网带上，滤去卤水余下的经过强风口使淡水结成冰沙，融化后便是饮用的淡水；

结冰温度自动控制组件，海水经阀门打开，由进水口流入结冰室，海水沿结冰室上流，另在进水口外引出水位控制管，两管的水位一同上升，当控制管水位碰到管口伸入的水位控制杆时，进水阀门关闭，结冰筒内冰沙增多后，冰沙会自动上升，与卤水一起被搅拌器挤出结冰室，水位又下降，控制管内海水离开控制管，阀门又打开进水；在冰沙、卤水流过的导流板的下面，插入一只温度感应杆，感应杆的末端显示温度读数，以-6℃最适中，如果温度太低，海水也会结冰，应将水位控制杆向上提，如果温度太高，水位控制杆要下移；

冰沙与卤水的分离网带，由网状输送带、密封箱、强力抽风机组成强力吸风箱，强风通过网带时，将淡水冰沙中的卤水，会在自冰沙中完全吸入密封箱底积留，冰沙由输送网带运入储藏箱中储存，融化成淡水；

输送带上面覆盖着冰沙和卤水，强风将卤水吸入密封箱内，停留在箱底卤水区，再将常温的海水不锈钢管，盘旋浸入低温的卤水积留区内，再绕入零度的冰沙和低温的淡水中，使常温的海水不锈纲管，经过低温浸泡过程中，海水的温度已明显下降到摄氏1度，再由进水口19进入结冰室，摄氏1度的海水经蒸发器的吸热，海水很快降温至摄氏0、-1、-2、-3、-6度时，海水中的淡水部分很快结成冰沙。