CN103790209B - 一种以空气为原料制备饮水的装置 - Google Patents

Abstract

一种以空气为原料制备饮水的装置，其包括外壳、蒸发器、风机、冷凝器、冷凝水收集槽、制冷压缩机、液位传感器、过滤网、温度传感器、吸风口及排风口、空气过滤器、温湿度传感器、电子控制器、隔热层、排水口及灭菌器、水过滤器、排水管，水开关，其所述蒸发器由至少两块蒸发板组成，在每块蒸发板上连接有刮冷凝水器；蒸发器表面温度控制在空气水蒸汽的露点温度以下，0 ℃以上。本发明的蒸发器由于为板式结构使表面积增幅大，其并与刮水器的结合，使制水能力大增。还由于冷凝器的散热而加热吸入的空气，提高了蒸发器表面温度与空气温度之差及空气露点，更适宜于在高寒及缺水地区工作；并实现 一键操作。

Description

一种以空气为原料制备饮水的装置

技术领域

本发明涉及一种空气冷凝装置，具体属于一种以空气为原料制备饮水的装置。

背景技术

目前，水资源缺乏已成为影响人类可持续发展的重大社会问题，人类活动极大地干扰了地球大气的自然循环特性，地表干旱缺水和水体污染已经严重威胁到了相当数量的地区及国家发展，对于干旱、沙漠地区人们的饮水较困难，而且水质无法得到保证，对人们的身体健康不利。因此，采用多种渠道和新技术手段解决缺水地区人的生活用水问题是非常重要的，也是非常急迫的。本发明无疑是一项从几乎是取之不尽的地球大气中获取大量饱和汽化水，使之成为供人使用的生活用水的新技术手段。

本发明是运用热力学卡诺循环制冷原理，以压缩机为制冷循环动力，以冷凝器、蒸发器等为热交换设备，让空气持续通过蒸发器的表面，空气中的饱和水蒸汽分子接触到低温的蒸发器表面，会自动凝结成液态水，附着在蒸发器表面，本发明装置可持续快速地从空气中直接制备的液态水，经过滤、消毒处理后，满足日常生活用水及饮用要求，解决干旱、沙漠地区人们饮水的困难。

经检索已有部分采用类似原理的空气制水装置的授权，但其设计均存在一定局限。例如，一种在中国专利文献上公开的“空气制水机”，授权公告号为CN 202899217 U，本实用新型公开了一种空气制水机，包括抽湿冷凝制水装置、收集冷凝水的储水罐、冷凝水灭菌装置以及控制器，所述抽湿冷凝制水装置则包括压缩机、冷凝器、蒸发器、向蒸发器输送空气的第一风机，还包括位于室内的室内机壳以及位于室外的室外机壳，所述压缩机和第一风机位于室外机壳内，所述蒸发器、冷凝器和储水罐位于室内机壳内，所述室内机壳的一侧为进风侧，进风侧通过管道与位于室外的第一风机的出风口连接，与进风侧相对的为出风侧，蒸发器与冷凝器从进风侧到出风侧并排设置。本实用新型噪音低、制水量大、制水效率高以及能耗低。但其采用分体式结构，结构复杂，体积庞大，难以实施。

例如，一种在中国专利文献上公开的“空气制水机”，其公告号为CN 101929179 ，该发明公开了一种空气制水机,包括原水储水箱、制冷抽湿系统、原水净化系统、净水储水箱;所述制冷抽湿系统用于将空气中的水分冷却为液态的水滴,水滴自然滴落到原水储水箱中;所述原水净化系统用于对从原水储水箱流入净水储水箱中的水进行净化处理。本发明空气制水机能提供健康的饮用水。但其采用水滴自然滴落方式，出水较慢。

例如，一种在中国专利文献上公开的“大水量空气制水机”，授权公告号为CN 201771017 U，本发明公开了一种大水量空气制水机，24小时制水产量90千克左右。折算成小时产量仅有3.75千克，出水量还是偏小。

发明内容  

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种用于直接从空气中收集冷凝水，并处理成供人们饮用的制备饮水的装置。

实现上述目的的技术措施：

一种以空气为原料制备饮水的装置，其包括外壳、置于外壳内的蒸发器、置于蒸发器上方的风机、连接在吸风口处外壳内壁上的冷凝器、设置在蒸发器下方的冷凝水收集槽、冷凝水收集槽下方设置的制冷压缩机、冷凝水收集槽上连接的液位传感器、冷凝水收集槽的上端装有的过滤网、蒸发器上连接的温度传感器、设置于外壳上的吸风口及排风口、吸风口上安装的空气过滤器、吸风口处安装的温湿度传感器、与液位传感器、温度传感器及温湿度传感器分别连接的电子控制器、蒸发器外设置的隔热层、冷凝水收集槽上设有的排水口及灭菌器、排水口处装有水过滤器、与排水口连接的排水管，与排水管连接的设置于外壳上的水开关，其在于：所述蒸发器由至少两块蒸发板组成，在每块蒸发板上连接有刮冷凝水器；蒸发器表面温度控制在空气水蒸汽的露点温度以下，0℃以上。

其特征在于：控制蒸发器蒸发总面积不低于33m²。

其特征在于：所述的刮冷凝水器由联动支架、与联动支架连接的刮水板、与联动支架连接的控制电机组成；控制电机与电子控制器连接。

其特征在于：所述的刮水板为单面式或夹板式结构，其个数与安装的蒸发板个数相匹配；刮水板最佳为夹板式结构。

本发明一种以空气为原料制备饮水的装置的优点是：

1、采用卡诺制冷机的一次制冷工质蒸发器直接与空气大面积接触连续冷凝生成冷凝水。

2、蒸发器每一片蒸发板均设有自动刮冷凝水器，定时将蒸发器表面生成的冷凝水及时刮入接水盘，提高了冷凝水的收得率，提高了制水效率。

3、蒸发器由于采用板式结构，使表面积大幅增加，并通过与刮水器的结合，使制水装置有较高液态水产量。单台本自动装置在高湿度地区日制水量可达2立方米以上。

4、利用制冷工质冷凝器的散热能量加热进入蒸发器的空气，提高了蒸发器表面温度与空气温度之差，同时提高了空气的露点，改善了冷凝效果，使制水装置在高寒地区也能正常工作，提高了能效。

5、装置依靠电子控制器的各种传感器自动管理制水过程，实现一键操作。

6、本发明制水装置能在凡是可提供电能的地方都能正常大量制水，为缺水困境提供取之不尽的生命之水。尤其适用于军队野战条件下以及对于干旱缺水的地区、沙漠地区更为适用，所制备的水干净、无污染和较高的产量。除供饮用外，还可以解决其他生活用水之需。

7、本发明制水装置结构简单紧凑，易实施，各运行部件均无润滑即可正常运行，维护方便。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中蒸发器的结构示意图；

图3为图1蒸发器上刮水板为夹板式结构的结构示意图；

图4为本发明的工作原理图；

图中：1—外壳，2—蒸发器， 3—蒸发板，4—刮冷凝水器，5—控制电机， 6—风机，7—冷凝板，8—吸风口，9—空气过滤器，10—冷凝水收集槽，11—过滤网，12—排水口，13—水过滤器，14—排水管，15—水开关，16—液位传感器，17—温度传感器，18—温湿度传感器，19—排风口，20—电子控制器，21—隔热层，22—灭菌器，23—制冷压缩机，24—联动支架,25—刮水板。

具体实施方式

下面结合附图做进一步描述：

一种以空气为原料制备饮水的装置：在外壳1内安装蒸发器2，蒸发器2由多块蒸发板3组成，且其总蒸发板面积在33m²以上，并在每块蒸发板3上装有刮冷凝水器4；在任意一块蒸发板3上安装温度传感器17；蒸发器2置于隔热层21内；在蒸发器2的上方安装风机6；在外壳1靠近上端部至少一侧加工有吸风口8，并在吸风口8上安装的空气过滤器9，并在任意一侧的吸风口8上安装温湿度传感器18；吸风口空气过滤器9后侧安装冷凝器7；在蒸发器2下方安装冷凝水收集槽10，在冷凝水收集槽10的上端面安装过滤网11，在冷凝水收集槽10上加工排水口12，并在排水口12处装水过滤器13，水过滤器13出口连接排水管14，排水管14与设在外壳1上的水开关15连接，在冷凝水收集槽10上安装液位传感器16，并在冷凝水收集槽10的上方安装有灭菌器22；在冷凝水收集槽10的下方安装制冷压缩机23，制冷压缩机16通过盘管与蒸发器2相通；在外壳1设置排风口19；将液位传感器16、温度传感器17及温湿度传感器18分别通过信号线与电子控制器20连接，电子控制器20安装在外壳1上；蒸发器2的外部设置有隔热层21。各传感器的精度为0.5%。

所述的刮冷凝水器4结构：采用焊接或嵌入式后再用螺栓固定方式将刮水板25连接在在联动支架24上，联动支架24与控制电机5联接，控制电机5通过信号线与电子控制器20连接；刮水板25为单面式或夹板式结构，其个数与安装的蒸发板3个数相匹配。

工作原理

接好电源后，合上电源开关，风机6、制冷压缩机23开始运行；本装置进入自动制水工作状态；吸入的空气经风机引入蒸发器2，与蒸发器2中的各蒸发板3接触，吸风口空气过滤器9后侧安装冷凝器7，利用冷凝器7的散热能量加热进入蒸发器3的空气，提高了蒸发器表面温度与空气温度之差，改善了冷凝效果，空气中富含饱和水在蒸发板3表面被凝结成液态水；为加快冷凝水收集，通过电子控制器20控制控制电机5，控制电机5驱动联动支架24运动，使刮水板25刮除各蒸发板3上的冷凝水进入冷凝水收集槽10内；蒸发器2表面温度始终自动保持在空气水蒸汽的露点温度以下，0 ℃以上；为保证冷凝水的洁净，冷凝水收集槽10的上方安装的灭菌器22对冷凝水中的细菌予以杀灭，过滤网11及水过滤器13可定期更换。取水时，打开水开关15即可。本制水装置为一键式自动运行。

制水装置冷凝水收集槽容量约70升，可以接收一小时的产水量，接水盘液位到达预设定高位时，控制器自动停止制水。本制水装置通过温度湿度传感器及时感知大气温湿度变化情况，控制器自动调整各运行参数，使本装置处于最佳能效工作状态。本装置日常无需人照料维护，只需定期清理各过滤器即可。

经在供电电压为220vAC两相（也可为380vAC三相），额定功率为4KW，相对湿度50%-90%RH条件下试验，制水量为可达到60-100升/小时，24小时制水量可达1440-2400升，单位能耗： <0.1kwh/升。空气经运转3分钟后，即有液态水从出水管流出。

本具体实施方式仅为最佳例举，并非对本发明的实施性限制。

Claims (4)

1.一种以空气为原料制备饮水的装置，其包括外壳、置于外壳内的蒸发器、置于蒸发器上方的风机、连接在吸风口处外壳内壁上的冷凝器、设置在蒸发器下方的冷凝水收集槽、冷凝水收集槽下方设置的制冷压缩机、冷凝水收集槽上连接的液位传感器、冷凝水收集槽的上端装有的过滤网、蒸发器上连接的温度传感器、设置于外壳上的吸风口及排风口、吸风口上安装的空气过滤器、吸风口处安装的温湿度传感器、与液位传感器、温度传感器及温湿度传感器分别连接的电子控制器、蒸发器外设置的隔热层、冷凝水收集槽上设有的排水口及灭菌器、排水口处装有水过滤器、与排水口连接的排水管，与排水管连接的设置于外壳上的水开关，其特征在于：所述蒸发器由至少两块蒸发板组成，在每块蒸发板上连接有刮冷凝水器；蒸发器表面温度控制在空气水蒸汽的露点温度以下，0 ℃以上。

2.如权利要求1所述的一种以空气为原料制备饮水的装置，其特征在于：控制蒸发器蒸发总面积不低于33m²。

3.如权利要求1所述的一种以空气为原料制备饮水的装置，其特征在于：所述的刮冷凝水器由联动支架、与联动支架连接的刮水板、与联动支架连接的控制电机组成；控制电机与电子控制器连接。

4.如权利要求3所述的一种以空气为原料制备饮水的装置，其特征在于：所述的刮水板为单面式或夹板式结构，其个数与安装的蒸发板个数相匹配。