CN104250987A - 一种空气冷凝制水装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空气冷凝制水装置，包括半导体制冷片和带进风口的冷凝风室，所述冷凝风室的室壁至少局部为双层结构，所述双层结构的内层为冷凝层，外层为散热层，冷凝层和散热层之间具有与冷凝风室连通的预冷空间，所述预冷空间具有邻近进风口设置的出风口，所述半导体制冷片嵌于预冷空间内。本发明装置中的预冷空间，可供冷空气流通，使冷空气将散热层与冷凝层隔离，带走部分散热层对冷凝层的传热，减小散热层对冷凝层的影响，提高半导体制冷片的散热效果、制冷效率以及能量利用率。本发明的预冷空间出风口邻近进风口，可充分利用出风口的冷空气提前预冷入风口的湿空气，缩短空气冷凝时间，提高能量的利用率。

Description

一种空气冷凝制水装置

技术领域

本发明涉及一种制水装置，尤其涉及一种通过半导体制冷片冷凝空气来制取淡水的装置。

背景技术

淡水是人类生存和发展必不可少的基本资源，而目前可供人们利用的淡水资源仅占地球储水总量的2.53％，淡水资源的日益紧缺已成为全球关注的焦点，解决水资源短缺问题变得刻不容缓。由于人口的增长和工业进程的加快，我国众多岛屿、沿海地区也都存在着严重的淡水资源短缺问题。为解决上述问题，我们不仅要加强现有水资源的保护和回收再利用，还应积极开拓新的可利用的淡水资源。

地球上的空气就是一个巨大的、清洁的、可再生的淡水资源，由于环境中的空气包含有数量巨大的气态水，且空气无处不在，从空气中获取淡水资源，相对于海水中制取淡水更加可行且易实施。目前，从空气中获取淡水的技术手段多种多样，除常用的压缩式制冷机、吸收式制冷机以及蒸汽喷射式制冷机，半导体制冷片的使用也越来越广泛。半导体制冷片，也称为热电制冷片，其优点是没有滑动部件，适于应用在一些空间受到限制，可靠性要求高，无制冷剂污染的场合。但是，半导体制冷片因受自身体积的限制，它的热效应面和冷效应面比较接近，在工作时容易产生相互之间的热交换，从而影响制冷效率，此外，半导体制冷片的冷效应面的制冷效率还取决于热效应面的散热效率。故热效应面的热传导速度、散热效果越好，冷效应面的制冷效果就越好。

公开号为CN203475515U的专利文献公开了一种利用自然能源的大气凝结水收集装置，包括顺序连接的供电模块、用于收集大气中水分的制冷模块；所述供电模块用于将自然能源转换为电能并提供电流输出至制冷模块，包括太阳能电池板、风力发电组和蓄电池，太阳能电池板、风力发电组均与蓄电池连接，蓄电池组与制冷模块连接。

公开号为CN203160323U的专利文献公开了一种便携式可持续使用空气冷凝淡水装置，包括装置外壳，装置外壳内设置有盛有冷却液的外壳，冷却液内设置有制冷片，装置外壳底部连接有集水箱，风机通过冷凝管与冷却液外壳连接，风机上连接有锂蓄电池；还包括单片机，单片机上分别连接有风机、开关、键盘和显示模块、第一温度传感器及湿度传感器。

虽然上述发明具有使用便捷、便于携带，可在无供电系统和动力系统供给能源的条件下运行等优点，但上述空气冷凝制水装置在结构设计上容易造成半导体制冷片的散热效果不佳，制冷效率低，能量利用率低等问题。

发明内容

本发明提供了一种空气冷凝制水装置，该装置的结构设计可提高半导体制冷片的散热效果、制冷效率以及能量利用率。

一种空气冷凝制水装置，包括半导体制冷片和带进风口的冷凝风室，所述冷凝风室的室壁至少局部为双层结构，所述双层结构的内层为冷凝层，外层为散热层，冷凝层和散热层之间具有与冷凝风室连通的预冷空间，所述预冷空间具有邻近进风口设置的出风口，所述半导体制冷片嵌于预冷空间内。

所述半导体制冷片嵌于预冷空间内，空气经过嵌于预冷空间内的半导体制冷片时，可将散热层与冷凝层隔离，带走部分散热层对冷凝层的传热，减小散热层对冷凝层的影响。

所述预冷空间具有邻近进风口设置的出风口，可充分利用出风口的冷空气提前预冷入风口的湿空气，缩短空气冷凝时间，提高能量的利用率。

所述出风口的朝向与所述进风口的朝向相互垂直，利用压差促进冷凝风室内空气的补充。

所述冷凝风室进风口处设有调节进风量的挡板，优选的，所述两段式L型的折板结构，其中一段与冷凝风室进风口转动连接，另一段部分头部伸入进风口，遮挡进风口的局部。当风速过大时，挡板受力矩作用将自动减小开度，减少风量。当然挡板也可以选择其它形状，只需满足在风力增大时，进风口减小。

所述冷凝风室包括主体段和扩口段，扩口段两端分别连接进风口和主体段。外界湿润空气从进风口进入冷凝风室后，会在冷凝风室的扩口段进行减速，使空气充分冷凝至露点温度以下，避免空气直接流出装置带走大量显热。

所述冷凝风室主体段两侧和顶部的预冷空间内均嵌有半导体制冷片，可增加冷凝面积，增强本装置对空气的冷凝效果。

所述冷凝风室主体段的底部有淡水收集槽，可收集沿冷凝层壁面流下的淡水。

所述半导体制冷片的热效应面与外置的散热翅片相贴，所述散热翅片为直肋片，顺着空气来流方向布置，可利用自然风进行散热片的冷却，减少消耗额外的能量。

所述半导体制冷片由供能装置提供能量，供能装置可为普通小型风力发电机或太阳能电池板，发出的电能供给蓄电池存储，蓄电池再将电能供给半导体制冷片，从而最大限度地利用自然可再生的能源。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明装置中的预冷空间，可供冷空气流通，使冷空气将散热层与冷凝层隔离，带走部分散热层对冷凝层的传热，减小散热层对冷凝层的影响，提高半导体制冷片的散热效果、制冷效率以及能量利用率。

2、本发明的预冷空间出风口邻近进风口，可充分利用出风口的冷空气提前预冷入风口的湿空气，缩短空气冷凝时间，提高能量的利用率。

3、入风口处的挡板能在一定程度上自动调节风量，优化了装置的过程控制，使冷凝风室内的温度维持在合适的水平。

附图说明

图1为本发明空气冷凝制水装置的结构示意图；

图2为图1所示空气冷凝制水装置的爆炸图；

图3为图2所示空气冷凝制水装置的半剖图；

图4为图1所示空气冷凝制水装置的半剖右视图；

图5为图1所示空气冷凝制水装置的入风口局部的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1、2、3、4所示，一种空气冷凝制水装置，包括冷凝风室1，冷凝风室1大致分为两部分，分别为主体段8和扩口段9，主体段8呈长方体形，其中四个侧面的室壁为双层结构，内层为冷凝层3，外层为散热层4，冷凝层3和散热层4之间形成与冷凝风室1连通的预冷空间5。

预冷空间5的宽度，即冷凝层3与散热层4之间的距离等于或略大于单片半导体制冷片6的厚度，预冷空间5三个侧面的散热层均设有开口，开口的长度和宽度分别等于半导体制冷片6的长度和宽度，以便半导体制冷片6能够恰巧嵌入预冷空间5内(此处可根据装置大小，确定半导体制冷片6的安装个数)，且半导体制冷片6的冷效应面与冷凝层3紧密相贴。

此外，半导体制冷片6的热效应面与外置的散热翅片12相贴，散热翅片肋基部与散热层厚度相等以便能与散热层较好贴合，且散热翅片12为串联排列的等截面直肋片，冷凝层3与冷凝风室1底部的连接处开有一段缺口，使冷凝风室1与预冷空间5连通，冷凝风室1底部还设有一个底部下陷的长方形淡水收集槽10。

如图3、4所示，冷凝风室1扩口段9呈漏斗形，其四个侧面室壁均为斜面，包括扩口端和收口端，扩口端与主体段8相连，收口端与冷凝风室1进风口2相连。扩口段9的三个侧面的室壁也同样具有双层结构，且与主体段9的双层结构相连通。冷凝风室1进风口2呈长方形，从扩口段9的收口端凸出，且开口高度小于扩口段9的收口端高度。

如图5所述，进风口2处还设有可摆动的挡板11，挡板11呈L型，一段与进风口2外壁铰接，另一段部分伸入进风口2，挡板11伸入进风口2的一段长度略小于进风口2的开口高度，与外壁铰接段的长度大于另一段的长度。扩口段9收口端的顶部或底部设置可供预冷空间5内的冷空气流出的出风口7，出风口7朝向与进风口2的开口朝向垂直，且开口宽度与进风口开口高度相同。

半导体制冷片6是由供能装置提供能量，供能装置可为普通小型风力发电机或太阳能电池板或两者同时供能，发出的电能供给蓄电池存储，蓄电池再将电能供给半导体制冷片6。

上述空气冷凝制水装置的工作过程如下：

首先供能装置(普通小型风力发电机或太阳能电池板)发出电能供给蓄电池存储，蓄电池再将电能供给半导体制冷片6进行制冷。外界湿润空气从进风口2进入时，进风口2处设置的可摆动挡板11可自动调节风量。空气进入冷凝风室1后，会在冷凝风室1的扩口段9进行减速，再进入冷凝风室1主体段8，并与冷凝风室1的冷凝层3接触，冷凝至露点温度以下析出淡水，淡水沿冷凝层3壁面流入冷凝风室1主体段8底部的淡水收集槽10中。析出淡水后的冷空气将进入与冷凝风室1连通的预冷空间5内，并沿冷凝风室1壁面回流。空气经过嵌于预冷空间5内的半导体制冷片6时，可将散热层4与冷凝层3隔离，防止散热层4向冷凝层3传热，减小散热层4对冷凝层3的影响。空气从预冷空间5的出风口7流出，并对进风口2的湿空气进行预冷。最后，出风口7的朝向与进风口2的朝向相互垂直，利用压差促进冷凝风室1内空气的补充，新一轮的湿润空气进入冷凝风室1中进行空气的冷凝。

Claims (9)

1.一种空气冷凝制水装置，包括半导体制冷片和带进风口的冷凝风室，其特征在于：所述冷凝风室的室壁至少局部为双层结构，所述双层结构的内层为冷凝层，外层为散热层，冷凝层和散热层之间具有与冷凝风室连通的预冷空间，所述预冷空间具有邻近进风口设置的出风口，所述半导体制冷片嵌于预冷空间内。

2.根据权利要求1所述的空气冷凝制水装置，其特征在于：所述出风口的朝向与所述进风口的朝向相互垂直。

3.根据权利要求1所述的空气冷凝制水装置，其特征在于：所述进风口处设有调节进风量的挡板。

4.根据权利要求1所述的空气冷凝制水装置，其特征在于：所述冷凝风室包括主体段和扩口段，扩口段两端分别连接进风口和主体段。

5.根据权利要求4所述的空气冷凝制水装置，其特征在于：所述主体段两侧和顶部的预冷空间内均嵌有半导体制冷片。

6.根据权利要求5所述的空气冷凝制水装置，其特征在于：所述主体段的底部有淡水收集槽。

7.根据权利要求1所述的空气冷凝制水装置，其特征在于：所述半导体制冷片的热面与外置的散热翅片相贴。

8.根据权利要求7所述的空气冷凝制水装置，其特征在于：所述散热翅片为直肋片。

9.根据权利要求1所述的空气冷凝制水装置，其特征在于：所述半导体制冷片的冷面与冷凝层紧贴。