CN105862976A - 一种采用太阳能加热技术的空气制水机 - Google Patents

一种采用太阳能加热技术的空气制水机 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种采用太阳能加热技术的空气制水机包括冷凝机构，所述冷凝机构包括加热组件和冷凝组件，所述加热组件包括集热组件和空气吸热管，所述空气吸热管位于集热组件的内部，所述集热组件包括玻璃层、导热层和换热层，该采用太阳能加热技术的空气制水机中，通过导热层对太阳能进行持续吸热，再由石墨对空气吸热管进行循环加热，保证了对空气吸热管内的空气持续加热，降低了空气制水机的功耗，提高了其实用价值；不仅如此，在冷凝组件中，利用冷凝球，提高了空气与冷凝单元的接触面积的同时还提高了与冷凝单元的接触时间，从而提高了空气制水机制水的效率。

Description

一种采用太阳能加热技术的空气制水机
技术领域
本发明涉及一种采用太阳能加热技术的空气制水机。
背景技术
空气制水机是一种以各种环境中的空气为原始原料，通过空气净化、空气加热、空气冷凝、水质净化等诸多技术手段对空气进行液化，从而得到符合卫生标准的饮用水的高科技产品，空气制水机是将空气抽湿机、空调、空气净化器等诸多设备的原理融合为一体所形成的，可被广泛应用于家居、公共场所或者任何需要饮用水的场所内。
现有技术的空气制水机一般都是采用空调或者冰箱的原理，利用压缩机对空气进行压缩后冷凝。而空气在高温时进行冷凝，其效果更佳。在部分空气制水机中，采用了对空气升温，之后进行冷凝的方式。但是，在对空气进行加热的方式都是采用电加热的方式，这样对于电能的需求量过大，从而大大降低了空气制水机的实用价值。不仅如此，在冷凝制水单元中，都是采用简单的冷凝板对空气进行降温冷凝，这样制水的效率低，从而降低了空气制水机的实用性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种采用太阳能加热技术的空气制水机。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种采用太阳能加热技术的空气制水机，包括依次连通的进气机构、冷凝机构、储水机构、水净化机构和出水机构；
所述冷凝机构包括加热组件和冷凝组件，所述加热组件包括集热组件和空气吸热管，所述空气吸热管位于集热组件的内部，所述集热组件包括玻璃层、导热层和换热层，所述换热层的一端设置在导热层的内部，所述换热层的另一端设置在导热层的外部，所述玻璃层套设在导热层的外周，所述换热层位于导热层的外部的一端高于换热层位于导热层的内部的一端，所述空气吸热管设置在换热层的内部且位于导热层的外部；
所述空气吸热管的一端与进气机构连通，所述空气吸热管的另一端与冷凝组件连通；
所述冷凝组件包括外壳、设置在外壳顶部的进气管、设置在外壳底部的出水管和若干设置在外壳内部的冷凝单元，所述冷凝单元均竖直设置在外壳的内部，所述冷凝单元包括冷凝板和若干冷凝球，所述冷凝球套设在冷凝板上且沿着冷凝板均匀设置，所述出水管与储水机构连通。
作为优选，为了保证对热量的充分传递，所述导热层包括铜热管。
作为优选，玻璃层真空设置能够将热量进行隔离，从而提高了热量的保存，所述玻璃层真空设置。
作为优选，由于真空对冷凝的效率有提升作用，所以通过调压阀对冷凝组件内的压力进行调节，从而提高了冷凝的效果，所述外壳的一侧设有调压阀。
作为优选，所述换热层内设有石墨。
作为优选，为了提高空气净化的质量，所述进气机构包括净气组件，所述净气组件包括依次设置的初效过滤层、HEPA过滤层、纳米光触媒过滤层、紫光灯杀菌层、负离子空气清新层和臭氧过滤层。
进一步，为了提升净化效果，所述初效过滤层、HEPA过滤层、纳米光触媒过滤层、紫光灯杀菌层、负离子空气清新层和臭氧过滤层中相邻的两个过滤层之间均设有活性炭层。
这里采用多层过滤相结合，并且辅助以活性炭的吸附效果，使得空气更加洁净无污染。
作为优选，为了方便集水储水，所述储水机构包括集水槽、集水箱和水泵，所述冷凝机构通过集水槽与集水箱连通，所述集水箱通过水泵与水净化机构连通。
作为优选，为了提升水过滤效果，所述水净化机构包括依次设置的PP棉过滤层、压缩活性炭过滤层、超滤膜过滤层、反渗透膜过滤层和T33活性炭过滤层。
这里采用5层过滤，对杂质、颗粒、以及有害物质进行有效过滤，并且还能改善口感，通过超滤膜和反渗透膜的配合，实现为微小物质的过滤。
作为优选，为了方便出水和使用，所述出水机构包括储水箱、热水箱和冷水箱，所述水净化机构通过储水箱分别与热水箱和冷水箱连通，所述冷水箱和热水箱上均设有出水阀，所述热水箱内设有电热管，所述储水箱还与集水箱连通。
本发明的有益效果是，该采用太阳能加热技术的空气制水机中，通过导热层对太阳能进行持续吸热，再由石墨对空气吸热管进行循环加热，保证了对空气吸热管内的空气持续加热，降低了空气制水机的功耗，提高了其实用价值；不仅如此，在冷凝组件中，利用冷凝球，提高了空气与冷凝单元的接触面积的同时还提高了与冷凝单元的接触时间，从而提高了空气制水机制水的效率。
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是本发明的基于物联网的新型空气制水机的结构示意图；
图2是本发明的基于物联网的新型空气制水机的进气机构的结构示意图；
图3是本发明的基于物联网的新型空气制水机的储水机构的结构示意图；
图4是本发明的基于物联网的新型空气制水机的水净化机构的结构示意图；
图5是本发明的基于物联网的新型空气制水机的出水机构的结构示意图；
图6是本发明的基于物联网的新型空气制水机的出水机构的冷凝机构的结构示意图；
图7是本发明的基于物联网的新型空气制水机的冷凝组件的结构示意图；
图中：1.进气机构，2.冷凝机构，3.储水机构，4.水净化机构，5.出水机构，21.初效过滤层，22.HEPA过滤层，23.纳米光触媒过滤层，24.紫光灯杀菌层，25.负离子空气清新层，26.臭氧过滤层，31.集水槽，32.集水箱，33.水泵，41.PP棉过滤层，42.压缩活性炭过滤层，43.超滤膜过滤层，44.反渗透膜过滤层，45.T33活性炭过滤层，51.储水箱，52.冷水箱，53.热水箱，54.电热管，55.出水阀，61.集热组件，62.玻璃层，63.导热层，64.换热层，65.空气吸热管，66.冷凝组件，67.外壳，68.气管，69.调压阀，70.出水管，71.冷凝板，72.冷凝球。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1-图7所示，一种采用太阳能加热技术的空气制水机，包括依次连通的进气机构1、冷凝机构2、储水机构3、水净化机构4和出水机构5；
所述冷凝机构2包括加热组件和冷凝组件66，所述加热组件包括集热组件61和空气吸热管65，所述空气吸热管65位于集热组件61的内部，所述集热组件61包括玻璃层62、导热层63和换热层64，所述换热层64的一端设置在导热层63的内部，所述换热层64的另一端设置在导热层63的外部，所述玻璃层62套设在导热层63的外周，所述换热层64位于导热层63的外部的一端高于换热层64位于导热层63的内部的一端，所述空气吸热管65设置在换热层64的内部且位于导热层63的外部；
所述空气吸热管65的一端与进气机构1连通，所述空气吸热管65的另一端与冷凝组件66连通；
所述冷凝组件66包括外壳67、设置在外壳67顶部的进气管68、设置在外壳67底部的出水管70和若干设置在外壳67内部的冷凝单元，所述冷凝单元均竖直设置在外壳67的内部，所述冷凝单元包括冷凝板71和若干冷凝球72，所述冷凝球72套设在冷凝板71上且沿着冷凝板71均匀设置，所述出水管70与储水机构3连通。
作为优选，为了保证对热量的充分传递，所述导热层63包括铜热管。
作为优选，玻璃层62真空设置能够将热量进行隔离，从而提高了热量的保存，所述玻璃层62真空设置。
作为优选，由于真空对冷凝的效率有提升作用，所以通过调压阀69对冷凝组件66内的压力进行调节，从而提高了冷凝的效果，所述外壳67的一侧设有调压阀69。
作为优选，所述换热层64内设有石墨。
作为优选，为了保证采集的空气纯净安全，进气机构包括净气组件，所述净气组件包括依次设置的初效过滤层21、HEPA过滤层22、纳米光触媒过滤层23、紫光灯杀菌层24、负离子空气清新层25和臭氧过滤层26。
作为优选，为了进一步保证采集的空气纯净安全，所述初效过滤层21、HEPA过滤层22、纳米光触媒过滤层23、紫光灯杀菌层24、负离子空气清新层25和臭氧过滤层26中相邻的两个过滤层之间均设有活性炭层。
作为优选，为了方便集水储水，所述储水机构3包括集水槽31、集水箱32和水泵33，所述冷凝机构2通过集水槽31与集水箱32连通，所述集水箱32通过水泵33与水净化机构4连通。
作为优选，为了提升水过滤效果，所述水净化机构4包括依次设置的PP棉过滤层41、压缩活性炭过滤层42、超滤膜过滤层43、反渗透膜过滤层44和T33活性炭过滤层45。
这里采用5层过滤，对杂质、颗粒、以及有害物质进行有效过滤，并且还能改善口感，通过超滤膜和反渗透膜的配合，实现为微小物质的过滤。
作为优选，为了方便出水和使用，所述出水机构5包括储水箱51、热水箱53和冷水箱52，所述水净化机构4通过储水箱51分别与热水箱53和冷水箱52连通，所述冷水箱52和热水箱53上均设有出水阀55，所述热水箱53内设有电热管54，所述储水箱51还与集水箱32连通。
在进气机构1中，初效过滤层21是采用胶化棉粗过滤网，对大型颗粒进行过滤。
HEPA过滤层22是由叠片状硼硅微纤维制成的，能高效净化空气中的超细微粒物和细菌团，可有效去除PM2.5(最低可过滤直径0.3微米颗粒物)，滤净率高达99.9％。
纳米光触媒过滤层23将纳米级的粉体与多种纳米级的对光敏感的半导体媒质做晶格掺杂，确保透气和接触充分，再与载体混炼加工而成，能有效的除去空气中的一氧化碳、氮氧化物、碳氢化物、醛类、苯类等有害气体和异味，而且能将它们分解成无害的CO2和H2O，而且还具有杀菌功能。
紫光灯杀菌层24采用无臭氧的紫外线灯管，杀菌率最高的254-2570nm波长对细菌、病毒消灭率可达99％。
负离子空气清新层25内实际上是可以产生负离子的装置，而产生的负离子能够对空气进行净化、除尘、除味、灭菌。
臭氧过滤层26由于前道过滤层在过滤过程中容易产生臭氧，对空气净化起到反作用，所以加入了臭氧过滤层26，实际上臭氧过滤层26中是由臭氧过滤网组成，臭氧过滤网能够对臭氧进行有效地去除。
这里采用多层过滤相结合，并且辅助以活性炭的吸附效果，使得空气更加洁净无污染。
该净气组件不仅能够有效去除空气中的杂质、粉尘颗粒等，保持空气的洁净，还能有效杀灭空气中的病菌，消除空气的异味，保持空气的卫士，使得进入到制水机内的空气在后面被排出后，也是一种比较洁净健康的空气，相当于起到了空气净化器的作用，也能保证空气中的水质。
在冷凝机构2中，首先通过加热组件对空气进行加热，随后由冷凝组件对空气进行冷凝制水。
在加热组件中，太阳通过玻璃层62照射到导热层63上，由玻璃层62进行真空隔离，随后热量由导热层63全部吸收，再将热量传递到换热层64中，对石墨进行加热。由于换热层64是倾斜设置，换热层64内的空气吸热管65对周围石墨的热量进行吸收以后，冷却以后的石墨就会顺着换热层64下流到换热层64的下方，进行吸热以后，再循环上升至空气吸热管65的周围对其继续进行加热，从而保证了对空气吸热管65内的空气持续加热。
在冷凝组件66中，热空气通过进气管68进入到外壳67的内部，经过冷凝单元冷凝以后，冷凝水就会从出水管70中流出，同时外壳67就会形成高压，更加有利于空气的冷凝。其中，冷凝单元中，空气经过冷凝板71后发生冷凝，而且冷凝板71上设有球状的冷凝球72，从而使得空气与冷凝单元的接触面积增大，提高了空气制水机制水的效率，同时相邻的球状冷凝球72增加了空气流动时的扰动，提高了空气与冷凝单元的接触时间，进一步提高了空气制水机制水的效率。
在储水机构3中，液态的水通过集水槽31被收集，然后流进集水箱32内被收集存放起来，再通过水泵33增压打入下一道工序中，即水净化机构4。
PP棉过滤层41采用PP棉滤芯，PP棉滤芯又名熔喷式pp滤芯，采用无毒无味的聚丙烯粒子，经过加热熔融、喷丝、牵引、接受成形而制成的管状滤芯；如果原料以聚丙烯为主，就可以称做PP熔喷滤芯，能有效去除所过滤液体中的各种颗粒杂质；可多层式深度结构，纳污量大；过滤流量大，压差小；不含任何化学粘合剂，更卫生，安全；耐酸、碱、有机溶液、油类，有良好的化学稳定性；集表面、深层、粗精滤为一体；具有流量大、耐腐蚀耐高压低成本等特点。用以阻挡水中的铁锈、泥沙、虫卵等大颗粒物质。
压缩活性炭过滤层42内设有压缩活性炭，压缩活性炭由粉状原料活性炭和粘结剂经混捏、挤压成型再经炭化、活化等工序制成。粉状炭的粒度达到微米级。吸附能力更快，更强。深层次吸咐水中之异色、异味、余氯、卤代烃及有机物对人体有害的物质，有效改善出水口感，长寿命的压缩活性炭棒和高纳污能力的网布构造使滤芯具有双重功能的过滤性能。
超滤膜过滤层43中设有超滤膜，超滤膜是一种孔径规格一致，额定孔径范围为0.001-0.02微米的微孔过滤膜。在膜的一侧施以适当压力，就能筛出小于孔径的溶质分子，以分离分子量大于500道尔顿(原子质量单位)、粒径大于10纳米的颗粒；超滤膜的膜材料主要有纤维素及其衍生物、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺、聚砜酰胺、磺化聚砜、交链的聚乙烯醇、改性丙烯酸聚合物等；超滤膜筛分过程，以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当原液流过膜表面时，超滤膜表面密布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质通过而成为透过液，而原液中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧，成为浓缩液，因而实现对原液的净化、分离和浓缩的目的。每米长的超滤膜丝管壁上约有60亿个0.01微米的微孔，其孔径只允许水分子、水中的有益矿物质和微量元素通过，而最小细菌的体积都在0.02微米以上，因此细菌以及比细菌体积大得多的胶体、铁锈、悬浮物、泥沙、大分子有机物等都能被超滤膜截留下来，从而实现了净化过程。
反渗透膜过滤层44中设有反渗透膜，反渗透的原理是在高于溶液渗透压的作用下，依据其他物质不能透过半透膜而将这些物质和水分离开来。反渗透膜的膜孔径非常小，因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等。反渗透膜应具有以下特征：(1)在高流速下应具有高效脱盐率；(2)具有较高机械强度和使用寿命；(3)能在较低操作压力下发挥功能；(4)能耐受化学或生化作用的影响；(5)受pH值、温度等因素影响较小；(6)制膜原料来源容易，加工简便，成本低廉。
T33活性炭过滤层45，其滤芯为T33活性炭滤芯，活性炭心是以优质的果壳炭及煤质活性炭为原料，辅以食用级粘合剂，采用高科技技术，经特殊工艺加工而成，它集吸附、过滤、截获、催化作用于一体，能有效去除水中的有机物、余氯及其他放射性物质，并有脱色、去除异味的功效主要应用在净水设备后置过滤中，用于吸附水中的杂质，达到改善口感的目的。
此处采用5层净水叠加技术处理，不仅能够实现对水的高效、高质净化，还能改善引用口感。
水在被净化处理后，得到可以饮用的水存储到储水箱51中，然后分别进入到热水箱53和冷水箱52中，热水箱53中则是由电热管54对水进行加热，然后使用者可以通过打开相应的水阀取水。
此处，储水箱51与集水箱32连通，可以实现对水的循环处理。
与现有技术相比，该采用太阳能加热技术的空气制水机中，通过导热层63对太阳能进行持续吸热，再由石墨对空气吸热管65进行循环加热，保证了对空气吸热管65内的空气持续加热，降低了空气制水机的功耗，提高了其实用价值；不仅如此，在冷凝组件66中，利用冷凝球72，提高了空气与冷凝单元的接触面积的同时还提高了与冷凝单元的接触时间，从而提高了空气制水机制水的效率。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种采用太阳能加热技术的空气制水机，其特征在于，包括依次连通的进气机构(1)、冷凝机构(2)、储水机构(3)、水净化机构(4)和出水机构(5)；
所述冷凝机构(2)包括加热组件和冷凝组件(66)，所述加热组件包括集热组件(61)和空气吸热管(65)，所述空气吸热管(65)位于集热组件(61)的内部，所述集热组件(61)包括玻璃层(62)、导热层(63)和换热层(64)，所述换热层(64)的一端设置在导热层(63)的内部，所述换热层(64)的另一端设置在导热层(63)的外部，所述玻璃层(62)套设在导热层(63)的外周，所述换热层(64)位于导热层(63)的外部的一端高于换热层(64)位于导热层(63)的内部的一端，所述空气吸热管(65)设置在换热层(64)的内部且位于导热层(63)的外部；
所述空气吸热管(65)的一端与进气机构(1)连通，所述空气吸热管(65)的另一端与冷凝组件(66)连通；
所述冷凝组件(66)包括外壳(67)、设置在外壳(67)顶部的进气管(68)、设置在外壳(67)底部的出水管(70)和若干设置在外壳(67)内部的冷凝单元，所述冷凝单元均竖直设置在外壳(67)的内部，所述冷凝单元包括冷凝板(71)和若干冷凝球(72)，所述冷凝球(72)套设在冷凝板(71)上且沿着冷凝板(71)均匀设置，所述出水管(70)与储水机构(3)连通。
2.如权利要求1所述的采用太阳能加热技术的空气制水机，其特征在于，所述导热层(63)包括铜热管。
3.如权利要求1所述的采用太阳能加热技术的空气制水机，其特征在于，所述玻璃层(62)真空设置。
4.如权利要求1所述的采用太阳能加热技术的空气制水机，其特征在于，所述外壳(67)的一侧设有调压阀(69)。
5.如权利要求1所述的采用太阳能加热技术的空气制水机，其特征在于，所述换热层(64)内设有石墨。
6.如权利要求1所述的采用太阳能加热技术的空气制水机，其特征在于，所述进气机构包括净气组件，所述净气组件包括依次设置的初效过滤层(21)、HEPA过滤层(22)、纳米光触媒过滤层(23)、紫光灯杀菌层(24)、负离子空气清新层(25)和臭氧过滤层(26)。
7.如权利要求6所述的采用太阳能加热技术的空气制水机，其特征在于，所述初效过滤层(21)、HEPA过滤层(22)、纳米光触媒过滤层(23)、紫光灯杀菌层(24)、负离子空气清新层(25)和臭氧过滤层(26)中相邻的两个过滤层之间均设有活性炭层。
8.如权利要求1所述的采用太阳能加热技术的空气制水机，其特征在于，所述储水机构(3)包括集水槽(31)、集水箱(32)和水泵(33)，所述冷凝机构(2)通过集水槽(31)与集水箱(32)连通，所述集水箱(32)通过水泵(33)与水净化机构(4)连通。
9.如权利要求1所述的采用太阳能加热技术的空气制水机，其特征在于，所述水净化机构(4)包括依次设置的PP棉过滤层(41)、压缩活性炭过滤层(42)、超滤膜过滤层(43)、反渗透膜过滤层(44)和T33活性炭过滤层(45)。
10.如权利要求1所述的采用太阳能加热技术的空气制水机，其特征在于，所述出水机构(5)包括储水箱(51)、热水箱(53)和冷水箱(52)，所述水净化机构(4)通过储水箱(51)分别与热水箱(53)和冷水箱(52)连通，所述冷水箱(52)和热水箱(53)上均设有出水阀(55)，所述热水箱(53)内设有电热管(54)，所述储水箱(51)还与集水箱(32)连通。
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