CN107447810A - 基于吸附和半导体制冷的小型空气取水装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于吸附和半导体制冷的小型空气取水装置及其方法。该取水装置包括进风口、进风风机、电热丝、吸附床、内壳体、内壳体出风口、冷凝静压舱、冷凝片、半导体制冷片、隔热棉、散热风机、散热片、外壳体出风口、外壳体、蓄水池、出水口、底座。吸附阶段，空气通过吸附床被除湿后经出风孔排出；在解吸取水阶段，空气被加热丝加热后，通过吸附床，此时半导体制冷装置开始工作，高湿度的空气遇冷后冷凝出水珠，并沿着壁面流至蓄水池。该发明具有体积小、结构简单、部件紧凑、在湿度很低情况下亦可取水等优点。

Description

基于吸附和半导体制冷的小型空气取水装置及其方法

技术领域

本发明涉及空气取水领域，尤其涉及一种基于吸附和半导体制冷的小型空气取水装置及其方法。

背景技术

作为历史文明古国，我国可移动文物资源非常丰厚，为了将文物更清晰地展现，并满足文物偶尔在异地展出的需求，往往需要采用恒温恒湿的小型独立文物展柜。常见的小型展柜通过内部水箱中空气与水直接接触过程中的质传递实现展柜内部的湿度控制。其中，在加湿过程中将从水箱中吸取水分，因此实际运行中需不断地往展柜的蓄水箱内人工加水，费时费力且增加了安全隐患。

而空气内含有水分，并且不受地域的限制，因而空气取水技术成为一种获取水资源的有效方法。但是以往的空气取水方法中的制冷冷却法初投资大，耗能量大；而吸收式取水设备复杂，体积庞大；吸附法虽然具有体积小、工作湿度要求低等优点，然而目前研究的吸附取水系统存在着结构复杂、体积较大、取水周期过长等问题，所以需要重新研发新型的小型空气取水装置。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、使用方便的基于吸附-半导体制冷的小型空气取水装置。

本发明拟用如下技术方案实现本发明的目的：

基于吸附和半导体制冷的小型空气取水装置，具有吸附工况和解吸工况，所述的空气取水装置包括进风口、进风风机、电热丝、吸附床、内壳体、内壳体出风口、冷凝静压舱、冷凝片、空气流通孔、半导体制冷片、隔热棉、散热片、散热风机、外壳体出风口、外壳体、出水口；其中，内壳体同轴嵌套于外壳体内部形成双层结构，进风口位于内壳体底部，进风口出设有进风风机和用于加热进风的电热丝；吸附床位于内壳体内部内壳体出风口位于内壳体顶部，进风口中进入的空气经过吸附床后从内壳体出风口排出，外壳体出风口位于外壳体上部；冷凝静压舱连接内壳体出风口与外壳体出风口，且两个出风口之间的风道上设有冷凝片；半导体制冷片的冷端紧贴冷凝片顶部，半导体制冷片的热端紧贴散热片底部，半导体制冷片周围由隔热棉包围，散热片与冷凝片分别位于半导体制冷片和隔热棉的两侧，散热风机位于散热片上方，用于强化散热片的散热；冷凝静压舱中设有用于排出由冷凝片制取的冷凝水的出水口。

基于上述技术方案，本发明还进一步提供了下列多种优选方式。需要指出的是，各优选方式中的技术特征在没有相互冲突的情况下，均可进行组合，不构成限制。

所述吸附床为圆柱状，外径略小于所述内壳体内径，所述吸附床侧壁外径方向均匀分布有若干个吸附床进风孔，所述吸附床底部密闭，底盖为倒立圆锥体，以利于空气流通。空气由所述吸附床进风孔径向流入，从顶部内壳体出风口流出。

所述冷凝片具有若干同轴嵌套的环形肋片，环形肋片的内径大于内壳体出风口直径，环形肋片上留有空气流通孔，所述冷凝片与所述内壳体出风口正对区域具有隔热层，内壳体出风口中排出的空气经过所述空气流通孔后从外壳体出风口排出。在解吸阶段，从所述内壳体出风口流出的高湿度空气在所述隔热层区域不会冷凝，而流经所述空气流通孔时，将会冷凝出水珠。

所述装置具有所述内壳体和所述外壳体的双层结构。所述蓄水池位于所述内壳体和所述外壳体夹层的底部，蓄水池连通出水口。

在吸附工况和解吸工况下，空气流道相同，共用同一个所述进风风机，所述电加热丝、所述半导制冷片以及所述散热风机在解吸工况工作，在吸附工况下不工作，具有结构简单，操作方便的特点。

所述的吸附床内填充硅胶作为吸附材料。

本发明的基于吸附和半导体制冷的小型空气取水装置工作方法为：在吸附工况下，空气在所述进风风机作用下，通过所述进风口经过所述吸附床，空气中的水分被吸附后，空气携带吸附热经所述内壳体出风口和所述外壳体出风口排出装置；而在解吸工况下，被所述电热丝加热的空气沿同一流道将吸附床内水分带出，遇到工作的所述半导体制冷片的所述冷凝片，高湿度的空气冷凝出水珠，水珠沿所述内壳体壁面流至所述蓄水池，除湿的空气经所述外壳体出风口排出。

本发明具有体积小、结构简单、部件紧凑、在湿度很低情况下亦可实现快速空气取水的优点。

附图说明

图1是基于吸附和半导体制冷的小型空气取水装置的结构示意图。

图中：进风口1、进风风机2、电热丝3、吸附床4、吸附床进风孔5、内壳体6、内壳体出风口7、冷凝静压舱8、隔热层9、冷凝片10、空气流通孔11、半导体制冷片12、隔热棉13、散热片14、散热风机15、外壳体出风口16、外壳体17、蓄水池18、出水口19、底座20。

具体实施方式

以下将结合本发明附图，对本发明实施例中的技术方案进行清除、完整的描述，显然，这里所描述的仅仅是本发明的一部分实例，并不是全部的实例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

为了便于本发明实施例的理解，下面将结合附图以及具体实施例为例作进一步的解释说明。

实施例

如图1所示，本实施例提供一种基于吸附和半导体制冷的小型空气取水装置，具有吸附工况和解吸工况，包括进风口1、进风风机2、电热丝3、吸附床4、吸附床进风孔5、内壳体6、内壳体出风口7、冷凝静压舱8、隔热层9、冷凝片10、空气流通孔11、半导体制冷片12、隔热棉13、散热片14、散热风机15、外壳体出风口16、外壳体17、蓄水池18、出水口19、底座20。其中，内壳体6同轴嵌套于外壳体17内部形成双层结构。进风口1、进风风机2、电热丝3、吸附床4、内壳体出风口7一端顺次相连，进风口1位于内壳体6底部，进风口1处设有进风风机2和电热丝3，吸附床4位于内壳体6内部，内壳体出风口7位于内壳体6顶部，进风口1中进入的空气经过吸附床4后从内壳体出风口7排出，外壳体出风口16位于外壳体17上部。冷凝静压舱8连接内壳体出风口7与外壳体出风口16，冷凝静压舱8顶部内壳体出风口7与外壳体出风口16之间的风道上有冷凝片10，外壳体出风口16位于外壳体17上部侧壁径向，高度略低于冷凝片。半导体制冷片1的冷端紧贴冷凝片10顶部，半导体制冷片12的热端紧贴散热片14底部，半导体制冷片12周围由隔热棉13包围，散热片14与冷凝片10分别位于半导体制冷片12和隔热棉13的两侧，以避免产生直接换热。散热风机15位于散热片14上方，以强化散热。底座20位于外壳体17底部，支撑整个取水装置，并保持进风口与地面有一定距离。

吸附床4为圆柱状，外径略小于内壳体6内径，吸附床4外径方向均匀分布有多个吸附床进风孔5，吸附床4底部密闭，底盖为倒立圆锥体，空气由吸附床进风孔5径向流入，顶部内壳体出风口7流出。吸附床4内可以填充硅胶作为吸附材料。

冷凝片10紧贴半导体制冷片12制冷端，冷凝片10具有同心环形肋片，最内侧的环形肋片的内径大于内壳体出风口7直径。环形肋片中开有所述空气流通孔11，以保证空气顺利流通。冷凝片10与内壳体出风口7正对区域具有隔热层9。该隔热层9结构保证在解析取水阶段，从内壳体出风口7流出的高湿度空气在隔热层区域不会冷凝，而流经所述冷凝片的肋片空气流通孔时，空气冷凝出水，以此避免冷凝的水重新流回吸附床。冷凝片10的底部最好低于内壳体出风口7顶部，使内壳体出风口7中排出的空气尽量都经过空气流通孔11后从外壳体出风口16排出。

装置整体由内壳体6和外壳体17组成双层结构。蓄水池18位于内壳体6和外壳体17夹层的底部，用于收集冷凝后的水珠，蓄水池18通过管道连接出水口19。

出水口19也可以用出水管道代替，用于将制取的水导出。内壳体6内部以及所述外壳体17上部的冷凝静压舱8流通空气，内壳体6与外壳体17夹层的底部收集冷凝水。

在吸附工况和解吸工况下，空气流道相同，共用同一个所述进风风机2，电加热丝3、半导制冷片12以及散热风机15在解吸工况工作，在吸附工况不工作。进风风机2和散热风机15可以为轴流式风机。电加热丝3可以为云母片上缠绕电热丝，为柱状结构，固定于进风通道内。

基于上述小型空气取水装置的空气取水方法为：在吸附工况下，新风在所述进风风机2作用下，通过进风口1经过吸附床4，空气中的水分被吸附后，空气携带吸附热经内壳体出风口7和外壳体出风口16排出装置；而在解吸工况下，被电热丝3加热的空气沿同一流道将吸附床4内水分带出，遇到紧贴工作的半导体制冷片12的冷凝片10，高湿度的空气冷凝出水珠，水珠沿内壳体6壁面流至蓄水池18，除湿的空气经外壳体出风口16排出。

本发明通过控制电热丝3、半导体制冷片12和散热风机15的工作与否实现吸附工况与解吸工况的转变。在吸附工况以及解析工况下，装置共用同一进风风机2，共用同一条空气流道，无阀门等复杂结构，具有结构简单、使用方便、体积小等优点，实现空气取水的目的。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种基于吸附和半导体制冷的小型空气取水装置，其特征在于：具有吸附工况和解吸工况，所述的空气取水装置包括进风口(1)、进风风机(2)、电热丝(3)、吸附床(4)、内壳体(6)、内壳体出风口(7)、冷凝静压舱(8)、冷凝片(10)、空气流通孔(11)、半导体制冷片(12)、隔热棉(13)、散热片(14)、散热风机(15)、外壳体出风口(16)、外壳体(17)、出水口(19)；其中，内壳体(6)同轴嵌套于外壳体(17)内部形成双层结构，进风口(1)位于内壳体(6)底部，进风口(1)出设有进风风机(2)和用于加热进风的电热丝(3)；吸附床(4)位于内壳体(6)内部内壳体出风口(7)位于内壳体(6)顶部，进风口(1)中进入的空气经过吸附床(4)后从内壳体出风口(7)排出，外壳体处风口(16)位于外壳体(17)上部；冷凝静压舱(8)连接内壳体出风口(7)与外壳体出风口(16)，且两个出风口之间的风道上设有冷凝片(10)；半导体制冷片(12)的冷端紧贴冷凝片(10)顶部，半导体制冷片(12)的热端紧贴散热片(14)底部，半导体制冷片(12)周围由隔热棉(13)包围，散热片(14)与冷凝片(10)分别位于半导体制冷片(12)和隔热棉(13)的两侧，散热风机(15)位于散热片(14)上方，用于强化散热片(14)的散热；冷凝静压舱(8)中设有用于排出由冷凝片(10)制取的冷凝水的出水口(19)。

2.如权利要求1所述的一种基于吸附和半导体制冷的小型空气取水装置，其特征在于：所述吸附床(4)为圆柱状，外径略小于所述内壳体(6)内径，所述吸附床(4)侧壁上均匀分布有若干个吸附床进风孔(5)，所述吸附床(4)底部密闭，底盖为倒立圆锥体。

3.如权利要求1所述的一种基于吸附和半导体制冷的小型空气取水装置，其特征在于：所述冷凝片(10)具有若干同轴嵌套的环形肋片，环形肋片的内径大于内壳体出风口(7)直径，环形肋片上留有空气流通孔(11)，所述冷凝片(10)与所述内壳体出风口(7)正对区域具有隔热层(9)，内壳体出风口(7)中排出的空气经过所述空气流通孔(11)后从外壳体出风口(16)排出。

4.如权利要求1所述的一种基于吸附和半导体制冷的小型空气取水装置，其特征在于：还包括蓄水池(18)，其位于所述内壳体(6)和所述外壳体(17)夹层的底部，蓄水池(18)连通出水口(19)。

5.如权利要求1所述的一种基于吸附和半导体制冷的小型空气取水装置，其特征在于：还包括底座(20)，底座(20)位于外壳体(17)底部，支撑所述取水装置。

6.如权利要求1所述的一种基于吸附和半导体制冷的小型空气取水装置，其特征在于：所述的吸附床(4)内填充硅胶作为吸附材料。

7.一种如权利要求1～6任一所述的基于吸附和半导体制冷的小型空气取水装置的空气取水方法，其特征在于：在吸附工况下，空气在所述进风风机(2)作用下，通过所述进风口(1)经过所述吸附床(4)，空气中的水分被吸附后，空气携带吸附热经所述内壳体出风口(7)和所述外壳体出风口(16)排出装置；而在解吸工况下，被所述电热丝(3)加热的空气沿同一流道将吸附床内水分带出，遇到工作的所述半导体制冷片(12)的所述冷凝片(10)，高湿度的空气冷凝出水珠，水珠沿所述内壳体(6)壁面流至蓄水池(18)，除湿后的空气经所述外壳体出风口(16)排出。