CN107923158A - 从大气水分生产饮用水的便携式装置 - Google Patents

Abstract

一种借助于供给蒸发器(2)的制冷单元(1)通过冷凝而从大气中所含水分生产水的装置，所述装置包括偏离手段(14)，偏离手段用于将离开蒸发器(2)的冷空气流选择性地导向至制冷单元(1)以提高装置的效率或者导向至收集冷凝的水分的储罐(6)以冷却水，偏离手段根据大气温度而被控制。

Description

从大气水分生产饮用水的便携式装置

技术领域

本发明涉及一种用于从大气水分生产饮用水的便携式装置，尤其是涉及一种由可再生能源供电的便携式装置。

背景技术

在过去的几年里，由于我们社会中生活方式的改变以及自来水的感官品质的恶化，瓶装矿泉水的消耗量大大增加。然而，由于与处理饮水机的塑料瓶和桶相关的问题以及由于整个瓶装水生产和分配链造成的污染，这类产品的大量使用对环境有着显著影响。

还已知的是利用大气水分的水生产设备，其中大气水分在制冷单元的蒸发器中冷凝。水分被收集、过滤、灭菌以及再矿化，从而在过程结束时获得与泉水相当的水。这些设备通常可以分为两类：

-家用机器和办公机器，被设计用于取代传统的滚筒式分配器并且配备有低功率制冷单元，因此日常生产能力有限；

-公共机器或户外机器，其尺寸较大并且在某些情况下配备有机载发电机，以便能够独立于电力干线而运行。

这些已知的系统通常笨重且体积庞大，并且由交流电供电，因此依赖于主电源连接。

上述机器的另一个缺点是制冷单元在高环境温度下效率低。

发明内容

本发明的目的是通过提供一种用于从大气水分生产饮用水的装置来克服这些缺点，所述装置的尺寸小并且独立于电力干线供应，从而该装置也可以安装在带有居住舱的车辆中，例如露营车或大篷车或小型船艇。

根据本发明的装置的另一目的是在高环境温度下(例如在热带地区或亚热带地区使用的情况下)也提供高制冷效率，而不必使用尺寸较大的空气冷凝器(术语称为“热带化的”)，否则会使得装置体积庞大且由此难以运输。

这些和其他目的通过根据本发明的装置来实现，该装置的主要特征由所附权利要求中的权利要求1限定。其他重要的特征也包含在从属权利要求中。

附图说明

根据本发明的装置的特征和优点将从以下参照附图通过非限制性示例提供的实施例的描述中更清楚地显现，在附图中：

-图1示出了根据本发明的装置的操作图；

-图2示出了连接至发电源的装置；

-图3示出了不带壳体的根据图2的装置的立体图；

-图4是单独示出且为了更清楚地说明而不带任何其他部件的装置的制冷单元的视图；

-图5单独示出了装置的过滤和存储单元；和

-图6是装置的横截面图。

具体实施方式

参考所述附图，根据本发明的装置D包括换热器或蒸发器1。根据传统的结构方案，换热器主要由线圈10构成，制冷剂液体在线圈10内流动。制冷剂液体由制冷单元2产生，并且通过调节阀3在给定的压力下引入到线圈中。详细地说，制冷剂液体在低压(即压力范围优选地但不限于在3巴和4巴之间)下被引入到换热器中。制冷剂液体优选但不限于是烷基卤化物。上面指出的压力值对应于在大约2至8摄氏度之间的制冷剂液体的蒸发温度。

制冷单元由已知类型的控制单元15管理，因此没有对控制单元15进行详细描述，而仅在图3中示意性地示出。

装置还包括用于将加压空气4引入交换器的手段。特别地，这些手段包括鼓风机40，鼓风机40强制地将空气从外部朝向换热器1输送并且特别是输送到线圈10上。有利的是，在鼓风机的下游设置了过滤器41，以便拦截空气中存在的任何固体杂质，如灰尘和/或污染物。

根据本身已知的情况，与交换器的壁接触的加压空气将其热量传递给制冷剂液体，并且这种温度下降导致包含在所述空气中的水汽冷凝。该冷凝水在交换器的壁上形成为液滴，并且通过落入托盘5内且从托盘5落入储罐6内而被收集。从托盘到储罐的水的转移可以通过重力或借助泵60(在图1中示意性地示出)以强制的方式进行。在进入储罐6的入口点之前，在泵的下游设置了可饮用化手段7(如图5所示)，例如消毒系统70和过滤系统及再矿化系统71。因此，储罐6中所含的水是可饮用的，即适合饮用；因此设置了用于抽出水的水龙头61。

装置还包括在图1、2和3中示意性地示出的第一电力供应手段8。这些手段包括电池80，例如但不限于锂离子电池，电池向装置供应电能，特别是向鼓风机、制冷单元和泵60供应电能。

在优选的结构方案中，第一电力供应手段由可再生型的第二电能手段产生的能量供电。特别地，这些手段包括太阳能面板81，太阳能面板81通过充电控制器82连接至锂离子电池。充电控制器在所期望的电压下为电池提供由太阳能面板产生的电流。例如，这个值可以在12到24伏之间，其取决于待供电的电池的电压。

更详细地说，特别是参考图6，蒸发器1容纳在第一隔热隔室11内，用于提高所述蒸发器的热交换效率。沿着第一隔热隔室布置的第二隔室12反而至少包括制冷单元和电池。第三隔室13反而至少包括用于收集可饮用化的水的储罐。第一隔室11通过分支管道110(也在图1中示意性地示出)与第三隔室13和第二隔室12连通。偏离手段14在管道110内起作用，以便使从蒸发器输出的空气选择性地偏离朝向储罐或制冷单元。

偏离手段包括分隔件14，该分隔件14拦截管道的任一分支，以便将气流从第一隔热隔室11引导至第二隔室12或第三隔室13。分隔件根据外部大气条件而操作。实际上，当环境温度保持在最佳值，即低于阈值时，分隔件拦截管道110，并且已经通过蒸发器且由此处于比大气温度低的温度的空气被引导进入第三隔室，在第三隔室内，在集水储罐6上发生制冷作用。相反，当环境温度高于该阈值时，分隔件被启动以释放管道110，使得冷空气进入第二隔室，以帮助冷却或者在任何情况下防止制冷单元和电池过热。因此，第二隔室内的冷空气的这种循环有助于制冷单元的操作，从而总体上提高了装置的能效。

阈值优选在28至35摄氏度之间；该阈值的一个值优选地但不限制于30摄氏度，这取决于在50％和55％之间的大气湿度值。可选地，随着湿度值的升高，阈值可以被指示为较低的温度。

分隔件140的操作由诸如控制板15的控制手段(在图1和图6中示意性地示出)来控制，该控制板检测外部大气温度，并且在达到上述阈值时启动偏离手段。

除了解决上述已知装置的问题之外，根据本发明的装置还提供了几个新颖的优点。

详细地说，由于偏离手段以及由于将冷空气偏离至集水储罐或制冷单元的能力，获得了即使在高环境温度下(例如在热带或亚热带地区)仍具有高制冷效率的装置，而不必采用尺寸较大的(所谓“热带化的”)空气冷凝器。

因此，该装置是紧凑的，并且由此可以容易地被运输和/或安装在配备有居住舱(露营车、大篷车)或船艇的可移动运输手段上。

这种安装通用性也是可能的，因为该装置实际上独立于电力干线，由可再生电能生成手段供电。除了上述的太阳能面板方案之外，该装置还可以由其他能源例如微型风力发电系统来供电。

而且，如上所述，设备特别紧凑，同样是因为制冷单元尺寸小，以及具有高充电水平但重量轻的锂离子电池也是如此。

仍然考虑到装置的可运输性，在使用太阳能面板的情况下，后者可以是柔性层压塑料型的。对于产生相同的电力，这种类型的面板重量约为常规光伏面板的八分之一，并且不会过分易于断裂。类似地，在微型风力发电系统的情况下，可以选择带有折叠叶片的微型风力发电机。

最后，还需要提及装置作为除湿器的功能。实际上，通过收集外部大气水分，该装置会降低安装区域内的整体湿度水平。

迄今为止参考其优选实施例描述了本发明。应该理解的是，可以存在涉及同一发明构思的其他实施例，所有这些实施例落入下面所附权利要求的保护范围内。

Claims (11)

1.一种用于从大气气流中含有的水分生产饮用水的装置，包括：-蒸发器(1)；-制冷单元(2)，用于生产在所述蒸发器中循环的制冷剂液体；-鼓风手段(4)，用于强制地向所述蒸发器输送大气气流；-储罐，用于收集由所述空气中含有的水分冷凝而获得的水，以实行所述气流和在所述蒸发器中实现的所述制冷剂液体之间的热交换；-电力供应手段(8)；-控制手段，至少适于测量外部大气温度；所述装置的特征在于，其还包括偏离手段(14)，所述偏离手段用于根据由所述控制手段测得的外部大气温度的值使从所述蒸发器(1)离开的制冷空气朝向所述制冷单元(2)或朝向所述储罐(6)选择性地偏离，从而当大气温度低于给定的阈值时，所述空气被导向所述储罐，而当所述大气温度高于所述阈值，则所述空气被导向所述制冷单元(2)。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述蒸发器(1)容纳在所述装置的第一隔室(11)中，所述制冷单元和所述储罐分别容纳在所述装置的第二隔室(12)和第三隔室(13)中，所述第一隔室(11)通过分支管道(110)与所述第二隔室和所述第三隔室连通，所述偏离手段(14)可操作地容纳在所述管道内。

3.根据权利要求2所述的装置，其中所述偏离手段包括可移动的分隔件(14)，所述分隔件被移动以关闭或打开所述管道的一个分支或另一个分支，以朝向所述第二隔室(12)或所述第三隔室(13)输送所述气流。

4.根据权利要求2或3所述的装置，其中所述第一隔室(11)是隔热的。

5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述电力供应手段包括锂离子电池(80)。

6.根据权利要求5所述的装置，其中所述电池由可再生电能手段供电，可再生电能手段诸如太阳能面板(81)。

7.根据权利要求5或6所述的装置，其中在所述可再生电能手段和所述锂离子电池之间布置充电控制器(82)，以将由所述可再生电能手段产生的能量转换成为所述电池供电所需的电压。

8.根据权利要求7所述的装置，其中所述电压包括在12伏和24伏之间。

9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述阈值包括在28摄氏度和35摄氏度之间。

10.根据权利要求9所述的装置，其中当大气湿度值包括在50％和55％之间时，所述阈值对应于30摄氏度。

11.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述装置还包括用于使所述冷凝水分可饮用化的手段(7)，诸如位于所述储罐(6)上游和所述蒸发器(1)下游的过滤和再矿化系统(71)以及消毒系统(70)。