CN1094469A - 从大气中收集饮用水的装置 - Google Patents

Abstract

一种从大气中收集饮用水的装置，基于对空气进 行预过滤，干燥，然后对获得的水净化的方式工作，它 包括有一个与电源相连的自动密封单元(11)，该单元 具有一个空气净化过滤器(12)，两个致冷压缩机(23、 15)，一个风扇(25)，一个冷凝器盘管(17)，一个蒸发 器盘管(16)，一个贮水容器(19)，一组水分装管线，泵 水机构(21)，和安装在贮水容器(19)前后的净化器 (18、22)，其中前净化器是一个水过滤器(18)，它直接 连接在冷凝器盘管(17)和贮水容器(19)之间，泵水机 构(21)置于贮水容器外部，被附在水分装管线上。

Description

本发明涉及设置在办公室、家庭公共场所等地方配制饮用水的电装置，更具体地说涉及大气的水分收集器。

本世界90年代面对世界的主要挑战之一是获得一种可信赖的新鲜干净的饮用水源。例如众所周知在美国20%的城市供水系统具有可验测出水平的杂质污染，康奈尔大学的研究发现，63%以上的乡村室内水源是不安全的。

加拿大的报纸和杂志也指出，许多加拿大人不相信他们的本地自来水保证可以安全饮用。分析表明多伦多的水中有数种化学物质，其中一些可能是有害的（1990年，1，15，麦克林文章）。

越来越多的消费者正在转向以瓶装水满足其饮用的需要。然而使用瓶装水作为经常的冷饮料，消费者必须搬运、贮存和交还笨重的瓶子并需要注意每月账单。由于瓶装水的平均价格大约为一瓶5加仑的水为5美元，所以一个办公室或一个家庭为着饮用和做饭，每月轻易就会花费50-100美元。而且，美国统计总署的一份报告指出：“……价格高的瓶装水未必比普通的自来水更安全和更纯净”。（今日美国，91，4，11）

按照波士顿东北大学的研究，办公室冷饮料可能在灌注中产生出足以使人致病的细菌，在两个多月的时间里，对10种校园冷饮料的贮水容器和水笼头检测后表明，瓶子在放入分装器以前其中的细菌较少。细菌在贮水容器和水笼头中繁殖十分迅速。（今日美国，92，5，28）

现有技术中已提出了几种可供选择的冷饮水设计，它们是几种大气中收集和提供饮用水的便携式装置，这就避免了上面提到的瓶从装水在供应和使用方面的问题（见美国专利：1，931，347号，2，409，624号，和3，675，442号，在下面将提到它们）。

美国专利4，255，937描述了一种装在便携式柜中的电装置。它有一个干燥器，位于用水平板分隔成上、下箱的上箱中;上箱中还有两块相对放置的多孔壁，供新鲜的水气带着空气在干燥器箱中循环;还有一条供水管，它从干燥器流经水过滤器后通向下箱中的水收集器;一个紫外线灯泡用来杀灭贮水器水中的细菌;贮水器中的水位控制器控制干燥器的工作;一个由放水口和泵开关组件控制的水泵将水泵送至放水口，并从上方通过单向阀和另一个水过滤器，柜中还包含一个完整的电冰箱，用来保持水的冷却和可以饮用。

然而所述的这个装置具有几个缺点，它的干燥器系统不能产生足够数量的水，它的杀菌系统并不十分可靠，装置的噪声大，消耗可观的电能，它还不能提供必要的散热条件，这样就降低了该系统的效率。

更具体地说，测试已经表明，紫外线仅能净化容器水面下1/2英寸深度内的水。这样，细菌可能在装置的盘里和管道内生长繁殖，例如在连接干燥器和贮水容器的输水管中积聚。并且这些输水管还会塞满水垢或其它硬的材料，它们在该设备的处理程序中均未被净化。这样，在容器中的水分装以前设置的过滤器也就毫无用处。

此外，所述装置的设计不允许机器的压力和温度有变动，就是说机器的性能对这些变动是十分关键的，特别对10℃以下的温度变化。同时设备的柜箱还会受到未过滤空气的污染，从而增加不希望出现的故障和维护的次数。

因此，本发明的目的是要提供一个空气的水份收集器，它具有可信赖的杀菌系统，较低的电力消耗和高的效率，其特征是能产生足够数量的饮用水，同时还能改善散热条件和消除噪声，因而它是一个对已有技术中的机器进行改进而得到的更有效的改型机。

现有技术的机器要解决的主要问题是在10℃温度下产生水。本装置可以用安装一个常规的调节器来解决此问题，该调节器包含一个毛细管测温管和一个解冻传感器，在这种情况下，机器可以冷凝出水并将其转换成冰，直到解冻传感器启动，关闭致冷压缩机，这样致冷线圈的冷凝停止。然后机器仅仅继续使空气通过冷凝线圈和冰，直到冰被溶化。

为了提高最后生产出的水的数量，申请人建议事先过滤空气，这将在下面说明。然而应当指出，空气通过净化过滤器被消电离或者静反向充电后，对静压和其它变量会有影响，这在引用的专利文献所描述的结构中均未被考虑过。压力的这种变化会影响机器的生产。

为了改善由所提到的毛细管泡对冰箱的不完善调节，需要采用特殊的装备，它能辅助毛细管泡调节包含在冰箱压缩机以及管线中的液体的压力。

本发明的附加目的是要提供一个在广泛的温度和温度范围内可工作的装置，即提供一个能够对温度和温度的脉动超过50%进行补偿的装置，从而能够在低于10℃的温度下冷凝水。

本发明提供的从大气中收集饮用水的装置是基于对空气预先进行过滤，干燥空气然后对获得的供水进行净化。它包括有一个与电源连接的自动密封单元，该自动密封单元具有一个空气净化过滤器，两个致冷压缩机，一台风扇，一组冷凝盘管，一组蒸发盘管，一个贮水容器，一条水分装管线，泵水机构以及安装在贮水容器前后的水净化器;所述的泵水机构位于贮水容器外面，连在供水分装管线上;安装在所述贮水容器前的所述净化器是一个水过滤器，它被直接连接在冷凝盘管和所述贮水容器之间。

在最佳的实施例中，所述的空气净化过滤器是一个各种过滤屏组成的系统。

在一个最佳的实施例中，与冷凝盘管和贮水容器相连接的水过滤器是一个陶瓷过滤器。

在最佳实施例中，所述的位于贮水容器后的水净化器被安装在所述的水分装管线内部，位于分装管线的出水口处。

在最佳的实施例中，安装在所述的水分装管线内部的水净化器是一个紫外灯管。

在最佳的实施例中，所述的致冷风扇是离心鼓风型的风扇。

在最佳的实施例中，所述的两台致冷压缩机是一台高功率致冷压缩机和一个低功率致冷压缩机。

在一个最佳的实施例中，所述的低功率压缩机位于所述的自动密封单元的上部，而高功率压缩机位于所述的自动密封单元的下部，并且所述的风扇也位于其下部。

在一个另一个替换最佳实施例中，所述的低功率压缩机位于自动密封单元的下部，所述的高功率压缩机也位于自动密封闭单元的下部，而风扇位于所述自动单元的中部范围内。

在另一个实施例中，所述的冷凝盘管和所述的蒸发盘管平行，并且在所述的蒸发盘管和风扇之间安装有一个金属框架，以构成空气流的通道并可用来固定冷凝盘管。

在另一个替换实施例中，所述的风扇是一个同轴风扇。

在一个最佳的实施例中，毛细管泡和解冻传感器被用作所述装置的致冷调节器。

在另一个最佳的实施例中，为了调节包含在所述压缩机中的致冷液体的压力，根据温度和温度的脉动情况，设置一个膨胀阀，该膨胀阀由一台计算机控制。

该膨胀阀可以补偿温度和温度脉动超过50%时的工况。例如，在低温时，膨胀阀将减少冰的积累，通过与机器的压力变化相适配，达到同结冰相反继续冷凝水的目的。

在另一个最佳的实施例中，所述的自动密封单元装有双股冷凝盘管，以便在温度发生大的变化时不影响水的产量。

在另一个实施例中，所述的自动密封单元装备有整体组件板，它能监控各种机器的运转和调节通过装置的流量和温度水平。

在最佳的实施例中，所述的空气净化过滤器是一种称作EcoFIO^R的空气调节加热过滤器组成的多层过滤器。

在另一个实施例中，装备有一个往复循环泵，用来连续地循环制冷盒中的水和使贮水容器中的水通过附加的过滤系统。

上面描述的装置有以下优点：

1、冷凝盘管上获得的水比未经过滤空气时，要清洁75-100%。

2、空气过滤器使机器的自动密封单元更干净，从而可以减少维护和机器失效的次数。

3、空气过滤器可以防止病菌和其它粒子在干燥单元中积聚，这样将防止可能影响供水质量的许多水中和空中传播的疾病的感染。

4、本机器由于采用了包含计算机和膨胀阀的新型控制系统，能够调节压缩机中制冷剂的压力，所以在低温下更可信赖和更有效。

5、由于紫外线过滤器被直接放置在水的输出管线中（代替放置在贮水容器中），所以可以对水在放水处进行杀菌，这样就保证了在分装以前对水进行消毒。

6、本机器不采用连接在干燥单元和贮水容器之间的水输入管线。它可以直接从盘管上收集大量水份，而不必从塑料或不锈钢盘或管线中收集水，这些盘和管线往往也是适于细菌生长的地方。本机器中用一个水过滤器来替代不需要的管线，能对水起到预净化的作用。

7、本装置在其较低的部分放置一台或两台压缩机，并且对这些压缩机进行风冷的下部风扇也位于其较低的部位或中部范围，这样装置可以避免头重脚轻。在超过15度角的情况下，本装置才可能倾倒。

8、本装置特殊的配置和构造能提供良好的散热和降低噪声。

本发明可以借助附图的帮助得到很好的理解和说明。

图1是本发明提出的从空气中收集饮用水的装置的三维立体图。

图2是图1中的装置的俯视图。

图3是图1中所示装置在敞开状态下的部分截面剖视图。

图4是图1中所示装置在部分截面状态下的侧视图。

图5是图3中所示装置在关闭的工作位置时的截面图。

图6是图1中所示装置的正面截面剖视图。

图7、8是本发明提出另一种改进的从空气中收集饮用水的装置的截面图。

以下对推荐的实施例作详细的说明。

图1是本发明提出的从空气中收集饮用水的装置10的三维立体图。从图1中可以看到一个自动密封单元11，一个空气过滤器12的进气口，一个杯形分装器13和一个放水部分14。

图2是所述装置10的俯视图，其中显示了一台低功率压缩机15。它被放置在所述自动密封单元11的上部。蒸发盘管16位于压缩机15的附近。

图3、4、5和6表示所提出的装置的第一个实施例的具体结构。

其中蒸发盘管16，低功率压缩机15（诸如1/2马力的压缩机）和冷凝盘管17被置于自动密封单元11的上部。冷气盒20位于单元11的下箱中，它包含一个贮水容器19，从设置在冷凝盘管17下面的陶瓷过滤器18中收集水。冷气盒20还包括有一台泵21和一个紫外线碳过滤器22，两者依次附于由贮水容器19出来的水输送管线上（未在图中示出）。高功率压缩机23（例如120马力的深冷压缩机）置于冷气盒20下面，它装备有一支冷气盒温度调节器24和一个离心鼓风型风扇25。自动密封单元11的上箱和下箱通过空气通道26连接起来。

经过多层空气净化过滤器12的潮湿空气，流过蒸发盘管16，水蒸汽冷凝到低功率压缩机15的冷凝盘管17上。空气经过冷凝盘管17后通过出气口26进入下箱。在自动密封单元11的下箱中空气被鼓风扇25推进;进入高功率深冷压缩机23中，然后被排放到外面。这样，干燥作用和冷却水在同一台装置中被同时实现。

单元11的背面装备有一组固定的盘管27可以让空气冷却这些盘管。冷凝器盘管17是双股的，压缩机15装有一个膨胀阀28，膨胀阀28同计算机操作台相连（图中未示出）。计算机和膨胀阀相结合使温度较大的变化情况下不影响水的生产。

图7和图8显示了一种对所提出的装置可供选择的改型。它的改进包括在单元内部部件的另一种配置，还包括有一块附加的隔板和一个改进的风扇。在这个改进的系统中其气流图线是不同的。

在这个改型中，低功率压缩机35放置在自动密封单元31下箱的顶部。相反，风扇39（例如一个同轴风扇）却置于单元31上箱的顶部。冷凝器盘管37沿蒸发器36的旁边设置。在蒸发器36和风扇39之间有一个金属架38，用来构成空气流通道和固定冷凝器盘管37。

以上对照附图对本发明作了详细说明，然而可以理解，在上述自动密封单元中利用相同的部件可以提出其它一些相似的组合，所有这些组合显然应当被认为是本发明的一部分。

Claims (16)

1、一种从空气中收集饮用水的装置，是基于对空气进行预过滤，对这些空气干燥然后对获得的供水进行净化，它包括有一个与电源连接的自动密封单元；所述的自动密封单元具有一个空气净化过滤器，两台致冷压缩机，一个风扇，一组冷凝器盘管，一组蒸发器盘管，一个贮水容器，一条供水分装线，泵水机构，以及安装在所述的贮水容器前后的供水净化器；所述的泵水机构位于所述的贮水容器的外面并连在所述的供水分装线上；安装于所述的贮水容器前的水净化器是一个水过滤器，它直接连接在所述的冷凝器盘管和所述的贮水容器之间。

2、按照权利要求1所述的从空气中收集饮用水的装置，其特征是所述的空气净化过滤器是一个由各种过滤屏组成的系统。

3、按照权利要求1所述的从空气中收集饮用水的装置，其特征是所述的连接所述冷凝器盘管和所述贮水容器的水过滤器是一种陶瓷过滤器。

4、按照权利要求1所述的从空气中收集饮用水的装置，其特征是放置在所述的贮水容器后的水净化器被安装在所述的供水分装线内部位于其出水口。

5、按照权利要求1所述的从空气中收集饮用水的装置，其特征是安装在所述供水分装线内部的所述的水净化器是一个紫外线灯泡。

6、按照权利要求1所述的从空气中收集饮用水的装置，其特征所述的致冷风扇是鼓风型风扇。

7、按照权利要求1所述的从空气中收集饮用水的装置，其特征是所述两台致冷压缩机是一台高功率和一台低功率致冷压缩机。

8、按照权利要求1所述的从空气中收集饮用水的装置，其特征是所述的低功率压缩机放置在所述的自动密封单元的上箱;所述的高功率压缩机放置于所述自动密封单元的下箱;所述的风扇也放置于所述自动密封单元的下箱。

9、按照权利要求1所述的从空气中收集饮用水的装置，其特征是所述低功率压缩机置于所述自动密封单元的下箱;所述的高功率压缩机也置于所述自动密封单元的下箱;所述的风扇置于所述自动密封单元中部范围。

10、按照权利要求9中所述的从空气中收集饮用水的装置，其特征是所述的冷凝器盘管是与所述的蒸发器盘管平行放置的，并且为了形成空气流的通道和固定所述的冷凝器盘管，在所述的蒸发器盘管和所述的风扇之间还安装有一个金属架。

11、按照权利要求10所述的从空气中收集饮用水的装置，其特征是所述的风扇是一个同轴风扇。

12、按照权利要求1所述的从空气中收集饮用水的装置，其特征是一个毛细管泡和一个解冻传感器被用作所述装置中的冷凝剂的调节器。

13、按照权利要求1所述的从空气中收集饮用水的装置，其特征是为了调节所述压缩机中包含有致冷剂液体的压力，根据温度和温度的脉动情况，装有一个膨胀阀，所述膨胀阀由一个计算机控制台控制。

14、按照权利要求1所述的从空气中收集饮用水的装置，其特征是所述的自动密封单元装备有双股的冷凝器盘客，这样允许温度有较大的变化而不影响水的生产。

15、按照权利要求1所述的从空气中收集饮用水的装置，其特征是所述的自动密封系统装有一个集成元件控制台用来监控各种机器的运转和调节通过所述装置的流量和温度水平。

16、按照权利要求1所述的从空气中收集饮用水的装置，其特征是装有一台往复循环泵，用来使冷汽盒和所述的贮水容器中的水通过附加的过滤系统连续地循环。

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