CN109778950B - 一种用于野外探险的便携式空气制水设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于野外探险的便携式空气制水设备，属于空气制水设备技术领域，一种用于野外探险的便携式空气制水设备，包括主外壳，主外壳内设有活塞块，活塞块上卡接有橡胶环，橡胶环与主外壳的内壁相匹配，且橡胶环与主外壳的内壁之间为过盈配合，活塞块上开凿有多个进气孔，活塞块的下端固定连接有单向进气阀，且单向进气阀位于进气孔的下端，活塞块的上端开凿有副螺纹孔，主外壳的上下两端均设有螺纹口，一个螺纹口上螺纹连接有主密封盖，可以实现通过手动的方式压缩空气，使空气升温，并通过相变材料冷凝出空气中的水分，体积小，成本低，携带方便，适用范围广，可满足野外探险的使用需求。

Description

一种用于野外探险的便携式空气制水设备

技术领域

本发明涉及空气制水设备技术领域，更具体地说，涉及一种用于野外探险的便携式空气制水设备。

背景技术

空气中取水是近年来较热门的技术，申请号为CN200410016871.9的中国发明专利公开了从空气中取水并净化的饮水装置，经压缩机压缩后的制冷剂，经冷凝器冷凝后，通过毛细管节流进入制水器内蒸发吸热，外界空气通过风机与制水器强制对流换热，其中的水分在制水器外凝结后流入制水器下部的接水盘中，接水盘上方的杀菌紫外灯对水盘中的水进行杀菌消毒，然后通过活性碳净化器过滤后分别流入热、冷饮水两个储水器中。制冷剂气体冷凝热的一部分由管翅式冷凝器散热，另一部分用于加热热饮水储水器中的净化水，制冷剂液体的蒸发冷量一部分用于制水器制水，另一部分用于冷却冷饮水储水器中的净化水，这样用户就可以直接通过分别与热、冷饮水储水器连接的热、冷水龙头放热、冷水饮用，这种技术的原理和现有的空气制水机类似，都是通过压缩机和冷凝的方式进行制水，均需要消耗电能。

现有技术中还存在不通过电能空气制水的技术，例如申请号为CN201410060859.1的中国发明专利公开了从空气中收集水的热管集水器，需要使用到较大的遮阳棚和集水盘，并且需要深入地下的冷凝管，还有德国不来梅大学工作的罗伯特雷比盖尔，他研究出将空气中的水分转换为饮用水的办法，为此他使用了吸附剂—一个大平面的聚合物类材料，它夜间能从空气中吸收水分，白天受热后释放出水来。

在野外探险的过程中，这两种取水的方式显然都是不够现实的，通过压缩机或半导体的原理冷凝水的方式，首先无法保证电能的充沛供应，另外携带这些设备是较大的负担，通过自然界昼夜温差或深层土壤和地表的温差的方式冷凝水，需要架设较多且较大的设备，同样无法满足野外探险的需求，而且这样方式受气候、天气和环境的影响较大，特殊环境中很难成功集水，即便可以集水，也很难用于饮用。

发明内容

1．要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于野外探险的便携式空气制水设备，它可以实现通过手动的方式压缩空气，使空气升温，并通过相变材料冷凝出空气中的水分，体积小，成本低，携带方便，适用范围广，可满足野外探险的使用需求。

2．技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种用于野外探险的便携式空气制水设备，包括主外壳，所述主外壳内设有活塞块，所述活塞块上卡接有橡胶环，所述橡胶环与主外壳的内壁相匹配，且橡胶环与主外壳的内壁之间为过盈配合，所述活塞块上开凿有多个进气孔，所述活塞块的下端固定连接有单向进气阀，且单向进气阀位于进气孔的下端，所述活塞块的上端开凿有副螺纹孔，所述主外壳的上下两端均设有螺纹口，一个所述螺纹口上螺纹连接有主密封盖，另一个所述螺纹口上螺纹连接有副外壳，所述主外壳内放置有相变材料块，所述主密封盖的下端开凿有与副螺纹孔相匹配的主螺纹孔，所述主螺纹孔与副螺纹孔之间螺纹连接有连接杆，所述副外壳的内部固定连接有一对过滤板，所述过滤板的上侧放置有超滤膜，且相变材料块位于超滤膜的上端，所述副外壳的下端螺纹连接有副密封盖，所述主密封盖的上端固定连接有辅助功能块，它可以实现通过手动的方式压缩空气，使空气升温，并通过相变材料冷凝出空气中的水分，体积小，成本低，携带方便，适用范围广，可满足野外探险的使用需求。

进一步的，所述连接杆包括一对固定半杆，所述固定半杆的两端均设有与主螺纹孔和副螺纹孔均匹配的螺纹半杆，所述固定半杆上固定连接有多个均匀分布的磁铁柱，所述固定半杆上开凿有多个均匀分布的副卡位槽，且副卡位槽与磁铁柱相匹配，所述副卡位槽与磁铁柱交错分布，可使连接杆可拆卸和组装，拆卸后在野外可骨折受伤时可作固定工具使用。

进一步的，所述活塞块内固定连接有铁环，所述主密封盖内固定连接有与铁环相匹配的磁铁环，活塞块可吸附在主密封盖上，便于作为普通的水杯使用。

进一步的，所述主外壳的外壁上设有一对固定区，所述固定区上开凿有多个与磁铁柱相匹配的主卡位槽，所述主卡位槽内固定连接有铁片，不使用固定半杆时可将固定半杆吸附在主外壳的外壁上，便于携带，不易丢失。

进一步的，所述主密封盖内固定连接有密封圈，所述密封圈为硅胶材质，具有密封的效果。

进一步的，所述主外壳的内表面上设有聚四氟乙烯涂层，聚四氟乙烯涂层具有耐高温、耐酸碱、不粘附和易清洁的特性，可保证主外壳表面的光滑程度和稳定性，不易被弄脏。

进一步的，两个所述过滤板之间填充有活性炭颗粒，对水有吸附过滤的作用。

进一步的，所述超滤膜的上下两侧均设有保护膜，一对所述保护膜之间固定连接有固定架，所述超滤膜的孔径不大于0.01微米，所述保护膜的孔径为0.5-1毫米，保护膜和固定架均可保护超滤膜，使超滤膜不易损坏，同时超滤膜只允许水分子、水中的有益矿物质和微量元素通过，有非常好的过滤作用。

进一步的，所述主外壳、副外壳和副密封盖的材料均为食品级PC工程塑料，性价比较高，生产难度低，所述主密封盖、活塞块和固定半杆均为铝合金材质，强度大，且质量轻，可减少携带的负担。

进一步的，所述相变材料块包括不锈钢外壳，导热性能好，所述不锈钢外壳的材料为304不锈钢，安全无毒，所述不锈钢外壳包括多个上下贯穿的通孔，所述通孔的路径为曲线，可大幅增加不锈钢外壳的表面具，所述不锈钢外壳内填充有固液共晶相变材料，相变过程可逆性好，比热容大。

3．有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

（1）本方案可以实现通过手动的方式压缩空气，使空气升温，并通过相变材料冷凝出空气中的水分，体积小，成本低，携带方便，适用范围广，可满足野外探险的使用需求。

（2）连接杆包括一对固定半杆，固定半杆的两端均设有与主螺纹孔和副螺纹孔均匹配的螺纹半杆，固定半杆上固定连接有多个均匀分布的磁铁柱，固定半杆上开凿有多个均匀分布的副卡位槽，且副卡位槽与磁铁柱相匹配，副卡位槽与磁铁柱交错分布，可使连接杆可拆卸和组装，拆卸后在野外可骨折受伤时可作固定工具使用。

（3）活塞块内固定连接有铁环，主密封盖内固定连接有与铁环相匹配的磁铁环，活塞块可吸附在主密封盖上，便于作为普通的水杯使用。

（4）主外壳的外壁上设有一对固定区，固定区上开凿有多个与磁铁柱相匹配的主卡位槽，主卡位槽内固定连接有铁片，不使用固定半杆时可将固定半杆吸附在主外壳的外壁上，便于携带，不易丢失。

（5）主密封盖内固定连接有密封圈，密封圈为硅胶材质，具有密封的效果。

（6）主外壳的内表面上设有聚四氟乙烯涂层，聚四氟乙烯涂层具有耐高温、耐酸碱、不粘附和易清洁的特性，可保证主外壳表面的光滑程度和稳定性，不易被弄脏。

（7）两个过滤板之间填充有活性炭颗粒，对水有吸附过滤的作用。

（8）超滤膜的上下两侧均设有保护膜，一对保护膜之间固定连接有固定架，超滤膜的孔径不大于0.01微米，保护膜的孔径为0.5-1毫米，保护膜和固定架均可保护超滤膜，使超滤膜不易损坏，同时超滤膜只允许水分子、水中的有益矿物质和微量元素通过，有非常好的过滤作用。

（9）主外壳、副外壳和副密封盖的材料均为食品级PC工程塑料，性价比较高，生产难度低，主密封盖、活塞块和固定半杆均为铝合金材质，强度大，且质量轻，可减少携带的负担。

（10）相变材料块包括不锈钢外壳，导热性能好，不锈钢外壳的材料为304不锈钢，安全无毒，不锈钢外壳包括多个上下贯穿的通孔，通孔的路径为曲线，可大幅增加不锈钢外壳的表面具，不锈钢外壳内填充有固液共晶相变材料，相变过程可逆性好，比热容大。

附图说明

图1为本发明的分解结构示意图；

图2为图1的剖面图；

图3为本发明的闭合结构示意图；

图4为图3的剖面图；

图5为本发明的使用过程结构示意图；

图6为图5的剖面图。

图中标号说明：

1主外壳、101螺纹口、102固定区、103主卡位槽、2主密封盖、201主螺纹孔、202密封圈、3活塞块、301副螺纹孔、302橡胶环、303进气孔、304单向进气阀、5固定半杆、501副卡位槽、502磁铁柱、503螺纹半杆、6相变材料块、7超滤膜、8副外壳、9过滤板、10副密封盖、11辅助功能块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例，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前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1-2，一种用于野外探险的便携式空气制水设备，包括主外壳1，主外壳1内设有活塞块3，活塞块3上卡接有橡胶环302，橡胶环302与主外壳1的内壁相匹配，且橡胶环302与主外壳1的内壁之间为过盈配合，活塞块3上开凿有多个进气孔303，活塞块3的下端固定连接有单向进气阀304，且单向进气阀304位于进气孔303的下端，活塞块3的上端开凿有副螺纹孔301，主外壳1的上下两端均设有螺纹口101，一个螺纹口101上螺纹连接有主密封盖2，另一个螺纹口101上螺纹连接有副外壳8，主外壳1内放置有相变材料块6，主密封盖2的下端开凿有与副螺纹孔301相匹配的主螺纹孔201，主螺纹孔201与副螺纹孔301之间螺纹连接有连接杆，副外壳8的内部固定连接有一对过滤板9，过滤板9的上侧放置有超滤膜7，且相变材料块6位于超滤膜7的上端，副外壳8的下端螺纹连接有副密封盖10，主密封盖2的上端固定连接有辅助功能块11，辅助功能块11包括指南针和湿度计，便于判断方向和当时的湿度情况，主密封盖2内固定连接有密封圈202，密封圈202为硅胶材质，具有密封的效果。

连接杆包括一对固定半杆5，固定半杆5的两端均设有与主螺纹孔201和副螺纹孔301均匹配的螺纹半杆503，固定半杆5上固定连接有多个均匀分布的磁铁柱502，固定半杆5上开凿有多个均匀分布的副卡位槽501，且副卡位槽501与磁铁柱502相匹配，副卡位槽501与磁铁柱502交错分布，可使连接杆可拆卸和组装，拆卸后在野外可骨折受伤时可作固定工具使用，主外壳1的外壁上设有一对固定区102，固定区102上开凿有多个与磁铁柱502相匹配的主卡位槽103，主卡位槽103内固定连接有铁片，不使用固定半杆5时可将固定半杆5吸附在主外壳1的外壁上，便于携带，不易丢失。

活塞块3内固定连接有铁环，主密封盖2内固定连接有与铁环相匹配的磁铁环，活塞块3可吸附在主密封盖2上，便于作为普通的水杯使用，两个过滤板9之间填充有活性炭颗粒，对水有吸附过滤的作用。

主外壳1的内表面上设有聚四氟乙烯涂层，聚四氟乙烯涂层具有耐高温、耐酸碱、不粘附和易清洁的特性，可保证主外壳1表面的光滑程度和稳定性，不易被弄脏。

超滤膜7的上下两侧均设有保护膜，一对保护膜之间固定连接有固定架，超滤膜7的孔径不大于0.01微米，保护膜的孔径为0.5-1毫米，保护膜和固定架均可保护超滤膜7，使超滤膜7不易损坏，同时超滤膜7只允许水分子、水中的有益矿物质和微量元素通过，有非常好的过滤作用。

主外壳1、副外壳8和副密封盖10的材料均为食品级PC工程塑料，性价比较高，生产难度低，主密封盖2、活塞块3和固定半杆5均为铝合金材质，强度大，且质量轻，可减少携带的负担。

相变材料块6包括不锈钢外壳，导热性能好，不锈钢外壳的材料为304不锈钢，安全无毒，不锈钢外壳包括多个上下贯穿的通孔，通孔的路径为曲线，可大幅增加不锈钢外壳的表面具，不锈钢外壳内填充有固液共晶相变材料，相变过程可逆性好，比热容大。

请参阅图3-4，携带时，将活塞块3吸附在主密封盖2上，将副外壳8螺纹连接在主外壳1的下端，将副密封盖10螺纹连接在副外壳8的下端，将超滤膜7放置在过滤板9的上端，将相变材料块6放置在主外壳1内，加入足量的水，将主密封盖2螺纹连接在主外壳1的上端，即可携带，作为普通水杯使用，需要饮用水时将主密封盖2拧下即可。

请参阅图5-6，当主外壳1内自带的水饮用完毕后，可将活塞块3从主密封盖2上取下，同时将一对固定半杆5从固定区102上取下，通过副卡位槽501和磁铁柱502的配合将两个固定半杆5组成连接杆，通过连接杆将主密封盖2和活塞块3连接，将橡胶环302放入主外壳1内，橡胶环302的下端设有倒角，易于放入主外壳1中，通过用手按压主密封盖2可带动活塞块3和橡胶环302在主外壳1内的运动，当按压主密封盖2时，活塞块3和橡胶环302下降，主外壳1内的空气被压缩，这个过程中外力对主外壳1中的气体做功，从而使主外壳1中的气体内能增加，温度升高，主外壳1中气体中的水分遇到相变材料块6后会冷凝成水珠，将活塞块3和橡胶环302快速拉起后，外界的空气会通过进气孔303和单向进气阀304再次进入主外壳1中，也可根据实际的情况，将活塞块3拔出，使外界空气进入主外壳1中，再次进行压缩，再次形成冷凝水，由于相变材料块6的特性，短时间内温度不会有太大的变化，即可多次形成冷凝水，在压力的作用下，冷凝水可穿过超滤膜7，然后经过两个过滤板9，在过滤板9中的活性炭进行二次的吸附，产生的水即可进行饮用，饮用时，将主密封盖2密封在主外壳1的上端，将主外壳1和副外壳8倒置，开启副密封盖10即可，也可根据实际的情况，选择性使用超滤膜7。

本方案可以实现通过手动的方式压缩空气，使空气升温，并通过相变材料冷凝出空气中的水分，体积小，成本低，携带方便，适用范围广，可满足野外探险的使用需求。

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，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种用于野外探险的便携式空气制水设备，包括主外壳（1），其特征在于：所述主外壳（1）内设有活塞块（3），所述活塞块（3）上卡接有橡胶环（302），所述橡胶环（302）与主外壳（1）的内壁相匹配，且橡胶环（302）与主外壳（1）的内壁之间为过盈配合，所述活塞块（3）上开凿有多个进气孔（303），所述活塞块（3）的下端固定连接有单向进气阀（304），且单向进气阀（304）位于进气孔（303）的下端，所述活塞块（3）的上端开凿有副螺纹孔（301），所述主外壳（1）的上下两端均设有螺纹口（101），一个所述螺纹口（101）上螺纹连接有主密封盖（2），另一个所述螺纹口（101）上螺纹连接有副外壳（8），所述主外壳（1）内放置有相变材料块（6），所述主密封盖（2）的下端开凿有与副螺纹孔（301）相匹配的主螺纹孔（201），所述主螺纹孔（201）与副螺纹孔（301）之间螺纹连接有连接杆，所述副外壳（8）的内部固定连接有一对过滤板（9），所述过滤板（9）的上侧放置有超滤膜（7），且相变材料块（6）位于超滤膜（7）的上端，所述副外壳（8）的下端螺纹连接有副密封盖（10），所述主密封盖（2）的上端固定连接有辅助功能块（11）；

所述连接杆包括一对固定半杆（5），所述固定半杆（5）的两端均设有与主螺纹孔（201）和副螺纹孔（301）均匹配的螺纹半杆（503），所述固定半杆（5）上固定连接有多个均匀分布的磁铁柱（502），所述固定半杆（5）上开凿有多个均匀分布的副卡位槽（501），且副卡位槽（501）与磁铁柱（502）相匹配，所述副卡位槽（501）与磁铁柱（502）交错分布；

所述活塞块（3）内固定连接有铁环，所述主密封盖（2）内固定连接有与铁环相匹配的磁铁环；

所述主外壳（1）的外壁上设有一对固定区（102），所述固定区（102）上开凿有多个与磁铁柱（502）相匹配的主卡位槽（103），所述主卡位槽（103）内固定连接有铁片；

所述主密封盖（2）内固定连接有密封圈（202），所述密封圈（202）为硅胶材质；所述主外壳（1）、副外壳（8）和副密封盖（10）的材料均为食品级PC工程塑料，所述主密封盖（2）、活塞块（3）和固定半杆（5）均为铝合金材质；

所述相变材料块（6）包括不锈钢外壳，所述不锈钢外壳的材料为304不锈钢，所述不锈钢外壳包括多个上下贯穿的通孔，所述通孔的路径为曲线，所述不锈钢外壳内填充有固液共晶相变材料。

2.根据权利要求1所述的一种用于野外探险的便携式空气制水设备，其特征在于：所述主外壳（1）的内表面上设有聚四氟乙烯涂层。

3.根据权利要求1所述的一种用于野外探险的便携式空气制水设备，其特征在于：两个所述过滤板（9）之间填充有活性炭颗粒。

4.根据权利要求1所述的一种用于野外探险的便携式空气制水设备，其特征在于：所述超滤膜（7）的上下两侧均设有保护膜，一对所述保护膜之间固定连接有固定架，所述超滤膜（7）的孔径不大于0.01微米，所述保护膜的孔径为0.5-1毫米。