CN114777430A - 一种太阳能干燥装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种太阳能干燥装置，包括：壳体，壳体内部设置为中空，且壳体一侧形成有透光开口；保温透光件，保温透光件设于透光开口；空气循环机构，空气循环机构设于壳体的底部并与保温透光件相对设置；具有湿气吸附储热材料的过滤机构，过滤机构设于壳体内部，并位于保温透光件、空气循环机构之间；其中，过滤机构开设有若干个能够使得过滤机构周围空间内的气体流通的气体循环通道。本发明所提供的太阳能干燥装置能够有效解决因传统太阳能干燥装置不具备储热能力且受制于太阳能辐射强弱和气候的变化而不能够实现夜间连续干燥的问题，且该太阳能干燥装置所需的干燥时间短、干燥效果更优。

Description

一种太阳能干燥装置

技术领域

本发明涉及太阳能干燥技术领域，特别是涉及一种太阳能干燥装置。

背景技术

太阳能作为一种绿色清洁、可再生能源，能量巨大且普遍存在，被广泛应用于物料干燥领域。由于太阳能是间歇性能源，能源密度低、不连续、不稳定，当前形式多样的太阳能干燥装置主要包括集热器型、温室型、温室-集热器结合型等，其主要原理是被干燥的物料直接或间接吸收太阳辐射的热能，使得被干燥物料表面或物料内部的水分通过传热传质逐步汽化扩散到空气中去，从而达到干燥的目的。

但是，现有太阳能干燥设备存在的问题主要在于大部分太阳能集装置受制于太阳能辐射强弱和气候的变化，无法有效实现夜间连续干燥，特别是在阴雨天气太阳能不足的情况下，设备干燥问题无法解决，导致物料干燥时间较长、干燥品质低下。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的太阳能干燥装置，该太阳能干燥装置能够在夜间、阴雨天等太阳能不足的情况下对待干燥物料进行连续高质量的干燥，且其结构简单，具有较好的适用性。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种太阳能干燥装置，包括：

壳体，所述壳体内部设置为中空，且所述壳体一侧形成有透光开口；

保温透光件，所述保温透光件设于所述透光开口；

空气循环机构，所述空气循环机构设于所述壳体的底部并与所述保温透光件相对设置；

具有湿气吸附储热材料的过滤机构，所述过滤机构设于所述壳体内部，并位于所述保温透光件、所述空气循环机构之间；其中，所述过滤机构开设有若干个能够使得所述过滤机构周围空间内的气体流通的气体循环通道。

进一步地，所述湿气吸附储热材料选自硫酸镁、氯化钙、溴化锶、碳酸钾、氯化镁、硫代硫酸钠、醋酸钠、芒硝或它们的复合盐体系中的一种或多种，所用材料均为常见无毒无害家用材料或药用材料，可保证在装置稳定工作的前提下，不产生有害物质，最大限度保障使用者的安全问题；

或者，所述湿气吸附储热材料至少包括水合盐、沸石中的一种。

进一步地，所述过滤机构包括支撑机构，所述支撑机构形成有用于支撑湿气吸附储热材料的支撑工位，且所述气体循环通道设于所述支撑机构。

进一步地，所述的太阳能干燥装置所述保温透光件，能够对壳体内热量保温，并能够聚光地透过或反射太阳辐照，在非跟踪或跟踪条件下实现对所述湿气吸附储热材料的充分加热。

进一步地，所述过滤机构的表面设有用于选择性吸收太阳能的吸收涂层，所述吸收涂层由上至下依次包括增透反射层、吸收阻挡层、主吸收层及红外高反射层，且所述增透反射层靠近所述保温透光件设置。

进一步地，所述过滤机构的下表面具有对所用湿气吸附储热材料潮解后形成的溶液和/或升温融化后液态湿气吸附储热材料呈现疏水性特征的材料或结构，即疏水层，使储热材料保持在过滤机构内部，避免所用材料潮解和/或融化后材料流失。

进一步地，所述湿气吸附储热材料为掺杂太阳能吸收材料的复合材料，所述太阳能吸收材料选之碳纳米球或金纳米颗粒中的一种或多种。

进一步地，所述气体循环通道呈双曲线设置；

及/或，所述太阳能干燥装置还包括用于调节所述壳体安装角度的支架，所述壳体装设于所述支架。

进一步地，所述空气循环机构包括风机、电机及控制器，所述电机装设于所述壳体的底部，所述风机与所述电机的转轴连接，所述电机能够驱动所述风机动作；所述控制器装设于所述壳体侧面并与所述电机连接，用于控制所述电机运行。

进一步地，所述壳体侧面开设有进风口与出风口，所述进风口与所述出风口分别位于所述过滤机构的两侧；

其中，所述进风口活动装设于用于开启或封闭所述进风口的第一密封件，所述出风口活动装设有用于开启或封闭所述出风口的第二密封件，所述壳体、所述第一密封件与所述第二密封件的表面均设有第一保温层。

进一步地，壳体包括储能舱与干燥舱，所述过滤机构可拆卸式设于所述干燥舱内，且所述空气循环机构设于所述干燥舱的底部，所述储能舱设有所述透光开口，且所述保温透光件设于所述透光开口处。

进一步地，所述储能舱与所述干燥舱之间呈分离设置。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

上述技术方案中所提供的一种太阳能干燥装置通过在其壳体内部设置具有湿气吸附储热材料的过滤机构，以基于湿气吸附储热材料自身能够吸水放热的特性对待干燥的物体进行干燥，且该湿气吸附储热材料也能够在太阳能的照射下脱水恢复至干燥状态，从而可实现具备湿气吸附储热材料的过滤机构的循环使用，即：工作人员可将待干燥物体放入至壳体内部并位于过滤机构背向空气循环机构的一侧，利用空气循环机构或者自然对流使得待干燥物体内部的水分蒸发，壳体内的空气湿度增加，进一步的令脱附状态的湿气吸附储热材料发生吸附，水分子与湿气吸附储热材料结合而放出热量，壳体内的空气温度、待干燥的物体的温度均升高，蒸发过程和空气饱和温度也得到升高，待干燥物体脱水加速，最终对待干燥物体实现干燥的效果。另外，工作人员也可将太阳能干燥装置的保温透光件置于太阳光下，以令太阳光经保温透光件辐射至具有湿气吸附储热材料的过滤机构处，利用聚光或非聚光太阳能加热，即湿气吸附储热材料可吸收太阳辐射，使得其温度达到水分子脱附所需温度，脱附的水分子进入至壳体内部并逸出，从而实现对湿气吸附储热材料的脱附干燥和热量存储，即可实现湿气吸附储热材料的脱水储热过程。如此，本发明所提供的太阳能干燥装置能够有效解决因传统太阳能干燥装置不具备储热能力且受制于太阳能辐射强弱和气候的变化而不能够实现夜间连续干燥的问题，且本发明的太阳能干燥装置所需的干燥时间短、干燥品质更优。

附图说明

图1为本发明一实施例中一种太阳能干燥装置的示意图。

图2为图1所示太阳能干燥装置的分解结构示意图。

图3为过滤机构的示意图。

图4为过滤机构局部结构的示意图。

图5为图4所示过滤机构的剖面示意图。

图6为本发明另一实施例中太阳能干燥装置的示意图。

图7为图6所示太阳能干燥装置另一视角的示意图。

图8为本发明另一实施例中太阳能干燥装置的分解示意图。

100、太阳能干燥装置；10、壳体；11、透光开口；12、第一保温层；13、进风口；14、出风口；15、第一密封件；16、第二密封件；17、储能舱；18、干燥舱；20、保温透光件；30、空气循环机构；31、风机；32、电机；33、控制器；40、过滤机构；41、气体循环通道；42、支撑机构；43、湿气吸附储热材料；44、疏水层；45、太阳能吸收涂层；50、支架；。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明进行更为详细的描述，需要说明的是，下参照附图对本发明进行的描述仅是示意性的，而非限制性的。各个不同实施例之间可以进行相互组合，以构成未在以下描述中示出的其他实施例。

请参阅图1及图5，本发明一实施例中提供了一种新型的太阳能干燥装置100，该太阳能干燥装置100的结构简单，能够有效的对待干燥物体进行干燥，便于操作，节约成本，具有较好的适用性。

该太阳能干燥装置100至少包括：壳体10、保温透光件20、空气循环机构30和具有湿气吸附储热材料43的过滤机构40。壳体10的内部呈中空设置，空气循环机构30、过滤机构40均位于壳体10的内部；在壳体10的一侧形成有透光开口11，保温透光件20设置在该透光开口11处，空气循环机构30设在壳体10的底部并与保温透光件20相对设置，即空气循环机构30、保温透光件20可分别位于过滤机构40的两侧。为了便于气体的流通，过滤机构40上开设有若干个能够使得过滤机构40周围空间内的气体流通的气体循环通道41。作为优选的，该气体循环通道41呈双曲线设置，如此设计，能够促进在自然对流。

其中，上述湿气吸附储热材料43能够吸收水分子，且其吸附的过程中放出热量以加热待干燥物体及其所处环境中的空气，从而促进潮湿的待干燥物体的干燥过程，同时吸附有水分子的湿气吸附储热材料43可通过太阳能加热，释放结晶水等吸附于湿气吸附储热材料43内的水，并基于脱附反映存储热量，以便于所存储的热量用于下一次的干燥过程。作为优选的，上述湿气吸附储热材料43可以为硫酸镁、氯化钙、溴化锶、碳酸钾、氯化镁、硫代硫酸钠、醋酸钠、芒硝和其对应的复合盐体系中的一种或多种；该湿气吸附储热材料也可以为沸石、水合盐，或者水合盐、沸石等材料与其它材料复合构成的具有类似功能的材料。

可以理解的，上述湿气吸附储热材料43具有双重特性，即湿气吸附储热材料43可吸水放热以达到干燥的目的，也可以利用其自身的脱水过程吸收太阳能来实现热化学储热，以便于在阴雨天、夜间等情况下进行干燥潮湿的物体。

所述过滤机构的下表面具有疏水层44，该疏水层44对所用湿气吸附储热材料潮解后形成的溶液和/或升温融化后液态湿气吸附储热材料呈现疏水性特征，疏水层44可以为疏水性材料或结构，作用是使储热材料保持在过滤机构内部，避免所用材料潮解和/或融化后材料流失。具体地，疏水层44可利用其疏水性，防止湿气吸附储热材料43溶于水形成溶液后通过滤网滴漏，也可以用于防止湿气吸附储热材料43融化状态下流失，进而减少了湿气吸附储热材料43的损失以及干燥功能的下降。

作为优选的，上述具有湿气吸附储热材料43的过滤机构40可包括支撑机构42，该支撑机构42形成有用于支撑湿气吸附储热材料43的支撑工位，并且气体循环通道41设置在该支撑机构42上。

需要说明的是，过滤机构40还可以为多孔材料、气凝胶等直接与湿气吸附储热材料复合而构成的定型复合材料。

作为优选的，为了有效提升过滤机构40的对太阳能选择性吸收的性能，该过滤机构40的表面设有用于选择性吸收太阳能的吸收涂层(图3的顶部薄层)。具体的，该吸收涂层由上至下依次包括增透反射层、吸收阻挡层、主吸收层及红外高反射层，且所述增透反射层靠近所述保温透光件20设置。上述湿气吸附储热材料43为掺杂太阳能吸收材料的复合材料，可有效提升湿气吸附储热材料43的辐照吸收能力；太阳能吸收材料选之碳纳米球或金纳米颗粒中的一种或多种，其能够使光照下的湿气吸附储热材料43大幅升温，促进水蒸气分压降低，在湿度梯度的驱动下加快了汽化逸散；同时在疏水层44的作用下，减少了溶于水的湿气吸附储热材料43滴漏；若湿气吸附储热材料43在加热过程中融化，通过过滤机构40下表面的疏水层44的作用减少湿气吸附储热材料43流失。

作为优选的，上述太阳能干燥装置100还包括用于调节壳体10安装角度的支架50，壳体10装设于支架50上。

作为优选的，上述保温透光件20为光学透镜或透光平板，光束通过保温透光件20后，可平行或聚集投射于具有湿气吸附储热材料43的过滤机构40，该保温透光件20兼具保温作用。

可以理解的，该保温透光件20可以采用的光学透镜包括线性菲涅尔式透镜，其聚光后的光斑位于过滤机构40上；支架50可以采用非跟踪式支架或跟踪式支架。当支架50采用非跟踪式支架时，在太阳处于不同位置情况下，线性菲涅尔透镜的带条状光斑在过滤机构40上移动，从而迫使整个过滤机构40中的湿气吸附储热材料43被太阳光加热脱附，实现热能存储。保温透光件20亦可采用全息胶片干涉衍射的聚光装置，此时支架50可以采用非跟踪式支架或跟踪式支架。保温透光件20亦可采用基于复合抛物面镜或V形平面镜的反射式聚光装置，将反射式镜面布置于壳体10上方的侧壁，透光开口11处设置平面透明盖板，此时支架50可以采用非跟踪式支架或跟踪式支架。保温透光件20亦可采用多个线聚光菲涅尔透镜组成的阵列，全息胶片干涉衍射聚光器阵列，复合抛物面镜阵列或V形平面镜阵列等形成多个投射于过滤机构40的聚光点。保温透光件20亦可采用点聚光菲涅尔透镜，或多个点聚光菲涅尔透镜组成的阵列，此时支架50可以采用跟踪式支架。上述的保温透光件20采用透明材料制成，包括但不限于为双层玻璃、亚克力等。

其中，空气循环机构30可采用自然循环和强迫风冷两种方式，即空气循环机构30内可通过促进空气自然对流的结构或采用风机形成受迫对流，增强空气在壳体10内部的循环。当采用强迫风冷的方式时，该空气循环机构30包括风机31、电机32及控制器33，电机32装设于壳体10的底部，风机31与电机32的转轴连接，电机32能够驱动风机31动作，控制器33装设于壳体10侧面并与电机32连接，用于控制电机32运行；当用户通过控制器33控制电机32运行，电机32通过转轴带动风机31动作，从而形成气流，进而令壳体10内部的空气受迫流动。

作为优选的，壳体10的侧面开设有进风口13和出风口14，进风口13与出风口14分别位于过滤机构40的两侧，进风口13处活动装设有用于开启或关闭该进风口13的第一密封件15，出风口14处活动装设有用于开启或关闭出风口14的第二密封件16，通过移动第一密封件15、第二密封件16即可实现湿气吸附储热材料43脱附的水蒸气的排出壳体10及干燥空气的进入壳体10。壳体10的表面、第一密封件15的表面以及第二密封件16的表面均设置有能够起到隔热保温作用的第一保温层12。该第一保温层12的制作材料包括但不限于聚苯乙烯泡沫塑料，硬质聚氨酯泡沫塑料、玻璃棉、气凝胶、碳化硅纤维、岩棉、复合碳酸盐涂料及其制品，以及纳米微孔隔热材料等。

上述实施例中所提供的的太阳能干燥装置100在物体干燥状态时，将待干燥物体放入壳体10内部，闭合第一密封件15和第二密封件16，利用风机31或自然对流，通过设计后的湿气吸附储热材料43，使待干燥物体内的水分蒸发，壳体10内空气湿度提高，进一步使脱附状态的湿气吸附储热材料43发生吸附，水分子与湿气吸附储热材料43结合释放热量，壳体10内空气温度、带干燥物体温度进一步升高，蒸发过程和空气饱和湿度也进一步升高，待干燥物体的脱水加速，最终使得待干燥的物体得到干燥；

另外，太阳能干燥装置100在湿气吸附储热材料43干燥状态时(即湿气吸附储热材料43的脱水过程)，将太阳能干燥装置100曝晒在阳光下，保温透光件20面向太阳辐照，关闭第一密封件15和第二密封件16，保证内部密封，利用太阳能加热，湿气吸附储热材料43吸收太阳辐照，使温度达到湿气吸附储热材料的结晶水脱附温度，结晶水进入内部空气，一定时间后打开第一密封件15和第二密封件16,释放湿空气并吸入较干燥的外界环境空气，闭合后重复上述步骤，反复开合第一密封件15和第二密封件16多次，实现湿气吸附储热材料43的脱附干燥和热量存储。

基于上述过程，利用湿气吸附储热材料43吸水释热的双重特性实现干燥过程的双重正向因素影响，即湿气吸附储热材料43吸水干燥并升温、升温促进干燥之间的相互影响。同时，通过湿气吸附储热材料43的脱附过程吸收太阳能，实现热化学储热，可用于阴雨天气、夜间等情况干燥。

在其中一实施例中，请参阅图6以及图7，壳体10包括储能舱17与干燥舱18，过滤机构40可拆卸式设于干燥舱18内，且空气循环机构30设于干燥舱18的底部，储能舱17设有透光开口11，且保温透光件20设于透光开口11处，第一密封件15、第二密封件16均为密封塞。其中，干燥舱18内用于对待干燥的物体进行干燥，储能舱17用于利用太阳辐射对湿气吸附储热材料43进行储能，如此设计，能够有效提高能量的利用与储备能力。

上述太阳能干燥装置100在工作状态时，将待干燥物体放入干燥舱18，利用风机31使物体水分或环境水蒸气进入湿气吸附储热材料43；湿气吸附储热材料43吸水放热，加速待干燥物体的进一步脱水，此时干燥舱18内温度升高，含水量降低，待干燥的物体得到充分干燥；

在湿气吸附储热材料43的干燥加热状态时(即湿气吸附储热材料43的脱水过程)，将湿气吸附储热材料43放入储能舱17中，安装密封塞，盖上保温透光件20，利用太阳能加热使舱内温度达到湿气吸附储热材料43的脱附温度，湿气吸附储热材料43中的结晶水脱出于表面，到达设定时间后，打开密封塞通过自然对流使水蒸气排出；反复上述步骤，最终湿气吸附储热材料43得到充分干燥，实现热化学储能。

在其中一实施例中，请参阅图8，储能舱17与干燥舱18之间呈分离设置，如此设置，可在天气晴朗的天气下进行批量储能，进而在阴雨天气或夜晚利用较多的储存能量，大大提高了能量的利用与储备能力。

上述各个实施例中所提供的太阳能干燥装置100，至少具有如下有点：该太阳能干燥装置100体积小，形态简单，干燥过程被动化或主被动结合，造价低，效率理想，运行维护费用低；其湿气吸附储热材料43的充放能过程安全可持续，可有效地将太阳能储存到湿气吸附储热材料中；该太阳能干燥装置100工作时，湿气吸附储热材料吸水放热，可高效烘干小体积的待干燥物体，低碳环保无污染；待干燥物体的干燥过程与太阳能辐射强弱和气候的变化无关，可在阴雨天甚至夜间进行物料的干燥；湿气吸附储热材料可循环利用，可储备多个具有湿气吸附储热材料43的过滤机构40交替使用，使干燥过程不间断进行，更加高效；在具有湿气吸附储热材料43的过滤机构40的表面覆盖吸收涂层43或在湿气吸附储热材料43中掺杂辐照吸收材料，显著提高了对太阳能的吸收能力。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种太阳能干燥装置，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体内部设置为中空，且所述壳体一侧形成有透光开口；

保温透光件，所述保温透光件设于所述透光开口；

空气循环机构，所述空气循环机构设于所述壳体的底部并与所述保温透光件相对设置；

具有湿气吸附储热材料的过滤机构，所述过滤机构设于所述壳体内部，并位于所述保温透光件、所述空气循环机构之间；其中，所述过滤机构开设有若干个能够使得所述过滤机构周围空间内的气体流通的气体循环通道。

2.如权利要求1所述的太阳能干燥装置，其特征在于，所述保温透光件，能够对壳体内热量保温，并能够聚光地透过或反射太阳辐照，在非跟踪或跟踪条件下实现对所述湿气吸附储热材料的充分加热。

3.如权利要求1所述的太阳能干燥装置，其特征在于，所述湿气吸附储热材料选自硫酸镁、氯化钙、溴化锶、碳酸钾、氯化镁、硫代硫酸钠、醋酸钠、芒硝或它们的复合盐体系中的一种或多种；

或者，所述湿气吸附储热材料至少包括水合盐、沸石中的一种。

4.如权利要求1所述的太阳能干燥装置，其特征在于，所述过滤机构包括支撑机构，所述支撑机构形成有用于支撑湿气吸附储热材料的支撑工位，且所述气体循环通道设于所述支撑机构。

5.如权利要求1所述的太阳能干燥装置，其特征在于，所述过滤机构的表面设有用于选择性吸收太阳能的吸收涂层，所述吸收涂层由上至下依次包括增透反射层、吸收阻挡层、主吸收层及红外高反射层，且所述增透反射层靠近所述保温透光件设置。

6.如权利要求1所述的太阳能干燥装置，其特征在于，所述湿气吸附储热材料为掺杂太阳能吸收材料的复合材料，所述太阳能吸收材料选之碳纳米球或金纳米颗粒中的一种或多种。

7.如权利要求1所述的太阳能干燥装置，其特征在于，所述过滤机构的下表面具有疏水层，所述疏水层对所用湿气吸附储热材料潮解形成的溶液和/或升温融化后液态湿气吸附储热材料呈现疏水性特征。

8.如权利要求1所述的太阳能干燥装置，其特征在于，所述气体循环通道呈双曲线设置；

及/或，所述太阳能干燥装置还包括用于调节所述壳体安装角度的支架，所述壳体装设于所述支架，所述支架可手动调节或单轴/双轴自动跟踪太阳角度。

9.如权利要求1所述的太阳能干燥装置，其特征在于，所述壳体侧面开设有进风口与出风口，所述进风口与所述出风口分别位于所述过滤机构的两侧；

其中，所述进风口活动装设于用于开启或封闭所述进风口的第一密封件，所述出风口活动装设有用于开启或封闭所述出风口的第二密封件，所述壳体、所述第一密封件与所述第二密封件表面均设有第一保温层。

10.如权利要求1所述的太阳能干燥装置，其特征在于，壳体包括储能舱与干燥舱，所述过滤机构可拆卸式设于所述干燥舱内，且所述空气循环机构设于所述干燥舱的底部，所述储能舱设有所述透光开口，且所述保温透光件设于所述透光开口处。

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