CN115010199B - 充气式简易太阳能海水处理装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种充气式简易太阳能海水处理装置及其使用方法。所述海水处理装置包括集热囊、蒸发盘、冷凝盘和支撑气囊。支撑气囊呈环状，集热囊、蒸发盘、冷凝盘固定于支撑气囊内，集热囊、蒸发盘、冷凝盘的边缘与支撑气囊密封连接。所述集热囊内具有空腔，空腔包括多个相连通的子腔体，集热囊注满水后，子腔体内所存储的水构成一个能够汇聚太阳光的聚光体，聚光体为凸透镜或平凸透镜形状；所述蒸发盘设于集热囊下方，蒸发盘上设有若干凸台，凸台上端面设有吸热涂层；每个凸台至少对应一个聚光体，聚光体的焦点落在凸台上。本发明的海水处理装置收纳方便且收纳后体积小、方便携带，处理海水效率高。

Description

充气式简易太阳能海水处理装置及其使用方法

技术领域

本发明属于海水淡化设备技术领域，具体涉及一种充气式简易太阳能海水处理装置及其使用方法。

背景技术

淡水是人存生存所必须的物资，从海水中获得淡水资源是人们额外获得淡水的最主要途径，一些缺乏淡水的地区和国家一直以来都在进行着海水淡化的研究。

与此同时，随着社会和经济的发展，人们生活水平越来越高的同时，活动范围也越来越大，深入到各种缺乏淡水的天然或人工岛礁进行体验或短期生活；此外，随着深海养殖的兴起，养殖人员的淡水补给成为一个需要付出较高成本的问题；随着露营文化的崛起，沿海地区人们出行时，需要携带大量的淡水才能够安全的深入到没有淡水水源供应的地方；类似这种需要短时或较长时间内少量的淡水供应、需求地经常变换的情况，由于需求量低、位置不固定，不值得铺设供水管路或成本极高，因此，采用小型的太阳能海水淡化装置直接进行海水淡化，越来越受到人们的关注。

申请号为CN201710334443.8，名称为《柔性自适应聚焦太阳能海水淡化系统及海水淡化方法》的发明专利中，公开了一种柔性自适应聚焦太阳能海水淡化系统及海水淡化方法，属于海水淡化领域。该系统主要包括海水泵、回热器、冷凝器、柔性凸形透明蓄水腔、集热器、闪蒸罐、集水罐、太阳能电池板、抽真空系统等设备。其特征在于：采用了透明材料的凸形蓄水腔盛装海水后形成凸透镜，并根据太阳光照射角度实现自适应调节液位，将太阳能始终聚焦到集热器上，提高太阳能利用率；系统安装了太阳能电池板，将太阳能转化成电能直接驱动海水泵，降低系统能耗；整个海水淡化过程添加回热器和冷凝器回收浓海水的显热以及水蒸气的潜热，实现能量高效回收利用。该系统具有耗能少、制造成本及维护成本低的优点，适用于缺电的海岛以及欠发达地区。其缺点在于，体积较大，不适合随车或随身携带。

申请号为CN201910208655.0，名称为《太阳能海水淡化装置》的发明专利中，公开了一种太阳能海水淡化装置，包括：海水容器，其底面和顶面分别有设置有进水口和第1开口，海水容器内设置有吸附海水的柱状体，柱状体从底面朝向顶面延伸；集水腔，其容纳海水容器，其底面开口且开口与海水容器的侧壁密封连接，其顶面设置有第2开口；太阳能加热装置，其包括凸透镜罩和光热转换部件，其中凸透镜罩罩覆在集水腔的第2开口，与集水腔密封连接，用来聚集太阳光；光热转换部件设置于海水容器的顶面，与海水容器内的柱状体接触，吸收凸透镜罩聚集的太阳光并将光能转化为热能。通过本发明，能够使光吸收体接受更多的光能，提高光吸收体的表面温度，从而提高光热转换效率，获得较高的蒸发温度，提高海水蒸发量。具有较好的便携性，但其在使用中，吸附海水的柱状体上的盐析出会影响海水的蒸发，实用性不强。

有鉴于此，有必要提供一种便携性更好，更加高效的太阳能海水处理装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种收纳方便且收纳后体积小、方便携带的海水处理装置。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种充气式简易太阳能海水处理装置，包括集热囊、蒸发盘、冷凝盘和支撑气囊；支撑气囊呈环状，集热囊、蒸发盘、冷凝盘固定于支撑气囊内，集热囊、蒸发盘、冷凝盘的边缘与支撑气囊密封连接。

所述集热囊内具有空腔，集热囊边缘设有用于向空腔内大量注水的第一注水口，第一注水口与空腔连通。空腔包括多个相连通的子腔体，每个子腔体的底部为凹面，顶部为凹面或平面，集热囊注满水后，子腔体内所存储的水构成一个能够汇聚太阳光的聚光体，聚光体为凸透镜或平凸透镜形状。

所述蒸发盘设于集热囊下方，蒸发盘上设有若干凸台，凸台上端面设有吸热涂层；每个凸台至少对应一个聚光体，聚光体的焦点落在凸台上；凸台周围包裹有环状吸水体。所述冷凝盘设于蒸发盘下方，冷凝盘包括衬垫和固定在衬垫上、呈放射状排列的若干金属片。

所述蒸发盘和集热囊之间为蒸发腔；蒸发盘和冷凝盘之间为冷凝腔，蒸发腔和冷凝腔相连通，蒸发腔蒸发的水蒸气进入到冷凝腔被冷凝盘冷凝；支撑气囊侧壁设有带盖子的窗口，窗口与蒸发腔上部相连通。

优选的是，所述蒸发盘上设有进气管和出气管，进气管和出气管均穿过蒸发盘并连通蒸发腔和冷凝腔；进气管和出气管的上端高于凸台。

优选的是，所述出气管内设有用于向冷凝腔输送空气的风扇；集热囊边缘设有用于向风扇供电的太阳能板或蓄电池。

优选的是，所述冷凝盘展开后呈倒置的圆锥状或伞状，冷凝盘收起时将金属片聚拢或叠放。

优选的是，所述衬垫、蒸发盘和集热囊均采用柔性材料，集热囊采用高透光性材料，蒸发盘采用不透光材料。

优选的是，所述金属片呈三角形，衬垫上加工有若干孔位以使三角形金属片的底面露出。

优选的是，所述金属片底部加工有散热条纹。

优选的是，所述冷凝盘底部中心处设有引水管，引水管向外伸出与储水袋连接。

优选的是，所述集热囊上还设有用于连接注射器的第二注水口，第二注水口与空腔连通，所述支撑气囊上设有充放气嘴，支撑气囊下部设有支撑足，支撑气囊上还设有用于连接地钉的固定环或固定带。

一种充气式简易太阳能海水处理装置的使用方法，包括如下步骤：

1）向支撑气囊充气，使集热囊、蒸发盘、冷凝盘展开；

2）通过第一注水口向集热囊内注满干净的海水，观察阳光通过聚光体在凸台上的聚光情况，如聚光情况不理想，则用注射器向第二注水口注入或抽取干净的海水，使注射器对聚光体的形状进行微调，以调整聚光情况；

3）向蒸发腔注入海水，海水液面不超过凸台上端面，海水在阳光下蒸发并在冷凝盘上凝结形成淡水，并被收集至储水袋内；

4）使用完或需再次收集淡水时，从窗口向蒸发腔内注入大量海水以溶解或冲刷掉环状吸水体及蒸发盘上析出的盐，倒掉后重新向蒸发腔注入海水蒸发。

本发明的充气式简易太阳能海水处理装置，至少具有以下优点：

1）采用充气式设计，充气后展开体积大，可接收太阳光的面积大，集热多，出淡水快；放气后支撑气囊、集热囊、蒸发盘、冷凝盘均可折叠收纳，方便携带，重量轻，成本低。

2)海水处理装置整体呈扁平化设计，接收太阳光的面积大，抗风性和稳定性更佳。

3）蒸发腔和冷凝腔分隔设置，使得蒸发和冷凝彼此间的干扰减少，冷凝更为高效；另外，由于蒸发腔相对封闭，在对环状吸水体及蒸发盘进行清洗维护时也更方便，不容易污染到冷凝腔。

4)由于充气装置的充气压强等并不能做到十分精确，对于集热囊、蒸发盘的位置固定也难以做到十分精确和稳定，因此，我们在集热囊上除了设置第一注水口外，还设置用于对聚光体的形状进行微调的第二注水口，有利于提高阳光的聚集度，保证凸台具有较高的温度以利于海水蒸发。

5）冷凝盘上呈放射状排列的若干金属片，可起到导热、散热的作用，以使冷凝盘保持较低的冷凝温度，提高冷凝效率；另外，呈放射状排列的金属片可以像雨伞一样方便的收起，便携性更好。

6）采用海水注入子腔体形成能够汇聚太阳光的聚光体，大大提高了便携性和聚光效果，并设置位于聚光体焦点上的凸台，凸台周围包裹环状吸水体增加蒸发面积，凸台在高温下可迅速对环状吸水体上的海水进行蒸发。

附图说明

图1为一种充气式简易太阳能海水处理装置的整体结构示意图。

图2为一种冷凝盘的结构示意图。

图中标号为：1-集热囊，11-空腔，12-第一注水口，13-子腔体，14-第二注水口，2-蒸发盘，21-凸台，22-环状吸水体，23-进气管，24-出气管，25-风扇，3-冷凝盘，31-衬垫，32-金属片，4-支撑气囊，41-窗口，42-支撑足，5-蒸发腔，6-冷凝腔，7-引水管，8-储水袋。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”，“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1-图2所示，一种充气式简易太阳能海水处理装置，包括集热囊1、蒸发盘2、冷凝盘3和支撑气囊4；支撑气囊呈环状，集热囊、蒸发盘、冷凝盘固定于支撑气囊内，集热囊、蒸发盘、冷凝盘的边缘与支撑气囊密封连接；支撑气囊优选采用气垫拉丝材料，气垫拉丝材料作为一种新近流行充气材料，具有支撑性强、充气后形态稳定等特点。

所述集热囊内具有空腔11，集热囊边缘设有用于向空腔内大量注水、带盖子的第一注水口12，第一注水口与空腔连通。空腔包括多个相连通的子腔体13，每个子腔体的底部为凹面。顶部为凹面或平面，集热囊注满水后，子腔体内所存储的水构成一个能够汇聚太阳光的聚光体，聚光体为凸透镜或平凸透镜形状。

所述蒸发盘设于集热囊下方，蒸发盘上设有若干凸台21，凸台上端面设有黑色吸热涂层；每个凸台至少对应一个聚光体，聚光体的焦点落在凸台上；凸台周围包裹有环状吸水体22；环状吸水体可采用吸水性佳、耐海水腐蚀的发泡材料或纤维材料。

所述冷凝盘设于蒸发盘下方，冷凝盘包括衬垫31和固定在衬垫上、呈放射状排列的若干金属片32。所述蒸发盘和集热囊之间为蒸发腔5；蒸发盘和冷凝盘之间为冷凝腔6，蒸发腔和冷凝腔相连通。蒸发腔蒸发的水蒸气进入到冷凝腔被冷凝盘冷凝；支撑气囊侧壁设有带盖子的窗口41，窗口与蒸发腔上部相连通。

所述蒸发盘上设有进气管23和出气管24，进气管和出气管均穿过蒸发盘并连通蒸发腔和冷凝腔；进气管和出气管的上端高于凸台。

所述出气管内设有用于向冷凝腔输送空气的风扇25；集热囊边缘设有用于向风扇供电的太阳能板或蓄电池。

所述冷凝盘展开后呈倒置的圆锥状或伞状，冷凝盘收起时将金属片聚拢或叠放。由于冷凝盘处于蒸发盘下方，蒸发盘不透光，圆锥状或伞状的冷凝盘大部分可处于阴影中，如有进一步遮阴必要，可在支撑气囊下侧设置一块遮阳板，遮阳板与支撑气囊下侧可拆卸的活动连接，适当转动海水处理装置，使遮阳板对阳光形成遮挡、能对冷凝盘进行保护即可。

所述衬垫、蒸发盘和集热囊均采用柔性材料，集热囊采用高透光性材料，例如TPU或PVC，衬垫可采用高强度PVC，蒸发盘采用不透光材料。

所述金属片呈三角形，衬垫上加工有若干孔位以使三角形金属片的底面露出，便于散热。三角形金属片有利于金属片面积的最大化。所述金属片底部加工有散热条纹。

所述冷凝盘底部中心处设有引水管7，引水管向外伸出与储水袋8连接。所述集热囊上还设有用于连接注射器的第二注水口14，第二注水口上设有可连接注射器的阀门；第二注水口与空腔连通。所述支撑气囊上设有充放气嘴，支撑气囊下部设有支撑足42，支撑气囊上还设有用于连接地钉的固定环或固定带。在有风的情况下，需连接地钉以保证海水处理装置不被吹翻。

一种充气式简易太阳能海水处理装置的使用方法，包括如下步骤：

1）向支撑气囊充气，使集热囊、蒸发盘、冷凝盘展开，此时支撑足也展开将支撑气囊撑起，使冷凝盘能够脱离地面或水面；本发明的太阳能海水处理装置可设于地面或海水中，设于海水中时，可使圆锥状的冷凝盘下部与海水接触以加强散热。

2）通过第一注水口向集热囊内注满干净的海水，观察阳光通过聚光体在凸台上的聚光情况，如聚光情况不理想，则用注射器向第二注水口注入或抽取干净的海水，使注射器对聚光体的形状进行微调，以调整聚光情况。集热囊所采用的柔性材料具有一定的延展性，通过注射器注入更多海水时，会迫使子腔体膨胀，聚光体的焦点等会有一定的变化，适当的调节可使聚光体在凸台上形成的光斑更加集中；

3）向蒸发腔注入海水，海水液面不超过凸台上端面，海水在阳光下蒸发并在冷凝盘上凝结形成淡水，并被收集至储水袋内；

4）使用完或需再次收集淡水时，从窗口向蒸发腔内注入大量海水以溶解或冲刷掉环状吸水体及蒸发盘上析出的盐，倒掉后重新向蒸发腔注入海水蒸发。环状吸水体及蒸发盘上析出的盐会影响海水的蒸发，使用一段时间后，倒掉蒸发腔内的高浓度海水并冲刷掉环状吸水体及蒸发盘上析出的盐，重新注入新鲜的海水，有利于提高蒸发速率。

值得说明的是，冷凝腔在使用一段时间后可能会滋生细菌，需要手动清洗，此时向蒸发腔内注入没过进气管和/或出气管上端的海水或淡水，使水进入到冷凝腔，重分震荡或揉搓清洗后，将脏水经储水袋排出即可。

实施例2

与实施例1类似，其区别之处在于，集热囊边缘上设置有一圈向上的折边或卷边，集热囊上表面通过管子与集水盒连通，这样在下雨时虽然没有阳光，但本装置也能收集淡水。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (10)

1.一种充气式简易太阳能海水处理装置，其特征在于，包括集热囊、蒸发盘、冷凝盘和支撑气囊；支撑气囊呈环状，集热囊、蒸发盘、冷凝盘固定于支撑气囊内，集热囊、蒸发盘、冷凝盘的边缘与支撑气囊密封连接；

所述集热囊内具有空腔，集热囊边缘设有用于向空腔内大量注水的第一注水口，第一注水口与空腔连通，空腔包括多个相连通的子腔体，每个子腔体的底部为凹面，顶部为凹面或平面，集热囊注满水后，子腔体内所存储的水构成一个能够汇聚太阳光的聚光体，聚光体为凸透镜或平凸透镜形状；

所述蒸发盘设于集热囊下方，蒸发盘上设有若干凸台，凸台上端面设有吸热涂层；每个凸台至少对应一个聚光体，聚光体的焦点落在凸台上；凸台周围包裹有环状吸水体；

所述冷凝盘设于蒸发盘下方，冷凝盘包括衬垫和固定在衬垫上、呈放射状排列的若干金属片；

所述蒸发盘和集热囊之间为蒸发腔；蒸发盘和冷凝盘之间为冷凝腔，蒸发腔和冷凝腔相连通，蒸发腔蒸发的水蒸气进入到冷凝腔被冷凝盘冷凝；支撑气囊侧壁设有带盖子的窗口，窗口与蒸发腔上部相连通；

所述蒸发盘上设有进气管和出气管，进气管和出气管均穿过蒸发盘并连通蒸发腔和冷凝腔；所述出气管内设有用于向冷凝腔输送空气的风扇。

2.根据权利要求1所述的充气式简易太阳能海水处理装置，其特征在于，所述进气管和出气管的上端高于凸台。

3.根据权利要求2所述的充气式简易太阳能海水处理装置，其特征在于，所述集热囊边缘设有用于向风扇供电的太阳能板或蓄电池。

4.根据权利要求1所述的充气式简易太阳能海水处理装置，其特征在于，所述冷凝盘展开后呈倒置的圆锥状或伞状，冷凝盘收起时将金属片聚拢或叠放。

5.根据权利要求1所述的充气式简易太阳能海水处理装置，其特征在于，所述衬垫、蒸发盘和集热囊均采用柔性材料，集热囊采用高透光性材料，蒸发盘采用不透光材料。

6.根据权利要求1所述的充气式简易太阳能海水处理装置，其特征在于，所述金属片呈三角形，衬垫上加工有若干孔位以使三角形金属片的底面露出。

7.根据权利要求6所述的充气式简易太阳能海水处理装置，其特征在于，所述金属片底部加工有散热条纹。

8.根据权利要求1所述的充气式简易太阳能海水处理装置，其特征在于，所述冷凝盘底部中心处设有引水管，引水管向外伸出与储水袋连接。

9.根据权利要求1所述的充气式简易太阳能海水处理装置，其特征在于，所述集热囊上还设有用于连接注射器的第二注水口，第二注水口与空腔连通，所述支撑气囊上设有充放气嘴，支撑气囊下部设有支撑足，支撑气囊上还设有用于连接地钉的固定环或固定带。

10.一种充气式简易太阳能海水处理装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、向支撑气囊充气，使集热囊、蒸发盘、冷凝盘展开；

步骤二、通过第一注水口向集热囊内注满干净的海水，观察阳光通过聚光体在凸台上的聚光情况，如聚光情况不理想，则用注射器向第二注水口注入或抽取干净的海水，使注射器对聚光体的形状进行微调，以调整聚光情况；

步骤三、向蒸发腔注入海水，海水液面不超过凸台上端面，海水在阳光下蒸发并在冷凝盘上凝结形成淡水，并被收集至储水袋内；

步骤四、使用完或需再次收集淡水时，从窗口向蒸发腔内注入大量海水以溶解或冲刷掉环状吸水体及蒸发盘上析出的盐，倒掉后重新向蒸发腔注入海水蒸发。

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