CN115385410A - 便携高效的充气式太阳能海水处理装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于海水淡化设备技术领域，涉及一种便携高效的充气式太阳能海水处理装置及其使用方法；包括集热囊、蒸发盘和支撑气囊；集热囊和蒸发盘固定于支撑气囊内，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，聚光体的焦点落在凸台上，蒸发盘外侧底部设有冷凝装置；本发明作为一种便携性更好，更加高效的太阳能海水处理装置，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，方便携带，重量轻，成本低。

Description

便携高效的充气式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，具体涉及一种便携高效的充气式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。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。

专利号为2019102086550，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方便收纳和携带，处理海水效率高，出淡水速度快，成本低，维护方便的海水处理装置。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种便携高效的充气式太阳能海水处理装置，包括集热囊、蒸发盘和支撑气囊；支撑气囊呈环状，集热囊和蒸发盘固定于支撑气囊内，且集热囊、蒸发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；

蒸发盘外侧底部设有冷凝装置，冷凝装置包括螺旋盘绕的弹性螺旋管；弹性螺旋管一端为进气端，另一端为出气端；

所述蒸发盘和集热囊之间为蒸发腔；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与弹性螺旋管连通，其中，进气管和弹性螺旋管的进气端连通，出气管和弹性螺旋管的出气端连通，蒸发腔蒸发的水蒸气进入到冷凝装置被冷凝为淡水；进气管和出气管的上端高于凸台。

优选的是，所述支撑气囊侧壁设有带盖子的开口，开口与蒸发腔上部相连通。

优选的是，所述冷凝装置包括一个弹性螺旋管，弹性螺旋管外端为进气端，内端为出气端，进气管和弹性螺旋管的进气端直接连通，出气管和弹性螺旋管的出气端通过软管连通。

优选的是，所述弹性螺旋管包括两个螺旋盘绕的弹性螺旋管，两套弹性螺旋管的内端相连且呈螺旋状相互嵌套设置，一套弹性螺旋管的外端作为进气端，另一套弹性螺旋管的外端作为出气端。

优选的是，所述出气管内设有用于向冷凝装置输送空气的风扇。

优选的是，所述支撑气囊或集热囊上设有用于向风扇供电的太阳能板或蓄电池。

优选的是，所述冷凝装置中部设有与弹性螺旋管相连通的集水盒，支撑气囊展开后，集水盒的重量将螺旋盘绕、呈平面布置的弹性螺旋管拉伸成倒置的圆锥状。

优选的是，所述集热囊采用高透光性柔性材料，蒸发盘采用不透光柔性材料。

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，支撑足的长度不小于集水盒充满水状态下冷凝装置的拉伸长度；支撑气囊上还设有用于连接地钉的固定环或固定带。

一种便携高效的充气式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、支撑足展开，冷凝装置拉伸；

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装置上凝结形成淡水，然后被收集至集水盒内；

4)使用完或需再次收集淡水时，从开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，倒掉后再重新投入使用。

本发明的便携高效的充气式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、冷凝盘可方便的收纳，方便携带，重量轻，成本低，可用于荒岛生活、海上救生应急备用装置、制备深海养殖的生活用水等，用途广泛，实用性强。

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)冷凝装置采用弹性螺旋管，弹性螺旋管在不使用时可收纳为平面状，在使用时，由于集水盒的重力作用，将弹性螺旋管呈圆锥状拉开，这不仅有利于弹性螺旋管散热，同时还能降低重心，增加装置的稳定性；另外，由于集水盒内收集的水越多，重量越大，对于弹性螺旋管的拉伸越明显，有经验的人仅凭弹性螺旋管的拉伸程度就能判断集水盒内收集水的多少，而不必俯身观察集水盒，更加方便。

4)蒸发腔和冷凝装置分隔设置，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，不容易污染到冷凝装置。

5)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。

6)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。

附图说明

图1为一种便携高效的充气式太阳能海水处理装置的整体结构示意图。

图2为另一种便携高效的充气式太阳能海水处理装置的整体结构示意图。

图中标号为：1-集热囊，2-蒸发盘，3-支撑气囊，4-第一注水口，5-子腔体，6-凸台，7-环状吸水体，8-弹性螺旋管，9-蒸发腔，10-进气管，11-出气管，12-开口，13-软管，14-风扇，15-集水盒，16-第二注水口，17-支撑足，18-折边，19-管子。

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。

实施例1

如图1所示，一种便携高效的充气式太阳能海水处理装置，包括集热囊1、蒸发盘2和支撑气囊3；支撑气囊呈环状，集热囊和蒸发盘固定于支撑气囊内，且集热囊、蒸发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。

所述集热囊采用柔性透明材料(如pvc)，其内具有空腔，集热囊边缘设有用于向空腔内大量注水的第一注水口4，第一注水口与空腔连通，空腔包括多个相连通的子腔体5，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6，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7；

蒸发盘外侧底部设有冷凝装置，冷凝装置包括螺旋盘绕的弹性螺旋管8；弹性螺旋管一端为进气端，另一端为出气端；由于冷凝装置处于蒸发盘下方，蒸发盘不透光，圆锥状拉伸的冷凝装置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。

所述蒸发盘和集热囊之间为蒸发腔9；所述蒸发盘上设有进气管10和出气管11，进气管和出气管均穿过蒸发盘与弹性螺旋管连通，其中，进气管和弹性螺旋管的进气端连通，出气管和弹性螺旋管的出气端连通，蒸发腔蒸发的水蒸气进入到冷凝装置被冷凝为淡水；进气管和出气管的上端高于凸台。

所述支撑气囊侧壁设有带盖子的开口12，开口与蒸发腔上部相连通。

所述冷凝装置包括一个蚊香状的弹性螺旋管，弹性螺旋管外端为进气端，内端为出气端，进气管和弹性螺旋管的进气端直接连通，出气管和弹性螺旋管的出气端通过软管13连通。螺旋状的弹性螺旋管由于表面积较大，又不受阳光直射，且弹性螺旋管撑开后环境空气可从期间穿过，加强散热，形成冷却；弹性螺旋管自身温度必然会低于蒸汽温度，故可容易的形成冷凝。

所述出气管内设有用于向冷凝装置输送空气的风扇14。

所述支撑气囊或集热囊上设有用于向风扇供电的太阳能板或蓄电池。

所述冷凝装置中部设有与弹性螺旋管相连通的集水盒15，支撑气囊展开后，集水盒的重量将螺旋盘绕、呈平面布置的弹性螺旋管拉伸成倒置的圆锥状。

所述集热囊采用高透光性材料，蒸发盘采用不透光材料。由于本装置在收纳时整体呈盘状，集热囊和蒸发盘可采用硬质材料，也可采用柔性材料。

所述集热囊上还设有用于连接注射器的第二注水口16，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17，支撑足的长度不小于集水盒充满水状态下冷凝装置的拉伸长度；支撑气囊上还设有用于连接地钉的固定环或固定带。

实施例2

一种便携高效的充气式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、支撑足展开，冷凝装置拉伸；此时支撑足也展开将支撑气囊撑起，使弹性螺旋管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，可使圆锥状的弹性螺旋管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装置上凝结形成淡水，然后被收集至集水盒内；

4)使用完或需再次收集淡水时，从开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，倒掉后再重新投入使用。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。海水虽然很咸，但盐浓度并不高，远未达到饱和，例如，饱和氯化钠溶液的浓度约30％，而海水中氯化钠溶液的浓度约为3.5％，所以用新鲜海水冲刷，一些容易刷下的盐颗粒在晃动或刷子作用下被刷下，一部分附着紧密、较难刷下的盐，也会被重新溶解在海水中，从而完成清洁。

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，充分震荡或揉搓清洗后，将脏水经储水袋排出即可。

实施例3

如图2所示，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18或卷边，集热囊上表面通过管子19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。

实施例4

与实施例1类似，其区别之处在于，所述弹性螺旋管包括两个螺旋盘绕的弹性螺旋管，两套弹性螺旋管的内端相连且呈螺旋状相互嵌套设置，一套弹性螺旋管的外端作为进气端，另一套弹性螺旋管的外端作为出气端。

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)

1.一种便携高效的充气式太阳能海水处理装置，其特征在于，包括集热囊、蒸发盘和支撑气囊；支撑气囊呈环状，集热囊和蒸发盘固定于支撑气囊内，且集热囊、蒸发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；

蒸发盘外侧底部设有冷凝装置，冷凝装置包括螺旋盘绕的弹性螺旋管；弹性螺旋管一端为进气端，另一端为出气端；

所述蒸发盘和集热囊之间为蒸发腔；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与弹性螺旋管连通，其中，进气管和弹性螺旋管的进气端连通，出气管和弹性螺旋管的出气端连通，蒸发腔蒸发的水蒸气进入到冷凝装置被冷凝为淡水；进气管和出气管的上端高于凸台。

2.根据权利要求1所述的便携高效的充气式太阳能海水处理装置，其特征在于，所述支撑气囊侧壁设有带盖子的开口，开口与蒸发腔上部相连通。

3.根据权利要求1所述的便携高效的充气式太阳能海水处理装置，其特征在于，所述冷凝装置包括一个弹性螺旋管，弹性螺旋管外端为进气端，内端为出气端，进气管和弹性螺旋管的进气端直接连通，出气管和弹性螺旋管的出气端通过软管连通。

4.根据权利要求1所述的便携高效的充气式太阳能海水处理装置，其特征在于，所述弹性螺旋管包括两个螺旋盘绕的弹性螺旋管，两套弹性螺旋管的内端相连且呈螺旋状相互嵌套设置，一套弹性螺旋管的外端作为进气端，另一套弹性螺旋管的外端作为出气端。

5.根据权利要求2所述的便携高效的充气式太阳能海水处理装置，其特征在于，所述出气管内设有用于向冷凝装置输送空气的风扇。

6.根据权利要求1所述的便携高效的充气式太阳能海水处理装置，其特征在于，所述支撑气囊或集热囊上设有用于向风扇供电的太阳能板或蓄电池。

7.根据权利要求1所述的便携高效的充气式太阳能海水处理装置，其特征在于，所述冷凝装置中部设有与弹性螺旋管相连通的集水盒，支撑气囊展开后，集水盒的重量将螺旋盘绕、呈平面布置的弹性螺旋管拉伸成倒置的圆锥状。

8.根据权利要求1所述的便携高效的充气式太阳能海水处理装置，其特征在于，所述集热囊采用高透光材料，蒸发盘采用不透光材料。

9.根据权利要求1所述的便携高效的充气式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，支撑足的长度不小于集水盒充满水状态下冷凝装置的拉伸长度；支撑气囊上还设有用于连接地钉的固定环或固定带。

10.一种便携高效的充气式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：

1)向支撑气囊充气，使集热囊、蒸发盘、支撑足展开，冷凝装置拉伸；

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装置上凝结形成淡水，然后被收集至集水盒内；

4)使用完或需再次收集淡水时，从开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，倒掉后再重新投入使用。

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