CN1158218C - 太阳能海水蒸发制水器 - Google Patents

Abstract

太阳能海水蒸发制水器的储水部分包括储水罐，罐的下方有节水浮子限位管与之相通，所述限位管与泵水室相连。蒸发室内一面设置加热板，其表面与半导体致冷块的放热表面紧密相接，另一面是透明玻璃窗。冷凝室中的冷凝翅片组成冷凝气道。本制水器的冷凝翅片翅间距离很小，相应地在导热基板上固定有刮水器。本制水器以太阳能为制水能源，利用半导体器件为致冷部件，又由于水汽冷凝温度的提高，使半导体致冷块两面温差大幅降低，因而可高效制水。

Description

太阳能海水蒸发制水器

技术领域

本发明涉及一种水处理设备，具体地说，涉及一种太阳能海水蒸发制水器。

背景技术

很多情况下，比如沿海地区、远离大陆的海岛以及长期海上作业的船只，设法保证人类生活、生产须臾不可离开之淡水的需求始终是困扰人类的难题。长期以来，人们采用离子交换方法处理海水，以获得淡水，终因其生产量有限，效率低下，且成本较高，直接影响了正常的需要。随着技术的发展及人类活动范围的扩大，进一步增大了对淡水的需求量，但同时也为人类从取之不尽的海水资源获取所需的淡水开辟了新途径。近年来，利用丰富的太阳能源制取淡水的技术已有令人瞩目的进展，特别是结合半导体技术的发展，已使这种方法日渐成熟。

中国实用新型专利CN 98 2 00378.1报道了一种利用太阳能从空气中收集水的技术。这是一种制水的装置，它用太阳能电池板接收太阳能，将其转换成电流和电压，经转换电路送至半导体致冷器件。该装置使用热管的致冷端与所述半导体器件的冷却面接触，与热管另一端接触的翅片被冷却后，便有空气中的水分凝结于翅片上，从而可实现水的收集。这种装置借助热管装置，致其成本提高，而且其中翅片间距较大，又使其凝水效率较低，难于满足实用所需。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制水效率高，特别是能充分利用海水资源的太阳能海水蒸发制水器。

为实现上述目的，本发明提供一种太阳能海水蒸发制水器，它包括：储水部分、蒸发室和冷凝室，其中所述储水部分包括储水罐，其特征在于，所述储水罐下方有节水浮子限位管与之相通，还有与所述限位管相连的泵水室；所述蒸发室内的一面设置加热板，该加热板的表面与半导体致冷块的放热表面紧密相接；所述蒸发室通过淋水管与储水部分相连，并通过风道与冷凝室相通；所述蒸发室的另一面是透明玻璃窗；所述冷凝室中的冷凝翅片组成冷凝气道，并通过冷凝导热基板与所述半导体块的致冷面相接；所述冷凝翅片的间隙小于1.5mm，相应地在冷凝导热基板上固定有刮水器；并由太阳能电池，二极管和蓄电池组构成半导体致冷块的供电电源。

本发明还提供一种太阳能海水蒸发制水器，它包括：储水部分、蒸发室和冷凝室，其中所述储水部分包括储水罐，其特征在于，所述储水罐下方有节水浮子限位管与之相通，还有与所述限位管相连的泵水室；所述蒸发室内的一面设置加热板，该加热板的表面与半导体致冷块的放热表面紧密相接；所述蒸发室通过淋水管与储水部分相连，并通过风道与冷凝室相通；所述蒸发室的另一面是透明玻璃窗；所述冷凝室中的冷凝翅片组成冷凝气道，并通过冷凝导热基板与所述半导体块的致冷面相接；所述冷凝翅片的间隙等于1.5mm，相应地在冷凝导热基板上固定有刮水器；并由太阳能电池，二极管和蓄电池组构成半导体致冷块的供电电源。

采用本发明的制水器，以太阳能为能源，利用海水这一丰富的制水资源，并利用半导体器件作为致冷部件，特别由于水汽冷凝温度被提高到85℃以上，并用待蒸发的海水冷却半导体器件的放热表面，可使半导体致冷块的致冷面与放热表面温差大幅降低，从而使致冷效率大幅提高。进而又由于缩小了冷凝翅片的翅间距离，并配合使用刮水器，这更进一步提高了凝水效率。如此构成的本海水蒸发制水器体积小，结构简单，制水成本及维护成本都很低，特别因其制水效率高，可连续制水，因而能够充分满足广泛的淡水需求。

附图说明

以下结合附图，通过对实施例的详细描述，将使本发明海水蒸发制水器的结构及其工作过程，以及优点愈为清晰，其中

图1是本发明一种实施例制水器的总体结构纵剖面示意图；

图2是沿图1中E-E线所取剖面示意图；

图3是沿图1中C-C线所取剖面示意图；

图4是沿图1中D-D线所取剖面示意图；

图5a和5b分别表示图1实施例中所用刮水器的纵剖面图和俯视图；

图6a表示图5a实施例中刮水器中的传动螺杆结构的示意图，图6b表示沿图6a中A-A线所取的剖面图；

图7是图1实施例制水器所用的制水控制电路图。

具体实施方式

参照图1至4，将海水引入蒸发器的储水罐1(见图3)，在自身重力作用下，储水罐1内的海水流向下方的节水浮子限位管2，再从该限位管2的侧孔流入泵水室3。随着泵水室内水面的升高，节水浮子4受海水浮力的作用，最终关闭节水阀门5。制水时，节水浮子4随泵水室水面下降，节水阀门5重新打开，储水罐内的海水流下；如此往复。

泵水室3内的海水被水泵6泵入输送软管7，然后被送到淋水管8(见图1)，海水沿淋水管8的出水槽均匀跌落到诲水加热板9的表面上。太阳光透过玻璃板10，使海水加热板9升温；海水加热板9在半导体致冷块11的放热面111作用下升温，升温后的海水加热板9将在其表面流动的海水加热蒸发。

最好将海水加热板9接收太阳光的一面涂黑，以便提高太阳能的吸收效率。

前述蒸发的海水蒸汽被轴流风扇12经风道13的风量孔14送入被安装在冷凝室15内的冷凝翅片16组成的冷凝气道(见图2)，然后通过冷凝室15的出风口17(见图3)，流入泵水室3，又经回风口18返回蒸发室19。

流经冷凝翅片16的潮湿空气中所含的热量被冷凝翅片16吸收，并通过冷凝导热基板20传给半导体致冷块11的致冷面112。在帕尔帖效应的作用下，半导体致冷块11将传给其致冷面112的热量传给所述放热面111，并通过海水加热板9传给沿海水加热板表面流动的海水。

本实施例中的海水加热板9由不锈钢制成。

流经冷凝翅片16的潮湿空气中所含的热量被冷凝翅16片吸收，使潮湿空气的温度降至露点以下，这时，空气中所含的水分便被析出，在冷凝翅片16的表面凝聚成水。

冷凝导热基板20紧贴在半导体致冷块11的致冷面112上，海水加热板9紧贴在半导体致冷块11的放热面111上。为保证它们之间接触面的良好导热性能，在这两对接触表面上涂覆导热硅脂。根据产品不同功率需要，冷凝导热基板20与海水加热板9之间放置一块或多块半导体致冷块11，两块基板之间的空隙填充发泡塑料21。具体地说，本实施例制水器中所用的致冷块选用4块TECI-12708型致冷块串接而成。两块基板用螺栓连接，再从右方嵌入壳体22中，并用螺钉固定。将淋水管8插入壳体22上的定位槽中(图4中的标号B所示)，连接输送软管7，再接水泵6。

将节水浮子4从上方装人节水浮子限位管2内，将储水罐1装入泵水室3。

将橡胶密封圈23嵌入壳体22上的密封圈槽(图1中的标号A所示)中，用螺钉将玻璃板10固定在壳体22上，使玻璃板10压紧密封圈23。为提高保温效果，可以采用双层玻璃。

冷凝导热基板20与冷凝翅片16由导热性能好的有色金属压铸而成，或由导热性能好的有色金属带材弯曲成型，对于后种情况，应采用软钎焊焊接在冷凝导热基板20上。具体地说，本实施例所述冷凝翅片16由铝合金制成。冷凝翅片16的表面喷涂比如聚四氟己烯等低表面能材料。为提高冷凝效率，本实施例将冷凝翅片16的翅间距离设计为不大于1.5mm；最好为1mm。这比现有半导体集水装置中所取冷凝翅片3mm的翅间距离小得多。为防止因此而引起在冷凝翅片16上的凝水积聚，进而造成冷凝气道被堵塞，甚至导致制水停止，本发明增设刮水器24，它可随时刮去冷凝翅片16上凝结的水滴。

采用有如此结构的制水器，可使本实施例在同等电功率与体积条件下，比采用3mm以上的翅间距的无增温集水装置的理论制水能力高出500％(即5倍)。

参照图5a和5b，给出本实施例制水器所用刮水器24的结构示意图。其中图5a表示所述刮水器的纵剖面图，图5b表示其俯视图。如图所示，所述刮水器总成由刮水刷25、运动滑块26、传动螺杆27和导向槽28组成。如此构成的刮水器总成通过导向槽28用螺钉安装在前述冷凝导热基板20上。具体地说，所述刮水器24包括运动滑块26和固定于其上的刮水刷25，运动滑块26套装在传动螺杆27上；还包括驱动传动螺杆27的伺服电机31；传动螺杆27的轴向两侧与运动滑块26之间分别装有传动珠29，传动珠29位于传动螺杆27上的螺纹内。

刮水刷25注塑成形，然后其上镀一层高表面能的金属膜，也可以由高表面能的金属丝(片)弯曲成型。它被套装在运动滑块26上；运动滑块26有两个轴向距离约0.5倍于螺距的传动珠29，它们分布于传动螺杆27相对的两侧。运动滑块26通过两个轴向运动导向孔安装在具有交错螺旋的传动螺杆27上。传动螺杆27安装在导向槽28两端的轴孔内，一端由限位钢片30限位，另一端与伺服电机31的转轴合而为一。安装在导向槽28上的伺服电机31直接驱动传动螺杆27。由于传动螺杆27具有交错的、螺距相同的左旋传动螺纹和右旋传动螺纹(见图6a)，传动螺杆27两端螺纹结束处约0.5倍于螺距的位置都有一个顺螺纹方向将两螺纹相连通的连接槽32(见图6a与图6b)。当传动珠29从左螺纹进入右螺纹时，两个传动珠29的相对螺旋角发生变化，这时，安装在弹簧止动片33一侧的传动珠27，就会在螺旋力的作用下顶起限位铆钉34，进入对面空位，从而适应相对螺旋角的变化。

于是，传动螺杆27的单向旋转，就能使运动滑块26带动刮水刷25在冷凝翅片16的翅间作直线往返运动，将附着在冷凝翅片16表面的结水刮下。被刮下的水滴经与接水槽连通的管道35，流入储水罐36。

本实施例制水器的供电电压为直流15V，额定功率30W。

以下参照图7说明刮水器的控制电路。它由延时电路I，逻辑电路II，功率放大电路III组成。所述延时电路I由电容C1，电阻R1、R2，时基集成电路IC1组成。延时电压信号经二极管D3送往上升沿J-K触发器IC2的CP1端。

经过一段时间的制水后，电容器C1完成充电并释放所存的电荷，当时基集成电路IC1的输出端3翻转而处于高电平时，产生一个高电平信号，触发上升沿J-K触发器IC2的CP1端，使上升沿J-K触发器IC2的Q1端处于高电平，这个高电平信号通过电阻R3到达功率三极管T1的基极，经该三极管转换为驱动刮水器伺服电机M1(即图5a中的电机31)的电流。

当刮水刷25回到原位时，遮断光电开关的光线，光电开关给出高电平信号，送往上升沿J-K触发器IC2的J1端、K1端，再经过反向器G1变成低电平信号，一路送至上升沿J-K触发器IC2的SD1端、RD1端，另一路经反向器G2变成高电平信号，被送往与门G3的A端。与门G3的B端信号来自上升沿J-K触发器IC2的Q1端。由于当刮水刷25回到原位的瞬间，上升沿J-K触发器IC2的Q1端处于高电平，所以与门G3的Y端产生高电平信号，经二极管D2触发上升沿J-K触发器IC2的CP1端，使处于高电平的上升沿J-K触发器IC2的Q1端翻转，成为低电平，于是功率三极管T1中断驱动刮水器伺服电机MI的电流。

图7中还示出本实施例制水器的供电电源IV，它由太阳能电池DC1，二极管D1和蓄电池组DC2构成。太阳能电池DC1在阳光作用下，产生电流，通过二极管D1给蓄电池组DC2充电，并给制水器供电。电路中的二极管D1起防止蓄电池组DC2电流反向流入太阳能电池，使蓄电池组DC2在蓄能的同时，还能平稳太阳能电池DC1的供电电压。

Claims (9)

1.一种太阳能海水蒸发制水器，它包括：储水部分、蒸发室和冷凝室，其中所述储水部分包括储水罐，其特征在于，所述储水罐下方有节水浮子限位管与之相通，还有与所述限位管相连的泵水室；所述蒸发室内的一面设置加热板，该加热板的表面与半导体致冷块的放热表面紧密相接；所述蒸发室通过淋水管与储水部分相连，并通过风道与冷凝室相通；所述蒸发室的另一面是透明玻璃窗；所述冷凝室中的冷凝翅片组成冷凝气道，并通过冷凝导热基板与所述半导体块的致冷面相接；所述冷凝翅片的间隙小于1.5mm，相应地在冷凝导热基板上固定有刮水器；并由太阳能电池，二极管和蓄电池组构成半导体致冷块的供电电源。

2.如权利要求1所述的太阳能海水蒸发制水器，其特征在于，所述冷凝翅片(16)的翅间距离为1mm。

3.如权利要求1或2所述的太阳能海水蒸发制水器，其特征在于，所述刮水器(24)包括运动滑块(26)和固定于其上的刮水刷(25)，运动滑块(26)套装在传动螺杆(27)上；还包括驱动传动螺杆(27)的伺服电机(31)；传动螺杆(27)的轴向两侧与运动滑块(26)之间分别装有传动珠(29)，传动珠(29)位于传动螺杆(27)上的螺纹内。

4.如权利要求3所述的太阳能海水蒸发制水器，其特征在于，所述传动螺杆(27)具有交错的、螺距相同的左旋传动螺纹和右旋传动螺纹。

5.如权利要求3所述的太阳能海水蒸发制水器，其特征在于，所述运动滑块(26)上两个传动珠(29)的轴向距离约0.5倍于螺距。

6.如权利要求1或2所述的太阳能海水蒸发制水器，其特征在于，所述半导体致冷块(11)的放热面(111)和致冷面(112)分别与海水加热板(9)和冷凝导热基板(20)的接触表面上涂敷导热硅脂。

7.如权利要求6所述的太阳能海水蒸发制水器，其特征在于，所述海水加热板(9)由不锈钢制成。

8.如权利要求1或2所述的太阳能海水蒸发制水器，其特征在于，所述冷凝翅片(16)由铝合金制成。

9.一种太阳能海水蒸发制水器，它包括：储水部分、蒸发室和冷凝室，其中所述储水部分包括储水罐，其特征在于，所述储水罐下方有节水浮子限位管与之相通，还有与所述限位管相连的泵水室；所述蒸发室内的一面设置加热板，该加热板的表面与半导体致冷块的放热表面紧密相接；所述蒸发室通过淋水管与储水部分相连，并通过风道与冷凝室相通；所述蒸发室的另一面是透明玻璃窗；所述冷凝室中的冷凝翅片组成冷凝气道，并通过冷凝导热基板与所述半导体块的致冷面相接；所述冷凝翅片的间隙等于1.5mm，相应地在冷凝导热基板上固定有刮水器；并由太阳能电池，二极管和蓄电池组构成半导体致冷块的供电电源。

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