CN117168184B - 大气水分冷凝收集装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大气水分冷凝收集装置，包括冷凝部件、制冷部件、外壳和收集部件。冷凝部件包括内部具有冷凝腔的冷凝器，冷凝器两端分别设有进气部和出口部。制冷部件包括罩体和风机，罩体和冷凝部件之间形成第一气流腔，风机用于使冷却气体向下流动，以对冷凝腔内的空气进行冷凝。外壳与制冷部件之间形成第二气流腔，第二气流腔与第一气流腔的两端相连通以形成供冷却气体流动的循环气流通道。收集部件设于冷凝部件的底部，用于收集从出口部排出的冷凝体。本发明通过冷却空气在第一气流腔和第二气流腔内循环流通，实现快速及时对冷凝腔内进行降温的目的，减小了对冷凝腔内部空间的占用，提高了冷凝水的收集效率。

Description

大气水分冷凝收集装置

技术领域

本发明涉及水分冷凝收集技术领域，尤其是涉及一种大气水分冷凝收集装置。

背景技术

通过冷凝的方式以获取空气中的水分，是干旱地区以及海岛上获取水分供应的重要途径，目前主要通过冷凝式空气水分获取器来完成这一任务。

而现有的冷凝式空气水分获取器是采用在冷凝容器内部放置一冰袋，当空气中的水汽遇到冰袋后能够发生冷凝作用，逐渐结成小水珠，小水珠汇聚在冷凝容器底部的收集腔内，以实现大气水分收集的目的。

但发明人在实际操作过程中发现上述结构的冷凝式空气水分获取器至少存在以下问题：冰袋占用冷凝容器内的空间比率较大，导致容器内部的冷凝空间受到限制，使得单次冷凝收集到的冷凝水量较少，而且冰袋的使用时间有限，需要多次更换冰袋，导致收集效率降低。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种大气水分冷凝收集装置，旨在解决上述技术问题。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种大气水分冷凝收集装置，包括：

冷凝部件，包括内部具有冷凝腔的冷凝器，所述冷凝器一端具有用于将外部空气引入所述冷凝腔的进气部，另一端具有出口部；

制冷部件，包括套设在所述冷凝部件外部的罩体以及设置在所述罩体顶部的风机，所述罩体和所述冷凝器之间形成第一气流腔，所述风机用于使冷却气体沿所述第一气流腔向下流动，以实现对所述冷凝腔内的空气进行冷凝；

外壳，套设在所述制冷部件外部，所述外壳与所述制冷部件之间形成第二气流腔，所述第二气流腔与所述第一气流腔的两端相连通以形成供所述冷却气体流动的循环气流通道；

收集部件，设于所述冷凝部件的底部，用于收集从所述出口部排出的冷凝体。

优选地，所述冷凝器的外周壁设有叶片，所述叶片沿所述冷凝器的轴向呈螺旋状设置；

所述冷凝部件还包括第一导流机构，所述第一导流机构包括与所述进气部连接的支撑架以及连接在所述支撑架上的第一导流件，所述第一导流件位于所述进气部的出口端，用于引导外部空气朝所述冷凝腔的侧壁流动。

优选地，所述冷凝腔呈锥形；

所述冷凝腔的内壁间隔分布多块侧板，所述侧板用于增大外部空气与所述冷凝腔内壁的接触面积。

优选地，所述进气部包括：

进气管，与所述冷凝腔连通；

加热件，环绕设置在所述进气管的外壁，用于加热进入所述进气管内的空气；

保护套，套设在所述加热件的外部。

优选地，所述制冷部件还包括：

冷却件，设置在所述罩体的两端，用于将热交换后的所述冷却气体进行冷却。

优选地，所述收集部件包括：

底座，设置在所述外壳的底部，所述底座内设有容纳空腔；

集液器，设置在所述容纳空腔内，所述集液器内设有与所述出口部相连通的集液腔；

排出机构，包括排气部和排液部，所述排气部设于所述底座与所述集液器之间，用于将所述集液腔内的气体排出，所述排液部设于所述集液器上，用于将所述集液腔内的冷凝水排出。

优选地，所述收集部件还包括第二导流机构，所述第二导流机构包括：

安装座，设置在所述集液器上；

第二导流件，设置在所述冷凝腔内，用于引导所述冷凝腔内的冷凝水和气体进入所述集液腔；

驱动机构，设置在所述安装座与所述第二导流件之间，用于驱动所述第二导流件转动。

优选地，所述集液器包括从外至内依次间隔设置的外筒、内筒以及排气管道，所述外筒和内筒之间形成所述集液腔，所述安装座套设在所述排气管道外部，所述排气部包括：

第一排气间隙，设置在所述内筒和所述安装座之间，所述安装座的侧壁设有第一排气孔；

第二排气间隙，设置在所述安装座和所述排气管道之间，所述排气管道的侧壁设有第二排气孔；

排气口，开设在所述底座底面，所述排气口与所述排气管道相连通。

优选地，所述排液部包括：

排液管道；一端连通所述集液腔，另一端延伸至所述收集部件外侧；

控制阀，设于所述排液管道上。

优选地，所述收集部件还包括：

冷冻机构，设置在所述集液器外侧，用于对所述集液器进行冷却，以使所述冷凝水在所述集液腔内凝结成冰；

加热机构，设置在所述集液器外侧，用于对所述集液器进行加热，以使所述集液腔内的冰块融化。

本发明具有的有益效果是：

本发明的大气水分冷凝收集装置，通过冷凝部件的进气部将大气中的空气引入冷凝腔内。驱动制冷部件上端的风机工作，使冷却空气沿着第一气流腔向下流动，同时冷却空气环绕在冷凝腔的外部，使冷凝腔内的温度降低，从而使空气在冷凝腔内冷却生成冷凝水。而经过热交换后的冷却空气从第一气流腔的底部排出并进入第二气流腔内进行冷却，之后通过风机再次进入第一气流腔内形成循环回路，实现冷却空气的重复利用，降低使用成本，且提高冷却效率。而冷凝腔内生成的冷凝水沿冷凝腔内壁向下流动，并经出口部排出至收集部内进行收集。因此，本申请的大气水分冷凝收集装置，在冷凝部件的外周侧设置循环气流通道，使冷却空气能够在循环气流通道内循环流通，以实现对冷凝腔内进行降温的目的，减小了对冷凝腔内部空间的占用，使冷凝腔内空间利用率实现最大化，提高了单次冷凝水的收集量，同时冷却气体能够在冷凝腔外部循环流动，实现快速及时降温的目的，提高了冷凝水的收集效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方案或现有技术中的技术方案，下面将对实施方案或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方案，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施方式的大气水分冷凝收集装置立体结构示意图；

图2为本发明实施方式的大气水分冷凝收集装置剖视图；

图3为本发明实施方式的大气水分冷凝收集装置立体结构示意图（隐藏外壳和底座）；

图4为图3另一角度立体结构示意图；

图5为本发明实施方式的大气水分冷凝收集装置中冷凝部件立体结构示意图；

图6为本发明实施方式的大气水分冷凝收集装置中冷凝部件立体结构示意图（隐藏进气部）；

图7为本发明实施方式的大气水分冷凝收集装置中冷凝部件的进气部立体结构示意图；

图8为本发明实施方式的大气水分冷凝收集装置中收集部件立体结构示意图；

图9为本发明实施方式的大气水分冷凝收集装置中收集部件的集液器与安装座的立体结构示意图。

上述附图标记：

10-冷凝部件；11-冷凝器；12-进气部；121-进气管；122-加热件；123-保护套；13-出口部；14-叶片；15-支撑架；16-第一导流件；17-侧板；

20-制冷部件；21-罩体；211-冷气出口；22-风机；23-第一气流腔；24-冷却件；

30-外壳；31-第二气流腔；

40-收集部件；41-底座；411-容纳空腔；42-集液器；421-集液腔；43-排气部；431-第一排气间隙；432-第二排气间隙；44-排液部；441-排液管道；442-控制阀；45-第二导流机构；451-安装座；452-第二导流件；453-驱动机构；46-冷冻机构；47-加热机构；48-隔热板。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

应注意到：相似的标号在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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。

请参见图1至图9所示，该大气水分冷凝收集装置包括冷凝部件10、制冷部件20、外壳30以及收集部件40。

冷凝部件10包括内部具有冷凝腔的冷凝器11，冷凝器11一端具有用于将外部空气引入冷凝腔的进气部12，另一端具有出口部13。

制冷部件20包括套设在冷凝部件10外部的罩体21以及设置在罩体21顶部的风机22，罩体21和冷凝器11之间形成第一气流腔23，风机22用于使冷却气体沿第一气流腔23向下流动，以实现对冷凝腔内的空气进行冷凝。

外壳30套设在制冷部件20外部，外壳30与制冷部件20之间形成第二气流腔31，第二气流腔31与第一气流腔23的两端相连通以形成供冷却气体流动的循环气流通道。

收集部件40设于冷凝部件10的底部，用于收集从出口部13排出的冷凝体，冷凝体包括气体以及冷凝水。

本实施例中，该大气水分冷凝收集装置可以应用于水资源比较缺乏的地区，例如干旱的沙漠中。通过冷凝部件10的进气部12将大气中的空气引入冷凝腔内。驱动制冷部件20上端的风机22工作，使冷却空气沿着第一气流腔23向下流动，同时冷却空气环绕在冷凝腔的外部，使冷凝腔内的温度降低，从而使空气在冷凝腔内冷却生成冷凝水。而经过热交换后的冷却空气从第一气流腔23的底部排出并进入第二气流腔31内进行冷却，之后通过风机22再次进入第一气流腔23内形成循环回路，实现冷却空气的重复利用，降低使用成本，且提高冷却效率。而冷凝腔内生成的冷凝水沿冷凝腔内壁向下流动，并经出口部13排出至收集部件40内进行收集。因此，本申请的大气水分冷凝收集装置，在冷凝部件10的外周侧设置循环气流通道，使冷却空气能够在循环气流通道内循环流通，以实现对冷凝腔内进行降温的目的，减小了对冷凝腔内部空间的占用，使冷凝腔内空间利用率实现最大化，提高了单次冷凝水的收集量，同时冷却气体能够在冷凝腔外部循环流动，实现快速及时降温的目的，提高了冷凝水的收集效率。

请参见图5和图6，在本申请的一些实施例中，冷凝器11与进气部12转动连接，在冷凝器11的外周壁设有叶片14，叶片14沿冷凝器11的轴向呈螺旋状设置，叶片14可以间隔设置多片。当制冷部件20顶部的风机22工作时，能够吹动叶片14，进而带动冷凝器11转动，冷凝器11在旋转时产生离心力，使冷凝器11内壁产生的冷凝水在离心力和重力的作用下向下运动，经出口部13流入收集部件40内。

冷凝部件10还包括第一导流机构，第一导流机构包括与进气部12连接的支撑架15以及连接在支撑架15上的第一导流件16，第一导流件16位于进气部12的出口端，用于引导外部空气朝冷凝腔的侧壁流动。

请参见图7，支撑架15包括底板和连接杆，连接杆一端可以通过卡环固定在进气部12，另一端与底板固定，第一导流件16可包括多个环绕连接杆设置的导流板，多个导流板均由连接杆朝冷凝腔内壁延伸设置，导流板的横截面呈弧形。当冷凝器11旋转时，冷凝腔的内外产生压强差，从而将外部空气吸入，外部空气经进气部12后，沿第一导流件16向冷凝腔的内壁流动。

进一步地，冷凝腔呈由下往下逐渐增大的锥形，使得冷凝水在离心力作用下会沿冷凝腔内壁向下运动。

为增大外部空气与冷凝腔内壁的接触面积，在冷凝腔的内壁间隔分布多块侧板17。

请继续参见图7，进气部12包括进气管121、加热件122和保护套123。进气管121连接在冷凝器11的顶部并与冷凝腔连通，以将外部空气引入冷凝腔内。加热件122可为环绕设置在进气管121的外壁的加热丝，用于加热进入进气管121内的空气，以使空气中的水分雾化。需要说明的是，为避免空气内的水蒸气蒸发，只需对进气管121内的空气进行轻微加热即可。保护套123套设在加热件122的外部，保护套123可采用隔热保护套，以避免加热件122工作时对使用者造成伤害。

请参见图5和图6，在本申请的一些实施例中，出口部13可以是设置在冷凝器11侧壁底端的多个通孔，多个通孔环绕冷凝器11的侧壁间隔设置。

在本申请的一些实施例中，罩体21可呈圆锥形，其内设有用于容纳冷凝部件10的容纳空腔，进气部12的一端穿过罩体21顶面延伸至罩体21外侧，罩体21的底面设有多个用于将第一气流腔23与第二气流腔31连通的冷气出口211。

在本申请的一些实施例中，制冷部件20还包括冷却件24，冷却件24可以设置在罩体21的顶部以及底部，用于将热交换后的冷却气体进行冷却，以使再次进入第一气流腔23内有冷却气体能够达到预设温度值。通过设置冷却件24能够及时对冷却空气进行降温处理，实现冷却空气的循环使用。

请参见图8，在本申请的一些实施例中，收集部件40包括底座41、集液器42和排出机构。底座41设置在外壳30的底部，其为内部具有容纳空腔411且一端为敞口的壳体。集液器42设置在容纳空腔411内，集液器42内设有与出口部13相连通的集液腔421，能够对冷凝器11内排出的冷凝水进行收集。排出机构包括排气部43和排液部44，排气部43设于底座41与集液器42之间，用于将进入集液腔421内的气体排出，排液部44设于集液器42上，用于将集液腔421内的冷凝水排出。

进一步地，在本申请的一些实施例中，收集部件40还包括第二导流机构45。第二导流机构45主要用于引导冷凝腔内的冷凝水及气体进入集液腔421内。具体地，请参见图8，第二导流机构45包括安装座451、第二导流件452以及驱动机构453。安装座451用于为第二导流件452和驱动机构453提供支撑，其可固设于集液器42上。第二导流件452设置在冷凝腔的底部，用于引导冷凝腔内的冷凝水和气体进入集液腔421，第二导流件452可包括支座以及多个环绕支座设置有导流板，多个导流板均由支座朝集液腔421内壁延伸设置，导流板的横截面呈弧形。驱动机构453可为齿轮驱动机构，其设置在安装座451与第二导流件452之间，用于驱动第二导流件452转动。

需要说明的是，第二导流件452的转动方向与冷凝器11的转动方向相反，这样当驱动机构453驱动第二导流件452旋转时，能够将冷凝腔底部残余的冷凝水朝甩至出口部13，同时第二导流件452在高速旋转过程中还能够将冷凝腔内的空气排出，使冷凝腔内形成负压，从而加速外部空气从进气部12吸入冷凝腔内。

进一步地，在本申请的一些实施例中，如图8所示，集液器42包括从外至内依次间隔设置的外筒、内筒以及排气管道，外筒和内筒顶部均为敞口，外筒和内筒之间形成集液腔421，安装座451套设在排气管道外部，排气部43包括第一排气间隙431、第二排气间隙432以及排气口。第一排气间隙431设置在内筒和安装座451之间，安装座451的侧壁设有第一排气孔，第二排气间隙432设置在安装座451和排气管道之间，排气管道的侧壁设有第二排气孔，排气口开设在底座41的底面，排气口与排气管道相连通，这样进入集液腔421内的气体从内筒顶部进入第一排气间隙431后，经第一排气孔进入第二排气间隙432内，然后经第二排气孔后通过排气管道和排气口排出。该结构中既能够实现集液器42的排气需求，又减小了安装座451的占用空间，使装置整体结构更加紧凑。

在本申请的一些实施例中，排液部44可包括排液管道441和控制阀442。排液管道441一端连通集液腔421，另一端延伸至收集部件40外侧，控制阀442设于排液管道441上，用于控制集液腔421内的冷凝水排出。

请参见图4，在本申请的一些实施例中，收集部件40还可包括冷冻机构46和加热机构47。冷冻机构46设置在集液器42外侧，用于对集液器42进行冷却，以使冷凝水在集液腔421内凝结成冰，这样能够防止收集在集液腔421内的冷凝水蒸发又回到冷凝腔内。加热机构47设置在集液器42外侧，用于对集液器42进行加热，使集液腔421内的冰块融化以便排出。

具体地，冷冻机构46可以是多组间隔分布在集液器42底部的制冷片，加热机构47可以是与制冷片交错设置的加热丝，这样能够使集液腔421内的冷凝水被快速、均匀地冷却或加热。

在本申请的一些实施例中，收集部件40还包括隔热板48，隔热板48设置在冷冻机构46与底座41之间。隔热板48的设置能够降低冷冻机构46表面的温度，提高冷却效果。

进一步地，该大气水分冷凝收集装置还可以包括太阳能电池组件，用于为该装置提供电能。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种大气水分冷凝收集装置，其特征在于，包括：

冷凝部件（10），包括内部具有冷凝腔的冷凝器（11），所述冷凝器（11）一端具有用于将外部空气引入所述冷凝腔的进气部（12），另一端具有出口部（13），所述冷凝器（11）的外周壁设有叶片（14），所述叶片（14）沿所述冷凝器（11）的轴向呈螺旋状设置；

所述冷凝部件（10）还包括第一导流机构，所述第一导流机构包括与所述进气部（12）连接的支撑架（15）以及连接在所述支撑架（15）上的第一导流件（16），所述第一导流件（16）位于所述进气部（12）的出口端，用于引导外部空气朝所述冷凝腔的侧壁流动；

制冷部件（20），包括套设在所述冷凝部件（10）外部的罩体（21）以及设置在所述罩体（21）顶部的风机（22），所述罩体（21）和所述冷凝器（11）之间形成第一气流腔（23），所述风机（22）用于使冷却气体沿所述第一气流腔（23）向下流动，以实现对所述冷凝腔内的空气进行冷凝，所述制冷部件（20）还包括设置在所述罩体（21）的两端的冷却件（24），所述冷却件（24）用于将热交换后的所述冷却气体进行冷却；

外壳（30），套设在所述制冷部件（20）外部，所述外壳（30）与所述制冷部件（20）之间形成第二气流腔（31），所述第二气流腔（31）与所述第一气流腔（23）的两端相连通以形成供所述冷却气体流动的循环气流通道；

收集部件（40），设于所述冷凝部件（10）的底部，用于收集从所述出口部（13）排出的冷凝体，所述收集部件（40）包括底座（41）、集液器（42）和排出机构，所述底座（41）设置在所述外壳（30）的底部，所述底座（41）内设有容纳空腔（411），所述集液器（42）设置在所述容纳空腔（411）内，所述集液器（42）内设有与所述出口部（13）相连通的集液腔（421），所述排出机构包括排气部（43）和排液部（44），所述排气部（43）设于所述底座（41）与所述集液器（42）之间，用于将所述集液腔（421）内的气体排出，所述排液部（44）设于所述集液器（42）上，用于将所述集液腔（421）内的冷凝水排出；

所述收集部件（40）还包括第二导流机构（45），所述第二导流机构（45）包括安装座（451）、第二导流件（452）、驱动机构（453），所述安装座（451）设置在所述集液器（42）上，所述第二导流件（452）设置在所述冷凝腔内，用于引导所述冷凝腔内的冷凝水和气体进入所述集液腔（421），所述驱动机构（453）设置在所述安装座（451）与所述第二导流件（452）之间，用于驱动所述第二导流件（452）转动；

所述集液器（42）包括从外至内依次间隔设置的外筒、内筒以及排气管道，所述外筒和内筒之间形成所述集液腔（421），所述安装座（451）套设在所述排气管道外部，所述排气部（43）包括第一排气间隙（431）、第二排气间隙（432）和排气口，所述第一排气间隙（431）设置在所述内筒和所述安装座（451）之间，所述安装座（451）的侧壁设有第一排气孔，所述第二排气间隙（432）设置在所述安装座（451）和所述排气管道之间，所述排气管道的侧壁设有第二排气孔，所述排气口开设在所述底座（41）底面，所述排气口与所述排气管道相连通。

2.根据权利要求1所述的大气水分冷凝收集装置，其特征在于，所述冷凝腔呈锥形；

所述冷凝腔的内壁间隔分布多块侧板（17），所述侧板（17）用于增大外部空气与所述冷凝腔内壁的接触面积。

3.根据权利要求1所述的大气水分冷凝收集装置，其特征在于，所述进气部（12）包括：

进气管（121），与所述冷凝腔连通；

加热件（122），环绕设置在所述进气管（121）的外壁，用于加热进入所述进气管（121）内的空气；

保护套（123），套设在所述加热件（122）的外部。

4.根据权利要求1所述的大气水分冷凝收集装置，其特征在于，所述排液部（44）包括：

排液管道（441），一端连通所述集液腔（421），另一端延伸至所述收集部件（40）外侧；

控制阀（442），设于所述排液管道（441）上。

5.根据权利要求1所述的大气水分冷凝收集装置，其特征在于，所述收集部件（40）还包括：

冷冻机构（46），设置在所述集液器（42）外侧，用于对所述集液器（42）进行冷却，以使所述冷凝水在所述集液腔（421）内凝结成冰；

加热机构（47），设置在所述集液器（42）外侧，用于对所述集液器（42）进行加热，以使所述集液腔（421）内的冰块融化。