CN1220541C - 太阳能蒸水器 - Google Patents

Abstract

一种太阳能蒸水器(10)，包括一个封装组件(12)和一个蒸发组件(14)，它们飘浮在源水体上并且它们便于分拆和折叠以便存放或运输。封装组件包括覆盖收集贮水器(18)和内部飘浮环(16)的一个透明的圆锥形圆顶(20)。蒸发组件放置在内部飘浮环的中央。在工作时，日光照射使得水从蒸发组件中蒸发，然后由封装组件将水蒸气冷凝并收集。

Description

太阳能蒸水器

发明的领域

本发明涉及太阳能蒸水器，更具体地说，涉及一种便于运输和存放的便携式太阳能蒸水器。

发明的背景

现有的太阳能蒸水器通常包括一个笨重结构，这使得蒸水器不易运输和存放，或者是使结构复杂化而且增加其生产成本。此外，这些结构部件也易于降低太阳能蒸水器的可靠性，并增加了由于相对轻微的结构损坏致使蒸水器无法工作的可能性。另外，现有太阳能蒸水器具有复杂的未蒸馏水的加载机构或是其它结构，这使最后得到的蒸馏水被未蒸馏水污染的可能性增大了。

发明概要

本发明提供了一种太阳能蒸水器，具有简单的可充气结构，用于为人提供可再生的饮用水源。此外，本发明的蒸水器的结构使得蒸水器的制造相对便宜，无故障并且使用可靠，而且易于分拆和折叠以便存放和运输。

本发明具体体现在一台具有一个封装组件和一个蒸发组件的太阳能蒸水器中。封装组件有一个包围蒸发区域的内部漂浮隔板，一个包围该内部漂浮挡板、用于收集蒸馏水的收集贮水器，以及一个圆顶，该圆顶对于阳光照射基本上是透明的并且将收集贮水器、内部漂浮隔板和蒸发区域封装在内。蒸发组件位于蒸发区域中，有一个蒸发表面。从蒸发表面上蒸发的水在圆顶的内表面上冷凝并流入收集贮水器，成为蒸馏水。

本发明的另一特点是封装组件漂浮在未蒸馏的源水体上，蒸发组件包括一个漂浮隔离物和一个吸水绳部件，漂浮隔离物漂浮在源水上，基本上是扁平的，具有一个上表面和一个底表面。上表面对于底表面绝热并构成蒸发表面。吸水绳部件从上蒸发表面伸向底表面以将源水输送到蒸发表面上。照射在蒸发表面上的阳光使得水从蒸发表面上蒸发。吸水绳使得源水输送到上表面上以补充被蒸发的水。

在本发明的另一实施例中，太阳能蒸水器包括一个收集贮水器，一个隔板和一个封罩，收集贮水器收集蒸馏水而隔板将收集贮水器和蒸发区域分隔开，隔板具有第一壁表面，与蒸发区域中的未蒸馏源水接触，还有第二壁表面，与收集贮水器中的蒸馏水接触。隔板伸展得高于蒸发区域也高于收集贮水器，以防止在蒸发区域和收集贮水器之间的液体流动。封罩对于阳光照射基本上是透明的并将收集贮水器、隔板和蒸发区域封闭在内。封罩的结构使得使得源水从蒸发区域蒸发，在封罩的内表面上冷凝，流入收集贮水器。

通过对于优选实施例所作的以下说明，并配合相应附图即会明显看到本发明的其它特点和优点。这些实施例以例示的方式说明了本发明的原理。

附图简要说明

图1是根据本发明的一个圆锥形太阳能蒸水器的正视剖面图。

图2是图1所示太阳能蒸水器的俯视图，进一步表示了一个漂浮蒸发组件。

图3是根据本发明的另一实施例的俯视图，它具有多个附加的吸水孔的漂浮蒸发组件。

图4是根据本发明的一个太阳能蒸水器实施例的正视剖面图，它具有一个有着波纹状表面的可充气蒸发组件。

图5是根据本发明的一个太阳能蒸水器实施例的正视剖面图，表示有若干漂浮环、一个刚性的或是可充气的支承结构以及有着悬垂吸水部件的漂浮蒸发组件。

图6是根据本发明的一个太阳能蒸水器实施例的正视剖面图，包括收集雨水的集水槽，用于海洋或风浪水域作业的裙板和镇压物。

图7是根据本发明的一个圆锥形太阳能蒸水器实施例的正视剖面图，表示出两个可充气水池，它们供该蒸水器在陆上应用。

图8是根据本发明的一个圆锥形太阳能蒸水器实施例的正视剖面图，表示出一个一体化的可充气支承系统，用于在恶劣天气条件下或是在陆上应用时使蒸水器保持充气状态。

图9A一9D是根据本发明的一个圆锥形太阳能蒸水器实施例的正视剖面图，表示出一个外部刚性支承系统，供恶劣天气条件下使用或是在陆上应用。

优选实施例的详细说明

根据本发明提供了一种太阳能蒸水器，它包括一个封装组件，该封装组件具有一个包围着蒸发区域的内部漂浮隔板，一个包围内部漂浮隔板、用以收集蒸馏水的收集贮水器，一个对于阳光照射基本上透明并且将收集贮水器、内部漂浮隔板和蒸发区域封闭在内的圆顶；以及一个蒸发组件，该蒸发组件位于蒸发区域中，具有一个蒸发表面。

在本发明的一个优选实例中，封装组件构造为漂浮在源水体上；蒸发组件包括一个漂浮隔离物，该漂浮隔离物漂浮在源水上，它基本上是扁平的并且具有一个上表面和一个底表面，其中上表面对于底表面绝热并构成蒸发层，蒸发组件还包括一个吸水绳部件，从上蒸发表面伸向底表面以将源水输送到蒸发表面上。

根据本发明，还提供了一种太阳能蒸水器，它可选择地包括一个收集贮水器；一个将收集贮水器与蒸发区域隔离开的隔板，其中该隔板具有与蒸发区域中的源水接触的第一壁表面和与收集贮水器中的蒸馏水接触的第二壁表面，并且其中该隔板伸展得高于蒸发区域也高于收集贮水器，以防止有蒸发区域和收集贮水器之间的液体流动；一个对于阳光照射基本透明的封罩，它将收集贮水器、隔板和蒸发区域封闭在内，其中封罩的构造使得源水从蒸发区域中蒸发，并且在封罩的内表面上冷凝，流入收集贮水器。

如附图所示，本发明具体体现在太阳能蒸水器10，这种蒸水器具有简单的可充气结构，用于在日常生存或紧急情况下向人提供可再生蒸馏水源。这种蒸水器可用相当便宜的材料制造，并设计为漂浮在源水体上。

现在参见图1和图2，蒸水器10包括一个封装组件12，和一个蒸发组件14，它们易于分拆和折叠以便存放或运输。在工作时，阳光照射使得水从蒸发组件上蒸发，所得水蒸气随后由封装组件加以冷凝和收集。

封装组件12包括一个内部漂浮管或环16，一个集水槽或收集贮水器18，以及一个圆锥形圆顶20。该圆顶可用各种光学透明的柔软材料建造，例如这样一些材料的柔软薄膜：纯乙烯树脂(例如聚氯乙烯)、氨基甲酸乙酯、聚酯(例如聚乙烯对苯二甲酸盐酯)、聚酰胺、聚硅氧烷、聚烯化物(Polyalkylenes)(例如聚乙烯)、聚碳酸酯等等及它们的混合物(例如聚乙烯—尼龙)、它们的薄板等等，将圆顶制成圆锥形状使得阳光照射可穿过圆顶并加热吸水组件14。按照这里的定义，圆顶一词包括了各种形状，例如象图1所示圆锥形结构这样的形状，并且不限于半球状结构。

内部漂浮环是软薄膜构成的软圆环，包括有一个充气阀22，用于为该环充气，使封装组件的底部成形并提供结构强度，收集贮水器可以是一个软薄膜构成的囊，附着于内部飘浮环和圆锥形圆顶之间，使得收集器外部形成环，并与内部漂浮环相连。相应地，收集贮水器的水通过这个漂浮环和软薄膜而与源水隔离。

贮水器的软薄膜可通过任何适当的方法连接在内部漂浮环和圆锥形圆顶上，例如使用一种加热封接材料或类似封接材料，通过高频(RF)封接和音频焊接(Sonic Weld)等来形成在封装组件中的气密和水密封接。因此，当内部漂浮环漂浮在源水体上时，由于源水使得空气无法从内部漂浮环的中央排出，所以在封装组件中的空气就被密封在蒸水器10之内。贮水器可以靠在源水体水线表面或是伸到源水水线之下，并且在充满蒸馏水的情况下，因为它紧靠源水并被其冷却，可以进一步起到冷凝器的作用。

贮水器可包括一个排水阀或者是一个带有封盖或夹子的带盖出水口24，同样，带有可卸封盖26的吸水管25可通过密封孔接到圆锥形圆顶20上，密封孔位置在源水的水线之上。在圆顶内部与吸水管相对的可以是一根管子19，它向下伸到贮水器中，这根管子是柔韧易弯曲的，这样可避免在操作中或是在将蒸水器折叠起来以存放或运输时，戳破蒸水器10，圆顶包括一个位于圆顶的水线以上位置的可重新封闭的出水孔。为贮水器或圆顶作密封孔的适当设备可以是一种密封装置，比如说可以由Farmington，NewYork的KABARManufacturing Corp.购到的、部件号为CARMO3-802的那种密封装置。

蒸发组件14具有扁平圆盘形状，可通过一个适当装置—例如象Velcro这样的扣卡或是环形扣(未在图中示出)—与内部收集贮水器18的外侧相连，与源水相接触。吸水组件可由一个漂浮隔离物35构成，漂浮隔离物由适当材料，例如开孔或闭孔泡沫塑料制成，并且具有一个贯穿其中的孔28，在这一漂浮隔离物的上蒸发表面30和其底部表面32之间的良好热绝缘对于提高蒸发组件的效率来说，是特别有价值的。

如图3所示，蒸发组件14可包括额外的孔36以便将水分从源水输送到上蒸发表30。孔28和孔36可任其敞开，也可用适当的输送介质加以填充，这种介质有例如海绵材料，开孔氨基甲酸乙酯泡沫塑料，或是表现出具有吸水或毛细作用的其它材料，以将源水输送到上蒸发表面，上蒸发表面上覆以黑色吸水材料，例如毛毡、纤维毯、布或具有纤细纤维的其它类似材料。例如蒸发表面可覆以可从Dalton，Georgia的Bretlin Inc.购到的Crest黑毯(black carpet)。

此外，如图4所示，用软薄膜制成的可充气组件来构成蒸发吸水组件14’，该组件同样地将蒸发表面30与该蒸发组件在其上漂浮的源水隔离开。蒸发组件最好有着相对平的上表面30’，该上表面具有波纹表面特征，形成凹槽34以容纳原有的或被吸到蒸发表面的少量源水。

如图5所示，蒸发组件14”可用毡层37构成，毡层具有悬垂片38，用以与源水接触。这些悬垂片可使毡层更好地将源水吸到上蒸发表面30以便加热。漂浮隔离物可包括中心孔28，毡层可垂挂或下垂到这个孔中并和源水接触，以便更好地通过毡层将水输送到上蒸发表面。

在操作时使用者从包中将蒸水器的封装组件12和蒸发组件14’取出铺开。蒸发组件由使用者充气，预先润湿，并放置到源水表面上。使用者将内部漂浮环16充气，然后握住圆锥形圆顶20的顶部，将蒸水器封装组件放到蒸发组件上，为圆顶充气。封闭在蒸水器内的空气使圆顶保持充气状态，并且随着封闭在内的空气被加热以及水分的蒸发，圆顶会进一步膨胀，并由此而保持其圆锥形状。

如图5、图6、图8和图9所示，圆顶可选择性地包括刚性杆、可充气支承管62或是其它类似物体的结构部件，这些部件可放置在太阳能蒸水器内或是插入圆锥形圆顶20凹窝处以便确保圆锥形圆顶在发生空气泄漏的情况下不会瘪掉。如图5所示，可充气支承管62的一端置于圆锥形圆顶的最高点，而另一端则通过象扣卡或环形扣这类合适的装置固定在蒸发组件上。使用者用象扣卡或环形扣这类合适的装置使蒸发组件牢固连接到封装组件上，以防蒸发组件从蒸水器中漂走。使用者还要固定蒸水器，以防蒸水器从使用者的位置漂走或是在大风情况下倾覆。

参见图1和图4，蒸水器10在白天时间工作，阳光辐射穿过圆锥形圆顶20照射并加热蒸发表面30，随着射入的阳光使黑色的吸水材料上的水被晒热并蒸发。源水被吸到蒸发表面上，蒸发的水蒸气使得圆锥形圆顶内的空气达到饱和，部分水蒸气在圆顶40的内表面上凝结并在内表面上向下流入收集贮水器18。在一天结束时，或是在其它的适当时段，将蒸馏水从收集贮水器中取走。

可使用吸水管25直接将蒸馏水吸出收集贮水器18。换一种方法，也可通过将蒸发组件14从蒸水器10上拆下，将蒸馏水从阀或出水口24中倒出的方式，使蒸馏水从收集贮水器排放到容器中。当以这种方式从蒸水器中排出蒸馏水时，将封装组件12倾斜以使蒸馏水汇集在排水阀的阀头，然后将阀打开，将蒸馏水从收集贮水器排放到容器中。在取出蒸馏水后，可将蒸水器放回到水面上，留置过夜以便次日早早即可重新开始工作。也可将封装组件重新拆叠起来，并可将蒸发组件卷在封装组件上，打成一个相对较小的包裹，以便存放或运输。

制成一台蒸水器10，它具有高度约为76厘米(30英寸)的圆顶20和直径约为79厘米(31英寸)的吸水组件14。当漂浮在淡水湖上，直接暴露在阳光下时，依据天气条件，每天可生产约1.5-2.5升蒸馏水，该蒸水器的内部漂浮管16具有约为15.3厘米(6英寸)的半径，收集贮水器18具有约为20厘米(8英寸)的半圆形半径。蒸发组件由可充气装置所构成，该装置以0.6毫米(12密耳)厚的纯乙烯材料制成。圆顶的纯氨基甲酸乙酯材料具有约0.15毫米(6密耳)的厚度，尽管本发明的较为经济的(而耐用性也较差的)实施例可具有3密耳或更小的厚度。

太阳能蒸水器10”的另一实施例示于图6。其中所示的较图5更多的部件有助于在更不利的条件下提高太阳能蒸水器的效能。这些附加的部件可分别地，也可全部地包括在蒸水器中，这需根据众多的、要以本发明为依据的实际应用所提出的成本和要求而定。

封装部件12’可进一步包括一个雨水集水槽50以便在雨天收集雨水。雨水集水槽由软材料或薄膜的筒状圆环所构成，固定在圆锥形圆顶20上。在将雨水集水槽固定到圆锥形圆顶上时可使集水槽略为倾斜，以便使雨水靠集水槽的一边52集聚。集水槽还可包括一个排水管54或吸水管以便排空集水槽。

封装组件12’还可包括一个双管内部漂浮环16’以更好地将收集贮水器18中的蒸馏水与源水分隔开。该双管内部漂浮环由两个接在一起的可充气管构成。此外，管16’也可以具备象椭圆形状这样的非圆形状以提供这样的隔离。

封装组件12’可进一步包括裙板，即挡板56，以加强封装组件的密封性能及在波涛翻滚的水面上蒸水器10’的稳定性，裙板可以是由软薄膜或类似的材料所构成的软挡板，固定在内部漂浮环16’或收集贮水器18上。而且，裙板还可包括镇压物58，镇压物保持裙板56的圆筒形状，以免当蒸水器漂浮在波涛动荡的水面上时空气从圆顶20内逸出。

还可根据本发明对于太阳能排水器10’进行其它改进。例如管54可通过一个小集水斗加以连接，以便分别排空槽18和槽52。此外，收集贮水器可包括一个可充气环，使其对应于内部漂浮环而保持收集贮水器的形状。

另外，圆顶可以是一个半球形圆顶，具有压进圆顶、与之形成一体的Fresnel透镜，用以将进入的太阳光辐射集中到蒸发部件上，形成水分蒸发加剧的局部点。

如图7所示，对于陆上应用来说，可将太阳能蒸水器10’放在一个可充气浅池64或类似装置中，同样，也可将一个小盆或是可充气浅水池64’放在内部飘浮环16的中央，而使以合适尺寸制作的蒸发组件放置在小盆中。另外还有一个选择，将富含水分的材料，如树叶、青草或类似物品放在内部飘浮环16的中央，使材料中的水分含量蒸发。一台陆上应用蒸水器的效率会有所降低，原因是缺少在湖面或海面上蒸发时所具有的圆顶的外部冷却。

参见图8G和图9A-图9D，可提供外部支承系统以免太阳能蒸水器在极度恶劣的天气条件下瘪掉。这个支承系统可包括若干(比如3个)可充气管65，封接到圆顶20上(图8)，每个管都包括有一个充气阀66。此外还可以选择用适当的硬材料如玻璃纤维、塑料、竹子或类似的材料制作的刚性杆67(图9A-图9D)，通过恰当的装置，例如通过沿圆顶高度方向上设置的固定片68以及通过位于圆顶顶部的安装索孔72来固定到太阳能蒸水器的外部。利用适当的装置，例如带有安装索孔72的板70(图9D)，刚性杆的端部可固定到太阳能蒸水器的下部，固定片可为封接到圆顶上的软薄膜带(图9B)，当固定片用安装索孔予以强化，固定到圆顶上后，即可用绳索74(图9C)或是类似物品将其与刚性杆绑扎到一起。

上述内容参照了本发明的特定实施例，但本行业技术人员会认识到这些实施例仅供说明，在不偏离本发明原则的情况下可对这些实施例加以改动，本发明的范围由所附权利要求书加以限定。

Claims (26)

1.一种太阳能蒸水器，包括：

一个封装组件，它具有：

一个包围着蒸发区域的内部漂浮隔板，

一个包围着内部漂浮隔板的收集贮水器，用于收集蒸馏水，

一个圆顶，它对于阳光照射基本透明，并封入了收集贮水器、内部漂浮隔板和蒸发区域；以及

一个位于蒸发区域中并具有蒸发表面的蒸发组件。

2.如权利要求1所述的太阳能蒸水器，其中：

封装组件漂浮在源水体上；并且

蒸发组件包括：

一个漂浮在源水体上的漂浮隔离物，这一隔离物基本上是扁平的，具有一个上表面和一个底表面，其中上表面与底表面之间绝热，构成蒸发表面；

一个吸水绳部件，它从上蒸发表面伸向下表面以将源水输送到蒸发表面上。

3.如权利要求2所述的太阳能蒸水器，其中蒸发表面加工出波纹形状，形成凹槽以在蒸发表面上收集和积蓄源水。

4.如权利要求2所述的太阳能蒸水器，其中对蒸发表面覆盖以黑色毡层。

5.如权利要求4所述的太阳能蒸水器，其中黑色毡层为吸水材料并覆盖了蒸发表面。

6.如权利要求5所述的太阳能蒸水器，其中黑色毡层在漂浮隔离物的边缘向下垂挂以便接触到源水。

7.如权利要求5所述的太阳能蒸水器，其中漂浮隔离物包括至少一个位于漂浮物中心附近的孔，并且黑色毡层从漂浮物中心的孔中垂下以便接触到源水。

8.如权利要求2所述的太阳能蒸水器，其中漂浮隔离物为开孔或闭孔泡沫塑料。

9.如权利要求2所述的太阳能蒸水器，其中漂浮隔离物是可充气乙烯塑料囊而封装组件由氨基甲酸乙酯制成。

10.如权利要求1所述的太阳能蒸水器，其中圆顶为光学透明的薄膜所构成的圆锥形圆顶。

11.如权利要求1所述的太阳能蒸水器，其中内部漂浮隔板是软薄膜构成的可充气环形管。

12.如权利要求11所述的太阳能蒸水器，其中可充气环形管包括有一个充气阀。

13.如权利要求1所述的太阳能蒸水器，其中内部漂浮隔板由两个相连的可充气管子构成，用于将收集贮水器与蒸发区域分隔开。

14.如权利要求1所述的太阳能蒸水器，其中，当该太阳能蒸水器漂浮在源水体上时，收集贮水器位于水线的表面或以下。

15.如权利要求1所述的太阳能蒸水器，其中收集贮水器包括一个排水管，用于从收集贮水器中排出蒸馏水。

16.如权利要求1所述的太阳能蒸水器，其中圆顶包括一个位于圆顶的水线以上位置的可重新封闭的出水孔。

17.如权利要求1所述的太阳能蒸水器，进一步包括一个吸水管，用于从收集贮水器中吸取水。

18.如权利要求1所述的太阳能蒸水器，进一步包括由软薄膜环所构成的雨水集水槽，这个软薄膜环围绕圆顶的外表面伸展，形成一个集水槽。

19.如权利要求1所述的太阳能蒸水器，进一步包括固定在封装组件下面的裙板，用于海上作业，其中该裙板由软薄膜片所构成。

20.如权利要求19所述的太阳能蒸水器，进一步包括固定到裙板上的镇压物，用于使裙板保持圆筒形状，以免当蒸水器漂浮在波涛翻滚的水面上时，空气从圆顶内部逸出。

21.如权利要求1所述的太阳能蒸水器，其中封装组件用扣卡或环形扣固定到蒸发组件上。

22.如权利要求1所述的太阳能蒸水器，进一步包括一个支承杆，位于圆顶中心、在圆顶的顶部和蒸发组件之间，用于保持圆顶的形状。

23.如权利要求1所述的太阳能蒸水器，进一步包括若干可充气支承部件，它们被封接到圆顶，位于收集贮水器和圆顶的上部之间，用于保持圆顶的形状。

24.如权利要求1所述的太阳能蒸水器，进一步包括若干刚性杆，它们处于圆顶外部，通过适当装置固定到圆顶上。

25.如权利要求24所述的太阳能蒸水器，其中所述适当装置包括适于保持圆顶形状的固定片和安装索孔。

26.一种太阳能蒸水器，包括：

一个收集贮水器；

一个将收集贮水器与蒸发区域分隔开的隔板，其中该隔板具有与蒸发区域中的源水相接触的第一壁表面和与收集贮水器中的蒸馏水相接触的第二壁表面，并且其中该隔板伸展，高于蒸发区域也高于收集贮水器，以防止蒸发区域和收集贮水器之间的液体流通；

一个封罩，它对阳光照射基本透明，它将收集贮水器、隔板和蒸发区域封闭在内，其中该封罩的构造使得源水从蒸发区域蒸发，在封罩的内表面上冷凝，流入收集贮水器。

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