CN209384321U

CN209384321U - 一种半导体制冷片空气集水装置

Info

Publication number: CN209384321U
Application number: CN201821985638.5U
Authority: CN
Inventors: 刘世良; 刘芳; 郭衍杰; 殷晨阳; 赵鸿旭; 黄淑萍
Original assignee: Inner Mongolia University of Science and Technology
Current assignee: Inner Mongolia University of Science and Technology
Priority date: 2018-11-29
Filing date: 2018-11-29
Publication date: 2019-09-13
Anticipated expiration: 2028-11-29

Abstract

本实用新型公开了一种半导体制冷片空气集水装置，包括罐体、活性炭网、进气风扇、导流管、排气风机、半导体制冷片、冷端循环管路、热端循环管路；本装置利用半导体制冷片产生的冷、热能从空气中取水，其中半导体制冷片产生的冷能给制冷室提供冷能，用产生的热能给雾化室提供热能，同时对热端进行散热，进而保证冷端的制冷效果；通过导流管将空气向制冷室四周的侧壁导流，使其靠近制冷室四周的侧壁流动，整个制冷室四周的侧壁充分利用，提高了冷凝效率；进而提高了取水的速度；此外，经过活性炭网的初次过滤和过滤滤芯的二次过滤使取得的水也较为洁净。

Description

一种半导体制冷片空气集水装置

技术领域

本实用新型涉及集水装置，具体涉及一种半导体制冷片空气集水装置。

背景技术

水是生命之源，是人类生存所必须的基本物质，据调查，目前世界上已有100个国家缺水，26个国家严重缺水(包括中国)，40％的人口遭受缺水之苦。

从某种意义上来说，空气中含取之不尽的“水”，在自然界中，空气中的水分子有三种形态：液态、固态、气态，它们在地心引力、太阳能辐射能、大气流等自然现象的作用下，不断地相互转换，大气是水资源转换的主要媒介，空气中含有大量的水分子，在海洋性气候地区每立方米空气中含水120克，在内陆性气候地区也含有40克。事实上，即使在严重缺水的沙漠地区，其相对湿度也是其它地区的20％(正午)到90％(凌晨)。

空气取水成为获取淡水资源的新途径。空气取水技术目前可分为两种：一是直接式取水，包括有“集雾器”(聚雾取水法)利用仿生原理采用亲水与憎水材料收集水珠的方法；吸附剂吸附式采集水等。二是间接式取水，利用温差把空气中的湿空气变成冷凝水收集起来，其中最常的就是制冷结露的方法，冷却湿空气，使其达到露点以下从而制取冷凝水。直接式取水法均存在腐蚀性、寿命短、有污染、速度慢等缺点；而间接式取水法则存在耗能大、成本高、重量大等缺点。半导体制冷也被称为热电制冷技术，是近些年来在国际上发展比较迅速的一项高新技术，这种技术的主要原理是帕尔贴效应在制冷方面的应用，半导体制冷技术具有重量轻、速度快、无污染、方便、寿命长、成本低等优点，用于空气取水具有较好的应用前景；半导体制冷片利用半导体材料的珀尔贴效应原理，当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量，从而可实现制冷功能；在半导体制冷过程，其放出热量的一端（热端）需使其热量及时散发出去，以保证吸收热量一端的制冷效果，现有技术中通常采用强制风冷结构进行散热，浪费了产生的热能；此外，利用半导体制冷片进行空气取水时，提高取水速度，且保证水质洁净卫生也是研究的重点。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种半导体制冷片空气集水装置，本装置利用半导体制冷片产生的冷、热能从空气中取水，保证半导体制冷片热端能够较好的散热，进而保证冷端的制冷效果，并提高了取水的速度，取得的水也较为洁净。

本实用新型采用的技术方案如下：一种半导体制冷片空气集水装置,包括罐体、活性炭网、进气风扇、导流管、排气风机、半导体制冷片、冷端循环管路、热端循环管路；其特征在于：所述罐体包括自上而下的进气室、制冷室、冷凝收集室、雾化室、集水室、过滤室、储水室，罐体为自上而下贯通的腔体；所述进气室入口处安装活性炭网，对进入的空气进行初步过滤，滤除灰尘等大颗粒杂质，进气室内安装从外界吸入空气并向下输送的进气风扇；所述制冷室内壁上设置从上至下、沿内壁向下螺旋延伸的冷管凹槽，制冷室中央设置向下、向制冷室四周的侧壁导流的导流管，导流管上端靠近进气风扇，下端位于冷凝收集室内；所述冷凝收集室内侧壁上设置一圈吸气管，吸气管后方为将吸气管连通在一起的吸气腔，吸气腔连接排气管，排气管上设置将气体排出的排气风机；所述吸气管凸出于冷凝收集室侧壁；所述雾化室内壁上设置从上至下、沿内壁向下螺旋延伸的热管凹槽；所述过滤室内设置过滤滤芯；所述储水室设置取水阀；所述冷端循环管路包括导冷温盒、冷水循环管、冷水泵、制冷媒体，导冷温盒贴附于半导体制冷片冷端，设置有进口一和出口一，冷水循环管两端分别连接进口一和出口一，其中间段进入制冷室，沿冷管凹槽螺旋安装，冷水泵设置在冷水循环管上，冷端循环管路内填充制冷媒体；所述热端循环管路包括导热温盒、热水循环管、热水泵、制热媒体，导热温盒贴附于半导体制冷片热端，设置有进口二和出口二，热水循环管两端分别连接进口二和出口二，其中间段进入雾化室，沿热管凹槽螺旋安装，热水泵设置在热水循环管上，热端循环管路内填充制热媒体。

所述进气室为上大下小的圆台状变径管，制冷室为直管，冷凝收集室为上大下小的圆台状变径管，雾化室为直管，集水室为上小下大的圆台状变径管。

所述导流管为头部为球面、中间为直管、尾部为圆台状的空心管或者所述导流管为顶部为弧形面的圆锥体空心管,使空气靠近制冷室四周的侧壁流动，整个制冷室四周的侧壁充分利用，提高了冷凝效率，且空气到达底端时向吸气管流动，便于吸气管排出空气。

所述吸气管凸出于冷凝收集室侧壁1-2cm，避免冷凝的水下落时进入吸气管。

所述半导体制冷片的制冷温度控制在-60℃-0℃, 是利用不锈钢渣制备的陶瓷半导体制冷片。

该设备配合太阳能发电设备使用，可用于野外，沙漠地区快速取水。

本装置的工作流程为：半导体制冷片通电，形成冷端、热端；冷水泵、热水泵运行，冷水泵驱动制冷媒体在冷水循环管中循环，将导冷温盒内的冷量传输至制冷室，热水泵驱动制热媒体在热水循环管中循环，将导热温盒内的热量传输至雾化室；进气风扇、排气风机启动，空气首先经活性炭网初步过滤，滤除灰尘等大颗粒杂质，空气达到进气风扇下方后经导流管向制冷室四周的侧壁导流，空气中的水分子靠近温度较低的制冷室内壁冷凝成冰，在重力作用下下落，经冷凝收集室进入雾化室，在雾化室加热形成水滴，水滴汇聚到集水室，经过滤滤芯过滤，流入储水室，开启取水阀，便可以获取到可以饮用的淡水；空气经吸气管进入吸气腔，再通过排气管排出。

本实用新型的有益效果在于：本装置利用半导体制冷片产生的冷、热能从空气中取水，其中半导体制冷片产生的冷能给制冷室提供冷能，用产生的热能给雾化室提供热能，同时对热端进行散热，进而保证冷端的制冷效果；通过导流管将空气向制冷室四周的侧壁导流，使其靠近制冷室四周的侧壁流动，整个制冷室四周的侧壁充分利用，提高了冷凝效率；此外，冷凝收集室内侧壁上设置一圈吸气管，吸气管后方为将吸气管连通在一起的吸气腔，吸气腔连接排气管，排气管上设置将气体排出的排气风机，这样设置进一步保证空气贴着制冷室四周的侧壁向下流动，进一步保证较高的冷凝效率；进而提高了取水的速度；此外，经过活性炭网的初次过滤和过滤滤芯的二次过滤使取得的水也较为洁净。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为本实用新型的罐体结构示意图。

图3为本实用新型的两种导流管结构示意图。

图4为本实用新型的冷凝收集室俯视示意图。

图中：罐体1，活性炭网2，进气风扇3，导流管4，排气风机5，半导体制冷片6，冷端循环管路7，热端循环管路8，进气室1-1，制冷室1-2，冷凝收集室1-3，雾化室1-4，集水室1-5，过滤室1-6，储水室1-7，冷管凹槽1-8，吸气管1-9，吸气腔1-10，排气管1-11，热管凹槽1-12，过滤滤芯1-13，取水阀1-14，导冷温盒7-1，冷水循环管7-2，冷水泵7-3，制冷媒体7-4，进口一7-5，出口一7-6，导热温盒8-1，热水循环管8-2，热水泵8-3，制热媒体8-4，进口二8-5，出口二8-6。

具体实施方式

一种半导体制冷片空气集水装置,包括罐体1、活性炭网2、进气风扇3、导流管4、排气风机5、半导体制冷片6、冷端循环管路7、热端循环管路8；其特征在于：所述罐体1包括自上而下的进气室1-1、制冷室1-2、冷凝收集室1-3、雾化室1-4、集水室1-5、过滤室1-6、储水室1-7，罐体1为自上而下贯通的腔体；所述进气室1-1入口处安装活性炭网2，对进入的空气进行初步过滤，滤除灰尘等大颗粒杂质，进气室1-1内安装从外界吸入空气并向下输送的进气风扇3；所述制冷室1-2内壁上设置从上至下、沿内壁向下螺旋延伸的冷管凹槽1-8，制冷室1-2中央设置向下、向制冷室1-2四周的侧壁导流的导流管4，导流管4上端靠近进气风扇3，下端位于冷凝收集室1-3内；所述冷凝收集室1-3内侧壁上设置一圈吸气管1-9，吸气管1-9后方为将吸气管连通在一起的吸气腔1-10，吸气腔1-10连接排气管1-11，排气管1-11上设置将气体排出的排气风机5；所述吸气管1-9凸出于冷凝收集室1-3侧壁；所述雾化室1-4内壁上设置从上至下、沿内壁向下螺旋延伸的热管凹槽1-12；所述过滤室1-6内设置过滤滤芯1-13；所述储水室1-7设置取水阀1-14；所述冷端循环管路7包括导冷温盒7-1、冷水循环管7-2、冷水泵7-3、制冷媒体7-4，导冷温盒7-1贴附于半导体制冷片6冷端，设置有进口一7-5和出口一7-6，冷水循环管7-2两端分别连接进口一7-5和出口一7-6，其中间段进入制冷室1-2，沿冷管凹槽1-8螺旋安装，冷水泵7-3设置在冷水循环管7-2上，冷端循环管路7内填充制冷媒体7-4；所述热端循环管路8包括导热温盒8-1、热水循环管8-2、热水泵8-3、制热媒体8-4，导热温盒8-1贴附于半导体制冷片6热端，设置有进口二8-5和出口二8-6，热水循环管8-2两端分别连接进口二8-5和出口二8-6，其中间段进入雾化室1-4，沿热管凹槽1-12螺旋安装，热水泵8-3设置在热水循环管8-2上，热端循环管路8内填充制热媒体8-4。

尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行和修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种半导体制冷片空气集水装置,包括罐体、活性炭网、进气风扇、导流管、排气风机、半导体制冷片、冷端循环管路、热端循环管路；其特征在于：所述罐体包括自上而下的进气室、制冷室、冷凝收集室、雾化室、集水室、过滤室、储水室，罐体为自上而下贯通的腔体；所述进气室入口处安装活性炭网，进气室内安装从外界吸入空气并向下输送的进气风扇；所述制冷室内壁上设置从上至下、沿内壁向下螺旋延伸的冷管凹槽，制冷室中央设置向下、向制冷室四周的侧壁导流的导流管，导流管上端靠近进气风扇，下端位于冷凝收集室内；所述冷凝收集室内侧壁上设置一圈吸气管，吸气管后方为将吸气管连通在一起的吸气腔，吸气腔连接排气管，排气管上设置将气体排出的排气风机；所述吸气管凸出于冷凝收集室侧壁；所述雾化室内壁上设置从上至下、沿内壁向下螺旋延伸的热管凹槽；所述过滤室内设置过滤滤芯；所述储水室设置取水阀；所述冷端循环管路包括导冷温盒、冷水循环管、冷水泵、制冷媒体，导冷温盒贴附于半导体制冷片冷端，设置有进口一和出口一，冷水循环管两端分别连接进口一和出口一，其中间段进入制冷室，沿冷管凹槽螺旋安装，冷水泵设置在冷水循环管上，冷端循环管路内填充制冷媒体；所述热端循环管路包括导热温盒、热水循环管、热水泵、制热媒体，导热温盒贴附于半导体制冷片热端，设置有进口二和出口二，热水循环管两端分别连接进口二和出口二，其中间段进入雾化室，沿热管凹槽螺旋安装，热水泵设置在热水循环管上，热端循环管路内填充制热媒体。

2.如权利要求1所述的半导体制冷片空气集水装置，其特征在于：所述进气室为上大下小的圆台状变径管，制冷室为直管，冷凝收集室为上大下小的圆台状变径管，雾化室为直管，集水室为上小下大的圆台状变径管。

3.如权利要求1所述的半导体制冷片空气集水装置，其特征在于：所述导流管为头部为球面、中间为直管、尾部为圆台状的空心管。

4.如权利要求1所述的半导体制冷片空气集水装置，其特征在于：所述导流管为顶部为弧形面的圆锥体空心管。

5.如权利要求1所述的半导体制冷片空气集水装置，其特征在于：所述吸气管凸出于冷凝收集室侧壁1-2cm。

6.如权利要求1所述的半导体制冷片空气集水装置，其特征在于：所述半导体制冷片的制冷温度控制在-60℃-0℃。

7.如权利要求1所述的半导体制冷片空气集水装置，其特征在于：该装置配合太阳能发电设备使用。