CN215924448U - 一种自动追光式太阳能灶减压膜蒸馏家用直饮水净水器 - Google Patents

Abstract

自动追光式太阳能灶减压膜蒸馏家用直饮水净水器，家用自来水经总进水阀进入螺旋微管换热器进行预加热，预加热后进入集热水箱，通过光感电阻及垂直偏转步进电机、丝杆步进电机来控制自动旋转追光太阳能灶的偏转，保证吸收最大光照强度，集热水箱内的水通过自动旋转追光太阳能灶的聚光集热，将预加热来水进一步加热，然后进入具备保温功能的自动控温加热储水箱，同时底部设有电加热丝，可在阴雨天气或夜间将水箱温度保持在合理范围，自动控温加热储水箱内的热水通过循环补水泵输送至膜蒸馏器，在真空泵的抽吸作用下，水蒸气透过膜冷侧进入螺旋微管换热器冷凝成直饮蒸馏水并被收集到直饮水储水箱，膜热侧的浓水循环至自动控温加热储水箱。

Description

一种自动追光式太阳能灶减压膜蒸馏家用直饮水净水器

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能净水处理设备，具体涉及一种自动追光式太阳能灶减压膜蒸馏家用直饮水净水器。

背景技术

我国大部分国土位于北半球中低纬度地区，太阳照射强，辐射大，总体太阳能资源丰富，但由于太阳光照能量密度低、比较分散、照射空间不断变化等缺陷，因此实现对太阳光照的自动追踪是提高太阳能利用效率的关键。

我国淡水资源匮乏，尤其是水污染问题导致的地下饮用水难以达到直接饮用标准，水中各种微生物以及重金属严重超标，目前国内多数净水器为活性炭加超滤反渗透膜处理工艺，容易产生细菌滋生的问题，且更换滤芯频率和成本高。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种自动追光式太阳能灶减压膜蒸馏家用直饮水净水设备。

本实用新型的技术方案通过以下方式实现：

一种自动追光式太阳能灶减压膜蒸馏家用直饮水净水器，包括自动旋转追光太阳能灶、集热水箱、自动控温加热储水箱、循环补水泵、膜蒸馏器、螺旋微管换热器、真空泵以及直饮水储水箱；螺旋微管换热器冷水进水端连接总进水阀，螺旋微管换热器冷水出水端连接集热水箱的进水端，集热水箱置于自动旋转追光太阳能灶的灶圈之上，通过自动旋转追光太阳能灶聚光集热，集热水箱的出水端连接自动控温加热储水箱的进水口Ⅰ，自动控温加热储水箱底部设有电加热丝，自动控温加热储水箱出水口通过循环补水泵连接膜蒸馏器的热水进水端，膜蒸馏器的热水出口连接自动控温加热储水箱的进水口Ⅱ，膜蒸馏器的水蒸气出口连接螺旋微管换热器的进气口，螺旋微管换热器的热水出水端连接直饮水储水箱，直饮水储水箱还连接真空泵。

自动旋转追光太阳能灶包括灶体和灶圈，灶体底部由灶体支撑底盘和灶体支撑杆支撑，灶体内表面为圆形的旋转抛物面，且表面覆有镀铝聚酯薄膜反射涂层；灶圈位于灶体上部，由灶体支撑杆支撑，灶体内表面将太阳光聚焦在灶圈的中心处；灶体内表面分布有两个光感电阻，光感电阻通过控制器连接垂直偏转步进电机和丝杆步进电机，垂直偏转步进电机和丝杆步进电机转动实现自动旋转追光太阳能灶偏转。

螺旋微管换热器与集热水箱之间设有第二阀门，集热水箱与自动控温加热储水箱之间设有第三阀门，第二阀门、第三阀门与集热水箱的连接方式为软管连接。

所述的螺旋微管换热器为高导热复合微管材料的管式换热器，采用逆流换热形式，热蒸汽走管程，家用自来水作为冷却液走壳程。

集热水箱设有温度变送器。

自动控温加热储水箱底部还设有排污口和排污阀。

自动控温加热储水箱有保温层。

直饮水储水箱与真空泵之间还设有干燥器和真空调节阀。

本实用新型公开的可自动追光式太阳能灶减压膜蒸馏家用直饮水净水器，家用自来水经总进水阀进入螺旋微管换热器进行预加热，预加热后进入集热水箱，通过光感电阻及垂直偏转步进电机、丝杆步进电机来控制自动旋转追光太阳能灶的偏转，保证吸收最大光照强度，集热水箱内的水通过自动旋转追光太阳能灶的聚光集热，将预加热来水进一步加热，然后进入具备保温功能的自动控温加热储水箱，同时底部设有电加热丝，可在阴雨天气或夜间将水箱温度保持在合理范围，自动控温加热储水箱内的热水通过循环补水泵输送至膜蒸馏器，在真空泵的抽吸作用下，水蒸气透过膜冷侧进入螺旋微管换热器冷凝成直饮蒸馏水并被收集到直饮水储水箱，膜热侧的浓水循环至自动控温加热储水箱，水箱底部设有排污阀，不挥发性杂质和浓水从该阀门排出。本实用新型最大程度上利用太阳能清洁能源，利用率高，节能环保，操作简易，去除自来水中的异味和杂质，其产品水为纯度很高的蒸馏饮用水。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2为自动旋转追光太阳能灶的结构示意图。

图3为自动旋转追光太阳能灶的支撑结构示意图。

图中标号：1、总进水阀，2、螺旋管式换热器，3、自动旋转追光太阳能灶，300、灶体，311、灶体支撑底盘，322、横杆，333、灶圈，344、灶体支撑杆，355、灶体支撑杆轴承，366-齿轮，377、螺母，388、丝杆，399、第一铰接杆，4、丝杆步进电机，4-1铰接环，5、垂直偏转步进电机，6、光感电阻，7、集热水箱，8、第二阀门，9、第三阀门，10、自动控温加热储水箱，11、温度变送器，12、电加热丝，13、膜蒸馏器；14、直饮水储水箱，15、真空泵，16、第四阀门，17、循环补水泵，18、排污口，19、排污阀，20、干燥器，21、真空调节阀，22、第一阀门，23、第五阀门，24、灶体固定扣。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的其他所有实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。

应注意到：相似的标号和字母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。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，一种自动追光式太阳能灶减压膜蒸馏家用直饮水净水器，包括自动旋转追光太阳能灶3、集热水箱7、自动控温加热储水箱10、循环补水泵17、膜蒸馏器13、螺旋微管换热器2、真空泵15以及直饮水储水箱14；螺旋微管换热器2冷水进水端连接总进水阀1，螺旋微管换热器2冷水出水端连接集热水箱7的进水端，集热水箱7置于自动旋转追光太阳能灶3的灶圈333之上，通过自动旋转追光太阳能灶3聚光集热，集热水箱7的出水端连接自动控温加热储水箱10的进水口Ⅰ，自动控温加热储水箱10内底部设有电加热丝12，表面设有保温层，可在阴雨天气或夜间将水箱温度保持在合理范围，底部还设有排污口18和排污阀19，水中不挥发性杂质和循环一定程度后的浓水从排污阀19排出，自动控温加热储水箱10出水口通过循环补水泵17连接膜蒸馏器13的热水进水端，膜蒸馏器13的热水出口连接自动控温加热储水箱10的进水口Ⅱ，膜蒸馏器13的水蒸气出口连接螺旋微管换热器2的进气口，螺旋微管换热器2的热水出水端连接直饮水储水箱14，直饮水储水箱14还连接真空泵15，直饮水储水箱14与真空泵15之间还设有干燥器20和真空调节阀21，用于吸收未完全冷凝的蒸汽和调节系统真空度。

如图2、图3所示，自动旋转追光太阳能灶3包括灶体300和灶圈333，灶体300及灶圈333由灶体支撑底盘311和灶体支撑杆344支撑，灶体300内表面为圆形的旋转抛物面，且表面覆有镀铝聚酯薄膜反射涂层，灶体内表面将太阳光聚焦，加热灶圈333上的集热水箱7内的水；灶圈333位于灶体上部，灶体300中心部位镂空，以便于灶体在竖直方向上调整角度，灶体支撑杆344从镂空处穿过，灶体支撑杆344上端连接灶圈333，灶体支撑杆344下端通过灶体支撑杆轴承355连接灶体支撑底盘311，灶体支撑杆轴承355设置在灶体支撑底盘311上；灶体支撑杆344靠近灶体300处还固定设置横向的第一铰接杆399，灶体支撑杆344通过第一铰接杆399及灶体固定扣24与灶体300铰接；灶体支撑杆344下端穿设有齿轮366，垂直偏转步进电机5输出轴末端设置第一齿轮，与齿轮366齿轮啮合，灶体内表面分布有两个光感电阻6，光感电阻6通过控制器（图中未显示）连接垂直偏转步进电机5和丝杆步进电机4，光感电阻6将测得的信号传递给控制器，控制器控制垂直偏转步进电机5转动，从而带动灶体支撑杆344转动，灶圈333及集热水箱7、灶体300同时转动。丝杆步进电机4上端通过铰接环4-1与灶体300铰接，丝杆步进电机4的输出轴连接丝杆388，丝杆388上设有螺母377，螺母377铰接在横杆322末端，横杆322固定设置在灶体支撑杆344上第一铰接杆399下方，光感电阻6将测得的信号传递给控制器，控制器控制丝杆步进电机4转动，带动丝杆388转动，从而灶体300与螺母377之间的丝杆长度变化，实现灶体300的俯仰角度变化，即仰头、低头。

光感电阻6配合数据转换器和处理器，采集光感电阻6的数据，将光感电阻6的电位信号反馈给垂直偏转步进电机5和丝杆步进电机4，来控制自动旋转追光太阳能灶3的偏转，从而追踪太阳的位置，实现自动旋转，保证吸收最大光照强度。

所述的螺旋微管换热器2为高导热复合微管材料的管式换热器，采用逆流换热形式，热蒸汽走管程，家用自来水作为冷却液走壳程。

螺旋微管换热器2与集热水箱7之间设有第二阀门8，集热水箱7与自动控温加热储水箱10之间设有第三阀门，为保证自动旋转追光太阳能灶3的旋转角度，第二阀门8和第三阀门9与集热水箱的连接方式为软管连接，设置足够长度的延伸性。

集热水箱7设有温度变送器11，为了更好的吸收自动旋转追光太阳能灶3反射的太阳光，将集热水箱7的底部涂刷纯黑色吸热材料。

集热水箱7的容积可设计为20升，自动控温加热储水箱10上容积为40升，直饮水储水箱14的容积为50升，膜蒸馏器13采用PTFE中空纤维疏水性膜材料，高度830mm，直径101mm，膜丝丝内径200μm，膜丝外径450μm，孔隙率60％~70％，膜面积1.523m²，平均孔径0.05μm。当然，集热水箱7、自动控温加热储水箱10及直饮水储水箱14的容积也可以设计成其他大小，只要能满足生活需求即可进行适当调整。

自动控温加热储水箱10与循环补水泵17之间设置第四阀门16。膜蒸馏器13与自动控温加热储水箱10之间设有第一阀门22。

自动控温加热储水箱10还设置有一个热水出水管及第五阀门23，满足日常生活用水。

本申请中的连接如无特殊说明，均是通过管道连接，管道内流通的介质为液体，如自来水、热水、冷水，或气体，如水蒸气。

膜蒸馏器13的膜为一种微孔疏水膜，只允许水蒸气透过膜而不被溶液浸湿，热水在膜热侧不断循环，在膜两侧非等温状态下以压力差为驱动力，将挥发性组分以蒸汽的形式从膜热侧带走到膜冷侧，通过开启真空泵15造成的负压抽取，从而将水蒸气透过膜冷侧，进入螺旋微管换热器2被冷凝下来，收集到直饮水储水箱14。

可自动追光式太阳能灶减压膜蒸馏家用直饮水净水器，家用自来水经总进水阀1进入螺旋微管换热器2进行预加热，预加热后的水进入集热水箱7，集热水箱7位于自动旋转追光太阳能灶3的灶圈333上，灶圈333位于灶体上部，灶体内表面为圆形的旋转抛物面，且表面覆有镀铝聚酯薄膜反射涂层，灶体内表面将太阳光聚焦在灶圈333中心处，从而聚光集热将进入集热水箱7内的预加热来水进一步加热升温；通过光感电阻6及垂直偏转步进电机5、丝杆步进电机4来控制自动旋转追光太阳能灶3的偏转，保证吸收最大光照强度；集热水箱7内加热后的水进入具备保温功能的自动控温加热储水箱10，自动控温加热储水箱10底部设有电加热丝12，可在阴雨天气或夜间将水箱温度保持在合理范围，自动控温加热储水箱10内的热水通过循环补水泵17输送至膜蒸馏器13，在真空泵15的抽吸作用下，水蒸气透过膜冷侧进入螺旋微管换热器2冷凝成直饮蒸馏水并被收集到直饮水储水箱14，可以直接饮用，膜热侧的浓水循环至自动控温加热储水箱10，自动控温加热储水箱10底部设有排污口18和排污阀19，不挥发性杂质和浓水从该阀门排出。本实用新型最大程度上利用太阳能清洁能源，利用率高，节能环保，操作简易，去除自来水中的异味和杂质，其产品水为纯度很高的蒸馏饮用水。

Claims (8)

1.一种自动追光式太阳能灶减压膜蒸馏家用直饮水净水器，其特征在于：包括自动旋转追光太阳能灶（3）、集热水箱（7）、自动控温加热储水箱（10）、循环补水泵（17）、膜蒸馏器（13）、螺旋微管换热器（2）、真空泵（15）以及直饮水储水箱（14）；螺旋微管换热器（2）冷水进水端连接总进水阀（1），螺旋微管换热器（2）冷水出水端连接集热水箱（7）的进水端，集热水箱（7）置于自动旋转追光太阳能灶（3）的灶圈（333）之上，通过自动旋转追光太阳能灶（3）聚光集热，集热水箱（7）的出水端连接自动控温加热储水箱（10）的进水口Ⅰ，自动控温加热储水箱（10）底部设有电加热丝（12），自动控温加热储水箱（10）出水口通过循环补水泵（17）连接膜蒸馏器（13）的热水进水端，膜蒸馏器（13）的热水出口连接自动控温加热储水箱（10）的进水口Ⅱ，膜蒸馏器（13）的水蒸气出口连接螺旋微管换热器（2）的进气口，螺旋微管换热器（2）的热水出水端连接直饮水储水箱（14），直饮水储水箱（14）还连接真空泵（15）。

2.根据权利要求1所述一种自动追光式太阳能灶减压膜蒸馏家用直饮水净水器，其特征在于：自动旋转追光太阳能灶（3）包括灶体（300）和灶圈（333），灶体（300）底部由灶体支撑底盘（311）和灶体支撑杆（344）支撑，灶体内表面为圆形的旋转抛物面，且表面覆有镀铝聚酯薄膜反射涂层；灶圈（333）位于灶体上部，由灶体支撑杆（344）支撑，灶体内表面将太阳光聚焦在灶圈（333）的中心处；灶体内表面分布有两个光感电阻（6），光感电阻（6）通过控制器连接垂直偏转步进电机（5）和丝杆步进电机（4），垂直偏转步进电机（5）和丝杆步进电机（4）转动实现自动旋转追光太阳能灶（3）偏转。

3.根据权利要求1所述一种自动追光式太阳能灶减压膜蒸馏家用直饮水净水器，其特征在于：螺旋微管换热器（2）与集热水箱（7）之间设有第二阀门（8），集热水箱（7）与自动控温加热储水箱（10）之间设有第三阀门，第二阀门（8）、第三阀门（9）与集热水箱的连接方式为软管连接。

4.根据权利要求1所述一种自动追光式太阳能灶减压膜蒸馏家用直饮水净水器，其特征在于：所述的螺旋微管换热器（2）为高导热复合微管材料的管式换热器，采用逆流换热形式，热蒸汽走管程，家用自来水作为冷却液走壳程。

5.根据权利要求1所述一种自动追光式太阳能灶减压膜蒸馏家用直饮水净水器，其特征在于：集热水箱（7）设有温度变送器（11）。

6.根据权利要求1所述一种自动追光式太阳能灶减压膜蒸馏家用直饮水净水器，其特征在于：自动控温加热储水箱（10）底部还设有排污口（18）和排污阀（19）。

7.根据权利要求1所述一种自动追光式太阳能灶减压膜蒸馏家用直饮水净水器，其特征在于：自动控温加热储水箱（10）有保温层。

8.根据权利要求1所述一种自动追光式太阳能灶减压膜蒸馏家用直饮水净水器，其特征在于：直饮水储水箱（14）与真空泵（15）之间还设有干燥器（20）和真空调节阀（21）。

Images