專利名稱：海水蒸發(fā)制水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種水處理設(shè)備，具體地說(shuō)，涉及一種海水蒸發(fā)制水器。
很多情況下，比如沿海地區(qū)、遠(yuǎn)離大陸的海島以及長(zhǎng)期海上作業(yè)的船只，設(shè)法保證人類生活、生產(chǎn)須臾不可離開之淡水的需求始終是困擾人類的難題。長(zhǎng)期以來(lái)，人們采用離子交換方法處理海水，以獲得淡水，終因其生產(chǎn)量有限，效率低下，且成本較高，直接影響了正常的需要。隨著技術(shù)的發(fā)展及人類活動(dòng)范圍的擴(kuò)大，進(jìn)一步增大了對(duì)淡水的需求量，但同時(shí)也為人類從取之不盡的海水資源獲取所需的淡水開辟了新途徑。近年來(lái)，利用豐富的太陽(yáng)能源制取淡水的技術(shù)已有令人矚目的進(jìn)展，特別是結(jié)合半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，已使這種方法日漸成熟。
中國(guó)實(shí)用新型專利CN 98200378.1報(bào)道了一種利用太陽(yáng)能從空氣中收集水的技術(shù)。這是一種制水的裝置，它用太陽(yáng)能電池板接收太陽(yáng)能，將其轉(zhuǎn)換成電流和電壓，經(jīng)轉(zhuǎn)換電路送至半導(dǎo)體致冷器件。該裝置使用熱管的致冷端與所述半導(dǎo)體器件的冷卻面接觸，與熱管另一端接觸的翅片被冷卻后，便有空氣中的水分凝結(jié)于翅片上，從而可實(shí)現(xiàn)水的收集。這種裝置借助熱管裝置，致其成本提高，而且其中翅片間距較大，又使其凝水效率較低，難于滿足實(shí)用所需。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種制水效率高，特別是能充分利用海水資源的海水蒸發(fā)制水器。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供的海水蒸發(fā)制水器包括儲(chǔ)水部分、蒸發(fā)室和冷凝室，其中所述儲(chǔ)水部分包括儲(chǔ)水罐，所述儲(chǔ)水罐下方有節(jié)水浮子限位管與之相通，還有與所述限位管相通的泵水室；所述蒸發(fā)室內(nèi)一面設(shè)置加熱板，該加熱板的表面與半導(dǎo)體致冷塊的放熱表面緊密相接，另一面是透明玻璃窗。所述蒸發(fā)室通過(guò)淋水管與儲(chǔ)水部分相連，并通過(guò)風(fēng)道與冷凝室相通。所述冷凝室中的冷凝翅片組成冷凝氣道，并通過(guò)導(dǎo)熱基板與所述半導(dǎo)體塊的致冷面相接。所述冷凝翅片的間隙很小，相應(yīng)地在導(dǎo)熱基板上固定有刮水器。
采用本實(shí)用新型的制水器，以太陽(yáng)能為能源，利用海水這一豐富的制水資源，并利用半導(dǎo)體器件作為致冷部件，特別由于水汽冷凝溫度被提每到85℃以上，并用待蒸發(fā)的海水冷卻半導(dǎo)體器件的放熱表面，可使半導(dǎo)體致冷塊的致冷面與放熱表面溫差大幅降低，從而使致冷效率大幅提高。進(jìn)而又由于縮小了冷凝翅片的翅間距離，并配合使用刮水器，這更進(jìn)一步提高了凝水效率。如此構(gòu)成的本海水蒸發(fā)制水器體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制水成本及維護(hù)成本都很低，特別因其制水效率高，可連續(xù)制水，因而能夠充分滿足廣泛的淡水需求。
以下結(jié)合附圖，通過(guò)對(duì)實(shí)施例的詳細(xì)描述，將使本實(shí)用新型海水蒸發(fā)制水器的結(jié)構(gòu)及其工作過(guò)程，以及優(yōu)點(diǎn)愈為清晰，其中


圖1是本實(shí)用新型一種實(shí)施例制水器的總體結(jié)構(gòu)縱剖面示意圖；圖2是沿
圖1中E-E線所取剖面示意圖；圖3是沿
圖1中C-C線所取剖面示意圖；圖4是沿
圖1中D-D線所取剖面示意圖；圖5a和5b分別表示
圖1實(shí)施例中所用刮水器的縱剖面圖和俯視圖；圖6a表示圖5a實(shí)施例中刮水器中的傳動(dòng)螺桿結(jié)構(gòu)的示意圖，圖6b表示沿圖6a中A-A線所取的剖面圖；圖7是體1實(shí)施例制水器所用的制水控制電路圖。
參照
圖1至4，將海水引入蒸發(fā)器的儲(chǔ)水罐1(見(jiàn)圖3)，在自身重力作用下，儲(chǔ)水罐1內(nèi)的海水流向下方的節(jié)水浮子限位管2，再?gòu)脑撓尬还?的側(cè)孔流入泵水室3。隨著泵水室內(nèi)水面的升高，節(jié)水浮子4受海水浮力的作用，最終關(guān)閉節(jié)水閥門5。制水時(shí)，節(jié)水浮子4隨泵水室水面下降，節(jié)水閥門5重新打開，儲(chǔ)水罐內(nèi)的海水流下；如此往復(fù)。
泵水室3內(nèi)的海水被水泵6泵入輸送軟管7，然后被送到淋水管8(見(jiàn)
圖1)，海水沿淋水管8的出水槽均勻跌落到誨水加熱板9的表面上。太陽(yáng)光透過(guò)玻璃板10，使海水加熱板9升溫；海水加熱板9在半導(dǎo)體致冷塊11的放熱面111作用下升溫，升溫后的海水加熱板9將在其表面流動(dòng)的海水加熱蒸發(fā)。
最好將海水加熱板9接收太陽(yáng)光的一面涂黑，以便提高太陽(yáng)能的吸收效率。
前述蒸發(fā)的海水蒸汽被軸流風(fēng)扇12經(jīng)風(fēng)道13的風(fēng)量孔14送入被安裝在冷凝室15內(nèi)的冷凝翅片16組成的冷凝氣道(見(jiàn)圖2)，然后通過(guò)冷凝室15的出風(fēng)口17(見(jiàn)圖3)，流入泵水室3，又經(jīng)回風(fēng)口18返回蒸發(fā)室19。
流經(jīng)冷凝翅片16的潮濕空氣中所含的熱量被冷凝翅片16吸收，并通過(guò)冷凝導(dǎo)熱基板20傳給半導(dǎo)體致冷塊11的致冷面112。在帕爾帖效應(yīng)的作用下，半導(dǎo)體致冷塊11將傳給其致冷面112的熱量傳給所述放熱面111，并通過(guò)海水加熱板9傳給沿海水加熱板表面流動(dòng)的海水。
本實(shí)施例中的海水加熱板9由不銹鋼制成。
流經(jīng)冷凝翅片16的潮濕空氣中所含的熱量被冷凝翅16片吸收，使潮濕空氣的溫度降至露點(diǎn)以下，這時(shí)，空氣中所含的水分便被析出，在冷凝翅片16的表面凝聚成水。
冷凝導(dǎo)熱基板20緊貼在半導(dǎo)體致冷塊11的致冷面112上，海水加熱板9緊貼在半導(dǎo)體致冷塊11的放熱面111上。為保證它們之間接觸面的良好導(dǎo)熱性能，在這兩對(duì)接觸表面上涂覆導(dǎo)熱硅脂。根據(jù)產(chǎn)品不同功率需要，冷凝導(dǎo)熱基板20與海水加熱板9之間放置一塊或多塊半導(dǎo)體致冷塊11，兩塊基板之間的空隙填充發(fā)泡塑料21。具體地說(shuō)，本實(shí)施例制水器中所用的致冷塊選用4塊TECI-12708型致冷塊串接而成。兩塊基板用螺栓連接，再?gòu)挠曳角度霘んw22中，并用螺釘固定。將淋水管8插入殼體22上的定位槽中(圖4中的標(biāo)號(hào)B所示)，連接輸送軟管7，再接水泵6。
將節(jié)水浮子4從上方裝入節(jié)水浮子限位管2內(nèi)，將儲(chǔ)水罐1裝入泵水室3。
將橡膠密封圈23嵌入殼體22上的密封圈槽(
圖1中的標(biāo)號(hào)A所示)中，用螺釘將玻璃板10固定在殼體22上，使玻璃板10壓緊密封圈23。為提高保溫效果，可以采用雙層玻璃。
冷凝導(dǎo)熱基板20與冷凝翅片16由導(dǎo)熱性能好的有色金屬壓鑄而成，或由導(dǎo)熱性能好的有色金屬帶材彎曲成型，對(duì)于后種情況，應(yīng)采用軟釬焊焊接在冷凝導(dǎo)熱基板20上。具體地說(shuō)，本實(shí)施例所述冷凝翅片16由鋁合金制成。冷凝翅片16的表面噴涂比如聚四氟已烯等低表面能材料。為提高冷凝效率，本實(shí)施例將冷凝翅片16的翅間距離設(shè)計(jì)為不大于1.5mm；最好為1mm。這比現(xiàn)有半導(dǎo)體集水裝置中所取冷凝翅片3mm的翅間距離小得多。為防止因此而引起在冷凝翅片16上的凝水積聚，進(jìn)而造成冷凝氣道被堵塞，甚至導(dǎo)致制水停止，本實(shí)用新型增設(shè)刮水器24，它可隨時(shí)刮去冷凝翅片16上凝結(jié)的水滴。
采用有如此結(jié)構(gòu)的制水器，可使本實(shí)施例在同等電功率與體積條件下，比采用3mm以上的翅間距的無(wú)增溫集水裝置的理論制水能力高出500％(即5倍)。
參照?qǐng)D5a和5b，給出本實(shí)施例制水器所用刮水器24的結(jié)構(gòu)示意圖。其中圖5a表示所述刮水器的縱剖面圖，圖5b表示其俯視圖。如圖所示，所述刮水器總成由刮水刷25、運(yùn)動(dòng)滑塊26、傳動(dòng)螺桿27和導(dǎo)向槽28組成。如此構(gòu)成的刮水器總成通過(guò)導(dǎo)向槽28用螺釘安裝在前述冷凝導(dǎo)熱基板20上。具體地說(shuō)，所述刮水器24包括運(yùn)動(dòng)滑塊26和固定于其上的刮水刷25，運(yùn)動(dòng)滑塊26套裝在傳動(dòng)螺桿27上；還包括驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)螺桿27的伺服電機(jī)31；傳動(dòng)螺桿27的軸向兩側(cè)與運(yùn)動(dòng)滑塊26之間分別裝有傳動(dòng)珠29，傳動(dòng)珠29位于傳動(dòng)螺桿27上的螺紋內(nèi)。
刮水刷25注塑成形，然后其上鍍一層高表面能的金屬膜，也可以由高表面能的金屬絲(片)彎曲成型。它被套裝在運(yùn)動(dòng)滑塊26上；運(yùn)動(dòng)滑塊26有兩個(gè)軸向距離約0.5倍于螺距的傳動(dòng)珠29，它們分布于傳動(dòng)螺桿27相對(duì)的兩側(cè)。運(yùn)動(dòng)滑塊26通過(guò)兩個(gè)軸向運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向孔安裝在具有交錯(cuò)螺旋的傳動(dòng)螺桿27上。傳動(dòng)螺桿27安裝在導(dǎo)向槽28兩端的軸孔內(nèi)，一端由限位鋼片30限位，另一端與伺服電機(jī)31的轉(zhuǎn)軸合而為一。安裝在導(dǎo)向槽28上的伺服電機(jī)31直接驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)螺桿27。由于傳動(dòng)螺桿27具有交錯(cuò)的、螺距相同的左旋傳動(dòng)螺紋和右旋傳動(dòng)螺紋(見(jiàn)圖6a)，傳動(dòng)螺桿27兩端螺紋結(jié)束處約0.5倍于螺距的位置都有一個(gè)順螺紋方向?qū)陕菁y相連通的連接槽32(見(jiàn)圖6a與圖6b)。當(dāng)傳動(dòng)珠29從左螺紋進(jìn)入右螺紋時(shí)，兩個(gè)傳動(dòng)珠29的相對(duì)螺旋角發(fā)生變化，這時(shí)，安裝在彈簧止動(dòng)片33一側(cè)的傳動(dòng)珠27，就會(huì)在螺旋力的作用下頂起限位鉚釘34，進(jìn)入對(duì)面空位，從而適應(yīng)相對(duì)螺旋角的變化。
于是，傳動(dòng)螺桿27的單向旋轉(zhuǎn)，就能使運(yùn)動(dòng)滑塊26帶動(dòng)刮水刷25在冷凝翅片16的翅間作直線往返運(yùn)動(dòng)，將附著在冷凝翅片16表面的結(jié)水刮下。被刮下的水滴經(jīng)與接水槽連通的管道35，流入儲(chǔ)水罐36。
本實(shí)施例制水器的供電電壓為直流15V，額定功率30W。
以下參照?qǐng)D7說(shuō)明刮水器的控制電路。它由延時(shí)電路Ⅰ，邏輯電路Ⅱ，功率放大電路Ⅲ組成。所述延時(shí)電路Ⅰ由電容C1，電阻R1、R2，時(shí)基集成電路IC1組成。延時(shí)電壓信號(hào)經(jīng)二極管D3送往上升沿J-K觸發(fā)器IC2的CP1端。
經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的制水后，電容器C1完成充電并釋放所存的電荷，當(dāng)時(shí)基集成電路IC1的輸出端3翻轉(zhuǎn)而處于高電平時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)高電平信號(hào)，觸發(fā)上升沿J-K觸發(fā)器IC2的CP1端，使上升沿J-K觸發(fā)器IC2的Q1端處于高電平，這個(gè)高電平信號(hào)通過(guò)電阻R3到達(dá)功率三極管T1的基極，經(jīng)該三極管轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)刮水器伺服電機(jī)M1(即圖5a中的電機(jī)31)的電流。
當(dāng)刮水刷25回到原位時(shí)，遮斷光電開關(guān)的光線，光電開關(guān)給出高電平信號(hào)，送往上升沿J-K觸發(fā)器IC2的J1端、K1端，再經(jīng)過(guò)反向器G1變成低電平信號(hào)，一路送至上升沿J-K觸發(fā)器IC2的SD1端、RD1端，另一路經(jīng)反向器G2變成高電平信號(hào)，被送往與門G3的A端。與門G3的B端信號(hào)來(lái)自上升沿J-K觸發(fā)器IC2的Q1端。由于當(dāng)刮水刷25回到原位的瞬間，上升沿J-K觸發(fā)器IC2的Q1端處于高電平，所以與門G3的Y端產(chǎn)生高電平信號(hào)，經(jīng)二極管D2觸發(fā)上升沿J-K觸發(fā)器IC2的CP1端，使處于高電平的上升沿J-K觸發(fā)器IC2的Q1端翻轉(zhuǎn)，成為低電平，于是功率三極管T1中斷驅(qū)動(dòng)刮水器伺服電機(jī)MI的電流。
圖7中還示出本實(shí)施例制水器的供電電源Ⅳ，它由太陽(yáng)能電池DC1，二極管D1和蓄電池組DC2構(gòu)成。太陽(yáng)能電池DC1在陽(yáng)光作用下，產(chǎn)生電流，通過(guò)二極管D1給蓄電池組DC2充電，并給制水器供電。電路中的二極管D1起防止蓄電池組DC2電流反向流入太陽(yáng)能電池，使蓄電池組DC2在蓄能的同時(shí)，還能平穩(wěn)太陽(yáng)能電池DC1的供電電壓。
權(quán)利要求1．一種海水蒸發(fā)制水器，它包括儲(chǔ)水部分、蒸發(fā)室和冷凝室，其中所述儲(chǔ)水部分包括儲(chǔ)水罐，其特征在于，所述儲(chǔ)水罐下方有節(jié)水浮子限位管與之相通，還有與所述限位管相連的泵水室；所述蒸發(fā)室內(nèi)的一面設(shè)置加熱板，該加熱板的表面與半導(dǎo)體致冷塊的放熱表面緊密相接；所述蒸發(fā)室通過(guò)淋水管與儲(chǔ)水部分相連，并通過(guò)風(fēng)道與冷凝室相通；所述蒸發(fā)室的另一面是透明玻璃窗；所述冷凝室中的冷凝翅片組成冷凝氣道，并通過(guò)冷凝導(dǎo)熱基板與所述半導(dǎo)體塊的致冷面相接；所述冷凝翅片的間隙很小，相應(yīng)地在冷凝導(dǎo)熱基板上固定有刮水器。
2．如權(quán)利要求1所述的海水蒸發(fā)制水器，其特征在于，所述冷凝翅片(16)的翅間距離小于或等于1.5mm。
3．如權(quán)利要求2所述的海水蒸發(fā)制水器，其特征在于，所述冷凝翅片(16)的翅間距離為1mm。
4．如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的海水蒸發(fā)制水器，其特征在于，所述刮水器(24)包括運(yùn)動(dòng)滑塊(26)和固定于其上的刮水刷(25)，運(yùn)動(dòng)滑塊(26)套裝在傳動(dòng)螺桿(27)上；還包括驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)螺桿(27)的伺服電機(jī)(31)；傳動(dòng)螺桿(27)的軸向兩側(cè)與運(yùn)動(dòng)滑塊(26)之間分別裝有傳動(dòng)珠(29)，傳動(dòng)珠(29)位于傳動(dòng)螺桿(27)上的螺紋內(nèi)。
5．如權(quán)利要求4所述的海水蒸發(fā)制水器，其特征在于，所述傳動(dòng)螺桿(27)具有交錯(cuò)的、螺距相同的左旋傳動(dòng)螺紋和右旋傳動(dòng)螺紋。
6．如權(quán)利要求4所述的海水蒸發(fā)制水器，其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)滑塊(26)上兩個(gè)傳動(dòng)珠(29)的軸向距離約0.5倍于螺距。
7．如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的海水蒸發(fā)制水器，其特征在于，所述半導(dǎo)體致冷塊(11)的放熱面(111)和致冷面(112)分別與海水加熱板(9)和冷凝導(dǎo)熱基板(20)的接觸表面上涂敷導(dǎo)熱硅脂。
8．如權(quán)利要求7所述的海水蒸發(fā)制水器，其特征在于，所述海水加熱板(9)由不銹鋼制成。
9．如權(quán)利要求1或2所述的海水蒸發(fā)制水器，其特征在于，所述冷凝翅片(16)由鋁合金制成。
專利摘要海水蒸發(fā)制水器的儲(chǔ)水部分包括儲(chǔ)水罐，罐的下方有節(jié)水浮子限位管與之相通，所述限位管與泵水室相連。蒸發(fā)室內(nèi)一面設(shè)置加熱板，其表面與半導(dǎo)體致冷塊的放熱表面緊密相接，另一面是透明玻璃窗。冷凝室中的冷凝翅片組成冷凝氣道。本制水器的冷凝翅片翅間距離很小，相應(yīng)地在導(dǎo)熱基板上固定有刮水器。本制水器以太陽(yáng)能為制水能源，利用半導(dǎo)體器件為致冷部件，又由于水汽冷凝溫度的提高，使半導(dǎo)體致冷塊兩面溫差大幅降低，因而可高效制水。
文檔編號(hào)C02F1/04GK2451569SQ0025833
公開日2001年10月3日 申請(qǐng)日期2000年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月25日
發(fā)明者張征宇, 朱旦 申請(qǐng)人:張征宇