專利名稱：間歇式太陽(yáng)能吸附制冷空氣取水裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種從空氣中取水的裝置，更具體的說，是涉及一種利用太陽(yáng)能采用吸附式制冷技術(shù)實(shí)現(xiàn)的從空氣中取水的裝置。
背景技術(shù)：
中國(guó)水資源的匱乏已經(jīng)成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸，對(duì)于一些地區(qū)，水的獲得已經(jīng)成為非常困難的事情，特別是內(nèi)陸地區(qū)或島嶼，淡水更加珍貴。而大氣層含水量非常豐富，即使在我國(guó)西部地區(qū)或沙漠地區(qū)空氣中水蒸氣的含量也相當(dāng)豐富。所以采用制造低于空氣露點(diǎn)溫度的環(huán)境，讓空氣中的水分凝結(jié)而制取淡水已經(jīng)成為當(dāng)今淡水制取的主要研究?jī)?nèi)容。
專利申請(qǐng)?zhí)枮?1102862.9，發(fā)明名稱為《從空氣中取水的機(jī)器》的專利文獻(xiàn)提出利用電驅(qū)動(dòng)制冷機(jī)，通過制冷循環(huán)中的蒸發(fā)器冷凝，使得空氣中的水分在達(dá)到露點(diǎn)的時(shí)候，凝結(jié)成水。收集其中的水分，過濾并儲(chǔ)存起來。該發(fā)明專利解決了空氣中取水的問題，但由于該方法需要制冷循環(huán)提供制冷，而造成運(yùn)行成本高，取水效率低等問題。另外對(duì)于邊遠(yuǎn)地區(qū)，電能的供給也是非常困難的。
專利申請(qǐng)?zhí)枮?1113489.5，發(fā)明名稱為《太陽(yáng)能吸附式空氣取水裝置》的專利文獻(xiàn)提出利用吸附床中的吸附工質(zhì)吸附空氣中的水分，白天利用太陽(yáng)的輻射作用進(jìn)行吸附工質(zhì)的脫附。脫附出來的水分進(jìn)入冷凝器中，在冷凝器中釋放出汽化潛熱后冷凝為液態(tài)水，經(jīng)凈化后進(jìn)入儲(chǔ)水器中。該發(fā)明專利解決了利用吸附材料吸附空氣中的水分的問題。但由于這種方法中的吸附材料和空氣接觸，空氣當(dāng)中的雜質(zhì)會(huì)堵塞吸附床入口的過濾網(wǎng)。給系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)造成不便。
專利號(hào)為01102877.7，發(fā)明名稱為《太陽(yáng)能吸附式空氣取水器》的專利文獻(xiàn)描述了一種帶有太陽(yáng)能聚光罩的利用吸附式制冷原理從空氣中取水的裝置。主要解決吸附床內(nèi)缺少均勻氣道而造成局部過熱，從而降低集熱效率的問題。但系統(tǒng)循環(huán)方式主要還是利用吸附空氣中的水分，實(shí)現(xiàn)集水的目的。該專利和發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?1113489.5的方式一樣，將吸附材料暴露在空氣中。而能夠通過過濾網(wǎng)的細(xì)小顆粒會(huì)聚集在吸附材料的空穴中，最終會(huì)造成吸附材料的堵塞。此外，該專利描述了此種空氣取水器還需要白天將透光罩合上，而晚上制水時(shí)需要將透光罩打開。此種需要人工操作的系統(tǒng)，制造和安裝、運(yùn)行都較復(fù)雜。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，產(chǎn)品造價(jià)低，不需要任何電力和人工操作的間歇式太陽(yáng)能吸附制冷空氣取水裝置。
本實(shí)用新型通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種間歇式太陽(yáng)能吸附制冷空氣取水裝置，其特征在于，包括吸附床、表面換熱器、壓力調(diào)節(jié)器和集水器；所述吸附床和表面換熱器用管路連接，并在所述吸附床和表面換熱器之間設(shè)置壓力調(diào)節(jié)器，所述表面換熱器的下端設(shè)置有集水器。
所述吸附床由吸附床體和遇熱時(shí)脫附出吸附工質(zhì)、遇冷時(shí)吸附進(jìn)吸附工質(zhì)的吸附材料組成，所述吸附床體為一封閉的箱體，其接收太陽(yáng)輻射的一面為透光材料，在吸附床體內(nèi)設(shè)置有均勻的透氣通道，在吸附床體的背面設(shè)置有吸附工質(zhì)進(jìn)出口；所述表面換熱器內(nèi)設(shè)置有可以相變的吸附工質(zhì)，所述吸附工質(zhì)與吸附材料構(gòu)成吸附對(duì)，所述表面換熱器的上部設(shè)置有吸附工質(zhì)進(jìn)出口；所述吸附床體的吸附工質(zhì)進(jìn)出口與表面換熱器的吸附工質(zhì)進(jìn)出口之間設(shè)置有壓力調(diào)節(jié)器；所述壓力調(diào)節(jié)器由并聯(lián)連接的控制吸附工質(zhì)由吸附床向表面換熱器流動(dòng)的單向閥和控制吸附工質(zhì)由表面換熱器向吸附床流動(dòng)的熱力調(diào)節(jié)閥組成，所述熱力調(diào)節(jié)閥的溫度傳感器(即感溫點(diǎn))設(shè)置在表面換熱器的外表面上。
所述表面換熱器的表面為憎水處理層。
所述吸附材料和吸附工質(zhì)分別為活性炭-甲醇、沸石-水、硅膠-水、金屬氫化物-氫、氯化鈣-氨、氯化鋁-氨、活性炭-乙醇、活性炭纖維-甲醇。
本實(shí)用新型具有下述技術(shù)效果1.本實(shí)用新型的間歇式太陽(yáng)能吸附制冷空氣取水裝置在傳統(tǒng)的吸附式制冷循環(huán)中，用帶翅片的表面換熱器代替冷凝器和蒸發(fā)器，白天脫附時(shí)表面換熱器起到冷凝器作用，晚上吸附時(shí)表面換熱器起到蒸發(fā)器作用。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，產(chǎn)品造價(jià)低。
2.吸附材料與空氣不直接接觸，避免了吸附材料因微小顆粒的進(jìn)入造成堵塞的問題，產(chǎn)品運(yùn)行穩(wěn)定。
3.在連接吸附床和表面換熱器的管路之間裝有壓力調(diào)節(jié)器，能根據(jù)當(dāng)?shù)貧鉁睾涂諝鉂穸绕鸬娇刂票砻鎿Q熱器中吸附工質(zhì)的蒸發(fā)溫度，讓空氣當(dāng)中的水蒸氣達(dá)到露點(diǎn)溫度而凝結(jié)在表面換熱器外表面，不需要電力和人工操作，有利于邊遠(yuǎn)地區(qū)使用。


圖1為間歇式太陽(yáng)能吸附制冷空氣取水裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1-吸附床、2-壓力調(diào)節(jié)器、3-表面換熱器、4-集水器。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型詳細(xì)說明。
本實(shí)用新型的間歇式太陽(yáng)能吸附制冷空氣取水裝置的結(jié)構(gòu)示意圖參見圖1，包括吸附床1、表面換熱器3、壓力調(diào)節(jié)器2和集水器4。吸附床1和表面換熱器3用管路連接，并在吸附床1和表面換熱器3中間設(shè)置壓力調(diào)節(jié)器2，表面換熱器的下端設(shè)置有集水器4，系統(tǒng)從空氣中凝結(jié)出來的水分收集于集水器4中。
本實(shí)用新型的吸附床1由吸附床體和吸附材料組成。所述吸附床體為一封閉的箱體，一般由透光或非透光材料做成，只有接收太陽(yáng)輻射的一面為透光材料，如玻璃等，目的是形成一個(gè)太陽(yáng)能接收器，太陽(yáng)輻射熱被吸附材料吸收，而使其中的吸附材料脫附。在吸附床體內(nèi)設(shè)置有均勻的透氣通道，在吸附床體的背面設(shè)置有吸附工質(zhì)進(jìn)出口。其中的吸附材料由多孔物質(zhì)固體或液體制造而成，其特點(diǎn)是遇熱時(shí)脫附出吸附工質(zhì)，遇冷時(shí)吸附進(jìn)吸附工質(zhì)。吸附式制冷有兩種方式，一種為物理吸附，如分子篩吸附水，分子篩吸附甲醇等。另一種是化學(xué)吸附，如氯化鈣吸附氨。吸附式制冷常用的吸附材料有沸石、活性炭、硅膠、氧化鋁等。
所述表面換熱器3內(nèi)設(shè)置有可以相變的吸附工質(zhì)，所述吸附工質(zhì)與吸附材料構(gòu)成吸附對(duì)。表面換熱器的上部設(shè)置有吸附工質(zhì)進(jìn)出口。表面換熱器的形狀像家用空調(diào)的室外冷凝器，主要是利用表面積大的特點(diǎn)與空氣進(jìn)行換熱。表面換熱器3的特點(diǎn)是當(dāng)內(nèi)部工質(zhì)產(chǎn)生蒸發(fā)相變時(shí)，利用其表面將外界空氣中的熱量傳遞到內(nèi)部的工質(zhì)中；當(dāng)內(nèi)部工質(zhì)產(chǎn)生冷凝相變時(shí)，利用其表面將內(nèi)部工質(zhì)中的熱量傳遞到外界空氣中。表面換熱器3的制作可以是銅管路帶鋁翅片形式或其它管路和其它增加換熱面積的形式。為加強(qiáng)取水效果，表面換熱器3的表面可做憎水處理，表面換熱器的表面為憎水處理層，以便使凝結(jié)出的水分盡快落入集水器4中。
在吸附床體的吸附工質(zhì)進(jìn)出口與表面換熱器的吸附工質(zhì)進(jìn)出口之間設(shè)置有壓力調(diào)節(jié)器2。壓力調(diào)節(jié)器由并聯(lián)連接的控制吸附工質(zhì)由吸附床向表面換熱器流動(dòng)的單向閥和控制吸附工質(zhì)由表面換熱器向吸附床流動(dòng)的熱力調(diào)節(jié)閥組成，熱力調(diào)節(jié)閥即制冷系統(tǒng)中常用的熱力膨脹閥，是現(xiàn)有技術(shù)。熱力調(diào)節(jié)閥的溫度傳感器(即感溫點(diǎn))設(shè)置在表面換熱器的外表面上，由此表面的溫度控制熱力調(diào)節(jié)閥的開啟度，以調(diào)整表面換熱器3中吸附工質(zhì)的蒸發(fā)溫度。當(dāng)吸附材料脫附吸附工質(zhì)時(shí)，盡量減少吸附工質(zhì)的流動(dòng)阻力，而讓吸附材料充分吸附吸附工質(zhì)。單向閥是控制吸附工質(zhì)蒸汽的流向，熱力調(diào)節(jié)閥是控制吸附工質(zhì)蒸氣的流量，即控制表面換熱器3的蒸發(fā)溫度，使蒸發(fā)溫度的控制范圍在空氣露點(diǎn)溫度之下、水的冰點(diǎn)溫度之上。
本實(shí)用新型的集水器4系普通盛水容器，應(yīng)采用不利于內(nèi)部水分蒸發(fā)的容器。
本實(shí)用新型的間歇式太陽(yáng)能吸附制冷空氣取水裝置新設(shè)計(jì)特點(diǎn)在于1.在傳統(tǒng)太陽(yáng)能吸附式制冷裝置的基礎(chǔ)上，將冷凝器和蒸發(fā)器設(shè)計(jì)為一體，稱為表面換熱器3。吸附材料受熱時(shí)，將吸附材料中的吸附工質(zhì)脫附出來，在表面換熱器3中凝結(jié)成為液體，完成冷凝器的功能。吸附材料遇冷時(shí)，將表面換熱器3中的吸附工質(zhì)吸附到吸附材料中，表面換熱器3中的吸附工質(zhì)不斷蒸發(fā)，完成蒸發(fā)器的功能，當(dāng)吸附工質(zhì)不斷蒸發(fā)時(shí)產(chǎn)生制冷現(xiàn)象。
2.在吸附床1和表面換熱器3之間設(shè)置壓力調(diào)節(jié)器2，壓力調(diào)節(jié)器2的作用是在夜間吸附時(shí)根據(jù)環(huán)境溫度和濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)吸附量，控制吸附工質(zhì)的蒸發(fā)溫度，以便讓空氣當(dāng)中的水蒸氣達(dá)到露點(diǎn)溫度而凝結(jié)在表面換熱器3表面。
3.本實(shí)用新型的裝置中不含任何運(yùn)動(dòng)部件。
本實(shí)用新型取水的工作過程如下白天吸附床1中的吸附材料吸收太陽(yáng)的輻射熱，將吸附材料中的吸附工質(zhì)脫附出來。脫附出來的吸附工質(zhì)蒸氣經(jīng)過壓力調(diào)節(jié)器2進(jìn)入表面換熱器3，在表面換熱器3中冷凝放熱凝結(jié)為液體，此時(shí)系統(tǒng)的壓力較高。晚上沒有太陽(yáng)時(shí)環(huán)境溫度較低，系統(tǒng)壓力相應(yīng)降低。吸附材料受環(huán)境溫度降低的影響，開始產(chǎn)生吸附現(xiàn)象，吸附工質(zhì)會(huì)在吸附現(xiàn)象下蒸發(fā)成為氣體以滿足吸附的要求。通過壓力調(diào)節(jié)器2的調(diào)節(jié)，控制表面換熱器3中吸附工質(zhì)的蒸發(fā)溫度，當(dāng)表面換熱器3的表面溫度低于空氣露點(diǎn)溫度、高于水的冰點(diǎn)溫度時(shí)，空氣當(dāng)中的水分會(huì)凝結(jié)在表面換熱器3的表面。由于重力的作用，凝結(jié)出的水分會(huì)滴入到集水器4中，完成取水功能。
吸附材料和吸附工質(zhì)為一組形成吸附對(duì)。例如分子篩和水，分子篩為吸附材料，水為吸附工質(zhì)。吸附方式可以是化學(xué)吸附，也可以是物理吸附。
吸附對(duì)一般有活性炭-甲醇(物理吸附)、沸石-水(物理吸附)、硅膠-水(物理吸附)、金屬氫化物-氫(物理吸附)、氯化鈣-氨(化學(xué)吸附)、氯化鋁-氨(化學(xué)吸附)、活性炭-乙醇(物理吸附)、活性炭纖維-甲醇(物理吸附)。
盡管參照實(shí)施例對(duì)所公開的涉及一種間歇式太陽(yáng)能吸附制冷空氣取水裝置進(jìn)行了特別描述，以上描述的實(shí)施例是說明性的而不是限制性的，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，所有的變化和修改都在本實(shí)用新型的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種間歇式太陽(yáng)能吸附制冷空氣取水裝置，其特征在于，包括吸附床、表面換熱器、壓力調(diào)節(jié)器和集水器；所述吸附床和表面換熱器用管路連接，并在所述吸附床和表面換熱器之間設(shè)置有壓力調(diào)節(jié)器，所述表面換熱器的下端設(shè)置有集水器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的間歇式太陽(yáng)能吸附制冷空氣取水裝置，其特征在于，所述吸附床由吸附床體和遇熱時(shí)脫附出吸附工質(zhì)、遇冷時(shí)吸附進(jìn)吸附工質(zhì)的吸附材料組成，所述吸附床體為一封閉的箱體，其接收太陽(yáng)輻射的一面為透光材料，在吸附床體內(nèi)設(shè)置有均勻的透氣通道，在吸附床體的背面設(shè)置有吸附工質(zhì)進(jìn)出口；所述表面換熱器內(nèi)設(shè)置有可以相變的吸附工質(zhì)，所述吸附工質(zhì)與吸附材料構(gòu)成吸附對(duì)，所述表面換熱器的上部設(shè)置有吸附工質(zhì)進(jìn)出口；所述吸附床體的吸附工質(zhì)進(jìn)出口與表面換熱器的吸附工質(zhì)進(jìn)出口之間設(shè)置有壓力調(diào)節(jié)器；所述壓力調(diào)節(jié)器由并聯(lián)連接的控制吸附工質(zhì)由吸附床向表面換熱器流動(dòng)的單向閥和控制吸附工質(zhì)由表面換熱器向吸附床流動(dòng)的熱力調(diào)節(jié)閥組成，所述熱力調(diào)節(jié)閥的溫度傳感器設(shè)置在表面換熱器的外表面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的間歇式太陽(yáng)能吸附制冷空氣取水裝置，其特征在于，所述表面換熱器的表面為憎水處理層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的間歇式太陽(yáng)能吸附制冷空氣取水裝置，其特征在于，所述吸附材料和吸附工質(zhì)形成的吸附對(duì)為活性炭—甲醇或沸石—水或硅膠—水或金屬氫化物—?dú)浠蚵然}—氨或氯化鋁—氨或活性炭—乙醇或活性炭纖維—甲醇。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種間歇式太陽(yáng)能吸附制冷空氣取水裝置，旨在提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，產(chǎn)品造價(jià)低，不需要任何電力和人工操作的空氣取水裝置。該裝置中吸附床和表面換熱器用管路連接，并在吸附床和表面換熱器之間設(shè)置壓力調(diào)節(jié)器，表面換熱器的下端設(shè)置有集水器。本實(shí)用新型的空氣取水裝置用帶翅片的表面換熱器代替冷凝器和蒸發(fā)器，白天脫附時(shí)表面換熱器起到冷凝器作用，晚上吸附時(shí)表面換熱器起到蒸發(fā)器作用。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，產(chǎn)品造價(jià)低。吸附材料與空氣不直接接觸，避免了吸附材料因微小顆粒的進(jìn)入造成堵塞的問題，產(chǎn)品運(yùn)行穩(wěn)定。
文檔編號(hào)E03B3/00GK2871665SQ20062002521
公開日2007年2月21日 申請(qǐng)日期2006年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月20日
發(fā)明者楊永安, 陳少為, 馬晨 申請(qǐng)人:天津商學(xué)院