專利名稱：膜法空氣取水裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空氣取水裝置，特別涉及一種利用高分子水汽富集膜技術(shù)無(wú)源制取飲用水的裝置。
背景技術(shù)：
水是生命之源，其重要性對(duì)人體不言而喻。在海洋及沙漠等特殊作業(yè)環(huán)境下或在核化生污染及水污染等次生災(zāi)害事件發(fā)生地區(qū)，人們常常面臨“無(wú)水源”或“水源被污染”的情況。特別是在沙漠環(huán)境中，由于沒(méi)有水源，常規(guī)制水設(shè)備及凈化設(shè)備無(wú)法使用。對(duì)于部隊(duì)官兵來(lái)說(shuō)，在上述環(huán)境中執(zhí)行任務(wù)時(shí)，“水”就成為衛(wèi)生保障的重中之重。目前，野外特殊環(huán)境下制水有很多方法。利用空氣中含有的水蒸氣冷凝制水技術(shù)是比較成熟也是比較流行的方法。空氣容納水蒸氣的能力跟空氣溫度有關(guān)，溫度越高，容納水蒸氣的能力就越高。通過(guò)直接將空氣降溫或者先將空氣中水蒸氣富集再降溫的方法就可以制取液態(tài)或者固態(tài)的水。直接將空氣降溫制水是現(xiàn)在市面上多種空氣制水裝置和設(shè)備采用的方法，普遍存在出水量小、能耗高、適用范圍有限等缺點(diǎn)。在環(huán)境濕度過(guò)低(比如沙漠地區(qū)，濕度常年維持在20% -30% )，或者環(huán)境溫度過(guò)低的條件下，現(xiàn)存設(shè)備或裝置往往不能正常使用。水汽富集膜是一種高分子聚合膜。是一類具有特殊性質(zhì)的薄膜，它對(duì)空氣中的水分子具有選擇透過(guò)性。利用這一特性可實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣中水汽的富集。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)目前空氣制水機(jī)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種膜法空氣取水裝置。為達(dá)到以上目的，本發(fā)明是采取如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的一種膜法空氣制水裝置，包括殼體、連通殼體外大氣的過(guò)濾網(wǎng)及風(fēng)機(jī)，殼體內(nèi)設(shè)置有高分子水汽富集膜組件、小型負(fù)壓泵、緩沖氣缸、冷凝室和半導(dǎo)體冷凝組件、水處理組件； 高分子水汽富集膜組件收集高濕度空氣，小型負(fù)壓泵將高濕度空氣通過(guò)緩沖氣缸送入半導(dǎo)體冷凝組件，高濕度空氣中的水汽就會(huì)凝結(jié)成液態(tài)或者固態(tài)的水；經(jīng)過(guò)水處理組件的凈化處理，最終進(jìn)入水箱的是符合標(biāo)準(zhǔn)的飲用水。所述的膜法空氣取水裝置，所述過(guò)濾網(wǎng)濾孔直徑為0. 75mm。所述的膜法空氣取水裝置，所述高分子水汽聚合膜板包括一個(gè)模組殼體，一個(gè)粗尼龍網(wǎng)狀支架，該模組殼體頂部設(shè)有兩個(gè)抽氣孔，并聯(lián)后通過(guò)連接導(dǎo)管、抽氣匯管與真空泵的進(jìn)口連通，粗尼龍網(wǎng)狀支架兩側(cè)面各貼一層高分子水汽富集膜，內(nèi)部形成密閉空間。所述的膜法空氣取水裝置，所述水汽富集膜組件包括框架，該框架中固定有不少于1層并排排列并互相留有空隙的水汽富集膜板，每層水汽富集膜板頂部設(shè)有抽氣接孔， 這些抽氣孔通過(guò)連接導(dǎo)管、抽氣匯管與小型負(fù)壓泵的進(jìn)口連通；水汽富集膜組件相對(duì)風(fēng)機(jī)設(shè)置，并使水汽富集膜板之間的空隙對(duì)著風(fēng)機(jī)；小型負(fù)壓泵的出口通過(guò)緩沖導(dǎo)管連通氣體緩沖室的入口，氣體緩沖室的出口與半導(dǎo)體冷凝組件相連，半導(dǎo)體冷凝組件的連接水處理組件，水處理組件對(duì)富集到的水進(jìn)行過(guò)濾凈化等處理，經(jīng)過(guò)處理的水符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，最后進(jìn)入水箱內(nèi)。所述的膜法空氣取水裝置，所述小型負(fù)壓泵除具有抽氣功能外，還具有利用自身機(jī)械運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的熱能，將富含水汽的空氣加熱的功能，出氣口輸出的氣體溫度可維持在 :35°C左右。所述的膜法空氣取水裝置，所述半導(dǎo)體冷凝組件包括一個(gè)冷凝室，里面有由9片半導(dǎo)體制冷片組成的半導(dǎo)體制冷片陣列。所述的膜法空氣取水裝置，所述水處理組件主要包括活性碳過(guò)濾器、反滲透過(guò)濾器或者超過(guò)濾器以及紫外線殺菌裝置。提供了一種操作簡(jiǎn)單、可長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)供水的無(wú)水源的低濕度空氣制水機(jī)，并具有體積小、功耗低、出水量大、適用范圍廣等特點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1中高分子水汽富集膜組件中的單個(gè)板式膜元件結(jié)構(gòu)圖。圖1、圖2中的附圖標(biāo)記1、殼體；2、過(guò)濾網(wǎng)及風(fēng)機(jī)；3、高分子水汽富集膜組件；4、 抽氣匯管；5、小型負(fù)壓泵；6、緩沖氣缸；7、冷凝室；8、半導(dǎo)體制冷片陣列；9、水處理組件； 10、排氣口 ；11、出水管；12、抽氣孔；13、模組殼體；14、粗尼龍網(wǎng)狀支架；15、高分子水汽富集膜。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。如圖1所示，一種膜法取水裝置，包括殼體1、連通殼體1外大氣的過(guò)濾網(wǎng)及風(fēng)機(jī) 2，殼體1內(nèi)設(shè)置有高分子水汽富集膜組件3、小型負(fù)壓泵5、緩沖氣缸6、冷凝室7和半導(dǎo)體制冷片陣列8組成的半導(dǎo)體冷凝組件、水處理組件9、排氣口 10以及出水管11。高分子水汽富集膜組件3收集高濕度空氣，小型負(fù)壓泵5將高濕度空氣通過(guò)緩沖氣缸6送入半導(dǎo)體冷凝組件7，高濕度空氣中的水汽就會(huì)凝結(jié)成液態(tài)或者固態(tài)的水。經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)水處理組件9的凈化處理，最終進(jìn)入水箱的是符合標(biāo)準(zhǔn)的飲用水。高分子水汽富集膜組件3包括框架，由高強(qiáng)度工程塑料制成，該框架中固定有不少于1層平行排列并互相留有空隙的高分子水汽富集膜板，每層高分子水汽富集膜板頂部設(shè)有抽氣孔12，這些抽氣孔12通過(guò)抽氣匯管4與小型負(fù)壓泵5的進(jìn)口連通；風(fēng)機(jī)采用高速風(fēng)機(jī)，轉(zhuǎn)速可達(dá)2000rpm ；高分子水汽富集膜組件4的設(shè)置方位平行于風(fēng)機(jī)吹風(fēng)的方向，風(fēng)機(jī)給通過(guò)過(guò)濾網(wǎng)的空氣以動(dòng)力，使其沿著膜板之間的空隙方向流動(dòng)，保證高分子水汽富集膜周圍的新鮮空氣。小型負(fù)壓泵5的出口通過(guò)緩沖導(dǎo)管連通緩沖氣缸6的入口，緩沖氣缸 6出口與半導(dǎo)體冷凝組件7相連。半導(dǎo)體冷凝組件7連接水處理組件9，水處理組件9通過(guò)出水管11與水箱相連。本發(fā)明中過(guò)濾網(wǎng)濾孔直徑為0. 75mm,主要目的是為了濾除空氣中直徑大于0. 75mm的塵埃及其它雜物，防止長(zhǎng)期使用塵埃等堆積于儀器，造成小型負(fù)壓泵或半導(dǎo)體冷凝組件的損害。小型負(fù)壓泵5可將高分子水汽富集膜的低壓側(cè)壓強(qiáng)降至3. 3KPa,大氣壓強(qiáng)換算，膜的低壓側(cè)壓強(qiáng)為-0. 098MPa，小型負(fù)壓泵的電機(jī)功耗為35W，完全滿足低功耗的要求。小型負(fù)壓泵抽出空氣后，其流速很高且氣流不穩(wěn)定，為穩(wěn)定氣流，在泵的出氣口加入一個(gè)直徑50mm，長(zhǎng)30mm的圓柱形緩沖氣缸6。其進(jìn)氣口與出氣口分別在圓柱形氣缸的兩個(gè)底面上，并且互不相對(duì)，這樣就保證了空氣進(jìn)入氣缸后能夠緩沖，在氣缸內(nèi)蓄積直到壓力驅(qū)使其從出氣口穩(wěn)定的流出，從而得到流速穩(wěn)定的空氣流。提高高濕度空氣的利用率?？諝馔ㄟ^(guò)過(guò)濾網(wǎng)及風(fēng)機(jī)2進(jìn)入殼體1內(nèi)，使高分子水汽富集膜組件3周圍保持“新鮮”空氣，通過(guò)小型負(fù)壓泵5形成膜組件內(nèi)外側(cè)壓力差而得到富含水汽的的空氣，繼而經(jīng)過(guò)氣體緩沖室穩(wěn)定流量，再經(jīng)過(guò)冷凝器冷凝以及收集處理等一系列步驟，最終得到符合飲用標(biāo)準(zhǔn)的液態(tài)水。如圖2所示，高分子水汽富集膜板包括一個(gè)模組殼體13，一個(gè)粗尼龍網(wǎng)狀支架14， 該模組殼體13頂部設(shè)有兩個(gè)抽氣孔12，通過(guò)抽氣匯管4與小型負(fù)壓泵5的進(jìn)口連通，使膜組件內(nèi)部產(chǎn)生負(fù)壓，通過(guò)高分子水汽富集膜提高空氣中水汽的通過(guò)效率，產(chǎn)生高濕度的氣體。粗尼龍網(wǎng)狀支架14兩側(cè)面各貼敷一層采用高分子聚合物制成的水汽富集膜15 (商用)， 內(nèi)部形成密閉空間。水汽富集膜是一類具有特殊性質(zhì)的高分子薄膜，它對(duì)空氣中的水分子等具有選擇性透過(guò)作用。在壓力的驅(qū)動(dòng)下，可使空氣中的水汽優(yōu)先透過(guò)膜體而得到高濕度空氣。與圖1膜法空氣取水裝置配套的輔助裝置包括有電源組件、控制組件。電源組件包括主機(jī)電源、車載電源逆變器、帶插頭的電源線等。本裝置可通過(guò)交流220V電源直接供電，也可通過(guò)車載式電源逆變器連接車載電源進(jìn)行供電。控制組件主要對(duì)半導(dǎo)體冷凝組件和水箱進(jìn)行控制。應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換， 而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種膜法空氣制水裝置，其特征在于，包括殼體、連通殼體外大氣的過(guò)濾網(wǎng)及風(fēng)機(jī)， 殼體內(nèi)設(shè)置有高分子水汽富集膜組件、小型負(fù)壓泵、緩沖氣缸、冷凝室和半導(dǎo)體冷凝組件、 水處理組件；高分子水汽富集膜組件收集高濕度空氣，小型負(fù)壓泵將高濕度空氣通過(guò)緩沖氣缸送入半導(dǎo)體冷凝組件，高濕度空氣中的水汽就會(huì)凝結(jié)成液態(tài)或者固態(tài)的水；經(jīng)過(guò)水處理組件的凈化處理，最終進(jìn)入水箱的是符合標(biāo)準(zhǔn)的飲用水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜法空氣取水裝置，其特征在于，所述過(guò)濾網(wǎng)濾孔直徑為 0. 75mm0
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的膜法空氣取水裝置，其特征在于，所述高分子水汽聚合膜板包括一個(gè)模組殼體，一個(gè)粗尼龍網(wǎng)狀支架，該模組殼體頂部設(shè)有兩個(gè)抽氣孔，并聯(lián)后通過(guò)連接導(dǎo)管、抽氣匯管與真空泵的進(jìn)口連通，粗尼龍網(wǎng)狀支架兩側(cè)面各貼一層高分子水汽富集膜，內(nèi)部形成密閉空間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜法空氣取水裝置，其特征在于，所述水汽富集膜組件包括框架，該框架中固定有不少于1層并排排列并互相留有空隙的水汽富集膜板，每層水汽富集膜板頂部設(shè)有抽氣接孔，這些抽氣孔通過(guò)連接導(dǎo)管、抽氣匯管與小型負(fù)壓泵的進(jìn)口連通； 水汽富集膜組件相對(duì)風(fēng)機(jī)設(shè)置，并使水汽富集膜板之間的空隙對(duì)著風(fēng)機(jī)；小型負(fù)壓泵的出口通過(guò)緩沖導(dǎo)管連通氣體緩沖室的入口，氣體緩沖室的出口與半導(dǎo)體冷凝組件相連，半導(dǎo)體冷凝組件的連接水處理組件，水處理組件對(duì)富集到的水進(jìn)行過(guò)濾凈化等處理，經(jīng)過(guò)處理的水符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，最后進(jìn)入水箱內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜法空氣取水裝置，其特征在于，所述小型負(fù)壓泵除具有抽氣功能外，還具有利用自身機(jī)械運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的熱能，將富含水汽的空氣加熱的功能，出氣口輸出的氣體溫度可維持在35°C左右。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜法空氣取水裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體冷凝組件包括一個(gè)冷凝室，里面有由9片半導(dǎo)體制冷片組成的半導(dǎo)體制冷片陣列。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜法空氣取水裝置，其特征在于，所述水處理組件主要包括活性碳過(guò)濾器、反滲透過(guò)濾器或者超過(guò)濾器以及紫外線殺菌裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種膜法空氣制水裝置，包括殼體、連通殼體外大氣的過(guò)濾網(wǎng)及風(fēng)機(jī)，殼體內(nèi)設(shè)置有高分子水汽富集膜組件、小型負(fù)壓泵、緩沖氣缸、冷凝室和半導(dǎo)體冷凝組件、水處理組件；高分子水汽富集膜組件收集高濕度空氣，小型負(fù)壓泵將高濕度空氣通過(guò)緩沖氣缸送入半導(dǎo)體冷凝組件，高濕度空氣中的水汽就會(huì)凝結(jié)成液態(tài)或者固態(tài)的水；經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)水處理組件的凈化處理，最終進(jìn)入水箱的是符合標(biāo)準(zhǔn)的飲用水提供了一種操作簡(jiǎn)單、可長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)供水的無(wú)水源的低濕度空氣制水機(jī)，并具有體積小、功耗低、出水量大、適用范圍廣等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)E03B3/28GK102505732SQ20111033279
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者劉娟, 吳小明, 文峻, 湯池, 申廣浩, 羅二平, 謝康寧, 閆一力 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍第四軍醫(yī)大學(xué)