一種空氣冷凝水收集器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及空氣取水技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種空氣冷凝水收集器。
【背景技術(shù)】
[0002]荒漠地區(qū)干旱缺水，使得取水用水非常困難，而空氣中存在大量的水蒸氣可以收集利用作為液態(tài)水，不僅可供人類救生之用，也可以為動植物的生存提供水源?，F(xiàn)有技術(shù)中有從空氣中吸收水蒸氣，再解吸冷凝收集水的裝置，但空氣冷凝水收集技術(shù)還未被廣泛應(yīng)用，主要原因是集水設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，轉(zhuǎn)換效率低，操作不便，難以適用于野外復(fù)雜的環(huán)境。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，俞喬力等的專利CN2218770Y“太陽能空氣取水器”，上海交通大學(xué)白澤宇等的專利CN102936912B“太陽能空氣吸附式沙漠取水旅行包”，杭州電子科技大學(xué)劉光宇等的專利CN203462517U “新型的自動化太陽能空氣取水裝置”與中國人民解放軍理工大學(xué)耿世彬等的專利CN104563210A “一種節(jié)能空氣取水裝置”等均利用太陽能為能源以進(jìn)行空氣中水的冷凝。其中俞喬力等的專利利用太陽能聚光加熱吸附劑進(jìn)行吸附劑的解吸，有較好的集水效果，但晝夜交替時，需開閉透光罩以保證吸附時的通風(fēng)和解吸要求的密封環(huán)境，需要人工操作，使用不方便。白澤宇等的專利中描述了將不透明容器壁暴露在空氣中，利用太陽能加熱容器壁再傳熱給吸附劑的方法，存在加熱溫度低，轉(zhuǎn)換效率低的問題。而劉光宇等與耿世彬等的專利中使用了熱電堆、栗、蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)等復(fù)雜原件，再加上裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在惡劣的野外條件下，裝置的穩(wěn)定性難以保證。
[0004]本發(fā)明是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題而設(shè)計的的，利用仿生原理，將大氣中的汽態(tài)水凝集成為液態(tài)水并收集儲存起來，供急需之用的集水裝置，裝置利用太陽能供電，無需外接電源，且聚光效果好，更加自動化，避免人工操作帶來的麻煩，結(jié)構(gòu)簡單，容易維護(hù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種空氣冷凝水收集器，該裝置能吸附收集空氣中的水蒸氣，后經(jīng)過太陽能加熱解吸，進(jìn)而冷凝得到液態(tài)水并收集起來，從而實現(xiàn)高效集水的目的。
[0006]本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:一種空氣冷凝水收集器，包括冷凝集水柱1、聚光罩2和儲水器3，其特征在于:所述的冷凝集水柱1是上半部為冷凝罩4，下半部為透光罩8的圓柱形腔體結(jié)構(gòu)，冷凝集水柱1沿其軸向水平布置，冷凝罩4內(nèi)壁下邊緣設(shè)有集水槽5，所述的圓柱形腔體內(nèi)部設(shè)有吸附結(jié)構(gòu)，該吸附結(jié)構(gòu)與腔體內(nèi)壁之間留有空隙，所述冷凝集水柱1的兩個圓形端面分別設(shè)有活動門9，活動門9上設(shè)有光傳感器10，冷凝集水柱1通過下部開孔連接引水管12，冷凝集水柱1通過支撐架15連接聚光罩2，所述聚光罩2的中央開孔，并通過輸水管13連接儲水器3，所述的引水管12與輸水管13連通。
[0007]所述的吸附結(jié)構(gòu)為一個直徑小于冷凝集水柱1內(nèi)徑的圓柱狀吸附結(jié)構(gòu)，該圓柱狀吸附結(jié)構(gòu)由四個吸附床6通過金屬絲與一圓軸連接組成，所述的四個吸附床6沿圓軸徑向分布，相鄰吸附床6之間留有空隙，便于通風(fēng)，所述吸附結(jié)構(gòu)通過設(shè)置在冷凝罩4上部的掛鉤與冷凝罩4連接，懸掛于冷凝集水柱1的內(nèi)部，所述的吸附床6中填充裝有吸附劑的金屬網(wǎng)球，吸附劑選用氯化鎂改性硅膠。
[0008]所述冷凝罩4的內(nèi)壁為疏水材料PTFE (聚四氟乙稀)膜，其間設(shè)有多個親水凸起14，所述親水凸起14為朝向冷凝集水柱1內(nèi)部并突出于冷凝罩4壁面的結(jié)構(gòu)，該凸起部分由丙稀酸-娃材料制成。
[0009]所述集水槽5通過銜接在集水槽5末端的引水軟管11與引水管12連通。
[0010]所述冷凝罩4的上表面設(shè)有太陽能電池板7，用于為裝置內(nèi)所有的電子元件供電。
[0011]所述的聚光罩2為水平放置的旋轉(zhuǎn)拋物面聚光鏡，其中央開孔連接輸水管13，輸水管13直徑大于引水管12的直徑，以便于在下雨天能將雨水匯入儲水器3。
[0012]所述的透光罩8為石英玻璃制成。
[0013]本發(fā)明具有如下有益效果:
冷凝集水柱結(jié)構(gòu)簡單，便于維護(hù)，以空氣中的水作為水源，能最大限度開發(fā)利用水資源。吸附劑選擇氯化鎂改性硅膠，造價低廉，吸附脫附效果優(yōu)良，使用一定年限后，如果吸附功能降低，可以更換。冷凝罩模仿沙漠甲蟲利用背殼集水的原理，采用親水點(diǎn)與疏水材料(PTFE膜，有一定制冷效果)相間的特殊結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了水蒸氣的冷凝效果，集水效率高；透光罩選用石英玻璃，透光率高，便于透光以加熱吸附劑。太陽能電池為裝置中所有電子元件供電，無需外接電源，綠色環(huán)保。聚光罩匯聚太陽光加熱吸附劑，使其脫附水分便于收集?；顒娱T通過感應(yīng)裝置自動開啟和關(guān)閉，無需人工操作，使用更方便。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為冷凝集水柱徑向截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3為聚光罩和儲水器徑向截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖4為冷凝集水柱的外部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]其中，1-冷凝集水柱，2-聚光罩，3-儲水器，4-冷凝罩，5-集水槽，6_吸附床，7_太陽能電池，8-透光罩，9-活動門，10-光傳感器，11-引水軟管，12-引水管，13-輸水管，14-親水凸起，15-支撐架。
【具體實施方式】
[0019]下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明，如圖1-4所示，一種空氣冷凝水收集器，包括冷凝集水柱1、聚光罩2和儲水器3，其特征在于:所述的冷凝集水柱1為沿其軸向水平布置的圓柱形腔體結(jié)構(gòu)，腔體上半部為冷凝罩4，冷凝罩4由疏水材料PTFE膜(聚四氟乙烯膜)和設(shè)置于其間的親水凸起14組成，親水凸起14為丙烯酸-硅材料制成，分布在冷凝罩4內(nèi)側(cè)，圓柱腔體下半部為石英玻璃材質(zhì)的透光罩8，冷凝罩4內(nèi)壁下邊緣設(shè)有向腔體中心突出的集水槽5，集水槽5通過設(shè)置在集水槽5末端的引水軟管11與引水管12連接，冷凝集水柱1腔體內(nèi)部設(shè)有吸附結(jié)構(gòu)，該吸附結(jié)構(gòu)與腔體內(nèi)壁之間留有空隙，該吸附結(jié)構(gòu)為一個直徑小于冷凝集水柱1內(nèi)徑的圓柱狀吸附結(jié)構(gòu)，該圓柱狀吸附結(jié)構(gòu)由四個吸附床6通過金屬絲與一圓軸連接組成，四個吸附床6沿圓軸徑向分布，相鄰吸附床6之間留有空隙，吸附結(jié)構(gòu)通過設(shè)置在冷凝罩4上部的掛鉤與冷凝罩4連接，懸掛于冷凝集水柱1的內(nèi)部，吸附床6中填充金屬網(wǎng)球，金屬網(wǎng)球內(nèi)充滿吸附劑，吸附劑選用氯化鎂改性硅膠。所述冷凝集水柱1的兩個圓形端面分別設(shè)有活動門9，活動門9上設(shè)有光傳感器10，冷凝集水柱1通過下部開孔連接有引水管12，冷凝集水柱1通過支撐架15連接聚光罩2，所述聚光罩2為旋轉(zhuǎn)拋物面聚光鏡，其中央開孔，并通過輸水管13連接儲水器3，引水管12與輸水管13連通，且輸水管13直徑大于引水管12的直徑，以便于將滴落到聚光罩2中的雨水匯入儲水器3，所述儲水器3為密封的不銹鋼容器，體積5L，埋入地下約lm處，以減少白天高溫造成的水分蒸發(fā)。
[0020]在荒漠地區(qū)，夜晚氣溫低，相對濕度較高，此時活動門9在光傳感器10控制下開啟，使吸附床6暴露在大氣中，利用自然風(fēng)均勻穿過吸附床，使吸附劑吸水近飽和。白天光傳感器10使活動門9關(guān)閉，吸附劑被密封在冷凝罩4和透光罩8之間，通過聚光罩2匯聚太陽光加熱吸附劑，此時密封的冷凝集水柱1中的空氣露點(diǎn)隨著蒸發(fā)脫附的進(jìn)行和空氣濕度的增大而增高，當(dāng)露點(diǎn)溫度高于冷凝罩4內(nèi)表面溫度時，水蒸氣便以親水凸起為核凝結(jié)，大部分水滴將在重力與表面張力作用下沿冷凝罩4的半圓形內(nèi)壁向下流入集水槽5中，由于冷凝罩4表面為疏水材料PTFE膜(聚四氟乙烯膜)，提高了冷凝水珠脫落和匯集的效果。冷凝水匯入集水槽5，避免了水滴繼續(xù)流淌到下部透光罩8從而影響透光。集水槽5中的水依次通過引水軟管11、引水管12和輸水管13流入儲水器3，適用于荒漠取水等。冷凝集水柱中的吸附劑可以根據(jù)效果好壞進(jìn)行實時更換，以保持良好的集水效果。
[0021]本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于上述的實施例，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變形而不脫離本發(fā)明的范圍和精神。倘若這些改動和變形屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍內(nèi)，則本發(fā)明的意圖也包含這些改動和變形在內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種空氣冷凝水收集器，包括冷凝集水柱(1)、聚光罩(2)和儲水器(3)，其特征在于:所述的冷凝集水柱(1)是上半部為冷凝罩(4)，下半部為透光罩(8)的圓柱形腔體結(jié)構(gòu)，該冷凝集水柱(1)沿其軸向水平布置，所述的冷凝罩(4)內(nèi)壁下邊緣設(shè)有集水槽(5)，所述的圓柱形腔體內(nèi)部設(shè)有吸附結(jié)構(gòu)，該吸附結(jié)構(gòu)與腔體內(nèi)壁之間留有空隙，所述冷凝集水柱(1)的兩個圓形端面分別設(shè)有活動門(9 )，活動門(9 )上設(shè)有光傳感器(10 )，冷凝集水柱(1)通過下部開孔連接引水管(12 )，冷凝集水柱(1)通過支撐架(15 )連接聚光罩(2 )，所述聚光罩(2)的中央開孔，并通過輸水管(13)連接儲水器(3)，所述的引水管(12)與輸水管(13)連通。2.如權(quán)利要求1所述的一種空氣冷凝水收集器，其特征在于:所述的吸附結(jié)構(gòu)為一個直徑小于冷凝集水柱(1)內(nèi)徑的圓柱狀吸附結(jié)構(gòu)，該圓柱狀吸附結(jié)構(gòu)由四個吸附床(6)通過金屬絲與一圓軸連接組成，所述的四個吸附床(6)沿圓軸徑向分布，相鄰吸附床(6)之間留有空隙，所述吸附結(jié)構(gòu)通過設(shè)置在冷凝罩(4)上部的掛鉤與冷凝罩(4)連接，懸掛于冷凝集水柱(1)的內(nèi)部，所述的吸附床(6)中填充裝有吸附劑的金屬網(wǎng)球，吸附劑選用氯化鎂改性硅膠。3.如權(quán)利要求1所述的一種空氣冷凝水收集器，其特征在于:所述冷凝罩(4)的內(nèi)壁為疏水材料聚四氟乙烯膜，其間設(shè)有多個親水凸起(14)，所述親水凸起(14)為丙烯酸-硅材料制成。4.如權(quán)利要求1所述的一種空氣冷凝水收集器，其特征在于:所述集水槽(5)通過銜接在集水槽(5)末端的引水軟管(11)與引水管(12)連接。5.如權(quán)利要求1所述的一種空氣冷凝水收集器，其特征在于:所述冷凝罩(4)的上表面設(shè)有太陽能電池板(7)。6.如權(quán)利要求1所述的一種空氣冷凝水收集器，其特征在于:所述的聚光罩(2)為水平放置的旋轉(zhuǎn)拋物面聚光鏡，其中央開孔連接輸水管(13)，輸水管(13)直徑大于連通的引水管(12)的直徑，以便于在下雨天能將雨水匯入儲水器(3)。7.如權(quán)利要求1所述的一種空氣冷凝水收集器，其特征在于:所述的透光罩(8)為石英玻璃制成。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種空氣冷凝水收集器，包括冷凝集水柱（1）、聚光罩（2）和儲水器（3），所述的冷凝集水柱（1）是上半部為冷凝罩（4），下半部為透光罩（8）的圓柱形腔體結(jié)構(gòu)，該冷凝集水柱（1）沿其軸向水平布置，所述的冷凝罩（4）內(nèi)壁下邊緣設(shè)有集水槽（5），所述的圓柱形腔體結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)有吸附結(jié)構(gòu)，該吸附結(jié)構(gòu)與腔體內(nèi)壁之間留有空隙，所述冷凝集水柱（1）的兩個圓形端面分別設(shè)有活動門（9），活動門（9）上設(shè)有光傳感器（10）。本發(fā)明利用空氣中存在的水蒸氣作為液態(tài)水的來源，先通過吸附劑吸附收集空氣中的水蒸氣，后經(jīng)過太陽能加熱解吸，進(jìn)而冷凝得到液態(tài)水并收集起來，從而實現(xiàn)高效集水的目的。
【IPC分類】E03B3/28
【公開號】CN105275051
【申請?zhí)枴緾N201510575971
【發(fā)明人】康學(xué)遠(yuǎn), 蔣維真, 張雨寧, 王修貴, 熊磊, 夏尉
【申請人】武漢大學(xué)
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年9月11日