專利名稱：太陽能海水淡化設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬海洋資源利用范疇，具體地說是一種利用太陽能量來氣化海水，利用深層低溫海水作為制冷劑來冷凝水蒸氣以生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)淡水的太陽能海水淡化設(shè)備。
淡水是人類賴以生存和發(fā)展的重要資源，地球上可供開發(fā)的淡水資源非常有限。隨著人口的增長，城市的建設(shè)，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，很多國家和地區(qū)都發(fā)生水荒，如香港、澳門等大城市曾因水荒而實(shí)施用水管制，引發(fā)嚴(yán)重的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)問題，因此海水淡化技術(shù)受到人們的廣泛關(guān)注。目前世界上應(yīng)用最多的海水淡化方法是閃蒸法，它能大量生產(chǎn)淡水來滿足大型社區(qū)的需要，但設(shè)備投資巨大，造水成本很高，而且因耗用大量燃料而造成環(huán)境污染。為了降低能耗和減少污染，科學(xué)界研究出膜滲法、離子交換法等新方法，但造水成本更高，規(guī)模太小尚難大量應(yīng)用。
本實(shí)用新型的目的是解決以上問題，提供一種利用太陽能量來氣化海水，利用深層低溫海水作為制冷劑來冷凝水蒸氣以生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)淡水的太陽能海水淡化設(shè)備。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，它包括有海水淡化裝置、陽光追蹤裝置和控制器3個(gè)部分。海水淡化裝置是由蒸發(fā)器、冷凝器、空氣泵、水泵等部件組成。蒸發(fā)器D斜置在設(shè)備上部，它的底面與水平面形成30°-40°夾角，它的頂面是雙層玻璃面板E，這兩層玻璃間抽成真空。蒸發(fā)器下端安裝有下水箱A，箱內(nèi)裝有循環(huán)水泵B，泵上連著循環(huán)水管C，水管的另1端進(jìn)入位于蒸發(fā)器上端的上水箱F內(nèi)。水蒸氣通道G位于上水箱的下方，其上口與蒸發(fā)器相通，它的前面是冷凝器H，在它底部裝有淡水輸出管I。離心式空氣泵K安裝在冷凝器下方，有排氣通道L連通在它們之間，在工作時(shí)蒸發(fā)器、水蒸氣通道、冷凝器、排氣通道、離心式空氣泵形成相互通連的密封結(jié)構(gòu)。底架U承載著這些部件位于裝置的下部，在底架兩側(cè)重力平衡處裝有轉(zhuǎn)盤N，深層海水供水管M從轉(zhuǎn)盤內(nèi)孔穿出，上行后分為兩支，其中1支進(jìn)入冷凝器形成冷凝器葉片，另1支進(jìn)入上水箱內(nèi)。冷凝器排水管O的1端連接在冷凝器葉片末端，另一端伸出裝置外，其下方為安裝在基礎(chǔ)上的弧形接水槽P，在底架靠近下水箱處還安裝有驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)Q、減速箱R和驅(qū)動(dòng)輪S，導(dǎo)軌T在驅(qū)動(dòng)輪下，固定在基礎(chǔ)上，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)驅(qū)動(dòng)輪能沿著導(dǎo)輪運(yùn)動(dòng)。在下水箱A的外殼A1和內(nèi)層A3之間有保溫層A2，在蒸發(fā)器D的雙層玻璃面板E下面裝有階梯狀集熱板D3；其下方依次是保溫層D2和蒸發(fā)器外殼D；上水箱F的外殼F3和內(nèi)層F1之間有保溫層F2，水蒸氣通道G的底部還裝有淡水盤G1，盤內(nèi)安裝冷凝器H，排氣通道L和空氣泵K是靠法蘭盤L1連接。
所說的太陽光追蹤裝置有機(jī)械和電路兩個(gè)部分，在機(jī)械部分中轉(zhuǎn)盤N可分為上轉(zhuǎn)盤N1、下轉(zhuǎn)盤N2，兩者之間安裝有滾珠軸承N3，上轉(zhuǎn)盤固定在底架U上，下轉(zhuǎn)盤固定在基礎(chǔ)上，深層海水供應(yīng)管M從轉(zhuǎn)盤內(nèi)孔穿過，在水管和內(nèi)孔間襯有尼龍襯套N4。滾珠軸承承托上轉(zhuǎn)盤帶動(dòng)底架，能在下轉(zhuǎn)盤上自由轉(zhuǎn)動(dòng)。下轉(zhuǎn)盤的下面安裝有水封活動(dòng)接頭，它的外殼N5的內(nèi)層是尼龍水封套N6，下端是法蘭盤N7，深層海水供水管M通過法蘭盤來連接供水管線。在電路部分中光敏電阻RT1和RT2分別安裝在蒸發(fā)器最高的兩個(gè)角上，它們連接集成電路IC1和三極管G2形成開關(guān)電路，K1為電源開關(guān)，K2、K3是限位開關(guān)，繼電器J的K4、K5是驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)Q的正反向運(yùn)行開關(guān)，P1、P2是電路的輸出接口。
所說的控制器中，中水位探測(cè)棒M1、高水位探測(cè)棒M2、低水位探測(cè)棒M3都安裝在高位水箱6內(nèi)，它們與邏輯閘電路IC2，三級(jí)管G3、G4組成分析電路，控制三極管G5的導(dǎo)通或截止，繼電器J2的K6是深層海水吸取水泵4的控制開關(guān)。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是它結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，造價(jià)低廉，不造成環(huán)境污染，充分利用了太陽能源和深層海水的低溫能源等自然能源，不消耗燃料只需配用少量電能，即可生產(chǎn)出大量優(yōu)質(zhì)淡水，所以造水成本很低。它可單獨(dú)使用滿足單個(gè)家庭需要，也可多臺(tái)設(shè)備排成陣列以滿足社區(qū)或企業(yè)的需要。適用于所有缺乏淡水資源地區(qū)，特別適用于太陽能源豐富而又缺乏燃料的沿海地區(qū)和島嶼。


圖1是本實(shí)用新型海水淡化裝置原理圖。圖中A為下水箱，B為循環(huán)水泵，C為循環(huán)水管，D為蒸發(fā)器，E為蒸發(fā)器玻璃面板，F(xiàn)為上水箱，G為水蒸氣通道，H為冷凝器，I為淡水輸出管，K為離心式空氣泵，L為排氣通道，M為深層海水供應(yīng)管，N為轉(zhuǎn)盤，O為冷凝器排水管，P為弧形接水槽，Q為驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，R為減速箱，S為驅(qū)動(dòng)輪，T為導(dǎo)軌，U為底架。
圖2是本實(shí)用新型海水淡化裝置部件原理圖。圖中A1為下水箱內(nèi)層，A2為下水箱保溫層，A3為下水箱外殼，D1為蒸發(fā)器外殼，D2為蒸發(fā)器保溫層，D3為蒸發(fā)器階梯狀集熱板，D4為密封材料，E1為雙層玻璃面板密封材料，E2為雙層玻璃間的真空間隙，E3為雙層玻璃面板密封材料，F(xiàn)1為上水箱內(nèi)層，F(xiàn)2為上水箱保溫層，F(xiàn)3為上水箱外殼，G1為淡水盤，L1為法蘭盤。
圖3是本實(shí)用新型太陽光追蹤裝置機(jī)械原理圖。圖中N1為上轉(zhuǎn)盤，N2為下轉(zhuǎn)盤，N3為滾珠軸承，N4為尼龍襯套，N5為水封活接頭外殼，N6為尼龍水封套，N7為法蘭盤。
圖4是本實(shí)用新型太陽光追蹤裝置電原理圖。
圖5是本實(shí)用新型控制器電路原理圖。
圖6是本實(shí)用新型排成陣列的原理示意圖。圖中1為冷凝器排水總管，2為海上平臺(tái)，3為太陽能海水淡化裝置，4為深層海水抽取泵，5為海水供應(yīng)總管，6為高位水箱，7為淡水箱，8為抽取管，9為單向閥，10為總淡水管。
圖7是本實(shí)用新型管線示意圖。圖中F4為蒸發(fā)器海水調(diào)節(jié)閥門。
本實(shí)用新型的實(shí)施，以上各圖所示的結(jié)構(gòu)和電路就是本實(shí)用新型的實(shí)施例。雙層玻璃面板E用5mm鋼化玻璃制作，周圍包上密封材料，間隙抽成真空，以利于保溫。蒸發(fā)器D、水蒸氣通道G、冷凝器H、排氣通道L均按耐壓密封容器標(biāo)準(zhǔn)制作，這些部件裝配后形成相通的密封結(jié)構(gòu)，在設(shè)備工作時(shí)呈負(fù)壓狀態(tài)。安裝時(shí)蒸發(fā)器底面與水平面形成的夾角應(yīng)根據(jù)使用地區(qū)緯度調(diào)整后固定在30°-40°之間，讓蒸發(fā)器能接受最佳光照效果。蒸發(fā)器、上水箱、下水箱均應(yīng)有保溫層以阻止熱量散失。深層低溫海水被深層海水抽取泵4送入高位水箱6后，通過海水供應(yīng)總管5向海水淡化設(shè)備供水，海水供應(yīng)總管通過法蘭盤N7與深層海水供應(yīng)管M連通。海水大部分流經(jīng)冷凝器H，使冷凝器葉片保持很低溫度，再從冷凝器排水管O排向大海。少部分海水進(jìn)入上水箱F，調(diào)節(jié)閥門F4控制注入蒸發(fā)器的水量，讓階梯狀集熱板D3上薄薄覆蓋一層海水，太陽光透過雙層玻璃面板E使海水加熱、氣化，蒸發(fā)后多余的海水流入下水箱A，循環(huán)水泵B將這部分海水通過循環(huán)水管C泵入上水箱。水蒸氣沿水蒸氣通道G到達(dá)冷凝器H，由于冷凝器葉片溫度和水蒸氣存在巨大的溫度差，所以水蒸氣在葉片上凝集成淡水，滴落到淡水盤G1內(nèi)，通過淡水輸出管I輸入淡水箱7內(nèi)，離心式空氣泵的不斷吸排使蒸發(fā)器成負(fù)壓，能降低海水沸點(diǎn)，促進(jìn)氣化過程，而且促使水蒸氣向冷凝器流動(dòng)而有利于冷凝成淡水。光敏電阻RT1和RT2在受光照一致時(shí)電阻相等，當(dāng)太陽光偏移使它們受光量不一致時(shí)，集成電路IC1的3腳電位發(fā)生偏離，其1腳輸出高電位使G2觸發(fā)導(dǎo)通，繼電器J得電吸合，K4吸合，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)Q轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)輪S沿導(dǎo)輪T運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)整個(gè)設(shè)備轉(zhuǎn)向正對(duì)陽光的位置，這時(shí)RT1和RT2受光一致，IC1的輸出翻轉(zhuǎn)，G2截止，J失電K4斷開，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。到太陽落山時(shí)，設(shè)備轉(zhuǎn)到終點(diǎn)位置，碰觸到限位開關(guān)K3，使K5吸合，電動(dòng)機(jī)因此反轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)設(shè)備復(fù)位到初始位置，當(dāng)觸到K2時(shí)K5失電斷開，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，在高位水箱6里安裝的水位探測(cè)棒用來控制水泵運(yùn)行，當(dāng)水位下降到低位探測(cè)棒M3露出水面時(shí)，水泵運(yùn)行，當(dāng)水箱快注滿時(shí)高位探測(cè)棒M2接觸到水面，IC2的輸出翻轉(zhuǎn)，G5截止，J2失電，K6斷開，水泵停止運(yùn)行。下水箱A里也裝有同樣的水位探測(cè)棒，控制電路使用J2的常閉觸頭，在高位探測(cè)棒被水淹沒時(shí)G5導(dǎo)通，J2得電，K6吸合，將下水箱的水泵至上水箱。
本實(shí)作新型單臺(tái)設(shè)備可滿足一個(gè)家庭對(duì)淡水的需求。解決社區(qū)或企業(yè)的淡水供應(yīng)時(shí)，需建設(shè)一個(gè)海上平臺(tái)，每臺(tái)設(shè)備的蒸發(fā)器都面向太陽方向整齊排列在海上平臺(tái)上，將每條深層海水供水管M與深層海水供水總管5相連，將每條冷凝器排水管O與冷凝器排水總管1相連，將每條淡水輸出管與總淡水管10相連，將每臺(tái)設(shè)備轉(zhuǎn)到起始位置，連接太陽光追蹤電路接口P1、P2，啟動(dòng)后所有設(shè)備的蒸發(fā)器都會(huì)慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)到正對(duì)太陽光的方向。
權(quán)利要求1.一種太陽能海水淡化設(shè)備。包括有蒸發(fā)器、冷凝器、太陽光追蹤裝置，控制器等部件，其特征在于蒸發(fā)器(D)的底面與水平面所形成的夾角可根據(jù)最佳光照效果在30°-40°間調(diào)整。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能海水淡化設(shè)備，其特征在于蒸發(fā)器玻璃面板(E)為中真空雙層玻璃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能海水淡化設(shè)備，其特征在于蒸發(fā)器集熱板(D3)為階梯狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能海水淡化設(shè)備，其特征在于蒸發(fā)器(D)、水蒸氣通道(G)、冷凝器(H)、排氣通道(L)和空氣泵(K)相互通連形成密封結(jié)構(gòu)，在空氣泵工作時(shí)呈負(fù)壓狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能海水淡化設(shè)備，其特征在于深層低溫海水作為制冷劑不斷流經(jīng)冷凝器，使冷凝器葉片保持低溫。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能海水淡化設(shè)備，其特征在于陽光追蹤裝置中光敏電阻RT1和RT2、集成電路IC1、繼電器J組成的太陽光追蹤電路設(shè)有輸出接口P1、P2，它們是一對(duì)常開觸頭，用來控制多組設(shè)備自動(dòng)追蹤太陽光。
專利摘要一種太陽能海水淡化設(shè)備,主要為淡化海水提供一種利用太陽能和深層海水低溫能量來生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)淡水的設(shè)備,蒸發(fā)器與水平面呈30°—40°夾角位于設(shè)備的上部,其下方有水蒸氣通道、冷凝器、離心式空氣泵、供排水管道、水泵、水箱和太陽光追蹤裝置。水泵抽取的深層海水大部分流經(jīng)冷凝器,使冷凝器葉片溫度降低,小部分沿蒸發(fā)器階梯狀集熱板逐級(jí)流動(dòng),被太陽能加熱、氣化。空氣泵不斷的吸排,使蒸發(fā)器內(nèi)形成負(fù)壓,加快了海水氣化過程和促進(jìn)水蒸氣向冷凝器流動(dòng)。水蒸氣在冷凝器葉片及管道表面凝結(jié)成淡水。
文檔編號(hào)C02F1/14GK2417161SQ0020780
公開日2001年1月31日 申請(qǐng)日期2000年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月27日
發(fā)明者胡百師 申請(qǐng)人:胡百師, 胡百熙