一种太阳能净水器

文档序号:1966 发布日期:2021-09-17 浏览:59次 英文

一种太阳能净水器

技术领域

本发明涉及净水器和传热

技术领域

,具体而言,尤其涉及一种太阳能净水器。

背景技术

饮用水作为战略性资源,目前在水质、水量及资源管理等方面存在着诸多问题,且各种有毒有害物质对水源的污染日益加重,饮用水安全已受到了严重威胁。在户外徒步旅行的过程当中,饮用水的质量安全是一个值得关注的重要问题,长途徒步活动时,可在途中的溪瀑、江河取水进行饮用,但其污染情况有着不同的指标与数据。

在某些旅途中也会出现缺水的情况;在这些情况下,净水、集水装置就是不可或缺的户外用品。传统的太阳能净水器是指利用光能转化为电能,经过控制系统给电池组充电,电池组将储存的电能经控制系统进行水质处理。使用时不需安装于水龙头上,无需自来水压,无需外接电源就能立即将户外的海水、雨水、溪水、河水、湖水等天然水净化成无菌、无悬浮污染物等有害物质的可直接饮用的安全饮用水的净水;这种设备也是部队士兵,户外作业人员,旅游、探险、登山、徒步、野营、垂钓、狩猎等户外活动爱好者在户外活动时就地获得安全饮水的最佳选择,可免于随身携带大量饮水或储能电源之累;同时还是地震、洪水等自然灾害发生时保障饮水安全的紧急装备。虽然传统的太阳能净水器是自驱动装置,但是为了确保水质的安全需要进行层层过滤,这种装置会额外增加很大成本,同时可过滤的水的类型有限,对于海水来说,含有大量盐分,在过滤过程中会很快把各种滤芯堵塞,因此应用的范围非常有限。

发明内容

根据上述提出高成本和应用的局限性等技术问题,而提供一种低成本、通过相变传热的方式直接集水的太阳能净水器。本发明主要通过聚光伏电池将光能一部分转化为电能,另一部分顶端聚热,顶端聚热将温度经铜基底传递给多孔芯,随着铜基底温度增加,多孔芯可以进行薄膜蒸发,多孔芯利用抽吸作用,将液体从多孔芯的一端抽吸到另一端,不断冲刷多孔芯,可以最大程度上防止表面结垢,蒸发产生的蒸汽进入蒸汽出口壳体并通过帕尔贴对蒸汽进行冷凝,其中聚光伏电池为帕尔贴供电,再采用活性炭进一步过滤,从而实现完全自驱动的太阳能驱动净化水。本发明装置使用安全,方便清洗,适用于海水淡化和野外作战等领域的需求。

本发明采用的技术手段如下:

一种太阳能净水器,包括:净化装置以及具有聚热功能的聚光伏电池,净化装置上设有输水装置,输水装置连接有冷凝装置;聚光伏电池连接在净化装置的外部顶端,将吸收的太阳光能一部分转化为电能,另一部分在净化装置外部顶端进行聚热,产生的电能为冷凝装置供电,产生的聚热将温度传递给输水装置,对输水装置内的液体进行蒸发,蒸发后的蒸汽流入冷凝装置内经冷凝后被收集。

进一步地,所述输水装置由壳体以及置于壳体内部的储水器、抽吸结构、传热结构和浓水罐组成,抽吸结构的两端分别与储水器和浓水罐相连,利用毛细抽吸作用将储水器中的液体抽吸输运至浓水罐中;传热结构安装在抽吸结构的顶部,其顶部与聚光伏电池接触连接,用于将聚光伏电池产生的聚热传递给抽吸结构,对液体进行蒸发;

储水器连接有设置在壳体外部的进水管,进水管的端部连接有进水口,液体依次经进水口、进水管被输送至储水器中;壳体的内径为100-200毫米。

进一步地,所述冷凝装置由帕尔贴、蒸汽出口壳体、出口管和净水储水罐组成,帕尔贴安装在蒸汽出口壳体的上端,并通过电源线与聚光伏电池电连接,蒸汽出口壳体的下端与出口管相连,出口管的端部连接有出水口,出水口与净水储水罐相连;蒸汽出口壳体内部具有容纳腔室,与输水装置的壳体相连通,蒸汽从壳体流入蒸汽出口壳体的容纳腔室中,经帕尔贴冷凝后流入出水管,后经出水口流出至净水储水罐中被收集。

进一步地,所述抽吸结构采用多孔芯,多孔芯呈开口向下的倒U型结构,其一端伸进储水器内,另一端伸进浓水罐内。

进一步地,所述多孔芯具有微尺度孔道,为多孔烧结铜粉芯、多孔泡沫金属芯或多孔多层铜网芯,孔隙率为35-55%。

进一步地,所述多孔芯的高度为150-300毫米,多孔芯的两端分别与储水器和浓水罐相接触的尺寸为15×15-20×20毫米多孔芯顶端与传热结构相接触的尺寸为40×40-80×80毫米。

进一步地,所述传热结构采用铜基底,铜基底的顶面与聚光伏电池相接触,所述聚光伏电池的尺寸为40×40-80×80毫米,。

进一步地,所述进水管的管路上设有异味吸附剂,异味吸附剂为孔状结构,孔径为50-60微米,高度为30毫米。

进一步地,所述出水管的管路上设有净水活性炭滤芯,对冷凝后的液体进行过滤,净水活性炭滤芯为孔状结构,孔径为50-60微米,高度为30毫米。

进一步地,所述蒸汽出口壳体由左侧壳体和右侧壳体组成,左侧壳体的形状为喇叭状,右侧壳体的顶部和底部为斜面结构。

较现有技术相比,本发明具有以下优点:

1、本发明提供的太阳能净水器,不局限于雨水、溪水、河水、湖水等天然淡水,对于海水淡化也具有应用价值,通过聚光伏电池利用光能一部分转化为电能,另一部分顶端聚热,随着铜基底温度增加,多孔芯可以进行薄膜蒸发,多孔芯利用抽吸作用,将液体从多孔芯的一端抽吸到另一端,同时倒U型结构的多孔芯进行连续抽吸液体,可以使液体不断冲刷多孔芯,将液体蒸发后附着在多孔芯上的盐分带走,可以最大程度上防止表面结垢,蒸发产生的蒸汽进入蒸汽出口壳体并通过帕尔贴对蒸汽进行冷凝,其中帕尔贴通过聚光伏电池供电,再采用活性炭进一步过滤,实现完全自驱动的净水装置。本发明装置使用安全,方便清洗,适用于海水淡化和野外作战等领域的需求。

2、本发明提供的太阳能净水器,能够对各种水质的水进行净化,有效除盐、除杂质,由于在净化过程中,水是连续流动的,在多孔芯的作用下水由储水器进水口不断进入浓水罐,使被净化的水中盐、污染物含量的高低不会直接影响净水器的使用寿命,大大提高了太阳能净水器的使用寿命。

3、本发明提供的太阳能净水器,用于薄膜蒸发的多孔芯是基于烧结铜粉、泡沫金属或多层铜网实现的。多孔结构由于其微尺度孔道提供了毛细压力,可以驱动水进行反重力输运,同时多孔表面显著增加了蒸发表面积,具有很高的蒸发效率。

4、本发明提供的太阳能净水器,其聚光伏电池通过对太阳能的聚热进行对多孔芯提供热量,同时将太阳能转化的电能用于给帕尔贴制冷,实现了不需要外部电源的自驱动净水装置。

5、本发明提供的太阳能净水器,是一种多功能自驱动太阳能净水器,生产成本低,经济适用,使用安全,不需要电源,完全自驱动。适用于海水淡化和野外作战等领域的要求,具有非常广泛的应用价值。

综上,应用本发明的技术方案能够解决现有技术中高成本和应用的局限性等问题。

基于上述理由本发明可在海水淡化和野外作战等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明太阳能净水器的结构示意图。

图2为本发明多孔芯结构及其材料类型示意图。

图中:1、聚光伏电池;2、铜基底;3、多孔芯;4、进水口;5、异味吸附剂;6、进水管;7、电源线;8、帕尔贴;9、蒸汽出口壳体;10、净水活性炭滤芯;11、出水管;12、浓水罐;13、净水储水罐;14、壳体;15、出水口;16、储水器。

具体实施方式

需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的,决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如图1-2所示,本发明提供了一种太阳能净水器,包括:净化装置以及具有聚热功能的聚光伏电池1,净化装置上设有输水装置,输水装置连接有冷凝装置;聚光伏电池1连接在净化装置的外部顶端,将吸收的太阳光能一部分转化为电能,另一部分在净化装置外部顶端进行聚热,产生的电能为冷凝装置供电,产生的聚热将温度传递给输水装置,对输水装置内的液体进行蒸发,蒸发后的蒸汽流入冷凝装置内经冷凝后被收集。

作为优选的实施方式,所述输水装置由壳体14以及置于壳体14内部的储水器16、抽吸结构、传热结构和浓水罐12组成,抽吸结构的两端分别与储水器16和浓水罐12相连,利用毛细抽吸作用将储水器16中的液体抽吸输运至浓水罐12中,需要注意的是,浓水罐12中的水为蒸发后的剩余水,存满后,通过浓水罐12底端的出口排出,排出的水可以重复蒸发也可以收集资源整合;传热结构安装在抽吸结构的顶部,其顶部与聚光伏电池1接触连接,用于将聚光伏电池1产生的聚热传递给抽吸结构,对液体进行蒸发;储水器16连接有设置在壳体14外部的进水管6,进水管6的端部连接有进水口4,液体依次经进水口4、进水管6被输送至储水器16中;壳体14的内径为100-200毫米。

作为优选的实施方式,所述冷凝装置由帕尔贴8、蒸汽出口壳体9、出口管和净水储水罐13组成,帕尔贴8安装在蒸汽出口壳体9的上端,并通过电源线7与聚光伏电池1电连接,蒸汽出口壳体9的下端与出口管相连,出口管的端部连接有出水口15,出水口15与净水储水罐13相连;蒸汽出口壳体9内部具有容纳腔室,与输水装置的壳体14相连通,蒸汽从壳体14流入蒸汽出口壳体9的容纳腔室中(液体蒸发后,蒸汽先充满壳体14内的空腔,随着蒸汽越来越多,内部压力增加,会使蒸汽流入蒸汽出口壳体9的容纳腔室),经帕尔贴8冷凝后流入出水管11,后经出水口15流出至净水储水罐13中被收集。具体地,上述蒸汽出口壳体9由左侧壳体和右侧壳体组成,左侧壳体的形状为喇叭状,右侧壳体的顶部和底部为斜面结构。具体地,左侧壳体为从左至右渐缩的喇叭状结构,左侧壳体采用该喇叭状结构,可以使蒸汽从壳体14中更多的进入蒸汽出口壳体9,最大可能的收集蒸汽。右侧壳体的顶部和底部均构成向右下方向倾斜的斜面结构,顶部斜面结构和底部斜面结构可为平面倾斜结构,也可为弧面倾斜结构,顶部和底部的倾斜角度可相同或不同;顶部斜面结构引导冷凝水向右下方向沿竖向壁面流入至出水管11中,底部斜面结构将滴落在底部的冷凝水向右下方向引导流入至出水管11中,顶部和底部的斜面结构设计可避免出现回流到左侧壳体方向的现象。

作为优选的实施方式,所述抽吸结构采用多孔芯3,多孔芯3呈开口向下的倒U型结构,其一端伸进储水器16内,另一端伸进浓水罐12内,利用多孔芯3的毛细抽吸作用将储水器16中的液体抽吸输运至浓水罐12中,即通过多孔芯3这样的毛细结构的毛细压力进行抽吸。具体地,多孔芯3可以进行薄膜蒸发,具有毛细力,利用抽吸作用,将液体从多孔芯的一端抽吸到另一端,只要一端一直有水,就可以连续抽吸。同时倒U型结构的多孔芯进行连续抽吸液体,可以使液体不断冲刷多孔芯,连续冲刷可保证水是连续补液的,从而将液体蒸发后附着在多孔芯上的盐分带走,可以最大程度上防止表面结垢。

作为优选的实施方式,所述多孔芯3具有微尺度孔道,为多孔烧结铜粉芯、多孔泡沫金属芯或多孔多层铜网芯,孔隙率为35-55%。如图2所示为多孔芯结构及其材料类型示意图。

作为优选的实施方式,所述多孔芯3的高度为150-300毫米,多孔芯3的两端分别与储水器16和浓水罐12相接触的尺寸为15×15-20×20毫米,多孔芯3顶端与传热结构相接触的尺寸为40×40-80×80毫米。

作为优选的实施方式,所述传热结构采用铜基底2,铜基底2的顶面与聚光伏电池1相接触,所述聚光伏电池1的尺寸为40×40-80×80毫米。

作为优选的实施方式,所述进水管6的管路上设有用于去除液体中异味的异味吸附剂5,异味吸附剂5为孔状结构,孔径为50-60微米,高度为30毫米。

作为优选的实施方式,所述出水管11的管路上设有净水活性炭滤芯10,对冷凝后的液体进行过滤,净水活性炭滤芯10为孔状结构,孔径为50-60微米,高度为30毫米。

本发明是一种多功能自驱动的太阳能净水器,不局限于雨水、溪水、河水、湖水等天然淡水,对于海水淡化也具有应用价值,通过聚光伏电池将光能一部分转化为电能,另一部分顶端聚热,随着铜基底温度增加,多孔芯可以进行薄膜蒸发,多孔芯抽吸作用,将液体从多孔芯的一端抽吸到另一端,不断冲刷多孔芯,可以最大程度上防止表面结垢,蒸发产生的蒸汽进入蒸汽出口壳体并通过帕尔贴对蒸汽进行冷凝,其中帕尔贴通过聚光伏电池供电,再采用活性炭(净水活性炭滤芯)进一步过滤,实现完全自驱动的太阳能净水装置。本发明装置使用安全,方便清洗,适用于海水淡化和野外作战等领域的需求。

实施例1

如图1-2所示,一种太阳能净水器,是一种便携式的太阳能净水器,由聚光伏电池1、进水口4、进水管6、帕尔贴8、蒸汽出口壳体9、出水管11、出水口15及壳体14组成,蒸汽出口壳体9和进水管6分别与壳体14通过螺纹连接,壳体14内设有储水器16、多孔芯3和浓水罐12,多孔芯3为多孔烧结铜粉芯,烧结铜粉孔隙率为35-55%,进水口4一端与进水管6连接,进水管6管路上设有异味吸附剂5,其孔径为55微米,进水管6的另一端与储水器16连接,多孔芯3的一端与储水器16相接触,另一端与浓水罐12相接触,多孔芯3的顶面与铜基底2的底面相连,铜基底2的顶面与聚光伏电池1相接触,出水管11的一端与蒸汽出口壳体9连接,出水管11的另一端与出水口15连接,出水口15与净水储水罐13相接触,出水管11下半部分设有净水活性炭滤芯10,活性炭滤芯孔径50-60微米,蒸汽出口壳体9的上端与帕尔贴8相接触,帕尔贴8通过电源线7与聚光伏电池1电连接。

多孔芯3的高度为150-300毫米,异味吸附剂5的高度为30毫米,壳体14的内径为100-200毫米,净水活性炭滤芯10的高度为30毫米,聚光伏电池1的尺寸为40×40-80×80毫米。多孔芯3两端分别与储水器16和浓水罐12相接触的尺寸相等,为15×15-20×20毫米,另一端相接触多孔芯3顶端与铜基底2相连尺寸为40×40-80×80毫米。

实施例2

与实施例1不同的是,本实施例中,一种太阳能净水器,由聚光伏电池1、进水口4、进水管6、帕尔贴8、蒸汽出口壳体9、出水管11、出水口15及壳体14组成,蒸汽出口壳体9和进水管6分别与壳体14通过螺纹连接,壳体14内设有储水器16、多孔芯3和浓水罐12,多孔芯3为多孔多层铜网芯,铜网孔隙率35-55%,进水口4一端与进水管6连接,进水管6管路上设有异味吸附剂5,其孔径为55微米,进水管6的另一端与储水器16连接,多孔芯3的一端与储水器16相接触,另一端与浓水罐12相接触,多孔芯3的顶面与铜基底2的底面相连,铜基底2的顶面与聚光伏电池1相接触,出水管11的一端与蒸汽出口壳体9连接,出水管11的另一端与出水口15连接,出水口15与净水储水罐13相接触,出水管11下半部分设有净水活性炭滤芯10,活性炭滤芯孔径50-60微米,蒸汽出口壳体9的上端与帕尔贴8相接触,帕尔贴8通过电源线7与聚光伏电池1电连接。

多孔芯3的高度为150-300毫米,异味吸附剂5的高度为30毫米,壳体14的内径为100-200毫米,净水活性炭滤芯10的高度为30毫米,聚光伏电池1的尺寸为40×40-80×80毫米。多孔芯3两端分别与储水器16和浓水罐12相接触的尺寸相等,为15×15-20×20毫米,另一端相接触多孔芯3顶端与铜基底2相连尺寸为40×40-80×80毫米。

实施例3

与实施例1不同的是,本实施例中,一种太阳能净水器,由聚光伏电池1、进水口4、进水管6、帕尔贴8、蒸汽出口壳体9、出水管11、出水口15及壳体14组成,蒸汽出口壳体9和进水管6分别与壳体14通过螺纹连接,壳体14内设有储水器16、多孔芯3和浓水罐12,多孔芯3为多孔泡沫铜芯,泡沫铜孔隙率为35-55%,进水口4一端与进水管6连接,进水管6管路上设有异味吸附剂5,其孔径为55微米,进水管6的另一端与储水器16连接,多孔芯3的一端与储水器16相接触,另一端与浓水罐12相接触,多孔芯3的顶面与铜基底2的底面相连,铜基底2的顶面与聚光伏电池1相接触,出水管11的一端与蒸汽出口壳体9连接,出水管11的另一端与出水口15连接,出水口15与净水储水罐13相接触,出水管11下半部分设有净水活性炭滤芯10,活性炭滤芯孔径50-60微米,蒸汽出口壳体9的上端与帕尔贴8相接触,帕尔贴8通过电源线7与聚光伏电池1电连接。

多孔芯3的高度为150-300毫米,异味吸附剂5的高度为30毫米,壳体14的内径为100-200毫米,净水活性炭滤芯10的高度为30毫米,聚光伏电池1的尺寸为40×40-80×80毫米。多孔芯3两端分别与储水器16和浓水罐12相接触的尺寸相等,为15×15-20×20毫米,另一端相接触多孔芯3顶端与铜基底2相连尺寸为40×40-80×80毫米。

本发明的净水器能够有效除盐、除杂质,方便清洗,适用于海水淡化和野外作战等领域的需求。

最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

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