一种太阳能取水装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种太阳能取水装置，其特征在于，包括吸气圆管装置、降温取水装置、蒸馏器和太阳能供电装置，吸气圆管装置用于插入地面对吸入的空气进行初步降温后将空气传递给降温取水装置，降温取水装置用于对吸入的空气进行降温使其析水并将水导入整流器中，蒸馏器用于对导入的水进行蒸馏，太阳能供电装置分别与吸气圆管装置、降温取水装置、蒸馏器电气连接。其中降温取水装置采用两个转子相向旋转的压缩机，该压缩机没有滑动件，结构简单，不仅便于维修，而且压缩效率较高。本实用新型结构紧凑和可维修性强，使用了多层热循环，能尽可能多的从空气中取水。
【专利说明】一种太阳能取水装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及空气制冷领域，尤其涉及一种太阳能取水装置。
【背景技术】
[0002]沙漠白天温度很高，空气的饱和度很低，晚上气温很低，空气的饱和度很大，利用这个原理，目前沙漠上从空气中取水装置基本全采用晚上使用吸水强的材料吸水，到白天时使用太阳能将吸水的材料中的水分蒸馏出来，这种设备往往体积很大，体积越大，储水能力越强，越不方便携带，另外需要全天作为一个取水循环，并不能在白天单独取水。白天取水很难，因为白天空气中水的饱和度很低，需要对空气降几十度温度才能析出冷凝水，这需要很强的制冷效率，需要更高效的压缩机。
实用新型内容
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是针对【背景技术】的缺陷，提供一种体积小、能够白天在沙漠中取水的太阳能取水装置。
[0004]本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案:
[0005]一种太阳能取水装置，包括吸气圆管装置、降温取水装置、蒸馏器和太阳能供电装置，其中:
[0006]所述吸气圆管装置用于插入地面对吸入的空气进行初步降温后将空气传递给降温取水装置；
[0007]所述降温取水装置用于对空气进一步降温使其析水并将水导入蒸馏器中；
[0008]所述蒸馏器用于对导入的水进行蒸馏；
[0009]所述太阳能供电装置分别与吸气圆管装置、降温取水装置电气连接。
[0010]作为本实用新型一种太阳能取水装置的进一步的优化方案，所述吸气圆管装置包含通道本体、吸气过滤网、导流件和两个涵道风扇，所述通道本体为下端设有倒立圆锥体的、导热的空心圆柱体，所述吸气过滤网设置在所述通道本体的上端开口处，所述两个用于吸气的涵道风扇串联设置在所述吸气过滤网下，所述导流件设置在两个涵道风扇下，所述导流件上端与吸气圆管装置内壁封闭连接、下端悬垂在所述倒立圆锥体上，所述通道本体的侧壁上设有用于使空气从导流件隔离的空间中流出的出气口。
[0011]作为本实用新型一种太阳能取水装置的进一步的优化方案，所述降温取水装置包含压缩机、散热器、膨胀阀、空气冷却器和空气换热器，所述压缩机、散热器、膨胀阀、空气冷却器通过制冷剂导管依次连接形成制冷剂循环系统；
[0012]所述空气冷却器包含空气冷却器制冷剂进口、空气冷却器制冷剂出口、空气冷却器空气进口和空气冷却器空气出口，所述空气冷却器制冷剂进口与膨胀阀相连，所述空气冷却器制冷剂出口与压缩机相连，所述空气冷却器空气进口和空气冷却器空气出口之间设有用于将析出的水导入蒸馏器中的通道；
[0013]所述空气换热器包含空气换热器冷气进口、空气换热器冷气出口、空气换热器热气进口和空气换热器热气出口，所述空气换热器热气进口与所述吸气圆管装置的出气口相连，所述空气换热器热气出口与所述空气冷却器空气进口相连，所述空气换热器冷气进口与所述空气冷却器空气出口相连；
[0014]所述散热器包含散热器制冷剂进口、散热器制冷剂出口、散热器空气进口和散热器空气出口，所述散热器制冷剂进口与压缩机相连，所述散热器制冷剂出口与膨胀阀相连，所述散热器空气进口与空气换热器冷气出口相连，所述散热器空气出口通向大气。
[0015]作为本实用新型一种太阳能取水装置的进一步的优化方案，所述压缩机包括永磁无刷电机、第一转子、第二转子、第一齿轮、第二齿轮、长轴、短轴和压缩机外壳，所述压缩机外壳包括盖板和壳体，所述盖板的内壁上设有与短轴连接的轴承；
[0016]所述第一转子通过键安装于长轴上，所述第二转子通过键安装于短轴上，所述第一齿轮和第二齿轮中间均设有齿轮方孔，所述长轴一端与永磁无刷电机连接，另一端通过第一齿轮的方孔与第一齿轮连接，所述短轴一端通过第二齿轮的方孔与第二齿轮连接，另一端与所述轴承连接，所述第一齿轮与第二齿轮相互咬合；
[0017]所述第一转子周边设有至少一个压缩端，所述第二转子周边相应地设有用于和第一转子的压缩端相互咬合、进而和所述盖板、所述壳体的底面形成压缩腔或者膨胀腔的压缩端，所述壳体的底面相应地设有吸气孔、排气孔、吸气管和排气管，所述吸气管、排气管分别与所述吸气孔、排气孔相连，所述吸气管内设有第一压力阀，所述排气管内设有第二压力阀；
[0018]所述排气管与所述散热器制冷剂进口相连，所述吸气管与所述空气冷却器制冷剂出口相连。
[0019]作为本实用新型一种太阳能取水装置的进一步的优化方案，所述蒸馏器包括冷却水储水槽、透明薄膜、蒸馏水储水槽和蒸馏水出水口，所述冷却水储水槽通过所述通道与空气冷却器连接，所述透明薄膜倾斜设置在冷却水储水槽的上端，所述透明薄膜倾斜的下端连接至蒸馏水储水槽，所述蒸馏水出水口可活动开关、设置在蒸馏水储水槽上。
[0020]作为本实用新型一种太阳能取水装置的进一步的优化方案，所述散热器、空气冷却器、空气换热器均采用管壳式换热器。
[0021]作为本实用新型一种太阳能取水装置的进一步的优化方案，所述通道本体采用金属泡沫制成。
[0022]本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果:
[0023]1.体积小，方便携带；
[0024]2.压缩机没有滑动件，结构简单，便于维修，压缩效率较高；
[0025]3.经过三次降温，能够在沙漠中白天取水。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是太阳能取水装置的结构示意图；
[0027]图2是降温取水装置侧视图；
[0028]图3是降温取水装置关键部件图；
[0029]图4是压缩机整体图；
[0030]图5是压缩机内部图；[0031]图6是压缩机核心部件图；
[0032]图7是压缩机外壳的底面仰视图；
[0033]图8是压缩机外壳的底面俯视图；
[0034]图9是盖板的结构示意图；
[0035]图10是具有一个压缩端的转子的结构示意图；
[0036]图11是短轴的结构示意图；
[0037]图12是长轴的结构示意图；
[0038]图13是齿轮的结构示意图；
[0039]图14是轴承的结构示意图；
[0040]图15是压缩端咬合运动示意图；
[0041]图16是具有两个压缩端的转子的结构示意图；
[0042]图17是具有四个压缩端的转子的结构示意图；
[0043]图18是具有六个压缩端的转子的结构示意图；
[0044]图19是膨胀阀的结构示意图；
[0045]图20是蒸馏器侧视图；
[0046]图21是蒸馏器示意图；
[0047]图22是散热器整体图；
[0048]图23是散热器内部图；
[0049]图24是散热器中换热翅片的连接示意图；
[0050]图25是吸气圆管装置原理图；
[0051]图26是太阳能取水装置的换热循环示意图。
[0052]图中标号名称:1、永磁无刷电机，2、吸气管,3、排气管,4、盖板,5、第一齿轮,6、壳体，7、长轴，7-1、第一长轴端面，7-2、第二长轴端面，7-3、第三长轴端面，7-4、第四长轴端面，8、短轴，8-1、第一短轴端面，8-2、第二短轴端面，8-3、第三短轴端面，8-4、第四短轴端面,9、第一转子，10、齿轮方孔,11、排气孔,12、吸气孔,13、壳体轴承槽,14、盖板轴承槽，15、压缩端，16、吸气圆管装置，17，降温取水装置，18、蒸馏器，19、吸气圆管出气孔，20、压缩机，21、制冷剂导管，22、电线，23、散热器，23-1、散热器空气进口，23-2、散热器空气出口，23-3、散热器制冷剂出口，23-4、散热器制冷剂进口，24、散热导管，25、压缩机外壳，26、膨胀阀，27、第二转子，28、导气管，29、空气冷却器，29-1、空气冷却器空气出口，29_2、空气冷却器空气进口，29-3、空气冷却器制冷剂进口，29-4、空气冷却器制冷剂出口，30、第二传动齿轮，31、第一压力阀，32、隔板，33、第二压力阀，34、空气换热器，34_1、空气换热器热气进口，34-2、空气换热器热气出口，34-3、空气换热器冷气进口，34-4、空气换热器冷气出口，35太阳能供电装置，36、降温取水装置壳体，37、换热翅片，38、膨胀阀进气孔，39、膨胀阀出气孔，40、蒸馏水出水口，41、蒸馏水储水槽，42、冷却水储水槽，43、导流件，44、透明薄膜，45、涵道风扇，46、吸气过滤网，47、吸气圆管装置的进气孔，48、泡沫金属换热器，49、压缩腔，50、轴承,51、散热器外壳,52、空气冷却器外壳。
【具体实施方式】
[0053]下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明:[0054]如图1至图3所示，本实用新型公开了一种太阳能取水装置，包括吸气圆管装置、降温取水装置、蒸馏器和太阳能供电装置，其中:
[0055]所述吸气圆管装置用于插入地面对吸入的空气进行初步降温后将空气传递给降温取水装置；
[0056]所述降温取水装置用于对空气进一步降温使其析水并将水导入蒸馏器中；
[0057]所述蒸馏器用于对导入的水进行蒸馏；
[0058]所述太阳能供电装置分别与吸气圆管装置、降温取水装置电气连接。
[0059]降温取水装置固定安装于吸气圆管装置上，蒸馏器安装在降温取水装置上，太阳能供电装置独立于整个装置旁边通过电线向整个装置供电。利用在沙漠太阳能很强的优势，充分利用太阳能作为装置能源。
[0060]如图25所示，所述吸气圆管装置包含通道本体、吸气过滤网、导流件和两个涵道风扇，所述通道本体为下端设有倒立圆锥体的、导热的空心圆柱体，所述吸气过滤网设置在所述通道本体的上端开口处，所述两个用于吸气的涵道风扇串联设置在所述吸气过滤网下，所述导流件设置在两个涵道风扇下，所述导流件上端与吸气圆管装置内壁封闭连接、下端悬垂在所述倒立圆锥体上，所述通道本体的侧壁上设有用于使空气从导流件隔离的空间中流出的出气口。
[0061]所述通道本体采用金属泡沫制成，使用时将锥形底部插入沙漠中，沙漠沙层通过金属泡沫对空气进行初步冷却。使用该换热器能够让空气首先在沙漠沙层中冷却一定的程度。
[0062]所述降温取水装置包含压缩机、散热器、膨胀阀、空气冷却器和空气换热器，所述压缩机、散热器、膨胀阀、空气冷却器之间均用隔板隔开，并通过制冷剂导管依次连接形成制冷剂循环系统。
[0063]如图22-图24所示，所述空气冷却器包含空气冷却器制冷剂进口、空气冷却器制冷剂出口、空气冷却器空气进口和空气冷却器空气出口，所述空气冷却器制冷剂进口与膨胀阀相连，所述空气冷却器制冷剂出口与压缩机相连，所述空气冷却器空气进口和空气冷却器空气出口之间设有用于将析出的水导入蒸馏器中的通道；
[0064]所述空气换热器包含空气换热器冷气进口、空气换热器冷气出口、空气换热器热气进口和空气换热器热气出口，所述空气换热器热气进口与所述吸气圆管装置的出气口相连，所述空气换热器热气出口与所述空气冷却器空气进口相连，所述空气换热器冷气进口与所述空气冷却器空气出口相连；
[0065]所述散热器包含散热器制冷剂进口、散热器制冷剂出口、散热器空气进口和散热器空气出口，所述散热器制冷剂进口与压缩机相连，所述散热器制冷剂出口与膨胀阀相连，所述散热器空气进口与空气换热器冷气出口相连，所述散热器空气出口通向大气。
[0066]如图4-图15所示，所述压缩机包括永磁无刷电机、第一转子、第二转子、第一齿轮、第二齿轮、长轴、短轴和压缩机外壳，所述压缩机外壳包括盖板和壳体，所述盖板的内壁上设有与短轴连接的轴承；
[0067]所述第一转子通过键安装于长轴上，所述第二转子通过键安装于短轴上，所述第一齿轮和第二齿轮中间均设有齿轮方孔，所述长轴一端与永磁无刷电机连接，另一端通过第一齿轮的方孔与第一齿轮连接，所述短轴一端通过第二齿轮的方孔与第二齿轮连接，另一端与所述轴承连接，所述第一齿轮与第二齿轮相互咬合；
[0068]所述第一转子周边设有至少一个压缩端，所述第二转子周边相应地设有用于和第一转子的压缩端相互咬合、进而和所述盖板、所述壳体的底面形成压缩腔或者膨胀腔的压缩端，所述壳体的底面相应地设有吸气孔、排气孔、吸气管和排气管，所述吸气管、排气管分别与所述吸气孔、排气孔相连，所述吸气管内设有第一压力阀，所述排气管内设有第二压力阀；
[0069]所述排气管与所述散热器制冷剂进口相连，所述吸气管与所述空气冷却器制冷剂出口相连。
[0070]所述第一转子和第二转子具有相同的几何形状，两转子相向旋转需满足每对压缩
端相互咬合一一对应。
[0071]所述第一转子的压缩端和第二转子的压缩端咬合时，与盖板、壳体组成一个压缩腔和膨胀腔，两腔总体积一定，通过两转子压缩端隔开，随压缩端转动，两腔大小相互变化和相互转化；所述壳体的下端设有吸气孔、排气孔、吸气管、排气管、第一压力阀和第二压力阀，所述吸气管通过第一压力阀与位于新膨胀腔增大初始位置处的吸气孔相连，所述排气管通过第二压力阀与位于压缩腔减小终了位置处的排气孔相连。
[0072]所述长轴由四个端面组成，齿轮固定于第一长轴端面，第二长轴端面与安装于壳体轴承槽上的轴承的内孔面接触，第三长轴端面与轴承外圈和第一转子的转子中心孔面接触，起到固定长轴和第一转子的作用，第四长轴端面伸出盖板轴承槽上的轴承内孔，伸出端面作为电机的中心轴，所述壳体轴承槽位于壳体每个圆中心位置，且根据所使用轴承类型使用相应的槽形。
[0073]所述短轴由四个端面组成，齿轮固定于第一短轴端面，第二短轴端面与安装于壳体轴承槽上的轴承内孔面接触，第三长短轴端面与轴承外圈和第二转子中心孔面接触，起到固定短轴和第二转子的作用，第四短轴端面与盖板轴承槽上的轴承内孔面接触。
[0074]长轴一端作为电机的转轴，电机转动带动长轴，长轴通过键带动转子，长轴通过方形端面带动传动齿轮，齿轮传动带动短轴转动，从而带动转子转动。
[0075]如图15所示，两转子相向转动，转子上的压缩端在转子转动过程中，与外壳组成可变容积。图15中的压缩机中的制冷剂被转子的压缩端分隔开，一边容积压缩，一边容积扩大，压缩比达到设定范围时通过排气孔排出，另一端在容积变大的过程中压力减小，腔外的制冷剂在压力作用下通过吸气孔进入腔内，实为吸气过程。a-b中的制冷剂一边压缩，一边吸气，b-c为一边进入排气过程，d-e为转子压缩端的咬合过度过程，f图中继续旋转到达a过程，如此反复转动，达到对制冷剂的压缩过程。
[0076]如图16-18中，转子压缩端数目多于一个，可根据实际工程需要选择压缩端的数目，当要求压缩比大时选用数目少的，反之选用数目多的。另外，随着压缩端数目增加，排气孔出口制冷剂流量连续性好，反之连续性不好。
[0077]如图20和图21所示，作为本实用新型一种太阳能取水装置的进一步的优化方案，所述蒸馏器包括冷却水储水槽、透明薄膜、蒸馏水储水槽和蒸馏水出水口，所述冷却水储水槽通过所述通道与空气冷却器连接，所述透明薄膜倾斜设置在冷却水储水槽的上端，所述透明薄膜倾斜的下端连接至蒸馏水储水槽，所述蒸馏水出水口可活动开关、设置在蒸馏水储水槽上。[0078]冷却水可能不干净，不能作为饮用水，通过蒸馏作用可以得到可饮用的水。
[0079]所述散热器包括散热器外壳、换热翅片和换热导管，换热翅片安装在换热导管上，换热翅片和换热导管安装在散热器外壳内，换热外壳上设有一个进口和一个出口，换热导管一端与进口相连，另一端与出口相连。
[0080]空气换热器与散热器结构相同。
[0081]如图19所示，所述膨胀阀为圆截面变大的圆锥体，膨胀阀进气孔位于圆截面较小一侧，膨胀阀出气孔位于圆截面较大一侧。
[0082]如图1所示，为装置整体结构图，使用时将装置尖角插入沙层中，利用沙层的温度比空气温度低的这一特性，对空气先进行初步的降温。
[0083]空气循环:如图1、2和26所示，图2为各部件及管路的布置图，图26为降温取水装置中的制冷剂和空气循环换热图，空气从吸气圆管装置进口进入，进入后通过在通道本体中进行初步的换热降温，其冷源为沙漠沙层。
[0084]经过降温的空气进入从吸气圆管出气孔通过导气管进入空气换热器换热进一步降温，换热器的冷源为经过空气冷却器冷却后的空气；
[0085]经过降温的空气经空气换热器孔通过制冷剂导管进入空气冷却器中进一步降温，空气冷却器的冷源为经过膨胀阀的低温低压制冷剂；
[0086]经过降温的空气从空气冷却器孔通过导气管进入空气换热器中作为冷源，经过换热升温的空气从空气换热器孔通过导气管到达散热器中，对制冷剂散热制冷剂散热，之后通过散热器孔吹到大气中。
[0087]制冷剂循环:如图1、2和26所示，制冷剂通过压缩机的压缩变成高温高压液体，之后从排气孔通过制冷剂导管进入散热器中通过温度较低的空气散热变成高压低温液体，之后，制冷剂从散热器孔通过制冷剂导管实为毛细管进入膨胀阀膨胀成为低压低温气体，再通过制冷剂导管进入空气冷却器冷却空气，之后制冷剂从空气冷却器孔通过制冷剂导管进入压缩机吸气孔。
[0088]上述空气温度最低的机构为空气冷却器，冷却水也是从该机构中析出，析出的水通过冷却水储水槽进入蒸馏器中，太阳光通过透明薄膜加热冷却水，冷却水蒸发后顺着薄膜流到蒸馏水储水槽中，之后通过蒸馏水出口留出。
【权利要求】
1.一种太阳能取水装置，其特征在于，包括吸气圆管装置、降温取水装置、蒸馏器和太阳能供电装置，其中: 所述吸气圆管装置用于插入地面对吸入的空气进行初步降温后将空气传递给降温取水装置； 所述降温取水装置用于对空气进一步降温使其析水并将水导入蒸馏器中； 所述蒸馏器用于对导入的水进行蒸馏； 所述太阳能供电装置分别与吸气圆管装置、降温取水装置电气连接。
2.根据权利要求1所述的太阳能取水装置，其特征在于，所述吸气圆管装置包含通道本体、吸气过滤网、导流件和两个涵道风扇，所述通道本体为下端设有倒立圆锥体的、导热的空心圆柱体，所述吸气过滤网设置在所述通道本体的上端开口处，所述两个用于吸气的涵道风扇串联设置在所述吸气过滤网下，所述导流件设置在两个涵道风扇下，所述导流件上端与吸气圆管装置内壁封闭连接、下端悬垂在所述倒立圆锥体上，所述通道本体的侧壁上设有用于使空气从导流件隔离的空间中流出的出气口。
3.根据权利要求1所述的太阳能取水装置，其特征在于，所述降温取水装置包含压缩机、散热器、膨胀阀、空气冷却器和空气换热器，所述压缩机、散热器、膨胀阀、空气冷却器通过制冷剂导管依次连接形成制冷剂循环系统； 所述空气冷却器包含空气冷却器制冷剂进口、空气冷却器制冷剂出口、空气冷却器空气进口和空气冷却器空气出口，所述空气冷却器制冷剂进口与膨胀阀相连，所述空气冷却器制冷剂出口与压缩机相连，所述空气冷却器空气进口和空气冷却器空气出口之间设有用于将析出的水导入蒸馏器中的通道； 所述空气换热器包含空气换热器冷气进口、空气换热器冷气出口、空气换热器热气进口和空气换热器热气出口，所述空气换热器热气进口与所述吸气圆管装置的出气口相连，所述空气换热器热气出口与所述空气冷却器空气进口相连，所述空气换热器冷气进口与所述空气冷却器空气出口相连； 所述散热器包含散热器制冷剂进口、散热器制冷剂出口、散热器空气进口和散热器空气出口，所述散热器制冷剂进口与压缩机相连，所述散热器制冷剂出口与膨胀阀相连，所述散热器空气进口与空气换热器冷气出口相连，所述散热器空气出口通向大气。
4.根据权利要求3所述的太阳能取水装置，其特征在于，所述压缩机包括永磁无刷电机、第一转子、第二转子、第一齿轮、第二齿轮、长轴、短轴和压缩机外壳，所述压缩机外壳包括盖板和壳体，所述盖板的内壁上设有与短轴连接的轴承； 所述第一转子通过键安装于长轴上，所述第二转子通过键安装于短轴上，所述第一齿轮和第二齿轮中间均设有齿轮方孔，所述长轴一端与永磁无刷电机连接，另一端通过第一齿轮的方孔与第一齿轮连接，所述短轴一端通过第二齿轮的方孔与第二齿轮连接，另一端与所述轴承连接，所述第一齿轮与第二齿轮相互咬合； 所述第一转子周边设有至少一个压缩端，所述第二转子周边相应地设有用于和第一转子的压缩端相互咬合、进而和所述盖板、所述壳体的底面形成压缩腔或者膨胀腔的压缩端，所述壳体的底面相应地设有吸气孔、排气孔、吸气管和排气管，所述吸气管、排气管分别与所述吸气孔、排气孔相连，所述吸气管内设有第一压力阀，所述排气管内设有第二压力阀； 所述排气管与所述散热器制冷剂进口相连，所述吸气管与所述空气冷却器制冷剂出口相连。
5.根据权利要求3所述的太阳能取水装置，其特征在于，所述蒸馏器包括冷却水储水槽、透明薄膜、蒸馏水储水槽和蒸馏水出水口，所述冷却水储水槽通过所述空气冷却器空气进口、空气冷却器空气出口之间的通道与空气冷却器连接，所述透明薄膜倾斜设置在冷却水储水槽的上端，所述透明薄膜倾斜的下端连接至蒸馏水储水槽，所述蒸馏水出水口可活动开关、设置在蒸馏水储水槽上。
6.根据权利要求3所述的太阳能取水装置，其特征在于，所述散热器、空气冷却器、空气换热器均采用管壳式换热器。
7.根据权利要求2所述的太阳能取水装置，其特征在于，所述通道本体采用金属泡沫制成。
【文档编号】E03B3/28GK203729379SQ201320879730
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2013年12月30日 优先权日:2013年12月30日
【发明者】王丰, 赵丽婷, 于明飞 申请人:南京航空航天大学