一种船用小型海水淡化装置的制作方法

本发明属于水处理领域，特别是涉及一种船用小型海水淡化装置。

背景技术：

出海远航的轮船，需要向海员提供足量的淡水供使用，船舶机械的正常运转也需要使用淡水。船舶出海前虽然可携带一部分淡水，但是长时间航行需要携带的淡水量相当大，船舶的有效承载空间就会被挤占。为此，中国专利文献CN203319727U，于2013年12月4日公开了“船用海水淡化装置”， 包括水泵、进水管、透镜、蒸发器、淡水收集器、冷凝器、凹槽、排水管和柱塞，其特征是：所述蒸发器一侧安装有进水管，进水管上设有水泵，蒸发器另一侧通过管道安装有冷凝器，冷凝器内设有凹槽，凹槽下方设有排水管，冷凝器下方安装有淡水收集器，蒸发器上方设有透镜，透镜两侧设有锯齿型集热板。传统的船用海水淡化系统，或者使用如上例的蒸发法，将海水中的水蒸发成水蒸汽，再收集水蒸汽为淡水，或者使用膜渗透法，直接从海水中滤出淡水。蒸发装置体积大，能耗高，由于蒸发剩余的海水含盐量大幅上升，对设备的腐蚀相当严重，淡化成本较高；膜渗透法的效率比较低，渗透膜需要不断更换，总的使用成本也不低，同时也无法解决好渗透剩余的浓度海水的腐蚀问题。

技术实现要素：

本发明需要解决的技术问题是，现有船舶海水淡化装置中都难以避免高浓度海水的腐蚀问题，从而提供一种船用小型海水淡化装置，体积小，能耗低，淡水转化效率高，还能够有效解决高浓度海水对设备的腐蚀问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种船用小型海水淡化装置，包括淡水箱，还包括一个横跨在海水端和淡水端之间的拱桥形传送带，传送带在其运行方向上均布有若干半导体制冷片；传送带的两端分别为海水端和淡水端，两端均固定有导电器其中海水端的导电器与半导体制冷片上的制冷端电路搭接，淡水端的导电器与半导体制冷片上的制热端电路搭接；位于海水端和淡水端的导电器之间为电连接；所述淡水端位于淡水箱内。

由于传统的蒸发法或者膜渗透法都必须将海水引入容器中，再对该容器内的海水进行淡化处理，因此淡化过程中留在容器中的海水的盐分含量会越来越高，加速容器和管路的腐蚀。为此，本技术方案彻底抛弃传统的蒸发法和膜渗透法，而是改用制冰法来进行海水淡化。众所周知，海水在遇冷凝结之后形成的海冰是不含盐分的，因此本方案的设计思路是直接从开放式环境中直接对海水制冰，然后将冰融化成淡水。在制冰设备的选择上，本方案采用的是半导体制冷片。半导体制冷片由电连接在一起的两个极片通电后构成，当电流从一个极片流向另一个极片时，其中一个极片升温，形成制热端，另一个极片降温，形成制冷端。在PC降温应用上，使用常规家用电脑的供电系统的半导体制冷片，可以在制热端和制冷端轻易制造出正负几十摄氏度的温度，因此在船载条件下，使用半导体制冷片在海水中制冰毫无困难。而于此同时，如何将制成的冰从海水中转移到淡水容器中也是需要解决的问题。为此，本方案设计了一个拱桥形传送带，将各个半导体制冷片固定在传送带上随之一起运动。传送带的一端为淡水端，位于淡水容器例如淡水箱中，另一端为海水端，浸没在需制冰的海水水面下。但是半导体制冷片的制冷端和制热端是集成在一起的，在制冰的同时也会大量制热，因此最关键的问题是，如何分离同一个半导体制冷片的制冷和制热功能。本方案在传送带设备上设计了电路和可分离式导电结构。可分离式导电结构为导电器，这是一个固定在海水端和淡水端上的部件，可以导电，海水端上的导电器可以和各个半导体制冷片的制冷端对应的极片接触，实现电连接；淡水端上的导电器可以和各个半导体制冷片的制热端对应的极片接触，实现电连接。而电路是将海水端、淡水端的导电器与电源连通起来。当海水端的一个半导体制冷片的制冷端通过海水端的导电器、电路及电源、淡水端的导电器与淡水端的一个半导体制冷片的制热端连接成一个电子回路时，制冷端和制热端在电力推动下分别制冷和制热，传送带海水端的半导体制冷片的制冷端制冰，传送带淡水端的半导体制冷片的制热端制热。在传送带的运动下，已经制冰的半导体制冷片运动至淡水端，当其到达淡水端的时候，其制热端与其它到达海水端的半导体制冷片的制冷端通过电路构成电子回路，开始制热，将制冷端的冰融化成水，汇集在淡水容器中。在电力驱动下，传送带不断往复，带动各个半导体制冷片依次经过海水端进行制冰，到淡水端制热化冰，就能源源不断的制造出淡水。整个装置小巧简单，传送带的海水端甚至可以直接置于海面上，完全不需要担心过浓的盐水导致的腐蚀问题；装置的电力要求也不高，整体造价便宜；整个淡水制作过程快捷方便，水质有保证，足以满足一般日用。

作为优选，所述导电器有多个，以传送带端部的辊轴轴心为圆心阵列排列。本方案设计了多个导电器，以传送带端部的辊轴轴心为圆心阵列排列，可以使各个半导体制冷片在经过传送带端部时，尽可能多的接触导电器，尽可能多的与另一端的半导体制冷片组合成电子回路，尽可能快速的进行制冰和融冰，加速淡水制造速度，提高淡水产量。

作为优选，所述导电器为具弹性的导电棒体，一端固定在传送带端部的辊轴轴线上，另一端与随传送带同步运动的半导体制冷片上的制冷端或制热端电路搭接。本方案对导电器的结构进行了优化，带有弹性的导电棒体可以在触及半导体制冷片时产生随动，延长制冰及融化时间，有助于进一步提高生产淡水的效率。

作为优选，所述导电器包括靠近固定端的直线段和靠近自由端的弧线段，弧线段依靠弹性与半导体制冷片上的制冷端或制热端电路搭接；各弧线段在均处于搭接状态时围绕成圆周。将各个导电器的弧线段在与半导体制冷片接触时依次首尾相连，可以使半导体制冷片在运行到海水端或淡水端时，持续保持电路连接，持续进行制冷或制热，从电路设置的角度最大限度的提高其提供淡水的能力。

作为优选，所述半导体制冷片上的制冷端为凸起的半球形。由于半导体制冷片上的制冷端在制冷时，产生的冰都是覆盖在制冷端的表面上，因此可以将制冷端的形状设计为凸起的半球形，以获得尽可能大的表面积，提高制备淡水的效率。

作为优选，还包括为半导体制冷片供能的直流电源。半导体制冷片需要以直流电推动工作，无法直接使用船上的交流电，需要另外增加整流电路，额外的增加了成本，电流转化也有损耗，经济上不够理想。因此直接使用直流电源供电的效率是最高的，例如蓄电池等。

作为优选，所述直流电源包括太阳能直流发电设备、转换为直流电的风力发电设备或二者的结合。在原理大陆需要自我维持的船舶上，使用太阳能直流发电设备是最理想的直流电持续解决方案，无需转换，只需要蓄电池配稳压器，就能在阳光下不断的产生恒定的直流电电流，推动半导体制冷片工作。当无阳光或者是夜晚时，可以使用风力发电设备，但是需要配整流电路转化为直流电。使用这种自然能源发电装置，可以不占用船舶发动机的功率，不耗费有限的燃料，还能清洁的提供可持续的能源，只要有阳光有风力，就可以一直发出直流电。

作为优选，所述淡水端浸没于淡水箱内的水面下。为了获得较好的融冰效果，可以将淡水箱的液面设计的较高，使淡水端完全浸没在淡水箱内，半导体制冷片的制热端在制热时，热量完全被淡水箱内的淡水吸收，而这些淡水则完全包裹着半导体制冷片的制冷端外的冰，用自身的热量将冰融化。

综上所述，本发明的有益效果是：体积小，能耗低，淡水转化效率高，还能够有效解决高浓度海水对设备的腐蚀问题。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

其中：1淡水箱，2传送带，3半导体制冷片，4导电器，5电路，6直流电源，21海水端，22淡水端；箭头所示为传送带的运动方向。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1所示，为一种船用小型海水淡化装置。该装置包括一个拱桥形的传送带2，传送带的左端为海水端21，浸没在海水中，右端为淡水端22，浸没在淡水箱1的水面下。传送带上沿运行方向均匀间隔设置有若干个半导体制冷片3，半导体制冷片的制冷端位于外侧，形状为凸起的半球形，制热端位于内侧，靠近传送带的表面。半导体制冷片可随传送带的循环运动而同步循环运动。传送带的海水端和淡水端均固定设计有若干导电器4，并以圆形阵列排列。导电器由两段具弹性的金属丝连接而成，靠近固定端的为直线段，靠近自由端的为弧线段，固定端固定在传送带的海水端和淡水端的辊轴轴心上，自由端位于外侧，弧线的弯曲方向为顺时针方向。固定在海水端上的导电器，弧线段依靠弹性与半导体制冷片上的制冷端电路搭接，而固定在淡水端上的导电器，弧线段依靠弹性与半导体制冷片上的制热端电路搭接。无论是海水端还是淡水端，各个弧线段在均处于搭接状态时可首尾相连围绕成圆周。

本装置还包括为半导体制冷片供能的直流电源6，直流电源通过电路5连通海水端和淡水端的导电器。本例的直流电源包括太阳能直流发电设备和转换为直流电的风力发电设备，两者接合起来，并通过蓄电池、稳压器和整流电路来为半导体制冷片的工作持续供电。

本船用小型海水淡化装置，依靠外力实现传送带的传输，带动各半导体制冷片随着传送带顺时针循环运动。当一些半导体制冷片运行至海水端时，另一些半导体制冷片运行至淡水端，此时海水端的半导体制冷片的制冷端、海水端的导电器、电路、淡水端的导电器、淡水端的半导体制冷片的制热端形成一个电子回路，直流电在该电子回路内推动海水端的半导体制冷片制冷、淡水端的半导体制冷片制热。海水在制冷片的制冷下迅速结冰，传送带携带着半导体制冷片和覆盖着的冰运行至淡水端，此时在与位于海水端的其它一些半导体制冷片构成电子回路，进行制热，热量被淡水箱中的水吸收，制冷片上的冰又融化在淡水箱中。完成融冰的半导体制冷片继续循环至海水端继续制冰，如此不断循环，实现将海水淡化后送入淡水箱的功能。

使用本船用小型海水淡化装置，体积小，能耗低，淡水转化效率高，不会对设备产生严重腐蚀，值得在远洋的船舶上推广。