专利名称：太阳能空气吸附式沙漠取水旅行包的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种取水器，具体地，涉及一种太阳能空气吸附式沙漠取水旅行包。
背景技术：
据联合国专家最新数据显示，未来人类最缺的资源是淡水。当今世界，淡水资源日渐匮乏是众所皆知的事实，尤其是在干旱地区，缺水情况非常严重，如何在此类地区确保持续有效的淡水供应则是公认的难题。沙漠是最典型的缺水地区。世界上沙漠或面临沙漠化威胁的地区面积占陆地面积的50%，沙漠人口占世界人口的10%，沙漠中蕴藏着极其丰富的石油、天然气等矿物资源。然而沙漠中严重缺水，这给居民生活、工业生产、经济开发、科学考察以及军事部署带来巨大困难。沙漠地带的淡水供给主要靠三种形式1.地下水，2.运输水，3.空气取水。前两种较为普遍，但是长期使用地下水会产生很多负面效应，而运输水又十分耗能。相比于前两者，第三种取水方式更加环保和节能，尤其适用于没法获得其它水资源的苛刻自然条件。地球大气层是一个巨大的水库，据估计空气中的水量约为14000km3，因此，空气本身就是一个很好的淡水源。由于大气环流作用，虽然沙漠地区地表水资源严重匮乏，但由于昼夜温差很大，尤其是在夜间，沙漠温度低，湿度则维持相对较高水平。以中国塔克拉玛干沙漠为例，夜间相对湿度为40%-60%，第一季度极大值可达70%，有利于吸附剂的吸附。同时，白天沙漠地表温度高，光照强度大，光照时间长，这些都利于吸附剂解吸出水。沙漠吸附式空气取水的原理是利用夜晚沙漠温度低湿度相对较高的特性，让流动的空气经过敞开的吸附床，大气中的水蒸气被吸附剂吸附。第二天白天，将吸附床密封，其上吸附剂在太阳强光照射和地表辐射下达到70摄氏度以上的解吸温度后，大量水蒸气被解吸出来，进而冷凝得到液态淡水的过程。经对已有文献的检索发现，现有的太阳能吸附式空气取水器所有设计皆为固定式。固定式的太阳能吸附式空气取水器设计体积庞大，金属制外壳让其十分笨重，无法让旅行者或者科研人员随身随车或随身携带，不能满足便携的需求。如中国专利申请号为01102877. 7的发明专利公开了一种太阳能吸附式空气取水器，该太阳能吸附式空气取水器由太阳能聚光罩、相变蓄冷冷凝罩、支架、透光罩和吸附床等一系列部分构成。该装置提供了一种透光良好、冷凝迅速、吸附彻底、集热高效的太阳能空气取水器。但是该装置体积过于庞大，结构十分复杂，成本较高，而且吸附剂的吸附量较低，取水量较低，因此不适合崇尚经济实用简约的旅行者。又如中国专利申请号为01113489. 5的发明专利公开了一种太阳能吸附式空气取水装置，使用了较为优良的吸附剂硅胶/氯化钙混合物，提高了取水效率。但是该装置同样结构复杂，十分沉重且成本较高。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种方便携带且取水率高的太阳能空气吸附式沙漠取水旅行包。根据本发明的一个方面，提供一种太阳能空气吸附式沙漠取水旅行包，包括取水装置和包体，取水装置和包体连接，其进一步包括吸附床、冷凝室和蓄水器，吸附床与冷凝室连接，蓄水器连接至冷凝室底部，冷凝室与包体连接。优选地，该吸附床包括透光亚克力板盖、太阳能吸收板、泡沫塑料板、吸附剂及不锈钢网丝，冷凝室包括中空塑料板，铝板和冷凝剂包，透光亚克力板盖、太阳能吸收板、泡沫塑料板和不锈钢网丝由上至下依次贴近连接，吸附剂填充于透光亚克力板盖、泡沫塑料板和不锈钢网丝形成的密闭空间内；中空塑料板分别与透光亚克力板盖和包体连接，铝板和冷凝剂包依次设置在中空塑料板和包体之间。优选地，该中空塑料板底部设置有出水口，出水口上设置有弹性抓手，蓄水器通过弹性抓手连接至出水口。优选地，该沙漠取水旅行包还包括过滤装置，过滤装置连接至中空塑料板底部的出水口。优选地，该过滤装置为滤网。优选地，该透光亚克力板盖上设置有若干卡扣，卡扣与中空塑料板扣接连接。优选地，该泡沫塑料板为中空泡沫塑料板，其上设置有若干通孔。优选地，该沙漠取水旅行包还包括若干橡胶密封条，橡胶密封条设置在透光亚克力板盖与泡沫塑料板之间。优选地，该吸附剂为LiCl-硅胶复合吸附剂。优选地，该太阳能吸收板为蓝钛太阳能吸收板。本发明的使用方法如下使用过程中，夜晚时打开亚克力板盖，让吸附剂与空气接触，充分吸收空气中的水蒸气。到第二天白天，将亚克力板盖盖上，这样整个取水装置形成一个密封的空间。旅行者在旅途过程中可背负本发明行走，不必做停留。在太阳的光照下，吸附剂吸附的水蒸气解吸出来，透过不锈钢网丝进入冷凝室。在冷凝室中，水蒸气与铝板接触，释放热量而凝结成液态水珠，沿铝板流下，从冷凝室下端的开口处经过滤装置后流入蓄水器中。蓄水器储存得一定水量后，可将其取下，获得可用水。本发明提供一种便携式的可供取水的旅行包，利用高吸附性能的氯化锂复合吸附剂提高太阳能吸附式空气取水的取水率，保证沙漠旅行者能获得在沙漠中的正常用水的水量，省去旅行者在旅途过程中携带额外可用水的劳累之苦。与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果首先，本发明将取水器与旅行包结合，并采用不同的非金属材料，大大减轻装置的重量，携带方便，克服了传统固定式太阳能吸附式空气取水器无法携带的局限性，具有良好的便携性，且结构简单，成本低廉。另外，本发明采用分层分腔设计和卡扣密封结构，并使用氯化锂复合吸附剂，取水效率高，使用方便。
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显
图I为本发明太阳能空气吸附式沙漠取水旅行包的立体结构示意图；图2为本发明太阳能空气吸附式沙漠取水旅行包的结构爆炸图；图中I为透光亚克力板盖，2为卡扣，3为太阳能吸收板，4为泡沫塑料板，5为不锈钢网丝，6为中空塑料板，7为铝板，8为冷凝剂包身，9为冷凝剂包盖，10为旅行包包体，11为抓手，12为过滤装置，13为蓄水器。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。请参阅图I至图2，一种太阳能空气吸附式沙漠取水旅行包，包括取水装置和包体10,取水装置I和包体10连接,取水装置用于在旅途中获取可用水,包体10用于存放旅行者在旅途中的所需物品，具体可采用背包、拎包等各种旅行包，本发明并不限定包体10的具体形式。取水装置和包体连接构成一个整体，可以便携背负。取水装置其进一步包括吸附床、冷凝室和蓄水器13，吸附床与冷凝室连接，蓄水器13连接至冷凝室底部，冷凝室与包体10连接。吸附床包括透光亚克力板盖I、太阳能吸收板3、泡沫塑料板4、吸附剂及不锈钢网丝5，冷凝室包括中空塑料板6，铝板7和冷凝剂包8。取水装置为分层分腔结构，透光亚克力板盖、太阳能吸收板、泡沫塑料板和不锈钢网丝由上至下依次贴近连接，吸附剂填充于透光亚克力板盖、泡沫塑料板和不锈钢网丝形成的密闭空间内；中空塑料板分别与透光亚克力板盖和包体连接，铝板和冷凝剂包依次设置在中空塑料板和包体之间紧贴中空塑料板。蓄水器装于冷凝室底部，吸附床、冷凝室和蓄水器构成一个密封空间，只有当透光亚克力板盖打开时，吸附剂才与外界空气接触。如图2所示，透光亚克力板盖I和冷凝室的侧壁之间通过扣接的方式连接。透光亚克力板盖I上设置有若干卡扣2，卡扣2与中空塑料板7扣接连接。当锁紧时，卡扣将透光亚克力板I和中空塑料板7卡紧，同时，通过对设置在透光亚克力板盖I与泡沫塑料板4之间的橡胶密封条的挤压实现密封，密封性能好。泡沫塑料板4是吸附床的主要盒身部分，为了使吸附剂能够均匀的分布，避免堆积，密闭空间采用了分室结构。如图2所示，泡沫塑料板4采用中空塑料泡沫板，吸附剂置于泡沫塑料板中空的空间中。同时，通过对泡沫塑料板4中空空间进行分隔，形成三个通孔小空间，防止了吸附剂的堆积，保证吸附剂均匀受热。不锈钢网丝5 —方面用于防止吸附剂进入冷凝室中，另一方面让水蒸气能顺利进入冷凝室中进行冷凝。更为具体地，太阳能吸收板3为蓝钛太阳能吸收板。吸附剂置于由亚克力板，中空泡沫塑料板以及不锈钢网丝构成的密闭但透气的空间中。放置吸附剂的吸附床为整个装置的核心，本发明为了能够最大程度的吸附和解吸水蒸气，选用最适合吸附制水的吸附剂。现有的吸附剂有粗孔硅胶、细孔硅胶、分子筛、氯化钙复合吸附剂、氯化锂复合吸附剂、Mcm-41-CaC12复合吸附剂等，硅胶和分子筛通过物理吸附的方式与水结合，后面复合吸附剂则同时拥有物理吸附和化学吸附。本发明使用较易配制效果较好的氯化锂复合吸附剂。该LiCl-硅胶复合吸附剂的主要特点是1.单位质量的吸附剂吸附量大；2.在初始阶段吸附速度快，可快速达到平衡吸附量，同时有利于在非平衡条件下的取水应用；3.解吸温度低(70-80°C)，解吸速度快，且吸附剂能有效再生，可充分利用低品位热能，在太阳能充足地区尤其适用。本发明吸附剂的研究为便携式空气取水装置提供了有力的技术支持。冷凝室紧贴着上述的吸附床，为了保证冷凝的效率，减轻重量，冷凝室侧框采用了中空塑料板7。中空塑料板7的下侧贴着冷凝剂包，冷凝剂包具体包括相互连接的冷凝剂包身8和冷凝剂包盖9，冷凝剂包身8和中空塑料板7之间通过一块薄铝板7隔开，铝板7表面还通过了特殊的处理来方便水蒸气的凝结。中空塑料板7底部设置有出水口，出水口上设置有弹性抓手11用于夹持蓄水器13，并通过橡胶条进行密封。出水口处伸出部分进入蓄水器13中，冷凝后的液态水由出水口流入蓄水器13中。蓄水器13可以直接从冷凝室上拿下作为水壶使用。出水口上还装有过滤装置12，滤去液态水中的杂质，具体可采用滤网等，可根据实际需要进行设置，本发明并不限定过滤装置12的具体形式。以下同时结合图I与图2对本发明的使用方法进行说明使用过程中，夜晚时打开亚克力板盖1，让吸附剂与空气接触，充分吸收空气中的水蒸气。到第二天白天，将亚克力板盖I盖上，这样整个取水装置形成一个密封的空间。旅行者在旅途过程中可背负本发明行走，不必做停留。在太阳的光照下，吸附剂吸附的水蒸气解吸出来，透过不锈钢网丝5进入冷凝室。在冷凝室中，水蒸气与铝板7接触，释放热量而凝结成液态水珠，沿铝板7流下，从冷凝室下端的开口处经过滤装置12后流入蓄水器13中。蓄水器储13存得一定水量后，可将其取下，获得可用水。以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
权利要求
1.一种太阳能空气吸附式沙漠取水旅行包，其特征在于，包括取水装置和包体，所述取水装置和包体连接，其进一步包括吸附床、冷凝室和蓄水器，所述吸附床与所述冷凝室连接，所述蓄水器连接至所述冷凝室底部，所述冷凝室与所述包体连接。
2.根据权利要求I所述的太阳能空气吸附式沙漠取水旅行包，其特征在于，所述吸附床包括透光亚克力板盖、太阳能吸收板、泡沫塑料板、吸附剂及不锈钢网丝，所述冷凝室包括中空塑料板，铝板和冷凝剂包，所述透光亚克力板盖、太阳能吸收板、泡沫塑料板和不锈钢网丝由上至下依次贴近连接，所述吸附剂填充于所述透光亚克力板盖、泡沫塑料板和不锈钢网丝形成的密闭空间内；所述中空塑料板分别与所述透光亚克力板盖和包体连接，所述铝板和冷凝剂包依次设置在所述中空塑料板和包体之间。
3.根据权利要求2所述的太阳能空气吸附式沙漠取水旅行包，其特征在于，所述中空塑料板底部设置有出水口，所述出水口上设置有弹性抓手，所述蓄水器通过所述弹性抓手连接至所述出水口。
4.根据权利要求3所述的太阳能空气吸附式沙漠取水旅行包，其特征在于，所述沙漠取水旅行包还包括过滤装置，所述过滤装置连接至所述中空塑料板底部的出水口。
5.根据权利要求4所述的太阳能空气吸附式沙漠取水旅行包，其特征在于，所述过滤装置为滤网。
6.根据权利要求I所述的太阳能空气吸附式沙漠取水旅行包，其特征在于，透光亚克力板盖上设置有若干卡扣，所述卡扣与所述中空塑料板扣接连接。
7.根据权利要求I所述的太阳能空气吸附式沙漠取水旅行包，其特征在于，所述泡沫塑料板为中空泡沫塑料板，其上设置有若干通孔。
8.根据权利要求I所述的太阳能空气吸附式沙漠取水旅行包，其特征在于，所述沙漠取水旅行包还包括若干橡胶密封条，所述橡胶密封条设置在所述透光亚克力板盖与泡沫塑料板之间。
9.根据权利要求I所述的太阳能空气吸附式沙漠取水旅行包，其特征在于，所述吸附剂为LiCl-硅胶复合吸附剂。
10.根据权利要求I所述的太阳能空气吸附式沙漠取水旅行包，其特征在于，所述太阳能吸收板为蓝钛太阳能吸收板。
全文摘要
本发明提供了一种太阳能空气吸附式沙漠取水旅行包，包括取水装置和包体，取水装置和包体连接，其进一步包括吸附床、冷凝室和蓄水器，吸附床与冷凝室连接，蓄水器连接至冷凝室底部，冷凝室与包体连接。该吸附床包括透光亚克力板盖、太阳能吸收板、泡沫塑料板、吸附剂及不锈钢网丝，冷凝室包括中空塑料板，铝板和冷凝剂包，透光亚克力板盖、太阳能吸收板、泡沫塑料板和不锈钢网丝由上至下依次贴近连接，吸附剂填充于透光亚克力板盖、泡沫塑料板和不锈钢网丝形成的密闭空间内；中空塑料板分别与透光亚克力板盖和包体连接，铝板和冷凝剂包依次设置在中空塑料板和包体之间。本发明具有携带方便、取水效率高且结构简单、成本低廉的优点。
文档编号E03B3/28GK102936912SQ201210397948
公开日2013年2月20日 申请日期2012年10月18日 优先权日2012年10月18日
发明者白泽宇, 范霄宇, 陆迪洲, 陈静龄, 朱彦, 陆韬 申请人:上海交通大学