无源冷凝取水装置的制作方法

1.本发明涉及空气取水技术领域，尤其涉及一种无源冷凝取水装置。


背景技术：

2.对于沙漠周边地区，水资源短缺，因此，空气取水装置在沙漠周边地区广泛运用。目前，现有的空气取水主要集中在传统温差冷凝取水手段，即采用半导体制冷器制冷，空气中的水蒸气遇冷凝结成液态水。现有的半导体制冷器的冷端通常为金属丝网或面积较大的金属平面，冷凝水在冷端停留时间长，不能及时流入水箱，半导体制冷器的热端产生的热量或取水装置埋在地下箱体中的热量使得冷端表面的冷凝水再次蒸发，同时也阻碍了水蒸气的正常冷凝，导致冷凝效率低，出水少。


技术实现要素：

3.本发明提供一种无源冷凝取水装置，用以解决现有技术中的取水装置冷凝效率低的问题。
4.本发明提供一种无源冷凝取水装置，包括：上箱体、下箱体、进气管、半导体制冷结构、散热风扇、控制器和电源；
5.所述上箱体位于下箱体之上，且两者连通，所述进气管位于所述上箱体顶部，用于将外部空气导入上箱体内；
6.所述半导体制冷结构位于下箱体内，半导体制冷结构包括：从中心向四周发散的树状结构和半导体制冷片，所述半导体制冷片设置在树状结构外围的树枝上，所述半导体制冷片的热端连接树枝，且半导体制冷片与下箱体底部垂直设置；
7.所述散热风扇设置在下箱体顶端；
8.所述电源为控制器、半导体制冷片和散热风扇供电，所述控制器连接所述半导体制冷片和散热风扇。
9.根据本发明提供的一种无源冷凝取水装置，所述进气管内设有鼓风机及包裹有碱性固体的滤网，所述进气管管口呈喇叭口形状，所述鼓风机连接电源和控制器。
10.根据本发明提供的一种无源冷凝取水装置，所述鼓风机为离子风机。
11.根据本发明提供的一种无源冷凝取水装置，所述上箱体内设有加热器，且所述加热器靠近上箱体顶部设置，所述加热器连接控制器和电源。
12.根据本发明提供的一种无源冷凝取水装置，还包括：引风机，所述引风机安装在所述上箱体内，所述引风机连接所述控制器和电源。
13.根据本发明提供的一种无源冷凝取水装置，还包括：安装在上箱体外侧的温度传感器，温度传感器连接所述控制器，用于监测上箱体外部的温度，所述控制器根据所述外部温度控制加热器和半导体制冷片运行。
14.根据本发明提供的一种无源冷凝取水装置，还包括：设置在下箱体内底部的水位传感器，所述水位传感器连接所述控制器，用于监测下箱体的水位，当下箱体中水位达到最
大水位时，将最大水位信号发送至所述控制器，控制器收到该最大水位信号后，控制半导体制冷片停止工作。
15.根据本发明提供的一种无源冷凝取水装置，还包括：设置在下箱体顶部的抽水泵。
16.根据本发明提供的一种无源冷凝取水装置，所述电源包括：太阳能电池板和蓄电池，所述上箱体顶部设有支撑柱，太阳能电池板通过可转动云台安装在所述支撑柱上，太阳能电池板连接所述蓄电池，用于为半导体制冷片、散热风扇和控制器供电，并将多余的电能存储至蓄电池。
17.根据本发明提供的一种无源冷凝取水装置，所述太阳能电池板在水平面的投影区域完全覆盖下箱体在水平面的投影。
18.本发明提供的无源冷凝取水装置，采用新设计的半导体制冷结构该结构包括：从中心向四周发散的树状结构和半导体制冷片，所述半导体制冷片设置在树状结构外围的树枝上，所述半导体制冷片的热端连接树枝，即冷端悬空，且半导体制冷片与下箱体底部垂直设置。由于树枝结构比较密集，半导体制冷片数量多，即使较小的半导体制冷片，也能得到总体较大的冷端面积，而且每个半导体制冷片冷端面积小，且垂直下箱体底部设计，冷凝水能够快速下滴到下箱体底部(相当于水箱。同时下箱体顶部的散热风扇工作，将半导体制冷片热端及下箱体内部的热量排出，避免冷凝水被蒸发以及阻碍了水蒸气的正常冷凝，从而提高冷凝效率，增加出水量。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明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作一简单地介绍，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1是本发明提供的无源冷凝取水装置结构示意图；
21.图2是图1的主视图；
22.图3是图2沿a-a的剖视图
23.图4是图2的侧视图；
24.图5是图2的俯视图；
25.图6是图5沿b-b的剖视图；
26.图7是半导体制冷结构的树状结构和半导体制冷片的连接放大示意图。
具体实施方式
27.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
28.本实施例的无源冷凝取水装置如图1～7所示，包括：上箱体1、下箱体2、进气管3、半导体制冷结构4、散热风扇5、控制器6和电源。
29.上箱体1位于下箱体2之上，且两者连通，进气管3位于所述上箱体1顶部，用于将外
部空气导入上箱体1内，当然也会将空气导入到下箱体2中。其中，下箱体2是埋在地下的，在沙漠地区能使下箱体2内保持较低的温度。
30.半导体制冷结构4位于下箱体内，半导体制冷结构4包括：从中心向四周发散的树状结构41和半导体制冷片42，所述半导体制冷片 42设置在树状结构41外围的树枝上，半导体制冷片42的热端连接树枝，且半导体制冷片42与下箱体2底部垂直设置。在无源冷凝取水装置安装好后，使得半导体制冷片42呈竖直设置，表面的冷凝水能够快速流下。
31.具体地，如图1、3、6和7所示(其中图1未示出下箱体2的底部)，树状结构41由多个多级树枝状结构组成，每个多级树枝状结构为：一个主干端部分成两个中间支干，每个中间支干的端部分成两个外围支干，外围支干即树状结构41的外围的树枝，多个多级树枝状结构呈中心向四周发散，主干在中心，外围支干朝外。树状结构41 由其下方的支撑杆43支撑，支撑杆43连接下箱体2的底部，树状结构41的长度l优选为8～12cm，即安装在外围树枝上的半导体制冷片 42在竖直方向的长度不会超过8～12cm，在保证足够冷凝面积的同时，使得冷凝水快速地流入下箱体2底部。
32.散热风扇5设置在下箱体2顶端，用于排出下箱体2内的热量。
33.电源为控制器6、半导体制冷片42和散热风扇5供电，控制器6 连接所述半导体制冷片42和散热风扇5，用于控制半导体制冷片42 和散热风扇5工作。
34.本实施例提供的无源冷凝取水装置，采用新设计的半导体制冷结构4，该结构包括：从中心向四周发散的树状结构41和半导体制冷片42，所述半导体制冷片42设置在树状结构41外围的树枝上，所述半导体制冷片42的热端连接树枝，即冷端悬空，且半导体制冷片 42与下箱体2底部垂直设置。由于树枝结构比较密集，半导体制冷片42数量多，即使较小的半导体制冷片42，也能得到总体较大的冷端面积，使得进入下箱体2的热空气中的水蒸气与半导体制冷片42 的冷端充分接触，而且每个半导体制冷片42冷端面积小，且垂直下箱体底部设计，冷凝水能够快速下滴到下箱体2底部(相当于水箱)。同时下箱体2顶部的散热风扇5(尤其是在外部温度较高时)工作，将半导体制冷片42热端及下箱体2内部的热量排出，避免冷凝水被蒸发，从而提高冷凝效率，增加出水量。
35.本实施例中，进气管3内设有鼓风机7及包裹有碱性固体的滤网 8，所述进气管3管口呈喇叭口形状，以增加进气量。所述鼓风机7 连接电源和控制器6，控制器6控制鼓风机7工作。进气管3内(例如：管口处)的碱性固体的滤网8在过滤掉空气中较大的颗粒物的同时去除空气中的酸性成分，防止对箱体1内部进行腐蚀，同时减少排出气体的酸性成分。尤其在沙漠周边应用时，滤网8具有较好过滤沙粒的作用。
36.鼓风机7优选为离子风机，离子风机具有去除静电和吸附灰尘的作用，可以使得上箱体1内硬件(控制器6等)正常工作，进一步保证了取水装置的稳定性，使其能稳定出水。
37.上箱体1内设有加热器9，且所述加热器9靠近上箱体1顶部设置，加热器9连接控制器6和电源。加热器9对上箱体1内进气管3 至下箱体2中的半导体制冷片42之间的空间形成热流通道，用于对进气管3吸入的空气进行加热。加热器9在上箱体1内靠近上箱体1 顶部设置，即远离半导体制冷片42设置，避免对半导体制冷片42冷端温度造成影响。
38.本实施例的无源冷凝取水装置还包括：引风机10，引风机10安装在上箱体1内，引风机10连接所述控制器6和电源。在半导体制冷片42工作时，尤其是加热器9工作时，控制器6控制引风机10转动，将空气引至半导体制冷片42，避免由于热空气质量轻，而易集中在上
箱体1内上部的情况。
39.本实施例的无源冷凝取水装置还包括：安装在上箱体1外侧的温度传感器11，温度传感器11连接所述控制器6，用于监测上箱体1 外部的温度，即外部环境温度，控制器6根据所述外部温度控制加热器9和半导体制冷片42运行，外部温度越高，控制加热器9的功率越低，甚至不加热，外部温度越低，控制加热器9的功率越高。例如：在夏天，外界温度较高，控制器6可控制加热器9减小功率，减少加热量，甚至不加热；例如：在冬天，外界温度较低，控制器6可控制加热器9增大功率，增大加热量，以提高外界吸入空气与半导体制冷片42冷端的温差，从而快速冷凝出冷凝水。控制器6还根据所述外部温度控制散热风扇5工作，外部温度越高控制散热风扇5的功率越高，加大排热效率，避免箱体2内热量聚集，导致冷凝的水还未流下就被蒸发，外部温度越低控制加热器9的功率越低，减小排热效率，甚至不工作。例如：在夏天，外界温度较高，下箱体2中热量不易散出，控制器6控制散热风扇5工作，以排出箱体中的热量；在冬天，外界温度较低，散热风扇5可以不工作，热空气向上运动，会自动散出，而且下箱体2内一定的热量在不影响冷凝水蒸发的同时，还防止冷凝水温度过低而结冰。
40.本实施例的无源冷凝取水装置还包括：设置在下箱体2内底部的水位传感器(图中未示出)，水位传感器连接控制器6，用于监测下箱体2的水位，当下箱体2中水位达到最大水位时，将最大水位信号发送至控制器6，控制器6收到该最大水位信号后，控制半导体制冷片42停止工作。具体地，控制鼓风机7、加热器9和引风机10半导体制冷片42停止工作，若散热风扇5在工作的情况下，在鼓风机7、加热器9和引风机10半导体制冷片42停止工作一段时间后(将半导体制冷片42热端的热量排出后)控制散热风扇5停止工作。当下箱体2中水位达到最小水位时，将最小水位信号发送至控制器6，控制器6收到该最小水位信号后，控制鼓风机7、加热器9、引风机10和半导体制冷片42开始工作，若外界温度较高时，还控制散热风扇5 开始工作。
41.本实施例的无源冷凝取水装置还包括：设置在下箱体2顶部的抽水泵12。抽水泵12用于将下箱体2中的冷凝水抽出，以提供饮用水，当然，抽水泵12出水端可安装水净化装置。
42.为了达到节能减排的目的，本实施例中，所述电源包括：太阳能电池板13和蓄电池(图中未示出，蓄电池可安装在上箱体1内也可以通过防水附箱体设置在箱体1外或者与下箱体2一样通过防水附箱体埋在地下)，所述上箱体1顶部设有支撑柱，太阳能电池板13通过可转动云台安装在支撑柱上，太阳能电池板13连接所述蓄电池，用于为半导体制冷片42、散热风扇5和控制器6供电，并将多余的电能存储至蓄电池。
43.进一步地，太阳能电池板13在水平面的投影区域完全覆盖下箱体2在水平面的投影。在保证太阳能电池板13足够大能产生足够电量的同时，起到为下箱体2顶部遮挡太阳的作用，尤其中午，太阳直射会从散热风扇5的开口照射到下箱体2内部，导致下箱体2内部升温，降低冷凝效率，而且会导致下箱体2内的冷凝水蒸发。
44.本实施例的无源冷凝取水装置还包括：排水阀14、湿度传感器和滴灌管(图中未示出)，排水阀14的控制端连接控制器6，进水端连接下箱体2，出水端连接滴灌管，排水阀14可以是浇灌电磁阀，湿度传感器安装在下箱体2外部并插入土壤即可，连接控制器6，用于监测土壤湿度，并将土壤湿度发送至控制器6，控制器6还用于根据土壤湿度控制排水阀14的开启和关闭，从而实现灌溉功能。由于具有灌溉功能，该装置可以用于沙漠周边的绿化区域。
45.本实施例的无源冷凝取水装置尤其用于沙漠周边地区，可用沙漠周边植被浇灌及路人紧急饮用水，以沙漠周边平均空气湿度24％来计算，本实施例的无源冷凝取水装置日产水量10.08l，满足紧急用水需求。
46.最后应说明的是：以上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精神和范围。