阅读说明：本技术 一种冷凝结露制水器 (Condensation and condensation water generator ) 是由 何天啸 王雯 陈杰 梁永杰 陈鹿尧 徐秋 于 2020-05-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种冷凝结露制水器,包括隔热外壳体；隔热外壳体内一侧安装有可拆卸过滤净化装置,隔热外壳体内另一侧安装有与过滤净化装置连通的热交换装置；隔热外壳体内侧顶部安装有冷凝室,冷凝室的冷凝室侧端入口连通热交换装置,冷凝室的冷凝室底部出口对应隔热外壳体底部的集水室；隔热外壳体内还安装有真空泵,真空泵进气口置于隔热外壳体内,真空泵排气口止于外界,由控制系统对整体进行控制。冷凝室内亲水材料与憎水材料相结合的设计加快了水雾的凝结,提高了效率；过滤净化装置,保证了制取出的水的干净清洁；此外本发明结构简单、制作成本低廉,无制冷工质、操作简单、稳定可靠,可以批量推广应用。(The invention discloses a condensation and condensation water maker, which comprises a heat insulation outer shell; a detachable filtering and purifying device is arranged on one side in the heat insulation outer shell, and a heat exchange device communicated with the filtering and purifying device is arranged on the other side in the heat insulation outer shell; a condensing chamber is arranged at the top of the inner side of the heat insulation outer shell, an inlet at the side end of the condensing chamber is communicated with the heat exchange device, and an outlet at the bottom of the condensing chamber corresponds to a water collecting chamber at the bottom of the heat insulation outer shell; a vacuum pump is further installed in the heat insulation outer shell, a vacuum pump air inlet is formed in the heat insulation outer shell, a vacuum pump air outlet is formed in the outside, and the whole body is controlled by a control system. The design of combining the hydrophilic material and the hydrophobic material in the condensation chamber accelerates the condensation of water mist and improves the efficiency; the filtration and purification device ensures the cleanness of the prepared water; in addition, the invention has the advantages of simple structure, low manufacturing cost, no refrigeration working medium, simple operation, stability and reliability, and can be popularized and applied in batches.)

一种冷凝结露制水器

技术领域

本发明属于节能制冷设备技术领域，涉及一种冷凝结露制水器。

背景技术

水是难以替代，而又十分有限的资源，在全球水资源中陆地淡水仅占6％， 而在陆地淡水中，又有99.6％分布在难以开发的南北极和地下深处，仅有 0.4％的淡水可供人类维持生命，随着人口的增加，工业、农业和其他生活 用水量的不断扩大，水资源污染愈发严重，清洁安全的水资源日渐短缺。

大气中水蒸气含量丰富，尤其是在沿海或者海岛地区，空气湿度更高。 当前，全球范围内对空气中的水资源的开发利用率还相对很低，现有的冷凝 制水装置结构较为复杂，占地面积较大，同时冷凝制水的效率较低，能耗较 高。

发明内容

本发明的目的是提供一种冷凝结露制水器，解决了现有技术中存在的空 气制水器能耗大、效率低、二次污染的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种冷凝结露制水器，包括隔热外壳体； 隔热外壳体内一侧安装有可拆卸过滤净化装置，隔热外壳体内另一侧安装有 与过滤净化装置连通的热交换装置；隔热外壳体内侧顶部安装有冷凝室，冷 凝室的冷凝室侧端入口连通热交换装置，冷凝室的冷凝室底部出口对应隔热 外壳体底部的集水室；隔热外壳体内还安装有真空泵，真空泵进气口置于隔 热外壳体内，真空泵排气口止于外界，由控制系统对整体进行控制。

隔热外壳体材料为亚克力或者是304，316不锈钢，碳纤维，玻璃钢； 外壳体外包覆有一层隔热材料，采用纳米二氧化硅气凝胶为主体材料，玻璃 纤维棉或预氧化纤维毡复合而成的气凝胶毡，厚度为8mm-10mm。

过滤净化装置顶部为外界空气进入口，过滤净化装置为三层结构，由顶 部至底部依次为第一层无纺布和尼龙网，第二层中细孔聚乙烯泡沫塑料，第 三层超细玻璃纤维滤纸和HEPA空气过滤网。

过滤净化装置的三层结构每层10mm-15mm厚，间隔50mm-70mm设置。

热交换装置的热交换装置入口与过滤净化装置连通，热交换装置为立方 体结构，内部由间隔错落连接的铝板焊接成蛇形气体流动通道，其中铝板厚 度为2mm-4mm，热交换装置的热交换装置出口与冷凝室侧端入口连通。

冷凝室为采用铝合金焊接而成的倒棱台，其内壁经粗砂打磨而凹凸不 平，凸处涂有亲水涂料，凹处涂有憎水涂料。

冷凝室顶部还贴有半导体制冷片；半导体制冷片顶部安装有间隔布置的 散热翅片，散热翅片顶部安装有散热扇。

集水室内还安装有水位传感器、PM2.5传感器和温湿度传感器；其中水 位传感器位于集水室中部位置，PM2.5传感器和温湿度传感器位于集水室顶 部，均与控制系统相连。

控制系统包括单片机、继电器和连接线组成；根据水位传感器、PM2.5 传感器和温湿度传感器的采集数值，通过单片机控制继电器来控制散热扇和 真空泵的开关。

本发明的有益效果是：

本发明中的热交换装置有效的回收了不凝水空气(氮气、氧气、二氧化 碳等)的冷量，达到了节能的目的；冷凝室内亲水材料与憎水材料相结合的 设计加快了水雾的凝结，提高了效率；过滤净化装置，保证了制取出的水的 干净清洁；此外本发明结构简单、制作成本低廉，无制冷工质、操作简单、 稳定可靠，可以批量推广应用。

附图说明

图1是本发明冷凝结露制水器的整体结构示意图；

图2是本发明冷凝结露制水器的整体结构右视图；

图3是本发明冷凝结露制水器的热交换室内层结构图；

图4是本发明冷凝结露制水器的冷凝室立体结构图。

图中，1.过滤净化装置，1-1.外界空气进入口，2.热交换装置，2-1.热交 换装置入口，2-2.热交换装置出口，3.隔热外壳体，3-1.外层入口，4.冷凝室， 4-1.冷凝室侧端入口，4-2.冷凝室底部出口，5.集水室，6.真空泵，6-1.真 空泵进气口，6-2.真空泵排气口，7.散热扇，8.散热翅片，9.半导体制冷 片。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

如图1-2所示，一种冷凝结露制水器，包括隔热外壳体3；所述隔热外 壳体3内一侧安装有可拆卸过滤净化装置1，隔热外壳体3内另一侧安装有 与过滤净化装置1连通的热交换装置2；所述隔热外壳体3内侧顶部安装有 冷凝室4，冷凝室4的冷凝室侧端入口4-1连通热交换装置2，冷凝室4的 冷凝室底部出口4-2对应隔热外壳体3底部的集水室5；隔热外壳体3内还 安装有真空泵6，真空泵进气口6-1置于隔热外壳体3内，真空泵排气口6-2 止于外界，由控制系统对整体进行控制。

冷凝结露制水器总体尺寸长度600mm-800mm，宽度400mm-600mm， 高度400mm-600mm；根据材质的不同总体质量为2.59kg-5.kg。

隔热外壳体3材料为亚克力或者是304，316不锈钢，碳纤维，玻璃钢； 外壳体3外包覆有一层隔热材料，采用纳米二氧化硅气凝胶为主体材料，玻 璃纤维棉或预氧化纤维毡复合而成的气凝胶毡，厚度为8mm-10mm。其特点 是导热系数低，能有效隔绝冷凝结露制水器与外界空气的热量交换，并且具 有一定的抗拉及抗压强度。其中隔热材料的包裹方式为使用3M双面胶将隔 热材料与冷凝结露制水器顶部、底部和四个侧面粘接起来。

过滤净化装置1顶部为外界空气进入口1-1，过滤净化装置1为三层结 构，由顶部至底部依次为第一层无纺布和尼龙网，更换周期为一个月；第二 层中细孔聚乙烯泡沫塑料，更换周期为一个月；第三层超细玻璃纤维滤纸和 HEPA空气过滤网；更换周期为两个月。

过滤净化装置1的三层结构每层10mm-15mm，间隔50mm-70mm设置； 采用模块化设计，可整体拿出，定期更换。

如图3所示，热交换装置2的热交换装置入口2-1与过滤净化装置1连 通，热交换装置2为立方体结构，内部由间隔错落连接的铝板焊接成蛇形气 体流动通道，其中铝板厚度为2mm-4mm，热交换装置2的热交换装置出口 2-2与冷凝室侧端入口4-1连通。

如图4所示，冷凝室4为采用铝合金焊接而成的倒棱台，其内壁经粗砂 打磨而凹凸不平，凸处涂有亲水涂料，凹处涂有憎水涂料；其内壁采用仿生 技术，模仿沙漠甲虫背部结构使其凹凸不平；凸处涂有Hydro300亲水涂料， 凹处涂有憎水性倍半硅氧烷憎水涂料。

冷凝室4顶部还贴有半导体制冷片9；半导体制冷片9顶部安装有间隔 布置的散热翅片8，散热翅片8顶部安装有散热扇7。

集水室5内还安装有水位传感器、PM2.5传感器和温湿度传感器；其中 水位传感器位于集水室5中部位置，PM2.5传感器和温湿度传感器位于集水 室5顶部，均与控制系统相连。

控制系统采用PID闭环控制系统，包括单片机、继电器和连接线组成； 根据水位传感器、PM2.5传感器和温湿度传感器的采集数值，通过单片机控 制继电器来控制散热扇7和真空泵6的开关，通过分析水位高低和空气质量 好坏与空气湿度来决定装置是否工作，空气湿度达到35％时设备启动，以保 证制水的清洁和制水速度。

冷凝结露制水器启动后，真空泵6开始工作产生负压，外界空气通过， 外界空气进入口1-1进入到过滤净化装置1净化，接着通过热交换装置入口 2-1进入热交换装置2被初步冷凝，之后便从热交换装置2的热交换装置出 口2-2流出，经冷凝室侧端入口4-1进入到冷凝室4，由散热扇7和半导体 制冷片9、散热翅片8使外界空气在冷凝室4中冷凝结露，小的露珠汇聚从 冷凝室出口4-2落入集水室5。同时，不凝水空气(氮气、氧气、二氧化碳 等)依次通过冷凝室出口4-2、集水室5、热交换装置外层入口3-2进入到隔 热外壳体3内部，由真空泵进气口6-1吸入真空泵6，通过真空泵排气口6-2 排出外界大气，至此完成一个循环。

以年平均温度26℃，年平均湿度70％，2片TCE1-12706半导体制冷片 4.5A/12V，冷凝室体积0.036立方米,扇热风扇12V/0.3A为例。由水的饱和 蒸汽压表可得26℃对应的水的饱和蒸汽压为3362Pa，由饱和蒸汽压、露点 温度、相对湿度的计算公式可知：相对湿度(RH),实际蒸汽压(e)，饱和 蒸汽压(E)，由e＝RH*E得3362*70％＝2353.4Pa。饱和蒸汽压2353.4Pa对应 的温度为20℃。即20℃为温度为26℃，相对湿度为70％时的露点温度。由 实验得，制冷片大约工作5分钟以后达到露点温度20℃，开始有冷凝水形成。 2台制冷片工作功率P＝108W,处理空气需要能量为mΔh＝0.17*(64-13) ＝8.67KJ，而处理空气需要时间t＝8670/(162-33.5)＝67.5s＝1.125min，那么 一个小时生成水量V＝1.79*(60/1.125)＝95.5ml，12小时生成水量 M＝95.5*12＝1146g。由实验得：在进入冷凝室的空气流通量不同的情况下， 产水的水量明显不同。在进入冷凝室的空气流量范围在1.0L/min～3.5L/min这段流量区间，本装置产水的水量明显增加，且增加幅度较大，在空气流量 为3.5L/min时达到了最大值1.59g。但在3.5L/min～5.0L/min的流量区间， 随着流量的增加产水量有略微的减小。因此进入冷凝室的空气流量控制在 3.5L/min左右时可以获得最多的产水量，工作12h可制造1146ml的水。功 率消耗:总瓦数4.5*12*2+0.3*12＝111.6w,那么12小时总功率消耗： 273.6*3600*12＝4821120J＝1.34kw·h。

由此可知，本发明冷凝结露制水器，其冷凝室体积0.036立方米，在环 境温度为26℃，相对湿度为70％的情况下，12小时可制水1146ml，消耗的 电能为1.34kw·h，可见本发明功耗低的同时，产水量打，具有良好的经济 效益。