專利名稱：太陽能海水淡化設備的制作方法
技術領域：
本實用新型屬海洋資源利用范疇，具體地說是一種利用太陽能量來氣化海水，利用深層低溫海水作為制冷劑來冷凝水蒸氣以生產優質淡水的太陽能海水淡化設備。
淡水是人類賴以生存和發展的重要資源，地球上可供開發的淡水資源非常有限。隨著人口的增長，城市的建設，經濟的發展，很多國家和地區都發生水荒，如香港、澳門等大城市曾因水荒而實施用水管制，引發嚴重的社會和經濟問題，因此海水淡化技術受到人們的廣泛關注。目前世界上應用最多的海水淡化方法是閃蒸法，它能大量生產淡水來滿足大型社區的需要，但設備投資巨大，造水成本很高，而且因耗用大量燃料而造成環境污染。為了降低能耗和減少污染，科學界研究出膜滲法、離子交換法等新方法，但造水成本更高，規模太小尚難大量應用。
本實用新型的目的是解決以上問題，提供一種利用太陽能量來氣化海水，利用深層低溫海水作為制冷劑來冷凝水蒸氣以生產優質淡水的太陽能海水淡化設備。
本實用新型的目的是這樣實現的，它包括有海水淡化裝置、陽光追蹤裝置和控制器3個部分。海水淡化裝置是由蒸發器、冷凝器、空氣泵、水泵等部件組成。蒸發器D斜置在設備上部，它的底面與水平面形成30°-40°夾角，它的頂面是雙層玻璃面板E，這兩層玻璃間抽成真空。蒸發器下端安裝有下水箱A，箱內裝有循環水泵B，泵上連著循環水管C，水管的另1端進入位于蒸發器上端的上水箱F內。水蒸氣通道G位于上水箱的下方，其上口與蒸發器相通，它的前面是冷凝器H，在它底部裝有淡水輸出管I。離心式空氣泵K安裝在冷凝器下方，有排氣通道L連通在它們之間，在工作時蒸發器、水蒸氣通道、冷凝器、排氣通道、離心式空氣泵形成相互通連的密封結構。底架U承載著這些部件位于裝置的下部，在底架兩側重力平衡處裝有轉盤N，深層海水供水管M從轉盤內孔穿出，上行后分為兩支，其中1支進入冷凝器形成冷凝器葉片，另1支進入上水箱內。冷凝器排水管O的1端連接在冷凝器葉片末端，另一端伸出裝置外，其下方為安裝在基礎上的弧形接水槽P，在底架靠近下水箱處還安裝有驅動電動機Q、減速箱R和驅動輪S，導軌T在驅動輪下，固定在基礎上，當電動機轉動時驅動輪能沿著導輪運動。在下水箱A的外殼A1和內層A3之間有保溫層A2，在蒸發器D的雙層玻璃面板E下面裝有階梯狀集熱板D3；其下方依次是保溫層D2和蒸發器外殼D；上水箱F的外殼F3和內層F1之間有保溫層F2，水蒸氣通道G的底部還裝有淡水盤G1，盤內安裝冷凝器H，排氣通道L和空氣泵K是靠法蘭盤L1連接。
所說的太陽光追蹤裝置有機械和電路兩個部分，在機械部分中轉盤N可分為上轉盤N1、下轉盤N2，兩者之間安裝有滾珠軸承N3，上轉盤固定在底架U上，下轉盤固定在基礎上，深層海水供應管M從轉盤內孔穿過，在水管和內孔間襯有尼龍襯套N4。滾珠軸承承托上轉盤帶動底架，能在下轉盤上自由轉動。下轉盤的下面安裝有水封活動接頭，它的外殼N5的內層是尼龍水封套N6，下端是法蘭盤N7，深層海水供水管M通過法蘭盤來連接供水管線。在電路部分中光敏電阻RT1和RT2分別安裝在蒸發器最高的兩個角上，它們連接集成電路IC1和三極管G2形成開關電路，K1為電源開關，K2、K3是限位開關，繼電器J的K4、K5是驅動電動機Q的正反向運行開關，P1、P2是電路的輸出接口。
所說的控制器中，中水位探測棒M1、高水位探測棒M2、低水位探測棒M3都安裝在高位水箱6內，它們與邏輯閘電路IC2，三級管G3、G4組成分析電路，控制三極管G5的導通或截止，繼電器J2的K6是深層海水吸取水泵4的控制開關。
本實用新型的優點是它結構簡單，維修方便，造價低廉，不造成環境污染，充分利用了太陽能源和深層海水的低溫能源等自然能源，不消耗燃料只需配用少量電能，即可生產出大量優質淡水，所以造水成本很低。它可單獨使用滿足單個家庭需要，也可多臺設備排成陣列以滿足社區或企業的需要。適用于所有缺乏淡水資源地區，特別適用于太陽能源豐富而又缺乏燃料的沿海地區和島嶼。
圖1是本實用新型海水淡化裝置原理圖。圖中A為下水箱，B為循環水泵，C為循環水管，D為蒸發器，E為蒸發器玻璃面板，F為上水箱，G為水蒸氣通道，H為冷凝器，I為淡水輸出管，K為離心式空氣泵，L為排氣通道，M為深層海水供應管，N為轉盤，O為冷凝器排水管，P為弧形接水槽，Q為驅動電動機，R為減速箱，S為驅動輪，T為導軌，U為底架。
圖2是本實用新型海水淡化裝置部件原理圖。圖中A1為下水箱內層，A2為下水箱保溫層，A3為下水箱外殼，D1為蒸發器外殼，D2為蒸發器保溫層，D3為蒸發器階梯狀集熱板，D4為密封材料，E1為雙層玻璃面板密封材料，E2為雙層玻璃間的真空間隙，E3為雙層玻璃面板密封材料，F1為上水箱內層，F2為上水箱保溫層，F3為上水箱外殼，G1為淡水盤，L1為法蘭盤。
圖3是本實用新型太陽光追蹤裝置機械原理圖。圖中N1為上轉盤，N2為下轉盤，N3為滾珠軸承，N4為尼龍襯套，N5為水封活接頭外殼，N6為尼龍水封套，N7為法蘭盤。
圖4是本實用新型太陽光追蹤裝置電原理圖。
圖5是本實用新型控制器電路原理圖。
圖6是本實用新型排成陣列的原理示意圖。圖中1為冷凝器排水總管，2為海上平臺，3為太陽能海水淡化裝置，4為深層海水抽取泵，5為海水供應總管，6為高位水箱，7為淡水箱，8為抽取管，9為單向閥，10為總淡水管。
圖7是本實用新型管線示意圖。圖中F4為蒸發器海水調節閥門。
本實用新型的實施，以上各圖所示的結構和電路就是本實用新型的實施例。雙層玻璃面板E用5mm鋼化玻璃制作，周圍包上密封材料，間隙抽成真空，以利于保溫。蒸發器D、水蒸氣通道G、冷凝器H、排氣通道L均按耐壓密封容器標準制作，這些部件裝配后形成相通的密封結構，在設備工作時呈負壓狀態。安裝時蒸發器底面與水平面形成的夾角應根據使用地區緯度調整后固定在30°-40°之間，讓蒸發器能接受最佳光照效果。蒸發器、上水箱、下水箱均應有保溫層以阻止熱量散失。深層低溫海水被深層海水抽取泵4送入高位水箱6后，通過海水供應總管5向海水淡化設備供水，海水供應總管通過法蘭盤N7與深層海水供應管M連通。海水大部分流經冷凝器H，使冷凝器葉片保持很低溫度，再從冷凝器排水管O排向大海。少部分海水進入上水箱F，調節閥門F4控制注入蒸發器的水量，讓階梯狀集熱板D3上薄薄覆蓋一層海水，太陽光透過雙層玻璃面板E使海水加熱、氣化，蒸發后多余的海水流入下水箱A，循環水泵B將這部分海水通過循環水管C泵入上水箱。水蒸氣沿水蒸氣通道G到達冷凝器H，由于冷凝器葉片溫度和水蒸氣存在巨大的溫度差，所以水蒸氣在葉片上凝集成淡水，滴落到淡水盤G1內，通過淡水輸出管I輸入淡水箱7內，離心式空氣泵的不斷吸排使蒸發器成負壓，能降低海水沸點，促進氣化過程，而且促使水蒸氣向冷凝器流動而有利于冷凝成淡水。光敏電阻RT1和RT2在受光照一致時電阻相等，當太陽光偏移使它們受光量不一致時，集成電路IC1的3腳電位發生偏離，其1腳輸出高電位使G2觸發導通，繼電器J得電吸合，K4吸合，驅動電動機Q轉動，驅動輪S沿導輪T運動，帶動整個設備轉向正對陽光的位置，這時RT1和RT2受光一致，IC1的輸出翻轉，G2截止，J失電K4斷開，電動機停轉。到太陽落山時，設備轉到終點位置，碰觸到限位開關K3，使K5吸合，電動機因此反轉，驅動設備復位到初始位置，當觸到K2時K5失電斷開，電動機停止轉動，在高位水箱6里安裝的水位探測棒用來控制水泵運行，當水位下降到低位探測棒M3露出水面時，水泵運行，當水箱快注滿時高位探測棒M2接觸到水面，IC2的輸出翻轉，G5截止，J2失電，K6斷開，水泵停止運行。下水箱A里也裝有同樣的水位探測棒，控制電路使用J2的常閉觸頭，在高位探測棒被水淹沒時G5導通，J2得電，K6吸合，將下水箱的水泵至上水箱。
本實作新型單臺設備可滿足一個家庭對淡水的需求。解決社區或企業的淡水供應時，需建設一個海上平臺，每臺設備的蒸發器都面向太陽方向整齊排列在海上平臺上，將每條深層海水供水管M與深層海水供水總管5相連，將每條冷凝器排水管O與冷凝器排水總管1相連，將每條淡水輸出管與總淡水管10相連，將每臺設備轉到起始位置，連接太陽光追蹤電路接口P1、P2，啟動后所有設備的蒸發器都會慢慢轉動到正對太陽光的方向。
權利要求1.一種太陽能海水淡化設備。包括有蒸發器、冷凝器、太陽光追蹤裝置，控制器等部件，其特征在于蒸發器(D)的底面與水平面所形成的夾角可根據最佳光照效果在30°-40°間調整。
2.根據權利要求1所述的太陽能海水淡化設備，其特征在于蒸發器玻璃面板(E)為中真空雙層玻璃。
3.根據權利要求1所述的太陽能海水淡化設備，其特征在于蒸發器集熱板(D3)為階梯狀。
4.根據權利要求1所述的太陽能海水淡化設備，其特征在于蒸發器(D)、水蒸氣通道(G)、冷凝器(H)、排氣通道(L)和空氣泵(K)相互通連形成密封結構，在空氣泵工作時呈負壓狀態。
5.根據權利要求1所述的太陽能海水淡化設備，其特征在于深層低溫海水作為制冷劑不斷流經冷凝器，使冷凝器葉片保持低溫。
6.根據權利要求1所述的太陽能海水淡化設備，其特征在于陽光追蹤裝置中光敏電阻RT1和RT2、集成電路IC1、繼電器J組成的太陽光追蹤電路設有輸出接口P1、P2，它們是一對常開觸頭，用來控制多組設備自動追蹤太陽光。
專利摘要一種太陽能海水淡化設備,主要為淡化海水提供一種利用太陽能和深層海水低溫能量來生產優質淡水的設備,蒸發器與水平面呈30°—40°夾角位于設備的上部,其下方有水蒸氣通道、冷凝器、離心式空氣泵、供排水管道、水泵、水箱和太陽光追蹤裝置。水泵抽取的深層海水大部分流經冷凝器,使冷凝器葉片溫度降低,小部分沿蒸發器階梯狀集熱板逐級流動,被太陽能加熱、氣化。空氣泵不斷的吸排,使蒸發器內形成負壓,加快了海水氣化過程和促進水蒸氣向冷凝器流動。水蒸氣在冷凝器葉片及管道表面凝結成淡水。
文檔編號C02F1/14GK2417161SQ0020780
公開日2001年1月31日 申請日期2000年3月27日 優先權日2000年3月27日
發明者胡百師 申請人:胡百師, 胡百熙