TWI422528B - 太陽能真空海水淡化器 - Google Patents

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Description

太陽能真空海水淡化器
本發明係有關於一種太陽能真空海水淡化器，尤其是指一種利用抽取真空來導入海水，再藉太陽能熱水的溫度來蒸餾海水，使其海水中的水、鹽份分離，達到海水淡化的效果，達到善用資源的環保概念為創新應用者。
按，一般海水淡化裝置係如公告於86年7月21日我國公告第311588號「海水淡化裝置」新型專利案，其裝置係利用船上引擎排氣管及發電機引擎排氣管，配合一冷凝設備所構成，其中該冷凝設備上設有一循環水入水口，一循環水出水口及一蒸餾進水口，而內部設有冷凝管者；其特徵在於：該主引擎排氣管與發電機引擎排氣管的外圍以一金屬板包圍形成一蒸發設備，而且金屬板內部以一隔板區隔該主引擎排氣管及該發電機引擎排氣管，使該主引擎排氣管所在為一密封狀態的蒸汽室，而該發電機引擎排氣管所對應的為一恆溫室；又，蒸汽室上端面開設有進水管及蒸汽管，其中進水管一端延伸進蒸汽室內且對應該主引擎排氣管，另一端連接冷凝設備之蒸餾進水口，而該蒸汽管則與冷凝設備之冷凝管一端相連。
該新型專利案所揭示之蒸汽室以主引擎排氣管熱量將水進行蒸發，其所產生之蒸汽量不高而具有蒸發效率不高之缺點。此外，將進水管一端延伸進蒸汽室內且對應該主引擎排氣管，另一端連接冷凝設備之蒸餾進水口，其大部分蒸汽不會從蒸汽室進入該蒸汽管而產生凝結流回蒸汽室內，因此，其具有無法確實收集蒸餾水之缺點。再者，該裝置進行海水淡化之過程均在常壓下進行。由於常壓下水之沸點為100℃而海水之 沸點與其近似但略高。在該高溫下進行蒸餾時，不僅升溫之耗能增加，於冷凝過程中亦須提供更大之熱交換能力而使冷凝裝置之耗能亦會隨之增加。是以，單位造水量之成本隨之提高。
而公告第562917號「蒸汽集中式蒸餾系統」則為針對上述結構常壓下進行蒸餾之缺失，以利用減壓之方式使沸點降低，而使蒸餾之過程能在較低溫下進行，而可以較少之熱能達成液體蒸餾，而利用正常壓狀態，大幅提高效率。
有鑑於此，本發明人秉持多年該相關行業之豐富設計開發及實際製作經驗，針對現有之海水淡化裝置配合蒸汽原理與概念再予以研究改良，以提供一種太陽能真空海水淡化器的設備，來達成海水淡化的設計，以期具有更佳實用價值性之目的者。
本發明之主要目的即是為提供一種運用天然資源來產生熱能而循環加溫，以利運熱溫來蒸餾海水，使其海水中的水、鹽份分離的海水淡化效果，達到善用資源的環保概念為目的者。
為達上述目的，本發明提供一種太陽能真空海水淡化器，其特徵與功效如下：其主要係利用抽取真空來導入海水，再藉太陽能熱水的溫度來蒸餾海水，使其海水中的水、鹽份分離，達到海水淡化的效果，其中係設有一基體，於基體內分隔有加熱層、蒸發層及冷卻層，而以太陽能熱水循環設置於加熱層，且藉由穿設加熱層而位於蒸發層的超熱導管，將熱溫傳遞加熱海水，使其海水沸騰的蒸氣接觸冷卻層的超冷導管，而蒸餾形成淡水而收集分段排出，而加熱層之底部則設有排出鹽份的排鹽管；藉此，運 用天然的太陽能資源來進行真空狀的海水淡化，達到善用資源為目的者。
本發明一種太陽能真空海水淡化器進一步於基體之加熱層內設有一漏斗狀的環隔板，且由加熱層組設有超熱導管穿過加熱層之環隔板，藉以熱水加熱海水而蒸餾淡化，而於環隔板之底端鹽份沉澱處導接依回收管路，於管路上設有第一、第二隔膜閥，以利用二段式閥門設計，來回收鹽份同時防止外部空氣滲入基體內部，以確保真空狀態者。
本發明一種太陽能真空海水淡化器進一步於基體冷卻層內設有冷卻設備，該冷卻設備包含有設於冷卻層之V形冷卻板上的諸多散熱鰭片，且於散熱鰭片上組設有數超冷導管，藉此已將海水蒸發的氣體冷卻凝結水滴而收集者。
本發明一種太陽能真空海水淡化器進一步於冷卻板下方設有一承接淡化水的盛槽，該盛槽具有高低設計，以讓水往低處流，再經磁閥開關控制排出，而其係設置有第一段、第二段磁閥開關，以利用二段式開關的設計，來防止外部空氣滲入基體內部，以確保真空狀態者。
本發明一種太陽能真空海水淡化器進一步設有一保溫儲水桶，該保溫儲水桶係設置出、入循環管來對應太陽能板設備，且利用一動力泵浦將保溫儲水桶內的熱水導入基體之加熱層，再由加熱層設有一導出管連結至保溫儲水桶，以達成太陽能熱水加溫的循環效果。
本發明一種太陽能真空海水淡化器進一步於基體之蒸發層設有一壓力表，壓力表導接一真空抽取設備，以對應將蒸發層的空間抽取形成真空狀態，同時，蒸發層中設有一海水導入管，管壁上具有諸多透孔，以可將海水導入蒸發層，且於海水 導入管上設有一控制閥者。
為令本發明之技術手段、發明目的及達成功效有更完整及清楚的揭露，茲於下詳細說明之，並請一併參閱揭示之圖式及元件符號。
首先，請參閱第一~二圖所示，為本發明提供一種太陽能真空海水淡化器整體示意圖，其主要係利用抽取真空來導入海水，再藉太陽能熱水的溫度來蒸餾海水，使其海水中的水、鹽份分離，達到海水淡化，其中包含有：一基體(1)，為由加熱層(11)、蒸發層(12)及冷卻層(13)所構成的主架體，該加熱層(11)中設有一熱容室(111)，而由熱容室(111)內對應設有穿出的複數支超熱導管(112)，且於超熱導管(112)上設有一漏斗狀的環隔板(113)，而於加熱層(11)上方對應設置蒸發層(12)，且蒸發層(12)上方設置冷卻層(13)，於冷卻層(13)底部係設置有一V形冷卻板(131)；一海水導入單元(2)，係對應設置於基體(1)之蒸發層(12)中，主要設有海水導入管(21)，管壁上具有諸多導入海水的透孔(211)，以可將海水導入基體(1)的蒸發層(12)中，而於海水導入管(21)上進一步係設有一入水量的控制閥(22)；一真空抽取設備(3)，係對應導接在基體(1)之蒸發層(12)上，係設有一壓力表(31)對應感測蒸發層(12)內部之真空狀態的壓力；一太陽能熱水循環機構(4)，為對應設置連結於基體(1)之加熱層(11)，其主要設有一保溫儲水桶(41)，該保溫 儲水桶(41)設置有出、入循環管(42)、(43)來對應一太陽能板設備(44)，以將藉由太陽能板設備(44)所產生的熱水循環導入保溫儲水桶(41)內，而該保溫儲水桶(41)連結一動力泵浦(45)，以可將桶內熱水導入基體(1)之加熱層(11)的熱容室(111)內，經由超熱導管(112)傳遞熱能至蒸發層(12)，以將蒸發層(12)中的海水加熱蒸發，續由熱容室(111)設有一導出管(46)連結至保溫儲水桶(41)以循環熱水；一冷卻設備(5)，係對應設置於基體(1)冷卻層(13)之V形冷卻板(131)上，於V形冷卻板(131)上設有諸多散熱鰭片(51)，且於散熱鰭片(51)上組設有數超冷導管(52)，以將低溫傳至V形冷卻板(131)，而讓蒸氣於V形冷卻板(131)凝結成水滴；一淡水收集單元(6)，係對應設置於基體(1)蒸發層(12)內，且對應於冷卻層(13)之冷卻板(131)下方，其係設有一承接淡化水滴的盛槽(61)，該盛槽(61)具有高低設計，以讓水往低處流入管路(62)，於管路(62)上設置有第一段、第二段磁閥開關(63)、(65)，且二磁閥開關間設有一容槽(64)，以承接第一段磁閥開關(63)所導出的淡化水；一鹽份回收單元(7)，其係於蒸發層(12)之漏斗狀的環隔板(113)底端鹽份沉澱處導接一回收管路(71)，於回收管路(71)上設有防止外部空氣滲入第一、第二隔膜閥(72)、(73)者。
請一併參閱第一~四圖所示，於使用時，首先，該基體(1)內係藉由真空抽取設備(3)來將基體(1)之蒸發層(12) 抽取空氣，以形成真空狀態，同時藉由壓力表對應感測蒸發層(12)之真空狀態的壓力，當蒸發層(12)呈真空負壓的狀態時，其海水導入單元(2)之海水導入管(21)會將海水抽入，經由管壁上的透孔(211)，讓海水由蒸發層(12)注入，而承載於漏斗狀的環隔板(113)上方，其導入海水的入水量則由控制閥(22)來對應控制；爾後，再將太陽能熱水循環機構(4)中的熱水導入基體(1)加熱層(11)的熱容室(111)，即經由太陽能板設備(44)所產生的熱水由出循環管(42)導入保溫儲水桶(41)內，而保溫儲水桶(41)連結一動力泵浦(45)〔係可為抽水幫浦〕，以可將桶內熱水導入基體(1)之加熱層(11)的熱容室(111)，經由超熱導管(112)將熱水的熱能傳遞至蒸發層(12)，以將環隔板(113)上方的海水加熱蒸發，續由熱容室(111)之導出管(46)將退溫的熱水導回保溫儲水桶(41)，再藉入循環管(43)將水導回太陽能板設備(44)加熱，以保持熱水循環；接續，加熱層(11)內的超熱導管(46)藉以太陽能熱水循環機構(4)中的熱水將海水加熱，使其蒸發而留下鹽分，而蒸氣上升至冷卻層(13)時，藉由冷卻設備(5)中的超冷導管(52)將低溫傳達到V形冷卻板(131)，讓蒸氣於V形冷卻板(131)凝結成水滴，而蒸氣的溫度也可藉由散熱鰭片(51)來導出，且同時經由超冷導管(52)冷卻；接續，於V形冷卻板(131)所凝結的淡化水滴，經由淡水收集單元(6)之盛槽(61)來承接，且以盛槽(61)高低設計，讓水往低處流入管路(62)，而此時係打開第一段磁閥開關(63)，而關閉第二段磁閥開關(65)，水則流入容槽(64)內， 當容槽(64)蓄水量滿了，再打開第二段磁閥開關(65)，而關閉第一段磁閥開關(63)，來防止外部空氣滲入基體(1)內部，以確保蒸發層(12)的真空狀態；另外，於加熱層(11)之環隔板(113)底端所沉澱的鹽份，係藉由鹽份回收單元(7)之回收管路(71)來導出，且利用二段式閥門設計，即打開第一隔膜閥(72)時，關閉第二隔膜閥(73)，以讓具有鹽粒的稠狀物導入回收管路(71)，爾後，再打開第二隔膜閥(73)，關閉第一隔膜閥(72)，讓鹽粒的稠狀物排出，藉此，以防止外部空氣滲入基體(1)內部，以確保蒸發層(12)的真空狀態者。
再者，請一併參閱第五圖所示，本發明中所有之設備的運作，如控制動力泵浦(45)的啟閉、海水導入水量的控制閥(22)、真空抽取設備(3)的啟閉、磁閥開關及隔膜閥的啟閉運作，均藉由一控制單元(8)來控制及供電，而其供電方式可採用太陽能電源供應，或一般市電供應者。
以上所舉者僅係本發明之部份實施例，並非用以限制本發明，致依本發明之創意精神及特徵，稍加變化修飾而成者，亦應包括在本專利範圍之內。
綜上所述，本發明實施例確能達到所預期之使用功效，又其所揭露之具體構造，不僅未曾見諸於同類產品中，亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求，爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。
(1)‧‧‧基體
(11)‧‧‧加熱層
(111)‧‧‧熱容室
(112)‧‧‧超熱導管
(113)‧‧‧環隔板
(12)‧‧‧蒸發層
(13)‧‧‧冷卻層
(131)‧‧‧冷卻板
(2)‧‧‧海水導入單元
(21)‧‧‧海水導入管
(211)‧‧‧透孔
(22)‧‧‧控制閥
(3)‧‧‧真空抽取設備
(31)‧‧‧壓力表
(4)‧‧‧太陽能熱水循環機構
(41)‧‧‧保溫儲水桶
(42)‧‧‧出循環管
(43)‧‧‧入循環管
(44)‧‧‧太陽能板設備
(45)‧‧‧動力泵浦
(46)‧‧‧導出管
(5)‧‧‧冷卻設備
(51)‧‧‧散熱鰭片
(52)‧‧‧超冷導管
(6)‧‧‧淡水收集單元
(61)‧‧‧盛槽
(62)‧‧‧管路
(63)‧‧‧第一段磁閥開關
(64)‧‧‧容槽
(65)‧‧‧第二段磁閥開關
(7)‧‧‧鹽份回收單元
(71)‧‧‧回收管路
(72)‧‧‧第一隔膜閥
(73)‧‧‧第二隔膜閥
(8)‧‧‧控制單元
第一圖：本發明整體示意圖
第二圖：本發明動作示意圖
第三圖：本發明冷卻設備局部放大示意圖
第四圖：本發明淡水收集單元局部放大示意圖
第五圖：本發明控制供電方塊圖
(1)‧‧‧基體
(11)‧‧‧加熱層
(111)‧‧‧熱容室
(112)‧‧‧超熱導管
(113)‧‧‧環隔板
(12)‧‧‧蒸發層
(13)‧‧‧冷卻層
(131)‧‧‧冷卻板
(2)‧‧‧海水導入單元
(21)‧‧‧海水導入管
(211)‧‧‧透孔
(22)‧‧‧控制閥
(3)‧‧‧真空抽取設備
(31)‧‧‧壓力表
(4)‧‧‧太陽能熱水循環機構
(41)‧‧‧保溫儲水桶
(42)‧‧‧出循環管
(43)‧‧‧入循環管
(44)‧‧‧太陽能板設備
(45)‧‧‧動力泵浦
(46)‧‧‧導出管
(5)‧‧‧冷卻設備
(51)‧‧‧散熱鰭片
(52)‧‧‧超冷導管
(6)‧‧‧淡水收集單元
(61)‧‧‧盛槽
(62)‧‧‧管路
(63)‧‧‧第一段磁閥開關
(64)‧‧‧容槽
(65)‧‧‧第二段磁閥開關
(7)‧‧‧鹽份回收單元
(71)‧‧‧回收管路
(72)‧‧‧第一隔膜閥
(73)‧‧‧第二隔膜閥

Claims (7)

  1. 一種太陽能真空海水淡化器，其主要係利用抽取真空來導入海水，再藉太陽能熱水的溫度來蒸餾海水，使其海水中的水、鹽份分離，達到海水淡化，其中包含有：一基體(1)，為由加熱層(11)、蒸發層(12)及冷卻層(13)所構成的主架體，該加熱層(11)中設有一熱容室(111)，而由熱容室(111)內對應設有穿出的複數支超熱導管(112)，且於超熱導管(112)上設有一環隔板(113)，而於加熱層(11)上方對應設置蒸發層(12)，且蒸發層(12)上方設置冷卻層(13)，於冷卻層(13)底部係設置有一冷卻板(131)；一海水導入單元(2)，係對應設置於基體(1)之蒸發層(12)中，主要設有海水導入管(21)，管壁上具有諸多導入海水的透孔(211)，以可將海水導入基體(1)的蒸發層(12)中，而於海水導入管(21)上進一步係設有一入水量的控制閥(22)；一真空抽取設備(3)，係對應導接在基體(1)之蒸發層(12)上，係設有一壓力表(31)對應感測蒸發層(12)內部之真空狀態的壓力；一太陽能熱水循環機構(4)，為對應設置連結於基體(1)之加熱層(11)，其主要設有一保溫儲水桶(41)，該保溫儲水桶(41)設置有出、入循環管(42)、(43)來對應一太陽能板設備(44)，以將藉由太陽能板設備(44)所產生的熱水循環導入保溫儲水桶(41)內，而該保溫儲水桶(41)連結一動力泵浦(45)，以可將 桶內熱水導入基體(1)之加熱層(11)的熱容室(111)內，經由超熱導管(112)傳遞熱能至蒸發層(12)，以將蒸發層(12)中的海水加熱蒸發，續由熱容室(111)設有一導出管(46)連結至保溫儲水桶(41)以循環熱水；一冷卻設備(5)，係對應設置於基體(1)冷卻層(13)之冷卻板(131)上，於冷卻板(131)上設有諸多散熱鰭片(51)，且於散熱鰭片(51)上組設有數超冷導管(52)，以將低溫傳至冷卻板(131)，而讓蒸氣於冷卻板(131)凝結成水滴；一淡水收集單元(6)，係對應設置於基體(1)蒸發層(12)內，且對應於冷卻層(13)之冷卻板(131)下方，其係設有一承接淡化水滴的盛槽(61)，該盛槽(61)具有高低設計，以讓水往低處流入管路(62)，於管路(62)上設置有第一段、第二段磁閥開關(63)、(65)，且二磁閥開關間設有一容槽(64)，以承接第一段磁閥開關(63)所導出的淡化水；一鹽份回收單元(7)，其係於蒸發層(12)之漏斗狀的環隔板(113)底端鹽份沉澱處導接一回收管路(71)，於回收管路(71)上設有防止外部空氣滲入第一、第二隔膜閥(72)、(73)者。
  2. 如申請專利範圍第1項所述太陽能真空海水淡化器，其中於加熱層(11)上所設之環隔板(113)為漏斗狀者。
  3. 如申請專利範圍第1項所述太陽能真空海水淡化器，其中該動力泵浦(45)為一抽水幫浦者。
  4. 如申請專利範圍第1項所述太陽能真空海水淡化器，其中該冷卻層(13)中的冷卻板(131)為V形設計者。
  5. 如申請專利範圍第1項所述太陽能真空海水淡化器，其中係以一控制單元(8)來控制動力泵浦(45)啟閉、海水導入水量的控制閥(22)、真空抽取設備(3)啟閉、磁閥開關及隔膜閥的啟閉運作，且同時供應電力者。
  6. 如申請專利範圍第5項所述太陽能真空海水淡化器，其中該控制單元(8)採用太陽能電源供應方式者。
  7. 如申請專利範圍第5項所述太陽能真空海水淡化器，其中該控制單元(8)採用市電電源供應方式者。
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