CN117582786B - 一种微孔大面积吸附式制水件、制水系统及制水方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种微孔大面积吸附式制水件、制水系统及制水方法，其制水件包括中空柱状的吸附体，所述吸附体由吸水介质烧结而成，所述吸附体中具有密集的微孔，所述吸水介质为高分子吸水树脂、氯化锂、硅胶、沸石分子筛中的任意一种或几种的混合物。本申请的吸附体中富含密集的立体微孔，可以显著提高吸水介质与空气中水分的接触面积，可以极大提高吸附体的吸水、蓄水效果，并且还能大幅缩减空气制水装置的体积，简化结构设置；同时由于吸水介质具备极强的吸水性能，即使温度、湿度发生变化，也不会对吸水介质的吸水效果造成较大的影响，应用场景更为广泛。

Description

一种微孔大面积吸附式制水件、制水系统及制水方法

技术领域

本申请涉及生态制水的技术领域，尤其是涉及一种微孔大面积吸附式制水件、制水系统及制水方法。

背景技术

生态制水机是一种模拟大自然生态循环系统，从大气中吸取水源，经净化处理之后获得饮用水的一种新型制水、净水装置。这种取水方式安全、便捷、环保，可以为人们制取纯净、新鲜、可口的高品质饮用水。其相较于市面上的净水机，无需水源、移动性强、安全可靠、水质优良、操作简单且无需安装调试。

相关技术中公开号为CN114304870A的中国专利，提出了一种便携式空气生态制水杯，水杯包括杯体和杯盖，杯盖与杯体适配，杯体内成形有制水箱和储水箱，制水箱内安装有空气制水装置，储水箱与制水箱连接，以将空气制水装置产出的水储存至储水箱内，空气制水装置包括空气净化组件、冷凝器和水处理组件，空气净化组件与冷凝器连接，冷凝器与水处理组件连接，水处理组件与制水箱连接；该发明通过空气净化组件将水杯外的空气吸入水杯内，再通过冷凝器、水处理组件对空气中的水分进行处理，实现水分冷凝形成液态水。

上述中的相关技术存在有以下缺陷：使用冷凝器对空气中的水分进行冷凝形成液态水需要一定的温湿度环境条件，，极限最低条件是15℃、30%，低于这个条件，冷凝露点降低，产水量急剧下降，当露点低于零度后，制水冷凝装置出现结冰现象，无法制水，严重限制制水机的应用区域和环境，从而影响制水机的实际应用。

发明内容

为了改善现有生态制水机中冷凝式制水容易受环境限制的问题，提高制水效率，本申请提供一种微孔大面积吸附式制水件、制水系统及制水方法。

本申请第一方面提供的一种微孔大面积吸附式制水件采用如下的技术方案：

一种微孔大面积吸附式制水件，包括中空柱状的吸附体，所述吸附体由吸水介质烧结而成，所述吸附体中具有密集的微孔，所述吸水介质为高分子吸水树脂、氯化锂、硅胶、沸石分子筛中的任意一种或几种的混合物。

本申请第二方面提供的一种制水系统采用如下的技术方案：

一种制水系统，包括上述的一种微孔大面积吸附式制水件，还包括空气净化组件、制水箱和储水箱，所述储水箱与所述制水箱连接，所述吸附体设置在所述制水箱中，所述空气净化组件与所述制水箱之间设置有用于将处理后的空气通入所述制水箱中的空气泵；

所述制水箱底部设置有用于与所述储水箱连通的导水管，所述导水管上设置有第一阀门；所述制水箱上设置有排气管，所述排气管上设置有第二阀门；

所述空气泵的出气口连接有延伸至所述吸附体中空部的导气管，所述制水箱内设置有遮罩在所述吸附体外周的增程罩，所述增程罩背离所述排气管的一端闭口设置，所述增程罩的闭口端具有排水结构；

还包括用于将所述吸附体中吸附水脱出的脱水机构。

更进一步地，所述导气管靠近所述排水结构的一端端部封闭、周侧开设有多个出气孔。

更进一步地，所述增程罩内周壁固接有多个沿其轴向间隔设置的环片，所述环片位于所述吸附体与所述增程罩内壁的缝隙中。

更进一步地，所述脱水机构包括设置在所述导气管上的加压泵，所述导气管与所述制水箱密封连接。

更进一步地，所述脱水机构包括设置在所述导气管上的加热装置，所述加热装置用于加热经所述导气管流通至所述制水箱中的空气。

更进一步地，所述脱水机构包括设置在所述制水箱外的高速电机以及转动安装在所述制水箱内的转盘，所述转盘转动安装在所述高速电机输出端上，所述增程罩或所述吸附体固定安装在所述转盘上，所述制水箱靠近所述排气管一端的内端壁上转动安装有用于压紧所述增程罩或所述吸附体的转动件。

更进一步地，所述排水结构包括安装在所述增程罩闭口端的排水管，所述排水管连接所述增程罩内腔和所述制水箱并与所述转盘同轴固接，所述排水管内滑动设置有滑管，所述滑管靠近所述吸附体的一端端部固接有封塞、周侧开设有连通孔；

所述排水管侧壁贯穿开设有沿其长度方向设置的滑槽，所述滑管周壁上固接有贯穿所述滑槽并延伸至所述排水管外的离心块；当所述排水管跟随所述转盘高速旋转时，所述滑管在所述离心块作用下上移并使所述连通孔显露于所述制水箱中。

本申请第三方面提供的一种制水方法采用如下的技术方案：

一种制水方法，基于上述的一种制水系统，包括以下步骤：

S1.空气净化，将外部空气经所述空气净化组件进行净化处理；

S2.吸水，通过所述空气泵将净化后的空气通入至所述制水箱中，经由所述吸附体对空气中的水分进行吸附，并通过所述增程罩提高空气在所述吸附体中的流通接触频次；

S3.脱水，通过所述脱水机构将所述吸附体中吸附的水分脱出，并经由所述导水管排入至所述储水箱中。

综上所述，本申请的有益技术效果为：

1.相较于常规技术中使用冷凝器对空气中的水分进行冷凝制水，并且在冷凝管上设置较多的金属翅片以增加空气的接触面积，提高冷凝效率；本申请的吸附体中富含密集的立体微孔，可以显著提高吸水介质与空气中水分的接触面积，可以极大提高吸附体的吸水、蓄水效果，并且还能大幅缩减空气制水装置的体积，简化结构设置；同时由于吸水介质具备极强的吸水性能，即使温度、湿度发生变化，也不会对吸水介质的吸水效果造成较大的影响，应用场景更为广泛，实现全天候制水；

2.当本申请处于吸水阶段时，封塞对排水管位于增程罩中的一端进行封堵，此时通入增程罩中的空气并不会经排水管流出；当本申请处于脱水阶段时，滑管上的离心块在离心力的作用下在滑槽中上移，进而带动滑管在排水管中上移，使得滑管上的连通孔显露出排水管外部，以使增程罩内腔通过连通孔与排水管进行充分连通，此时自吸附体上脱出的水分可经连通孔流通至排水管中进而排出增程罩外；实现了本申请的排水结构在吸水阶段自动关闭，而在脱水阶段自动启用的效果。

附图说明

图1是本申请实施例的整体结构示意图；

图2是图1中A部分的局部放大示意图。

附图标记说明：

1、吸附体；

21、空气净化组件；22、制水箱；23、储水箱；24、空气泵；25、加压泵；26、加热装置；

31、导水管；32、第一阀门；33、排气管；34、第二阀门；

4、导气管；41、出气孔；

5、增程罩；51、环片；

61、高速电机；62、转盘；

71、排水管；72、滑管；73、封塞；74、连通孔；75、滑槽；76、离心块。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例公开一种微孔大面积吸附式制水件。参照图1，一种微孔大面积吸附式制水件包括中空柱状的吸附体1，吸附体1由吸水介质烧结而成，吸附体1中具有密集的微孔，吸水介质为高分子吸水树脂（SAP）、氯化锂、硅胶或沸石分子筛中的任意一种或几种的混合物。

这样，相较于常规技术中使用冷凝器对空气中的水分进行冷凝制水，并且在冷凝管上设置较多的金属翅片以增加空气的接触面积，提高冷凝效率；本申请的吸附体1中富含密集的立体微孔，可以显著提高吸水介质与空气中水分的接触面积，可以极大提高吸附体1的吸水、蓄水能力，并且还能大幅缩减空气制水装置的体积，简化结构设置。与冷暖式制水和转轮吸附式制水相比，制水介质与空气的接触面积从毫米级缩减为微米级，接触面积大幅增加，制水效率成倍增长；并且本申请的设置体积相较于转轮吸附式制水装置的体积大大减小，能耗也大幅降低。同时由于吸水介质具备极强的吸水性能，即使温度、湿度发生变化，也不会对吸水介质的吸水效果造成较大的影响，应用场景更为广泛。

本申请实施例还公开一种制水系统。参照图1和图2，一种制水系统，基于上述的一种微孔大面积吸附式制水件，还包括空气净化组件21、制水箱22和储水箱23，储水箱23中设置有消毒装置比如紫外灯、臭氧发生器等，储水箱23与制水箱22连接，吸附体1设置在制水箱22中，空气净化组件21与制水箱22之间设置有用于将处理后的空气通入制水箱22中的空气泵24；

制水箱22底部设置有用于与储水箱23连通的导水管31，导水管31上设置有第一阀门32；制水箱22上设置有排气管33，排气管33上设置有第二阀门34；实际设置时，第一阀门32和第二阀门34均设置为电磁阀。

参照图1和图2，且空气泵24的出气口连接有延伸至吸附体1中空部的导气管4，制水箱22内设置有遮罩在吸附体1外周的增程罩5，增程罩5背离排气管33的一端闭口设置，增程罩5的闭口端具有排水结构；制水系统还包括用于将吸附体1中吸附水脱出的脱水机构，制水箱22中设置有用于检测吸附体1含水率的水分检测仪，水分检测仪与脱水机构控制连接。

这样设置后，空气净化组件21将环境中的空气进行净化处理后，由空气泵24经导气管4通入至制水箱22中，具体是通过导气管4远端开口通入至吸附体1的中空部中，随着空气泵24将净化后的空气源源不断通入，这些空气在吸附体1中流通，空气中的水分可以被吸附体1本身的吸水介质吸附，一部分结合在吸水介质中，另一部分则蓄存在吸附体1的微孔中；待吸附体1对空气中的水分进行充分吸附后，这些被吸水后的空气再经由增程罩5的开口端流通至制水箱22上部，开启第二阀门34后，这些较干燥空气经排气管33排出；在此过程中，增程罩5对吸附体1底部和周壁进行遮罩，可以显著提高导气管4中喷出的空气与吸附体1的接触频次和时长，以尽可能确保吸附体1对空气中水分的高效吸附。

随着吸附体1持续吸附空气中的水分，水分检测仪对吸附体1的含水率进行检测，一旦吸附体1含水率达预设值，吸附体1吸水接近饱和，此时脱水机构受控开启，可将吸附体1中吸附的水分脱出，此时开启第一阀门32，可以经由导水管31将制得的生态水导入至储水箱23中进行储存，由此可以实现本申请的制水系统的便捷、高效制水效果。

进一步的，为促进导气管4通入的空气与吸附体1的充分接触，参照图1和图2，导气管4靠近排水结构的一端端部封闭、周侧开设有多个出气孔41，具体设置时，导气管4靠近排气管33的端部不设置出气孔41；且增程罩5内周壁固接有多个沿其轴向间隔设置的环片51，环片51位于吸附体1与增程罩5内壁的缝隙中，在实际设置时，环片51可以平直设置也可以倾斜设置，具体可以是呈朝背离排水结构的方向倾斜设置。并且，环片51设置在导气管4未设出气孔41的部位。

这样，空气泵24将空气通入导气管4后，导气管4深入吸附体1中空部的一端端部及其周侧的出气孔41处喷出洁净空气，可以从气源源头增加空气与吸附体1的接触面积；而后，自吸附体1中逸出的空气在增程罩5中朝增程罩5开口端流通，在多个环片51的阻挡作用下，这些逸散的空气又被进一步疏导至吸附体1中进行多次吸附，如此可以显著提高吸附体1对空气中水分的吸附效果。

考虑到吸附体1对水分的吸附效果及吸附原理不尽相同，参照图1和图2：

在一个可行的实施例中，脱水机构包括设置在导气管4上的加压泵25，导气管4与制水箱22密封连接。在进行脱水作业时，先将第一控制阀和第二控制阀均关闭，而后借助加压泵25向制水箱22中通入空气，以对制水箱22进行加压，可以借助高压将被吸附在吸附体1中的水分脱出。

在另一可行的实施例中，脱水机构包括设置在导气管4上的加热装置26，加热装置26可以设置为安装在导气管4内的电热丝，且导热管设置为金属管，加热装置26用于加热经导气管4流通至制水箱22中的空气。在进行脱水作业时，启动加热装置26，可以对导气管4中的空气进行加热，使得热空气通入制水箱22中并与吸附体1接触，也可以借助热风的烘干效果将吸附体1中的水分脱出。

在其他可行的实施例中，脱水机构包括设置在制水箱22外的高速电机61以及转动安装在制水箱22内的转盘62，转盘62转动安装在高速电机61输出端上，增程罩5或吸附体1固定安装在转盘62上，制水箱22靠近排气管33一端的内端壁上转动安装有用于压紧增程罩5或吸附体1的转动件。在进行脱水作业时，启动高速电机61，高速电机61在驱使转盘62高速旋转时，最终可以带动吸附体1高速旋转，通过离心力的作用将吸附体1中的水分脱出；其中转动件的设置作用在于提高吸附体1在高速旋转时的稳定性。

在具体实施时，可以选择上述任意一个方案单独实施，也可以选取上述任意两个方案进行组合实施，或者直接采取高压、热风及离心三种方式进行高效脱水。在本申请实施例中，选取上述三种方案的组合实施。

另外，参照图1和图2，排水结构包括安装在增程罩5闭口端的排水管71，排水管71连接增程罩5内腔和制水箱22并与转盘62同轴固接，排水管71内滑动设置有滑管72，滑管72靠近吸附体1的一端端部固接有封塞73、周侧开设有连通孔74；具体是，增程罩5闭口端设置成收口状，吸附体1与该收口部的上部抵触，以使吸附体1底部与增程罩5闭口端内壁之间形成可供封塞73滑动的空间。

排水管71侧壁贯穿开设有沿其长度方向设置的滑槽75，滑管72周壁上固接有贯穿滑槽75并延伸至排水管71外的离心块76；当排水管71跟随转盘62高速旋转时，滑管72在离心块76作用下上移并使连通孔74显露于制水箱22中。并且，排水管71周壁上同样具有多个开口以供其内部的水分排出。

这样设置后，当本申请处于吸水阶段时，滑管72在其自身自重及离心块76重力作用下下移，以使滑管72上的连通孔74嵌入排水管71中，封塞73对排水管71位于增程罩5中的一端进行封堵，此时通入增程罩5中的空气并不会经排水管71流出，而是不断蓄积并向增程罩5敞口端逸散，可以有效确保空气与吸附体1的多频次充分接触。

而当本申请处于脱水阶段时，排水管71及滑管72跟随转盘62高速旋转，滑管72上的离心块76在离心力的作用下在滑槽75中上移，进而带动滑管72在排水管71中上移，使得滑管72上的连通孔74显露出排水管71外部，以使增程罩5内腔通过连通孔74与排水管71进行充分连通，此时自吸附体1上脱出的水分可经连通孔74流通至排水管71中进而排出增程罩5外。从而实现了本申请的排水结构在吸水阶段自动关闭，而在脱水阶段自动启用的效果。

另外，储水箱23中还可以进一步设置水净化装置，水净化装置由臭氧发生器、文丘里射流器、净水水泵、电磁阀和输水管组成。制水完成后，水净化装置对储水箱23中的水进行净化。首先由净水水泵从储水箱23抽出水，经过电磁阀输送到文丘里射流器。同时，臭氧发生器产生臭氧，通过软管送入文丘里射流器，与流过的水混合后，重新再回射入储水箱23中，可以对储水箱23中的水进行净化处理，不仅可以杀灭水中病菌、氧化水中污染物、增加水中含氧量，还可以全面提高水质，使水源达到直饮水标准。

本申请实施例一种制水系统的实施原理为：

空气净化组件21将环境中的空气进行净化处理后，空气泵24将空气经导气管4通入至吸附体1的中空部中，空气中的水分可以被吸附体1本身的吸水介质吸附，一部分结合在吸水介质中，另一部分则蓄存在吸附体1的微孔中；在此过程中，增程罩5对吸附体1底部和周壁进行遮罩，可以显著提高导气管4中喷出的空气与吸附体1的接触频次和时长，以尽可能确保吸附体1对空气中水分的高效吸附。

随着吸附体1持续吸附空气中的水分，水分检测仪对吸附体1的含水率进行检测，一旦吸附体1含水率达预设值，吸附体1吸水接近饱和，此时脱水机构受控开启，可将吸附体1中吸附的水分脱出，此时开启第一阀门32，可以经由导水管31将制得的生态水导入至储水箱23中进行储存，由此可以实现本申请的制水系统的便捷、高效制水效果。

并且本申请的吸附体1中富含密集的立体微孔，可以显著提高吸水介质与空气中水分的接触面积，可以极大提高吸附体1的吸水、蓄水效果，并且还能大幅缩减空气制水装置的体积，简化结构设置。同时由于吸水介质具备极强的吸水性能，即使温度、湿度发生变化，也不会对吸水介质的吸水效果造成较大的影响，应用场景更为广泛。

本申请实施例还公开一种制水方法，基于上述的一种制水系统，包括以下步骤：

S1.空气净化，将外部空气经空气净化组件21进行净化处理；

S2.吸水，通过空气泵24将净化后的空气通入至制水箱22中，经由吸附体1对空气中的水分进行吸附，并通过增程罩5提高空气在吸附体1中的流通接触频次；

S3.脱水，通过脱水机构将吸附体1中吸附的水分脱出，并经由导水管31排入至储水箱23中；

S4.水净化，通过水净化装置对储水箱23中的水源进行净化。

除非另作定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则所述相对位置关系也可能相应地改变。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种制水系统，其特征在于，包括一种微孔大面积吸附式制水件，制水件包括中空柱状的吸附体（1），所述吸附体（1）由吸水介质烧结而成，所述吸附体（1）中具有密集的微孔，所述吸水介质为高分子吸水树脂、氯化锂、硅胶、沸石分子筛中的任意一种或几种的混合物；

制水系统还包括空气净化组件（21）、制水箱（22）和储水箱（23），所述储水箱（23）与所述制水箱（22）连接，所述吸附体（1）设置在所述制水箱（22）中，所述空气净化组件（21）与所述制水箱（22）之间设置有用于将处理后的空气通入所述制水箱（22）中的空气泵（24）；

所述制水箱（22）底部设置有用于与所述储水箱（23）连通的导水管（31），所述导水管（31）上设置有第一阀门（32）；所述制水箱（22）上设置有排气管（33），所述排气管（33）上设置有第二阀门（34）；

所述空气泵（24）的出气口连接有延伸至所述吸附体（1）中空部的导气管（4），所述制水箱（22）内设置有遮罩在所述吸附体（1）外周的增程罩（5），所述增程罩（5）背离所述排气管（33）的一端闭口设置，所述增程罩（5）的闭口端具有排水结构；

还包括用于将所述吸附体（1）中吸附水脱出的脱水机构；

所述导气管（4）靠近所述排水结构的一端端部封闭、周侧开设有多个出气孔（41），所述导气管（4）靠近所述排气管（33）的端部不设置所述出气孔（41）；

所述增程罩（5）内周壁固接有多个沿其轴向间隔设置的环片（51），所述环片（51）位于所述吸附体（1）与所述增程罩（5）内壁的缝隙中，所述环片（51）呈朝背离所述排水结构的方向倾斜设置，所述环片（51）设置在所述导气管（4）未设所述出气孔（41）的部位。

2.根据权利要求1所述的一种制水系统，其特征在于，所述脱水机构包括设置在所述导气管（4）上的加压泵（25），所述导气管（4）与所述制水箱（22）密封连接。

3.根据权利要求1所述的一种制水系统，其特征在于，所述脱水机构包括设置在所述导气管（4）上的加热装置（26），所述加热装置（26）用于加热经所述导气管（4）流通至所述制水箱（22）中的空气。

4.根据权利要求1所述的一种制水系统，其特征在于，所述脱水机构包括设置在所述制水箱（22）外的高速电机（61）以及转动安装在所述制水箱（22）内的转盘（62），所述转盘（62）转动安装在所述高速电机（61）输出端上，所述增程罩（5）或所述吸附体（1）固定安装在所述转盘（62）上，所述制水箱（22）靠近所述排气管（33）一端的内端壁上转动安装有用于压紧所述增程罩（5）或所述吸附体（1）的转动件。

5.根据权利要求4所述的一种制水系统，其特征在于，所述排水结构包括安装在所述增程罩（5）闭口端的排水管（71），所述排水管（71）连接所述增程罩（5）内腔和所述制水箱（22）并与所述转盘（62）同轴固接，所述排水管（71）内滑动设置有滑管（72），所述滑管（72）靠近所述吸附体（1）的一端端部固接有封塞（73）、周侧开设有连通孔（74）；

所述排水管（71）侧壁贯穿开设有沿其长度方向设置的滑槽（75），所述滑管（72）周壁上固接有贯穿所述滑槽（75）并延伸至所述排水管（71）外的离心块（76）；当所述排水管（71）跟随所述转盘（62）高速旋转时，所述滑管（72）在所述离心块（76）作用下上移并使所述连通孔（74）显露于所述制水箱（22）中。

6.一种制水方法，根据权利要求1-5任一项所述的一种制水系统，其特征在于，包括以下步骤：

S1.空气净化，将外部空气经所述空气净化组件（21）进行净化处理；

S2.吸水，通过所述空气泵（24）将净化后的空气通入至所述制水箱（22）中，经由所述吸附体（1）对空气中的水分进行吸附，并通过所述增程罩（5）提高空气在所述吸附体（1）中的流通接触频次；

S3.脱水，通过所述脱水机构将所述吸附体（1）中吸附的水分脱出，并经由所述导水管（31）排入至所述储水箱（23）中。