新型旋风制水装置的制作方法

本发明涉及空气制水领域，具体是一种通过旋风式冷凝器，变频制冷机构，从空气中获取液态水。

背景技术：

空气制水作为一种新型的洁净的取水方式已被全世界关注，目前在世界的缺水地区已经有了广泛的应用，在非洲的应用极为显著，在即缺乏地表水有缺乏地下水的地区，能够很好的解决饮用水问题，是未来能源与资源综合利用的发展方向。目前从空气中制水的方法主要有两种，一是制冷机构冷凝制水，二是转轮式除湿机制水，两种制水方法有各自的与缺点，制冷机构冷凝制水在现有的市场条件下，没有高效的制水设备，大部分是除湿设备，与制水设备的目的有所不同，效率没有制水设备高；转轮式除湿机的功耗比较大，综合能效不高，还要配合其他设备使用。

现有的设备在制水的过程中结霜，大大的影响制水的效率。同时，同一品牌的设备在同一个条件下，制取的水的量也有所不同，有时差异还比较的大，这与制水机本身的特性差异有一定的关系，与环境的匹配有一定的关系，因此，可以根据不同的条件智能调整的智能的制水装置在制水与节能方面就显得更加重要。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种新型旋风制水装置，该新型旋风制水装置可以在0℃以上环境的条件下，实现从空气中高效节能的制取液态水的功能，本新型旋风制水装置适用于匹配各种环境条件下的高效制水。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种新型旋风制水装置；

包括储水箱、旋风冷凝器、制冷机构；

制冷机构包括蒸发器、变频压缩机和冷凝器，蒸发器、变频压缩机、冷凝器依次连接构成供制冷剂循环的制冷回路；

所述旋风冷凝器包括壳体、中心管、螺旋隔板和冷凝盘管，壳体内设有空腔，中心管上端固定连接在壳体内壁顶部，中心管上端口延伸至壳体顶部且形成旋风冷凝器的空气出口，螺旋隔板分别与壳体内壁与中心管外壁固定连接，螺旋隔板将壳体内壁与中心管外壁之间的空间分隔为封闭的螺旋状冷凝通道，冷凝盘管设置在螺旋状冷凝通道内，螺旋状冷凝通道末端与中心管内孔相通，冷凝盘管两端口分别伸出壳体外，冷凝盘管两端分别是制冷空气进口和制冷空气出口，壳体开有连通螺旋状冷凝通道与外部的湿空气进口，壳体底部设有液态水出口；

制冷机构的冷凝器与旋风冷凝器之间设有冷却风道，冷却风道内的空气经过冷凝器外表面及冷凝盘管且再次返回冷凝器外表面形成循环；

储水箱的进水口与壳体的液态水出口连通。

作为本新型旋风制水装置的优选，所述旋风冷凝器的壳体上湿空气进口处于螺旋状冷凝通道的始端位置，冷凝盘管的制冷空气进口处于螺旋状冷凝通道的末端位置，冷凝盘管的制冷空气出口处于螺旋状冷凝通道的始端位置。

作为本新型旋风制水装置的优选，所述旋风冷凝器的壳体上湿空气进口处设有第一温度传感器和第一湿度传感器；

旋风冷凝器的空气出口处设有第二温度传感器和第二湿度传感器；

螺旋状冷凝通道靠近末端位置处设有第三温度传感器和第三湿度传感器。

作为本新型旋风制水装置的优选，储水箱设置在旋风冷凝器下侧，储水箱的进水口高度低于壳体的液态水出口，储水箱内设有液位传感器，储水箱下部设有出水管，出水管上设有电磁阀。

作为本新型旋风制水装置的优选，从旋风冷凝器空气出口流出的空气经过制冷机构的蒸发器表面构成回收风道，旋风冷凝器空气出口流出的空气经过回收风道再向外排出。

作为本新型旋风制水装置的优选，冷却风道上设有第一可调速风机，第一可调速风机设置在冷凝器与冷凝盘管的制冷空气进口之间，第一可调速风机出风口方向对准冷凝盘管的制冷空气进口；

回收风道上设有第二可调速风机，第二可调速风机设置在旋风冷凝器空气出口与制冷机构的蒸发器之间，第二可调速风机出风口方向对准蒸发器。

作为本新型旋风制水装置的优选，旋风冷凝器的湿空气进口处设置有过滤器。

作为本新型旋风制水装置的优选，制冷机构还包括外壳，蒸发器、变频压缩机和冷凝器设置在外壳内，外壳上设有保温层，冷却风道和回收风道分别穿过外壳。

利用旋转通道的旋转功能，实现将较重的湿气甩向旋风冷凝器的内壳体，初步实现干湿分离，实现进风流动的自旋转，在全过程内自旋转的气流将较重的湿空气在离心力的作用下甩向周边，加大与冷环境的接触，实现在全过程内充分的将空气中的水汽完成水得冷凝功能，前半段为预冷，后半段为终冷，达到高效的热交换，充分冷凝空气中的湿气，最大限度的制取液态水。

采用这样的结构后，本新型旋风制水装置匹配变化的环境从空气中制水，充分利用旋风冷凝器的集水功能，高效的制取液态水，并综合利用各种设备运行过程中产生的能源。

附图说明

图1是本新型旋风制水装置实施例一的原理图。

图2是本新型旋风制水装置实施例一旋风冷凝器的结构示意图的剖视图。

具体实施方式

实施例一

如图1至2所示(图1中实心箭头代表空气流动方向，空心箭头代表冷却风道中制冷流动介质的流动方向；图1中虚线代表控制器与各个部件通过电路连接)。

本新型旋风制水装置包括储水箱1、旋风冷凝器2和制冷机构。

制冷机构包括外壳12、蒸发器6、变频压缩机5和冷凝器4；外壳12上具有保温层，蒸发器6、变频压缩机5、冷凝器4都设有在外壳12内，蒸发器6、变频压缩机5、冷凝器4依次连接构成供制冷剂循环的制冷回路。

旋风冷凝器2包括壳体2f、中心管2m、螺旋隔板2h和冷凝盘管2g，壳体2f上部为圆柱体状，壳体2f下部为漏斗状，壳体2f内设有空腔，壳体2f外侧也设有保温层，中心管2m上端焊接在壳体2f内壁顶部，中心管2m上端口延伸至壳体2f顶部且形成旋风冷凝器2的空气出口2b，螺旋隔板2h分别与壳体2f内壁与中心管2m内壁焊接固定，螺旋隔板2h将壳体2f内壁与中心管2m内壁之间的空间分隔为封闭的螺旋状冷凝通道，冷凝盘管2g设置在螺旋状冷凝通道内，螺旋状冷凝通道末端与中心管2m内孔相通，冷凝盘管2g两端口分别伸出壳体2f外，冷凝盘管2g两端分别是制冷气体进口2d和制冷气体出口2c，冷凝盘管2g的制冷气体进口2d处于螺旋状冷凝通道的末端位置，冷凝盘管2g的制冷气体出口2c处于螺旋状冷凝通道的始端位置，壳体2f开有连通螺旋状冷凝通道与外部的湿空气进口2a，旋风冷凝器2的湿空气进口2a处设置有过滤器2e和旋转引风器2p，过滤器2e过滤空气中的杂质；旋转引风器2p控制进入旋风冷凝器2的潮湿空气9自旋转，旋风冷凝器2的壳体2f上湿空气进口2a处于螺旋状冷凝通道的始端位置，壳体2f底部设有液态水出口2n。

旋风冷凝器2的壳体2f上湿空气进口2a处设有第一温度传感器2-1和第一湿度传感器2-2。

螺旋状冷凝通道靠近末端位置处设有第三温度传感器2-5和第三湿度传感器2-6。

旋风冷凝器2的空气出口2b处设有第二温度传感器2-3和第二湿度传感器2-4。

制冷机构的冷凝器4与旋风冷凝器2之间设有冷却风道，冷却风道内的空气经过冷凝器4外表面及冷凝盘管2g且再次返回冷凝器4外表面形成循环。

冷却风道上设有第一可调速风机7，第一可调速风机7设置在冷凝器4与冷凝盘管2g的制冷气体进口2d之间，第一可调速风机7出风口方向对准冷凝盘管2g的制冷气体进口2d，冷却风道内的空气依次经过冷凝器4、冷凝盘管2g的制冷气体进口2d、冷凝盘管2g的制冷气体出口2c且再回到冷凝器4的构成冷却空气的循环。

从旋风冷凝器2空气出口2b流出的空气经过制冷机构的蒸发器6表面构成回收风道，旋风冷凝器2空气出口2b流出的空气经过回收风道再向外排出。

回收风道上设有第二可调速风机8，第二可调速风机8设置在旋风冷凝器2空气出口2b与制冷机构的蒸发器6之间，第二可调速风机8出风口方向对准蒸发器6。

冷却风道和回收风道分别穿过外壳12。

利用螺旋状冷凝通道的旋转走向，实现将较重的湿气甩向旋风冷凝器2的壳体2f，初步实现干湿分离，利用螺旋状冷凝通道旋转引风器2p，实现进风流动的自旋转，在全过程内自旋转的气流将较重的湿空气在离心力的作用下甩向周边，加大与冷环境的接触，实现在全过程内充分的将空气中的水汽完成水得冷凝功能，前半段为预冷，后半段为终冷，达到高效的热交换，充分冷凝空气中的湿气，最大限度的制取液态水。

旋风式制水装置工作模式：制冷机构优先启动，当制冷机构内的介质低于设定温度时，第一可调速风扇启动，本新型旋风制水装置开始制水作业。

新空气从旋风冷凝器2的湿空气进口2a进入，在进入之前，经过过滤器2e，旋转引风器2p，进入旋风冷凝器2的内部，湿空气在螺旋状冷凝通道内流动，同时将湿空气冷凝为冷凝水，同时在高速旋转的离心力的作用下，分离出冷凝水，冷凝水流向旋风冷凝器2的底部液态水出口2n，经过储水箱1的储水箱1进水口1a，进入储水箱1，储水箱1内有液位传感器1c，当液位传感器1c检测到液位已满，将信号送给控制器3，控制器3控制电磁阀11开启，液态水从储水箱1出水口流出；经过分离后的干空气从旋风冷凝器2的空气出口2b流出，进入第二可调速风机8，第二可调速风机8控制空气的流量，从第二可调速风机8流出的空气经过冷凝器4，进入大气。

冷却风道为循环封闭的系统，温度较高的制冷流动介质10(空气)，从冷凝盘管2g两端分别是制冷气体进口2d和制冷气体出口2c出来，经过蒸发器6降到较低的温度，再经过第一可调速风机7至冷凝盘管2g的制冷气体进口2d，流动介质10通过冷凝盘管2g与湿空气完成热交换，从制冷气体出口2c流出，完成湿空气的冷凝工作，进入下一轮循环。可第一可调速风机7用于控制制冷流动介质10的循环速度。

储水箱1设置在旋风冷凝器2下侧，储水箱1的进水口1a高度低于壳体2f的液态水出口2n，储水箱1的进水口1a与壳体2f的液态水出口2n连通，储水箱1内设有液位传感器1c，储水箱1下部设有出水管1b，出水管1b上设有电磁阀11。

通过外部的控制器3控制本新型旋风制水装置整体运转，控制器3接收第一温度传感器2-1和第一湿度传感器2-2的反馈信号，得到空气的露点；同理控制器3接收第二温度传感器2-3和第二湿度传感器2-4的反馈信号，检测露点温度，误差不超过1℃，根据得到的空气露点值控制变频压缩机5、第一可调速风机7、第二可调速风机8，保证旋风冷凝器2的冷凝盘管2g的温度稍微低于空气露点温度，制水工作处在最佳状态。

控制器3接收第三温度传感器2-5和第三湿度传感器2-6的反馈信号，检测从旋风冷凝器2的空气出口2b流出的空气的含水量，检验制水的效率。

当检测环境的水的露点低于0℃时，控制器3控制系统停止工作，关闭电源。

本新型旋风制水装置的无霜工作模式为：高湿度的空气通过过滤器2e及旋转引风器2p直至旋风冷凝器2的湿空气入口，高湿度的空气进入旋风冷凝器2的内部，湿空气在螺旋状冷凝通道内流动，同时在低温条件下将湿空气冷凝为冷凝水，先预冷后终冷，同时在高速旋转的离心力的作用下，分离出冷凝水，冷凝水流向旋风冷凝器2的下部液态水出口2n，经过储水箱1的储水箱1进水口1a，进入储水箱1，储水箱1内有液位传感器1c，当液位传感器1c检测到液位已满，将信号送给控制器3，控制器3控制电磁阀11开启，液态水从储水箱1出水口流出；经过分离后的干空气从旋风冷凝器2的空气出口2b流出，流出后的空气相比正常空气具有干燥和相对温度较低的特点，通过第二可调速风机8控制空气的流量，从可调速风机流出的空气经过冷凝器4，进入大气，提升来冷凝器4的制冷效率，完成空气的流动与制水过程。

实施例二

本实施例与实施例一的区别仅仅在于：旋风冷凝器的冷凝盘管和冷凝通道结构，具体为：

旋风冷凝器的螺旋隔板将壳体上部与中心管外壁之间空间隔开变为两条独立的通道，两条独立的通道只通过螺旋隔板相隔，其中一条通道即为冷凝盘管，另一条通道为冷凝通道；采用这样的结构可以最大程度利用壳体的空间，在增大空气流量的前提下增大冷凝通道与冷凝盘管的热交换面积。

以上所述的仅是本发明的两种实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干变型和改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。

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