專利名稱：微流控空氣取水裝置及采用該取水裝置的取水方法
技術領域：
本發明屬于空氣取水領域和微流體控制應用領域，具體涉及一種微型取水裝置。
背景技術：
目前，市場中較成熟的空氣取水裝置主要有吸附式和冷凝結露式兩種。吸附式是采用吸附材料吸附空氣中的水蒸氣，再對材料加熱解吸，從而釋放出水的取水裝置。吸附式取水裝置的性能受吸附材料的性能影響，取水效率低。冷凝式是利用制冷結露原理通過制冷器降低空氣溫度，使空氣中水蒸氣含量達到飽和狀態從而析出水滴，再進行水滴收集的取水裝置。冷凝式空氣取水裝置的制冷器一般利用冷卻液的汽化和壓縮液化循環制冷，因此這種取水裝置體積龐大，能源消耗多，能源利用效率低且價格昂貴。
發明內容
本發明為了解決現有取水裝置取水效率低的問題，提出了微流控空氣取水裝置及采用該取水裝置取水的方法。本發明所述微流控空氣取水裝置，該裝置包括機械單元和電氣控制單元，所述機械單元包括單向閥、進 氣流道、吸濕材料、加熱裝置、吸濕腔和冷凝流道；進氣流道的進氣口設置有單向閥，所述進氣流道的出氣口與吸濕腔進氣口連通，吸濕材料布滿設置在吸濕腔內，加熱裝置用于給吸濕腔加熱，吸濕腔的出氣口與冷凝流道的進氣口連通；單向閥用于控制空氣進入進氣流道；電氣控制單元包括溫度傳感器、溫度控制電路、加熱裝置和定時控制電路；溫度傳感器置于吸濕腔內部，用于測量吸濕腔內的溫度；溫度傳感器的溫度采集信號輸出端連接溫度控制電路的溫度采集信號輸入端，所述溫度控制電路的溫度控制信號輸出端連接加熱裝置的一號開關量信號輸入端，定時控制電路的定時信號輸出端連接加熱裝置的二號開關量信號輸入端。采用上述微流控空氣取水裝置取水的方法，該方法的具體步驟為:步驟一、打開單向閥，空氣通過單向閥和進氣流道進入吸濕腔，吸濕腔內的吸濕材料吸收吸濕腔內空氣中的水蒸氣；步驟二、通過設定定時控制電路來設定加熱時間，定時控制電路控制加熱裝置電源開關開啟，加熱裝置對吸濕腔進行加熱η分鐘，η為正數；步驟三、采用溫度傳感器采集吸濕腔內的溫度，并將該溫度值發給溫度控制電路；溫度控制電路判斷該溫度值是否超過預設的吸附閾值溫度，如果判斷結果為是，則執行步驟三一；如果判斷結果為否，則執行步驟三二 ；步驟三一、溫度控制電路控制加熱裝置停止加熱，吸濕腔內的吸濕材料在該溫度下產生水蒸氣，所述水蒸氣從吸濕腔流入冷凝流道并形成水滴，完成微流控空氣取水；
步驟三二、采用溫度控制電路控制加熱裝置繼續加熱，并返回執行步驟三。本發明的優點是:實現從空氣中吸收水蒸氣產生飲用水，相比于傳統利用循環制冷的空氣取水器，本發明產生單位體積水所需的能量少，采用微流控空氣取水裝置的取水方法便于實現自動控制，達到高效取水的目的，與現有取水裝置相比取水效率同比提高30%。
圖1為微流體空氣取水裝置結構示意圖；圖2為圖1所述的微流體空氣取水裝置的A-A向剖面示意圖；圖3為電氣控制單元的電氣結構示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一:結合圖1、圖2和圖3說明本實施方式，本實施方式所述微流控空氣取水裝置，該裝置包括機械單元和電氣控制單元，所述機械單元包括單向閥1、進氣流道2、吸濕材料3、加熱裝置4、吸濕腔5和冷凝流道6 ；進氣流道2的進氣口設置有單向閥I，所述進氣流道2的出氣口與吸濕腔5進氣口連通，吸濕材料3布滿設置在吸濕腔5內，加熱裝置4用于給吸濕腔5加熱，吸濕腔5的出氣口與冷凝流道6的進氣口連通；單向閥I用于控制空氣進入進氣流道2 ；電氣控制單元包括溫度傳感器7、溫度控制電路8、加熱裝置4和定時控制電路9 ；溫度傳感器7置于吸濕腔5內部，用于測量吸濕腔5內的溫度；溫度傳感器5的溫度采集信號輸出端連接溫度控制電路8的溫度采集信號輸入端，所述溫度控制電路8的溫度控制信號輸出端連接加熱裝置的一號開關量信號輸入端，定時控制電路9的定時信號輸出端連接加熱裝置的二號開關量信號輸入端。本實施方式所述微流控空氣取水裝置，可實現從空氣中吸收水蒸氣產生飲用水，相比于傳統利用循環制冷的空氣取水器，本發明產生單位體積水所需的能量少，能源利用率高。本發明在結構上利用微流控技術，使其易于實現小型化和集成化，可以方便攜帶，控制產水速率。另外，裝置使用壽命長，價格低廉，采用微流控技術便于實現自動控制，達到高效取水的目的。在結構上利用微流控技術，使其易于實現小型化和集成化，方便攜帶，價格低廉，且能源利用率高，減少了資源浪費。
具體實施方式
二:本實施方式是對具體實施方式
一所述的微流控空氣取水裝置的進一步說明，冷凝流道6為蛇形或螺旋形。
具體實施方式
三:本實施方式是對具體實施方式
一所述的微流控空氣取水裝置的進一步說明，定時控制電路9采用555定時器。本實施方式通過555定時器控制吸附時間和加熱時間，兩時間均為I到200分鐘可調，時間的調整由兩 個滑動變阻器控制，自動實現吸附和加熱兩種狀態的循環。當吸濕腔5內溫度大于傳感器預先設定的閾值時，溫度傳感器5輸出低電平信號,該低電平信號與電壓比較器的參考電壓進行比較，并輸出低電平，停止加熱，保持溫度不上升；當吸濕腔5內溫度小于低預先設定的閾值時，溫度傳感器輸出的電平信號，經過電壓比較器后輸出高電平，開始加熱，使溫度升高。由此控制吸濕腔內加熱時溫度一直為吸濕材料解吸時所需溫度。
具體實施方式
四:本實施方式是對具體實施方式
一具體實施方式
二或具體實施方式
三所述的微流控空氣取水裝置的進一步說明，加熱裝置4采用PI電熱膜、打印電極貼片或薄膜式加熱裝置。
具體實施方式
五:本實施方式是對具體實施方式
一具體實施方式
二或具體實施方式
三所述的微流控空氣取水裝置的進一步說明，吸濕材料3采用硅膠、改性硅膠、活性氧化鋁、分子篩、水凝膠或高分子吸濕材料。
具體實施方式
六:本實施方式采用具體實施方式
一所述的微流控空氣取水裝置取水的方法，該方法的具體步驟為:步驟一、打開單向閥1，空氣通過單向閥I和進氣流道2進入吸濕腔5，吸濕腔5內的吸濕材料3吸收吸濕腔5內空氣中的水蒸氣；步驟二、通過設定定時控制電路9來設定加熱時間，定時控制電路9控制加熱裝置電源開關4開啟，加熱裝置4對吸濕腔5進行加熱η分鐘，η為正數；步驟三、采用·溫度傳感器采集吸濕腔5內的溫度，并將該溫度值發給溫度控制電路8 ;溫度控制電路8判斷該溫度值是否超過預設的吸附閾值溫度，如果判斷結果為是，則執行步驟三一；如果判斷結果為否，則執行步驟三二 ；步驟三一、溫度控制電路控制加熱裝置停止加熱，吸濕腔5內的吸濕材料在該溫度下產生水蒸氣，所述水蒸氣從吸濕腔5流入冷凝流道6并形成水滴，完成微流控空氣取水；步驟三二、采用溫度控制電路控制加熱裝置4繼續加熱，并返回執行步驟三。
權利要求
1.微流控空氣取水裝置，其特征在于，該裝置包括機械單元和電氣控制單元，所述機械單元包括單向閥(I)、進氣流道(2)、吸濕材料(3)、加熱裝置(4)、吸濕腔(5)和冷凝流道(6)； 進氣流道(2)的進氣口設置有單向閥(I)，所述進氣流道(2)的出氣口與吸濕腔(5)進氣口連通，吸濕材料(3)布滿設置在吸濕腔(5)內，加熱裝置(4)用于給吸濕腔(5)加熱，吸濕腔(5)的出氣口與冷凝流道(6)的進氣口連通； 單向閥(I)用于控 制空氣進入進氣流道(2); 電氣控制單元包括溫度傳感器(7)、溫度控制電路(8)、加熱裝置(9)和定時控制電路(10)； 溫度傳感器⑵置于吸濕腔(5)內部，用于測量吸濕腔(5)內的溫度； 溫度傳感器(5)的溫度采集信號輸出端連接溫度控制電路(8)的溫度采集信號輸入端，所述溫度控制電路(8)的溫度控制信號輸出端連接加熱裝置的一號開關量信號輸入端，定時控制電路(10)的定時信號輸出端連接加熱裝置的二號開關量信號輸入端。
2.根據權利要求1所述的微流控空氣取水裝置，其特征在于，冷凝流道(6)為蛇形或螺旋形。
3.根據權利要求1所述的微流控空氣取水裝置，其特征在于，定時控制電路(10)采用555定時器。
4.根據權利要求1、2或3所述的微流控空氣取水裝置，其特征在于，加熱裝置(4)采用PI電熱膜、打印電極貼片或薄膜式加熱裝置。
5.根據權利要求1、2或3所述的微流控空氣取水裝置，其特征在于，吸濕材料(3)采用硅膠、改性硅膠、活性氧化鋁、分子篩、水凝膠或高分子吸濕材料。
6.采用權利要求1所述的微流控空氣取水裝置取水的方法，其特征在于，該方法的具體步驟為: 步驟一、打開單向閥(1)，空氣通過單向閥(I)和進氣流道(2)進入吸濕腔(5)，吸濕腔(5)內的吸濕材料(3)吸收吸濕腔(5)內空氣中的水蒸氣； 步驟二、通過設定定時控制電路(10)來設定加熱時間，定時控制電路(10)控制加熱裝置電源開關(9)開啟，加熱裝置(4)對吸濕腔(5)進行加熱η分鐘，η為正數； 步驟三、采用溫度傳感器采集吸濕腔(5)內的溫度，并將該溫度值發給溫度控制電路(8);溫度控制電路(8)判斷該溫度值是否超過預設的吸附閾值溫度，如果判斷結果為是，則執行步驟三一；如果判斷結果為否，則執行步驟三二 ； 步驟三一、溫度控制電路控制加熱裝置停止加熱，吸濕腔(5)內的吸濕材料在該溫度下產生水蒸氣，所述水蒸氣從吸濕腔(5)流入冷凝流道(6)并形成水滴，完成微流控空氣取水； 步驟三二、采用溫度控制電路控制加熱裝置(4)繼續加熱，并返回執行步驟三。
全文摘要
微流控空氣取水裝置及采用該取水裝置的取水方法，屬于空氣取水領域和微流體控制應用領域，具體涉及一種收集飲用水的微型取水裝置。本發明為解決了現有取水裝置取水效率低的問題，本發明的進氣流道的進氣口設置有單向閥，所述進氣流道的出氣口與吸濕腔進氣口連通，吸濕材料布滿設置在吸濕腔內，加熱裝置用于給吸濕腔加熱，吸濕腔的出氣口與冷凝流道的進氣口連通；單向閥用于控制空氣進入進氣流道；電氣控制單元包括溫度傳感器、溫度控制電路、加熱裝置和定時控制電路；溫度傳感器置于吸濕腔內部，用于測量吸濕腔內的溫度；溫度傳感器的溫度采集信號輸出端連接溫度控制電路的溫度采集信號輸入端，本發明適用于空氣取水。
文檔編號E03B3/28GK103225331SQ20131018997
公開日2013年7月31日 申請日期2013年5月21日 優先權日2013年5月21日
發明者李松晶, 李爻, 賈偉亮 申請人:哈爾濱工業大學