专利名称：微流控空气取水装置及采用该取水装置的取水方法
技术领域：
本发明属于空气取水领域和微流体控制应用领域，具体涉及一种微型取水装置。
背景技术：
目前，市场中较成熟的空气取水装置主要有吸附式和冷凝结露式两种。吸附式是采用吸附材料吸附空气中的水蒸气，再对材料加热解吸，从而释放出水的取水装置。吸附式取水装置的性能受吸附材料的性能影响，取水效率低。冷凝式是利用制冷结露原理通过制冷器降低空气温度，使空气中水蒸气含量达到饱和状态从而析出水滴，再进行水滴收集的取水装置。冷凝式空气取水装置的制冷器一般利用冷却液的汽化和压缩液化循环制冷，因此这种取水装置体积庞大，能源消耗多，能源利用效率低且价格昂贵。
发明内容
本发明为了解决现有取水装置取水效率低的问题，提出了微流控空气取水装置及采用该取水装置取水的方法。本发明所述微流控空气取水装置，该装置包括机械单元和电气控制单元，所述机械单元包括单向阀、进 气流道、吸湿材料、加热装置、吸湿腔和冷凝流道；进气流道的进气口设置有单向阀，所述进气流道的出气口与吸湿腔进气口连通，吸湿材料布满设置在吸湿腔内，加热装置用于给吸湿腔加热，吸湿腔的出气口与冷凝流道的进气口连通；单向阀用于控制空气进入进气流道；电气控制单元包括温度传感器、温度控制电路、加热装置和定时控制电路；温度传感器置于吸湿腔内部，用于测量吸湿腔内的温度；温度传感器的温度采集信号输出端连接温度控制电路的温度采集信号输入端，所述温度控制电路的温度控制信号输出端连接加热装置的一号开关量信号输入端，定时控制电路的定时信号输出端连接加热装置的二号开关量信号输入端。采用上述微流控空气取水装置取水的方法，该方法的具体步骤为:步骤一、打开单向阀，空气通过单向阀和进气流道进入吸湿腔，吸湿腔内的吸湿材料吸收吸湿腔内空气中的水蒸气；步骤二、通过设定定时控制电路来设定加热时间，定时控制电路控制加热装置电源开关开启，加热装置对吸湿腔进行加热η分钟，η为正数；步骤三、采用温度传感器采集吸湿腔内的温度，并将该温度值发给温度控制电路；温度控制电路判断该温度值是否超过预设的吸附阈值温度，如果判断结果为是，则执行步骤三一；如果判断结果为否，则执行步骤三二 ；步骤三一、温度控制电路控制加热装置停止加热，吸湿腔内的吸湿材料在该温度下产生水蒸气，所述水蒸气从吸湿腔流入冷凝流道并形成水滴，完成微流控空气取水；
步骤三二、采用温度控制电路控制加热装置继续加热，并返回执行步骤三。本发明的优点是:实现从空气中吸收水蒸气产生饮用水，相比于传统利用循环制冷的空气取水器，本发明产生单位体积水所需的能量少，采用微流控空气取水装置的取水方法便于实现自动控制，达到高效取水的目的，与现有取水装置相比取水效率同比提高30%。
图1为微流体空气取水装置结构示意图；图2为图1所述的微流体空气取水装置的A-A向剖面示意图；图3为电气控制单元的电气结构示意图。
具体实施例方式具体实施方式
一:结合图1、图2和图3说明本实施方式，本实施方式所述微流控空气取水装置，该装置包括机械单元和电气控制单元，所述机械单元包括单向阀1、进气流道2、吸湿材料3、加热装置4、吸湿腔5和冷凝流道6 ；进气流道2的进气口设置有单向阀I，所述进气流道2的出气口与吸湿腔5进气口连通，吸湿材料3布满设置在吸湿腔5内，加热装置4用于给吸湿腔5加热，吸湿腔5的出气口与冷凝流道6的进气口连通；单向阀I用于控制空气进入进气流道2 ；电气控制单元包括温度传感器7、温度控制电路8、加热装置4和定时控制电路9 ；温度传感器7置于吸湿腔5内部，用于测量吸湿腔5内的温度；温度传感器5的温度采集信号输出端连接温度控制电路8的温度采集信号输入端，所述温度控制电路8的温度控制信号输出端连接加热装置的一号开关量信号输入端，定时控制电路9的定时信号输出端连接加热装置的二号开关量信号输入端。本实施方式所述微流控空气取水装置，可实现从空气中吸收水蒸气产生饮用水，相比于传统利用循环制冷的空气取水器，本发明产生单位体积水所需的能量少，能源利用率高。本发明在结构上利用微流控技术，使其易于实现小型化和集成化，可以方便携带，控制产水速率。另外，装置使用寿命长，价格低廉，采用微流控技术便于实现自动控制，达到高效取水的目的。在结构上利用微流控技术，使其易于实现小型化和集成化，方便携带，价格低廉，且能源利用率高，减少了资源浪费。
具体实施方式
二:本实施方式是对具体实施方式
一所述的微流控空气取水装置的进一步说明，冷凝流道6为蛇形或螺旋形。
具体实施方式
三:本实施方式是对具体实施方式
一所述的微流控空气取水装置的进一步说明，定时控制电路9采用555定时器。本实施方式通过555定时器控制吸附时间和加热时间，两时间均为I到200分钟可调，时间的调整由两 个滑动变阻器控制，自动实现吸附和加热两种状态的循环。当吸湿腔5内温度大于传感器预先设定的阈值时，温度传感器5输出低电平信号,该低电平信号与电压比较器的参考电压进行比较，并输出低电平，停止加热，保持温度不上升；当吸湿腔5内温度小于低预先设定的阈值时，温度传感器输出的电平信号，经过电压比较器后输出高电平，开始加热，使温度升高。由此控制吸湿腔内加热时温度一直为吸湿材料解吸时所需温度。
具体实施方式
四:本实施方式是对具体实施方式
一具体实施方式
二或具体实施方式
三所述的微流控空气取水装置的进一步说明，加热装置4采用PI电热膜、打印电极贴片或薄膜式加热装置。
具体实施方式
五:本实施方式是对具体实施方式
一具体实施方式
二或具体实施方式
三所述的微流控空气取水装置的进一步说明，吸湿材料3采用硅胶、改性硅胶、活性氧化铝、分子筛、水凝胶或高分子吸湿材料。
具体实施方式
六:本实施方式采用具体实施方式
一所述的微流控空气取水装置取水的方法，该方法的具体步骤为:步骤一、打开单向阀1，空气通过单向阀I和进气流道2进入吸湿腔5，吸湿腔5内的吸湿材料3吸收吸湿腔5内空气中的水蒸气；步骤二、通过设定定时控制电路9来设定加热时间，定时控制电路9控制加热装置电源开关4开启，加热装置4对吸湿腔5进行加热η分钟，η为正数；步骤三、采用·温度传感器采集吸湿腔5内的温度，并将该温度值发给温度控制电路8 ;温度控制电路8判断该温度值是否超过预设的吸附阈值温度，如果判断结果为是，则执行步骤三一；如果判断结果为否，则执行步骤三二 ；步骤三一、温度控制电路控制加热装置停止加热，吸湿腔5内的吸湿材料在该温度下产生水蒸气，所述水蒸气从吸湿腔5流入冷凝流道6并形成水滴，完成微流控空气取水；步骤三二、采用温度控制电路控制加热装置4继续加热，并返回执行步骤三。
权利要求
1.微流控空气取水装置，其特征在于，该装置包括机械单元和电气控制单元，所述机械单元包括单向阀(I)、进气流道(2)、吸湿材料(3)、加热装置(4)、吸湿腔(5)和冷凝流道(6)； 进气流道(2)的进气口设置有单向阀(I)，所述进气流道(2)的出气口与吸湿腔(5)进气口连通，吸湿材料(3)布满设置在吸湿腔(5)内，加热装置(4)用于给吸湿腔(5)加热，吸湿腔(5)的出气口与冷凝流道(6)的进气口连通； 单向阀(I)用于控 制空气进入进气流道(2); 电气控制单元包括温度传感器(7)、温度控制电路(8)、加热装置(9)和定时控制电路(10)； 温度传感器⑵置于吸湿腔(5)内部，用于测量吸湿腔(5)内的温度； 温度传感器(5)的温度采集信号输出端连接温度控制电路(8)的温度采集信号输入端，所述温度控制电路(8)的温度控制信号输出端连接加热装置的一号开关量信号输入端，定时控制电路(10)的定时信号输出端连接加热装置的二号开关量信号输入端。
2.根据权利要求1所述的微流控空气取水装置，其特征在于，冷凝流道(6)为蛇形或螺旋形。
3.根据权利要求1所述的微流控空气取水装置，其特征在于，定时控制电路(10)采用555定时器。
4.根据权利要求1、2或3所述的微流控空气取水装置，其特征在于，加热装置(4)采用PI电热膜、打印电极贴片或薄膜式加热装置。
5.根据权利要求1、2或3所述的微流控空气取水装置，其特征在于，吸湿材料(3)采用硅胶、改性硅胶、活性氧化铝、分子筛、水凝胶或高分子吸湿材料。
6.采用权利要求1所述的微流控空气取水装置取水的方法，其特征在于，该方法的具体步骤为: 步骤一、打开单向阀(1)，空气通过单向阀(I)和进气流道(2)进入吸湿腔(5)，吸湿腔(5)内的吸湿材料(3)吸收吸湿腔(5)内空气中的水蒸气； 步骤二、通过设定定时控制电路(10)来设定加热时间，定时控制电路(10)控制加热装置电源开关(9)开启，加热装置(4)对吸湿腔(5)进行加热η分钟，η为正数； 步骤三、采用温度传感器采集吸湿腔(5)内的温度，并将该温度值发给温度控制电路(8);温度控制电路(8)判断该温度值是否超过预设的吸附阈值温度，如果判断结果为是，则执行步骤三一；如果判断结果为否，则执行步骤三二 ； 步骤三一、温度控制电路控制加热装置停止加热，吸湿腔(5)内的吸湿材料在该温度下产生水蒸气，所述水蒸气从吸湿腔(5)流入冷凝流道(6)并形成水滴，完成微流控空气取水； 步骤三二、采用温度控制电路控制加热装置(4)继续加热，并返回执行步骤三。
全文摘要
微流控空气取水装置及采用该取水装置的取水方法，属于空气取水领域和微流体控制应用领域，具体涉及一种收集饮用水的微型取水装置。本发明为解决了现有取水装置取水效率低的问题，本发明的进气流道的进气口设置有单向阀，所述进气流道的出气口与吸湿腔进气口连通，吸湿材料布满设置在吸湿腔内，加热装置用于给吸湿腔加热，吸湿腔的出气口与冷凝流道的进气口连通；单向阀用于控制空气进入进气流道；电气控制单元包括温度传感器、温度控制电路、加热装置和定时控制电路；温度传感器置于吸湿腔内部，用于测量吸湿腔内的温度；温度传感器的温度采集信号输出端连接温度控制电路的温度采集信号输入端，本发明适用于空气取水。
文档编号E03B3/28GK103225331SQ20131018997
公开日2013年7月31日 申请日期2013年5月21日 优先权日2013年5月21日
发明者李松晶, 李爻, 贾伟亮 申请人:哈尔滨工业大学