無冷卻水外冷式電子冷凝蒸餾水器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化學(xué)、化工、制藥、食品、環(huán)境等行業(yè)的科研院所、高等院校、企業(yè)研發(fā)機(jī)構(gòu)；具體屬于實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備技術(shù)制造領(lǐng)域，尤其涉及一種代替水冷式冷凝的無冷卻水外冷式電子冷凝蒸餾水器。
【背景技術(shù)】
[0002]長期以來，全社會都在大力倡導(dǎo)節(jié)約用水，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、服務(wù)業(yè)、日常生活等方面的節(jié)約用水設(shè)施，都采取了積極有效的節(jié)水方法及手段，并取得了明顯的效果。然而，對于科研院所、學(xué)校實(shí)驗(yàn)室等研宄教育機(jī)構(gòu)、或自身從事節(jié)水研宄的科研部門，對實(shí)驗(yàn)研宄用水的浪費(fèi)卻置若罔聞，沒有引起社會及研宄人員足夠的重視。在進(jìn)行科學(xué)研宄、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、產(chǎn)品研發(fā)等都需要制備蒸餾水，目前普遍使用的蒸餾水器都是將自來水直接通入蒸餾水器的冷凝管進(jìn)行冷卻，造成了自來水的大量排放，浪費(fèi)了許多珍貴的潔凈水；以每臺蒸餾水器每小時(shí)產(chǎn)1.6升蒸餾水，經(jīng)實(shí)測每分鐘需2升冷凝自來水的流量計(jì)算，就要消耗掉120升冷卻用自來水，制備一桶20升蒸餾水則需耗費(fèi)1.5噸的潔凈自來水。因此，在水資源危機(jī)的當(dāng)今，科學(xué)研宄、教育行業(yè)節(jié)約用水應(yīng)當(dāng)成為科研人員、教育工作者及全社會非常值得關(guān)注的冋題。
[0003]電子制冷又稱半導(dǎo)體制冷，或者熱電制冷、溫差電制冷，是從50年代發(fā)展起來的一門介于制冷技術(shù)和半導(dǎo)體技術(shù)邊緣的學(xué)科，它利用特種半導(dǎo)體材料構(gòu)成的P-N結(jié)，形成熱電偶對，產(chǎn)生珀?duì)柼?yīng)，即通過直流電制冷的一種新型制冷方法，與壓縮式制冷和吸收式制冷并稱為世界三大制冷方式。如今技術(shù)的發(fā)展使電子制冷的優(yōu)勢逐步顯現(xiàn)出來。電子制冷是一種固體制冷方式，它是靠空穴和電子在運(yùn)動(dòng)中直接傳遞熱量來實(shí)現(xiàn)的。與壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)相比，沒有機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部分，無需制冷劑，無噪聲，無污染，可靠性高，壽命長，易于恒溫控制等等?，F(xiàn)在電子制冷技術(shù)已在軍事、科學(xué)、航空航天、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、生化和日常生活用品等許多領(lǐng)域得到較廣泛的應(yīng)用，特別是隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展以及對環(huán)境保護(hù)越來越高的要求，逐步禁止污染大氣、破壞臭氧層的氟利昂作為制冷劑，電子制冷技術(shù)更呈現(xiàn)出誘人的前景；電子制冷，是當(dāng)之無愧的21世紀(jì)新的綠色“冷源”。CN 101862689B發(fā)明專利公開了一種無冷卻水直冷式電子冷凝器實(shí)驗(yàn)裝置，它是通過電子制冷元件冷端吸收熱量傳導(dǎo)于冷凝管空間內(nèi)部的集冷器上，使體系內(nèi)冷凝溫度降低，屬于內(nèi)冷式電子冷凝器；然而冷凝管外部接觸的室溫環(huán)境則還會對冷凝管內(nèi)部的降溫有一定的抵消作用，而且在電子制冷元件冷端向集冷器傳導(dǎo)過程中也會造成冷卻溫度的損失，使電子冷凝器的制冷效果尚沒有得到有效的發(fā)揮，并且內(nèi)冷式電子冷凝器結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不易制造加工。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為了解決目前蒸餾水器水冷式冷凝浪費(fèi)自來水的問題，消除內(nèi)置電子冷凝器受環(huán)境溫度和傳導(dǎo)過程對冷卻效果產(chǎn)生的影響，提供了一種可以使冷凝管外部與環(huán)境溫度隔離、增大冷卻面積使冷凝效率提高，結(jié)構(gòu)簡單的無冷卻水外冷式電子冷凝蒸餾水器，可以從根本上解決目前蒸餾水器的節(jié)水問題，并提高蒸餾水器的蒸餾效率。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種無冷卻水外冷式電子冷凝蒸餾水器，主要包括電子冷凝器、蒸餾水器主機(jī)；所述電子冷凝器由電子制冷元件、氣流散熱器、冷凝管組成，所述電子制冷元件呈圓筒狀結(jié)構(gòu)，冷凝管可插在圓筒形電子制冷元件內(nèi)，電子制冷元件內(nèi)表面與冷凝管外表面相互接觸；所述氣流散熱器呈圓筒狀結(jié)構(gòu)，圓筒形電子制冷元件可插在圓筒形氣流散熱器內(nèi)，圓筒形氣流散熱器內(nèi)表面與圓筒形電子制冷元件外表面之間保留一定間隔；所述冷凝管內(nèi)壁設(shè)置了許多翅片。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)問題還由如下方案來實(shí)現(xiàn):
[0008]所述圓筒狀電子制冷元件可以是整體圓筒結(jié)構(gòu)，也可以由兩個(gè)半圓形結(jié)構(gòu)組合成圓筒；所述圓筒形氣流散熱器由內(nèi)外兩個(gè)圓筒連接成雙層圓筒結(jié)構(gòu)，內(nèi)外筒之間保留一定間隔；內(nèi)筒壁上開有許多與筒壁呈向上傾斜角度的小孔，外筒壁一側(cè)裝有散熱風(fēng)扇，風(fēng)扇排氣口與內(nèi)外筒之間相通，散熱器用來散發(fā)由電子制冷元件外表面放出的熱量；所述冷凝管內(nèi)壁設(shè)置的許多翅片呈圓環(huán)狀，翅片與管壁呈向下的傾斜角，以增加冷凝管內(nèi)的冷卻面積。通常電子制冷元件冷熱端的溫差可以達(dá)到40?65度之間，如果通過主動(dòng)散熱的方式來降低熱端溫度，那冷端溫度也會相應(yīng)的下降，從而達(dá)到更低的溫度。
[0009]制備蒸餾水時(shí)，接通散熱風(fēng)扇和電子制冷元件直流電源，電子冷凝器開始工作，電子制冷元件內(nèi)表面吸收熱量成為冷端溫度降低，同時(shí)傳導(dǎo)于冷凝管使其溫度降低，外表面放出熱量成為熱端溫度升高；與此同時(shí)，散熱風(fēng)扇將氣流導(dǎo)入筒形氣流散熱器，氣流通過散熱器內(nèi)表面的許多小孔將電子制冷元件外表面放出的熱量導(dǎo)出；由于散熱器內(nèi)表面的小孔呈向上的傾斜角，使得散熱器內(nèi)表面與電子制冷元件外表面之間形成自下而上的氣流，這樣就在散熱器內(nèi)表面與電子制冷元件外表面之間的下端產(chǎn)生負(fù)壓，又可使氣流不斷吸入，增強(qiáng)了散熱效果。蒸餾水制備中，通過控制蒸餾水器內(nèi)的水位，即可使不斷蒸發(fā)的水蒸汽進(jìn)入電子冷凝器的冷凝管內(nèi)與管壁及翅片接觸產(chǎn)生冷凝，熱端的熱量不斷被散熱器導(dǎo)出，使電子制冷元件冷端持續(xù)保持低溫狀態(tài)，被冷凝的蒸餾水則不斷從冷凝管出水口流出。
[0010]本發(fā)明帶來的有益效果是:
[0011]1.實(shí)現(xiàn)了蒸餾水器的無冷卻水冷凝，節(jié)約了大量的潔凈自來水。
[0012]2.使冷凝管外部與環(huán)境溫度隔離、冷卻面積增大使冷凝效率得到提高。
[0013]3.比水冷式冷凝器的冷凝溫度更低，加快了冷凝速度。
[0014]4.電子冷凝器結(jié)構(gòu)簡單，容易加工制造，易于普及推廣，對建設(shè)節(jié)水型社會具有重大意義。
【附圖說明】
[0015]圖1為平板型電子制冷元件結(jié)構(gòu)及工作原理示意圖。
[0016]圖2為圓筒形電子制冷元件結(jié)構(gòu)及工作原理示意圖。
[0017]圖3為無冷卻水外冷式電子冷凝蒸餾水器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖4為兩個(gè)半圓形電子制冷元件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖5為冷凝管結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖6為圓筒形散熱器結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0022]平板型、圓筒形電子制冷元件結(jié)構(gòu)及工作原理如圖1、圖2所示，1-1、2_1為絕緣陶瓷，1-2,2-2為金屬導(dǎo)體，1-3,2-3為N型及P型半導(dǎo)體，1-4,2-4為直流電源。將直流電源通入電子制冷元件后，即刻產(chǎn)生能量的轉(zhuǎn)移，電流由N型元件流向P型元件的接頭吸收熱量，1-A、2-A面成為冷端溫度降低；由P型元件流向N型元件的接頭釋放熱量，1-B、2-B面成為熱端溫度升高。通常電子制冷元件冷熱端的溫差可以達(dá)到40?65度之間，如果通過主動(dòng)散熱的方式來降低熱端溫度，那冷端溫度也會相應(yīng)的下降，從而達(dá)到更低的溫度。
[0023]本發(fā)明的無冷卻水外冷式電子冷凝蒸餾水器結(jié)構(gòu)、半圓形電子制冷元件結(jié)構(gòu)、冷凝管結(jié)構(gòu)、圓筒形散熱器結(jié)構(gòu)如3圖、圖4、圖5、圖6所示，其中的電子制冷元件3-1呈圓筒形結(jié)構(gòu)，冷凝管3-3插于圓筒形的電子制冷元件內(nèi)，電子制冷元件內(nèi)表面3-1-A與冷凝管外表面相互接觸，電子制冷元件工作時(shí)圓筒內(nèi)表面3-1-A吸收熱量溫度降低，圓筒外表面3-1-B放出熱量溫度升高；其中的氣流散熱器3-2亦呈圓筒形結(jié)構(gòu)，套在電子制冷元件3-1外部，氣流散熱器的內(nèi)外筒之間留有一定間隔，外筒壁一側(cè)裝有散熱風(fēng)扇3-2-1，風(fēng)扇排氣口與筒內(nèi)部相通；內(nèi)筒壁上開有許多與筒壁呈一定傾斜角度的小孔3-2-2，氣流散熱器與電子制冷元件之間留有一定的空隙3-4，使小孔流出的氣流可以從中通過；冷凝管3-3內(nèi)壁設(shè)置的翅片3-3-1增加了冷凝管內(nèi)的冷卻面積。
[0024]制備蒸餾水時(shí)，接通散熱風(fēng)扇3-2-1和電子制冷元件3-1直流電源，電子冷凝器開始工作，電子制冷元件內(nèi)表面3-1-A吸收熱量成為冷端溫度降低，同時(shí)傳導(dǎo)于冷凝管3-3使其溫度降低，外表面3-1-B放出熱量成為熱端溫度升高；與此同時(shí)，散熱風(fēng)扇3-2-1將氣流
3-5導(dǎo)入筒形氣流散熱器3-2內(nèi)，氣流通過散熱器內(nèi)表面的許多小孔3-2-2流出，將電子制冷元件外表面3-1-B放出的熱量導(dǎo)出；由于散熱器內(nèi)表面的小孔呈向上的傾斜角，使得散熱器內(nèi)表面與電子制冷元件外表面之間形成自下而上的氣流3-6，與此同時(shí)在散熱器與電子制冷元件之間的下端空間產(chǎn)生負(fù)壓，又可使氣流3-7不斷吸入，增強(qiáng)了散熱效果。蒸餾水制備中，通過控制蒸餾水器3-8內(nèi)的水位，即可使不斷蒸發(fā)的水蒸汽進(jìn)入電子冷凝器的冷凝管3-3與管壁及翅片3-3-1相接觸產(chǎn)生冷凝，熱端的熱量不斷被散熱器導(dǎo)出，使電子制冷元件冷端持續(xù)保持低溫狀態(tài)，被冷凝的蒸餾水則不斷從冷凝管出水口 3-3-2流出。由于冷凝溫度更低，冷凝效率得到提高；可替代水冷式冷凝器，實(shí)現(xiàn)了蒸餾水器的無冷卻水冷凝，節(jié)約了寶貴的水資源。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種無冷卻水外冷式電子冷凝蒸餾水器，主要包括電子冷凝器、蒸餾水器主機(jī)；其特征是:所述電子制冷元件呈圓筒狀結(jié)構(gòu)，冷凝管可插在圓筒狀電子制冷元件內(nèi)，電子制冷元件內(nèi)表面與冷凝管外表面相互接觸；所述氣流散熱器呈圓筒狀結(jié)構(gòu)，圓筒狀電子制冷元件可插在圓筒狀氣流散熱器內(nèi)，圓筒狀氣流散熱器內(nèi)表面與圓筒狀電子制冷元件外表面之間保留一定間隔；所述冷凝管內(nèi)壁設(shè)置了許多翅片。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種無冷卻水外冷式電子冷凝蒸餾水器，其特征是:所述圓筒狀電子制冷元件可以是整體圓筒結(jié)構(gòu)，也可以由兩個(gè)半圓形結(jié)構(gòu)組合成圓筒。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種無冷卻水外冷式電子冷凝蒸餾水器，其特征是:所述圓筒狀氣流散熱器由內(nèi)外兩個(gè)圓筒連接成雙層圓筒結(jié)構(gòu)，內(nèi)外筒之間保留一定間隔；內(nèi)筒壁上開有許多與筒壁呈向上傾斜角度的小孔，外筒壁一側(cè)裝有散熱風(fēng)扇，風(fēng)扇排氣口與內(nèi)外筒之間相通。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種無冷卻水外冷式電子冷凝蒸餾水器，其特征是:所述冷凝管內(nèi)壁設(shè)置的許多翅片呈圓環(huán)狀，翅片與管壁呈向下的傾斜角。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無冷卻水外冷式電子冷凝蒸餾水器；解決了目前蒸餾水器浪費(fèi)大量自來水的問題，由于使冷凝管外部與環(huán)境溫度隔離、冷卻面積增大使蒸餾水器的蒸餾效率顯著提高；本發(fā)明主要包括電子冷凝器、蒸餾水器主機(jī)，其中的電子冷凝器由圓筒形電子制冷元件、圓筒形氣流散熱器、翅片冷凝管組成；工作時(shí)，電子制冷元件冷端吸收冷凝管內(nèi)的熱量溫度降低，使水蒸汽產(chǎn)生冷凝，電子制冷元件熱端放出熱量被散熱器的氣流導(dǎo)出，使電子制冷元件冷端持續(xù)保持低溫狀態(tài)，被冷凝的蒸餾水則不斷從冷凝管出水口流出；替代水冷式冷凝器實(shí)現(xiàn)了蒸餾水器無冷卻水冷凝；電子冷凝器結(jié)構(gòu)簡單，容易加工制造，易于普及推廣，對建設(shè)節(jié)水型社會具有重大意義。
【IPC分類】C02F1/04, B01D3/00
【公開號】CN104888483
【申請?zhí)枴緾N201510344659
【發(fā)明人】李景峰
【申請人】李景峰, 內(nèi)蒙古師范大學(xué)
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年6月14日