CN201981039U - 温差淡化集能系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种温差淡化集能系统，其主要利用温差产生作动，并供以进行水资源淡化，本实用新型具有一光线转换装置、一堆叠热处理装置、一三维作动装置、一流体循环作动装置及一水资源处理装置，借助光线转换装置使太阳光线产生聚焦，借助激光震荡使太阳能形成一高温激光，再借助堆叠热处理装置将热能储存，且同时进行热交换，又，三维作动装置抽取水资源，并通过水资源处理单元分离出卤水及淡水，而分离后的水资源可供系统内的各构件进行热交换，又，流体循环作动装置处理后可产生一动能，此动能可进一步供一飞轮发电装置产生作动，而所分离出的水资源可进一步进行收集等动作，借此，本实用新型以达到全程零污染的水资源淡化作业。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种温差淡化集能系统，应用于水资源的淡化，尤指一种借助温差效应进而产生动能，并循环应用以进行水资源处理的温差淡化集能系统。
背景技术
水是地球上蕴含最多的物质，且以各种形态存在于大自然之中。然而，虽然地球上所蕴含的水资源如此的多，但可供以饮用的水资源仅占全部水资源的3％左右，因此许多科学家竭力思索研究，如何将海水转换成可供饮用的淡水，又，传统的海水淡化法有核能电厂离峰电力冷却水资源转换、蒸汽压缩法、多级闪蒸法、以及电析互换法等，然而，以往的海水淡化皆需要耗费大量的能源，因此部份海水淡化逐渐以风力、太阳能等绿色能源作为淡化的驱动能，而现今海水淡化仍以逆渗透及多级闪蒸两种淡化法为主要的淡化法，其中，逆渗透淡化法中的高压泵装置及海水抽取泵装置工作时，皆需耗费石化能源，例如以电动机作为高压泵装置的驱动源，而电动机需石化能源作为燃料，以产生作动，如此，便会产生大量的温室气体，严重影响生态环境；又，因月球引力的变化，使海水产生了潮汐等现象，此现象不断的在大自然中循环，并且衍生出不同的能量，例如潮汐能、温差能、盐差能、波浪能等，因此如何有效的将其利用，是一个值得思考的问题；又，随着绿能发电的兴起，其中利用海洋温差发电，需以海水表层的高温海水与海平面1千公尺处的低温海水，作为温差发电的致动源，然而利用海水温差发电时，需通过深层海水技术以取得低温海水，如此便产生了实施上的困难及成本提升的问题；另，传统太阳能发电转换效率不佳，需大量的架设面积以提升转换后的电能，且太阳能发电所投资的设备价格相当昂贵。
实用新型内容
有鉴于上述问题，本发明人以多年来从事相关产品设计的经验，针对冷热循环温差发电及其组成结构进行相关的分析及研究，期能设计出解决上述问题的方案，缘此，本实用新型的主要目的在于提供一种利用温差发电，进行水资源淡化，借此以降低传统温差发电的技术门槛，满足节能环保需求的温差淡化集能系统。
本实用新型的技术方案包括：一种温差淡化集能系统，其特征在于包括：一个光线转换装置，具有一个激光产生单元及聚焦镜，该激光产生单元将该聚焦镜所收集的太阳光线，转换成高温激光；一个堆叠热处理装置，与该光线转换装置呈对应关系，以接收该光线转换装置所产生的该高温激光，并具有至少一个储存该高温激光所产生的热的储热装置；一个流体循环作动装置，填充有工作流体，具有一个涡轮，该流体循环作动装置一端与该堆叠热处理装置相组设且成形有一个蒸发端，该流体循环作动装置另一端与一个致冷装置相组设且成形有一个致冷端；一个三维作动装置，通过一个转轴与该流体循环作动装置的涡轮呈连动，该转轴与一个轴向作动轮叶以及一个径向作动轮叶组设并产生连动，该轴向作动轮叶能够进行水资源的抽取，并将该水资源导入一个水资源处理装置之中；该水资源处理装置，通过逆渗透膜进行水资源的分离，并由该逆渗透膜将该水资源处理装置分隔成两个容置空间，以容置分离后的该水资源；以及该工作流体分别于该蒸发端及该致冷端产生相变，进而推动位于两端之间的该涡轮产生作动，并连动该三维作动装置进行该水资源的抽取。
承上：该激光产生单元的外缘成形有一个致冷部。
该至少一个储热装置具有一个增温元件及一个储热元件。
该增温元件的周缘组设有一个隔热环。
该轴向作动轮叶的周缘成形有一个水资源抽取口及一个水资源排出口。
该径向作动轮叶的周缘成形有一个分离水入口及一个分离水出口。
该涡轮具有一个工作流体入口及一个工作流体出口。
该流体循环作动装置具有一个第一循环管及一个第三循环管。
该第一循环管与该堆叠热处理装置相组设，而该第三循环管与该致冷装置组设。
该致冷部成形有一个致冷循环入口及一个致冷循环出口，且致冷循环入口与致冷循环出口呈相连通状，该分离水出口与该致冷循环入口相连接。
本实用新型的有益技术效果在于：本实用新型所提供的温差淡化集能系统，主要利用太阳热能与海水冷能之间的温差产生作动，由一光线转换装置、一堆叠热处理装置、一三维作动装置、一流体循环作动装置、以及一水资源处理装置所组构而成，本实用新型借助光线转换装置，将太阳光线聚焦，经过激光震荡，使原先的太阳光线转换成一高温激光，以作为本实用新型作动时的驱动源，又，光线转换装置所产生的热能，经由堆叠热处理装置储存，并同时与流体循环作动装置进行热交换，又，三维作动装置受到流体循环作动装置的驱动，进行海水抽取动作，而所抽取的海水经由水资源处理装置，分离出淡水及卤水，此淡水及卤水可进一步与流体循环作动装置进行热交换，如此，流体循环作动装置内的工作流体不断的进行蒸发与冷凝，进而产生动能，此动能可供应三维作动装置及一飞轮电机装置产生作动，而上述的水资源，可进行收集或提炼等动作，借此，以达到全程无污染水资源淡化的目的。
以上关于本实用新型内容的说明及以下的实施方式的说明，用以示范与解释本实用新型的精神与原理。
附图说明
图1为本实用新型的组成示意图。
图2为本实用新型的构件示意图(一)。
图3为本实用新型的构件示意图(二)。
图4为本实用新型的构件示意图(三)。
图5为本实用新型的流程示意图。
图6为本实用新型的另一实施例。
【主要元件符号说明】
10温差淡化集能系统 101光线转换装置 102堆叠热处理装置
1011聚焦镜 1021第一储热装置 1012激光产生单元
1022第二储热装置 1013光源输出镜 1023第一温增元件
1014反射镜 1024第一储热元件 1015致冷部
1025第一隔热环 1016致冷循环入口 1026第二循环管
1017致冷循环出口 1027第二增温元件 1028第二储热元件
1029第二隔热环 103三维作动装置 104流体循环作动装置
1031轴向作动轮叶 1041第一循环管 1032径向作动轮叶
1042涡轮 1033转轴 1043抽取装置
1034水资源抽取口 1044第三循环管 1035水资源排出口
1045工作流体入口 1036分离水入口 1046工作流体出口
1037分离水出口 1047致冷装置 1038转动件
105水资源处理装置 106飞轮发电装置 1051逆渗透膜
1052容置空间 1053第一容置空间 1054第二容置空间
21收集太阳光线 22产生高温射线 23进行热储存与热交换
24推动三维作动装置作动 25抽取海水 26分离水资源
27水资源收集与冷却应用 28循环作动 A蒸发端
B致冷端
具体实施方式
请参阅图1，图中所示为本实用新型的组成示意图，如图所示，本实用新型提供的温差淡化集能系统10，由一光线转换装置101、一堆叠热处理装置102、一三维作动装置103、一流体循环作动装置104、以及一水资源处理装置105所组构而成，其中，光线转换装置101与堆叠热处理装置102呈相对应关系，如此，光线转换装置101所产生的高温激光，其热能可经由堆叠热处理装置102储存，又，三维作动装置103分别与流体循环作动装置104及水资源处理装置105相连接，而流体循环作动装置104借助一第一循环管1041与堆叠热处理装置102相连接，并经由一第三循环管1044与一致冷装置1047产生连接，如此，流体循环作动装置104之中的工作流体，可借助堆叠热处理装置102所储存的热以及致冷装置1047的冷，进行冷热循环作动。
请参阅图2，图中所示为本实用新型的构件示意图(一)，如图所示，本实用新型提供的光线转换装置101，可供于收集太阳光线，由一聚焦镜1011、一激光产生单元1012以及一光源输出镜1013所组构而成，其中，聚焦镜1011可为一碟状透镜、一平板透镜、一菲涅尔透镜等，且为使太阳光线可完整的投射于聚焦镜1011上，聚焦镜1011的周缘可进一步组设有反射镜1014，又，激光产生单元1012接续于聚焦镜1011的后端，其外缘成形有一致冷部1015，此致冷部1015可供激光产生单元1012生成激光的同时进行冷却，且其成形有一致冷循环入口1016及一致冷循环出口1017，且致冷循环入口1016与致冷循环出口1017呈相连通状，以使致冷液可以循环流动于致冷部1015之中，又，激光产生单元1012使聚焦后的太阳光线受到震荡，从原先漫射的太阳光线电磁波，转变成一准直的激光光束，并借助光源输出镜1013将其输出。
请参阅图3，图中所示为本实用新型的构件示意图(二)，如图所示，上述所称的堆叠式热处理装置102，其由一第一储热装置1021、一第二储热装置1022所组构而成，其中，第一储热装置1021由一第一增温元件1023及复数个第一储热元件1024所组构而成，第一增温元件1023的周缘可组设有一第一隔热环1025，且第一储热元件1024之间穿设有一第二循环管1026，此第二循环管1026与光线转换装置101的致冷循环出口1017(请参阅图1)相连接，又，第二储热装置1022由一第二增温元件1027及一第二储热元件1028所组构而成，第二增温元件1027的周缘可组设有一第二隔热环1029，而第二储热元件1028之间穿设有第一循环管1041，且第一循环管1041与流体循环作动装置104相连接，又，上述所称的第一增温元件1023及第二增温元件1027可为一具有导热及保温的金属材质，例如钨等，又，第一储热元件1024及第二储热元件1028，可为一固态或液态的储热元件，而固态可为一石墨或一氮化硼等，液态可为一油质材料或一相变式盐类等，借此，以将光线转换装置101(请参阅图1)所产生的热能进行储存，供本系统可于无日照时，持续进行工作，达到全天候工作的需求。
请参阅图4，图中所示为本实用新型的构件示意图(三)，如图所示，本系统中的三维作动装置103，其用于进行海水抽取，并提供水资源处理时所需的压力源，且将分离后的水资源进行增压循环，三维作动装置103由一轴向作动轮叶1031及一径向作动轮叶1032所组构而成，且两构件(1031、1032)借助一转轴1033呈相连动，其中，轴向作动轮叶1031的前缘成形有一水资源抽取口1034，侧边成形有一水资源排出口1035，而水资源排出口1035与水资源处理装置105(请参照图1)呈连接，供以将所抽取的水资源进行分离处理，又，径向作动轮叶1032的两侧，分别成形有一分离水入口1036及一分离水出口1037，其中，分离水出口1037与激光产生单元1012中的致冷循环入口1016相连接，而分离水入口1036与水资源处理装置105相连接，又，转轴1033的外缘可组设有一转动件1038，例如轴承。
再请参照图1，图中所示的水资源处理装置105，其主要具有一逆渗透膜1051，且形成有一容置空间1052，而容置空间1052借助逆渗透膜1051的分隔，进一步产生一第一容置空间1053及一第二容置空间1054，如此，水资源处理装置105处理后，所分离的水资源分别储放于第一容置空间1053与第二容置空间1054之中，又，上述所称的逆渗透膜1051可以为一纳米工艺所制成的成品；请参照图1及图4，上述所称的工作流体循环装置104，其主要由一第一循环管1041、一涡轮1042、一抽取装置1043、一第三循环管1044所组构而成，其中，涡轮1042与三维作动装置103的轮轴1033组设，当涡轮1042旋转时可连动三维作动装置103上各构件(1031、1032)的旋转，且涡轮1042整体观之略呈一圆锥状，较狭窄的一端，成形有一工作流体入口1045，而相对的另一端，成形有一工作流体出口1046，且涡轮1042作动时，可产生压缩的功用，以驱使工作流体产生流动，又，涡轮1042的工作流体入口1045与第一循环管1041的一端呈相连接，而抽取装置1043与第一循环管1041的另一端呈相连接，且第一循环管1041与堆叠式热处理装置102所组设的区域，进一步成形为一蒸发端A，又，第三循环管1044的一端与涡轮1042的工作流体出口1046呈相连接，相对的另一端与抽取装置1043连接，且第三循环管1044进一步与一致冷装置1047相组设，以形成一致冷端B，又，第一循环管1041及第三循环管1044之间，填充有一工作流体，此工作流体具有高温气化与冷凝液化的材料特性，例如氨、四氟乙烷、五氟丙烷等，当上述构件组设完成，工作流体可于各构件之间循环流动。
请参阅图5，图中所示为本实用新型的流程示意图，并请参照图1-图4，承上述，本实用新型所称的温差淡化集能系统10，其实施流程如下所述：
(1)收集太阳光线21：系统实施的初始，当太阳照射光线转换装置101时，聚焦镜1011使太阳光线从原本漫射的态样产生聚焦；
(2)产生高温射线22：呈上述，聚焦后的太阳光线经激光产生单元1012的振荡，形成一高温激光，并借助光源输出镜1013将其导入堆叠热处理装置102之中；
(3)进行热储存与热交换23：此时太阳光线经由上述的过程，从原本的数十度提升至数千度的高温，本系统借助堆叠热处理装置102中的第一储热装置1021及第二储热装置1022将热储存，以供本系统可进行长时间的作动，不受太阳日落等自然气候的影响，又，进行热储存的同时，部份与堆叠热处理装置102相组设的第一循环管1041，其管内所填充的工作流体，于蒸发端A受到热进而产生相变，由原先的液态转换成气态；
(4)推动三维作动装置作动24：呈上述，转换成气态的工作流体，进而推动涡轮1042产生旋转，并且连动三维作动装置103上的各构件；
(5)抽取海水25：承上，三维作动装置103的轴向作动轮叶1031，借助水资源抽取口1034抽取海水，并同时将其导入水资源处理装置105之中，且因轴向作动轮叶1031的作动，使海水产生压力；
(6)分离水资源26：海水经三维作动装置103的作动产生压力，并通过逆渗透膜1051，将海水分离成为一卤水及一淡水，且两分离水分别容置于不同的容置空间(1053、1054)；
(7)水资源收集与冷却应用27：承上所述，分离出卤水与淡水之后，卤水因径向作动轮叶1032的作动，被导引至光线转换装置101，并经由致冷循环入口1016导入激光产生单元1012之中，此时卤水成为致冷液，使激光产生单元1012冷却，且卤水再由致冷循环出口1017导出，此时，卤水流入第二循环管1026之中，并供堆叠热处理装置102进行冷却，又，所分离出的淡水流入致冷装置1047之中，并使第三循环管1044中部份于致冷端B的工作流体，受到冷凝而再次产生相变，从气态转换成液态，而进行热交换后的卤水及淡水，可进一步将其收集或进行提炼等应用；
(8)循环作动28：呈上述，转变成液态的工作流体，受到抽取装置1043的抽取，导入第一循环管1041之中，并且再次因热而产生相变，进而再次推动涡轮1042作动，如此，本系统便可产生循环作动的功用。
上述各步骤实施完毕后，温差淡化集能系统10便可产生循环性的作动，又，工作流体循环装置104中的涡轮1042作动时，会产生旋转的机械能，因此本实用新型可于温差淡化集能系统10之中，加装一飞轮发电装置106，以利用作动时所产生的机械能，其组设完成的方式如图6所示，图中所示为本实用新型的另一实施例，如图，飞轮发电装置106与三维作动装置103的转轴1033组设，如此，涡轮1042产生旋转时，便会连动飞轮发电装置106产生作动，进而产生电力。
综上所述，本实用新型所称的温差淡化集能系统，主要利用温差驱使工作流体不断产生相变，进而推动系统内各构件产生作动，本系统主要由一光线转换装置、一堆叠热处理装置、一三维作动装置、一流体循环作动装置及一水资源处理装置所组构而成，借助光线转换装置收集太阳光线，并将其震荡成一高温激光，此时，再借助堆叠热处理装置将热储存，同时与流体循环作动装置进行热交换，驱使内部的工作流体产生相变，进而推动一涡轮产生旋转，当涡轮产生作动时，亦连动三维作动装置，进行海水抽取，并将海水导引至水资源处理装置，分离出淡水及卤水，又，所分离出的淡水及卤水借助三维作动装置的导引，可供系统内各构件进行冷却，或使工作流体受到冷凝再次产生相变，如此，本实用新型借助太阳光线转换成的高温激光，与水资源的低温，使工作流体不断产生相变，进而推动各构件产生作动，据此，本实用新型其据以实施后，确实可达到提供一种全程无污染水资源淡化的温差淡化集能系统。
唯以上所述，仅为本实用新型的较佳的实施例而已，并非用以限定本实用新型实施的范围；任何熟本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神与范围下所作的均等变化与修饰，皆应涵盖于本实用新型的专利申请范围内。
Claims (10)
1.一种温差淡化集能系统，其特征在于包括：
一个光线转换装置，具有一个激光产生单元及聚焦镜，该激光产生单元将该聚焦镜所收集的太阳光线，转换成高温激光；
一个堆叠热处理装置，与该光线转换装置呈对应关系，以接收该光线转换装置所产生的该高温激光，并具有至少一个储存该高温激光所产生的热的储热装置；
一个流体循环作动装置，填充有工作流体，具有一个涡轮，该流体循环作动装置一端与该堆叠热处理装置相组设且成形有一个蒸发端，该流体循环作动装置另一端与一个致冷装置相组设且成形有一个致冷端；
一个三维作动装置，通过一个转轴与该流体循环作动装置的涡轮呈连动，该转轴与一个轴向作动轮叶以及一个径向作动轮叶组设并产生连动，该轴向作动轮叶能够进行水资源的抽取，并将该水资源导入一个水资源处理装置之中；
该水资源处理装置，通过逆渗透膜进行水资源的分离，并由该逆渗透膜将该水资源处理装置分隔成两个容置空间，以容置分离后的该水资源；以及
该工作流体分别于该蒸发端及该致冷端产生相变，进而推动位于该流体循环作动装置两端之间的该涡轮产生作动，并连动该三维作动装置进行该水资源的抽取。
2.如权利要求1所述的温差淡化集能系统，其特征在于，该激光产生单元的外缘成形有一个致冷部。
3.如权利要求1所述的温差淡化集能系统，其特征在于，该至少一个储热装置具有一个增温元件及一个储热元件。
4.如权利要求3所述的温差淡化集能系统，其特征在于，该增温元件的周缘组设有一个隔热环。
5.如权利要求1所述的温差淡化集能系统，其特征在于，该轴向作动轮叶的周缘成形有一个水资源抽取口及一个水资源排出口。
6.如权利要求2所述的温差淡化集能系统，其特征在于，该径向作动轮叶的周缘成形有一个分离水入口及一个分离水出口。
7.如权利要求1所述的温差淡化集能系统，其特征在于，该涡轮具有一个工作流体入口及一个工作流体出口。
8.如权利要求1所述的温差淡化集能系统，其特征在于，该流体循环作动装置具有一个第一循环管及一个第三循环管。
9.如权利要求8所述的温差淡化集能系统，其特征在于，该第一循环管与该堆叠热处理装置相组设，而该第三循环管与该致冷装置组设。
10.如权利要求6所述的温差淡化集能系统，其特征在于，该致冷部成形有一个致冷循环入口及一个致冷循环出口，且致冷循环入口与致冷循环出口呈相连通状，该分离水出口与该致冷循环入口相连接。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114562433A (zh) * | 2021-12-07 | 2022-05-31 | 西安交通大学 | 基于相变材料和太阳能光热的盐差循环发电系统及方法 |
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2010
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