一种太阳能灭菌装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及太阳能灭菌领域，具体涉及一种太阳能蒸汽灭菌装置。本实用新型专利技术公开了一种太阳能灭菌装置，由聚光镜和界面加热太阳能蒸汽灭菌锅组成，所述聚光镜(2)设置在镜架(1)上；所述界面加热太阳能蒸汽灭菌锅由壳体(3)、界面蒸发器(4)、光学窗口(5)、密封装置(7)组成；所述壳体(3)包括水体腔室(13)、蒸汽腔室(12)、光学窗口平台(6)。该太阳能蒸汽灭菌装置大幅缩短了太阳能蒸汽灭菌循环的时间，提高了其处理能力；同时，还大幅提高了光热能量转化效率，能够快速地、有效地杀死病原体。

A Solar Sterilization Device

The utility model relates to the field of solar energy sterilization, in particular to a solar energy steam sterilization device. The utility model discloses a solar energy sterilizing device, which is composed of a concentrating mirror and an interfacial heating solar steam sterilizing pot. The concentrating mirror (2) is arranged on the frame (1); the interfacial heating solar steam sterilizing pot is composed of a shell (3), an interfacial evaporator (4), an optical window (5), and a sealing device (7); the shell (3) comprises a water body chamber (13), a steam chamber (12), and an optical window. Platform (6). The solar steam sterilization device greatly shortens the time of solar steam sterilization cycle and improves its processing capacity. At the same time, it also greatly improves the efficiency of photothermal energy conversion and can kill pathogens quickly and effectively.

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能灭菌装置
本技术涉及太阳能灭菌领域，具体涉及一种太阳能蒸汽灭菌装置。
技术介绍
蒸汽灭菌是最可靠、同时也是应用范围最广的一种灭菌方法，但是要依靠电力(或传统能源：如石油、天然气、煤炭)来为其提供能源。然而，在全世界范围内，大约有15亿人生活在缺电、少电(或缺乏有效的现代能源供应)的地区。在这些地区，由于缺乏有效的、可以买得起的灭菌设备，这里的人们普遍面临着严重的传染病威胁。但是，在这些地区，太阳能资源通常十分丰富。这使得太阳能蒸汽灭菌有望成为解决以上问题的理想方案之一。传统的太阳能灭菌装置需要将灭菌锅内的水体都加热到需要的灭菌温度，因此光热转化效率低、蒸汽温度响应性能差(响应速度慢)，不能满足偏远地区固定医疗场所(或有便携需求)的灭菌需求。为了提高其性能，近些年来各国研究者们提出了一些较为有效的措施。如在水体中加入纳米颗粒来增强水体对太阳光的吸收，引入具有高吸收且保温性能良好的太阳能真空吸热管来提升太阳光的能量利用效率。这些方法的确在一定程度上提高了太阳能蒸汽灭菌锅的蒸汽温度响应速度和光热转换效率，但是其光热转化效率依旧很低、蒸汽温度响应速率依然很慢，依旧不能满足实用过程的需求。
技术实现思路
本技术为了解决现有技术所存在的光热转化效率低，蒸汽温度响应速率慢的问题，设计了一种新的太阳能灭菌装置，相比现有技术，蒸汽生成和升温的速度更快。本技术的主体结构由聚光镜和界面加热太阳能蒸汽灭菌锅组成；所述聚光镜设置在镜架上；所述界面加热太阳能蒸汽灭菌锅由壳体、界面蒸发器、光学窗口、密封装置组成；所述壳体包括水体腔室、蒸汽腔室、光学窗口平台；水体腔室位于界面加热太阳能蒸汽灭菌锅底部的其中一侧，光学窗口平台位于水体腔室的正上方，光学窗口设置在光学窗口平台上；灭菌锅底部的剩余部分是蒸汽腔室；密封装置设置于蒸汽腔室的上方；所述界面蒸发器放置在水体腔室内；所述界面蒸发器由供水体、隔热体以及吸收体三部分构成；所述吸收体下方设置隔热体以及供水体，供水体穿插布置在隔热体上。其中，所述灭菌锅还包括压力表，温度检测装置和温度显示装置。其中，所述聚光镜与地面的夹角与太阳光入射角互为余角，并且聚光镜聚焦后的太阳光光斑照射在界面蒸发器的表面。其中，所述光学窗口平台与地面呈45-60°。其中，所述的密封装置为法兰。其中，所述的界面加热太阳能蒸汽灭菌锅在壳体的内侧和外侧均设置有保温层。其中，所述隔热体边缘两侧的供水体的长度为5-15厘米。有益效果本技术所设计的界面加热灭菌锅不需要除太阳能以外的外部能源，在使用时，吸收体在吸收入射的太阳光后，迅速将吸收体表层的水分子持续不断的加热到灭菌温度，产生高温蒸汽并充盈满整个灭菌锅的蒸汽腔室，使得腔体内的压力也迅速升高，而无需将锅内所有的水体都加热到灭菌温度。因此，该灭菌锅可以迅速的产生高温蒸汽，极大的提高了蒸汽温度相应速度；也极大的提高了太阳能光热转化效率。由于纯蒸汽的穿透性很强，蛋白质、原生质胶体等生物大分子在湿热条件下容易变性凝固，酶系统容易被破坏；蒸汽在病原体表面凝结成水，能够迅速放出潜热，更增强了杀菌效力。经验证可以有效的杀死包括细菌营养体、芽孢等病原体。该技术相较现有技术，具有结构简单、操作简便、响应速度快(单位时间内处理能力强)、能量利用率高、灭菌性能好以及环保节能等优点，非常适合在缺乏电力供应、缺少现代能源供给的区域以及野外救援、野外求生等场合的使用。附图说明图1为本技术的系统装置示意图图2为本技术的界面蒸发器的横截面图图3为本技术的界面蒸发器去除了吸收体后的俯视图图4为本技术的太阳光被聚光镜聚焦到界面蒸发器上的示意图图5为本技术调节聚光镜与地面角度与高度方法示意图图6为本技术的界面加热蒸汽灭菌锅的蒸汽和水体温度随时间变化曲线图7为本技术的界面加热蒸汽灭菌锅升温到灭菌温度(121℃)和产生单位体积高温蒸汽所消耗的能量与其它蒸汽灭菌方法的对比图其中，1为镜架，2为聚光镜，3为外壳，4为界面蒸发器，5为光学窗口，6为光学窗口平台，7为密封装置，8为压力表，9为温度检测装置，10为温度显示装置，11为保温层，12为蒸汽腔室，13为水体腔室，14为供水体，15为隔热体，16为吸收体。具体实施方式实施例1如图1所示，本技术可以看成由聚光镜组件和界面加热太阳能蒸汽灭菌锅组成。所述聚光镜组件由镜架1和聚光镜2组成，如图5所示聚光镜2可以以镜架1上的两个旋转支点之间的连线为轴进行旋转，以便聚光镜2可以被调节角度并正对着垂直于太阳光线的入射方向，从而使得聚光镜2可以以最佳角度汇聚太阳能。所述聚光镜2优选为菲涅尔镜。所述界面加热太阳能蒸汽灭菌锅，以下简称为灭菌锅，由壳体3、界面蒸发器4、光学窗口5、密封装置7组成。所述壳体3为不锈钢壳体，并组成灭菌锅的基体结构，包括水体腔室13、蒸汽腔室12、光学窗口平台6和在工作过程中起到密封作用的密封装置7。所述密封装置7优选为法兰。所述灭菌锅还包括压力表8、温度检测装置9、温度显示装置10，用以观察灭菌锅内的实时温度与压力，以确保灭菌的效果以及灭菌锅整体的安全性。如图1所示，水体腔室13位于灭菌锅底部的其中一侧，所述水体腔室13内装载有用于产生蒸汽的水体，所述光学窗口平台6位于水体腔室13的正上方，所述光学窗口5设置在光学窗口平台6上，其中优选所述光学窗口平台6与地面呈45-60°，进一步优选所述角度为45°，如图4所示，如此设置是为了当太阳入射角度产生变化时，被聚光镜2汇聚的太阳能能始终集中在水体腔室13中的界面蒸发器4上；灭菌锅底部的剩余部分则是蒸汽腔室12，在蒸汽腔室12内可以放置待杀菌的物品。为了便于物品的取出与放置，密封装置7被设置在蒸汽腔室12的上方。保温层11铺设在灭菌锅的壳体3的内部和外部上，以提高对太阳光的能量利用效率。该保温层材料可以是硅酸铝防火隔热棉板、玻璃纤维板、二氧化硅气凝胶毡等。本技术选择二氧化硅气凝胶毡(热导率是这些材料中最低的)作为保温层材料。如图2所示，界面蒸发器4由供水体14、隔热体15以及吸收体16三部分构成。所述隔热体15用于阻隔高温状态吸收体16向其下方的低温水体传热，所述隔热体15本实施例中为聚苯乙烯泡沫，所述供水体14通过毛细作用从水体腔室13的水体吸水，并向吸收体16持续不断供水，所述供水体14的材质可以是棉布、植物纤维膜等，本技术考虑到其耐久性，优选棉布作为供水体。所述吸收体16可以选择生物质碳以及类似的碳基材料(如氧化石墨烯、石墨、炭黑颗粒以及碳纳米管)作为吸光材料，用于吸收入射太阳光照。如图2，图3所示，所述界面蒸发器4由供水体14、隔热体15以及吸收体16三部分构成；所述吸收体16下方设置供水体14，供水体14之间设置有隔热体15，所述隔热体15的长度比将其包裹于其中的供水体14的长度要短，所述隔热体15边缘两侧的供水体14的长度为5-15cm，其中优选为8cm。如图2所示，吸收体16设置在供水体14的表面，供水体14的一部分向下延伸超出隔热体15延伸到水体里，从而确保供水体14可以及时有效的向吸收体16表面供应水，隔热体15穿插于供水体14内，避免了吸收体16直接与水的接触，极大的减少了热量的散失，同时也保证了供水体可以及时有效的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能灭菌装置，其特征在于：由聚光镜和界面加热太阳能蒸汽灭菌锅组成；所述聚光镜(2)设置在镜架(1)上；所述界面加热太阳能蒸汽灭菌锅由壳体(3)、界面蒸发器(4)、光学窗口(5)、密封装置(7)组成；所述壳体(3)包括水体腔室(13)、蒸汽腔室(12)、光学窗口平台(6)；水体腔室(13)位于灭菌锅底部的其中一侧，光学窗口平台(6)位于水体腔室(13)的正上方，光学窗口(5)设置在光学窗口平台(6)上；灭菌锅底部的剩余部分是蒸汽腔室(12)；密封装置(7)设置于蒸汽腔室(12)的上方；所述界面蒸发器(4)放置在水体腔室(13)内；所述界面蒸发器(4)由供水体(14)、隔热体(15)以及吸收体(16)三部分构成；所述吸收体(16)下方设置隔热体(15)以及供水体(14)，供水体(14)穿插布置在隔热体(15)上，并在隔热体(15)边缘处下垂到下方水体中。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能灭菌装置，其特征在于：由聚光镜和界面加热太阳能蒸汽灭菌锅组成；所述聚光镜(2)设置在镜架(1)上；所述界面加热太阳能蒸汽灭菌锅由壳体(3)、界面蒸发器(4)、光学窗口(5)、密封装置(7)组成；所述壳体(3)包括水体腔室(13)、蒸汽腔室(12)、光学窗口平台(6)；水体腔室(13)位于灭菌锅底部的其中一侧，光学窗口平台(6)位于水体腔室(13)的正上方，光学窗口(5)设置在光学窗口平台(6)上；灭菌锅底部的剩余部分是蒸汽腔室(12)；密封装置(7)设置于蒸汽腔室(12)的上方；所述界面蒸发器(4)放置在水体腔室(13)内；所述界面蒸发器(4)由供水体(14)、隔热体(15)以及吸收体(16)三部分构成；所述吸收体(16)下方设置隔热体(15)以及供水体(14)，供水体(14)穿插布置在隔热体(15)上，并在隔热体(15)边缘处下垂到下方水体中。2.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱嘉，李金磊，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32