一种利用环境温差提升水的装置技术领域
本发明涉及一种利用环境温差提升水的装置。
背景技术
现有技术中，水的提升需要用到外部动力源，但在某些缺少外部动力源或外部动
力源不便得到的场合，水的提升就难以实现。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种利用环境温差提升水的
装置，其结构简单，容易实施，适用于不用动力或外部动力源不便得到、无需连续提升、所处
环境存在温差变化的情况。
按照本发明提供的技术方案：一种利用环境温差提升水的装置，其特征在于：包括
气体密封罐、中间水箱、入口单向阀、出口单向阀、水源和提升水容器；所述中间水箱为密封
箱体，中间水箱内部装有水，中间水箱内的水面与中间水箱顶部之间留有空间；所述气体密
封罐内通过空气管路与中间水箱水面之上空间连通，在气体密封罐、空气管路和中间水箱
水面之上空间内充有空气；所述中间水箱下部设有进水口和出水口，中间水箱的进水口通
过进水管路和入口单向阀与水源连通，入口单向阀使得水只能由水源向中间水箱单向流
动；所述中间水箱的出水口通过出水管路和出口单向阀与提升水容器连通，出口单向阀使
得水只能由中间水箱向提升水容器单向流动，所述提升水容器的绝对高度高于中间水箱。
作为本发明的进一步改进，所述气体密封罐采用硬质材料制成。
作为本发明的进一步改进，所述中间水箱采用硬质材料制成。
作为本发明的进一步改进，所述气体密封罐采用非隔热保温材料制成。
作为本发明的进一步改进，所述气体密封罐直接连接在中间水箱的顶部。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
（1）、结构简单，容易实施，适用于不用动力或外部动力源不便得到、无需连续提升、所
处环境存在温差变化的情况，适用范围广泛。利用本发明制作的小型装置可用于家庭绿植
的自动灌溉，大的装置可用于河水、地下水的提升等。
（2）、本发明也可用于其他液体物质的无动力提升。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意简图。
图2为本发明实施例的工作原理示意图（中间水箱出水）。
图3为本发明实施例的工作原理示意图（中间水箱进水）。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图所示：实施例中的利用环境温差提升水的装置主要由气体密封罐1、中间水箱
2、入口单向阀3、出口单向阀4、水源5和提升水容器6组成。
如图1所示，所述中间水箱2为密封箱体，中间水箱2内部装有水，中间水箱2内的水
面与中间水箱2顶部之间留有空间；所述气体密封罐1通过空气管路7与中间水箱2水面之上
空间连通，在气体密封罐1、空气管路7和中间水箱2水面之上空间内充有空气；所述中间水
箱2下部设有进水口和出水口，中间水箱2的进水口通过进水管路8和入口单向阀3与水源5
连通，入口单向阀3使得水只能由水源5向中间水箱2单向流动；所述中间水箱2的出水口通
过出水管路9和出口单向阀4与提升水容器6连通，出口单向阀4使得水只能由中间水箱2向
提升水容器6单向流动，所述提升水容器6的绝对高度高于中间水箱2。
本发明中，所述气体密封罐1和中间水箱2均优选采用硬质材料制成，这样可以使
气体密封罐1和中间水箱2不会因内外压差而产生变形。
本发明实施例中，所述空气管路7直接连接在中间水箱2的顶部。处于低位的水源5
可以为水瓶、水池、河道、地下水等，位于高位的提升水容器6可以为水箱、水池、灌渠、用水
的花盆等。
根据物理学理想气体公式PV/T=C【P为气体压强，V为气体体积，T为绝对温度，C为
恒量】可知，气体体积、压强会随温度变化，当气体体积不变时，压强与绝对温度成正比。气
体种类不同，其变化曲线也略有不同。
本发明正是根据上述的公式设计的，其工作原理具体如下：
当环境温度下降时，气体密封罐1内的空气遇冷压强下降，相对外部大气形成负压，由
于出口单向阀4阻止水从提升水容器6回流到中间水箱2中，只有水源5的水通过入口单向阀
3进入中间水箱2中，直到中间水箱2、水源5之间的液位差与气体密封罐1内的负压达到压力
平衡。
当环境温度上升时，气体密封罐1内的空气受热压强上升，在中间水箱2内形成正
压，由于入口单向阀3阻止中间水箱2内的水回流到水源5，中间水箱2中的水受压通过出口
单向阀4流入提升水容器6。
这样每一周期的环境温度下降、上升，都能完成一定容量水的提升。
根据物理学理想气体公式可知，当气体体积不变时，温差ΔT越大，气体的压强变
化ΔP也就越大；而ΔP越大，每次温度下降后达到平衡时，中间水箱2与水源5之间的液位差
就越大，进入中间水箱2的水就越多；ΔP越大，温度上升后达到平衡时，压入提升水容器6的
水量也就越大。
实际应用本发明的原理进行产品设计时，需要说明以下几点：
第一，应注意装置内的的气体体积并非恒定，其变化幅度等于中间水箱2内水的体积变
化ΔV。气体密封罐1容积越大，这个体积变化ΔV所占比例就越小，压强与温度的关系就越
接近直线。
第二，中间水箱2内水位的变化维持系统内的压力平衡，周期的环境温差ΔT一定
时，水位变化Δh也相对确定，这时中间水箱2的截面积S决定了每一个温度变化周期所能提
升的水量V水，即V水=S*Δh，因此中间水箱2截面积越大，每一个周期提升的水量也越大。
第三，为获得较大的温差，气体密封罐1优选置于温度变化最显著的位置，如果是
利用空气的昼夜温差的装置，可置于阳光直射时间较长的位置，以便得到最高温度；同时气
体密封罐1宜采用采用非隔热保温的材料制成，例如采用金属材料，这样便于环境温度下降
后及时散热，获得最低温度。