收集大氣水分的系統技術方案

本申請涉及收集大氣水分的系統。公開了在不受控的室外環境中從大氣濕氣中大量收集水的系統，在該室外環境中溫度低且濕度水平低。所述系統包括壓縮機；冷凝器，沿著冷卻劑流動路徑設置，膨脹閥和毛細管裝置，沿著所述冷卻劑流動路徑設置，用于調節冷卻劑的壓力；蒸發器，沿著所述冷卻劑流動路徑設置，用于接收冷卻劑并輸送給壓縮機；旁路四通閥分流器，用于將冷卻劑從壓縮機引入蒸發器，而不經過膨脹裝置；至少一個旁路閥，安置在所述旁路分流器上，用于控制冷卻劑是否流過旁路分流器；霜傳感器；控制器；收集容器，安置在所述蒸發器的下方。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

收集大氣水分的系統
本
涉及水的產生和凈化，尤其涉及從大氣濕氣中產生飲用水。
技術介紹
水的需求是普遍的，在許多地方，可靠的干凈水源不足以滿足人類的需求。缺乏干 凈的水可歸因于基礎設施損壞，比如地震或洪水造成的供水系統的損壞。缺乏干凈的水還 可歸因于遷移，比如戰爭期間人口遷徙到難民營。難以快速有效地提供干凈的水。水很重，將水運輸到需要水的地區可能會很昂貴。 掘井和建立水處理設施需要時間、精力、和設備。當露點(dew point)低時,難以從濕氣中獲取液態水。需要能夠可靠快速地提供干凈的水的系統?，F有技術公開了在受控的室內環境下從大氣濕氣中少量收集水的方法和系統，在 該室內環境中溫度暖和并且濕度水平中等或濕度水平高。
技術實現思路
本申請公開了在不受控的室外環境下從大氣水分中大量收集水的系統和方法，在 不受控的室外環境中溫度可較低且濕度水平可較低。技術問題存在一些涉及從大氣水分或地表水源產生和凈化飲用水的挑戰。難以提供可移 動、容易安裝、模塊化、無需基礎設施供水或供電就能夠運轉、衛生、在控制接口中設計多元 化應用、利用日常維護所需要的最少技術就可維護、針對室外應用當溫度起伏時足夠堅固 耐用、并且當露點低時能夠從濕氣中產生水的系統。結合了系統、裝置和方法來描述和闡述以下實施例及其各個方面，這些實施例和 及其各個方面是示意性和闡述性的，并非在范圍上進行限制。在各種實施例中，已經減少或 消除一個或多個上述問題，而其他實施例涉及其他改進。技術方案公開了一些技術方案，以便解決與環境耐受性、能量效率、易于操作、考慮到了運 輸、以及在低溫和低濕度水平下進行操作有關的挑戰。在室外區域中通常需要為人類和牲畜產生飲用水。因為系統可安裝在沒有進行環 境控制的室外或設施內，所以環境耐受性是重要的。該系統的實施例設計成承受凍結溫度 且在接近凍結的低溫中運轉。一種技術方案包括使用金屬過濾外殼，該外殼在水凍結或升 溫時在水膨脹施加的壓力下抗裂。所述系統的實施例可在有一般的溫度起伏的室外運轉。當露點低時，為了從空氣 中獲取水，蒸發器冷卻到水蒸氣在該蒸發器表面沉積成冰的點。然后蒸發器循環通過加熱 階段，以融化冰并且生成液態水。霜的聚集是有利的，當露點低時霜聚集能夠收集水。通常， 當相對濕度水平低時露點低。相對濕度為實際濕度量相對于相同的溫度和壓力下可能的最大濕度量。因為較冷的空氣不保持同樣多的水分，所以通常當空氣溫度低時，露點也低。通 過結霜和融化來進行的循環，允許系統在其他不利于通過除濕產生水的條件下，相當有效 率地從周圍空氣中收集水。微生物、重金屬、農業的化學副產品以及其他污染物可污染地表水。通過過濾和輻 照，可中和或去除這些污染物。一些公開的實施例使用反滲透、碳過濾器、沸石過濾器、臭氧 以及紫外光產生供消耗的飲用水。所述系統的實施例設計成抵抗有害生物和昆蟲。濾網覆蓋通氣孔，導管和面板覆 蓋電線。內部空間易于人工檢查。因為所述系統需要電力來運轉，所以能量效率很重要。可限制電力供應。在一個 實施例中，包括了柴油發電機。在另一個實施例中，包括了太陽能電池板。在另一個實施例 中，系統使用風力渦輪機提供能量。在另一個實施例中，由常規電力公用基礎設施提供電 力。為了保存能量，使用可變壓縮機。為了進一步提高效率，將風扇設置為優化通過系統的 氣流。利用臭氧、紫外光、化學添加劑、熱量、微過濾、或其組合可實現衛生處理。重力可協 助液態水流過過濾器?？删幊踢壿嬁刂破?PLC)可控制泵的運作。可編程邏輯控制器可對 需要電力的處理進行調節。可對可編程邏輯控制器進行編程，以便優化能量消耗或從一天 中與能量消耗高峰相關時間中的能量使用轉變成非高峰時間中的能量使用。可預編程能量 優化設置或生產優化設置。所述系統可包括多種特征(feature)以方便使用。人機界面可提供多種語言，允 許用戶選擇語言，還可包括象形圖標和觸摸屏控制。為多輸入和多輸出來設計可編程邏輯 控制器?？删幊踢壿嬁刂破饔休^廣溫度范圍的耐受性、不受電氣噪聲的影響、并且抗振動和 沖擊。需要定期更換或手動調整的部分系統設置在可接觸的位置。為了便于運輸，水系統的實施例設置為適合標準船運集裝箱或標準車箱。在一個 實施例中，公開了集成灌裝系統(integrated bottling system),便于分配所產生的水。提供一種收集大氣水分的系統，包括壓縮機，用于壓縮冷卻劑；冷凝器，沿著冷 卻劑流動路徑設置，用于從所述壓縮機接收高壓氣態冷卻劑，其中該高壓氣態冷卻劑被壓 縮成低壓液態冷卻劑并釋放熱量，然后該冷卻劑沿著所述流動路徑移動；膨脹閥和毛細管 裝置，沿著所述冷卻劑流動路徑設置，用于從所述冷凝器接收液態冷卻劑，其中該膨脹閥和 毛細管裝置調節冷卻劑的壓力；蒸發器，沿著所述冷卻劑流動路徑設置，用于從所述膨脹閥 和毛細管裝置接收冷卻劑并將冷卻劑輸送給所述壓縮機，其中液態冷卻劑蒸發為氣態冷卻 劑并且吸收熱量，據此該蒸發器的外部表面溫度低于露點但高于o°c，該蒸發器能捕獲空氣 中的水蒸氣并將水蒸氣轉化為液態水，液態水自該蒸發器落入底部水箱；此為常態大氣水 生成過程；但是當環境溫度低時，如在冬天且露點接近或低于o°c時，該蒸發器的外部表面 溫度低于露點或低于0°c，該蒸發器能捕獲空氣中的水蒸氣并將水蒸氣轉化為液態水，然后 將液態水冷凍為霜，這一過程為結霜過程，當開始結霜過程時，經約20分鐘后該蒸發器上 的霜足夠厚，該蒸發器必須開始除霜過程；旁路四通閥分流器，即除霜閥分流器，用于將冷 卻劑從所述壓縮機引入所述蒸發器，而不經過所述膨脹裝置，據此，當從所述旁路分流器 接收冷卻劑時，該蒸發器的外部表面溫度比環境溫度高；至少一個旁路閥，安置在所述旁路 分流器上，用于控制冷卻劑是否流過該旁路分流器；霜傳感器，用于檢測所述蒸發器的外部 表面上的霜聚集；控制器，用于從所述霜傳感器接收輸入，并響應于該霜傳感器在蒸發器的外部表面上檢測到霜聚集來打開所述旁路閥；收集容器，安置在所述蒸發器的下方，用于收 集從所述蒸發器落下的液態水和融化冰，從而收集大氣水分。優選地，其中該系統進一步包括環境溫度傳感器，該環境溫度傳感器用于測量環 境空氣溫度；和其中所述膨脹裝置具有可變孔徑，該可變孔徑用于控制冷卻劑從所述冷凝 器到所述蒸發器的流動速度；其中該系統進一步包括調節器，該調節器用于從所述環境溫 度傳感器接收輸入并控制所述膨脹裝置的可變孔徑，從而改變所述蒸發器的外部溫度，其 中當所述環境溫度傳感器測量到低環境空氣溫度時，所述調節器使所述蒸發器的溫度降低 到低于(TC。優選地，其中所述低環境空氣溫度被指定為一值，該值的低環境溫度低于15°C。優選地，其中該系統進一步包括環境濕度傳感器，該環境濕度傳感器用于測量環 境空氣的相對濕度；且其中所述膨脹裝置具有可變孔徑，該可變孔徑用于控制冷卻劑從所 述冷凝器到所述蒸發器的流動速度；其中該系統進一步包括調節器，該調節器用于控制所 述膨脹裝置的可變孔徑，從而改變所述蒸發器的外部溫度，其中所述調節器從所述環境濕 度傳感器接收輸入；其中當所述環境濕度傳感器測量到低環境濕度時，所述調節器使所述 蒸發器的溫度降低到低于0°c。優選地，其中所述低環境濕度被指定為一值，該值的相對濕度低于40%。優選地本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種收集大氣水分的系統，包括：?壓縮機，用于壓縮冷卻劑；?冷凝器，沿著冷卻劑流動路徑設置，用于從所述壓縮機接收高壓氣態冷卻劑，其中該高壓氣態冷卻劑被壓縮成低壓液態冷卻劑并釋放熱量，然后該冷卻劑沿著所述流動路徑移動；?膨脹閥和毛細管裝置，沿著所述冷卻劑流動路徑設置，用于從所述冷凝器接收液態冷卻劑，其中該膨脹閥和毛細管裝置調節冷卻劑的壓力；?蒸發器，沿著所述冷卻劑流動路徑設置，用于從所述膨脹閥和毛細管裝置接收冷卻劑并將冷卻劑輸送給所述壓縮機，其中液態冷卻劑蒸發為氣態冷卻劑并且吸收熱量，據此該蒸發器的外部表面溫度低于露點但高于0℃，該蒸發器能捕獲空氣中的水蒸氣并將水蒸氣轉化為液態水，液態水自該蒸發器落入底部水箱；此為常態大氣水生成過程；但是當環境溫度低時，如在冬天且露點接近或低于0℃時，該蒸發器的外部表面溫度低于露點或低于0℃，該蒸發器能捕獲空氣中的水蒸氣并將水蒸氣轉化為液態水，然后將液態水冷凍為霜，這一過程為結霜過程，當開始結霜過程時，經約20分鐘后該蒸發器上的霜足夠厚，該蒸發器必須開始除霜過程；?旁路四通閥分流器，即除霜閥分流器，用于將冷卻劑從所述壓縮機引入所述蒸發器，而不經過所述膨脹裝置，據此，當從所述旁路分流器接收冷卻劑時，該蒸發器的外部表面溫度比環境溫度高；?至少一個旁路閥，安置在所述旁路分流器上，用于控制冷卻劑是否流過該旁路分流器；?霜傳感器，用于檢測所述蒸發器的外部表面上的霜聚集；?控制器，用于從所述霜傳感器接收輸入，并響應于該霜傳感器在蒸發器的外部表面上檢測到霜聚集來打開所述旁路閥；?收集容器，安置在所述蒸發器的下方，用于收集從所述蒸發器落下的液態?水和融化冰，從而收集大氣水分。...

【技術特征摘要】
2011.03.11 US 61/451,994;2011.03.15 US 61/453,0431.一種收集大氣水分的系統,包括 壓縮機，用于壓縮冷卻劑； 冷凝器，沿著冷卻劑流動路徑設置，用于從所述壓縮機接收高壓氣態冷卻劑，其中該高壓氣態冷卻劑被壓縮成低壓液態冷卻劑并釋放熱量，然后該冷卻劑沿著所述流動路徑移動； 膨脹閥和毛細管裝置，沿著所述冷卻劑流動路徑設置，用于從所述冷凝器接收液態冷卻劑，其中該膨脹閥和毛細管裝置調節冷卻劑的壓力； 蒸發器，沿著所述冷卻劑流動路徑設置，用于從所述膨脹閥和毛細管裝置接收冷卻劑并將冷卻劑輸送給所述壓縮機，其中液態冷卻劑蒸發為氣態冷卻劑并且吸收熱量，據此該蒸發器的外部表面溫度低于露點但高于o°c,該蒸發器能捕獲空氣中的水蒸氣并將水蒸氣轉化為液態水，液態水自該蒸發器落入底部水箱；此為常態大氣水生成過程；但是當環境溫度低時，如在冬天且露點接近或低于0°c時，該蒸發器的外部表面溫度低于露點或低于(TC，該蒸發器能捕獲空氣中的水蒸氣并將水蒸氣轉化為液態水，然后將液態水冷凍為霜，這一過程為結霜過程，當開始結霜過程時，經約20分鐘后該蒸發器上的霜足夠厚，該蒸發器必須開始除霜過程； 旁路四通閥分流器，即除霜閥分流器，用于將冷卻劑從所述壓縮機引入所述蒸發器，而不經過所述膨脹裝置，據此，當從所述旁路分流器接收冷卻劑時，該蒸發器的外部表面溫度比環境溫度高； 至少一個旁路閥，安置在所述旁路分流器上，用于控制冷卻劑是否流過該旁路分流器； 霜傳感器，用于檢測所述蒸發器的外部表面上的霜聚集； 控制器，用于從所述霜傳感器接收輸入，并響應于該霜傳感器在蒸發器的外部表面上檢測到霜聚集來打開所述旁路閥； 收集容器，安置在所述蒸發器的下方，用于收集從所述蒸發器落下的液態水和融化冰，從而收集大氣水分。2.根據權利要求1所述的收集大氣水分的系統，其中該系統進一步包括環境溫度傳感器，該環境溫度傳感器用于測量環境空氣溫度；和 其中所述膨脹裝置具有可變孔徑，該可變孔徑用于控制冷卻劑從所述冷凝器到所述蒸發器的流動速度； 其中該系統進一步包括調節器，該調節器用于從所述環境溫度傳感器接收輸入并控制所述膨脹裝置的可變孔徑，從而改變所述蒸發器的外部溫度， 其中當所述環境溫度傳感器測量到低環境空氣溫度時，所述調節器使所述蒸發器的溫度降低到低于0°C。3.根據權利要求2所述的收集大氣水分的系統，其中所述低環境空氣溫度被指定為一值，該值的低環境溫度低于15°C。4.根據權利要求1所述的收集大氣水分的系統,其中該系統進一步包括環境濕度傳感器，該環境濕度傳感器用于測量環境空氣的相對濕度；且 其中所述膨脹裝置具有可變孔徑，該可變孔徑用于控制冷卻劑從所述冷凝器到所述蒸發器的流動速度；其中該系統進一步包括調節器，該調節器用于控制所述膨脹裝置的可變孔徑，從而改變所述蒸發器的外部溫度， 其中所述調節器從所述環境濕度傳感器接收輸入； 其中當所述環境濕度傳感器測量到低環境濕度時，所述調節器使所述蒸發器的溫度降低到低于o°c。5.根據權利要求4所述的收集大氣水分的系統，其中所述低環境濕度被指定為一值，該值的相對濕度低于40%。6.根據權利要求1所述的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：韋恩·費雷拉，亨利詹姆士·泰勒曼，
申請(專利權)人：藍色生態有限公司，
類型：實用新型
國別省市：