CN115485509A - 除湿系统 - Google Patents

Abstract

一种用于从空气去除水蒸气的除湿系统，其包括除湿芯，所述除湿芯限定空气通道和由膜与空气通道分开的至少一个蒸气通道，以促进从流过空气通道的空气中去除水分并选择性可渗透水和水蒸气且不可渗透空气。所述除湿系统还包括具有与蒸气通道流体连接的喉部分且适用于在蒸气通道内产生比空气通道内相对更低水蒸气压力的水喷射器。所述水喷射器包括设置在喉部分下游且构造为提高水的压力以促进从蒸气通道接收的水蒸气冷凝的出口部分。

Description

除湿系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年4月27日提交的美国临时专利申请号63/015,924和2020年5月31日提交的62/704,864和2020年12月22日提交的63/129,206的优先权和权益，出于所有目的其内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开内容涉及一种除湿系统，其具有除湿芯，以从空气中去除水分。

背景技术

随着气候改变、全球变暖和城镇化，用于冷却家庭和建筑的空气冷却系统的需要提高。空气冷却系统通常包括制冷剂或干燥剂除湿器，用于从空气中去除热和湿度。传统的空气调节器需要高能量和用于去除热的制冷剂，这可能对环境有害。基于制冷剂的空气调节器和除湿器在组合步骤中管理显热负荷和潜热负荷，因为在制冷剂蒸发阶段期间通过热交换器周围的蒸气冷凝提取水分。这种方法是能量密集的和低效的。

空气冷却器例如沙漠冷却器或冷却塔也用于向所占空间内部提供相对凉的空气。这些系统通常基于水蒸发原理工作，并通过从表面蒸发水来冷却空气。然而，这些系统在潮湿环境中不一定效果好。

美国专利8,496,732公开了一种空气冷却系统，其用于通过建立横跨除湿装置中的水选择性渗透膜的湿度梯度使空气除湿。通过使用真空泵在膜的一侧上产生真空(从而通过压缩空气产生真空)，来建立湿度梯度。由于空气的可压缩属性，通过压缩空气产生真空不是有效的并消耗较多能量。另外，通过压缩空气产生真空的真空泵通常使用大部分的不可冷凝到流体例如干燥空气用于操作，且在含有高可冷凝负荷例如水蒸气或水分的环境中反应不好。所述空气冷却系统包括冷凝器以冷凝从空气提取的水蒸气。

因此，仍需要改进的空气冷却系统以促进从空气中去除热和湿度，其是能量高效的并避免使用制冷剂。

发明概述

在第一方面，公开了一种用于从空气中去除水蒸气的除湿系统。所述除湿系统包括至少一个限定空气通道和至少一个与空气通道分开的蒸气通道的除湿芯。所述除湿芯包括分开至少一个蒸气通道与空气通道的膜。所述膜适用于促进从流过空气通道的空气去除水分。此外，所述膜选择性可渗透水和水蒸气且不可渗透空气。此外，所述膜包括至少1.0毫当量/克的离子交换能力。所述除湿系统还包括液体喷射器，所述液体喷射器具有喉部分和设置在喉部分的下游的出口部分。喉部分与至少一个蒸气通道流体连接且适用于在至少一个蒸气通道内产生比在空气通道内相对更低的压力。出口部分构造为提高液体喷射器内部的压力以促进从至少一个蒸气通道接收的水蒸气的冷凝。除湿系统还包括用于储存液体并构造为从液体喷射器接收液体的贮液器，和与液体喷射器和贮液器流体连接的泵。泵构造为从贮液器向液体喷射器供应液体。

在第二方面，贮液器包括排放阀，用于当液体的液位达到第一临界液位以上时促进从贮液器排出液体。

在一些方面，贮液器由热传导材料制成以促进热从储存在贮液器内部的液体传导至环境中。

在一些实施方案中，除湿系统还包括与液体喷射器流体连接且构造为接收离开流体喷射器的至少一部分液体的热交换器。热交换器构造为冷却所接收的液体。

在一个实施方案中，热交换器设置在贮液器的上游并向贮液器供应经冷却的液体。

根据一个实施方案，热交换器是空气与液体(气-液)热交换器。

根据一个实施方案，膜包括磺化的嵌段共聚物。

在一个实施方案，液体喷射器是适用于接收来自泵的液态水的水喷射器。

在一个实施方案中，除湿系统还包括布置在除湿芯和液体喷射器之间的增压泵，以减小蒸气通道内部的压力至小于水的蒸气分压的压力。

在一个实施方案中，增压泵促进减小压力至在25℃下≤31.7mbarA的值。

在一个实施方案中，增压泵促进减小压力至小于150mbarA的值。

在一个实施方案中，增压泵促进减小压力至20-40mbarA的值。

在一个实施方案中，增压泵促进减小压力至10-20mbarA的值。

在第二方面，公开了一种空气冷却系统。所述空气冷却系统包括至少一个限定空气通道和至少一个与空气通道分开的蒸气通道的除湿芯。所述除湿芯包括分开至少一个蒸气通道与空气通道的膜。所述膜适用于促进从流过空气通道的空气中去除水分。此外，所述膜选择性可渗透水和水蒸气且不可渗透空气。此外，所述膜包括至少1.0毫当量/克的离子交换能力。空气冷却系统还包括水喷射器，所述水喷射器具有喉部分和设置在喉部分的下游的出口部分。喉部分与至少一个蒸气通道流体连接且适用于在至少一个蒸气通道内产生比在空气通道内相对更低的水蒸气压力。此外，出口部分构造为提高水的压力以促进从至少一个蒸气通道接收的水蒸气的冷凝。空气冷却系统还包括用于储存水并构造为从水喷射器接收水的贮液器，和与水喷射器和贮液器流体连接的泵。泵构造为从贮液器向水喷射器供应水。此外，空气冷却系统包括蒸发冷却器，用于通过促进水吸收到空气中来冷却空气。蒸发冷却器设置在至少一个除湿芯的下游或上游。

在一个实施方案中，空气冷却系统还包括适用于从水喷射器接收液态水并储存液态水的贮液器。空气冷却系统还包括与水喷射器和贮液器流体连接且构造为从贮液器向水喷射器供应液态水的泵。

根据一些实施方案，贮液器包括排放阀，用于当液态水的液位达到第一临界液位以上时促进从贮液器排出液态水。

在一些实施方案中，贮液器由热传导材料制成，以促进热从储存在贮液器内部的液态水传导至环境中。

在一些实施方案中，空气冷却系统还包括与水喷射器流体连接且构造为接收离开水喷射器的至少一部分液态水的热交换器。热交换器构造为冷却所接收的液态水。

在一些实施方案中，热交换器设置在贮液器的上游并向贮液器供应冷却的液态水。

根据一个实施方案，热交换器是空气与液体热交换器。

根据一些实施方案，膜包括磺化的嵌段共聚物。

在一些实施方案中，膜包括至少1.0毫当量/克的离子交换能力。

在一个实施方案中，空气冷却系统还包括布置在除湿芯和水喷射器之间的增压泵，以减小蒸气通道内部的压力至小于水的蒸气分压的压力。

在一个实施方案中，增压泵促进减小压力至在25℃下≤31.7mbarA的值。

在一个实施方案中，增压泵促进减小压力至小于150mbarA的值。

在一个实施方案中，增压泵促进减小压力至20-40mbarA的值。

在一个实施方案中，增压泵促进减小压力至10-20mbarA的值。

在一些实施方案中，蒸发冷却器是设置在除湿芯的上游且适用于冷却流动至除湿芯的空气的第一蒸发冷却器。空气冷却系统还包括设置在除湿芯的下游且构造为冷却从除湿芯接收的空气的第二蒸发冷却器。

附图的简要说明

图1是具有除湿系统的空气冷却系统的实施方案的示意图。

图2A说明具有除湿芯的除湿系统的实施方案的示意图，所述除湿芯具有通过膜与蒸气通道分开的空气通道。

图2B说明具有除湿芯的除湿系统的实施方案的示意图，所述除湿芯具有通过膜与蒸气通道分开的空气通道。

图3是除湿芯的一部分实施方案的示意顶视图，所述除湿芯具有空气流过空气通道至蒸气通道的水蒸气流。

图4是具有从第一面延伸至第二面的空气通道的除湿芯的实施方案的透视图。

图5是图4的除湿芯的截面图，描绘了基本上垂直于空气通道的延伸方向延伸的蒸气通道。

图6是水喷射器的实施方案的截面图。

图7是第一蒸发冷却器的实施方案的放大示意图。

图8是第二蒸发冷却器的实施方案的放大示意图。

图9说明除湿芯的堆叠体的实施方案的装配图。

图10说明图9的堆叠体的分解图。

图11说明除湿芯的堆叠体的实施方案的截面图。

图12说明图11的堆叠体的顶视图，描绘了由波纹结构一体形成的外框架。

图13说明除湿芯的堆叠体的实施方案。

图14说明图13的堆叠体的顶视截面图。

图15说明图13的堆叠体的顶视图，描绘了出口。

图16说明除湿芯的实施方案的透视图。

图17说明图16的除湿芯的截面图，描绘了限定多个空气通道的多个第一波纹结构，和限定通过膜与空气通道分开的多个蒸气通道的多个第二波纹结构。

图18说明图17的侧视图，描绘了通过膜与空气通道分开的蒸气通道。

图19说明使用由膜制成的导管形成的除湿芯的侧视图。

图20说明卷曲构造的图19的导管的透视图。

发明内容

本公开内容涉及一种除湿系统以从空气中去除水分。在一些实施方案中，除湿系统促进以最小能量消耗从空气中去除水分以减小供应至房间的空气中到湿度水平。除湿系统包括至少一个具有至少适用于促进从流过空气通道的空气中去除水分的膜的除湿芯。除湿系统包括水喷射器以在蒸气通道内部产生真空以从流过空气通道的空气中提取水分。在一些实施方案中，包括增压泵以进一步减小蒸气通道内部的压力。除湿系统可用于空气冷却系统。

水(液体)喷射器：注意，术语“水喷射器”在本公开内容中使用，因为水是与喷射器一起使用的易获得的介质，并且来自蒸气通道的水将在槽中分离并排出。然而，其它液体也可与喷射器一起使用，例如各种粘度的油。提及“水”还包括在本文公开内容中使用的其它液体。

水喷射器以文丘里效应工作，并包括具有相对较小直径的喉部分，通过喉部分水被泵送。随着水流过喉部分，水的速率或速度提高，导致喉部分内部的低压力。该低压力通过导管与蒸气通道连通。以这种方式，水喷射器促进在除湿芯的空气通道和蒸气通道之间产生压差，以实现从空气流过空气通道至蒸气通道的水分流动。为了控制喉部分内部的压力的减小，控制进入水喷射器的入口部分的水的速率和体积。

在一些实施方案中，水喷射器可以产生40-120mbarA的真空压力。可以理解，水喷射器的真空产生能力受限于水的饱和蒸气压。在一些实施方案中，水喷射器可以产生小于或等于-960mbar表压的压力。

为了进一步提高蒸气通道内部的真空水平或降低/减小蒸气通道内部的压力，在一些实施方案中，除湿系统包括在除湿芯和水喷射器之间布置的增压泵。

增压泵：增压泵是通常包括至少一对以相反方向旋转的啮合叶瓣的鲁氏泵(rootpump)。流体捕集在叶瓣周围的袋中，并从入口侧带到出口侧。增压泵促进降低蒸气通道内部的压力至小于或等于水的蒸气分压的压力。

水的蒸气分压在25℃下为小于31.7mbarA。在一些实施方案中，与水喷射器组合的增压泵促进在蒸气通道内部产生小于或等于20mbarA的压力。在一些实施方案中，增压泵促进减小压力至10-20mbarA的值，或<＝10mbarA，或20-40mbarA，或<150mbarA。取决于冷却的量和水去除速率，可以控制增压泵和水喷射器以在蒸气通道内部产生真空(即压力)。例如，对于大的系统，例如商业空气冷却系统和除湿系统，其中需要相对更大量的水提取率，增压泵可以促进减小蒸气通道内部的压力至小于10mbar。在这样的情况下，可使用多级增压泵。或者，对于需要相对更小水蒸气提取率的小单位，对应于蒸气通道内部10-20mbar的压力就足够了。在这样的情况下，可使用单级增压泵。此外，可控制增压泵的速度以改变蒸气通道内部的压力。通过使用增压泵，提高空气通道和蒸气通道之间的压差，导致从流过除湿芯的空气中去除水的去除率提高。

膜：特征在于具有有利的离子交换能力和质子传导率，以及玻璃化转变温度，从而提供柔性和材料强度，和良好稳定性和甚至当水合时的溶胀性质。膜主要或基本上完全由磺化的共聚物(SC)形成，所述磺化的共聚物被充分磺化以含有10-100mol％的磺酸或磺酸盐官能团，基于共聚物中的单体单元的数目。在一些实施方案中，使用SC在基材表面上形成涂层，其中基材由相同或不同的材料制备。在其它实施方案中，膜作为单个或多个SC层或膜，其中每个具有一定或预选择的厚度。

在一些实施方案中，SC是具有包含三个或更多个嵌段的嵌段共聚物分子结构的磺化的嵌段共聚物，设计为相分离并形成实现水传输(通过施加电压可加速的过程)的离子传导域。在一些实施方案中，SC选自全氟磺酸聚合物，例如磺化的四氟乙烯共聚物、聚苯乙烯磺酸盐、磺化的嵌段共聚物、聚砜例如聚醚砜、聚酮例如聚醚酮、及其混合物。

在一些实施方案中，磺化聚合物表征为被充分或选择性磺化以含有10-100mol％的磺酸或磺酸盐官能团(“磺化程度”)，基于磺化的共聚物中可磺化的单体单元的数目。在一些实施方案中，磺化聚合物具有>25mol％、或>50mol％、或<95mol％或25-70mol％的磺化程度。

在一些实施方案中，磺化聚合物特征为具有自杀菌作用，以在与涂层材料接触5分钟内杀死至少99％的微生物。

在一些实施方案中，磺化聚合物是磺化的嵌段共聚物，其具有

一个或多个对应于以下任一个的共聚物嵌段结构：A-B-A、A-B-A-B-A、(A-B-A)_nX、(A-B)_nX、A-D-B-D-A、A-B-D-B-A、(A-D-B)_nX、(A-B-D)_nX或其混合物，其中n是2-约30的整数，X是偶联剂残基，且其中每个D嵌段优选是耐磺化的聚合物嵌段。在一些实施方案中，SC具有对应于以下的线性结构：A-B-A、(A-B)₂X、A-B-D-B-A、(A-B-D)₂X、A-D-B-D-A和(A-D-B)₂X，或对应于(A-B)_nX和(A-D-B)_nX的辐射状结构，其中n为3-6。A、B、C和D嵌段中的两个或更多个可以是相同或不同的。

在一些实施方案中，A嵌段是丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的聚合物链段。在一些实施方案中，A嵌段选自聚合的对位取代的苯乙烯单体、乙烯、3-18个碳原子的α烯烃、1,3-环二烯单体、在氢化前具有小于35mol％的乙烯基含量的共轭二烯的单体、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、及其混合物。如果A嵌段是1,3-环二烯或共轭二烯的聚合物，则嵌段优选在嵌段共聚物的聚合之后且在嵌段共聚物的磺化之前被氢化。如果A嵌段是1,3-环二烯单体的氢化的聚合物，这样的单体可以选自1,3-环己二烯、1,3-环庚二烯和1,3-环辛二烯。A嵌段可以含有至多15mol％的乙烯基芳族单体，例如B嵌段中存在的那些。

B嵌段可以含有约10-100mol％的磺酸或磺酸酯官能团，基于单体单元的数目，且包含一个或多个聚合的乙烯基芳族单体的链段，所述单体选自未取代的苯乙烯单体、邻位取代的苯乙烯单体、间位取代的苯乙烯单体、α-甲基苯乙烯单体、1,1-二苯乙烯单体、1,2-二苯乙烯单体、及其混合物。

D嵌段可以包含选自异戊二烯、1,3-丁二烯及其混合物的共轭二烯的氢化聚合物或共聚物。

X是偶联剂残基，其中偶联剂选自本领域已知的偶联剂，包括聚烯基偶联剂、二卤代烷烃、卤化硅、硅氧烷、多官能的环氧化物、氧化硅化合物、一元醇与羧酸的酯(例如苯甲酸甲酯和己二酸二甲酯)和环氧化油。

在一些实施方案中，SC是具有以下一般结构的氢化的磺化嵌段共聚物：A-B、A-B-A、(A-B)n、(A-B-A)_n、(A-B-A)_nX、(A-B)_nX或其混合物，其中n是2-约30的整数，和X是偶联剂残基。在氢化前，每个A嵌段是单烯基芳烃聚合物嵌段和每个B嵌段是至少一种共轭二烯和至少一种单烯基芳烃的受控分布共聚物嵌段。氢化之后，约0-10％的芳烃双键已被还原和至少约90％的共轭二烯双键已被还原。每个A嵌段的数均分子量为约3,000-60,000。每个B嵌段具有数均分子量为约30,000-300,000。每个B嵌段包含与A嵌段相邻富含共轭二烯单元的末端区域和一个或多个不与A嵌段相邻富含单烯基芳烃单元的区域。氢化的嵌段共聚物中单烯基芳烃的总量为约20-80重量％。每个B嵌段中单烯基芳烃的重量百分比为约10-75％；至少25％的烯基芳烃的芳族环被磺化。氢化的磺化嵌段共聚物具有大于0.08西门子/cm的离子传导率。

可以使用的SC的实例公开于公布的US专利号US8222346和专利申请号US20130108880A1和US20140014289A1，通过引用全部并入本文。SC可以通过阴离子聚合制备，例如专利公开US20130108880A1和US20140014289A1中公开的那些，其通过引用全部并入本文。在各种实施方案中，方法可以包括使用锂引发剂使溶液中的合适单体聚合。将制备的嵌段共聚物磺化以获得溶液中和胶束形式的磺化聚合物产物。在磺化反应之后，可直接浇注嵌段共聚物，从而形成膜或薄膜。

在一些实施方案中，磺化共聚物是磺化的四氟乙烯共聚物，其具有聚四氟乙烯(PTFE)主链，和在簇区域中以磺酸基终止的乙烯基醚的侧链(例如-O-CF₂-CF-O-CF₂-CF₂-)。

在一些实施方案中，磺化聚合物是聚苯乙烯磺酸盐，实例包括聚苯乙烯磺酸钾、聚苯乙烯磺酸钠、聚苯乙烯磺酸钠和聚苯乙烯磺酸钾的共聚物(例如聚苯乙烯磺酸盐共聚物)，其分子量为>100,000道尔顿、>400,000道尔顿和至多1,500,000道尔顿。聚苯乙烯磺酸盐聚合物可是交联的或未交联的。在一些实施方案中，聚苯乙烯磺酸盐聚合物是未交联的且水溶性的。

在一些实施方案中，磺化聚合物是聚砜，其选自芳族聚砜、聚亚苯基砜、芳族聚醚砜、二氯二苯氧基砜、磺化取代的聚砜聚合物、及其混合物。在一些实施方案中，磺化聚合物是磺化聚醚砜共聚物，其可由包括磺酸盐例如对苯二酚2-磺酸钾(HPS)与其它单体例如双酚A和4-氟苯砜的反应物制备。聚合物的磺化程度可用聚合物主链中HPS单元的量来控制。

在一些实施方案中，磺化聚合物是聚芳醚酮，例如磺化的聚醚酮(SPEEK)，其通过将聚醚酮酮(PEKK)磺化获得。可使用二苯醚和苯二碳酸衍生物来制备聚醚酮酮。磺化PEEK可作为醇和/或水溶性产物得到，随后用来涂覆膜，用来浇注成膜和薄膜。

随着使用磺化共聚物，SC膜是亲水的和吸湿的，且还可渗透水分但不可渗透空气和诸如氮和氧的气体。含有磺化共聚物的膜的特征在于选择性渗透与离子交换性质。SC膜的特征还在于具有优异的水蒸气传输速率(MVTR)特性和优异的离子交换能力。

SC膜的特征还在于当它吸收水时经历明显溶胀，例如在环境温度下至少100％。在使用具有磺化程度(例如至少25mol％)的磺化的嵌段共聚物的实施方案中，SC膜还显示抗病毒性质，从而使得AC特别可用于在室内空间除了冷却外还消毒空气。

在一些实施方案中，SC具有>0.5meq/g、或1.5-3.5meq/g、或>1.25meq/g、或>2.2meq/g、或>2.5meq/g、或>4.0meq/g、或<4.0meq/的IEC。

在一些实施方案中，SC膜(薄膜)或含有SC的涂层的厚度为>1μm、或>5μm、或5-50μm、或<100μm、或<75μm、或<μm。在一些实施方案中，膜/涂层可以包含纳米复合材料并可具有<1μm、或<0.5μm或<0.1μm的平均孔径。

在一些实施方案中，膜很大程度上不可渗透空气，例如空气渗透率为小于5g/m²-天。

在使用中，来自空气的水分可通过在膜组件的入口侧和下游端或区段之间产生压差而由可渗透水的膜提取，所述压差驱使水分子从入口侧朝向膜的另一侧扩散。

取决于装置，例如除湿装置或蒸发冷却装置，SC膜可为除片材之外的形式，例如网，丝网或网格，织造物，非织造物，打孔或有孔的盘，泡沫，中空纤维膜，或在整个主体内具有互连空隙和通道的垫，在其上涂覆或结合有SC。在一些实施方案中，SC膜可为螺旋形式或以堆叠体布置，平行或垂直于空气流方向。

在一些实施方案中，SC膜为中空纤维形式。潮湿空气流过真空下的中空纤维。中空纤维提供大的除湿表面积并可以平行或垂直于气流取向。当中空纤维膜的内部置于真空下时，在每个纤维的中空芯(其基本上在真空下)和纤维的外表面之间产生渗透梯度。在中空膜的实施方案中，可以将SC涂层或膜施涂在中空纤维的内表面、外表面或内和外表面上。中空纤维膜是本领域已知的，例如在美国专利号05762798中公开，其通过引用并入本文。

膜可包括通过本领域已知的方法例如浇注结合或引入到框架、另外一个或多个膜、聚合物基体或多个纤维束上的SC。SC膜还可作为涂层施涂在纤维基体上，或在蒸发冷却器中的风扇叶片上。

膜可与框架或其它打孔层(充当空气和水分可自由流过的载体结构)结合。框架可以包括金属或塑料并可成型为任何可想象的几何形状，包括但不限于蜂巢和波纹结构。在一些实施方案中，框架可具有蜂巢、螺旋、非织造或多种多孔设计以获得高表面积，其中在多侧上使用质子传导膜和一侧作为空气流入的开口。在其它实施方案中，将框架成型为具有用于提高暴露表面的通道的波纹片材。取决于例如待去除的水分的量或房间的大小，还可以通过添加或取出一个或多个框架来改变膜框架的数目。

保持形状的框架可为热成型或机械成型的，并优选是刚性、半刚性或基本上刚性的。本文使用的刚性、半刚性或基本上刚性框架是包含在它自身重量下能够维持其形状的材料或结构的框架。合适的框架材料包括纤维玻璃，铝，碳，或基于聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯的刚性聚合物，苯乙烯/丙烯腈/丁二烯共聚物，尼龙，聚四氟乙烯，基于芳族聚酰胺的聚合物纤维，金属，金属合金，纤维素，硝酸纤维素，乙酸纤维素，及其组合。

单个框架可以在每侧支撑单个膜，或者膜组件可包括两个或更多个膜，每个由并联或串联连接的框架支撑，以允许用于10^-9kg/s-cm²量级的质量流量的更高的所需电压。在一个实施方案中，具有约0.6的显热比的5吨空气调节装置将需要小于30m²的具有至少0.5或>0.75或>1.0meq/g的IEC的SC膜。

框架优选具有足以维持强度且不干扰空气流动或水分传输的厚度。框架厚度可以为约25-500微米、约100-500微米、或200-500微米、或至少300微米。厚度通常取决于多种因素，其中包括所使用的框架的堆叠层数、空气流动速率和压力。

框架可以是多孔的，其中孔径足以允许直接空气接触而不干扰水分传输或明显的压降。孔直径可为0.1-200微米，例如约5微米，至多约8-10mm，或更大，其中孔之间的框架表面足以使得包含例如选择性渗透和离子交换聚合物的膜或涂层粘结到框架上并保持膜附着。

当SC聚合物待施涂至膜、基体、纤维等上作为涂层时，可使用不同的基础溶剂根据例如期望的涂层厚度或膜的预期应用(例如膜是否用于除湿器或蒸发冷却器)来制备涂层。

在蒸发冷却器的实施方案中，SC介导的蒸发冷却过程通过供应到蒸发冷却器膜的水的蒸发来实现，其中蒸发冷却器膜担当允许在相对温暖的已除湿的流动空气和在膜表面处或附近的较冷的水分子之间的热能传递的基材，其中温暖的已除湿的空气在膜表面上流动。

来自膜表面附近的相对温暖的流动空气分子的热能可被膜表面处或附近的较冷的水分子吸收，这导致流动空气的冷却和水分子从膜表面蒸发。热能传递还可以通过在从膜表面蒸发的相对较冷(较低能量)水蒸气分子和相对温暖的(较高能量)流动空气分子之间的碰撞能量传递发生。此外，在相对膜表面上的蒸气压差促进水从膜的较低蒸气压侧蒸发。

将参考附图，显示固定装置的各种实施方案和它的使用方法。

参考图1，显示根据实施方案具有除湿系统102的空气冷却系统100。空气冷却系统100接收进入房间300的进入气流(下文中被称作第一气流)200A和递送或产生具有相对较少水分含量和降低温度的空气(下文中被称作第二气流200B)。空气冷却系统100包括用于促进从递送至房间300中的空气去除水分(即水蒸气)的除湿系统102和至少一个蒸发冷却器例如第一蒸发冷却器104和第二蒸发冷却器106，用于冷却(即减小温度)递送至房间300中的空气。

如图1、图2A和图2B中显示，除湿系统102包括接收具有相对高水分含量的空气400A(还被称作入口空气400A)和排放具有相对低水分含量的空气400B(还被称作出口空气400B)的除湿芯110。为此，参考图2A、2B、3、4和5，除湿芯110限定至少一个入口空气400A流过的空气通道114和至少一个接收流过至少一个空气通道114的水分(例如从入口空气400A提取的水蒸气120)的蒸气通道116。如显示的，每个蒸气通道116设置与空气通道114中的一个或多个相邻并由膜122分开。相反地，每个空气通道114设置与蒸气通道116中的一个或多个相邻并由膜122与相邻的蒸气通道116分开。

在一些实施方案中，如图4中显示，除湿芯110具有箱结构，其具有基本上垂直于入口空气400A的流动设置并限定每个空气通道114的入口128的第一面126，和基本上平行于第一面126设置并限定每个空气通道114的出口132的第二面130。因此，入口空气400A通过第一面126进入空气通道114，并且作为出口空气400B通过第二面130离开除湿芯110。从入口空气400A如此去除的水分(即水蒸气120)收集在蒸气通道116中(如图3中显示)。

如显示的，每个蒸气通道116可以在基本上垂直于空气通道114的延伸方向的方向上延伸，并可以在基本上垂直于除湿芯110的第三面134(即顶面134)和除湿芯110的第四面136(即底面136)的方向上延伸。此外，第四面136可以限定每个蒸气通道114的封闭端，由此防止水蒸气120从除湿芯110通过底面136离开，而每个蒸气通道114的出口138(图5中显示)可以贴近顶面134设置以促进水蒸气120从蒸气通道116离开。在一些实施方案中，除湿芯110可以包括贴近顶面134设置并与蒸气通道116的出口138流体连通的一个或多个收集通道(未显示)。在这样的情况下，出口138可以由可以贴近顶面134设置并与底面136平行延伸的除湿芯110的断断续续(intermi t tent)表面限定。在一些实施方案中，一个或多个收集通道(未显示)可以基本上平行于空气通道114延伸并可以包括在第一面126和第二面130处的封闭端。

此外，如图4和图5中显示，除湿芯110通过布置多个堆叠体141形成，使得堆叠体141平行并彼此间隔开布置以在它们之间限定空气通道114。堆叠体141的布置方式使得一个堆叠体141的膜122面向相邻堆叠体141的膜122。此外，每个堆叠体141包括外框架142和在外框架142内部设置并由外框架141支撑的波纹结构143。如显示的，外框架142与波纹结构143的外边缘连接。此外，每个波纹结构143限定多个具有基本上矩形形状的蒸气通道116。此外，每个堆叠体143包括两个膜122，一个膜122设置在波纹结构143的第一侧和另一膜122设置在波纹结构143的与第一侧相对的第二侧上。因此，波纹结构143布置在两个膜122之间，并且每个膜122紧靠波纹结构143。因此，膜122分开波纹结构143的蒸气通道116与在两个相邻堆叠体141之间限定的空气通道114。

虽然考虑了箱，例如具有基本上垂直于空气通道114延伸的蒸气通道116的立方结构，但是可以理解，除湿芯110可以包括本领域已知的任何其它合适的形状或结构。此外，可以设想空气通道114和蒸气通道116可以基本上以相同方向延伸并可以彼此平行地运行。此外，还可以设想具有同心空气通道114和蒸气通道116的除湿芯110。此外，除湿芯110可以包括与每个蒸气通道116流体连通的导管140(图1、2和4中显示)以接收水蒸气120并促进水蒸气120从除湿芯110离开。

如图3中显示，膜122促进来自流过空气通道114至蒸气通道116的空气的水蒸气120的移动，而空气的其它组分144例如氮、氧、二氧化碳等从空气通道114至蒸气通道116的流动基本上被膜122阻截。在一些实施方案中，膜122可以阻截约99％的其它组分144从空气通道114至蒸气通道116的流动。在某些实施方式中，膜122可以阻截约95-99％的其它组分144从空气通道114至蒸气通道116的流动。

膜122促进从流过空气通道114的空气中提取水蒸气120和通过膜120水蒸气120流动至相邻蒸气通道116中，因为蒸气通道116内部比空气通道114内部存在相对低的压力。如此，在空气通道114和相邻的蒸气通道116之间建立湿度梯度。通过在空气通道114和相邻的蒸气通道116之间产生压力梯度/压差来产生湿度梯度。具体地，蒸气通道116内部水蒸气的分压维持在低于空气通道114内部水蒸气的分压的水平，以推动流过空气通道114的空气中的水蒸气120朝向吸入侧(即蒸气通道116)。

再次参考图1和图2A，为了产生/维持蒸气通道116内部相对较低的压力，除湿系统102可以包括减压器系统146，所述减压器系统146具有与蒸气通道116通过导管140流体连接的液体喷射器例如水喷射器150，向水喷射器150供应液态水的泵152，和储存液态水并接收从水喷射器150排出的液态水的贮液器154。如显示的，水喷射器150与蒸气通道116通过从除湿芯110延伸至水喷射器150的导管140流体连通。因此，从入口空气400A提取的水蒸气116通过导管140流向水喷射器150以响应水喷射器150中低压的产生。如图6中最好显示的，水喷射器150包括限定水喷射器150的入口160的入口部分158，从入口部分158在纵向方向上延伸的喉部分162，和从喉部分162延伸并限定水喷射器150的出口166的出口部分164。此外，水喷射器150限定与导管149连接并与喉部分162流体连通的蒸气入口168，以促进在蒸气通道116内部产生/维持相对低的压力(即真空)，和促进水蒸气120从蒸气通道116进入水喷射器150(即喉部分162)内部。

如图6中显示，入口部分158可以包括喷嘴部分170，其限定孔口172以向喉部分162以相对高的速度注射/供应液态水，同时出口部分164的横截面积从喉部分162向出口166逐渐提高以降低从喉部分162接收的液态水的速度。在一些实施方案中，入口部分158的横截面积可以从入口160向喉部分162逐渐降低以促进液态水的速率/速度的逐渐提高。因此，随着液态水从入口160流动至喉部分162，入口部分158促进提高液态水的速率/速度，而出口部分164构造为随着液态水从喉部分162流动至出口166降低液态水的速率/速度。因此，喉部分162处液态水的压力相对于入口160和出口166处水的压力更低。可以通过控制进入入口部分158的水的速度或量来调节/控制喉部分162处的压力(即真空)水平。如此，喉部分162与除湿芯110的蒸气通道116流体连通，因此在蒸气通道116内部产生真空(即减小的压力)。以这样的方式控制喉部分162处压力的水平，使得蒸气通道116内部产生的减小的压力比空气通道114内压力低期望的值。因此，控制进入水喷射器150的液态水的速度以维持蒸气通道116内部的压力比空气通道114内部空气的压力低期望的值，从而促进从入口空气400A提取水蒸气120并通过膜122流动至蒸气通道116。然而，由于沿着导管140的真空损失，蒸气通道116内部产生/维持的减小的压力可能高于喉部分162内部的压力。

为了控制和提供水向水喷射器150流动，除湿系统102包括设置在水喷射器150的上游和与入口160通过第一管174流体连接的泵152。在一些实施方案中，泵152可以是可变排量泵以允许控制泵出的水量。此外，泵152可以与贮液器154通过第二管176连接以接收来自贮液器154的液态水并以期望的速率/速度向水喷射器150提供液态水。在一些实施方案中，贮液器154可以包括沿着贮液器154的外表面的多个散热片(未显示)以促进在贮液器154内部储存的液态水和环境之间的传热。在一些实施方案中，贮液器154由具有高热导率的材料制成以促进在贮液器154内部储存的液态水和环境之间的传热。此外，贮液器154与水喷射器150的出口部分164(即出口166)流体连接并适用于接收离开水喷射器150的液态水。此外，贮液器150可以包括适用于促进从贮液器154排出液态水的排放阀180。当液态水的液位超过第一临界液位时，排放阀180适用于移动至开位置以将水排出贮液器154。以这种方式，排放阀180促进维持贮液器154内部的液态水的液位低于第一临界液位。

在一些实施方案中，在供应至贮液器154之前冷却离开水喷射器150的至少一部分的液态水。为此，减压系统146和因此除湿系统110可以包括热交换器182以冷却(即降低温度)由水喷射器150排出的液态水。热交换器182可以是空气与液体热交换器，并可以设置在水喷射器150的下游和贮液器154的上游，并适用于从水喷射器150接收液态水并向贮液器154供应冷却的液态水。如显示的，热交换器182与出口166通过第三管184流体连接并通过第三管184从水喷射器接收液态水。类似地，热交换器182与贮液器154通过第四管186流体连接并通过第四管186向贮液器154供应冷却的液态水。在一些实施方式，通过旁路导管向热交换器182提供从水喷射器150排出的仅一部分的液态水。在一些实施方案中，在液态水进入贮液器154之前由热交换器182冷却的部分液态水与剩余部分的液态水混合。在一些实施方式，由热交换器182冷却的部分液态水可以直接流动/进入贮液器154。在一些实施方案中，减压器系统146可以包括鼓风机188以提高空气朝向热交换器182的流动从而促进流过热交换器182的液态水的冷却。鼓风机188可以设置在热交换器182的空气流动方向上的上游或下游。在一些实施方案中，热交换器可以设置在水喷射器150和除湿芯110之间以促进离开除湿芯100的水蒸气的冷却。在这样的情况下，可以省略热交换器182和相关的鼓风机188。

参考图2B，显示根据供选择实施方案具有减压器系统146’的除湿系统102’。减压器系统146’与减压器系统146相似，不同在于增压泵148布置在水喷射器150’和除湿芯110之间。增压泵148能够在除湿芯110的蒸气通道116内部进一步减小压力，因此提高真空。在一些实施方案中，增压泵148可以促进减小和维持蒸气通道116内部的压力低于临界值。在一些实施方案中，临界值对应于水的饱和蒸气压。因此，增压泵148促进提高蒸气通道116和空气通道114之间的压差以提高从流过空气通道114的空气中提取水的提取率。在一些实施方案中，增压泵148和水喷射器150’一起减小增压泵110入口处的压力至20-40mbarA的值。在一些实施方案中，减压器系统146’可以在增压泵148的入口处产生小于20mbarA的压力。在一些实施方案中，减压器系统146’可以在增压泵148的入口处产生小于10mbarA的压力。在一些实施方案中，减压器系统146’可以在增压泵148的入口处产生10-20mbarA的压力。取决于除湿系统102’的尺寸和期望的水提取速率，可以控制增压泵148和水喷射器150’以减小蒸气通道116内部的压力。

在一些实施方案中，增压泵148是鲁氏增压泵。然而，可以理解，可以使用本领域已知的任何类型的真空增压泵。额外地，水喷射器150’与水喷射器150类似，不同在于与增压泵148流体连通的蒸气入口168’布置为贴近水喷射器150’的入口部分158的入口160而不是水喷射器150’的喉部分162。

再次参考图1，第一蒸发冷却器104设置在除湿器芯110的上游并布置为从房间300接收第一气流200A，而第二蒸发冷却器106设置在除湿器芯110的下游。如图1和图7中显示，第一蒸发冷却器104包括蒸发垫500(下文中称作第一蒸发垫500)、设置在第一蒸发垫502上游的风扇502(下文中称作第一风扇502)以将第一气流200A从房间300吸至第一蒸发垫502。第一蒸发冷却器104还可以包括盘504(下文中称作第一盘504)以收集从第一蒸发垫500排出的任何过量的水。第一蒸发垫500促进液态水蒸发至通过第一蒸发垫200A的第一气流200A中，并由此促进第一气流200A的冷却。如此，液态水从第一气流200A吸收潜热并随着空气(即第一气流200A)通过第一蒸发垫500时转化成水蒸气。因此，随着空气通过第一蒸发垫500，空气冷却，而空气的水分含量提高。以这种方式，第一蒸发冷却器104从房间300接收第一气流200A并排出具有比入口空气400A相对高的湿度和更低温度的空气。

在一些实施方案中，第一蒸发垫500可以包括蜂巢结构506(图7中显示)以提供相对大的表面积从而促进液态水蒸发至空气中。虽然考虑了蜂巢结构506，但是可以理解，第一蒸发垫500可以包括适用于促进液态水蒸发的任何其它结构。此外，第一蒸发冷却器104可以包括一个或多个喷嘴(未显示)以将液态水注入第一蒸发垫500和泵508(图7中显示)从而将液态水从第一盘504提供至一个或多个喷嘴(未显示)以保持第一蒸发垫500潮湿。此外，第一风扇502帮助将第一气流200A从房间300推向第一蒸发垫500。第一风扇502也可设置在第一蒸发垫500的下游。在这样的情况下，第一风扇502可以设置在除湿器芯110的上游。虽然显示和考虑具有设置在除湿器芯110上游的单个蒸发冷却器500的空气冷却系统100，但是可以设想空气冷却系统100可以包括串联设置并在除湿器芯110上游的任何数量的蒸发冷却器。

如图1中显示，第二蒸发冷却器106布置为接收由除湿芯110排放的空气(即出口空气400B)并向房间300提供相对较冷的空气(即第二气流200B)。如图1和图8中显示，第二蒸发冷却器106可以包括蒸发垫600(下文中称作第二蒸发垫600)、设置在第二蒸发垫600上游的风扇602(下文中称作第二风扇602)从而引导和供应冷却的空气(即第二气流200B)至房间300，和盘604(下文中称作第二盘604)以收集从第二蒸发垫600排出的过量的水。第二蒸发垫600促进液态水蒸发至空气(即出口空气400B)中，并由此促进通过第二蒸发垫600的空气冷却。如此，液态水从空气吸收潜热并随着空气通过第二蒸发垫600时转化成水蒸气。因此，随着空气通过第二蒸发垫600，空气冷却，而空气的水分含量也提高。以这种方式，第二蒸发冷却器106接收由除湿器芯110排放的出口空气400B并排出和将具有比第二气流200B相对高的湿度和更低温度的空气引导至房间300。

在一些实施方案中，第二蒸发垫600可以包括蜂巢结构606(图8中显示)以提供相对大的表面积从而促进液态水蒸发至空气中。虽然考虑了蜂巢结构606，但是可以理解，第二蒸发垫600可以包括适用于促进液态水蒸发的任何其它结构。此外，第二蒸发冷却器106可以包括一个或多个喷嘴(未显示)以提供液态水至第二蒸发垫500和泵608(图8中显示)从而将液态水从第二盘604提供至一个或多个喷嘴(未显示)以保持第二蒸发垫500潮湿。虽然显示和考虑具有设置在除湿器芯110下游的单个蒸发冷却器600的空气冷却系统100，但是可以设想空气冷却系统100可以包括串联设置并在除湿器芯110下游的任何数量的蒸发冷却器。虽然考虑了两个蒸发冷却器104、106，但是可以理解，可以省略第一蒸发冷却器104和第二蒸发冷却器106中的任一个。

此外，在一些实施方案中，空气冷却系统100可以包括控制器和多个传感器以控制空气冷却系统100的运行。在一些实施方案中，空气冷却系统100可以包括一个或多个温度传感器和一个或多个湿度传感器以监测第一气流200A、入口空气400A、出口空气400B和第二气流200B中至少一个的温度和湿度。因此，控制器可以控制泵152从而以最佳速度递送液态水以维持或产生蒸气通道116内部期望水平的真空或压力。类似地，控制器可以基于从传感器接收的一个或多个输入来控制注入第一蒸发垫500和/或第二蒸发垫600的水量。

在一些实施方案中，如图1中显示，空气冷却系统100可以是分体式空气冷却系统，具有安装在房间300内部的第一装置700和设置在房间300外部作为室外装置的第二装置702。如显示的，第一装置700包括壳体704(下文中称作第一壳体704)用于限定入口开口706从而促进相对热且潮湿的空气(即第一气流200A)从房间300进入第一壳体704，和出口开口708以促进相对冷且干燥的空气(即第二气流200B)从第一壳体704离开进入房间300。如图1中显示，第一装置700可以包括安装在第一壳体704内部的第一蒸发冷却器104、除湿器芯110和第二蒸发冷却器106。第一蒸发冷却器104可以安装在第一壳体704内部并设置贴近入口开口706，而第二蒸发冷却器106可以安装贴近出口开口708。此外，除湿芯110安装在第一壳体704并在第一蒸发冷却器106和第二蒸发冷却器106之间。

此外，第二装置702可以包括第二壳体710和水喷射器150、泵152、贮液器154和热交换器182。水喷射器150、泵152、贮液器154和热交换器182设置在第二壳体710内部并安装到第二壳体710上。此外，导管140在第一壳体700外部延伸并与水喷射器150的蒸气入口168连接。虽然空气冷却系统100考虑为分体式空气冷却系统，但是可以理解，空气冷却系统100可以考虑为单个窗式空气冷却系统。在这样的情况下，可以省略第二壳体710，和水喷射器150、泵152、贮液器154和热交换器182可以安装在第一壳体700内部。

虽然显示和考虑具有单个除湿系统102的空气冷却系统100，但是可以理解，空气冷却系统100可以包括串联构造或并联构造或其组合布置的任何数量的除湿系统102。此外，显示和考虑具有单个除湿芯110的除湿系统102，但是可能的是除湿系统可以包括串联构造或并联构造或其组合布置的多个除湿芯110。

参考图9和图10，显示根据本公开内容供选择实施方案的堆叠体141’，堆叠体141’包括外框架142’和在外框架142’内部布置并由外框架142’支撑的波纹结构143’。波纹结构143’限定多个具有基本上三角形状的蒸气通道116。此外，堆叠体141’包括两层膜122，用于在波纹结构143’的第一侧上布置的膜122的第一层144’和在波纹结构143’的与第一侧相对的第二侧上布置的膜122的第二层145’。如显示的，布置第一层144’、第二层145’和波纹结构143’使得波纹结构143’夹在第一层144’和第二层145’之间。此外，第一层144’和第二层145’分别邻接波纹结构143’的第一侧和波纹结构143’的第二侧。因此，空气通道114与相邻的蒸气通道116由膜122分开。在一些实施方案中，外框架142’和波纹结构143’每个由铝制成。在这样的情况下，通过使用多个螺栓147’和一个或多个覆盖带状物148’将外框架142’、波纹结构143’、层144’、145’固定在一起。在一些实施方案中，一个或多个密封垫149’可以布置在覆盖带状物148’和外框架142’之间以防止真空泄漏。此外，每个蒸气通道116包括出口以促进蒸气通道116与导管140的流体连通(图4中显示)。堆叠体141’可以包括合适的结构，例如在外框架142’中形成的腔，以容纳导管140和其它合适的结构以促进蒸气通道116和导管140之间流体连通。可以与堆叠体141的组件类似地装配多个堆叠体141’以形成除湿芯。

参考图11和图12，显示根据又一实施方案的堆叠体141”。在这个实施方案中，堆叠体141”包括外框架142”和与外框架142”整体形成的波纹结构143”并可以由塑料制成。在这样的情况下，使用热成型来形成外框架142”和波纹结构143”。虽然考虑了热成型，但是可以理解，可以通过使用其它合适的技术例如但不限于挤出、注塑、冲压等来形成堆叠体。如显示的，外框架142”包括多个凸缘147”以便于将多个堆叠体141”附接在一起以形成除湿芯。许多堆叠体141”以类似于布置堆叠体141的布置基本上平行布置并彼此间隔开。通过将紧固件(未示出)插入由凸缘147”限定的孔148”从而使堆叠141”彼此接合。此外，可以使用多个紧固件彼此装配/连接堆叠体。此外，可以将一个或多个间隔物插入两个相邻堆叠体之间以在两个相邻堆叠体之间形成空气通道。

此外，堆叠体141”包括两层膜122，用于在波纹结构143”的第一侧上布置的膜122的第一层144”和在波纹结构143”的与第一侧相对的第二侧上布置的膜122的第二层145”。如显示的，布置第一层144”、第二层145”和波纹结构143”使得波纹结构143”夹在第一层144”和第二层145”之间。此外，第一层144”和第二层145”分别邻接波纹结构143”的第一侧和波纹结构143”的第二侧。在一些实施方案中，在热成型期间第一层144”和第二层145”可以与外框架142”整体形成。此外，每个蒸气通道116包括出口以促进蒸气通道116与导管140的流体连通(图4中显示)。堆叠体141”可以包括合适的结构例如腔，以容纳导管140和其它合适的结构从而促进蒸气通道116和导管140之间的流体连通。

参考图13、14和15，显示根据又一实施方案的堆叠体141”’。堆叠体141”’包括具有网1002的框架结构1000和与网1000的侧面连接的外框架142”’用于支撑网1002。此外，堆叠体141”’包括与外框架142”’连接并与网1002平行布置并与网1002间隔开的膜122的第一层144”’和与外框架142”’连接并与网1002间隔开且平行布置的膜122的第二层145”’。此外，将第一层144”’的外边缘和第二层145”’的外边缘与外框架142”’熔合从而提供防漏接头。

此外，第一层144”’和第二膜145”’设置在网1002的相对侧上使得网1002布置在两层144”’、145”’之间。因此，在堆叠体141”’的两层144”’、145”’之间的间隙限定在它们之间的蒸气通道116。此外，当蒸气通道116内产生真空或低压时，在层144”’、145”’之间布置的网1002防止层144”’、145”’的塌陷。在一些实施方案中，将第一层144”’的外边缘和第二层145”’的外边缘压制熔合至外框架142”’上从而提供防漏接头。在一些实施方案中，外框架142”’由热塑性材料、橡胶或能够熔合第一层144”’和第二层145”’的外边缘与外框架142”’和网1002的外边缘的任何其它合适材料制成。此外，膜122(第一层或第二层)定义出口138”’以促进与导管140和蒸气通道116的流体连通。堆叠体141”’可以包括合适的结构，例如在外框架142”’中形成的腔，以容纳导管140和其它合适的结构从而促进蒸气通道116和导管140之间通过出口138”’流体连通。可以与堆叠体141的组件类似地装配多个堆叠体141”’以形成除湿芯。

参考图16、17和18，显示根据供选择实施方案的除湿芯1600。如显示的，除湿芯1600包括具有第一侧面1602、第二侧面1604、第三侧面1606、第四侧面1608、顶面1610和底面1612的立方结构。除湿芯1600包括外框架1616、限定多个空气通道1620的多个第一波纹结构1618，和限定多个蒸气通道1624的多个第二波纹结构1622。第一波纹结构1618和第二波纹结构1622由外框架1616支撑并设置在由外框架1620限定的空间内。如显示的，外框架1616沿着立方结构的角落设置并覆盖顶面1610和底面1612。

此外，空气通道1620从第一层面1602延伸至第二侧面1604，而蒸气通道1624从第三侧面1606延伸至第四侧面1608。因此，空气通道1618和蒸气通道1624在互相垂直的方向上延伸。可以理解，空气可以通过第一侧面1602进入空气通道1618并通过第二侧面1604离开除湿芯1600。此外，蒸气通道1624在第三侧面1606处封闭并在第四侧面1608上开放。因此，从空气提取的水分(即水蒸气)通过第四侧面1608离开除湿芯1600。如图17中显示，第一波纹结构1618和第二波纹结构1622布置在除湿芯1600内部使得每个第一波纹结构1618与第二波纹结构1622相邻/附近布置。以这种方式，单个第二波纹结构1622布置在两个相邻的第一波纹结构1618之间。此外，每个第一波纹结构1618与相邻的第二波纹结构1622由膜1630分开使得膜1630邻接第一波纹结构1618和第二波纹结构1622。因此，每个空气通道1620设置与蒸气通道1624中的一个或多个相邻并由膜1630与相邻的蒸气通道1624分开(如图17和18中显示)。膜1630与膜122在组成和功能方面相同并当蒸气通道1624内部产生/维持低压时促进水分(即水蒸气)从流过空气通道1620的空气向蒸气通道1624流动。此外，与导管140类似的导管(未显示)可以从除湿芯1600延伸至水喷射器以促进在蒸气通道1624和水喷射器之间的流体连通。

参考图19和20，显示根据供选择实施方案的除湿芯1900。通过使用具有由膜1904制成的壁的导管1902形成除湿芯1900。导管1902可以以热交换器的方式布置，以促进空气在导管1902上流动。此外，导管1902的通道1906限定除湿芯1900的蒸气通道1908。可以理解，导管1902的一端封闭，而通过另一端限定的开口在导管1902内部产生真空或低压以促进水分从空气通过膜1904流动至蒸气通道1908。

现在解释具有除湿芯110的空气冷却系统100的工作方式。可以设想具有除湿芯1600、1900的空气冷却系统也可以类似地工作。空气冷却系统100从房间300接收具有相对较高湿度水平和较高温度的第一气流200A并向房间300供应具有相对较小湿度水平和较低温度的第二气流200B。为此，空气冷却系统100从房间300通过入口开口706接收第一气流200A。在一些实施方案中，第一风扇504可以促进第一气流200A通过入口开口706吸入/摄入第一装置700。在进入第一装置700时，第一气流200A通过第一蒸发垫500(即第一蒸发冷却器104)，并为此，第一气流200A可以引起在第一蒸发垫500内设置的液态水蒸发，从而引起液态水转化成水蒸气。因此，第一气流200A的温度在通过第一蒸发垫500(即第一蒸发冷却器104)时随着第一气流200A提供将液态水转化成水蒸气所需要的潜热而降低，而第一气流200A的湿度水平在通过第一蒸发垫500时提高。因此，第一蒸发冷却器104接收具有相对高温度和低湿度的第一气流200A并排出具有相对较低温度和较高湿度的入口空气400A。

随后，入口空气400A进入除湿芯110，流过空气通道114并作为出口空气400B离开除湿芯110。在入口空气400A流过空气通道114期间，入口空气400A中存在的至少一部分水蒸气120流过膜122并处于相邻的蒸气通道116内部。为了促进从入口空气400A中提取水蒸气120，和蒸气通道116内部水蒸气120的运动，产生压差。通过在蒸气通道116内部产生或维持与空气通道114内部的压力相比相对更低的压力来产生压差。事实上，为了确保水蒸气120跨过膜122流动，蒸气通道116内部水蒸气的分压维持在相对于空气通道114内部水蒸气分压的较低值。为此，控制器可以控制和操作泵152，从而将液态水以适当的速度(即每秒预定数量的液态水进入入口部分158)从贮液器154泵至水喷射器150的入口160。可以基于房间300的湿度水平和/或入口空气400A的湿度水平和/或进入空气冷却系统100的第一气流200A的速度和量，来确定进入水喷射器150的液态水的合适速度。

随着液态水流过入口部分158并进入喉部分162，液态水的速度提高，并在喉部分162达到最大值。因此，在喉部分162产生相对低的压力(即真空)，并因此随着蒸气通道162与喉部分162通过蒸气入口168和导管140而流体连通，在蒸气通道116内部产生相对低的压力。可以理解，由于导管140的长度和导管140中任何其它弯曲引起的真空损失，蒸气通道116内部的压力值与喉部分162内部的压力值相比可能相对更高。此外，产生并维持喉部分162中的压力，使得蒸气通道116内部的压力比空气通道114内部的压力更低并处于期望的压差。由于蒸气通道116和空气通道114之间的压差，水蒸气120从流过空气通道的空气中提取并移动跨过膜122至蒸气通道16。类似地，从入口空气400A提取的水蒸气120可以移动/流动通过导管140并由于蒸气通道116和喉部分162之间的压差通过蒸气入口168进入喉部分162。在进入水喷射器150(即喉部分162)时，水蒸气120可以与液态水一起运动并进入水喷射器150的出口部分164。由于出口部分164中横截面积提高，液态水的速度降低，由此与喉部分162内部的压力相比在出口部分164内部产生相对高的压力。因此，从蒸气通道116接收的水蒸气120在离开水喷射器150之前在出口部分164内部冷凝。因此，不再需要用于将水蒸气120冷凝成液态水的单独冷凝器，由此提高除湿系统102和因此空气冷却系统100的效率。

由于水喷射器150的出口部分164内部的水蒸气120的冷凝，可产生热，导致离开水喷射器150的出口166的液态水的温度提高。为了降低在将液态水递送至贮液器154之前液态水的温度，将至少一部分液态水引导至促进所接收液态水冷却的热交换器182。此后，将冷却的液态水供应至贮液器154用于储存并可用于通过泵152随后供应至水喷射器150。可能注意到，由于从除湿器芯110接收的水蒸气120的冷凝，离开水喷射器150并由贮液器154接收的液态水的体积可能高于通过泵152供应至水喷射器150的液态水的体积。因此，贮液器154内部液态水的液位可能提高。为了防止贮液器154溢流和液态水从贮液器154溢出，当贮液器154内液态水的液位大于第一临界液位时可以打开排放阀180。排放阀180的开口可以允许液态水从贮液器154排出。此外，可以闭合排放阀180以响应低于第二临界值的液态水的液位降低。在某些实施方式，排放阀180适用于自动打开和闭合，以分别响应达到第一临界值以上和下落低于第二临界值的液态水的液位。

此外，从除湿器芯110排出的出口空气400B由第二蒸发冷却器106接收，冷却并作为第二气流200B离开第二蒸发冷却器106。在进入第二蒸发冷却器106时，出口空气400B通过第二蒸发垫600，并为此，出口空气400B可以引起在第二蒸发垫600内设置的液态水的蒸发，从而引起液态水转化成水蒸气。因此，空气的温度在通过第二蒸发垫600时随着出口空气400B提供将液态水转化成水蒸气所需要的潜热而降低，而空气的湿度水平在通过第二蒸发垫600时提高。因此，从第二蒸发冷却器106排出的第二气流200B比从除湿器芯110接收的出口空气400B相对更冷，并具有与出口空气400B相比相对更高的湿度。在离开第二蒸发冷却器106之后第二气流200B通过出口开口708离开空气冷却系统100并进入房间300。可以理解，通常空气冷却系统100和具体地除湿器系统102以使得第二气流200B具有相对于第一气流200A相对更小的湿度水平(即水分含量)的方式进行控制。为此，以使得由除湿器芯110提取的水分总量大于通过第一蒸发冷却器104和第二蒸发冷却器106时由第一气流200A吸收的水分总量的方式，来控制喉部分162和因此蒸气通道116内部的压力。此外，由于液态水的不可压缩属性，将液态水用作在喉部分162内且因此在蒸气通道116内产生低压的运动流体有利于降低能量消耗。此外，相对于使用常规泵在蒸气通道116中产生低压或真空的情形，使用水喷射器150作为减压装置防止与气穴现象相关的损坏。此外，使用水喷射器116促进降低除湿系统102的整体尺寸。虽然连同空气冷却系统100一起考虑和解释了除湿系统102，但是可以设想除湿系统102可以用作独立的系统用于从空气去除水分。此外，还可以考虑应用除湿系统102作为水提取和收集。

此外，使用水喷射器150提供处理水蒸气形式的高可冷凝部分以及当其冷凝在除湿芯110处提取的水分时产生新鲜水源的能力。此外，水喷射器150能够产生低至5mbar绝对值(表示为mbarA)的真空压力。此外，可调节水喷射器以在真空压力例如100mbarA、150mbarA或甚至500mbarA或更大的范围中工作。通过调节流体变量例如压力和流速来调整真空压力。

可授予专利的范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实施例。如果这些其它实施例具有与权利要求的字面语言没有不同的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差异的等同结构要素，则它们意在处于权利要求的范围内。本文提到的所有引用文献通过引用明确并入本文。

如本文使用，术语“包括”和它的语法变体意为非限制性的，使得列表中项目的记载不排除可被取代或添加到所列项目的其它类似项目。当在本说明书中使用时，术语“包含”和/或“包含有”规定存在所述特征、整数、步骤、操作、要素和/或部件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、要素、部件和/或其组合。除非另外限定，所有术语具有与普通技术人员常理解的相同含义。除非清楚和明确地限制为一个所指物，否则单数形式“一个”、“一种”和“所述/该”包括复数所指物。

Claims (19)

1.一种用于从空气去除水蒸气的除湿系统，其包括：

至少一个除湿芯，所述除湿芯限定空气通道和至少一个与所述空气通道分开的蒸气通道，和所述除湿芯包括分开所述至少一个蒸气通道与所述空气通道且适用于促进从流过所述空气通道的空气去除水分的膜，其中所述膜选择性可渗透水和水蒸气且不可渗透空气，所述膜具有至少1.0毫当量/克的离子交换能力；

液体喷射器，所述液体喷射器具有：

喉部分，所述喉部分与所述至少一个蒸气通道流体连接且适合于在所述至少一个蒸气通道内产生比在所述空气通道内相对更低的水蒸气压力，和

出口部分，所述出口部分设置在所述喉部分的下游且构造为提高所述液体喷射器内部的压力以促进从所述至少一个蒸气通道接收的水蒸气的冷凝；

贮液器，所述贮液器用于储存液体且构造为从所述液体喷射器接收液体；和

泵，所述泵与所述液体喷射器和所述贮液器流体连接且构造为从所述贮液器向所述液体喷射器供应水。

2.根据权利要求1所述的除湿系统，其中所述贮液器包括排放阀，用于当所述贮液器内部的液体的液位达到第一临界液位以上时促进从所述贮液器排出液体。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的除湿系统，其中所述贮液器由热传导材料制成以促进热从储存在所述贮液器内部的液体传导至环境中。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的除湿系统，其还包括热交换器，所述热交换器与所述液体喷射器流体连接且构造为接收离开所述流体喷射器的至少一部分液体，和所述热交换器构造为冷却所接收的液体。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的除湿系统，其中所述热交换器设置在所述贮液器的上游并向所述贮液器供应经冷却的液体。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的除湿系统，其中所述相对更低的水蒸气压力为至多-960mbar表压。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的除湿系统，其中所述液体喷射器是适用于接收来自所述泵的液态水的水喷射器。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的除湿系统，其中所述膜包含磺化的嵌段共聚物。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的除湿系统，其还包括布置在所述除湿芯和所述液体喷射器之间的增压泵，以减小所述蒸气通道内部的压力至低于水的蒸气分压的压力。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的除湿系统，其中所述增压泵促进减小压力至在25℃下≤31.7mbarA的值。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的除湿系统，其中所述增压泵促进减小压力至<150mbarA或10-40mbarA。

12.一种空气冷却系统，其包括权利要求1-11中任一项所述的除湿系统，和用于通过促进水吸收到空气中来冷却空气的蒸发冷却器，其中所述蒸发冷却器设置在至少一个除湿芯的下游或上游。

13.一种空气冷却系统，其包括：

至少一个除湿芯，所述除湿芯限定空气通道和至少一个与所述空气通道分开的蒸气通道，和所述除湿芯包括膜，所述膜分开所述至少一个蒸气通道与所述空气通道且适用于促进从流过所述空气通道的空气去除水分，所述膜选择性可渗透水和水蒸气且不可渗透空气，所述膜具有至少1.0毫当量/克的离子交换能力；

水喷射器，所述水喷射器具有：

喉部分，所述喉部分与所述至少一个蒸气通道流体连接且适用于在所述至少一个蒸气通道内产生比在所述空气通道内相对更低的压力，和

出口部分，所述出口部分设置在所述喉部分的下游且构造为提高水的压力以促进从所述至少一个蒸气通道接收的水蒸气的冷凝；

贮液器，所述贮液器用于储存水且构造为从所述水喷射器接收水；

泵，所述泵与所述水喷射器和所述贮液器流体连接且构造为从所述贮液器向所述水喷射器供应水；和

蒸发冷却器，所述蒸发冷却器用于通过促进水吸收到空气中来冷却空气，所述蒸发冷却器设置在所述至少一个除湿芯的下游或上游。

14.根据权利要求13所述的空气冷却系统，其中所述贮液器包括排放阀，用于当液态水的液位达到第一临界液位以上时促进从所述贮液器排出液态水。

15.根据权利要求12-14中任一项所述的空气冷却系统，其还包括热交换器，所述热交换器与所述水喷射器流体连接且构造为接收离开所述水喷射器的至少一部分液态水，和所述热交换器构造为冷却所接收的液态水。

16.根据权利要求12-15中任一项所述的空气冷却系统，其中所述热交换器设置在所述贮液器的上游并向所述贮液器供应冷却的液态水，和其中所述热交换器是空气与液体热交换器。

17.根据权利要求12-16中任一项所述的空气冷却系统，其还包括布置在所述除湿芯和所述水喷射器之间的增压泵，以减小所述蒸气通道内部的压力至低于水的蒸气分压的压力。

18.根据权利要求12-17中任一项所述的空气冷却系统，其中所述增压泵促进减小压力至在25℃下≤31.7mbarA或<150mbarA或20-40mbarA的值。

19.根据权利要求12-17中任一项所述的空气冷却系统，其中所述蒸发冷却器是设置在所述除湿芯的上游且适用于冷却流至所述除湿芯的空气的第一蒸发冷却器，所述空气冷却系统还包括设置在所述除湿芯的下游且构造为冷却从所述除湿芯接收的空气的第二蒸发冷却器。

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