DE60006589T2

DE60006589T2 - Apparat zur Gewinnung von Trinkwasser aus Umgebungsluft

Info

Publication number: DE60006589T2
Application number: DE60006589T
Authority: DE
Inventors: Amir Dagan
Original assignee: Dil Sham Ventures
Current assignee: Dil Sham Ventures
Priority date: 2000-02-21
Filing date: 2000-02-21
Publication date: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2020-02-22
Also published as: CN1451068A; EP1257713A1; US6644060B1; JP2003523825A; CN1217070C; ATE254220T1; WO2001063059A1; DE60006589D1; ES2211505T3; EP1257713B1; AU2000226866A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, um damit Wasser der Umgebungsluft zu entziehen und es zum Gebrauch für den Menschen zu behandeln, insbesondere, um gereinigtes Trinkwasser herzustellen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Eine Vorrichtung der oben genannten Art saugt normalerweise einen Strom feuchtigkeitsreicher Luft über ein Luftfiltersystem aus der Umwelt an, wobei daraus Fremdkörper und Staub mechanisch entfernt werden, und führt sie durch ein Feuchtigkeits-Sammelsystem, in dem die Luft bis unter ihren Taupunkt abgekühlt wird, wobei die Flüssigkeit aus der Luft entfernt wird.
Das Feuchtigkeits-Sammelsystem umfasst normalerweise einen Kompressor, Verdampferschlangen mit Tautropfen erzeugenden Oberflächen und Kondensationsschlangen, Der Kompressor wird betrieben, um eine Kühlflüssigkeit durch ein Expansionsventil zu leiten, um es zu einem Gas in Verdampfungsschlangen auszudehnen, welches Wärme von der eintretenden Luft absorbiert, wodurch es die Temperatur der Luft verringert und die Kondensation der Feuchtigkeit aus der Luft auf die Tautropfen erzeugenden Oberflächen der Verdampfungsschlangen bewirkt. Das Kühlgas wird dann verdichtet und in die Kondensationsschlangen abgeleitet, wo es durch die Luft abgekühlt und verflüssigt wird, um im Feuchtigkeits-Sammelsystem weiter wiederverwendet zu werden.
Zusätzlich zum Sammeln von Feuchtigkeit aus der Luft führt die Vorrichtung der Art, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht, normalerweise verschiedene Funktionen zur Wasserbehandlung aus, wie Wasserkühlung, Filtration und Sterilisation und wahlweise Erhitzung von Wasser, um heißes Wasser bereitzustellen, Sowohl das Sammeln wie auch die Behandlung von Wasser werden am häufigsten durch elektrische Steuerungsmittel gesteuert.
Vom baulichen Standpunkt her umfasst eine Vorrichtung der oben genannten Art typischerweise ein Gehäuse, das über einen Lufteinlass mit einem Luftfilter, einen Luftauslass und ein Luftgebläse verfügt, um Luft durch den Lufteinlass in das Gehäuse einzusaugen und durch den Luftauslass aus dem Gehäuse auszustoßen; ein Feuchtigkeits-Sammelsystem, das über Tautropfen erzeugende Oberflächen verfügt und so gelagert ist, dass die Luft, die in das Gehäuse hinein gesogen worden ist, hindurchtritt, und Feuchtigkeit als Wasser auf den Tautropfen erzeugenden Oberflächen kondensiert; ein Wasserreservoir, dass Wasser aus dem Feuchtigkeits-Sammelsystem aufnimmt, eine Pumpe, um Wasser aus dem Reservoir zu entnehmen, ein Wasserfiltrations- und -sterilisationssystem; und ein Wasserausgabeventil, wobei alle Bauteile in geeigneter Flüssigkeitsverbindung zueinander stehen.
Vorrichtungen der oben genannten Art sind zum Beispiel offenbart in EP-A-0 597 716 und den US-Patenten Nr. 5,259,203, US 5,701,749 und US 5,845,504 , wobei die letzteren Patente Systeme offenbaren, die zusätzlich zu den oben genannten Wasserbehandlungsprozessen wahlweise auch eine Wasserzirkulation durchführen, wodurch vom Reservoir entnommenes Wasser dorthin zurück geführt wird.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neue Vorrichtung bereitzustellen, um der Umgebungsluft Trinkwasser zu entziehen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung bereitgestellt, um damit der Umgebungsluft Trinkwasser zu entziehen, umfassend:
ein Gehäuse, das über einen Lufteinlass mit einem Luftfilter, einen Luftauslass und ein Luftgebläse verfügt, um Luft durch den Lufteinlass in das Gehäuse einzusaugen und durch den Luftauslass aus dem Gehäuse auszustoßen;
ein Feuchtigkeits-Sammelsystem, das über Tautropfen erzeugende Oberflächen verfügt und so gelagert ist, dass die Luft, die in das Gehäuse hinein gesogen worden ist, hindurchtritt, und Feuchtigkeit als Wasser auf den Tautropfen erzeugenden Oberflächen kondensiert;
ein Wasserreservoir, das in der Lage ist, Wasser aufzunehmen, welches als Feuchtigkeit in dem besagten Feuchtigkeits-Sammelsystem gesammelt worden ist, und einen Boden sowie eine Seitenfläche, die eine Rotationsfläche um eine Längsachse des Reservoirs bildet, wobei das Reservoir über eine Auslassöffnung, die an seinem Boden entlang der Längsachse ausgebildet ist, verfügt, um Wasser aus dem besagten Reservoir zu entziehen, und einen Einlasskanal für die Zirkulation, der sich in der besagten Seitenfläche befindet, wobei der besagte Einlasskanal für die Zirkulation so gestaltet ist, dass er das Einleiten von Wasser in das Reservoir tangential zur besagten Seitenfläche ermöglicht,
eine Leitung für die Wasserzirkulation, die durch ein Wasserfiltrations- und -sterilisationssystem, von der besagten Auslassöffnung bis zum besagten Einlasskanal des Wasserreservoirs reicht, um die Zirkulation des Wassers durch das besagte Reservoir mit Hilfe einer Pumpvorrichtung zu bewirken,
einen Wasserabgabehahn, um Wasser aus der Wasserleitung für die Zirkulation nach außen abzugeben.
Vorzugsweise verfügt das Wasserreservoir über einen oberen Abschnitt mit einer zylindrischen Seitenfläche und einem unteren Abschnitt mit einer konischen Seitenfläche, die auf die besagte Auslassöffnung hin spitz zuläuft, und der besagte Einlasskanal für die Zirkulation liegt direkt angrenzend an den besagten unteren Abschnitt.
Die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung sorgt für eine kontinuierliche Wasserzirkulation von der Auslassöffnung des Wasserreservoirs durch das Filtrations- und Sterilisationssystem zum Einlasskanal für die Zirkulation des Reservoirs, und durch dessen unteren Abschnitt zurück zur Auslassöffnung. Die Weise der Wasserzirkulation durch das Wasserreservoir und die besondere Ausgestaltung seines unteren Abschnitts sorgen für einen wirbelnden strudelförmigen Fluss des Wassers im Reservoir, wodurch ein Stillstand des Wassers und die Ansammlung von Ablagerungen, ebenso wie das Einfrieren des Wassers im unteren Abschnitt des Reservoirs effektiv verhindert werden.
Des weiteren, dank des Zirkulationsanordnung der vorliegenden Erfindung, durchläuft das Wasser, welches im Wasserreservoir angesammelt wurde, mehrfache Zirkulation durch die Leitung für die Zirkulation und folglich durch das Filtrations- und Sterilisationssystem, was zu seiner hochgradigen Reinigung führt.
Vorzugsweise ist das Wasserreservoir mit oberen und unteren Wasserstandssensoren ausgestattet. Der untere Sensor ist geeignet um den Minimalstand des Wassers im Reservoir anzuzeigen, bei dem die Einleitung von Wasser durch den Wasserabgabehahn begonnen werden kann, und der obere Sensor ist geeignet, um den Wasserstand anzuzeigen, bei dem das weitere Sammeln von Feuchtigkeit im Feuchtigkeits-Sammelsystem beendet werden sollte. Der untere Sensor befindet sich vorzugsweise oberhalb des Einlasskanals des Wasserreservoirs.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung des weiteren ein Wasserkühlsystem zum Kühlen von Wasser im unteren Abschnitt des Wasserreservoirs. Das Wasserkühlsystem umfasst vorzugsweise einen Kühlkompressor und Verdampfungs- und Kondensationsschlangen, wobei die Verdampfungsschlangen sich am unteren Abschnitt des Reservoirs befinden, um das dort befindliche Wasser kalt zu halten. Der Kühlkompressor kann ein separater Verdichter oder auch der Kompressor des Feuchtigkeits-Sammelsystems sein.
Vorzugsweise, um heißes Wasser zu erzeugen, umfasst die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung des weiteres einen Wassererwärmer, welcher die Form eines lebensmittelechten Wasserspeichers mit einem Isolierungsmantel hat, sowie einen Angabehahn für heißes Wasser.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Um die Erfindung zu verstehen und um zu sehen, wie sie in der Praxis ausgeführt werden könnte, wird nun eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben, und zwar ausschließlich als nicht einschränkendes Beispiel, mit Bezug auf die beigelegten Zeichnungen, in denen
1 eine schematische perspektivische Ansicht des Inneren einer Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist, ohne dass Mittel zur Flüssigkeitsverbindung zwischen den Bauteilen der Vorrichtung gezeigt werden;
2A respektive 2B sind isometrische Ansichten bzw. Draufsichten eines Wasserreservoirs der Vorrichtung, die in 1 dargestellt wird;
3 ist ein Blockdiagramm des Prozesses der Luft- und Wasserbehandlung in der Vorrichtung, die in 1 dargestellt wird.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
1 stellt schematisch das Innere einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, um der Umgebungsluft Trinkwasser zu entziehen, dar. Das Innere der Vorrichtung wird ohne Leitungen, die für eine Flüssigkeitsverbindung zwischen den Bauteilen sorgen, gezeigt. Jedoch wird deutlich aus dem Blockdiagramm aus 3, welches den Prozess, den die Vorrichtung ausführt, deutlich, in welcher Weise diese Flüssigkeitsverbindung bereitgestellt wird.
Die Vorrichtung umfasst ein Gehäuse 2 mit einem Rahmen 4, Wände 6 (nur die hinteren Wände werden gezeigt), eine obere Platte 8 und einen Boden 9 kann man in 1 sehen. Das Gehäuse hat obere und untere Abteilungen 10 und 12. Die Vorrichtung verfügt über einen Lufteinlass und einen Luftfilter bei der oberen Abteilung und einen Luftauslass, der sich an der unteren Abteilung befindet, nahe angrenzend an den Boden der Vorrichtung, der Lufteinlass, der Luftauslass und der Luftfilter sind herkömmlicher Natur und werden nicht dargestellt. Die Vorrichtung umfasst ebenso ein Luftgebläse 13, der in der oberen Abteilung 10 angebracht ist und der sich in die untere Abteilung 12 erstreckt, um Luft dort hindurch zu lassen. Das Luftgebläse kann von jedem herkömmlichen Typ sein, der Luft ansaugt und innerhalb des Gehäuseinneren Überdruckbedingungen schafft und die Luft durch den Luftauslass ausstößt.
Die Vorrichtung umfasst ein Feuchtigkeits-Sammelsystem 14, das einen ersten Kompressor 16 beinhaltet, der in der unteren Abteilung untergebracht ist, Verdampfungsschlangen 18 mit Tautropfen erzeugenden Oberflächen (nicht zu sehen) und Kondensationsschlangen 20, wobei beide Schlangen in der oberen Abteilung 10 untergebracht und an einer Ihrer Basiswände 22 angebracht sind.
Die Vorrichtung umfasst des weiteren ein Wasserreservoir 26, das separat in 2 dargestellt ist, welches eine Längsachse A, einen oberen Abschnitt mit einer zylindrischen Seitenfläche 28 und einen unteren Abschnitt 30 mit einer konischen Seitenfläche hat. Das Wasserreservoir hat eine Auslassöffnung 32, die sich entlang der Längsachse des Reservoirs befindet und dessen engsten und tiefstgelegenen Bereich definiert, um mit Hilfe einer Pumpe 33 Wasser aus dem Reservoir zu entziehen. Das Reservoir hat ebenso einen Einlasskanal für die Zirkulation 34, der sich nahe angrenzend an den unteren Abschnitt des Reservoirs befindet und tangential zu dessen Seitenfläche ausgerichtet ist.
Das Reservoir ist des weiteren ausgestattet mit oberen und unteren Wasserstandssensoren, die nicht gezeigt sind und die von jeder herkömmlichen Ausführung sein können. Die Wasserstandssensoren sind befinden sich an den Orten 36 und 38 des Wasserreservoirs, gezeigt in 2, wobei der untere Wasserstandssensor sich vorzugsweise weiter von dem unteren Abschnitt entfernt befindet als der Einlasskanal zur Zirkulation 34.
Die Vorrichtung umfasst des weiteren ein Wasserkühlsystem zur Kühlung des Wassers im unteren Abschnitt 30 des Wasserreservoirs. Das Wasserkühlsystem umfasst einen zweiten Kompressor 46, der in der unteren Abteilung 12 des Gehäuses untergebracht ist, Verdampfungsschlangen (nicht gezeigt), die innerhalb des Wasserreservoirs 26 angebracht sind, vorzugsweise in dessen unteren Abschnitt 30, um das darin befindliche Wasser kühl zu halten, Kondensationsschlangen, die zusammen mit den Kondensationsschlangen 20 des Feuchtigkeits-Sammelsystems 14 in der oberen Abteilung 10 des Gehäuses angebracht sind, und ein Thermostat 48, das sich in der Nähe des Wasserreservoirs 26 befindet, um die Wassertemperatur darin auf einer vorbestimmten Höhe zu halten.
Die Vorrichtung umfasst des weiteren ein Filtrations- und Sterilisationssystem 50, das in der unteren Abteilung 12 des Gehäuses in einer wärmeisolierenden Verkleidung 52 angebracht ist. Das System 50 umfasst einen Filter oder eine Kombination von Filtern wie z.B. einen Melamin-Tiefenfilter und einen Kohlefilter um das Wasser von Unreinheiten zu reinigen, und ein UV-Sterilisator, um Bakterien abzutöten. Die Filter und der Sterilisator müssen nicht notwendigerweise zusammen angebracht sein und können sich an verschiedenen Orten innerhalb des Systems befinden.
Die Auslassöffnung des Reservoirs, das Filtrations- und Sterilisationssystem und der Einlasskanal für die Zirkulation des Reservoirs sind so verbunden, dass sie eine Leitung für die Wasserzirkulation bilden, um für kontinuierliche Wasserzirkulation durch das Reservoir zu sorgen (3).
Die Vorrichtung umfasst ferner einen Wasserabgabehahn für kaltes Wasser, um Wasser aus der Leitung für die Wasserzirkulation nach außen abzugeben, der sich auf ihr an einer Stelle zwischen Filtrations- und Sterilisationssystem und dem Einlasskanal für die Zirkulation befindet. Der Wasserabgabehahn für kaltes Wasser wird betätigt, indem der Benutzer eine entsprechende Taste an der Außenseite der Vorrichtung drückt.
Die Vorrichtung kann ebenso einen Wassererwärmer in Form eines lebensmittelechten Wasserspeicher mit einem Isolierungsmantel umfassen und einen Wasserabgabehahn für heißes Wasser, um Wasser aus der Leitung für die Wasserzirkulation nach außen abzugeben, der sich auf ihr an einer Stelle zwischen Filtrations- und Sterilisationssystem und dem Einlasskanal für die Zirkulation befindet. Der Wasserabgabehahn für heißes Wasser wird betätigt, indem der Benutzer eine entsprechende Taste an der Außenseite der Vorrichtung drückt.
Die Vorrichtung umfasst des weiteren einen Ausguss 54 zur Ausgabe von kaltem oder heißen Wasser von den jeweiligen Abgabehähnen, jeweils entsprechende Betätigungsknöpfe für kaltes und heißes Wasser 56 und 58, und einen Betätigungsknopf 59 für die zusätzliche Erwärmung von Wasser, die alle auf der oberen Platte 8 des Gehäuses angebracht sind.
Die oben beschriebene Vorrichtung wird durch eine elektrische Stromquelle mit Energie versorgt, wobei der Betrieb durch ein Kontrollmodul 60 geregelt wird, welches notwendige Schalter und Tasten beinhalten kann, ebenso wie Geräte zur Regulierung der Temperatur von kaltem und heißen Wasser und des Drucks des Kühlmittels im Feuchtigkeits-Sammelsystem.
Im Betrieb, der schematisch in 3 dargestellt wird, wird die Luft, die durch den Lufteinlass und den Luftfilter angesaugt wird, als ein Strom durch das Feuchtigkeits-Sammelsystem gesogen, wo die Temperatur der gefilterten Luft verringert wird durch die Verdampfungsschlangen 18, die aus der Luft die Wärme absorbieren, was bewirkt, dass die Feuchtigkeit aus der Luft auf den Tautropfen erzeugenden Oberflächen der Verdampfungsschlangen kondensiert. Die gekühlte Luft wird dann durch das Luftgebläse 13 durch die Vorrichtung gesogen, um ihr Inneres zu kühlen. Die Feuchtigkeit, die in dem Feuchtigkeits-Sammelsystem 14 kondensiert ist, fällt unter dem Einfluss der Schwerkraft in den oberen Abschnitt des Wasserreservoirs 26, Die Wasserstandssensoren überwachen die Höhe der Wasseransammlung im Wasserreservoir 26. Das Wasserkühlsystem kühlt das Wasser im unteren Abschnitt 30 des Reservoirs, und das gekühlte Wasser wird dann mit der Pumpe 33 durch die Auslassöffnung 32 aus dem Wasserreservoir entzogen und dann über die Leitung für die Zirkulation, die das Filtrations- und Sterilisationssystem 50 und den Einlasskanal für die Zirkulation 34 beinhaltet, zurück in das Reservoir geleitet. Ohne Unterbrechung des Zirkulationsprozesses kann das kalte Wasser aus der Leitung für die Zirkulation nach außen durch den Abgabehahn für kaltes Wasser ausgegeben werden, oder, über den Wassererwärmer, durch den Abgabehahn für heißes Wasser,
Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung und ihre Untersysteme können alternative Ausgestaltungen, die oben nicht beschreiben wurden und nicht in den Zeichnungen enthalten sind, haben, die dem Konzept der vorliegenden Erfindung, wie in den Ansprüchen definiert, entsprechen.
Bezugszeichenliste

Claims

Eine Vorrichtung, um damit der Umgebungsluft Trinkwasser zu entziehen, welche Folgendes umfasst: ein Gehäuse (2), das über einen Lufteinlass mit einem Luftfilter, einen Luftauslass und ein Luftgebläse (13) verfügt, um Luft durch den Lufteinlass in das Gehäuse einzusaugen und durch den Luftauslass aus dem Gehäuse auszustoßen; ein Feuchtigkeits-Sammelsystem (14), das über Tautropfen erzeugende Oberflächen verfügt und so gelagert ist, dass die Luft, die in das Gehäuse (2) hinein gesogen worden ist, hindurchtritt, und Feuchtigkeit aus der Luft in den Tautropfen erzeugenden Oberflächen kondensiert; ein Wasserreservoir (26), das in der Lage ist, Wasser aufzunehmen, welches als Feuchtigkeit in dem besagten Feuchtigkeits-Sammelsystem gesammelt worden ist, und einen Boden (30) sowie eine Seitenfläche (28), eine Auslassöffnung (32) und Einlasskanal (34) für die Zirkulation hat; eine Leitung für die Wasserzirkulation, die durch ein Wassertiltrations- und Sterilisations-System (50), von der besagten Auslassöffnung (32) bis zu dem besagten Einlasskanal (34) des Wasserreservoirs (26) reicht, um die Zirkulation des Wassers durch das besagte Reservoir mit Hilfe einer Pumpvorrichtung (33) zu bewirken; ein Wasserabgabehahn, um Wasser aus der Wasserleitung für die Zirkulation nach außen abzugeben; welche dadurch charakterisiert ist, dass die besagte Seitenfläche (28) eine Rotationsfläche um eine Längsachse des Reservoirs (26) bildet, die besagte Auslassöffnung (32) sich entlang der besagten Längsachse an dessen Boden (30) befindet, um Wasser aus dem besagten Reservoir zu entziehen, und der besagte Einlasskanal (34) für die besagte Zirkulation sich in der besagten Seitenfläche (28) befindet, der besagte Einlasskanal für die Zirkulation so gestaltet ist, dass er das Einleiten von Wasser in das Reservoir tangential zu der besagten Seitenfläche ermöglicht.
Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei welcher das Reservoir (26) einen oberen Abschnitt mit einer zylindrischen Seitenfläche (28) und einen unteren Abschnitt mit einer konischen Seitenfläche (30), die auf die besagte Auslassöffnung (32) hin spitz zuläuft, hat.
Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 2, bei welcher der besagte Einlasskanal für die Zirkulation direkt angrenzend an den unteren Abschnitt liegt.
Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei welcher das Wasserreservoir (26) mit oberen und unteren Wasserstands-Sensoren (36, 38) ausgestattet ist, wobei der untere Sensor sich über dem Einlasskanal des Wasserreservoirs (34) befindet.
Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1, die des Weiteren ein Wasserkühlsystem, zur Kühlung des Wassers im unteren Abschnitt des Wasserreservoirs, umfasst.
Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1, die des Weiteren einen Wassererwärmer umfasst, welcher die Form eines lebensmittelechten Wasserspeichers mit einem Isolierungsmantel hat, und welcher in der Lage ist, Wasser aus der Leitung für die Wasserzirkulation aufzunehmen, sowie einen Abgabehahn für heißes Wasser, um heißes Wasser aus dem Wassererwärmer nach außen abzugeben.