JP2019520980A - 空気を除湿し水を生成する方法、器具、アセンブリ及びシステム - Google Patents

Abstract

空気を除湿し水を生成する方法、器具、アセンブリ及びシステムが開示されている。いくつかの実施形態によれば、（ａ）くみ上げ管を通して機能的に関連付けられた水分収集チャンバ或いは除湿チャンバから受け取った水和デシカントを保持するためのデシカント容器と、（ｂ）再生成チャンバのデシカント容器の排水口に接続され、再生成チャンバのデシカント容器から水分収集チャンバ／除湿チャンバに戻る自己調整型デシカント流動を提供するよう構成された受動デシカント戻り配管とを含むシステムが提供され得る。

Description

本発明は、概して、空気除湿及び空気からの水の抽出／生産の分野に関する。より具体的には、本発明は、空気を除湿し水を生成する方法、器具、アセンブリ及びシステムに関する。

インカ人は、露を収集し、後で配給するために貯水槽に導くことで、雨限界（ｒａｉｎ ｌｉｎｅ）より上でも文化を維持することができた。歴史の記録は、水収集用フォグフェンス（ｗａｔｅｒ−ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ ｆｏｇ ｆｅｎｃｅ）を利用していたことを示している。数人の発明者が、受動的に空気から水分を収集する手段として通風孔を開発した。これらの伝統的な方法は、大抵は、自然に発生する温度変化以外に外部エネルギー源を必要としない完全に受動的な方法であったが、このようなシステムによる水生成量は限られており、制御や予測も不可能であった。

空気中の水分から水を生成する装置又はシステムは、一般的に大気水生成装置（ＡＷＧ）と呼ばれている。ＡＷＧは、きれいな飲料水を得るのが難しい或いは不可能な場合に特に有用であるが、空気中には少ししか抽出可能な水がない。世界の様々な乾燥した地域における飲料水の供給に関して、ここ数十年にわたり、より近代的で効果的なＡＷＧ水抽出技術の開発のための投資が増えている。この投資により、様々な異なる抽出プロセスに基づいた様々なＡＷＧ技術の発展がもたらされている。ほとんどのＡＷＧにおいて、空気中の水蒸気は、（ａ）露点より低い温度まで空気を冷却することにより凝縮させること、（ｂ）空気をデシカントにさらすこと、又は（ｃ）空気を加圧することにより抽出される。基本的な除湿器と異なり、ＡＷＧは、抽出した水を飲料に適したものにするよう特別に設計されている。

図１は、空気から飲料水を抽出し提供するために必要ないくつかの構成要素の中でも特に、エアムーバ（ファン）、空気を冷却するための冷えたエバポレータ、及び収集水容器を備える、先行技術に係る凝縮を利用したＡＷＧシステムの一例を示す。これは最も一般的に使用されている技術であり、除湿器とよく似た方法で動作する。すなわち、空気を冷却されたコイルに通すことで、水を凝縮させる。水を生成する速度は、環境温度、湿度、コイルを通る空気の量、及び装置のコイル冷却能によって決まる。これらのタイプのシステムは、空気温度を低下させ、それによって空気の水蒸気運搬可能量を低下させる。これらのタイプのシステムの主な欠点は、システムの冷却要素を駆動するのに必要なエネルギーの量である。

自然の温度差に依存し外部エネルギー源を必要としない完全に受動的なＡＷＧ法は、動作させる費用は比較的安価であり得るが、能動的に冷却及び／又は凝縮させる法及び技術を用いた大気中の水の抽出は、ＡＷＧ処理のいくつかを駆動するのに大量のエネルギーを必要とするため費用がかかる。例えば、環境空気湿度が非常に低い場合、大量の空気を移動させ、冷却し、及び／又は圧縮して比較的少量の水を抽出するのに比較的大量のエネルギーが必要である。

いくつかの代替的なＡＷＧ技術は、吸湿処理によって空気から水を引き込むために、塩化リチウムや臭化リチウムといった、液体或いは「ウェット（ｗｅｔ）」デシカントを用いる。水で飽和した液体デシカントの再生成、すなわちデシカントからの水の除去により、大抵の気候において現在知られている他の大抵の技術よりも効率的に水を生成することができる。ウェットデシカントを利用した水生成の一形態は、大気中の水分を吸収するための、濃縮ブライン溶液内の塩の利用を伴う。これらのシステムは、次いで、溶液から水を抽出し、消費用に浄化する。この技術の一バージョンは、発電機で動作させることが可能な携帯型装置として開発された。トレーラーに搭載された大きいバージョンは、一日に最大１，２００ＵＳガロン（４，５００リットル）の水を生成すると言われている。

現在の全てのＡＷＧ技術及びシステムに共通の問題はサイズである。より具体的には、大抵は、多くのＡＷＧシステムの、有意義な量の水を生成するのに必要な大きい全体積及び全フットプリントに関わる問題である。大型のＡＷＧシステムは、受動型も能動型も、大量の空間及びフットプリントが必要であり、この必要条件は、特定の条件及び特定の場所においては、機能上厳しい条件となる場合がある。液体デシカント再生成を利用した水生成システムに特有の欠点は、（ａ）デシカントで空気から水分を収集する処理、及び（ｂ）凝縮及び収集のためにデシカントから水を蒸発させてデシカントを再生成する処理という、それぞれが並べて配置された別個のチャンバを必要とする処理のために大きな容積或いは空間が必要であるという点である。先行技術のシステムは、二つのチャンバが並んでいる必要があるため、フットプリントが大きくなっていた。

空気を除湿し水を生成するための改良された方法、装置及びシステムが必要である。

本発明は、空気を除湿し空気から抽出した水分から水を生成する方法、器具、アセンブリ及びシステムを含む。いくつかの実施形態によれば、水分収集アセンブリ或いはチャンバとも呼ぶことができる、液体デシカントを利用した空気除湿アセンブリ或いはチャンバは、対応するデシカント再生成アセンブリ或いはチャンバと比較して低い場所に配置しても良い。再生成アセンブリは、水抽出アセンブリ或いはチャンバと呼ぶ場合もある。実施形態によれば、除湿／水分収集アセンブリ内で空気から水分を吸収した液体デシカントは、再生成／水抽出アセンブリ内にくみ上げても良い。再生成アセンブリ内で水分／水が抽出されたデシカントは、再生成後、戻り配管、戻りチューブ又は戻りパイプ、例えば毛細管戻り配管を流れ落ちて除湿／水分収集アセンブリに戻っても良い。配管、チューブ及び／又はパイプという用語は、機能的に同等の構造と共に、本開示においては同じ意味で用いる場合がある。還流は、受動的な自己調整式還流であっても良く、その自己調整式還流速度は、デシカント粘度等に応じたものであっても良く、デシカント粘度はデシカントの水和に応じたものであっても良い。「自己調整式（ｓｅｌｆ ｒｅｇｕｌａｔｉｎｇ）」及び「自己調整型（ｓｅｌｆ ｒｅｇｕｌａｔｅｄ）」という用語は、本願においては同じ意味で用いる場合がある。

いくつかの実施形態によれば、下にある除湿チャンバから上にある再生成チャンバへの水和デシカントの流体流動は、除湿チャンバのデシカント容器と機能的に関連付けられたデシカント量センサ或いはデシカントレベルセンサからの出力信号により引き起こされても良い。例えば、除湿チャンバ容器内のデシカントレベルがあるレベルを超えた時点で、下にあるチャンバから上にあるチャンバへのデシカントの流れが引き起こされても良い。除湿チャンバ容器内のデシカントレベルがあるレベルより低くなったら、再生成チャンバへのデシカントの流れが停止されても良い。除湿チャンバ容器内のデシカントレベルがあるレベルより低くなったら、脱水チャンバを通るデシカント水和流の増加が引き起こされても良い。デシカント水和流は、（ａ）脱水チャンバを通る気流、及び（ｂ）脱水チャンバ内を流れる空気へのデシカント噴霧（例えばミストの噴霧）を含んでも良い。

再生成チャンバにくみ上げられた、水和した又は部分的に水和したデシカントは、再生成チャンバデシカント容器に集められても良い。再生成チャンバ内にある噴霧機構は、冷却された凝縮コイルに向かう気流に水和デシカントのミストを噴霧しても良い。凝縮コイルは、水収集用受け皿の上に位置しても良い。受け皿の排水口は、真水容器に通じていても良い。再生成容器のデシカントから水が除去されると、再生成容器のデシカントは脱水された又は再生成された状態になるため、戻り水路或いは戻り配管、例えば、毛細管と呼ぶ場合がある、一以上の毛細管型のチューブ、配管或いはパイプを通って除湿チャンバに戻されても良い。

いくつかの実施形態によれば、水を蒸発させた、再生成された液体デシカントは、重力により下方に押されて一以上の毛細管チューブを通って除湿／水分収集アセンブリ内の容器に戻っても良い。「毛細管現象」と呼ばれる、毛細管の内面への付着と液体デシカントの粘性の相互作用により生じる現象は、条件によっては、デシカントを除湿／水分収集アセンブリに向けて下方に押す重力の一部又は全てに逆らい、再生成された液体デシカントの除湿チャンバへの流れを遅くする又は完全に停止させる場合がある。毛細管は、特定の粘度において、毛細管現象による力が全重力に逆らうのに十分な強さになり、液体デシカントの除湿／水分収集アセンブリに戻る還流が停止するように、選択、構成及び／又は設計（すなわち、長さ、内径及び／又は角度を選択）しても良い。再生成装置内の液体デシカントは、特定のデシカント粘度閾値において、除湿／水分収集アセンブリに戻るのを妨げられる。液体デシカントの粘度は水が除去されるほど上昇するため、再生成チャンバ内のデシカントの水和レベル或いは水和率が所定のレベルより低くなり、デシカント粘度が、重力以上の毛細管現象による力を発生させるのに十分な所定の粘度レベルに上昇した場合に、全重力に逆らって液体デシカントの除湿／水分収集アセンブリに戻る還流を停止させるように、毛細管の構成（例えば、直径、長さ及び／又は角度）を選択しても良い。

水和デシカントのくみ上げ及び脱水／再生成されたデシカントの制御された受動的な還流という、本発明の双方向デシカント流動構成は、再生成処理速度が水分収集処理速度を上回った場合に、再生成された或いは乾燥した液体デシカントが再生成チャンバから除湿チャンバに戻る量を低減する或いは流れを一時的に停止させるのに十分な圧力が毛細管にかかるように設計し構成しても良い。デシカントの還流の速度の低下或いは停止により除湿／水分収集チャンバ内の液体デシカントレベルが低下した場合、例えば電気的に制御されたバルブを閉じることで、デシカントの量が所定のレベルを上回るのに十分な量の水が除湿器のデシカントにより収集されるまで、強制的な或いはくみ上げによる液体デシカントの再生成チャンバへの移動も停止させても良い。同様に、再生成容器内の最低デシカントレベルセンサは、再生成チャンバ容器内のデシカントレベルが所定の限度を下回った場合に、再生成チャンバ内における噴霧及び凝縮／水収集処理の停止を引き起こしても良い。従って、本発明の実施形態に係る除湿及びＡＷＧシステムの両チャンバ間のデシカント水和レベルの平衡を維持する一以上のフィードバックループを確立させても良い。

例えば蒸発及び凝縮コイルを用いて再生成／水分抽出アセンブリ内で液体デシカントから抽出された水分は、収集され水収集チャンバに集められても良い。このチャンバ相互接続配列は、再生成セクションを収集チャンバの上に配置することを可能にし、その結果、水生成システムのサイズの最小化に向けた様々な利益をもたらす。例えば、本発明の実施形態によれば、デシカント再生成及び水収集は除湿より高い位置で行われるため、本発明は、高い位置での蒸気からの水の生成を可能にし、水の分配に重力を利用することを可能にし、それによって一以上の水ポンプを不要にする可能性がある。

発明とみなされる事項は、本明細書の最後に具体的に挙げて明瞭に主張されている。しかしながら、発明は、機構及び動作方法の両方が、その目的、特徴及び長所と共に、以下の詳細な説明を添付の図面と併せて読むことにより最も良く理解できるであろう。
図１は、先行技術に係る凝縮型大気水生成装置を示す。 図２は、本発明の実施形態に係る、空気除湿器及び大気水生成装置の一例を示す。 図３は、本発明の実施形態に係る、空気を除湿して大気中の水分から水を生成する方法の一例のステップを含むフローチャートを示す。

なお、図示の簡略化及び明確化のため、図面に示す要素は必ずしも縮尺通りに図示されていないことを理解されたい。例えば、明確化のために、いくつかの要素の大きさは他の要素と比較して誇張されている場合がある。更に、適切と思われる場合には、対応する又は類似の要素を示すために、図面間で参照符号を繰り返し記載する場合がある。

以下の詳細な説明では、本発明の十分な理解が得られるように、多数の具体的詳細を記載してある。しかしながら、通常の知識を有する者であれば、本発明はこれらの詩具体的詳細がなくとも実施可能であることが理解されよう。他の例では、周知の方法、手順、構成要素及び回路は、本発明が不明瞭にならないようにするために詳細には説明していない。

具体的に述べない限り、以下の議論から明らかなように、明細書全体を通して、「処理する」、「演算する」、「計算する」、「判断する」といった用語を用いた議論は、演算システムの記録器及び／又はメモリ内で電子工学等の物理量で表されたデータを、同様に演算システムのメモリ、記録器又はその他の同様の情報保存部、情報発信又は情報表示装置内で物理量で表された別のデータに操作及び／又は変換する、コンピュータ、演算システム、又は類似の電子演算装置による動作及び／又は処理を意味する。

加えて、明細書全体を通して、「格納する」、「ホスティングする」、「キャッシングする」、「保存する」といった用語を用いた議論は、デジタル情報を、コンピュータ又は演算システム、或いは類似の電子演算装置上に「書き込む」及び「保持する」動作及び／又は処理を意味する場合があり、同じ意味で用いる場合がある。「複数」という用語は、明細書全体を通して、２以上の構成要素、装置、要素、パラメータ等を説明するために用いる場合がある。

例えば、本発明のいくつかの実施形態は、全体がハードウエアである実施形態、全体がソフトウェアである実施形態、又はハードウエア要素及びソフトウェア要素の両方を含む実施形態の形態を取ることができる。いくつかの実施形態は、限定されないが、ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード等を含むソフトウェアで実施することができる。

更に、本発明のいくつかの実施形態は、コンピュータやあらゆる指示実行システムで使用するための又はそれらに接続されたプログラムコードを提供する、コンピュータで使用可能な媒体やコンピュータ可読媒体からアクセス可能なコンピュータプログラム製品の形態を取ることができる。例えば、コンピュータで使用可能な媒体又はコンピュータ可読媒体は、指示実行システム、指示実行器具又は指示実行装置で使用するためにプログラムを含むこと、保存すること、通信すること、伝搬すること、又は搬送することが可能な又は指示実行システム、指示実行器具又は指示実行装置に接続された、あらゆる器具であっても良い又はあらゆる器具を含んでも良い。

いくつかの実施形態では、コンピュータで使用可能な媒体又はコンピュータ可読媒体は、電子、磁気、光学、電磁気、赤外線又は半導体のシステム（又は器具、装置）或いは伝搬媒体であり得る。コンピュータ可読媒体のいくつかの実例は、半導体又は個体メモリ、磁気テープ、着脱可能なフロッピーディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、あらゆる組成及び／又は構造の、半導体を利用した不揮発性メモリ（ＮＶＭ）、あらゆる組成及び／又は構造の、生物学を利用した不揮発性メモリ（ＮＶＭ）、固い磁気ディスク及び光学ディスクを含み得る。光学ディスクのいくつかの実例は、コンパクトディスク型読み出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、書き換え可能コンパクトディスク（ＣＤ−Ｒ／Ｗ）及びＤＶＤを含む。

いくつかの実施形態において、プログラムコードの保存及び／又は実行に適したデータ処理システムは、例えばシステムバスを通して記憶素子に直接又は間接的に連結された少なくとも１つのプロセッサを含み得る。記憶素子は、例えば、プログラムコードを実際に実行している間使用されるローカルメモリ、大容量記憶装置、及びプログラムコードを実行中に大容量記憶装置からプログラムコードを読み込まなければならない回数を減らすために少なくともいくつかのプログラムコードの一時保存を可能にすることができるキャッシュメモリを含み得る。

実施形態によれば、空気とデシカント溶液の表面との間の蒸気圧の違いにより空気から水蒸気を引き付けるために、個体又は液体のデシカントを用いても良い。除湿処理は、デシカントの表面の蒸気圧が空気の蒸気圧より低い場合に起こると言われており、デシカントが空気と平衡状態に達するまで続く。デシカントは、約５０℃から８０℃の低い温度で再生することが可能である。従って、再生処理は、電気ヒーター、太陽エネルギー、排熱及び地熱といった約７０℃の比較的低い温度の熱源により駆動することができる。

デシカントは、個体デシカントと液体デシカントに分類することができる。シリカ、ポリマー、ゼオライト、アルミナ、水和性塩及び混合物といった様々な種類の個体材料が水蒸気を保持することができる。液体タイプのデシカントは、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化リチウム、臭化リチウム、トリエチレングリコール、及び５０％の塩化カルシウムと５０％の塩化リチウムの混合物を含む。液体デシカントは、低蒸気圧、低結晶点、高密度、低粘度、及び低再生温度を含む特性を示す。

本発明は、空気を除湿し空気から抽出した水分から水を生成する方法、器具、アセンブリ及びシステムを含む。いくつかの実施形態によれば、大気水生成装置のデシカント再生成チャンバであって、機能的に関連付けられた水分収集チャンバからくみ上げ管を通して受け取った水和デシカントを保持するデシカント容器を備える再生成チャンバが提供される。再生成チャンバは、再生成チャンバのデシカント容器の排水口に接続され、再生成チャンバのデシカント容器から機能的に関連付けられた除湿チャンバのデシカント容器に戻る、デシカント粘度に応じた自己調整型デシカント流動を提供するよう構成された毛細管型受動デシカント戻り配管を備えても良い。再生成チャンバは、再生成チャンバ容器からミスト放出ヘッドに向けて且つミスト放出ヘッドを通して水和デシカントをくみ上げるためのデシカントポンプを含む噴霧アセンブリを更に備えても良い。再生成チャンバは、再生成チャンバ内において水収集用受け皿の上に位置し、再生成チャンバの空気中の水分を水に変換するよう構成された凝縮コイルを更に備えても良い。再生成チャンバは、再生成チャンバ内の空気を、噴霧アセンブリによって生成されたミストを通って、凝縮コイルに向かって移動させるための一以上のエアムーバを更に備えても良い。実施形態によれば、再生成チャンバは機能的に関連付けられた水分収集チャンバより高い位置にある。

本発明の実施形態によれば、再生成チャンバから水分収集／脱水チャンバに向かう前記毛細管型受動戻り配管は、所定の管内径の一以上の毛細管を含んでも良い。該一以上の毛細管の自己調整型流動の速度は、前記再生成チャンバ容器内のデシカントの水和レベル或いは水和率に直接関連し、また再生成チャンバ容器内のデシカントの粘度に逆相関する。

本発明は、大気水を生成する方法であって、デシカント再生成容器の下にある機能的に関連付けられた水分収集チャンバから、くみ上げ管を通して、デシカント再生成容器で水和デシカントを受け取ることを含む方法を含んでも良い。方法は、受け取ったデシカントから水分を抽出ことでデシカントを少なくとも部分的に脱水し、受動的な自己調整型デシカント還流プロセスの一部として、一以上の毛細管型デシカント戻り配管を経由して、機能的に関連付けられた水分収集チャンバ内のデシカント容器に少なくとも部分的に脱水されたデシカントを戻すことも含む。自己調整型デシカント還流プロセスは、一以上の毛細管型デシカント戻り配管の一以上の構成パラメータの選択により規定されても良い。一以上の構成パラメータは、（ａ）デシカント戻り配管幅、（ｂ）デシカント戻り配管長さ、（ｃ）デシカント戻り配管配向／角度、（ｄ）デシカント戻り配管温度、及び（ｅ）デシカント戻り配管組成からなるグループから選択される。

上記方法において、受け取ったデシカントから水分を抽出することは、水分を水和デシカントから凝縮コイルに向かって移動する空気に移動させることを含んでも良い。水分を空気に移動させることは、水和デシカントを空気中に噴霧することを含んでも良い。

実施形態によれば、デシカント水和機構及びデシカントくみ上げ機構を含む水分収集チャンバを備える大気水生成システムが提供され得る。大気水生成システムは、再生成チャンバであって、（ａ）くみ上げ管を通して前記水分収集チャンバから受け取った水和デシカントを保持するためのデシカント容器と、（ｂ）再生成チャンバのデシカント容器の排水口に接続され、再生成チャンバのデシカント容器から水分収集チャンバのデシカント容器に戻る自己調整型デシカント流動を提供するよう構成された毛細管型受動戻り配管とを有する再生成チャンバを備えても良い。

実施形態に係る上記システムは、水分を水和デシカントから前記再生成チャンバ内の空気に移動させるための水分移動機構を更に備えても良い。水分移動機構は、水和デシカントを容器から一以上のミスト放出ヘッドに向けて且つミスト放出ヘッドを通してくみ上げるためのデシカントポンプを含む噴霧アセンブリを備えても良い。上記システムは、再生成チャンバ内の空気を、噴霧アセンブリによって生成されたミストを通って、凝縮コイルに向かって移動させるための一以上のエアムーバを更に備えても良い。

再生成チャンバは水分収集チャンバより高い位置にあっても良い。毛細管型受動戻り配管は所定の管内径の一以上の毛細管を含んでも良い。一以上の毛細管の自己調整型流動の速度は、再生成チャンバ容器内のデシカントの水和レベル或いは水和率に直接関連しても良く、また、一以上の毛細管の自己調整型流動の速度は、再生成チャンバ容器内のデシカントの粘度に逆相関しても良い。

上記システムの実施形態によれば、水分収集チャンバはデシカント水和アセンブリを更に備えても良く、デシカント水和アセンブリは一以上のデシカントポンプ及び一以上の噴霧ヘッドを備えても良い。水分収集チャンバは、水分を運ぶ空気をミスト化されたデシカントに通すための一以上のエアムーバを更に備えても良く、それによってデシカントは水和され、水和したデシカントは落下して水分収集チャンバの容器内に戻る。

本発明は、空気を除湿し空気から抽出した水分から水を生成する方法、器具、アセンブリ及びシステムを含む。いくつかの実施形態によれば、水分収集アセンブリとも呼ぶことができる、液体デシカントを利用した空気除湿アセンブリは、対応するデシカント再生成アセンブリと比較して低い場所に配置しても良い。再生成アセンブリは、水抽出アセンブリと呼ぶ場合もある。実施形態によれば、除湿／水分収集アセンブリ内で空気から水分を吸収した液体デシカントは、再生成／水抽出アセンブリ内にくみ上げても良い。再生成アセンブリ内で水分／水が抽出されたデシカントは、再生成後、戻り配管、例えば毛細管戻り配管を流れ落ちて除湿／水分収集アセンブリに戻っても良い。

いくつかの実施形態によれば、下にある除湿チャンバから上にある再生成チャンバへの水和デシカントの流体流動は、除湿チャンバのデシカント容器と機能的に関連付けられたデシカント量センサ或いはデシカントレベルセンサからの出力信号により引き起こされても良い。例えば、除湿チャンバ容器内のデシカントレベルがあるレベルを超えた時点で、下にあるチャンバから上にあるチャンバへのデシカントの流れが引き起こされても良い。除湿チャンバ容器内のデシカントレベルがあるレベルより低くなったら、再生成チャンバへのデシカントの流れが停止されても良い。除湿チャンバ容器内のデシカントレベルがあるレベルより低くなったら、脱水チャンバを通るデシカント水和流の増加が引き起こされても良い。デシカント水和流は、（ａ）脱水チャンバを通る気流、及び（ｂ）脱水チャンバ内を流れる空気へのデシカント噴霧（例えばミストの噴霧）を含んでも良い。

再生成チャンバにくみ上げられた、水和した又は部分的に水和したデシカントは、再生成チャンバデシカント容器に集められても良い。再生成チャンバ内にある噴霧機構は、冷却された凝縮コイルに向かう気流に水和デシカントのミストを噴霧しても良い。凝縮コイルは、水収集用受け皿の上に位置しても良い。受け皿の排水口は、真水容器に通じていても良い。再生成容器のデシカントから水が除去されると、再生成容器のデシカントは脱水された又は再生成された状態になるため、戻り水路或いは戻り配管、例えば、毛細管と呼ぶ場合がある、一以上の毛細管型のチューブ、配管或いはパイプを通って除湿チャンバに戻されても良い。

本発明の実施形態に係る毛細管は、わずか１ミリメートルから数センチメートルの管内径を有しても良い。管は、真っすぐ下に、垂直に、又は斜めに方向付けられていても良い。管の温度が制御されていても良い。また、任意のシステムに用いられる管の本数は、システムが用いる全デシカント量によって決まるものであっても良い。

次に図２を参照すると、本発明の実施形態に係る、空気除湿及び大気水生成システムの図が示されている。システムにおいて下にあるチャンバは水分収集チャンバ或いは空気脱水チャンバであり、一番上にあるチャンバはデシカント再生成チャンバである。再生成チャンバが収集チャンバより上に設置されているため、（ａ）水和した或いは水分で飽和したデシカントを水和チャンバの容器から再生成チャンバに押すのに、ポンプ、管及び制御可能なバルブを含むポンプ機構が用いられているが、一方で（ｂ）再生成チャンバ容器から収集チャンバ容器への毛細管は、少なくとも部分的に脱水されたデシカントを収集チャンバのデシカント容器に戻しても良い。任意に、ミクロ拡散チャンバを収集チャンバに沿って配置しても良い。収集チャンバが満杯になると、再生成液の静水圧が毛細管への液体結合の圧力及び処理液の圧力の合計より低くなるため、毛細管は、処理／収集側への液体の移動を停止させる。処理液である水和デシカントのレベルが下がると、圧力が低下し、再生成液が、任意にミクロチャンバに、そして処理／脱水チャンバに流れ続ける。

再生成チャンバには、再生成チャンバの上にある、生成された水の収集サンプ（ｓｕｍｐ）又は再生成サンプへの自由落下を可能にする水再凝縮チャンバが機能的に関連付けられている。水再凝縮チャンバは、合体して再生成チャンバになっているが、収集機構は、収集された水と収集された液体デシカントとを区別する。水チャンバは、処理チャンバの上にある。

図２に示すシステムの動作は、図３のフローチャートに示すステップと連動して説明することができる。ある程度の水分を含む空気を収集チャンバに通しても良く（ステップ１０）、水分を空気から収集チャンバ内のデシカントに移動させる（ステップ２０）ために、デシカント噴霧といった水分抽出機構を採用しても良い。収集チャンバのデシカント容器内の水和デシカントの量が所定のレベルに達した場合、制御システムが、例えば既存のポンプに接続された、電気的に制御可能なバルブを開けることで、水和デシカントの再生成チャンバに向けた上方へのくみ上げを始動させても良い（ステップ３０）。

再生成チャンバの容器は、水和デシカントを受け止めて収集しても良い。再生成チャンバ内の水分移動機構或いは水分移動アセンブリは、水和デシカント中の水分を、任意に凝縮コイル及び水収集用受け皿を備える再凝縮アセンブリに向けて、再生成チャンバ内を通る空気に移動させても良い（ステップ４０）。ファン等のエアムーバは、再生成チャンバに統合されるか或いは再生成チャンバと機能的に関連付けられても良い。再生成チャンバの空気に移動した水分は、凝縮され（ステップ５０）収集されても良い。再生成チャンバ容器内の少なくとも部分的に脱水されたデシカントは、一以上の毛細管型の管、チューブ又はパイプの利用を含む自己調整型毛細管型デシカント戻りプロセスによって流れて収集チャンバに戻っても良い（ステップ６０）。本発明の実施形態に係る自己調整式デシカント流動プロセスの一部として、再生成チャンバの容器内のデシカントの水和レベルが所定のレベル、例えば、対応するデシカント粘度がデシカントが毛細管型戻り配管を通って流れることが可能な閾レベルを超えるまで上昇する、１８％を下回った場合、デシカントが収集チャンバに戻る流れが遅くなり停止する。例えば収集チャンバから水和デシカントが追加されることによってデシカントの粘度が下がると、デシカントが再び流れ始める。

一以上の実施形態に関して本明細書で説明されている機能、動作、構成要素及び／又は特徴は、一以上の他の実施形態に関して本明細書で説明されている一以上の他の機能、動作、構成要素及び／又は特徴と組み合わせること或いは一緒に使用すること、又はその逆も可能である。本明細書において発明のいくつかの特徴を図示し説明したが、当業者であれば、様々な変形、置換、変更及び均等物に想到し得るであろう。従って、添付の請求の範囲は、本発明の真の主旨の範囲内にあるものとしてこれらの変形及び変更の全てを包含することを意図していると解するべきである。

Claims (24)

1. 大気水生成装置の再生成チャンバであって、
   機能的に関連付けられた水分収集チャンバからくみ上げ管を通して受け取った水和デシカントを保持するデシカント容器と、
   前記再生成チャンバの前記デシカント容器の排水口に接続され、該再生成チャンバの該デシカント容器から機能的に関連付けられた前記除湿チャンバのデシカント容器に戻る、デシカント粘度に応じた自己調整型デシカント流動を提供するよう構成された毛細管型受動デシカント戻り配管と、
   を備える再生成チャンバ。
2. 前記再生成チャンバ容器からミスト放出ヘッドに向けて且つ該ミスト放出ヘッドを通して水和デシカントをくみ上げるためのデシカントポンプを含む噴霧アセンブリを更に備える、
   請求項１に記載の再生成チャンバ。
3. 前記再生成チャンバ内において水収集用受け皿の上に位置し、該再生成チャンバの空気中の水分を水に変換するよう構成された凝縮コイルを更に備える、
   請求項１に記載の再生成チャンバ。
4. 前記再生成チャンバ内の空気を、前記噴霧アセンブリによって生成されたミストを通って、前記凝縮コイルに向かって移動させるための一以上のエアムーバを更に備える、
   請求項２に記載の再生成チャンバ。
5. 前記再生成チャンバは機能的に関連付けられた前記水分収集チャンバより高い位置にある、
   請求項１に記載の再生成チャンバ。
6. 前記毛細管型受動デシカント戻り配管は所定の管内径の一以上の毛細管を含み、該一以上の毛細管の自己調整型流動の速度は、前記再生成チャンバ容器内のデシカントの水和レベル或いは水和率に直接関連する、
   請求項１に記載の再生成チャンバ。
7. 前記毛細管型受動戻り配管は所定の管内径の一以上の毛細管を含み、該一以上の毛細管の自己調整型流動の速度は、前記再生成チャンバ容器内のデシカントの粘度に逆相関する、
   請求項６に記載の再生成チャンバ。
8. 大気水を生成する方法であって、
   デシカント再生成容器の下にある機能的に関連付けられた水分収集チャンバから、くみ上げ管を通して、デシカント再生成容器で水和デシカントを受け取り、
   受け取ったデシカントから水分を抽出ことで該デシカントを少なくとも部分的に脱水し、
   受動的な自己調整型デシカント還流プロセスの一部として、一以上の毛細管型デシカント戻り配管を経由して、機能的に関連付けられた前記水分収集チャンバ内のデシカント容器に少なくとも部分的に脱水されたデシカントを戻すことを含む、
   方法。
9. 受け取ったデシカントから水分を抽出することは、水分を水和デシカントから凝縮コイルに向かって移動する空気に移動させることを含む、
   請求項８に記載の方法。
10. 空気に移動した水分を水収集用受け皿の上で凝縮させることを更に含む、
    請求項９に記載の方法。
11. 前記自己調整型デシカント還流プロセスは、前記一以上の毛細管型デシカント戻り配管の一以上の構成パラメータの選択により規定される、
    請求項８に記載の方法。
12. 前記一以上の構成パラメータは、（ａ）デシカント戻り配管幅、（ｂ）デシカント戻り配管長さ、（ｃ）デシカント戻り配管配向、（ｄ）デシカント戻り配管温度、及び（ｅ）デシカント戻り配管組成からなるグループから選択される、
    請求項１１に記載の方法。
13. 水分を空気に移動させることは、水和デシカントを空気中に噴霧することを含む、
    請求項９に記載の方法。
14. デシカントを水和させることによる空気の除湿を更に含む、
    請求項８に記載の方法。
15. 大気水生成システムであって、
    デシカント水和機構及びデシカントくみ上げ機構を含む水分収集チャンバと、
    再生成チャンバであって、
    （ａ）くみ上げ管を通して前記水分収集チャンバから受け取った水和デシカントを保持するためのデシカント容器と、
    （ｂ）前記再生成チャンバの前記デシカント容器の排水口に接続され、該再生成チャンバの該デシカント容器から前記水分収集チャンバのデシカント容器に戻る自己調整型デシカント流動を提供するよう構成された毛細管型受動戻り配管と、
    を含む再生成チャンバと、
    を備える大気水生成システム。
16. 水分を水和デシカントから前記再生成チャンバ内の空気に移動させるための水分移動機構を更に備える、
    請求項１５に記載の大気水生成システム。
17. 前記水分移動機構は、水和デシカントを前記容器から一以上のミスト放出ヘッドに向けて且つ該ミスト放出ヘッドを通してくみ上げるためのデシカントポンプを含む噴霧アセンブリを備える、
    請求項１６に記載の大気水生成システム。
18. 前記再生成チャンバ内の空気を、前記噴霧アセンブリによって生成されたミストを通って、凝縮コイルに向かって移動させるための一以上のエアムーバを更に備える、
    請求項１７に記載の大気水生成システム。
19. 前記再生成チャンバは前記水分収集チャンバより高い位置にある、
    請求項１５に記載の大気水生成システム。
20. 前記毛細管型受動戻り配管は所定の管内径の一以上の毛細管を含み、該一以上の毛細管の自己調整型流動の速度は、前記再生成チャンバ容器内のデシカントの水和レベル或いは水和率に直接関連する、
    請求項１５に記載の大気水生成システム。
21. 前記毛細管型受動戻り配管は所定の管内径の一以上の毛細管を含み、該一以上の毛細管の自己調整型流動の速度は、前記再生成チャンバ容器内のデシカントの粘度に逆相関する、
    請求項１５に記載の大気水生成システム。
22. 前記水分収集チャンバはデシカント水和アセンブリを更に備える、
    請求項１５に記載の大気水生成システム。
23. 前記デシカント水和アセンブリは一以上のデシカントポンプ及び一以上の噴霧ヘッドを備える、
    請求項２２に記載の大気水生成システム。
24. 前記水分収集チャンバは、水分を運ぶ空気をミスト化されたデシカントに通すための一以上のエアムーバを更に備える、
    請求項２３に記載の大気水生成システム。
    
    

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