JP6729915B2

JP6729915B2 - 周囲から水を抽出するための装置

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Publication number: JP6729915B2
Application number: JP2017551087A
Authority: JP
Inventors: ヴァルケ，フランシスコハビエルヴェラスコ
Original assignee: パナシアクァンタムリープテクノロジーエルエルシー
Priority date: 2015-03-30
Filing date: 2016-03-30
Publication date: 2020-07-29
Anticipated expiration: 2036-03-30
Also published as: US10675583B2; CA2981226A1; CN107847848B; EP3278859A4; WO2016155678A1; EP3278859B1; JP2018511469A; CA2981226C; MX2017012664A; IL254777B; US20180078896A1; CN107847848A; IL254777A0; EP3278859A1

Description

本発明は除湿機に関し、特に、液体乾燥剤により周囲から水分を捕捉するシステムに関する。

除湿プロセスの目的は、材料の周囲の湿度と前記材料の湿度とを平衡させる傾向がある材料を使用して、周囲から湿気を集めることである。潜在的に水分が多い負荷を扱うことが必要な場合、熱プロセスで空気の水分量を減少させるために、乾燥剤が使用される。乾燥剤は、湿気との親和性が高い化学物質である。即ち、乾燥剤は、乾燥剤自体の重量及び体積に対して、比較的多量に空気から水蒸気を抽出することができる。湿気の保持又は放出を可能にする物理的処理は、乾燥剤の表面と周囲の空気との間の蒸気圧の差である。乾燥剤の水分を保持する性質は、表面の吸着作用及び毛管凝縮によるものである。乾燥剤は、水分を保持もしくは放出する際に化学変化を経る吸収剤か、又は化学変化を経ることなく水分を保持もしくは放出する、即ち変化することは一定量の水蒸気が乾燥剤に加えられることのみである吸着剤かに分類することができる。乾燥剤は、個体又は液体である場合がある。多くの液体乾燥剤は吸収剤である。

乾燥剤による空気の除湿は、乾燥剤の表面の蒸気圧が周囲の空気の蒸気圧より低い場合に行われる。水蒸気が吸着されると、平衡が取れるまで乾燥剤の蒸気圧が上昇する。平衡は、乾燥剤の蒸気圧と空気の蒸気圧とが等しい場合に達成される。乾燥剤を再使用可能にするために、乾燥剤は再生されなければならない。即ち乾燥剤から水分が除去されることが必要である。この再生、即ち乾燥剤からの吸着された水蒸気の放出は、乾燥剤の蒸気圧を上昇させ、これにより乾燥剤から水分を放出させるために乾燥剤を加熱することによって達成される。

従来技術は、液体乾燥剤材料を使用して周囲から水分を吸収するためのシステムを開示している。このシステムでは、液体乾燥剤が大気中の蒸気を捕捉し、その後、この蒸気が加熱され、及び／又は圧力差を受けた場合に、この蒸気を放出する。上述の内容に関する証拠を提供する文献が、米国特許出願公開第２００２／０１８９４４８号明細書であり、この明細書は、流体に含まれる水分を操作するための装置を開示している。

この特許文献は、周囲から水分を捕捉するための装置について説明しており、この装置はバッチ式で操作を行う。即ち継続的に処理が行われているわけではない。さらに、この装置は、ピストンポンプを動作させ、かつゲートを操作するための計器類を必要とし、装置を操作するために少なくとも１人のオペレータが必要である。

本発明は、液体乾燥剤により周囲から水分を捕捉する装置に関する。

本装置は、液体乾燥剤により周囲から水分を捕捉する手段と、抽出室と、水分を含んだ液体乾燥剤（「水分含有液体乾燥剤」ともいう）が捕捉手段から抽出室に流通する第１ダクトと、液体乾燥剤が抽出室から捕捉手段に流通する第２ダクトと、抽出された水を蓄えるリザーバと、水が抽出室からリザーバに流通する第３ダクトと、真空発生器であって、リザーバに存在するガスを吸引しかつガスをリザーバ内に送るために真空発生器の吸気部及び排気部がリザーバに動作可能に接続されている真空発生器と、真空発生器を制御する制御装置とを備える。第３ダクトは、抽出室に入る。

液体乾燥剤は、捕捉手段により周囲から水分を捕捉し、これにより液体乾燥剤には水分が含有される。水分含有液体乾燥剤は、抽出室で再生される。抽出室では圧力勾配及び温度勾配が生じており、これにより液体乾燥剤によって捕捉された水分が蒸発する。圧力勾配及び温度勾配は、水分含有液体乾燥剤から抽出された水によって生ずる。これは前記抽出された水が、この水がリザーバに向かって流れる第３ダクトに保持されているためである。抽出された水が第３ダクト内に保持されていると、抽出室内の圧力及び温度が上昇する。

真空発生器が、リザーバに含まれるガスを吸引し、第３ダクトを通って抽出室からリザーバに流れる抽出水を吸引する。真空発生器はまた、ガスをリザーバに送り、このためリザーバ内に圧力勾配が生ずる。圧力勾配は、第３ダクト内にある抽出水により抽出室内に伝えられる。これにより、第３ダクト及び抽出室に含まれる抽出水の温度が上昇する。したがって、抽出水の熱は、第３ダクトを通って、抽出室の内側に向かって伝わる。

本発明の一実施形態を示す図である。この図では、水分を含んだ液体乾燥剤が、噴霧器により抽出室内で噴霧される。抽出された水が流通する第３ダクトが抽出室に導入され、第３ダクトは、噴霧器によって噴霧された水分含有液体乾燥剤により湿らされる。第３ダクトは、抽出室の底部にある水分含有液体乾燥剤の中に浸漬されている。本発明の実施形態を示す図である。圧力差及び温度差を生じさせるために使用されるガスがタンク内にある場合に、このガスは再利用される。本発明のリザーバは閉じられたタンクを含み、抽出室は三重に被覆されている。抽出された水が流通する第３ダクトは、抽出室の底部の水分含有液体乾燥剤の中に浸漬されている。本発明の抽出室の実施形態を示す図である。この抽出室は二重に被覆されている。内側ジャケットには孔が空いており、孔を通って水分含有液体乾燥剤が、抽出室の内側に向かって流れる。抽出された水が流れる第３ダクトは抽出室に導入され、第３ダクトは孔を通って流れる水分含有液体乾燥剤で湿らされる。第３ダクトはまた、抽出室の底部における水分含有液体乾燥剤の中に浸漬されている。本発明の一実施形態を示す図である。この図では、水分含有液体乾燥剤が、２つの噴霧器により抽出室内で噴霧される。抽出された水が流れる第３ダクトが抽出室に入り、ここで第３ダクトは、噴霧器によって噴霧された水分含有液体乾燥剤で湿らされる。第３ダクトは、抽出室の底部の水分含有液体乾燥剤に浸漬されている。

本発明は、液体乾燥剤により周囲から水を抽出する装置及び方法を開示する。

図１によれば、本発明の装置は、
捕捉手段（１）と、
抽出室（２）と、
水分を含んだ液体乾燥剤（水分含有液体乾燥剤）が捕捉手段（１）から抽出室（２）に流通する第１ダクト（３）と、
液体乾燥剤が抽出室（２）から捕捉手段（１）に流通する第２ダクト（４）と、
リザーバ（５）と、
抽出された水が抽出室（２）からリザーバ（５）に流通する第３ダクト（６）と、
制御装置（７）と、
真空発生器（８）と
を備える。

捕捉手段（１）は、液体乾燥剤が周囲から水分を捕捉する装置の構成要素に対応する。図１、図２及び図４によれば、捕捉手段（１）は、液体乾燥剤が流れる傾斜したトレイである（このトレイはらせん状部又は仕切りを含んでもよい）。

本発明の一実施形態では、捕捉手段（１）は、液体乾燥剤が配置されたリザーバであってもよい。水分が捕捉されるように、乾燥剤と接触する周囲のガスの流れがリザーバ内を流通する。捕捉手段（１）により、前記液体乾燥剤は、ガスに含まれる水分を捕捉するように周囲のガスと接触することができ、これにより液体乾燥剤は水分を含むものとなる。

周囲のガスは水分を含んでいる。周囲のガスは、空気、又は水分を含む別のガス状流体であってもよい。

本発明の一実施形態では、捕捉手段（１）は、液体乾燥剤がその上を流れるトレイに向かって、又は液体乾燥剤が配置されたリザーバに向かって、周囲の空気を流通させる手段を備えるものとしてもよい。この手段は、ファン、圧縮機、タービン又はこれらの組み合わせからなる群より選択される。当業者ならば、捕捉手段（１）の変形形態が、装置の必要に応じて周囲からの水分の捕捉を最適化するために設計され得ることは理解されよう。

水分含有液体乾燥剤からの水の抽出は、捕捉手段（１）で捕捉された水分を蒸発させることにより、抽出室（２）内で実施される。圧力勾配及び温度勾配が抽出室（２）及び第３ダクト（６）内で生じると、水分が蒸発する。圧力勾配及び温度勾配の発生については、以下により詳細に説明する。

図１及び図２によれば、水分含有液体乾燥剤は、第１ダクト（３）を通って、捕捉手段（１）から抽出室（２）に流通する。

図１によれば、噴霧器（９）が第１ダクト（３）に接続されており、噴霧器（９）は、抽出室（２）内に配置されている。噴霧器（９）は、水分含有液体乾燥剤を抽出室（２）内で噴霧する。ここでは、抽出室（２）内の圧力勾配及び温度勾配により、水分含有液体乾燥剤から水が蒸発する。抽出された水は、抽出室（２）内を上に向かって流れ、入口（３２）に入り、第３ダクト（６）に向かって流れる。

図１によれば、第３ダクト（６）は、抽出室（２）内に導かれ、噴霧器（９）によって噴霧される水分含有液体乾燥剤によって湿らされるよう抽出室（２）内を横切る。第３ダクト（６）と接触する水分含有液体乾燥剤は、第３ダクト（６）を流れる抽出水から熱を奪う。水分含有液体乾燥剤に熱が加わると、液体乾燥剤に含まれる水分の一部が蒸発する。第３ダクト（６）は、抽出室（２）の底部の水分含有液体乾燥剤に浸漬され、ここで第３ダクト（６）は水分含有液体乾燥剤に熱を伝達する。抽出室（２）内における第３ダクト（６）の流路の形状は、Ｕ字状、らせん状、又は第３ダクト（６）と水分含有液体乾燥剤との接触領域を増大させることができるいかなる他の形状であってもよい。液体乾燥剤は、第２ダクト（４）を通って抽出室（２）を流出する。

図２によれば、本発明の一実施形態では、抽出室（２）は三重に被覆されており、第１ダクト（３）を流れる水分含有液体乾燥剤は、抽出室（２）の上部から流入し、孔（１５）を通って抽出室（２）の底部に流れ着くまで、外側ジャケット（１２）と内側ジャケット（１３）との間を流れる。孔（１５）は、内側ジャケット（１３）の底部に位置している。抽出された水は、抽出室（２）内を通って上部に向かって流れ、入口（３２）を通って内側ジャケット（１３）と第２の内側ジャケット（１４）との境界部に入り、この境界部内を抽出室（２）の底部に向かって流れる。続いて第３ダクト（６）を通って抽出室（２）から流出する。

本発明のさらなる実施形態では、第２の内側ジャケット（１４）は、断熱材で作られていてもよい。内側ジャケット（１３）と第２の内側ジャケット（１４）との間を流れる抽出された水は、外側ジャケット（１２）と内側ジャケット（１３）との間を流れる水分含有液体乾燥剤に熱を伝える。したがって、水分含有液体乾燥剤の温度は、抽出された水の温度が低下する一方で上昇し、これにより抽出された水を凝縮することができ、同時に抽出室（２）内に負圧が生じる。

図２によれば、第３ダクト（６）は、抽出室（２）の底部へと導かれ、抽出室（２）の底部の水分を含んだ一定量の液体乾燥剤の中に浸漬される。この場合、第３ダクト（６）は、水分含有液体乾燥剤に熱を伝え、これにより水分含有液体乾燥剤の温度が上昇し、同時に、抽出された水の温度が低下した場合、抽出された水は凝縮する。抽出室（２）内における第３ダクト（６）の通路の形状は、Ｕ字状、らせん状、又は第３ダクト（６）と水分含有液体乾燥剤との接触領域を増大させることができるいかなる他の形状であってもよい。

図３によれば、本発明のさらなる実施形態では、抽出室（２）は二重に被覆されている。第１ダクト（３）を流れる水分含有液体乾燥剤は、抽出室（２）に入ると、外側ジャケット（１２）と内側ジャケット（１３）との間を流れる。内側ジャケット（１３）の横方向の境界部には孔（１６）が空いており、孔（１６）を通って、水分含有液体乾燥剤が、抽出室（２）の内側に向かって流れる。内側ジャケット（１３）は断熱材で作られている。抽出された水は、抽出室（２）を通って上部に向かって流れ、入口（３２）に入り、第３ダクト（６）を通って流通する。

図３によれば、第３ダクト（６）は抽出室（２）内に導かれ、孔（１６）から抽出室（２）の底部に向かって重力によって流出する水分含有液体乾燥剤によって湿らされるよう抽出室（２）内を横切っている。第３ダクト（６）と接触する水分含有液体乾燥剤は、第３ダクト（６）を流れる抽出された水から熱を奪う。水分含有液体乾燥剤に熱が加わると、液体乾燥剤に含まれる水分の一部が蒸発する。第３ダクト（６）は、抽出室（２）の底部の水分含有液体乾燥剤の中に浸漬され、ここで第３ダクト（６）は、水分含有液体乾燥剤に熱を伝達する。

抽出室（２）の底部における第３ダクト（６）の通路の形状は、Ｕ字状、らせん状、又は第３ダクト（６）と水分含有液体乾燥剤との接触領域を増大させることができるいかなる他の形状であってもよい。液体乾燥剤は、第２ダクト（４）を通って抽出室（２）を出る。

第３ダクト（６）が抽出室（２）内に入る前に抽出室（２）の外部境界部に沿って配置される場合、第３ダクト（６）は、周囲に熱が伝わることを防ぐために、断熱材で被覆されていることが好ましい。抽出室（２）は、断熱材で被覆されていることが好ましい。

図１及び図２によれば、水分含有液体乾燥剤から水分を抽出することによって得られた液体乾燥剤は、第２ダクト（４）を通って捕捉手段（１）に向かって流れる。ポンプ（１０）が、液体乾燥剤を捕捉手段（１）に送るために、第２ダクト（４）の途中に接続されている。

図１及び図２によれば、抽出室（２）で抽出された水は、第３ダクト（６）を通ってリザーバ（５）に向かって流れる。図１、図２及び図３によれば、バルブ（３１）が、第３ダクト（６）の途中に配置されている。バルブ（３１）により、抽出された水が、抽出室（２）から（図３には示されていない）リザーバ（５）に向かって流通することができる。

図１及び図２によれば、第１ダクト（３）、第２ダクト（４）及び第３ダクト（６）は、熱交換器（１８）となるように動作可能に構成されている。本発明のこの実施形態の場合の熱交換器（１８）では、第３ダクト（６）及び第２ダクト（４）が第１ダクト（３）に熱を伝える。

本発明の別の実施形態では、第１ダクト（３）及び第３ダクト（６）が、熱交換器（１８）となるように動作可能に構成されてもよく、その場合、第３ダクト（６）が第１ダクト（３）に熱を伝える。

本発明の別の実施形態では、第１ダクト（３）及び第２ダクト（４）が、熱交換器（１８）となるように動作可能に構成されてもよく、その場合、第２ダクト（４）が第１ダクト（３）に熱を伝える。

熱交換器（１８）は、断熱ジャケットで被覆されていることが好ましい。

図１及び図２によれば、真空発生器（８）が、以下の動作が実施され得るようにリザーバ（５）に接続されている。即ち、
・リザーバ（５）内にあるガスを吸引し、これによりリザーバ（５）内に真空（減圧状態）を発生させ、第３ダクト（６）を通って流れる抽出水を吸引し、抽出室（２）内にある抽出水を抽出する動作と、
・リザーバ（５）にガスを送り、これによりリザーバ（５）内に圧力勾配を発生させる動作と
である。なお、後者の動作において、圧力勾配は、抽出された水によって伝えられ、第３ダクト（６）内にある抽出水を圧縮する。また、バルブ（３１）は閉じられ、抽出水が抽出室（２）に向かって流れることを防ぐ。圧力勾配の発生により、抽出水の温度が上昇し、これにより第３ダクト（６）を通じて熱が伝わり、水分含有液体乾燥剤から水が蒸発する。

図１によれば、バルブ（１１）は、リザーバ（５）に接続されており、バルブ（１１）を通じて、リザーバ（５）内にある抽出水を抽出することができる。真空発生器（８）はリザーバ（５）に接続されている。真空発生器（８）の吸気部は、第４ダクト（１９）によりリザーバ（５）に接続されている。バルブ（２０）が、第４ダクト（１９）に配置されている。真空発生器（８）の吸気部とバルブ（２０）との間の第５ダクト（２１）が、第４ダクト（１９）に接続されている。バルブ（２２）が、第５ダクト（２１）に接続されている。真空発生器（８）の排気部は、第６ダクト（２３）に接続されており、第６ダクト（２３）にバルブ（２４）が接続されている。第７ダクト（２７）が、バルブ（２５）により第６ダクト（２３）に接続されており、バルブ（２５）は、真空発生器（８）の排気部とバルブ（２４）との間の第６ダクト（２３）に接続されている。第７ダクト（２６）の他端は、リザーバ（５）とバルブ（２０）との間の第４ダクト（１９）に接続されている。上述の構成によれば、
・リザーバ（５）内に真空を発生させるためには、バルブ（２２）及びバルブ（２５）が閉じたままにされ、バルブ（２０）及びバルブ（２４）が開いたままにされる。したがって、真空発生器（８）が、リザーバ（５）に含まれるガスを吸引し、このガスを周囲に送る。
・リザーバ（５）内で圧力勾配を発生させるためには、バルブ（２０）及びバルブ（２４）が閉じたままにされ、バルブ（２２）及びバルブ（２５）が開いたままにされる。したがって、真空発生器（８）が、周囲からガスを吸引し、このガスをリザーバ（５）内に送る。

図２によれば、本発明の一実施形態では、リザーバ（５）の内部には、閉じられたタンク（１７）が配置されている。第３ダクト（６）が、タンク（１７）に接続されており、これにより抽出室（２）から抽出された水がタンク（１７）に送られる。水分含有液体乾燥剤が、タンク（１７）とリザーバ（５）との間に形成された空間を流れ、したがって、タンク（１７）内の抽出水は、水分含有液体乾燥剤が抽出室（２）に入る前に、水分含有液体乾燥剤に熱を伝える。本発明のこの実施形態では、バルブ（１１）が、タンク（１７）に接続されている。真空発生器（８）は、タンク（１７）に接続されている。真空発生器（８）の吸気部は、第４ダクト（１９）によりタンク（１７）に接続されている。バルブ（２０）が、第４ダクト（１９）に配置されている。真空発生器（８）の排気部は、第７ダクト（２６）により容器（２７）に接続されている。第７ダクト（２６）の他端は、タンク（１７）とバルブ（２０）との間の第４ダクト（１９）に接続されている。バルブ（２５）は、第７ダクト（２６）に接続されている。上述の構成によれば、
・タンク（１７）内に真空を発生させるためには、バルブ（２５）が閉じたままにされ、バルブ（２０）は開いたままにされる。したがって、真空発生器（８）が、タンク（１７）に含まれるガスを吸引し、このガスを圧力により容器（２７）に送る。
・タンク（１７）内に圧力勾配を発生させるためには、バルブ（２０）が閉じたままにされ、バルブ（２５）は開いたままにされる。したがって、容器（２７）が、圧力によりタンク（１７）内にガスを送る。

図１及び図２によれば、リザーバ（５）又はタンク（１７）のそれぞれの内部に真空を発生させる場合、バルブ（３１）は開かれており、このため抽出された水は、抽出室（２）からリザーバ（５）又はタンク（１７）のそれぞれに向かって流れることができる。この状態はまた、抽出室内にある抽出水を吸引する効果を生み出す。

図１及び図２によれば、リザーバ（５）又はタンク（１７）のそれぞれの内部に圧力勾配を発生させる場合、バルブ（３１）は閉じられており、抽出された水が、第３ダクト（６）から抽出室（２）に向かって流れることを防ぐ。この状態により、
・リザーバ（５）又はタンク（１７）とバルブ（３１）との間の第３ダクト（６）内に存在する抽出された水は、圧力が上昇し、したがって温度が上昇して凝縮する。
・抽出された水が第３ダクト（６）を通って流れることなく保持される場合、抽出室（２）内の圧力が上昇し、したがって温度が上昇する。抽出室（２）内の圧力は、水分含有液体乾燥剤が第１ダクト（３）を通って流れ続けるように、大気圧より低くなっている。

当業者ならば、バルブ（３１）の開閉の状態は図３に示される抽出室（２）の実施形態に適用可能であることは理解されよう。

図１及び図２によれば、真空発生器（８）は圧縮機であるが、真空ポンプであってもよい。

図１、図２、及び図３によれば、本装置は、
抽出室（２）、リザーバ（５）、第１ダクト（３）、第２ダクト（４）及び第３ダクト（６）に配置された温度センサ（２８）と、
抽出室（２）に配置された圧力センサ（２９）と、
抽出室（２）に配置された液レベルセンサ（３０）と
を備える。

図１及び図２によれば、制御装置（７）が、温度センサ（２８）、圧力センサ（２９）及び液レベルセンサ（３０）によって提供されるデータに基づき、真空発生器（８）及びポンプ（１０）のオンオフを切り替えるために、真空発生器（８）及びポンプ（１０）に接続されている。温度センサ（２８）、圧力センサ（２９）及び液レベルセンサ（３０）は、制御装置（７）に接続されている。

図４によれば、本発明の一実施形態では、２つの噴霧器（９）及び噴霧器（９ａ）が、抽出室（２）内に配置されている。噴霧器（９）及び噴霧器（９ａ）は、第１ダクト（３）に接続されており、水分含有液体乾燥剤が、捕捉手段（１）から第１ダクト（３）を通って流れる。噴霧器（９）及び噴霧器（９ａ）は、水分含有液体乾燥剤を抽出室（２）内で噴霧する。この際、第３ダクト（６）内の圧力勾配及び温度勾配により、水分含有液体乾燥剤から水が蒸発する。抽出された水は、抽出室（２）内を上部に向かって流れ、入口（３２）に入り、第３ダクト（６）及び第３ダクト（６ａ）に向かって流れる。

図４によれば、第３ダクト（６）及び第３ダクト（６ａ）は、抽出室（２）内に導かれ、噴霧器（９）及び噴霧器（９ａ）のそれぞれによって噴霧された水分含有液体乾燥剤で湿らされるよう抽出室（２）内を横切っている。第３ダクト（６）及び第３ダクト（６ａ）に接触する水分含有液体乾燥剤は、第３ダクト（６）及び第３ダクト（６ａ）を通って流れる抽出された水から熱を奪う。水分含有液体乾燥剤に熱が加わると、液体乾燥剤に含まれる水の一部が蒸発する。第３ダクト（６）及び第３ダクト（６ａ）は、抽出室（２）の底部の水分含有液体乾燥剤の中に浸漬されており、ここで第３ダクト（６）及び第３ダクト（６ａ）は、水分含有液体乾燥剤に熱を伝える。抽出室（２）における第３ダクト（６）及び第３ダクト（６ａ）の通路の形状は、Ｕ字状、らせん状、又は第３ダクト（６）及び第３ダクト（６ａ）と水分含有液体乾燥剤との接触領域を増大させることができるいかなる他の形状であってもよい。液体乾燥剤は、抽出室（２）を出て、第２ダクト（４）を通り、捕捉手段（１）に向かう。ポンプ（１０）が、液体乾燥剤を捕捉手段（１）に送るために、第２ダクト（４）の途中に接続されている。

図４によれば、抽出室（２）で抽出された水は、第３ダクト（６）を通ってリザーバ（５）に向かって流れ、また第３ダクト（６ａ）を通ってリザーバ（５ａ）に向かって流れる。バルブ（３１）及びバルブ（３１ａ）が、第３ダクト（６）及び第３ダクト（６ａ）のそれぞれの途中に配置されている。

図４によれば、この実施形態のガスリザーバ（５）及びガスリザーバ（５ａ）には、バルブ（１１）及びバルブ（１１ａ）がそれぞれ接続されており、抽出された水は、バルブ（１１）及びバルブ（１１ａ）によって抽出され得る。真空発生器（８）は、リザーバ（５）及びリザーバ（５ａ）に接続されている。真空発生器（８）の吸気部は、第４ダクト（１９）によりリザーバ（５）に接続されている。バルブ（２０）が、第４ダクト（１９）に配置されている。真空発生器（８）の吸気部とバルブ（２０）との間の第５ダクト（２１）が、第４ダクト（１９）に接続されている。バルブ（２２）が、第５ダクト（２１）に接続されている。真空発生器（８）の排気部は、第６ダクト（２３）に接続されており、第６ダクト（２３）に対してバルブ（２４）が接続されている。第７ダクト（２７）が、バルブ（２５）により第６ダクト（２３）に接続されており、バルブ（２５）は、真空発生器（８）の排気部とバルブ（２４）との間の第６ダクト（２３）に接続されている。第７ダクト（２６）の他端は、リザーバ（５）とバルブ（２０）との間の第４ダクト（１９）に接続されている。真空発生器（８）の吸気部は、第４ダクト（１９ａ）によりリザーバ（５ａ）に接続されている。第４ダクト（１９ａ）は、バルブ（２２）に接続されている。第７ダクト（２６ａ）の一端は、バルブ（２４）に接続されており、他端は、リザーバ（５ａ）とバルブ（２２）との間の第４ダクト（１９ａ）に接続されている。第７ダクト（２６）の他端は、リザーバ（５）とバルブ（２０）との間の第４ダクト（１９）に接続されている。上述の構成によれば、
・リザーバ（５）内に真空を発生させるためには、バルブ（２２）及びバルブ（２５）が閉じたままにされ、バルブ（２０）及びバルブ（２４）が開いたままにされる。したがって、真空発生器（８）が、リザーバ（５）内にあるガスを吸引し、このガスをリザーバ（５ａ）に送る。これによりリザーバ（５ａ）内に圧力勾配が生ずる。
・リザーバ（５）内に圧力勾配を発生させるためには、バルブ（２０）及びバルブ（２４）が閉じたままにされ、バルブ（２２）及びバルブ（２５）が、開いたままにされる。したがって、真空発生器（８）が、リザーバ（５ａ）からガスを吸引し、このガスをリザーバ（５）内に送る。これによりリザーバ（５ａ）内に真空が発生する。

図４によれば、リザーバ（５）内に真空を発生させる場合、バルブ（３１）が開かれ、バルブ（３１ａ）は閉じられる。これにより抽出された水が、抽出室（２）からリザーバ（５）に向かって流れ、リザーバ（５ａ）とバルブ（３１ａ）との間の第３ダクト（６）内に存在する抽出された水は、圧力が上昇し、したがって温度が上昇し、凝縮される。リザーバ（５ａ）内に真空を発生させる場合、バルブ（３１ａ）が開かれ、バルブ（３１）が閉じられる。これにより抽出された水が、抽出室（２）からリザーバ（５ａ）に向かって流れ、リザーバ（５）とバルブ（３１）との間の第３ダクト（６）内に存在する抽出された水は、圧力が上昇し、したがって温度が上昇し、凝縮される。

図４に示される実施形態では、水分含有液体乾燥剤により第３ダクト（６）及び第３ダクト（６ａ）は連続的に湿らされる。水抽出を最適化するために第３ダクト（６）及び第３ダクト（６ａ）が湿らされるのは、バルブ（３１）及びバルブ（３１ａ）の閉鎖と同時に行われる。このことは、噴霧器（９）及び噴霧器（９ａ）を第１ダクト（３）に接続する前にバルブを据え付けることによって達成することができる。第１ダクト（３）は、バルブ（３１）及びバルブ（３１ａ）のそれぞれの閉鎖と同時に閉じていることになる。即ち、
・バルブ（３１ａ）が閉じている場合は、噴霧器（９）のバルブが開いており、
・バルブ（３１）が閉じている場合は、噴霧器（９ａ）のバルブが開いている。

図４によれば、第１ダクト（３）、第２ダクト（４）並びに第３ダクト（６）及び第３ダクト（６ａ）は、熱交換器（１８）となるように動作可能に構成されている。

図４によれば、本装置は、
抽出室（２）、リザーバ（５）、第１ダクト（３）、第２ダクト（４）及び第３ダクト（６）に配置された温度センサ（２８）、並びにリザーバ（５ａ）及び第３ダクト（６ａ）に配置された温度センサ（２８ａ）と、
抽出室（２）に配置された圧力センサ（２９）と、
抽出室（２）に配置された液レベルセンサ（３０）と
を備える。

図４によれば、制御装置（７）は、温度センサ（２８）及び温度センサ（２８ａ）、圧力センサ（２９）並びに液レベルセンサ（３０）によって提供されるデータに基づき、真空発生器（８）及びポンプ（１０）のオンオフを切り替えるために、真空発生器（８）及びポンプ（１０）に接続されている。温度センサ（２８）及び温度センサ（２８ａ）、圧力センサ（２９）並びに液レベルセンサ（３０）は、制御装置（７）に接続されている。

本発明の一実施形態では、装置の構成要素は、制御装置（７）及び捕捉手段（１）を除いて断熱材で被覆されている。

使用されるべき液体乾燥剤は、グリコール、ＣａＣｌ_２ブライン、ＮａＣｌ_２ブライン、及びこれらの組み合わせからなる群より選択される化合物の溶液とすることができる。

ブラインが液体乾燥剤として使用される場合、
・捕捉手段（１）から抽出室（２）に向かって流れる水分含有液体乾燥剤の溶液の塩濃度は、２５％ｗ／ｗ〜３５％ｗ／ｗであり、
・抽出室（２）から捕捉手段（１）に向かって流れる液体乾燥剤の溶液の塩濃度は、３５％ｗ／ｗ〜７０％ｗ／ｗである。

明かなとおり、本発明の装置により４つのステップで水を抽出することができる。即ち、以下の４つのステップである。
（ｉ）液体乾燥剤により周囲から水分を捕捉するステップ。このステップは、捕捉手段（１）で実行される。
（ｉｉ）閉鎖空間において大気圧よりも低い圧力で、水分含有液体乾燥剤を加熱することにより、水分含有液体乾燥剤から水分を抽出するステップ。水分含有液体乾燥剤の加熱は、第３ダクト（６）（及び／又は実施されるべき実施形態に応じて第３ダクト（６ａ））内に圧力勾配を発生させることにより、（閉鎖空間を構成する）抽出室（２）で実行される。
（ｉｉｉ）抽出された水を圧力勾配にさらすことにより、抽出された水を凝縮するステップ。抽出された水は、第３ダクト（６）（及び／又は実施されるべき実施形態に応じて第３ダクト（６ａ））内で圧力勾配にさらされる。
（ｉｖ）ステップ（ｉｉｉ）により抽出された水を、リザーバ（５）（及び／又は実施されるべき実施形態に応じてリザーバ（５ａ））に送出するステップ。

「抽出された水（抽出水）」と言う語は、水分を含んだ液体乾燥剤から抽出されたガス状又は液状の水を指す。ガス状の抽出された水は、抽出室（２）内で、ステップ（ｉｉ）において、水分含有液体乾燥剤から蒸発した水に相当する。そして液状の抽出された水は、第３ダクト（６）（及び／又は、実施されるべき実施形態に応じて第３ダクト（６ａ））内で、ステップ（ｉｉｉ）において、圧力勾配及び温度勾配によって凝縮された水に相当する。

本発明の装置によって実行される方法では、本装置の動作中、水を抽出するために、水分含有液体乾燥剤を加熱するための加熱要素を使用するわけではない。即ち、水分含有液体乾燥剤の加熱は、加熱要素によって熱が伝えられた結果によるものではなく、圧力勾配によるものである。本発明の目的を果たすために、加熱要素とは、例えば電気抵抗器、バーナ、及び電源、太陽源、風力源、熱源、及び他の源により熱を提供する他の要素を意味すると理解されたい。

当業者ならば、「動作」という用語が、装置の動作段階を意味し、動作段階においては、特に温度範囲及び圧力範囲等の動作上の変動要素が安定しているということは理解されよう。この段階の前には開始段階があり、開始段階は、装置が動作段階に入る前の装置の初動に対応する。

本装置の動作を開始するために、水蒸気が第３ダクト（６）で凝縮され、水分含有液体乾燥剤が受け取った熱が抽出室（２）内に伝わるように、抽出室（２）内に水蒸気を発生させる。本装置の動作を開始するために使用される水蒸気は、抽出室内に存在する水分含有液体乾燥剤から水を蒸発させることによってもたらされるか、又は発生される。水分含有液体乾燥剤から水を蒸発するために、抽出室（２）内に配置された熱源が使用されてもよい。この熱源は、開始段階中のみに機能し、動作段階中は機能しない。

本発明は、本明細書に説明及び例示された実施形態に限定されるものではないことを理解されたい。当業者ならば、多くの他の考えられる変形形態及び修正形態が、本発明の趣旨から逸脱することなく実現可能であることを理解するであろう。本発明は、以下の特許請求の範囲によってのみ定義される。

Claims

液体乾燥剤により周囲から水を抽出する装置であって、
ａ）周囲から水分を捕捉する液体乾燥剤を含む捕捉手段と、
ｂ）水分を蒸発させることによって水分を含んだ前記液体乾燥剤から水分を抽出する抽出室と、
ｃ）前記水分を含んだ液体乾燥剤が前記捕捉手段から前記抽出室に流通する第１ダクトと、
ｄ）前記液体乾燥剤が前記抽出室から前記捕捉手段に流通する第２ダクトと、
ｅ）前記抽出室で前記液体乾燥剤から抽出された水を蓄えるリザーバと、
ｆ）前記抽出された水が前記抽出室から前記リザーバに流通する第３ダクトと、
ｇ）真空発生器であって、
ｉ．前記リザーバ内にあるガスを吸引するとともに、前記第３ダクトを通って流通する前記抽出された水を吸引し、これにより前記抽出室に含まれる前記抽出された水を抽出するために、かつ
ｉｉ．ガスを前記リザーバに送り、これにより前記リザーバ内に圧力勾配を生じさせ、前記圧力勾配が、前記リザーバ内にある前記抽出された水と、前記第３ダクト内にある前記抽出された水とにより、前記抽出室内に伝えられ、これにより前記第３ダクト及び前記抽出室内の前記抽出された水の温度を上昇させるために、
前記真空発生器の吸気部及び排気部が前記リザーバに動作可能に接続されている、真空発生器と、
ｈ）前記真空発生器を制御する制御装置と
を備える、装置。
前記捕捉手段が傾斜したトレイであることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
前記捕捉手段が、ファン、圧縮機、タービン及びこれらの組み合わせからなる群より選択される、前記捕捉手段を通って流れる前記液体乾燥剤に向かってガスを流す手段を含むことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
前記リザーバが、前記抽出された水が溜まるタンクを含み、前記タンクと前記リザーバの残りの容積部との間の容積部で、前記水分を含んだ液体乾燥剤が、前記捕捉手段から前記抽出室に向かって流れることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
前記リザーバの前記タンクが、
前記真空発生器の前記吸気部及び前記排気部が、前記リザーバ内にあるガスを吸引し、前記ガスを前記タンク内に送るために、前記リザーバに動作可能に接続されていることと、
前記抽出された水が前記抽出室から前記リザーバに流通する前記第３ダクトが、前記タンクに接続されていることと、
バルブが前記タンクに接続されており、前記タンクに溜まった前記抽出された水が流出することが可能になることと
により特徴付けられている、請求項４に記載の装置。
前記抽出室が二重に被覆され、内側ジャケット及び外側ジャケットを有することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
前記抽出室が、
前記水分を含んだ液体乾燥剤が、前記外側ジャケットと前記内側ジャケットとの間を流れることと、
前記内側ジャケットが、該内側ジャケットの底部に孔を有し、前記孔を通って前記水分を含んだ液体乾燥剤が前記抽出室の前記底部に向かって流れることと、
前記抽出された水が前記抽出室内に流入することと
により特徴付けられている、請求項６に記載の装置。
前記抽出室が三重に被覆され、外側ジャケット、内側ジャケット及び第２の内側ジャケットを有することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
前記抽出室が、
前記水分を含んだ液体乾燥剤が、前記外側ジャケットと前記内側ジャケットとの間を流れることと、
前記内側ジャケットが、該内側ジャケットの底部に孔を有し、前記孔を通って前記水分を含んだ液体乾燥剤が前記抽出室の前記底部に向かって流れることと、
前記抽出室内で、前記抽出された水が前記抽出室の上部に向かって流れ、その後、前記抽出された水が前記内側ジャケットと前記第２の内側ジャケットとの間を流れ、前記抽出室を流出することと
により特徴付けられている、請求項８に記載の装置。
前記第３ダクトが、前記抽出室内に導かれ、その後前記リザーバに向かって導出していることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
前記第１ダクト、前記第２ダクト及び前記第３ダクトが、熱交換器となるように動作可能に構成されており、前記第２ダクト及び前記第３ダクトが、前記第１ダクトに熱を伝えることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
前記第１ダクト及び前記第２ダクトが、熱交換器となるように動作可能に構成されており、前記第２ダクトが、前記第１ダクトに熱を伝えることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
前記第１ダクト及び前記第３ダクトが、熱交換器となるように動作可能に構成されており、前記第３ダクトが、前記第１ダクトに熱を伝えることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
前記液体乾燥剤が、グリコール、ＣａＣｌ_２ブライン、ＮａＣｌブライン、及びこれらの組み合わせからなる群より選択されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
前記ＣａＣｌ_２ブラインの濃度が、
前記水分を含んだ液体乾燥剤の溶液では２５％〜３５％であり、
前記液体乾燥剤の溶液では３５％〜７０％である
ことを特徴とする、請求項１４に記載の装置。
当該装置の前記制御装置が、以下の要素、即ち、
前記抽出室、前記リザーバ、前記第１ダクト、前記第２ダクト、及び前記第３ダクトに配置された温度センサ、
前記抽出室に配置された圧力センサ、並びに
前記抽出室に配置された液レベルセンサ
のうちの１つ以上に動作可能に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
ａ）前記抽出室において前記水分を含んだ液体乾燥剤から抽出された水を蓄える複数のリザーバと、
ｂ）前記抽出された水が前記抽出室から前記リザーバに流れる複数の第３ダクトと、
ｃ）真空発生器であって、該真空発生器の前記吸気部及び前記排気部が、前記複数のリザーバのうちの１つのリザーバに含まれる前記ガスを吸引するとともに、前記複数のリザーバのうちの別のリザーバ内に前記ガスを送るために、前記複数のリザーバに動作可能に接続されている、真空発生器と
を備える、請求項１に記載の装置。
液体乾燥剤により周囲から水を抽出する方法であって、
（ｉ）液体乾燥剤により周囲から水分を捕捉するステップと、
（ｉｉ）閉鎖空間において大気圧よりも低い圧力で、前記水分を含んだ液体乾燥剤を加熱する圧力勾配を発生させることにより、前記水分を含んだ液体乾燥剤から水を抽出するステップと、
（ｉｉｉ）抽出された水を圧力勾配にさらすことにより、前記抽出された水を凝縮するステップと、
（ｉｖ）前記ステップ（ｉｉｉ）によって抽出された水を送出するステップと
を含む方法。