KR20060095938A - Method and apparatus for condensing water from ambient air - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 대체로 주위 공기로부터 물을 응축하여 수집하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 적어도 하나의 실시형태에 있어서 상기 장치는 소비용이나 다른 목적의 휴대형 물 생산 수단을 제공하고 휴대형 물 공급원이 제한되는 영역에서 특정의 사용예를 제시한다.The present invention relates generally to a method and apparatus for condensing and collecting water from ambient air. In at least one embodiment the device provides a portable water production means for consumption or other purposes and presents a particular example of use in areas where the portable water source is limited.
지구상의 많은 장소에서 휴대형 신선한 물(fresh water) 공급원에 대한 접근이 제한되기 때문에, 매일 필요한 물을 사용하는 것이 당연하게 여겨지지 않는 경우가 많다. 사실, 많은 물 공급원이 더럽혀지거나 오염되어 있어서, 물을 안전하게 사용할 수 있기 위해서는 물을 끓이거나 몇가지 다른 방법으로 처리할 필요가 있다.Because access to portable fresh water sources is restricted in many places on the planet, it is often not natural to use the water you need every day. In fact, many water sources are dirty or contaminated, so it is necessary to boil the water or treat it in several different ways in order to use it safely.
요트와 선박은 항해하는 동안 자신의 물 공급원을 가지고 있지만, 강수(rainfall)를 제외하고는 신선한 물 공급을 받을 수 없기 때문에 일상의 물사용을 종종 제한할 필요가 있다. 마찬가지로, 예를 들어 광부들이나, 도로 보수원, 철로 보수원, 격리된 장소에서 작전을 수행하는 군인 집단뿐만 아니라, 섬 휴양지에서도 모두 신선한 물을 필요로 한다. Yachts and ships have their own water supply while sailing, but they often need to limit their daily water use because they cannot get fresh water except for rainfall. Similarly, island resorts, as well as miners, road crews, rail crews, and military groups performing operations in secluded locations, all require fresh water.
물론, 물은 생명을 유지하는데 필요로 하는 것 외에 수많은 용도를 가지고 있다. 이러한 용도에는 세탁용이나 산업 공정용을 포함한다. 물의 공급이 제한되는 구역이나 장소에서는, 신선한 물을 정기적으로 공급받는 것이 바람직하다. 물 공급원은 빗물로 다시 채워질 수 있지만, 강수량은 변동될 수 있고 충분하지 않을 수 있다. 더우기, 신선한 물을 격리된 장소까지 정기적으로 수송하기 위해서는 비용이 많이 들 수 있다. Of course, water has many uses besides those needed to sustain life. Such uses include laundry or industrial processes. In areas and places where the supply of water is restricted, it is desirable to receive fresh water regularly. Water sources may be refilled with rainwater, but precipitation may vary and may not be sufficient. Moreover, regular transportation of fresh water to isolated sites can be expensive.
주위 공기로부터 물을 응축시키기 위한 장치는 유럽특허 제0597716호 및 미국특허 제5,857,344호에 개시되어 있다. 이들 양 장치는 냉각제의 압축과 팽창에 의해 주위 공기를 냉각하여 주위 공기로부터 물을 응축하여 수집하기 위해서 전기식 압축기를 포함하고 있는 냉각 시스템으로 구성되어 있다.Apparatuses for condensing water from ambient air are disclosed in European Patent No. 0597716 and US Pat. No. 5,857,344. Both devices consist of a cooling system that includes an electric compressor to cool the ambient air by compression and expansion of the coolant to condense and collect water from the ambient air.
미국특허 제6,156,102호는 공기를 흡수성 용액과 접촉하도록 하여 주위 공기로부터 물을 수집하는 장치 및 방법을 개시하고 있다. 이 흡수성 용액은 공기로부터 수분을 흡수한다. 그 다음에 이 수분은 상기 흡수성 용액으로부터 증발되어 수집된다. 수분의 증발은 상기 흡수성 액체를 가열하거나 부압하에서 수분을 증발시킴으로써 이루어진다. 주위 공기를 공기로부터 수분을 흡수하는 흡수제와 직접 접촉하게 한 다음 흡수된 수분의 분리 및 수집을 하는 유사한 장치가 미국특허 제6,336,957호에 개시되어 있다. US Pat. No. 6,156,102 discloses an apparatus and method for collecting water from ambient air by bringing air into contact with an absorbent solution. This absorbent solution absorbs moisture from the air. This water is then evaporated and collected from the absorbent solution. Evaporation of moisture is achieved by heating the absorbent liquid or by evaporating the moisture under negative pressure. A similar device is disclosed in US Pat. No. 6,336,957, which allows ambient air to be in direct contact with an absorbent that absorbs moisture from the air, followed by separation and collection of the absorbed moisture.
본 발명의 한 실시형태에 따르면 주위 공기로부터 물을 수집하기 위한 방법이 제공되는데, 상기 방법은 According to one embodiment of the invention there is provided a method for collecting water from ambient air, the method comprising
주위 공기와 접촉하기 위한 적어도 하나의 응축 표면을 제공하는 단계; Providing at least one condensation surface for contact with ambient air;
액체 냉각제가 냉각제 증기로 밀폐된 공간 속으로 더 증발하도록 가스를 상기 밀폐된 공간 속으로 통과시켜서 상기 가스와 액체 냉각제로부터 증발된 냉각제 증기의 가스 혼합물을 상기 밀폐된 공간 내에 형성시키고, 상기 응축 표면으로부터 냉각제로 열을 전달하여 상기 응축 표면을 주위 공기 내의 수분의 이슬점 이하로 냉각시키는 단계; A gas is passed into the confined space to further evaporate the liquid coolant into the confined space with coolant vapor to form a gas mixture of coolant vapor evaporated from the gas and the liquid coolant into the confined space and from the condensation surface Transferring heat to a coolant to cool the condensation surface below the dew point of moisture in ambient air;
상기 가스 혼합물을 상기 밀폐된 공간을 통과시키는 단계; Passing the gas mixture through the enclosed space;
주위 공기로부터의 수분이 상기 응축 표면에 응축되도록 냉각된 상기 응축 표면과 주위 공기를 접촉시키는 단계; 그리고 Contacting ambient air with the cooled condensation surface such that moisture from ambient air condenses on the condensation surface; And
응축된 물을 수집하는 단계;Collecting the condensed water;
를 포함하고 있다.It includes.
전형적으로, 상기 방법은 상기 가스로부터 냉각제 증기를 분리시키기 위해서 상기 밀폐된 공간을 통과한 상기 가스 혼합물 내의 냉각제 증기를 액체 냉각제로 다시 응축시키는 단계, 가스 혼합물을 다시 발생시키기 위해 상기 가스 혼합물로부터 분리된 가스를 상기 밀폐된 공간으로 복귀시키는 단계, 그리고 상기 가스 혼합물로부터 응축된 액체 냉각제를 재순환시키는 단계를 더 포함하고 있다.Typically, the process comprises condensing coolant vapor in the gas mixture that has passed through the confined space back to a liquid coolant to separate coolant vapor from the gas, separating from the gas mixture to regenerate the gas mixture. Returning gas to the enclosed space, and recycling the condensed liquid coolant from the gas mixture.
바람직하게는, 상기 가스 혼합물은 상기 밀폐된 공간을 통과하여 상기 가스 혼합물로부터 가스를 흡수하여 용액을 형성하는 액체 흡수제와 접촉하게 되고, 상기 가스는 상기 용액으로부터 분리되어 상기 가스는 상기 밀폐된 공간으로 복귀하고 상기 액체 흡수제는 가스 혼합물과 다시 접촉하기 위해 리사이클링된다.Preferably, the gas mixture is brought into contact with a liquid absorbent that passes through the enclosed space and absorbs gas from the gas mixture to form a solution, and the gas is separated from the solution so that the gas enters the enclosed space. Return and the liquid absorbent is recycled to contact with the gas mixture again.
바람직하게는, 상기 응축 표면이 연속적인 사이클로 냉각되도록, 상기 가스 혼합물로부터 응축된 상기 액체 냉각제는 상기 가스가 상기 밀폐된 공간으로 이동하는 것과 상기 가스 혼합물이 상기 액체 흡수제와 접촉하기 위해 상기 밀폐된 공간으로부터 이동하는 것과 동시에 재순환된다.Preferably, the liquid coolant condensed from the gas mixture to cool the condensation surface in a continuous cycle so that the gas moves into the enclosed space and the enclosed space for the gas mixture to contact the liquid absorbent. It is recycled at the same time as it moves from.
바람직하게는, 상기 액체 냉각제는 상기 가스가 상기 밀폐된 공간을 통과할 때 교반된다. 가장 바람직하게는, 상기 액체 냉각제의 교반은 상기 가스를 상기 액체 냉각제를 통하여 상기 밀폐된 공간 속으로 기포를 발생시킴으로써 수행된다.Preferably, the liquid coolant is stirred when the gas passes through the enclosed space. Most preferably, the agitation of the liquid coolant is performed by generating bubbles into the closed space through the gas.
바람직하게는, 상기 응축 표면으로부터 유동하는 주위 공기의 온도를 모니터하는 단계와, 주위 공기가 상기 응축 표면과 접촉하도록 유동하는 유동률을 주위 공기로부터의 수분이 상기 응축 표면에 응축되는 것을 촉진하는 바람직한 유동률로 조정하는 단계를 더 포함하고 있다.Preferably, monitoring the temperature of the ambient air flowing from the condensation surface, and the flow rate at which the ambient air flows in contact with the condensation surface is preferred to facilitate the condensation of moisture from the ambient air to the condensation surface. It further comprises the step of adjusting to.
주위 공기는 상기 응축 표면과의 접촉에 의해 냉각되고 냉각된 주위 공기는 상기 냉각제 증기를 액체 냉각제로 응축시키는 것을 촉진하기 위해, 상기 밀폐된 공간을 통과한 가스 혼합물 내의 냉각제 증기를 냉각시키도록 사용될 수 있다. 바람직하게는, 상기 가스 혼합물은 상기 밀폐된 공간으로부터 냉각제 증기가 응축되는 응축기로 이동하게 된다.Ambient air is cooled by contact with the condensation surface and cooled ambient air can be used to cool the coolant vapor in the gas mixture through the confined space to facilitate condensation of the coolant vapor with the liquid coolant. have. Preferably, the gas mixture is moved from the enclosed space to a condenser where coolant vapor is condensed.
따라서, 상기 방법은 또한 상기 냉각제 증기의 응축을 촉진하기 위해 응축 표면으로부터 유동하는 주위 공기의 유동률을 조정하는 단계를 포함할 수 있다. 응축기 내의 냉각제 증기의 응축을 촉진하기 위해서 상기 응축 표면으로부터 유동하는 주위 공기의 유동률을 조정할 필요가 있는지 여부를 평가하는 단계는Thus, the method may also include adjusting the flow rate of ambient air flowing from the condensation surface to promote condensation of the coolant vapor. Evaluating whether it is necessary to adjust the flow rate of ambient air flowing from the condensation surface to promote the condensation of the coolant vapor in the condenser
응축기 내의 압력을 측정하는 단계;Measuring the pressure in the condenser;
응축기 내의 온도를 측정하는 단계; 그리고Measuring the temperature in the condenser; And
측정된 압력과 측정된 온도를 평가하는 단계;Evaluating the measured pressure and the measured temperature;
를 포함할 수 있다.It may include.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면 주위 공기로부터 물을 수집하기 위한 장치가 제공되는데, 상기 장치는 According to another embodiment of the present invention there is provided an apparatus for collecting water from ambient air, the apparatus comprising:
주위 공기와 접촉하기 위한 적어도 하나의 응축 표면;At least one condensation surface for contacting with ambient air;
액체 냉각제를 수용하고 가스와 상기 액체 냉각제로부터 증발된 냉각제 증기의 가스 혼합물을 위한 밀폐된 공간을 형성하는 증발기;An evaporator containing a liquid coolant and forming an enclosed space for a gas mixture of gas and coolant vapor evaporated from the liquid coolant;
상기 가스를 상기 밀폐된 공간 속으로 이동시키기 위해 증발기 속으로 형성되어서 상기 응축 표면으로부터 상기 액체 냉각제로 열이 전달되도록 상기 액체 냉각제를 상기 밀폐된 공간으로 더욱 증발되게 하고, 그 결과 물의 수집을 위해 상기 응축 표면이 주위 공기 내의 수분의 이슬점 이하로 냉각되어 상기 응축 표면에 주위 공기로부터의 수분의 응축이 이루어지게 하는 입구; 그리고Formed into an evaporator to move the gas into the enclosed space such that the liquid coolant is further evaporated into the enclosed space so that heat is transferred from the condensation surface to the liquid coolant, and consequently the An inlet through which the condensation surface is cooled below the dew point of moisture in the ambient air such that condensation of moisture from the ambient air occurs on the condensation surface; And
상기 밀폐된 공간으로부터 상기 가스 혼합물의 이동을 위한 출구;An outlet for movement of said gas mixture from said enclosed space;
를 포함하고 있다.It includes.
바람직하게는, 상기 장치는 상기 가스를 증발기 내의 상기 밀폐된 공간으로 복귀시키고 상기 액체 냉각제를 증발기로 리사이클링하기 위해, 상기 액체 냉각제로부터 상기 가스 혼합물 내의 가스를 분리시키고 냉각제 증기를 액체 냉각제로 다시 응축시키기 위한 분리 시스템을 더 포함하고 있다.Preferably, the apparatus separates the gas in the gas mixture from the liquid coolant and condenses the coolant vapor back into the liquid coolant to return the gas to the confined space in the evaporator and recycle the liquid coolant to the evaporator. It further includes a separation system.
바람직하게는, 상기 분리 시스템은 증발기로부터 가스 혼합물을 수용하여 상기 가스 혼합물 내의 냉각제 증기를 액체 냉각제로 응축시키기 위한 응축기를 포함하고 있고, 상기 응축기는 액체 흡수제를 수용하여 가스를 상기 액체 흡수제에 흡수시켜서 용액을 형성하기 위해 상기 가스 혼합물과 액체 흡수제의 접촉을 용이하게 하고 그 결과 상기 냉각제 증기로부터 상기 가스를 분리시킨다.Preferably, the separation system includes a condenser for receiving a gas mixture from an evaporator to condense the coolant vapor in the gas mixture into a liquid coolant, wherein the condenser receives a liquid absorbent to absorb gas into the liquid absorbent. Facilitating contact of the gas mixture with the liquid absorbent to form a solution and as a result separates the gas from the coolant vapor.
바람직하게는, 사용시에, 상기 응축기는 상기 액체 냉각제의 층과 상기 용액의 층으로 이루어진 욕을 둘러싸고 있고, 상기 응축기는 상기 욕으로 상기 용액을 이동시키기 전에 상기 가스 혼합물과 상기 액체 흡수제를 접촉시켜서 상기 용액을 형성하기 위해서 상기 가스 혼합물을 수용하도록 되어 있다. 대체로, 상기 액체 냉각제는 상기 용액보다 낮은 밀도를 가지고 있어서, 상기 용액은 액체 냉각제의 층으로부터 분리되어 용액의 층을 이루게 된다.Preferably, in use, the condenser encloses a bath consisting of a layer of the liquid coolant and a layer of the solution, the condenser contacting the gas mixture with the liquid absorbent prior to moving the solution into the bath. It is adapted to receive the gas mixture to form a solution. In general, the liquid coolant has a lower density than the solution so that the solution separates from the layer of liquid coolant to form a layer of the solution.
바람직하게는, 상기 응축기는 상기 액체 흡수제를 수용하기 위한 응축기 내에 배치된 믹서 유닛을 더 포함하고 있고, 상기 믹서 유닛은 상기 가스와 상기 액체 흡수제의 접촉을 촉진시키기 위해서 믹서 유닛의 표면 위에서 상기 액체 흡수제의 유동을 발생시키도록 되어 있다. 대체로, 상기 믹서 유닛은 상기 액체 흡수제를 수용하기 위한 개방된 용기를 가지고 있어서 상기 개방된 용기로부터의 상기 액체 흡수제의 범람에 의해 상기 믹서 유닛의 표면 아래로 상기 액체 흡수제의 유동을 제공한다.Advantageously, said condenser further comprises a mixer unit disposed within a condenser for receiving said liquid absorbent, said mixer unit being disposed on a surface of said mixer unit to facilitate contact of said gas with said liquid absorbent. It is supposed to generate a flow of. In general, the mixer unit has an open container for receiving the liquid absorbent to provide a flow of the liquid absorbent below the surface of the mixer unit by flooding of the liquid absorbent from the open container.
바람직하게는, 상기 믹서 유닛은 상기 액체 흡수제에 의한 상기 가스의 흡수를 증가시키기 위해서 상기 액체 흡수제가 상기 믹서 유닛의 표면의 아래로 유동할 때 상기 액체 흡수제에 난류를 발생시키도록 되어 있다. 전형적으로, 상기 믹서 유닛은 상기 믹서 유닛의 표면에 형성되어 있으며 상기 액체 흡수제에 난류를 촉진시키기 위해서 상기 표면을 가로질러서 놓여있는 적어도 하나의 리지(ridge)를 가질 수 있다. 바람직하게는, 상기 믹서 유닛은 복수개의 리지를 가지고, 상기 리지는 상기 믹서 유닛 아래로 서로 이격되어 있으며 대체로 상기 믹서 유닛의 전체 외주부 둘레에 걸쳐서 형성되어 있다.Preferably, the mixer unit is adapted to generate turbulence in the liquid absorbent when the liquid absorbent flows down the surface of the mixer unit to increase the absorption of the gas by the liquid absorbent. Typically, the mixer unit may have at least one ridge formed on the surface of the mixer unit and lying across the surface to promote turbulence in the liquid absorbent. Preferably, the mixer unit has a plurality of ridges, the ridges being spaced apart from each other below the mixer unit and generally formed around the entire circumference of the mixer unit.
바람직하게는, 상기 믹서 유닛을 대체로 직립 자세로 유지하기 위해 상기 믹서 유닛은 응축기 내에 배치된 짐벌에 장착되어 있다.Preferably, the mixer unit is mounted to a gimbal disposed in the condenser to keep the mixer unit in a generally upright position.
바람직하게는, 상기 분리 시스템은 상기 액체 흡수제로부터 상기 가스의 증발을 위한 분리 저장소를 더 포함하고 있고, 상기 분리 저장소는,Preferably, the separation system further comprises a separation reservoir for evaporation of the gas from the liquid absorbent, the separation reservoir,
하우징;housing;
상기 액체 흡수제를 상기 하우징으로 이동시켜서, 상기 하우징 내에서 상기 액체 흡수제로부터 상기 가스가 증발되게 하는 입구; 그리고 An inlet for moving said liquid absorbent into said housing to cause said gas to evaporate from said liquid absorbent within said housing; And
상기 액체 흡수제로부터 증발된 상기 가스를 증발기로 복귀시키기 위한 출구;An outlet for returning the gas evaporated from the liquid absorbent to an evaporator;
를 포함하고 있다.It includes.
상기 분리 저장소는 대체로 상기 액체 흡수제로부터 상기 가스의 증발을 촉진시키기 위해서 가열되도록 되어 있다.The separation reservoir is generally adapted to be heated to promote evaporation of the gas from the liquid absorbent.
바람직하게는, 상기 분리 시스템은 상기 액체 흡수제를 상기 가스 혼합물과 더욱 접촉시키기 위해서 상기 액체 흡수제를 증발기로부터 응축기로 유동시키기 위한 높은 위치로 상승시키는 펌프 시스템을 더 포함하고 있고, 상기 펌프 시스템은,Advantageously, said separation system further comprises a pump system for raising said liquid absorbent to a high position for flowing from said evaporator to a condenser to further contact said liquid absorbent with said gas mixture, said pump system comprising:
상기 액체 흡수제를 수용하여 상기 액체 흡수제가 배출되도록 가열되는 가열 저장소; A heating reservoir which receives the liquid absorbent and is heated to discharge the liquid absorbent;
상기 가열 저장소가 가열될 때 상기 가열 저장소로부터 배출되는 상기 액체 흡수제를 수용하기 위한 수직관; 그리고 A vertical tube for receiving the liquid absorbent discharged from the heating reservoir when the heating reservoir is heated; And
높은 위치에 배치되어 있으며 상기 액체 흡수제의 수집을 위해 개방된 튜브가 형성되어 있고, 또한 상기 액체 흡수제가 상기 응축기로 이동하도록 통로가 형성되어 있는 수집 저장소;A collection reservoir disposed at an elevated position and having an open tube for collection of the liquid absorbent, and wherein a passage is formed to move the liquid absorbent to the condenser;
를 포함하고 있다.It includes.
바람직하게는, 상기 수집 저장소는 상기 액체 흡수제를 수집 저장소로부터 응축기로 이동시키기 위한 제 1 출구, 상기 수직관을 따라서 이동하면서 상기 액체 흡수제로부터 증발하는 흡수제 증기와 함께 상기 가스를 수용하기 위한 내부 공간, 그리고 상기 액체 흡수제로부터 분리된 가스를 상기 수집 저장소로부터 증발기로 이동시키기 위한 다른 출구를 가지고 있다.Preferably, the collection reservoir has a first outlet for moving the liquid absorbent from the collection reservoir to a condenser, an inner space for receiving the gas with absorbent vapor evaporating from the liquid absorbent while moving along the vertical tube, And another outlet for moving gas separated from the liquid absorbent from the collection reservoir to the evaporator.
바람직하게는, 상기 수집 저장소의 제 1 출구는 상기 액체 흡수제를 응축기로 향하게 하는 도관으로 개방되어 있고, 상기 도관은 응축기로부터 나오는 용액과 열교환을 위해 분리 저장소를 통과하고 있다.Preferably, the first outlet of the collection reservoir is open to a conduit for directing the liquid absorbent to the condenser, the conduit passing through a separate reservoir for heat exchange with a solution from the condenser.
바람직하게는, 상기 수집 저장소의 다른 출구는 상기 분리 저장소의 제 1 출구와 증발기를 연결하는 통로로 개방되어 있다. 상기 통로는 흡수제 증기로부터 상기 통로 내에서 응축되는 액체 흡수제를 트래핑하고, 응축된 액체 흡수제를 상기 분리 저장소로 배출시키기 위해서 경사진 구역을 가지고 있는 것이 바람직하다.Preferably, the other outlet of the collection reservoir is open to a passage connecting the first outlet of the separation reservoir and the evaporator. The passage preferably has an inclined zone for trapping the liquid absorbent condensed in the passage from the absorbent vapor and for discharging the condensed liquid absorbent to the separation reservoir.
바람직하게는, 또한 상기 장치는 상기 가스 혼합물이 증발기 내의 공간으로부터 응축기로 이동하고 상기 가스가 분리 시스템으로부터 증발기로 이동할 때 상기 가스 혼합물과 상기 가스 사이의 열교환을 위해서 열교환기를 포함할 수 있다. 대체로, 상기 열교환기는 응축된 냉각제가 응축기로부터 증발기로 이동할 때, 상기 가스 혼합물 및 상기 가스와 열교환을 위해 상기 응축된 냉각제를 수용하도록 되어 있다.Preferably, the apparatus may also include a heat exchanger for heat exchange between the gas mixture and the gas when the gas mixture moves from the space in the evaporator to the condenser and the gas moves from the separation system to the evaporator. In general, the heat exchanger is adapted to receive the condensed coolant for heat exchange with the gas mixture and the gas as the condensed coolant moves from the condenser to the evaporator.
게다가, 상기 장치는 주위 공기를 증발기로부터 응축기와 접촉되도록 향하게 하기 위해서, 응축기와 증발기를 둘러싸는 케이싱을 포함하고 있는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 상기 케이싱의 외측으로부터 상기 케이싱을 통하여 주위 공기의 유동을 발생시키기 위해 팬이 설치된다. 더욱 바람직하게는, 상기 응축 표면은 응축된 물의 수집을 용이하게 하기 위해서 통상적으로 수평에 대해 일정한 각도로 배치된다. 상기 각도는 대체로 약 30°내지 60°이고, 바람직하게는 약 40°내지 50°이다. In addition, the apparatus preferably includes a casing surrounding the condenser and the evaporator in order to direct ambient air from the evaporator into contact with the condenser. Preferably, a fan is installed to generate a flow of ambient air through the casing from the outside of the casing. More preferably, the condensation surface is typically arranged at an angle with respect to the horizontal to facilitate the collection of condensed water. The angle is generally about 30 ° to 60 °, preferably about 40 ° to 50 °.
바람직하게는, 상기 장치는 상기 응축 표면과 접촉하는 주위 공기의 유동률을 제어하는 제어 시스템을 더 포함하고 있고, 상기 제어 시스템은,Preferably, the apparatus further comprises a control system for controlling the flow rate of ambient air in contact with the condensation surface, the control system,
상기 응축 표면으로부터 유동하는 주위 공기의 온도를 측정하는 온도 센서를 포함하고 있고, A temperature sensor for measuring the temperature of ambient air flowing from the condensation surface,
상기 제어 시스템은 상기 온도 센서에 의해 측정된 온도를 모니터하여 주위 공기로부터의 수분이 상기 응축 표면에 응축되는 것을 촉진시키기 위해 상기 응축 표면과 접촉하도록 유동하는 주위 공기의 유동률을 조정한다.The control system monitors the temperature measured by the temperature sensor and adjusts the flow rate of the ambient air flowing to contact the condensation surface to facilitate condensation of moisture from the ambient air to the condensation surface.
또한 바람직하게는, 상기 장치는 상기 응축 표면으로부터 유동하는 주위 공기를 응축기로 향하도록 되어 있고, 상기 제어 시스템은 상기 응축 표면으로부터 유동하는 주위 공기의 유동률을 상기 응축 표면과 접촉하도록 유동하는 주위 공기의 유동률에 대하여 조정하도록 작동되는 조정가능한 공기 흡입구를 더 포함하고 있어서, 냉각제 증기의 응축을 촉진시키도록 응축기 내의 압력과 온도를 변화시킨다.Also preferably, the apparatus is adapted to direct ambient air flowing from the condensation surface to a condenser, and wherein the control system is adapted to direct the flow rate of ambient air flowing from the condensation surface to contact the condensation surface. It further includes an adjustable air inlet operable to adjust for flow rate, thereby varying the pressure and temperature in the condenser to facilitate condensation of the coolant vapor.
가장 바람직하게는, 상기 제어 시스템은 응축기 내의 온도를 측정하는 온도 센서와, 응축기 내의 압력을 측정하는 압력 센서를 더 포함하고 있고, 상기 제어 시스템은 상기 온도 센서에 의해 측정된 온도와 상기 압력 센서에 의해 측정된 압력을 평가하여, 응축기로 유동하는 주위 공기의 유동률을 변화시키도록 상기 조정가능한 공기 흡입구를 작동시킨다.Most preferably, the control system further comprises a temperature sensor for measuring the temperature in the condenser and a pressure sensor for measuring the pressure in the condenser, wherein the control system is connected to the temperature measured by the temperature sensor and the pressure sensor. The adjustable air inlet is operated to change the flow rate of ambient air flowing into the condenser by evaluating the pressure measured by the pressure.
바람직하게는, 상기 가스를 액체 냉각제를 통하여 증발기의 밀폐된 공간 속으로 기포를 발생시키기 위하여 증발기로 개방되어 있는 입구가 배치된다. 상기 가스를 액체 냉각제를 통하여 기포를 발생시키면 상기 액체 냉각제를 교반하여 주위 공기로부터 액체 냉각제로의 열교환을 증가시킨다. Preferably, an inlet which is open to the evaporator is arranged to generate bubbles through the liquid coolant into the confined space of the evaporator. Bubbles of the gas through the liquid coolant agitate the liquid coolant to increase heat exchange from ambient air to the liquid coolant.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면 주위 공기로부터 물을 응축하기 위한 증발기가 제공되는데, 상기 증발기는According to yet another embodiment of the present invention there is provided an evaporator for condensing water from ambient air.
주위 공기와 접촉하기 위한 적어도 하나의 응축 표면;At least one condensation surface for contacting with ambient air;
액체 냉각제를 수용하고 가스와 상기 액체 냉각제로부터 증발된 냉각제 증기의 가스 혼합물을 위한 밀폐된 공간을 가지고 있는 하우징;A housing containing a liquid coolant and having an enclosed space for a gas mixture of gas and coolant vapor evaporated from the liquid coolant;
상기 가스를 상기 밀폐된 공간 속으로 이동시켜서 상기 응축 표면으로부터 상기 액체 냉각제로 열이 전달되도록 상기 액체 냉각제를 상기 밀폐된 공간으로 더욱 증발되게 하고, 그 결과 물의 수집을 위해 상기 응축 표면이 주위 공기 내의 수분의 이슬점 이하로 냉각되어 상기 응축 표면에 주위 공기로부터의 수분의 응축이 이루어지게 하는 입구; 그리고The gas moves into the enclosed space to further evaporate the liquid coolant into the enclosed space so that heat is transferred from the condensation surface to the liquid coolant, and consequently the condensation surface in the ambient air for the collection of water. An inlet for cooling below a dew point of moisture to condense moisture from ambient air on the condensation surface; And
상기 밀폐된 공간으로부터 상기 가스 혼합물의 이동을 위한 출구;An outlet for movement of said gas mixture from said enclosed space;
를 포함하고 있다.It includes.
바람직하게는, 상기 응축 표면은 냉각 핀의 표면이고, 증발기의 하우징은,Preferably, the condensation surface is the surface of the cooling fin, and the housing of the evaporator is
가스와 냉각제 증기의 가스 혼합물을 수용하기 위한 상부 구역;An upper section for receiving a gas mixture of gas and coolant vapor;
적어도 부분적으로 상기 액체 냉각제로 채워져 있으며 상기 상부 구역으로부터 이격되어 있는 하부 구역; 그리고A lower zone at least partially filled with the liquid coolant and spaced from the upper zone; And
상기 하우징의 상부 구역의 한 단부와 하부 구역의 반대쪽 단부에서 개방되어 있는 적어도 하나의 도관; At least one conduit open at one end of the upper region of the housing and the opposite end of the lower region;
을 포함하고 있고, 상기 냉각 핀은 주위 공기와 접촉을 위해 상부 구역과 하부 구역 사이에 배치되어 있다.Wherein the cooling fin is disposed between the upper zone and the lower zone for contact with the ambient air.
전형적으로, 복수의 냉각 핀이 주위 공기와 접촉을 위해 서로 이격되어 있으며 서로 근접하여 배치된다.Typically, a plurality of cooling fins are spaced apart from one another and in close proximity to one another for contact with the ambient air.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면 가스 혼합물의 냉각제 증기로부터 가스를 분리시키기 위한 방법이 제공되는데, 상기 방법은According to another embodiment of the present invention there is provided a method for separating a gas from a coolant vapor of a gas mixture.
상기 냉각제 증기를 액체 냉각제로 응축시키고, 상기 가스를 흡수하는 액체 흡수제를 수용하여 상기 액체 흡수제와 상기 가스 혼합물의 접촉을 촉진시키는 믹서 유닛을 둘러싸고 있는 응축기를 제공하는 단계;Providing a condenser surrounding the mixer unit condensing the coolant vapor with a liquid coolant and containing a liquid absorbent absorbing the gas to facilitate contact of the liquid absorbent with the gas mixture;
상기 냉각제 증기를 응축시키기 위하여 상기 가스 혼합물을 응축기로 이동시키는 단계; 그리고 Moving the gas mixture to a condenser to condense the coolant vapor; And
상기 액체 흡수제를 믹서 유닛으로 이동시켜서 상기 가스가 상기 액체 흡수제에 흡수되어 상기 액체 흡수제와 상기 가스의 용액을 형성하도록 상기 액체 흡수제를 상기 가스 혼합물과 접촉시키는 단계; Moving the liquid absorbent to a mixer unit to contact the liquid absorbent with the gas mixture such that the gas is absorbed by the liquid absorbent to form a solution of the liquid absorbent and the gas;
를 포함하고 있다.It includes.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면 가스 혼합물의 냉각제 증기로부터 가스를 분리시키기 위한 응축기가 제공되는데, 상기 응축기는According to another embodiment of the invention there is provided a condenser for separating gas from the coolant vapor of the gas mixture, the condenser
상기 가스 혼합물을 수용하여 상기 냉각제 증기를 액체 냉각제로 응축시키는 하우징; 그리고A housing containing the gas mixture to condense the coolant vapor into a liquid coolant; And
상기 가스를 흡수하여 액체 흡수제와 상기 가스의 용액을 형성하는 액체 흡수제를 수용하는 하우징 내에 배치되어 있으며, 상기 가스 혼합물와 상기 액체 흡수제의 접촉을 촉진시키는 믹서 유닛;A mixer unit disposed in a housing containing a liquid absorbent which absorbs the gas to form a solution of the gas and a liquid absorbent, the mixer unit facilitating contact of the gas mixture with the liquid absorbent;
을 포함하고 있다.It includes.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 가스와 냉각제 증기를 분리시키기 위하여 상기 가스와 냉각제 증기의 가스 혼합물로부터 상기 가스를 흡수하는 액체 흡수제와 상기 가스를 혼합하는 믹서 유닛이 제공되는데, 상기 믹서 유닛은,According to another embodiment of the present invention, there is provided a mixer unit for mixing the gas with a liquid absorbent which absorbs the gas from a gas mixture of gas and coolant vapor to separate gas and coolant vapor. ,
상기 가스의 흡수를 위해 액체 흡수제를 수용하여 상기 가스 혼합물과 상기 액체 흡수제의 접촉을 촉진시키는 믹서 보디를 포함하고 있다.And a mixer body for accommodating a liquid absorbent for absorption of the gas to facilitate contact of the gas mixture with the liquid absorbent.
주위 공기로부터 물을 응축하는 것은 신선한 물이 부족하거나 신선한 물을 얻을 수 없는 오지에 신선한 물 공급원을 보충하는 수단을 제공하며, 상기와 같은 오지에 물을 수송할 필요성을 감소시킬 수 있다. 마찬가지로, 항해하는 동안 선박이나 보트와 같은 물 공급원을 가지고 다닐 필요가 있는 곳에서, 주위 공기로부터 물을 응축하는 것은 이동하는 동안 물의 대체 공급원을 제공하고 저장된 물에 대한 의존성을 감소시킬 수 있다. 사실상, 주위 공기로부터 물을 응축시킬 수 있는 것에 의해, 운반할 물의 저장량이 감소될 수 있다. 게다가, 주위 공기로부터 물을 응축하는 것은 수질에 대한 확신을 제공하며 기존의 물 공급원의 수질에 대하여 불안감이 있거나 사용가능한 물이 오염되거나 더럽혀진 것으로 알려져 있거나, 또는 물을 사용하고자 하는 목적에 적절하지 않은 지역의 물 공급원을 제공한다. 따라서, 본 발명의 하나 이상의 실시예는 많은 실제적인 상황에 있어서 적용성을 제시한다. Condensing water from the ambient air provides a means of replenishing fresh water sources in remote areas where fresh water is lacking or where fresh water is not available, and may reduce the need to transport water to such remote areas. Likewise, where it is necessary to carry a water source, such as a ship or boat, while sailing, condensing water from ambient air can provide an alternative source of water during travel and reduce dependence on stored water. In fact, by being able to condense the water from the ambient air, the amount of water to be transported can be reduced. In addition, condensing water from ambient air provides confidence in the quality of the water and may be uncomfortable with the water quality of existing water sources or if the available water is known to be contaminated or soiled, or is not suitable for the purpose of using water. Provide local water sources. Thus, one or more embodiments of the invention provide applicability in many practical situations.
게다가, 본 명세서에 기술된 장치의 작동 동안 냉각제 증기가 응축되는 경우 주위 공기가 냉각되고 열이 발생되기 때문에, 냉각된 주위 공기 및 발생된 열은 일반적인 냉각 및 가열 목적을 위해 각각 사용될 수 있다. In addition, since ambient air is cooled and heat is generated when coolant vapor condenses during operation of the apparatus described herein, the cooled ambient air and generated heat can be used respectively for general cooling and heating purposes.
따라서, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면 장치가 작동하는 동안 장치로부터 가열을 제공하는 방법이 제공되는데, 상기 방법은Thus, according to another embodiment of the present invention there is provided a method of providing heating from a device while the device is in operation.
액체 냉각제가 냉각제 증기로 밀폐된 공간 속으로 더 증발하도록 가스를 상기 밀폐된 공간 속으로 통과시켜서 상기 가스와 액체 냉각제로부터 증발된 냉각제 증기의 가스 혼합물을 상기 밀폐된 공간 내에 형성시키는 단계; Passing a gas into the confined space to further evaporate a liquid coolant into the confined space with coolant vapor to form a gas mixture of the coolant vapor evaporated from the gas and the liquid coolant into the confined space;
상기 가스 혼합물 내의 냉각제 증기를 액체 냉각제로 다시 응축시키기 위해 상기 가스 혼합물을 상기 밀폐된 공간으로부터 응축기로 통과시키는 단계;Passing the gas mixture from the enclosed space to a condenser to condense coolant vapor in the gas mixture back to a liquid coolant;
상기 가스 혼합물로부터 분리된 가스를 상기 밀폐된 공간으로 복귀시키는 단계; Returning the gas separated from the gas mixture to the enclosed space;
상기 가스 혼합물로부터 응축된 액체 냉각제를 증발시키기 위해 상기 밀폐된 공간으로 재순환시키는 단계; 그리고Recycling the condensed liquid coolant from the gas mixture into the confined space for evaporation; And
응축기로부터 나오는 열로 가열하는 단계;Heating with heat from the condenser;
를 포함하고 있다.It includes.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면 장치가 작동하는 동안 장치로부터 냉각을 제공하는 방법이 제공되는데, 상기 방법은According to another embodiment of the present invention there is provided a method of providing cooling from a device while the device is in operation.
주위 공기와의 접촉을 위해 적어도 하나의 냉각 표면을 제공하는 단계;Providing at least one cooling surface for contact with ambient air;
액체 냉각제가 냉각제 증기로 밀폐된 공간 속으로 더 증발하도록 가스를 상기 밀폐된 공간 속으로 통과시켜서 상기 가스와 액체 냉각제로부터 증발된 냉각제 증기의 가스 혼합물을 상기 밀폐된 공간 내에 형성시키고, 이로 인해 상기 냉각 표면으로부터 상기 액체 냉각제로 열을 전달하여 상기 냉각 표면을 냉각시키는 단계; Passing a gas into the confined space to further evaporate the liquid coolant into the confined space with coolant vapor, thereby forming a gas mixture of the coolant vapor evaporated from the gas and the liquid coolant into the confined space, thereby Transferring heat from the surface to the liquid coolant to cool the cooling surface;
상기 가스 혼합물을 상기 밀폐된 공간으로부터 이동시키는 단계;Moving the gas mixture from the enclosed space;
주위 공기를 냉각시키기 위해서 냉각된 냉각 표면을 주위 공기와 접촉시키는 단계; 그리고 Contacting the cooled cooling surface with the ambient air to cool the ambient air; And
냉각된 주위 공기를 이용하여 냉각하는 단계;Cooling using cooled ambient air;
를 포함하고 있다.It includes.
냉각 및/또는 가열을 제공하기 위한 장치도 본 발명에 포함된다. 일반적인 냉각 및 가열 목적을 위해 제공된 장치의 응축/냉각 표면은 주위 공기의 이슬점 이하로 냉각될 필요가 없다는 것을 알 수 있다. 즉, 가열이나 냉각은 주위 공기로부터 물을 수집하지 않고서도 이루어질 수 있다.Also included in the present invention are devices for providing cooling and / or heating. It can be seen that the condensation / cooling surface of the device provided for general cooling and heating purposes does not need to be cooled below the dew point of the ambient air. That is, heating or cooling can be done without collecting water from the ambient air.
본 명세서 전반에 걸쳐서 "포함한다" 또는 "포함하는" 또는 "포함하고"라는 표현은 언급된 구성요소나 단계를 포함하고 있음은 물론이고, 언급하지 않은 다른 구성요소나 단계를 배제하는 것은 아니라는 것을 의미한다. Throughout this specification, the phrase "comprising" or "comprising" or "comprising" includes not only the constituent elements or steps mentioned, but also not excluding other components or steps not mentioned. it means.
본 발명의 특징 및 장점은 본 발명의 바람직한 실시예에 관한 아래의 설명과 첨부된 도면에 의해 더욱 명확하게 된다.The features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of the preferred embodiments of the present invention and the accompanying drawings.
도 1은 주위 공기로부터 물을 응축하기 위한 본 발명에 의한 장치의 평면도; 1 is a plan view of an apparatus according to the invention for condensing water from ambient air;
도 2는 도 1의 장치의 측면도; 2 is a side view of the apparatus of FIG. 1;
도 3은 도 1의 장치의 작동을 나타내는 개략도; 3 is a schematic diagram illustrating operation of the apparatus of FIG. 1;
도 4는 도 1의 장치의 증발기의 배면도; 4 is a rear view of the evaporator of the apparatus of FIG. 1;
도 5는 도 1의 장치의 응축기의 부분 종단면도; 5 is a partial longitudinal cross-sectional view of the condenser of the apparatus of FIG. 1;
도 6은 도 5의 응축기의 B-B 라인을 따라 도시한 단면도; 6 is a cross-sectional view taken along line B-B of the condenser of FIG. 5;
도 7은 도 1의 장치의 제어 시스템의 개략도; 7 is a schematic representation of a control system of the apparatus of FIG. 1;
도 8은 주위 공기로부터 물을 응축하기 위한 본 발명에 의한 다른 실시예의 장치의 작동을 나타내는 개략도; 8 is a schematic diagram showing the operation of a device of another embodiment according to the invention for condensing water from ambient air;
도 9 내지 도 11은 도 8에 도시된 장치의 제어 시스템을 나타내는 흐름도;9-11 are flowcharts illustrating a control system of the apparatus shown in FIG. 8;
도 12는 가열을 제공하는 태양열 추적 장치의 개략도; 그리고12 is a schematic diagram of a solar tracking device providing heating. And
도 13은 도 12의 장치의 반사기에 의해 가열이 행해지는 것을 나타내는 개략도이다.FIG. 13 is a schematic diagram illustrating that heating is performed by the reflector of the apparatus of FIG. 12.
도 1의 장치(2)는 사용시 증발기를 통하여 유동하는 주위 공기의 수분의 이슬점 이하로 증발기를 냉각시키는 이소부탄(R600a) 냉각제를 담고 있는 증발기(4)를 포함하고 있다. 요컨대, 증발기의 냉각은 상기 냉각제에 대하여 실질적으로 비활성인 암모니아와 같은 가스를 증발기의 헤드스페이스 속으로 통과시킴으로써 이루어진다. 이로 인해 헤드스페이스 내의 냉각제 증기의 부분 압력이 저하되어 액체 냉각제가 헤드스페이스 속으로 계속 증발된다. 상기 가스와 냉각제 증기로 이루어진 헤드스페이스 내의 가스 혼합물은 증발기를 통과한 후 상기 가스와 냉각제 증기로 분리된다. 이 분리된 냉각제 증기는 응축되고, 상기 가스와 응축된 액체 냉각제는 연속적인 사이클로 증발기(4)로 되돌아 가서 재순환된다. The device 2 of FIG. 1 comprises an evaporator 4 containing an isobutane (R600a) coolant which, in use, cools the evaporator below the dew point of the moisture of ambient air flowing through the evaporator. In short, cooling of the evaporator is accomplished by passing a gas, such as ammonia, substantially inert to the coolant into the headspace of the evaporator. This lowers the partial pressure of the coolant vapor in the headspace so that the liquid coolant continues to evaporate into the headspace. The gas mixture in the headspace consisting of the gas and coolant vapor is separated into the gas and coolant vapor after passing through an evaporator. This separated coolant vapor is condensed and the gas and the condensed liquid coolant are returned to the evaporator 4 in a continuous cycle and recycled.
도 2에 보다 명확하게 도시된 바와 같이, 증발기(4)로부터의 가스 혼합물은 증발기와 응축기 사이의 압력 차이로 인해 응축기(6)로 진행한다. 냉각제 증기로부터 상기 가스의 분리는 응축기에서 발생되는데, 가스 혼합물 내의 상기 가스를 응축기로 이송된 액체 흡수제와 접촉시킴으로써 이루어진다. 상기 가스는 액체 흡수제에 의해 흡수되어 용액을 형성하고, 이 용액은 상기 가스가 증발기로 되돌아가 기 전에 상기 용액으로부터 상기 가스를 분리하기 위해 응축기로부터 분리 저장소로 통과한다. 상기 용액으로부터 분리된 액체 흡수제는 증발기로부터 응축기로 들어가는 가스 혼합물로부터 가스를 계속 분리시키기 위해서 부재번호 8과 10으로 표시된 펌프 시스템에 의해 응축기로 재순환된다. As shown more clearly in FIG. 2, the gas mixture from the evaporator 4 proceeds to the condenser 6 due to the pressure difference between the evaporator and the condenser. Separation of the gas from the coolant vapor occurs in a condenser, by contacting the gas in the gas mixture with a liquid absorbent transferred to the condenser. The gas is absorbed by the liquid absorbent to form a solution, which passes from the condenser to the separation reservoir to separate the gas from the solution before the gas returns to the evaporator. The liquid absorbent separated from the solution is recycled to the condenser by means of a pump system indicated by
도 3에 개략적으로 도시된 것처럼, 증발기(4)는 하부 챔버(14)를 가지고 있는 하우징(12)으로 이루어져 있는데, 이 하부 챔버(14)는 서로 이격되어 있는 복수개의 관상 파이프(18)를 통해서 증발기의 헤드 스페이스(16)와 유체 연통되어 있다. 증발기(4)는 증발기의 헤드 스페이스(16)를 제외하고는 액체 이소 부탄 냉매(28)로 충전되어 있다. 파이프 사이의 스페이스(20)는 주위 공기가 냉각 핀(22)위로 증발기를 통해서 흐를 수 있는 통로를 제공한다. 각각의 핀(22)의 상측(22a)과 하측(22b)은 주위 공기로부터 물을 응축시키기 위한 응축 표면을 제공한다. 증발기, 궁극적으로는 핀(22)은 응축된 물이 핀에서 흘러서 응축기와 증발기를 수납하고 있는 케이싱(24)의 경사 표면위로 낙하하도록, 수평방향에 대하여 45°로 배열되어 있고, 도 2에 도시된 것처럼, 이 경사 표면은 물을 수집하기 위하여 아우트 스피고(26)로 배향되어 있다.As shown schematically in FIG. 3, the evaporator 4 consists of a
가스(30), 본 실시예에서는 암모니아 가스는 증발기의 하부 챔버(14)내에 배치된 디퓨저(32)의 형태인 입구로부터 액체 냉매를 통해서 버블링된다. 암모니아 가스는 파이프(18)를 통해서 증발기의 헤드 스페이스(16)내로 통과되는데, 여기에서 암모니아 가스는 밑에 있는 액체 냉매로부터 증발된 냉매 증기와 혼합된다. 암모니아 가스가 헤드 스페이스로 유입함으로써 냉매 증기의 분압이 저하된다. 이에 의해 냉매는 증발기내에서 액체 냉매로부터 더욱 증발한다. 그 결과로서, 냉각 핀(22)의 열이 액체 냉매로 빼앗겨서 핀위로 흐르는 외부 공기가 냉각된다.
출구(34)는 증발기의 헤드 스페이스(16)에 설치되어 있는데, 이 출구(34)를 통해서 가스 혼합물이 공급 파이프(36)을 통해서 응축기(6)로 흐르게 된다. 공급 파이프(36)는 입구(40)를 통해서 응축기의 상부 영역(38)으로 열려 있다. 응축기(6)는 물과 용해된 암모니아 가스의 용액층위에 있는 액체 냉매층으로 이루어진 욕(bath)으로 응축기의 바닥 영역(43)이 충전되어 있다. 혼합기 유닛(44)은 응축기의벽에 고정된 축 짐벌(gimbal)(46)에 의해 응축기의 상부 영역에 현수되어 있다. 장치(2)가 위치되어 있는 바닥 표면이 수평이 아닌 경우에도 짐벌에 의해 혼합기 유닛이 실질적으로 직립 위치에 유지될 수 있다. The
혼합기 유닛의 상부 단부에 형성된 용기(48)는 응축기의 상부 영역(38)에 설치된 입구(52)로부터 액체 흡수제(50)를 수용한다. 이 액체 흡수제는 응축기의 바닥 영역에 있는 용액(42)보다 낮은 농도의 용해된 암모니아 가스를 포함하고 있는 물로 이루어진다. 이 액체 흡수제(50)는 액체 냉매(28)의 층으로 낙하하기 전에 상기 용기의 림(54)으로부터 흘러서 혼합기 유닛의 외주 표면(56)으로 흘러 내린다. A vessel 48 formed at the upper end of the mixer unit receives liquid absorbent 50 from an
액체 흡수제는 중력의 영향하에 혼합기 유닛의 외주 표면으로 흘러 내리므로, 그것은 증발기로부터 응축기로 유입하는 가스 혼합물과 접촉하여 가스 혼합물로부터 암모니아를 흡수한다. 도 5에 도시된 것처럼, 혼합기 유닛에는 서로 이격된 복수개의 원주 리지(58)가 설치되어 있는데, 이 리지는 혼합기 유닛둘레에서 환 상 링을 형성한다. 흡수제가 각각의 링위로 통과하므로 링은 혼합기 유닛아래로의 액체 흡수제의 흐름에서 난류를 생성한다. 이 난류는 증발기로부터의 가스 혼합물에 있는 암모니아 가스와 액체 흡수제의 혼합을 촉진시킨다. 도 6에 도시된 혼합기 유닛의 B-B선에 따른 단면도에서 알 수 있는 것처럼, 액체 흡수제는 입구(52)의 구멍(60)을 통해서 용기(48)의 중앙으로 낙하한다.Since the liquid absorbent flows down to the outer circumferential surface of the mixer unit under the influence of gravity, it contacts the gas mixture entering the condenser from the evaporator and absorbs ammonia from the gas mixture. As shown in Fig. 5, the mixer unit is provided with a plurality of circumferential ridges 58 spaced apart from each other, which form an annular ring around the mixer unit. As the absorbent passes over each ring, the ring creates turbulence in the flow of liquid absorbent down the mixer unit. This turbulence promotes the mixing of the ammonia gas and the liquid absorbent in the gas mixture from the evaporator. As can be seen in the cross-sectional view along line B-B of the mixer unit shown in FIG. 6, the liquid absorbent drops through the hole 60 of the
다시 도 3으로 돌아가서 살펴보면, 액체 흡수제와 용해된 가스는 액체 냉매보다 높은 밀도를 가지고 있고, 이에 따라 응축기의 바닥 영역(43)에서 액체 냉매층으로부터 용액(42)내로 가라 앉는다. Returning to FIG. 3 again, the liquid absorbent and dissolved gas have a higher density than the liquid refrigerant and thus sink into the
용액(42)은 공급 파이프(62)를 통해서 응축기로부터 흘러 나와서 입구(66)를 통해서 분리 저장소(64)내로 들어간다. 분리 저장소(64)는 액체 흡수제와 용해된 암모니아 가스의 용액으로 부분적으로 충전되고, 용액으로부터의 증기로, 보다 구체적으로는 암모니아 가스와 수증기로, 충전된 내부 헤드 스페이스(68)를 가지고 있다. 실무상, 분리 저장소는 증발되어 응축기로부터 들어온 용액에 있는 대부분의 암모니아 가스를 저장소의 내부 헤드 스페이스(68)내로 강제로 압입하기 위하여 가열된다.
출구(70)는 분리 저장소내에 설치되어 있는데, 이 출구를 통해서 희석된(weaker) 용액(41)은 공급 파이프(74)를 통해서 펌프 시스템의 가열 저장소(72)로 흘러들어 간다. 이 가열 저장소(72)는 충분한 온도, 전형적으로는 희석된 용액의 비점으로 가열되어 수직 도관(76)을 통해서 희석된 용액을 위로 "퍼콜레이팅(percolating)"한다. 가열된 용액이 수직 도관(76)을 가열하므로, 수증기와 암모 니아 가스는 용액으로부터 증발되어, 수집 저장소(78)로의 통로를 따라 수직 도관을 통해서 위로 드라이브되는 가스 포켓을 형성한다. 수집 저장소에 들어온 용액은 분리 저장소에 들어온 용액(42)와 저장 저장소로부터 가열 저장소로 통과하는 용액에 비해서 용해된 암모니아 가스의 농도가 낮다. The outlet 70 is installed in a separate reservoir through which the weaker solution 41 flows through the
수집 저장소(78)에 들어온 후에, 용액은 공급 파이프(36)를 통해서 증발기(4)의 헤드 스페이스(16)로부터 응축기(6)내로 통과하는 가스 혼합물로부터 더욱 암모니아 가스를 흡수하기 위한 액체 흡수제(50)로서 재순환된다.After entering the collection reservoir 78, the solution absorbs further ammonia gas from the gas mixture passing from the
보다 상세하게 말하자면, 도 3에 표시된 것처럼, 수직 도관(76)을 빠져 나온 액체 흡수제(50)는 수집 저장소(78)내에 모여지고, 응축기로부터 분리 저장소에 들어온 용액과 열교환을 하기 위하여 입구(66)과 열교환 관계로 분리 저장소(64)에 있는 용액(42)을 통과하는 재순환 관(80)으로 이동된다. 저장 저장소로부터, 재순환 관(80)은 액체 흡수제를 응축기의 입구(52)로 향하게 한다.More specifically, as shown in FIG. 3, the liquid absorbent 50 exiting the
공급 파이프(82)는 수직 도관(76)으로부터 수집 저장소로 유입하는 암모니아 가스와 수증기를, 출구(86)를 통해 분리 저장소의 헤드 스페이스(68) 내로 한 단부에서 열려있는 공통 공급 파이프(84)로 공급한다. 공통 공급 파이프(84)의 반대측 단부는 증발기의 헤드 스페이스(16)로 암모니아 가스를 복귀시키기 위해 증발기(4)에 배열된 디퓨저(32) 내로 열려있다. 공통 공급 파이프(84)는 수집 저장소(78)와 분리 저장소(64)로부터 암모니아 가스와 함께 유입되는 수증기로부터 공통 공급 파이프에서 응축하는 물을 포집하고, 응축된 물을 저장 저장소로 되돌아가도록 하기 위하여 경사진 단면(88)을 갖는다. The
또한 도 3에 도시되어 있는 것과 같이, 공통 공급 파이프(84)는 증발기(4)의 헤드스페이스(16)로부터 가스 혼합물을 응축기(6)로 운반하는 공급 파이프(36)의 단면을 포함하는 열 교환기(90)를 통과한다. 응축기로부터 증발기(4)의 하부 챔버(14)로 응축된 냉매(28)를 재순환시키는 추가의 공급 파이프(92)도 또한 열 교환기(92)를 통과하고, 열 교환기(90)로부터 증발기(4)의 하부 챔버(14) 까지 공통 공급 파이프(84)와 열 교환 관계를 계속 유지한다. 앞으로 알게 될 것처럼, 열 교환기(90)는 열 교환기 내의 가스 혼합물과 공급 파이프(92)의 냉매, 그리고 공통 공급 파이프(94) 내의 암모니아 가스 사이의 열 교환을 촉진한다. 유사하게, 열 교환기(90)로부터 증발기(4)까지의 공통 공급 파이프(84)와 공급 파이프(92)의 병렬 배열로 인해 공급 파이프(92) 내의 냉매와 공통 공급 파이프 내의 암모니아 가스 사이의 열 교환이 가능해진다. As also shown in FIG. 3, the common feed pipe 84 comprises a cross section of a feed pipe 36 which carries a gas mixture from the
위에서 설명된 것처럼, 증발기(4)와 응축기(6)는 케이싱(24) 안에 수용된다. 도 7에 가장 잘 도시되어 있는 것과 같이, 케이싱(24)은 주공기 입구를 통해 대기로부터 케이싱 안으로 주위 공기를 끌어들이기 위한 출구(100)에 배열되어 있는 팬(98)과 주공기 입구(96)를 가지고 있다. 주위 공기는 증발기를 통해 흘러 냉각 핀(22)과 접촉하게 됨으로써 물이 주위 공기로부터 핀(22) 위에 응축되고 나서, 응축기(6)의 하우징(94)과 접촉하게 된다. 냉각된 공기가 응축기의 하우징 위를 통과함에 따라 열은 하우징으로부터 빠져나간다. 이로써 응축기의 상부 영역의 냉매 증기 및 그 아래의 액체 냉매도 또한 냉각된다. As described above, the evaporator 4 and the condenser 6 are housed in the casing 24. As best shown in FIG. 7, the casing 24 has a
효율적인 작동을 위해 케이싱(24)을 통과하는 주위 공기의 유량은 증발기를 통해 흐르는 주위 공기의 단위 부피당 물의 응축을 최적화하기 위해 조정되는 한편, 응축기 내에서의 냉매 증기의 응축을 위해 응축기로부터 주위 공기로의 열 전달을 하기에 충분하도록 응축기를 통과하여 흐르는 공기 유량은 충분하게 유지된다. 장치는 냉각 핀이 응축된 물을 냉동시키지 않으면서 충분히 냉각되도록 작동하는 것은 물론이다. The flow of ambient air through the casing 24 for efficient operation is adjusted to optimize the condensation of water per unit volume of ambient air flowing through the evaporator, while from the condenser to the ambient air for the condensation of refrigerant vapor in the condenser The flow rate of air flowing through the condenser is sufficient to ensure sufficient heat transfer. Of course, the device operates so that the cooling fins are sufficiently cooled without freezing the condensed water.
주어진 대기 조건에 대해서, 공기 1 kg당 수증기의 g으로 측정되는 비습도가 존재한다. 예를 들어 공기 1 kg 당 4.5 내지 6 g의 습기의 비습도는 1 ℃와 6.5 ℃ 사이의 건구 온도와 상관관계가 있다. 작동시 장치는 냉각 핀(22)의 응축 표면으로부터 흐르는 주위 공기의 비습도가 선택된 특정 건구 온도 또는 온도 범위와 상관관계가 있는 특정 습도로 감소되도록 작동된다. For a given atmospheric condition, there is a specific humidity measured in grams of water vapor per kilogram of air. For example, the specific humidity of 4.5-6 g of moisture per kg of air correlates with the dry bulb temperature between 1 ° C and 6.5 ° C. In operation, the device is operated such that the specific humidity of ambient air flowing from the condensation surface of the cooling
보다 구체적으로 팬(98)은 초기에는 케이싱(24)을 통과하는 최대 공기 흐름을 얻기 위해 최대 속도로 작동하고, 증발기에 유입되는 주위 공기의 이슬점은 센서(102)에 의해 측정된다. 센서는 증발기에 유입되는 주위 공기가 냉각 핀(22)에 의해 냉각됨에 따라 주위 공기에 의해 점진적으로 냉각되도록 배열된다. 응축이 주위 공기로부터 센서(102) 상에서 일어날 때, 센서는 단락되어 주위 공기의 이슬점을 표시한다. 이 온도는 온도 센서(104)에 의해 측정된, 증발기를 빠져나가는 공기의 건구 온도와 제어 모듈(106)에서 비교된다. 만약 온도 센서(104)에 의해 측정된 온도가 센서(102)에 의해 측정된 주위 공기의 물의 이슬점보다 높다면, 팬의 속도는 제어 모듈(106)로부터의 명령에 따라 점진적으로 감소되어 증발기를 통과하는 주위 공기의 유량도 저하된다. 이것은 냉각 핀위에서 물의 응축이 달성되도록 주위 공기의 온도가 주위 공기 중의 물의 이슬점보다 낮아질 때까지 계속된다. More specifically,
일단 증발기(4) 위로 흐르는 주위 공기가 최적 유량에 도달하면, 응축기(6)의 응축된 냉매(28)의 온도는 추가의 온도 센서(112)에 의해 측정되어, 압력 센서(114)에 의해 측정된 응축기의 상부 영역(38)의 총 압력과 제어 모듈(106)에서 비교된다. 응축기의 상부 영역의 압력이 주위 조건에 따라 달라지기 때문에, 냉매 증기의 최적 응축을 위한 응축기 내의 온도 및 압력 조건은 여러 가지이다. Once the ambient air flowing over the evaporator 4 reaches an optimum flow rate, the temperature of the condensed
온도 센서(112) 및 압력 센서(114)에 의해 측정된 온도 및 압력은 제어 모듈(106)에서 비교되고, 제어 모듈은 냉매 증기의 응축을 위한 최적 조건이 이루어졌는지의 여부를 판정한다. 만약 제어 모듈이 응축기의 온도가 냉매 증기의 응축에 대해 너무 높다고 판정했다면, 팬(98)의 속도는 제어 모듈로부터의 명령에 따라 점진적으로 증가된다. 이것은 증발기로부터 응축기로 통과하는 냉각된 주위 공기의 유량을 증가시키고, 그로 인해 응축기의 하우징으로부터 추가의 열이 제거되고 이로써 응축기의 온도가 점진적으로 낮아진다. 팬의 속도는, 냉매 증기의 응축이 일어나는 응축기의 온도에 도달할 때까지, 지속적으로 증가한다. The temperature and pressure measured by the
대체로 1, 2분의 짧은 시간 지체된 후에, 증발기로 유입되는 주위 공기의 이슬점과 증발기를 빠져나가는 주위 공기의 건구 온도는 다시 온도 센서(102, 104)에 의해 측정되고, 이들 온도는 제어 모듈에서 비교된다. 만약 온도 센서(104)에 의해 측정된 온도가 물의 이슬점보다 높다면, 케이싱(24)의 하부 영역에 배열된 힌지식 바이-패스 댐퍼(108) 형태의 공기 입구는 제어 모듈에 의해 작동되는 액추에이터(110)에 의해 적어도 제한된 정도로 개방된다. 바이-패스 댐퍼(108)가 개방됨으로 써 화살표로 표시된 냉각이 안 된 주위 공기가 추가의 공기 입구를 통해 케이싱 안으로 흘러들어 가서 응축기와 접촉하게 된다. 이것은 응축기를 지나가는 주위 공기의 유량이 유지 또는 증가되면서 증발기를 통과하는 주위 공기의 유량을, 주위 공기내의 물의 이슬점으로까지 주위 공기를 냉각하는데 필요한 유량으로 감소시킨다. After a short period of time, usually one or two minutes, the dew point of the ambient air entering the evaporator and the dry bulb temperature of the ambient air leaving the evaporator are again measured by the
제어 모듈(106)은 지속적으로 온도 센서(102, 104)에 의해 측정된 케이싱을 통과하는 주위 공기의 공기 흐름의 온도뿐만 아니라, 압력 센서(114) 및 온도 센서(112)에 의해 측정된 응축기의 액체 냉매의 온도 및 응축기의 상부 영역의 총 압력을 모니터하고, 주위 공기로부터 냉각 핀(22) 상으로의 물의 계속된 응축 및 응축기(6) 내에서의 냉매 증기의 응축에 요구되는 대로 주위 조건을 변화시키는 것에 응답하여 댐퍼(108)의 위치와 팬(98)의 속도를 조정한다. 모니터링 사이클은 규칙적인 간격으로 반복됨으로 장치의 최적 효율이 확보되고, 이로써 주위 공기로부터 물이 최대로 생성되는 것이 확보된다. 모니터링 사이클을 작동시키기 위한 타이밍 회로는 또한 제어 모듈 내에 위치한다. 이러한 제어 회로는 당업자의 지식 범주 내에 있다. The
본 발명에 의해 구현된 주위 공기로부터 물을 수집하기 위한 장치는 도 8에 개략적으로 추가로 도시되어 있다. 이 장치는 가열 저장소(72)와 수집 저장소(78)를 포함하는 펌프 시스템이 분리 저장소(64) 앞에 위치한다는 점에서 도 3에 도시된 장치와 다르다. 보다 구체적으로 설명하면, 응축기(6)로부터의 용액(42)은 가열 저장소(72) 안으로 직접 흐르는데, 이 가열 저장소에서 용액은 액체 흡수제로부터 용해된 암모니아 가스를 분리하기 위해 가열된다. 상술된 바와 같이, 가열된 용액(42)이 수직 도관(76)위로 "퍼콜레이팅"됨에 따라, 수증기와 암모니아 가스는 용액으로부터 증발되어 수직 도관을 통해 수집 저장소 안으로 끌어 올려지는 가스의 포켓을 형성한다. 도 3에 도시된 실시예에서처럼 수집 저장소에서 수집되는 액체 흡수제(50)는 증발기(4)로부터 통과하는 추가의 가스 혼합물과 접촉하기 위해 재순환 튜브(80)를 통하여 응축기(6)내로 뒤로 흐른다. 그러나, 분리된 가스가, 도 3에 도시된 실시예에서 처럼 증발기의 디퓨저(32)로 분리된 가스가 흐르기보다는, 분리된 암모니아 가스는 공급 파이프(82)를 통해 응축기의 상부 영역(38)내로 흐른다. 이것은 액체 흡수제로부터 증발된 수증기가 증발기로 통과하는 것을 최소화한다. An apparatus for collecting water from ambient air embodied by the present invention is shown further schematically in FIG. 8. This device differs from the device shown in FIG. 3 in that a pump system comprising a
가열 저장소(72)로부터 분리 저장소로 통과하는 액체 흡수제와 잔류하는 용해된 암모니아 가스의 용액은 상기에서처럼 분리 저장소(64)에서 가열되어, 암모니아 가스가 증발되어 공급 파이프(84)를 통하여 증발기의 디퓨저(32)로 암모니아 가스가 복귀된다. The solution of liquid absorbent and remaining dissolved ammonia gas passing from the
도 8에서 추가로 도시된 것처럼, 이 장치는 또한 증발기(4)에 누적되는 물을 응축기(6)로 복귀시키기 위한 물 복귀 시스템(116)을 내장하고 있다. 물 복귀 시스템은 공급 도관(122)을 통해 증발기 내로 개방되어 있는 저장 실린더(120)에 배열된 볼 플로트(118)를 내장하고 있는 플로트 밸브를 포함한다. 볼 플로트(118)는 일반적으로 배출 도관(126)의 개방 단부(124) 상에 통상적으로 놓여짐으로써(rest) 배출 도관이 폐쇄된다. 압력 균등화 도관(도시되지 않음)은 볼 플로트(118) 위에 있는 저장 실린더의 상부 영역을 볼 플로트 아래에 있는 저장 실린더의 하부 영역 에 연결한다. 물의 밀도는 냉매의 밀도보다 더 크므로 저장 실린더의 바닥에 가라앉는다. 볼 플로트는 냉매 중에서는 부유하지 않겠지만 물에서는 부유할 정도의 밀도를 갖는다. 충분한 양의 물이 저장 실린더(120)의 바닥에 축적되면, 볼 플로트는 배출 도관(126)으로부터 들어올려져서, 저장 실린더 안의 물 수준이 볼 플로트가 배출 도관의 개방 단부(124)를 밀봉하는 그것의 통상 위치로 복귀되어 증발기로부터 액체 냉매가 빠져나가는 것을 방지할 수 있을 정도로 될 때까지, 물이 배출 도관내로 흘러 들어가서 물 복귀 가열 저장소(128)로 흐르게 된다. As further shown in FIG. 8, the apparatus also incorporates a
작동시 물 복귀 가열 저장소(128)는 물이 물 복귀 파이프(130)를 통해 강제로 퍼콜레이팅되도록 사용되는 전기 요소에 의해 가열되고, 이 물은 응축기(6)내로 흘러 들어 간다. 인지되는 바와 같이, 증발기로부터 저장 실린더(120)로 수집되는 물은 어느 정도의 용해된 암모니아 가스를 함유하고 있다. 또한 도 3에 도시된 장치에도 물 복귀 시스템(116)이 설치될 수 있는 것은 물론이다. In operation, the water
도 8의 장치의 제어 시스템의 작동을 도시하는 흐름 도는 도 9에서 도 11에 도시되어 있다. 이 제어 시스템에서 온도 센서(102)는 생략되어 있고, 증발기의 냉각 핀(22)과 접촉하는 주위 공기의 흐름은 4 ℃ 내지 5 ℃의 온도 범위에서 온도 센서(104)에 의해 측정된 온도를 유지하기 위해 변동된다. 장치가 작동을 시작하는 시점에서, 물 저장소(128), 분리 저장소(64) 및 가열 저장소(72) 각각의 용액은 각각의 전기 가열 요소에 의해 90 ℃ 내지 95 ℃로 가열된다. 바이-패스 댐퍼(108)는 폐쇄 위치에 있고, 팬(98)은 최대 속도로 작동된다. 그런 다음 온도 센서(104)에 의해 측정된 온도는 대략 2분 간격으로 측정되고, 온도 센서에 의해 측정된 온 도가 4 ℃ 내지 5 ℃의 온도 범위에 있게 될 때까지 10 % 증분씩 바이-패스 댐퍼(108)가 개방되거나 또는 팬의 속도가 변경된다. 만약 모니터링이 더욱 이루어진다면, 측정된 온도는 4 ℃ 아래로 떨어지고 바이-패스 댐퍼(108)는 완전히 개방되며, 분리 저장소(64)에서 용액의 가열은 각 시간마다 약 9 ℃의 저하에 대응하는 10 % 씩 감소된다. 이것은 분리 저장소의 용액으로부터 암모니아 가스가 증발되는 속도를 감소시키고, 이로써 증발기(4)의 디퓨저(32)를 통해 증발기로 복귀되는 암모니아 가스량은 냉각 핀(22)의 온도가 상승되는 결과가 초래된다. 이와 다르게는 팬(98)의 속도는 또한 온도 센서(104)에 의해 측정된 온도를 상승시키기 위해 증가될 수 있다. A flow diagram illustrating the operation of the control system of the apparatus of FIG. 8 is shown in FIG. 9 to FIG. 11. In this control system, the
응축된 액체 냉매의 온도 및 응축기(6)내의 압력은 대략 2분 간격으로 온도 센서(112) 및 압력 센서(114)에 의해 별도로 모니터된다. 측정된 압력 및 온도가 응축기내의 냉매 증기의 응축을 실행하기 위해 소정의 수준에 도달하지 못하면, 팬의 속도가 10 % 증분씩 증가되거나, 또는 온도 센서(112) 및 압력 센서(114)에 의해 측정된 온도 및 압력이 소정의 수준 아래에 도달할 때까지 분리 저장소(64)의 용액의 가열이 10 % 증분씩 감소된다. 도 3 및 8에 도시된 실시예에서 활용된 것과 같은 암모니아 가스와 이소-부탄 냉매의 조에 대해서는, 응축기 내의 압력은 대체로 432 kPa 아래로 유지되는 한편 응축된 액체 냉매의 온도는 대체로 40.6 ℃ 아래로 유지될 것이다. 그러나 암모니아 가스와 이소-부탄 냉매 이외의 시스템 가스와 냉매가 사용될 때에는 상이한 온도 및 압력 설정이 필요할 것이다. The temperature of the condensed liquid refrigerant and the pressure in the condenser 6 are separately monitored by the
팬(98)과 같은 본 발명에 의해 구현되는 장치의 전기 부품을 구동시키기 위 한 동력은 전기에 의해 제공되는 것이 바람직하다. 그러나 그 대신, 또는 추가로장치에는 모든 가열 요건을 포함하여 장치의 전체 에너지 요건을 충족시키기에 충분한 전력을 공급하고, 팬(98)과 제어 모듈(106)을 구동하기 위한 광전지의 어레이를 포함하는 태양 전지판이 제공될 수 있다. 이 경우, 장치에는 또한 전형적으로 하나이상의 재충전 배터리와 태양 전지판에 의해 생성된 전기 에너지를 사용하는 배터리 또는 배터리들을 재충전하기 위한 재충전 회로가 장착될 수 있다. 이와 같은 재충전 시스템은 본 발명의 기술분야에서 주지되어 있다. Power for driving the electrical components of the device implemented by the present invention, such as the
이에 대한 대안으로서, 도 12 및 13에 도시된 것과 같은 유형의 태양열을 추적하기 위한 추적 기구가 제공된 태양열 장치(132)가 본 발명에 의해 구현된 물 응축기 장치를 위한 가열을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 추적 기구는 그 위에 포물선형 반사경(136)이 장착되어 있는 밸런스(133)를 포함한다. 밸런스는 스탠드(138) 위에 피벗식으로 장착된 프레임을 내장하고 있다. 프레임은 프레온과 같은 액체 냉매로 대략 절반이 채워진 중공 측 탱크(140)와 반대쪽 단부 부재(142)로 구성된다. 탱크의 내부는 중공 공급 관(144)의 통로를 통해 함께 연결되어 있다. 쉐이드 패널(146)은 뒤로부터 대응하는 탱크를 가리기 위해 각각의 측면 탱크를 따라 배치된다. 각 쉐이드 패널의 전방측에 있는 반사면은 탱크가 태양을 향해 있을 때 대응하는 탱크로 열을 반사한다. As an alternative to this, a
측면 탱크(140)는 사용시 제 1 탱크가 제 2 탱크보다 더 큰 각도로 태양에 노출되도록 배열된다. 제 2 탱크가 태양에 의해 가열됨에 따라 탱크 안의 압력은 증가하여 탱크 사이의 압력 차가 생성되고, 프레온은 점진적으로 제 1 탱크로부터 다른 탱크로 공급 도관(144)을 통해 흐른다. 프레온이 두 번째 탱크 안으로 흐름에 따라 제 2 탱크의 중량은 제 1 탱크보다 무거워지고, 그 결과 밸런스의 프레임이 피벗 핀(134)을 중심으로 피벗 운동하게 되고, 반사경은 태양의 이동과 실질적으로 동시적으로 서쪽방향으로 이동되게 된다. The
도 13에서 명백하게 알 수 있는 바와 같이, 가요성 구동 샤프트(150)는 프레임이 피벗 핀을 중심으로 회전함과 함께 그것의 길이방향 축을 중심으로 회전한다. 보다 구체적으로 설명하면, 구동 샤프트(150)는 피벗 핀(134) 주위에 한쪽 단부가 고정되어 있고, 반사경(136)이 반대쪽 단부에 달려 있다. 구동 샤프트(150)의 반대쪽 단부는 가열될 물 응축 장치의 부품의 길이방향 축과 실질적으로 동심원이 되도록 배열된다. 이로써 반사경(136)은 구동 샤프트(150)의 화전과 함께 가열될 부품 주위에서 회전된다. As can be seen clearly in FIG. 13, the
반사경(136)의 후방 반사면은 구동 샤프트의 회전 축에 대해 경사져 있다. 반사 배면이 경사져 있기 때문에, 반사경의 초점 길이는 반사경의 상부로부터 반사경의 바닥까지 변화된다. 이것은, 태양이 하루 내내 상이한 위치에 있을 때, 반사경에 의해 반사경에 입사하는 햇빛을 가열될 부품 위로 수렴하는 것을 가능하게 한다. 가열될 부품은 예를 들면 분리 저장소(64), 가열 저장소(72) 또는 물 복귀 가열 저장소(128)일 수 있다. 그렇지 않으면, 이들 부품 중 하나이상의 조합이 함께 가열될 수 있다. 후자의 경우에 저장소들은 적절한 크기의 반사경(136)에 의해 가열되도록 상호 간에 인접하여 배열될 수 있다. The rear reflecting surface of the
하루가 끝나갈 무렵, 태양열이 감소될 때, 측면 탱크(140) 사이의 압력 차이 는 감소하고, 탱크를 연결하는 중공 도관(144)를 통과하는 프레온의 유동 방향이 역전된다. 프레온이 첫 번째 탱크로 복귀됨으로써 그 탱크의 중량이 증가되고, 밸런스의 프레임이 반대 방향으로 스탠드 주위를 점진적으로 피벗운동하고, 이로써 반사경은 그것의 초기 일출 위치로 점진적으로 복귀된다. 바람에 반사경이 흔들리는 것을 방지하기 위해 프레임의 한쪽 및 스탠드에 대해 다른 쪽 단부에 종래의 적당한 쇼크 업소버(154)가 설치된다. At the end of the day, when solar heat is reduced, the pressure difference between the
전형적으로 포물선형 반사경(136)은 필요한 양보다 과잉의 열을 제공할 수 있도록 크기가 정해진다. 과잉 열은 뽑아져서, 햇빛이 구름에 가려져 감소되거나 일몰과 같이 활용할 수 있는 햇빛의 양이 적어지는 시간 동안에 사용하기 위해, 히트 뱅크에 저장될 수 있다. 이어서 사용하기 위해 과잉 열을 히트 뱅크에 저장할 수 있음으로써 물 응축 장치를 밤 동안에도 작동시켜 주위 밤 공기로부터 물을 추가로 응축시킬 수 있게 된다. Typically the
열이 도 3 및 도 8에 도시된 장치에 의해 생성되기 때문에, 응축기(6)로부터 대기로 가열된 공기를 배출시키기보다는 가열된 공기는 일반적인 가열 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어 가열된 공기는 또 다른 팬에 의해 다른 도관으로 보내어져서, 가열된 공기가 배출구를 통해 방이나 다른 공간으로 유입된다. 유사하게, 증발기(4)의 냉각 핀(22)을 통과하는 냉각된 공기는 일반적인 냉각 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어 냉각된 공기는 상기에서와 같이 팬에 의해 다른 도관으로 배출될 수 있다. 그런 다음 냉각된 공기는 배출구를 통해 냉각된 공기를 응축기 및/또는 방이나 공간내로 개방되어 있는 다른 도관으로 배출하는 세일형 밸브에 의해 추가의 도관으로 유입될 수 있고, 이 배출구는 가열된 공기가 배출되는 통풍구와 동일한 또는 상이한 통풍구일 수 있다. 응축기의 냉각은 팬(98)의 속도를 증가시킴으로써 또는 바이-패스 댐퍼(108)를 개방하여 응축기와 접촉하는 주위 공기의 흐름을 증가시킴으로써 보상될 수 있다. Since heat is generated by the apparatus shown in FIGS. 3 and 8, the heated air can be used for general heating purposes, rather than venting the heated air from the condenser 6 to the atmosphere. For example, heated air is sent to another conduit by another fan so that heated air enters the room or other space through the outlet. Similarly, cooled air passing through the cooling
더욱이, 음료나 다른 목적으로 주위 공기로부터 물을 수집하는 것 외에도, 본 발명에 의해 구현되는 장치는 사일로 또는 공기 중의 수분 함량이 최소화되는 것이 바람직한 사일로 또는 다른 내부 공간의 습기를 제거하는 제습기로서도 사용될 수 있다. 유사하게 장치는 오일 또는 석유와 같은 소수성 유체를 채널링하기 위해 사용된 파이프의 내부와 같은 장소로부터 물을 제거하기 위해서도 사용될 수 있다. 이 적용예에서는 공기는 장치에 의해 물이 축출된 후에 사일로 또는 파이프(들)로 복귀되기 전에 사일로 또는 파이프(들)로부터 배출될 것이다. 사일로 (예컨대 밀 사일로)의 습기가 제거될 예정일 때, 공기는 공기가 장치의 냉각핀과 접촉하기 전에 먼저 공기 중의 먼지를 제거하기 위해 여과된다. Moreover, in addition to collecting water from ambient air for beverages or other purposes, the device embodied by the present invention can also be used as a dehumidifier to remove moisture from silos or other silo spaces where it is desirable to minimize moisture content in the air. have. Similarly, the device can also be used to remove water from a place such as the interior of a pipe used to channel a hydrophobic fluid such as oil or petroleum. In this application the air will be discharged from the silo or pipe (s) after the water has been expelled by the device but before it is returned to the silo or pipe (s). When moisture in the silo (eg wheat silo) is to be removed, the air is first filtered to remove dust in the air before the air contacts the cooling fins of the device.
비록 본 발명이 지금까지 몇 개의 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었지만, 당업자라면, 본 발명의 기술 사상이나 기술 영역으로부터 벗어나지 않으면서도 다양한 변경과 수정이 가능하다. 그러므로 상술된 실시예들은 모든 측면에서 예시적인 것이지 본 발명의 보호범위를 제한하려는 것이 아닌 것으로 간주되어야 한다.Although the present invention has been described with reference to a few preferred embodiments, those skilled in the art can make various changes and modifications without departing from the spirit or scope of the present invention. Therefore, the above-described embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not intended to limit the protection scope of the present invention.
예를 들어, 바이패스 댐퍼(108) 이외에, 본 발명의 장치는 응축기(6)를 통과한 주위 공기의 유동률을 조절하기 위한 조절가능한 밸브를 구비할 수 있다. 또 한, 암모니아 가스와 이소부탄 이외의 가스와 액체 냉각제가 사용될 수도 있다. 예를 들어, 사용될 수 있는 가스와 액체 냉각제의 다른 조합은 암모니아 가스와 프로판, 염화수소 가스와 프로필렌, 암모니아 가스와 펜탄, 염화수소 가스와 이소부탄, 그리고 메틸아민 가스와 이소부탄의 경우를 포함한다. For example, in addition to the
더우기, 가열을 하기 위해 태양 에너지나 전기 에너지를 사용하는 대신에, 보일러, 엔진의 뜨거운 물, 또는 냉방이나 공기조화용 응축기로부터의 방출열과 같은 외부 폐열원으로부터의 열이 도관에 의해 분리 저장소(64)와 같은 가열을 필요로 하는 구성요소로 공급되어, 상기 도관과의 접촉에 의한 열전달에 의해서 가열이 행해질 수 있다. 마찬가지로, 본 발명의 실시예들은 증발기 및/또는 응축기를 통과한 주위 공기를 흡입하기 위한 팬이 없이도 제공될 수 있다. 이러한 예로서, 케이싱을 통한 주위 공기의 유동은 증발기와 외부 주위 공기 온도의 온도차이의 결과로 인한 열대류 흐름에 의해 이루어질 수 있다.Furthermore, instead of using solar or electrical energy for heating, heat from external waste heat sources such as boilers, hot water from engines, or heat emitted from cooling or air conditioning condensers is separated by conduits (64). May be supplied to a component that requires heating, such that heating may be performed by heat transfer by contact with the conduit. Likewise, embodiments of the present invention may be provided without a fan for sucking ambient air through the evaporator and / or the condenser. As an example of this, the flow of ambient air through the casing can be made by tropical flow as a result of the temperature difference between the evaporator and the external ambient air temperature.
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