KR20080005929A - 유체 내 물 함량을 처리하는 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

유체 내의 물 함량을 처리하는 시스템 및 그 방법은 건조제에 의하여 상기 유체로부터 물을 수집하기 위한 수집 챔버와, 상기 건조제로부터 물을 수집하는 재생 챔버를 포함한다. 증발기는 상기 수집 챔버를 냉각하는 데 사용되며, 압축기는 상기 증발기를 통과하여 유동되는 냉각제를 압축하는 데 사용된다. 엔진은 상기 압축기에 동력을 공급하며, 또한 상기 건조제로부터 배출되는 물의 양을 증가시키기 위하여 상기 재생 챔버로 버려지는 열을 제공한다. 상기 건조제로부터의 물은 상기 재생 챔버를 통과하여 유동되는 공기 내에서 증발된다. 상기 재생 챔버를 떠나는 공기는 음용 또는 다른 용도를 위하여 상기 물을 추출하기 위하여 냉각된다.

Description

유체 내 물 함량을 처리하는 시스템 및 그 방법 {System and method for managing water content in a fluid}
본 출원은 2005년 3월 25일에 출원된 미국 가출원 번호 60/665,304의 이익을 주장하며, 상기 문헌은 참조로서 본 명세서에 병합된다.
본 발명은 유체 내, 특히 공기와 같은 유체 내에서 물 함량을 처리하는 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
관습적으로, 물은 응축 시스템을 사용하여 공기 또는 기체상태의 유체로부터 수집된다. 대표적인 응축 시스템은 유입되는 공기의 이슬점 이하의 온도로 냉각되는 표면을 제공한다. 종래 기술에 알려진 바대로, 공기가 이슬점 이하로 응축되면, 공기로부터 수증기가 응축되고, 상기 공기의 절대 습도를 감소시킨다. 공기 체적의 습도는 실질적으로 상기 공기 체적으로 유입되거나 공기 체적으로부터 제거될 수 있는 물의 양에 따라 결정된다.
현존하는 물 발생 및 제거 시스템들은, 유입되는 공기의 온도를 공기의 이슬점 이하의 온도로 낮추는 관습적인 응축 시스템을 사용하여 유입되는 공기로부터 수증기를 수집한다. 그러므로, 그러한 시스템들에 의하여 생산되는 물의 양은 대기 의 습도에 의해 좌우된다. 그러나, 공기의 습도 및 온도는 전 세계의 지역마다 다양한데, 열대 및 아열대 지역의 공기는 뜨겁고 습도가 높은 반면, 다른 지역의 공기는 더 시원하고 습도가 낮다. 공기의 온도 및 공기 내 물 함량은 지역에서의 계절적인 날씨 변화에 따라 일년에 걸쳐 광범위하게 다양하다. 그러므로, 전 세계의 지역에 따라, 그리고 일년 중 어느 시기에 따라 예를 들어, 환경을 더 편안하게 하기 위하여 가습 및 제습은 바람직할 수 있다.
편안함을 증대하는 것에 더하여, 공기 중 물의 양을 처리하는 것은 산업적인 적용들에 중요할 수 있다. 게다가, 예를 들어 음용 또는 신선한 물이 요구되는 다른 적용들을 위하여 물이 이용될 수 있도록 공기로부터 물을 제거하는 것이 바람직할 수 있다. 상기 공기로부터 물의 양을 처리하는 이유에 관계없이 공지의 물 처리 시스템들이 바람직하지 않은 제한들을 가지는 때가 있다. 예를 들면, 상기 공기 의 이슬점이 낮을 때, 특히 상기 이슬점이 물의 어는 점보다 낮을 때, 관습적인 시스템을 사용하여 물을 제거하는 것이 어렵거나 불가능할 수 있다. 게다가, 공기로부터 물을 추출하기 위하여 냉각을 제공하는 관습적인 시스템들은 또한 이용되지 못하고, 버려지는 에너지로서 손실되는 열을 발생시킬 수 있다. 그러나, 어떠한 시스템들에서 주요 열원은 압축기이므로, 상기 열이 이용될 지라도 이용되는 양이 너무 적어서 많은 이득을 제공하지 못한다.
그러므로, 상기 이슬점이 낮은 때에도 상기 유체로부터 물을 추출할 수 있고, 열원으로부터 버려지는 열을 이용할 수 있는 유체 내 물 함량을 처리하는 시스템 및 방법에 대한 요구가 있다.
본 발명은 상기 이슬점이 낮은 때에도 유체로부터 물을 제거하는 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명은 또한 냉각 사이클에서 압축기를 구동하는 데 사용될 수 있고, 동력 생산, 예를 들어 차량 또는 전기 발전기를 작동시키는 데 사용될 수 있는 엔진으로부터 버려지는 열을 이용하여 유체로부터 물을 제거하는 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명은 어떠한 건조제 장치에 의해서 공기로부터 물을 수집하고, 그와 동시에 엔진으로부터 버려지는 열을 사용하는 것을 제공하는 데 사용될 수 있다. 상기 엔진은 예를 들어 군용 차량과 같은 차량에 동력을 공급하는 데 사용되는 타입일 수 있다. 그러한 경우에, 본 발명은 상기 차량 내에 포함된 이동성 시스템일 수 있고, 물 생산 능력 뿐만 아니라 환경적인 처리 시스템을 제공하는 데 사용될 수 있다. 차량에 사용되는 것 대신에, 상기 엔진은 다른 기계 장치, 예를 들어 전기 발전기를 작동시키는 데 사용될 수 있다. 차량, 발전기 또는 다른 시스템을 작동하는 데 더하여, 상기 엔진은 또한 압축기에 동력을 공급하는데 사용될 수 있다. 그러한 압축기는 상기 엔진에 탑재될 수 있고, 또는 그렇지 않으면 기계적으로 연결될 수 있다. 대안적으로, 상기 엔진은 상기 압축기를 작동하는 데 전기를 공급하는 데 사용되는 발전기를 구동할 수 있다. 이와 교대로, 상기 압축기는 본 발명의 물 처리 시스템의 하나 또는 그 이상의 부분들에 대하여 냉각을 제공하는 데 사용될 수 있는 냉동 사이클의 부분으로서 사용될 수 있다.
본 발명은 공기로부터 물을 뽑아내거나, 상기 공기를 제습하기 위한 시스템을 제공할 수 있다. 이러한 시스템은 수집 건조제 챔버(chamber)를 포함하는데, 고체 상태의 건조제 또는 건조제 용액은 제 1 공기 흐름과의 물리적인 접촉에 노출되고, 희석된 건조제가 생산된다. 또한 엔진으로부터 버려지는 열에 노출되는 건조제 재생 챔버가 제공된다. 상기 건조제는 상기 제 2(재생) 챔버 내에서 가열되고, 제 2 공기 흐름과의 물리적인 접촉에 노출된다. 상기 제 2 공기 흐름에 노출되는 것에 대한 대안으로서, 상기 제 2(재생) 챔버는 물의 유입이 방지되는 실링된 재생 챔버일 수 있다. 압축기는 상기 엔진에 탑재되고, 하나 또는 그 이상의 증발기들은 냉동 사이클에 사용된다. 상기 증발기 또는 증발기들은 상기 수집 챔버에 위치될 수 있고, 상기 재생 챔버와 수집 챔버들 양쪽에 위치될 수 있다. 대안적으로, 상기 증발기 또는 증발기들은, 상기 공기로부터 물 추출을 용이하게 하는 재생 챔버를 떠나는 공기에 대하여 냉각을 제공하는 데 사용될 수 있다. 물론, 상기 증발기 또는 증발기들은 상기 수집 챔버를 떠나는 공기에 냉각을 제공하는 데 사용될 수 있고, 그것에 의하여 이미 건조한 공기에 추가적인 냉각을 제공할 수 있다.
본 발명은 또한 대기가 적당한 건조제 물질을 가지는 제 1 챔버 내부를 통과하는 시스템 및 방법을 제공한다. 상기 건조제는 상기 건조제와 접촉하게 되는 공기로부터 습기를 흡수하거나, 흡착한다. 하나의 실시예로, 상기 공기는, 흩어진 건조제를 가지는 스폰지, 중막(media), 냉각 코일 또는 냉각 타워와 같은 접촉 표면을 공기가 통과하여 펌핑(pumping)됨으로써 건조제에 접촉된다. 상기 건조제 및/또는 제 1 챔버는 상기 공기로부터 상기 건조제로 물이 더 효율적으로 전달되는 것이 가능하도록 냉각될 수 있다. 상기 건조제는 상기 공기로부터 물을 흡수하거나 또는 흡착하고, 그것에 의하여 상기 물이 상변화가 이행되고 상기 공기로부터 응축될 때 상기 공기로부터 잠열을 전달한다. 상기 건조제 및/또는 제 1 챔버는 냉각되므로, 현열 냉각- 즉, 상 변화에 기초하지 않은 냉각- 이 상기 공기에 제공된다. 상기 결과적인 건조, 냉각된 공기는 상기 제 1 챔버로부터 추출된다.
상기 현재 함수 건조제는 상기 제 1 챔버의 저부에 수집되고, 상기 제 2 챔버로 전달된다. 상기 제 2 챔버로의 전달은 능동적인 펌핑을 통하거나, 상기 제 1 챔버들과 제 2 챔버들 사이에 있는 구획부에 제공되어 개방되는 밸브를 거쳐 확산됨으로써 일어난다. 상기 밸브의 개방은 상기 제 1 챔버와 제 2 챔버 내에서의 건조제 수준(level)을 동등하게 한다. 함수 건조제의 순 흐름(net flow)은 상기 건조제의 수준이 상기 두개의 챔버 내에서 동등하게 될 때까지 일어난다. 상기 제 2 챔버 내에서 확산 또는 펌핑되는 함수 건조제는 가열될 수 있고, 그리고 나서 다시 공기에 노출될 수 있다. 하나의 실시예로서, 상기 건조제는 상기 제 2 챔버의 내부로 스프레이 된다. 가열 요소와 같은 열 교환기는 노즐로부터 낙하하는 함수 건조제의 스프레이 액을 가열하여 증발하는 습기는 흡수되거나, 또는 상기 건조제 내로 흡수되며, 뜨겁고 습도가 높은 공기를 발생시키고, 또한 실질적으로 무수의 건조제를 재생시킨다.
상기 건조제는 바랄만한 결과를 도출하기 위하여 효율적인 어떠한 방법에 의하여 상기 챔버들 내부로 유입될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 챔버는 상기 함수된 건조제가 상기 챔버의 저부에 수집되기 위하여 투과되는 흡수성이 있는 셀룰로오스(cellulose) 물질을 포함할 수 있다. 대안적으로, 상기 건조제는 상기 제 1 챔버들 그리고 제 2 챔버들의 꼭대기 부분과 같은 내부의 끝부분으로부터 방울의 형태로 간단히 떨어지도록 만들어진다.
본 발명은 또한 상기 제 1 챔버로부터 나오는 건조한 공기와 상기 제 2 챔버에서 제조되는 더 뜨겁고 습도가 높은 공기를 서로 물리적으로 접촉되도록 하지 않고 상기 2개의 공기 흐름 사이에서 열 에너지를 전달하기 위하여 상기 2개의 공기 사이에서 차이가 나는 온도를 이용할 수 있다. 예를 들면, 복수의 배관 또는 파이프를 포함하는 방열 타입의 열교환기와 같은 열교환기는 2개의 공기 흐름이 열접촉되도록 하는 데 사용될 수 있다. 상기 제 2 챔버의 더 뜨겁고 더 습도가 높은 공기는 상기 방열기를 통과할 수 있는 반면에, 상기 상대적으로 차갑고 건조한 공기는 상기 제 1 챔버로부터 건조한 공기를 추출하는 관을 경유하여 상기 방열기의 외부 표면을 접촉한다. 이는 상기 열 교환기 내의 수증기를 응축액 수집기 내에 수집되기 위하여 똑똑 떨어지는 액체로 응축되도록 하는 결과를 가져온다. 대안적으로, 상기 뜨겁고 습도가 높은 공기는 튜브들, 열전기 요소들, 열 파이프들, 냉각을 위한 팽창 코일들, 또는 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람들에게 알려진 다른 시스템에 포함되는 전형적인 끓는 유체들과 같은 적당한 냉각 과정을 사용하여 냉각되는 증발기와 같은 열 흡수기의 이슬을 형성하는 표면들에 접촉되도록 방향이 지시될 수 있다. 그렇게 수집된 상기 물은 마실 수 있는 물을 생산하기 위하여 또는 물이 요구되는 다른 목적에 사용되도록 처리될 수 있다.
본 발명은 더 나아가 유체 내의 물 함량을 처리하는 시스템을 제공한다. 상기 시스템은 제 1 유체가 내부 및 외부로 용이하게 이동되도록 입구와 출구를 가지는 제 1 챔버를 가진다. 건조제는 상기 제 1 챔버를 통과하여 이동하는 상기 제 1 유체로부터 물을 제거하기 위하여 상기 제 1 챔버 내로 유입될 수 있다. 제 2 챔버는 상기 건조제가 상기 제 1 유체로부터 물을 제거한 후에 상기 건조제의 적어도 일부를 수용하도록 형성된다. 상기 제 2 챔버는 상기 제 2 챔버의 건조제로부터 물을 제거하기 위하여 제 2 유체가 상기 제 2 챔버의 내부 및 외부로 용이하게 이동되도록 입구와 출구를 포함한다. 증발기는 그것을 통해서 제 3의 유체를 수용하도록 형성되며, 제 3의 유체는 상기 증발기를 통과할 때 적어도 부분적으로 증발한다. 압축기는 제 3의 유체가 상기 증발기를 떠난 이후에 상기 제 3의 유체를 압축하기 위하여 작동 가능하다. 엔진은 상기 압축기를 작동하도록 동력을 제공하기 위하여 작동 가능하며, 열 교환기는 상기 엔진에 의하여 버려지는 열을 수용하며, 상기 제 2 챔버로 열을 전달하도록 형성된다. 이는 상기 제 2 챔버를 통과하여 이동되는 제 2 유체의 온도를 상승시킨다.
본 발명은 또한 건조제와 엔진을 포함하는 시스템을 사용하여 유체내의 물 함량을 처리하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 제 1 유체의 적어도 일부가 상기 건조제에 노출되도록 하여 상기 건조제의 적어도 일부의 물 함량을 증가시키는 것을 포함하는 단계를 사용하여 제 1 유체로부터 물을 제거하는 것을 포함한다. 증가된 물 함량을 가지는 상기 건조제의 적어도 일부는 제 2 유체로 유입되어 상기 건조제로부터 상기 제 2 유체로 물의 증발이 용이하도록 하며, 상기 제 2 유체의 물 함량을 증가시킨다. 상기 엔진이 작동되어 열을 발생시킨다. 상기 엔진으로부터 발생되는 열은 상기 제 2 유체로 전달되어 상기 제 2 유체의 온도를 증가시킨다.
도 1은 본 발명과 관련하여 압축기를 작동하는 데 사용되는 엔진을 포함하는 시스템의 일 실시예에 대한 개략도를 보여주고;
도 2는 도 1에서 보여지는 상기 압축기와 같은 압축기를 작동하도록 전기를 발생시키기 위하여 작동 가능한 엔진 및 발전기에 대한 개략적인 구성을 보여주고;
도 3은 본 발명과 관련하여 시스템의 다른 실시예에 관한 개략도를 보여주며; 그리고,
도 4는 본 발명과 관련하여 시스템이 차량에 탑재되고 상기 차량 엔진으로부터 버려지는 열을 이용하는 상기 시스템에 관한 제 3의 실시예를 보여준다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관련하여 유체 - 그리고 특히 공기- 내의 물 함량을 처리하는 시스템(10)을 보여준다. 여기에 부가적인 제한없이 사용되면서 "유체"는 액체, 가스, 또는 이들의 조합을 포함한다는 점에 있어서 주목할 만한 가치가 있다. 상기 시스템(10)은 제 1 챔버, 즉 수집 챔버(12) 및 제 2 챔버, 즉 재생 챔버(14)를 포함한다. 상기 수집 챔버(12)는 상기 수집 챔버(12)를 통과하여 유동되는 제 1 유체, 즉 제 1 유체 유동(19)을 허용하는 입구(16)와 출구(18)을 포함한다. 상기 공기가 상기 수집 챔버(12)를 통과하여 유동될 때, 상기 공기는 도 1에서 보여지는 실시예에서 도관(22)을 경유하여 상기 챔버(12)로 분사되는 건조제(20)와 접촉한다.
상기 공기가 상기 수집 챔버(12)를 통과하여 이동될 때, 증발된 물은 응축되고, 상기 챔버(12)의 저부(24)에 있는 상기 건조제(20)에 수집된다. 상기 건조제(20)는 그것이 상기 공기로부터 물을 흡수할 때 희석된다. 도 1에서 보여지는 상기 건조제(20)가 액체일지라도, 본 발명은 고체 건조제 또는 2가지 상태의 건조제들 - 즉, 고체 및 액체의 사용을 예상한다. 상기 바람직한 결과를 도출하는 데 효과적인 어떠한 건조제 물질, 예를 들어 리튬 클로라이드(lithium chloride)가 사용될 수 있다.
상기 재생 챔버(14)는 또한 제 2 유체, 즉 제 2 공기 유동(29)이 상기 챔버(14)를 통과하여 유동되도록 하는 입구(26) 및 출구(28)을 가진다. 상기 2개의 챔버들 사이에는 상기 수집 챔버(12)로부터 함수 건조제를 상기 재생 챔버(14)의 건조제와 혼합되도록, 그리고 역으로 혼합되도록 하는 구획부(30)가 있다. 도 1에서 보여지는 바와 같이, 상기 건조제(20)는 도관(32)을 경유하여 상기 재생 챔버(14)로 스프레이 되어 유입된다. 상기 재생 챔버(14)에 스프레이 된 상기 건조제(20)는 또한 상기 건조제(20)로부터 물을 흡수하여 상기 수집 챔버(12)에 이용되도록 상기 건조제(20)를 재생하는 상기 챔버(14)를 통과하여 유동되는 공기와 접촉한다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 상기 물 처리 성능을 개선하기 위하여 엔진과 같은 열원으로부터 버려지는 열을 이용할 수 있다. 상기 엔진(34)은 그 온도를 감소시키기 위하여 액체 냉각제를 이용한다. 도 1에서 보여지는 바와 같이, 상기 시스템(10)은 상기 건조제(20)가 상기 재생 챔버(14)로 유입되기 전에 상기 건조 제(20)를 가열하기 위하여 상기 엔진(34)에 의하여 상기 냉각제로 버려지는 열을 이용한다. 도관들(36,38)은 상기 엔진 냉각제가 상기 제 1 열 교환기(40)을 통과하도록 한다. 상기 열 교환기(40)는 상기 엔진 냉각제를 위한 주요한 또는 제 2 열 교환기일 수 있다. 게다가, 아래에 더 충분히 설명된 바와 같이, 상기 시스템(10)과 같은 시스템의 제 1 열 교환기는 엔진 열을 전달하기 위하여 엔진 냉각제를 이용할 필요가 없다. 예를 들면, 제 1 열 교환기는 엔진 배기 가스로부터 직접적으로 또는 중간 유체를 통하여 열을 이용할 수 있다.
상기 열 교환기(40)에 더하여, 상기 시스템(10)은 또한 상기 건조제(20)이 상기 재생 챔버(14)로 유입되기 전에 상기 건조제(20)를 더 가열하기 위하여 제 2 열 교환기(42)를 포함한다. 상기 열 교환기(42)는 상기 유체를 가열하기 위하여 상기 엔진(34)으로부터 배기 가스(46)를 사용하는 상기 배기 가스 열 교환기(44)로부터 제 2 열 교환기 유체를 수용한다. 도관들(48,50)은 상기 열 교환기들(42,44) 사이에서의 상기 유체의 유동을 용이하게 한다. 상기 엔진(34)을 떠나는 냉각수는 90℃ 근처에 있게 되는 반면에, 상기 배기 가스는 400℃~500℃의 범위에 있을 수 있다. 상기 열 교환기(40)는 상기 건조제(20)가 처음에 가열되는 저온 열 교환기이고, 상기 열 교환기(42)는 상기 건조제(20)가 더 많은 열을 가질 수 있도록 하는 고온 열 교환기이다. 따라서, 도 1에서 보여지는 실시예에서, 열은 상기 2개의 열 교환기들(40,42)을 통하여 상기 엔진(34)으로부터 상기 제 2 공기 유동(29)으로 간접적으로 전달된다. 상기 건조제(20)를 가열하는 것은 상기 공기가 상기 재생 챔버(14)를 통과할 때 상기 공기의 가열을 용이하게 하며, 상기 재생 챔버(14)는 상 기 건조제(20)로부터 제거되는 물의 양을 증가시킨다.
본 발명이 도 1에서 보여지는 바와 같이 2개의 열 교환기들을 이용할 필요가 없다 할지라도, 이러한 배열은 상기 건조제(20)가 상기 재생 챔버(14)에 들어가기 전에 상기 건조제(20)를 가열하는 데 매우 효과적일 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에서 단 하나의 열 교환기는 엔진으로부터 열을 전달하는 데 사용될 수 있다. 예를 들면, 엔진 냉각제를 이용하는 열 교환기는 독점적으로 사용될 수 있다. 대안적으로, 엔진 배기 가스를 이용하는 열 교환기는 독점적으로 또는 중간 열 교환기 중의 어느 하나로서 사용될 수 있다. 도 1에서, 상기 배기 가스 열 교환기(44)는 먼저 제 2 열교환기 유체로 열을 전달하고, 상기 제 2 열 교환기 유체로부터 상기 제 2 열 교환기(42)의 건조제로 열 전달을 용이하게 하는 중간 열 교환기이다. 독점적으로 사용될 때, 배기 가스 열 교환기는 상기 배기 가스 열 교환기를 통하여 유동되는 상기 건조제로 열을 직접 전달하도록 형성될 수 있다.
또한 도 1에서 보여지는 상기 재생 챔버(14) 내부에는 상기 재생 챔버(14)에 들어가는 공기를 예냉할 수 있는 제 3의 열 교환기(52)가 있는데, 상기 열 교환기(52)는 물이 응축되도록 하여 공기를 더 건조하게 만들고, 상기 건조제(20)로부터 물을 흡수하는 상기 재생 챔버(14)의 능력이 증대되도록 한다. 상기 열 교환기(52)는 공기 대 공기 또는 공기 대 액체 타입일 수 있다. 상기 열 교환기(52)는 또한 상기 재생 챔버(14)를 떠나는 공기를 냉각할 수 있고, 그에 의하여 상기 재생 챔버(14)가 상기 건조제(20)로부터 물을 흡수한 이후에 상기 공기로부터 물을 추출한다. 상기 건조제(20)는 상기 열 교환기들(40,42) 및 상기 도관(32)을 통과하여 펌프(54)에 의하여 펌핑된다. 이와 유사하게, 펌프(56)는 상기 건조제(20)를 상기 수집 챔버(12)로 펌핑하는 데 사용된다.
도 1에서 도시되는 바와 같이, 상기 건조제(20)는 상기 수집 챔버(12)로 유입되기 전에 증발기(58)를 통과하여 펌핑된다. 상기 건조제(20)를 냉각하는 것에 의하여, 상기 수집 챔버(12)를 통과하여 유동되는 공기로부터 물을 제거하는 건조제(20)의 능력은 증대된다. 냉각제와 같은 유체는 도관들(60,62)를 경유하여 상기 증발기를 거쳐 통과된다. 상기 유체가 상기 증발기를 통과할 때, 상기 냉각제는 적어도 일부가 증발되어 상기 펌프(56)에 의하여 상기 증발기를 통과하여 펌핑되는 상기 건조제(20)로부터 열을 흡수한다.
상기 증발기(58)는 압축기(64) 및 응축기(66)를 포함하는 냉동 하위 시스템의 일부이다. 도 1에 도시되지는 않았지만, 오리피스(orifice) 또는 열 팽창 밸브와 같은 유체 유동 조절 장치는 상기 냉동 하위 시스템, 예를 들어 도관(60)에 포함될 수 있는 것으로 이해된다. 상기한 바와 같이, 본 발명은 상기 엔진(34)과 같이 엔진에 의하여 생산되는 에너지를 효율적으로 사용한다. 상기 시스템(10)에서, 상기 엔진(34)에 의하여 생산되는 열 에너지와, 반대로 버려지는 열 에너지는 상기 건조제(20)가 상기 재생 챔버(14)로 들어가기 전에 상기 건조제(20)를 가열하기 위하여 이용되고, 이는 상기 건조제(20)가 배출하는 물의 양을 증가시킨다. 열 에너지에 부가하여, 상기 엔진(34)에 의하여 생산되는 기계적 에너지는 또한 상기 시스템(10)에 의하여 효율적으로 이용된다. 예를 들면, 상기 엔진(34)은 상기 냉동 하위 시스템의 일부인 상기 압축기를 작동시킨다. 상기 엔진(34)의 기계적인 일은 차 량을 작동시키는 것과 같이 상기 엔진(34)이 수행할 수 있는 다른 기계적인 일에 부가된다.
대안적인 배열로서, 상기 엔진(34)과 같은 엔진은 예를 들어 압축기와 같은 장치를 작동하기 위하여 전기적 동력을 출력하는 발전기를 기계적으로 구동시킨다. 도 2는 엔진(65)이 축(69)을 통하여 발전기(67)를 기계적으로 작동시키는 하나의 그러한 배열에 관한 간단한 개략적인 구성을 보여준다. 상기 발전기는 도 1에 도시되는 시스템(10)과 같은 시스템에 사용될 수 있는 압축기(71)를 작동하기 위하여 전기를 생산한다.
도 3은 본 발명에 관련된 다른 실시예를 보여준다. 도 3에서, 주요한 기호(')는 도 1에 도시되는 시스템(10)에서 발견되는 그러한 요소들에 관련되는 요소들을 확인하는 데 사용된다. 따라서, 도 3은 공기 중 물 함량을 처리하는 시스템(10')을 설명한다. 공기가 하나의 예로서 사용될 지라도, 본 발명은 다른 가스-물 혼합물 중 물 함량을 처리하는 데 사용될 수 있다는 것을 주목할 만하다. 도 3에서 도시되는 시스템(10')은 시스템 열 교환기, 즉 상기 재생 챔버(14)의 출구(28')에 위치되는 증발기(68)을 가진다. 이러한 배열은 상기 재생 챔버(14')를 떠나는 공기로부터 물을 추출하는 데 유용할 수 있다. 이 물은 상기 증발기(68)의 출구(70)로부터 수집될 수 있다. 상기 수집된 물은 마실 수 있는 물을 생산하기 위하여 처리될 수 있고, 물이 요구되는 다른 용도에 사용될 수 있다. 상기 증발기(68)와 같은 증발기는 공기가 떠날 때 상기 공기를 더 냉각하는 것이 요구된다면, 또한 상기 수집 챔버(12')의 출구에 배치될 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 단 하나의 증발기에 제한되지 않으며, 오히려 하나 또는 양쪽의 공기 흐름들 뿐만 아니라, 상기 건조제(20)를 냉각하기 위하여 다수의 증발기들을 포함할 수 있다. 부가적으로, 도 1에 도시되는 상기 2개의 챔버, 예를 들어 상기 챔버(12,14)들을 떠나는 상기 공기 흐름들은, 상기 챔버(12,14)들 각각의 출구(18,28)에 연결되며 상상속에 도시되는 시스템 열 교환기(72)를 경유하여 서로 열 접촉이 일어나도록 될 수 있다. 이는 상기 재생 챔버(14)를 떠나는 따뜻하고 습도가 높은 공기로부터 상기 수집 챔버(12)를 떠나는 건조하고 차가운 공기로 열전달을 허용하며, 상기 공기 유동(29)로부터 물(73)의 응축이 일어나도록 하는 결과를 가져온다.
상기한 바와 같이, 본 발명과 관련하여 물 함량을 처리하는 시스템은 차량에 탑재되거나 그렇지 않으면 차량에 포함되는 이동성 시스템일 수 있다. 도 4는 군용 차량(76)의 뒷부분에 탑재되는 시스템(74)을 보여준다. 상기 차량(76)은 후드(80) 아래에 위치되는 엔진(78)에 의하여 구동된다. 상기 엔진(78)은 도 1에서 도시되는 상기 엔진(34)이 상기 시스템(10)에 사용되는 것과 같이 상기 시스템(74)에 사용될 수 있다. 예를 들면, 엔진 냉각제 유체 또는 상기 엔진(78)로부터 배출되는 가스, 또는 양자 모두는 재생 챔버의 공기 유동을 가열하는 데 사용될 수 있다. 이에 더하여, 상기 엔진(78)은 발전기, 압축기, 또는 양자 모두를 작동하는 데 사용될 수 있다. 도 1 및 도 3에 도시되는 상기 시스템(10,10')을 연결하여 묘사된 바와 같이, 물은 재생 챔버를 떠나는 공기로부터 수집될 수 있다. 이러한 단계가 도 4에서 도시되는 시스템(74)과 연결되어 이행될 때, 상기 결과는 이동성이 있는 물 발생이 된다.
본 발명의 실시예들이 설명되고 기술되는 과정에서, 이러한 실시예들이 본 발명의 모든 가능한 형태를 설명하고 기술하는 것으로 의도되는 것은 아니다. 오히려, 명세서에서 사용되는 단어들은 제한보다는 기술의 단어이며, 본 발명의 사상이나 범위로부터 벗어나지 않고 다양한 변화들이 만들어질 수 있는 것으로 이해된다.

Claims (23)

  1. 건조제와 엔진을 포함하는 시스템을 사용하여 유체 내의 물 함량을 처리하는 방법에 있어서, 상기 방법은;
    제 1 유체의 적어도 일부를 상기 건조제에 노출시켜 상기 건조제의 적어도 일부의 물 함량을 증가시키는 단계를 포함하는 과정을 사용하여 상기 제 1 유체로부터 물을 제거하는 단계;
    증가된 물 함량을 가지는 상기 건조제의 적어도 일부를 제 2 유체로 유입시켜, 상기 건조제로부터 상기 제 2 유체로의 물의 증발을 용이하게 하고, 상기 제 2 유체의 물 함량이 증가되도록 하는 단계;
    상기 엔진을 작동시켜 열을 발생시키는 단계; 및
    상기 엔진으로부터 상기 제 2 유체로 열을 전달하여, 상기 제 2 유체의 온도를 증가시키는 단계를 포함하는 유체 내의 물 함량을 처리하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 유체의 물 함량이 증가된 이후에 상기 제 2 유체로부터 물을 제거하는 단계를 더 포함하는 유체 내의 물 함량을 처리하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 시스템은 압축기 및 증발기를 더 포함하며, 상기 엔진을 작동시키는 단계는 상기 압축기를 작동시키기 위한 동력을 제공하며, 상기 방법은;
    제 3의 유체를 압축하기 위하여 상기 압축기를 작동시키는 단계;
    상기 제 3의 유체를 상기 증발기에 통과시켜 상기 제 3의 유체가 적어도 부분적으로 증발하도록 하는 단계; 및
    상기 제 1 유체를 상기 증발기에 통과시켜, 상기 제 1 유체로부터 상기 제 3의 유체로 열을 전달하고, 상기 제 1 유체의 온도를 감소시키는 단계를 더 포함하는 유체 내의 물 함량을 처리하는 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 엔진을 작동시키는 단계는 상기 엔진에 의하여 상기 압축기를 기계적으로 구동시키는 단계를 포함하는 유체 내의 물 함량을 처리하는 방법.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 압축기는 발전기에 연결되고, 상기 엔진을 작동시키는 단계는 상기 엔진에 의하여 상기 발전기를 구동시켜, 상기 압축기를 작동시키기 위하여 전기적인 동력을 발생시키는 것을 포함하는 유체 내의 물 함량을 처리하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 시스템은 차량에 작동적으로 연결되고, 상기 엔진을 작동시키는 단계는 상기 차량을 구동하기 위하여 동력을 제공하는 유체 내의 물 함량을 처리하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 공기 유동의 물 함량이 증가된 이후에, 상기 제 2 공기 유동으로부터 물을 제거하여, 이동성이 있는 물 발생 결과를 가져오는 단계를 더 포함하는 유체 내의 물 함량을 처리하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 시스템은 제 1 열 교환기를 더 포함하고, 상기 방법은;
    냉각제에 의하여 상기 엔진을 냉각시켜, 상기 냉각제의 온도를 증가시키는 단계;
    상기 냉각제를 상기 제 1 열 교환기에 통과시키는 단계를 포함하고,
    상기 엔진으로부터 상기 제 2 유체로 열을 전달하는 단계는 상기 건조제가 상기 제 2 유체로 유입되기 전에 상기 건조제를 상기 제 1 열 교환기에 통과시켜, 상기 냉각제로부터 상기 건조제로 열을 전달하고, 상기 건조제로부터 상기 제 2 유체로의 열 전달을 용이하게 하는 단계를 더 포함하는 유체 내의 물 함량을 처리하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 시스템은 제 2 열 교환기를 더 포함하고, 상기 방법은;
    상기 엔진으로부터 배출되는 가스를 배출 가스 열 교환기에 통과시키는 단계;
    제 2 열 교환기 유체를 상기 배출 가스 열 교환기에 통과시켜, 상기 엔진 배출 가스로부터 상기 제 2 열 교환기 유체로 열을 전달하는 단계; 및
    상기 제 2 열 교환기 유체를 상기 제 2 열 교환기에 통과시키는 단계를 더 포함하고,
    상기 엔진으로부터 상기 제 2 유체로 열을 전달하는 단계는 상기 건조제가 상기 제 2 유체로 유입되기 전에 상기 건조제를 상기 제 2 열 교환기에 통과시켜, 상기 제 2 열 교환기 유체로부터 상기 건조제로 열을 전달하고, 상기 건조제로부터 상기 제 2 유체로의 열 전달을 용이하게 하는 단계를 더 포함하는 유체 내의 물 함량을 처리하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 시스템은 제 1 열 교환기를 더 포함하고, 상기 방법은 냉각제에 의하여 상기 엔진을 냉각시켜, 상기 냉각제의 온도를 증가시키는 단계; 및
    상기 냉각제를 상기 제 1 열 교환기에 통과시키는 단계를 더 포함하고
    상기 엔진으로부터 상기 제 2 유체로 열을 전달하는 단계는 연속하여 상기 건조제를 상기 제 1 열 교환기와, 상기 제 2 열교환기에 통과시키는 단계를 포함하는 유체 내의 물 함량을 처리하는 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 건조제가 상기 제 2 유체로 유입되기 전에 상기 제 2 유체로부터 물을 제거하여, 상기 건조제로부터 증발되는 물을 수용하는 상기 제 2 유체의 능력을 증대시키는 단계를 더 포함하는 유체 내의 물 함량을 처리하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 건조제가 상기 제 2 유체로 유입되기 전에 상기 제 2 유체로부터 물을 제거하는 단계는 응축을 통하여 물을 제거하기 위하여 상기 제 2 유체를 냉각하는 단계를 포함하는 유체 내의 물 함량을 처리하는 방법.
  13. 유체 내의 물 함량을 처리하는 시스템에 있어서,
    제 1 챔버 내부 및 외부로 제 1 유체의 이동이 용이하도록 입구 및 출구를 가지는 제 1 챔버;
    상기 제 1 챔버를 통과하여 이동하는 상기 제 1 유체로부터 물을 제거하기 위하여 상기 제 1 챔버로 유입될 수 있는 건조제;
    상기 건조제가 상기 제 1 유체로부터 물을 제거한 이후에 상기 건조제의 적어도 일부를 수용하도록 형성되는 제 2 챔버로서, 상기 제 2 챔버는 상기 제 2 챔버의 내부 및 외부로 제 2 유체의 이동이 용이하도록 하기 위하여 입구 및 출구를 포함하여, 상기 제 2 챔버의 건조제로부터 상기 제 2 유체로의 물의 증발을 용이하게 하는 제 2 챔버;
    기계적인 동력을 출력하기 위하여 작동 가능한 엔진; 및
    상기 엔진이 작동할 때 상기 엔진에 의하여 발생되는 열을 수용하도록 형성되고, 열을 상기 제 2 유체로 전달하여, 상기 제 2 챔버를 통과하여 이동하는 상기 제 2 유체의 온도를 증가시키도록 형성되는 제 1 열 교환기를 포함하는 유체 내의 물 함량을 처리하는 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2 챔버로부터 상기 제 2 유체를 수용하고, 상기 제 2 유체로부터 물을 추출하기 위하여 상기 제 2 유체의 냉각을 용이하게 하도록 형성되는 시스템 열 교환기를 더 포함하는 유체 내의 물 함량을 처리하는 시스템.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 열 교환기는 상기 건조제가 상기 제 1 유체로부터 물을 제거한 이후에 상기 건조제를 수용하도록 형성되고, 상기 시스템은 추가로 상기 엔진으로부터 열을 제거하기 위한 냉각제를 포함하고, 상기 냉각제는 상기 제 1 열 교환기에 통과하여 유동되어 상기 냉각제로부터 상기 건조제로 열을 전달하고, 상기 건조제로부터 상기 제 2 유체로의 열 전달을 용이하게 하는, 유체 내의 물 함량을 처리하는 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    추가로, 제 2 열 교환기 유체가 통과되도록 하는 배기 가스 열 교환기로서, 상기 엔진으로부터 배기 가스 유동을 수용하고, 상기 배기 가스로부터 상기 제 2 열 교환기 유체로 열을 전달하는 배기 가스 열 교환기; 및
    상기 건조제가 상기 제 1 유체로부터 물을 제거한 이후에 상기 제 2 열 교환기 유체 및 상기 건조제를 수용하여, 상기 제 2 열 교환기 유체로부터 상기 건조제 로 열을 전달하고, 상기 건조제로부터 상기 제 2 유체로의 열 전달을 용이하게 하는 제 2 열 교환기를 포함하는 유체 내의 물 함량을 처리하는 시스템..
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 열 교환기는 상기 제 2 챔버로부터 상기 건조제를 수용하도록 형성되고, 상기 제 2 열 교환기는 상기 제 1 열 교환기로부터 상기 건조제를 수용하도록 형성되는 유체 내의 물 함량을 처리하는 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    추가로, 상기 제 2 유체가 상기 제 2 챔버를 통과하여 이동되기 전에 상기 제 2 유체를 냉각하여, 물이 상기 제 2 유체로부터 제거되도록 형성되는 제 3의 열 교환기를 포함하는 유체 내의 물 함량을 처리하는 시스템.
  19. 제 13 항에 있어서,
    추가로, 제 3의 유체가 통과하여 유동되도록 하는 증발기로서, 상기 건조제가 상기 제 1 챔버로 유입되기 전에 상기 건조제를 수용하고 상기 건조제로부터 상기 제 3의 유체로 열을 전달하도록 형성되는 증발기; 및
    상기 엔진에 의하여 동력을 공급받고 상기 제 3의 유체가 상기 증발기를 통과하여 유동된 이후에 상기 제 3의 유체를 압축하도록 작동 가능한 압축기를 더 포함하는 유체 내의 물 함량을 처리하는 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 엔진은 상기 압축기를 기계적으로 가동하도록 작동 가능한 유체 내의 물 함량을 처리하는 시스템.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 엔진과 상기 압축기에 연결되는 발전기로서, 상기 엔진에 의하여 기계적으로 구동되고, 상기 압축기에 동력을 공급하기 위하여 전기를 출력하도록 형성되는 발전기를 추가로 포함하는 유체 내의 물 함량을 처리하는 시스템.
  22. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 챔버들, 상기 엔진 및 상기 제 1 열 교환기는 차량 내부에 배치되고, 상기 엔진은 상기 차량을 구동하기 위하여 작동 가능한 유체 내의 물 함량을 처리하는 시스템.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 제 2 챔버로부터 상기 제 2 유체를 수용하고 상기 제 2 유체로부터 물을 추출하기 위하여 상기 제 2 유체의 냉각을 용이하게 하여 이동성이 있는 물 발생 시스템의 결과를 가져오는 시스템 열 교환기를 더 포함하는, 유체 내의 물 함량을 처리하는 시스템.
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