[发明专利]用于从空气生成液态水的系统和方法

说明书

本公开内容包括用于从大气中提取水蒸气的系统和方法，并且更具体地而非通过限制包括用于在一些实例中考虑日变化来优化从空气进行的液态水产生的系统和方法。该系统包括吸附区域和解吸区域、使干燥剂在吸附区域与解吸区域之间移动的致动器。液态水产生至少部分地基于环境空气温度、环境空气相对湿度和太阳日射水平中的一个或更多个的测量结果来优化。

背景技术

本申请要求于2014年11月20日提交的美国临时专利申请序列号62/082,335以及于2015年4月10日提交的美国临时专利申请序列号62/145,995的优先权的权益，其每个的全部内容在此通过引用合并到本文中。

1.技术领域

本发明一般地涉及从大气提取水蒸气，并且更具体地而非通过限制涉及用于在一些实例中考虑环境条件的日变化以优化的液态水产生速率从空气高效地生成液态水的系统和方法。

2.相关技术的描述

已经考虑了用于从大气湿度获得饮用水的很多设备和方法；然而，由于以下各种原因大多数概念都不具有吸引力，所述原因包括：需要外部电力、复杂性程度高、液态水产生速率低、效率很低(high inefficiency)、所产生的水中有杂质、系统成本高和/或需要大片土地。

各种系统和方法利用吸附介质从空气吸附水来生成可用水。一旦吸附介质或干燥剂充满水，则其通常必须通过温度或压力变动来再生。例如，几个系统使用干燥剂通过在白天期间以一种模式操作然后在夜间以第二种模式操作(例如，分批处理)从大气湿度产生水。例如，美国专利号3,400,515、4,146,372、4,219,341和4,285,702公开了通过在夜间吸附水而在白天解吸水(例如，通过太阳能)以及通过冷凝进行操作的系统，冷凝通常需要来自外部能源的能量。这样的系统的缺点可以包括：复杂性程度高、尺寸大、液态水产生速率低、效率很低、高电力操作要求等。此外，很多这样的系统需要复杂的且能量密集的部件(例如，压缩机、在制冷循环中使用的部件等)。以不同的白天模式和夜间模式操作的一些这样的系统会产生大量不纯净的水，这不符合人类消费的饮用水要求。

在美国专利号8,425,660、8,118,912和7,905,097中公开了从空气生成水的系统的示例，以及在美国专利号8,328,904和美国公开号2013/0160644中公开了除湿器的示例。

发明内容

本公开内容包括例如用于从空气生成液态水的系统和方法的实施方式。

本系统(例如，用于从空气生成液态水)的一些实施方式包括：壳体，其限定吸附区域和解吸区域；干燥剂(例如，能够选择性地在以下之间移动：吸附区域，在该吸附区域中干燥剂与处理空气流路径流体连通，使得干燥剂能够从处理空气流路径中的空气捕获水；解吸区域，在该解吸区域中干燥剂与再生流体路径流体连通，使得干燥剂能够将水释放至再生流体路径中的再生流体)；致动器，其被配置成使干燥剂在吸附区域与解吸区域之间移动；第一鼓风机，其被配置成调节通过处理空气流路径的空气的流量；循环器，其被配置成调节通过再生流体路径的再生流体的流量；热单元，其包括与再生流体路径流体连通的壳，并且被配置成向再生流体路径中的再生流体提供热能；冷凝器，其被配置成经由再生流体路径从解吸区域接收再生流体并从所接收的再生流体产生液态水；以及控制器，其被配置成至少部分地基于环境空气温度、环境空气相对湿度和太阳日射水平中的一个或更多个的测量结果来优化液态水产生。在一些实施方式中，控制器被配置成至少通过控制第一鼓风机的鼓风机速度和循环器的速度来优化液态水产生。