(57)【要約】  水を空気から分離する方法であって、（ａ）水蒸気を有する空気を吸湿性液体混合物と接触させて、水分豊富な吸湿性液体混合物を生成するステップと、（ｂ）水分豊富な吸湿性液体混合物の少なくとも一部分を加熱して、水蒸気および少なくとも１つの他の気体成分を含む気体混合物を生成するステップと、（ｃ）気体混合物内の水蒸気の少なくとも一部分を凝縮して、液体の水、および第１の圧力にある減損気体混合物を生成するステップと、（ｄ）少なくとも１つの他の気体成分の少なくとも一部分を除去して、第１の圧力を所定の圧力未満で維持するステップと、を含み、減損気体混合物が水分豊富な吸湿性液体混合物と流体連通する方法が提供される。また、水を空気から分離する方法を実施するために、吸収容器が提供される。
2007519512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気からの水の分離方法であって、
（ａ）水蒸気を有する空気を吸湿性液体混合物と接触させて、水分豊富な吸湿性液体混合物を生成するステップと、
（ｂ）前記水分豊富な吸湿性液体混合物の少なくとも一部分を加熱して、水蒸気および少なくとも１つの他の気体成分を含む気体混合物を生成するステップと、
（ｃ）前記気体混合物内の前記水蒸気の少なくとも一部分を凝縮して、液体の水、および第１の圧力にある減損気体混合物を生成するステップと、
（ｄ）前記少なくとも１つの他の気体成分の少なくとも一部分を除去して、前記第１の圧力を所定の圧力未満に維持するステップと、
を含み、
前記減損気体混合物は、加熱される前記水分豊富な吸湿性液体混合物と流体連通することを特徴とする空気からの水の分離方法。
【請求項２】
前記所定の圧力は、大気圧より低い圧力であることを特徴とする請求項１に記載の空気からの水の分離方法。
【請求項３】
前記所定の圧力は、２５トルと７６０トルの間であることを特徴とする請求項１に記載の空気からの水の分離方法。
【請求項４】
前記水蒸気の少なくとも一部分は、ステップ（ａ）における前記接触中に、前記吸湿性液体混合物によって吸収されることを特徴とする請求項２に記載の空気からの水の分離方法。
【請求項５】
前記減損気体混合物が前記液体の水の上方の蒸気空間内で配置されるように、前記液体の水を前記減損気体混合物から分離するステップをさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の空気からの水の分離方法。
【請求項６】
ステップ（ｄ）における前記除去は、前記少なくとも１つの他の気体成分の内の１つの高濃度示度に応答して行われることを特徴とする請求項５に記載の空気からの水の分離方法。
【請求項７】
ステップ（ｄ）における前記除去は、前記蒸気空間内の高圧示度に応答して行われることを特徴とする請求項５に記載の空気からの水の分離方法。
【請求項８】
ステップ（ｄ）における前記除去は、前記蒸気空間内の低温示度に応答して行われることを特徴とする請求項５に記載の空気からの水の分離方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つの他の気体成分の少なくとも一部分の除去は、真空ポンプによって実施されることを特徴とする請求項５に記載の空気からの水の分離方法。
【請求項１０】
前記吸湿性液体混合物は、塩化リチウム水溶液であることを特徴とする請求項９に記載の空気からの水の分離方法。
【請求項１１】
空気から水を分離する方法であって、
（ａ）水蒸気を有する空気を吸湿性液体混合物と接触させて、水分豊富な吸湿性液体混合物を生成するステップと、
（ｂ）前記水分豊富な吸湿性液体混合物の少なくとも一部分を加熱して、水蒸気を有する気体混合物を生成するステップと、
（ｃ）前記気体混合物内の前記水蒸気の少なくとも一部分を凝縮して、液体の水および熱エネルギーを生成するステップと、
（ｄ）液体を含む作動流体に前記熱エネルギーの効果的な量を伝達し、前記液体の少なくとも一部分を気化させて、作動流体気体混合物を生成するステップと、
を含むことを特徴とする空気からの水の分離方法。
【請求項１２】
前記凝縮は、少なくとも一部がステップ（ｄ）における前記伝達によって実施されることを特徴とする請求項１１に記載の空気からの水の分離方法。
【請求項１３】
前記作動流体は、ヒートパイプ内に容れられることを特徴とする請求項１２に記載の空気からの水の分離方法。
【請求項１４】
前記吸湿性液体混合物は、塩化リチウム水溶液であることを特徴とする請求項１３に記載の空気からの水の分離方法。
【請求項１５】
前記凝縮は、大気圧より低い圧力で実施されることを特徴とする請求項１４に記載の空気からの水の分離方法。
【請求項１６】
空気から水を回収する方法であって、
（ａ）水蒸気を有する空気を吸湿性液体混合物と接触させて、水分豊富な吸湿性液体混合物を生成するステップと、
（ｂ）第１の圧力包被内において、前記水分豊富な吸湿性液体混合物を加熱して水蒸気を有する気体混合物を生成し、前記気体混合物内の前記水蒸気の少なくとも一部分を凝縮して液体の水および減損気体混合物を生成し、前記液体の水を前記減損気体混合物から分離することによって、収集された液体の水と、前記収集された液体の水の上方の蒸気空間内に配置されて大気圧よりも低い圧力にある減損気体混合物と、を提供するステップと、
（ｃ）第２の圧力包被と前記蒸気空間の間を流体圧力連通させるステップと、
（ｄ）前記収集された液体を前記第１の圧力包被から前記第２の圧力包被内に流すステップと、
を含むことを特徴とする空気からの水の回収方法。
【請求項１７】
前記流すステップ（ｄ）は、前記収集された液体の水を重力によって排水することによって実施されることを特徴とする請求項１６に記載の空気からの水の回収方法。
【請求項１８】
前記第２の圧力包被はタンクであることを特徴とする請求項１７に記載の空気からの水の回収方法。
【請求項１９】
前記吸湿性液体混合物は、塩化リチウム水溶液であることを特徴とする請求項１８に記載の空気からの水の回収方法。
【請求項２０】
真空ポンプが前記蒸気空間に流体結合されて、前記蒸気空間内の圧力を大気圧よりも低い圧力に維持するために、前記減損気体混合物の少なくとも一部分を除去し、また前記真空ポンプは、前記タンクを真空にさせるように構成されることを特徴とする請求項１９に記載の空気からの水の回収方法。
【請求項２１】
吸湿性液体混合物によって大気から水を除去するための吸収システムにおいて、
水蒸気を有する空気と吸湿性液体混合物との接触を容易にするための空間を形成する吸収容器であって、水蒸気を有する入力気流を前記空間内に導入するように構成された入力気流吸入口と、減損気流を排出するように構成された減損気流排出口と、吸湿性液体混合物と前記入力気流とを接触させるために前記吸湿性液体混合物を前記空間内に導入するための手段と、を含む吸収容器と、
ベースと、
を備え、
前記吸収容器は、軸に対して所望の位置に前記入力気流吸入口を位置決めさせるために、前記軸の周りで回転可能に前記ベースに載置されることを特徴とする吸収システム。
【請求項２２】
空気から水を回収する方法において、
（ａ）吸湿性液体混合物によって大気流から水を除去させるための吸収システムを用意するステップであって、
前記吸収システムは、
水蒸気を有する空気と吸湿性液体混合物との接触を容易にするための空間を形成する吸収容器であって、水蒸気を有する入力気流を前記空間内に導入するように構成された入力気流吸入口と、減損気流を排出するように構成された減損気流排出口と、吸湿性液体混合物と前記入力気流とを接触させるために前記吸湿性液体混合物を前記空間内に導入するための手段と、を含む吸収容器と、
ベースと、
を備え、
前記吸収容器は、軸に対して所望の位置に前記入力気流吸入口を位置決めさせるために、前記軸の周りで回転可能に前記ベースに載置されるステップと、
（ｂ）大気流の方向を測定するステップと、
（ｃ）前記測定された大気流方向に応答して、前記大気流方向に対して前記入力気流吸入口の所望の位置決めを実施するように、前記吸収容器を前記軸の周りで回転させるステップと、
を含むことを特徴とする空気からの水の回収方法。
【請求項２３】
水蒸気を有する空気と吸湿性液体混合物との接触を容易にするための空間を形成する吸収容器であって、
水蒸気を有する入力気流を前記空間内に導入するように構成された入力気流吸入口と、
減損気流を排出するように構成された減損気流排出口と、
第１の位置で最大径の細かいサイズの液滴を前記空間内に導入するように構成された少なくとも１つの第１の液体吸入口スプレーノズルと、
最大径の粗いサイズの液滴を、前記導入される最大径の細かいサイズの液滴に比べて、前記排出口に近接して配置された第２の位置にて前記空間内に導入するように構成された第２の液体吸入口スプレーノズルと、
を含み、
同じ液体が同じ動作条件下で前記第１および第２の液体吸入口スプレーノズルのそれぞれを介して流されたときに、前記最大径の粗いサイズの液滴は、前記最大径の細かいサイズの液滴よりも大きな直径を有することを特徴とする吸収容器。
【請求項２４】
同じ液体が同じ動作条件下で前記第１および第２の液体吸入口スプレーノズルのそれぞれを介して流されたときに、前記最大径の粗いサイズの液滴は、前記最大径の細かいサイズの液滴の直径よりも１００倍大きい直径を有することを特徴とする請求項２３に記載の吸収容器。
【請求項２５】
同じ液体が同じ動作条件下で前記第１および第２の液体吸入口スプレーノズルのそれぞれを介して流されたときに、前記最大径の粗いサイズの液滴は、前記最大径の細かいサイズの液滴の直径よりも１，０００倍大きい直径を有することを特徴とする請求項２３に記載の吸収容器。
【請求項２６】
同じ液体が同じ動作条件下で前記第１および第２の液体吸入口スプレーノズルのそれぞれを介して流されたときに、前記最大径の粗いサイズの液滴が、前記最大径の細かいサイズの液滴の直径よりも１００，０００倍大きい直径を有することを特徴とする請求項２３に記載の吸収容器。
【請求項２７】
空気から水を分離する方法において、
水蒸気を有する空気と吸湿性液体混合物との接触を容易にするための空間を形成する吸収容器を用意するステップと、
気流を前記空間内に導入するステップと、
第１の吸湿性液体混合物と前記気流とを接触させるために、前記第１の吸湿性液体混合物液滴を前記空間内に噴霧するステップであって、前記第１の吸湿性液体混合物液滴のうち少なくとも１つが最大径の細かいサイズの液滴であるステップと、
第２の吸湿性液体混合物と、前記第１の吸湿性液体混合物液滴の内の同伴される一部分を含む前記気流と、を接触させるために、前記第１の吸湿性液体混合物液滴の下流の前記空間内に、前記第２の吸湿性液体混合物液滴を噴霧するステップであって、前記第２の吸湿性液体混合物液滴の内の少なくとも１つは、最大径が粗いサイズの液滴であるステップと、
を含み、
前記最大径の粗いサイズの液滴は、前記最大径の細かいサイズの液滴よりも大きな直径を有することを特徴とする空気からの水の分離方法。
【請求項２８】
前記最大径の粗いサイズの液滴は、前記最大径の細かいサイズの液滴の直径よりも１００倍大きい直径を有することを特徴とする請求項２７に記載の空気からの水の分離方法。
【請求項２９】
前記最大径の粗いサイズの液滴は、前記最大径の細かいサイズの液滴の直径よりも１０００倍大きい直径を有することを特徴とする請求項２７に記載の空気からの水の分離方法。
【請求項３０】
前記最大径の粗いサイズの液滴は、前記最大径の細かいサイズの液滴の直径よりも１００，０００倍大きい直径を有することを特徴とする請求項２７に記載の空気からの水の分離方法。
【請求項３１】
空気から水を分離する方法であって、
（ａ）水蒸気を有する空気と、塩化リチウムの過飽和水溶液からなる吸湿性液体混合物と、を接触させて、水分豊富な吸湿性液体混合物を生成するステップと、
（ｂ）前記水分豊富な吸湿性液体混合物の少なくとも一部分を加熱して、水蒸気および少なくとも１つの他の気体成分を含む気体混合物を生成するステップと、
（ｃ）前記気体混合物内の前記水蒸気の少なくとも一部分を凝縮して、液体の水を生成するステップと、
を含むことを特徴とする空気からの水の分離方法。
【請求項３２】
空気から水を分離する方法であって、
（ａ）水蒸気を有する空気を吸湿性液体混合物と接触させて、水分豊富な吸湿性液体混合物を生成するステップと、
（ｂ）前記水分豊富な吸湿性液体混合物の少なくとも一部分を、廃熱源によって発生された熱で加熱して、水蒸気を含む気体混合物を生成するステップと、
（ｃ）前記水蒸気の少なくとも一部分を凝縮して、液体の水を生成するステップと、
を含むことを特徴とする空気からの水の分離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大気から水を回収するための方法および装置に関し、より詳細には、液体吸収剤による大気からの水蒸気の吸収と、その後の液体吸収剤の再生および吸収された水蒸気の回収に関する。
【背景技術】
【０００２】
世界の人口の大部分が、特に発展途上国において清潔な飲用水にアクセスすることができないことは、十分理解されている事実である。先進国世界では、人が消費するための多数の水源が需要に追随することができない。さらに、品質が維持できない、または、ますますコストのかかるものとなっている。したがって、手ごろな価格の代替の解決策に対する必要性は、かなり大きなものである。多数の地域において、その必要性は、人の健康と生命を維持するために重大なものになっている。
【０００３】
【非特許文献１】http://www.cheresources.com/htpipes.html「What is a Heat Pipe」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
水を大気から抽出して回収するための既存の方法は、知られている。しかし、既知の方法は、エネルギーが掛かり、動作が複雑であるという事実に悩まされている。本実施形態は、非常に効率的な動作の方法について述べる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一態様において、本発明は、空気から水を分離する方法であって、（ａ）水蒸気を有する空気を吸湿性液体混合物と接触させて、水分豊富な吸湿性液体混合物を生成するステップと、（ｂ）水分豊富な吸湿性液体混合物の少なくとも一部分を加熱して、水蒸気および少なくとも１つの他の気体成分を含む気体混合物を生成するステップと、（ｃ）気体混合物内の水蒸気の少なくとも一部分を凝縮して、液体の水、および第１の圧力にある減損気体混合物（depleted gaseous mixture）を生成するステップと、（ｄ）少なくとも１つの他の気体成分の少なくとも一部分を除去して、第１の圧力を所定の圧力未満に維持するステップと、を含み、減損気体混合物が、加熱される水分豊富な吸湿性液体混合物と流体連通する方法を提供する。
【０００６】
他の態様において、本発明は、空気から水を分離する方法であって、（ａ）水蒸気を有する空気を吸湿性液体混合物と接触させて、水分豊富な吸湿性液体混合物を生成するステップと、（ｂ）水分豊富な吸湿性液体混合物の少なくとも一部分を加熱して、水蒸気を有する気体混合物を生成するステップと、（ｃ）気体混合物内の水蒸気の少なくとも一部分を凝縮して、液体の水および熱エネルギーを生成するステップと、（ｄ）液体を含む作動流体に熱エネルギーの効果的な量を伝達し、その液体の少なくとも一部分を気化させて、作動流体気体混合物を生成するステップと、を含む方法を提供する。
【０００７】
他の態様において、本発明は、空気から水を回収する方法であって、（ａ）水蒸気を有する空気を吸湿性液体混合物と接触させて、水分豊富な吸湿性液体混合物を生成するステップと、（ｂ）第１の圧力包被（envelope）内においえ、水分豊富な吸湿性液体混合物を加熱して水蒸気を有する気体混合物を生成し、気体混合物内の水蒸気の少なくとも一部分を凝縮して液体の水および減損気体混合物を生成し、液体の水を減損気体混合物から分離することによって、収集された液体の水と、収集された液体の水の上方の蒸気空間内に配置されて大気圧より低い圧力にある減損気体混合物と、を提供するステップと、（ｃ）第２の圧力包被と蒸気空間の間を流体圧力連通させるステップと、（ｄ）収集された液体を第１の圧力包被から第２の圧力包被内に流すステップと、を含む方法を提供する。
【０００８】
他の態様において、本発明は、吸湿性液体混合物によって大気から水を除去させるための吸収システムにおいて、水蒸気を有する空気と吸湿性液体混合物との接触を容易にするための空間を形成する吸収容器であって、水蒸気を有する入力気流をその空間内に導入するように構成された入力気流吸入口と、減損気流を排出するように構成された減損気流排出口と、吸湿性液体混合物と入力気流とを接触させるために、吸湿性液体混合物をその空間内に導入するための手段と、を含む吸収容器と、ベースとを備え、前記吸収容器は、軸に対して所望の位置に前記入力気流吸入口を位置決めさせるために、前記軸の周りで回転可能に前記ベースに載置されるシステムを提供する。
【０００９】
他の態様では、本発明は、空気から水を回収する方法において、（ａ）吸湿性液体混合物によって大気流から水を除去させるための吸収システムを用意するステップであって、前記吸収システムは、水蒸気を有する空気と吸湿性液体混合物との接触を容易にするための空間を形成する吸収容器であって、水蒸気を有する入力気流をその空間内に導入するように構成された入力気流吸入口と、減損気流を排出するように構成された減損気流排出口と、吸湿性液体混合物と入力気流とを接触させるために、吸湿性液体混合物をその空間内に導入するための手段と、を含む吸収容器と、ベースとを備え、軸に対して所望の位置に前記入力気流吸入口を位置決めさせるために、前記吸収容器が前記軸の周りで回転可能に前記ベースに載置されるステップと、（ｂ）大気流の方向を測定するステップと、（ｃ）測定された大気流方向に応答して、大気流方向に対して入力気流吸入口の所望の位置決めを実施するように、吸収容器を軸の周りで回転させるステップと、を含む方法を提供する。
【００１０】
一態様において、本発明は、水蒸気を有する空気と吸湿性液体混合物との接触を容易にするための空間を画定する吸収容器であって、水蒸気を有する入力気流をその空間内に導入するように構成された入力気流吸入口と、減損気流を排出するように構成された減損気流排出口と、第１の位置で最大径の細かいサイズの液滴をその空間内に導入するように構成された少なくとも１つの第１の液体吸入口スプレーノズルと、最大径の粗いサイズの液滴を、前記導入される最大径の細かいサイズの液滴に比べて、前記排出口に近接して配置された第２の位置にて前記空間内に導入するように構成された第２の液体吸入口スプレーノズルと、を含み、同じ液体が同じ動作条件下で第１および第２の液体吸入口スプレーノズルのそれぞれを介して流されたときに、最大径の粗いサイズの液滴が最大径の細かいサイズの液滴よりも大きな直径を有する吸収容器を提供する。
【００１１】
他の態様において、本発明は、空気から水を分離する方法において、水蒸気を有する空気と吸湿性液体混合物との接触を容易にするための空間を形成する吸収容器を用意するステップと、気流をその空間内に導入するステップと、第１の吸湿性液体混合物と気流とを接触させるために、第１の吸湿性液体混合物液滴をその空間内に噴霧するステップであって、第１の吸湿性液体混合物液滴の内の少なくとも１つが最大径の細かいサイズの液滴であるステップと、第２の吸湿性液体混合物と、第１の吸湿性液体混合物液滴の内の同伴された一部分を含む気流と、を接触させるために、第２の吸湿性液体混合物液滴を第１の吸湿性液体混合物液滴の下流のその空間内に噴霧するステップであって、第２の吸湿性液体混合物液滴の内の少なくとも１つが最大径の粗いサイズの液滴であるステップと、を含み、最大径の粗いサイズの液滴が最大径の細かいサイズの液滴よりも大きな直径を有する方法を提供する。
【００１２】
他の態様において、本発明は、空気から水を分離する方法であって、（ａ）水蒸気を有する空気と、塩化リチウムの過飽和水溶液からなる吸湿性液体混合物と、を接触させて、水分豊富な吸湿性液体混合物を生成するステップと、（ｂ）水分豊富な吸湿性液体混合物の少なくとも一部分を加熱して、水蒸気および少なくとも１つの他の気体成分を含む気体混合物を生成するステップと、（ｃ）気体混合物内の水蒸気の少なくとも一部分を凝縮して、液体の水を生成するステップと、を含む方法を提供する。
【００１３】
他の態様において、本発明は、空気から水を分離する方法であって、（ａ）水蒸気を有する空気を吸湿性液体混合物と接触させて、水分豊富な吸湿性液体混合物を生成するステップと、（ｂ）水分豊富な吸湿性液体混合物の少なくとも一部分を、廃熱源によって発生された熱で加熱して、水蒸気を含む気体混合物を生成するステップと、（ｃ）水蒸気の少なくとも一部分を凝縮して、液体の水を生成するステップと、を含む方法を提供する。
【００１４】
本発明は、その以下の詳細な説明を考察したときに、よりよく理解されることになり、上述のもの以外の目的が明らかになろう。そのような説明は、添付の図面を参照する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１および図２は、本発明の各実施形態を示す。本発明は、大気から水蒸気を分離させるためのシステム８を含む。この点に関して、システム８は、水蒸気を吸湿性液体混合物によって吸収し、その後に、水分豊富な吸湿性液体混合物から液体の水として水蒸気を回収することによって、大気から水蒸気を分離させるための吸収器１０を含む。図１の実施形態において、吸収器１０は実質的に垂直であり、大気と吸湿性液体混合物の流れは、互いに対向流である。図２の実施形態において、吸収器は実質的に水平であり、大気と吸湿性液体混合物の流れは、互いに交差流である。
【００１６】
吸収器１０は、大気と吸湿性液体混合物とを接触させて、減損空気系（depleted air system）および水分豊富な吸湿性液体混合物を生成するように構成される。水分豊富な吸湿性液体混合物は流体流を表し、それは、最初に吸収器１０内に導入された吸湿性液体混合物であって、その後に、吸収器１０内にて大気と接触したときに水を吸収する。
【００１７】
好ましくは、吸湿性液体混合物は吸湿性溶質の水溶液である。より好ましくは、吸湿性液体混合物は、水、グリコール、グリセリン、または硫酸内の１族および／または２族の塩（好ましくは塩化物）の溶液などの液体乾燥剤である。さらに好ましくは、吸湿性液体混合物は、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）水溶液である。吸湿性液体混合物の目的にとって、様々な濃度の塩化リチウム水溶液が好適であることを理解されたい。好ましい一実施形態では、吸湿性液体混合物は、塩化リチウム水溶液の全重量に基づいて、３０重量％から５０重量％のＬｉＣｌ塩を含む。一実施形態では、その溶液は、約４０重量％の塩と６０重量％の水を含む。
【００１８】
吸湿性液体混合物が水を大気から吸収することが可能である範囲により、吸湿性液体混合物は、ＬｉＣｌの過飽和水溶液とすることができることが理解されている。この点に関連して、吸湿性液体混合物は、その溶液を（所与の温度および圧力での均衡条件下で予測されたものより、水中での溶解されたＬｉＣｌの濃度が高い）過飽和にするように効果的な量のＬｉＣｌを含む塩化リチウム水溶液とすることができる。脱離容器４６を離れる吸湿性液体混合物は、水中でのＬｉＣｌの過飽和溶液とすることができる。吸湿性液体混合物は、水分豊富な吸湿性液体混合物から水が気化した結果として、そのような過飽和溶液になる。水が脱離容器４６内で気化するにつれて、液体混合物内のＬｉＣｌの濃度が高まる。最終的に、その濃度は、既知の均衡飽和点（equilibrium saturation point）を超えて高まる。混合物が比較的清浄である限り、ＬｉＣｌ濃度が均衡飽和点を超えて移動したときに、ＬｉＣｌが析出しないことになる。例えば、吸収プロセスは、温度０℃未満の大気圧にて、その溶液の全重量に基づいて４０重量％のＬｉＣｌを有する水溶液からなる吸湿性液体混合物と共に動作することができる。そのような水溶液は、これらの温度および圧力条件で過飽和となる。というのは、そのような溶液は、水中でのＬｉＣｌの飽和溶液中で通常得られる（すなわち、均衡データによって予測される）はずのものより、ＬｉＣｌの濃度が高いからである（すなわち、これらの温度および圧力条件において水中で溶解された４０重量％ＬｉＣｌは、通常可能であるはずのものより大きい）。吸湿性液体混合物として機能する水溶液中のＬｉＣｌの濃度は、最大７％だけ（所与の温度および圧力で）水溶液中でのその均衡（飽和）濃度を超えることができる。過飽和溶液を吸湿性液体混合物として使用することにより、吸収器内の同じ体積の吸湿性液体混合物によって、追加の水をより低い温度で大気流から吸収することができる。
【００１９】
この点に関し、一形態においては、本発明は、水を空気から分離する方法を提供し、それは、（ａ）水蒸気を有する空気を、塩化リチウムの過飽和水溶液からなる吸湿性液体混合物と接触させて、水分豊富な吸湿性液体混合物を生成する工程と、（ｂ）水分豊富な吸湿性液体混合物の少なくとも一部分を加熱して、水蒸気および少なくとも１つの他の気体成分を含む気体混合物を生成する工程と、（ｃ）気体混合物内の水蒸気の少なくとも一部分を凝縮して、液体の水を生成する工程と、を含む。
【００２０】
吸収器１０は、水分豊富な吸湿性液体混合物の少なくとも一部を吸収器１０から脱離器１２に移送させるように、脱離器１２に流体結合される。脱離器１２は、水分豊富な吸湿性液体混合物を加熱し、（水蒸気の形態にある）水および少量の少なくとも１つの他の気体成分を含む気体混合物と、再生された吸湿性液体混合物と、を生成するように構成される。それに伴い、気体混合物の気化は、再生された吸湿性液体混合物を吸収器１０内での再使用のために残す。脱離器１２は、気体混合物を凝縮器１４に移送するために、凝縮器１４に流体結合される。凝縮器１４は、気体混合物内の水蒸気を凝縮するように構成される。また、この例示的な実施形態において水蒸気を凝縮する際に、凝縮器１４は、液体の少なくとも一部分（例えば、ヒートパイプ内の作動流体の液体）を気化させるように、水蒸気から、その液体を含む作動流体に十分な熱エネルギーを伝達するように構成される。手段６０は、他の気体成分の少なくとも一部分を気体混合物から除去させて、気体混合物の圧力を所定の圧力以下に維持するために設けられる。好ましい実施形態では、所定の圧力は、大気圧よりも低い圧力である。脱離器１２内での気化によって、水分豊富な吸湿性液体混合物がその内容物の少なくとも一部分を失えば、残りの吸湿性液体混合物は吸収器１０に戻る。
【００２１】
吸収器
上述のように、システム８は、（ｉ）水蒸気を有する大気と、（ｉｉ）吸湿性液体混合物と、を接触させるための吸収容器１８を有する吸収器１０を含む。電動可変速大気ファン２０が設けられ、それは、プルまたはプッシュ構成で大気を吸収容器１８に連続的に導入し、吸収容器１８を通る大気の流れを生み出すように構成される。大気は、吸収容器１８に進入する前に、塵および他の望ましくない浮遊粒子を除去するために、空気ろ過システム２２を通過する。大気は、吸収容器１８を流通し、反応ゾーン１９内で吸湿性液体混合物と接触したときに、水蒸気をなして減損する。大気からの水蒸気の除去は、吸収容器１８の大気入口および出口部に位置する温度、湿度、圧力センサ２８によって監視される。
【００２２】
図２を参照すると、一実施形態において、吸収器１０はベース２１に回転可能に載置することができる。この点に関して、吸収器１０は、大気入口が最多風向（prevailing wind direction）に面し、それによってファン２０を動作するために必要とされるエネルギーの量を削減するように、ベース２１に対して回転するように構成される。風速および風向情報は、気温、降雨、相対湿度、太陽放射、風速、風向、気圧を測定するための諸センサを有するマスト取付け型気象ステーションから得ることができる。気象測定値を取り出すために、スペクトル拡散無線は、気象ステーションセンサアセンブリと、気象情報を記憶および処理するソフトウェアを動作させるために使用されるコンピュータと、の間のデータ接続を実現する。大気の最多風速が、吸収容器１８を通る所望の大気流速を超える場合には、可変制御気流ダンパ２３を設けることができる。ベース２１上の回転および気流ダンパ２３の制御は、システム８制御ソフトウェアによって実施することができ、電動モータまたは他の同様の手段によって機械的に駆動することができる。その利益は、吸収容器１８を通して大気を移動させるためのエネルギー要求が最小限であること、ないしエネルギー要求がないことである。
【００２３】
この点に関して、一形態においては、本発明は、吸湿性液体混合物によって大気から水を除去するための吸収システムを提供し、それは、水蒸気を有する空気と吸湿性液体混合物との接触を容易にするための空間１９を形成する吸収容器１８を備え、その吸収容器は、水蒸気を有する入力気流をその空間内に導入するように構成された入力気流吸入口１８１と、減損気流（depleted air flow）を排出するように構成された減損気流排出口１８２と、吸湿性液体混合物と入力気流とを接触させるために、吸湿性液体混合物をその空間１９内に導入するための手段と、を含む。吸収容器１８は、軸「Ｘ」に対して所望の位置に入力気流吸入口を位置決めさせるために、その軸の周りでベース２１に回転可能に載置される。
【００２４】
並行して、他の形態においては、本発明は、空気から水を回収する方法を提供し、それは、（ａ）吸湿性液体混合物によって大気流から水を除去させるための吸収システムを用意し、その吸収システムは、水蒸気を有する空気と吸湿性液体混合物との接触を容易にするための空間を形成する吸収容器と、ベースと、を備え、その吸収容器は、水蒸気を有する入力気流をその空間内に導入するように構成された入力気流吸入口と、減損気流を排出するように構成された減損気流排出口と、吸湿性液体混合物と入力気流とを接触させるために、吸湿性液体混合物をその空間内に導入するための手段と、を含み、軸に対して所望の位置に入力気流吸入口を位置決めさせるために、その軸の周りでベースに回転可能に載置され、（ｂ）大気流の方向を測定し、（ｃ）大気流方向に対して入力気流吸入口の所望の位置決めを実施するように、吸収器タンクを軸の周りで回転させることを含む。
【００２５】
熱交換器８０は、吸収器１０に到達する前に吸湿性液体混合物の温度を下げるために使用され、脱離容器１２内で行われる脱離プロセスによって生み出された熱の一部分を装置の外部に伝達するように構成される。冷却により、水蒸気が吸湿性液体混合物によって大気から吸収される均衡傾向（equilibrium tendency）が改善され、それにより、取り込まれる水蒸気の量が増大され、システム効率が改善される。熱交換器は、ヒートパイプの使用を含めて、業界内で実施される一般的な熱交換器冷却法のいずれかを使用するように構成することができる。好ましい実施形態は、ヒートパイプを使用することである。というのは、動作するために外部エネルギーを必要としないからである。冷却の量は、センサ４１および２８からの温度差（temperature differential）によって制御される（図２参照）。
【００２６】
図２の実施形態において、吸湿性液体混合物の少なくとも一部分は、機械式液体ポンプ４４４によって、吸収器のアキュムレータ１５とシャワーアセンブリ３２、３３との間にて、導管４０３を介して連続的に循環される。この連続循環により、取り込まれた大気水蒸気が吸湿性液体混合物に装入されて、吸湿性液体混合物の密度が減少し、水分豊富な吸湿性液体混合物に変換される。この循環される吸湿性液体混合物は、熱交換器４０１によって冷却される。冷却の量は、センサ４１１とセンサ２８の間で測定される温度差によって制御される。
【００２７】
図２の実施形態において、水分豊富な吸湿性液体混合物の一部分は、シャワーアセンブリ３２、３３に直接再循環され、一方、残りの部分は、再生するために脱離容器４６（述べられている）に向けて送られる（移送される）。吸湿性液体混合物として再生された後、吸湿性液体混合物は、シャワーアセンブリ３２、３３に流れる。吸収容器４６取入れ口に移送される水分豊富な吸湿性液体混合物の一部分は、取り込まれた水蒸気の速度に依存し、それは、センサ３５２によって測定された密度変化によって示される。アプリケーションソフトウェアコンピュータに対する連続的なデジタル供給（continuous digital feed）を有する標準的なインライン取付け型密度測定デバイスが、使用される。データ供給は、ケーブルまたは無線を介するものとすることができる。好ましくは、図２の実施形態では、脱離容器４６の排出口を離れる吸湿性液体混合物内のＬｉＣｌの濃度と、吸収容器１８の吸入口に進入する吸湿性液体混合物内のＬｉＣｌの濃度と、の混合物の全重量に基づく偏差は、連続動作中に５重量％以下であり、より好ましくは１％以下であり、さらに好ましくは、０．５重量％以下である。
【００２８】
吸湿性液体混合物を吸収容器１８に連続的に導入して、大気と接触させるために、複数の移送管３０が設けられる。移送管３０は、吸収容器１８内に配置されたシャワーアセンブリ３２、３３に流体結合される。シャワーアセンブリ３２、３３はスプレーノズルを含み、それは、吸収容器１８を流通する大気ストリーム内に液体噴霧液滴を噴霧するように構成される。スプレーノズル３２は、流れる大気に対してスプレーノズル３３の上流に配置される。シャワーアセンブリ３２上のスプレーノズルは、気液表面接触面積を最大限にするために、非常に細かいサイズの液滴と、液滴間隔が最小限である高密度噴霧パターンと、を生成するように設計される。消費されるエネルギー１単位当たり最大量の水蒸気を大気からの取り込むために、気液表面接触面積を最大限にすることが好ましい。液滴サイズは、５００ミクロンに達することが望ましい。実験により、細かい液滴３１は、気流内で渦を巻きやすく、封じ込める方法が実施されない限り、大気流内に混入されて、吸収容器１８から搬出される可能性があることが示されている。
【００２９】
この点に関して、シャワーアセンブリ３３上のスプレーノズルは、細かいサイズの液滴３３が導入される位置よりも排出口１８２に近接した空間１９内のある位置において、粗いサイズの液滴３４を生成するように構成される。粗いサイズの液滴３４は、大気流内に混入される可能性がある細かい噴霧液滴３１を取り込み凝集するために、細かいサイズの液滴３１の下流に導入される。粗い液滴３４は、様々な直径を有する液滴を含む。粗いサイズの液滴３４の内、最大径を有する粗いサイズの液滴（または複数の液滴）３４は、本明細書では、最大径の粗いサイズの液滴と称する。同様に、細かい噴霧液滴３１の内、最大径を有する細かい噴霧液滴（または複数の液滴）３１は、本明細書では、最大径の細かいサイズの液滴と称する。本発明の一形態において、最大径の粗いサイズの液滴の直径は、最大径の細かいサイズの液滴の直径より大きい。好ましくは、最大径の粗いサイズの液滴は、最大径の細かいサイズの液滴の直径より１００倍大きい直径を有する。より好ましくは、最大径の粗いサイズの液滴は、最大径の細かいサイズの液滴の直径より１０００倍大きい直径を有する。さらに好ましくは、最大径の粗いサイズの液滴は、最大径の細かいサイズの液滴の直径より１００，０００倍大きい直径を有する。
【００３０】
粗いサイズの液滴３４は、気流内に混入された細かい噴霧液滴３１と組み合わされて、重力、および粗い噴霧液滴３４ノズル脱出スピードにより、吸収容器１８のベース部に位置するアキュムレータ１５内に下向きに搬送される。アキュムレータ１５は、さらに処理するために、水分豊富な吸湿性液体混合物を収集する。何らかのミスト持越しをさらに緩和するために、静電遮蔽などのミスト取込みスクリーン１６が追加で設けられる。
【００３１】
シャワーアセンブリ３２、３３に対する吸湿性液体混合物流速はノズル設計パラメータによって制御され、そのパラメータは、液体吸収剤ストリームを細かい噴霧液滴３１および粗い噴霧液滴３４に霧化するために必要とされる体積流量および流体圧力を指示する。ノズル選択は、特定の装置の動作条件にしたがって変わる。実験により、これらの動作条件は、それだけには限らないが、所与の地理的位置についての大気温度、圧力、および相対湿度範囲、吸収器１０によって処理しようとする大気の体積を支配する所望の水生成体積（water production volume）、吸収容器１８の容積、吸湿性液体混合物に対する密度および粘度の動作範囲、使用可能な主要エネルギーおよび廃エネルギーの量、ならびに所望の水生成速度および生成される水１ガロン当たり動作コストを含むことが示されている。
【００３２】
典型的な細かいスプレーノズル３２の一例は、Spraying Systems Co.のVeeJet（商標）スプレーノズル、モデルＨ−ＶＶシリーズである。このジェットは、平坦な１１０°噴霧パターンを生成する。典型的な粗いスプレーノズル３３の一例は、Spraying Systems Co.のFloodjet（商標）広角スプレーノズル、モデルＨ−ＶＶシリーズである。このジェットは、平坦な１１０°噴霧パターンを生成する。同じ動作条件（温度、圧力、流速）について、また同じ吸湿性液体混合物を使用して、０．０６１インチ（１．５４９ｍｍ）のオリフィス径を有するVeeJet（商標）スプレーノズルは、０．０６６インチ（１．６７６ｍｍ）のオリフィス径を有するFloodJet(商標）スプレーノズルによって生成される最大径の粗いサイズの液滴の直径よりも、直径が小さい最大径の細かいサイズの液滴を生成する。０．０６１インチ（１．５４９ｍｍ）のオリフィス径を有するVeeJet（商標）スプレーノズルを通して、流速０．５２ＧＰＭ（１．９６８ｌ／分）、圧力３０ｐｓｉｇ（２０６８．４ｈＰａ）で流通する溶液の全重量に基づいて４０重量％のＬｉＣｌを有するＬｉＣｌ水溶液に関して、最大径の細かいサイズの液滴は、０．０６６インチ（１．６７６ｍｍ）のオリフィス径を有するＦｌｏｏｄＪｅｔ（商標）スプレーノズルを通して、流速０．８ＧＰＭ（３．０２８ｌ／分）、圧力３０ｐｓｉｇ（２０６８．４ｈＰａ）で同じ塩化リチウム水溶液を流したとき生成される最大径の粗いサイズの液滴よりも小さい直径を有する。
【００３３】
シャワーアセンブリ３２、３３に供給される所望の吸湿性液体混合物は、密度センサ３５１、３５２によって測定される、重量パーセントによる所定の比率の吸収剤材料（塩化リチウム）と水を含む。吸収サイクルにおける吸湿性液体混合物対大気水蒸気のこの比率は、大気流速、流体圧力に基づく吸湿性液体混合物ノズル噴霧流速、および吸湿性液体混合物内の水の分圧と大気内の水蒸気の分圧との分圧差を最適化するソフトウェアアルゴリズムによって制御される。吸湿性液体混合物の密度および温度、気温／湿度／圧力条件、使用可能なエネルギー、ならびに所望の水生成速度に関するセンサ２８、３５１、３６からの情報は、システム制御ソフトウェアアルゴリズムに対する主な入力である。
【００３４】
ヒートパイプ３８など熱交換器は、吸収容器１８内に配置され、吸収容器１８の外部で吸収容器１８内にて行われる吸収プロセスによって生み出された熱の少なくとも一部分を伝達するように構成される。そのような冷却は、水蒸気が吸湿性液体混合物によって大気から吸収される均衡傾向を改善するために有用である。ヒートパイプ３８は、吸収容器１８の外部に配置された冷却フィン４０に結合される。冷却フィン４０は、熱を大気に放散させる。この点に関して、ファン４２は、熱放散時に助けとなるように、冷却フィン４０全体に渡って空気を吹き付けるために設けられる。ファン４２は、ヒートパイプ上の温度センサ３６によって制御される。
【００３５】
再生
吸湿性液体混合物の再生プロセスは、脱離容器４６とヒータ４８とを含む脱離器１２によって実行される。脱離容器４６は、標準的な大気圧から深い真空に及ぶ内部圧力条件下で動作するように構成され、凝縮器１４内の真空のレベルによって制御される。その真空は、典型的には、脱離容器４６および凝縮容器５２内の圧力を２５トルの圧力に下げるように設計された可変速２段ロータリーバン真空ポンプを用いて達成される。脱離容器４６は、吸収器１０から移送された水分豊富な吸湿性液体混合物を受け取り、それを容れるように構成される。水分豊富な吸湿性液体混合物は、吸収容器１８と脱離容器４６との圧力差を引き起こす脱離容器４６内の真空の力によって、脱離容器４６内に引き込まれる。脱離容器４６内の水分豊富な吸湿性液体混合物のレベルは、液体レベルセンサおよび制御弁アセンブリ４９によって、リッチ液体吸収剤がポンプアセンブリ７３に流れたときの流速を絞ることにより制御される（図２の実施形態参照）。
【００３６】
ヒータ４８は、水分豊富な吸湿性液体混合物から気体混合物５０を連続的に生成するために、水分豊富な吸湿性液体混合物に熱エネルギーを与えるように構成される。気体混合物５０は、主に水蒸気を、また少量で不活性ガスなど他の気体成分を含む。不完全真空下での脱離器１２の動作により、気化温度が効果的に下げられ、より低位の熱（より低い温度）を使用して水蒸気を希薄液体吸収剤から解放させることを容易にする。脱離容器４６に導入される熱の量は、温度センサ５３と圧力センサ５５とリッチ液体吸収剤密度センサ３５１と希薄液体吸収剤密度センサ３５２とによって制御される。システム８制御ソフトウェアは、圧力センサ６２２からの真空圧力と、密度センサ３５２からの液体吸収剤密度値と、純水より高い液体吸収剤密度を反映するように調整された標準的な蒸気表温度および絶対圧力値と、を使用して、再生器１２にとっての最適な動作温度を決定する。この計算は、再生プロセスを開始するために使用され、センサ３５１および３５２によって提供されたデータ、ならびに関連する密度差に基づいて、制御ソフトウェアによってさらに温度調整が行われる。再生プロセスは、熱交換器４８に導入される熱を増大、または減少させることによって、この液体吸収剤密度差を１重量％内で維持する。追加の熱により、気化速度がより速くなり、それにより、再生器１２からの水生成が増大して、再生容器４６から出る液体吸収剤の密度が増大する。このリッチ液体吸収剤は、吸収器への希薄液体吸収剤内に流入し、それによって液体吸収剤を再生し、液体吸収剤密度レベルを重量によるＬｉＣｌ塩対水の所望の濃度に維持する。これは、大気の水蒸気から吸収器１０によって取り込まれた水の体積と、凝縮器１４内の消費するために生成された水の体積と、の間の均衡を維持する１つの好ましい方法である。他の方法は、当業者には明らかになろう。これらは、入来する気流と出る気流の湿度レベルを比較することによって、除去された水蒸気の量を測定することを含む。水の体積を計算すること、およびこの値を凝縮器内で生成された水に比較すること、および均衡を維持するために、再生器に対する熱を増大または減少させることも含む。他の方法は、システム８内の液体乾燥剤の体積を測定および維持することであろう。
【００３７】
熱は、ディーゼルエンジンジェネレータ５０などの別のユニット動作からの廃熱として、脱離器１２に供給することができる。図２を参照すると、往復動機関の場合には、排気流ならびにエンジンクーラントからの熱を使用することができる。エンジンクーラント熱交換器９０は、希薄液体吸収剤が脱離容器４６に進入する前に、その温度を上昇させる方法を提供する。これは、脱離容器４６内において、入来する希薄液体吸収剤を加熱するために必要とされるエネルギーの量を低減する。高温である排気流９６は、脱離容器４６用の熱源として使用される。排気流方向変更弁アセンブリ９８を使用して、ある割合の排気ガス流をバイパス管アセンブリ９５に逸らすことにより、熱交換器４８に進入して温度センサ５３によって測定される熱の量を制御する。そのような熱は、それだけには限らないが、電気ヒータ、化石燃料、火力（thermal）および原子力エネルギー、ならびに水素ジェネレータなど、他の廃熱源および主要熱源を含めて、様々な熱源のいずれか１つから供給することができることを理解されたい。
【００３８】
廃熱は、任意のプロセスによって副成物として生じる熱エネルギーである。廃熱は、普通なら周囲環境に放出または放棄されるはずのものである。
【００３９】
例えば、エンジンから排気された気体混合物は、廃熱源として働くことができ、したがって、気体混合物は、定義によれば、典型的には周囲の大気に放出される。また、液体混合物または気体混合物の形態にあるエンジンクーラントもまた、廃熱源として働くことができる。というのは、エンジンプロセスからクーラントに伝えられた熱は、次いで、典型的には大気に放出または伝達されるからである。また、熱エネルギーがエンジンプロセスから熱的に伝えられる任意の潤滑油もまた、廃熱源として働くことができる。というのは、エンジンプロセスから潤滑油に伝えられた熱は、次いで、典型的には大気に放出または放棄または伝達されるからである。
【００４０】
上記の場合（エンジン排気、エンジンクーラント、エンジン潤滑油）、加熱されたエンジン流体は、エンジンから離れて流したり、または流体連通することができ、その結果、加熱された流体は、水分豊富な吸湿性液体混合物を加熱させる、また少なくとも一部には、水分豊富な吸湿性液体混合物の気化に貢献するように、水分豊富な吸湿性液体混合物と熱連通される。例えば、そのような加熱された流体は、脱離器１２内で熱エネルギーを水分豊富な吸湿性液体混合物に熱連通するように、脱離器１２に流すことができる。別法として、ヒートパイプ、または任意の他のタイプの熱交換器を使用して、加熱されたエンジン流体と水分豊富な吸湿性液体混合物との間で熱伝達を間接的に実施することができる。
【００４１】
廃熱源の他の例は、蒸気タービンから放棄された凝縮物である。これは、ランキンサイクルエンジンの蒸気駆動タービンから放棄された凝縮物を含む。蒸気タービンはまた、石炭燃料型、ガソリン型、または原子力型の発電プロセスの一部を形成することができる。その凝縮物は、水分豊富な吸湿性液体混合物を加熱させる、また少なくとも一部には、水分豊富な吸湿性液体混合物の気化に貢献するように、水分豊富な吸湿性液体混合物との熱連通の形に流したり、または流体連通することができる。例えば、そのような凝縮物は、脱離器１２内で熱エネルギーを水分豊富な吸湿性液体混合物に熱連通するように、脱離器１２に流すことができる。別法として、ヒートパイプ、または任意の他のタイプの熱交換器を使用して、凝縮物と水分豊富な吸湿性液体混合物との間で熱伝達を間接的に実施することができる。
【００４２】
脱離器１２内の吸湿性液体混合物は、再生して吸収器１０に戻すために連続的に除去される。この点に関して、ポンプ流量制御アセンブリ７３は脱離容器４６に流体結合され、吸湿性液体混合物を吸収器１０に連続的に流すように構成され、（上述の）導管４０３を介して循環される吸湿性液体混合物と組合せ、それによって、液体吸収剤のための再生サイクルを完了する。図２の実施形態では、熱交換器８０は、（脱離容器４６から吸収容器１８に移送される）吸湿性液体混合物内に含まれる熱の一部分を、入来する水分豊富な吸湿性液体混合物に伝達し、それによって、水分豊富な吸湿性液体混合物を予熱し、また吸湿性液体混合物を部分的に冷却する。その結果、加熱のための再生エネルギー要件を低減することによって、システムエネルギー効率がより高くなる。
【００４３】
凝縮
気体混合物５０は、凝縮容器５２内で生み出された不完全真空の駆動力を受けて、脱離器１２から凝縮器１４に連続的に流れる。好ましい実施形態では、脱離容器４６および凝縮容器５２内の気体混合物の圧力は、２５トルと７６０トル（すなわち、０．４８３ｐｓｉａ（３３．３ｈＰａ）と１４．７ｐｓｉａ（１０１３．５ｈＰａ））との間の範囲内である。
【００４４】
システム８は、脱離容器４６および凝縮容器５２内で圧力がより高い気体混合物と共に動作することができるが、エネルギー効率損失により、これは好ましい実施形態ではないことを理解されたい。脱離容器４６は、移送管５４によって凝縮容器５２に流体結合される。移送管５４は、脱離容器４６と凝縮容器５２との間で圧力差を可能な限り小さく維持するために、実用的な限り短いものである。凝縮器１４は、水蒸気を冷却して、気体混合物の水蒸気から液体の水を凝縮するために、凝縮容器５２内に配置されたヒートパイプアセンブリ５８を含む。液体の水は、凝縮された後に、凝縮容器５２の底部に落下する。
【００４５】
凝縮容器５２内の不完全真空は、凝縮蒸気によって維持される。動作の前に、凝縮容器５２は、所望の真空状態を生み出すために可変速真空ポンプ６０によって真空にされる。
【００４６】
真空ポンプ
真空ポンプ６０はまた、凝縮容器５２内で気体混合物の圧力を所定の圧力未満で維持するために、気体混合物内に存在する他の気体成分を除去するための手段として機能する。これらの他の気体成分が凝縮容器５２内に蓄積すると、脱離器１２および凝縮容器５２内の気体混合物の圧力が増大して、事実上、気体混合物を水分豊富な吸湿性液体混合物から解放するために、脱離器１２内でより高い質の熱（より高い温度）が必要になる。真空ポンプ６０は、凝縮容器５２内から他の気体成分の高濃度が示されたときに、これらの他の気体成分を除去させるようにトリガされる。
【００４７】
一実施形態において、この高濃度示度（high concentration indication）は低温示度(low temperature indication)であり、それは、容器の底部に近接し、かつ収集された液体の水のレベルの上方の凝縮容器５２の領域１６内で検知される。気体混合物の他の気体成分は、水蒸気よりも分子量が高いために、収集された液体マークのレベルのすぐ上方で集まる。気体混合物の他の気体成分は、凝縮容器５２内で下向きに落下する凝縮された水に熱を解放する。
【００４８】
収集された水の上方で気体が集まったときに、温湿度センサ６２１は、収集された水のすぐ上方で気体混合物の温度を検知する。温度およびフロートセンサ６９は、収集された液体の水の温度と液体レベルを測定する。この気体混合物は、収集された水よりも温度が低い。センサ６２１とセンサ６９によって測定されたものの間の温度差が所定の量を超えたとき、このことは、望ましくない濃度の他の気体成分が、収集された水のすぐ上方の気体内に存在することを示し、そして真空ポンプ６０が活動化されて、他の気体成分を凝縮容器５２から除去する。温度差が所定の量未満に戻り、それによって他の気体成分の許容される量を示したときに、真空ポンプ６０は非活動化される。
【００４９】
真空ポンプ６０のサイクル動作を制御する他の手段は、湿度が所定の設定点未満に低下した場合に、許容できない高い不活性ガス濃度を示すことができる温湿度センサ６２１によって、収集された水のすぐ上方の湿度の測定を介するものである。他の手段は真空圧力センサ５５であり、それは、凝縮容器５２内の圧力変化を検知し、また他の気体成分が許容できない高い濃度レベルに蓄積したことを示す。高圧示度（high pressure indication）を検知するためのこれらの手段のいずれかを組合せ、真空ポンプ６０の動作をトリガして、十分な気体成分が除去されるまで凝縮容器５２から他の気体成分を抜くことにより、凝縮容器５２内で所望の圧力を維持することもできる。
【００５０】
他の実施形態では、センサ６２１は、（上述のように機能する）温度センサおよび圧力センサからなる。圧力センサは、収集された液体の水のレベルのすぐ上方で圧力を検知する。その圧力が所定の量を超えた場合に、ポンプ６０が活動化され、その圧力が所定の量未満に戻るまで動作する。
【００５１】
真空ポンプ６０は、凝縮容器５２の底部の近くから、しかし凝縮された液体の水のレベルの上方から他の気体成分を引き出すように構成される。他の気体成分を凝縮容器５２の底部の近くから引き出す管６２は、上向きに延びて、ヒートパイプアセンブリ５８によって冷却され、（蒸気以外の）気体混合物の他の気体成分が真空ポンプ６０によって凝縮器から汲み出されるように蒸気が凝縮することを可能にする。
【００５２】
ヒートパイプ
システム８に対するエネルギー負荷要件を削減するために、ヒートパイプ５８を使用して、水蒸気を気体混合物から凝縮させる。ヒートパイプについては、文献に述べられている（例えば、非特許文献１参照）。好適なヒートパイプには、重力流タイプヒートパイプならびに毛細管流タイプヒートパイプが含まれる。好適な作動流体の諸例には、プロパン、エタノール、アセトンが含まれる。水蒸気の必要とされる冷却を実施するためにヒートパイプ５８を使用することにより、ヒートパイプ内の作動流体の温度差は、他の従来の熱伝達機構の場合より小さくなる。これは、水蒸気が凝縮したときに、水蒸気から作動流体に伝達される熱が主に作動流体を気化するための潜熱として使用されて、作動流体の温度の実質的な上昇を引き起こさないからである。その結果、水蒸気は、凝縮容器５２内において、より低い温度で凝縮することができる。したがって、気体混合物は、脱離器１２内にてより低い温度で生成することができ、それによって、システムにとって必要とされる熱エネルギーの質全体を削減する。例示的な実施形態では、水蒸気は、凝縮容器５２内にて２０℃と８５℃の間の温度範囲内で凝縮される。
【００５３】
この点に関し、一態様において、本発明は、水を空気から分離する方法であって、（ａ）水蒸気を有する空気を吸湿性液体混合物と接触させて、水分豊富な吸湿性液体混合物を生成するステップと、（ｂ）水分豊富な吸湿性液体混合物の少なくとも一部分を加熱して、水蒸気を有する気体混合物を生成するステップと、（ｃ）気体混合物内の水蒸気の少なくとも一部分を凝縮して、液体の水および熱エネルギーを生成するステップと、（ｄ）液体を含む作動流体に熱エネルギーの効果的な量を伝達し、その液体の少なくとも一部分を気化させて、作動流体気体混合物を生成するステップと、を含む方法を提供する。
【００５４】
ヒートパイプ５８は、凝縮容器５２の外部で冷却フィン６４に結合される。外部冷却フィン６４は、この熱を大気に放散させる。ファン６６は、熱放散時に助けとなるように、冷却フィン６４全体にわたって空気を吹き付けるために設けられる。ファン６６は、凝縮容器５２上の温度センサ６２１、６２２と、ヒートパイプ５８および冷却フィン６４上の温度センサ６２３と、の温度差によって制御される。他の実施形態は、この熱を他の目的のために使用することができ、その場合には、熱は大気に放散されずに、従来のタイプの熱交換器によって取り込まれることになり、その熱交換器は、吸収器１０からの水分豊富な吸湿性液体混合物を予熱するために、凝縮器１４から放棄された熱を使用することを含むことができる。他の実施形態は、冷凍技法、およびＨＶＡＣ業界内の他の従来の技法慣例を含めて、熱交換器の他の手段を使用して、熱をヒートパイプアセンブリ５８から除去することができる。
【００５５】
収集された水の回収
ポンプ流量制御アセンブリ７０が凝縮容器５２の底部に流体結合されることにより、凝縮容器５２の底部に収集された液体の水を除去して、貯蔵およびその後の使用（たとえば消費）のために保水タンク７２に移送する。ポンプ７０は、凝縮容器５２内で一定の水位を維持する液体レベルセンサ６９によって活動化される。保持タンク７２内の水は、炭素フィルタおよび紫外光、または他の従来の処理手段を用いて、清浄を維持するために処理することができる。
【００５６】
凝縮容器５２の底部で収集された水を除去させるための保持タンク７２と凝縮容器５２の組合せに対する代替の構成は、図３に示される。この構成は、ポンプ流量アセンブリ７０を使用することなしに、収集された水を保持タンク７２に排水することを可能にする。
【００５７】
収集された水を使用することを可能にするために、その水は、凝縮容器５２から大気圧状態に排水しなければならない。好ましくは、そのような収集された水は、単に重力によって排水するべきである。しかし、収集された水を適度な時間内で排水することを容易にするために、収集された水は、排水する前に、凝縮容器５２内での状態（収集された水は、大気圧より低い圧力を有する）に比べてある程度加圧するべきである。凝縮容器５２内で低圧状態を維持して、収集された水の排水を単に容易にするために、凝縮容器５２を断続的に加圧しないこともまた望ましい。
【００５８】
そのためには、中間ステップとして、収集された水をまず凝縮容器５２から貯水保持タンク７２内に排水して、保水タンク７２内の圧力が凝縮容器５２内の圧力と比較可能であることが好ましい。十分な水が保水貯蔵タンク７２内に排水されたときに、保水タンクは、凝縮容器５２から隔離され、次いで（例えば、通気孔を大気に対して開くことによって）加圧される。その結果、水を流す（排出する）ために重力が作用しなければならない圧力差が低減され、またはなくされるため、重力によって、より適度な速度で水を大気状態に排水することができる。
【００５９】
この点に関し、一態様において、本発明は、空気から水を回収する方法であって、（ａ）水蒸気を有する空気を吸湿性液体混合物と接触させて、水分豊富な吸湿性液体混合物を生成するステップと、（ｂ）第１の圧力包被内にて、水分豊富な吸湿性液体混合物を加熱して水蒸気を有する気体混合物を生成し、気体混合物内の水蒸気の少なくとも一部分を凝縮して液体の水および減損気体混合物を生成し、そして液体の水を減損気体混合物から分離することによって、収集された液体の水と、収集された液体の水の上方の蒸気空間内に配置されて大気圧より低い圧力にある減損気体混合物と、を提供するステップと、（ｃ）第２の圧力包被と蒸気空間の間を流体圧力連通させるステップと、（ｄ）収集された液体を第１の圧力包被から第２の圧力包被内に流すステップと、を含む方法を提供する。
【００６０】
図３の実施形態を参照すると、凝縮容器５２内で収集された水の保持タンク７２への排水は、以下のように動作する。保持タンク７２がまず凝縮容器５２に流体結合されたときに、弁７０１、７０３、７０７、７０８が閉じられて、弁７０２、７０４、７０５、７０６が開かれる。これは、真空ポンプ６０が保持タンク７２およびその接続ラインを真空にすることを可能にする。不完全真空（partial vacuum）が確立された後に、弁７０２が閉じられて、弁７０１および７０３が開かれる。これは、凝縮容器５２内の収集された水が弁７０１、７０４、７０５を介して保持タンク７２内に流出することを可能にし、一方、どの蒸気も弁７０３および７０６を介して凝縮容器５２内に通気される。保持タンク７２が満杯になった後、弁７０１から弁７０６全てが閉じられて、保持タンク７２は、凝縮容器５２から切り離すことができる（ここでは、点線７２０に沿って簡易脱着継手が設けられる）。別法として、保持タンクは、排水中は凝縮容器５２に結合されたままとすることができる。この点に関して、弁７０１から７０６が閉じられている間に、弁７０７および７０８が開かれて、そのような排水を実施する。この実施形態において、真空ポンプアセンブリ６０は、凝縮容器５２内での垂直移動を容易にし、凝縮容器５２内に収集された水の表面に対して（また凝縮容器５２に対して）所定の距離を維持するために、凝縮容器５２に載置されることになる。この垂直移動は、機械的手段、または水の表面に近接するフロートを介して容易にすることができる。
【００６１】
動作
本発明の動作時において、吸湿性液体混合物は、吸収器１０内で水蒸気を有する大気と接触される。吸湿性液体混合物は、水蒸気を大気から吸収して、吸収された水蒸気を含む水分豊富な吸湿性液体混合物を生成する。
【００６２】
水分豊富な吸湿性液体混合物の少なくとも一部分は、脱離器１２内において不完全真空下で加熱され、水と、不活性ガスなど少なくとも１つの他の気体成分と、を含む気体混合物を生成する。気体混合物は、凝縮器１４に流れる。気体混合物の水蒸気は、凝縮器１４内でヒートパイプシステム５８によって冷却および凝縮される。この点に関して、熱エネルギーが水蒸気からヒートパイプシステム５８内の作動流体に伝達されて、作動流体の液体の少なくとも一部分を気化させる。
【００６３】
気体混合物は、水蒸気が凝縮されたときに、所定の圧力未満に維持される。この点に関し、一態様において、本発明は、水を空気から分離する方法であって、（ａ）水蒸気を有する空気を吸湿性液体混合物と接触させて、水分豊富な吸湿性液体混合物を生成するステップと、（ｂ）水分豊富な吸湿性液体混合物の少なくとも一部分を加熱して、水蒸気および少なくとも１つの他の気体成分を含む気体混合物を生成するステップと、（ｃ）気体混合物内の水蒸気の少なくとも一部分を凝縮し、液体の水、および第１の圧力にある減損気体混合物を生成するステップと、（ｄ）少なくとも１つの他の気体成分の少なくとも一部分を除去し、第１の圧力を所定の圧力未満で維持するステップと、を含み、減損気体混合物が水分豊富な吸湿性液体混合物と流体連通する方法を提供する。
【００６４】
本開示は、本発明の好ましい実施形態について述べて例示しているが、本発明がこれらの特定の実施形態に限定されないことを理解されたい。今や、当業者は、多数の変形形態および修正形態を思い付くことになる。本発明の定義については、添付の特許請求の範囲を参照されたい。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明のシステムの一実施形態の概略図である。
【図２】本発明のシステムの第２の実施形態の概略図である。
【図３】本発明のシステムの凝縮器と保水タンクの組合せの代替実施形態の概略図である。
【図１】
2007519512.tif 000003
【図２】
2007519512.tif 000004
【図３】
2007519512.tif 000005
【国際調査報告】
2007519512.tif 000006
2007519512.tif 000007