(57)【要約】      （修正有）【課題】エネルギーと設備に効率的なやりかたで、冷却モードと水生成モードの両方で室外空気から水を凝縮するように動作可能なシステムを開発する。【解決手段】冷却要素が大気から水を凝縮する空調および飲用水生成システム１０は、水が抽出される冷却した大気が建物１２の外部環境に供給される空調モードと、この吸気の建物内部との連通が遮断される水生成モードとの２つのスイッチで動作可能である。システムは、建物内部の冷却が特定の時点で必要とされるかどうかにかかわらず、水を回収するように動作可能である。各モードでの同じ冷却要素の使用により、建物１２からの還気を提供および使用することで、入ってくる外気を混ぜ合わせて冷却システムの熱放散要素を冷却し、動作を効率的なものとする。システムの制御は、新鮮な大気と循環する還気の混合比率を変更するように動作可能である。【選択図】図１
2012207906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空調および水生成システムであって、
前記システムは、
冷却チャンバ吸入口と冷却チャンバ排出口を有する冷却チャンバ、
チャンバ吸入口とチャンバ排出口の間の冷却チャンバ内に配置される冷却要素、
冷却チャンバ排出口を建物の内部環境に接続する給気通路、
建物の外側の外部環境から、チャンバ吸入口を通って、および、冷却要素を通過するように大気を吸い込むように動作可能な強制空気システム、
強制空気システムの動作下で、大気が冷却要素を通過して流れている間に大気から凝縮する水を回収するように構成された水回収システム、および、
給気通路を通る空気の流れを制御し、それによって、給気通路を通る流れが冷却チャンバからの冷却された空気を内部環境に提供可能な空調モードと、給気通路を通る流れが遮断される水生成モードとを切り替えように動作可能な制御システムとを備え、
これによって、冷却チャンバ中の冷却要素の動作により大気から凝縮した水が、空調モードおよび水生成モードの両方で水回収システムによって回収されることを特徴とするシステム。
【請求項２】
建物の内部環境と冷却チャンバとの間で接続された還気通路を含み、
強制空気システムは、外部環境から冷却チャンバ吸入口に入る新鮮な大気の流れによって、内部環境からの還気の流れを、冷却要素を通過して方向づけるように、空調モードで動作可能であることを特徴とする請求項１に記載の空調および飲用水生成システム。
【請求項３】
外部環境と連通する熱放散排出口を有する熱放散チャンバと、
熱放散チャンバ内に配置され、冷却チャンバ中の大気から回収した熱を放つために冷却要素と連動する熱放散要素と、
建物の内部環境と熱放散チャンバとの間で接続された還気通路とを含み、
強制空気システムが、内部環境からの還気の流れを、還気通路を通って、熱放散要素を通過して、熱放散排出口を通って前方に、外部環境まで方向づけるように動作可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の空調および飲用水生成システム。
【請求項４】
熱放散チャンバは、外部環境と連通する少なくとも１つの大気吸入口を有し、強制空気システムは、新鮮な大気の流れによって、熱放散要素を通過するように還気の流れを運ぶように動作可能であることを特徴とする請求項３に記載の空調および飲用水生成システム。
【請求項５】
熱放散チャンバおよび冷却チャンバが、各々、同じ共通した構造の一部であることを特徴とする請求項３または４に記載の空調および飲用水生成システム。
【請求項６】
冷却要素は冷却システムの蒸発器を含み、熱放散要素は前記冷却システムの凝縮器を含むことを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１つに記載の空調および飲用水生成システム。
【請求項７】
制御システムは、冷却要素を通過した新鮮な大気の還気の流れにおける、新鮮な大気と還気の割合を変更するように動作可能であることを特徴とする請求項２に記載の空調および飲用水生成システム。
【請求項８】
制御システムは、オペレーターからのユーザー入力に基づいて前記割合を変更するように動作可能であることを特徴とする請求項７に記載の空調および飲用水生成システム。
【請求項９】
制御システムは、空調モードで、５０％の新鮮な大気と５０％の還気のデフォルトの混合物になるように構成されることを特徴とする請求項７または８に記載の空調および飲用水生成システム。
【請求項１０】
制御システムは、水生成モードで、給気通路を還気通路に短絡するように構成されることを特徴とする請求項２に記載の空調および飲用水生成システム。
【請求項１１】
冷却要素は冷却システムの蒸発器を含むことを特徴とする請求項１乃至５および７乃至１０のいずれか１つに記載の空調および飲用水生成システム。
【請求項１２】
制御システムは、水生成モードで、給気通路を還気通路に短絡するように構成されることを特徴とする請求項３乃至６のいずれか１つに記載の空調および飲用水生成システム。
【請求項１３】
制御システムは、冷却した空気と新鮮な大気の混合物を、冷却要素を通過するように送るために、冷却チャンバ排出口から出た冷却された空気を、大気の新鮮な供給によって冷却チャンバに戻すように方向づけるように構成される請求項１乃至１２のいずれか１つに記載の空調および飲用水生成システム。
【請求項１４】
水回収システムによって水の回収を測定するとともに、等しい長さの様々なそれぞれの期間に回収された水の量を反映するデータを記録するように動作可能な監視システムを含むことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１つに記載の空調および飲用水生成システム。
【請求項１５】
監視システムは、エネルギー消費量を測定するとともに、前記等しい長さの様々なそれぞれの期間に消費されたエネルギー量を反映するデータを記録するように動作可能であることを特徴とする請求項１４に記載の空調および飲用水生成システム。
【請求項１６】
監視システムは、記録されたデータについての情報を表示可能な出力デバイスを含むことを特徴とする請求項１４または１５に記載の空調および飲用水生成システム。
【請求項１７】
空調および水生成ユニットであって、
前記ユニットは、
ハウジングと、
ハウジング内で定義されるとともに、冷却チャンバ外気吸入口、冷却チャンバ還気吸入口、および、冷却チャンバ給気排出口を有する冷却チャンバ、
冷却チャンバ吸入口と冷却チャンバ排出口の間の冷却チャンバ内に配置された冷却要素、
冷却チャンバに関連して取り付けられ、冷却チャンバ吸入口から冷却チャンバを通って、冷却要素を通過して冷却チャンバ排出口に空気を送る冷却ファン、
強制空気システムの動作下で、冷却要素を通過して流れる大気から凝縮される水を回収するように構成された水回収システム、
ハウジング内で定義されるとともに、第２の外気吸入口、第２の還気吸入口、および、外部環境と連通する排気口を有する熱放散チャンバ、
第２の外気吸入口と排気口の間の熱放散チャンバ内に配置されるとともに、冷却要素を通過して流れる大気から回収された熱を放つために冷却要素と連動する熱放散要素、および、
熱放散チャンバに関連して取り付けられるとともに、第２の外気吸入口から熱放散チャンバを通って、熱放散要素を通過して排気口に大気を送るように動作可能な換気扇を含むことを特徴とするユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、室内環境を冷やして換気をするためのシステムであって、システムに吸い込まれる外気を冷やして、外気から水分を抽出することによって飲用水を生成するためのシステムに一般的に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱帯や亜熱帯の領域の猛暑は、特に、バイユー、湿地帯、沼地、浅い湖、うっそうと茂った植物、および、森林が多い低地、カリブ海の島々などの熱帯の島々、および、アラビア半島の紅海東岸やペルシャ湾西岸の領域といった海岸線や海辺近くの乾燥した土地や砂漠などで、極端な高湿度を伴う。一般的に、海岸線のすぐそばか近くの非常に暑くて湿気が多い地域または乾燥した地域では、降水量や降雨量が少なく、地下水には高塩分が含まれているため、天然の真水の源は、不足しているか、または、限られている。
【０００３】
砂漠が拡大し、肥沃な土地に取って代わるにつれて、天然地下水源が枯渇するにつれて、飲用水や真水の供給不足が異常な早さで増えている。これまでの地球の天候パターンの変化は、多くの人口が密集した地域での降雨率の低下を招いた。加えて、大都市は早いペースで拡大を続けており、近隣の村や小さな町を飲み込みながら、極端に高温多湿の地方の住民のライフスタイルに劇的な変化をもたらしている。田舎から都会へのライフスタイルの変遷によって、人々は、新鮮な空気に触れる機会がほとんどないかまったくない、狭い住居や密集したアパートに住むことを強いられているため、風通しの悪さ、熱および湿度に苦しんでおり、真水のさらなる供給不足に直面している。
【０００４】
従って、高温多湿地域のほとんどの新しい住宅開発には、十分な真水を容易に供給することができることと、資源が限られた人々の住居で健康的かつ比較的快適な生活を送るためになんとかこと足りるレベルにまで屋内の空気を冷やして乾燥させるための手段への大きなニーズがある。幸いにも、ほとんどの高温多湿地域の人々のライフスタイルは、居住者が住居や労働環境で快適な生活を送るために温度または湿度を大幅に減らす必要がないようになっている。
【０００５】
湿った温風からの水分凝縮は、アパート建造物、居住用住宅、産業設備、および、商業施設で用いられる一般的な商業用のデバイスで採用される任意の空調または空気乾燥サイクルの一部として行われる。通常、このようなデバイスからの凝縮液は外に滴り落ち、使い道のない廃水として慣例上処分される。当然、排水された凝縮液の採取および処理によって、真水の連続的な資源を提供することができる。
【０００６】
先行技術は、空調デバイスと、エアコンによって冷却されると空気から凝縮された水を集めるシステムの異なる構造を含む。
【０００７】
このようなシステムのいくつかは出願人の特許文献１で開示され、冷却された空気からの水蒸気の凝縮による空調および真水と飲用水の生成に関する、窓に取り付ける、壁に取り付ける、および、中央に集中した実施形態を含む。この先行特許の実施形態のほとんどは、室内空気を循環させる冷却モードで動作させる際の循環する室内空気から水を集め、および／または、換気モードで動作させる際に室内環境に入ってくる室外空気から水を集める。１つの中央空調型の実施形態は、２つの冷却ループを使用し、１つは室外空気を冷却して除湿するためのものであり、もう１つは、室内空間を循環している空気を冷却して除湿するためのものであり、このようにして、暖かい湿った室外空気を処理することによって水生成能力を増加させるが、システムのサイズの増加と設備の重複という代償を払うものである。
【０００８】
特許文献２は、既存の中央式空調システムへの組み込みを意図した実施形態を含む、飲用水抽出システムを教示している。このような実施形態の１つは、エアコンの冷却回路に追加の冷媒蒸発器を加え、既存のダクト工事によって送られる別のダクト中の水回収トレイ上にこの冷媒蒸発器を位置決めする。バルブは、２つの冷媒蒸発器、つまり、住宅を冷やすための元々の空調蒸発器、水を生成させて集めるための新しく加えられた蒸発器のどちらが使用されているかに関するユーザー選択を与えるために冷却回路で使用される。この実施形態は任意の所定の時刻に屋内の冷却または水生成のうちの１つだけを行なうように動作可能である。別の実施形態は、その代わりに空調の既存の蒸発器の下に水回収構造をただ加えるだけで、余分な蒸発器の必要がなくなるが、したがって、室内環境が冷却される際に水を生産および回収するようにのみ動作可能である。
【０００９】
出願人は、エネルギーと設備に効率的なやりかたで、冷却モードと水生成モードの両方で室外空気から水を凝縮するように動作可能な独特なシステムを開発した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第６，４８１，２３２号
【特許文献２】米国特許第６，７５５，０３７号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様によれば、空調および水生成システムが提供され、該システムは、
冷却チャンバ吸入口と冷却チャンバ排出口を有する冷却チャンバ、
チャンバ吸入口とチャンバ排出口の間の冷却チャンバ内に配置される冷却要素、
冷却チャンバ排出口を建物の内部環境に接続する給気通路、
建物の外側の外部環境から、チャンバ吸入口を通って、および、冷却要素を通過するように大気を吸い込むように動作可能な強制空気システム、
強制空気システムの動作下で、大気が冷却要素を通過して流れている間に大気から凝縮する水を回収するように構成された水回収システム、および、
給気通路を通る空気の流れを制御し、それによって、給気通路を通る流れが冷却チャンバからの冷却された空気を内部環境に提供可能な空調モードと、給気通路を通る流れが遮断される水生成モードとを切り替えるように動作可能な制御システムとを備え、
冷却チャンバ中の冷却要素の動作によって大気から凝縮した水は、空調モードおよび水生成モードの両方で水回収システムにより回収される。
【００１２】
好ましくは、建物の内部環境と冷却要素との間で接続された還気通路が提供され、強制空気システムは、外部環境から冷却チャンバ吸入口に入る新鮮な大気の流れによって、内部環境からの還気の流れを、冷却要素を通過するように方向づけるように、空調モードで動作可能である。
【００１３】
好ましくは、外部環境と連通する熱放散排出口を有する熱放散チャンバと、熱放散チャンバ内に配置され、冷却チャンバ中の大気から回収した熱を放つために冷却要素と連動する熱放散要素と、建物の内部環境と熱放散チャンバとの間で接続された還気通路とが提供され、強制空気システムは、内部環境からの還気の流れを、還気通路を通って、熱放散要素を通過して、熱放散排出口を通って前方に、外部環境まで方向づけるように動作可能である。
【００１４】
好ましくは、熱放散チャンバは、外部環境と連通する少なくとも１つの大気吸入口を有し、強制空気システムは、新鮮な大気の流れによって、熱放散要素を通過するように還気の流れを運ぶように動作可能である。
【００１５】
好ましくは、熱放散チャンバおよび冷却チャンバは、各々、同じ共通した構造の一部である。
【００１６】
好ましくは、熱放散チャンバおよび冷却チャンバは両方とも建物の外に位置する。
【００１７】
好ましくは、冷却要素は冷却システムの蒸発器を含み、熱放散要素は前記の冷却システムの凝縮器（ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ）を含む。
【００１８】
好ましくは、制御システムは、冷却要素を通過した新鮮な大気の還気の流れにおける、新鮮な大気と還気の割合を変更するように動作可能である。
【００１９】
好ましくは、制御システムは、オペレーターからのユーザー入力に基づいてその割合を変更するように動作可能である。
【００２０】
好ましくは、制御システムは、空調モードで４０％および６０％の新鮮な大気の間のどの地点かのデフォルトの混合物になるように構成される。
【００２１】
より好ましくは、制御システムは、空調モードで、５０％の新鮮な大気と５０％の還気のデフォルトの混合物になるように構成される。
【００２２】
好ましくは、制御システムは、水生成モードで、給気通路を還気通路に短絡（ｓｈｏｒｔｃｕｔ）するように構成される。
【００２３】
好ましくは、制御システムは、水生成モードで、給気通路を還気経路に短絡するように構成される。
【００２４】
好ましくは、制御システムは、冷却した空気と新鮮な大気の混合物を、冷却要素を通過するように送るために、冷却チャンバ排出口から出た冷却された空気を、大気の新鮮な供給によって冷却チャンバに戻すように方向づけるように構成される。
【００２５】
好ましくは、水回収システムによって水の回収を測定するとともに、等しい長さの様々なそれぞれの期間に回収された大量の水を反映するデータを記録するように動作可能な監視システムが提供される。
【００２６】
好ましくは、監視システムは、エネルギー消費量を測定するとともに、前記等しい長さの様々なそれぞれの期間に消費されたエネルギー量を反映するデータを記録するように動作可能である。
【００２７】
好ましくは、監視システムは、記録されたデータについての情報が表示可能な出力デバイスを含む。
【００２８】
本発明の第２の態様によれば、空調および水生成ユニットが提供され、該ユニットは、
ハウジングと、
ハウジング内で定義されるとともに、冷却チャンバ外気吸入口、冷却チャンバ還気吸入口、および、冷却チャンバ給気排出口を有する冷却チャンバ、
冷却チャンバ吸入口と冷却チャンバ排出口の間の冷却チャンバ内に配置された冷却要素、
冷却チャンバに関連して取り付けられ、冷却チャンバ吸入口から冷却チャンバを通って、冷却要素を通過して冷却チャンバ排出口に空気を送る冷却ファン、
強制空気システムの動作下で、冷却要素を通過して流れる大気から凝縮される水を回収するように構成された水回収システム、
ハウジング内で定義されるとともに、第２の外気吸入口、第２の還気吸入口、および、外部環境と連通する排気口を有する熱放散チャンバ、
第２の外気吸入口と排気口の間の熱放散チャンバ内に配置されるとともに、冷却要素を通過して流れる大気から回収された熱を放つために冷却要素と連動する熱放散要素、および、
熱放散チャンバに関連して取り付けられるとともに、第２の外気吸入口から熱放散チャンバを通って、熱放散要素を通過して排気口に大気を送るように動作可能な換気扇を含む。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
添付の図面において、本発明の典型的な実施形態が示される。
【００３０】
【図１】建物のための選択的な空調、換気、および、水生成のために設置された本発明の空調、換気、および、水抽出装置の概略的な側面図（正確な縮尺ではない）である。
【図２】図１に概略的に示される装置の側面図である。
【図３】図１で概略的に示される装置の端面図である。
【図４】図１で概略的に示される装置の頭上の平面図である。
【図５】図３の詳細‘ＡＡ’および図４の線Ａ−Ａ  で示されるように、図１で概略的に示す装置の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１は、所有地の建物（１２）の内部空間に冷却および換気機能を提供する目的で、かつ、その場で、または、その場から離れて、回収または使用するために、例えば、建物の占有者に飲用水資源を提供するために、建物の外側の高温のまたは暖かな湿気の多い大気から水を生成する目的で、所有地または敷地に設置された本発明の空調、換気、および、水生成システム（１０）を示す。システムは空気処理ユニット（１４）を使用し、空気処理ユニット（１４）は建物の外部に配され、空調と換気のために建物に供給される室外空気を冷却するために、および、室外空気から水を抽出するために、必要な機器を含む。
【００３２】
例証した実施形態では、ユニット（１４）は、これらの目的のために冷却剤ベースの冷却システムを使用する。システムは、冷却した大気が建物（１２）の内部空間（１２ａ）に運ばれる冷却モードで動作可能であるが、内部空間から水を抽出する目的で大気が冷却される水生成モードでも動作可能であるが、建物内には分配されない。同じ冷却要素、単一の冷却システムの冷媒蒸発器（１８）は、システムの２つのモード（すなわち、冷却モードまたは水生成モード）のどちらが任意の所定の時間に動作可能であるかに関係なく、大気を冷却してそこから水を凝縮するために使用される。冷却モードで動作している際、建物（１２）からの還気は２つの流れに分割される。その１つは、冷却のためにユニットに入る新鮮な大気と混ざり合うことで、この流入してくる大気の温度を下げるのを助け、内部の水蒸気が凝縮する露点に達し、もう一方は、冷却システムの凝縮器（２０）を冷却する目的でユニットの別の部分の大気と混ざり合う。冷たい還気の一部を再循環させることは、このように水の生成を増加させるが、その一方で、他の部分は、暖かい大気のみを用いて可能な場合よりも効果的な凝縮器の冷却を提供することによって電力の消費を減らす。
【００３３】
図１の概略的に例示されたユニット（１４）の実施形態は、図２乃至５で非常に詳しく示されている。ユニットのハウジング（２２）は、３つの分離された部分に分けられた内部を有する。ハウジングの上部コンパートメント（２４）は、図４で示されるように、凝縮器コイル（２０）（２０’）が取り付けられた熱放散チャンバを定義する。上部コンパートメント（２４）の床面の基礎となる底部コンパートメント（２６）は、２つの分離された部分に分けられ、１つは冷媒蒸発器（１８）が取り付けられた冷却チャンバ（２８）であり、もう１つは、１つ以上の圧縮機（３２）（例示された実施形態には２つある）を含む圧縮機コンパートメント（３０）である。例示された実施形態の冷却システムは、蒸発器と凝縮器のそれぞれの排出口および吸入口の間で接続された圧縮機と、凝縮器と蒸発器のそれぞれの排出口および吸入口の間の膨脹弁とを有する従来の蒸気圧縮冷却ループまたは回路を特色としている。この従来の冷却サイクルでは、循環する冷却剤は圧縮機で圧縮され、凝縮器を通って送られ、凝縮器では液化されることで熱を分散してハウジングの熱放散チャンバを通過する空気となり、その後、膨脹弁を通って送られ、ハウジングの冷却チャンバを通過する空気から熱を抽出するために蒸発器を通過する前に、膨張する。
【００３４】
図５に関して、冷却チャンバ（２６）は、１つの端部に外気吸入口ダクト開口部を有し、この開口部は、砂または他の大きな微粒子を、この吸気口でハウジング（２２）に入る空気と分離するために、砂防ルーバー（３４）を備えて描かれている。同じ端部で、還気吸入口（３５）は、ルーバー付きの外気吸入口（３４）のそばの冷却チャンバ（２６）に通じている（図４を参照）。冷却チャンバ（２６）の反対端部で、排出ダクト開口部には、この排出口に隣接する冷却チャンバ内に取り付けられたファン（３８）の排出口の覆いに対する可撓性を有する接続部（３６）が取り付けられている。そのモーター（４０）動作下で、このファン（３８）は、冷却チャンバ（２６）を通って、冷却チャンバ吸入口（３４）および（３５）から冷却チャンバ排出口（３６）へ空気を送り、本明細書で以下に詳細に記載するようにシステムを介して前方へと空気を押しやる。
【００３５】
ファン（３８）は、揺れ止め取り付け具（４２）によって冷却チャンバ（２６）の最下階の上に好ましくは固定される。ファン（３８）とチャンバの吸入口端部の間には、冷媒蒸発器コイルまたはチューブ（１８）がある。例証した実施形態は、空気を移動させることによって蒸発器を通って運ばれた水を捕らえるために蒸発器（１８）とファン（３８）の間の水分分離器（ａ ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｅｌｉｍｉｎａｔｏｒ）（４４）と、空調管理される内部空間に快適となる適切なレベルまで空気の相対湿度を調節する（低くする）ために冷媒蒸発器によって過度に冷却された空気をある程度再加熱できるように分離器（４４）とファン（３８）の間で再加熱コイル（４６）とを有する。入って来る空気を清浄するために、例証された実施形態は、冷媒蒸発器とチャンバの吸入口端部の間のひだが付けられた空気フィルター（４８）と、ひだの付いたフィルターとチャンバの吸入口端部の間の平らな空気フィルター（５０）とを特色とする。
【００３６】
図２および３を参照すると、圧縮機チャンバ（３０）は、冷却チャンバ（２６）に平行して伸張し、２つの圧縮機は、冷却チャンバ（２６）の排出口端部にもっとも近い圧縮機チャンバ（３０）の半分に存在する。圧縮機チャンバ（３０）は、チャンバ（３０）のこの端部で、および、冷却チャンバ（２６）の反対側の圧縮機チャンバ（３０）の外部に沿って、ハウジング（２２）の外側の外部環境と連通する。例証された実施形態において、鋼線メッシュまたは格子（５２）のシートまたはパネルは、チャンバへのアクセスを制限するために圧縮機チャンバのこれらの境界に取り付けられ、その一方で、外部環境とのこの連通によって、大気が圧縮機チャンバに流れ込み／圧縮機チャンバから流れ出て、圧縮機（３２）を冷却することが可能になる。密閉された圧縮機の使用は、要素による摩耗や損傷から圧縮機とそのモーターを守るために好ましい。
【００３７】
図４を参照すると、冷却チャンバと圧縮機チャンバ（２８、３０）の上に配された熱放散チャンバ（２４）は、ハウジング（２２）の十分な幅および長さにわたり、２つの外気吸入口（５４、５４’）を特色とし、この外気吸入口は、チャンバ排出口（３６）が形成される、端部に隣接したハウジング（２２）の各側面にひとつある。したがって、各々の外気排出口（５４および５４’）は、冷却チャンバと圧縮機チャンバの吸入口および排出口がハウジング（２２）に通じている方向に垂直な方向に熱放散チャンバに通じている。それぞれの冷却凝縮コイルまたはチューブ部分（２０、２０’）は、熱放散チャンバ（２４）の内部の各々の外気排出口（５４）に横たわっている。熱放散チャンバ（２４）の還気吸入口（５６）は、チャンバ（２８）の排出口（３６）としてハウジング（２２）の同じ端部に配され、外気排出口（５４）の一つが形成されるハウジングの側壁に隣接して位置付けられる。したがって、還気吸入口（５６）とそれぞれの外気排出口（５４’）を通って熱放散チャンバ（２４）に入る空気の流れは、そのように混ざり合う。ハウジングのそれぞれの側壁においてこの外気排出口開口部（５４’）にわたる冷却凝縮コイル（２０’）は、その側壁開口部の平面に対して平行ではなく、その代わりに、その側壁開口部の平面に対して斜めに角をなしており、その結果、凝縮器（２０’）がハウジングの側壁からそれぞれのハウジング端壁まで還気吸入口（５６）とそれぞれの外気排出口（５４’）の両方にわたっている。このように、これらの２つの吸入口の両方からの空気は、熱放散チャンバを流れる際に、凝縮器（２０’）を通り抜けるように強いられる。
【００３８】
熱放散チャンバ（２４）は、さらに、外気排出口（３４）と、その下のチャンバ（２８）の還気吸入口（３５）のように、ハウジング（２２）の同じ端壁に配された２つの排気口（５８）をさらに特色としている。熱放散チャンバ（２４）内には、２つの排気または凝縮器ファン（６０）があり、各々の排気口（５８）に１つずつある。各々のファンはそれぞれのモーター（６２）によって動き、まさに冷却チャンバ（２８）の蒸発器ファン（３８）の可撓性を有する接続部のように、ファンの排出口の覆いをそれぞれの排気口（５８）と連通させる可撓性を有する接続部（６４）を特色としている。これらのファンは、熱放散チャンバ（２４）を通って、外気および還気吸入口（５４、５４’、５６）から２つの排気口（５８）まで空気を送るように機能する。受液器（ｌｉｑｕｉｄ  ｒｅｃｅｉｖｅｒ）（１７）も熱放散チャンバ（２４）内に取り付けられる。
【００３９】
図４を参照すると、システムの動作に対するユーザー制御を提供するために、および／または、外部のシステムおよびデバイス接続点を提供するために、例えば、ユニットの電気部品（圧縮機、ファンなど）を起動するための電源に接続するため、および、遠隔地（例えば、図１で概略的に示されるような建物（１２）の内部）で制御盤にシステムを接続するために、圧縮機（３２）から遠位にある圧縮機チャンバの端部には、コントロールパネルまたは接続パネル（６６）がある。図２を参照すると、ハウジング（２２）の側壁上の点検口（６８）は、パネルを安全に秘匿するために、および、認可された制御スタッフまたはサービススタッフによるパネルへの選択的なアクセスのために提供される。
【００４０】
図１に戻ると、給気ダクト（７０）は、例えば、建物中に分布される多くのレジスタを介して内部環境に通じているダクトシステムに空気を送り込むことによって、ユニット（１４）が空調冷却モードで動かされる際に冷却されることになっているハウジング（１２）の内部空間（１２ａ）に冷却チャンバ（２８）の排出口（３６）を接続する。還気ダクト（７２）は、同様に、多くの場所で建物の内部空間（１２ａ）と連通し、ユニット（１４）への接続のために建物の外部に達する。還気ダクトはユニットに接続する前に２つの別々の分岐部に分かれる。再循環分岐（７４）は、冷却チャンバ（２８）の還気吸入口（３５）に接続し、その一方で、排気分岐部（７６）は、熱放散チャンバ（２４）の還気吸入口（５６）に接続している。ダンパー構造（７８）は給気ダクト（７０）と還気ダクト（７２）の間のショートカット経路を選択的に開閉するように動作可能である。ダンパー構造（７８）は、ショートカットが開かれている際に建物（１２）の内部空間（１２ａ）からの給気ダクト（７０）を遮断するように配され、かつ、給気ダクトが建物内部に開かれている際にショートカットを遮断するように配される。
【００４１】
システム全体の動作が図１に関連してここで記載される。
【００４２】
冷却モードおよび換気モードでのシステムの動作時に、給気ダクトと還気ダクトの間のショートカット経路は閉じられ（図でダンパー（７８）の実線位置によって示されるように）、このことは、給気ダクトが建物の内部空間に対して流動的に開かれていることを意味する。建物内の空気を冷却するために、蒸発器ファン（３８）は、外気吸入口（３４）を通って冷却チャンバ（２８）に外部の大気を引きこみ、冷媒蒸発器を通過して、冷却チャンバ排出口（３６）の方に送る。冷却サイクルはこの新鮮な外気が蒸発器を通過する際に外気を冷却するように動作し、蒸発器からの押し出された空気は、蒸発器ファン（３８）の力で冷却チャンバから建物内部（１２ａ）への吸気ダクト（７０）まで続き、このことは、給気ファンとして動作するものとみなすことができる。
【００４３】
建物（１２）に方向づけられた新しく冷却された外気と引き換えに、淀んだ屋内空気は、還気ファン（８０）の動作によって建物内部（１２ａ）から出されて還気ダクト（７２）に流れ込み、その２つの別々の分岐部まで前方に進む。
【００４４】
循環分岐部（７４）によって、建物から取り出された還気の一部は、冷却チャンバの還気吸入口（３５）に方向づけられ、そこで、この還気は、蒸発器ファン（３８）の継続的な動作によって冷却チャンバに引き込まれる新鮮な（外部の）空気と混ざり合う。熱い外気と事前に冷却した還気とのこの混合物は、冷却チャンバに外気のみが送られた場合よりも温度が低く、したがって、純粋に新鮮な室外空気を冷却した場合よりも多くの水蒸気が冷却チャンバ中に凝縮されると考えられる。したがって、熱く、かつ、湿気を多く含む大気から使用可能な水を抽出する水発生器としてのシステムの機能は、建物から還気の一部を再循環させることによって改善される。
【００４５】
建物からの還気の別の部分は、還気ダクトの排気分岐部を通って、その還気吸入口（５６）を介して熱放散チャンバ（２４）に流れ、該チャンバで、この還気は、２つの排気ファン（６０）の動作によって外気吸入口（５４および５４’）を通って同じチャンバに吸い込まれる新鮮な室外空気と混ざり合う。熱放散チャンバに入る空気のこの混合物は、チャンバから排気口（５８）を通って外部環境までの放出のために、排気ファン（６０）の方に吸い寄せられるので、凝縮器部分（２０および２０’）を通り抜けるように強いられる。熱放散チャンバに入る還気が熱放散チャンバに入る外気よりも冷たいため、建物に分布される前に冷媒蒸発器によって事前に冷却された結果、凝縮器を通過する空気の全体的な温度は、熱放散チャンバに外気のみが送られるよりも低い。したがって、冷却凝縮器の冷却は改善され、それにより、冷却凝縮の温度を低下させ、その結果として、圧縮機による電力消費を抑える。
【００４６】
建物の内部空間を冷却せずに水を生成することが望ましい時、システムは、水のみのモード（ｗａｔｅｒ−ｏｎｌｙ ｍｏｄｅ）で動作可能であり、このとき、図１のダンパー（７８）の破線位置と、ダンパー（７８）の実線位置を通って示している破線の空気の流れとによって示されるように、吸気ダクトと還気ダクト（７０、７２）の間のショートカットを開くために、および、建物内部への吸気ダクトの接続を遮断するために、ダンパー構造（７８）の状態は逆になっている。蒸発器／吸気ファン（３８）、排気ファン（６０）、および、冷却システムは、冷却モードでのように活性化されるが、給気は建物には全く入らず、その代りに、システムを介して循環するだけである。すなわち、冷却チャンバ（２８）に入る空気は、蒸発器によって冷却され、吸気ダクトを通って前方に送られ、建物内部の任意の室内空間に入ることなくユニットに送り戻される。冷却された空気の一部は、循環分岐部（７４）を通って冷却チャンバ（２８）に循環して戻ることで、新鮮な室外空気と混ざり合い、冷媒蒸発器による別の冷却動作を受け、冷却された空気の別の部分は、外部環境に再度排出される前に、排気ダクト（７６）によって熱放散チャンバに送られることで、新鮮な室外空気と混ざり合い、冷却凝縮器を冷ます。冷却された空気が任意の建物の内部空間に到達しないため、冷却機能は行われないが、蒸発器を通過して通路にある空気から凝縮された水は、ちょうどシステムの冷却モード動作中のように回収される。
【００４７】
制御システムは、空調、換気、および、水生成システム（１０）の種々な態様を制御するように動作可能であり、認可された操作者、例えば、建物の所有者、地主、保守要員による通路のための建物空間内のどこかに好ましくは設置されるユーザーパネル（８４）を含む。コントロールパネルは入力デバイスを含み、この入力デバイスによって、オペレーターはオン状態およびオフ状態にシステムを切り替えることができ、オン状態においては、冷却および換気モード動作と単なる水生成モードとにシステムを切り替えることができる。すなわち、コントロールパネルの入力装置は、ユニット（１４）の冷媒蒸発器によって冷却された空気が（屋内空間の冷却および換気のために）建物を介して循環するか、または、換気分岐部（７４、７６）まで短絡するかどうかを制御する制御システム出力信号によって、ダクト工事でダンパー構造（７８）を制御するように動作可能である。他のHVACシステムのように、コンピュータ制御システムは、オペレーターが屋内空間に望ましい温度を設定することを可能にする温度選択制御部と、実際の温度に到達してそれを維持するために必要に応じてどのシステムが冷却モードで起動されるかに反応して、実際の温度値を監視するための屋内空間における温度センサーＴＳも備えている。
【００４８】
制御システムは、冷却モードで動作中に建物の内部空間への分配のために、冷却チャンバ（２８）に入るこれらの空気源の混合物中の新鮮な外気と循環した還気の割合を制御するように動作するダンパーも制御する。冷却モードでのユニットの名目上の動作は、好ましくは、５０％の外気と、所望の室温２２−２３度かつ相対湿度５５％の５０％の外気である。しかしながら、内部温度が所望の温度（２２−２３度）を超えて増加すると記録される場合、この割合は減少することがある。制御システムと連動する監視システムは、好ましくは、温度センサーを含むだけでなく、同様に湿度センサーＨＳも含み、制御システムは、監視システムによって検知される状態を読み取るためにソフトウェアまたはプログラミングを使用する。同様に、保証された温度計と湿度計のそれぞれによる温度と湿度のマニュアル測定のための構造が考慮される。さらに、もし建物入居者が不快に感じれば、外気を増加させることもあり、それは、例えば、入居者による苦情または依頼に基づいてオペレーターによって手動で記録される。５０％以下の外気の割合の減少は、圧縮機の消費電力と水の縮合の速度を低下させるということにも注意すべきである。
【００４９】
ダンパーの開閉は、制御システムによって自動的に調節可能であるか、または、オペレーターによって手動で調節可能である。制御システムは、測定された屋内温度、測定された室内湿度、オペレーターによって設定された所望の屋内温度、オペレーターによって設定されたオン／オフ状態、および、オペレーターによって設定された動作モード（冷却ＶＳ水生成）に基づいて、入力値を受け取るためにプログラマブル論理制御装置（ＰＬＣ）を使用してもよい。例えば、システムが「オン」であり、水生成モードに設定されているという検出に応じて、ＰＬＣは、チャンバ吸気口を冷却するために、外気と還気の５０％混合物（１：１比）を設定するやり方でダンパーの位置を設定するダンパーアクチュエーターに出力値を送り、かつ、建物の内部空間を迂回するために給気ダクトを還気ダクトに短絡するダンパー構造（７８）のアクチュエーターに出力値を送り、こうして、建物内部を冷却することなく水を生成する。例えば、コントロールパネルでのユーザー入力に応じた冷却モード動作への変化は、ダンパー構造の状態を切り替えたり入れ替えたりして、ショートカット経路を遮断し、建物内部の給気ダクトの接続を開くことで、冷却の効果を高める。
【００５０】
好ましい実施形態では、監視および制御システムは、様々な時間間隔をおいて、それと等しい長さの時間にわたって、ユニットの電力消費と凝縮した水の量を記録する。例えば、５分ごとに５分間にわたる電力消費および水生成が記録されるか、または、１０分ごとに１０分間にわたって記録される。他の例では、間隔の長さは時間の長さと一致する必要がなく、例えば、１０分ごとに５分間のデータを記録してもよい。他の例において、時間または間隔は、分ではなく時で測られてもよい。システムはコンピュータが読み取り可能なメディアにデータを保存し、出力デバイスは、検討のために、データまたはデータを反映する情報をシステムオペレータに伝えるために設けられる。例えば、表示画面またはプリンターは、例えば、データシート、チャート、表、または、時間グラフの形で、データまたは情報をオペレーターに提示するために使用されてもよい。したがって、オペレーターは、その日のどの部分がシステムの最良の水凝縮性能を提供するのかを測定するために、出力を使用することができる。すなわち、建物空間を冷却するという願望と、最大の水生成という願望とのバランスを取るために、水のみのモードでシステムをいつ動作させるかを決定する際に、この測定が非常に重要になる。すなわち、水生成に最適な期間は動作条件と環境条件によって推定可能である。オペレーターは、記録されたデータに基づいて、最良の水凝縮性能のためにその日の間のいつ水のみのモードに切り替えるべきかを選択することができる。記録されたデータは、比較的短期間（毎週）で、または、長期間（毎月、または、毎年）で調整を行うように使用されてもよい。
【００５１】
同様に、この監視手順は、既に十分な量の水が凝縮されて保存されている場合、電力消費を最小限にするのに最良の動作時間を決定する際に役立つ。したがって、オペレーターは、ひっきりなしにユニットを操作するのではなく、電力消費を最小限にするために最良の動作期間を選択することを決定する。
【００５２】
好ましい実施形態は、住居用の建物環境、例えば、沿岸都市の大邸宅の２５０ｍ２をカバーするために、５０％の再循環空気（５０％の外気）で２５ＴＲ（８８ｋＷ）の冷却能力を有するＲ−２２冷却剤を用いて設計された。１０８５リットル／秒の空気の流速で、および、給気温度１６℃、年平均乾球気温３７℃かつ相対湿度７７％の蒸発器が建物に与えられ、２３ｋＷの平均電力を備えた２つの往復圧縮機を用いて、約１．６ｍ３／日の真水を凝縮することができる。エネルギー使用量は、空調電力消費を除いて、凝縮した水の約４０Ｗｈ／リットルである。排他的なコントロールパネルは、ふさわしい内部建物条件を外気の割合を変える可能性を提供するユニットに取り付けられ、これは、ユニット荷重の１００％まで水の生成を反映する。例えば、僻地で動作する場合、ユニットは、適度な風力タービンまたは１００−１５０ｋＷの太陽電池ステーションによって動くこともある。たんに水の抽出のために使用することを意図している場合、例えば、天災または他の緊急事態に対応して、飲用水を必要としている地域への移動および輸送のために、トラックまたは他の適切な車両にユニットを積むことができ、ユニットは適切な電源につなぐためにふさわしい電気接続部を有している。
【００５３】
水の生成に使用される際、ユニットからの排気は加熱目的で使用されてもよい。したがって、ユニットは加熱用途でヒートポンプとして作動してもよい。全体的なエネルギー使用量を低下させるために、周波数可変圧縮機が使用されてもよい。圧縮機は、冷房負荷、および、吸気における外気の割合に応じて、その載荷を適合させる。冷却モード動作中の５０％外気によるユニットの好ましい動作は、建物内部の健康かつ快適な環境を提供する。
【００５４】
本明細書に上記の如く記載された私の発明において、様々な変更を行うことができ、同じように、多くの明らかに多種多様な実施形態が、特許請求の範囲の範囲と精神を逸脱することなく、該精神と範囲内でなされることができるため、添付の明細書に包含されるすべての事は、単に例示目的でのみ解釈され、限定する意味では解釈されないことを理解されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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