专利名称：从潮湿大气中回收水的方法与装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及从潮湿大气中回收水的方法与装置，其中由设于限定空间内的适当介质通过冷却来从空气中吸取水分，然后加热，将此吸取的水分输运至冷凝器中使其在此成为液态，再用合适的方式收集。
供水，特别是清洁的水，在世界上许多地区已日渐成为严重的问题。地下水位下降、严重干旱的发生、地表的干燥化以及沙漠地带的扩张。存在于这样一些地区的水已普遍受到高度污染，随之会在人畜之中带来疾病，疾病传染的结果则能造成重大灾难。水的缺乏业已促使地表干燥化，也就必然使沙漠地带扩大。
为了给存在上述这类问题的地区供水，已作过这种或那种形式的多方面努力，或是钻更大深度的水井，或是筑坝拦水，或是沿某些特定的方向修建水道引水，同时也尝试过利用大气或空气中存在的水分。此外还建立海水纯净工厂，用以提供饮用水。
至于利用空气中的水分，可以参看美国专利4285702号、4342569号与4146372号。与上述专利所述同一类型的生产饮用水的装置也在德国专利DE3313711A1号中描述到。在这些公开的专利内容中，说明了从空气中提取水的方法与装置，其中通常是把硅胶用作吸水物质从空气中收集水分，然后通过加热使所集中的水分汽化，再于冷凝器中冷凝。为此目的，采用了蒸发器与冷凝器等形式的技术装置以及加压的空气流。也部分地利用昼夜温差来从空气中取水。所有这些已知装置都基于提供强制通过的空气流，以便获得设备所需的能力。
本发明的目的在于提供从潮湿大气中回收水分的方法，而这种方法则可以借助尽可能简单的装置来实施并能完全不依靠外部动力源，从而可使此方法用在任何地区。
本发明的另一目的则在于提供应用于上述回收方法中的装置，这种装置可以具有简单和经济的结构，且只要求最低限度的维护保养，这样就也能使它们以简便和可靠的方式用于任何地点。
上述目的可以用上述类型的方法与装置来达到，它们的特征则表述于后面给出的权利要求书中。
本发明根据的是从大气中吸取水分，随后通过冷却使之冷凝的周知原理。本发明中方法的特点是，该原理可以通过相当简单地打开和关闭其中设有吸水物质的限定空间来实现。此方法还可用于例如沼泽地区，在此能够利用沼泽地的蒸发水分并将此水分净化，于是可把这种水用作例如饮用水。本发明的装置是以一个带有壁部的空间为基础，它能用尽可能简单的方式打开，这样就能让环境中的水分容易地通到吸水物质上，而此种吸水物质则是以使其自身具有最大表面积的方式设于一批沟槽中。为此目的，最好采用纤维素纤维一类物质，例如研碎或切碎了的废报纸。
下面借助附图中阐明的实施例来较细致地描述本发明，在附图中
图1所示本发明的装置处于其第一操作位置而具有一封闭空间的情形；图2是图1中的装置处于其第二操作位置且其侧壁张开的情形；图3是本发明的装置的剖面图，此装置连接有一蓄水容器；而图4是与图3相一致的剖面图，其中此装置是安装在潮湿地区。
在这些附图中是以纯粹示意的方式阐述本发明，而这些附图也只是用来说明本发明的原理，通过简单的实施例赋予具体形式。此实施例是取四棱锥形，但显然可有许多其它形式，或三壁或多壁的多棱锥形；这种装置也可以取圆锥形，可以具有部分的直壁和部分的斜壁，等等。这就是说，装置的外形在本发明中并非关键，虽然如此，但图中所示的实施例在实践中证明是很成功的，而且可以构筑成很大的尺寸，例如有20米的高度。
在所示实施例中采用的是带玻璃壁的棱锥形，并将此装置与一蓄水容器相连。
上述系统是把由研碎的废报纸制得的纤维素纤维用作吸水物质为其基础的。这种纤维素纤维具有极强的吸潮本领且易于释出水分，同时这种物质的价格也是非常便宜的。当然也可采用其它的吸水物质，例如先有技术中所用的硅胶，但在本发明中最好还是利用纤维素纤维，这是因为此种物质还具有很大的活性表面。在附图中，这种吸水物质以标号3指明并布置成格栅结构，此格栅结构可以取带沟槽的网架形式，而这些沟槽则排列成可把大量的纤维素纤维3置放于其上，同时在层与层之间又保持有充分大的距离，以获得所需的贯通空气流动。这种格栅结构中的各个沟槽或巷道则以3标明。
在所示实施例中，限定出从大气中提取水分所用空间的壳体为四棱锥形，它的所有侧壁都于下边缘处铰接，这样可使各个壁部7能在太阳一旦下山时就能如图2所示展开或打开。这样就能为带有傍晚露水的夜间空气提供自由通道，使其能具有充分的机会渗透到整个建筑物中并流通过吸水物质，即通过在此吸收水分的纤维素纤维。
当太阳再次升起，即当白昼变热时，便由手动或自动地使壁部7返回到图1所示位置，这样就形成了一个密封空间，也即如图1所示的一种密封的棱锥体。结果是阳光的热量加热了此封闭的空间，而阳光则通过此棱锥体的玻璃壁7射入，这样就促致纤维素纤维在夜间吸收的水分再次蒸发。所形成的水蒸汽再次于壁部7内升至此空间的顶部，如图3与4中的标号1所示，此顶部起到水滴形成器的作用，这是因为此顶部区域中的水蒸汽将冷凝成水滴，如图3与4中的标号10所示。这种由露水转化为水滴的过程是靠棱锥体或此封闭空间的气密特性以及其上部的锥形或尖状结构。业已证明，为了形成水滴，不需在所述结构之上再采取其它措施。要是希望提高此顶部区的效率，可使这种棱锥体的顶部区在图1中标号15处隔热，这样就能防止这部分和其余部分受到一样强的加热，或者可在图3与4中标号16指明处设置冷却元件。这种冷却元件可以用设在区域15中的太阳能电池驱动。也可以利用这种太阳能电池做功来自动控制壁部7，促使它们关闭/张开。
这些水滴将相继地从区域1滴落到滴液漏斗2中，或者冷凝的水滴还将沿所述壁部壁面流下，或是在此壁部上冷凝而下流到冷凝水槽9中，此冷凝水槽9紧邻玻璃壁部7设置。水从这些水槽9或是从滴液漏斗2流出，通过排水管5而到达收集地点例如蓄水容器11，然后再从此处排出。依上述方式收集的水是清洁的，可以用作饮用水。
通过采用密封的蓄水容器11和此容器中的一过压管19，可能也即此空间顶部区中一对应的过压19，这样就能在蒸发过程中根据密封空间中存在的压力状态来加速水分的冷凝。
蓄水容器11可以从外部环境中通过突出于表面上方的部件6进入。如图3与4所示，可以在排出管5的端部设置一指向上方的端部件18。
在白昼结束时，来自吸收物质的所有水分将冷凝，同时棱锥体或是容器的壁部7将再次张开到图2所示位置，用来吸入新的水分。
本发明的装置实际上可以设于任何地点，而且已经表明，即使在沙漠地区，空气中也还是有较大量的水分，而可以用于水的回收。于是，此种装置既可以设在荒芜的干燥地区，也可以设在潮湿区域。本发明的装置设计成能以很大的尺寸建成，例如底部的横向长度在30至40米之间并具有相应大的高度，于是每昼夜能收集或形成数万升的水。这样，此种装置就极易适合所需用户的要求。
要是把本发明的装置设在沼泽地区或是海水区域中，则可在装置的底部设置例如控制阀或流量阀20形式的孔口。然后可以打开这种阀让水通流，这将有助于增加密封空间中的水分。相反，要是此装置位于干燥地区，上述阀将有助于空气的通流。图4还示意地表明了将这种装置设于多水区域的情形，其中勾绘出的水位线21例如也可以是海水。这样就可促使海水蒸发，而冷凝物将会是新鲜水，将能用作饮用水。在附图的图3与图4中，还表明了太阳对本发明装置的影响，示意地以照射到所述棱锥体的壁部上的日光辐射14表明了太阳13。
如上所述，本发明的装置还可以设计成不同于所述棱锥形式的其它形状。玻璃被指定作为这种装置的壁部材料，这是因为它是最有利的材料并能提供最可能气密的壁部。但是也有可能出现这样的设计，其中的壁部用的是不同于玻璃的材料，例如塑料以及也可能是铝。在封闭状态下使壁部成为气密的，这对于蒸发与冷凝都是必需的。附图还说明了所述壁部可以绕位于其底部的转动轴线张开。这仅仅表明了一种较理想的实施形式，因为壁部也可沿横向边缘或依某些其它方式铰接。这里的关键因素是哪一种方法最易实现壁部的运动。至于吸水物质的设置，在所论及的实施例中是把吸水物质设于一些沟槽之中。但这只是可能性的一种，相信还有许多其它不同形式。这种形式之一例如是把吸水物质设于笼状的网形装料部上，这些装料部则是成层的相邻设置，并在相继的层中使这些装料部垂直相交。利用这种网形结构或类似的结构，可将各层中的吸水物质保持到一起。
权利要求
1.回收和/或净化从潮湿大气中吸取的水的方法，其中大气中的水分是通过冷却吸附于一限定空间中的适当物质上，然后通过加热使此水分输运到冷凝器中并于此转变成液态，而后以适当方式收集，其特征在于用于吸水物质的限定的密封空间在夜间打开为空气提供自由通道，而在热的白昼期间则关闭；而已冷凝的水则通过集水漏斗与一水道通至蓄水容器。
2.如权利要求1所述方法，其特征在于上述空间是通过旋转开所述空间的一或多扇而最好是所有壁部来打开。
3.如权利要求1所述方法，其特征在于所述限定的空间设置于潮湿地带，例如湿洼地、沼泽地或是水中，同时允许水气通过此空间的底部区域。
4.回收或净化从潮湿大气中吸取的水的装置，它包括水分吸附器件、蒸发此吸附水分的器件、冷凝器件、以及将形成的水排出的器件，其特征在于所述装置取其中设有吸水物质的壳体形式；此壳体有可以打开/关闭的壁部；壳体的上部设有最好取板件形式的冷凝区；而所述冷凝器装有连接到通向集水容器的排水管道的水滴收集器。
5.如权利要求4所述装置，其特征在于所述壳体呈棱锥形，带有在下部区域中铰接的壁部。
6.如权利要求4所述装置，其特征在于所述壁部是由透光材料例如玻璃或塑料制成。
7.如权利要求4所述装置，其特征在于所述吸水物质是均匀地分布在几个不同的高度上，例如在壳体内的一些沟槽之中，或是位于能将这种物质保持于各高度层上的网状封套内。
8.如权利要求4所述装置，其特征在于所述吸水物质采用的是具有很大活性表面的物质。
9.如权利要求4所述装置，其特征在于所述吸水物质最好采用由研碎或切碎的废报纸制成的纤维素纤维。
10.如权利要求4所述装置，其特征在于所述冷凝板件上设有冷却元件或与外部环境隔热。
11.如权利要求4所述装置，其特征在于所述壳体的上部区域有一相对于外部环境密封的区域，其中设有太阳能电池用来驱动前述壁部运动和/或用来使冷凝板件中的冷却元件工作。
12.如权利要求4所述装置，其特征在于在上述冷却板下或同时是在其下部区域中所述壳体装设有液体收集管，此液体收集管连接到通向集水容器的出口管。
13.如权利要求4所述装置，其特征在于所述壳体壁部的下部区域设有水槽用来从壁部表面上收集冷凝物。
全文摘要
回收和/或净化从潮湿大气中吸取的水的方法，大气中的水分是通过冷却吸附于一限定空间中的适当物质(3)上，然后通过加热使此水分输运到冷凝器(1)中，在此转变成液态(10)并以合适的方式收集。为了提高此方法的效率，将此限定的密封空间在夜间打开使空气自由接触吸水物质(3)，而在热的白昼则关闭。冷凝的水通过集液漏斗(2)和水道(5)流出至蓄水容器(6)。还描述了带有可打开/关闭壁部7的壳体形式的装置，壳体中设有吸水物质(3)。壳体的上部设有冷凝器(1)。冷凝器(1)装备的液滴收集器(2)连接到通向蓄水容器(6)的排水管道(5)。
文档编号B01D5/00GK1158650SQ95195204
公开日1997年9月3日 申请日期1995年9月19日 优先权日1994年9月23日
发明者帕·卡尔·克鲁姆斯维奇 申请人:帕·卡尔·克鲁姆斯维奇