制水装置的制作方法

专利名称：制水装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种从空气中制水的装置。特别是，本发明涉及制取饮用水的装置。
背景技术：
目前有许多从空气中除去水的已知系统。它们类似于通常叫做“去湿机”的设备。例如，授予EBAC有限公司的、名称为“去湿机”的新西兰专利第270431号是其中一种。该新西兰专利公开了一种从建筑物中的空气中抽吸水分的设备。新西兰专利涉及的该发明涉及一种去湿机，其中，由压缩机使制冷剂循环，让其通过蒸发器而变冷，通过冷凝器而变热，而空气经过蒸发器，从而在空气中的任何水分在蒸发器上冷凝，然后，在空气离开去湿机前经过冷凝器而被加热。如果收集在蒸发器上的水结冰，该去湿机将定期地进入除霜方式，使冰溶化。然而，在蒸发器上形成冰将是这种类型的去湿机运转的一个问题。这种去湿机不涉及生产饮用水，而仅涉及从空气中除去水分。
涉及制水的设备也是已知的。一种叫做“制水机”的设备是由美国德克萨斯州的电气和煤气技术有限公司制造的。该设备是通过将房间里的空气抽入该设备并通过一一次性空气过滤器进行运转的。然后，过滤的空气经过冷却盘管，该盘管用覆盖着聚氨酯的制冷机合金制造的。这些盘管保持在大约39°F的温度上。在过滤的空气中的一些水分将冷凝在这些盘管上，从而形成蒸馏水滴。这些水滴从盘管上落下，收集在一漏斗里，该漏斗将水输送至一水箱。该水箱安装在一冷却室里，该冷却室具有自冷系统，并被完全绝缘。该技术具有许多困难。该设备要求在周围环境中有湿润的空气。一旦空气被去湿，该设备就停止运行。此外，一旦在盘管上形成冰，是通过使用来自冷凝器的热气溶化这些冰的，而这是一种低效的方式。
本发明的目的本发明的目的是提供一种装置，它能解决现有技术中的设备的一些困难，或至少提供一种有用的选择。
本发明的简要说明本发明的第一方面是一种从空气中制水的装置，其中，该装置包括(1)一空气送进设备，它使空气进入该装置；(2)一蒸发器，它使由空气送进设备送入的空气中包含的水结冰；以及(3)除霜设备，它能除去由蒸发器冻结的水；其中，经过蒸发器结霜表面的空气的数量由空气送进设备或蒸发器控制。
较佳的是，空气送进设备能传送可变数量的空气经过蒸发器，且蒸发器具有稳定的结霜面积。
较佳的是，空气送进设备能传送稳定数量的空气经过蒸发器，而蒸发器具有可变的结霜面积。
较佳的是，该装置还包括一水箱，以便收集通过对蒸发器除霜产生的水。
较佳的是，该装置还包括一过滤器，以便过滤进入装置的空气。
较佳的是，该过滤器是可清洗的或一次性的过滤器。
较佳的是，该过滤器是200微米可清洗过滤器。
较佳的是，除霜设备包括一除霜传感器，以便检测何时在蒸发器上形成预定数量的冰或霜。
较佳的是，该空气送进设备是一风扇，它能将空气抽吸入该装置并通过蒸发器。
较佳的是，该空气送进设备是一送风机，它能迫使空气进入该装置。
较佳的是，蒸发器可包括一根或几根国际专利申请PCT/NZ93/00087所述的螺旋状波纹导管。
在一种替换的形式里，蒸发器可包括许多互相连接的盘管。
较佳的是，蒸发器可包括许多散热片，在每25毫米长的盘管上有至少4块散热片。更佳的是，蒸发器在每25毫米的盘管上具有至少6块散热片。
较佳的是，蒸发器使用压缩机和冷凝器系统进行冷却。
较佳的是，冷凝器可包括一根或几根国际专利申请PCT/NZ93/00087所述的螺旋状波纹导管。
较佳的是，压缩机和冷凝器系统包括一压缩机、一冷凝器和许多毛细管，其中，蒸发器包括许多互相连接盘管，而毛细管直接供应给蒸发器盘管，且其中的压缩机提供在压力下的气态制冷剂给冷凝器，而冷却的制冷剂作为在压力下的液体离开冷凝器并通过高压输送被导向毛细管，然后，毛细管使气态形状的制冷剂进入蒸发器，再通过低压输送使作为低压下的气体的制冷剂离开蒸发器并返回至压缩机，其中，该系统是一闭合系统。
在本发明的装置的一个较佳实施例里，压缩机和冷凝器系统还可包括一压缩机/冷凝器管道，它能在预定条件下将来自压缩机的热的气体制冷剂送入蒸发器的盘管，以便溶化任何在蒸发器上形成的冰或霜。
较佳的是，可在辅助管道上设置一电磁阀，所述电磁阀可由除霜传感器控制。
较佳的是，许多毛细管从一过滤器离开，该过滤器位于毛细管和来自冷凝器的高压输送之间。
较佳的是，至少一根毛细管在蒸发器的底部或附近进入蒸发器盘管。
较佳的是，毛细管在环绕着蒸发器的许多位置处进入蒸发器盘管。
较佳的是，可用一TX阀代替毛细管。
较佳的是，气态制冷剂从蒸发器的顶部离开蒸发器。
较佳的是，冷凝器由安装在该装置里的一吸风机抽吸、或由在该装置外的一吹风机吹入通过冷凝器的空气进行冷却。
较佳的是，除霜设备、空气送进设备和蒸发器的温度由一单一中央处理机控制。
较佳的是，该装置包括两个水箱，第一水箱是一临时水箱，它用来临时储存由蒸发器的冰/霜溶化形成的水，第二水箱是一永久性水箱，来自临时水箱的水流入其中，以便长期储存，可使用一个永久性水箱。
较佳的是，临时水箱包括一水位传感器，它能启动一泵而将临时水箱里的水泵送到永久性水箱里。
较佳的是，该装置还包括至少一消毒器具或过滤设备，以便进一步净化水。
较佳的是，该过滤设备是一臭氧过滤器或一活性炭过滤器。较佳的是，该消毒器具是一电子消毒器具。
较佳的是，该过滤器和/或消毒器具位于临时水箱和永久性水箱之间，当使用一个永久性水箱时，过滤/消毒器具可位于该水箱前，或在该水箱后和在水龙头出口前。
在另一较佳形式里，本发明的装置还可包括一热交换器，它可与压缩机的出口连接。
较佳的是，该热交换器可包括在一水箱里的导管。
较佳的是，所述导管可通过一电磁阀与压缩机的出口连接。较佳的是，该电磁阀可由中央处理机控制。
较佳的是，导管的出口返回到压缩机的出口。
较佳的是，该装置还包括一空气温度控制器，以便控制进入该装置的空气的温度。
本发明的第二方面是提供一种从空气中产生水的装置，其中，该装置包括(1)一空气送进设备，它使空气进入该装置；(2)一空气温度控制器，它控制进入该装置的空气的温度；(3)一蒸发器，它能使包含在由温度控制器送出的空气中的水结冰；以及(4)一除霜机，它能除去由蒸发器冻结的水。
较佳的是，该装置还包括一水箱，以便收集通过对蒸发器除霜产生的水。
较佳的是，该装置还包括一空气过滤器，以便过滤进入装置的空气。
较佳的是，该过滤器是可清洗的或一次性的过滤器。
较佳的是，该过滤器是200微米可清洗的过滤器。
较佳的是，该除霜机包括一除霜传感器，以便检测何时在蒸发器上形成预定数量的冰或霜。
较佳的是，该除霜机是一种使蒸发器变热和增加由温度控制器输出的空气的温度的组合。
较佳的是，该空气送进设备是一风扇，它能通过空气温度控制器将空气抽入该装置里，并使其通过蒸发器。
较佳的是，该空气送进设备是一吹风机，它迫使空气进入该装置。
较佳的是，该蒸发器包括许多互相连接的盘管。
较佳的是，该蒸发器包括许多散热片，并在每25毫米长的盘管上具有至少4块散热片。更佳的是，该蒸发器每25毫米盘管包括至少6块散热片。
较佳的是，该蒸发器利用一压缩机和冷凝器系统冷却。
较佳的是，该空气温度控制器包括位于空气送进设备的进口或附近的第一空气温度传感器；以及位于第一空气温度传感器和蒸发器之间的空气加热器/冷却器。
较佳的是，该空气温度控制器包括一位于空气加热器/冷却器和蒸发器之间的第二空气温度传感器。
较佳的是，该空气温度控制器包括一第三空气温度传感器，其位置使蒸发器位于第二空气温度传感器和第三空气温度传感器之间。
较佳的是，在空气温度控制器里的加热器/冷却器包括一空气加热器和一冷空气流的组合，冷空气流被引导至第一空气温度传感器和空气加热器之间。
较佳的是，冷气流通过管道系统从第三空气温度传感器附近区域被引导至第一空气温度传感器和空气加热器之间的区域，该管道系统可按照冷气流的需求而收缩。
较佳的是，来自温度控制器的气流的温度在约25℃和约36℃之间，更佳的是，在约29℃和约32℃之间。
较佳的是，除霜机、空气温度控制器、空气送进设备和蒸发器的温度由一单一中央处理机控制。
按照本发明的第三方面，提供一种基本上如图4所示的、能从空气中产生水的装置。
按照第四方面，本发明可看作是一闭合制冷系统，它包括一压缩机、一冷凝器、一蒸发器和许多毛细管；其中，蒸发器包括许多互相连接的盘管和直接向蒸发器输送的毛细管，其中，由压缩机通过冷凝器输送给蒸发器的制冷剂输送是高压输送，而蒸发器输送给压缩机的制冷剂输送是低压输送，其中，由冷凝器输送给蒸发器的高压输送包括离开冷凝器的单一输送和进入蒸发器的许多毛细管，单一输送将成液体的制冷剂提供给毛细管，而毛细管将成气体的制冷剂提供给蒸发器。
较佳的是，离开冷凝器的单一输送进入一制冷剂过滤器，而许多输送自该过滤器离开。
较佳的是，许多毛细管包括在约3根和约10根之间的毛细管，更佳的是约5根毛细管。
较佳的是，至少有一根毛细管在蒸发器的底部或附近将气态制冷剂提供给蒸发器管子。
较佳的是，毛细管在蒸发器的许多位置处进入蒸发器盘管。
较佳的是，气态制冷剂从蒸发器的顶部离开在蒸发器里的蒸发器管子。
较佳的是，用一TX阀代替毛细管。
较佳的是，冷凝器通过安装在该装置里的一吸风机吸入、或通过一安装在该装置外的吹风机吹入通过冷凝器的空气进行冷却。
本发明的其它方面可从下面只作为例子、并参考附图提供的描述变得更加清楚。
附图下面将通过参考附图所示的本发明的较佳形式来描述本发明。其中

图1显示了切掉一部分的制水装置的示意图；图2显示了具有热气除冰功能的装置的示意图；图3显示了还包括一热交换器的装置的示意图；图4显示了本发明的较佳形式。
本发明的详细说明本发明总的涉及一种从空气中制水的装置。对于本技术领域的技术人员来说显而易见的是，还应该包括将该水提供给适当的过滤器和其它处理装置以便饮用或作其它用途。
已经发现，如果将与蒸发器接触的空气的温度控制在一定的温度范围内，通过使蒸发器上的水冷凝可有效地从空气中除去水。蒸发器的冷凝量(根据压缩机大小/蒸发器大小)是稳定的，如果与蒸发器接触的空气的量是恒定的话(即，较佳的是使用速度稳定的风扇)。如果需要的话，通过改变所使用的风扇的速度可改变进入装置的空气的量，以响应进入装置的空气的温度，但这是局限在空气的温度被控制在限定的温度范围情况下。通过一已知结构的中央处理机可控制这些变化。附在本申请后的图1-3、以及参考图1-3进行的下述介绍将重复对本发明的描述。
参看图1，装置1包括一吸风机2，它通过在第一空气温度传感器4上的空气滤网3从环绕着装置1的大气中抽吸空气，从而进入装置1。然后，空气通过在第二空气温度传感器6上的空气加热器5，再通过蒸发器7。一在后面的冷却器空气温度传感器8可设置在蒸发器7和吸风机2之间。蒸发器7与一临时水箱9连接。该临时水箱9包括水位传感器10，并通过给水器12与主水箱13连接。给水器12包括一滤水器14、一水泵15和一消毒器具16。给水器12还可包括一再循环选项，以便通过再循环回流阀17回到临时水箱9。
装置1还包括冷空气输送管18，它通向第一空气温度传感器4和空气加热器5之间的空间。通过使在空气反射板20和20a上的反射板启动器19的动作可打开或关闭该冷空气输送管18。如图1所示，空气反射板20和20a处于允许空气流过输送管18的位置。通过吸风机2从周围环境中抽吸空气，并通过蒸发器7，正好在蒸发器7上冷却的空气的一部分通过反射板20a被反射进入输送管18。当反射板20和20a通过反射板启动器19的动作而处于关闭位置时，反射板20关闭空气输送管18，而反射板20a升高并离开通过吸风机2被抽吸通过装置的空气的路径。通过位于蒸发器7和吸风机2之间的后面的冷却器空气传感器8检测流过输送管18的冷空气的温度。为响应空气温度要求和离开蒸发器7的冷空气的温度，输送管18可按照反射板20需要进行收缩。传感器4、6和8均将信息输送给中央处理机35，处理机35以现有技术中已知的方法处理这些信息。
装置1还包括使制冷剂循环通过蒸发器7的系统。该系统如图1所示，装置1里有一闭合系统，它包括一压缩机21，而压缩机21通过高压供应管23连接冷凝器22。吸风机24从环绕装置1的大气中抽吸空气，空气通过覆盖在冷凝器22上的丝网25。然后，空气连续通过装置，并通过丝网26排出。
然后，冷凝器22通过高压制冷剂供应管27、制冷剂过滤器28和毛细管29与蒸发器7连接。如图1中的本发明较佳实施例所示，从制冷剂过滤器28上延伸出5根毛细管，毛细管将高压下的制冷剂输送给蒸发器7。毛细管29在各种位置处进入蒸发器7，例如在进口30处，而制冷剂通过低压制冷剂返回管从蒸发器7的顶部排到压缩机21里。
如图1所示，装置1还包括一在主水箱13里的一通气和水位传感器32。通气和水位传感器32还包括一通气过滤器33。在主水箱13上固定一水龙头34，主水箱13里的水可以受控制的方式从水龙头34里排出。
装置1还包括一中央处理机35，它控制在蒸发器7里的气流的数量和温度、在冷凝器22里的气流、以及蒸发器7的温度。中央处理机35还包括一除霜传感器(未画出)，它将确定什么时候蒸发器7里已有显著的冰霜，从而决定什么时候停止制冷剂流入蒸发器7，以及什么时候借助加热器5使流过蒸发器7的空气温度最高，以溶化在蒸发器7上的冰/霜。实际上，中央处理机在所有的方面控制装置1的运行。
在一种形式里，蒸发器7包括许多盘管，它们通常在约30和50根连接管之间。较佳的是，蒸发器7包括约40根连接管。各管子包括许多(较佳的是带角度的)散热片。在蒸发器7里的连接管的每20至30毫米长度上可有4至8块散热片，也可在每25毫米长度上有6块成角度的散热片。连接管较佳的是用1毫米管制成，然而，也可用现有技术中已知的任何适当形式的管子代替。蒸发器7可具有四层管子，它们可以互相连接而让制冷剂流动离开蒸发器7。根据需要，管子的层的数量可在约三至六层之间。蒸发器还可用网状材料制造，该网状材料具有约在3和5毫米之间的、较佳的是4毫米的孔，当然，也可使用现有技术中已知的任何适当的网状材料。在最佳的形式中，网孔与原始气流进口的轴线成一角度。此外，还可在带有蒸发器管子的蒸发器的前面和蒸发器的后面使用带角度的金属板，以便冷却这些板，从而允许在成角度的板上形成冰/霜。
在一种替换的较佳形式里，蒸发器7可包括一根或几根螺旋状波纹导管，该导管在国际专利申请PCT/NZ93/00087里有介绍，该专利说明书在这里被参考使用。
这种螺旋状的波纹导管也可用来形成冷凝器的盘管。
空气过滤器3可是任何适当形状。较佳的是，该过滤器是一200微米的、可清洗的过滤器，以便在需要时可将其卸下进行清洗。该过滤器对于图1中的装置1来说不是必不可少的，这对于本技术领域的人来说是显而易见的。装置1还包括一滤水器14和一消毒器具16。它们可是任何适当的类型，然而，现有技术中已知的电荷消毒器具较佳。诸如臭氧过滤器和活性炭过滤器可用来作为滤水器。显而易见，如果需要，也可省去该过滤器和消毒器具。
从图1中可看到，使用两个风扇2和24将空气吸入装置1。这些风扇较佳的是800cfm(立方英尺/分钟)的风扇，但也可以用现有技术中已知的其它任何适当设备代替。进入装置1的气流对于装置的有效运行是非常重要的。根据装置的尺寸，风扇速度通常在280cfm和800cfm之间运转。装置1的一种可选择的特征是包括一空气速度传感器，以便确定最有效的气流。如果气流太快，在蒸发器里将不能形成冰/霜。而如果气流太慢，将在蒸发器的最初部分里形成冰/霜，从而限制气流进入蒸发器。
如图1所示的空气温度传感器4、6和8被用来确保经过蒸发器7的空气的温度保持在一设定的温度范围内。经过蒸发器7的空气的温度应该在约25℃和约39℃之间。而在约29℃和约32℃之间较佳。空气温度传感器可以是任何适当的类型，并与在装置1里的中央处理机35连接。在这种方式里，中央处理机35可与空气加热器5一起控制经过蒸发器7的空气的温度，并通过反射板20和20a控制来自输送管18的冷气流。空气加热器5可是任何适当形式，但较佳的是包含一网状物，该网状物具有在约3和5平方毫米之间的网眼。较佳的是，该网眼是约4平方毫米。空气加热器5的宽度应该在约15和约25毫米之间，而约20毫米的宽度较佳。该宽度和网状物尺寸并不是本发明的必要条件，只要当空气微粒经过加热器时能让其均匀加热就可以了。空气加热器的尺寸可随装置1的尺寸变化，这对于本技术领域的人来说是显而易见的。然而，有许多方法可用来实现该目的，并可通过许多其它的方法来代替控制经过加热器5的空气温度和通过输送管18的冷气流的技术。可在加热器5位置(见图1)上提供一整体式的加热/冷却器，该加热/冷却器能将空气温度维持在先前设定的范围内。
参看图1所示的装置1，使用时，通过蒸发器7的气流、该空气的温度和在蒸发器7里的散热片和管子的尺寸互相配合，使在蒸发器7上形成冰和霜的效果最佳。如上面所述的，有多种会“结冰”的去湿设备，从而会降低所述设备的效率。但这些去湿设备具有用来除去如此形成的冰的机构，从而确保去湿设备有效工作。
图1-3所示的本发明的装置依靠在蒸发器里的冰和霜的有效生产而制造足够的水，从而使装置1成为一可行的制水机。给蒸发器提供制冷剂的系统在蒸发器7里提供均衡的制冷效果，从而确保形成的冰和霜受控制地通过蒸发器7。如果在蒸发器非常接近空气进口的前部太快形成冰，由于阻止气流通过蒸发器和把结冰局限在前部而妨碍装置的有效工作。
当温暖空气进入蒸发器7时，温暖空气中的水分被冷却，从而在蒸发器7里以受控制的方式形成冰和霜。当在蒸发器7里形成足够的冰和霜时，通过在中央处理机35里的除霜传感器(未画出)确定，将停止向蒸发器7提供制冷剂，而通过加热器5提供的热量最大，从而该气流溶化蒸发器里的冰和霜，并作为水收集在临时水箱9里。此外，气流的温度可保持在正常的运行温度处。当然，这也意味着溶化的冰和霜少，但快。
另一实施例将包括在图1所示的装置1的外侧提供一热空气吹风机(未画出)，该吹风机将在一设定温度下的空气吹入并通过空气过滤器3和蒸发器7。来自吹风机的空气所提供的温度可得到充分控制，这样，图1所示的装置1将具有去掉全部的或部分的温度传感器4、6和8、反射板20和20a及输送管18的冷却组合、及空气加热器5和吸风机2的选择权。为了使用前述术语，吹风机也可叫做“进气设备”、“空气温度控制器”和“除霜设备”。
图2和3显示了一种替换的或另外的方式，以便使用热气冲击而对蒸发器除霜和除冰。
参看图2，上面所述的电加热系统可用下述方式代替，即使第二管道40与在压缩机42和冷凝器43之间的管道41连接。安装一诸如电磁阀之类的阀44，以控制制冷剂的流动，在此阶段它是热气形态，通过第二管道40到蒸发器45。还可包括在冷凝器43和蒸发器45之间的去湿机47和压力阀46；及在蒸发器45和压缩机42之间的过滤器48。利用这种系统可非常快地除霜和除冰，且不需要压缩机停止工作。
对于本技术领域的技术人员显而易见的是，这种类型的压缩机/冷凝器系统可用于任何空气条件下的工厂、现有的去湿机和大型的制水设备。
在临时水箱9里收集水以后，该水经过过滤器14、泵15和消毒器具16。一旦通过与中央处理机35连接的水位传感器10确定临时水箱9里已经收集了足够的水之后，泵15启动，使水从临时水箱9里经过过滤器14和消毒器具16进入主水箱13。很显然，设备14、15和16是可选择的。诸如活性炭和其它标准过滤设备之类的过滤器、及用来清除可能存在的微生物有机体的消毒器具、只有在该水被用来供人类或动物饮用时才是需要的。如果需要，泵15可以省去，而仅通过重力提供给外部水箱。此外，该装置可方便地仅用于制水，且该水不是储存在该装置里，而是通过重力作用立即排出以供使用。然而，较佳的是包括至少一个在图1中用标号9表示的临时水箱。很显然，泵15可以是现有技术中已知的任何适当形式。
用来提供制冷剂给蒸发器7的较佳系统是一闭合系统。虽然图1中显示的装置1具有特定的压缩机/冷凝器系统，但对于本技术领域的技术人员来说很显然的是，该系统可由许多标准的制冷剂供应系统代替。例如，该系统可用已知的抽吸技术、压缩系统或旋转压力设备代替。虽然这些系统并非是较佳的系统，但在熟练人员的能力范围内使用这些系统并获得这种结果将是可能的。如本技术领域的技术人员将知道的，使液态制冷剂在压力下循环并使液态制冷剂变成气体提供给蒸发器的制冷剂供应系统是众所周知的。这些系统也可用于这里所述的制水系统。
然而，图1中的系统与这些系统相比具有显著的优点。已知的系统通过诸如串联的调节阀的方法将液态制冷剂变成气态制冷剂，该调节阀通过通常的单一管道将气态制冷剂提供给蒸发器的顶部。虽然适合于去湿和制冷技术，但这些系统不能在整个蒸发器上提供均匀的冷却。
在图1所示的制冷剂供应系统的形式里，系统里使用的制冷剂可是现有技术中已知的任何适当类型。诸如氯氟碳化合物、氢化氯氟碳化合物或氢化碳氟化合物之类的制冷剂均可使用。也可使用任何适合于该系统的其它制冷剂。
用来提供压力下的制冷剂给冷凝器22的压缩机21可是各种类型中的任何一种。可使用任何低压、中压或高压压缩机。例如，可使用提供约100psi(每平方英寸磅数)和约10，000psi的压缩机，虽然它是不受限制的。压缩机可使用密封的或风扇冷却型的、例如由丹佛斯(Danfoss)提供的、诸如220V-240V的压缩机。例如，冷凝器22也可是技术人员已知的任何适当的形式，以及也是由丹佛斯提供的220V风扇冷却型冷凝器将是适当的。此外，如果适合于特定的用途，220V-240V压缩机和12V和24V压缩机也可使用。可使用任何一种冷凝器，而由Embraco Aspera，Bristol压缩机公司、Copeland压缩机公司等提供的设备也将是适合的。
制冷剂可在冷却的条件下、在图1所示的许多位置处(例如，位置30处)提供给蒸发器7。冷却的制冷剂经过过滤器28、并通过毛细管29进入蒸发器7。在该较佳形式里，这些毛细管29具有约1毫米的孔，而高压供应管27具有约6毫米的孔。在该较佳形式里，有五根毛细管，它们离开过滤器28后进入蒸发器7。毛细管具有缩小的孔，且较佳的是以类似于弹簧的方式卷绕成盘管。孔尺寸的缩小与制冷剂的高压一起使制冷剂雾化，即使制冷剂从液态(例如一种油)转变成气态。然后，气态的制冷剂在不同的位置直接渗入在蒸发器7里的盘管系统，从而在蒸发器7里均匀地分配制冷剂气体。然后，气态的制冷剂从蒸发器7的顶部(用标号31表示)离开蒸发器盘管，在低压下经过返回管31进入压缩机21，在那里它们又被压入冷凝器22，从而重新冷凝成液体。
所使用的毛细管的长度取决于毛细管的孔径和所使用的蒸发器盘管的长度。如果来自冷凝器的供应管在约8和5毫米孔径之间，毛细管的孔径约是1.5毫米。如果来自冷凝器的供应管使用12毫米的孔径，毛细管的孔径约是2毫米。对于熟练人员来说，这种要求是容易计算出来的。毛细管的长度和数量至少部分取决于压缩机/冷凝器提供给管子的功率。将液态制冷剂转变成气态、然后在各位置处直接供应给蒸发器盘管的较佳的制冷系统的能力将最大限度地提高该系统均匀冷却蒸发器的效率。将液态制冷剂转变成气态、然后在各位置处直接将该气体输送给蒸发器盘管、包括在蒸发器的基础上、以及从蒸发器的顶部排出的该系统的能力无论在蒸发器的成本上和均匀冷却的效率上均具有显著的优点。诸如使用串联调节阀(或串联阀)以缩小孔直径的其它已知方法所获得的其它转换也可用于前面所述的装置1。在压力约是3000psi时使用带调节阀的系统，与使用毛细管及具有使用较低压力系统的限制相比将是一种非常昂贵的选择。
从图1中可清楚地看到，毛细管29在不同位置(例如在用标号30表示的蒸发器的底部)进入蒸发器并从顶部(用标号30表示)离开，从而使在蒸发器7里形成冰/霜的冷却效果的均匀性达到最大。与已知的制冷系统相反，所使用的毛细管29在管子的许多位置处直接进入在蒸发器7里的连接管。一旦制冷剂经过蒸发器7，制冷剂将在蒸发器7顶部或附近排出。现在的制冷剂处于低压，并通过低压返回管31返回至压缩机21，由此完成由该装置提供的闭合回路系统。使蒸发器均匀冷却是该系统特有的功能，由此使该系统最有效地运转。
图3显示了图2中的装置，但还包括一热交换器。这样，从压缩机42出口引出的辅助管道50可使来自压缩机的热制冷剂气体流向位于水箱53里的盘管52。然后，盘管52的出口将制冷剂传送至压缩机42的出口。可在辅助管道50上设一诸如电磁阀的阀51，以控制通过该管道进行的制冷剂的传送。水箱53的容量取决于压缩机51的大小。盘管52可由任何尺寸、形状的导热材料(诸如铜或不锈钢)制成。盘管的管子可略扁平，以改善表面积，并允许与在管子上延伸的薄板较好地接触。在水箱里的盘管或管子系统的结构应该有利于热交换。
这样，通过热交换器的热气体将对水加热，而该热水可用于其它地方。然后，气体在通过冷凝器进行冷却前返回到压缩机的输送侧。
已经发现，该装置能在不需要空气温度控制器以控制进入该装置并流过蒸发器的空气温度的情况下有效地运转。
参看图1-3显示的装置，如果进入装置并经过蒸发器的结霜区域的空气的数量受到控制的话，该装置通过在蒸发器上形成冰且不需要空气温度控制器(即空气加热器5，冷空气输送管18)的情况下能有效地从空气中制水。蒸发器的结霜区域就是蒸发器的表面，空气中的水就在其上结冰。该装置的所有其它部件可从参考图1-3描述的内容中看到。
如果进入装置的空气的温度是较低(即约小于10℃)，经过蒸发器结霜表面的空气的数量可较多，如果空气温度较高(即约在25℃以上)，空气的数量应该较少。这实际上是使来自空气中的水结霜所需的能量和时间的函数。
该工艺还将取决于蒸发器将空气中的水结霜的效率。这将是与现有技术中已知的蒸发器(图1中的标号7)大小相比的压缩机(图1中的标号21)大小的函数。实际上，在任何给定装置里的蒸发器的效率将是稳定的，有效地生产冰的可变因素可用已知的技术进行控制，该已知技术较佳的是包括一中央处理机或类似设备。再结冰效率将是熟练人员已知的一个因素。
另一个可供选择的方法(虽然不是较佳的选项)是改变蒸发器的结霜表面面积，同时维持经过蒸发器的气流数量的稳定。通过使蒸发器的一部分停止制冷剂流动、或仅通过消除或覆盖蒸发器的某些部分可实现此方法。
图4显示了另一较佳的装置，它包括空气数量控制选项并包括空气温度控制设备，以便控制进入该装置的空气的温度。
在图4所示的装置里，用一TX阀153代替图1中的毛细管。TX阀是本技术领域的技术人员已知的，也可使用这种阀的替代物。
图4显示了一装置100，它具有一蒸发器110、一风扇120和一压缩机130。压缩机包括盘管131，它环绕着压缩机本身(图4中未显示，因盘管131而使压缩机本身被遮盖)。
来自压缩机的制冷剂通过输送管140被传送至蒸发器110。
装置100被隔壁150分隔成两个室。这两个室就是高压室151和低压室152。然而，这些室较佳的是互相气密封闭，如果该封闭不是气密的，该装置能够运转，但效率不高。制冷剂通过输送管140从高压室151向低压室152的移动将使被使用的制冷剂的温度下降，从而冷却蒸发器110。
图4所示的装置的气密封闭可由一盖子(未画出)提供，它与装置100配合，并与隔壁150的端部以最好是可拆卸的方式密封接触。
装置100还包括一位于蒸发器110和冷凝器130之间的单一风扇120。风扇120也可位于装置100的其它地方(例如，在冷凝器130的上面)，以便使流经蒸发器110和冷凝器130的气流得以保持。图4中的风扇的位置是一种较佳的方式。从图1中可看到，两个风扇的选项也可使用，然而，这将使装置的尺寸增大，这根据周围的环境可能是较佳的或不是较佳的。如果使用两个风扇的选项，装置的分隔可能不再需要。
在蒸发器110上形成的冰可如针对图2和3所讨论的那样进行除霜(关于它的描述是重复的)，而形成的水将被收集在装置底部的一水箱里，然后经抽吸通过过滤器160而到达水龙头161。
装置100较佳的是还可包括一温度传感器(未画出)，以便确定在装置100外侧的空气温度，以便响应该温度允许一中央处理机调节风扇速度，从而达到最大工作效率。然而，在实际上，这类似于以一标准方式设置装置100，使其在使用的环境里处于标准温度下。
实质上，通过形成冰从空气中吸出水的工艺已经发现取决于一可变的范围。如进入装置的空气的温度，通过蒸发器表面积的空气的数量，以及蒸发器的效率。
如图1所示，如果进入装置的空气的温度受到控制，蒸发器的效率是已知的，然后，经过蒸发器的空气的数量可被标准化。
如参照图4、以及参照没有温度控制器的图1-3所讨论的，如果进入装置的空气的温度不受控制，但蒸发器效率对于任何给定的装置是已知的，那么通过改变经过蒸发器表面积的空气的数量可有效地实现使空气中的水结冰。从图1所示的装置中卸去空气温度控制系统将形成较小的装置。
本发明的装置可用来从空气中提取出足够数量的水，以供一般的家庭使用，并能对所需数量的水加热。可以使用现有技术中已知的标准加热技术。
对于本技术领域的技术人员来说显而易见的是，所述的装置使用了许多零部件，它们可以是许多不同的形状。本发明并不局限于具体的、已经讨论过的零部件，任何适当的其它零部件也可使用。这里涉及许多范围。任何落入该范围的零部件均应包含在本发明的范围内。
上面描述了包括其较佳形式的本发明。对于本技术领域的技术人员显而易见的替换和改进应该包括在本发明的构思和范围内。
权利要求
1．一种从周围空气中制水的装置，该装置包括(1)一空气送进设备，它使空气进入该装置；(2)一蒸发器，它使空气送进设备送入的空气中包含的水结冰；以及(3)除霜设备，它能除去由蒸发器冻结的水；其中，经过蒸发器结霜表面的空气的数量由空气送进设备或蒸发器控制。
2．如权利要求1所述的装置，其特征在于，空气送进设备能传送可变数量的空气经过蒸发器，且蒸发器具有稳定的结霜面积。
3．如权利要求1所述的装置，其特征在于，空气送进设备能传送稳定数量的空气经过蒸发器，而蒸发器具有可变的结霜面积。
4．如前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，该装置还包括一水箱，以收集通过对蒸发器除霜产生的水。
5．如前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，该装置还包括一空气过滤器，以便过滤进入装置的空气。
6．如权利要求5所述的装置，其特征在于，该过滤器是可清洗的或一次性的过滤器。
7．如前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，除霜设备包括一除霜传感器，以便检测何时在蒸发器上形成预定数量的冰或霜。
8．如前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，该空气送进设备是一风扇，它将空气抽吸入该装置并通过蒸发器。
9．如前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，该蒸发器包括一根或几根国际专利申请PCT/NZ93/00087所述的螺旋状波纹导管。
10．如权利要求1至8之一所述的装置，其特征在于，蒸发器包括许多互相连接的盘管。
11．如权利要求10所述的装置，其特征在于，蒸发器包括许多散热片，在每25毫米长的盘管上有至少4块散热片。
12．如前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，蒸发器使用压缩机和冷凝器系统进行冷却。
13．如权利要求12所述的装置，其特征在于，冷凝器包括一根或几根国际专利申请PCT/NZ93/00087所述的螺旋状波纹导管。
14．如权利要求12所述的装置，其特征在于，压缩机和冷凝器系统包括一压缩机、一冷凝器和许多毛细管，其中，蒸发器包括许多互相连接盘管，而毛细管直接供应给蒸发器盘管，且其中的压缩机提供在压力下的气态制冷剂给冷凝器，而冷却的制冷剂作为在压力下的液体离开冷凝器并通过高压输送被导向毛细管，然后，毛细管使气态形状的制冷剂进入蒸发器，再通过低压输送作为在低压下的气体的制冷剂离开蒸发器并返回至压缩机，其中，该系统是一闭合系统。
15．如权利要求12所述的装置，其特征在于，压缩机和冷凝器系统还包括一压缩机/蒸发器管道，它将来自压缩机的热的气体制冷剂送入蒸发器的盘管，以溶化任何在蒸发器上形成的冰或霜。
16．如权利要求12至15之一所述的装置，其特征在于，冷凝器由安装在该装置里的一吸风机吸入通过冷凝器的空气进行冷却。
17．如前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，除霜设备、空气送进设备和蒸发器的温度由一单一中央处理机控制。
18．如前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，该装置还包括一水过滤器。
19．如前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，该装置还包括一热交换器，它与压缩机的出口连接。
20．如前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，还包括一空气温度控制器，以便控制进入该装置的空气的温度。
21．一种从周围空气中制水的装置，其中，该装置包括(1)一空气送进设备，它使空气进入该装置；(2)一空气温度控制器，它控制进入该装置的空气的温度；(3)一蒸发器，它能使包含在由温度控制器送出的空气中的水结冰；以及(4)一除霜机，它能对由蒸发器冻结的水除霜。
22．如权利要求20或21所述的装置，其特征在于，该空气温度控制器包括位于空气送进设备的进口或附近的第一空气温度传感器；以及位于第一空气温度传感器和蒸发器之间的空气加热器/冷却器。
23．如权利要求22所述的装置，其特征在于，该空气温度控制器包括一位于空气加热器/冷却器和蒸发器之间的第二空气温度传感器。
24．如权利要求20或21所述的装置，其特征在于，来自温度控制器的气流的温度在约25℃和约36℃之间，最好在约29℃和约32℃之间。
25．如权利要求21所述的装置，其特征在于，除霜机、空气温度控制器、空气送进设备和蒸发器的温度由一单一中央处理机控制。
26．一种闭合制冷系统，它包括一压缩机、一冷凝器、一蒸发器和许多毛细管；其中，蒸发器包括许多互相连接的盘管和直接向蒸发器盘管输送的毛细管，其中，由压缩机通过冷凝器输送给蒸发器的制冷剂输送是高压输送，而蒸发器输送给压缩机的制冷剂输送是低压输送，其中，由冷凝器输送给蒸发器的高压输送包括离开冷凝器的单一输送和进入蒸发器的许多毛细管，单一输送将成液体的制冷剂提供给毛细管，而毛细管将成气体的制冷剂提供给蒸发器。
27．一种具体参考附图中的任何一图、基本上如本文所述的装置。
全文摘要
本发明涉及一种从空气中制水、特别是制取饮用水的装置。该装置包括一能使空气进入的空气送进设备,一能使送入空气里包含的水结冰的蒸发器,以及能对冻结的水进行除霜的除霜设备,由空气送进设备或蒸发器控制经过蒸发器结霜表面的空气数量和蒸发器。在另一种形式里,该装置除了的空气送进设备,还包括一空气温度控制器,一蒸发器,以及除霜机。本发明的装置可用来从空气中提取足够数量的水,适合于一般家庭使用,如果需要,也可加热这些水。
文档编号F25B39/02GK1295662SQ99804656
公开日2001年5月16日 申请日期1999年2月25日 优先权日1998年2月27日
发明者T·C·霍奇森, A·R·米库利奇易 申请人:沃特马斯脱技术有限公司