使用隔离壳体的水吸附的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种从气体吸附水的装置以及从气体吸附水的方法。
【背景技术】
[0002] 存在许多从气体提取水的方法，但是许多方法效率低并且需要大量能量。
[0003] 热栗在用于传输热时是有效率的。栗可以传输的能量与可以传输的能量的总量之 间的比被称为性能系数（Coefficient of Performance,即C0P)。该COP因子取决于诸如 温度和使用何种冷却介质等的大量参数。当热栗从一个位置向另一位置传输热时，在热栗 中形成冷表面和热表面。该热表面可以用于加热，而冷表面可以用于冷却。
[0004] 还可以使用冷表面来从空气冷凝蒸发的水。从Im3空气可以冷凝的水的量取决于 其初始温度和在空气中蒸气的量，并且取决于空气被冷却的温度大小。
[0005] 由于被冷凝的水在0°C结冰，因此这种冷凝来自空气的蒸气的方法具有缺点。这导 致了在冷面/冷侧（cold side)上形成冰并且导致不能传送冷凝后的水。由于空气具有小 于〇°C的露点，因此为了使蒸气冷凝则需要将空气冷却到0°C以下。当然，当热栗可以用于 从空气冷凝水时，这成为限制。现今，一种解决该问题的方法是有规律地停止热栗，加热冷 表面来去除已形成的冰。然而，这同时消耗了时间和能量。
[0006] 用于提取蒸气的另一方法是使用吸湿材料来吸附水。通过使用吸湿材料，空气中 的蒸气可以被吸附且存储在该材料中。能够存储在该吸湿材料中水的量取决于材料的在不 同湿度下的吸附能力。在吸湿材料被加热的情况下，该材料的蒸气压力增大。在吸湿材料 中的蒸气压力变得高于周围的蒸气压力的情况下，所吸附的水被蒸发。采用这种方式，可以 使吸湿材料再生并且再利用。通过下式来说明每秒可以吸附/释放的水的量。
[0008] 其中P是每秒吸附/释放的水的量、k是材料常数、A是吸湿材料的面积、Pni是吸湿 材料的蒸气压力且匕是空气中的蒸气压力。
[0009] 为了使被吸附的水离开吸湿材料，需要使水蒸发，为此需要蒸发能量。该能量以热 的形式被消耗并实现冷却。这冷却了吸湿材料，导致在水蒸发的情况下吸湿材料中具有较 低的蒸气压力。然后，为了保持材料热，需要添加更多的热。
[0010] 现有技术的系统具有诸如形成冰及由于蒸发而导致吸湿材料被冷却等的一些缺 陷。克服这些问题将得到更有效率的方法来控制空气湿度和冷凝水蒸气。
【发明内容】
[0011] 本发明的目的在于提供一种克服了现有技术的缺陷的装置。
[0012] 在第一方面，本发明涉及一种水吸附装置，其包括：
[0013] 隔热壳体，所述隔热壳体具有能够密封的入口和能够密封的出口；
[0014] 容器，所述容器在所述壳体内、将所述壳体分隔成第一室和第二室，所述容器具有 至少一个入口和至少一个出口，其中，所述容器的入口与所述壳体的能够密封的入口连通 且所述容器的出口与所述壳体的能够密封的出口连通，由此气体能够从所述第一室流入所 述容器并且从所述容器离开以进入所述第二室；
[0015] 水吸附材料，所述水吸附材料被收纳在所述容器内；
[0016] 由此，所述装置被构造成允许气体从所述壳体的能够密封的入口通过所述容器流 动到所述壳体的能够密封的出口，在经过所述容器时所述气体与所述容器中的所述水吸附 材料接触，
[0017] 其中，所述壳体具有至少一个冷凝面，其中所述冷凝面被配置于所述壳体中以使 气体中的水蒸气冷凝；
[0018] 所述装置还包括加热装置，所述加热装置配置于所述冷凝面和所述容器之间的空 间，和/或所述加热装置与所述水吸附材料和/或所述容器热接触；
[0019] 其中，所述装置还包括热栗，所述热栗被构造成加热所述水吸附材料且被构造成 冷却所述冷凝面。
[0020] 在第二方面，本发明涉及一种从气体吸附水的方法，所述方法包括：
[0021] a.提供根据本发明的装置；
[0022] b.使气流与所述水吸附材料接触；
[0023] c.使所述水吸附材料从气体吸附水蒸气或水；
[0024] d.密封所述壳体；
[0025] e.加热所述水吸附材料，直到所述壳体的内表面与所述容器之间的空间具有大于 〇摄氏度的露点；
[0026] f.继续加热所述水吸附材料；
[0027] g.使水蒸气在所述冷凝面上冷凝；
[0028] h.收集冷凝后的水；以及
[0029] i.解除对所述壳体的密封。
[0030] 以下的实施方式适用于本发明的以上两方面。
【附图说明】
[0031] 图Ia和图Ib是根据本发明的装置的实施方式的截面。
[0032] 图2是示出了壳体内的对流的截面图。
[0033] 图3是根据本发明的装置的一实施方式的截面。
【具体实施方式】
[0034] 在本申请中，可互换地使用词汇"水吸附（聚积）材料"和"吸湿材料"。
[0035] 根据本发明的装置被设计成用于从气体、例如从空气吸附水。本装置可以被一体 化到另一装置中或者可以是单独的装置。
[0036] 现在参照图Ia和图lb。根据本发明的水吸附装置10包括隔离壳体（insulated housing) 20，该隔离壳体20具有可密封入口 22和可密封出口 24,其中所述入口和出口两者 都是可以利用任意适当的手段进行密封的，以关闭且密封所述入口和出口。该壳体具有将 该壳体分隔成第一室27a和第二室27b的容器26。该容器具有至少一个入口 28和至少一 个出口 30,该至少一个入口 28和至少一个出口 30分别与壳体的可密封入口 22和可密封出 口 24连通。该容器优选地是隔热的且优选地由不锈钢制成。该容器包括水吸附材料32,该 水吸附材料可以是例如分子筛、活性炭、沸石、硅胶、LiCl、CaCl、NaNO 3、木材、硫酸盐或者本 领域人员已知的任意适当的材料或它们的组合。该水吸附材料的形状可以是颗粒、粉末或 立方体（solid)。壳体和容器的入口和出口可以被配置成使得气体33可以从壳体的可密封 入口 22流入第一室27a中、并且经由容器的入口 28流入容器26中，使得气体与水吸附材 料32接触。然后，气体将通过出口 30离开容器26、并且进入第二室27b、然后通过壳体20 的可密封出口 24离开。图1中的虚线箭头表示气流。壳体的冷凝面42配置在壳体中以使 气体中的蒸气冷凝。面42可以被定为成至少部分地面对容器的入口和/或出口、或者被定 为成与容器的入口和/或出口垂直。在一实施方式中，面42在壁36和容器26之间形成了 空间37。加热装置34配置在该空间37中（图la)和/或与水吸附材料32和/或容器26 热接触（图Ib)。面42可以被配置成在气流的方向上与容器的出口 30相对和/或与容器 的入口 28相对。容器可以采用网、笼或多孔面的形式且可以由例如金属或合金制成、例如 由铝制成。该装置还包括热栗43,该热栗43被构造成加热吸湿材料32并且被构造成在壳 体20内提供冷凝面42,其中所述面允许水在该面上冷凝。面42具有足够低的温度，以便气 流中的蒸气在所述面上冷凝。热栗43可以被限定成包括用于冷却/加热介质的循环系统 45。该系统45顺序包括冷凝面42、压缩机44、加热器47和膨胀箱（expansion tank) 46， 其中所有部件都经由适当的管线连接并且被配置成使得冷却/加热介质进行循环。加热器 47可以被配置在空间37中和/或与水吸附材料32和/或容器26热接触。
[0037] 冷凝面42可以配置在空间37中（图Ia和图Ib)或者可以配置在内表面38上或 配置成内表面38 (图2和图3)。压缩机44和膨胀箱46可以均配置在隔离壳体内或配置在 隔离壳体外。应该优选地对管线进行隔离（绝热）以便使能量损失最小化。
[0038] 当热栗43开始发热而该热可以经由加热器47传递给水吸附材料的情况下，可以 关闭加热装置34或者加热装置34至少不用必须全效运转，由此节约了能量。可以使用电 力、燃料电池、太阳能或采用任意其它适当的方式来操纵加热装置34,并且可以经由电力、 微波（例如经由微波炉原理）或者经由太阳能供给热。
[0039] 还可以使该加热装置34连接到密封控制机构，以使可密封入口和可密封出口的 打开和关闭过程及水吸附材料开始加热的程序最优化。此外，优选地采用如下方式构造壳 体：在被密封的容器内的气体体积在对水吸附材料进行加热期间保持大致恒定。这可以通 过在关闭之后固定或锁定密封件或者使用止回阀作为密封件来实现。
[0040] 本发明基于如下实际情况：在容器中容纳的水吸附材料从周围的气体、优选空气 吸附水、并且在吸附到一定程度之后可能还进行吸附，例如吸附到饱和点。因而，在已经使 水吸附材料吸附水之后，使用盖或任意适当的盖子来密封壳体，然后使用加热装置加热水 吸附材料，再