專利名稱：用于控制流體內(nèi)的水含量的系統(tǒng)和方法
用于控制流體內(nèi)的水含量的系統(tǒng)和方法 相關(guān)申請的交叉引用
此申請要求享有2006年8月25日提交的美國臨時(shí)申請系列號 60/840,312的權(quán)益，該申請?jiān)诖艘砸梅绞饺牟⑷搿?br> 背景技術(shù)：
1. 發(fā)明領(lǐng)域
本發(fā)明涉及用于控制流體內(nèi)的水含量的系統(tǒng)和方法。
2. 背景才支術(shù)
通常而言，使用冷凝系統(tǒng)從空氣或其他氣態(tài)流體中收集水。示例性的 冷凝系統(tǒng)提供了 一個被冷卻至引入空氣(incoming air )的露點(diǎn)或低于空氣 露點(diǎn)的溫度的表面。正如現(xiàn)有技術(shù)中眾所周知的，在空氣的露點(diǎn)下或低于 其露點(diǎn)對空氣進(jìn)行冷卻會造成來自空氣的水蒸氣冷凝，并降低空氣的絕對 濕度。 一定量空氣的濕度基本上決定了可以被引入到該空氣量中的水量或 從其中除去的水量。
然而，空氣的濕度和溫度從一個地區(qū)到一個地區(qū)變化，熱帶地區(qū)和亞 熱帶地區(qū)是熱而濕的空氣，而在世界的其余部分是較冷的、濕度小的空氣。 在一年當(dāng)中，各地區(qū)的空氣的溫度和水蒸氣含量隨著季節(jié)性的天氣變化也 會大范圍地變化。因此，根據(jù)世界各地區(qū)的不同，以及根據(jù)一年中的時(shí)令 的不同，可能會期望加濕或除濕，如為了使環(huán)境更舒適。
除了提高舒適度外，控制空氣中的水量對工業(yè)應(yīng)用來說是重要的。而 且，可能期望從空氣中除去水，使得水可以用于，如用于飲用，或用在期 望淡水的其他應(yīng)用中。不考慮控制空氣中的水量的原因，常規(guī)的水管理系 統(tǒng)有時(shí)也常會存在不期望的局限。例如，當(dāng)空氣的露點(diǎn)是低的，尤其是當(dāng)
6其低于水的凝固點(diǎn)時(shí)，使用冷凝系統(tǒng)可能難以或不可能除去水。 一種即使 在露點(diǎn)低時(shí)也能從空氣中除去水的方法是使用利用干燥劑來從空氣中提 耳又水的系統(tǒng)。
在干燥劑系統(tǒng)中，既有熱量又有質(zhì)量被傳送至空氣，而且也既有熱量 又有質(zhì)量被從空氣中傳送出來。此類型的常規(guī)系統(tǒng)在至少兩種類型的傳送 -即，熱量傳送或質(zhì)量傳送中的至少一個方面通常是低效的-這是因?yàn)樵?傳送一個時(shí)可能會固有地傳送另一個，而這是不期望有的。例如，干燥劑
輪(desiccant wheel)可以用于從空氣流中除去水蒸氣，由此將質(zhì)量傳送出 空氣并降低空氣的焓。然而，同時(shí)，由于從空氣中冷凝出水時(shí)發(fā)生的相變 而會增加大量的熱；這造成空氣的焓的增大。
常規(guī)的基于干燥劑的除濕器通常要求干燥劑從吸收濕氣的第 一 區(qū)域 -即"收集"或"除濕"站移動到排出濕氣的第二區(qū)域-即，再生站。在 固體干燥劑的情形中，通過將干燥劑從除濕站物理地移動到再生站，如通
過將干燥劑放置到旋轉(zhuǎn)輪、帶或類似物上實(shí)現(xiàn)了此種傳送。在液體干燥劑 系統(tǒng)中，通常設(shè)置兩個泵 一個用于將液體泵送至再生站，而另一個用于 將液體從再生站泵送至除濕站。在某些實(shí)施方案中，使用單個泵從一個站 泵送至另一個站，而回流是重力供給。
一種這樣的系統(tǒng)通過用液體干燥劑噴射第一空氣流而從第 一空氣流 中除去空氣。干燥劑可以在被噴射之前冷卻。從空氣中除去的水由干燥劑 收集，干燥劑逐漸變稀。冷的、稀的干燥劑被收集在收集室的底部。在系 統(tǒng)的另一側(cè)，稀釋的干燥劑被加熱并與第二空氣流接觸，第二空氣流從干 燥劑中除去水，由此使干燥劑的濃度更高。溫暖的、濃縮的干燥劑 (concentrated desiccant) ^皮收集在再生室的底部。
兩個室可以通過如孔連接，以使稀釋的和濃縮的干燥劑池進(jìn)行混合。 由于在稀釋的和濃縮的千燥劑之間將存在濃度梯度，所以在兩個室之間自 然會發(fā)生擴(kuò)散。雖然孔可能是傳送質(zhì)量-即，水離子的有效裝置，但是當(dāng) 溫暖的、濃縮的干燥劑與冷的、稀釋的千燥劑混合時(shí)，孔也促進(jìn)了熱量傳 送。這在某些應(yīng)用中可能是可接受的，但是在其他的應(yīng)用中，可能期望具 有既能控制熱量傳送又能控制質(zhì)量傳送的系統(tǒng)。
7另 一種調(diào)節(jié)空氣的干燥劑系統(tǒng)描述在1990年7月17日授權(quán)給Peterson 等人的美國專利US 4,941,324中。Peterson等人描述了一種在冷凝器池 (condenser sump )和蒸發(fā)器池之間傳送液體千燥劑的裝置。來自蒸發(fā)器池 的稀釋的干燥劑纟皮傳送至冷凝器池中，而來自冷凝器池的濃縮的干燥劑被 傳送回到蒸發(fā)器池。傳送裝置包括一對泵和一系列的球閥，其控制在池之 間傳送的干燥劑的量和輸送至干燥劑分配器的干燥劑的量。
Peterson等人的系統(tǒng)存在的一個局限性是限制了對池之間傳送的干燥 劑的量的控制。具體地說，這種系統(tǒng)可能會導(dǎo)致在兩個池之間泵送不期望 的大量千燥劑以便使千燥劑連續(xù)再生。由于冷凝器池內(nèi)的干燥劑的溫度可 能明顯比蒸發(fā)器池內(nèi)的干燥劑的溫度高，所以當(dāng)大量的液體在池之間傳送 時(shí)，可能發(fā)生不期望量的熱量傳送。這可能是非常低效的。為了有助于緩 解這種低效率，當(dāng)在兩個池之間泵送兩個干燥劑流時(shí)，Peterson等人的系 統(tǒng)利用換熱器來在兩個干燥劑流之間傳送熱。雖然，這可以緩解一些低效 率，但是由于此過程傳送大量的液體，所以仍可能是不期望的低效率。
在許多不同的領(lǐng)域中-如，調(diào)節(jié)空氣、從空氣中收集水以及使用內(nèi)燃 機(jī)或氣體渦輪機(jī)發(fā)電-控制 一種或多種材料的熱量和質(zhì)量的傳送對過程 的總效率來說是重要的。因此，需要一種用于控制流體內(nèi)的水含量的系統(tǒng) 和方法，其可以在各種環(huán)境條件下，利用至少部分是液體的干燥劑從流體
中提取水，并且可以有效地控制從水到干燥劑和從干燥劑到水的質(zhì)量傳送 和熱傳送。
發(fā)明概述
本發(fā)明的各實(shí)施方案提供了一種用于使用至少部分是液體的千燥劑 來控制流體內(nèi)的水含量的系統(tǒng)和方法，且其中，從水到干燥劑和從干燥劑 到水的質(zhì)量傳送和熱量傳送能得到控制。這種系統(tǒng)和方法可以用在空氣調(diào) 節(jié)、水制造、環(huán)境控制和能量產(chǎn)生的領(lǐng)域中。
本發(fā)明的各實(shí)施方案還提供了 一種用于控制流體內(nèi)的水含量的系統(tǒng) 和方法，其中冷卻的干燥劑在其從空氣流中除去水時(shí)被稀釋，且被收集在收集室的池內(nèi)。稀釋的千燥劑被傳送到再生室，千燥劑在再生室中被加熱 并與別的空氣流接觸。這實(shí)現(xiàn)從干燥劑中除去水，且現(xiàn)在濃縮的千燥劑被 收集在再生室的池內(nèi)。以有效控制干燥劑池內(nèi)的水的熱量傳送和質(zhì)量傳送 的方式混合池內(nèi)的干燥劑。
在一個實(shí)施方案中，兩個池由諸如孔的開口連接。當(dāng)液體干燥劑在收 集室內(nèi)被噴射時(shí)，其質(zhì)量和體積隨著其從空氣中除去水而增大。當(dāng)干燥劑 持續(xù)從空氣流中收集更多的水時(shí)，其在收集室內(nèi)的高度升高。當(dāng)此高度超 過孔的高度時(shí)， 一些稀釋的干燥劑進(jìn)入再生室，并與再生池內(nèi)的更濃縮的
千燥劑混合；這造成再生池內(nèi)的干燥劑的高度升高。當(dāng)再生室內(nèi)的干燥劑 的高度到達(dá)預(yù)定高度時(shí)，浮動物致動的閥(float-actuated valve )開啟，以 允許一些干燥劑被泵送回到收集室中。這樣，在收集室內(nèi)的干燥劑的高度
到達(dá)孔之前，不會將質(zhì)量從收集室傳送至再生室。類似地，在收集室內(nèi)的 千燥劑的高度移動浮動物以致動閥之前，質(zhì)量將不會從再生室傳送至收集 室?？缀透游镩_關(guān)可以按照期望的來設(shè)置，使得質(zhì)量流^皮有效地控制。
因?yàn)閮蓚€池內(nèi)的干燥劑的溫度可能是不同的-收集池內(nèi)的干燥劑比 再生池內(nèi)的干燥劑更冷些-所以本發(fā)明還對兩個干燥劑室之間的熱量傳 送進(jìn)行控制。在一個實(shí)施方案中，來自再生池的較溫暖的、濃縮的干燥劑 在進(jìn)入收集室之前，通過換熱器-如，致冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器。這冷卻了濃縮 的千燥劑，且可以減少進(jìn)入系統(tǒng)所需的能量輸入，這是因?yàn)槭占覂?nèi)的干 燥劑在其被噴射到收集室內(nèi)的空氣流上之前，將不會需要同樣多的冷卻。
在本發(fā)明的另 一個實(shí)施方案中，在收集池內(nèi)的干燥劑與空氣流接觸之 前，使用蒸發(fā)式換熱器來冷卻該干燥劑，該蒸發(fā)式換熱器是致冷蒸氣壓縮 循環(huán)的一部分。類似地，來自再生池的濃縮的千燥劑在被噴射到再生室內(nèi) 的空氣流上之前，穿過換熱器以收集熱量。在一些實(shí)施方案中，換熱器可 以是單獨(dú)的致冷循環(huán)的一部分，或可選擇地，可以連接至諸如發(fā)動機(jī)或發(fā) 生器的另一個產(chǎn)生熱的設(shè)備。在其他實(shí)施方案中，換熱器可以是冷凝器， 其是相同的致冷循環(huán)的一部分，正如蒸發(fā)器一樣。
為了實(shí)現(xiàn)在兩個室之間有效地傳送熱量，可以使用系統(tǒng)換熱器。系統(tǒng) 換熱器可以被構(gòu)建成當(dāng)干燥劑流從一個室傳送至另 一個室時(shí)，接納兩股千燥劑流。具體地說，當(dāng)較冷的、稀釋的干燥劑到達(dá)孔的高度時(shí)，其離開收 集池。然后，其流經(jīng)系統(tǒng)換熱器并進(jìn)入再生室。另一方面，當(dāng)再生池內(nèi)的 較暖的、濃縮的干燥劑的高度高到足以致動浮動閥時(shí)，該較暖的、濃縮的 干燥劑被泵送通過系統(tǒng)換熱器。在系統(tǒng)換熱器中，被泵送至收集室的干燥 劑放出熱量，而流入再生室的干燥劑收集熱量。這樣，收集室的干燥劑需 要較少的冷卻，而再生室的干燥劑需要較少的加熱。因而，熱量傳送和質(zhì) 量傳送都得到控制以提供有效的系統(tǒng)。
上述系統(tǒng)可以適于使用在許多不同的領(lǐng)域中。例如，這種系統(tǒng)可以用 于環(huán)境控制以對室內(nèi)的空氣進(jìn)行除濕并冷卻?？蛇x^^地，或與環(huán)境控制系 統(tǒng)相結(jié)合，由再生室內(nèi)的空氣流持留的水可以被收集用作適于飲用的水或 不適于飲用的水?？梢酝ㄟ^使離開再生室的濕空氣流通過致冷系統(tǒng)的蒸發(fā) 器來實(shí)現(xiàn)上述水的收集。在一些實(shí)施方案中，可以使離開收集室和再生室 的空氣流通過換熱器，以在這兩股空氣流之間傳送熱量，由此導(dǎo)致冷凝并 從濕空氣流中收集水。
本發(fā)明的至少 一 個實(shí)施方案可以消毒和過濾冷凝的水以生成純凈的
飲用水。因此，在一個實(shí)施方案中，來自凝液捕集器(condensate collector) 中的冷凝水在紫外線(UV )裝置中暴露于合適的UV輻射以從有害的微生 物中釋放水。另外，輻射過的水被連續(xù)通過炭過濾器以除去污染物和揮發(fā) 性有才幾化合物(VOC),以及通過多個礦物柱以礦化水和/或在水中加入維 生素。凈化的和礦化的水被收集在第一存儲罐中。另外，在將水存儲于第 一存儲罐中之前，使其通過充氧器。來自第一存儲罐的水以預(yù)定的時(shí)間間 隔循環(huán)通過uv裝置來維持水的質(zhì)量。本發(fā)明的各實(shí)施方案還可以被構(gòu)建
成在形成的冷凝液少的情形中，從外部的源中引入水。因此，通過快速斷 開接頭連接諸如市政供水龍頭的外部的源，以向第 一存儲罐供給補(bǔ)充的 水。
附圖簡述


圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案的用于控制流體內(nèi)的水含量的
系統(tǒng)的示意圖；以及圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的另 一個實(shí)施方案的用于控制流體內(nèi)的水含量 的系統(tǒng)的示意圖。
本發(fā)明各實(shí)施方案的詳細(xì)描述
圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案的用于控制流體內(nèi)的水含量的
系統(tǒng)10。具體地說，該系統(tǒng)10被構(gòu)建成控制空氣中的水含量-或者從空
氣中收集水用以存儲和隨后的使用，或者控制空氣的濕度。值得注意的是， 雖然此處呈現(xiàn)的實(shí)施例利用環(huán)境空氣作為控制水含量的流體，但是本發(fā)明
還能夠控制其他流體的水含量。系統(tǒng)10包括第一室或收集室12和第二室 或再生室14。收集室12包括允許第一空氣流20流經(jīng)收集室12的入口 16 和出口 18。當(dāng)空氣流經(jīng)收集室12時(shí)，其接觸千燥劑22,在圖1所示的實(shí) 施方案中，千燥劑22經(jīng)由導(dǎo)管24被噴射入室12中。
當(dāng)空氣移動穿過收集室12時(shí)，冷凝出汽化的水，并用干燥劑22將其 收集在室12底部部分中的收集池26內(nèi)。千燥劑22因吸附或吸收來自空 氣中的水而被稀釋。雖然圖1中顯示的干燥劑22都是液體，但是本發(fā)明 設(shè)想使用雙相干燥劑-如固體和液體?？梢允褂糜行Й@得期望結(jié)果的任何 干燥劑材料，包括氯化鋰(LiCl)和氯化鈣(CaCl2)，它們是典型的液體 千燥劑溶液；然而，可以采用其他液體干燥劑。
可以單獨(dú)-使用或組合使用諸如多元醇(polycol)的液體干燥劑。典型 的多元醇包括諸如乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、丙三醇、三羥甲基 丙烷、二乙二醇(diethytlene glycol )、三乙二醇、四乙二醇、二丙二醇、 三丙二醇、四丙二醇以及其混合物。還可以使用多元醇化合物、多元醇或 液體羥胺，多元醇化合物通常是固態(tài)的，但是在無水液體中基本上是可溶 的。這些固態(tài)多元醇化合物的代表是赤藻糖醇、山梨糖醇、季戊四醇和低 分子量的糖。典型的羥胺包括醇胺，諸如單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、 包括單異丙醇、二異丙醇和三異丙醇在內(nèi)的異丙醇胺或二甘醇胺 (digylcolamine )。
如上所述，干燥劑22是液體干燥劑，其可以是純物質(zhì)或可以包括40 %氯化鋰的水溶液。干燥劑22被泵28泵送入導(dǎo)管24。在干燥劑22被引
ii入到收集室12中之前，泵28將干燥劑22泵送通過第一換熱器30。通過 冷卻干燥劑22，提高了千燥劑22從第一空氣流20中除去水的能力。諸如 致冷劑的流體經(jīng)由導(dǎo)管32、 34穿過換熱器30。例如，換熱器30可以是致 冷系統(tǒng)一部分的蒸發(fā)器。這種致冷系統(tǒng)可以用于控制周圍的環(huán)境條件，或 用于一些其他目的或多個目的。在第一換熱器30中將干燥劑22冷卻至低 于第一空氣流20的溫度的溫度。這樣，當(dāng)空氣流20穿過收集室12時(shí)被 冷卻。作為換熱器30的替代物，換熱器可以被設(shè)置在收集室12的內(nèi)部以 直接冷卻第一空氣流20，或在干燥劑22被噴射入收集室12中之后，冷卻 干燥劑22。
再生室14也包括促進(jìn)第二空氣流40移入和移出再生室14的入口 36 和出口38。與收集室12—樣，再生室14也包括用于將干燥劑22經(jīng)由導(dǎo) 管44泵送入再生室14的泵42。通過泵42將千燥劑22泵送通過第二換熱 器46。經(jīng)由導(dǎo)管48、 50從任何方便的源中向換熱器46增加熱。例如，換 熱器46可以是形成了致冷系統(tǒng)一部分的冷凝器。這種致冷系統(tǒng)可以與使 用換熱器30的致冷系統(tǒng)一樣。在這種情況下，每一個換熱器將會連接到 壓縮機(jī)或致冷泵，由此允許系統(tǒng)IO產(chǎn)生其自己的熱和冷，而不必依靠任 何外部的源?？蛇x擇地，換熱器46能夠接納來自其他源的熱，諸如內(nèi)燃 機(jī)或生成器。
通過使干燥劑22穿過換熱器48,其被加熱至第二空氣流40的溫度之 上的溫度，使得當(dāng)?shù)诙諝饬?0通過再生室14時(shí)被加熱。通過加熱第二 空氣流40，將更多的水從干燥劑22中蒸發(fā)入第二空氣流40中。換熱器 46位于再生室14的外部，作為換熱器46的替代物，換熱器(未顯示)可 以位于再生室14的內(nèi)部。在干燥劑22在再生室12中被噴射到空氣流40 之上后，其被收集在再生室14底部處的再生池52內(nèi)。離開再生室14的 溫暖的、潮濕的空氣流40可以被引入到另一個換熱器(未顯示)中以從 空氣流40中除去水。
如上所述，本發(fā)明提供了一種用于在諸如系統(tǒng)10的系統(tǒng)中傳送熱量 和質(zhì)量的有效機(jī)制。在離室12的底部57的一些預(yù)定的高度處，在收集室 12的壁55上設(shè)置有一開口，在圖l所示的實(shí)施方案中，此開口是孔54。在一些實(shí)施方案中，孔54通?？梢允蔷哂袌A角的矩形，寬約1厘米-3厘
米(cm)且高約1cm-10cm,這取決于系統(tǒng)10的容量。當(dāng)在收集室12 中由干燥劑22收集的水的量(質(zhì)量)增大時(shí)，池26內(nèi)的干燥劑22的高 度也升高。當(dāng)高度超過孔54的高度時(shí)，收集室內(nèi)的一些稀的干燥劑22進(jìn) 入再生室14，并與池52內(nèi)的濃縮的千燥劑22混合。這樣，這是有效的-即在池26內(nèi)的干燥劑到達(dá)預(yù)定高度之后，才會發(fā)生從收集室12到再生室 14的質(zhì)量傳送。
在再生室14中，當(dāng)溫暖的干燥劑22被噴射入空氣流40中時(shí)，其損 失水；因此，池52內(nèi)的干燥劑的高度趨向于降低。然而，當(dāng)稀的干燥劑 22通過孔54進(jìn)入再生室14時(shí)，會出現(xiàn)池52內(nèi)的千燥劑的高度升高。最 后，再生室14內(nèi)的干燥劑的高度將會到達(dá)最大的期望值。為了對從再生 室14至收集室12的質(zhì)量傳送進(jìn)行控制，設(shè)置了高度傳感器。在圖1所示 的實(shí)施方案中，高度傳感器是浮動物系統(tǒng)56。浮動物系統(tǒng)56包括連接到 致動器60的浮動物58，致動器60使閥62在開啟和關(guān)閉位置之間操作。 在圖1所示的實(shí)施方案中，閥62位于換熱器64的下游，閥的操作將在下 面更充分地解釋。在其他實(shí)施方案中，諸如換熱器64的換熱器可以在閥 62的下游。
當(dāng)再生室14中的干燥劑22的高度到達(dá)第一預(yù)定高度時(shí)，浮動物58 使致動器60能夠促進(jìn)閥62的開啟。在開啟位置，閥62允許一些由泵42 泵送的干燥劑22被傳送回到收集室12中。這樣，浮動物系統(tǒng)56對從再 生室14至收集室12的質(zhì)量傳送進(jìn)行控制。在圖1所示的實(shí)施方案中，閥 是諸如螺線管操作閥(solenoid valve )的機(jī)電設(shè)備，且致動器60的移動致 動開關(guān)，從而允許電流給線圈通電來開啟螺線管。在其他實(shí)施方案中，閥 62以機(jī)械方式連接到致動器60，使得致動器60的移動能以機(jī)械方式開啟 和關(guān)閉閥62。其他實(shí)施方案可以使用非接觸式高度傳感器，如本領(lǐng)域已知 的電容傳感器。當(dāng)再生室內(nèi)的干燥劑22的高度降低至第二預(yù)定值之下時(shí)， 致動器60使閥62關(guān)閉。第一和第二預(yù)定位置可以是基本上相同的，或它 們可以是不重合的以提供滯后作用，使得閥不會因干燥劑高度的略微波動 而反復(fù)地開啟和閉合。除了控制質(zhì)量傳送，系統(tǒng)IO還控制兩個室12、 14之間的熱量傳送。
在圖1所示的實(shí)施方案中，這利用浮動物系統(tǒng)56結(jié)合換熱器64來實(shí)現(xiàn)。 雖然未顯示在圖1中，但是應(yīng)理解，換熱器64可以通過，如導(dǎo)管66、 68 連接至致冷系統(tǒng)，或其他系統(tǒng)，而這樣的系統(tǒng)能提供通過其的流，以當(dāng)干 燥劑22被泵送通過換熱器64時(shí)，冷卻干燥劑22。在干燥劑22被泵送回 到收集室12中之前，冷卻干燥劑22減小了進(jìn)入換熱器30中所需的能量 輸入。這為室12、 14之間的熱量傳送提供了一種有效的機(jī)制。
圖2闡釋了根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方案的用于控制空氣中的水含量 的系統(tǒng)10'。系統(tǒng)10'的各元件被標(biāo)上與它們在如圖1所示的系統(tǒng)10中的各 自的對應(yīng)物相同的編號，且用符號(')標(biāo)志被進(jìn)一步表示。與系統(tǒng)10 — 樣，系統(tǒng)10'包括收集室12'和再生室14',它們每一個都具有其自己的用于 控制干燥劑22'的溫度的換熱器30'、 46'。系統(tǒng)10中，收集室12和再生室 14彼此有效地鄰接，而與其不同的是，在系統(tǒng)10'中，收集室12'和再生室 14'由換熱器70隔開，換熱器70的作用將在下面更詳細(xì)的解釋。
為了有效地控制兩個室12'、 14'之間的質(zhì)量傳送和熱量傳送，系統(tǒng)10' 包括收集室12'內(nèi)的孔54'。當(dāng)池26'內(nèi)的干燥劑22'的高度超過孔54'的高度 時(shí)，干燥劑將從收集室12'流向再生室14'。這控制了從收集室12'至再生室 14'的質(zhì)量傳送。然而，與系統(tǒng)10不同的是，千燥劑22'并不是直接流入再 生室14'中，相反，干燥劑22'流過換熱器70。
與系統(tǒng)10 —樣，系統(tǒng)10'也包括具有浮動物58'和致動器60'的浮動物 系統(tǒng)56',致動器60'致動閥62'。當(dāng)池52'內(nèi)的干燥劑22'的高度到達(dá)預(yù)定高 度時(shí)，浮動物58'移動致動器60'，這開啟了閥62'。這允許干燥劑22'從再 生室14'被泵送至收集室12',并有效地控制了質(zhì)量流。
為了有效控制兩個室12'、 14'之間的熱量傳送，還使用換熱器70。如 圖2所示，換熱器70連接至閥62'，使得當(dāng)致動器60'開啟閥62'時(shí)，來自 池52'的溫暖的干燥劑被泵送通過換熱器70。當(dāng)較冷的干燥劑22'在從收集 室12'到再生室14'的方向上通過換熱器70時(shí)，其收集來自離開再生室14' 的干燥劑22'的熱。這樣，進(jìn)入再生室14'的千燥劑22'比其離開收集室12' 時(shí)溫暖，且進(jìn)入收集室12'的千燥劑22'比其離開再生室14'時(shí)冷。這意味著
14分別加熱和冷卻換熱器46'、 30'所需的能量少，由此導(dǎo)致效率的提高和總 能量的節(jié)約。在其他實(shí)施方案中，可以使用多個換熱器，如圖1所示的換
熱器64與圖2所示的換熱器70的組合。
雖然已經(jīng)闡釋并描述了本發(fā)明，但是并不表明這些實(shí)施方案闡釋并描 述了本發(fā)明的所有可能的形式。相反，說明書中所采用的詞匯是描述性的 詞匯，而不是限制性的，且應(yīng)理解可以進(jìn)行各種變化而并不偏離本發(fā)明的 主旨和范圍。
權(quán)利要求
1. 一種用于控制流體內(nèi)的水含量的系統(tǒng)，其包括第一室，其包括促進(jìn)第一流體流入所述第一室和流出所述第一室的入口和出口；干燥劑，其能夠被引入到所述第一室中以從移動通過所述第一室的第一流體中除去水；第二室，其包括促進(jìn)第二流體流入所述第二室和流出所述第二室的入口和出口，由此促進(jìn)水從所述第二室內(nèi)的干燥劑中蒸發(fā)入所述第二流體中，所述第一室和所述第二室中的一個室包括底部和其上具有孔的壁，所述孔設(shè)置在離所述底部預(yù)定高度處，使得當(dāng)所述一個室內(nèi)的干燥劑到達(dá)至少與所述孔一樣高的高度時(shí)，干燥劑通過所述孔離開所述一個室，所述第一室和所述第二室中的另一個室被構(gòu)建成接納通過所述孔離開所述一個室的干燥劑；閥，其被構(gòu)建成接納來自所述另一個室的干燥劑，且具有開啟位置和關(guān)閉位置，所述開啟位置用于促進(jìn)干燥劑從所述另一個室流入所述一個室，而所述關(guān)閉位置用于抑制干燥劑從所述另一個室流入所述一個室；高度傳感器，其至少部分地設(shè)置在所述另一個室內(nèi)，并被構(gòu)建成當(dāng)所述另一個室內(nèi)的干燥劑的高度到達(dá)至少第一預(yù)定高度時(shí)，開啟所述閥，而當(dāng)所述另一個室內(nèi)的干燥劑的高度降至第二預(yù)定高度之下時(shí)，關(guān)閉所述閥；以及泵，其被構(gòu)建成當(dāng)所述閥開啟時(shí)，將干燥劑從所述另一個室泵送入所述一個室。
2. 如權(quán)利要求1所述的用于控制水的系統(tǒng)，其中所述千燥劑包括液 體干燥劑。
3. 如權(quán)利要求1所述的用于控制水的系統(tǒng)，其中所述一個室是所述 第一室，而所述另一個室是所述第二室。
4. 如權(quán)利要求3所述的用于控制水的系統(tǒng)，其還包括換熱器，所述換熱器被構(gòu)建成接納從所述第二室泵送至所述第一室的千燥劑，并在干燥 劑進(jìn)入所述第一室中之前，從干燥劑中除去熱量。
5. 如權(quán)利要求4所述的用于控制水的系統(tǒng)，其中所述換熱器被設(shè)置 成在所述第 一 室和所述第二室之間形成流體通路，且纟皮進(jìn)一步構(gòu)建成當(dāng)干燥劑通過所述孔離開所述第一室時(shí)，接納來自所述第一室的干燥 劑，并促進(jìn)從所述第一室離開的干燥劑流向所述第二室，以及促進(jìn)熱量從由所述第二室泵送的干燥劑傳送至通過所述孔離開所述 第一室的干燥劑。
6. 如權(quán)利要求4所述的用于控制水的系統(tǒng)，其中所述換熱器連接至 外部的冷卻源，以在干燥劑進(jìn)入所述第一室之前，從干燥劑中除去熱量。
7. 如權(quán)利要求4所述的用于控制水的系統(tǒng)，其中所述換熱器設(shè)置在 所述閥的下游，使得在干燥劑流過所述閥之前，所述換熱器接納從所述第 二室泵送的干燥劑。
8. 如權(quán)利要求7所述的用于控制水的系統(tǒng)，其中所述換熱器連接至 外部的冷卻源，以在干燥劑進(jìn)入所述第一室之前，從干燥劑中除去熱量。
9. 如權(quán)利要求1所述的用于控制水的系統(tǒng)，其中所述高度傳感器包 括具有浮動物和致動器的浮動物系統(tǒng)，所述致動器1^構(gòu)建成與所述浮動物 配合以及在所述開啟位置和所述關(guān)閉位置之間致動所述閥。
10. 如權(quán)利要求1所述的用于控制水的系統(tǒng)，其中所述閥包括用于開 啟和關(guān)閉所述閥的4幾電裝置。
11. 一種用于控制流體內(nèi)的水含量的方法，所述方法利用包括第 一室、 液體干燥劑以及第二室的系統(tǒng)來控制流體內(nèi)的水含量，所述第 一室包括促進(jìn)第一流體流入所述第一室和流出所述第一室的入口和出口 ，所述液體干 燥劑能夠被引入到所述第一室中，以從移動通過所述第 一室的第一流體中 除去水，所述第二室包括用于促進(jìn)第二流體流入所述第二室和流出所述第 二室的入口和出口，以促進(jìn)水從所述第二室內(nèi)的干燥劑中蒸發(fā)入第二流體 中，所述第一室和第二室中的一個室包括壁和底部，所述方法包括利用 一過程從第 一流體中除去水，所述過程包括將第 一流體中的至少 一部分第 一 流體暴露于干燥劑，由此增大千燥劑中的至少 一 部分干燥劑 的水含量；將具有增大的水含量的至少一部分干燥劑引入第二流體中，由此促進(jìn)來自千燥劑的水蒸發(fā)入第二流體中，并增大第二流體的水含量；在所述一個室的所迷壁上離底部預(yù)定高度處設(shè)置孔，由此當(dāng)所述一個 室內(nèi)的干燥劑到達(dá)至少與所述孔一樣高的高度時(shí)，促進(jìn)干燥劑通過所述孔 離開所述一個室；當(dāng)所述第 一室和所述第二室中的另 一個室內(nèi)的干燥劑的高度到達(dá)至 少第一預(yù)定高度時(shí)，自動從所述另一個室向所述一個室傳送干燥劑；以及當(dāng)所述另 一個室內(nèi)的干燥劑的高度降至第二預(yù)定高度之下時(shí)，自動停 止從所述另一個室向所述一個室傳送千燥劑。
12. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述第一預(yù)定高度大于所述第二 預(yù)定高度。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中自動從所述另一個室向所述一 個室傳送干燥劑的所述步驟包括當(dāng)所述另一個室內(nèi)的干燥劑的高度到達(dá) 至少所述第一預(yù)定高度時(shí)，自動開啟閥；以及其中自動停止從所述另一個室向所述一個室傳送千燥劑的所述步驟 包括當(dāng)所述另一個室內(nèi)的千燥劑的高度降至所述第二預(yù)定高度之下時(shí)， 自動關(guān)閉所述閥。
14. 如權(quán)利要求11所述的方法，其還包括在從所述另一個室傳送至 所述一個室的干燥劑到達(dá)所述一個室之前，冷卻該從所述另一個室傳送至 所述一個室的干燥劑。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，其中冷卻該從所述另一個室傳送至 所述一個室的千燥劑的所述步驟包括將來自千燥劑的熱量傳送至所述系統(tǒng)外部的冷卻源。
16. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述另一個室被構(gòu)建成接納通過所述孔離開所述一個室的干燥劑，所述方法還包括在干燥劑離開所述一 個室之后，進(jìn)入所述另一個室之前，加熱干燥劑。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中在干燥劑離開所述一個室之后， 加熱干燥劑的所述步驟包括將熱量由從所述另 一個室自動傳送至所述一個室的干燥劑中傳送至離開的千燥劑。
全文摘要
一種用于控制流體內(nèi)的水含量的系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)包括收集室和再生室，收集室用于用干燥劑從流體中收集水，再生室用于從干燥劑中收集水，并將水轉(zhuǎn)移至第二流體。蒸發(fā)器冷卻進(jìn)入收集室的干燥劑，且冷凝器加熱進(jìn)入再生室的干燥劑。以有效地控制收集室和再生室之間傳送質(zhì)量和熱量的方式使來自收集室的稀釋的干燥劑與來自再生室的濃縮的干燥劑進(jìn)行交換。在一個實(shí)施方案中，直到室內(nèi)的其中一個或兩個干燥劑的高度都超過預(yù)定高度，才進(jìn)行質(zhì)量的交換。當(dāng)在兩個室之間傳送干燥劑流時(shí)，在兩個干燥劑流之間傳送熱量。這提高了效率，并減小了蒸發(fā)器和冷凝器所需的能量輸入。
文檔編號F24F5/00GK101512238SQ200780031467
公開日2009年8月19日 申請日期2007年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月25日
發(fā)明者丹·福克斯 申請人:阿迪爾西格爾有限公司