从环境空气中冷凝水分的方法和装置.pdf

本发明提供了一种从环境空气中收集水分的方法和装置(2)。该装置具有至少一个冷凝表面，该表面被冷却到环境空气的露点或者低于该露点。冷凝表面的冷却通过使用气体来减少制冷剂蒸气的分压力从而引起液体制冷剂的蒸发来实现。接触被冷却冷凝表面的环境空气中的水分凝结并且被收集起来。还提供了一种用于实现冷却和/或加热的装置。

1、  一种从环境空气中收集水分的方法，该方法包括：
提供至少一个用于与环境空气接触的冷凝表面；
将气体送入一封闭空间，该封闭空间包含有该气体与从液体制冷剂蒸发的制冷剂蒸气的气态混合物，从而使更多的制冷剂蒸气从该液体制冷剂蒸发进入所述封闭空间，并且因此冷凝表面的热量被制冷剂吸走，从而将冷凝表面冷却到环境空气中水分的露点或者低于该露点；
将气态混合物从所述封闭空间送出；
将冷却的冷凝表面与环境空气接触以使环境空气中的水分在冷凝表面上凝结；以及
收集冷凝水。

2、  根据权利要求1所述的方法，还包括将从封闭空间送出的气态混合物中的制冷剂蒸气冷凝为液体制冷剂，从而使制冷剂蒸气与气体分离开，使来自气态混合物的所述气体返回到封闭空间以产生更多的气态混合物，以及再循环从气态混合物冷凝的液体制冷剂。

3、  根据权利要求2所述的方法，其特征在于将气态混合物从所述封闭空间送入接触一液体吸收剂，该液体吸收剂从气态混合物吸收气体从而形成溶液，并且使所述气体与所述溶液分离以使该气体返回封闭空间，并对液体吸收剂进行再循环，使该液体吸收剂与更多的气态混合物接触。

4、  根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于同时利用进入封闭空间的气体通道以及从封闭空间进入接触所述液体吸收剂的气态混合物通道对从气态混合物冷凝的液体制冷剂进行再循环，从而使冷凝表面在连续的循环中被冷却。

5、  根据权利要求1到4任一项所述的方法，其特征在于当所述气体被送入封闭空间时，液体制冷剂被搅动。

6、  根据权利要求5所述的方法，其特征在于液体制冷剂的搅动通过使所述气体起泡穿过液体制冷剂进入封闭空间来实现。

7、  根据权利要求1到6任一项所述的方法，还包括监测从冷凝表面流出的环境空气的温度，以及将环境空气流入接触所述冷凝表面的流量调节至所需的流量，以促进环境空气中的水分在冷凝表面上的凝结。

8、  根据权利要求2所述的方法，其特征在于环境空气通过接触所述冷凝表面而被冷却，并且被冷却的环境空气被用来冷却从封闭空间送出的气态混合物中的制冷剂蒸气，以利于将制冷剂蒸气冷凝回液体制冷剂。

9、  根据权利要求8所述的方法，其特征在于制冷剂蒸气在冷凝器中被冷凝，并且该方法还包括调节从冷凝表面流出的环境空气的流量，以促进制冷剂蒸气的冷凝。

10、  根据权利要求9所述的方法，其特征在于从冷凝表面流出的环境空气的流量相对于流入接触所述冷凝表面的环境空气的流量进行调节。

11、  根据权利要求9或10的方法，包括监测从冷凝表面流出的环境空气的流量以估计是否需要对其进行调节来促进冷凝器中制冷剂蒸气的冷凝，这种监测包括：
测量冷凝器中的压力；
测量冷凝器中的温度；以及
评定所测量的压力和所测量的温度。

12、  根据权利要求1到11任一项所述的方法，其特征在于所述气体是氨气。

13、  根据权利要求1到12任一项所述的方法，其特征在于液体制冷剂是异丁烷。

14、  一种从环境空气中收集水分的装置，该装置包括：
至少一个用于与环境空气接触的冷凝表面；
蒸发器，该蒸发器用于接收液体制冷剂，并且为从液体制冷剂蒸发的制冷剂蒸气与一气体的气态混合物限定出封闭空间；
通向蒸发器的入口，该入口用于将所述气体送入所述空间以使液体制冷剂进一步蒸发进入所述空间，从而使冷凝表面的热量被液体制冷剂吸走，并由此将冷凝表面冷却到环境空气中水分的露点或低于该露点，从而使环境空气中的水分在冷凝表面上冷凝以对该水分进行收集；以及
用于将气态混合物从所述空间送出的出口。

15、  根据权利要求14所述装置，还包括分离系统，该分离系统用于将气态混合物中的所述气体与制冷剂分离并且将制冷剂蒸气冷却回液体制冷剂，还用来使气体返回蒸发器中的封闭空间和使液体制冷剂再循环到蒸发器中。

16、  根据权利要求15所述的装置，其特征在于分离系统包括冷凝器，该冷凝器用于接收来自蒸发器的气态混合物并且将气态混合物中的制冷剂蒸气冷凝回液体制冷剂，该冷凝器适于接收液体吸收剂，并有利于气态混合物与液体吸收剂接触，以将所述气体吸收到液体吸收剂中而形成溶液，从而将所述气体与制冷剂蒸气分离开。

17、  根据权利要求16所述装置，其特征在于在使用中，冷凝器容纳有池子，该池子包括液体制冷剂层和溶液层，并且该冷凝器适于接收气态混合物以使气态混合物与液体吸收剂接触而形成溶液，然后将该溶液送入池子中。

18、  根据权利要求17所述的装置，其特征在于液体制冷剂的密度小于溶液的密度，并且该溶液与液体制冷剂层分离成为溶液层。

19、  根据权利要求16或17所述的装置，还包括混合器单元，该混合器单元设置在冷凝器中以接收液体吸收剂，其中该混合器单元适于在混合器单元的表面上产生液体吸收剂流，以利于所述气体与液体吸收剂的接触。

20、  根据权利要求19所述的装置，其特征在于混合器单元具有开口井部，该开口井部用于接收液体吸收剂，并且通过液体吸收剂从该井部溢流来提供沿着混合器单元表面流下的液体吸收剂。

21、  根据权利要求19或20所述的装置，其特征在于混合器单元适于在液体吸收剂沿着混合器单元表面流下时在液体吸收剂中促进紊流的产生，从而提高液体吸收剂对气体的吸收。

22、  根据权利要求10到21任一项所述的装置，其特征在于混合器单元安装在万向接头上，该万向接头设置在冷凝器中以将混合器单元保持在基本竖直的位置。

23、  根据权利要求16到22任一项所述的装置，其特征在于分离系统还包括用于使所述气体从液体吸收剂蒸发的分离容器，该分离容器包括：
壳体；
入口，该入口用于将液体吸收剂送入所述壳体，在该壳体中所述气体从液体吸收剂蒸发；以及
出口，该出口用于使从液体吸收剂蒸发的气体返回到蒸发器。

24、  根据权利要求23所述的装置，其特征在于分离容器适于被加热以利于所述气体从液体吸收剂蒸发。

25、  根据权利要求16到24任一项所述的装置，还包括泵系统，该泵系统用于将液体吸收剂提升到一个升高位置，从而使液体吸收剂流到冷凝器中以与另外来自蒸发器的气态混合物接触，该泵系统包括：
加热容器，该加热容器用于接收液体吸收剂和被加热以使液体吸收剂被迫从加热容器流出；
立管，该立管用于接收当加热容器被加热而从加热容器流出的液体吸收剂；以及
收集容器，该收集容器设置在该升高位置，并且立管通向该收集容器中以收集液体吸收剂，该收集容器适于将液体吸收剂从收集容器送到冷凝器。

26、  根据权利要求25所述的装置，其特征在于收集容器具有第一出口、内部空间和另一出口，该第一出口用于将液体吸收剂从收集容器送到冷凝器，该内部空间用来接收所述气体以及吸收剂蒸气，所述气体和吸收剂蒸气在沿着立管行进时从液体吸收剂中蒸发，该另一出口用于将与液体吸收剂分离的所述气体从收集容器送到蒸发器。

27、  根据权利要求16到26任一项所述的装置，还包括控制系统，该控制系统用于控制进入接触所述冷凝表面的环境空气的流量，该控制系统包括：
用于确定从冷凝表面流出的环境空气温度的温度传感器，该控制系统适于监测温度传感器确定的温度，并且调节流入接触所述冷凝表面的环境空气的流量，以促进环境空气中的水分在冷凝表面上的凝结。

28、  根据权利要求27所述的装置，其特征在于该装置适于将从冷凝表面流出的环境空气引导至冷凝器，并且其中控制系统还包括可调节的空气入口，该空气入口可以进行操作来相对于流入接触所述冷凝表面的环境空气的流量调节从冷凝表面流到冷凝器的环境空气的流量，从而改变冷凝器中的温度和压力来促进制冷剂蒸气的冷凝。

29、  根据权利要求28所述的装置，其特征在于控制系统还包括测量冷凝器中温度的温度传感器和测量冷凝器中压力的压力传感器，并且该控制系统还适于评定温度传感器所测量的温度和压力传感器所测量的压力，并适于对可调节空气入口进行操作以改变流到冷凝器的环境空气的流量。

30、  根据权利要求14到29任一项所述的装置，其特征在于所述气体是氨气。

31、  根据权利要求14到30任一项所述的装置，其特征在于液体制冷剂是异丁烷。

32、  一种使环境空气中的水分冷凝的蒸发器，该蒸发器包括：
至少一个用于与环境空气接触的冷凝表面；
壳体，该壳体用于接收液体制冷剂，并且具有用于从液体制冷剂蒸发的制冷剂蒸气与一气体的气态混合物的封闭内空间；
入口，该入口用于将所述气体送入所述空间以使液体制冷剂进一步蒸发进入所述封闭空间，从而使冷凝表面的热量被液体制冷剂吸走，由此将冷凝表面冷却到环境空气中水分的露点或者低于该露点，以使环境空气中的水分在冷凝表面上凝结以对该水分加以收集；以及
出口，该出口用来将气态混合物从封闭空间送出。

33、  根据权利要求32所述的蒸发器，其特征在于该冷凝表面或者每个冷凝表面分别是冷却翅片的表面，并且所述蒸发器的壳体包括：
上区域，该上区域用于接收气体与制冷剂蒸气的气态混合物；
下区域，该下区域至少部分地充有液体制冷剂并且与所述上区域间隔开；以及
至少一个导管，该导管在一端通向壳体的上区域而在相对端通向所述下区域；以及
其中，该翅片或者每一个翅片设置在所述上区域和下区域之间以与环境空气相接触。

34、  根据权利要求33所述的蒸发器，包括多个冷却翅片，该冷却翅片彼此间隔开并且彼此相邻设置以与环境空气相接触。

35、  一种将气态混合物中的气体与制冷剂蒸气分离的方法，该方法包括：
设置适于将制冷剂蒸气冷凝为液体制冷剂的冷凝器，该冷凝器容纳有混合器单元，该混合器单元用于接收用于吸收所述气体的液体吸收剂并且适于促进液体吸收剂与气态混合物的接触；
将气态混合物送入冷凝器中以使制冷剂蒸气冷凝；以及
将液体吸收剂送入混合器单元，由此液体吸收剂与气态混合物接触，从而使所述气体被液体吸收剂吸收以形成液体吸收剂与所述气体的溶液。

36、  根据权利要求35所述的方法，其特征在于所述气体包括氨气。

37、  根据权利要求35或36所述的方法，其特征在于液体制冷剂是异丁烷。

38、  一种将气态混合物中的气体与制冷剂蒸气分离的冷凝器，该冷凝器包括：
壳体，该壳体用于接收气态混合物和将制冷剂蒸气冷凝为液体制冷剂；以及
混合器单元，该混合器单元设置在所述壳体中，用于接收液体吸收剂，该液体吸收剂用于吸收所述气体以形成该气体和液体吸收剂的溶液，该混合器单元适于促进气态混合物与液体吸收剂的接触。

39、  一种将气体与液体吸收剂混合的混合器单元，该液体吸收剂用于从气体与制冷剂蒸气的气态混合物中吸收所述气体从而将该气体与制冷剂蒸气分离开，该混合器单元包括：
混合器主体，该主体用于接收液体吸收剂和促进气态混合物与液体吸收剂的接触以吸收所述气体，该混合器主体适于促进气态混合物与液体吸收剂的接触。

40、  一种在装置的操作过程中从该装置提供加热的方法，该方法包括：
将气体送入封闭空间，该封闭空间包含有气体与从液体制冷剂蒸发的制冷剂蒸气的气态混合物，从而使更多的制冷剂蒸气从液体制冷剂蒸发进入所述封闭空间；
将气态混合物从所述封闭空间送入冷凝器，以将气态混合物中的制冷剂蒸气冷凝为液体制冷剂；
使来自气态混合物的所述气体返回所述封闭空间；
使从气态混合物冷凝的液体制冷剂再次循环以蒸发进入所述封闭空间；以及
从冷凝器吸取热量以提供热量。

41、  根据权利要求40所述的方法，还包括：
将液体吸收剂送入接触所述冷凝器中的气态混合物，从而使所述气体被从气态混合物吸收到液体吸收剂中以形成溶液；
将所述溶液从冷凝器送出；以及
使所述气体与从冷凝器送出的所述溶液中的液体吸收剂分离，以使该气体返回封闭空间，并且再次循环该液体吸收剂以与更多的气态混合物接触。

42、  一种在装置的操作过程中从该装置提供冷却的方法，该方法包括：
提供至少一个用于与环境空气接触的冷却表面；
将气体送入封闭空间，该封闭空间包含有气体与从液体制冷剂蒸发的制冷剂蒸气的气态混合物，从而使更多的制冷剂蒸气从液体制冷剂蒸发进入所述封闭空间，因此冷却表面的热量被液体制冷剂吸走从而对该冷却表面进行冷却；
将气态混合物从所述封闭空间送出；
使被冷却的冷却表面与环境空气相接触从而对环境空气进行冷却；以及
使用被冷却的环境空气来提供冷却。

43、  根据权利要求42所述的方法，其特征在于将气态混合物从所述封闭空间送入冷凝器以将气态混合物中的制冷剂蒸气冷凝回液体制冷剂，并且其中来自气态混合物的所述气体被返回到所述封闭空间，而从制冷剂蒸气冷凝的液体制冷剂被再次循环以蒸发进入所述封闭空间。

44、  根据权利要求43所述的方法，还包括：
将液体吸收剂送入接触所述冷凝器中的气态混合物，从而使该气体从气态混合物被吸收到液体吸收剂中以形成溶液；
将所述溶液从冷凝器送出；以及
使所述气体与从冷凝器送出的所述溶液中的液体吸收剂分离，以使该气体返回到封闭空间，并且再次循环所述液体吸收剂以与更多的气态混合物接触。

45、  一种用于提供太阳能加热的太阳能加热装置，该装置包括：
至少一对间隔开的容器，该对容器被来自太阳的太阳热量区别地进行加热，并且可以围绕枢轴枢转，一个或两个该容器部分地充有制冷剂；
至少一个导管，该导管用于在一个容器相对于另一个容器被太阳热量加热时将制冷剂从所述一个容器送到所述另一个容器，并且在所述一个容器相对于所述另一个容器冷却时将制冷剂返回到所述一个容器，在将制冷剂从所述一个容器送到所述另一个容器的同时，该对容器围绕着枢轴在一个方向上枢转，并且在使制冷剂返回所述一个容器的同时，该对容器围绕着枢轴在相反方向上枢转；以及
将太阳热量反射到要被加热的物体上的反射器，该反射器被设置成在该对容器围绕枢轴在所述一个方向上枢转时围绕一旋转轴线在一第一方向上旋转，从而基本上保持将太阳热量反射到该物体上，并且在该对容器围绕枢轴在所述相反方向上枢转时可以围绕该旋转轴线在一相反方向上旋转。

从环境空气中冷凝水分的方法和装置
技术领域
本发明广泛地涉及一种从环境空气中冷凝水分加以收集的方法和装置。至少一种形式的该装置提供了一种产生用于消费或其它目的的可饮用水的手段，并且可以在可饮用水供应有限的区域找到特别的应用。
背景技术
在世界的许多地方，想得到新鲜的可饮用供水是受到限制的，这使得许多人不得不使用那些通常被认为是不适合日常所需的水。实际上，许多供水都受到污染或玷污，为了可以安全地使用这些水，需要对这些水进行加热煮沸或以其它的方式进行处理。
虽然游艇和轮船在航行途中携带有它们自己的供水，但仍经常需要限制可用水的日使用量，因为除了降雨之外无法得到新鲜的供水。相似地，采矿公司、公路和铁路修补队以及象军事组这种在偏僻地方和岛屿之地工作的单位，都需要新鲜的水。
当然，除了维持生命所需之外，水还具有数千种用途。这些用途包括洗涤和其它用途中的工业加工使用。在水供应受限的区域或地方，人们期望可以定期得到新鲜供水。虽然供水可以由雨水补充，但雨水是变化的而且是不够的。而且，定期将新鲜水运输到偏僻地方的成本会很昂贵。
用于从环境空气中冷凝水分的装置公开于欧洲专利No.0597716和美国专利No.5,857,344中。这两种装置都包括包含电动压缩机的制冷系统，该制冷系统通过制冷剂的压缩以及随后的膨胀来实现环境空气的冷却，从而产生水分从空气中冷凝的效果，然后该水被收集起来。
美国专利No.6,156,102公开了一种从环境空气中收集水分的装置和方法，它包括将空气送入并接触吸湿性溶液。该吸湿性溶液从空气中吸收水分。随后将该水分从吸湿性溶液中蒸发并加以收集。水分的蒸发通过加热吸湿性液体或者通过在真空下蒸发水分来实现。在美国专利No.6,336,957中描述了相似的装置，该装置包括引导环境空气进入并接触吸附材料从而从空气中吸收水分，并随后分离和收集所吸收的水分。
发明内容
在本发明的一个方面，提供了一种从环境空气中收集水分的方法，该方法包括：
提供至少一个用于与环境空气接触的冷凝表面；
将气体送入一封闭空间，该封闭空间包含有该气体与从液体制冷剂蒸发的制冷剂蒸气的气态混合物，从而使更多的制冷剂蒸气从该液体制冷剂蒸发进入封闭空间，因而冷凝表面的热量被制冷剂吸走，从而将冷凝表面冷却到环境空气中水分的露点或者低于该露点；
将气态混合物从封闭空间送出；
使冷却的冷凝表面与环境空气接触以使环境空气中的水分在冷凝表面上凝结；以及
收集冷凝水。
典型地，该方法还包括使从封闭空间送出的气态混合物中的制冷剂蒸气冷凝为液体制冷剂，从而使制冷剂蒸气与气体分离开，使来自气态混合物的气体返回封闭空间以产生更多的气态混合物，以及使从气态混合物冷凝的液体制冷剂进行再循环。
优选地，气态混合物将从封闭空间送入并接触液体吸收剂从而形成溶液，该液体吸收剂从气态混合物中吸收气体，并且该气体将与溶液分离，以将其返回封闭空间并对液体吸收剂进行再循环使之与更多的气态混合物接触。
优选地，同时利用进入封闭空间的气体通道以及从封闭空间进入并接触液体吸收剂的气态混合物通道对从气态混合物冷凝的液体制冷剂进行再循环，从而使冷凝表面在连续的循环中被冷却。
优选地，当气体送入封闭空间时，液体制冷剂被搅动。最好是液体制冷剂的搅动通过使气体起泡穿过液体制冷剂进入封闭空间来实现。
优选地，该方法还包括监测从冷凝表面流出的环境空气的温度，并且将流入并接触冷凝表面的环境空气的流量调节至所需的流量，以促进环境空气中的水分在冷凝表面上的凝结。
环境空气通过与接触冷凝表面而被冷却，并且被冷却的环境空气被用来冷却从封闭空间送出的气态混合物中的制冷剂蒸气，以利于将制冷剂蒸气冷凝成为液体制冷剂。优选地，气态混合物从封闭空间送入冷凝器中，制冷剂蒸气在该冷凝器中被冷凝。
因此，该方法还包括调节从冷凝表面流出的环境空气的流量，以促进制冷剂蒸气的冷凝。评估是否需要对从冷凝表面流出的环境空气的流量进行调解来促进制冷剂蒸气的冷凝包括：
测量冷凝器中的压力；
测量冷凝器中的温度；以及
评定所测量的压力和所测量的温度。
在本发明的另一个方面，提供了一种从环境空气中收集水分的装置，该装置包括：
至少一个用于与环境空气接触地冷凝表面；
蒸发器，该蒸发器用于接收液体制冷剂，并且为从液体制冷剂蒸发的制冷剂蒸气与气体的气态混合物限定出封闭空间；
开口进入蒸发器的入口，该入口用于将气体送入空间以使液体制冷剂进一步蒸发进入空间，从而使冷凝表面的热量被液体制冷剂吸走，并由此将冷凝表面冷却到环境空气中水分的露点或低于该露点，从而使环境空气中的水分在冷凝表面上凝结以进行收集；以及
用于将气态混合物从空间送出的出口。
优选地，该装置还包括分离系统，该分离系统用于将气态混合物中的气体与制冷剂分离并且将制冷剂蒸气冷却为液体制冷剂，还用于将气体返回蒸发器中的封闭空间和使液体制冷剂进行再循环。
优选地，分离系统包括冷凝器，该冷凝器用于接收来自蒸发器的气态混合物并且将气态混合物中的制冷剂蒸发冷凝为液体制冷剂，该冷凝器适于接收液体吸收剂，并有利于气态混合物与液体吸收剂接触以将气体吸收入液体吸收剂形成溶液，从而使气体与制冷剂蒸气分离。
优选地，在使用中，冷凝器中容纳有池子，该池子包括液体制冷剂层和溶液层，并且该冷凝器适于接收气态混合物以将气态混合物与液体吸收剂接触形成溶液，然后将该溶液送入池中。通常，液体制冷剂的密度小于溶液的密度，并且该溶液与液体制冷剂层分离成为溶液层。
优选地，冷凝器还包括混合器单元，该混合器单元设置在冷凝器中以接收液体吸收剂，其中该混合器单元适于在混合器单元的表面上产生液体吸收剂流以利于气体与液体吸收剂接触。通常，混合器单元包含开口井部，该井部用于接收液体吸收剂，并且通过液体吸收剂从井部溢流来提供沿着混合器单元表面流下的液体吸收剂流。
优选地，混合器单元适于在液体吸收剂沿着混合器表面流下时在液体吸收剂中促进紊流的产生，从而提高液体吸收剂对气体的吸收。典型地，混合器单元具有至少一个脊部，该脊部限定于混合器单元的表面上并且横穿该表面以促进液体吸收剂中的紊流。优选地，混合器单元具有多个脊部，这些脊部沿着混合器单元向下彼此隔开，并且以基本上完全围绕混合器单元外围的方式延伸。
优选地，混合器单元安装在万向接头上，该万向接头设置在冷凝器中以将混合器单元保持在基本竖直的位置。
优选地，分离系统还包括用于气体从液体吸收剂蒸发的分离容器，该分离容器包括：
壳体；
入口，该入口用于将液体吸收剂送入壳体，气体从壳体内的液体吸收剂中蒸发；以及
出口，该出口用于将从液体吸收剂蒸发的气体返回蒸发器。
分离容器典型地适于进行加热以利于气体从液体吸收剂蒸发。
优选地，分离系统还包括泵系统，该泵系统用于将液体吸收剂提升到一个升高位置，以让液体吸收剂流到冷凝器中与更多来自蒸发器的气态混合物接触，该泵系统包括：
加热容器，该加热容器用于接收液体吸收剂和被加热以迫使液体吸收剂从加热容器流出；
立管，该立管用于接收因加热容器被加热而从加热容器流出的液体吸收剂；以及
收集容器，该收集容器设置在该升高位置，并且立管开口进入其中以收集液体制冷剂，该收集容器适于将液体吸收剂从收集容器送到冷凝器。
优选地，收集容器具有第一出口、内部空间和另一出口，该第一出口用于将液体吸收剂从收集容器送到冷凝器，该内部空间用于接收气体以及吸收剂蒸气，它们在液体吸收剂沿着立管行进时从其中蒸发出来，该另一出口用于将与液体吸收剂分离的气体从收集容器送到蒸发器。
优选地，收集容器的第一出口开口进入将液体吸收剂导入冷凝器的导管，其中该导管穿过分离容器以与来自冷凝器的溶液进行热交换。
优选地，收集容器的另一出口开口进入将收集容器的第一出口连接到蒸发器的通道。该通道理想地具有倾斜区域，该倾斜区域用于捕集通道中由吸收剂蒸气冷凝的液体吸收剂，以及将冷凝的液体吸收剂排入分离容器。
优选地，该装置还包括用于气态混合物与气体之间进行热交换的热交换器，该热交换器具有从蒸发器中的空间到冷凝器的气态混合物通道和从分离系统到蒸发器的通道。通常，该热交换器一般还适于接收冷凝的制冷剂以与气态混合物以及气体进行热交换，该热交换器具有从冷凝器到蒸发器的冷凝制冷剂通道。
而且，该装置优选地包括容纳冷凝器和蒸发器的箱体，用于引导环境空气从蒸发器进入并接触冷凝器。优选地，设置风扇来产生从箱体外部通过箱体的环境空气流。最好是冷凝表面通常相对于水平面倾斜一定角度设置，以利于收集冷凝水。该角度典型地在大约30℃到大约60℃的范围内，并且优选地，在大约40℃到大约50℃的范围内。
优选地，该装置还包括控制系统，该控制系统用于控制进入并接触冷凝表面的环境空气的流量，该控制系统包括：
用于确定从冷凝表面流出的环境空气温度的温度传感器；
其中该控制系统适于监测该温度传感器确定的温度，并且调节流入并接触冷凝表面的环境空气的流量，以促进环境空气中的水分在冷凝表面上的凝结。
同样优选地，该装置适于将从冷凝表面流出的环境空气引导至冷凝器，并且其中控制系统还包括可调节的空气入口，该空气入口可以进行操作来相对于流入并接触冷凝表面的环境空气的流量调节从蒸发器流到冷凝器的环境空气的流量，从而改变冷凝器中的温度和压力来促进制冷剂蒸气的冷凝。
最好是，控制系统包括另一测量冷凝器中温度的温度传感器和测量冷凝器中压力的压力传感器，并且该控制系统还适于评定另一温度传感器测量的温度和压力传感器所测量的压力，并且适于对可调节空气入口进行操作以改变流到冷凝器的环境空气的流量。
优选地，设置开口进入蒸发器的入口来使气体起泡通过液体制冷剂进入蒸发器封闭空间。使气体起泡通过液体制冷剂对液体制冷剂产生搅动，从而增加从环境空气到液体制冷剂的热传递。
在本发明的又另一个方面，提供了一种使水分从环境空气中冷凝的蒸发器，该蒸发器包括：
至少一个用于与环境空气接触的冷凝表面；
壳体，该壳体用于接收液体制冷剂并且具有内部封闭空间，该内部封闭空间用于容纳从液体制冷剂蒸发的制冷剂蒸气与气体的气态混合物；
入口，该入口用于将气体送入空间以使液体制冷剂进一步蒸发进入封闭空间，从而使冷凝表面的热量被液体制冷剂吸走，因此将冷凝表面冷却至环境空气中水分的露点或者低于该露点，从而使环境空气中的水分在冷凝表面上凝结以进行收集；以及
出口，该出口用于将气态混合物从封闭空间送出。
优选地，该冷凝表面或者每个冷凝表面是各自具有冷却翅片的表面，并且蒸发器的壳体包括：
用于接收气体和制冷剂蒸气混合物的上区域；
下区域，该下区域制少部分地充有液体制冷剂并且与上区域隔开；以及
至少一个导管，该导管在一端开口进入壳体的上区域而在相对端开口连入下区域；以及
其中，该翅片或者每一个翅片设置在上区域和下区域之间以与环境空气接触。
典型地，多个冷却翅片彼此间隔开并且彼此相邻设置以与环境空气接触。
在又另一个方面，提供了一种将气态混合物中的气体与制冷剂蒸气分离的方法，该方法包括：
提供适于将制冷剂蒸气冷凝为液体制冷剂的冷凝器，该冷凝器容纳有混合器单元，该混合器单元用于接收吸收气体的液体吸收剂，并且适于促进液体吸收剂与气态混合物的接触；
将气态混合物送入冷凝器中以使制冷剂蒸气冷凝；以及
将液体吸收剂送入混合器单元，由此液体吸收剂与气态混合物接触，从而使气体由液体吸收剂吸收并形成液体吸收剂与气体的溶液。
在另一个方面，提供了一种将气态混合物中的气体与制冷剂蒸气分离的冷凝器，该冷凝器包括：
壳体，该壳体用于接收气态混合物和将制冷剂蒸气冷凝为液体制冷剂；以及
混合器单元，该混合器单元设置在壳体中用于接收液体吸收剂，该液体吸收剂用于吸收气体以形成气体与液体吸收剂的溶液，该混合器单元适于促进气态混合物与液体吸收剂的接触。
仍是在本发明的另一个方面，提供了一种将气体与液体吸收剂混合的混合器单元，该液体吸收剂用于从气体与制冷剂蒸气的气态混合物中吸收气体从而将气体与制冷剂蒸气分离，该混合器单元包括：
混合器主体，该主体用于接收液体吸收剂并有利于气态混合物与吸收气体的液体吸收剂接触，该混合器主体适于促进气态混合物与液体吸收剂的接触。
从环境空气中冷凝水分提供了一种在新鲜水匮乏或无法得到的偏僻或条件极端的地方补充新鲜水或者储存水的方式，并且可以减少这些地方对运输水的依赖或者需求。相似地，在需要携带供水的地方例如在航行过程中的船上或艇上，从环境空气中冷凝水分为旅行途中提供了一种可选择的水源，从而可以减少对储存水的依赖。实际上，由于可以从环境中冷凝水分，携带的储存水可以减少。此外，从空气中冷凝水分在水量方面可以提供一些确定性，因此它在一些区域可以用作水源，在这些地区，现存水源的量不能确定或者知道可利用的水将会受到污染或玷污，或因其它原因不适合人为使用。因此，本发明的一个或多个实施例在许多实际场合都可以找到自己的用途。
而且，由于在本文描述的装置的操作过程中，当制冷剂蒸气被冷凝时环境空气被冷却并且产生了热量，因此冷却的环境空气和所产生的热量可以分别用于一般的冷却和加热目的。
因此，在本发明的又另一个方面，提供了一种在装置的操作过程中从装置提供加热的方法，该方法包括
将气体送入封闭空间，该封闭空间包含气体与从液体制冷剂蒸发的制冷剂蒸气的气态混合物，从而使更多的制冷剂蒸气从液体制冷剂蒸发进入封闭空间；
将气态混合物从封闭空间送入冷凝器，以将气态混合物中的制冷剂蒸气冷凝为液体制冷剂；
使来自气态混合物的气体返回封闭空间；
使从气态混合物冷凝的液体制冷剂再次循环以蒸发进入封闭空间；以及
从冷凝器吸走热量以提供热量。
仍是在本发明的另一个方面，提供了一种在装置的操作过程中从装置提供冷却的方法，该方法包括：
提供至少一个用于与环境空气接触的冷却表面；
将气体送入封闭空间，该封闭空间包含气体与从液体制冷剂蒸发的制冷剂蒸气的气态混合物，从而使更多的制冷剂蒸气从液体制冷剂蒸发进入封闭空间，因此冷却表面的热量被液体制冷剂吸走并冷却了冷却表面；
将气态混合物从封闭空间送出；
使被冷却的冷却表面与环境空气接触以冷却环境空气；以及
使用被冷却的环境空气来提供冷却。
用于提供加热和/或冷却的装置同样特别地由本发明所包括。可以理解，为一般加热和冷却目的设置的装置的冷凝/冷却表面(多个表面)不需要冷却到环境空气的露点或低于该露点。也就是，可以进行加热或冷却而不从环境空气收集水分。
在本说明书全文中，词语“包括”或其一些变形“包含”应理解为意味着包括了所述的元件、整体、步骤、元件组、整体组或步骤组，而不是排除任意其它的元件、整体、步骤、元件组、整体组或步骤组。
从下面结合附图对本发明优选实施例的描述中，本发明的特征和优点将变得更加清楚明了。
附图说明
图1是本发明所包含的从环境空气中冷凝水分的装置的平面图；
图2是图1装置的侧视图；
图3是一个示意图，示出了图1装置的操作；
图4是图1装置蒸发器的后视图；
图5是图1装置冷凝器的部分纵向剖面图；
图6是图5冷凝器沿B-B线的剖面图；
图7是图1装置控制系统的示意图；
图8是一个示意图，示出了本发明所包含的另一个从环境空气中冷凝水分的装置的操作；以及
图9到11是流程图，示出了图8所示装置的控制系统；
图12是用于提供加热的太阳热量跟踪装置的示意性端视图；
图13是一个示意图，示出了由图12装置的反射器所实现的加热。
具体实施方式
图1的装置2包括装有异丁烷(R600a)制冷剂的蒸发器4，以在使用中将蒸发器冷却到流经蒸发器的环境空气中水分的露点或露点之下。简而言之，蒸发器的冷却通过将气体例如氨气送入蒸发器的顶部空间来实现，该气体相对于制冷机而言基本上是惰性的。这降低了顶部空间中制冷剂蒸气的分压，从而使更多的制冷剂从液体制冷剂蒸发进入顶部空间。顶部空间中所得到的包括气体和制冷剂蒸气的气态混合物从蒸发器送出，并且气体和制冷剂蒸气被分离。分离的制冷剂被冷凝，然后气体和冷凝的液体制冷剂再循环返回蒸发器4中以进行连续的循环。
如图2中更清楚地所示，来自蒸发器4的气态混合物由于蒸发器和冷凝器之间的压差而送入冷凝器6中。气体与制冷剂蒸气的分离发生在冷凝器中，并且通过使气态混合物中的气体与充入冷凝器中的液体吸收剂接触来实现。气体由液体吸收剂吸收形成溶液，该溶液从冷凝器送入分离容器中，以将气体从溶液中分离再将其返回蒸发器。从溶液中分离的液体吸收剂通过泵系统再循环到冷凝器中，以再从由蒸发器进入冷凝器的气态混合物中分离气体，该泵系统大体以附图标记8和10表示。
如图3示意性所示，蒸发器4包括具有下腔14的壳体12，该下腔通过多个间隔开的管状导管列18与蒸发器的顶部空间16流体连通。除了蒸发器的顶部空间16以外，蒸发器4中充满了液体异丁烷制冷剂28。导管之间的空间20用作环境空气在冷却翅片22上流经蒸发器的通道。每个翅片22的上侧22a和下侧22b用作环境空气中的水分进行冷凝的冷凝表面。如图2所示，蒸发器以及翅片22设置成相对于水平面成45°角，从而使冷凝水可以沿着翅片流下并落到容纳蒸发器和冷凝器的箱体24的倾斜表面上，该倾斜表面将水引到流出水龙头26进行收集。
气体30，在这种情况下是氨气，从扩散器32形式的入口起泡通过液体制冷剂，该扩散器设置在蒸发器的下腔14中。氨气向上穿过导管18进入蒸发器的顶部空间16，在这里它与已经从下面的液体制冷剂蒸发的制冷剂蒸气混合。氨气进入顶部空间使得制冷剂蒸气的分压减少。这导致了更多的制冷剂从蒸发器中的液体制冷剂蒸发。结果，液体制冷剂从冷却翅片22吸走热量从而将其冷却，而翅片又再冷却流过其上的环境空气。
出口34设置在蒸发器的顶部空间16中，气态混合物通过该出口经过输送管36流入冷凝器6中。输送管36通过入口40开口进入冷凝器的上部区域38中。冷凝器6在其下部区域43中部分地具有池子，该池子包括液体制冷剂层28，该液体制冷剂层覆盖着水与溶解氨气的溶液层42。混合器单元44通过固定在冷凝器壁上的双轴万向节46悬挂在冷凝器的上部区域中。如果放置装置2的地面不是水平的，则该万向节可以确保混合器单元保持在基本垂直的位置。
限定于混合器单元上端中的井部48从另一入口52接收液体吸收剂50，该另一入口52设置在冷凝器的上部区域38中。液体吸收剂包括水，该水所包含的溶解氨气的浓度比冷凝器下部区域中溶液42的浓度低得多。液体吸收剂50从井部的边缘54溢出并沿着混合器单元的外围表面56流下，然后落入池子的液体制冷剂层28中。
当液体吸收剂在重力作用下沿着混合器单元的外围表面向下行进时，它与从蒸发器进入冷凝器的气态混合物接触并从中吸收氨气。如图5所示，混合气单元设置有多个间隔开的圆周形脊部，它们围绕着混合器单元形成环形圈。这些圈在液体吸收剂沿混合器单元流下经过它们每一个时使其产生紊流。这种紊流有利于液体吸收剂与来自蒸发器的气态混合物中的氨气进行混合，从而有利于氨气被液体吸收剂吸收。图6示出了混合器单元沿B-B线的剖面图。可以看出，液体吸收剂通过入口52的孔口60落入井部48的中心。
返回来看图3，液体吸收剂和溶解的氨气具有比液体制冷剂更高的密度，并因而从液体制冷剂层下沉进入冷凝器下部区域43中的溶液42。
溶液42从冷凝器经过输送管62流出并通过入口66进入分离容器64。储存容器64部分地充有液体吸收剂与溶解氨气的溶液，并且具有内部顶部空间68，该空间充满从溶液而来的蒸气，尤其是氨气和水蒸气。在使用中，分离容器被加热，以使从冷凝器进入的溶液中的大部分氨气蒸发进入分离容器的内部顶部空间68。
出口70设置在分离容器中，稀溶液41通过该出口并经过输送管74流到泵系统的加热容器72中。加热容器72被加热到足够的温度，典型地为稀溶液的沸点，以使稀溶液上升经过立管76进入收集容器78。在加热溶液沿立管76向上渗透时，水蒸气和氨气从溶液中蒸发并形成气团，这些气团被驱动上升通过立管，并将溶液带到收集容器78。因而与进入分离容器的溶液42以及从储存容器送到加热容器的溶液相比，进入收集容器的溶液具有更低的溶解氨气浓度。
在进入收集容器78以后，溶液被再循环到冷凝器6中作为从气态混合物中再次吸收氨气的液体吸收剂50，该气态混合物从蒸发器4的顶部空间16通过输送管36送入冷凝器6中。
如图3所示，更加特别地，离开立管76的液体吸收剂50汇集在收集容器78中，并且沿着再循环管80向下返回前进，该再循环管穿过分离容器64中的溶液42，并与入口66以热交换关系设置，以与从冷凝器进入分离容器的溶液进行热交换。再循环管80将液体吸收剂从储存容器引至冷凝器的入口52。
输送管82将从立管76进入收集容器的氨气和水蒸气送入公共输送管84中，该公共输送管在一端开口并通过出口86进入分离容器的顶部空间68。公共输送管84的相对端开口进入扩散器32中以将氨气返回到蒸发器的顶部空间16，该扩散器32设置在蒸发器4中。公共输送管84具有倾斜部分88，该倾斜部分用来捕集公共输送管中由水蒸气冷凝的水并将其导回储存容器64，该水蒸气与氨气一起从收集容器78和分离容器64进入。
同样如图3所示，公共输送管84穿过热交换器90，该热交换器包括输送管36的一部分，该输送管36将气态混合物从蒸发器4的顶部空间输送到冷凝器6。另一输送管92将冷凝的制冷剂28从冷凝器再循环到蒸发器4下腔14中，该输送管92也穿过热交换器90并且在从热交换器90到蒸发器4下腔14这一段继续与公共输送管84保持热交换关系。可以理解，热交换器90有利于热交换器中的气态混合物、输送管92中的制冷剂以及公共输送管94中的氨气之间进行热交换。相似地，从热交换器90到蒸发器4这一段公共输送管84与输送管92并排设置可以在输送管92中制冷剂与公共输送管中氨气之间进行热交换。
如上所述，蒸发器4和冷凝器6容纳在箱体24中。如图7最佳所示，箱体24具有主空气入口96和设置在出口100处的风扇98，该风扇用于将环境空气从大气通过主空气入口吸入到箱体中。环境空气流经蒸发器并与冷却翅片22接触以使水分从空气中凝结到翅片上22，然后与冷凝器6的壳体94接触。在冷却空气穿过冷凝器的壳体时，壳体的热量被吸走。冷凝器的上部区域中的制冷剂蒸气和下面的液体制冷剂因而也被冷却。
为了有效地运转，环境空气通过箱体24的流速被调节以优化每单位体积流经蒸发器的环境空气的冷凝水量，同时保持足够的空气流经冷凝器来进行从冷凝器到环境空气的热传递，从而冷凝冷凝器中的制冷剂蒸气。可以理解，可以对该装置进行操作以使冷却翅片充分冷却而不会冻结冷凝水。
对于任意给定的普通大气条件，都有一个按每千克空气所含水蒸气克数测量的含湿量。例如，每千克空气4.5和6克水分之间的含湿量与1℃和6.5℃之间的干球温度相关联。在使用中，对该装置进行操作，使从冷却翅片22的冷凝表面流出的环境空气的含湿量被减至一个与特定选择的干球温度或温度范围相关联的含湿量。
更加特别地，风扇98最初以最大的速度运行以使流经箱体24的空气流最大，并且进入蒸发器的环境空气的露点由传感器102确定。对该传感器进行设置，使其在进入蒸发器的环境空气由冷却翅片22冷却时被该环境空气逐步冷却。当环境空气的冷凝发生在传感器102上时，该传感器就会短路从而指示环境空气的露点。该温度在控制模块106中被与离开蒸发器的空气的干球温度进行比较，该干球温度由温度传感器104测量。如果由温度传感器104测量的温度高于由传感器102确定的环境空气中水分的露点，则风扇的速度就会根据控制模块106发出的指令而逐渐减小，从而降低通过蒸发器的环境空气的流量。这种情况会一直持续，直到环境空气的温度降至环境空气中水分的露点以实现水分在冷却翅片22上冷凝为止。
一旦经过蒸发器4的环境空气的最佳流量已经得到，则冷凝器6中冷凝制冷剂28的温度由另一温度传感器112测量，并且在控制模块106中与冷凝器上部区域38中总压力进行比较，该总压力由压力传感器114测量。由于冷凝器上部区域中的压力随着环境条件变化时，因此在冷凝器中就存在实现制冷剂蒸气最佳冷凝的温度和压力条件。
由温度传感器112和压力传感器114测量的温度和压力在控制模块106中进行比较，并且控制模块确定适于制冷剂蒸气冷凝的最佳条件是否已经达到。如果控制模块确定冷凝器中的温度对于制冷剂蒸气的冷凝来说过高，则风扇98的速度将根据控制模块发出的指令逐渐增加。这样就增加了从蒸发器送到冷凝器的冷却环境空气的流量，从而使冷凝器壳体的更多热量被环境空气带走，因而逐渐降低了冷凝器中的温度。风扇的速度将持续增加，直到冷凝器中的温度已经达到发生制冷剂蒸气冷凝的温度为止。
在一较短时间的延迟之后，典型地为1到2分钟，进入蒸发器的环境空气的露点和离开蒸发器的环境空气的干球温度再次由温度传感器102和104测量，并且这些温度在控制模块中进行比较。如果温度传感器104测量的温度已经上升高于水分的露点，则控制模块操作致动器110将绞接旁通风门108形式的空气入口至少开启到一个受限制的程度，该风门设置在箱体24的下部区域中。旁通风门108的打开允许箭头所示的未冷却环境空气通过另外的空气入口流入箱体中与冷凝器接触。这样就将通过蒸发器的环境空气流量减少至将环境空气冷却到环境空气中水分露点所需的流量，而同时可以保持或增加流过冷凝器的环境空气流量。
控制模块106继续监测由温度传感器102和104所测量的通过箱体的环境空气流的温度、以及由压力传感器114和温度传感器112所测量的冷凝器中液体制冷剂的温度和冷凝器上部区域中的总压，并且响应于改变环境条件的需求来调节风门108的位置和风扇98的速度，以继续在冷却翅片22上凝结环境空气中的水分和在冷凝器6中冷凝制冷剂蒸气。监测循环按规律的间隔重复进行，以确保装置达到最佳的效率，并由此确保从环境空气中产生最大量的水。启动监测循环操作的定时电路同样设置在控制模块中。这种控制电路系统对于本领域技术人员来说是公知的。
本发明所包括的另一种从环境空气中收集水分的装置由图8示意性地示出。该装置与图3所示装置的不同之处在于包括加热容器72和收集容器78的泵系统设置在分离容器64之前。更加特别地，来自冷凝器6的溶液42直接流入加热容器72中进行加热，以将溶解的氨气从液体吸收剂中分离。如上所述，在加热溶液42沿立管76向上渗透时，水蒸气和氨气从溶液中蒸发形成气团，这些气团被驱动上升通过立管进入收集容器。就像图3所示实施例一样，收集于收集容器中的液体吸收剂50通过再循环管80引导返回到冷凝器6中，以与另外从蒸发器4送出的气态混合物接触。然而，与图3所示实施例中分离气体被导入蒸发器中的扩散器32不同，分离的氨气通过输送管82送入冷凝器的上部区域38中。这样可以最大程度地减少从液体吸收剂蒸发的水蒸气进入蒸发器的输送量。
从加热容器72送到分离容器64中的液体吸收剂与残留溶解氨气的溶液象上述一样在分离容器中加热，以实现氨气的蒸发从而将其通过输送管84返回到蒸发器中的扩散器32。
如图8进一步示出的，该装置还包括将蒸发器4中聚集的水分返回冷凝器6的水分返回系统116。该水分返回系统包括具有浮球118的浮阀，该浮阀设置在储存柱缸120中，该柱缸通过输送管122开口进入蒸发器。浮球118通常处于排水管126的开口端124，从而关闭排水管。压力平衡管(未示出)将储存柱缸中浮球118上方的上部区域连接到储存柱缸中浮球下方的下部区域。水的密度大于制冷剂的密度因而沉积在储存柱缸的底部。该浮球所具有的密度使其不会浮在制冷剂中但是可以浮在水中。当在储存柱缸120的底部聚集了足够的水时，浮球就从排水管126上升起，从而让水流入排水管并到达水返回加热容器128中，直到储存柱缸中的水面下降以致浮球返回其正常位置为止，在该正常位置排水管的开口端124被浮球密封以阻止来自蒸发器的液体制冷剂流走。
在使用中，水返回加热容器128由电子元件加热，从而使水沿着水返回管130向上渗透并注入冷凝器6。可以理解，收集于储存柱缸120中的来自蒸发器的水将包含一定量的溶解氨气。还可以理解，图3所示的装置同样可以设置水返回系统116。
图9到11的流程图示出了图8装置的控制系统的操作。在这个控制系统中，温度传感器102已经被省略了，并且与蒸发器冷却翅片22接触的环境空气流被改变以将温度传感器104测量的温度保持为4℃到5℃之间的一个温度。在装置操作开始时，水容器128、分离容器64和加热容器72每一个中的溶液由各自的电子加热元件加热到90℃到95℃之间。旁通风门108处于关闭位置并且风扇98以最大速度运行。然后温度传感器104测量的温度每大约2分钟的间隔测量一次，并且风扇的速度被改变，或者旁通风门108以10％的增量打开，直到温度传感器测量的温度处于4℃到5℃的范围内为止。如果进一步监测发现所测量的温度低于4℃并且旁通风门108完全打开，则分离容器64中溶液的加热以10％的增量的减少，该增量对应于温度每次减少大约9℃。这样减少了氨气从分离器溶液中蒸发的速度，并因而减少了经由蒸发器4的扩散器32返回蒸发器的氨气量，从而使冷却翅片22的温度上升。作为另一种选择，还可以增加风扇98的速度以提高温度传感器104所测量的温度。
冷凝的液体制冷剂的温度和冷凝器6中的压力分别由温度传感器112和压力传感器114以大约2分钟的间隔进行监测。如果确定的温度和压力不是预定的使冷凝器中制冷剂蒸气冷凝的水平，则风扇的速度以10％的增量增加，或者作为另一种选择，分离容器64中溶液的加热量以10％的增量减少，直到温度传感器112和压力传感器114测量的温度和压力低于预定水平为止。对于图3和8所示实施例中使用的氨气与异丁烷制冷剂组合而言，冷凝器中的压力通常保持为低于432kPa，而冷凝的液体制冷剂的温度通常保持为低于40.6℃。然而，可以理解，当所使用的系统气体和制冷剂不同于氨气和异丁烷制冷剂时，就需要不同的温度和压力设定值。
驱动本发明所包含装置的电子部件例如风扇98运行的动力优选地由主电源提供。然而，作为替代或者同时使用，装置还可以设置太阳能电池板，该电池板包括多列光电池以提供足够的电力来满足装置的整个能量需求，包括所有的加热需求、驱动风扇98以及控制模块106。在这种情况下，装置还可以典型地设置由一个或多个充电电池和用于对电池进行充电的充电电路，或者使用由太阳能电池板所产生的电能的电池。这种充电系统在本领域是公知的。
作为另一种选择，可以使用例如图12和13所示类型的太阳能加热装置132来为本发明所包含的水冷凝器装置提供加热，该太阳能加热装置具有跟踪太阳热量的跟踪机构。该跟踪机构包括其上安装有抛物面型反射器136的平衡件133。该平衡件包含通过枢轴安装于台子138上的框架。该框架由中空侧罐140和相对端元件142组成，该侧罐大约一半充满了液体制冷剂例如氟里昂。罐的内部通过中空输送管144的通道而连接到一起。遮光板146沿着每个侧罐放置以从后方遮盖相应罐。当罐面向太阳时，每个遮光板前侧的反射表面将热量反射到相应罐上。
侧罐140设置成在使用时第一个罐暴露于太阳中的程度要比第二个罐大。当第一罐由太阳加热时，罐中的压力增加从而在罐之间产生压差，于是氟里昂逐渐地通过输送罐144从第一罐流到另一个罐中。由于氟里昂流入第二罐，因此第二罐的重量变得大于第一罐，从而使平衡件的框架围绕枢轴销134枢转，并且反射器也将与太阳移动基本同步地向西移动。
如图13更加清楚地所示，随着框架绕枢轴销旋转，弹性驱动轴150也绕其纵轴旋转。更加特别地，驱动轴150一端围绕枢轴销134固定，并且相对端承载着反射器136。驱动轴150的相对端设置成基本上与水冷凝器装置将要加热部件的纵轴同心。因而通过驱动轴150的旋转，反射器136围绕着将要加热的部件旋转。
反射器136的后反射表面148相对于驱动轴的旋转轴倾斜。由于后反射表面是倾斜的，因此反射器的焦距从反射器的顶部变化到反射器的底部。这样就能使反射器在一天之中太阳处于不同位置时，可以将射到反射器上的太阳光聚焦到将被加热的部件上。举例来说，将被加热的部件可以包括分离容器64、加热容器72或者水返回加热容器128。作为另一种选择，可以对它们中一个或多个的组合进行加热。在后一种情况中，这些容器可以彼此相邻设置以由合适尺寸的反射器136进行加热。
在白天的末期，当太阳热量减少时，侧罐140之间的压差减少，并且氟里昂通过连接侧罐的中空管144的流动方向发生逆转。氟里昂返回第一罐导致该罐重量增加，并且平衡件的框架逐渐围绕着台子朝相反的方向枢转，因而反射器也逐渐返回其初始的日出位置。传统的合适的减震器154一端连接到框架上而相对端连接到台子上，该减震器设置用来抑制反射器因风而产生的振颤。
典型地，抛物面型的反射器136的尺寸设计成可以提供多于所需的热量。多余热量可以由热罐吸收和储存，该热罐用在阳光因有云而减少的时候或者其它可使用阳光量较少的时期例如日落时分。将多余热量储存在热罐中并在以后加以使用还可以实现水冷凝器装置的夜间循环操作，从而可以从夜间的环境空气中获得另外的冷凝水。
由于图3和8的装置会产生热，因此与其将从冷凝器6送出的热空气排入大气，还不如将其用于一般的加热目的。例如，该热空气可以由另一风扇吸入管道中，将其通过通风口导入房间或其它空间内。相似地，从蒸发器4的冷却翅片22穿过的冷却空气可以用于一般的冷却目的。例如，该冷却空气可以象上述一样通过风扇吸入管道中。然后该冷却空气可以通过帆形阀导入另外的将冷却空气排到冷凝器上的管道中，和/或导入其它通过通风口开口进入房间或空间的管道中，该通风口可以与用来排出热空气的通风口相同或者不同。冷凝器的冷却可以通过增加风扇98的速度或者打开旁通风门108以增加流入接触冷凝器的环境空气流量来补偿。
而且，除了从环境空气中收集用于饮用或其它目的的水以外，本发明所包括的装置还可以用作给仓库或其它希望将空气中水分含量减至最小的内部空间除湿的除湿器。相似地，该装置可以用来从一些地方除掉水分，例如从用于输送憎水流体例如油或石油的管道内部除掉水分。在这些应用当中，空气可以从仓库或管道(多个管道)中抽出，然后通过该装置抽取水分，最后再将该空气返回到仓库或管道(多个管道)中。当仓库(例如小麦仓库)将要进行除湿时，可以首先对空气进行过滤以除掉空气中的灰尘然后使空气与装置的冷却翅片接触。
虽然在上文中已经参照许多优选实施例对本发明进行了描述，但是本领域的技术人员将会明了，在不超出本发明实质或范围的情况下有可能存在许多改变和变形。因此，所描述的这些现有实施例在所有的方面都被认为是用来进行说明的而不是用来进行限制的。
例如，与旁通风门108不同，本发明的装置还可以设置可调节阀门来调节穿过冷凝器6的环境空气流量。此外，可以使用不同于氨气和异丁烷的气体和制冷剂。例如，可以使用的气体和液体制冷剂的其它组合包括氨气和丙烷、氯化氢气体和丙烯、氨气和戊烷、氯化氢气体和异丁烷以及甲胺气体和异丁烷。
而且，可以不使用太阳能或主电源来提供加热，而是将来自外部废热源例如锅炉、引擎热水的热量或者来自制冷或空调冷凝器的排热通过导管(多根导管)导入需要加热的部件中，例如分离容器64，从而通过与导管(多根导管)的换热接触来实现加热。相似地，本发明的实施例可以不设置用来抽吸环境空气通过蒸发器和/或穿过冷凝器的风扇。在这种情况下，环境空气通过箱体的流动可以通过热对流来实现，该热对流由蒸发器温度和外部环境空气温度之间的温差产生。