專利名稱：：通用除濕工藝及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及用于調(diào)節(jié)氣流例如空氣的工藝和設(shè)備，且特別涉及氣流的除濕。
背景技術(shù)：
：氣流例如空氣的調(diào)節(jié)通常包括濕氣的移除或添加以及溫度的增加或降低，以產(chǎn)生適合于其預(yù)期環(huán)境的氣流。對(duì)于在溫暖氣候中的空氣調(diào)節(jié)，這一般包括將空氣除濕并冷卻到舒適的水平。目前的除濕技術(shù)通?；趥鹘y(tǒng)的制冷劑蒸汽壓縮循環(huán)(在下文中稱為DX#支術(shù))或基于干燥劑基底捕獲4支術(shù)(desiccantsubstratecapturetechnology)(在下文中稱為DS技術(shù))。DX技術(shù)要求將潮濕的供氣例如房間內(nèi)的空氣和/或外部空氣冷卻到水蒸汽凝點(diǎn)，在壓縮方面有外部排熱。這通常要求供氣被冷卻到舒適的溫度之下，且其后被重新加熱或與較熱的空氣混合，以在將它？1導(dǎo)到被除濕的空間中之前將其溫度升高到可接受的水平。在冷卻高濕度空氣時(shí)所消耗的能量的百分之二十到百分之三十五(20-35%)用于從空氣移除潛熱(與水蒸汽冷凝相關(guān)的冷凝的熱)。因此，空氣的冷卻和除濕是耦合的。這使獨(dú)立地控制舒適參數(shù)變得不可能，從總系統(tǒng)觀點(diǎn)看，使DX循環(huán)比允許獨(dú)立控制顯熱和潛熱的技術(shù)效率低。在外部空氣具有高濕度和溫度且內(nèi)部空間的功能使用產(chǎn)生高的水蒸汽水平(例如擁擠的會(huì)議廳、訓(xùn)練室、學(xué)校建筑物等)的應(yīng)用中，對(duì)于DX技術(shù)來(lái)說(shuō)，將被S1入到內(nèi)部空間的空氣維持在恰當(dāng)?shù)臐穸群蜏囟纫员３质孢m可能是不可能的。被輸送的空氣是冷的，但是"悶熱的"，因?yàn)橐瞥~外的水的進(jìn)一步的冷卻將導(dǎo)致不舒適地冷的空氣。在使用傳統(tǒng)壓縮循環(huán)的獨(dú)立除濕中，排熱與室內(nèi)空氣直接接觸。作為結(jié)果，從濕度方面來(lái)看室內(nèi)空氣變得更舒適，j旦從溫度參數(shù)考慮來(lái)看可能較不舒適(太熱)。再次地，舒適參數(shù)是耦合的。DS系統(tǒng)通常應(yīng)用在中央空氣管道系統(tǒng)中。水蒸汽通過(guò)毛細(xì)冷凝被捕獲在包含適當(dāng)尺寸(一般小于100埃)的小孔的固相基底上，以引起毛細(xì)冷凝。捕獲過(guò)程是有效和快速的。然而，水蒸汽從小孔的移除要求能量輸入，在該移除中，內(nèi)在的水蒸汽壓力降低，與開爾文方程相一致。它還要求從高濕度氣流移除基底并在增加重新蒸發(fā)能量之前將其放置在排出的水抑制流(exhaustwaterrejectstream)中。可選地，基底可保持固定，且被處理的空氣和排出流流動(dòng)方向互換，如在平行床層、干燥劑干燥機(jī)系統(tǒng)中所完成的。在這些DS系統(tǒng)中，重新蒸發(fā)能量是在基底小孔材料中冷凝的潛熱加上水蒸汽的吸收的熱。重要地注意到，DS技術(shù)在穩(wěn)態(tài)操作中要求該能量以等于或大于在干燥劑基底中的水的冷凝的潛熱的速率增加。也就是說(shuō)，水蒸汽排出功率輸入必須超過(guò)冷凝功率的等價(jià)潛熱。在水從干燥劑基底移除之后，基底必須被重新冷卻到基底的水捕獲溫度范圍。作為結(jié)果，隨后的冷卻系統(tǒng)(例如DX冷卻系統(tǒng))的一些顯熱必須用于處理DS基底，而不是用于冷卻現(xiàn)在被除濕的空氣。DS技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是，可獨(dú)立于隨后的冷卻步驟來(lái)調(diào)節(jié)外部空氣和/或重新循環(huán)的空氣中的濕度水平。缺點(diǎn)是要求相對(duì)于彼此移動(dòng)基底和被處理的氣流，以捕獲和排出水蒸汽。這要求通過(guò)密封的系統(tǒng)或在平行床層DS系統(tǒng)中移動(dòng)大基底，要求復(fù)雜的閥調(diào)節(jié)和閥循環(huán)以交替地越過(guò)干燥劑床層移動(dòng)潮濕的氣流和排出流。再次，在一般獨(dú)立的非管道房間式除濕器中的應(yīng)用很難，如果不是不可能。美國(guó)專利號(hào)6，539，731公開了利用從滲透流體分離潮濕空氣的多孔壁的另一類型的除濕技術(shù)。多孔壁包括毛細(xì)冷凝器層和滲透層。毛細(xì)冷凝層由陶瓷材料形成，該陶瓷材料具有尺寸d、到足以允許空氣內(nèi)的水蒸汽冷凝成液體形式的小孔。從水濃度梯度產(chǎn)生的滲透推力通過(guò)毛細(xì)冷凝器層和鄰近的滲透層傳輸被冷凝的水，并進(jìn)入滲透流體中。滲透層實(shí)質(zhì)上阻止所有的滲透流體進(jìn)入毛細(xì)冷凝器。這種類型的設(shè)備在促進(jìn)以超過(guò)1升/平方米-小時(shí)的通量的水傳輸中是有效的。然而在一些情況下，在潮濕環(huán)境中，在一段相對(duì)短的時(shí)間過(guò)后，毛細(xì)冷凝器的小孔結(jié)構(gòu)可能變得不穩(wěn)定并惡化。此外，毛細(xì)冷凝器一般由剛硬的材料制成，因此被限制到這些應(yīng)用其中剛硬的主體是可接受的；即，剛硬的毛細(xì)冷凝器不能用在需要柔性設(shè)備的那些應(yīng)用中。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供用于從氣流移除水的有效方法和設(shè)備，其中除濕的水平與氣流在排出到被調(diào)節(jié)的空間中之前可能需要被最終冷卻到的溫度(為了舒適或其它目的)不相互依賴。根據(jù)本發(fā)明的方面，提供了用于使氣流除濕的工藝，該工藝包括步驟a)提供具有滲透膜的半透性壁，該滲透膜具有多個(gè)小孔、第一側(cè)和第二側(cè)，這些小孔中的至少一部分可操作地依尺寸制造成允許毛細(xì)冷凝；b)將滲透流體^L置在部分地由半透性壁形成的室中，其中滲透膜的第二側(cè)^皮暴露給滲透流體；c)將滲透膜的第一側(cè)暴露給待除濕的氣流；以及d)在除濕工藝期間，維持穿過(guò)滲透膜的足夠高的水濃度梯度，以在從第一側(cè)到第二側(cè)的方向上產(chǎn)生通過(guò)滲透膜的水的通量。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了用于使氣流除濕的設(shè)備。該設(shè)備包括至少一個(gè)半透性滲透壁、部分地由滲透壁形成的至少一個(gè)氣流室和部分地由滲透壁形成的至少一個(gè)滲透流體室。每個(gè)半透性滲透壁具有滲透膜，該滲透膜具有小到足以允許毛細(xì)冷凝的一部分小孔、第一側(cè)和第二側(cè)。每個(gè)滲透膜的第一側(cè)被暴露給氣流室，而每個(gè)滲透膜的第二側(cè)被暴露給滲透流體室。在本發(fā)明的工藝和設(shè)備中，滲透流體室部分地由半透性壁的第二側(cè)形成。在大多數(shù)情況下，氣流室部分地由半透性壁的第一側(cè)形成。氣流室可以不是完整的外殼，且可例如呈現(xiàn)管的形式，氣流可通過(guò)該管通過(guò)。氣流(例如高濕度室外空氣和/或重新循環(huán)的室內(nèi)空氣)被引進(jìn)和穿過(guò)氣流室，并在滲透膜的第一側(cè)上通過(guò)。氣流中的水蒸汽冷凝，且在從第一側(cè)到第二側(cè)的方向上穿過(guò)膜行進(jìn)并進(jìn)入滲透流體中。當(dāng)水穿過(guò)膜行進(jìn)時(shí)，它可能不唯一地在垂直于第一和第二側(cè)的方向上行進(jìn)。更確切地，通過(guò)滲透膜的路徑可能包括橫向部分以及垂直部分。然而，總的來(lái)說(shuō)，水通過(guò)膜所采取的路徑可被描述為在從第一側(cè)到第二側(cè)的方向上行進(jìn)?，F(xiàn)在為較不潮濕的氣流離開氣流室，且如果需要，可能接著被分開的空氣調(diào)節(jié)設(shè)備冷卻。半透性滲透壁一般包括以滲透膜支持的大孔。一般半透性滲透膜的厚度小于100納米。膜包括穿過(guò)其厚度隨機(jī)地布置、由滲透膜內(nèi)的內(nèi)表面配置形成的多個(gè)小孔。一部分小孔由彼此足夠接近地放置的表面形成，以允許毛細(xì)冷凝。我們的研究使我們認(rèn)為在這些小孔內(nèi)形成的液體與在相鄰的小孔內(nèi)形成的液體連接，共同形成液體的連續(xù)路徑(在這里稱為"液橋(liquidbridge)，，)。如我們認(rèn)為或以另外的方式形成的這些"液橋，，穿過(guò)半透性膜的厚度延伸，并從而提供路徑，水可通過(guò)該路徑在從滲透膜的第一側(cè)到第二側(cè)的方向上共同行進(jìn)。因?yàn)槟と绱吮?，所以穿過(guò)膜的水濃度梯度可能大。這可為潮濕空氣和滲透流體之間的水傳輸提供大的推力。在一些實(shí)施方式中，滲透流體是溶解在水中的溶質(zhì)，其中溶質(zhì)具有高離子(例如鹽)濃度，而滲透層是可透過(guò)水而不可透過(guò)溶液中的離子的膜。組成滲透流體的溶質(zhì)和任何其它添加劑的選擇由通過(guò)膜的傳輸特性確定。例如，溶質(zhì)和滲透膜選擇成使得水合溶質(zhì)分子的尺寸大于滲透膜的小孔尺寸，以便阻止溶質(zhì)通過(guò)滲透膜朝潮濕空氣流動(dòng)。溶質(zhì)還選擇成確保溶質(zhì)的分子不沉積在半透性滲透膜的小孔中，從而阻塞小孔。為了保證冷凝的水從半透性膜流到滲透流體中，在滲透流體中維持高的溶質(zhì)濃度，以保持穿過(guò)膜的高的水濃度梯度。在一些實(shí)施方式中，滲透流體是可在所有濃度處與水混合的流體，例如甘油或乙二醇。這里流體可維持在低的水濃度，以便最大化滲透通量。一般的膜對(duì)甘油的滲透性比對(duì)水的滲透性小大約1000倍。然而，可能出現(xiàn)某個(gè)相反的傳輸。在一些情況下，滅菌成分(biocidalcomponent)可結(jié)合為通過(guò)膜的最大通量而選擇的溶質(zhì)來(lái)添加到滲透流體。滅菌成分選擇成阻止表面上的微生物生長(zhǎng)或生物堵塞(biofouling),而微生物生長(zhǎng)或生物堵塞自然地出現(xiàn)在含水環(huán)境中并最終阻塞膜或小孔?？赡艽嬖谟跐B透流體中作為離子種類的滅菌或抑菌添力。劑(bacteristaticadditive)的例子包括4艮和銅。除了這些簡(jiǎn)單的離子抗菌劑以外，還可使用小濃度的較大的分子例如季銨類或gluteraldehyde。Gluteraldehyde是腐蝕性比大多數(shù)其它化學(xué)制品低且不損壞塑料的殺菌劑和消毒劑的例子。漂白(例如次氯酸)例如是抗菌劑，但加速腐蝕且不是對(duì)滲透流體的優(yōu)選的添加劑?？捎脦追N不同的方法維持滲透流體的高溶質(zhì)濃度，包括l)額外的水可能被蒸發(fā)或以另外的方式從流體移除；2)可在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間或時(shí)間間隔補(bǔ)充溶質(zhì)；和/或3)當(dāng)滲透流體中水的濃度超過(guò)使水被溶質(zhì)完全飽和所需的量時(shí)，可提供具有額外的溶質(zhì)(未溶解)的流體。其它技術(shù)或技術(shù)的組合也可用于維持高溶質(zhì)濃度。然而，除濕設(shè)備優(yōu)選地包括用于重新產(chǎn)生滲透流體以維持滲透流體中的高溶質(zhì)濃度，并因而在該設(shè)備的操作期間維持穿過(guò)滲透層的高的水濃度梯度的裝置。重新產(chǎn)生裝置可例如包括可操作來(lái)從滲透流體中連續(xù)或按需要蒸發(fā)額外的水的設(shè)備。本發(fā)明的主要益處之一是可獨(dú)立于溫度而控制進(jìn)入的空氣的濕度。水可從進(jìn)入的潮濕氣流冷凝，利用滲透壁從氣流快速和有效地移除水蒸汽而不需要移除顯熱(即，可在環(huán)境溫度時(shí)從氣流移除濕氣)的能力。通過(guò)維持穿過(guò)膜的水濃度梯度來(lái)使被冷凝在滲透膜中的水移動(dòng)到滲透流體中。通過(guò)使?jié)B透流體內(nèi)的水有足夠低的濃度(即，高的溶質(zhì)濃度或易混合的流體)來(lái)產(chǎn)生并維持穿過(guò)滲透膜的水濃度梯度。如果從空氣移除的水蒸汽被排到排出區(qū)而不與被處理的空氣接觸，則接著可通過(guò)任何適當(dāng)?shù)姆绞绞宫F(xiàn)在被除濕的氣流冷卻到任何期望的溫度，例如通過(guò)^f吏用標(biāo)準(zhǔn)空氣調(diào)節(jié)循環(huán)。因此，進(jìn)入的氣流通過(guò)單獨(dú)地控制其濕度和溫度而變得更舒適。本發(fā)明提供的另一優(yōu)點(diǎn)是可使用比使用現(xiàn)有技術(shù)方法所需要的少的能量來(lái)使氣流除濕。例如，本發(fā)明的重新蒸發(fā)功率要求低于例如通過(guò)重新加熱干燥劑床層來(lái)從系統(tǒng)移除水的情況。這是因?yàn)闈B透流體用作對(duì)被捕獲的水蒸汽的潛能緩沖液(latentenergybuffer)(即，當(dāng)水蒸汽冷凝時(shí)釋放的冷凝熱被滲透流體緩沖)。雖然使用能源來(lái)幫助額外的水(例如通過(guò)分離或重新蒸發(fā))從滲透流體中移除可能是必要或期望的，該工藝與例如DS循環(huán)的類似步驟比較可能相對(duì)簡(jiǎn)單和能量有效，在DS循環(huán)中，干燥劑床層通常離線并被加熱。本發(fā)明的工藝和設(shè)備具有很少的移動(dòng)部分和長(zhǎng)時(shí)間的除濕能力的額外優(yōu)點(diǎn)。即使必須最終移除積聚的排出水且必須消耗能量，設(shè)備的操作可在延長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)繼續(xù)，而沒有這樣的水移除?？扇菰S的原因是水不需要以與它產(chǎn)生時(shí)相同的速率或相同的時(shí)間被分離或重新蒸發(fā)。如果水被引導(dǎo)到外面，或較低濕度的廢物流存在的地方，或優(yōu)選地廢熱源存在的地方(例如空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的冷凝器或壓縮器)，則水可逐漸蒸發(fā)，而系統(tǒng)不用做額夕卜的工作。本發(fā)明的又一優(yōu)點(diǎn)是4是供了用于使氣流除濕的方法和裝置，其可用于異常的輪廓，例如空氣處理設(shè)備的管，汽車、卡車和輪船的面板，以及房間和辦公室建筑物的壁，高空電線檢修工(hiker)和手術(shù)室中醫(yī)師的衣服，以及在潮濕環(huán)境中睡覺的人的床單。膜可祐j莫制成待除濕的體積的邊界的輪廓，滲透溶液容納在與其相鄰的空間中。本滲透壁還能夠配置在剛硬或柔性室內(nèi)，其中壁被折疊或以另外的方式布置成提供明顯大于例如穿過(guò)室延伸的平面壁的相當(dāng)大的表面積。作為結(jié)果，通過(guò)滲透壁的總通量明顯增大。根據(jù)下面提供的本發(fā)明的詳細(xì)描述和附圖，本發(fā)明的方法和設(shè)備的這些和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。下面描述的方法和設(shè)備構(gòu)成下面的發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，且因此不構(gòu)成本發(fā)明的所有方面，在考慮這里大體上公開的發(fā)明之后本領(lǐng)域技術(shù)人員將或可能明白這些方面。附圖簡(jiǎn)述圖1是結(jié)合了本發(fā)明的實(shí)施方式的特征的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的示意圖。圖2是結(jié)合了本發(fā)明的實(shí)施方式的特征的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的示意圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)構(gòu)造的設(shè)備的示意性分解圖。實(shí)施本發(fā)明的最佳模式圖1和2示意性描繪了用于調(diào)節(jié)封閉的空間102內(nèi)的氣體(例如空氣)的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)100。系統(tǒng)100包括除濕設(shè)備104(由虛線內(nèi)的部件表示)和冷卻設(shè)備106。除濕設(shè)備包括除濕器108和蒸發(fā)器110。在本實(shí)施方式中，蒸發(fā)器包括輔助加熱器112。除濕器108示意性地示為分成氣流室116和滲透流體室118的外殼114。室118容納滲透流體，其為具有溶解在其中的溶質(zhì)的水。室116、118由包括滲透膜126的半透性滲透壁120分開，如下所述。在提供半透性滲透壁和滲透流體的特性和特征以及它們之間的相互關(guān)系的更詳細(xì)的描述之前，首先大致理解合并了它們的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)100的總的操作是有益的。系統(tǒng)IOO—般操作如下風(fēng)扇128或其它適當(dāng)?shù)臍饬靼l(fā)生器將箭頭130所表示的潮濕外部空氣抽到進(jìn)口管132中，且將其吹入并通過(guò)氣流室116。管132內(nèi)的閥134可引導(dǎo)除濕器周圍的該空氣中的全部、一些或沒有一部分空氣通過(guò)旁路管136，取決于除濕要求。在此示意圖中，根據(jù)來(lái)自傳感器135的信號(hào)來(lái)控制閥134，該傳感器135測(cè)量氣流在離開除濕器108時(shí)的濕度。當(dāng)空氣穿過(guò)室116時(shí)，空氣中的水蒸汽冷凝成滲透膜126的小孔內(nèi)的液體形式。水隨后穿過(guò)滲透膜126行進(jìn)，進(jìn)入室118內(nèi)的滲透流體?，F(xiàn)在為濕度較低的空氣離開氣流室116而穿過(guò)管139,并被引導(dǎo)到可為任何期望的類型的冷卻設(shè)備106中。如果必要或需要，冷卻設(shè)備106使空氣冷卻，并通過(guò)管141將其排到被調(diào)節(jié)的封閉的空間102中，如箭頭137所示。被冷卻和除濕的空氣的部分可通過(guò)除濕器和冷卻設(shè)備重新循環(huán)，例如通過(guò)經(jīng)由管138將其一部分返回到進(jìn)口管132,以與進(jìn)入的外部空氣130混合。閥140或類似物控制重新循環(huán)的空氣的量，并可響應(yīng)于參數(shù)的任何數(shù)字，例如外部空氣130和空間102內(nèi)空氣的其中之一或二者的濕度和/或溫度。雖然沒有在圖1中示出，但如果不需要除濕，空間102內(nèi)被調(diào)節(jié)的空氣也可只通過(guò)冷卻設(shè)備重新循環(huán)。進(jìn)一步關(guān)于系統(tǒng)100的操作，滲透溶液通過(guò)管142離開室118，穿過(guò)蒸發(fā)器110,并通過(guò)管144返回到室118。如上所述，蒸發(fā)器IIO是用于重新產(chǎn)生滲透流體的裝置的例子，且本發(fā)明不限于用于蒸發(fā)器110。在蒸發(fā)器110中，滲透流體內(nèi)的水以被選擇成維持室118中滲透流體內(nèi)的期望水濃度的速率蒸發(fā)到大氣中。如圖1所示，輔助加熱器112和管142內(nèi)的泵146可用于影響蒸發(fā)的速率。它們的4喿作由來(lái)自傳感器148的信號(hào)控制，傳感器148監(jiān)控室118內(nèi)的滲透流體的水濃度。使蒸發(fā)器110中的水蒸發(fā)所需的輔助熱可為來(lái)自冷卻設(shè)備106的廢熱，但在圖1中沒有示出此熱傳輸。用于維持滲透流體中的適當(dāng)水濃度的可選方法是將來(lái)自室118的滲透流體引導(dǎo)到暴露給外部空氣的大表面積溢流盤中。具有適當(dāng)?shù)乃疂舛鹊男迈r滲透流體按需要被抽到室中。半透性滲透壁120—般包括提供對(duì)滲透膜126的支持的大孔結(jié)構(gòu)149。大孔結(jié)構(gòu)149可包括與滲透膜126相同的材料、不同的材料或其某種組合。大孔結(jié)構(gòu)149可布置在滲透膜126的一側(cè)或兩側(cè)上，或與滲透膜126結(jié)合。大孔結(jié)構(gòu)149一般是多孔的，具有允許水蒸汽進(jìn)入滲透膜126的第一側(cè)和/或允許滲透流體進(jìn)入滲透膜126的第二側(cè)的小穴、小孔或類似物，取決于所使用的特定的大孔結(jié)構(gòu)149及其相對(duì)于滲透膜126的位置。圖1為了例證的目的示意性示出在滲透膜126的第二側(cè)上的大孔結(jié)構(gòu)。滲透膜126是親水膜，其具有一般在大約五(5)納米和一百(100)納米之間的范圍內(nèi)的厚度。膜126越薄，通過(guò)膜126并進(jìn)入滲透流體的水通量就越大，因?yàn)榇┻^(guò)滲透膜126的通量與滲透膜126的厚度成反比。由于在滲透膜126兩端被滲透流體施加的吉布斯自由能量推力，滲透膜126的小孔形態(tài)允許水通過(guò)滲透膜126并進(jìn)入滲透流體室118的傳輸。這是因?yàn)楸焕淠跐B透膜126的小孔中的水是純液體狀態(tài)的水，且滲透流體被選擇成具有高的溶質(zhì)濃度。滲透流體對(duì)被冷凝的純水施加一種滲透"壓力"。滲透壓力的量值用范特霍夫方程描述，而滲透壓力梯度與該量值成正比并與滲透膜126的厚度成反比。滲透膜126的優(yōu)選小孔尺寸依賴于在滲透流體中使用的溶質(zhì)的性質(zhì)。如上所述，小孔不應(yīng)大到使得水合溶質(zhì)分子可穿過(guò)其或進(jìn)入并阻塞小孔。大約10到20埃(10-20A)的小孔直徑(即，膜內(nèi)表面之間的分開距離)對(duì)用于大部分滲透流體是可接受的。如果鹽溶液用作滲透流體，則大約5到10埃(5-10A)的小孔直徑是優(yōu)選的。通過(guò)滲透膜126的水通量是膜滲透性和滲透膜126兩端水濃度差的函數(shù)。通量等于滲透性、橫截面積和滲透膜126兩端水濃度差的積。滲透性與膜126的厚度成反比。本發(fā)明的滲透膜126優(yōu)選地由合成材料制成，包括但不限于合成聚合物。乙酸纖維素和聚酰胺是可接受的合成聚合物的例子。除濕器108,且更具體地滲透壁120、氣流室116和滲透流體室118可呈現(xiàn)各種不同的配置。如圖l示意性示出的，滲透壁120可布置在分離氣流室116和滲透流體室118的箱式外殼內(nèi)。在圖2中示意性示出的可選布置包括圓柱體管121形式的滲透壁120的陣列，其中潮濕的空氣130在管121周圍以及管121之間流動(dòng)，且滲透流體流經(jīng)管121。可選地，潮濕的空氣可流經(jīng)管121，而滲透流體可布置在管外部。進(jìn)一步可選的布置包括柔性平面滲透壁、折疊成增加在氣流室116和滲透流體室118之間延伸的滲透壁的表面積的配置(例如，非隨機(jī)布置如波紋管和波紋，或隨機(jī)折疊的束狀布置)的柔性滲透壁。例如圖1所示的實(shí)施方式包括具有特定的表面積的平面滲透壁。通過(guò)利用具有折疊的配置的滲透壁而不是所示平面配置，可在圖1的實(shí)施方式中提供額外的滲透壁表面積。折疊配置的增加的表面積可允許在給定的一段時(shí)間內(nèi)通過(guò)滲透壁的較大的流。如上所述，這樣的柔性布置在諸如高空電線檢修工和手術(shù)室中醫(yī)師的衣服以及在潮濕環(huán)境中睡覺的人的床單的應(yīng)用中可提供相當(dāng)大的效用。在仍然進(jìn)一步的可選布置中，滲透壁120可模制成待除濕的體積的邊界的輪廓，滲透流體容納在與其相鄰的空間中。具有如下溶質(zhì)分子的滲透流體是可接受的滲透流體的例子l)在脫水和/或水合狀態(tài)中不透過(guò)滲透膜126;2)在水中具有高溶解性；以及3)不惡化滲透膜126。滲透流體可為離子溶液或非離子溶液。也可使用非水溶液。滲透流體的例子是鋰和4^鹽溶液以及磷酸鹽溶液，但還可使用其它鹽兩種非水滲透流體溶液的離子是甘油和乙二醇。在前述說(shuō)明中，方法被描述為用于維持穿過(guò)滲透膜126的高的水濃度梯度，該方法包括蒸發(fā)額外的水或?qū)⑿迈r滲透流體添加到滲透流體室118。在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，滲透流體有意地包括超過(guò)飽和限制的溶質(zhì)。因此，溶質(zhì)晶體最初存在于滲透流體中。當(dāng)水穿過(guò)滲透膜126并進(jìn)入滲透流體時(shí)，由于額外的水的存在，更多的溶質(zhì)將溶解；且因此溶液中溶質(zhì)的濃度將保持在最高水平，即，飽和。最后，當(dāng)所有未溶解的溶質(zhì)晶體溶解且更多的水進(jìn)入滲透流體時(shí)，溶質(zhì)的濃度將逐漸降低，且滲透推力將降低，從而減小通過(guò)滲透膜126傳輸?shù)乃牧俊４藭r(shí)，水必須^皮除去，且滲透溶液重新凝縮?？捎糜谛纬蓾B透膜126的市場(chǎng)上可買得到的材料的例子包括"聚酰胺ROAK膜(PolyamideROAKMembrane)"和"薄膜NFHL膜(ThinFilmNFHLMembrane)"，這兩者都由GEOsmonics制造，并由通過(guò)反向滲透凈化含鹽水的美國(guó)華盛頓州Kent的SteriitechCorporation出售?？捎糜谛纬蓾B透膜126的其它市場(chǎng)上可買得到的材料包括由通過(guò)正向滲透凈化水的美國(guó)俄勒岡州Albany的HydrationTechnologies,Inc.出售的"X-Pack"和"Expedition"?，F(xiàn)在參考圖3,其示出本發(fā)明的除濕工藝，100ml導(dǎo)管200的內(nèi)部體積201填充有包括氯化鋰的飽和水溶液的滲透溶液。多個(gè)不同的滲透壁120單獨(dú)地布置在導(dǎo)管的頂部唇緣203和室204之間，每個(gè)滲透壁120直徑大約為5厘米(5cm)，室204對(duì)頂部唇緣203的頂部上的空氣敞開。從導(dǎo)管200延伸的管205用于測(cè)量導(dǎo)管200的水增加的速率。在大約70%和90%之間的相對(duì)濕度的潮濕空氣被吹到導(dǎo)管200的頂部上，且管205中的液體水平的變化被測(cè)量為每個(gè)壁120的時(shí)間的函數(shù)。滲透流體使用磁混合器在導(dǎo)管200的底部與進(jìn)入的水混合。結(jié)果在下面的表中示出<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>從這些實(shí)驗(yàn)中很明顯，毛細(xì)冷凝出現(xiàn)在每個(gè)半透性滲透壁120中的小孔尺寸的區(qū)域中，而水很可能經(jīng)由跨過(guò)壁120的厚度形成的水橋(waterbridge)穿過(guò)滲透壁120的厚度。每個(gè)滲透壁120通過(guò)不允許滲透流體在潮濕空氣的方向上的相當(dāng)多的滲透而維持高的水濃度梯度，從而導(dǎo)致水通過(guò)滲透壁120被推動(dòng)并進(jìn)入滲透流體?？梢哉J(rèn)為，不同的滲透壁120由于其不同的厚度和滲透性而展示不同的水通量。這些特征將影響連接穿過(guò)壁120行進(jìn)并進(jìn)入滲透流體的液體的水橋，且因而影響水通量率。雖然已經(jīng)參考本發(fā)明的示例性實(shí)施方式描述和示出了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，可進(jìn)行前述和各種其它變化、省略和增加，而不偏離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍。權(quán)利要求1.一種用于使氣流除濕的工藝，包括步驟提供具有滲透膜的半透性壁，所述滲透膜具有多個(gè)小孔、第一側(cè)和第二側(cè)，所述小孔中的一部分小到足以允許毛細(xì)冷凝；將滲透流體放置在部分地由半透性壁形成的室中，其中所述滲透膜的所述第二側(cè)被暴露給所述滲透流體；將所述滲透膜的所述第一側(cè)暴露給待除濕的所述氣流；以及在除濕工藝期間，維持穿過(guò)所述滲透膜的足夠高的水濃度梯度，以產(chǎn)生通過(guò)所述滲透膜的水的通量。2.如權(quán)利要求1所述的工藝，其中滲透層設(shè)置有在所述第一側(cè)和第二側(cè)之間延伸的厚度，且所述厚度使得水橋在所述除濕工藝期間在從所述第一側(cè)到所述第二側(cè)的方向上延伸。3.如權(quán)利要求2所述的工藝，其中所述滲透層的所述厚度在大約5納米和100納米之間。4.如權(quán)利要求l所述的工藝，其中所述半透性壁是柔性的。5.如權(quán)利要求4所述的工藝，其中所述半透性壁包括折疊配置。6.如權(quán)利要求5所述的工藝，其中所述折疊配置包括多個(gè)波紋。7.如權(quán)利要求l所述的工藝，其中所述半透性壁形成多個(gè)管，其中所述滲透流體配置在所述管的內(nèi)部。8.如權(quán)利要求1所述的工藝，其中所述半透性壁形成多個(gè)管，其中所述滲透流體配置在所述管的外部。9.如權(quán)利要求1所述的工藝，進(jìn)一步包括重新產(chǎn)生所述滲透流體來(lái)維持所述滲透流體中的高的溶質(zhì)濃度的步驟。10.如權(quán)利要求9所述的工藝，其中重新產(chǎn)生所述滲透流體的所述步驟包括從所述滲透流體蒸發(fā)額外的水的步驟。11.如權(quán)利要求9所述的工藝，其中重新產(chǎn)生所述滲透流體的所述步驟包括將溶質(zhì)添加到所述滲透流體的步驟。12.如權(quán)利要求l所述的工藝，其中所述滲透流體包括超過(guò)所述滲透流體內(nèi)溶質(zhì)的飽和限制的溶質(zhì)。13.—種用于除濕的設(shè)備，包括至少一個(gè)半透性滲透壁，其具有滲透膜，所述滲透膜具有小到足以允許毛細(xì)冷凝的一部分小孔、第一側(cè)和第二側(cè)；至少一個(gè)氣流室，其部分地由所述滲透壁形成，其中每個(gè)滲透膜的所述第一側(cè)被暴露給所述氣流室；以及至少一個(gè)滲透流體室，其部分地由所述滲透壁形成，其中每個(gè)滲透膜的所述第二側(cè)被暴露給所述滲透流體室。14.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括配置在至少一個(gè)滲透流體室中并與滲透膜層的所述第二側(cè)接觸的滲透流體。15.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中所述滲透流體包括超過(guò)所述滲透流體內(nèi)溶質(zhì)的飽和限制的溶質(zhì)。16.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中所述至少一個(gè)滲透壁具有折疊配置。17.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中滲透層設(shè)置有在所述第一側(cè)和第二側(cè)之間延伸的厚度，且所述厚度使得水橋在除濕工藝期間在從所述第一側(cè)到所述第二側(cè)的方向上延伸。18.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中所述滲透層的所述厚度在大約5納米和100納米之間。19.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中所述半透性滲透壁是柔性的。20.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括滲透流體再生器。21.—種用于使氣流除濕的工藝，包括步驟提供具有滲透膜的半透性壁，所述滲透膜具有多個(gè)小孔，所述小孔中的一部分小到足以允許毛細(xì)冷凝；將滲透流體^L置在部分地由所述半透性壁形成的室中；利用所述滲透膜來(lái)阻止?jié)B透流體穿過(guò)所述半透性壁；通過(guò)所述滲透膜內(nèi)的毛細(xì)冷凝從所述氣流移除水蒸氣；以及在除濕工藝期間，維持穿過(guò)所述滲透膜的足夠高的水濃度梯度，以產(chǎn)生通過(guò)所述滲透膜的水的通量。22.—種用于除濕的設(shè)備，包括至少一個(gè)半透性滲透壁，其具有滲透膜，所述滲透膜具有小到足以允許毛細(xì)冷凝的一部分小孔；至少一個(gè)氣流室，其部分地由所述滲透壁形成；至少一個(gè)滲透流體室，其部分地由所述滲透壁形成；以及滲透流體，其配置在所述滲透流體室內(nèi)，所述滲透流體具有溶質(zhì)濃度，所述溶質(zhì)濃度大到足以產(chǎn)生穿過(guò)所述滲透膜的水濃度梯度，所述水濃度梯度大到足以產(chǎn)生通過(guò)所述滲透膜的水的通量；其中所述滲透膜可操作來(lái)將實(shí)質(zhì)上所有的所述滲透流體保持在所述滲透流體室內(nèi)，并使配置在所述氣流室內(nèi)的氣體中所包含的水蒸汽冷凝。全文摘要提供了用于使氣流除濕的工藝和設(shè)備。該工藝包括步驟a)提供具有滲透膜的半透性壁，該滲透膜具有多個(gè)小孔、第一側(cè)和第二側(cè)，這些小孔中的至少一部分可操作地依尺寸制造成允許毛細(xì)冷凝；b)將滲透流體放置在部分地由半透性壁形成的室中，其中滲透膜的第二側(cè)被暴露給滲透流體；c)將滲透膜的第一側(cè)暴露給待除濕的氣流；以及d)在除濕工藝期間維持穿過(guò)滲透膜的足夠高的濃度梯度，以產(chǎn)生通過(guò)滲透膜的水的通量。該設(shè)備包括至少一個(gè)半透性滲透壁、部分地由滲透壁形成的至少一個(gè)氣流室和部分地由滲透壁形成的至少一個(gè)滲透流體室。每個(gè)半透性滲透壁具有滲透膜，該滲透膜具有第一側(cè)和第二側(cè)。每個(gè)滲透膜的第一側(cè)被暴露給氣流室，而每個(gè)滲透膜的第二側(cè)被暴露給滲透流體室。文檔編號(hào)F24F3/147GK101535727SQ200780030219公開日2009年9月16日申請(qǐng)日期2007年7月16日優(yōu)先權(quán)日2006年8月14日發(fā)明者杰克·布萊克納,阿瑟·凱斯頓申請(qǐng)人:納諾坎普技術(shù)有限公司