1.本发明涉及大气水产生器领域。更具体地，本发明涉及用于冷却储存水的系统和用于对大气水产生器中的蒸发器进行除霜的系统。
2.发明背景
3.通过大气水产生器从空气中提取水是众所周知的，并且典型地涉及通过将包含液体蒸汽的气体的温度降低到露点温度以下来使包含液体蒸汽的气体的冷凝条件加强，导致蒸汽冷凝，并且液体由此与携载的气体分离。
4.冷凝水应储存在储罐中，以便在需要时对冷凝水进行分配。在许多情况下，将储存水以低温保存在储罐中有两大优点：它减少了储罐中微生物的生长；在一些文化中，以低温下分配水是优选的，在一些情况下改善了水的味道。
5.在本发明之前，很少有常见的方法被用于冷却储罐中的储存水：
6.第一种是将冷却盘管浸没在储存水储罐中。
7.这种结构要求盘管由适合饮用水的材料制成。此外，根据一些标准，盘管应该是双壁的，以避免制冷剂在泄漏的情况下渗透到储存水中。这两个要求使得冷却盘管价格昂贵。在某些情况下，储存水储罐中的水位会发生变化，并且盘管可能不会完全浸没在水中。这降低了热传递速率，并且可能还需要昂贵的解决方案。
8.另一种方法是用冷却盘管包围储存水储罐。对于这种结构，由于盘管和罐的外侧之间的公共表面积低，所以要使用长盘管。此外，储存水储罐中的水位可能较低，导致热传递较低，并且应通过使用非常昂贵的专用压缩机来改变冷却能力。
9.第三种方法是使用带有独立制冷回路的小盘管。在这种解决方案中，即使在低水位时，小的冷却能力也满足使储存水储罐中的水冷却的热传递速率。这种解决方案需要两个压缩机，并且有时还需要两个冷凝器、额外的风扇等等，因此成本很高。
10.当环境的露点降低到使水的冷凝更有效地发生在低于零度的蒸发器温度的程度时，蒸发器的翅片上可能会结霜。
11.如果蒸发器没有不定期地除霜，霜会凝结并堵塞蒸发器的翅片之间的空气通道。此外，冷凝水不会被收集到储水罐中。除霜程序可以通过关闭压缩机、将环境空气吹过蒸发器并等待直到霜融化来完成。这种常见的技术程序是耗时的，并且降低了每日产水率。
12.发明概述
13.本发明的目的是为上述大气水产生器的挑战和缺点提供解决方案。
14.在第一方面，本发明提供了一种大气水产生器(awg)，其包括制冷回路(refrigeration cycle)、储罐、冷却隔室，制冷回路用于将大气中的水冷凝成储存水，储罐由壁限定以用于储存储存水，冷却隔室由壁限定，设计成包括冷却介质并包括制冷剂盘管。储罐和冷却隔室共用公共壁的至少一部分，公共壁将储罐与冷却隔室分隔开，壁的一个表面面向储罐，并且壁的另一个表面面向冷却隔室。制冷剂盘管与制冷回路流体连通，并设计成至少部分地浸没在冷却介质中。
15.在第二方面，本发明提供了一种大气水产生器(awg)，包括：制冷回路、储罐、以及
循环环路，制冷回路用于将大气中的水冷凝成储存水，储罐用于储存储存水，循环环路包括离开储罐的出口、通向储罐的入口和用于将出口连接到入口的管道管线、用于使循环环路中的储存水循环的循环泵、以及水-制冷剂热交换器(water-refrigerant heat exchanger)，水-制冷剂热交换器包括与水产生制冷回路流体连通的制冷剂，水-制冷剂热交换器被设计成在循环期间在制冷回路和储存的冷凝水之间交换热量。当循环泵运行时，储存水可以从储罐通过出口、管道、水-制冷剂热交换器、循环泵而循环，并通过入口(或替代地，分配器出口)回到储罐。所循环的储存水与制冷剂进行热交换，从而离开水-制冷剂热交换器的循环的储存水比进入水-制冷剂热交换器的循环的储存水相对更冷。
16.在本发明的第三方面，一种大气水产生器(awg)包括制冷回路、水收集装置、储罐，制冷回路用于将大气中的水冷凝成储存水，该制冷回路包括蒸发器，该蒸发器包括水入口，该水入口被设计成将水滴落在蒸发器上，水收集装置用于收集离开蒸发器的水，储罐用于储存储存水，该储罐包括储存水入口和储存水出口。储罐的储存水出口和蒸发器的水入口流体连通，被设计成将储存水从储罐带到蒸发器，允许储存水在蒸发器上流动和冷却；离开蒸发器的冷却水被收集在所述水收集装置中。
17.在第四方面，本发明提供了一种包括制冷回路的awg，该制冷回路包括压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀装置、蒸发器、制冷管线，该制冷管线将压缩机连接到冷凝器、将冷凝器连接到膨胀装置、将膨胀装置连接到蒸发器以及将蒸发器连接到压缩机和除霜阀。除霜阀可选地通过制冷剂管线连接到制冷剂管线(其将压缩机连接到冷凝器)，并且连接到以下中的一个：(i)将膨胀装置连接到蒸发器的制冷剂管线，或者(ii)将蒸发器连接到压缩机的制冷剂管线。当除霜阀启动时，除霜阀使得压缩的制冷剂气体能够通过穿过膨胀阀而从冷凝器流向蒸发器。在这种情况下，热气体流向蒸发器，加热蒸发器，并且使得在其翅片上积聚的霜能够融化。
18.在另一方面，本发明提供了一种包括制冷回路的awg，该制冷回路包括压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀装置、蒸发器、制冷管线以及换向阀，该制冷管线将压缩机连接到冷凝器、将冷凝器连接到膨胀装置、将膨胀装置连接到蒸发器以及将蒸发器连接到压缩机，该换向阀安装在将压缩机连接到冷凝器的第一制冷剂管线和将压缩机连接到蒸发器的第二制冷剂管线上。当压缩机启动且换向阀处于第一状态时，该阀允许压缩的热气体离开压缩机流向冷凝器，并且允许冷的低压制冷剂从蒸发器返回压缩机；当压缩机启动并且换向阀处于其第二状态时，换向阀使流动方向反转，并允许压缩的热气体朝向蒸发器离开压缩机，并且允许冷的低压制冷剂从冷凝器返回压缩机。
19.在另一方面，本发明提供了用于运行上述系统的方法。
20.附图简述
21.被视为本发明的主题在说明书的结论部分中被特别地指出并且被清楚地要求保护。然而，当与附图一起阅读时，本发明关于组织和运行方法两者连同其目的、特征和优点通过参考以下详细描述可以被最好地理解，在附图中：
22.图1是根据本发明实施例的包括冷却系统的大气水产生器(awg)的框图；
23.图2是根据本发明实施例的包括另一冷却系统的awg的框图；
24.图3是根据本发明实施例的包括另一冷却系统的awg的框图；
25.图4a和图4b是根据本发明实施例的awg的框图，每个awg包括对冷却系统的不同添
加；
26.图5是描述根据本发明实施例的运行制冷系统的方法的流程图；
27.图6是描述根据本发明实施例的运行制冷系统的方法的流程图；
28.图7是描述根据本发明实施例的运行制冷系统和液压系统的方法的流程图；
29.图8是描述根据本发明实施例的用于运行对制冷系统和液压系统的附加的方法的流程图；
30.将认识到，为了说明的简单和清楚，在图中示出的元件不一定按比例绘制。例如，为了清楚，元件中的一些的尺寸可能相对于其他元件被放大。此外，在认为适当的情况下，参考标记可以在附图中被重复以指示相应的或类似的元件。
31.本发明的详细描述
32.在以下详细描述中，阐述了许多具体细节以便提供对本发明的透彻理解。然而，本领域技术人员将理解，本发明可以在没有这些具体细节的情况下实践。在其他情况下，没有详细地描述熟知的方法、程序和部件，以免模糊本发明。
33.本发明总体上涉及对大气水产生器的改进。术语“大气水产生器”(以下简称“awg”)在本文指的是能够提取空气中的水蒸气(湿气)、通过将一些湿气冷凝成水而将水转化为储存水的任何设备。冷凝水是通过将相对潮湿的气流的温度降低到其露点以下来实现的。因此，大气水产生器包括本领域通常使用的制冷回路，该制冷回路包括制冷剂管线、膨胀设备(例如膨胀阀)、蒸发器(冷式热交换器)、冷凝器(热式热交换器)和压缩机。通常，大气水产生器包括鼓风机，以增加通过蒸发器的体积气流。通常，收集装置(诸如水池)收集蒸发器上形成的水滴。在大多数情况下，收集的水通过泵或重力作用从水池转移到用于储存冷凝水的水罐。也可以安装各种过滤器以用于过滤水(沉淀过滤器、碳过滤器、反渗透过滤器等)、添加矿物质、消毒(如用uv辐射)，并且用于过滤进入的空气，以净化污染空气中的颗粒和有害化学物质。awg还包括分配装置，该分配装置用于根据需要提供储存水，该分配装置包括分配管线和至少一个水龙头，并且还可以包括显示水位、运行按钮和故障指示的hmi单元。
34.在第一方面，本发明涉及用于使储存水冷却以满足用户对冷水的需求的节能冷却特征。本发明提供了三个可选的特征，它们可以单独或以任意组合实施：(i)冷却隔室，其具有与储罐共用的壁，并包括浸没在冷却介质中的冷却盘管。储存水可以可选地连接到储存水循环回路，该储存水循环回路从储罐中抽取水并使水重新进入罐，例如利用用于将循环水喷洒在储罐的冷却壁上的喷洒器；(ii)储存水循环回路，其从储罐中抽取水，并使水通过水-制冷剂热交换器，在该水-制冷剂热交换器中，水在重新进入储存水的储器之前被冷却；(iii)一种系统，该系统从储罐中抽取储存水，并将储存水滴落在水产生制冷回路的蒸发器上，重新收集冷却的水滴并使冷却的水滴返回储罐。在一些实施例中，用于与储存水(或特征(i)中的冷却介质)传递热量的制冷剂来自于用于从空气湿气中产生水的主制冷回路。
35.冷却隔室系统
36.本发明提供的用于冷却所产生的储存水的第一个特征是指一种awg，awg具有用于储存由该装置产生的冷凝水的储罐，以及冷却隔室(容器、空间、罐或容器件，其具有由壁限定的能够容纳液体或凝胶冷却介质的体积，以下称为“冷却隔室”)，其中，至少一个壁的至少一部分对于储罐和冷却隔室是公共的，并且该至少一个壁的至少一部分将储罐和冷却隔
室分开，使得(部分)壁的一个表面面向储罐，而相对的表面面向冷却隔室(以下称为“公共壁”)。换句话说，储罐和冷却隔室共用壁(公共壁)的至少一部分。术语壁是指在一个空间和另一个空间之间形成边界的任何表面。该表面可以是柔性的，例如热塑性聚合物片，或者该表面可以是非柔性的，例如不锈钢表面。该壁可以是多层的或有涂层的。
37.冷却隔室被设计成容纳冷却介质，并包括与制冷回路流体连通的制冷剂盘管。冷却介质可以是液体或凝胶，其可以通过长时间保持低温来充当热缓冲剂。在一些实施例中，冷却介质由熔点温度低于0℃的材料制成。在一些实施例中，冷却介质是水和丙二醇的混合物。
38.当冷却隔室填充有冷却介质时，冷却介质从隔室面与公共的部分壁接触，并且热量可以从位于另一壁表面(面向储罐)上的储存水通过公共壁朝向冷却介质传递。在一些实施例中，储罐的所有外侧侧向侧壁和底端都被冷却介质包围。当容器具有立方体壁时，术语侧壁应被解释为包括容器的两个相对侧以及相对的前部和后部。在一些实施例中，储罐的侧壁的多于30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％与冷却隔室共用，并且可以与冷却介质交换热量。在一些实施例中，储罐被冷却隔室包夹，即，储罐被冷却隔室紧密覆盖。
39.在一些实施例中，冷却隔室被包围在储罐中。在一些实施例中，冷却隔室在储罐内部形成突起。在一些实施例中，冷却隔室在储罐中形成多个突起。在一些实施例中，隔室被水储罐部分地包围。在一些实施例中，隔室的所有外侧侧向侧壁和底端都被储罐包围。在一些实施例中，隔室的侧壁的超过30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％被储罐包围。
40.在一些实施例中，公共壁由光滑表面制成，而在一些实施例中，公共壁由波浪形表面制成，以增加表面积并改善冷却介质和储存在储罐中的储存水之间的热传递。
41.在一些实施例中，储罐的顶端的平坦部分(even portions)被冷却介质包围。由于担心冷却介质可能泄漏到储存水中，将储罐的顶端浸没在冷却介质中的选择不太有利。
42.在一些实施例中，储罐由热塑性材料制成。在一些实施例中，储罐由诸如不锈钢的金属材料制成。在一些实施例中，只有储罐和冷却隔室的公共壁由诸如不锈钢的金属材料制成。
43.在一些实施例中，除了对于储罐和隔室两者是公共的壁的部分，储罐和冷却隔室中的至少一者包括壁的至少第二部分，其中壁的至少第二部分被隔热层覆盖。
44.在一些实施例中，冷却隔室的结构被密封，从而防止从冷却隔室向罐的泄漏。在一些实施例中，罐的结构是密封的，因此水不能流入或滴入冷却隔室。
45.冷却盘管以这样的方式容纳在冷却隔室中，即当冷却隔室容纳冷却介质时，则冷却盘管至少部分地浸没在冷却介质中，并将热量从冷却介质传递到awg的主制冷回路。在一些实施例中，冷却盘管紧密接触或附接到储罐的侧壁，因此它伴随地冷却该冷却介质和储罐，并间接地冷却储罐的内容物。
46.与将冷却盘管直接浸没在储存水中的常规解决方案相比，这种解决方案有几个优点。第一，即使当罐中的储存水的水位很低，冷却介质也起到散热电容器的作用。当新的水被引入储罐时，新加入的水通过将热量传递给先前冷却的冷却介质而被冷却。第二，冷却盘管可以联接到水产生制冷回路的主制冷回路，并且通过使用相同的制冷回路部件来冷却储存在水罐中的水。这取代了具有指定的制冷环路，需要运行主制冷环路(特别是为了冷却储存水)，或者临时安装用于冷却水的tec热交换器。另一个优点是制冷剂盘管不需要与储存
水直接接触，与储存水直接接触需要使用双壁盘管和/或使用由食品级材料制成的制冷剂盘管。
47.冷却介质可以被冷却到至少接近或低于水的冰点的温度。在一些实施例中，冷却介质可以选自水、乙二醇、丙二醇或它们的组合。
48.储罐可以是现有技术中用于储存水的任何形式的水罐。储罐的容积根据awg的具体应用进行调整。一般来说，其体积应足以在短时间内提供满足最高合理需求的供水，这超过装置的淡水产生率。例如，旨在用作家用水分配器的awg通常将包括容积约为10升的储罐。
49.在一些实施例中，只有一部分储存水意在用于分配冷却水。在这些实施例中，awg可以包括单独的用于冷水的罐(以下称为“冷水罐”)，并且冷却系统冷却冷水罐而不是主储存水储罐。
50.冷却隔室的体积需要与盘管所需的冷却能力的体积成比例。为了提高从冷却盘管到介质的热传递速率，隔室设计最好允许热虹吸效应，以便介质在冷却过程中循环。介质的体积和公共壁表面应设计成满足所需的冷却周期。本领域技术人员应知道如何计算所需的体积、表面积、流速等，以便将所产生的水的初始温度降低到期望的目标温度和所需的冷却速率。
51.在一些实施例中，隔热部用于使储罐的壁(其暴露于环境空气或热空气)隔热，和/或使冷却隔室的壁(其暴露于环境空气或热空气)隔热，并减少对冷却介质以及罐中的储存水的加热，从而节省能量。
52.在一些实施例中，储罐用适于减少储存水从储罐泄漏的盖子盖住。在一些实施例中，冷却隔室用适于减少冷却介质从冷却隔室泄漏的盖子盖住。在一些实施例中，两个容器用单个盖子盖住。
53.为了运行冷却和液压系统，该系统可以进一步包括连接到以下至少一个的控制单元：
54.适于测量储存水温度的温度传感器(例如温度计或热电偶)。
55.适于测量冷却介质温度的温度传感器。
56.适于测量蒸发器温度的温度传感器。
57.适于测量罐中的水量的大量浮子传感器。
58.适于测量池中的水量的大量浮子传感器。
59.控制单元也可以连接这些传感器，和/或运行制冷回路部件中的一些和液压部件中的一些，例如压缩机、制冷剂阀、泵、液压阀、uv灯等。
60.在一些实施例中，控制单元可以连接到用户界面以接受分配命令(倾倒按钮)或者以便显示水位。
61.控制单元被编程以执行系统的逻辑，例如根据算法500、700、710和720或600、700、710和720所描述的逻辑。在一些实施例中，控制单元被编程为也执行在算法800中所描述的逻辑。
62.热交换器冷却系统
63.本发明提供的另一个储存水冷却特征是一种awg，其包括储存水循环环路，该储存水循环环路使来自储罐的水循环通过热交换器，以冷却储存水，其中热交换器与用于产生
awg的水的制冷回路流体连通。
64.为此，awg包括用于将大气中的水冷凝成储存水的制冷回路、用于储存储存水的储罐和储存水循环环路。在一些实施例中，awg包括单独的冷水储罐，并且在这些实施例中，循环回路连接到冷水罐，并且储存在冷水罐中的水由冷却系统循环和冷却。通过将大气中的水冷凝成储存水来产生水的制冷回路包括制冷剂管线、膨胀设备(例如膨胀阀)、蒸发器、冷凝器和压缩机。产生的水可以首先储存在池中，然后转移到储存水的储罐中，或者可以直接收集到储罐中。
65.储罐连接到循环环路，该循环环路包括离开储罐的出口、通向储罐的入口和用于将出口连接到入口的管道管线。循环环路还包括用于使循环环路中的储存水循环的主泵，以及热交换器，该热交换器被设计成在循环期间在制冷回路和储存的冷凝水之间交换热量。
66.泵和水-制冷剂热交换器的设置顺序几乎没有意义，即水泵可以位于水-制冷剂热交换器的上游，或者水-制冷剂热交换器可以位于泵的上游。
67.循环环路可以进一步包括单向阀，例如被放置在循环泵上游以防止水回流到循环泵的单向阀；各种水过滤器；三通阀，该三通阀用于将水引导到其他管线，诸如分配管线。
68.在一些实施例中，循环环路可以与收集管线接合，该收集管线经由双向入口阀将水从收集池引导至储罐。
69.在一些实施例中，双向阀将离开冷凝器的制冷剂流转向水-制冷剂热交换器。在一些实施例中，水-制冷剂热交换器串联连接到蒸发器，因此不需要双向阀。膨胀装置应位于连接冷凝器出口的制冷剂管线和水-制冷剂热交换器之间。
70.水-制冷剂热交换器具有进口，该进口允许在储存水循环环路中循环的储存水进入热交换器，与制冷剂进行热交换，并离开热交换器回到储存水中。常规的板式热交换器或管式热交换器或任何其他合适的热交换器可用于此目的。本领域技术人员应知道如何计算所需的表面积、体积、流速等，以便以所需的速率将所产生的水的初始温度降低到期望的目标温度。
71.双功能蒸发器系统
72.用于冷却awg装置中的储存水的第三个特征涉及一种系统，该系统从储罐中抽取水，并使抽取的水与水产生制冷回路的蒸发器接触。储存水与蒸发器中的制冷剂传递热量，并且以较低温度离开蒸发器的水由所产生的水池(或任何其他收集装置，例如连接到水管线的漏斗)收集，并返回到储罐。因此，来自于储罐的储存水在蒸发器上被冷却，并以较低的温度离开蒸发器。
73.该系统包括储存水出口，该储存水出口连接到将储存水带到水产生制冷回路的蒸发器的水管线。如果水罐位于蒸发器上方，则水从储罐传送到蒸发器可以是重力式的。在一些实施例中，水管线可以包括水泵，以从罐中抽取储存水。在一些实施例中，水管线可以包括开关阀。在一些实施例中，开关阀由控制单元操作，该控制单元连接到位于储罐中的温度计并从温度计接收温度读数，并且每当温度等于或高于由制造商设定或由用户设定的预定阈值时，该控制单元启动开关阀(或所述泵)，并且每当水温达到低的预定值时，停止冷却。在一些实施例中，开关阀由恒温器操作。
74.在一些实施例中，水管线可以紧挨着蒸发器通过，在此处，水管线将水滴落在其
上。在一些实施例中，水管线包括孔或缝隙，这些孔或缝隙沿着冷却翅片滴落水滴，并且水滴从翅片滴落到水池，因为冷凝的水滴来自潮湿的空气。在一些实施例中，在水冷却过程中，定位成经过蒸发器(在一些实施例中在蒸发器和冷凝器之间)的awg的外壳中的新鲜空气遮板窗口被打开，减少蒸发器上的气流并允许冷凝器被来自awg周围环境的新鲜空气冷却。该系统允许在不冷凝水的情况下对水进行冷却，特别是在罐已满且添加新的冷凝水会导致其溢出时非常有用。它进一步降低了蒸发器上滴落的水由于流经蒸发器的气流而被冲走的风险。在炎热和潮湿的条件下，由蒸发器产生水只需要很少的空气，但另一方面，冷凝器比平时加热更多，并且需要更多的空气来冷却。位于蒸发器和冷凝器之间的新鲜空气窗口可以解决这个问题，即它(完全地或部分地)打开以允许第二空气流流入以加入流过冷凝器的气流，这在不增加流过蒸发器的空气量的情况下冷却了冷凝器的温度，并且在某些情况下，甚至降低了冷凝器的温度。
75.现在参考图1，图1描绘了根据本发明的实施例的awg装置100。该装置应该包括许多在图1或随后的图中未示出的部件，例如通用管线、控制器、温度传感器、按压按钮和一些其他控制装置。本领域技术人员应知道如何将本文提供的细节外推到完全有效的awg中。装置100包括具有空气入口104(配备有空气过滤器34)和空气出口106的外壳102。外壳102容纳水产生制冷回路、水冷却制冷回路和所产生的水的系统。水产生制冷回路包括压缩机2、冷凝器4、膨胀装置6、蒸发器8和一组制冷剂管10、12、14、15、16和17。制冷剂气体在压缩机4中被压缩。压缩的制冷剂气体在制冷剂管线10中行进到冷凝器4，在冷凝器4中，压缩的制冷剂气体冷凝成液体。冷凝的液体通过制冷剂管线12行进出冷凝器4。双向阀18安装在制冷剂管12上，并具有两种状态。在第一状态中，它将冷凝的制冷剂液体引导至制冷剂管14，在制冷剂管14中，制冷剂液体在水产生制冷剂回路中流动，并到达蒸发器8，用于将湿气冷凝成水。在第二状态中，双向阀18将冷凝的制冷剂液体引导至下文将描述的水冷却制冷回路的制冷剂管线20。在冷凝的液体被转移到制冷剂管14之后，冷凝的液体到达膨胀装置6(例如毛细管、膨胀阀)，在那里，它变成冷的液体-气体混合物，并进入蒸发器8，在蒸发器8中，它蒸发。在离开蒸发器8之后，气态的制冷剂通过吸入管线16、17被输送回压缩机2，以完成循环。
76.鼓风机30位于空气出口106附近，并促使(当启动时)气流32通过空气入口104进入外壳。空气然后通过空气过滤器34，该过滤器去除颗粒并可以吸收化学污染物，然后空气通过蒸发器8，在蒸发器8处，气流的温度降低到其露点以下，剥去一些凝结成水滴的水分。相对冷却和干燥的气流进一步流过冷凝器4，在冷凝器4处，其被加热，然后通过空气出口106流出外壳102。在一些实施例中，鼓风机4可以位于沿着流动管线32的任何合适的位置。
77.由蒸发器8产生的水滴在重力作用下被收集在水池42中。水池42是液压水系统的一部分，现在将详细说明水池。池42中的水由位于水收集管线44上的收集泵46泵送，以便将水引导至用于储存储存水63的储罐62。位于收集泵46上游的单向阀48引导水流不返回，以引导至收集过滤器50。收集过滤器可以是减少沉积物的沉积物过滤器，例如精制导管、吸收化学物质的活性炭过滤器、两者的组合或任何其他合适的过滤介质。水管线44从收集过滤器50将液压主吸入管线52接合到喷洒管线54。液压主吸入管线52配备有主泵52.1，其后是单向阀52.2和第二过滤器52.3，例如活性炭过滤器或方解石过滤器。在管线44和52的连接处的上游是位于喷洒管线54上的第二过滤器56。第三过滤器56既处理来自收集管线44的水
又处理来自液压主吸入管线52的水。过滤器52可以是例如uv过滤器或纳米过滤器。第二过滤器56的上游是双向液压阀58。在第一状态(默认)，阀引导水保持在喷洒器管线54上，并且在第二状态，阀将水从喷洒器管线54分流到分配管线和出口60。双向液压阀58与控制按钮(未示出)连通，控制按钮是用户可用的，并且可以放置在例如装置的控制面板界面上，或者它可以是例如靠近该装置的水龙头的机械按压按钮。对水的分配可以持续预设的持续时间(例如，足以填满标准玻璃水杯或玻璃瓶的持续时间)，或者只要用户按下控制按钮则可以分配，如本领域通常已知的。
78.在双向水阀的上游，喷洒器管线54进入储罐62的顶端，并以喷洒器64结束。喷洒器64接收循环水，并将循环水喷洒在储罐62和冷却隔室70的公共壁的内侧66上。结果是，喷洒的水与储罐62的侧壁进行热交换，储罐62的侧壁又与冷却隔室70中包含的冷却介质68(例如液体或凝胶)进行热交换。冷却隔室70围绕储罐62的所有侧面(包括底部，但不包括顶端)包夹储罐62。
79.在一些实施例中，单向阀48、52.2中的至少一个包含在泵(相应地，46、52.1)内。在一些实施例中，蒸发器8的底部位于储罐62上方，并且水可以直接从蒸发器流向储罐。这消除了对泵46、单向阀48甚至池42的需要。在一些实施例中，管线54上可以有另一个中间罐(环境温度罐)。在一些实施例中，喷洒器、过滤器中的一个过滤器、单向阀中的一个单向阀中的至少一个可能是不需要的。
80.回到制冷回路，用于冷却制冷剂介质68的冷却盘管72浸没在制冷剂介质68中。冷却盘管72连接到制冷剂管线21的下游，制冷剂管线21从双向阀18延伸出水产生制冷回路。当阀18将制冷剂引向冷却盘管时，液态制冷剂通过管线20流向第二膨胀装置24。在一些实施例中，膨胀装置6、24可以合并成位于双向阀18正前方的一个膨胀装置。制冷剂变成冷的液体-气体混合物，并通过管线21流向冷却盘管72。在盘管72内部，制冷剂在低温下沸腾，从冷却介质68吸收热能。制冷剂从盘管72流向制冷剂管线22，该制冷剂管线22连接到离开蒸发器8的制冷剂吸入管线16，并通过吸入管线17返回压缩机2，以结束闭合回路。
81.冷却盘管72具有螺旋形式或矩形-螺旋形式，以便增加表面积比，从而增加与制冷介质68的热传递效率，并且在给定的示例性实施例中，冷却盘管72定位在储罐62和冷却隔室70的公共壁66附近，以便除了冷却制冷介质68之外，通过直接冷却公共壁66来更有效地冷却储罐62的内容物。
82.冷却隔室70用覆盖冷却隔室70的外壁的隔热层74隔热。隔热层可以由隔热泡沫(例如发泡聚氨酯、矿棉或其他合适的材料)制成。
83.通气口76附接到储罐，允许罐62的气压与周围环境平衡，以过滤在分配过程中进入罐的空气，并在其填充过程中从罐中排出空气。
84.现在参考图2，图2描绘了根据本发明实施例的awg装置的另一个水冷却特征。awg装置200与图1所示的awg装置100共用具有相同布置的大多数部件。相似的部件标注相同，因此仅讨论两个实施例之间的差异。
85.awg 200的水冷却制冷剂回路包括位于制冷剂管线21上的水-制冷剂热交换器80。因此，不是像在装置100中那样冷却位于冷却隔室70中的冷却介质，水冷却制冷剂回路中的制冷剂通过水-制冷剂热交换器80与(通常储存的)储存水(其在循环管线中循环)进行热交换。
86.在其默认状态中，双向阀58将组合的循环和收集管线引向位于三通阀58水压上游的水-制冷热交换器80。制冷剂流经水-制冷剂热交换器80，并与流经水-制冷剂热交换器80的循环水进行热交换。结果是，通过管线84离开水-制冷剂热交换器(water-refrigerant heat exchange)的水比进入水-制冷剂热交换器的水更冷。
87.当阀18将制冷剂引向热交换器80时，液态制冷剂流经第二膨胀装置24。制冷剂变成冷的液体-气体混合物，并通过管线21流向热交换器80。在热交换器80内部，制冷剂在低温下沸腾，从流向管线84的水中吸收热能。制冷剂从热交换器80流向制冷剂管线22，该制冷剂管线22连接到离开蒸发器8的制冷剂管线16，并通过吸入管线16返回压缩机，以结束闭合回路。
88.awg装置200还包括沿管线60的分配过滤器86，例如纳米过滤器。
89.隔热层74使储罐隔热。
90.注意，awg装置200没有冷却隔室70，冷却隔室70是图1的awg装置的特征。尽管如此，在本发明的一些实施例中，awg装置可以包括用于冷却储存水的这两种装置。
91.现在参考图3，图3描绘了根据本发明的awg装置，该装置包括用于冷却储器中的储存水的又一特征。awg装置300与分别在图1和图2中描绘的awg装置100和200共用具有相同布置的大多数部件。相似的部件标注相同，并且本文下面仅讨论两个实施例之间的差异。
92.冷却水出口92通过开关阀94连接到罐62的出口52。在一些实施例中，双向阀位于出口52和冷却水出口92的接合处，代替开关阀94。冷却水出口92的端部位于水产生制冷回路的蒸发器8附近或嵌入蒸发器8中。当开关阀94打开时，来自液压主吸入管线的储存水在重力作用下流向蒸发器8，在蒸发器8处与水产生制冷剂进行热交换，并注入水池42中，并可与从空气流32的湿气中冷凝的新产生的水混合。然后，冷却水返回到储罐62，如前面针对所产生的水从水池42到储罐62的轨迹所详述的那样。
93.该冷却机构使得冷却隔室70或冷却水热交换器80所需的冷却机构的制冷管线延伸部分没有实际意义。因此，在装置300中，不需要双向阀，例如在装置100和200中使用的阀18和制冷剂管线21和22。因此，离开蒸发器的制冷剂管线一直延伸到压缩机，因为它不与离开水冷却制冷回路的制冷剂管线22接合。
94.在一些实施例中，在水冷却过程中，外壳102中的遮板96被打开以在外壳中限定孔。该孔允许空气98进到冷凝器4，而不经过蒸发器8，减少了蒸发器8上的气流，并降低了滴落的水飘散的风险。它还允许加速冷却过程，因为蒸发器的大部分冷却能力被用来冷却水而不是罐，从而从空气中凝结更多的水。
95.在一些实施例中，特别是当储罐位于蒸发器下方时，阀94可以由用于该功能的泵代替。
96.除霜回路
97.在另一方面，本发明为awg机的蒸发器提供除霜回路(即除霜系统)。当环境的露点降低到使水的冷凝更有效地发生在低于零度的蒸发器温度的程度时，蒸发器的翅片上可能会结霜。在蒸发器是翅片和管式热交换器的实施例中，如果蒸发器没有不定期地除霜，则霜将会凝结并阻塞蒸发器的翅片之间的空气通道。此外，冷凝水不会被收集到储水罐中。下文详述的除霜系统显著缩短了现有技术中可用方法的除霜持续时间。
98.根据本发明，制冷回路(其包括压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀装置、蒸发器、制冷管
线，制冷管线连接压缩机与冷凝器、连接冷凝器与膨胀装置、连接膨胀装置与蒸发器、以及连接蒸发器与压缩机)还包括除霜系统。
99.除霜系统的一种选择包括开关阀，该开关阀可选地通过制冷剂管线连接到将压缩机连接到冷凝器的制冷剂管线，并且连接到以下中的一个：(i)将膨胀装置连接到蒸发器的制冷剂管线，或者(ii)将蒸发器连接到压缩机的制冷剂管线。当开关阀处于激活模式时，开关阀使压缩的制冷剂气体从压缩机流向蒸发器，从而加热蒸发器并融化霜/冰。
100.除霜系统的另一个选择包括换向阀。换向阀是四通换向阀，安装在将压缩机连接到冷凝器的制冷剂管线上，并且安装在将压缩机连接蒸发器的制冷剂管线上。换向阀可以在两种状态之间动作。在第一种状态中，当压缩机启动时，换向阀不启动，换向阀允许压缩的热气体离开压缩机流向冷凝器，而冷的低压制冷剂从蒸发器返回压缩机。当换向阀启动，同时压缩机启动时，换向阀使流动方向反转，并允许压缩的热气离开压缩机流向蒸发器，而冷的低压制冷剂从冷凝器返回压缩机。这种换向流动实际上颠倒了蒸发器和冷凝器之间的作用，蒸发器现在是热式热交换器，因此，对蒸发器增温并融化霜/冰。
101.现在参考图4a和图4b描述根据本发明的除霜系统的具体实施例。
102.awg装置400与分别在图1、图2和图3中描绘的awg装置100、200和300共用具有相同的布置的大多数部件。相似的部件标注相同。
103.图4a描述了连接在制冷剂管线10和管线15之间的附加开关阀，作为除霜阀。当启动时，开关阀404被配置成允许热压缩气体从制冷剂管线10通过管线404，然后通过管线406，且然后朝向蒸发器入口管线15流动。
104.开关阀402的运行由awg的控制装置(图中未示出)控制。
105.当除霜程序开始时，压缩机2关闭，并且阀打开，以允许热气体制冷剂以高压从冷凝器4流向蒸发器8。热气体会提高蒸发器的部件(如翅片)的温度，并将霜融化成水。进一步除霜可以通过将环境空气吹过蒸发器8并等待直到霜融化到足够的程度或完全融化来完成。
106.在一些实施例中，开关阀402连接在管线10和管线17之间，而不是连接到图4a中的管线15，执行几乎相同的功能。
107.现在参考图4b，其描绘了根据本发明的awg装置，该awg装置包括用于对在蒸发器上积聚的霜进行除霜的又一特征。awg装置450与分别在图1、图2和图3中描绘的awg装置100、200和300共用具有相同的布置的大多数部件。相似的部件是相同的。
108.图4b描述了连接在制冷剂管线10、16、454和456之间的换向阀452的另一个实施例。
109.当换向阀452未启动时，制冷剂可以如装置100、200和300中所描述的那样流动。管线454允许制冷剂从管线10流向冷凝器4，并且管线456允许制冷剂从蒸发器流向管线16。
110.当换向阀启动时，来自冷凝器4的制冷剂通过管线454流向管线16，并从管线16流向压缩机吸入管线17。此外，压缩的热制冷剂气体离开压缩机，并在流入管线10后通过管线456转向蒸发器8。这种换向作用实际上颠倒了蒸发器和冷凝器的作用。为了简化解释，元件4和8的名称将相应地保持为“冷凝器”和“蒸发器”，即使在换向阀452被启动并且蒸发器8充当冷凝器之后，并且反之亦然。制冷剂还在制冷系统的其余部分中以相反的方向在管线12、14和15以及元件6和18中流动。蒸发器8加热，并且冷凝器4冷却，这使得蒸发器8上的霜从其
翅片上快速融化。当除霜程序完成时，控制单元可以停止运行换向阀452，并且蒸发器和冷凝器的作用恢复到该运行前的状态。
111.图4b还包含单向阀460。当管线16中的压力大于管线10中的压力时，单向阀460打开，并允许制冷剂通过单向阀460自身从管线16流到管线10，并平衡压力。相反，当管线10中的压力大于管线16中的压力时，单向阀关闭，阻止制冷剂流过单向阀自身，因此不允许压力平衡。总之，单向阀460保持压缩机2的吸入压力总是低于压缩机2的排出压力。例如，在过渡时期，在换向阀452被启动后，高的冷凝器压力可以朝向蒸发器8排出，导致制冷剂平行于压缩机2流动，从而增加制冷剂流速。在过渡时期之后，当压缩机2的排出压力高于吸入压力时，单向阀自动关闭。单向阀460的动作也在换向阀变为未启动之后的过渡时期重复。
112.单向阀470可以添加到包含如上所述的换向阀的装置100或200中。单向阀阻止管线16中的高压制冷剂(尤其是在换向阀的瞬态)流向管线22。如果管线22中的压力大于管线17中的压力，则单向阀470打开，并允许制冷剂流过单向阀470自身，并平衡压力。相反，当管线17中的压力大于管线22中的压力时，单向阀470关闭，阻止制冷剂流过单向阀自身，因此不允许压力平衡。
113.在一些实施例中，仅使用单向阀460、470中的一个。在一些实施例中，换向阀452和/或单向阀460和470的位置和连接点与上述不同，但是执行类似的动作。
114.用于运行具有水冷却系统和/或除霜系统的awg的方法
115.在另一方面，本发明提供了一种用于运行根据本发明的储存水冷却系统和/或除霜系统的方法。
116.图5-图8描述了装置的运行逻辑。应当理解，为了逻辑解释的简单和清楚，图中所示的步骤和条件步骤仅描述了运行系统的基本逻辑。例如，其他附加步骤和条件步骤可能涉及用户界面、如果环境温度过低则关停系统等。
117.该逻辑可以在控制器单元上编程，多于一个的控制器单元可以使用电子板、以液压方式或任何适当的方式来实现。本领域的技术人员现在应知道如何改变所描述的逻辑并实现那些添加和替换，并且应知道如何在控制单元或等效硬件中实现该逻辑。
118.此外，在认为适当的情况下，参考标记可以在附图中被重复以指示相应的或类似的元件。
119.该逻辑描述了5种运行模式，在一些实施例中(例如图5所示的实施例)，其中只有一种可以同时发生：
120.关停模式
121.a.在关停模式中，压缩机关闭，鼓风机关闭，并且不发生水冷凝和水冷却。
122.水冷却模式
123.a.在水冷却模式中，水冷凝停止(或者如果在切换到水冷却模式之前awg的用于冷凝水的水部件没有运行，则继续闲置)，并且通过运行awg的水冷却系统使罐中的水被冷却。例如，在装置100和200中，这意味着压缩机2运行，鼓风机30运行，并且双向阀18将制冷剂从管线12转向管线20。
124.b.例如，在装置300中，压缩机2运行，鼓风机30运行(如果在蒸发器和冷凝器之间存在遮板，则遮板也打开)，并且开关阀94允许水从罐通过管线92溢出到蒸发器上。如果除霜系统400存在于装置中，则阀402应该保持关闭。如果除霜系统450存在于装置中，则阀452
应该保持在其默认位置(不可换向的)。
125.产生水的模式
126.在该模式中水冷却停止并且水凝结过程通过运行awg中涉及水凝结的部件而开始。例如，在装置100和200中，这意味着压缩机运行，鼓风机运行，并且双向阀18将制冷剂从管线12转向管线14。
127.a.例如，在装置300中，压缩机运行，鼓风机运行(如果在蒸发器和冷凝器之间存在遮板，则遮板关闭)，并且开关阀94不允许水从罐溢出到蒸发器上。
128.b.如果除霜机构如400存在于装置中，阀402应该保持关闭。
129.如果除霜机构如450存在于装置中，阀452应该保持在其默认位置(不可换向的)。
130.产生冰的模式
131.在该模式中水冷却是停滞的，并且发生水冷凝过程，但是与产生水模式不同，由于蒸发器处于零下温度，冷凝水在蒸发器上冻结。对元件的运行类似于上述产生水模式中的描述，但是这一次，冰的积聚由至少一个计时器和/或通过测量蒸发器温度来监控。
132.除霜模式
133.a.在该模式中，停止产生冰，并且蒸发器上的霜通过运行除霜系统而融化。在诸如不包括机构450的装置100-300中，可以通过停止压缩机、关闭遮板(如在装置300中，如果存在遮板的话)并运行鼓风机以吹送新鲜空气来融化霜来完成冰的融化。如果装置包括除霜机构，例如400，阀402应该至少在过程开始时打开。
134.b.在诸如包括机构450的装置100-300中，这可以通过允许压缩机运行来完成，优选地打开遮板(如果装置300中存在)，运行换向阀452并运行鼓风机，以便加热冷凝器(其实际上用作蒸发器)。
135.现在参考图5，图5描绘了awg装置(其包括用于冷却储存水的特征)中的逻辑，例如装置100、200或300，在适当的情况下包含或不包含附加物400或450。该逻辑在算法500中描述。
136.在初始步骤502，装置开始运行。在该步骤中，模式被设置为关停模式，并且装置部件如在上述关停模式中描述的那样工作。
137.条件步骤504描述了检验，以断定水罐是否应该冷却。该判断主要是借助于通过传感器检测水温来做出的，但是为了判断是否冷却罐中的水，罐必须包含足够的水量。可以通过液位传感器、差压传感器、体积传感器或与控制单元连通的任何其他合适的传感器来进行量水平的测量。如果罐内存在水，并且由与控制单元连通的温度计测量的温度过高(即高于可以由工厂或用户规定的预定值)，则罐中的水需要冷却，并且该条件的结果为“是”，否则为“否”。
138.在步骤506中，模式被设置为水冷却模式，并且装置部件如在上述水冷却模式中描述的那样工作。
139.条件步骤508描述了检验，以断定罐中的水的冷却是否应该停止。该判断主要是根据特定检测到的水温做出的，但也是从其特定检测到的水位得出的。如果罐中的水温等于或低于被认为是“冷”的预定温度(即处于或低于由工厂确定的预定阈值)，或者罐中的水位太低(即等于或低于由工厂确定的预定阈值)，则水冷却应该停止，并且该条件的结果为“是”，否则为“否”。
140.条件步骤510描述了检验，以断定水罐是否满了。可以通过液位传感器、差压传感器、体积传感器或与控制单元连通的任何其他合适的传感器来进行量水平的测量。如果水罐达到最大量(此处描述为满)，则该条件的结果为“是”，否则为“否”。
141.在步骤514中，模式被设置为产生水模式，并且该装置部件如在上述产生水模式中描述的那样工作。
142.条件步骤516描述了检验，以断定产生水模式是否应该被产生冰模式代替。为此，控制器通过使用蒸发器附近的温度传感器测量蒸发器温度。如果持续一定时间(例如1分钟)温度低于第一设定点(例如-2℃或水的冰点)，则该条件的结果为“是”，否则为“否”。
143.在步骤518中，模式被设置为产生冰模式，并且该装置部件如在上述的产生冰模式中描述的那样工作。
144.条件步骤520描述了检验，以断定产生冰模式是否应该终止。为了做到这一点，控制器估计蒸发器上积聚的霜(冰)的量。例如，对环境露点和蒸发器温度之间的差值进行积分，并将其乘以气流速率和系数。另一个示例是测量流经蒸发器的气流的压差。也可以实施本领域中可用的估计冰的积聚程度的其他方法。如果估计的冰量高于预定义的水平，或者如果冰产生持续时间达到某个水平，则该条件的结果为“是”，否则为“否”。
145.在步骤522中，模式被设置为除霜模式，并且该装置部件如在上述除霜模式中描述的那样工作。
146.条件步骤524描述了检查，确定蒸发器中的冰是否已经解冻。为了确定这一点，控制器可以测量蒸发器温度，可以测量蒸发器上的气流的压差，测量加入到水池中的融化的水的一次滴落速率或者从蒸发器中滴落的水的速率(例如通过显微照相机)，或者利用指示冰的存在的任何其他可用的技术。如果温度或压差达到预定值，则该条件的结果为“是”，否则为“否”。
147.现在参考图6，图6描绘了运行逻辑600，其包括对500中描述的逻辑的一些添加。步骤和条件步骤的编号与图5中描述的相同，执行相同的功能。与逻辑500不同，逻辑600使得装置能够停止产生冰，并且即使在没有结束产生冰时也能够冷却水。
148.条件步骤602像条件步骤504那样执行。条件步骤606像条件版式508那样执行，并且步骤610像506那样执行。步骤504、508、506在上面已描述。
149.算法700
150.图7描述了装置中收集泵46的运行逻辑。
151.在初始步骤702，逻辑开始。在该步骤中，收集泵46是关闭的。
152.条件步骤704描述了检查，以断定是否应该运行收集泵46。如果收集泵46没有运行，则其运行条件应该是池42中的水位。如果池中的水位高于预定水位，则判断为“是”，否则判断为“否”。如果泵运行，它的停止条件应该是时间或池中的低水位。池的液位可以通过液位传感器、差压传感器、容积传感器或任何其他合适的传感器来测量。如果需要运行泵，则判断为“是”，否则为“否”。
153.在步骤706，收集泵通过控制器是运行的。
154.在步骤708中，收集泵是不运行的。
155.算法710
156.图7还描述了装置中主泵52.1的运行逻辑。
157.在初始步骤712，逻辑开始。在该步骤中，主泵52.1是关闭的。
158.条件步骤714描述了检查，以断定主泵52.1是否应该运行。泵52.1应至少在下列情况之一中是运行的：
159.用户要求分配水(按压按钮)，并且水罐62中有足够的水(例如，刚好在罐出口管线上方或者当达到由传感器感测的预定水平时)。
160.根据预定的循环周期(例如，每半小时循环5分钟)。
161.在装置200甚至100中的水冷却模式期间(以增加传热系数)。
162.如果泵52.1需要是运行的，则判断为“是”，否则为“否”。
163.在步骤716中，主泵52.1通过控制器是运行的。
164.在步骤718中，主泵52.1是不运行的。
165.算法720
166.图7还描述了装置中的分配阀58的运行逻辑。
167.在初始步骤722，逻辑开始。在该步骤中，分配阀58是关闭的。
168.条件步骤724描述了检查，以断定是否应该运行分配管线60末端的分配阀。阀的运行取决于用户是否要求分配水(按压按钮)以及水罐中是否有足够的水(例如，罐出口管线正上方或当达到由传感器感测的预定水位时)。如果阀需要是运行的，判断为“是”，否则为“否”。
169.在步骤726中，分配阀58通过控制器是运行的。
170.在步骤728中，分配阀是不运行的。
171.算法800
172.图8描述了装置300中的水冷却阀94和装置100、200中的水冷却阀18的运行逻辑。
173.在初始步骤802，逻辑开始。在此步骤中，水冷却阀是关闭的。
174.条件步骤804描述了检查，以根据水罐中的水是否需要冷却来断定水冷却阀是否应该是运行的。条件步骤804具有与条件步骤504相同的逻辑。水冷却阀应在水冷却模式期间是运行的。如果阀需要是运行的，判断为“是”，否则为“否”。
175.在步骤806，水冷却阀通过控制器是运行的。
176.在步骤808中，水冷却阀是不运行的。