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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-04-01
(45)【発行日】2024-04-09
(54)【発明の名称】水安定化による低重力水捕捉装置
(51)【国際特許分類】
B01D 45/12 20060101AFI20240402BHJP
B04C 3/00 20060101ALI20240402BHJP
B04C 3/06 20060101ALI20240402BHJP
【ＦＩ】
B01D45/12
B04C3/00 A
B04C3/06
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2021511660
(86)(22)【出願日】2019-08-16
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-01-12
(86)【国際出願番号】 US2019046918
(87)【国際公開番号】W WO2020046603
(87)【国際公開日】2020-03-05
【審査請求日】2022-08-12
(31)【優先権主張番号】62/723,087
(32)【優先日】2018-08-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】521434056
【氏名又は名称】シエラ・スペース・コーポレイション
【氏名又は名称原語表記】ＳＩＥＲＲＡ ＳＰＡＣＥ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
(74)【代理人】
【識別番号】100107364
【弁理士】
【氏名又は名称】斉藤 達也
(72)【発明者】
【氏名】ピーターソン，マイケル
(72)【発明者】
【氏名】ワイスロゲル，マーク ミルトン
(72)【発明者】
【氏名】ウェッツェル，ジョン ピー．
(72)【発明者】
【氏名】ワイマン，ダニエル アーロン
【審査官】瀧 恭子
(56)【参考文献】
【文献】特開平０２－０７８４１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１７／１０４５３１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１８／１４４４９９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】米国特許第０８４２５６４１（ＵＳ，Ｂ２）
【文献】実開昭５８－１７０５９７（ＪＰ，Ｕ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ０１Ｄ ４５／００－４５／１８
Ｂ０４Ｃ １／００－１１／００
Ｆ２５Ｂ ４３／００－４９／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
空気流から水滴を分離する装置であって、第１の端部と第２の端部と内面とを有する細長ハウジングと、
前記第１の端部に位置して、前記空気流を受け入れるように構成された入口開口部を定義する入口構造と、
前記第２の端部に位置して、出口開口部を定義する出口構造と、
前記細長ハウジングの前記第２の端部に位置して、水を集めるように構成されたリザーバと、
前記細長ハウジング内に位置するらせん構造と、
前記細長ハウジングの前記第２の端部に配置され、且つ前記出口開口部と流体連通結合された第１の空気流路を定義する内部円筒と、
前記第１の空気流路から離れていて、前記出口開口部と流体連通結合されている第２の空気流路であって、前記第２の空気流路は、一部が前記リザーバによって定義され、前記第２の空気流路は、前記細長ハウジングの完全に外側に位置し、且つ前記第１の空気流路の完全に外側に位置し、前記第２の空気流路は、前記らせん構造を含み、前記らせん構造は、前記細長ハウジングの外側に位置するリザーバチャンバ内で終わる、前記第２の空気流路と、
を含む装置。
【請求項2】
前記リザーバは前記リザーバチャンバを含み、前記リザーバチャンバは前記細長ハウジングの外側に位置し、前記リザーバチャンバは前記第２の空気流路の一部を定義する、請求項１に記載の装置。
【請求項3】
前記らせん構造は、上面と、
前記細長ハウジングの長さ方向の可変ピッチであって、前記細長ハウジングの内壁と前記らせん構造の前記上面との間の内角が可変である前記可変ピッチと、
前記細長ハウジングの前記第１の端部にある初期らせんピッチであって、前記入口開口部に入る前記空気流に乱流を引き起こす前記初期らせんピッチと、
前記空気流中の水滴の、前記空気流からの分離を引き起こす中間らせんピッチと、
を含む、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項4】
前記らせん構造の表面及び前記細長ハウジングの内壁に集められた水滴を前記リザーバチャンバの底部に誘導する為に、前記リザーバ内に位置する複数のベーンを更に含む、請求項２に記載の装置。
【請求項5】
前記リザーバの前記底部に沿って前記複数のベーン及び前記らせん構造のそれぞれに形成された少なくとも１つのバイアを更に含み、隣接ベーン及び前記らせん構造にある前記バイアは互いにオフセットしている、請求項４に記載の装置。
【請求項6】
前記リザーバチャンバは、第１の断面積を有する入口部と、前記第１の断面積より大きい第２の断面積を有する収集部と、を含む、請求項２に記載の装置。
【請求項7】
前記細長ハウジングは、前記入口開口部を定義する入口構造と、前記出口開口部を定義する出口構造と、前記入口構造と前記出口構造との間を延びる中間セクションと、を含み、前記入口構造と前記中間セクションとの間の境界面、並びに前記出口構造と前記中間セクションとの間の境界面は、なだらかな起伏のある面を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項8】
前記第２の空気流路は、前記細長ハウジングの外側に位置する戻り管を含み、前記戻り管は少なくとも第１及び第２の管セグメントを含み、前記第１及び第２の管セグメントはスリップジョイントで接続されている、請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、全般的には水捕捉装置に関し、特に、低重力環境における水捕捉装置に関する。
【背景技術】
【0002】
宇宙では、水はすぐに利用できるものではない。宇宙旅行が始まったときから、水の消費とリサイクルと再利用とをスマートに行うことが必要とされてきた。更に宇宙環境は、このようなリサイクルシステムの為の電力使用及び使用可能空間について独特の難題を提起する。宇宙環境に電力を供給し、そのような環境で電力が確実に消費されるようにする為には、電力をスマートに消費しなければならない。そのような宇宙環境におけるシステム及び電子機器は、効率的な電力消費と、節電及び占有空間の最小化に特化した技術とが必要とされることになる。そこで、低電力、低質量の液体収集装置が必要とされている。
【0003】
宇宙で水を集めることの一例が米国特許第９，４１６，０２６号（ユリカ（Ｅｕｒｉｃａ）、カリフォルニア州）で開示されている。‘０２６特許は、宇宙船の表面に乾燥剤を塗布して、宇宙船に当たる宇宙の周囲水分を捕捉することを開示している。‘０２６特許は、宇宙船内の水をリサイクルして再利用することではなく、宇宙の水を船外で集めることに焦点を当てている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、上記従来技術における課題を解決するためになされたものである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
一実施形態では、水を多く含んだ空気流から水滴を分離する方法について説明する。水を多く含んだ空気流は、半閉鎖環境に集められてよい。水を多く含んだ空気流は、らせん状チャネル内へ駆り立てられて、乱流の、急速な円周方向の空気流を引き起こす。らせん状チャネルは、その長さ方向に可変ピッチを有する。水滴は、らせん状チャネル内で空気流から分離される。分離された水滴で細流が形成される。空気流は、水滴が分離された後に減速される。乱流の、急速な円周方向の空気流は、急速さが減じられた軸方向流動に移行する。水滴は、細流からリザーバに集められる。
【0006】
幾つかの実施形態では、空気流から水滴を分離することは、空気流をらせん状チャネルの１つ以上の面に接触させることを含んでよい。別の実施形態では、細流を形成することは、分離された水滴をらせん状チャネルのその１つ以上の面から集めることを含んでよい。幾つかの実施例では、単一細流内の水滴は、空気流の流れによって安定化されてよい。分離された水滴は、１つ以上の二次ベーンによって細流のほうへ誘導されてよい。幾つかの実施形態では、細流を形成することは更に、風力で動く、軸と交差する空気流を形成することを含んでよい。幾つかの実施形態では、風力で動く、軸と交差する細流は、細流と位置合わせされた流れ方向の流れに変換されてよい。細流からリザーバに水滴を集めることは、細流の流れをリザーバ内まで誘導することを含んでよい。
【0007】
別の実施形態では、空気流から水滴を分離する装置について説明する。本装置は、第１の端部及び第２の端部を有する細長管を含む。細長管は、細長管の第１の端部に開口部を含み、この開口部は空気流を受け入れるように位置する。細長管の第２の端部にリザーバが位置する。細長管内にらせん構造が位置する。らせん構造は、上面と、上面の反対側に配置された下面と、外側エッジと、細長管の長さ方向の可変ピッチと、を含む。可変ピッチは、細長管の内壁とらせん構造の上面との間の内角が可変である。
【0008】
別の実施形態では、らせん構造は、細長管の第１の端部に初期らせんピッチを含んでよい。初期らせんピッチは、開口部に入る空気流に乱流を引き起こすことが可能である。らせん構造は、空気流中の水滴の、空気流からの分離を引き起こすことが可能な中間らせんピッチと、水滴が分離された空気流の中により低速の流動を引き起こすことが可能な最終らせんピッチと、を含んでよい。幾つかの実施形態では、本装置は、毛細管力で水滴を強制的に単一細流に入れることが可能な第１の場所において、細長管の内壁とらせん構造の上面との間に初期内角を含んでよい。リザーバの方向に水滴のポテンシャルを減らす第２の場所において、細長管の内壁とらせん構造の上面との間に中間内角があってよい。単一細流からリザーバ内へ移行する第３の場所において、細長管の内壁とらせん構造の上面との間に最終内角があってよい。
【0009】
幾つかの実施形態では、細長管の第２の端部に空気出口が位置してよい。空気出口は、中空円筒として形成されてよい。リザーバは、ベーンで二等分されてよい。ベーンは、空気流が空気出口から本装置を出ていくことを可能にしながら、水滴をリザーバ内に保持するように位置してよい。幾つかの実施形態では、本装置は、リザーバに排出口を含んでよい。幾つかの実施形態では、らせん構造の上面は滑らか且つ連続的である。幾つかの実施例では、細長管の内壁に１つ以上の二次ベーンが配置されてよい。１つ以上の二次ベーンは、らせん構造のピッチ角度に似せてよい。
【0010】
幾つかの実施例では、らせん構造の上面に１つ以上のベーンが配置されてよい。１つ以上のベーンは、らせんの中心点近くで始まってよく、らせん構造の外側エッジに向かって延びてよい。らせん構造は、径に対する長さの比が４未満であってよい。幾つかの実施形態では、ピッチ角度は、らせん構造の長さ方向に連続的に増えてよい。幾つかの実施形態では、細長管の内壁とらせん構造の上面との間の内角は、らせん構造の長さ方向に連続的に減ってよい。
【0011】
別の実施形態では、空気流から水滴を分離する装置を開示する。本装置は、第１の端部と第２の端部とを有する細長ハウジングと、ハウジングの第１の端部にある入口開口部であって、空気流を受け入れるように位置する入口開口部と、細長管の第２の端部に位置するリザーバと、細長管内に位置するらせん構造と、を含む。らせん構造は、上面と、ハウジングの長さ方向の可変ピッチであって、細長管の内壁とらせん構造の上面との間の内角が可変である可変ピッチと、細長管の第１の端部にある初期らせんピッチであって、開口部に入る空気流に乱流を引き起こす初期らせんピッチと、空気流中の水滴の、空気流からの分離を引き起こす中間らせんピッチと、を含む。
【0012】
幾つかの実施形態では、らせん構造は更に、水滴が分離された空気流を減速させる最終らせんピッチを含む。
【0013】
別の実施形態は、空気流から水滴を分離する装置に関する。本装置は、細長管とリザーバとらせん構造とを含む。細長管は、第１の端部と、第２の端部と、長手軸と、内面と、細長管の第１の端部にある入口開口部であって、長手軸に対して接線方向に空気流を受け入れるように配置された入口開口部と、細長管の第２の端部にある出口開口部と、を含む。リザーバは、細長管の第２の端部に位置する。らせん構造は、細長管内に位置して、上面と、上面の反対側に配置された下面と、外側エッジと、細長管の長さ方向の可変ピッチであって、細長管の内壁とらせん構造の上面との間の内角が可変である可変ピッチと、を含む。
【0014】
本装置は更に、細長管の第２の端部に位置して、長手軸と同軸に配置された内部中空円筒を含んでよく、内部中空円筒は第１の空気流路を定義し、リザーバは、少なくとも一部が、内部中空円筒の外面と細長管の内面との間で定義され、リザーバは第２の空気流路を定義する。リザーバは、細長管の外側に位置するリザーバチャンバを含んでよい。らせん構造は、リザーバチャンバ内で終わってよい。本装置は、らせん構造の表面及び細長管の内壁に集められた水滴をリザーバチャンバの底部に誘導する為に、リザーバ内に位置する複数のベーンを含んでよい。本装置は、リザーバチャンバの底部に形成された水出口開口部を含んでよい。本装置は、リザーバの底部に沿って複数のベーン及びらせん構造のそれぞれに形成された少なくとも１つのバイアを含んでよく、隣接ベーン及びらせん構造にあるバイアは互いにオフセットしていてよい。
【0015】
リザーバチャンバは、第１の断面積を有する入口部と、第１の断面積より大きい第２の断面積を有する収集部と、を含んでよい。リザーバチャンバの入口部は、細長管から接線方向に出ている流路を備えてよい。第２の空気流路は空気流オリフィスを含んでよく、空気流オリフィスは、第２の空気流路を通る空気流の体積を制御するようにサイズが決められる。第１及び第２の空気流路は、内部中空円筒の下流で一緒になってから、細長管の出口開口部を出ていってよい。内部中空円筒は、入口開口部と、出口開口部と、外面と、外面から半径方向外向きに広がるリップと、を含んでよい。本装置は、細長管内で、細長管の内面から間隔を空けて内部中空円筒を支持するように構成された内部円筒支持物を含んでよく、内部円筒支持物はらせん形状を有し、リザーバの面を定義してよい。細長管は、入口開口部を定義する入口構造と、出口開口部を定義する出口構造と、入口構造と出口構造との間を延びる中間セクションと、を含んでよく、入口構造と中間セクションとの間の境界面、並びに出口構造と中間セクションとの間の境界面は、なだらかな起伏のある面を含んでよい。なだらかな起伏のある面は、球面ジョイントを定義する凹面及び凸面の少なくとも一方を含んでよい。第２の空気流路は、細長管の外側に位置する戻り管を含んでよく、戻り管は少なくとも第１及び第２の管セグメントを含み、第１及び第２の管セグメントはスリップジョイントで接続されてよい。第１及び第２の管セグメントの少なくとも一方がＬ字形であってよい。
【0016】
別の実施形態は、空気流から水滴を分離する装置に関する。本装置は、第１の端部と第２の端部と内面とを有する細長ハウジングと、第１の端部に位置して、空気流を受け入れるように構成された入口開口部を定義する入口構造と、第２の端部に位置して、出口開口部を定義する出口構造と、細長ハウジングの第２の端部に位置して、水を集めるように構成されたリザーバと、細長ハウジング内に位置するらせん構造と、出口開口部と流体連通結合された第１の空気流路と、第１の空気流路から離れていて、出口開口部と流体連通結合されている第２の空気流路であって、一部がリザーバによって定義される第２の空気流路と、を含む。
【0017】
リザーバはリザーバチャンバを含んでよく、リザーバチャンバは細長管の外側に位置してよく、リザーバチャンバは第２の空気流路の一部を定義してよい。らせん構造は、上面と、ハウジングの長さ方向の可変ピッチであって、ハウジングの内壁とらせん構造の上面との間の内角が可変である可変ピッチと、ハウジングの第１の端部にある初期らせんピッチであって、入口開口部に入る空気流に乱流を引き起こす初期らせんピッチと、空気流中の水滴の、空気流からの分離を引き起こす中間らせんピッチと、を含んでよい。
【0018】
別の実施形態は、水捕捉装置を組み立てる方法に関する。本方法は、水捕捉装置を用意するステップを含み、水捕捉装置は、細長管と、細長管の第１の端部に位置して、水を多く含んだ空気流を水捕捉装置に受け入れるように構成された入口開口部を定義する入口構造と、細長管の第２の端部に位置して、出口開口部を定義する出口構造と、細長管の内部に位置するらせん構造と、細長管内の水を多く含んだ空気流から分離された水を集めるように構成されたリザーバと、を有する。本方法は更に、第１のジョイントにおいて入口構造を細長管に固定し、第２のジョイントにおいて出口構造を細長管に固定するステップを含み、第１及び第２のジョイントはそれぞれが少なくとも１つの、なだらかな起伏のある面を有する。
【0019】
本方法は更に、３Ｄ印刷を使用して細長管、入口構造、及び出口構造を成形するステップを含んでよい。少なくとも１つの、なだらかな起伏のある面は、球状面、半球状面、又は弧状面として形成されてよい。水捕捉装置は更に、出口開口部と流体連通結合された第１及び第２の空気流路を含んでよく、第２の空気流路は少なくとも一部が第１及び第２の管セグメントによって定義され、本方法は、第１の管セグメントと第２の管セグメントとをスリップジョイントで互いに固定するステップを含んでよい。水捕捉装置は更に、リザーバ内に位置する少なくとも１つのベーンを含んでよく、少なくとも１つのベーンをらせん構造と位置合わせする為に、第１及び第２の管セグメントが互いに対して且つ細長管に対して調節可能である。水捕捉装置は更に、出口開口部と流体連通結合された第１及び第２の空気流路を含んでよく、第２の空気流路はオリフィスを含み、本方法は、オリフィスのサイズを調節して、第２の空気流路を通る空気流量を制御するステップを含んでよい。第１及び第２のジョイントの成形は、部分的には、なだらかな起伏のある面に未硬化ベース材料樹脂を塗布し、その後、その樹脂を硬化させることによって行われてよい。
【0020】
水を多く含んだ空気流から水を分離する方法も開示する。本方法は、水を多く含んだ空気流を水捕捉装置のらせん状チャネルに送達するステップであって、らせん状チャネルはその長さ方向に可変ピッチを有する、上記送達するステップと、らせん状チャネル内で空気流から水を分離するステップと、水をリザーバに集めるステップであって、リザーバは複数のベーンを含む、上記集めるステップと、空気流を第１の空気流と第２の空気流とに分割するステップであって、第２の空気流はリザーバを通り抜ける、上記分割するステップと、第２の空気流がリザーバを通り抜けた後に第１の空気流と第２の空気流とを一緒にするステップと、一緒にした空気流を水捕捉装置から排出するステップと、リザーバから水を取り出すステップと、を含む。
【0021】
空気流から水滴を分離するステップは、空気流をらせん状チャネルの１つ以上の面に接触させることを含んでよく、本方法は更に、分離された水滴をらせん状チャネルのその１つ以上の面からリザーバに集めることを含んでよい。本方法は、第２の空気流を使用してリザーバ内の水を安定させるステップを含んでよい。水捕捉装置は、らせん状チャネルの一部を定義するらせん構造を含んでよく、らせん構造はリザーバ内まで連続的に延びてよい。水捕捉装置は、らせん状チャネルを収容する細長管を含んでよく、リザーバの一部分が細長管の外側に延びてよく、リザーバのその一部分は、第２の空気流が細長管から接線角度で出る際に通る空気チャネルを定義する。水を多く含んだ空気流をらせん状チャネルに送達するステップは、水を多く含んだ空気流を水捕捉装置の長手軸に対して接線角度で送達することを含んでよい。
【0022】
添付の図面及び図は、多数の例示的実施形態を図示しており、本明細書の一部を成す。これらの図面は、本明細書とともに、本開示の様々な原理を例証し、説明する。以下の図面を参照することによって、本発明の本質及び利点の更なる理解が得られるであろう。添付図面では、同様の構成要素又はフィーチャは同じ参照符号を有する場合がある。
【0023】
本明細書に記載の実施形態は様々な修正形態及び代替形態の余地があるが、図面では特定の実施形態を例示しており、それについて本明細書で詳細に説明する。但し、本明細書に記載の例示的実施形態は、開示した特定の形態に限定されるものではない。むしろ、本開示は、添付の特許請求の範囲に含まれるあらゆる修正形態、等価形態、及び代替形態を包含する。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】本開示による低重力水捕捉装置の環境の一例を示す図である。
【図2】一例示的低重力水捕捉装置の斜視図である。
【図3】内部フィーチャを破線で示した、一例示的低重力水捕捉装置の斜視図である。
【図6】本開示による別の例示的低重力水捕捉装置の上面斜視図である。
【図10】二次ベーンを示す、一例示的低重力水捕捉装置の切頂切欠図である。
【図11】一例示的低重力水捕捉装置の概略側面図である。
【図12】低重力水捕捉装置に関連する方法の一例の各ステップを示すフロー図である。
【図13】低重力水捕捉装置に関連する方法の一例の各ステップを示すフロー図である。
【図14】本開示による別の例示的低重力水捕捉装置の上面斜視図である。
【図24A】乃至
【図27A】乃至
【図31】本開示による別の例示的低重力水捕捉装置の斜視図である。
【図38】低重力水捕捉装置に関連する方法の一例を示すフロー図である。
【図39】低重力水捕捉装置に関連する方法の別の例を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【0025】
宇宙では、水は希少資源である。水は、すぐには利用できず、とにかく外の宇宙で集めなければならないとすれば地球外資源から採掘しなければならない（これは現在開発中の技術である）。その為、宇宙船で使用する水は全て、地球から運ばれる。従って、地球外生活システムにおいて水の保存、リサイクル、及び再利用を行うことにより、地球外ミッションの開始時に最初に必要となる水の量を減らすことが可能である。水は、ありそうもない水源から取り出され、リサイクルされてよい。しかしながら、宇宙では電力も希少資源であり、賢く使用しなければならない。そこで、可能な限り少ない電力で水を船上資源から取り出すソリューションが必要とされる。しかしながら、このソリューションは更に、ミッションの妨げにならないように、或いは不必要に余分な重量が宇宙船に加わらないように、軽量且つ比較的小型でなければならない。
【0026】
図１は、可能性のあるシステムの一例１００を示しており、これは低重力水分離器１０２を利用してよい。システム１００は、低重力水分離器１０２、空気取入口１０４、及び空気出力系１０６を含んでよい。空気取入口１０４は、キャビン空気取入口であってよい。空気取入口１０４は、空気をフィルタ１０８（例えば、ＨＥＰＡフィルタ等）に通すことが可能である。空気は、フィルタ１０８を通ってから、温湿度制御装置１１０に入ることが可能である。温湿度制御装置１１０は、熱交換器を含む多数の装置を含んでよい。温湿度制御装置１１０は、水滴をたっぷり含んだ空気流を経路１１２に沿って放出してよい。幾つかの実施形態では、温湿度制御装置１１０は、空気に対して力を発生させるファン又は他の装置を使用して、水を多く含んだ空気を出力してよい。幾つかの実施形態では、重力は、水を多く含んだ空気に対して代替及び／又は追加として働くことが可能である。水を多く含んだ空気は、低重力水分離器１０２に入ることが可能である。低重力水分離器１０２は、空気流から水滴を分離してよい。次に低重力水分離器１０２は、水滴を含まない空気を空気出力系１０６に排出してよい。幾つかの実施形態では、空気出力系１０６は、空気を循環させ、且つ／又は水分離器１０２から空気を引き寄せる為に、蒸発器１１４及び１つ以上のファン１１６を含んでよい。幾つかの実施形態では、空気出力系１０６は、経路１１８に沿って、空気を導管及び換気系（図示せず）に出力してよい。
【0027】
低重力水分離器１０２は更に、水出力装置１２０を内蔵してよく、これにより、水を低重力水分離器１０２から排出することが可能になりうる。水出力装置１２０は、１つ以上のセンサ１２２を内蔵してよく、且つ／又は１つ以上のセンサ１２２と通信してよく、センサ１２２は、水出力装置１２０が水を低重力水分離器１０２から自動的に引き寄せることを可能にできる。水出力装置１２０は、水を液体出力系１２４に排出してよい。液体出力系１２４は、１つ以上のポンプ及び１つ以上のフィルタを含んでよい。液体出力系１２４は、経路１３０に沿って、水を液体処理系（図示せず）に排出してよい。
【0028】
図２は、一例示的低重力水分離器２００の斜視図である。低重力水分離器２００は、図１を参照して説明した低重力水分離器１０２の一例であってよい。低重力水分離器２００は、空気入口２０２、空気出口２０４、及び水排出口２０６を含んでよい。幾つかの実施形態では、空気出口２０４は、円筒形状であって、水滴を含まない空気を排出する一種の煙突を形成してよい。空気出口２０４は、空気を低重力水分離器２００から排出することを可能にできる。空気出口２０４は、任意の所望の方向に向けられてよい。
【0029】
図３は、低重力水分離器２００の斜視図であり、煙突状空気出口構成要素がない状態で、破線で示された内部フィーチャ（例えば、らせん構造２１８）を示している。図４は、煙突状空気出口構成要素がない状態の低重力水分離器２００の別の斜視図である。図５Ａは、低重力水分離器２００の図４の線５Ａ－５Ａに沿った切欠図である。図５Ｂは、低重力水分離器２００の図４の線５Ｂ－５Ｂに沿った別の切欠図である。図５Ｃは、低重力水分離器２００の図３の線５Ｃ－５Ｃに沿った別の切欠図である。図５Ｄは、低重力水分離器２００の図４の線５Ｄ－５Ｄに沿った更に別の切欠図である。図５Ｅは、図４の低重力水分離器２００のらせん構造２１８の図である。
【0030】
低重力水分離器２００は、空気入口２０２、空気出口２０４、及び水排出口２０６を含んでよい。低重力水分離器２００は、（ハウジング又は細長ハウジングとも呼ばれる）細長管２０８を含んでよく、細長管２０８は内壁２１０及び外壁２１２を有する。低重力水分離器２００の開口部２１４が、細長管２０８の第１の端部２１６にあってよい。開口部２１４は、空気流を受け入れるように位置してよい。例えば、低重力水分離器２００の開口部２１４は、複数の水滴を含む、水を多く含んだ空気（水滴を多く含んだ空気とも呼ばれる）を出力できる熱交換器又は別の装置の出力の近くに位置してよい（例えば、図１を参照）。
【0031】
らせん構造２１８は、細長管２０８内に位置してよい。らせん構造２１８は、水滴を多く含んだ空気を、細長管２０８の第１の端部にある開口部２１４から細長管２０８の第２の端部２２０まで誘導することが可能である。水滴を多く含んだ空気が第２の端部２２０に到達すると、それらの水滴の少なくとも一部が空気流から分離されることが可能であり、それらの水滴は、細長管２０８の第２の端部２２０の近くのリザーバ２２２に捕捉されることが可能である。空気流はその後、リザーバ２２２を通過して、空気出力系（例えば、図１に示した空気出力系１０６）に放出されてよい。
【0032】
らせん構造２１８の幾何学的形状によって、空気がらせん構造２１８内を低重力水分離器２００の第２の端部２２０まで移動するにつれて、空気流から水滴が分離されることが可能である。幾つかの実施形態では、空気流の流路及び速度によって、空気流から水滴が分離されることが可能である。水を多く含んだ空気と表面（例えば、らせん構造２１８又は内壁２１０）との接触によっても、空気から水滴が分離されることが可能である。らせん構造２１８は、上面２２４と、上面２２４の反対側に配置された下面２２６とを有してよい。らせん構造２１８は更に、外側エッジ２２８を含んでよい。らせん構造２１８の外側エッジ２２８は、細長管２０８の内壁２１０に連続的に接触してよい。
【0033】
らせん構造２１８が細長管２０８の第１の端部２１６から細長管２０８の長さの第２の端部２２０に向かってトラバースするにつれて、らせん構造２１８のらせんピッチが変化してよい。例えば、らせん構造２１８は、初期らせんピッチｐ１、中間らせんピッチｐ２、及び最終らせんピッチｐ３を有してよい。らせんのピッチは、らせん構造の軸に平行に測定された、１つのらせん構造の一巻き分の高さ、又はらせんの巻き同士の間隔として定義されてよい。らせん構造２１８の変化するらせんピッチは、らせん構造２１８が細長管２０８をトラバースするにつれて大きくなってよい。初期らせんピッチｐ１は中間らせんピッチｐ２より小さいか、且つ／又は短くてよく、中間らせんピッチｐ２は最終らせんピッチｐ３より小さいか、且つ／又は短くてよい。
【0034】
初期らせんピッチｐ１は、軸と交差する円周方向の空気流の、らせん構造２１８に入るときの有効流路面積によって決定されてよい。ピッチｐ１は、圧力低下及び空気速度を所望のレベルにできるように空気流を無難に制限することを可能にできる。ピッチｐ１が小さすぎると、空気流は、過剰な空気流加速度を引き起こしかねない不要な制限に直面する可能性があり、そのような過剰な空気流加速度は、不要な圧力低下、及び関連する、ファン電力の不要な増大につながりかねない。空気流の必要な加速度又はピーク速度のレベルは、気体粘度、並びに液相と気相の密度差とともに、気体流内に拡散する水滴のサイズの一要因であってよい。幾つかの実施形態では、大きな水滴が低い空気流速度で空気流からスピンアウトするのと同じ時間で小さな水滴が空気流からスピンアウトする為には、より高いピーク気体速度が必要である場合がある。
【0035】
初期ｐ１は、水滴ドリフト時間に対する気体流滞留時間の比の一要因である場合がある。水滴ドリフト時間は、特定サイズの水滴が装置の軸から細長管２０８の内壁２１０まで移動する為の最大平均時間であってよい。気体流滞留時間は、低重力水分離器２００内で全気体体積が完全に入れ替わる為の平均時間であってよい。気体流滞留時間の別の表し方は、低重力水分離器２００に入った空気が低重力水分離器２００を出る為の時間の長さである。これは、体積対体積流量比によって算出されてよい。体積対体積流量比は、体積空気流量に対する内部空気体積の比であってよく、例えば、次式のように、低重力水分離器２００内に収容される体積量を、低重力水分離器２００内で空気の体積が入れ替わる速度で割ったものであってよい。
装置空気体積（ｆｔ３）／時間当たり空気体積（ｆｔ３／秒）＝装置内の全ての空気が新しい空気に入れ替わる為の平均時間（秒）
装置空気体積（ｆｔ３）／時間当たり空気体積（ｆｔ３／秒）＝装置内の全ての空気が新しい空気に入れ替わる為の平均時間（秒）
【0036】
体積対体積流量比は、水滴ドリフト時間より大きい場合がある。そのような比により、水滴が、空気出口２０４から流出する前に、内壁２１０及び／又は上面２２４に向かってドリフトして、それらに衝突することが可能になりうる。滞留時間対ドリフト時間比は、初期水滴サイズに基づく約５０００の体積対体積流量比の範囲内でありうる。幾つかの実施形態では、この比を実現する為に、初期らせんピッチｐ１が、細長管２０８の径の約０．５～１．５倍のサイズであってよい。
【0037】
中間らせんピッチｐ２は、初期らせんピッチｐ１から最終らせんピッチｐ３への移行を可能にする、らせん構造２１８の全体長さＬの一部分であってよい。最終らせんピッチｐ３は、空気出口２０４における気体速度場をほぼ軸方向の空気流に移行させることが可能である。例えば、最終らせんピッチｐ３は、初期接線空気流速度から接線空気流速度成分を低減及び／又は除去することが可能である。接線空気流速度は、らせん構造２１８の周りの回転の空気流量の尺度を含んでもよい。幾つかの実施形態では、最終らせんピッチｐ３は、容認できる初期らせんピッチｐ１を維持しながら、細長管２０８の長さＬのほとんどを含んでよい。最終らせんピッチｐ３は、初期らせんピッチｐ１からリザーバ２２２及び空気出口２０４への滑らかな移行を生成してもよい。
【0038】
らせんピッチが変化することによって、らせん構造２１８の上面２２４と細長管２０８の内壁２１０との間の内角も変化してよい。例えば、上面２２４と内壁２１０との間の初期内角α１が９０°未満であってよい。幾つかの実施形態では、初期内角α１は約５０°～８０°であってよい。初期内角α１は、初期らせんピッチｐ１が中間らせんピッチｐ２に移行するにつれて変化してよい。
【0039】
初期内角α１は、上面２２４と内壁２１０との間の中間内角α２に移行してよい。中間内角α２は、リザーバ２２２と入口との間で上面２２４と内壁２１０とによって形成される内角が滑らかに且つ比較的一定の割合で（即ち、直線的に）変化するように大きさが決められてよい。
【0040】
最終内角α３は、中間内角α２の最終範囲で、約２°～１０°の範囲で始まってよい。連続的に小さくなっていく内角α１、α２、α３は、低重力水分離器２００の空気入口２０２からリザーバ２２２までの水流を支援することが可能である。
【0041】
リザーバ２２２は、水がらせん構造２１８を流れ落ちるにつれて水滴を集めることが可能である。水滴は、後で図１１を参照して論じるように、空気流がらせん構造２１８内を移動するにつれて空気流から分離されることが可能である。らせん構造２１８及び細長管２０８は、リザーバ２２２に徐々に移行してよい。例えば、リザーバ２２２は、低重力水分離器２００の第２の端部２２０に位置してよく、細長管２０８とリザーバ２２２との間の移行は、滑らか且つ連続的にカーブした幾何学的形状２４０であってよい。
【0042】
リザーバ２２２は、球状キャビティ２４２を含んでよい。球状キャビティ２４２は、最終内角ｐ３から水リザーバ２２２に水が流れることを可能にできる入口点２４４を有してよい。水リザーバ２２２は、安定化ベーン２４６によって二等分されてよい。安定化ベーン２４６は、水をリザーバ２２２内に保持することが可能であり、水を多く含んだ空気が大気中に拡散するのを防ぐことが可能である。安定化ベーン２４６は更に、水滴を１つ以上のリザーバベーン２４８に向けて誘導することが可能である。１つ以上のリザーバベーン２４８は、毛細管作用によって水をリザーバ２２２内に保持することが可能である。毛細管作用は、液体の表面張力と、液体と近接表面との間に働く粘着力との相互作用によって発生することが可能であり、水の、空気に曝された表面積を最小化することが可能である。例えば、水は本来、界面エネルギを最小にしようとするものである。リザーバ２２２では、水は、自身をリザーバベーン２４８の列に引き込むことが可能であり、その列ではベーン２４８同士が最接近することによって水面の露出を最小化する。水（又は別の液体）が液体とリザーバベーン２４８との間の表面張力又は凝集力及び粘着力によってリザーバ２２２内に保持されるように、リザーバベーン２４８は間隔を空けて配置されてよい。
【0043】
例えば、図５Ｅを参照すると、リザーバベーン２４８は、互いに対して様々な角度α４、α５、α６、及びα７で配列されてよい。角度α４、α５、α６、及びα７は全て、共通の領域又は点２６４から出てよい。点２６４は、典型的には（図面に示したように）リザーバ２２２内に含まれるが、或いは低重力水分離器２００の範囲外に位置する点又は領域であってよい。幾つかの実施形態では、様々な角度α４、α５、α６、及びα７は全て、各ベーン２４８を分離している同じ角度を含んでよい。他の実施形態では、各角度α４、α５、α６、及びα７はそれ以外の角度と異なってよい。幾つかの実施形態では、角度α４、α５、α６、及びα７は、ベーン２４８が点２６４から外側に広がるにつれて連続的であってよい。例えば、隣接するベーン同士を分離している角度α４、α５、α６、及びα７は、各ベーン２４８の長さ方向に一定であってよい。他の実施形態では、角度α４、α５、α６、及びα７は、各ベーン２４８が点２６４から離れて広がるにつれて様々に変化してよい。例えば、ベーン２４８は、角度α４、α５、α６、及びα７が各ベーン２４８の長さ方向に変化するような曲率又は様々な幾何学的形状を有してよい。角度α４、α５、α６、及びα７は一定であってよく、或いは、約１０度から約４５度の範囲で、より具体的には、約１０度から約２０度の範囲で可変であってよい。
【0044】
安定化ベーン２４８の、リザーバ２２２内での互いの間隔、形状及びサイズ、並びに位置は、ターゲットのウェーバ数に基づいて決定されてよい。ウェーバ数は、２つの異なる流体の間の界面における流体流を分析する為の無次元数である。ウェーバ数は、空気の動圧と水の毛細管圧との間の比として計算される。ウェーバ数の最終計算値は、空気の運動エネルギが支配的か、水の界面エネルギが支配的かを示す。現在の状況では、水が合体状態でリザーバ２２２内にとどまり、拡散して水滴にならないことを示す場合には、ウェーバ数は、水の支配的な界面エネルギを示さなければならない。ウェーバ数は、以下の式のいずれかで計算されてもよい。
Ｗｅ＝（空気の動圧）／（水の毛細管圧）
Ｗｅ＝（空気の運動エネルギ）／（水の界面エネルギ）
水の安定を達成する為には、ウェーバ数は、約８から約１２の範囲であってよい。
Ｗｅ＝（空気の動圧）／（水の毛細管圧）
Ｗｅ＝（空気の運動エネルギ）／（水の界面エネルギ）
水の安定を達成する為には、ウェーバ数は、約８から約１２の範囲であってよい。
【0045】
別の実施形態では、安定化ベーン２４８の間隔を決定する為に安定性規則が用いられてよい。例えば、水の安定性を達成する為に安定化計算が実施されてよい。この計算は、空気と水の分離に関する次式を使用して実施されてよい。
Ｖａｉｒ ２×Ｄ＜～２０×ｆｔ３／ｓ２
Ｖａｉｒ ２×Ｄ＜～２０×ｆｔ３／ｓ２
【0046】
Ｖａｉｒは空気速度であってよい。Ｄは、水と空気の界面における安定化ベーン２４８の間隔であってよい。幾つかの実施形態では、リザーバベーン２４８は更に、適切な量の液体をリザーバ２２２内に保持するのに十分な高さであってよい。水排出口２０６は、リザーバ２２２の下端部２５０の近くに位置してよい。
【0047】
幾つかの実施形態では、水排出口２０６は、リザーバ２２２内の安定化ベーン２４８から水を抜き取ることを可能にできる。幾つかの実施形態では、低重力水分離器２００は、液面検知を利用できる自動排水サイクルを内蔵してよい。水排出口２０６は、リザーバ２２２内に存在する水の量を検知することによって制御されてよい（例えば、図１に示した水出力装置１２０）。リザーバ２２２が満杯になると、ポンプ（図示せず）が始動してよい。リザーバ２２２が空になると、ポンプは運転を停止してよい。幾つかの実施形態では、静電容量式水位センサ（例えば、図１のセンサ１２２）が使用されてよい。静電容量式水位センサは、壁越しに検知することが可能であってよく、リザーバ２２２の外側に位置して、リザーバがいつ「満杯」になり、いつ「空」になるかを特定することが可能である。
【0048】
幾つかの実施形態では、低重力水分離器２００は、細長管２０８の開口部２１４の近くにリップ２５２を含んでよい。リップ２５２は、設備の別の部分、例えば、熱交換器、管、又は他の、水滴を多く含んだ空気を源から開口部２１４に移送できる装置及び／又は機器と嵌合してよい。開口部２１４は、追加及び／又は代替として、おねじ又はめねじの端部、締まり嵌め器具等のような他の多数の取付機構が組み込まれてよい。
【0049】
同様に、空気出口２０４は、リップ２５６を有する開口部２５４を含んでよい。リップ２５６は、空気出口２０４に装置を取り付ける為のクランプ面を備えてよい。装置は、例えば、空気を空気出力系（例えば、図１に示した空気出力系１０６）まで移動及び／又は誘導する為の管又は他の移送機構を含んでよい。開口部２５４は、追加及び／又は代替として、ねじ端部、締まり嵌め等のような他の接続機構が組み込まれてよい。空気出口２０４は、内壁２５９を有する一種の煙突状構造を形成してよい。内壁２５９は、リザーバ２２２内に突出し、内側コーナーを形成することが可能である。内側コーナー２６１は、浮遊して壁にくっついた水滴や非常に湿った液面があれば、それらを空気出口２０４から出ていかないように捕捉することが可能である。
【0050】
図５Ｅは、図４の低重力水分離器２００のらせん構造２１８の図である。幾つかの実施形態では、らせん構造２１８は、らせん構造２１８の上面２２４上に様々なフィーチャを有してよい。例えば、らせん構造２１８は、第１のらせん巻き２５８の上面２２４に溝を有してよい。第２のらせん巻き２６０及び第３のらせん巻き２６２も上面２２４に溝を有してよい。溝は、表面張力及び／又は毛細管力によって水をらせん構造２１８のエッジ２２８のほうに誘導することが可能である。これにより、水流がリザーバ２２２に向かうにつれて安定するようにすることが可能である。他の実施形態では、水の細流及び／又は水滴を安定させる力を与える為に、らせん構造２１８の上面２２４上の突出フィーチャとして三次ベーンが設けられてよい。幾つかの実施形態では、水の細流は、水の粒子又は水滴が合体又は集合した小さな流れであってよい。溝であれ三次ベーンであれ、これらのフィーチャは、水滴を、細流に向けてらせん構造２１８の外側エッジ２２８に誘導することが可能である。溝又は三次ベーンは、水の細流を安定させることが可能である。
【0051】
図６は、低重力水分離器の別の構成６００の斜視図である。低重力水分離器６００は、図１～５Ｄを参照して論じた低重力水分離器１０２、２００と同様のフィーチャが組み込まれてよい。低重力水分離器６００は、細長管６０８を含んでよい。細長管６０８は、円筒形状であってよく、或いはテーパ形状及び／又は円錐形状であってよい。細長管６０８は、空気入口６０２、空気出口６０４、及び１つ以上の水排出口６０６を含んでよい。図７は、破線で示された内部フィーチャ（例えば、らせん構造６１８）を有する低重力水分離器６００の斜視図である。図８は、低重力水分離器６００の平面図である。
【0052】
図９Ａ及び図９Ｂは、それぞれ、図８及び６に示した線９Ａ－９Ａ及び９Ｂ－９Ｂに沿った、低重力水分離器６００の切欠図を示す。図９Ｃは、図６の低重力水捕捉装置のらせん構造の例示図である。低重力水分離器６００は、らせん構造６１８を含む。細長管６０８は、内壁６１０及び外壁６１２を含んでよい。低重力水分離器６００の開口部６１４が、細長管６０８の第１の端部６１６にあってよい。開口部６１４は、空気流を受け入れるように位置してよい。
【0053】
らせん構造６１８は、細長管６０８内に位置してよい。らせん構造６１８は、空気流を、細長管６０８の第１の端部にある開口部６１４から細長管６０８の第２の端部６２０まで誘導することが可能である。空気が第２の端部６２０に到達するまでに、水滴の少なくとも一部が空気流から分離されることが可能であり、それらの水滴は、細長管６０８の第２の端部６２０の近くのリザーバ６２２に捕捉されることが可能である。空気流はその後、リザーバ６２２を通過して、空気出力系（例えば、図１に示した空気出力系１０６）に放出されてよい。
【0054】
らせん構造６１８の幾何学的形状によって、空気流がらせん構造６１８内を低重力水分離器６００の第２の端部６２０に向かって移動するにつれて、空気流から水滴が分離されることが可能である。幾つかの実施形態では、空気の流路及び速度によって、空気流から水滴が分離されることが可能である。らせん構造６１８は、上面６２４と、上面６２４の反対側に配置された下面６２６とを有してよい。らせん構造６１８は更に、外側エッジ６２８を含んでよい。らせん構造６１８の外側エッジ６２８は、細長管６０８の内壁６１０に連続的に接触してよい。
【0055】
らせん構造６１８が細長管６０８の第１の端部６１６から細長管６０８の第２の端部６２０までトラバースするにつれて、らせん構造６１８のらせんピッチが変化してよい。例えば、らせん構造６１８は、初期らせんピッチｐ１、中間らせんピッチｐ２、及び最終らせんピッチｐ３を有してよい。初期らせんピッチｐ１、中間らせんピッチｐ２、及び最終らせんピッチｐ３は、図５Ａ～５Ｄを参照して説明した初期らせんピッチｐ１と同様であってよい。らせんピッチが変化する際に、らせん構造６１８の上面６２４は滑らか且つ連続的な表面を保つことが可能である。
【0056】
らせんピッチが変化することによって、らせん構造６１８の上面６２４と細長管６０８の内壁６１０との間の内角も変化してよい。例えば、初期内角α１、中間内角α２、及び最終内角α３は、図５Ａ～５Ｄを参照して説明した初期内角α１、中間内角α２、及び最終内角α３と同様に大きさが決められてよい。内角α１、α２、α３は、低重力水分離器６００の空気入口６０２からリザーバ６２２までの水流を支援することが可能である。
【0057】
低重力水分離器６００のリザーバ６２２は、細長管６０８の内壁６１０と、細長管６０８の中に位置する内部円筒６４６の外壁６４４との間に形成されてよい。内部円筒６４６の高さは、開口部６１４に入った空気から分離された水を保持するのに十分な高さであってよい。接続壁６４８がリザーバ６２２の底部６５０を形成してよい。接続壁６４８は、細長管６０８の底部と、内部円筒６４６のほぼ中間点とをつないでよい。内部円筒６４６に形成された開口部６５２は、乾いた空気が通り抜けることが可能である。リザーバ６２２に集められた水は、１つ以上の水排出口６０６を介してリザーバから抜き取られてよい。
【0058】
幾つかの実施形態では、空気入口６０２の近くに入口キャップ６５４が位置してよい（図９Ａを参照）。入口キャップ６５４は、らせん構造６１８の内側エッジ上に細流が形成されるのを防ぐことが可能である。入口キャップ６５４は、らせん構造６１８の内側エッジと、低重力水分離器６００の中心軸６５６との所定の間隔を設定することが可能である。入口キャップ６５４は、空気流が、中心軸６５６に直接沿った軌道でらせん構造６１８に入るのを防ぐことが可能である。
【0059】
幾つかの実施形態では、空気は素早い速度でリザーバ６２２に入る場合がある。リザーバ６２２に入る空気流は、空気がリザーバ６２２に入った後も速度が上昇し続ける場合があり、乱流の空気流になる場合がある。リザーバ内に乱流の空気流があると、リザーバ６２２内に集まるであろう水の細流や水たまりが乱される場合がある。
【0060】
幾つかの実施形態では、リザーバ６２２への空気流が制限されてよい。例えば、内部円筒６４６の外壁６４４のてっぺんにバッフル（図示せず）が置かれてよい。バッフルは、ドーナツ様の形状、又はトロイダル形状であってよい。例えば、バッフルは、空気が内部円筒６４６を通って低重力水分離器６００から流出することを可能にできる内部穴を有してよい。バッフルの外径は、低重力水分離器６００の内壁６１０の内径より小さくてよい。例えば、内壁６１０とバッフルの外周エッジとの間に隙間又は所定の間隔があってよい。内壁６１０とバッフルとの間の隙間（空間）は、リザーバ６２２に入る空気流が速度及び体積を減らしながら、細流及び水を多く含んだ空気がリザーバ６２２に入ることを可能にできる。
【0061】
幾つかの実施形態では、内部円筒６４６の外壁６４４の、開放された遠位端部と近位端部の間の複数の場所に、表面に沿って１つ以上の穴が設けられてよい。この１つ以上の穴は、乱流空気がリザーバ６２２から出ていって水がリザーバに残ることを可能にできる。例えば、乱流空気が１つ以上の穴を通ってリザーバ６２２から出ていく一方で、毛細管力によって水がリザーバ内に保持されることが可能である。
【0062】
別の実施形態では、リザーバ６２２内に１つ以上のフィン（図示せず）が組み込まれてよい。例えば、らせん構造６１８は、リザーバ６２２に入った後に、低重力水分離器６００の第２の端部６２０の近くで終わってよい。１つ以上の安定化フィンが、内部円筒６４６及び／又は接続壁６４８、６５０に巻き付いてよい。安定化フィンは、リザーバ６２２に入って渦巻く乱流の高速空気流を、滑らか且つ低速の層状空気流に変化させることが可能である。リザーバ内の空気流を層状にすることによって、リザーバ内で形成された水の細流の途絶を減らしたり小さくしたりすることが可能である。細流の途絶が少なくなれば、水がリザーバ内にとどまることが可能になりうる。更に、フィンは、リザーバ６２２に集められた水を安定化することに関して、低重力水分離器２００を参照して上述したベーン２４８と同じ又は同様の利点をもたらすことが可能である。
【0063】
図９Ｃは、図６の低重力水分離器６００のらせん構造６１８の側面図である。らせん構造６１８には、上述のらせん構造２１８と同様のフィーチャが組み込まれてよい。例えば、幾つかの実施形態では、らせん構造６１８は、らせん構造６１８の上面６２４上に様々なフィーチャを有してよい。例えば、らせん構造６１８は、上面６２４に溝を有してよい。溝は、表面張力及び毛細管力によって水をらせん構造６１８の外側エッジ６２８のほうに案内又は誘導することが可能である。溝は、水流がリザーバ２２２に向かうにつれて安定するようにすることに役立ちうる。他の実施形態では、水の細流及び水滴を安定させる力を与える為に、三次ベーンがらせん構造６１８の上面６２４から突出し、上面６２４に沿って延びてよい。溝であれ三次ベーンであれ、これらのフィーチャは、水滴を、細流に向けてらせん構造６１８の外側エッジ６２８に誘導することが可能である。溝又は三次ベーンは、水の細流を安定させることが可能である。
【0064】
図１０は、低重力水分離器１０００の一内部部分の切り欠きの斜視図である。低重力水分離器１０００は、内壁１００２と、内壁１００２の反対側に位置する外壁１００４と、内壁１００２の内側に位置するらせん構造１００６と、を含んでよい。低重力水分離器１０００は、１つ以上の二次ベーン１００８を含んでよい。二次ベーン１００８は、低重力水分離器１０００の内壁１００２から中心線に向かって突出してよい。二次ベーン１００８は、内壁１００２上にくっついてよい水滴を誘導するのに十分なサイズであってよい。二次ベーン１００８は、内壁１００２上に形成されてよく、或いは内壁１００２とともに単一ピースとして一体成形されてよく、或いは単独で形成されてから別の組立工程で内壁１００２にマウントされてよい。
【0065】
二次ベーン１００８は、らせん構造１００６の上面１０１４から初期所定距離にある第１の場所１０１２で始まってよい。その後、最後の場所１０１６がらせん構造１００６の上面１０１４の近くであるように、二次ベーン１００８のピッチがらせん構造１００６の対応部分のピッチより大きくなってよい。幾つかの実施形態では、最後の部分１０１６は、らせん構造１００６の上面１０１４に溶け込んでよい。別の実施形態では、最後の場所１０１６は、上面１０１４に達したり接触したりしなくてよく、むしろ、上面１０１４から距離があってよい。二次ベーン１００８は、図１１を参照して論じるように、内壁１００２のエッジにへばりついている水滴が細流の流れの中に落ちるように誘導されることを可能にできる。
【0066】
図１１は、低重力水分離器の一例１１００である。低重力水分離器１１００は、図１～１０を参照して説明した低重力水分離器１０２、２００、６００、１０００の１つ以上の態様の一例であってよい。低重力水分離器１１００は、らせん構造１１０４を有する細長管１１０２を含んでよい。低重力水分離器１１００は、空気入口１１０６、空気出口１１０８、及び１つ以上の水排出口１１１０を含んでよい。
【0067】
らせん構造１１０４は、その長さＬの方向にらせんピッチが変化してよい。らせん構造１１０４は、上述のように、初期らせんピッチｐ１、中間らせんピッチｐ２、及び最終らせんピッチｐ３を有してよい。らせん構造１１０４は更に、上述のように、初期角α１、中間角α２、及び最終角α３を含んでよい。
【0068】
水滴を多く含んだ空気１１１２が、空気入口１１０６を通って低重力水分離器１１００に入ってよい。水を多く含んだ空気１１１２は、低重力水分離器１１００に入ると、重力又は外部強制装置（例えば、ファン等）によって強制的に空気流にされてよい。
【0069】
空気入口１１０６で初期らせんピッチｐ１と組み合わされた初期角α１は、らせん構造１１０４の上面１１１６の全体角を形成してよい。初期角α１の初期範囲は、壁にくっついた、水を多く含んだ空気１１１２を、らせん構造１１０４の上面１１１６と細長管１１０２の内壁１１２０とが当たる内側コーナー１１１８に向けて駆り立ててよい。初期角α１は、水を多く含んだ空気１１１２の半径方向速度を含んでよい。半径方向速度は７００～２０００ＲＰＭの範囲であってよい。急速な円周方向の流れによって、水を多く含んだ空気１１１２（即ち、同伴水滴）の半径方向加速度が生成されてよい。半径方向加速度は３０～１５０ｇの範囲であってよい。半径方向加速度によって、水滴１１２２が空気１１１２から分離されることが可能である。
【0070】
例えば、らせん構造１１０４は、水滴の、空気流からの、遠心力による（即ち、サイクロンに似た）液体分離を引き起こすことが可能である。遠心力による液体分離により、空気流中の液体と気体の密度差を利用して、水滴１１２２を内壁１１２０及び上面１１１６に集めることが可能である。低重力水分離器１１００に入った空気１１１２は、同伴水滴とともに、一定の軸方向の流れから、軸と交差して急速に回転する流れへと、流れ方向が素早く変化することが可能である。軸方向の空気流は、らせん構造１１０４の軸にほぼ垂直な空気流であると言ってよい。この軸方向の空気流が、軸と交差する空気流、即ち、らせん構造１１０４の方向に沿った空気流に変化することが可能である。比較的「軽い」空気１１１２は、「重い」水滴１１２２よりも容易に方向が変化することが可能である為、水滴１１２２が内壁１１２０及び上面１１１６に向かってドリフトし、最終的に衝突することを強制される。
【0071】
水滴１１２２が空気１１１２から分離されると、空気１１１２の残存する半径方向速度によって、水滴１１２２が内側コーナー１１１８に入るように駆り立てられることが可能である。水滴１１２２は、水滴１１２２の細流１１２４（即ち、非常に小さな流れ）を形成することが可能である。例えば、空気１１１２に働く求心力が、水滴１１２２を細流１１２４に向けて駆り立てることが可能である。求心力は、空気１１１２がらせん構造１１０４を下りていく円軌道で動くにつれて空気１１１２に働く力であると言える。空気１１１２に働く求心力は、らせん構造の中心に向かって方向付けられることが可能である。空気１１１２に働く求心力は、例えば、およそ６×１０－７ｌｂｆから１×１０－３ｌｂｆであってよい。既に述べたように、速度は、水滴のドリフト時間に対する空気の滞留時間の比に依存する。これに影響する物理パラメータは、水滴のサイズ、気体の粘度、及び液体と気体の密度差である。従って、求心力は、水滴の質量及び加速度が変化するにつれて変化することが可能である。
【0072】
細流１１２４と合体する水滴１１２２が増えるにつれて、細流１１２４は、気体境界層を満たすまで膨張することが可能である。気体境界層は、らせん構造１１０４の内壁１１２０又は上面１１１６の表面の近くの空気流の領域であって、その上を気体が流れる領域であってよく、その気体は、自由流れのバルク空気流より低速で移動することが可能である。気体（即ち、空気）境界層の厚さは、空気がらせん構造１１０４を流れるにつれて大きくなることが可能である。気体境界層のサイズによって、細流１１２４がその安定性を保ちながらどれだけ大きく膨張しうるかが決まりうる。境界層は、主バルク空気流の速度の９９％より低速で移動する空気の層として定義されてよい。低重力水分離器１１００では、境界層は約０．５インチであってよい。幾つかの実施形態では、境界層は、らせん構造１１０４の長さ方向に変化してよい。境界層は、空気入口１１０６の近くのらせん構造１１０４の先端では、より薄い場合がある。境界層は、低重力水分離器１１００から出るまで増大することが可能である。この天然の粘性によって、内壁１１２０の近くが低速ゾーンになることが可能であり、空気のバルクが急速に移動していても細流１１２４が不安定にならないことが可能である。
【0073】
例えば、細流１１２４は膨張し続けることが可能であり、細流１１２４は気体速度流に入り込むことが可能であり、空気流は、細流１１２４内の合体した水滴１１２２をらせん構造１１０４と内壁１１２０との境界面に押し付けることが可能である。これによって、細流１１２４が空気流によって伸ばされるにつれて、細流１１２４の断面が縮むことが可能である。細流１１２４内で合体する水滴１１２２が増えるにつれて、細流１１２４は再度膨張し、このプロセスを繰り返すことが可能である。このプロセスは、細流１１２４内で水滴が合体するにつれて繰り返されてよく、それによって細流１１２４がリザーバ１１２６に向かって移動することが可能である。
【0074】
一部の水滴１１２２は、効率よく細流１１２４に駆り立てられることが可能である。他の水滴１１２２は、細長管１１０２の内壁１１２０、又はらせん構造１１０４の上面１１１６に沿って滑走又は移動することが可能である。幾つかの実施形態では、水滴１１２２は細流１１２４に入り込むことが可能である。他の実施形態では、二次ベーン（例えば、図１０の二次ベーン１００８）が水滴１１２２を細流１１２４に誘導することも可能である。追加及び／又は代替の実施形態では、らせんベーン（図示せず）が水滴１１２２を細流１１２４に誘導することも可能である。らせんベーンは二次ベーンと同様であってよいが、細長管１１０２の内壁１１２０に位置するのではなく、らせん構造１１０４の上面１１１６に位置してよい。
【0075】
細流１１２４は、安定した二相流動様式であってよい。例えば、細流１１２４は、上面１１１６と内壁１１２０とが交差する内側コーナーに沿って水が長くつながった「ストリング」を形成することが可能であり、その内側コーナー１１１８にとどまることが可能である。空気１１１２の流れは細流１１２４の安定化に役立ちうるが、空気流が（例えば）約３６フィート毎秒を超えると、空気１１１２の速度によって細流１１２４が乱れる可能性がある。例えば、水が細流１１２４から引き出されるほど空気の速度が速くない場合には、細流１１２４は安定した二相流動になることが可能である。
内角α１、α２、α３が小さくなることも、細流１１２４を安定化しうる。内角α１、α２、α３が小さくなることは、水滴１１２２に毛細管力を引き起こしうる。毛細管力は、細流１１２４の安定を保ちうる。内角α１、α２、α３が小さくなることによって、リザーバ１１２６の方向のポテンシャルが減っていくことも可能であり、リザーバ１１２６には、水滴１１２２によって集水プール１１２８が形成される。
内角α１、α２、α３が小さくなることも、細流１１２４を安定化しうる。内角α１、α２、α３が小さくなることは、水滴１１２２に毛細管力を引き起こしうる。毛細管力は、細流１１２４の安定を保ちうる。内角α１、α２、α３が小さくなることによって、リザーバ１１２６の方向のポテンシャルが減っていくことも可能であり、リザーバ１１２６には、水滴１１２２によって集水プール１１２８が形成される。
【0076】
内角α１、α２、α３が小さくなることは、らせん構造１１０４のピッチが大きくなることと相互に関連しうる。細流１１２４が形成されると、中間らせんピッチｐ２が長くなるにつれて、空気１１１２の流れがゆっくりになることが可能である。初期らせんピッチｐ１は高速の空気流１１１２を開始することが可能であり、中間らせんピッチｐ２は空気流を減速することが可能であり、例えば、図７に示した実施形態の場合に典型的なサイズ、形状、及び流量範囲であれば１８フィート毎秒まで減速することが可能である。中間らせんピッチｐ２において空気が減速すると、細流１１２４が安定することが可能である。空気が減速すると、急速さが減じられた軸方向流動になりうる。軸方向空気流の急速さが減じられることにより、水滴１１２２が細流１１２４を下ってリザーバ１１２６に入るように駆り立てられることが可能である。空気１１１２の軸方向流動の急速さが減じられることにより、更に、水滴を含まない空気が低重力水分離器１１００から排出されることが可能になりうる。最終らせんピッチｐ３と空気出口１１０８との間の徐々の移行により、空気流が維持されることが可能であり、水滴を含まない空気が放出されることが可能になりうる。
【0077】
図１２は、本開示の様々な態様による、空気と水の分離に関する方法の一例を示すフローチャートである。本方法は、水滴を多く含んだ空気を集めるステップ１２０２を含んでよい。水滴を多く含んだ空気は、水分離器に入ってよい（１２０４）。水分離器は低重力水分離器であってよい。空気流から水滴が分離されてよい（１２０６）。例えば、低重力水分離器内の可変らせん構造が、空気流と慣性力とを使用して水滴と空気流とを分離することが可能である。水滴は、リザーバに集められて、取り出されてよい（１２０８）。水滴を含まない空気が放出されて、環境又は他のシステムに戻されてよい（１２１０）。
【0078】
図１３は、本開示の様々な態様による、空気と水の分離に関する方法の一例１３００を示す別のフローチャートである。方法１３００の実施には、本明細書で論じた低重力水分離器１０２、２００、６００、１０００、１１００のいずれが使用されてもよい。
方法１３００では、水を多く含んだ空気を半閉鎖環境に集めてよい（１３０２）。水を多く含んだ空気は、ファン及び／又は重力のような強制機能によって半閉鎖環境に強制的に入れられてよい。半閉鎖環境は低重力水分離器で構成されてよい。
方法１３００では、水を多く含んだ空気を半閉鎖環境に集めてよい（１３０２）。水を多く含んだ空気は、ファン及び／又は重力のような強制機能によって半閉鎖環境に強制的に入れられてよい。半閉鎖環境は低重力水分離器で構成されてよい。
【0079】
方法１３００では、水を多く含んだ空気をらせん状チャネルに強制的に入れてよい（１３０４）。強制機能は、乱流の、急速な円周方向の空気流を引き起こすことが可能である。らせん状チャネルは、その長さ方向に可変ピッチを含んでよい。らせん状チャネルの可変ピッチは、空気流から水滴を分離することが可能である（１３０６）。例えば、空気流は、らせん状チャネルの１つ以上の表面と接触することが可能である。
【0080】
分離された水滴で細流が形成されてよい（１３０８）。これらの水滴は、空気流によって細流内で安定化されることが可能である。幾つかの実施形態では、分離された水滴が、１つ以上の二次ベーンによって細流のほうへ誘導されてよい。空気流は、水滴が分離された後に減速されてよい（１３１０）。例えば、らせん状チャネルの可変ピッチが空気の減速を引き起こすことが可能である。これによって、乱流の、急速な円周方向の空気流が、急速さが減じられた軸方向流動に移行することが可能である（１３１２）。空気流が減速するにつれて、流れが、低重力水分離器１１００の軸に垂直な、軸と交差する流動から、低重力水分離器１１００の軸に平行な、流れ方向の流動に変化することが可能である。水滴は、その後、細流からリザーバに集められてよい（１３１４）。これは、流れ方向に駆り立てられた細流を水リザーバに誘導することを含んでよい。方法１３００では、その後、水滴を含まない空気が排出されてよく（１３１６）、必要に応じて水が取り出されてよい（１３１８）。
【0081】
図１４～３０は、低重力水分離器の別の例１４００を示す。低重力水分離器１４００は、図１～１３を参照して上述した低重力水分離器１０２、２００、６００と同様のフィーチャが組み込まれてよい。低重力水分離器１４００は、本装置のリザーバ部分に集められた水を安定させて、排出される空気流とともに本装置から抜き取られる水の量を最小限に抑えることに役立つ様々なフィーチャを含んでよい。例えば、低重力水分離器１４００は、それならではの水リザーバ特徴（例えば、形状、サイズ、及び場所）、らせん構造の形状及び向き、並びに集められた水に対して安定化力を与える空気流路を含んでよい。他の、低重力水分離器１４００ならではの態様は、例えば、本装置の様々な構成要素が製造時にどのようにして組み立てられるか、本装置内では空気流がどのようにして制御されるか、並びに集められた水がどのようにして水リザーバに誘導され、水リザーバ内で安定化されるか、に関する。
【0082】
図１４～１９を参照すると、低重力水分離器１４００は、入口構造１４０２、出口構造１４０４、細長管１４０６、リザーバアセンブリ１４０８、及びらせん構造１４１０（図２０を参照）を含む。入口構造１４０２は、細長管１４０６の一方の端部にマウントされ、出口構造１４０４は、細長管１４０６の反対側の端部にマウントされる。
【0083】
入口構造１４０２は、フランジ１４１６で囲まれた入口開口部１４１２を含む。入口構造１４０２は更に、細長管１４０６との境界面となる台座１４１４を含む。出口構造１４０４は、フランジ１４２２で囲まれた出口開口部１４１８を含む。出口構造１４０４は更に、細長管１４０６との境界面となる台座１４２０を含む。入口開口部１４１２は、側面に沿って、長手軸Ｌに対して半径方向内側に向かう向きに配置されている。入口開口部１４１２は更に、長手軸Ｌからオフセットされて配置されている。このように入口開口部１４１２がオフセットされて半径方向内側に向かう向きに配置されていることによって、接線方向の空気流が低重力水分離器１４００に入る。この接線方向の流れは、らせん構造１４１０と入口構造１４０２及び細長管１４０６の内面との間で定義されたらせんチャネル内に空気流が移動することを促進する。入口開口部１４１２が接線方向に配置されていることにより、空気が、一部がらせん構造１４１０によって定義されているらせんチャネルに入る前に、空気流中の水滴を渦巻かせ始めることも可能になる。空気中の水滴がらせん構造の前で渦巻くことにより、水滴は、らせんよりもむしろ壁に優先的に衝突する。壁にある水滴は、頂点及び細流内へと、より駆り立てられやすい。
【0084】
出口開口部１４１８も、長手軸Ｌに対して半径方向に延びる。入口開口部１４１２及び出口開口部１４１８は同じ方向に配置されることで、水分離器システム（例えば、図１を参照して説明したシステム１００）の他のフィーチャへのマウントのしやすさが促進されうる。他の実施形態では、入口開口部１４１２及び出口開口部１４１８は、異なる半径方向を向いて配置されてよく、或いは長手方向を向いて配置されてよく、これは、例えば、低重力水分離器１４００がマウントされるフィーチャの向きに対応する為である。
【0085】
細長管１４０６は、第１及び第２の端部１４２４、１４２６、第１及び第２の台座１４２８、１４３０、内面１４３２、外面１４３４、及び内部キャビティ１４３６を含む（図２０を参照）。入口構造１４０２は、第１の端部１４２４において第１の台座１４２８にマウントされる。出口構造１４０４は、第２の端部１４２６において第２の台座１４３０にマウントされる。台座１４１４、１４２８及び１４２０、１４３０は、球面構造として形成されてよく、或いは球面部分及び／又はなだらかな起伏のある面を有して形成されてよい。例えば、これらの台座は球体の一部分を形成してよく、それによって、入口構造１４０２及び出口構造１４０４の軸の、細長管１４０６の長手軸Ｌに対する多少のずれが許容され、それによって、構成要素１４０２、１４０４、１４０６に有意の寸法誤差があっても、入口構造１４０２及び出口構造１４０４が細長管１４０６と一直線に並ぶことが可能である。従って、構成要素１４０２、１４０４、１４０６の間のジョイントは、一部のタイプの製造（例えば、積層造形）につきものの比較的大きな寸法誤差に対応することが可能でありうる。台座１４１４、１４１８、１４２８、１４３０の球面形状は、構成要素１４０２、１４０４、１４０６の間のジョイントにおいて回転自由度３を提供しうる。これにより、入口及び出口のフランジ１４１６、１４２２が比較的同一平面にあることが可能になり、それによって、各境界面は、主構造に固定されたときに有意のひずみが発生することなく、十分な気密封止及び水密封止を実現することが可能になりうる。入口と出口の向きが同一平面にないことに起因してフランジと嵌合構造との境界面に余計なひずみが存在すると、最終的に組み立てられた低重力水分離器１４００に損傷が発生するおそれがある。
【0086】
構成要素１４０２、１４０４、１４０６、１４０８の組み立てにおいては他のタイプのジョイント構造も可能であってよい。幾つかの実施形態では、構成要素１４０２、１４０４、１４０６、１４０８の少なくとも幾つかが、後で組み立てられるばらばらのピースとして成形されるのではなく、単一ピースとして一体成形されてよい。幾つかのタイプの積層造形（例えば、３Ｄ印刷）であれば、低重力水分離器１４００の構成要素又は構成要素の組み合わせを一体ピースとして作成することを、様々なフィーチャの内部の幾何学的形状（例えば、らせん構造１４１０のらせん形状）が比較的複雑であるにもかかわらず、容易に行うことが可能である。
【0087】
別の例では、構成要素１４０２、１４０４、１４０６、１４０８の少なくとも幾つかが、接着剤等の結合剤で互いに固定されてよい。これらの構成要素同士の結合は、未硬化樹脂又は他の接着材料をジョイントの台座に塗布し、その後、それらの材料を（例えば、適切な紫外（ＵＶ）硬化光で）硬化させることによって行われてよい。この方法は、本出願には特に有用であると言える。それは、特定の用途（例えば、宇宙飛行）を対象としたアイテムとして集約的に調達されることになる新たな材料及びプロセスを認定することが不要になりうる為である。
【0088】
リザーバアセンブリ１４０８は、内部リザーバ１４４０（図２０を参照）、台座１４４４を有するリザーバ出口セグメント１４４２（図１９を参照）、リザーバチャンバ１４４６（図１９を参照）、チャンバ底部１４４８（図２６を参照）、チャンバキャビティ１４５０（図２２を参照）、水出口１４５２（図２２を参照）、リザーバ戻りセグメント１４５４、１４５６、１４５８（図１９を参照）、及び複数のベーン１４６０、１４６２（図２２を参照）を含んでよい。戻りセグメント１４５４は台座１４６６、１４６８を含む。戻りセグメント１４５６は台座１４７０、１４７２を含む。戻りセグメント１４５８は台座１４７４を含む。台座１４６６～１４７４は、互いに嵌合し、且つ、他の構成要素（例えば、細長管１４０６の側壁、リザーバチャンバ１４４６等）と嵌合する。
【0089】
内部リザーバ１４４０は、細長管１４０６の内面１４３２と内部円筒１４８６との間で定義され、内部円筒１４８６は、細長管１４０６から出口構造１４０４内への出口を定義する。細長管１４０６内で集められた水は、内部リザーバ１４４０に集まり、そこからリザーバ出口セグメント１４４２を通ってリザーバチャンバ１４４６内に誘導される。細長管１４０６の内面１４３２から内部円筒１４８６の外面に延びる接続らせん１４９２によって、内部リザーバ１４４０の底面が定義される。リザーバ出口セグメント１４４２は、細長管１４０６の壁に定義された開口部を通して内部リザーバ１４４０に直接通じている。らせん構造１４１０は、連続的に、細長管１４０６内から内部リザーバ１４４０内に延び、リザーバ出口セグメント１４４２を通って、リザーバチャンバ１４４６（図２１及び２２を参照）内に延びてよい。
【0090】
図２２に示すように、複数の追加ベーン１４６０、１４６２もリザーバチャンバ１４４６内に位置してよい。ベーン１４６０、１４６２の位置、サイズ、及びそれらの間の角度は、分離器２００、６００に関して上述したウェーバ数に基づいて水を安定化するように設計されてよい。更に、ベーン間の角度β（～１０度（図２７Ｂ））は、外乱の結果として気泡が発生した場合に受動的な気泡分離を促進することに役立つ。ベーン１４６０、１４６２の位置、サイズ、及びそれらの間の角度は又、液体出力系１２４から気泡を除去することにも用いられてよい（即ち、気泡が存在する場合には、液体がポンピングによってリザーバに戻されてよく、これらのベーン角度による毛細管力で気泡が液体から離れる）。その後、気泡のない液体がリザーバから、図１に示した液体出力系１２４に戻されてよい。これらの特徴及び機能性は、本明細書に開示の全てのリザーバ設計に適用可能でありうる。
【0091】
図２７Ａ及び２７Ｂに示すように、バイア１４６４が、ベーン１４６０、１４６２、及びらせん構造１４１０のうちのリザーバチャンバ１４４６内に位置する部分に形成されてよい。バイア１４６４は、ベーン１４６０、１４６２及びらせん構造１４１０の長さ方向に互いに対してオフセットしていてよい。これらのオフセットバイアは又、水出口１４５２から間隔を空けて配置されてよい。このバイアの配置は、水出口１４５２を通り抜ける水、並びにリザーバチャンバ１４４６内のチャンバ底部１４４８に沿ったベーン１４６０、１４６２、及びらせん構造１４１０の間の水の安定性を高めることが可能であり、これは、隣接するベーン上でバイアが部分的又は完全に重なった場合に頂角が大きくなることによって水がバイアから離れるのを防ぐことによって行われる。
【0092】
図２７Ｂは、バイア１４６４のエッジが丸みを帯びているか、なだらかな起伏であることを示している。バイア１４６４の丸みＲ１、Ｒ２は、ピンニングエッジを無くすことに役立ちうる。それによって、液体（例えば、水）がバイア１４６４に入るのを防ぐことが可能である。丸みＲ１、Ｒ２は、バイア１４６４が貫通して形成されるそれぞれのベーン１４６０、１４６２及びらせん構造１４１０を通る経路をより滑らか且つ／又は開放的にすることが可能である。更に、気泡をバイア１４６４から、リザーバチャンバ１４４６のベーン１４６０、１４６２、らせん構造１４１０、及び内壁の間の空間に誘導することを支援する為に、各バイア１４６４の中心からの角度θが与えられてよい。
【0093】
図２７Ｄは、バイア１４６４の１つの側面図を示す。バイア１４６４は、長さがＬ１、高さがＨ１であってよく、鋭角αを有してよい。長さＬ１は、幾つかの実施形態では、約０．５インチから約２インチの範囲であってよく、より具体的には約１インチであってよい。高さＨ１は、幾つかの実施形態では、約０．１インチから約０．５インチの範囲であってよく、より具体的には約０．１２５インチであってよい。鋭角αは、幾つかの実施形態では、約１０度から約３０度の範囲であってよく、より具体的には約１５度であってよい。
【0094】
接続らせん１４９２は、図２８に示すようならせん形状であってよい。このらせん形状は、主らせん構造１４１０によって捕捉されずに壁に貼り付いた水滴を捕捉してリザーバ出口セグメント１４４２のほうに誘導することに役立ちうる。主らせん構造１４１０と同様に、接続らせん１４９２は、細長管１４０６の内面１４３２との間に鋭角を形成してよい。鋭角の大きさは、接続らせん１４９２がリザーバ出口セグメント１４４２に近づくにつれて変化してよい。
【0095】
リザーバ戻りセグメント１４５４、１４５６、１４５８は、リザーバチャンバ１４４６から低重力水分離器１４００の本体の出口構造１４０４に戻る空気流路を提供してよい。戻りセグメント１４５４、１４５６、１４５８の台座１４６６～１４７４は、スリップジョイント又は他の接続を提供することが可能であり、これは、リザーバ戻り管の、台座１４６６～１４７４で定義されるスリップジョイントと球面状に切削された端部との間で必要とされる幾らかの移行部可撓性を提供しており、これは、内部リザーバ１４４０からリザーバ出口セグメント１４４２を通ってリザーバチャンバ１４４６に入るらせん構造１４１０との位置合わせが確実に向上するよう支援するものである。台座１４６６～１４７４のサイズ及び形状は、細長管１４０６及びらせん構造１４１０に対するリザーバアセンブリ１４０８、並びに細長管１４０６及びリザーバアセンブリ１４０８に対する出口構造１４０４の軸方向及び半径方向の両方の配置の調節機能を可能にするように特に設計されてよい。台座１４６６～１４７４の構造は、リザーバアセンブリ１４０８の構成要素を固定したままでらせん構造をより理想的に位置合わせする能力を保持することに役立ちうる。図２４Ａ～２４Ｃは、スリップジョイントによるリザーバ戻りセグメント１４５４、１４５６の組み立てを示す。他のタイプのジョイント及び接続フィーチャでも、低重力水分離器１４００の各種構成要素の組み立てにおける所望の調節機能を備えることが可能である。
【0096】
リザーバチャンバ１４４６は、その下端部に沿って肥大部を含んでよく、肥大部は再循環流１５０４に備える。再循環流１５０４は、リザーバ出口セグメント１４４２からリザーバ戻りセグメント１４５４、１４５６、１４５８へ流れる空気流の第１の流路１５００の外側にある。再循環流１５０４は急下降領域を含んでよく、これによって、空気速度プロファイルが頂上から離れて、水出口１４５２のすぐ上に静穏なゾーンが残る。再循環流パターンは、急下降と空気出口の配置によってセットアップ可能である。再循環によって、下流の水が水出口１４５２に向かって戻るように押し流され、互いに反対方向の流線１５００、１５０４によって形成されたよどみゾーンに達する。一般に、リザーバチャンバ１４４６の深さの劇的変化は、リザーバ境界層分離器と呼ばれてよく、空気が急下降領域の上を通るときに、頂上にある空気境界層を頂上から大きく引き離すことが可能である。これによって、急下降のすぐ下流に低速度ゾーンが生成され、そこでは液体が特に安定している。更に、境界層分離によって、互いに反対方向からの空気流の流線同士を衝突させてよどみゾーンを形成する再循環流１５０４が促進される。これによって、水を上流及び下流からこのデッドゾーンに押し流す空気流パターンが生成され、これにより、このデッドゾーンは、水出口１４５２として、より理想的な場所になる。
【0097】
リザーバアセンブリ１４０８は、空気リザーバアセンブリ１４０８を通る空気流の制御を支援するフィーチャを含んでよい。例えば、リザーバ戻りセグメント１４５４、１４５６、１４５８のうちの１つ以上の中にオリフィスプレート１４９８が位置してよい。オリフィスプレート１４９８は、所定の全体設計流量の為にリザーバ空気流を適正に制御することに使用されてよい。例えば、オリフィスのサイズは、装置全体の体積流量がその設計点にある場合でも、リザーバ内の空気流速度がリザーバの安定を保つ（即ち、リザーバに集められた水を安定状態に保つ）のに十分な低速であるように決められてよい。オリフィスプレート１４９８は、サイズ調節機能を備えるべく、オリフィスのサイズが異なるオリフィスプレートと交換することが可能であってよい。別の実施形態では、単一のオリフィスプレートが、リザーバアセンブリ１４０８の外部から調節できる、調節可能なサイズの開口を有してよい。リザーバアセンブリ１４０８によっては、リザーバチャンバ１４４６の前又は後ろの場所に複数のオリフィスプレート１４９８を含んでよく、或いは、リザーバ戻りセグメント１４５４、１４５６、１４５８で定義される戻りチャネルの中に複数のオリフィスプレートを含んでよい。
【0098】
内部リザーバ１４４０に集められた水は、内部円筒１４８６上に設けられたフィーチャによって、内部円筒１４８６を通って外に移動し、出口構造を通って外に移動することを抑えられることが可能である。最終的に内部円筒１４８６の内側に入った水があると、その水は失われ、低重力水分離器１４００の主機能が失敗したことになる。内部円筒１４８６の外壁上に位置した水滴は、壁を上に移動したり、内部円筒１４８６の近位端部で上端を越えて移動したりすることを、図２９に示すように、リップ１４８９によって防止されることが可能である。リップ１４８９は、内部円筒１４８６の外面から半径方向外向きに突き出てよい。リップ１４８９は、内部円筒１４８６の外側の上部近位端の近くに内角を含んでよい。或いは、リップ１４８９は、近位端及び入口開口部１４８８から間隔を空けた、内部円筒１４８６の長さに沿った遠位方向のより遠くに位置してよい。内部円筒１４８６の外面を上方に駆り立てられている水があると、その水は、このリップ１４８９に突き当たることによって、上端を越えて開口部１４８８を通って移動することを妨げられる（開口部１４８８を通ると、出口開口部１４９０から外に出てしまう可能性がある）。
【0099】
らせん構造１４１０は、図２０に示すように、上面１４８０、下面１４８２、及び外側エッジ１４８４を含んでよい。入口開口部１４１２の近くのらせん構造１４１０の上端に入口キャップ１４９４が位置してよい（図２０を参照）。らせん構造１４１０は、低重力水分離器１０２、２００、６００を参照して上述したように、その長さ方向に可変ピッチを有してよい。全般的には、らせん構造１４１０は、図１～１３を参照して説明した他のらせん構造の、同じ又は同様のフィーチャ及び機能性の多くを有してよい。
【0100】
らせん構造１４１０は、図２０～２２に示すように、内部リザーバ１４４０を通り、リザーバ出口セグメント１４４２を通り、リザーバチャンバ１４４６に入るまで、連続的に延びてよい。らせん構造１４１０は、リザーバベーンを定義し、入口開口部１４１２に通じるらせんチャネルの入口（ここで水滴の渦巻き及び分離が発生する）とリザーバチャンバ１４４６の底部との間に単一の接続毛細管経路を備えてよい。更に、らせん面及びリザーバベーンの表面は、細長管１４０６の外側に位置するリザーバ構成要素の入口において、内部円筒１４８６と細長管１４０６の内壁又は内面１４３２との間の二次環状水ピックアップエリアに完全に包まれてよい。
【0101】
らせん構造１４１０は、その長さ方向に、異なる複数のセグメントに分割されてよい。例えば、低重力水分離器１４００は、異なる複数の構成要素（例えば、構成要素１４０２、１４０４、１４０６、１４０８）に分割されてよく、らせん構造１４１０は、図３０に示すように、細長管１４０６とリザーバアセンブリ１４０８との間の境界面においてセグメント１４１０Ａ、１４１０Ｂに分割されてよい。この境界面は、角度が付いた境界面１５０６であってよい。境界面１５０６における角度が付いた表面ジョイントは、らせん構造１４１０の表面上の浮遊水滴が突き当たるピンニングエッジを備えてよい。らせん面上の浮遊水滴は、典型的には、頂上に向かわずに、らせん面に沿って移動する。らせん面の境界面１５０６（ジョイントとも呼ばれる）の角度付けは、水滴が境界面１５０６に突き当たり、そのエッジにピンニングされた場合に、空気流が水滴をピンニングエッジ沿いに頂上に向かって駆り立て、そこで水滴がチャンバ底部１４４８内の主細流内まで運ばれるように行われてよい。従って、境界面１５０６は、らせん構造のセグメント１４１０Ａ、１４１０Ｂの間の境界面又は接続点の両方を提供することが可能であり、又、水滴を、リザーバチャンバ１４４６に集める為に主細流に誘導することを支援するフィーチャを提供することが可能である。
【0102】
別の実施形態では、らせん構造１４１０は、その長さ全体にわたって１つの単体ピースとして形成されてよく、これは、例えば、低重力水分離器１４００全体が積層造形法で成形される場合、或いは、少なくとも細長管１４０６、リザーバアセンブリ１４０８、及びらせん構造１４１０が単一ピースとして一体成形される場合に行われてよい。境界面１５０６に似せる為に、らせん構造１４１０にピンニングフィーチャ、溝、ベーン、又は同様のフィーチャが形成されてよい。別の実施形態では、らせん構造１４１０の様々なセグメントを相互接続する為に別のタイプのジョイントが使用されてよい。一例では、らせんセグメント１４１０Ａ、１４１０Ｂ、又は他の、らせん構造のセグメント又は部分の間を積極的につなぐ為にＵＶ硬化型材料が使用されてよい。
【0103】
水出口１４５２は、図２７Ｃの断面図に示すように、ベーン１４６０、１４６２の間の空間を１つにまとめて、水をリザーバチャンバ１４４６内の各チャネルから均等に抜き取ることが可能である。リザーバチャンバ１４４６内のチャネル（例えば、ベーン１４６０、１４６２、らせん構造１４１０、及びリザーバチャンバ１４４６の壁のそれぞれの間で定義されるチャネル）は、流路が一度に２つずつ一緒にされるようにして最終的に１つにまとめられる。流路の二分岐によって流量の均一な分布が促進される。これに対し、３つ以上の流路を一度に１つにまとめると、流量の分布が均一にならない可能性がある。図２７Ｃに示すように、流路Ｃ１、Ｃ２が一緒になって流路Ｂ１が形成され、流路Ｃ３、Ｃ４が一緒になって流路Ｂ２が形成され、流路Ｂ１、Ｂ２が一緒になって流路Ａが形成され、この流路Ａが水出口１４５２から出ていく。
【0104】
水出口１４５２の形状、サイズ、及び接続機構は、幾つかの基準（例えば、水出口１４５２の接続先の装置）に基づいて様々であってよい。水出口１４５２への接続については任意の数の取り付け選択肢（例えば、様々な標準タップねじ山や一体的に印刷されたバーブ取り付け具）が利用可能であるが、フランジ付き二重Ｏリング面シールからなる、水出口１４５２用取り付けジオメトリが選択されてよく、これは、市販のＫＦ型真空フィッティングクランプとの互換性がある。ＫＦ型真空クランプは、他のタイプの接続の場合には必要となるねじ山の後加工を全く不要にすることに役立ちうる。ＫＦ型クランプは更に、（例えば、水出口１４５２に配水管を取り付けたり、水出口１４５２から配水管を取り外したりする際に）低重力水分離器１４００の他の部分に対して多少なりともトルク又は力をかけることを必要としない迅速且つ安定した接続を提供することが可能である。即ち、（例えば）配管の取り付け又は取り外しを行おうとしてねじ接続を締めすぎたり、バーブ取り付け具をポキリと折ったりしてハードウェアを損傷するリスクが軽減される。更に、ＫＦ型クランプの使用は、積層造形の適用例（例えば、低重力水分離器１４００の他の部分の３Ｄ印刷された材料）に機械加工されたねじ山を含む実施形態より有利でありうる。そのようなねじ山を含む実施形態では、ねじ山に微細な亀裂が発生する可能性があり、この亀裂は、ある種の環境（例えば、宇宙船の打ち上げ）に存在する振動の下で完全な故障に波及する可能性がある。
【0105】
図２０を参照すると、入口開口部１４１２から低重力水分離器１４００に流入する空気は、細長管１４０６の長さ方向の、らせん構造１４１０の表面１４８０、１４８２と細長管１４０６の内面１４３２との間のらせんチャネルに入ることが可能である。らせん構造１４１０の底部又は遠位端部では、らせんチャネル内の空気流は、第１の流路１５００に沿って誘導される第１の空気流と、第２の流路１５０２に沿って誘導される第２の空気流とに分割されている。第１の流路１５００は、らせんチャネルから内部円筒１４８６の入口開口部１４８８に入る。内部円筒１４８６によって設けられた入口開口部１４８８のサイズ、形状、及び向きによって、典型的には、入口開口部１４１２に入る空気流のかなりの部分が第１の流路１５００に誘導される。空気流の残りの部分は、第２の流路１５０２に入る。即ち、まず、内部リザーバ１４４０に入り、次に、リザーバ出口セグメント１４４２を通ってリザーバチャンバ１４４６に入り、リザーバ戻りセグメント１４５４、１４５６、１４５８を通って、内部円筒１４８６の下流の出口構造１４０４に戻る。第１及び第２の流路１５００、１５０２を通った空気流は、出口構造１４０４によって設けられた出口開口部１４１８で再び一緒になる。
【0106】
らせんチャネルを通る空気流を第１の流路１５００と第２の流路１５０２とに分割することは、分割空気流路、又は並列空気流路の作成と称されてよい。並列空気流路の分割又は提供は、低重力水分離器１４００全体の流路面積を広げることを必要とせずに、リザーバチャンバ１４４６に集められた水の上の空気速度を局所的に低減することを可能にできる。装置全体の流路面積を広げることは、シナリオによっては、低重力水分離器１４００全体のサイズに対する体積の制約により、実現可能ではない場合がある。
【0107】
図３１～３７は、低重力水分離器の別の例３１００を示す。低重力水分離器３１００は、図１～３０を参照して上述した低重力水分離器１０２、２００、６００、１４００と同様のフィーチャが組み込まれてよい。低重力水分離器３１００は、本装置のリザーバ部分に集められた水を安定させて、排出される空気流とともに本装置から抜き取られる水の量を最小限に抑えることに役立つ様々なフィーチャを含んでよい。例えば、低重力水分離器３１００は、それならではの水リザーバ特徴（例えば、形状、サイズ、及び場所）、らせん構造の形状及び向き、並びに集められた水に対して安定化力を与える空気流路を含んでよい。他の、低重力水分離器３１００ならではの態様は、例えば、本装置の様々な構成要素が製造時にどのようにして組み立てられるか、本装置内では空気流がどのようにして制御されるか、並びに集められた水がどのようにして水リザーバに誘導され、水リザーバ内で安定化されるか、に関する。
【0108】
図３１～３７を参照すると、低重力水分離器３１００は、入口構造３１０２、出口構造３１０４、細長管３１０６、リザーバアセンブリ３１０８、及びらせん構造３１１０（図３６を参照）を含む。入口構造３１０２は、細長管３１０６の一方の端部にマウントされ、出口構造３１０４は、細長管３１０６の反対側の端部にマウントされる。
【0109】
図３６及び３７に示すように、複数の追加ベーン３１６０、３１６２がリザーバチャンバ３１４６内に位置してよい。バイアが、ベーン３１６０、３１６２、及びらせん構造３１１０のうちのリザーバチャンバ３１４６内に位置する部分に形成されてよい（例えば、図２７Ａ及び２７Ｂに示したバイア１４６４）。これらのオフセットバイアは、水出口３１５２から間隔を空けて配置されてよい。水出口３１５２は、図１４～３０に示した分離器１４００の水出口１４５２の場所に対して反対側の、リザーバチャンバ３１４６の端部に位置してよい。リザーバアセンブリ３１０８内のベーン３１６０、３１６２及びらせん構造３１１０のサイズ、形状、及び向きは、（例えば）図２１及び２２に示したベーン１４６０、１４６２及びらせん構造１４１０と同等である。
【0110】
低重力水分離器３１００は、らせん構造３１１０のらせん面を二巻き分だけ有してよい。この二巻き分は、図１～３０を参照して上述した低重力水分離器１０２、２００、６００、１４００等の他の設計と明らかに異なると言える。それは、少なくとも、それらの他の設計のそれぞれのらせん構造のらせん面が完全に三巻き分あることによる。
【0111】
低重力水分離器３１００は、リザーバチャンバ３１４６の構成が上述のリザーバ１４４６と異なってもよく、具体的には、ベーン３１６０、３１６２のサイズ、形状、及び向きに関して異なってよい。低重力水分離器１４００は、らせん構造１４１０から連続する単一ベーンを、連続するらせん構造１４１０の側方に位置するベーン１４６０、１４６２のペアとともに有してよい。低重力水分離器１４００の設計では、水が２つの側方ベーン１４６０、１４６２の間の領域にアクセスする唯一の方法は、バイア１４６４を通してである。低重力水分離器３１００では、リザーバ３１４６内のベーンはやはりらせん構造１４１０からの連続であるが、それ以外の２つのベーン３１６０、３１６２は、リザーバチャンバ３１４６内で連続するらせん構造１４１０の両側に形成された頂点から上方に延びる。
【0112】
ベーン３１６０、３１６２は、らせん３１１０の両側に形成された頂点から延びてよく、それによって、各頂点で細流が二分岐されて、ベーン３１６０、３１６２とらせん構造３１１０との間の別々のチャネルにまたがって流量が均等に分割される。更に、頂点から延びる各ベーンは、毛細管コーナーの内角を急に小さくする。この設計は、角度が最小の状態で水をリザーバ内にピンニングし、（特に空気流が中断した場合に）水がリザーバから毛管作用で吸い取られて細長管３１０６のほうに戻るのを防ぐことに役立つ。
【0113】
更に、リザーバチャンバ３１４６は、上述のリザーバチャンバ１４４６の場合のような、境界層分離を引き起こす顕著な深さ変化を用いない為、水出口３１５２は、できるだけ遠くの下流に配置される。
【0114】
図３８を参照して、低重力水分離器の組み立て又は製造に関する方法の一例３８００を示し、説明する。方法３８００は、ブロック３８０５で、水捕捉装置を用意するステップを含んでよく、水捕捉装置は、細長管と、細長管の第１の端部に位置して、水を多く含んだ空気流を水捕捉装置に受け入れるように構成された入口開口部を定義する入口構造と、細長管の第２の端部に位置して、出口開口部を定義する出口構造と、細長管の内部に位置するらせん構造と、細長管内の水を多く含んだ空気流から分離された水を集めるように構成されたリザーバと、を有する。
【0115】
ブロック３８１０で、方法３８００は、第１のジョイントにおいて入口構造を細長管に固定し、第２のジョイントにおいて出口構造を細長管に固定するステップを含んでよく、第１及び第２のジョイントはそれぞれが少なくとも１つの、なだらかな起伏のある面を有する。なだらかな起伏のある面は、球状部分、半球状部分、又は弧状部分を含んでよい。本方法は、３Ｄ印刷又は他の積層造形プロセスを使用して細長管、入口構造、及び／又は出口構造を成形するステップを含んでよい。水捕捉装置は更に、出口開口部と流体連通結合された第１及び第２の空気流路を含んでよく、第２の空気流路は少なくとも一部が第１及び第２の管セグメントによって定義され、本方法は、第１の管セグメントと第２の管セグメントとをスリップジョイントで互いに固定するステップを含む。水捕捉装置は更に、リザーバ内に位置する少なくとも１つのベーンを含んでよく、少なくとも１つのベーンをらせん構造と位置合わせする為に、第１及び第２の管セグメントが互いに対して且つ細長管に対して調節可能であってよい。水捕捉装置は更に、出口開口部と流体連通結合された第１及び第２の空気流路を含んでよく、第２の空気流路はオリフィスを含み、本方法は、オリフィスのサイズを調節して、第２の空気流路を通る空気流量を制御するステップを含む。第１及び第２のジョイントの成形は、部分的には、なだらかな起伏のある面に未硬化ベース材料樹脂を塗布し、その後、その樹脂を（例えば、紫外（ＵＶ）光で）硬化させることによって行われてよい。
【0116】
図３９は、水を多く含んだ空気流から水を分離する方法の一例３９００を示す。方法３９００は、ブロック３９０５で、水を多く含んだ空気流を水捕捉装置のらせん状チャネルに送達するステップを含んでよく、らせん状チャネルはその長さ方向に可変ピッチを有する。ブロック３９１０は、らせん状チャネル内で空気流から水を分離するステップを含んでよい。ブロック３９１５は、水をリザーバに集めるステップを含んでよく、リザーバは複数のベーンを含む。ブロック３９２０は、空気流を第１の空気流と第２の空気流とに分割するステップを含み、第２の空気流はリザーバを通り抜ける。ブロック３９２５は、第２の空気流がリザーバを通り抜けた後に第１の空気流と第２の空気流とを一緒にするステップを含む。方法３９００は、ブロック３９３０で、一緒にした空気流を水捕捉装置から排出するステップを含む。ブロック３９３５は、リザーバから水を取り出すステップを含む。
【0117】
方法３９００は更に、空気流をらせん状チャネルの１つ以上の面に接触させることによって空気流から水滴を分離するステップと、分離された水滴をらせん状チャネルのその１つ以上の面からリザーバに集めるステップと、を含んでよい。本方法は、第２の空気流を使用してリザーバ内の水を安定させるステップを含んでよい。水捕捉装置は、らせん状チャネルの一部を定義するらせん構造を含んでよく、らせん構造はリザーバ内まで連続的に延びる。水捕捉装置は、らせん状チャネルを収容する細長管を含んでよく、リザーバの一部分が細長管の外側に延び、リザーバのその一部分は、第２の空気流が細長管から接線角度で出る際に通る空気チャネルを定義する。水を多く含んだ空気流をらせん状チャネルに送達するステップは、水を多く含んだ空気流を水捕捉装置の長手軸に対して接線角度で送達することを含んでよい。
【0118】
本明細書に開示の様々な実施形態及び機能性を使用して、低重力水分離器の製造、組み立て、運転、及び調節に関連する他の任意の方法が実施されてよい。図３８及び３９の方法例はあくまで例示であり、他の実施形態ではステップ数がこれより多くても少なくてもよい。
【0119】
本明細書では、ある特定の実施形態及び実施例を参照しながら様々な発明を説明してきた。しかしながら、当業者であれば理解されるように、本明細書に開示の発明の範囲及び趣旨から逸脱しない限り、様々な変形形態が可能であり、この後の特許請求項で明記されるそれらの発明は、本発明の趣旨から逸脱しない限り、開示された発明の全ての変形形態及び修正形態を包含するものとする。本明細書及び特許請求項で使用される場合の語句「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ：）」及び「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、語句「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」と同じ意味を有するものとする。
〔付記１〕
空気流から水滴を分離する装置であって、
細長管であって、
第１の端部と、
第２の端部と、
長手軸と、
内面と、
前記細長管の前記第１の端部にある入口開口部であって、前記長手軸に対して接線方向に前記空気流を受け入れるように配置された前記入口開口部と、
前記細長管の前記第２の端部にある出口開口部と、
を含む前記細長管と、
前記細長管の第２の端部に位置するリザーバと、
前記細長管内に位置するらせん構造であって、
上面と、
前記上面の反対側に配置された下面と、
外側エッジと、
前記細長管の長さ方向の可変ピッチであって、前記細長管の内壁と前記らせん構造の前記上面との間の内角が可変である前記可変ピッチと、
を含む前記らせん構造と、
を含む装置。
〔付記２〕
前記細長管の前記第２の端部に位置して、前記長手軸と同軸に配置された内部中空円筒を更に含み、前記内部中空円筒は第１の空気流路を定義し、前記リザーバは、少なくとも一部が、前記内部中空円筒の外面と前記細長管の前記内面との間で定義され、前記リザーバは第２の空気流路を定義する、付記１に記載の装置。
〔付記３〕
前記リザーバは、前記細長管の外側に位置するリザーバチャンバを含む、付記１に記載の装置。
〔付記４〕
前記らせん構造は前記リザーバチャンバ内で終わる、付記３に記載の装置。
〔付記５〕
前記らせん構造の表面及び前記細長管の内壁に集められた水滴を前記リザーバチャンバの底部に誘導する為に、前記リザーバ内に位置する複数のベーンを更に含む、付記３に記載の装置。
〔付記６〕
前記リザーバチャンバの前記底部に形成された水出口開口部を更に含む、付記５に記載の装置。
〔付記７〕
前記リザーバの前記底部に沿って前記複数のベーン及び前記らせん構造のそれぞれに形成された少なくとも１つのバイアを更に含み、隣接ベーン及び前記らせん構造にある前記バイアは互いにオフセットしている、付記６に記載の装置。
〔付記８〕
前記リザーバチャンバは、第１の断面積を有する入口部と、前記第１の断面積より大きい第２の断面積を有する収集部と、を含む、付記３に記載の装置。
〔付記９〕
前記リザーバチャンバの前記入口部は、前記細長管から接線方向に出ている流路を備える、付記８に記載の装置。
〔付記１０〕
前記第２の空気流路は空気流オリフィスを含み、前記空気流オリフィスは、前記第２の空気流路を通る空気流の体積を制御するようにサイズが決められる、付記２に記載の装置。
〔付記１１〕
前記第１及び第２の空気流路は、前記内部中空円筒の下流で一緒になってから、前記細長管の前記出口開口部を出ていく、付記２に記載の装置。
〔付記１２〕
前記内部中空円筒は、
入口開口部と、
出口開口部と、
外面と、
前記外面から半径方向外向きに広がるリップと、
を含む、付記２に記載の装置。
〔付記１３〕
前記細長管内で、前記細長管の前記内面から間隔を空けて前記内部中空円筒を支持するように構成された内部円筒支持物を更に含み、前記内部円筒支持物はらせん形状を有し、前記リザーバの面を定義する、付記２に記載の装置。
〔付記１４〕
前記細長管は、前記入口開口部を定義する入口構造と、前記出口開口部を定義する出口構造と、前記入口構造と前記出口構造との間を延びる中間セクションと、を含み、前記入口構造と前記中間セクションとの間の境界面、並びに前記出口構造と前記中間セクションとの間の境界面は、なだらかな起伏のある面を含む、付記１に記載の装置。
〔付記１５〕
前記なだらかな起伏のある面は、球面ジョイントを定義する凹面及び凸面の少なくとも一方を含む、付記１４に記載の装置。
〔付記１６〕
前記第２の空気流路は、前記細長管の外側に位置する戻り管を含み、前記戻り管は少なくとも第１及び第２の管セグメントを含み、前記第１及び第２の管セグメントはスリップジョイントで接続されている、付記２に記載の装置。
〔付記１７〕
前記第１及び第２の管セグメントの少なくとも一方がＬ字形である、付記１６に記載の装置。
〔付記１８〕
前記リザーバ内に位置する前記複数のベーンのうちの少なくとも１つのベーンが、前記装置の前記長手軸に平行に、垂直方向に配置されている、付記５に記載の装置。
〔付記１９〕
空気流から水滴を分離する装置であって、
第１の端部と第２の端部と内面とを有する細長ハウジングと、
前記第１の端部に位置して、前記空気流を受け入れるように構成された入口開口部を定義する入口構造と、
前記第２の端部に位置して、出口開口部を定義する出口構造と、
前記細長ハウジングの前記第２の端部に位置して、水を集めるように構成されたリザーバと、
前記細長ハウジング内に位置するらせん構造と、
前記出口開口部と流体連通結合された第１の空気流路と、
前記第１の空気流路から離れていて、前記出口開口部と流体連通結合されている第２の空気流路であって、一部が前記リザーバによって定義される前記第２の空気流路と、
を含む装置。
〔付記２０〕
前記リザーバはリザーバチャンバを含み、前記リザーバチャンバは前記細長管の外側に位置し、前記リザーバチャンバは前記第２の空気流路の一部を定義する、付記１に記載の装置。
〔付記２１〕
前記らせん構造は、
上面と、
前記ハウジングの長さ方向の可変ピッチであって、前記ハウジングの内壁と前記らせん構造の前記上面との間の内角が可変である前記可変ピッチと、
前記ハウジングの前記第１の端部にある初期らせんピッチであって、前記入口開口部に入る前記空気流に乱流を引き起こす前記初期らせんピッチと、
前記空気流中の水滴の、前記空気流からの分離を引き起こす中間らせんピッチと、
を含む、付記１９に記載の装置。
〔付記２２〕
水捕捉装置を組み立てる方法であって、
水捕捉装置を用意するステップであって、前記水捕捉装置は、細長管と、前記細長管の第１の端部に位置して、水を多く含んだ空気流を前記水捕捉装置に受け入れるように構成された入口開口部を定義する入口構造と、前記細長管の第２の端部に位置して、出口開口部を定義する出口構造と、前記細長管の内部に位置するらせん構造と、前記細長管内の水を多く含んだ空気流から分離された水を集めるように構成されたリザーバと、を有する、前記用意するステップと、
第１のジョイントにおいて前記入口構造を前記細長管に固定し、第２のジョイントにおいて前記出口構造を前記細長管に固定するステップであって、前記第１及び第２のジョイントはそれぞれが少なくとも１つの、なだらかな起伏のある面を有する、前記固定するステップと、
を含む方法。
〔付記２３〕
３Ｄ印刷を使用して前記細長管、前記入口構造、及び前記出口構造を成形するステップを更に含む、付記２２に記載の方法。
〔付記２４〕
前記少なくとも１つの、なだらかな起伏のある面は、球状面、半球状面、又は弧状面として形成されている、付記２２に記載の方法。
〔付記２５〕
前記水捕捉装置は更に、前記出口開口部と流体連通結合された第１及び第２の空気流路を含み、前記第２の空気流路は少なくとも一部が第１及び第２の管セグメントによって定義され、前記方法は、前記第１の管セグメントと前記第２の管セグメントとをスリップジョイントで互いに固定するステップを含む、付記２２に記載の方法。
〔付記２６〕
水捕捉装置は更に、前記リザーバ内に位置する少なくとも１つのベーンを含み、少なくとも１つのベーンを前記らせん構造と位置合わせする為に、前記第１及び第２の管セグメントが互いに対して且つ前記細長管に対して調節可能である、付記２５に記載の方法。
〔付記２７〕
前記水捕捉装置は更に、前記出口開口部と流体連通結合された第１及び第２の空気流路を含み、前記第２の空気流路はオリフィスを含み、前記方法は、前記オリフィスのサイズを調節して、前記第２の空気流路を通る空気流量を制御するステップを含む、付記２２に記載の方法。
〔付記２８〕
前記第１及び第２のジョイントの成形は、部分的には、少なくとも１つの、なだらかな起伏のある面に未硬化樹脂を塗布し、その後、前記樹脂を硬化させることによって行われる、付記２２に記載の方法。
〔付記２９〕
水を多く含んだ空気流から水を分離する方法であって、
前記水を多く含んだ空気流を水捕捉装置のらせん状チャネルに送達するステップであって、前記らせん状チャネルはその長さ方向に可変ピッチを有する、前記送達するステップと、
前記らせん状チャネル内で前記水を多く含んだ空気流から水を分離するステップと、
前記水をリザーバに集めるステップであって、前記リザーバは複数のベーンを含む、前記集めるステップと、
前記水を多く含んだ空気流を第１の空気流と第２の空気流とに分割するステップであって、前記第２の空気流は前記リザーバを通り抜ける、前記分割するステップと、
前記第２の空気流が前記リザーバを通り抜けた後に前記第１の空気流と前記第２の空気流とを一緒にするステップと、
前記一緒にした空気流を前記水捕捉装置から排出するステップと、
前記リザーバから前記水を取り出すステップと、
を含む方法。
〔付記３０〕
前記水を多く含んだ空気流から水滴を分離することは、前記水を多く含んだ空気流を前記らせん状チャネルの１つ以上の面に接触させるステップを含み、前記方法は更に、前記分離された水滴を前記らせん状チャネルの前記１つ以上の面から前記リザーバに集めるステップを含む、付記２９に記載の方法。
〔付記３１〕
前記第２の空気流を使用して前記リザーバ内の前記水を安定させるステップ
を更に含む、付記２９に記載の方法。
〔付記３２〕
前記水捕捉装置は、前記らせん状チャネルの一部を定義するらせん構造を含み、前記らせん構造は前記リザーバ内まで連続的に延びる、付記２９に記載の方法。
〔付記３３〕
前記水捕捉装置は、前記らせん状チャネルを収容する細長管を含み、前記リザーバの一部分が前記細長管の外側に延び、前記リザーバの前記一部分は、前記第２の空気流が前記細長管から接線角度で出る際に通る空気チャネルを定義する、付記２９に記載の方法。
〔付記３４〕
前記水を多く含んだ空気流を前記らせん状チャネルに送達する前記ステップは、前記水を多く含んだ空気流を前記水捕捉装置の長手軸に対して接線角度で送達することを含む、付記２９に記載の方法。
〔付記１〕
空気流から水滴を分離する装置であって、
細長管であって、
第１の端部と、
第２の端部と、
長手軸と、
内面と、
前記細長管の前記第１の端部にある入口開口部であって、前記長手軸に対して接線方向に前記空気流を受け入れるように配置された前記入口開口部と、
前記細長管の前記第２の端部にある出口開口部と、
を含む前記細長管と、
前記細長管の第２の端部に位置するリザーバと、
前記細長管内に位置するらせん構造であって、
上面と、
前記上面の反対側に配置された下面と、
外側エッジと、
前記細長管の長さ方向の可変ピッチであって、前記細長管の内壁と前記らせん構造の前記上面との間の内角が可変である前記可変ピッチと、
を含む前記らせん構造と、
を含む装置。
〔付記２〕
前記細長管の前記第２の端部に位置して、前記長手軸と同軸に配置された内部中空円筒を更に含み、前記内部中空円筒は第１の空気流路を定義し、前記リザーバは、少なくとも一部が、前記内部中空円筒の外面と前記細長管の前記内面との間で定義され、前記リザーバは第２の空気流路を定義する、付記１に記載の装置。
〔付記３〕
前記リザーバは、前記細長管の外側に位置するリザーバチャンバを含む、付記１に記載の装置。
〔付記４〕
前記らせん構造は前記リザーバチャンバ内で終わる、付記３に記載の装置。
〔付記５〕
前記らせん構造の表面及び前記細長管の内壁に集められた水滴を前記リザーバチャンバの底部に誘導する為に、前記リザーバ内に位置する複数のベーンを更に含む、付記３に記載の装置。
〔付記６〕
前記リザーバチャンバの前記底部に形成された水出口開口部を更に含む、付記５に記載の装置。
〔付記７〕
前記リザーバの前記底部に沿って前記複数のベーン及び前記らせん構造のそれぞれに形成された少なくとも１つのバイアを更に含み、隣接ベーン及び前記らせん構造にある前記バイアは互いにオフセットしている、付記６に記載の装置。
〔付記８〕
前記リザーバチャンバは、第１の断面積を有する入口部と、前記第１の断面積より大きい第２の断面積を有する収集部と、を含む、付記３に記載の装置。
〔付記９〕
前記リザーバチャンバの前記入口部は、前記細長管から接線方向に出ている流路を備える、付記８に記載の装置。
〔付記１０〕
前記第２の空気流路は空気流オリフィスを含み、前記空気流オリフィスは、前記第２の空気流路を通る空気流の体積を制御するようにサイズが決められる、付記２に記載の装置。
〔付記１１〕
前記第１及び第２の空気流路は、前記内部中空円筒の下流で一緒になってから、前記細長管の前記出口開口部を出ていく、付記２に記載の装置。
〔付記１２〕
前記内部中空円筒は、
入口開口部と、
出口開口部と、
外面と、
前記外面から半径方向外向きに広がるリップと、
を含む、付記２に記載の装置。
〔付記１３〕
前記細長管内で、前記細長管の前記内面から間隔を空けて前記内部中空円筒を支持するように構成された内部円筒支持物を更に含み、前記内部円筒支持物はらせん形状を有し、前記リザーバの面を定義する、付記２に記載の装置。
〔付記１４〕
前記細長管は、前記入口開口部を定義する入口構造と、前記出口開口部を定義する出口構造と、前記入口構造と前記出口構造との間を延びる中間セクションと、を含み、前記入口構造と前記中間セクションとの間の境界面、並びに前記出口構造と前記中間セクションとの間の境界面は、なだらかな起伏のある面を含む、付記１に記載の装置。
〔付記１５〕
前記なだらかな起伏のある面は、球面ジョイントを定義する凹面及び凸面の少なくとも一方を含む、付記１４に記載の装置。
〔付記１６〕
前記第２の空気流路は、前記細長管の外側に位置する戻り管を含み、前記戻り管は少なくとも第１及び第２の管セグメントを含み、前記第１及び第２の管セグメントはスリップジョイントで接続されている、付記２に記載の装置。
〔付記１７〕
前記第１及び第２の管セグメントの少なくとも一方がＬ字形である、付記１６に記載の装置。
〔付記１８〕
前記リザーバ内に位置する前記複数のベーンのうちの少なくとも１つのベーンが、前記装置の前記長手軸に平行に、垂直方向に配置されている、付記５に記載の装置。
〔付記１９〕
空気流から水滴を分離する装置であって、
第１の端部と第２の端部と内面とを有する細長ハウジングと、
前記第１の端部に位置して、前記空気流を受け入れるように構成された入口開口部を定義する入口構造と、
前記第２の端部に位置して、出口開口部を定義する出口構造と、
前記細長ハウジングの前記第２の端部に位置して、水を集めるように構成されたリザーバと、
前記細長ハウジング内に位置するらせん構造と、
前記出口開口部と流体連通結合された第１の空気流路と、
前記第１の空気流路から離れていて、前記出口開口部と流体連通結合されている第２の空気流路であって、一部が前記リザーバによって定義される前記第２の空気流路と、
を含む装置。
〔付記２０〕
前記リザーバはリザーバチャンバを含み、前記リザーバチャンバは前記細長管の外側に位置し、前記リザーバチャンバは前記第２の空気流路の一部を定義する、付記１に記載の装置。
〔付記２１〕
前記らせん構造は、
上面と、
前記ハウジングの長さ方向の可変ピッチであって、前記ハウジングの内壁と前記らせん構造の前記上面との間の内角が可変である前記可変ピッチと、
前記ハウジングの前記第１の端部にある初期らせんピッチであって、前記入口開口部に入る前記空気流に乱流を引き起こす前記初期らせんピッチと、
前記空気流中の水滴の、前記空気流からの分離を引き起こす中間らせんピッチと、
を含む、付記１９に記載の装置。
〔付記２２〕
水捕捉装置を組み立てる方法であって、
水捕捉装置を用意するステップであって、前記水捕捉装置は、細長管と、前記細長管の第１の端部に位置して、水を多く含んだ空気流を前記水捕捉装置に受け入れるように構成された入口開口部を定義する入口構造と、前記細長管の第２の端部に位置して、出口開口部を定義する出口構造と、前記細長管の内部に位置するらせん構造と、前記細長管内の水を多く含んだ空気流から分離された水を集めるように構成されたリザーバと、を有する、前記用意するステップと、
第１のジョイントにおいて前記入口構造を前記細長管に固定し、第２のジョイントにおいて前記出口構造を前記細長管に固定するステップであって、前記第１及び第２のジョイントはそれぞれが少なくとも１つの、なだらかな起伏のある面を有する、前記固定するステップと、
を含む方法。
〔付記２３〕
３Ｄ印刷を使用して前記細長管、前記入口構造、及び前記出口構造を成形するステップを更に含む、付記２２に記載の方法。
〔付記２４〕
前記少なくとも１つの、なだらかな起伏のある面は、球状面、半球状面、又は弧状面として形成されている、付記２２に記載の方法。
〔付記２５〕
前記水捕捉装置は更に、前記出口開口部と流体連通結合された第１及び第２の空気流路を含み、前記第２の空気流路は少なくとも一部が第１及び第２の管セグメントによって定義され、前記方法は、前記第１の管セグメントと前記第２の管セグメントとをスリップジョイントで互いに固定するステップを含む、付記２２に記載の方法。
〔付記２６〕
水捕捉装置は更に、前記リザーバ内に位置する少なくとも１つのベーンを含み、少なくとも１つのベーンを前記らせん構造と位置合わせする為に、前記第１及び第２の管セグメントが互いに対して且つ前記細長管に対して調節可能である、付記２５に記載の方法。
〔付記２７〕
前記水捕捉装置は更に、前記出口開口部と流体連通結合された第１及び第２の空気流路を含み、前記第２の空気流路はオリフィスを含み、前記方法は、前記オリフィスのサイズを調節して、前記第２の空気流路を通る空気流量を制御するステップを含む、付記２２に記載の方法。
〔付記２８〕
前記第１及び第２のジョイントの成形は、部分的には、少なくとも１つの、なだらかな起伏のある面に未硬化樹脂を塗布し、その後、前記樹脂を硬化させることによって行われる、付記２２に記載の方法。
〔付記２９〕
水を多く含んだ空気流から水を分離する方法であって、
前記水を多く含んだ空気流を水捕捉装置のらせん状チャネルに送達するステップであって、前記らせん状チャネルはその長さ方向に可変ピッチを有する、前記送達するステップと、
前記らせん状チャネル内で前記水を多く含んだ空気流から水を分離するステップと、
前記水をリザーバに集めるステップであって、前記リザーバは複数のベーンを含む、前記集めるステップと、
前記水を多く含んだ空気流を第１の空気流と第２の空気流とに分割するステップであって、前記第２の空気流は前記リザーバを通り抜ける、前記分割するステップと、
前記第２の空気流が前記リザーバを通り抜けた後に前記第１の空気流と前記第２の空気流とを一緒にするステップと、
前記一緒にした空気流を前記水捕捉装置から排出するステップと、
前記リザーバから前記水を取り出すステップと、
を含む方法。
〔付記３０〕
前記水を多く含んだ空気流から水滴を分離することは、前記水を多く含んだ空気流を前記らせん状チャネルの１つ以上の面に接触させるステップを含み、前記方法は更に、前記分離された水滴を前記らせん状チャネルの前記１つ以上の面から前記リザーバに集めるステップを含む、付記２９に記載の方法。
〔付記３１〕
前記第２の空気流を使用して前記リザーバ内の前記水を安定させるステップ
を更に含む、付記２９に記載の方法。
〔付記３２〕
前記水捕捉装置は、前記らせん状チャネルの一部を定義するらせん構造を含み、前記らせん構造は前記リザーバ内まで連続的に延びる、付記２９に記載の方法。
〔付記３３〕
前記水捕捉装置は、前記らせん状チャネルを収容する細長管を含み、前記リザーバの一部分が前記細長管の外側に延び、前記リザーバの前記一部分は、前記第２の空気流が前記細長管から接線角度で出る際に通る空気チャネルを定義する、付記２９に記載の方法。
〔付記３４〕
前記水を多く含んだ空気流を前記らせん状チャネルに送達する前記ステップは、前記水を多く含んだ空気流を前記水捕捉装置の長手軸に対して接線角度で送達することを含む、付記２９に記載の方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24A】
【図24B】
【図24C】
【図25】
【図26】
【図27A】
【図27B】
【図27C】
【図27D】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39】