(57)【要約】  【課題】  【解決手段】流体中の水分含有量を管理するシステム及びその方法は、乾燥剤と共に流体から水分を回収する回収チャンバと、乾燥剤から水を回収して、これを第２流体へ移す再生チャンバとを具える。蒸発器は、回収チャンバに入る乾燥剤を冷却して、第２蒸発器は、第２流体を冷却して水を抽出する。蒸発器は、冷却剤を使用し、この流れは、流体制御バルブによって制御される。第２蒸発器中の温度が設定点以下に下がる場合、第２蒸発器への冷却剤の流れが止められて、第１蒸発器への冷却剤の流れが増加する。これによって、回収チャンバ中の水分の回収は増加し、第２蒸発器中の温度は上昇する。そして、バルブが開いて、第２蒸発器中をより冷却する。【選択図】図１
2009524790.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体中の水分含有量を管理するシステムにおいて、システムが；
第１流体が第１チャンバへ出入移動する入口及び出口を具える第１チャンバと；
前記第１チャンバを通過する前記第１流体から水分を除去させるために前記第１チャンバ内に導入可能な乾燥剤と；
前記第１流体から水分を除去した後に前記乾燥剤の少なくとも一部を受容するよう構成された第２チャンバであって、第２流体が第２チャンバへ出入移動する入口及び出口を具え、前記第２チャンバ中の前記乾燥剤から前記第２流体へ水分を蒸発させて、前記第２流体の水分含有量を増加させる第２チャンバと；
第３流体を受容し、前記第２チャンバから前記第２流体を受容して、前記第２流体から前記第３流体へ熱を移動させて、前記第２流体から水分を除去するように構成された熱交換機構成と；
前記第３流体の流量を変えるように操作可能なバルブと；
前記第２流体の水分含有量が増加した後にそのパラメータを感知し、感知された前記パラメータに基づきシステム熱交換機を通る前記第３流体の流量を制御すべく前記バルブが制御されるように、感知された前記パラメータに係る信号を出力するよう構成されたセンサと；
を具えることを特徴とする、流体中の水分含有量を管理するシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムがさらに、前記第３流体を受容し、前記乾燥剤が前記第１チャンバ内に導入される前に前記乾燥剤を冷却するよう構成された第１熱交換機を具え、前記第１熱交換機は、前記バルブを通る前記第３流体の流量の減少によって、前記第１熱交換機を通る前記第３流体の流量を増加させ、これにより前記第１熱交換機の冷却能力が高まるように前記バルブに対し配置されることを特徴とするシステム。
【請求項３】
請求項２に記載のシステムにおいて、前記センサが前記バルブに接続され、感知された前記パラメータに係る信号が、前記センサによって前記バルブに出力されることを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項２に記載のシステムにおいて、前記熱交換機構成は、システム熱交換機と、前記バルブとを具え、前記システムは、さらに、少なくとも１つの制御器を具えて、前記熱交換機構成及び前記センサに接続している制御システムを具え、前記制御システムは、前記センサからの信号を受信し、前記システム熱交換機の冷却能力を調整するように前記バルブを作動させるよう構成されることを特徴とするシステム。
【請求項５】
請求項４に記載のシステムにおいて、前記乾燥剤は少なくとも部分的に流体であり、前記システムがさらに：
前記第１及び第２チャンバの各々に前記乾燥剤を注入する一対のポンプと；
前記第１及び第２チャンバ間に配置されて、チャンバ間の乾燥剤を交換するように操作可能な流量制御器とを具え、前記制御システムがさらに、前記ポンプ及び前記流量制御器の動作を制御するよう構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項６】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記センサが温度センサを具え、感知された温度が第１の設定温度か、それ以下であるときに、前記センサにより出力される信号によって、前記バルブを閉めることを特徴とするシステム。
【請求項７】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記センサが湿度計を具え、感知された湿度が第１の設定湿度以下であるときに、前記センサにより出力される信号によって、前記バルブを閉めることを特徴とするシステム。
【請求項８】
請求項１に記載のシステムがさらに、前記第３流体を受容し、前記乾燥剤が前記第２チャンバ内に導入される前に前記乾燥剤を加熱するよう構成された第２熱交換機を具え、前記第２熱交換機は、前記バルブを通る前記第３流体の流量が減少することによって、前記第２熱交換機を通る前記第３流体の流量が増加し、これにより前記第２熱交換機の冷却能力が高まるように前記バルブに対し配置されることを特徴とするシステム。
【請求項９】
乾燥剤と少なくともシステム熱交換機を有する熱交換機構成とを具えるシステムを用いて流体中の水分含有量を管理する方法において：
前記乾燥剤に第１流体の少なくとも一部を曝し、これにより少なくとも一部の前記乾燥剤の水分含有量を増加させるプロセスを用いて前記第１流体から水分を除去するステップであって、この最初のプロセスがさらに、前記第１流体が前記乾燥剤に曝される前に第１熱交換機に前記乾燥剤を通過させて前記乾燥剤を冷却し、これによって前記第１流体から除去される水分量を増加させるステップと；
水分含有量の増加した前記乾燥剤の少なくとも一部を第２流体に導入し、これにより前記乾燥剤から前記第２流体内へ水分が蒸発して前記第２流体の水分含有量を増加させるステップと；
前記第２流体の水分含有量が増加した後に前記システム熱交換機に前記第２流体を通過させて、前記第２流体を冷却して水分を除去するステップと；
前記第２流体の水分含有量が増加した後に前記第２流体のパラメータを感知するステップと；
前記第１熱交換機の冷却能力が自動的に制御されるよう、少なくとも一部を感知されたパラメータに基づきシステム熱交換機の冷却能力を調整するステップと；
を具えることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法において、前記第２流体のパラメータを感知するステップが、前記第２流体の湿度を感知するステップを具え、感知された湿度が第１の設定湿度か、それ以下の場合に、前記システム熱交換機の冷却能力を低下させることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の方法において、前記第２流体のパラメータを感知するステップが、前記第２流体の温度を感知するステップを具え、感知された温度が第１の設定温度か、それ以下の場合に、前記システム熱交換機の冷却能力を低下させることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項９に記載の方法において、前記システム熱交換機の冷却能力を調整するステップが、前記第１熱交換機の冷却能力が自動的に高まるよう前記システム熱交換機の冷却能力を低下させるステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項９に記載の方法において、前記システム熱交換機の冷却能力を調整するステップは、前記第１熱交換機の冷却能力が自動的に低下するよう前記システム熱交換機の冷却能力を高めるステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項９に記載の方法がさらに、前記乾燥剤が前記第２流体内に導入される前に前記乾燥剤を加熱するステップを具え、これにより前記乾燥剤から前記第２流体内へ蒸発する水分の量が増大することを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法において、前記乾燥剤が前記第２流体に導入される前に前記乾燥剤を加熱するステップは、前記システム熱交換機の冷却能力が低下した場合に前記第２熱交換機の加熱能力が自動的に高まるように、前記システム熱交換機と協働する第２熱交換機に前記乾燥剤を通過させるステップを具えることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、引例として本書に組み込んだ、２００５年１２月７日に出願された米国暫定出願番号第６０／７４８，１２３号の利益を主張するものである。
【０００２】
本発明は、流体中の水分含有量を管理するシステム及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
従来、水は、液化システムを用いて、空気や他の気体状の流体から回収される。典型的な液化システムは、流入空気の露点か、それ以下の温度に冷やされた面を具える。当技術分野で周知のように、露点か、それ以下へ空気を冷却することによって、空気からの水蒸気の凝縮や空気の絶対湿度の減少が生じる。空気容量の湿度は、空気容量内に導入又は空気容量から除去可能な水分量を実質的に決定する。
【０００４】
従来の水製造及び除去システムは、流入空気の温度を空気の露点か、それ以下の温度に下げる凝縮システムを用いて、流入気流から水蒸気を回収する。このため、このようなシステムにより製造される水量は、周囲の空気の湿度に依存する。しかしながら、空気の湿度及び温度は、地域ごとに変化し、熱帯及び亜熱帯地域における高温多湿の空気、及び世界のその他の地域では、より冷涼で湿度の減少した空気となる。また、空気の温度及び水蒸気量は、年間を通じて地域における季節の天気の変化によって大きく変化する。このため、世界の地域や一年の時期に応じて、例えばより快適な環境を得るために、加湿や除湿が望まれている。
【０００５】
快適さを向上することに加え、空気中の水分量を管理することが、産業上の利用に重要である。さらに、例えば、飲料用や、新鮮な水が要求される他の利用では、空気中の水分を除去することによって、水を利用できることが望ましい。空気中の水分量を管理する理由にかかわらず、従来の水分管理システムは望ましくない制限を有するときがある。例えば、空気の露点が低いとき、特に、水の凝固点よりも低いときには、従来のシステムを用いて水分を除去することは困難であるか、不可能である。そのような状況において、乾燥剤の使用は、空気や他の流体から水分を除去するために有効である。乾燥剤を使用する従来のシステムは、このシステムの効率に悪影響を及ぼすような、例えば、流体の温度や湿度の変化などの環境状態を変化させる原因ではない。
【０００６】
従って、露点が低くても流体から水分を取り出すことのできる流体中の水分含有量を管理するシステム及びその方法が必要である。また、例えば環境状態の変化を考慮してシステムの効率を維持するよう乾燥剤のパラメータを制御できる流体中の水分含有量を管理するシステム及びその方法が必要である。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施例は、露点が低い場合であっても流体から水分を除去できるシステム及びその方法を提供する。
【０００８】
また、本発明の実施例は、乾燥剤の水分除去能力を加減し、環境状態の変化を考慮してシステムの効率を維持するよう制御可能な少なくとも１つのパラメータを有する乾燥剤を用いて流体から水分を除去するシステム及びその方法を提供する。
【０００９】
さらに、本発明の実施例は、流体中の水分含有量を管理するシステムを提供する。このシステムは、第１流体が第１チャンバへ出入移動する入口及び出口を具える第１チャンバを具える。乾燥剤は、第１チャンバを通過する第１流体から水分を除去するために第１チャンバ内に導入可能である。第２チャンバは、第１流体から水分を除去した後に少なくとも一部の乾燥剤を受容するよう構成されている。第２チャンバは、第２流体が第２チャンバへ出入移動する入口及び出口を具える。これによって、乾燥剤から第２流体内へ水分が蒸発して、第２流体の水分含有量は増加する。システム熱交換機は、そこを通る第３流体を受容するよう構成され、第２チャンバから第２流体を受容して、第２流体から第３流体への熱の移動を促進する。これによって、第２流体から水分を除去する。バルブを操作して、システム熱交換機を通る第３流体の流量を制御することができる。センサは、バルブと接続され、第２流体の水分含有量が増加した後にそのパラメータを感知するよう構成されている。このセンサは、感知されたパラメータに係るバルブに信号を出力するよう構成されている。これは、感知されたパラメータに基づいて、システム熱交換機を通る第３流体の流量を制御する。
【００１０】
また、このシステムは、第１熱交換機を通る第３流体を受容し、乾燥剤が第１チャンバ内に導入される前に乾燥剤を冷却するよう構成された第１熱交換機を具えることができる。第１熱交換機は、バルブを通る第３流体の流量を減らして第１熱交換機を通る第３流体の流量を増加させるようバルブに対し配置される。これによって、第１熱交換機の冷却能力は高められる。
【００１１】
さらに、本発明の実施例は、流体中の水分含有量を管理するシステムを提供する。このシステムは、第１流体が第１チャンバへ出入移動する入口及び出口を具える第１チャンバを具える。乾燥剤は、第１チャンバを通過する第１流体から水分を除去する第１チャンバ内に導入可能である。第２チャンバは、第１流体から水分を除去した後に少なくとも一部の乾燥剤を受容するよう構成されている。第２チャンバは、第２流体が第２チャンバへ出入移動する入口及び出口を具える。これによって、乾燥剤から第２流体内へ水分が蒸発して、第２流体の水分含有量は増加する。制御可能な熱交換能力を有する熱交換機構成は、第２流体を冷却するために第２チャンバから第２流体を受容するよう構成される。これによって、第２流体から水分を除去する。センサは、第２流体の水分含有量が増加した後にそのパラメータを感知するよう構成され、感知されたパラメータに係る信号を出力することができる。制御システムは、少なくとも１の制御器を具え、熱交換機構成及びセンサと接続している。この制御システムは、センサからの信号を受信し、少なくとも一部を受信信号に基づき熱交換機構成の熱交換能力を制御するよう構成されている。
【００１２】
さらに、本発明の実施例は、乾燥剤及びシステム熱交換機を具えるシステムを用いて、流体中の水分含有量を管理する方法を提供する。この方法は、乾燥剤に第１流体の少なくとも一部を曝すプロセスを用いて、第１流体から水分を除去するステップを具える。これによって、少なくとも一部の乾燥剤の水分含有量は増加する。水分含有量の増加した乾燥剤の少なくとも一部が第２流体に導入されることにより、乾燥剤から第２流体内へ水分が蒸発し、第２流体の水分含有量は増加する。第２流体は、水分含有量が増加した後、システム熱交換機を通過する。これによって、第２流体は冷却され、これから水分が除去される。第２流体のパラメータは、水分含有量が増加した後に感知され、システム熱交換機の熱交換能力は、少なくとも一部を感知されたパラメータに基づき制御される。
【００１３】
また、本発明の実施例は、中に適切な乾燥剤材料を有する第１チャンバ内に周囲の空気を通過させるシステム及びその方法を提供する。乾燥剤は、乾燥剤に接触する空気から水分を吸収又は吸着する。一実施例では、スポンジ、媒体、冷却コイル又はクーリングタワーなどの、中に分散した乾燥剤を有する接触面を通して空気を引き込むことにより、空気が乾燥剤に接触する。乾燥剤及び／又は第１チャンバを冷却して、空気から乾燥剤への水分の移動をさらに効率的にしてもよい。乾燥剤が空気から水分を吸収又は吸着するため、水分が相変化をして空気から凝縮するときに空気から潜熱が移動する。乾燥剤及び／又は第１チャンバが冷却されるため、顕熱冷却、即ち、状態変化に基づかない冷却も空気に提供される。得られた乾燥して冷えた空気は、第１チャンバから引き出される。
【００１４】
水分を含んだ乾燥剤が第１チャンバの下部で回収されて第２チャンバに移送される。第２チャンバへの移送は、ポンプの作動又は第１及び第２チャンバ間の隔壁に設けられたバルブの開放を介した拡散のいずれかによって起こる。バルブの開放によって、第１及び第２チャンバの乾燥剤の濃度を均一にすることができる。水分を含んだ乾燥剤の正味の流れは、乾燥剤のレベルが双方のチャンバで同じになるまで、第１チャンバから第２チャンバに向けて生じる。第２チャンバ中の拡散された又は引き込まれた水分を含んだ乾燥剤を加熱して、再び空気に曝すことが可能である。
【００１５】
所望の結果を得るのに効果的な任意の方法により、乾燥剤をチャンバに導入可能である。例えば、第１チャンバは、水和乾燥剤が浸透してチャンバの下部で回収されるよう多孔質のセルロース材を有してもよい。代替的に、第１及び第２チャンバ内の上部などの場所から乾燥剤を滴下する形で落とすようにしてもよい。ある実施例では、乾燥剤が第２チャンバの内部に噴霧される。加熱部品などの熱交換機が、ノズルから落ちる水分を含んだ霧状の乾燥剤を温めて、乾燥剤に吸収又は吸着された水分を蒸発させ、高温多湿の空気を発生させ、さらに、ほぼ無水の乾燥剤を再生する。
【００１６】
第２チャンバからの高温多湿な空気を、蒸発器などの熱吸収器の結露形成面に接触させるよう向けることができ、熱吸収器は、チューブ、熱電部品、ヒートパイプ、冷却膨張コイル、又は当業者に知られた任意の他のシステムに収容された典型的な沸騰流体などの、適切な冷却処理を用いて冷却される。高温多湿な空気の、例えば湿度や温度などのパラメータを感知することができ、蒸発器の熱吸収能力を適切に制御することができる。例えば、感知された温度が設定点より低くなった場合に、蒸発器の熱吸収能力を低下させることができる。同時に、例えば乾燥剤が通過する熱交換機の熱吸収能力を高めることにより、第１チャンバに入っている乾燥剤をさらに冷却することができる。これは、最終的に蒸発器の負担を増加させ、温度を設定点よりも高くして、蒸発器の熱吸収能力を高める。このように、環境状態の変化が原因となり、システムの全体的な効率は上昇する。
【００１７】
本発明に係る少なくとも一つの実施例は、凝縮水を殺菌及び濾過して、純粋な飲料水を生成することができる。このため、ある実施例では、凝縮物回収器からの凝縮水が、ＵＶユニットにおいて適切な紫外線（ＵＶ）に曝されて、水から有害な微生物が除去される。付加的に、放射線を受けた水を、汚染物質及び揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を除去するために続けて木炭フィルタに通し、複数のミネラル化カートリッジに通して水をミネラル化及び／又はビタミン化してもよい。精製及びミネラル化された水は、第１貯蔵タンクに回収される。付加的に、第１貯蔵タンクに貯蔵する前に水を酸素付加器に通してもよい。第１貯蔵タンクからの水は、所定の時間間隔でＵＶユニットを通って再循環して、水質を維持する。
【００１８】
また、本発明に係る少なくとも一つの実施例は、温水及び冷水を分配可能である。このため、ある実施例では、第１貯蔵タンクからの水が、第２冷水貯蔵タンクに重力で送られ、そこからさらに第３温水貯蔵タンクに重力で送られる。第２貯蔵タンクの水は、典型的な膨張蒸発コイルを用いたペルチェ効果又は磁気／化学冷却などの適切な冷却プロセス、又は所望の結果を実現するのに効果的な任意の他の方法を用いて冷却される。そして、冷水は、子供に安全な第１蛇口を通して分配される。また、第３タンクの水が、加熱部品により所望の温度に加熱されて、第２蛇口を通して分配される。第３タンクの加熱部品への電力供給が規制されているときは、周囲温度の水が第２蛇口から分配される。他の実施例では、第１貯蔵タンクからの水を、周囲温度の水を供給するために第３蛇口を通して直接分配可能である。
【００１９】
また、本発明に係る実施例は、凝縮水の形成が少ない場合に、外部水源から水を導入するように構成されてもよい。このため、市の上水道などの外部の水源が、素早く着脱可能な取付部品を介して取り付けられ、第１貯蔵タンクに追加の水を供給する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は、本発明に係る実施例に従った流体中の水分含有量を管理するシステム１０を示す。具体的に、本システム１０は、水分を空気から回収して貯蔵し以降に使用する又は空気の湿度を制御するために、空気中の水分含有量を管理するよう構成される。ここに示す例では、水分含有量を管理する流体として周囲の空気を用いるが、本発明は、例えば、気体、液体、又はそれらの組み合わせなどの他の流体の水分含有量を管理することもできることに留意すべきである。本システム１０は、第１チャンバ又は回収チャンバ１２と、第２チャンバ又は再生チャンバ１４とを具える。回収チャンバ１２は、第１気流１９が回収チャンバ１２を通って流れることができる入口１６と出口１８とを具える。気流は、回収チャンバ１２を通るときに乾燥剤２０に接触し、図１に示す実施例では、乾燥剤２０は、管路２２を介してチャンバ１２内に噴霧される。
【００２１】
空気が回収チャンバ１２を通って流れるときに、蒸発した水が凝縮して、チャンバ１２の下部２４に乾燥剤２０とともに回収される。乾燥剤２０は、空気からの水分を吸着又は吸収して希釈される。図１に示すように、乾燥剤２０は全て液体であるが、本発明は固形乾燥剤又は、例えば固体及び液体の２相の乾燥剤の使用を考慮している。また、所望の結果を得るために有効な固体、液体、溶液、水溶液、混合物及びそれらの組み合わせを含む様々な乾燥剤を使用可能である。塩化リチウム（ＬｉＣｌ）及び塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）が典型的な液体乾燥溶液であるが、他の液体乾燥剤も使用可能である。
【００２２】
ポリコール(Polycols)などの液体乾燥剤を、単独又は混合して使用可能である。典型的なポリコールは、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ペンチレングリコール、グリセロール、トリメチオールプロパン、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、テトラプロピレングリコール及びそれらの混合物などの液体化合物を含んでいる。ポリオール化合物は、通常固体であるが、無水の液体ポリオール又は液体ヒドロキシルアミンに十分に溶けることができ、これを使用してもよい。これらの固体ポリオール化合物の典型的な例は、エリスリトール、ソルビトール、ペンタエリスリトール、及び低分子量の糖である。典型的なヒドロキシルアミンには、モノ、ジ、トリイソプロパノールアミン、又はジグリコールアミン(digylcolamine)を含む、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、イソプロパノールアミンなどのアルカノールアミンが含まれる。
【００２３】
さらに、モンモリロナイト（ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ）粘土、シリカゲル、分子篩、ＣａＯ，ＣａＳＯ４などの他のタイプの乾燥剤を全て使用可能である。望ましい乾燥剤は、他のパラメータの中で、特に水分が吸収される周囲の空気の温度及び湿度範囲に依存して選択されることは、当業者にとって明らかである。さらに、他の典型的な乾燥剤は、Ｐ２Ｏ５，ＢａＯ，Ａｌ２Ｏ３，ＮａＯＨスティック，溶融ＫＯＨ，ＣａＢｒ２，ＺｎＣｌ２，Ｂａ（ＣｌＯ４）２，ＺｎＢｒ２などの物質を含む。
【００２４】
上記のように、乾燥剤２０は、４０％の塩化リチウム水溶液を含む液体乾燥剤である。回収チャンバ１２内には、基質材料２３が入っている。基質材料２３は、スポンジ、或いは、乾燥剤２０と回収チャンバ１２を通る気流との間の接触を促進するのに効果的な他の媒体又は複数媒体である。乾燥剤２０は、ポンプ２６により管路２２内へ注入される。ポンプ２６は、回収チャンバ１２への導入前に、第１熱交換機２８を通して乾燥剤２０を汲み上げる。乾燥剤２０を冷却することで、第１気流１９から水分を除去する能力が高まる。冷却剤などの流体が、管路３０，３２を介して熱交換機２８を通過する。乾燥剤２０は、第１気流１９の温度より低い温度まで熱交換機２８で冷却される。このようにして、回収チャンバ１２を通るときに気流１９が冷却される。熱交換機２８に代わるものとして、熱交換機を回収チャンバ１２の内部に設置して、第１気流１９を直接冷却するか、回収チャンバ１２に噴霧された後に乾燥剤２０を冷却するようにしてもよい。
【００２５】
また、再生チャンバ１４は、第２気流３８が再生チャンバ１４へ出入移動する入口３４及び出口３６を具える。回収チャンバ１２と同様に、再生チャンバ１４もまた、管路４２を通して再生チャンバ１４内へ乾燥剤２０を注入するために使用されるポンプ４０を具える。乾燥剤２０は、再生チャンバ１４にばらまかれ、基質材料２３と同様に、スポンジ、或いは他の媒体又は複数媒体である基質材料４４に接触する。
【００２６】
２つのチャンバ１２，１４の間には、回収チャンバ１２からの水分を含んだ乾燥剤を再生チャンバ１４中の乾燥剤と混ぜることができ、逆もまた同様に操作可能な流量制御器４６を具え、これは電子バルブであってもよい。バルブ４６の代わりに、他の流量制御器を使用して、２つのチャンバ１２，１４間の乾燥剤の流量を制御してもよい。例えば、隔壁を用いて、浸透流を通して達成可能な乾燥剤２０の濃度の均一化を図ってもよい。この方法によれば、回収チャンバ１２中の乾燥剤２０が、短時間に水を含んで効果を失ってしまうようなことはない。
【００２７】
ポンプ２６，４０は、乾燥剤２０を各管路４５，４７を通して、各チャンバ１２，１４内へ注入することができる。代替的に、乾燥剤２０の一部又は全部を、流量制御器４６を通してチャンバ１２，１４の一方から他方へ注入することもできる。本発明に係るいくつかの実施例では、流量制御器４６などの流量制御器は、各ポンプの出口に直接接続される２つの入口及び各熱交換機の入口に直接接続される２つの出口を具える。これにより、管路４５，４７の必要性を排除している。いくつかの実施例では、バルブ４６を通る流れは、各管路４５，４７を通る流れよりも遥かに少ない。例えば、ポンプ２６，４０が１分当たり２００リットル（ｌｐｍ）の流速を有している場合には、バルブ４６を通る流れは、１時間当たり１００リットル（ｌｐｈ）である。従って、ポンプ２６，４０により汲み上げられた流体のほんの一部が、反対の各チャンバ１４，１２へ注入される。逆に、本発明の他の実施例は、絶対流速及び相対流速の両方の点から、流速の異なるポンプと、流量制御器とを具えてもよい。
【００２８】
図１に示すように、乾燥剤２０は、第２熱交換機４８を通してポンプ４０により汲み上げられる。熱を、任意の便利な発生源から管路５０，５２を介して熱交換機４８に加えることが可能である。熱交換機４８を通過することで、乾燥剤２０は第２気流３８の温度よりも高い温度に加熱され、第２気流３８は再生チャンバ１４を通過するときに加熱される。第２気流３８を加熱することにより、さらなる水分が乾燥剤２０から第２気流３８に蒸発する。再生チャンバ１４の外に設置される熱交換機４８に代わるものとして、熱交換機（図示せず）を再生チャンバ１４の中に設置してもよい。
【００２９】
システム１０の使用によって、チャンバ１２，１４から出る２つの別々の気流が生じる。乾燥空気である第１気流１９は、回収チャンバ１２から出口１８を通って出て、湿潤空気である第２気流３８は、再生チャンバ１４から出口３６を通って出る。第１気流１９から水分を抽出すると乾燥剤２０の潜熱が増加し、第１気流１９の潜熱冷却をもたらすことは、当業者であれば理解できる。さらに、乾燥剤２０（あるいはチャンバ１２、又は双方）が冷却されるため、第１気流１９自体も顕熱冷却を受けてその温度を下げ、冷やされた乾燥空気を生成する。ある実施例では、本発明は、１０リットルの塩化リチウム溶液を使用して、２５０ｍ３／ｈｏｕｒの送風機による流入空気から１時間当たり２リットルの水分を抽出する。この結果、顕熱冷却能力は０．７キロワットｋＷであり、これによって、潜熱冷却能力１．４ｋＷ、８．４℃の空気温度への低下が可能である。
【００３０】
再生チャンバ１４から出る高温多湿な空気３８は、システム熱交換機又は蒸発器５４内に導入される。蒸発器５４は、湿潤空気流３８からの水５８を凝縮させる接触面５６を具える。水５８は、後に使用するために貯蔵タンク６０に回収されてもよい。水５８の用途に応じて、補助システムを用いるか、そのような部品を具えるようにシステム１０を拡張することによって、殺菌及び／又は処理を行うことができる。このようなシステムの一例は、参照として本書に組み込んだ、２００５年８月２６日に出願された国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ０５／３０５２９，表題「水製造システム及び方法」に開示されている。
【００３１】
蒸発器５４は、冷却サブシステム６２の一部であり、第１及び第２熱交換機２８，４８を具える。第１及び第２熱交換機２８，４８はそれぞれ、サブシステム６２内の蒸発器及び凝縮機として機能する。第３流体又は冷却剤は、圧縮機６４によりサブシステム６２を通して汲み上げられて、冷却剤が各蒸発器２８，５４に達する前に、絞り弁装置６６，６８はそれを拡散させる。
【００３２】
蒸発器２８，５４を通る冷却剤の流れを選択的に制御するために、制御バルブ７０が用いられる。制御バルブ７０は、蒸発器５４内に少なくとも部分的に配置されたセンサ７２に連結している。センサ７２は、再生チャンバ１４で水分を吸収した後の第２気流３８のパラメータを感知するよう構成されている。例えば、センサ７２は、湿度計、又は気流３８の湿度を測定可能な他の器具であり、システム１０が除湿器として使用されるときに便利である。代替的には、センサ７２は、気流３８の温度を感知するよう構成された温度センサであり、システム１０を水の製造に使用するときに便利である。いかなる場合でも、センサ７２は、バルブ７０を制御するために、感知されたパラメータに係る信号を出力することができる。
【００３３】
図１に示す実施例では、センサ７２は、蒸発器５４内の気流３８の温度を感知するよう構成されている。バルブ７０が開くと、冷却剤が蒸発器５４を通って流れ、蒸発器５４は、気流３８を冷却する。センサ７２は、感知温度が所定温度、例えば３℃まで下がったときに、バルブ７０を閉じる信号を出力するよう構成されている。これによって、冷却剤が蒸発器５４を流れるのが止まると共に、他の蒸発器又は第１熱交換機２８を通って流れる冷却剤の量が増加する。これにより、蒸発器５４の熱吸収能力は低下し、即ち、その冷却能力が高まる一方、蒸発器２８の熱吸収能力は高まる。回収チャンバ１２に入る乾燥剤２０がさらに冷えることにより、第１気流１９から吸収される水分が増え、乾燥剤２０の蒸気圧が上がる。他の実施例では、センサ７２などのセンサは、気流３８の湿度を測定するよう構成された湿度計を具えてもよい。このような実施例では、設定湿度か、それ以下の湿度が感知されると、バルブ７０を閉じる信号が出力され、再び、蒸発器５４の冷却能力が低下し、自動的に蒸発器２８の冷却能力が高まる。
【００３４】
気流１９，３８の水分含有量が低い状況では、設定温度又は湿度にすぐに到達して、回収チャンバ１２に入る乾燥剤２０は、さらに冷却される。これは、回収チャンバ１２に回収された後、流量制御器４６を通って再生チャンバ１４に移される水分の量を増加させる。これは、順に、再生チャンバ１４の負荷を大きくし、最終的には、センサ７２の感知温度を上昇させる。バルブ７０の開閉周期を一定に保つために、システム１０にヒステリシス（ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ）を組み込んでもよい。この方法では、バルブ７０は、感知温度がある設定温度のときに閉じ、感知温度が第１の設定温度よりも僅かに高い別の設定温度に達するまで開かない。
【００３５】
システム１０において、センサ７２とバルブ７０のいずれか、又は両方は、例えば温度又は湿度を設定するようプログラム可能な１又はそれ以上の制御器を具えてもよい。さらに、流量制御器４６は、回収及び再生チャンバ１２，１４間の乾燥剤２０の流れを適切に管理するようプログラム可能である。従って、システム１０は、独立して操作される制御器から構成される制御システムを具える。代替的に、システム制御器を、図２に示すシステムなどのシステムにおける様々な部品の機能を制御するよう用いることができる。図２では、記号（’）を、図１に示すシステム１０の部品に関係する同じ部品に使用している。
【００３６】
図２は、空気中の水分含有量を管理するシステム１０’を示す。図１に示すシステム１０と同様に、システム１０’は、乾燥剤２０’の温度を制御する熱交換機２８’，４８’の各々を有する回収及び再生チャンバ１２’，１４’を具える。熱交換機２８’，４８’は、冷却サブシステム６２’の一部である。また、冷却サブシステム６２’は、熱交換機又は蒸発器５４’と、及び冷却剤流量バルブ７０’とを具える熱交換機構成７４を具える。蒸発器５４’は、流量制御バルブ７０’と別々に示されているが、センサ７２’も具える単一の装置に一体的にすることができると理解される。図１に示すセンサ７２と同様に、センサ７２’は、気流３８’のパラメータ、例えば、温度、湿度などを感知して、感知されたパラメータに係る信号を出力するよう構成されている。
【００３７】
システム１０’は、独立した多くの制御器をあてにするよりも、例えば流量制御器４６’やバルブ７０’及びセンサ７２’内に設けられた１又はそれ以上の制御器などの他の制御器と交信して、制御システムを構築する１のシステム制御器７６を具える方が良い。図２に示すように、システム制御器７６を使用して、ポンプ２６’，４０’などのシステム１０’の他の部品を制御する。この構成は、システム１０などのシステムの様々な部品の集中制御を便利に提供してもよい。図１に示すシステム１０と同様に、システム１０’は、環境状態の変化に応じてシステムの様々な部品の加熱又は冷却能力を修正するよう機能することができる。
【００３８】
本発明に係る実施例が図示され記述されているが、これらの実施例が本発明の全ての可能な形態を図示し記述することを意図するものではない。むしろ、本明細書で使用された用語は、限定よりも説明のための用語であり、本発明の意図と範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係る流体中の水分含有量を管理するシステムの概略図である。
【図２】図２は、本発明の他の実施例に係る流体中の水分含有量を管理するシステムの概略図である。
【図１】
2009524790.tif 000003
【図２】
2009524790.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成19年10月15日(2007.10.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体中の水分含有量を管理するシステムにおいて、システムが：
第１流体が第１チャンバへ出入移動する入口及び出口を具える第１チャンバと；
前記第１チャンバを通過する前記第１流体から水分を除去させるために前記第１チャンバ内に導入可能な乾燥剤と；
前記第１流体から水分を除去した後に前記乾燥剤の少なくとも一部を受容するよう構成された第２チャンバであって、第２流体が第２チャンバへ出入移動する入口及び出口を具え、前記第２チャンバ中の前記乾燥剤から前記第２流体へ水分を蒸発させて、前記第２流体の水分含有量を増加させる第２チャンバと；
第３流体を受容し、前記第２チャンバから前記第２流体を受容して、前記第２流体から前記第３流体へ熱を移動させて、前記第２流体から水分を除去するように構成された熱交換機構成と；
前記第３流体の流量を変えるように操作可能なバルブと；
前記第２流体の水分含有量が増加した後にそのパラメータを感知し、感知された前記パラメータに基づきシステム熱交換機を通る前記第３流体の流量を制御すべく前記バルブが制御されるように、感知された前記パラメータに係る信号を出力するよう構成されたセンサと；
前記第３流体を受容し、前記乾燥剤が前記第１チャンバ内に導入される前に前記乾燥剤を冷却するよう構成された第１熱交換機とを具え、前記第１熱交換機は、前記バルブを通る前記第３流体の流量の減少によって、前記第１熱交換機を通る前記第３流体の流量を増加させ、これにより前記第１熱交換機の冷却能力が高まるように前記バルブに対し配置されることを特徴とするシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記センサが前記バルブに接続され、感知された前記パラメータに係る信号が、前記センサによって前記バルブに出力されることを特徴とするシステム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記熱交換機構成は、システム熱交換機と、前記バルブとを具え、前記システムは、さらに、少なくとも１つの制御器を具えて、前記熱交換機構成及び前記センサに接続している制御システムを具え、前記制御システムは、前記センサからの信号を受信し、前記システム熱交換機の冷却能力を調整するように前記バルブを作動させるよう構成されることを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項３に記載のシステムにおいて、前記乾燥剤は少なくとも部分的に流体であり、前記システムがさらに：
前記第１及び第２チャンバの各々に前記乾燥剤を注入する一対のポンプと；
前記第１及び第２チャンバ間に配置されて、チャンバ間の乾燥剤を交換するように操作可能な流量制御器とを具え、前記制御システムがさらに、前記ポンプ及び前記流量制御器の動作を制御するよう構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項５】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記センサが温度センサを具え、感知された温度が第１の設定温度か、それ以下であるときに、前記センサにより出力される信号によって、前記バルブを閉めることを特徴とするシステム。
【請求項６】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記センサは、湿度計を具え、感知された湿度が第１の設定湿度か、それ以下であるときに、前記センサにより出力される信号によって、前記バルブを閉めることを特徴とするシステム。
【請求項７】
請求項１に記載のシステムがさらに、前記第３流体を受容し、前記乾燥剤が前記第２チャンバ内に導入される前に前記乾燥剤を加熱するよう構成された第２熱交換機を具え、前記第２熱交換機は、前記バルブを通る前記第３流体の流量が減少することによって、前記第２熱交換機を通る前記第３流体の流量が増加し、これにより前記第２熱交換機の冷却能力が高まるように前記バルブに対し配置されることを特徴とするシステム。
【請求項８】
乾燥剤と少なくともシステム熱交換機を有する熱交換機構成とを具えるシステムを用いて流体中の水分含有量を管理する方法において：
前記乾燥剤に第１流体の少なくとも一部を曝し、これにより少なくとも一部の前記乾燥剤の水分含有量を増加させるプロセスを用いて前記第１流体から水分を除去するステップであって、この最初のプロセスがさらに、前記第１流体が前記乾燥剤に曝される前に第１熱交換機に前記乾燥剤を通過させて前記乾燥剤を冷却し、これによって前記第１流体から除去される水分量を増加させるステップと；
水分含有量の増加した前記乾燥剤の少なくとも一部を第２流体に導入し、これにより前記乾燥剤から前記第２流体内へ水分が蒸発して前記第２流体の水分含有量を増加させるステップと；
前記第２流体の水分含有量が増加した後に前記システム熱交換機に前記第２流体を通過させて、前記第２流体を冷却して水分を除去するステップと；
前記第２流体の水分含有量が増加した後に前記第２流体のパラメータを感知するステップと；
前記第１熱交換機の冷却能力が自動的に調整されるよう、少なくとも一部を感知されたパラメータに基づきシステム熱交換機の冷却能力を調整するステップとを具え、
前記システム熱交換機の冷却能力を調整するステップは、前記第１熱交換機の冷却能力が自動的に低下するよう前記システム熱交換機の冷却能力を高めるステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法において、前記第２流体のパラメータを感知するステップが、前記第２流体の湿度を感知するステップを具え、感知された湿度が第１の設定湿度か、それ以下の場合に、前記システム熱交換機の冷却能力を低下させることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の方法において、前記第２流体のパラメータを感知するステップが、前記第２流体の温度を感知するステップを具え、感知された温度が第１の設定温度か、それ以下の場合に、前記システム熱交換機の冷却能力を低下させることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項８に記載の方法において、前記システム熱交換機の冷却能力を調整するステップが、前記第１熱交換機の冷却能力が自動的に高まるよう前記システム熱交換機の冷却能力を低下させるステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項８に記載の方法がさらに、前記乾燥剤が前記第２流体内に導入される前に前記乾燥剤を加熱するステップを具え、これにより前記乾燥剤から前記第２流体内へ蒸発する水分の量が増大することを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法において、前記乾燥剤が前記第２流体に導入される前に前記乾燥剤を加熱するステップは、前記システム熱交換機の冷却能力が低下した場合に前記第２熱交換機の加熱能力が自動的に高まるように、前記システム熱交換機と協働する第２熱交換機に前記乾燥剤を通過させるステップを具えることを特徴とする方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
図１に示す実施例では、センサ７２は、蒸発器５４内の気流３８の温度を感知するよう構成されている。バルブ７０が開くと、冷却剤が蒸発器５４を通って流れ、蒸発器５４は、気流３８を冷却する。センサ７２は、感知温度が所定温度、例えば３℃まで下がったときに、バルブ７０を閉じる信号を出力するよう構成されている。これによって、冷却剤が蒸発器５４を流れるのが止まると共に、他の蒸発器又は第１熱交換機２８を通って流れる冷却剤の量が増加する。これにより、蒸発器５４の熱吸収能力は低下し、即ち、その冷却能力が低下する一方、蒸発器２８の熱吸収能力は高まる。回収チャンバ１２に入る乾燥剤２０がさらに冷えることにより、第１気流１９から吸収される水分が増え、乾燥剤２０の蒸気圧が上がる。他の実施例では、センサ７２などのセンサは、気流３８の湿度を測定するよう構成された湿度計を具えてもよい。このような実施例では、設定湿度か、それ以下の湿度が感知されると、バルブ７０を閉じる信号が出力され、再び、蒸発器５４の冷却能力が低下し、自動的に蒸発器２８の冷却能力が高まる。
【手続補正書】
【提出日】平成21年5月12日(2009.5.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体中の水分含有量を管理するシステムにおいて、システムが：
第１流体が第１チャンバへ出入移動する入口及び出口を具える第１チャンバと；
前記第１チャンバを通過する前記第１流体から水分を除去させるために前記第１チャンバ内に導入可能な乾燥剤と；
前記第１流体から水分を除去した後に前記乾燥剤の少なくとも一部を受容するよう構成された第２チャンバであって、第２流体が第２チャンバへ出入移動する入口及び出口を具え、前記第２チャンバ中の前記乾燥剤から前記第２流体へ水分を蒸発させて、前記第２流体の水分含有量を増加させる第２チャンバと；
第３流体を受容し、前記第２チャンバから前記第２流体を受容して、前記第２流体から前記第３流体へ熱を移動させて、前記第２流体から水分を除去するように構成されたシステム熱交換機と；
前記第３流体の流量を変えるように操作可能なバルブと；
前記第２流体の水分含有量が増加した後にそのパラメータを感知し、感知された前記パラメータに基づきシステム熱交換機を通る前記第３流体の流量を制御すべく前記バルブが制御されるように、感知された前記パラメータに係る信号を出力するよう構成されたセンサと；
前記第３流体を受容し、前記乾燥剤が前記第１チャンバ内に導入される前に前記乾燥剤を冷却するよう構成された第１熱交換機とを具え、前記第１熱交換機は、前記バルブを通る前記第３流体の流量の減少によって、前記第１熱交換機を通る前記第３流体の流量を増加させ、これにより前記第１熱交換機の冷却能力が高まるように前記バルブに対し配置されることを特徴とするシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記センサが前記バルブに接続され、感知された前記パラメータに係る信号が、前記センサによって前記バルブに出力されることを特徴とするシステム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムがさらに：
前記システム熱交換機と、前記バルブとを具える熱交換機構成と；
少なくとも１つの制御器を具えて、前記熱交換機構成及び前記センサに接続している制御システムを具え、前記制御システムは、前記センサからの信号を受信し、前記システム熱交換機の冷却能力を調整するように前記バルブを作動させるよう構成されることを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項３に記載のシステムにおいて、前記乾燥剤は少なくとも部分的に流体であり、前記システムがさらに：
前記第１及び第２チャンバの各々に前記乾燥剤を注入する一対のポンプと；
前記第１及び第２チャンバ間に配置されて、チャンバ間の乾燥剤を交換するように操作可能な流量制御器とを具え、前記制御システムがさらに、前記ポンプ及び前記流量制御器の動作を制御するよう構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項５】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記センサが温度センサを具え、感知された温度が第１の設定温度か、それ以下であるときに、前記センサにより出力される信号によって、前記バルブを閉めることを特徴とするシステム。
【請求項６】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記センサは、湿度計を具え、感知された湿度が第１の設定湿度か、それ以下であるときに、前記センサにより出力される信号によって、前記バルブを閉めることを特徴とするシステム。
【請求項７】
請求項１に記載のシステムがさらに、前記第３流体を受容し、前記乾燥剤が前記第２チャンバ内に導入される前に前記乾燥剤を加熱するよう構成された第２熱交換機を具え、前記第２熱交換機は、前記バルブを通る前記第３流体の流量が減少することによって、前記第２熱交換機を通る前記第３流体の流量が増加し、これにより前記第２熱交換機の加熱能力が高まるように前記バルブに対し配置されることを特徴とするシステム。
【請求項８】
乾燥剤と、システム熱交換機とを具えるシステムを用いて流体中の水分含有量を管理する方法において：
前記乾燥剤に第１流体の少なくとも一部を曝し、これにより少なくとも一部の前記乾燥剤の水分含有量を増加させるプロセスを用いて前記第１流体から水分を除去するステップであって、この最初のプロセスがさらに、前記第１流体が前記乾燥剤に曝される前に第１熱交換機に前記乾燥剤を通過させて前記乾燥剤を冷却し、これによって前記第１流体から除去される水分量を増加させるステップと；
水分含有量の増加した前記乾燥剤の少なくとも一部を第２流体に導入し、これにより前記乾燥剤から前記第２流体内へ水分が蒸発して前記第２流体の水分含有量を増加させるステップと；
前記第２流体の水分含有量が増加した後に前記システム熱交換機に前記第２流体を通過させて、前記第２流体を冷却して水分を除去するステップと；
前記第２流体の水分含有量が増加した後に前記第２流体のパラメータを感知するステップと；
前記第１熱交換機の冷却能力が自動的に調整されるよう、少なくとも一部を感知されたパラメータに基づきシステム熱交換機の冷却能力を調整するステップとを具え、
前記システム熱交換機の冷却能力を調整するステップは、前記第１熱交換機の冷却能力が自動的に低下するよう前記システム熱交換機の冷却能力を高めるステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法において、前記第２流体のパラメータを感知するステップが、前記第２流体の湿度を感知するステップを具え、感知された湿度が第１の設定湿度か、それ以下の場合に、前記システム熱交換機の冷却能力を低下させることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の方法において、前記第２流体のパラメータを感知するステップが、前記第２流体の温度を感知するステップを具え、感知された温度が第１の設定温度か、それ以下の場合に、前記システム熱交換機の冷却能力を低下させることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項８に記載の方法において、前記システム熱交換機の冷却能力を調整するステップが、前記第１熱交換機の冷却能力が自動的に高まるよう前記システム熱交換機の冷却能力を低下させるステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項８に記載の方法がさらに、前記乾燥剤が前記第２流体内に導入される前に前記乾燥剤を加熱するステップを具え、これにより前記乾燥剤から前記第２流体内へ蒸発する水分の量が増大することを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法において、前記乾燥剤が前記第２流体に導入される前に前記乾燥剤を加熱するステップは、前記システム熱交換機の冷却能力が低下した場合に前記第２熱交換機の加熱能力が自動的に高まるように、前記システム熱交換機と協働する第２熱交換機に前記乾燥剤を通過させるステップを具えることを特徴とする方法。
【国際調査報告】
2009524790.tif 000005
2009524790.tif 000006
2009524790.tif 000007