(57)【要約】【課題】従来技術の問題を解決する。【解決手段】建物の空間に入る空気流を処理するためのデシカント空調システムは、液体デシカントが温暖気候動作モードにおいて空気流を除湿し且つ寒冷気候動作モードにおいて空気流を加湿するように液体デシカントに対して空気流を露出させるように構成された空調器を含む。空調器は、垂直方向に配置され且つ空気流がプレート構造間を流れるのを可能とするように離隔された複数のプレート構造を含む。各プレート構造は、熱伝達流体が流れることができる通路を含む。各プレート構造は、液体デシカントが流れることができる少なくとも１つの表面も有する。システムは、液体デシカントに還気流から温暖気候動作モードにおいて水を脱着させ且つ寒冷気候動作モードにおいて水を吸収させるために空調器に接続された再生器を含む。【選択図】図１
2018162966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温暖気候動作モード及び寒冷気候動作モードにおける動作間で切り替え可能である、建物の空間に入る空気流を処理するためのデシカント空調システムであって、
液体デシカントが前記温暖気候動作モードにおいて前記空気流を除湿し且つ前記寒冷気候動作モードにおいて前記空気流を加湿するように前記液体デシカントに対して前記空気流を露出させるように構成され、垂直方向に配置され且つ前記空気流がプレート構造間を流れるのを可能とするように離隔された複数のプレート構造を含む空調器であって、各プレート構造は、熱伝達流体が流れることができる通路を含み、各プレート構造は、前記液体デシカントが流れることができる少なくとも１つの表面も有し、各プレート構造は、前記液体デシカントと前記空気流との間において前記プレート構造の前記少なくとも１つの表面に近接して配置された膜をさらに含む空調器と、
前記空調器を介して前記空気流を引き込むように前記空調器に負圧を印加するために前記空調器の出口に配置されたファンと、
前記空調器から前記液体デシカントを受けるために前記空調器に接続され、前記液体デシカントに還気流から前記温暖気候動作モードにおいて水を脱着させ且つ前記寒冷気候動作モードにおいて水を吸収させる再生器と、
前記空調器と前記再生器との間において前記液体デシカントを循環させるための液体デシカントループと、
前記空調器から流れる液体デシカントを収集するために前記液体デシカントループに接続された容器と、
垂直管中の前記液体デシカントの高さに基づいて前記空調器への液体デシカントの流れを検出するように、前記液体デシカントループに接続された前記空調器内のプレート構造におけるデシカント入口ポートに近接している垂直管と、
前記空調器内の前記膜上の前記液体デシカントによる過剰な圧力の印加を阻害するために前記容器に前記垂直管の上端を接続するオーバーフロー管と、
前記寒冷気候動作モードにおいて前記空調器において使用された前記熱伝達流体に熱を伝達するためか、前記温暖気候動作モードにおいて前記空調器において使用された前記熱伝達流体から熱を受けるためか、前記温暖気候動作モードにおいて前記再生器において使用された前記熱伝達流体に熱を伝達するためか、あるいは、前記寒冷気候動作モードにおいて前記再生器において使用された前記熱伝達流体から熱を受けるための高温熱源又は低温熱源システムと、
前記空調器を介して熱伝達流体を循環させ且つ前記高温熱源又は低温熱源システムと熱交換を行うための空調器熱伝達流体ループと、
前記再生器を介して熱伝達流体を循環させ且つ前記高温熱源又は低温熱源システムと熱交換を行うための再生器熱伝達流体ループとを含む、
デシカント空調システム。
【請求項２】
前記容器内の前記液体デシカント上方の圧力バランスを維持するように前記容器の上部に前記空調器の前記出口における低圧領域を接続する管を更に含む、請求項１に記載のデシカント空調システム。
【請求項３】
前記空調器における前記複数のプレート構造の各々は、前記プレート構造にわたって流れた液体デシカントを収集するための別個の収集器を含み、前記空調器は、前記複数のプレート構造の下方における傾斜面と、前記複数のプレート構造から落ちる如何なる液体デシカントをも検出するように前記傾斜面上の低点に取り付けられた導電率センサとを更に含む、請求項１に記載のデシカント空調システム。
【請求項４】
温暖気候動作モード及び寒冷気候動作モードにおける動作間で切り替え可能である、建物の空間に入る空気流を処理するためのデシカント空調システムであって、
液体デシカントが前記温暖気候動作モードにおいて前記空気流を除湿し且つ前記寒冷気候動作モードにおいて前記空気流を加湿するように前記液体デシカントに対して前記空気流を露出させるように構成され、垂直方向に配置され且つ前記空気流がプレート構造間を流れるのを可能とするように離隔された複数のプレート構造を含む空調器であって、各プレート構造は、熱伝達流体が流れることができる通路を含み、各プレート構造は、前記液体デシカントが流れることができる少なくとも１つの表面も有し、各プレート構造は、前記液体デシカントと前記空気流との間において前記プレート構造の前記少なくとも１つの表面に近接して配置された膜をさらに含む空調器と、
前記空調器を介して前記空気流を押し出すように前記空調器に正圧を印加するために前記空調器の入口に配置されたファンと、
前記空調器から前記液体デシカントを受けるために前記空調器に接続され、前記液体デシカントに還気流から前記温暖気候動作モードにおいて水を脱着させ且つ前記寒冷気候動作モードにおいて水を吸収させる再生器と、
前記空調器と前記再生器との間において前記液体デシカントを循環させるための液体デシカントループと、
前記空調器から流れる液体デシカントを収集するために前記液体デシカントループに接続された容器と、
垂直管中の前記液体デシカントの高さに基づいて前記空調器への液体デシカントの流れを検出するように、前記液体デシカントループに接続された前記空調器内のプレート構造におけるデシカント入口ポートに近接している垂直管と、
前記空調器内の前記膜上の前記液体デシカントによる過剰な圧力の印加を阻害するために前記容器に前記垂直管の上端を接続するオーバーフロー管と、
前記寒冷気候動作モードにおいて前記空調器において使用された前記熱伝達流体に熱を伝達するためか、前記温暖気候動作モードにおいて前記空調器において使用された前記熱伝達流体から熱を受けるためか、前記温暖気候動作モードにおいて前記再生器において使用された前記熱伝達流体に熱を伝達するためか、あるいは、前記寒冷気候動作モードにおいて前記再生器において使用された前記熱伝達流体から熱を受けるための高温熱源又は低温熱源システムと、
前記空調器を介して熱伝達流体を循環させ且つ前記高温熱源又は低温熱源システムと熱交換を行うための空調器熱伝達流体ループと、
前記再生器を介して熱伝達流体を循環させ且つ前記高温熱源又は低温熱源システムと熱交換を行うための再生器熱伝達流体ループとを含む、
デシカント空調システム。
【請求項５】
前記容器内の前記液体デシカント上方の圧力バランスを維持するように前記容器の上部に前記空調器の前記入口における低圧領域を接続する管を更に含む、請求項４に記載のデシカント空調システム。
【請求項６】
前記空調器における前記複数のプレート構造の各々は、前記プレート構造にわたって流れた液体デシカントを収集するための別個の収集器を含み、前記空調器は、前記複数のプレート構造の下方における傾斜面と、前記複数のプレート構造から落ちるいかなる液体デシカントを検出するように前記傾斜面上の低点に取り付けられた導電率センサとを更に含む、請求項４に記載のデシカント空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本特許出願は、デシカント冷却装置における三方熱交換器を制御する方法（ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  ３−ＷＡＹ  ＨＥＡＴ  ＥＸＣＨＡＮＧＥＲＳ  ＩＮ  ＤＥＳＩＣＣＡＮＴ  ＣＨＩＬＬＥＲＳ）と題された２０１３年３月１日に出願された米国仮特許出願第６１／７７１，３４０号の優先権を主張し、それは、参照することによって本願明細書に組み込まれる。
【０００２】
本特許出願は、一般に、空間に入る空気流を除湿及び冷却、あるいは、加熱及び加湿する液体デシカントの使用に関する。より具体的には、本特許出願は、大量の二方又は三方液体デシカントと、空気流から液体デシカントを分離するために微小孔性膜を使用する熱交換器とを動作させるために必要な制御システムに関する。そのような熱交換器は、再生器構造体に適切に取り付けられた微小孔性膜を維持するために重力誘起圧力（サイフォン）を使用することができる。そのような二方及び三方熱交換器（２  ａｎｄ  ３−ｗａｙ  ｈｅａｔ  ｅｘｃｈａｎｇｅｒｓ）用の制御システムは、流体の過剰な加圧なしで且つデシカントの過剰な、あるいは、過小な濃縮なしで適切な量の液体デシカントが膜構造に適用されることをそれらが保証する必要があるという点でユニークである。さらにまた、制御システムは、適切なデシカントの濃度を維持し且つデシカントの結晶化や過度の希釈を防止しつつ、建物からの新鮮な空気の換気の要求に応答する必要があり、また、外気状態に調整する必要がある。さらに、制御システムは、サーモスタットや恒湿器などの空間からの信号に反応することによって空間に供給される空気の温度及び湿度を調整することができる必要がある。制御システムはまた、外気状態を監視し、結晶化を回避するような方法でデシカントの濃度を低下させることによって凍結状態において機器を適切に保護する必要がある。
【背景技術】
【０００３】
液体デシカントは、空間内、特に大量の外気を必要とするか、あるいは、建築空間自体の内部に大きな湿度負荷を有する空間内の湿度を軽減するのに役立つために、従来の蒸気圧縮のＨＶＡＣ機器と並列に使用されている。例えばフロリダ州マイアミなどの湿度の高い気候は、空間の居住者の快適性のために必要とされる新鮮な空気を適切に処理する（除湿及び冷却する）ために、多くのエネルギーを必要とする。従来の蒸気圧縮システムは、除湿するための限られた能力しか有さず、空気を冷やしすぎる傾向にあり、再加熱が冷却システムに対してさらなる熱負荷を追加することから全体のエネルギーコストを大幅に増加させるエネルギー集約再加熱システムを大抵の場合に必要とする。液体デシカントシステムは、長年にわたって使用されており、一般に、空気流から水分を除去するには非常に効率的である。しかしながら、液体デシカントシステムは、一般に、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ又はＣａＣｌ２及び水のイオン溶液などの高濃度の塩溶液を使用している。そのようなブラインは、少量でも強い腐食性を示し、そのため、処理される空気流へのデシカントの持ち越しを防止するために、多くの試みが長年にわたって行われてきた。近年の努力は、デシカントを含有するように微小孔性膜を使用することによってデシカントの持ち越しの危険性をなくし始めている。そのような膜の例は、ノースカロライナ州２８２７３サウス・レーク・ドライブ・シャーロット１３８００のＣｅｌｇａｒｄ社製のＥＺ２０９０ポリプロピレン微小孔性膜である。その膜は、約６５％の開口面積であり、約２０μｍの典型的な厚さを有する。この種の膜は、小孔サイズ（１００ｎｍ）で構造的に非常に均一であり、著しい熱障壁を形成しないように十分に薄い。しかしながら、そのような超疎水性膜は、通常、付着しにくく且つ容易に損傷を受ける。以下のいくつかの故障モードが発生する可能性がある：デシカントが加圧されている場合、膜とその支持構造との間の結合が機能しなくなる可能性があるか、あるいは、膜の小孔がもはや液体圧力に耐えることができず且つデシカントの突き破りが生じる可能性がある。さらにまた、デシカントが膜の後方において結晶化する場合、結晶は、膜自体を突き破る可能性があり、膜に永久的な損傷を形成してデシカントの漏れを生じさせる。しかも、これらの膜の寿命は不確実であり、いかなる漏れもさらに明らかとなる前に膜の障害や劣化を良好に検出する必要性をもたらす。
【０００４】
液体デシカントシステムは、一般に、２つの別個の機能を有する。システムの調整側は、通常はサーモスタットや恒湿器を使用して設定される、必要とされる状態への空調を提供する。システムの再生側は、調整側において再使用されることができるように液体デシカントの再調整機能を提供する。液体デシカントは、通常、２つの側の間において圧送され、これは、制御システムが、状態に応じて液体デシカントが２つの側の間で適切にバランスをとり且つ余分な熱及び水分がデシカントの過剰濃縮又は過小濃縮を招くことなく適切に対処されることを保証する必要もあることを意味する。
【０００５】
それゆえに、結晶化及び他の潜在的に有害な事象に対してシステムを保護しつつ、適切なデシカント濃度、流体レベルを維持し、空間の温度及び湿度の要件に対応し、空間占有要求に対応し且つ外気状態に対応するように、液体デシカントシステムを制御するためのコスト効率よく製造可能な効率的な方法を提供する制御システムの必要性が依然として存在する。さらにまた、制御システムは、サブシステムが適切にバランスをとり、流体レベルが正しい設定点に維持されることを保証する必要がある。制御システムはまた、液体デシカント膜システムの劣化や明白な障害に対して警告する必要がある。
【発明の概要】
【０００６】
本願明細書において提供されるものは、液体デシカントを使用した空気流の効率的な除湿のために使用される方法及びシステムである。１つ以上の実施形態によれば、液体デシカントは、流下薄膜として支持プレートの面を流れ落ちている。１つ以上の実施形態によれば、デシカントは、微小孔膜に含まれ、空気流は、膜の表面上において主に垂直方向に導かれ、それによって潜熱及び顕熱の双方が空気流から液体デシカントに吸収される。１つ以上の実施形態によれば、支持プレートは、好ましくは空気流に対して反対方向に流れる熱伝達流体で満たされている。１つ以上の実施形態によれば、システムは、液体デシカントを介して潜熱及び顕熱を除去する空調器と、システムから潜熱及び顕熱を除去する再生器とを備える。１つ以上の実施形態によれば、空調器内の熱伝達流体は、冷媒圧縮機又は低温熱伝達流体の外部供給源によって冷却される。１つ以上の実施形態によれば、再生器は、冷媒圧縮機又は高温熱伝達流体の外部供給源によって加熱される。１つ以上の実施形態によれば、低温熱伝達流体は、空調器をバイパスすることができ、高温熱伝達流体は、再生器をバイパスすることができ、それによって供給空気の温度及び相対湿度の独立制御を可能とする。１つ以上の実施形態によれば、空調器の低温熱伝達流体は、さらに、冷却コイルを介して導かれ、再生器の高温熱伝達流体は、さらに、加熱コイルを介して導かれる。１つ以上の実施形態によれば、高温熱伝達流体は、独立した方法を有するか、あるいは、追加のコイル若しくは他の適切な熱伝達機構などを介して熱を除去する。１つ以上の実施形態によれば、システムは、再生器の温度を制御することによって空調器の空気の温度及び液体デシカントの濃度を制御するための同様の効果を達成するために複数の冷媒ループ又は複数の熱伝達流体ループを有する。１つ以上の実施形態において、熱伝達ループは、別個のポンプによって使用可能とされる。１つ以上の実施形態において、熱伝達ループは、単一の共有ポンプによって使用可能とされる。１つ以上の実施形態において、冷媒ループは独立している。１つ以上の実施形態において、冷媒ループは、一方の冷媒ループのみが空調器と再生器との間の温度差の半分を処理し且つ他方の冷媒ループが残りの温度差を処理するように接続されており、各ループがより効率的に機能するのを可能とする。
【０００７】
１つ以上の実施形態によれば、液体デシカントシステムは、システムの空調器側において熱伝達流体を使用し且つ再生器側において同様の熱伝達流体ループを使用し、熱伝達流体は、必要に応じて、切替弁を介してシステムの空調器から再生器側へと導くことができ、それによって熱が再生器から空調器へと熱伝達流体を介して伝達されるのを可能とする。動作モードは、再生器を介して導かれた空間からの還気が外気温度よりも温度が高い場合に有用であり、それゆえに、還気からの熱は、流入する供給空気流を加熱するために使用されることができる。
【０００８】
１つ以上の実施形態によれば、冷媒圧縮機システムは、圧縮機からの熱が液体デシカント空調器に導かれ且つ熱が再生器から冷媒圧縮機によって除去されるように可逆的であり、それによって空調器及び再生機能を逆転させる。１つ以上の実施形態によれば、熱伝達流体は逆にされるが、冷媒圧縮機は何ら利用されず、低温及び高温熱伝達流体の外部供給源が利用され、それによって熱がシステムの一方側からシステムの反対側に伝達されるのを可能とする。１つ以上の実施形態によれば、低温及び高温熱伝達流体の外部供給源は、熱がシステムの一方側から他方側に伝達されている間にはアイドリングする。
【０００９】
１つ以上の実施形態によれば、液体デシカント膜システムは、低温熱伝達流体を生成するために間接蒸発器を使用し、低温熱伝達流体は、液体デシカント空調器を冷却するために使用される。さらにまた、１つ以上の実施形態において、間接蒸発器は、以前に空調器によって処理された空気流の一部を受ける。１つ以上の実施形態によれば、空調器と間接蒸発器との間の空気流は、例えば、調整可能ルーバーのセットを介して、あるいは、調整可能ファン速度を有するファンを介してなど、いくつかの便利な手段を介して調整可能である。１つ以上の実施形態によれば、空調器と間接蒸発器との間の熱伝達流体は、空調器によって処理される空気がまた空調器を通る熱伝達流体量を規制することによって調整可能であるように調整可能である。１つ以上の実施形態によれば、間接蒸発器は、アイドリングすることができ、熱伝達流体は、空間からの還気からの熱が再生器において回収されて空調器を介して導かれた空気の加熱を提供するように空調器と再生器との間に導かれることができる。
【００１０】
１つ以上の実施形態によれば、間接蒸発器は、空間への供給空気流に対して加熱、加湿空気を供給するために使用されるとともに、空調器は、同一空間に加熱、加湿空気を供給するために同時に使用される。これは、システムが冬季状態において空間に加熱、加湿空気を供給するのを可能とする。空調器は、加熱されてデシカントから水蒸気を脱着させ、間接蒸発器は、同様に加熱されることができ、液体水から水蒸気を脱着させる。１つ以上の実施形態において、水は海水である。１つ以上の実施形態において、水は廃水である。１つ以上の実施形態において、間接蒸発器は、海水又は廃水からの望ましくない要素の持ち越しを防止するために膜を使用する。１つ以上の実施形態において、間接蒸発器内の水は、冷却塔内で起こるように間接蒸発器の上部に戻す循環は行われないが、２０％から８０％の水は蒸発し、残りは破棄される。
【００１１】
１つ以上の実施形態によれば、液体デシカント空調器は、間接蒸発器から冷水又は温水を受け取る。１つ以上の実施形態において、間接蒸発器は、可逆的空気流を有する。１つ以上の実施形態において、可逆的空気流は、夏季状態においては湿気の多い排気流を生成し、冬季状態においては空間への湿気の多い供給空気流を生成する。１つ以上の実施形態において、湿気の多い夏季の空気流はシステムから排出され、生成された冷水は、夏季状態において空調器を冷却するために使用される。１つ以上の実施形態において、湿気の多い冬季の空気流は、空調器と組み合わせて空間への供給空気を加湿するために使用される。１つ以上の実施形態において、空気流は、可変速度ファンによって可変である。１つ以上の実施形態において、空気流は、ルーバー機構又は他の適切な方法によって可変である。１つ以上の実施形態において、間接蒸発器と空調器との間の熱伝達流体は、同様に再生器を介して導かれることができ、それによって空間からの還気から熱を吸収し、その空間についての供給空気流に対してそのような熱を供給する。１つ以上の実施形態において、熱伝達流体は、外部供給源から補助的加熱又は冷却を受ける。１つ以上の実施形態において、そのような外部供給源は、熱電併給システムなどの既存設備からの地熱ループ、太陽熱温水ループ又は熱ループである。
【００１２】
１つ以上の実施形態によれば、空調器は、ファンによって空調器を通って引き込まれる空気流を受けるとともに、再生器は、第２のファンによって再生器を通って引き込まれる空気流を受ける。１つ以上の実施形態において、空調器に入る空気流は、外気と還気との混合を含む。１つ以上の実施形態において、還気量はゼロであり、空調器は、単に外気を受ける。１つ以上の実施形態において、再生器は、外気と空間からの還気との混合を受ける。１つ以上の実施形態において、還気量はゼロであり、再生器は、外気のみを受ける。１つ以上の実施形態において、システムの再生器側からの一部の空気がシステムの空調器側に通過するのを可能とするためにルーバーが使用される。１つ以上の実施形態において、空調器内の圧力は周囲圧力（ａｍｂｉｅｎｔ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）未満である。さらなる実施形態において、再生器内の圧力は周囲圧力未満である。
【００１３】
１つ以上の実施形態によれば、空調器は、周囲圧力を上回る空調器内の圧力をもたらすファンによって空調器を通って押し出される空気流を受ける。１つ以上の実施形態において、そのような正圧は、膜がプレート構造に対して平坦に保持されることを保証するのに役立つ。１つ以上の実施形態において、再生器は、周囲圧力を上回る再生器内の圧力をもたらすファンによって再生器を通って押し出される空気流を受ける。１つ以上の実施形態において、そのような正圧は、膜がプレート構造に対して平坦に保持されることを保証するのに役立つ。
【００１４】
１つ以上の実施形態によれば、空調器は、周囲圧力を上回る空調器内の正圧をもたらすファンによって空調器を通って押し出される空気流を受ける。１つ以上の実施形態において、再生器は、周囲圧力と比較して再生器内の負圧をもたらすファンによって再生器を通って引き込まれる空気流を受ける。１つ以上の実施形態において、再生器に入る空気流は、空調器の空気流から再生器へと送られている外気と空間からの還気との混合を含む。
【００１５】
１つ以上の実施形態によれば、空気流の最低圧力点は、デシカントが空調器又は再生器膜モジュールからサイフォン作用によって還流していることを保証するようにデシカント容器上方のエアポケットにホース又はパイプなどのいくつかの適切な手段を介して接続される。サイフォンは、システム内の最低圧力が容器内のデシカントを上回って存在することを保証することによって強化される。１つ以上の実施形態において、そのようなサイフォン作用は、膜が支持プレート構造に対して平坦な位置に保持されることを保証する。
【００１６】
１つ以上の実施形態によれば、光学的又は他の適切なセンサは、液体デシカント膜構造から出ている気泡を監視するために使用される。１つ以上の実施形態において、気泡の大きさ及び周波数（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）は、膜の多孔性の指標として使用される。１つ以上の実施形態において、気泡の大きさ及び周波数は、膜の経年劣化や障害を予測するために使用される。
【００１７】
１つ以上の実施形態によれば、デシカントは、容器内のデシカントのレベルを観察することによって容器内で監視される。１つ以上の実施形態において、初期起動調整が破棄された後、レベルが監視される。１つ以上の実施形態において、デシカントのレベルは、デシカント濃度の指標として使用される。１つ以上の実施形態において、デシカントの濃度はまた、膜空調器又は膜再生器を出る空気流中の湿度レベルを介して監視される。１つ以上の実施形態において、単一の容器が使用され、液体デシカントは、熱交換器を介して空調器及び再生器からサイフォンで吸い戻される。１つ以上の実施形態において、熱交換器は、再生器を使用可能とするデシカントループ内に配置されている。１つ以上の実施形態において、再生器の温度は、容器内のデシカントのレベルに基づいて調整される。
【００１８】
１つ以上の実施形態によれば、空調器は、デシカント流を受け、容器に対して使用済デシカントを戻すためにサイフォンを使用する。１つ以上の実施形態において、ポンプ又は同様の装置は、容器からデシカントを取り、弁及び熱交換器を介して再生器へとデシカントを圧送する。１つ以上の実施形態において、デシカントが熱交換器を通って流れる代わりに空調器に流れるように、弁を切り替えることができる。１つ以上の実施形態において、再生器は、デシカント流を受け、容器に対して使用済デシカントを戻すためにサイフォンを使用する。１つ以上の実施形態において、ポンプ又は同様の装置は、容器からデシカントを取り、熱交換器及び弁アセンブリを介して空調器へとデシカントを圧送する。１つ以上の実施形態において、弁アセンブリは、空調器の代わりに再生器にデシカントを圧送するために切り替えることができる。１つ以上の実施形態において、熱交換器は、バイパスすることができる。１つ以上の実施形態において、デシカントは、熱交換器をバイパスすることによって還気流から潜熱及び／又は顕熱を回収するとともに供給空気流に潜熱を加えるために使用される。１つ以上の実施形態において、再生器は、デシカントの再生器が必要とされるときに単にオンにされる。１つ以上の実施形態において、デシカント流の切り替えは、デシカント濃度を制御するために使用される。
【００１９】
１つ以上の実施形態によれば、膜液体デシカントプレートモジュールは、空気流中の最低圧力が容器内の液体デシカント上方のエアポケットに印加されることを保証するために空気圧管を使用する。１つ以上の実施形態において、液体デシカント流体ループは、膜プレートモジュールに対して一定の液体デシカントが流れることを保証するために、膜プレートモジュールの上部付近の膨張量を使用する。
【００２０】
１つ以上の実施形態によれば、液体デシカント膜モジュールは、傾斜ドレインパン構造上に配置され、膜プレートモジュールから漏れるいかなる液体も捕捉され、システムにおいて漏れ又は障害が発生したことを警告する制御システムに信号を送信する液体センサに向かって導かれる。１つ以上の実施形態において、そのようなセンサは、流体のコンダクタンスを検出する。１つ以上の実施形態において、コンダクタンスは、流体が膜モジュールから漏れている旨の指標である。
【００２１】
本特許出願の詳細な説明は、決してこれらの用途に本開示を限定することを意図したものではない。多くの構成の変形例は、それぞれが長所及び短所を有する上述した様々な要素を組み合わせるように想定されることができる。決して、本開示はそのような要素の特定のセット又は組み合わせに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、冷却装置又は外部加熱若しくは冷却源を使用した三方液体デシカント空調システム（３−ｗａｙ  ｌｉｑｕｉｄ  ｄｅｓｉｃｃａｎｔ  ａｉｒ  ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ）を図示している。
【図２Ａ】図２Ａは、三方液体デシカントプレートを組み込んだ柔軟に構成可能な膜モジュールを示している。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａの液体デシカント膜モジュールにおける単一の膜プレートの概念を図示している。
【図３Ａ】図３Ａは、１つ以上の実施形態にかかる冷房モードにおける三方液体デシカントシステムの冷却流体制御システム及び冷却器冷媒回路を示している。
【図３Ｂ】図３Ｂは、１つ以上の実施形態にかかる建物の還気及び供給空気を接続する冷却液流と、還気と供給空気との間におけるエネルギー回収機能を提供するアイドルモードにおける冷却器とを有する図３Ａのシステムを示している。
【図３Ｃ】図３Ｃは、１つ以上の実施形態にかかる供給空気に熱を供給し且つ還気から熱を取り出す逆モードにおける冷却器を有する図３Ａのシステムを図示している。
【図４Ａ】図４Ａは、１つ以上の実施形態にかかる外部の冷却及び加熱源を利用する液体デシカント膜システムの冷却流体制御回路を示している。
【図４Ｂ】図４Ｂは、１つ以上の実施形態にかかる冷却流体が還気と供給空気との間における顕熱回収接続を提供する図４Ａのシステムを示している。
【図５Ａ】図５Ａは、１つ以上の実施形態にかかる夏季冷房モードにおいて間接蒸発冷却モジュールを利用する液体デシカント空調システムを示している。
【図５Ｂ】図５Ｂは、１つ以上の実施形態にかかるシステムが顕熱回収システムとして設定されている図５Ａのシステムを図示している。
【図５Ｃ】図５Ｃは、１つ以上の実施形態にかかるシステムの動作が冬季暖房運転のために反転された図５Ａのシステムを示している。
【図６Ａ】図６Ａは、１つ以上の実施形態にかかる水流及び熱除去のためにいくつかの制御ループを使用する二重圧縮機システムの水及び冷媒制御図を図示している。
【図６Ｂ】図６Ｂは、１つ以上の実施形態にかかる空調器から再生器へと熱をより効率的に移動させるための２つの積み重ねられた冷媒ループを使用するシステムを示している。
【図７Ａ】図７Ａは、１つ以上の実施形態にかかる環境圧力（ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）と比較して負圧のハウジングを使用した還気の一部再利用を有する空気流図を示している。
【図７Ｂ】図７Ｂは、１つ以上の実施形態にかかる環境圧力と比較して正圧のハウジングを使用した還気の一部再利用を有する空気流図を示している。
【図７Ｃ】図７Ｃは、１つ以上の実施形態にかかる外気の一部が再生モジュールを通る流れを増加させるために使用される、還気並びに正圧供給空気流及び負圧還気流の一部再利用を有する空気流図を示している。
【図８Ａ】図８Ａは、１つ以上の実施形態にかかるデシカント流についての単一容器制御図を図示している。
【図８Ｂ】図８Ｂは、１つ以上の実施形態にかかるシステム内の液体デシカントのレベルを制御するための単純決定概略を示している。
【図９Ａ】図９Ａは、１つ以上の実施形態にかかるデシカントの一部が空調器から再生器に送られるデシカント流についての二重容器制御図を示している。
【図９Ｂ】図９Ｂは、１つ以上の実施形態にかかるデシカントが空調器及び再生器について分離モードで使用される図９Ａのシステムを示している。
【図１０Ａ】図１０Ａは、１つ以上の実施形態にかかるデシカント流出センサを有する負圧液体デシカントシステムの流れ図を図示している。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、１つ以上の実施形態にかかる正圧液体デシカントシステムを有する図１０Ａのシステムを示している。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は、太陽光熱（ＰＶＴ）を使用したデシカント空調方法及びシステム（ＭＥＴＨＯＤＳ  ＡＮＤ  ＳＹＳＴＥＭＳ  ＦＯＲ  ＤＥＳＩＣＣＡＮＴ  ＡＩＲ  ＣＯＮＤＩＴＩＯＮＩＮＧ  ＵＳＩＮＧ  ＰＨＯＴＯＶＯＬＴＡＩＣ−ＴＨＥＲＭＡＬ  （ＰＶＴ）  ＭＯＤＵＬＥＳ）と題された米国特許出願公開第２０１２／０１２５０２０号明細書においてより詳細に記載されるような新たな種類の液体デシカントシステムを示している。空調器１０は、内部が中空であるプレート構造１１のセットを備える。低温熱伝達流体は、低温源１２において生成されてプレートに入れられる。１４における液体デシカント溶液は、プレート１１の外面上にもたらされ、プレート１１のそれぞれの外表面を流れ落ちる。液体デシカントは、空気流とプレート１１の表面との間に配置された薄膜の背後を移動する。外気１６は、波状プレート１１のセットを介して送風される。プレートの表面上の液体デシカントは、空気流内の水蒸気を引き込み、プレート１１内の冷却水は、空気温度が上昇するのを抑制するのに役立つ。処理された空気１８は、建物の空間に入れられる。
【００２４】
液体デシカントは、波状プレート２０の底部に収集され、液体デシカントが再生器の波状プレートにわたって分散される点２６まで再生器２４の上部へと熱交換器２２を通って輸送される。還気又は必要に応じて外気２８は、再生器プレートにわたって送風され、水蒸気は、液体デシカントから出た空気流３０へと輸送される。任意の熱源３２は、再生のための駆動力を提供する。熱源からの高温輸送流体３４は、空調器における低温熱伝達流体と同様に再生器の波状プレート内に入れられることができる。同様に、液体デシカントは、再生器においても空気が垂直になるように、収集パン又は槽のいずれかを必要とすることなく波状プレート２７の底部に収集される。任意のヒートポンプ３６は、液体デシカントの冷却及び加熱を提供するために使用されることができる。低温供給源１２と高温供給源３２との間にヒートポンプを接続することも可能であり、それゆえに、デシカントよりもむしろ冷却流体から熱を圧送する。
【００２５】
図２Ａは、乱流、耐食性熱交換器用の方法及びシステム（ＭＥＴＨＯＤＳ  ＡＮＤ  ＳＹＳＴＥＭＳ  ＦＯＲ  ＴＵＲＢＵＬＥＮＴ，  ＣＯＲＲＯＳＩＯＮ  ＲＥＳＩＳＴＡＮＴ  ＨＥＡＴ  ＥＸＣＨＡＮＧＥＲＳ）と題された２０１３年６月１１日に出願された米国特許出願公開第１３／９１５，１９９号においてより詳細に記載されたような三方熱交換器を記載している。液体デシカントは、ポート５０を介して構造に入り、図１において説明されたように、プレート構造５１における一連の膜の背後に導かれる。液体デシカントは、ポート５２を介して収集されて除去される。冷却又は加熱流体は、図１において再度説明され且つ図２Ｂにおいてより詳細に説明されたように、ポート５４を介して供給され、中空プレート構造内部の空気流５６と反対に移動する。冷却又は加熱流体は、ポート５８を介して出る。処理された空気６０は、建物内の空間に導かれるか、あるいは、場合に応じて排出される。
【００２６】
図２Ｂは、図１のプレートのうちの１つの概略的詳細を示している。空気流２５１は、冷却流体流２５４と反対に流れる。膜２５２は、熱伝達流体２５４を含む壁２５５に沿って流れ落ちている液体デシカント２５３を含む。空気流に同伴する水蒸気２５６は、膜２５２に推移可能であり、液体デシカント２５３に吸収される。吸収中に放出された水２５８の凝縮熱は、熱伝達流体２５４へと壁２５５を介して伝達される。空気流からの顕熱２５７も、熱伝達流体２５４へと膜２５２、液体デシカント２５３及び壁２５５を介して伝達される。
【００２７】
図３Ａは、夏季冷房モード構成における図１の流体経路についての簡略化された制御概略を図示しており、ヒートポンプ３１７は、液体デシカント膜空調器３０１に入る低温冷却流体と液体デシカント膜再生器３１２に入る高温加熱流体との間に接続されている。空調器及び再生器は、図２Ａに示された膜モジュールと同様に膜モジュールであり、図２Ｂにおける概念と同様にプレートを有する。三方空調器３０１は、三方空調器モジュールにおいて処理される空気流３１９を受ける。三方空調器はまた、濃縮されたデシカント流３２０を受け、希釈されたデシカント流３２１は、空調器モジュールから出る。簡略化するために、液体デシカントの流れ図は、図から省略されており、後の図において別個に示される。一般に、水、水／グリコール又はいくつかの他の適切な熱伝達流体である熱伝達流体３０２は、三方モジュールに入り、空気流から除去された潜熱及び顕熱を除去する。熱伝達流体の流量及び圧力を制御することは、米国特許出願公開第１３／９１５，１９９号に記載されているように三方モジュールの性能にとって重要である。循環ポンプ３０７は、低ヘッド圧力を有する高い流体流を提供するように選択される。（図１及び図２Ａに示される）モジュールのプレートは、大きな表面積を有し、大気圧に比べて僅かに負圧下で最も良好に動作する。流れは、熱伝達流体３０２が空調器モジュール３０１から流体を排出するためにサイフォン作用を受けるように設定される。サイフォン作用を使用することは、液圧がプレートを離すように押圧しないことから、モジュールプレートの平坦性に顕著な改善を行う。このサイフォン作用は、熱伝達流体３０２を流体収集タンク３０５に入れさせることによって達成される。三方モジュールの前後において熱伝達流体内に位置する温度センサ３０３及び流量センサ３０９は、一方が熱伝達流体において捕捉される熱負荷を測定するのを可能とする。圧力リリーフ弁３１１は、通常は開いており、熱伝達流体がプレートシステムに損傷を与える可能性がある加圧がされていないことを保証する。サービス弁３０６及び３０８は、通常はサービスイベント中のみに使用される。冷媒熱交換器３１０ａへの液体は、熱負荷が熱伝達流体から冷却ループ３１６に伝達されるのを可能とする。バイパス弁３０４ａは、低温熱伝達流体の一部が三方空調器をバイパスするのを可能とする。これは、三方空調器を通る流量を低減するような効果を有し、結果として、空調器は、より高温で動作する。これは、順次、空間への供給空気の温度を制御するのを可能とする。また、熱交換器３１０ａを通る流量を変化させる液体ポンプ３０７の可変流量を使用することができる。任意の後冷却コイル素子３２７は、空間に供給された処理された空気の温度が熱伝達流体の温度に非常に近いことを保証する。
【００２８】
冷媒圧縮機／ヒートポンプ３１７は、回路３１６内を移動する冷媒を圧縮する。圧縮熱は、冷媒熱交換器３１０ｂに除去され、任意の冷媒受け３１８に収集され、冷媒熱交換器３１０ａに導かれた後に膨張弁３１５において膨張される。ここで、冷媒は、三方空調器から熱を取り出し、圧縮機３１７に戻される。図からわかるように、再生器３１２の周りの液体回路３１３は、空調器３０１の周りと非常に類似している。再度、再生器モジュール３１２を介して熱伝達流体を循環させるためにサイフォン方法が使用される。しかしながら、再生器において異なる２つの検討事項がある。第１に、その空間３１９に供給されるのと同量の還気３２２を空間から受けることは大抵の場合は不可能であるということである。換言すれば、空気流３１９及び３２２は、バランスのとれたものではなく、時には５０％以上変化することがある。これは、空間が建物への水分の浸入を防止するために周囲環境に比べて積極的に加圧されたままであるためである。第２に、圧縮機自体が除去される必要があるさらなる熱負荷を追加するということである。これは、建物からの還気にさらなる空気を追加しなければならないか、あるいは、システムからの熱を除去する他の方法を有しなければならないことを意味する。ファンコイル３２６は、独立したラジエータコイルを利用し、必要とされるさらなる冷却を達成するために使用されることができる。冷却塔、地上熱源ダンプなどのファンコイル以外の他の熱除去機構が使用可能であることが理解されるべきです。任意の分流弁３２５は、必要に応じてファンコイルをバイパスするために使用されることができる。任意の予熱コイル３２８は、再生器に入る空気を予熱するために使用される。還気３２２が外気と混合されることができるか、あるいは、単に外気だけとすることができることは明らかである。
【００２９】
デシカントループ（その詳細は、後の図面に示される）は、ポート３２３を介して再生器モジュール３１２に希釈されたデシカントを提供する。高濃度デシカントは、ポート３２４において除去され、再利用するために空調器モジュールに再度導かれる。空気温度の制御、それゆえに再生効果は、同様に空調器回路内の弁３０４ａと同様の任意の分流弁３０４ｂを介して達成される。それゆえに、制御システムは、独立して且つ膜プレートモジュールプレートを加圧することなく空調器及び再生器の空気温度の双方を制御することができる。
【００３０】
図３Ａにも分流弁３１４が示されている。この弁は、通常は空調器と再生器回路とを分離している。しかし、所定状態においては、任意の冷却の場合には外気が少し必要である。図３Ｂにおいて、分流弁３１４は、空調器及び再生器回路がエネルギー回収モードを形成するように接続されるのを可能とするように開放されている。これは、還気３２２からの顕熱が流入空気３１９に結合されるのを可能とし、本質的に顕熱エネルギー回収機構を提供する。この動作モードにおいて、圧縮機３１７は、通常はアイドリングされるであろう。
【００３１】
図３Ｃは、システムが冬季暖房モードで動作する方法を示している。圧縮機３１７は、ここでは逆方向に動作している（図を簡単にするために、冷媒は、反対方向に流れるように示されている−実際には四方可逆冷媒回路が使用される可能性が最も高いであろう）。分流弁３１４は、空調器及び再生器が熱的に絶縁されるように再度閉じられる。熱は、本質的に、（外気と混合されることができる）還気３２２から供給空気３１９に圧送される。その濃度が塩化リチウムの場合には１５から３５％の間に維持される限り、液体デシカントを含む物質がいずれも凍結状態に対して敏感でないことから（凍結について適切に保護された）そのような構成が有する利点は、熱伝達及び液体デシカント膜モジュールが従来のコイルよりもはるかに低い温度で動作することができるというものである。
【００３２】
図４Ａは、図３Ａと同様の流れ図において夏季冷却構成を図示しているが、冷凍圧縮機を使用していない。代わりに、熱交換器４０１を使用した外部低温流体源４０２が設けられている。外部低温流体源は、地熱源、冷却塔、間接蒸発冷却器又は集中冷水若しくは冷却ブラインループなどの低温流体からなる任意の便利な供給源とすることができる。同様に、図４Ａは、再生器温水ループを加熱するための熱交換器４０３を使用する高温流体源４０４を図示している。同様に、そのような高温流体源は、蒸気ループ、太陽熱温水、ガス炉又は廃熱源からなどの任意の便利な高温流体源とすることができる。同一の制御弁３０４ａ及び３０４ｂにより、システムは、供給空気から除去され且つ還気に追加される熱量を制御することができる。いくつかの例において、熱交換器４０１及び４０３をなくして空調器３０１及び／又は再生器３１２を介して直接的に低温又は高温流体を流すことが可能である。これは、外部低温又は高温流体が空調器及び／又は再生器モジュールと互換性がある場合に可能である。これは、システムを僅かにより高いエネルギー効率としながらシステムを簡略化することができる。
【００３３】
図３Ｂにおいて説明した状況と同様に、図４Ｂに示されるように、同様に分流弁３１４を使用することによって還気３２２から熱を回収することが可能である。図３Ｂにおけるように、熱が単に還気３２２から供給空気３１９に伝達されるにすぎないため、高温及び低温流体源は、この状態ではおそらく動作していない。
【００３４】
図５Ａは、他の夏季冷房モードの構成を示しており、処理される空気３１９の一部（通常は２０−４０％）は、三方蒸発器モジュール５０５に入るサイド空気流５０１へとルーバー５０２のセットを介して分流される。蒸発器モジュール５０５は、蒸発されることになる水流５０４を受け、出ていく残留水流５０３を有する。水流５０４は、飲料水、海水又は家庭雑排水とすることができる。蒸発器モジュール５０５は、空調器及び再生器モジュールと非常に類似して構成されることができ、また膜を使用することができる。特に、蒸発器モジュール５０５が海水又は家庭雑排水を蒸発している場合には、膜は、水に同伴する塩及び他の物質が空気負荷とならないことを保証する。海水又は家庭雑排水を使用する利点は、この水が多くの場合には飲料水よりも比較的安価であるということである。もちろん、海水及び家庭雑排水は、多くのミネラルやイオン塩を含んでいる。したがって、蒸発器は、水供給の一部、通常は５０−８０％のみを蒸発するように設定される。蒸発器は、残留水流５０３が破棄されることを意味する「貫流（ｏｎｃｅ−ｔｈｒｏｕｇｈ）」システムとして設定される。これは、冷却水がシステムを介して多くの通路を形成する冷却塔とは異なる。しかしながら、冷却塔において、そのような通路は、最終的に、「吹き落とされる」、すなわち除去される必要があるミネラルの積み重ね及び残留物をもたらす。このシステムにおける蒸発器は、残留物が残留水流５０３によって持ち去られることから、吹き落とし動作を必要としない。
【００３５】
空調器モジュール３０１及び再生器モジュール３１２と同様に、蒸発器モジュール５０５は、熱伝達流体５０８を受ける。伝達流体は、蒸発器モジュールに入り、モジュールにおける蒸発は、熱伝達流体に対する強力な冷却効果をもたらす。冷却流体における温度低下は、蒸発器５０５から出ている熱伝達流体５０９における温度センサ５０７によって測定されることができる。冷却された熱伝達流体５０９は、空調器モジュールに入り、流入空気流３１９の熱を吸収する。図からわかるように、空調器３１９及び蒸発器５０５は、双方とも、それらの主要流体（熱伝達流体及び空気）とは反対方向の流れ構成を有し、それゆえに熱のより効率的な伝達をもたらす。ルーバー５０２は、蒸発器に対して分流される空気量を変化させるために使用される。蒸発器モジュール５０５の排気流５０６は、過剰な蒸発水を運び去る。
【００３６】
図５Ｂは、分流弁３１４が空調器３０２と再生器３１３との間の流路を接続するように設定するエネルギー回収モードにおける図５Ａからのシステムを図示している。上述したように、この設定は、流入空気３１９に適用されるように還気３２２から熱を回収することができる。この状況においては、単に蒸発器モジュールに水５０４を供給していない可能性があり、また、ルーバー５０２を閉鎖している可能性があり、そのため空気が蒸発器モジュールに分流されていないが、蒸発器５０５をバイパスすることも良好である。
【００３７】
図５Ｃは、冬季暖房モードにおける図５Ａからのシステムをここで図示しており、蒸発器を通る空気流５０６は、空調器からの空気流３１９と混合するように逆にされている。また、この図においては、熱交換器４０１及び熱伝達流体４０２は、蒸発器及び空調器モジュールに熱エネルギーを供給するために使用される。この熱は、ガス焚き給湯器、廃熱源又は太陽熱源などの任意の便利な供給源から得ることができる。この構成の利点は、システムが供給空気を（蒸発器及び空調器を介して）加熱及び（蒸発器を介して）加湿することがここで可能であるということである。この構成において、液体デシカントが、どこか他の場所から、例えば還気３２２から水分を取り出すことができない限り、あるいは、水が定期的に液体デシカントに追加されない限り、空調器モジュールに液体デシカント３２０を供給することは、通常は推奨できない。それでも、液体デシカントが過度に濃厚になっていないことを保証するために、液体デシカントを慎重に監視する必要がある。
【００３８】
図６Ａは、図３Ａのものと同様のシステムを図示しており、２つの独立した冷媒回路がある。追加の圧縮ヒートポンプ６０６は、冷媒が冷媒受け６０７に受けられて弁６１０を通って膨張し、他の熱交換器６０４に入った後に熱交換器６０５に冷媒を供給する。システムはまた、流体ポンプ６０２、流量測定装置６０３及び上述した熱交換器６０４を使用することによって二次熱伝達流体ループ６０１を使用する。再生器回路において、第２の熱伝達ループ６０９が形成され、さらなる流量測定装置６０８が使用される。再生器においては単一の循環ポンプ３０７が使用されているのに対して、空調器側における熱伝達ループにおいては２つの循環ポンプ３０７及び６０２が使用されていることは注目に値するこれは、熱伝達流及び冷媒流の多くの組み合わせが使用可能であることを示すための例示の目的のためにすぎない。
【００３９】
図６Ｂは、図３Ａのものと同様のシステムを示しており、単一の冷媒ループは、２つの積層された冷媒ループによってここで置き換えられる。図において、熱交換器３１０ａは、第１の冷媒ループ６５１ａと熱交換を行う。第１の圧縮器６５２ａは、熱交換器３１０ａにおいて蒸発されて凝縮器／熱交換器６５５に移動した冷媒を圧縮し、圧縮機によって生成された熱は除去され、冷却された冷媒は、任意の液体受け６５４ａに受けられる。膨張弁６５３ａは液体冷媒を膨張し、そのため、熱交換器３１０ａにおいて熱を吸収することができる。第２の冷媒ループ６５１ｂは、凝縮器／熱交換器６５５における第１の冷媒ループからの熱を吸収する。ガス冷媒は、第２の圧縮機６５２ｂによって圧縮され、熱交換器３１０ｂにおいて熱が放出される。そして、液体冷媒は、任意の液体受け６５４ｂに受けられて膨張弁６５３ｂによって膨張され、熱交換器６５５に戻される。
【００４０】
図７Ａは、膜液体デシカント空調システムにおける空気流が実現されることができる方法の代表的な例を図示している。膜空調器３０１及び膜再生器３１２は、図３Ａのものと同じである。外気７０２は、ルーバー７０１の調整可能なセットを介してシステムに入る。空気は、必要に応じて、二次空気流７０６とシステムに対して内部的に混合される。合成された空気流は、膜モジュール３０１に入る。空気流は、ファン７０３によって膜モジュール３０１を介して引き込まれ、供給空気流７０４として空間に供給される。二次空気流７０６は、第２のセットのルーバー７０５によって調整されることができる。二次空気流７０６は、２つの空気流７０７及び７０８の組み合わせとすることができ、空気流７０７は、空間から空調システムに戻される空気流であり、空気流７０８は、第３のセットのルーバー７０９によって制御されることができる外気である。空気流７０７及び７０８から構成される混合空気は、ファン７１０によって再生器３１２を介して引き込まれ、排気空気流７１２へと第４のセットのルーバー７１１を介して排出される。図７Ａの構成の利点は、システム全体が、境界７１３によって示される、システムのハウジング外の周囲空気に比べて負の空気圧を経験するということである。負圧は、ファン７０３及び７１０によって提供される。ハウジング内の負の空気圧は、外気がそれらのシールにおける力を維持するのに役立つことから、ドアにおける密封を維持してパネルにアクセスするのに役立つ。しかしながら、負の空気圧はまた、膜パネル（図２Ａ）におけるデシカントの吸い上げ（ｓｉｐｈｏｎｉｎｇ）を阻害する可能性があり、さらにエアギャップ（図２Ｂ）に引き込まれる薄膜をもたらすこと可能性があるという欠点を有する。
【００４１】
図７Ｂは、ファンが正の内部圧力を生成するように配置されている構成の他の実施形態を図示している。ファン７１４は、空調器モジュール３０１上に正圧を提供するために使用される。同様に、空気流７０２は、空気流７０６と混合され、合成された空気流は、空調器３０１に入る。空調された空気流７０４は、空間にここで供給される。還気ファン７１５は、空間からの還気７０７を戻すために使用され、第２のファン７１６は、追加の外気を提供するために必要とされる。多くの状況において、利用可能な還気量は、空間に供給される空気量よりもはるかに小さいために追加の空気が再生器に供給されなければならないことから、このファンの必要性がある。したがって、図７Ｂの構成は、３つのファンと４つのルーバーの使用を必要とする。
【００４２】
図７Ｃは、ハイブリッドの実施形態を示しており、空調器は、図７Ａと同様の正圧を使用しているが、再生器は、図７Ｂと同様の負圧下にある。主な差異は、空気流７１７が図７Ａ及び図７Ｂにおける混合空気流７０６と比較してここでは方向が反転されるということである。これは、単一のファン７１３が空調器３０１及び再生器３１２の双方に外気を供給するのを可能とする。還気流７０７は、十分な空気が再生器に供給されるように外気流７１７とここで混合される。ファン７１０は、再生器３１２を介して空気を引き込んでおり、再生器において僅かに負圧をもたらしている。この実施形態の利点は、システムが２つのファンと２つのセットのルーバーのみを必要とするということである。若干の欠点は、再生器が負圧を受け、それゆえにあまり吸い上げる（ｓｉｐｈｏｎ）ことができず、膜がエアギャップ内に引き込まれるというより高い危険性を有するということである。
【００４３】
図８Ａは、液体デシカント流回路の概略図を示している。空調器及び再生器モジュールの前後において使用される空気エンタルピーセンサ８０１は、空気の温度及び湿度の同時測定を与える。前後のエンタルピー測定は、液体デシカントの濃度を間接的に判定するために使用されることができる。下側から出る湿度は、より高いデシカント濃度を示す。デシカントが容器内で層状になることから、液体デシカントは、適切に低レベルでポンプ８０４によって容器８０５から取得される。通常、デシカントは、容器の底部に比べて容器の上部付近では約３−４％少ない濃度とされる。ポンプ８０４は、空調器の最上部付近の供給口３２０にデシカントをもたらす。デシカントは、膜の背後に流れ、ポート３２１を介してモジュールから出る。そして、デシカントは、センサ８０８及び流量センサ８０９を通過しながら、容器８０５内にサイフォン力によって引き込まれる。センサ８０８は、排水口３２１を通過する液体デシカントに形成される気泡量を判定するために使用されることができる。このセンサは、膜の特性が以下のように変化しているかどうかを判定するために使用されることができる：膜は、水蒸気とともに少しの空気量を通過させる。この空気は、液体デシカント流の出口に気泡を形成する。例えば膜材料の劣化に起因する膜孔の大きさの変化は、他の全ての状態が等しい気泡の周波数（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）及び気泡のサイズの増大をもたらす。それゆえに、センサ８０８は、致命的な障害が発生する前に、十分に膜の障害や劣化を予測することができる。流量センサ８０９は、適切な量のデシカントが容器８０５に戻っていることを保証するために使用される。膜モジュールの障害は、ほとんど又は全くデシカントを戻さず、それゆえに、システムを停止させることができる。双方の機能を実施する単一のセンサにセンサ８０８及び８０９を統合すること又は例えばセンサ８０８については停止した流れの指標として気泡が通過していないことを登録することもまた可能である。
【００４４】
同様に図８Ａにおいて、第２のポンプ８０６は、容器からより高いレベルで希釈された液体デシカントを引き込む。デシカントは、あまりにも多くのデシカントを乱さないように注意している場合には層状になることから、希釈されたデシカントは、容器内でより高くなる。そして、希釈されたデシカントは、再生器モジュール供給口３２３の上部に熱交換器８０７を介して圧送される。再生器は、デシカントを再濃縮し、それはポート３２４において再生器から出る。そして、高濃度デシカントは、熱交換器８０７の反対側を通過し、空調器出口に使用されるものと同様にセンサ８０８及び８０９のセットを通過する。そして、デシカントは、再生器から出るデシカントの濃度にほぼ等しいレベルで層状デシカントへと容器に戻される。
【００４５】
容器８０５にはまた、レベルセンサ８０３が装備される。レベルセンサは、容器内のデシカントのレベルを判定するために使用されることができるが、容器内の平均濃度デシカントの指標である。システムには、一定量のデシカントが充填され、デシカントは、水蒸気のみを吸収して脱着するのみであることから、レベルは、容器内の平均濃度を判定するために使用されることができる。
【００４６】
図８Ｂは、液体デシカントシステムにおいてデシカントのレベルを監視するための単純な決定ツリーを図示している。制御システムは、デシカントポンプを始動し、システムが安定状態に到達するように数分待機する。初期始動期間の後、デシカントのレベルが上昇している（より多くの水蒸気が空気から除去されることを示す）場合、再生器において除去され、その後、システムは、例えば、図３Ａにおけるバイパス弁３０４ｂを閉じることによって、あるいは、図３Ａにおけるバイパスループ弁３２５も閉じることによって、再生温度を増加させることにより修正することができる。
【００４７】
図９Ａは、液体デシカント制御システムを示しており、２つの容器８０５及び９０２が使用される。第２の容器９０２の追加は、空調器及び再生器空気が互いに近くに近接していない場合に必要とすることができる。デシカントの吸い上げ（ｓｉｐｈｏｎｉｎｇ）は、空調器の近く又は下方に容器を有することが望ましいことから、再生器は、時には必要である。四方弁９０１はまた、システムに追加されることができる。四方弁の追加は、液体デシカントが空調器容器８０５から再生器モジュール３１２へと送られるのを可能とする。液体デシカントは、ここで還気流３２２から水蒸気を取り出すのを可能とする。再生器は、この動作モードにおいては熱伝達流体によって加熱されない。希釈された液体デシカントは、ここで熱交換器８０７を介して空調器モジュール３０１に戻るように導かれる。空調器モジュールは、熱伝達流体によって冷却されていない。それらの通常の動作とは逆に機能させて空調器モジュールを加熱し且つ再生器を冷却することが実際に可能である。この方法において、外気３１９に熱及び湿度を追加し、還気から熱及び湿度を回収することが可能である。熱だけでなく湿度も回復したい場合、熱交換器８０７をバイパスすることができることは注目に値する。第２の容器９０２は、第２のレベルセンサ９０３を有する。図８Ｂの監視の概略は、単に２つのレベル信号を加算し、監視されることになるレベルのように組み合わされたレベルを使用することによってさらに使用されることができる。
【００４８】
図９Ｂは、四方弁９０１が孤立した位置に設定されている場合における液体デシカントの流れ図を図示している。この状況において、デシカントは、２つの側の間において移動されず、各側は、反対側とは無関係である。非常に少量の除湿が空調器において得られる必要がある場合、この動作モードは有用であり得る。再生器は、その場合には効果的にアイドリングすることができる。
【００４９】
図１０Ａは、ハウジング１００３に取り付けられた膜プレート１００７のセットを図示している。供給空気１００１は、ファン１００２によって膜プレート１００７を介して引き込まれる。この構成は、上述したように、ハウジング１００３の外部の周囲に比べて膜プレートの周りに負圧をもたらす。液体デシカント容器８０５上において適切な圧力バランスを維持するために、小管又はホース１００６は、低圧領域１０１０を容器８０５の上部に接続している。さらにまた、膜モジュールの上部ポート３２０の付近において小さな垂直ホース１００９が使用される。少量のデシカント１００８が存在する。デシカントレベル１００８は、膜プレート１００７に対するデシカントの制御された供給をもたらす高さであっても維持されることができる。オーバーフロー管１０１５は、垂直ホース１００９におけるデシカントのレベルが上昇しすぎた場合−それゆえに高すぎるデシカント圧力が膜上に印加される場合−過剰なデシカントが容器８０５に戻されて排出され、それによって膜プレート１００７をバイパスし、それによって潜在的な膜の損傷を回避することを保証する。
【００５０】
再度図１０Ａを参照すると、ハウジング１００３の底部は、コーナー１００４に向かって僅かに傾斜しており、導電率センサ１００５が取り付けられる。導電率センサは、膜プレート１００７から落ちる任意量の液体を検出することができ、それゆえに膜プレートにおける問題又は漏れを検出することができる。
【００５１】
図１０Ｂは、ここではファン１０１２が膜プレート１００７の反対側に配置されている点を除いて図１０Ａのものと同様のシステムを示している。空気流１０１３は、ここでプレート１００７を介して押され、ハウジング１００３内に正圧をもたらす。小管又はホース１０１４は、ここでは低圧領域１０１１を容器８０５の上部における空気に接続するために使用される。低圧点と容器との間の接続は、膜の背後の液体デシカントと空気との間の最大圧力差を可能とし、良好なサイフォン性能が得られる。示されていないが、図１０Ａにおける管１０１５と同様のオーバーフロー管は、オーバーフロー管内のデシカントのレベルが上昇しすぎた場合−それゆえに高すぎるデシカント圧力が膜上に印加される場合−過剰なデシカントが容器８０５に戻されて排出され、それによって膜プレート１００７をバイパスし、それによって潜在的な膜の損傷を回避することを保証するために設けられることができる。それゆえに、いくつかの例示的な実施形態が説明されたが、様々な変形例、変更例及び改良例が当業者にとって容易に想起されることが理解される。そのような変形例、変更例及び改良例は、本開示の一部を形成するものであり、本開示の精神及び範囲内にあることが意図される。いくつかの本願明細書に提示された例は、機能又は構造的要素の特定の組み合わせを含むが、それらの機能及び要素は、同一又は異なる目的を達成するために本発明にかかる他の方法で組み合わされてもよいことが理解されるべきである。特に、１つの実施形態に関連して説明された動作、要素及び特徴は、他の実施形態における同様の又は他の役割から除外されることを意図するものではない。さらに、本願明細書に記載された要素及び構成要素は、さらに追加の構成要素に分割されてもよいか、あるいは、同じ機能を実行するためにより少ない構成要素を形成するように一体に結合されてもよい。したがって、上述した説明及び添付図面は例示にすぎず、限定することを意図するものではない。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【外国語明細書】
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