(57)【要約】  空気を調整するための乾燥剤ベースのシステムおよび方法は、周囲環境が制御される領域から遠隔に配置された第１のユニットを含む。補足ユニットは、空調が求められる各領域内にそれぞれ配置される。各補足ユニットは、各補足ユニットと第１のユニットとの間で乾燥剤を移送することができるように第１のユニットに接続される。冷たい未希釈の乾燥剤は、補足ユニットの位置にある周囲空気を除湿および冷却できるように、第１のユニットから補足ユニットの少なくとも１つに移動することができる。各補足ユニットは独立して制御可能であるので、補足ユニットの周囲のそれぞれの環境は、異なるレベルの湿度および温度に維持することができる。【選択図】図２
2014525558.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気を調整するシステムであって、
第１の空気流を受け入れ、前記第１の空気流を液体乾燥剤と接触させて、前記液体乾燥剤から前記第１の空気流に水分を移動させるように機能可能な再生器を収容する第１のユニットであって、前記再生器は、水分が前記第１の空気流から前記液体乾燥剤に移動した後、前記液体乾燥剤を収集するための再生器液溜めを含む、第１のユニットにおいて、前記再生器液溜めに流体的に接続されたプロセス液溜めの第１の部分をさらに収容する第１のユニットと、
前記第１のユニットから遠隔に配置され、第２の空気流を受け入れて前記第２の空気流を前記液体乾燥剤と接触させるように構成された第２のユニットであって、前記液体乾燥剤が前記第２の空気流と接触した後、前記液体乾燥剤を収集するための前記プロセス液溜めの第２の部分を収容する第２のユニットと、
を含み、前記第１のユニットは、前記液体乾燥剤が前記プロセス液溜めの前記第１および第２の部分間で選択的に移動することができ、かつ前記プロセス液溜めの前記第２の部分から前記プロセス液溜めの前記第１の部分に移送された前記液体乾燥剤が、前記第２のユニットに戻される前に前記再生器液溜め内の前記液体乾燥剤と混合され得るように、前記第２のユニットと選択的に流体連通す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、前記再生器液溜めおよび前記プロセス液溜めの前記第１の部分は、前記液溜め間での前記液体乾燥剤の拡散を容易にするための開孔が配置された仕切り材によって分離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、前記第１のユニットは建物の外に配置され、周囲の屋外環境から前記第１の空気流を受け入れ、前記周囲の屋外環境に前記第１の空気流を排出するように構成され、前記第２のユニットは前記建物の内部に配置され、前記建物内の周囲環境から前記第２の空気流を受け入れ、前記周囲環境に前記第２の空気流を排出するように構成されることを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記第１および第２のユニットは、前記第２のユニットにおいて、前記第２の空気流が前記液体乾燥剤と接触した場合に、前記第２の空気流から前記液体乾燥剤に水分を移動させる第１の動作モードと、前記液体乾燥剤から前記第２の空気流に水分を移動させる第２の動作モードとで動作可能であ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、前記再生器は、前記第２の動作モード時に、前記再生器液溜め内の前記液体乾燥剤からの水分の蒸発を阻止するために閉鎖されるように構成されることを特徴とするシステム。
【請求項６】
請求項４に記載のシステムにおいて、前記第１のユニットは、冷媒との熱伝達を通じて前記液体乾燥剤を選択的に加熱および冷却するように構成された冷却システムの少なくとも一部分をさらに収容することを特徴とするシステム。
【請求項７】
請求項６に記載のシステムにおいて、前記第１のユニットは、前記冷却システムの少なくとも蒸発器を収容し、前記液体乾燥剤から前記冷媒に熱を伝達する前記第１の動作モード時で、前記液体乾燥剤が前記第２のユニットに移送されて前記第２の空気流と接触する前に、前記液体乾燥剤を圧送して、前記プロセス液溜めの前記第１の部分から前記蒸発器に通すように構成された第１のプロセスポンプを含むことを特徴とするシステム。
【請求項８】
請求項７に記載のシステムにおいて、前記液体乾燥剤が前記第２のユニットに移送される前に、前記蒸発器を出た前記液体乾燥剤の一部分を前記プロセス液溜めの前記第１の部分に戻すように構成されたバイパス弁をさらに含むことを特徴とするシステム。
【請求項９】
請求項６に記載のシステムにおいて、前記第１のユニットは、前記第１の動作モード時で、前記第１の空気流と接触する前に前記冷媒から熱を受け取るように、前記液体乾燥剤を圧送して、前記再生器液溜めから前記冷却システムの凝縮器に通すように構成された再生器ポンプを含むことを特徴とするシステム。
【請求項１０】
請求項９に記載のシステムにおいて、前記冷却システムは、前記冷媒の膨張段階の前に、前記冷媒をさらに冷却するように構成された第２の凝縮器をさらに含むことを特徴とするシステム。
【請求項１１】
空気を調整するシステムであって、
屋内空間から遠隔に配置された第１のユニットと、
前記屋内空間内に配置され、前記第１のユニットと選択的に流体連通する第２のユニットと、
を含み、
前記第１のユニットは再生チャンバを含み、第１の空気流が前記再生器チャンバに導入され、液体乾燥剤と接触して、前記液体乾燥剤から前記第１の空気流に水分を移動させ、前記再生チャンバは、水分が前記第１の空気流から前記液体乾燥剤に移動した後、前記液体乾燥剤を収集するための再生器液溜めを含み、
前記第１のユニットは、前記再生チャンバから分離された第１のプロセスチャンバをさらに含み、そのため、前記第１の空気流は、前記第１のプロセスチャンバに流入することを阻止され、前記第１のプロセスチャンバは、前記再生器液溜めに流体的に接続されたプロセス液溜めの第１の部分をさらに含み、
前記第２のユニットは第２のプロセスチャンバを含み、第２の空気流が前記第２のプロセスチャンバに導入され、前記第２の空気流が前記屋内空間に放出される前に前記液体乾燥剤と接触して、前記第２の空気流と前記液体乾燥剤との間で水分を移動させ、前記第２のプロセスチャンバは、前記液体乾燥剤が前記第２の空気流と接触した後、前記液体乾燥剤を収集するための前記プロセス液溜めの第２の部分を含み、前記第１および第２のユニット間の前記選択的な流体連通により、前記プロセス液溜めの前記第１および第２の部分間で液体乾燥剤が選択的に移動することを特徴とするシステム。
【請求項１２】
請求項１１に記載のシステムにおいて、それぞれがそれぞれの屋内空間内に配置され、それぞれが前記第１のユニットと選択的に流体連通する複数の前記第２のユニットをさらに含むことを特徴とするシステム。
【請求項１３】
請求項１１に記載のシステムにおいて、前記再生器チャンバおよび前記第１のプロセスチャンバは、前記再生器液溜めと前記プロセス液溜めの前記第１の部分との間で前記液体乾燥剤が拡散するのを容易にするために、前記再生器液溜めと前記プロセス液溜めの前記第１の部分との間に配置された開孔を有する仕切り材によって分離されることを特徴とするシステム。
【請求項１４】
請求項１１に記載のシステムにおいて、前記第１および第２のユニットは、前記第２のユニットにおいて、前記第２の空気流が前記液体乾燥剤と接触した場合に、前記第２の空気流から前記液体乾燥剤に水分を移動させる第１の動作モードと、前記乾燥剤から前記第２の空気流に水分を移動させる第２の動作モードとで動作可能であることを特徴とするシステム。
【請求項１５】
請求項１４に記載のシステムにおいて、前記第１のユニットは、冷媒との熱伝達を通じて前記液体乾燥剤を選択的に加熱および冷却するように構成された冷却システムの少なくとも一部分をさらに収容することを特徴とするシステム。
【請求項１６】
請求項１５に記載のシステムにおいて、前記第１のユニットは、前記冷却システムの少なくとも蒸発器を収容し、前記第１のプロセスチャンバは、前記液体乾燥剤から前記冷媒に熱を伝達する前記第１の動作モード時で、前記液体乾燥剤が前記第２のユニットに移送されて前記第２の空気流と接触する前に、前記液体乾燥剤を圧送して、前記プロセス液溜めの前記第１の部分から前記蒸発器に通すように構成された第１のプロセスポンプを含むことを特徴とするシステム。
【請求項１７】
請求項１６に記載のシステムにおいて、前記液体乾燥剤が前記第２のユニットに移送される前に、前記蒸発器を出た前記液体乾燥剤の一部分を前記プロセス液溜めの前記第１の部分に戻し、それにより、前記プロセス液溜めの前記第１の部分が、冷却された前記乾燥剤を貯留するのを可能にするように構成されたバイパス弁をさらに含むことを特徴とするシステム。
【請求項１８】
請求項１７に記載のシステムにおいて、前記再生チャンバは、前記第１の動作モード時で、前記第１の空気流と接触する前に前記冷媒から熱を受け取るように、前記液体乾燥剤を圧送して、前記再生器液溜めから前記冷却システムの凝縮器に通すように構成された再生器ポンプを含むことを特徴とするシステム。
【請求項１９】
空気を調整する方法であって、
第１の動作モード時に、液体乾燥剤から第１の空気流に水分を移動させるために、前記第１の空気流を再生チャンバ内の前記液体乾燥剤と接触させることと、
前記液体乾燥剤から前記第１の空気流に水分が移動した後、前記液体乾燥剤を再生器液溜め内に収集することと、
前記再生器液溜め内の前記液体乾燥剤を前記再生チャンバに隣接する第１のプロセスチャンバに配置されたプロセス液溜めの第１の部分内の液体乾燥剤と混合することと、
前記プロセス液溜めの前記第１の部分からの前記液体乾燥剤の一部を、前記第１のプロセスチャンバから遠隔に位置する第２のプロセスチャンバに配置されたプロセス液溜めの第２の部分に移送することと、
前記第１の動作モード時に、第２の空気流から前記液体乾燥剤に水分を移動させるために、前記第２の空気流を前記第２のプロセスチャンバ内の前記液体乾燥剤と接触させることと、
前記第２の空気流が前記第２のプロセスチャンバ内の前記液体と接触した後、前記第２のプロセスチャンバから、空気が調整される周囲環境に前記第２の空気流を排出することと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法であって、第２の動作モード時に、前記第１の空気流が前記再生チャンバ内の前記液体乾燥剤に接触するのを阻止することと、前記第２の動作モード時に、前記液体乾燥剤から第２の空気流に水分を移動させるために、前記第２の空気流を前記第２のプロセスチャンバ内の前記液体乾燥剤と接触させることとをさらに含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２０１１年８月２６日に出願された米国仮特許出願第６１／５２７，９０４号の利益を主張し、この特許は、参照により本明細書に援用するものとする。
【０００２】
本発明は、乾燥剤ベースの空調システムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
空調システムは、空気を加熱、冷却、除湿、および加湿するのに任意の様々なプロセスを利用することができる。例えば、蒸気圧縮システムは、様々な周囲空間を冷房および／または暖房するために、冷媒の膨張および圧縮を利用することができる。別のタイプの空調システムは、乾燥剤などの吸湿性物質を使用して、空気流から水分を取り出すか、または空気流に水分を補給し、周囲環境を冷暖房する。そのようなシステムの例が、次の特許、すなわち、２００２年１２月３日に登録された米国特許第６，４８７，８７２号明細書に記載されており、この特許は、参照により本明細書に援用するものとする。
【０００４】
通常、乾燥剤ベースのシステムは中央ユニットを採用し、この中央ユニットは、乾燥剤を使用して一方の空気流から水分を取り出し、それにより、乾燥剤を希釈し、乾燥剤から他方の空気流に水分を付与し、それにより、希釈された乾燥剤を濃縮または再生させる。次いで、中央ユニットは、例えば、建物内の１つまたは複数の部屋とすることができる周囲環境に調整した空気を供給する。
【０００５】
この種の乾燥剤システムの１つの限界は、乾燥剤システムが、建物内の様々な部屋の内部の周囲環境の個別制御に対処できないことである。例えば、再生器を屋外に有し、プロセス部分を屋内に有するなど、乾燥剤システムの異なる部分を遠隔に配置するには、再生とプロセス動作との間で乾燥剤の濃度のバランスをとるための複雑なシステムが必要になる。したがって、乾燥剤のバランスをとるための極度に複雑なシステムなしに、建物内の１つまたは複数の部屋を個別に制御する乾燥剤ベースの空調システムが必要である。
【発明の概要】
【０００６】
本発明の実施形態は、建物内の１つまたは複数の部屋の周囲環境に対する個別の制御を可能にする乾燥剤ベースのシステムを使用して空気を調整するシステムおよび方法を提供する。
【０００７】
本発明の実施形態は、環境が制御される建物の外に配置された第１のサブシステムを有するシステムを含む。第２のサブシステムは、建物内で、環境を制御するのが望ましい部屋に配置される。第２のサブシステムは、部屋内を所望の環境にするために、必要に応じて、乾燥剤が第１および第２のサブシステム間で移送されるように第１のサブシステムに接続される。
【０００８】
本発明の実施形態はまた、第１のサブシステムまたは屋外ユニット、および複数の第２のサブシステムまたは屋内ユニットを有する乾燥剤ベースの空調システムを含む。各屋内ユニットは、各部屋ごとに独立した環境制御を行うために、必要に応じて、乾燥剤が各屋内ユニットに個別に出入りできるように屋外ユニットに接続される。これを行うことができる１つの方法は、フロート作動弁を使用して、屋内ユニットへの乾燥剤の流れを制御することによりなされる。屋内ユニットへの乾燥剤の流れを乾燥剤の質量および温度の両方で決めることができるように、温度センサを弁に接続してさらなる制御を行うこともできる。この方法では、屋内ユニットが配置されたそれぞれの空間において、様々な環境状態を維持できるように、コンピュータアルゴリズムを使用して、屋内ユニットに出入りする乾燥剤の流れを個別に制御することができる。
【０００９】
冷房および除湿目的で、屋内ユニットは、屋外ユニットから低温の濃縮乾燥剤を受け入れ、次いで、この乾燥剤は、屋内空間からの空気流と接触する。空気流は、屋内ユニットの一部分に流入することができ、乾燥剤に水分を付与し、それと同時に冷却される。次いで、乾燥した冷たい空気は、周囲環境に排出されて所望の状態をもたらす。
【００１０】
希釈された乾燥剤は、屋内ユニットの液溜めに集めて、例えば、重力またはポンプシステムによって屋外ユニットに送り返すことができる。希釈された乾燥剤は屋外ユニット内で再生され、屋外ユニットでは、乾燥剤は、水分を乾燥剤から取り出す、熱と比較的乾燥した空気流との組み合わせにさらすことができる。本発明の一部の実施形態では、蒸気圧縮システムの一部である１つまたは複数の熱交換器を通じて熱を供給することができる。蒸気圧縮システムはまた、少なくとも１つの蒸発器を含み、この蒸発器は、屋内ユニットに供給される乾燥剤用の冷却源であり得る。
【００１１】
屋外ユニット自体は、別々のチャンバに分割することができ、第１のチャンバである第１のプロセスチャンバは、屋内ユニットから希釈された乾燥剤を受け取り、再生された乾燥剤を屋内ユニットに移送する。屋外ユニットの第２のチャンバは、空気流および／または熱を加えて乾燥剤から水分を取り出すことで、希釈された乾燥剤の再生を行う。２つのチャンバは、例えば、オリフィスまたはチャンバ間で乾燥剤を移送するのに有効な何らかの他の機構を介して接続することができる。
【００１２】
前述に加えて、本発明の実施形態はまた、屋内ユニットによって処理される屋内空気を加湿および加熱する機構を提供する。これは、例えば、屋内ユニットに移送される乾燥剤が比較的高いパーセンテージの水分を含有するように、屋外ユニット内で乾燥剤に水を加えることで達成することができる。したがって、屋内空気が屋内ユニットの１つによって処理される場合に、屋内ユニットは、乾燥剤から水を取り出し、湿り空気を屋内環境に戻す。これは、空気が通常非常に乾燥する寒冷気候の冬に特に有用であり得る。これと同様に、屋外ユニットの乾燥剤を加熱し、それにより、屋内空気に水分を供給するのに加えて、空気が屋内ユニットを通って処理されるときに、乾燥剤で空気を温めることができる。
【００１３】
本発明の少なくとも一部の実施形態は、空気を調整するシステムを含む。システムは、第１の空気流を受け入れ、第１の空気流を液体乾燥剤と接触させて、液体乾燥剤から第１の空気流に水分を移動させるように機能可能な再生器を収容する第１のユニットを含む。再生器は、水分が第１の空気流から液体乾燥剤に移動した後、液体乾燥剤を収集するための再生器液溜めを含み、第１のユニットは、再生器液溜めに流体的に接続されたプロセス液溜めの第１の部分をさらに収容する。第２のユニットは、第１のユニットから遠隔に配置され、第２の空気流を受け入れて、第２の空気流を液体乾燥剤と接触させるように構成される。第２のユニットは、液体乾燥剤が第２の空気流と接触した後、液体乾燥剤を収集するためのプロセス液溜めの第２の部分を収容する。第１のユニットは、液体乾燥剤がプロセス液溜めの第１および第２の部分間で選択的に移動することができ、かつプロセス液溜めの第２の部分からプロセス液溜めの第１の部分に移送された液体乾燥剤が、第２のユニットに戻される前に再生器液溜め内の液体乾燥剤と混合され得るように第２のユニットと選択的に流体連通する。
【００１４】
本発明の少なくとも一部の実施形態は、屋内空間から遠隔に配置された第１のユニットと、屋内空間内に配置され、第１のユニットと選択的に流体連通する第２のユニットとを有する、空気を調整するシステムを含む。第１のユニットは再生チャンバを含み、第１の空気流が再生器チャンバに導入され、液体乾燥剤と接触して、液体乾燥剤から第１の空気流に水分を移動させる。再生チャンバは、水分が第１の空気流から液体乾燥剤に移動した後、液体乾燥剤を収集するための再生器液溜めを含む。第１のユニットは、再生チャンバから分離された第１のプロセスチャンバをさらに含み、そのため、第１の空気流は、第１のプロセスチャンバに流入することを阻止される。第１のプロセスチャンバは、再生器液溜めに流体的に接続されたプロセス液溜めの第１の部分を含む。第２のユニットは第２のプロセスチャンバを含み、第２の空気流が第２のプロセスチャンバに導入され、屋内空間に放出される前に液体乾燥剤と接触して、第２の空気流と液体乾燥剤との間で水分を移動させる。第２のプロセスチャンバは、液体乾燥剤が第２の空気流と接触した後、液体乾燥剤を収集するためのプロセス液溜めの第２の部分を含む。第１および第２のユニット間で選択的に流体連通させることで、プロセス液溜めの第１および第２の部分間で液体乾燥剤を選択的に移送することが可能になる。
【００１５】
本発明の少なくとも一部の実施形態は、第１の動作モード時に、液体乾燥剤から第１の空気流に水分を移動させるために、第１の空気流を再生チャンバ内の液体乾燥剤と接触させることを含む、空気を調整する方法を含む。液体乾燥剤は、液体乾燥剤から第１の空気流に水分が移動した後、再生器液溜め内に収集される。再生器液溜め内の液体乾燥剤は、再生チャンバに隣接する第１のプロセスチャンバに配置されたプロセス液溜めの第１の部分内の液体乾燥剤と混合される。プロセス液溜めの第１の部分からの液体乾燥剤の一部は、第１のプロセスチャンバから遠隔に位置する第２のプロセスチャンバ内に配置されたプロセス液溜めの第２の部分に移送される。第２の空気流は、第１の動作モード時に、第２の空気流から液体乾燥剤に水分を移動させるために、第２のプロセスチャンバ内の液体乾燥剤と接触する。第２の空気流は、第２のプロセスチャンバ内の液体と接触した後、第２のプロセスチャンバから、空気が調整される周囲環境に排出される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、屋外ユニットと、建物内の独立した部屋に配置された３つの屋内ユニットとを有する本発明の実施形態の概略図である。
【図２】図２は、第１の動作モードの動作を示す、本発明の実施形態による屋外ユニットの概略図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の実施形態による屋内ユニットの概略正面図を示している。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明の実施形態による屋内ユニットの概略側面図を示している。
【図４】図４は、第２の動作モードの動作を示す、本発明の実施形態による屋外ユニットの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
必要に応じて、本発明の詳細な実施形態が本明細書に開示されるが、当然のことながら、開示する実施形態は、様々な代替の形態で具現化できる本発明の単なる例示にすぎない。図は必ずしも一定の縮尺ではなく、一部の図は、特定の構成要素の細部を示すために誇張または最小化することができる。したがって、本明細書に開示する特定の構造および機能の細部は、限定するものとしてではなくて、単に、本発明を様々に使用する当業者に教示するための典型的な基本として解釈すべきである。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態による乾燥剤ベースの空調システム１０を示している。システム１０は、第１のユニットまたは屋外ユニット１２と、屋外ユニット１２から遠隔に配置された３つの「第２のユニット」または屋内ユニット１４、１６、１８とを含む。各屋内ユニット１４、１６、１８は、建物２６内のそれぞれの部屋２０、２２、２４に配置されている。屋内ユニット１４、１６、１８の少なくとも一部は、屋外ユニット１２から比較的遠く離れて配置されているように見えるが、本発明の実施形態は、互いから遠隔に配置され、しかしそれでも、互いに比較的接近した距離内にある第１および第２のユニットを有することができる。一般に、「遠隔に配置される」という用語は、第１および第２のユニットが、少なくとも実質的に、例えば、屋外環境および屋内環境などの異なる環境に配置され、そこで動作することを指す。
【００１９】
図１に示すように、供給ライン２８は、屋外ユニット１２から各屋内ユニット１４、１６、１８に乾燥剤を供給し、同様に、戻りライン３０は、各屋内ユニット１４、１６、１８から乾燥剤を受け取り、乾燥剤を屋外ユニット１２に戻す。図１に３つの屋内ユニットが示されているが、他の実施形態は、３つ以外の屋内ユニットを含むことができる。本明細書において、「屋内」および「建物」という用語は、通常、少なくとも部分的に閉ざされた空間を画定し、その空間を周囲の屋外環境から切り離す任意の構造物を指す。例えば、「建物」は、テントまたは他の一時的な、部分的に閉ざされた構造物であってもよい。
【００２０】
図２は、図１に示す屋外ユニット１２の概略図を示している。屋外ユニット１２は、乾燥剤３４が屋内ユニット１４、１６、１８との間で移送される第１のプロセスチャンバ３２を収容している。純粋液体、溶液、水溶液、混合物、およびそれらの組み合わせの形態の液体を含む、所望の結果をもたらすために有効な任意の乾燥剤物質を使用することができる。塩化リチウム（ＬｉＣｌ）および塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）は、液体乾燥剤溶液の典型であるが、他の液体乾燥剤を使用することもできる。屋外ユニット１２は、再生チャンバ３６を含む再生器３５も収容し、再生チャンバ内で乾燥剤３４を再生することができる。図２に示す実施形態では、乾燥剤３４は、オリフィス３８とすることができる開孔を介して第１のプロセスチャンバ３２と再生チャンバ３６との間を移動する。他の実施形態では、移動は、フロートおよびポンプ機構、または所望通りに乾燥剤を移送するのに有効な任意の他の方法またはシステムによって制御することができる。より具体的には、乾燥剤３４は、オリフィス３８が配置された仕切り材３９によって分離されたプロセス液溜めの第１の部分４２と再生器液溜め４３との間を移動し、オリフィス３８は、濃度勾配に基づいて乾燥剤３４が液溜め４２、４３間で拡散するのを可能にする。下記にさらに詳細に説明するように、屋内ユニットはそれぞれ、プロセス液溜めの第２の部分を含み、プロセス液溜めの各第２の部分は、プロセス液溜めの第１の部分４２と選択的に流体連通する。
【００２１】
図２に示すように、第１のチャンバ３２は、破線４０で示すように、屋内ユニット１４、１６、１８から乾燥剤３４を受け入れる。この実施形態では、乾燥剤３４は、屋外ユニット１２内に収容された第１のプロセスチャンバ３２の底部でプロセス液溜めの第１の部分４２に保持されている。第１のプロセスポンプ４４は、破線４８で示すように、プロセス液溜めの第１の部分４２から熱交換器４６を通り、次いで屋内ユニットに至るまで乾燥剤３４を圧送するために使用される。図２に示す実施形態では、熱交換器４６は蒸発器であり、この蒸発器は、コンプレッサ５０、第１の凝縮器５２、第２の凝縮器５４、および熱膨張弁５５を含む、蒸気圧縮サイクルに基づく冷却システムの一部である。他の実施形態では、乾燥剤は、冷水貯蔵器、太陽熱などの他の供給源によって冷却および加熱することができる。バイパス弁５７は、冷却された乾燥剤３４の一部が、破線５９で示すように、第１のプロセスチャンバ３２に再導入されるのを可能にする。冷却された乾燥剤３４をプロセス液溜めの第１の部分４２に戻して補給することで、実際上、液溜め４２が冷却された乾燥剤を貯留し、屋内ユニット１４、１６、１８の１つまたは複数が冷房を要求したときに取り出すことができる冷液貯蔵器として機能するのが可能になる。
【００２２】
図２に示す蒸気圧縮システムは、冷媒などの、蒸気圧縮システムが、その冷媒との間の熱伝達によって、乾燥剤３４を選択的に加熱および冷却するのを可能にするのに有効な任意の流体を使用することができる。図２は、暖かく高湿度な状態で効果的に使用することができる第１の動作モードにある屋外ユニット１２を示している。このモードでは、第１の凝縮器５２からの熱は、破線５６で示すように、乾燥剤３４に伝達される。乾燥剤３４は、再生器ポンプ５８により、凝縮器５２を通って圧送される。凝縮器５２を出た後、乾燥剤３４は、１つまたは複数の多孔質材料を含むことができる媒体６０に噴霧され、多孔質材料は、乾燥剤３４が多孔質材料を通って流れるのを可能にする。第２の凝縮器５４は、凝縮器５４に付属して、蒸気圧縮システムから屋外ユニット１２の外の周囲環境に熱の一部を伝達し、それにより、サイクルの膨張段階の前に冷媒をさらに冷却するためのファン（図示せず）を有することができる。コンプレッサ５０および凝縮器５２は再生チャンバ３６内に示されているが、他の実施形態では、コンプレッサ５０および凝縮器５２は、再生チャンバの外で、第１のユニットの別の部分内か、または完全に第１のユニットの外かのいずれかに配置することができる。再生チャンバ３６内にこれらの構成要素を有することで、再生プロセスにさらなる熱が供給され、それにより、乾燥剤３４からさらに多くの水分を蒸発させる助けとなる。
【００２３】
上記のように、乾燥剤３４は熱交換器５２から熱を受け取り、このプロセスは、屋内ユニット１４、１６、１８のそれぞれの屋内空間２０、２２、２４の空気から屋内ユニット１４、１６、１８によって取り込まれた水分の一部を取り出すことで、乾燥剤３４を再生するのに寄与する。乾燥剤３４から水分の一部を取り出すために熱を使用するのに加えて、屋外ユニット１２は、さらに水分を取り出すために空気流も使用する。図２に示すように、周囲の屋外環境からの第１の空気流６２は、取り込み口６４から第２のチャンバ３６に流入する。空気流６２は、ファン６６によって引き込まれ、ファン６６は、空気が移動してチャンバ３６に入り、乾燥剤を含んだ媒体６０を横断し、排出ポート６８から外に出るようにする。排出ポート６８において、空気流が第２のチャンバ３６を出るときに、その時点で水分を含んでいることを示すために、空気流６２は、このとき６２’として示されている。オリフィス３８は、液溜め４２、４３内の乾燥剤の液位より下に配置されているので、第１のプロセスチャンバ３２は、空気流６２との任意の接触を効果的に封じられる。
【００２４】
図３Ａおよび図３Ｂは、図１に示す屋内ユニット１４の１つのそれぞれ正面図および側面図を示している。図３Ａに示すように、弁７０は、破線７２で示すように、屋外ユニット１２から乾燥剤３４を受け取り、特に、プロセス液溜めの第１の部分４２から乾燥剤３４を受け取る。弁７０は、屋内ユニット１４内に収容された第２のプロセスチャンバ７７の底部のプロセス液溜めの第２の部分７６にある乾燥剤３４の液位を示すフロートシステム７４に連結されている。したがって、本明細書で図示および説明する実施形態では、システム１０のプロセス側は、屋外ユニット１２と屋内ユニット１４、１６、１８との間で分割されている。システム１０の再生部分を収容する同じユニット内にプロセス側の一部分を配置することで、希釈プロセス側の乾燥剤と、より濃縮された再生器側乾燥剤との間で乾燥剤３４をバランスさせることに係わる質量移動およびエネルギ伝達の複雑さが大幅に低減される。さらに、プロセス側の別の部分を屋内ユニット内に収容することで、様々な空間内の周囲空気の調整に関する個別の制御が可能になる。
【００２５】
乾燥剤３４の液位に関する情報を受け取るのに加えて、弁７０はまた、液溜め７６内の乾燥剤３４の温度を測定する温度センサ７８から情報を受け取る。弁７０は、フロートシステム７４および温度センサ７８からの入力を含む特定の入力に応答する、例えば、３方電子作動式ソレノイド弁とすることができる。弁７０の制御は、図２に示す屋外ユニットの様々な構成要素の動作を同様に連係させて制御する、より大規模な制御システムの一部とすることができる。そのような制御システムは、各屋内ユニット１４、１６、１８が、それらのそれぞれの部屋２０、２２、２４の環境を個別に制御するために、互いに独立して動作することを可能にする１つまたは複数のアルゴリズムを含むことができる。
【００２６】
フロートシステム７４が示す乾燥剤３４の液位、および／または温度センサ７８が示す乾燥剤３４の温度などの弁７０への入力が、弁７０を開くべきであると示している場合、破線８０で示すように、屋外ユニット１２から屋内ユニット１４に乾燥剤が供給される。暖かく高湿度の環境では、屋外ユニット１２から屋内ユニット１４に流入する乾燥剤３４は冷たく、かつ比較的乾燥している、すなわち、水で希釈されていない。下記に説明するように、これは、部屋２０内の周囲空気が所望のレベルまで除湿および冷却されるのを可能にする。
【００２７】
図３Ｂは、側面から見た屋内ユニット１４を示し、空気がどのようにユニット１４を貫流し、ユニット１４によって処理されるかを示している。最初に、周囲の屋内環境からの第２の空気流８６が屋内ユニット１４に流入し、内部に入ると、空気流８６は、矢印８８で示すように、媒体８４を横切るときに乾燥剤３４と接触する。空気の流れはファン９０によって制御され、ファン９０は、第２の空気流８６が冷却および除湿された後、第２の空気流８６を排出して周囲環境に戻す（この時点で空気流はラベル８６’で示されている）。屋内ユニット１４内の乾燥剤３４は、水分を収集し続けるので、液溜め７６内の乾燥剤の液位が上昇する。さらに、プロセス液溜めの第２の部分７６内の乾燥剤３４の温度が上昇する。
【００２８】
ある時点で、乾燥剤の一部は、図３Ａに示す破線９４で表すように、圧送されて屋外ユニットに戻される。屋内ユニット１４内の乾燥剤３４は、重力送りによって屋外ユニットまで流れてよいし、またはポンプで送られてもよい。したがって、図３Ａに概略的に示す装置９６は、例えば、乾燥剤３４が特定の液位に達したときに、乾燥剤３４が屋内ユニット１４から自動的に流出するのを可能にする弁とすることができる。あるいは、装置９６は、上記の弁７０などの電子作動式弁であってもよい。そのような場合に、弁９６は、液溜め７６内の乾燥剤３４の温度および／または液位などの特定の入力信号が発生した時点で開くことができる。屋外ユニット１２に戻ると、乾燥剤３４は、上記の手順に従って再生される。
【００２９】
屋内ユニット１４、１６、１８は独立して制御され、様々な要求があり得る空間のために機能するので、フロートシステム７４は、一部のユニットでは頻繁に作動することがあり、一方、別のユニットでは、非常にまれに作動する。少なくとも一部の状況において、空気流８６、８６’は、フロートシステム７４が作動する前に、特定の屋内ユニットを通じて何度も再循環することができる。これは、乾燥剤ベースの空調システムのプロセス側を屋外ユニットと個々の屋内ユニットとの間で分割する別の利点である、すなわち、屋内ユニットから乾燥剤を移送するのに、（移送は可能であるが）屋内ユニット液溜め内の乾燥剤の濃度に基づく必要はなく、むしろ、乾燥剤の移送は、屋内液溜め内の液体の温度に基づくか、または液体の量に厳密に基づくことができる。このように、乾燥剤の濃度のバランスをとるさらに複雑な制御が、屋内ユニットとは無関係に屋外ユニットで完全に処理される。
【００３０】
上記の空調は、部屋の内部の周囲空気を冷却および除湿する第１の動作モードで動作する。しかし、システム１０は、反対の作用を有するように空気を調整することもできる、すなわち、システム１０は、空間内の周囲空気を温め、その湿度を上げる第２の動作モードで動作することができる。これを達成できる１つの方法は、屋外ユニット１２に直接水分を補給することである。これは、破線９８で図４に示されており、破線９８は、図４に４２’としてラベルを付けたプロセス液溜めの第１の部分への水分の直接的な補給を示し、ダッシュ記号「’」は、第１の動作モードにあるシステム１０の構成要素を示した他の作成図の構成要素と同じであることを表す。再生器３５’は閉鎖され、特に、ポンプ５８’およびファン６６’は動作せず、そのため、屋外ユニット１２への水の直接的な補給により、液溜め４２’内の乾燥剤３４の希釈度が高くなり、水分は、再生器液溜め４３’内の乾燥剤から蒸発しない。
【００３１】
乾燥剤３４に水を補給するのに加えて、暖かい希釈乾燥剤を屋内ユニット１４、１６、１８に供給することができるように、乾燥剤３４に熱を加えることも可能である。熱は、蒸気圧縮システムを逆に動作させるなど、所望の結果を得るために有効な任意の方法で加えることができる。図４に示すように、この場合に、コンプレッサ５０’は、冷媒を第１の凝縮器５２’に圧送し、凝縮器５２’は、第１のプロセスポンプ４４’によって、プロセス液溜めの第１の部分４２’から屋内ユニット１４、１６、１８に圧送される乾燥剤３４と熱を交換するために使用される。一部の事例では「冬モード」とみなすことができるこの第２の動作モードでは、冷媒は、必要に応じて、第２の凝縮器５４’を通って圧送することができ、図４に示していないが、乾燥剤３４は、さらなる熱を取り込むために、両方の凝縮器５２’、５４’を通って圧送することができる。
【００３２】
あるいは、システム１０には、システム１０に熱および／または電力を供給するために、物理的に取り付けられるか、または遠隔操作される太陽熱収集器を設けることができる。このプロセスに従う場合、暖かい希釈乾燥剤３４は媒体８４を横切り（図３Ａを参照のこと）、水分および熱は、第２の空気流８６（図３Ｂを参照のこと）が排出されて周囲環境に戻る前に、第２の空気流８６によって収集される。
【００３３】
例示的な実施形態が上記に説明されたが、これらの実施形態が、本発明のすべての可能な形態を示すことは意図されていない。もっと正確に言えば、本明細書で使用される文言は、限定するのではなく説明する文言であり、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能であると考えられる。さらに、様々な実施形態の特徴を組み合わせて、本発明のさらなる実施形態を形成することができる。
【図１】
2014525558.tif 000003
【図２】
2014525558.tif 000004
【図３Ａ】
2014525558.tif 000005
【図３Ｂ】
2014525558.tif 000006
【図４】
2014525558.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成25年6月20日(2013.6.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２０１１年８月２６日に出願された米国仮特許出願第６１／５２７，９０４号の利益を主張し、この特許は、参照により本明細書に援用するものとする。
【０００２】
本発明は、乾燥剤ベースの空調システムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
空調システムは、空気を加熱、冷却、除湿、および加湿するのに任意の様々なプロセスを利用することができる。例えば、蒸気圧縮システムは、様々な周囲空間を冷房および／または暖房するために、冷媒の膨張および圧縮を利用することができる。別のタイプの空調システムは、乾燥剤などの吸湿性物質を使用して、空気流から水分を取り出すか、または空気流に水分を補給し、周囲環境を冷暖房する。そのようなシステムの例が、次の特許、すなわち、２００２年１２月３日に登録された米国特許第６，４８７，８７２号明細書に記載されており、この特許は、参照により本明細書に援用するものとする。
【０００４】
通常、乾燥剤ベースのシステムは中央ユニットを採用し、この中央ユニットは、乾燥剤を使用して一方の空気流から水分を取り出し、それにより、乾燥剤を希釈し、乾燥剤から他方の空気流に水分を付与し、それにより、希釈された乾燥剤を濃縮または再生させる。次いで、中央ユニットは、例えば、建物内の１つまたは複数の部屋とすることができる周囲環境に調整した空気を供給する。
【０００５】
この種の乾燥剤システムの１つの限界は、乾燥剤システムが、建物内の様々な部屋の内部の周囲環境の個別制御に対処できないことである。例えば、再生器を屋外に有し、プロセス部分を屋内に有するなど、乾燥剤システムの異なる部分を遠隔に配置するには、再生とプロセス動作との間で乾燥剤の濃度のバランスをとるための複雑なシステムが必要になる。したがって、乾燥剤のバランスをとるための極度に複雑なシステムなしに、建物内の１つまたは複数の部屋を個別に制御する乾燥剤ベースの空調システムが必要である。
【発明の概要】
【０００６】
本発明の実施形態は、建物内の１つまたは複数の部屋の周囲環境に対する個別の制御を可能にする乾燥剤ベースのシステムを使用して空気を調整するシステムおよび方法を提供する。
【０００７】
本発明の実施形態は、環境が制御される建物の外に配置された第１のサブシステムを有するシステムを含む。第２のサブシステムは、建物内で、環境を制御するのが望ましい部屋に配置される。第２のサブシステムは、部屋内を所望の環境にするために、必要に応じて、乾燥剤が第１および第２のサブシステム間で移送されるように第１のサブシステムに接続される。
【０００８】
本発明の実施形態はまた、第１のサブシステムまたは屋外ユニット、および複数の第２のサブシステムまたは屋内ユニットを有する乾燥剤ベースの空調システムを含む。各屋内ユニットは、各部屋ごとに独立した環境制御を行うために、必要に応じて、乾燥剤が各屋内ユニットに個別に出入りできるように屋外ユニットに接続される。これを行うことができる１つの方法は、フロート作動弁を使用して、屋内ユニットへの乾燥剤の流れを制御することによりなされる。屋内ユニットへの乾燥剤の流れを乾燥剤の質量および温度の両方で決めることができるように、温度センサを弁に接続してさらなる制御を行うこともできる。この方法では、屋内ユニットが配置されたそれぞれの空間において、様々な環境状態を維持できるように、コンピュータアルゴリズムを使用して、屋内ユニットに出入りする乾燥剤の流れを個別に制御することができる。
【０００９】
冷房および除湿目的で、屋内ユニットは、屋外ユニットから低温の濃縮乾燥剤を受け入れ、次いで、この乾燥剤は、屋内空間からの空気流と接触する。空気流は、屋内ユニットの一部分に流入することができ、乾燥剤に水分を付与し、それと同時に冷却される。次いで、乾燥した冷たい空気は、周囲環境に排出されて所望の状態をもたらす。
【００１０】
希釈された乾燥剤は、屋内ユニットの液溜めに集めて、例えば、重力またはポンプシステムによって屋外ユニットに送り返すことができる。希釈された乾燥剤は屋外ユニット内で再生され、屋外ユニットでは、乾燥剤は、水分を乾燥剤から取り出す、熱と比較的乾燥した空気流との組み合わせにさらすことができる。本発明の一部の実施形態では、蒸気圧縮システムの一部である１つまたは複数の熱交換器を通じて熱を供給することができる。蒸気圧縮システムはまた、少なくとも１つの蒸発器を含み、この蒸発器は、屋内ユニットに供給される乾燥剤用の冷却源であり得る。
【００１１】
屋外ユニット自体は、別々のチャンバに分割することができ、第１のチャンバである第１のプロセスチャンバは、屋内ユニットから希釈された乾燥剤を受け取り、再生された乾燥剤を屋内ユニットに移送する。屋外ユニットの第２のチャンバは、空気流および／または熱を加えて乾燥剤から水分を取り出すことで、希釈された乾燥剤の再生を行う。２つのチャンバは、例えば、オリフィスまたはチャンバ間で乾燥剤を移送するのに有効な何らかの他の機構を介して接続することができる。
【００１２】
前述に加えて、本発明の実施形態はまた、屋内ユニットによって処理される屋内空気を加湿および加熱する機構を提供する。これは、例えば、屋内ユニットに移送される乾燥剤が比較的高いパーセンテージの水分を含有するように、屋外ユニット内で乾燥剤に水を加えることで達成することができる。したがって、屋内空気が屋内ユニットの１つによって処理される場合に、屋内ユニットは、乾燥剤から水を取り出し、湿り空気を屋内環境に戻す。これは、空気が通常非常に乾燥する寒冷気候の冬に特に有用であり得る。これと同様に、屋外ユニットの乾燥剤を加熱し、それにより、屋内空気に水分を供給するのに加えて、空気が屋内ユニットを通って処理されるときに、乾燥剤で空気を温めることができる。
【００１３】
本発明の少なくとも一部の実施形態は、空気を調整するシステムを含む。システムは、第１の空気流を受け入れ、第１の空気流を液体乾燥剤と接触させて、液体乾燥剤から第１の空気流に水分を移動させるように機能可能な再生器を収容する第１のユニットを含む。再生器は、水分が液体乾燥剤から第１の空気流に移動した後、液体乾燥剤を収集するための再生器液溜めを含み、第１のユニットは、再生器液溜めに流体的に接続されたプロセス液溜めの第１の部分をさらに収容する。第２のユニットは、第１のユニットから遠隔に配置され、第２の空気流を受け入れて、第２の空気流を液体乾燥剤と接触させるように構成される。第２のユニットは、液体乾燥剤が第２の空気流と接触した後、液体乾燥剤を収集するためのプロセス液溜めの第２の部分を収容する。第１のユニットは、液体乾燥剤がプロセス液溜めの第１および第２の部分間で選択的に移動することができ、かつプロセス液溜めの第２の部分からプロセス液溜めの第１の部分に移送された液体乾燥剤が、第２のユニットに戻される前に再生器液溜め内の液体乾燥剤と混合され得るように第２のユニットと選択的に流体連通する。
【００１４】
本発明の少なくとも一部の実施形態は、屋内空間から遠隔に配置された第１のユニットと、屋内空間内に配置され、第１のユニットと選択的に流体連通する第２のユニットとを有する、空気を調整するシステムを含む。第１のユニットは再生チャンバを含み、第１の空気流が再生器チャンバに導入され、液体乾燥剤と接触して、液体乾燥剤から第１の空気流に水分を移動させる。再生チャンバは、水分が第１の空気流から液体乾燥剤に移動した後、液体乾燥剤を収集するための再生器液溜めを含む。第１のユニットは、再生チャンバから分離された第１のプロセスチャンバをさらに含み、そのため、第１の空気流は、第１のプロセスチャンバに流入することを阻止される。第１のプロセスチャンバは、再生器液溜めに流体的に接続されたプロセス液溜めの第１の部分を含む。第２のユニットは第２のプロセスチャンバを含み、第２の空気流が第２のプロセスチャンバに導入され、屋内空間に放出される前に液体乾燥剤と接触して、第２の空気流と液体乾燥剤との間で水分を移動させる。第２のプロセスチャンバは、液体乾燥剤が第２の空気流と接触した後、液体乾燥剤を収集するためのプロセス液溜めの第２の部分を含む。第１および第２のユニット間で選択的に流体連通させることで、プロセス液溜めの第１および第２の部分間で液体乾燥剤を選択的に移送することが可能になる。
【００１５】
本発明の少なくとも一部の実施形態は、第１の動作モード時に、液体乾燥剤から第１の空気流に水分を移動させるために、第１の空気流を再生チャンバ内の液体乾燥剤と接触させることを含む、空気を調整する方法を含む。液体乾燥剤は、液体乾燥剤から第１の空気流に水分が移動した後、再生器液溜め内に収集される。再生器液溜め内の液体乾燥剤は、再生チャンバに隣接する第１のプロセスチャンバに配置されたプロセス液溜めの第１の部分内の液体乾燥剤と混合される。プロセス液溜めの第１の部分からの液体乾燥剤の一部は、第１のプロセスチャンバから遠隔に位置する第２のプロセスチャンバ内に配置されたプロセス液溜めの第２の部分に移送される。第２の空気流は、第１の動作モード時に、第２の空気流から液体乾燥剤に水分を移動させるために、第２のプロセスチャンバ内の液体乾燥剤と接触する。第２の空気流は、第２のプロセスチャンバ内の液体と接触した後、第２のプロセスチャンバから、空気が調整される周囲環境に排出される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、屋外ユニットと、建物内の独立した部屋に配置された３つの屋内ユニットとを有する本発明の実施形態の概略図である。
【図２】図２は、第１の動作モードの動作を示す、本発明の実施形態による屋外ユニットの概略図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の実施形態による屋内ユニットの概略正面図を示している。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明の実施形態による屋内ユニットの概略側面図を示している。
【図４】図４は、第２の動作モードの動作を示す、本発明の実施形態による屋外ユニットの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
必要に応じて、本発明の詳細な実施形態が本明細書に開示されるが、当然のことながら、開示する実施形態は、様々な代替の形態で具現化できる本発明の単なる例示にすぎない。図は必ずしも一定の縮尺ではなく、一部の図は、特定の構成要素の細部を示すために誇張または最小化することができる。したがって、本明細書に開示する特定の構造および機能の細部は、限定するものとしてではなくて、単に、本発明を様々に使用する当業者に教示するための典型的な基本として解釈すべきである。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態による乾燥剤ベースの空調システム１０を示している。システム１０は、第１のユニットまたは屋外ユニット１２と、屋外ユニット１２から遠隔に配置された３つの「第２のユニット」または屋内ユニット１４、１６、１８とを含む。各屋内ユニット１４、１６、１８は、建物２６内のそれぞれの部屋２０、２２、２４に配置されている。屋内ユニット１４、１６、１８の少なくとも一部は、屋外ユニット１２から比較的遠く離れて配置されているように見えるが、本発明の実施形態は、互いから遠隔に配置され、しかしそれでも、互いに比較的接近した距離内にある第１および第２のユニットを有することができる。一般に、「遠隔に配置される」という用語は、第１および第２のユニットが、少なくとも実質的に、例えば、屋外環境および屋内環境などの異なる環境に配置され、そこで動作することを指す。
【００１９】
図１に示すように、供給ライン２８は、屋外ユニット１２から各屋内ユニット１４、１６、１８に乾燥剤を供給し、同様に、戻りライン３０は、各屋内ユニット１４、１６、１８から乾燥剤を受け取り、乾燥剤を屋外ユニット１２に戻す。図１に３つの屋内ユニットが示されているが、他の実施形態は、３つ以外の屋内ユニットを含むことができる。本明細書において、「屋内」および「建物」という用語は、通常、少なくとも部分的に閉ざされた空間を画定し、その空間を周囲の屋外環境から切り離す任意の構造物を指す。例えば、「建物」は、テントまたは他の一時的な、部分的に閉ざされた構造物であってもよい。
【００２０】
図２は、図１に示す屋外ユニット１２の概略図を示している。屋外ユニット１２は、乾燥剤３４が屋内ユニット１４、１６、１８との間で移送される第１のプロセスチャンバ３２を収容している。純粋液体、溶液、水溶液、混合物、およびそれらの組み合わせの形態の液体を含む、所望の結果をもたらすために有効な任意の乾燥剤物質を使用することができる。塩化リチウム（ＬｉＣｌ）および塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）は、液体乾燥剤溶液の典型であるが、他の液体乾燥剤を使用することもできる。屋外ユニット１２は、再生チャンバ３６を含む再生器３５も収容し、再生チャンバ内で乾燥剤３４を再生することができる。図２に示す実施形態では、乾燥剤３４は、オリフィス３８とすることができる開孔を介して第１のプロセスチャンバ３２と再生チャンバ３６との間を移動する。他の実施形態では、移動は、フロートおよびポンプ機構、または所望通りに乾燥剤を移送するのに有効な任意の他の方法またはシステムによって制御することができる。より具体的には、乾燥剤３４は、オリフィス３８が配置された仕切り材３９によって分離されたプロセス液溜めの第１の部分４２と再生器液溜め４３との間を移動し、オリフィス３８は、濃度勾配に基づいて乾燥剤３４が液溜め４２、４３間で拡散するのを可能にする。下記にさらに詳細に説明するように、屋内ユニットはそれぞれ、プロセス液溜めの第２の部分を含み、プロセス液溜めの各第２の部分は、プロセス液溜めの第１の部分４２と選択的に流体連通する。
【００２１】
図２に示すように、第１のチャンバ３２は、破線４０で示すように、屋内ユニット１４、１６、１８から乾燥剤３４を受け入れる。この実施形態では、乾燥剤３４は、屋外ユニット１２内に収容された第１のプロセスチャンバ３２の底部でプロセス液溜めの第１の部分４２に保持されている。第１のプロセスポンプ４４は、破線４８で示すように、プロセス液溜めの第１の部分４２から熱交換器４６を通り、次いで屋内ユニットに至るまで乾燥剤３４を圧送するために使用される。図２に示す実施形態では、熱交換器４６は蒸発器であり、この蒸発器は、コンプレッサ５０、第１の凝縮器５２、第２の凝縮器５４、および熱膨張弁５５を含む、蒸気圧縮サイクルに基づく冷却システムの一部である。他の実施形態では、乾燥剤は、冷水貯蔵器、太陽熱などの他の供給源によって冷却および加熱することができる。バイパス弁５７は、冷却された乾燥剤３４の一部が、破線５９で示すように、第１のプロセスチャンバ３２に再導入されるのを可能にする。冷却された乾燥剤３４をプロセス液溜めの第１の部分４２に戻して補給することで、実際上、液溜め４２が冷却された乾燥剤を貯留し、屋内ユニット１４、１６、１８の１つまたは複数が冷房を要求したときに取り出すことができる冷液貯蔵器として機能するのが可能になる。
【００２２】
図２に示す蒸気圧縮システムは、冷媒などの、蒸気圧縮システムが、その冷媒との間の熱伝達によって、乾燥剤３４を選択的に加熱および冷却するのを可能にするのに有効な任意の流体を使用することができる。図２は、暖かく高湿度な状態で効果的に使用することができる第１の動作モードにある屋外ユニット１２を示している。このモードでは、第１の凝縮器５２からの熱は、破線５６で示すように、乾燥剤３４に伝達される。乾燥剤３４は、再生器ポンプ５８により、凝縮器５２を通って圧送される。凝縮器５２を出た後、乾燥剤３４は、１つまたは複数の多孔質材料を含むことができる媒体６０に噴霧され、多孔質材料は、乾燥剤３４が多孔質材料を通って流れるのを可能にする。第２の凝縮器５４は、凝縮器５４に付属して、蒸気圧縮システムから屋外ユニット１２の外の周囲環境に熱の一部を伝達し、それにより、サイクルの膨張段階の前に冷媒をさらに冷却するためのファン（図示せず）を有することができる。コンプレッサ５０および凝縮器５２は再生チャンバ３６内に示されているが、他の実施形態では、コンプレッサ５０および凝縮器５２は、再生チャンバの外で、第１のユニットの別の部分内か、または完全に第１のユニットの外かのいずれかに配置することができる。再生チャンバ３６内にこれらの構成要素を有することで、再生プロセスにさらなる熱が供給され、それにより、乾燥剤３４からさらに多くの水分を蒸発させる助けとなる。
【００２３】
上記のように、乾燥剤３４は熱交換器５２から熱を受け取り、このプロセスは、屋内ユニット１４、１６、１８のそれぞれの屋内空間２０、２２、２４の空気から屋内ユニット１４、１６、１８によって取り込まれた水分の一部を取り出すことで、乾燥剤３４を再生するのに寄与する。乾燥剤３４から水分の一部を取り出すために熱を使用するのに加えて、屋外ユニット１２は、さらに水分を取り出すために空気流も使用する。図２に示すように、周囲の屋外環境からの第１の空気流６２は、取り込み口６４から第２のチャンバ３６に流入する。空気流６２は、ファン６６によって引き込まれ、ファン６６は、空気が移動してチャンバ３６に入り、乾燥剤を含んだ媒体６０を横断し、排出ポート６８から外に出るようにする。排出ポート６８において、空気流が第２のチャンバ３６を出るときに、その時点で水分を含んでいることを示すために、空気流６２は、このとき６２’として示されている。オリフィス３８は、液溜め４２、４３内の乾燥剤の液位より下に配置されているので、第１のプロセスチャンバ３２は、空気流６２との任意の接触を効果的に封じられる。
【００２４】
図３Ａおよび図３Ｂは、図１に示す屋内ユニット１４の１つのそれぞれ正面図および側面図を示している。図３Ａに示すように、弁７０は、破線７２で示すように、屋外ユニット１２から乾燥剤３４を受け取り、特に、プロセス液溜めの第１の部分４２から乾燥剤３４を受け取る。弁７０は、屋内ユニット１４内に収容された第２のプロセスチャンバ７７の底部のプロセス液溜めの第２の部分７６にある乾燥剤３４の液位を示すフロートシステム７４に連結されている。したがって、本明細書で図示および説明する実施形態では、システム１０のプロセス側は、屋外ユニット１２と屋内ユニット１４、１６、１８との間で分割されている。システム１０の再生部分を収容する同じユニット内にプロセス側の一部分を配置することで、希釈プロセス側の乾燥剤と、より濃縮された再生器側乾燥剤との間で乾燥剤３４をバランスさせることに係わる質量移動およびエネルギ伝達の複雑さが大幅に低減される。さらに、プロセス側の別の部分を屋内ユニット内に収容することで、様々な空間内の周囲空気の調整に関する個別の制御が可能になる。
【００２５】
乾燥剤３４の液位に関する情報を受け取るのに加えて、弁７０はまた、液溜め７６内の乾燥剤３４の温度を測定する温度センサ７８から情報を受け取る。弁７０は、フロートシステム７４および温度センサ７８からの入力を含む特定の入力に応答する、例えば、３方電子作動式ソレノイド弁とすることができる。弁７０の制御は、図２に示す屋外ユニットの様々な構成要素の動作を同様に連係させて制御する、より大規模な制御システムの一部とすることができる。そのような制御システムは、各屋内ユニット１４、１６、１８が、それらのそれぞれの部屋２０、２２、２４の環境を個別に制御するために、互いに独立して動作することを可能にする１つまたは複数のアルゴリズムを含むことができる。
【００２６】
フロートシステム７４が示す乾燥剤３４の液位、および／または温度センサ７８が示す乾燥剤３４の温度などの弁７０への入力が、弁７０を開くべきであると示している場合、破線８０で示すように、屋外ユニット１２から屋内ユニット１４に乾燥剤が供給される。暖かく高湿度の環境では、屋外ユニット１２から屋内ユニット１４に流入する乾燥剤３４は冷たく、かつ比較的乾燥している、すなわち、水で希釈されていない。下記に説明するように、これは、部屋２０内の周囲空気が所望のレベルまで除湿および冷却されるのを可能にする。
【００２７】
図３Ｂは、側面から見た屋内ユニット１４を示し、空気がどのようにユニット１４を貫流し、ユニット１４によって処理されるかを示している。最初に、周囲の屋内環境からの第２の空気流８６が屋内ユニット１４に流入し、内部に入ると、空気流８６は、矢印８８で示すように、媒体８４を横切るときに乾燥剤３４と接触する。空気の流れはファン９０によって制御され、ファン９０は、第２の空気流８６が冷却および除湿された後、第２の空気流８６を排出して周囲環境に戻す（この時点で空気流はラベル８６’で示されている）。屋内ユニット１４内の乾燥剤３４は、水分を収集し続けるので、液溜め７６内の乾燥剤の液位が上昇する。さらに、プロセス液溜めの第２の部分７６内の乾燥剤３４の温度が上昇する。
【００２８】
ある時点で、乾燥剤の一部は、図３Ａに示す破線９４で表すように、圧送されて屋外ユニットに戻される。屋内ユニット１４内の乾燥剤３４は、重力送りによって屋外ユニットまで流れてよいし、またはポンプで送られてもよい。したがって、図３Ａに概略的に示す装置９６は、例えば、乾燥剤３４が特定の液位に達したときに、乾燥剤３４が屋内ユニット１４から自動的に流出するのを可能にする弁とすることができる。あるいは、装置９６は、上記の弁７０などの電子作動式弁であってもよい。そのような場合に、弁９６は、液溜め７６内の乾燥剤３４の温度および／または液位などの特定の入力信号が発生した時点で開くことができる。屋外ユニット１２に戻ると、乾燥剤３４は、上記の手順に従って再生される。
【００２９】
屋内ユニット１４、１６、１８は独立して制御され、様々な要求があり得る空間のために機能するので、フロートシステム７４は、一部のユニットでは頻繁に作動することがあり、一方、別のユニットでは、非常にまれに作動する。少なくとも一部の状況において、空気流８６、８６’は、フロートシステム７４が作動する前に、特定の屋内ユニットを通じて何度も再循環することができる。これは、乾燥剤ベースの空調システムのプロセス側を屋外ユニットと個々の屋内ユニットとの間で分割する別の利点である、すなわち、屋内ユニットから乾燥剤を移送するのに、（移送は可能であるが）屋内ユニット液溜め内の乾燥剤の濃度に基づく必要はなく、むしろ、乾燥剤の移送は、屋内液溜め内の液体の温度に基づくか、または液体の量に厳密に基づくことができる。このように、乾燥剤の濃度のバランスをとるさらに複雑な制御が、屋内ユニットとは無関係に屋外ユニットで完全に処理される。
【００３０】
上記の空調は、部屋の内部の周囲空気を冷却および除湿する第１の動作モードで動作する。しかし、システム１０は、反対の作用を有するように空気を調整することもできる、すなわち、システム１０は、空間内の周囲空気を温め、その湿度を上げる第２の動作モードで動作することができる。これを達成できる１つの方法は、屋外ユニット１２に直接水分を補給することである。これは、破線９８で図４に示されており、破線９８は、図４に４２’としてラベルを付けたプロセス液溜めの第１の部分への水分の直接的な補給を示し、ダッシュ記号「’」は、第１の動作モードにあるシステム１０の構成要素を示した他の作成図の構成要素と同じであることを表す。再生器３５’は閉鎖され、特に、ポンプ５８’およびファン６６’は動作せず、そのため、屋外ユニット１２への水の直接的な補給により、液溜め４２’内の乾燥剤３４の希釈度が高くなり、水分は、再生器液溜め４３’内の乾燥剤から蒸発しない。
【００３１】
乾燥剤３４に水を補給するのに加えて、暖かい希釈乾燥剤を屋内ユニット１４、１６、１８に供給することができるように、乾燥剤３４に熱を加えることも可能である。熱は、蒸気圧縮システムを逆に動作させるなど、所望の結果を得るために有効な任意の方法で加えることができる。図４に示すように、この場合に、コンプレッサ５０’は、冷媒を第１の凝縮器５２’に圧送し、凝縮器５２’は、第１のプロセスポンプ４４’によって、プロセス液溜めの第１の部分４２’から屋内ユニット１４、１６、１８に圧送される乾燥剤３４と熱を交換するために使用される。一部の事例では「冬モード」とみなすことができるこの第２の動作モードでは、冷媒は、必要に応じて、第２の凝縮器５４’を通って圧送することができ、図４に示していないが、乾燥剤３４は、さらなる熱を取り込むために、両方の凝縮器５２’、５４’を通って圧送することができる。
【００３２】
あるいは、システム１０には、システム１０に熱および／または電力を供給するために、物理的に取り付けられるか、または遠隔操作される太陽熱収集器を設けることができる。このプロセスに従う場合、暖かい希釈乾燥剤３４は媒体８４を横切り（図３Ａを参照のこと）、水分および熱は、第２の空気流８６（図３Ｂを参照のこと）が排出されて周囲環境に戻る前に、第２の空気流８６によって収集される。
【００３３】
例示的な実施形態が上記に説明されたが、これらの実施形態が、本発明のすべての可能な形態を示すことは意図されていない。もっと正確に言えば、本明細書で使用される文言は、限定するのではなく説明する文言であり、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能であると考えられる。さらに、様々な実施形態の特徴を組み合わせて、本発明のさらなる実施形態を形成することができる。
【手続補正２】
【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】
空気を調整するシステムであって、
第１の空気流を受け入れ、前記第１の空気流を液体乾燥剤と接触させて、前記液体乾燥剤から前記第１の空気流に水分を移動させるように機能可能な再生器を収容するための第１のユニットであって、前記再生器は、水分が前記液体乾燥剤から前記第１の空気流に移動した後、前記液体乾燥剤を収集するための再生器液溜めを含む、第１のユニットにおいて、前記再生器液溜めに流体的に接続されたプロセス液溜めの第１の部分をさらに収容し、前記プロセス液溜めの前記第１の部分は、前記第１の空気流が前記第１のプロセス液溜め内の前記乾燥剤に直接接触するのを阻止するように前記再生器液溜めから分離される、第１のユニットと、
前記第１のユニットから遠隔に配置され、第２の空気流を受け入れて前記第２の空気流を前記液体乾燥剤と接触させるように構成された第２のユニットであって、前記液体乾燥剤が前記第２の空気流と接触した後、前記液体乾燥剤を収集するための前記プロセス液溜めの第２の部分を収容する第２のユニットと、
を含み、前記第１のユニットは、前記液体乾燥剤が前記プロセス液溜めの前記第１および第２の部分間で選択的に移動することができ、かつ前記プロセス液溜めの前記第２の部分から前記プロセス液溜めの前記第１の部分に移送された前記液体乾燥剤が、前記第２のユニットに戻される前に前記再生器液溜め内の前記液体乾燥剤と混合され得るように前記第２のユニットと選択的に流体連通す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、前記再生器液溜めおよび前記プロセス液溜めの前記第１の部分は、前記液溜め間での前記液体乾燥剤の拡散を容易にするための開孔が配置された仕切り材によって分離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、前記第１のユニットは建物の外に配置され、周囲の屋外環境から前記第１の空気流を受け入れ、前記周囲の屋外環境に前記第１の空気流を排出するように構成され、前記第２のユニットは前記建物の内部に配置され、前記建物内の周囲環境から前記第２の空気流を受け入れ、前記周囲環境に前記第２の空気流を排出するように構成されることを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記第１および第２のユニットは、前記第２のユニットにおいて、前記第２の空気流が前記液体乾燥剤と接触した場合に、前記第２の空気流から前記液体乾燥剤に水分を移動させる第１の動作モードと、前記液体乾燥剤から前記第２の空気流に水分を移動させる第２の動作モードとで動作可能であ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、前記再生器は、前記第２の動作モード時に、前記再生器液溜め内の前記液体乾燥剤からの水分の蒸発を阻止するために閉鎖されるように構成されることを特徴とするシステム。
【請求項６】
請求項４に記載のシステムにおいて、前記第１のユニットは、冷媒との熱伝達を通じて前記液体乾燥剤を選択的に加熱および冷却するように構成された冷却システムの少なくとも一部分をさらに収容することを特徴とするシステム。
【請求項７】
請求項６に記載のシステムにおいて、前記第１のユニットは、前記冷却システムの少なくとも蒸発器を収容し、前記液体乾燥剤から前記冷媒に熱を伝達する前記第１の動作モード時で、前記液体乾燥剤が前記第２のユニットに移送されて前記第２の空気流と接触する前に、前記液体乾燥剤を圧送して、前記プロセス液溜めの前記第１の部分から前記蒸発器に通すように構成された第１のプロセスポンプを含むことを特徴とするシステム。
【請求項８】
請求項７に記載のシステムにおいて、前記液体乾燥剤が前記第２のユニットに移送される前に、前記蒸発器を出た前記液体乾燥剤の一部分を前記プロセス液溜めの前記第１の部分に戻すように構成されたバイパス弁をさらに含むことを特徴とするシステム。
【請求項９】
請求項６に記載のシステムにおいて、前記第１のユニットは、前記第１の動作モード時で、前記第１の空気流と接触する前に前記冷媒から熱を受け取るように、前記液体乾燥剤を圧送して、前記再生器液溜めから前記冷却システムの凝縮器に通すように構成された再生器ポンプを含むことを特徴とするシステム。
【請求項１０】
請求項９に記載のシステムにおいて、前記冷却システムは、前記冷媒の膨張段階の前に、前記冷媒をさらに冷却するように構成された第２の凝縮器をさらに含むことを特徴とするシステム。
【請求項１１】
空気を調整するシステムであって、
屋内空間から遠隔に配置された第１のユニットと、
前記屋内空間内に配置され、前記第１のユニットと選択的に流体連通する第２のユニットと、
を含み、
前記第１のユニットは再生チャンバを含み、第１の空気流が前記再生器チャンバに導入され、液体乾燥剤と接触して、前記液体乾燥剤から前記第１の空気流に水分を移動させ、前記再生チャンバは、水分が前記液体乾燥剤から前記第１の空気流に移動した後、前記液体乾燥剤を収集するための再生器液溜めを含み、
前記第１のユニットは、前記再生チャンバから分離された第１のプロセスチャンバをさらに含み、そのため、前記第１の空気流は、前記第１のプロセスチャンバに流入することを阻止され、前記第１のプロセスチャンバは、前記再生器液溜めに流体的に接続されたプロセス液溜めの第１の部分をさらに含み、
前記第２のユニットは第２のプロセスチャンバを含み、第２の空気流が前記第２のプロセスチャンバに導入され、前記第２の空気流が前記屋内空間に放出される前に前記液体乾燥剤と接触して、前記第２の空気流と前記液体乾燥剤との間で水分を移動させ、前記第２のプロセスチャンバは、前記液体乾燥剤が前記第２の空気流と接触した後、前記液体乾燥剤を収集するための前記プロセス液溜めの第２の部分を含み、前記第１および第２のユニット間の前記選択的な流体連通により、前記プロセス液溜めの前記第１および第２の部分間で液体乾燥剤が選択的に移動することを特徴とするシステム。
【請求項１２】
請求項１１に記載のシステムにおいて、それぞれがそれぞれの屋内空間内に配置され、それぞれが前記第１のユニットと選択的に流体連通する複数の前記第２のユニットをさらに含むことを特徴とするシステム。
【請求項１３】
請求項１１に記載のシステムにおいて、前記再生チャンバおよび前記第１のプロセスチャンバは、前記再生器液溜めと前記プロセス液溜めの前記第１の部分との間で前記液体乾燥剤が拡散するのを容易にするために、前記再生器液溜めと前記プロセス液溜めの前記第１の部分との間に配置された開孔を有する仕切り材によって分離されることを特徴とするシステム。
【請求項１４】
請求項１１に記載のシステムにおいて、前記第１および第２のユニットは、前記第２のユニットにおいて、前記第２の空気流が前記液体乾燥剤と接触した場合に、前記第２の空気流から前記液体乾燥剤に水分を移動させる第１の動作モードと、前記乾燥剤から前記第２の空気流に水分を移動させる第２の動作モードとで動作可能であることを特徴とするシステム。
【請求項１５】
請求項１４に記載のシステムにおいて、前記第１のユニットは、冷媒との熱伝達を通じて前記液体乾燥剤を選択的に加熱および冷却するように構成された冷却システムの少なくとも一部分をさらに収容することを特徴とするシステム。
【請求項１６】
請求項１５に記載のシステムにおいて、前記第１のユニットは、前記冷却システムの少なくとも蒸発器を収容し、前記第１のプロセスチャンバは、前記液体乾燥剤から前記冷媒に熱を伝達する前記第１の動作モード時で、前記液体乾燥剤が前記第２のユニットに移送されて前記第２の空気流と接触する前に、前記液体乾燥剤を圧送して、前記プロセス液溜めの前記第１の部分から前記蒸発器に通すように構成された第１のプロセスポンプを含むことを特徴とするシステム。
【請求項１７】
請求項１６に記載のシステムにおいて、前記液体乾燥剤が前記第２のユニットに移送される前に、前記蒸発器を出た前記液体乾燥剤の一部分を前記プロセス液溜めの前記第１の部分に戻し、それにより、前記プロセス液溜めの前記第１の部分が、冷却された前記乾燥剤を貯留するのを可能にするように構成されたバイパス弁をさらに含むことを特徴とするシステム。
【請求項１８】
請求項１７に記載のシステムにおいて、前記再生チャンバは、前記第１の動作モード時で、前記第１の空気流と接触する前に前記冷媒から熱を受け取るように、前記液体乾燥剤を圧送して、前記再生器液溜めから前記冷却システムの凝縮器に通すように構成された再生器ポンプを含むことを特徴とするシステム。
【請求項１９】
空気を調整する方法であって、
第１の動作モード時に、液体乾燥剤から第１の空気流に水分を移動させるために、前記第１の空気流を再生チャンバ内の前記液体乾燥剤と接触させることと、
前記液体乾燥剤から前記第１の空気流に水分が移動した後、前記液体乾燥剤を再生器液溜め内に収集することと、
前記再生器液溜め内の前記液体乾燥剤を前記再生チャンバに隣接する第１のプロセスチャンバに配置されたプロセス液溜めの第１の部分内の液体乾燥剤と混合し、前記第１のプロセスチャンバは、前記第１の空気流が前記第１のプロセスチャンバに流入するのを阻止するように前記再生チャンバから分離されることと、
前記プロセス液溜めの前記第１の部分からの前記液体乾燥剤の一部を、前記第１のプロセスチャンバから遠隔に位置する第２のプロセスチャンバに配置されたプロセス液溜めの第２の部分に移送することと、
前記第１の動作モード時に、第２の空気流から前記液体乾燥剤に水分を移動させるために、前記第２の空気流を前記第２のプロセスチャンバ内の前記液体乾燥剤と接触させることと、
前記第２の空気流が前記第２のプロセスチャンバ内の前記液体と接触した後、前記第２のプロセスチャンバから、空気が調整される周囲環境に前記第２の空気流を排出することと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法であって、第２の動作モード時に、前記第１の空気流が前記再生チャンバ内の前記液体乾燥剤に接触するのを阻止することと、前記第２の動作モード時に、前記液体乾燥剤から第２の空気流に水分を移動させるために、前記第２の空気流を前記第２のプロセスチャンバ内の前記液体乾燥剤と接触させることとをさらに含むことを特徴とする方法。
【国際調査報告】
2014525558.tif 000008
2014525558.tif 000009
2014525558.tif 000010