(57)【要約】  空気を調整する装置および方法は、所定の量の液体乾燥剤を有する。第１の空気流れの第１の部分は、第１の接触容積部に受け入れられて、液体乾燥剤の第１の部分と接触する。第２の接触容積部は、第１の接触容積部と並列に置かれ、第１の空気流れの第２の部分を受け入れる。第２の空気流れの少なくとも一部分は、第３の接触容積部で液体乾燥剤の第２の部分と接触する。第１の熱交換器は、液体乾燥剤の第１の部分に関連し、液体乾燥剤の第１の部分と第１の媒体との間で熱を伝達するように構成される。第２の熱交換器は、液体乾燥剤の第２の部分に関連し、液体乾燥剤の第２の部分と第２の媒体との間で熱を伝達するように構成される。【選択図】図１
2014503782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気を調整する装置において、
所定の量の液体乾燥剤と、
第１の空気流れの第１の部分が受け入れられて、前記液体乾燥剤の第１の部分と接触する第１の接触容積部と、
前記第１の空気流れの第２の部分が受け入れられる、前記第１の接触容積部と並列に置かれた第２の接触容積部と、
第２の空気流れの少なくとも一部分が受け入れられて、前記液体乾燥剤の第２の部分と接触する第３の接触容積部と、
前記液体乾燥剤の前記第１の部分に関連し、前記液体乾燥剤の前記第１の部分と第１の媒体との間で熱を伝達するように構成された第１の熱交換器と、
前記液体乾燥剤の前記第２の部分に関連し、前記液体乾燥剤の前記第２の部分と第２の媒体との間で熱を伝達するように構成された第２の熱交換器と、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、前記第２の空気流れの第２の部分が受け入れられる、前記第３の接触容積部と並列に置かれた第４の接触容積部をさらに含むことを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置において、前記第１および第２の接触容積部に向かってそれぞれ流れる前記第１の空気流れの前記第１および第２の部分の相対量を制御する少なくとも１つの調整弁をさらに含むことを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置において、前記第１の熱交換器はまた、前記第２の接触容積部の前記第１の空気流れの前記第２の部分と関連し、前記第１の空気流れの前記第２の部分と前記第１の媒体との間で熱を伝達するように構成されることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置において、前記第１の熱交換器、前記第２の熱交換器、およびコンプレッサを含む蒸気圧縮システムをさらに含み、
前記第１の媒体は、前記第２の媒体と同じであることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置において、冷却流体が循環する冷却ループであって、前記第１の熱交換器と連通した冷却ループをさらに含み、前記冷却ループは、
前記液体乾燥剤の前記第１の部分と連通し、前記液体乾燥剤の前記第１の部分と前記冷却流体との間で熱を伝達するように構成された第３の熱交換器と、
前記第１の空気流れの前記第２の部分と連通し、前記第１の空気流れの前記第２の部分と前記冷却流体との間で熱を伝達するように構成された第４の熱交換器と、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項１に記載の装置において、前記第１の空気流れの前記第１および第２の部分を合流させるために、前記第１および第２の接触容積部の下流にある混合チャンバをさらに含むことを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１に記載の装置において、前記第２の空気流れの前記少なくとも一部分が前記第３の接触容積部に流れ込む前に、前記第２の空気流れの前記少なくとも一部分と連通し、前記第２の空気流れの前記少なくとも一部分と第３の媒体との間で熱を伝達するように構成された第３の熱交換器をさらに含むことを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置において、前記第１の空気流れの前記第２の部分に関連し、前記第１の空気流れの前記第２の部分と第３の媒体との間で熱を伝達するように構成された第３の熱交換器をさらに含むことを特徴とする装置。
【請求項１０】
空気を調整する装置において、
第１の流体の第１の流れ用の入口および出口を有する第１のチャンバであって、前記チャンバを移動している前記第１の流れから水を除去するために、液体乾燥剤の第１の部分を収容する第１のチャンバと、
第２の流体の第１の流れ用の入口および出口を有する第２のチャンバであって、前記乾燥剤から前記第２の流体に水を蒸発させるために、前記液体乾燥剤の第２の部分を収容し、前記乾燥剤が、前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとの間を流れることができるように、前記第１のチャンバと流体連通する第２のチャンバと、
前記第２の流体の第２の流れ用の入口および出口を有し、前記第２のチャンバと並列に置かれた第３のチャンバと、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の装置において、
前記第２の流体用の共通入口と、
前記第２の流体用の前記共通入口内に配置され、前記入口から前記第２のチャンバに至る前記第２の流体の前記第１の流れと、前記入口から前記第３のチャンバに至る前記第２の流体の前記第２の流れとの間で前記第２の流体を分流するように構成された分流器と、
をさらに含むことを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の装置において、前記第１の流体の第２の流れ用の入口および出口を有し、前記第１のチャンバと並列に置かれた第４のチャンバをさらに含むことを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の装置において、
前記第１の流体用の共通入口と、
前記第１の流体用の前記共通入口内に配置され、前記入口から前記第１のチャンバに至る前記第１の流体の前記第１の流れと、前記入口から前記第４のチャンバに至る前記第１の流体の前記第２の流れとの間で前記第１の流体を分流するように構成された分流器と、
をさらに含むことを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１２の記載の装置において、前記第１の流体の前記第１の流れおよび前記第２の流れを合流させるために、前記第１のチャンバの前記出口および前記第４のチャンバの前記出口と連通する混合チャンバをさらに含むことを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１０に記載の装置において、
前記液体乾燥剤の前記第１の部分に関連し、前記液体乾燥剤の前記第１の部分と第１の媒体との間で熱を伝達するように構成された第１の熱交換器と、
前記液体乾燥剤の前記第２の部分に関連し、前記液体乾燥剤の前記第２の部分と第２の媒体との間で熱を伝達するように構成された第２の熱交換器と、
をさらに含むことを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の装置において、循環する冷却流体を収容し、前記第１の熱交換器に関連する冷却ループをさらに含み、前記冷却ループは、
前記液体乾燥剤の前記第１の部分と連通し、前記液体乾燥剤の前記第１の部分と前記冷却流体との間で熱を伝達するように構成された第３の熱交換器と、
前記第１の流体の前記第２の流れと連通し、前記第１の流体の前記第２の流れと前記冷却流体との間で熱を伝達するように構成された第４の熱交換器と、
を有することを特徴とする装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の装置において、前記第４の熱交換器は、前記冷却ループの前記熱交換器と並列に置かれることを特徴とする装置。
【請求項１８】
請求項１６に記載の装置において、前記冷却ループは、前記第３および第４の熱交換器に向かって流れる冷却流体の量を変えるように構成された弁を有することを特徴とする装置。
【請求項１９】
請求項１６に記載の装置において、前記第２の流体の前記第１の流れおよび第２の流れに関連し、前記第２の流体の前記第１の流れおよび第２の流れと第３の媒体との間で熱を伝達するように構成された第５の熱交換器をさらに含むことを特徴とする装置。
【請求項２０】
第１のチャンバ、第２のチャンバ、および第３のチャンバを有するシステムを使用して流体を調整する方法において、
第１の流体の第１の部分を前記第１のチャンバ経由で流動させ、前記第１の流体の前記第１の部分は、乾燥剤の一部分と相互作用して、前記第１の流体の前記第１の部分と前記乾燥剤の前記一部分との間で水を移動させることと、
第１の流体の第２の部分を前記第２のチャンバ経由で流動させ、前記第１の流体の前記第２の部分は、前記第１のチャンバを迂回することと、
第２の流体を前記第３のチャンバ経由で流動させ、前記第２の流体は、前記乾燥剤の少なくとも一部分と相互作用して、前記第２の流体と前記乾燥剤の前記少なくとも一部分との間で水を移動させることと、
前記第１の流体の前記第１の部分が前記第１のチャンバを出て行き、前記第１の流体の前記第２の部分が前記第２のチャンバを出た後、前記第１の流体の前記第１および第２の部分を合流させることと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２１】
空気を調整する装置において、
所定の量の液体乾燥剤と、
第１の空気流れの第１の部分が受け入れられて、前記液体乾燥剤の第１の部分と接触する第１の接触容積部と、
前記第１の空気流れの第２の部分が受け入れられる、前記第１の接触容積部と並列に置かれた第２の接触容積部と、
第２の空気流れの少なくとも一部分が、前記液体乾燥剤の第２の部分と接触する第３の接触容積部と、
前記液体乾燥剤の前記第１の部分と接触し、前記液体乾燥剤の前記第１の部分と第１の媒体との間で熱を伝達するように構成された第１の熱交換器と、
前記液体乾燥剤の前記第２の部分と接触し、前記液体乾燥剤の前記第２の部分と第２の媒体との間で熱を伝達するように構成された第２の熱交換器と、
コンプレッサと、前記液体乾燥剤と接触しない第３の熱交換器と、冷媒とを含む蒸気圧縮システムと、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載の装置において、前記第３の熱交換器は、前記第１の空気流れの前記第２の部分と接触し、前記第１の空気流れの前記第２の部分と前記冷媒との間で熱を伝達するように構成されることを特徴とする装置。
【請求項２３】
請求項２１に記載の装置において、前記蒸気圧縮システムは、前記第１の熱交換器および前記第２の熱交換器を含み、
前記冷媒は、前記第１の媒体および前記第２の媒体であることを特徴とする装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載の装置において、前記冷媒は、前記第２の熱交換器および前記第３の熱交換器に向かって並行して流れることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の様々な実施形態は、暖房、換気、および空調システムにおける除湿および加湿に関する。
【背景技術】
【０００２】
暖房、換気、および空調（ＨＶＡＣ：Ｈｅａｔｉｎｖ，ｖｅｎｔｉｌａｔｉｎｇ，ａｎｄ  ａｉｒ−ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ）システムは、住居用、商業用、および産業用の建物に温度および湿度を調整した空気を供給する。ＨＶＡＣシステムによって供給される空気は、居住に適した快適レベルを満たす、または電子機器に適した範囲内に収めるなどのために、特定の温度であること、または加湿もしくは除湿されることが必要なことがある。通常、外気は、空調システムで使用する場合に除湿および冷却され、暖房システムで使用する場合に加湿または加熱される。温度および湿度の機構は統合されてよいし、または独立していてもよい。
【０００３】
例えば、従来の一部の空調システムの場合、空気が冷却コイルを通過することで、空気は露点未満に冷却されて、凝縮により空気から水が生じる。通常では、この結果、空気は快適領域の温度未満になる。次いで、空気を所望の快適領域の温度にするために、空気は、この空気を、冷却される空間にすでにある温かい方の空気と混合することにより、またはこの空気に加熱コイルを通過させることにより加熱される。空気を除湿するのに使用される過剰な冷却により効率が低下する。
【０００４】
乾燥剤タイプの除湿器を空調システムで使用する場合、乾燥剤は、除湿部で空気を除湿するために水を取り出す。次いで、乾燥した空気は、冷却コイルを使用して所望の快適領域の温度まで冷却することができる。乾燥剤は、乾燥剤から水を除去する再生部で再生される。次いで、乾燥剤は、除湿部で再利用することができる。除湿部および再生部の容量およびタイプによっては、高い空気流量において、乾燥剤が各部から外に吹き出されることがある。乾燥剤を収容したチャンバを流れる高い流量の空気が乾燥剤と接触し、乾燥剤の滴または蒸気を持ち運び、乾燥剤がＨＶＡＣシステムから失われる。高い空気流量状態時のチャンバからの吹き出しによる乾燥剤の減少により、乾燥剤が不足した場合に除湿器の機能が低下したり、または他の問題が発生したりすることがある。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の一部の実施形態では、空気を調整する装置が、所定の量の液体乾燥剤を有して提供される。第１の空気流れの第１の部分が受け入れられて、液体乾燥剤の第１の部分と接触する第１の接触容積部が設けられる。第１の空気流れの第２の部分が受け入れられる第２の接触容積部は、第１の接触容積部と並列に置かれる。第２の空気流れの少なくとも一部が、液体乾燥剤の第２の部分と接触する第３の接触容積部が設けられる。第１の熱交換器は、液体乾燥剤の第１の部分に関連し、液体乾燥剤の第１の部分と第１の媒体との間で熱を伝達するように構成される。第２の熱交換器は、液体乾燥剤の第２の部分に関連し、液体乾燥剤の第２の部分と第２の媒体との間で熱を伝達するように構成される。
【０００６】
別の実施形態では、空気を調整する装置が、第１の流体の第１の流れ用の入口および出口を有する第１のチャンバを含んで提供される。第１のチャンバは、チャンバを通る第１の流れから水を取り出す液体乾燥剤の第１の部分を収容する。第２のチャンバは、第２の流体の第１の流れ用の入口および出口を有し、乾燥剤から第２の流体に水を蒸発させる液体乾燥剤の第２の部分を収容する。第２のチャンバは、乾燥剤が、第１および第２のチャンバ間を流れることができるように、第１のチャンバと流体連通する。第３のチャンバは第２の流体の第２の流れ用の入口および出口を有し、第２のチャンバと並列に置かれる。
【０００７】
さらに別の実施形態では、第１のチャンバ、第２のチャンバ、および第３のチャンバを有するシステムを使用して流体を調整する方法が提供される。第１の流体の第１の部分は、第１のチャンバを流れる。第１の流体の第１の部分は、乾燥剤の一部分と相互作用して、第１の流体の第１の部分と乾燥剤の一部分との間で水を移動させる。第１の流体の第２の部分は、第２のチャンバを流れる。第１の流体の第２の部分は第１のチャンバを迂回する。第２の流体は第３のチャンバを流れる。第２の流体は、乾燥剤の少なくとも一部分と相互作用して、第２の流体と乾燥剤の少なくとも一部分との間で水を移動させる。第１の流体の第１および第２の部分は、第１の流体の第１の部分が第１のチャンバを出て行き、第１の流体の第２の部分が第２のチャンバを出た後に合流する。
【０００８】
別の実施形態では、空気を調整する装置が、所定の量の液体乾燥剤と、第１の空気流れの第１の部分が受け入れられて、液体乾燥剤の第１の部分と接触する第１の接触容積部と、第１の空気流れの第２の部分が受け入れられる、第１の接触容積部と並列に置かれた第２の接触容積部と、第２の空気流れの少なくとも一部分が、液体乾燥剤の第２の部分と接触する第３の接触容積部とを有して提供される。第１の熱交換器は、液体乾燥剤の第１の部分と接触し、液体乾燥剤の第１の部分と第１の媒体との間で熱を伝達するように構成される。第２の熱交換器は、液体乾燥剤の第２の部分と接触し、液体乾燥剤の第２の部分と第２の媒体との間で熱を伝達するように構成される。蒸気圧縮システムは、コンプレッサと、液体乾燥剤と接触しない第３の熱交換器と、冷媒とを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の実施形態による空気を調整するユニットの概略図である。
【図２】図２は、本発明の別の実施形態による空気を調整するユニットの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
必要に応じて、本発明の詳細な実施形態を本明細書に開示するが、当然のことながら、開示する実施形態は、種々の代替形態で具現化できる本発明の単なる例示に過ぎない。図は必ずしも一定の縮尺ではなく、一部の形状は、特定の構成要素の細部を示すために、誇張または最小化されることがある。したがって、本明細書に開示される、特定の構造上および機能上の詳説は、限定するものとしてではなく、特許請求の範囲に対する典型的な基本、および／または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に過ぎないものとして解釈すべきである。
【００１１】
暖房、換気、および空調（ＨＶＡＣ）システム１０が、図１に概略的に示されている。システム１０は、除湿部または除湿側１４、および再生部または再生側１６を有し、乾燥剤システム１２を使用してシステム１０を流れる空気の湿度レベルを変える。除湿側１４は、より乾燥した空気を供給する除湿装置として、またはより乾燥し、より冷たい空気を供給する空調装置として使用することができる。あるいは、再生側１６は、より温かく、より高い湿度の空気を供給する暖房システムとして使用することができる。乾燥剤は塩化リチウム塩溶液である。あるいは、乾燥剤には、臭化リチウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、または塩化ナトリウムなどが含まれる。
【００１２】
乾燥剤システム１２は、システム１０の除湿側１４に除湿チャンバ１８を有し、チャンバ１８内の乾燥剤は、チャンバ１８を流れて乾燥剤と接触する空気から水を吸収する。チャンバ１８を流れる空気は、空気入口２０から除湿側１４に供給される。入口２０から流入した空気の一部分だけが除湿チャンバ１８を流れ、残りの空気はチャンバ１８を迂回して、除湿チャンバ１８に対して並列に置かれたダクトを流れ、こうして、所与の空間で所望の冷却作用を得るために、または除湿側１４を出る空気の湿度レベルをより良好に制御するために必要とされる高い流量を可能にする。あるいは、入口２０から流入した空気のすべてが除湿チャンバ１８を流れる。
【００１３】
乾燥剤システム１２はまた、システム１０の再生側１６に再生チャンバ２２を有し、水は、吸収作用によって乾燥剤から、チャンバ２２を流れる空気に移動する。チャンバ２２を流れる空気は、空気入口２４から再生側１６に供給される。入口２４から流入した空気の一部分だけが再生チャンバ２２を流れ、残りの空気はチャンバ２２を迂回して、チャンバ２２に対して並列に置かれたダクトを流れ、こうして、より高い空気流量、または再生側１６を出る空気の湿度のより良好な制御を可能にする。あるいは、入口２４から流入した空気のすべてが再生チャンバ２２を流れる。
【００１４】
除湿チャンバ１８および再生チャンバ２２は、液体乾燥剤が、これら２つの間を流れることができるように接続されている。水分含有量がより高い、除湿チャンバ１８からの乾燥剤は、水分含有量がより低いか、または水分を全く含まない、再生チャンバ２２からの乾燥剤と交換される。乾燥剤は、乾燥剤の濃度差から生じる拡散流れ、１つまたは複数のポンプを使用する圧送流れ、または制御された越流を使用する重力流れなどによって移送される。
【００１５】
湿り空気は、入口２０を通り、除湿側またはプロセス側１４を流れる。入口２０は、建物の内部から空気を引き込むか、または外気を引き込んで建物のＨＶＡＣシステムに補給する。圧力差を生じさせてその側１４を通る空気流れを発生させるために、ファン（図示せず）または他の装置が使用される。調整弁セットまたは増設ファンは、入口２０からの空気流れを２つの空気流に分流および制御する。
【００１６】
入口２０からの空気流の一方は、除湿チャンバ１８を流れ、除湿チャンバ１８では、乾燥剤によって空気から水が取り出される。乾燥剤は液体乾燥剤であり、空気流を除湿するために噴霧されてよいし、スポンジ状の材料に収容されてよいし、または当技術分野で公知の通りに使用されてもよい。除湿チャンバ１８を流れる空気流は、水分含有量が少ない乾燥空気部分としてチャンバ１８を出る。
【００１７】
入口２０から入った空気の他の部分は、冷水コイルまたはグリコールコイルなどの熱交換器２６によって冷却される。熱交換器２６は、地下水源に直接接続されてよいし、またはより大型の冷却システム２８もしくは蒸気圧縮サイクルなどの熱力学システム２９に組み込まれてもよい。乾燥空気部分および空気の他の冷却された部分は、除湿側１４を出る前に再度合流する。熱交換器３０は、蒸気圧縮サイクル２９の一部であるか、あるいは地下水源に接続されて冷却システム２８に組み込まれる。熱交換器３０は、蒸気圧縮サイクル２９のラインを再生側１６に保持するために再生側１６に配置され、除湿側１４から外れている。空気流れは、冷却および水分の除去によって除湿側１４で調整される。蒸気圧縮サイクル２９は、冷媒流体をサイクル２９に通して循環させるためのコンプレッサ３１を有し、さらにスロットル（図示せず）を有する。システム１０内の説明した熱交換器は、様々な空気流れ、乾燥剤、または循環流体などの媒体に関連する。つまり、熱交換器を貫流する流体と媒体との間の直接的な熱伝達か、または熱交換器を貫流する流体と、中間熱交換器を使用する媒体もしくは別の媒体との間の間接的な熱伝達かのいずれかが存在する。
【００１８】
あるいは、除湿チャンバ１８で水を除去した後、乾燥空気部分および入口２０から入った空気の他の部分は再度合流し、次いで、熱交換器２６と交差して流れて、熱交換器２６内を流れる媒体によって冷却される。
【００１９】
迂回する空気部分を設けることにより、チャンバ１８を流れる空気を少なくすることで、チャンバ１８からの乾燥剤の吹き出しが防止されるか、または低減され、より高い流量が得られる。チャンバ１８を通る流量は、チャンバを流れる空気がいつ乾燥剤を運び始めるかを基にして制限される。除湿側１４を通る空気の流量は、空気をチャンバ１８の周囲に迂回させることで増大し、それにより、チャンバ１８を単独で使用して得られるよりも多い空気流れが得られる。
【００２０】
冷却システム２８が存在する場合、グリコールまたは他の冷媒などの冷却流体の流れは、熱交換器３０を出て、熱交換器２６および熱交換器３２に向かって並行して、または順次流れる。熱交換器３２内の冷却流体を使用して、除湿チャンバ１８で使用する前に乾燥剤を冷却することができ、それにより、空気がさらに冷却される。
【００２１】
空気の第２の流れは、入口２４から流入し、システム１０の再生側１６を通る。システム１０が空調システムとして使用される場合、入口２４は、建物の外から空気を引き込むことができる。圧力差を生じさせてその側１６を通る空気流れを発生させるために、ファン（図示せず）または他の装置が使用される。空気は、乾燥剤を収容した再生チャンバ２２に流入する前に、熱交換器３４内の媒体によって予熱される。空気は、乾燥剤から空気に蒸発することができる水の量を増やすために予熱される。熱交換器３４は、蒸気圧縮サイクル２９の一部であるか、あるいは外部熱源に接続される。空気は、水が乾燥剤から除去される再生チャンバ２４を流れる。乾燥剤は、噴霧されてよいし、スポンジ状の材料に収容されてよいし、または当技術分野で公知の別の方法で使用されてもよい。乾燥剤は、乾燥剤からの水の蒸発を補助するために、再生チャンバ２２に流入する前に熱交換器３６内の媒体によって加熱される。熱交換器３６は、蒸気圧縮サイクル２９に接続されるか、あるいは外部熱源に接続される。再生チャンバ２２を流れる、加熱された空気は、水分含有量が増大した湿り空気としてチャンバ２２を出る。
【００２２】
実施形態では、調整弁セットまたは増設ファンが、入口２４を通った空気流を、多くの場合熱交換器３４を通った後に、２つの空気流に分流する。空気流の一方は、再生チャンバ２２を流れ、一方、他方の空気流はチャンバ２２を迂回する。チャンバ２２を通る空気流れを制限することで、チャンバ２２からの乾燥剤の吹き出しが防止されるか、または低減される。再生側１６を通る空気の流量は、空気をチャンバ２２の周囲に迂回させることで増大し、それにより、チャンバ２２を単独で使用して得られるよりも多い空気流れが得られる。２つの空気流は、再生チャンバ２２の下流の混合チャンバなどで再度合流することができる。
【００２３】
システム１０は、除湿側１４が、適切な湿度レベルにある、高い流量のより冷たい空気を建物に供給し、再生側１６が、乾燥剤を循環させて乾燥剤システム１２で再利用するために使用される空調ユニットとして前述された。他の実施形態では、上記のシステム１０は、再生側１６が、適切な湿度レベルにある、高い流量のより温かい空気を建物に供給し、除湿側が、乾燥剤を循環させて乾燥剤システム１２で再利用する暖房ユニットとして使用される。システム１０は、ＨＶＡＣ目的または要求に対応する側１４、１６を使用するＨＶＡＣシステムとして空気を供給するために使用することができる。
【００２４】
図２は、除湿チャンバ５２および再生器ユニット５４を有する別のＨＶＡＣシステム５０を示している。除湿チャンバ５２および再生器ユニット５４は、空気が乾燥剤と接触しながら相互作用するチャンバまたは接触容積部を形成している。一実施形態では、システム５０は、除湿チャンバ５２から、より冷たく、より乾燥した、調整された空気を供給し、一方、乾燥剤は、再利用するためにユニット５４で再生される。別の実施形態では、システム５０は、再生器ユニット５４から、より温かく、より湿気のある、調整された空気を供給し、一方、乾燥剤は、再利用するためにチャンバ５２を使用して再生される。システム５０は、空調ユニットとして下記に説明されるが、ヒータまたは換気装置としてシステムを使用することが企図され、機能上も下記に説明するのと同様に動作する。空調装置としてのシステム５０と、ヒータとしてのシステム５０との間の差は、チャンバ５２およびユニット５４用の流入空気源であり、チャンバ５２およびユニット５４からの空気は、システム５０を出た後で流入空気源に送られる。
【００２５】
湿り空気は、湿り空気入口５６から除湿チャンバ５２に流入し、より冷たく、より乾燥した空気、または部分的に乾燥した空気が、乾燥空気出口５８を通ってチャンバ５２から出て行く。バイパスダクト６０は、入口５６から流入した空気の一部分が、除湿チャンバ５２の周囲に迂回するのを可能にする。バイパスダクト６０は、空気の迂回した部分用のチャンバまたは接触容積部として機能する。一連のファンまたは調整弁６２は、チャンバ５２およびダクト６０を流れる相対割り当て分を制御する。空気のそれぞれの部分はチャンバ５２およびダクト６０の下流の混合チャンバ６４を使用して再度合流することができる。バイパスダクト６０は、より高い流量の空気（立方フィート／分、ｃｆｍ）が出口５８から供給され、システム５０を流れるのを可能にする。ダクト６０の追加により、チャンバ５２を通る空気流れを低い流量に維持しながら、出口５８でより高い全流量が得られる機構が形成される。チャンバ５２を通る流量は、乾燥剤が、チャンバ５２を流れる空気によりいつ運ばれ始めるかによって制限される。バイパスダクト６０がなく、流量が高い場合、チャンバ５２の乾燥剤はチャンバから吹き出て、出口５８で排出空気に混入する。
【００２６】
乾燥剤６６は、ポンプ６８を使用して、乾燥剤貯蔵器７０からパイプ７２を通って一連のノズル７４に圧送される。ノズル７４は、乾燥剤をチャンバ５２の内部に噴霧する。チャンバ５２には、セルローススポンジ材料を充填することができ、乾燥剤は、セルローススポンジ材料を通り、貯蔵器７０に向かって下方に浸透する。入口５６からチャンバ５２に流入した湿り空気の一部分は乾燥剤滴と接触する。吸湿性乾燥剤は、湿り空気から水蒸気を吸収する。より乾燥した空気はチャンバ５２を出て、ダクト６０からのバイパス空気と混ざり、出口５８から出て行く。
【００２７】
チャンバ５２に接続された溜め７０内の乾燥剤は、空気が乾燥するにつれて水分含有量が増える。乾燥剤は、再利用するために、再生ユニット５４内で乾燥剤から水を除去することで再生される。空気は、再生ユニット５４の入口７６から流入し、出口７８から出て行く。空気流れは、一方の部分が再生ユニット５４を流れ、他方の部分がバイパスダクト８０を流れる２つの部分に分流することができる。バイパスダクト８０は、空気の迂回した部分用のチャンバまたは接触容積部として機能する。一連の調整弁８２またはファンは、ユニット５４とダクト８０との間の相対割り当て分を制御するために使用される。ユニット５４を流れる空気の部分は、出口７８を通る乾燥剤から蒸発した湿気を運び去る。ユニット５４およびバイパスダクト６０を流れる空気の部分は、出口７８から出て行く前に混合チャンバ８４で再度合流することができる。
【００２８】
乾燥剤６６は、ポンプ８６によって乾燥剤貯蔵器８８からパイプ９０を通って一連のノズル９２に圧送される。ノズル９２は、乾燥剤をユニット５４の内部に噴霧し、ユニット５４には、セルローススポンジ材料を充填することができ、乾燥剤は、セルローススポンジ材料を通り、貯蔵器８８に向かって下方に浸透する。入口７６からユニット５４に流入した空気の一部分は、湿気を含んだ乾燥剤滴と接触する。水蒸気が乾燥剤から、より乾燥した空気に蒸発し、湿り空気はチャンバ５４を出てバイパス空気と混ざり、出口７８から出て行く。乾燥剤６６は、除湿チャンバ５２で再利用するために、乾燥剤の水分含有量を減らすことで再生される。
【００２９】
バイパスダクト８０は、より高い流量の空気（立方フィート／分、ｃｆｍ）が、出口７８から供給されるのを可能にする。ダクト８０の追加により、ユニット５４を通る空気流れを、ユニット５４を流れる空気に乾燥剤が混入するのを防止する低い流量に維持しながら、出口７８でより高い全流量が得られる機構が形成される。バイパスダクト８０がなく、空気流量が高い場合、乾燥剤は、ユニット５４から吹き出て排出空気に混入することがある。
【００３０】
熱伝達の機構は、多くの場合、除湿側および再生側を流れる乾燥剤間で生じる。例えば、ヒートポンプまたは冷凍サイクルなどの蒸気圧縮サイクル９４が、高い水分含有量および低い水分含有量の乾燥剤間での熱伝達に使用され、さらに、システム５０を流れる空気を冷却および加熱するのに使用される。当然、熱源およびヒートシンクを独立して使用して機能する他のサイクルまたは熱交換器も企図される。システム５０内の説明した熱交換器は、様々な空気流れ、乾燥剤、または循環流体などの媒体に関連する。つまり、熱交換器を貫流する２つの媒体間の直接的な熱伝達か、または中間熱交換器もしくはさらなる媒体を介して熱交換器を貫流する２つの媒体間の間接的な熱伝達かのいずれかが存在する。
【００３１】
蒸気圧縮サイクル９４は、コンプレッサ９６、第１の凝縮器９８、第２の凝縮器１００、スロットルまたは膨張弁１０２、および蒸発器１０２を含む。ヒートポンプ９４は、Ｒ−１３４ａ、Ｒ−１２３４、または当技術分野で公知の他のものなどの冷媒を使用する。コンプレッサ９６は、冷媒をサイクル９４に通して循環させる。第１の凝縮器９８は、パイプ９８内の乾燥剤を加熱する熱交換器として機能する。乾燥剤をユニット５４で再生する前に乾燥剤を予熱することで、水が乾燥剤からより容易に蒸発する。第２の凝縮器１００は、入口７６を流れる空気を加熱する熱交換器として機能する。ユニット５４を流れる空気が温かいほど、高い濃度の湿気または水を高い温度で保持することができて、乾燥剤６６の再生にさらに寄与する。蒸発器１０４は、システム５０の除湿側の乾燥剤および空気を直接的にか、または間接的に冷却するヒートシンクとして機能する熱交換器を形成する。
【００３２】
第１の凝縮器９８及び第２の凝縮器１００の順番は、空気および乾燥剤の加熱要求に応じて逆にすることができる。さらに、第２の熱交換器１００は、入口７６を流れる空気ではなく、ユニット５４を流れる空気の部分だけを加熱するように配置することができる。
【００３３】
蒸発器１０４は、システム５０の除湿側の乾燥剤および空気を直接冷却する２段蒸発器、または直列の２つの蒸発器とすることができる。あるいは、蒸発器１０４は、グリコール、水、または他の流体を収容した冷却ループ１０６に接続される。冷却ループ１０６内の流れは、蒸発器１０４を出て、弁１０８で分かれる。冷却ループ１０６の一方のラインは熱交換器１１０を流れ、熱交換器１１０は、乾燥剤がチャンバ５２に流入する前に乾燥剤を予冷却するために、パイプ７２内の乾燥剤と直接的にか、または間接的に接触する。冷却ループ１０６の他方のラインは、第１の熱交換器１１０と並列に置かれた熱交換器１１２を流れる。熱交換器１１２内の媒体は、バイパスダクト６０内の空気を冷却する。バイパスダクト内の空気を冷却することで、ダクト６０からの、より冷たい湿り空気が、混合チャンバ６４でチャンバ５２からの乾燥空気と混合されて、調整弁６２、ファン、およびコントローラ（図示せず）の使用による、出口５８での空気の温度および湿度レベルの制御を可能にする。熱交換器１１２はまた、システム５０の除湿側を流れるすべての空気を冷却するために、入口５６に配置することもできる。直列の熱交換器を有するものなど、他の冷却ループ１０６も企図される。
【００３４】
除湿側の乾燥剤を熱交換器１１０を用いて冷却することで、チャンバ５２内の乾燥剤の温度が下がり、この乾燥剤は、チャンバ５２内で乾燥される空気と接触し、乾燥された空気の温度がさらに下がる。
【００３５】
あるいは、蒸気圧縮サイクル９４および冷却ループ１０６内の熱交換器は、地下水、または関連する空調装置もしくは他のシステムからの廃熱などのヒートシンクまたは熱源に直接接続することができる。
【００３６】
乾燥剤は、拡散用開孔１１４、ポンプ、またはフロートシステムなどを使用して、２つの貯蔵器７０、８８間を移動することができる。貯蔵器７０内の乾燥剤は、除湿チャンバ５２が機能しているときに貯蔵器８８内の乾燥剤と比べて水分含有量が増え、これは、貯蔵器７０よりも貯蔵器８８の乾燥剤の濃度が高いことを意味する。乾燥剤は、除湿チャンバ５２の効率および乾燥能力を高めるために再生する必要がある。
【００３７】
図２に示すシステム５０では、乾燥剤は、拡散輸送によって除湿貯蔵器７０と再生貯蔵器８８との間を移動する。あるいは、ポンプまたは他のシステムを使用することができる。開孔１１４は、貯蔵器間の水および乾燥剤塩のイオンの貯蔵器間の移動を可能にし、一方で、貯蔵器間の熱伝達量を最小限にする。除湿チャンバ５２は、貯蔵器７０内の乾燥剤６６の水分含有量を絶えず増やす。再生ユニット５４は、乾燥剤から水を絶えず除去する。動作時、再生貯蔵器８８内の乾燥剤は濃縮され、一方、貯蔵器７０内の乾燥剤は希釈されるので、貯蔵器８８内の塩イオンの濃度は、通常、貯蔵器７０内よりも高い。濃度の差により、開孔１１４を通じた、拡散輸送による貯蔵器８８から貯蔵器７０への塩イオンの流れが生じ、この方向での溶液の流れによって生じる貯蔵器７０から貯蔵器８８への水イオンの流れによって平衡が保たれる。この結果、乾燥剤濃度のレベルは定常状態となるが、空気流量の変化時、始動状態時、またはシステム５０の他の過渡事象時には、乾燥剤濃度の対応する過渡期間がある。
【００３８】
一実施形態では、システム５０は、除湿チャンバ（または接触容積部）５２および再生チャンバ５４を有する。バイパスダクト（または接触容積部）６０は、除湿チャンバ５２と並列に設けられる。液体乾燥剤６６は、チャンバ５２、５４を流れる空気の湿度レベルを変えるために、チャンバ５２、５４で使用される。入口５６に流入した空気流れの一部分はチャンバ５２に流れ込み、そのため、液体乾燥剤６６の第１の部分と接触して除湿される。入口５６に流入した空気流れの第２の部分は、バイパスダクト６０を流れる。入口７６から流入した第２の空気流れの少なくとも一部分はチャンバ５４に流れ込んで、液体乾燥剤６６の第２の部分と接触し、乾燥剤から水が除去されて乾燥剤を再生する。システム５０は、液体乾燥剤６６の第１の部分と接触する熱交換器１１０を有する。別の熱交換器９８は、液体乾燥剤６６の第２の部分と接触する。さらに別の熱交換器１１２は、液体乾燥剤６６と接触しない。一実施形態では、熱交換器１１２は、バイパスダクト６０内の第１の空気流れの第２の部分と接触する。一部の実施形態では、システムは、熱交換器１１０、９８、１１２、コンプレッサ９６、および冷媒を含む蒸気圧縮システム９４を有する。他の実施形態では、熱交換器１１０、１１２、９８は、独立した熱源またはヒートシンクにつなげることができる。あるいは、熱交換器１１０、１１２は、蒸気圧縮サイクル９４と連通する冷却ループ１０６の一部である。熱交換器１１０、１１２は、冷媒または冷却流体が熱交換器１００、１１２に並行して流入するように並列に配置される。
【００３９】
熱交換器１１０は、乾燥剤６６から蒸気圧縮サイクル９４に熱を伝達する。熱交換器１１２は、ダクト６０内のバイパス空気から蒸気圧縮サイクル９４に熱を伝達する。これは、ダクト６０内のバイパス空気およびパイプ７２を流れる乾燥剤という２つの熱源を蒸気圧縮サイクル９４にもたらす。蒸気圧縮に伝達されるエネルギの増加により、再生側に伝達され得る、または再生側で使用され得るさらなるエネルギ（または熱）が得られ、再生に使用可能な熱容量が増える。これは、システム５０の効率をさらに高め、より多量の空気流れがシステム５０を通るのを可能にする。熱交換器１１０、１１２を並列に配置することで、チャンバ５２から乾燥剤６６が吹き出ることなく、入口５６および出口５８を通る空気流れをより多くすることができる。
【００４０】
本発明の実施形態が図示および説明されたが、これらの実施形態が本発明のあり得るすべての形態を図示および説明することを意図するものではない。正しくは、本明細書で使用された文言は、限定ではなく、説明するための文言であり、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができるのは当然のことである。さらに、構築した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】
2014503782.tif 000003
【図２】
2014503782.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成24年10月15日(2012.10.15)
【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】
空気を調整する装置において、
所定の量の液体乾燥剤と、
第１の空気流れの第１の部分が受け入れられて、前記液体乾燥剤の第１の部分と接触する第１の接触容積部と、
前記第１の空気流れの第２の部分が受け入れられる、前記第１の接触容積部と並列に置かれた第２の接触容積部と、
第２の空気流れの少なくとも一部分が受け入れられて、前記液体乾燥剤の第２の部分と接触する第３の接触容積部と、
前記液体乾燥剤の前記第１の部分に関連し、前記液体乾燥剤の前記第１の部分と第１の媒体との間で熱を伝達するように構成された第１の熱交換器と、
前記第２の接触容積部に関連し、前記第１の空気流れの前記第２の部分と前記第１の媒体との間で熱を伝達するように構成された第２の熱交換器であって、前記第１の媒体を収容する冷却ループ内に前記第１の熱交換器と共に配置された第２の熱交換器と、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、前記第２の空気流れの第２の部分が受け入れられる、前記第３の接触容積部と並列に置かれた第４の接触容積部をさらに含むことを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置において、前記第１および第２の接触容積部に向かってそれぞれ流れる前記第１の空気流れの前記第１および第２の部分の相対量を制御する少なくとも１つの調整弁をさらに含むことを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置において、前記液体乾燥剤の前記第２の部分に関連し、前記液体乾燥剤の前記第２の部分と第２の媒体との間で熱を伝達するように構成された第３の熱交換器をさらに含むことを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置において、前記第３の熱交換器、第４の熱交換器、およびコンプレッサを含む蒸気圧縮システムをさらに含み、前記第４の熱交換器は、前記第１の媒体と前記第２の媒体との間で熱を伝達するように構成されることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置において、前記第１の媒体が循環する冷却ループであって、前記第１の熱交換器、前記第２の熱交換器、および前記第４の熱交換器を含む冷却ループをさらに含むことを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項１に記載の装置において、前記第１の空気流れの前記第１および第２の部分を合流させるために、前記第１および第２の接触容積部の下流にある混合チャンバをさらに含むことを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１に記載の装置において、前記第２の空気流れの前記少なくとも一部分が前記第３の接触容積部に流れ込む前に、前記第２の空気流れの前記少なくとも一部分と連通し、前記第２の空気流れの前記少なくとも一部分と第３の媒体との間で熱を伝達するように構成された第３の熱交換器をさらに含むことを特徴とする装置。
【請求項９】
空気を調整する装置において、
第１の流体の第１の流れ用の入口および出口を有する第１のチャンバであって、前記チャンバを移動している前記第１の流れから水を除去するために、液体乾燥剤の第１の部分を収容する第１のチャンバと、
第２の流体の第１の流れ用の入口および出口を有する第２のチャンバであって、前記乾燥剤から前記第２の流体に水を蒸発させるために、前記液体乾燥剤の第２の部分を収容し、前記乾燥剤が、前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとの間を流れることができるように、前記第１のチャンバと流体連通する第２のチャンバと、
前記第２の流体の第２の流れ用の入口および出口を有し、前記第２のチャンバと並列に置かれた第３のチャンバと、
前記液体乾燥剤の前記第１の部分に関連し、前記液体乾燥剤の前記第１の部分と第１の媒体との間で熱を伝達するように構成された第１の熱交換器と、
前記液体乾燥剤の前記第２の部分に関連し、前記液体乾燥剤の前記第２の部分と前記第１の媒体との間で熱を伝達するように構成された第２の熱交換器であって、前記第１の熱交換器と共に流体ループに配置される第２の熱交換器とを含み、前記第１の媒体が、前記第１の熱交換器と前記第２の熱交換器の両方を流れることを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の装置において、
前記第２の流体用の共通入口と、
前記第２の流体用の前記共通入口内に配置され、前記入口から前記第２のチャンバに至る前記第２の流体の前記第１の流れと、前記入口から前記第３のチャンバに至る前記第２の流体の前記第２の流れとの間で前記第２の流体を分流するように構成された分流器と、
をさらに含むことを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の装置において、前記第１の流体の第２の流れ用の入口および出口を有し、前記第１のチャンバと並列に置かれた第４のチャンバをさらに含むことを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の装置において、
前記第１の流体用の共通入口と、
前記第１の流体用の前記共通入口内に配置され、前記入口から前記第１のチャンバに至る前記第１の流体の前記第１の流れと、前記入口から前記第４のチャンバに至る前記第１の流体の前記第２の流れとの間で前記第１の流体を分流するように構成された分流器と、
をさらに含むことを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１１の記載の装置において、前記第１の流体の前記第１の流れおよび前記第２の流れを合流させるために、前記第１のチャンバの前記出口および前記第４のチャンバの前記出口と連通する混合チャンバをさらに含むことを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項９に記載の装置において、循環する第２の媒体を収容し、前記第１の熱交換器に関連する冷却ループをさらに含み、前記冷却ループは、
前記液体乾燥剤の前記第１の部分と接触し、前記液体乾燥剤の前記第１の部分と前記第２の媒体との間で熱を伝達するように構成された第３の熱交換器と、
前記第１の流体の前記第２の流れと接触し、前記第１の流体の前記第２の流れと前記第２の媒体との間で熱を伝達するように構成された第４の熱交換器と、
を有することを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の装置において、前記第４の熱交換器は、前記冷却ループの前記熱交換器と並列に置かれることを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１４に記載の装置において、前記冷却ループは、前記第３および第４の熱交換器に向かって流れる冷却流体の量を変えるように構成された弁を有することを特徴とする装置。
【請求項１７】
請求項１４に記載の装置において、前記第１の熱交換器は、前記第１の媒体と前記第２の媒体との間で熱を伝達するように構成されることを特徴とする装置。
【請求項１８】
第１のチャンバ、第２のチャンバ、および第３のチャンバを有するシステムを使用して流体を調整する方法において、
第１の流体の第１の部分を前記第１のチャンバ経由で流動させ、前記第１の流体の前記第１の部分は、乾燥剤の第１の部分と相互作用して、前記第１の流体の前記第１の部分と前記乾燥剤の前記部分との間で水を移動させることと、
第１の流体の第２の部分を前記第２のチャンバ経由で流動させ、前記第１の流体の前記第２の部分は前記第１のチャンバを迂回することと、
第２の流体を前記第３のチャンバ経由で流動させ、前記第２の流体は、前記乾燥剤の第２の部分と相互作用して、前記第２の流体と前記乾燥剤の前記第２の部分との間で水を移動させることと、
前記第１の流体の前記第１の部分が前記第１のチャンバを出て行き、前記第１の流体の前記第２の部分が前記第２のチャンバを出た後、前記第１の流体の前記第１および第２の部分を合流させることと、
第１の熱交換器を使用して、媒体と前記乾燥剤の前記第１の部分との間で熱を交換することと、
第２の熱交換器を使用して、前記媒体と前記第１の流体の前記第２の部分との間で熱を交換し、前記第２の熱交換器および前記第１の熱交換器は、前記媒体を収容する冷却ループに配置され、前記媒体は両方の熱交換器を流れることと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１９】
空気を調整する装置において、
所定の量の液体乾燥剤と、
第１の空気流れの第１の部分が受け入れられて、前記液体乾燥剤の第１の部分と接触する第１の接触容積部と、
前記第１の空気流れの第２の部分が受け入れられる、前記第１の接触容積部と並列に置かれた第２の接触容積部と、
第２の空気流れの少なくとも一部分が、前記液体乾燥剤の第２の部分と接触する第３の接触容積部と、
前記液体乾燥剤の前記第１の部分と接触し、前記液体乾燥剤の前記第１の部分と第１の媒体との間で熱を伝達するように構成された第１の熱交換器と、
前記第１の空気流れの前記第２の部分と接触し、前記第１の空気流れの前記第２の部分と前記第１の媒体との間で熱を伝達するように構成された第２の熱交換器と、
前記液体乾燥剤の前記第２の部分と接触し、前記液体乾燥剤の前記第２の部分と第２の媒体との間で熱を伝達するように構成された第３の熱交換器と、
コンプレッサ、前記第３の熱交換器、および前記第２の媒体を含む蒸気圧縮システムと、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の装置において、前記第１の媒体と前記第２の媒体との間で熱を伝達するように構成された第４の熱交換器をさらに含むことを特徴とする装置。
【請求項２１】
請求項１９に記載の装置において、前記第１の熱交換器および前記第２の熱交換器を含み、前記第１の媒体を収容した冷却ループをさらに含み、前記第１の媒体は、前記第１の熱交換器および前記第２の熱交換器に向かって並行して流れることを特徴とする装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載の装置において、前記冷却ループは、前記第１の熱交換器に向かって流れる前記第１の媒体の一部分と、前記第２の熱交換器に向かって流れる前記第１の媒体の別の部分とを制御するように構成された弁を含むことを特徴とする装置。
【国際調査報告】
2014503782.tif 000005
2014503782.tif 000006
2014503782.tif 000007
2014503782.tif 000008
2014503782.tif 000009