(57)【要約】  囲いの内側の温度を制御するための液体乾燥剤システム（１００）。このシステム（１００）は、第１の液体乾燥剤（３１２）を用いることによって囲いに入る流入空気流（ＡＡ）を冷却するように構成された液体乾燥剤蒸発冷却器（ＬＤＥＣ）システム（１１０）と、第２の液体乾燥剤（４１２）を用いることによって囲いを出る湿潤空気流（ＡＤ）から湿度を除去するように構成された液体乾燥剤湿度回収（ＬＤＨＲ）システム（１２０）と、ＬＤＥＣシステム（１１０）およびＬＤＨＲシステム（１２０）に流体接続されるとともに、第１の液体乾燥剤（３１２）および第２の液体乾燥剤（４１２）を別個に貯蔵するように構成された貯蔵システム（１３０）と、を含む。湿潤空気流（ＡＤ）は、第１の液体乾燥剤（３１２）および囲いの内側からの水蒸気を含む。
2021533326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
囲いの内側の温度を制御するための液体乾燥剤システム（１００）であって、前記システム（１００）は、
第１の液体乾燥剤（３１２）を用いることによって前記囲いに入る流入空気流（ＡＡ）を冷却するように構成された液体乾燥剤蒸発冷却器（ＬＤＥＣ）システム（１１０）と、
第２の液体乾燥剤（４１２）を用いることによって前記囲いを出る湿潤空気流（ＡＤ）から湿度を除去するように構成された液体乾燥剤湿度回収（ＬＤＨＲ）システム（１２０）と、
前記ＬＤＥＣシステム（１１０）および前記ＬＤＨＲシステム（１２０）に流体接続されるとともに、前記第１の液体乾燥剤（３１２）および前記第２の液体乾燥剤（４１２）を別個に貯蔵するように構成された貯蔵システム（１３０）と、
を含み、
前記湿潤空気流（ＡＤ）は、前記第１の液体乾燥剤（３１２）および前記囲いの内側からの水蒸気を含む、液体乾燥剤システム（１００）。
【請求項２】
前記貯蔵システムは、前記第１の液体乾燥剤を保持する第１の貯蔵タンクと、前記第２の液体乾燥剤を保持する第２の貯蔵タンクと、を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１の液体乾燥剤は、前記第２の液体乾燥剤より水蒸気圧が低い、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記ＬＤＥＣシステムは、前記第１の液体乾燥剤から前記流入空気流に湿度を伝達する、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記第１の液体乾燥剤は、前記第１の貯蔵タンクから前記ＬＤＨＲシステムに供給され、これは、前記湿潤空気流から前記第２の液体乾燥剤に湿度を伝達するように構成されている、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記第２の液体乾燥剤は、前記第２の貯蔵タンクから前記ＬＤＥＣシステムに供給される、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
コントローラと、
前記ＬＤＥＣシステム、前記ＬＤＨＲシステム、および前記貯蔵システムに配置された複数のセンサと、
をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記コントローラは、前記流入空気流における蒸気圧を示す、前記複数のセンサのうちの１つのセンサからの読み取り値を、前記第１の液体乾燥剤の蒸気圧を示す、前記複数のセンサのうちの別のセンサからの読み取り値と比較し、前記ＬＤＥＣシステムに関連するポンプをオフに切り替えることを決定する、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記コントローラは、前記湿潤空気流における蒸気圧を示す、前記複数のセンサのうちの１つのセンサからの読み取り値を、前記第２の液体乾燥剤の蒸気圧を示す、前記複数のセンサのうちの別のセンサからの読み取り値と比較し、前記ＬＤＨＲシステムに関連するポンプをオフに切り替えることを決定する、請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
前記囲いは温室であり、前記流入空気流は熱い乾燥した空気流であり、前記第１および第２の液体乾燥剤は塩水を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記貯蔵システムは地下に埋められている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記流入空気流は前記囲いの外側から取り込まれ、前記ＬＤＨＲシステムの出力空気流は前記囲いの外側に排出される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
温室（１０２）であって、前記温室（１０２）の内側の温度を制御するための液体乾燥剤システム（１００）を有し、前記温室（１０２）は、
前記温室に取り付けられるとともに、第１の液体乾燥剤（３１２）を用いることによって流入空気流（ＡＡ）を冷却するように構成された液体乾燥剤蒸発冷却器（ＬＤＥＣ）システム（１１０）と、
前記温室に取り付けられるとともに、第２の液体乾燥剤（４１２）を用いることによって湿潤空気流（ＡＤ）から湿度を除去するように構成された液体乾燥剤湿度回収（ＬＤＨＲ）システム（１２０）と、
前記ＬＤＥＣシステム（１１０）および前記ＬＤＨＲシステム（１２０）に流体接続された貯蔵システム（１３０）であって、前記温室の外側に配置されるとともに、前記第１の液体乾燥剤（３１２）および前記第２の液体乾燥剤（４１２）を別個に貯蔵するように構成されている、貯蔵システム（１３０）と、
を含み、
前記流入空気流（ＡＡ）は前記温室の外側から取り込まれ、前記湿潤空気流（ＡＤ）は、前記第１の液体乾燥剤（３１２）および前記温室の内側に配置された植物からの水蒸気を含む、
温室（１０２）。
【請求項１４】
前記貯蔵システムは、前記第１の液体乾燥剤を保持する第１の貯蔵タンクと、前記第２の液体乾燥剤を保持する第２の貯蔵タンクと、を含み、前記第１の液体乾燥剤は、前記第２の液体乾燥剤より水蒸気圧が低い、請求項１３に記載の温室。
【請求項１５】
前記ＬＤＥＣシステムは、前記第１の液体乾燥剤から前記流入空気流に湿度を伝達し、前記第１の液体乾燥剤は前記ＬＤＨＲシステムに供給され、これは、前記湿潤空気流から前記第２の液体乾燥剤に湿度を伝達するように構成され、前記第２の液体乾燥剤は前記ＬＤＥＣシステムに供給される、請求項１３に記載の温室。
【請求項１６】
コントローラと、
複数のセンサと、
をさらに含み、
前記コントローラは、前記流入空気流における蒸気圧を示す、前記複数のセンサのうちの１つのセンサからの読み取り値を、前記第１の液体乾燥剤の蒸気圧を示す、前記複数のセンサのうちの別のセンサからの読み取り値と比較し、前記ＬＤＥＣシステムに関連するポンプをオフに切り替えることを決定するか、または
前記コントローラは、前記湿潤空気流における蒸気圧を示す、前記複数のセンサのうちの１つのセンサからの読み取り値を、前記第２の液体乾燥剤の蒸気圧を示す、前記複数のセンサのうちの別のセンサからの読み取り値と比較し、前記ＬＤＨＲシステムに関連するポンプをオフに切り替えることを決定する、
請求項１３に記載の温室。
【請求項１７】
前記第１および第２の液体乾燥剤は塩水を含む、請求項１３に記載の温室。
【請求項１８】
流入空気流および液体乾燥剤を受け取るように構成された媒体（８０２、９０２、１００２）と、
前記液体乾燥剤が流れる導管（８１２、９０８、１０１０）と、
前記流入空気流が前記液体乾燥剤と混合するように、前記液体乾燥剤に前記導管および前記媒体を通過させるように構成されたポンプ（８１０、９１０、１００８）と、
を含み、
前記液体乾燥剤は、前記流入空気流から直接接触によって粒子状物質を除去し、処理済み流出空気流を生成する、液体乾燥剤空気浄化システム。
【請求項１９】
前記ポンプに流体接続された紫外線、ＵＶ、浄化モジュールであって、前記ＵＶ浄化モジュールは、前記液体乾燥剤にＵＶ光を供給して病原体を死滅させる、ＵＶ浄化モジュールをさらに含む、請求項１８に記載の液体乾燥剤空気浄化システム。
【請求項２０】
前記ポンプと流体連通し、前記液体乾燥剤から固形物質を除去するように構成された濾過モジュールをさらに含む、請求項１９に記載の液体乾燥剤空気浄化システム。
【請求項２１】
前記媒体は、パッド、または充填媒体、もしくはハウジングである、請求項１８に記載の液体乾燥剤空気浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２０１８年７月３０日に出願された「LIQUID DESICCANT HUMIDITY PUMP FOR EVAPORATIVE COOLING AND WATER SAVINGS IN CONTROLLED ENVIRONMENT AGRICULTURE」という名称の米国特許仮出願第６２／７１１，８９０号、および２０１８年１１月８日に出願された「LIQUID DESICCANT HUMIDITY PUMP AND EVAPORATIVE COOLER」という名称の米国特許仮出願第６２／７５７，３５０号に対する優先権を主張するものであり、これらの開示を、参照によりその全体を本明細書に組み込む。
【０００２】
本明細書に開示される主題の実施形態は概して、制御環境において液体乾燥剤ベースシステムを用いることに、より詳細には、制御環境内で湿度を捕捉して空気を加熱するための液体乾燥剤を用いる液体乾燥剤湿度ポンプおよび蒸発冷却器（ＬＤＨＰＥＣ）システム、および／または制御環境において空気中の粒子および／または病原性物質を除去するための液体乾燥剤空気浄化（ＬＤＡＰ）システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
液体乾燥剤技術は、制御環境内への流入空気を除湿するために長く適用されており、この技術を利用して多くの調査研究および商品が生み出されてきた。たとえば、非特許文献１、非特許文献２、非特許文献３、非特許文献４、非特許文献５、非特許文献６、非特許文献７、および非特許文献８参照。しかしながら、一般に、これらの液体乾燥剤システムは、蒸発冷却ではなく、主に空気除湿のために用いられている。たとえば、非特許文献９、非特許文献５、および非特許文献１０参照。乾燥剤からの捕捉湿度の除去は、通常は太陽または廃熱源の形態で、余分なエネルギーの入力が要求される追加のプロセスステップであり、捕捉湿度は制御環境の外側に排出される。加えて、制御環境を冷却するために農業において液体乾燥剤を用いることは、まだ研究および開発段階にある。たとえば、非特許文献１１、非特許文献１２、非特許文献１３、および非特許文献１４参照。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】ESTPC (2012). ESTCP Cost and Performance Report: Solar Powered Liquid Desiccant Air Conditioner for Low-electricity Humidity Control (Environmental Security Technology Certification Program, U.S. Department of Defense).
【非特許文献２】Kassem, T.K., Alosaimy, A.S., Hamed, A.M., Fazian, M. (2013). Solar powered dehumidification systems using desert evaporative coolers: Review.
【非特許文献３】Kozubal, E., Woods, J., Burch, J., Boranian, A., and Merrigan, T. (2011). Desiccant Enhanced Evaporative Air-Conditioning (DEVap): Evaluation of a New Concept in Ultra Efficient Air Conditioning (National Renewable Energy Laboratory).
【非特許文献４】Lowenstein, A. (2008). Review of Liquid Desiccant Technology for HVAC Applications. Hvac&R Research 14, 819-839.
【非特許文献５】Mahmud, K., Mahmood, G.I., Simonson, C.J., and Besant, R.W. (2010). Performance testing of a counter-cross-flow run-around membrane energy exchanger (RAMEE) system for HVAC applications. Energy and Buildings 42, 1139-1147.
【非特許文献６】Mohammad, A.T., Bin Mat, S., Sulaiman, M.Y., Sopian, K., and Al-abidi, A.A. (2013a). Survey of hybrid liquid desiccant air conditioning systems. Renewable and Sustainable Energy Reviews 20, 186-200.
【非特許文献７】Mohammad, A.T., Mat, S.B., Sulaiman, M.Y., Sopian, K., and Al-Abidi, A.A. (2013b). Historical review of liquid desiccant evaporation cooling technology. Energy and Buildings 67, 22-33.
【非特許文献８】Oberg, V., and Goswami, D.Y. (1998). A review of liquid desiccant cooling. Advances in Solar Energy 12, 431 -470.
【非特許文献９】El Hourani, M., Ghali, K., and Ghaddar, N. (2014). Effective desiccant dehumidification system with two-stage evaporative cooling for hot and humid climates. Energy and Buildings 68, 329-338.
【非特許文献１０】Seyed-Ahmadi, M., Erb, B., Simonson, C.J., and Besant, R.W. (2009).
【非特許文献１１】Davies, P.A. (2005). A solar cooling system for greenhouse food production in hot climates. Solar Energy 79, 661 -668.
【非特許文献１２】Lefers, R. (2017). A Liquid Desiccant Cycle for Dehumidification and Fresh Water Supply in Controlled Environment Agriculture. In Water Desalination and Reuse Center (Thuwal, Saudi Arabia: King Abdullah University of Science and Technology).
【非特許文献１３】Lefers, R., Bettahalli, N.M.S., Nunes, S.P., Fedoroff, N., Davies, P.A., and Leiknes, T. (2016). Liquid desiccant dehumidification and regeneration process to meet cooling and freshwater needs of desert greenhouses. Desalination and Water Treatment 57, 23430-23442.
【非特許文献１４】Lychnos, G., and Davies, P.A. (2012). Modelling and experimental verification of a solar-powered liquid desiccant cooling system for greenhouse food production in hot climates. Energy 40, 1 16-130.
【非特許文献１５】Sabeh, N.C. (2007). Evaluating and Minimizing Water Use by Greenhouse Evaporative Cooling Systems in a Semi-Arid Climate. In Department of Agricultural and Biosystems Engineering (Tucson, Arizona: The University of Arizona).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、既存のシステムは、昼／夜の条件によって決定されるような制御環境の温度を上昇および低下させるために、吸収された／蒸発した水蒸気を統合された方法で用いない。したがって、制御環境における液体乾燥剤からの水の蒸発／吸収および／または潜熱交換という２つの側面を統合するシステムの必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態によれば、囲いの内側の温度を制御するための液体乾燥剤システムがある。このシステムは、第１の液体乾燥剤を用いることによって囲いに入る流入空気流（ＡＡ）を冷却するように構成された液体乾燥剤蒸発冷却器（ＬＤＥＣ）システムと、第２の液体乾燥剤を用いることによって囲いを出る湿潤空気流（ＡＤ）から湿度を除去するように構成された液体乾燥剤湿度回収（ＬＤＨＲ）システムと、ＬＤＥＣシステムおよびＬＤＨＲシステムに流体接続されるとともに、第１の液体乾燥剤および第２の液体乾燥剤を別個に貯蔵するように構成された貯蔵システムと、を含む。湿潤空気流（ＡＤ）は、第１の液体乾燥剤および囲いの内側の他の源からの水蒸気を含む。
【０００７】
他の一実施形態によれば、温室であって、この温室の内側の温度を制御するための液体乾燥剤システムを有する、温室があり、この温室は、温室に取り付けられるとともに、第１の液体乾燥剤を用いることによって流入空気流（ＡＡ）を冷却するように構成された液体乾燥剤蒸発冷却器（ＬＤＥＣ）システムと、温室に取り付けられるとともに、第２の液体乾燥剤を用いることによって湿潤空気流（ＡＤ）から湿度を除去するように構成された液体乾燥剤湿度回収（ＬＤＨＲ）システムと、ＬＤＥＣシステムおよびＬＤＨＲシステムに流体接続された貯蔵システムと、を含み、貯蔵システムは、温室の外側に配置されるとともに、第１の液体乾燥剤および第２の液体乾燥剤を別個に貯蔵するように構成されている。流入空気流（ＡＡ）は囲いの外側から取り込まれ、湿潤空気流（ＡＤ）は、第１の液体乾燥剤および温室の内側に配置された植物および／または追加の水蒸気源からの水蒸気を含む。
【０００８】
さらに他の一実施形態によれば、囲いの内側の温度を制御するための方法がある。この方法は、第１の液体乾燥剤を用いることによって流入空気流（ＡＡ）を冷却するための液体乾燥剤蒸発冷却器（ＬＤＥＣ）システムに関連するポンプＰ１をオンにするステップと、第２の液体乾燥剤を用いることによって、囲いを循環する湿潤空気流（ＡＤ）から湿度を除去するための液体乾燥剤湿度回収（ＬＤＨＲ）システムに関連するポンプＰ４をオンにするステップと、第１の液体乾燥剤をＬＤＥＣシステムから貯蔵システムに移送するステップと、第２の液体乾燥剤をＬＤＨＲシステムから貯蔵システムに移送するステップと、第１の液体乾燥剤および第２の液体乾燥剤を貯蔵システムで別個に貯蔵するステップと、を含む。流入空気流（ＡＡ）は囲いの外側から取り込まれ、湿潤空気流（ＡＤ）は、第１の液体乾燥剤および温室の内側に配置された植物および／または追加の水蒸気源からの水蒸気を含む。
【０００９】
さらに他の一実施形態によれば、流入空気流および液体乾燥剤の流れを受け取るように構成された媒体と、液体乾燥剤が流れる導管と、流入空気流が液体乾燥剤と混合するように液体乾燥剤に導管および媒体を通過させるように構成されたポンプと、を含む液体乾燥剤空気浄化システムがある。液体乾燥剤は、流入空気流から粒子状物質を除去し、流出処理済み空気流を生成する。
【００１０】
本明細書に組み込まれてその一部を構成する添付の図面は、１つ以上の実施形態を例示しており、この説明とともに、これらの実施形態を説明している。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】液体乾燥剤湿度ポンプおよび蒸発冷却器システムを示す図である。
【図２】液体乾燥剤湿度ポンプおよび蒸発冷却器システムの詳細を示す図である。
【図３】液体乾燥剤湿度ポンプおよび蒸発冷却器システムの液体乾燥剤蒸発冷却器システムを示す図である。
【図４】液体乾燥剤湿度ポンプおよび蒸発冷却器システムの液体乾燥剤湿度ポンプを示す図である。
【図５】液体乾燥剤湿度ポンプおよび蒸発冷却器システムを制御するコントローラを示す図である。
【図６】液体乾燥剤湿度ポンプおよび蒸発冷却器システムを制御するための方法のフローチャートである。
【図７】液体乾燥剤湿度ポンプおよび蒸発冷却器システムに関連する囲いの内側の温度を制御するための方法のフローチャートである。
【図８】パッドおよびファンの原理を用いる液体乾燥剤ベース空気浄化システムを示す図である。
【図９】スクラバー原理を用いる液体乾燥剤ベース空気浄化システムを示す図である。
【図１０】充填媒体の原理を用いる液体乾燥剤ベース空気浄化システムを示す図である。
【図１１】液体乾燥剤から固形物質を除去するとともに病原体を死滅させる液体乾燥剤ベース空気浄化システムの構成を示す図である。
【図１２】液体乾燥剤ベース空気浄化システムがチャンバの内側の空気を調整するための液体乾燥剤ベース空気冷却システムと統合されている構成を示す図である。
【図１３】液体乾燥剤ベース空気浄化システムがチャンバの内側のスタンドアロンシステムとして用いられている構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下の実施形態の説明は添付の図面を参照する。異なる図面における同じ参照番号は、同じまたは同様の要素を特定する。以下の詳細な説明は本発明を限定するものではない。代わりに、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって定義される。以下の実施形態は、簡素化のため、温室の内部温度および／または湿度を制御するための液体乾燥剤湿度ポンプおよび蒸発冷却器（ＬＤＨＰＥＣ）システムを有する温室に関して議論している。しかしながら、ＬＤＨＰＥＣシステムは、温室においてのみでなく、任意の他の囲いにおいても用いることができる。家畜生産に関連する制御環境において用いられる液体乾燥剤空気浄化（ＬＤＡＰ）システムに関して、いくつかの追加の実施形態を議論している。しかしながら、ＬＤＡＰシステムは、たとえば人間の居住または植物生産のような、家畜生産以外の目的に関連する、任意の制御環境において用いることができる。
【００１３】
本明細書を通して「one embodiment（一実施形態）」または「an embodiment（一実施形態）」への言及は、一実施形態に関連して説明する特定の特徴、構造または特性が、開示された主題の少なくとも1つの実施形態に含まれるということを意味する。したがって、本明細書を通してのさまざまな場所における「in one embodiment（一実施形態において）」または「in an embodiment（一実施形態において）」という句の出現は、必ずしも同じ実施形態を指すとは限らない。さらに、特定の特徴、構造または特性は、１つ以上の実施形態において任意の適切な方法で組み合わせることができる。
【００１４】
一実施形態によれば、図１に示すように、閉じた囲い１０２（この実施形態において温室であるが、このシステムは任意の囲いに対して働く）の隣に配置されているＬＤＨＰＥＣシステム１００がある。ＬＤＨＰＥＣシステム１００は、液体乾燥剤蒸発冷却器（ＬＤＥＣ）システム１１０、液体乾燥剤湿度回収（ＬＤＨＲ）システム１２０、貯蔵システム１３０、ＬＤＥＣシステム、ＬＤＨＲシステム、および貯蔵システムを接続する配管システム１４０、ならびにＬＤＨＰＥＣシステム１００の各構成要素を制御する制御システム１５０、を含む。これらのシステムのそれぞれは、次の図に関してより詳細に議論する。
【００１５】
周囲空気ＡＡが、囲い１０２の外側からＬＤＥＣシステム１１０内へ引き込まれ、ここでこれが冷却されてその湿度が増加し、その結果、流入空気流ＡＡより低い温度および高い湿度を有する空気流ＡＢが生じる。冷却および湿潤空気流ＡＢは、日中、囲いに入る太陽波（エネルギー）１０４が最大であるとき、囲いの温度を下げるため、空気流ＡＣとして囲い１０２の内部に放出される。一用途において、空気流ＡＣは、囲い１０２の大きな領域にわたる排出機構１６０を通して放出される。一用途において、排出機構１６０は、対応する穴を有するさまざまな配管を含むことができ、配管は、囲い１０２の床全体にわたって空気流ＡＣを均一に放出するため、植物１０６の床１０７の下に分配されている。囲い１０２の内側に存在するさまざまな植物１０６は、空気流ＡＣと相互作用してこれらの湿度の一部を放出し、その結果、高湿度の暖かい空気流ＡＤが生じる。高湿度の暖かい空気流ＡＤはＬＤＨＲシステム１２０内へ吸収される。この目的のため、１つ以上のファン１０８を用いて、囲い１０２内、外の、およびこれを通るさまざまな空気流を移動させることが可能である。
【００１６】
ＬＤＨＲシステム１２０は、高湿度の暖かい空気流ＡＤから湿度を除去し、これを低湿度空気流ＡＥに変換し、これは空気流ＡＦとして囲い１０２の外側に排出することができる。このプロセスにより、空気流ＡＥがより暖かくなる。ＬＤＥＣシステム１１０およびＬＤＨＲシステム１２０の両方において用いられる乾燥剤は、乾燥剤の蒸気圧が対応する空気流の蒸気圧より小さい、または大きいときに貯蔵システム１３０と交換されて、この低または高蒸気圧乾燥剤が各システムによって用いられるようになる。貯蔵システム１３０は好ましくは、地下、すなわち地表１０１の下方に配置される。しかしながら、貯蔵システム１３０を地上に配置することが可能である。一用途において、貯蔵システム１３０は、配管システム１４０の長さを低減するため、またシステムの設置面積を低減するため、囲い１０２の下に配置される。次にＬＤＨＰＥＣシステム１００の各構成要素システムをより詳細に議論する。
【００１７】
図２は、ＬＤＨＰＥＣシステム１００のさまざまなサブシステムおよびこれらの流体接続を図式的に示す。より具体的には、空気流ＡＡは、入力３００でＬＤＥＣシステム１１０に入って（ＬＤＥＣシステム１１０のより詳細については図３参照）パッド３１０を通過する。パッド３１０は、これを通る空気流の移動を促進する多くのチャネルを有する（これは多孔質媒体である）。たとえば、パッドは、中空繊維膜、フラットシート膜、充填媒体床、厚紙パッド、プラスチックパッドなどを含むことができるが、これらに限定されない。同時に、ポンプＰ１は、液体乾燥剤３１２を容器３１４からパッド３１０の頂部３１０Ａまで、パイプ３１６を通して圧送する。液体乾燥剤３１２の量を制御するため、パイプ３１６に沿ってバルブＶ１が設けられる。あるいは、可変速ポンプまたは２つ以上のポンプをバルブで適所に用いることができる。液体乾燥剤３１２は、重力のため、パッド３１０内へ形成されたチャネルを通って下向きに流れ、流入空気流ＡＡと相互作用する。
【００１８】
液体乾燥剤３１２は最初、流入空気流ＡＡの蒸気圧より高い蒸気圧を有する。したがって、水が液体乾燥剤から蒸発し、空気流ＡＡおよび液体乾燥剤３１２の両方を冷却する。加えて、水蒸気が液体乾燥剤３１２から空気流ＡＡに伝達されるにつれて、流出空気流ＡＢの湿度が増加する。容器３１４に配置されたセンサパッケージＷＳ１によって測定される液体乾燥剤３１２の蒸気圧が、入口３００に配置されたセンサパッケージＡＳ１によって測定される流入空気流ＡＡの蒸気圧以下に低下すると、蒸発冷却はもはや起こらない。これは、液体乾燥剤３１２がポンプＰ１によってパッド３１０を通して連続的に再循環され、水蒸気が液体乾燥剤から継続的に蒸発した後に起こる。これが起こると、センサ、バルブ、およびポンプと通信するコントローラ１５０は、液体ポンプＰ１に停止するように指示する。流入空気流ＡＡの蒸気圧が乾燥剤のそれを下回れば、コントローラはポンプＰ１をオンにする。
【００１９】
バッチサイクルの終わりに（バッチサイクルは、丸１日、１時間、半日、またはオペレータによって設定されるような任意の他のサイクル時間とすることができる）、コントローラ１５０は、液体乾燥剤３１２がさらにパッド３１０に送達されるのを防止するためバルブＶ１に閉じるように指示し、バルブＶ２を開いて、ポンプＰ１でＬＤＥＣシステム１１０から低蒸気圧液体乾燥剤３１２を、貯蔵システム１３０の一部である空の貯蔵タンクＳ１（図２参照）に圧送する。コントローラ１５０はまた、バルブＶ３を開くとともにバルブＶ４を閉じてこの結果を達成する。ＬＤＥＣシステム１１０が空になると、これはセンサパッケージＷＳ１から受け取った測定値に基づいてコントローラ１５０によって決定されるが、ＬＤＥＣシステム１１０は、ポンプＰ３を介して他の満杯貯蔵タンクＳ２（センサＷＳ３によって測定される）からの高蒸気圧液体乾燥剤４１２で再充填される。この点において、コントローラ１５０は、ポンプＰ１を停止させ、第２の貯蔵タンクＳ２に接続されているポンプＰ３を始動させる。コントローラ１５０はまた、第２のタンクＳ２からの液体乾燥剤４１２が容器３１４へ向けられるよう、バルブＶ５およびＶ８を閉じる。コントローラ１５０により、容器３１４が満杯および／または第２のタンクＳ２が空になるまで、一定期間ポンプＰ３が液体乾燥剤４１２を圧送することが可能になる。ＬＤＥＣシステム１１０に液体乾燥剤４１２を供給するために第２の貯蔵タンクＳ２を用いる決定は、液体乾燥剤４１２の蒸気圧（センサＷＳ３で測定される）がセンサＡＳ１で測定される流入空気流ＡＡの蒸気圧より高い場合にのみ、コントローラ１５０によって行われる。
【００２０】
コントローラ１５０は、たとえば液体乾燥剤３１２の蒸気圧が、所与の時間間隔より長い時間、流入空気流ＡＡの蒸気圧より小さければ、バッチサイクルの終了前でもＬＤＥＣシステム１１０を空にするように決定することができ、所与の時間間隔は任意の値を取ることができるということに留意されたい。
【００２１】
ＬＤＨＰＥＣシステム１００のさまざまな要素を構築するために用いられる材料は、好ましくはプラスチックのような耐食性材料を含むが、選択肢はプラスチックのみに限定されない。これは、液体乾燥剤３１２および４１２は腐食性であり得るためである。これらの実施形態において用いられる液体乾燥剤は、塩水、汽水、または廃水とは何の関係もない物質を含むことができるということに留意されたい。たとえば、液体乾燥剤は、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、臭化リチウムなどを含むことができるがこれらに限定されず、または液体乾燥剤は、トリエチレングリコール、酢酸カリウムなどと組み合わせることができる。本明細書で議論するＬＤＨＰＥＣシステム１００は、淡水が貴重である、砂漠および半砂漠地帯など、淡水が不足している地域に最適であるということに留意されたい。さらに、本明細書で議論するＬＤＨＰＥＣシステム１００は、バルブまたはポンプのような、最小の電気エネルギーが要求される要素を用いるということに留意されたい。したがって、ＬＤＨＰＥＣシステム１００は囲い１０２の内側の空気の温度を調節することができるが、従来の空調ユニットは大きな電気エネルギーを消費するため、これらのユニットは用いられない。したがって、ＬＤＨＰＥＣシステム１００は、囲い１０２の内側の空気を調整するために少量の電力および少量の淡水を用いる。
【００２２】
図１は、流入空気流ＡＡを冷却するために用いられる単一のＬＤＥＣシステム１１０を示すが、この目標を達成するために複数のＬＤＥＣシステム１１０を用いることが可能である。一用途において、複数のＬＤＥＣシステム１１０は、並列に接続されてより大量の流入空気を冷却する。しかしながら、他の一用途において、空気流ＡＢの温度をさらに下げるため、図３に示すように、ＬＤＥＣシステム１１０と他のシステム１１０´を直列に接続することができる。追加のシステム１１０´は、第１のＬＤＥＣシステム１１０と同様のポンプＰ１´、容器３１４´およびパッド３１０´を含むことができる。他の一用途において、追加のシステム１１０´は、システム１１０とは異なる、従来の蒸発冷却システムとすることができる。さらに他の一実施形態において、追加のシステム１１０´は、エアロゾル除去システムとして働くように変更されて、液体乾燥剤３１２に由来する空気中の塩エアロゾルを除去することができる。これは、塩エアロゾルが屋内環境に入る可能性から屋内環境を保護するのに有益である。さらに他の一実施形態において、追加のシステム１１０´は、従来の機械的蒸気圧縮または同様の空気冷却ユニットとすることができる。
【００２３】
冷却空気流ＡＣは次に囲い１０２の内側の植物と相互作用し、植物が蒸散するにつれて湿度を獲得し始める。加えて、日中に囲い１０２に衝突する太陽放射によって生成される熱のため、空気流ＡＣに熱が加えられる。したがって、ＬＤＨＲシステム１２０の入口４００（図４参照）に入る空気流ＡＤは、湿度が「高く」、「高い」温度を有する。図１に示すように、１つ以上のファン１０８（または同様の空気移動装置）を用いて、ＬＤＨＲシステム１２０の入口４００から出口４２０まで、囲い１０２を空気に通過させることができる。図４は、多孔質材料で作製されたパッド４１０を有するＬＤＨＲ１２０を示しており、空気流ＡＤはパッドを通過し、水蒸気の少ない空気流ＡＥとして反対側に出る。容器４１４に貯蔵されている液体乾燥剤４１２が、ポンプＰ４によってパッド４１０の頂部領域４１０Ａに圧送されてパッド内へ放出される。液体乾燥剤４１２は、重力または圧力により（システムに依存する）、容器４１４に戻るまで、パッド４１０の内側のさまざまなチャネルを通って流れる。この流れの間、液体乾燥剤４１２は、空気流ＡＤと相互作用してこれから水を除去し、結果として空気流ＡＥが生じる。これは、液体乾燥剤４１２が空気流ＡＤの蒸気圧より低い蒸気圧を有するために起こっている。空気流ＡＥは次いで出口４２０を通って囲い１０２から排出される。センサＡＳ３およびＡＳ４が、それぞれの空気流の蒸気圧を監視するため、それぞれ、入口４００および出口４２０の内側に配置されている。センサＷＳ４が、液体乾燥剤４１２が存在するかどうかを測定するために容器４１４の内側に配置されている。ポンプＰ４は、容器４１４の内側に配置されているとして示されているが、このポンプを容器の外側に配置することも可能である。
【００２４】
加湿空気流ＡＤは、今議論したようにＬＤＨＲシステム１２０を循環する。最初、ＬＤＨＲシステム１２０は、湿潤空気流ＡＤより低い蒸気圧を有する液体乾燥剤４１２を含む。したがって、湿潤空気流ＡＤが、液体乾燥剤４１２と同時に、パッド４１０を通過するにつれて、湿度が空気流ＡＤから回収されて液体乾燥剤４１２内へ吸収される。液体乾燥剤４１２は、ポンプＰ４によってパッド４１０を連続的に循環する。センサＷＳ４によって測定される液体乾燥剤４１２の蒸気圧が、センサＡＳ３によって測定される湿潤空気流ＡＤのそれと等しくなるように増加すると、コントローラ１５０は、ポンプＰ４に停止するように指示する。空気流ＡＤの蒸気圧が液体乾燥剤４１２を再び上回れば、コントローラ１５０はポンプＰ４に再びオンにするように指示する。バッチサイクルの終わりに、バルブＶ１１が、コントローラ１５０によって閉じるように指示されるとともに、バルブＶ１２が、コントローラ１５０によって、容器４１４の外側の弱い液体乾燥剤４１２を第２の貯蔵タンクＳ２へ循環させるように開くように指示される。
【００２５】
図２に戻って、このステップが起こると、コントローラ１５０は、バルブＶ９を閉じるとともにバルブＶ１０を開いて、液体乾燥剤４１２を第２のタンクＳ２へ流入させる。センサＷＳ４によって測定されるように、液体乾燥剤４１２が容器４１４から除去されると、コントローラ１５０は、第１の貯蔵タンクＳ１のポンプＰ２を始動させ、バルブＶ６を開くとともにバルブＶ５およびＶ８を閉じて、湿潤空気ＡＤの蒸気圧より低い蒸気圧を有する液体乾燥剤３１２を、第１の貯蔵タンクＳ１から圧送し、容器４１４を補充する。
【００２６】
このように、コントローラ１５０は、第１および第２のタンクＳ１およびＳ２を用いて、液体乾燥剤３１２を液体乾燥剤４１２と、各液体は蒸気圧が低いまたは高いため交換するという意味において、ＬＤＥＣシステム１１０およびＬＤＨＲシステム１２０に液体乾燥剤を交互に提供する。第１の貯蔵タンクＳ１における低蒸気圧乾燥剤３１２は、ＬＤＥＣシステム１１０から供給されたものであり、これは、液体乾燥剤３１２から抽出された湿度が流入空気流ＡＡに加えられるということを意味し、次いでこれが囲い１０２の内側で放出され、次いで同じ湿度が、ＬＤＨＲシステム１２０の液体乾燥剤４１２によって空気流ＡＤから回収され、貯蔵システム１３０を介してＬＤＥＣシステム１１０内へ再循環する。
【００２７】
たとえば、一実装形態において、１回のバッチ交換サイクルについて、ＬＤＥＣシステム１１０は第１の液体乾燥剤３１２を空の第１の貯蔵タンクＳ１に圧送し、次いで第２の貯蔵タンクＳ２は第２の液体乾燥剤４１２をＬＤＥＣシステム１１０に圧送して、第２の貯蔵タンクＳ２が空になるようにし、次いでＬＤＨＲシステム１２０は第２の液体乾燥剤４１２を空になった第２の貯蔵タンクＳ２に圧送し、次いで第１の貯蔵タンクＳ１は第１の液体乾燥剤３１２をＬＤＨＲシステム１２０に圧送して、ＬＤＥＣシステムが新鮮な高蒸気圧液体乾燥剤を有し、ＬＤＨＲシステムが新鮮な低蒸気圧液体乾燥剤を有し、第１の貯蔵タンクＳ１が空になり、第２の貯蔵タンクＳ２がバッチ交換サイクルの終わりに高蒸気圧液体乾燥剤を含むようにする。
【００２８】
ＬＤＥＣシステム１１０について、図３に示す実施形態と同様、図４におけるＬＤＨＲシステム１２０は第２のユニット１２０´を含むことができ、これは第１のユニットに直列または並列に接続することができる。第２のユニット１２０´は、ＬＤＨＲシステムとして、またはエアロゾル除去システムとして作用するように構成することができる。
【００２９】
上で議論したセンサは、温度センサ、相対湿度センサ、圧力センサ、導電率センサ、屈折率センサ、密度センサ、液面センサもしくは任意の他のセンサまたはこれらのセンサの組合せの１つ以上を含むことができる。
【００３０】
コントローラ１５０は、図５に示すコンピューティングデバイスとして実装することができる。ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェアまたはこれらの組合せを用いて、本明細書に記載のさまざまなステップおよび動作を実行することができる。
【００３１】
例示的な実施形態において説明する活動を実行するのに適したコンピューティングデバイス５００は、サーバ５０１を含むことができる。このようなサーバ５０１は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５０４および読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）５０６に結合された中央処理装置（ＣＰＵ）５０２を含むことができる。ＲＯＭ５０６はまた、プログラム可能ＲＯＭ（ＰＲＯＭ）、消去可能ＰＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）などのような、プログラムを格納する他のタイプの記憶媒体とすることができる。プロセッサ５０２は、入力／出力（Ｉ／Ｏ）回路５０８およびバス５１０を通して他の内部および外部コンポーネントと通信して制御信号などを提供することができる。プロセッサ５０２は、ソフトウェアおよび／またはファームウェアの命令によって指示されるような、当該技術において知られているようなさまざまな機能を実行する。
【００３２】
サーバ５０１はまた、ハードドライブ５１２、ＣＤ−ＲＯＭドライブ５１４、およびＤＶＤなどのような、情報を読み取りおよび／または格納することができる他のハードウェアを含む、１つ以上のデータ記憶装置を含むことができる。一実施形態において、上で議論したステップを実行するためのソフトウェアが、ＣＤ−ＲＯＭまたはＤＶＤ５１６、ＵＳＢ記憶装置５１８、または情報を持ち運び可能に格納することができる他の形態の媒体に格納および配布することができる。これらの記憶媒体は、ＣＤ−ＲＯＭドライブ５１４、ディスクドライブ５１２などのようなデバイスに挿入してこれによって読み取ることができる。サーバ５０１は、ディスプレイ５２０に結合することができ、これは、ＬＣＤ、プラズマディスプレイ、陰極線管（ＣＲＴ）などのような、任意のタイプの既知のディスプレイまたは提示スクリーンとすることができる。マウス、キーボード、マイク、タッチパッド、タッチスクリーン、音声認識システムなどのような１つ以上のユーザインターフェイス機構を含む、ユーザ入力インターフェイス５２２が提供される。
【００３３】
サーバ５０１は、ポンプ、センサ、およびバルブのような、他のデバイスに結合することができる。サーバは、さまざまな固定および／または移動コンピューティングデバイスへの究極の接続を可能にする、インターネット５２８のようなグローバルエリアネットワーク（ＧＡＮ）のようなより大きなネットワーク構成の一部とすることができる。
【００３４】
上で議論したＬＤＨＰＥＣシステム１００は、ＬＤＥＣシステム１１０およびＬＤＨＲシステム１２０のみを含むように示されているが、たとえば従来の空調ユニット、光起電システム、照明システム、囲いの透明な壁を洗浄して太陽エネルギーを植物に到達させるための洗浄システム、後で議論する空気浄化システムなどのような、より多くのシステムを追加することができる。
【００３５】
コントローラ１５０は、図６に関して次に議論するように、図２に示すシステムを制御するようにプログラムすることができる。ステップ６００において、コントローラ１５０は、各ポンプ、センサおよびバルブと通信して、各要素にＩＤを割り当てる。ステップ６０２において、コントローラは、センサＡＳ１から、入力空気流ＡＡの蒸気圧測定値を受け取り、これを、センサＷＳ１によって測定される、液体乾燥剤３１２の蒸気圧と比較する。空気流ＡＡの蒸気圧が液体乾燥剤３１２の蒸気圧より小さければ、コントローラ１５０は、ステップ６０４においてポンプＰ１をオンにし、バルブＶ１を開くとともにバルブＶ２を閉じて、液体乾燥剤３１２がパッド３１０を流れることを可能にし、空気流ＡＡを冷却してこれに湿度を加える。比較ステップ６０２の結果が否であれば、コントローラは、ステップ６０６においてＬＤＥＣシステムのポンプをオフにする。
【００３６】
さらに、ステップ６０８において、コントローラはまた、ＬＤＨＲシステム１２０に入る空気流ＡＤおよびＬＤＨＲシステム１２０を流れる液体乾燥剤４１２の蒸気圧測定値を受け取り、これらの蒸気圧を比較する。空気流ＡＤの蒸気圧が液体乾燥剤の蒸気圧より大きければ、ステップ６１０においてコントローラは、ＬＤＨＲシステム１２０のポンプＰ４、およびシステムへの液体乾燥剤の流れを制御するバルブＶ１１をオンに切り替え、ＬＤＨＲシステムから液体乾燥剤を除去するバルブＶ１２を閉じる。しかしながら、空気流ＡＤの蒸気圧が液体乾燥剤の蒸気圧より低ければ、コントローラは、ステップ６１２においてＬＤＨＲシステム１２０のポンプをオフに切り替える。ステップ６１４において、ＬＤＥＣまたはＬＤＨＲシステムのいずれかのバッチランが終了し、または特定の条件が満たされたら（たとえば、液体乾燥剤３１２の蒸気圧が、所与の時間間隔より長い時間、流入空気流ＡＡの蒸気圧より小さく、所与の時間間隔は任意の値をとることができる）、コントローラ１５０は、バルブＶ２および／またはＶ１２を開くとともに、システム１１０および１２０の一方または両方の液体乾燥剤を空にするためバルブＶ１およびＶ１１を閉じる。２つのシステム１１０および１２０は、同時または順次または交互に動作することができるということに留意されたい。各システム１１０および１２０からの液体乾燥剤は、ＬＤＥＣシステムのためのバルブＶ２およびＶ３ならびにＬＤＨＲシステムのためのバルブＶ１２およびＶ１０を通して、それぞれ、対応する貯蔵タンクＳ１およびＳ２において空にされる。次いで、ステップ６１６において、コントローラ１５０は、システム１１０および１２０の一方または両方を、異なる液体乾燥剤で、たとえばＬＤＥＣシステム１１０を第２の貯蔵タンクＳ２からの液体乾燥剤４１２で、そしてＬＤＨＲシステム１２０を第１の貯蔵タンクＳ１からの液体乾燥剤３１２で再充填するように決定することができる。このように、一方のシステムによって排出された液体乾燥剤は他方のシステムによって再利用され、逆も同様である。次いで、このプロセスはステップ６０２に戻って、流入空気流および流出空気流ならびに両システムにおける液体乾燥剤の蒸気圧を再び測定し、このプロセスはこれ自体を繰り返す。コントローラ１５０は、このサイクルを日中のみ、夜間のみ、昼と夜の両方、または任意の所望の期間実行するようにプログラムすることができる。
【００３７】
上のプロセスは、提案されたＬＤＨＰＥＣシステムを暑い乾燥した気候において用いて、屋内環境のために空気の冷却および加湿を提供することを説明しているが、記載のシステムを逆にして、屋内環境のために冷たい湿った空気の加熱および除湿を提供することができる。空気を冷却および加湿するか、空気を加熱および除湿するかの選択は、屋内環境において設定された所望の条件、地域の気候、および調整されるべき空気（これは、屋外空気、再循環した屋内空気、または２つの任意の組合せを含むことができる）の温度および湿度に依存することになる。
【００３８】
ＬＤＥＣシステム１１０およびＴＥＣシステム１１０´が蒸発冷却プロセスに寄与する湿度のパーセンテージを推定するモデルを作成し、乾燥した暑い気候においてＬＤＨＰＥＣシステム１００を実装することによって節約されるかもしれない水の量を推定した。モデルのためのベースとして、２０１２年１０月から２０１３年９月までのサウジアラビアのリヤドの月平均気候（温度および湿度）を用いた。特に重要なのは、４月〜１０月のより暖かい月で、制御環境農業のために冷たい温度を維持するために蒸発冷却が広く用いられている。このモデルは、長さ４０ｍ、幅１０ｍ、および高さ３ｍの温室用に開発された。ＬＤＥＣシステム１１０の蒸発冷却効率は０．７５で、ＴＥＣシステム１１０´では０．８０で推定された。ＬＤＨＲシステム１２０の湿度回収効率は０．７５で推定された。サウジアラビア王国内の平均的な既存の温室では、トマトの推定収量は年間３０ｋｇ／ｍ２であり、推定ウォーターフットプリントは、生産されるトマトの３５０Ｌ／ｋｇ（２０１８年２月５日のアラブ首長国連邦のアブダビにおけるGlobal Forum for Innovations in Agricultureでのキングサウード大学のAbdulaziz alHarbi教授による発表に基づく）、または月あたり温室のｍ２あたり約８７５リットルである。暑い乾燥した気候における温室では、蒸発冷却器は農業システムの総水消費の８０〜９０％を消費するということが推定されている（非特許文献１３、および非特許文献１５参照）。開発されたモデルを用いると、ＬＤＥＣシステム１１０は、総蒸発冷却水の約７５〜８０％、つまり総温室水の約６０〜７５％を使用することになるということが推定された。このモデルに基づいて、ＬＤＨＰＥＣシステム１００は、サウジアラビアに設置された温室のヘクタールあたり約４５，０００から５０，０００ｍ３の水を節約すると推定される。節水量を淡水化水の価格（すなわち、約２．５０ドル／ｍ３）で評価すると、ＬＤＨＰＥＣシステム１００を用いて、温室のヘクタールあたり年間１２５，０００ドルの節水における合計値を実現することができるということが推定される。２０１５年におけるサウジアラビアにおける温室の推定総生産面積は３，０１９ヘクタールであった。したがって、このシステムを既存の温室の１０％に適用する
のみで、年間３，７００万ドルを超える節水の合計値を達成することができるであろう。
【００３９】
記載のシステムは、囲いを出る空気から湿度を捕捉し、液体乾燥剤を利用することによって蒸発冷却のために囲いに入る空気にこれを「圧送」して戻す。このシステムは逆に作動して、囲いの空気を加熱および除湿し、再び液体乾燥剤を利用することができる。最も重要なことは、議論したシステムは、暑い乾燥した気候における従来の温室に必要とされる大量の水を節約することができるということである。逆に、このシステムは、加熱または除湿のために用いられるべきエネルギーを節約することができる。
【００４０】
上で議論したような温室の内側の温度を制御するための方法は、図７に示すように、第１の液体乾燥剤３１２を用いることによって流入空気流（ＡＡ）を冷却するための液体乾燥剤蒸発冷却器（ＬＤＥＣ）システム１１０に関連するポンプＰ１をオンにするステップ７００と、第２の液体乾燥剤４１２を用いることによって湿潤空気流（ＡＤ）から湿度を除去するための液体乾燥剤湿度回収（ＬＤＨＲ）システム１２０に関連するポンプＰ４をオンにするステップ７０２と、第１の液体乾燥剤３１２をＬＤＥＣシステム１１０から貯蔵システム１３０に移送するステップ７０４と、第２の液体乾燥剤４１２をＬＤＨＲシステム１２０から貯蔵システム１３０に移送するステップ７０６と、第１の液体乾燥剤３１２および第２の液体乾燥剤４１２を貯蔵システム１３０で別個に貯蔵するステップ７０８と、を含むことができる。流入空気流（ＡＡ）は囲いの外側から取り込まれ、湿潤空気流（ＡＤ）は、第１の液体乾燥剤（３１２）および温室の内側に配置された植物からの水蒸気を含む。一用途において、貯蔵システムからの第１の液体乾燥剤はＬＤＥＣシステムに供給され、貯蔵システムからの第２の液体乾燥剤はＬＤＨＲシステムに供給される。この方法は、コントローラで、流入空気流における蒸気圧を示す、複数のセンサのうちの１つのセンサからの読み取り値を、第１の液体乾燥剤の蒸気圧を示す、複数のセンサのうちの他のセンサからの読み取り値と比較するステップと、ＬＤＥＣシステムに関連するポンプをオフに切り替えることを決定するステップと、および／またはコントローラで、湿潤空気流における蒸気圧を示す、複数のセンサのうちの１つのセンサからの読み取り値を、第２の液体乾燥剤の蒸気圧を示す、複数のセンサのうちの他のセンサからの読み取り値と比較するステップと、ＬＤＨＲシステムに関連するポンプをオフに切り替えることを決定するステップと、をさらに含むことができる。
【００４１】
液体乾燥剤ベースシステムで湿度および温度を制御する可能性に加えて、液体乾燥剤は、病気の蔓延、空中の胞子、花粉、および粉塵／粒子の除去を制御するのに役立つ空気浄化のための独特の機会を提供する。液体乾燥剤の高い塩濃度（たとえば４０重量％くらい高く、海水より約１０倍塩分を含む）は、微生物および真菌胞子の多くの菌株にとって致命的である。さらに、液体乾燥剤システムがスクラバー、パッドおよびファンシステム、および充填媒体床に実装されたとき、直接の空気／液体接触を介して、空気中の粉塵および他の粒子を効果的に除去することができる。
【００４２】
病気を引き起こす微生物が空気中の粉塵および粒子に付着している可能性があるため、この粉塵の空気流からの除去は、病気の蔓延を防止する助けとなる。このプロセスは、多くの用途に、特に制御環境家禽産業に必要とされ、これは最近、農場間の病気伝染および農場での不十分な衛生慣行の結果として鶏における大きな死亡事象を見てきた。これはまた、空気中の粉塵、胞子、および微生物を介した病気および病原性真菌の伝染を受ける植物生産業にとっても重要である。
【００４３】
しかしながら、従来の産業用スクラバーは、その動作において淡水を利用する。この淡水は、液体の水と飽和点未満（相対湿度１００％未満）の空気との間の蒸気圧差により、処理済み空気を冷却し、湿度を追加する。空気浄化のために所望される空気流の冷却および加湿は必ずしも望ましいとは限らず、蒸発損失のために浄化ユニットに水を継続的に補充しなければならないため、水資源が消費される。これにより、既存の淡水ベースシステムは、寒冷気候における空気流からの粒子のスクラブにとって、湿度レベルを特定の値未満に保ちたいシステム、および／または水不足または水へのアクセスが制限された領域において望ましくないものとなっている。加えて、スクラバーに淡水を用いても微生物の空気は浄化されず、これらのシステムは粒子状物質を除去するのみであり、レジオネラ菌のような病気の蔓延を助長することさえある。
【００４４】
既存の空気清浄機のこれらの問題とは対照的に、次に議論する新規なＬＤＡＰシステムは、淡水ベース空気清浄機と比較したとき、以下の利点の１つ以上を提供する。すなわち、（１）空気の熱特性およびその湿度を変えることなく汚染物質を除去する、（２）淡水を節約する、および／または（３）乾燥した高塩分液体条件は、病原体、たとえばレジオネラの増殖に有利ではない。
【００４５】
新規なＬＤＡＰシステムの第１の利点に関して、すなわち、液体乾燥剤は周囲空気と等しい蒸気圧を有することができるため、これは空気の熱特性に影響を及ぼすことなく（これが望ましい気候において）空気を浄化することができ、このシステムは、空気の熱特性を変えることなくスクラブ方式で空気から汚染物質を除去することができる。これは、特に調整屋内環境において、通常の淡水スクラバーより重要な利点である。これらのシステムにおいて淡水の代わりに液体乾燥剤を用いる提案により、液体乾燥剤の蒸気圧が処理される空気流の蒸気圧と一致するか、またはほぼ一致するように乾燥剤を調整することが可能になる。このような方法で、乾燥剤溶液から／への水蒸気の蒸発および収集の両方が最小化され、処理される空気流は、その湿度を増加または減少させることなく浄化することができる。
【００４６】
特定の湿度設定点が所望される（相対湿度５０％のような）状況において、液体乾燥剤溶液は、浄化される空気流の元のおよび所望の条件に応じて、乾燥剤溶液から／乾燥剤溶液への液体乾燥剤の蒸発または凝縮を介して空気流を調整するように調製することができる。空気の蒸気圧が液体乾燥剤の蒸気圧と一致すると、乾燥剤が空気流を浄化し続けている間、乾燥剤から／への水蒸気の蒸発および／または凝縮が停止する。このため、乾燥剤システムは、システム内への水の継続的な補充が要求されず、理論的には、システムに障害（漏れなど）がないと仮定して、乾燥剤溶液を交換する必要なしに動作することができる。
【００４７】
節水、および空気流を所望の湿度レベルまで／に変更／維持する可能性に加えて、液体乾燥剤ベースシステムは、微生物を含む、複数の形態の大気汚染物質の空気を浄化する可能性を提供する。病原体の可能性がある空気を浄化する可能性により、ＬＤＡＰシステムは、制御環境への／における／からの病気および汚染空気の発生および拡散を減少させるのに非常に魅力的になる。
【００４８】
図８に示す一実施形態によれば、ＬＤＡＰシステムはパッドおよびファンシステム８００として実装することができ、これはトレイ８０４の上方に支持されたパッド８０２を含む。液体乾燥剤８０６がタンク８０８に貯蔵され、ポンプ８１０で、導管８１２を通って、パッド８０２の頂部８０２Ａに圧送される。液体乾燥剤８０６は、重力のためにパッド８０２を流れ、パッドの底部８０２Ｂでトレイ８０４に収集され、そこからタンク８０８に戻される。未処理空気流８２０は、ファン８２２（または同等の機構）によってパッドへ入れられ、したがって、液体乾燥剤８０６と直接接触によって相互作用する。この相互作用の結果として、さまざまな不純物および病原体が液体乾燥剤に伝達され、したがって、これらは未処理空気流８２０から除去され、その結果、処理済み空気流８２４が生じる。パッド８０２は、上で議論したパッド３１０と同じ構造を有することができる。
【００４９】
図９は、スクラバーシステム９００としての、ＬＤＡＰシステムの他の一実装形態を示す。スクラバーシステム９００は、スプリンクラー９０６から液体乾燥剤９０４を上端９０２Ａで受け取るように構成された本体９０２を含む。スプリンクラー９０６は、ポンプ９１０から液体乾燥剤９０４を搬送するパイプ９０８に流体接続されている。ポンプ９１０は、本体９０２の底部９０２Ｂに流体接続され、ポンプは、パイプ９０８および本体９０２によって作製される閉回路を通して液体乾燥剤を循環させる。未処理空気の流れ９２０が、入力９１２で本体９０２内へ挿入される。空気粒子９２２が液体乾燥剤９０４と直接相互作用した後、処理済み空気流９２４が出力９１４で本体９０２を出る。前の実施形態のように、空気粒子と液体乾燥剤粒子との間の直接相互作用のため、さまざまな不純物および病原体が液体乾燥剤に伝達され、したがって、これらは未処理空気流９２０から除去され、その結果、処理済み空気流９２４が生じる。
【００５０】
ＬＤＡＰシステムの他の可能な一実装形態が図１０に示されており、この実装形態は、充填媒体床システム１０００を用いる。充填媒体１００２は、パッド８０２と同じ材料によって作製することができる。このシステムにおいて、トレイ／容器１００６からの液体乾燥剤１００４は、ポンプ１００８で、パイプ１０１０を通して、充填媒体１００２の頂部に配置された分配装置１０１２に圧送される。充填媒体１００２は、重力によってシステム１０００の本体１００１に保持される。液体乾燥剤の粒子は、重力により、充填媒体１００２を通って落下し、未処理空気流１０２０からの空気粒子１０２２と直接相互作用する。未処理空気流１０２０は、充填媒体１００２の下方に配置されている入口１０１４で本体１００１に入る。空気粒子１０２２は、充填媒体１００２を通って上方向に移動し、処理済み空気流１０２４として出口１０１６を出る。液体乾燥剤１００４は次いでトレイ１００６で収集され、ポンプ１００８によって再循環する。前の実施形態のように、空気粒子と液体乾燥剤粒子との間の直接相互作用のため、さまざまな不純物および病原体が液体乾燥剤に伝達され、したがって、これらは未処理空気流１０２０から除去され、その結果、処理済み空気流１０２４が生じる。
【００５１】
上で議論したＬＤＡＰシステムのいずれか（このシステムの他の実装形態を用いることもできるということに留意されたい）は、液体乾燥剤を用いて、たとえば、制御環境農業において、流入未処理空気流を浄化する。汚染空気は、図８から図１０に示すシステムのいずれかにおいて液体乾燥剤と接触するように引き込まれ、液体乾燥剤は、追加の消毒プロセスで、直接の空気／液体接触を介して空気中の汚染物質を除去する。
【００５２】
液体乾燥剤の再循環プロセス中に粉塵および固体が液体乾燥剤システムに蓄積し続けるため、粉塵を液体システムから濾過／除去して連続動作を可能にする必要があり、または液体流全体を交換する必要がある。液体乾燥剤システムからの粉塵の除去は、カートリッジフィルタ、膜システム、サンドフィルタ、渦フィルタ、または同様の濾過装置（このリストは網羅的であるように意図されていない）を介して実現することができる。液体流から粉塵を除去することにより、乾燥剤溶液を交換することなくＬＤＡＰシステムは動作を継続することが可能になる。
【００５３】
収集された固体を流入液体乾燥剤流１１０４から除去するための濾過装置１１０２の１つのこのような可能な配置が、ＬＤＡＰシステム１１００について図１１に示されている。当業者であれば、他の配置が可能であり、システムの他の実施形態において実現され得るということを理解するであろう。システム１１００はまた、液体乾燥剤をさまざまな要素に通すポンプ１１０６を含む。ポンプ１１０６は、ＵＶ処理モジュール１１０８に流体接続することができ、これは、液体乾燥剤を消毒し、乾燥剤の高塩分条件において生き残ることができる生物を死滅させるように構成されている。図１１に示す要素は、任意の順序で互いに流体接続することができる。液体乾燥剤出力流１１１０は次いで、上で議論したシステム８００、９００、または１０００のいずれかに提供される準備ができる。一用途において、ポンプ１１０６は、システム８００、９００、または１０００のそれぞれに示すポンプであり、濾過装置１１０２およびＵＶ処理モジュール１１０８は、パイプ８１２、９０８、または１０１０に沿って追加される。
【００５４】
微生物がＬＤＡＰシステムに蓄積するにつれて、溶液中の液体乾燥剤の高塩分および／または結果として生じる高浸透圧によって一部が死滅し、これは、微生物細胞の溶解および／または他の致命的なプロセスにつながることがある。しかしながら、他のものは生存可能なままであり得、もしその個体数が一定の臨界値を超えると、後で空気流に再導入されることがある。これらの微生物は、液体乾燥剤の塩分を含む高浸透圧条件で生き残ることができるが、ＵＶ処理モジュール１１０８によって提供される紫外線（ＵＶ）光の使用を介して死滅するか、または生存不能になることがある。一用途において、ＵＶ光は、ＵＶ処理モジュール１１０８のＵＶランプを介してシステムに供給することができる。しかしながら、一用途において、ＵＶ処理モジュール１１０８は単に、ＵＶ光を含む自然の日光に、通過する溶液を曝露するのみである。インラインＵＶランプはより小さな設置面積を有するが、動作させるために電気が要求される。自然の日光には電気が要求されないが、より大きな設置面積が要求されることがある。
【００５５】
ＬＤＡＰシステムは、液体貯蔵領域が腐食に抵抗するように、そして周囲空気湿度および結果として生じる液体体積が変化するにつれて、液体乾燥剤の体積の変動に順応するように設計されることになるという意味において、従来の淡水空気浄化装置とは異なって構成することができる。
【００５６】
空気浄化に加えて、ＬＤＡＰシステムは、蒸発冷却、乾燥剤加熱、除湿、および／または熱／エネルギー交換を介して、流入空気流を熱的に調整するために用いることもできる。建物のＨＶＡＣシステムの入口および出口に１つ以上のＬＤＡＰシステムを配置することによって、潜熱と顕熱の交換を実現して、屋外空気を事前調整し、他のＨＶＡＣ構成要素に対する負荷を低減することができる。このようなシステムは、システムの出口から顕熱および／または潜熱および冷却を収集し、その調整をシングルパスタイプのＨＶＡＣシステムにおける空気入口へ再循環させることができ、屋内空気が継続的に屋外空気に置き換えられている。これに関して、図１２は、ＨＶＡＣシステム１２１２に接続された制御環境チャンバ１２１０を含むこのようなシステム１２００を示す。チャンバ１２１０は、その構造が人間の居住、動物の成長、または作物の産出のために用いられるかどうかに関係なく、任意の制御環境構造を含むと本明細書で理解される。流入空気流１２４０がまず第１のＬＤＡＰシステム１２２０（上で議論したシステム８００、９００または１０００のいずれかとすることができる）によって処理され、次いでＨＶＡＣシステム１２１２によって冷却され、次いでチャンバ１２１０に提供される。この実施形態において、チャンバ１２１０は、家畜が保持される納屋または同様の囲いとすることができる。チャンバ１２１０から出る空気流が次いで第２のＬＤＡＰシステム１２３０によって処理され、流出空気流１２４２は周囲へ放出される。この潜熱交換プロセスは、図１〜図４に示す実施形態においてより詳細に説明している。
【００５７】
ＬＤＡＰシステム１２２０および１２３０は、シングルパスタイプのＨＶＡＣシステム１２００に設置され、屋内空気が継続的に屋外空気に置き換えられている。このようなシステムは、流入および流出空気の両方を浄化して、制御環境チャンバ１２１０における動物または作物の両方を保護し、また、チャンバ１２１０の外側でのいかなる病気または汚染の拡散をも阻止する。加えて、液体乾燥剤がチャンバ１２１０の入口と出口との間（すなわち、図１２に示すような第１および第２のＬＤＡＰシステム間）で循環するとき、このシステムは熱／冷交換器として機能して他のＨＶＡＣシステム構成要素に対する負荷を低減する。したがって、図１２に示すシステム１２００は、空気入口に第１のＬＤＡＰシステムを有し、チャンバ１２１０へ入る病原体および粉塵の負荷を低減するのに役立つ一方、第２のＬＤＡＰシステムは、空気出口に設置され、チャンバ１２１０から出る病原体および粉塵の負荷を低減するのに役立つ。一実施形態において、ＨＶＡＣシステム１２１２は、図１に示すＬＤＨＰＥＣシステム１００である。ＬＤＨＰＥＣシステム１００は、液体乾燥剤蒸発冷却器システム１１０、液体乾燥剤湿度回収システム１２０、貯蔵システム１３０、配管システム１４０、および制御システム１５０を含む。
【００５８】
あるいは、図１２に示す実施形態のように、チャンバ１２１０の内側の空気を連続的な方法で再生することを所望しなければ、図１３に示すように、チャンバ１２１０の内側にスタンドアロンシステムとしてＬＤＡＰシステム１２２０の１つ以上を配置することが可能であり、このとき入口空気流１２４０および出口空気流１２４２は、チャンバ１２１０の内部に閉じ込められる。ＨＶＡＣシステム１２１２は依然として、チャンバ１２１０の内側の空気を冷却するために用いることができる。当業者であれば理解するように、家畜または植物が成長するチャンバと組み合わせてＬＤＡＰシステムを用いることは、この空気浄化システムの１つの可能な用途にすぎない。ＬＤＡＰシステムは、空気を浄化する必要がある任意の状況において適用することができる。
【００５９】
畜産業におけるさまざまな病気（たとえば鳥インフルエンザ）の発生による深刻な結果を考慮すると、本明細書で議論したＬＤＡＰシステムは、制御環境のための大気質を大幅に改善することが期待され、家禽産業を含む、制御環境農産業にとって特に重要である。本明細書で議論したＬＤＡＰシステムは、制御環境から流入する、再循環する、および／または出て行く空気流を浄化するために設置することができる。
【００６０】
開示された実施形態は、湿度回収システムと組み合わされた蒸発システムを提供し、両システムは、囲いの内側の温度を制御して囲いの内側の湿度を再循環させるために液体乾燥剤を用いる。囲いにおける流入空気流には液体乾燥剤からの湿度が追加されるが、空気流が囲いの外側に排出される直前に同じ湿度が回収される。加えて、液体乾燥剤空気浄化システムを、スタンドアロンシステムとして、または液体乾燥剤湿度ポンプおよび蒸発冷却器システムと組み合わせて用いることができる。この説明は本発明を限定するように意図されていないということが理解されるべきである。反対に、例示的な実施形態は、添付の特許請求の範囲によって定義されたような本発明の精神および範囲に含まれる代替案、修正例および同等物を網羅するように意図されている。さらに、例示的な実施形態の詳細な説明において、特許請求された発明の包括的な理解を提供するために多数の具体的な詳細が記載されている。しかしながら、当業者であれば、さまざまな実施形態がこのような具体的な詳細なしで実施することができるということを理解するであろう。
【００６１】
本実施形態の特徴および要素は特定の組合せで実施形態に記載されているが、各特徴または要素は、実施形態の他の特徴および要素なしで単独で、または本明細書に開示された他の特徴および要素ありまたはなしでさまざまな組合せで用いることができる。
【００６２】
この書面の説明は、開示された主題の例を用いて、任意の装置またはシステムを作製および使用すること、ならびに任意の組み込まれた方法を実行することを含め、同じことを当業者が実践することを可能にしている。主題の特許性の範囲は、特許請求の範囲によって定義されており、当業者が想起する他の例を含むことができる。このような他の例は、特許請求の範囲内にあることが意図されている。
【００６３】
参考文献
非特許文献１１
非特許文献９
非特許文献１
非特許文献２
非特許文献３
非特許文献１２
非特許文献１３
非特許文献４
非特許文献１４
非特許文献５
非特許文献６
非特許文献７
非特許文献８
非特許文献１５
非特許文献１０
【符号の説明】
【００６４】
１００  ＬＤＨＰＥＣシステム
１０１  地表
１０２  囲い
１０４  太陽波
１０６  植物
１０７  床
１０８  ファン
１１０  ＬＤＥＣシステム
１２０  ＬＤＨＲシステム
１３０  貯蔵システム
１４０  配管システム
１５０  制御システム
１６０  排出機構
３００  入口
３１０  パッド
３１０Ａ  頂部
３１２  液体乾燥剤
３１４  容器
３１６  パイプ
４００  入口
４１０  パッド
４１０Ａ  頂部領域
４１２  液体乾燥剤
４１４  容器
４２０  出口
５００  コンピューティングデバイス
５０１  サーバ
５０２  中央処理装置
５０４  ランダムアクセスメモリ
５０６  読み取り専用メモリ
５０８  入力／出力回路
５１０  バス
５１２  ディスクドライブ
５１４  ＣＤ−ＲＯＭドライブ
５１６  ＣＤ−ＲＯＭまたはＤＶＤ
５１８  ＵＳＢ記憶装置
５２０  ディスプレイ
５２２  ユーザ入力インターフェイス
５２８  インターネット
８００  パッドおよびファンシステム
８０２  パッド
８０２Ａ  頂部
８０２Ｂ  底部
８０４  トレイ
８０６  液体乾燥剤
８０８  タンク
８１０  ポンプ
８１２  導管
８２０  未処理空気流
８２２  ファン
８２４  処理済み空気流
９００  スクラバーシステム
９０２  本体
９０２Ａ  上端
９０２Ｂ  底部
９０４  液体乾燥剤
９０６  スプリンクラー
９０８  パイプ
９１０  ポンプ
９１２  入力
９１４  出力
９２０  未処理空気流
９２２  空気粒子
９２４  処理済み空気流
１０００  充填媒体床システム
１００１  本体
１００２  充填媒体
１００４  液体乾燥剤
１００６  トレイ
１００８  ポンプ
１０１０  パイプ
１０１２  分配装置
１０１４  入口
１０１６  出口
１０２０  未処理空気流
１０２２  空気粒子
１０２４  処理済み空気流
１１００  ＬＤＡＰシステム
１１０２  濾過装置
１１０４  流入液体乾燥剤流
１１０６  ポンプ
１１０８  ＵＶ処理モジュール
１１１０  液体乾燥剤出力流
１２００  ＨＶＡＣシステム
１２１０  チャンバ
１２１２  ＨＶＡＣシステム
１２２０  第１のＬＤＡＰシステム
１２３０  第２のＬＤＡＰシステム
１２４０  流入空気流
１２４２  流出空気流
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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