(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）供給空気流を作り出す、被管理空間に空気を供給するようにした空気供給器と、
ｂ）供給空気流に隣接して排出空気流を作り出す、被管理空間から空気を排出するようにした空気排出器と、
ｃ）供給空気流と排出空気流とを分離する、供給空気流と排出空気流との間に設けた仕切りと、
ｄ）供給空気流と排出空気流との間で熱と湿気を交換する、供給空気流と排出空気流に接している全エネルギー回収装置と、
ｅ）供給空気流と排出空気流との間で熱と湿気を交換する、供給空気流と排出空気流の中を回転するよう位置させた除湿輪と、
ｆ）供給空気流を冷却し除湿するようにした、全エネルギー回収装置と除湿輪との間の供給空気流中に設けた冷却器と
を備えてなる被管理空間の温度および湿度レベルの制御システム。
【請求項２】
除湿輪が、乾燥系除湿輪である請求項１のシステム。
【請求項３】
全エネルギー回収装置が、乾燥系全エネルギー回収装置である請求項１のシステム。
【請求項４】
除湿輪が、受動的除湿輪である請求項１のシステム。
【請求項５】
冷却器が、冷却用コイルからなる請求項１のシステム。
【請求項６】
供給空気流が、被管理空間の外側から供給された空気からなる請求項１のシステム。
【請求項７】
供給空気流が、被管理空間の内側から供給された空気からなる請求項１のシステム。
【請求項８】
全エネルギー回収装置が、分離された供給空気流と排出空気流の中を回転するよう位置させた全エネルギー回収輪である請求項１のシステム。
【請求項９】
除湿輪が、乾燥系除湿輪である請求項８のシステム。
【請求項１０】
全エネルギー回収輪が、乾燥系全エネルギー回収輪である請求項８のシステム。
【請求項１１】
除湿輪が、受動的除湿輪である請求項８のシステム。
【請求項１２】
冷却器が、冷却用コイルからなる請求項８のシステム。
【請求項１３】
供給空気流が、被管理空間の外側から供給された空気からなる請求項８のシステム。
【請求項１４】
供給空気流が、被管理空間の内側から供給された空気からなる請求項８のシステム。
【請求項１５】
ａ）全エネルギー回収輪が、乾燥した冷たい区域と湿った暖かい区域とを有し、
ｂ）全エネルギー回収輪が供給空気流の中を回転すると供給空気流が全エネルギー回収輪の乾燥した冷たい区域を通過させられることによって供給空気流が冷却され除湿されるように、全エネルギー回収輪が空気供給器と通じ、
ｃ）全エネルギー回収輪が排出空気流の中を回転すると排出空気流が全エネルギー回収輪の湿った暖かい区域を通過させられることによって全エネルギー回収輪が冷却され乾燥されるように、全エネルギー回収輪が空気排出器と通じ、
ｄ）供給空気流が全エネルギー回収輪を離れた後冷却器を通過させられることによって供給空気流がさらに冷却され除湿されるように、冷却器が空気供給器と通じ、
ｅ）除湿輪が、暖かく乾燥した区域と冷たく湿った区域とを有し、
ｆ）除湿輪が供給空気流の中を回転すると冷却器を離れる供給空気流が除湿輪の暖かく乾燥した区域を通過させられることによって供給空気流が暖められさらに除湿されるように、除湿輪が空気供給器と通じ、
ｇ）除湿輪が排出空気流の中を回転すると排出空気流が除湿輪の冷たく湿った区域を通過させられることによって除湿輪が暖められ乾燥されるように、除湿輪が空気排出器と通じている
冷却／除湿モードを有する請求項８のシステム。
【請求項１６】
除湿輪が、制御された速度で回転し、システムが、除湿輪の回転速度を調整するための速度コントローラをさらに備えている請求項８のシステム。
【請求項１７】
除湿輪によって交換される熱と湿気のレベルを制御するように、除湿輪の回転速度が調整される請求項１６のシステムの操作方法。
【請求項１８】
冷却器が、制御された冷却出力を有し、システムが、冷却器の冷却出力を調整するための冷却コントローラをさらに備えている請求項８のシステム。
【請求項１９】
冷却器によって与えられる冷却または除湿のレベルを制御するように、冷却器の冷却出力が調整される請求項１８のシステムの操作方法。
【請求項２０】
除湿輪が、制御された速度で回転し、システムが、除湿輪の回転速度を調整するための速度コントローラをさらに備えている、冷却器が、制御された冷却出力を有し、システムが、冷却器の冷却出力を調整するための冷却コントローラをさらに備えている請求項８のシステム。
【請求項２１】
ａ）冷却器の冷却出力を上げるステップと、
ｂ）除湿輪が供給空気流に加熱レベルを減少させて与えるかまたは全く加熱しない所定の範囲に除湿輪の回転速度を落とすステップとを備えている、
実質的に被管理空間の湿度を調整することなく被管理空間を冷却する請求項２０のシステムの操作方法。
【請求項２２】
ａ）冷却器の冷却出力を上げるステップと、
ｂ）除湿輪が供給空気流に加熱レベルを減少させて与え、かつ除湿レベルを上昇させて与える所定の範囲に除湿輪の回転速度を調整するステップとを備えている、
被管理空間を冷却し除湿する請求項２０のシステムの操作方法。
【請求項２３】
ａ）被管理空間に入る空気の送出湿気含量が被管理空間の所望の湿気含量に近づくように冷却器の出力を落とすステップと、
ｂ）除湿輪が供給空気流に加熱レベルを上昇させて与え、かつ除湿レベルを減少させて与える所定の範囲に除湿輪の回転速度を上昇させるステップとを備えている、
実質的に被管理空間の湿度を調整することなく被管理空間を加熱する請求項２０のシステムの操作方法。
【請求項２４】
ａ）冷却器が除湿輪に入る供給空気を除湿するように冷却器の出力を上昇させるステップと、
ｂ）除湿輪が供給空気流に加熱レベルと除湿レベルの両方を上昇させて与える所定の範囲に除湿輪の回転速度を調整するステップとを備えている、
被管理空間を加熱し除湿する請求項２０のシステムの操作方法。
【請求項２５】
ａ）全エネルギー回収装置が、乾燥した冷たい区域と湿った暖かい区域とを有し、
ｂ）供給空気流が全エネルギー回収装置の乾燥した冷たい区域を通過させられることによって供給空気流が冷却され除湿されるように、全エネルギー回収装置が空気供給器と通じ、
ｃ）排出空気流が全エネルギー回収装置の湿った暖かい区域を通過させられることによって全エネルギー回収装置が冷却され乾燥されるように、全エネルギー回収装置が空気排出器と通じ、
ｄ）供給空気流が全エネルギー回収装置を離れた後冷却器を通過させられることによって供給空気流がさらに冷却され除湿されるように、冷却器が空気供給器と通じ、
ｅ）除湿輪が、暖かく乾燥した区域と冷たく湿った区域とを有し、
ｆ）除湿輪が供給空気流の中を回転すると冷却器を離れる供給空気流が除湿輪の暖かく乾燥した区域を通過させられることによって供給空気流が暖められさらに除湿されるように、除湿輪が空気供給器と通じ、
ｇ）除湿輪が排出空気流の中を回転すると排出空気流が除湿輪の冷たく湿った区域を通過させられることによって除湿輪が暖められ乾燥されるように、除湿輪が空気排出器と通じている、
冷却／除湿モードを有する請求項１のシステム。
【請求項２６】
除湿輪が、制御された速度で回転し、システムが、除湿輪の回転速度を調整するための速度コントローラをさらに備えている請求項１のシステム。
【請求項２７】
除湿輪によって交換される熱と湿気のレベルを制御するように、除湿輪の回転速度が調整される請求項２６のシステムの操作方法。
【請求項２８】
冷却器が、制御された冷却出力を有し、システムが、冷却器の冷却出力を調整するための冷却コントローラをさらに備えている請求項１のシステム。
【請求項２９】
冷却器によって与えられる冷却または除湿のレベルを制御するように、冷却器の冷却出力が調整される請求項２８のシステムの操作方法。
【請求項３０】
除湿輪が、制御された速度で回転し、システムが、除湿輪の回転速度を調整するための速度コントローラをさらに備え、冷却器が、制御された冷却出力を有し、システムが、冷却器の冷却出力を調整するための冷却コントローラをさらに備えている請求項１のシステム。
【請求項３１】
ａ）冷却器の冷却出力を上げるステップと、
ｂ）除湿輪が供給空気流に加熱レベルを減少させて与えるかまたは全く加熱しない所定の範囲に除湿輪の回転速度を落とすステップとを備えている、
実質的に被管理空間の湿度を調整することなく被管理空間を冷却するための、請求項３０のシステムの操作方法。
【請求項３２】
ａ）冷却器の冷却出力を上げるステップと、
ｂ）除湿輪が供給空気流に加熱レベルを減少させて与え、かつ除湿レベルを上昇させて与える所定の範囲に除湿輪の回転速度を調整するステップとを備えている、
被管理空間を冷却し除湿する請求項３０のシステムの操作方法。
【請求項３３】
ａ）被管理空間に入る空気の送出湿気含量が被管理空間の所望の湿気含量に近づくように冷却器の出力を落とすステップと、
ｂ）除湿輪が供給空気流に加熱レベルを上昇させて与え、かつ除湿レベルを減少させて与える所定の範囲に除湿輪の回転速度を上昇させるステップとを備えている、
実質的に被管理空間の湿度を調整することなく被管理空間を加熱する請求項３０のシステムの操作方法。
【請求項３４】
ａ）冷却器が除湿輪に入る供給空気を除湿するように冷却器の出力を上昇させるステップと、
ｂ）除湿輪が供給空気流に加熱レベルと除湿レベルの両方を上昇させて与える所定の範囲に除湿輪の回転速度を調整するステップとを備えている、
被管理空間を加熱し除湿する請求項３０のシステムの操作方法。
【請求項３５】
ａ）供給空気流を作り出す、被管理空間に空気を供給するようにした供給ファンと、
ｂ）供給空気流に隣接して排出空気流を作り出す、被管理空間から空気を排出するようにした排気ファンと、
ｃ）供給空気流と排出空気流とを分離する、供給空気流と排出空気流との間に設けた仕切りと、
ｄ）供給空気流と排出空気流との間で熱と湿気を交換する、分離された供給空気流と排出空気流の中を回転するよう位置させた乾燥系全エネルギー回収輪と、
ｅ）供給空気流と排出空気流との間で熱と湿気を交換する、供給空気流と排出空気流の中を回転するよう位置させた乾燥系受動的除湿輪と、
ｆ）除湿輪によって交換される熱と湿気のレベルを制御するように除湿輪の回転速度を調整するための速度コントローラと、
ｇ）供給空気流を冷却し除湿するようにした、全エネルギー回収輪と除湿輪との間の供給空気流中に設けた冷却用コイルと、
ｈ）冷却用コイルによって与えられる冷却および除湿レベルを調整するよう冷却用コイルの冷却出力を調整するための冷却コントローラと
を備えてなる被管理空間の温度および湿度の制御システム。
【請求項３６】
ａ）供給空気流を作り出す、被管理空間に空気を供給するようにした空気供給器と、
ｂ）供給空気流に隣接して排出空気流を作り出す、被管理空間から空気を排出するようにした空気排出器と、
ｃ）供給空気流と排出空気流とを分離する、供給空気流と排出空気流との間に設けた仕切りと、
ｄ）供給空気流と排出空気流との間で熱を交換する、供給空気流と排出空気流に接している知覚エネルギー回収装置と、
ｅ）供給空気流と排出空気流との間で熱と湿気を交換する、供給空気流と排出空気流の中を回転するよう位置させた除湿輪と、
ｆ）供給空気流を冷却し除湿するようにした、知覚エネルギー回収装置と除湿輪との間の供給空気流中に設けた冷却器と
を備えてなる被管理空間の温度および湿度の制御システム。
【請求項３７】
ａ）被管理空間に空気を供給し被管理空間から空気を排出して供給空気流と排出空気流を作り出すステップと、
ｂ）供給空気流を冷却し除湿するために、乾燥した冷たい区域と湿った暖かい区域とを有する全エネルギー回収装置を備えるステップと、
ｃ）全エネルギー回収装置の乾燥した冷たい区域に供給空気流を通すことよって供給空気流を冷却し除湿するステップと、
ｄ）全エネルギー回収装置の湿った暖かい区域に排出空気流を通すことによって全エネルギー回収装置を冷却し除湿するステップと、
ｅ）供給空気流をさらに冷却し除湿するために冷却器を備えるステップと、
ｆ）冷却器に供給空気流を通すことよって供給空気流をさらに冷却し除湿するステップと、
ｇ）供給空気流を暖めさらに除湿するために回転除湿輪を備えるステップと、
ｈ）回転除湿輪の暖かく乾燥した区域に供給空気流を通すことによって供給空気流を暖めさらに除湿するステップと、
ｉ）除湿輪に排出空気流を通すことによって除湿輪を暖め乾燥させるステップと
を備えてなる被管理空間の温度および湿度の制御方法。
【請求項３８】
除湿輪が、受動的除湿輪である請求項３７の方法。
【請求項３９】
除湿輪が、乾燥系除湿輪である請求項３７の方法。
【請求項４０】
全エネルギー回収装置が、乾燥系全エネルギー回収装置である請求項３７の方法。
【請求項４１】
供給空気流に与える加熱または除湿レベルを調整するために除湿輪の回転速度を制御するステップをさらに備えている請求項３７の方法。
【請求項４２】
供給空気流に与える冷却または除湿レベルを調整するために冷却器の出力を制御するステップをさらに備えている請求項３７の方法。
【請求項４３】
供給空気流に与える加熱または除湿レベルを調整するために除湿輪の回転速度を制御するステップと、供給空気流に与える冷却または除湿レベルを調整するために冷却器の出力を制御するステップとをさらに備えている請求項３７の方法。
【請求項４４】
ａ）被管理空間に空気を供給し被管理空間から空気を排出して供給空気流と排出空気流を作り出すステップと、
ｂ）供給空気流を冷却し除湿するために、乾燥した冷たい区域と湿った暖かい区域とを有する回転全エネルギー回収輪を備えるステップと、
ｃ）回転全エネルギー回収輪の乾燥した冷たい区域に供給空気流を通すことよって供給空気流を冷却し除湿するステップと、
ｄ）回転全エネルギー回収輪の湿った暖かい区域に排出空気流を通すことによって全エネルギー回収輪を冷却し乾燥するステップと、
ｅ）供給空気流をさらに冷却し除湿するために冷却器を備えるステップと、
ｆ）冷却器に供給空気流を通すことよって供給空気流をさらに冷却し除湿するステップと、
ｇ）供給空気流を暖めさらに除湿するために回転除湿輪を備えるステップと、
ｈ）回転除湿輪の暖かく乾燥した区域に供給空気流を通すことによって供給空気流を暖めさらに除湿するステップと、
ｉ）除湿輪に排出空気流を通すことによって除湿輪を暖め乾燥させるステップと
を備えてなる被管理空間の温度および湿度の制御方法。
【請求項４５】
除湿輪が、受動的除湿輪である請求項４４の方法。
【請求項４６】
除湿輪が、乾燥系除湿輪である請求項４４の方法。
【請求項４７】
全エネルギー回収輪が、乾燥系全エネルギー回収輪である請求項４４の方法。
【請求項４８】
供給空気流に与える加熱または除湿レベルを調整するために除湿輪の回転速度を制御するステップをさらに備えている請求項４４の方法。
【請求項４９】
供給空気流に与える冷却または除湿レベルを調整するために冷却器の出力を制御するステップをさらに備えている請求項４４の方法。
【請求項５０】
供給空気流に与える加熱または除湿レベルを調整するために除湿輪の回転速度を制御するステップと、供給空気流に与える冷却または除湿レベルを調整するために冷却器の出力を制御するステップとをさらに備えている請求項４４の方法。
【請求項５１】
ａ）被管理空間に空気を供給し被管理空間から空気を排出して供給空気流と排出空気流を作り出すステップと、
ｂ）供給空気流を冷却し除湿するために、乾燥した冷たい区域と湿った暖かい区域とを有する回転乾燥系全エネルギー回収輪を備えるステップと、
ｃ）回転全エネルギー回収輪の乾燥した冷たい区域に供給空気流を通すことよって供給空気流を冷却し除湿するステップと、
ｄ）回転全エネルギー回収輪の湿った暖かい区域に排出空気流を通すことによって全エネルギー回収輪を冷却し乾燥させるステップと、
ｅ）供給空気流をさらに冷却し除湿するために冷却用コイルを備えるステップと、
ｆ）供給空気流に与えられる冷却または除湿レベルを調整するために冷却用コイルの出力を制御するステップと、
ｇ）冷却器に供給空気流を通すことよって供給空気流をさらに冷却し除湿するステップと、
ｈ）供給空気流を暖めさらに除湿するために回転受動的乾燥系除湿輪を備えるステップと、
ｉ）供給空気流に与えられる加熱または除湿レベルを調整するために除湿輪の回転速度を制御するステップと、
ｊ）回転除湿輪の暖かく乾燥した区域に供給空気流を通すことによって供給空気流を暖めさらに除湿するステップと、
ｋ）除湿輪に排出空気流を通すことによって除湿輪を暖め乾燥させるステップと
を備えてなる被管理空間の温度および湿度の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
１．発明の分野
本発明は、暖房・換気および空調（「ＨＶＡＣ」）の分野に関する。より詳しくは、本発明は被管理空間の温度および湿度を制御するシステムおよび方法に関する。
【０００２】
２．背景
室内空気の良否は、多くの病気と関連付けられており、作業者の生産性に直接的な影響を及ぼすということが知られている。新しい研究では、屋内の湿度レベルは、建物利用者の健康に対し、これまでに推測されていたよりもはるかに大きな影響を及ぼすものであるということが強く示唆されている。例えば、より高い屋内湿度レベルにおいて増殖する微生物の活動（例：糸状菌、真菌）は、有害な有機化合物を発することがこれまでに示されてきた。現在何人かの研究者により、小児喘息はこのような微生物の活動に関連があるのではないかと推測されている。
【０００３】
健康への直接的な影響に加え、微生物の活動に関連する臭気は、利用者が室内空気の質を許容できないと考える主たる理由としてよく挙げられる。建物内において臭気が感じられる場合、建物制御者は臭気を除去しようとして外気量を増やすことによってこれに対応することが多い。外気量を増加させると大抵の場合は室内空気の湿度レベルがより高くなり、これによってまた微生物の活動が助長されるため、問題を悪化させることが多い。空間温度は維持されるものの湿度制御は失われ、その結果、空間湿度状態が高められることになる。
【０００４】
ＨＶＡＣ産業は、その貿易組織である米国暖房・冷凍・エアコンディショニング工学会（「ＡＳＨＲＡＥ」）を通して前記室内空気品質（「ＩＡＱ」）に関する懸念事項に応じてきた。数年前、ＡＳＨＲＡＥは「許容可能な室内空気品質のための換気」という名称のＩＡＱ規格６２−１９８９を発行した。この規格は、外気の連続換気の必要性とともに室内空気の湿度レベルを維持する重要性を強調している。近年提案された前記規格に対する修正（６２−１９８９R）では、特に暑くて湿度の高い気候における湿度制御にさらに重点が置かれている。前記提案された規格は、ピークの部分的負荷状態の間、および利用状態（相対湿度が６０％以下に維持されることが推奨される）と非利用状態（相対湿度が７０％以下に維持されることが推奨される）の両者の間は、適切な湿度レベルを維持する必要性があることを強調している。したがって、屋内空間の湿度を効果的に制御すると同時に大量の外気を前記屋内空間に供給するようなエネルギー効率のよいシステムが著しく求められている。
【０００５】
利用率の高い施設、または学校や、病院、療養所、多くのオフィスなどといった高いレベルで人間の出入りが行われる施設では、一般に大量の外気が利用空間に導入されるものであり、そのため、重要なＨＶＡＣ設計課題が存在する。暑くて湿度の高い気候においては極度に湿度レベルが高く、かつ部分負荷冷却時間が数時間に及ぶため、従来のＨＶＡＣによるアプローチが前記施設に使用されることになると、相対湿度をＡＳＨＲＡＥが推奨するレベルに維持することは非常に困難であり、かつコストがかかる。
【０００６】
例えば、温度が適度であっても湿度が高いような期間（部分負荷状態）においては、パッケージされたＨＶＡＣユニットは当該空間を素早く所望の温度に至らせ、その後冷却用コイルのスイッチを切ると思われる。外気は引き続き前記空間に供給されるため、室内空気の湿度レベルは、前記空間内の温度により再びサーモスタットが冷却動作を初めから開始するようになるまで上昇する。この時までに、冷却用コイルに供給される混合気体は、湿度が高められた状態となる。冷却用コイルに届くだけの湿度が高められた空気は、結果的に、冷却用コイルが前記給気／外気に接触したままとなるような高い露点温度となる。この空間温度は維持されるが、温度制御は失われ、その結果、空間湿度が上昇する。
【０００７】
大量の外気を提供しながらも被管理空間の温度および湿度を制御するための最も効果的な設計による解決策は、施設で使用される従来のＨＶＡＣユニットから潜在的負荷を切り離すことに関するものである。このアプローチにより、従来のユニットを知覚可能な負荷のみを扱うように小型化することが可能となる。除湿された外気は、中間的な室温および湿度（一般に華氏６８度および５５グレーン）において別個のシステムを介して被管理空間に直接供給される。このアプローチにより、所望量の外気が連続して供給されると同時に前記空間に対して所望の一定した相対湿度が維持される。
【０００８】
除湿された外気を連続して供給するため、乾燥剤をベースにしたシステムが提供されている。これらのシステムでは、外気内に含まれる著しい量の湿気が従来のＨＶＡＣシステムに、または先に述べたように被管理空間に直接導入される前に、この湿気を除去することが可能である。これにより、パッケージされた機器が設計通りに作用し、かつ外気の必要性が増大するかどうかに関わらず空間の湿度をより確実に制御できるようになる。
【０００９】
乾燥剤は、かなり大量な水を吸引し、かつこれを保持する能力を有するような固体または液体がある。乾燥剤が使用されている多くの商業用空調の適用例においては、乾燥剤は固体形状をしており、調整対象となる空気から水分を吸収する。このようなタイプの乾燥剤の例としては、シリカゲル、活性アルミナ、モレキュラーシーブおよび潮解性吸湿塩がある。場合によっては、これらの乾燥剤は、調整対象となる空気が通過する床の中に含まれる。ただし乾燥剤は、「乾燥輪」（乾燥ホイール、ｄｅｓｉｃｃａｎｔ  ｗｈｅｅｌ）として知られるものに含まれていることが多い。
【００１０】
乾燥輪とは、乾燥剤で被覆された、または乾燥剤に含浸された、複数の密接な間隔を空けて配置された非常に薄い用紙または金属シートを一般に包含する装置である。前記乾燥輪は、２つのセクションに分割される配管内または空気操縦システム内に含まれることが多い。前記乾燥輪は、その所定区域が実質的に前記２つのセクションに露出されるように、その軸を中心としてゆっくりと回転される。第１セクションにおいては、乾燥剤は給気／外気に接触する。このセクションでは、乾燥輪は空気からその乾燥面上へ水分を吸収することによって、前記給気／外気の流れを除湿する。
【００１１】
乾燥輪の第２セクションにおいては、乾燥剤は当該空間から排出される回帰空気／排気に接触する。この回帰空気／排気は、前記給気／外気から吸収された乾燥剤から水分を脱着する。これら２つの空気の流れを通して乾燥輪を循環させることにより、乾燥輪の吸収／脱着動作が途切れることなく同時に行われる。
【００１２】
前記穿孔技術には、２つのタイプの乾燥剤輪システムが含まれる。ｉ）「受動的」二重輪エネルギー回収事前調整（ＤＷＥＲＰ）システムと、ｉｉ）熱によって再生される乾燥剤をベースにした「能動的」冷却（ＤＢＣ）システムである。
【００１３】
従来技術の図１Ａおよび図１Ｂに示されるように、ＤＷＥＲＰシステムは一般に、従来の冷却水または直接膨張（「ＤＸ」）冷却用コイルに加え、乾燥剤をベースにした全エネルギー回収輪と知覚単独回収輪とを組み合わせて、（周囲の情況に応じて）設備に供給された外気を冷却および除湿する、または暖房および加湿する。
【００１４】
前記冷却モデルにおいて作動する一般的なＤＷＥＲＰシステムが、図１Ａに示されている。前記冷却モデルにおいては、前記給気／外気の流れは、事前に冷却および除湿されている、乾燥剤をベースにした全エネルギー回収輪を通過し、その湿度および熱のほとんどを乾燥剤被覆輪媒体に渡される。次に外気は、当該空間に必要な絶対湿度レベルに到達するまでさらに冷却および除湿された冷却用コイルを通過する。この冷たい除湿された外気の流れは最終的に、前記空間から排出された回帰空気の流れの中に含まれるエネルギーのみを用いて、所望の温度に到達した知覚単独輪を通過し、前記知覚単独輪の第２側面を通過する。
【００１５】
前記回帰空気の流れは、前記冷却用コイルを離れる冷たい空気によって冷却される移動マトリックスを通過した状態で、前記知覚単独輪を冷たく乾燥した状態のままにしておく。その後この冷たく乾燥した空気は、乾燥剤被覆全エネルギー回収マトリックスに含まれる熱および水分を収集するような全エネルギー回収輪を通過させられ、これを屋外に排出する。
【００１６】
ＤＷＥＲＰ内の冷却用コイルは、一般に華氏５１度という低温で作動され、絶対湿度レベル５５グレインで空気を伝えることが可能である。慣習的変更によりＤＸ冷却用コイルは、華氏４８度という低温に外気を冷却して、従来の冷却設備の現実的な限界である５０グレインという低い伝達絶対湿度レベルを生成するよう、ＤＷＥＲＰシステム内において設計可能である。外気湿度状態１３０グレイン（米国南部に対する一般的な露点冷却設計条件）においては、ＤＷＥＲＰは通常は外気湿度含有量において８０グレイン以下を削減することが可能であり、結果的に潜在的負荷の削減は、１０，０００ｃｆｍ（立方フィート／分）システムに対しておよそ５４４，０００ＢＴＵ／ｈｒとなる。
【００１７】
ここで従来技術の図２を参照すると、潜在的負荷を減少させるため、乾燥剤をベースにした「能動的」冷却システム（ＤＢＣ）もまた適用されている。「能動的」ＤＢＣシステムは一般に、熱によって再生される乾燥脱湿輪（「能動的ＤＨ輪」）、知覚単独回収輪、再生熱源、および多くの場合は蒸発性冷却器を組み合わせている。図２は、冷却モードにおいて作動する一般的なＤＢＣシステムの例を示す。ＤＢＣシステムは、外気／給気を熱によって再生される乾燥輪に通すことによって作用し、前記空気は前記乾燥輪において除湿、暖房される。この暖房は、吸着熱（水分が乾燥面上に吸着された際に放出されるエネルギー）および回転する際に脱湿輪マトリックスによって熱い再生空気流から外気／供給空気流へと運ばれる熱の両者から発生する。乾燥輪を抜け出す際には、前記熱い外気／給気は知覚単独輪を通過することによって冷却される。この点においてＤＢＣシステムでは、外気／給気の状態について除湿はされるものの、外気とほぼ同じ温度となる。その結果、給気の温度を所望の空間中間状態まで下げるように、著しい量の次の冷却エネルギーが必要とされる。
【００１８】
能動的ＤＢＣシステムの再生空気流は、回帰空気流か別の外気流のいずれかでよい。いずれの場合も、この空気流は通常まず蒸発性冷却器を通過して、（前記の必要な次の冷却を減少させるため）外気／給気側の知覚可能な単独熱回収に対して改善された駆動力を供給する。前記空気は、前記蒸発性冷却器を冷却除湿したままの状態にしておき、その後、前記空気流が再生ヒータに導入される前に予熱されるような知覚単独熱交換器の第２側面を通過する。次にこの空気流の一部または全部は、一般に華氏１７５度から華氏３００度の範囲内の温度まで暖房されるような再生熱源を通過させられる。この熱い再生空気流は、能動的ＤＨ輪の乾燥被覆に含まれる水分を脱着し、これをＤＢＣシステムから排出する。このＤＢＣシステムにおいて使用される「能動的」ＤＨ乾燥輪は、一般的に適用される際に必要な湿度レベルまで引き続き前記外気流／供給空気流を乾燥させるため、かなり大きな熱エネルギー源をもって連続的に再生されなければならない。
【００１９】
ＤＷＥＲＰアプローチ以上のものであっても、能動的ＤＢＣシステムの能力は、一般的な露点設計条件において非常に乾燥した空気を供給することに限定されている。現時点において従来のＤＢＣシステムから可能な最大水分削減量は、一般的にはおよそ７０グレインであり、この湿度削減レベルは、概して、前記システムを非常に低い面速度で作動させること（すなわち処理される空気流に対する非常に大きなシステム）を求めるものである。この結果、外気露点設計条件が１３０グレインの場合、ＤＢＣシステムから伝えられる空気の状態はおよそ６０グレイン（ＤＷＥＲＰによって供給されるよりも１０グレイン高い）に限定され、また前記空間に届けられる外気／給気の温度は通常、華氏８０〜９０度よりも高くなると思われる。
【００２０】
前記「受動的」ＤＷＥＲＰシステムおよび「能動的」ＤＢＣシステムの両者の欠点は、乾燥した空気１ポンドあたりの水分が１３０グレインという一般的な露点設計条件においては、一般的に、それぞれ５０グレインおよび６０グレインよりも乾燥した外気を提供することはできないということである。多くの応用例においては、全潜在的負荷を従来の冷却システムから切り離すことが可能となるように３５から４５グレインという範囲内に空気を配しながら、建物の著しい負荷のみを扱うように小型化できるようにすることは、非常に望ましいことである。２つの応用例には、学校およびオフィスが含まれる。
【００２１】
学校設備は、しばしば室内空気の質をコストの削減と交換するように設計されている。例えば米国南部に最近建設された多くの学校設備は、学生１人あたりわずか７．５ｃｆｍという外気量を供給するよう設計されている。これに対し、ＡＳＨＲＡＥ規格が必要とする外気量は、学生１人当たり１５ｃｆｍである。外気量を半分に削減することにより、屋外の排気流を収容するのに必要な配管サイズと同じく外気事前調整システムのサイズが小さくなるため、前記設備の初期費用は削減される。しかし外気量が半分に削減されるため、当該空間に供給されるグレインと前記空間内における望ましいグレインとの差異は、すべての空間潜在負荷が前記外気事前調整システムによって取り扱われることになる場合、倍加されなければならない。そうするためには、非常に乾燥した空気が必要である。
【００２２】
例えば、一般的な学校の教室には、およそ３０人の児童が収容される。電灯、利用者、および教室内のその他のものに関係する感度の高い負荷は、およそ２トン（２４，０００ＢＴＵ／ｈｒ．）である。利用者および侵入者に関連する潜在的負荷は、１時間あたりおよそ４．３ポンドである。当該空間が華氏７５度相対湿度５０％で制御されると仮定すると、絶対湿度含有量は６５グレインが望ましい。前記潜在的負荷が（学生１人あたり１５ｃｆｍを基として）４５０ｃｆｍの外気負荷で処理されるようになされる場合、外気は５０グレインで届けられなければならない。これは、潜在的負荷のポンドを乾燥した空気のポンドで割って（１時間あたり４．３ポンドの水分を１時間あたり２，０２５ポンドの外気で割る）、必要な水分差（この場合、乾燥した空気１ポンドあたり水分０．００２１ポンドという差もしくは１５グレインが必要である）を確定することによって求めることが可能である。所望の空間湿度含有量（６５グレイン）を選択し、求められた前記水分差（１５グレイン）を差し引くと、必要な供給条件を算出することが可能である（５０グレイン）。
【００２３】
学生１人あたり１５ｃｆｍではなく７．５ｃｆｍしか適用されない場合、必要な水分差は１５グレインから３０グレインに倍増する。その結果この状況下においては、２２５ｃｆｍの外気（学生１人あたり７．５ｃｆｍ）で潜在的負荷を処理するためには、外気は３５グレイン（６５グレイン−３０グレインの水分差）で届けられなければならない。先に述べたように、これは従来のＤＷＥＲＰシステムまたはＤＢＣシステムによって提供可能な状態よりもさらに乾燥した状態である。
【００２４】
同様のシナリオは、人１人あたりに必要とされる２０ｃｆｍにおよそ２０％の外気しか包含されていないような一般的なオフィス環境に存在する。例えばオフィスビルは、２０，０００ｃｆｍのうち４，０００ｃｆｍが外気であるような給気を必要とするかもしれない。外気事前調整システムによって外気が４０グレインまで除湿可能であるとすると、この空気は、６５グレインで１６，０００ｃｆｍの回帰空気と混合された場合、華氏７５度で５０％という所望の空間相対湿度を維持するために、当該空間内に入る空気が６０グレインの絶対湿度レベルを有することを要求する。この場合冷却用コイルは、知覚可能な負荷を処理するためにわずか華氏５８度で空気を供給するように作動することが可能であるが、これに対して外気事前調整機による除湿が行われなかった場合には、６０グレインの空気を届けるためには華氏５２度が必要であったということから、著しい利益が達成されている。この増進された除湿能力は、プロジェクト費用、冷却効率、およびエネルギー消費に対して大いにプラスの影響を及ぼすものであり、非利用状態における湿度制御を向上させるものである。
【００２５】
従来のＤＷＥＲＰシステムおよびＤＢＣ二重輪システムは、ともに、ＡＳＨＲＡＥによって推奨された６０％以下の空間相対湿度を制御する上でしばしば必要とされる非常に乾燥した空気（一般的な露点設計条件である１２０から１３０グレインにおいて外気を処理する場合、３５から４５グレイン）を効率的に供給する能力に欠けている。そのため、エネルギー効率という意味において非常に低い絶対湿度レベル（およそ４８グレイン以下）で空気を届けることのできるような、利用空間および非利用空間の温度および湿度の両者を制御する、改良された外気事前調整システムに対して、強いニーズが存在している。
【００２６】
能動的ＤＣＢ乾燥二重輪システムの別の欠点は、乾燥輪を再生させて除湿工程を運転させるために外部熱源が必要であるという点である。このようなシステムはまた、一般に、吸着工程の一部として乾燥輪によって生成された熱の多くを除去することを助けるために蒸発性冷却セクションを利用する。この吸着熱および乾燥輪からの持越し熱は、外気流温度を著しく上昇させる。第２の知覚単独輪および蒸発性冷却セクションによって除去されない熱の一部は、前記ＤＢＣシステムのいずれかからの次の冷却エネルギーを用いて除去されるか、または当該空間に適用されるＨＶＡＣシステムに付加されなければならない。再生熱に対する要求は、システムの動作、据付け、および制御シーケンスに複雑さを付加するものであり、湿気のある外気を所望の湿度レベルまで除湿するためには高温であることが必要とされるため、しばしば空間の暖房に用いられる熱源とは異なる熱源が求められる。蒸発性冷却セクションは、水の処理や不凍設備などといったシステム・メンテナンスを増大させ、しばしば微生物の成長を増進させる。したがって、再生熱源または蒸発性冷却セクションを使用することなく非常に乾燥した空気を届けることが可能であるような外気事前調整システムに対しても、強いニーズが存在している。
【００２７】
従来の能動的ＤＢＣ乾燥二重輪システムのまた別の欠点は、柔軟性が限定されていることである。これらのシステムは、暖かく乾燥した空気を提供することが可能である。しかし外気の湿度が上昇すると、ユニットの吹出し口における温度も上昇する。その結果ＤＢＣシステムは、当該空間が暑くて湿気のある状態になると（後の工程で著しい冷却を行うことなく）冷たく乾燥した空気を提供することができない。このため、当該空間が暑くて湿気のある状態になった場合に乾燥した冷たい空気を提供し、これによって室内空気および外気の温度および湿度を種々に組み合わせた状態を処理するだけの柔軟性を有することが可能なシステムを提供することは、有利なことである。
【００２８】
上述した理由から、外部熱源を必要とすることなく非常に低い絶対湿度レベルにおいて事前調整された外気を届けることが可能であって、かつ温度および湿度の種々の組み合わせを処理するだけの柔軟性を有するような、被管理空間の空気の温度および湿度レベルを制御するエネルギー効率システムに対し、強いニーズが存在する。
【００２９】
発明の概要
本明細書には、被管理空間の温度および湿度を制御するシステムおよび方法が記載されている。このシステムは、仕切りによって分離されているような、空気流の供給および排出を引き起こす空気供給機（例えばファン）と空気排出機（例えば別のファン）とを包含することが好ましい。前記システムは、各々前記供給空気流および排出空気流に接するように配置され、供給空気流と排出空気流の間で熱と水分の交換を行う全エネルギー回収装置と除湿輪（除湿ホイール、ｄｅｈｕｍｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｗｈｅｅｌ）とをさらに包含する。前記システムは、前記全エネルギー回収装置と前記除湿輪との間の供給空気流内に、前記供給空気流を冷却および除湿する冷却器（例えば冷却用コイル）をさらに包含する。本発明の１つの実施例においては、前記全エネルギー回収装置は、乾燥剤をベースにした全エネルギー回収輪であることが好ましい。別の実施例においては、前記除湿輪は乾燥剤をベースにした除湿輪であることが好ましい。
【００３０】
本発明のシステムは、冷却／除湿モードの動作を有することが好ましい。このモードにおいては、供給空気流は前記全エネルギー回収装置の乾燥冷却区域を通過することによって冷却および除湿される。その後前記供給空気流は、冷却用コイルを通過することによってさらに冷却および除湿される。前記供給空気流が被管理空間に供給される前に、給気は除湿輪の暖房乾燥区域を通過することによって再暖房され、さらに除湿される。
【００３１】
本発明の１つの側面によると、前記システムは、除湿輪の回転速度を調節する速度コントローラ、および／または前記冷却器の冷却出力を調節する冷却コントローラをさらに包含する。前記速度コントローラは、前記除湿輪が交換する熱および水分のレベルを制御するように調節することが可能である。前記冷却コントローラは、前記冷却器によって提供される冷却および除湿レベルを制御するように調節することが可能である。これらのコントローラは、種々の組み合わせの温湿度制御を行うように調節整合可能である。
【００３２】
本発明の方法による１つの実施例によると、前記冷却器の冷却出力を増大させ、かつ前記除湿輪が所望の冷却レベルを提供する所定の範囲まで前記除湿輪の回転速度を調節することによって、実質的に空間湿度を調節することなく、被管理空間が冷却される。
【００３３】
本発明の別の方法によると、前記冷却器の冷却出力を増大させ、かつ前記除湿輪が低められた暖房レベルを提供する所定の範囲まで前記除湿輪の回転速度を調節することによって、被管理空間が冷却および除湿される。
【００３４】
本発明による方法の別の実施例によると、前記冷却器の冷却出力を増大させ、かつ前記除湿輪が所望の暖房および除湿レベルを提供する所定の範囲まで前記除湿輪の回転速度を調節することによって、被管理空間が冷却および除湿される。
【００３５】
本発明による方法の別の実施例によると、被管理空間に入る空気の届けられる湿度含有量が前記被管理空間内における所望の含有量に近いように前記冷却器の出力を減少させ、かつ前記除湿輪が暖房レベルを上昇させるような所定の範囲まで前記除湿輪の回転速度を増加させることにより、実質的に空間湿度を調節することなく、前記被管理空間が暖房される。
【００３６】
別の方法においては、前記冷却器が前記除湿輪に入る給気を除湿するように前記冷却器の冷却出力を増大させ、かつ前記除湿輪が所望の暖房および除湿レベルを提供するような所定の範囲まで前記除湿輪の回転速度を調節することにより、前記被管理空間が暖房および除湿される。
【００３７】
本発明はまた、以下の主な行程を備えてなる被管理空間の温度および湿度を制御する方法も含んでいる。前記主な行程とはすなわち、まず空気が被管理空間に供給され、かつこれから排出される行程と、その後供給空気流に全エネルギー回収装置の乾燥した冷たい区域を通過させることによって前記供給空気流を冷却および除湿する行程と、次に前記供給空気流に冷却用コイルを通過させることによって前記供給空気流をさらに冷却および除湿する行程と、前記供給空気流が前記被管理空間に供給される前に、給気に除湿輪の暖かい乾燥区域を通過させることによって前記給気を暖房およびさらに除湿する行程である。
【００３８】
本発明の前記およびその他の特徴、側面、および利点は、以下に続く詳細な説明、付録された特許請求の範囲、および添付図面からより完全に明らかになるであろう。
【００３９】
発明の詳細な説明
図３Ａに示すように、本発明によるシステムの実施例は、主な要素として、供給空気流１０を生み出す被管理空間（図示されない）に空気を供給するようになされた給気装置１８と、前記供給空気流１０の隣で排出空気流２０を生み出す被管理空間から空気を排出するようになされた排気装置２２と、前記供給空気流および排出空気流間に配置された、前記供給空気流および排出空気流を分離する仕切り１１と、前記仕切られた供給空気流１０および排気空気流２０に接している、前記供給空気流および排気空気流間において熱および水分の交換を行う全エネルギー回収装置１２と、前記供給空気流１０および排気空気流２０を通して回転するよう配置された、前記供給空気流および排気空気流間において熱および水分の交換を行う除湿輪１６と、前記全エネルギー回収装置１２および前記除湿輪１６間において前記供給空気流１０内に配置された、前記供給空気流１０を冷却および除湿するようになされた冷却装置１４とを包含することが好ましい。
【００４０】
前記給気装置１８および前記排気装置２２は、好ましくは、例えばファンまたはブロワなど空気流を生み出すために空気を移動させることが可能な何らかの手段がある。前記給気装置１８または前記排気装置２２の一方または両方は、システムそのものの内部に位置していてもよく、システムの外部に位置していてもよい。例えば、いずれの構成部品も、配管によって前記システムに連結されていてよい。
【００４１】
前記供給空気流１０は、前記システムに供給される何らかの源泉からの、何らかの空気の流れである。例えば好ましい実施例においては、前記供給空気流は、外気（すなわち、別の閉鎖空間から吸い込まれた空気を含む、前記被管理空間の外部から引き込まれた何らかの空気）からなる。外気は、例えば外気（すなわち、設備の外部から引き込まれた空気）を含むことが好ましいと思われる。別の好ましい実施例においては、前記供給空気流１０は、前記被管理空間から引き込まれる再循環された空気からなる。さらに別の好ましい実施例においては、前記供給空気流１０は、外気と再循環空気との混合物からなる。
【００４２】
前記排出空気流２０は、前記被管理空間から引き込まれる空気を備えてなることが好ましい。しかし前記排出空気流２０は、その他種々の源泉からの空気からなるものであってもよい。例えば前記排出空気流２０は、前記被管理空間の外部から引き込まれた空気からなるものであってもよく、前記被管理空間の外部から引き込まれた空気と内部から引き込まれた空気との混合物であってもよい。当該分野における技術者であれば、２０ａにおける給気がしばしば「回帰空気」と称されるということは認識していると思われる。本書において用いられる「排出空気流」という言葉は、「回帰空気」を備え、広義に解釈されることを意図したものである。
【００４３】
前記供給空気流１０および前記排出空気流２０は、仕切り１１によって分離される。この仕切りは、例えば前記供給空気流および前記排出空気流に対する個別のダクトまたは前記２つの空気流間におけるバッフルからなってもよい。前記排出空気流２０は、前記供給空気流１０に隣接する。ただし「隣接」という言葉は、全エネルギー回収装置１２および除湿輪１６を前記供給空気流および前記排出空気流の両者と接するように配置することが可能となるような種々の配列のうちあらゆる配列が含まれるように、広義に解釈しなければならない。
【００４４】
前記被管理空間（図示されない）は、温度制御および湿度制御が必要ないずれの空間でもよい。一般に前記被管理空間とは、例えば学校や療養所、病院またはオフィスビルの室内など閉鎖された構造である。前記被管理空間は閉鎖されていることが好ましいが、必ずしも完全に閉鎖されている必要があるわけではない。
【００４５】
全エネルギー回収装置１２は、好ましくは、１つの空気流から知覚可能なエネルギー（温度）と潜在エネルギー（水分）とを除去し、この知覚可能なエネルギーおよび潜在エネルギーを別の空気流に移動させるような何らかの装置からなる。例えば、好ましい実施例においては、前記全エネルギー回収装置１２は、（SEMCO Manufacturing, Inc.に譲与されている）Fischer, Jr.による米国特許第４，７６９，０５３号に記載されているような全エネルギー回収輪からなる。前記米国特許は、参照として、その全体があらゆるすべての目的のために本書に組み込まれるものである。別の実施例においては、本書において述べられている前記全エネルギー回収装置１２は、静止全エネルギー回収装置である。例えば前記全エネルギー回収装置１２は、参照として、その全体があらゆるすべての目的のために本書に組み込まれるようなYano et al.による米国特許第４，５８２，１２９号、およびこれもまた参照として、その全体があらゆるすべての目的のために本書に組み込まれるようなOkamoto et al.による米国特許第４，４８４，９３８号に記載される、知覚可能なエネルギーおよび潜在エネルギーを１つの空気流から別の空気流へと移動させるために使用される含浸紙コア材料から製作される、プレート型全エネルギー回収装置であってもよい。もちろん、前記全エネルギー回収装置１２はその他種々の構造のものであってもよいが、これらの構造はすべて当該技術分野における技術者には公知のものである。
【００４６】
別の実施例においては、前記全エネルギー回収装置１２は知覚エネルギー回収装置（図示しない）と置き換えることが可能である。前記知覚エネルギー回収装置は、実質的な量の潜在エネルギーを移動させることなく知覚エネルギーを移動させるものであることが好ましい。前記知覚エネルギー回収装置は、例えばコイル対コイル装置、熱パイプ、非乾燥材被覆知覚単独回収輪、またはプレート対プレート熱交換機からなるものであってもよい。知覚エネルギー回収装置を用いれば、依然として非常に低い湿度レベルを達成することが可能であるが、冷却器に必要な容量は、通常非常に大きなものとなる。
【００４７】
好ましい全エネルギー回収輪としては、１分間に約２０回転の割合で回転することが好ましいが、乾燥剤のタイプ、乾燥剤の負荷、前記の輪の奥行き、輪の媒体を生成するために用いられる縦溝の大きさ、および空気が前記輪を横切る速度を含む、輪媒体の特定の適用例および特徴に対して必要な温湿度調節に応じて、異なる速度で回転させてもよい。例えば、紙製であって、かつ（数回までは自身の水中における重量を支持する能力を有するような）塩化リチウムなどの潮解性乾燥剤を含浸した全エネルギー回収輪は、１分間に８回転という遅い速度で回転可能であるが、ほとんど等しい知覚可能なおよび潜在的な回収効率を依然として提供する。一方、酸化面を形成するように処理されたアルミニウムから作成される全エネルギー回収輪は、例えば、表面速度が低い場合であってもほとんど等しい知覚可能なおよび潜在的な回収効率が認められるようにするため、１分間に３０回転という割合で回転する必要があるかもしれない。
【００４８】
全エネルギー回収輪は通例、バインダマトリックス内の粒状乾燥剤で両側を被覆された（一般的には各側において約１ミルの厚さで被覆された）薄い基板（例えば１．３から２ミル厚のアルミ箔）である。全エネルギー回収輪はまた、固体の吸湿剤または潮解性吸湿剤で被覆されたまたはこれを含浸したその他の金属箔、ポリマー・フィルム、または紙板から製作することも可能である。前記全エネルギー回収輪の主な機能は、実現可能な最高の効力において温度と水分の両者を移動させることであり、乾燥剤は容易に水分を集めるとともに比較的低い熱容量を有するものであり、前記基板は容易に熱を集めるものの水分はほとんどまたはまったく集めないものであるため、前記のような輪における乾燥剤の質量はかなり低い（前記輪の総質量の約１５％−３０％）ものとすることが可能であり、前記基板の質量はかなり高い（前記輪の総質量の７０％−８５％）ものとすることが可能である。さらに、前記輪が回転される速度および前記輪の質量は、熱および質量を一方の空気流から他方の空気流へ移動させることが可能であるような率を増加させるために処理される空気流の質量に対して高いことが好ましい。例えば、現在生産されているまたは市場で売買されている大抵の全エネルギー回収輪は、吸湿剤で被覆されたアルミニウムまたはポリマー基板から作られているため、また大抵の応用例では、設備のサイズを小さくするとともにプロジェクト・コストを下げるために高い表面速度で前記輪を作動させるため、前記輪は、知覚可能な能力および潜在的な能力の両者を最大限に活用するために、完全な回収状態において１分間に２０から２５回転の間で回転させることが可能である。
【００４９】
除湿輪１６は、１つの空気流から潜在エネルギー（水分）を除去し、かつこの潜在エネルギーを別の空気流に移動させるような種々の装置のうちいずれか１つからなることができる。好ましい実施例において前記除湿輪１６は、回転する、乾燥剤で被覆された、アルミニウムの除湿輪である。好ましい乾燥剤をベースにした除湿輪は、本書で述べられる新しい動作条件の下で作動する際には最大量の除湿を行うために最適化された乾燥剤被覆を利用する。１つの好ましい実施例においては、除湿輪は受動的な乾燥剤をベースにした輪であって、これは前記除湿輪を再生するためにさらに高温の再生エネルギーを必要としないものである。前記乾燥剤被覆は好ましくは、冷たく飽和状態となった空気流から非常に効率的に水分を吸収しなければならない、または吸収するものであり、その後前記輪媒体が回帰空気流を通して回転させられ、輪媒体の主なものが、能動的な乾燥剤除湿輪を用いた従来の乾燥剤をベースにした除湿適用例を代表する高温再生エネルギーをさらに必要とすることなく、ほとんどの湿度被管理空間から排出される際に、前記吸収された水分を容易に脱着する。しかし当業者であれば、多くの伝統的な乾燥剤をベースにした除湿輪は、本書において述べられる新しい様式で適用される場合に何らかの利益を与えるものであるということを正しく認識すると思われる。結果的に生ずる効率は、利用される乾燥剤の動作特性（等曲線）、乾燥剤の負荷、前記輪の非乾燥剤質量、およびその他物理的パラメータによって左右される。したがって本発明の特許請求の範囲は、当然、特定タイプの除湿輪に限定されることはない。
【００５０】
除湿輪は、本来は全エネルギー回収のためではなく除湿のために使用されることが好ましいため、一般に基板質量がかなり少なく（３０％−５０％）乾燥剤質量がかなり多い（５０％−７０％）。このような輪に使用される乾燥剤は、可能な限り大きな水吸着容量を有することが望ましく、したがって前記輪において使用可能な乾燥剤の質量は技術的および経済的制約（１ミルよりも分厚い被覆厚が望ましい）に一致するだけのものである。また非乾燥剤質量は乾燥剤材料を運搬および保持する上で必要であるが、前記質量は前記輪の除湿効率を低下させるものであるため、前記輪の非乾燥質量はできる限り少ないものであることが好ましい。
【００５１】
乾燥剤をベースにした除湿輪を採用した実施例に使用される乾燥材料には、例えばＡ型、Ｘ型、Ｙ型モレキュラーシーブおよびその他の沸石、活性アルミナ、塩化リチウムおよびその他の潮解性塩、疎水ポリマー、または空気流からの水蒸気を吸着または吸収することのできるその他の材料であってもよい。好ましい実施例においては、相対湿度が約９５％と約４５％の間で循環される場合、かなりの量の水蒸気を吸着／吸収および脱着することが可能な乾燥材料が使用される。この基準を満たすような水分等曲線を有する乾燥材料には、シリカゲル乾燥剤、特に孔が大きく密度が低いシリカゲルパウダーであって、非常に高い湿度環境にさらされた際に、自重量に対して非常に高いパーセンテージで吸着することが可能であるような、ほとんどのシリカゲルパウダーが含まれる。
【００５２】
後に、より詳細に説明されるように、前記除湿輪の標準速度は求められる除湿量および再暖房効率にしたがって調節可能である。例えば好ましい実施例においては、乾燥剤をベースにした除湿輪の速度は、１分間につき最低０回転から最大６回転まで変化する。
【００５３】
冷却装置１４は、前記全エネルギー回収装置１２および前記除湿輪１６間の前記供給空気流１０内に配置されるのが好ましい。前記冷却装置１４は、前記供給空気流１０を冷却および除湿するために適用することが好ましい。前記冷却装置１４は、冷却水または直接膨張冷却用コイルからなることが好ましい。下記にさらに詳細に説明されるように、ある実施例においては、前記冷却装置は、前記冷却装置１４によって行われる冷却および除湿のレベルを調節するコントローラ（図示しない）をさらに包含する。
【００５４】
本発明によるシステムおよび方法は、乾燥剤をベースにした全エネルギー回収輪と乾燥剤をベースにした第２除湿輪とを従来の冷却水または直接膨張冷却用コイルとともに用いて、被管理空間に供給される空気を冷却および／または除湿するものであることが好ましい。
【００５５】
前記冷却／除湿モードの実施例においては、前記全エネルギー回収装置１２（例えば乾燥剤をベースにした全エネルギー回収輪）は、除湿輪１６（例えば受動的な乾燥剤をベースにした除湿輪）の排出側から出るかなり冷たく乾燥した排気２０ｂを用いて、給気１０ａを予冷および除湿することが好ましい。次に冷却装置１４（例えば冷却水または直接膨張冷却用コイル）は、冷たくさらに除湿された給気１０ｃを前記除湿輪１６に届ける。最後に前記除湿輪１６は、前記冷却装置１４から出る、冷たく飽和状態にある前記給気１０ｃをさらに除湿し、かつ再暖房することが好ましい。これにより、結果的に非常に乾燥した（例えば３５−４５グレイン）給気１０ｄが中間温度（例えば華氏６８度）で前記被管理空間に届けられることが好ましい。前記のような低い湿度レベルは、一般的に、従来の機械冷却をベースにしたシステムを用いた場合には実現できないものである。
【００５６】
除湿輪１６は、前記被管理空間からのかなり暖かくて乾燥した排気２０ａを利用して前記除湿輪１６の第２側面を暖房および乾燥することが好ましい。この排気２０ｂは、前記除湿機１６が冷却および加湿されたままの状態にすることが好ましい。前記除湿輪１６を出た排気２０ｂの温度および湿度レベルは、一般に、前記システムに入る供給空気流１０ａよりも著しく冷たく乾燥したままの状態に保たれるため、前記除湿輪１６を出る排気２０ｂは、全エネルギー回収のための著しい駆動力を与えるものであることが好ましい。
【００５７】
前記冷却装置１４を出た空気の露点は、本発明によるシステムによって提供される除湿レベルを限定しないことが好ましい。なぜなら前記空気は、除湿輪１６を通過しながらさらに除湿されることが好ましく、前記除湿輪１６は、従来の冷却方法によって与えることが可能であった空気よりも乾燥した空気を届けることによって、動作効率を向上させるとともに除湿能力を増大させるからである。その結果、機械冷却能力（冷却に必要なエネルギー量、所望のコイル脱出条件に達するために必要な冷却排水量、キロワット入力、冷却水のガロン、ＢＴＵなど）は、好ましくは、当該システムが極度に乾燥した空気を供給して被管理空間内においてピークの潜在的設計状態を処理することができるように最適化および制御され、その後削減された入力容量において作動されてエネルギー消費を最小限に押さえるとともに、より適度の湿度レベルを前記除湿輪に提供することが可能であり、前記除湿輪はその後、被管理空間の潜在的負荷があまり極度ではない間に必要なレベルまで前記給気の露点を下げる。
【００５８】
代表的な学校設備は、前記状態に遭遇した場合のよい例を示す。春または夏の早朝には、外気温は適度なものの湿度含有量は非常に高い（一般的な潜在設計条件は、華氏８０度および水分１３０グレインなどとなっている）。スクールバスが到着し、学生が長時間ドアを開けながら学校設備内に入る際には、当該建物内には非常に高い湿度スパイクが存在し得る。この場合、本書に述べられるシステムは最大除湿能力をもって作動し、前記コイルから可能な限り最も低い露点を与えるとともに、前記除湿輪の速度を最適化して後に与えられる除湿量を最大にすることが好ましい。これにより、所望の空間温度および湿度条件が維持される一方で所望の湿度状態が維持され、その時点において当該システムが冷却用コイル入力の減少を開始してエネルギー入力およびコストを最適化するまで、実現可能な最も乾燥した空気が当該空間に供給されることが好ましい。
【００５９】
これとは対照的に、学生たちが学校設備を去った後は、前記空間内に生成される潜在負荷は概してわずかなものとなる。記載されているシステムは、前記空間をわずかな正の圧力下に維持して侵入を最小限に押さえるよう設計することが好ましく、また前記設備に対するドアは常に閉められているため、侵入によって前記空間に付加される水分もまた、非常に少ない。その結果これらの状況においては、前記空間を同じ湿度レベルで制御している一方、前記空間に届けられる空気の湿度含有量は、先の「高い内部潜在負荷」よりも著しく高い（乾燥していない）ものとなり得る。この場合前記ステムに対する冷却エネルギー入力はさらに減少され、好ましくは前記除湿輪が、所望の空間状態を維持するために必要な事後除湿を可能な限り提供することができるようになる。
【００６０】
暖房モードにおいては、全エネルギー回収装置１２および除湿輪１６の両者は、好ましくは排出空気流２０が前記設備から出る状態になるまで供給空気流１０を暖房および加湿するために必要なエネルギー（温度および湿度）の９０％以上を回収するように動作可能である。大抵の場合、この回収レベルによって、非常に寒い日であっても一旦標準照明と人物負荷とが前記被管理空間に導入されれば、前記被管理空間は自己暖房を行うことが可能となる。このアプローチによって現行のＤＷＥＲＰ二重輪アプローチ以上のものが提供されるという著しい利点は、両者の装置は（給気が暖房されるようにするため）排出空気流が冷却されている時にこれを除湿するものであるため全エネルギー回収装置が結霜するリスクが著しく減少され、これにより、前記２つの装置を連続的に動作させて利用することによって可能となる９０％以上の回収レベルが見込まれるということである。ＤＷＥＲＰアプローチには結霜のリスクがあるため、通常、一般的な適用例において暖房期総回収レベルをおよそ７５％までに限定し、第２知覚輪を離して循環させなければならない。
【００６１】
図４は、本発明によるシステムおよび方法の実施例において使用される受動的な乾燥剤をベースにした除湿輪によって提供される新規の動作特性の例を示す。回転速度が０から６ｒｐｍに変化すると、前記輪は異なる度数の再暖房および／または除湿を行うことが可能である。図４は、本発明によって述べられるシステムであって、本書において先に述べられたシステムのために特別に設計された受動的な除湿輪に関する実際の試験データを要約したものである。ＡＳＨＲＡＥ８４−１９９１要件にしたがって構成された試験設備においては、除湿輪は試験セル内に据え付けられていた。前記試験セルは、前記輪媒体が可変周波数ドライブを使用して異なる動作速度で回転する際に、乾燥輪の周囲にぐるりと配置されるベルトを順に移動させるドライブモータを回転させて、２つの空気流（供給および回帰）が前記輪媒体を反対の方向に容易に通過するよう考慮されている。前記空気流は、およそ６００フィート／分という表面速度で前記輪媒体を通過し、本発明によるシステムに対する一般的な動作状態をシミュレートした。入っていく供給空気流は、華氏５５度、湿度レベル６４グレインで慎重に制御され、入っていく回帰空気流は華氏７９度、５５グレインで慎重に制御され、本発明の一般的な適用例において遭遇しそうな状態を反映している。前記除湿輪から出ていく給気は、その他４つの空気流のように、ＡＳＨＲＡＥ７８−１９９１規格によって設定される精度要件を満たすような器具を用いて、温度および湿度含有量が計測された。
【００６２】
前記除湿輪から出て行く給気出口データは、２つの曲線をもって図４に要約されている。曲線の１つは給気入り口状態から除去される水分のグレインとして示される、観測される除湿を示す。図４の第２曲線は、再暖房効率という言葉で表される給気出力に供給される再暖房の量を示す。この図の目的のため、図３Ａにおいて符号が付されている空気流を用い、再暖房効率は以下の通り定義可能である：（１０ｄの温度−１０ｃの温度）／（２０ａの温度−１０ｃの温度）。
【００６３】
下記に詳細に説明されるように、本発明によるシステムおよび方法の多くの利点の１つはその柔軟性である。これにより、前記システムおよび方法は広範な湿度および温度状態を効率的に処理することが可能となっている。例えば図４に示されているように、除湿輪がおよそ５ｒｐｍで回転される場合除湿はなくなり、前記冷却装置から出る供給空気流（図３Ａの１０ｄ）が、前記冷却装置から出る供給空気流（図３Ａの１０ｃ）と前記システムの回帰側に入る空気流（図３Ａの２０ａ）との間で異なる温度のおよそ８５％まで再暖房されるというように、再暖房能力が最大化される。この輪速度において、華氏５５度で前記冷却装置から出る供給空気流は、前記システムに入る華氏７９度の回帰空気流内に含まれるエネルギーを用いておよそ華氏７５．４度まで暖められると想定される。この動作方法により、前記システムは、先に述べられた従来の二重輪システム（ＤＷＥＲＰ）とまったく同じことを実行することができるようになることが好ましい。しかし輪速度を５ｒｐｍからおよそ０．５ｒｐｍまで低下させると、一般的な状態においてさらにおよそ１８グレインの除湿が行われ、その一方で、先に述べた華氏７９度の回帰空気流内に含まれるエネルギーを用いて華氏５５度の空気をおよそ華氏６９度まで暖房するような、著しい量の自由再暖房が依然として行われる。この動作モードは、内部潜在負荷が極端なものである時、または外部の空気流量が再循環空気の量に比して少ないような時に湿度を制御するために必要な場合に、より好まれる。また内部知覚負荷が低い（すなわち追加空間冷却が必要ではない）時には、外部空気流を過度に乾燥させることにより、潜在負荷（外気および空間）のすべてを処理することが望ましい。
【００６４】
内部潜在負荷が極端なものである時、または外部の空気流量が再循環空気の量に比して少ないような時に湿度を制御するために必要な場合、および、内部知覚負荷が高い（すなわち何らかの追加空間冷却が望まれる）時には外部空気流を過度に乾燥させることにより潜在負荷（外気および空間）のすべてを処理することが望ましい場合、輪速度はおよそ０．１５ｒｐｍで動作されることが好ましい。この状態においては、全エネルギー回収装置および冷却装置によってすでに除湿された供給空気流から、およそ２０グレインの水分が除去される。しかしシステムから出る供給空気流に適用される再暖房エネルギーの量は著しく減少され、先に述べられた華氏７９度の回帰空気流内に含まれるエネルギーを用いて、華氏５５度の空気をおよそ華氏６３．５度までしか暖房しない。
【００６５】
空間知覚負荷が非常に高い（追加冷却が必要となる）場合、および潜在負荷がほとんどまたはまったく満たされている場合、好ましくは前記除湿輪速度は（再暖房を最小限に押さえる一方で依然として少量の追加除湿を行うため）０．１ｒｐｍ以下に調節する、または（前記冷却装置を出る温度、この例においては華氏５５度で前記空間に空気を供給するため）停止させることが可能である。
【００６６】
従来の二重輪システムおよびその他のより伝統的な過冷却・再暖房システムと比較した場合の本発明によるシステムの多くの利点のうち１つは、除湿または潜在能力（例えば被管理空間に提供される乾燥状態）が好ましくは著しく増大しているということである。例えば潜在設計日（華氏８５度、１３０グレイン）に外気を処理するＤＢＣシステムによって前記被管理空間に供給される給気の絶対湿度含有量は、概して、現在利用可能な技術をもっておよそ６０グレインに制限されている。この条件に到達するということは、一般に、設備が非常に低い表面速度で作動される必要があり（その結果非常に大きなシステム空間が必要となる）、かつ非常に高い再生温度において再生される必要があるということである。
【００６７】
ＤＷＥＲＰおよびその他の従来の過冷却・再暖房システムは、冷却用コイルから出る空気の露点によって制限される。ほとんどの従来の冷却システムが、出て行く空気の温度（前記冷却用コイルから出る空気の温度）についておよそ華氏４８度から５０度という実際的な制限を有するため、ほとんどの従来のシステムから得られる絶対湿度レベルは、およそ４８から５２グレインである。これまでは、出て行く空気の温度をおよそ華氏４８度以下に低下させることによって絶対湿度レベルの低下を試みるには、非常に分厚い冷却用コイルを備え、除霜サイクルを有する複雑な制御を行い、かつエネルギー消費がキロワット／トンで著しく上昇するような、高価で基準に合っていない冷却設備が必要であった。
【００６８】
本発明のシステムは、１３０グレインという一般的な潜在設計条件において９０グレインの減少という結果になるような標準的冷却装置（標準的圧縮ユニットおよび薄い冷却用コイル）を用いて湿度含有量４０グレインで外気を容易に提供することが可能であって、好ましくは３５グレインという乾燥した空気を提供するように設計および作動することが可能なものである。
【００６９】
従来の冷却設備を用いて非常に乾燥した空気を提供するという本発明の能力は、例えばエネルギー費用の削減など、多くの利点を有する。非常に乾燥した空気があれば、より少ない空気流量ではるかに多い潜在負荷を処理することが可能である。例えばオフィスビルは、その可変空気量（「ＶＡＶ」）を操作することによってエネルギー消費を削減することが可能であろう。この時、前記空間に乾燥した冷却用コイルを提供するような空気処理システムにより、給気が出て行く温度は被管理空間の知覚負荷によって設定が可能となる。これは、VAV空気処理システムに対して提供された外気の量が、外気および空間潜在負荷を処理する上で十分に除湿される場合には可能である。ＡＳＨＲＡＥ６２−８９に従うように設計される一般的なオフィスの総給気量と比較すると、外気のパーセントはわずか１５％−２０％であってもよいため、すべての内部潜在負荷が外気量（乾燥した冷却用コイル）によって処理される場合、前記外気は非常に乾燥していなければならないことになろう。
【００７０】
本発明によるシステムおよび方法はまた、設計者が、推奨値である学生１人あたり１５ｃｆｍに代わって学生１人あたりわずか７．５ｃｆｍという値になるように設計を行うことによってプロジェクトの第１コストを削減しようと試みるような学校の教室に、特によく適している。
【００７１】
例えば、一般的な学校の１クラスにはおよそ３０人の子供がいる。照明、利用者、およびその他の負荷に関わる知覚可能な負荷は、およそ２トンである。前記利用者および侵入に関わる潜在的な負荷は、１時間あたりおよそ４．３ポンドである。当該空間が華氏７５度、相対湿度５０％で制御されると仮定すると、絶対湿度含有量は６５グレインが望ましい。潜在的負荷が（学生１人あたり１５ｃｆｍに基づき）外気負荷４５０ｃｆｍで処理される場合、外気は５０グレインで届けられなければならない。これは、潜在的負荷のポンドを乾燥した空気のポンドで割って（水分４．３ポンド／時間を、外気２，０２５ポンド／時間で割る）必要な水分差（この場合、乾燥した空気１ポンドあたり０．００２１LBの差が必要とされるか、または１５グレイン）を確定することによって算出される。所望の空間湿度含有量（６５グレイン）を選び、算出された前記水分差（１５グレイン）を減ずることにより、必要な供給条件が計算される（５０グレイン）。
【００７２】
先に考察したように、学生１人あたり１５ｃｆｍの代わりに７．５ｃｆｍしか適用されない場合、必要な前記水分差は先に算出した１５グレインから３０グレインまで２倍になる。その結果、２２５ｃｆｍの外気（学生１人あたり７．５ｃｆｍ）で潜在的負荷を処理するためには、外気はこの時点において３５グレイン（水分差６５グレイン−３０グレイン）で届けられなければならない。この除湿レベルは、概して従来のＨＶＡＣ設備では得られないものであるため、本発明によるシステムのこの利点は明らかである。
【００７３】
本発明によるシステムの非常に乾燥した外気を供給する能力もまた、室内空気湿度負荷が極度のものである場合には、特に利点である。例えば学校設備のドアは１日に最低２回、長時間開放されたままにされる可能性がある。学生が到着する朝と、その日学生が帰る時とにドアは頻繁に開放される。この屋内状態を制御下に戻すため、ＨＶＡＣシステムに余分な／予備の潜在能力を持たせることは非常に望ましい。冷却モード中に前記建物内に侵入する外気は概して冷たくかつ湿気を帯びているため、前記予備の能力は、朝の間は特に重要である。この結果、空間温度によって制御される従来のＨＶＡＣシステムでは除湿はほとんど達成されない。したがって、本発明のシステムを用いて、非常に低い絶対湿度レベルで処理空気を届けることができるようなエネルギー効率のよい方法で除湿を達成することは、非常に有用なことである。
【００７４】
本発明によるシステムは、屋外および屋内の両環境において発生する、変化する負荷に応ずるように格別の柔軟性を提供することが好ましい。本発明によるシステムは、冷却装置および除湿輪の回転速度の両者を変調させることによって、屋内および屋外環境の温度および湿度の広範な変動に対応する独特の能力を有する。
【００７５】
いつでも所定の時間には、設備は以下の状態のうちいずれかに直面する可能性がある：１）被管理空間が過度に暑く湿度は許容可能である状態；２）被管理空間が過度に暑く過度に湿気が多い状態；３）被管理空間が過度に涼しく湿度は許容可能である状態；４）被管理空間が過度に涼しく過度に湿気が多い状態。本発明のシステムは従来のＨＶＡＣシステムに対し、エネルギー効率のよい方法で、上述した状態を含む温度と湿度との種々の組み合わせに対応可能であり、かつその他の従来のアプローチで実現可能な湿度レベルよりも十分低い湿度レベルを提供する、という利点を有する。
【００７６】
本発明による方法の１つの実施例によると、前記システムは、被管理空間が過度に暑く、かつ湿度レベルが許容可能であるまたは過度に乾燥しているという状態において、温度および湿度を制御するために使用可能である。被管理空間が前記システムからの知覚可能な追加冷却から利益を得ることが可能であって、前記被管理空間内の湿度レベルが所望の設定値以下である場合、冷却用コイルは、好ましくは、冷却に必要とされるだけ（冷却水を使用する場合には）冷却用コイルに対する冷却水の量を増加させることによって、または（ＤＸシステムを使用する場合には）冷却段回数を増加させることによって、能力が増加した状態で作動可能であり、除湿輪は好ましくは速度を遅くして再暖房機能を最小限に押さえる、または望ましい場合にはこれを停止することが可能である。除湿輪は好ましくは、温度／湿度コントローラから信号を受ける周波数インバータによるモータで駆動される。従って、好ましくは、非常に遅い速度、完全なる停止状態でも、あるいは間欠的なゆるい速度でも（わずかに動く）操作され得る。本実施例は好ましくは、前記状態での最大限の知覚可能な冷却能力を提供する。図４に示されるように、輪の速度が１分間に０回転に近くなるにつれ、除湿輪によりもたらされる再暖房の量も０に近くなる。前記空間の除湿が許容範囲で、さらなる除湿が必要ない場合、除湿輪を０もしくは０付近で操作することにより、システムからの最大の知覚可能な冷却出力（送りだされる最も冷たい空気）を提供し、その結果、システムを動かすコントローラ（好ましくは、直接型ディジタルコントローラ“DDC"）が、除湿輪を最小限の輪の速度、停止させたり、もしくはゆるい速度で操作し、一方で、冷却出力を最大レベルまで増大して、空間温度要件が満たされるまで可能な最も冷却された空気を作り出す。
【００７７】
図３Ｂを参照すると、本発明によるこの実施例における温度および湿度制御の例として、システムに入る給気１０ａは、例えば温度華氏９５度、絶対湿度レベル８０グレインであってもよい。全エネルギー回収装置１２を通過した後、給気１０ｂの温度はおよそ華氏７８度まで低下し、絶対湿度レベルはおよそ６１グレインまで減少させることが可能である。冷却装置１４を通過した後は、給気１０ｃの温度はおよそ華氏５５度まで低下可能であり、場合によっては、例えば空間の湿度が低すぎるような場合には、絶対湿度レベルはそれ以上減少されない。その後給気１０ｃは（例えば停止されているような）除湿輪１６を通過するが、結果的に温度および湿度レベルは変化しない。給気１０ｄは、およそ華氏５５度、絶対湿度レベルおよそ６１グレインで被管理空間に入る。排気側においては、被管理空間を出る排気２０ａは、例えば温度およそ華氏７８度、絶対湿度レベルおよそ５５グレインとなることが可能である。排気２０ａは、温度および湿度レベルを変化させることなく除湿輪１６を通過する。これにより全エネルギー回収装置１２に入る排気２０ｂは、温度およそ華氏７８度、絶対湿度レベルおよそ５５グレインとなることが可能である。当該分野における技術者であれば、本システムによって達成される温湿度制御のレベルは、多くの動作パラメータの関数であるということを認識するであろう。温度レベルおよび湿度レベル自体は例として提供されているだけのものであり、限定事項として解釈すべきものではない。
【００７８】
本発明による方法の別の実施例によると、前記システムは、被管理空間が過度に暑く過度に湿気が多いような状態において温度および湿度を制御するために用いられる。この状態は、建物の所有者が、週末はその建物を利用する者がいないため、施設の調節コストを節約しようとしてその建物の空調システムを停止することに決めたというような場合に代表される。冷却期の間は、月曜日の朝に空調システムに電源が入れられると前記建物は過度に暑く、湿気が多くなる可能性がしばしばある。このような場合、知覚可能な冷却と著しい除湿の両者がいくらか付加されることにより前記被管理空間はよい状態となるが、冷却用コイルはその最大出力（最大冷却水流または冷却動作段階）において作動されることが好ましく、除湿輪は、最適速度（例えば０．１５ＲＰＭ）で調節されて知覚可能な冷却および除湿の両者を最良に混合することが好ましい。この実施例においては、好ましくは、前記被管理空間に必要に応じて冷たく非常に乾燥した空気を提供することが可能である。
【００７９】
図３Ｃを参照すると、この実施例における温度および湿度制御の例として、システムに入る給気１０ａは、例えば温度華氏９５度、絶対湿度レベル１２５グレインであってもよい。全エネルギー回収装置１２を通過した後、給気１０ｂの温度はおよそ華氏７７度まで低下し、絶対湿度レベルはおよそ９１グレインまで減少させることが可能である。冷却装置１４を通過した後は、前記温度はおよそ華氏５５度まで低下し、絶対湿度レベルはおよそ６０グレインまで減少させることが可能である。除湿輪１６を通過した後、前記給気１０ｄはおよそ華氏６２度まで暖房され、さらに絶対湿度レベルがおよそ４５グレインになるまで除湿される。排出側においては、前記被管理空間を出る排気２０ａは、例えば温度およそ華氏７８度、絶対湿度レベルおよそ６５グレインとなることが可能である。除湿輪１６を通過した後、排気２０ｂはおよそ華氏７１度、８０グレインまで冷却および除湿され、その後、全エネルギー回収装置１２の排気側に導入される。当該分野における技術者であれば、本システムによって達成される温湿度制御のレベルは、多くの動作パラメータの関数であるということを認識するであろう。温度レベルおよび湿度レベル自体は例として提供されているだけのものであり、限定事項として解釈すべきものではない。
【００８０】
本発明による方法の別の実施例によると、前記システムは、被管理空間が過度に涼しく湿度レベルが所望のものであるような状態において温度および湿度を制御するために用いられる。被管理空間の湿度設定点が条件満たしており、かつ被管理空間が過度に涼しいような状態においては、冷却装置からの冷却出力が減少され（例えば冷却水流が減少される、またはDX冷却段階が定期的にオフされる）、除湿輪の速度が増加されて（例えば２RPM）可能な最大再暖房効率が与えられる一方で、被管理空間内において望ましい湿度含有量と同様の湿度含有量で、依然として給気が届けられる。この実施例においては、好ましくは、前記被管理空間に必要に応じてかなり暖かい空気、乾燥が少ない空気、わずかに乾燥された空気、またはまったく乾燥されていない空気を提供することが可能である。
【００８１】
図３Ｄを参照すると、この実施例における温度および湿度制御の例として、システムに入る給気１０ａは、例えば温度華氏８０度、絶対湿度レベル８０グレインであってもよい。全エネルギー回収装置１２を通過した後、給気１０ｂの温度はおよそ華氏７２度まで低下し、絶対湿度レベルはおよそ６１グレインまで減少させることが可能である。冷却装置１４を通過した後は、前記温度はおよそ華氏６７度まで低下し、絶対湿度レベルはそれ以上減少しない。除湿輪１６を通過した後、前記給気１０ｄはおよそ華氏７２度まで暖房され、さらに絶対湿度レベルがおよそ５９グレインになるまで除湿され、この状態において、前記空気は前記被管理空間に供給される。排出側においては、前記被管理空間を出る排気２０ａは、例えば温度およそ華氏７３度、絶対湿度レベルおよそ５５グレインとなることが可能である。除湿輪１６を通過した後、全エネルギー回収装置１２に入る排気２０ｂは、温度およそ華氏６９度、絶対湿度レベルおよそ５５グレインである。当該分野における技術者であれば、本システムによって達成される温湿度制御のレベルは、多くの動作パラメータの関数であるということを認識するであろう。温度レベルおよび湿度レベル自体は例として提供されているだけのものであり、限定事項として解釈すべきものではない。
【００８２】
本発明による方法の別の実施例によると、前記システムは、被管理空間が過度に涼しく過度に湿気が多いような状態において温度および湿度を制御するために用いられる。前記被管理空間の湿度が過度に高く、かつ前記被管理空間が過度に涼しい場合、冷却用コイルは最大出力で作動されることが好ましく、これによって除湿輪に入る外気が除湿され、前記除湿輪は除湿および再暖房能力（例えば、およそ０．６６ＲＰＭ）の両者を最適化するよう調節される。この実施例においては、好ましくは、暖かく非常に乾燥した空気を必要に応じて前記被管理空間に提供することが可能である。
【００８３】
図３Ｅを参照すると、この実施例における温度および湿度制御の例として、システムに入る給気１０ａは、例えば温度華氏８５度、絶対湿度レベル１３０グレインであってもよい。全エネルギー回収装置１２を通過した後、給気１０ｂの温度はおよそ華氏６８度まで低下し、絶対湿度レベルはおよそ９４グレインまで減少させることが可能である。冷却装置１４を通過した後は、前記給気１０ｃの温度はさらにおよそ華氏５７度まで低下し、絶対湿度レベルはおよそ６５グレインまで減少させることが可能である。除湿輪１６を通過した後、前記給気１０ｄはおよそ華氏６７度まで暖房され、さらに絶対湿度レベルがおよそ４８グレインになるまで除湿される。排出側においては、前記被管理空間を出る排気２０ａは、例えば温度およそ華氏７３度、絶対湿度レベルおよそ６５グレインとなることが可能である。除湿輪１６を通過した後、全エネルギー回収装置１２に入る排気２０ｂは、温度およそ華氏６３度、絶対湿度レベルおよそ８２グレインである。当該分野における技術者であれば、本システムによって達成される温湿度制御のレベルは、多くの動作パラメータの関数であるということを認識するであろう。温度レベルおよび湿度レベル自体は例として提供されているだけのものであり、限定事項として解釈すべきものではない。
【００８４】
本発明のシステムは、室内空気の質の許容性を著しく高め、被管理空間内の種々の温度および湿度に対応できるものである。好ましく、かつ容易に利用可能な直接ディジタル制御方法（「ＤＤＣ制御」）を適用することにより、所定のシステムの性能が簡単にモニター、最適化、および制御可能となる。
【００８５】
本発明のシステムおよび方法は、最小限の量の従来の冷却入力をもって高度な潜在冷却を提供することが好ましい。例えば１０，０００ｃｆｍのシステムでは、わずか３２トンの従来の冷却入力で５０トンほどの潜在負荷（合計負荷は６８トン）を処理することが可能である。
【００８６】
暖房モードの間、全エネルギー回収装置および除湿輪の両者は、好ましくは、排出空気流が被管理空間を出る状態になるまで供給空気流を暖房および加湿するために必要なエネルギー（温度および湿度）の９０％以上を回収するように動作可能である。大抵の場合、この回収レベルによって、非常に寒い日であっても一旦標準照明と人物負荷とが前記被管理空間に導入されれば、前記被管理空間は、自己暖房を行うことが可能となる。これにより、前記被管理空間から排出される空気とほとんど同じ温度および湿度で前記被管理空間に外気が供給されることが好ましい。この温度および湿度制御は、従来の二重輪システムではしばしば実現できないものである。なぜなら前記従来のシステムは、排気の湿度含有量を減少させることなく前記排気を予備冷却するからである。その結果、従来のシステムにおいては知覚輪が頻繁に停止する原因となり、回収効率が全エネルギー回収輪のみの回収効率（およそ７０％〜８０％）に限定されて、寒い気候では容易に結霜状態となる。
【００８７】
本発明のシステムおよび方法は、利用されていない設備における湿度レベルを制御するために使用可能であることが好ましい。非利用時間においては、湿度レベルが上昇するにつれて建物の材質（例えばカーペットや備品など）が湿度貯蔵庫として作用するということが、研究により示されている。多くの建物経営者は、エネルギーを保持しようとしてＨＶＡＣシステムの能力を低下させる、またはＨＶＡＣシステムが定期的にオフされるため、この湿度の上昇は特有のものである。利用されていない建物における知覚可能な負荷は極小であるため、空気が冷却用コイルから出た後で再暖房が利用された場合、湿度の制御のみが効果的に達成可能となる。この再暖房能力は、プロジェクトの設計に盛り込まれることがほとんどない、または前記能力が存在している場合にもほとんど利用されないものである。本発明のシステムおよび方法は、ＨＶＡＣシステムが長い期間定期的にオフされた後に建物の材質に蓄えられる湿度を「乾かす」か、または利用されていない間湿度制御を行うかのいずれかの効果的な解決方法を提供することが好ましい。なぜなら本発明のシステムには除湿輪が配されているため、付加的再暖房は必要とされないからである。
【００８８】
本発明のシステムは、建物の利用者の関数（例えば二酸化炭素の制御）として外気量を減少させるように制御可能であることが好ましい。この制御により、例えば学校は夏休みの期間中、被管理空間が利用されている時に届けられる空気流量と比較すると非常に低い空気流率で、前記システムにより湿度制御を行うことが可能となる。前記システムにより前記空気流を減少させると、結果的にファンの馬力が低下し、冷却用コイルにおける冷却水要件が低下し、全エネルギー回収輪における回収効率が増加し、乾燥剤をベースにした除湿輪からより乾燥した空気を提供することが可能となる。この方法で本発明のシステムは、暑くて湿度の高い気候において微生物による汚染を回避するためにＡＳＨＲＡＥ規格６２−１９８９が推奨する、非利用期間中の施設の湿度制御に対する優秀な解決策を提供することが好ましい。
【００８９】
本書に含まれる図および例において与えられた値は例によるものに過ぎないということは、理解されなければならない。本発明のシステムおよび方法によって認識された温度および湿度の制御の程度は、例えば使用される乾燥剤や、前記システムによる空気速度、回帰空気の温度と湿度含有量、乾燥剤をベースにした除湿輪マトリックスの結合構造などの、多くの動作パラメータの関数である。
【００９０】
本発明は、現時点において好ましい一定の実施態様およびその例に関して非常に詳細に説明してきたが、本明細書または本書に開示される発明の実行を考慮すれば、当該分野における技術者には他の実施態様および例が明らかとなるであろう。本発明によるシステムおよび方法は、多くの利用法の中でも、あらゆるタイプの設備の内部空間における温度および湿度を制御し、前記内部空間の空気を換気するために使用することが可能である。本発明のシステムおよび方法のさらなる利用法には、温度および湿度の制御が求められるようなあらゆる応用例が含まれる。したがって添付の特許請求の範囲の精神および範囲は、本書に含まれる好ましい実施態様および例についての記述に限定されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１Ａおよび図１Ｂはそれぞれ、冷房期および暖房期における一般的な設計条件での従来技術による二重輪エネルギー回収事前調整システム（ＤＷＥＲＰ）の一般的な動作の例を示す概略図である。
【図２】  図２は、冷房期における一般的な設計条件での従来技術による乾燥剤をベースにした能動的冷却システム（ＤＢＣ）の一般的な動作の例を示す概略図である。
【図３】  図３Ａは、本発明のシステムの実施例を示す概略図である。
図３Ｂは、被管理空間が過度に暑く、湿度レベルが許容されるまたは過度に乾燥している場合に温度および湿度レベルを制御するための、図３Ａのシステムを用いた方法の例を示す概略図である。
図３Ｃは、被管理空間が過度に暑く、過度に湿気が多い場合に温度および湿度レベルを制御するための、図３Ａのシステムを用いた方法の例を示す概略図である。
図３Ｄは、被管理空間が過度に冷たく、過度に乾燥している場合に温度および湿度レベルを制御するための、図３Ａのシステムを用いた方法の例を示す概略図である。
図３Ｅは、被管理空間が過度に冷たく、過度に湿気が多い場合に温度および湿度レベルを制御するための、図３Ａのシステムを用いた方法の例を示す概略図である。
【図４】  図４は、本発明の実施例による、給気に対する湿度レベルのグレインの減少および再暖房効率のパーセント表示による温度レベルの上昇と、これに対する除湿輪の回転速度を示すグラフであって、再暖房効率が冷却用コイルを離れた空気と前記空間を離れた排気との温度差によって分割された潜在輪の供給側（図３Ａ、１０ａ〜１０ｃ）の向こう側で度数による温度上昇として定義されるようなグラフである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図４】
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