JPH06504713A - 熱と質量を単一の通路を通して同時に移送するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 熱と質量を単一の通路を通して同時に移送するための方法および装置発明の背景 １、発明の分野 本発明は熱移送と質量移送を行う方法に関する。ここにおいて熱移送とは、気体 ／液体、気体／固体または液体／固体の界面あるいはそれらの組み合わせを介し て交換される、流体（液体または気体）を加熱または冷却し、あるいは液体を蒸 発させ、あるいは蒸気を凝縮するためのエネルギーの移動をいう。質量移送とは 、蒸発する液体の液相から気相への移動、あるいは凝縮する蒸気の気相から液相 への移動をいう。 ２、関連する技術の説明 「熱と質量を同時に移送するための方法と装置」と題され、１９８９年５月２３ 日に発行され、本発明の発明者によって発明された米国特許４．８３２．１１５ 号において、気体が流れているチャンバー内の流体による、少なくとも一つのチ ャンバーの区画の区画割り湿潤の利用と、間に熱伝導性の壁を有する少なくとも 二つのチャンバーを有する構造内での流体による、チャンバーの区画を通しての 流体の移行性の動きの利用とが記載されている。この米国特許は、熱と質量の同 時移送を有効に用いることの可能な多重の適用、例えば温度と湿度の変更や浄化 その他を提供する。 二つの熱的に結合したチャンバーの使用によって移送を遂行するための適切な環 境が提供されるが、この構造によれば組み立てが複雑となり、特にチャンバーの 大きさが臨界になるときにそうである。従って、単一のチャンバーを用いて熱と 質量の同時移送を遂行する装置がめられていた。 発明の目的 本発明の目的は、熱と質量を同時に移送するための改良された方法と装置を提供 することである。 本発明の目的はまた、単一のチャンバーを通しての気体の流れを含む、熱と質量 の同時移送のための方法と装置を提供することである。 本発明の別の目的は、チャンバー内で移行性の動きを展開する流体によって湿潤 される区画を有するチャンバーを通して気体が移動する、熱と質量の移送のため の改良された方法と装置を提供することである。 本発明のさらに別の目的は、チャンバーを通して延びる熱伝導性の表面を有する 少な（とも一つの導管がプロセスのための熱活性要素を提供する、熱と質量の同 時移送のための方法と装置を提供することである。 発明の概要 本発明によれば、上述のそしてその他の目的は、未凝縮蒸気または気体としてお おむね定義される、そして多くの場合は周囲空気である気体の使用によって達成 される。この気体は一般に、熱シンクにそしである場合には熱源に熱的に結合さ れるチャンバーを通して流れる。ここにおいて「熱的に結合される」とは、チャ ンバーからの流体（気体または液体）が熱移送障壁の近傍に導入されて、それに よって熱がチャンバーからシンクへもしくは熱源からチャンバーへ移送できるこ とを意味する。その通路内では、気体は一般にほぼ一定の圧力の下で作用し、圧 力変化は摩擦損失によって起こる。熱源とシンクの温度がチャンバー内の気体の 温度とは異なることによって、気体の内部ではチャンバーの一端から他の端へ向 かって温度と絶対湿度の変化が生じる。これらの変化によって気体は蒸気−液体 平衡値に近づき、従って蒸気を受け入れあるいは失うことが可能となる。平衡値 とは、蒸気−液体平衡濃度または温度である。蒸気−液体平衡は、特定種の液体 から蒸気相へ変化する傾向が同じ温度と圧力における変化相と正確にバランスが とれたときに存在する、と言える。 湿潤乾燥剤（これは液体である）が、チャンバーの一部または全体に添加される 。液体乾燥剤は、塩化リチウム（ＬｉＣ１）　、臭化リチウム（ＬｉＢｒ）ある いは塩化カルシウム（ＣａＣ１ｔ）のような、水中透視性の液体である。この湿 潤の適用は区画割りされて行われるが、これは以下のことを意味する。（１）チ ャンバーは長さ方向において幅が等しいかまたは等しくない連続した区画に分割 され、（２）湿潤乾燥剤のコントロールされない混合は区画どうしの間で最少化 され、（３）チャンバーの湿潤された区画は連続的に配列されて、それによって 、区画割りされた湿潤乾燥剤の温度がチャンバーの長さ方向の一方向で継続的に 変化するような態様でチャンバーへのおよびチャンバーからの熱移送が生じ、そ して（４）熱変換障壁をも含む区画が湿潤されている間、湿潤乾燥剤の大部分が 区画内に必要な時間残留している。この「必要な時間」とは、（ａ）その区画内 部の気体の温度および／またはチャンバーの区画に熱的に結合された熱シンクま たは熱源の温度および／またはチャンバーの区画に熱的に結合された気体の温度 が生じ、（ｂ）気体と湿潤乾燥剤に関する蒸気−液体平衡の不均衡によって生じ る、予定されたレベルの蒸発または凝縮が、存在する気体の流れへあるいはその 流れから発生する、のに必要な時間である。 複数の区画について湿潤乾燥剤の移行性の動きが行われる。この移行性の動きと は以下のことを意味する。（１）区画を出入りする湿潤乾燥剤の実際の移動にお いて、湿潤した区画を出るときの湿潤乾燥剤の温度と濃度は、湿潤乾燥剤が湿潤 した区画に入ったときの温度と濃度とは異なり、そして（２）湿潤している区画 の湿潤乾燥剤のうちのいくぶんかはその区画を出て、隣りの湿潤している区画に 入る。区画どうしの間のこの移行性の動きによって、一つの区画の湿潤乾燥剤の 温度と組成が隣の区画の温度と組成に影響を及ぼすこととなり、この連続が複数 の湿潤した区画を通して繰り返され、温度と組成の連続的な変化と組合わされた これら湿潤乾燥剤の少なくとも一つの全体的な方向性の移動が得られる。移行性 の動きの速度は、任意の手段によるチャンバーへの湿潤乾燥剤の添加またはチャ ンバーからの抽出によってコントロールされ、それによって、湿潤乾燥剤が湿潤 している区画内に必要な時間あることになる。 操作においては、湿潤乾燥剤からの気体の流れへの蒸発、あるいはこの気体の流 れからの選択的な凝縮がある場合、移行性の動きと結び付いた区画割り湿潤によ って以下の結果がもたらされる。第一に、一つの区画は主として同じ湿潤乾燥剤 によって湿潤されるので、局部化された湿潤乾燥剤の温度と組成を強制的に変化 させることができる。第二に、移行性の動きは一つの区画から他の区画へと行わ れるので、一つの区画の濃度は後続の区画の湿潤乾燥剤の組成に影響を及ぼし、 それは再び蒸発または凝縮によって変化する。このようにして、選択された乾燥 剤の特性の変化が、チャンバーの長さ方向で生じてそれが維持される。 本発明を遂行するための装置は、チャンバーと、おおむねチャンバーの長さ方向 に沿って設けられる熱シンクを有する。気体はミ゛例えば低圧ブロワ−等の機械 的手段によってチャンバー内に導入される。一般に、多数の液体の分割を行うた めの分離したポンプ手段と分配手段が設けられる。この分配は一般に熱シンクの 障壁の湿潤を含むが、しかしチャンバーの気体と湿潤乾燥剤との接触面積を増大 させるための湿潤方法、例えば滴のスプレーの使用をも含むだろう。その分割の 数は、湿潤乾燥剤の温度が、それに近接して通過する気体の温度に接近し、また 、湿潤乾燥剤の中で顕著な濃度差が存在するのに十分な程度とする。湿潤乾燥剤 の移行性の動きは多（の場合チャンバーの長さ全体にわたって区画から区画へ行 われるが、これは通常チャンバー内に設けられる溜めによって行うことができる 。 さらに装置は熱源を含み、やはりおおむねチャンバーの長さ全体にわたりて設け られるが、それはチャンバーへの熱の移送によってチャンバーに熱を与える。熱 源のための熱は、チャンバーを出た気体の圧縮によって与えられるだろう。チャ ンバーと熱シンクと熱源とは、熱伝導性の障壁によって熱的に結合されている。 障壁は通常プラスチックまたは金属製のパイプからなる壁であるが、チャンバー との通常の熱移送境界を提供する。熱シンク内の流体は液体乾燥剤であり、熱源 の中にある流体は蒸気を帯びた凝縮しつる気体である。 本発明は熱移送と質量バランスおよびエネルギーバランスの点から提供される。 チャンバーと熱源とシンクとの間のエネルギーの伝導は、顕熱の移送と、そして 一般的には蒸発または凝縮と関係する少なくとも一つの潜熱の移送を常に含む。 顕熱は、液体乾燥剤の状態を変化させることな（液体乾燥剤の温度を変化させる のに要する熱である。潜熱は、温度または圧力を変化させることなく液体乾燥剤 から水を蒸発させ、または液体乾燥剤の中に水を凝縮させるのに要する熱である 。 基本的な熱の移送は、気体へのおよび気体からの熱の交換によって行われ、この 気体はチャンバーを通過する。この変化は、チャンバーの気体と液体、熱シンク 、および熱源との間の温度差によって起こる。一般に熱源はチャンバーの気体と 液体よりも温度が高（、−万態シンクは温度が低（、これによってチャンバーへ のおよびチャンバーからの熱の移送が起こる。 基本的なエネルギーと質量のバランスをチャンバーの気体に与えることができる 。このバランスは、チャンバーを出る気体のエンタルピーに対する、流入気体の エンタルピー（その温度と含水量）とシンクと熱源へのおよびそれらからの伝導 熱との和に関係している。チャンバーに入る気体の含水量と出ていく含水量の差 は、チャンバー内の液体乾燥剤への水の供給量または除去量として規定される。 ゛液体乾燥剤はチャンバーの気体のエンタルピーの調節に対してわずかな影響を 及ぼす。多くの場合、液体乾燥剤はチャンバーの液体となる前に最初に熱シンク を通って流れ、それによって自己相殺温度の変化が乾燥剤の中で起こるかもしれ ない。空気の遠隔調節を行う場合、チャンバーの入り口から出口までの液体乾燥 剤のいかなる温度差も、本質的にはチャンバーの気体のエンタルピーには重要な 影響を及ぼさない。 多（の適用の場合、乾燥剤の温度によるチャンバーの気体のエンタルピーの影響 を最小にするために熱シンクが必要となる。しかし、空気の遠隔調節の場合、冷 たい水や油のような流体を含むかもしれない熱シンクによって吸収される熱は、 気体がチャンバーを通過するときのチャンバーの気体のエンタルピーの低下量に 等しい。チャンバーの気体は、チャンバーの気体に対向して移動する液体乾燥剤 による水の吸収によって、含水量を低下させる。 熱シンクと熱源の両者が必要となる用途は、液体乾燥剤の再生である。（温度と 湿度の両方が低い）流入するチャンバーの気体のエンタルピーは、より高温の熱 源からチャンバーの気体へ移送されるエネルギーによって増大する。チャンバー の気体の温度と湿度の両者は増加する。気体の湿度は、最初は熱シンクを通過し たチャンバー内を移動する液体乾燥剤からの水の蒸発によって増大する。気体は チャンバーを高温、高湿度の状態（エンタルピーが増大した状態）で出て、一定 の圧力に圧縮されるので、冷却するときに、チャンバーを出る気体の温度よりも 高い温度の水蒸気で飽和する。圧縮され飽和した気体は、次に熱源の流体として 使用される。圧縮された気体が熱源を移動するとき、冷却して水蒸気が凝縮し、 その顕熱と潜熱を、加熱と蒸発が起こっているチャンバーの気体に与える。チャ ンバーの気体が得たエンタルピーは、圧縮された気体が失ったエンタルピーに実 質的に等しい。熱源を出た後、圧縮された気体は圧力が解放され、チャンバーの 気体として再生使用されるか、あるいは放出される。 本発明の以上の態様とその他の態様は、図面を参照して以下の説明を読むことに よって理解されよう。 図面の簡単な説明 図１は、本発明に従う単一通路の熱と質量の移送のための装置の平面図であり、 一部を切り取って示していて、また補助の水蒸発器と付属の気体圧縮機と気体の 移動を示している。 、図２は、図１の装置の２−２線に沿う概略断面図である。 好ましい実施態様の説明 ４、

【図面の簡単な説明】

図１と図２を参照すれば、本発明の装置が示され、またそれは符号１０で、気体 移動ユニット１２と補助の水蒸発器１４と付属する気体圧縮機１６とともに概略 的に示されている。装置１０は長方形の平行六面体として示されていて、側壁２ ０と２２、端壁２４と２６、上壁２８、および底壁３０を有し、これらの壁はプ ラスチックまたは耐腐食性金属で製造することができ、任意に絶縁体３２で覆わ れる。側壁はおおむね垂直にあるいはそれに近似した向きに配置されるが、水平 にあるいは傾斜して配置されていてもよく、また曲線の表面や形状を有していて もよ（、あるいは寸法が異なっていてもよい。チャンバー３４の長さは通常２ｍ 以下ないし１２ｍであり、高さは１ｍ未満からたいていは入手可能な材料によっ て決まる限界である２〜３ｍまでである。図面ではチャンバー３４の幅は分かり やすいようにいくぶん不釣り合いに示されているが、予め組み立てられたチャン バーは３ｍｍ〜１５ｃｍの幅を有し、またその他の幅を用いてもよい。溜め３６ として示されている容器は、チャンバー３４内に存在する液体のために用いられ る。 チャンバー３４は、チャンバーの長さ方向で、湿潤する液体の温度差とこれら湿 潤液体内での組成の差が生じ、それが維持されるような方法で湿潤される。好ま しい湿潤は区画割りされたものであって、それはチャンバーが長さ方法で多くの 区画に分割されることであり、ここでは符号３８．４０および４２によって３つ の区画として示されるが、これらの区画どうしの間では液体の混合がいかなる有 意な程度にも生じない。各々の区画内での湿潤は様々な手段によって達成される 。例えば、液体４４を溜め３６から符号４６によって概略的に示されるパイプを 通して取り出し、ポンプ４８を介してチャンバー３４に戻すことができ、そこで その液体は、ここではスプレーノズルとして示される分配手段５２によってチャ ンバー３４内に滴５０としてスプレーされる。複数のこれらポンプ装置と分配装 置は、区画３８．４０および４２内の中央部に位置する溜め排出パイプ４６を有 していて、これらは例えば、チャンバー全体の湿潤を行うが、しかし溜め３６の 長さ方法で液体の温度と適切な濃度の均一性を維持する。また、区画湿潤手段は 、例えば下方に向かうスプレー装置またはダムのような、上壁２８の下に配置さ れる手段をも含んでいてもよい。区画の液体分割は、区画どうしの間にダム５４ を組み込むことによって促進することができ、ある場合には、区画の液体混合を さらに抑制するためにスプレー隔離体をダム５４の上にチャンバーの上端まで設 けてもよい。溜め３６内の液体４４の流れは、ダム５４内に設置されるフローチ ューブ５６によって可能となる。例えば、パイプ５８での入り口からバイブロ０ での排出口までの移行性の動きは発散によることができ、それによって区画３８ ．４０および４２の間の移行性の流れが生じる。 熱シンクロ２は、チャンバー３４内に存在する気体または液体から熱を取り出す ものであればいかなる装置であってもよい。好ましい態様としては、流動する液 体を中に有するパイプが熱シンクとして作用し、これは図１と図２でコイルとし て示されているが、この場合、熱シンクロ２の壁が熱シンクロ２とチャンバー３ ４との間の障壁として作用し、また同時に通常の熱移送境界を提供する。他の構 成としては、コイルは各々の区画３８．４０または４２の中で垂直にらせん形に なっていてもよいし、あるいはそれは熱を熱シンクに移送するように作られてい て、熱シンクがそれに固定されていてもよい。熱シンクロ２への液体の流れはバ イブロ４を通るものとすることができ、それにはパイプ６６による溜め３６から の出口を伴っていてもよく、またそれは弁６８とパイプ７０によって溜め３６の 中へ再び戻るようになっていてもよい。他の操作モードにおいては、熱シンクロ ２への流入はパイプ６６を通るものとすることができ、それにはバイブロ４を通 しての溜め３６からの出口を伴う。チャンバー３４を通るその流れにおいて、そ れが区画から区画へと通過するときに、液体の温度は熱が吸収されるのに伴って 増加する。あるいは、熱シンクロ２は沸騰している流体を中に有していてもよく 、その場合その温度は区画３８．４０および４２の温度以下に維持される。 熱源７２は熱をチャンバー３４の気体と液体に与えるものであればいかなる装置 であってもよく、その好ましくまた選択できる態様は熱シンクロ２についてのも のと同様であり、その壁は同様に熱源７２とチャンバー３４との間の障壁を提供 し、また同時に通常の熱移送境界として提供される。圧力が高くまたそれによっ て加熱された空気はパイプ７４を通って熱源７２に入り、パイプ７６を通ってチ ャンバー３４から出て、調節弁７８を通る。調節弁は、例えばオリフィスのある プレートまたはタービンのような他のタイプの流入用構造体であってもよい。熱 源′７２の機能は、チャンバー３４の区画に熱エネルギーを与えることであるが 、それはその温度がそれに近接している各々の区画の温度よりも高い場合に達成 される。パイプ７４によって熱源７２に入った気体の冷却と蒸気の凝縮によって 、熱は熱源７２から解放される。 熱シンクロ２と熱源７２のための材料は、プラスチック、金属、無機質ガラスま たはそれらの組み合わせからなる群から選ばれ、パイプまたはチューブとするの が好ましい。高い圧力が適用されてそして著しい圧力差がある場合、より頑丈な 材料が用いられよう。熱シンクロ２と熱源７２の表面積は、例えば手ざわりの粗 い材料を用いることによって増大させることができる。 図１において、チャンバー３４を通して気体を移動させる手段は、導管８０によ って装置１０に付設された気体移動ユニット１２として示されている。気体移動 ユニット１２は装置１０の前方に示されているが、その位置は気体通路における 他の位置であってもよい。気体移動ユニット１２は、一定のまたは脈動する気体 移動を行い得るファン、ブロワ−またはその他のタイプのものである。チャンバ ー内には別の気体移動が存在するかもしれないが、この場合その移動はチャンバ ーの一方の端から他方の端に向かうもの以外の方向のものである。この移動には 自然の対流または強制対流が含まれ、それは例えば気体空間内での液体のスプレ ーあるいは摩擦損失の低い独立したファンによって起こる。 図１と図２を参照すれば、装ｆｆ１ｌＯから排出された気体を冷却するための手 段は、導管８２によって装置１０に接続されて示されている補助の水蒸発器１４ とすることができる。補助の水蒸発器１４内での気体の湿潤は、気体空間への蒸 気の付加または液体のスプレーによって行うことができる。そのスプレーは、装 置１０において示されている手段すなわち排出パイプ４６、ポンプ４８およびス プレーノズル５２を含む手段と同様のものとすることができる。水はパイプ８４ から補助の水蒸発器１４へ流入し、無機物の蓄積は少量の水をパイプ８６から排 出することによって避けられる。 再び図１を参照すれば、多くの場合、装置１０または補助の水蒸発器１４を出た 気体は、導管８８を通して大気中に排出される。特別な場合には、気体はチャン バー３４に再び回収され、そのときその温度は上昇している。一つの方法として は、気体は導管９０を通して流れ、ここで気体は付属の気体圧縮機１６によっ□ て圧縮されて、それによって温度が上がる。付属の気体圧縮機の軸を回す出力は 、電気モーターまたは気体燃焼エンジンまたはタービンによって得られる。気体 は圧力下で導管７４と熱源７２を流れ、その圧力は弁７８によって解放される。 ２、好ましい実施態様の説明 空気の遠隔調節 本発明は一部は、商業ビルや家庭の分離システムのような、空気を遠隔調節する 方法に向けられている。これらのシステムにおいては、ビル内のダクト内に設置 されているかまたは壁や天井に設置されていることの多い遠隔ユニットと、ビル の外部に設置されていることの多い水冷却器や液体乾燥剤再生器との間が分離さ れている。図１と図２を参照すれば、水冷却器からの冷却水が熱シンクロ２を通 って流れ、気体移動ユニット１２によって供給されたチャンバー３４を通って移 動する空気の流れから熱を取り去る。典型的には、冷却水はパイプ６６を通って 熱シンクロ２に１５℃で入り、熱を吸収し、そしてバイブロ４を通って熱シンク ロ２から２１℃で出て、水冷却器に戻る。２７℃で５０％相対湿度の空気がチャ ンバー３４に入り、区画３８から４０へ、次いで区画４２へ連続的に通過し、例 えば２６℃で２０％相対湿度のような、エネルギーが減少した状態でチャンバー ３４を出る。空気の流れから取り去られたエネルギーは熱シンクロ２に入る。チ ャンバー３４を通って流れる空気から取り去られた水分は、空気の相対湿度を低 下させるに十分な濃度の液体乾燥剤によって吸収される。操作上は、乾燥剤再生 器からの液体乾燥剤は、パイプ５８を通って溜め３６に入る。区画４２において 、この液体乾燥剤は空気の流れの中にスプレーされて、また熱シンクロ２を湿潤 し、空気からの水分の除去を補助し、区画４２から熱シンクロ２への熱の移送を 促進させる。次いで液体乾燥剤はフローチューブ５６を通って区画４０へ、さら には区画３８へ、しだいに水分を多（含みながら移動するが、しかし空気の流れ が各々の区画を通るときの空気の流れの相対湿度の差を依然として減少させるこ とができる。吸収した水を含む液体乾燥剤はバイブロ０を通して溜め３６を出て 、液体乾燥剤再生器に戻すことができる。空気が出たチャンバー３４は相対湿度 が低い状態に維持されるか、あるいはそれは導管８２を通って補助の水蒸発器１ ４を通過させることができ、それによって部分的なまたは完全な飽和状態、例え ば空気の条件を１３℃で１００％相対湿度にするような状態なる。この空気の加 湿のために用いられる水はパイプ８４によって供給することができ、一方、補助 の水□蒸発器１４からの水の排出のためにはパイプ８６を用いることができる。 パイプ８４への供給は、水冷却器、水排出バイブロ４あるいはその他の適切な供 給源から行うことができる。 除湿、熱の供給、および蒸気の吸収 器の装置１０は、液体乾燥剤を用いて気体から水蒸気を除去することを目的とし たものにすることができる。この乾燥剤／蒸気の相互作用の結果として３つの適 用が考えられる。すなわち（１）蒸気の除去による気体の乾燥による除湿、（２ ）蒸気の除去に伴う熱の解放による気体の加熱、（３）蒸気の吸収、例えば、気 体からの乾燥剤による水の蓄積と液体乾燥剤の再生による水の連続的な除去に適 用される、蒸気の吸収、である。 上記のすべての適用について、図１と図２を参照すれば、乾燥剤再生器からの濃 縮された乾燥剤は、バイブロ４から熱シンクロ２に、例えば３８℃で入る。乾燥 剤は熱シンクロ２を通って移動する間に温度が上昇する。次いで乾燥剤は弁６８ を通ってパイプ７０から溜め３６に流入し、溜め４４内の乾燥剤は区画４２内で の区画割り湿潤を行う。次いで乾燥剤は区画４０と３８を通って移動し、チャン バー３４内で気体と接触することによって連続的に冷却されそして水分を得て、 バイブロ０からおよそ４１℃で出て、そして乾燥剤再生器に戻る。例えば３２℃ で６０％相対湿度の気体（通常は空気）は、気体移動ユニット１２によってチャ ンバー３４に入る。区画３８において、この気体は気体空間内に付与された液体 乾燥剤と接触し、熱シンクロ２が湿潤することによって、水蒸気が気体から除去 されて液体に入り、また、熱シンクロ２への熱の移送を補助することにもなる。 それと同時に、凝縮熱の解放によって気体の温度が上昇する。気体／液体平衡に 達した後、気体は区画から区画へと連続的に移動し、対向して移動する液体乾燥 剤と相互作用して連続的に脱水され暖められる。区画４２において、乾燥剤の温 度は熱シンクロ２の中にある間の加熱によって気体の温度に近づくので、気体の 温度は入ってくる乾燥剤との最初の接触によっては実質的には低下しない。気体 は導管８２を通ってチャンバー３４から、例えば５４℃で１０％相対湿度で出る 。 上述の条件下で、除湿によって気体の蒸気含有量はその最初の含有量の約１／２ に低下したので、装置１０は除湿器として作用したことになる。気体は温度が上 昇したので、装置１０は熱ポンプとみなすことができる。最後に、液体乾燥剤は 気体の脱水によって含水量を増大させたので、装置１０は蒸気吸収器として作用 したことになるが、上述の例においては、水のいくらかの部分は乾燥剤再生器内 に捕集することができる。 液体乾燥剤の再生 別の適用において、装置１０は液体乾燥剤再生器として作用するが、この場合、 気体は、乾燥剤からの水の蒸発の結果、加熱される。次いで気体は圧力をかけて 圧縮され、それによって、冷却するときに、その水蒸気は蒸発プロセスの温度よ りも高い温度で凝縮し始め、従って凝縮エネルギーは蒸発のために再使用される 。 図１と図２を参照すれば、気体は区画３８に、例えば４３℃で１０％相対湿度で 、気体移動ユニット１２から供給され、分配手段５２からの液体乾燥剤スプレー にさらされる。水は気体の中に、熱源７２によって供給される熱によって蒸発す る。気体は区画から区画へと移動するにつれて熱と水分を得て、導管８２からチ ャンバー３４を、例えば１２５℃で３０％相対湿度で出る。次いで気体は導管９ ０を通って、付属の気体圧縮機１６によって圧縮される。加圧されて約２４６℃ の高温になった気体／蒸気混合物は、導管７４を通って熱源７２に移動する。 区画４２において、この気体／蒸気混合物は約１２７℃に冷却され凝縮されて、 その熱のい（ふんかを気体および液体乾燥剤スプレーに与える。気体／蒸気混合 物は、区画４０と３８を通って熱源７２の中を移動するときにさらに冷却され凝 縮されて、導管７６と弁７８から大気へ向けてチャンバー３４を出るが、このと きの気体の流れと水の流れは４９℃となる。別の態様においては、わずかに圧力 がかけられた気体は導管８０へ流れることができて、この場合、独立した気体移 動ユニット１２を用いる必要がなくなる。 再生されるべき乾燥剤は予熱され、例えば３７℃でバイブロ４から熱シンクロ２ に入る。区画３８において、この流体は温度が上昇する。というのは、区画３８ においては熱源７２と液体と気体の温度の方が高いからである。熱を得た後、流 体は区画４０と４２を引き続き通って熱シンクロ２内を流れ、同様にして約１２ ０℃に加熱され、弁６８とパイプ７０を介して溜め３６に入る。区画４２におい て、この溜めの液体４４はスプレーの滴５０を形成する分配手段５２を通して気 体空間内に与えられ、それによって気体／液体接触が行われ、熱源７２と熱シン クロ２の熱移動係数と質量移動係数が高められる。これによって区画４２での液 体乾燥剤から気体蒸気混合物への水の蒸発が行われ、一部は溜め３６の液体乾燥 剤を再生させる。この蒸発のために必要なエネルギーは、熱源７２内での気体の 冷却と蒸気の凝縮によって与えられる。十分な蒸発が行われたのち、溜めの液体 ４４は区画４０へ移行的に流れて移動し、そこで再び部分的な再生が行われ、そ こから区画３８へ移動して乾燥剤の完全な再生が行われ、そして乾燥剤はバイブ ロ０から溜め３６へ出る。 上述の説明は好ましい実施態様としての操作を説明するためのものであり、発明 の範囲はこれに限定されない。本発明の範囲は以下の請求の範囲によってのみ限 定される。上述の説明から、本発明の精神と範囲内で当業者が多くの変更を行い うることは明らかであろう。 ＦＩＧ、　／。 補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８） 平成　５年　４月２８日

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．湿潤乾燥剤の温度と組成を変化させるための装置であって、前記装置の構成 要素が： 複数の区画を有するチャンバー； 前記湿潤乾燥剤を用いて前記複数の区画を分割的に湿潤するための湿潤手段； 前記湿潤手段とともに、隣接する区画どうしの間で前記湿潤乾燥剤を移行的に動 かすための移行手段； 前記チャンバー内にあって、その中に液体の流れを有する熱シンク；前記チャン バーと前記熱シンクを熱的に結合している熱移送障壁；前記熱シンクを通る湿潤 乾燥剤の流れをコントロールするための流体流動手段； 前記チャンバーを通る気体の流れをコントロールするための気体流動手段であっ て、前記気体の温度と前記液体の温度とによって前記チャンバーと前記熱シンク との間の前記熱移送障壁を通しての熱の移送がもたらされ、湿潤が行われる間の 前記湿潤乾燥剤の温度は前記湿潤乾燥剤の沸騰温度以下であり、前記各区画内で の前記湿潤乾燥剤と前記気体との間の相互作用によって前記湿潤乾燥剤の温度と 組成の変化が生じ、前記湿潤された区画の各々において前記気体は前記湿潤乾燥 剤と蒸気−液体平衡に近づき、前記湿潤乾燥剤と前記移行性の動きとによる相互 作用によって前記チャンバーを通過する間に隣接する区画内での前記湿潤乾燥剤 の前記温度と組成および前記液体の温度の変化を生じさせる； からなる装置。
2. ２．前記液体の流れが前記湿潤乾燥剤となるように選択される分配手段をさらに 含む、請求の範囲第１項に記載の、湿潤乾燥剤の温度と組成を変化させるための 装置。
3. ３．熱源をさらに含み、前記熱源は蒸気を帯びた気体を提供し、前記蒸気を帯び た気体が凝縮することによって前記チャンバーの前記区画へ熱が移送される、請 求の範囲第１項に記載の、湿潤乾燥剤の温度と組成を変化させるための装置。
4. ４．前記チャンバーを出た前記気体を圧縮し、前記圧縮された気体を前記熱源に 供給するための圧縮手段をさらに含む、請求の範囲第３項に記載の装置。
5. ５．空気から水蒸気を除去するための装置であって、前記装置は液体乾燥剤を用 いるものであり、前記装置の構成要素が：複数の区画に分割されたチャンバー； 前記複数の区画の各々で前記液体乾燥剤を分配するための液体乾燥剤分配手段； 前記区画どうしの間で前記液体乾燥剤の流れを生じさせるための移行性流動手段 ； 前記区画を熱的に結合している熱シンク；前記チャンバーと結合している気体移 動手段；からなり、 前記気体移動手段は前記熱シンク内で移動する前記液体乾燥剤と同時に移動する 前記チャンバーを通る気体の流れを供給し、次いで前記液体乾燥剤は前記熱シン クを出て前記区画に入って前記気体の移動と対向して移行的に動いて流れ、前記 気体は温度が上昇して、絶対湿度が低下して、そして相対湿度が低下して、前記 チャンバー内を流れる前記気体は各々の区画内で前記液体乾燥剤に凝縮熱を同時 に移送し、前記気体と前記液体乾燥剤は各々の区画内で気体／液体平衡に近づき 、前記区画どうしの間の前記移行性の動きによって一つの区画内の前記液体乾燥 剤の温度と組成が隣の区画内の前記液体乾燥剤の温度と組成に影響を及ぼし、前 記気体と前記液体乾燥剤は前記熱シンク内の前記液体乾燥剤に熱を同時に移送す る；ことを特徴とする装置。
6. ６．空気を冷却し除湿するための装置であって、前記装置は液体乾燥剤を用いる ものであり、前記装置の構成要素が： 複数の区画に分割されたチャンバー； 前記複数の区画の各々で前記液体乾燥剤を分配するための液体乾燥剤分配手段； 前記区画どうしの間で前記液体乾燥剤の流れを生じさせるための移行性流動手段 ； 前記区画を熱的に結合している熱シンク；前記熱シンクを通る水の流れを生じさ せるための水分配手段；前記チャンバーと結合していて前記熱シンク内を移動す る前記水の流れに対向する前記チャンバー内の気体の流れを生じさせるための気 体移動手段であって、前記区画を通って移動する前記液体乾燥剤は前記気体の流 れに対向する移行性の動きによって流れ、 からなり、 前記水分配手段は前記チャンバーから出る前記気体の中に水を蒸発させ、前記気 体は前記チャンバーを通って流れるときに冷却されそして湿度が低下しまた同時 に各々の区画内で前記液体乾燥剤に凝縮熱を移送し、前記気体と前記液体乾燥剤 は各々の区画内で気体／液体平衡に近づき、前記区画どうしの間の前記移行性の 動きによって一つの区画内の前記液体乾燥剤の温度と組成が隣の区画内の前記液 体乾燥剤の温度と組成に影響を及ぼし、前記凝縮熱と顕熱が前記区画内の前記熱 シンクの中にある前記水に同時に移送され；前記熱シンクを出る水は前記熱シン クに入る水よりも温度が高くなり、前記気体は前記チャンバーを出た後に前記水 によってさらに冷却される；ことを特徴とする装置。
7. ７．液体乾燥剤から水を除去するための装置であって、前記装置の構成要素が： 複数の区画に分割されたチャンバー； 前記複数の区画の各々で液体乾燥剤を分配するための液体乾燥剤分配手段前記区 画どうしの間で前記液体乾燥剤の移行性の流れを生じさせるための移行性流動手 段； 前記区画を熱的に結合していて、中を前記液体乾燥剤が流れる熱シンク；前記区 画を熱的に結合していて、中を気体が流れる熱源；前記熱シンク内の前記液体乾 燥剤の移動と共に流れる前記チャンバー内の気体の流れを生じさせるための気体 移動手段前記チャンバーと接続している気体圧縮手段であって、前記液体乾燥剤 は前記熱シンクから出て前記区画に入ることによって前記気体の流れに対向して 前記移行性の動きの中を流れ、前記チャンバーを出る前記気体は前記チャンバー を通って前記熱源に戻る前に圧縮されて高圧および高温となり；からなり、 前記チャンバー内の前記気体は各々の区画内で熱と水分を得て前記液体乾燥剤と の間で各々の区画内で気体／液体平衡に近づき、前記区画どうしの間での前記液 体乾燥剤の前記移行性の動きによって一つの区画内にある前記液体乾燥剤の温度 と組成が隣りの区面内の前記液体乾燥剤の温度と組成に影響を及ぼすこととなり 、前記液体乾燥剤と前記気体が前記熱源からの熱の移送によって顕熱と蒸発のた めの熱を得て、前記気体と前記液体乾燥剤もまた前記熱シンク内に熱を移送し、 前記熱源内での蒸気の凝縮と前記熱シンクの液体の温度の上昇が熱の移送によっ て生じる；ことを特徴とする装置。