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特表2024-532202マイクロ波支援型シリカ系複合乾燥剤除湿方法およびシステム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-09-05
(54)【発明の名称】マイクロ波支援型シリカ系複合乾燥剤除湿方法およびシステム
(51)【国際特許分類】
B01J 20/10 20060101AFI20240829BHJP
B01D 53/26 20060101ALI20240829BHJP
B01D 53/28 20060101ALI20240829BHJP
B01J 20/28 20060101ALI20240829BHJP
B01J 20/34 20060101ALI20240829BHJP
F24F 3/14 20060101ALI20240829BHJP
【ＦＩ】
B01J20/10 C
B01D53/26 220
B01D53/28
B01J20/28 Z
B01J20/34 H
F24F3/14
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024510358
(86)(22)【出願日】2022-08-17
(85)【翻訳文提出日】2024-04-12
(86)【国際出願番号】 IB2022057705
(87)【国際公開番号】W WO2023021438
(87)【国際公開日】2023-02-23
(31)【優先権主張番号】63/235,195
(32)【優先日】2021-08-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】63/235,197
(32)【優先日】2021-08-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】521340171
【氏名又は名称】キング・アブドゥッラー・ユニバーシティ・オブ・サイエンス・アンド・テクノロジー
(74)【代理人】
【識別番号】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【弁理士】
【氏名又は名称】実広 信哉
(74)【代理人】
【識別番号】100133400
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 達彦
(72)【発明者】
【氏名】ファヒーム・ハッサン・アクタル
(72)【発明者】
【氏名】ムハンマド・ブルハン
(72)【発明者】
【氏名】チェン・チェン
(72)【発明者】
【氏名】キム・チュン・ウン
(72)【発明者】
【氏名】ムハンマド・ワキル・シャザド
(72)【発明者】
【氏名】ペン・ワン
(72)【発明者】
【氏名】カイジエ・ヤン
(72)【発明者】
【氏名】ドスハン・イビライムクル
【テーマコード（参考）】
3L053
4D052
4G066
【Ｆターム（参考）】
3L053BC03
4D052AA08
4D052CB01
4D052DA07
4D052FA01
4D052GA01
4D052GA03
4D052GA04
4D052GB02
4D052GB04
4D052GB07
4D052GB13
4D052GB17
4D052GB18
4D052HA01
4D052HA11
4D052HA12
4D052HA13
4D052HA14
4D052HA15
4D052HA33
4D052HB02
4D052HB06
4G066AA22B
4G066AA33B
4G066AC02C
4G066BA07
4G066BA09
4G066BA20
4G066BA22
4G066BA36
4G066CA43
4G066DA03
4G066EA20
4G066FA37
4G066GA18
4G066GA27
4G066GA39
(57)【要約】
水を吸着するための複合吸着剤（１００）は、複数の細孔（１１４）と、複数の細孔（１１４）を流体接続する内部チャネル（１１８）とを有するシリカケージ（１１０）と、複数の細孔（１１４）の平均直径よりも大きい平均直径を有する少なくとも１つの内部チャンバ（１２０）であって、少なくとも１つの内部チャンバ（１２０）が、複数の細孔（１１４）のうちの少なくとも１つの細孔および内部チャネル（１１８）のうちの１つのチャネルの崩壊の結果である、少なくとも１つの内部チャンバ（１２０）と、複数の細孔（１１４）、内部チャネル（１１８）、および少なくとも１つの内部チャンバ（１２０）内に提供された塩（１１６）とを含む。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
水を吸着するための複合吸着剤（１００）であって、複数の細孔（１１４）と、前記複数の細孔（１１４）を流体接続する内部チャネル（１１８）とを有するシリカケージ（１１０）と、
前記複数の細孔（１１４）の平均直径よりも大きい平均直径を有する少なくとも１つの内部チャンバ（１２０）であって、前記少なくとも１つの内部チャンバ（１２０）が、前記複数の細孔（１１４）のうちの少なくとも１つの細孔および前記内部チャネル（１１８）のうちの１つのチャネルの崩壊の結果である、少なくとも１つの内部チャンバ（１２０）と、
前記複数の細孔（１１４）、前記内部チャネル（１１８）、および前記少なくとも１つの内部チャンバ（１２０）内に提供された塩（１１６）と
を備える、複合吸着剤（１００）。
【請求項2】
前記塩がＬｉＣｌを含む、請求項１に記載の複合吸着剤。
【請求項3】
前記シリカケージが、球形であり、約６μｍの平均外径を有する、請求項１に記載の複合吸着剤。
【請求項4】
前記シリカケージの前記塩の充填量が約６２％であり、前記充填量が、（１）前記塩の容積と、（２）前記複数の細孔、前記内部チャネル、および前記少なくとも１つの内部チャンバの総容積との間の比として定義される、請求項３に記載の複合吸着剤。
【請求項5】
空気流から水蒸気を除去するための空気除湿システム（５０２）であって、マイクロ波（５２４）を閉じ込めるように構成された第１のファラデーケージ（５１２）と、
前記第１のファラデーケージ（５１２）内に配置され、前記第１のファラデーケージ（５１２）の長手方向軸Ｘに対して回転するように構成された乾燥剤ホイール（５１０）であって、前記乾燥剤ホイール（５１０）が乾燥剤材料（６１４）でコーティングされた、乾燥剤ホイール（５１０）と、
前記乾燥剤ホイール（５１０）の直径ＤＤを通って延在し、前記乾燥剤ホイール（５１０）を第１の半分（５１０Ａ）と第２の半分（５１０Ｂ）とに分割する金属面（５１８）と、
前記マイクロ波（５２４）を生成し、前記乾燥剤材料（６１４）によって吸着された水を蒸発させるために前記マイクロ波（５２４）を前記乾燥剤ホイール（５１０）に導くように構成されたマグネトロンシステム（５２６）と
を備え、
前記金属面（５１８）が、所与の瞬間において、前記マイクロ波（５２４）を前記乾燥剤ホイール（５１０）の前記第１の半分（５１０Ａ）に均一に分布させ、前記マイクロ波（５２４）が前記第２の半分（５１０Ｂ）に入るのを防止するように構成された、
空気除湿システム（５０２）。
【請求項6】
前記生成されたマイクロ波に対して前記乾燥剤ホイールを回転させるように構成されたモータと、前記モータと前記マグネトロンシステムとを制御するように構成されたローカルコントローラと
をさらに備える、請求項５に記載のシステム。
【請求項7】
前記第１のファラデーケージと、前記モータと、前記マグネトロンシステムとを収容するハウジングをさらに備え、前記ハウジングが、第２のファラデーケージとして機能する、請求項６に記載のシステム。
【請求項8】
前記システムを通して空気を移動させるように構成されたファンと、前記ファンへの前記空気流を制御するように構成された第１から第４の空気ダンパと
をさらに備える、請求項７に記載のシステム。
【請求項9】
前記第１および第２の空気ダンパが、前記乾燥剤ホイールへの流入空気流を制御し、前記第３の空気ダンパが、前記乾燥剤ホイールを通過した後の空気冷却デバイスへの除湿された空気流を制御し、前記第４の空気ダンパが、熱回収デバイスへの湿潤空気流を制御する、請求項８に記載のシステム。
【請求項10】
前記コントローラが、非熱回収モード中に、前記第１および第３の空気ダンパを開き、前記第２および第４の空気ダンパを閉じるように構成された、請求項９に記載のシステム。
【請求項11】
前記コントローラが、熱回収モード中に、前記第１および第３の空気ダンパを閉じ、前記第２および第４の空気ダンパを開くようにさらに構成された、請求項１０に記載のシステム。
【請求項12】
前記熱回収モード中に、前記第４の空気ダンパから前記湿潤空気流を受け取り、前記湿潤空気流から、前記第２の空気ダンパに提供される前記流入空気流に熱を伝達するように構成された前記熱回収デバイスをさらに備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項13】
乾燥空気流を受け取るために前記第３の空気ダンパに流体接続された空気冷却デバイス（５６０）をさらに備える、請求項８に記載のシステム。
【請求項14】
前記乾燥剤ホイールが、円筒形の形状であり、セルロース製であり、ハニカム構造を有する、請求項５に記載のシステム。
【請求項15】
前記乾燥剤材料が、複数の細孔（１１４）と、前記複数の細孔（１１４）を流体接続する内部チャネル（１１８）とを有するシリカケージ（１１０）と、
前記複数の細孔（１１４）の平均直径よりも大きい平均直径を有する少なくとも１つの内部チャンバ（１１８）であって、前記少なくとも１つの内部チャンバ（１１８）が、前記複数の細孔（１１４）のうちの少なくとも１つの細孔および前記内部チャネル（１１８）のうちの１つのチャネルの崩壊の結果である、少なくとも１つの内部チャンバ（１１８）と、
前記複数の細孔（１１４）、前記内部チャネル（１１８）、および前記少なくとも１つの内部チャンバ（１１８）内に提供された塩（１１６）と
を備える、請求項５に記載のシステム。
【請求項16】
前記塩がＬｉＣｌを含み、前記シリカケージが、球形であり、約６μｍの平均外径を有する、請求項１５に記載のシステム。
【請求項17】
前記シリカケージの前記塩の充填量が約６２％であり、前記充填量が、（１）前記塩の容積と、（２）前記複数の細孔、前記内部チャネル、および前記少なくとも１つの内部チャンバの総容積との間の比として定義される、請求項１６に記載のシステム。
【請求項18】
水を吸着するための複合吸着剤（１００）を製造するための方法であって、複数の細孔（１１４）と、前記複数の細孔（１１４）を流体接続する内部チャネル（１１８）とを有するシリカケージ（１１０）を設けるステップ（２００）と、
塩（１１６）を含む水性塩を調製するステップ（２０２）と、
前記複数の細孔（１１４）のうちの少なくとも１つの細孔および前記内部チャネル（１１８）のうちの１つのチャネルの崩壊の結果である少なくとも１つの内部チャンバ（１２０）を形成するために前記シリカケージ（１１０）を前記水性塩中に配置するステップ（２０４）と、
前記塩（１１６）が充填された前記シリカケージ（１１０）を前記水性塩から除去するステップ（２０８）と、
前記塩（１１６）が充填された前記シリカケージ（１１０）を乾燥させるステップ（２１０）と
を含む、方法。
【請求項19】
前記塩がＬｉＣｌを含み、前記シリカケージが、球形であり、約６μｍの平均外径を有する、請求項１８に記載の方法。
【請求項20】
塩充填量を約６２％に増加させるために、前記塩を有する前記シリカケージを真空に曝露するステップをさらに含み、前記充填量が、（１）前記塩の容積と、（２）前記複数の細孔、前記内部チャネル、および前記少なくとも１つの内部チャンバの総容積との間の比として定義される、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、「ＨＩＧＨ ＰＥＲＦＯＲＭＡＮＣＥ ＤＥＳＩＣＣＡＮＴ ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ＥＦＦＩＣＩＥＮＴ ＤＥＨＵＭＩＤＩＦＩＣＡＴＩＯＮ ＩＮ ＡＩＲ ＣＯＮＤＩＴＩＯＮＩＮＧ」と題する、２０２１年８月２０日に出願した米国仮特許出願第６３／２３５，１９５号、および「ＩＮＮＯＶＡＴＩＶＥ ＭＩＣＲＯＷＡＶＥ ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＤＥＳＩＣＣＡＮＴ ＤＥＨＵＭＩＤＩＦＩＣＡＴＩＯＮ ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＳＹＳＴＥＭ」と題する、２０２１年８月２０日に出願した米国仮特許出願第６３／２３５，１９７号の優先権を主張するものである。
本出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、「ＨＩＧＨ ＰＥＲＦＯＲＭＡＮＣＥ ＤＥＳＩＣＣＡＮＴ ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ＥＦＦＩＣＩＥＮＴ ＤＥＨＵＭＩＤＩＦＩＣＡＴＩＯＮ ＩＮ ＡＩＲ ＣＯＮＤＩＴＩＯＮＩＮＧ」と題する、２０２１年８月２０日に出願した米国仮特許出願第６３／２３５，１９５号、および「ＩＮＮＯＶＡＴＩＶＥ ＭＩＣＲＯＷＡＶＥ ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＤＥＳＩＣＣＡＮＴ ＤＥＨＵＭＩＤＩＦＩＣＡＴＩＯＮ ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＳＹＳＴＥＭ」と題する、２０２１年８月２０日に出願した米国仮特許出願第６３／２３５，１９７号の優先権を主張するものである。
【0002】
本明細書で開示される主題の実施形態は、一般に、空調システムのための空気流を除湿するためのシステムおよび方法に関し、より具体的には、高効率の乾燥剤材料を生成することと、マイクロ波を使用して空調システム内で乾燥剤材料を再生することとに関する。
【背景技術】
【0003】
水蒸気は、煙道ガスの脱水、天然ガスの脱水、圧縮空気の乾燥、果物および野菜の貯蔵、防護服、ならびに室内空気質を改善するための除湿プロセスなどの多くの産業用用途において考慮されるべき成分である。プロセス流（例えば、ガス流）または閉鎖空間（例えば、家庭またはオフィス）内の水蒸気の存在は、常に望ましいとは限らず、制御される必要がある。例えば、天然ガス中に存在する水蒸気は、パイプラインおよび処理機器におけるハイドレート生成、スラグ流、腐食、および侵食のような重大な問題を引き起こす可能性がある。煙道ガスからの水の除去は、ガス脱硫ユニット処理後の再加熱を回避し、エネルギー要件を低減し、発電所の全体的な効率を向上させる。水分除去の別の急速に成長している用途は、空気除湿であり、人間の快適さのための湿度制御を提供するために空調システム、航空、および宇宙飛行において重要な機能である。
【0004】
ＨＶＡＣ（暖房、換気、および空調）システムのためのエネルギー使用量は、過度に増大しており、総一次エネルギー消費量のかなりの部分が、ＨＶＡＣシステムのための空気除湿プロセスにおいて利用される。米国では、建物におけるエネルギー消費量のほぼ半分が冷房システムによって占められ、これは、総エネルギー消費量の約２０％を構成する。これは、家庭部門だけでなく産業部門においても最大のエネルギー最終用途の１つであると考えられる。
【0005】
さらに、エネルギー消費の永続的な目的は、建物に対する新たな規制を策定することをエネルギー政策の重要な優先事項にしている。顕著な例は、換気および空調システムにおけるエネルギー効率に関する高い基準を提案する欧州の建物のエネルギー性能指令（ＥＰＢＤ：Ｅｕｒｏｐｅａｎ ｄｉｒｅｃｔｉｖｅ ｆｏｒ Ｅｎｅｒｇｙ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ Ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ）である。世界的な暖房需要を減少させ冷房需要を大幅に増加させる、変化する気候条件により、空調のためのエネルギー需要は、２１世紀中に急速に増加すると予想される。モデル化された予測によれば、エネルギー需要は、２０００年の３００ＴＷｈ（テラワット時）から、２０５０年に約４０００ＴＷｈ、２１００年には１００００ＴＷｈを超えるまで増大すると予測される。したがって、ＨＶＡＣ機器および関連するエネルギー消費に対する世界の需要は急増している。ＨＶＡＣ機器に関する最近の予測レポートによれば、ＨＶＡＣ機器の年間成長率は、４．４（２００８～２０１３年）から２０１３～２０１８年の期間中に６％の年間成長率で１２００億ドルを超えるまで増加している。これは、エネルギー使用量もそれに応じて増大すると予想されることを意味する。
【0006】
この問題を軽減するために、膜または乾燥剤系除湿システムは、エネルギー使用量を特定のレベルまで削減する可能性を有する［１、２］。膜は、コンパクトなシステムであるが、冷却産業におけるその使用は、まだ成熟していない。したがって、吸着剤またはそのコーティングが好ましい。理想的な吸着剤材料は、湿度レベルが望ましくない範囲を超えたときに水蒸気を迅速に吸着すべきである。そのような材料が利用可能であれば、設計能力、エネルギー効率、および全体的なコストに関する現在導入されている技法によって課されている様々な既存の負担の軽減に向かう道を開くであろう。
【0007】
吸着剤材料を使用するための１つの前提条件は、高い吸水性であり、すなわち、材料は、大量の水を吸着することができる必要があり、この理由のため、膜、吸着剤、例えば、金属有機構造体（ＭＯＦ）、および共有結合性有機構造体（ＣＯＦ）を含む様々な材料が現在研究されている。しかしながら、大規模な製造プロセスが存在しないこと、および高いコストが、実際的な産業用途における使用を制限している。シリカ系材料は、吸着剤として長年使用されてきた。最近、それらは、より注目を集めており、その性能改善のオプションが利用されている。これらの目的のために、研究者は、様々な調製技法、例えば、ポリマーグラフト化を使用してきた。
【0008】
しかしながら、優れた吸着剤材料を見つけることは、電気効率の高い空調システムの１つの態様にすぎない。別の態様は、吸着剤材料が再利用されることが可能となるように、水で飽和された後に吸着剤材料を再生する方法である。この点について、現在の空調システムは、その漸近性能限界である０．８５ｋＷ／Ｒｔｏｎ（４～４．５の性能係数（ＣＯＰ）に相当）に達したデュアルロールＡＣチラーを使用する気流中の水蒸気の露点凝縮によって除湿を達成する。ＡＣユニットの性能を改善する解決策の１つは、除湿を顕熱冷却から切り離し、したがって、新しい除湿方法の組み込みを可能にすることである。
【0009】
マイクロ波除湿は、空気を除湿するために水分子が固体乾燥剤の細孔表面に引き付けられ、次いで、吸着された水がマイクロ波照射によって除去される新しい方法である。前者のプロセスは、吸着と名付けられ、後者は、脱離として知られている。利用可能な文献のうち、［２］は、シングルモード導波路を用いる最初のマイクロ波除湿プロセスを実証した。著者らは、乾燥剤温度の電場強度に対する依存性を提示した。さらに、著者らは、マイクロ波脱離の高速動力学を表すモデルを提案した。過去数十年以内の研究の大部分は、小容積内でのマイクロ波支援型脱離方法を開発することに焦点を当てていた［３～９］。注目すべきことに、乾燥剤材料の調査は、様々な吸着剤（活性アルミナ、ゼオライト、シリカゲル）を用いて拡張された［５］。
【0010】
対流エネルギー輸送よりも効率的にエネルギーを伝達すること、および直接エネルギー輸送により低温で脱離することなど、マイクロ波脱離の多くの利点が示された。しかしながら、性能係数（ＣＯＰ）などの重要なパラメータは、通常、文献では省略されていた。それに加えて、電力値は提供されず、代わりにマイクロ波電力が示された。したがって、様々なマイクロ波除湿システムを比較するためのプラットフォームとなることが可能なマイクロ波性能係数（ＭＣＯＰ）が導入された。ＭＣＯＰは、マイクロ波電力と、マイクロ波照射時間と、脱離した水の量とを使用して計算されることが可能である。様々な著者のＭＣＯＰの計算値は、極めて低かった（０．２未満）。システムの性能は、電場強度の均一な伝播、マイクロ波チャンバの幾何学的形状、マイクロ波照射時間、照射モード、および反射電力量に依存する。家庭用オーブンに似たマルチモードチャンバシステムは、その性能改善することができ、それにもかかわらず、ＭＣＯＰは約０．１５であった。さらに、固定ゼオライト被膜乾燥剤ロータが、マイクロ波法と温度スイング脱離法とを用いて再生されたが、性能は低く、約０．１８のＭＣＯＰであった［８、９］。低いＣＯＰおよびＭＣＯＰに加えて、［４～９］において論じられているシステムは、例えば、１リットル未満の容積を有する小型システムに焦点を当てている。マイクロ波に対応する電場強度は、より大きい容積において均一ではないので、そのような小型システムは、実施のサイズのシステムとは異なる挙動をする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0011】
【特許文献1】ＰＣＴ／ＩＢ２０２２／０５４６２１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
したがって、新しい吸着剤材料と、大量の水を吸着することができ、吸着剤材料を効率的に再生することもできる大規模なマイクロ波ベースの除湿システムとが必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【0013】
実施形態によれば、水を吸着するための複合吸着剤が存在し、複合吸着剤は、複数の細孔と、複数の細孔を流体接続する内部チャネルとを有するシリカケージと、複数の細孔の平均直径よりも大きい平均直径を有する少なくとも１つの内部チャンバであって、少なくとも１つの内部チャンバが、複数の細孔のうちの少なくとも１つの細孔および内部チャネルのうちの１つのチャネルの崩壊の結果である、少なくとも１つの内部チャンバと、複数の細孔、内部チャネル、および少なくとも１つの内部チャンバ内に提供された塩とを含む。
【0014】
別の実施形態によれば、空気流から水蒸気を除去するための空気除湿システムが存在する。空気除湿システムは、マイクロ波を閉じ込めるように構成された第１のファラデーケージと、第１のファラデーケージ内に配置され、第１のファラデーケージの長手方向軸Ｘに対して回転するように構成された乾燥剤ホイールであって、乾燥剤ホイールが乾燥剤材料でコーティングされた、乾燥剤ホイールと、乾燥剤ホイールの直径ＤＤを通って延在し、乾燥剤ホイールを第１の半分と第２の半分とに分割する金属面と、マイクロ波を生成し、乾燥剤材料によって吸着された水を蒸発させるためにマイクロ波を乾燥剤ホイールに導くように構成されたマグネトロンシステムとを含む。金属面は、所与の瞬間において、マイクロ波を乾燥剤ホイールの第１の半分に均一に分布させ、マイクロ波が第２の半分に入るのを防止するように構成される。
【0015】
さらに別の実施形態によれば、水分を吸着するための複合吸着剤を製造するための方法が存在し、方法は、複数の細孔と、複数の細孔を流体接続する内部チャネルとを有するシリカケージを設けるステップと、塩を含む水性塩を調製するステップと、複数の細孔のうちの少なくとも１つの細孔および内部チャネルのうちの１つのチャネルの崩壊の結果である少なくとも１つの内部チャンバを形成するためにシリカケージを水性塩中に配置するステップと、塩が充填されたシリカケージを水性塩から除去するステップと、塩が充填されたシリカケージを乾燥させるステップとを含む。
【0016】
本発明のより完全な理解のために、次に、添付図面と併せて理解される以下の説明への参照がなされる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1A】複数の細孔とチャネルとを有するシリカケージの概略図である。
【図1B】複数の細孔とチャネルとを有するシリカケージの概略図である。
【図1C】少なくとも１つの細孔の壁および１つのチャネルの壁が崩壊し、内部チャンバが塩で満たされたときに形成される少なくとも１つの内部チャンバを有するシリカケージの断面図である。
【図4】相対湿度の増加下および減少下での複合吸着剤の吸水率の変化を示す図である。
【図5】空気除湿システムと空気冷却デバイスとを含む空調システムの概略図である。
【図9A】組み合わされた乾燥剤ホイール、吸着剤、およびバインダの吸着等温線を示す図である。
【図9B】様々な吸着率を有する複合乾燥剤材料の誘電特性を示す図である。
【図10】金属面がホイールの内側に配置された場合の乾燥剤ホイール内のマイクロ波分布を示す図である。
【図11A】熱回収デバイスがオンになっていない除湿システムの入口および出口における温度および湿度の比プロファイルを示す図である。
【図11B】熱回収デバイスが存在し、オンにされている場合の除湿システムの入口および出口における温度および湿度の比プロファイルを示す図である。
【図12】空気除湿システムについてＣＯＰおよびＭＣＯＰがどのように計算されるかを概略的に示す図である。
【図15】マイクロ波支援型空気除湿システムと、チャンバ内の空気を冷却するための空気冷却デバイスとを使用する別の空調システムを概略的に示す図である。
【図16】流入する湿潤空気が乾燥剤材料を使用してどのように除湿されるかを概略的に示す図である。
【図17】マイクロ波放射線を使用して乾燥剤材料がどのように再生されるかを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下の実施形態の説明は、添付図面を参照する。異なる図面における同じ参照番号は、同じまたは類似の要素を識別する。以下の詳細な説明は、本発明を限定しない。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、簡単のため、親水性塩で満たされたシリカケージを含む吸着剤材料に関して論じられており、この吸着剤材料は、空気流を冷却する前に流入空気流から湿気を除去するために空調システムにおいて使用される。しかしながら、次に論じられる実施形態は、そのようなシステムにも、本明細書で論じられる特定の吸着剤材料にも限定されない。
【0019】
本明細書全体を通して「一実施形態」または「実施形態」への言及は、実施形態に関連して説明される特定の特色、構造、または特徴が、開示される主題の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体にわたる様々な箇所における「一実施形態において」または「実施形態において」という語句の出現は、必ずしも同じ実施形態を指すわけではない。さらに、特定の特色、構造、または特徴は、１つまたは複数の実施形態において任意の適切な方法で組み合わされ得る。
【0020】
実施形態によれば、シリカケージベースの複合吸着剤は、塩の含浸後、ケージの内部構造が（大きい内部チャンバを形成する細孔およびチャネルの一部の崩壊を除いて）概して無傷のままであり、その機械的安定性を維持し、その乾燥質量に対して最大５３０％の水を吸着することができるように製造される。この複合吸着剤または別の乾燥剤材料は、マイクロ波放射線に関連する電場を均一に分布させるための回転反射体を含むロータをコーティングするために使用され得る。これらの特色について、次に、図に関してより詳細に論じる。
【0021】
図１Ａから図１Ｃは、シリカ粒子とも呼ばれる単一のシリカケージ１１０を示す。図１Ａおよび図１Ｂは、シリカケージ１１０の外面１０２を示すが、図１Ｃは、シリカケージ１１０を通る断面を示し、すなわち、シリカケージの内面１０４を示す。シリカケージ１１０は、シリカ製の多孔質体１１２を有する。多孔質体１１２は、図１Ａおよび図１Ｂに示すように、シリカケージの周囲と連通する複数の細孔１１４（外部および内部）を有する。内部細孔１１４の一部が塩で満たされるように、親水性塩１１６がシリカケージ１１０に追加される。シリカケージ１１０は、親水性塩１１６とともに複合吸着剤１００を形成する。図１Ｃは、次により詳細に論じるこのプロセスの結果として、細孔１１４の一部および関連する内部トンネル１１８が崩壊し、大きい内部チャンバ１２０を形成したことを示す。「大きい」という用語は、本明細書では、内部チャンバ１２０の平均直径が細孔１１４の平均直径よりも大きいことを示すために使用される。少なくとも１つの内部細孔１１４、および内部細孔１１４に接続された１つのチャネル１１８が崩壊したときに、大きい内部チャンバ１２０が形成される。
【0022】
一実施形態において、内部チャンバ１２０の容積は、１つの細孔１１４の容積と１つのチャネル１１８の容積との合計よりも大きい。シリカケージ１１０は、細孔１１４を互いに接続するトンネル１１８のネットワークを有するものとして定義され、トンネルのうちのいくつかは、互いに接続することに留意されたい。したがって、細孔１１４およびトンネル１１８は、シリカケージが多孔質構造、すなわち、大容積の内部チャンバを有するようにする。崩壊していないトンネル１１８について、それらは、それらの元の内径を維持する。元のトンネル１１８と新たに形成された内部チャンバ１２０の両方は、塩１１６で部分的にまたは完全に満たされ得る。図１Ｃは、塩１１６で満たされたトンネル１１８の一部のみを示すが、これらのチャネルの任意の数が塩で満たされ得る。複合吸着剤１００のこの開放多孔質構造は、ケージ１１０への塩１１６の最大含浸を可能にし、ケージ１１０の残りのチャネル１１８がさらに崩壊するのを防止する機械的安定性も有する。これは、既存の吸着剤材料の既知の問題であり、すなわち、ケージの内部構造が崩壊し、ケージ内に堆積された材料が漏出する。
【0023】
一用途において、塩１１６は、ＬｉＣｌであるように選択される。しかしながら、塩１１６は、他の陽イオン、例えば、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、およびＳｒにも基づき得る。一用途において、塩は、他の陰イオン、例えば、Ｂｒに基づき得る。単一のケージ／粒子１１０のサイズＤ（粒子１１０の外径に対応するサイズＤについては図１Ｃを参照）は、５μｍと７５μｍとの間であり、好ましいサイズは、６μｍと１５μｍとの間である。シリカケージ１１０への塩１１６の充填量は、３０％と６５％との間であり、好ましい充填量は、６０％と６５％との間である。一実施形態において、充填量は、約６２％であり、「約」という用語は、プラスまたはマイナス１０％を意味する。「充填量」という用語は、塩で満たされた中空の空間（すなわち、細孔、チャネル、および内部チャンバ）の容積を指す。
【0024】
複合吸着剤１００を得るためにシリカケージ１１０に塩１１６を充填するための方法について、図２に関してここで論じる。ステップ２００において、シリカケージ１１０が設けられる。従来のシリカ粒子は、図１Ｃに示す細孔１１４およびトンネル１１８と、対応する多孔質構造とを持たないので、シリカケージ１１０は、従来のシリカ粒子とは異なることに留意されたい。ステップ２０２において、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）塩が調製される。塩は、塩が水性となるように、所与の量の水に溶解される。ステップ２０４において、シリカケージ１１０は、水性塩中に配置され、塩は、対応する細孔１１４を通って複数のチャネル１１８に入る。したがって、このステップにおいて、シリカケージ１１０には、塩１１６が充填される。充填される塩の量は、シリカケージが水性塩中に保持される時間量に依存する。時間が長いほど、充填量は、大きくなる。ステップ２０６において、シリカケージに約６２％の塩が充填されるように、所与の時間がカウントされる。ステップ２０８において、充填されたシリカケージ、すなわち、複合吸着剤１００は、水性塩から除去され、ステップ２１０において、複合吸着剤は、例えば、約６０℃から７０℃の温度の熱乾燥空気を用いて乾燥される。オプションのステップ２１２において、複合吸着剤１００は、密封容器内に配置され、真空に曝露され、シリカケージのチャネルおよび内部チャンバ内の塩の堆積を促進する。シリカケージのサイズ（ｘ）と充填量（ｙ）とに応じて、以下では複合吸着剤をＳＣｘ－ｙと呼ぶ。本明細書で論じる方法について、シリカケージの平均サイズＤが約６μｍであるので、得られる複合吸着剤をＳＣ６－６２と呼ぶ。本明細書で検討したｙの他の値は、３７％および５０％であり、本明細書で検討したケージの他のサイズは、２０μｍおよび７５μｍであった。ｘおよびｙについて数値の任意の他の組合せが使用され得る。シリカケージ１１０の外面１０２には、塩１１６がないことに留意されたい。また、周囲からの水１３０（再び図１Ｃを参照）は、シリカ体１１２および／または塩１１６を通って、チャネル１１８およびより大きい内部チャンバ１２０に吸着されることに留意されたい。
【0025】
新規な複合吸着剤１００の特性は、次に論じるように研究された。初期の（すなわち、従来の）シリカケージ、および上記で論じた複合吸着剤１００の水蒸気収着／脱離等温線は、２５℃において測定された。様々な多孔質シリカケージの水蒸気収着等温線を図３に示す。３１０に示すように、多孔質ケージは、２５℃において４０％の最大吸水率を有することに留意されたい。図３の挿入画像は、シリカケージＳＣ６－０およびＳＣ３０－０と同様の水蒸気吸収量を有する市販のシリカ粒子（ＳＩＬ ５４、ＳＩＬ ＲＤ）を示す。図３に示す市販のシリカ粒子ＳＩＬ ５４およびＳＩＬ ＲＤは、細孔、チャネル、および内部チャンバを持たないことに留意されたい。図３にも示すように、吸水率は、ＬｉＣｌの充填量の増加とともに上昇する。すべてのサンプルは、タイプＩＩの等温線を示し、それらが高い親水性を示唆することと、吸水率が相対湿度の上昇とともに上昇することとを示した。際立って対照的に、新規なＳＣ６－３７およびＳＣ３０－３７複合吸着剤１００は、湿度範囲全体にわたって同様の水蒸気吸収率を示した。
【0026】
本発明者らは、約６μｍの外径を有するシリカケージについてさらなる分析を行った。この複合吸着剤１００の吸水率は、相対湿度とともに上昇し、吸着曲線は、ＲＨ＝２０％よりも上で単調に上昇し、塩１１６の水溶液の形成を示し、ＬｉＣｌ充填が約６２％のときに（乾燥複合吸着剤の質量の）５３０％の最大吸水率に達した（図３の曲線３２０を参照）。吸水率は、吸着された水の量の質量と乾燥複合吸着剤の質量との間の比を測定することによって計算され、一方で、ＬｉＣｌ充填量は、（１）シリカケージ内でＬｉＣｌによって占められる容積と、（２）シリカケージ１１０内の空のチャンバ１２０、細孔１１４、およびチャネル１１８の総容積との間の比として計算される。複合吸着剤１００の高い吸水率は、塩を有する水蒸気およびシリカとの強い親和性によるものである。複合吸着剤の吸水率は、最先端の多孔質材料［４～７］、複合吸着剤［８、９］、および様々なポリマーと比較して非常に高い。
【0027】
完全に活性化された複合吸着剤１００の水蒸気吸収率は、ＲＨ≧６０％のときに非常に高い吸収率をもたらす。前述したように、ＬｉＣｌの追加は、吸収率を高める上で重要な役割を果たすことが予想される。しかしながら、同様のシステムは、ホストマトリックス崩壊の結果としてＬｉＣｌの漏出という欠点を有する。複合吸着剤１００のためのシリカケージの特有の構造は、そのような漏出を防止する。吸着剤１００のこの利点をさらに検討するために、最大充填のＬｉＣｌ（ＳＣ６－６２）を用いて収着－脱離分析が実行された。図４に示す結果は、高湿度における強い水素結合相互作用により、８０％を超える相対湿度における最小のヒステリシスループの存在を示す。おそらく、水の収着は、以下のステップ、すなわち、シリカケージ内に閉じ込められた無水ＬｉＣｌが水を吸着して結晶複合体に変形し、次いでこの構造がさらに水を吸着し、最後にＬｉＣｌが完全に溶解してケージの本体１１２の空隙／細孔１１８／１２０を満たすというステップにおいて生じる。本発明者らは、４０％ＲＨを超える全湿度範囲にわたってＳＣ６－３７を交互に曝露することによって、複数の水収着－脱離サイクルも実行した。予想外なことに、最大吸水率は、相対湿度の全範囲にわたって同じままであり、水の収着／脱離プロセスに対するこの複合吸着剤の安定性を確認した。
【0028】
複合吸着剤１００に関連する特有の水吸着特性をさらに決定し、ＳＣ６－３７の吸水率に対する温度の影響を評価するために、水分制御作業範囲に近い温度（すなわち、３５℃および４５℃）における追加の水吸着試験が実行された。結果は、これらすべてのサンプルについて２５℃サンプルと同様の挙動を示す。水蒸気収着のダイナミクスは、４つの複合吸着剤について様々な条件下で評価され、市販のシリカ系吸着剤と比較された。時間の経過に伴う吸水率の割合は、安定した関係を示した。市販の乾燥剤（シリカタイプＲＤおよびシリカタイプ５４）の吸水率の割合は、低い相対湿度において最も高く、相対湿度の上昇とともに低下することがわかった。最高吸水率は、これらの乾燥剤について０．１２％／分であった。しかしながら、シリカケージは、逆の動力学パターンを示し、相対湿度の上昇とともに上昇する。これは、シリカケージの親水性に起因し、０．３７％／分の最高吸水率が達成される。
【0029】
これらのすべての結果は、図２に示すようなスケーラブルな手法を使用する複合吸着剤１００の連続的で高速な製造のための方法論が可能であり、塩を閉じ込めながらシリカケージの同時の合成および成形を可能にすることを示す。得られた複合体は、市販のシリカ吸着剤とは対照的に、特徴のある水蒸気吸着特性を示す。具体的には、ＳＣ６－６２複合吸着剤は、５００％を超える非常に高い収着率をもたらし、除湿用途に特有なものとなっている。収着動力学は、吸着サイクルを変更するのに５分という非常に短い間隔を明らかにする。さらに、複合吸着剤１００は、複数の水分吸着サイクルにわたってその構造的完全性と特有の性能とを維持した。さらに、ＳＣ６－６２は、理想的な動作範囲内で大量の水を吸着および脱離することができることが示された。これらの知見に基づいて、複合吸着剤１００は、空調システムにおいて使用されるのに理想的な候補である。
【0030】
次に、そのような空調システム５００について論じる。空調システム５００は、図５に示すように、空気除湿システム５０２と空気冷却デバイス５６０とを含む。空気除湿システム５０２は、空気冷却デバイス５０６によって冷却される前に、流入空気流ＡＦ１から水蒸気を除去するように構成される。この目的のために、空気除湿システム５０２は、いくつかある要素の中でとりわけ、第１のファラデーケージ５１２の内部に配置された乾燥剤ホイール５１０を含む。乾燥剤ホイール５１０は、乾燥剤ホイールが長手方向軸Ｘの周りを回転することができるように、本実施形態では円形形状にされる。実際、乾燥剤ホイール５１０は、軸Ｘに沿って延在する軸５１４を有し、モータ５１６に結合される。ローカルコントローラ５２０は、モータ５１６の速度を制御するようにプログラムされる。モータ５１６は、ＡＣモータもしくはＤＣモータ、またはステッパ、ブラシレス、サーボ、ユニバーサルタイプなどの任意の特殊モータとすることができる。ローカルコントローラ５２０は、任意の論理制御またはプロセッサベースのシステムとすることができる。乾燥剤ホイール５１０は、この実施形態では、図６に示すように、セルロース系ハニカム構造ホイールとなるように作製される。セルロース系材料６１０は、図７にさらに具体的に示すように、多くの穴またはチャネル６１２を形成するように配置される。次いで、セルロース系材料６１０は、上記で論じた複合吸着剤１００であり得る乾燥剤６１４でコーティングされる。
【0031】
乾燥剤ホイール５１０は、図５に示すように、ホイールの直径ＤＤ全体を通って延在する金属板５１８を有する。金属板５１８は、実質的にホイールを２つの半分に分割する。金属板５１８は、マグネトロンシステム５２６によって生成された入射マイクロ波放射線５２４を反射するように構成される。金属板５１８は、入射放射線５２４を乾燥剤ホイール５１０を通して反射して戻すことができる限り、中実または有孔であり得る。図５に示す乾燥剤ホイールの位置では、入射放射線５２４は、ホイール５１０の上半分５１０Ａに入り、金属板５１８において反射され、反射波５２４’は、ホイール５１０の上半分５１０Ａを再度横断する。このようにして、マイクロ波は、第１の時間期間中、ホイール５１０の上半分５１０Ａを通して均一に拡散され、次いで、ホイールの回転がホイールの上半分の位置と下半分の位置とを逆転させると、第２の時間期間中、同じプロセスがホイールの下半分５１０Ｂに対して繰り返される。したがって、モータ５１６の速度を制御することによって、第１の時間期間および第２の時間期間の持続時間が制御される。この分野において実行される小規模の実験では、マイクロ波放射線は、典型的には、乾燥剤材料を通して均一であることに留意されたい。しかしながら、乾燥剤材料を支持する構造体５１０のサイズが増加すると（例えば、この場合は数１０センチメートル）、マイクロ波放射線は、不均一になる。この場合、乾燥剤材料から蒸発される水が減少するので、乾燥剤材料の再生は、影響を受ける。以前のすべての研究チームは、非常に小さい乾燥剤材料支持構造体のみを扱っていたので、この問題は、他者によって観察されなかった。本明細書で論じる実施形態について、乾燥剤ホイール５１０の特徴は、図８に示す表に示されており、乾燥剤ホイールは、非常に大きく、すなわち、約２３ｃｍの半径と約４０ｃｍの高さとを有する円筒であることに留意されたい。マグネトロンシステム５２６（次に論じる）のマイクロ波電力と、スタブチューナと、ファン速度と、モータ速度と、回転とを制御することによって、生成されるマイクロ波放射線は均一化された。より大きい寸法も使用され得る。
【0032】
図５に戻ると、空気除湿システム５０２は、第１のファラデーケージ５１２と、マグネトロンシステム５２６と、コントローラ５２０と、モータ５１６とを含む第２のファラデーケージ５３０をさらに含む。一実施形態において、蒸気の温度を測定するために、温度センサ５３２が第１のファラデーケージ５１２の隣または内部に配置され得る。乾燥剤ホイール５１０から、第１のファラデーケージ５１２の上端および下端を閉じる有孔金属メッシュ５３４までの距離Ｌは、約２ｍｍであり得る。第２のファラデーケージ５３０は、乾燥剤材料が再生されるときに水蒸気から凝縮する水５３８を貯蔵するための水容器５３６も収容し得る。
【0033】
空気除湿システム５０２は、第１の空気ダンパＡＤ１および第２の空気ダンパＡＤ２に流体接続された第１の空気入口５４０をさらに含む。空気ダンパは、実質的に、空気が通過しないときは閉位置を有し、空気が通過するときは開位置を有する空気弁である。空気ダンパは、閉じるようにもしくは開くように、または閉と全開との間の任意の開位置をとるように、例えば、コントローラ５２０によって電子的に制御され得る。空気ダンパＡＤ１および空気ダンパＡＤ２は、コントローラが空気ダンパの開閉を制御することができるように、有線方法またはワイヤレス方法でコントローラ５２０に接続され得る。空気ダンパＡＤ１および空気ダンパＡＤ２からの空気流導管は、共通導管５４２－１に沿って合流し、軸流ファン５４４に供給される。軸流ファン５４４の速度も、有線接続またはワイヤレス接続を介してコントローラ５２０によって制御される。導管５４２－１を通過する空気流は、空気流の速度を測定するために差圧センサ５４８に接続された流量測定デバイス５４６に入り得る。差圧センサ５４８によって測定された信号は、ローカルコントローラ５２０に提供される。
【0034】
次に、空気流は、第２のファラデーケージ５３０の内部で、乾燥剤ホイール５１０のサイクルに応じて、除湿されるか、または乾燥剤材料を再生するために使用されるために、ポート５５０において、乾燥剤ホイール５１０に提供される。次いで、除湿された空気流ＡＦ２は、ポート５５２において第２のファラデーケージ５３０から抽出され、同様にコントローラ５２０によって制御される第３の空気ダンパＡＤ３および第４の空気ダンパＡＤ４のいずれかにそれぞれ提供される。空気ダンパＡＤ３および空気ダンパＡＤ４は、空気ダンパＡＤ１および空気ダンパＡＤ２と同様の構造を有し得る。第３の空気ダンパＡＤ３によって受け取られた空気流は、第１の空気出口５５４において空気冷却デバイス５６０に排出される。空気冷却デバイス５６０は、空気流を冷却または加熱する任意の既知のチラー、例えば、蒸発器５６０－１と、圧縮器５６０－２と、凝縮器５６０－３と、膨張弁５６０－４とを有する冷凍システムであり得る。他のタイプの空気冷却デバイス、例えば、本発明の譲受人に属する２０２２年５月１８日に出願したＰＣＴ特許出願ＰＣＴ／ＩＢ２０２２／０５４６２１（整理番号０３３８－６４０－ｗｏ）に記載されたシステムが使用され得、その開示全体は、参照により本明細書に組み込まれる。空気冷却デバイス５６０の詳細は、上記のＰＣＴ特許出願において提示されているので、本明細書では省略する。
【0035】
第４の空気ダンパＡＤ４からの空気流は、導管５４２－２を通って流れる流入空気流ＡＦ３と熱交換を行うために熱回収デバイス５５６を通過する。熱交換デバイスの例は、上記で論じたＰＣＴ特許出願において記載されており、したがって、その構造は、本明細書では省略する。導管５４２－２は、第２の入口ポート５５８に流体接続され、第２の入口ポート５５８は、周囲、冷却もしくは加熱されるチャンバ、または空気冷却デバイス５６０から空気を受け取り得る。第４の空気ダンパＡＤ４からの空気流は、熱回収デバイス５５６を出た後、第２の空気出口５６２において排出される。第２の空気出口５６２は、周囲、冷却または加熱されるチャンバ、または空気冷却デバイス５６０と流体接続され得る。空気流速と温度とを測定するために、空気を運ぶ様々な導管に沿って様々な空気流量センサ５６４および温度センサ５６６がそれぞれ設けられ得る。このすべてのデータは、ローカルコントローラ５２０、もしくは外部グローバルコントローラ５７０、またはその両方に供給され得る。外部グローバルコントローラ５７０は、空気除湿システム５０２と空気冷却デバイス５６０の両方のグローバルコントローラであり得る。コントローラ５２０とコントローラ５７０の両方は、少なくともプロセッサおよび関連するメモリを含む。
【0036】
マイクロ波除湿の作動原理は、空気から水蒸気を捕捉する乾燥剤（シリカゲルまたは複合吸着剤）の吸湿特性に基づいており、したがって乾燥剤中の水は、マイクロ波放射線によって脱離される。このプロセスに有利なマイクロ波の特色は、マイクロ波が水分子を変動させ、吸着剤（例えば、シリカゲル）の表面から水分子を脱離させることができることである。空気除湿システム５０２について、熱を回収しない（すなわち、熱回収システム５５６がない）場合、および出口空気から熱を回収する場合の２つの場合が考慮された。温度および差圧の読み取り値が、ローカルコントローラ５２０および／またはグローバルコントローラ５７０によって連続的に記録された。乾燥剤ホイール回転モータ５１６の速度および回転モードは、コントローラ５２０によって制御され、脱離モードの間のみ、すなわち、乾燥剤材料から水蒸気が除去される必要がある場合にのみ作動していた。
【0037】
熱回収デバイス５５６が使用されなかった場合については、コントローラ５２０によって、第１の空気ダンパＡＤ１および第３の空気ダンパＡＤ３が開かれ、第２の空気ダンパＡＤ２および第４の空気ダンパＡＤ４が閉じられ、空気に熱回収デバイス５５６をバイパスさせた。次いで、ハニカム構造乾燥剤ホイール５１０は、入口の温度と出口の温度とが同じになるまで、通常の空気流量において一定の相対湿度および温度において水分で飽和された。吸着は、変化する相対湿度および温度において進行し得、また、完全な飽和まででなく進行し得ることに留意されたい。この点において、同じ温度および湿度は、平衡状態を示している。その結果、マグネトロンシステム５２６は、オンにされ、マイクロ波５２４は、ローカルコントローラ５２０において設定された事前設定時間および事前設定電力に対して生成された。脱離プロセスは、出口５５４の湿度比が入口５４０の湿度比よりも低くなったときに終了した。しかしながら、脱離プロセスステップは、マイクロ波放射を停止した後に終了され得る。
【0038】
熱回収デバイス５５６が作動している場合は、熱回収がない場合と同様であり、すなわち、入口５４０の温度および出口５５４の温度が同じになったときに、第１の空気ダンパＡＤ１および第３の空気ダンパＡＤ３が閉じられ、出口空気から熱を回収するために、第２の空気ダンパＡＤ２および第４の空気ダンパＡＤ４が開かれる。
【0039】
上記の２つの場合について、乾燥剤コーティングの厚さがＳＥＭ画像から測定され、平均値は、２０９μｍであった。コーティングの厚さは、この値よりも小さくても大きくてもよい。ＳＥＭ画像から、破砕された乾燥剤コーティング表面が発見された。これらの破砕は、水蒸気の物質移動および流れを強化する。乾燥剤ホイール、すなわち、ハニカムセルロース、吸着剤、およびバインダの吸着等温線は、図９Ａに示すように測定された。この図における結果は、乾燥剤ホイール５１０が水蒸気を吸着することができ、その質量が、より高い湿度において乾燥剤の乾燥骨質量の３０％に達することができることを示す。図９Ｂは、複合吸着剤材料の誘電特性（実効複素誘電率）の吸着吸収値に対する依存性を示す。図９Ｂにおける結果は、マイクロ波がホイール５１０の中心に到達することができることを示す。吸収された水の量が減少すると、電場の浸透深さは、増加し、より大きいサイズの乾燥剤ホイールが再生されることが可能であることを示す。
【0040】
ホイールの直径ＤＤを含む平面内に延在するような乾燥剤ホイール５１０への金属板５１８の追加は、ホイールの１つの半分においてマイクロ波電力をより均一に分配し、反射されたマイクロ波電力を最小化し、したがって、所与のケージについて非加熱領域を最小化するためになされた。様々なケージが調査され、円筒形のファラデーケージ５１２が、最も効率的なものであることが判明した。この点に関して、図１０は、金属面５１８を有する乾燥剤ホイール５１０について、円筒形ケージ５１２の断面におけるマイクロ波のポインティングベクトルの流線を示す。マイクロ波５２４は、金属面５１８の上のホイール５１０の上半分５１０Ａにおいてできるだけ均一に分布させられ、ホイールの下半分５１０Ｂにおいてマイクロ波が存在しないことに留意されたい。
【0041】
ここで、熱回収がない場合とある場合で空気除湿システム５０２に対して実行されたテストについて論じる。図１１Ａは、熱回収デバイス５５６がオフにされている状態でのシステム５０２の入口５４０および出口５５４における温度および湿度の比プロファイルを示す。マイクロ波照射時間は、１７分に設定された。さらに、マイクロ波照射時間は、上記の設定時間よりも長くても短くてもよい。しかしながら、残留エネルギー（乾燥剤ホイールの熱質量）により、脱離時間は、照射時間よりも長くなった。脱離時間は、マイクロ波照射時間と同じか、またはそれよりも長くてもよい。入口空気の温度は、吸着サイクル中と脱離サイクル中の両方で安定しており、２４℃に等しかった。しかしながら、入口空気温度は、動作中に変化し得る。入口空気の湿度比（ω）は、安定しており、テスト全体を通じて１０．３ｇ／ｋｇに等しかった。図１１Ａに示すように、乾燥剤ホイール５１０の温度１１１０は、マイクロ波照射の開始時に上昇した。出口空気の温度１１１２は、マイクロ波照射中に上昇したが、ホイールの温度よりも低かった。これは、マイクロ波エネルギーが吸着された水に直接輸送されたことを示す。その結果、脱離水量が増加し、これは、湿度比の流出値（４３ｇｗａｔｅｒ／ｋｇａｉｒ）からわかる。出口湿度比の値は、制御パラメータに応じて変化し得る。脱離中の空気流量は制御され、その値は、１８５ｍ３／ｈに等しかった。空気流量値は、システムの能力および他の条件に応じて、より高くなったり低くなったりする場合がある。
【0042】
出口湿度比は、マイクロ波照射の開始後に上昇したが、初期における緩やかな上昇は、吸着された水の熱質量によるものである。しかしながら、出口湿度比の上昇は、それほど長くは続くことができず、低下し始める。今回の場合では、脱離サイクル中に２ｋｇの水が脱離され、大量の水蒸気が捕捉され、飲用水にされたり、または間接蒸発冷却システムを稼働させるために使用されることが可能であることを示した。脱離水量は、容積に依存し、２ｋｇよりも大きい場合も少ない場合もある。システムのＣＯＰは、今回の場合では０．５５であり、ＭＣＯＰは、０．８３であった。乾燥剤ホイールの温度は、それほど高くなく、金属板５１８によって得られるマイクロ波および電場強度の優れた分布を証明した。乾燥剤ホイールの中心における金属板（攪拌器）５１８の制御された回転により、システムの性能の低下、非加熱領域、またはホットスポットは観察されず、この回転は、システムを安全かつ持続可能にした。さらに、乾燥剤材料の温度は、８０℃を超えなかった。それにもかかわらず、出口温度が５１℃に達すると、輸送されたマイクロ波エネルギーの一部が不必要に熱に変換されることが観察された。この熱は、熱回収デバイス５５６を使用することによって回収されることが可能である。このようにして、空気ダンパＡＤ４における熱い出口空気からの熱は、第２の空気入口５５８における入口空気流を加熱するために使用され得、次いで、この加熱された空気流は、乾燥剤材料を再生するために、第２の空気ダンパＡＤ２を通って提供される。この点に関して、図５に示す様々な矢印は、様々な空気流の流れの方向を示す。
【0043】
図１１Ｂは、熱回収デバイス５５６がオンにされている状態でのマイクロ波脱離の温度および湿度の比プロファイルを示す。マイクロ波照射時間は、１２分２０秒に等しく、空気流量は、１４０ｍ３／ｈにおいて制御された。入口空気の温度は、第４の空気ダンパＡＤ４からの熱い出口空気流との熱交換により上昇した。さらに、出口空気の温度は、前回の場合よりも短い時間後に５１℃に達した。熱回収により、システムは、最高のＣＯＰを有し、その値は、０．５８に等しく、ＭＣＯＰは、０．８７に等しい。さらに、この高いＣＯＰは、マイクロ波照射が停止されるまでに増加した湿度比プロファイルから説明することができる。図１１Ａに示す非熱回収の場合と比較して、今回の場合は、システムの性能が最高になるように、エネルギーをより効率的に使用した。１．５４ｋｇの水蒸気が乾燥剤ホイールから脱離され、容積に応じて、脱離水蒸気量は、より多い場合も少ない場合もある。
【0044】
両方の場合について異なるマイクロ波照射時間（３．５～７分）に対する脱離水量を評価するために、システム５０２のさらなるテストが実行された。脱離時間は、システムの容積に依存して異なり得る。脱離水量は、時間に対してほぼ線形の依存性を有することがわかった。結果は、飽和した複合乾燥剤の熱質量により、非熱回収の場合、マイクロ波照射の持続時間とともにＣＯＰが増加することを示す。マイクロ波放射の開始時に、ＣＯＰが初期に低くなるように、エネルギーの一部が、飽和した乾燥剤ホイールの２４℃から４８℃への急速加熱のために使用された（図１１Ａ参照）。マイクロ波をより長く稼働させることで、熱質量の影響を低減し、システムのＣＯＰを上昇させることができる。しかしながら、この時間の後にほとんどの水が脱離された（吸着率が０．０３であった）ので、マイクロ波照射は、１７分を超えなかった。
【0045】
熱回収の場合の最高のＣＯＰ（０．５８）は、湿度比が最高値に達した時間に対応する。回収された熱は、システムの性能を高めることができるが、熱回収は、短時間または長時間では低い効果を有する。一方、熱回収の場合の脱離水量は、非熱回収の場合よりも増加した。
【0046】
マイクロ波脱離についてのシステム５０２の性能も、以下の式を使用して、ＣＯＰおよびＭＣＯＰに基づいて評価され、
【0047】
【数1】
【0048】
ここで、Δｍは、脱離した水分の質量であり、ｈｆｇは、蒸発熱であり、Ｅｍｗは、マグネトロンシステムから放射されるマイクロ波エネルギーであり、Ｐｅｌｅｃは、消費された電気エネルギーである。したがって、変換効率ηは、０．７であることがわかった。図１２は、計算の方法論におけるＭＣＯＰとＣＯＰとの間の違いを概略的に示し、ＭＣＯＰは、マイクロ波のエネルギーおよび有用な生成物（すなわち、脱離／吸着された水）のエネルギーのみを考慮するのに対し、ＣＯＰは、マイクロ波を生成するためにシステムによって使用される電気エネルギーも考慮する。
【0049】
図１３Ａは、マイクロ波脱離を使用する異なるシステムのＣＯＰに関する比較を示す。図５に示す今回のシステム（点１３１０）が最高のＣＯＰを有することがわかる。図１３Ｂに示すＭＣＯＰの比較は、今回のＭＣＯＰが０．８７であり、すなわち、他のシステムよりも５倍高いことを示す。これらの結果は、図５におけるシステム５０２に関して開示された新規な特色が除湿プロセスの効率を改善し、システム５０２を、除湿プロセスを冷却／加熱プロセスから分離する任意の空調システムにおいて実装されることが望ましいものにすることを証明している。
【0050】
空調システム５００は、以下のように動作するように構成される。ローカルコントローラ５２０および／またはグローバルコントローラ５７０において受信される入力に応じて、「非熱回収」モード（「冷却」モードとも呼ばれる）または「熱回収」モード（「再生」モードとも呼ばれる）が選択される。非熱回収モードについて、コントローラ５２０および／またはコントローラ５７０は、第１の空気ダンパＡＤ１および第３の空気ダンパＡＤ３を開き、第２の空気ダンパＡＤ２および第４の空気ダンパＡＤ４を閉じるように命令する。このようにして、熱回収デバイス５５６は、移動する空気流によってバイパスされる。より具体的には、流入空気流ＡＦ１が空気冷却デバイス５６０に提供される前に除湿される必要がある場合、非熱回収モードが選択される。この場合、流入空気流ＡＦ１は、第１の空気入口５４０に入り、第１の空気ダンパＡＤ１を通過し、軸流ファン５４４に到達する（図５および図１４を参照）。第２の空気ダンパＡＤ２が閉じられているので、空気は、第２の空気ダンパＡＤ２を通過しないことに留意されたい。ファン５４４は、空気流をポート５５０を通して第２のファラデーケージ５３０および乾燥剤ホイール５１０に押し込む。この時点で、ホイール５１０のハニカム構造上に堆積された乾燥剤材料６１４が水蒸気を吸着するので、流入空気流ＡＦ１は、除湿される。マグネトロンシステム５２６は、この時点で作動されていない。除湿された空気流ＡＦ２は、ポート５５２において第２のファラデーケージ５３０を出て、開かれた第３の空気ダンパＡＤ３を通って、冷却（または加熱）されるために空気冷却デバイス５６０に導かれる。図１４Ａは、ハウジング５０４内に配置された空気除湿システム５０２の様々な構成要素を概略的に示す。図１４Ａは、ポート５５４において空気除湿システム５０２と流体接続されている空気冷却デバイス５６０も示す。第４の空気ダンパＡＤ４が閉じられているので、除湿された空気流ＡＦ２全体は、空気冷却デバイス５６０に入り、そこで冷却され、次いで、冷却されることが望まれるチャンバ１４１０内に放出される。
【0051】
乾燥剤ホイール５１０のサイズ、乾燥剤材料６１４のタイプ、空気流の速度、およびマイクロ波放射線の出力に依存する（または、温度センサ５３２の読み取り値に基づく）所与の時間の後、ローカルコントローラ５２０および／またはグローバルコントローラ５７０は、乾燥剤ホイール５１０がもはや有効ではなく（すなわち、その乾燥剤材料が水で飽和している）、再生される（すなわち、乾燥剤材料から水を除去する）必要があると決定する。この時点で、コントローラ５２０は、第１の空気ダンパＡＤ１および第３の空気ダンパＡＤ３を閉じ、第２の空気ダンパＡＤ２および第４の空気ダンパＡＤ４を開く。これは、空気除湿システム５０２からの空気流が空気冷却デバイス５６０に提供されないことを意味する。しかしながら、図１４Ａに示すように、第１の空気除湿システム５０２と同一の構造を有する第２の空気除湿システム５０２’が、空気冷却デバイスが中断されずに動作するように、空気冷却デバイス５６０に提供される空気を除湿するために、乾燥剤ホイール５１０の再生期間中に使用され得る。第２の除湿器システム５０２’は、同じローカルコントローラ５２０および同じグローバルコントローラ５７０によって制御され得る。これは、第２の除湿器システム５０２’が非熱回収モードにある間に、第１の除湿器システム５０２が熱回収モードに入ったことも意味する。除湿器システム５０２および除湿器システム５０２’がタンデムで使用されること、すなわち、一方が非熱回収モードにあるとき、他方が熱回収モードにある、またはその逆も同様であることがわかる。
【0052】
熱回収モードについて、第１の除湿器システム５０２は、乾燥剤材料６１４内に蓄積された水を蒸発させるためにマグネトロンシステム５２６を作動させる。したがって、ポート５５８において受け取られ、第２の空気ダンパＡＤ２を介してファン５４４およびケージ５３０に提供される流入空気流ＡＦ３は、乾燥剤ホイール５１０から蒸発した水蒸気を除去する。次いで、水蒸気は、第２のファラデーケージ５３０の壁または他の内壁上で凝縮し、図５および図１４に示す容器５３６内に凝縮した水５３８として蓄積する。次いで、湿潤空気流ＡＦ４は、熱回収デバイス５５６に入るように第４の空気ダンパＡＤ４によって導かれ、ポート５６２において周囲に排出される前に流入空気流ＡＦ３を加熱する。このようにして、乾燥剤ホイール５１０からの水が除去され、したがって、乾燥剤材料が再生される。
【0053】
図１４Ａに示すシステム５００の変形例は、次に論じるように実装され得る。図１４Ｂは、流入空気流から水を除去し、乾燥空気流ＤＡを生成するために使用される、乾燥剤ホイール５１０－１および乾燥剤ホイール５１０－２と関連するハードウェアとを有するシステム５００の一部を示す。乾燥剤ホイールが飽和されると、それらは、再生モードに入り、熱い空気が空気を除去するためにそれらを通って循環し、湿潤空気流ＨＡの生成を結果として生じる。図に示すように、追加の空気ダンパＡＤ５からＡＤ５および対応する配管は、乾燥空気流および湿潤空気流を第１の空気出口５５４および第２の空気出口５６２に導くために使用され得る。乾燥剤ホイール５１０－１、乾燥剤ホイール５１０－２の各々は、それぞれ、マイクロ波を生成するための独自のマグネトロンシステム５２６－１、５２６－２を有することに留意されたい。さらに別の実施形態において、図１４Ｃに示すように、３つの乾燥剤ホイール５１０－１から５１０－３および関連するハードウェアが、それぞれ、対応する個々のマグネトロンシステム５２６－１から５２６－３とともに使用される。乾燥空気流ＤＡ、第１の湿潤空気流ＨＡ１、および第２の湿潤空気流ＨＡ２を導くために、空気ダンパＡＤ１から空気ダンパＡＤ１０が使用される。図１４Ｂに示すシステム５００の別の変形例を図１４Ｄに示す。この実施形態において、単一のマグネトロンシステム５２６を共有する乾燥剤ホイール５１０－１および乾燥剤ホイール５１０－２が存在する。マグネトロンシステム５２６からのマイクロ波を乾燥剤ホイール５１０－１および乾燥剤ホイール５１０－２の各々に結合するために、導波路スイッチ１４２６が使用され得る。図１４Ｂから図１４Ｄに示す実施形態の変形例は、当業者によって実装され得、例えば、様々な乾燥剤ホイール５１０に提供される入力空気流は、異なっていてもよく、すなわち、乾燥剤ホイールがタンデムで動作するように、１つの乾燥剤ホイールが除湿のために湿潤空気流を受け、一方で別の乾燥剤ホイールが乾燥高温の空気流を受ける。本開示の利益を有する当業者によって、他の変形例が想起され得る。
【0054】
複合吸着剤１００は、図１５～図１７に関して本明細書で開示されるように、異なる空気除湿システムにおいてマイクロ波技法と一緒に使用され得る。図１５は、空気除湿システム１５０２と空気冷却デバイス１５０４（空気冷却デバイス５６０と同様）とを含む空調システム１５００を示す。両方のシステムは、共通ハウジング１５０６内に収容され得る。空気除湿システム１５０２は、複数のレベルまたは段階を含み得、各レベルには、湿潤空気流１５１０が供給される。湿潤空気流１５１０からの水蒸気は、除去され、乾燥空気流１５１２が、空気除湿システム１５０２の出力ポートにおいて提供される。空気冷却デバイス１５０４は、乾燥空気流１５１２を受け取り、それを冷却し、次いで冷たい空気をエンクロージャ１５１４に供給する。空気除湿システム１５０２は、システムに沿った温度勾配を維持するために、マイクロ波発生器１５２２の反対側に配置された冷却システム１５２０も含む。エネルギーは、エネルギー供給ライン１５３０に沿ってマイクロ波発生器１５２２および冷却システム１５２０に供給される。
【0055】
図１６は、空気除湿システム１５０２の複数のレベルの内部構造をより詳細に示す。各レベルは、マイクロ波発生器１５２２によって生成されたマイクロ波放射線を受け取るように構成された高表面積を有するマイクロ波透過材料１６１０を含む。マイクロ波透過材料１６１０の各々の片面は、固体乾燥剤、例えば、以前に論じた複合吸着剤１００でコーティングされる。他の乾燥剤材料（例えば、非複合材料）が使用され得る。マイクロ波透過材料１６１０は、空気チャネル１６１２を形成するように配置され、空気チャネル１６１２を通って、流入湿潤空気流１５１０が移動する。湿潤空気流１５１０が乾燥剤材料１００を越えて移動する際に、空気からの湿度が吸着され、乾燥空気流１５１２を結果として生じる。この段階中、マイクロ波発生器１５２２がオフにされることに留意されたい。チャネル１６１２の両端には、それぞれ、チャネルを通る空気流を制御するための対応する弁１６２０および１６２２が設けられる。第１のレベルのチャネル１６１２を通過するマイクロ波放射線は、第２のレベルのマイクロ波透過材料１６１０に入り得、第１のレベルに関して上記で論じたプロセスは、第２のレベルにおいて繰り返される。このようにして、流入空気流１５１０からの湿度は、各段階の乾燥剤材料によって吸収される。
【0056】
乾燥剤材料１００が水で飽和されると、マイクロ波１７１０が形成され、各段階を通過するように、図１７に示すように、弁１６２０および弁１６２２は閉じられ、マイクロ波発生器１５２２はオンにされる。マイクロ波放射線は、乾燥剤材料１００から水分を蒸発させ、水蒸気１７１２を形成する。マイクロ波放射線が第２の段階またはその後の段階に到達するのを防止するために、第１の段階の空気チャネル１６１２の内側に金属メッシュ層１７１４が配置され得る。この場合、第１の段階からの加熱された水蒸気１７１２は、金属メッシュ層１７１４を越えて移動し、第２の段階において乾燥剤材料を加熱するためにマイクロ波透過材料１６１０を加熱し、乾燥剤材料から水を蒸発させる。この場合、材料１６１０は、高表面積を有する高導電性材料であり得る。空気チャネル１６１２からの水蒸気１７１２は、図１７に示すように、第２レベルの材料１６１０の背面上で凝縮し、凝縮水１７２０を形成し、凝縮水１７２０は、水排出システム１７２２によって収集され、空気除湿システム１５２０から除去される。このようにして、乾燥剤材料１００は、再生され、流入空気流１５１０から湿気を除去するための新しいサイクルのために準備される。弁１６２０および弁１６２２を開閉することによって、システムのコントローラは、除湿と再生との間の様々なレベルを切り替える。再生モードについて、マイクロ波放射線を、すべてのレベルを通して伝播させること、または第１のレベルのみを通して伝播させることが可能であり、次いで、生成された水蒸気は、他のレベルの乾燥剤材料から水を蒸発させるために使用される。
【0057】
開示された実施形態は、マイクロ波放射線を使用して空気をより効率的に除湿する空気除湿システムおよび空調システムを提供する。この説明は、本発明を限定することを意図していないことが理解されるべきである。逆に、実施形態は、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の要旨および範囲内に含まれる代替物、修正物、および均等物を包含することを意図している。さらに、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、当業者は、そのような具体的な詳細なしで実施され得ることを理解するであろう。
【0058】
本実施形態の特色および要素は、特定の組合せにおける実施形態において説明されているが、各特色または要素は、実施形態の他の特色および要素なしで単独で使用されることが可能であり、または本明細書で開示された他の特色および要素ありもしくはなしで様々な組合せで使用されることが可能である。
【0059】
本明細書は、当業者が、任意のデバイスまたはシステムを作製することおよび使用することと、任意の組み込まれた方法を実行することとを含む同じことを実践することを可能にするために、開示された主題の例を使用する。主題の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者に想起する他の例を含み得る。そのような他の例は、特許請求の範囲ないであることが意図される。
【0060】
参考文献
本明細書に列挙されたすべての刊行物の全内容は、参照により本特許出願に組み込まれる。
［１］Ｆ．Ｈ Ａｋｈｔａｒ、Ｈ．Ｖｏｖｕｓｈｕａ、Ｌ．Ｆ．Ｖｉｌｌａｌｏｂｏｓ、Ｒ．Ｓｈｅｖａｔｅ、Ｍ．Ｋｕｍａｒ、Ｓ．Ｐ．Ｎｕｎｅｓ、Ｕ．Ｓｃｈｗｉｎｇｅｎｓｃｈｌｏｇｌ、Ｋ．－Ｖ．Ｐｅｉｎｅｍａｎｎ、Ｈｉｇｈｗａｙｓ ｆｏｒ ｗａｔｅｒ ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ：ｉｎｔｅｒｐｌａｙ ｂｅｔｗｅｅｎ ｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｖａｐｏｒ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｉｎ ｂｌｏｃｋ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ ｍｅｍｂｒａｎｅｓ、Ｊ．Ｍｅｍｂｒ．Ｓｃｉ．５７２（２０１９年）６４１～６４９頁。
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［６］Ｏ．Ｔａｔｓｕｏ、Ｗ．Ａｋｉｋｏ、Ｓｉｍｐｌｅ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｈｅｒｍａｌ ｒｕｎａｗａｙ ｉｎ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｈｅａｔｉｎｇ ｏｆ ｚｅｏｌｉｔｅ ａｎｄ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ、ＰｈｙｓＣｈｅｍＣｏｍｍ．４（２００１年）１８～２０頁。ｈｔｔｐｓ：／／ｄｏｉ．ｏｒｇ／１０．１０３９／Ｂ００９０６７Ｋ。
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［８］Ｍ．Ｋｕｂｏｔａ、Ｔ．Ｈａｎａｄａ、Ｓ．Ｙａｂｅ、Ｄ．Ｋｕｃｈａｒ、Ｈ．Ｍａｔｓｕｄａ、Ｗａｔｅｒ ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｄｅｓｉｃｃａｎｔ ｒｏｔｏｒ ｕｎｄｅｒ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ、Ａｐｐｌ．Ｔｈｅｒｍ．Ｅｎｇ．３１（２０１１年）１４８２～１４８６頁。ｈｔｔｐｓ：／／ｄｏｉ．ｏｒｇ／１０．１０１６／Ｊ．ＡＰＰＬＴＨＥＲＭＡＬＥＮＧ．２０１１．０１．０２７。
［９］Ｍ．Ｋｕｂｏｔａ、Ｔ．Ｈａｎａｄａ、Ｓ．Ｙａｂｅ、Ｈ．Ｍａｔｓｕｄａ、Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｄｅｓｉｃｃａｎｔ ｒｏｔｏｒ ｗｉｔｈ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ａｎｄ ｈｏｔ－ａｉｒ ｈｅａｔｉｎｇ、Ａｐｐｌ．Ｔｈｅｒｍ．Ｅｎｇ．５０（２０１３年）１５７６～１５８１頁。ｈｔｔｐｓ：／／ｄｏｉ．ｏｒｇ／１０．１０１６／Ｊ．ＡＰＰＬＴＨＥＲＭＡＬＥＮＧ．２０１１．１１．０４４。
本明細書に列挙されたすべての刊行物の全内容は、参照により本特許出願に組み込まれる。
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［７］Ｓ．Ｉｔｏ、Ｈ．Ｈｕａｎｇ、Ｆ．Ｗａｔａｎａｂｅ、Ｈ．Ｙｕａｎ、Ｍ．Ｈａｓａｔａｎｉ、Ｎ．Ｋｏｂａｙａｓｈｉ、Ｈｅａｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ ｄｕｒｉｎｇ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ－Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｖａｐｏｒ ｆｒｏｍ Ｚｅｏｌｉｔｅ Ｐａｃｋｅｄ Ｂｅｄ、Ｈｔｔｐｓ：／／Ｄｏｉ．Ｏｒｇ／１０．１０８０／０７３７３９３７．２０１２．７１４８２５．３０（２０１２年） １７０７～１７１３頁。ｈｔｔｐｓ：／／ｄｏｉ．ｏｒｇ／１０．１０８０／０７３７３９３７．２０１２．７１４８２５。
［８］Ｍ．Ｋｕｂｏｔａ、Ｔ．Ｈａｎａｄａ、Ｓ．Ｙａｂｅ、Ｄ．Ｋｕｃｈａｒ、Ｈ．Ｍａｔｓｕｄａ、Ｗａｔｅｒ ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｄｅｓｉｃｃａｎｔ ｒｏｔｏｒ ｕｎｄｅｒ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ、Ａｐｐｌ．Ｔｈｅｒｍ．Ｅｎｇ．３１（２０１１年）１４８２～１４８６頁。ｈｔｔｐｓ：／／ｄｏｉ．ｏｒｇ／１０．１０１６／Ｊ．ＡＰＰＬＴＨＥＲＭＡＬＥＮＧ．２０１１．０１．０２７。
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【符号の説明】
【0061】
１００ 複合吸着剤、吸着剤、乾燥剤材料
１０２ 外面
１０４ 内面
１１０ シリカケージ、ケージ、ケージ／粒子、粒子
１１２ 多孔質体、シリカ体、本体
１１４ 細孔、内部細孔
１１６ 親水性塩、塩
１１８ 内部チャネル、チャネル、内部トンネル、トンネル、空隙
１２０ 内部チャンバ、チャンバ、細孔
１３０ 水
５００ 空調システム、システム
５０２ 空気除湿システム、第１の空気除湿システム、第１の除湿器システム、除湿器システム、システム
５０２’ 第２の空気除湿システム、第２の除湿器システム、除湿器システム
５０４ ハウジング
５１０ 乾燥剤ホイール、ホイール、構造体、ハニカム構造乾燥剤ホイール
５１０－１ 乾燥剤ホイール
５１０－２ 乾燥剤ホイール
５１０－３ 乾燥剤ホイール
５１０Ａ 上半分
５１０Ｂ 下半分
５１２ 第１のファラデーケージ、円筒形ファラデーケージ、円筒形ケージ
５１４ 軸
５１６ モータ、乾燥剤ホイール回転モータ
５１８ 金属板、金属面
５２０ コントローラ、ローカルコントローラ
５２４ 入射マイクロ波放射線、入射放射線、マイクロ波
５２４’ 反射波
５２６ マグネトロンシステム
５２６－１ マグネトロンシステム
５２６－２ マグネトロンシステム
５２６－３ マグネトロンシステム
５３０ 第２のファラデーケージ、ケージ
５３２ 温度センサ
５３４ 有孔金属メッシュ
５３６ 水容器、容器
５３８ 水
５４０ 第１の空気入口、入口
５４２－１ 共通導管、導管
５４２－２ 導管
５４４ 軸流ファン、ファン
５４６ 流量測定デバイス
５４８ 差圧センサ
５５０ ポート
５５２ ポート
５５４ 第１の空気出口、出口、ポート
５５６ 熱回収デバイス、熱回収システム
５５８ 第２の入口ポート、第２の空気入口、ポート
５６０ 空気冷却デバイス
５６０－１ 蒸発器
５６０－２ 圧縮器
５６０－３ 凝縮器
５６０－４ 膨張弁
５６２ 第２の空気出口、ポート
５６４ 空気流量センサ
５６６ 温度センサ
５７０ 外部グローバルコントローラ、コントローラ、グローバルコントローラ
６１０ セルロース系材料
６１２ 穴またはチャネル
６１４ 乾燥剤、乾燥剤材料
１１１０ 乾燥剤ホイール５１０の温度
１１１２ 出口空気の温度
１３１０ 点
１４１０ チャンバ
１４２６ 導波路スイッチ
１５００ 空調システム
１５０２ 空気除湿システム
１５０４ 空気冷却デバイス
１５０６ 共通ハウジング
１５１０ 湿潤空気流、流入空気流
１５１２ 乾燥空気流
１５１４ エンクロージャ
１５２０ 冷却システム
１５２２ マイクロ波発生器
１５３０ エネルギー供給ライン
１６１０ マイクロ波透過材料、材料
１６１２ 空気チャネル、チャネル
１６２０ 弁
１６２２ 弁
１７１０ マイクロ波
１７１２ 水蒸気
１７１４ 金属メッシュ層
１７２０ 凝縮水
１７２２ 水排出システム
１０２ 外面
１０４ 内面
１１０ シリカケージ、ケージ、ケージ／粒子、粒子
１１２ 多孔質体、シリカ体、本体
１１４ 細孔、内部細孔
１１６ 親水性塩、塩
１１８ 内部チャネル、チャネル、内部トンネル、トンネル、空隙
１２０ 内部チャンバ、チャンバ、細孔
１３０ 水
５００ 空調システム、システム
５０２ 空気除湿システム、第１の空気除湿システム、第１の除湿器システム、除湿器システム、システム
５０２’ 第２の空気除湿システム、第２の除湿器システム、除湿器システム
５０４ ハウジング
５１０ 乾燥剤ホイール、ホイール、構造体、ハニカム構造乾燥剤ホイール
５１０－１ 乾燥剤ホイール
５１０－２ 乾燥剤ホイール
５１０－３ 乾燥剤ホイール
５１０Ａ 上半分
５１０Ｂ 下半分
５１２ 第１のファラデーケージ、円筒形ファラデーケージ、円筒形ケージ
５１４ 軸
５１６ モータ、乾燥剤ホイール回転モータ
５１８ 金属板、金属面
５２０ コントローラ、ローカルコントローラ
５２４ 入射マイクロ波放射線、入射放射線、マイクロ波
５２４’ 反射波
５２６ マグネトロンシステム
５２６－１ マグネトロンシステム
５２６－２ マグネトロンシステム
５２６－３ マグネトロンシステム
５３０ 第２のファラデーケージ、ケージ
５３２ 温度センサ
５３４ 有孔金属メッシュ
５３６ 水容器、容器
５３８ 水
５４０ 第１の空気入口、入口
５４２－１ 共通導管、導管
５４２－２ 導管
５４４ 軸流ファン、ファン
５４６ 流量測定デバイス
５４８ 差圧センサ
５５０ ポート
５５２ ポート
５５４ 第１の空気出口、出口、ポート
５５６ 熱回収デバイス、熱回収システム
５５８ 第２の入口ポート、第２の空気入口、ポート
５６０ 空気冷却デバイス
５６０－１ 蒸発器
５６０－２ 圧縮器
５６０－３ 凝縮器
５６０－４ 膨張弁
５６２ 第２の空気出口、ポート
５６４ 空気流量センサ
５６６ 温度センサ
５７０ 外部グローバルコントローラ、コントローラ、グローバルコントローラ
６１０ セルロース系材料
６１２ 穴またはチャネル
６１４ 乾燥剤、乾燥剤材料
１１１０ 乾燥剤ホイール５１０の温度
１１１２ 出口空気の温度
１３１０ 点
１４１０ チャンバ
１４２６ 導波路スイッチ
１５００ 空調システム
１５０２ 空気除湿システム
１５０４ 空気冷却デバイス
１５０６ 共通ハウジング
１５１０ 湿潤空気流、流入空気流
１５１２ 乾燥空気流
１５１４ エンクロージャ
１５２０ 冷却システム
１５２２ マイクロ波発生器
１５３０ エネルギー供給ライン
１６１０ マイクロ波透過材料、材料
１６１２ 空気チャネル、チャネル
１６２０ 弁
１６２２ 弁
１７１０ マイクロ波
１７１２ 水蒸気
１７１４ 金属メッシュ層
１７２０ 凝縮水
１７２２ 水排出システム
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図10】
【図11A】
【図11B】
【図12】
【図13A】
【図13B】
【図14A】
【図14B】
【図14C】
【図14D】
【図15】
【図16】
【図17】
【国際調査報告】