JP2023528618A

JP2023528618A - コンタクタシステム及びコンタクタシステムを動作させる方法

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Publication number: JP2023528618A
Application number: JP2022574111A
Authority: JP
Inventors: コラカルリ，ラヴィ; エヌ．サバティーブ，バディム; テイラー，ガレス，ピー．; ブラン，シャノンエス．ル; チェン，ディアン; ビー．バドリ，ブリンダ; エー．ニールセン，ポール; セングプタ，アミタヴァ; シー．フロム，マイケル; ディー．プライス，ティモシー; エー．レザーデール，キャサリン
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2020-06-02
Filing date: 2021-05-04
Publication date: 2023-07-05
Also published as: EP4157498A1; WO2021245477A1; US20230338899A1; CN115666767A

Abstract

コンタクタシステムは、複数のコンタクタパネルを含む。各コンタクタパネルは、フレーム部材と、フレーム部材内に受容されるようになっている膜アレイと、を含む。膜アレイは、第１の端部部分、第２の端部部分、及び複数の中空繊維を画定している。コンタクタシステムはまた、各コンタクタパネルの膜アレイの第１の端部部分と選択的に流体連通している第１のマニホールドを含む。コンタクタシステムは、各コンタクタパネルの膜アレイの第２の端部部分と直接的に流体連通している第２のマニホールドを更に含む。コンタクタシステムは、第１のマニホールドと各コンタクタパネルの膜アレイの第１の端部部分との間の選択的な流体連通を提供するように構成されているコントローラを含む。

Description

本開示は、コンタクタシステムに関する。より具体的には、本開示は、コンタクタシステム及びコンタクタシステムを動作させる方法に関する。

コンタクタは、典型的には、流体の質量含有量及び／又は熱含有量を変化させるために流体を処理するように使用される。したがって、コンタクタは、蒸発冷却システム、加熱システム、加湿システム、除湿システムなどにおいて使用され得る。コンタクタは、２つの非混和性流体相（気体／気体、液体／液体、気体／液体など）を互いに接触させて、１つの流体から別の流体への質量移動及び／又は熱移動を引き起こすために使用され得る。

そのようなコンタクタは、典型的には、フレーム部材内に設置されたコンタクタ媒体を含む。従来のコンタクタは、米国特許第９，５４１，３０２号（以下、‘３０２特許と呼ばれる）で説明されているような湿潤セルロース媒体又は膜アレイのいずれかを含む。‘３０２特許は、１つの流体から別の流体への分離及び／又は移動の機能を実現する複数の中空繊維を有するフラットパネルコンタクタの使用を記載している。さらに、湿潤セルロース媒体は、一般に脆弱であり、クリーニング／維持が困難である。さらに、湿潤セルロース媒体は、バクテリアによるファウリングの影響を受けやすく、及び／又はスケーリングも起こりやすい。さらに、湿潤セルロース媒体を通って流れる流体中に溶解されたミネラルは、湿潤セルロース媒体が一定の乾燥状態又は一定の湿潤状態にない場合、湿潤セルロース媒体の劣化を引き起こし得る。

大規模用途では、空間の制約及び／又は整備若しくは交換の問題により、単一の大きなコンタクタの使用が実現可能ではない場合がある。したがって、大規模用途の要件を実現するために、単一の大きなコンタクタを複数のコンタクタで置き換えることができる。さらに、いくつかの用途は、コンパクトな空間内へのコンタクタの設置を要する場合がある。そのような用途では、所望のコンタクタ効率を達成するために、空間の利用可能性に基づいて、コンタクタを複雑な構成で配置することを必要とする場合がある。特にコンタクタの複雑な構成を伴う用途に対して、複数のコンタクタを用いて作動することが、質量移動及び／又は熱移動、効率制約、及び他の実装課題においてより長い期間を伴い得る場合がある。したがって、改善された効率を提供し、かつコンタクタのより単純な構成を伴い得る様態でコンタクタを構成することが望ましい。

さらに、いくつかの用途では、コンタクタによって放出される流体の、温度又は湿度などの１つ以上の特性が、用途要件に基づいて制御される必要があり得る。しかしながら、そのような制御戦略は、温度又は湿度を制御するために、作動流体の流量などの変量を制御することが困難であり得るため、湿潤セルロース型コンタクタ媒体に対して効果的ではない場合がある。さらに、いくつかの用途では、そのような湿潤セルロース型コンタクタ媒体は、動作目的で水などの大量の作動流体を必要とし、作動流体の使用を増加させ得る。

さらに、電子部品の冷却に関連する用途などの大規模用途では、高温によって特徴付けられる局所的なホットスポットの存在により、熱管理制御が損なわれ得る。そのようなホットスポットは、部屋／領域内の不均一な温度／湿度をもたらし得る。さらに、ホットスポットにおける低温空気の欠如が、温かい空気の再循環を引き起こし得、それによってホットスポットの温度を上昇させる場合がある。そのような用途では、コンタクタによって放出される空気などの流体の温度を低下させて、効率的かつ均一な冷却を促進する必要があり得る。したがって、コンタクタを制御し、また、そのようなコンタクタの性能係数を増加させるための経済的で改善された解決策が必要とされている。

本開示のいくつかの実施形態は、コンタクタシステムに関する。コンタクタシステムは、複数のコンタクタパネルを含む。各コンタクタパネルは、フレーム部材を含む。さらに、各コンタクタパネルは、フレーム部材内に受容されるようになっている膜アレイを含む。膜アレイは、第１の端部部分及び第２の端部部分を画定している。膜アレイは、複数の中空繊維を含む。コンタクタシステムはまた、各コンタクタパネルの膜アレイの第１の端部部分と選択的に流体連通している第１のマニホールドを含み、第１のマニホールドは、各コンタクタパネルの膜アレイに向けて第１の流体を方向付けるようになっている。コンタクタシステムは、各コンタクタパネルの膜アレイの第２の端部部分と直接的に流体連通している第２のマニホールドを更に含み、第２のマニホールドは、各コンタクタパネルの膜アレイから第１の流体を受容するようになっている。コンタクタシステムは、第１のマニホールドと各コンタクタパネルの膜アレイの第１の端部部分との間の選択的な流体連通を提供するように構成されているコントローラを含む。

本開示のいくつかの実施形態は、コンタクタシステムに関する。コンタクタシステムは、複数のコンタクタパネルを含む。各コンタクタパネルは、フレーム部材を含む。各コンタクタパネルはまた、フレーム部材内に受容されるようになっている膜アレイを含む。膜アレイは、第１の端部部分及び第２の端部部分を画定している。膜アレイは、複数の中空繊維を含む。各コンタクタパネルは、膜アレイの第１の端部部分と流体連通しているバルブアセンブリを更に含む。コンタクタシステムはまた、各コンタクタパネルの膜アレイの第１の端部部分と選択的に流体連通している第１のマニホールドを含み、第１のマニホールドは、バルブアセンブリの動作に基づいて、各コンタクタパネルの膜アレイに向けて第１の流体を方向付けるようになっている。コンタクタシステムは、各コンタクタパネルの膜アレイの第２の端部部分と直接的に流体連通している第２のマニホールドを更に含み、第２のマニホールドは、各コンタクタパネルの膜アレイから第１の流体を受容するようになっている。コンタクタシステムは、各コンタクタパネルのバルブアセンブリと通信可能に結合されたコントローラを含む。コントローラは、第１のマニホールドと少なくとも１つのコンタクタパネルの膜アレイの第１の端部部分との間の選択的な流体連通を提供するために、少なくとも１つのコンタクタパネルのバルブアセンブリを選択的に制御するように構成されている。

本開示のいくつかの実施形態は、コンタクタシステムを動作させる方法に関する。方法は、コンタクタシステムの第１のマニホールド内に第１の流体を導入することを含む。コンタクタシステムは、第２のマニホールドと、複数のコンタクタパネルと、コントローラと、を更に含み、各コンタクタパネルは、膜アレイと、バルブアセンブリと、を含む。方法はまた、第１のマニホールドと少なくとも１つのコンタクタパネルの膜アレイとの間の選択的な流体連通を提供するために、少なくとも１つのコンタクタパネルに関連付けられたバルブアセンブリをコントローラによって制御することを含む。方法は、少なくとも１つのコンタクタパネルに関連付けられたバルブアセンブリの制御に基づいて、少なくとも１つのコンタクタパネルの膜アレイ内に第１の流体を導入することを更に含む。方法は、少なくとも１つのコンタクタパネルの膜アレイを通って流れる第１の流体と、少なくとも１つのコンタクタパネルの膜アレイ上を流れる第２の流体との間の質量移動及び熱移動のうちの少なくとも１つに基づいて、少なくとも１つのコンタクタパネルの膜アレイ上を流れる第２の流体の少なくとも１つの特性を制御することを含む。

図中の同様の符号は、同様の要素を示している。任意の特定の要素又は作用の考察を容易に認識するために、参照番号の最上位の数字（単数又は複数）は、その要素が最初に示されている図番号を指し得る。
本明細書で論じられるいくつかの実施形態による、第１のコンタクタシステムの概略図を示す。本明細書で論じられるいくつかの実施形態による、第１のコンタクタシステムと関連付けられた例示的な中空繊維コンタクタパネルの斜視図を示す。本明細書で論じられるいくつかの実施形態による、図１のコンタクタパネルの膜アレイの概略図を示す。本明細書で論じられるいくつかの実施形態による、図１のコンタクタパネルの膜アレイの概略図を示す。本明細書で論じられるいくつかの実施形態による、図２Ｂの膜アレイと関連付けられた複数の中空繊維を編む第１の技術を示す。本明細書で論じられるいくつかの実施形態による、図２Ｂの膜アレイと関連付けられた複数の中空繊維を編む第２の技術を示す。本明細書で論じられるいくつかの実施形態による、いくつかの膜アレイ及びいくつかのセパレータ構造体を示す概略図である。本明細書で論じられるいくつかの実施形態による、例示的なフラットシート膜コンタクタパネルを示す。本明細書で論じられるいくつかの実施形態による、冷却モジュールを含む第２のコンタクタシステムの概略図を示す。本明細書で論じられるいくつかの実施形態による、例示的なプロットを示す。本明細書で論じられるいくつかの実施形態による、冷却モジュール有する蒸発コンタクタシステム及び再生モジュールを有する除湿システムを含む、第３のコンタクタシステムの概略図を示す。本明細書で論じられるいくつかの実施形態による、いくつかのコンタクタパネルを有するコンタクタパネルアレイを含む第４のコンタクタシステムを示す。本明細書で論じられるいくつかの実施形態による、いくつかのコンタクタパネルアレイを含む第５のコンタクタシステムを示す。本明細書で論じられるいくつかの実施形態による、ハウジング部材、及びハウジング部材内に受容されているコンタクタパネルを示す。本明細書で論じられるいくつかの実施形態による、ハウジング部材、及びハウジング部材内に受容されているコンタクタパネルを示す。本明細書の本開示のいくつかの実施形態による、異なる向きで設置されたコンタクタパネルを示す。本明細書の本開示のいくつかの実施形態による、異なる向きで設置されたコンタクタパネルを示す。本明細書で論じられるいくつかの実施形態による、コンタクタパネルを備えた部屋を示す。本明細書で論じられるいくつかの実施形態による、コンタクタシステムの別の実施形態を示す。本明細書で論じられるいくつかの実施形態による、コンタクタパネルを有する例示的な試験セットアップの概略表現を示す。本明細書で論じられるいくつかの実施形態による、第１の例示的なプロットを示す。コンタクタパネルを制御する方法に関するフローチャートである。

以下の説明では、説明の一部を構成し、様々な実施形態が例示として示される、添付の図面が参照される。本開示の範囲又は趣旨から逸脱することなく、他の実施形態が想定され、実施され得ることを理解されたい。したがって、以下の発明を実施するための形態は、限定的な意味では解釈されない。

本開示の文脈において、「第１」及び「第２」という用語は、識別子として使用される。したがって、そのような用語は、本開示を限定するものとして解釈されるべきではない。特徴又は要素と併せて使用される場合、「第１」及び「第２」という用語は、本開示の実施形態全体を通して交換され得る。

本開示は、概して、コンタクタシステム及びそのようなコンタクタシステムを動作させる方法に関する。様々な実施形態では、コンタクタシステムは、異なるコンタクタアセンブリの組み合わせを含み得る。そのようなコンタクタアセンブリは、空気処理、換気、又はダクトシステムにおける質量移動及び／又は熱移動に使用される１つ以上のコンタクタパネルを含み得る。コンタクタパネルは、いくつかの中空繊維を有する膜アレイを含む。第１の流体は、中空繊維を通って流れ、一方で、第２の流体は、中空繊維の外面に接触する。さらに、本開示は、第２の流体の温度及び／又は湿度などの１つ以上の特性を変化させるように個別に制御され得る複数のコンタクタパネルを有するコンタクタシステムを記載している。コントローラは、データセンタなどの部屋内の潜在的なホットスポットの存在、目標温度、目標湿度、及び／又は温度均一性メトリックに基づいて、第２の流体の特性を変化させるために使用され得る。

さらに、そのようなコンタクタシステムは、１つ以上のコンタクタパネルアレイを含み得る。各コンタクタパネルアレイは、入口マニホールドと、入口マニホールドに関連付けられた出口マニホールドと、を含む。さらに、コンタクタシステムは、部屋内に設置されたサーバなどの電子部品を冷却するために使用され得る。したがって、１つ以上のコンタクタパネルを床、通路、又は部屋の壁に設置することができ、コンタクタパネルに向けて処理された空気を方向付ける必要がある。さらに、本開示に記載のコンタクタシステムの様々な実施形態は、空気ダクト、換気ダクト、リターン（リターンエアグリル）、ベント、ディフューザ、フィルタハウジング、空気処理機器に関連付けられ得る。空気処理機器には、加熱、換気、及び空調（ＨＶＡＣ）機器、加熱、換気、空調、及び冷蔵（ＨＶＡＣＲ又はＨＶＡＣ＆Ｒ）機器、加熱、空調、及び冷蔵（ＨＡＣＲ）機器、強制換気機器、エネルギー回収換気（ＥＲＶ）機器、空調（ＡＣ）機器、冷蔵機器、空気ハンドラなどが含まれ得る。

図１は、本開示の一実施形態による、第１のコンタクタシステム１００の概略図を示している。第１のコンタクタシステム１００は、蒸発冷却システム、除湿システム、及びそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含み得る。本明細書に示されるように、第１のコンタクタシステム１００は、除湿システム１０２と蒸発冷却システム１０４との組み合わせである。図示の実施形態では、除湿システム１０２は、第１のコンタクタパネル１１２を有する閉ループシステムとして具現化されている。さらに、除湿システム１０２の動作は、第１のコンタクタパネル１１２を通って流れる第１の流体が重力によって滴下しないため、第１のコンタクタパネル１１２の向きに依存しない。より具体的には、除湿システム１０２は、コンタクタパネル１１２に向けて第１の流体を方向付ける構成要素を含み、貯蔵容器／分配器を高所に配置する必要がない場合がある。第１のコンタクタシステム１００は、第１のタンク１０６を含む。第１のタンク１０６は、第１の流体をその中に保持するための貯蔵容器又は容器として具現化されている。いくつかの例では、第１の流体は、除湿システム１０２の用途に基づいて予冷又は予熱され得る。したがって、第１のタンク１０６は、第１の流体を予冷又は予熱するために、冷却モジュール（このセクションにおいて後述される冷却モジュール６４０と同様）又は加熱モジュール（図示せず）と流体連通し得る。一例では、第１の流体は、液体及び気体のうちの少なくとも１つである。さらに、第１の流体は、液体、気体、掃引気体、空気、強制空気、真空、又はそれらの組み合わせを含み得る。液体は、例えば、低温及び／又は吸収液体、塩溶液、高温及び／又は加湿液体、又は液体乾燥剤を含み得る。第１の流体のタイプは、第１のコンタクタシステム１００の用途に基づいて異なり得る。図示の例では、第１の流体は、液体乾燥剤である。別の例では、第１の流体は、高温の湿潤した空気であり得る。

第１のコンタクタシステム１００はまた、第１のポンプ１０８を含む。第１のポンプ１０８は、第１のタンク１０６と第１のコンタクタパネル１１２との間の流体連通を提供する第１の流体導管１１０内に配置されている。第１のポンプ１０８は、第１の流体を加圧して、加圧された第１の流体を第１のコンタクタパネル１１２内に導入する。いくつかの例では、第１のポンプ１０８は、１平方インチあたり５ポンド以下の圧力に第１の流体を加圧するように設計され得る。第１のポンプ１０８は、第１のコンタクタパネル１１２に向けて方向付けられている第１の流体における流量の変化を更に可能にし得る。第１の流体の流量は、コンタクタシステム１００のサイズ又はその用途に基づいて異なってもよい。いくつかの例では、流量は、０．５ガロン／分（ＧＰＭ）～１ＧＰＭにほぼ等しくてもよい。他の例では、第１の流体は、用途のタイプに基づいて、より高い流量で流れ得る。他の実施形態では、除湿システム１０２は、本開示の範囲を限定することなく、第１の流体が重力によって第１のコンタクタパネル１１２を通って滴下するように設計され得る。

さらに、第１のコンタクタシステム１００は、第１のコンタクタシステム１００と関連付けられた第１の送風ユニット１１４を含む。第１の送風ユニット１１４は、第１のコンタクタパネル１１２に向けて第２の流体を方向付ける。第１の送風ユニット１１４は、第２の流体を第１のコンタクタパネル１１２を通して押し出すか又は引き込むことを可能にし得る。一例では、第２の流体は、液体及び気体のうちの少なくとも１つである。第２の流体は、液体、気体、掃引気体、空気、強制空気、真空、又はそれらの組み合わせを含み得る。液体は、例えば、低温及び／又は吸収液体、塩溶液、高温及び／又は加湿液体、又は液体乾燥剤を含み得る。第２の流体のタイプは、第１のコンタクタシステム１００の用途に基づいて異なり得る。さらに、図示の例では、第２の流体は、高温の湿潤した空気である。別の例では、第２の流体は、液体乾燥剤であり得る。いくつかの例では、フィルタ４０６（図４に示されている）は、第２の流体が第１のコンタクタパネル１１２の膜アレイ１３２に接触する前に第２の流体の濾過を可能にするように、第１のコンタクタパネル１１２の上流に配置される。

図２Ａを参照すると、第１のコンタクタパネル１１２は、フレーム部材１１６を含む。フレーム部材１１６は、正方形又は長方形の形状であり得る。フレーム部材１１６は、第１のサイドパネル１１８及び第２のサイドパネル１２０を画定している。第１のコンタクタパネル１１２のフレーム部材１１６は、第１の流体導管１１０（図１を参照）を介して第１のタンク１０６（図２を参照）と流体連通している第１のヘッドスペース１２２を画定している。第１のヘッドスペース１２２は、第１のヘッドスペース１２２から外向きに突出した第１のポート１２４を画定している。第１のタンク１０６は、第１のポート１２４を介して第１のヘッドスペース１２２と流体連通している。さらに、第１のヘッドスペース１２２は、ほぼ直方体形状である。フレーム部材１１６はまた、第２の流体導管１２８（図１に示されている）を介して第１のタンク１０６と流体連通している第２のヘッドスペース１２６を画定している。第２のヘッドスペース１２６は、第２のヘッドスペース１２６から外向きに突出した第２のポート１３０を画定している。第１のタンク１０６は、第２のポート１３０を介して第２のヘッドスペース１２６と流体連通している。さらに、第２のヘッドスペース１２６は、ほぼ直方体形状である。第１のサイドパネル１１８、第２のサイドパネル１２０、第１のヘッドスペース１２２、及び第２のヘッドスペース１２６は、互いに接合、接着、又は溶接され得る。

第１のコンタクタパネル１１２は、フレーム部材１１６内に受容されるようになっている膜アレイ１３２を含む。膜アレイ１３２は、第１の端部部分１３４（図１に示されている）及び第２の端部部分１３６（図１に示されている）を画定している。膜アレイ１３２は、複数の中空繊維１３８、フラットシート膜、及びそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含む。いくつかの例では、各中空繊維１３８は、毛細管膜を含む。更に他の例では、膜アレイ１３２は、セラミック膜アレイを含み得る。

図示の例では、コンタクタパネル１１２は、中空繊維膜コンタクタパネルとして具現化されている。したがって、膜アレイ１３２は、複数の中空繊維１３８を含む。膜アレイ１３２は、第１のヘッドスペース１２２と第２のヘッドスペース１２６との間に延びている。図示の例では、膜アレイ１３２は、除湿媒体として具現化されている。さらに、膜アレイ１３２は、米国特許第９，５４１，３０２号（以下‘３０２特許と呼ばれる）に記載されている中空繊維膜アレイと同様である。膜アレイ１３２の設計、材料、及び製造に対応する詳細は、‘３０２特許に記載されている中空繊維膜アレイの設計、材料、及び製造と同様であることに留意されたい。

図２Ｂを参照すると、膜アレイ１３２の一部分が示されている。膜アレイ１３２は、第１の繊維軸「Ａ－Ａ１」に沿って延びている複数の中空繊維１３８を含む。さらに、各中空繊維１３８は、第１の流体を受容するようになっている管腔１４０を含む。管腔１４０は、以下、互換的に第１の部分１４０と呼ばれ得る。第１のコンタクタシステム１００を通る第１の流体の流れは、第１の流体流「Ｆ１」（図１に示されている）によって図示されている。さらに、各中空繊維１３８は、第２の流体に接触するようになっている外面１４２を含む。外面１４２は、以下、互換的に第２の部分１４２と呼ばれ得る。第１のコンタクタシステム１００を通る第２の流体の流れは、第２の流体流「Ｆ２」（図１に示されている）によって図示されている。各中空繊維１３８の壁１４４は、管腔１４０及び外面１４２を分離する。各中空繊維１３８は、開放端部として具現化された、第１の端部１４６及び第２の端部１４７を画定している。

さらに、膜アレイ１３２を第１ヘッドスペース１２２及び第２のヘッドスペース１２６（図２Ａを参照）と結合するために、各中空繊維１３８の第１の端部１４６及び第２の端部１４７は、ポッティング材料を使用して中空繊維１３８の外径の周りにポッティングシールされている。端部１４６、１４７は、重力ポッティング法、金型ポッティング法、遠心ポッティング法などのポッティング法によって樹脂に組み込むことができる。ポッティング材料は、エポキシ、熱可塑性樹脂、ポリウレタンなどを含み得る。ポッティング材料は、各中空繊維１３８を第１のヘッドスペース１２２及び第２のヘッドスペース１２６にシールすることができる。端部１４６、１４７は、各管腔１４０がそれぞれ、第１のヘッドスペース１２２及び第２のヘッドスペース１２６と流体連通するようにポッティングシールされていることに留意されたい。

さらに、第１のコンタクタパネル１１２の膜アレイ１３２（図２Ａを参照）は、微多孔質で疎水性の中空繊維膜アレイである。膜アレイ１３２の疎水性の性質のために、膜アレイ１３２は不活性支持体として機能して、分散させることなく気相と液相との間の直接接触を可能にする。さらに、膜アレイ１３２の材料は、第１の流体と第２の流体との間にバリアを作成する。膜アレイ１３２は、乾式延伸プロセスを使用して製造され得る。膜アレイ１３２は、ポリオレフィン（ＰＯ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ、又はポリ（４－メチル－１－ペンテン））などのポリマーのうちの１つ以上で作成され得る。

さらに、膜アレイ１３２の中空繊維１３８の細孔径は、０．０１マイクロメートル～０．０５マイクロメートルであり得る。特定の例では、中空繊維１３８の細孔径は、０．０４マイクロメートル未満であり得る。したがって、レジオネラ、及び／又は溶解ミネラルなどが第２の流体に入ることを防止することができ、これにより、表面ファウリングの発生及びスケーリングの蓄積の確率を低下させることができる。さらに、中空繊維１３８を通る第２の流体の乱流性質もまた、表面ファウリングの発生を低下させることができる。細孔は、バクテリア及び／又は他の溶解ミネラルが第２の流体に入ることをブロックすることができるため、コンタクタパネルは、液体、脱泡液体などを濾過するために使用され得る。さらに、膜アレイ１３２におけるファウリングの発生及びスケーリングの蓄積の低下により、メンテナンスコスト、第１のコンタクタパネル１１２の頻繁なクリーニングの必要性、電力消費を低減し、第１のコンタクタパネル１１２の効率向上させることができる。さらに、第１のコンタクタパネル１１２と関連付けられた膜アレイ１３２は、中空繊維１３８を通る酸洗いによって容易にクリーニングされ得る。この技術は、膜アレイ１３２をクリーニングする容易かつ効果的な方法を提供することができる。加えて、膜アレイ１３２は、確実に作動することができ、製品のオーバーホールの周期を長くすることができ、また、第１のコンタクタシステム１００に関連する休止時間及びメンテナンス時間の短縮を可能にし得る。

図２Ｃは、膜アレイ１３２の拡大図を示している。本明細書に示される膜アレイ１３２の配置は、本質的に例示的であることに留意されたい。第１のコンタクタパネル１１２の膜アレイ１３２（図２Ａを参照）は、少なくとも１つの膜層１４８を含む。少なくとも１つの膜層１４８は、複数の中空繊維１３８を含む。図示の実施形態では、膜アレイ１３２は、互いに隣接して配置された複数の膜層１４８を含む。膜層１４８は、膜アレイ１３２を形成するように、深さ「Ｄ１」に沿って折り畳まれる、ひだ付けされる、又は巻かれ得る。例えば、膜層１４８は、いくつかの膜層１４８が互いに隣接して配置されるように、折り畳まれる、ひだ付けされる、巻かれる、又は一緒に束ねられ得る。図示の実施形態では、膜アレイ１３２は、いかなる制限もなく、６０個の膜層１４８を含む。別の実施形態では、膜アレイ１３２は用途要件に従って、２０個の膜層又は４０個の膜層を含み得る。さらに、各膜層１４８は、８個の中空繊維１３８を含む。用途要件に従って、膜層１４８の総数及び中空繊維１３８の総数が変化し得ることが想定され得る。膜層１４８及び中空繊維１３８の数は、第１のコンタクタパネル１１２の所望の効率によって決められてもよい。いくつかの例では、第１のコンタクタパネル１１２の効率は、膜層１４８及び中空繊維１３８を増加させることによって向上させることができることに留意されたい。

さらに、複数の中空繊維１３８は、膜アレイ１３２を形成するように編まれている。一例では、図３Ａに示されるように、中空繊維１３８は、いくつかの直線スレッド３０２を使用して編まれて、膜アレイ１３２を形成することができる。より具体的には、直線ニットマット技術を使用して、中空繊維１３８を編むことができる。別の例では、図３Ｂに示されるように、中空繊維１３８は、クロススレッド３０４によって編まれて、膜アレイ１３２を形成する。より具体的には、クロス巻きマット技術を使用して、膜アレイ１３２を編むことができる。さらに、いくつかの例では、膜アレイ１３２は、一緒に傾斜していてもよい。スレッド３０２、３０４は、中空繊維１３８の材料と同様の材料で作成され得る。一例では、スレッド３０２、３０４は、ＰＰで作成され得る。スレッド３０２、３０４の材料は、スレッド３０２、３０４が第２の流体と適合性があるように決定され得る。

図４は、本開示の別の実施形態を示している。コンタクタパネル４００は、互いに隣接して配置された少なくとも２つの膜アレイ４０２を含む。図示の例では、コンタクタパネル４００は、互いに隣接して配置された５個の膜アレイ４０２を含む。しかしながら、膜アレイ４０２の総数は、用途要件ごとに異なり得ることに留意されたい。各膜アレイ４０２は、図２Ａ～図２Ｃに関連して説明された膜アレイ１３２と同様である。さらに、コンタクタパネル４００は、膜アレイ４０２に隣接して配置された少なくとも１つのセパレータ構造体４０４を含む。図示の実施形態では、コンタクタパネル４００は、セパレータ構造体４０４が隣接して配置された膜アレイ４０２の間に配置されるように、４つのセパレータ構造体４０４を含む。さらに、セパレータ構造体４０４は、同じ厚さを有してもよく、又は各セパレータ構造体４０４が、様々な厚さを有してもよい。

セパレータ構造体４０４の形状及び寸法は、膜アレイ４０２の形状及び寸法に対応し、それにより、セパレータ構造体４０４が隣接する膜アレイ４０２間に受容され得る。一例では、セパレータ構造体４０４は、不織布材料から製造される。いくつかの例では、セパレータ構造体４０４は、コンタクタパネル４００を横切って流れる第２の流体と適合性がある金属又はプラスチックから製造され得る。セパレータ構造体４０４は、様々な設計を含んでもよい。例えば、セパレータ構造体４０４は、いくつかの水平及び／又は垂直に配置されたバー部材、ハニカム構造体、金属のシート、又はいくつかのアパーチャを有するポリマーなどを含むグリル構造体を含み得るが、これらに限定されない。

セパレータ構造体４０４は、膜アレイ４０２に対して支持を提供することができ、膜アレイ４０２が屈曲、展開、解ける、又は拡張するのを防止することができる。セパレータ構造体４０４は、膜アレイ４０２の中空繊維の撓みを減少させ、第２の流体によって加えられる圧力に対して膜アレイ４０２に構造的安定性を提供する。さらに、セパレータ構造体４０４の組み込みにより、コンタクタパネル４００の全体的な厚さを増加させることができる。コンタクタパネル４００の厚さの増加により、コンタクタパネル４００を横切って流れる第２の流体をさらす時間を増大させることができ、コンタクタパネル４００にわたる圧力降下の低減をもたらすことができる。そのような現象は次いで、コンタクタパネル４００の効率を向上させることができる。さらに、フィルタ４０６は、コンタクタパネル４００に近接して、より具体的には、コンタクタパネル４００の入口側に配置され、その結果、第２の流体の流れ「Ｆ２」は、第２の流体が膜アレイ４０２に接触する前に濾過され得る。

本開示は、中空繊維１３８（図２Ｂを参照）を有するコンタクタパネル１１２（図１を参照）に関連して説明されているが、本開示の教示は、いかなる制限もなく、フラットシート膜コンタクタパネル、毛細管膜コンタクタパネル、及び／又はセラミック膜コンタクタパネルを含むがこれらに限定されない、他のタイプのコンタクタパネルに実装され得る。そのようなフラットシート膜コンタクタパネル又は毛細管膜コンタクタパネルは、コンタクタシステム１００（図１を参照）が空気乾燥システムとして具現化されるときに使用され得る。

図５を参照すると、例示的なフラットシート膜コンタクタパネル５００が示されている。概略的に示されたフラットシート膜コンタクタパネル５００は、第１の流体と第２の流体との間に熱移動及び／又は質量移動を提供することができる。フラットシート膜コンタクタパネル５００は、互いに隣接して配置された、いくつかのフラットシート膜アレイ５０２を含み、チャネル５０４、５０６がそれらの間に存在し得る。チャネル５０４は、第２の流体を受容することができるが、チャネル５０６は、第１の流体を受容することができる。他の例では、コンタクタパネル５００は、いかなる制限もなく、螺旋巻きコンタクタパネルとして具現化され得る。さらに、フラットシート膜アレイ５０２は、ＰＯ、ＰＰ、ＰＭＰなどのポリマーのうちの１つ以上で作成され得る。いくつかの代替実施形態では、フラットシート膜コンタクタパネル５００は、平行プレート膜コンタクタパネルを含み得るが、これらに限定されない。これらの代替実施形態のいくつかでは、コンタクタパネル５００は、クロスフロー平行プレート膜コンタクタパネル、カウンターフロー平行プレート膜コンタクタパネル、擬似カウンターフロー平行プレート膜コンタクタパネル、又はそれらの任意の組み合わせを含み得るが、これらに限定されない。

ここで図１を参照すると、除湿システム１０２の動作中、第１のヘッドスペース１２２は、第１の流体導管１１０及び第１のポート１２４を介して第１のタンク１０６から第１の流体を受容する。第１のヘッドスペース１２２は、各中空繊維１３８の管腔１４０（図２Ｂを参照）を通して、液体乾燥剤などの第１の流体を方向付ける。第１の流体は、各中空繊維１３８の管腔１４０を通って流れ、第２のヘッドスペース１２６内に導入される。第２のヘッドスペース１２６は次いで、第２のポート１３０及び第２の流体導管１２８を介して、第１のタンク１０６に向けて第１の流体を方向付ける。さらに、第１の送風ユニット１１４は、各中空繊維１３８の外面１４２（図２Ｂを参照）に向けて、空気などの第２の流体を方向付ける。膜アレイ１３２上の第２の流体の流れに基づいて、第２の流体の湿度は、第１の流体と第２の流体との間の質量移動に基づいて減少する。放出される第２の流体は、高温の乾燥した空気であり得る。さらに、質量移動は、第１のコンタクタパネル１１２が除湿システム１０２において使用されるときにのみ生じる。さらに、液相と気相との間の質量移動は、気相の圧力によって全体に調節される。

第１の流体が中空繊維１３８の細孔を通過しない場合があることに留意されたい。中空繊維１３８の微細孔径により、中空繊維１３８の外面１４２に向けて浸透している第１の流体は、水ミストに変換され、これにより蒸発速度を更に向上させることができる。各中空繊維１３８の壁１４４（図２Ｂを参照）は、第１の流体及び第２の流体を分散させることなく直接接触させ得る不活性媒体として機能することができる。本明細書に記載の第１のコンタクタパネル１１２は、高い接触表面積対体積の比を提供することができ、これが次いで、コンパクトなフットプリント及びシステムサイズに変換され、また、コンタクタシステムの効率を向上させ得ることに留意されたい。

さらに、第１のコンタクタシステム１００は、蒸発冷却システム１０４を含む。第１のコンタクタシステム１００は、第２のタンク１５０を含む。第２のタンク１５０は、第３の流体をその中に保持するための貯蔵容器又は容器として具現化されている。一例では、第３の流体は、液体及び気体のうちの少なくとも１つである。さらに、第３の流体は、液体、気体、掃引気体、空気、強制空気、真空、又はそれらの組み合わせを含み得る。液体は、例えば、低温及び／又は吸収液体、塩溶液、高温及び／又は加湿液体、又は液体乾燥剤を含み得る。第３の流体のタイプは、第１のコンタクタシステム１００の用途に基づいて異なり得る。図示の例では、第３の流体は水である。別の例では、第３の流体は、高温の乾燥した空気であり得る。

第１のコンタクタシステム１００はまた、第２のポンプ１５２を含む。第２のポンプ１５２は、第２のタンク１５０と第２のコンタクタパネル１５６との間の流体連通を提供する第３の流体導管１５４内に配置されている。第２のポンプ１５２は、第３の流体を加圧して、加圧された第３の流体を第２のコンタクタパネル１５６内に導入する。さらに、第１のコンタクタシステム１００は、第２の送風ユニット１５８を含む。第２の送風ユニット１５８は、第２のコンタクタパネル１５６に向けて第４の流体を方向付ける。一例では、第４の流体は、液体及び気体のうちの少なくとも１つである。第４の流体は、液体、気体、掃引気体、空気、強制空気、真空、又はそれらの組み合わせを含み得る。液体は、例えば、低温及び／又は吸収液体、塩溶液、高温及び／又は加湿液体、又は液体乾燥剤を含み得る。第４の流体のタイプは、第１のコンタクタシステム１００の用途に基づいて異なり得る。さらに、図示の例では、第４の流体は、除湿システム１０２によって放出される乾燥した高温の空気の一部である。別の例では、第４の流体は、水であり得る。

第２のコンタクタパネル１５６は、フレーム部材１５７を含む。フレーム部材１５７は、正方形又は長方形の形状であり得る。フレーム部材１５７は、第１のサイドパネル（図示せず）及び第２のサイドパネル（図示せず）を画定している。第２のコンタクタパネル１５６のフレーム部材１５７は、第３の流体導管１５４を介して第２のタンク１５０と流体連通している第１のヘッドスペース１６２を画定している。第１のヘッドスペース１６２は、第１のヘッドスペース１６２から外向きに突出した第１のポート１６４を画定している。第２のタンク１５０は、第１のポート１６４を介して第１のヘッドスペース１６２と流体連通している。さらに、第１のヘッドスペース１６２は、ほぼ直方体形状である。フレーム部材１５７はまた、第４の流体導管１５１を介して第２のタンク１５０と流体連通している第２のヘッドスペース１６６を画定している。第２のヘッドスペース１６６は、第２のヘッドスペース１６６から外向きに突出した第２のポート１６８を画定している。第２のタンク１５０は、第２のポート１６８を介して第２のヘッドスペース１６６と流体連通している。第２のヘッドスペース１６６は、ほぼ直方体形状である。第１のサイドパネル、第２のサイドパネル、第１のヘッドスペース１６２、及び第２のヘッドスペース１６６は、互いに接合、接着、又は溶接され得る。

第２のコンタクタパネル１５６は、フレーム部材１５７内に受容されるようになっている膜アレイ１７０を含む。膜アレイ１７０は、第１の端部部分１７２及び第２の端部部分１７４を画定している。膜アレイ１７０は、複数の中空繊維１７６を含む。膜アレイ１７０は、第１のヘッドスペース１６２と第２のヘッドスペース１６６との間に延びている。図示の例では、膜アレイ１７０は、蒸発冷却媒体として具現化されている。膜アレイ１７０は、構造、設計、及び材料において、第１のコンタクタパネル１１２に関連して説明された膜アレイ１３２と同様である。さらに、各中空繊維１７６は、第３の流体を受容するようになっている管腔（図示せず）を含む。さらに、各中空繊維１７６は、第４の流体に接触するようになっている外面（図示せず）を含む。各中空繊維１７６の壁（図示せず）は、管腔及び外面を分離する。各中空繊維１７６は、開放端部として具現化されている、第１の端部（図示せず）及び第２の端部（図示せず）を画定している。

蒸発冷却システム１０４の動作中、第１のヘッドスペース１６２は、第２のタンク１５０から第３の流体を受容する。第１のヘッドスペース１６２は、各中空繊維１７６の管腔を通して、水などの第３の流体を方向付ける。第１のコンタクタシステム１００を通る第３の流体の流れは、第３の流体流「Ｆ３」によって図示されている。第３の流体は、各中空繊維１７６の管腔を通って流れ、第２のヘッドスペース１６６内に導入される。第２のヘッドスペース１６６は次いで、第２のタンク１５０に向けて第３の流体を方向付ける。さらに、第２の送風ユニット１５８は、各中空繊維１７６の外面に向けて、乾燥した高温の空気などの第４の流体を方向付ける。第１のコンタクタシステム１００を通る第４の流体の流れは、第４の流体流「Ｆ４」によって図示されている。膜アレイ１７０上の第４の流体の流れに基づいて、第４の流体の温度及び湿度は、第３の流体と第４の流体との間の熱移動及び質量移動に基づいて減少する。さらに、放出される第４の流体は、冷たく湿潤した空気であり得る。加えて、熱移動及び質量移動の両方が、第２のコンタクタパネル１５６が蒸発冷却システム１０４において使用されるときに生じる。液相と気相との間の質量移動は、気相の圧力によって調節されることに留意されたい。第３の流体が中空繊維１７６の細孔を通過しない場合があることに留意されたい。水蒸気のみが、蒸発によって管腔から外面に向けて通過し得る。各中空繊維１７６の壁は、第３の流体及び第４の流体を分散させることなく直接接触させることができる不活性媒体として機能し得る。さらに、水蒸気のみが膜を通過するため、ダクト内のミスト捕捉スクリーンの要求を排除することができる。

図６Ａは、本開示の一実施形態による、第２のコンタクタシステム６００を示している。第２のコンタクタシステム６００は、蒸発冷却システム６０４を含む。蒸発冷却システム６０４は、設計において、図１に関連して説明された第１のコンタクタシステム１００と関連付けられた除湿システム１０２と同様である。したがって、第２のコンタクタシステム６００は、第１のタンク１０６、第１のポンプ１０８、第１の送風ユニット１１４、第１の流体導管１１０、第２の流体導管１２８、及び第１のコンタクタパネル１１２と同様である、タンク６０６、ポンプ６０８、送風ユニット６１４、第１の流体導管６１０、第２の流体導管６２８、及びコンタクタパネル６１２を含む。ポンプ６０８は、第１の流体を加圧して、加圧された第１の流体をコンタクタパネル６１２内に導入する。図示の例では、第１の流体は水である。別の例では、第１の流体は、乾燥した高温の空気であり得る。さらに、送風ユニット６１４は、コンタクタパネル６１２に向けて第２の流体を方向付ける。図示の例では、第２の流体は、乾燥した高温の空気である。別の例では、第２の流体は、水であり得る。

コンタクタパネル６１２は、第１のヘッドスペース１２２、第２のヘッドスペース１２６、膜アレイ１３２、及び複数の中空繊維１３８と同様の、第１のヘッドスペース６２２、第２のヘッドスペース６２６、膜アレイ６３２、及び複数の中空繊維６３８を含む。蒸発冷却システム６０４の動作中、第１のヘッドスペース６２２は、タンク６０６から第１の流体を受容する。第１のヘッドスペース６２２は、各中空繊維６３８の管腔（図示せず）を通して、水などの第１の流体を方向付ける。第２のコンタクタシステム６００を通る第１の流体の流れは、第１の流体流「Ｆ１」によって図示されている。第１の流体は、各中空繊維６３８の管腔を通って流れ、第２のヘッドスペース６２６内に導入される。さらに、送風ユニット６１４は、各中空繊維６３８の外面（図示せず）に向けて乾燥した高温の空気などの第２の流体を方向付ける。第２のコンタクタシステム６００を通る第２の流体の流れは、第２の流体流「Ｆ２」によって図示されている。膜アレイ６３２上の第２の流体の流れに基づいて、第２の流体の温度及び湿度は、第１の流体と第２の流体との間の熱移動及び質量移動に基づいて減少する。したがって、熱移動及び質量移動の両方が、コンタクタパネル６１２が蒸発冷却システム６０４において使用されるときに生じる。

さらに、第２のヘッドスペース６２６は、第２の流体導管６２８を介して第１の流体をタンク６０６に向けて方向付ける。さらに、第２のコンタクタシステム６００は、タンク６０６と流体結合（fluidly coupled）された冷却モジュール６４０を含む。冷却モジュール６４０は、第１の流体の温度を低下させるようになっている。冷却モジュール６４０は、第２のコンタクタシステム６００の冷却効率を高めることができる。冷却モジュール６４０は、冷却剤貯蔵容器６４６を含む。冷却剤貯蔵容器６４６は、冷水などの冷却剤をその中に保持する。冷却モジュール６４０はまた、冷却剤貯蔵容器６４６及びタンク６０６と流体連通している熱交換器６４２を含む。熱交換器６４２は、いくつかのチューブ６４４を含む。熱交換器６４２は、第１の流体パイプ６４８を介して冷却剤貯蔵容器６４６と流体連通している。冷却剤貯蔵容器６４６から受容された冷却剤は、チューブ６４４を通って流れる。

さらに、冷却剤ポンプ６５０は、タンク６０６と熱交換器６４２との間に流体配置（fluidly disposed）されている。冷却剤ポンプ６５０は、第１の流体パイプ６４８内に配置されている。冷却剤ポンプ６５０は、熱交換器６４２に向けて方向付けられている冷却剤を加圧するようになっている。さらに、熱交換器６４２を出ていく流体は、第２の流体パイプ６５２を介して冷却剤貯蔵容器６４６に向けて方向付けられる。熱交換器６４２はまた、第２の流体導管６２８と流体連通している第３の流体パイプ６５４を含む。第３の流体パイプ６５４は、コンタクタパネル６１２を出ていく第１の流体を受容する。第２のポンプ６５８は、第３の流体パイプ６５４内に配置されて、熱交換器６４２に向けて第１の流体を加圧して送達する。さらに、熱交換器６４２内に受容された第１の流体は、チューブ６４４上を流れるようになっている。第１の流体がチューブ６４４上を流れると、冷却剤と第１の流体との間の熱交換により第１の流体の温度が低下する。さらに、第４の流体パイプ６５６は、熱交換器６４２とタンク６０６との間の流体連通を提供する。さらに、第４の流体パイプ６５６は、タンク６０６に向けてより低い温度にある第１の流体を方向付け、そこからコンタクタパネル６１２に向けて第１の流体が方向付けられ得る。

さらに、冷却モジュール６４０の組み込みにより、コンタクタパネル６１２に向けて方向付けられている、水などの第１の流体の温度を低下させるための追加の熱交換機構を提供する。そのような技術は、コンタクタシステム６００が従来のコンタクタシステムよりも改善された飽和効率を達成することを可能にし得る。より具体的には、高い温度及び湿度レベルにおいて、コンタクタパネル６１２は、潜熱移動を可能にし、それによって、第２の流体の水分蒸発及び冷却を可能にし得る。さらに、各細孔部位の相対湿度が一旦１００％に近づくと、水分蒸発が減速する。そのような例では、冷却モジュール６４０を使用して第１の流体の温度を低下させることはまた、第１の流体の温度が第２の流体の温度よりも低いため、顕熱移動を可能にし得る。この追加の熱交換機構は、第２の流体の冷却及び第１の流体の加温を更に可能にし得る。

以下に提供される表１は、コンタクタパネル１１２（図１に示されている）又はコンタクタパネル６１２と同様のコンタクタパネル上で実行された、第１の実験及び第２の実験に基づく所見を示している。コンタクタパネルは、２０個の層状膜アレイを含んでいた。全ての温度は、華氏（°Ｆ）で測定された。

表１に示されるように、第１の実験では、入口空気温度は室温にほぼ等しかった。さらに、第１の実験では、入口空気温度と入口水温との間に低い温度差が存在した。第１の実験から、入口空気温度と入口水温との間の温度差が低いため、出口水温が低下し、水と空気との間に潜熱移動のみが生じると結論付けられた。さらに、第２の実験では、入口空気温度は、約１０１°Ｆにほぼ等しかった。第２の実験では、入口空気温度と入口水温との間に高い温度差が存在した。第２の実験から、入口空気温度と入口水温との間の高い温度差により、出口水温が増加し、水と空気との間に潜熱移動及び顕熱移動の両方が生じると結論付けられた。第２の実験では、水と空気との間の潜熱移動と顕熱移動との組み合わせにより、飽和効率が１００％超であり得ることが更に見いだされた。

以下に提供される表２は、コンタクタパネル１１２／６１２と同様のコンタクタパネル上で実行された、第３の実験及び第４の実験に基づく所見を示している。コンタクタパネルは、４０個の層状膜アレイを含んでいた。全ての温度は、華氏（°Ｆ）で測定された。

表２に示されるように、第３の実験では、入口空気温度は室温にほぼ等しかった。さらに、第３の実験では、入口空気温度と入口水温との間に低い温度差が存在した。第３の実験から、入口空気温度と入口水温との間の差が低いため、出口水温が低下し、水と空気との間に潜熱移動のみが生じると結論付けられた。さらに、第４の実験では、入口空気温度は、９７°Ｆにほぼ等かった。第４の実験では、入口空気温度と入口水温との間に高い温度差が存在した。第４の実験から、入口空気温度と入口水温との間の差が高い、出口水温が増加し、水と空気との間に潜熱移動及び顕熱移動の両方が生じると結論付けられた。第４の実験では、水と空気との間の潜熱移動と顕熱移動との組み合わせにより、飽和効率が１００％超であり得ることが更に見いだされた。

図６Ｂは、例示的なプロット６６０を示している。入口空気の速度（１秒あたりのメートル）の様々な値をＸ軸上にマーク付けし、飽和効率の様々な値をＹ軸上にマーク付けしている。さらに、プロット６６０は、図１のコンタクタシステム１００と関連付けられたコンタクタパネル１１２、又は図６Ａのコンタクタシステム６００と関連付けられたコンタクタパネル６１２と同様のコンタクタパネル上で実行された一連の実験に基づくデータを表すいくつかの点６６２、６６４、６６６、６６８を示している。より具体的には、いくつかの第１の点６６２は、約１ＧＰＭの水流量で４０個の層状膜アレイを有するコンタクタパネル上で実行された一連の実験に基づいてプロットされた。さらに、いくつかの第２の点６６４は、約０．５ｇＰＭの水流量で４０個の層状膜アレイを有するコンタクタパネル上で実行された一連の実験に基づいてプロットされた。さらに、いくつかの第３の点６６６は、約１ＧＰＭの水流量で２０個の層状膜アレイを有するコンタクタパネル上で実行された一連の実験に基づいてプロットされた。加えて、いくつかの第４の点６６８は、約０．５ｇＰＭの水流量で２０個の層状膜アレイを有するコンタクタパネル上で実行された一連の実験に基づいてプロットされた。

各実験において、コンタクタパネルに向けて方向付けられている入口空気の温度は、１００°Ｆにほぼ等しかったことに留意されたい。プロット６６０から、コンタクタパネルは、入口空気の温度と入口水温との間の差がより高い場合、より高い飽和効率を示し得ると結論付けることができる。高い飽和効率は、入口空気の温度と入口水温との間のより高い温度差により、水から空気への潜熱移動及び顕熱移動の組み合わせに起因し得る。水から空気への潜熱移動及び顕熱移動の組み合わせにより、飽和効率が１００％超であり得ることが更に見いだされた。

図７は、本開示の一実施形態による、第３のコンタクタシステム７００の概略図を示している。第３のコンタクタシステム７００は、除湿システム７０２及び蒸発冷却システム７０４を含む。除湿システム７０２は、設計において、図１の第１のコンタクタシステム１００の除湿システム１０２と同様である。さらに、第３のコンタクタシステム７００は、第１のタンク１０６、第１のポンプ１０８、第１の送風ユニット１１４、第１の流体導管１１０、第２の流体導管１２８、及び第１のコンタクタパネル１１２と同様である、第１のタンク７０６、第１のポンプ７０８、第１の送風ユニット７１４、第１の流体導管７１０、第２の流体導管７２８、及び第１のコンタクタパネル７１２を含む。第１のポンプ７０８は、第１の流体を加圧して、加圧された第１の流体を第１のコンタクタパネル７１２内に導入する。図示の例では、第１の流体は、液体乾燥剤である。別の例では、第１の流体は、湿潤した高温の空気であり得る。さらに、第１の送風ユニット７１４は、第１のコンタクタパネル７１２に向けて第２の流体を方向付ける。図示の例では、第２の流体は、湿潤した高温の空気である。別の例では、第２の流体は、水であり得る。

さらに、第１のコンタクタパネル７１２は、第１のヘッドスペース１２２、第２のヘッドスペース１２６、膜アレイ１３２、及び複数の中空繊維１３８と同様の、第１のヘッドスペース７２２、第２のヘッドスペース７２６、膜アレイ７３２、及び複数の中空繊維７３８を含む。除湿システム７０２の動作中、第１のヘッドスペース７２２は、第１の流体導管７１０を介して第１のタンク７０６から第１の流体を受容する。第１のヘッドスペース７２２は、各中空繊維７３８の管腔（図示せず）を通して、液体乾燥剤などの第１の流体を方向付ける。第３のコンタクタシステム７００を通る第１の流体の流れは、第１の流体流「Ｆ１」によって図示されている。第１の流体は、各中空繊維７３８の管腔を通って流れ、第２のヘッドスペース７２６内に導入される。さらに、第１の送風ユニット７１４は、各中空繊維７３８の外面（図示せず）に向けて、高温の湿潤した空気などの第２の流体を方向付ける。第３のコンタクタシステム７００を通る第２の流体の流れは、第２の流体流「Ｆ２」によって図示されている。膜アレイ７３２上の第２の流体の流れに基づいて、第２の流体の湿度は、第１の流体と第２の流体との間の質量移動に基づき減少する。放出される第２の流体は、高温の乾燥した空気であり得る。第２のヘッドスペース７２６は次いで、第２の流体導管７２８を介して、第１のタンク７０６に向けて第１の流体を方向付ける。

さらに、第３のコンタクタシステム７００は、液体乾燥剤の乾燥剤濃度を増加させるための再生モジュール７７８を含む。再生モジュール７７８は、いくつかのチューブ７８０を有する第１の熱交換器７７９を含む。第１の熱交換器７７９は、第２の流体導管７２８内に配置されている。第２の送風ユニット７８１は、第２の流体が第１の熱交換器７７９のチューブ７８０を通って流れるように、第１の熱交換器７７９に向けて第２の流体を方向付ける。第１の熱交換器７７９は、第１のコンタクタパネル７１２から第１の流体を受容する。さらに、第１の流体は、第１の熱交換器７７９のチューブ７８０上を流れる。第１の流体がチューブ７８０上を流れると、液体乾燥剤の乾燥剤濃度が増加し、第２の流体が湿潤した高温の空気に変換される。第１の熱交換器７７９を出ていく第１の流体は、第２の流体導管７２８を介して第１のタンク７０６に向けて方向付けられる。

さらに、蒸発冷却システム７０４は、設計において、図１を参照して説明された第１のコンタクタシステム１００と関連付けられた除湿システム１０２と同様である。第３のコンタクタシステム７００は、第１のタンク１０６、第１のポンプ１０８、第１の送風ユニット１１４、第１の流体導管１１０、第２の流体導管１２８、及び第１のコンタクタパネル１１２と同様である、第２のタンク７５０、第２のポンプ７５２、第３の送風ユニット７５８、第３の流体導管７５４、第４の流体導管７５１、及び第２のコンタクタパネル７５６を含む。第２のポンプ７５２は、第３の流体を加圧して、加圧された第３の流体を第２のコンタクタパネル７５６内に導入する。図示の例では、第３の流体は水である。別の例では、第３の流体は、除湿システム７０２によって放出される乾燥した高温の空気の一部であり得る。さらに、第３の送風ユニット７５８は、第２のコンタクタパネル７５６に向けて第４の流体を方向付ける。図示の例では、第４の流体は、除湿システム７０２によって放出される乾燥した高温の空気の一部である。別の例では、第４の流体は、水であり得る。

さらに、第２のコンタクタパネル７５６は、第１のヘッドスペース１２２、第２のヘッドスペース１２６、膜アレイ１３２、及び複数の中空繊維１３８と同様の、第１のヘッドスペース７６２、第２のヘッドスペース７６６、膜アレイ７７０、及び複数の中空繊維７７６を含む。蒸発冷却システム７０４の動作中、第１のヘッドスペース７６２は、第２のタンク７５０から第３の流体を受容する。第１のヘッドスペース７６２は、各中空繊維７７６の管腔（図示せず）を通して、水などの第３の流体を方向付ける。第３のコンタクタシステム７００を通る第３の流体の流れは、第３の流体流「Ｆ３」によって図示されている。第３の流体は、各中空繊維７７６の管腔を通って流れ、第２のヘッドスペース７６６内に導入される。さらに、第３の送風ユニット７５８は、各中空繊維７７６の外面（図示せず）に向けて、高温の乾燥した空気などの第４の流体を方向付ける。第３のコンタクタシステム７００を通る第４の流体の流れは、第４の流体流「Ｆ４」によって図示されている。膜アレイ７７０上の第４の流体の流れに基づいて、第４の流体の温度及び湿度は、第３の流体と第４の流体との間の熱移動及び質量移動に基づき減少する。

さらに、第３のコンタクタシステム７００は、第３の流体の温度を低下させるようになっている冷却モジュール７８５を含む。冷却モジュール７８５は、図６Ａの第２のコンタクタシステム６００に関連して説明された冷却モジュール６４０と同様である。冷却モジュール７８５は、いくつかのチューブ７９５を有する第２の熱交換器７８６、冷却剤貯蔵容器７８７、第１の流体パイプ７８８、第３のポンプ７８９、第２の流体パイプ７９０、第３の流体パイプ７９２、第４の流体ポンプ７９１を含む。第３のポンプ７８９は、第１の流体パイプ７８８を介して第２の熱交換器７８６に向けて、冷水などの冷却剤をポンプ輸送するようになっている。冷却剤は、チューブ７９５を通って流れ、第２の流体パイプ７９０を介して第２の熱交換器７８６に向けて方向付けられる。さらに、第２の熱交換器７８６は、第２のコンタクタパネル７５６を出ていく第３の流体を第４の流体導管７５１を介して受容する。第２の熱交換器７８６内に受容された第３の流体は、チューブ７９５上を流れる。第３の流体がチューブ７９５上を流れると、第３の流体の温度が低下する。さらに、第３の流体パイプ７９２は、第２のタンク７５０に向けてより低い温度にある第３の流体を方向付け、そこから第２のコンタクタパネル７５６に向けて第３の流体が方向付けられ得る。第４の流体ポンプ７９１は、第２のタンク７５０に向けて第３の流体を加圧する。

図８は、本開示の一実施形態による、第４のコンタクタシステム８００を示している。第４のコンタクタシステム８００は、以下、互換的にコンタクタシステム８００と呼ばれ得る。一例では、第４のコンタクタシステム８００は、蒸発冷却システムであり得る。そのような蒸発冷却システムは、図１の第１のコンタクタシステム１００と関連付けられた蒸発冷却システム１０４と同様であり得る。別の例では、第４のコンタクタシステム８００は、除湿システムであり得る。そのような除湿システムは、図１の第１のコンタクタシステム１００に関連付けられた除湿システム１０２と同様であり得る。コンタクタシステム８００は、第１の流体をその中に保持するようになっているタンク８０２を含む。一例では、第１の流体は、液体及び気体のうちの少なくとも１つである。さらに、第１の流体は、液体、気体、掃引気体、空気、強制空気、真空、又はそれらの組み合わせを含み得る。液体は、例えば、低温及び／又は吸収液体、塩溶液、高温及び／又は加湿液体、又は液体乾燥剤を含み得る。第１の流体のタイプは、コンタクタシステム８００の用途に基づいて異なり得る。さらに、コンタクタシステム８００はまた、図６Ａに関連して説明されたコンタクタシステム６００の冷却モジュール６４０と同様である冷却モジュール（図示せず）を含み得る。そのような冷却モジュールは、各コンタクタパネル８１８に向けて方向付けられている第１の流体の温度を低下させるために使用され得る。

さらに、第４のコンタクタシステム８００は、少なくとも１つのコンタクタパネルアレイ８０６に向けて第２の流体を方向付けるようになっている送風ユニット８０４を含む。単一の送風ユニット８０４が本明細書に示されているが、各コンタクタパネル８１８は、いかなる制限もなく、個別の送風ユニットを含み得ることに留意されたい。一例では、第２の流体は、液体及び気体のうちの少なくとも１つである。さらに、第２の流体は、液体、気体、掃引気体、空気、強制空気、真空、又はそれらの組み合わせを含み得る。液体は、例えば、低温及び／又は吸収液体、塩溶液、高温及び／又は加湿液体、又は液体乾燥剤を含み得る。第２の流体のタイプは、コンタクタシステム８００の用途に基づいて異なり得る。

さらに、コンタクタシステム８００は、バルブアセンブリ８３８の動作に基づいて、各コンタクタパネル８１８の膜アレイ８２６の第１の端部部分８３０と選択的に流体連通している第１のマニホールド８１０を含む。第１のマニホールド８１０は、各コンタクタパネル８１８の膜アレイ８２６に向けて第１の流体を方向付けるようになっている。さらに、コンタクタシステム８００は、各コンタクタパネル８１８の膜アレイ８２６の第２の端部部分８２４と直接的に流体連通している第２のマニホールド８１６を含む。第２のマニホールド８１６は、各コンタクタパネル８１８の膜アレイ８２６から第１の流体を受容するようになっている。コンタクタシステム８００はまた、タンク８０２と第１のマニホールド８１０との間の流体連通を提供するようになっている入口導管８０８を含む。

さらに、ポンプ８１２は、入口導管８０８とタンク８０２との間に流体配置されている。ポンプ８１２は、入口導管８０８及びタンク８０２内に配置されている。ポンプ８１２は、第１の流体を加圧して、加圧された第１の流体を第１のマニホールド８１０内に導入する。コンタクタシステム８００はまた、タンク８０２と第２のマニホールド８１６との間の流体連通を提供するようになっている出口導管８１４を含む。さらに、第４のコンタクタシステム８００は、少なくとも１つのコンタクタパネルアレイ８０６を含む。図示の実施形態では、第４のコンタクタシステム８００は、複数のコンタクタパネル８１８を有する単一のコンタクタパネルアレイ８０６を含む。コンタクタパネルアレイ８０６は、互いに隣接して配置された複数のコンタクタパネル８１８を含む。さらに、タンク８０２は、各コンタクタパネル８１８に向けて第１の流体を方向付けるために、入口導管８０８及び第１のマニホールド８１０を介して各コンタクタパネル８１８と流体連通している。タンク８０２はまた、各コンタクタパネル８１８からタンク８０２に向けて第１の流体を方向付けるために、出口導管８１４及び第２のマニホールド８１６を介して各コンタクタパネル８１８と流体連通している。

さらに、上述のように、第４のコンタクタシステム８００は、複数のコンタクタパネル８１８を含む。各コンタクタパネル８１８は、図１に示される第１のコンタクタシステム１００と関連付けられた第１のコンタクタパネル１１２と同様である。各コンタクタパネル８１８は、フレーム部材８２０を含む。フレーム部材８２０は、正方形又は長方形の形状であり得る。各コンタクタパネル８１８のフレーム部材８２０は、第１のマニホールド８１０と膜アレイ８２６の第１の端部部分８３０との間の流体連通を提供する第１のヘッドスペース８２８を画定している。さらに、各コンタクタパネル８１８のフレーム部材８２０は、第２のマニホールド８１６と膜アレイ８２６の第２の端部部分８２４との間の流体連通を提供する第２のヘッドスペース８２２を画定している。

各コンタクタパネル８１８は、フレーム部材８２０内に受容されるようになっている膜アレイ８２６を含む。膜アレイ８２６は、第１のヘッドスペース８２８と第２のヘッドスペース８２２との間に延びている。膜アレイ８２６は、第１の端部部分８３０及び第２の端部部分８２４を画定している。第１の端部部分８３０は、第１のヘッドスペース８２８と流体連通しており、第２の端部部分８２４は、第２のヘッドスペース８２２と流体連通している。膜アレイ８２６は、複数の中空繊維８３２を含む。

さらに、各コンタクタパネル８１８の膜アレイ８２６は、‘３０２特許に記載されている中空繊維膜アレイと同様である。膜アレイ８２６の設計、材料、及び製造に対応する詳細は、‘３０２特許に記載されている中空繊維膜アレイの設計、材料、及び製造と同様であることに留意されたい。各コンタクタパネル８１８の膜アレイ８２６は、微多孔質で疎水性の中空繊維膜アレイである。各コンタクタパネル８１８の膜アレイ８２６は、図２Ｃに関連して説明された膜層１４８と同様である少なくとも１つの膜層を含む。少なくとも１つの膜層は、複数の中空繊維８３２を含む。いくつかの例では、各コンタクタパネル８１８は、互いに隣接して配置された複数の膜層を含む。各コンタクタパネル８１８の膜アレイ８２６は、巻かれたもの、ひだ付けされたもの、及び折り畳まれたもののうちの少なくとも１つである。より具体的には、膜層は、膜アレイ８２６の深さに沿って膜アレイ８２６を形成するように折り畳まれる、ひだ付けされる、又は巻かれ得る。図示の実施形態では、膜アレイ８２６は、いかなる制限もなく、６０個の膜層を含む。別の実施形態では、膜アレイ８２６は、用途要件に従って、２０個の膜層又は４０個の膜層を含み得る。さらに、各膜層は、８個の中空繊維８３２を含み得る。用途要件に従って、膜層の総数及び中空繊維８３２の総数が異なり得ることが想定され得る。膜層及び中空繊維８３２の数は、コンタクタパネル８１８の所望の効率によって決められてもよい。いくつかの例では、コンタクタパネル８１８の効率は、膜層及び中空繊維８３２を増加させることによって向上させることができることに留意されたい。

膜アレイ８２６は、複数の中空繊維８３２を含む。さらに、各中空繊維８３２は、第１の流体を受容するようになっている管腔８４２を含む。管腔８４２は、以下、互換的に第１の部分８４２と呼ばれ得る。さらに、各中空繊維８３２は、第２の流体に接触するようになっている外面８４４を含む。外面８４４は、以下、互換的に第２の部分８４４と呼ばれ得る。送風ユニット８０４は、各中空繊維８３２の外面８４４に向けて第２の流体を方向付けるようになっている。各中空繊維８３２の壁は、管腔８４２及び外面８４４を分離する。複数の中空繊維８３２は、一緒に編まれて、膜アレイ８２６を形成する。中空繊維８３２は、図５Ａ及び図５Ｂに関連して説明された編み方と同様に編まれている。

さらに、各コンタクタパネル８１８は、第１のマニホールド８１０と膜アレイ８２６の第１の端部部分８３０とを流体接続している第１の導管８３４を含む。第１の導管８３４は、第１のマニホールド８１０と膜アレイ８２６の第１の端部部分８３０との間の流体連通を提供するパイプ又はチューブを含み得る。タンク８０２を出ていく第１の流体は、入口導管８０８、第１のマニホールド８１０、第１のヘッドスペース８２８、及び第１の導管８３４を介して、第１の端部部分８３０によって受容される。さらに、各コンタクタパネル８１８はまた、第２のマニホールド８１６と膜アレイ８２６の第２の端部部分８２４とを流体接続している第２の導管８３６を含む。第２の導管８３６は、第２のマニホールド８１６と膜アレイ８２６の第２の端部部分８２４との間の流体連通を提供するパイプ又はチューブを含み得る。膜アレイ８２６を出ていく第１の流体は、第２のヘッドスペース８２２、第２の導管８３６、第２のマニホールド８１６、及び出口導管８１４を介して、タンク８０２によって受容される。本明細書に示される第１の導管８３４及び第２の導管８３６の位置は、本質的に例示的であることに留意されたい。したがって、第１の導管８３４及び第２の導管８３６は、フレーム部材８２０の側面、前面、又は後面に接続され得る。

さらに、各コンタクタパネル８１８は、膜アレイ８２６の第１の端部部分８３０と流体連通しているバルブアセンブリ８３８を含む。バルブアセンブリ８３８は、第１の導管８３４内に配置され、第１のマニホールド８１０と膜アレイ８２６の第１の端部部分８３０との間の選択的な流体連通を提供する。バルブアセンブリ８３８は、バルブアセンブリ８３８を開閉するように電力を供給／停止され得るソレノイドを含み得る。バルブアセンブリ８３８は、第１のマニホールド８１０と膜アレイ８２６の第１の端部部分８３０との間の流体連通を提供するように開放され得る。さらに、バルブアセンブリ８３８は、第１のマニホールド８１０と膜アレイ８２６の第１の端部部分８３０との間の流体連通を制限するように閉鎖され得る。コンタクタパネル８１８は、対応するバルブアセンブリ８３８の開閉に基づいて作動又は作動停止され得ることに留意されたい。バルブアセンブリ８３８が解放されることにより、第１の流体が中空繊維８３２を通って流れる。さらに、第２の流体は、第１の流体と接触して、第１の流体と第２の流体との間の接触に基づく質量移動及び／又は熱移動を引き起こす。したがって、第２の流体のもう１つの特性は、第１の流体と第２の流体との間の接触に基づいて変化し得る。さらに、バルブアセンブリ８３８が閉鎖されると、コンタクタパネル８１８は、第２の流体の質量含有量及び／又は熱含有量の変化を引き起こさない場合がある。

コンタクタシステム８００は、第１のマニホールド８１０と各コンタクタパネル８１８の膜アレイ８２６の第１の端部部分８３０との間の選択的な流体連通を提供するように構成されたコントローラ８４０を含む。コントローラ８４０は、各コンタクタパネル８１８のバルブアセンブリ８３８と通信可能に結合されている。より具体的には、コントローラ８４０は、それぞれのバルブアセンブリ８３８のソレノイドと通信可能に結合され得る。コントローラ８４０は、少なくとも１つのコンタクタパネル８１８のバルブアセンブリ８３８を選択的に制御するように構成されている。より具体的には、１つ以上のコンタクタパネル８１８は、対応するコンタクタパネル８１８と関連付けられたバルブアセンブリ８３８の制御に基づいて作動又は作動停止され得る。コントローラ８４０は、高熱負荷位置、目標温度、目標湿度、及び温度均一性メトリックのうちの少なくとも１つに基づいて、少なくとも１つのコンタクタパネル８１８のバルブアセンブリ８３８を選択的に制御するように構成されている。より具体的には、１つ以上のコンタクタパネル８１８は、対応するコンタクタパネル８１８と関連付けられたバルブアセンブリ８３８の制御に基づいて作動又は作動停止することができ、それによって、高熱負荷位置における温度又は湿度が低下され得るか、又は温度均一性メトリックを１００％の理想値により近づけることができる。有用な温度均一性メトリックには、戻り温度指数（ＲＴＩ（登録商標））、ラック冷却指数－高（ＲＨＩ（登録商標））、又はラック冷却指数－低（ＲＣＩ（登録商標））が含まれ得る。

さらに、１つ以上のコンタクタパネル８１８は、目標温度、目標湿度、及び／又は温度均一性メトリックに基づいて作動され得る。目標温度、目標湿度、及び／又は温度均一性メトリックは、所望の効率に基づいてもよい。コントローラ８４０はまた、バルブアセンブリ８３８を制御して、少なくとも１つのコンタクタパネル８１８のバルブアセンブリ８３８を通って流れる第１の流体の流量を変化させるように構成されている。第１の流体の流量は、高熱負荷位置、目標温度、目標湿度、及び／又は温度均一性メトリックに依存し得る。この目的のために、コントローラ８４０は、作動させる必要があるコンタクタパネル８１８と関連付けられたバルブアセンブリ８３８の開口度を制御することができる。１つ以上のバルブアセンブリ８３８の開口度の制御に基づいて、温度及び／又は湿度は、要件に従って効率的に制御され得る。

一例では、コンタクタシステム８００は、蒸発冷却システムとして具現化され、コンタクタシステム８００は、第１の流体と第２の流体との間の熱移動及び質量移動に基づいて、第２の流体の温度及び湿度を変化させるために使用され得る。ここで、コントローラ８４０によるコンタクタシステム８００の制御について説明する。例示目的のために、コントローラ８４０によって適用される制御技術が蒸発冷却システムを参照して示されているが、本明細書で提供される詳細は、除湿システム、加湿システム、又は加熱システムなどの他のシステムに等しく適用可能である。コンタクタパネル８１８は、高熱負荷位置、目標温度、目標湿度、及び／又は温度均一性メトリックに基づいて、作動又は作動停止され得ることに留意されたい。目標温度が現在の温度設定よりも高い場合、コントローラ８４０は、いくつかのコンタクタパネル８１８のバルブアセンブリ８３８を開放することができる。したがって、コンタクタパネル８１８のいくつかは、作動状態になる。作動状態にあるコンタクタパネル８１８は、冷たく湿潤した空気を放出することができるが、作動停止状態にあるコンタクタパネル８１８は、乾燥した高温の空気の通過を単に可能にし得る。したがって、冷たく湿潤した空気は、乾燥した高温の空気と混合して、現在の温度を目標温度まで増加させることができる。さらに、目標温度が最低温度設定に対応する場合、コントローラ８４０は、全てのコンタクタパネル８１８のバルブアセンブリ８３８を開放することができる。したがって、全てのコンタクタパネル８１８は、作動状態になり、冷たく湿潤した空気を放出して現在の温度を目標温度まで低下させる。したがって、作動状態で動作する必要があるいくつかのコンタクタパネル８１８は、高熱負荷位置、目標温度、目標湿度、及び／又は温度均一性メトリックに依存し得ることに留意されたい。いくつかの例では、コントローラ８４０は、均一な温度／湿度が部屋又は領域にわたって維持されるように動作し得る。さらに、別の例では、コンタクタシステム８００が除湿システムである場合、コンタクタパネル８１８は、第１の流体と第２の流体との間の質量移動に基づいて、第２の流体の湿度を変化させるように作動又は作動停止され得る。

図９は、本開示の別の実施形態を示している。この実施形態では、コンタクタシステム９００は、互いに間隔を空けた複数のコンタクタパネルアレイ９０６を含む。図示の実施形態では、コンタクタシステム９００は、３つのコンタクタパネルアレイ９０６を含む。しかしながら、コンタクタパネルアレイ９０６の総数は、用途要件に応じて異なり得る。さらに、各コンタクタパネルアレイ９０６は、４つのコンタクタパネル９１８を含む。各コンタクタパネル９１８は、図１に関連して説明された第１のコンタクタシステム１００と関連付けられた膜アレイ１３２と同様の膜アレイ９２６を含む。さらに、膜アレイ９２６は、複数の中空繊維９３２を含む。

コンタクタシステム９００は、第４のコンタクタシステム８００と関連付けられた、入口導管８０８、出口導管８１４、ポンプ８１２、及び送風ユニット８０４と同様の、入口導管９０８、出口導管９１４、ポンプ（図示せず）、及び送風ユニット（図示せず）を含む。さらに、複数のコンタクタパネルアレイ９０６は、異なる第１のマニホールド９１０及び異なる第２のマニホールド９１６を含む。より具体的には、コンタクタシステム９００は、３つの第１のマニホールド９１０及び３つの第２のマニホールド９１６を含む。各第１のマニホールド９１０は、入口導管９０８と流体連通している。さらに、各コンタクタパネル９１８は、第１の導管９３４を介して第１のマニホールド９１０と流体連通している。さらに、各第２のマニホールド８１６は、出口導管９１４と流体連通している。さらに、各コンタクタパネル９１８は、第１の導管９３４と同様である第２の導管（図示せず）を介して、第２のマニホールド８１６と流体連通している。

バルブアセンブリ９３８は、第１の導管８３４内に配置されている。バルブアセンブリ９３８の動作及び詳細は、図８に関連して説明された第４のコンタクタシステム８００のバルブアセンブリ８３８と同様である。コンタクタシステム９００はまた、コントローラ（図示せず）を含む。コントローラは、各コンタクタパネル９１８のバルブアセンブリ９３８を制御して、用途要件に基づいて１つ以上のコンタクタパネル９１８を作動又は作動停止する。単一のコンタクタパネルの代わりに複数のコンタクタパネル８１８、９１８及び複数のコンタクタパネルアレイ８０６、９０６を設置することにより、改善された効率を示すことができ、コンタクタパネル８１８、９１８のより容易な交換、コンタクタパネル８１８、９１８の便利な保管／取り扱い、より低い取換コストなどを可能にすることに留意されたい。さらに、コンタクタシステム８００、９００は、コンタクタパネル８１８、９１８によって放出される第２の流体の温度及び湿度に対する改善された制御を可能にし得る。コンタクタシステム８００、９００は、コンタクタパネル８１９、９１８が選択的に作動され得るため、第１の流体の賢明な利用を可能にし得ることに留意されたい。さらに、コンタクタシステム８００、９００はまた、共通の第１のマニホールド８１０、９１０及び第２のマニホールド８１６、９１６の設置により、一定温度での水の再循環を可能にすることができる。さらに、第１の流体の流量の制御、及び場合によっては第１の流体の温度により、部分的及び／又は低負荷条件でのコンタクタシステム８００、９００の効率的な稼働を可能にすることができる。

さらに、本明細書に記載のコンタクタシステム８００、９００は、従来のコンタクタパネルと比較して、コンタクタパネル８１８、９１８に関連する乾燥時間がより低くなり得るため、使用率の増加をもたらす。使用率の増加により、次いで、第２の流体の温度及び湿度の正確な制御を可能にし得る。例えば、コンタクタパネル８１８、９１８に関連付けられた膜アレイ８２６、９２６がより速い速度で乾燥し得るため、コンタクタパネル８１８、９１８によって放出される第２の流体は、より短い期間で目標温度及び目標湿度に到達することができる。

図１０Ａ及び図１０Ｂに示されるように、ハウジング部材１００２は、複数のコンタクタパネル８１８、９１８のうちの少なくとも１つのコンタクタパネル８１８（図８を参照）又は少なくとも１つのコンタクタパネル９１８（図９を参照）を受容するようになっている。ハウジング部材１００２は、第１の長手方向軸「Ｌ－Ｌ１」を画定している。本明細書に記載のハウジング部材１００２の寸法は、本質的に例示的であり、ハウジング部材１００２の寸法は、用途要件ごとに異なり得る。ハウジング部材１００２は、単一のコンタクタパネル８１８、９１８又は一対のコンタクタパネル８１８、９１８を受容することができる。ハウジング部材１００２に対するコンタクタパネル８１８、９１８の向きは、用途要件に基づいて異なり得ることに留意されたい。より具体的には、コンタクタパネル８１８、９１８が閉ループシステムとして具現化されたコンタクタシステム８００、９００と関連付けられると、コンタクタパネル８１８、９１８は、図１０Ａ～図１０Ｄから明らかなように、様々な向きで設置され得る。一例では、図１０Ａに示されるように、コンタクタパネル８１８、９１８は、少なくとも１つのコンタクタパネル８１８、９１８の膜アレイ８２６、９２６の各中空繊維８３２、９３２（図８及び図９を参照）が、ハウジング部材１００２によって画定されている第１の長手方向軸「Ｌ－Ｌ１」に対して実質的に垂直に延びる第２の長手方向軸「Ｂ－Ｂ１」を画定するように、ハウジング部材１００２内に配置される。別の例では、図１０Ｂに示されるように、コンタクタパネル８１８、９１８は、少なくとも１つのコンタクタパネル８１８、９１８の膜アレイ８２６、９２６の各中空繊維８３２、９３２（図８及び図９を参照）が、ハウジング部材１００２によって画定されている第１の長手方向軸「Ｌ－Ｌ１」に対して実質的に平行に延びる第２の長手方向軸「Ｂ－Ｂ１」を画定するように、ハウジング部材１００２内に配置される。

ここで図１０Ｃを参照すると、コンタクタパネル８１８、９１８はまた、水平に配置され得る。そのような例では、タンク１００８からの第１の流体は、加圧され、第１の流体導管１０１０を介してコンタクタパネル８１８、９１８に向けて方向付けられ得る。第１の流体は、第２の流体導管１０１２を介してタンク１００８に戻る。タンク１００８、第１の流体導管１０１０、及び第２の流体導管１０１２は、図１に関連して説明されたコンタクタシステム１００の第１のタンク１０６、第１の流体導管１１０、及び第２の流体導管１２８と同様であり得る。コンタクタパネル８１８、９１８を通る第１の流体の流れは、第１の流体流「Ｆ１」によって図示されている。さらに、第２の流体は、コンタクタパネル８１８、９１８上を流れ得る。第２の流体の流れは、第２の流体流「Ｆ２」によって図示されている。したがって、本明細書に記載のコンタクタパネル８１８、９１８は、コンタクタパネル８１８、９１８を受容するハウジング部材１００２（図１０Ａ及び図１０Ｂを参照）の形状、サイズ、及び向きに基づいて、特定の向きでのコンタクタパネル８１８、９１８の設置を要求する、垂直空間の利用可能性又は用途に関して制限を有する用途で使用され得る。

図１０Ｄに示されるように、コンタクタパネル８１８、９１８は、ある角度方向で配置され得る。そのような例では、タンク１００８からの第１の流体は、加圧され、第１の流体導管１０１０を介してコンタクタパネル８１８、９１８に向けて方向付けられ得る。第１の流体は、第２の流体導管１０１２を介してタンク１００８に戻る。コンタクタパネルを通る第１の流体の流れは、第１の流体流「Ｆ１」によって図示されている。さらに、第２の流体は、コンタクタパネル８１８、９１８上を流れ得る。第２の流体の流れは、第２の流体流「Ｆ２」によって図示されている。したがって、本明細書に記載のコンタクタパネル８１８、９１８は、コンタクタパネル８１８、９１８を受容するハウジング部材１００２（図１０Ａ及び図１０Ｂを参照）の形状、サイズ、及び向きに基づいて、特定の向きでのコンタクタパネル８１８、９１８の設置を要求する用途で使用され得る。

ここで図１１を参照すると、一例では、ハウジング部材１００２は、第２の流体をそこに向けて方向付ける必要がある領域に近接して配置されている。したがって、コンタクタパネル８１８、９１８は、１つ以上のコンタクタパネル８１８、９１８が、第２の流体をそこに向けて方向付ける必要がある領域に近接してハウジング部材１００２内に受容されるように配置され得る。さらに、図１１は、部屋１１０４に設置されたサーバなどのいくつかの電子デバイス１１０２を示している。部屋１１０４は、データセンタを具現化し得る。さらに、ハウジング部材１００２は、部屋１１０４の天井１１１２、床１１１０、及び壁１１１４のうちの少なくとも１つに配置されている。部屋１１０４は、典型的には高温を有し得るいくつかのホットスポットを含み得る。いくつかの例では、コンタクタパネル８１８、９１８は、部屋１１０４内のそのようなホットスポットに近接して配置され得る。ハウジング部材１００２は、１つ以上のコンタクタパネル８１８、９１８を受容することができる。ハウジング部材１００２の配置、より具体的には、部屋１１０４の天井１１１２、床１１１０、及び／又は壁１１１４への１つ以上のコンタクタパネル８１８、９１８の配置により、部屋１１０４が均一な温度／湿度又は目標温度／湿度に到達することを可能にし得る。さらに、部屋１１０４は、いくつかのコンタクタパネル８１８、９１８を含み得る。図示されるように、１つ以上のコンタクタパネル８１８、９１８は、通路１１０８に近接して配置されている。さらに、グリル１１０６は、部屋１１０４に向けて冷たく湿潤した空気などの空気を方向付けることを可能にするために、通路１１０８と整列して提供され得る。より具体的には、コンタクタパネル８１８、９１８は、天井１１１２内に配置されている。しかしながら、コンタクタパネル８１８、９１８はまた、床１１１０又は壁１１１４内に配置されてもよい。いくつかの例では、部屋１１０４は、指定されたホットスポットを有し得、コンタクタパネル８１８、９１８は、そのような指定されたホットスポットに近接して配置され得る。

コンタクタパネル８１８、９１８は、コンタクタパネル８１８、９１８を作動させて、均一な温度／湿度を維持し、及び／又は目標温度／湿度を達成するために、バルブアセンブリ８３８（図８を参照）と同様のバルブアセンブリ及びコントローラ８４０（図８を参照）と同様のコントローラを使用して、選択的に制御され得ることに更に留意されたい。本明細書に示される配置により、第２の流体がそこに向けて方向付けられる領域に近接するコンタクタパネル８１８、９１８の配置を可能にし、その結果、均一な温度／湿度が、少量のファン電力、水使用量を利用しながら、効率的かつ経済的な方法で全領域において維持され得、蒸発冷却システムの性能係数の増大をもたらし得る。

図１２は、コンタクタシステム１２００の更に別の実施形態を示している。この実施形態では、コンタクタシステム１２００は、図１に関連して説明されたコンタクタシステム１００の第１のタンク１０６、第１のポンプ１０８、及び第１の送風ユニット１１４と同様の、タンク１２０２、ポンプ１２０４、及び送風ユニット１２０６を含む。さらに、コンタクタシステム１００は、いくつかのコンタクタパネル構成体１２０８を含む。本明細書に示されるコンタクタシステム１２００は、３つのコンタクタパネル構成体１２０８を含む。しかしながら、コンタクタパネル構成体１２０８の総数は、用途要件に応じて異なり得る。さらに、各コンタクタパネル構成体１２０８は、いくつかの膜アレイ１２１０を含む。図示の例では、各コンタクタパネル構成体１２０８は、３つの膜アレイ１２１０を含む。さらに、各膜アレイ１２１０は、いくつかの中空繊維１２１２を有する束として具現化されている。各中空繊維１２１２は、図２Ｂに関連して説明されたコンタクタシステム１００と関連付けられた中空繊維１３８と同様である。

さらに、各コンタクタパネル構成体１２０８は、第１のヘッドスペース１２１４及び第２のヘッドスペース１２１６を含む。フレーム部材（図示せず）は、膜アレイ１２１０、第１のヘッドスペース１２１４、及び第２のヘッドスペース１２１６を支持し得る。図示の例では、第１のヘッドスペース１２１４及び第２のヘッドスペース１２１６は、タンク１２０２と流体連通している。より具体的には、第１の流体導管１２２０は、タンク１２０２を第１のヘッドスペース１２１４と流体接続する。ポンプ１２０４は、第１の流体導管１２２０内に配置されている。さらに、第２の流体導管１２２２は、タンク１２０２を第２のヘッドスペース１２１６と流体接続する。各コンタクタパネル構成体１２０８は、隣接するコンタクタパネル構成体１２０８と流体パイプ１２２４によって流体連通している。図示の例では、第２のヘッドスペース１２１６は、隣接するコンタクタパネル構成体１２０８の第１のヘッドスペース１２１４と流体パイプ１２２４によって流体連通している。他の例では、第２のヘッドスペース１２１６は、隣接するコンタクタパネル構成体１２０８の第２のヘッドスペース１２１６と流体パイプ１２２４によって流体連通し得る。更に他の例では、第１のヘッドスペース１２１４は、隣接するコンタクタパネル構成体１２０８の第１のヘッドスペース１２１４又は第２のヘッドスペース１２１６と流体パイプ１２２４によって流体連通して配置され得る。

さらに、第１のヘッドスペース１２１４は、互いに流体連通している、いくつかの第１の導管１２２６と、いくつかの第２の導管１２２８と、を含む。第２の導管１２２８は、膜アレイ１２１０と流体連通している。第２のヘッドスペース１２１６は、互いに流体連通している、いくつかの第３の導管１２３０といくつかの第４の導管１２３２と、を含む。第４の導管１２３２は、膜アレイ１２１０と流体連通している。

さらに、各膜アレイ１２１０を第１のヘッドスペース１２１４及び第２のヘッドスペース１２１６と結合するために、各中空繊維１２１２の第１の端部１２３４及び第２の端部１２３６はそれぞれ、ポッティング材料を使用して、第２の導管１２２８及び第４の導管１２３２とポッティングシールされている。端部１２３４、１２３６は、重力ポッティング法、金型ポッティング法、遠心ポッティング法などのポッティング法によって樹脂内に組み込むことができる。ポッティング材料は、エポキシ、熱可塑性樹脂、ポリウレタンなどを含み得る。ポッティング材料は、各中空繊維１２１２を第１のヘッドスペース１２１４及び第２のヘッドスペース１２１６にシールすることができる。端部１２３４、１２３６は、各中空繊維１２１２の管腔がそれぞれ、第１のヘッドスペース１２１４及び第２のヘッドスペース１２１６と流体連通するように、ポッティングシールされていることに留意されたい。

ここで図１３を参照すると、コンタクタパネル１３０２の性能を、湿潤セルロース媒体を含む従来のコンタクタパネルと比較するための一連の実験を実行するために使用された例示的なセットアップ１３００が示されている。コンタクタパネル１３０２は、図１の第１のコンタクタシステム１００と関連付けられた第１のコンタクタパネル１１２と同様である。本明細書に示されるセットアップ１３００は、膜アレイ１３０４を有するコンタクタパネル１３０２の冷却効率を計算するために使用された。図示されるように、水を収容しているタンク１３０６は、第１の流体導管１３１０及び第２の流体導管１３１２を使用して膜アレイ１３０４と流体結合された。膜アレイ１３０４は、６０個の層状膜アレイであった。さらに、送風ユニット１３０８は、膜アレイ１３０４を通して空気を引き込むために膜アレイ１３０４に近接して配置された。さらに、セットアップ１３００は、入口空気の入口温度及び出口空気の出口温度を測定するためのいくつかの熱電対を含んでいた。セットアップ１３００はまた、入口空気及び出口空気の入口相対湿度及び出口相対湿度を測定するための湿度センサを含んでいた。

さらに、膜アレイ１３０４に接触する前の入口空気の入口温度、入口相対湿度、及び入口比エンタルピーは、それぞれ、２３℃（Ｃ）、５％、及び２５キロジュール／キログラム（ｋＪ／ｋｇ）にほぼ等しかった。膜アレイ１３０４の中空繊維に入っていく水の入口温度は、約１５℃にほぼ等しかった。さらに、ポンプ（図示せず）が、第１の流体導管１３１０内に配置されて、中空繊維を通る流体を方向付けた。さらに、膜アレイ１３０４の各中空繊維の管腔を通って流れる水と、膜アレイ１３０４の各中空繊維の外面上を流れる空気との間の接触に基づいて、冷たい湿潤した空気が、コンタクタパネル１３０２によって放出された。出口空気の出口温度、出口相対湿度、及び出口比エンタルピーは、それぞれ、１６℃、８４％、及び４０ｋＪ／ｋｇにほぼ等しかった。さらに、入口比エンタルピーと出口比エンタルピーとの差は、１５ｋＪ／ｋｇにほぼ等しかった。加えて、コンタクタパネル１３０２の飽和効率及び冷却効率を計算した。計算値から、コンタクタパネル１３０２の飽和効率及び冷却効率は、それぞれ、０．４８及び４４％にほぼ等しいと結論付けられた。本明細書で言及される「飽和効率」という用語は、入口乾球温度と出口乾球温度との間の差の、湿球低下に対する比として定義されることに留意されたい。入口乾球温度は、入口空気の乾球温度であり、出口乾球温度は、出口空気の乾球温度である。さらに、湿球低下は、入口空気の入口乾球温度と湿球温度との間の差である。

さらに、同様のセットアップを使用して、湿潤セルロース媒体を取り付けた従来のコンタクタパネルの飽和効率及び冷却効率を計算した。湿潤セルロース媒体と接触する前の入口空気の入口温度及び入口相対湿度は、コンタクタパネル１３０２の膜アレイ１３０４と接触する前の入口空気の入口温度及び入口相対湿度と同様であった。この実験から、膜アレイ１３０４を有するコンタクタパネル１３０２が、湿潤セルロース媒体を取り付けた従来のコンタクタパネルと比較して、改善された飽和効率及び冷却効率を呈することが結論付けられた。

図１４は、例示的なプロット１４００を示している。入口空気の速度（１秒あたりのメートル）の様々な値をＸ軸上にマーク付けし、飽和効率の様々な値をＹ軸上にマーク付けしている。さらに、プロット１４００は、高い水流量で６０個の層状膜アレイを用いた、図１の第１のコンタクタシステム１００と関連付けられたコンタクタパネル１１２と同様のコンタクタパネル上での実験に基づいてプロットされた第１の曲線１４０２を示している。さらに、第２の曲線１４０４が、低い水流量で２０個の層状膜アレイを用いた、図１の第１のコンタクタシステム１００と関連付けられたコンタクタパネル１１２と同様のコンタクタパネル上の実験に基づいてプロットされた。加えて、第３の曲線１４０６が、高い水流量で２０個の層状膜アレイを用いた、図１の第１のコンタクタシステム１００と関連付けられたコンタクタパネル１１２と同様のコンタクタパネル上の実験に基づいてプロットされた。異なる速度においてコンタクタパネルによって呈される飽和効率をプロットして、曲線１４０２、１４０４、１４０６を生成した。プロット１４００から、６０個の層状膜アレイを有するコンタクタパネルは、２０個の層状膜アレイを有するコンタクタパネルと比較して、改善された飽和効率を呈すると結論付けることができる。

本明細書に記載のコンタクタシステム１００、６００、７００、８００、９００、１２００は、データセンタなどの大規模用途に使用され得ることに留意されたい。コンタクタシステム１００、６００、７００、８００、９００、１２００は、データセンタを冷却するための蒸発冷却システムを具現化することができる。さらに、コンタクタシステム１００、６００、７００、８００、９００、１２００はまた、他の屋外蒸発冷却用途に使用することができる。コンタクタシステム１００、６００、７００、８００、９００、１２００は、本開示の範囲を限定することなく、加熱、冷却、加湿、及び／又は除湿のための他の用途に使用することができる。コンタクタパネル１１２、１５６、４００、５００、６１２、７１２、７５６、８１８、９１８、及びコンタクタパネル構成体１２０８はまた、より小さいフットプリントで改善された冷却性能を呈し得る。

さらに、コンタクタシステム１００、６００、７００、８００、９００、１２００は、中空繊維膜（毛細管膜を含む）、フラットシート膜、セラミック膜などの異なるタイプの膜アレイ１３２、１７０、４０２、６３２、７３２、７７０、８２６、９２６、１２１０の使用を可能にし、それによって、コンタクタシステム１００、６００、７００、８００、９００、１２００の柔軟性を高めることができる。膜アレイ１３２、１７０、４０２、６３２、７３２、７７０、８２６、９２６、１２１０は、従来の膜と比較してより速い乾燥時間を提供することができ、また、第１の流体を方向付けるための重力からの独立を可能にする。さらに、膜アレイ１３２、１７０、４０２、６３２、７３２、７７０、８２６、９２６、１２１０はまた、コンタクタシステム８００、９００などの適応コンタクタシステムに使用され得る。加えて、膜アレイ１３２、１７０、４０２、６３２、７３２、７７０、８２６、９２６、１２１０は、設置領域の設計及び空間の利用可能性に基づく、ホットスポットに近接した、床／壁／天井内の、又は異なる向きでのコンタクタパネル１１２、１５６、４００、５００、６１２、７１２、７５６、８１８、９１８並びにコンタクタパネル構成体１２０８の配置における柔軟性を可能にすることができる。

蒸発冷却システムで使用される場合、本開示に記載のコンタクタパネル１１２、１５６、４００、５００、６１２、７１２、７５６、８１８、９１８及びコンタクタパネル構成体１２０８は、高い水蒸気効率により、それらの動作のために必要とされる水量を低減することができる。したがって、コンタクタパネル１１２、１５６、４００、５００、６１２、７１２、７５６、８１８、９１８、及びコンタクタパネル構成体１２０８は、水不足の可能性がある場所において使用され得る。さらに、コンタクタパネル１１２、１５６、４００、５００、６１２、７１２、７５６、８１８、９１８、及びコンタクタパネル構成体１２０８は、水質に対して低い感度を呈し得る。さらに、コンタクタパネル１１２、１５６、４００、５００、６１２、７１２、７５６、８１８、９１８、及びコンタクタパネル構成体１２０８は、加湿又は除湿などの異なる用途に互換的に使用され得る。本明細書に記載のコンタクタシステム１００、６００、７００、８００、９００、１２００に関連付けられたコンタクタパネル１１２、１５６、４００、５００、６１２、７１２、７５６、８１８、９１８、及びコンタクタパネル構成体１２０８は、データセンタなどの大規模用途に使用され得ることに留意されたい。例えば、コンタクタパネル１１２、１５６、４００、５００、６１２、７１２、７５６、８１８、９１８、及びコンタクタパネル構成体１２０８は、データセンタ、電子デバイスが設置された他の部屋、商用アプリケーションなどを冷却するための蒸発冷却システムと関連付けられ得る。さらに、コンタクタパネル１１２、１５６、４００、５００、６１２、７１２、７５６、８１８、９１８、及びコンタクタパネル構成体１２０８は、本開示の範囲を限定することなく、加熱、冷却、加湿、及び／又は除湿のための様々な用途で使用され得る。さらに、コンタクタパネル１１２、１５６、４００、５００、６１２、７１２、７５６、８１８、９１８、及びコンタクタパネル構成体１２０８は、コンパクトなフットプリントで改善された性能を提供することができる。さらに、コンタクタパネル１１２、１５６、４００、５００、６１２、７１２、７５６、８１８、９１８は、動作中に潜熱移動及び顕熱移動の両方を可能にし得る。したがって、より高い空気流速度で動作しているそのようなコンタクタパネル１１２、１５６、４００、５００、６１２、７１２、７５６、８１８、９１８は、より高い飽和効率を示し得る。次いで、この現象により、潜熱移動のみを可能にし得る従来の媒体で稼働する空気ハンドラと比較して、コンパクトな前面面積を伴う空気ハンドラの設計を可能にすることができる。

さらに、コンタクタパネル１１２、１５６、４００、５００、６１２、７１２、７５６、８１８、９１８、及びコンタクタパネル構成体１２０８は、高い構造的完全性を提供することができ、これにより、コンタクタパネル１１２、１５６、４００、５００、６１２、７１２、７５６、８１８、９１８、及びコンタクタパネル構成体１２０８の構造を損傷することなく、より高い液体圧力に対して増大した耐性を提供することができる。コンタクタパネル１１２、１５６、４００、５００、６１２、７１２、７５６、８１８、９１８、及びコンタクタパネル構成体１２０８は、顧客の要求、地理的領域、及び顧客の所在地における気候条件に基づいて構築され得ることに更に留意されたい。したがって、コンタクタパネル１１２、１５６、４００、５００、６１２、７１２、７５６、８１８、９１８、及びコンタクタパネル構成体１２０８、並びにコンタクタパネル１１２、１５６、４００、５００、６１２、７１２、７５６、８１８、９１８、及びコンタクタパネル構成体１２０８の様々な配置により、設置及び使用における柔軟性を可能にすることができる。さらに、本明細書に記載のコンタクタパネル１１２、１５６、４００、５００、６１２、７１２、７５６、８１８、９１８、及びコンタクタパネル構成体１２０８は、既存のコンタクタシステムの設計に対する最小の変更により既存のコンタクタシステムにおいて改良されてもよい。

図１５は、コンタクタシステム８００を動作させる方法のフローチャートを示している。方法１５００は、図８に示されたコンタクタシステム８００に関連して説明される。しかしながら、方法１５００は、他のコンタクタシステム１００、６００、７００、９００、１２００に等しく適用可能であることに留意されたい。ステップ１５０２において、コンタクタシステム８００の第１のマニホールド８１０内に第１の流体が導入される。第１のマニホールド８１０は、第１のマニホールド８１０に向けて第１の流体を方向付けるためにタンク８０２と流体連通している。コンタクタシステム８００は、第２のマニホールド８１６と、複数のコンタクタパネル８１８と、コントローラ８４０と、を更に含む。各コンタクタパネルは、膜アレイ８２６とバルブアセンブリ８３８とを含む。一例では、コンタクタパネルアレイ８０６は、互いに隣接して配置された複数のコンタクタパネル８１８を含む。別の例では、複数のコンタクタパネルアレイ８０６は、互いに間隔を空けている。さらに、いくつかの例では、複数のコンタクタパネル８１８は、部屋１１０４の天井１１１２、床１１１０、及び壁１１１４のうちの少なくとも１つに配置されている。いくつかの例では、複数のコンタクタパネル８１８は、蒸発冷却システム、除湿システム、及びそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つ内に配置されている。

ステップ１５０４において、コントローラ８４０は、第１のマニホールド８１０と少なくとも１つのコンタクタパネル８１８の膜アレイ８２６との間の選択的な流体連通を提供するために、少なくとも１つのコンタクタパネル８１８と関連付けられたバルブアセンブリ８３８を制御する。ステップ１５０６において、少なくとも１つのコンタクタパネル８１８と関連付けられたバルブアセンブリ８３８の制御に基づいて、少なくとも１つのコンタクタパネル８１８の膜アレイ８２６内に第１の流体が導入される。さらに、第１の流体は、複数の中空繊維８３２、フラットシート膜、及びそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含む膜アレイ８２６の第１の部分８４２内に導入される。より具体的には、第１の流体は、少なくとも１つのコンタクタパネル８１８における複数の中空繊維８３２の各中空繊維８３２の管腔８４２内に導入される。

ステップ１５０８において、少なくとも１つのコンタクタパネル８１８の膜アレイ８２６上を流れる第２の流体の少なくとも１つの特性は、少なくとも１つのコンタクタパネル８１８の膜アレイ８２６を通って流れる第１の流体と、少なくとも１つのコンタクタパネル８１８の膜アレイ８２６上を流れる第２の流体との間の質量移動及び熱移動のうちの少なくとも１つに基づいて制御される。第２の流体の少なくとも１つの特性は、温度及び湿度を含む。第２の流体は、膜アレイ８２６の第２の部分８４４と接触する。より具体的には、第２の流体は、少なくとも１つのコンタクタパネル８１８における複数の中空繊維８３２の各中空繊維８３２の外面８４４と接触する。さらに、コントローラ８４０は、高熱負荷位置、目標温度、目標湿度、及び温度均一性メトリックのうちの少なくとも１つに基づいて、少なくとも１つのコンタクタパネル８１８のバルブアセンブリ８３８を制御する。より具体的には、コントローラ８４０は、バルブアセンブリ８３８を制御して、少なくとも１つのコンタクタパネル８１８のバルブアセンブリ８３８を通って流れる第１の流体の流量を変化させる。

さらに、ハウジング部材１００２は、複数のコンタクタパネル８１８のうちの少なくとも１つのコンタクタパネル８１８を受容するようになっている。ハウジング部材１００２は、第１の長手方向軸「Ｌ－Ｌ１」を画定している。一例では、少なくとも１つのコンタクタパネル８１８は、少なくとも１つのコンタクタパネル８１８の膜アレイ８２６によって画定されている第２の長手方向軸「Ｂ－Ｂ１」がハウジング部材１００２によって画定されている第１の長手方向軸「Ｌ－Ｌ１」に対して実質的に垂直に延びるように、ハウジング部材１００２内に受容される。別の例では、少なくとも１つのコンタクタパネル８１８は、少なくとも１つのコンタクタパネル８１８の膜アレイ８２６によって画定されている第２の長手方向軸「Ｂ－Ｂ１」がハウジング部材１００２によって画定されている第１の長手方向軸「Ｌ－Ｌ１」に対して実質的に平行に延びるように、ハウジング部材１００２内に受容される。

さらに、いくつかの例では、少なくとも１つのセパレータ構造体４０４（図４を参照）が、膜アレイ４０２に隣接して配置される（図４を参照）。さらに、少なくとも２つの膜アレイ４０２が、互いに隣接して配置され得る。いくつかの例では、冷却モジュール６４０（図６Ａを参照）が、タンク６０６（図６Ａを参照）と流体結合される。冷却モジュール６４０は、冷却剤貯蔵容器６４６（図６Ａを参照）、冷却剤貯蔵容器６４６及びタンク６０２と流体連通している熱交換器６４２（図６Ａ参照）、並びにタンク６０６と熱交換器６４２との間に流体配置された冷却剤ポンプ６５０（図６Ａ参照）を含む。

本発明の様々な実施形態を記載してきた。これらの実施形態及び他の実施形態は、以下の特許請求の範囲内にある。

Claims

複数のコンタクタパネルであって、各コンタクタパネルが、
フレーム部材と、
前記フレーム部材内に受容されるようになっている膜アレイであって、第１の端部部分及び第２の端部部分を画定している、膜アレイと、
を含む、複数のコンタクタパネルと、
各コンタクタパネルの前記膜アレイの前記第１の端部部分と選択的に流体連通している第１のマニホールドであって、各コンタクタパネルの前記膜アレイに向けて第１の流体を方向付けるようになっている、第１のマニホールドと、
各コンタクタパネルの前記膜アレイの前記第２の端部部分と直接的に流体連通している第２のマニホールドであって、各コンタクタパネルの前記膜アレイから前記第１の流体を受容するようになっている、第２のマニホールドと、
前記第１のマニホールドと各コンタクタパネルの前記膜アレイの前記第１の端部部分との間の選択的な流体連通を提供するように構成されているコントローラと、
を備える、コンタクタシステム。
各コンタクタパネルが、
前記第１のマニホールドと前記膜アレイの前記第１の端部部分とを流体接続している第１の導管と、
前記第２のマニホールドと前記膜アレイの前記第２の端部部分とを流体接続している第２の導管と、
を更に含む、請求項１に記載のコンタクタシステム。
各コンタクタパネルが、前記第１の導管内に配置され、かつ前記第１のマニホールドと前記膜アレイの前記第１の端部部分との間の選択的な流体連通を提供する、バルブアセンブリを更に含む、請求項２に記載のコンタクタシステム。
前記コントローラが、各コンタクタパネルの前記バルブアセンブリと通信可能に結合されており、少なくとも１つのコンタクタパネルの前記バルブアセンブリを選択的に制御するように構成されている、請求項３に記載のコンタクタシステム。
前記コントローラが、高熱負荷位置、目標温度、目標湿度、及び温度均一性メトリックのうちの少なくとも１つに基づいて、前記少なくとも１つのコンタクタパネルの前記バルブアセンブリを選択的に制御するように構成されている、請求項４に記載のコンタクタシステム。
前記コントローラが、前記バルブアセンブリを制御して、前記少なくとも１つのコンタクタパネルの前記バルブアセンブリを通って流れる前記第１の流体の流量を変化させるように構成されている、請求項４に記載のコンタクタシステム。
各コンタクタパネルの前記フレーム部材が、前記第１のマニホールドと前記膜アレイの前記第１の端部部分との間の流体連通を提供する第１のヘッドスペースを画定している、請求項１に記載のコンタクタシステム。
各コンタクタパネルの前記フレーム部材が、前記第２のマニホールドと前記膜アレイの前記第２の端部部分との間の流体連通を提供する第２のヘッドスペースを画定している、請求項１に記載のコンタクタシステム。
第１の流体をその中に保持するようになっているタンクと、
前記タンクと前記第１のマニホールドとの間の流体連通を提供するようになっている入口導管と、
前記タンクと前記第２のマニホールドとの間の流体連通を提供するようになっている出口導管と、
を更に備える、請求項１に記載のコンタクタシステム。
前記入口導管と前記タンクとの間に流体配置されたポンプを更に備える、請求項９に記載のコンタクタシステム。
前記タンクと流体結合された冷却モジュールであって、
冷却剤貯蔵容器と、
前記冷却剤貯蔵容器及び前記タンクと流体連通している熱交換器と、
前記タンクと前記熱交換器との間に流体配置された冷却剤ポンプと、
を含む、冷却モジュールを更に備える、請求項９に記載のコンタクタシステム。
互いに隣接して配置された前記複数のコンタクタパネルを含むコンタクタパネルアレイを更に備える、請求項１に記載のコンタクタシステム。
互いに間隔を空けた複数のコンタクタパネルアレイを更に備える、請求項１２に記載のコンタクタシステム。
前記複数のコンタクタパネルアレイが、異なる第１のマニホールド及び異なる第２のマニホールドを含む、請求項１３に記載のコンタクタシステム。
前記膜アレイに隣接して配置された少なくとも１つのセパレータ構造体を更に備える、請求項１に記載のコンタクタシステム。
互いに隣接して配置された少なくとも２つの膜アレイを更に備える、請求項１に記載のコンタクタシステム。
前記膜アレイが、複数の中空繊維、フラットシート膜、及びそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のコンタクタシステム。
各中空繊維が、毛細管膜を含む、請求項１７に記載のコンタクタシステム。
各中空繊維が、前記第１の流体を受容するようになっている管腔を含む、請求項１７に記載のコンタクタシステム。
各中空繊維が、第２の流体に接触するようになっている外面を含む、請求項１７に記載のコンタクタシステム。
各中空繊維の前記外面に向けて前記第２の流体を方向付けるようになっている送風ユニットを更に備える、請求項２０に記載のコンタクタシステム。
前記第２の流体が、液体及び気体のうちの少なくとも１つである、請求項２０に記載のコンタクタシステム。
前記第１の流体が、液体及び気体のうちの少なくとも１つである、請求項１に記載のコンタクタシステム。
前記複数のコンタクタパネルのうちの少なくとも１つのコンタクタパネルを受容するようになっているハウジング部材を更に備え、前記ハウジング部材が、第１の長手方向軸を画定している、請求項１に記載のコンタクタシステム。
前記少なくとも１つのコンタクタパネルの前記膜アレイが、前記ハウジング部材によって画定された前記第１の長手方向軸に対して実質的に垂直に延びている第２の長手方向軸を画定している、請求項２４に記載のコンタクタシステム。
前記少なくとも１つのコンタクタパネルの前記膜アレイが、前記ハウジング部材によって画定された前記第１の長手方向軸に対して実質的に平行に延びている第２の長手方向軸を画定している、請求項２４に記載のコンタクタシステム。
前記ハウジング部材が、部屋の天井、床、及び壁のうちの少なくとも１つに配置されている、請求項２４に記載のコンタクタシステム。
各コンタクタパネルの前記膜アレイが、微多孔質で疎水性の中空繊維膜アレイである、請求項１に記載のコンタクタシステム。
各コンタクタパネルの前記膜アレイが、少なくとも１つの膜層を含み、前記少なくとも１つの膜層が、複数の中空繊維を含む、請求項１に記載のコンタクタシステム。
前記複数の中空繊維が、前記膜アレイを形成するように編まれている、請求項２９に記載のコンタクタシステム。
前記膜アレイが、互いに隣接して配置された複数の膜層を含む、請求項２９に記載のコンタクタシステム。
各コンタクタパネルの前記膜アレイが、巻かれたもの、ひだ付けされたもの、及び折り畳まれたもののうちの少なくとも１つである、請求項１に記載のコンタクタシステム。
前記コンタクタシステムが、蒸発冷却システム、除湿システム、及びそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つである、請求項１に記載のコンタクタシステム。
複数のコンタクタパネルであって、各コンタクタパネルが、
フレーム部材と、
前記フレーム部材内に受容されるようになっている膜アレイであって、第１の端部部分及び第２の端部部分を画定している、膜アレイと、
前記膜アレイの前記第１の端部部分と流体連通しているバルブアセンブリと、
を含む、複数のコンタクタパネルと、
各コンタクタパネルの前記膜アレイの前記第１の端部部分と選択的に流体連通している第１のマニホールドであって、前記バルブアセンブリの動作に基づいて、各コンタクタパネルの前記膜アレイに向けて第１の流体を方向付けるようになっている、第１のマニホールドと、
各コンタクタパネルの前記膜アレイの前記第２の端部部分と直接的に流体連通している第２のマニホールドであって、各コンタクタパネルの前記膜アレイから前記第１の流体を受容するようになっている、第２のマニホールドと、
各コンタクタパネルの前記バルブアセンブリと通信可能に結合されたコントローラであって、前記第１のマニホールドと少なくとも１つのコンタクタパネルの前記膜アレイの前記第１の端部部分との間の選択的な流体連通を提供するために、前記少なくとも１つのコンタクタパネルの前記バルブアセンブリを選択的に制御するように構成されている、コントローラと、
を備える、コンタクタシステム。
各コンタクタパネルが、
前記第１のマニホールドと前記膜アレイの前記第１の端部部分とを流体接続している第１の導管と、
前記第２のマニホールドと前記膜アレイの前記第２の端部部分とを流体接続している第２の導管と、
を更に含む、請求項３４に記載のコンタクタシステム。
前記バルブアセンブリが、前記第１の導管内に配置されている、請求項３５に記載のコンタクタシステム。
前記コントローラが、高熱負荷位置、目標温度、目標湿度、及び温度均一性メトリックのうちの少なくとも１つに基づいて、前記少なくとも１つのコンタクタパネルの前記バルブアセンブリを選択的に制御するように構成されている、請求項３４に記載のコンタクタシステム。
前記コントローラが、前記バルブアセンブリを制御して、前記少なくとも１つのコンタクタパネルの前記バルブアセンブリを通って流れる前記第１の流体の流量を変化させるように構成されている、請求項３４に記載のコンタクタシステム。
各コンタクタパネルの前記フレーム部材が、前記第１のマニホールドと前記膜アレイの前記第１の端部部分との間の流体連通を提供する第１のヘッドスペースを画定している、請求項３４に記載のコンタクタシステム。
各コンタクタパネルの前記フレーム部材が、前記第２のマニホールドと前記膜アレイの前記第２の端部部分との間の流体連通を提供する第２のヘッドスペースを画定している、請求項３４に記載のコンタクタシステム。
第１の流体をその中に保持するようになっているタンクと、
前記タンクと前記第１のマニホールドとの間の流体連通を提供するようになっている入口導管と、
前記タンクと前記第２のマニホールドとの間の流体連通を提供するようになっている出口導管と、
を更に備える、請求項３４に記載のコンタクタシステム。
前記入口導管と前記タンクとの間に流体配置されたポンプを更に備える、請求項４１に記載のコンタクタシステム。
前記タンクと流体結合された冷却モジュールであって、
冷却剤貯蔵容器と、
前記冷却剤貯蔵容器及び前記タンクと流体連通している熱交換器と、
前記タンクと前記熱交換器との間に流体配置された冷却剤ポンプと、
を含む、冷却モジュールを更に備える、請求項４１に記載のコンタクタシステム。
互いに隣接して配置された前記複数のコンタクタパネルを含むコンタクタパネルアレイを更に備える、請求項３４に記載のコンタクタシステム。
互いに間隔を空けた複数のコンタクタパネルアレイを更に備える、請求項４４に記載のコンタクタシステム。
前記複数のコンタクタパネルアレイが、異なる第１のマニホールド及び異なる第２のマニホールドを含む、請求項４５に記載のコンタクタシステム。
前記膜アレイに隣接して配置された少なくとも１つのセパレータ構造体を更に備える、請求項３４に記載のコンタクタシステム。
互いに隣接して配置された少なくとも２つの連続する膜アレイを更に備える、請求項３４に記載のコンタクタシステム。
前記膜アレイが、複数の中空繊維、フラットシート膜、及びそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含む、請求項３４に記載のコンタクタシステム。
各中空繊維が、毛細管膜を含む、請求項４９に記載のコンタクタシステム。
各中空繊維が、前記第１の流体を受容するようになっている管腔を含む、請求項４９に記載のコンタクタシステム。
各中空繊維が、第２の流体に接触するようになっている外面を含む、請求項４９に記載のコンタクタシステム。
各中空繊維の前記外面に向けて前記第２の流体を方向付けるようになっている送風ユニットを更に備える、請求項５２に記載のコンタクタシステム。
前記第２の流体が、液体及び気体のうちの少なくとも１つである、請求項５２に記載のコンタクタシステム。
前記第１の流体が、液体及び気体のうちの少なくとも１つである、請求項３４に記載のコンタクタシステム。
前記複数のコンタクタパネルのうちの少なくとも１つのコンタクタパネルを受容するようになっているハウジング部材を更に備え、前記ハウジング部材が、第１の長手方向軸を画定している、請求項３４に記載のコンタクタシステム。
前記少なくとも１つのコンタクタパネルの前記膜アレイが、前記ハウジング部材によって画定された前記第１の長手方向軸に対して実質的に垂直に延びている第２の長手方向軸を画定している、請求項５６に記載のコンタクタシステム。
前記少なくとも１つのコンタクタパネルの前記膜アレイが、前記ハウジング部材によって画定された前記第１の長手方向軸に対して実質的に平行に延びている第２の長手方向軸を画定している、請求項５６に記載のコンタクタシステム。
前記ハウジング部材が、部屋の天井、床、及び壁のうちの少なくとも１つに配置されている、請求項５６に記載のコンタクタシステム。
各コンタクタパネルの前記膜アレイが、微多孔質で疎水性の中空繊維膜アレイである、請求項５６に記載のコンタクタシステム。
各コンタクタパネルの前記膜アレイが、少なくとも１つの膜層を含み、前記少なくとも１つの膜層が、複数の中空繊維を含む、請求項３４に記載のコンタクタシステム。
前記複数の中空繊維が、前記膜アレイを形成するように編まれている、請求項６１に記載のコンタクタシステム。
前記膜アレイが、互いに隣接して配置された複数の膜層を含む、請求項６１に記載のコンタクタシステム。
各コンタクタパネルの前記膜アレイが、巻かれたもの、ひだ付けされたもの、及び折り畳まれたもののうちの少なくとも１つである、請求項３４に記載のコンタクタシステム。
前記コンタクタシステムが、蒸発冷却システム、除湿システム、及びそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つである、請求項３４に記載のコンタクタシステム。
コンタクタシステムを動作させる方法であって、
前記コンタクタシステムであって、第２のマニホールドと複数のコンタクタパネルとコントローラとを更に含み、各コンタクタパネルが、膜アレイとバルブアセンブリとを含む、前記コンタクタシステムの第１のマニホールド内に第１の流体を導入することと、
前記第１のマニホールドと少なくとも１つのコンタクタパネルの前記膜アレイとの間の選択的な流体連通を提供するために、前記少なくとも１つのコンタクタパネルと関連付けられた前記バルブアセンブリを前記コントローラによって制御することと、
前記少なくとも１つのコンタクタパネルに関連付けられた前記バルブアセンブリの制御に基づいて、前記少なくとも１つのコンタクタパネルの前記膜アレイ内に前記第１の流体を導入することと、
前記少なくとも１つのコンタクタパネルの前記膜アレイを通って流れる前記第１の流体と、前記少なくとも１つのコンタクタパネルの前記膜アレイ上を流れる第２の流体との間の質量移動及び熱移動のうちの少なくとも１つに基づいて、前記少なくとも１つのコンタクタパネルの前記膜アレイ上を流れる前記第２の流体の少なくとも１つの特性を制御することと、
を含む、方法。
前記第１のマニホールドに向けて前記第１の流体を方向付けるために、前記第１のマニホールドとタンクとの間の流体連通を提供することを更に含む、請求項６６に記載の方法。
冷却モジュールを前記タンクと流体結合することを更に含む方法であって、前記冷却モジュールが、冷却剤貯蔵容器と、前記冷却剤貯蔵容器及び前記タンクと流体連通している熱交換器と、前記タンクと前記熱交換器との間に流体配置された冷却剤ポンプと、を含む、請求項６７に記載の方法。
前記コントローラによって、高熱負荷位置、目標温度、目標湿度、及び温度均一性メトリックのうちの少なくとも１つに基づいて、前記少なくとも１つのコンタクタパネルの前記バルブアセンブリを制御することを更に含む、請求項６６に記載の方法。
前記コントローラによって、前記バルブアセンブリを制御して、前記少なくとも１つのコンタクタパネルの前記バルブアセンブリを通って流れる前記第１の流体の流量を変化させることを更に含む、請求項６６に記載の方法。
互いに隣接して配置された前記複数のコンタクタパネルを含むコンタクタパネルアレイを提供することを更に含む、請求項６６に記載の方法。
互いに間隔を空けた複数のコンタクタパネルアレイを提供することを更に含む、請求項７１に記載の方法。
少なくとも１つのセパレータ構造体を前記膜アレイに隣接して配置することを更に含む、請求項６６に記載の方法。
少なくとも２つの膜アレイを互いに隣接して配置することを更に含む、請求項６６に記載の方法。
複数の中空繊維、フラットシート膜、及びそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含む前記膜アレイの第１の部分内に前記第１の流体を導入することを更に含む、請求項６６に記載の方法。
前記複数の中空繊維の各中空繊維の管腔内に前記第１の流体を導入することを更に含む、請求項７５に記載の方法。
前記膜アレイの第２の部分に前記第２の流体を接触させることを更に含む、請求項６６に記載の方法。
前記少なくとも１つのコンタクタパネルの複数の中空繊維の各中空繊維の外面に前記第２の流体を接触させることを更に含む、請求項７７に記載の方法。
前記複数のコンタクタパネルのうちの少なくとも１つのコンタクタパネルを受容するようになっているハウジング部材を提供することを更に含み、前記ハウジング部材が、第１の長手方向軸を画定している、請求項６６に記載の方法。
前記少なくとも１つのコンタクタパネルの前記膜アレイによって画定されている第２の長手方向軸が、前記ハウジング部材によって画定されている前記第１の長手方向軸に対して実質的に垂直に延びるように、前記少なくとも１つのコンタクタパネルを前記ハウジング部材内に受容することを更に含む、請求項７９に記載の方法。
前記少なくとも１つのコンタクタパネルの前記コンタクタパネルの前記膜アレイによって画定されている第２の長手方向軸が、前記ハウジング部材によって画定されている前記第１の長手方向軸に対して実質的に平行に延びるように、前記少なくとも１つのコンタクタパネルを前記ハウジング部材内に受容することを更に含む、請求項７９に記載の方法。
部屋の天井、床、及び壁のうちの少なくとも１つに前記複数のコンタクタパネルを配置することを更に含む、請求項６６に記載の方法。
蒸発冷却システム、除湿システム、及びそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つ内に前記複数のコンタクタパネルを配置することを更に含む、請求項６６に記載の方法。
前記第２の流体の前記少なくとも１つの特性が、温度及び湿度を含む、請求項６６に記載の方法。