JP2024513748A - 気流の温度および含水量を制御するためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、気流の温度および湿度を制御するためのコンピュータ実装方法に関し、方法は、下流側区間内の気流の温度および含水量と、システム内の媒体の温度および含水量とを示すパラメータを受け取ることと、処理回路で、受け取ったパラメータに基づいて、さらには気温と空気含水量との間の関係を共従属変数として定義する第２の関数に基づいて、第１の媒体の所望の温度変化および所望の含水量変化を第１の関数ｆ１としてさらに求めることと、所望の温度変化および所望の含水量変化を第１の媒体に適用するように構成された第１および第２の制御信号をさらに生成することとを含む。本発明はまた、対応するシステムに関する。【選択図】図１

Description

本発明は、第１の媒体と気流との間で熱エネルギーおよび水蒸気を伝達するための接触デバイスを使用して気流の温度および含水量を制御するためのシステムに関する。本発明はまた、気流の温度および含水量を制御するためのコンピュータ実装方法に関する。

今日の最も重要な課題の１つは気候変動である。さらに、主に室内空間の気候制御のために、建物は世界中の全エネルギー消費の約４０％を占める。

一般に、気候制御を実現するとき、制御される空気のパラメータは、温度と、相対湿度すなわち空気の含水量である。室内空気の温度および含水量を変更することができることが知られている様々な従来技術のシステムがあるが、そうしたシステムは、一般に、購入と設置の点の両方で費用がかかり、動作しているときに消費するエネルギー量の点でも費用がかかる。世界の多くの地域では、温度が自宅やオフィスなどの建物に関して所望の範囲外にあるために、気候制御がいつも必要とされる。さらに、空気は湿度が高過ぎることがあり、または制御しなければならない経時的に急激に変化する湿度を有することがある。

しかしながら、周知のシステムには深刻な欠点がある。いくつかのケースでは、周知のシステムは、空気の温度および含水量を両方向に制御することができず、すなわち空気の温度および相対湿度の上昇および低下の両方を行うことができない。このことにより、安定した室内環境を達成するために様々な動作モードが必要とされるような周囲条件が経時的に変化する地域では特に、周知のシステムの用途が限定される。さらに、多くのシステムは、２つの別々のステップで湿度および温度を制御することによって動作し、したがって空気の湿度が第１のステップで制御され、温度が第２のステップで制御される。これは非常に非効率である。湿度を制御することは一般に、水が凝縮されるように空気を冷却し、その後に続いて所望の室内温度に到達するように空気を再加熱することによって行われるからである。このようにして湿度を上昇させることは不可能でもあり、そのようなシステムの用途が限定される。

この技術分野に関するいくつかの従来技術のシステムは、ＵＳ９５１８７６５Ｂ２（Ｌａｕｇｈｍａｎ）、ＥＰ２９７１９９３Ｂ１（Ｇｅｒｂｅｒ）、およびＪＰＨ１１１３２５９３Ａ（Ｔａｎｉｍｏｔｏｒ）である。

周知の文書ＵＳ１０２２２０７８Ｂ２（Ｍａ）は、こうした問題を認識しており、空気の冷却および再加熱を回避するために単一のステップで相対湿度および温度を変更することによってこうした問題を克服しようと試みている。しかしながら、ＵＳ１０２２２０７８Ｂ２（Ｍａ）は、どのように問題を解決することができるかについてどんな説明も与えておらず、システムが実際にどのように動作するかに関しても曖昧である。システム内部または外部の何らかのパラメータの情報を与えることのできる、システムに対する周知の入力はなく、どのように問題が解決されるかについての実際の教示もない。したがって、当業者はＵＳ１０２２２０７８Ｂ２（Ｍａ）によって示されるシステムを実際に構築することができず、エネルギー効率が良く信頼性の高い気候制御を達成するために、室内空気の温度と湿度または含水量の両方を制御する何らかの周知のシステムを運用してもいない。

したがって、こうした欠点を克服し、気流についての温度および含水量制御の改善を実現する改良型のシステムおよび方法が求められている。

本発明の目的は、上記で論じた問題をなくし、または少なくとも最小限に抑えることである。このことは、添付の独立請求項による、気流の温度および含水量を制御するためのシステムおよびコンピュータ実装方法によって達成される。

本発明によるシステムは、
接触デバイスを通じて流れる媒体と気流との間で熱エネルギーおよび水蒸気を伝達するための接触デバイスであって、熱エネルギーおよび水蒸気が伝達される、媒体と気流との間の接触を可能にするように構成された接触デバイスと、
媒体の含水量を制御するための第１の制御デバイスと、
媒体の温度を制御するための第２の制御デバイスと
を備え、
接触デバイス、第１の制御デバイス、および第２の制御デバイスを含むループ内を媒体が流れることができるように、接触デバイス、第１の制御デバイス、および第２の制御デバイスが接続される。

システムは、第１の制御デバイスおよび第２の制御デバイスを制御するように構成された処理回路をさらに備え、システムはまた、
媒体の媒体含水量パラメータｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}を測定し、媒体含水量パラメータを示す信号を処理回路に送るように構成された第１のセンサであって、前記媒体含水量パラメータが、媒体内の水の量を示すパラメータである、第１のセンサと、
媒体の媒体温度Ｔ_{ｍｅｄｉｕｍ}を測定し、温度を示す信号を処理回路に送るように構成された第２のセンサと、
気流の気温Ｔ_ａｉｒを測定し、気温を示す信号を処理回路に送るように構成された第３のセンサと、
気流の空気含水量パラメータｗｃ_ａｉｒを測定し、空気含水量パラメータを示す信号を処理回路に送るように構成された第４のセンサであって、前記空気含水量パラメータが、気流内の水の量を示すパラメータである、第４のセンサと
を備え、
前記第３のセンサおよび前記第４のセンサは、下流側区間内の気温および空気含水量を測定するように構成され、前記下流側区間は、接触デバイスを通じて流れた後に気流が通過する区間である。

さらに、処理回路は、
媒体含水量パラメータｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}を含む第１の入力信号を第１のセンサから受け取ることと、
測定媒体温度Ｔ_{ｍｅｄｉｕｍ}を含む第２の入力信号を第２のセンサから受け取ることと、
測定気温Ｔ_ａｉｒを含む第３の入力信号を第３のセンサから受け取ることと、
測定空気含水量パラメータｗｃ_ａｉｒを含む第４の入力信号を第４のセンサから受け取ることと、
受け取ったパラメータに基づいて、媒体の所望の温度変化Ｔ_{ｃｈａｎｇｅ}、所望の含水量変化ｗｃ_{ｃｈａｎｇｅ}を第１の関数ｆ_１
（Ｔ_{ｃｈａｎｇｅ}，ｗｃ_{ｃｈａｎｇｅ}）＝ｆ_１（Ｔ_{ｍｅｄｉｕｍ}，ｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}，Ｔ_ａｉｒ，ｗｃ_ａｉｒ，ｆ_２（Ｔ_ａｉｒ，ｗｃ_ａｉｒ））
として求めることであって、
上式で第２の関数ｆ_２（Ｔ_ａｉｒ，ｗｃ_ａｉｒ）が、気温Ｔ_ａｉｒと空気含水量ｗｃ_ａｉｒとの間の関係を、気温Ｔ_ａｉｒおよび空気含水量ｗｃ_ａｉｒの一方の値の変化が他方の値に影響を及ぼすような共従属変数として定義し、
接触デバイスを通じて流れる気流が接触デバイス内の媒体との接触を通じて所定の温度設定値Ｔ_ｓｅｔおよび所定の含水量設定値ｗｃ_ｓｅｔに近づくように、所望の温度変化Ｔ_{ｃｈａｎｇｅ}および所望の含水量変化ｗｃ_{ｃｈａｎｇｅ}が求められる、求めることと
によって接触デバイスを通過する気流の気温および空気含水量を制御するように構成される。

さらに、処理回路は、
媒体含水量が媒体含水量パラメータｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}の値から所望の含水量変化ｆ（ｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}，ｗｃ_{ｃｈａｎｇｅ}）だけ変化するように、第１の制御デバイスに、含水量変化ｗｃ_{ｃｈａｎｇｅ}を媒体に適用させるように構成される第１の制御信号を生成し、
媒体温度が測定媒体温度Ｔ_{ｍｅｄｉｕｍ}から所望の温度変化ｆ（Ｔ_{ｍｅｄｉｕｍ}，Ｔ_{ｃｈａｎｇｅ}）だけ変化するように、第２の制御デバイスに、温度変化Ｔ_{ｃｈａｎｇｅ}を媒体に適用させるように構成される第２の制御信号を生成する
ように構成される。

システムは、エネルギー効率が高く、それによってコスト効率の高い方式で、気流の温度と含水量をどちらも同時に調節するように構成されるという利点を有する。特定の恩恵は、処理回路が、気流の温度値および含水量値を設定値に向けて動かすために媒体の所望の温度変化および含水量変化を求めることができるように、センサ入力ならびに温度と含水量との間の関係を定義する第２の関数を使用するように構成されることである。

適切には、処理回路は、
第１の入力信号、第２の入力信号、第３の入力信号、および第４の入力信号を反復的に受け取り、
第１の関数ｆ_１を更新し、
前記更新後の第１の関数ｆ_１に基づいて、第１の制御信号および第２の制御信号を更新する
ようにさらに構成される。

それによって、処理回路は、空気含水量および気温を設定値に近づけるために、フィードバックを使用して、所望の温度変化および所望の含水量変化を媒体に反復的に適用することができる。

さらに、システムは、第１の制御デバイスに第１の制御信号を送り、前記第１の制御信号に応答して第１の制御デバイス内の媒体含水量を変更するように適切に構成される。さらに、システムは、第２の制御デバイスに第２の制御信号を送り、第２の制御信号に応答して第２の制御デバイス内の媒体温度を変更するように適切に構成される。それによって、求められた温度変化および含水量変化が、気流の温度および含水量を制御するために、効率的かつ好都合に媒体に適用され得る。

いくつかの実施形態では、システムはまた、
気流の上流側気温Ｔ_{ｕｐｓｔｒｅａｍ}を測定し、気温を示す信号を処理回路に送るように構成された第５のセンサと、
気流の上流側空気含水量パラメータｗｃ_{ｕｐｓｔｒｅａｍ}を測定し、上流側空気含水量を示す信号を処理回路に送るように構成された第６のセンサであって、前記上流側空気含水量パラメータが、気流内の水の量を示すパラメータである、第６のセンサと
を備え得、
前記第５のセンサおよび前記第６のセンサは、上流側区間内の上流側気温および上流側空気含水量を測定するように構成され、前記上流側区間は、接触デバイスを通じて流れる前に気流が通過する区間である。

そのような実施形態では、処理回路は、
測定上流側気温Ｔ_{ｕｐｓｔｒｅａｍ}を含む第５の入力信号を第５のセンサから受け取り、
測定上流側空気含水量ｗｃ_{ｕｐｓｔｒｅａｍ}を含む第６の入力信号を第６のセンサから受け取り、
第１の関数ｆ_１：
（Ｔ_{ｃｈａｎｇｅ}，ｗｃ_{ｃｈａｎｇｅ}）＝ｆ_１（Ｔ_{ｍｅｄｉｕｍ}，ｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}，Ｔ_ａｉｒ，ｗｃ_ａｉｒ，ｆ_２（Ｔ_ａｉｒ，ｗｃ_ａｉｒ），Ｔ_{ｕｐｓｔｒｅａｍ}，ｗｃ_{ｕｐｓｔｒｅａｍ}）
を求めるようにさらに構成される。

それによって、温度および含水量についての現在値の形の気流の入力値を考慮に入れることができ、その結果、媒体について求められた変化が、迅速かつエネルギー効率の高い方式で気流を設定値に近づけるのにさらに適している。

適切には、処理回路は、受け取ったパラメータに基づいて、さらには接触デバイスの少なくとも１つの接触デバイスパラメータｃｄに基づいて、第１の関数ｆ_１を以下のように求めるようにさらに構成され得る。
（Ｔ_{ｃｈａｎｇｅ}，ｗｃ_{ｃｈａｎｇｅ}）＝ｆ_１（Ｔ_{ｍｅｄｉｕｍ}，ｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}，Ｔ_ａｉｒ，ｗｃ_ａｉｒ，ｆ_２（Ｔ_ａｉｒ，ｗｃ_ａｉｒ），ｃｄ）

それによって、気流を設定値に向けて動かすことのできる媒体の変化を求めるために、接触デバイスの特性も考慮に入れることができる。

適切には、１つの接触デバイスパラメータｃｄは、接触デバイスを通る気流または媒体の質量流量である。さらに、１つの接触デバイスパラメータｃｄは背圧であり得る。こうした接触デバイスパラメータの一方または両方を使用することにより、設定値に向けて気流を動かすことのできる媒体の変化を求めることが改善される。

さらに、第１の制御デバイスはバッファを適切に備え得、バッファは媒体の容量を含む。次いで、媒体含水量を変更することは、容量の一部を再生することによって、バッファに水を追加すること、および／またはバッファから水を除去することを適切に含む。それによって、媒体の含水量が好都合に変更され得る。再生される媒体の量を調節することにより、含水量が所望の速度で低減され得る。逆に、バッファに追加される水の量を調節することにより、含水量が所望の速度で増大され得る。

適切には、第２の制御デバイスは熱交換器を備える。それによって、媒体が熱交換器を通過するとき、媒体の温度が、効率的に、かつコストおよびエネルギー効率の高い方式で変更され得る。

さらに、第１のセンサは、ループ内の第２の制御デバイスの下流側であるが接触デバイスの上流側で、媒体の含水量パラメータｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}を測定するように適切に配置される。それによって、媒体が気流と接触させられる直前の媒体の含水量が測定される。これにより、含水量に対して新たに適用された変更がある場合にその結果が測定されるように、第１の制御デバイスの下流側の媒体の含水量の情報が与えられる。

さらに、第２のセンサは、ループ内の第２の制御デバイスの下流側であるが接触デバイスの上流側で、媒体の温度Ｔ_{ｍｅｄｉｕｍ}を測定するように適切に配置される。それによって、接触デバイス内の気流と接触する直前の媒体の温度が知られるように、第２の制御デバイスを通過した後の媒体の温度が測定される。

さらに、システムは、媒体の温度Ｔ_{ｍｅｄｉｕｍ}または媒体の含水量パラメータｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}を測定するように構成された少なくとも１つの追加のセンサを適切に備え得、追加のセンサは、第１のセンサまたは第２のセンサに次いで、ループの別の部分で媒体温度Ｔ_{ｍｅｄｉｕｍ}または媒体の含水量パラメータｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}を測定するように構成される。それによって、媒体の含水量および／または温度が、接触デバイスのすぐ下流側で、または第１の制御デバイスと第２の制御デバイスとの間でも測定され得る。媒体が第１の制御デバイスに到達する前に温度および／または含水量を測定することは特に興味深いことである。これにより、接触デバイス内の媒体と気流との間の相互作用によって媒体のこうしたパラメータがどのように変化したかについての情報が与えられるからである。こうした変化は、第１および／または第２のセンサによって測定された含水量および／または温度を、追加のセンサによって測定された含水量および／または温度と比較することによって求められ得、どれほどの熱エネルギーが媒体と気流との間を通過したか、および／またはどれほどの水蒸気がそれらの間を通過したかについての情報を与える。

処理回路は、少なくとも１つの比例積分微分コントローラＰＩＤを使用して第１の関数ｆ_１を求めるようにさらに構成され得る。これは、媒体の温度および含水量が効率的に制御されるように第１の関数を求める、好都合で非常に適切な方式である。いくつかの実施形態では、所望の温度変化および第２の制御信号を求めるために、あるＰＩＤが使用され得る一方で、所望の含水量変化および第１の制御信号を求めるために、別のＰＩＤが使用され得る。複数のＰＩＤが使用される場合、それらすべては第２の関数に適切にアクセスでき、さらに、それらの間で情報が送信され得るように互いに通信するように適切に構成され得る。

いくつかの実施形態では、その代わりに、処理回路は、線形２次調整器ＬＱＲを使用して第１の関数ｆ_１を求めるように構成され得る。ＬＱＲは、２次関数によって記述されるコストを最小限に抑えるように意図された、最適な状態フィードバックコントローラである。これは、最小限のコントローラ労力と同時に、誤差をなくすことを示唆し、そのことは、第１の関数と、第１および第２の制御信号とを求める、信頼性が高く好都合な方式を実現する際に有利である。

さらに、いくつかの実施形態では、その代わりに、処理回路が、モデル予測制御ＭＰＣを使用して第１の関数ｆ_１を求めるように構成される。コントローラの予測要素は、システム動作点の変化を予測して、外乱事象の前に外乱をなくすようにシステムに準備させることができる。これは、気流の温度および含水量の効率的な制御を実現すると同時に、生じ得る外乱の効果を最小限に抑える際に有利である。

適切には、接触デバイスは蒸発器パッドである。それによって、媒体と気流との間の接触が、好都合かつ確実に達成され得ると共に、熱エネルギーおよび水蒸気の伝達が効率的に行われ得るように表面を最大にする特性を有する、コスト効率の高い接触デバイスを可能にする。蒸発器パッドはまた、空気が濾過され、清浄にされるように、気流から粒子を取り込むという利点を有する。

代替として、接触デバイスは液体－空気膜エネルギー交換器ＬＡＭＥＥであり得る。これは、熱エネルギーおよび水蒸気の効率的な伝達を実現すると同時に、媒体の滴が気流に進入し、空気出口を通じて接触デバイスから除去されるのを防止する際に有利である。

適切には、媒体は、塩化カルシウムＣａＣｌ_２、塩化マグネシウムＭｇＣｌ_２、硫酸カリウムＫ_２ＳＯ_４などの塩である。これは、気流との間の熱エネルギーおよび水蒸気の優れた伝達を保証する際に有利である。

さらに、第１のセンサは、媒体の蒸気圧を測定することによって媒体含水量パラメータｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}を測定するように適切に構成される。それによって、含水量が好都合に求められ得る。

本発明はまた、接触デバイスを通じて流れる媒体と気流との間で熱エネルギーおよび水蒸気を伝達するための接触デバイスであって、熱エネルギーおよび水蒸気が伝達される、媒体と気流との間の接触を可能にするように構成された接触デバイスと、媒体の含水量を制御するための第１の制御デバイスと、媒体の温度を制御するための第２の制御デバイスと、第１の制御デバイスおよび第２の制御デバイスを制御するように構成された処理回路とを備えるシステム内の気流の温度および湿度を制御するためのコンピュータ実装方法をも含み、接触デバイス、第１の制御デバイス、および第２の制御デバイスを含むループ内を媒体が流れることができるように、接触デバイス、第１の制御デバイス、および第２の制御デバイスが接続される。方法は、
処理回路で第１のセンサから第１の入力信号を受け取ることであって、前記第１の入力信号が、媒体の含水量を示す測定媒体含水量パラメータｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}を含む、受け取ることと、
処理回路で第２のセンサから第２の入力信号を受け取ることであって、前記第２の入力信号が、媒体の温度を示す測定媒体温度Ｔ_{ｍｅｄｉｕｍ}を含む、受け取ることと、
処理回路で第３のセンサから第３の入力信号を受け取ることであって、前記第３の入力信号が、システムの下流側区間内の気流の温度を示す測定気温Ｔ_ａｉｒを含み、前記下流側区間が、接触デバイスを通じて流れた後に気流が通過する区間である、受け取ることと、
処理回路で第４のセンサから第４の入力信号を受け取ることであって、前記第４の入力信号が、システムの下流側区間内の気流内の水の量を示す測定空気含水量パラメータｗｃ_ａｉｒを含む、受け取ることと、
処理回路を使用して、受け取ったパラメータに基づいて、媒体の所望の温度変化Ｔ_{ｃｈａｎｇｅ}および所望の含水量変化ｗｃ_{ｃｈａｎｇｅ}を第１の関数ｆ_１
（Ｔ_{ｃｈａｎｇｅ}，ｗｃ_{ｃｈａｎｇｅ}）＝ｆ_１（Ｔ_{ｍｅｄｉｕｍ}，ｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}，Ｔ_ａｉｒ，ｗｃ_ａｉｒ，ｆ_２（Ｔ_ａｉｒ，ｗｃ_ａｉｒ））
として求めることであって、
上式で第２の関数ｆ_２（Ｔ_ａｉｒ，ｗｃ_ａｉｒ）が、気温Ｔ_ａｉｒと空気含水量ｗｃ_ａｉｒとの間の関係を、気温Ｔ_ａｉｒと空気含水量ｗｃ_ａｉｒの一方の値の変化が他方の値に影響を及ぼすような共従属変数として定義し、
接触デバイスを通じて流れる気流が接触デバイス内の媒体との接触を通じて所定の温度設定値Ｔ_ｓｅｔおよび所定の含水量設定値ｗｃ_ｓｅｔに近づくように、所望の温度変化Ｔ_{ｃｈａｎｇｅ}および所望の含水量変化ｗｃ_{ｃｈａｎｇｅ}が求められる、求めることと
を含む。

さらに、方法は、
処理回路を使用して、媒体含水量が媒体含水量パラメータｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}の値から所望の含水量変化ｆ（ｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}，ｗｃ_{ｃｈａｎｇｅ}）だけ変化するように、第１の制御デバイスに、含水量変化ｗｃ_{ｃｈａｎｇｅ}を媒体に適用させるように構成される第１の制御信号Ｃ_１を生成することと、
処理回路を使用して、媒体温度が測定媒体温度Ｔ_{ｍｅｄｉｕｍ}から所望の温度変化ｆ（Ｔ_{ｍｅｄｉｕｍ}，Ｔ_{ｃｈａｎｇｅ}）だけ変化するように、第２の制御デバイスに、温度変化Ｔ_{ｃｈａｎｇｅ}を媒体に適用させるように構成される第２の制御信号Ｃ_２を生成することと
を含む。

いくつかの実施形態では、方法はまた、
処理回路で、第１の入力信号、第２の入力信号、第３の入力信号、および第４の入力信号を反復的に受け取ることと、
処理回路を使用して第１の関数ｆ_１を更新することと、
処理回路を使用して、前記更新後の第１の関数ｆ_１に基づいて、第１の制御信号および第２の制御信号を更新することと
をも含む。

さらに、いくつかの実施形態では、方法は、
第１の制御デバイスに第１の制御信号を送ることであって、前記第１の制御デバイスが、媒体の媒体含水量を変更するように構成される、送ることと、
前記第１の制御信号に応答して、媒体含水量を変更することと
を含む。

さらに、方法は、
第２の制御デバイスに第２の制御信号を送ることであって、前記第２の制御デバイスが、媒体の媒体温度を変更するように構成される、送ることと、
前記第２の制御信号に応答して、媒体温度を変更することと
を適切に含み得る。

さらに、方法は、
処理回路で、気流の上流側気温Ｔ_{ｕｐｓｔｒｅａｍ}を測定するように構成された第５のセンサから第５の入力信号を受け取ることであって、前記第５の入力信号が測定上流側気温Ｔ_{ｕｐｓｔｒｅａｍ}を含む、受け取ることと、
処理回路で、気流の上流側空気含水量パラメータｗｃ_{ｕｐｓｔｒｅａｍ}を測定するように構成された第６のセンサから第６の入力信号を受け取ることであって、前記第６の入力信号が測定上流側空気含水量パラメータｗｃ_{ｕｐｓｔｒｅａｍ}を含む、受け取ることと、
受け取ったパラメータに基づいて、第１の関数ｆ_１を
（Ｔ_{ｃｈａｎｇｅ}，ｗｃ_{ｃｈａｎｇｅ}）＝ｆ_１（Ｔ_{ｍｅｄｉｕｍ}，ｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}，Ｔ_ａｉｒ，ｗｃ_ａｉｒ，ｆ_２（Ｔ_ａｉｒ，ｗｃ_ａｉｒ），Ｔ_{ｕｐｓｔｒｅａｍ}，ｗｃ_{ｕｐｓｔｒｅａｍ}）
として求めることと
を含み得る。

いくつかの実施形態では、方法はまた、
受け取ったパラメータと、接触デバイスの少なくとも１つの所定の接触デバイスパラメータｃｄとに基づいて、第１の関数ｆ_１を
（Ｔ_{ｃｈａｎｇｅ}，ｗｃ_{ｃｈａｎｇｅ}）＝ｆ_１（Ｔ_{ｍｅｄｉｕｍ}，ｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}，Ｔ_ａｉｒ，ｗｃ_ａｉｒ，ｆ_２（Ｔ_ａｉｒ，ｗｃ_ａｉｒ），ｃｄ）
として求めること
を含む。

適切には、方法は、少なくとも１つの比例積分微分コントローラＰＩＤを使用して第１の関数ｆ_１を求めることを含み得る。

代替として、方法は、その代わりに、線形２次調整器ＬＱＲを使用して第１の関数ｆ_１を求めることを含む。

いくつかの実施形態では、方法は、その代わりに、モデル予測制御ＭＰＣを使用して第１の関数ｆ_１を求めることを含む。

方法のこうした様々な特徴は、本発明のシステムの対応する実施形態を参照して上記で指摘した利点を達成する。

以下の詳細な説明に鑑みて、本発明の多くの追加の恩恵および利点を当業者は容易に理解されよう。

次に、添付の図面を参照しながら、本発明がより詳細に説明される。

図１は、本発明の第１の実施形態によるシステムを概略的に開示する図である。 図２は、本発明の第２の実施形態によるシステムを概略的に開示する図である。 図３は、本発明の処理回路の入力および出力を概略的に開示する図である。 図４は、本発明の一実施形態による方法の流れ図である。 図５は、本発明の１つまたは複数の実施形態による方法の流れ図である。 図６は、本発明の一実施形態での第２の関数を形成する式を開示する図である。 図７は、使用事例の実施例１の結果を示す第１のグラフを開示する図である。 図８は、使用事例の実施例２の結果を示す第２のグラフを開示する図である。

すべての図は概略的なものであり、必ずしも原寸に比例せず、一般には、それぞれの実施形態を明らかにするために必要な部分だけを示す一方で、他の部分は省略され、示唆されるだけであることがある。別段に示されていない限り、複数の図面に現れる任意の参照番号は、図面全体にわたって同一の物体または特徴を指す。

導入
添付の図面を参照しながら、本開示の態様が以下でより完全に説明される。しかしながら、本明細書で開示される方法およびシステムは、多くの異なる形態で実現され得、本明細書に記載の態様に限定されると解釈されるべきではない。図面の同様の番号は、全体にわたって同様の要素を指す。

本明細書で使用される用語は、本開示の特定の態様を説明するためのものに過ぎず、本発明を限定しないものとする。本明細書では、文脈が別段に明白に示すのでない限り、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は複数形も含むものとする。

本明細書で提示される実施形態は、任意の現実世界環境内の気流の温度および含水量を制御するために使用され得、本明細書で提示される解決策から恩恵を受け得る多数の適用分野がある。しかしながら、本明細書で提示される実施形態の最大の利点は、設定値に到達するために気流の温度および湿度または含水量を制御すべきである室内空間用の気候制御システムで得られることを本発明者らは想定する。本発明についての基礎としての役割を果たす重要な理解は、空気などの媒体の温度および含水量が、一方の変数の値の変化が他方の値の変化も引き起こす共従属変数であることである。加熱または冷却によって気流などの媒体の温度を変更することが気流の相対湿度に影響を及ぼす一方で、加湿または減湿によって空気の含水量を変更することは吸熱または発熱過程であり、温度に影響を及ぼす。本明細書で説明される実施形態に従って、測定パラメータと、空気の温度と含水量との間の関係を定義する第２の関数の両方に基づいて、媒体の所望の温度および含水量を求めることにより、従来技術の解決策と比べて、こうしたパラメータの制御が著しく改善される。

本明細書で開示される方法、システム、およびコンピュータ・プログラム製品の実施形態は、任意の環境内で使用され得、システムがシステムの様々な部分で所望のパラメータを測定するように構成され、そのような測定値を入力として使用することにより、さらには処理回路がそのような入力と、システムの特性と、方法、システム、およびコンピュータ・プログラム製品内に与えられる任意の他の入力データとに基づいて第１の関数を求めることにより、特定の目的に適合され得る。それによって、開示される解決策は、高度に個別化され、気流の温度および含水量の制御を必要とする任意の適切な目的に寄与するように適合され得る。

本明細書で使用されるとき、「含水量」という用語は、気体や液体などの流体内に存在する水の量を示すと理解されたい。含水量は、流体内に存在する水分子の量と理解されたい。

したがって、含水量パラメータは、流体内の水分子の存在を示す流体のパラメータを指す。空気などの気体では、含水量パラメータは、百分率として表現される相対湿度であり得るが、代替として、測定することができ、流体内の含水量に関する情報を与えることのできる別の特性であり得る。本発明のシステムで使用される媒体などの液体では、含水量パラメータは、システム内の任意の場所で得られた液体の蒸気圧であり得るが、代替として、測定することができ、液体内の含水量に関する情報を与えることのできる別の特性であり得る。そのような特性の例には、液体の密度または伝導率が含まれる。測定される特性の如何に関わらず、処理回路が、第１の関数を求めるためにシステム内でさらに処理するのに適している任意の所望の形態に測定値を変換するための任意の操作を実施するように構成され得ることにも留意されたい。

「動作可能に接続される」という用語は、構成要素の一方が何らかの形で他方に影響を及ぼし得るように、または物質もしくは信号が一方から他方に渡され得るように、一方の構成要素が他方の構成要素に接続されると理解されたい。したがって、動作可能な接続は、コンジット、または電流が流れ得るワイヤ接続を含み得るが、代替として、一方の構成要素内の送信機が他方の構成要素内の受信機によって受信される信号を送り得るワイヤレス接続であり得る。

「パラメータ」という用語が本明細書で使用されるとき、これを、温度や温度値などのそれ自体で検出および／または測定され得る特性と、さらには測定相対湿度または測定蒸気圧に基づいて求められ得る含水量などの、検出および／または測定に基づいて求められ得る特性の両方と理解されたい。「パラメータ」はまた、既知の特性、ならびに／あるいは測定もしくは検出された特性および／または求められた特性と理解されたい。接触デバイスの製造業者によって与えられ得る既知の接触デバイスパラメータの一例は、接触デバイスのパッド内の溝の傾斜角としてのものである。測定または検出されたパラメータの一例はパッドの厚さであり、測定または検出されたパラメータに基づいて求められるパラメータの一例は、接触デバイス内の空気速度の関数であり、前記空気速度の測定値に基づいて求められ得る接触デバイスパラメータαである。理解を容易にするために、システムアーキテクチャがまず説明され、その後に、本発明を可能にする方法実施形態および別の実施形態がより詳細に説明される。その後で、本発明が非常に有用である、いくつかの非限定的な目的または適用分野が、使用事例のセクションで説明される。

システムアーキテクチャ
図１は、システム１内を流れる媒体Ｍと接触させるために気流Ａが通過する接触デバイス１０を備える、気流の温度および含水量を制御するためのシステム１を開示する。接触デバイス１０では、熱エネルギーおよび水蒸気が気流Ａと媒体Ｍとの間で伝達され、これは、温度設定値Ｔ_ｓｅｔおよび含水量設定値ｗｃ_ｓｅｔに近づくように、または好ましくは到達もしくは維持されるように気流Ａの温度を制御する働きをする。接触デバイス１０は、媒体と気流との間の接触を可能にするように構成され、これは、媒体Ｍの流れと、気流Ａが媒体Ｍと接触し、それによって熱エネルギーおよび水蒸気が気流Ａから媒体Ｍに、および媒体Ｍから気流Ａに渡され得るように配置された、気流Ａのためのコンジットまたは通路とを備える接触デバイスによって達成される。

エアフローＡは、接触デバイス１０にエアフローＡを移送するように構成されるコンジットを設けること、またはエアフローＡを形成するために空気が循環もしくは移動し得る部屋などの空間内に接触デバイス１０を配置することを含む任意の適切な方式で接触デバイス１０に移送される。いくつかの実施形態では、接触デバイス１０への安定したエアフローＡを生み出すために、ファンなどの形態の機械的換気が設けられ得るが、別の実施形態では、その代わりに自然換気が使用され得、空気が、受動的な流れで空間またはコンジットを通じて移動する。

第１の実施形態では、媒体Ｍは、媒体Ｍとして働き、熱エネルギーおよび水蒸気を気流Ａとの間で伝達するための適切な特性を有する塩である。例または適切な媒体は、塩化カルシウム（ＣａＣｌ_２）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ_２）、および硫酸カリウム（Ｋ_２ＳＯ_４）であり、それぞれ本発明と共に使用するのに非常に適している。やはり非常に適しているはずの別の塩は、蟻酸ナトリウム（ＮａＣＯＯＨ）、酢酸カリウム（ＫＣ_２Ｈ_３Ｏ_２）、蟻酸カリウム（ＫＣＯＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）、および硝酸マグネシウム（Ｍｇ（ＮＯ_３）_２）である。しかしながら、いくつかの実施形態では、熱エネルギーおよび水を移送することができ、気流Ａとの間で熱エネルギーおよび水蒸気を伝達することができる限り、他の媒体も適していることがある。

接触デバイス１０は、さらに下の使用事例で説明されるように、蒸発パッドまたは液体－空気膜エネルギー交換器ＬＡＭＥＥであり得、任意選択で、接触デバイス１０はまた、気流Ａと媒体Ｍとの間で熱接触および質量輸送接触を可能にし、その結果、水蒸気の形の熱エネルギーおよび水分子が一方から他方に送られ得る限り、任意の他のタイプでもあり得る。

接触デバイス１０では、気流Ａは、この好ましい実施形態では媒体Ｍに対して垂直に流れ、すなわち気流Ａの流れは、媒体Ｍの流れに対して９０°である。気流Ａの流れと媒体Ｍの流れとの間の角度はわずかに異なり得るが、それでも垂直と見なされ得、したがって、この文脈での「垂直」という用語は、８０～１００°、好ましくは８５～９５°、さらに好ましくは８７～９３°と理解されたい。別の実施形態では、気流Ａの流れと媒体Ｍの流れは平行であり得、または別の角度で合流し得る。システムの特定の用途で何が適しているかを決定することは、熱力学的原理ならびにシステムがどのように構築され得るかについての機械的および技術的な考慮に基づいて適している。システム１は、媒体Ｍが接触デバイス１０から、第１の制御デバイス２０に、第２の制御デバイス３０に向けて、さらには接触デバイス１０に向けて流れ、したがって媒体が循環することのできるループ５０を備える。代替として、第１の制御デバイス２０は含水量制御デバイス２０と呼ばれることがあり、第１の制御信号Ｃ_１に応答して、媒体Ｍが第１の制御デバイス２０内にあるとき、媒体Ｍの含水量を変更するように構成される。第１の制御信号Ｃ_１に応答して第１の制御デバイス２０が含水量を変更するように構成されることはまた、含水量変化ｗｃ_{ｃｈａｎｇｅ}を適用することと定義され得る。これは、媒体Ｍがその中に保持または移送されるコンテナまたはコンジット内に水を注入することによって媒体Ｍの含水量を増大させることにより、あるいはコンジットまたはコンテナ内に既に存在する媒体Ｍよりも小さい含水量を有する媒体Ｍの量を加え、それによって、加えた媒体Ｍと既に存在する媒体Ｍの組合せ含水量が低減されることによって含水量を低減することにより行われ得る。第１の制御デバイス２０の特に有益な一実施例が、図２を参照しながら以下で開示され、論じられ、別の実施例が、さらに下の使用事例で与えられ、論じられる。

媒体Ｍ内の熱エネルギーを保持し、ループ５０のコンジット内で生じる冷却を回避するために、媒体Ｍが加熱後にループ５０内を移動する必要が短距離だけとなるように、ループ５０が第２の制御デバイス３０の上流側に第１の制御デバイス２０を有することは有利である。しかしながら、いくつかの実施形態では、その代わりに、第２の制御デバイス３０が、第１の制御デバイス２０の上流側に配置され得、これは、バッファが小さく、したがってシステム１内の媒体Ｍの総量が、所与の時刻でループ５０内を循環する量よりもそれほど多くない実施形態では特に有利であり得る。第１の制御デバイス２０を通過した後、媒体Ｍは第２の制御デバイス３０に到達し、第２の制御デバイス３０は、代替として熱エネルギー制御デバイス３０と表されることがあり、第２の制御信号Ｃ_２に応答して媒体Ｍが第２の制御デバイス３０を通過するときに媒体Ｍを加熱または冷却することによって媒体Ｍの温度を調節する働きをする。このように第２の制御デバイス３０が第２の制御信号Ｃ_２に応答して媒体Ｍの温度を変更するように構成されることはまた、温度変化Ｔ_{ｃｈａｎｇｅ}を適用することと定義され得る。これは、媒体Ｍがその中に存在するコンジットまたはコンテナの加熱を通じて熱エネルギーを加えることによって、または前記コンジットまたはコンテナの冷却を通じて熱エネルギーを除去することによって行われ得る。第２の制御デバイスの特に有益な実施例が、図２を参照しながら以下で与えられ、別の実施例が、以下の使用事例セクションで与えられ、論じられる。

第２の制御デバイス３０から、媒体Ｍは接触デバイス１０に渡され、接触デバイス１０内で、熱エネルギーおよび水蒸気を伝達するために媒体Ｍは気流Ａと接触する。

システム１は、媒体Ｍおよび気流Ａ内の含水量および温度を測定するための複数のセンサＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４をさらに備え、システム１はまた、前記センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４から入力信号を受け取り、所望の含水量変化ｗｃ_{ｃｈａｎｇｅ}および所望の温度変化Ｔ_{ｃｈａｎｇｅ}を、センサ入力の第１の関数ｆ_１として、さらには気流Ａの含水量と温度との間の関係を共従属変数として定義する第２の関数ｆ_２として求めるように構成される処理回路４０をも備える。処理回路によって実施されるステップは、以下の方法実施形態のセクションで詳細に説明される。

センサは、媒体の媒体含水量パラメータｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}を測定し、媒体含水量パラメータを示す信号を処理回路４０に送るように構成される第１のセンサＳ１を含む。媒体含水量パラメータｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}は、媒体内の水の量を示すパラメータであり、第１の実施形態では、媒体Ｍの蒸気圧として適切に測定される。別の実施形態では、代替として、このパラメータは、媒体Ｍの伝導率または密度として測定され得る。第１の実施形態では、第１のセンサＳ１は、システム１内で、ループ５０内の第２の制御デバイス３０の下流側であるが接触デバイス１０の上流側で、媒体含水量パラメータｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}を測定することができるように配置される。これは、媒体Ｍが接触デバイス１０に入る直前に媒体Ｍの媒体含水量が知られることになるという利点を有する。

センサはまた、媒体の媒体温度Ｔ_{ｍｅｄｉｕｍ}を測定し、気温を示す信号を処理回路に送るように構成される第２のセンサＳ２をも含む。第１の実施形態では、第２のセンサＳ２は、媒体Ｍが接触デバイス１０に入る直前に媒体Ｍの温度を測定することができるように、やはりシステム１内で接触デバイス１０の上流側かつ第２の制御デバイス３０の下流側、すなわちループ５０内の第２の制御デバイス３０と接触デバイス１０との間に配置される。これは、媒体Ｍが接触デバイス１０に入る直前に媒体Ｍの温度が知られることになるので有利である。

いくつかの実施形態では、代替として、第１のセンサＳ１および／または第２のセンサＳ２は、ループ５０の別の部分に配置され、さらには第１の制御デバイス２０もしくは第２の制御デバイス３０、またはシステム１内に存在し、媒体Ｍがそれを通じて流れる任意選択の構成要素と共に配置され得る。いくつかの実施形態では、第１のセンサＳ１および第２のセンサＳ２が一体化され、単一の構成要素が形成され得る。

システム１はまた、気流の気温Ｔ_ａｉｒを測定し、気温を示す信号を処理回路４０に送るように構成された第３のセンサＳ３をも備える。第３のセンサＳ３は、気流が媒体Ｍと接触した後に気温が測定されるように、接触デバイス１を通過した後に気流Ａが通過する下流側区間Ｄ内に配置される。接触デバイス１０の下流側で、すなわち気流Ａが媒体Ｍと接触した後に測定することにより、媒体Ｍとの接触がどのように気温Ｔ_ａｉｒを設定値Ｔ_ｓｅｔに向けて動かすことができたかについての情報が得られる。さらに、いくつかの実施形態では、処理回路４０は、測定気温Ｔ_ａｉｒおよび温度設定値Ｔ_ｓｅｔを含む誤差関数を求めるように構成される。次いで処理回路４０は、誤差関数が最小限に抑えられるように、すなわち第３のセンサによって測定された気流の実際の気温Ｔ_ａｉｒが温度設定値Ｔ_ｓｅｔに近づき、さらには温度設定値Ｔ_ｓｅｔに到達するように第１の関数ｆ_１を求めるように構成され得る。いくつかの実施形態では、以下でさらに説明されるように、温度と含水量の組合せ誤差関数が求められ得る。

さらに、システム１は、気流の空気含水量パラメータｗｃ_ａｉｒを測定し、空気含水量パラメータを示す信号を処理回路４０に送るように構成される第４のセンサＳ４を備える。空気含水量パラメータは、含水量、すなわち気流内に存在する水の量を示すパラメータであり、相対湿度として、または直接的または間接的に気流Ａの含水量の情報を与えることのできる気流Ａの任意の他の適切な特性として測定され得る。第４のセンサは、抵抗性センサ、容量性センサ、または露点センサであり得る。代替として、第４のセンサは屈折率を測定し得、または気流Ａ内の蒸気圧を検出または測定するように構成されたセンサであり得る。

第４のセンサＳ４はまた、気流Ａが接触デバイス１０内で媒体Ｍと接触した後に気流Ａの空気含水量ｗｃ_ａｉｒを測定するために、下流側区間Ｄ内に配置される。接触デバイス１０の下流側で、すなわち気流Ａが媒体Ｍと接触した後に測定することにより、媒体Ｍとの接触がどのように空気含水量ｗｃ_ａｉｒを設定値ｗｃ_ｓｅｔに向けて動かすことができたかについての情報が得られる。さらに、いくつかの実施形態では、処理回路４０は、測定空気含水量ｗｃ_ａｉｒおよび含水量設定値ｗｃ_ｓｅｔを含む誤差関数を求めるように構成される。次いで処理回路４０は、誤差関数が最小限に抑えられるように、すなわち第４のセンサＳ４によって測定された気流の実際の空気含水量ｗｃ_ａｉｒが含水量設定値ｗｃ_ｓｅｔに近づき、さらには含水量設定値ｗｃ_ｓｅｔに到達するように第１の関数ｆ_１を求めるように構成され得る。いくつかの実施形態では、以下でさらに説明されるように、温度と含水量の組合せ誤差関数が求められ得る。

下流側区間Ｄは、接触デバイス１０から気流Ａを導くコンジットであり得、または代替として、気流Ａが接触デバイス１０内で媒体Ｍと接触した後に第３のセンサＳ３および第４のセンサＳ４に到達することができる限り、システム１の少なくとも一部が配置される空間内のエリアであり得る。

任意選択で、図２を参照しながら以下で説明されるように、システム１は追加のセンサを備え得る。

システム１内のセンサのそれぞれは、動作可能に処理回路４０に接続され、これは、適切にはワイヤ接続またはワイヤレス接続のどちらか、あるいはそれらの組合せであり得る。

処理回路４０は、プロセッサを備え、メモリユニットにアクセスして、センサから信号の形態の入力を受け取ることができ、第１の制御デバイス２０および第２の制御デバイス３０に制御信号の形態の出力を放出する制御ユニットの形態であり得る。処理回路の１つの適切な実装は、Ｍａｔｌａｂなどのプログラミングおよび数値コンピューティングプラットフォームを備えるＢｅｃｋｈｏｆｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ＰＣなどの産業ＰＣである。代替として、その代わりに他のプログラミングおよび数値プラットフォーム、ならびに他の産業ＰＣが使用され得る。いくつかの実施形態では、処理回路４０が、任意選択でメモリ６０などのシステムの他の部分をも含む１つの構成要素に一体化され得る。しかしながら、別の実施形態では、その代わりに処理回路４０がシステム１内で分散され得る。処理回路４０はさらに、気温Ｔ_ａｉｒと空気含水量ｗｃ_ａｉｒとの間の関係を、気温Ｔ_ａｉｒおよび空気含水量ｗｃ_ａｉｒの一方の値の変化が他方の値に影響を及ぼすような共従属変数として定義する第２の関数ｆ_２にアクセスできる。したがって、第２の関数ｆ_２はｆ_２（Ｔ_ａｉｒ，ｗｃ_ａｉｒ）と表され得る。第１の実施形態では、第２の関数ｆ_２は式（１）～（９）のセットであり、これらは以下でさらに詳細に説明される。しかしながら、気温と空気含水量の一方の変化が他方に及ぼす効果を定義することができる限り、代替として気温Ｔ_ａｉｒと空気含水量ｗｃ_ａｉｒとの間の任意の関係が使用され得ることに留意されたい。図３に示されるように、システム１はメモリ６０を備え、またはメモリ６０に通信可能に接続され得、メモリ６０は、限定はしないが第２の関数ｆ_２の１つまたは複数の定義を含むデータを記憶するように構成される。これらの実施形態では、処理回路４０は、メモリ６０から第２の関数ｆ_２を受け取り、または検索するように構成される。

したがって、処理回路４０は、センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４のそれぞれから信号を受け取り、パラメータおよび第２の関数ｆ_２を使用して、媒体の所望の温度変化Ｔ_{ｃｈａｎｇｅ}および所望の含水量変化ｗｃ_{ｃｈａｎｇｅ}を第１の関数ｆ_１として求めるように構成される。
（Ｔ_{ｃｈａｎｇｅ}，ｗｃ_{ｃｈａｎｇｅ}）＝ｆ_１（Ｔ_{ｍｅｄｉｕｍ}，ｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}，Ｔ_ａｉｒ，ｗｃ_ａｉｒ，ｆ_２（Ｔ_ａｉｒ，ｗｃ_ａｉｒ））
上式で所望の温度変化Ｔ_{ｃｈａｎｇｅ}および所望の含水量変化ｗｃ_{ｃｈａｎｇｅ}は、所望の変化が適用された後、第１および第２の制御デバイス３０、４０を使用して、接触デバイス１０内の媒体Ｍとの接触を通じて、接触デバイス１０を通じて流れる気流Ａが所定の温度設定値Ｔ_ｓｅｔおよび所定の含水量設定値ｗｃ_ｓｅｔに近づくように求められる。

これは、測定された温度および含水量パラメータに基づいて、さらには気温および空気含水量の既知の関係ｆ_２に基づいて、接触デバイス１０から出るエアフローＡが所定の設定値に到達し、または近づくように、媒体Ｍの温度および含水量がどのように変化すべきかを処理回路４０がこのようにして求めることを意味する。気温および空気含水量についての設定値を選択し、センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４のそれぞれからの入力、および第２の関数ｆ_２を使用することにより、処理回路４０は、単一のステップで、どのようにエネルギー効率が高く、好都合にこうした設定値に到達すべきかを求めることができる。

所望の温度変化Ｔ_{ｃｈａｎｇｅ}および所望の含水量変化ｗｃ_{ｃｈａｎｇｅ}が求められたとき、処理回路４０はまた、第１の制御信号Ｃ_１を生成するように構成され、第１の制御信号Ｃ_１は、所望の含水量変化ｆ（ｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}，ｗｃ_{ｃｈａｎｇｅ}）を適用することによって媒体含水量が媒体含水量パラメータｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}の値から変化するように、第１の制御デバイス２０に、含水量変化ｗｃ_{ｃｈａｎｇｅ}を媒体Ｍに適用させるように構成される。処理回路４０はまた、第２の制御信号Ｃ_２を生成するように構成され、第２の制御信号Ｃ_２は、所望の温度変化ｆ（Ｔ_{ｍｅｄｉｕｍ}，Ｔ_{ｃｈａｎｇｅ}）を適用することによって媒体温度が測定媒体温度Ｔ_{ｍｅｄｉｕｍ}から変化するように、第２の制御デバイスに、温度変化Ｔ_{ｃｈａｎｇｅ}を媒体に適用させるように構成される。所望の含水量変化ｆ（ｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}，ｗｃ_{ｃｈａｎｇｅ}）を適用することは、第１の制御デバイス２０内のバッファに水を加え、またはバッファから水を除去することを含み得、単一の変更で、または期間にわたって適用される複数の段階的な変更でこれを行うことを含み得る。同様に、所望の温度変化ｆ（Ｔ_{ｍｅｄｉｕｍ}，Ｔ_{ｃｈａｎｇｅ}）を適用することは、第２の制御デバイス３０によって媒体に適用される熱を増大または低減することを含み得、増大または低減は、単一の変更として、または経時的な複数の段階的変更として達成され得る。さらに、所望の含水量変化ｆ（ｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}，ｗｃ_{ｃｈａｎｇｅ}）および所望の温度変化ｆ（Ｔ_{ｍｅｄｉｕｍ}，Ｔ_{ｃｈａｎｇｅ}）は、それぞれ、現在の含水量と含水量変化の両方、および現在の温度と温度変化の両方を含む式の形であり得る。そのような式は、多項式の形、積分の形、または任意の他の適切な形であり得る。

処理回路４０はさらに、第１の制御デバイス２０および第２の制御デバイス３０に適切に動作可能に接続され、第１の制御デバイス２０および第２の制御デバイス３０に第１の制御信号Ｃ_１および第２の制御信号Ｃ_２を送ることによって第１の制御デバイス２０および第２の制御デバイス３０を制御するように構成される。

第１の実施形態では、第１の制御信号Ｃ１は、弁を開き、もしくは閉じることによって、かつ／あるいは任意の他の適切な構成要素のための少なくとも１つのポンプおよび／または少なくとも１つの注入器を操作することによって、あるいは媒体Ｍの含水量を増大または減少させることによって、第１の制御デバイス２０に含水量変化を適用させ得る。

さらに、第１の実施形態では、第２の制御信号Ｃ２は、第２の制御デバイス２０に、媒体Ｍと熱接触している発熱体の温度を上昇または低下させることによって、あるいは少なくとも１つの弁および／または少なくとも１つのポンプ、または媒体Ｍの温度を上昇もしくは低下させるための任意の他の適切な構成要素を操作することによって温度変化を適用させ得る。

システム１はまた、ループ５０内の媒体Ｍを循環させる働きをする、ポンプ５１（図２参照）などの少なくとも１つの循環手段をも備え得る。

次に、ループ５０内の媒体Ｍの流れを参照しながら、システム１の機能および動作がより詳細に説明される。

気流Ａと接触した後、接触デバイス出口１２を通じて接触デバイス１０から出る媒体Ｍは、第１の制御デバイス２０に移送され、第１の制御信号Ｃ_１に応答して媒体Ｍの含水量が調節される。調節する一方式が、図２を参照しながら以下でより詳細に開示され、他の方式もさらに下の使用事例で説明される。いくつかの実施形態では、媒体の含水量を調節した結果、ループ５０内を進むために第１の制御デバイス２０から出る媒体Ｍは、気流Ａを含水量設定値ｗｃ_ｓｅｔに到達させる含水量を有し得るが、別の実施形態では、その代わりに媒体Ｍは、気流Ａを含水量設定値ｗｃ_ｓｅｔに近づけさせる含水量を有し得、その結果、空気含水量ｗｃ_ａｉｒと含水量設定値との間の誤差が低減される。第１の制御デバイス２０は、接触デバイス１０の下流側のループ５０に接続される第１の制御デバイス入口２１を備え、第１の接触デバイス２０の下流側のループ５０に接続される第１の制御デバイス出口２２をさらに備え、その結果、媒体Ｍは、第２の制御デバイス３０に進み、第２の制御デバイス入口３１を通じて入り得る。

第１の制御デバイス２０から出た後、媒体Ｍはこのように第２の制御デバイス３０に移送され、第２の制御信号Ｃ_２に応答して媒体Ｍの温度が調節される。いくつかの実施形態では、第２の制御デバイス３０から出る媒体Ｍは、接触デバイス１０内の気流Ａとの熱接触によって気流Ａを温度設定値Ｔ_ｓｅｔに到達させる温度を有する。別の実施形態では、媒体Ｍは、第２の制御デバイス３０から出るとき、気温を温度設定値Ｔ_ｓｅｔに近づけさせる温度を有し、その結果、気温と温度設定値Ｔ_ｓｅｔとの間の誤差が低減される。

第１の制御信号Ｃ_１に応答して第１の制御デバイス２０で適用された含水量の変化と、第２の制御信号Ｃ_２に応答して第２の制御デバイス３０で適用された温度の変化とにより、媒体Ｍは、接触デバイス１０内の媒体Ｍとの接触を通じて気流Ａが含水量設定値ｗｃ_ｓｅｔおよび温度設定値Ｔ_ｓｅｔに近づき、または到達するような含水量および温度を得る。したがって、空気含水量ｗｃ_ａｉｒと気温Ｔ_ａｉｒとの間の関係を共従属変数として定義する第２の関数ｆ_２を使用して第１の関数ｆ_１を求めたことに応答して、含水量と温度の両方が変化するので、媒体の含水量および温度が単一のステップで変化する。次いで、第２の制御デバイス３０の第２の制御デバイス出口３２から、媒体Ｍはループ５０で接触デバイス入口１１に移送され、接触デバイス１０内に挿入され、媒体Ｍと気流Ａとの間の接触によって、熱エネルギーおよび水蒸気が媒体Ｍから気流Ａに移送され、または気流Ａから媒体Ｍに移送される。いくつかの状況では、気流Ａが媒体Ｍから水蒸気および／または熱エネルギーを受け、いくつかの状況では、その代わりに媒体Ｍが気流Ａから水蒸気および／または熱エネルギーを受ける。温度設定値Ｔ_ｓｅｔおよび含水量設定値ｗｃ_ｓｅｔに応じて、気流Ａと媒体Ｍの一方から他方に熱エネルギーおよび水蒸気を選択的に伝達できることは本発明の大きな恩恵である。

第１の実施形態では、第１のセンサＳ１および第２のセンサＳ２は、第２の制御デバイス３０と接触デバイス１０との間で、すなわち媒体Ｍの含水量と温度の両方が調節された後で、ループ５０内の媒体Ｍの含水量および温度を測定するように構成される。いくつかの実施形態では、その代わりに第１のセンサＳ１および／または第２のセンサＳ２は、接触デバイス１０のすぐ下流側や、第１の制御デバイス２０と第２の制御デバイス３０との間などのループ５０の別の部分で媒体Ｍを測定するように構成され得る。

動作の間、システム１は、接触デバイス１０の下流側で媒体Ｍおよび気流Ａの含水量および温度を反復的に測定するように適切に構成され、処理回路４０は、センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３、およびＳ４のそれぞれから信号を反復的に受け取り、測定パラメータおよび／または測定値を入力として使用して、第１の関数ｆ_１を更新するように構成される。さらに、処理回路４０は、更新後の第１の関数ｆ_１に応答して、第１の制御信号Ｃ_１および第２の制御信号Ｃ_２を更新するように構成される。それによって、媒体Ｍの温度および含水量が、第１の制御デバイス２０および第２の制御デバイス３０で反復的に調節される。

媒体Ｍのパラメータおよび／またはパラメータの値を測定するものとして本明細書で説明されるセンサは、ループ５０または媒体Ｍが移送される任意の他のコンジットで測定を実施するように構成され得ることに留意されたい。しかしながら、代替として、測定パラメータおよび／または測定値がシステム１内を循環する媒体Ｍの温度、含水量、または別の特性などの特性の情報を与えることができる限り、そのようなセンサは、ある量の媒体Ｍが移送され、ループ５０の部分を形成しないサイドコンジットなどの中のパラメータおよび／または値を測定するように構成され得る。同様に、気流Ａのパラメータおよび／または値を測定するものとして本明細書で説明されるセンサは、接触デバイスとの間で気流Ａを導くコンジット内の測定を実施するように構成され得るが、代替として、接触デバイス１０を通じて導かれる前または後にエアフローＡが通過する別々のコンジット内またはエリア内でそのような測定を実施し得る。さらに、いくつかの実施形態では、接触デバイス１０と共に、または接触デバイス１０内部でそのような測定を実施することが適切であり得る。

図２は、システム１の第２の実施形態を開示し、第５のセンサＳ５および第６のセンサＳ６の形態の追加のセンサを備える。第５のセンサＳ５は、気流の上流側気温Ｔ_{ｕｐｓｔｒｅａｍ}を測定し、ワイヤ接続またはワイヤレス接続のどちらかを通じて、気温を示す信号を処理回路４０に送るように構成される。第６のセンサＳ６は、気流Ａの上流側空気含水量パラメータｗｃ_{ｕｐｓｔｒｅａｍ}を測定し、上流側空気含水量を示す信号を処理回路４０に送るように構成される。上流側空気含水量パラメータは、気流Ａ内の水の量を示すパラメータである。第５のセンサＳ５および第６のセンサＳ６は、接触デバイスを通じて流れる前に気流Ａが通過する区間である上流側区間Ｕ内の上流側気温および上流側空気含水量を測定するように構成される。このようにして、第５のセンサＳ５および第６のセンサＳ６は、気流Ａが接触デバイス１０に到達する前に気流Ａのこれらの特性を測定することができる。

処理回路４０は、測定上流側気温Ｔ_{ｕｐｓｔｒｅａｍ}を含む第５の入力信号を第５のセンサＳ５から受け取り、さらには測定上流側空気含水量ｗｃ_{ｕｐｓｔｒｅａｍ}を含む第６の入力信号を第６のセンサＳ６から受け取るように構成される。さらに、第２の実施形態では、処理回路４０は、第５のセンサＳ５および第６のセンサＳ６から受け取ったパラメータにさらに基づいて、第１の関数ｆ_１を求めるように構成され、したがって第１の関数ｆ_１は以下のように求められる。
（Ｔ_{ｃｈａｎｇｅ}，ｗｃ_{ｃｈａｎｇｅ}）＝ｆ_１（Ｔ_{ｍｅｄｉｕｍ}，ｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}，Ｔ_ａｉｒ，ｗｃ_ａｉｒ，ｆ_２（Ｔ_ａｉｒ，ｗｃ_ａｉｒ），Ｔ_{ｕｐｓｔｒｅａｍ}，ｗｃ_{ｕｐｓｔｒｅａｍ}）

これは、気流Ａが接触デバイス１０から出るときの温度および含水量の値が何であるかだけでなく、気流Ａが接触デバイス１０に入る前の温度および含水量の値も考慮に入れることができるという利点を有する。したがって処理回路は、温度設定値および含水量設定値が上流側気温および上流側空気含水量とどれほど異なるかを考慮に入れることができるように構成される。

さらに、処理回路４０は、第１の関数ｆ_１を求めるとき、少なくとも１つの接触デバイスパラメータｃｄも使用するように適切に構成される。したがって第１の関数ｆ_１は以下のように定義される。
（Ｔ_{ｃｈａｎｇｅ}，ｗｃ_{ｃｈａｎｇｅ}）＝ｆ_１（Ｔ_{ｍｅｄｉｕｍ}，ｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}，Ｔ_ａｉｒ，ｗｃ_ａｉｒ，ｆ_２（Ｔ_ａｉｒ，ｗｃ_ａｉｒ），ｃｄ）

少なくとも１つの接触デバイスパラメータｃｄは所定のものであり得、メモリ６０内に含まれ、または別の方式で処理回路４０にとって利用可能であり得る。しかしながら、代替として、少なくとも１つの接触デバイスパラメータｃｄは、システム１のセンサのうちの少なくとも１つからの入力信号を使用して求められ得る。任意選択で、少なくとも１つの接触デバイスパラメータｃｄはまた、所定の値を有し得るが、システム１内で測定または検出され、または外部ユニットもしくは人間のオペレータからの入力として与えられるセンサ入力および／または他の適切な入力を使用して、適切な間隔で調節され得る。

１つの接触デバイスパラメータｃｄは、気流Ａの質量流量であり得る。これは、接触デバイス１０の上流側もしくは下流側、または接触デバイス１０自体の内部の空気の流れを測定することによって求められ得る。質量流量が多い場合、これは、気流Ａと媒体Ｍとの間の接触時間が短いことを示す一方で、その代わりに質量流量が少ないことは、接触時間が長いことを示す。気流Ａの質量流量を接触デバイスパラメータｃｄとして使用することにより、処理回路４０は、接触時間が短い、または長いことが補償され得るように、媒体Ｍの所望の温度変化Ｔ_{ｃｈａｎｇｅ}および所望の含水量変化ｗｃ_{ｃｈａｎｇｅ}を求めることができる。単位時間当たりに伝達すべき水蒸気または熱エネルギーが少量だけである場合と比べて、単位時間当たりに多量の水蒸気または熱エネルギーを伝達する必要があるかどうかに応じて、媒体Ｍの温度および／または含水量を調節できることは有益である。

適切には、別の接触デバイスパラメータｃｄは媒体Ｍの質量流量である。これは、接触デバイス１０と共に、またはループ５０内の接触デバイス１０の上流側または下流側で、媒体Ｍの流れを測定するための少なくとも１つの追加のセンサＳ７を使用することによって求められ得る。図２では、追加のセンサＳ７が接触デバイス１０の下流側に示されているが、追加のセンサＳ７が媒体Ｍの流れを測定することができる限り、追加のセンサＳ７の他の配置が等しく可能であることに留意されたい。媒体Ｍの質量流量を知ることは有益である。質量流量が多いことは、単位時間当たりに大量の媒体Ｍが接触デバイス１０に入る一方で、その代わりに質量流量が少ないことは、単位時間当たりに少量の媒体Ｍが接触デバイス１０に入ることを示す。これにより、処理回路が、この情報を使用して第１の関数ｆ_１を求め、または更新することが可能となり、その結果、温度設定値および含水量設定値に近づき、または到達するように気流Ａに熱エネルギーおよび水蒸気を伝達することができるように、媒体Ｍの温度および含水量が求められ得る。

別の接触デバイスパラメータｃｄは、適切には背圧である。これは、システム１の所与の実施形態で使用される特定の接触デバイス１０の既知のパラメータであり得るが、代替として、システム１の使用の前または間に測定または推定され得、さらに任意選択で、システム１の長期の使用中に生じ得る変動のために使用中に更新され得る。背圧および他の接触デバイスパラメータｃｄが、気温と空気含水量との間の関係を定義するために、第２の関数ｆ_２でパラメータとして使用され得る。

図２の第２の実施形態では、第１の制御デバイス２０は、ある量の媒体Ｍを保持するバッファＢを備える。この量は、システムの使用中にループ５０内を循環する媒体Ｍの容量の少なくとも１０倍、さらには前記容量の少なくとも１００倍など、大量であり得る。しかしながら、バッファＢ内の量はまた、所与の時刻にループ５０内を循環する媒体Ｍの容量の５倍未満など、より少量であり得る。バッファＢ内の媒体Ｍの量が多いことは、ループ５０内への媒体Ｍの供給が常に可能であること、ならびに必要に応じて媒体Ｍからの水の追加および除去が継続的に、または適切な間隔で行われ得ることを保証する点で有利である。しかしながら、バッファＢが小さいことは、バッファＢ内の媒体Ｍの含水量の変更がある場合にそれが非常に早くループ５０内の媒体Ｍに対して効力を有することになるので有利である。バッファＢ内の水の追加または除去が、第１の制御デバイス２０の下流側のループ５０内に現在導入されている媒体Ｍに影響を及ぼすからである。

第２の実施形態の第１の制御デバイス２０は、バッファ内に水を直接的に注入することによって、水を加えて媒体含水量を増大させるように構成される。これは、水追加弁ｕ３を開放し、次いでそれを通じてバッファＢ内への水の供給が行われるように構成された第１の制御信号Ｃ１によって達成される。第１の制御デバイス２０は、必要に応じて水追加弁ｕ３を開閉することによって、水追加弁ｕ３を通じてバッファ内に流れる水の制御を通じて加えられる水の量を制御するように構成される。この量は精密に調節され得る。水を除去するために、その代わりに第１の制御デバイス２０は、第１の制御信号Ｃ_１に応答して、再生すべきバッファＢ内のある量の媒体ＭがバッファＢから移送されるように再生弁ｕ４を操作するように構成される。再生は、第１の制御デバイス２０と共に、または第１の制御デバイス２０内部で行われ得るが、いくつかの実施形態では、代替としてシステム１の別の部分の場所であり、さらにはシステム１の外部である別々の再生ユニットで行われ得る。そのような実施形態では、再生供給コンジット２３が、バッファＢからそのような再生ユニットに媒体Ｍを供給するように配置され、再生ユニット内で、再生を通じて水が媒体Ｍから除去される。このプロセスは当技術分野内で周知であり、本明細書ではより詳細には説明されない。バッファＢ内の媒体Ｍの含水量は、水コンジット２５から水を注入することによって増大し得る。

再生ユニットから、再生放出コンジット２４が、再生された媒体ＭをバッファＢに供給し、バッファＢ内に既に存在する媒体Ｍと混合される。いくつかの実施形態では、その代わりに、再生された媒体Ｍが第１の制御デバイス出口２２に直接的に供給され得る。再生される媒体Ｍの量は、第１の制御信号Ｃ_１に応答して、再生弁ｕ４を選択的に操作することによって制御され得る。

大型のバッファＢが設けられるとき、含水量の変更を適用するための媒体Ｍの再生は、小型のバッファＢが使用される実施形態よりも長い期間にわたって実施され得る。これは、全体としてのバッファＢ内の媒体Ｍの含水量に対する変化が、バッファＢ内の媒体Ｍと比べた、再生された媒体の量に依存するためである。

ループ５０内の第１の制御デバイス２０の下流側に、ポンプ５１が設けられ、第２の制御デバイス３０に向けて媒体Ｍがくみ上げられ得る。これは、適切には第３の制御信号に応答してポンプを動作させる処理回路によって、ループ５０内の媒体Ｍの流れが制御され得るという利点を有する。代替として、ポンプは、単位時間当たりに所定の容量をくみ上げるように動作し、システム１がアクティブである限り、この動作を続行するように設定され得る。いくつかの実施形態では、ポンプ５１は、ループ５０の他の部分に配置され得、代替として複数のポンプも配置され得る。第２の実施形態では、不純物があれば除去するために媒体Ｍを濾過するためのフィルタ５２も設けられる。いくつかの実施形態では、フィルタ５２は、ループ５０の他の部分に配置され得、または代替として第１の制御デバイス２０と第２の制御デバイス３０の一方と共に配置され得る。

第２の実施形態では、第２の制御デバイス３０は少なくとも１つの熱交換器Ｈを備え、少なくとも１つの熱交換器Ｈは、第２の制御デバイス３０内に配置され得、または別々のユニットとして配置され得、次いで熱交換器供給コンジット３３が、別々のユニットに対して媒体Ｍを供給するように配置される。別々の熱交換器内で加熱または冷却された後、第２の制御デバイス３０に媒体Ｍを戻すために熱交換器放出コンジット３４が設けられる。熱交換器Ｈに媒体Ｍを移送するために、熱追加弁ｕ１が熱除去弁ｕ２と共に設けられ得る。適切には、それぞれ媒体Ｍを加熱し、または媒体Ｍを冷却する働きをする２つの別々の熱交換器が設けられ得、２つの別々の熱交換器に対する媒体Ｍの供給が、それぞれ熱追加弁ｕ１および熱除去弁ｕ２によって制御される。次いで、第２の制御デバイス３０が、第２の制御信号Ｃ_２に応答して、熱追加弁ｕ１および熱除去弁ｕ２を操作して、温度変化Ｔ_{ｃｈａｎｇｅ}を適用するために加熱または冷却すべき媒体Ｍを選択的に供給するように適切に構成される。第２の制御デバイス３０の下流側で、前述のように媒体Ｍが接触デバイス１０に供給される。

いくつかの実施形態では、第１の制御デバイス２０および第２の制御デバイス３０は、単一の構成要素として組み合わされ得、別の実施形態では、その代わりに、接触デバイス１０の接触デバイス入口１１に再度入る媒体Ｍを準備するために、媒体Ｍが接触デバイス出口１２から放出された後に、媒体Ｍの含水量および温度を変更するために必要に応じて相互に作用する複数の別々のユニットに分割され得る。

図３は、処理回路４０と、処理回路４０に信号を送ることによって、または処理回路４０から信号を受け取ることによって処理回路４０と通信するように構成されるシステム１の他の部分とを開示する。したがって、処理回路４０は、第１のセンサＳ１、第２のセンサＳ２、第３のセンサＳ３、第４のセンサＳ４、ならびに適切には、さらに任意選択の第５のセンサＳ５、第６のセンサＳ６、および／または追加のセンサＳ７からセンサ入力を受け取るように構成される。

受け取ったパラメータに基づいて、さらには第２の関数ｆ_２と、適切には任意選択の少なくとも１つの接触デバイスパラメータｃｄとに基づいて、処理回路４０は、第１の関数ｆ_１を使用して所望の変更値を求める。この実施形態では、メモリ６０は、システム内に含まれるセンサのいずれかまたはすべてからの１つまたは複数の測定パラメータおよび／または測定値、ならびに／あるいは少なくとも１つの接触デバイスパラメータｃｄを記憶するように構成され得、処理回路４０は、メモリ６０からそれを受け取り、または検索するように構成され得る。メモリ６０は、経時的に測定パラメータおよび／または測定値を適切に記憶し得る。次いで処理回路４０は、第１の制御信号Ｃ_１および第２の制御信号Ｃ_２を生成し、それらをそれぞれ第１の制御デバイス２０および第２の制御デバイス３０に適切に送り、前記制御信号Ｃ_１、Ｃ_２に応答して媒体Ｍの含水量および温度が調節される。

処理回路４０によって使用される第２の関数ｆ_２が、以下でさらに詳細に開示される。第２の関数ｆ_２ならびにセンサ入力の使用のために、システム１は、非常に時間およびコスト効率の高い方式で気流Ａの含水量および温度を制御し、従来技術のシステムに伴う共通の問題、すなわち気流の温度と含水量の一方を変更することによって他方の変化が引き起こされ、次いでその変化を補償する必要があることを回避することができる。所望の温度変化Ｔ_{ｃｈａｎｇｅ}および所望の含水量変化ｗｃ_{ｃｈａｎｇｅ}を求めるときに第２の関数ｆ_２を適用し、それによって気温と空気含水量の共従属関係を考慮に入れることにより、そのような補償の必要が最小限に抑えられ、さらには解消される。

処理回路４０は、少なくとも１つの比例積分微分コントローラＰＩＤを使用して第１の関数ｆ_１を適切に求め得る。複数が使用される場合、第２の関数ｆ_２を適切に共有し、効率的に媒体Ｍの含水量および温度を制御するために適切な間隔で互いに通信する。

いくつかの実施形態では、その代わりに処理回路は、線形２次調整器ＬＱＲを使用して第１の関数ｆ_１を求める。代替として、その代わりに処理回路４０は、モデル予測制御ＭＰＣを使用して第１の関数ｆ_１を求める。ＬＱＲおよびＭＰＣの利点は、上記の概要セクションで与えられる。

システム１は、システム１についての動作範囲内にある気温Ｔ_ａｉｒおよび空気含水量ｗｃ_ａｉｒについての設定値と共に動作することができる。たとえば、第２の制御デバイス３０が最低温度７℃まで媒体Ｍを冷却することができ、最高温度４５℃まで媒体Ｍを加熱することができる場合、温度設定値は７～４５℃の範囲内として適切に設定される。いくつかの実施形態では、代替としてこの範囲外の設定値で動作することが可能であり得るが、システム１の最もコスト効率の高い動作はこの範囲内であることを理解されたい。動作範囲を変更することが望ましい場合、これは、さらに高い温度または低い温度に媒体を加熱および／または冷却することができるように第２の制御デバイス３０を構成し、したがって動作範囲を更新し、または新しい範囲を形成することによって行われ得る。同様に、媒体Ｍの含水量は、第１の制御デバイス２０および媒体Ｍ自体の特性によって制限される。システム１の動作範囲は、どれだけの水が媒体Ｍによって保持され得るかによって決定される。一例として、塩化マグネシウムＭｇＣｌ_２は、範囲の下端で約３３％の水を保持し得、範囲の上端は、どれだけの水がバッファ内に注入され得るかによって求められ得る。いくつかの実施形態では、追加のセンサＳ７は、システム１内の相異なるパラメータを測定するように構成される複数のセンサであり得る。一実施形態では、そのようなパラメータは、接触デバイス１０の上流側の空気速度、接触デバイス１０の下流側の空気速度、または接触デバイス１０内部の空気速度もしくは接触デバイス１０に関連する空気速度であり得る。

方法実施形態
次に、図４および図５を参照しながら本発明のコンピュータ実装方法が説明される。図４に示されるコンピュータ実装方法は以下を含む。

ステップ１１０では：処理回路４０で、第１のセンサＳ１、第２のセンサＳ２、第３のセンサＳ３、および第４のセンサＳ４からパラメータを受け取る。こうしたパラメータは、前述のように、測定されたｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}、Ｔ_{ｍｅｄｉｕｍ}、Ｔ_ａｉｒ、およびｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}である。

ステップ１２０では：処理回路４０を使用して、受け取ったパラメータおよび第２の関数ｆ_２に基づいて、媒体Ｍの所望の温度変化Ｔ_{ｃｈａｎｇｅ}および所望の含水量変化ｗｃ_{ｃｈａｎｇｅ}を第１の関数ｆ_１として求める。
（Ｔ_{ｃｈａｎｇｅ}，ｗｃ_{ｃｈａｎｇｅ}）＝ｆ_１（Ｔ_{ｍｅｄｉｕｍ}，ｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}，Ｔ_ａｉｒ，ｗｃ_ａｉｒ，ｆ_２（Ｔ_ａｉｒ，ｗｃ_ａｉｒ））

第２の関数ｆ_２（Ｔ_ａｉｒ，ｗｃ_ａｉｒ）は、気温Ｔ_ａｉｒと空気含水量ｗｃ_ａｉｒとの間の関係を、気温Ｔ_ａｉｒおよび空気含水量ｗｃ_ａｉｒの一方の値の変化が他方の値に影響を及ぼすような共従属変数として定義する。

特に有利な実施形態では、第２の関数ｆ_２が式（１）～（９）のセットによって与えられ、以下のように説明される。以下で提示される式（１）～（９）は図６にも示されている。

接触デバイス１０の相互作用表面の気流と媒体との間の接触面積をＡとし、相互作用表面での媒体の温度Ｔ_{ｍｅｄｉｕｍ}をＴ_ｓとする。相互作用表面での気流の温度Ｔ_ａｉｒをＴ_ａとし、熱についての伝達定数をαとし、水蒸気質量流量についての伝達定数をβとする。さらに、媒体の蒸気圧をＰ_ｖｓとし、空気の蒸気圧をＰ_ｖａとし、媒体と気流との間の水の質量伝達をｑとし、媒体と空気との間の熱伝達をＰとする。

溶液と空気との間の熱伝達Ｐおよび質量伝達ｑは、温度差および蒸気圧差、ならびにいくつかの一定の伝達定数αおよびβに依存する。αおよびβは、相互作用表面の空気速度、大気乱流、および物理的性質の関数である。本発明で用いられる接触デバイス１０では、αおよびβは既知であり、接触デバイスパラメータとして使用され得、または代替として、使用前または使用中に決定または測定され得、代替として、接触デバイスおよび気流の特性に対する変化を補償することが適切である場合、使用中にさらに更新され得る。

αおよびβが大きいセットアップを有することが望ましい。媒体と空気との間の接触面積Ａが広いことも望ましい。広い表面積Ａにより、高い熱伝達と高い質量伝達が共に促進される。αおよびβは空気速度の関数であることにも留意されたい。たとえば、αは、α＝１２．１２－１．１６ｖ＋１１．６ｖ^１／２と求められ得る。

αおよびβはまた、システムの動作範囲、すなわち媒体Ｍ内に保持することが可能な含水量の範囲を決定する。

熱伝達および質量伝達は、以下によって表現され、または少なくとも近似され得る。
Ｐ＝α（ｖ）Ａ（Ｔ_ｓ－Ｔ_ａ） （１）
ｑ＝β（ｖ）Ａ（Ｐ_ｖｓ－Ｐ_ｖａ） （２）

気流の相対湿度をＲＨ_ａとし、溶液の水分活性をｗ_ａとする。ここで、媒体の水分活性ｗ_ａは媒体内の含水量に依存することに留意されたい。

アントワンの式を使用すると、空気の蒸気圧は以下のように表現され得る。

上式でＡ_ｍ、Ｂ_ｍ、およびＣ_ｍはアントワン定数である。同じ手法を使用して、溶液の水圧は以下のように表現され得る。

上式でｗ_ｃは、媒体内の含水量ｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}である。ここで、式（３）と（４）はどちらも、空気の温度Ｔ_ａｉｒおよび媒体の温度Ｔ_{ｍｅｄｉｕｍ}に依存することに留意されたい。

したがって、上記で与えられた４つの式（１）～（４）は、熱伝達Ｐと質量伝達ｑとの間の関係を定義する。

アントワンの式の代わりに、ワグナーの式、または空気中の蒸気圧を記述する任意の他の式が使用され得る。

αは空気の速度の関数である。周囲の空気が空気速度２ｍ／ｓで移動する場合、αについての典型的な値は２６であり得る。βも空気速度の関数である。水分活性ｗ_ａは媒体Ｍ内の含水量の関数であり、使用される媒体Ｍに依存する。

したがって、空気中または媒体内の温度の変化は、空気と媒体との間の質量伝達に影響を及ぼすことになる。さらに、水が空気と媒体との間で伝達されるとき、相転移が行われる。相転移での蒸発／凝縮のエンタルピーが、空気の温度Ｔ_ａｉｒおよび媒体の温度Ｔ_{ｍｅｄｉｕｍ}に影響を及ぼすことになる。蒸発／凝縮のエンタルピーをＥ_ｖとし、媒体内の含水量ｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}をｗ_ｃとする。相転移Ｐ_Ｅｖからの熱は以下によって与えられる。
Ｐ_Ｅｖ＝Ｅ_ｖ（Ｔ_ａ）ｑ （５）

空気の温度Ｔ_ａおよび媒体の温度Ｔ_ｓが時間の関数としてどのように変化するかが、以下のように表現され得る。

空気の含水量ｘ_ａおよび媒体の含水量ｗ_ａが時間の関数としてどのように変化するかが、以下のように表現され得る。

上式でＣ_ｐｓおよびＣ_ｐａは、それぞれ媒体および空気の比熱容量であり、ｍ_ｓおよびｍ_ａは、溶液および空気の質量である。したがって、多変数制御手法が適している。Ｅ_ｖは媒体温度Ｔ_ｓの関数である。

いくつかの実施形態では、周囲温度、周囲圧力、または他のパラメータなどの周囲パラメータも使用され、第２の関数ｆ_２の式に関連して前述のパラメータの少なくともいくつかが求められ得る。

こうした式を第２の関数ｆ_２として使用することにより、処理回路４０は、従来技術の欠点を克服する有利な方式で第１の関数ｆ_１を求めることができ、その結果、エアフローＡの含水量および温度の効率的な制御が達成される。

いくつかの実施形態では、第２の関数ｆ_２が気温Ｔ_ａｉｒと空気含水量ｗｃ_ａｉｒとの間の関係を、気温Ｔ_ａｉｒおよび空気含水量ｗｃ_ａｉｒの一方の値の変化が他方の値に影響を及ぼすような共従属変数として定義することができる限り、上記で与えられた式は、本発明の範囲内で修正または変更され得る。

このことは、第２の関数ｆ_２がこの関係を定義する少なくとも１つの式を含み得ることを意味する。いくつかの実施形態では、第２の関数ｆ_２は、前述のαおよびβなどのどんな接触デバイスパラメータｃｄにも依存しない。別の実施形態では、第２の関数ｆ_２は、上記の式（１）～（９）で与えられるパラメータを含み、他のパラメータ、ならびにそれらの間の関係、およびそれらと上記の式（１）～（９）で与えられるパラメータのうちの少なくとも１つの間の関係をも含む。

上記で与えられた式のセットは、気温と空気含水量との間の関係を定義する１つの有利な方式として理解されるべきであることに留意されたい。この式のセットを使用することにより、気流の温度および含水量の確実で効率的な制御が可能となるが、代替として他の式のセットまたは修正された形の式（１）～（９）が本発明の範囲内で使用され得ることに特に留意されたい。

方法はまた、任意選択のステップ１２５で、処理回路で第２の関数ｆ_２を受け取ること、または検索することをも含み得る。

本明細書で説明されるように、第２の関数ｆ_２がメモリ６０から受け取られ、または検索され得る。いくつかの実施形態では、第２の関数ｆ_２が複数回受け取られ、または検索されるように、任意選択のステップ１２５が反復的に実施される。

方法はまた、以下を含む。
ステップ１３０では：処理回路を使用して、第１の制御信号Ｃ_１および第２の制御信号Ｃ_２を生成する。第１の制御信号Ｃ１は、媒体含水量が媒体含水量パラメータｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}の値から所望の含水量変化ｆ（ｗｃ，ｗｃ_{ｃｈａｎｇｅ}）だけ変化するように、第１の制御デバイス１２０に、含水量変化ｗｃ_{ｃｈａｎｇｅ}を媒体Ｍに適用させるように構成される。さらに、第２の制御信号Ｃ_２は、媒体温度が測定媒体温度Ｔ_{ｍｅｄｉｕｍ}から所望の温度変化ｆ（Ｔ_{ｍｅｄｉｕｍ}，Ｔ_{ｃｈａｎｇｅ}）だけ変化するように、第２の制御デバイスに、温度変化Ｔ_{ｃｈａｎｇｅ}を媒体に適用させるように構成される。いくつかの実施形態では、所望の含水量変化ｆ（ｗｃ，ｗｃ_{ｃｈａｎｇｅ}）による変化は、含水量変化ｗｃ_{ｃｈａｎｇｅ}による追加または削減の形であり得るが、別の実施形態では、積分または他の数学的演算によって所望の含水量変化に到達し得るように、媒体含水量パラメータの値と所望の含水量変化との間に異なる関係が存在し得る。同様に、媒体温度パラメータの値と所望の温度変化との間の関係は、追加または削減の形であり得、または代替として別の数学的関係であり得る。

図５は、任意選択のステップが含まれる本発明の方法を開示する。したがって、図５の実施形態はまた、以下を含む。
１つまたは複数の実施形態では、前述のようにステップ１１０、１２０、および１３０を反復的に実施する。

任意選択のステップ１５０では：処理回路で、任意選択の第５のセンサ、第６のセンサ、および／または追加のセンサからパラメータを受け取る。第５のセンサＳ５および／または第６のセンサＳ６によって測定された上流側パラメータを使用することにより、接触デバイス１０での相互作用によってどれほどの空気含水量と気温の変化が引き起こされるかをどちらも求めることが可能となる。さらに、追加のセンサＳ７によって測定されたパラメータにより、システム１のループ５の相異なる部分での媒体Ｍのパラメータの違いを求めることが可能となる。いくつかの実施形態では、任意選択のステップ１５０が反復的に実施される。

任意選択のステップ１６０では：処理回路で、少なくとも１つの接触デバイスパラメータｃｄを受け取り、またはそれにアクセスする。そのような接触デバイスパラメータは、メモリ６０などのメモリ内に含まれ得、または他の方式で処理回路にとって利用可能であり得る。接触デバイスパラメータを使用することにより、接触デバイス１０内部の媒体Ｍおよび気流Ａの相互作用に影響を及ぼす要素も考慮に入れるように第１の関数ｆ_１を求めることが可能となる。いくつかの実施形態では、任意選択のステップ１６０はまた、反復的に実施される。

さらに、方法は以下を含み得る。
任意選択のステップ１７０では：第１の制御デバイス１２０に第１の制御信号を送り、第２の制御デバイス１３０に第２の制御信号を送る。

任意選択のステップ１８０では：前記第１の制御信号に応答して、媒体含水量を変更し、
任意選択のステップ１９０では：前記第２の制御信号に応答して、媒体温度を変更する。

いくつかの実施形態では、処理回路４０は、方法のステップを継続的に実施するように構成される一方で、別の実施形態では、その代わりに処理回路４０は、所定の間隔で、または所望の値との違いが所定のしきい値を超えるセンサ入力に応答して、方法を実施するように構成され得る。適切には、処理回路は、気温Ｔ_ａｉｒおよび空気含水量ｗｃ_ａｉｒについて誤差関数を求めるように構成され得、処理回路は、この誤差関数を最小限に抑えるために所望の温度変化および所望の含水量変化を求め得る。したがって、全誤差は、ｅｒｒｏｒ_ｔｏｔ＝ｃ１・ｅｒｒｏｒ_ｗｃ＋ｃ２・ｅｒｒｏｒ_Ｔによって与えられ得、ただしｃ１およびｃ２は、システム１の使用中に任意選択で更新され得る定数である。いくつかの実施形態では、再生が、媒体Ｍから水を除去するために継続的に実施され、そのような実施形態では、第１の制御信号Ｃ１は、ある程度まで開かれるように弁の位置を制御し、それによって、時間単位当たりに媒体Ｍの所与の容量を再生に移送することが可能となる。

いくつかの実施形態では、方法は、所与の時間間隔でセンサ入力を受け取り、媒体の温度および含水量が変化するように時間間隔で第１および第２の制御信号を生成することを含み、処理回路４０は、そのように行うように構成される。別の実施形態では、方法は、センサ入力を継続的に受け取ることを含み、処理回路４０は、そのように行うように構成され、受け取った測定値と設定値との間の違いが求められる。次いで、違いが所与のしきい値よりも大きいとき、または測定値と設定値との違いが所定の量を超えるとき、第１および第２の制御信号が生成される。

いくつかの実施形態では、異なる含水量の媒体Ｍを含む複数のバッファが第１の制御デバイス２０で使用され得、第１の制御信号は、第１の制御デバイス２０から媒体Ｍを放出するためにどのバッファまたはバッファの組合せを使用すべきかを第１の制御デバイス２０に判定させるように構成され得る。このようにして、媒体Ｍの含水量がより迅速に変更され得る。再生は、各バッファの含水量を所望のレベルに維持するために継続的に行われ、または間隔を置いて行われ得る。

使用事例
この実施例では、本発明のシステムおよび方法が、室内空間のエアフロー内の温度および含水量を制御するために使用される。

接触デバイスは、ＨＵＴＥＫによって製造されたセルロースベースのパッドＣｅＬＰａｄ０７６０の形態である。ＣｅＬＰａｄ０７６０は、４５／１５溝角構成を有し、媒体とエアフローとの間の接触時間を増加させる。このシステムでは、組合せフィルタおよびポンプ（ＰＡＣＥＲ）が使用され、第２の制御デバイスは（ＡＬＦＡ ＬＡＶＡＬによって製造された）熱交換器の形態である。第１の制御デバイスは１５０リットルの容量を有するバッファを備え、含水量が、バッファ内に水を注入することによって増大し、媒体を再生することによって減少する。媒体自体は蟻酸カリウムであり、または代替として酢酸カリウムである。どちらの媒体も使用され、同様の結果をもたらすことが示された。

処理回路は、第１の関数を求め、所望の含水量変化および所望の温度変化に到達するためのＭＰＣ調整器を備えた。

ＭＰＣ調整器と、スウェーデンのウプサラの現実の気象条件とを用いるシミュレーション結果が図７に示されている。ＰＩＤ調整器を使用して実施された第２のシミュレーションで、非常に似た結果が達成された。

システムは２４時間にわたって動作し、その間に、以下に示されるように周囲空気の湿度および温度が変動した。温度設定値が２０℃に設定され、含水量設定値が相対湿度５０％として設定された。

システムは、接触デバイスを通過した後のエアフローの特性が温度設定値および含水量設定値となり、またはそうした設定値からわずかに変動しているだけとなるように、含水量および温度の変動を補償することができる。システムがもはやエアフローから水蒸気を除去する必要がないが、その代わりにエアフローに水蒸気を加える必要があるときの約９時間で生じる変化がシステムによって効率的に処理され、その結果、この変更の前と後の両方で蒸発パッドの下流側のエアフローが設定値に近づき、または設定値に保持されることに特に留意されたい。

上流側エアフローの含水量が１８時間以降により急激に変化するときに、蒸発パッドの下流側のエアフローの含水量にいくらかの変動があるが、システムは依然として、突然の変化なしに滑らかな曲線を与えることができる。

システムが使用された時間全体にわたって、空気の周囲含水量と周囲温度の両方の変動にも関わらず空気の含水量および温度が安定して保持されるように、システムが適切な出力をもたらすことができたことに留意されたい。

この実施例では、上記の実施例１と同一のセットアップが使用されるが、この場合、システムが動作する２４時間全体にわたって、周囲空気の含水量よりも著しく低い含水量設定値がシステムに与えられる。したがって、システムは温度を制御するが、エアフローの減湿を実現するだけとなる。温度設定値は、この実施例では２０℃であり、含水量設定値は相対湿度５０％であった。

ＭＰＣ調整器と、スウェーデンのウプサラの現実の気象条件とを用いるシミュレーション結果が図８に示されている。ＰＩＤ調整器を使用して実施された第２のシミュレーションで、非常に似た結果が達成された。

８時間から１３時間までの間隔での（システム吸入相対湿度の曲線で示される）周囲空気の含水量の変動の間であっても、接触デバイスを通過した後にエアフローの含水量が含水量設定値に、または含水量設定値付近に維持されることに特に留意されたい。同時に、（システム吸入温度の曲線で示される）周囲空気の温度の変動がシステムによって処理され、その結果、接触デバイスを通過した出力空気の温度が、温度設定値に迅速に戻る。

この実施例では、本発明のシステムおよび方法が、建物内の温度を制御し、空気を減湿するための従来技術のシステムおよび方法と比較される。

建物は５１７ｍ^２のオフィス空間を備え、室内空気の減湿および温度制御が必要とされる、暑く湿った場所に位置する。オフィス空間は、１年中にわたって月曜日から金曜日の７～１７時に使用されている。温度Ｔ_ｓｅｔについての選択された設定値は１６℃であり、含水量ｗｃ_ｓｅｔについての選択された設定値は相対湿度６０％である。

オフィス空間内の最大エアフローは１３００ｌ／ｓであり、屋内で空気循環を実現する空気分散システムがある。空気分散システムはＶＡＶ（可変空気容量）システムである。

従来技術のシステムでは、冷却コイルを使用して空気中の湿度の凝縮を引き起こし、したがって空気が凝縮体の形で除去されることによって減湿が実現される。第２のステップでは、オフィス空間内に解放される前に、空気が加熱電池で再加熱される。この実施例で使用される従来技術のシステムは、冷却および加熱を用いる空気処理ユニットなどの、一般に使用されている従来のシステムである。

本発明のシステムは、この実施例ではＣｅＬＰａｄ０７６０の形態の蒸発パッドとして実現される接触デバイスを備える。第１の制御デバイスは２ｍ^３のバッファを有し、バッファ内に水を直接的に注入することによって含水量が増大し得、媒体を再生することによって含水量が減少した。含水量についての設定値は、オフィスの建物が位置する場所の典型的な空気の含水量よりも低かったので、システムの使用中に媒体が再生されたが、追加の水はバッファに加えられなかった。第２の制御デバイスはプレート熱交換器として実現される。媒体は酢酸カリウムであった。この実施例では、処理回路はＬＱＲ調整器の形態であった。

従来技術のシステムは、連続する３６５日、すなわち１年中使用され、本発明のシステムも同一の日数にわたって使用された。この間、周囲温度や周囲湿度などの外部因子は大きくは違わなかった。エネルギー消費が測定され、結果が以下の表１に提示される。

表からわかるように、本発明のシステムを使用することにより、オフィスの建物内のエネルギー消費が著しく低減される。こうした結果は、供給温度をより高くすること、すなわち第２の制御デバイスに供給される冷却水の温度をより高くすることを可能にしながら達成され得ることにも留意されたい。

システムを通る空気の流れ、システムの上流側のエアフローの温度、システムの下流側の温度、すなわちシステム内の媒体との接触後の戻り温度などの他の特徴は、従来技術のシステムおよび本発明のシステムについて同一であった。さらに、システムの下流側の含水量は同一であった。結論として、本発明のシステムは、従来技術のシステムと同一の結果を達成することができたが、本発明の方法を使用してエアフローの含水量および温度を調節することができたために、使用するエネルギーが著しく少なかった。

別の実施形態
１つまたは複数の実施形態では、システム１の処理回路４０によって実行されるとき、本明細書（言い換えれば、特許請求の範囲、概要、または詳細な説明）で開示される方法のいずれかで定義される方法をシステム１に実施させる命令を記憶する非一時的コンピュータ可読記憶媒体が提供される。

非一時的コンピュータ可読記憶媒体は、システム１の処理回路４０によって実行されるとき、システム１に、第１の入力信号、第２の入力信号、第３の入力信号、および第４の入力信号を受け取らせ、媒体の所望の温度変化Ｔ_{ｃｈａｎｇｅ}および所望の含水量変化ｗｃ_{ｃｈａｎｇｅ}を第１の関数ｆ_１として求めさせ、第１の制御信号Ｃ１および第２の制御信号Ｃ２を生成させる命令を記憶し得る。

非一時的コンピュータ可読記憶媒体は、気流の温度および含水量を制御するためのシステム１の処理回路４０によって実行されるとき、システム１に、図４～５と共に提示された実施形態のいずれかの方法ステップを実施させる命令をさらに記憶し得る。

本明細書で説明される様々な実施形態からの特徴の組合せが不適切なものとなると明示的に述べられるのでない限り、そのような特徴が自由に組み合わされ得ることに留意されたい。

Claims (30)

1. 気流の温度および含水量を制御するためのシステムであって、前記システム（１）が、
   前記接触デバイスを通じて流れる媒体と気流との間で熱エネルギーおよび水蒸気を伝達するための接触デバイス（１０）であって、熱エネルギーおよび水蒸気が伝達される、前記媒体と前記気流との間の接触を可能にするように構成された接触デバイス（１０）と、
   前記媒体の含水量を制御するための第１の制御デバイス（２０）と、
   前記媒体の温度を制御するための第２の制御デバイス（３０）と
   を備え、
   前記接触デバイス（１０）、前記第１の制御デバイス（２０）、および前記第２の制御デバイス（３０）を含むループ（５０）内を前記媒体が流れることができるように、前記接触デバイス（１０）、前記第１の制御デバイス（２０）、および前記第２の制御デバイス（３０）が接続され、
   前記システム（１）が、前記第１の制御デバイス（２０）および前記第２の制御デバイス（３０）を制御するように構成された処理回路（４０）をさらに備え、
   前記媒体の媒体含水量パラメータｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}を測定し、前記媒体含水量パラメータを示す信号を前記処理回路に送るように構成された第１のセンサ（Ｓ１）であって、前記媒体含水量パラメータが、前記媒体内の水の量を示すパラメータである、第１のセンサ（Ｓ１）と、
   前記媒体の媒体温度Ｔ_{ｍｅｄｉｕｍ}を測定し、前記温度を示す信号を前記処理回路に送るように構成された第２のセンサ（Ｓ２）と
   を備え、
   前記気流の気温Ｔ_ａｉｒを測定し、前記気温を示す信号を前記処理回路に送るように構成された第３のセンサ（Ｓ３）と、
   前記気流の空気含水量パラメータｗｃ_ａｉｒを測定し、前記空気含水量パラメータを示す信号を前記処理回路に送るように構成された第４のセンサ（Ｓ４）であって、前記空気含水量パラメータが、前記気流内の水の量を示すパラメータである、第４のセンサ（Ｓ４）と
   をさらに備え、
   前記第３のセンサおよび前記第４のセンサが、下流側区間内の気温および空気含水量を測定するように構成され、前記下流側区間が、前記接触デバイスを通じて流れた後に前記気流が通過する区間であり、
   前記処理回路（４０）が、
   前記媒体含水量パラメータｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}を含む第１の入力信号を前記第１のセンサから受け取ることと、
   前記測定媒体温度Ｔ_{ｍｅｄｉｕｍ}を含む第２の入力信号を前記第２のセンサから受け取ることと、
   前記測定気温Ｔ_ａｉｒを含む第３の入力信号を前記第３のセンサから受け取ることと、
   前記測定空気含水量パラメータｗｃ_ａｉｒを含む第４の入力信号を前記第４のセンサから受け取ることと、
   受け取った前記パラメータに基づいて、前記媒体の所望の温度変化Ｔ_{ｃｈａｎｇｅ}および所望の含水量変化ｗｃ_{ｃｈａｎｇｅ}を第１の関数ｆ_１
   （Ｔ_{ｃｈａｎｇｅ}，ｗｃ_{ｃｈａｎｇｅ}）＝ｆ_１（Ｔ_{ｍｅｄｉｕｍ}，ｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}，Ｔ_ａｉｒ，ｗｃ_ａｉｒ，ｆ_２（Ｔ_ａｉｒ，ｗｃ_ａｉｒ））
   として求めることであって、
   上式で前記第２の関数ｆ_２（Ｔ_ａｉｒ，ｗｃ_ａｉｒ）が、前記気温Ｔ_ａｉｒと前記空気含水量ｗｃ_ａｉｒとの間の関係を、前記気温Ｔ_ａｉｒおよび前記空気含水量ｗｃ_ａｉｒの一方の値の変化が他方の値に影響を及ぼすような共従属変数として定義し、
   前記接触デバイスを通じて流れる前記気流が前記接触デバイス内の前記媒体との接触を通じて所定の温度設定値Ｔ_ｓｅｔおよび所定の含水量設定値ｗｃ_ｓｅｔに近づくように、前記所望の温度変化Ｔ_{ｃｈａｎｇｅ}および前記所望の含水量変化ｗｃ_{ｃｈａｎｇｅ}が求められる、求めることと、
   前記媒体含水量が前記媒体含水量パラメータｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}の値から前記所望の含水量変化ｆ（ｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}，ｗｃ_{ｃｈａｎｇｅ}）だけ変化するように、前記第１の制御デバイスに、前記含水量変化ｗｃ_{ｃｈａｎｇｅ}を前記媒体に適用させるように構成される第１の制御信号を生成することと、
   前記媒体温度が前記測定媒体温度Ｔ_{ｍｅｄｉｕｍ}から前記所望の温度変化ｆ（Ｔ_{ｍｅｄｉｕｍ}，Ｔ_{ｃｈａｎｇｅ}）だけ変化するように、前記第２の制御デバイスに、前記温度変化Ｔ_{ｃｈａｎｇｅ}を前記媒体に適用させるように構成される第２の制御信号を生成することと
   によって前記接触デバイスを通過する前記気流の気温および空気含水量を制御するように構成される、システム。
2. 前記処理回路が、
   前記第１の入力信号、前記第２の入力信号、前記第３の入力信号、および前記第４の入力信号を反復的に受け取り、
   前記第１の関数ｆ_１を更新し、
   前記更新後の第１の関数ｆ_１に基づいて、前記第１の制御信号および前記第２の制御信号を更新する
   ようにさらに構成される、請求項１に記載のシステム。
3. 前記第１の制御デバイス（２０）に前記第１の制御信号を送り、前記第１の制御信号に応答して前記第１の制御デバイス（２０）内の前記媒体含水量を変更するようにさらに構成される、請求項１または２に記載のシステム。
4. 前記第２の制御デバイス（３０）に前記第２の制御信号を送り、前記第２の制御信号に応答して前記第２の制御デバイス（３０）内の前記媒体温度を変更するようにさらに構成される、請求項１から３のいずれかに記載のシステム。
5. 前記気流の上流側気温Ｔ_{ｕｐｓｔｒｅａｍ}を測定し、前記気温を示す信号を前記処理回路に送るように構成された第５のセンサ（Ｓ５）と、
   前記気流の上流側空気含水量パラメータｗｃ_{ｕｐｓｔｒｅａｍ}を測定し、前記上流側空気含水量を示す信号を前記処理回路に送るように構成された第６のセンサ（Ｓ６）であって、前記上流側空気含水量パラメータが、前記気流内の水の量を示すパラメータである、第６のセンサ（Ｓ６）と
   をさらに備え、
   前記第５のセンサおよび前記第６のセンサが、上流側区間内の上流側気温および上流側空気含水量を測定するように構成され、前記上流側区間が、前記接触デバイスを通じて流れる前に前記気流が通過する区間であり、
   前記処理回路が、
   測定上流側気温Ｔ_{ｕｐｓｔｒｅａｍ}を含む第５の入力信号を前記第５のセンサから受け取り、
   測定上流側空気含水量ｗｃ_{ｕｐｓｔｒｅａｍ}を含む第６の入力信号を前記第６のセンサから受け取る
   ようにさらに構成され、
   前記処理回路が、第１の関数ｆ_１
   （Ｔ_{ｃｈａｎｇｅ}，ｗｃ_{ｃｈａｎｇｅ}）＝ｆ_１（Ｔ_{ｍｅｄｉｕｍ}，ｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}，Ｔ_ａｉｒ，ｗｃ_ａｉｒ，ｆ_２（Ｔ_ａｉｒ，ｗｃ_ａｉｒ），Ｔ_{ｕｐｓｔｒｅａｍ}，ｗｃ_{ｕｐｓｔｒｅａｍ}）
   を求めるようにさらに構成される、請求項１から４のいずれかに記載のシステム。
6. 前記処理回路（４０）が、受け取った前記パラメータに基づいて、さらには前記接触デバイスの少なくとも１つの接触デバイスパラメータｃｄに基づいて、前記第１の関数ｆ_１を
   （Ｔ_{ｃｈａｎｇｅ}，ｗｃ_{ｃｈａｎｇｅ}）＝ｆ_１（Ｔ_{ｍｅｄｉｕｍ}，ｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}，Ｔ_ａｉｒ，ｗｃ_ａｉｒ，ｆ_２（Ｔ_ａｉｒ，ｗｃ_ａｉｒ），ｃｄ）
   として求めるようにさらに構成される、請求項１から５のいずれかに記載のシステム。
7. １つの接触デバイスパラメータｃｄが、前記接触デバイスを通る前記気流または前記媒体の質量流量である、請求項６に記載のシステム。
8. １つの接触デバイスパラメータｃｄが背圧である、請求項６または７に記載のシステム。
9. 前記第１の制御デバイス（２０）が、前記媒体の容量を含むバッファ（Ｂ）を備え、前記媒体含水量を変更することが、前記容量の一部を再生することによって、前記バッファに水を追加すること、および／または前記バッファから水を除去することを含む、請求項１から８のいずれかに記載のシステム。
10. 前記第２の制御デバイス（３０）が熱交換器を備える、請求項１から９のいずれかに記載のシステム。
11. 前記第１のセンサが、前記ループ内の前記第２の制御デバイスの下流側であるが前記接触デバイスの上流側で、前記媒体の前記含水量パラメータｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}を測定するように配置される、請求項１から１０のいずれかに記載のシステム。
12. 前記第２のセンサが、前記ループ内の前記第２の制御デバイスの下流側であるが前記接触デバイスの上流側で、前記媒体の温度Ｔ_{ｍｅｄｉｕｍ}を測定するように配置される、請求項１から１１のいずれかに記載のシステム。
13. 前記媒体の温度Ｔ_{ｍｅｄｉｕｍ}または前記媒体の含水量パラメータｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}を測定するように構成された少なくとも１つの追加のセンサ（Ｓ７）をさらに備え、前記追加のセンサが、前記第１のセンサまたは前記第２のセンサに次いで、前記ループの別の部分で前記媒体温度Ｔ_{ｍｅｄｉｕｍ}または前記媒体の前記含水量パラメータｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}を測定するように構成される、請求項１から１２のいずれかに記載のシステム。
14. 前記処理回路が、少なくとも１つの比例積分微分コントローラＰＩＤを使用して前記第１の関数ｆ_１を求めるようにさらに構成される、請求項１から１３のいずれかに記載のシステム。
15. 前記処理回路が、線形２次調整器ＬＱＲを使用して前記第１の関数ｆ_１を求めるように構成される、請求項１から１３のいずれかに記載のシステム。
16. 前記処理回路が、モデル予測制御ＭＰＣを使用して前記第１の関数ｆ_１を求めるように構成される、請求項１から１３のいずれかに記載のシステム。
17. 前記接触デバイスが蒸発器パッドである、請求項１から１６のいずれかに記載のシステム。
18. 前記接触デバイスが液体－空気膜エネルギー交換器ＬＡＭＥＥである、請求項１から１６のいずれかに記載のシステム。
19. 前記媒体が、塩化カルシウムＣａＣｌ_２、塩化マグネシウムＭｇＣｌ_２、硫酸カリウムＫ_２ＳＯ_４などの塩である、請求項１から１８のいずれかに記載のシステム。
20. 前記第１のセンサが、前記媒体の蒸気圧を測定することによって前記媒体含水量パラメータｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}を測定するように構成される、請求項１から１９のいずれかに記載のシステム。
21. 接触デバイスを通じて流れる媒体と気流との間で熱エネルギーおよび水蒸気を伝達するための接触デバイスであって、熱エネルギーおよび水蒸気が伝達される、前記媒体と前記気流との間の接触を可能にするように構成された接触デバイスと、前記媒体の含水量を制御するための第１の制御デバイスと、前記媒体の温度を制御するための第２の制御デバイスと、前記第１の制御デバイスおよび前記第２の制御デバイスを制御するように構成された処理回路とを備えるシステム内の気流の温度および湿度を制御するためのコンピュータ実装方法であって、前記接触デバイス、前記第１の制御デバイス、および前記第２の制御デバイスを含むループ内を前記媒体が流れることができるように、前記接触デバイス、前記第１の制御デバイス、および前記第２の制御デバイスが接続され、
    前記方法が、
    前記処理回路で第１のセンサから第１の入力信号を受け取ることであって、前記第１の入力信号が、媒体の前記含水量を示す測定媒体含水量パラメータｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}を含む、受け取ることと、
    前記処理回路で第２のセンサから第２の入力信号を受け取ることであって、前記第２の入力信号が、前記媒体の前記温度を示す測定媒体温度Ｔ_{ｍｅｄｉｕｍ}を含む、受け取ることと、
    前記処理回路で第３のセンサから第３の入力信号を受け取ることであって、前記第３の入力信号が、前記システムの下流側区間内の前記気流の温度を示す測定気温Ｔ_ａｉｒを含み、前記下流側区間が、前記接触デバイスを通じて流れた後に前記気流が通過する区間である、受け取ることと、
    前記処理回路で第４のセンサから第４の入力信号を受け取ることであって、前記第４の入力信号が、前記システムの前記下流側区間内の前記気流内の水の量を示す測定空気含水量パラメータｗｃ_ａｉｒを含む、受け取ることと、
    前記処理回路を使用して、受け取った前記パラメータに基づいて、前記媒体の所望の温度変化Ｔ_{ｃｈａｎｇｅ}および所望の含水量変化ｗｃ_{ｃｈａｎｇｅ}を第１の関数ｆ_１
    （Ｔ_{ｃｈａｎｇｅ}，ｗｃ_{ｃｈａｎｇｅ}）＝ｆ_１（Ｔ_{ｍｅｄｉｕｍ}，ｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}，Ｔ_ａｉｒ，ｗｃ_ａｉｒ，ｆ_２（Ｔ_ａｉｒ，ｗｃ_ａｉｒ））
    として求めることであって、
    上式で前記第２の関数ｆ_２（Ｔ_ａｉｒ，ｗｃ_ａｉｒ）が、前記気温Ｔ_ａｉｒと前記空気含水量ｗｃ_ａｉｒとの間の関係を、前記気温Ｔ_ａｉｒおよび前記空気含水量ｗｃ_ａｉｒの一方の値の変化が他方の値に影響を及ぼすような共従属変数として定義し、
    接触デバイスを通じて流れる前記気流が前記接触デバイス内の前記媒体との接触を通じて所定の温度設定値Ｔ_ｓｅｔおよび所定の含水量設定値ｗｃ_ｓｅｔに近づくように、前記所望の温度変化Ｔ_{ｃｈａｎｇｅ}および前記所望の含水量変化ｗｃ_{ｃｈａｎｇｅ}が求められる、求めることと
    を含み、
    前記処理回路を使用して、前記媒体含水量が前記媒体含水量パラメータｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}の値から前記所望の含水量変化ｆ（ｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}，ｗｃ_{ｃｈａｎｇｅ}）だけ変化するように、前記第１の制御デバイスに、前記含水量変化ｗｃ_{ｃｈａｎｇｅ}を前記媒体に適用させるように構成される第１の制御信号Ｃ_１を生成することと、
    前記処理回路を使用して、前記媒体温度が前記測定媒体温度Ｔ_{ｍｅｄｉｕｍ}から前記所望の温度変化ｆ（Ｔ_{ｍｅｄｉｕｍ}，Ｔ_{ｃｈａｎｇｅ}）だけ変化するように、前記第２の制御デバイスに、前記温度変化Ｔ_{ｃｈａｎｇｅ}を前記媒体に適用させるように構成される第２の制御信号Ｃ_２を生成することと
    をさらに含むコンピュータ実装方法。
22. 処理回路で、前記第１の入力信号、前記第２の入力信号、前記第３の入力信号、および前記第４の入力信号を反復的に受け取ることと、
    処理回路を使用して、前記第１の関数ｆ_１を更新することと、
    処理回路を使用して、前記更新後の第１の関数ｆ_１に基づいて、前記第１の制御信号および前記第２の制御信号を更新することと
    をさらに含む、請求項２１に記載の方法。
23. 第１の制御デバイスに前記第１の制御信号を送ることであって、前記第１の制御デバイスが、前記媒体の前記媒体含水量を変更するように構成される、送ることと、
    前記第１の制御信号に応答して、前記媒体含水量を変更することと
    をさらに含む、請求項２１または２２に記載の方法。
24. 第２の制御デバイスに前記第２の制御信号を送ることであって、前記第２の制御デバイスが、前記媒体の前記媒体温度を変更するように構成される、送ることと、
    前記第２の制御信号に応答して、前記媒体温度を変更することと
    をさらに含む、請求項２１から２３のいずれかに記載の方法。
25. 処理回路で、前記気流の上流側気温Ｔ_{ｕｐｓｔｒｅａｍ}を測定するように構成された第５のセンサから第５の入力信号を受け取ることであって、前記第５の入力信号が前記測定上流側気温Ｔ_{ｕｐｓｔｒｅａｍ}を含む、受け取ることと、
    処理回路で、前記気流の上流側空気含水量パラメータｗｃ_{ｕｐｓｔｒｅａｍ}を測定するように構成された第６のセンサから第６の入力信号を受け取ることであって、前記第６の入力信号が前記測定上流側空気含水量パラメータｗｃ_{ｕｐｓｔｒｅａｍ}を含む、受け取ることと、
    受け取った前記パラメータに基づいて、前記第１の関数ｆ_１を
    （Ｔ_{ｃｈａｎｇｅ}，ｗｃ_{ｃｈａｎｇｅ}）＝ｆ_１（Ｔ_{ｍｅｄｉｕｍ}，ｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}，Ｔ_ａｉｒ，ｗｃ_ａｉｒ，ｆ_２（Ｔ_ａｉｒ，ｗｃ_ａｉｒ），Ｔ_{ｕｐｓｔｒｅａｍ}，ｗｃ_{ｕｐｓｔｒｅａｍ}）
    として求めることと
    をさらに含む、請求項２１から２４のいずれかに記載の方法。
26. 受け取った前記パラメータと、接触デバイスの少なくとも１つの所定の接触デバイスパラメータｃｄとに基づいて、前記第１の関数ｆ_１を
    （Ｔ_{ｃｈａｎｇｅ}，ｗｃ_{ｃｈａｎｇｅ}）＝ｆ_１（Ｔ_{ｍｅｄｉｕｍ}，ｗｃ_{ｍｅｄｉｕｍ}，Ｔ_ａｉｒ，ｗｃ_ａｉｒ，ｆ_２（Ｔ_ａｉｒ，ｗｃ_ａｉｒ），ｃｄ）
    として求めること
    をさらに含む、請求項２１から２５のいずれかに記載の方法。
27. 前記接触デバイスパラメータｃｄが、接触デバイスを通る前記気流の質量流量または前記媒体の質量流量であり、または代替として、前記接触デバイスパラメータｃｄが背圧である、請求項２６に記載の方法。
28. 少なくとも１つの比例積分微分コントローラＰＩＤを使用して前記第１の関数ｆ_１を求めること
    をさらに含む、請求項２１から２７のいずれかに記載の方法。
29. 線形２次調整器ＬＱＲを使用して前記第１の関数ｆ_１を求めること
    をさらに含む、請求項２１から２７のいずれかに記載の方法。
30. モデル予測制御ＭＰＣを使用して前記第１の関数ｆ_１を求めること
    をさらに含む、請求項２１から２７のいずれかに記載の方法。
    
    

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