JP2007532855A - 熱物質交換機 - Google Patents

Abstract

熱物質変換機は、少なくとも１つの第１の基台を備える。第１の基台は、基台上の液体の連続的な流れを支持する。液体は、周囲の気体から又は周囲の気体に対して１若しくはそれ以上の気体種を吸収、脱着、蒸発又は凝集のいずれかを行う。少なくとも１つの第２の基台が操作可能に第１の基台に接続する。第２の基台は、第２の基台上の液体の連続的な流れを支持する表面を有するとともに、その内部を通過する熱交換流体を搬送可能である。熱伝達は、液体と熱交換流体との間で生ずる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、廃棄前に廃棄物を圧縮するユニットに関する。本発明に係るユニットは、特に、家庭内環境に好適に使用することができるが、これに限定されるものではない。本発明のユニットは、例えば、家、ホテルや飲食店で好適に使用可能である。

蒸気圧縮空調装置の開発に関する試みが行われている。この蒸気圧縮空調装置は、液体乾燥剤を空調装置内の蒸発機及び凝縮機の双方に直接的に連結する。初期の装置は、テキサス大学のジョン・ハウエルとジョン・ピーターソンにより製作された。この発明の構想は、空調装置の蒸発機及び凝縮機の上に、直接的に乾燥剤を吹き付ける必要性を伴っていた。蒸発機を貫流する処理気流は、乾燥剤が空気中から水蒸気を吸収する間に、同時に冷却され且つ除湿される。空調装置によって排出された熱を発散させるのに加えて凝縮機を貫流する冷却用空気は、乾燥剤を再生する。この再生は、暖かい乾燥剤により脱着された水を発散させることにより行われる。

ハウエルとピーターソンは、塩化リチウムを使用した液体乾燥性蒸気圧縮空調機（LDVCAC）の性能をモデル化した。しかし、彼らが製造、試験した試作品は、エチレン・グリコールを使用していた。不運にも乾燥剤としてグリコールを使用することは、非実用的であった。全てのグリコールは、飽和蒸気圧を備える。蒸発機及び凝縮機の双方において、グリコールは気流中へと気化されるため、定期的にシステム内にグリコールを再充填する必要があり好ましくない。

さらに最近になり、イスラエルのドライコール・コーポレーション社が、米国特許出願第２００２／０１１６９３５号の技術に基づいた様々な液体乾燥性蒸気圧縮空調機（LDVCAC）の発明を紹介した。ドライコール社の技術は、液体乾燥剤として塩化リチウムを使用している。このことは、ハウエル並びにピーターソンの発明を上回っている。なぜなら、塩化リチウムを含有する全てのイオン性塩溶液は、塩を「蒸発」させないためである。すなわちイオン性塩の蒸気圧は、実質的にゼロなのである。

ドライコール社のシステムによると、冷却乾燥剤熱交換機部の蒸発機内で、最初に液体乾燥剤が冷却される。次に冷たい乾燥剤が接触材のポーラス層に運ばれる。この接触材は、処理気流が乾燥及び冷却される部分である。同様に、凝縮器内で最初に熱せられたことにより、冷却乾燥剤の熱交換機の第二の部分において乾燥剤が再生する。次に、接触材のポーラス層の上で暖かい乾燥剤が流れる。この接触材は、外側から流入した空気の流れがその中を貫流する部分である。

アメリカン・ジーニアス・コーポレーション（AGC）は、ドライコール・ユニットと類似の機能を有する液体乾燥空調装置を市場に出荷している。AGCのシステムは、液体乾燥剤として塩化リチウム及び臭化リチウムの混合液を使用している。

一つの重要な点として、ハウエルとピーターソンのLDVCACがドライコールとAGCのLDVCACより優れているということがある。このことは、ハウエルとピーターソンのシステムが、乾燥剤と気流との間にある熱物質交換機に対する接触表面として、蒸気圧縮空調装置の蒸発機と凝縮機を使用している点から言える。その一方で、その他の２つのシステムが乾燥剤を加熱し又は冷却した後、気流と接触する乾燥剤を別々の場所にもたらす。ドライコールとAGCのLDVCACは、さらなる温度降下を生じさせ、その温度降下は空調装置の効率を低下させる。

しかしながら、ハウエルとピーターソンのLDVCACは、塩化リチウム水溶液あるいは臭化リチウム水溶液のいずれかを用いても、容易に使用できない。なぜならこれらの水溶液は、一般的に蒸発機及び凝縮機を製造するのに使用される金属に対して、非常に強い腐食性を有するからである。蒸発機及び凝縮機は、耐食性のある高価な合金を用いて製造されてもよい。しかし、その結果出来上がる空調装置は値段が高すぎて、大きな冷暖房空調設備（heating, ventilating, air conditioning: HVAC）市場においても販売できるものではない。ハウエルとピーターソンは、プラスチックの又はセラミック加工されたフィンが、熱交換機及び物質交換機の複合体に対する妥協的な面になり得ることを提案した。しかしながら、腐食から蒸発機及び凝縮機を保護するためのこれらの提案には、重大な制限がある。プラスチックの表面エネルギが低い点、またプラスチックが液体によって容易に湿らされない点である。さらに、セラミックを、ピンホールのない薄い被覆物とすることは困難な点である。

全てのLDVCACはまた、乾燥剤の水滴が、空調装置の脱湿部分及び再生部分を貫流する気流によって空気中に取り込まれるのを防止する必要がある。水滴が装置から抜け出ないようにLDVCACの脱湿部分及び再生部分の双方の空気出口水滴フィルター又は霜取り装置を付け加えることは可能である。しかし、この方法は、フィルターを液体により詰まらせないようにすることに関連するメンテナンスの多大な必要性を生じさせる。さらにこの方法は、装置の送風機により克服されなければならない圧力低下を上昇させる。

米国特許第５，３５１，４９７号及び米国特許６，７４５，８２６号では、乾燥剤の水滴の発生について述べている。乾燥剤の水滴は、乾燥剤を非常に低い速度で熱物質交換機上に流入させることにより、その発生を抑えられる。そして低速度の乾燥剤の流入が、その後も均一な被覆率を備えるように表面を作る。水滴の発生を抑えるためのこの方法は、ハウエルとピーターソン、ドライコール又はAGCにより提案されたLDVCACにおいては使用されていない。上述の如く、ドライコールとAGCのシステムにおいては、まず初めに冷却剤と乾燥剤とを使用する熱交換機内で乾燥剤が加熱または冷却される。そしてその後、乾燥剤が空気と接触して多孔性接触剤層にもたらされる。接触剤層は、断熱性を有する。言い換えれば、この接触剤層は、熱エネルギを乾燥剤に変換しない。したがって、乾燥剤の熱の大幅な低下（再生部分においては水の放出は吸熱性を有する）又は大幅な上昇（脱湿部分においては水の吸収は発熱性を有する）を防止する程度に、乾燥剤の流量が高くなる必要がある。このことは、水滴防止のためのローウェンステインの低流動法の使用を妨げる。

ハウエルとピーターソンのLDVCACでは、乾燥剤および空気が熱と物質とを交換する部分の上にある接触表面が、蒸発機の表面または凝縮機の表面のいずれかに相当する。したがって、これらの熱交換機が金属製のフィンを備える場合、乾燥剤は空気と相互作用しながら継続的に冷却されまたは熱せられることになる。しかしながら、ハウエルとピーターソンのLDVCACは、蒸発機および凝縮機の表面上の乾燥剤の均一分布を容易に達成しない。前述のとおり、ハウエルとピーターソンは、蒸発機及び凝集機を、プラスチック又はセラミックでコーティングし、腐食性の乾燥剤から保護することができると提案した。しかしながら、これらのコーティングは、乾燥剤が熱交換機の外側表面上に広がることを促進させないとともにこれを抑止する。さらに、水滴を防止するローウェンステインの低流動法では、平坦なプラスチック表面を備えることを困難とする。

ハウエルとピーターソンは、耐食性金属チューブにはプラスチック製フィンが用いられるべきであると提案したが、この提案もまた低い熱伝導率という点から不利益を有する。
プラスチック製のフィンは、液体乾燥剤とフィン上を流れる空気との間に接触部分を備える。しかし、このフィンは乾燥剤を効率的に熱しまたは冷却しない。熱物質交換機において、フィン上を流れる液体が定期的に金属チューブに間近で熱接触することが重要である。本発明の発明者は、フィン付きチューブHVAC熱交換機の最も一般的な形状（たとえば米国特許第４，９８４，４３４号の図３）であって、その中にフィン内の貫通孔を通るチューブを備える形状が、フィンがプラスチックの場合において、乾燥剤を効果的に熱したり又は冷却したりしないことを観測した。たとえフィンの表面が加工されて乾燥剤の均一なフィルムが形成されている場合においても、同様の結果である。なぜならプラスチック製のフィンの熱伝導率は低く、このフィンはチューブに側路をつけて液体乾燥剤が通る経路を備えるからである。言い換えれば、液体乾燥剤はフィン上にある蒸発機／凝縮機の先端部から下部に向けて、金属チューブと熱接触することなく流れることができる。

LDVCACの蒸発機および凝縮機は、熱物質交換機である。したがって蒸発機部においては、熱エネルギー（熱）と水蒸気（物質）とが気流から吸収されるとともに、凝縮機部においては、熱と物質とが気流に追加される。産業面において、工程の多くが熱物質交換機に依存している。さらに本発明は、コストを下げるとともにこれらの工程の一部の効率を向上させる。本発明により利益を得る工程の実施例は、（１）空調装置および冷蔵装置の蒸発凝縮機（２）排ガス規制装置及びガス精製装置において使用される気体洗浄装置（３）海水淡水化設備（４）水又は揮発性の種が、低揮発性の液体から取り出される乾燥機、蒸留機及び濃縮機（５）吸収冷却装置である。

以前の過程で使用される熱物質交換機は、一般的にチューブ配列が垂直に又は水平に正しく配置され得るように構成されている。吸熱工程の場合（多くの蒸発工程、蒸留工程又は放出工程の場合に相当する）、チューブ内を流動体が流れることによりチューブが熱せられる。また、チューブは水蒸気などの蒸気を凝集する。蒸発されるか又は脱離される揮発性の種を有する第二の流動体は、チューブの外側を覆うフィルムのように流動する。

熱物質交換機の少なくとも一形態について、米国機械学会（American Society of Mechanical Engineers ASME）太陽電池部門の２００４年秋号のニュースレターに、ゴエルとゴスワミとによる記載がある。ゴエルとゴスワミは、チューブの外側表面が、網、メッシュ又は布を用いて強化されると述べている。水平方向に間隙を置いて配された複数チューブの縦列の組み合わせにおいて、網、メッシュ又は布がチューブとともに組み合わされる。このことにより網、メッシュ又は布が、接触範囲を制限された状態で、交互にチューブの左右両面に接触する。吸収流動体が網、メッシュ又は布の下方を流動するとともに、この接触制限範囲内でチューブ縦列内の各チューブと接触する。しかし、液体がチューブの周囲を流動することはなくなる。

米国特許第５，３５１，４９７号公報 米国特許第６，７４５，８２６号公報 米国特許第４，９８４，４３４号公報

したがって、熱力学的装置における利用に関して、熱物質交換機の必要性がある。熱力学装置とは、上記の限界を克服するように設計されている。交換機の表面上に液体を運搬する熱物質交換機に対する必要性がある。この交換機は、環境ガスから一つ又はそれ以上のガス性の種を吸収し、環境ガスに一つ又はそれ以上のガス性の種を放出し、環境ガスから一つ又はそれ以上のガス性の種を蒸発させ又は環境ガスに一つ又はそれ以上のガス性の種を凝集させる。このガス性の種とは、たとえば処理気流装置等である。一方で、液体の温度が所望の水準で維持され、熱物質交換機の効果を向上させる。熱物質交換機のさらなる必要性がある。この熱物質交換機は、耐食性のある液体、たとえば液体乾燥剤に適合する。さらにこの熱物質交換機は、液体の水滴形成を抑えることを可能とする。一方で、効果の水準の上昇及びメンテナンスの容易さを維持する。

本発明は、気体を液体に変換する熱物質交換機に関する。本発明は、変換効率を維持するために液体の温度を独立して維持する。一実施例として、本発明の熱物質交換機は、液体乾燥剤を利用する。液体乾燥剤は、処理気流の水蒸気成分を効率的に変換する。
熱物質交換機は、基台を備える。基台は、基台上の液体の流れを支持することが可能であり、気体と接触する。基台の表面は、更に、液体と熱交換流体（ガス又は液体又は相変換をもたらす同様のもの）との間の熱エネルギ変換を向上させる機能を担う。熱交換流体は、熱物質交換機内部を流れる。

ガスと液体との間の熱物質変換のための熱物質交換機は、（ａ）互いに離間した関係を備える少なくとも２つの略平行な複数のチューブを備える。少なくとも１つの上側チューブは少なくとも１つの下側チューブの上側に配されるとともに下側チューブに対して離間して配される。このチューブは、外側表面を備える。（ｂ）熱物質交換機は、チューブの間の空間に配される基台を備える。基台は薄い表面を備える。薄い表面は、水滴を形成することなく上側チューブと下側チューブの間の基台に沿って液体が重力により流れるように且つ液体の大部分が少なくとも１つのチューブ上を流れるように配置される。（ｃ）熱物質交換機は、液体供給アセンブリを備える。液体供給アセンブリは、熱交換器の上部に液体を搬送する。（ｄ）熱物質交換機は、更に、少なくともいくつかのチューブを加熱又は冷却する手段を備える。

本発明の他の特徴は、熱物質交換機に用いられる押出板材を提供することである。この押出板材は、前方壁と後方壁を備える。前方壁と後方壁それぞれは、長手方向軸と対向する端部を有する。押出板材は、対向する端部間を互いに平行に延びるとともにウェブ材により分離される複数のチャネルを備える。押出部材は更に、前方壁と後方壁の少なくとも一方を通じてチャネルに液体を流入させることが可能な液体流入手段を備える。また、押出部材は、前方壁と後方壁の少なくとも一方を通じてチャネルに液体を流出させることが可能な液体流出手段を備える。更に押出部材は、対向する端部においてチャネルに流入又はチャネルから流出することを防止する手段を備える。熱物質交換機は、隣接するチャネルを分離し、板材内において、流体流入手段からウェブアセンブリの液体排出手段に向かう流体が流動する流路を形成する少なくともいくつかのウェブ材を通過する流体流通手段を備える。

本発明の更なる特徴は、熱物質交換機であって、該熱物質交換機は、上側領域から下側領域に長手方向に配列されるとともに離間して配される複数の板材と、各板材内部を加熱又は冷却する温度調整手段と、前記板材間の間隙内に配されるとともに、多数の位置で前記板材と接触する湿潤可能な基台を備え、該湿潤可能な基台は、前記板材間の間隙を気体が通過可能なように形成され、前記熱物質交換機は、液体搬送手段を備え、該液体搬送手段は、液体供給源を備えるとともに、該液体供給源から前記板材及び湿潤可能な基台の上側領域に液体を搬送する手段を備えることを特徴とする熱物質交換機を提供することである。

以下の図面において、同様の部品には、同様の符号が付されている。以下の図面は、本発明の実施形態を説明するものであるが、本出願の一部をなす請求の範囲に画定される本発明の技術的範囲を何ら限定するものではない。
本発明は、熱物質交換機に関する。熱物質交換機は空調、除湿及び対応する流体間で熱物質伝達が必要とされる他の用途に好適に使用可能である。
一実施形態において、本発明の熱物質交換機は、処理気流と液体乾燥剤との間で水蒸気形態の物質の伝達を促進する。これと同時に、これらの間の熱交換を調整する。本発明の熱物質交換機は、腐食性物質（例えば、液体乾燥剤）に対する抗性を備え、液体の水滴形成を抑制し、液体の温度を制御し、良好な熱力学的効率を生じさせるように設計される。本発明の熱物質交換機は、製造並びに使用の面で経済的であるとともにメンテナンス作業に係る労力が低い。

本発明の熱物質交換機は、様々な種類の熱力学的デバイスに組み込むことができる。限定するものではないが、熱力学デバイスには、空調装置用の蒸発凝縮器、冷凍システム、放出制御システム及びガス浄化システム内で用いられるガス洗浄器、脱塩工場、乾燥機、蒸留器、水や他の揮発性成分を低揮発性液体から除去する濃縮器及び吸収式冷凍機を挙げることができる。

本発明の一実施形態において、熱物質交換機が提供される。この熱物質交換機は、基台を備える。この基台は、液体乾燥剤のような液体の流れを支持する能力を有する表面を備える。液体は処理気流といった気体に接触する。液体乾燥剤は、接触する処理気流中の水蒸気といった気体の含有成分の内容量を変更する能力を有する。またこの熱物質交換機は、熱交換要素を備える。熱交換要素は、熱交換要素上の液体乾燥剤の流れを支持する能力を備える表面を有する。また、この熱交換要素は、その内部を流れる熱交換流体を有する。熱エネルギは、液体乾燥剤と熱交換流体との間で伝達される。

本発明の用途を限定するものではないが、本発明、即ち、熱物質交換機の詳細な設計並びに操作は、本発明が液体乾燥剤蒸気圧縮空調装置（LDVCAC: liquid desiccant vapor compression air conditioner）の蒸発機に適用される場合を用いて説明される。蒸発機の作動により、処理気流が、蒸発機を通過するとともに液体乾燥剤に接触することが可能となる。そして、通過する処理気流から水蒸気と熱が吸収される。冷媒液の形態で、凝縮装置から搬送される熱交換流体により、蒸発機内で熱が吸収される。熱交換流体は、制御弁又は毛細管を通じて、蒸発機内に供給される。蒸発機内の圧力は、コンプレッサにより低いレベルに維持される。低圧状態で、液体状の熱交換流体は沸騰しはじめ、液体乾燥剤並びに処理気流から熱を吸収する。凝縮装置のように熱物質交換機を操作すると、逆のプロセスを生じせしめることができる。

図１を参照する。蒸発機（１０）は、本発明の一実施形態として示される。
蒸発機（１０）は、熱交換チューブ（１２）を備える。熱交換チューブ（１２）は、その内部で、熱交換流体（１４）を流通させる。熱交換流体（１４）は、例えば、冷却液又は気化冷媒の形態である。熱交換チューブ（１２）は、断面円形の形態で図示されているが、所望に応じて他の形状を採用することもできる。
熱交換チューブ（１２）は、水平に配され、横列をなしている。この３つの横列が互いに上下方向に離間した関係を維持して積み重ねられている。３つの横列の離間状態は、チューブ（１２）の隣接する横列間に配される複数の離間フィン（１６）によりもたらされる。複数の離間フィン（１６）は、上側のチューブと下側のチューブを分離させる。各横列のチューブの数、チューブ（１２）の横列数及びフィンの数は、本明細書並びに図面にて示されるものに限定されず、本発明の適用場面での要求に適合するように変更又は調整が可能である。
フィン（１６）は、互いに少なくとも略平行になるように配される。また、隣接するフィン（１６）の間に空間が設けられるように等間隔で離間して配される。このフィン（１６）間の間隔は、フィン（１６）の厚さよりも広く形成される。フィン（１６）は、平面状であってもよく、湾曲していてもよく、波形に形成されてもよく又は他の好適な形状を採用してもよい。

図１の実施形態に示されるフィン（１６）は、チューブ（１２）の軸に対して少なくとも略直角に配設される。フィン（１６）の上端（１８）及び下端（２０）は、それぞれ、チューブ（１２）に隣接して配設される。チューブ（１２）は、対応するフィン（１６）の端部（１８，２０）それぞれに接触した状態又は小さな隙間が空いた状態とすることができる。

分配マニフォールド（２４）により再生機（図示せず）から液体乾燥剤（２２）が搬送される。液体乾燥剤（２２）は、分配チューブ（２６）に運搬される。適切な液体乾燥剤として、塩化リチウム、臭化リチウム、塩化カルシウム、酢酸カリウム及びこれらに類するものを挙げることができる。再生機（図示せず）は、液体乾燥剤から余剰の水分を取り除く役割を担う。なぜなら、蒸発機（１０）に搬送される前に、液体乾燥剤が余剰の水分を有することがあるからである。
液体乾燥剤（２２）は、出口部（２７）を介して分配チューブ（２６）から放出され、対応する多孔質性分配パッド（２８）上に至る。分配パッド（２８）は、好ましくは、開放気泡発泡体、不織布及びこれに類するもののような多孔質物質からなる。このパッド（２８）の目的は、小さな面積の供給源から比較的大きな領域上に液体を広げ、チューブ周囲での液体の分配を促すことである。各分配パッド（２８）は、対応するチューブ（１２）に接触した状態で配設される。
液体乾燥剤（２２）は、パッド（２８）を介して分配され、最終的に、チューブ（１２）の一番上側の横列上を流れる。厚さや気孔率を適宜選択することで、分配パッド（２８）は、チューブ（１２）の外表面の少なくとも相当な部分上に液体乾燥剤（２２）を均一に分配することが可能となる。

本発明の他のもう１つの実施形態において、チューブ（１２）間の間隔が、非常に狭くされ、液だれを防止するようにすることができる。この形態は、チューブ（１２）の全長を横切って延出する単一の分配パッド（図示せず）を利用するのに好ましい。
液体乾燥剤（２２）は、スプレーノズル（図示せず）又は滴受け（drip pan: ドリップパン）を介して単一の分配パッドに供給される。スプレーノズル又は滴受けの使用により、処理気流（３０）が、スプレーされた液体乾燥剤の滴を持ち去ることを防止するために、分配パッド及びスプレーノズル又は滴受けの周囲に構築される邪魔板又は隔壁部材を使用する必要を生ずることもある。

図１を再度参照する。
液体乾燥剤（２２）は、チューブ（１２）の一番上の横列周囲を流れ、チューブ（１２）との接触により冷却される。重力により下方に向けて引っ張られることで、液体乾燥剤（２２）は、隣接するフィン（１６）の上部へ向けて流れる。望ましくない滴又は液塊を形成することなく、連続的な流れ形態を形成して、液体乾燥剤は、フィン（１６）の表面を横切って広がる。
冷却及び乾燥される処理気流（３０）は、フィン（１６）の間並びにチューブ（１２）の周辺の空間を通過する。処理気流（３０）を、水平方向、鉛直方向又は蒸発機（１０）に対して傾斜した角度で導入させることができる。
処理気流（３０）は、液体乾燥剤（２２）と接触する。液体乾燥剤（２２）は、処理気流（３０）から熱及び水蒸気を吸収する。蒸発機（１０）から離れる処理気流（３０）は、低い水分含有量を有するとともに、蒸発機（１０）に流入する処理気流（３０）と比較して、少なくとも同一若しくは低い温度を維持する。

水分吸収プロセスは、発熱性であるため、液体乾燥剤（２２）の温度は、液体乾燥剤（２２）が処理気流（３０）と接触してフィン（１６）を流下するにつれて上昇する。温度上昇の結果として、水蒸気を吸収するための液体乾燥剤（２２）の能力は、低減することとなる。もし温度が所定の閾値を超えるならば、液体乾燥剤（２２）は、水蒸気吸収を停止することとなる。したがって、液体乾燥剤（２２）が、次の横列のチューブ（１２）に接触し、冷却される前に温度閾値を超えないように、フィン（１６）の上端（１８）と底端（２０）の間の距離が選択される。

この点において、液体乾燥剤（２２）が次のチューブ（１２）の横列に達すると、チューブ（１２）を流通する熱交換流体（１４）により液体乾燥剤（２２）は冷却される。液体乾燥剤（２２）の温度が低下すると、液体乾燥剤（２２）の能力が向上し、より多くの水蒸気を吸収可能となる。チューブ（１２）上に液体乾燥剤（２２）が存する間の液体乾燥剤（２２）を冷却するプロセスの後、液体乾燥剤（２２）がフィン（１６）上に存する間の熱及び水蒸気の吸収が行われ、これが、蒸発機（１０）の上部から底部まで液体乾燥剤（２２）が流下する間、複数回繰り返される。液体乾燥剤（２２）が底部に至ると、水分を含有した液体乾燥剤（２２）がリザーバ（図示せず）内に蓄えられる。そして、再生機（図示せず）に戻され、回復され、再利用に供されることとなる。

図１に示す如く、フィン（１６）の上端（１８）及び底端（２０）は、チューブ（１２）の曲面に適合するように形成された輪郭縁部（３２）を備える。これにより、フィン（１６）がしっかりとチューブ間に据付けられることが可能となる。また、これにより、チューブ（１２）と対応するフィン（１６）の端部（１８，２０）との間の液体乾燥剤（２２）の流動が容易となる。

チューブ（１２）にフィン（１６）の縁部（１８，２０）が位置している部分において、液体乾燥剤（２２）の隅肉部が観察される。比較的厚い液体乾燥剤（２２）の隅肉部は、液体乾燥剤（２２）が自由に流動するとともに、その厚さゆえ、チューブ（１２）との低い熱接触をもたらす領域を形成する。したがって、液体乾燥剤（２２）とチューブ（１２）との間で、ほんの僅かな量の熱しか交換されない領域が形成されることとなる。結果として、隅肉部を通過する液体乾燥剤（２２）はチューブ（１２）と接触しても効果的に冷却されないこととなる。
したがって、もし、チューブ（１２）の周面から離れすぎている状態で、輪郭縁部（３２）が延出し、隅肉部の形成を防止する術がないならば、輪郭縁部（３２）は、冷却されることなしにチューブ（１２）周囲を流れるための経路を形成することとなる。

フィン（１６）は、更に、ノッチ部（３４）を備える。ノッチ部（３４）は、隣接するチューブ（１２）の間に配されるフィン（１６）の底端（２０）に位置する。ノッチ部（３４）は、傾斜した縁部を備え、この傾斜した縁部は、液体乾燥剤（２２）が底端（２０）から滴下する挙動を非常に低減させる。また、この傾斜した縁部は、下方へ流下する液体乾燥剤（２２）を隣接するチューブ（１２）に向けて導水する役割を担う。このようにして、液体乾燥剤（２２）が、チューブ（１２）から離れた位置のフィン（１６）の縁部に沿って蓄積すること並びにチューブ（１２）間で滴下することが防止される。

フィン（１６）は、その略表面全体又は選択された部分上の液体乾燥剤（２２）の湿潤を促すとともに好適な湿潤表面をもたらし、液体乾燥剤（２２）がフィン（１６）にわたって均一に流れることを可能とする好適な材料からなる。このような好適な材料として、網状形態、メッシュ状形態、不織布シート及びこれらに類するものを挙げることができ、典型的には、プラスチック、金属、カーボン、ガラス、セラミック及びセルロースのファイバから構成される。フィン（１６）は、プラスチック、金属、カーボン、ガラス、セラミック、無機物、セルロース及びこれらに類するものから選択される細粒やファイバを付着させた薄いフィルム形態としてもよい。

本実施例において、蒸発機（１０）は、蒸発機（１０）が少なくとも略無傷な状態を維持しつつ、フィン（１６）を簡単に交換できるように、フィン（１６）の除去が容易となるように形成されている。フィン（１６）は、チューブ（１２）間から簡単に抜き取ることが可能であるとともに、その後簡単に配設可能である。

ここで、図２を参照する。
蒸発機（４０）は、本発明の第２の実施形態を示す。蒸発機（４０）は、液体乾燥剤分配システムを除いて、蒸発機（１０）と同様の形態である。
蒸発機（４０）は、単一の分配パッド（３４）を備える。このパッド（３４）は、対応するフィン（１６）の上端縁（１８）に直接的に接触する。蒸発機（４０）は、複数の分配チューブ（３６）を備える。分配チューブ（３６）は、分配マニフォールド（２４）に対して流体が流通可能に連通する。分配チューブ（３６）それぞれは、連接して配されるスプレーノズル（３８）を備える。スプレーノズル（３８）は、分配チューブ（３６）の長手方向軸に沿って配設される。スプレーノズル（３８）は、単一の分配パッド（３４）の上面上に液体乾燥剤（２２）の噴霧流をもたらす。噴霧された液体乾燥剤（２２）は、パッド（３４）に浸透し、最終的にフィン（１６）上を流下する。フィン（１６）が互いに近接して配されるので、パッド（３４）下方における水滴の形成が防止される。

単一の分配パッド（３４）並びに液体乾燥剤（２２）を供給するためのスプレーシステムを用いるとき、分配パッド（３４）の上面に隔壁部材（４２）が据付けられ、隔壁部材（４２）が、分配チューブ（３６）とスプレーノズル（３８）を取り囲む。隔壁部材（４２）は、ノズル（３８）から噴霧された液体乾燥剤（２２）を隔離し、この液体乾燥剤（２２）が、処理気流（３０）に混入することを防止する。

ここで、図３を参照する。
図３には、本発明の第３の実施形態として、液体乾燥剤分配アセンブリを備えていない状態の蒸発機（５０）が示される。蒸発機（５０）は、フィンの構造を除いて、蒸発機（１０）と同様の構成である。
蒸発機（５０）は、熱交換チューブ（１２）を備える。熱交換チューブ（１２）を通じて、熱交換流体（１４）が流れる。蒸発機（５０）は、複数のフィン（４４）を備える。フィン（４４）は、チューブ（１２）の上側の横列から下側の横列に向けて、連続的に延出する。フィン（４４）は、互いに間隔を空けて配される構造をなしている。
各フィン（４４）は、チューブ（１２）を通過させるための複数の穴部（４６）を備える。フィン（４４）の表面は、上述の如く処理され、湿潤可能な湿潤領域（４８）を生じさせる。湿潤領域（４８）は、チューブの各横列の間に配されている。
湿潤領域（４８）が作り出されることにより、液体乾燥剤（２２）の流下の間、チューブ（１２）の次の横列中のチューブのうち１つに向けて液体乾燥剤（２２）が流れることを湿潤領域（４８）は誘導する。チューブ（１２）のいずれの側のフィン（４４）の表面部分は、未処理の状態であり、チューブ（１２）周囲でのフィン上をいかなる液体が流れることも阻止する。このようにして、液体乾燥剤（２２）の流れは、流下の過程において、チューブ（１２）の表面上を流れるように方向付けられる。

ここで、図４を参照する。
本発明の第４の実施形態として、液体乾燥剤分配アセンブリを備えていない状態の蒸発機（６０）が示される。蒸発機（６０）は、熱交換チューブの構造を除いて、蒸発機（５０）と同様の構成を備える。
蒸発機（６０）は、複数の熱交換チューブ（１２）を備える。横列は、５本の熱交換チューブ（１２）からなり、同一横列中の熱交換チューブ（１２）は、互いに近接して且つ空間を空けて配列されている。
蒸発機（６０）は、複数のフィン（５２）を備え、複数のフィン（５２）は、互いに等間隔に間隔をあけて配設される。フィン（５２）の表面全体は、上述の如く処理され、湿潤可能な湿潤領域（５４）が形成されている。各チューブ（１２）は、湿潤パッド（５６）を備える。湿潤パッド（５６）は、各チューブ（１２）の上面上に配され、フィン（５２）の湿潤領域と接触する。
液体乾燥剤（２２）は、湿潤領域（５４）に沿って流下し、チューブ（１２）上の湿潤パッド（５６）により引き寄せられる。ひとたびチューブ（１２）上に液体乾燥剤（２２）が引き寄せられると、液体乾燥剤は、薄膜状となってチューブ（１２）周囲を流れ、好適な熱接触を作り出す。このプロセスが、チューブ（１２）の各列において繰り返される。

フィン間の空隙が、チューブ（１２）の長さ方向に沿って均一であることが必要である。不均一なフィンの間隔は、この間隔が狭い部分において特に、隣接するフィン間において液体乾燥剤の橋渡し状態を誘発することとなる。液体乾燥剤の橋渡し状態は、一のチューブから次の下方に存するチューブへの液体乾燥剤の流れに対して、低い抵抗性を備える流下経路をもたらすこととなる。これにより、不均一な流れを生じ、熱物質交換が生じるフィンの表面積の低減を生じせしめるという悪影響がもたらされることとなる。液体乾燥剤の橋渡し状態は、更に、安定性の低い流動特性をもたらすので、この液体乾燥剤の橋渡し状態は消滅並びに再構築がされやすくなる。橋渡し状態が解消すると、液体乾燥剤の水滴が形成されることとなり、処理気流中に液体乾燥剤の水滴が混入することとなり、望ましくない状態を作り出すこととなる。

図５Ａ及び図５Ｄを参照する。図５Ａ及び図５Ｄは、隣接するフィン（１６）間の均一な間隔を維持する４つの方法を示す。
図５Ａに示す如く、フィン（１２）は、小さなディンプル（窪み部）（５８）を備える。このディンプル（５８）は、フィン（１２）の表面上に刻設又は熱形成されている。
フィン（１６）が連接して配されると、各ディンプルは隣接したフィン（１６）上または隣接するフィン（１６）の表面上の他のディンプル（１６）に接触することとなる。ディンプル（５８）が均一な高さを備えるように形成されると、ディンプル（５８）は、フィン（１６）間の均一な間隔を維持するための信頼性の高い手段をもたらすこととなる。

図５Ｂに示す如く、複数のスペーサ（６２）が、フィン（１６）の表面に配設される。複数のスペーサ（６２）は、フィン（１６）に対して適切な固定手段で固定されている。ここで、限定するものではないが、固定手段として、接着剤、溶接及び締結を例示できる。
スペーサ（６２）は、隣接するフィン（１６）間の均一な間隔を維持する。他の手段として、スペーサ（６２）が、接着剤の球から形成されてもよい。この接着剤の球は、隣接するフィン（１６）間の空間を橋渡しする。接着剤は、塗布後初期時において流動性を有する。そして最終的に接着剤は、硬質のスペーサとして機能することとなる。

図５Ｃに示す如く、連接して配されるスペーサロッド（６４）が、連接して配されるフィン（１６）の群を貫通して挿入され、互いに間隔をあけて配されるフィン（１６）の配列を維持する。フィン（１６）は、いずれもロッド（６４）に対して、所望の位置で結合される。または、フィン（１６）は、フィン（１６）とロッド（６４）の間に生ずる摩擦力によりフィン間の空間を維持する。スペーサロッド（６４）の挿入の間、フィン（１６）間隔をあけた状態の配列を維持するために、分離手段が好適である。

図５Ｄに示す如く、一対のフィン（６６）は、襞部（６８）を備える。襞部（６８）はフィン（６６）上に配される。フィン（６６）は、他の一方のフィン（６６）に対して隣接して配され、襞部（６８）により、フィン（６６）は、その間隔をあけた配列を維持することとなる。
上述の如く、図５Ａ乃至図５Ｄに示すフィンは、平面状であってもよく、湾曲していてもよく、波形に形成されてもよく又はこれらに類する形状をなすものであってもよい。

ここで、図６を参照する。図６は、図１に示す蒸発機（１０）の一部を示す。
蒸発機（１０）は、複数のスペーサ（６８Ａ，６８Ｂ）を備える。典型的には、液体乾燥剤（２２）は、スペーサ下方において厚くなりやすい傾向を有する。このことは、隣接するフィン（１６）間において橋渡し状態を引き起こすこととなる。
スペーサ（６８）は、フィン（１６）上に配され、対応するチューブ（１２）に近接している。ここでの橋渡し状態は、何ら問題を引き起こすものではない。スペーサ（６８Ｄ）は、流下する液体乾燥剤の流量が低い領域に配される。したがって、液体乾燥剤が隣接するフィン（１６）間で橋渡し状態となる傾向が低くなる。

熱交換チューブの表面が、液体乾燥剤により確実に湿潤した状態となることが必要である。もし、チューブが確実に湿潤しないならば、不連続の液体乾燥剤の流れ経路がチューブ表面上に形成されることとなる。この不連続の液体乾燥剤の流れ経路の存在は、チューブ表面の一部分のみが液体乾燥剤（２２）と熱交換を行うことを意味する。

しかしながら、チューブ表面全体が、液体乾燥剤により湿潤しているとしても、チューブ周面を流れる液体乾燥剤の膜厚は、不均一な膜厚となり得る。この不均一性は、液体乾燥剤とチューブ間の熱交換を低減せしめることとなる。チューブ表面が湿潤容易性を有し、チューブ表面上の液体乾燥剤（２２）の流れが比較的均一な厚さを確保できるようにすることが望ましい。しかしながら、チューブ表面上の湿潤を容易にするための材料の使用は、慎重に判断されるべきである。なぜなら、このような材料が厚すぎるならば、このような材料自体が液体乾燥剤（２２）とチューブ間の熱の流れに干渉することとなるためである。

蒸発機のチューブ上に用いられる湿潤化材料は、フィンに関連して説明されたものと同様である。本出願人は、ガラス、炭素、アクリル、ポリエステル及びナイロンの繊維を湿潤化材料として成功裏に使用してきている。このような湿潤化材料は、チューブ表面に接着される。全ての場合において、繊維層の形態を備える湿潤化材料の厚さは約10 milから25 milの範囲である。

ここで、図７を参照する。図７には、熱交換チューブの一部が、本発明の一実施形態として示されている。
液体乾燥剤（２２）と熱交換チューブ（７０）との間の十分な熱接触を提供することは重要である。チューブ（７０）は、複数の周面溝部（７２）を備える。この周面溝部（７２）は、チューブ（７０）の長手方向に延設している。溝部（７２）は、螺旋状に形成されてもよい。溝部（７２）は、チューブ（７０）と液体乾燥剤（２２）間の熱伝達を増大させる。また、溝部（７２）は、他の手段では形成され得るであろう液体乾燥剤からなる不連続な流動経路の形成を低減させる。このような不連続な流動経路の形成は、液体乾燥剤との熱交換がなされる表面積の低減をもたらし、悪影響を与えるものである。

試験対象とされた一実施形態において、溝部は、１インチ当たり４０本のピッチで形成され、溝部の頂部と谷部との間の高さは0.020インチで形成される。このとき、出願人は、チューブ（７０）が上記のような溝部を備えるとき、チューブ（７０）と液体乾燥剤（２２）との間の熱伝達係数が３００％増大することを観察している。

ここで、図８を参照する。図８は、複数の熱交換チューブ（７４）を有する蒸発機（８０）の一部を示す。この熱交換チューブ（７４）は、長円形状の断面を有するとともに複数のスペーサ（７６）を備える。
スペーサ（７６）は、それぞれ、フィン（１６）表面上に配され、熱交換チューブ（７４）に近接している。チューブ（７４）は、平坦化された断面を備え、当該平坦化部分は、液体乾燥剤（２２）の熱交換が行われる表面積を増大させる。更に、略垂直方向に方向付けられたチューブ（７４）の表面は、液体乾燥剤の流動速度を増加させる。この結果、チューブ表面上を流下する液体乾燥剤（２２）の厚さが低減し、熱伝達を向上させる。変更形態として、チューブ（７４）を楕円形断面に改良してもよい。これにより同様に、熱伝達効率が向上することとなる。

ここで、図９を参照する。図９は、本発明の変更形態として、液体乾燥剤分配システムがない状態で、蒸発機（９０）が示されている。
蒸発機（９０）は、複数のフィン（７８）を備える。フィン（７８）それぞれは、隣接する熱交換チューブ（８２）の間に配されている。フィン（７８）はそれぞれ、一のチューブ（例えば、８２Ａ）から延出し、下方に存在する隣接するチューブ（例えば、８２Ｂ）に至る。フィン（７８）は、複数のチューブの軸により定められる平面内に配置される。
液体乾燥剤は、フィン（７８）の表面を流下し、この流下する液体乾燥剤は、次の下方に位置するフィン（７８）上を続けて流下する前に、チューブ（８２）周囲を流下し、チューブ（８２）と熱交換をすることとなる。このような構造は、チューブ（８２）の表面全体が、フィン（７８）を流下する液体乾燥剤と熱交換することを保証することとなる。この実施形態は、平坦化又は細長く形成された断面を備えるチューブ（８２）、溝彫り加工されたチューブ（８２）又は湿潤化材料がライニングされたチューブ（８２）を用いても有利な効果をもたらすものである。

ここで、図１０Ａ及び図１０Ｂを参照する。図１０Ａ及び図１０Ｂには、本発明の他の実施形態に係る蒸発機（１４０）が示される。
蒸発機（１４０）は、複数の垂直に立設された熱交換板（１０４）を備える。熱交換板（１０４）は、互いに間隔をあけて配される構造をなす。更に、蒸発機（１４０）は、複数の波形形状のフィン（１０６）を備える。各波形形状のフィン（１０６）は、対応する隣接する熱交換板（１０４）の間に配される。蒸発機は更に、分配マニフォールド（２４）を備える。分配マニフォールド（２４）は、再生機（図示せず）から液体乾燥剤を搬送する。また、蒸発機は、複数の分配チューブ（２６）を備える。分配チューブ（２６）は、分配マニフォールド（２４）から複数の分配パッド（２８）へ液体乾燥剤を分配する。分配パッド（２８）それぞれは、隣接する熱交換板（１０４）間に配される。
液体乾燥剤（２２）は、パッド（２８）を通じて分散し、熱交換板（１０４）の表面を均一に流下する。液体乾燥剤（２２）は最終的にリザーバ（図示せず）内に回収され、再生機（図示せず）に戻され、再処理される。

熱交換プレート（１０４）の外側部分と波形形状のフィン（１０６）は、上述の方法と同様に処理され、湿潤可能な湿潤表面が形成される。熱交換板（１０４）の湿潤表面は、液体乾燥剤（２２）の均一な流れを促す。波形のフィン（１０６）は、断続的な接触位置（１０８）で対応する隣接する熱交換板（１０４）に近接して又は接触して配される。接触位置（１０８）は、液体乾燥剤（２２）が熱交換板（１０４）を流下し、熱交換板（１０４）上の流れを連続させ又は波形のフィン（１０６）表面上を移動することを可能とする。

波形形状のフィン（１０６）は、好ましくは、湿潤可能な湿潤化材料からなる。湿潤化材料は、フィン（１０６）上に湿潤表面をもたらし、液体乾燥剤（２２）が均一に流れることが可能となる。フィンの好適な形態は、網状形態、メッシュ状形態、プラスチック繊維、金属繊維、ガラス繊維、セラミック繊維又はセルロース繊維からなる不織布シート及びプラスチック、金属、カーボン、ガラス、セラミック、無機物又はセルロースといった材料からなる細粒やファイバを備える薄いフィルムの形態である。この薄いフィルムは、フィン（１０６）の表面に接着される。

熱交換板は、その内部を流動する熱交換流体を備える。熱交換流体は、液体乾燥剤（２２）との熱交換を促進する。熱交換板（１０４）内部を流れる熱交換流体が、後述するように、多数の流動経路を作ることが好ましい。そのような熱交換板の詳細は、米国特許第６，０７９，４８１号にて詳細に開示されている。この米国特許の開示内容は、本明細書に参照として組み込まれる。処理気流は、フィン（１０６）と熱交換板（１０４）との間の空隙を通過する。この処理気流は、フィン（１０６）及び熱交換板（１０４）を流下する液体乾燥剤（２２）と接触することにより冷却並びに乾燥される。

ここで、図１１を参照する。図１１には熱交換板（１０４）の断面が示される。
熱交換板（１０４）は、一対の板壁（１１２）を備える。板壁（１１２）は、離間して配される複数のウェブ材（１１４）により、その均一な離間状態が保たれる。ウェブ材（１１４）は、複数の流体搬送チャネル（１１６）を形成し、複数の流体搬送チャネル（１１６）は、その内部において、熱交換流体を搬送する。

ここで、図１２を参照する。
熱交換板（１０４）は、三角形状の差込部材（１１８）を備え、差込部材（１１８）は複数のチャネル（１２２）を備える。複数のチャネルは、その内部を横方向に延びている。
差込部材（１１８）が熱交換板（１０４）と結合したときに、チャネル（１２２）が熱交換板（１０４）の一方の側のチャネル（１１６）を、熱交換板（１０４）の他方の側のチャネル（１１６）に流体が流通可能なように接続し、２つの経路を備える流体循環路を生じさせるように、差込部材（１１８）のチャネル（１２２）が方向付けられる。熱交換流体は、一方の側のチャネル（１１６）を介して熱交換板（１０４）に流入し、差込部材（１１８）のチャネル（１１２）内に進入する。そして、熱交換板（１０４）の他方の側のチャネル（１１６）で１８０°方向転換する。熱交換板（１０４）に取付けられる外部マニフォールド又は追加のフィッティングを用いることなしに、熱交換流体の方向転換が熱交換板（１０４）の平面内において実行される。

ここで、図１３Ａ及び図１３Ｂを参照する。熱交換板（１５０）が、本発明の他の実施形態として示される。
熱交換板（１５０）は、熱交換板（１０４）と同様である。熱交換板（１５０）は、複数の流体搬送チャネル（１２４）を備える。複数の流体搬送チャネル（１２４）は、熱交換板（１０４）内部において長手方向に延設する。また、熱交換板（１５０）は、複数のボア部（１２６）を備える。ボア部（１２６）は、チャネル（１２４）に対して直角に延設し、熱交換板（１５０）の一端部においてチャネル（１２４）と交差する。交差するチャネル（１２４）とボア部（１２６）は、流体転向領域（１３４）を形成する。流体転向領域（１３４）は、流体がチャネル（１２４）を通過し、１８０°の方向転換を行うことを可能とする。これにより、２つの経路若しくは多数の経路を備える流体循環路が形成されることとなる。
側面被覆部材（１２８）が熱交換板（１５０）に固定され、外部からのボア部（１２６）の流体密閉性を維持する。端部被覆部材（１３２）が、プレート（１５０）に固定され、外部からのチャネル（１２４）の流体密閉性を維持する。

ここで、図１４を参照する。図１４には、本発明の他の実施形態として、熱交換板（１６０）が示される。熱交換板（１６０）は、側面被覆部材を備えていないこと以外は、熱交換板（１５０）と同様の構成を備える。
熱交換板（１６０）は、複数のチャネル（１３６）を備える。複数のチャネル（１３６）は、その内部において、長手方向に延出する。そして、複数のボア部（１３８）と連通する。複数のボア部（１３８）は、熱交換板（１６０）内部で延び、所定角度でチャネル（１３６）と交差する。
交差するチャネル（１３６）とボア部（１３８）は、流体転向領域（１４４）を形成する。流体転向領域（１４４）は、チャネル（１３６）を通過する流体が１８０°の方向転換を行うことを可能とする。これにより、２つの経路又は多数の経路を備える流体循環路が形成される。
ボア部（１３８）は、熱交換板（１８０）の側壁と交差しない。端部被覆部材（１４６）は、熱交換板（１５０）に固定され、チャネル（１３６）とボア部（１３８）が外部に対して流体密閉性を維持するようにする。他の方法として、熱交換板（１６０）の開口端が、溶接、接着剤によるプラグなどの好適な手段で閉塞されてもよい。

ここで、図１６を参照する。図１６には、本発明の一実施形態として、分配差込部材（１７０）が示される。分配差込部材（１７０）は、図１１の分配パッドと置き換えるために利用される。分配差込部材（１７０）は、液体乾燥剤（２２）を蒸発機（１４０）の熱交換板（１０４）の上端へ搬送する。各分配差込部材（１７０）は、隣接して配される熱交換板（１０４）の上端位置を受け止めるとともに適合するように形成される。

液体乾燥剤は、分配マニフォールド（２４）及び分配チューブ（２６）から、小径の入口部（１４８）を介して、分配差込部材（１７０）に搬送される。分配差込部材（１７０）の一方の側の構造的要素は、他方の側においても同一である。小径の入口部（１４８）は、貫通孔（１５２）と流体流通可能に連通する。貫通孔（１５２）は、分配差込部材（１７０）の正面部分に対して直角方向に延設する。
分配差込部材（１７０）は、更に、搬送溝（１５４）を備える。搬送溝（１５４）は、分配差込部材（１７０）の両側に配され、貫通孔（１５２）からの液体乾燥剤を隣接する熱交換板（１０４）の対の上部に搬送する。熱交換板（１０４）は、分配差込部材の両側に位置している。

略等しい量の液体乾燥剤を各熱交換板（１０４）に搬送することを保証するために、分配マニフォールド（２４）内の流れに対する抵抗は、各熱交換板（１０４）の表面へ向かう分配差込部材（１７０）内の流動経路の抵抗と比較して小さくされる。流体の抵抗は、溝部（１５４）の幅及び深さを低減するにつれて増加する。しかしながら、溝部（１５４）の幅及び深さは、流れ経路の内表面に堆積する薄片や固体粒子による閉塞を避けるために十分に大きく形成される。他の手段として、溝部（１５４）の流動経路の長さが、長く形成され、流体抵抗を増大させることができる。この形態においては、流れの閉塞も防止される。

分配差込部材（１７０）から熱交換板（１０４）の反対側に流れる液体乾燥剤の流れが結合し、隣接する熱交換板（１０４）を横切る間隙間を橋渡しすることを観察した。このことは、処理気流が液体乾燥剤の橋渡し現象に相互作用し、水滴を剥ぎ取ることを生じせしめる。

このような事態の発生頻度を最小限化するために、分配差込部材（１７０）が更に、薄い裾部材（１５６）を更に備える。裾部材（１５６）は、分配差込部材の下縁に沿って延出する。裾部材（１５６）は、熱交換板（１０４）の対向する表面上の液体乾燥剤の流れの間の橋渡し状態の発生を効果的に防止する。

分配差込部材（１７０）は更に、隆起したシール用バリア（１５８）と第２のドレイン溝（１６２）を備える。ドレイン溝（１６２）は、搬送溝（１５４）の側部から漏れ出る液体乾燥剤を熱交換板（１０４）へ方向付ける。

（実施例）
本実施例において、本明細書に示される原理にしたがって設計される熱物質交換機は、蒸気圧縮空調装置に搭載され、従来の蒸発機と置き換えられる。置き換えられた従来型の蒸発機は、業界標準型のフィン付チューブ式熱交換器であり、銅製チューブとアルミニウム製のフィンを備える。従来型の蒸発機は、以下の特徴を備える。

この蒸発機内にチューブ内を流れる４９°Ｆの飽和温度で蒸発する冷却剤Ｒ２２、８０°Ｆの乾球温度及び６７°Ｆの湿球温度で流入するとともにフィン及びチューブの外側を流れる１０００ＣＦＭの気流を用いると、熱交換器は、空気から１時間当たり30,100 Btuの熱エネルギを吸収するとともに、１時間当たり8.6 lbsの水を除去する。

従来型の蒸発機が、本明細書に示す原理にしたがって設計される蒸発機の形態の熱物質交換機と置き換えられる。３７％（重量％）の塩化リチウム溶液は、強力な液体乾燥剤であるが、これが、熱物質交換機の外側の流れとして供給される。従来型の蒸発機と本発明の比較を有用に行うべく、熱物質交換機が、従来型の蒸発機の上記リストに示された特徴と一致するように設計された。特に、（１）チューブの総数（近似的に）、（２）チューブの外径、（３）処理気流の体積、（４）吹き込み空気の前面風速及び（４）チューブ内を流れる蒸発性冷却剤の温度の点で一致するように、熱物質交換機は設計される。

チューブは、水平方向に方向付けられ、横列当たり５本のチューブが配され、縦列当たり１８本のチューブが配されるような矩形配列が採択される（処理気流は、チューブの横列の方向に流れるように作り出され、液体乾燥剤は、縦列の方向に流れるように搬送される）。各横列における５本のチューブは、隣接するチューブと４分の１インチの空隙を得るように配列される。各縦列中の１８本のチューブは、互いに１インチの空隙を得るように配列される。チューブは、その外周面に鋸歯状の螺旋溝を供える。１インチ当たり４０本の溝が形成され、各溝は、20 milの頂部から谷頂部までの寸法を備える。

チューブは、銅又は９０／１０の銅ニッケル合金のいずれかから形成される。銅製チューブが使用されるならば、ＬＩＭＩＴ３０１などのような防蝕剤（ＬＩＭＩＴ３０１は、FMC Lithium of Gastonia社（米国ノースカロライナ州）により製造される防蝕剤である）が、塩化リチウム溶液に添加される。（ＦＭＣ社によれば、１００°ＦにおけるＬＩＭＩＴ３０１を備える塩化リチウム中の銅の腐食速度は、１年間当たり2.0 milである。この腐食速度は、本実施例の５０°Ｆの作動温度においては、顕著により低速なものとなる）。

チューブの横列間の１インチの空隙に、薄い湿潤化性を有するフィンが挿入され、チューブに対して直角に配される。フィンはＰＶＣフィルムから形成される。ＰＶＣフィルムは、10 milの厚さを備える。各フィンの両側には、アクリル製繊維が接着剤を用いて貼り付けられる。この繊維は、20 milの長さ並びに3 デニールの仕様を備える（ここで、「デニール」は、繊維の径を表す標準寸法である）。フィンは、３インチ×１インチの寸法を備え、１インチ当たり７つのフィンが積み重ねられる。

１分間当たり総計６３０mLの液体乾燥剤が、開放気泡型のメラミン樹脂発泡体パッドに供給される。メラミン樹脂発泡体パッドは、最も上方に配される横列のチューブ上面に載置される。液体乾燥剤は、まず、パッドに搬送される前に濾過が施される。パッドから、液体乾燥剤が、重力により、１８本全てのチューブの横列及びフィン上を流れ、最下方のフィンの横列を流下し、回収容器内に至る。発泡体パッドから回収容器への流下において、液体乾燥剤は、空隙を横切ることはない。液体乾燥剤の空隙の横断は、液体乾燥剤の分裂を生じせしめ、結果として水滴を形成することとなる。

液体乾燥剤式熱物質交換機の性能が、チューブとチューブ周囲を流れる液体乾燥剤の膜間の熱伝達と、処理気流とフィン上を流下する液体乾燥剤の膜との間の熱及び物質の伝達を別個に計算することでモデル化される。
チューブと液体乾燥剤の膜との間の熱伝達は、熱伝達係数Ｕが500Btu/h-ft2-Fであると仮定して計算される。520 Btu/h-ft2-Fから680 Btu/h-ft2-FのＵの値が卓上試験で測定されている。Ｕの値が高い場合には、小型で高効率の熱物質交換機を構築可能であり、500 Btu/h-ft2-FというＵの値は、少なめに見積もった数値である。
チューブ上を流れる液体乾燥剤の温度、熱伝達に利用可能な表面積、熱伝達係数Ｕ、チューブ内の温度（即ち、蒸発性冷却剤の温度）、液体乾燥剤の流速並びに液体乾燥剤の熱容量を知ることで、エネルギ保存則からチューブからフィンへ流下する液体乾燥剤の温度を算出可能となる。

フィンは、処理気流の流れに対して平行壁からなるチャネルを形成する。本実施例で用いられる設計状態において、これらチャネル内を通過する空気の速度は、５２５ｆｐｍである。この気流に対するレイノルズ数は、約９００であり、このことは、気流が層流であることを意味する。平行壁間の層流に対する熱物質伝達係数は、レイノルズ数とプラントル数（空気に対しては０．７の値である）の関数として知られている。これら熱物質伝達係数と液体乾燥剤の特性を用いて、空気と液体乾燥剤の間の熱と物質の交換が算出される。
これらの交換が既知のものとなると、フィン間のチャネルを離れる空気の温度と湿度が算出され、フィンを離れるとともに次のチューブの横列に流れる液体乾燥剤の温度及び濃度が計算される。
上記の計算手順が、各チューブの横列及びフィンに対して繰り返される。

上記の性能の算出が完了すると、液体乾燥剤の流量及び選択されたフィンの高さに応じて、液体乾燥剤がフィン上の水蒸気を吸収する間に、液体乾燥剤の温度が１０°Ｆ上昇することが分かる。この温度変化は、水分吸収に対する潜在能力を１０％低減させるが、この値は許容可能なものである。また、全てのフィン及びチューブを通過した後において、液体乾燥剤の濃度が初期値３７％から３４．７％まで低減する。この濃度の２．３％の低下は、水分吸収に対する潜在能力を４．０％低減させるが、この値は許容可能なものである。

性能計算が完了すると、液体乾燥剤式熱物質交換機が、空気から31,100Btuの熱を１時間当たりに吸収し、17.4 lbsの水を１時間当たりに吸収することが分かる。この熱吸収は、従来型の蒸発機と比較して略４％高い。また、水分除去は、２倍以上高い値を示す。水分除去の値の増加は、HVACの用途においては非常に重要である。なぜなら、湿度制御が非常に重要であるためである。したがって、空調装置において、従来型の蒸発機と本発明の液体乾燥剤式熱物質交換機とを置き換える強い動機付けとなり得る。

上記説明は、本発明の単なる例示的な実施形態を開示するとともに説明するものにすぎない。したがって、上記説明並びに添付の図面及び請求の範囲から、様々な変更、改良並びに均等物を、添付の請求の範囲に記載の発明の技術的範囲及び要旨から外れることなく構築することができる。

本発明の一実施形態における蒸発機の形態の熱物質交換機の斜視図である。 本発明の第２の実施形態における蒸発機の形態をなす熱物質交換機の斜視図である。 本発明の第３の実施形態における蒸発機の形態の熱物質交換機の斜視図である。 本発明の第４の実施形態における蒸発機の形態の熱物質交換機の斜視図である。 本発明にしたがう様々なスペーサの構造を表す一対の隣接するフィンの斜視図である。 本発明にしたがう様々なスペーサの構造を表す一対の隣接するフィンの斜視図である。 本発明にしたがう様々なスペーサの構造を表す一対の隣接するフィンの斜視図である。 本発明にしたがう様々なスペーサの構造を表す一対の隣接するフィンの斜視図である。 図１の蒸発機の一部を示す斜視図であり、本発明にしたがうスペーサ構造と組み合わせられている。 熱交換チューブの部分的に切り取られた斜視図であり、本発明にしたがう一の表面デザインを示す。 多数の熱交換チューブを備える蒸発機の一部を示す斜視図であり、熱交換チューブは、楕円形状断面をなすとともに本発明のスペーサ構造が組み合わされている。 複数の熱交換チューブを備える蒸発機の斜視図であり、複数のフィンが組み合わせられている。複数のフィンは、本発明にしたがう対応するチューブの間に配設される。 垂直に立設する熱交換板と波形形状のフィンの配列を備える本発明の他の実施形態に係る蒸発機の斜視図であり、フィンは、隣接する熱交換板の間に配されている。 本発明にしたがう図１１の図１１Ａで示された部分の拡大図である。 熱交換板の横断面図であり、内部ウェブにより分割された内部チャネルを示し、本発明中でこの熱交換板が用いられる。 熱交換板に結合する三角形状の差込部材の斜視図であり、この差込部材は、本発明に用いられる熱交換板内で２つの経路を備える流体循環路を生じせしめる。 熱交換板の部分切取斜視図である。この熱交換板は、側壁部を貫通して掘られた一連の穴部を備え、この穴部は内部チャネルと交差し、本発明の熱交換板内で２つの経路を備える流体循環路を形成する。 図１４の図１４Ａで示された部分の拡大図であり、本発明にしたがうものである。 本発明の熱交換板の部分切取斜視図である。この熱交換板は、一連の穴部を備え、穴部は所定角度で掘られ、内部チャネルと交差し、熱交換板内部で２つの経路を備える流体循環路を形成する。 本発明に係る分配差込部材の斜視図であり、分配差込部材は、液体乾燥剤を対応する一対の熱交換板に搬送する。

Claims (25)

1. 熱物質交換機であって、該熱物質交換機は、
   （ａ）互いに離間した関係を維持しつつ、少なくとも略平行に配される複数のチューブを備え、前記離間関係において、少なくとも１つの上側チューブが上方に配されるとともに、少なくとも１つの下側チューブから離間して配され、前記チューブが外側表面を備え、
   （ｂ）前記熱物質交換機は更に、前記チューブ間に形成された空間に基台を備え、該基台は、薄い表面部を備え、該薄い表面部は、水滴を形成することなく、前記上側チューブと前記下側チューブの間の前記基台に沿って、重力により、液体が流れることを可能とするとともに、前記液体の大部分が少なくとも一のチューブに流れることを可能とするように形成され、
   （ｃ）前記熱物質交換機は更に、液体供給アセンブリを備え、該液体供給アセンブリは、前記液体を前記熱物質交換機の上部に搬送し、
   （ｄ）前記熱物質交換機は更に、前記チューブのうち少なくともいくつかを加熱若しくは冷却する手段を備えることを特徴とする熱物質交換機。
2. 各縦列において、少なくとも３つの離間したチューブからなる少なくとも１つの縦列を備えることを特徴とする請求項１記載の熱物質交換機。
3. 少なくとも２つの離間したチューブの縦列を備えることを特徴とする請求項１記載の熱物質交換機。
4. 前記基台が、湿潤化材料からなることを特徴とする請求項１記載の熱物質交換機。
5. 液体分配手段を更に備え、
   該液体分配手段が、前記チューブの前記外表面周囲において液体の分配を促すことを特徴とする請求項１記載の熱物質交換機。
6. 前記液体分配手段が、前記チューブの外表面を巻回するように又は螺旋状に形成された溝部を備えることを特徴とする請求項５記載の熱物質交換機。
7. 前記チューブが、円形断面を備えることを特徴とする請求項１記載の熱物質交換機。
8. 前記チューブが、非円形断面を備えることを特徴とする請求項１記載の熱物質交換機。
9. 前記チューブが、垂直方向において断面長軸を備えるように形成された細長い断面を備えることを特徴とする請求項８記載の熱物質交換機。
10. 前記基台が、間隔をおいて配されるフィンの形態であり、
    該フィンが、チューブの長手方向軸に対して直角に方向付けられていることを特徴とする請求項１記載の熱物質交換機。
11. 前記基台が、液体湿潤性及び非湿潤性を有する領域両方を備え、
    これら領域が、少なくとも１つのチューブの外表面に向けて液体を方向付けるように形成されることを特徴とする請求項１０記載の熱物質交換機。
12. 前記フィンが少なくとも１つのチューブと噛合う部分を備え、
    該噛合う部分が前記チューブの外表面の形状と一致するように輪郭形成され、これにより、チューブとの対応する合せ面がもたらされることを特徴とする請求項１０記載の熱物質交換機。
13. 前記フィンが、平面形状又は湾曲形状をなすことを特徴とする請求項１０記載の熱物質交換機。
14. 前記基台が、熱伝達率が10W/m-C以下となる材料からなることを特徴とする請求項１記載の熱物質交換機。
15. 前記フィンが、15 mil以下の厚さを備えるプラスチック材料の薄膜と
    該薄膜の各面に配される湿潤化材料を備えることを特徴とする請求項１０記載の熱物質交換機。
16. スペーサ手段を更に備え、
    該スペーサ手段が、互いに離間した関係にあるフィンの状態を維持することを特徴とする請求項１０記載の熱物質交換機。
17. 前記フィンが、波形形状のシートを備えることを特徴とする請求項１０記載の熱物質交換機。
18. 前記基台が、前記チューブの軸に定義される面に平行に方向付けられることを特徴とする請求項１記載の熱物質交換機。
19. 熱物質交換機であって、該熱物質交換機は、上側領域から下側領域に長手方向に配列されるとともに離間して配される複数の板材と、
    各板材内部を加熱又は冷却する温度調整手段と、
    前記板材間の間隙内に配されるとともに、多数の位置で前記板材と接触する湿潤可能な基台を備え、
    該湿潤可能な基台は、前記板材間の間隙を気体が通過可能なように形成され、
    前記熱物質交換機は、液体搬送手段を備え、
    該液体搬送手段は、液体供給源を備えるとともに、該液体供給源から前記板材及び湿潤可能な基台の上側領域に液体を搬送する手段を備えることを特徴とする熱物質交換機。
20. 前記基台が、波形形状を備えることを特徴とする請求項１９記載の熱物質交換機。
21. 前記液体搬送手段が、分配マニフォールドを備えることを特徴とする請求項１９記載の熱物質交換機。
22. 前記分配マニフォールドが、複数の差込部材を備え、
    各差込部材が、隣接する板材間に配され、
    前記差込部材が、前表面及び後表面を有し、この前表面及び後表面がそれぞれ隣接する板材に接触し、
    各表面は少なくとも１つの溝部と、該溝部と流体流通可能に連通する一端部と液体供給源と連通する他端部を備えるコンジットを備えることを特徴とする請求項２１記載の熱物質交換機。
23. 前記液体が液体乾燥剤であることを特徴とする請求項１記載の熱物質交換機。
24. 少なくともいくつかの前記チューブを加熱又は冷却する前記手段が、前記チューブを熱交換流体が通過するための手段を備えることを特徴とする請求項１記載の熱物質交換機。
25. 熱物質交換機アセンブリに用いられる押出板材であって、該押出板材は、
    長手方向軸と対向する端部を備える前方壁と後方壁と、
    前記対向する端部の間で互いに平行に延びるとともにウェブアセンブリを備える複数のチャネルと、
    流体が前記前方壁と後方壁の少なくとも一方を通じて前記チャネルに流入することを可能とする液体流入手段と、
    前記チャネルから前記流体が排出されることを可能とする流体排出手段と、
    前記液体が、対向する端部においてチャネル内に前記流体が流入又は流出することを防ぐ手段と、
    前記ウェブアセンブリの少なくともいくつかの隣接するチャネル間で流体流通を可能とする手段を備えることを特徴とする押出板材。

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