JP4081009B2 - 露点蒸発冷却器のための方法およびプレート装置 - Google Patents
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Description
間接蒸発冷却は、冷却液(普通は、水)を蒸発させることによって気体流(普通は、空気)を冷却して第2の気流にする一方、第1の気流から第2のものに熱伝達を行わせる方法である。この方法は従来の空気調和に比べて、電気的な要求条件が低く、比較的高い信頼性があり、R−134のような冷媒について必要とされるもの、ひいてはそれによるすべての不利益を排することができ、確かに特有の利点がある。しかしながら、間接蒸発冷却はまだ特別に造られた商業的用途においてのみ用いられているだけで、住宅の、もしくはアフターマーケット製品として市場では未だ入手できない。これは公知の間接蒸発冷却器および方法の不利な点に起因している。すなわち、コストが高いこと、熱力学的サイクルが効率的でなく、費用に見合って空気を十分に冷却することができないこと、給水システムが効率的でないこと、大型であること(scale buildup)、熱交換器が貧弱で高価であること、圧力低下が大きいこと、気流の露点(冷却の理論的限界)に近づけるのが難しいこと、湿った雰囲気では露点が比較的高いこと、熱交換装置を通じて圧力の低下が大きいこと、熱交換装置が大型であること、および、いくつかの設計によっては多くの補助的な器具に頼らねばならないこと、である。
本発明は、全種流体の間接蒸発冷却器を提供するもので、熱交換プレートの対向面で交差して流れるウェットおよびドライチャネルを有し、これによって薄い樹脂構造または他の好適な材料によるプレートを通した熱伝達を可能にする一方、プレートに沿った横方向の熱伝達を阻止または最小化するようにする。その目的のために、いくつかの用語を定義する。
Claims (24)
- (a)ドライサイド(9)およびウェットサイド(10)を有し、該ウェットサイドが蒸発液体により少なくとも部分的に湿らされている複数のプレート(6)であって、それぞれが前記プレートの前記ドライサイドを通るよう作動気体流(2)を案内するための少なくとも1つの第1チャネル(4)、前記プレートの前記ドライサイドを通るよう生成流体流(1)を案内するための第2チャネル(3)、および前記プレートの前記ウェットサイドを通るよう前記作動気体流を案内するための第3チャネル(5)を形成している当該複数のプレートと、
(b)前記プレートに形成され、前記蒸発液体を保持し前記プレートの前記ウェットサイドに移送するためのトラフ(72)と、を具え、
(c)前記複数のプレートは、ウェットサイド同士が対向しかつドライサイド同士が対向するよう、間隔をおいて平行に配列され、さらに使用時には、前記プレートの前記ドライサイドからの前記作動気体流が前記プレートを分離する前記間隔に流入して前記ウェットサイド上で流れるようにするとともに、
使用時には、前記生成流体が前記プレートの前記ドライサイド上を通って冷却されるようにしたことを特徴とする間接蒸発冷却器。 - 前記プレート間の間隔は、前記プレート間を流れる前記気体の圧力降下が最小限となるよう選択されていることを特徴とする請求項1に記載の間接蒸発冷却器。
- さらに、前記プレート間の間隔は1.5から3.5ミリメートルの間で選択されていることを特徴とする請求項2に記載の間接蒸発冷却器。
- さらに、前記プレート間の間隔は、1.50から1.85ミリメートル、2.00から2.35ミリメートル、2.10から2.90ミリメートル、および3.10から3.50ミリメートルからなる範囲の群から選択されていることを特徴とする請求項3に記載の間接蒸発冷却器。
- 前記プレートを通る孔(11)をさらに具え、該孔は、これを通って前記作動流が前記ドライサイドから前記ウェットサイドに至り、続いて前記ウェットサイドを通って流れるのを許容するよう構成されていることを特徴とする請求項1に記載の間接蒸発冷却器。
- 前記孔を通過する前に前記作動流が前記間接蒸発冷却器から出て行くのを阻止するよう寸法および形状が定められたバリア(12)をさらに具えたことを特徴とする請求項5に記載の間接蒸発冷却器。
- 前記ドライサイド(4)上の1以上のチャネルが前記ウェットサイド(5)上の1以上のチャネルに対し角度をもって方向付けられ、前記プレートの前記ドライサイドを通る流体の流れの方向が前記プレートの前記ウェットサイドを通る気体の流れの方向と実質的に直交していることを特徴とする請求項1に記載の間接蒸発冷却器。
- 前記プレートの前記ドライサイドを通って流れるのに先立ち、前記生成流および前記作動流を除湿するためのエレメントをさらに具えたことを特徴とする請求項1に記載の間接蒸発冷却器。
- 乾燥剤除湿器(25)と、前記生成流または前記作動流の少なくとも一つの流れが、前記プレートを通るに先立って前記乾燥剤除湿器を通過するようにするするための手段とをさらに具えたことを特徴とする請求項1に記載の間接蒸発冷却器。
- 前記生成流は、冷却される空間から再循環され、作動流および生成流の少なくとも一方として再使用されることを特徴とする請求項1に記載の間接蒸発冷却器。
- 前記チャネルは、前記プレートのサイドおよびこれに対向する隣接プレートの表面を通る流体の流れの方向に平行に延在する複数のリブと、前記プレートの波部とのいずれかを具えるチャネルガイド(8)をなしていることを特徴とする請求項1に記載の間接蒸発冷却器。
- 空間の冷却、または前記空間の加温および加湿の補助を行うために使用可能で、
第1および第2位置を有するサイクル制御ダンパーをさらに具え、該サイクル制御ダンパーが前記第1位置にあるときに、前記作動気体流が雰囲気に放出されるとともに前記生成流が前記空間に向けられて冷却を行い、前記サイクル制御ダンパーが前記第2位置にあるときに、前記生成流が雰囲気に放出されるとともに前記作動気体流が前記空間に向けられて加温および加湿を行う、
ことを特徴とする請求項1に記載の間接蒸発冷却器。 - 前記生成流体および作動気体流の運動を生じさせるために配設された少なくとも一つのファン(20)をさらに具えたことを特徴とする請求項1に記載の間接蒸発冷却器。
- 前記トラフには、一組のウェットサイド間の空間から他の組のウェットサイド間の空間に流体が流れるのを許容するよう、間隔を置いて複数の液体孔(73)が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の間接蒸発冷却器。
- 前記液体孔は隣り合うトラフ上でオフセットして配置され、前記流体がドライサイド間の空間をバイパスすることを特徴とする請求項14に記載の間接蒸発冷却器。
- 前記ウェットサイド上で前記液体を分配するために、前記プレートの前記ウェットサイドに吸上げ層を具えたことを特徴とする請求項1または請求項14に記載の間接蒸発冷却器。
- a)ドライサイド(9)およびウェットサイド(10)を有するとともに、トラフ(72)が形成された熱伝達プレートを複数用意する工程と、
b)前記ウェットサイド同士が対向し、前記ドライサイド同士が対向するようにして前記複数のプレートを平行に配列させる工程と、
c)前記トラフに蒸発液体を提供する工程と、
d)前記熱伝達プレートの前記ウェットサイドを前記蒸発液体で湿らせる工程と、
e)前記熱伝達プレートの前記ドライサイドの部分を通って作動流を通過させる工程と、
f)前記熱伝達プレートの前記ドライサイドの他の部分を通って生成流体流を通過させる工程と、
g)前記熱伝達プレートの前記ウェットサイドを通って前記作動流を通過させる工程と、
h)前記熱伝達プレートの前記ウェットサイド上の前記作動流内に前記蒸発液体を蒸発させることで、前記熱伝達プレートの冷却を行う工程と、
i)前記ドライサイドの前記部分において前記冷却された前記熱伝達プレートに接触させることで、前記生成流および前記作動流を冷却する工程と、
を具えたことを特徴とする間接蒸発冷却方法。 - j)前記ドライサイド同士が向き合う前記熱伝達プレート間の空間に複数のチャネル(3,4)を設けて、前記生成流と前記作動流との分離を保持しながら流体をガイドさせる工程と、
k)前記ウェットサイド同士が向き合う前記熱伝達プレート間の空間に、前記ドライサイドによる空間に備えられたチャネルに非平行な複数のチャネル(5)を設けて、前記作動流をガイドさせる工程と、
をさらに具えたことを特徴とする請求項17に記載の間接蒸発冷却方法。 - 前記ドライサイドに前記複数のチャネルを設ける工程では、前記孔に最も近い前記プレートのチャネルと並行するよう、当該ドライサイドの複数のチャネルの向きが定められることを特徴とする請求項18に記載の間接蒸発冷却方法。
- 前記ウェットサイドに前記複数のチャネルを設ける工程では、前記ドライサイドのガイドに非平行な方向となるよう、当該ウェットサイドの複数のチャネルの向きが定められることを特徴とする請求項18に記載の間接蒸発冷却方法。
- 前記ウェットサイドの表面を濡らすために、前記プレートの前記ウェットサイドに設けられた吸上げ層(7)を介して前記液体を分配する工程をさらに具えたことを特徴とする請求項18に記載の間接蒸発冷却方法。
- 前記蒸発液体に対し不浸透性である層を前記ドライサイドに設ける工程をさらに具えたことを特徴とする請求項21に記載の間接蒸発冷却方法。
- 前記プレートを通る孔を形成する工程をさらに具え、前記作動流は、前記孔を通って前記ドライサイドから前記ウェットサイドに至り、続いて前記ウェットサイドを流れることを特徴とする請求項18に記載の間接蒸発冷却方法。
- 前記孔を通過する前に前記作動流が間接蒸発冷却器から出て行くのを阻止するよう寸法および形状が定められたバリア(12)を形成する工程をさらに具えたことを特徴とする請求項23に記載の間接蒸発冷却方法。
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