JP7275519B2 - 気化式熱交換器 - Google Patents

Description

この発明は、気化式熱交換器に関し、特に、冷媒が流れる冷媒流路を備える気化式熱交換器に関する。

従来、冷媒が流れる冷媒流路を備える気化式熱交換器が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、内部に冷媒が流れるコイル（冷媒流路）を備える熱交換器（気化式熱交換器）が開示されている。上記特許文献１の熱交換器は、コイルを流れる冷媒を冷却する水を保持する湿潤層を備えている。

上記特許文献１の熱交換器では、湿潤層の水がコイルを介して接する冷媒から熱を奪って水蒸気となることにより、冷媒は冷却される。また、上記特許文献１の熱交換器では、湿潤層の水が周辺の空気から熱を奪って水蒸気となることにより、湿潤層の周辺の空気は冷却されるとともに、湿潤層から気化した水蒸気により、湿潤層の周辺の空気は加湿される。

特開２０１４－１６９８６１号公報

一般に、空気の温度が低いほど、空気に含むことのできる水蒸気の量（飽和水蒸気量）が少なくなる。逆に、飽和水蒸気量を多くして空気中に多量の水蒸気を含むためには、空気の温度を高くしなければならない。ここで、空気が飽和水蒸気量（第１飽和水蒸気量）に達した状態において、空気の温度を下げた場合、第１飽和水蒸気量の空気は、空気の温度を下げた分だけ第１飽和水蒸気量よりも空気に含むことのできる水蒸気の量が少ない第２飽和水蒸気量の状態の空気になる。この場合、第１飽和水蒸気量と第２飽和水蒸気量との差の分だけ、空気に含まれる水蒸気が水へと凝結する。そして、空気に含まれる水蒸気が水へと凝結する際に発生する凝結熱により空気の温度が上昇するので、空気が第１飽和水蒸気量に達した状態に戻る。したがって、空気の水蒸気の量が飽和水蒸気量に達すると、空気の温度低下と、空気に含まれる水蒸気の凝結熱による空気の温度上昇とがつり合うことになる。

ここで、上記特許文献１の熱交換器では、上記のように、湿潤層の周辺の空気は、湿潤層に冷却されて温度が低くなることにより、飽和水蒸気量が少なくなる。さらに、上記特許文献１の熱交換器では、湿潤層の周辺の空気は、湿潤層に加湿されることにより、湿潤層の周辺の空気の量が飽和水蒸気量に近付く。すなわち、上記特許文献１の熱交換器では、湿潤層により周辺の空気を加湿する分だけ、周辺の空気を加湿せずに冷却して飽和水蒸気量にした場合よりも高い温度で、湿潤層の周辺の空気の水蒸気の量が飽和水蒸気量に達する。

このため、上記特許文献１の熱交換器では、上記のように、湿潤層の水の冷却による周辺の空気の温度低下と、周辺の空気に含まれる水蒸気の凝結熱による周辺の空気の温度上昇とのつり合う温度が、周辺の空気を加湿せずに冷却して飽和水蒸気量にした場合よりも高くなるという不都合がある。つまり、上記特許文献１の熱交換器では、周辺の空気を加湿せずに冷却して飽和水蒸気量にした場合よりも高い温度（湿球温度）までしか、湿潤層の周辺の空気が冷却されない。なお、湿球温度とは、流路内を一定気圧に保ちながら、流路内において水を蒸発させて流路内の空気から気化熱を奪うことにより、流路内の水蒸気が飽和に達するまで、流路内を断熱的に冷却した場合の流路の温度である。

この結果、上記特許文献１の熱交換器では、空気が湿潤層により冷却されるとともに加湿されることにより、コイル（冷媒流路）を流れる冷媒の冷却能力を向上させることができないという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、冷媒流路を流れる冷媒の冷却能力を向上させることが可能な気化式熱交換器を提供することである。

この発明の一の局面による気化式熱交換器は、冷媒が流れる冷媒流路と、空気が流れる空気ドライ流路と、冷媒流路を流れる冷媒を冷却する水を保持する第１湿潤層と、空気ドライ流路を流れる空気を冷却する水を保持する第２湿潤層とが内表面部に設けられ、冷媒流路および空気ドライ流路に隣接するように配置された空気ウェット流路と、所定の間隔を隔てて配置された孔状の複数の冷媒流路に跨って設けられるとともに、複数の冷媒流路に冷媒を供給する管状の冷媒供給部材と、冷媒供給部材の延びる方向と交差する方向に延びるとともに、第１湿潤層に水を供給するための水供給部と、を備え、空気ドライ流路に流入された空気は、第２湿潤層により冷却された後、空気ウェット流路の内部に流れるように構成されている。

この発明の一の局面による気化式熱交換器では、上記のように、空気ドライ流路に流入された空気は、第２湿潤層により冷却された後、空気ウェット流路の内部に流すように構成されている。これにより、空気ウェット流路に設けられた第２湿潤層の水が、空気ドライ流路を流れる空気から熱（気化熱）を奪って、空気ウェット流路内において水蒸気となるので、第２湿潤層から気化した水蒸気により、空気ドライ流路内の空気を加湿せずに冷却することができる。すなわち、空気ドライ流路内の空気を第２湿潤層により冷却する際に加湿しないので、空気ドライ流路が加湿されない分だけ、空気ドライ流路の空気が加湿される場合よりも低い温度で、空気ドライ流路の空気の水蒸気の量が飽和水蒸気量に達する（飽和する）。このように、空気ドライ流路の空気が加湿される場合よりも低い温度で、空気ドライ流路の空気の水蒸気の量が飽和水蒸気量に達する（飽和する）ので、第２湿潤層の水の冷却による空気ドライ流路の空気の温度低下と、空気ドライ流路の空気に含まれる水蒸気の凝結熱による温度上昇とのつり合う温度が、空気ドライ流路の空気が加湿される場合よりも低くなる。つまり、空気ドライ流路の空気が加湿される場合よりも低い温度（湿球温度）以下に、空気ドライ流路の空気を冷却することができる。この結果、空気ドライ流路を設けることなく、空気を加湿しながら冷却する場合よりも、空気ウェット流路に流入する空気の温度を低くすることができるので、冷媒流路を流れる冷媒の冷却能力を向上させることができる。また、空気ドライ流路を設けることなく、空気を加湿しながら冷却する場合と比較して、空気ウェット流路に流入する空気の温度を低くすることができるので、空気ウェット流路に流入した空気の冷却に第１湿潤層の水が利用されないようにすることができる。この結果、第１湿潤層の水の大部分を冷媒流路内の冷媒の冷却に利用することができるので、冷媒流路を流れる冷媒の冷却を効率的に行うことができる。

上記一の局面による気化式熱交換器において、好ましくは、空気ドライ流路は、第１温度で流入した空気を、第２湿潤層により第１温度よりも低く、かつ、湿球温度よりも低い第２温度の空気として流出するように構成され、空気ウェット流路には、第２温度の空気が流入する。このように構成すれば、空気ウェット流路内の空気は露点温度を最低温度としながら、気化熱によって確実に冷却されることができる。つまり、空気ウェット流路に流入する第２温度の空気は、水蒸気の量が飽和、もしくは飽和に近い状態であるが、空気ウェット流路よりも温度の高い冷媒流路と空気ドライ流路から熱を奪う事で温度が上昇する。そして、温度が上昇する事で飽和水蒸気量が増えるので、第１湿潤層および第２湿潤層で気化が始まり、空気ウェット流路内の空気は第１湿潤層および第２湿潤層の気化によって冷却・加湿され、飽和状態に戻る。したがって、空気ウェット流路内の空気は飽和湿度曲線上を移動するように加湿が進む。この結果、冷媒流路を流れる冷媒の冷却能力をより向上させることができる。

この場合、好ましくは、空気ドライ流路は、空気ドライ流路の空気中に含まれる水蒸気が凝結する第２温度としての露点温度まで第１温度の空気を冷却可能に構成されている。なお、露点温度とは、流路内の水蒸気を含む空気を冷却したとき、凝決が始まる温度を示す。このように構成すれば、空気ドライ流路内の空気の温度を下限の露点温度まで冷却可能とすることにより、空気ウェット流路に流入させる第２温度の空気を最大限に冷却することができるので、第２温度の空気による空気ウェット流路内の冷却能力を向上させることができる。この結果、冷媒流路を流れる冷媒の冷却能力をより一層向上させることができる。

上記一の局面による気化式熱交換器において、好ましくは、第１湿潤層は、空気ウェット流路の冷媒流路側の内表面部に設けられ、第２湿潤層は、空気ウェット流路の空気ドライ流路側の内表面部に設けられている。このように構成すれば、第１湿潤層の水が気化することにより冷媒流路内の冷媒から直接的に気化熱を奪うことができるので、冷媒流路内の冷媒を効率よく冷却することができる。また、第２湿潤層の水が気化することにより空気ドライ流路内の空気から直接的に気化熱を奪うことができるので、空気ドライ流路内の空気を効率よく冷却することできる。これらにより、空気ドライ流路の空気を効率よく冷却することができるとともに、冷媒流路内の冷媒を効率よく冷却することができるので、冷媒流路を流れる冷媒の冷却をより効率的に行うことができる。

上記一の局面による気化式熱交換器において、好ましくは、空気ウェット流路は、空気ドライ流路および冷媒流路に対して全体にわたって隣接している。このように構成すれば、空気ウェット流路の全体にわたって空気ドライ流路の空気の冷却および冷媒流路の冷媒の冷却を行うことができるので、空気ドライ流路の空気および冷媒流路の冷媒を効果的に冷却することができる。

上記一の局面による気化式熱交換器において、好ましくは、空気ウェット流路を流れる空気の流れ方向は、冷媒流路を流れる冷媒の流れ方向とは逆方向である。このように構成すれば、第１湿潤層を介して冷媒流路の冷媒と熱交換する空気ウェット流路の空気の温度は、冷媒流路の下流に行くに伴って低くなり、冷媒流路の下流側端部において、冷媒は最も温度の低い空気ウェット流路内の空気と第１湿潤層を介して熱交換を行うことができる。ここで、冷媒流路の冷媒の流れ方向と空気ウェット流路の空気の流れ方向とが同じ場合、冷媒流路の冷媒が第１湿潤層を介して熱交換を行う空気ウェット流路の空気の温度は、下流に行くに伴って冷媒流路の冷媒により第１湿潤層を介して暖められて高くなる。そして、冷媒流路の冷媒は、冷媒流路の下流側端部において、最も温度の高い空気ウェット流路の空気と第１湿潤層を介して熱交換を行うことになる。これにより、冷媒流路の冷媒の流れ方向と空気ウェット流路の空気の流れ方向とが互いに逆方向の場合の方が、冷媒流路の冷媒の流れ方向と空気ウェット流路の空気の流れ方向とが同じ場合よりも、空気ウェット流路の上流側端部の空気の温度と、冷媒流路の下流側端部の冷媒の温度との差が大きくなるので、冷媒流路から流出する冷媒の温度を低くすることができる。すなわち、冷媒流路の冷媒と空気ウェット流路の空気との第１湿潤層を介した熱交換を効率的に行うことができる。

上記一の局面による気化式熱交換器において、好ましくは、冷媒流路を構成する平板形状の冷媒流路構成部材と、冷媒流路構成部材に対向する位置に配置され、空気ドライ流路を構成する平板形状のドライ流路構成部材とをさらに備え、空気ウェット流路は、冷媒流路構成部材とドライ流路構成部材との間に設けられている。このように構成すれば、空気ウェット流路を構成する部材を設ける場合と異なり、空気ウェット流路を構成するための専用の部材を設ける必要がないので、気化式熱交換器の小型化および構成を簡略化することができる。

この場合、好ましくは、冷媒流路構成部材およびドライ流路構成部材は、それぞれ、空気ウェット流路を流れる空気の流れ方向に直交する断面において、冷媒流路構成部材とドライ流路構成部材とが対向する方向の長さが小さい扁平形状を有し、冷媒流路構成部材とドライ流路構成部材とは、冷媒流路構成部材とドライ流路構成部材とが対向する方向において交互に並んで配置されている。このように構成すれば、隣り合わせて空気ウェット流路を配置することができるので、気化式熱交換器内に空気ウェット流路を無駄なく配置することができる。また、扁平形状の冷媒流路構成部材およびドライ流路構成部材の各々の表面積と同じ表面積を有する円筒管を並べて配置した場合と比較して、冷媒流路構成部材とドライ流路構成部材とが対向する方向における気化式熱交換器のサイズ（寸法）を小さくすることができる。

本発明によれば、上記のように、冷媒流路を流れる冷媒の冷却能力を向上させることができる。

第１実施形態による気化式熱交換器を示した模式的な斜視図である。 第１実施形態による筐体を外した状態の気化式熱交換器を示した模式的な斜視図である。 第１実施形態による気化式熱交換器を示した断面図である。 第１実施形態による気化式熱交換器の冷却フィンを示した側面図である。 図４における１１０－１１０線に沿った断面図である。 図６（Ａ）は第１実施形態による気化式熱交換器の冷却フィンの表面部上に第１湿潤層が形成される前の状態を示した模式図である。図６（Ｂ）は冷却フィンの表面部上に第１湿潤層が形成された後の状態を示した模式図である。 第１実施形態による気化式熱交換器における空気ドライ流路を示した断面図である。 図３における１００－１００線に沿った断面図である。 図９（Ａ）は第１実施形態による気化式熱交換器の空気冷却部材の表面部上に第２湿潤層が形成される前の状態を示した模式図である。図９（Ｂ）は冷却フィンの表面部上に第２湿潤層が形成された後の状態を示した模式図である。 第１実施形態による気化式熱交換器における空気ウェット流路を示した断面図である。 第１実施形態による気化式熱交換器における空気ウェット流路および空気ドライ流路のそれぞれの空気の流れを示した模式図である。 第１実施形態による気化式熱交換器の内部を流れる空気の温度変化および絶対湿度の変化を示した模式的なグラフである。 第１変形例による筐体を外した状態の気化式熱交換器を示した模式的な斜視図である。 第２実施形態による筐体を外した状態の気化式熱交換器を示した模式的な斜視図である。 第２実施形態による気化式熱交換器における空気ドライ流路を示した断面図である。 第２実施形態による気化式熱交換器における空気ウェット流路を示した断面図である。 第２変形例による筐体を外した状態の気化式熱交換器を示した模式的な斜視図である。 第３実施形態による気化式熱交換器を示した模式的な斜視図である。 第３実施形態による筐体を外した状態の気化式熱交換器を示した模式的な斜視図である。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

［第１実施形態］
まず、図１～図１０を参照して、第１実施形態による気化式熱交換器１の構成について説明する。気化式熱交換器１は、生鮮食品などを冷凍・冷蔵するための冷熱機器として構成されている。具体的には、図１および図２に示すように、気化式熱交換器１は、筐体２と、水平方向に複数（５個）並ぶ（積層する）冷却フィン３と、冷媒供給部材４と、水供給部材５と、水平方向に複数（５個）並ぶ（積層する）空気冷却部材６と、送風ファン７とを備えている。なお、冷却フィン３は、特許請求の範囲の「冷媒流路構成部材」の一例である。また、空気冷却部材６は、特許請求の範囲の「ドライ流路構成部材」の一例である。

ここで、水平方向において冷却フィン３の並ぶ方向をＸ方向とし、水平方向においてＸ方向に直交する方向をＹ方向とする。また、Ｘ方向およびＹ方向に直交する方向をＺ方向（上下方向）とする。なお、Ｘ方向は、特許請求の範囲の「冷媒流路構成部材とドライ流路構成部材とが対向する方向」の一例である。Ｚ方向は、特許請求の範囲の「空気ウェット流路を流れる空気の流れ方向」の一例である。

筐体２は、略直方体形状を有している。筐体２は、冷却フィン３を内部に収容する第１ケース部２１と、第１ケース部２１のＹ２方向側（背面側）に取り付けられる第２ケース部２２と、第１ケース部２１のＺ１方向側（上方向側）に取り付けられる第３ケース部２３とを含んでいる。

図３に示すように、第１ケース部２１は、冷却フィン３を内部に収容する内部空間２１ａを形成し、平面視で矩形の枠状となる複数（４個）の側壁部２１ｂを有している。第１ケース部２１は、Ｚ１方向側（上方向側）の端部およびＺ２方向側（下方向側）の端部のそれぞれに開口２１ｃ、２１ｄを有している。第１ケース部２１の内部空間２１ａは、Ｚ１方向側（上方向側）の端部の開口２１ｃを介して後述する第３ケースの内部空間２３ａに連通する。第１ケース部２１の内部空間２１ａは、Ｚ２方向側（下方向側）の端部の開口２１ｄを介して外部空間に連通する。

また、図３に示すように、複数の側壁部２１ｂのうちＹ１方向側（正面側）の側壁部２１ｂおよびＹ２方向側（背面側）の側壁部２１ｂには、それぞれ、複数の空気冷却部材６のそれぞれを差し込む複数のスリット２１ｅ、２１ｆが形成されている。複数のスリット２１ｅ、２１ｆは、それぞれ、Ｘ方向に並ぶように設けられている（図１参照）。

第２ケース部２２は、内部空間２２ａと、内部空間２２ａに繋がるＹ１方向側（正面側）の端部の開口２２ｂとを有している。第２ケース部２２の内部空間２２ａは、後述する空気ドライ流路６ａを介して外部空間に連通する。

第３ケース部２３は、内部空間２３ａと、Ｙ２方向側（背面側）の開口２３ｂと、Ｚ２方向側（下側）の開口２３ｃとを有している。第３ケース部２３の内部空間２３ａは、Ｙ２方向側（背面側）の開口２３ｂを介して第２ケース部２２の内部空間２２ａに連通する。第３ケース部２３の内部空間２３ａは、Ｚ２方向側（下側）の開口２３ｃを介して第１ケース部２１の内部空間２１ａに連通する。

このように、気化式熱交換器１では、第２ケース部２２および第３ケース部２３により、空気ドライ流路６ａと空気ウェット流路１０とを繋ぐダクトが形成されている。

冷却フィン３は、図４および図５に示すように、冷却フィン３の表面部上に保持された水により、冷却フィン３を介して内部を流れる冷媒Ｃから気化熱を奪うことによって、冷媒Ｃを冷却するように構成されている。なお、冷媒Ｃには、フロン、水、空気、アンモニアまたは二酸化炭素などが用いられる。

具体的には、冷却フィン３は、冷媒流路３ａを構成する平板形状を有している。冷媒流路３ａは、冷媒Ｃを流す流路である。冷却フィン３は、Ｚ方向に直交する断面において、Ｘ方向の長さが小さい扁平形状を有している。これにより、冷却フィン３は、冷媒流路３ａを流れる冷媒Ｃから後述する第１湿潤層８１への熱伝導を効率よく行うことが可能である。また、冷却フィン３は、Ｙ方向に一定の間隔を空けて複数（４個）配置されている。複数の冷却フィン３は、Ｚ方向において、互いに略平行になるように配置されている。冷却フィン３は、アルミニウムなどの金属または樹脂から形成されている。

冷媒流路３ａは、冷却フィン３をＺ方向に貫通する複数（４個）の貫通孔３１を有している。複数の貫通孔３１は、それぞれ、Ｚ１方向から見て円形、もしくは矩形形状を有している。複数の貫通孔３１は、略等間隔でＹ方向に並んでいる。

冷媒供給部材４は、Ｙ方向に並ぶ複数の冷却フィン３のそれぞれの冷媒流路３ａに冷媒Ｃを供給するように構成されている。具体的には、冷媒供給部材４は、冷媒流路３ａに連通する複数の連通孔（図示せず）が形成された管部４ａを含んでいる。管部４ａは、Ｙ方向に延びている。管部４ａは、平面視において冷却フィン部３に重なる位置に配置されている。また、冷媒供給部材４は、冷却フィン部３のＺ方向（上下方向）のそれぞれの端部に配置されている。

また、冷媒供給部材４は、Ｙ方向に並ぶ複数の冷却フィン３のそれぞれの冷媒流路３ａに連続的に冷媒Ｃを供給するように構成されている。具体的には、冷媒供給部材４は、Ｙ方向に並ぶ複数の冷却フィン３のそれぞれの冷媒流路３ａに、Ｚ２方向側からＺ１方向側に向かって冷媒Ｃを流すように構成されている。冷媒供給部材４は、Ｙ方向に並ぶ複数の冷却フィン３のそれぞれの冷媒流路３ａに冷媒Ｃ（高温冷媒）を供給可能なように、冷却フィン３のＺ２方向側の端部に接続されている。冷媒供給部材４は、Ｙ方向に並ぶ複数の冷却フィン３のそれぞれの冷媒流路３ａから冷媒Ｃ（低温冷媒）を排出可能なように、冷却フィン３のＺ１方向側の端部に接続されている。このような、冷媒供給部材４が、Ｘ方向に複数（４個）並んで配置されている（図２参照）。

ここで、図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示すように、気化式熱交換器１は、冷却フィン３の表面部に設けられ、水供給部材５から供給される水を保持する隙間を形成する複数の保持材８を備えている。保持材８は、冷却フィン３のＸ方向の各々の表面部上の全体に亘って配置されている。気化式熱交換器１では、複数の保持材８により形成された上記した隙間に生じる毛細管現象によって、水供給部材５から供給された水が冷却フィン３の表面部上に保持される。このようにして、冷却フィン３の表面部上に第１湿潤層８１が形成される。

保持材８は、樹脂材（レーヨン、ナイロンおよびアクリルなどの樹脂）により形成された樹脂製繊維である。複数の保持材８は、冷却フィン３の表面部上に、たとえば静電植毛により接合されることが好ましい。なお、複数の保持材８は、冷却フィン３の表面部上に接着剤とともに吹き付けることにより接合されてもよい。

水供給部材５は、冷却フィン３に連続的に水を供給するように構成されている。具体的には、水供給部材５は、Ｚ２方向側に複数の孔（図示せず）が形成された管部５ａを含んでいる。水供給部材５は、冷却フィン３のＺ１方向側（上方向側）に配置されている。

このような、Ｙ方向に複数（４個）並んだ冷却フィン３のそれぞれに単一の冷媒供給部材４を取り付けた構成を１組として、Ｘ方向に複数（５組）並んでいる。また、水供給部材５は、Ｙ方向に複数（４個）並んでいる。水供給部材５は、Ｘ方向に複数（５個）並んだ冷却フィン３のそれぞれに水を供給するように構成されている。複数（４個）の水供給部材５は、Ｘ方向に複数（４個）並んだ空気冷却部材６のそれぞれに水を供給するように構成されている。

空気冷却部材６は、図７および図８に示すように、空気冷却部材６の表面部上に保持された水により、空気冷却部材６を介して内部を流れる空気から気化熱を奪うことによって、空気を冷却するように構成されている。

具体的には、空気冷却部材６は、冷却フィン３に対向する位置に配置され（図２参照）、空気ドライ流路６ａを構成する平板形状を有している。すなわち、複数の空気冷却部材６は、Ｘ方向に並ぶ複数の冷却フィン３同士の各隙間に配置されている。空気ドライ流路６ａは、送風ファン７（図１参照）から送られる空気を流す流路である。空気冷却部材６は、Ｚ方向に直交する断面において、Ｘ方向の長さが小さい扁平形状を有している。これにより、空気冷却部材６は、空気ドライ流路６ａを流れる空気から後述する第２湿潤層９１への熱伝導を効率よく行うことが可能である。空気冷却部材６は、ポリプロピレンなどの樹脂または金属から形成されている。

空気ドライ流路６ａは、空気冷却部材６をＹ方向に貫通する複数（１０個）の貫通孔６１を有している。複数の貫通孔６１は、それぞれ、Ｙ１方向から視て矩形形状（図２参照）を有している。複数の貫通孔６１は、略等間隔でＺ方向に並んでいる。

送風ファン７（図１参照）は、Ｘ方向に並ぶ複数の空気冷却部材６のそれぞれの空気ドライ流路６ａに空気を供給するように構成されている。具体的には、送風ファン７は、Ｘ方向に並ぶ複数の空気冷却部材６のそれぞれの空気ドライ流路６ａに、Ｙ１方向側からＹ２方向側に向かって空気を流すように構成されている。

ここで、図９（Ａ）および図９（Ｂ）に示すように、気化式熱交換器１は、空気冷却部材６の表面部に設けられ、水供給部材５から供給される水を保持する隙間を形成する複数の保持材９を備えている。保持材９は、空気冷却部材６のＸ方向の各々の表面部上の全体に亘って配置されている。気化式熱交換器１では、空気冷却部材６に配置された複数の保持材９により形成された上記した隙間に生じる毛細管現象によって、水供給部材５から供給された水が空気供給部材の表面部上に保持される。このようにして、空気冷却部材６の表面部上に第２湿潤層９１が形成される。なお、保持材９の構成は、上記した第１湿潤層８１を形成する保持材８と同様であるため説明を省略する。

図１０に示すように、冷却フィン３と空気冷却部材６とは、Ｘ方向において交互に並んで配置（積層）されている。冷却フィン３と空気冷却部材６とは、一定の間隔をあけて配置されている。ここで、冷却フィン３と空気冷却部材６との一定の間隔は、冷却フィン３の表面部上の第１湿潤層８１（図６（Ｂ）参照）の水と空気冷却部材６の表面部上の第２湿潤層９１（図９（Ｂ）参照）の水との架橋を抑制可能な間隔である。

気化式熱交換器１は、冷却フィン３と空気冷却部材６との間に設けられる空気ウェット流路１０を備えている。すなわち、空気ウェット流路１０は、冷媒流路３ａおよび空気ドライ流路６ａに隣接するように配置されている。空気ウェット流路１０は、空気ドライ流路６ａを通過した空気を流す流路である。ここで、空気ウェット流路１０は、第１ケース部２１の内部空間２１ａに、Ｘ方向において交互に並んで配置された冷却フィン３および空気冷却部材６を挿入することにより形成されている。すなわち、空気ウェット流路１０は、冷却フィン３と空気冷却部材６との間の隙間により形成されている。空気ウェット流路１０は、Ｘ方向において複数（８個）設けられている。

空気ウェット流路１０は、冷媒流路３ａを流れる冷媒Ｃを冷却する水を保持する上記した第１湿潤層８１（図６（Ｂ）参照）と、空気ドライ流路６ａを流れる空気を冷却する水を保持する上記した第２湿潤層９１（図９（Ｂ）参照）とを設けた内表面部１０ａ、１０ｂを有している。ここで、第１湿潤層８１は、空気ウェット流路１０の冷媒流路３ａ側の内表面部１０ａに設けられている。なお、空気ウェット流路１０の冷媒流路３ａ側の内表面部１０ａとは、冷却フィン３の外側の表面部を示す。第２湿潤層９１は、空気ウェット流路１０の空気ドライ流路６ａ側の内表面部１０ｂに設けられている。なお、空気ウェット流路１０の空気ドライ流路６ａ側の内表面部１０ｂとは、空気冷却部材６の外側の表面部を示す。

空気ウェット流路１０は、空気ドライ流路６ａに対して全体にわたって隣接している。つまり、空気ウェット流路１０は、Ｘ方向において空気ドライ流路６ａに隣接するとともに、Ｚ方向の全長にわたって空気ドライ流路６ａに隣接している。

空気ウェット流路１０は、冷媒流路３ａに対して全体にわたって隣接している。詳細には、空気ウェット流路１０は、Ｘ方向において冷媒流路３ａに隣接するとともに、Ｚ方向の全長にわたって冷媒流路３ａに隣接している。すなわち、空気ウェット流路１０と冷媒流路３ａとは、Ｘ方向から視て互いに重なり合うように設けられている。また、空気ウェット流路１０の上流側端部は、冷媒流路３ａの下流側端部に隣接している。また、空気ウェット流路１０の下流側端部は、冷媒流路３ａの上流側端部に隣接している。

ここで、気化式熱交換器１内の空気は、上流側から、空気冷却部材６の空気ドライ流路６ａ、第２ケース部２２の内部空間２２ａ、第３ケース部２３の内部空間２３ａおよび冷却フィン３と空気冷却部材６との間の空気ウェット流路１０の順に流れる。すなわち、空気冷却部材６の空気ドライ流路６ａでは、空気はＹ１方向側からＹ２方向側に流れる（図７参照）。第２ケース部２２の内部空間２２ａでは、空気はＺ２方向側からＺ１方向側へ流れる（図７参照）。第３ケース部２３の内部空間２３ａでは、空気はＹ２方向側からＹ１方向側へ流れる（図７参照）。空気ウェット流路１０では、空気はＺ１方向側からＺ２方向側へ流れる（図１０参照）。

また、空気ウェット流路１０の空気の流れ方向が、空気の流れ方向Ｄ１である。そして、冷媒流路３ａの冷媒の流れ方向が、空気の流れ方向Ｄ１とは反対方向の冷媒Ｃの流れ方向Ｄ２である。

（気化式熱交換器における熱の移動）
図１１および図１２を参照して、気化式熱交換器１における熱の移動について説明する。なお、図１１は、気化式熱交換器１における熱の移動について説明するための概念図であり、空気（空気ドライ流路６ａの空気）の流れ方向は、気化式熱交換器１における空気の流れ方向とは異なっている。

また、図１１におけるＡの部分は、空気ドライ流路６ａの流入口部分を示しており、図１２においては第１温度Ｔ１の空気の状態に対応する。図１１におけるＢの部分は、空気ドライ流路６ａの流出口部分を示しており、図１２においては第２温度Ｔ２の空気の状態に対応する。図１１におけるＣの部分は、空気ウェット流路１０の流出口部分を示しており、図１２においては第３温度Ｔ３の空気の状態に対応する。

本実施形態の気化式熱交換器１は、空気ウェット流路１０の第１湿潤層８１および第２湿潤層９１を、空気ウェット流路１０に流入した空気の冷却に利用することを抑制するように構成されている。すなわち、気化式熱交換器１は、空気ドライ流路６ａにおいて予冷を行った空気を空気ウェット流路１０に流入させて、空気ウェット流路１０内における排熱を行うように構成されている。ここで、予冷とは、空気ウェット流路１０内に流入する空気の温度を、第１湿潤層８１または第２湿潤層９１の水が空気ウェット流路１０内に流入する空気から気化熱を奪いにくい温度まで冷却することを示す。

具体的には、気化式熱交換器１は、空気ドライ流路６ａに流入された空気を、第２湿潤層９１により冷却した後、空気ウェット流路１０の内部に流すように構成されている。ここで、空気ドライ流路６ａは、第１温度Ｔ１で流入した空気（外気）を、第１温度Ｔ１よりも低い第２温度Ｔ２の空気（冷却空気）として流出させるように構成されている。また、空気ウェット流路１０は、第２温度Ｔ２の空気（冷却空気）を、第２温度Ｔ２よりも高く第１温度Ｔ１よりも低い第３温度Ｔ３の空気（高温多湿空気）として流出するように構成されている。ここで、第１温度Ｔ１の空気の温度は、外気温である。

〈空気ドライ流路における空気の予冷〉
空気ドライ流路６ａは、第１温度Ｔ１で流入した空気を、第２湿潤層９１により第１温度Ｔ１よりも低く、かつ、湿球温度Ｗよりも低い第２温度Ｔ２の空気（冷却空気）として流出するように構成されている（Ｔ１＞Ｔ２）。すなわち、空気ドライ流路６ａは、内部を通過する空気を、第１温度Ｔ１（図１２に示す図１１のＡの部分における空気の状態）から第２温度Ｔ２（図１２に示す図１１のＢの部分における空気の状態）まで冷却するように構成されている。

空気ドライ流路６ａでは、内部を流れる空気から、空気冷却部材６を介して空気冷却部材６の空気ウェット流路１０側の内表面部１０ｂに設けられた第２湿潤層９１の水が熱（気化熱）を奪うことにより気化する。これにより、空気ドライ流路６ａの内部を流れる空気が冷却される。この際、空気ドライ流路６ａには第２湿潤層９１を設けていないので、第２湿潤層９１から気化した水蒸気により、空気ドライ流路６ａ内の空気は加湿されない。この結果、空気ドライ流路６ａでは、空気ドライ流路６ａ内の空気を加湿せずに冷却することにより、空気ドライ流路６ａ内の空気を加湿した場合よりも低い温度で空気ドライ流路６ａ内の空気の水蒸気の量が飽和水蒸気量に達する（飽和する）。

ここで、空気ドライ流路６ａの水蒸気の量が飽和水蒸気量に達すると、第２湿潤層９１の水が空気から熱を奪って水蒸気となることにより空気ドライ流路６ａの空気の温度を下げたとしても、空気ドライ流路６ａの空気に含まれる水蒸気の量が飽和しているので、空気ドライ流路６ａの空気に含まれる水蒸気が水へと凝結する。そして、空気ドライ流路６ａの空気に含まれる水蒸気が水へと凝結する際に発生する凝結熱により空気ドライ流路６ａの空気の温度が上昇するので、空気ドライ流路６ａの空気の温度が低くならない。したがって、空気ドライ流路６ａの空気の水蒸気の量が飽和水蒸気量に達すると、第２湿潤層９１の水の冷却による周辺の空気の温度低下と、空気ドライ流路６ａの空気に含まれる水蒸気の凝結熱による周辺の空気の温度上昇とがつり合う。

このため、上記のように、空気ドライ流路６ａ内の空気が加湿される場合よりも低い温度で、空気ドライ流路６ａ内の空気の水蒸気の量が飽和するので、第２湿潤層９１の水の冷却による空気ドライ流路６ａ内の空気の温度低下と、空気ドライ流路６ａ内の空気に含まれる水蒸気の凝結熱による温度上昇とのつり合う温度が、空気ドライ流路６ａ内の空気が加湿される場合よりも低くなる。

つまり、空気ドライ流路６ａでは、内部の空気に含まれる水蒸気の凝結熱による温度上昇と、第２湿潤層９１の水の冷却による内部の温度低下とがつり合う温度を、内部の空気が加湿される場合よりも小さくすることが可能である。このように、空気ドライ流路６ａは、空気ドライ流路６ａの空気中に含まれる水蒸気が凝結する第２温度Ｔ２としての露点温度Ｆまで第１温度Ｔ１の空気を冷却可能に構成されている。

空気ドライ流路６ａでは、内部の空気が露点温度Ｆになった場合、さらに冷却されると、内部の絶対湿度が飽和湿度であるため、内部の空気中の水蒸気が凝結する凝結熱が発生し、内部の空気が冷却された分だけ暖められる。したがって、空気ドライ流路６ａでは、露点温度Ｆにおいて、内部の空気に含まれる水蒸気の凝結熱と、第２湿潤層９１の水による内部の冷却とがつり合う。なお、絶対湿度とは、対象とする空気中の乾き空気（水分を含まない空気）１ｋｇに対する水蒸気の重量割合を示す。

〈空気ウェット流路における冷媒の冷却〉
空気ウェット流路１０は、第２温度Ｔ２の空気（冷却空気）を流入するように構成されている。ここで、気化式熱交換器１では、空気ドライ流路６ａを流出した第２温度Ｔ２の空気は、第２ケース部２２の内部空間２２ａ（図７参照）および第３ケース部２３の内部空間２３ａ（図７参照）の順に流れた後、空気ウェット流路１０に流入する。なお、空気ウェット流路１０は、冷媒流路３ａに隣接する空気の流路である。従来では、冷媒流路に隣接する流路に直接的に外気が流入されていたが、気化式熱交換器１では、空気ドライ流路６ａを介して、間接的に空気ウェット流路１０に空気が流入される。

空気ウェット流路１０は、内部を通過する空気を、第２温度Ｔ２（図１２に示す図１１のＢの部分における空気の状態）から第３温度Ｔ３（図１２に示す図１１のＣの部分における空気の状態）まで加熱するように構成されている（Ｔ３＞Ｔ２）。すなわち、空気ウェット流路１０は、内部を通過する第２温度Ｔ２の空気により、空気ウェット流路１０よりも温度の高い冷媒流路３ａおよび空気ドライ流路６ａから熱を奪うように構成されている。

空気ウェット流路１０では、冷媒流路３ａを流れる冷媒Ｃから、第２温度Ｔ２の空気が熱を奪って温度が上昇することにより、飽和水蒸気量が増える。また、空気ウェット流路１０では、空気ドライ流路６ａを流れる第１温度Ｔ１の空気から、第２温度Ｔ２の空気が熱を奪って温度が上昇することにより、飽和水蒸気量が増える。これらにより、空気ウェット流路１０では、第１湿潤層８１および第２湿潤層で気化が始まるので、第２温度Ｔ２から温度上昇した空気は、第１湿潤層８１および第２湿潤層９１の気化によって冷却・加湿され、飽和状態に戻る。したがって、空気ウェット流路１０内の空気は飽和湿度曲線上を移動するように加湿が進む（図１２参照）。このように、空気ウェット流路１０では、第２温度Ｔ２の空気により、冷媒流路３ａの冷媒Ｃから熱を奪いながら、第１湿潤層８１から気化した水蒸気が下流側へ流される。また、空気ウェット流路１０では、第２温度Ｔ２の空気により、空気ドライ流路６ａの第１温度Ｔ１の空気から熱を奪いながら、第２湿潤層９１から気化した水蒸気が下流側へ流される。

空気ウェット流路１０では、冷媒流路３ａの冷媒Ｃおよび空気ドライ流路６ａの第１温度Ｔ１の空気により、第２温度Ｔ２の空気が加熱されるとともに、第１湿潤層８１から気化した水蒸気および第２湿潤層９１から気化した水蒸気により、第２温度Ｔ２の空気が加湿される。

また、図１１に示すように、空気ウェット流路１０を流れる空気の流れ方向Ｄ１は、冷媒流路３ａを流れる冷媒Ｃの流れ方向Ｄ２とは反対方向である。ここで、気化式熱交換器１では、空気ドライ流路６ａを流出した第２温度Ｔ２の空気の流れ方向Ｄ１を、第２ケース部２２の内部空間２２ａ（図７参照）および第３ケース部２３の内部空間２３ａ（図７参照）の順に流すことにより、冷媒流路３ａを流れる冷媒Ｃの流れ方向Ｄ２とは逆方向に変える。

空気ウェット流路１０では、第２温度Ｔ２から第３温度Ｔ３まで加熱された空気（高温多湿空気）を、第１ケース部２１のＺ２方向側の開口２１ｄ（図３参照）から外部空間に排出することにより、排熱が行われている。また、空気ウェット流路１０では、第１湿潤層８１および第２湿潤層９１のそれぞれにおいて気化しなかった水も、第１ケース部２１のＺ２方向側の開口２１ｄから外部空間に排出される。

（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第１実施形態では、上記のように、空気ドライ流路６ａに流入された空気を、第２湿潤層９１により冷却した後、空気ウェット流路１０の内部に流すように構成する。これにより、空気ウェット流路１０に設けられた第２湿潤層９１の水が、空気ドライ流路６ａを流れる空気から熱（気化熱）を奪って、空気ウェット流路１０内において水蒸気となるので、第２湿潤層９１から気化した水蒸気により、空気ドライ流路６ａ内の空気を加湿せずに冷却することができる。すなわち、空気ドライ流路６ａ内の空気を第２湿潤層９１により冷却する際に加湿しないので、空気ドライ流路６ａが加湿されない分だけ、空気ドライ流路６ａの空気が加湿される場合よりも低い温度で、空気ドライ流路６ａの空気の水蒸気の量が飽和水蒸気量に達する（飽和する）。このように、空気ドライ流路６ａの空気が加湿される場合よりも低い温度で、空気ドライ流路６ａの空気の水蒸気の量が飽和水蒸気量に達する（飽和する）ので、第２湿潤層９１の水の冷却による空気ドライ流路６ａの空気の温度低下と、空気ドライ流路６ａの空気に含まれる水蒸気の凝結熱による温度上昇とのつり合う温度が、空気ドライ流路６ａの空気が加湿される場合よりも低くなる。つまり、空気ドライ流路６ａの空気が加湿される場合よりも低い温度（湿球温度Ｗ）以下に、空気ドライ流路６ａの空気を冷却することができる。この結果、空気ドライ流路６ａを設けることなく、空気を加湿しながら冷却する場合よりも、空気ウェット流路１０に流入する空気の温度を低くすることができるので、冷媒流路３ａを流れる冷媒Ｃの冷却能力を向上させることができる。また、空気ドライ流路６ａを設けることなく、空気を加湿しながら冷却する場合と比較して、空気ウェット流路１０に流入する空気の温度を低くすることができるので、空気ウェット流路１０に流入した空気の冷却に第１湿潤層８１の水が利用されないようにすることができる。この結果、第１湿潤層８１の水の大部分を冷媒流路３ａ内の冷媒Ｃの冷却に利用することができるので、冷媒流路３ａを流れる冷媒Ｃの冷却を効率的に行うことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、空気ウェット流路１０には、第２温度Ｔ２の空気を流入させる。これにより、空気ウェット流路１０内の空気は露点温度Ｆを最低温度としながら、気化熱によって確実に冷却されることができる。つまり、空気ウェット流路１０に流入する第２温度Ｔ２の空気は、水蒸気の量が飽和、もしくは飽和に近い状態であるが、空気ウェット流路１０よりも温度の高い冷媒流路３ａと空気ドライ流路６ａから熱を奪う事で温度が上昇する。そして、温度が上昇する事で飽和水蒸気量が増えるので、第１湿潤層８１および第２湿潤層９１で気化が始まり、空気ウェット流路１０内の空気は第１湿潤層８１および第２湿潤層９１の気化によって冷却・加湿され、飽和状態に戻る。したがって、空気ウェット流路１０内の空気は飽和湿度曲線上を移動するように加湿が進む。この結果、冷媒流路３ａを流れる冷媒Ｃの冷却能力をより向上させることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、空気ドライ流路６ａを、空気ドライ流路６ａの空気中に含まれる水蒸気が凝結する第２温度Ｔ２としての露点温度Ｆまで第１温度Ｔ１の空気を冷却可能に構成する。これにより、空気ドライ流路６ａ内の空気の温度を下限の露点温度Ｆまで冷却可能とすることにより、空気ウェット流路１０に流入させる第２温度Ｔ２の空気を最大限に冷却することができるので、第２温度Ｔ２の空気による空気ウェット流路１０内の冷却能力を向上させることができる。この結果、冷媒流路３ａを流れる冷媒Ｃの冷却能力をより一層向上させることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、第１湿潤層８１を、空気ウェット流路１０の冷媒流路３ａ側の内表面部１０ａに設ける。また、第２湿潤層９１を、空気ウェット流路１０の空気ドライ流路６ａ側の内表面部１０ｂに設ける。これにより、第１湿潤層８１の水が気化することにより冷媒流路３ａ内の冷媒Ｃから直接的に気化熱を奪うことができるので、冷媒流路３ａ内の冷媒Ｃを効率よく冷却することができる。また、第２湿潤層９１の水が気化することにより空気ドライ流路６ａ内の空気から直接的に気化熱を奪うことができるので、空気ドライ流路６ａ内の空気を効率よく冷却することできる。これらの結果、空気ドライ流路６ａの空気を効率よく冷却することができるとともに、冷媒流路３ａ内の冷媒Ｃを効率よく冷却することができるので、冷媒流路３ａを流れる冷媒Ｃの冷却をより効率的に行うことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、空気ウェット流路１０を、空気ドライ流路６ａおよび冷媒流路３ａに対して全体にわたって隣接させる。これにより、空気ウェット流路１０の全体にわたって空気ドライ流路６ａの空気の冷却および冷媒流路３ａの冷媒Ｃの冷却を行うことができるので、空気ドライ流路６ａの空気および冷媒流路３ａの冷媒Ｃを効果的に冷却することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、空気ウェット流路１０を流れる空気の流れ方向Ｄ１を、冷媒流路３ａを流れる冷媒Ｃの流れ方向Ｄ２とは逆方向にする。これにより、第１湿潤層８１を介して冷媒流路３ａの冷媒Ｃと熱交換する空気ウェット流路１０の空気の温度は、冷媒流路３ａの下流に行くに伴って低くなり、冷媒流路３ａの下流側端部において、冷媒Ｃは最も温度の低い空気ウェット流路１０内の空気と第１湿潤層８１を介して熱交換を行うことができる。ここで、冷媒流路３ａの冷媒Ｃの流れ方向Ｄ２と空気ウェット流路１０の空気の流れ方向Ｄ１とが同じ場合、冷媒流路３ａの冷媒Ｃが第１湿潤層８１を介して熱交換を行う空気ウェット流路１０の空気の温度は、下流に行くに伴って冷媒流路３ａの冷媒Ｃにより第１湿潤層８１を介して暖められて高くなる。そして、冷媒流路３ａの冷媒Ｃは、冷媒流路３ａの下流側端部において、最も温度の高い空気ウェット流路１０の空気と第１湿潤層８１を介して熱交換を行うことになる。この結果、冷媒流路３ａの冷媒Ｃの流れ方向Ｄ２と空気ウェット流路１０の空気の流れ方向Ｄ１とが互いに逆方向の場合の方が、冷媒流路３ａの冷媒Ｃの流れ方向Ｄ２と空気ウェット流路１０の空気の流れ方向Ｄ１とが同じ場合よりも、空気ウェット流路１０の上流側端部の空気の温度と、冷媒流路３ａの下流側端部の冷媒Ｃの温度との差が大きくなるので、冷媒流路３ａから流出する冷媒Ｃの温度を低くすることができる。すなわち、冷媒流路３ａの冷媒Ｃと空気ウェット流路１０の空気との第１湿潤層８１を介した熱交換を効率的に行うことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、空気ウェット流路１０を、冷却フィン３と空気冷却部材６との間に設ける。これにより、空気ウェット流路１０を構成する部材を設ける場合と異なり、空気ウェット流路１０を構成するための専用の部材を設ける必要がないので、気化式熱交換器１の小型化および構成を簡略化することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、冷却フィン３および空気冷却部材６を、それぞれ、Ｚ方向に直交する断面において、Ｘ方向の長さが小さい扁平形状に設ける。これにより、扁平形状の冷却フィン３および空気冷却部材６の各々の表面積と同じ表面積を有する円筒管を並べて配置した場合と比較して、Ｘ方向における気化式熱交換器１のサイズ（寸法）を小さくすることができる。

また、第１実施形態では、冷却フィン３と空気冷却部材６とを、Ｘ方向において交互に並んで配置する。これにより、隣り合わせて空気ウェット流路１０を配置することができるので、気化式熱交換器１内に空気ウェット流路１０を無駄なく配置することができる。

（第１変形例）
図１３を参照して、第１変形例について説明する。この第１変形例では、上記第１実施形態とは気化式熱交換器２０１の姿勢を横向きにした点が異なる例について説明する。なお、図中において上記第１実施形態と同様の構成には同じ符号を付して図示する。

冷却フィン２０３は、図１３に示すように、Ｙ方向に沿って延びる平板形状を有している。冷却フィン２０３は、Ｙ方向に直交する断面において、Ｘ方向の長さが小さい扁平形状を有している。冷媒流路２０３ａは、冷却フィン２０３にＹ方向に沿って延びる。

また、冷媒供給部材２０４は、Ｚ方向に並ぶ複数の冷却フィン２０３のそれぞれの冷媒流路２０３ａに冷媒Ｃを供給するため、Ｙ２方向側の端部に配置されている。冷媒供給部材２０４は、Ｚ方向に並ぶ複数の冷却フィン２０３のそれぞれの冷媒流路２０３ａから冷媒Ｃを排出するため、Ｙ１方向側の端部に配置されている。

このような、Ｚ方向に複数（４個）並んだ冷却フィン２０３のそれぞれに単一の冷媒供給部材２０４を取り付けた構成が、１組となってＸ方向に複数（５組）並んでいる。

空気冷却部材２０６は、Ｙ方向に沿って延びる平板形状を有している。空気冷却部材２０６は、Ｙ方向に直交する断面において、Ｘ方向の長さが小さい扁平形状を有している。また、空気ドライ流路２０６ａは、空気冷却部材２０６をＺ方向に貫通する複数（１０個）の貫通孔２６１を有している。

送風ファン７（図１参照）は、Ｘ方向に並ぶ複数の空気冷却部材２０６のそれぞれの空気ドライ流路２０６ａに、Ｚ１方向側からＺ２方向側に向かって空気を流すように構成されている。

また、空気ウェット流路２１０は、冷却フィン２０３と空気冷却部材２０６との間に、Ｙ方向に沿って延びて設けられている。ここで、空気ウェット流路２１０は、Ｘ方向において冷媒流路２０３ａに隣接するとともに、Ｙ方向の全長にわたって冷媒流路２０３ａに隣接している。

ここで、気化式熱交換器２０１では、空気は、空気ドライ流路２０６ａにおいてＺ１方向側からＺ２方向側に流れた後、Ｙ２方向側からＹ１方向側に流れ、Ｚ２方向側からＺ１方向側へ流れる。そして、気化式熱交換器２０１では、空気は、空気ウェット流路１０においてＹ１方向側からＹ２方向側へ流れる。なお、第１変形例のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

［第２実施形態］
図１４～図１６を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、上記第１実施形態とは空気ドライ流路３０６ａの延びる方向が異なる例について説明する。なお、図中において上記第１実施形態と同様の構成には同じ符号を付して図示する。

筐体３０２は、図１４～図１６に示すように、冷却フィン３を内部に収容する第１ケース部３２１と、第１ケース部３２１のＺ１方向側（上方向側）に取り付けられる第２ケース部３２３とを含んでいる。

第２ケース部３２３は、内部空間３２３ａと、Ｚ２方向側（下側）の開口３２３ｂとを有している。第２ケース部３２３の内部空間３２３ａは、Ｚ２方向側（下側）の開口３２３ｂを介して第１ケース部３２１の内部空間２１ａに連通する。このように、気化式熱交換器３０１では、第２ケース部３２３により、空気ドライ流路３０６ａと空気ウェット流路１０とを繋ぐダクトが形成されている。

空気ドライ流路３０６ａは、空気冷却部材６をＺ方向に貫通する複数（５個）の貫通孔６１を有している。複数の貫通孔６１は、それぞれ、Ｚ１方向から見て矩形形状を有している。複数の貫通孔６１は、略等間隔でＹ方向に並んでいる。

送風ファン７（図１参照）は、Ｘ方向に並ぶ複数の空気冷却部材６のそれぞれの空気ドライ流路３０６ａに、Ｚ２方向側からＺ１方向側に向かって空気を流すように構成されている。

このように、第２実施形態の気化式熱交換器３０１では、空気ドライ流路３０６ａを流出した第２温度Ｔ２の空気は、第２ケース部３２３の内部空間３２３ａ（図１５および図１６参照）に流れた後、空気ウェット流路１０に流入する。すなわち、空気ドライ流路３０６ａの空気の流れる方向は、空気ウェット流路１０の空気の流れる方向とは反対方向である。

ここで、空気冷却部材６の空気ドライ流路３０６ａでは、空気はＺ２方向側からＺ１方向側に流れる（図１５参照）。第２ケース部３２３の内部空間３２３ａでは、空気はＺ２方向側からＺ１方向側へ流れた後、Ｚ１方向側からＺ２方向側へ流れる（図１５および図１６参照）。空気ウェット流路１０では、空気はＺ１方向側からＺ２方向側へ流れる。なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第２実施形態では、上記のように、空気ドライ流路３０６ａの空気を第２ケース部３２３により反対方向に変えて空気ウェット流路１０に流入させることにより、空気ドライ流路３０６ａと空気ウェット流路１０とを繋ぐダクトの構成を簡略化することが可能であるので、気化式熱交換器３０１の大型化および構成の複雑化を抑制することが可能である。なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

（第２変形例）
図１７を参照して、第２変形例について説明する。この第２変形例では、上記第２実施形態とは気化式熱交換器４０１の姿勢を横向きにした点が異なる例について説明する。なお、図中において上記第２実施形態と同様の構成には同じ符号を付して図示する。

冷却フィン４０３は、図１７に示すように、Ｙ方向に沿って延びる平板形状を有している。冷却フィン４０３は、Ｙ方向に直交する断面において、Ｘ方向の長さが小さい扁平形状を有している。冷媒流路４０３ａは、冷却フィン４０３にＹ方向に沿って延びる。

また、冷媒供給部材４０４は、Ｚ方向に並ぶ複数の冷却フィン４０３のそれぞれの冷媒流路４０３ａに冷媒Ｃを供給するため、Ｙ２方向側の端部に配置されている。冷媒供給部材４０４は、Ｚ方向に並ぶ複数の冷却フィン４０３のそれぞれの冷媒流路４０３ａから冷媒Ｃを排出するため、Ｙ１方向側の端部に配置されている。

このような、Ｚ方向に複数（４個）並んだ冷却フィン４０３のそれぞれに単一の冷媒供給部材４０４を取り付けた構成が、１組となってＸ方向に複数（５組）並んでいる。

空気冷却部材４０６は、Ｙ方向に沿って延びる平板形状を有している。空気冷却部材４０６は、Ｙ方向に直交する断面において、Ｘ方向の長さが小さい扁平形状を有している。また、空気ドライ流路４０６ａは、空気冷却部材４０６をＹ方向に貫通する複数（５個）の貫通孔４６１を有している。

送風ファン７（図１参照）は、Ｘ方向に並ぶ複数の空気冷却部材４０６のそれぞれの空気ドライ流路４０６ａに、Ｙ２方向側からＹ１方向側に向かって空気を流すように構成されている。

また、空気ウェット流路４１０は、冷却フィン４０３と空気冷却部材４０６との間に、Ｙ方向に沿って延びて設けられている。ここで、空気ウェット流路４１０は、Ｘ方向において冷媒流路４０３ａに隣接するとともに、Ｙ方向の全長にわたって冷媒流路４０３ａに隣接している。

ここで、気化式熱交換器４０１では、空気は、空気ドライ流路４０６ａにおいてＹ２方向側からＹ１方向側に流れた後、Ｙ１方向側からＹ２方向側に折り返すように流れる。そして、気化式熱交換器４０１では、空気は、空気ウェット流路４１０においてＹ１方向側からＹ２方向側へ流れる。なお、第２変形例のその他の構成は、上記第２実施形態と同様である。

［第３実施形態］
図１８および図１９を参照して、第３実施形態について説明する。この第３実施形態では、上記第１実施形態とは冷却フィン３と空気冷却部材６とをスペーサ５１１により接続する点が異なる例について説明する。なお、図中において上記第１実施形態と同様の構成には同じ符号を付して図示する。

図１８に示すように、第３実施形態の気化式熱交換器５０１では、冷却フィン３と空気冷却部材６との間にスペーサ５１１が配置されている。ここで、第１ケース部５２１における複数の側壁部５２１ｂのうちＹ１方向側（正面側）の側壁部５２１ｂには、スペーサ５１１により接続された冷却フィン３および空気冷却部材６を差し込む開口５２１ｅが形成されている。また、図示はしないが、第１ケース部５２１における複数の側壁部５２１ｂのうちＹ２方向側（背面側）の側壁部には、スペーサ５１１により接続された冷却フィン３および空気冷却部材６を差し込む開口が形成されている。

図１９に示すように、気化式熱交換器５０１は、冷却フィン３と空気冷却部材６との間において、Ｙ１方向側端部に配置されるスペーサ５１１（以下、第１スペーサ５１１ａ）と、Ｙ２方向側端部に配置されるスペーサ５１１（以下、第２スペーサ５１１ｂ）とを備えている。これにより、第３実施形態の気化式熱交換器５０１の空気ウェット流路１０は、冷却フィン３、空気冷却部材６、第１スペーサ５１１ａおよび第２スペーサ５１１ｂにより囲まれて形成されている。なお、第３実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

（第３実施形態の効果）
第３実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第３実施形態では、上記のように、冷却フィン３と空気冷却部材６との間に第１スペーサ５１１ａおよび第２スペーサ５１１ｂを配置することにより、冷却フィン３と空気冷却部材６との間隔を安定して維持することが可能である。これにより、第１スペーサ５１１ａおよび第２スペーサ５１１ｂにより囲まれて形成される空間である空気ウェット流路１０の大きさの変化を抑制することが可能であるので、空気ウェット流路１０内を流れる空気に対して圧力損失が生じることを抑制することが可能である。ここで、圧力損失とは、空気ウェット流路１０内を空気が流れる際のエネルギー損失である。なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記第１～第３実施形態、第１および第２変形例では、冷却フィン３（２０３、４０３）が、Ｘ方向に複数（５個）並ぶ例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、冷却フィンが、Ｘ方向に１～４個またはＸ方向に６個以上並んでもよい。

また、上記第１～第３実施形態、第１および第２変形例では、冷却フィン３（２０３、４０３）が、Ｙ方向に一定の間隔を空けて複数（４個）配置されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、冷却フィンが、１～３個または５個以上並んでもよい。

また、上記第１～第３実施形態、第１および第２変形例では、空気冷却部材６（２０６、４０６）が、Ｘ方向に複数（５個）並ぶ例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、空気冷却部材が、Ｘ方向に１～４個または６個以上並んでいてもよい。

また、上記第１～第３実施形態、第１および第２変形例では、冷媒流路３ａ（２０３ａ、４０３ａ）は、冷却フィン３をＺ方向に貫通する複数（４個）の貫通孔３１を有している例を示したが、本発明はこれに限られない。冷媒流路は、貫通孔を１～３個または５個以上有していてもよい。

また、上記第１～第３実施形態、第１および第２変形例では、冷却フィン３（２０３、４０３）と空気冷却部材６（２０６、４０６）とは、Ｘ方向において交互に並んで配置（積層）されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、冷却フィンと空気冷却部材とは、Ｘ方向において交互に並んで配置（積層）されていなくともよい。

また、上記第１～第３実施形態、第１および第２変形例では、水供給部材５は、Ｚ２方向側に複数の孔（図示せず）が形成された管部５ａを含んでいる例を示したが、本発明はこれに限られない。水供給部材は、多孔板または多孔シートに水を供給することにより、冷却フィンの表面上に水を供給してもよいし、噴射器により冷却フィンの表面上に水を供給してもよい。

また、上記第１～第３実施形態、第１および第２変形例では、保持材８、９は、樹脂材（レーヨン、ナイロンおよびアクリルなどの樹脂）により形成された樹脂製繊維である例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、保持材は、金属（アルミニウム、ステンレスなど）により形成された金属製繊維でもよいし、金属板に複数の孔を形成した部材であってもよいし、硬質樹脂製ビーズであってもよい。

また、上記第１～第３実施形態、第１および第２変形例では、送風ファン７は、空気ドライ流路６ａに空気を流すように構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、送風ファンは、筐体内に空気を供給することにより、空気ドライ流路および空気ウェット流路に所望の空気流れを発生させてもよい。

また、上記第１～第３実施形態、第１および第２変形例では、空気ドライ流路６ａは、空気ドライ流路６ａの空気中に含まれる水蒸気が凝結する第２温度Ｔ２としての露点温度Ｆまで第１温度Ｔ１の空気を冷却するように構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、空気ドライ流路は、露点温度よりも高く湿潤温度以下の温度に第１温度の空気を冷却してもよい。

また、上記第１変形例では、気化式熱交換器２０１の姿勢を横向きにした例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、気化式熱交換器の姿勢を斜めにしてもよい。

また、上記第２変形例では、気化式熱交換器４０１の姿勢を横向きにした例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、気化式熱交換器の姿勢を斜めにしてもよい。

１、２０１、３０１、４０１、５０１ 気化式熱交換器
３、２０３、４０３ 冷却フィン（冷媒流路構成部材）
３ａ、２０３ａ、４０３ａ 冷媒流路
６、２０６、４０６ 空気冷却部材（ドライ流路構成部材）
６ａ、２０６ａ、３０６ａ、４０６ａ 空気ドライ流路
１０、２１０、４１０ 空気ウェット流路
１０ａ、１０ｂ 内表面部
８１ 第１湿潤層
９１ 第２湿潤層
Ｃ 冷媒
Ｄ１ 空気の流れ方向
Ｄ２ 冷媒の流れ方向
Ｆ 露点温度
Ｔ１ 第１温度
Ｔ２ 第２温度
Ｗ 湿球温度

Claims (8)

1. 冷媒が流れる冷媒流路と、
   空気が流れる空気ドライ流路と、
   前記冷媒流路を流れる前記冷媒を冷却する水を保持する第１湿潤層と、前記空気ドライ流路を流れる空気を冷却する水を保持する第２湿潤層とが内表面部に設けられ、前記冷媒流路および前記空気ドライ流路に隣接するように配置された空気ウェット流路と、
   所定の間隔を隔てて配置された孔状の複数の前記冷媒流路に跨って設けられるとともに、前記複数の冷媒流路に冷媒を供給する管状の冷媒供給部材と、
   前記冷媒供給部材の延びる方向と交差する方向に延びるとともに、前記第１湿潤層に水を供給するための水供給部と、を備え、
   前記空気ドライ流路に流入された空気は、前記第２湿潤層により冷却された後、前記空気ウェット流路の内部に流れるように構成されている、気化式熱交換器。
2. 前記空気ドライ流路は、第１温度で流入した空気を、前記第２湿潤層により前記第１温度よりも低く、かつ、湿球温度よりも低い第２温度の空気として流出するように構成され、
   前記空気ウェット流路には、前記第２温度の空気が流入する、請求項１に記載の気化式熱交換器。
3. 前記空気ドライ流路は、前記空気ドライ流路の空気中に含まれる水蒸気が凝結する前記第２温度としての露点温度まで前記第１温度の空気を冷却可能に構成されている、請求項２に記載の気化式熱交換器。
4. 前記第１湿潤層は、前記空気ウェット流路の前記冷媒流路側の内表面部に設けられ、
   前記第２湿潤層は、前記空気ウェット流路の前記空気ドライ流路側の内表面部に設けられている、請求項１～３のいずれか１項に記載の気化式熱交換器。
5. 前記空気ウェット流路は、前記空気ドライ流路および前記冷媒流路に対して全体にわたって隣接している、請求項１～４のいずれか１項に記載の気化式熱交換器。
6. 前記空気ウェット流路を流れる空気の流れ方向は、前記冷媒流路を流れる前記冷媒の流れ方向とは逆方向である、請求項１～５のいずれか１項に記載の気化式熱交換器。
7. 前記冷媒流路を構成する平板形状の冷媒流路構成部材と、
   前記冷媒流路構成部材に対向する位置に配置され、前記空気ドライ流路を構成する平板形状のドライ流路構成部材とをさらに備え、
   前記空気ウェット流路は、前記冷媒流路構成部材と前記ドライ流路構成部材との間に設けられている、請求項１～６のいずれか１項に記載の気化式熱交換器。
8. 前記冷媒流路構成部材および前記ドライ流路構成部材は、それぞれ、前記空気ウェット流路を流れる空気の流れ方向に直交する断面において、前記冷媒流路構成部材と前記ドライ流路構成部材とが対向する方向の長さが小さい扁平形状を有し、
   前記冷媒流路構成部材と前記ドライ流路構成部材とは、前記冷媒流路構成部材と前記ドライ流路構成部材とが対向する方向において交互に並んで配置されている、請求項７に記載の気化式熱交換器。

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