(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに離間して積層され、ほぼ平行に延びた複数対のほぼ平坦な熱伝導プレートと、
これら隣接した熱伝導プレートを互いに分離させ、第１の方向の流れと第２の方向の流れとのための第１のフロー・チャネルと第２のフロー・チャネルとを、各対の熱伝導プレート間に規定し、熱絶縁材料により形成された複数の離間部材とを具備し、
前記熱伝導プレートの各々は、前記第１のフロー・チャネルから第２のフロー・チャネルへと延びており、第１の方向で、複数のフィンに分けられ、これらフィンは、前記第１の方向で互いに分離され、また、この第１の方向に直交する方向で、プレートから複数のオフセット位置へとオフセットされており、夫々のフインの上面並びに下面を流体が流れることを可能にし、
少なくとも前記第２のフロー・チャネル中で前記フィン上に水保持面を、更に具備している、熱交換器。
【請求項２】
前記第２のフロー・チャネル内の前記フィンを湿らせるための水の源を具備する請求項１の熱交換器。
【請求項３】
前記複数のフィンは、前記第１の方向に直交する前記方向で、プレートから少なくとも４つの位置へオフセットされている請求項１もしくは２の熱交換器。
【請求項４】
前記複数のフィンは、コード長を有し、複数の繰り返すグループを成すように配設され、各繰り返すグループのこれらフィンは、前記第１の方向でずらして置かれ、互いに第１の方向に直交する前記方向でオフセットされ、第１の方向に隣接したグループの対応するフィンのピッチは、少なくとも前記コード長の３倍であり、より好ましくは、このコード長の５倍である、請求項１乃至３のいずれか１の熱交換器。
【請求項５】
前記複数の熱伝導プレートとフイントは、アルミニウムにより形成されている請求項１乃至４のいずれか１の熱交換器。
【請求項６】
各フロー・チャネル中のオフセットされた前記フィンは、互いに同じ絶対長を有している請求項１乃至５のいずれか１の熱交換器。
【請求項７】
ほぼ平坦な第１の熱伝導プレートを準備することと、
水保持面を有するほぼ平坦な第２の熱伝導プレートを準備することと、
互いに接続され、且つ、前記第１並びに第２の熱伝導プレートの面から複数の異なるオフセット位置へとオフセットされた複数のフィンを、前記第１並びに第２の熱伝導プレートにより形成することと、
熱絶縁の離間材料の複数の細長い片を前記第１並びに第２の熱伝導プレート間に与え、グリッドを形成することと、
更なる複数のグリッドを形成するように上記のことを繰り返すことと、
前記複数の細長い片により分けられた複数の第１のフロー・チャネルと複数の第２のフロー・チャネルとを形成するように、前記グリッドを積み重ねることとを具備する熱交換器の製造方法。
【請求項８】
前記離間材料の複数の片は、同時に前記熱伝導プレート上に押し出し成形される請求項７の方法。
【請求項９】
前記離間材料は、射出成型されたフレームとして、少なくとも部分的に接着剤で、好ましくは熱によって活性化される接着剤でコーティングされる、請求項８の方法。
【請求項１０】
前記熱伝導プレートと離間材料とにより形成された前記複数のグリッドは、積み重ねられ、そして、重なったグリッドを互いに接着するような圧力と熱との少なくとも一方を受ける請求項８もしくは９の方法。
【請求項１１】
熱伝導性の前記複数のフィンは、コード長を有し、複数の繰り返すグループを成すように配設され、各繰り返すグループのこれらフィンは、互いに前記第１の方向にずらして置かれ、互いに前記第１の方向に直交する方向でオフセットされ、前記第１の方向に隣接するグループの対応するフィンのピッチは、前記コード長の少なくとも３倍に相当する、請求項７乃至１０のいずれか１の方法。
【請求項１２】
第１の方向の流れのための複数の第１のフロー・チャネルと、
第２の方向の流れのための複数の第２のフロー・チャネルと、
前記第１のフロー・チャネルを前記第２のフロー・チャネルから分離する熱絶縁の複数の離間部材と、
前記離間部材を通って、前記第１のフロー・チャネルと第２のフロー・チャネルとの両方に延びる複数の熱伝導フィンとを具備し、これらフィンは、少なくとも第１のフロー・チャネル中でコード長を有し、複数の繰り返すグループを成すように配設され、各繰り返すグループのこれらフィンは、互いに前記第１の方向にずらして置かれ、互いに前記第１の方向に直交する方向でオフセットされており、前記第１の方向に隣接したグループの対応する複数のフィンのピッチは、前記コード長の少なくとも３倍に相当し、水保持面が少なくとも前記第２のフロー・チャネル内の前記フィンに設けられている、熱交換器。
【請求項１３】
前記複数のフィンは、前記離間部材を通って別個に延びる、熱伝導性の材料でできたそれぞれの片を有する請求項１２の熱交換器。
【請求項１４】
互いに離間され、ほぼ平行関係で配設された、前記離間部材を通って延びる複数の熱伝導プレートを具備し、これら熱伝導プレートは、前記第１のフロー・チャネル中と第２のフロー・チャネル中とに前記フィンを形成するように切欠されている、請求項１２の熱交換器。
【請求項１５】
前記複数の熱伝導プレートとフイントは、アルミニウムにより形成されている請求項１４の熱交換器。
【請求項１６】
請求項１、３、４、５、６、もしくは１２乃至１５のいずれかの熱交換器を具備し、この第２のフロー・チャネルのフィンを湿らせるための水の源を更に具備する蒸発冷却器。
【請求項１７】
請求項１乃至６もしくは１２乃至１５のいずれか１の熱交換器を具備し、冷却ユニットを更に具備し、空気の流れが、前記第１のフロー・チャネルを通って前記冷却ユニットに流れるように、そして、冷却された空気が、前記冷却ユニットから、前記第２のフロー・チャネルを通って戻るように構成された除湿器。
【請求項１８】
水保持面を有する熱伝導材料の複数の細長い片を準備する工程と、
熱交換器の中で、第１の方向の流れのための複数の第１のフロー・チャネルと、第２の方向の流れのための複数の第２のフロー・チャネルとを分離する熱絶縁の複数の離間部材を設ける工程と、
各細長い片が、前記離間部材を通って前記第１のフロー・チャネルと第２のフロー・チャネルとの両方へと延びる熱伝導フィンを形成するように、熱伝導材料の前記細長い片を前記離間部材中に組み入れる工程とを、含む熱交換器の製造方法。
【請求項１９】
前記熱伝導材料の複数のフィンは、熱伝導材料のプレートをシュレッダーにかけること、もしくはスタンピングすることによって形成される、請求項１８の製造方法。
【請求項２０】
前記複数の細長い片を組み入れる離間部材は、１つの面内で、互いに離間され、ほぼ平行な、細長い、熱伝導部材でできた片の第１の層を設けることと、
離間材料でできた細長い片を、熱伝導片の前記第１の層に、熱伝導片にほぼ直交するように与え、グリッドを形成することと、
１つの面内で、互いに離間され、ほぼ平行な、熱伝導片の第２の層を、前もって与えられた離間材料に与えることと、
離間材料でできた細長い片を、前もって与えられた離間材料に対応する熱伝導片の前記第２の層に与えることとによって、形成される請求項１８の製造方法。
【請求項２１】
互いに離間された、ほぼ平行な、熱伝導材料でできた複数の細長い片が上に置かれる複数の段の上面と、これら段の上面にほぼ直交して延びている複数の溝とを有する第１の半体と、この第１の半体に相補的な第２の半体とを具備するモールドを準備し、また、複数の離間部材を形成するために、複数の細長い熱伝導片を前記複数の段の上面の上に位置し、且つ、適当な材料を前記複数の溝に注入することによって、前記複数の細長い片を組み入れる前記離間部材を形成し、この結果グリッドを形成する、請求項１８の製造方法。
【請求項２２】
複数の第１のフロー・チャネルと複数の第２のフロー・チャネルとを形成するように、複数のグリッドが形成され、そして、積み重ねられる請求項２１の製造方法。
【請求項２３】
前記複数の片が、第１の方向に直交する方向で、互いにオフセットされるように、前記段の上面は、互いに異なる高さを有する、請求項２１もしくは２２の製造方法。
【請求項２４】
前記熱伝導フィンは、コード長を有し、繰り返すグループで配設されており、各繰り返すグループのこれらフィンは、互いに前記第１の方向にずらして置かれ、互いに前記第１の方向に直交する方向でオフセットされ、前記第１の方向に隣接したグループの対応するフィンのピッチは、前記コード長の少なくとも３倍に相当する、請求項１８乃至２３のいずれか１の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、最小の温度差を受けやすい、２次の、即ち作用空気流（working air stream）と、１次の、即ち生成空気流（product air stream）との間で、熱を交換することが可能な形式の熱交換装置に係る。このような装置は、家庭用の換気装置と組み合わされて、熱回収を果たすように作用することができ、また、蒸発冷却装置に使用されることができる。また、本発明は、空気を除湿するために冷却装置と組み合わされる高効率の熱交換器の使用に係る。
【背景技術】
【０００２】
種々の形式の熱交換装置が、かなりの装置およびプロセスにおいて見られる。作用のもたらす動作は、常に、熱の形態でのエネルギーの放出を伴う。必要でない場合は、この熱は、しばしば、例えば冷却フィンの設けられた適当な熱伝導面を通して、周囲に放出されるだろう。この熱の量が極端に多い場合、もしくは、効果的な目的のために使用される場合は、この熱を、例えば他のシステムに伝えるように、特殊な熱交換器を設け得る。また、熱交換は、異なる媒体間で行われ得る。即ち、気体、液体、固体の各媒体は、必要な動作に従って、すべて組み合わせて融合させることができる。本発明は、空気対空気の形式の熱交換器に係る。しかしながら、熱が、ある空気の流れから別の空気の流れへ、固体の媒体を通じた伝導によって伝えられる場合である。
【０００３】
空気対空気の熱交換器は、膜形式やプレート形式の熱交換器として、最も広く作られている。第１のフロー・チャネルは、第２のフロー・チャネルから、熱伝導プレートもしくは熱伝導膜によって分離されている。１次および２次の空気の流れは、それぞれのフロー・チャネルを流れ、熱は、一方の空気の流れから他方の空気の流れへと、伝導壁を通じて伝えられる。最高の効率をもたらすために、これら空気の流れは、逆方向の流れの中で、互いにほぼ反対方向に流れるように設定されている。ある場合には、流れが、一方の流体が他方の流体に直交する方向で流れるようなクロスする流れで生じ得るように、実用上設定されている。一般的には、熱伝導膜は、優れた熱伝導性を有する材料で形成される。このためには、金属、特にスチールとアルミニウムとが好ましい。しかしながら、特定の場合では、比較的低い熱伝導性を有する材料が、この材料の厚みを最小限にして、使用され得る。膜を通って伝えられる熱の量は、この膜の厚さ方向の温度勾配に比例するので、膜を薄くすることで、熱伝導性の減少が、すばやく補われる。
【０００４】
特定の膜およびプレート形式の熱交換器で生じ得る問題は、不必要な熱伝導が、熱交換器に沿って流れの方向で生じることである。この問題は、低い温度勾配を通過するように設計された熱交換器には重大である。逆方向の流れの設定のために、熱交換器を通る流れの方向の熱伝導は、入口と出口との間の示差熱を減少させる。この理由のために、プラスチックの材料が、加熱および換気システムの熱回収装置にとって、しばしば都合が良い。
【０００５】
プレートの面の内側の熱を１次の空気流から２次の空気流へと伝えるように、こうしたプレートを熱交換器に設置することもまた、提案されている。第１のフロー・チャネルと第２のフロー・チャネルとの分離は、プレート自体よりむしろ隣接するプレート間のセパレーターによって為される。このセパレーターは、熱伝導機能を持たないので、絶縁材料によって製造され得、この結果、長さ方向の流れの熱流に対する断面積が減じられる。この形式の装置は、ＪＰ５８０３５３８７Ａに示されている。しかし、この効果の原則は、大きな表面空間を得るために製造上複雑さが増し、且つ、効率の向上が制限されることにより、一般的に適用されていない。熱交換器の効率を高めようとした更なる装置は、ＵＳ５８３２９９２に示されている。この公報に従えば、複数のワイヤーが、空気の流れる複数のマットに配設されている。これらワイヤーは、これらの直径の１．５乃至２．５倍のピッチを有するように、比較的隣接して収容されている。
【０００６】
熱交換器と密接に関係する他の分野は、加湿（除湿）の分野である。加熱、冷却、換気および空気調節の産業において、熱交換と除湿もしくは加湿とは、密接に関係する。加湿は、エントロピーの増加がプロセスを容易にするので、一般的に単純である。しかしながら、除湿は、エネルギーを必要とするため、設計者にとって面倒である。従来の除湿器には、シリカゲルなどを有する、乾燥力のあるホイールが利用されている。この乾燥剤は、上を通過する空気の流れから、湿気を吸収する。蒸気を吸収することによって、かなりのエネルギーが、空気の流れもしくは乾燥力のあるホイールを加熱するように放出される。冷却システムにおいて、吸収で生じるこの熱は、冷却の有効性を減じる。また、この乾燥剤は、吸収された湿気を蒸発させることによって、定期的に、回復させなければならない。また、この工程は、液体の蒸発時の潜熱に相当する、かなりのエネルギーを必要とする。この形式の乾燥力のあるホイールは、ＵＳ５５４２９６８から知られている。
【０００７】
また、湿度の高い空気に対して、別の除湿の方法も提案されている。空気を露点以下にまで冷却することによって、蒸気の凝縮が生じる。この空気は、１００％の水準に近い相対湿度を保つが、この絶対湿度は下がる。その後、（水が無い状態の）空気を元の温度まで温める際に、この相対湿度は下がり、一方絶対湿度は、一定の状態を保つ。この方法は、理論上は、比較的有効であるが、事実上は、望ましい効果を得るために、高効率な熱回収部材を必要とする。この理由のために、この原理は、冷却および換気システムでの除湿のために、広く使用されることは無い。この形式の装置が、ＥＰ０８６１４０３に開示されている。
【発明の概要】
【０００８】
本発明に従えば、互いに離間し、ほぼ平行した関係で配設された、１対のほぼ平坦な熱伝導プレートと、これらプレートを互いに分離させ、第１の方向の流れと第２の方向の流れとのための第１のフロー・チャネルと第２のフロー・チャネルとをプレート間に規定した複数の離間部材とを具備し、少なくとも第１のフロー・チャネル中で、これらプレートは、複数のフィンに分けられ、これらフィンは、前記第１の方向で互いに分離され、また、この第１の方向に直交する方向で、プレートから複数のオフセット位置へとオフセットされている、熱交換器が提供される。
【０００９】
好ましい実施形態では、この熱交換器は、少なくとも第２のフロー・チャネルのフィンに形成された水保持面と、この第２のフロー・チャネル中のこれらフィンを湿らせるための水の源とを具備している。このようにして、熱交換器は、間接蒸発冷却のために使用されることができる。
【００１０】
最も好ましくは、前記水保持面は、前記フィンの１面に設けられている。
【００１１】
この水保持面は、例えば前記フィンにコーティングされるか、前記フィンに接着された別の層でも、あるいは、親水性を高めるために、前記フィンの面処理として形成されても良い。
【００１２】
フィンの面の一部としての水保持部材、例えば粗面は、エッチングもしくは類似の処理によって得られる。
【００１３】
ポルトランドセメントのようなセメント質の材料は、水保持面として使用するのに非常に望ましいことが判っている。代わりに、繊維質の材料を使用しても良い。水保持面は、第２のフロー・チャネルからの熱伝導を遮断してプレートからの熱伝導を妨げることがないようにすることが、非常に重要であると判っている。
【００１４】
好ましい実施形態では、可撓性の水保持面が、フィンに設けられている。可撓性の水保持面を設けることによって、この液体保持面の空間分布といった望ましい特性を、形成される前のこれらフィンに与えることができる。この結果、これらフィンは、都合良く、望ましい形状に形成され得る。
【００１５】
望ましい実施形態では、前記水保持層は、開口構造を有しており、この結果、使用の際に、熱交換媒体が、この水保持層の開口構造を通して、フィンの表面に接触できる。このような手段によって、熱交換器の、温かい熱と潜熱との両方を、上を流れる流体媒体へと伝える機能が高められる。前記開口構造は、水保持層を形成している繊維質の材料の繊維間に、複数の空間を有し得る。このような繊維質の材料は、開口構造を持った織布の層、もしくは不織布の層であり得る。
【００１６】
この繊維質の層は、接着剤もしくは他の同様の方法によって、フィンに取着され得る。好ましくは、これら接着剤と繊維質の材料とは、フィンを好ましい形状に形成する際に、亀裂が起こらないようなものにすべきである。接着剤が使用される場合、接着剤は、フィンの特性もしくは水保持層の特性、あるいはその両方を高めるように選択され得、また、この結果、これら層の一部を形成すると考えられ得る。
【００１７】
間接蒸発冷却器にとっては、水保持層を、第２のフロー・チャネルのみ内のフィンの面に形成することが、効果的であり得る。水保持層を第１のフロー・チャネル内に設けると、これの熱絶縁性のために、空気の流れからフィンへの熱伝導率を減じてしまう。また、水保持層を間接蒸発冷却器の第１のフロー・チャネル内に設けることは、ある市場では法律により禁止されている場合もあり得る。
【００１８】
本発明の好ましい実施形態は、フィン上にプリント、スプレー、もしくは転写された材料から成る水保持層を有する。プリントされた部材は、水を保持するために親水性であっても良く、表面張力もしくは毛管作用によって水を保持するように機能するパターンに形成されても良い。このようなパターンでは、例えば、材料の複数の隔離領域を有し得、これら隔離領域は、水保持力を与える距離だけ、互いに離間されており、下側のフィンの複数の離れた部分は、空気の流れに通じている。前記材料の隔離領域の代わりに、もしくはこれらに加えて、所望の水保持力を与える互いに連結された領域が、設けられ得る。
【００１９】
材料をフィンの表面にプリントする好ましい方法は、インクジェット式プリントである。
【００２０】
このインクジェット式プリント法の特別の効果は、フィンに、もしくは後でフィンに形成されるプレートに、材料を非常に精度良く配置できることである。インクジェット式プリントは、水保持層を、第２のフロー・チャネル内にのみ設け、第１のフロー・チャネルには設けないようにする。また、水保持面のパターン化した分布を可能にする。
【００２１】
間接蒸発冷却器では、蒸発時の潜熱によって、冷却効果が生じる。間接蒸発冷却器の湿ったフロー・チャネル内で生じる冷却効果を、乾いたフロー・チャネルへと確実に伝えるために、水の吸収は、可能な限りフィンの表面で行われるべきである。これは、ヒート・シンク・エリアが、乾いたフロー・チャネルと密接な熱接触にあることを確実にする。
【００２２】
プレートの面から複数の位置へとオフセットしているフィンを設けることは、特に間接蒸発冷却器の場合に効果的である。後で詳細に述べられているように、複数のオフセット位置にオフセットしているフィンを設けることで、フィンの上を流れる空気の流れの内での、境界層の流れを減じている。境界層の流れが減ることによって、フィンの表面で、より良い水の吸収が為され、この結果、より効率の良い蒸発冷却器が得られる。
【００２３】
本発明の熱交換器の好ましい実施形態に従って、間接蒸発冷却器、好ましくは露点冷却器が提供されている。この冷却器は、少なくとも第２のフロー・チャネル中のフィンに形成された水保持面と、この第２のフロー・チャネル中のフィンを湿らせるための水の源とを設けた本発明に係る熱交換器を具備している。
【００２４】
本発明の熱交換器の好ましい実施形態に従うと、これらフィンは、第１の方向で複数の繰り返すグループを成すように配設されており、各繰り返すグループのフィンは、前記第１の方向に直交する方向で、互いにオフセットされている。好ましくは、各繰り返すグループのフィンは、少なくとも５つのオフセット位置のいずれか１へ、互いにオフセットされている。この状況では、互いに相対的なフィンの５つのオフセット位置は、プレートに相対的な４つの位置に対応し得る。これは、１つのフィンが、プレートの面に一致し得るからである。また、繰り返すグループにこれらフィンを設けることによって、これらフィンを、好ましい熱伝導材料でできたプレートから、自動処理で形成することが容易となる。
【００２５】
本発明の好ましい実施形態において、フロー・チャネル内のフィンは、プレートからそれぞれ分割され、同じ絶対長を有するように形成されている。フィンの絶対長は、フィンがプレートに接続されている点の間の、フィンの外形に沿った距離として設定されている。フィンのこの絶対長（Ｌ）は、図９に、形成されたフィンの１つに平行して延びている破線で示されている。
【００２６】
これらフィンを同じ絶対長を有するように形成することよって、プレートにフィンを形成する時に生じるプレート内のゆがみを、防ぐことができる。
【００２７】
更なる実施形態に従えば、この結果、複数の熱伝導プレートは、第１のフロー・チャネルと第２のフロー・チャネルとをそれぞれ隣接する１対のプレート間に規定した離間部材によって、離間されたほぼ平行な関係になるように互いに形成され、且つ配設され得る。このようにして、積層された熱交換器は、単位体積当たり高い熱交換能力を与えるように形成されることができる。
【００２８】
最も好ましくは、１以上の離間部材は、絶縁材料を含んでいる。この絶縁材料は、流れの方向での、寄生熱伝導（parasitic heat conduction）を減じるように機能する。しかしながら、第１のフロー・チャネルから第２のフロー・チャネルへの熱伝導を増やすために、伝導性のスペーサーを利用することも、好ましくは可能である。この場合、熱の長さ方向の伝導を減じるために、熱バリアが必要となり得る。
【００２９】
本発明の他の実施形態に従えば、第１の方向の流れのための第１のフロー・チャネルと、第２の方向の流れのための第２のフロー・チャネルと、第１のフロー・チャネルを第２のフロー・チャネルから分離するための離間部材と、この離間部材を通って第１のフロー・チャネルおよび第２のフロー・チャネルの両方へと延びている複数の熱伝導フィンとを具備し、少なくとも第１のフロー・チャネル内のこれらフィンは、コード長を有し、複数の繰り返すグループを成すように配設されている、熱交換器が提供されている。各繰り返すグループのフィンは、互いに第１の方向にずらして置かれ、第１の方向に直交する方向で、互いにオフセットされており、第１の方向で隣接するグループの対応するフィンのピッチは、少なくともコード長の３倍に相当する。
【００３０】
第１の方向で互いに離間され、且つ、流れに直交する方向で互いにオフセットされている複数のフィンを設けることによって、熱交換器の比較的高い熱伝導率が得られる。また、湿ったフィンの面からの比較的高い率の水吸収が為される。
【００３１】
理論に縛られることは望ましくないが、流れが各フィンによって繰り返し干渉され、限られた長さの流れ方向のフィンは、境界層の形成を減じる。この理論に従って、これらフィンは、マトリックス状に配設され、各フィンは、このマトリックス内で、注意深く選択された位置を有する。マトリックス内の各フィンの位置は、以下の考えに配慮するように選択されている。
【００３２】
媒体、例えば気体の流れがフィンを通る時に、いわゆる層流を生じさせる境界層が、このフィンの表面の流れに次第に形成される。この境界層は、媒体の主流とフィンとの間の熱伝導を減じる絶縁層のように作用する。この結果、この境界層は、媒体がフィンの全長に沿って流れる時に生じる熱伝導を減じる。間接蒸発冷却器の場合、境界層は、フィンの表面全体に高い湿度の層を形成する。この境界層は、湿度が高いために、水を吸収する効率が減じている。また、この境界層は、水の吸収のために、空気の流れの主流から出る比較的湿度の低い空気がフィンの表面へ至るのを防ぐ。かくして、このような境界層が存在することは、熱交換器内の熱伝導と、間接蒸発冷却気内の水の吸収とを減じるので、欠点となる。
【００３３】
フィンの表面での境界層の形成に起因する熱交換器での層流の発生を減じるために、これらフィンは、流れの方向での長さが制限されている。この結果、境界層がフィンの表面に形成される時もしくはその前に、媒体は、フィン上を流れる。この媒体の流れがフィンを過ぎると、層流は、次第に乱流に戻る。このことを考慮に入れると、流れの方向に一列に並んでいるフィンは、適切に互いに離間されているため、媒体が下流のフィンの前端に着くまでに、上流のフィンによって生じた層流は、乱流に戻り、この結果、効率の良い熱伝導が再び生じる。同じように、この下流のフィンは、流れの方向での長さが制限されており、更に下流のフィンから十分に離間されており、この結果、媒体が次の下流のフィンに着く前に、乱流が再び確立される。この結果、層流即ち絶縁する流れの発生は、十分に防がれ、媒体とフィンとの間の効率の良い熱伝導は、維持される。且つ／あるいは、フィンの表面からの効率の良い水の吸収が果たされる。
【００３４】
好ましいピッチ、即ち１つのフィンの前端と流れの方向にすぐ次にあるフィンの前端との距離は、少なくとも３コードであり、より好ましくは、５コードである。コード長（ｃ）は、流れの方向に見られるような、１つのフィンの前縁と後縁との間の長さである（図１および図６を参照されたい）。
【００３５】
上記の考えに加え、流れの方向に直交する方向で隣接するフィンは、これら隣接したフィンのそれぞれの境界層の間における過度の干渉を防ぐように、互いに十分に離間されている。
【００３６】
以上の考えを用いると、層流を防ぐために流れの方向で互いに十分に離間されたフィンの縦列と、境界層の過度の干渉を防ぐために流れの方向に直交する方向で互いに十分に離間されたフィンの横列とから成るフィンのマトリックスが、形成され得る。
【００３７】
熱交換をより効率良くするために、多数のフィンとこれらフィンのための大きな面領域とを熱交換器に設けることが、効果的である。しかしながら、このようなことは、前述の考えと矛盾しないように、行われるべきである。
【００３８】
好ましい実施形態では、各繰り返すグループは、ｎ個のフィンを有し、また、第１の方向で互いに隣接するグループの対応するフィンのピッチは、コード長のｎ倍に相当する。各繰り返すグループのこれらフィンは、好ましくは、互いにｎ個のオフセット位置へとオフセットされている。より好ましくは、ｎは、５以上であり、各フィンは、次に隣り合ったフィンから、少なくとも２オフセット位置によって、離間されている。
【００３９】
熱伝導プレートとフィンとを形成するための材料は、効率の良い伝導体であるべきである。従って、金属、特にアルミニウムが、軽く、望ましい形状に簡単に形成できるので、好ましい。
【００４０】
かなりの目的のために、この装置は、第１のフロー・チャネルと第２のフロー・チャネルとが、逆方向の流れ中で作用するように形成されることが望ましい。しかしながら、クロスする流れ中での作用もまた、特に、これらフロー・チャネルのうちの一方のフロー・チャネルのフィンが、他方のフロー・チャネルのフィンにほぼ直交する方向で置かれるように配設されることによって、利用され得る。
【００４１】
本発明の重要な態様に従うと、熱交換器は、間接蒸発冷却器の主要部を形成している。この目的のために、少なくとも第２のフロー・チャネルのフィンに形成された水保持面と、この第２のフロー・チャネル中のフィンを湿らせるための水の源とが、設けられている。第２のフロー・チャネルでの空気の流れは、この水保持面から湿気を吸収することができる。湿気の蒸発時の潜熱は、第１のフロー・チャネルの空気の流れを、プレートに沿った熱伝導によって冷却するように機能する。好ましくは、この冷却器は、露点冷却形式であり、前記第２のフロー・チャネルは、例えば第１のフロー・チャネルの流れの一部を分岐させることによって、あらかじめ冷却されている。本発明に従って熱交換器の効率を高めることで、比較的低い温度は、かなり小型の構造を与えられ得る。
【００４２】
本発明の更なる様態に従えば、冷却ユニットと組み合わされた前述の熱交換器を有する除湿器が提供される。この除湿器は、空気の流れを、熱交換器の第１のフロー・チャネルを通って、冷却ユニットへと送り、且つ、冷却された空気を、前記冷却ユニットから、第２のフロー・チャネルを通って引き戻すように構成されている。熱交換器と冷却器とで発生する凝縮された水は、集められ、適切な排水管を通って排水され得る。熱交換器の効率が高まることで、この除湿器の全体の効率が非常に高められる。前記冷却ユニットは、従来の空気調節装置であっても良く、代わりに水冷却装置を構成しても良い。
【００４３】
除湿器もしく蒸発冷却器として使用するためには、さらに、熱交換器を収容するためのハウジングと、第１のフロー・チャネルに接続する入口ダクトと、第１のフロー・チャネルと第２のフロー・チャネルとに接続する出口ダクトと、第１のフロー・チャネルと第２のフロー・チャネルとを通るような空気の循環を起こすための空気循環装置と、水供給部もしくは排水管と、この装置の作用を制御するためのコントローラとが設けられ得る。この結果、このような装置は、独立した装置として動作することができ、あるいは、比較的大きな加熱および換気システムに統合され得る。加えて、温度センサー、圧力センサー、湿度センサー、他のこのようなセンサーが、コントローラにフィードバックを設けることが必要な場合に、動作をモニターするために、ハウジング内に形成され得る。
【００４４】
また、本発明は、以下の工程を含む熱交換器の製造方法に係る。即ち、ほぼ平坦なプレートを形成する工程と、このプレートから、互いに接続されプレートの面から複数のオフセット位置にオフセットされた複数の細長いフィンを形成する工程と、このプレートを第１のフロー・チャネルの領域と第２のフロー・チャネルの領域とに分けるように、離間材料でできた複数の細長い片をこのプレートに与える工程と、前記離間材料に第２の形成されたプレートを設ける工程と、複数の第１のフロー・チャネルと複数の第２のフロー・チャネルとを形成するように、複数の片と複数の形成されたプレートとを交互に設けていく工程とを含む。
【００４５】
本発明の好ましい実施形態では、離間材料は、フレームとして形成されている。このようなフレームは、互いに離間され、且つ、両端で少なくとも１つの支持ビームに接合された、複数のほぼ平行な離間部材を有している。この支持ビームは、前記離間部材を適当な関係で支持するよう機能し、このため、これら離間部材は、第１のフロー・チャネルと第２のフロー・チャネルとの中間にあるプレートの位置に、容易に設けられることが可能である。好ましくは、この支持ビームは、一時的な足場としてのみ利用され、そして、前記離間部材が固定された後に、カッティングもしくはスナッピングなどによって、取り除かれる。
【００４６】
このフレームを利用することによって、第１の形成されたプレートを設ける工程を含む好ましい方法が与えられる。即ち、形成されたプレートに離間部材の第１のフレームを与え、離間部材の第１のフレームに第２の形成されたプレートを与え、そして、第２の形成されたプレートに離間部材の第２のフレームを与える、という工程を含む。これら工程は、望ましい数のプレートが積み重ねられるまで、続けられる。このようにして、プレートと離間部材とのサンドウィッチ状の積層体が構成される。
【００４７】
好ましくは、接着剤が、前記離間部材を前記プレートに接着するように与えられる。この接着剤は、好ましくは、熱および／もしくは圧力で活性化される接着剤である。この接着剤は、好都合なことに、前記離間部材のコーティングとして設けられ得る。
【００４８】
この接着剤は、フレームをそれぞれ与える工程の後に活性化される。しかしながら、好ましい製造方法は、プレートと離間部材とのサンドウィッチ状の積層体を設ける工程と、そして、この接着剤を活性化するように、この積層体に熱および／もしくは圧力を与える工程とを含む。このようにして、接着の工程は、プレートに対して、ただ１度行われれば良い。
【００４９】
熱接着剤を活性化させるための好ましい方法は、熱空気を、前記積層体に通過させることである。
【００５０】
前記支持ビームは、好ましくは、前記積層体を接着した後に、離間部材のフレームから取り除かれる。
【００５１】
前記離間部材のフレームと組み合わせて用いられる他の実施形態、もしくは、このフレームに代えて用いられる他の実施形態では、ほぼ平行なプレートが、連続するシートとして設けられる。この連続するシートは、コンサーティーナ（concertina）と同じようなやり方で折りたたむことによって、ほぼ平行なプレートの積層体に形成される。このようにして、ほぼ平行なプレートの積層体は、一枚の材料から形成されることができる。この結果、比較的単純な製造工程が得られる。
【００５２】
このような工程で、離間部材の第１のセットは、シートの一部として形成された第１のプレートに与えられる。そして、このシートは、これら離間部材を第１のプレートと第２のプレートとの間ではさむように、折り曲げられる。離間部材の第２のセットは、第２のプレートの部分に設けられる。そして、前述の工程は、プレートの積層体を形成するように、繰り返される。
【００５３】
本発明は、さらに、以下の工程を、特に順序に関係なく含む熱交換器の製造方法に係る。即ち、細長い熱伝導材料でできた複数の片を設ける工程と、熱交換器内の第１のフロー・チャネルと第２のフロー・チャネルとを分離する離間部材を形成する工程と、細長い熱伝導材料でできた前記片を、前記離間部材に組み入れ、この結果、各細長い片は、離間部材を通って第１のフロー・チャネルと第２のフロー・チャネルとの両方に延びる熱伝導フィンを形成する工程とを含む製造方法である。
【００５４】
熱伝導材料でできたこれら片は、種々の他のやり方で形成され得、例えば、熱伝導材料でできたプレートをシュレッディング、もしくはカッティング、もしくはスタンピングすることによって、または、適当な熱伝導材料を押し出すことによって、形成され得る。
【００５５】
本発明の更なる様態は、以下の工程を、特に順序に関係なく含む蒸発冷却器の製造方法に係る。即ち、水保持面を有する複数の熱伝導フィン、少なくとも各フィンの一部を形成する工程と、これらフィンを、第１のフロー・チャネルと第２のフロー・チャネルとに分ける離間部材に組み入れる工程とを含む製造方法であり、この結果、各フィンが、この離間部材を通って第１のフロー・チャネルと第２のフロー・チャネルとの両方に延び、前記水保持面は、少なくとも第２のフロー・チャネルに存在する。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に関する熱交換器のためのプレートの斜視図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施形態に関する熱交換器の一部の斜視図である。
【図３】図３は、図２の熱交換器の正面図である。
【図４】図４は、露点冷却器として製造された熱交換器の斜視図である。
【図５】図５は、本発明の熱交換器が、除湿器として配設され得る方法を示す概略図である。
【図６】図６は、本発明の第２の実施形態に関する熱交換器の一部の斜視図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明の第２の実施形態に関する熱交換器の第１の製造方法の工程を示している。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本発明の第２の実施形態に関する熱交換器の第１の製造方法の異なる工程を示している。
【図７Ｃ】図７Ｃは、本発明の第２の実施形態に関する熱交換器の第１の製造方法の異なる工程を示している。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明の第２の実施形態に関する熱交換器の第２の製造方法の工程を示している。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本発明の第２の実施形態に関する熱交換器の第２の製造方法の工程を示している。
【図８Ｃ】図８Ｃは、本発明の第２の実施形態に関する熱交換器の第２の製造方法の異なる工程を示している。
【図８Ｄ】図８Ｄは、本発明の第２の実施形態に関する熱交換器の第２の製造方法の異なる工程を示している。
【図８Ｅ】図８Ｅは、本発明の第２の実施形態に関する熱交換器の第２の製造方法の異なる工程を示している。
【図９】図９は、複数のフィンが形成されている熱交換器のためのプレートの一部の正面図である。
【図１０】図１０は、図９の前記フィンを有する熱交換器の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
本発明の特徴と効果とは、複数の実施態様の図面を参照して、理解されるだろう。
【００５８】
図１は、本発明の熱交換器に使用される熱交換部材１の斜視図である。この熱交換部材１は、冷却なましによって加工された、約７０ミクロンの厚さのアルミニウムシートで形成された、ほぼ平坦なプレート１０を有する。このプレート１０は、第１の方向Ｘで、このプレート１０に沿って、ほぼ直線状に延びている分離領域１２を有する。また、このプレート１０は、一連の細長いフィン１４に分割されている。これらフィン１４は、前記方向Ｘに直交するほぼ方向Ｙに延び、また、各フィン１４は、スリット１６によって、隣のフィンから離れさている。この結果、これらフィン１４は、これらフィンの両端で前記分離領域１２に接続された、ブリッジの形態を有している。これらフィン１４は、複数のグループ１８で配設されている。各グループ１８のそれぞれのフィン１４Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは、前記プレート１０の面から、Ｚ方向に、異なる距離でオフセットしている。前記フィンの１４Ａと１４Ｄとは、上方にオフセットしており、前記フィンの１４Ｂと１４Ｅとは、下方にオフセットしている。フィン１４Ｃは、前記プレート１０の面にある。前記グループ１８は、前記プレート１０に沿って、繰り返されている。各フィンは、流れ方向での前縁と後縁との間の長さであるコード長ｃを有する。
【００５９】
図２は、図１に示されているような複数のプレート１０によって形成された、本発明の熱交換器２０の一部の斜視図である。図２に従うと、前記プレート１０は、積層関係で配設されている。そして、隣接したこれらプレート１０の間で、前記分離領域１２に、複数のスペーサー２２が配置されている。これらスペーサー２２は、前記プレート１０の相互間を離間し、また、これらを共に接着するという両方の役目を果たす熱可塑性の接着剤でできている。図２から判るように、フィン１４は、前記分離領域１２と接続されたスロープ部２４を有している。これらスロープ部２４は、前記スペーサー２２を所定の位置に配置するのを補助し、これらスペーサー２２を前記分離領域１２に沿って位置するように制限する。また、図２から判るように、前記スペーサー２２は、熱交換器２０を第１のフロー・チャネル２６と第２のフロー・チャネル２８とに分けている。
【００６０】
図３は、図２の熱交換器２０の正面図である。図３から判るように、スペーサー２２は、前記第１のフロー・チャネル２６を前記第２のフロー・チャネル２８から分離させる膜を効果的に形成する。また、図３からは、前記フィン１４Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅのオフセット関係が見られる。
【００６１】
図１０は、別の熱交換器２０の正面図である。図１０でスペーサー２２は、六角形の断面を有する。この六角形の断面は、図２のスペーサー２２と同じように、フィン１４のスロープ部２４に当接し、これらスロープ部２４は、スペーサー２２が適合する協同のシートを形成している。このようにして、これらスペーサー２２の、正確で安全な設置が果たされる。他の種々の断面がスペーサー２２に使用できることは、この分野の者には明らかであろう。
【００６２】
また、図９は、図１乃至３で示されているものとは別のフィンの構成を示している。見て分かるように、図９の各フィンは、フロー・チャネル内で他のフィンと同じ絶対長（Ｌ）を有するように形成されている。フィンのこの絶対長は、それぞれフィンがプレートに接続されている点の間の、フィンの輪郭に沿った距離として設定され、Ｌと印付けされた破線で、図９に示されている。
【００６３】
プレートにフィンを形成するとき、欠陥となるプレートのゆがみが生じることがある。このゆがみは、特に、これらフィンが、スタンピングによってプレートから形成される場合に生じる。これらフィンが同じ絶対長を持つことを確実にすることによって、前記ゆがみを避けることができる。
【００６４】
図２、３、１０の熱交換器の構造は、ほぼ平坦な熱伝導プレートから、相互に接合し、前記プレートの面から複数のオフセット位置にオフセットしている複数の細長いフィンを形成する方法によって、形成されることができる。これらフィンは、まず、一連の接合された片を同じ面に形成するために、プレートを切断し、次に、前記フィン１４に望ましいオフセット位置を与えるために、フィンが望ましい形になるようにスタンピング、ベンディング、ストレッチング、もしくは同様の処理を行うことによって、形成される。
【００６５】
このようにしてプレートが形成されると、スペーサー２２は、前記分離領域１２に位置される。ここでは、これらスペーサー２２は、前記スロープ部２４によって一時的に支持される。この結果、形成された２次のプレートは、前記分離領域１２がこれらスペーサー２２の上に位置するように、スペーサー２２に加えられる。そして、こうした工程は、図２、３、１０に示されているように、スペーサーとプレートとのサンドウィッチ状の積層体を構成するように、繰り返される。
【００６６】
前記スペーサー２２は、好都合なことに、これらスペーサーの両端で支持ビームに接合され、前記プレートの前記分離領域１２に対応するように位置された、複数の平行したスペーサーを有する、射出成形された１つのフレームとして形成される。このような方法は、前記複数のスペーサーを、前記プレートに一体的に配置することができるという効果を有する。
【００６７】
前記スペーサー２２には、熱によって活性化される接着剤でできた外面が設けられている。前記積層体が構成されると、熱空気が、この積層体を通るように吹きつけられ、且つ、圧力が、前記スペーサー２２を互いに近づけるように加えられる。このようにして、前記接着剤は、活性化され、前記積層体は、一緒に接着される。
【００６８】
前記積層体が接着された後、前記フレームに与えられた前記支持ビームが、取り除かれる。
【００６９】
別の方法では、スペーサー２２は、複数の吹き出し口を持つ押し出しヘッド（extrusion head）から、前記分離領域１２へと直接押し出される。これらスペーサー２２は、プレートの上面と下面とを接触させるように配設され、熱によって活性化できる接着剤のビードと共に、好ましくは、押し出される。この接着剤は、製造中、前記積層体を一時的に支持するための最初の仮留めを果たす。前記積層体が完成した後、熱空気が、前記接着剤を活性化させるために、前記積層体を通り抜け、圧力が、スペーサーのラインに沿って、この積層体を一緒に押すように、与えられる。
【００７０】
前記スペーサーを圧縮するような圧力を加えることによって、正確な高さの積層体が得られる。
【００７１】
図１０では、前記フィン１４全長にわたる熱空気流のための通路を形成するように、フロー・チャネル２６、２８をシールする最終層１５が設けられている。
【００７２】
図４は、どのようにして図２の熱交換器２０が、露点冷却器に作りつけられることができるかを説明する斜視図である。図４の露点冷却器は、ここでは、露点冷却器の構造の基本的な原則を説明するために示されており、本発明に限定されない。図示されているフィン１４は、露点冷却器で使用され得る一形式のフィンである。しかしながら、これらフィン１４は、好ましくは、上述した原則に対応させて決定された方法（図４では示されていない）で配設されており、即ち、これらフィンは、層流と、境界層との相互の干渉を防ぐために、適切に離間されている。簡略化のために、３２本の短いフロー・チャネルのみが示されているが、実際には、プレート１０は、あらゆる方向にさらに延びることができ、フロー・チャネル２６、２８の長さと数とは、より大きいだろうということが理解される。
【００７３】
図４に従えば、第２のフロー・チャネル２８の前記プレート１０は、液体保持層３０を設けられている。便宜上、この液体保持層３０は、部分的にのみ示されている。また、図４は、前記第１のフロー・チャネル２６のために、入口ダクト３４を示している。この入口ダクト３４は、前記プレート１０全体にわたって延びている前記スペーサー２２と同じ材料によって、形成されている。かくして、この材料を、ふさわしいモールドによって、閉じた入口ダクト３４に形成させてもよい。この入口ダクト３４は、入口の空気の流れＡを、循環装置３５から前記第１のフロー・チャネル２６へと導き、且つ、前記第２のフロー・チャネル２８に存在している空気の流れＢから離しておくように機能する。露点冷却器として使用する際に、前記空気の流れＢは、通常、湿気で飽和され、排出される。前記第１のフロー・チャネル２６もしくは前記第２のフロー・チャネル２８のための、入口もしくは出口としてのダクトを形成する他の方法を、必要に応じて適用しても良いことが理解される。
【００７４】
また、水分配システム３６が、図４に示されている。この水分配システム３６は、前記第２のフロー・チャネル２８へと水滴を射出するために、水供給部３９から出口４２へと続く一連の水管３８の形態を有している。フィン１４間のスリット１６は、これら水滴が、プレート１０を通って、下方に設置された更なるプレート１０へと通過することを可能にする。他の水分配システムもまた使用され得る。好ましい配設は、国際出願ＷＯ０４／０７６９３１に開示されているものと実質的に同じように、現在Oxycell Rooftop 400蒸発冷却器に使用されているシステムであり、この内容の全体は、参照として、ここに入れられる。前記水供給部３９と前記循環装置３５との両方は、コントローラ５０によって、操作される。前記装置は、適切なハウジング（示されていない）に囲まれていても良い。
【００７５】
蒸発冷却器を効率良く操作させるための重要な要因は、前記液体保持層の性質である。液体保持層と称しているが、実際は、この層は、液体を保持および放出する層であることが、明らかに理解される。このような層に必要なことは、前記層が、蒸発に対する最低限の抵抗で、容易に水を放出することである。また、この層が、すばやく且つ効率良く、必要な面へと、水を分配することが重要である。この結果、この層は、好ましくは、主として、表面張力によって水を保持するように、吸湿性を帯びることなく、親水性を得るべきである。
【００７６】
図４の実施形態では、前記液体保持層３０は、繊維質の材料で形成されている。前記層３０は、前記フィン１４の金属が前記層３０の繊維間の空間から見えるように、大いに開いた構造を有することが、概略的に示されている。このような構造によって、前記フィン１４からの直接的な熱伝導が、これらフィンを厚く覆うことなく行われることは、確かである。厚い芯でできた層を用いる先行技術の装置は、熱伝導層を遮断し、熱伝導を妨げる。前記液体保持層３０を形成するための代表的な材料は、２０g/m２のポリエステル／ビスコースの５０／５０の混合物（polyester/viscose 50/50 blend）であり、オランダのLantor B.V.で入手できる。他の代表的な材料は、３０g/m２の、ポリアミドのコーティングを施したポリエステル系繊維（polyamide coated polyester fibre）で、オランダの、Colbond N.V.で、Colback（登録商標）の名で入手できる。また、羊毛のような合成繊維および天然繊維を含め、類似した特性を有する他の材料も、使用可能である。必要に応じて、前記液体保持層３０は、耐バクテリアの特性、もしくは他の耐焼き付きの特性を有するように、コーティングが施されるか、あるいは別のやり方で処理される。
【００７７】
前記液体保持層３０は、前記プレート１０に、接着剤で接続されていても良い。アルミニウム並びに前述のLantorの繊維の使用に対しては、２成分のポリウレタン接着剤の、２ミクロンの層は、優れた効果をもたらすことが判っている。このような薄い層として存在する場合、この層の熱伝導に対する影響は、わずかである。さらに注意すべきことは、前記液体保持層の存在は、プレート１０から２次の流れＢへの熱の伝達に影響を与えるのみであり、第１のフロー・チャネル２６と第２のフロー・チャネル２８との間のプレート１０内での熱伝導には、大きな影響を与えない、ということである。上述した繊維質で形成された層は、連続した工程で、形成されたフィンおよび他の形状となることができる薄片（laminate）として形成されることができるので、製造目的に対して理想的であることが判っている。ポルトランドセメントのような他の液体保持層も使用され得、実際、優れた特性をもたらすことが判っている。ただし、今までのところ、これらの製造は、熱交換部材を形成する前に与えられると、砕けたり剥がれたりする傾向があるために、比較的複雑である。それにもかかわらず、アルミニウム酸化物のような他の表面仕上げが、必要な水の保持および放出をもたらすのに適していることは、確かである。
【００７８】
図４に示されている露点冷却器５２の動作を以下に説明する。１次の空気の流れＡは、温度Ｔ１で入口ダクト３４に入り、第１のフロー・チャネル２６を通る。この空気の流れＡは、循環装置３５によって動かされる。この空気の流れＡは、前記プレート１０の熱伝導によって、露点に近い温度Ｔ２まで冷却される。前記第１のフロー・チャネル２６からの出口で、前記冷却された１次の空気の流れＡは、冷却された生成空気流Ｃと２次の空気の流れＢとを設けるように分けられる。前記生成空気流Ｃは、適切なダクトによって、冷却された空気を必要とする場所へと吐出される。前記２次の空気の流れＢは、前記第２のフロー・チャネル２８を通るように戻される。前記２次の空気の流れは、戻るのに従って、前記プレートからの熱伝導によって加熱され、前記液体保持層３０からの蒸発によって湿気を生じさせる。前記第２のフロー・チャネル２８からの出口で、前記空気の流れＢは、元の温度Ｔ１近くまで戻るが、ほぼ１００％飽和しているだろう。前記空気の流れＡとＢとの間のエンタルピー（enthalpy）の違いは、前記生成空気流Ｃに利用可能な冷却の量を表している。
【００７９】
図４の配設では、熱は、両方向Ｈに、前記プレート１０を通って、第１のフロー・チャネル２６から、その両側にある第２のフロー・チャネル２８へと伝導され得ることが判る。また、熱は、一般的に望ましくはないが、流れの方向に伝わることが可能である。複数のフィン１４があることによって、前記分離領域１２に制限されている長さ方向の熱伝導が減じられる。
【００８０】
図５は、本発明の熱交換器２０を基礎とした除湿器５８を、概略的に説明している。図５に従えば、除湿器５８は、図２に関連させて説明されているような、熱交換器２０を有する。この熱交換器２０は、第１のフロー・チャネル２６と第２のフロー・チャネル２８とを有する。また、この除湿器５８には、ファン６４と、冷却ユニット６２を有する空気調節装置６０とが設けられている。この空気調節装置６０は、冷却サイクルで働く通常の装置と同じである。前記冷却ユニット６２は、冷却回路の蒸発パイプ配管の一部を形成している。熱交換器２０の下には、水滴トレー６６が配置されている。前記冷却ユニット６２の下には、排水溝６８が配置されている。この排水溝６８と水滴トレー６６とは、排水管７０に接続されている。図５には示されていないが、流れの接続管は、空気の流れを運ぶための前記第１のフロー・チャネル２６の出口を前記冷却ユニット６２に接続するように配設され、且つ、前記冷却ユニット６２を前記第２のフロー・チャネル２８の入口に接続するように、配設されている。また、図５には示されていないが、前記第２のフロー・チャネル２８の出口から、前記ファン６４へと、また、このファン６４から居住空間７２へと導く接続管が設けられている。
【００８１】
この除湿器５８は、使用時には、以下のように作用する。ファン６４は、空気を第２のフロー・チャネル２８から引き出して、この空気を居住空間７２へ吐出させる。空気は、周囲から第１のフロー・チャネルを通って冷却ユニット６２を通過するように引き入れられる。第１のフロー・チャネル２６の入口から除湿器５８に入る空気は、温度Ｔ１であり、１００％に近い相対湿度である。この空気は、前記第１のフロー・チャネル２６を通過するのに従い、前記プレート１０に沿って生じる前記第２のフロー・チャネル２８への熱伝導によって、あらかじめ冷却される。この空気が冷えるのに従って、この空気中の湿気は、凝縮し、前記フィン１４に集められ、前記フィンの間の前記スリット１６は、凝縮した水を、水が集められる前記水滴トレー６６へと排出させることを可能にする。凝縮した水の収集を補助するために、特に前記第１のフロー・チャネルの前記フィン１４は、水の浸入や排出を促すのに適切なコーティングを施されても良い。
【００８２】
前記第１のフロー・チャネルを出る時、空気は、温度Ｔ１より低い温度Ｔ２となっている。また、相対湿度は、１００％となっている。そして、空気は、空気調整装置６０の冷却剤と熱交換する冷却ユニット６２を通過する。空気は、更に低い温度Ｔ３まで冷却される。冷却ユニット６２によって更に冷却されている間に、空気は、湿度１００％の飽和ラインを保ち、水が更に凝縮される。この水は、排水溝６８中に集められ、水滴トレー６６の水と一緒に排水管７０へと送られる。前記冷却された空気は、冷却ユニット６２を出て、熱交換器２０に戻され、第２のフロー・チャネル２８を通過する。前記空気は、前記第２のフロー・チャネルを通過するのに従って、第１のフロー・チャネルを流れる空気の熱伝導によって、温められる。熱交換の効率は、前記第２のフロー・チャネル２８の出口で、空気が、ほぼ最初の温度Ｔ１に達するように設定されている。しかしながら、空気は、かなりの湿気を失い、周囲の空気の湿度よりかなり低い相対湿度を有することになる。
【００８３】
図６は、本願の第２の実施形態に係る熱交換器１００の部材の斜視図である。図６に従えば、この部材には、複数のフィン１１４を有するスペーサー１２２が形成されており、これらフィン１１４は、このスペーサー１２２の両側面から突き出ている。前記スペーサーの両側面のエリアは、第１のフロー・チャネル１２６と第２のフロー・チャネル１２８とを設けている。図１乃至３の実施形態とは異なり、図６の熱交換器の前記フィン１１４は、金属のプレートの一部ではない。これらフィン１１４は、伝導材料の細長い片であり、前記スペーサー１２２の内部に、個々に埋められている。これらフィン１１４は、それぞれ、連続しており、前記スペーサー１２２を貫いている。このようにして、各フィン１１４は、第１のフロー・チャネルと第２のフロー・チャネルとに突き出るように、前記スペーサー１２２に埋められている。図６から分かるように、これらフィン１１４は、フィン１１４Ａ乃至Ｅから成る複数のグループで配設されており、これらグループは、互いに離間されており、前述の実施形態での位置と一致している。これら位置の他の変位もまた、当然可能である。さらに、フィンの参考には、平らな片が示されているが、より複雑な形状も含まれることが見込まれる。例えば、翼の形状、棒の形状、チューブの形状などである。また、図６の熱交換器１００は、図４の露点冷却器、もしくは、図５の除湿器のような装置の中に組み入れられても良い。
【００８４】
図７Ａ乃至７Ｃは本発明の前記第２の実施形態に係る熱交換器１００の第１の製造方法の複数の工程を示している。図７Ａに従えば、アルミニウムシート１０４の供給部１０２が示されている。このアルミニウムシート１０４は、幅ｃを有する分離した複数の片１０８を形成するシュレッダー１０６に入れられる。この寸法は、これ以降、コードｃと称される。互いに離間されている平行な片１０８の第１の列１１２は、ジグ（示されていない）に置かれる。各片１０８は、前記コードｃの４倍に相当する距離で、隣の片から離間されている。プラスチック材料の複数のビード１１０は、これら片１０８上に、これら片とほぼ直交する関係で、押し出される。これらビード１１０は、押し出しノズルから押し出され得る。押し出しノズルは、この分野の者には一般的に知られているので、ここでは説明されていない。
【００８５】
図７Ｂは、熱交換器１００の製造方法の、次の工程を示している。前記ビード１１０の押し出しに続き、前記片１０８の第２の列１１６が、これらビード１１０の上に置かれる。前記第２の列１１６のこれら片１０８は、前記第１の列１１２の片１０８に対して平行に置かれ、前記第１の列１１２の片１０８に対して、前記コードｃの２倍の距離だけ、ずらして置かれる。その後は、ビード１１０および片１０８の更なる別の層は、３次元構造を作るために、互い違いに上に与えられる。
【００８６】
図７Ｃは、完成した熱交換器１００を示している。ビード１１０の各層は、モールドで下方の層の上へと押し出されるので、下方の層のビード１１０と密接に接蝕される。このようにして、連続したスペーサー１２２が、各面から突き出ているフィン１１４Ａ乃至１１４Ｅを有するように形成される。図６に示されている熱交換器とは異なり、図７Ｃの熱交換器１００は、複数の第１のフロー・チャネル１２６および第２のフロー・チャネル１２８を有しており、前記フィン１１４Ａ乃至１１４Ｅは、全てのフロー・チャネルを横切るように連続している。この分野の者には理解されるように、多数の変形が、熱交換器１００の製造において実施され得る。前述の実施形態のように、前記片１０８は、銅や合成物を含んだ適当な他の熱伝導材でも形成され得る。また、前記片１０８には、特に液体保持層の効率を高めるために、適したコーティングやカバーが与えられ得る。さらに、前記ビード１１０とスペーサー１２２とは、ほぼ直線状に示されているけれども、曲線状、もしくは波型の壁もまた、構造の強度を高めるために設けられ得る。
【００８７】
図８Ａ乃至８Ｅは、第２の実施形態に係る熱交換器の第２の製造方法の、複数の工程をそれぞれ示している。図８Ａに従えば、モールド１３０は、上半体（第２の半体）１３２と下半体１３４（第１の半体）とを有するように形成されている。この上半体１３２と下半体１３４とは、ほぼ相補的な形であり、第１の方向に延びている複数の段上面１３６Ａ乃至１３６Ｅと、第１の方向にほぼ直交する第２の方向に延びている縦の溝１３８とを有している。
【００８８】
図８Ｂでは、複数のアルミニウム片１０８は、モールドの下半体１３４の段状の表面１３６Ａ乃至１３６Ｅ上に位置されている。これらアルミニウム片１０８は、図７のシュレッダー１０６のような装置によって形成され得、また、あらかじめ切断された片として直接的に設けられ得る。また、プレートが、モールド１３０もしくは適当なプレスの作用によって、複数の片１０８に切断されることも可能である。
【００８９】
図８Ｃでは、モールドの上半体１３２が、このモールド１３０を閉じるように、このモールドの下半体１３４の上に重ねられる。溶融したプラスチック材料１４０が、一般の射出成型技術に従って、溝１３８中に注入される。
【００９０】
図８Ｄでは、プラスチック材料を冷却するために、モールド１３０が開けられている。このプラスチック材料１４０は、フィン１１４Ａ乃至１１４Ｅとして中に埋められた片１０８を有するスペーサー１２２によって、ほぼ矩形のグリッドで、熱交換部材１４２を形成するように設定されている。
【００９１】
図８Ｅでは、熱交換部材１４２が、第１のフロー・チャネル１２６と第２のフロー・チャネル１２８とを有する熱交換器１００を形成するように、同様の更なる部材１４２と一緒に積み上げられている。適した接着材料１４４は、一体的な構造を形成するように、隣り合った部材１４２間に与えられている。この分野の者は、他の接続技術も使用可能であることが、容易に認識できるだろう。特に、前記スペーサー１２２相互は、一緒に係合する相補的な上面と下面（例えば、凸形状と凹形状）とを有するように形成されている。これら相補的な表面は、単にアラインメントする目的のためではなく、この表面は、次の接着剤のある無しに関わらず、部材１４２を機械的に接続するという役目も果たし得る。前述の実施形態に関連して判るように、前記スペーサーは、直線状である必要は無く、最終的な熱交換器の剛性を高めるように、曲線状の、もしくは波型の、もしくはジグザグの形状を有し得る。さらに、平らな片１０８が示されているが、フィン１１４Ａ乃至１１４Ｇは、上記のような別の断面を有し得、もしくは、斜めに置かれ得る。この結果、前記片１０８が、前記第１のフロー・チャネル１２６の領域内で、前記第２のフロー・チャネル１２８内の片とは異なる方向へ傾くことは、本発明の範囲内である。このようにして、逆方向の流れとクロスする流れとの両方を含む異なる流れの管理体制が、熱交換器１００に与えられ得る。
【００９２】
このように、本発明は、前述した実施形態を参照して説明されている。これら実施形態は、この分野の者によく知られている種々の変更およびそれぞれ異なる形態も可能であることが分かるだろう。特に、冷却ユニットの構成は、概略的に示されている図５のデザインとはまったく異なる、更なる構成の冷却ユニットが与えられても良い。さらに、露点冷却器および除湿器として説明されているが、本発明の熱交換器は、高効率の熱交換と熱回復とが重要となる他のシステムでの使用に適用され得る。さらに、熱交換器は、ほぼ平坦なプレートを積層した構成として説明されているが、他の構成であっても、同様の効果をもたらすことが判っている。例えば、円筒形状を形成するように、熱交換プレートとスペーサーとを曲げることによっても、同様の効果がもたらされる。
【００９３】
上述した説明に加え、多数の変更が、本発明の精神および範囲から逸脱すること無しに、ここで開示された構造および技術に為されうる。したがって、特定の実施形態が開示されているが、これら実施形態は単なる例であり、本発明の範囲を制限するものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図９】
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【図１０】
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