(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の流体を流す第１の区画と；
第２の流体を流す第２の区画と；
前記第１の区画を貫通する、前記第１の流体と熱交換する第３の流体を流す第１の流体流路と；
前記第２の区画を貫通する、前記第２の流体と熱交換する第３の流体を流す第２の流体流路とを備え；
前記第１の流体流路と前記第２の流体流路とは一体の流路として構成され；
前記第３の流体は、前記第１の流体流路から前記第２の流体流路に貫通して流れ、前記第１の流体流路の流路側伝熱面では前記第３の流体は所定の圧力で蒸発し、前記第２の流体流路の流路側伝熱面では前記第３の流体はほぼ前記所定の圧力で凝縮するように構成されており；
前記第２の区画を貫通する、前記第２の流体流路と並列して配置され、前記第２の流体と熱交換する第３の流体を流す第３の流体流路をさらに備え、該第３の流体流路には実質的に第１の区画を迂回して第３の流体が供給されるように構成されていることを特徴とする；
熱交換器。
【請求項２】
前記第２の区画を流す前記第２の流体中に水分を含ませるように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記第１の流体流路には、主として液相の第３の流体が供給され、前記第３の流体流路には主として気相の第３の流体が供給されるように構成されていることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
第１の流体を流す第１の区画と；
第２の流体を流す第２の区画と；
前記第１の区画を貫通する、前記第１の流体と熱交換する第３の流体を流す第１の流体流路と；
前記第２の区画を貫通する、前記第２の流体と熱交換する第３の流体を流す第２の流体流路とを備え；
前記第３の流体は、前記第１の流体流路から前記第２の流体流路に貫通して流れ、前記第１の流体流路の流路側伝熱面では前記第３の流体は所定の圧力で蒸発し、前記第２の流体流路の流路側伝熱面では前記第３の流体はほぼ前記所定の圧力で凝縮するように構成されており；
前記第１の流体流路は複数備えられ、前記複数の流体流路における前記所定の圧力は、それぞれ異なるように構成されていることを特徴とする熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱交換器に関し、特に２つの流体間の熱交換を第３の流体を介して行う熱交換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
お互いの温度差が比較的小さい大量の流体同士、例えば空調用の処理空気と冷却用の外気との熱交換には、図１３に示すような直交流形熱交換器３や容積の大きい回転式熱交換器が用いられていた。このような熱交換器は、例えばデシカント空調システムで、室内に導入する処理空気Ａを、室内に導入する前に外気Ｂにより予備的に冷却する場合等に用いられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような従来の熱交換器によれば、非常に容積が大きく据え付け面積が大きくなり過ぎたり、熱交換効率が劣るため十分に熱を利用することができないという問題があった。
【０００４】
そこで本発明は、交換熱量の割には小型で、熱交換効率の高い熱交換器を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明による熱交換器は、図１及び図９に示すように、第１の流体Ａを流す第１の区画３１０と；第２の流体Ｂを流す第２の区画３２０と；第１の区画３１０を貫通する、第１の流体Ａと熱交換する第３の流体２５０を流す第１の流体流路２５１Ａ〜Ｃと；第２の区画３２０を貫通する、第２の流体Ｂと熱交換する第３の流体２５０を流す第２の流体流路２５２Ａ〜Ｃとを備え；第１の流体流路２５１Ａ〜Ｃと第２の流体流路２５２Ａ〜Ｃとは一体の流路として構成され；第３の流体２５０は、第１の流体流路２５１Ａ〜Ｃから第２の流体流路２５２Ａ〜Ｃに貫通して流れ、第１の流体流路２５１Ａ〜Ｃの流路側伝熱面では第３の流体２５０は所定の圧力で蒸発し、第２の流体流路２５２Ａ〜Ｃの流路側伝熱面では第３の流体２５０はほぼ前記所定の圧力で凝縮するように構成されており；第２の区画３２０を貫通する、第２の流体流路２５２Ａ〜Ｃと並列して配置され、前記第２の流体と熱交換する第３の流体を流す第３の流体流路２５２Ｄをさらに備え、第３の流体流路２５２Ｄには実質的に第１の区画３１０を迂回して第３の流体が供給されるように構成されている。ここで、第１の流体流路が複数２５１Ａ〜Ｃであるときは、対応する複数の第２の流体流路２５２Ａ〜Ｃが、それぞれ一体の流路として構成される。
【０００６】
このように構成すると、例えば冷媒のような第３の流体は、第１の流体流路から第２の流体流路に貫通して流れるので、第１の区画から第２の区画に熱を移動させることができ、第１の流体流路の流路側伝熱面では第３の流体は所定の圧力で蒸発するので、第３の流体は第１の流体から熱を奪うことができ、第２の流体流路の流路側伝熱面では第３の流体２５０はほぼ前記所定の圧力で凝縮するので、第３の流体は第２の流体に熱を与えることができる。また、これらの伝熱は蒸発伝熱、あるいは凝縮伝熱であるので、単なる伝導伝熱や対流伝熱に比べて熱伝達率がはるかに高い。また、第１の流体流路と第２の流体流路とは一体の流路として構成されているので、全体としてコンパクトになる。ここで、凝縮圧力を「ほぼ所定の圧力」としたのは、第１の流体流路から第２の流体流路に向けて流れが存在するので、僅かながら流れ損失があるためであり、実質的には同一の圧力と見てよい。
【０００７】
さらに請求項２に記載のように、請求項１に記載の熱交換器では、第２の区画３２０を流す前記第２の流体中に水分を含ませるように構成されているのが好ましい。水分を含ませるとは、例えば水分を霧状にして含ませたり、蒸発させて含ませる。さらに具体的には、例えば、第２の流体流路２５２Ａ〜Ｃの、区画側伝熱面に水を散布して接触させるように構成したり、第２の区画３２０の、第２の流体入り口に気化加湿器１６５を有するようにする。
【０００８】
このように構成すると、第２の流体中に水分を含ませることができるので、水の蒸発潜熱を利用することができ、第２の流体による第３の流体の冷却効率が高くなる。
【０００９】
上述のように請求項１に係る発明による熱交換器では、第２の区画３２０を貫通する、第２の流体流路２５２Ａ〜Ｃと並列して配置され、前記第２の流体と熱交換する第３の流体を流す第３の流体流路２５２Ｄをさらに備え、第３の流体流路２５２Ｄには実質的に第１の区画３１０を迂回して第３の流体が供給されるように構成されている（図９）。
【００１０】
このように構成すると、第３の流体流路では第１の流体流路を流れる第３の流体とは異なる相の第３の流体を流すようにすることができる。
【００１１】
また、請求項３に記載のように、以上の熱交換器では、第１の流体流路２５１Ａ〜Ｃには、主として液相の第３の流体が供給され、第３の流体流路２５２Ｄには主として気相の第３の流体が供給されるように構成されるようにするのが好ましい。このようにするには、例えば、第１の流体流路に液相の第３の流体を供給する手段、即ち前記第３の流体に気相流体が混合しているとき、液相の第３の流体から気相流体を分離する気液分離器３５０を備えるようにすればよい。
【００１２】
このように構成すると、例えば気液分離器を利用して、気相から分離した気相を殆ど含まない液相の第３の流体を第１の流体流路に、また気相の第３の流体を第３の流体流路に流すようにすることもできる。第１の流体流路では、液相の第３の流体を蒸発させ、第３の流体流路では気相の第３の流体を凝縮させることができる。
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項４に係る発明による熱交換器は、図１に示すように、第１の流体Ａを流す第１の区画３１０と；第２の流体Ｂを流す第２の区画３２０と；第１の区画３１０を貫通する、第１の流体Ａと熱交換する第３の流体２５０を流す第１の流体流路２５１と；第２の区画３２０を貫通する、第２の流体Ｂと熱交換する第３の流体２５０を流す第２の流体流路２５２とを備え；第３の流体は、第１の流体流路２５１から第２の流体流路２５２に貫通して流れ、第１の流体流路２５１の流路側伝熱面では第３の流体は所定の圧力で蒸発し、第２の流体流路２５２の流路側伝熱面では第３の流体はほぼ前記所定の圧力で凝縮するように構成されており；第１の流体流路２５１は複数２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃ備えられ、複数の流体流路２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃにおける前記所定の圧力は、それぞれ異なるように構成されている。
【００１４】
このような構成では、第１の区画を流れる第１の流体、あるいは第２の区画を流れる第２の流体の温度変化に応じて、複数の流体流路２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃ内の圧力は前記異なる所定の圧力の高さの順に配列される。
【００１５】
このように構成すると、それぞれ異なる圧力で蒸発あるいは凝縮する複数の流体流路が、例えば高い圧力から低い圧力といったように順番に配列されているので、例えば第１の流体が顕熱を奪われる場合は、第１の流体は第１の区画内で流入から流出までの間に、温度は低下する。その温度低下に合わせて、前記所定の温度を高い方から低い方に並べれば、熱交換効率を高くすることができる。ひいては、熱の有効利用を図ることができる。
【００１６】
さらに、以上の熱交換器では、第１の流体流路２５１及び第２の流体流路２５２の流路側には、スパイラル溝を形成するのが好ましく、このように構成すると、スパイラル溝により第３の流体の流れが乱される結果、熱伝達率が高くなる。また、第１の流体流路３１０及び第２の流体流路３２０の区画側伝熱面には、プレートフィンを取り付けるのが好ましく、このように構成すると、プレートフィンを備えるので、伝熱面の面積が広くなり熱伝達率を高くすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において互いに同一あるいは相当する部材には同一符号を付し、重複した説明は省略する。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態の前提となる構成を有する熱交換器の断面図である。図中、熱交換器３００は、第１の流体である処理空気Ａを流す第１の区画３１０と、第２の流体である外気Ｂを流す第２の区画３２０とが、１枚の隔壁３０１を介して隣接して設けられている。
【００１９】
第１の区画３１０と第２の区画及び隔壁３０１を貫通して、第３の流体としての冷媒２５０を流す、流体流路としての熱交換チューブが複数本ほぼ水平に設けられている。この熱交換チューブは、第１の区画を貫通している部分は第１の流体流路としての蒸発セクション２５１（複数の蒸発セクションを２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃとする）であり、第２の区画を貫通している部分は第２の流体流路としての凝縮セクション２５２（複数の凝縮セクションを２５２Ａ、２５２Ｂ、２５２Ｃとする）である。
【００２０】
図１に示す実施の形態では、蒸発セクション２５１Ａと凝縮セクション２５２Ａとは、１本のチューブで一体の流路として構成されている。蒸発セクション２５１Ｂ、Ｃと凝縮セクション２５２Ｂ、Ｃとについても同様である。したがって、第１の区画３１０と第２の区画３２０とが、１枚の隔壁３０１を介して隣接して設けられていることと相まって、熱交換器３００を全体として小型コンパクトに形成することができる。
【００２１】
このような構造は、熱交換チューブの外径とほぼ等しい（通常は僅かに大きい）径の穴を開けた、蒸発セクション側の複数のプレートフィン、１枚の隔壁３０１、そして凝縮セクション側の複数のプレートフィンを穴が見通せるように並べ、それらの穴に複数の熱交換チューブを差し込んだ後に、その熱交換チューブを内部から、拡管棒、液圧、ボール通過等の手段により拡管して製造することができる。蒸発セクション側（第１の区画側）のプレートフィンと、凝縮セクション側（第２の区画側）のプレートフィンとは、異なった形態のものとしてもよい。たとえば、蒸発セクション側には、第１の流体の流れを乱すルーバや皺をつけ、第２の流体側のプレートはフラットなものにする等である。
【００２２】
図１の実施の形態では、蒸発セクションは図中上から２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃの順番で並んでおり、凝縮セクションは図中上から２５２Ａ、２５２Ｂ、２５２Ｃの順番で並んでいる。
【００２３】
一方、第１の流体としての処理空気Ａは、図中で第１の区画にダクト１０９を通して上から入り下から流出するように構成されている。また、第２の流体である外気Ｂは、図中で第２の区画にダクト１７１を通して下から入り上から流出するように構成されている。即ち、処理空気Ａと外気Ｂとは互いに対向流を形成する方向に流れるように構成されている。
【００２４】
さらに、第２の区画には、その上部、凝縮セクション２５２を構成する熱交換チューブの上方に、散水パイプ３２５が配置されている。散水パイプ３２５には、適切な間隔でノズル３２７が取り付けられており、散水パイプ３２５中を流れる水を凝縮セクション２５２を構成する熱交換チューブに散布するように構成されている。
【００２５】
また、第２の区画の第２の流体Ｂの入り口には気化加湿器１６５が設置されている。気化加湿器１６５は、例えばセラミックペーパーや不織布のように、吸湿性がありしかも通気性のある材料で構成されている。
【００２６】
この熱交換器３００には、図２に示すように、液状の冷媒を供給し循環する手段としての冷媒循環機２６１を設けても良い。冷媒循環機２６１は例えば冷媒液を循環するポンプである。図２（ａ）では、ポンプ２６１で送られてきた冷媒液が、第１の流体流路の入り口に設けられたヘッダ２３５に供給され、ヘッダ２３５に接続された蒸発セクション２５１に流入し、ここで第１の区画を流れる処理空気Ａと熱交換し蒸発する。蒸発した冷媒は、凝縮セクション２５２に流れ、ここで第２の区画を流れる外気Ｂと熱交換し凝縮する。凝縮して液化した冷媒は、凝縮セクションが接続されたヘッダ２４５に到り、ここに接続された冷媒配管を通って流下し、ヘッダ２４５より鉛直方向下方に置かれた液冷媒タンク２６２に重力で流入し貯留され、液冷媒タンク２６２に接続された冷媒配管を通してポンプ２６１の入り口に戻り、ポンプ２６１の吐出口に接続された吐出配管を通って、この吐出配管に接続されたヘッダ２３５に供給され、以上のサイクルを繰り返す。
【００２７】
ここで、蒸発セクション２５１での蒸発圧力、ひいては凝縮セクション２５２に於ける凝縮圧力、即ち本発明の所定の圧力は、処理空気Ａの温度と外気Ｂの温度とによって定まる。図１、図２に示す実施の形態による熱交換器３００は、蒸発伝熱と凝縮伝熱とを利用しているので、熱伝達率が非常に優れており、熱交換効率が非常に高い。また、第３の流体としての冷媒は、蒸発セクション２５１から凝縮セクション２５２に向けて貫流するので、即ちほぼ一方向に強制的に流されるので、熱交換効率が高い。
【００２８】
蒸発セクション２５１、凝縮セクション２５２を構成する熱交換チューブの内面には、ライフル銃の銃身の内面にある線状溝のようなスパイラル溝を形成する等により高性能伝熱面とするのが好ましい。内部を流れる冷媒液は、通常は内面を濡らすように流れるが、スパイラル溝を形成すれば、その流れの境界層が乱されるので熱伝達率が高くなる。
【００２９】
また、第１の区画には処理空気が流れるが、熱交換チューブの外側に取り付けるフィンは、ルーバー状に加工して流体の流れを乱すようにするのが好ましい。
【００３０】
第２の区画に、外気は流すが水を散布しないときは、同様にフィンは流体の流れを乱すように構成するのが好ましい。ただし、水を散布する場合は、フラットプレートフィンとして、さらに耐食コーティングを施すのが好ましい。水中に混入している可能性のある腐食物質が、蒸発により凝縮濃縮してフィン乃至はチューブを腐食しないようにするためである。また、フィンはアルミニウムまたは銅またはこれらの合金を用いるのが好ましい。
【００３１】
図４を参照して、熱交換効率について説明する。図４において、高温側の流体の熱交換器入り口温度をＴＰ１、出口温度をＴＰ２、低温側の流体の熱交換器入り口温度をＴＣ１、出口温度をＴＣ２とする。ここで熱交換効率をφとすれば、高温側の流体の冷却に注目した場合、即ち熱交換の目的が冷却の場合は、φ＝（ＴＰ１−ＴＰ２）／（ＴＰ１−ＴＣ１）、低温の流体の加熱に注目した場合、即ち熱交換の目的が加熱の場合は、φ＝（ＴＣ２−ＴＣ１）／（ＴＰ１−ＴＣ１）である。
【００３２】
図２（ｂ）は、ヘッダ２３５と蒸発セクション２５１との間に、オリフィス等の絞りを挿入した場合を示す。絞りは、複数の蒸発セクション２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃにそれぞれ２５０Ａ、２５０Ｂ、２５０Ｃを振り当ててある。またそれぞれに対応する凝縮セクション２５２Ａ、２５２Ｂ、２５２Ｃには、ヘッダ２４５との間に、それぞれ絞り２４０Ａ、２４０Ｂ、２４０Ｃを振り当ててある。
【００３３】
このような構造において、処理空気Ａは、第１の区画内では蒸発セクションを２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃの順番に接触するように熱交換チューブに直交して流れ、冷媒との間の熱交換を行い、入り口温度が処理空気より低温の外気Ｂは、第２の区画内で凝縮セクションを２５２Ｃ、２５２Ｂ、２５２Ａの順番に接触するように熱交換チューブに直交して流れる。このような場合、冷媒の蒸発圧力（温度）あるいは凝縮圧力（温度）は、絞りでグループ化されたセクション毎に定まるが、蒸発セクションでは２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃの順番に、高から低になり、また凝縮セクションでは２５２Ｃ、２５２Ｂ、２５２Ａの順番に、低から高になる。処理空気Ａと外気Ｂの流れに注目すると、いわば対向流であるので、著しく高い熱交換効率φ、例えば８０％以上の熱交換効率φも実現できる。
【００３４】
ここで、複数の蒸発セクション２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃにおける所定の圧力である各蒸発圧力は、各蒸発セクションの入り口に独立した絞り２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｃを設けた結果、それぞれ異なった値をとることができ、第１の区画に処理空気を、蒸発セクション２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃにこの順番で接触するように流し、処理空気は顕熱を奪われる結果、温度が入り口から出口にかけて低下する。その結果、蒸発セクション２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃ内の蒸発圧力は、この順番で低下することになり、蒸発温度は順番に並ぶことになる。
【００３５】
全く同様に、凝縮温度はセクション２５２Ｃ、２５２Ｂ、２５２Ａの順番に低温から高温に並ぶが、蒸発セクションと同様に、各凝縮セクションは独立した絞り２４０Ａ、２４０Ｂ、２４０Ｃを備える結果、独立した凝縮圧力即ち凝縮温度を持つことができ、ここに外気を第２の区画の入り口から出口に向かって凝縮セクション２５２Ｃ、２５２Ｂ、２５２Ａの順番に接触するように流す結果として、凝縮圧力はこの順番に並ぶことになる。したがって、処理空気Ａと外気Ｂに注目すると、前記のように、いわゆる対向流形の熱交換器を形成することになり、高い熱交換効率を達成できる。
【００３６】
図３を参照して、本発明の熱交換器の別の実施の形態を説明する。図３には、図２（ｂ）に示す熱交換器において、第１の区画と第２の区画を分離して、さらに第１の流体流路と第２の流体流路も分離した場合を示した。即ち、蒸発セクション２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃを、それぞれ凝縮セクション２５２Ａ、２５２Ｂ、２５２Ｃに接続した。それら第１の流体流路と第２の流体流路との間には、各セクションＡ、Ｂ、Ｃ毎にヘッダを設け、それらのヘッダをそれぞれ配管で接続してある。この場合も、図２（ｂ）の場合と基本的な熱交換器としての性能は変わらないが、製作の容易性や、配置の融通性が高くなる。
【００３７】
図５を参照して、本発明の実施の形態の前提となる構成を有する熱交換器３００を、デシカント空調機に応用した例を説明する。
【００３８】
この空調システムは、デシカント（乾燥剤）によって処理空気の湿度を下げ、処理空気の供給される空調空間を快適な環境に維持するものである。
【００３９】
図５を参照して、先ず第１の流体としての処理空気Ａの経路を説明する。図中、空調空間１０１から吸込経路であるダクト１０７を通して、送風機１０２により処理すべき空気ＲＡを取り出す。送風機１０２の吐出口はダクト１０８によりデシカントロータ１０３の処理空気側入り口に接続されている。デシカントロータ１０３の処理空気側出口はダクト１０９により、図１により説明した熱交換器３００の第１の区画３１０の入り口に接続されている。
【００４０】
デシカントロータ１０３で水分を吸着され乾燥した処理空気はダクト１０９を経由して熱交換器３００に到る。処理空気は、デシカントにより水分を吸着される際には吸着熱により加熱され、昇温している。
【００４１】
第１の区画３１０では、処理空気は、蒸発セクション２５１で蒸発する冷媒により、冷却される。第１の区画３１０の処理空気出口はダクト１１０により処理空気冷却器２１０に導かれるように構成されている。乾燥し、かつある程度まで冷却された処理空気は、ここでさらに冷却され、適度な湿度でかつ適度な温度の処理空気ＳＡとなって、ダクト１１１を経由して空調空間１０１に戻る。
【００４２】
次に、熱交換器３００の第２の区画３２０側の、第２の流体としての外気の経路を説明する。第２の区画３２０の入り口には、屋外ＯＡから外気を導入するダクト１７１が接続されている。ダクト１７１により導入された外気は、気化加湿器１６５により加湿されて顕熱を奪われ温度が下がる。この温度の下がった外気は、第２の区画３２０を通過する際、凝縮セクション２５２の中の冷媒から熱を奪い、これを凝縮させる。
【００４３】
また、熱交換チューブ２５２には散水パイプ３２５により水がスプレーされるようになっており、外気はこれによっても温度を下げられ、この外気の顕熱と、スプレーされた水の蒸発熱により、凝縮セクション２５２内の冷媒は凝縮する。
【００４４】
第２の区画の外気出口には、ダクト１７２が接続されており、またダクト１７２の途中には、送風機１６０が設けられており、冷媒の凝縮に使われた外気は、ダクト１７２を経由して、排気ＥＸとして屋外に排出される。
【００４５】
次に、第３の流体としての冷媒の経路を説明する。図中、冷媒圧縮機２６０により圧縮された冷媒ガスは、圧縮機の吐出口に接続された冷媒ガス配管２０１を経由して再生空気加熱器（冷媒側から見れば冷却器あるいは凝縮器）２２０に導かれる。圧縮機２６０で圧縮された冷媒ガスは、圧縮熱により昇温しており、この熱で再生空気（後で説明）を加熱する。冷媒ガス自身は熱を奪われ凝縮する。
【００４６】
加熱器２２０の冷媒出口は、熱交換器３００の蒸発セクション２５１の入り口に冷媒経路２０２により接続されており、冷媒経路２０２の途中、蒸発セクション２５１の入り口近傍には、絞り２３０が設けられている。
【００４７】
加熱器２２０を出た、液冷媒は絞り２３０で減圧され、膨張して一部の液冷媒が蒸発（フラッシュ）する。その液とガスの混合した冷媒は、蒸発セクション２５１に到り、ここで液冷媒は蒸発セクション２５１のチューブの内壁を濡らすように流れ蒸発して、第１の区画を流れる処理空気を冷却する。
【００４８】
蒸発セクション２５１と凝縮セクション２５２とは、一連のチューブであるので、即ち一体の流路として構成されているので、蒸発した冷媒ガス（及び蒸発しなかった冷媒液）は、凝縮セクション２５２に流入して、第２の区画を流れる外気及びスプレーされた水により熱を奪われ凝縮する。
【００４９】
凝縮セクション２５２の出口側は、冷媒液配管２０３により冷却器（冷媒側から見れば蒸発器）２１０に接続されている。冷媒配管２０３の途中には、絞り２４０が設けられている。絞り２４０の取付位置は、凝縮セクション２５２の直後から冷却器２１０の入り口までのどこでもよいが、できるだけ冷却器２１０の入り口直前が好ましい。絞り２４０後の冷媒は大気温度よりかなり低くなるので、配管の保冷が厚くなるからである。凝縮セクション２５２で凝縮した冷媒液は、絞り２４０で減圧され膨張して温度を下げて、冷却器２１０に入り蒸発し、その蒸発熱で処理空気を冷却する。絞り２３０、２４０としては、例えばオリフィス、キャピラリチューブ、膨張弁等を用いる。
【００５０】
冷却器２１０で蒸発してガス化した冷媒は、冷媒圧縮機２６０の吸込側に導かれ、以上のサイクルを繰り返す。
【００５１】
次に、デシカントを再生する再生空気の経路を説明する。屋外から外気ダクト１２４により取り込まれた外気は、顕熱交換器１２１に送り込まれる。顕熱交換器は、ロータ形状をした熱交換器であり、２つの区画に分割されたハウジング内を、蓄熱体を充填した容積の大きいロータが回転しており、一方の区画に屋外から取り込まれたばかりの外気、他方の区画にこの外気と熱交換する流体を流すように構成されている。
【００５２】
顕熱交換器１２１により、ある程度まで加熱された外気は、ダクト１２６を経て加熱器２２０に到り、ここでさらに冷媒ガスにより加熱され昇温した外気は、ダクト１２７を経て再生空気としてデシカントロータ１０３の再生側に導入される。
【００５３】
デシカントロータ１０３で、デシカントを再生した再生空気は、デシカントロータと顕熱交換器１２１の前記他方の区画とを接続するダクト１２８、１２９を経て、顕熱交換器１２１に導かれる。ダクト１２８とダクト１２９との間には、送風機１４０が設けられており、外気を取り込み、また再生空気経路を流すのに用いられる。
【００５４】
顕熱交換器１２１で、外気と熱交換した（外気を加熱した）再生空気はダクト１３０を経て、排気ＥＸとして排出される。
【００５５】
図６を参照して、図５の構成中のヒートポンプＨＰ１の冷媒の流れ及び本発明の実施の形態の前提となる構成を有する熱交換器３００の作用を説明する。図６は、冷媒ＨＦＣ１３４ａを用いた場合のモリエ線図である。この線図では横軸がエンタルピ、縦軸が圧力である。
【００５６】
図中、点ａは図５の冷却器２１０の冷媒出口の状態であり、飽和ガスの状態にある。圧力は４．２ｋｇ／ｃｍ2 、温度は１０℃、エンタルピは１４８．８３ｋｃａｌ／ｋｇである。このガスを圧縮機２６０で吸込圧縮した状態、圧縮機２６０の吐出口での状態が点ｂで示されている。この状態は、圧力が１９．３ｋｇ／ｃｍ2 、温度は７８℃であり、過熱ガスの状態にある。
【００５７】
この冷媒ガスは、加熱器（冷媒側から見れば凝縮器）２２０内で冷却され、モリエ線図上の点ｃに到る。この点は飽和ガスの状態であり、圧力は１９．３ｋｇ／ｃｍ2 、温度は６５℃である。この圧力下でさらに冷却され凝縮して、点ｄに到る。この点は飽和液の状態であり、圧力と温度は点ｃと同じく、圧力は１９．３ｋｇ／ｃｍ2 、温度は６５℃、そしてエンタルピは１２２．９７ｋｃａｌ／ｋｇである。
【００５８】
この冷媒液は、絞り２３０で減圧され熱交換器３００の蒸発セクション２５１に流入する。モリエ線図上では、点ｅで示されている。温度は約３０℃になる。圧力は、本発明の所定の圧力であり、本実施例では４．２ｋｇ／ｃｍ2 と１９．３ｋｇ／ｃｍ2 との中間の値、即ち３０℃に対応する飽和圧力となる。ここでは、一部の液が蒸発して液とガスが混合した状態にある。蒸発セクション２５１内で、前記所定の圧力下で冷媒液は蒸発して、同圧力で飽和液線と飽和ガス線の中間の点ｆに到る。ここでは液は殆ど蒸発してしまっている。なお、点ｅにおいては、冷媒液とガスとの割合は、３０℃の飽和圧力線が飽和液線と飽和ガス線を切る点のエンタルピと点ｄのエンタルピの差の逆比となるので、図６から明らかなように、重量比では液の方が多い。しかしながら、容積比ではガスの方が圧倒的に多いので、蒸発セクションでは大量のガスに液が混合して、その液が蒸発セクションのチューブの内面を濡らすような状態にありながら蒸発する。
【００５９】
点ｆで示される状態の冷媒が、凝縮セクション２５２に流入する。凝縮セクション２５２では、冷媒は第２の区画を流れる外気及び／又はスプレーされた水により熱を奪われ、点ｇに到る。この点はモリエ線図では飽和液線上にある。温度は３０℃、エンタルピは１０９．９９ｋｃａｌ／ｋｇである。
【００６０】
点ｇの冷媒液は、絞り２４０で、温度１０℃の飽和圧力である４．２ｋｇ／ｃｍ2 まで減圧され、１０℃の冷媒液とガスの混合物として冷却器（冷媒から見れば蒸発器）２１０に到り、ここで処理空気から熱を奪い、蒸発してモリエ線図上の点ａの状態の飽和ガスとなり、再び圧縮機２６０に吸入され、以上のサイクルを繰り返す。
【００６１】
以上説明したように、熱交換器３００内では、冷媒は蒸発セクション２５１では点ｅから点ｆまでの蒸発を、凝縮セクション２５２では、点ｆから点ｇまでの状態変化をしており、蒸発伝熱と凝縮伝熱であるため、熱伝達率が非常に高い。
【００６２】
さらに、圧縮機２６０、加熱器（冷媒凝縮器）２２０、絞り２３０、２４０及び冷却器（冷媒蒸発器）２１０を含む圧縮ヒートポンプＨＰ１としては、熱交換器３００を設けない場合は、加熱器（凝縮器）２２０における点ｄの状態の冷媒を、絞りを介して冷却器（蒸発器）２１０に戻すため、冷却器（蒸発器）で利用できるエンタルピ差は１４８．８３−１２２．９７＝２５．８６ｋｃａｌ／ｋｇしかないのに対して、熱交換器３００を設けた本発明の実施例の場合は、１４８．８３−１０９．９９＝３８．８４ｋｃａｌ／ｋｇになり、同一冷却負荷に対して圧縮機に循環するガス量を、ひいては所要動力を３３％も小さくすることができる。すなわち、圧縮機２６０が単段型であっても、２段型で中間段にフラッシュガスを吸入させるエコノマイザと同様な作用を持たせることができる。
【００６３】
次に図７を参照して、図２（ｂ）、図３で説明した実施の形態の熱交換器３００ｂを用いたデシカント空調機の例を説明する。第１の流体としての処理空気の経路は、図５の場合と同じであるので説明を省略する。
【００６４】
図７の実施の形態では、第２の流体としての外気がデシカントの再生空気として利用される。図中、第２の区画３２０の入り口には、屋外ＯＡから外気Ｂを導入するダクト１２４が接続されている。ダクト１２４により導入された外気は、第２の区画３２０に導入され、ここを通過する際、凝縮セクション２５２の中の冷媒から熱を奪い、これを凝縮させる。ここで、凝縮セクション２５２は、セクション２５２Ｃ、２５２Ｂ、２５２Ａを含んで構成され、この順番に凝縮温度は低温から高温に並んでいる。したがって外気は、第２の区画３２０からは、最も高い温度の凝縮セクション２５２Ａに接触した後に出ることになる。第２の区画の出口は加熱器２２０とはダクト１２６で接続されており、第２の区画３２０である程度加熱された外気は、加熱器２２０に導入され、ここでさらに加熱され再生空気として、加熱器２２０とデシカントロータ１０３とを接続するダクト１２７を経由してデシカントロータ１０３に到る。
【００６５】
このようにして、デシカントロータ１０３に導入された再生空気は、デシカントを加熱再生した後、デシカントロータ１０３から外気に通じるダクト１２８、１２９を通して排出される。ダクト１２８とダクト１２９との間には、送風機１４０が設けられており、外気を取り込み、また再生空気経路を流すのに用いられる。
【００６６】
次に、第３の流体としての冷媒の経路を説明する。図中、冷媒圧縮機２６０により圧縮された冷媒ガスは、圧縮機の吐出口に接続された冷媒ガス配管２０１を経由して再生空気加熱器（冷媒からみれば凝縮器）２２０に導かれる。圧縮機２６０で圧縮された冷媒ガスは、圧縮熱により昇温しており、この熱で再生空気を加熱する。冷媒ガス自身は熱を奪われ凝縮する。
【００６７】
加熱器２２０の冷媒出口には、冷媒配管２０２が接続されており、さらにヘッダ２３５に到り、ここで複数（図７では３本）の冷媒系統に分割され、それぞれに別の絞り２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｃが設けられている。各絞り２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｃは、それぞれ図１に示す蒸発セクション２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃに接続されている。したがって、各蒸発セクション２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃでは、異なった蒸発圧力ひいては異なった蒸発温度で蒸発することができるように構成されている。各絞り２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｃは、各蒸発セクション２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃの入り口近傍に設けられている。絞りとしてはオリフィス、膨張弁、キャピラリチューブ等が用いられる。
【００６８】
加熱器（冷媒凝縮器）２２０を出た、液冷媒は各絞り２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｃで減圧され、膨張して一部の液冷媒が蒸発（フラッシュ）する。その液とガスの混合した冷媒は、各蒸発セクション２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃに到り、ここで液冷媒は蒸発セクションのチューブの内壁を濡らすように流れ蒸発して、第１の区画を流れる処理空気を冷却する。
【００６９】
各蒸発セクション２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃと各凝縮セクション２５２Ａ、２５２Ｂ、２５２Ｃとは、一連のチューブであるので、蒸発した冷媒ガス（及び蒸発しなかった冷媒液）は、凝縮セクション２５２Ａ、２５２Ｂ、２５２Ｃに流入して、第２の区画を流れる外気により熱を奪われ凝縮する。
【００７０】
各凝縮セクション２５２Ａ、２５２Ｂ、２５２Ｃの出口側には、それぞれ絞り２４０Ａ、２４０Ｂ、２４０Ｃが設けられている。その先にはヘッダ２４５が設けられており、ヘッダ２４５には、冷媒配管２０３が接続されており、液冷媒を冷却器２１０に導くように構成されている。
【００７１】
このような構成において、各凝縮セクション２５２Ａ、２５２Ｂ、２５２Ｃで凝縮した冷媒液は、各絞り２４０Ａ、２４０Ｂ、２４０Ｃで減圧され膨張して温度を下げて、ヘッダ２４５で合流した後冷却器２１０に入り蒸発し、その蒸発熱で処理空気を冷却する。
【００７２】
冷却器（冷媒蒸発器）２１０で蒸発してガス化した冷媒は、冷媒圧縮機２６０の吸込側に導かれ、以上のサイクルを繰り返す。
【００７３】
図８を参照して、図７の構成中のヒートポンプＨＰ２の冷媒の流れ及び本発明の実施の形態である熱交換器３００ｂの作用を説明する。図８は、図６と同様な冷媒ＨＦＣ１３４ａを用いた場合のモリエ線図である。
【００７４】
図中、点ａは図７の冷却器２１０の冷媒出口の状態であり、飽和ガスの状態である。圧力は４．２ｋｇ／ｃｍ2 、温度は１０℃、エンタルピは１４８．８３ｋｃａｌ／ｋｇである。このガスを圧縮機２６０で吸込圧縮した状態、圧縮機２６０の吐出口での状態が点ｂで示されている。この状態は、圧力が１９．３ｋｇ／ｃｍ2 、温度は７８℃である。
【００７５】
この冷媒ガスは、加熱器（冷媒凝縮器）２２０内で冷却され、モリエ線図上の点ｃに到る。この点は飽和ガスの状態であり、圧力は１９．３ｋｇ／ｃｍ2 、温度は６５℃である。この圧力下でさらに冷却され凝縮して、点ｄに到る。この点は飽和液の状態であり、圧力と温度は点ｃと同じく、圧力は１９．３ｋｇ／ｃｍ2 、温度は６５℃、そしてエンタルピは１２２．９７ｋｃａｌ／ｋｇである。
【００７６】
この冷媒液のうち、絞り２３０Ａで減圧され蒸発セクション２５１Ａに流入した冷媒の状態は、モリエ線図上では、点ｅ１で示されている。温度は約４３℃になる。圧力は、本発明の異なる所定の圧力の一つであり、温度４３℃に対応する飽和圧力である。同様に、絞り２３０Ｂで減圧され蒸発セクション２５１Ｂに流入した冷媒の状態は、モリエ線図上では、点ｅ２で示されており、温度は４０℃、圧力は、本発明の異なる所定の圧力の別の一つであり、温度４０℃に対応する飽和圧力である。同様に、絞り２３０Ｃで減圧され蒸発セクション２５１Ｃに流入した冷媒の状態は、モリエ線図上では、点ｅ３で示されており、温度は３７℃、圧力は、本発明の異なる所定の圧力に別の一つであり、温度３７℃に対応する飽和圧力である。
【００７７】
点ｅ１、ｅ２、ｅ３のいずれにおいても、冷媒は、一部の液が蒸発して液とガスが混合した状態にある。各蒸発セクション内で、前記各所定の圧力下で冷媒液は蒸発して、それぞれ各圧力の飽和液線と飽和ガス線の中間の点ｆ１、ｆ２、ｆ３に到る。
【００７８】
この状態の冷媒が、各凝縮セクション２５２Ａ、２５２Ｂ、２５２Ｃに流入する。各凝縮セクションでは、冷媒は第２の区画を流れる外気により熱を奪われ、それぞれ点ｇ１、ｇ２、ｇ３に到る。これらの点はモリエ線図では飽和液線上にある。温度はそれぞれ４３℃、４０℃、３７℃である。これらの冷媒液は、各絞りを経て、それぞれ点ｊ１、ｊ２、ｊ３に到る。これらの点の圧力は１０℃の飽和圧力の４．２ｋｇ／ｃｍ2 である。
【００７９】
ここでは冷媒は、液とガスが混合した状態にある。これらの冷媒は一つのヘッダ２４５に合流するが、ここでのエンタルピは点ｇ１、ｇ２、ｇ３をそれぞれに対応する冷媒の流量で重み付けして平均した値となるが、この例では約１１３．５１である。３段であるにも拘わらず、図６の場合よりもエンタルピが高いのは、第２の区画で水をスプレーしていないからである。
【００８０】
この冷媒は、冷却器（冷媒蒸発器）２１０で処理空気から熱を奪い、蒸発してモリエ線図上の点ａの状態の飽和ガスとなり、再び圧縮機２６０に吸入され、以上のサイクルを繰り返す。
【００８１】
以上説明したように、熱交換器３００ｂ内では、冷媒は各蒸発セクションで蒸発を、各凝縮セクションで凝縮をしており、蒸発伝熱と凝縮伝熱であるため、熱伝達率が非常に高い。しかも、第１の区画では図中上から下に流れるにしたがって高い温度から低い温度に冷却される処理空気を、それぞれ４３℃、４０℃、３７℃と順番に並んだ温度で冷却するので、一つの温度例えば４０℃で冷却する場合と比較して熱交換効率を高めることができる。凝縮セクションも同様である。即ち、第２の区画では図中下から上に流れるにしたがって低い温度から高い温度に加熱される外気（再生空気）を、それぞれ３７℃、４０℃、４３℃と順番に並んだ温度で加熱するので、一つの温度例えば４０℃で加熱する場合と比較して熱交換効率を高めることができる。
【００８２】
さらに、圧縮機２６０、加熱器（冷媒凝縮器）２２０、絞り及び冷却器（冷媒蒸発器）２１０を含む圧縮ヒートポンプＨＰ２としては、熱交換器３００ｂを設けない場合は、加熱器（凝縮器）２２０における点ｄの状態の冷媒を、絞りを介して冷却器（蒸発器）２１０に戻すため、冷却器（蒸発器）で利用できるエンタルピ差は２５．８６ｋｃａｌ／ｋｇしかないのに対して、熱交換器３００ｂを設けた本発明の実施例の場合は、１４８．８３−１１３．５１＝３５．３２ｋｃａｌ／ｋｇになり、同一冷却負荷に対して圧縮機に循環するガス量を、ひいては所要動力を２７％も小さくすることができる。すなわち、圧縮機２６０が単段型であっても、複数型で中間段にフラッシュガスを吸入させるエコノマイザを有する場合と同様な作用を持たせることができるのは、図５の実施の形態と同様である。
【００８３】
図９を参照して、本発明の第４の実施の形態である熱交換器３００ｄを説明する。熱交換器３００ｄは図５を参照して説明したヒートポンプＨＰ１に熱交換器３００に代えて使用して好適な熱交換器である。図中、熱交換器３００ｄは、第１の流体である処理空気Ａを流す第１の区画３１０と、第２の流体である外気Ｂを流す第２の区画３２０とが、１枚の隔壁３０１を介して隣接して設けられている点は、図１に示す熱交換器と同様である。
【００８４】
また蒸発セクション２５１Ａ、Ｂ、Ｃの配置、凝縮セクション２５２Ａ、Ｂ、Ｃの配置、散水パイプ３２５、気化加湿器１６５、処理空気経路１０９、１１０、外気経路１７１の配置も図１に示す熱交換器と同様である。
【００８５】
蒸発セクション２５１Ａ、Ｂ、Ｃには、ヘッダー４５０Ａ、Ｂ、Ｃが接続されており、各ヘッダー４５０Ａ、Ｂ、Ｃに冷媒配管４３０Ａ、４３０Ｂ、４３０Ｃが接続されている。また、各蒸発セクション２５１Ａ、Ｂ、Ｃは、それぞれ１本以上の典型的には複数本（図９の例では６本）の熱交換チューブを含んで構成されており、それら複数の熱交換チューブが各ヘッダー４５０Ａ、Ｂ、Ｃにまとめられている。
【００８６】
冷媒ガス配管３４０は、熱交換器３００ｄの第１の区画３１０をチューブ３４１を介して通過する。チューブ３４１は、隔壁３０１を貫通して第２の区画３２０を貫通して配置されている。図９の例ではチューブ３４１は２本並列的に配置され、各々第２の区画３２０を３パスして構成されている。ここでチューブ３４１の第２の区画３２０内の部分は、凝縮セクション２５２Ａ、Ｂ、Ｃと同様に、チューブの外側にフィンが装着され熱交換を促進する構造となっている。この部分が本発明の第３の流体流路としての凝縮セクション２５２Ｄである。この凝縮セクション２５２Ｄは、凝縮セクション２５２Ｃの外気流れの上流側、凝縮セクション２５２Ｃと気化加湿器１６５との間に配置されている。凝縮セクション２５２Ｄ内では、冷媒ガスが第２の流体である外気により熱を奪われ凝縮する。なお、凝縮セクション２５２Ｄは、凝縮セクション２５２Ａの、外気下流側に配置してもよい。
【００８７】
チューブ３４１は、第１の区画では、ほとんど熱交換に寄与しないので、第１の区画３１０を事実上バイパスしていることになる。したがって第１の区画３１０を実際に構造的に迂回し、即ち第１の区画３１０の外部を通し、第２の区画内の凝縮セクション２５２Ｄに接続するように配置してもよい。
【００８８】
凝縮セクション２５２Ａ、Ｂ、Ｃの冷媒液出口側には、それぞれヘッダー４５５Ａ、Ｂ、Ｃが設けられ、それぞれ複数本のチューブで構成されている凝縮セクション２５２Ａ、Ｂ、Ｃをまとめている。各ヘッダーからの配管はさらに一つのヘッダー３７０（図１０）にまとめられ、前述のようにヘッダー３７０は冷媒配管２０３により膨張弁２７０に接続されている。凝縮セクション２５２Ｄからの冷媒液は、凝縮セクション２５２Ｄに接続された冷媒配管３４５により導き出され、ヘッダー３７０の下流側で経路２０３に合流する。なお、配管３４５はヘッダー３７０に接続してもよい。
【００８９】
図１０を参照して、本発明の第４の実施の形態である熱交換器３００ｄを含むヒートポンプＨＰ３を組み込んだデシカント空調機の例を説明する。図１１は図１０のヒートポンプＨＰ３の冷媒サイクルを説明するモリエ線図である。
【００９０】
処理空気の経路と再生空気の経路は、図１の実施の形態の空調機の場合と同様であるので説明を省略する。
【００９１】
ここで、ヒートポンプＨＰ３の冷媒の経路を説明する。図中、冷媒圧縮機２６０により圧縮された冷媒ガスは、圧縮機の吐出口に接続された冷媒ガス配管２０１を経由して再生空気加熱器２２０に導かれる。圧縮機２６０で圧縮された冷媒ガスは、圧縮熱により昇温しており、この熱で再生空気（後で説明）を加熱する。冷媒ガス自身は熱を奪われ凝縮する。
【００９２】
加熱器２２０の冷媒出口は、熱交換器３００ｄの蒸発セクション２５１Ａ、Ｂ、Ｃの入り口に冷媒経路２０２により接続されており、冷媒経路２０２の途中には、膨張弁等の絞り３６０が設けられており、絞り３６０と蒸発セクション２５１Ａ、Ｂ、Ｃとの間には気液分離器３５０が設けられている。
【００９３】
加熱器（冷媒側から見れば冷却器あるいは凝縮器）２２０を出た、液冷媒は第１の絞りとしての膨張弁３６０で減圧され、膨張して一部の液冷媒が蒸発（フラッシュ）する。その液とガスの混合した冷媒は、気液分離器３５０で冷媒液と冷媒ガスとに分離され、冷媒液は蒸発セクション２５１Ａ、Ｂ、Ｃに到り、冷媒は蒸発セクションのチューブ内で蒸発して、第１の区画を流れる処理空気を冷却する。
【００９４】
蒸発セクション２５１と凝縮セクション２５２とは、一連のチューブである、即ち一体の流路として構成されているので、蒸発した冷媒ガス（及び蒸発しなかった冷媒液）は、凝縮セクション２５２に流入して、第２の区画を流れる外気及びスプレーされた水により熱を奪われ凝縮する。
【００９５】
凝縮セクション２５２の出口側は、冷媒液配管２０３により第２の絞りとしての膨張弁２７０に、さらに冷媒配管２０４により冷却器２１０に接続されている。凝縮セクション２５２で凝縮した冷媒液は、絞り２７０で減圧され膨張して温度を下げて、冷却器２１０に入り蒸発し、その蒸発熱で処理空気を冷却する。絞り３６０、２７０としては、膨張弁の他例えばオリフィス、キャピラリチューブであってもよい。
【００９６】
冷却器（冷媒側から見れば蒸発器）２１０で蒸発してガス化した冷媒は、冷媒圧縮機２６０の吸込側に導かれ、以上のサイクルを繰り返す。
【００９７】
気液分離器３５０は、ガスと液の混合体が流入する容器と、前記ガス液混合体の流入口に対向して前記容器中に配置された邪魔板３５５を含んで構成されている。ガス液混合体は、邪魔板３５５に衝突して液がガスから分離され、ガスは前記容器のガス液混合体流入口と並んで設けられたガス流出口から流出し、ガス流出口に接続された冷媒配管３４０を通して熱交換器３００ｄに流れる。冷媒液は、気液分離器の前記容器の鉛直方向下方に設けられた液流出口から流出する。液流出口には、冷媒配管４３０Ａ、４３０Ｂ、４３０Ｃが接続されており、それぞれ蒸発セクション２５１Ａ、Ｂ、Ｃに連通している。
【００９８】
図１１のモリエ線図を参照して、図１０の空調システム中の本発明の実施の形態である熱交換器３００ｄを含んで構成されるヒートポンプＨＰ３の作用を説明する。図１１は、冷媒ＨＦＣ１３４ａを用いた場合のモリエ線図である。この線図では横軸がエンタルピ、縦軸が圧力である。
【００９９】
図中、点ａは、点ｂ、点ｃ、点ｄは、図３のモリエ線図と同様であるので説明を省略する。点ｄの状態の冷媒液は、絞り３６０で減圧され気液分離器３５０に流入する。ここで、分離された冷媒ガスは、本発明の第２の圧力である、４０℃に対応する飽和圧力の等圧力線と飽和ガス線との交点ｈの状態のガスとして、配管３４０を介してチューブ３４１に流入する。ここで外気（気化加湿器及び散水パイプからの水で冷却された外気）により熱を奪われ凝縮し、飽和液腺に到りまた典型的には過冷却されて、飽和液腺を越えて過冷却液相の点ｉに到る。
【０１００】
また気液分離器３５０で分離された液は、飽和液腺上の点ｇの状態の液である。点ｉの状態の液と点ｇの状態の液とはヘッダー３７０で混合され、膨張弁２７０で減圧さてれ圧力４．２ｋｇ／ｃｍ2 、温度１０℃の冷媒（ガスと液の混合体）になる。
【０１０１】
以上説明したように、本発明の実施の形態である熱交換器３００ｄでは、蒸発セクション２５１Ａ、Ｂ、Ｃを構成する熱交換チューブ（伝熱管）に導かれる冷媒に含まれる気相分がほとんどなくなる。そのため、蒸発セクション２５１Ａ、Ｂ、Ｃに導かれる冷媒量は均一になり、よって蒸発セクション２５１Ａ、Ｂ、Ｃでの蒸発による第１の流体の冷却は均一になり、また凝縮セクション２５２Ａ、Ｂ、Ｃの伝熱管で凝縮する冷媒量は蒸発セクションで２５１Ａ、Ｂ、Ｃで蒸発した冷媒で占められる。気相が含まれていると、特に気相を多く含む凝縮セクションでの凝縮量が多くなる不均一な伝熱となるが、液層だけであればそのような問題は起こらない。
【０１０２】
このようにして、各伝熱管のヒートパイプ作用（冷媒の相変化、特に蒸発と凝縮による伝熱作用）で熱伝達する熱量が伝熱管同士の間で均一化するので、熱交換器３００ｄ全体で均一な熱伝達が可能となり、伝熱に関与せずに第１の流体、第２の流体としての空気が通過してしまう不都合を防止することができる。したがって、熱交換器３００ｄを用いた除湿空調装置においては、第１の流体としての処理空気と第２の流体としての冷却媒体（外気）あるいは再生空気との熱交換効率の向上と作動の信頼性向上を図ることができる。
【０１０３】
以下、具体的な数値を用いて本発明の実施例を説明する。計算条件としては、伝熱量を２ＵＳＲｔ、蒸発温度を１０℃、エコノマイザ温度を４０℃、凝縮温度を６５℃、冷媒をＨＦＣ１３４ａ、配管の直径を１２ｍｍとする。また伝熱管の内径を８．３ｍｍ、伝熱管の本数を４０本（図９に示すように３段配列の場合、例えば各段に１３本、１４本、１３本と千鳥配列にする）とする。ここで、図１１のモリエ線図を参照して各点のエンタルピを読みとり計算すると、冷媒循環量は、２×３０２４／（１３８．８３−１１３．５１）＝１７１．２３ｋｇ／ｈ＝０．０４７６ｋｇ／ｓとなる。
【０１０４】
比較例：
膨張弁で膨張させた後の気液２相の冷媒を、ディストリビュータを使って、熱交換器の１パスに構成された多数の伝熱管に分岐させる。第２の熱交換器では伝熱管を１パスに配置しなければならないので、分岐数が多い。
【０１０５】
膨張弁直後の乾き度：（１２２．９７−１１３．５１）／３９．４２＝０．２４２  （３９．４２は図１１において点ｈと点ｇのエンタルピ差）
膨張弁直後の２相混合冷媒の比容積：０．０００８７２６１×（１−０．２４２）＋０．０２００３２×０．２４２）＝０．００５５１ｍ3 ／ｋｇ
流速１（内径１２ｍｍの配管３本中）：０．００５５１×０．０４７６×４／（０．０１２×０．０１２×３．１４×３）＝０．７７３ｍ／ｓ
流速２（４０本、内径８．３の伝熱管中）：０．００５５１×０．０４７６×４／（０．００８３×０．００８３×３．１４×４０）＝０．１２１ｍ／ｓ
流速１では、冷媒は配管内をほぼ均一に気液混合して流動するが、伝熱管に分岐する流速２では、流速が遅すぎるので冷媒は気液２相が重力によって分離した流れとなって、上側に気相が下側に液相が流れる。このように分岐後の流速が極めて遅くなるので、気相冷媒を液層冷媒に均一に混合した状態で分配することは困難である。ひいては、分岐前と分岐後では流れの様相が異なるため、冷媒が均一に分配できない。
【０１０６】
実施例：
膨張弁直後の乾き度：０
膨張弁直後の液冷媒の比容積：０．０００８７２６１ｍ3 ／ｋｇ
流速３（内径１２ｍｍの配管３本中）：０．０００８７２６１×０．０４７６（１−０．２４２）×４／（０．０１２×０．０１２×３．１４×３）＝０．０９２８ｍ／ｓ
流速４（４０本、内径８．３の伝熱管中）：０．０００８７２６１×０．０４７６（１−０．２４２）×４／（０．００８３×０．００８３×３．１４×４０）＝０．０１４６ｍ／ｓ
このように、流速３、流速４のいずれの流速も遅く、しかも液相のみが流動するので、伝熱管に均一に分配できる。
【０１０７】
以上第４の実施の形態では、第２の流体は気化加湿器、散水パイプを使用して、水の気化熱で温度を下げた外気を用いる場合で説明したが、そのような場合だけでなく、図７に示す実施の形態のように再生空気を第２の区画で加熱するように構成することもできる。
【０１０８】
図１２に、図９の熱交換器を組み込んだ除湿空調装置（図１０にフロー図を示した）の典型的な機械的構造図を示す。この図に示す例では、熱交換器３００ｄは、デシカントロータ１０３の鉛直方向上方、冷却器２１０の鉛直方向下方に配置されている。加熱器２２０は、冷却器２１０の水平方向横に、且つ回転軸を鉛直方向に向けて置かれたデシカントロータ１０３の上方に配置されている。気液分離器３５０は、加熱器２２０の下方で熱交換器３００ｄの第１の区画３１０の近傍に配置されている。第２の区画３２０は、デシカントロータ１０３の空気流通領域外に置かれ、鉛直方向下方から上方に流れる処理空気流路内に配置されている。
【０１０９】
このような構造において、加熱器（冷媒凝縮器）２２０で凝縮された冷媒は、膨張弁３６０を介して気液分離器３５０に流入し、分離された冷媒液は第１の区画内の蒸発セクションに流入する。そして凝縮セクションで凝縮される。気液分離器３５０で分離された気相の冷媒は、第２の区画内の熱交換チューブに直接導かれ、ここで凝縮する。
【０１１０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、第３の流体は、第１の流体流路から第２の流体流路に貫通して流れるので、第１の区画から第２の区画に熱を移動させることができ、第１の流体流路の流路側伝熱面では第３の流体は所定の圧力で蒸発するので、第３の流体は第１の流体から熱を奪い、第２の流体流路の流路側伝熱面では第３の流体はほぼ前記所定の圧力で凝縮するので、第３の流体は第２の流体に熱を与える。また、これらの伝熱は蒸発伝熱、あるいは凝縮伝熱であるので、単なる伝導伝熱や対流伝熱に比べて熱伝達率がはるかに高く、例えばデシカント空調機に利用すると、熱交換効率の低い直交流形熱交換器や容積の大きい回転式熱交換器の代わりに用いて好適であり、デシカント空調機の効率を著しく高めることが可能となる。
【０１１１】
また気液分離器を備えるときは、冷媒ガスと冷媒液が分離されるので、本発明の熱交換器内の熱交換が均一になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態の前提となる構成を有する熱交換器の断面図である。
【図２】本発明の別の実施の形態である熱交換器の概念図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態である熱交換器の概念図である。
【図４】熱交換効率を説明するグラフである。
【図５】  本発明の実施の形態の前提となる構成を有する熱交換器の応用例を示すフロー図である。
【図６】図５の例のモリエ線図である。
【図７】図２（ｂ）または図３に示す実施の形態である熱交換器の応用例を示すフロー図である。
【図８】図７の例のモリエ線図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態である熱交換器の構造図である。
【図１０】第４の実施の形態である熱交換器の応用例を示すフロー図である。
【図１１】図１０の例のモリエ線図である。
【図１２】第４の実施の形態である熱交換器の応用例である除湿空調装置の機械的構造を示す模式的構造図である。
【図１３】従来技術による熱交換器の斜視図である。
【符号の説明】
１６５  気化加湿器
２５１Ａ、２５１Ｂ、２５１Ｃ  蒸発セクション
２５２Ａ、２５２Ｂ、２５２Ｃ、２５２Ｄ  凝縮セクション
２４０Ａ、２４０Ｂ、２４０Ｃ  絞り
２５０Ａ、２５０Ｂ、２５０Ｃ  絞り
３００  熱交換器
３１０  第１の区画
３２０  第２の区画
３２５  散水パイプ
３５０  気液分離器
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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