JPH0719764A - 熱交換法と組合せ式直接及び間接閉回路蒸発式熱交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】熱交換法と組合わせ式直接及び間接閉回路蒸発
式熱交換装置の熱交換を均一に行う。 【構成】間接蒸発交換部５０と直接蒸発熱交換部９０と
を持つ熱交換装置１０である。均一温度の蒸発性液体が
下方の５０内に噴霧され、５０を構成する包囲回路の連
続体内を流動する熱い流体流と間接的に顕熱交換する。
蒸発性流体が全５０を通して降下し熱を吸収した後、冷
却のため９０内の充填媒体を横切って分散される。周辺
の流れが同時に各熱交換部内に吸引され、各部内を流れ
る蒸発性液体を蒸発により冷却する。次に９０内で冷却
された水が溜め３６内に捕集され、ここで再分散される
前に混合されて均一温度になる。又循環水が下降する
際、水は５０の回路から回路に流体と間接的に顕熱交換
する。熱の均一性の附加的増加は、５０を通過する冷却
用空気流が冷却用水流と平行となった時実現される。又
流体冷却器、蒸発凝縮器、湿潤空気冷却器に使用可能。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、閉鎖ループ冷却塔、蒸
発式凝縮器又は湿潤空気冷却器等の熱交換装置の改良に
関連する。詳記すれば、本発明は、性能を増加するよう
に均一温度の蒸発性液体が間接蒸発熱交換部を横切って
分布されるように、分離した間接及び直接蒸発性流体熱
交換装置が特殊に組合わされた一群の装置に関連する。
他の類似の大きさで現在商業用に使用されている間接蒸
発性熱交換製品に比較すると、本発明は、単位当りの大
きさ及びコストに対してはるかに大きい熱伝達性を達成
することができる。

【０００２】本発明によれば、最初均一温度の液体が、
一連の個々の閉鎖回路で構成される間接蒸発熱交換部の
外面上に分布されて、加熱すべき又は冷却すべき液体流
を誘導する。閉鎖ループ冷却塔又は蒸発式凝縮器として
使用する場合には、熱は間接的に流体流が周囲の蒸発性
液体のフイルムに伝達される。蒸発性液体で保持される
熱の一部は、間接蒸発性熱交換部を通して流れる空気流
に直接伝達され、同時に熱の残部は顕熱エネルギーとし
て保存され、蒸発性液体の温度が増加する。保存された
顕熱エネルギーは直接蒸発式熱交換部内で、これを通る
別の空気流に移動される。直接蒸発熱交換部から排出す
る蒸発性液体は溜めに捕集され、間接蒸発熱交換部に再
分布するため上方にポンプで送られる。湿潤空気冷却器
として使用する場合には、回路に流入する流体流が初め
に低温である限り上記のように直接蒸発熱交換部及び間
接蒸発熱交換器は正確に機能する。前記のように、熱を
放出する代わりに、流体流は、直接蒸発熱交換部及び間
接蒸発熱交換部を通る空気流から間接に熱を吸収する。
この熱伝達過程は、冷却された流体流の代わりに他の過
程で冷却された空気流が使用されるほかは、前記のよう
に正確に機能する。

【０００３】特殊の応用によっては、空気流に対して熱
を放出したり又は吸収するように流体流を使用でき、空
気流に対して熱交換された価値を正又は負にできる。

【０００４】詳記すれば本発明は組合せた直接蒸発熱交
換部及び間接蒸発熱交換装置と、間接及び直接蒸発式冷
却部の両者の熱交換効率の最大化を達成する方法に関連
する。

【０００５】

【従来の技術】直接蒸発熱交換器では、空気流及び蒸発
性液体流のみが含まれ、これらの２種流動は、互いに直
接接触した時に蒸発的に熱交換し、この蒸発性液体は通
常水である。間接蒸発熱交換器では、空気流、蒸発性液
体流及び閉鎖された流体流の３種の流体流を含む。閉鎖
された流体流は蒸発性液体と接触することはないから最
初間接熱伝達によって蒸発性液体と顕熱を交換し、次に
蒸発性液体と空気流が直接接触した時、蒸発によって熱
交換する。

【０００６】閉鎖ループ蒸発熱交換器は下記の３種のカ
テゴリーに分類される。

【０００７】（１） 顕熱交換器からの流体流の１つが
直接蒸発熱交換器にパイプで送られる顕熱交換器-直接
蒸発熱交換器システム、（２）単独スタンド間接蒸発熱
交換器及び（３）組合せ直接蒸発熱交換部及び間接蒸発
熱交換器。

【０００８】分離した冷却塔に連結された冷媒管状コン
デンサ、即ち顕熱交換器は上記の第１群の例で、これら
は蒸発冷却が通常使用される優先使用熱交換法を意味す
る。〃コイル小屋〃と呼ばれる製品もこの第１群の一部
で、コイル小屋は、非通気コイル部（顕熱交換器）の直
上に配置された冷却塔（直接蒸発熱交換器）で構成され
る。

【０００９】単独スタンド間接蒸発熱交換器は次の群を
表し、これらの装置は第１群ほど一般的ではない。大部
分の蒸発コンデンサと蒸発性流体冷却器はこの形式に属
するものである。逆流、直交流又は並流の空気流及び蒸
発性液体流を使用する製品が市販されているが、逆流形
式のものが多く使用されている。

【００１０】あまり一般的ではない上記の最後の群は、
間接及び直接蒸発熱交換部を組合せた製品である。本発
明はこの群の一部で、非常に効果的な方法で閉鎖ループ
蒸発式熱交換器を構成して、従来のこの形式の熱交換器
を特別に改善したものである。 本発明を閉鎖ループ冷
却塔のような閉鎖回路冷却装置に使用する場合には、初
め高温の流体（通常水である）は、間接蒸発熱交換器を
構成する一連の回路を通して上方に送られ、ここで高温
水は間接的顕熱交換を逆流によって行ない、冷却器の蒸
発液体は回路の外面を重力で落下する。好適実施例で
は、各回路を出る最低温の水は最低均一温度に平等に曝
露され、最低均一温度の周辺空気が得られる。このため
従来の方法よりもはるかに均一でかつ効率的な熱伝達方
法が得られる。熱は高温流体から顕熱として伝達され、
蒸発液体は間接蒸発熱交換部を通して重力で下降する際
に温度が増加する。同様に、冷却器周辺空気は、重力落
下する蒸発液体と同じ通路の回路上で引かれる。蒸発液
体で吸収された熱の一部は、同時に移動する空気流に伝
達され、この吸収熱の残部は、蒸発液体が回路上を下方
に流動する際にこの温度を上昇する。次に蒸発液体は直
接蒸発熱交換部を重力で落下する。直接蒸発熱交換部は
別の低温空気源を利用して蒸発熱交換によって上記のよ
うに加熱された蒸発液体を直接冷却する。直接蒸発部を
通る空気流は下降する蒸発液体に対して直交流か逆流で
ある。このように冷却された蒸発液体は次に溜めに捕集
され、均一温度に冷却された蒸発流体となり、この液体
は間接蒸発部の上部に再分布される。

【００１１】蒸発コンデンサ、即ち凝縮器として使用す
る場合には、上記の過程は閉鎖回路冷却装置に対する説
明と同じであるが、冷媒は等温状態で凝縮するから、こ
の場合は冷媒ガスは凝縮物の排流を行なうように通常反
転される。

【００１２】湿潤空気冷却器に適用する場合には、最初
低温の単一相流体又は蒸発冷媒に対して流体冷却又は凝
縮装置に対する説明と同様であるが、熱流の方向は逆で
ある。

【００１３】従来の直接蒸発熱交換部及び間接蒸発熱交
換部の組合せ（米国特許第４,１１２,０２７号；第４,
６８３,１０１号及び第３,１４１,３０８号）は間接蒸
発部の上方に配置した直交流蒸発部を示す。しかし間接
部の上方に直接蒸発部を配置した型式は、冷却水が直接
蒸発部を通して下降する際に不利な温度勾配が形成され
る。この温度勾配は、逆方向に流れる冷却用空気が下降
する水から熱を吸収する際に形成され、不均一な熱交換
が行なわれ、直接部の縦方向に温度が不均一な水を生ず
る。米国特許第４,６８３,１０１号に示されるように、
水温の上記の勾配は直接部の深さの方向に６°〜１０°
Ｆのオーダーで、直接部を間接部の上方に配置する場合
には、間接部を構成する下方の回路連続体上に不均一温
度の水が排出され、回路によって異なる不均一熱伝達が
発生する。上記の例の不均一熱伝達は冷却塔に対する総
合的非能率性の原因となることは当業者には公知であ
る。この非均一性熱伝達は、液体凝縮物が不均一負荷の
回路内に停滞し、かつ凝縮に利用される表面積を制限す
るため動作的非能率の原因になる。この従来技術を示す
米国特許第４,６８３,１０１号の明細書は、間接熱交換
回路の方位及び回路内の流体流動方向を物理的に変更し
かつ回路内で冷却すべき最高温度の流体がこの温度勾配
の最高温度の冷却水と熱交換を行なう状態により上記の
問題を解決することを試みている。しかしこの構想は水
の温度勾配自体の問題を解決できず、間接熱交換部内の
熱交換に関する効果を無視するものであった。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の閉鎖回路流体
冷却塔では、最初均一温度の蒸発性液体を間接蒸発熱交
換部上に分布させて、この部分内の熱交換の均一性に優
れた効果を与えられることが判明した。本発明により、
間接熱交換部の直上に直接熱交換部を配置しないと、種
々の空気及び水流方式の装置の冷却効果に別の利点が得
られることも判明した。

【００１５】本発明の目的は、２部分で構成される蒸発
性流体冷却、蒸発性凝縮又は湿潤空気冷却装置と冷却法
とを提供することにある。この装置では間接熱交換部と
直接熱交換部は動作結合されて優れた綜合的熱伝達性能
を発揮する。

【００１６】本発明は、単一の熱交換装置で、各熱交換
部内の著しい蒸発的熱交換現象の利点を結合し、各熱交
換部内のエンタルピーと対応温度差を最大にする装置を
提供することにある。

【００１７】本発明の関連目的は、間接熱交換部を通る
熱交換が、間接熱交換部の回路の任意の垂直点の冷却水
が同じ温度であり、どの回路でもほぼ均一である熱交換
装置を提供することにある。

【００１８】本発明の最後の目的は、直接熱交換部から
排出する冷却水を捕集し、間接熱交換部に再分布する前
に混合して単一の均一温度にまで平均化し、間接熱交換
部内での不均一熱伝達の発生を防止する熱交換装置を提
供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】流体流と空気流との間の
本発明による熱交換法は、それぞれ空気入口と空気出口
とを有する直接蒸発熱交換部及び流体流を導く間接蒸発
熱交換部を準備する過程と、流体流を含む間接蒸発熱交
換部を横切ってほぼ下方にほぼ均一温度の蒸発性液体を
分散し、流体流と蒸発性液体との間で間接的に顕熱交換
させる過程と、直接蒸発熱交換部を横切って蒸発性液体
を分散する過程と、蒸発性液体を溜めに捕集する過程
と、上記液体を間接蒸発熱交換部に再分散する過程とを
含む。この熱交換法は、直接蒸発熱交換部及び間接蒸発
熱交換部の各々の空気入口から空気出口に空気を移動す
る空気移動装置を準備する過程、間接蒸発熱交換部を横
切って再分散するため捕集蒸発性液体を上方にポンプ送
りする過程、間接蒸発熱交換部の個々の回路を横切って
ポンプ送りした蒸発性液体を噴霧する噴霧装置を間接蒸
発熱交換部の上部側面の上方に準備する過程、空気移動
装置、溜め、噴霧装置及び各熱交換部を単一の構造体の
内部に収容する過程を含んでもよく、蒸発性液体と蒸発
で熱交換する空気は各直接蒸発熱交換部及び間接蒸発熱
交換部内を流動する。直接蒸発熱交換部及び間接蒸発熱
交換部は、それぞれ上部側面、底部側面、装置内側面、
装置外側面、空気入口及び空気出口を有する。

【００２０】直接熱交換部の空気入口は該交換部の装置
外側面に接続され、空気出口は該交換部の装置内側面に
接続され、空気流は蒸発性液体に対して本質的に交差し
て流動する。直接熱交換部空気入口は該交換部の底部側
面に設けられ、空気出口は該交換部の上部側面に設けら
れ、空気流は蒸発性液体に対して本質的に逆流方向に流
動する。間接蒸発熱交換部空気入口は、該交換部の装置
外側面に接続され、空気出口は該交換部の装置内側面に
接続され、空気流は本質的に蒸発性液体と本質的に交差
して流動する。間接熱交換器空気入口は該交換部の上部
側面に接続され、空気出口は該交換部の底部側面に接続
され、空気流は本質的に蒸発性液体に同一方向に流動す
る。間接蒸発熱交換部空気入口は該交換部の上部側面に
接続され、空気出口は該交換部の底部側面に接続され、
空気流は本質的に蒸発液体と同一方向に流動する。間接
蒸発熱交換部空気入口は該交換部の上部側面に接続さ
れ、空気出口は該交換部の底部側面と装置内側面に同時
に接続され、空気入口から流出する空気流の一部は上記
装置内の側面空気出口から流出し、空気流の残部は底部
側面出口から流出する。間接蒸発熱交換部は直接蒸発熱
交換部の上方に配置され、間接熱交換部及び直接熱交換
部の間に通風帽が設けられる。

【００２１】流体流と空気流との間で熱交換を行う本発
明による熱交換装置は、それぞれ上部側面、底部側面、
装置内側面、装置外側面及び空気入口と空気出口とを有
する直接蒸発熱交換部及び間接蒸発熱交換部とを有す
る。間接蒸発交換部は流体流を内部に導入する複数の回
路を有し、直接蒸発熱交換部は間接蒸発熱交換部から流
出する蒸発性液体を受取る充填媒質を含み、蒸発性液体
は充填媒質に分散される。また、この熱交換装置は、空
気を各直接蒸発熱交換部及び間接蒸発熱交換部の空気入
口から空気出口に移動する空気移動装置を備えている。
この空気は各直接蒸発熱交換部及び間接蒸発熱交換部内
を流動し、各熱交換部内を流動する蒸発性液体と蒸発的
に熱交換する。間接蒸発熱交換部を横切って下方にほぼ
均一の温度の蒸発性液体を分散させる装置が設けられ、
均一温度蒸発性液体は間接的に流体流と顕熱交換する。
下方に噴霧された蒸発性液体を捕集するための少なくと
も１つの溜めが設けられる。

【００２２】間接蒸発熱交換部は上部側面の流体ヘッダ
と底部側面の流体ヘッダを含み、上部側面の流体ヘッダ
及び底部側面の流体ヘッダは、間接蒸発熱交換部の各上
部及び底部側面に動作的に接続される。流体ヘッダは上
部側面と底部側面の流体ヘッダパイプに一致して、垂直
に離れて各ヘッダの対応側面に連結されて流体流を上部
及び底部流体ヘッダに連絡するパイプを有する。

【００２３】複数の回路は連続して配置された個々の回
路で構成され、該連続体内の各回路は入口端部と出口端
部を含む。入口及び出口端部の一つは、上部側面及び底
部側面の流体へッダの一つに連結され、入口端部及び出
口端部は、上部側面及び底部側面の他の流体ヘッダに連
結され、上記各回路は両流体ヘッダ間の流体流を連絡す
る。流体流は、上部側面及び底部側面のヘッダパイプの
一つに流入し、上部側面及び底部側面の他の流体ヘッダ
パイプから流出し、流入及び流出流体流は互いに平行及
び反対方向に流動する。該流体流は、回路毎にほぼ均一
の流量で流体ヘッダ間で各回路内を流動し、流体温度は
上記回路の任意の垂直高さの位置で、回路毎にほぼ均一
である。下方分散均一温度の蒸発性液体は、空気と水が
間接蒸発熱交換部内を流動する際に、間接蒸発熱交換部
内を流動する空気流と連続的に蒸発熱交換する。蒸発性
液体は、間接蒸発熱交換部の上部側面に隣接する各回路
を横切って分散される時に初期温度を有し、上記交換部
の底部側面に隣接する各回路から排出する際に最終温度
を有する。初期蒸発性液体温度が回路毎に均一である。
間接熱交換器の各回路を横切って分散された蒸発性液体
が、下向き流動に作用する動作的縦方向ベクトル力なし
に、ほぼ下向き通路で個々の回路に沿って下方に流動す
る。蒸発性液体は間接蒸発熱交換部の各回路に沿って下
方に移動した後に、蒸発性液体の最終温度は回路毎にほ
ぼ均一温度を有する。蒸発性液体の最終温度は、蒸発性
液体が間接蒸発熱交換部の各回路に沿って下方に移行し
た後は不均一で、間接蒸発熱交換部から排出する蒸発性
液体に温度勾配を生じ、この勾配は装置外側面から装置
内側面に均一に増加し、上記温度勾配は、蒸発性液体の
初期温度が間接蒸発熱交換部を横切って分散された時均
一でなかった時に発生する温度勾配に比べてかなり小さ
い。間接蒸発熱交換部内の空気流が間接蒸発熱交換部内
を下方に流れる蒸発性液体に対して交差流となり、直接
熱交換部内を流れる空気流は直接蒸発熱交換部内を下方
に流れる蒸発性液体に対して交差流になる。間接蒸発熱
交換部内の空気流は間接蒸発熱交換部内を下方に流れる
蒸発性液体に対して並流となり、直接熱交換部内を下方
に流れる蒸発性液体に対して逆流となる。間接蒸発熱交
換部内の空気流は間接蒸発熱交換部内を下方に流れる蒸
発性液体と並流で、直接熱交換部内の空気流は直接蒸発
熱交換部内を下方に流れる蒸発性液体と交差流である。
間接蒸発熱交換部は直接熱交換部の上方に配置される。
直接蒸発熱交換部及び間接蒸発熱交換部間に通気帽空間
（区域）を含む。間接蒸発熱交換部の上記下方装置内側
の近くにある補助空気出口を含み、間接蒸発熱交換部を
通る空気流の一部は間接蒸発熱交換部から補助出口を通
して流出し、残部は間接蒸発熱交換部空気出口を通して
流出する。流体流は、熱い流体として底部側面の流体ヘ
ッダを通して上記各回路に流入する単一相流体からな
り、ほぼ均一の流量で上方に流れ、冷たい流体として上
記回路から上側流体ヘッダ内に流出する前に、均一に減
少する温度で上方に流れる。別法として、流体流は、熱
いガスとして上側流体ヘッダを通して上記各回路に流入
する多相流体で構成され、凝縮した液体として上記回路
から底部側面の流体ヘッダに流入する前に、ほぼ均一流
量と温度で下方に流動する。

【００２４】第２の同一の直接蒸発熱交換部及び間接蒸
発熱交換部が設けられ、第２の直接蒸発熱交換部及び間
接蒸発熱交換部は第２の分離した分散装置と、第２の直
接蒸発熱交換部及び間接蒸発熱交換部内で第２の分離し
た蒸発性液体を分散しかつ捕集する溜めを含む。分散装
置は第２の直接蒸発熱交換部及び間接蒸発熱交換部内の
空気入口から空気出口に空気を移動し、該空気は第２の
直接蒸発熱交換部及び間接蒸発熱交換部内に流れ、かつ
第２の直接蒸発熱交換部及び間接蒸発熱交換部内を流れ
る第２の分離した蒸発性液体と蒸発による熱交換を行な
う。

【００２５】流体流は最初第１の間接蒸発熱交換部で冷
却され、第１の間接蒸発熱交換部を直列に第２の間接蒸
発熱交換部と接続して更に冷却する。流体は単一相の液
体である。流体は、熱いガスとして第１の間接蒸発熱交
換部に流入する多相流体であり、第１の間接蒸発熱交換
部から液体とガスとの結合体として流出し、この結合体
は凝縮液体として該第２の間接蒸発熱交換部から流出す
る。流体流は、熱い流体として底部側面の流体ヘッダを
通して各回路に流入する単一相流体で構成され、該回路
から冷たい流体として上部側面の流体ヘッダに流入する
前に、ほぼ均一の流量と均一に減少する温度で上方に流
れる。流体流は、熱いガスとして上部側面の流体ヘッダ
を経て各回路に流入する多相流体で構成され、凝縮した
液体として上記回路から凝縮した液体として上記回路か
ら底部側面の流体ヘッダに流入する前に、ほぼ均一な流
量と温度で下方に流れる。第２の直接蒸発熱交換部及び
間接蒸発熱交換部内で第２の分離した蒸発性液体を分散
しかつ捕集するための第２の分離した分散装置と溜めと
を有する第２の、同一の直接蒸発熱交換部及び間接蒸発
熱交換部が設けられ、分散装置は各第２の直接蒸発熱交
換部及び間接蒸発熱交換部内で空気入口から空気出口ま
で空気を移動する。上記空気は第２の直接蒸発熱交換部
及び間接蒸発熱交換部内を流動し、各第２の直接蒸発熱
交換部及び間接蒸発熱交換部内を流れる蒸発性液体と蒸
発的に熱交換する。流体流は最初第１の間接蒸発熱交換
部内で冷却され、第１の間接蒸発熱交換部を第２の間接
蒸発熱交換部と直列に接続して、更に冷却される。

【００２６】第２の分離した蒸発性液体を分散しかつ捕
集する第２の分離した分散装置と溜めとを内部に有する
第２の同一の直接蒸発熱交換部及び間接蒸発熱交換部を
含み、分散装置は、第２の直接蒸発熱交換部及び間接蒸
発熱交換部内の空気入口から空気出口まで空気を移動
し、該空気は第２の直接蒸発熱交換部及び間接蒸発熱交
換部内を流動し、各直接蒸発熱交換部及び間接蒸発熱交
換部内を流動する、第２の分離した蒸発性液体と蒸発的
に熱交換する。流体流は、最初第１の間接蒸発熱交換部
内で冷却され、第１の間接蒸発熱交換部を第２の間接蒸
発熱交換部と直列に接続して更に冷却される。流体は単
一相液体である。流体は、最初熱いガスとして第１の間
接蒸発熱交換部に流入し、液体とガスの結合体として第
１の間接蒸発熱交換部から流出する多相流体であり、上
記結合体は凝縮した液体として第２の間接蒸発熱交換部
から流出する。流体流は、冷たい流体として底部側面の
流体ヘッダを経て上記各回路に流入し、暖かい流体とし
て上記回路から上部側面の流体ヘツダに流入する前に、
ほぼ均一流量かつほぼ均一増加温度で上方に流動する単
一相流体で構成される。流体流は、冷たいガスと液体の
混合体として上部側面の流体ヘッダを経て上記の各回路
に流入し、飽和蒸気として蒸気回路から蒸気の底部側面
の流体ヘッダに流入する前に、ほぼ均一の流量と温度で
下方に流動する多相流体で構成される。直接熱交換部充
填媒体を横切って分散された液体はほぼ均一温度で、充
填媒体を通して上方に流動する空気流はほぼ均一流量
で、蒸発性液体は該空気によって均一に冷却され、直接
蒸発熱交換部から流出する蒸発性液体の温度は充填媒体
を通してほぼ均一で、直接熱交換部の熱交換性能の最大
化が得られる。直接熱交換部充填媒体を横切って分散さ
れた蒸発性液体はほぼ均一な温度を有し、直接蒸発熱交
換部を通る空気流のため、充填媒体を通って下降する均
一蒸発性液体は、該液体が直接蒸発熱交換部から流出す
る際に温度勾配を生ずる。初期蒸発性液体温度が、直接
熱交換部を横切って分散された時均一でない場合に発生
する温度勾配に比べて、蒸発性液体温度勾配はかなり小
さく、初期の均一温度蒸発性液体が直接熱交換部の熱交
換性能を最大化する。初期の蒸発性液体温度が、間接蒸
発熱交換部を横切って分散された時均一でなかった時に
発生する温度勾配に比べて、直接熱交換部を横切って分
散された蒸発性液体内の温度勾配はかなり小さい。直接
蒸発熱交換部を通る空気流のため、充填媒体を通って下
降する均一蒸発性液体は、直接蒸発熱交換部を流出する
時、充填媒体を横切って温度勾配を発生し、蒸発性液体
温度勾配は、直接熱交換部を横切って分散された蒸発性
液体の温度勾配よりもかなり小さくない時に発生する温
度勾配に比べてかなり小さい。直接熱交換部から流出す
る蒸発性液体の温度勾配がかなり減少され、直接熱交換
部の熱交換性能が最大化される。間接蒸発熱交換部内の
各回路は連続的蛇管形状の管組織導管で構成され、蛇管
形状は、ほぼＵ型の管によって連結された連続列の、垂
直に連続した等間隔のＵ型列の配列を形成する。上記回
路の連続体内の一つ置きの回路は残りの回路より垂直下
方に変位され、この変位回路の垂直変位は任意のＵ型列
間の垂直距離の約半分である。

【００２７】

【作用】間接蒸発熱交換部と直接蒸発熱交換部とを有す
る熱交換装置が得られる。均一温度の蒸発性液体が下方
の間接蒸発熱交換部内に噴霧され、間接蒸発熱交換部を
構成する包囲回路の連続体内を流動する熱い流体流と間
接的に顕熱交換する。蒸発性流体が全間接蒸発熱交換部
を通して降下し熱を吸収した後、冷却のため直接蒸発熱
交換部内の充填媒体を横切って分散される。周辺の冷却
用空気の別の流れが同時に各熱交換部内に吸引され、各
部内を流れる蒸発性液体を蒸発により冷却する。次に直
接熱交換部内で冷却された水が溜め内に捕集され、ここ
で再分散される前に混合されて均一温度になる。この初
期の冷却水均一温度は機能的にみて、間接蒸発熱交換部
及び冷却塔全体としての均一性と性能を最大化する最も
制御的要因である。間接蒸発熱交換部は、連続蛇管形状
の、一定間隔離れた回路の連続体で構成され、ここで冷
却すべき内部流体は均一流量と温度で回路から回路に上
方に流れる。水が下降する際、水は間接蒸発熱交換部の
垂直及び水平の高さに沿って回路から回路に均一に流体
と間接的に顕熱交換する。回路毎の性能と交換された熱
の均一性の付加的増加は、間接蒸発熱交換部を通過する
冷却用空気流が冷却用水流と平行、即ち並流になった時
実現される。上記の装置は流体冷却器、蒸発凝縮器又は
湿潤空気冷却器として使用できる。

【００２８】

【実施例】業界で閉鎖回路冷却塔と呼ばれる本発明の熱
交換装置１０を図１に示す。熱交換装置１０は一般に包
囲構造体を含み、この構造体は多回路間接蒸発流体冷却
部５０、直接蒸発熱交換部９０、最下段の蒸発液体捕集
溜め３０及び熱交換装置１０を通して下方に蒸発液体を
噴霧する最上段の分散装置３６及び各熱交換部５０と９
０を通して空気を移動するファン装置２４を含み、自然
通風は空気を移動利用できる手段でもある。ファン２４
は誘導又は強制通風遠心ファン又は普通のプロペラ型フ
ァンで、何れの型のファンでも動力を加えるファンモー
タ２５が必要である。図５は熱交換装置１０が誘導通風
遠心ファン２４５が組合せて使用される状態を示し、こ
の遠心ファンはノイズ発生を低下するか又は大きな外部
静圧力ヘッドを抑える性能を必要とする場合に適する。
再び図１に戻り、モータ２５は、適当な湿潤状態のモー
タケーシング又は保護カバーを使用する場合、包囲体の
通路内に装着されるか又はこの構造体の外部に装着され
る。図面では湿気防止箱２００内の空気流中に示す。

【００２９】熱交換装置１０は熱交換分野で多くの応用
を有し、各応用は同じ上記の全要素を使用するが、これ
らの要素の動作は各応用型式によって僅かに変化するこ
とを理解することが重要である。例えば熱交換装置１０
は外部から供給される閉鎖回路システムに流入する水の
ような単一相感熱性流体を冷却するのに使用でき、外部
の閉鎖回路システムから供給される冷媒ガス等の多相の
感熱性の潜熱流体の過熱の戻し又は凝縮に使用できる。
最後に、熱交換装置１０の使用分野は、空気が採鉱等の
作業に新しい新鮮な空気供給として使用される遠隔位置
にパイプで送られる通路に空気が排出される湿潤空気冷
却器も含まれる。

【００３０】後述のように、上記の構成要素を含む冷却
塔構造体は種々の方法で排列及び構成でき、熱交換装置
１０は厳密に一つの形状又は構成に限定されない。図１
〜図３に示すように、矩形の積重、矩形の並置及び円形
積重型式は下記に単一コイル冷却塔と称するものを全部
示す。本発明によればこれらの各実施例は同様に動作す
るが、下記の説明のように、最終的熱交換性能は僅かに
異なる。

【００３１】本発明の図１に示す一実施例では、ほぼ矩
形の熱交換装置１０で構成される包囲構造体は、上方天
井表面１２に、ベース１８、前壁１４、後壁１６、第１
側壁２０及び第２側壁２２を有する。両側壁２０、２２
と後壁１６は連続した硬質パネル部材で、シートメタ
ル、フアイバーグラス、プラスチック等で作られ、前壁
１４及び天井表面１２のように防食性を与えてもよい。

【００３２】図１の矩形包囲構造体は、直接蒸発熱交換
部９０の上に重ねた単一コイルアセンブリ５２で構成さ
れた間接蒸発熱交換部５０を含む。間接蒸発熱交換部５
０は、倉内側面５１、倉外側面５７、上部側面５３及び
底部側面５５を有する矩形形状に構成される。間接蒸発
熱交換部コイルアセンブリ５２は場外過程から流入する
冷却すべき高温流体を受取り、間接顕熱交換及び直接蒸
発熱交換の組合せによってこの熱交換部で冷却される。
通常冷却水である蒸発性液体は分散装置３６により下方
に噴霧され、間接的顕熱は冷却すべき流体と交換され、
主空気入口１００から流入する周辺空気流は、２種の媒
体がコイルアセンブリ５２内で下方に移動する際に水を
蒸発によって冷却する。この特定の実施例では、図示の
流入空気は冷却水と平行又は同時に流入しかつ流れる
が、後述の交差気流パターンの説明から明らかなよう
に、空気流パターンは特定の流動パターンに限定されな
い。一度空気と水の冷却用媒質が間接蒸発熱交換部５０
の底部側面に達すると、これらの媒質は分割し、空気流
は通気帽１０５内に引き込まれ、次にファン２４によっ
て通路１５内に引かれ、水は重力で直接熱交換部９０内
を下降する。この空気は次にファンシリンダ２６を通っ
て熱交換装置１０から排出され、水は後述のように直接
熱交換部内で冷却される。空気流入口１００は、間接蒸
発熱交換部を通る実際の流動パターンとは無関係にこの
間接蒸発熱交換部内の冷却目的にのみ使用される空気を
供給することに注意すべきである。

【００３３】直接蒸発熱交換部９０は、加熱されて間接
蒸発熱交換部５０から下降する水を冷却する。直接蒸発
熱交換部９０は、接近した平行プラスチックシート９３
の配置、即ちアレイで構成され、平行プラスチックシー
ト９３は従来の緩衝型充填材でもよい充填束９２を構成
する。間接蒸発熱交換部５０から充填束９２で受取られ
た水は各充填シート９３を横切って分散され、二次空気
入口１０２に流入する外部周辺空気源はシートを下降す
る高温水を冷却する。充填束９２を通って排出する下降
高温水と交差して直接蒸発熱交換部９０に流入する周辺
空気を示すが、後述のように他の空気流方式も使用でき
る。プラスチックの充填シート９３は通常、側壁２０と
２２に固着されてこれを横切るビーム９６から吊り下げ
られる。各充填シート９３は通常、シートの全長にわた
って走る連続した波状パターンの形状を有するから、下
降する高温水は薄いフイルムに拡散し、空気流に対して
大きい露出面積を与え蒸発によって冷却する。充填シー
ト９３は好適にはポリ塩化ビニル材料で作られるが他の
プラスチックも使用できる。図１に示すように、二次周
辺空気入口１０２は直接熱交換部のみを蒸発によって冷
却する目的に厳密に限定される周辺空気を供給する。

【００３４】図１に示すように、充填束９２内に流入す
る空気流を平衡させるように、通常一連のルーパ２８が
二次空気流入口１０２に設けられる。通常、ルーパ２８
は、寒期の際は完全に閉鎖され、この冷却水システムが
遮断されて熱交換器（冷却塔）１０全体が水のない冷却
塔として機能するように監視される。ルーパ２８を通っ
て流入する周辺空気は、プラスチックの充填シート９３
を通って重力で落下する高温水を横切るように、即ち交
差するように充填束９２に流入する前に二次空気通風帽
１０３を横切って流れる。前述のように、熱い水のフイ
ルム上を通過する冷たい空気の流れは水から蒸発的に熱
を除去し、公知の蒸発効果によって熱い水を冷却する。
次に、蒸発冷却部９０を出る加熱された水は通路１５に
入る前に二次ドリフト除去器４９を通り、ここでファン
２４によって上方に方向を変えられ、ファンシリンダ２
６を通って大気中に排出される。直接水蒸発冷却部９０
を出た空気は、冷却水から吸収した水分で飽和している
から、二次ドリフト除去器４９は充填束９２と通路１５
との間に配置されて空気流内に潜入した水滴を除去す
る。ドリフト除去器４９は通常、空気流は通過させるが
空気中の水の微滴を捕集する密接配置された金属、プラ
スチック又は木材の小割板即ちルーパで通常構成され
る。次に捕集された水は下方の除去器４９に重力で落下
し、再循環のため下方の捕集溜め３０に直接捕集され
る。

【００３５】図１〜図６に示すように、熱交換装置１０
の全ベース１８は本質的に水捕集溜め３０で構成され、
通常、直接蒸発熱交換部９０の下方にこれを配置する
が、この配置は熱交換装置１０の構造体の内部にこれら
の構成要素をどのように配置するかによって決まり、例
えば図２に示すように直接蒸発熱交換部及び間接蒸発熱
交換部は並置されている。この並置又は直接上方間接配
置は単に本発明の最も重要な特徴は、直接蒸発熱交換部
９０から下降する加熱冷却水が溜め３０内で混合し、間
接蒸発熱交換部５０内で再び使用するようにポンプで送
られる前に均一温度に達する点である。図示のように、
垂直に伸びる再循環管路３４は冷却水分散装置３６をポ
ンプ３２と溜３０に接続する。前壁１４の隅部近くの溜
め３０の外側にポンプ３２を配置するので、保守が容易
となる。

【００３６】分散装置３６は一般に主周辺空気入口１０
０と同位置にある間接蒸発冷却部５０の単一のコイルア
センブリの上方に配置される。分散装置３６は、一定距
離離れて前壁１４と平行に熱交換器（冷却塔）１０の全
幅にわたって横方向に伸び出す同一の冷却水分散脚３８
と４０からなる。各分散脚３８と４０はパイプで作ら
れ、等距離離れた一連のスプレーノズル４６を有し、ス
プレーノズル４６は間接蒸発熱交換部５０の上辺５３及
び主空気入口１００を横切って冷却水を均一に分散する
ためパイプの底部に沿って設けられる。熱交換装置１０
に要求される熱交換性能に応じて、蒸気の分散脚の数は
間接蒸発コイル部当り１〜５で各脚の長さは１〜８メー
トルである。通常、間接蒸発熱交換部５０のコイルアセ
ンブリ当りノズル４６の数は９〜１８０で、冷却塔の性
能に応じて変化する。同様にポンプ３２の大きさは、ス
プレーノズル４６にポンプされる冷却水の連続供給が、
主空気入口１００、従って単一コイルアセンブリ５２の
全幅にわたって微細なスプレーを発生するように変化さ
れる。同様に、上部のドリフト除去器４８は側面開口部
１０６、通気帽１０５及び通路１５の間に配置され、主
空気流によってエントラップされた水滴を除去すると共
に間接蒸発熱交換部５０を下降する水を蒸発によって冷
却する。水盤、即ちパン４７は上部ドリフト除去器４８
の下方に配置され、霧除去器４８から出る水を捕集し、
これを重力で充填シート束９２上に落下する。勿論主周
辺空気入口１００を限定する開口部は入口の位置に関係
なく、間接蒸発冷却部５０の長さと幅に等しい長さと幅
を有する。図１に示すように、入口１００に接近する流
入空気流は、分散装置３６から下方に噴霧される水と同
時に、間接蒸発熱交換部５０の上面５３とほぼ直角に流
入する。図４に示すように、空気流は外側面５７とほぼ
直角の入口１００に、下方に噴霧される水と交差して接
近する。

【００３７】次に図７、図８及び図９によって、間接蒸
発冷却部５０の単一コイルアセンブリ５２を詳細に説明
する。特に図９の側面図に示すように、単一コイルアセ
ンブリ５２は好適にはほぼ矩形の構造体で、一連の水平
かつ密接平行配置の蛇管回路５４と５６で構成される。
全部の回路５４、５６は回路上端５８と、上部流体ヘッ
ダ８０及び底部流体ヘッダ７０にそれぞれ連結された回
路底端６０を有する。

【００３８】この特定の応用では、熱交換装置１０は流
体冷却装置として使用され、底部ヘッダ７０は実際に高
温流体入口供給ヘッダとして用いられ、上部ヘッダ８０
は冷却された流体の出口ヘッダとして使用される。勿論
各ヘッダの供給／排出機能は熱交換装置１０の実際の使
用、即ち蒸発凝縮器として使用するか否かによって変化
する。この場合、熱いガスは上辺で直接コイルアセンブ
リ５２に流入し、ここで上部ヘッダ８０が供給ヘッダと
して機能する。図７は各ヘッダ７０と８０がコイルアセ
ンブリ５２の同じ側部に配置された両ヘッダと直角に向
く状態を示す。図７及び図９に示すように底部入口ヘッ
ダ７０は、ヘッダ７０の中心に連結されかつ各入口回路
端部６０が連結された反対側のヘッダ側壁上の単一の供
給分岐管７５を有する。単一の供給分岐管７５は回路連
続体の内側に流入する流体の方向にほぼ平行又は同じ方
向で冷却すべき流体を供給する。回路５４、５６を通る
均一な流量は、後述のように、間接蒸発熱交換部の適正
動作に対しても、熱交換装置１０の綜合的性能に対して
も重要である。上部出口ヘッダ８０も、この中心に取付
けられた単一の分岐管８５を有し、図示のように、分岐
管８５は入口供給分岐管７５の直上で水平で離れている
から、コイルアセンブリ５２を出る冷却された流体は、
入口供給分岐管７５内を流れる流体と反対にほぼ平行に
流出する。

【００３９】図８に示すように、コイルアセンブリ５２
内の各個々の回路５４、５６は、単一の連続した長さの
コイル管で構成され、このコイル管は湾曲操作を受けて
数個のＶ型列Ａ〜Ｅが形成され、これらは垂直で等間隔
互いに離れているから各回路５４、５６は螺旋形状にな
る。各列はほぼ同じ長さで個々の列はＵ型の帰還部６８
で連結された２個の直線状管部６２を有する。各列及び
回路５４、５６を正確に同じ方法で成形することによ
り、交代する回路５４、５６間の熱負荷は、回路間の温
度又は流量のような他の全ての因子が同一である限り、
事実上一定に維持される。図７及び図８に示すように、
間接熱交換（単一のコイル）アセンブリ５２を構成する
５列Ａ−Ｅの正確な数は、各特定の応用に要求される熱
熱交換表面積の大きさによって変わる。この決定は公知
の工学的熱交換原理によって行なわれる。管路６２、こ
れに関連して、管路の垂下を防止するため、各列Ａ−
Ｅ、側壁間の間隔及び間接蒸発熱交換部（間接蒸発冷却
部）５０の総体的の大きさに応じて、少なくとも２個の
構造支持体９４が各列の端部に必要である。これらの構
造体は隣接回路５４、５６間の間隔を適正に保持する。
適正間隔が得られないと、間接蒸発熱交換部５０内の均
一熱交換が達成できない。

【００４０】図８は、各回路５４、５６は、回路入口端
６０と出口端５８を、各入口ヘッダ７０及び出口ヘッダ
８０の側壁内に挿入して固着し、管／ヘッダ界面を溶接
することにより、入口ヘッダ７０及び出口ヘッダ８０に
取付けられることを示し、この固着には管部材をヘッダ
内に転動して固着する方法も可能である。図８の大きい
矢印は図１に示すように、空気及び蒸発冷却水の流入す
る好適方向を示す。アセンブリ５２を構成する回路連続
体内の隣接回路５６は、出発回路５４よりも下方に僅か
に食い違っており、図８は非常に接近して並置された２
個の回路を示し、図９はこの連続配置内の間隔を示す。
熱交換装置１０の熱交換性能によって、各回路５４、５
６の数は単一コイルアセンブリ５２当り２３〜５６に変
化でき、冷却装置（熱交換装置）１０は、大性能を要求
する場合、コイルアセンブリ５２を複数個積重ねること
も可能である。この回路の数に関係なく、図９に示すよ
うに、回路間の間隔は非常に小さく、個々の回路の全連
続体は各列当り、連続した、即ち切目のない熱交換区域
の熱伝達面として有効に機能し、流入する空気流と冷却
水と反応する。この特定の発明の実施に当っては、間接
蒸発熱交換部５０を含む個々の回路に対する物理的配置
は、各間接蒸発熱交換部５０と直接蒸発熱交換部９０及
び下記のように全体としての熱交換装置１０の冷却効率
の最大化を達成する要因である。

【００４１】次に、図１の装置の単一相流体冷却器とし
ての連続動作を説明する。冷却すべき熱い流体は供給導
管７５によって単一コイル熱交換アセンブリ５２の底辺
５５のヘッダ７０に供給される。熱い流体はヘッダ７０
内に分散し、食い違う個々の回路対に流入するから、単
一コイルアセンブリを構成する回路の全連続体内をほぼ
均一の流量で上方に流れる。流体が上方に流動すると、
流体は事実上流体の連続面又は連続シートとして移動
し、最終的には、間接蒸発熱交換部５０の最上部５３の
各上部列Ａ上の全管走行部６２は、主周辺空気流流入入
口１００とほぼ均一に同時に接触し、分散装置３６のス
プレー４６から噴霧する下向き冷却水の均一温度と接触
する。ファン２４は間接蒸発熱交換部５０の最上辺（最
上部）５３を構成する回路の全連続体とほぼ直角の角度
で、主空気流入口１００に冷たい周辺空気流を発生す
る。同様に、直接蒸発熱交換部９０から発生する最冷
（最も冷たい）冷却水はスプレー４６から下方に空気入
口（主空気流入口）１００内に噴出され間接蒸発熱交換
部５０の最上辺５３を横切って流れる。前記のように、
冷却水が底部充填部材９８から下降すると、この温度は
直接蒸発熱交換部９０の縦方向の位置、即ち深さによっ
て変わり、冷却水は捕集されて溜め３０内で混合される
のみであるから、冷却水は分散装置３６に後に、ポンプ
で送られる時は均一温度になる。

【００４２】上記の特定実施例では、一次空気と冷却水
流は、一緒かつ同時に、間接コイルアセンブリ（単一コ
イルアセンブリ）５２内の回路連続体を構成する全回路
対５４、５６の全最上列（Ａ）に衝突する。詳記すれ
ば、回路の全連続体は、同じ方向に下方に流れる均一温
度の水と空気流に遭遇し、回路内の流体の温度は、コイ
ルアセンブリ内の任意の水平又は垂直点の回路連続体を
横切ってほぼ一定であるから、空気と水の流れは単一コ
イルアセンブリ５２を下方に移動する際に均一に熱を吸
収し、これは必然的に回路が同じ速度と量で各回路から
熱交換することを意味する。水は空気よりもかなり多量
の熱を吸収して、動作の均一性に影響を与えるのに大き
な役割を演じることは公知であるから、上記のことは空
気と水の流れが同量の熱を吸収することを意味しない。
反対に、各冷却用媒体は、間接蒸発熱交換部５０内の任
意の水平及び垂直点の回路で独立して一定の速度で熱を
吸収するであろう。間接蒸発熱交換部５０内の垂直及び
水平方向の動作の均一性はこの部分の熱交換を最大にす
る試みの際には重要である。しかし、間接蒸発熱交換部
５０内での大部分の熱交換は冷却水と冷却すべき流体の
間の間接顕熱交換で行なわれるから、上記の熱交換の最
大化は均一温度の水が主役を演ずることを理解すること
が重要である。これはどのような空気流パターンを選択
しても間接蒸発熱交換部５０を通る空気流パターンは均
一性に殆ど影響を与えないことを意味する。しかし同時
空気流パターンを使用する上記の特定実施例の別の特徴
は、空気流パターンは多かれ少なかれ最大化と均一性を
回路毎に増大することである。例えば、図４のように単
一コイルアセンブリ５２の外側５７から間接蒸発熱交換
部５０に空気が流入した場合、回路は依然として冷却塔
の幅を横切る方向に向くと仮定して、空気が内側５１に
向かって移動する間に熱くなろう。空気が内側に向かっ
て移動して熱くなるにつれて、空気と下降冷却水との間
の熱交換は、間接蒸発熱交換部５０の縦方向の幅、即ち
深さの方向にはもはや均一ではなくなり、この空気温度
勾配も同様に水が吸収する熱量に影響する。図１の実施
例と異なり、図４の実施例では、上辺（上部側面）５３
で空気と水との間で交換される熱量は底辺（底部側面）
５５で交換される熱量よりも少ないから、垂直方向にも
不均一であろう。

【００４３】図１に戻り、流体が流入する空気と水に接
触するため、上辺（上部側面）５３に達する時、全上段
の連続回路は冷却すべき最も冷たい流体を動作可能に含
む。最も冷たい利用可能の冷却水は回路の連続体に接触
し、回路内の流体の温度を冷却水の温度に近づける。前
記のように、管組織回路に衝突する不均一温度の水は、
冷却すべき内部流動流体と間接顕熱交換状態にあり、同
時に流動する空気流は、両媒体が間接蒸発熱交換部５０
内の下方移動を継続するから、新しく加熱された冷却水
を蒸発によって冷却する。空気流と蒸発性流体との間の
蒸発熱交換を十分に促進するため、空気流は間接蒸発熱
交換部５０を通って完全に移動し、次に排出される前に
通気帽区域１０５に流入する。

【００４４】従来の間接熱交換装置は、図１に示す好適
実施例のように、最冷の水又は空気と同時に遭遇する表
面区域を最大限にすることはできない。米国特許第４,
１１２,０２７号の冷却塔は冷却水の温度勾配及び回路
毎に均一に熱交換を行なう回路を開示していない。米国
特許第４,６８３,１０１号の明細書にはこの勾配問題が
認識され、冷却すべき最も冷たい流体を含む回路を全
部、最も冷たい空気に曝露することが記載されている
が、水温勾配が除去されているから、唯一つの列が最も
冷たい冷却水に曝露されるにすぎない。更に重要なこと
は、この温度勾配を除去せず、回路熱交換均一性に対す
る制御回路内で水が重要な役割を演じるから、この設計
では間接蒸発熱交換部５０内の水平及び垂直方向で不均
一動作を発生する。

【００４５】本発明では、直接蒸発熱交換部９０を間接
蒸発熱交換部５０の下方に配置するため、噴霧装置（冷
却水分散装置）３６が均一温度の水を間接蒸発熱交換部
５０に散布する前に、底列９８から落下する種々の温度
の水滴の温度を平均化する好適装置として溜め（蒸発液
体捕集溜め）３０を使用する。前記のように、水温均一
性は本発明の最も重要な特徴で、本発明を従来の、冷却
塔全体を通して混合直接／間接熱交換を利用する閉鎖回
路冷却塔と比較すると、後者はやはり水温勾配を発生す
るからである。本発明では、間接蒸発熱交換部５０を直
接蒸発熱交換部の上方又は側方に配置しても、水温勾配
は問題にならず、最良の空気流動方式とコイルアセンブ
リ装置を決定でき、図１の実施例を実現することができ
る。

【００４６】図１０は間接蒸発熱交換部５０の冷却性能
に関する均一温度蒸発性液体の重要性を示す。図１０は
上記の装置を閉鎖ループ冷却塔に応用した際の、間接蒸
発熱交換部５０の流出最終流体温度対直接蒸発熱交換部
相対的熱交換性能をプロットしたものである。前記のよ
うに、間接蒸発熱交換部５０内の各回路を通る流体流量
はほぼ等しく、入口流体温度も同様である。図１０のプ
ロットに示すように、直接蒸発熱交換部の性能が増加す
ると、流出流体の温度は低下する。本発明の透視図及び
上記のプロットから、均一対不均一温度の蒸発性液体の
利点をグラフで示す。従来のシステムでは、交差流直接
蒸発熱交換部から間接蒸発熱交換部５０に落下する蒸発
性液体の初期温度の勾配は下方の間接蒸発熱交換部５０
の個々の回路を異なる性能の直接蒸発熱交換部に従属さ
せた。前記のように、蒸発性流体温度勾配は、空気が重
力で落下する蒸発性流体と交差して流動する時に空気温
度が上昇して発生する。下方の間接蒸発熱交換部５０の
外側の回路は、直接蒸発熱交換部の高性能の外側回路か
ら落下する冷たい水を受け、内側の回路は、間接蒸発熱
交換部５０の低性能の内側の回路から落下する暖かい水
を受ける。直接蒸発熱交換部の外側と内側の相対的性能
は図１０の点「Ａ」と「Ｂ」でそれぞれ示す。この例で
は、外側と内側の回路は異なる流出流体温度を発生し、
外側の温度はかなり冷たい。従って、本発明で得られる
ような単一の均一温度の代りに、間接蒸発熱交換部５０
から流出する混合平均流体温度が得られよう。

【００４７】本発明の装置を使用すると、直接蒸発熱交
換部で冷却された蒸発性液体は、間接蒸発熱交換部５０
に噴霧される前に内部側と外部側の平均になり、この平
均をプロットの点「Ｃ」として表す。この最初均一温度
の蒸発性液体が間接蒸発熱交換部５０上に噴霧される
と、間接蒸発熱交換部５０内の全回路は、従来型式の装
置で得られる混合平均よりも冷たい流体出口温度を発生
する。この理由は、従来の装置では間接蒸発熱交換部５
０内の流体の一部が本発明の混合平均温度以下に冷却さ
れ、一部が同じ混合平均以上に加熱される事実によるも
のである。図示のように、プロットから離れた物理的距
離を測定すると、平均流体温度よりも一定の度数低い流
出流体温度に必要な直接蒸発熱交換部の相対的性能は、
この平均よりも同じ一定の度数高い流出流体温度を発生
するのに必要な直接蒸発熱交換部の相対的性能の小さい
低下によって同様に食い違っていない。従って同じ平均
直接蒸発熱交換部性能を本発明のように全回路に等しく
適用すると、本発明は更に大きい負荷を処理することが
できかつ更に冷たい流出温度の負荷を与えることができ
る。また、点「Ｄ」で示すように、本発明で従来の装置
の直接蒸発部よりも１３％小さい直接蒸発部を使用して
も、従来装置と同じ性能が得られよう。

【００４８】しかし図１の熱交換装置１０の優れた熱交
換性とは反対に、図１で示しかつ説明した通風帽区域１
０５は、高い冷却塔を建設する際はかなりコストがかか
り経済的見地からは事実上「使用できない空間」である
が、機能的にはこの通風帽は間接蒸発熱交換部５０内の
綜合的熱交換を機能的に改善し、回路性能の均一性を増
加する。しかし日常の経済的現実はこの種の装置の規模
では更に支配的要因で、通気帽空間を使用する装置の変
型は図４及び図６に示す変型実施例に導入される。これ
らの実施例の効率と均一性は図１の実施例の＋程度まで
最大化されないが、この余分の効率増加分が得られない
価格は低い初期建設コストにより消費者に対して経済的
に償われる。

【００４９】更に、詳細に説明すると、図４及び図６の
両実施例は、通気帽空間を省略し、間接蒸発熱交換部５
０を直接熱交換部９０の上に直接重ねて経済的問題を直
接解決するものである。しかし後述のように、間接蒸発
熱交換部５０を落とし、通気帽を省略すると、交差流又
は並流空気流に対する間接蒸発熱交換部５０の動作性を
制限し、並流空気流方式を使用する熱交換装置１０から
流入空気を排出させる動作性を発生する。

【００５０】最初図６に示すように、一次空気入口１０
０に流入する空気流は下向きに噴霧される冷却水とほぼ
同じ方向で間接蒸発熱交換部５０に流入するが、熱交換
装置１０では間接蒸発熱交換部５０の内側に仕切壁１１
０に設けられた側面開口部１０６は空気を外部に流出さ
せる。このように、空気流コイルアセンブリ５２の垂直
の長さを通過して間接蒸発熱交換部５０の底辺（底部側
面）５５に近づくと空気流は急激に約９０°方向を変
え、この地点で交差流に代わる。次にフアン２４は側面
開口部１０６と上部ドリフト除去器４８を通＋して空気
流を吸引し、エントラップされた水分は空気流がフアン
シリンダ２６を通して排出するため、通路１５に流入す
る前に空気流から除去される。間接蒸発熱交換部５０内
の大部分の熱交換は、均一温度冷却水と内部の流動流体
との間の間接顕熱交換で行なわれ、この特定の空気流方
式は、熱交換装置１０のコスト対性能比を減少すること
が判明した。

【００５１】図４に示すように、一次空気入口は間接蒸
発熱交換部５０の外側に変わり、一次空気入口１００か
ら流入する空気は下方に向けて噴霧される冷却水に対し
て交差状態で間接蒸発熱交換部５０の縦方向の深さ移動
する。図４から、一次空気入口１００から流入する空気
流は、コイルアセンブリ５２を上昇する間に冷却された
最も冷たい流体を含む回路の全連続体にもはや接触しな
い。この通路については前述し、図１０のグラフによる
好適実施例との比較から、この実施例は図６の変型実施
例ほど効率的ではないが、前記経済的関心を有効に示し
ている。

【００５２】本発明を流体冷却装置として使用する好適
実施例について既に説明したが、当業者は本発明が図１
に示す矩形の単一コイルアセンブリ冷却塔構造体に限定
されないことを理解すべきである。説明の都合上、単一
コイルアセンブリ５２を含む各回路（導管）５４、５６
の配置は冷却性能の全量に寄与するが、本発明の最も重
要な特徴は均一温度冷却水で、この動作特性を維持する
限り任意の構造と回路装置を使用して本発明を実施でき
る。

【００５３】上記の点は図２又は図３に示す異なる構造
の実施例から観察できる。詳記すれば、図２は図１又は
図６に示す実施例と本質的に同一であるが、冷却熱交換
装置１０は、間接蒸発熱交換部５０及び直接蒸発熱交換
部９０が並置配置に分割される。図２の熱交換装置１０
の動作は、本質的には図１の実施例と同じであるが、二
つの間接蒸発熱交換部５０と直接蒸発熱交換部９０は重
ねて配置されず、間接蒸発熱交換部５０から流出する冷
却水は溜め３０Ａに捕集され、次にポンプで補助ポンプ
３２Ａを使用して直接熱交換部９０の上部に送られる。
補助ポンプ３２Ａは図２の実施例のエネルギー効率を幾
分低くするが、高さの制限、即ち高い冷却塔の建設に要
するコストによっては余分のエネルギー使用も本発明の
精神の範囲内で許容される。この実施例も、間接蒸発熱
交換部５０に均一温度冷却水を使用し、平行して流れる
空気及び水の流動流を使用するが、この実施例は交差空
気流を利用することも可能で、空気流パターンは水から
熱を除去する効率はあまり高くない。

【００５４】本発明の全特徴を示す図３では、熱交換装
置１０は円形包囲体に構成される。図示のように、間接
コイルアセンブリ（単一コイルアセンブリ）５２が水温
差を除去するため直接蒸発熱交換部充填材束（直接熱交
換部）９０の上方に配置される。空気と水の流れは間接
蒸発熱交換部５０の上辺に沿う全回路に接触することは
明らかで、この実施例も図１の実施例と基本的機能に差
異はない。事実、この好適実施例は装置の熱交換性能を
ある程度改善する小さい変化があるが、幾分かのエネル
ギー効率の低下は避けられない。例えば、任意の熱交換
装置と同様に、更に大きい熱交換性能を得るために、こ
れらの装置を直列にパイプで連結することは公知で、図
１１〜図１４についてこれらの可能な性能を説明する。

【００５５】図１１で連続流、二重コイルアセンブリ５
２と５２Ａを分割冷却水システムに設ける。この装置は
一般に業界で閉鎖ループ、二重コイル冷却塔と呼ばれ、
好適な二重コイル実施例を示す。各冷却塔６と８は、図
１の単一コイル好適実施例と同様に構造体の内部に各冷
却塔の半分の中に正確に同じ構成要素が含まれる。図示
のように、冷却すべき熱い流体は供給管路７５Ｃを経て
第１塔端部６に最初供給される。熱い流体は単一コイル
装置の説明のように、流入後、上昇するが、間接蒸発熱
交換部５０を流出後、装置外処理に戻る代りに、流体は
管路８５Ｗを通って間接蒸発熱交換部５０を出て、塔半
分８の第２の間接蒸発熱交換部５０Ａの第２の間接コイ
ルアセンブリ５２Ａの入口ヘッダ７５Ｃに連絡する。前
記と同様に、流体は熱交換部（第２の間接コイルアセン
ブリ）５２Ａを通って上方に進み、冷却性能は、熱交換
部が平行にパイプ連結された同じユニットと比べて１０
％増加する。間接蒸発熱交換部５２ａで一度冷却された
流体は排出管８５Ｃを通って装置外処理のため帰還され
る。各塔半分６と８の各熱交換部内の全熱交換方法は、
単一コイル動作についての前記説明と全く同じである
が、各塔半分６、８の冷却水システムは別々に動作し、
各塔半分６、８はそれぞれ蒸発液体捕集溜め３０と３０
Ａ及び個別の冷却水分散システムを備えている。

【００５６】図６に示す単一コイル実施例の相対物を示
す図１３の実施例では、通気帽空間１０５を除き、充填
媒体で置き換える。この二重コイル実施例も図１１と同
じ熱交換機能を発揮するが、通風帽を除去すると、空気
は間接蒸発熱交換部５０を完全に通って移動することは
できず、間接蒸発熱交換部５０の内側から流出しなけれ
ばならない。図１３の冷却水システムは図１１の実施例
と同じであるから、詳細な説明を省略する。

【００５７】同様に、図１４の実施例は図４の単一流動
実施例の二重流動相対物を示し、この相対実施例では間
接蒸発熱交換部５０と直接熱交換部９０は交差空気流パ
ターンを利用する。図面は共通の溜めを有する冷却水シ
ステムを示し、管路接続と配置に融通性が得られるが、
この実施例は、図１１の実施例のようにパイプ連結した
冷却システムのように、第２の間接蒸発熱交換部５２Ａ
に冷却水の冷たい温度を供給しない。

【００５８】図１２は代表的な交差流方向の代わりに逆
流を利用する直接蒸発熱交換部９０の僅かに異なる二重
コイルの実施例を示す。この実施例の動作も上記の他の
実施例と同様であるが、空間とコストをあまり考慮しな
ければ、この特定の直接熱交換部は逆流空気流配置のた
め冷却効率は僅かに大きい。

【００５９】本発明を上記好適実施例について説明し、
幾つかの変型実施例を流体冷却装置として使用するが、
本発明はこれらの実施例に限定されず、上記の任意の実
施例が蒸発凝縮器としても使用できることが当業者に理
解できよう。

【００６０】熱交換装置１０を蒸発凝縮器として使用す
る際の各構成要素は、流体冷却器として使用する際の各
構成要素と全く同じであるから、ガス凝縮器として本発
明を説明する場合にも同一参照番号と名称を使用し、こ
の説明を図１に示す単一コイルアセンブリの動作に限定
する。

【００６１】図１の好適実施例を蒸発凝縮器として使用
する際は、熱交換装置１０を流体冷却器と同じ機能を発
揮するが、管路（パイプ）８５を通って上部ヘッダ８０
から出る冷却された流体の代りに、管路８５は熱い冷媒
ガスのような過熱蒸気を、冷却のため間接蒸発熱交換部
５０に供給し、熱い冷媒ガスを液体に凝縮するのに使用
する。ガスは上部ヘッダ８０に流入し、ここで内部に設
けた邪魔板９９のため、ヘッダ８０に連結された全導管
５４、５６に均一に分散される。邪魔板９９を使用しな
いと、ガス流は管路８５の周囲に集中し、不平均回路を
通る間接蒸発熱交換部（間接凝縮部）５０の性能が低下
する。前記のように、一次空気入口１００に流入する最
も冷たい空気と、噴霧分散ノズル４６から下方に噴霧さ
れる最も冷たい均一温度の水は、導管５４、５６に流入
する最も熱いガス流に接触するから、ガスを凝縮するの
に各冷却用媒体は最も効果的かつ有効に使用される。流
体冷却器の動作について前述したように、下降して間接
蒸発熱交換部（蒸気凝縮部）５０で加熱された蒸発水
は、流入空気との熱交換によって間接蒸発熱交換部５０
内で部分的に冷却され、更に直接蒸発熱交換部９０内を
流れる空気との熱交換によって冷却される。次に冷却さ
れた蒸発性液体はポンプ３２によって冷却水分散装置３
６に再分散のため、蒸発液体捕集溜め３０に捕集され、
間接蒸発熱交換部５０に再循環される。各熱交換部を通
って進行する加熱空気流は通路１５に流入し、次にファ
ン２４によって大気中に排出される。熱交換装置１０が
蒸発凝縮器として動作する際は、均一な回路性能を与え
ることが非常に重要で、この性能均一性は均一な流動分
布の維持と、各回路内のガスの保持時間、並びに冷却水
の均一温度保持で得られ、ある程度均一温度空気流によ
って確保される。均一性は蒸発凝縮器で重要で、均一性
が失われると凝縮性能が不均一になる。例えば、間接熱
交換器の外側（倉外側面）５７に最も近い回路が内側
（倉内側面）５１の回路よりも冷たい蒸発性液体に曝露
されると、この外側回路はより多量の蒸気を凝縮する。
外側回路の増加性能はこれらの回路を通る圧力降下の増
加を発生する。各回路の入口と出口は共通のヘッダに接
続されるから、全回路にわたる綜合的圧力低下は同一と
なろう。従って、液体はこれらの回路内の余分の摩擦に
よる圧力低下を補償する平衡用液体ヘッドを発生するた
め外側回路に戻る。液面が戻ると、凝縮のために利用さ
れるコイル表面が減少するから性能は低下する。従っ
て、従来の凝縮器と共通である上記の動作型式は、利用
できる凝縮表面の利用を１００パーセント以下に減少
し、装置の定格出力を低下するから好ましくない。過熱
戻しされたガスが液体に凝縮すると、下部ヘッダ７０内
に捕集され、再び装置外処理で使用するため管路７５を
経て排出される。図１１〜図１４に示す総ての二重コイ
ルの実施例はガス凝縮器としても使用でき、上記とほぼ
同じ方法で機能を発揮する。しかし二重コイル凝縮器で
は、第１の間接蒸発熱交換部５０に流入する熱いガスは
結合ガスと流体として流出し、次に第２の間接蒸発熱交
換部５０内で完全に流体に凝縮する。

【００６２】本発明が単に流体冷却器又は蒸発凝縮装置
に限定されず、本発明は前記実施例の何れの一つでも湿
潤空気冷却器として使用できることを当業者は理解すべ
きである。

【００６３】湿潤空気冷却器として使用する場合の熱交
換装置１０の各構成要素は、流体冷却器又は蒸発凝縮器
として使用される場合と全く同一であるから、前記の装
置に使用した部品名称及び参照数字は湿潤空気冷却器と
全く同一である。図６に示す実施例の動作を湿潤空気冷
却器として使用した場合を説明しよう。動作的には、空
気流は一次空気入口１００及び二次空気入口１０２から
前記と同様に、即ち間接蒸発熱交換部５０では並流で、
直接蒸発熱交換部では交差流として流入する。しかしこ
の場合の熱交換装置１０の目的は、直接熱交換部９０及
び間接蒸発熱交換部５０に流入する暖かい空気流を冷却
することにある。冷却すべき暖かい空気を収容する代り
に、コイルアセンブリ５２の各回路連続体５４、５６
は、装置外から供給された、初め冷たい流体を含むる。
冷たい流体の代りに、回路は蒸発性多相冷媒をも含む。
この冷たい流体は、前記のように、間接蒸発熱交換部５
０の底部側面５５から流入し、供給ヘッダ（下部ヘッ
ダ）７０に流入し、ほぼ均一に温度が増加する流体の連
続面として上方に流れる。蒸発性液体がコイルアセンブ
リ５２を流下すると、並流温空気から熱が同時に加えら
れ、単一コイルアセンブリ５２、導管５４を含む回路の
内部で逆流する冷たい流体流に熱が除去される。蒸発性
液体に加えられた熱よりも余分の熱が除去されるから、
その温度は間接蒸発熱交換部５０を下方に移動するにつ
れて低下する。一次空気入口１００に流入する暖かい空
気流は蒸発性液体に直接接触し冷却される。同様に、回
路（導管）５４、５６内の冷たい流体は蒸発性液体から
熱を吸収し、流体が間接蒸発熱交換部５０の最上辺（上
部側面）５３に達する時に加熱される。加熱された流体
は、装置外処理に戻る前に帰還管路８５を経て上部ヘッ
ダ８０に流入し、一次空気流は側面開口部１０６を経て
間接蒸発熱交換部５０に流出する。このように冷却され
た蒸発性液体は次に、直接熱交換部９２を横切って分散
され、ここを通る暖かい交差二次空気流と接触して熱交
換する。蒸発性液体の温度は、直接蒸発熱交換部を下降
する際に上昇し、溜めに捕集され、再分散のためポンプ
で間接蒸発熱交換部５０に戻される。このように冷却さ
れた二次空気流は、通気帽１５中の冷却された一次空気
流と混合し、この組合せ空気流は、野菜冷却又はガスタ
ービン空気入口事前冷却操作等のため、別の装置外一で
使用する目的でファンシリンダ２６を経て排出される。

【００６４】

【発明の効果】本発明の閉鎖回路流体冷却塔では、最初
均一温度の蒸発性液体を間接蒸発熱交換部上に分布させ
て、この部分内の熱交換の均一性に優れた効果を与えら
れる。この装置では間接熱交換部と直接熱交換部は動作
結合されて優れた綜合的熱伝達性能を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 直接熱交換部の上方に、単一コイル間接蒸発
性熱交換部を配置し、各熱交換部部内の空気と水の流動
方向はそれぞれ並流と交差流で示す本発明の閉鎖ループ
冷却塔の好適実施例の側面図

【図２】 間接及び直接熱交換ユニットを並置した状態
を示す図１の実施例の断面図

【図３】 円形の包囲構造体内に配置した本発明の実施
例を示す斜視図

【図４】 交差空気流を使用する両熱交換部を示す本発
明の一実施例の断面図

【図５】 遠心ファンを使用する本発明の一実施例を示
す断面図

【図６】 直接蒸発熱交換部及び間接蒸発熱交換部の間
に通風帽空間はなく、側面を通して間接蒸発熱交換部か
ら空気流が流出する状態を示す本発明の別の実施例の断
面図

【図７】 間接蒸発熱交換部の単一蛇管型回路の側面図

【図８】 隣接回路間食違った関係と、入口及び出口ヘ
ッダの配置とを示す間接蒸発熱交換部の正面図

【図９】 回路の連続体が流入する空気と水に対する熱
交換表面の全面を形成する状態を示す間接蒸発熱交換部
の側面図

【図１０】 本発明の閉鎖回路冷却塔の冷却特性を、不
均一冷却水を使用するこの型式の流体冷却器と比較した
結果を示すグラフ

【図１１】 コイルアセンブリを直列にパイプ接続し、
二重コイル閉鎖ループ冷却塔として使用した本発明の好
適実施例の側面図

【図１２】 交差流空気設計と、蒸発性液体を直接蒸発
熱交換部に供給する中間分散システムを使用する直接蒸
発熱交換部を示す図１１の本発明の側面図

【図１３】 直接蒸発熱交換部及び間接蒸発熱交換部の
間に通風帽空間のない図１１の側面図

【図１４】 間接交換部に交差空気流を使用する図１３
の側面図

【符号の説明】

１０．．熱交換装置、２４．．ファン、３０．．溜め
（蒸発液体捕集溜め）、３６．．最上部分分散装置（冷
却水分散装置）、４９．．ドリフト除去器、５０．．間
接蒸発流体冷却塔（間接蒸発熱交換部）、５２．．コイ
ルアセンブリ（単一コイルアセンブリ）、５４、５
６．．回路（導管）、７０．．下部ヘッダ、８０．．上
部ヘッダ、９０．．直接蒸発熱交換部、９３．．プラス
チックシート（充填シート）、１０３．．通風帽

Claims (62)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれ空気入口と空気出口とを有する
   直接蒸発熱交換部及び流体流を導く間接蒸発熱交換部を
   準備する過程と、 流体流を含む間接蒸発熱交換部を横切ってほぼ下方にほ
   ぼ均一温度の蒸発性液体を分散し、流体流と蒸発性液体
   との間で間接的に顕熱交換させる過程と、 直接蒸発熱交換部を横切って蒸発性液体を分散する過程
   と、 蒸発性液体を溜めに捕集する過程と、 上記液体を間接蒸発熱交換部に再分散する過程と、を含
   むことを特徴とする流体流と空気流との間の熱交換法。
2. 【請求項２】 直接蒸発熱交換部及び間接蒸発熱交換部
   の各々の空気入口から空気出口に空気を移動する空気移
   動装置を準備する過程を含み、蒸発性液体と蒸発で熱交
   換する空気は各直接蒸発熱交換部及び間接蒸発熱交換部
   内を流動する請求項１に記載の熱交換法。
3. 【請求項３】 直接蒸発熱交換部及び間接蒸発熱交換部
   は、それぞれ上部側面、底部側面、装置内側面及び装置
   外側面を有する請求項２に記載の熱交換法。
4. 【請求項４】 間接蒸発熱交換部を横切って再分散する
   ため捕集蒸発性液体を上方にポンプ送りする過程を含む
   請求項３に記載の熱交換法。
5. 【請求項５】 間接蒸発熱交換部の個々の回路を横切っ
   てポンプ送りした蒸発性液体を噴霧する噴霧装置を間接
   蒸発熱交換部の上部側面の上方に準備する過程を含む請
   求項４に記載の熱交換法。
6. 【請求項６】 空気移動装置、溜め、噴霧装置及び各熱
   交換部を単一の構造体の内部に収容する過程を含む請求
   項５に記載の熱交換法。
7. 【請求項７】 直接熱交換部の空気入口は該交換部の装
   置外側面に接続され、空気出口は該交換部の装置内側面
   に接続され、空気流は蒸発性液体に対して本質的に交差
   して流動する請求項６に記載の熱交換法。
8. 【請求項８】 直接熱交換部空気入口は該交換部の底部
   側面に設けられ、空気出口は該交換部の上部側面に設け
   られ、空気流は蒸発性液体に対して本質的に逆流方向に
   流動する請求項６に記載の熱交換法。
9. 【請求項９】 間接蒸発熱交換部空気入口は、該交換部
   の装置外側面に接続され、空気出口は該交換部の装置内
   側面に接続され、空気流は本質的に蒸発性液体と本質的
   に交差して流動する請求項７に記載の熱交換法。
10. 【請求項１０】 間接熱交換器空気入口は該交換部の上
    部側面に接続され、空気出口は該交換部の底部側面に接
    続され、空気流は本質的に蒸発性液体に同一方向に流動
    する請求項７に記載の熱交換法。
11. 【請求項１１】 間接蒸発熱交換部空気入口は該交換部
    の上部側面に接続され、空気出口は該交換部の底部側面
    に接続され、空気流は本質的に蒸発液体と同一方向に流
    動する請求項８に記載の熱交換法。
12. 【請求項１２】 間接蒸発熱交換部空気入口は該交換部
    の上部側面に接続され、空気出口は該交換部の底部側面
    と装置内側面に同時に接続され、空気入口から流出する
    空気流の一部は上記装置内の側面空気出口から流出し、
    空気流の残部は底部側面出口から流出する請求項１０に
    記載の熱交換法。
13. 【請求項１３】 間接蒸発熱交換部を直接蒸発熱交換部
    の上方に配置する過程を含む請求項１２に記載の熱交換
    法。
14. 【請求項１４】 間接蒸発熱交換部を直接蒸発熱交換部
    の上方に配置する過程を含む請求項１１に記載の熱交換
    法。
15. 【請求項１５】 間接蒸発熱交換部を直接蒸発熱交換部
    の上方に配置する過程を含む請求項９に記載の熱交換
    法。
16. 【請求項１６】 間接熱交換部及び直接熱交換部の間に
    通風帽を設ける過程を含む請求項１３に記載の熱交換
    法。
17. 【請求項１７】 間接熱交換部及び直接熱交換部の間に
    通風帽を設ける過程を含む請求項１４に記載の熱交換
    法。
18. 【請求項１８】 それぞれ上部側面、底部側面、装置内
    側面、装置外側面及び空気入口と空気出口とを有する直
    接蒸発熱交換部と間接蒸発熱交換部と、 間接蒸発交換部は流体流を内部に導入する複数の回路を
    有し、 直接蒸発熱交換部は間接蒸発熱交換部から流出する蒸発
    性液体を受取る充填媒質を含み、蒸発性液体は充填媒質
    に分散され、 空気を各直接蒸発熱交換部及び間接蒸発熱交換部の空気
    入口から空気出口に移動する空気移動装置、該空気は各
    直接蒸発熱交換部及び間接蒸発熱交換部内を流動し、各
    熱交換部内を流動する蒸発性液体と蒸発的に熱交換し、 間接蒸発熱交換部を横切って下方にほぼ均一の温度の蒸
    発性液体を分散させる装置、均一温度蒸発性液体は間接
    的に流体流と顕熱交換し、 下方に噴霧された蒸発性液体を捕集するための少なくと
    も１つの溜め、 を含むことを特徴とする流体流と空気流との間で熱交換
    を行う熱交換装置。
19. 【請求項１９】 間接蒸発熱交換部は上部側面の流体ヘ
    ッダと底部側面の流体ヘッダを含み、上部側面の流体ヘ
    ッダ及び底部側面の流体ヘッダは、間接蒸発熱交換部の
    各上部及び底部側面に動作的に接続され、流体ヘッダは
    上部側面と底部側面の流体ヘッダパイプに一致して、垂
    直に離れて各ヘッダの対応側面に連結されて流体流を上
    部及び底部流体ヘッダに連絡するパイプを有する請求項
    １８に記載の熱交換装置。
20. 【請求項２０】 複数の回路は連続して配置された個々
    の回路で構成され、該連続体内の各回路は入口端部と出
    口端部を含み、該入口及び出口端部の一つは、上部側面
    及び底部側面の流体へッダの一つに連結され、入口端部
    及び出口端部は、上部側面及び底部側面の他の流体ヘッ
    ダに連結され、上記各回路は両流体ヘッダ間の流体流を
    連絡する請求項１９に記載の熱交換装置。
21. 【請求項２１】 流体流は、上部側面及び底部側面のヘ
    ッダパイプの一つに流入し、上部側面及び底部側面の他
    の流体ヘッダパイプから流出し、流入及び流出流体流は
    互いに平行及び反対方向に流動し、該流体流は、回路毎
    にほぼ均一の流量で流体ヘッダ間で各回路内を流動し、
    流体温度は上記回路の任意の垂直高さの位置で、回路毎
    にほぼ均一である請求項２０に記載の熱交換装置。
22. 【請求項２２】 下方分散均一温度の蒸発性液体は、空
    気と水が間接蒸発熱交換部内を流動する際に、間接蒸発
    熱交換部内を流動する空気流と連続的に蒸発熱交換する
    請求項２１に記載の熱交換装置。
23. 【請求項２３】 蒸発性液体は、間接蒸発熱交換部の上
    部側面に隣接する各回路を横切って分散される時に初期
    温度を有し、上記交換部の底部側面に隣接する各回路か
    ら排出する際に最終温度を有する請求項２２に記載の熱
    交換装置。
24. 【請求項２４】 初期蒸発性液体温度が回路毎に均一で
    ある請求項２３に記載の熱交換装置。
25. 【請求項２５】 間接熱交換器の各回路を横切って分散
    された蒸発性液体が、下向き流動に作用する動作的縦方
    向ベクトル力なしに、ほぼ下向き通路で個々の回路に沿
    って下方に流動する請求項２４に記載の熱交換装置。
26. 【請求項２６】 蒸発性液体は間接蒸発熱交換部の各回
    路に沿って下方に移動した後に、蒸発性液体の最終温度
    は回路毎にほぼ均一温度を有する請求項２５に記載の熱
    交換装置。
27. 【請求項２７】 蒸発性液体の最終温度は、蒸発性液体
    が間接蒸発熱交換部の各回路に沿って下方に移行した後
    は不均一で、間接蒸発熱交換部から排出する蒸発性液体
    に温度勾配を生じ、この勾配は装置外側面から装置内側
    面に均一に増加し、上記温度勾配は、蒸発性液体の初期
    温度が間接蒸発熱交換部を横切って分散された時均一で
    なかった時に発生する温度勾配に比べてかなり小さい請
    求項２５に記載の熱交換装置。
28. 【請求項２８】 間接蒸発熱交換部内の空気流が間接蒸
    発熱交換部内を下方に流れる蒸発性液体に対して交差流
    となり、直接熱交換部内を流れる空気流は直接蒸発熱交
    換部内を下方に流れる蒸発性液体に対して交差流になる
    請求項２７に記載の熱交換装置。
29. 【請求項２９】 間接蒸発熱交換部内の空気流は間接蒸
    発熱交換部内を下方に流れる蒸発性液体に対して並流と
    なり、直接熱交換部内を下方に流れる蒸発性液体に対し
    て逆流となる請求項２６に記載の熱交換装置。
30. 【請求項３０】 間接蒸発熱交換部内の空気流は間接蒸
    発熱交換部内を下方に流れる蒸発性液体と並流で、直接
    熱交換部内の空気流は直接蒸発熱交換部内を下方に流れ
    る蒸発性液体と交差流である請求項２６に記載の熱交換
    装置。
31. 【請求項３１】 間接蒸発熱交換部は直接熱交換部の上
    方に配置された請求項２８に記載の熱交換装置。
32. 【請求項３２】 間接蒸発熱交換部は直接熱交換部の上
    方に配置された請求項２９に記載の熱交換装置。
33. 【請求項３３】 間接蒸発熱交換部は直接熱交換部の上
    方に配置された請求項３０に記載の熱交換装置。
34. 【請求項３４】 直接蒸発熱交換部及び間接蒸発熱交換
    部間に通気帽空間を含む請求項３２に記載の熱交換装
    置。
35. 【請求項３５】 間接蒸発熱交換部の上記下方装置内側
    の近くにある補助空気出口を含み、間接蒸発熱交換部を
    通る空気流の一部は間接蒸発熱交換部から補助出口を通
    して流出し、残部は間接蒸発熱交換部空気出口を通して
    流出する請求項３３に記載の熱交換装置。
36. 【請求項３６】 流体流は、熱い流体として底部側面の
    流体ヘッダを通して上記各回路に流入する単一相流体か
    らなり、ほぼ均一の流量で上方に流れ、冷たい流体とし
    て上記回路から上側流体ヘッダ内に流出する前に、均一
    に減少する温度で上方に流れる請求項３１に記載の熱交
    換装置。
37. 【請求項３７】 流体流は、熱いガスとして上側流体ヘ
    ッダを通して上記各回路に流入する多相流体で構成さ
    れ、凝縮した液体として上記回路から底部側面の流体ヘ
    ッダに流入する前に、ほぼ均一流量と温度で下方に流動
    する請求項３１に記載の熱交換装置。
38. 【請求項３８】 第２の同一の直接蒸発熱交換部及び間
    接蒸発熱交換部を含み、第２の直接蒸発熱交換部及び間
    接蒸発熱交換部は第２の分離した分散装置と、第２の直
    接蒸発熱交換部及び間接蒸発熱交換部内で第２の分離し
    た蒸発性液体を分散しかつ捕集する溜めを含み、分散装
    置は第２の直接蒸発熱交換部及び間接蒸発熱交換部内の
    空気入口から空気出口に空気を移動し、該空気は第２の
    直接蒸発熱交換部及び間接蒸発熱交換部内に流れ、かつ
    第２の直接蒸発熱交換部及び間接蒸発熱交換部内を流れ
    る第２の分離した蒸発性液体と蒸発による熱交換を行な
    う請求項３１に記載の熱交換装置。
39. 【請求項３９】 流体流は最初第１の間接蒸発熱交換部
    で冷却され、第１の間接蒸発熱交換部を直列に第２の間
    接蒸発熱交換部と接続して更に冷却する請求項３８に記
    載の熱交換装置。
40. 【請求項４０】 流体は単一相の液体である請求項３９
    に記載の熱交換装置。
41. 【請求項４１】 流体は、ガスとして第１の間接蒸発熱
    交換部に流入する多相流体であり、第１の間接蒸発熱交
    換部から液体とガスとの結合体として流出し、この結合
    体は凝縮液体として該第２の間接蒸発熱交換部から流出
    する請求項３９に記載の熱交換装置。
42. 【請求項４２】 流体流は、熱い流体として底部側面の
    流体ヘッダを通して各回路に流入する単一相流体で構成
    され、該回路から冷たい流体として上部側面の流体ヘッ
    ダに流入する前に、ほぼ均一の流量と均一に減少する温
    度で上方に流れる請求項３４に記載の熱交換装置。
43. 【請求項４３】 流体流は、熱いガスとして上部側面の
    流体ヘッダを経て各回路に流入する多相流体で構成さ
    れ、凝縮した液体として上記回路から凝縮した液体とし
    て上記回路から底部側面の流体ヘッダに流入する前に、
    ほぼ均一な流量と温度で下方に流れる請求項３４に記載
    の熱交換装置。
44. 【請求項４４】 第２の直接蒸発熱交換部及び間接蒸発
    熱交換部内で第２の分離した蒸発性液体を分散しかつ捕
    集するための第２の分離した分散装置と溜めとを有する
    第２の、同一の直接蒸発熱交換部及び間接蒸発熱交換部
    を含み、該分散装置は各第２の直接蒸発熱交換部及び間
    接蒸発熱交換部内で空気入口から空気出口まで空気を移
    動し、上記空気は第２の直接蒸発熱交換部及び間接蒸発
    熱交換部内を流動し、各第２の直接蒸発熱交換部及び間
    接蒸発熱交換部内を流れる蒸発性液体と蒸発的に熱交換
    する請求項３４に記載の熱交換装置。
45. 【請求項４５】 流体流は最初第１の間接蒸発熱交換部
    内で冷却され、第１の間接蒸発熱交換部を第２の間接蒸
    発熱交換部と直列に接続して、更に冷却される請求項４
    ４に記載の熱交換装置。
46. 【請求項４６】 流体は単一相の液体である請求項４５
    に記載の熱交換装置。
47. 【請求項４７】 流体は、熱いガスとして第１の間接蒸
    発熱交換部に流入し、液体とガスの結合体として第１の
    間接蒸発熱交換部から流出する多相流体で、上記結合体
    は凝縮液体として第２の間接蒸発熱交換部から流出する
    請求項４５に記載の熱交換装置。
48. 【請求項４８】 流体流は、熱い流体として底部側面の
    流体ヘッダを通して上記各回路に流入する単一相流体で
    構成され、冷却された流体として該回路から上部側面ヘ
    ッダに流入する前にほぼ均一の流量と均一に低下する温
    度で上方に流動する請求項３５に記載の熱交換装置。
49. 【請求項４９】 流体流は、熱いガスとして上部側面の
    流体ヘッダを経て上記各回路に流入する多相流体で構成
    され、凝縮液体として上記回路から底部側面の流体ヘッ
    ダに流出する前に、ほぼ均一な流量と温度で下方に流動
    する請求項３５に記載の熱交換装置。
50. 【請求項５０】 直接蒸発熱交換部及び間接蒸発熱交換
    部間に通気帽区域を含む請求項４８に記載の熱交換装
    置。
51. 【請求項５１】 直接蒸発熱交換部及び間接蒸発熱交換
    部間に通気帽区域を含む請求項４９に記載の熱交換装
    置。
52. 【請求項５２】 第２の分離した蒸発性液体を分散しか
    つ捕集する第２の分離した分散装置と溜めとを内部に有
    する第２の同一の直接蒸発熱交換部及び間接蒸発熱交換
    部を含み、分散装置は、第２の直接蒸発熱交換部及び間
    接蒸発熱交換部内の空気入口から空気出口まで空気を移
    動し、該空気は第２の直接蒸発熱交換部及び間接蒸発熱
    交換部内を流動し、各直接蒸発熱交換部及び間接蒸発熱
    交換部内を流動する、第２の分離した蒸発性液体と蒸発
    的に熱交換する請求項３５に記載の熱交換装置。
53. 【請求項５３】 流体流は、最初第１の間接蒸発熱交換
    部内で冷却され、第１の間接蒸発熱交換部を第２の間接
    蒸発熱交換部と直列に接続して更に冷却される請求項５
    ２に記載の熱交換装置。
54. 【請求項５４】 流体は単一相液体である請求項５３に
    記載の熱交換装置。
55. 【請求項５５】 流体は、最初熱いガスとして第１の間
    接蒸発熱交換部に流入し、液体とガスの結合体として第
    １の間接蒸発熱交換部から流出する多相流体であり、上
    記結合体は凝縮した液体として第２の間接蒸発熱交換部
    から流出する請求項５３に記載の熱交換装置。
56. 【請求項５６】 流体流は、冷たい流体として底部側面
    の流体ヘッダを経て上記各回路に流入し、暖かい流体と
    して上記回路から上部側面の流体ヘツダに流入する前
    に、ほぼ均一流量かつほぼ均一増加温度で上方に流動す
    る単一相流体で構成される請求項３５に記載の熱交換装
    置。
57. 【請求項５７】 流体流は、冷たいガスと液体の混合体
    として上部側面の流体ヘッダを経て上記の各回路に流入
    し、飽和蒸気として蒸気回路から蒸気の底部側面の流体
    ヘッダに流入する前に、ほぼ均一の流量と温度で下方に
    流動する多相流体で構成される請求項３５に記載の熱交
    換装置。
58. 【請求項５８】 直接熱交換部充填媒体を横切って分散
    された液体はほぼ均一温度で、充填媒体を通して上方に
    流動する空気流はほぼ均一流量で、蒸発性液体は該空気
    によって均一に冷却され、直接蒸発熱交換部から流出す
    る蒸発性液体の温度は充填媒体を通してほぼ均一で、直
    接熱交換部の熱交換性能の最大化が得られる請求項３４
    に記載の熱交換装置。
59. 【請求項５９】 直接熱交換部充填媒体を横切って分散
    された蒸発性液体はほぼ均一な温度を有し、直接蒸発熱
    交換部を通る空気流のため、充填媒体を通って下降する
    均一蒸発性液体は、該液体が直接蒸発熱交換部から流出
    する際に温度勾配を生じ、初期蒸発性液体温度が、直接
    熱交換部を横切って分散された時均一でない場合に発生
    する温度勾配に比べて、蒸発性液体温度勾配はかなり小
    さく、初期の均一温度蒸発性液体が直接熱交換部の熱交
    換性能を最大化する請求項３３に記載の熱交換装置。
60. 【請求項６０】 初期の蒸発性液体温度が、間接蒸発熱
    交換部を横切って分散された時均一でなかった時に発生
    する温度勾配に比べて、直接熱交換部を横切って分散さ
    れた蒸発性液体内の温度勾配はかなり小さく、直接蒸発
    熱交換部を通る空気流のため、充填媒体を通って下降す
    る均一蒸発性液体は、直接蒸発熱交換部を流出する時、
    充填媒体を横切って温度勾配を発生し、蒸発性液体温度
    勾配は、直接熱交換部を横切って分散された蒸発性液体
    の温度勾配よりもかなり小さくない時に発生する温度勾
    配に比べてかなり小さく、直接熱交換部から流出する蒸
    発性液体の温度勾配がかなり減少され、直接熱交換部の
    熱交換性能が最大化される請求項３１に記載の熱交換装
    置。
61. 【請求項６１】 間接蒸発熱交換部内の各回路は連続的
    蛇管形状の管組織導管で構成され、蛇管形状は、ほぼＵ
    型の管によって連結された連続列の、垂直に連続した等
    間隔のＵ型列の配列を形成する請求項１８に記載の熱交
    換装置。
62. 【請求項６２】 上記回路の連続体内の一つ置きの回路
    は残りの回路より垂直下方に変位され、この変位回路の
    垂直変位は任意のＵ型列間の垂直距離の約半分である請
    求項６１に記載の熱交換装置。