CN1271377C - 空气冷却装置及空气冷却方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具备冷却单元和送风装置的空气冷却装置，所述冷却单元具有在前后两面和上下两面开口并且从前面开口部导入被冷却空气的同时从后面开口部排出冷却空气地配置的斜向蜂窝体、向该斜向蜂窝体的上面开口部供给冷却水的冷却水供给装置、以及接收从该斜向蜂窝体的下面开口部排出的排水的接水部，所述送风装置向所述斜向蜂窝体的前面开口部导入被冷却空气并从该斜向蜂窝体的后面开口部排出冷却空气，至少具有一个所述冷却单元，并且，该冷却单元中的每个所述斜向蜂窝体的高度为200～800mm。该空气冷却装置可以改善热效率，降低液气比，减少压力损失，节省空间和能源。

Description

空气冷却装置及空气冷却方法
技术领域
本发明涉及高效地冷却夏季等的高温空气的空气冷却装置及空气冷却方法。更具体地说，就是涉及办公楼、医院，生产工厂的空气冷却装置以及使用这种装置的空气冷却方法。
背景技术
现在，办公楼及工厂等的空调使用的能源占日本能源消费的30％以上，所以削减这部分的能源消费成为了紧急课题。目前采用将办公楼和工厂的循环空气和从外部取入的空气送往有制冷剂和冷却水流动的鳍状螺旋管式热交换器，使其通过鳍状螺旋管而得到冷却的方法。但是，由于用鳍状螺旋管式热交换器，相对于被冷却的空气量需要大量的冷却水，即液气比大，所以为了驱动冷却水用循环泵而需要大量的电力，并且，由于压力损失大，加上如果水滴附着在螺旋管上，将大大地妨碍热传导，而使热效率大幅度下降。当然为了除去水滴，可以考虑用风机吹去的方法，但这需要设置风机的空间并使得电力消耗量增加，从空间利用效率和节约电力的角度看是不好的。
所以，就提出了不用上述的鳍状螺旋管而用斜向蜂窝体使水和空气直接接触的方法。例如，在特开2000-317248号公报中，公开了使水沿着固体流动地将湿壁塔串联连接，使空气通过这个湿壁塔从而除去空气中的NOx的方法。但是，即使将这个方法用于空气冷却，一旦从湿壁塔流过而变温的水再向下一个湿壁塔流下，就产生了不能充分冷却空气的问题。此外由于需要分别设置向各塔供水的泵，就有泵的设置成本以及增加运行费用的问题。
另外，作为不用鳍状螺旋管而用斜向蜂窝体使水和空气直接接触的其他方法，还有将聚氯乙烯制的斜向蜂窝体用于冷却塔上，用空气冷却温水或热水的方法。但是，由于斜向蜂窝体的材质是普通的聚氯乙烯，温水等在斜向蜂窝体的表面弹起，形成水滴状落下。即温水等不能使斜向蜂窝体的表面达到均匀润湿的状态，而不能充分利用斜向蜂窝体所具有的大表面积，所以热效率比鳍状螺旋管式冷却器还要低，不能作为热效率好的空气冷却器使用。
发明内容
因此，本发明的目的是为了改善热效率、降低液气比、减小压力损失、节省空间和节约能源，并且提供低成本的空气冷却装置及空气冷却方法。
根据这样的实际情况，通过本发明者进行的刻意研究，发现了如果至少使用一个有斜向蜂窝体、冷却水供给装置和接水部的冷却单元，而该冷却单元中的每1个斜向蜂窝体的高度在特定范围内的话，即可改善热效率、降低液气比、减小压力损失、节省空间和能源的空气冷却方法，从而完成了本发明。
即，本发明提供了一种具备冷却单元和送风装置的空气冷却装置，所述冷却单元具有在前后两面和上下两面开口并且从前面开口部导入被冷却空气的同时从后面开口部排出冷却空气地配置的斜向蜂窝体、向该斜向蜂窝体的上面开口部供给冷却水的冷却水供给装置、以及接收从该斜向蜂窝体的下面开口部排出的排水的接水部，所述送风装置向所述斜向蜂窝体的前面开口部导入被冷却空气并从该斜向蜂窝体的后面开口部排出冷却空气，其特征在于，至少具有一个所述冷却单元，并且，该冷却单元中的每个所述斜向蜂窝体的高度为200～800mm。
另外，本发明提供了一种空气冷却方法，特征在于使用前述空气冷却装置，从该冷却单元的前述斜向蜂窝体的前面开口部导入被冷却空气并从该斜向蜂窝体的后面开口部排出冷却空气。
附图说明
图1是将第1实施方式的空气冷却装置的一部分剖开表示的模式图。
图2是第2实施方式的空气冷却装置的概略图。
图3是第2实施方式的从被冷却空气的的流向垂直的侧面看的空气冷却装置的概略图。
符号说明：1为空气冷却装置，2为水分散装置(冷却水的供给手段)，3为斜向蜂窝体，4为接水盘(接水部)，5、5a1、5a2、5a3、5b1、5b2、5b3、5c1、5c2、5c3、5d1、5d2、5d3为冷却单元，6为循环泵(水循环装置)，7为热交换器，8为用于将排水冷却的冷却水，9为表示空气流向的箭头，10为送水管，12为冷却水，13为排水，14为筐体，15为排水管，21、22为相互邻接的波纹板，23为供水管道，101为斜向蜂窝体上面开口部，102为斜向蜂窝体后面开口部，103为斜向蜂窝体前面开口部，103为斜向蜂窝体下面开口部，111、112、113为分支进水管，151、152、153为分支排水管。
具体实施方式
首先参照图1对本发明第1实施方式的空气冷却装置进行说明。图1是将本实施方式的空气冷却装置的一部分剖开表示的模式图。在图1中，1为空气冷却装置，2为水分散装置(冷却水供给装置)，3为斜向蜂窝体，4为接水盘(接水部)，5为冷却单元。本实施方式的空气冷却装置1具备包括水分散装置2、斜向蜂窝体3及接水盘4的冷却单元5和没有在图上表示的送风装置。
被用于冷却单元5的斜向蜂窝体3是由多个具有向一个方向传播的波形形状的波形板21、22(以下也称波纹板)层叠起来而呈蜂窝形状的，为被层叠的波纹板21、22按照波的传播方向每隔一张而成斜交叉的方式层叠，并且每隔二层板的波传播方向大致相同地配置的蜂窝状体。
该斜向蜂窝体3与平行于波纹板21、22的面相垂直的4个面101～104切断而形成长方体，并且当该切断面与波纹板的波传播方向既不平行也不垂直的情况下，该长方体以切断面之一的104作为下面并且以波纹板的最外层105、106分别作为左右面那样载置后，则具有作为切断面的前后两面102、103以及上下两面101、104的4面全部呈蜂窝形单元开口，而其左右两面105、106被波纹板封闭的结构。即斜向蜂窝体3具有前后两面102、103以及上下两面101、104开口的结构。而且该切断面的例如前后两面102、103是向斜上方向设置的单元和向斜下方向设置的单元每隔一层而形成的。使从沿倾斜方向设置的单元的前后两面看时相对于空气流入、流出方向(水平方向)的倾斜角度(图中的符号X)通常在15～45度，理想的是在25～35度的范围内。上述倾斜角度在该范围内的话，流下速度在适度的范围，从而提高了接触效率，所以是令人满意的。
在上述斜向蜂窝体3中，层叠的波纹板每隔一层的波传播方向相互交叉的角度(图中的符号Y)通常为30～90度，最好为50～70度。如这样将波纹板在上述角度范围内交叉地层叠，而按上述的那样使倾斜角度(X)在15～45度时，被冷却空气及水与蜂窝单元的实际接触面积加大，从而使被冷却空气与水的接触，即被冷却空气的冷却效率提高，所以是令人满意的。即如后述的那样，在本发明中从斜向蜂窝体3的前面开口部导入被冷却空气，并且从上部开口部101由冷却水供给装置2例如供水管23供水并渗透斜向蜂窝体的波纹板，而且水在该波纹板的最表面缓慢地向下流，被冷却空气的通气方向和渗透壁面的水的流下方向保持适当的角度，提高了接触效率。
在本发明中用的斜向蜂窝体的单元高度，即表示波形峰谷间尺寸的齿高尺寸，通常为2.5～8.0mm，理想的是3～5mm。如单元的齿高尺寸不到2.5mm，则制造困难，压力损失大，所以不令人满意。而如单元的齿高尺寸超过8mm，冷却效率下降，所以也不理想。
斜向蜂窝体的波纹板的单元宽度(即单元节距)通常为6～16mm，而理想的是7～10mm。另外，斜向蜂窝体的前面开口部与后面开口部之间的尺寸，即，斜向蜂窝体的厚度(t)通常为100～1000mm，理想的是200～800mm。如该厚度不到100mm，则冷却效率低，所以不令人满意。而该厚度超过1000mm时，冷却效率不再提高、压力损失加大，所以也理想。另外，在本发明中，在使用多个斜向蜂窝体时，斜向蜂窝体的厚度合计在上述范围内即可。例如，使用厚度为300mm的斜向蜂窝体的情况下，也可把3片厚度为100mm的斜向蜂窝体沿厚度方向重叠，使其合计厚度为300mm。另外，如使用斜向蜂窝体作为冷却装置，单位体积的热交换率比目前使用的鳍状螺旋管高，所以可以降低斜向蜂窝体的厚度，从而减小装置的设置空间。而且，水的循环量与现有的鳍状螺旋管相比只需非常少量即可，可以大幅度地节约能源。
构成斜向蜂窝体的板状材料的表面有凹凸，内部为多孔质的，可以更多地得到部件的表面积，从增加了渗透部件并流下的水和空气的接触面积，这点是令人满意的。作为这样的板状材料，可以是例如选自氧化铝、二氧化硅及二氧化钛中的1或2种以上的填充物或粘结剂和玻璃纤维、陶瓷纤维或氧化铝纤维等的纤维基体材料组成的材料。其中，掺合了二氧化钛的材料因为提高了去除酸性化学污染物的效率所以比较理想。并且，板状材料中通常包含的填充物或粘结剂为60～93重量％、纤维基体材料为7～40重量％；而理想的是填充物或粘结剂为70～88重量％、纤维基体材料为12～30重量％。板状材料的配比如在该范围内，则板状材料的水渗透性及强度高，令人满意。
上述的板状材料可以用众所周知的方法制造，例如将用玻璃纤维、陶瓷纤维或氧化铝纤维制造的纸浸泡于混合了氧化铝凝胶等的粘结剂和氧化铝水合物等的填充物的混合浆中后干燥，加工出波纹，然后进行干燥处理和热处理，除去了水分和有机物就可以制成。在除氧化铝以外还含有二氧化硅和二氧化钛的情况下，比如相对于氧化铝为100重量份时，二氧化硅和二氧化钛的配比量通常分别是5～40重量份。
另外，斜向蜂窝体的板状材料的厚度通常为200～1000μm，理想的是300～800μm。此外，斜向蜂窝体的空隙率通常为50～80％，理想的是60～75％。通过使空隙率在该范围内，可以得到适当的渗透性，提高水和空气的接触效率。如该板状材料具有上述的厚度和空隙率，液气比和水的渗透速度将在适度的范围内，在提高了水和空气的接触效率的同时，还具有足够的强度。
斜向蜂窝体3的高度是200～800mm，理想的是400～600mm。如高度不满200mm，从斜向蜂窝体最下部流下的冷却水的温度还低，作为冷却水还没有被充分利用就排出了，所以不令人满意。而如高度超过了800mm，斜向蜂窝体最下部流下的冷却水的温度与被冷却空气的温差变小，斜向蜂窝体最下部的热交换率下降，所以也不理想。
作为将上述板状材料制成为波纹板的方法，可以用让平板通过能将有径向振幅的波形在表面形成凹凸的多个宽幅齿轮的那种众所周知的使用波纹成型机的方法。作为将得到的波纹板成型为上述的斜向蜂窝体的方法，可以用纵向100mm(斜向蜂窝体成型后的厚度尺寸)X横向800mm(斜向蜂窝体成型后的宽度和高度尺寸)左右的矩形的裁断用模板，先将上述波纹板的波的传播方向与矩形的一条边成15～45度那样排列、裁断后，制成矩形波纹板，然后把得到的矩形波纹板按每隔一张的波传播方向斜交差那样地配置，并将它们粘接后层叠的方法。而且，这样制造的话，一块斜向蜂窝体的厚度即为上述裁断用模板的纵向长度。因此装在1个冷却单元上的斜向蜂窝体的高度，即斜向蜂窝体的前面开口部和后面开口部之间的尺寸必须为300mm的情况下，使用由纵向为100mm的裁断用模板制作的厚度为100mm的斜向蜂窝体时，将斜向蜂窝体沿厚度方向层叠3张后使用即可。另外，在高度方向和宽度方向上用1个斜向蜂窝体而尺寸不够时，也可将斜向蜂窝体沿高度方向重叠数个或宽度方向并列数个来用。而这样重叠或并列数个来用时，斜向蜂窝体之间既可粘接也可不粘接。在不粘接时，只将数个斜向蜂窝体重叠或并列配置既可。
冷却单元5所用的冷却水供给装置2是向斜向蜂窝体3的上面开口部供给冷却水的。作为冷却水供给装置2的方式没有特别的限定，例如可以用如图1所示只是让水滴滴下的普通的供水管23，或虽没图示出来但在供水管上加装喷淋嘴而可使水从斜向蜂窝体的上面开口部分散地供水的方法等。作为冷却水供给装置2，可以调节水量而能向斜向蜂窝体提供所需最小量冷却水量的，较为理想。
用于冷却单元5的接水部4是接收从斜向蜂窝体3的下面开口部104排出的排水的。作为接水部4的形式没有特别的限定，例如可以用如图1所示的雨水槽形接水盘等，在接水部4装上能把排出的水排到接水部4外的排水管即可。冷却单元5通常组装并固定在没有图示出的框架上。在这种情况下，供水管23和斜向蜂窝体的上面开口部101之间形成了一点间隙，可以使供水从斜向蜂窝体的整个上面开口部101均一分散地流下，所以是令人满意的。另外使斜向蜂窝体的下面开口部104和接水部4尽量接近地配置，从可节省空间上看是理想的。
空气冷却装置1还具备了从斜向蜂窝体3的前面开口部103导入被冷却空气并从斜向蜂窝体3的后面开口部102排出冷却后的空气的送风装置。作为送风装置，比如可以用有风扇的风机等。另外，空气冷却装置1设置了没有图示出来的冷却排水的冷却装置及将排水提供给冷却水供给装置2的水循环装置，可以再利用从斜向蜂窝体3流下由被冷却空气加温的冷却水(排水)，所以是令人满意的。作为冷却装置，比如可以用热交换器。另外，水循环装置，比如可以用循环泵。
接下来参照图1对第1实施方式的空气冷却装置的使用方法进行说明。首先使冷却水12从冷却水供给装置2向斜向蜂窝体3的上面开口部101流下。在这时，适当地调节冷却水12的供水量使斜向蜂窝体3达到全部润湿的状态。然后用没有图示的送风装置从斜向蜂窝体3的前面开口部103沿图1中箭头9的方向导入被冷却空气。在斜向蜂窝体3的单元内，流下的冷却水12和导入的被冷却空气直接进行气液接触，使被冷却空气得到冷却的同时，如被冷却空气中存在化学污染物质的话，该化学污染物质等将被带入冷却水12.。进行了热交换而变温且在某些情况下带入了化学污染物质的冷却水12，在从斜向蜂窝体3流下来以后成为排水13，流往接水部4。接水部4中的排水13再次被供往冷却水供给装置2被作为冷却水12再利用。另外从斜向蜂窝体3的后面开口部102可以得到被冷却后的空气。
使用与第1实施方式有关的空气冷却装置，冷却空气的方法使用包含了使被冷却空气和冷却水直接接触的斜向蜂窝体的冷却单元，而且把斜向蜂窝体的高度控制在所确定的范围内，可以使冷却水还是在冷的状态下得到使用，达到热效率好，液气比小，压力损失小和节省空间和能源的效果，并且降低成本。
在本发明的空气冷却装置中，可以用数个冷却单元5。在这种情况下的冷却单元5的配置形式，例如可以用沿斜向蜂窝体3的上下方向数个配置的形式(多层配置)、沿被冷却空气的流动方向数个配置的形式(多列配置)、沿斜向蜂窝体3的横向数个配置的形式以及将这些配置进行1个或2个以上组合的复合配置形式等。斜向蜂窝体3的上下方向即为斜向蜂窝体3的上面开口部和下面开口部的连接方向，被冷却空气的流入方向即为斜向蜂窝体3的前面开口部和后开口部的连接方向，斜向蜂窝体3的横向和上下方向以及被冷却空气的流入方向分别大致垂直方向。
现在参照图2和图3作为第2实施方式的例子对使用了数个冷却单元5的空气冷却装置进行说明。图2是本实施方式的空气冷却装置的概略图，图3是从与本实施方式的空气冷却装置的空气流动方向垂直的方向看的概略图。另外在图3中，在被冷却空气的流动方向上相邻的斜向蜂窝体之间可以看到间隙，这是为了易于理解附图。实际上，前面的斜向蜂窝体的后面开口部102和后面的斜向蜂窝体的前面开口部103是搭接的或是靠得很近的。
第2实施方式下的空气冷却装置在图2及图3中与图1相同的组成部分用了相同符号进行标注，故省略说明，而主要仅对不同点进行说明。在图2及图3中与图1不同的点有，使用了12个冷却单元5，沿上下方向配置3层并且沿被冷却空气的流动方向配置4列；以及将冷却水系统和排水系统作为循环系统。即在第2实施方式的例子中，空气冷却装置1A在冷却空气流动方向前方的第1列沿上下方向从上至下配置冷却单元5a1、5a2、5a3，在相同方向的第2列沿上下方向从上至下配置冷却单元5b1、5b2、5b3，然后在相同方向的第3列沿上下方向从上至下配置冷却单元5c1、5c2、5c3，接下来在相同方向的第4列沿上下方向从上至下配置冷却单元5d1、5d2、5d3。而且，水循环系统具有将从接水部4通过排水管15排出的排水通过送水管10向冷却水供应装置2供水的水循环装置6和冷却排水的冷却装置7。
从送水管10分支，并向各层统一送水的分支送水管111、112及113分别与上层冷却单元5a1、5b1、5c1、5d1的冷却水供给装置2、2、2、2，中层冷却单元5a2、5b2、5c2、5d2的冷却水供给装置2、2、2、2以及下层冷却单元5a3、5b3、5c3、5d3的冷却水供给装置2、2、2、2分别连接起来。另外将上层冷却单元5a1、5b1、5c1、5d1的接水部4、4、4、4，中层冷却单元5a2、5b2、5c2、5d2的接水部4、4、4、4以及下层冷却单元5a3、5b3、5c3、5d3的接水部4、4、4、4与排水管15的分支排水管151、152、153分别连接起来，在各层统一回收排水。在每个冷却单元5上，也可将斜向蜂窝体3在宽度方向多个配置。即斜向蜂窝体3也可以是被分割了的斜向蜂窝体的横向排列形式。另外，作为在空气冷却装置1A上的每个冷却单元5的设置形式并无特别限制。例如有将第1实施方式下的冷却单元5在上下方向重叠，在前后方向排列后固定在框架上的方法。这种情况下，使接水部4的前后方向的宽度与斜向蜂窝体3的厚度为相同程度，在前后方向装配时，按使前面的斜向蜂窝体的后面开口部102与后面的斜向蜂窝体的前面开口部103搭接上或是靠得很近的那样进行，在节省空间上比较理想。
另外，空气冷却装置1A，与第1实施方式的例子相同地既可不再设置循环泵或热交换器而将接水部4的排水13放弃掉，也可装上可除去冷却水中不纯物的纯水装置。此外，如将冷却单元5按图2及图3所示那样，使左右两侧和上下两面放在壁部的筐体14内，让被冷却空气只从斜向蜂窝体3的前面开口部通过是比较理想的。虽然作为筐体14的形式不要特别地限定，但如果冷却单元与筐体之间完全没有间隙或者实质上不存在间隙的话，则热效率高，是令人满意的。另外将送风机的出口与筐体14的前开口部用管道连接而通过该管道供给被冷却空气的方法，在送风效率上较为理想。
下面，参照图2和图3对使用第2实施方式下的空气冷却装置冷却空气的方法进行说明。首先，使冷却水12从上层的4个、中层的4个及下层的4个斜向蜂窝体3各自的上面开口部101同时流下。这时，适当调整冷却水12的供给量和喷水方法，使12个斜向蜂窝体3达到全部湿润的状态。然后用没有图示出的送风装置将被冷却空气从前面的3个斜向蜂窝体3的前面开口部103沿图2中的箭头方向导入。在12个斜向蜂窝体3的单元内，流下的冷却水12与被导入的被冷却空气直接进行气液接触，在使被冷却空气得到冷却的同时，在被冷却空气中存在化学污染物质的情况下，该化学污染物质被带入冷却水12中。进行了热交换而变温且在某些情况下带入了化学污染物质的冷却水12，在各个斜向蜂窝体3流下来以后成为排水，流往接水部4。接水部4中的排水通过在各层设的分支排水管151、152、153及排水管15被循环泵6送到热交换器7后被冷却到所设定的温度，被冷却的排水13被再次送到冷却水的供给装置2，作为冷却水12再利用。另外从最后1列斜向蜂窝体5d1、5d2、5d3的后面开口部102可以得到冷却后的空气。
根据第2实施方式下的空气冷却装置，在获得第1实施方式的空气冷却装置的同样效果外，因为在上下方向多层排列，降低了1个斜向蜂窝体的高度，即使在斜向蜂窝体的下方冷却水的温度依然是低的，所以提高了热效率。而且，由于在被冷却空气的流动方向上排列多列，故能够提高被冷却空气的流速。因此可以节省空间和能源。
在本发明中，对被冷却空气不特别限定，除了清洁的空气外，也可以用通过高性能(ULPA)过滤器网孔的含微细化学污染物质的空气。在这里，作为化学污染物质，比如是钠、钾、钙、硼等无机的金属元素，氟离子、氯化物离子、硝酸离子、亚硝酸离子、硫酸离子、亚硫酸离子等的阴离子类和铵离子等的阳离子类。
本发明的空气冷却装置，由于被冷却空气与冷却水直接接触，而把这些化学污染物质带入冷却水，因此可以得到清洁的冷却空气。另外，在被冷却空气中化学污染物质多的情况下，根据需要在接水部4和冷却水的供给装置2之间，作为可以除去排水中化学污染物质的方法，如设置加装了离子交换树脂等的纯水装置，可以保持冷却水的清洁，比较理想。
被处理空气的温度不作特别的限定，比如可在20℃以上，25℃以上较好，理想的是30℃以上。被处理空气的温度愈高一般来说热效率愈高，所以是比较好的。另外，向冷却单元5提供的在斜向蜂窝体的上面开口部101处的冷却水水温通常为7～10℃，而且比配置在第1列的斜向蜂窝体的下面开口部104处的排水水温低2.5℃以上，优选低5.0℃以上。使装置在这样的条件下运行的话，热效率高，所以是令人满意的。
另外在本发明中，每1个冷却单元的冷却水的供给量与被冷却空气的供给量之液气比L/G400-200通常为0.1-0.5kg/kg，理想的是0.2-0.4kg/kg。在这里，L/G400-200是冷却单元中每1个前述斜向蜂窝体的高度为400mm、厚度为200mm时，供水量相对于每单位时间的空气供给量的重量比。而当每1个斜向蜂窝体的大小不是高度为400mm、厚度为200mm时，供水量相对于每单位时间的空气供给量的重量比L/G相对于L/G400-200的值，与每1个斜向蜂窝体的高度增加成反比地减少，与厚度的增加成正比地增加。比如L/G400-200为0.3时，而使1个斜向蜂窝体的大小为高800mm、厚200mm时，L/G为0.15；而高为400mm、厚为600mm时，L/G则为0.9。在本发明中，由于热效率好，在上述范围内那样即使液气比小也能充分冷却空气。
用数个冷却单元的情况下，冷却单元的数量不限定于上述实施方式的例子，适当地确定即可。比如，从风扇动力和通过斜向蜂窝体的被冷却空气的空间速度来求所需的开口面积(Ao)，数量能满足Ao的即可。这时，被冷却空气的空间速度，比如为1.5-3.0m/sec。另外，冷却水的供给装置和接水部可在各冷却单元各自单独地设置，也可不单独设置。即，横向多个排列的冷却单元也可以在各层共用冷却水供给装置和接水部。比如，冷却单元在斜向蜂窝体的前面开口部的横向排2列，而且在高度方向排3层时，在横向2列的冷却单元上也可共用各层的冷却水供给装置和接水部。这样在各层共用冷却水供给装置等，可以降低成本，所以是令人满意的。
本发明的空气冷却装置可以用于办公楼、医院、生产工厂的空气冷却装置。
(实施例)
下面，举实施例对本发明进一步进行具体的说明，但本发明并不限定于此。
实施例1
将用E玻璃纤维和有机粘合剂制成的玻璃无纺布在含有作为填充材料的氧化铝水合物和作为粘接剂的氧化铝凝胶的浆液中浸渍后干燥，加工出波纹后得到波形物。将该波形物按波的传播方向交叉那样交替地叠合后用500℃的温度热处理，制成由合计量80重量％的氧化铝和氧化铝凝胶硬化物和20重量％的E玻璃纤维组成、空隙率为65％、齿高为4.8mm和节距为10mm的斜向蜂窝体。该斜向蜂窝体相对于空气的通气方向宽为1000mm、，高为400mm、，进深为200mm，波纹板每隔一层的波传播方向彼此交叉的角度(图1中的符号Y)为60度，从沿斜向排列的单元的前后两面看时相对于空气流入、流出方向(水平方向)的倾斜角(图1中的符号X)为30度。然后以可保持该斜向蜂窝体的大小，将前面、后面、上面及下面装入可通气的箱内，在其上部装设具有向蜂窝体供冷却水的喷嘴的供水盘，在下部装设接收通过了蜂窝体的冷却水的排水盘，从而形成1个冷却单元。该冷却单元的高度包含供水盘和排水盘为500mm、宽度为1000mm、进深为200mm。然后，将该冷却单元以宽度为1000mm、高度为1500mm、进深为200mm、按上下3层地装入前后开口的筐体内(冷却单元按3层1列配置，合计有3个单元。)。另外，排水盘接收的温度上升了的冷却水，经送水泵被送往冷却水用的热交换器而得到冷却，再被循环供往蜂窝体上部的供水盘。冷却单元等的条件如表1及表2所示。
在上述装置中，将与夏季的空气条件相同的32℃、70rh％的空气以7200m3/小时的流量通风的同时，从供水部分以每单元21L/分(液气比L/G＝0.29kg/kg)、3个单元共计63L/分的水量供给7℃的冷水，并测定出口空气的温度、湿度及空气冷却装置的压力损失。其结果如表3所示。
参考例1
冷却单元使用宽为1000mm，高为1200mm，厚为200mm的斜向蜂窝体，将包括了供水盘及排水盘后宽度为1000mm、高度为1300mm、进深为200mm的冷却单元配置1层(冷却单元的1层1列配置。合计1个单元)，除了使用形状相同而大小是可装进该冷却单元的筐体以外，与实施例1同样地测定出口空气的温度、湿度及空气冷却装置的压力损失。冷却单元等的条件及测定结果如表1～表3所示。另外，在本例中，运行时发生了相当数量的冷却水随风一起向蜂窝体的下风处飞散的“带出现象”。这被认为是由于L/G与实施例1相同，L/G400-200比实施例1大，在斜向蜂窝体的进深方向的冷却水量过多而引起的。
比较例1
除用表2所示条件的鳍状螺旋管式热交换器(境川工业株式会社制造)代替实施例1中所用的空气冷却装置外，与实施例1同样地测定出口空气的温度、湿度及空气冷却装置的压力损失。鳍状螺旋管式热交换器等的条件及测定结果如表1～表3所示。
比较例2
除斜向蜂窝体的齿高为3.5mm，节距为7.5mm外，与实施例1同样地测定出口空气的温度、湿度及空气冷却装置的压力损失。冷却单元等的条件及测定结果如表1～表3所示
实施例3
除将在实施例1中制作的冷却单元以宽度为1000mm、高度为1500mm、进深为600mm按上下3层、前后3列地装入前后开口的筐体(冷却单元按3层3列配置，合计有9个单元。)以外，构成与实施例1同样的装置，测定条件如表3和表4所示，测定出口空气的温度、湿度及空气冷却装置的压力损失。此外，因为本实施例是假定半导体工厂的洁净厂房用的外部空气取入口的冷却，所以还测定了该取入口处空气中不纯物离子的含有量和冷却后的空气中不纯物离子的除去率。不纯物离子浓度，是通过加了超纯水的撞击式测尘器分别吸收采集空气取入口处空气和冷却后的空气后，对采集液用离子色谱图进行分析而求得的。冷却单元等的条件及测定结果如表1～表4所示
(表1)
  实施例1   参考例1   比较例1   实施例2   实施例3
  空气冷却装置中的热交换手段蜂窝体单元的大小齿高(mm)节距(mm)一个斜向蜂窝体的大小宽度(mm)高度(mm)进深(mm)   斜向蜂窝体4.8101000400200   斜向蜂窝体4.81010001200200   鳍状螺旋管～～～～   斜向蜂窝体3.57.51000400150   斜向蜂窝体4.8101000400200
(表2)
  实施例1   参考例1   比较例1   实施例2   实施例3
  每个冷却单元或鳍状螺旋管的大小宽度(mm)高度(mm)进深(mm)每个冷却单元或鳍状螺旋管的配置冷却单元整体或鳍状螺旋管的大小宽度(mm)高度(mm)进深(mm)传热面积(m2) 10005002003层1列10001500200150 100013002001层1列10001300200150 100015006001个10001500600175 10005001503层1列10001500150155 10005002003层3列10001500600450
(表3)
  实施例1   参考例1   比较例1   实施例2   实施例3
冷却水入口温度(℃)第3列冷却单元或鳍状螺旋管的出口温度(℃)第1列冷却单元的出口温度(℃)每个斜向蜂窝体的供水量(L/分)冷却装置整体的供水量(L/分)入口空气温度(℃)湿度(RH％)出口空气温度(℃)湿度(RH％)供给空气量(m3/小时)液气比L/G400-200(kg/kg)液气比L/G(kg/kg)压力损失(Pa)带出现象 716～2163327019100108000.290.2950无 722～6363327026100108000.870.2960有 712～～33832701910010800～1.58*184无 716～1648327019100108000.290.2255无 71611.521189327010.5100108000.870.29150无
*1：向鳍状螺旋管供水的重量除以供空气的重量所得的值
(表4)
  实施例3
  入口空气中的离子成分浓度NH4 +(ppb)SO4 2-(ppb)NO2 -(ppb)出口空气中的离子成分浓度NH4 +(ppb)SO4 2-(ppb)NO2 -(ppb) 10.19.510.50.30.20.5
  除去率NH4 +(％)SO4 2-(％)NO2 -(％) 979795
由表1～表4，可以知道以下的情况。即，参考例1在与实施例1相同水量时，出口空气的温度高。比较例1中空气的压力损失大，需要大量冷却水，另外鳍状螺旋管设置空间的进深需要冷却性能同等时的实施例1的3倍。实施例2，由于减小了蜂窝体的大小，与实施例1相比可以减少设置空间的进深，冷却水量也减少了。实施例3，作为出口空气通过加热可以得到适合洁净厂房内空气条件(23℃，45RH％)的10.5℃，100RH％的冷却空气。此外还知道了可以除去90％以上的NH4 +、SO4 2和NO2 -。
如使用与本发明的空气冷却装置，比如对于办公楼和工厂的从外部取入的空气和循环空气，用斜向蜂窝体这样简易的构成，可以改善热效率，降低液气比，减少压力损失，节省空间和能源，进而可以降低成本。

Claims (12)

1.一种具备冷却单元和送风装置的空气冷却装置，
所述冷却单元具有在前后两面和上下两面开口并且从前面开口部导入被冷却空气的同时从后面开口部排出冷却空气地配置的斜向蜂窝体、向该斜向蜂窝体的上面开口部供给冷却水的冷却水供给装置、以及接收从该斜向蜂窝体的下面开口部排出的排水的接水部，
所述送风装置向所述斜向蜂窝体的前面开口部导入被冷却空气并从该斜向蜂窝体的后面开口部排出冷却空气，其特征在于，
至少具有一个所述冷却单元，并且，该冷却单元中的每个所述斜向蜂窝体的高度为200～800mm。
2.根据权利要求1所述的空气冷却装置，其特征在于，具有冷却所述排水的冷却装置以及将该排水送往所述冷却水供给装置的水循环装置。
3.根据权利要求1所述的空气冷却装置，其特征在于，在上下方向上配置多个所述冷却单元。
4.根据权利要求1所述的空气冷却装置，其特征在于，在被冷却空气的流动方向上配置多个所述冷却单元。
5.根据权利要求1所述的空气冷却装置，其特征在于，在宽度方向上配置多个所述冷却单元。
6.根据权利要求5所述的空气冷却装置，其特征在于，配置于宽度方向上的多个所述冷却单元在各层共用冷却水供给装置或接水部。
7.根据权利要求1所述的空气冷却装置，其特征在于，构成所述斜向蜂窝体的板状部件是由选自氧化铝、二氧化硅及二氧化钛的1或2种以上的填充物或粘结剂与玻璃纤维、陶瓷纤维或氧化铝纤维构成的。
8.根据权利要求1所述的空气冷却装置，其特征在于，所述斜向蜂窝体的空隙率为50～80％。
9.根据权利要求1所述的空气冷却装置，其特征在于，所述斜向蜂窝体单元的齿高为2.5～8.0mm。
10.一种空气冷却方法，其特征在于，使用权利要求1所述的空气冷却装置，从该冷却单元的所述斜向蜂窝体的前面开口部导入被冷却空气并从该斜向蜂窝体的后面开口部排出冷却空气。
11.根据权利要求10所述的空气冷却方法，其特征在于，配置在第1列的所述斜向蜂窝体的上面开口部的所述冷却水的水温比所述斜向蜂窝体的下面开口部的所述排水的水温低2.5℃以上。
12.根据权利要求11所述的空气冷却方法，其特征在于，每1个冷却单元的所述冷却水的供给量与所述被冷却空气的供给量之液气比L/G400-200为0.1～0.5kg/kg。
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Owner name: NICHIAS CORP. HITACHI PLANT TECHNOLOGIES LTD.

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Patentee after: Tadahiro Ohmi

Patentee after: Nichias Corp.

Patentee after: Hitachi Industrial Equipment Technology Corporation

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