CN102168929A - 间接式气化冷却装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及间接式气化冷却装置，在为产生气化现象的湿通路和流通被冷却空气的干通路之间设有基板，将这些湿通路和干通路交替叠层摞放，利用上述湿通路内的气化现象冷却基板，使之进行热交换，冷却上述干通路的空气的基板，在叠层装配着冷却上述干通路空气的基板，其中，构成上述湿通路、上述干通路的基板由塑料薄片形成，上述湿通路及干通路的基板的一个面上，形成多个突起的间隔，且在形成这些间隔的基板面上又形成许多压花纹样的凸起，其反面因一体化成形而形成凹陷。实现了小型密集化、高冷却效率、低价格。

Description

间接式气化冷却装置
技术领域
本发明是将用于间接式气化冷却器的加湿冷却区(湿通路)和被冷却空气区(干通路)的各层交替排列，仅冷却被冷却空气层空气显热的间接式气化冷却装置。
背景技术
给空气加湿，会产生气化现象夺走潜热，从而使空气温度冷却到该空气的湿球温度，但与此同时被冷却空气被加湿。该原理作为加湿冷却被下述专利文献等阐述而广为人知，并据此广泛地制出许多气化式冷却器并销售着。当不希望从该冷却器放出的空气被加湿时，将加湿冷却区(湿通路)跟被冷却空气的通过区(干通路)分离，将在加湿冷却区被冷却了的温度通过热交换传递到被冷却空气区，仅冷却被冷却区的空气显热。此种方式的产品称为间接式气化冷却器，业已被付诸生产并销售着。
特表2004-513320号公报(WO02/27254)所记载的发明是，在各通路边界的基板上设多个流通孔，且使流入各个临近通路的气流直行。特开2007-147117号公报所载冷却装置，有夹在叠层的热交构件之间，在上述热交换构件之间形成间隙，间隔上述的热交构件形成的上文第1空气流路及上文第2空气流路的间壁，以及上述间壁构件和上述热交构件叠层构成的单元构造体抗叠层方向挤时的形状保持构件；使流入第1空气流路(被冷却空气的气流)的气流和流入热交构件(湿通路)的气流直行，且基板上设有多孔，基板形状折成九十九折。这样的构造热效率低，安放在便利店等店铺里显得装置太大，也没能安放在一般家庭里。作为热交换构件，其表面应有规制流体流向的条状突起间隔排列。
特开2002-286391号公报之发明，是一般的热交换器，有叠层的第一传热板和第二传热板形成的第一风路和第二风路里的流体之间进行热交换的传热面；在上述第一传热板和上述第二传热板的外周，有划定上述第一风路和上述第二风路的第一凸条部，为留上述第一风路及上述第二风路的出入口，该凸条成面向上述传热面的中空凸条，其外侧面反向于凸起折返而成；为提高上述第一凸条部的强度，同时密封除上述第一风路和上述第二风路出入口之外的，上述第一传热板和上述第二传热板的之间，在上述第一凸条部的上面有凹入状的第一凹条部；有当交替叠放上述第一传热板和上述第二传热板时，与上述第一凹条部分重合，从而使除上述第一风路及上述第二风路的出入口之外被密封同时提高上述第一传热板与上述第二传热板出入口部分强度的，向上述第一风路及上述第二风路的出入口部的传热面凹入的第二凹条部；上述第一传热板及上述第二传热板的外周缘部，为覆盖上述第一凸条部的外侧面，与上述第一凸条部的外侧面紧密相接；该发明是以上结构构成的热交换器。正如已记录的审查官的指出：“多张传热板交替叠层构成的热交换器上，在传热板1和2的一个面上有作为间隔的凸起105个”。上述105个凸起是规制流体流的条状间隔，且凸条部与凹条部嵌合，成密封结构。
特开平06-313693号公报之发明，是在瓦楞纸状热交换器部件诸如牛皮纸等片状基材(1)的至少一个面上，设置成点状方格的间隔小片(2)，并在该片状基材(1)的两个对边侧缘上设置棱状隔壁片(3)。将如法炮制得到的多个单位薄片(4)分层叠置，叠置时每层错开隔壁片(3)的方向，构成多层热交换器。其特征是在纸或不织布等透湿性薄片基材的表面，设置多个间隔小片排列成方格状，并将隔壁片设计成棱状。
特表2007-502962号公报之发明，是如下板式热交换器(10)。在板式热交换器(10)中，多个板(24)中一对相邻板的相对表面及其周围凸缘，划成上述至少两个流体(17、21)的各流体用流路，在上述板(24)的两个面上，将上述两个流体之间热连通；与多个板(24)、上述流体用的各流路流体连通；与上述至少两个流体(17、21)的各流体用入口(16、20)和出口(18、22)以及至少一个流体用的至少一个流路的至少一部分流体连通；有提高上述至少两个流体(17、21)间热传递的多个表面微小特征(56)；至少一个上述板形成上述流路边界的一部分。把波浪状的板叠层形成流路空间，因此为改善热效率表面需要微小特征56。
本发明间接式气化冷却装置内的叠层基板薄片的组合构造跟上文所公开的发明完全不同。
本发明间接式气化冷却装置，理论上能够把被冷却空气降低到该空气的露点温度，但要在实际机器上实现，尚有以下课题。
(1)湿通路中，最大限度地产生气化现象。
(2)以最高热交换效率把湿通路中发生的冷却热传递给干通路的被冷却空气。
(3)因为是吸气机器，所以在用作商用机时要将机器的压力损失做到最小。
(4)选择适合低成本、大量生产的制造方法。
(5)把产生气化现象所需的用水量控制到最小程度。
发明内容
本发明间接式气化冷却装置，以设法改良上述问题点为课题。
本发明的课题是提供小型密集化、高冷却效率、低价格的间接式气化冷却装置。
本发明的课题，在下述间接式气化冷却装置中，因其结构可以达成。
在产生气化现象的湿通路和通过被冷却空气的干通路之间设置基板，将这些湿通路和干通路交替叠层排列，通过上述湿通路内的气化现象冷却基板，进行热交换，冷却上述干通路空气的基板，在有这样的叠层排列基板的间接式气化冷却装置中，形成上述湿通路、上述干通路的基板由塑料薄片构成。上述湿通路及干通路的基板的一个面上形成多个凸起状间隔，且形成这些间隔的基板面上有压花形成的许多凸起，其反面因一体化加工而成凹陷。
本发明的课题，因下述间接式气化式冷却装置的结构可以达到。在为产生气化现象而设的湿通路和流通被冷却空气的干通路之间设置基板，将这些湿通路和干通路交替叠层排列，通过上述湿通路内的气化现象冷却基板，进行热交换冷却上述干通路空气的基板，在有这样的叠层排列基板的间接式气化冷却装置中，形成上述湿通路、上述干通路的基板由塑料薄片构成。上述湿通路及干通路的基板单面上有多个凸起状间隔，且这些形成间隔的基板面上有压花形成的许多凸起，其反面因一体化加工而成凹陷，将上述湿通路内气流与上述干通路内的气流设计成对流，在通过叠层的各上述干通路的被冷却空气的排气口，该空气的一部分被利用外部静压送入相邻的上述湿通路内侧，在上述湿通路内形成与上述干通路内气流逆流的气流，从设在上述基板两侧的排气口排出冷气。
本发明的课题通过以下设计可以达到。为使空气在间接式气化冷却装置的叠层的上述湿通路及上述干通路里分别流动，在相邻的上述基板之间设置多个上述间隔，形成约2～3mm高的空间，此间隔应做成圆形。
本发明的课题通过下述构造可以达到。上述湿通路及干通路的基板的湿通路的面上，将上述基板用压花加工形成直径约1.8mm的凹部。流通于上述干通路内的空气因上述基板上的间隔而发生乱流涡，该凹陷可使发生的乱流涡整流化，还因其反面形成的凹陷使热交换面积扩大。
另外本发明的上述课题，通过在叠层的上述湿通路排气口的另一侧设别的排气口，让外部返回的空气流入上述湿通路内的构造可以达到。
本发明的上述课题，通过给设在上述基板湿通路侧的织布或不织布含浸易吸水的吸附剂，再将这样的基板做成叠层构造则可以达到。
本发明间接式气化冷却装置的空气与空气的热交换方式，大分类的话可分为如上述特表2004-513320号公报等所载的，从与错流方式相同的方向，分别向各个通路***空气的并流式以及湿通路、干通路里的气流相逆的对流式。
使上述基板叠层形成的干通路和湿通路内的气流并流，可使装置的制造简单化，产品小型密集化，最好将间接式气化冷却装置做成并流式。
将流过上述湿通路及上述干通路内的气流搞成并流(参照图13)，则供給上述湿通路内的空气也可以使室内空气再利用。
【发明的效果】
本发明间接式气化冷却装置的，位于湿通路、干通路边界的基板面形成多个间隔，且压花加工形成许多凸部(反面凹陷)，所以可切实地维持空气流动的空间，并因凸部扩大了表面积，不仅热交换效率高，还因塑料轻量化使整体的构造轻量化。
湿通路和干通路内的气流成逆流，可高效率地向室内输送冷却空气。而且如果做成将干通路排气的一部分返送给湿通路内的对流方式，则热交换效率更高。
本发明间接式气化冷却装置的基板，采用多孔质塑料薄片所以可作到产品轻量化。特别因该基板湿通路侧表面成含水分吸附剂的织布类吸水构造，所产生的气化现象使效率更高。
与以往的产品错流型间接式气化冷却器相比，可得以下数据。
(A)冷却效果约提高30％。
(B)机内压损约成1/3。
(2)湿通路与干通路的基板就可以使用塑料成形品了，大量生产变得容易且可低成本生产。
附图说明
图1：用于本发明间接式气化冷却装置的一实施例中的干通路基板的平面图。
图2：图1第1实施例中的间隔部分放大说明图。
图3：图2的剖面概略说明图。
图4：用于本发明间接式气化冷却装置一实施例中的湿通路基板平面图。
图5：图4的间隔部分放大说明图。
图6：图5的剖面概略说明图。
图7：表示本发明间接式气化冷却装置内部的一实施例之斜视图。
图8：本发明图7的空气流入侧矢向面。
图9：本发明图7的空气出口侧矢向图。
图10：图7的侧面图。
图11：图7的部分放大说明图。
图12：塑料基板第2实施例的部分放大说明图。
图13：表示本发明间接式气化冷却装置的第3实施例概略图。
图14：第3实施例所用塑料基板(热交换构件)之一例的平面图。
图15：本发明间接式气化冷却装置之1例的斜视图。
具体实施方式
按图纸所示实施形态对本发明间接式气化冷却装置作说明。
(1)为使本发明间接式气化冷却装置中的湿通路最大限度地产生气化现象：
(A)湿通路水的供给方法。
(B)利用毛细管现象的渗出方式。
(C)对流路长的考虑。
特别需要切实地选好水的供给流速、分流率。根据实验值试验这些要素的结果表明：流路长：300mm、流路宽：200mm、流路高：2～3mm、流速：1～4m/秒为适正值。
(2)湿通路与干通路之间不可有湿度和水分的移动，所以作为两通路隔壁的基板，最好使用不透水的聚酯、聚丙烯等塑料。为使该塑料隔壁的热交换效率最大化，厚度定为0.3mm左右。
(3)为形成气流，湿通路和干通路需要做出2～3mm高的空间，为此，为使塑料能够一体化成形，在基板之间设置直径5mm、高3mm左右的圆形间隔2。
(4)一旦上述圆形间隔设置在基板之间，则成被送入空气产生乱流涡的要因。最好尽可能地整流通过通路内的空气，整流圆形间隔产生的乱流涡的手段是，用压花在基板上加工出多个如高尔夫球大小的小凹陷(凹窝)，以取得整流化。该凹陷(凹窝)的理想尺寸为直径1.8mm，高0.3mm左右。
(5)上述压花而成的基板面凹陷(凹窝)，不仅有利于防止气流的乱流使其整流化，还有效地扩大了热交换面积。
(6)因塑料基板的表面为滑面，所以在塑料板的表面增设了润水膜层。该膜层使用织布或不织布，材质以纤维素等纸或聚丙烯为宜。膜层厚0.2mm～0.5mm左右为宜。将该膜层用粘合或热压的方法结合到湿通路侧的塑料板表面，构成基板。
(7)为最大限度地在湿通路内产生气化现象，导入湿通路的水量以慢慢湿润的程度为宜，水成流动状反而会使气化现象减少。因此最好预先给用作湿润膜的织布、不织布、纤维素等纸，含浸吸附剂(选用吸脱水性能高的)，让湿润膜保持有水。
(8)使本发明间接式气化冷却装置的湿通路及干通路流动空气方法有：使干通路总是单方向地流动空气。关于把通过该干通路空气的一部分返流回湿通路，可以有多种方法，但本发明使用只是在干通路的出气口加机外静压的方法，一部分空气就流入敞口的湿通路内，这已得到证实(参照图11)。
导入湿通路内的空气量，以干通路里流动的空气量的30～50％为宜。通过变化干通路出口侧的机外静压，会使一部分从干通路流出的空气流入湿通路内。根据实验值，加机外静压90～100帕斯卡左右时，约30％的空气流入湿通路。流入湿通路的空气，在湿通路内发生气化现象后，从湿通路的排气口向机外排出。
(9)除只利用室外空气的情况之外，有时也用温湿度条件好的室内的返流空气。此时不是将返流空气和室外空气混合使用，而是仅让条件好的返流空气流入湿通路。这样就有使通过干通路的空气温度更低的方法。为此，采取的方法是，从湿通路的排气口，向湿通路内导入返流空气，通过湿通路内，使其产生气化现象后，在与湿通路排气口相反的一侧另设别的排气口，从那里排气。
(10)本发明的塑料基板也可以使用多孔质物质的成形品。
(11)本发明的塑料基板湿通路侧的表面，若粘有短纤维静电植绒，则吸水性更强。
按图纸说明本发明间接式气化冷却装置。
图1至图3为设置在干通路侧的基板1的说明图。塑料薄片的表面有多个模具压出的圆形间隔2。在排列着的间隔2之间，有许多压花加工形成的凹陷(凹窝)3(因该凹陷3很小，所以在图1及图4中以点状图形表示)。该塑料薄片的左右缘上设置突起隔墙6，6(防止气流向侧方向流动)。图1的上侧两侧空出排气口7。由于该隔6，6，通路内的气流被规制。4是设置在中央的冷却用水供给管4，有多个喷出口。即使没有该供给管4也有其他方法，例如，在特表2004-513320号公报披露的那种水槽浸渍，也可以用布等毛细管现象供给。5是塑料薄片反面(湿通路侧)上的织布或不织布等保持水的膜层5。9是摞放基板1时的(与湿通路基板1a之间的)挂接接片。
11是被冷却空气流入侧探出的搭接缘片，与湿通路侧的基板1a的搭接缘片相接，阻断空气的进入。
图4至图6是设在湿通路侧基板1a的说明图，塑料薄片上有间隔2、凹陷3，两侧有隔墙6，6、排气口7，其构造与干通路基板1相同。水保持构件膜层5粘结在上面，挂接片9a从下侧探出。该湿通路的挂接片9a与干通路的挂接片9以挂接形态保持住两个基板1和1a。10是防止空气流入湿通路内的隔断构件，在其外侧有探出的搭接缘片11a，以此阻止在被冷却空气吹入干通路时流入。
本发明间接式气化冷却装置的动作说明
图7中，因凹陷3比间隔2小得多故省略。有水供给供给管4，湿通路内保有冷却水。从被冷却空气的流入侧***干通路内。这时搭接缘片11，11a阻止进入湿通路内。流过干通路的空气从排气侧排出，该出口附近有90～100帕斯卡的静压负荷，被排出空气的一部分返回湿通路内，通过湿通路内的空气，因膜层5内所吸水分的气化现象冷却基板1。含该水分的空气从排气口7排出。这样干通路内空气因热交换被冷却。此时因设在基板1的凹陷3，热效率提高。
其他实施例，竖着安装叠层基板，可从湿通路内的上侧供水，使基板表面潮湿。这种情况下有时下侧不够湿，也可以做成如下构造，把基板下端浸到水槽内，用毛细管现象使水分浸透上方。
本发明间接式气化冷却装置的第3实施例如图13所示，向室内供给室外空气的送入方向与供给湿通路内干燥空气的流入方向并行时，可更高效率地进行热交换。
图13所示间接式气化冷却装置的冷却部概略图中，基板1所形成的干通路和该基板1的外面形成亲水性保水膜5，向被该保水膜5，5围起来的湿通路内导入室外空气，从排气口7排出加湿后的空气。从设置在冷却部的水槽向该保水膜5给水。必要时也可以从上部洒水。
本发明间接式气化冷却装置冷却部的塑料基板的第3实施例
在湿通路侧基板1a的多孔质塑料薄片的表面上，有模压成形椭圆形或略呈菱形流线形(参照图12)的间隔2，在这些排列着的该间隔2之间有许多压花成形的凹陷3(凹窝)。该基板1a的上下缘设有突起的隔墙6(防止气流向侧方向流)，基板1a的上侧隔墙6的两端缘上有穿孔流入口12、排气口7。基板1a的室外空气流入口侧和排气口侧端缘，设有突起的阻断构件10。
通路内的气流被该隔墙6，6和整流板11规制，一边使保水膜5上的水产生气化，一边从排气口7排出加湿空气。若在该保水膜5上涂敷海绵氧化钛、硅胶等吸水剂，可提高水的吸附性。
干通路侧的基板1，其多孔质塑料薄片上有菱形流线形间隔2、凹陷3，上下有隔墙6，6，其构造与湿通路的基板1a相同。
本发明间接式气化冷却装置的动作说明。
如图15所示，把基板1叠层形成的冷却部放入水槽14，使基板1竖立放置，将下侧浸在水槽14里。相反一侧上侧设有洒水构件(不作图示)，适宜地向湿通路供水。湿通路内保持着冷却水。
用送风机(不作图示)从流入口12向湿通路内导入室外空气，使湿通路内产生气化现象，从排气口7排出潮湿空气。具有冬季向室内供给从上述湿通路排出的含湿空气，并给室内加湿。另一方面，用送风机(不作图示)把被冷却空气从流入口侧***干通路内。在该干通路内，与被冷却的基板1进行热交换，被冷却，成适宜的温度供给室内。
这种并流的直行型的冷却部制造简单，流路基板的流入口、排气口的构造也容易制造。
【用于产业的可能性】
(A)本机仅利用水的气化现象进行空气冷却，没使用任何冷媒气体。冷媒气体的使用是导致地球温室化的原因之一，对降低CO2有极大的效果。而且因其不使用压缩机，不必使用任何电、气体等能源，所以使用价值极其广泛。
(B)除直接处理室外空气的使用方法外，还有用除湿空调机把除湿后的空气导入该间接式气化冷却器的使用方法。该间接式气化冷却器的冷却性能是，入口空气的露点温度越低，发生的气化现象越多，所以出口温度下降。为要降低入口空气的露点，无需使用除湿空调机，用除湿空调机给降低露点后的空气加湿，而是使用该间接式气化冷却器降低温度，这种以间接式气化冷却器降低温度的***，作为外购配套机其使用价值极高。

Claims (9)

1.一种间接式气化冷却装置，其特征在于，具有基板，在为产生气化现象的湿通路和流通被冷却空气的干通路之间设有基板，将这些湿通路和干通路交替叠层摞放，利用上述湿通路内的气化现象冷却基板，使之进行热交换，冷却上述干通路的空气的基板，在叠层装配着冷却上述干通路空气的基板，
构成上述湿通路、上述干通路的基板由塑料薄片形成，上述湿通路及干通路的基板的一个面上，形成多个突起的间隔，且在形成这些间隔的基板面上又形成许多压花纹样的凸起，其反面因一体化成形而形成凹陷。
2.权利要求1所述的间接式气化冷却装置，其特征在于，
在产生气化现象的湿通路和流通着被冷却空气的干通路之间设有基板，将这些湿通路和干通路交互叠层摞列，利用上述湿通路内的气化现象冷却基板，使之进行热交换，冷却上述干通路的空气的基板，在叠层装配着冷却上述干通路空气的基板，
构成上述湿通路、上述干通路的基板由塑料薄片形成，上述湿通路及干通路的基板的一个面上形成多个突起的间隔，且在形成这些间隔的基板面上又形成许多压花纹样的凸起，其反面因一体化成形而成凹陷，
上述湿通路内的气流与上述干通路内的气流设计为对流，在通过叠层的各上述干通路内被冷却空气的排气口，其空气的一部分利用外部静压被送入相邻的上述湿通路内侧，在上述湿通路内形成与上述干通路内的气流成逆流的气流，从设在上述基板两侧的排气口排出冷气。
3.根据权利要求1或2所述的间接式气化冷却装置，其特征在于，
为使叠层的上述湿通路及上述干通路各有空气流动，使相邻的上述基板之间形成约2～3mm高的空间，为此设置多个上述间隔使之排列，上述间隔为圆形。
4.根据权利要求1或2所述的间接式气化冷却装置，其特征在于，
上述湿通路及干通路的基板的湿通路面上，将上述基板上因压花所形成的凹部设计成直径1.8mm左右的凹陷，使吹过上述干通路内的空气因上述基板上的间隔而产生的乱流渦整流化，并且由于该反面所形成的凹陷，使热交换面积扩大。
5.根据权利要求1或2所述的间接式气化冷却装置，其特征在于，
具有在叠层的湿通路排气口的相反一侧另设别的排气口，使外部返回的空气流入上述湿通路内。
6.根据权利要求1或2所述的间接式气化冷却装置，其特征在于，
具有冬季向室内供给从上述湿通路排出的含湿空气，并给室内加湿。
7.根据权利要求1或2所述的间接式气化冷却装置，其特征在于，
具有在上述塑料薄片基板的湿通路侧的表面上，短纤维静电植绒。
8.根据权利要求1或2所述的间接式气化冷却装置，其特征在于，
具有使通过上述间接式气化冷却装置的湿通路和干通路内的气流并行。
9.根据权利要求1或2所述的间接式气化冷却装置，其特征在于，
具有将上述塑料薄片基板的间隔做成菱形或椭圆形。
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