TWI227166B - Air cooling device and air cooling method - Google Patents

Description

1227166 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種高效地冷卻夏季等的高溫空氣的空氣冷 卻裝置及空氣冷卻方法。更具體地說，就是關於辦公大褸、 醫院，生產工廠的空氣冷卻裝置以及使用這種裝置的空氣冷 卻方法。 【先前技術】 現在，辦公大樓及工廠等的空調使用的能源占日本能源消 費的30 %以上，所以削減這部分的能源消費成爲了緊急課 題。目前採用將辦公大樓和工廠的環流空氣和從外部取入的 空氣送往有冷媒和冷卻水流動的鰭狀螺旋管式（fin C01l)熱交 換器，使其通過鰭狀螺旋管而得到冷卻的方法。但是，由於 用鰭狀螺旋管式熱交換器，相對於被冷卻的空氣量需要大量 的冷卻水，即液氣比大，所以爲了驅動冷卻水用環流泵而需 要大量的電力，並且，由於壓力損失大，加上如果水滴附著 在螺旋管上，將大大地妨礙熱傳導，而使熱效率大幅度下降。 當然爲了除去水滴，可以考慮用吹風機吹去的方法，但這需 要設置吹風機的空間並使得電力消耗量增加，從空間利用效 率和節約電力的角度看是不好的。 所以，就提出了不用上述的鰭狀螺旋管而用斜向蜂窩體使 水和空氣直接接觸的方法。例如，在特開2000-3 1 7248號公 報中，公開了使水沿著固體流動地將濕壁塔串聯連接，使空 氣通過這個濕壁塔從而除去空氣中的N〇x的方法。但是，即 使將這個方法用於空氣冷卻，一旦從濕壁塔流過而變溫的水 312/發明說明書(補件)/92-04/92100265 1227166 再向下一個濕壁塔流下，就產生了不能充分冷卻空氣的問 題。此外由於需要分別設置向各塔供水的泵，就有泵的設置 成本以及增加運行費用的問題。 另外，作爲不用鰭狀螺旋管而用斜向蜂窩體使水和空氣直 接接觸的其他方法，還有將聚氯乙烯製的斜向蜂窩體用於冷 卻塔上，用空氣冷卻溫水或熱水的方法。但是，由於斜向蜂 窩體的材質是普通的聚氯乙烯，溫水等在斜向蜂窩體的表面 彈起，形成水滴狀落下。即溫水等不能使斜向蜂窩體的表面 達到均勻潤濕的狀態，而不能充分利用斜向蜂窩體所具有的 大表面積，所以熱效率比鰭狀螺旋管式冷卻器還要低，不能 作爲熱效率好的空氣冷卻器使用。 【發明內容】 因此，本發明的目的是爲了改善熱效率、降低液氣比、減 小壓力損失、節省空間和節約能源，並且提供低成本的空氣 冷卻裝置及空氣冷卻方法。 根據這樣的實際情況，通過本發明者進行的刻意硏究，發 現了如果至少使用一個有斜向蜂窩體、冷卻水供應裝置和接 水部的冷卻單元，而該冷卻單元中的每1個斜向蜂窩體的高 度在特定範圍內的話，即可改善熱效率、降低液氣比、減小 壓力損失、節省空間和能源的空氣冷卻方法，從而完成了本 發明。 即，本發明提供了一種具備冷卻單元和送風裝置的空氣冷 卻裝置，上述冷卻單元具有在前後兩面和上下兩面開口並且 從前面開口部導入被冷卻空氣的同時從後面開口部排出冷卻 312/發明說明書(補件)/92-04/92100265 1227166 空氣地配置的斜向蜂窩體；向該斜向蜂窩體的上面開口部供 應冷卻水的冷卻水供應裝置；以及接收從該斜向蜂窩體的下 面開口部排出的排水的接水部，上述送風裝置向上述斜向蜂 ®體的則面開口部導入被冷卻空氣並從該斜向蜂窩體的後面 開口部排出冷卻空氣，其特徵在於，至少具有一個上述冷卻 單元，並且，該冷卻單元中的每個上述斜向蜂窩體的高度 200 〜800mm 〇 另外，本發明提供了一種空氣冷卻方法，特徵在於使用前 述空氣冷卻裝置，從該冷卻單兀的前述斜向蜂嵩體的前面開 口部導入被冷卻空氣並從該斜向蜂窩體的後面開口部排出冷 卻空氣。 【實施方式】 首先參照圖1對本發明第1實施形態的空氣冷卻裝置進行 說明。圖1是將本實施形態的空氣冷卻裝置的一部分剖開表 示的模式圖。在圖1中，1爲空氣冷卻裝置，2爲水分散裝置 (冷卻水供應裝置），3爲斜向蜂嵩體，4爲接水盤（接水部）， 5爲冷卻單元。本實施形態的空氣冷卻裝置1具備包括水分 散裝置2、斜向蜂窩體3及接水盤4的冷卻單元5和沒有在 圖上表示的送風裝置。 被用於冷卻單元5的斜向蜂窩體3是由多個具有向一個方 向傳播的波形形狀的波形板21、22 (以下也稱波紋板 (corrugated sheet)層疊起來而呈蜂窩形狀的，爲被層疊的波紋 板2 1、22按照波的傳播方向每隔一張而成斜交叉的方式層 疊’並且每隔二層板的波傳播方向大致相同地配置的蜂窩狀 13 312/發明說明書(補件)/92-04/92100265 1227166 體。 該斜向蜂窩體3與平行於波紋板2 1、22的面相垂直的4 個面1 0 1〜1 04切斷而形成長方體，並且當該切斷面與波紋板 的波傳播方向既不平行也不垂直的情況下，該長方體以切斷 面之一的1 04作爲下面並且以波紋板的最外層1 〇5、1 06分別 作爲左右面那樣載置後，則具有作爲切斷面的前後兩面 102、103以及上下兩面101、104的4面全部呈蜂窩形單元開 口，而其左右兩面1 05、1 06被波紋板封閉的結構。即斜向蜂 窩體3具有前後兩面102、103以及上下兩面101、1〇4開口 的結構。而且該切斷面的例如前後兩面1 02、1 03是向斜上方 向設置的單元和向斜下方向設置的單元每隔一層而形成的。 使從沿傾斜方向設置的單元的前後兩面看時相對於空氣流 入、流出方向（水平方向）的傾斜角度（圖中的符號X)通 常在15〜45度，理想的是在25〜35度的範圍內。上述傾斜 角度在該範圍內的話，流下速度在適度的範圍，從而提高了 接觸效率，所以是令人滿意的。 在上述斜向蜂窩體3中，層疊的波紋板每隔一層的波傳播 方向相互交叉的角度（圖中的符號Y)通常爲30〜90度，最 好爲5 0〜7 0度。如這樣將波紋板在上述角度範圍內交叉地層 疊，而按上述的那樣使傾斜角度（X )在1 5〜4 5度時，被冷 卻空氣及水與蜂窩單元的實際接觸面積加大，從而使被冷卻 空氣與水的接觸，即被冷卻空氣的冷卻效率提高，所以是令 人滿意的。即如後述的那樣，在本發明中從斜向蜂窩體3的 前面開口部導入被冷卻空氣，並且從上部開口部1 〇丨由冷卻 312/發明說明書(補件)/92-04/92100265 1227166 水供應裝置2例如供水管23供水並滲透斜向蜂窩體的波紋 板’而且水在該波紋板的最表面緩慢地向下流，被冷卻空氣 的通氣方向和滲透壁面的水的流下方向保持適當的角度，提 局了接觸效率。 在本發明中用的斜向蜂窩體的單元高度，即表示波形峰谷 間尺寸的波峯尺寸，通常爲2.5〜8.Omm，理想的是3〜5mm。 如單元的波峯尺寸不到2.5mm，則製造困難，壓力損失大， 所以不令人滿意。而如單元的波峯尺寸超過8mm，冷卻效率 下降，所以也不理想。 斜向蜂窩體的波紋板的單元寬度（即單元節距）通常爲6 〜16mm，而理想的是7〜10mm。另外，斜向蜂窩體的前面開 口部與後面開口部之間的尺寸，即，斜向蜂窩體的厚度（t ) 通常爲100〜1000mm，理想的是200〜800mm。如該厚度不到 1 00mm，則冷卻效率低，所以不令人滿意。而該厚度超過 1000mm時，冷卻效率不再提高、壓力損失加大，所以也理想。 另外，在本發明中，在使用多個斜向蜂窩體時，斜向蜂窩體 的厚度合計在上述範圍內即可。例如，使用厚度爲300mm的 斜向蜂窩體的情況下，也可把3片厚度爲i〇0mm的斜向蜂窩 體沿厚度方向重疊，使其合計厚度爲300mm。另外，如使用 斜向蜂窩體作爲冷卻裝置，單位體積的熱交換率比目前使用 的鰭狀螺旋管高，所以可以降低斜向蜂窩體的厚度，從而減 小裝置的設置空間。而且，水的環流量與現有的鰭狀螺旋管 相比只需非常少量即可，可以大幅度地節約能源。 構成斜向蜂窩體的板狀材料的表面有凹凸，內部爲多孔質 312/發明說明書(補件)/92-04/92100265 1227166 的，可以更多地得到部件的表面積，從增加了滲透部件並流 下的水和空氣的接觸面積，這點是令人滿意的。作爲這樣的 板狀材料，可以是例如選自氧化鋁、二氧化矽及二氧化鈦中 的1或2種以上的塡充物或黏結劑和玻璃纖維、陶瓷纖維或 氧化鋁纖維等的纖維基體材料組成的材料。其中，摻合了二 氧化鈦的材料因爲提高了去除酸性化學污染物的效率所以比 較理想。並且，板狀材料中通常包含的塡充物或黏結劑爲60 〜93重量％、纖維基體材料爲7〜40重量％ ;而理想的是塡 充物或黏結劑爲70〜88重量％、纖維基體材料爲12〜30重 量％。板狀材料的配比如在該範圍內，則板狀材料的水滲透 性及強度高，令人滿意。 上述的板狀材料可以用眾所周知的方法製造，例如將用玻 璃纖維、陶瓷纖維或氧化鋁纖維製造的紙浸泡於混合了氧化 鋁凝膠等的黏結劑和氧化鋁水合物等的塡充物的混合漿中後 乾燥，加工出波紋，然後進行乾燥處理和熱處理，除去了水 分和有機物就可以製成。在除氧化鋁以外還含有二氧化矽和 二氧化鈦的情況下，比如相對於氧化鋁爲1 〇〇重量份時，二 氧化矽和二氧化鈦的配比量通常分別是5〜40重量份。 另外，斜向蜂窩體的板狀材料的厚度通常爲 200〜 ΙΟΟΟμιη，理想的是300〜800μηι。此外，斜向蜂窩體的空隙率 通常爲50〜80%，理想的是60〜75%。通過使空隙率在該範 圍內，可以得到適當的滲透性，提高水和空氣的接觸效率。 如該板狀材料具有上述的厚度和空隙率，液氣比和水的滲透 速度將在適度的範圍內，在提高了水和空氣的接觸效率的同 312/發明說明書(補件)/92-04/92100265 1227166 時，還具有足夠的強度。 斜向蜂窩體3的高度是200〜800mm，理想的是400〜 600mm。如高度不滿20〇mm，從斜向蜂窩體最下部流下的冷 卻水的溫度還很低，作爲冷卻水還沒有被充分利用就排出 了，所以不令人滿意。而如高度超過了 800mm，斜向蜂窩體 最下部流下的冷卻水的溫度與被冷卻空氣的溫差變小，斜向 蜂窩體最下部的熱交換率下降，所以也不理想。 作爲將上述板狀材料製成爲波紋板的方法，可以用讓平板 通過能將有徑向振幅的波形在表面形成凹凸的多個寬幅齒輪 的那種眾所周知的使用波紋成型機的方法。作爲將得到的波 紋板成型爲上述的斜向蜂窩體的方法，可以用縱向1 00mm(斜 向蜂窩體成型後的厚度尺寸）X橫向800mm (斜向蜂窩體成 型後的寬度和高度尺寸）左右的矩形的裁斷用模板，先將上 述波紋板的波的傳播方向與矩形的一條邊成1 5〜45度那樣 排列、裁斷後，製成矩形波紋板，然後把得到的矩形波紋板 按每隔一張的波傳播方向斜交差那樣地配置，並將它們黏接 後層疊的方法。而且，這樣製造的話，一塊斜向蜂窩體的厚 度即爲上述裁斷用模板的縱向長度。因此裝在1個冷卻單元 上的斜向蜂窩體的高度，即斜向蜂窩體的前面開口部和後面 開口部之間的尺寸必須爲3 0 0 m m的 情 況下 ，使 1 0 0 m m的裁斷用模板製作的厚度爲1 〇 〇 m m的斜向蜂嵩體時， 將斜向蜂窩體沿厚度方向層疊3張後使用即可。另外，在高 度方向和寬度方向上用1個斜向蜂窩體而尺寸不夠時，也可 將斜向蜂窩體沿高度方向重疊數個或寬度方向並列數個來 312/發明說明書(補件)/92-04/92100265 1227166 用。而這樣重疊或並列數個來用時，斜向蜂窩體之間既可黏 接也可不黏接。在不黏接時，只將數個斜向蜂窩體重疊或並 列配置既可。 冷卻單元5所用的冷卻水供應裝置2是向斜向蜂窩體3的 上面開口部供應冷卻水的。作爲冷卻水供應裝置2的方式沒 有特別的限定，例如可以用如圖1所示只是讓水滴滴下的普 通的供水管23，或雖沒圖示出來但在供水管上加裝噴淋嘴而 可使水從斜向蜂窩體的上面開口部分散地供水的方法等。作 爲冷卻水供應裝置2，可以調節水量而能向斜向蜂窩體提供 所需最小量冷卻水量的，較爲理想。 用於冷卻單元5的接水部4是接收從斜向蜂窩體3的下面 開口部1 04排出的排水。作爲接水部4的形式沒有特別的限 定，例如可以用如圖1所示的雨水槽形接水盤等，在接水部 4裝上能把排出的水排到接水部4外的排水管即可。冷卻單 兀5通常組裝並固定在沒有圖不出的框架上。在這種情況 下，供水管23和斜向蜂窩體的上面開口部1 〇丨之間形成了一 點間隙，可以使供水從斜向蜂窩體的整個上面開口部1 〇丨均 一分散地流下，所以是令人滿意的。另外使斜向蜂窩體的下 面開口部1 04和接水部4儘量接近地配置，從可節省空間上 看是理想的。 空氣冷卻裝置1還具備了從斜向蜂窩體3的前面開口部 1 03導入被冷卻空氣並從斜向蜂窩體3的後面開口部丨〇2排 出冷卻後的空氣的送風裝置。作爲送風裝置，比如可以用有 風扇的吹風機等。另外，空氣冷卻裝置1設置了沒有圖示出 18 312/發明說明書(補件)/92-04/92100265 1227166 來的冷卻排水的冷卻裝置及將排水提供供應冷卻水供應裝置 2的水環流裝置，可以再利用從斜向蜂窩體3流下由被冷卻 空氣加溫的冷卻水（排水），所以是令人滿意的。作爲冷卻裝 置，比如可以用熱交換器。另外，水環流裝置，比如可以用 環流泵。 接下來參照圖1對第1實施形態的空氣冷卻裝置的使用方 法進行說明。首先使冷卻水1 2從冷卻水供應裝置2向斜向蜂 窩體3的上面開口部101流下。在這時，適當地調節冷卻水 1 2的供水量使斜向蜂窩體3達到全部潤濕的狀態。然後用沒 有圖示的送風裝置從斜向蜂窩體3的前面開口部1 03沿圖1 中箭頭9的方向導入被冷卻空氣。在斜向蜂窩體3的單元內， 流下的冷卻水1 2和導入的被冷卻空氣直接進行氣液接觸，使 被冷卻空氣得到冷卻的同時，如被冷卻空氣中存在化學污染 物質的話，該化學污染物質等將被帶入冷卻水1 2。進行了熱 交換而變溫且在某些情況下帶入了化學污染物質的冷卻水 1 2，在從斜向蜂窩體3流下來以後成爲排水1 3，流往接水部 4。接水部4中的排水1 3再次被供往冷卻水供應裝置2被作 爲冷卻水12再利用。另外從斜向蜂窩體3的後面開口部102 可以得到被冷卻後的空氣。 使用與第1實施形態有關的空氣冷卻裝置，冷卻空氣的方 法使用包含了使被冷卻空氣和冷卻水直接接觸的斜向蜂窩體 的冷卻單元，而且把斜向蜂窩體的高度控制在所確定的範圍 內，可以使冷卻水還是在冷的狀態下得到使用，達到熱效率 好，液氣比小，壓力損失小和節省空間和能源的效果，並且 19 312/發明說明書(補件)/92-〇4/92100265 1227166 降低成本。 在本發明的空氣冷卻裝置中，可以用數個冷卻單元5。在 這種情況下的冷卻單元5的配置形式，例如可以用沿斜向蜂 窩體3的上下方向數個配置的形式（多層配置）、沿被冷卻空 氣的流動方向數個配置的形式（多列配置）、沿斜向蜂窩體3 的橫向數個配置的形式以及將這些配置進行1個或2個以上 組合的複合配置形式等。斜向蜂窩體3的上下方向即爲斜向 蜂窩體3的上面開口部和下面開口部的連接方向，被冷卻空 氣的流入方向即爲斜向蜂窩體3的前面開口部和後開口部的 連接方向，斜向蜂窩體3的橫向和上下方向以及被冷卻空氣 的流入方向分別大致垂直方向。 現在參照圖2和圖3作爲第2實施形態的例子對使用了數 個冷卻單元5的空氣冷卻裝置進行說明。圖2是本實施形態 的空氣冷卻裝置的槪略圖，圖3是從與本實施形態的空氣冷 卻裝置的空氣流動方向垂直的方向看的槪略圖。另外在圖3 中，在被冷卻空氣的流動方向上相鄰的斜向蜂窩體之間可以 看到間隙，這是爲了易於理解附圖。實際上，前面的斜向蜂 窩體的後面開口部1 02和後面的斜向蜂窩體的前面開口部 1 03是抵接的或是靠得很近的。 第2實施形態下的空氣冷卻裝置在圖2及圖3中與圖1相 同的組成部分用了相同符號進行標註，故省略說明，而主要 僅對不同點進行說明。在圖2及圖3中與圖1不同的點有， 使用了 1 2個冷卻單元5，沿上下方向配置3層並且沿被冷卻 空氣的流動方向配置4列；以及將冷卻水系統和排水系統作 20 3 U/發明說明書(補件)/92-04/92100265 1227166 爲循環系統。即在第2實施形態的例子中，空氣冷卻裝置1 A 在冷卻空氣流動方向前方的第1列沿上下方向從上至下配置 冷卻單兀5 a !、5 a 2、5 a 3，在相同方向的第2列沿上下方向從 上至下配置冷卻單元5bi、5b2、5b3，然後在相同方向的第3 列沿上下方向從上至下配置冷卻單元、5〇、5cs，接下來 在相同方向的第4列沿上下方向從上至下配置冷卻單元 5di、5ch、5d3。而且，水循環系統具有將從接水部4通過排 水管1 5排出的排水通過送水管1 〇向冷卻水供應裝置2供水 的水環流裝置6和冷卻排水的冷卻裝置7。 從送水管1 0分支，並向各層統一送水的分支送水管1 11、 112及113分別與上層冷卻單元5 a!、5b!、5c!、5心的冷卻水 供應裝置2、2、2、2，中層冷卻單元5a2、5b2、5c2、5d2的 冷卻水供應裝置2、2、2、2以及下層冷卻單元5a3、5tn、5c3、 5d3的冷卻水供應裝置2、2、2、2分別連接起來。另外將上 層冷卻單元5ai、5bi、5ci、5di的接水部4、4、4、4，中層 冷卻單元5a2、5b2、5c2、5d2的接水部4、4、4、4以及下層 冷卻單元5as、5b3、5c3、5cb的接水部4、4、4、4與排水管 15的分支排水管151、152、153分別連接起來，在各層統一 回收排水。在每個冷卻單元5上，也可將斜向蜂窩體3在寬 度方向多個配置。即斜向蜂窩體3也可以是被分割了的斜向 蜂窩體的橫向排列形式。另外，作爲在空氣冷卻裝置1 A上 的每個冷卻單元5的設置形式並無特別限制。例如有將第} 實施形態下的冷卻單元5在上下方向重疊，在前後方向排列 後固定在框架上的方法。這種情況下，使接水部4的前後方 312/發明說明書(補件)/92-〇4/9210〇265 1227166 向的寬度與斜向蜂窩體3的厚度爲相同程度，在前後方向裝 配時’按使前面的斜向蜂窩體的後面開口部1 02與後面的斜 向蜂窩體的前面開口部1 03抵接上或是靠得很近的那樣進 行，在節省空間上比較理想。 另外，空氣冷卻裝置1 A，與第1實施形態的例子相同地既 可不再設置環流泵或熱交換器而將接水部4的排水1 3放棄 掉，也可裝上可除去冷卻水中不純物的純水裝置。此外，如 將冷卻單元5按圖2及圖3所示那樣，使左右兩側和上下兩 面放在壁部的殼體14內，讓被冷卻空氣只從斜向蜂窩體3 的前面開口部通過是比較理想的。雖然作爲殻體1 4的形式不 要特別地限定，但如果冷卻單元與殻體之間完全沒有間隙或 者實質上不存在間隙的話，則熱效率高，是令人滿意的。另 外將送吹風機的出口與殻體1 4的前開口部用管道連接而通 過該管道供應被冷卻空氣的方法，在送風效率上較爲理想。 下面，參照圖2和圖3對使用第2實施形態下的空氣冷卻 裝置冷卻空氣的方法進行說明。首先，使冷卻水1 2從上層的 4個、中層的4個及下層的4個斜向蜂窩體3各自的上面開 口部1 0 1同時流下。這時，適當調整冷卻水1 2的供應量和噴 水方法，使1 2個斜向蜂窩體3達到全部濕潤的狀態。然後用 沒有圖示出的送風裝置將被冷卻空氣從前面的3個斜向蜂窩 體3的前面開口部1 03沿圖2中的箭頭方向導入。在1 2個斜 向蜂窩體3的單元內，流下的冷卻水1 2與被導入的被冷卻空 氣直接進行氣液接觸，在使被冷卻空氣得到冷卻的同時，在 被冷卻空氣中存在化學污染物質的情況下，該化學污染物質 312/發明說明書(補件)/92-04/92100265 1227166 被帶入冷卻水1 2中。進行了熱交換而變溫且在某些情況下帶 入了化學污染物質的冷卻水1 2，在各個斜向蜂窩體3流下來 以後成爲排水’流往接水部4。接水部4中的排水通過在各 層設的分支排水管151、152、153及排水管15被環流泵6送 到熱交換器7後被冷卻到所設定的溫度，被冷卻的排水13 被再次送到冷卻水的供應裝置2，作爲冷卻水1 2再利用。另 外從最後1列斜向蜂窩體5di、5ch、5ch的後面開口部1〇2可 以得到冷卻後的空氣。 根據第2實施形態下的空氣冷卻裝置，在獲得第1實施形 態的空氣冷卻裝置的同樣效果外，因爲在上下方向多層排 列，降低了 1個斜向蜂窩體的高度，即使在斜向蜂窩體的下 方冷卻水的溫度依然是低的，所以提高了熱效率。而且，由 於在被冷卻空氣的流動方向上排列多列，故能夠提高被冷卻 空氣的流速。因此可以節省空間和能源。 在本發明中，對被冷卻空氣不特別限定，除了淸潔的空氣 外，也可以用通過高性能（ULPA )篩目網孔的含微細化學污 染物質的空氣。在這裏，作爲化學污染物質，比如是鈉、鉀、 鈣、硼等無機的金屬元素，氟離子、氯化物離子、硝酸離子、 亞硝酸離子、硫酸離子、亞硫酸離子等的陰離子類和銨離子 等的陽離子類。 本發明的空氣冷卻裝置，由於被冷卻空氣與冷卻水直接接 觸，而把這些化學污染物質帶入冷卻水，因此可以得到淸潔 的冷卻空氣。另外，在被冷卻空氣中化學污染物質多的情況 下，根據需要在接水部4和冷卻水的供應裝置2之間，作爲 23 3 U/發明說明書(補件)/92-04/92100265 1227166 可以除去排水中化學污染物質的方法，如設置加裝了離子交 換樹脂寺的純水裝置’可以保持冷卻水的淸潔，比較理想。 被處理空氣的溫度不作特別的限定，比如可在20°C以上， 2 5 °C以上較好’理想的是30 °C以上。被處理空氣的溫度愈高 一般來說熱效率愈高，所以是比較好的。另外，向冷卻單元 5提供的在斜向蜂窩體的上面開口部1 〇 1處的冷卻水水溫通 常爲7〜1 01：，而且比配置在第1列的斜向蜂窩體的下面開 口部1 04處的排水水溫低2 · 5 °C以上，較佳爲低5.0 °C以上。 使裝置在這樣的條件下運行的話，熱效率高，所以是令人滿 意的。 另外在本發明中，每1個冷卻單元的冷卻水的供應量與被 冷卻空氣的供應量之液氣比L/G4 00K)。通常爲〇.1〜〇.5kg/kg， 理想的是0.2-0.4kg/kg。在這裏，L/G4〇〇.2〇〇是冷卻單元中每1 個前述斜向蜂窩體的高度爲4 00mm、厚度爲200mm時，供水 量相對於每單位時間的空氣供應量的重量比。而當每1個斜 向蜂窩體的大小不是高度爲400mm、厚度爲200mm時，供水 量相對於每單位時間的空氣供應量的重量比L/G相對於 L/G 4 0 0 .2。。的値，與每1個斜向蜂窩體的高度增加成反比地減 少，與厚度的增加成正比地增加。比如L/G4〇〇_2。。爲0.3時， 而使1個斜向蜂窩體的大小爲高800mm、厚200mm時，L/G 爲0.15;而高爲400mm、厚爲600mm時，L/G則爲0.9。在 本發明中，由於熱效率好，在上述範圍內那樣即使液氣比小 也能充分冷卻空氣。 用數個冷卻單元的情況下，冷卻單元的數量不限定於上述 312/發明說明書(補件)/92-04/92100265 1227166 實施形態的例子’適當地確定即可。比如，從風扇動力和通 過斜向蜂窩體的被冷卻空氣的空間速度來求所需的開口面積 (A 〇 )，數量能滿足a 〇的即可。這時，被冷卻空氣的空間速 度，比如爲1 · 5〜3 · 0 m / s e c。另外，冷卻水的供應裝置和接水 部可在各冷卻單元各自單獨地設置，也可不單獨設置。即， 橫向多個排列的冷卻單元也可以在各層共用冷卻水供應裝置 和接水部。比如’冷卻單元在斜向蜂窩體的前面開口部的橫 向排2列，而且在高度方向排3層時，在橫向2列的冷卻單 元上也可共用各層的冷卻水供應裝置和接水部。這樣在各層 共用冷卻水供應裝置等，可以降低成本，所以是令人滿意的。 本發明的空氣冷卻裝置可以用於辦公大樓、醫院、生產工 廠的空氣冷卻裝置。 (實施例） 下面，舉實施例對本發明進一步進行具體的說明，但本發 明並不限定於此。 實施例1 將用E玻璃纖維和有機黏合劑製成的玻璃無紡布在含有作 爲塡充材料的氧化鋁水合物和作爲黏接劑的氧化鋁凝膠的漿 液中浸漬後乾燥，加工出波紋後得到波形物。將該波形物按 波的傳播方向交叉那樣交替地疊合後用500 ° C的溫度熱處 理’製成由合計量80重量％的氧化鋁和氧化鋁凝膠硬化物和 20重量％的E玻璃纖維組成、空隙率爲65%、波峯爲4.8mm 和節距爲1 0mm的斜向蜂窩體。該斜向蜂窩體相對於空氣的 通氣方向寬爲1 000mm、高爲400mm、縱深爲2〇〇ΙΏΙΏ，波紋 25 312/發明說明書(補件)/92-04/92100265 1227166 板每隔一層的波傳播方向彼此交叉的角度（圖1中的符號Y ) 爲60度，從沿斜向排列的單元的前後兩面看時相對於空氣流 入、流出方向（水平方向）的傾斜角（圖1中的符號X)爲 30度。然後以可保持該斜向蜂窩體的大小，將前面、後面、 上面及下面裝入可通氣的箱內，在其上部裝設具有向蜂窩體 供冷卻水的噴嘴的供水盤，在下部裝設接收通過了蜂窩體的 冷卻水的排水盤，從而形成1個冷卻單元。該冷卻單元的高 度包含供水盤和排水盤爲500mm、寬度爲1000mm、縱深爲 200mm。然後，將該冷卻單元以寬度爲1 000mm、高度爲 1 5 00mm、縱深爲200mm、按上下3層地裝入前後開口的殼體 內（冷卻單元按3層1列配置，合計有3個單元。）。另外， 排水盤接收的溫度上升了的冷卻水，經送水泵被送往冷卻水 用的熱交換器而得到冷卻，再被環流供往蜂窩體上部的供水 盤。冷卻單元等的條件如表1及表2所示。 在上述裝置中，將與夏季的空氣條件相同的32°C、7(kh% 的空氣以7200m3/小時的流量通風的同時，從供水部分以每單 元21L/分（液氣比L/G = 0.29 kg/kg)、3個單元共計63 L/分的 水量供應7 °C的冷水，並測定出口空氣的溫度、濕度及空氣 冷卻裝置的壓力損失。其結果如表3所示。 參考例1 冷卻單兀使用寬爲1000mm，高爲1200mm，厚爲200mm的 斜向蜂窩體，將包括了供水盤及排水盤後寬度爲1 000mm、高 度爲1 300mm、縱深爲200mm的冷卻單元配置1層（冷卻單 元的1層1列配置，合計1個單元），除了使用形狀相同而大 26 312/發明說明書(補件)/92-04/92100265 1227166 小是可裝進該冷卻單元的殻體以外，與實施例1同樣地測定 出口空氣的溫度、濕度及空氣冷卻裝置的壓力損失。冷卻單 元等的條件及測定結果如表1〜表3所示。另外，在本例中， 運行時發生了相當數量的冷卻水隨風一起向蜂窩體的下風處 飛散的“帶出現象”。這被認爲是由於L/G與實施例1相同， L/GWO.2。。比實施例1大，在斜向蜂窩體的縱深方向的冷卻水 量過多而引起的。 比較例1 除用表2所示條件的鰭狀螺旋管式熱交換器（境川工業股 份有限公司製造）代替實施例1中所用的空氣冷卻裝置外， 與實施例1同樣地測定出口空氣的溫度、濕度及空氣冷卻裝 置的壓力損失。鰭狀螺旋管式熱交換器等的條件及測定結果 如表1〜表3所示。 實施例2 除斜向蜂窩體的波峯爲3.5mm，節距爲7.5mm外，與實施 例1同樣地測定出口空氣的溫度、濕度及空氣冷卻裝置的壓 力損失。冷卻單元等的條件及測定結果如表1〜表3所示。 實施例3 除將在實施例1中製作的冷卻單元以寬度爲l〇〇〇mm、高度 爲1 5 0 0 m m、縱深爲6 0 0 m m按上下3層、前後3列地裝入前 後開口的殻體（冷卻單元按3層3列配置，合計有9個單元。） 以外，構成與實施例1同樣的裝置，測定條件如表3和表4 所示，測定出口空氣的溫度、濕度及空氣冷卻裝置的壓力損 失。此外，因爲本實施例是假定半導體工廠的潔淨廠房用的 312/發明說明書(補件)/92-04/92100265 1227166 外部空氣取入口的冷卻，所以還測定了該取入口處空氣中不 純物離子的含有量和冷卻後的空氣中不純物離子的除去率。 不純物離子濃度，是通過加了超純水的撞擊式測塵器分別吸 收採集空氣取入口處空氣和冷卻後的空氣後，對採集液用離 子色譜圖進行分析而求得的。冷卻單元等的條件及測定結果 如表1〜表4所示 (表1 ) 實施例 參考例 比較例 實施例實施例 1 1 1 2 3 空氣冷卻裝置中的熱交換機構 丨斜向 斜向 鰭狀 斜向 斜向 蜂窩體 蜂窩體 螺旋管 蜂窩體蜂窩體 蜂窩體單元的大小 波峯（m m ) 4.8 4.8 ~~~ 3.5 4.8 節距（mm) 10 10 7.5 10 一個斜向蜂窩體的大小 寬度（mm ) 1000 1000 — 1000 1000 高度（mm ) 400 1200 '~~~' 400 400 縱深（mm) 200 200 — 150 200 (表2) 實施例 參考例 比較例 實施例 實施例 1 1 1 2 3 每個冷卻單元或 鰭狀螺旋管的大 小 寬度（mm ) 1000 1000 1000 1000 1000 高度（mm ) 500 1300 1500 500 500 縱深（mm) 200 200 600 150 200 每個冷卻單元或3層1列 1層1歹！J 1個 3層 1列 3層 3 鰭狀螺旋管的配 列 置 冷卻單元整體或 鰭狀螺旋管的大 小 寬度（mm) 1000 1000 1000 1000 1000 高度（mm ) 1500 1300 1500 1500 1500 縱深（mm ) 200 200 600 150 600 傳熱面積（m2 ) 150 150 175 一丨丨 _ — 155 450 312/發明說明書(補件)/92-04/92100265 28 1227166 (表3) 實施例 1 參考例 1 比較例 1 實施例 2 實施例 3 冷卻水 入口溫度（t:) 7 7 7 7 7 第3列冷卻單元或鰭狀螺旋管 16 22 12 16 16 的出口溫度（°C ) 第1列冷卻單元的出口溫度 _ 一 11.5 (°C ) 每個斜向蜂窩體的供水量（L/ 21 63 — 16 21 分） 冷卻裝置整體的供水量（L/ 63 63 338 48 189 分） 入口空氣 溫度（°C ) 32 32 32 32 32 濕度（RH%) 70 70 70 70 70 出口空氣 溫度（°C ) 19 26 19 19 10.5 mm (rh%) 100 100 100 100 100 供應空氣量（m3/小時） 10800 10800 10800 10800 10800 液氣比 L/G_-2〇() (kg/kg) 0.29 0.87 一 0.29 0.87 液氣比 L/G ( kg/kg ) 0.29 0.29 1.58*1 0.22 0.29 壓力損失（Pa) 50 60 84 55 150 帶出現象 Μ j \\\ 有 ft J 1 J \\\ 並 > \\\ * 1 :向鰭狀螺旋管供水的重量除以供空氣的重量所得的値 (表4 ) 實施例 3 入口空氣中的離子成分 濃度 NH4 + (ppb) 10.1 S〇42'(ppb) 9.5 N〇2-(ppb) 10.5 出口空氣中的離子成 分濃度 NH4 + (ppb) 0.3 S〇42(ppb) 0.2 N〇2*(ppb) 0.5 除去率 NH4 + (%) 97 S〇42(%) 97 N〇2.(%) 95 312/發明說明書(補件)/92-04/92100265 1227166 由表1〜表4，可以知道以下的情況。即，參考例1在與 實施例1相同水量時，出口空氣的溫度高。比較例1中空 氣的壓力損失大’需要大量冷卻水，另外鰭狀螺旋管設置 空間的縱深需要冷卻性能同等時的實施例1的3倍。實施 例2，由於減小了蜂窩體的大小，與實施例1相比可以減 少設置空間的縱深，冷卻水量也減少了。實施例3，作爲 出口空氣通過加熱可以得到適合潔淨廠房內空氣條件（23 °C，45RH%)的l〇.5°C，100RH%的冷卻空氣。此外還知道 了可以除去90%以上的NH4+ 、 S〇42·和Ν〇2·。 如使用與本發明的空氣冷卻裝置，比如對於辦公大樓和 工廠的從外部取入的空氣和環流空氣’用斜向蜂嵩體這樣 簡易的構成，可以改善熱效率，降低液氣比，減少壓力損 失，節省空間和能源，進而可以降低成本。 【圖式簡單說明】 圖1是將第1實施形態的空氣冷卻裝置的一部分剖開表 示的模式圖。 圖2是第2實施形態的空氣冷卻裝置的槪略圖。 圖3是第2實施形態的從被冷卻空氣的流向垂直的側面 看的空氣冷卻裝置的槪略圖。 (元件符號說明） 1 空氣冷卻裝置 2 水分散裝置 3 斜向蜂窩體 4 接水盤 30 312/發明說明書(補件)/92-04/92100265 1227166 冷卻單元 5 3.] 第 1 列第 1 段 斜 向 蜂 窩 髀 Hit 的 冷 卻 水 供 給 機 5 3.] 第 1 列第 1 段 斜 向 蜂 窩 體 構 成 的 冷 卻 單 元 5 3.] 第 1 列第 1 段 斜 向 蜂 窩 體 的 接 水 部 5 a2 第 1 列第 2 段 斜 向 蜂 窩 體 的 冷 卻 水 供 給 機 5 a. 2 第 1 列第 2 段 斜 向 蜂 窩 體 構 成 的 冷 卻 單 元 5^2 第 1 列第 2 段 斜 向 蜂 窩 體 的 接 水 部 5 a3 第 1 列第 3 段 斜 向 蜂 窩 體 的 冷 卻 水 供 給 機 5 a 3 第 1 列第 3 段 斜 向 蜂 窩 體 Γ3-Α2· 構 成 的 冷 卻 單 元 5 a3 第 1 列第 3 段 斜 向 蜂 窩 體 的 接 水 部 5b] 第 2 列第 1 段 斜 向 蜂 窩 體 構 成 的 冷 卻 單 元 5b2 第 2 列第 1 段 斜 向 蜂 窩 體 構 成 的 冷 卻 單 元 5b3 第 2 列第 1 段 斜 向 蜂 窩 體 構 成 的 冷 卻 單 元 5 c i 第 3 列第 1 段 斜 向 蜂 窩 體 構 成 的 冷 卻 單 元 5 C 2 第 3 列第 1 段 斜 向 蜂 窩 體 構 成 的 冷 卻 單 元 5 C 3 第 3 列第 1 段 斜 向 蜂 窩 體 構 成 的 冷 卻 單 元 5dl 第 4 列第 1 段 斜 向 蜂 窩 體 構 成 的 冷 卻 單 元 5d2 第 4 列第 1 段 斜 向 蜂 窩 體 構 成 的 冷 卻 單 元 5d3 第 4 列第 1 段 斜 向 蜂 窩 體 構 成 的 冷 卻 單 元 6 水 循 環裝 置 7 冷 卻 水的 冷 卻 裝 置 8 電 源 9 空 氣 流向 m 頭 10 送 水 管 312/發明說明書(補件)/92-(M/92100265

31 1227166 12 冷卻水 13 排水 15 排水管 2 1 波紋板 22 波紋板 2 3 供水管管道 4 1 排水管 10 1 斜向蜂窩體的上面開口部 102 斜向蜂窩體的前面開口部 10 3 斜向蜂窩體的後面開口部 104 斜向蜂窩體的下面開口部 10 5 斜向蜂窩體被波紋板封閉的左面 106 斜向蜂窩體被波紋板封閉的右面 111 分支送水管 112 分支送水管 113 分支送水管 151 分支排水管 152 分支排水管 1 53 分支排水管 X 空氣流入、流出方向與水平方向的夾角 γ 每隔一層波紋板彼此的波傳播方向的交叉方向 312/發明說明書(補件)/92-04/92100265

Claims (1)

1227166 拾、申請專利範圍 1 · 一種具備冷卻單兀和送風裝置的空氣冷卻裝置， 上述冷卻單元具有：在前後兩面和上下兩面開口並且從 前面開口部導入被冷卻空氣的同時，從後面開口部排出冷 卻空氣地配置的斜向蜂窩體，向該斜向蜂窩體的上面開口 部供應冷卻水的冷卻水供應裝置，以及接收從該斜向蜂嵩 體的下面開口部排出的排水的接水部， 上述送風裝置向上述斜向蜂窩體的前面開口部導入被 冷卻空氣並從該斜向蜂窩體的後面開口部排出冷卻空氣， 其特徵在於， 至少具有一個上述冷卻單元，並且，該冷卻單元中的每 個上述斜向蜂窩體的高度爲200〜800mm。 2.如申請專利範圍第1項之空氣冷卻裝置，其中，具有 冷卻上述排水的冷卻裝置以及將該排水送往上述冷卻水供 應裝置的水環流裝置。 3 .如申請專利範圍第1項之空氣冷卻裝置，其中，在上 下方向上配置多個上述冷卻單元。 4.如申請專利範圍第1項之空氣冷卻裝置，其中，在被 冷卻空氣的流動方向上配置多個上述冷卻單元。 5 ·如申請專利範圍第1項之空氣冷卻裝置，其中，在寬 度方向上配置多個上述冷卻單元。 6 ·如申請專利範圍第5項之空氣冷卻裝置，其中’配置 於寬度方向上的多個上述冷卻單元在各層共用冷卻水供應 裝置或接水部。 312/發明說明書(補件)/92-04/92100265 33 1227166 鋁、〜氧化矽及 劑與玻璃纖維、 7.如申請專利範圍第1項之空氣冷卻裝 上述斜向蜂窩體的板狀部件是由選自氧化 二氧化欽的1或2種以上的塡充物或黏結 陶瓷纖維或氧化銘纖維構成的。 8 ·如申請專利範圍第1項之空氣冷卻裝置， 斜向蜂窩體的空隙率爲5 0〜8 0 %。 9 ·如申請專利範圍第1項之空氣冷卻裝釐， 斜向蜂窩體單元的波峯爲2.5〜8.0mm。 其中，上 其中，上 述 述 申請專利範 述斜向蜂窩 窩體的後面 1 〇. —種空氣冷卻方法，其特徵在於，係便用 圍第1項之空氣冷卻裝置，從該冷卻單元的上 體的前面開口部導入被冷卻空氣並從該斜向虫条 開口部排出冷卻空氣。 11 ·如申請專利範圍第1 〇項之空氣冷卻方法， 兵中，配 置在第1列的上述斜向蜂窩體的上面開口部的上述冷卻水 的水溫比上述斜向蜂窩體的下面開口部的上述排水的水溫 低2 · 5 t以上。 1 2.如申請專利範圍第1 0或1 1項之空氣冷卻方法’其 中，每1個冷卻單元的上述冷卻水的供應量與上述被冷卻 空氣的供應量之液氣比L/Gwp。。爲0·1〜0.5kg/kg° 312/發明說明書(補件)/92-〇4/92100265 34