(57)【要約】  本発明は、通過流媒体のエンタルピーを、産業プロセスに由来するプロセス水を空気を通すことによって冷却するために、変化させるためのエンタルピー交換器に関し、このエンタルピー交換器は、空気入口と、空気入口に接続され、運転中に媒体が上記または各空気入口を通された気流との間でエンタルピーを交換するようにこの媒体を案内するように構成されたエンタルピー交換器パネルと、エンタルピー交換器パネルに接続された通過気流空間とを備え、空気は、空気入口およびエンタルピー交換器パネルを介してのみ、通過気流空間に流入することができる。エンタルピー交換器はまた、通過気流空間に接続され、空気入口、エンタルピー交換器パネル、および通過気流空間を介して空気を取込みかつ吹出すファンを備える。ファンの有効通過流面積と、対応する空気入口の総有効通過流面積との比率は、約０．３以下であり、通過気流空間の内部と、エンタルピー交換器の外側とに延在する、回転対称の気流案内要素がファンに設けられ、気流案内要素は流線形を有し、ファンは、多数の空気力学的形状のブレードを含み、ブレードの外端ゾーンは同心リングによって相互に接続され、同心リングは、気流案内要素の対応する形状の環状リセスに、少しの隙間を残して嵌められ、通過気流空間内の気流は、いずれかの位置で収束し、実質的に、渦流、乱流、および吸入がない領域が、存在しない。
2018515740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通過流媒体すなわち液体、気体、または二相媒体のエンタルピーを変化させるためのエンタルピー交換器であって、前記エンタルピー交換器はたとえば産業プロセスに由来するプロセス水を空気を通すことによって冷却するための乾式または湿式冷却塔であり、前記エンタルピー交換器は、
少なくとも１つの空気入口と、
各空気入口に接続され媒体を案内するように構成された少なくとも１つのエンタルピー交換器パネルとを備え、前記エンタルピー交換器パネルは、運転中に前記媒体が前記または各空気入口を通された気流との間でエンタルピーを交換するように前記媒体を案内し、
前記少なくとも１つのエンタルピー交換器パネルに接続された通過気流空間を備え、空気は、前記空気入口および前記エンタルピー交換器パネルを介してのみ、前記通過気流空間に流入することができ、
前記通過気流空間に接続され中心軸を有するファンを備え、前記中心軸は前記ファンのロータの回転軸でもあり、前記ファンは、前記空気入口、前記エンタルピー交換器パネル、および前記通過気流空間を介して空気を取込みかつ吹出し、
前記ファンに設けられた電気駆動手段を備える、エンタルピー交換器であって、
前記ファンの有効通過流面積と、対応する前記空気入口の総有効通過流面積との比率は、約０．３以下であり、
前記通過気流空間の内部における前記ファンの上流側と、前記エンタルピー交換器の外側における前記ファンの下流側とに延在する、回転対称の気流案内要素が、前記ファンに設けられており、
前記気流案内要素は、その上流ゾーンおよび下流ゾーン双方において流線形を有することにより、デッドゾーンを防止し、
前記ファンは、多数の好ましくは１０以上の空気力学的形状のブレードを含み、前記ブレードは、同軸配置されたハブ上において角度をなして等間隔で配置されており、前記ブレードの外端ゾーンは同心リングによって相互に接続されており、前記同心リングは、前記気流案内要素の対応する形状の環状リセスに、少しの隙間を残して嵌められており、前記リングの内面と前記気流案内要素の内面は、前記ファンを通る気流に対して目に見える影響を与えることなく、実質的にスムーズに相互に接続されており、
前記通過気流空間内の気流は、いずれかの位置で収束し、実質的に、渦流、乱流、および吸入がない領域が、存在しないことを特徴とする、エンタルピー交換器。
【請求項２】
少なくとも２つの空気入口が、２つ１組で、前記エンタルピー交換器内に画定された中央面の両側に、対称に配置されており、
少なくとも２つのエンタルピー交換器パネルが、２つ１組で、前記中央面を中心として対称に、任意で前記エンタルピー交換器パネル間の距離が前記ファンに向かって増すような位置に、配置され、
前記ファンの前記中心軸は前記中央面に延在しており、
前記ファンは前記中央面を中心として対称に配置されている、請求項１に記載のエンタルピー交換器。
【請求項３】
気流偏向要素が、対応するエンタルピー交換器パネルの隣接する端部ゾーンからの各気流を前記ファンの中央ゾーンの方向にスムーズに偏向させるために、前記通過気流空間の、前記ファンから遠い側に配置されており、
前記偏向要素はプリズム形状を有し、すなわち前記中央面におけるどの長手方向位置でも同一の断面形状を有し、
前記偏向要素の形状は、前記中央面を中心として鏡面対称であり、滑らかな曲線状の凸状の下側端部を２つ有し、前記下側端部はそれぞれ凹状の偏向面にスムーズに移行し、前記偏向面は、前記中央面に位置する尾根部で収束し、前記尾根部では、前記凹状の偏光面の間に鋭角が形成されている、請求項２に記載のエンタルピー交換器。
【請求項４】
前記媒体は前記エンタルピー交換器パネルを通って流れることができ、前記パネルはたとえば伝熱管を含み、前記伝熱管は前記エンタルピー交換器パネルの外側に、面積拡大伝熱手段たとえばスラット、フィン、ピンまたはワイヤとともに配置され、エンタルピーは、前記媒体と、運転中に通過する空気との間で交換され、
前記気流案内要素はエンタルピー交換器パネルの一方のマニホルドを含み、前記偏向要素は前記エンタルピー交換器パネルの他方のマニホルドを含む、請求項３に記載のエンタルピー交換器。
【請求項５】
前記エンタルピー交換器は地面によって支持されるフレームを備え、
前記ファンの中心軸は鉛直方向に延在し、
前記ファンおよび前記駆動手段は前記地面によって直接支持されている、請求項１〜４のいずれかに記載のエンタルピー交換器。
【請求項６】
前記媒体は、媒体投与手段たとえばスプレーを介して、膜の形態で前記エンタルピー交換器パネルの外面を流れ、少なくとも一部が蒸発し、一方で蒸発していない媒体からエンタルピーを抽出し、蒸発しなかった媒体は、媒体収集手段によって収集され任意で再利用のために放出される、請求項１〜５のいずれかに記載のエンタルピー交換器。
【請求項７】
周りで媒体の流れと気流が発生する前記エンタルピー交換器パネルは、波形の輪郭を有する波形プレートとして実現され、前記波形の波の形状は、同一であり、前記波形プレートの主面において隣合うように配置されている、請求項６に記載のエンタルピー交換器。
【請求項８】
前記プレートはＰＶＣからなる、請求項７に記載のエンタルピー交換器。
【請求項９】
外側に配置された互いに平行で同一で好ましくは水平方向に延在するルーバーのパターンが、各空気入口に設けられており、
前記ルーバーは各々、事実上正弦波の形状で長さが１波長の長さの断面形状を有し、各ルーバーの入口ゾーンに対する接線と出口ゾーンに対する接線は互いに平行であり、
前記ルーバー間の距離は、前記ルーバーのパターンの入口側と出口側との間に視線が存在しないようにする、距離であり、
前記ルーバーは光沢のない黒の表面を有し、
光は外側から前記エンタルピー交換器パネルに達することができない、請求項１〜８のいずれかに記載のエンタルピー交換器。
【請求項１０】
前記ルーバーは、前記ルーバーの入口ゾーンおよび出口ゾーンが外から入ってくる気流の方向に延在するように、配置されている、請求項９に記載のエンタルピー交換器。
【請求項１１】
前記波の形状の波長と振幅との比率は、３以上である、請求項９または１０に記載のエンタルピー交換器。
【請求項１２】
前記エンタルピー交換器パネルは各々、前記中央面に対する傾きの角度の範囲が、８度〜３０度であり、
前記通過気流空間の形状は、前記ファンの領域に向かって広がる形状である、請求項１〜１１のいずれかに記載のエンタルピー交換器。
【請求項１３】
空気を少なくともある程度通すことができるスクリーンが前記中央面に延在し、前記スクリーンはたとえば、開口部が３０％から７０％である、ポリエチレン（ＰＥ）モノフィラメントの合成織物からなる防風メッシュ、または、具体的にはステンレス鋼からなる金網である、請求項１〜１２のいずれかに記載のエンタルピー交換器。
【請求項１４】
前記気流案内要素は、フォームコアと前記コアを囲むジャケットとを含み、たとえば、ジャケットを閉じて一体化されたフォームとして実現され、または、前記フォームコアと前記コアを囲む金属たとえばアルミニウムもしくはステンレス鋼のジャケットとを組合わせたものとして実現され、
前記フォームは、プラスチックたとえばポリウレタンまたはポリイソシアヌレートからなる、請求項１〜１３のいずれかに記載のエンタルピー交換器。
【請求項１５】
前記駆動手段は、前記通過気流空間内の気流の外側に位置する、請求項１〜１４のいずれかに記載のエンタルピー交換器。
【請求項１６】
前記エンタルピー交換器パネルは、前記ファンの中心軸に対して垂直に延びる面において、前記中央面を中心として対称である多角形の形状に少なくとも近い断面形状を画定するように、配置されている、請求項１〜１５のいずれかに記載のエンタルピー交換器。
【請求項１７】
前記気流案内要素は、その下流側の端部ゾーンにおいて、収束する軸方向環状突起を有し、前記軸方向環状突起は、互いに接続された表面によって、すなわち凹状の内面と実質的に円筒形または少なくともある程度凹状の外面とによって形成され、前記互いに接続された表面は、前記気流案内要素の、前記突起から遠い側において、局所的に少なくとも概ね部分的にドーナツ形の凸状の残りの表面に、スムーズに移行する、請求項１〜１６のいずれかに記載のエンタルピー交換器。
【請求項１８】
筐体をさらに備え、前記筐体は実質的に、任意で繊維で強化されたプラスチックで構成されている、または、１つ以上のフォームプラスチックコアと、プレート金属たとえばアルミニウムもしくはステンレス鋼からなるジャケットとのサンドイッチ構造で構成されている、または、１つ以上のフォームプラスチックコアと、前記コアを囲む中実形態の同じプラスチックのジャケットとを含む、前記コアを囲む一体フォームで構成されている、請求項１〜１７のいずれかに記載のエンタルピー交換器。
【請求項１９】
前記媒体投与手段は、対応するエンタルピー交換器パネルの上方に配置された少なくとも１つの供給容器たとえば給水槽を含み、前記供給容器から、媒体が少なくとも部分的に重力の影響を受けて前記対応するエンタルピー交換器パネルの上側に供給され、
前記媒体収集手段は、対応するエンタルピー交換器パネルの下に配置された少なくとも１つの収集容器を含み、前記収集容器には、蒸発していない媒体が、前記対応するエンタルピー交換器パネルの下側から重力の影響を受けて、供給され、
前記供給容器および前記収集容器は、任意で繊維で強化されたプラスチックからなる、請求項６に記載のエンタルピー交換器。
【請求項２０】
前記または各空気入口には入口フレームが設けられ、前記入口フレームは、前記空気入口の周囲において互いに接続されている多数のエッジ部分を含み、
前記エッジ部分は、前記空気入口に入った空気を有効に案内するとともに前記ファンによって吹出された空気が再び前記空気入口に取込まれるのを防止するような流線形を有する、請求項１〜１９のいずれかに記載のエンタルピー交換器。
【請求項２１】
前記ファンの吹出側開口を覆う、またはグループ単位のもしくは組合されたファンすべての吹出側開口部を覆う、保護格子をさらに備える、請求項１〜２０のいずれかに記載のエンタルピー交換器。
【請求項２２】
請求項１〜２１のいずれかに記載のエンタルピー交換器からなるアセンブリであって、
少なくとも２つのエンタルピー交換器からなる少なくとも１つのグループを備え、前記少なくとも２つのエンタルピー交換器は、それぞれの中央面が同一面にありかつそれぞれの通過気流空間が１つの複合通過気流空間に統合されるように、相互に配置されている、アセンブリ。
【請求項２３】
同一面にある中央面と少なくとも１つの第２の複合通過気流空間とを有するエンタルピー交換器からなる少なくとも１つの他のグループを備える、請求項２２に記載のアセンブリ。
【請求項２４】
前記エンタルピー交換器パネル、前記通過気流空間、および前記ファンを、すべての側面の風から保護する、多数の防風機構を備え、前記防風機構は、前記ファンの吹出ゾーンの領域に向かって狭くなる複合形状を有し、
前記防風機構が前記ファンから吹出された空気を風から守ることにより、前記風は、前記ファンから吹出された前記空気の流れのパターンに対してごくわずかな影響しか与えず、
前記空気入口は完全に空けられたままである、請求項２２または２３に記載のアセンブリ。
【請求項２５】
請求項１〜２１のいずれかに記載のエンタルピー交換器からなるアセンブリであって、  隣合わせに配置された少なくとも２つのエンタルピー交換器を備え、
隣合うファンそれぞれのロータの回転方向は互いに逆である、アセンブリ。
【請求項２６】
通過流媒体のエンタルピーを変化させるためのエンタルピー交換器、たとえば産業プロセスに由来するプロセス水を空気を通すことによって冷却するための冷却塔を、請求項１〜２１のいずれかに記載のエンタルピー交換器に改造するための方法であって、前記エンタルピー交換器は、
少なくとも１つの空気入口と、
各空気入口に接続され媒体を案内するように構成された少なくとも１つのエンタルピー交換器パネルとを備え、前記エンタルピー交換器パネルは、運転中に前記媒体が前記または各空気入口を通された気流との間でエンタルピーを交換するように前記媒体を案内し、
すべてのエンタルピー交換器パネルに接続された複合通過気流空間を備え、空気は、前記空気入口および前記エンタルピー交換器パネルを介してのみ、前記通過気流空間に流入することができ、
前記通過気流空間に接続され中心軸を有するファンを備え、前記中心軸は前記ファンのロータの回転軸でもあり、前記ファンは、前記空気入口、前記エンタルピー交換器パネル、および前記通過気流空間を介して空気を取込みかつ吹出し、
前記ファンに設けられた電気駆動手段を備え、
前記請求項１〜２１のいずれかに記載のエンタルピー交換器は特別な特徴を有し、前記特別な特徴は、
前記ファンの有効通過流面積と、対応する前記空気入口の総有効通過流面積との比率が、約０．３以下であること、
前記通過気流空間の内部における前記ファンの上流側と、前記エンタルピー交換器の外側における前記ファンの下流側とに延在する、回転対称の気流案内要素が、前記ファンに設けられていること、
前記気流案内要素が、その上流ゾーンおよび下流ゾーン双方において流線形を有することにより、デッドゾーンを防止すること、および、
前記ファンが多数のブレードを含み、前記ブレードの自由端ゾーンは同心リングによって相互に接続されており、前記同心リングは、前記気流案内要素の対応する形状の環状リセスに、少しの隙間を残して嵌められており、前記リングの内面と前記気流案内要素の内面が、通過する空気に対して目に見える干渉を行なうことなく、実質的にスムーズに相互に接続されていることにより、前記通過気流空間内の気流は、いずれかの位置で収束し、少なくとも一部はこれが理由で、実質的に、渦流、乱流、および吸入がない領域が、存在しないことであり、
前記方法は、
（ａ）前記通過気流空間の内部における前記ファンの上流側と、前記エンタルピー交換器の外側における前記ファンの下流側とに延在する、回転対称の気流案内要素を、前記ファンに設けるステップと、
（ｂ）前記ファンを、同軸配置されたハブ上において角度をなして等間隔で配置された多数の空気力学的形状のブレードを含むファンと置換えるステップとを含み、前記ブレードを含むファンの外端ゾーンは同心リングによって相互に接続されており、前記同心リングは、前記気流案内要素の対応する形状の環状リセスに、少しの隙間を残して嵌められており、前記リングの内面と前記気流案内要素の内面は、通過する空気に対して目に見える影響を与えることなく、実質的にスムーズに相互に接続されている、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通過流媒体すなわち液体、気体、または二相媒体のエンタルピーを変化させるためのエンタルピー交換器に関する。このエンタルピー交換器はたとえば産業プロセスに由来するプロセス水を空気を通すことによって冷却するための乾式または湿式冷却塔である。上記エンタルピー交換器は、
少なくとも１つの空気入口と、
各空気入口に接続され媒体を案内するように構成された少なくとも１つのエンタルピー交換器パネルとを備え、エンタルピー交換器パネルは、運転中に媒体が上記または各空気入口を通された気流との間でエンタルピーを交換するように媒体を案内し、
少なくとも１つのエンタルピー交換器パネルに接続された通過気流空間を備え、空気は、空気入口およびエンタルピー交換器パネルを介してのみ、通過気流空間に流入することができ、
通過気流空間に接続され中心軸を有するファンを備え、中心軸はファンのロータの回転軸でもあり、ファンは、空気入口、エンタルピー交換器パネル、および通過気流空間を介して空気を取込みかつ吹出し、
ファンに設けられた電気駆動手段を備える。
【背景技術】
【０００２】
このようなエンタルピー交換器は一般的によく使用されており多くの実施形態で知られている。
【０００３】
このタイプの周知のエンタルピー交換器はすべて、大量の音を発するという欠点を有する。この音は、大部分が高周波数スペクトルに含まれる、騒音に非常に近い成分を含むので、非常に不快である可能性がある。数メートルの距離における音圧レベルは通常、約１００〜１１０ｄＢ  ＳＰＬである。
【０００４】
上記周知のエンタルピー交換器のその他の欠点は、効率が極めて不十分であること、したがって、大量のエネルギを消費する不釣合いに重い電気モータがファンの駆動に用いられていることである。
【０００５】
先行技術のエンタルピー交換器が発する音のスペクトルにおける騒音に近い音の成分は、主として２つの要因によって生じる。多くの乱流および渦流は、通過気流空間において、不適切な設計の結果として発生し、特に、騒音に近い音の原因となるのは強い乱流である。
【０００６】
さらに、先行技術では常に、一般的に知られている比較的安価なファンが使用されており、このファンの欠点は、ブレードの端のゾーンの周囲の流れが強く、いわゆる翼端渦および強い乱流が発生することである。ファンの回転速度によって調整されるものの、発せられる音は、一方では上記騒音に近い成分からなり、ブレードの数によって倍増する。この音は、ヘリコプターの、３枚または４枚ブレードであることが多いロータから発生する特徴的な爆音を思わせる。ヘリコプターの重大な欠点はこの現象にある。
【０００７】
望ましくない音の発生に関連する最後の側面は、大量の電気エネルギによって駆動されるファンがエンタルピー交換器の筐体に搭載されていることである。ファンの駆動モータに供給されるエネルギのほとんどは、強い振動に変換されて鋼鉄の筐体パネルを伝播する。その結果、大型旅客機のジェットエンジンから発生する約４０Ｈｚ未満の極めて低い周波数の非常に大きな音と同様の、比較的低周波数の激しい空気振動も発生する。このような音は、耳に聞こえないことが多いが、非常に煩わしい。なぜなら、このような音は、体内で振動に変化するので、非常に不快な現れ方をするからである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の目的は、先行技術のエンタルピー交換器を、上記欠陥を無くすようにまたは少なくとも大幅に低減するように、修正することである。この点について、本発明は、プリアンブルに記載のタイプのエンタルピー交換器を提供し、このエンタルピー交換器が有する特徴は、
ファンの有効通過流面積と、対応する空気入口の総有効通過流面積との比率が、約０．３以下であること、
通過気流空間の内部におけるファンの上流側と、エンタルピー交換器の外側におけるファンの下流側とに延在する、回転対称の気流案内要素が、ファンに設けられていること、
気流案内要素が、その上流ゾーンおよび下流ゾーン双方において流線形を有することにより、デッドゾーンを防止すること、
ファンが多数の好ましくは１０以上の空気力学的形状のブレードを含み、これらのブレードは、同軸配置されたハブ上において角度をなして等間隔で配置され、ブレードの外端ゾーンは同心リングによって相互に接続されており、同心リングは、気流案内要素の対応する形状の環状リセスに、少しの隙間を残して嵌められており、リングの内面と気流案内要素の内面が、ファンを通る気流に対して目に見えるほどの影響を与えることなく、実質的にスムーズに相互に接続されていることにより、通過気流空間内の気流は、いずれかの位置で収束し、実質的に、渦流、乱流、および吸入がない領域が、存在しないこと、である。
【０００９】
通過気流空間内の気流はいずれかの位置で収束させなければならないのでそのためにファンの有効通過流面積と対応する空気入口の総有効通過流面積との比率が約０．３以下であるという、本発明に従う仕様に想到したのは、以下のことを考慮したからである。すなわち、収束しない気流、およびもちろん分散する気流は、制御不能でありしたがって不安定であるという性質の結果、経時的にまたは偶発的に変化する、渦流、渦流の通路、乱流領域、およびデッドゾーンが生じる可能性がある。この問題は、本発明に従う上記仕様によって解決される。
【００１０】
ファンに設けられた気流案内要素を用いると、供給された気流は非常に安定して静かな気流になる。加えて、ファンから吹出されて通過気流空間に入る気流が案内される。このため、空気入口および上記または各エンタルピー交換器パネルを介して通過気流空間を通る気流または複数の気流が、極めて静かで安定したものになる。
【００１１】
本発明はさらに高度に改良されたファンを規定する。このファンは、多数のたとえば２０の空気力学的形状のブレードを含み、これらのブレードは、同軸配置されたハブの上において角度をなして等間隔で配置されており、それぞれの外側の端部ゾーンは、同心リングによって相互に接続され、同心リングは、気流案内要素における対応する形状の環状リセスに少しの隙間を残して嵌められ、このため、リングの内面と気流案内要素の内面は、ファンを通る気流に目に見える影響を与えることなく、スムーズに相互に接続される。
【００１２】
このようなファンには先端渦が発生しない。また、今では経験上、このようなファンが、回転速度が比較的低い場合であっても、効率と、音の発生が小さいという点において、優れた性能を発揮できることがわかっている。このような回転速度が比較的低いファンと、通過気流チャンバ内で完全に収束ししたがって加速する気流とによって、十分に安定した流れが常に得られる。
【００１３】
使用されるファンの品質の信頼性が極めて低い場合、多くの周知のエンタルピー交換器ではさらに、いわゆる予回転、すなわちファンの入口で回転する気流が発生する。このため、ファンの効率は比較的低く、通過気流空間では大きなデッドゾーンおよび全く予想不能で制御不能である無秩序な気流が発生する。
【００１４】
空気力学的形状の気流案内要素が、ファンの面よりも奥にある通過気流空間に配置され、通過気流空間内で相当な長さにわたって延在しているので、この通過気流空間内では供給された空気がさらに加速される。このように通過気流区間内で気流がさらに収束し通路全長にわたって単調に加速することは、構造的渦流、経時的に変化する渦流の通路、乱流、および経時的に変化するデッドゾーンもない、安定した流れのパターンを実現する上で、重要であることがわかっている。このような空気力学的気流案内要素を用いると、吸入のために配置された対応するファンのパワーから、最適効果が得られる。
【００１５】
しかしながら、推奨される本発明に従う上記タイプのエンタルピー交換器では、
少なくとも２つの空気入口が、２つ１組で、エンタルピー交換器内に画定された中央面の両側に、対称に配置されており、
少なくとも２つのエンタルピー交換器パネルが、２つ１組で、中央面を中心として対称に、任意でエンタルピー交換器パネル間の距離がファンに向かって増すような位置に、配置され、
ファンの中心軸は中央面に延在しており、
ファンは中央面を中心として対称に配置されている。
【００１６】
このような実施形態において、空気入口を介して取込まれた気流は、ファンの吸入作用によってファンに向かって偏向した後に、ファンを介して吹出される。
【００１７】
通過気流空間内における、エンタルピー交換器パネルの下側の、中央面の領域で、吸入が実質的に発生しない、流れが不確定である小さな領域が存在する場合、いくらかのリスクがある。この望ましくない状況は以下の実施形態によって解決できる。すなわち、
気流偏向要素が、対応するエンタルピー交換器パネルの隣接する端部ゾーンからの各気流をファンの中央ゾーンの方向にスムーズに偏向させるために、通過気流空間の、ファンから遠い側に配置されており、
偏向要素はプリズム形状を有し、すなわち中央面におけるどの長手方向位置でも同一の断面形状を有し、
偏向要素の形状は、中央面を中心として鏡面対称であり、滑らかな曲線状の凸状の下側端部を２つ有し、下側端部はそれぞれ凹状の偏向面にスムーズに移行し、偏向面は、中央面に位置する尾根部で収束し、尾根部では、凹状の偏光面の間に鋭角が形成されている。
【００１８】
２つの側面から供給された気流は、このような気流偏向要素を用いることによって完全に制御される。この偏向要素は、通過気流空間内の、ファンから遠い側において、エンタルピー交換器パネル間の比較的狭いゾーンに位置している。このため、局所的に制御不能な流れが生じる危険性はない。
【００１９】
上記エンタルピー交換器はいわゆる乾式であってもよい。本発明に従うと、このようなエンタルピー交換器は以下の特別な特徴を有することが好ましい。すなわち、
媒体はエンタルピー交換器パネルを通って流れることができ、パネルはたとえば伝熱管を含み、伝熱管はエンタルピー交換器パネルの外側に、面積拡大伝熱手段たとえばスラット、フィン、ピンまたはワイヤとともに配置され、エンタルピーは、媒体と、運転中に通過する空気との間で交換され、
気流案内要素はエンタルピー交換器パネルの一方のマニホルドを含み、偏向要素はエンタルピー交換器パネルの他方のマニホルドを含む。
【００２０】
エンタルピー交換器は、筐体がその一部を形成するフレームを備えることが多い。先に述べたように、特に大型のパネルを使用する場合、少なくとも１つのファンの駆動手段がこれらのパネルを機械的に励起することにより、音の振動が発生し、結果として周波数が比較的低い非常に高い音のレベルが生じる可能性がある。この音の発生の望ましくない特徴に加えて、このような振動、特にこのような重い振動が長時間金属パネルに発生することから、特に金属疲労が生じやすい。このため、早期に経年老化が発生し、結果として金属に割れが生じる可能性があり、そうすると、エンタルピー交換器のパネルおよびその他の部品にも局所的な分解が生じる。このような明らかに望ましくない振動を防止するために、本発明は、さらに他の局面において、以下の特別な特徴を有するエンタルピー交換器を提供する。すなわち、
エンタルピー交換器は地面によって支持されるフレームを備え、
ファンの中心軸は鉛直方向に延在し、
ファンおよび駆動手段は地面によって直接支持されている。
【００２１】
この構造では、ファンは駆動手段とともにフレームから、特にフレームの一部を形成する金属プレートから完全に切離されているので、音の発生は大幅に減少する。結果として２５ｄＢ  ＳＰＬ以上の減少を簡単に実現できる。
【００２２】
いわゆる乾式のエンタルピー交換器については先に述べた通りである。しかしながら、本発明は、「湿式冷却塔」として規定された実施形態で知られている湿式のエンタルピー交換器にも関連する。湿式のエンタルピー交換器は本発明に従うと次のように実施される。すなわち、
媒体は、媒体投与手段たとえばスプレーを介して、膜の形態でエンタルピー交換器パネルの外面を流れ、少なくとも一部が蒸発し、一方で蒸発していない媒体からエンタルピーを抽出し、蒸発しなかった媒体は、媒体収集手段によって収集され任意で再利用のために放出される。
【００２３】
この後者の実施形態は有利にも、周りで媒体の流れと気流が発生するエンタルピー交換器パネルが、波形の輪郭を有する波形プレートとして実現され、波形の波の形状は、同一であり、波形プレートの主面において隣合うように配置されているという、特別な特徴を有する。
【００２４】
冷却対象のプロセス水は、たとえばスプレー手段によってたとえば波形プレートの上に散布される。水の中にある水垢は波形プレートの上に堆積してでこぼこの層を形成する。これにより、濡れた各表面上に水膜を形成するプレート上に広がった水は冷却される。
【００２５】
このような実施形態により、媒体、たとえば産業プロセスに由来する冷却水の流れは規則的で制御されたものになり、濡れはできる限り蒸発面全体に広がる。冷却対象のプロセス水は部分的に蒸発して冷却される。蒸発していない、冷却されたプロセス水は、収集容器によって収集され、任意で再利用のために放出され、蒸発によって生じた損失は、外部手段、たとえば水道または地下水から補充される。
【００２６】
水膜による冷却効果は約８０％である。蒸発の寄与は極めて少ない、すなわち約２０％である。参考のため、湿式エンタルピー交換器の有効性の一例として、たとえば５０度〜４５度の冷却が可能であることが示されている。実際はこれで十分である。
【００２７】
好ましい実施形態において、エンタルピー交換器は、プレートがＰＶＣからなるという、特別な特徴を有する。
【００２８】
周知で広く一般的に用いられている先行技術の大型エンタルピー交換器は、互いに平行で同一で水平方向に延在するルーバーのパターンを含み、これらのルーバーは各空気入口の外側に配置されている。これらのルーバーは、入口側すなわち空気が外からエンタルピー交換器に入るゾーンにおいて、多数の水平方向の平らなストリップを含み、これらのストリップは、互いに上下に重ねられ、各々が下流に位置する部分に接続し約４５度で曲げられているので、流れは下方向に偏向させられる。
【００２９】
ルーバーは、このように上下に重ねて配置されているので、おそらくその目的は、外からの光、特に直射日光が、水が噴付けられて濡れているエンタルピー交換器パネルの入口側に達するのを、防止することである。防止されなければ、制御不能な藻の成長が生じる危険性がある。これらのルーバーの周知構造の欠点は、入ってきた流れに非常に大きな悪影響がある点である。角度が付けられているので、流れ抵抗が大きく、それに加えて渦流および乱流が生じる。さらに、流れは、少なくとも事実上横方向にエンタルピー交換器パネルに到達する必要があるが、ファンから遠い側の、対応するエンタルピー交換器パネルの端部ゾーンの方向に４５度の角度で偏向させられている。これは、流動学上極めて望ましくない状況である。
【００３０】
この点に関して、本発明が提案する、上記タイプのエンタルピー交換器では、
外側に配置された互いに平行で同一で好ましくは水平方向に延在するルーバーのパターンが、各空気入口に設けられており、
ルーバーは各々、事実上正弦波の形状で長さが１波長の長さの断面形状を有し、各ルーバーの入口ゾーンに対する接線と出口ゾーンに対する接線は互いに平行であり、
ルーバー間の距離は、ルーバーのパターンの入口側と出口側との間に視線が存在しないようにする、距離であり、
ルーバーは光沢のない黒の表面を有し、
光は外側からエンタルピー交換器パネルに達することができない。
【００３１】
最大約２５Ｐａの圧力差は、先に述べた入口ルーバーの形状の仕様の場合に生じる。上記エンタルピー交換器は角度が付けられたルーバーを有しこれらのルーバーは流動学的にかつ光学的に正しくないやり方で配置されているので、およそ６倍すなわち約１５０Ｐａの圧力損失が生じる。ここで注意しなければならないことは、ルーバーがスムーズな曲線状の形態であると、取込まれた気流の通路は実質的に妨害されないことである。
【００３２】
本発明に従うと、取込まれた気流が、ルーバーを有する格子を、実質的に乱されないままで、渦流および乱流を全く生じさせずに通過することを保証することが、非常に重要であると考えられる。さらに、ルーバーを有する格子に入る気流がルーバーを有する格子から出る気流と同じ方向であることを保証することが、重要であると考えられる。この点において、本発明に従うエンタルピー交換器は、ルーバーが、このルーバーの入口ゾーンおよび出口ゾーンが外から入ってくる気流の方向に延在するように配置されているという、特別な特徴を有する。
【００３３】
ルーバーの領域でのみわずかに偏向するスムーズに進行する気流の形態は、上記波の形状の波長と振幅との比率が３以上である実施形態によって得られる。
【００３４】
本発明に従うエンタルピー交換器の好ましい実施形態は、
上記エンタルピー交換器パネルは各々、中央面に対する傾きの角度の範囲が、８度〜３０度であり、
通過気流空間の形状は、ファンの領域に向かって広がる形状であるという、特別な特徴を有する。
【００３５】
通過気流空間の広がっている形状は、通過気流空間の気流がいずれかの位置で収束するという本発明の基本的要件と矛盾しているように思われる。しかしながら、以下で説明する本発明の多数のエンタルピー交換器の図面に基づくと、通過気流空間の形状が広がっているので、エンタルピー交換器パネルからファンまでの間に特定の角度で方向を変える、安定した収束流が保証されることが、明らかになるであろう。
【００３６】
本発明の全く異なる局面に従うと、エンタルピー交換器は、空気を少なくともある程度通すことができるスクリーンが中央面に延在し、スクリーンはたとえば、開口部が３０％から７０％である、ポリエチレン（ＰＥ）モノフィラメントの合成織物からなる防風メッシュ、または、具体的にはステンレス鋼からなる金網であるという、特別な特徴を有する。プラスチックスクリーンは、モノフィラメントまたはリボンヤーンから構成できる。これに代わるものとしては、高張力繊維、たとえば強化ポリエチレン（Dyneema（ダイニーマ（登録商標））、ＤＳＭの商標）が使用される。
【００３７】
このようなスクリーンを用いると、エンタルピー交換器は、側方の風に対する感度が大幅に低下し、風速が比較的高くても乱されずに動作できる。
【００３８】
先行技術のエンタルピー交換器は重量が非常に大きい。ほぼすべての部品が鋼鉄から作られており、これらの部品はナットおよび／またはリベットで相互に接続されている。
【００３９】
周知のエンタルピー交換器よりも大幅に軽いエンタルピー交換器を提供するという本発明の目的は、一部、本発明に従うエンタルピー交換器の以下の実施形態によって達成される。すなわち、この実施形態では、
気流案内要素は、フォームコアとコアを囲むジャケットとを含み、たとえば、ジャケットを閉じて一体化されたフォームとして実現され、または、フォームコアとコアを囲む金属たとえばアルミニウムもしくはステンレス鋼のジャケットとを組合わせたものとして実現され、
上記フォームは、プラスチックたとえばポリウレタンまたはポリイソシアヌレートからなる。
【００４０】
好ましくは、通過気流空間の気流に対するいかなる影響も防止される。本発明の教示に従うと、気流に対する障害物および気流に影響するいかなる形状も、結果として、デッドゾーン、吸入が生じないゾーン、渦流および乱流の発生につながり、望ましくないと考えられる。この問題の解決に寄与するのは、駆動手段が通過気流空間内の気流の外側に位置するという、特別な特徴を有する、本発明に従うエンタルピー交換器である。
【００４１】
上記多数の実施形態は、同一で対称に配置された２つのエンタルピー交換器パネル、任意でエンタルピー交換器パネルからなる同一のアセンブリの形態のエンタルピー交換器パネルが、中央面の両側に配置されるという、特別な特徴を有する。ファンによって取込まれる気流の流れの挙動を最適にするという目的があり、これは実際的な理由から常に達成できないが、この目的は、本発明に従うエンタルピー交換器の実施形態を用いると、本発明によっておおむね実現できることは、明らかであろう。この本発明に従う実施形態では、エンタルピー交換器パネルは、ファンの中心軸に対して垂直に延びる面において、中央面を中心として対称である多角形の形状に少なくとも近い断面形状を画定するように、配置されている。
【００４２】
上記のように、気流案内要素の下流部分、すなわちファンから外向きにある程度の距離にわたって自在に突出する下流部分は、本発明に従う装置の良好な動作にとって非常に重要である。本発明は、この点において、上記タイプのエンタルピー交換器を提案し、このエンタルピー交換器において、気流案内要素は、その下流側の端部ゾーンにおいて、収束する軸方向環状突起を有し、軸方向環状突起は、互いに接続された表面によって、すなわち凹状の内面と実質的に円筒形または少なくともある程度凹状の外面とによって形成され、互いに接続された表面は、気流案内要素の、突起から遠い側において、局所的に少なくとも概ね部分的にドーナツ形の凸状の残りの表面に、スムーズに移行する。
【００４３】
このようにして、ファンの吹出側において、広がりが抑制されて収束したスムーズで完全に制御された流れが得られるので、吹出された気流が戻って再び空気入口を介して吸入されることを懸念する必要はない。
【００４４】
一般的に通常の先行技術のエンタルピー交換器は、重いファンおよび関連する駆動手段を除いて、およそ７５００ｋｇの鋼鉄を含む。このように、プレート金属の筐体を含む大質量の鋼鉄部品は、所望の剛性と機械的強度には必要である。この点に関して、本発明は、下記筐体を備えるエンタルピー交換器を提案する。この筐体は、実質的に、任意で繊維で強化されたプラスチックで構成されている、または、１つ以上のフォームプラスチックコアと、プレート金属たとえばアルミニウムもしくはステンレス鋼からなるジャケットとのサンドイッチ構造で構成されている、または、１つ以上のフォームプラスチックコアと、コアを囲む中実形態の同じプラスチックのジャケットとを含む、コアを囲む一体フォームで構成されている。
【００４５】
下部プレートも筐体の一部とみなされる。
重量の約２分の１以上の減量は、本発明に従うこのようなエンタルピー交換器によって実現できる。推奨されるのは、サンドイッチパネル、たとえば、ポリエチレンフォームのコアと繊維強化ポリエチレンの外殻プレートとを含むサンドイッチパネルである。下部はたとえば同様の組成の二重サンドイッチパネルで実現できる。
【００４６】
このような技術を用いることにより、エンタルピー交換器は、工場で最大１０個の部品を組立てて搬送し、設置場所で組立てることができる。上記先行技術のエンタルピー交換器の場合、設置時に約１５００個の部品を相互に連結しなければならない。
【００４７】
説明するまでもなく、上述のタイプのサンドイッチパネルは、内部振動減衰が非常に大きく、当然錆に強い。
【００４８】
重量の一層の低減は、本発明に従う特別な特徴を有するエンタルピー交換器の実施形態によって実現され、特別な特徴とは、
媒体投与手段は、対応するエンタルピー交換器パネルの上方に配置された少なくとも１つの供給容器たとえば給水槽を含み、供給容器から、媒体が少なくとも部分的に重力の影響を受けて対応するエンタルピー交換器パネルの上側に供給され、
媒体収集手段は、対応するエンタルピー交換器パネルの下に配置された少なくとも１つの収集容器を含み、収集容器には、蒸発していない媒体が、対応するエンタルピー交換器パネルの下側から重力の影響を受けて、供給され、
供給容器および収集容器は、任意で繊維で強化されたプラスチックからなる、
という特徴である。
【００４９】
先に述べたように、気流案内要素が、ファンに設けられ、好ましくは外に向かって延在する下流側の流線形を有するので、確実に、吹出された気流は非常に良く制御された性質を有し広がりが小さい。このようにして、ファンから吹出された空気が再び空気入口に取込まれることが、大幅に抑制される。
【００５０】
この側面をさらに改善するため、かつ、空気入口に入った空気をできる限り有効に案内するため、かつ、デッドゾーン、吸入が生じないゾーン、渦流、および乱流等の望ましくない現象を完全に防止するために、本発明が提案するエンタルピー交換器は、
上記または各空気入口には入口フレームが設けられ、入口フレームは、空気入口の周囲において互いに接続されている多数のエッジ部分を含み、
エッジ部分は、空気入口に入った空気を有効に案内するとともにファンによって吹出された空気が再び空気入口に取込まれるのを防止するような流線形を有するという、特別な特徴を有する。
【００５１】
多数のファンを有し個々のファンに保護格子が設けられているエンタルピー交換器は周知である。本発明が推奨するエンタルピー交換器は、ファンの吹出側開口を覆う、または組合されたファンの吹出側開口部を覆う、保護格子をさらに備える。
【００５２】
本発明はさらに、上記仕様に従って構成され好ましくは同一であるエンタルピー交換器からなるアセンブリに関し、このアセンブリは、少なくとも２つのエンタルピー交換器からなる少なくとも１つのグループを備え、これら少なくとも２つのエンタルピー交換器は、それぞれの中央面が同一面にありかつそれぞれの通過気流空間が１つの複合通過気流空間に統合されるように、相互に配置されている。
【００５３】
本発明はまた、上記タイプのアセンブリに関し、このアセンブリは、同一面にある中央面と少なくとも１つの第２の複合通過気流空間とを有するエンタルピー交換器からなる少なくとも１つの他のグループを備える。
【００５４】
特に上述のタイプのエンタルピー交換器の場合、気流は、中央面の両側に配置された２つ以上のエンタルピー交換器から偏向されるのではなく、事実上直線状の経路を通ってエンタルピー交換器から概ねそれに平行に配置されたファンまで流れる。このようなエンタルピー交換器は、特に、気流案内要素の下流部分の形状が本発明による仕様に従っている。その優れた作用をさらに促進できるエンタルピー交換器からなるアセンブリは、
エンタルピー交換器パネル、通過気流空間、およびファンを、すべての側面の風から保護する、多数の防風機構を備え、防風機構は、ファンの吹出ゾーンの領域に向かって狭くなる複合形状を有し、
防風機構がファンから吹出された空気を風から守ることにより、風は、ファンから吹出された空気の流れのパターンに対してごくわずかな影響しか与えず、
空気入口は完全に空けられたままである。
【００５５】
本発明がさらに関連するエンタルピー交換器からなるアセンブリは、隣合わせに配置された少なくとも２つのエンタルピー交換器を備え、隣合うファンそれぞれのロータの回転方向は互いに逆である。
【００５６】
このようなアセンブリを用いると、隣合わせであり任意で重なり合う、それぞれのファンから吹出された気流の領域は、方向が同じである。このため、通常の配置と比較すると、渦流、渦流の通路、および乱流が事実上発生する危険性は大幅に減じられ、上記領域では、気流を吹出す回転部品の方向は逆である。このようにして、騒音に近い音の発生源は少なくともかなりの程度無害にされている。
【００５７】
本発明に従い、上記多数の欠点に悩まされている既存の先行技術のエンタルピー交換器を、改良し、本発明に従うタイプのエンタルピー交換器に改造することも可能である。この本発明に従うタイプのエンタルピー交換器は、非常に単純で、軽量で、構成部品が少なく、より低コストで製造でき、消費エネルギが少なく、効率が非常に高く、音の発生が大幅に少ない。この点について、本発明はまた、通過流媒体のエンタルピーを変化させるためのエンタルピー交換器、たとえば産業プロセスに由来するプロセス水を空気を通すことによって冷却するための冷却塔を、上述の本発明に従うエンタルピー交換器に改造するための方法を提供する。
【００５８】
エンタルピー交換器は、
少なくとも１つの空気入口と、
各空気入口に接続され媒体を案内するように構成された少なくとも１つのエンタルピー交換器パネルとを備え、エンタルピー交換器パネルは、運転中に媒体が上記または各空気入口を通された気流との間でエンタルピーを交換するように媒体を案内し、
すべてのエンタルピー交換器パネルに接続された複合通過気流空間を備え、空気は、空気入口およびエンタルピー交換器パネルを介してのみ、通過気流空間に流入することができ、
通過気流空間に接続され中心軸を有するファンを備え、中心軸はファンのロータの回転軸でもあり、ファンは、空気入口、エンタルピー交換器パネル、および通過気流空間を介して空気を取込みかつ吹出し、
ファンに設けられた電気駆動手段を備える。
【００５９】
上記本発明に従う改造後のエンタルピー交換器は特別な特徴を有し、この特別な特徴は、
ファンの有効通過流面積と、対応する空気入口の総有効通過流面積との比率が、約０．３以下であること、
通過気流空間の内部におけるファンの上流側と、エンタルピー交換器の外側におけるファンの下流側とに延在する、回転対称の気流案内要素が、ファンに設けられていること、
気流案内要素が、その上流ゾーンおよび下流ゾーン双方において流線形を有することにより、デッドゾーンを防止すること、および、
ファンが多数のブレードを含み、ブレードの自由端ゾーンは同心リングによって相互に接続されており、同心リングは、気流案内要素の対応する形状の環状リセスに、少しの隙間を残して嵌められており、リングの内面と気流案内要素の内面が、通過する空気に対して目に見える干渉を行なうことなく、実質的にスムーズに相互に接続されていることにより、通過気流空間内の気流は、いずれかの位置で収束し、少なくとも一部はこれが理由で、実質的に、渦流、乱流、および吸入がない領域が、存在しないことである。
【００６０】
上記方法は、
（ａ）通過気流空間の内部におけるファンの上流側と、エンタルピー交換器の外側におけるファンの下流側とに延在する、回転対称の気流案内要素を、ファンに設けるステップと、
（ｂ）ファンを、同軸配置されたハブ上において角度をなして等間隔で配置された多数の空気力学的形状のブレードを含むファンと置換えるステップとを含み、ブレードを含むファンの外端ゾーンは同心リングによって相互に接続されており、同心リングは、気流案内要素の対応する形状の環状リセスに、少しの隙間を残して嵌められており、リングの内面と気流案内要素の内面は、通過する空気に対して目に見える影響を与えることなく、実質的にスムーズに相互に接続されている。
【００６１】
上記方法に基づいた改良作業の実行に対し、下記請求項に一部基づく上記仕様に基づいて実行することができるその他の改良ステップを追加することも可能であることが、理解されるはずである。
【００６２】
次に、本発明を添付の図面を参照しながら明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】先行技術の４重エンタルピー交換器の側面図を示す。
【図２】図１に係るエンタルピー交換器の正面図を示す。
【図３】図１および図２に係るエンタルピー交換器と同様の６重エンタルピー交換器を上から角度を付けて見た部分切開斜視図を示す。
【図４】本発明に従う多重エンタルピー交換器の、図１に対応する図を示す。
【図５】本発明に従う多重エンタルピー交換器の、図２に対応する図を示す。
【図６】図４および図５に示す本発明に従うエンタルピー交換器の、図３に対応する図を示す。
【図７】図４、図５、および図６に係る実施形態における、高性能のファンを搭載するための固定要素を示す。
【図８】先行技術の湿式冷却器として実現された両面エンタルピー交換器の部分切開斜視図を示す。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸに沿う水平断面図を示す
【図１０】図８のＸ−Ｘに沿う水平断面図を示す。
【図１１】図８のＸＩ−ＸＩに沿う鉛直断面図を示す。
【図１１Ａ】図１１の断面図を縮小したものを示す。図１１Ａ’は、エンタルピー交換器の供給気流の流速分布を図１１Ａの隣に示す。図１１Ａ’’は、ファンの上流領域における流速分布を図１１Ａの隣に示す。図１１Ａ’’’は、ファンの下流側における流速分布を図１１Ａの隣に示す。
【図１２】別の先行技術のエンタルピー交換器の、図１１に対応する図を示す。
【図１２Ａ】図１２に係るエンタルピー交換器の供給流速分布の、図１１Ａ’に対応する図を示す。
【図１３】他の先行技術のエンタルピー交換器の斜視図を示す。
【図１４】図１３のＸＩＶ−ＸＩＶに沿う断面図を示す。
【図１５】第１の例示実施形態における本発明に従う高性能のエンタルピー交換器の、図１４に対応する図を示す。
【図１６】図１５に係るいくつかのエンタルピー交換器を一列に配置したものの一部の斜視図を示す。
【図１７】ファンを通ることによりエンタルピー交換器全体を通る流れの誘導が改善された、本発明に従うエンタルピー交換器の、図１５に対応する図を示す。
【図１８】通過気流空間の下部領域に偏向要素を設けることによってさらに改善された実施形態の、図１７に対応する断面図を示す。
【図１９】ファンの領域内の流れの誘導がさらに改善されている別の発展実施形態の、図１８に対応する断面図を示す。
【図２０】通過気流空間の両側に３つのエンタルピー交換器パネルが設けられているエンタルピー交換器の断面図を示す。
【図２１】流れの誘導が大幅に改善されかつ通過気流空間を通る気流が強く収束されている図２０に係る実施形態の、図１９に対応する図を示す。
【図２２】ファンの電気駆動モータがファンの直下に配置されている変形の、図２０に対応する上面図を示す。
【図２３】駆動装置が中央に配置されている変形の、図２０に対応する上面図を示す。
【図２４】図２３のＸＸＩＶ−ＸＸＩＶに沿う断面図を示す。
【図２５】図２３のＸＸＶ−ＸＸＶに沿う断面図を示す。
【図２６】電気駆動モータが中央で支持されている変形の、図２３に対応する上面図を示す。
【図２７】図２６のＸＸＶＩＩ−ＸＸＶＩＩに沿う断面図を示す。
【図２８】図２６のＸＸＶＩＩＩ−ＸＸＶＩＩＩに沿う断面図を示す。
【図２９】図２６、図２７、および図２８に係る実施形態における駆動モータとファンロータとの間の電気結合の概略拡大断面図を示す。
【図３０】ファンの領域および通過気流空間の下側において流れの誘導が改良された本発明に従う回転対称エンタルピー交換器の断面図を示す。
【図３１】図３０のＸＸＸＩ−ＸＸＸＩに沿う断面図を示す。
【図３２】図３０および図３１に係るエンタルピー交換器の斜視図を示し、主要な風に対してエンタルピー交換器を正しく配置するための制御を概略的に示す。
【図３３】本発明の教示のさまざまな側面に対応する、図１１に係るエンタルピー交換器の完全な改良版の、図１１に対応する断面図を示す。
【図３３Ａ】図３３に係る実施形態を縮小したものを示す。図３３Ａ’は、エンタルピー交換器の供給気流の流速分布を図３３Ａの隣に示す。図３３Ａ’’は、ファンの上流領域における流速分布を図３３Ａの隣に示す。図３３Ａ’’’は、ファンの下流側における流速分布を図３３Ａの隣に示す。
【図３４】図３３に係るエンタルピー交換器の右上流入側の一部を拡大した斜視図を示し、入口スラットが正弦曲線形状に湾曲し、濡れた波形ＰＶＣ蒸発器プレートが垂設されている。
【図３５】１つのモータと直角トランスミッションによる側面駆動の、本発明に従う高性能のファンの断面図を示す。
【図３６】いくつかの周辺配置モータとモータによって回転させられる駆動輪によって駆動されるファン等の、図３５に対応する図を示す。
【図３７】電磁サスペンションおよび外側リングのエッジ駆動を備えたファンの、図３５および図３６に対応する図を示す。
【図３８】電磁トランスミッションを備えた電気モータが中央に配置されているファンの、図３５、図３６、および図３７に対応する図を示す。
【図３９】電気駆動モータとしても機能する電磁トランスミッションを備えたファンの、図３５、図３６、図３７、および図３８に対応する図を示す。
【図４０】図８に係るエンタルピー交換器または湿式冷却器の改良プラスチック実施形態とみなすべき、本発明の教示のさまざまな側面に従う改良型変形の上面図を示す。
【図４１】図４０に係るエンタルピー交換器の側面図を示す。
【図４２】図４０に係るエンタルピー交換器の部分透明正面図を示す。
【図４３】図４０、図４１、および図４２に係るエンタルピー交換器の部分切開斜視図を示す。
【図４４】図４０、図４１、図４２、および図４３に係るエンタルピー交換器の展開図であり、このエンタルピー交換器が非常に限られた数の予め作られた部品で構成されていることを示す。
【発明を実施するための形態】
【００６４】
図１は先行技術の４重エンタルピー交換器を示す。エンタルピー交換器１は、隣合うように配置された２つの空気入口２と、各空気入口２に接続している２つのエンタルピー交換器パネル３と、エンタルピー交換器パネル３に接続している２つの通過気流空間４と、２つ一組で通過気流空間４に接続し、（破線で示す）ファンロータ８の回転軸も形成する鉛直軸を有する４つのファン５と、各ファン５に設けられた４つの電気駆動手段とを含み、電気駆動手段は、電気モータ６と、電気モータの回転を鉛直駆動シャフト９（図３参照）を介してファンロータ８に伝達するとともにロータ８の一部を形成する中心ロータハブ１０に伝達するトランスミッション７とを含む。
【００６５】
通過気流空間４は、金属板要素１１によって画定され、金属板要素１１は、互いに接続されて、上に向かって狭くなる形状を画定する。金属板要素は、厚さが約４〜５ｍｍで重さが約９００ｋｇの鋼板からなる。金属板要素は、穴あけと曲げ加工により、ファン５を収容するための開放された丸い貫通孔を残した図示の形状に成形された、一枚の組合わせ金属板の一部を形成し得る。
【００６６】
エンタルピー交換器パネル３は、支持脚１２によって支持される一方で、通過気流空間４を画定する金属板要素１１、ファン５、電気モータ６、およびトランスミッション７を支持する。
【００６７】
図３は、図１および図２に係る４重エンタルピー交換器の６重変形版である、６重エンタルピー交換器１３を示し、明確にするためにエンタルピー交換器単位１４のうちの１つの一部を切開して描いている。これは、各ファン５の下の領域内の通過気流空間４が上に向かって狭くなる形状を有していることを明確に示している。また、空気入口２が、円筒形の吹出側ガイド１５のように、丸みがなく角がある形状を有していることも明らかである。吹出側ガイド１５の目的は、対応するファン５から放出された気流をできるかぎり最も静かで最も抑制された気流にすることである。
【００６８】
このように角があり丸みがなくエンタルピー交換器の入口側と出口側双方で急に変化する形状であるので、通過気流空間４内の空気が無秩序で全く予測できないという性質を持つことは避けられない。また、ファン５の下の空気入口２の領域内の吸気がファンのハブ１０の下の中央ゾーンに主として集中することも避けられない。このような構造であるために、対応するエンタルピー交換器パネルの出口側から通過気流空間を通って流れる気流は、主として中央ゾーンからファンに向かって流れ、事実上分岐した形態を有することになる。その原因の一部は、丸みがなく角があり急に変化する形態のために通過気流空間４内にデッドゾーンがあることにある。このデッドゾーンが存在すると、流れは空いている中心領域に向かう。しかしながら、これには問題もある。なぜなら、通過気流空間内に、強く、所謂回転前の気流が発生するからである。このデッドゾーンと、エンタルピー交換器パネルと金属板要素１１との間の移行ゾーン内の渦流とによって、通過気流空間内に不安定で予測できない流れが発生する。それでも適度な出力を得るには、ファン５の駆動モータ６が比較的高いパワーを生成して、何らかのエンタルピー交換を実現しなければならない。
【００６９】
通過気流空間４内の乱流および無秩序な流れのパターンはさらに、強い騒音に近い音を生じさせる。音の発生が当然エネルギの損失を伴うことにも注意しなければならない。
【００７０】
なお、図１および図２に係る装置１ならびに図３に係る装置１３の寸法について、ファンの直径は約３ｍである。
【００７１】
各ファンの吹出側には丸い保護格子１６が設けられている。
なお、図３を参照して、金属板要素１１の上面の上方においても、ファン５とファン５の間の領域においても、全く抑制されていない気流が発生する。これらの気流は、エネルギ損失と不快な音も生じさせる。
【００７２】
図４および図５は、本発明に従い、図１、図２、および図３における上記先行技術の欠点が生じないようにまたは少なくとも実質的に減少するように構成された４重エンタルピー交換器１７を示す。
【００７３】
先行技術のファン５と全く異なるタイプの各ファン１８に設けられている回転対称気流誘導要素１９を以下で説明する。誘導要素１９は、ファンの上流側および下流側双方において流線形を有し、そのため、ファンの上流側および下流側の気流は、先行技術の構造内の上記気流よりも実質的に静かでかつ予測し易いという特徴を有する。
【００７４】
示されている気流誘導要素の形状は、ファンから上に向かう方向および下に向かう方向において事実上漏斗状に延びているので、対応する空気入口２の領域内の入口流および各エンタルピー交換器パネルを通る流れも、実質的により静かで予測し易い流れである。なお、この気流は対応するエンタルピー交換器パネルの全面を通って流れる。
【００７５】
図４および図５は、ファン１８の上流にある誘導要素１９の部分がファンの方向において上方向に狭くなる形状を明確に示しており、このため、気流は通過気流空間４の領域において収束するという特徴を有する。本発明の教示に従うと、寸法は、ファンの有効通過流面積と、対応する空気入口の総有効通過流面積との比率が、約０．３以下になるように、選択される。この収束の結果、上記空間を通り抜ける気流も収束するので本質的に安定して予測できるものになる。示されている形状は、デッドゾーンがなく構造的な渦流も時間の経過に伴って変化する渦流通路も乱流の発生もないことを保証する。
【００７６】
また、図４および図５に明確に示すように、気流誘導要素の一部は、ファンの下流にあり、ファン１８の上方において外側に延在している。この誘導要素１９の下流部分も適切な流線形であるので、吹出す空気の渦流および乱流も概ね防止される。
【００７７】
ファン１８は非常に高性能で精密なタイプである。各ファンは、多数の、好ましくは１０以上の空気力学的形状のブレードを含み、これらのブレードは、同軸配置されたハブ上において角度をなして等間隔で配置され、それぞれの外端ゾーンは同心リングによって相互に接続され、同心リングは、気流誘導要素内に対応して形成された環状リセスに、少しの隙間を残して嵌められ、リングの内面と気流誘導要素の内面は、ファンを通る気流に対して目に見えるほどの影響を与えることなく、実質的にスムーズに相互に接続されている。図４、図５、および図６において、ファン１８は模式的に示されているにすぎない。本発明に従う上述のタイプのファンについて、本発明に従うさまざまなエンタルピー交換器の図面を参照しながら説明するが、先ず図１５を参照する。図１および図２に係る装置１ならびに図３に係る装置１３とは異なり、エンタルピー交換器パネル３、通過気流空間４、およびファン１８をすべての側面の風から保護し、ファン１８の吹出ゾーンの領域に向かって狭くなる複合形状をなす多数の防風機構が、エンタルピー交換器に配置され、防風機構は、ファン１８から吹出される空気を風から保護するので、この風は、ファン１８から吹出されるこの空気の流れのパターンにはごくわずかな影響しか与えず、空気入口２は完全に空けられたままである。
【００７８】
先行技術の装置１および１３では、保護格子が各ファンの外側に配置されている。
図４および図５に係るエンタルピー交換器１７において、各々２つのファンからなる２つの組は各々、保護格子２１よって覆われている。保護格子２１は、これらの組の２つのファンの吹出側開口部を覆う。図６は、６重変形を示す、すなわち、先行技術のエンタルピー交換器１３と同様に、平行な列にそれぞれ配置された２組のファンを含むエンタルピー交換器２０を示す。この６重実施形態のエンタルピー交換器２０はまた、各々３つのファンからなる２つの組の吹出側開口部を覆う２つの保護格子２１を含む。
【００７９】
装置１７および２０に関しては、回転方向が逆のファン１８を隣合わせに配置することも考えられる。そうすると、吹出された気流と気流の間の境界領域および遷移領域における渦流のソースがなくなるかまたは少なくとも実質的に減少する。
【００８０】
各ファン１８には、図４および図５に示されるファン１８の吹出側の気流誘導要素の内部形状に対応する流線形の回転対称出口ディフューザも設けられる。気流誘導要素１９の実際の実施形態を、図１５以降の図面を参照しながら以下でより詳細に示し説明する。
【００８１】
図７は、図４、図５および図６に係る実施形態における高性能ファン１８を搭載するための固定要素２２を示す。
【００８２】
固定要素は、湾曲した上部エッジ２４を有する４つの直立エッジ部２３と、溶接装置２５により矢印２６の方向に押下げられながら上部エッジ２４に気密接続され、ファン１８を収容するための貫通孔２８を有する、正方形で同様に金属のプレート２７と、プレート２７に接続されファン１８を支持するための回転対称構造体２９とを含む。この構造体は、３１で示される相補端部ゾーンで相互に結合されている湾曲ストリップからなる外側ケース３０を含む。
【００８３】
上記のように、ファンの有効直径の大きさは約３ｍである。
エッジ部２３各々の長さは約４ｍである。
【００８４】
なお、固定要素の形状は必ずしも正方形である必要はない。正方形と異なる少し細長い形状も、状況によっては使用できる。
【００８５】
図８は、製造業者がBaltimore社である先行技術の両面エンタルピー交換器３２を示す。
【００８６】
このエンタルピー交換器３２には、どちらも３３で示される２つの空気入口が、このエンタルピー交換器内に画定されている中央面３４の両側に設けられている。２つのエンタルピー交換器パネル３５が、中央面３４を中心として対称に配置されている。ファン５の中心軸３６が、中央面３４において鉛直方向に延びている。ファン５は中央面３４を中心として対称になるように配置されている。
【００８７】
ファンの直径は約３ｍであり、使用されるモータ出力は約３５ｋＷである。
エンタルピー交換器パネル３５の位置はわずかに傾斜しており、これらのパネル間の距離は、ファン５の方向にすなわち上に向かって増している。
【００８８】
エンタルピー交換器パネル３５とファン５との間には通過気流空間３７が画定されており、通過気流空間３７は、フレーム３８の一部を形成する、すべて３９で示される鋼板によって囲まれている。
【００８９】
ファン５は、フレーム３８の一部を形成する支持ビーム４０によって支持されている。支持ビーム４０はまた、電気駆動モータ４１と、電気モータからファン５へのトランスミッション４２とを支持する。
【００９０】
ファン５は、その駆動装置４１、４２とともに、フレーム支持ビーム４０を介してフレーム３８によって支持されているので、エンタルピー交換器３２の筐体を形成しかつフレーム３８の一部を形成する鋼板３９が、発生した大きな機械的振動によって励振することを防止できない。これらの板は、寸法が大きいので、音響負荷が高く、かなり大きな音を発する。このフレームの板３９から発せられる音の周波数は、ファン５のロータ８の回転数、ブレードの数、および電気モータ４１の回転速度に関連する。
【００９１】
加えて、エンタルピー交換器３２を通る気流は極めて不都合であり、これらの気流はエンタルピー交換器３２から発せられる音に大きく寄与する。
【００９２】
エンタルピー交換器パネル３５は、具体的にはＰＶＣからなるプレートを含み、これらのプレートは、互いに平行な関係でかつ鉛直方向において等距離になるように配置され、以下で説明するように濡らされる。これらのプレートは給水槽４３から水を受け、給水槽４３は、エンタルピー交換器３２の上面に配置され、水を、開口部を介して、任意で噴霧器を介して、パネル３５のエンタルピー交換器要素に沿って供給する。その後、蒸発しなかった水は、下方に漏れ、エンタルピー交換器３２の下面に配置された集水槽４４に入る。
【００９３】
エンタルピー交換機パネル３５の入口側にある入口開口部４５は、入口格子４６によって覆われている。その性質、形状、および機能を、以下において特に図１１を参照しながら説明して明らかにする。
【００９４】
矢印４７は、空気入口３３および入口開口部４５を介して取込まれる供給気流を示す。空気は、通過気流空間３７を通過した後に、ファンを介してエンタルピー交換器３２から出る。出口気流は矢印４８で示されている。
【００９５】
図９は、図８のＩＸ−ＩＸに沿う水平断面図を示す。図９に示されるエンタルピー交換器パネルは、鉛直位置において互いに隣合うように配置された多数のＰＶＣプレートを含み、これらのＰＶＣプレートは説明した方法で濡らされる。よって、濡らすための水の温度は、蒸発冷却器の原理で減少する。なぜなら、この水の一部は、水膜を部分的に蒸発させる、ＰＶＣプレート４９間に流れる空気によって、蒸発するからである。
【００９６】
図１０は、図８のＸ−Ｘに沿う水平断面図である。この図面は、通過気流空間３７内の完全に無秩序な流れが非常に模式的に矢印５０で示されているので、特に重要である。この図面は、デッドゾーンおよび渦流の発生が経時的に大きく変化し、角がある形状と急な変化が原因で、乱流を防止できないことを、説明している。ファン５が全く技術的に改良されていないので、通過気流チャンバの中央領域で強い予回転が発生する。これに関連する矢印には参照番号５１が付されている。
【００９７】
吸入された空気の方向が、隣合う２枚のＰＶＣプレート間の空間内で、特にエンタルピー交換器パネル３５の側方ゾーン内で、局所的に逆向きになることを防止することすら不可能である。このようなゾーンでは、ファン５による有効な吸入が発生しない。これに関連する、流れの一部が逆向きになっている部分は矢印５２で示されている。
【００９８】
これらの気流が完全に無秩序であり制御不能であるという性質を有することを、通過気流空間３７内の流れの正確なイメージを示す図１０が説明していることは、明らかであろう。この駆動装置を有するファンは実際、寸法が過大であるので、依然として許容できる出力が得られる。
【００９９】
図１１は、図８のＸＩ−ＸＩに沿う鉛直断面図である。
また、図１１において、妨害されることなくエンタルピー交換器パネルを通ってファンに到達する気流が、気流のうちのごく一部のみであることも、明らかである。この図の面において、これは概ね、エンタルピー交換器パネル３５の全体の高さの約４０％以下である。なお、先行技術のエンタルピー交換器３２は、極めて不利な現象、すなわち、ファンを大きな駆動力と高回転速度で運転する場合であってもこのようなゾーンが比較的大きく広範囲に亘っているという現象によって、非常に苦しめられている。吸入が生じないこれらのゾーンは、すべての図面に明示されており、破線の輪郭で示されている。これらの輪郭の内部は、これも破線でハッチングされている。吸入が生じないこれらのゾーンは参照番号５３で示されている。エンタルピー交換器パネル３５の領域内の、吸入が生じないゾーン５３から、有効な通過流部分が全有効利用領域の約４０％しかないことがわかる。
【０１００】
吸入が生じないゾーン５３がエンタルピー交換器３２の内側にも外側にもあることに注目することも重要である。交換機３２の外部の領域では、当該領域を通る有効な流れは発生しない。このことは、エンタルピー交換器３２の性能に非常に大きな悪影響を与える。
【０１０１】
ファンおよび円筒形の吹出側ガイド１５が空気力学的に極めて不適切な構成なので、ファンの領域内でも吸入が生じないゾーンが相当にあることに注意されたい。このゾーンは、ファン５のロータ８のブレード５４の自由端ゾーンの領域、および、ロータの直径のうちの相当な部分の上において延在している中央ハブ１０の領域の中央部である。
【０１０２】
上述の説明に基づくと、先行技術のエンタルピー交換器３２の流れのパターンひいては効果的なエンタルピー交換性能が極めて不十分であることが、明らかであろう。
【０１０３】
入口格子４６が、２つの入口開口部４５各々に設けられている。この格子は、等間隔で配置された水平方向に延在する多数のルーバー６０を含み、図１１にはこれらのルーバーの断面形状が明確に示されている。上流側においてルーバー６０の表面は水平方向に延び、それに続く部分は約４５度の角度をなして下向きに延びている。よって、供給された気流は、下方向に偏向させられた後、少なくともその一部が対応するエンタルピー交換器パネル３５に供給される。
【０１０４】
先に述べた重大な欠点を有する、上記角があり非流線形の構造のエンタルピー交換器３２から、この先行技術によるルーバー６０を用いた場合は、供給された気流も、とりわけ独特の態様で案内されることは、明らかであろう。理解されねばならないのは、ルーバーの重要な目的が、濡れたＰＶＣプレート４９を外光、特に直射日光から遮蔽することである点である。このため、この先行技術によるルーバーの目的はおそらく確実にこのような遮蔽を実現することである。この目的が十分に達成されるのか否か、非常に疑わしい。なぜなら、多くの場合外側から内側への視線があると考えられる、すなわち、エンタルピー交換器パネルのＰＶＣプレートは入口格子４６の比較的狭い隙間を通して外から見えているからである。
【０１０５】
ルーバー６０の、流動学の観点から技術的改良が非常に遅れている角度がある形状と配置には、さらに重大な欠点がある。ルーバー６０から出た気流を対応するエンタルピー交換器パネルの流入面に対してできる限り横向きに案内する必要があることは、明白であろう。図示されている先行技術の実施形態において、気流は、逆に、下向きに４５度で偏向させられる。エンタルピー交換器パネル３５の内部に向かう流れの角度が正しくないことから生じる悪影響は、これらのパネル３５が鉛直面に対して約５度の角度で傾けて配置されていることにより、さらに大きくなる。各エンタルピー交換器パネル３５の入口側の対応する気流の流入角はしたがって５０度以上になる。これは不可解な選択であり、このことが原因の一部となって、上側にデッドゾーンが発生する一方で、下部領域では、入ってくる流れが完全に不適切であり、そのために、上述の局所的な流れ５２の流れの方向が逆になる。
【０１０６】
図１１Ａは、図１１Ａのエンタルピー交換器３２を縮小して示す。この図１１Ａに、３つのグラフ、具体的には図１１Ａ’、図１１Ａ’’および図１１Ａ’’’が追加されている。
【０１０７】
図１１Ａ’は、供給気流４７の流速分布を示す。このグラフは、エンタルピー交換器３２の対応する流入側の寸法に正確に対応している。図１１Ａ’は、流れが、中心よりもわずかに上ではあるが中央領域に集中していること、および、流速が両端に向かってまずゼロになり負の値に達しているので流れの向きが逆になりさらに上と下に向かっていることを、明確に示している。
【０１０８】
図１１Ａ’’は、エンタルピー交換器３２の高さに沿う略中間点までの同様の速度分布を示す。この図は中央面３４を中心として対称である。このため、左側の部分のみを示している。
【０１０９】
図１１’’’は出口気流４８の速度分布を示す。図１１’’に示す分布のように、この分布も、中央面３４を中心として対称であり、これは概ねファン５の回転軸３６を中心として対称である。このため、左側の部分のみを示している。有効利用されているのが、ファンの有効吹出側領域のうちのごく限られた部分のみであることが明らかであろう。
【０１１０】
原則として回転対称である、自由に広がって流れ出す出口気流４８の流れパターンは、右側でも同様に片側だけが示される。この気流はその境界部分５５では経時的に変化する強い渦流の経路５６をなす。通過気流空間３７内の無秩序な気流５０、強い予回転、渦流、および乱流により、大きな騒音に近い音が発生する。
【０１１１】
図１２は別の先行技術のエンタルピー交換器５７を示す。これは、乾式の直立した２つのエンタルピー交換器パネル３５を含む。これは、すなわち、たとえば管とスラットとを有する熱交換器パネルであり、このパネル内の管は通過気流によって冷却されるべき媒体を流す。
【０１１２】
エンタルピー交換器３２と異なり、エンタルピー交換器５７は、原則として先に説明し示した例示の実施形態に従うファン５と同じ構造の、より小さなファンを２つ含む。吸入が生じないゾーンは、ここでも点線の輪郭とハッチングで示され、参照番号５３が付されている。
【０１１３】
図１２Ａは、エンタルピー交換器５７の供給流速分布を示す。グラフに示される速度分布から明らかであるように、この実施形態の、中に向かう流れの有効性も極めて不十分である。有効に通過する供給気流はエンタルピー交換器パネル３５の高さの約４０％のみであると考えられる。
【０１１４】
図１３は、他の先行技術のエンタルピー交換器５７を示す。
概ねＶ字形の断面位置になるように配置されているエンタルピー交換器パネル３５は、２つの端壁５８および上部プレート６３とともに、通過気流空間３７を囲んでいる。エンタルピー交換器パネル３５は、鉛直面に対して約２０度の角度で傾けて配置されている。エンタルピー交換器パネル３５は、それ自体は一般的に知られている通常の熱交換器プレートを含み、銅管部分がジグザグパターンで延びて互いに直列に接続されている。エンタルピー交換器パネル３５はまた、熱交換表面積を大きくするために上記管部分に接続された伝熱スラットまたはフィンを含む。
【０１１５】
図１４は、図１３のＸＩＶ−ＸＩＶに沿う鉛直断面図を示す。ここでも参照番号５３で示されている吸入が発生しないゾーンは、この実施形態においても通過気流の有効性が非常に限られていることを示す。この実施形態ではエンタルピー交換器３５の高さの約２分の１が空気を通すのに有効であることが、矢印５９で模式的に示されている。
【０１１６】
図１５は、本発明の教示に従う二重型のエンタルピー交換器を示す。このエンタルピー交換器には参照番号６１が付されている。
【０１１７】
エンタルピー交換器６１は、鉛直面に対して約２５℃の角度で配置された２つのエンタルピー交換器パネル３５を含む。エンタルピー交換器パネル３５がこのように斜めに配置されているので、通過気流空間は、たとえば図１１に示される先行技術のエンタルピー交換機３２よりも、上に向かってより大きく広がる形状を有する。
【０１１８】
本発明の多数の側面を、エンタルピー交換器６１において認識することができる。
以下で説明する、本発明に従う改良されたファン１８の有効通過気流面積の、対応する空気入口３３の総有効通過気流面積に対する比率は、約０．３以下である。ファン１８には、回転対称の気流案内要素６２が設けられており、その少なくとも内面の形状は、図６のエンタルピー交換器２０の切取られて見えている部分において認識することもできる。気流案内要素６２は、ファン１８の上流側、すなわち通過気流空間３７の内部においてある程度の距離にわたって延在するとともに、ファン１８の下流側、すなわちエンタルピー交換器６１の外側においても延在する。
【０１１９】
ファンに設けられ以下で説明する態様でファンとともに協働する回転対称の気流案内要素６２は、ファン１８の上流側にも下流側にも延在しており、その上流ゾーンおよび下流ゾーン双方において流線形を有している。そのため、上流領域、特にエンタルピー交換器パネルの上部領域においても、同じく吹出側の領域においても、デッドゾーン、渦流、および乱流が効果的に防止される。ファン１８は、多数の、好ましくは１０以上の空気力学的形状のブレード６５を含み、これらのブレード６５は、同軸配置されたハブ６４上において角度をなすようにかつ等間隔で配置され、その外端ゾーン６６は同心リング６７によって互いに接続されており、同心リング６７は、気流案内要素６２の対応する環状のリセス６８にいくらかの隙間を残して嵌められているので、それぞれ参照番号６９および７０で示されているリング６７および気流案内要素６２の内面は、ファン１８を通過する気流に目に見えるほどの影響を与えることなく、実質的にスムーズに相互に接続されている。
【０１２０】
図１５に示されるように、リング６７の半径部分は概ね三角形である。環状のリセス６８の半径部分は実質的に同じ形状である。このため、リング６７は環状のリセス６８に、小さな隙間を残して嵌められている。リング６７の内面と気流案内要素６２の内面との間の距離は、どちらの軸側においても非常に小さいので、通過する空気に対して目にみえるほどの影響はない。その理由の一部は、これらの内面が滑らかに接続されていることにある。
【０１２１】
エンタルピー交換器６１において、通過気流空間における気流は、急な変化や障害物等による悪影響を受けない。このため、通過流はエンタルピー交換器パネル３５の実質的に全体の高さにわたって生じる。その結果に、気流案内要素６２が上記流線形を有していることが加わって、ファン１８の有効通過流面積と、この場合は個々のエンタルピー交換器パネル３５各々の表面積の２倍である、対応する空気入口の総有効通過流面積との比率は、約０．３以下である。
【０１２２】
上記手法を組合わせた結果、通過気流空間内の気流は、いずれかの位置で収束し、先に述べた先行技術のエンタルピー交換器の場合と異なり、実質的に、デッドゾーンも、渦流も、経時的に変化する渦流の経路も、乱流も、吸入がない領域もない。
【０１２３】
エンタルピー交換器６１は乾式である。エンタルピー交換器パネル３５は管に基づく通常の熱交換器パネルであり、冷却する媒体はこの管を通って流れ、この管の外側には、面積を拡大する伝熱フィンまたはスラットが設けられている。流れる媒体はしたがって、パネル３５を通過して流れる気流４７によって冷却される。
【０１２４】
図１５に示されるように、回転対称の気流案内要素６２は追加されたプリズム状の流線形要素に接続されている。図１６に示されるように、この流線形要素は中央面３４の方向に延在し、その内面は気流案内要素６２の内面７０につながっている。図１６に明確に示されているように、パネル７１はファンのための電気駆動モータ４１を支持している。駆動モータは、ハブ６４を回転駆動することにより、ブレード６５を有するファンロータ全体をトランスミッション４２を介して駆動する。パネル６１のその他の機能は、エンタルピー交換器パネル３５の上側に冷却対象の媒体を供給するために互いに平行である２つのマニホルドを支持することである。冷却された媒体は、最下部にあるパネル７２を介して放出される。冷却された媒体を放出するために１つまたは２つのマニホルドもこのパネル７２内で延在している。
【０１２５】
エンタルピー交換器パネル３５は、エンタルピー交換器６１の中において、鉛直面、特に中央面３４に対して約２５度の角度をなして延在している。この斜め位置の利点は、通過気流空間３７を流れる気流を、たとえばどちらも先行技術による図８のエンタルピー交換器３２および図１２のエンタルピー交換器５７と異なり、比較的小さな角度で偏向させるだけでよい点である。
【０１２６】
パネル７１に接続されたスポーク７３は、軸受を介してハブ６４を支持する。
電気モータ４１が通過気流空間の完全に外側に配置されておりしたがってこの空間を流れる空気に対する障害を形成し得ないことに注目する。モータ４１の回転をそれぞれのプーリを介してハブ６４に伝達する駆動ベルト７４によるこれらの気流への妨害は、無視してよい。
【０１２７】
通過気流空間の、狭い下側にあるのは、吸入が発生しない小さなゾーン５３である。しかしながら、その形状の性質のおかげで、この小さな無効空間の下部領域の気流は全く妨害を受けない。
【０１２８】
気流案内要素６２は、その下流の端部ゾーンにおいて、外側に収束する軸方向環状突起７５を有する。この突起は、互いに接続された少なくともわずかに凹状の２つの表面によって形成されている。これらの表面はすなわち、突起７５に隣接する内面７０、および、気流案内要素６２の円筒形の外面７６とそれに接続されているパネル７１の縁部の上面７７との組合わせである。凹状であると定義すべきこれらの表面は、突起７５から遠いそれぞれの側において、空気案内要素の、局所的に少なくとも概ね部分的にドーナツ形の凸状の残りの表面に、スムーズに移行する。これは上部パネル７１の示されている縁部分も含む。
【０１２９】
空気を少なくともある程度通すことができるスクリーン７８が、通過気流空間３７内の中央面３４に延在している。このスクリーンは、たとえば、どちらも開口部が約３０％〜７０％の範囲である、ポリエチレンモノフィラメントの織物からなる、または、たとえば金網からなる、防風メッシュとして実現し得る。
【０１３０】
図１６は多数のエンタルピー交換器６１からなるアセンブリの斜視図を示す。これらのエンタルピー交換器６１は、それぞれの中央面３４が同一面にありかつそれぞれの通過気流空間３７が１つの気流空間に統合されるように、相互に配置されている。このような構成を１列以上設けたものを、他の単体のエンタルピー交換器にも使用できることが注目される。上部パネル７１が相互に接続されているので、境界効果によってこの遷移領域に不都合が生じることはない。矢印４７が示すように外側から流入する空気は、実質的に互いに平行な流路を通ってエンタルピー交換機パネル３５に移動することになる。
【０１３１】
気流案内要素６２は、周縁に延在する水平分割接合部によって示されるように、分割形態である。ファンと気流案内要素６２を組立てるとき、Ｖ字形の環状リセス６８の下部分を含む下部分が最初に配置され、次に、ファンのロータが、ハブ６４、ブレード６５、およびリング６７とともに配置され、このリングは、少なくとも、対応する切頭円錐形状の下側の面を囲む領域に配置される。次に、気流案内要素６２の上部分が配置される。この部分は、上側の切頭円錐形状の面でリング６７を囲む。これらの切頭円錐形状面が一緒に環状のリセス６８を形成する。
【０１３２】
このように、気流案内要素の下部分を配置し、ファンロータを配置し、最後に気流案内要素の上部分を配置するという組立原理は、以下で説明する本発明の他の実施形態にも適用される。
【０１３３】
図１７に示される変形は、図１５に係るエンタルピー交換器６１に概ね対応しているが、いくつかの相違点がある。
【０１３４】
気流案内要素６２の上／外面８１は事実上凹形状であり、その点は、図１５に示される実施形態の疑似凹形状とは異なる。図１５の形状の場合、周方向の角度が付いた範囲においてデッドゾーンがある可能性があり、局所形状が流動学的に凹形状に近似している。
【０１３５】
分割接合部８３は、図１５の分割接合部８０が直線状であるのに対し、屈曲している。図１７に示されるように、分割接合部８３の終端は突起７５の上端にあるので、隣合う部分間にサイズの違いがあったとしても、通過する空気に影響を与えることを懸念する必要はない。
【０１３６】
最後に、図１７の下部パネル７２の形状に注目すると、下部パネル７２の形状は、図１５に係る下部パネル７２の流線形よりも優れた流線形である。しかしながら、通過する空気に対する効果は小さい。このことは、吸入が生じないゾーン５３が図１５と同じ位置にあるがわずかに小さいことから明らかである。
【０１３７】
図１８はエンタルピー交換器８４を示し、この交換器のファン電気駆動モータ４１の出力軸は、中央面３４において延在しており、ファンのハブ６４を直接駆動する。
【０１３８】
モータ４１は気流偏向要素８６に配置されている。この偏向要素８６は、通過気流空間３７の、ファン１８から遠い側に配置されている。偏向要素８６の目的は、対応するエンタルピー交換器パネルの隣接する端部ゾーンからの２つの気流を、ファン１８の中央ゾーンの方向にスムーズに偏向させることである。図１５および図１７の下部パネル７２のように、偏向要素８６もプリズム形状を有する、すなわち、中央面３４の長手方向のどの位置においても同じ断面を有する。偏向要素８６は、中央面３４を中心として鏡面対称の形状を有し、滑らかな曲線状の凸状の下側端部８７を２つ有し、これらの下側端部はそれぞれ対応する凹状の偏向面８８にスムーズに移行し、偏向面８８は中央面３４の尾根部８９で収束し、上記尾根部では、凹状の偏光面８８の間に鋭角が形成されている。
【０１３９】
図１９は、エンタルピー交換器のもう１つの変形９０を示し、これは、１点において、図１８のエンタルピー交換器８４と異なる。
【０１４０】
図１９に係る実施形態の気流案内要素６２は、図１８に係る、対応する機能を有する気流案内要素６２の形状と異なる形状を有する。
【０１４１】
すぐに目に付くのは、ファン１８がより奥まった場所にあり通過気流空間３７の中のより深い場所で相当な距離にわたって位置していることである。上向きの矢印で示されている、通過気流空間３７の上側の気流によって示されるように、このようにして通過気流空間内の空気がさらに圧縮されるので、気流の安定性が一層向上する。この実施形態においても、水平分割接合部８０が使用される。
【０１４２】
図１８および図１９に係るエンタルピー交換器８４および９０において、気流案内要素６２が、エンタルピー交換器パネル３５のための吸入マニホルドを支持または収容していることは明らかであろう。このことは、以下で説明する本発明に従うエンタルピー交換器の例示的な実施形態でも同様である。
【０１４３】
また、図１８および図１９に関して、エンタルピー交換器８４および９０では、下部パネル７２が、気流偏向要素８６および電気モータ４１とともに、地面９６によって直接支持されていることも注目される。このことは、先行技術の、特に、図８、図９、図１０、および図１１に係るエンタルピー交換器３２と比較して、騒音発生の低減に事実上寄与する。先行技術の場合、金属板の筐体を含むフレーム全体が電気モータ、駆動装置、およびファンとともに振動し始めるのを防止できない。
【０１４４】
図２０は、本発明のさらに他の実施形態のエンタルピー交換器９１を示す。この実施形態において、すべて９２で示される６つのエンタルピー交換器パネルが、ファン１８の中心軸３６に対して垂直な方向に延びる図２０の面において、中央面を中心として対称である多角形の形状に近似する断面形状を画定するように、配置されている。エンタルピー交換器パネル９２は、各々３つのパネルで構成される２つのグループとして配置されており、隣合うエンタルピー交換器パネル９２間の角度は約１３５度である。２つのグループそれぞれの自由端と自由端の間には、熱交換器パネル９２と同様に斜めに配置された２つの閉鎖壁９３が配置されている。
【０１４５】
この形状を用いると、通過気流空間３７のすべての側面におけるアクセスの容易性が、これまでに示し説明した実施形態よりも高いことが明らかであろう。理想的には、エンタルピー交換器パネルは通過気流空間３７の周囲全体にわたって延在していなければならないであろう。このような実施形態は図３０、図３１、および図３２に示されている。図２０において見えている上端９４は丸い形状でありしたがって流線形の機能も有する。
【０１４６】
図２０に係るエンタルピー交換機９１は、理想的であると考えられる図３０、図３１、および図３２に係るエンタルピー交換器の回転対称形状に、幾分近い。
【０１４７】
図２１および図２２は、図２０のＸＸＩ−ＸＸＩおよびＸＸＩＩ−ＸＸＩＩに沿う鉛直断面図を示す。エンタルピー交換器９１は、図１８に係るエンタルピー交換器８４との比較において、重要な多数の相違点を示す。第１の相違点は、気流案内要素６２の形状にある。その形状は、図１９に係る気流案内要素６２に関連しているが、図１９よりも通過気流空間３７の内部のより奥まで延在している。
【０１４８】
下プレート１３２の端部分１０７および気流案内要素６２の端部分は、流入した空気４７が静かにかつスムーズに案内されて、乱流、渦流またはデッドゾーンを生じさせることなく通過気流空間内に静かに流れ込むことができるよう、流れるような形状を有する。
【０１４９】
ファン１８は、地面９６の上に直接配置されたまたは地面に固定された架台９５によって支持されている。架台９５は、電気モータ４１およびトランスミッション４２も支持している。したがって、電気モータ４１、トランスミッション４２、およびファン１８のロータ９７には、エンタルピー交換器９１のその他の構造が全く接触していない。このため、このエンタルピー交換器から発生する音は非常に小さい。比較のために、実質的に同一の寸法を有するエンタルピー交換器９１は、同様の寸法の、図８に示される先行技術のエンタルピー交換器３２よりも発する音が小さく、その差は２５ｄＢ  ＳＰＬを超える。同じ音の減少は、本発明のその他の例示の実施形態、特に図３３に係るエンタルピー交換器１０６および図４０、図４１、図４２、および図４３に係るエンタルピー交換器１２５によって実現される。
【０１５０】
図２３は、本発明のさらに他の実施形態におけるエンタルピー交換器９８の、図２０に対応する上面図を示す。
【０１５１】
図２４および図２５は、このエンタルピー交換器９８と、上記図面に係るエンタルピー交換器９１とが、１点のみにおいて異なっており、この相違点がファン１８のための駆動手段の配置であることを示す。この実施形態の電気モータ４１は、支えワイヤ１３３が用いられている支持脚９９によって直接支持されており、ファン１８のロータ９７を電磁トランスミッション１００を介して駆動する。この構成自体は、図２０、図２１、および図２２を参照して説明したのと同じ音響的利点を有する。電磁トランスミッションの使用には、要求に応じて電子的に可変であり専有空間が小さいという利点がある。
【０１５２】
図２６はさらに他の変形を示す。図２７および図２８に示されるように、エンタルピー交換器１０１は、専有空間が小さくかつファン１８のロータ９７を直接駆動する非常に平坦な電気モータ１０２を含む。電磁トランスミッション１００と同じく、モータは可変型であってもよく、そうするとモータが生じさせる回転速度を調整できる。
【０１５３】
図２９は、図２４および図２５に係る電気モータ４１によって駆動される入力駆動シャフト１３４と、ファンのロータ９７のハブ６４に直接接続されている出力シャフト１３５との間に配置された電磁トランスミッション１０１の非常に模式的な断面図を示す。
【０１５４】
一次巻線１３６は、電気的接続１４３を介して、電子パワーユニット（図示せず）から適切な駆動交流を受ける。一次巻線１３６は、Ｕ字形のコア１３７と電磁的に協働し、Ｕ字形のコア１３７は、実質的に同一のＵ字形コア１３７と非接触で協働する。Ｕ字形のコア１３７は、一次巻線１３６を有する固定配置されたコアに対して回転可能に配置され、入力駆動シャフト１３４に固定的に接続されている第１のディスクによって支持される。回転可能に配置されたＵ字形のコア１３７と協働するのは二次巻線１３８である。二次巻線１３８は、このようにして誘起された電流を、同様に巻線とこの巻線と協働するＵ字形のコアとを有する電磁石１４０に伝送し、電磁石１４０も、第１のディスク１３９とともに回転するように配置されている。このようにしてこれらのＵ字形電磁石の極と極の間にある可変磁界が、強制的に伝達されるように、永久磁石１４１と協働する。永久磁石１４１は、上記電磁石と同じやり方でカラーの形態で配置され、ハブ６４に接続された出力シャフト１３５に固定的に接続された第２のディスクに固定的に接続されている。第１のディスク１３９および第２のディスク１４２の相対回転速度、したがって、入力駆動シャフトと出力シャフト１３５との伝達比は、適切にかつ要求に応じて、電気的接続１４３に供給される交流の経時変化を調整することによって調整できる。
【０１５５】
図３０、図３１、および図３２は、回転対称のエンタルピー交換器１０２を示す。これは回転対称のエンタルピー交換器パネル１０３を含み、エンタルピー交換器パネル１０３は、どの方向も優先することなく、すべての側面において空気４７を径方向に、実質的に円筒形の通過気流空間３７に入れる。気流案内要素６２は、本発明に従うエンタルピー交換器の他の例示的な実施形態に適用される形状とわずかに異なる形状を有する。
【０１５６】
図３０、図３１、および図３２に係る回転対称のエンタルピー交換機１０２は、図１８に係るエンタルピー交換器８４に適用される細長く実質的にプリズム形状の気流偏向要素８６に対応する、回転対称の気流偏向システム８６を含む。電気モータ４１が中に収容されているが、これは、図１８に係るエンタルピー交換器８４の場合と同じである。
【０１５７】
気流案内要素６２の形状は、先に示し説明した実施形態のものとわずかに異なっている。
【０１５８】
エンタルピー交換器１０２が、ファン１８の中心軸３６でもある中心軸とともに水平に延在していることは注目に値する。エンタルピー交換器１０２は、媒体を流すことができる４つの支持脚１０４によって支持されており、風向測定センサ１４４に基づいて風の方向に配置できるよう、鉛直中心軸を中心として回転するための、詳細には描かれていない手段によって配置されている。
【０１５９】
特に図３１に示されるように、円筒構造は本質的に理想的な形状であり、この形状に近いのは、図２０に係るエンタルピー交換器９１、図２３に係るエンタルピー交換器９８、および図２６に係るエンタルピー交換器１０１である。
【０１６０】
図３３はエンタルピー交換器１０６を示す。Baltimore社による先行技術のエンタルピー交換器３２を示す図１１と比較すると、これら２つのエンタルピー交換器の間にはある関係が存在することが直ちにわかる。図３３に係るエンタルピー交換器１０６は、エンタルピー交換器３２の、改良された上位バージョンであると考えることができ、出力が非常に大きく、はるかに軽量で、コストが低く、効率の点でも発する音が非常に小さいという点でも性能が高い。
【０１６１】
この点に関して以下で説明するのは、エンタルピー交換器１０６がエンタルピー交換器３２と異なる点であり、それとともに、当該変更によって実現される利点も説明する。
【０１６２】
ファン１８に設けられている気流案内要素６２は、ほぼ全体的に、図２０、２１、図２２に係るエンタルピー交換器９１、図２３、図２４、図２５に係るエンタルピー交換器９８、および図２６、図２７、図２８に係るエンタルピー交換器１０１に適用されている、気流案内要素９２に対応する。本発明に従う上記エンタルピー交換器の相違点は、外に向かって延在する部分の水平方向の大きさがより大きいことであることがわかる。この違いは、乾式の上記エンタルピー交換器９１、９８、および１０１のエンタルピー交換器パネル９２の厚さと、湿式の図３３に係る装置１０６の、それよりもかなり厚いエンタルピー交換器パネル３５の厚さとの違いによって決まる。
【０１６３】
模式的に示された形態の、通過気流空間３７を通る気流については、上記図面を参照して先に述べた説明の通りである。
【０１６４】
地面９６によって架台９５の上で支持されているモータ４１の中央配置は、エンタルピー交換器９１の架台９５上のモータ４１の配置に対応し、具体的には、２つのエンタルピー交換器９１および１０６のこの点に関する類似性を示す図２１に係る断面図の通りである。
【０１６５】
架台９５が地面９６の上に載っているだけでありモータ４１をトランスミッション手段およびファン１８のロータ９７とともに支持しておりこれらの部品はエンタルピー交換器１０６の他のどの部品とも機械的に接続されていないので、これらその他の部品に機械的振動が伝達されることはなく、音は発生しない。
【０１６６】
エンタルピー交換器パネル３５には、上から水が供給される。この水は、そのためにそれ自体周知のスプレー（図示せず）を備えた吸水槽４３からの水である。エンタルピー交換器パネル３５を通って流れる水の一部が蒸発することにより、蒸発せずに流れ続ける水が冷却され、この水は集水槽４４に集められる。注目すべき点は、特に図８に示される先行技術のエンタルピー交換器３２のステンレス鋼の水容器４３、４４と異なり、図３３に示される本発明に従うエンタルピー交換器１０６の水容器４３、４４は繊維強化ポリエステルまたはその他の適切なプラスチックからも製造できる点である。
【０１６７】
各空気入口３３には、周囲に延在する入口フレームが設けられており、この入口フレームは、空気入口３３の周囲において互いに接続されている多数のエッジ部分１０７を含む。これらのエッジ部分１０７は、空気入口３３に入る空気４７を有効に案内するとともに、ファン１８によって吹出される空気４８が再び空気入口３３に入るのを防止するような流線形を有する。
【０１６８】
さらに注目される点はルーバー６０の特有の形状である。この形状は本質的に、図１１に特に明確に示されているエンタルピー交換器３２のルーバー６０の形状と異なっている。この点について、明確にするために、本発明に従うルーバー６０の配置および形状を斜視図において明確に示す図３４を参照する。
【０１６９】
外側に配置された互いに平行で同一で水平方向に延在するルーバー６０のパターンが、装置１０６の両側の２つの空気入口３０に設けられている。本発明に従うと、各ルーバー６０は、図３４からはっきりとわかるように、事実上正弦波の形状で長さが１波長の長さの断面形状を有する。各ルーバーの入口ゾーンに対する接線と出口ゾーンに対する接線は互いに平行である。ルーバー６０間の距離は、ルーバーのパターンのエントリ側すなわち入口ゾーン１０８と出口ゾーン１０９との間に視線が存在しないようにする、距離である。ルーバーは光沢がない黒の表面を有する。外からの光および間違いなく直射日光は、このようにすることで、濡れたエンタルピー交換器パネル３５に達することができない。
【０１７０】
図３４は、ルーバー６０の入口ゾーン１０８と出口ゾーン１０９が外から入る気流４７の方向に延在するように、ルーバー６０が傾斜位置に配置されていることを明確に示している。
【０１７１】
上記波の形状の波長と振幅との比率は３以上である。上記構成により、外から流入した空気４７は、ルーバー６０のパターンを通過した後に、高さは多少異なるが、流入したときと同じ方向で、ルーバー６０のパターンから出る。このため、この気流は、対応するエンタルピー交換器パネルの入口側に、実質的に水平方向で到達する。先行技術の装置３２のルーバー６０の非常に不利な配置と形状は、図１１を参照しながら説明した通りである。
【０１７２】
図３４の斜視図に示されるように、エンタルピー交換器パネル３５は鉛直方向に垂設された多数の波形プレートを有し、これらのプレート間の距離は固定距離であり、各プレートは波形の輪郭１１１を有する。波形１１１の波の形状１１２は、同一であり、波形プレートの主面において隣合うように配置されている。
【０１７３】
波形プレート１１０には、垂設パイプ１１３によって垂設するための貫通孔が設けられている。波形プレート１１０間は、波形プレート１１０の一部を形成するスペーサ１１４によって確実に等間隔になる。
【０１７４】
波形プレート１１０はＰＶＣからなる。塩素を含有するＰＶＣを用いることにより、十分な抗細菌および抗微生物作用が得られる。このため、実際のところ、微生物汚染および藻類成長を心配する必要はない。この効果は、ルーバー６０の上記形状、構造、および光沢のない黒い表面によって強化され、波形プレート１１０に対する日光の照射が防止される。
【０１７５】
図３３Ａと、その一部を形成する図３３Ａ’、図３３Ａ’’、および図３３Ａ’’’により、本発明に従うエンタルピー交換器１０６の性能と先行技術のエンタルピー交換器３２の性能とを直接比較することができる。
【０１７６】
図３３Ａ’は、エンタルピー交換器１０６内の、通過気流空間３７の入口側には、吸入が発生しないゾーンがないことを直接的に示している。各エンタルピー交換器パネル３５はしたがって、全高さおよび表面積にわたって有効に利用されている。
【０１７７】
図３３Ａ’’は、いずれの位置でも、図１１Ａ’’に示される先行技術と比較して実質的に高く変動が小さい速度を有することを示している。
【０１７８】
図３３Ａ’’’は、流出速度プロファイルが、吸入が発生しないゾーン５３の存在によって妨げられないので、気流が、同じモータパワーで、非常に高い有効流量を可能にすることを示している。先行技術（図１１Ａ’’’）に従う限定された流量に対応する低い流量が許容できるのであれば、モータ４１に供給される電力も制限できる。しかしながら、エンタルピー交換器１０６の能力をより有効に利用するためには、ファンのロータ９７を通常の回転速度で回転させることにより、出来る限り気流を強くすることが推奨される。注目しなければならないのは、本発明に従う改良されたファン１８は、周知の先行技術のファン５と比較すると、同じ出力を得るのに必要な回転速度が遥かに低いことである。
【０１７９】
先に述べたように、ルーバー６０は、水平方向にかつ互いに平行で等間隔の関係で延在している。ルーバーは鉛直方向の多数の軸受ストリップ１１５によって支持されており、これらのストリップには正弦波形状で十分な寸法のスロット孔が設けられ、これらの孔は、ストリップ１１５間で互いに位置合わせされており、製造時には、これらの孔を通してルーバーをそれぞれの端部位置に挿入する。
【０１８０】
図３５、図３６、図３７、図３８、および図３９はすべて、同一の改良され非常に高品質のファン１８を示している。しかしながら、これら５つのファンは使用されている駆動装置が互いに異なっている。
【０１８１】
図３５に係る実施形態において、回転対称の気流案内要素６２は電気駆動モータ４１を収容している。モータ４１は、ファンのロータ８のハブ６４を、減速機１１７、駆動シャフト１１８、および直角トランスミッション１１９を介して回転駆動する。ハブは、回転のために、気流案内要素６２によって、軸受を介して支持されている。気流案内要素６２は、角度を付けて等間隔で配置された多数のスポーク７３によって支持されている。
【０１８２】
なお、気流案内要素は、事実上円筒形の外面を有する特有の形状を有しているが、図３５、図３６、図３７、図３８、および図３９に係る互いに異なる駆動装置が、気流案内要素６２の形状に依存していないことに注意する。しかしながら、これらは改良されたファン１８に特有である。これは、特に、本発明に従うエンタルピー交換器の例示的な実施形態の図１５および図１５に続く図面を参照して説明した通りである。
【０１８３】
図３６に係る実施形態では、間に９０度の角度をなすように配置された４つの駆動モータ４１を使用する。駆動モータ４１は駆動ローラ１２０を有し、駆動ローラ１２０は、たとえば、ブレード６５の端部ゾーン６６を互いに接続するリング６７の下面上に、たとえばばね手段によるいくらかの圧力で、係合する。
【０１８４】
図３７に係る実施形態において、リング６７は環状の誘導モータ１４５のロータを形成している。そのために、リング６７の切頭円錐形状の上面と切頭円錐形状の下面双方に、たとえば多数の永久磁石が、または、環状回転トランスを介して電磁石が設けられている。リングの一部を形成するこれらの磁石は、電磁石１２１の２つのカラーと協働する。電磁石１２１は、上記リング６７の磁石と協働できるように配置されている。先に簡単に説明した構造により、リング６７を、したがってロータ８全体を、適切な電子制御の下で十分なパワーで回転させることができる。上記環状の誘導モータ１２０はさらに、運転中にリング６７の磁気サスペンションも提供ししたがってロータ８の磁気軸受を提供するように実現することができる。図３６に係る実施形態と同じく、この場合、ハブ６４の通常の中央軸受は原則として不要である。図３６では、リング６７は結局のところ４つの電気モータ４１によって支持されている。しかしながら、たとえば、停止中のメンテナンスのために技術者が手でロータ８を一定距離回転させることができるようにすることが望ましい。これは、ファン８の動作中のみ有効である磁気サスペンションだけでは不可能である。したがって、図３５の態様でスポーク７３を介して気流案内要素６２によって支持されている補助軸受（図示せず）を好都合に使用することができる。
【０１８５】
図３８に係る実施形態において、中央に配置された電気モータ４１がファン１８に設けられている。このモータは、たとえば架台である軸受構造１２２によって支持されており、ハブ６４を、したがってファンロータ８を、可変電磁トランス１２３を介して回転駆動する。ロータ８の回転速度は、可変トランス１２３を用いて要求に応じて調整できる。
【０１８６】
図３９に係る実施形態において、軸受構造１２２は、電磁形態の可変駆動モータ１２４を支持している。図３８と比較すると、このようなモータは、モータ４１の機能と可変トランス１２３の機能双方を果たし、専有空間が小さいタイプであることができる。
【０１８７】
図４０、図４１、図４２、図４３、および図４４は、本発明に従う以下のタイプのエンタルピー交換器１２５を示す。これは、先に示し説明した図３３および図３４に係るエンタルピー交換器１０６をさらに改良した変形である。上記本発明の技術的原理は、エンタルピー交換器１２５にもかなりの程度当てはまる。エンタルピー交換器１２５の特性および性能に関しては、図８、図９、図１０、および図１１に係る先行技術のエンタルピー交換器３２と比較する必要がある。
【０１８８】
図３３の本発明に従うエンタルピー交換器１０６と、図４３に示されるエンタルピー交換器１２５とを比較すると、エンタルピー交換器１２５のエンタルピー交換器パネル３５の方が厚みが大きいことがわかる。このことは、冷却対象の媒体が有効に流れる面積を事実上増大できることを意味する。したがって、エンタルピー交換器１２５の効率はエンタルピー交換器１０６の効率よりも大幅に高い。
【０１８９】
図２０〜図２８に係るエンタルピー交換器９１、９８、および１０１と同様、エンタルピー交換器１２５では、各々３つのエンタルピー交換器パネルで構成される２つのグループが、エンタルピー交換器１２５の両側に配置されている。この実施形態は、エンタルピー交換器パネル３５を約２０度の角度で傾斜させて配置していること、および、相互間の角度が約２５度であることからも、利点を得ている。このため、すべての側面からの流入に事実上近い。
【０１９０】
エンタルピー交換器１０６と同じく、地面９６の上の下部プレート１２７を介した架台９５が駆動モータ４１を支持している。エンタルピー交換器１２５は、このようにして完全に振動から切離されているので、騒音が非常に小さい。
【０１９１】
図４４は、一部が切取られ一部が透明になるように描かれた分解組立図を示す。この分解組立図は、工場で前もって作られたエンタルピー交換器１２５のすべての部品および部品を組立てたものを示す。エンタルピー交換器１２５は少数の部品から組立てることができる点が注目される。どのような状況でも工場内において完全に制御された環境でできる限り多くの製品を製造し現場で行なう組立作業はできる限り少ないことが推奨される。
【０１９２】
事実上たらいの形状の筐体は、厚さ約１０ｍｍの鋼板が接着された繊維強化ポリエステルからなる下部プレート１２７を含む。その周囲に延在しているのは直立壁部分１２８であり、この壁部分は、ガラス繊維強化ポリエステルから、または、ポリエステルもしくは鋼板とたとえばフォーム充填ポリウレタンもしくはポリイソシアヌレートのサンドイッチ構造からなる。このようにして、水を集める容器４４の機能を果たすたらい構造が得られる。
【０１９３】
周囲の壁部分１２８の互いに平行な長手方向端部から延在しているのは、２つの直立側壁１２９である。これらの側壁は、プラスチック、特に高張力繊維で強化されたポリエステルから製造される。上記流線形のエッジ部分１０７は、これらの壁１２９の下側と上側の端部ゾーン間に位置する。
【０１９４】
入口格子１２６を通して気流４７を供給する役割を果たす入力開口部は、側壁１２９の端部ゾーン間において画定されている。
【０１９５】
エンタルピー交換器１２５は、各々が３つの給水容器４３を含む２つの部品１３１によって覆われている。
【０１９６】
架台９５が重い下部プレート１２７を介して地面９６の上に載っておりこの構造体の残りの部分はファンの移動部品すべてから完全に分離されているので、エンタルピー交換器１２５の騒音は非常に小さい。
【０１９７】
流線形のエッジ部分１０７は、入口開口部４５の周囲に延びている。
エンタルピー交換器１２５の構造は非常に単純である。
【０１９８】
図４４に係るエンタルピー交換器１２５の事実上たらい形状の筐体の大部分がプラスチックで構成されており、かつ、先行技術による鋼板の使用が完全に排除されており、かつ、吸水容器４３を有する部品１３１も強化プラスチック、特にポリエステルで構成されているので、エンタルピー交換器１２５は先行技術のエンタルピー交換器３２と比較すると非常に軽量である。図３３ならびに図４０、図４１、図４２、図４３、および図４４に係るエンタルピー交換器１０６に適用されたファン１８の直径は、約２．４ｍである一方で、モータパワーは、約１８ｋＷである図８に係るエンタルピー交換器３２を動作させるのに必要なモータパワーの約２分の１である。また、本発明に従う上記エンタルピー交換器の内部でモータ４１を運転するためのパワーを３５ｋＷまで増すことも考えられる。気流の強度は回転速度に比例する。気流の強度が４倍になることはないが、駆動モータパワーを２倍にすると、いずれにせよその増大量はかなり大きく、先行技術のエンタルピー交換器で得られる強度よりも遥かに高い。
【０１９９】
要求に応じて、本発明に従ういずれかのエンタルピー交換器の、ファンの吹出側に、保護格子を設けてもよい。エンタルピー交換器の組立体の場合、このような格子は、要求に応じて２つ以上のファン開口部の上に延在してもよい。
【０２００】
本発明に従うエンタルピー交換器にプラスチック構造部品を使用することにより、低価格、低重量、高い耐食性、および、特にサンドイッチパネルの場合、内部減衰が大きいという利点が得られる。このため、確実に、金属パネルと比較すると、発生する音は大幅に抑制される。
【０２０１】
比較的低い回転速度で動かすことができる、本発明に従う優れたファンを使用することにより、吹出される空気の中にある回転部品が、通常の先行技術のファン５の場合よりも大幅に小さいという利点も得られる。
【０２０２】
先行技術のエンタルピー交換器を示す図１１と本発明に従う同様の寸法のエンタルピー交換器を示す図３３とを比較すると、これら２つの間には特定の関係があることが直ちにわかる。しかしながら、先行技術と本発明との違いは本明細書においてこれまでに明確に説明した通りである。この説明に照らせば、図１１に係るエンタルピー交換器３２を図３３に示される本発明に従うエンタルピー交換器１０６に改造することによって改善するために必要なステップが明らかになるであろう。
【０２０３】
本発明に従う原理により、エンタルピー交換器の極めて軽量で低コストの構造が可能になり、先行技術と比較して性能も大幅に改善することは、これまでの説明から明らかであろう。
【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１１Ａ】
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【図１１Ａ−１】
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【図１１Ａ−２】
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【図１１Ａ−３】
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【図１２】
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【図１２Ａ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３３Ａ】
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【図３３Ａ−１】
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【図３３Ａ−２】
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【図３３Ａ−３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【国際調査報告】
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