(57)【要約】      （修正有）【課題】冷却効率を改善し、小型にして全体がコンパクトな間接式気化式冷却装置及び流路基盤を提供する。【解決手段】ウエット・チャネル及びドライ・チャネルを形成する流路基盤１が多孔質プラスチックで型造され、この流路基盤の片面に流線型形状のスペーサー２を空気の流れ方向に沿って所定間隔で複数突設して配列するとともにこの流路基盤１面にエンボス模様で多数の凸部を形成して裏面にくぼみを配列形成し、この流路基盤のウエット・チャネル側表面に繊維４を植毛してなる。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
気化現象を生じさせる為のウエット・チャネルと、被冷却空気を通すドライ・チャネルとの間に流路基盤を配置し、これらウエット・チャネルとドライ・チャネルとを交互に配置するように積層して配列し、前記ウエット・チャネル内の気化現象により前記流路基盤を冷却し、熱交換によって前記ドライ・チャネルに流入した空気を冷却する間接式気化式冷却装置の流路基盤において、前記ウエット・チャネル及びドライ・チャネルの前記流路基盤が多孔質プラスチックで型造され、この流路基盤の片面に流線型形状のスペーサーを空気の流れ方向に沿って所定間隔で複数突設して配列するとともにこの流路基盤面にエンボス模様で多数の凸部を形成して裏面にくぼみを配列形成し、この流路基盤のウエット・チャネル側表面に繊維を植毛してなることを特徴とする流路基盤。
【請求項２】
前記流路基盤のウエット・チャネルの流入口側の遮蔽壁の内側に排気口側に湿気を含む空気を案内する弧状ガイド突起が数個配列してあることを特徴とする請求項１に記載の流路基盤。
【請求項３】
前記流路基盤のドライ・チャネル側の表面は円滑な多孔質プラスチックで形成され、裏面のウエット・チャネル側の前記多孔質プラスチックの表面の全体には短繊維が静電植毛して膜層が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項２に記載の流路基盤。
【請求項４】
前記ウエット・チャネル内の膜層の植毛に吸水剤が塗布してあることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の流路基盤。
【請求項５】
間接式気化式冷却装置の流入口側と給気口側の端縁を除いた両側の端縁に遮蔽壁を突設形成してなるドライ・チャネル側表面と、この裏面において両側前記遮蔽壁により形成される長溝を備え、前記流入口端縁に張出片を突設し、全面に植毛してなるウエット・チャネル側表面とを備えた多孔質プラスチックで形成した流路基盤Ａと、
前記流路基盤が、間接式気化式冷却装置の給気口側を除く両側周縁端縁に遮蔽壁を突設形成し、この遮蔽壁の片側の流入口近傍を欠如して排気口を形成するとともに流入口側端に遮蔽壁を突設し、表面に繊維を植毛してなるウエット・チャネル側表面と、円滑な多孔質プラスチック面で形成され、給気口側を除く周辺に前記遮蔽壁による長溝を備え、前記流路基盤Ａの張出片に係合する張出片を流入口側縁に張出してある流路基盤Ｂとを組合せてウエット・チャネル及びドライ・チャネルを形成し、前記ウエット・チャネルの排気口を上側にしてこれらを多段に積層して形成し、被冷却空気を前記ドライ・チャネルの開放した流入口側から送入し、給気口側に排出して外部に供給するとともにこの給気口に排出した被冷却空気の一部を外部静圧によって前記ウエット・チャネル内に送入して上側に設けた排気口から湿気を含む空気を排気することを特徴とする間接式気化式冷却装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本考案は、所定の間隔で流路基盤を積層して形成する加湿冷却ゾーン（ウエット・チャネル）と被冷却空気ゾーン（ドライ・チャネル）とを交互に隣接配置して被冷却空気ゾーンに流入した空気を冷却する間接気化式冷却装置に関する。特に、この装置内に積層配置する流路基盤の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】  水の気化熱を利用して空気を冷却する方法は古くから使用されている。しかし、水を気化させる通路に配置された基板とこれに隣接する通路に送入される流体との熱交換の効率は悪く、実用的ではなかった。この熱交換効率を改善したものとして特開２００４−５１３３２００９年１０月２１日号公報他いくつかの特許が発明され、実用化されている。例えば、特開２００９−１５０６３２号公報によって知られている。空気を加湿すると気化現象が生じ潜熱が奪われる事によりその空気の湿球温度迄空気の温度は冷却される。しかし、同時に被冷却空気は加湿される。この原理は加湿冷却として下記特許文献などにより広く知られ、それを利用した気化式冷却器も広く作られ販売されている。放出する空気の加湿を望まない場合には、加湿冷却されるゾーン（ウエット・チャネル）と被冷却空気の通るゾーン（ドライ・チャネル）とを分離し、加湿冷却ゾーンで冷却された温度を熱交換により、被冷却空気のゾーンに伝えて、被冷却ゾーンの空気の顕熱のみを冷却するという方式。いわゆる、間接式気化式冷却器という製品も既に製作販売されている。
【先行技術文献】
【０００３】
【特許文献１】  特表２００４−５１３３２０号公報
【特許文献２】  特開２００７−１４７１１７号公報
【特許文献３】  特開２００９−１５０６３２号公報
【０００４】  特許文献１の発明は、下部に配置した水槽から毛細管現象で吸い上げられた水を気化するウエットサイドを通過させる気体の流れとこのウエットサイドの隣接するドライサイド（被冷却流体を通過させる）を通過する流体を熱交換により冷却するが、この両者の間に配置する基板に多数の孔を空けてあり、これに水が流れて冷却効率を上げるもので、ウエットサイドとドライサイドを通過する気体と流体の流れは直交するものであり熱交換率が好ましいものではなかった。
特許文献２に記載される発明の冷却装置は、積層した被冷却空気の流れとウエットゾーンに流入する空気の流れとを直行するようにするとともに、基板に多数の孔を設けたり、基板の形状を九十九折にしたものである。このような構造では熱交換効率が悪く、実用的には装置が嵩張り、コンビニエンスストアなどの店に設置するにはコスト高となっていた。従って、一般家庭に設置するような小型に形成できなかった。
【０００５】  更に、特許文献３の流路基盤は、合成樹脂で形成してあるが、これら流路基盤の間隔を維持するスペーサーの１平方当たりの数が多く、円形に形成してあるので各チャンネル内を通過する空気の乱急流の影響を受け、円滑な空気の流れが得られず、冷却効率が低下していた。更に、ウエット・チャネル側の流路基盤の表面に吸水物質として一般的な織布や不織布を合成樹脂シートの表面に接着、貼着するものであるのでこの接着工程が煩雑であるばかりでなく、保水効果かあまり良いものではなく、基盤の厚みが厚くなり熱交換効率が低く、間接式気化式冷却装置としては小型に製造できなかった。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】  本考案の間接式気化式冷却装置は、前記従来の間接式気化式冷却装置における冷却効率を改善し、小型にして全体がコンパクトな一般家庭にも設置できる冷却装置を提供するものである。
そのためにドライ・チャネル内での乱気流の発生を低下させ、かつ、熱交換率を上げ、発生する冷却熱を、ドライ・チャネルを通過する被冷却空気に最大限の熱交換効率で伝達する間接式気化式冷却装置を提供することである。
また、本考案の間接式気化式冷却装置は空気を主体にした機器であるので、商業用を考える時、機器の圧力損失を最小にし、安価に大量生産に適する製作方法を提供するものである。【０００７】  本考案の間接式気化式冷却装置に使用する流路基盤は、上記の問題点を改善すべく改良工夫することを課題としたものである。
また、本考案の課題は、多孔質プラスチックシートの表面に短繊維を植毛するだけで厚さの薄い簡易に製造できる流路基盤を提供することである。
本考案の課題は、ドライ・チャネル及びウエット・チャネルを形成する流路基盤はコンパクトで、冷却効率のよい、廉価な間接式気化式冷却装置の流路基盤を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  本考案の課題は、以下の構成によって達成できる。
気化現象を生じさせる為のウエット・チャネルと、被冷却空気を通すドライ・チャネルとの間に流路基盤を配置し、これらウエット・チャネルとドライ・チャネルとを交互に配置するように積層して配列し、前記ウエット・チャネル内の気化現象により前記流路基盤を冷却し、熱交換によって前記ドライ・チャネルに流入した空気を冷却する間接式気化式冷却装置の流路基盤において、前記ウエット・チャネル及びドライ・チャネルの前記流路基盤が多孔質プラスチックで型造され、この流路基盤の片面に流線型形状のスペーサーを空気の流れ方向に沿って所定間隔で複数突設して配列するとともにこの流路基盤面にエンボス模様で多数の凸部を形成して裏面にくぼみを配列形成し、この流路基盤のウエット・チャネル側表面に繊維を植毛してなる流路基盤の構成である。【０００９】  本考案の前記課題は、前記流路基盤のウエット・チャネルの流入口側の遮蔽壁の内側に排気口側に湿気を含む空気を案内する弧状ガイド突起が数個配列してある流路基盤の構成によって達成できる。【００１０】  本考案の前記課題は、前記流路基盤のドライ・チャネル側の表面は円滑な多孔質プラスチックで形成され、裏面のウエット・チャネル側の前記多孔質プラスチックの表面の全体には短繊維が静電植毛されている流路基盤の構成によって達成できる。
また、本考案の流路基盤の前記短繊維に吸着剤であるシリカゲル、スポンジ状酸化チタン等の吸水吸着剤を塗布する構成によって前記課題は達成できる。【００１１】  本考案の前記課題は、間接式気化式冷却装置の流入口側と給気口側の端縁を除いた両側の端縁に遮蔽壁を突設形成してなるドライ・チャネル側表面と、この裏面において両側前記遮蔽壁により形成される長溝を備え、前記流入口端縁に張出片を突設し、全面に植毛してなるウエット・チャネル側表面とを備えた多孔質プラスチックで形成した流路基盤Ａと、前記流路基盤が間接式気化式冷却装置の給気口側を除く両側周縁端縁に遮蔽壁を突設形成し、この遮蔽壁の片側の流入口近傍を欠如して排気口を形成するとともに流入口側端に遮蔽壁を突設し、表面に繊維を植毛してなるウエット・チャネル側表面と、円滑な多孔質プラスチック面で形成され、給気口側を除く周辺に前記遮蔽壁による長溝を備え、前記流路基盤Ａの張出片に係合する張出片を流入口側縁に張出してある流路基盤Ｂとを組合せてウエット・チャネル及びドライ・チャネルを形成し、前記ウエット・チャネルの排気口を上側にしてこれらを多段に積層して形成し、被冷却空気を前記ドライ・チャネルの開放した流入口側から送入し、給気口側に排出して外部に供給するとともにこの給気口に排出した被冷却空気の一部を外部静圧によって前記ウエット・チャネル内に送入して上側に設けた排気口から湿気を含む空気を排気する間接式気化式冷却装置の構成によって達成できる。【００１２】  本考案の間接式気化式冷却装置は、空気と空気の熱交換を行わす方式であるが、この方式としては、大別して特許文献１などに記載されるような被冷却空気ゾーン（ドライ・チャネル）の空気の流れと加湿冷却ゾーン（ウエット・チャネル）の空気の流れとを直交する直交流による方式と両チャンネルの空気の流れが同一方向からそれぞれのチャネルに空気を挿入する並流方式及びウエット・チャネルとドライ・チャネルとでは空気の流れが対向するような向流方式が知られている。
一般に、並流又は向流方式の方が直交型方式より熱交換効率が良いと認められている。又、並流と向流にあっては向流の方が、熱交換効率が良いと認められているので本考案においては向流方式とする。【００１３】  本考案の流路基盤は、多孔質プラスチックによって型造され、軽量で、大量生産が容易で、安価であり、この流路基盤の片側、すなわち、ウエット・チャネル側の表面には静電植毛によって短繊維の膜層を設けてある。この短繊維の表面に吸着剤を塗布すると保水力が増加する。そのため気化効率がよい。例えば、シリカゲル、ゼオライト、スポンジ状酸化チタンなどが好ましい。【００１４】  本考案の流路基盤としては、ウエット・チャネルとドライ・チャネルの間で、湿度・水分の移動があってはならないので、両チャネルの隔壁としては水を透過しないポリプロピレン等のプラスチックを使用するのが好ましい。このプラスチックの隔壁は熱交換効率を最大にする為に、厚み０．３ｍｍ程度にするのが好ましい。【００１５】  ウエット・チャネル及びドライ・チャネルを形成するには、２〜３ｍｍ高の空間を作る為には多孔質プラスチックで一体成型が可能で、この多孔質プラスチックの表面に略菱形の幅５ｍｍ、高さ３ｍｍ程度の流線型のスペーサー２を突設形成して配置する。【００１６】  チャネル内を通る空気は可能な限り整流が望ましいので、スペーサー２により生じる乱流渦を整流化する為の手段として、ゴルフのくぼみ（ディンプル）の如き、小さなくぼみ（ディンプル）を基盤に多数エンボスによって付ける事により整流化するのが好ましい。この「くぼみ」（ディンプル）のサイズとしては直径１．８ｍｍ高０．３ｍｍ程度とするのがよい。【００１７】  多孔質プラスチックの基盤は表面が滑面であるから多孔質プラスチックの板表面に、水を湿潤させる為の膜層が設けてある。この膜層としては短い繊維を表面に静電植毛によって短繊維を植毛する。材料はセルロース等の紙又はポリプロピレンが適当である。この膜層の厚みとしては０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ位が適当である。【００１８】  本考案の流路基盤のウエット・チャネル内における気化現象を最大に生じせしめる為には、ウエット・チャネルに導入される水量はじわっと湿っている程度が適正であり、水が流れる様な状態では気化現象が逆に少なくなってしまう。その為には、前記短繊維の膜層に吸着剤を含浸させておき、湿潤膜に水を保持させる。【００１９】  本考案の流路基盤を積層配列した間接式気化式冷却装置内に水を供給する方法としては、ウエット・チャネルの流路基盤の排気口を上側に位置せしめ、縦に積層配列し、この積層した流路基盤を水槽内に浸漬して流路基盤に毛細管現象で水を供給する。この吸水力では流路基盤の上端まで水が到達しない場合があるので、他方、ウエット・チャネル内に上方から水を散水供給する。この供給方法については後述する。【００２０】  本考案間接式気化式冷却装置のウエット・チャネル及びドライ・チャネルに空気を流す方法については、ドライ・チャネルは常に一方向に空気を流す。このドライ・チャネルを通過する空気の一部をウエット・チャネルに流し込む方法としては、色々な方法が考えられるが、本考案においてはドライ・チャネルの空気の出口側に��いて、機外に静圧を加えるだけで、一部の空気は開口しているウエット・チャネルに流入する事が判明した。【００２１】  ウエット・チャネル側に導入する空気の量は、ドライ・チャネルを流れる空気量の３０〜５０％が適切である。ドライ・チャネルの出口側の機外静圧を変化させる事で、ドライ・チャネルから出てくる空気の一部をウエット・チャネルに流入させる。この場合、実験値によると機外静圧として、９０〜１００パスカル程度の静圧をかけると、ウエット・チャネルに約３０％の空気が流れ込む。又、ウエット・チャネルに流入した空気は、ウエット・チャネル内で気化現象を生じさせた後はウエット・チャネルの排気口より機外へ排気される。【００２２】  本考案の間接式気化式冷却装置は、外気だけを利用する場合以外に、温湿度条件の良い室内からのリターン空気を利用する場合もある。この場合はリターン空気を外気と混合して使用するのでなく、条件の良いリターン空気のみをウエット・チャネルに流入させる事により、ドライ・チャネルを通過する空気の温度を更に低くさせる方法がある。この為には、ウエット・チャネルの排気口よりウエット・チャネル内にリターン空気を導入し、ウエット・チャネル内を通し、気化現象を生じせしめた後で、ウエット・チャネルの排気口とは反対側に別の排気口を設けてそこから排気させることができる。【００２３】  本考案間接式気化式冷却装置におけるウエット・チャネルにおいて最大限の気化現象を生じさせる為には、
水の供給の流速、分流率の適切な選定が必要である。これらの要素は、実験値によるテスト分析の結果、流路長３００ｍｍ、流路幅２００ｍｍ、流路高２〜３ｍｍ、流速１〜４秒が適正値である。
【考案の効果】
【００２４】  本考案間接式気化式冷却装置の流路基盤は、流路基盤面に間隔を規制する流線型のスペーサーを多数突設形成して配列するとともにこの流路基盤の表面にエンボスによる多数の凸部（裏面にくぼみティンプル）を形成してあるから各チャネル内の空気の流れの乱流を抑制できる。更に、前記凸部により流路基盤の表面積を拡大してあるから熱交換効率に優れるばかりでなく、多孔質合成樹脂（プラスチック）による軽量化により、装置全体を軽量に構成することができる。【００２５】  また、ウエット・チャネルとドライ・チャネル内における空気の流れが向流になっているから、効率よく冷却空気を発生することができるばかりでなく、ドライ・チャネルからの給気口からの排出する空気の一部をリターンさせてウエット・チャネル内に送り込むことができるから効率がよい。【００２６】  本考案の間接式気化式冷却装置の流路基盤は、多孔質プラスチックの表面に繊維糸を静電植毛して形成してあるので、製造が簡易であるばかりでなく、流路基盤の水分の保持力に優れ気化現象による効率がよい。
また、ウエット・チャネルを形成する流路基盤を縦にして上側の一箇所に排気口を設けてあるので、加湿空気の排気が効率よく行われるから冷却効率がよい。特に、積層した流路基盤を縦型に配列して各チャンネルを縦に形成してあるから配列した流路基盤の下側を水槽に浸漬することにより、毛細管現象により水分を多孔質の流路基板に吸い上げることができる。水の自然上昇により流路基盤に水を供給できる。【００２７】  流路基盤として多孔質プラスチックの板材を成形加工して多数のティプル、流線型のスペーサー及び周縁の遮蔽壁を簡易に製造することができ、間接式気化式冷却装置の小型化可能で、大量生産が容易になり、且つ、安価に生産しうる。【００２８】  本考案の間接式気化式冷却装置は、在来の直交型間接式気化式冷却器と比較した場合、下記のデータが得られた。
（イ）冷却効果が約３０％アップした。
（ロ）機内圧損は約１／３となった。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は本考案の間接式気化式冷却装置のウエット・チャネルに使用する流路基盤の平面図である。
【図２】図２は図１の給気側のリターン流入口を表す側面図である。
【図３】図３は図１のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図４は本考案の間接式気化式冷却装置のドライ・チャネルに使用する流路基盤の平面図である。
【図５】図５は図４のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】図６は本考案間接式気化式冷却装置の概略図である。
【考案を実施するための形態】
【００３０】  本考案の間接式気化式冷却装置の流路基盤について図面に示す実施形態に基づいて説明する。
図１乃至図３はドライ・チャネル側に配置する流路基盤１の説明図で、多孔質プラスチックシートの表面に、型押しによって略菱形流線型のスペーサー２を形成するとともにこの配列したスペーサー２間には多数のくぼみ（ディンプル）３をエンボスにより形成してある。この流路基盤１の上下の縁には案内壁４，４（側方への空気の流れを防止）を突設し、流路基盤１の上側案内壁４の端近傍に排気口６のため空けてある。この案内壁４，４によってチャネル内の空気の流れが規制され、排気口６から加湿空気が排気される。７は多孔質プラスチックの流路基盤１の裏面（ウエット・チャネル側）には静電植毛によって短繊維を植毛し、水保持の膜層である。この膜層７を形成する植毛にはスポンジ酸化チタンのような吸水剤を塗布すると水の吸着性が向上する。８は流路基盤１を積重する際（ウエット・チャネルの基盤１ａとの）の係接片である。９は被冷却空気の流入側に張り出した係合縁片で、ウエット・チャネル側の流路基盤１ａの係合縁片１０と係合し、ウエット・チャネル内への流入口側からの空気の進入を遮断する。
【００３１】  図４乃至図５は、ウエット・チャネル側に配置する流路基盤１ａの説明図で、多孔質プラスチックシートに菱形流線型のスペーサー２やくぼみ３を備え、上下に案内壁４，４を備える構成はドライ・チャネルの流路基盤１と同じである。流入口側端縁に遮蔽壁５が突設してある。ウエット・チャネル側表面に水保持部材である膜層７が植毛されており、係接片８ａは下側に張り出している。このウエット・チャネルの係接片８ａとドライ・チャネルの係接片８とは係接状態で両流路基盤１，１ａを保持するようになっている。遮蔽壁５の外側に張り出して係合縁片１０がある。これによって被冷却空気がウエット・チャネルに吹き込む際に流入を阻止する。
【００３２】  本考案の間接式気化式冷却装置の動作の説明。
水槽に流路基盤１を縦型に配列し、下側を水槽に浸漬してある。他方、上側には散水部材が配設してあり、適宜にウエット・チャネルに水が供給されている。ウエット・チャネル内に冷却水が保持される。被冷却空気の流入口側よりドライ・チャネル内に挿入する。このときウエット・チャネル内へは係合縁片９、１０によって阻止される。ドライ・チャネルを通過した空気は室内への給気口側から排出されるがこの出口付近に９０〜１００パスカルの静圧を負荷し、排出された空気の一部がウエット・チャネル内にリターンしてウエット・チャネル内を通過し、空気は膜層７内に吸着している水分の気化現象により流路基盤１を冷却する。この水分を含んだ空気は排気口６より排気される。このようにしてドライ・チャネル内の空気は熱交換によって冷却される。この際流路基盤１に設けたくぼみ３により熱効率がよい。
【産業上の利用可能性】
【００３３】（イ）本機は、水の気化現象のみを利用して空気の冷却を行うものであり、一切の冷媒ガスを使用していない。冷媒ガスの使用は地球温暖化の一因とされており、ＣＯ２削減に絶大な効果をもたらす。又、圧縮機を使用しない為に電気、ガス等のエネルギーを一切使用しないので利用価値は極めて広い。
（ロ）外気を直接処理する使用方法の他に、デシカント空調機で除湿された空気をこの間接式気化式冷却器に導入して利用する方法がある。この間接式気化式冷却器のその冷却性能は、入口空気の露点温度が低ければ低い程、気化現象が多く発生するので出口温度は下がり、入口空気の露点を下げる為にデシカント空調機を利用し、デシカント空調機により露点を下げた空気を加湿する事なく、この間接式気化式冷却器で温度を下げるシステムは極めて外調機として利用価値は高い。【００３４】１        流路基盤
２        スペーサー
３        くぼみ
４        案内壁
５        遮蔽壁
６        排気口
７        膜層
８        係接片
９        係合縁片
１０、    係合縁片
１１、    変形防止溝
【図１】
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【図２】
0003158794.tif 000004
【図３】
0003158794.tif 000005
【図４】
0003158794.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年1月29日(2010.1.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
前記流路基盤のドライ・チャネル側の表面は円滑な多孔質プラスチックで形成され、裏面のウエット・チャネル側の前記多孔質プラスチックの表面の全体には短繊維が静電植毛して膜層が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の流路基盤。
【手続補正２】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
前記ウエット・チャネル内の膜層の植毛に吸水剤が塗布してあることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の流路基盤。