(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的に水平方向から流入する空気流の水平面に直交する面内に入口表面（１０１、２０１）、出口表面（１０２、２０２）そして入口表面から出口表面に延びる多数の狭い空気流チャネル（１４、１５）を有する少なくとも一つのパッド（１０、２０）を含み、前記チャネルの壁が硬質材料の波形に形成されたシート（１２、１３）によって形成され、且つ二つの隣接するシートの波形により形成されるチャネルが入口表面から出口表面に二つの異なった方向に延びるように前記シート面がほぼ相互に平行で且つ実質的に前記空気流の水平面に直交して配置、固定されており、前記パッドは、下方に注がれる水と空気流との相互作用により空気流を処理する冷却及び加湿パッド（１０）及び／または空気流から水滴を分離する水滴分離器パッド（２０）である、入口側から出口側へと送風される空気流を処理するための空気処理ユニットであって、
前記パッドの少なくとも中央の主領域において、前記相互に平行で且つ前記空気流の水平面に直交して配置された波形シート面が、実質的に前記水平面において、前記入口表面（１０１、２０１）に直交する方向（Ｎ）に対して斜めに配向しており、これにより該直交方向（Ｎ）から見たときに空気流チャネルが、前記波形シートの相互に平行な面において二つの方向に斜めに延びており、且つ相互に平行な面が斜めに配向する結果、さらに別の斜め横方向に延びていることを特徴とする空気処理ユニット。
【請求項２】
前記相互に平行な面が、前記直交方向（Ｎ）に対して５°〜６０°の角度（α）で斜め横方向に配向している請求項１に記載の空気処理ユニット。
【請求項３】
前記角度（α）が３０°〜６０°である前記パッド（１０）がパッドを通して送られる空気を加湿、冷却する請求項２に記載の空気処理ユニット。
【請求項４】
前記角度（α）が５°〜３０°である前記パッド（２０）が空気流からの水滴を分離する請求項２に記載の空気処理ユニット。
【請求項５】
前記角度（α）が１０°〜２０°である請求項４に記載の空気処理ユニット。
【請求項６】
空気流の中で交互に配された少なくとも二つのセクション（１０ａ、１０ｂ）を有するパッドであって、相互に平行な面が、少なくとも二つのセクションにおいて異なった角度で斜め横方向に配向している請求項１乃至５のいずれかの項に記載の空気処理ユニット。
【請求項７】
隣接するセクション（１０ａ、１０ｂ）にあるチャネルが互いに正反対の横方向に配向するように前記異なった角度が互いに対向している請求項６に記載の空気処理ユニット。
【請求項８】
パッドが、チャネルを有する側端部分（１６、１７）を有し、該チャネルは、前記直交方向（Ｎ）と一直線上に並ぶ面内に延びており、側端部分の間に配置されたパッドの中心領域にある斜め横方向に配向したチャネル（１２、１３）と結合して連通している請求項１乃至７のいずれかの項に記載の空気処理ユニット。
【請求項９】
前記側端部分（１６、１７）を含むパッド全体が、平行六面体ブロックとして形成されている請求項８に記載の空気処理ユニット。
【請求項１０】
側端部分（１６、１７）が、楔形状である請求項９に記載の空気処理ユニット。
【請求項１１】
ユニット内に空気が流れ込む方向であるユニットの軸上主方向（Ｐ）に対して、前記直交方向（Ｎ）が実質的に平行である請求項１乃至１０のいずれかの項に記載の空気処理ユニット。
【請求項１２】
ユニット内に空気が流れ込む方向であるユニットの軸上主方向（Ｐ）に対して、前記直交方向（Ｎ）が実質的に傾斜角度（β）を有している請求項１乃至１０のいずれかの項に記載の空気処理ユニット。
【請求項１３】
前記直交方向（Ｎ）が前記主方向（Ｐ）に対して２０°〜６０°の角度（β）で傾斜するように、少なくとも一つのパッドが空気ダクトの対向する壁間に取り付けられている請求項１２に記載の空気処理ユニット。
【請求項１４】
前記傾斜角度（β）が、３０°〜６０°である請求項１３に記載の空気処理ユニット。
【請求項１５】
前記傾斜角度（β）が、４０°〜５０°である請求項１４に記載の空気処理ユニット。
【請求項１６】
前記傾斜角度（β）が、波形シートの相互に平行な面と入口表面に直交する方向（Ｎ）との間の角度（α）と実質的に同じであり、これにより少なくとも一つのパッドの空気流チャネルが配置されている相互に平行な面が、軸上主方向（Ｐ）に沿って流れている空気流の方向に対して実質的に平行になっている請求項１３乃至１５のいずれかの項に記載の空気処理ユニット。
【請求項１７】
一つのパッドが、前記対向する壁間に斜めに取り付けられている請求項１３乃至１６のいずれかの項に記載の空気処理ユニット。
【請求項１８】
二つのパッドが、前記対向する壁間にＶ字状に互いに隣接して取り付けられている請求項１３乃至１６のいずれかの項に記載の空気処理ユニット。
【請求項１９】
一連のパッドが、前記対向する壁間にジグザグ状に互いに隣接して取り付けられている請求項１３乃至１６のいずれかの項に記載の空気処理ユニット。
【請求項２０】
ユニットの入口側で空気流が、特定な流入方向を有する少なくとも二つの空気入口領域で分けられる請求項１乃至１０のいずれかの項に記載の空気処理ユニット。
【請求項２１】
少なくとも四つのパッドが、箱状のユニットを形成するように取り付けられており、該少なくとも四つのパッドは、前記箱状のユニットの側壁を形成し、空気流用の入口領域として供され、空気流は、前記箱状のユニットの端部壁に据え付けられたファンによって排気されている請求項２０に記載の空気処理ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、実質的に水平方向に流れる空気流を処理するための空気処理ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気流は、入口側から出口側にユニットを通して送風され、該ユニットは、入口表面、出口表面、そして該入口表面から該出口表面まで延びる多数の狭い空気流チャネルを有する少なくとも一つのパッドからなり、チャネル壁は、硬質のシート材料を波形に形成することによって形成されており、二つの隣接する波形シートによって形成されたチャネルが該入口表面から該出口表面に二つの異なった方向に延びるようにシートが互いに隣接して相互にほぼ平行で実質的に水平方向に対して垂直な面となるように配され、固定されている。
【０００３】
このような空気処理ユニットは今日特にパッドが水を排出している間に空気流を加湿し、冷却するためにしばしば使用されている。例えば、Munters Component AB により１９９３年に発行された仕様書“蒸発を起す冷却/加湿のためのCELdek / GLASdek Contact 材料”を参照。水はその後蒸発し、空気はそれに依って知覚可能な熱を潜熱に変える。パッドを形成する波形のシートは湿潤剤で含侵されていることが好ましく、これによりチャネル壁の全表面領域は効果的な蒸発が確保されるように常に湿っている。波形シート用の硬質材料は、セルロース材料、グラスファイバー材料、合成繊維材料、あるいはプラスチック材料でもよいし、あるいは吸湿性の表面層が設けられたアルミニウム合金でもよい。波形シートは、互い違いの方向に配向した波形（ひだ）を有するように置かれ、好ましくは、２枚目のシート毎にこの配向が繰り返され、その結果、ひだによって形成されるチャネルは、隣接するあるいはとなりのシートにおいて異なった方向に向いている。製造時においてシートは、固定し、安定したユニットを形成するために、ひだが互いに交差するところの点では共に膠で接着されている。通常、端部の位置において、波形シートにより形成されるパッドは、フレーム内、例えば、ステンレススチール、アルミニウムあるいはある他の硬く、不燃性で非腐食性の材料からなるフレーム内にしっかりと保持されている。
【０００４】
空気流が高速度で流れ且つ水滴を含む空気処理ユニットやシステムでは、冷却パッドを下流かその他のどこかに置いてパッドを水滴分離器としても使用することが可能である。パッド内のチャネルは、空気流の流入方向に対して角度がついているので、水滴はチャネル壁に当たってその湿った壁によって吸収される。
【０００５】
以上説明したような冷却あるいは分離器のパッドは、特にそれらは、CELdek / GLASdekの登録商標のもとに、Munters社により製造、販売されているが、オフィス、産業、農業、そして畜産用建物の公共で使用する建物の冷却及び換気システムにおいて効率的で信頼性があり、長寿命で作動することがわかっている。最後に述べた適用例では、特に家畜や鳥、中でも特に大量の養鶏に対しては非常に重要になっている。パッドはまたガスタービンの入口においても使用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、波形のシートからなるパッドを有するこの種の空気処理ユニットは商業上非常に重要になっており、更なる改良が望まれている。
従って、本発明の主目的は、更に高い処理効率を有し、強度を増し、そして一般的性能が改良された空気処理ユニットを提供することである。さらに、特に本発明の目的は、より速い空気流速が可能でより高い冷却及び加湿効率を達成できる改良されたパッドを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、実質的に水平方向から流入する空気流の水平面に直交する面内に入口表面、出口表面そして入口表面から出口表面に延びる多数の狭い空気流チャネルを有する少なくとも一つのパッドを含み、これらチャネルの壁が硬質材料の波形に形成されたシートによって形成され、且つ二つの隣接するシートの波形により形成されるチャネルが入口表面から出口表面に二つの異なった方向に延びるように前記シート面がほぼ相互に平行で且つ実質的に前記空気流の水平面に直交して配置、固定されており、前記パッドは、下方に注がれる水と空気流との相互作用により空気流を処理する冷却及び加湿パッド及び／または空気流から水滴を分離する水滴分離器パッドである、入口側から出口側へと送風される空気流を処理するための空気処理ユニットであって、パッドの少なくとも中央の主領域において、相互に平行で且つ前記空気流の水平面に直交して配置された波形シート面が、実質的に前記水平面において、入口表面に直交する方向に対して斜めに配向しており、これにより該直交方向から見たときに空気流チャネルが、波形シートの相互に平行な面において二つの方向に斜めに延びており、且つ相互に平行な面が斜めに配向する結果、さらに別の斜め横方向に延びていることを特徴とする空気処理ユニットにある。
【０００８】
これらの目的は、少なくともパッドの中心の主領域において複数の波形シートの相互に平行な面が、水平方向からユニットに流入する空気流の水平面において、入口表面に直交（normal）する方向に対して斜めに配向しており、これら相互に平行な平面が斜めに配向していることにより実質的に入口表面に直交する水平方向から見たときに空気流チャネルが、相互に平行な面において前記二つの方向ばかりでなく、第三の方向、即ち別の斜め横方向に斜めに延びる空気処理ユニットにより達成される。このようにパッドを構成することにより、パッドの所定の厚みに対して、空気流はパッドの入口表面から出口表面のチャネル内においてさらに長い距離を移動させられることになる。これによって蒸発工程が長くなり、蒸発降下が高められる。勿論、空気流の特別な偏りから圧力降下が増大するが、ネット効果により、おのおのパッド（所定の体積あるいは厚みに対して）の冷却及び加湿能力、及び水滴分離器の能力が大きく改善することが判明した。従って、冷却及び加湿効率を高めながら空気流の全質量あるいは全体積流を維持することができる。比較的薄いパッドで比較的高い空気速度の場合に特に高い効率を示す。反対に、同じ冷却及び加湿効果を達成するにはより薄いパッド使用することが可能である。
【０００９】
またこの新規のパッドの強度は増強されている。特に製造時や移動時でのパッドの取り扱い時に重要になるが、曲げ抗力が増している。所定の体積ではシートの波形間に膠で接した多数の点が存在することにより強度が増加している。
【００１０】
この新しい構造を有する空気処理パッドの別の利点は光阻止能力である。空気流チャネルを斜めに配置したために、光線がチャネルの壁で反射しなければ、パッドの一方の側に当ったどのような光も他方の側を通過しない。これらの壁を適当に処理することで、光の反射を実際に防ぐことができる。そうすれば、どのような光もパッドを殆ど透過しない。養鶏場のような所に利用する場合、人口光を使用する場合にこの特徴は非常に重要になる。このような施設においては、冷却及び加湿パッドは通常建物（反対側の壁にはファンが据え付けられている）の壁用部材として据え付けられている。
【００１１】
本発明による新規のパッドをまた例えば、スプレーブースあるいはそのようなものの換気手段と接続させて、空気の流れに伴なう小粒子あるいは液体滴用のフィルターとして使用することができる。
【００１２】
空気流の中に交互に置いた少なくとも二つのセクションのパッドを含ませることによって、光や粒子の阻止能力をより増加させることができる。隣接するセクションにあるチャネルは反対方向に横方向に延びている。
【００１３】
パッドの側縁部にはまた良好な操作を確保するために、実質的に水平方向から流入する空気流の水平面において、入口表面に直交する方向と一直線上に並ぶ平面に延びるチャネルを設け、該チャネルを、それらの端部分の間に配置した領域にある斜め横方向に配向したチャネルと連通させることができる。このような縁部は楔状に形成するのが好ましい。
【００１４】
空気処理ユニットに空気が流れ込む方向であるユニットの軸上主方向と入口表面に直交する方向とが実質的に一直線に並ぶように、あるいはこのような軸上主方向に対して入口表面に直交する方向が斜めの角度になるように、空気流に対して様々な方法で一つのパッドや複数のパッドを取り付けることができる。その代わりに、各々が特別な入口流方向を持つ二つあるいはそれ以上の空気入口領域を空気処理ユニットに設けてもよい。後者の場合には、各入口領域にジグザグの形態で二つあるいはそれ以上のパッドを互いに隣接して配置することが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１に示す空気処理ユニットは、長さ方向に伸びるエアーダクト１を有し、ここには、冷却及び加湿パッド１０及び水滴分離器２０を含む空気処理ユニットが取り付けられており、分離器は、軸方向で実質的に水平方向、即ち、図１の矢印Ｐで示す、ユニット内に空気が流れ込む方向であるユニットの軸上主方向Ｐから見たときに、冷却及び加湿パッド１０の下流に位置する。ファン（図示せず）が、空気処理ユニットを通して安定した空気流を維持させるために据え付けられている。
【００１６】
それ自体よく知られているように、冷却及び加湿パッド１０は、金属製のフレーム１１、例えば、スレンレススチール、あるいはアルミニウムにより保持されている。同様に、水滴分離器パッド２０は、フレーム２１により保持されている。図１に示してないが、冷却及び加湿パッド１０の最表面上に水を注ぐためのノズルを有する給水システムがある。従って、それ自体よく知られているように、例えば、スウェーデン特許出願Ｎｏ．９７００９６８−２を参照、パッド１０には、連続的にあるいは少なくともたいていその全ての部分において、同じ一定の湿気を保つように水が放出されている。パッドの最表面上に供給された水は、いつでもチャネル壁を湿しておくようにその全ての方向からチャネルを通して底方向に下方に注いでいる。いくらかの過剰な水はパッド１０及び２０の下に配置されたドレイン容器３０に集められる。ドレイン容器３０には水滴分離器２０からも水が集まる。パッド２０は、最上位で水を供給するのではなく、比較的高速度でパッド１０から流れ出す空気流に含まれる水滴のみを集める。
【００１７】
図１に示す空気処理ユニットにおいて、矢印Ｐの方向からユニットに流れ込む空気流は、冷却及び加湿パッド１０を通過し、そこで空気は空気流チャネルの中で水の蒸発によって冷却され、加湿される。パッド１０から出ると、空気はいくらかの水滴を含むが、該水滴は水滴分離器２０で吸収される。
【００１８】
パッド１０及び２０の基本的な構造を図２、図３及び図４に示す。
【００１９】
パッド１０は、腐食することがなく、硬くそして非燃性の材料となるように特別の化合物を化学的に含浸させたセルロース材料の波形シートを交互に配置して作られている。波形によって形成されるチャネルが二つの隣接するシートにおいて、図２のシート１２および１３のように、異なった方向で配向されるように波形が配向されている。特に図３を参照すると、相互に平行で且つ空気流の水平面に直交して配置された各々のシート１２、１３のシート面を垂直方向から見たときにシート1枚置きにそのシートによって形成されるチャネルは例えば、６０°の急な角度で上方に傾いていてもよく、これらシートの間に位置するシートによって形成されるチャネルは、約３０°の角度で下方に傾いている。波形が互いに交差する点においては、となりのシート１２、１３は、パッドの製造時に塗布された膠により互いに硬く保持されている。
【００２０】
本発明では、パッド１０、２０の全てのシートは、少なくとも図４に示すようにそれらの中心部分においては、実質的に水平方向からユニットに流入する空気流の水平面において、パッド１０、２０の入口表面及び出口表面１０１、２０１、１０２、２０２の各々に直交する方向（Ｎ）から見たときに、横方向に傾斜配向している。この態様では、チャネル１４及び１５も軸上主方向Ｐに対して横方向に傾斜して伸びている。
【００２１】
上述したようにように、このようなパッドの構造によって幾つかの利点が得られる。
【００２２】
パッド１０（図４を参照）のような冷却および加湿用のパッドに対して、横方向に傾斜した所定角度αは、入口表面及び出口表面１０１、１０２に直交するのＮ方向に対して３０°〜６０°であることが好ましく、典型的には４０°〜５０°である。
【００２３】
一方、分離器用パッド２０のように、水滴分離器に対しては、対応する角度αは、より小さくなり、特に５°〜３０°であり、１０°〜２０°であるのが最も好ましい。
【００２４】
当業者には明らかであるが、角度の特定は、パッドの寸法を勘案して選ばれるべきである。典型的な冷却と加湿パッドは、長さが５０〜２００ｃｍ、幅が６０ｃｍ、そして厚みが２．５〜３０ｃｍである。これに対応する典型的な水滴分離器用パッドは長さが５０〜２００ｃｍ、幅が６０ｃｍ、そして厚みが２．５〜３０ｃｍである。
【００２５】
全てのパッドが、効果的に機能するようにするために、図４に示すように、入口及び出口表面１０１、１０２に垂直方向に伸びるチャネルを持つウエッジに似た側端部分を配置することが好ましい。こうすることにより、図4の右側に位置するパッドの側端に向かって横方向に流れる空気流は、側端部分１６の直線的なチャネル方向に偏向される。これに対応して、図４の左側では、反対側の側端部分１７のチャネルはパッドの中心部分のチャネル１４、１５と連通する。これにより、全てのパッドは、図１に示すフレーム１１、２１のように、容易に矩形のフレームに適合する平行六面体の形を採ることができる。
【００２６】
他の可能な変形例としては、図５に模式的に示すように、軸上主方向で二つあるいはそれ以上のパッドセクションを互いに重なり合うように配することが挙げられ、ここでは、第一のセクション１０ａのチャネルは第一の方向で横方向に傾斜して配置されている。一方、他のセクション１０ｂは反対の横方向に傾斜して配置されている。図６〜８には、空気流が主方向Ｐに流れている空気ダクト内にある各パッドが斜めに配向している本発明の第二の態様を示す。図６においては、単一のパッド１０は斜めに配置されており、その結果、主方向Ｐに流れる空気流はパッドの入口表面１０１に直交するＮ方向に対して角度βで突き当たることになる。好ましくは、必ずしも必要ではないが、角度βはパッド１０を構成するシート１２、１３と直交方向Ｎとの間の角度αと実質的に同じになる。これによりパッド１０にあるチャネルは、空気ダクト内に空気が流れ込む方向である軸上主方向Ｐと実質的に一直線上に配列されることになる。このような構成により、特に効率的になり、約４ｍ/ｓあるいはさらにそれ以上の非常に高速度の空気流が得られることが証明された。このような空気流速度に伴なってユニットの効率性と能力は更に高められる。このことは、斜めに配向した各チャネルを通して流れる空気に対して通路がより長くなるために、幾分圧力降下が増加するけれども、パッドの所定体積中の空気流チャネルにおける効率的な表面領域が増加し、及び空気速度が増加することによって全てにおいて改良されるという事実によって説明される。
【００２７】
空気ダクト内に空気が流れ込む方向である主方向Ｐとパッド１０の入口表面１０１に直交する方向Ｎとの間の角度βは２０°〜６０°とすべきであり、好ましくは３０°〜６０°であり、最も好ましくは４０°〜５０°であり、特に約４５°とすべきである。上述したように、角度βは角度αと必ずしも一致させる必要はない。
【００２８】
パッドの厚みは、通常２．５〜３０ｃｍの範囲である。
【００２９】
図７に示すＶに似た形態、あるいは図８に示すジグザグの形態を形成するように、互いに隣接して二つあるいはそれ以上のパッド１０を配置することは特に空気ダクトが比較的広い場合には、有利である。
【００３０】
図９及び図１０に示すように、本発明の第三の態様では空気処理ユニットの入口領域は、各々が特別な入口方向を持つ二つあるいはそれ以上の入口領域の各々に分割されていてもよい。ここで説明する態様は、各々がパッド１０で構成された四つの側壁を有するボックスに似たユニットから構成される。ユニットの一つの端部壁４０、図９の上方の一つには、空気をユニット内に側壁パッド１０を通してユニット内部に引き入れ、そして上方端部壁を通して外に出す排気ファン５０が設けられている。図には示していないが、底の端部壁はパッドあるいは閉じた壁で形成してもよい。
【００３１】
図１０に示すように、空気は異なった流入方向Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、及びＰ４からユニット内に流れ込む。各々の流れ方向は、異なった入口領域（箱に似た、ユニットの四つの側面に隣接する）において各々の側壁パッド１０に垂直である。
【００３２】
一般に、本発明の第三の態様では、実質的に水平方向の主流入方向を有する各入口領域において、Ｖに似た、あるいはジグザグの形態で、例えば、図６〜８に示す態様と同様に、互いに隣接する二つあるいはそれ以上のパッドを配置することも勿論可能である。
【００３３】
さらに本発明の空気処理ユニットのパッドの構造は、添付の請求項の範囲内で様々な様式に変えることができる。例えば、図３に示す角度、例えば、波形シートの垂直面における傾き角度は、安定したそして硬い構造を形成するように互いに波形の交差をできるだけ長くなるように任意に変えることも可能である。またパッドを構成する硬質の材料は、例えば、上述したように、様々な方法で変えることができる。更に可能な変形例として、空気流に含まれる固体粒子あるいは液体滴を捕集するための単なるフィルターとしてパッドを使用することもできる。バッドから水を排出させる代わりに、各波形シート上に吸着層を設けることもできる。交換可能なフィルターとして供するパッド構造により粒子あるいは滴を永久的に捕らえることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  冷却パッド及び水滴分離器を備えたエアーダクトを含む、本発明の第一の態様の空気処理ユニットの断面図を示す。
【図２】  図１の空気処理ユニットに含まれる冷却パッドの透視図を示す。
【図３】  図２に示されるパッドの断面図（断面はパッドの波形シートに平行に採られている）を模式的に示す。
【図４】  ウエッジに似た側端部分を持つパッドを上から見た図を同様に模式的に示す。
【図５】  反対方向に横方向に斜めに延びるチャネルをもつ二つのセクションを持つパッドを上から見た図を同様に模式的に示す。
【図６】  本発明の第二の態様の空気処理ユニットを上から見た図を模式的に示す。
【図７】  図６の第二の態様を変更したものを示す。
【図８】  図６の第二の態様を変更したものを示す。
【図９】  本発明の第三の態様の空気処理ユニットの透視図を模式的に示す。
【図１０】  図９のユニットの断面図を示す。
【図１】
0004087059.tif 000002
【図２】
0004087059.tif 000003
【図３】
0004087059.tif 000004
【図４】
0004087059.tif 000005
【図５】
0004087059.tif 000006
【図６】
0004087059.tif 000007
【図７】
0004087059.tif 000008
【図８】
0004087059.tif 000009
【図９】
0004087059.tif 000010
【図１０】
0004087059.tif 000011