(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前後両面と上下両面とが開口し、前面開口部から被冷却空気が導入されると共に後面開口部から冷却空気が排出されるように配置される斜行ハニカム、該斜行ハニカムの上面開口部へ冷却水を供給する冷却水供給手段、及び該斜行ハニカムの下面開口部から排出される排出水を受ける受水部を有する冷却ユニットを用い、該冷却ユニットの前記斜行ハニカムの前面開口部に被冷却空気を導入し該斜行ハニカムの後面開口部から冷却空気を排出する空気冷却方法であって、
前記冷却ユニットを少なくとも１個用いると共に、
前記冷却ユニット中の前記斜行ハニカムが、一方向に向かって伝播する波形形状を有する波形シートが複数積層されてハニカム形状を呈し、積層される該波形シートが波の伝播方向が一枚おきに斜めに交差するように積層され、且つ二層おきのシートの波の伝播方向がそれぞれ略同一方向になるように配置され、該波形シートに平行な面に対して垂直な４面で切断して直方体を形成し、切断面が波形シートの波の伝播方向と平行でなく且つ垂直でもない斜行ハニカムであり、
前記斜行ハニカムに積層されている全ての波形シートのセルピッチが同じであり、
前記斜行ハニカムを構成するシート状部材が、アルミナ、シリカ及びチタニアからなる群より選択される１又は２以上の充填材及び結合材と、ガラス繊維、セラミック繊維又はアルミナ繊維とからなるものであり、該充填材及び該結合材を６０〜９３重量％含み、ガラス繊維、セラミック繊維又はアルミナ繊維を７〜４０重量％含み、
前記斜行ハニカムを構成するシート状部材が、２００〜１０００μｍの厚みと５０〜８０％の空隙率を有し、該シート状部材の表面に凹凸が形成されると共に水が内部の多孔質に浸透して流下するものであり、
該冷却ユニット中の前記斜行ハニカム１個当りの高さが２００〜８００ｍｍであること、
を特徴とする空気冷却方法。
【請求項２】
前記排出水を冷却する冷却手段及び該排出水を前記冷却水供給手段に供給する水循環手段を有することを特徴とする請求項１記載の空気冷却方法。
【請求項３】
前記冷却ユニットを、上下方向に複数個配置することを特徴とする請求項１又は２記載の空気冷却方法。
【請求項４】
前記冷却ユニットを、被冷却空気の流れ方向に複数個配置することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の空気冷却方法。
【請求項５】
前記冷却ユニットを、幅方向に複数個配置することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の空気冷却方法。
【請求項６】
幅方向に複数個配置した前記冷却ユニットが、各段で冷却水供給手段又は受水部を共用することを特徴とする請求項５記載の空気冷却方法。
【請求項７】
前記斜行ハニカムを構成するシート状部材のセルの山高が２．５〜８．０ｍｍであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の空気冷却方法。
【請求項８】
第１列目に配置した前記斜行ハニカムの上面開口部における前記冷却水の水温が、前記斜行ハニカムの下面開口部における前記排出水の水温より２．５℃以上低いことを特徴とする請求項１〜７のいずれか1項記載の空気冷却方法。
【請求項９】
冷却ユニット１個当りの前記冷却水の供給量と前記被冷却空気の供給量との液ガス比Ｌ／Ｇ400-200が０．１〜０．５kg/kgであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか1項記載の空気冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、夏場等の高温の空気を効率良く冷却する空気冷却方法に関するものである。さらに詳しくは、オフィスビル、病院、生産工場の空気の空気冷却方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、オフィスビルや工場等空調に使用されるエネルギーは、日本のエネルギー消費の３０％以上を占め、その削減は緊急の課題になっている。従来、オフィスビルや工場の循環空気や取り入れ空気は、冷媒や冷却水を流したフィンコイル式熱交換器に空気を送って、フィンコイル中を通過させることによって冷却する方法が採られてきた。しかし、フィンコイル式熱交換器では、被冷却空気量に対して大量の冷却水が必要であるため、すなわち液ガス比が大きいため、冷却水の循環ポンプ等の稼動のために多くの電力が必要であり、また圧損が大きく、さらにフィンコイルに水滴が付着すると水滴が熱伝導を大きく妨げて熱効率が大幅に低下する。なお、付着した水滴を除去する方法としてはブロア−等で吹き飛ばす方法も考えられるが、ブロア−等の設置スペースや電力が余分に必要になるため、スペース効率や省電力の観点からは好ましくない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、上記フィンコイルを用いずに、斜行ハニカムを用いて水と空気とを直接接触させる方法が提案されている。例えば、特開２０００―３１７２４８号公報には、水を固体に沿うように流したぬれ壁塔をシリーズに繋いで、このぬれ壁塔の中に空気を通過させて、空気中のNOx等を除去する方法が開示されている。しかしながら、この方法を空気の冷却方法として用いようとしても、一旦ぬれ壁塔を流下して温まった水を次のぬれ壁塔で再び流下させるため、空気を十分に冷却することができないという問題があった。また、各塔に給水するためのポンプがそれぞれ必要になるため、ポンプの設置コストと運転経費が嵩むという問題があった。
【０００４】
また、フィンコイルを用いずに斜行ハニカムを用いて水と空気とを直接接触させる他の方法として、通常のポリ塩化ビニル製斜行ハニカムをクーリングタワーに用いて温水又は熱水を空気で冷却する方法も知られている。しかしながら、この方法は、斜行ハニカムの材質が通常のポリ塩化ビニルであるため、温水等が斜行ハニカム表面からはじかれ、水滴状になって落下する。すなわち、温水等が斜行ハニカム表面を均一に濡らした状態にはならず、斜行ハニカムの有する大きな表面積を十分に活用することができないため、フィンコイル式冷却器よりも熱効率が低くなり、熱効率のよい空気冷却器として用いることはできなかった。
【０００５】
従って、本発明の目的は、熱効率がよく、液ガス比が小さく、圧損が小さく、省スペース及び省エネルギーを図れ、さらに、低コストな空気冷却方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる実情において、本発明者は鋭意検討を行った結果、斜行ハニカムと冷却水供給装置と受水部とを有する冷却ユニットを少なくとも１個用い、該冷却ユニット中の斜行ハニカム１個当りの高さが特定範囲内のものであれば、熱効率がよく、液ガス比が小さく、圧損が小さく、省スペース且つ省エネルギーである空気冷却方法とすることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明は、前後両面と上下両面とが開口し、前面開口部から被冷却空気が導入されると共に後面開口部から冷却空気が排出されるように配置される斜行ハニカム、該斜行ハニカムの上面開口部へ冷却水を供給する冷却水供給手段、及び該斜行ハニカムの下面開口部から排出される排出水を受ける受水部を有する冷却ユニットを用い、該冷却ユニットの前記斜行ハニカムの前面開口部に被冷却空気を導入し該斜行ハニカムの後面開口部から冷却空気を排出する空気冷却方法であって、
前記冷却ユニットを少なくとも１個用いると共に、
前記冷却ユニット中の前記斜行ハニカムが、一方向に向かって伝播する波形形状を有する波形シートが複数積層されてハニカム形状を呈し、積層される該波形シートが波の伝播方向が一枚おきに斜めに交差するように積層され、且つ二層おきのシートの波の伝播方向がそれぞれ略同一方向になるように配置され、該波形シートに平行な面に対して垂直な４面で切断して直方体を形成し、切断面が波形シートの波の伝播方向と平行でなく且つ垂直でもない斜行ハニカムであり、
前記斜行ハニカムに積層されている全ての波形シートのセルピッチが同じであり、
前記斜行ハニカムを構成するシート状部材が、アルミナ、シリカ及びチタニアからなる群より選択される１又は２以上の充填材及び結合材と、ガラス繊維、セラミック繊維又はアルミナ繊維とからなるものであり、該充填材及び該結合材を６０〜９３重量％含み、ガラス繊維、セラミック繊維又はアルミナ繊維を７〜４０重量％含み、
前記斜行ハニカムを構成するシート状部材が、２００〜１０００μｍの厚みと５０〜８０％の空隙率を有し、該シート状部材の表面に凹凸が形成されると共に水が内部の多孔質に浸透して流下するものであり、
該冷却ユニット中の前記斜行ハニカム１個当りの高さが２００〜８００ｍｍであること、
を特徴とする空気冷却方法を提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の第１の実施の形態における空気冷却方法で使用する空気冷却装置について図１を参照して説明する。図１は、本例で使用する空気冷却装置の一部を切り欠いて示す模式図である。図１中、１は空気冷却装置、２は水分散装置（冷却水供給手段）、３は斜行ハニカム、４は受水パン（受水部）、５は冷却ユニットである。本例の空気冷却装置１は、水分散装置２、斜行ハニカム３及び受水パン４を有する冷却ユニット５と図示しない送風手段とを備えるものである。
【０００９】
冷却ユニット５に用いられる斜行ハニカム３は、一方向に向かって伝播する波形形状を有する波形シート２１、２２（以下、「コルゲート状シート」ともいう。）が複数積層されてハニカム形状を呈するものであって、積層されるコルゲート状シート２１、２２は波の伝播方向が一枚おきに斜めに交差するように積層され、且つ、二層おきのシートの波の伝播方向がそれぞれ略同一方向になるように配置されたハニカム状体である。
【００１０】
該斜行ハニカム３は、コルゲート状シート２１、２２に平行な面に対して垂直な４面１０１〜１０４で切断して直方体を形成し、且つ、該切断面がコルゲート状シートの波の伝播方向と平行でなく、且つ、垂直でもないようにした場合、該直方体を切断面の１つ１０４を下面にし、且つ、コルゲート状シートの最外層１０５、１０６をそれぞれ左右面にして載置すると、切断面である前後両面１０２、１０３及び上下両面１０１、１０４の４面は全てハニカムセルが開口し、左右面１０５、１０６はコルゲート状シートで閉じられた構造を有する。すなわち、斜行ハニカム３は、前後両面１０２、１０３と、上下両面１０１、１０４とが開口する構造を有するものである。また、該切断面の、例えば前後両面１０２、１０３は、斜め上方向に延設されるセルと斜め下方向に延設されるセルとが一層おきに形成される。斜め方向に延設されるセルの前後両面からみた場合の空気の流入、流出方向（水平方向）に対する斜め角度（図中、符号Ｘ）は、通常１５〜４５度、好ましくは２５〜３５度の範囲内にする。上記斜め角度が該範囲内にあると、流下速度が適度の範囲となり接触効率が向上するため好ましい。
【００１１】
上記斜行ハニカム３において、積層されたコルゲート状シートの一層おきの波の伝播方向が互いに交差する角度（図中、符号Ｙ）は、通常３０〜９０度、好しくは５０〜７０度である。このようにコルゲート状シートを上記角度範囲内で交差するように積層すると、上記のように斜め角度（Ｘ）を上記の１５〜４５度とした場合に、被冷却空気及び水がハニカムセルと実質的に接触する面積が大きくなるため、被冷却空気と水との接触、すなわち、被冷却空気の冷却効率が高くなるため好ましい。すなわち、後述のように、本発明において、被冷却空気は斜行ハニカム３の前面開口部１０３から導入され、また、水は上面開口部１０１から冷却水供給手段２、例えば給水ダクト２３により供給され斜行ハニカムのコルゲート状シートに浸透し、且つ、該コルゲート状シートの極く表面をゆっくりと下方に流下するため、被冷却空気の通気方向と浸透壁面の水の流下方向とが適度の角度を保持し、接触効率が高くなる。
【００１２】
本発明で用いられる斜行ハニカムのセルの高さ、すなわち、波形の山と谷間の寸法を示すセルの山高寸法は、通常２．５〜８．０mm、好ましくは３〜５mmである。セルの山高寸法が２．５mm未満であると製造が困難であり、圧力損失が大きくなるため好ましくない。また、セルの山高寸法が８．０mmを越えると冷却効率が低下するため好ましくない。
【００１３】
斜行ハニカムのコルゲート状シートの状態におけるセルの幅、すなわち、セルピッチは、通常６〜１６mm、好ましくは７〜１０mmである。また、斜行ハニカムの前面開口部と後面開口部との間の寸法、すなわち、斜行ハニカムの厚さ（ｔ）は、通常１００〜１０００mm、好ましくは２００〜８００mmである。該厚さが１００mm未満であると、冷却効率が低下するため好ましくなく、該厚さが１０００mmを越えると冷却効率がこれ以上向上せず、圧力損失が大きくなるため好ましくない。なお、本発明において、斜行ハニカムの厚さは、斜行ハニカムを複数枚使用する場合には、この合計の厚さが上記範囲内のものであればよい。例えば、厚さが３００mmの斜行ハニカムを用いる場合には、厚さが１００mmの斜行ハニカムを３枚厚さ方向に重ねて合計の厚さを３００mmとしてもよい。なお、冷却手段として斜行ハニカムを用いると、体積当りの熱交換率が従来用いられていたフィンコイルよりも高いため、斜行ハニカムの厚さを小さくすることができ、装置の設置スペースを小さくすることができる。さらに、水の循環量が、従来のフィンコイルのものと比較すると格段に少なくて済み、大幅な省エネルギー化をも図ることができる。
【００１４】
斜行ハニカムを構成するシート状部材は、表面に凹凸があり、内部が多孔質であるものであることが、エレメントの表面積を大きく採れ、エレメントに浸透して流下する水と空気との接触面積が高まる点で好ましい。このようなシート状部材としては、例えば、アルミナ、シリカ及びチタニアからなる群より選択される１又は２以上の充填材又は結合材と、ガラス繊維、セラミック繊維又はアルミナ繊維等の繊維基材とからなるものが挙げられる。この内、チタニアを配合したものは酸性の化学汚染物質の除去効率が向上するため好ましい。また、シート状部材は、通常、充填材又は結合材を６０〜９３重量％、繊維基材を７〜４０重量％含み、好ましくは充填材又は結合材を７０〜８８重量％、繊維基材を１２〜３０重量％含む。シート状部材の配合比率が該範囲内にあると、シート状部材の水浸透性及び強度が高いため好ましい。
【００１５】
上記シート状部材は、公知の方法で作製でき、例えば、ガラス繊維、セラミック繊維又はアルミナ繊維で作製されたペーパーを、アルミナゾル等の結合材とアルミナ水和物等の充填材を混合したスラリーに浸漬した後、乾燥し、コルゲート加工し、その後、乾燥処理と熱処理を行い、水分と有機分を除去すれば得ることができる。アルミナ以外にシリカやチタニアを含有する場合、例えば、シリカ及びチタニアの配合量は、アルミナ１００重量部に対してそれぞれ、通常５〜４０重量部である。
【００１６】
また、斜行ハニカムは、シート状部材の厚さが通常２００〜１０００μm 、好ましくは３００〜８００μm である。また、シート状部材の空隙率は、通常５０〜８０％、好ましくは６０〜７５％である。空隙率を該範囲内とすることにより、ほどよい浸透性を実現でき、空気と水との接触効率を高めることができる。該シート状部材が、上記厚さと空隙率を有すると、液ガス比及び水の浸透速度が適度な範囲となり、水と空気の接触効率を高めると共に、強度的にも十分となる。
【００１７】
斜行ハニカム３の高さは、２００〜８００mm、好ましくは４００〜６００mmである。高さが２００mm未満であると、斜行ハニカム最下部に流下した冷却水の温度がまだ低く、冷却水として有効利用されないまま排出されるため好ましくない。また、高さが８００mmを越えると、斜行ハニカム最下部に流下した冷却水の温度と被冷却空気の温度との差が小さくなり、斜行ハニカム下部での熱交換効率が低下するため好ましくない。
【００１８】
上記シート状部材をコルゲート状シートに成形する方法としては、径方向に振幅する波形の凹凸が表面に形成された複数の幅広の歯車間に平板状シートを通すような公知のコルゲーターを用いる方法が挙げられる。得られたコルゲート状シートから上記斜行ハニカムを成形する方法としては、例えば、まず、上記コルゲート状シートを縦１００mm（斜行ハニカム成形後の厚み寸法）×横８００mm（斜行ハニカム成形後の幅方向又は高さ方向の寸法）程度の矩形の裁断型に対し、波の伝播方向が矩形型の一辺に対して１５〜４５度になるように配置して裁断して矩形のコルゲート状シートを作製し、次いで、得られた矩形のコルゲート状シートを１枚おきの波の伝播方向が斜交するように配置し、これらを接着して積層する方法が挙げられる。なお、このようにして製造した場合、斜行ハニカム１枚の厚さは上記裁断型の縦の長さとなる。このため、例えば、冷却ユニット１個に組込まれる斜行ハニカムの厚さ、すなわち、斜行ハニカムの前面開口部と後面開口部との間の寸法が３００mm必要である場合に、縦１００mmの裁断型で作製した厚さ１００mmの斜行ハニカムを用いるときは、斜行ハニカムを厚さ方向に３枚重ねて使用すればよい。また、高さ方向又は幅方向に１個の斜行ハニカムでは寸法が不足するときは、斜行ハニカムを高さ方向に複数個重ねて又は幅方向に複数個並べて使用してもよい。なお、このように複数個重ねて又は並べて使用する場合、斜行ハニカム同士は、接着しても接着しなくてもどちらでもよい。接着しない場合には、複数個の斜行ハニカムを重ねて又は並べて配置するだけでよい。
【００１９】
冷却ユニット５に用いられる冷却水供給手段２は、斜行ハニカム３の上面開口部に冷却水を供給するものである。冷却水供給手段２の形態としては特に限定されないが、例えば、図１に示す単に水滴を滴下する通常の給水ダクト２３や、図示しないが給水管にスプレーノズルを取り付けて水を斜行ハニカムの上面開口部に分散して供給しうるようにしたもの等が挙げられる。また、冷却水供給手段２は、斜行ハニカム３に必要最低量の冷却水量が供給されるように、水量調整が可能なものであることが好ましい。
【００２０】
冷却ユニット５に用いられる受水部４は、斜行ハニカム３の下面開口部１０４から排出される排出水を受けるものである。受水部４の形態としては特に限定されないが、例えば、図１に示す雨どい形状の受水パン等が挙げられ、受水部４には、排出水を受水部４外に排出する排出管４１を設けてもよい。冷却ユニット５は、通常、図示しない枠体に組み込まれて固定される。この際、給水ダクト２３と斜行ハニカムの上面開口部１０１とは少しの隙間を形成することが、斜行ハニカムの上面開口部１０１全体に給水を均一分散下することができる点で好ましい。また、斜行ハニカムの下面開口部１０４と受水部４はできるだけ近接するように配置することが、省スペース化が図れる点で好ましい。
【００２１】
空気冷却装置１は、さらに、斜行ハニカム３の前面開口部１０３に被冷却空気を導入し該斜行ハニカム３の後面開口部１０２から冷却空気を排出する送風手段を備えるものである。送風手段としては、例えば、ファンを備えた送風機等が挙げられる。また、空気冷却装置１は、図示しない排出水を冷する冷却手段及び排出水を冷却水供給手段２に供給する水循環手段を設けることが、斜行ハニカム３を流下して被冷却空気で温められた冷却水（排出水）を再利用することができる点で好ましい。冷却手段としては、例えば、熱交換器が挙げられる。また、水循環手段としては、例えば、循環ポンプが挙げられる。
【００２２】
次に、第１の実施の形態の空気冷却方法について図１を参照して説明する。まず、斜行ハニカム３の上面開口部１０１に、冷却水供給手段２から冷却水１２を流下する。この際、冷却水１２の供給水量を適宜調整して、斜行ハニカム３全体を濡れた状態とする。次に、図示しない送風手段等により被冷却空気を斜行ハニカム３の前面開口部１０３から図１中の矢印９の方向に導入する。斜行ハニカム３内のセルでは、流下される冷却水１２と導入される被冷却空気とが直接気液接触して、被冷却空気が冷却されると共に、被冷却空気中に化学汚染物質等が存在する場合は該化学汚染物質等が冷却水１２に取り込まれる。熱交換して温まり且つ場合により化学汚染物質を取り込んだ冷却水１２は、斜行ハニカム３を流下し切ったところで排出水１３となり、受水部４に移動する。受水部４中の排出水１３は、排水管４１を通って図示しない循環ポンプで熱交換器に供給されて所定温度まで冷却され、冷却された排出水１３は、再び冷却水供給手段２に供給され、冷却水１２として再利用される。一方、斜行ハニカム３の後面開口部１０２からは冷却された冷却空気が得られる。
【００２３】
第１の実施の形態に係る空気冷却方法は、被冷却空気と冷却水とが直接接触する斜行ハニカムを含む冷却ユニットを用い、しかも、斜行ハニカムの高さを所定範囲内のものとしたため、冷却水を冷えたまま使用でき、熱効率がよく、液ガス比が小さく、圧損が小さく、省スペース及び省エネルギーを図れ、さらに、低コストである。
【００２４】
本発明で使用する空気冷却装置は、冷却ユニット５を複数用いることができる。この場合の冷却ユニット５の配置の態様としては、例えば、斜行ハニカム３の上下方向に複数個配置する態様（多段配置）、被冷却空気の流れ方向に複数個配置する態様（多列配置）、斜行ハニカム３の幅方向に複数個配置する態様、及び、これらの配置を１又は２以上組み合わせた複合配置の態様等が挙げられる。斜行ハニカム３の上下方向とは斜行ハニカム３の上面開口部と下面開口部とを結ぶ方向であり、被冷却空気の流れ方向とは斜行ハニカム３の前面開口部と後面開口部とを結ぶ方向であり、斜行ハニカム３の幅方向とは上下方向及び被冷却空気の流れ方向それぞれに略直交する方向である。そこで、冷却ユニット５を複数用いる空気冷却装置を使用する空気冷却方法を第２の実施の形態例として図２及び図３を参照して説明する。図２は本例で使用する空気冷却装置の概略図、図３は本例で使用する空気冷却装置の被冷却空気の流れ方向に直交する側から見た概略図である。なお、図３において、被冷却空気の流れ方向の互いに隣接する斜行ハニカム間に隙間が見られるが、これは図面を理解し易くするためのものであり、実際は前方の斜行ハニカムの後面開口部１０２とその後方の斜行ハニカムの前面開口部１０３とは当接又は近接している。
【００２５】
第２の実施の形態における空気冷却方法で使用する空気冷却装置において、図２及び図３中、図１と同一構成要素には同一符号を付してその説明を省略し、異なる点についてのみ主に説明する。図２及び図３において、図１と異なる点は、冷却ユニット５を１２個使用し、上下方向に３段配置、且つ被冷却空気の流れ方向に４列配置した点、及び冷却水系及び排水系を循環系とした点にある。すなわち、第２の実施の形態例において、空気冷却装置１Ａは、被冷却空気の流れ方向の前方から第１列が、上下方向に上から冷却ユニット５ａ1、５ａ2、５ａ3を配置し、次いで、同方向の第２列が、上下方向に上から冷却ユニット５ｂ1、５ｂ2、５ｂ3を配置し、次いで、同方向の第３列が、上下方向に上から冷却ユニット５ｃ1、５ｃ2、５ｃ3を配置し、次いで、同方向の第４列が、上下方向に上から冷却ユニット５ｄ1、５ｄ2、５ｄ3を配置する。更に、水循環系は、受水部４から排出管１５を通して排出される排出水を、送水管１０を通して冷却水供給手段２に供給する水循環手段６と排出水を冷却する冷却手段７とを備える。
【００２６】
送水管１０から分岐し、各段毎に一括送水する分岐送水管１１１、１１２及び１１３は、上段の冷却ユニット５ａ1、５ｂ1、５ｃ1、５ｄ1の冷却水供給手段２、２、２、２、中段の冷却ユニット５ａ2、５ｂ2、５ｃ2、５ｄ2の冷却水供給手段２、２、２、２及び下段の冷却ユニット５ａ3、５ｂ3、５ｃ3、５ｄ3の冷却水供給手段２、２、２、２にそれぞれ接続されている。一方、上段の冷却ユニット５ａ1、５ｂ1、５ｃ1、５ｄ1の受水部４、４、４、４、中段の冷却ユニット５ａ2、５ｂ2、５ｃ2、５ｄ2の受水部４、４、４、４及び下段の冷却ユニット５ａ3、５ｂ3、５ｃ3、５ｄ3の受水部４、４、４、４と排水管１５の分岐排水管１５１、１５２、１５３とがそれぞれ接続され、各段毎に排水を一括回収している。
【００２７】
個々の冷却ユニット５において、斜行ハニカム３は幅方向に複数個配置してもよい。すなわち、斜行ハニカム３は分割された斜行ハニカムの横並び形態であってもよい。また、空気冷却装置１Ａにおける個々の冷却ユニット５の設置形態としては、特に制限されず、第１の実施の形態における冷却ユニット５を、例えば上下方向に積み重ね、前後方向に並べて枠体上に固定する方法が挙げられる。この場合、受水部４の前後方向幅は斜行ハニカム３の厚みと同程度とし、前後方向の組み付けの際、前方の斜行ハニカムの後面開口部１０２とその後方の斜行ハニカムの前面開口部１０３とが当接又は近接するように行うことが、省スペース化の点で好ましい。
【００２８】
なお、空気冷却装置１Ａは、前記空気冷却装置１と同様に、循環ポンプや熱交換器を設けずに受水部４の排出水１３を廃棄してもよいし、また、冷却水中の不純物を除去する純水化装置を組込んでもよい。また、冷却ユニット５は、例えば、図２及び図３に示すような左右両側及び上下両面が壁部の筐体１４に収納して、被冷却空気が斜行ハニカム３の前面開口部のみを通過するようにすることが好ましい。筐体１４の形態としては特に限定されるものでないが、冷却ユニットと筐体との間の隙間が全くないか又は実質的に存在しないものであると熱効率が高いため好ましい。また、送風機の吐出口と筐体１４の前面開口部をダクトで接続し、該ダクトを通して被冷却空気を供給することが、送風効率の点で好ましい。
【００２９】
次に、第２の実施の形態の空気冷却方法について図２及び図３を参照して説明する。まず、上段の４個、中段の４個及び下段の４個の斜行ハニカム３のそれぞれの上面開口部１０１に冷却水１２を同時に流下する。この際、冷却水１２の供給水量や散水方法を適宜調整して、１２個の斜行ハニカム３全体を濡れた状態とする。次に、図示しない送風手段等により被冷却空気を前方の３個の斜行ハニカム３の全面開口部１０３から図２中の矢印の方向に導入する。１２個の斜行ハニカム３内のセルでは、流下される冷却水１２と導入される被冷却空気とが直接気液接触して、被冷却空気が冷却されると共に、被冷却空気中に化学汚染物質等が存在する場合は該化学汚染物質等が冷却水１２に取り込まれる。熱交換して温まり且つ場合により化学汚染物質を取り込んだ冷却水１２は、それぞれの斜行ハニカム３を流下し切ったところで排出水となり、受水部４に移動する。受水部４中の排出水は、各段毎に配設される分岐排水管１５１、１５２、１５３及び排水管１５を通って循環ポンプ６で熱交換器７に供給されて所定温度まで冷却され、冷却された排出水１３は、再び冷却水供給手段２に供給され、冷却水１２として再利用される。一方、最後列の斜行ハニカム５ｄ1、５ｄ2、５ｄ3の後面開口部１０２からは冷却された冷却空気が得られる。
【００３０】
第２の実施の形態における空気冷却方法によれば、第１の実施の形態における空気冷却方法と同様の効果を奏する他、上下方向に複数段としたことにより、１個の斜行ハニカムの高さを短くとれ、斜行ハニカムの下方においても冷却水の温度が低いままであり、熱効率が向上する。更に、被冷却空気の流れ方向に複数列としたことにより、被冷却空気の流速を高めることができる。従って、省スペース且つ省エネルギーとすることができる。
【００３１】
本発明において、被冷却空気としては、特に限定されないが、清浄な空気に加え、高性能（ＵＬＰＡ）フィルターの編み目を通過するような微細な化学汚染物質を含んだ空気も用いることができる。ここで化学汚染物質としては、例えば、ナトリウム、カリウム、カルシウム、ホウ素等の無機質の金属元素、フッ素イオン、塩化物イオン、硝酸イオン、亜硝酸イオン、硫酸イオン、亜硫酸イオン等のアニオン類や、アンモニウムイオン等のカチオン類等が挙げられる。
【００３２】
本発明で使用する空気冷却装置は被冷却空気と冷却水とが直接に接触するため、これらの化学汚染物質を冷却水に取り込んで清浄な冷却空気を得ることができる。なお、被冷却空気中の化学汚染物質量が多い場合等には、必要により、受水部４と冷却水供給手段２との間に、排出水中の化学汚染物質を除去可能な手段として、例えば、イオン交換樹脂等を組込んだ純水化装置を介するようにすると、冷却水を清浄に保つことができるため好ましい。
【００３３】
本発明に係る空気冷却方法において、被処理空気の温度としては、特に限定されないが、例えば、２０℃以上、好ましくは２５℃以上、さらに好ましくは３０℃以上である。被冷却空気の温度が高いほど一般的に熱効率が向上するため好ましい。また、冷却ユニット５に供給する斜行ハニカムの上面開口部１０１における冷却水の水温は通常７〜１０℃であり、且つ、第１列目に配置した斜行ハニカムの下面開口部１０４における排出水の水温水温より通常２．５℃以上、好ましくは５．０℃以上低くする。このような条件で装置を稼動させると、熱効率が高くなるため好ましい。
【００３４】
また、本発明において、冷却ユニット１個当りの冷却水の供給量と被冷却空気の供給量との液ガス比Ｌ／Ｇ400-200は、通常０．１〜０．５kg/kg、好ましくは０．２〜０．４kg/kgである。ここで、Ｌ／Ｇ400-200とは、冷却ユニット中の前記斜行ハニカム１個当りの高さ４００mm、厚さ２００mmの場合における単位時間当りの供給空気量に対する供給水量の重量比である。なお、斜行ハニカム１個当りの大きさが高さ４００mm、厚さ２００mmでない場合における斜行ハニカム１個当りの単位時間当りの供給空気量に対する供給水量の重量比Ｌ／Ｇは、Ｌ／Ｇ400-200の値に対して、斜行ハニカム１個当りの高さの増加に反比例して減少し、厚さの増加に比例して増加する。例えば、Ｌ／Ｇ400-200が０．３のときに、斜行ハニカム１個の大きさを高さ８００mm、厚さ２００mmとすると該斜行ハニカムのＬ／Ｇは０．１５となり、また高さ４００mm、厚さ６００mmとするとＬ／Ｇは０．９となる。本発明では、熱効率がよいため、上記範囲内程度のように液ガス比が小さくても十分に空気を冷却できる。
【００３５】
冷却ユニットを複数個使用する場合、冷却ユニットの数は、上記実施の形態例に限定されず、適宜定めればよいが、例えば、ファン動力と斜行ハニカムを通過する被冷却空気の空間速度とから必要な開口面積(Ａo)を求め、Ａoを満たす数にすればよい。この際の被冷却空気の空間速度は、例えば、１.５〜３．０m/secである。また、冷却水供給手段や受水部は各冷却ユニットに各々独立して設けられていてもいなくてもどちらでもよい。すなわち、幅方向に複数個配置した冷却ユニットが、各段で冷却水供給手段又は受水部を共用していてもよい。例えば、冷却ユニットが斜行ハニカムの前面開口部の幅方向に２列、且つ高さ方向に３段形成される場合は、各段の冷却水供給手段や受水部を幅方向の２列の冷却ユニットで共用してもよい。このように、各段で冷却水供給手段等を共用すると、低コスト化できるため好ましい。
【００３６】
本発明に係る空気冷却方法は、オフィスビル、病院、生産工場の空気の空気冷却方法に使用できる。
【００３７】
【実施例】
次に、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
実施例１
Ｅガラス繊維と有機バインダで形成したガラス不織布を、充填材であるアルミナ水和物と結合材であるアルミナゾルとを含むスラリに浸漬した後に乾燥し、波付け加工して波形状物を得た。該波形状物を、波の伝播方向が交差するように交互に重ね合わせた後に５００℃で熱処理して、アルミナとアルミナゾル硬化物との合計量８０重量％及びＥガラス繊維２０重量％からなり、空隙率が６５％であり、山高が４．８mm、ピッチ１０mmの斜行ハニカムを作製した。この斜行ハニカムは空気の通気方向に対して幅１０００mm、高さ４００mm、奥行き２００mmとなるものであり、コルゲート状シートの一層おきの波の伝播方向が互いに交差する角度（図１中、符号Ｙ）が６０度、斜め方向に延設されるセルの前後両面からみた場合の空気の流入、流出方向（水平方向）に対する斜め角度（図１中、符号Ｘ）は３０度である。次にこの斜行ハニカムを保持可能な大きさで、且つ前面、後面、上面及び下面が通気可能なケースに組み込み、この上部に冷却水をハニカムに供給するノズルを取り付けた給水パンと、この下部にハニカムを通過した冷却水を受ける排水パンとを付設し、１個の冷却ユニットとした。この冷却ユニットは、高さが給水パン及び排水パンを含め５００mmであり、幅１０００mm、奥行き２００mmである。次に、この冷却ユニットを幅１０００mm、高さ１５００mm、奥行き２００mmで前面及び後面が開口した筐体に、上下３段に組み込んだ（冷却ユニットの３段１列配置。合計３ユニット。）。また、排水パンで受けた温度の上昇した冷却水は送水ポンプを経て、水冷却用熱交換器に送られ、冷却され、ハニカム上部の給水パンに循環供給されるようにした。冷却ユニット等の条件について表１及び表２に示す。
【００３８】
上記装置に、夏場と同等の空気条件である３２℃、７０ｒｈ％の空気を流量７２００m3/時間で通風するとともに、給水部から７℃の冷水を１ユニット当たり水量２１L/分（液ガス比Ｌ／Ｇ＝０．２９kg/kg）、３ユニットで計６３L/分供給し、出口空気の温度、湿度及び空気冷却装置の圧損を測定した。結果を表３に示す。
【００３９】
参考例１
冷却ユニットを、幅１０００mm、高さ１２００mm、厚さ２００mmの斜行ハニカムを用い、給水パン及び排水パンを含めて幅１０００mm、高さ１３００mm、奥行き２００mm冷却ユニットを１段配置したもの（冷却ユニットの１段１列配置。合計１ユニット。）とし、さらに同様の形状で該冷却ユニットを収容可能な大きさの筐体を用いた以外は実施例１と同様にして、出口空気の温度、湿度及び空気冷却装置の圧損を測定した。冷却ユニット等の条件及び測定結果を表１〜表３に示す。なお、本例では、運転中にかなりの量の冷却水が風とともにハニカムの風下側に飛散するキャリーオーバー現象が発生した。これは、Ｌ／Ｇが実施例１と同じであるものの、Ｌ／Ｇ400-200が実施例１より大きくて斜行ハニカムの奥行き方向の冷却水量が多すぎたために起きたものと考えられる。
【００４０】
比較例１
実施例１で用いた空気冷却装置に代えて、表２に示す条件のフィンコイル式熱交換器（境川工業株式会社製）を用いた以外は、実施例１と同様にして出口空気の温度、湿度及び空気冷却装置の圧損を測定した。フィンコイル式熱交換器等の条件及び測定結果を表１〜表３に示す。
【００４１】
実施例２
斜行ハニカムの山高を３．５mm、ピッチ７．５mmとした以外は、実施例１と同様にして出口空気の温度、湿度及び空気冷却装置の圧損を測定した。冷却ユニット等の条件及び測定結果を表１〜表３に示す。
【００４２】
実施例３
実施例１で作製した冷却ユニットを、幅１０００mm、高さ１５００mm、奥行き６００mmで前面及び後面が開口した筐体に、上下方向に３段且つ前後方向に３列組み込んだ（冷却ユニットの３段３列配置。合計９ユニット。）以外は、実施例１と同様の装置構成とし、測定条件を表３及び表４のようにして出口空気の温度、湿度及び空気冷却装置の圧損を測定した。また、本実施例は半導体工場のクリーンルーム用の外気取り入れ口の冷却を想定したものであるため、さらに、該取り入れ口の空気における不純物イオンの含有量と冷却後の空気中における不純物イオンの除去率も測定した。不純物イオン濃度は、空気取り入れ口の空気と冷却後の空気とをそれぞれ超純水を入れたインピンジャーで吸収捕集し、この捕集液をイオンクロマトグラフで分析して求めた。冷却ユニット等の条件及び測定結果を表１〜表４に示す。
【００４３】
【表１】
0004033677.tif 000002
【００４４】
【表２】
0004033677.tif 000003
【００４５】
【表３】
0004033677.tif 000004
【００４６】
【表４】
0004033677.tif 000005
【００４７】
表１〜表４より、以下のことが分る。すなわち、参考例１は実施例１と同一水量では出口空気の温度が高くなる。比較例１は空気圧損が大きく、冷却水量が多く必要であり、またフィンコイルの設置スペースの奥行きが同等の冷却性能にした実施例１の３倍必要になった。実施例２は、ハニカムセルの大きさを小さくすることにより実施例１よりも設置スペースの奥行きを小さくでき、冷却水量も減少した。実施例３は、出口空気として、加熱によりクリーンルーム内空気条件（２３℃、４５ＲＨ％）に適合する１０．５℃、１００ＲＨ％の冷却空気が得られた。また、ＮＨ4+、ＳＯ42-、ＮＯ2-が９０％以上除去できていることが分った。
【００４８】
【発明の効果】
本発明に係る空気冷却方法を用いると、例えばオフィスビルや工場の取り入れ空気や循環空気に対し、斜行ハニカムという簡易な構成で、熱効率がよく、液ガス比が小さく、圧損が小さく、省スペース及び省エネルギーを図れ、さらに、コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で使用する空気冷却装置の一部を切り欠いて示す模式図である。
【図２】本発明で使用する他の空気冷却装置の概略図である。
【図３】本発明で使用する他の空気冷却装置の被冷却空気の流れ方向に直交する側から見た概略図である。
【符号の説明】
１      空気冷却装置
２      水分散装置（冷却水供給手段）
３      斜交ハニカム
４      受水パン（受水部）
５、５ａ1、５ａ2、５ａ3、５ｂ1、５ｂ2、５ｂ3、５ｃ1、５ｃ2、５        ｃ3、５ｄ1、５ｄ2、５ｄ3５      冷却ユニット
６      循環ポンプ（水循環手段）
７      熱交換器
８      排出水冷却用の冷却水
９      空気の流れ方向を示す矢印
１０      送水管
１１      補給水を示す矢印
１２      冷却水
１３      排出水
１４      筐体
１５      排水管
２１、２２  互いに隣接するコルゲート状シート
２３      給水ダクト
１０１      斜行ハニカム上面開口部
１０２      斜行ハニカム後面開口部
１０３      斜行ハニカム前面開口部
１０４      斜行ハニカム下面開口部
１１１、１１２、１１３      分岐送水管
１５１、１５２、１５３      分岐排水管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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