| 【発明の名称】 |
冷風機用の吸水蒸発ユニット |
| 【発明者】 |
【氏名】田中 義昌
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| 【要約】 |
【課題】冷風機に使用されて、気流の流通過程で吸水シート中の水分の蒸発による潜熱により気流を冷却するための吸水蒸発ユニットを提供する。
【解決手段】多数の吸水シートを、互いに対面するシートの間に通風可能な隙間を設けて重積したシート積層体と、このシート積層体をシートを垂直状態にして収容し且つ集積体の上記隙間に連通する通風用の窓部を前後に有するケースとから成り、上記の吸水シートは、シート表面に線状の突条に形成した複数の平行なセパレータを隔設し、吸水シート間に上隙間を形成し、上記ケースが、積層体を収容し、シート積層体の吸水シート間の隙間に連通する窓部を容器両側に開設して、吸水蒸発ユニットとする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】吸水したシートに気流を流通させて空気を冷却するための冷風機用の吸水蒸発ユニットであって、多数の吸水シートを互いに対面するシートの間に通風可能な隙間を設けて重積したシート積層体と、このシート積層体をシートを垂直状態にして収容し且つ集積体の上記隙間に連通する通風用の窓部を前後に有するケースとから成ることを特徴とする冷風機用の吸水蒸発ユニット。
【請求項２】 上記の吸水シートは、シート表面に線状の突条に形成した複数の平行なセパレータを隔設し、吸水シートの重積によりセパレータ間に上記隙間を形成したことを特徴とする請求項１に記載の吸水蒸発ユニット。
【請求項３】 上記ケースが、積層体を収容し、シート積層体の吸水シート間の隙間に連通する窓部を容器両側に開設したことを特徴とする請求項１又は２に記載の吸水蒸発ユニット。
【請求項４】 上記のケースの両側の上記の窓部に網体を張設し、且つ、一体化したことを特徴とする請求項３に記載の吸水蒸発ユニット。
【請求項５】 窓部に集積体の上記隙間が開口する吸水シートの端部と上記の網体とを網体上に、１条以上の線状の接着剤により接着したことを特徴とする請求項４に記載の吸水蒸発ユニット。
【請求項６】 吸水シートが、親水性繊維を含む吸水層と、吸水層上に形成した親水性無機粉末とバインダとを含む補強層とから成るシートであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の吸水蒸発ユニット。
【請求項７】 上記セパレータが、熱可塑性樹脂の溶融押出し硬化物である請求項１ないし６のいずれかに記載の吸水蒸発ユニット。
【請求項８】 上記シート積層体が、上記多数の吸水シートと共に、補強用金属シートを重積したことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の吸水蒸発ユニット。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷風機に使用されて、気流の流通過程で吸水シート中の水分の蒸発による潜熱により気流を冷却するための吸水蒸発ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来冷房機器には、気流中で水を蒸発させ、その蒸発潜熱を利用して空気を冷却して、冷風を供給する水冷式冷風機が知られている。
【０００３】一般家庭の室内用の冷風機は、エンドレスの布帯を、その下側が水中に漬かる状態で周回させ、この状態で、空気流を、この湿った布地の上部側に沿って流すか、或いは、布地を通過させることにより、水蒸発による冷却で空気を冷却して、冷気にして放出する冷風機が知られている。
【０００４】さらに、作業用車両に使用される冷風機については、気流中に水を噴霧する方式が知られている。例えば、水槽の下側に超音波振動子を配置し、水槽の上方、即ち、水面上にファンから供給した空気を流して、発生した超音波により霧化した水滴を気流中に混合させ、これにより空気を冷却して流し出す方法があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】水の蒸発潜熱を利用する冷風機は、圧縮ガスを利用する方法に比べ、空気の冷却能力には劣るが、動力は、ファン用のモータの電力と、霧化用ないしは、布地回転用の動力だけで、少なくて済む点で経済的である。
【０００６】しかし、空気冷却の能力の点では、従来のエンドレスの布帯を利用したり、また霧化するなど、空気流側に水を強制的に接触させて、蒸発速度を高める必要があり、このために、霧化装置や布帯周回装置など、特別な装置が必要であった。
【０００７】さらに、冷風機は、閉じた小さい室の内部でなく、広い建屋や施設内や屋外で、作業員等に冷風を直接かけて利用したり、作業用の無蓋車両で専ら、運転者に使用されることもある。
【０００８】この作業用車両に搭載したり作業現場に固定して使用する冷風機器においては、噴霧式の冷風機は、共通して、気流中の水滴が完全に蒸発するまでに、気流が運転者に当たるので、運転者などの人を濡らしてしまうという欠点があった。また、噴霧式は、送風量に対して噴霧する水の供給量の制御が難しく、気流中水の供給量が過剰であると、上記のように、冷風が水滴で湿ることになり、水供給量が少ないと、十分な冷風が得られないことになる。
【０００９】その他の方法としては、吸水シートに水を供給して、シート中の水を気流中に蒸発させて気流を冷却する方法も考えられるが、シートによる水の吸い上げ量が少なく、多量の流量の空気を冷却するには、冷却能力が不充分であり、実用的でなかった。
【００１０】上記問題を解決するために、本発明は、吸水シートによる毛細管吸い上げを利用して、水の吸い上げ能力が高く、空気冷却能力の高い且つ、互換性と耐衝撃性に優れた吸水蒸発ユニットを提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の吸水蒸発ユニットは、吸水したシートに気流を流通させて空気を冷却するための冷風機用の吸水蒸発ユニットであって、多数の吸水シートを、互いに対面するシートの間に通風可能な隙間を設けて重積したシート積層体と、このシート積層体を、シートを垂直状態にして、収容し且つ集積体の上記隙間に連通する通風用の窓部を前後に有するケースとから成るものである。
【００１２】本発明の吸水蒸発ユニットは、吸水シートを利用して空気を冷却する冷風機用のユニットとして使用されるもので、吸水性の繊維質シートが多数配列され、シートの下端部は水中に浸漬されて、その毛細管現象によりシート上側まで吸い上げられた水をシートに沿って供給される空気中に蒸発させて、冷風を得るものである。
【００１３】本発明においては、シートの蒸発面積を確保するために、多数のシートを、互いに対面するシートの間に通風可能な隙間を設けて、重積してシート積層体を構成する。このシート間の隙間には、冷却すべき空気が供給されて、冷却される。
【００１４】このようなシート積層体においては、各吸水シートは、シートの少なくとも一方の表面に線状の突条に形成した複数の平行なセパレータを有するものが採用され、これら吸水シートを重積すると、シートの間で且つ上下のセパレータの間で上記隙間が形成される。
【００１５】本発明においては、積層体を強化するために、複数の吸水シートと共に多孔性金属シートを配列して重積することもなされている。多孔性金属シートは、表面の気孔部が保水し、且つ、その水を蒸発させるので、吸水シートと同様に蒸発冷却に寄与し、同時に、シートを補強する。
【００１６】上記ケースは、積層体を固定して補強し、且つ冷風機への着脱を容易にして互換性を付与するものである。詳しくは、上記ケースは、積層体を収容し、積層体のシート間の隙間に連通する窓部をケースの両側に開設したものが採用される。ファンにより吸引された空気を容器の両側に開設した一方の窓部と、収容された積層体のシート間の隙間を通過させ、この間で気流がシートと接触する過程で冷却され、冷却された空気が、容器の他方の窓部から放出される。
【００１７】ケースは、一体に形成された容器でも、また枠材の組み合わせた枠体でもよい。枠体の場合には、枠材が、積層体の各稜部周縁を支持するようにして、上下及び左右枠材から形成され、枠材間に通風用の窓部を形成し、積層体の吸水シートの隙間に連通する開口部を形成する。
【００１８】
【発明の実施の形態】この発明で使用される吸水シートは、繊維質で且つ吸水性の高いシートが利用できる、好ましくは、矩形状のシート片の一端を水中に浸漬したときの毛細管現象により水の吸い上げ速度の高いシートから選ばれる。
【００１９】吸水シートは、好ましくは、有機若しくは無機繊維層と、その繊維層の表面に形成された若しくは内部に含浸された補強材料から形成されたシートが利用できる。繊維シートは、使用時には受水容器上に立設されて繊維層が吸水するが、吸水した繊維層は、柔らかく、いわゆる腰が弱く、そのため、シート積層体が崩壊しやすいが、シートに補強材料を含むことにより、シートを強化することができる。
【００２０】このように補強された吸水シートには、例えば、特開平１０−４４２７６に開示された加湿用シートが利用できる。この加湿用シートは、繊維層に有機質又は無機質繊維の織布若しくは不織布から成り、好ましくは、親水性の無機繊維の不織布が利用される。補強材には、微粉末とバインダとから成る多孔性の比較的硬い層を利用して、補強層が形成される。補強層の一部は、繊維層に含有されて固定されてもよい。補強層用の微粉末には、親水性の鉱物質ないしはセラッミクス質の粉末がよく、バインダには、有機ないし無機の接着材料が利用される。
【００２１】さらに、シートには、繊維に微粉末を混抄して、紙抄きの方法で調製されたシートも利用できる。例えば、繊維としてセラミック繊維に無機粉末として、シリカゾル及び又はアルミナゾルを混沙した不織布ないし紙が利用できる。このようなシートは、０．４〜３．０ｍｍ程度の厚みに調製される。
【００２２】本発明の吸水シートには、積層したときシート間に通気用の隙間を形成するために、表面に線状に突起するセパレータが取着されるが、セパレータには、熱可塑性樹脂を加熱溶融し、押出して形成した硬化物が利用できる。熱可塑性樹脂は、例えば、ホットメルト型の接着剤が利用でき、溶融した接着剤を、ノズルから断面ほぼ円形でシート上に押出して、硬化させ、これにより、シート表面に線状ないし棒状の突条を固着させる。このような突条を複数本、互いに平行に、シート上に形成され、セパレータとする。重積されたシートは、表面が突条の高さだけ互いに離間されて、シート間に隙間が設けられる。そこで、予め、突条の高さを、例えば、１〜１０ｍｍの範囲に調整しておくことにより、突条の高さに対応した隙間を得ることができる。
【００２３】このようなシートは、所要の形状の積層体に形成するために、一定の形状に、例えば、矩形状に切断されている。本発明の吸水蒸発ユニットにおいては、このような所望形状のシートを多数積み重ねて、シート積層体とされる。
【００２４】シート積層体は、ケース内に収容されるが、ケースは、シート積層体を収容できて、前面と背面には、ケースの前後に貫通する窓部を有するものである。ケース内には、多数のシートを、使用時にシートが立った状態で、互いに対面するように配列されて、積層体とされ、積層体のシート間の隙間が、上記窓部に開口して露出するように配設される。
【００２５】ケースは、シート積層体を下面で支える底面を有しても良く、この場合には、下底部には、各吸水シートの下端部を水で濡らすために水が供給されることが好ましく、このために給水可能な貫通孔を設けても良い。
【００２６】ケースは、好ましくは、軽量化と耐食性との観点から、合成樹脂、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアクリル、ポリイミドなどからの成形体や、金属、例えば、アルミニウム又はその合金などから形成される。
【００２７】シート積層体は、ケースに収容され、さらに、耐衝撃性を高めるために、以下のような補強手段を採用するのが好ましい。
【００２８】先ず、シート積層体には、所望の数のシート毎に、補強シートを挿入するのが、シート積層体を区画して補強するために良い。補強シートは、ケースの下底部に設けた切り溝に下端を挿入し、好ましくは、上端もケース上蓋の切り溝に嵌め入れて、固定するのがよい。このような補強シートは、金属板、例えば、アルミニウム板が利用でき、また、吸水でき且つ蒸発させるような多孔性金属シートが好ましい。多孔性金属シートは、例えば、アルミニウム又はその合金やステンレス鋼等の耐食性材料から形成され、これらの材料の粉末、例えば、切削屑をシート状に圧縮成形したシート成形品が利用できる。これらの金属シートは、表面に露出する多数の気孔を含むので、吸水シートにより吸い上げられた水が、多孔性金属シートの気孔を濡らして、これが流通する空気中に蒸発することにより、空気の冷却にも寄与する。
【００２９】さらに、シート積層体を強化するために、ケースに一体化することが好ましい。このための方法として、ケース両側の窓部に補強用の網体、即ち、ネットを張設して固定するのが、シートの脱落を防止するのに良い。さらに、ネットと吸水シートの露出する縁部とを接着剤により接着させて固定する方法も採用できる。シートの端部と上記の網体との接着は、ネット上に１条以上の線状の接着剤を塗着してすることができる。このような窓部における補強ネットとシート縁部とを接合することによって、冷風機使用中に衝撃などがあっても、多数の積層された吸水シートにずれが生じたり、移動したり、或いは、崩壊したりするのを有効に防止することができ、衝撃に強い吸水蒸発ユニットを構成することができる。
【００３０】本発明により、上記のようにして吸水シートとケースとが一体化された吸水蒸発ユニットは、屋外ないし建屋内で定置式の冷風機に利用することができる。また、本発明のユニットは、衝撃に対して強化されているので、作業用の車両についてその運転席周辺に配置して運転者、作業者等に冷風を供給するような車載用冷風機にも利用される。
【００３１】図１は、本発明の実施例として、吸水蒸発ユニットに使用される吸水シート１を示す。この例の吸水シートは、繊維シート１０の表面に、ホットメルト型接着剤の押出しによる線状突条１２を、この例では、５条平行に形成されている。ここで使用した繊維シート１０は、セラミック繊維との不織布に、シリカゾル及びアルミナゾル粉末との混合液から混抄した不織布である。吸水シートは、上記の繊維シートの長尺シートを、長手方向に連続的に移動させながら、上記ホットメルト接着剤の高温融液を５本の小径ノズルから押出してシート上に突条１２を形成し、そのままで硬化させる。その後に、この長尺シートを所定の長さに（この例の場合は、吸水シートの幅に）切断すれば、矩形状の吸水シートが得られる。図１には、長尺シートとこれから切断された吸水シートが示されている。
【００３２】このようなシートを多数積層して、シート積層体３にされる。積層された互いに隣接する吸水シートは、上記突条１２とこれに隣り合う繊維シート１０との接触により、シート間に隙間３１が形成され、空気の流路として利用される。図２には、本発明の吸水蒸発ユニットに組立てるためのシート積層体３の配置例を示してある。さらに、この例は、上記の吸水シート１を重積しながら、一定数の吸水シート毎に１枚のアルミニウム多孔性シート２を間挿して、シート積層体３を構成したものである。
【００３３】図３（Ａ、Ｂ）は、上記の積層体３を、ケース４０に収容して、吸水蒸発ユニット４としたものであるが、この例では、吸水蒸発ユニット４は、アルミニウムで成形した箱状容器であり、両方の主面には、大きな窓部４５を形成し、収容されたシート積層体３が、そのシートの縁部を窓部４５に露出して、シート間の隙間３１、窓部１５と連通するように配置されている。図３（Ｂ）に示すように、窓部を４５と連通した積層体３の各吸水シート１の間の隙間には、窓部４５を通った外部の空気が、通過して、その空気は、他方の窓部４５に通過することができる。
【００３４】この例では、樹脂製の網体５、即ち、ネット５が、ケース４０の窓部４５周囲の枠部４６に接着されて、ケース４０の窓部４５の全体に張設されており、この例では、ネットとしては、例えば、ポリプロピレン樹脂から一体成形したネットで、例えば、４ｍｍ角の網目で２ｍｍの線径を有するものが利用できる【００３５】この例では、窓部に露出したシート積層体３の吸水シート１の縁部がネットと、接着剤により、接着されて一体化されている。さらに、接着剤には、ホットメルト型接着剤を溶融状態で押出して、線状の突条を形成し、そのまま硬化させて線状接着剤５１とし、ネット５と多数の吸水シート１とを接合している。接着剤の線状の硬化物５１は、容器の横方向に（水平に）伸びて、縦方向に（垂直に）配列された吸水シート１の縁部と直交しており、線状接着剤５１は、この例では、上下の３条とされている。線状接着剤５１の間には、なお大面積の開口部があるので、なお、空気流通を阻害しない。
【００３６】図４は、上記の吸水蒸発ユニットを、定置型の冷風機９への使用例を模式的に示す。冷風機本体の前面には、下方に吸入口６０と、上方に、吹き出し口６４とを備え、吸入口６０側の内部には、受水容器７と、受水容器７に吸水蒸発ユニット４を固定するガイド（不図示）を設けて、吸水蒸発ユニット４が、その窓部４５を吸入口６０に向けて且つ下面部４２が受水容器７の水７０中に浸漬するように配置されている。これにより吸水蒸発ユニット４内の各吸水シート１は下部側が浸漬されて、水を吸い上げることができる。
【００３７】吸水蒸発ユニット４の上部には、吸引ファン８として、クロスフローファンが配置されて、吸引ファン８は、さらに、吹き出し口６４に連通している。吸引ファン８の作動により、吸入口６０側から吸引された空気流は、吸水蒸発ユニット４内を通過する際にシート積層体３の各吸水シートに接して、シートの吸着水を蒸発させながら同時に冷却され、次いで、吸引ファン８を通って、吹き出し口６４から放出される。受水容器７には、この例では、市水が蛇口７１により供給され、自動給水弁７２により、受水容器７中の水位を検出ながら水を補給して、水位を概ね一定に保持するのがよい。
【００３８】
【発明の効果】本発明の冷風機用の吸水蒸発ユニットは、矩形状の多数の吸水シートを通風可能な隙間を設けて重積したシート積層体と、このシート積層体をシートを収容し且つ集積体の上記隙間に連通する通風用の窓部を前後に有するケースとから成るので、吸水シートの表面積とシート数に応じて、交換可能で、冷却能が大きく且つ大きな風量の吸水蒸発ユニットを自由に構成することができる。吸水蒸発ユニットはこのように一体化されているので、互換性があり、冷風機への装着を容易にすると共に、交換を容易にすることができる。
【００３９】吸水蒸発ユニットのシート積層体は、シート表面に線状の突条に形成した複数の平行なセパレータを隔設し、セパレータ間に所望の隙間を形成したので、空気の流量とそれに見合う水の蒸発速度を確保し、冷風のための冷却を確保することができる。
【００４０】本発明の吸水蒸発ユニットは、上記のケースの両側の上記の窓部に網体を張設し、吸水シートの端部と網体とを接着して一体化すれば、積層体ないしはシートを衝撃に対して強くすることができ、特に、移動用の、例えば、車載用の冷風機に対して、広く適用することができる。
【００４１】吸水蒸発ユニットは、吸水シートの端部と上記の網体との接着を網体上に１条以上の線状の接着剤によりすれば、強化するに際して、接合一体を容易に且つ安価になし得る。
【００４２】上記シート積層体には、上記多数の吸水シートと共に、補強用に金属シート等のシートないし板を重積して区画するようにすれば、シート積層体を一層強化することができ、且つ、補強用シートを多孔性とすれば、蒸発速度を高めることもできる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９９１４０６２２
【氏名又は名称】環境サイエンス株式会社
【識別番号】５９９１４０６３３
【氏名又は名称】田中 義昌
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| 【出願日】 |
平成１１年１０月７日（１９９９．１０．７） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６２１４４
【弁理士】
【氏名又は名称】青山 葆 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１０８３３７（Ｐ２００１−１０８３３７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年４月２０日（２００１．４．２０） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２８６７０５ |
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