CH651647A5

CH651647A5 - Air humidifier

Info

Publication number: CH651647A5
Application number: CH736780A
Authority: CH
Inventors: Gerke Houwer
Original assignee: Indola Electric Bv
Priority date: 1979-10-02
Filing date: 1980-10-02
Publication date: 1985-09-30
Also published as: NL7907324A; DE3037286C2; DE3037286A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Luftbefeuchter, mit einem Gehäuse zur Aufnahme von Wasser, mit einem Verdunstungseinsatz, der eine homogene, poröse Struktur aufweist, mit einem Zentrifugalgebläse, dessen Gebläserad von einer koaxial zur Mittellinie des Verdunstungseinsatzes verlaufenden Welle getragen ist. The invention relates to a humidifier, with a housing for holding water, with an evaporation insert, which has a homogeneous, porous structure, with a centrifugal fan, the impeller of which is carried by a shaft running coaxially to the center line of the evaporation insert.

Ein solcher Luftbefeuchter ist aus der US-PS 2 562 589 bekannt. Bei diesem Luftbefeuchter besteht der Verdunstungseinsatz aus einer Vielzahl von senkrecht angeordneten Verdunstungsmaterialstreifen, die kreisförmig und mit Abstand voneinander so angeordnet sind, dass sich jeweils zwei Seitenflächen benachbarter Verdunstungsmaterialstreifen mit Abstand gegenüberstehen, wodurch Luftdurch-trittskanäle gebildet werden, die sich im wesentlichen in radialer Richtung erstrecken. Such a humidifier is known from US Pat. No. 2,562,589. In this humidifier, the evaporation insert consists of a plurality of vertically arranged strips of evaporation material, which are circular and spaced apart so that two side surfaces of adjacent strips of evaporation material face each other at a distance, thereby forming air passage channels that extend essentially in the radial direction .

Innerhalb dieser kreisförmigen Streifenanordnung befindet sich das Zentrifugalgebläserad. Wenn sich dieses dreht, so strömt die von ihm angesaugte Luft durch die Luft-durchtrittskanäle zwischen den Verdunstungsmaterialstreifen nach aussen. Dabei findet eine Verdunstung des von diesen Streifen angesaugten Wassers nur an deren Oberfläche statt. Um die VerdunstungsWirkung zu erhöhen, sind die Streifen in Strömungsrichtung schaufeiförmig oder S-förmig ausgebildet. Ein grösserer Anteil der durch die Austrittskanäle strömenden Luft kommt überhaupt nicht oder nur sehr kurzzeitig mit der feuchten Oberfläche der Streifen in Berührung. Infolgedessen ist die Stoffaustauschzahl sehr niedrig. The centrifugal fan wheel is located within this circular strip arrangement. When it rotates, the air it draws in flows out through the air passages between the strips of evaporation material. Evaporation of the water sucked in by these strips takes place only on their surface. In order to increase the evaporation effect, the strips are shaped like a shovel or S-shaped in the direction of flow. A larger proportion of the air flowing through the outlet channels does not come into contact with the damp surface of the strips at all or only for a short time. As a result, the mass transfer number is very low.

Das bei diesem bekannten Luftbefeuchter vorgesehene Zentrifugalgebläserad weist radial angeordnete Lamellen auf. Wenn sich die Lamellen an der Eintrittsseite der Durchtrittskanäle vorbeibewegen, so entstehen Wirbel, welche bei einer höheren Umdrehungszahl des Zentrifugalgebläserades ein beträchtliches Geräusch erzeugen. Dieses Geräusch wird nur in geringem Masse von den Verdunstungsmaterialstreifen gedämpft. Wenn bei einem solchen Luftbefeuchter ohne Änderung seiner Abmessungen die Verdunstungsleistung erhöht werden soll, so geschieht dies üblicher Weise dadurch, dass eine grössere Drehzahl für das Zentrifugalgebläserad gewählt wird, wodurch sowohl die Leistungsaufnahme als auch der Geräuschpegel erhöht werden. The centrifugal impeller provided in this known humidifier has radially arranged fins. When the lamellae move past the entry side of the passage channels, vortices are created which produce a considerable noise when the centrifugal fan wheel rotates at a higher speed. This noise is only slightly attenuated by the strips of evaporation material. If the evaporation capacity of such a humidifier is to be increased without changing its dimensions, this is usually done by selecting a higher speed for the centrifugal impeller, which increases both the power consumption and the noise level.

Ferner ist bei diesem bekannten Luftbefeuchter die für die Furthermore, in this known humidifier for

Verdunstung wirksame axiale Länge der Verdunstungsmaterialstreifen grösser als die axiale Länge der Luftaustrittsfläche des Zentrifugalgebläserades. Evaporation effective axial length of the evaporation material strips greater than the axial length of the air outlet surface of the centrifugal impeller.

Aus der DE-OS 1 800 344 ist ein Luftbefeuchter bekannt, bei dem ein Axialgebläse verwendet wird. Dieser Luftbefeuchter arbeitet nach dem Zerstäubungsprinzip. Die von dem Axialgebläse angesaugte Luft strömt durch einen ringförmigen Verdunstungseinsatz. Durch die in den Ring eintretende Luftströmung werden Wassertröpfchen aus dem Innern des Luftbefeuchters mitgerissen, welche beim Durchtritt durch den Ring in feinste Wassertröpfchen zerschlagen werden, so dass zerstäubtes Wasser unmittelbar hinter dem ringförmigen Verdunstungseinsatz austritt und durch die durch den Luftbefeuchter hindurchströmende Luft in die Umgebung als feuchte Luft weitergeführt wird. Auf Gegenständen, die mit dieser befeuchteten Luft in Berührung kommen, lagert sich der in dem Wasser enthaltende Kalk ab, so dass sich mit der Zeit auf den Gegenständen eine grau-weisse Ablagerungsschicht ausbildet. From DE-OS 1 800 344 an air humidifier is known in which an axial fan is used. This humidifier works on the atomization principle. The air sucked in by the axial fan flows through an annular evaporation insert. The air flow entering the ring entrains water droplets from inside the humidifier, which are broken up into fine water droplets as they pass through the ring, so that atomized water emerges directly behind the ring-shaped evaporation insert and into the environment through the air flowing through the humidifier moist air is continued. The lime contained in the water is deposited on objects that come into contact with this humidified air, so that over time a gray-white deposit layer forms on the objects.

Aus dem DE-GM 7 505 927 und der DE-AS 1 196 837 sind Luftbefeuchter bekannt, bei denen ein durch ein axiales Gebläse erzeugter Luftstrom über die Oberfläche eines feuchten Verdunstungsmaterials geleitet wird, welches den Ventilator des Axialgebläses ringförmig umgibt. Während bei dem Luftbefeuchter gemäss dem DE-GM 7 505 927 Luft nur an der Innenfläche des Verdunstungsmaterials vorbeigeführt wird, ist bei dem Luftbefeuchter gemäss der DE-AS 1 196 837 ein Strömungsweg für die Luft vorgesehen, welcher an der Innenseite des Verdunstungsmaterials nach oben streicht, dort umgelenkt wird und auf der Aussenseite nach unten und dann nach ausserhalb des Luftbefeuchters strömt. From DE-GM 7 505 927 and DE-AS 1 196 837 humidifiers are known in which an air flow generated by an axial fan is passed over the surface of a moist evaporation material which surrounds the fan of the axial fan in a ring. While in the humidifier according to DE-GM 7 505 927 air is only guided past the inner surface of the evaporation material, in the humidifier according to DE-AS 1 196 837 a flow path for the air is provided, which sweeps upwards on the inside of the evaporation material , is deflected there and flows downwards on the outside and then outside the humidifier.

Bei dem letztgenannten Luftbefeuchter ist infolgedessen der Wirkungsgrad grösser als bei den erstgenannten. Das Verdunstungsmaterial kann auch so beschaffen sein, dass ein Teil der befeuchteten Luft unmittelbar durch dieses hindurchtritt. As a result, the efficiency of the latter humidifier is greater than that of the former. The evaporation material can also be such that a part of the humidified air passes directly through it.

Ziel der Erfindung ist, die genannten Nachteile zu beheben und einen Luftbefeuchter zu zeigen, der gegenüber den bekannten Luftbefeuchtern einen höheren Verdunstungswirkungsgrad und ein geringeres Betriebsgeräusch aufweist. The aim of the invention is to remedy the disadvantages mentioned and to show a humidifier which has a higher evaporation efficiency and a lower operating noise than the known humidifiers.

Der erfindungsgemässe Luftbefeuchter ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gekennzeichnet. The humidifier according to the invention is characterized by the features of claim 1.

Weil das Gebläserad vollständig umschlossen ist, kann das von ihm erzeugte Geräusch besser gedämpft und absorbiert werden als es bei den bekannten Vorrichtungen der Fall ist. Dazu kommt, dass die Luftströmung durch die Matte eine tangentiale Strömungskomponente bewirkt. Bekanntlich nimmt in einem solchen Potentialströmungsfeld die Tangen-tialkomponente mit zunehmender radialer Entfernung vom Laufrad stark ab. Es sind daher keine zusätzlichen Massnahmen, z.B. ein Leitschaufelkranz oder dergleichen, notwendig, dass die Strömungsrichtung durch die Matte eine tangentiale Komponente enthält. Notwendig ist lediglich, dass das Laufrad sehr nahe an der Innenoberfläche der Verdampfermatte vorbei bewegt wird, da sonst die tangentiale Komponente durch Verwirbelungen verlorengeht. Because the impeller is completely enclosed, the noise generated by it can be dampened and absorbed better than is the case with the known devices. In addition, the air flow through the mat causes a tangential flow component. As is known, in such a potential flow field, the tangential component decreases sharply with increasing radial distance from the impeller. There are therefore no additional measures, e.g. a vane ring or the like, necessary that the direction of flow through the mat contains a tangential component. It is only necessary that the impeller is moved very close to the inner surface of the evaporator mat, otherwise the tangential component will be lost due to turbulence.

Durch die erzwungene Strömungsrichtung mit tangentialen Komponenten durch eine gegebene Verdampfermatte kann das Mass der Wasseraufnahme der Luft erhöht werden, weil jedes Luftteilchen einen längeren Weg mit erhöhter Geschwindigkeit durch die Matte zurücklegen kann. Wäre ein Spalt von normaler Grösse gemäss dem Stand der Technik zwischen dem Aussenumfang des Laufrades und der Innenoberfläche der Matte verwendet worden, hätte die Luft die Neigung, eher in radialer Richtung durch die Matte nach aussen zu strömen, um so den Weg des geringsten Widerstandes zu wählen. Gegenüber bekannten Luftbefeuchtern kann, bei gegebener Drehzahl eine grössere Verdunstungslei2 Due to the forced flow direction with tangential components through a given evaporator mat, the amount of water absorption of the air can be increased, because each air particle can travel a longer way through the mat at increased speed. If a gap of normal size according to the state of the art had been used between the outer circumference of the impeller and the inner surface of the mat, the air would have a tendency to flow outwards through the mat in a radial direction, so as to provide the path of least resistance choose. Compared to known humidifiers, a higher evaporation rate can be achieved at a given speed

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stung, bzw. bei gleichbleibender Verdunstungsleistung eine niedrigere Drehzahl möglich sein. Letztere kann die Geräusche vermindern. stung, or at a constant evaporation performance a lower speed may be possible. The latter can reduce the noise.

Eine weitere vorteilhafte Ausführung sieht vor, dass das Laufrad neben dem radialen und tangentialen Strömungskomponenten auch noch eine Turbulenz in der geförderten Luftströmung erregt. Die Verdunstung kann dadurch wiederum bedeutend ansteigen. Die Strömung der Luft durch das Laufrad kann mindestens im Bereich des Aussenumfangs des Laufrades ein poröses Material, z.B. Polyurethanschaum, hindurchströmen, wodurch die Strömung stark turbulent austritt. Ein üblicherer Trommel-Läufer, dessen Raum zwischen den Schaufeln mit porösem Material gefüllt ist, oder solche Trommel-Läufer, deren Umfang mit einer Schicht porösen Materials bekleidet ist, oder ein an sich bekanntes kapillares Laufrad, das völlig von porösem Material angefertigt ist, können ebenfalls dazu dienen. Es ist an sich bekannt, dass ein derartiges Laufrad mit Kapillaren bei einer gewissen Kapazität und einem gewissen Druckverhältnis ein besonders niedriges Geräuschniveau erzeugt. Durch Anwendung einer turbulenten Luftströmung mit tangentialem Strömungskomponenten in der Matte erreicht ein Luftbefeuchter eine viel höhere Verdunstungskapazität als alle bekannten Verdampfer mit gleichen Abmessungen erreichen, jedoch kann die Vorrichtung dabei nahezu geräuschfrei bleiben. Sie kann bedeutend leiser als vergleichbare bekannte Befeuchter sein, vor allem bedingt durch die möglich gewordene Anwendung einer niedrigen Drehzahl. Another advantageous embodiment provides that in addition to the radial and tangential flow components, the impeller also excites turbulence in the conveyed air flow. Evaporation can then increase significantly. The flow of air through the impeller may be a porous material, e.g., in the area of the outer periphery of the impeller, e.g. Polyurethane foam, flow through, causing the flow to emerge in a highly turbulent manner. A more common drum rotor, the space between the blades of which is filled with porous material, or such drum rotors, the periphery of which is covered with a layer of porous material, or a capillary impeller known per se, which is made entirely of porous material also serve. It is known per se that such an impeller with capillaries produces a particularly low noise level with a certain capacity and a certain pressure ratio. By using a turbulent air flow with tangential flow components in the mat, a humidifier achieves a much higher evaporation capacity than all known evaporators with the same dimensions, but the device can remain almost silent. It can be significantly quieter than comparable known humidifiers, above all due to the fact that it has become possible to use a low speed.

Vergleichsversuche mit einem Luftbefeuchter, der ein axiales Gebläse mit einer hohlzylindrischen porösen Matte aufwies, zeigten die Überlegenheit des erfindungsgemässen Luftbefeuchters. Es hat sich herausgestellt, dass, um eine ebenso grosse Verdunstungsleistung mit einem axialen Gebläse zu erzielen, bei jenem eine Drehzahl von 800 Umdrehungen pro Minute notwendig sind, während die Drehzahl des Gebläserades des erfindungsgemässen Luftbefeuchters 440 Umdrehungen pro Minute sein muss. Es ist offensichtlich, dass sich dadurch ein sehr niedriger Geräuschpegel ergibt und auch die aufgenommene Motorleistung verringert ist. Dies ist insofern erstaunlich, als ein Zentrifugalgebläserad an sich einen schlechteren Wirkungsgrad hat als ein korrekt entworfenes axiales Gebläse aufweist. Comparative experiments with an air humidifier that had an axial blower with a hollow cylindrical porous mat showed the superiority of the air humidifier according to the invention. It has been found that in order to achieve an equally high evaporation capacity with an axial blower, a speed of 800 revolutions per minute is necessary for the latter, while the rotational speed of the impeller of the humidifier according to the invention must be 440 revolutions per minute. It is obvious that this results in a very low noise level and that the engine power consumed is also reduced. This is astounding in that a centrifugal impeller is inherently less efficient than a properly designed axial fan.

Obwohl das zu verdunstende Wasser und/oder die Luft auf eine Temperatur oberhalb der Umgebungstemperatur erwärmt werden könnte, um eine noch höhere Verdunstungsleistung eines gegebenen Luftbefeuchters zu erzielen, ist dies aus energetischen Gründen nicht erwünscht, und auch nicht erforderlich mit dem Luftbefeuchter nach der Erfindung. -Dieser kann bereits einen so hohen Verdunstungswirkungsgrad aufweisen, dass bekannte Apparate gleicher Abmessungen und gleicher Leistung bei Gebrauch von Wasser und Luft mit Umgebungstemperatur weit übertroffen werden können. Although the water and / or the air to be evaporated could be heated to a temperature above the ambient temperature in order to achieve an even higher evaporation performance of a given humidifier, this is not desirable for energy reasons and is also not necessary with the humidifier according to the invention. This can already have such a high evaporation efficiency that known apparatuses of the same dimensions and the same output can be far exceeded when using water and air at ambient temperature.

Nachfolgend wird der Erfindungsgegenstand anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt: The subject matter of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing, for example. It shows:

Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch einen Luftbefeuchter, 1 is a vertical section through a humidifier,

Fig. 2 schematisch die Luftströmung durch das Zentrifugalgebläserad und durch die Matte des Luftbefeuchters nach Fig. 1, und Fig. 2 shows schematically the air flow through the centrifugal fan and through the mat of the humidifier according to Fig. 1, and

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1. 3 shows a section along the line III-III in FIG. 1st

Der Luftbefeuchter 1 nach Fig. 1 weist ein Gehäuse 2 zur 1 has a housing 2 for

Aufnahme von Wasser im Raum 5 auf. Das Gehäuse 2 ist an seiner Oberseite mit einer abnehmbaren Haube 3 abgedeckt. Innerhalb der Haube 3 ist eine konzentrische, umlaufende, vertikal Wand 4 angeordnet, wodurch zwischen den vertikalen Seitenwänden der Haube 3 und dem Innenraum 16 ein ringförmiger Auslasskanal 18 gebildet ist. Wasser kann auch während dem Betrieb über einen Füllstutzen 6 nachgefüllt werden, welcher mit einem Stopfen 7 geschlossen wird. Absorption of water in room 5. The housing 2 is covered on its top with a removable hood 3. A concentric, circumferential, vertical wall 4 is arranged inside the hood 3, as a result of which an annular outlet channel 18 is formed between the vertical side walls of the hood 3 and the interior 16. Water can also be refilled during operation via a filler neck 6, which is closed with a stopper 7.

Durch einige über den Umfang verteilte sich radial erstrek-kende horizontale Kanäle 8 kann Umgebungsluft in den Innenraum 16 der Haube 3 angesaugt werden. Dieser Raum 16 ist an seiner Oberseite durch eine horizontale Platte 19 abgeschlossen. Diese trägt in ihrer Mitte einen Antriebsmotor 11 auf dessen Antriebswelle das Gebläserad 10 befestigt ist. Das Gebläserad 10 weist keine Schaufeln auf, es besteht hauptsächlich aus einer horizontalen Scheibe, auf dessen Umfang ein geschlossener Kreisring 10a aus einem kapillaren Material angeordnet ist. Dieser Kreisring 10a rotiert mit geringstem Abstand von und innerhalb der Matte 9. Die Matte 9 sowie der Kreisring 10a sind aus einem porösen Schaumstoff, z.B. Polyurethanschaumstoff. Die geringe Drehzahl des Gebläserades 10 erlaubt die Verwendung eines relativ weichen Schaumstoffes, wodurch Schutzmassnahmen gegen Handberührung des sich drehenden Laufrades 10 nicht erforderlich sind. Ferner kann der Kreisring 10a lose auf der Scheibe aufgesetzt sein. Nach Entfernen des Kreisringes 10a kann dieser einfach gereinigt werden. Direkt unterhalb des Gebläserades 10 mit dem Kreisring 10a befindet sich eine horizontale Trennwand 14,14a, von welcher der innere Teil 14 über senkrechte Stützen 15 mit dem Boden des Gehäuses 2 und der ringförmige Aussenteil mit der senkrechten Aussen-wand des Gehäuses 2 verbunden ist. Bei dem Luftbefeuchter nach Fig. 1 strömt die Luft durch die Matte 9 von innen nach aussen, wie in Fig. 2 schematisch gezeigt ist. Der Kreisring 10a aus kapillarem Material dreht sich in Richtung des Pfeiles n. Die aus dem Kreisring 10a austretende Luft weist infolge des zentrifugalen Beschleunigungsfeldes in den Poren des Kreisringes eine Strömungsrichtung nach Pfeil L der Fig. 2 auf. Die Strömungsrichtung der Luft durch die Matte 9 stimmt ungefähr mit der Strömungsrichtung L überein, weshalb die Wegstrecke jedes Luftteilchens durch die Matte 9 eine Länge d' aufweist. Diese Wegstrecke ist länger als die kürzeste Wegstrecke d radial durch die Matte 9 hindurch, wie dies der Fall bei den bekannten Luftbefeuchtern mit einer gleichen Matte ist. Zudem ist die aus dem Kreisring 10a austretende Luft stark turbulent, so dass nicht nur die Wegstrecke d' der Luft durch die Matte länger ist, sondern auch eine viel intensivere Verdunstung auf den Oberflächen der Poren im Inneren der Matte stattfindet. Ambient air can be sucked into the interior 16 of the hood 3 through some radially extending horizontal channels 8 distributed over the circumference. This space 16 is closed at its top by a horizontal plate 19. This carries in its center a drive motor 11 on the drive shaft of which the impeller 10 is attached. The impeller 10 has no blades, it mainly consists of a horizontal disc, on the circumference of which a closed circular ring 10a made of a capillary material is arranged. This circular ring 10a rotates at the smallest distance from and within the mat 9. The mat 9 and the circular ring 10a are made of a porous foam, e.g. Polyurethane foam. The low speed of the impeller 10 allows the use of a relatively soft foam, so that protective measures against hand contact of the rotating impeller 10 are not necessary. Furthermore, the circular ring 10a can be placed loosely on the disk. After removing the annulus 10a, it can be easily cleaned. Directly below the impeller 10 with the circular ring 10a there is a horizontal partition 14, 14a, of which the inner part 14 is connected to the bottom of the housing 2 via vertical supports 15 and the annular outer part is connected to the vertical outer wall of the housing 2. In the air humidifier according to FIG. 1, the air flows through the mat 9 from the inside to the outside, as is shown schematically in FIG. 2. The circular ring 10a made of capillary material rotates in the direction of the arrow n. The air emerging from the circular ring 10a has a flow direction according to arrow L in FIG. 2 due to the centrifugal acceleration field in the pores of the circular ring. The flow direction of the air through the mat 9 roughly corresponds to the flow direction L, which is why the distance of each air particle through the mat 9 has a length d '. This distance is longer than the shortest distance d radially through the mat 9, as is the case with the known humidifiers with the same mat. In addition, the air emerging from the annular ring 10a is highly turbulent, so that not only is the distance d 'of the air through the mat longer, but also a much more intensive evaporation takes place on the surfaces of the pores inside the mat.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie III-III von Fig. 1. Deutlich ist zu erkennen, dass der Kreisring 10a mit geringem Abstand von der Matte 9 angeordnet ist, sich innerhalb der Matte 9 drehen kann. Es sei noch daraufhingewiesen, dass die Kanäle 8 zum Ansaugen von Luft nur schematisch angegeben sind. FIG. 3 shows a section along the line III-III of FIG. 1. It can clearly be seen that the circular ring 10a is arranged at a short distance from the mat 9 and can rotate within the mat 9. It should also be noted that the channels 8 for the intake of air are only shown schematically.

Eine Befeuchtung der Matte kann auch auf andere Weise erfolgen. So könnten die oft angewendeten Förderpumpen für die Zirkulation des zu verdunstenden Wassers zu der und über die Matte natürlich auch hier verwendet werden. Die Matte könnte dadurch in axialer Richtung kürzer gestattet werden, wodurch praktisch ihre ganze Oberfläche als effektive Fläche zur Verdunstung zur Verfügung stände. The mat can also be moistened in another way. So the often used feed pumps for the circulation of the water to be evaporated to and via the mat could of course also be used here. The mat could thus be allowed to be shorter in the axial direction, whereby practically its entire surface would be available as an effective area for evaporation.

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

651647 PATENT CLAIMS

1. Humidifier with a housing (2) for receiving water, with an evaporation insert (9) which has a homogeneous, porous structure, with a centrifugal fan, the impeller (10) of a coaxial to the center line of the evaporation insert (9) shaft is carried, characterized in that the evaporation insert is formed by a hollow cylindrical, self-contained, air-permeable mat (9), that the outlet surface of the impeller (10) is so small a distance from the inner surface of the hollow cylindrical mat (9) that the during operation of the impeller (10), the air flow passing through the mat (9) has a radial and a tangential flow component, and that the axial length of the mat (9) effective during evaporation is equal to the axial length of the impeller (10).

2. Humidifier according to claim 1, characterized in that the fan wheel (10) has a porous material at least in the region of its outer circumference, such that the flow emerging from the fan wheel is turbulent.

3. Humidifier according to claim 2, characterized in that the porous material is polyurethane foam.