JPH0366594B2 - - Google Patents

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JPH0366594B2
JPH0366594B2 JP57194120A JP19412082A JPH0366594B2 JP H0366594 B2 JPH0366594 B2 JP H0366594B2 JP 57194120 A JP57194120 A JP 57194120A JP 19412082 A JP19412082 A JP 19412082A JP H0366594 B2 JPH0366594 B2 JP H0366594B2
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heat exchanger
heat exchange
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rotor
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Takuro Kodera
Toshio Utagawa
Akira Aoki
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Masao Wakai
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は回転式空調換気扇等に用いる熱交換装
置の改良に関する。
従来例の構成とその問題点 従来の全熱交換方式には、ロータへの蓄熱およ
び蓄湿を利用した蓄熱回転式と、仕切板を介して
全熱交換さす静止透過式の２方式がある。蓄熱回
転式はロータの蓄熱容量が少ないため、通常約15
回転／分程度のロータの回転数が必要となる。こ
のため回転にともなう摺動音が発生しやすい。ま
た、ロータへの顕熱蓄熱や水分の吸着熱や脱着熱
の影響により、エレメントへの水分の有効吸着量
が減少するという欠点がある。
一方、静止透過式では顕熱交換および潜熱交換
は仕切板中の熱伝導機構および透湿現象のみによ
つて行なわれるので、一般的に全熱交換効率は低
い。また前記両方式の全熱交換器とも全熱交換と
いう単一機能しか発揮できない。
発明の目的 従来よりも高効率で、しかも顕熱交換器として
も使用出来るという複合機能をもち、かつ回転数
が従来の蓄熱回転式に比べ少なくてもすむため、
摺動音が低いという特長をもつた蓄熱透過回転式
熱交換装置を提供するものである。
発明の構成 非透湿性である吸湿性をもつた隔壁を間隔を置
いて円周方向に複数層重ね合わせ、一次気流と二
次気流とをこれら各層間を交互に通るように形成
した円筒状ロータを構成要素とし、これを回転さ
せることにより、これら一次気流と二次気流を周
期的に入れ換えて前記隔壁間の各層を通すことを
繰返す全熱交換方式を採用することにより、エレ
メントへの蓄積顕熱や水分の吸脱着にともなつて
エレメントの表面で発生する熱を、ロータの回転
のみで他方へ移動させるのではなく、そのある程
度の部分を隔壁中の熱伝導により他方へ移動させ
ることができるので、従来の回転式全熱交換装置
に比べ、回転速度を落すことが出来、摺動音を減
ずることが出来る。また、エレメントへの水分の
有効吸着量が増大するので熱交換効率が高くな
る。また、この構成では従来の静止透過式全熱交
換法に比べ、熱交換機構に蓄熱、蓄湿機構が加わ
るのでロータの回転周期を選ぶことにより、効率
をより高くすることが可能である。
このような特徴の他に、新しい方式ではロータ
の回転を止めることにより顕熱交換器としての機
能を発揮さすことができる。このことは従来の全
熱交換法に比べ、新しい機能が付加されることを
意味する。
実施例の説明 以下本発明の実施例を図にもとずいて説明す
る。第１図は本発明の熱交換方式を実現するため
の実施例の円筒形ロータの部分的な概略外観と、
関連する気体の流出入経路を示した図である。図
中１は円筒形のロータ、２はその内円筒部分で後
で説明するように気流通路入換部がついている。
３は両気流を分離するセパレータである。この構
造のロータ１の場合、セパレータ３の一方側から
ロータ１に入つた気流はセパレータ３の同一側か
らロータ１を出る。
このロータ１は第２図に示すように、筒軸方向
に貫通する通路を有する第１のエレメント４と、
これに直角な半径方向に気流が出入する内円筒部
の２つの開口部間を連通する通路を有す第２のエ
レメント５を隔壁６を介して、円周方向に互いに
積層させた構成をしている。
第３図はこのようなロータ１を構成するエレメ
ントの実施例で、基本素子７，８の一対を交互に
積重ねてロータ１を構成している。この場合、基
本素子７および８を成型した塩化ビニル板の表面
に吸湿剤としてコロイダルシリカを塗布して乾燥
付着させたものである。この基本素子７の中の気
流の通路は筒軸方向に貫通しており、基本素子８
の中の通路は内円筒側入口の一方より入、内円筒
側の他方の出口より出る構造になつている。
第４図はロータ１を構成している基本素子の他
の実施例である。この場合、基本素子９の隔壁６
間の間隔は半径方向で異なるが、基本素子１０の
通路間隔は一定であるので、基本素子１０内の通
路の抵抗は基本素子８の場合より小さいという特
徴がある。
第５図はこのような円筒形ロータ１を使つた場
合の本実施例の熱交換器の断面模式図で、熱交換
器内の気流の流れをぽ模式的に示したものであ
る。
図中１１，１２はロータ１に入る両気流の通路
を分けるセパレータである。これは１枚の仕切板
１５の中央部を軸として両端を180°ひねつたもの
を用いているが他の構成であつてもよい。１３，
１４は内円筒側気流通路の出入口に設けられた気
流通路入換部で、基本的には第６図のような構造
をもつたものでそのx1，x2間に相当するものであ
る。図中x1，x2間で両気流の通路を分ける仕切板
１５が180°回転しているため、この部分で仕切板
１５の両側の気流の通路が互いに入換わるように
なつている。このような構造において、熱交換時
に筒軸を中心にして回転するものはロータ１とロ
ータ１と一体構造になつててる仕切部１６のみ
で、セパレータ１１，１２や気流通路入換部１
３，１４は固定されるので動かない。
両気流間の熱交換は、第２図における第１のエ
レメント４と第２のエレメント５の間の隔壁６を
通して顕熱交換が行なわれるだけでなく、ロータ
１の回転により、例えば第５図に示すように、図
中ロータ１の上面部では第１のエレメント４には
気流Ｂ、第２のエレメント５には気流Ａが流れて
いるが、下面部では第１のエレメント４には気流
Ａ、第２のエレメント５には気流Ｂというよう
に、互いに入換わることを繰返すことにより、エ
レメントに蓄熱、蓄湿された顕熱と水分が他方の
気流中に移行することにより全熱交換が行なわれ
る。
従来の蓄熱回転式の全熱交換器と比べて、この
方式の利点はエレメントへの水分の吸着および脱
着にともなう吸着熱や脱着熱、あるいは高温気流
中の顕熱をロータの回転だけによらず、第１のエ
レメント４と第２のエレメント５間の隔壁６を通
して大部分移行させることができるため、エレメ
ントの水分の有効吸着量を多くとることができ効
率を高くできる。また隔壁６を通しての顕熱移行
によりロータ１が静止していてもエレメントの蓄
熱容量が飽和に達しないため、従来の回転式に比
べロータの回転速度を遅くすることができる。従
来の蓄熱回転式の最適回転数は15回転／分前後で
あるが、実験結果によると新方式では１回転／分
前後が最適であることがわかつた。このことは新
方式が従来の回転式に比べ回転にともなう摺動音
が少なくなる原因である。また、この方式は従来
の静止透過式に比べても高効率のデータが得られ
ている。これは顕熱交換機構が静止透過式では伝
導のみであるが、新方式では伝導と蓄熱の両機構
によつていることが原因と考えられる。
第７図は本発明の熱交換方式を実現するための
他の実施例の円筒形ロータの概略外観と関連する
気体の流出入経路を示した図である。この実施例
の場合、ロータ１７は第８図に示すように筒軸方
向の一端側２３と他端側に近い内円筒側に開口部
２４をもつた第１のエレメント１８と、これとは
逆に筒軸方向の他端側２５とそれと反対側の内円
筒側に開口部２６をもつた第２のエレメント１９
を隔壁２０を介して円周方向に互いに積層させた
構成をしている。第９図はこの場合のロータ１７
を構成するエレメントの実施例で、基本素子２
１，２２一対を交互に積重ねてロータ１７を構成
している。この場合の基本素子２１，２２は成型
した塩化ビニール板の表面に吸湿剤としてAl2O3
を塗布後乾燥させたものである。このような基本
素子２１，２２を積層したロータでは、内部に気
流の流れは90°方向転換するようになつており、
この両通路とも通路抵抗が同一となるという特徴
をもつている。両気流通路間の風圧が等しくなる
ので、伝熱による熱交換率が向上する。
第１０図はこの例のロータ１７を使つた場合の
熱交換器の断面模式図で熱交換器内の気流の流れ
を模式化したものである。この例のような場合で
も、熱交換機構は前記ロータ１の気流通路の場合
の熱交換機構と同様である。
第１１図は第５図の熱交換器を使い、35℃、60
％、25℃、50％風量２m3／minの両気流間の熱交
換効率をロータの回転数を変化させてとつたデー
タである。図中Ａは全熱交換効率、Ｂは顕熱交換
効率、Ｃは潜熱交換効率である。このデータから
わかるように、この方式では回転が停止している
時は顕熱交換器として機能し、回転数の増加につ
れ湿度交換効率が低下するという傾向がある。こ
のことはこの熱交換方式は回転数を変化させるこ
とにより、より高度な空調に対応できる可能性を
有していることを示している。なお、第１２図は
比較のため従来の蓄熱回転式の場合の同様の実験
データを示したもので、エレメントとしてはコル
ゲート加工したクラフト紙をロータ状にまいた構
造である。この場合は、データに示すようにロー
タの回転数が変化しても、顕熱交換効率と潜熱交
換効率の全熱交換効率中にしめる割合は、蓄熱透
過式程には変化していないことがわかる。
発明の効果 以上のごとく本発明の熱交換装置では全熱交換
効率を従来法により高く出来る。また、ロータの
回転を停止することにより、全熱交換器を顕熱交
換器にすることが出来る。また、回転数制御によ
り顕熱交換効率と潜熱交換効率の比率を変化さす
ことが出来る。これらの特徴により、本発明の熱
交換装置を使用した空調機はより省エネルギに適
したものとなる。また本発明では中空部があるの
で、外周を用いることなく、円筒の端面と中空部
間で熱交換気流を流すことができ、取付面積が小
さくてもよい。なお、円筒中央部は熱交換の有効
面積が小さいので、この部分を除いても同じ外形
の円柱状のものに比べて、熱交換機能が損なわれ
ることはない。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の熱交換装置を実現するための
一実施例の円筒形ロータの部分的概略説明図、第
２図は第１図の部分的詳細図、第３図は前記ロー
タを構成する基本素子の斜視図、第４図は基本素
子の他の実施例の斜視図、第５図は本発明の一実
施例の熱交換装置の断面模式図、第６図は気流通
過入換部の斜視図、第７図は本発明の他の実施例
の円筒形ロータの部分的概略説明図、第８図は第
７図のロータの部分的詳細図、第９図は前記ロー
タを構成する基本素子の斜視図、第１０図は本発
明の異なる実施例の熱交換装置の断面模式図、第
１１図は第５図の熱交換装置を使い両気流間の熱
交換効率を示す図、第１２図は第１１図に示すデ
ータと比較するための従来の蓄熱回転式の熱交換
効率を示す図である。 １……ロータ、２……内円筒部分、３……セパ
レータ、４，５……エレメント、６……隔壁、７
〜１０……基本素子、１１，１２……セパレー
タ、１３，１４……気流通路入換部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 蓄熱性かつ蓄湿性を有する第１、第２のエレ
    メントを交互に積層して中空の円筒を形成し、前
    記第１、第２のエレメント間に存在する隔壁は非
    透湿性であり、前記エレメントを構成する素材の
    少なくとも一部を吸湿性とし、前記一方のエレメ
    ントを一次気流路、他方のエレメントを二次気流
    路とし、前記円筒状熱交換器の中空部の少なくと
    も一端に気流通路入換部を設け、前記円筒状熱交
    換器の静止状態において顕熱交換機能を、前記円
    筒状熱交換器を回転させて前記一次気流路と前記
    ２次気流路を周期的に入れ換え全熱交換機能を得
    ることを特徴とする熱交換器。 ２ 第１のエレメントは円筒軸方向に気流の通過
    孔を有し、前記第２のエレメントは前記中空部に
    対して複数の開口を有し、一方の開口部から他方
    の開口部へ気流を通過可能にした特許請求の範囲
    第１項記載の熱交換装置。 ３ 第１のエレメントは円筒状熱交換器の一端か
    ら軸方向通路を介して中空部へ通じ、前記第２の
    エレメントは前記円筒状熱交換器の他端から軸方
    向通路を介して前記中空部へ抜ける通路を有する
    特許請求の範囲第１項記載の熱交換装置。 ４ 円筒状熱交換器の直径方向にセパレータを介
    在させ、前記円筒状熱交換器および中空部を２分
    する特許請求の範囲第２項または第３項記載の熱
    交換装置。 ５ 気流通路入換部は、伸縮自在の平板の中央線
    を円筒状熱交換器の軸と一致させ両端を180°ひね
    つた形状である特許請求の範囲第１項記載の熱交
    換装置。
JP57194120A 1982-11-04 1982-11-04 熱交換装置 Granted JPS5984092A (ja)

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JP57194120A JPS5984092A (ja) 1982-11-04 1982-11-04 熱交換装置
EP83903413A EP0127683B1 (en) 1982-11-04 1983-11-02 Heat exchanger
DE8383903413T DE3371247D1 (en) 1982-11-04 1983-11-02 Heat exchanger
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JP57194120A JPS5984092A (ja) 1982-11-04 1982-11-04 熱交換装置

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Publication Number Publication Date
JPS5984092A JPS5984092A (ja) 1984-05-15
JPH0366594B2 true JPH0366594B2 (ja) 1991-10-17

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS527185B2 (ja) * 1972-09-14 1977-02-28

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JPS5984092A (ja) 1984-05-15

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