JPH0484047A - 換気用熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、家屋などの換気システムに好適に用いられ
る熱交換器に係り、詳しくは、給排気を熱交換するに際
して水分（水蒸気）の移動を伴なわない顕熱性と、水蒸
気の移動を伴わせることのできる全熱性とを合わせ持つ
換気用熱交換器に関する。

「従来技術とその課題」 近年、一般住宅においてもその構築法なとか非常に進歩
したことから、住宅内の気密性か極めて高（なっている
。ところか、このように気密性が高くなっていることか
ら、特に冬季においてはストーブの使用や人間の呼吸な
とによって室内の空気か汚れることにより、その空調に
あたっては換気を行うことが必須となっている。しかし
、このような冬季の場合、換気を行うにあたっては当然
家内の温度コントロールを兼ねなくてはならず、したが
って単に外気を取り入れるだけでなく、取り入れた外気
を暖めて給気する必要かある。

このように外気を暖める場合には、単に取り入れた外気
をヒーターなとで加熱してもよいか、それてはエネルキ
ー的にみてロスか多く、空調運転コストが大きくなるた
め、近年では、外気を予め室内からの暖められた空気の
排気性と熱交換し、その後必要に応じて加熱することな
どにより、低コストで十分暖められた新鮮な空気を室内
に取り入れることかなされている。

ところで、熱交換を行うにあたって用いられる熱交換器
には、一般に顕熱型と全熱型との二種類が知られている
。

顕熱型のものは、単に流体なとの熱媒間において熱交換
のみを行うものであり、熱交換を行うための伝熱面か、
例えば金属や樹脂なとの気体をも透過しない材料によっ
て構成されたものである。

一方全熱型のものは、熱交換を行うとともに物質の移動
、例えば水蒸気の移動を伴うものである。

そして、その伝熱面には、従来不織布や紙（和紙）なと
の水蒸気等を透過する材料に化学的処理を施して強度を
高めたものを用い、水蒸気の透過による移動や水分の毛
細管現象による移動を可能にしている。

そして、顕熱型のものは、金属や樹脂などの気体をも透
過しない材料によって構成されていることから冬季なと
において生じる凍結には強いものの、単に熱交換のみを
行うことから、高温側および低温側の熱媒体が共に空気
である場合、空気中に含まれる湿気、すなわち水蒸気の
移動かなく伝熱によってのみ熱交換かされることにより
、熱量の移動か少なくよって熱交換効率か必ずしも十分
とはいえない。

これに対して全熱型のものは、熱媒体か共に空気の場合
、湿気の移動を伴って熱交換かなされるため、伝熱によ
って移動する熱とともに通常は熱容量の大きい水蒸気も
低温側の熱媒体に移動することから、顕熱型に比へ熱交
換率か高いものとなっている。しかし、この全熱型の換
気用熱交換器ζこあっても、不織布や和紙なとに化学的
処理を施したものを伝熱面として用いているため、例え
ば寒冷地て使用する場合には外気か氷点下になることか
多いことから、熱交換後伝熱面を透過して排気側より給
気側（外気側）に流入した湿気（水蒸気）が冷却されて
凝縮（結露）し、さらにこれか凍結するといった問題か
ある。そして、これによりこの全熱型のものにあっては
、その材質上機械的強度に劣るため、このような凍結に
起因して破損が生し易く、よってその使用が困難てあり
、実際には寒冷地などでは使用しないのが普通である。

このように従来のものでは、顕熱型、全熱型ともに一長
一短があり、その両方の長所を兼ね備えたものかないの
か実状であることから、これら顕熱型および全熱型の機
能を備えた熱交換器の提供が望まれている。

「課題を解決するための手段」 そこでこの発明の換気用熱交換器では、相対向する一対
の矩形板と、これらの間に設けられてこれら矩形板間に
並列した複数の通路を形成する複数の仕切り板とからな
る排気用熱交プレートおよび給気用プレートを交互に複
数枚重ねてなり、これら重ねられた熱交プレートのうち
少なくとも互いに接する一対の熱交プレートに、その互
いに接するそれぞれの矩形板にこれらを貫通して互いの
通路を連通せしめる貫通孔をそれぞれ設け、かつこれら
矩形板間に水蒸気を透過し水を通さない多孔質膜を設け
てなる換気用熱交換器において、上記給気用熱交プレー
トの排気側でありかつ排気用熱交プレートの入気側であ
る箇所に上記貫通孔を密に配し、上記給気用熱交プレー
トの入気側でありかつ排気用熱交プレートの排気側であ
る箇所に上記貫通孔を粗に配しあるいはこれを配設しな
いことにより、顕熱型と全熱型との機能を兼ね備えて上
記課題を解決した。

「作用」 この発明の熱交換器によれば、給気（外気）あるいは排
気のための複数の通路を形成した給気用熱交プレートと
排気用プレートとを交互に重ねたことにより、水蒸気な
との物質の移動を伴わない顕熱型の熱交換器か形成され
る。そして、これら重ねられた熱交プレートにおいて、
互いに接するそれぞれの矩形板にこれらを貫通して互い
の通路を連通せしめる貫通孔を、上記給気用熱交プレー
トの排気側でありかつ排気用熱交プレートの入気側であ
る箇所に密に配し、上記給気用熱交プレートの入気側で
ありかつ排気用熱交プレートの排気側である箇所に粗に
配しあるいは配設しないとともに、これら矩形板間に水
蒸気を透過し水を通さない多孔質膜を設けたことにより
、貫通孔を粗に配しあるいは配設しない箇所て顕熱型あ
るいはこれに近い熱交換か可能になり、一方貫通孔を密
に配した箇所では全熱型の熱交換か可能になる。

「実施例」 第１図ないし第３図はこの発明の換気用熱交換器の一実
施例を示す図であって、これらの図において符号１は換
気用熱交換器（以下、熱交換器と略称する）である。こ
の熱交換器１は、平面視正方形の排気用熱交プレー１−
２ａおよび給気用熱交プレート２ｂか交互に８０〜１６
０枚程度重ね合わされて形成されたもので、全体が直方
体状のものである。

排気用熱交プレート２ａは、第２図に示すようにポリエ
チレン等の硬質性合成樹脂からなり、後述するように室
内側から送られた排気を通過させるためのもので、相対
向して平行に配置された一対の正方形板３，３と、これ
らの間に設けられてこれら正方形板３，３間に並列した
複数の通路４ｂ・・−を形成する複数の仕切り板５・と
からなるものである。ここで、通路４ａ　は、室内側か
ら送られた排気を通過させるための通路となるものであ
る。また、この排気用熱交プレート２ａには、その正方
形板３，３にそれぞれ外面側と通路４ａとを連通せしめ
る多数の貫通孔６ａ　か形成されている。これら貫通孔
６ａ・は、後述するようにその外面側にて、重ね合わさ
れた給気用熱交フレー１−２ｂの貫通孔と多孔質膜を介
して連通ずるようになっている。そして、これら貫通孔
６ａは後述するように、上記給気用熱交プレート２ｂの
排気側でありかつ排気用熱交プレート２ａの入気側であ
る箇所には密となるように配設され、方上記給気用熱交
プレー１−２ｂの入気側でありかっ排気用熱交プレート
の排気側である箇所には配設されていない。なぜなら、
これら貫通孔６ａは後述するように湿気（水蒸気）の透
過路となることから、給気用熱交プレート２ｂの入気側
でありかつ排気用熱交プレートの排気側である箇所にて
最も室内から排気された空気か冷却され、これに伴いそ
の湿気（水蒸気）も冷却されて凝縮（結露）する可能性
が高く、特に寒冷地などては凝縮性かさらに凍結する恐
れがあるからであり、したかってこの部分における熱交
換を全熱型でなく顕熱型にすれば、水蒸気の凝縮・凍結
に伴う不都合を未然に防止できるからである。また、熱
交プレート２ａの正方形板３．３の外面には、上記貫通
孔６ａ　を覆ってその全面にそれぞれ多孔質膜７．７か
貼設されている。

多孔質膜７は、ふっ素樹脂、ポリエチレン樹脂、超高分
子量ポリエチレンが多孔質化されて形成されたちのて、
例えば四ふっ化エチレン樹脂多孔質膜（商品名；ミクロ
テックス［日東電工株式会社製］）や、ポリエチレン多
孔質膜、超高分子量ポｌ）　ｘチレン多孔質ンート（商
品名ニブレスロン［日東電工株式会社製］）からなるも
のである。ここで、上記圧ふっ化エチレン樹脂多孔質膜
は、耐熱性、耐薬品性、耐候性、はり水性、電気特性な
とに優れたものて、平均孔径０．６μ肩程度の微細孔か
］　ｃｍ２あたり数億個以上形成されたものである。

そして、このような微細孔か形成されていることにより
、空気や水蒸気のような気体を選択的に透過させ、一方
水なとの接触角の大きい液体を透過させることなくはし
くようになっている。また、ポリエチレン多孔質膜や超
高分子型ポリエチレン多孔質／−トは、耐薬品性、はり
水性、電気絶縁性に優れたもので、やはり空気や水蒸気
のような気体を選択的に透過させ、一方水なとの接触角
の大きい液体を透過させることなくはじくものである。

そして、このような材質からなる多孔質膜７は、融着さ
れ、あるいは接着剤により接着されることによって正方
形板３．３に貼設される。

給気用熱交プレート２ｂは、上記熱交プレート２ａと同
様にポリエチレン等の硬質性合成樹脂からなり、後述す
るように外気を導入してこれを給気するためのもので、
相対向して平行に配置された一対の正方形板３．３と、
これらの間に設けられてこれら正方形板３．３間に並列
した複数の通路４ｂ・・・を形成する複数の仕切り板５
・・とからなるものである。ここで、通路４ｂ・・は、
外気側から導入された外気を通過させるための通路とな
るものである。また、この熱交プレート２ｂには、その
正方形板３，３にそれぞれ外面側と通路４ｂ・とを連通
せしめる多数の貫通孔６ｂ・・か形成されている。これ
ら貫通孔６ｂ・・は、上述したように重ね合わされた熱
交プレート２ａの貫通孔６ｂ・に多孔質膜７を介して連
通ずるよう配設されたものであり、上記給気用熱交プレ
ート２ｂの排気側でありかつ排気用熱交プレート２ａの
入気側である箇所には密に配設され、一方上記給気用熱
交プレート２ｂの入気側でありかつ排気用熱交プレート
の排気側である箇所には配設されていない。

そして、このような構成の熱交プレート２ａと熱交プレ
ート２ｂとか、互いにその通路４ａ・・・と通路４ｂ・
・とを直交させるようにして交互に重ね合わされ、これ
により第１図に示すような熱交換器１か形成されている
。

次に、このような構成からなる熱交換器Ｉの使用方法を
説明する。

この熱交換器１を用いて室内の換気を行うには、例えば
第３図に示すような家の換気システムを形成する。すな
わちこのシステムにおいては、熱交換器１の排気用通路
４ａ・の入気側に室内の汚れた空気を熱交換器１に送る
ための第１のタクト８か配設され、排気側に熱交換後の
空気を屋外に排出するための第２のタクト９か配設され
ている。

また、熱交換器１の給気用通路４ｂ・の入気側に外気か
らの新鮮な空気を取り入れるための第３のダクト１０が
配設され、排気側に熱交換後の空気を室内に供給するた
めの第４のタクト１１か配設されている。そして、第１
のタクト８には送風機１２か、また第３のタクト１０に
も送風機１４か配設されている。なおここで、第Ｊのダ
クトの取り入れ口としては、例えば人が集まる居間なと
にするのか好ましく、また第３のダクトの取り入れ口と
しては、例えば小屋裏なとの風雨の影響の少ない場所に
するのか好ましい。

このようにシステムにより室内の換気を行うには、送風
機１２を駆動せしめて室内の空気を熱交換器１に送ると
ともに、送風機１４を駆動せしめて外気を熱交換器１に
送る。すると、室内の汚れた空気（排気）は熱交換器１
の通路４ａ・・に流入し、一方新鮮な外気は熱交換器ｊ
の通路４ｂ・・に流入する。そして、これら排気および
外気は、熱交換器１内にてその熱交プレート２ａ、　　
２ｂ・・・の正方形板３・・・を介して伝導により熱交
換するとともに、冬季など室内の湿度か高い場合には排
気中の湿度（水蒸気）か貫通孔６ａ、多孔質＠７、貫通
孔６ｂを通過（透過）して外気中に移動する。このよう
に、熱交換器１ては単に伝導による熱交換たけでなく、
水蒸気の移動を伴う全熱型の熱交換がなされることから
、第４のタクト１１から室内に供給される空気は水蒸気
が有する熱量をも受けて高い熱交換率て加熱されたもの
となり、よって室内が十分に加温される。

このような構成の熱交換器１にあっては、水蒸気の移動
を伴う全熱型の熱交換を行うことかできるため、十分に
高い効率で熱交換を行うことかでき、よって二ネルキー
的に空調運転コストを少なくすることができる。また、
貫通孔６ａ、６ｂを、上記給気用熱交プレート２ｂの入
気側でありかつ排気用熱交プレートの排気側である箇所
には配設せず、よってこの箇所での熱交換を顕熱型にし
たことにより、特に寒冷地などで使用しても、室内から
排気された空気か最も冷却され、これに伴いその湿気（
水蒸気）か冷却されて凝縮（結露）凍結する可能性か高
い上記箇所での水蒸気の移動かないことから、水蒸気の
凝縮・凍結に伴う、例えば送風機に過負荷がかかるとい
った不都合を未然に防止することができる。

なお、上記実施例においては、熱交換器】を給気側通路
と排気側通路とか互いに直交する直交流型としたが、本
発明の熱交換器はこれに限定されることなく、給気側通
路と排気側通路とが対向する対向流型であってもよい。

また、上記実施例では矩形板として特に直交流型に適す
るよう正方形の板３にしたか、上述したように対向流型
にした場合などには正方形でなく単に矩形でよいのはも
ちろんである。

さらに、上記実施例では貫通孔６ａ、６ｂを、上記給気
用熱交プレーｈ２ｂの入気側でありかつ排気用熱交プレ
ートの排気側である箇所に配設しない例を示したか、こ
れら貫通孔５ａ、５ｂを上記箇所に粗に配してもよく、
その場合にもこれら貫通孔６．ａ、６ｂを透過する水蒸
気量か少なくなることから、この箇所での熱交換か顕熱
型に近いものとなる。

「発明の効果」 以上説明したようにこの発明の換気用熱交換器は、貫通
孔を粗に配しあるいは配設しない箇所で顕熱型あるいは
これに近い熱交換を可能にし、方貫通孔を密に配した箇
所て全熱型の熱交換を可能したものであるので、貫通孔
を密にした箇所で水蒸気の移動を伴う全熱型の熱交換を
行うことがてき、これにより十分に高い効率で熱交換を
行うことができることから、エネルキー的に空調運転コ
ストを少なくすることができる。また、貫通孔を、給気
用熱交プレートの入気側でありかつ排気用熱交プレート
の排気側である箇所にて粗に配しあるいは配設しないの
で、この箇所での熱交換が顕熱型あるいはこれに近いも
のとなり、よって寒冷地などで使用しても、室内から排
気された空気か最も冷却され、これに伴いその湿気（水
蒸気）が冷却されて凝縮（結ｎ）・凍結する可能性か高
い上記箇所での水蒸気の移動か無くあるいは少なくなり
、したかって水蒸気の凝縮・凍結に伴う、例えば送風機
に過負荷かかかるといった不都合を未然に防止すること
かできる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図はこの発明の換気用熱交換器の一実
施例を示す図であって、第１図は熱交換器の概略構成図
、第２図は熱交プレートの概略構成図、第３図は第１図
に示した熱交換器の使用例を説明するための図である。 ・・換気用熱交換器、 ・排気用熱交プレート、 ・・給気用熱交プレート、３・・・正方形板、４ｂ・・
・・・通路、５・・・・・・仕切り板、６ｂ・・・・・
貫通孔、７・・・・・・多孔質膜。 】 ２　ａ・ ２　ｂ・・・ ａ ６ａ。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　相対向する一対の矩形板と、これらの間に設けられて
   これら矩形板間に並列した複数の通路を形成する複数の
   仕切り板とからなる排気用熱交プレートおよび給気用プ
   レートを交互に複数枚重ねてなり、これら重ねられた熱
   交プレートのうち少なくとも互いに接する一対の熱交プ
   レートに、その互いに接するそれぞれの矩形板にこれら
   を貫通して互いの通路を連通せしめる貫通孔をそれぞれ
   設け、かつこれら矩形板間に水蒸気を透過し水を通さな
   い多孔質膜を設けてなる換気用熱交換器であって、上記
   給気用熱交プレートの排気側でありかつ排気用熱交プレ
   ートの入気側である箇所に上記貫通孔を密に配し、上記
   給気用熱交プレートの入気側でありかつ排気用熱交プレ
   ートの排気側である箇所に上記貫通孔を粗に配しあるい
   はこれを配設しないことを特徴とする換気用熱交換器。