JPH0484096A - 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どが非常に進歩
したことから、住宅内の気密性か極めて高くなっている
。ところか、このように気密性か高くなっていることか
ら、住宅内で結露か発生したり、特に冬季においてはス
トーブの使用や人間の呼吸など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室内のａ度コントロールを
兼ねなくてはならず、したかって単に外気を取り入れる
たけでなく、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
をヒーターなどで加熱してもよいが、それではエネルギ
ー的に※でロスか多く、空調運転コストか大きくなるた
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
に取り入れることがなされている。

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
において生し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
移動かなく室内の結露防止には効果か大きいが、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
気用熱交換器にあっても、不織布や和紙などに化学的処
理を施したものを伝熱面として用いているため、例えば
寒冷地で使用する場合には外気が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）か冷却されて凝
縮（結露）し、さらにこれが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、よってその使用か困難であり、
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
一短かあり、その両方の長所を兼ね備えたものかないの
が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か望まれている。

「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
る熱交プレートを複数枚重ねて構成された顕熱型熱交換
器と、この顕熱型交換器において重ねられた熱交プレー
トの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構成
された全熱型熱交換器とを組み合わせたことにより、顕
熱型と全熱型との機能を兼ね備えたことによって上記課
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熱交プレートを重ね、
互いに重ね合わされた一方を給気用、他方を排気用とす
ることによって水蒸気なとの物質の移動を伴わない顕熱
型の熱交換器が形成される。そして、これら重ねられた
熱交フレート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
い多孔質膜を設けたことにより、単に伝導による熱交換
だけでなく、水蒸気の移動を伴う全熱型の熱交換器か形
成される。したがって、これら顕熱型の熱交換器と全熱
型の熱交換器とが組み合わされることにより、両者の機
能を兼ね備えた換気用熱交換器か形成される。

「実施例」 第１図ないし第４図はこの発明の換気用熱交換器の一実
施例を示す図である。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）であり、この
熱交換器１は顕熱型熱交換器２と全熱型熱交換器３とが
接合されて一体に組み合わされたものである。

顕熱型熱交換器２は、第２図に示すような平面視正方形
の熱交プレート４か５０〜１００枚程度重ね合わされて
形成されたもので、全体か直方体状のものである。熱交
プレート４は、ポリエチレン等の硬質性合成樹脂からな
るもので、相対向して平行に配置された一対の正方形板
５，５と、これらの間に設けられてこれら正方形板５，
５間に並列した複数の通路６・・を形成する複数の仕切
り板７４９．とからなるものである。ここて、通路６・
・は、外気側から導入された外気を通過させるための通
路となるか、あるい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。そして、このような
熱交プレート４・・・を、第１図に示すようにその通路
６・・・が互いに直交するようにして順次重ね合わせる
ことにより、顕熱型熱交換器２か形成されている。

一方全熱型熱交換器３は、第３図に示すような平面視正
方形の熱交プレート８が５０〜１００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。

熱交プレート８は、第２図に示した熱交プレート４と同
様にポリエチレン等の硬質性合成樹脂からなるもので、
相対向して平行に配置された一対の正方形板９．９と、
これらの間に設けられてこれら正方形板９．９間に並列
した複数の通路１０　　を形成する複数の仕切り板１１
とからなるものである。また、この熱交プレート８には
、その正方形板９，９にそれぞれ外面側と通路１０・　
とを連通せしめる多数の貫通孔１２・・・か形成されて
おり、さらにこれら正方形板９，９のうち一方の外面に
は、上記貫通孔１２・・・を覆ってその全面に多孔質膜
１３か貼設されている。ここで上記貫通孔１２・・・は
、その外面側にて、他の重ね合わされた熱交プレート８
の貫通孔１２・・と多孔質膜１３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１２・・・は後述
するように湿気（水蒸気）の透過路となることから、そ
の数および大きさは全熱型熱交換器３において全熱型と
して要求される水蒸気の透過度に応じて決定される。す
なわち、貫通孔１２の数を多くまたその大きさを大きく
すれば、当然透過する水蒸気量が多くなることから熱交
換率か高くなるが、その半面水蒸気量か多くなることか
ら水蒸気の凝縮・凍結の可能性が高くなり、したかって
地域なとによっては水蒸気の透過量を抑えたほうが好ま
しい場合もあるからである。

多孔質膜１３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か多孔質化されて形成されたもので
、例えば四ふっ化エチレン樹脂多孔質膜（商品名：ミク
ロテノクスし日東電工株式会社製」）や、ポリエチレン
多孔質膜、超高分子量ポリエチレン多孔質シート（商品
名；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、上記四ふつ化エチレン樹脂多孔質膜は
、耐熱性、耐薬品性、耐候性、はっ水性、電気特性など
に優れたものて、平均孔径０．６μ肩程度の微細孔が］
　ｃｍ”あたり数億個以上形成されたものである。

そして、このような微細孔が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じ
くようになっている。また、ポリエチレン多孔質膜や超
高分子量ポリエチレン多孔質ンートは、耐薬品性、はっ
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１３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９に貼設される。さらに、このような構成の熱交
プレート８・・・が、それぞれの正方形板９，９間に多
孔質膜１３が挟持されるようにして重ね合わされ、かつ
互いにその通路１０゜ｌＯが直交するようにして重ね合
わされることによリ、第１図に示すような全熱型熱交換
器３が形成されている。

そしてさらに、このような構成の全熱型熱交換器３と上
記顕熱型熱交換器２とが、その外面側の正方形板５およ
び９とを重ね合せることによって接合され、これにより
例えば第１図中矢印Ａで示した方向に並んだ通路６，１
０・・・が外気側から導入された外気を通過させるため
の通路となり、かつ矢印Ｂで示した方向に並んだ通路６
．１０・が室内側から送られた排気を通過させるための
通路となる熱交換器１が形成されている。

次に、このような構成からなる熱交換器１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４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
（第１図中矢印Ｂて示した方向の通路）の一方に室内の
汚れた空気を熱交換器１に送るための第１のダクト１４
が配設され、他方に熱交換後の空気を屋外に排出するた
めの第２のダクト１５が配設されている。また、熱交換
器１の給気用通路（第１図中矢印Ａで示した方向の通路
）の一方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１６が配設され、他方に熱交換後の空気を室
内に供給するための第４のダクト１７か配設されている
。そして、第１のダクト１４には送風機１８が、また第
３のタクト１６にも送風機２０が配設されている。なお
ここで、第１のダクト１４の取り入れ口としては、例え
ば人が集まる居間などにするのが好ましく、また第３の
ダクト１６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が好ましい。

このようにシステムにより室内の換気を行うに、送風機
１８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２０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）は後熱交換器１
の排気側通路に流入し、一方新鮮な外気は熱交換器１の
給気側通路に流入する。

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４．８・・・の正方形板５．９・・・を
介して伝導により熱交換する。さらに、冬季なと室内の
湿度が高い場合には、全熱型熱交換器３において排気中
の湿度（水蒸気）か貫通孔１２、多孔質膜１３、貫通孔
１２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においては全熱型熱交換器３が単に伝導に
よる熱交換たけでなく、水蒸気の移動を伴う全熱型の熱
交換を行うことから、第４のダクト１７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
率で加熱されたものとなり、よってこのような熱交換が
なされた外気か室内に導入されることにより室内が十分
に加温される。

このような構成の熱交換器１にあっては、顕熱型熱交換
器２が水蒸気の移動を伴わない伝熱たけによる熱交換を
行い、一方全熱型熱交換器３か水蒸気の移動をも伴う全
熱型の熱交換を行うことができるため、顕熱型熱交換器
２と全熱型熱交換器３との交換容量比、すなわちそれぞ
れの熱交プレート４・・・と８・・・との枚数比を適宜
変えることにより、寒冷地や高温多湿地などその使用場
所に応じたタイプにすることかできる。さらには、一定
の場所において使用する場合にも、予め熱交換器１に接
続するダクトを、顕熱型熱交換器２と全熱型熱交換器３
とへのそれぞれの送風量を調整できるようにしておけば
、季節に応じて使い分けかでき、かつ十分に高い効率て
熱交換を行うことかできることから、エネルギー的に空
調運転コストを少なくすることかできるとともに、快適
相対湿度にコントロールできる。また、例えば寒冷地で
の使用のように外気か氷点下となる場合にも、顕熱型熱
交換器２ての熱交換の比率を多くすることにより、熱交
換後給気側（外気側）に流入した水蒸気か冷却されて凝
縮（結露）し、さらにこれか凍結することによって送風
機に過負荷がかかるといった不都合を防止することかで
きる。

なお、上記実施例においては、顕熱型熱交換器２および
全熱型熱交換器３ともに、その給気側通路と排気側通路
とが互いに直交する直交流型としたが、本発明の熱交換
器１はこれに限定されることなく、上記熱交換器２．３
を給気側通路と排気側通路とか北向する北向流型にして
もよく、また給気側通路と排気側通路とが対向する対向
流型にしてもよい。

また、上記実施例では顕熱型熱交換器２および全熱型熱
交換器３ともに、矩形板として特に直交流型に適するよ
う正方形の板５，９にしたが、上述したように並自流型
や対向流型にした場合なとには正方形でなく単に矩形で
よいのはもちろんである。

「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、水蒸
気なとの物質の移動を伴わない顕熱型の熱交換器と、単
に伝導による熱交換たけてなく、水蒸気の移動を伴う全
熱型の熱交換器とを組み合わされることにより、両者の
機能を兼ね備えたものであるから、顕熱型熱交換器と全
熱型熱交換器との熱交換容量比、すなわちそれぞれの熱
交プレートの枚数比を適宜変えることにより、寒冷地や
高温多湿地などその使用場所に応したタイプにすること
ができる。また、一定の場所において使用する場合にも
、予め熱交換器に接続するダクトを、顕熱型熱交換器と
全熱型熱交換器とへのそれぞれの送風量を調整できるよ
うにしておけば、季節に応じて使い分けができ、かつ十
分に高い効率で熱交換を行うことにより工不ルキー的に
空調運転コストを少なくすることかできるとともに、例
えば寒冷地での使用のように外気が氷点下となる場合に
も、顕熱型熱交換器での熱交換の比率を多くすることに
よって熱交換後給気側（外気側）に流入した水蒸気が冷
却されて凝縮（結露）し、さらにこれか凍結することに
起因する不都合を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４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図は顕熱型熱交換器を構成する熱交プレートの概
略構成図、第３図は全熱型熱交換器を構成する熱交プレ
ートの概略構成図、第４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。 １　・・・ ４゜ ６゜ １２・・・・ ・・換気用熱交換器、２・・・・・・顕熱型熱交換器、
全熱型熱交換器、 ８　・・・熱交プレート、５，９・・・・正方形板、ｌ
Ｏ・　・通路、７，１１・・・・・・仕切り板、貫通孔
、１３・・・多孔質膜。 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
   切り板とからなる熱交プレートを複数枚重ねて構成され
   た顕熱型熱交換器と、この顕熱型交換器において重ねら
   れた熱交プレートの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
   膜を設けて構成された全熱型熱交換器とを組み合わせて
   なることを特徴とする換気用熱交換器。