JPH0648149B2 - 全熱交換素子 - Google Patents

全熱交換素子

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JPH0648149B2
JPH0648149B2 JP60023284A JP2328485A JPH0648149B2 JP H0648149 B2 JPH0648149 B2 JP H0648149B2 JP 60023284 A JP60023284 A JP 60023284A JP 2328485 A JP2328485 A JP 2328485A JP H0648149 B2 JPH0648149 B2 JP H0648149B2
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JP
Japan
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heat exchange
total heat
air permeability
exchange element
seconds
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忠 田村
文英 大槻
豊 五十嵐
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Japan Vilene Co Ltd
Tonets Corp
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Japan Vilene Co Ltd
Tonets Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 イ 発明の目的 産業上の利用分野 本発明は全熱交換器に関するものである。
最近、住宅やビルの換気装置として熱交換器が利用され
る様になり、特に顕熱交換だけではなく潜熱交換も同時
に行なうという全熱交換器が非常に有用なものとして普
及しつつある。
この全熱交換は熱交換すべき2種の気流を熱伝導性と透
湿性を有する素子で仕切って達成されるものである。本
発明はこの全熱交換素子に関するものである。
発明の動機となった所論 この全熱交換素子においては、潜熱交換性を向上させる
ことと気流の移行を防止するためのガスバリヤー性を向
上させることが大きな課題とされている。
ここで、この課題について本発明者等の研究によって得
た所論を説明する。
一般に潜熱交換性を向上させるには透湿性を向上させて
やればよいのであるが、多孔質基材に親水性物質をコー
テイング処理して素子を得る場合には、その基材やコー
ト層の物性としては下記のa〜eの如き条件を満たすこ
とが、その透湿性の向上に寄与するのである。
a 基材の通気性が大きいこと、換言すれば透気度の低
いことが望ましいのである。しかし透気度が低いこと
は、反面、ガスバリヤー性が低下するのでそれを改良す
るためにサイズ度の高い基材に水溶性高分子をコーテイ
ングするが、この処理によって透湿性の低下も避けられ
ないのである。
b 基材の厚みが小さい方が良い。しかし前記の透気度
の影響の方が大きく透湿性向上要因としては中程度であ
る。この厚みが小さくなると強度とか保型性が低下する
というマイナス要因にもなるのである。
c 基材の親水性が大きいことが望ましい。この要因も
透気度に比べてその影響力は小さいものである。この基
材の親水性が大き過ぎると湿潤時の寸法安定性が低下す
るというマイナス要因にもなるのである。
d コート層の親水性が大きいことが必要である。この
要因は水溶性高分子に吸湿剤を併用することによって解
決できるものである。
e コート層の厚みが小さくかつフイルム層を形成する
ことが望ましい。つまり親水性物質の付着量を如何に少
なくしてフイルムを形成させるかが重要な条件となるの
である。
次に、ガスバリヤー性を向上させる要因としては下記の
a〜bの様な条件があげられる。但しこの場合も基材上
にコーテイング処理しフイルムを形成させて素子を得る
場合に関するものであることは勿論である。
a コート液の基材への浸透が少ないことが必要であ
る。
これは次の3点が大きな要因となるものである。
(i)基材のサイズ度が高いこと (ii)コート液の粘度が高いこと 粘度が高いことにより浸透は防止しやすい。しかし高粘
度ということは濃度も高く、したがって一般に表面凹凸
が5〜20μである多孔質基材に、例えば8g/m2(理
論厚5〜7μ)の水溶性高分子フイルム層を形成するこ
とが困難となるためあまり高粘度にはできないのであ
る。
(iii)基材がち密なこと。この要因は逆に透湿性の低下
を来すことになるのである。
b 水溶性高分子の付着量の多いこと。この要因は逆に
透湿性を低下させ、吸湿剤によってベトツキが生じやす
いなどのマイナス要因ともなるのである。
以上の様に透湿性向上とガスバリヤー性向上を得るため
の諸条件について検討してみると、マイナス要因がなく
その双方を共に向上させ満足させる手段としては、下記
の3条件を満たすことが最も望ましいと結論されるので
ある。
イ 基材のサイズ度が高いこと ロ 基材の通気性が高いこと(透気度が低い) ハ 水溶性高分子の付着量が少ないこと 従来の技術 従来の全熱交換素子としては、例えば特公昭52−15
071号公報に、通気性多孔性物体にハロゲン化リチウ
ムが添加された水溶性高分子の溶液を含浸又は塗装して
なるものが開示されているが、これは前記した所論によ
って得られた結論の様に基材のサイズ度と透気度及び水
溶性高分子の付着量という重大な要因については何ら論
じられたものではなく、その結果得られている全熱交換
素子もその性能上決して満足できるものではなかったの
である。
また、基材のサイズ度について論じられている従来技術
としては特公昭58−46325号公報があげられる
が、これはあくまでも基材のサイズ度だけであり、その
透気度についてもまた水溶性高分子の付着量についても
全く論じられていないのである。
発明が解決しようとする問題点 本発明者等は、前述した所論に基づいて全熱交換素子を
開発した従来技術が全く存在しないことに気付き、根本
的に全熱交換素子を再検討する必要があると考えたので
ある。
すなわち本発明の目的は、前述の所論による結論から、
基材のサイズ度、基材の透気度、水溶性高分子の付着量
について徹底的に研究し、最も理想的な全熱交換素子を
得ようとするものである。
ロ 発明の構成及び作用 本発明の構成は、多孔質基材に水溶性高分子と吸湿剤と
をコーテイング処理したシート状物であって、前記多孔
質基材の透気度が2秒/100cc未満でそのサイズ度が
200〜1000秒であり、前記水溶性高分子の付着量
が2〜8g/m2であって、かつこの処理後の前記シート
状物の透気度が30〜2000秒/100ccになってい
ることを特徴とする全熱交換素子、を要旨とするもので
ある。
問題点を解決するための手段 前述の所論に基づく研究の結果、多孔質基材の透気度が
2秒/100cc未満、そのサイズ度が200〜1000
秒、水溶性高分子の付着量が2〜8g/m2、という条件
を満足し、しかも得られた全熱交換素子シートの透気度
が30〜2000秒/100ccであることが最もすぐれ
た結果を得るものであるということを見い出したのであ
る。
この多孔質基材の透気度が2秒/100cc未満であると
いうことは、非常に粗いシートであると云えるのであ
る。
つまりJIS規格において透気度の測定法として、JI
S−P8117法があるが、この中でその適用範囲とし
て2〜1800秒/100ccと記されていることから
も、2秒/100cc未満の透気度というのは非常に目の
粗い多孔質基材となっているのである。この透気度が2
秒/100cc以上の基材では前述の所論より本発明の目
的が達成できなくなることはいうまでもない。
また、この基材のサイズ度が200〜1000秒という
ことはかなり撥水性が高い基材であり、これはJIS−
P8122により測定される値であって、200秒未満
ではコート層が含浸し易くなり始め、一方1000秒を
こえると撥水性が強くなり過ぎてコート層と基材が剥離
しやすくなったり、またコート液の表面張力の影響が大
きくなってフイルム層が形成されにくくなるのである。
この二つの条件を満たす多孔質基材としては、保型性、
加工性、微多孔性の点で繊維質基材であることが好まし
く、さらに、コスト、すぐれた保型性、均一な微多孔性
の点で紙材であることが一層望ましいものである。
しかもこの紙材層中にガラス繊維を混抄すると、湿潤時
の寸法安定性、パイプ成型性の良い剛直性(保型性)、
通気性向上等に非常にすぐれた効果が得られるのであ
る。なお、このガラス繊維としてはその直径が3〜10
μの範囲であり、かつその紙材への混抄率が10〜30
%であることが好ましい条件となるものである。
このガラス繊維の直径が3μ以下ではその効果が少なく
一方10μ以上では基材の強度が低下しチクチクした刺
激性が出現して好ましくないのである。またその混抄率
が10%以下では混抄効果が少なく一方30%以上では
強度が低下し脆くなるのである。
この様な多孔質基材にコーテイングされる水溶性高分子
としては、ポリビニルアルコール、澱粉、ポリアクリル
アミド、ポリアクリル酸ソーダ、メチル化セルロース等
があげられ、この水溶液に下記の如き吸湿剤を添加して
前記の多孔質基材にコーテイングしてやればよいのであ
る。
この吸湿剤としては、例えば塩化リチウム、塩化カルシ
ウム、臭化リチウム等の無機塩類や、酢酸カリウム、塩
酸グアニジン、トリエチレングリコール等の有機物質な
どであり、従来より乾燥剤や除湿剤として使用されてい
るものが好適に用いられるものである。
前記水溶性高分子とこの吸湿剤の配合割合は、水溶性高
分子100重量部に対して吸湿剤が固形分比で10〜1
00重量部であることが望ましいものである。
この水溶性高分子と吸湿剤との混合物で前記の多孔質基
材にコーテイング処理するのであるが、この水溶性高分
子の付着量が2〜8g/m2であることが必要とされるの
である。
この付着量のさらに好ましい範囲は2〜5g/m2であ
り、2g/m2以下ではフイルム形成性が困難となるので
ある。しかし、この付着量が少なくてもフイルム形成が
得られるものであれば良いことは勿論で、フイルム形成
が可能な最低量の付着量であることが最も望ましいので
ある。したがって一方、この付着量が8g/m2をこえる
場合はフイルム形成性は良いのであるが透湿性が低下し
吸湿剤によるベトツキが出るなど不適切な付着量となる
のである。
そして、このコーテイング処理後の最終シート状物の透
気度が30〜2000秒/100ccであることが要求さ
れるのである。
この最終シート状物の透気度の好ましい範囲は100〜
2000秒/100ccであり、100秒/100cc以下
でややガスバリヤー性が低下し、30秒/100cc未満
ではガスバリヤー性の低下が著るしく不適切になるので
ある。一方この透気度が2000秒/100cc以上にな
ると表面におけるコート剤が多くなり過ぎて塩化リチウ
ムなどの吸湿剤の移行現象が起り、表面にベトツキが出
て来たり耐水接着性が低下して来るのである。
本発明において、この最終製品であるシート状物が難燃
性であることが事故防止上望ましく、例えば吸湿剤とし
てグアニジン塩等の難燃剤を使用してやると素子全体が
難燃化され好ましい効果を得るものである。なお、多孔
質基材が可燃性の場合は難燃剤配合の水溶性高分子フイ
ルム層をその両面に形成してやるとすぐれた難燃性が達
成されるものである。
実施例及び比較例 パルプと直径7μ長さ10mmのガラス繊維とを使用し
て、サイズ度と透気度を変化させた各種多孔質基材を製
造し、ついでこれらの片面にポリビニルアルコール80
%と塩化リチウム20%(固形分比)からなるコート配
合物の水溶液をコーテイング処理し、そのポリビニルア
ルコール付着量を種々変化させた各種シート状物を製作
して全熱交換素子とした。
この各種多孔質基材の物性とそのポリビニルアルコール
(PVA)付着量とを一覧表としてまとめると第1表の
如くである。
なお、比較例2はカレンダー加工によりち密化したのち
コート処理したものである。
この表より本発明に相当する実験は、第1欄の実施例1
と第7欄の実施例2の2点であり、その中でも実施例1
が最も好ましく、実施例2はポリビニルアルコール付着
量がやや多い実施例となっている。
この様にして得られた8種類の各シート状物について、
その透気度を測定し、またベトツキを感触テストした。
ついでこれらによって各々全熱交換器を製作してその潜
熱交換効率、炭酸ガス移行率を測定した。
なお、この全熱交換器としては、各シート状物にて内径
6mm長さ1mのパイプを多数作成し、このパイプ50本
を5mm間隔に並べて両端にマウスピースを取付け、これ
を10段に5mm間隔に積層し合計500本のパイプから
なるパイプ式全熱交換器とした。そしてパイプ内にRH
65%32℃の外気を通し、パイプ外周にRH40%2
5℃の室内空気を外気に対向流させて通し、テストした
のである。
第2表にこれらの各測定結果をまとめて示す。
なお、ベトツキは◎印がベトツキ全くなしであり、○印
がベトツキのほとんどないことを示し、×印がベトツキ
の多いことを示している。
この第2表より、本発明実施例である実施例1及び実施
例2はいずれも非常に良好な結果となっており、特に実
施例1が基材条件、ポリビニルアルコール付着量が最も
理想的であるため、とりわけ優秀な結果となっている。
また実施例2についてはポリビニルアルコール付着量が
やや多いためシート透気度が少し高く潜熱交換効率が僅
かに低くなっている。
これらに比べて基材透気度の高い比較例1や比較例2は
潜熱交換効率が低くなっているし、基材サイズ度の低い
比較例3や比較例4ではシート透気度が低く炭酸ガス移
行率が高くてガスバリヤー性に劣るものとなっている。
またポリビニルアルコールをコーテイング処理しない比
較例5では当然に炭酸ガス移行率が極端に高くガスバリ
ヤー性がなく、一方ポリビニルアルコール付着量の多過
ぎる比較例6はガスバリヤー性は良好であるが潜熱交換
効率がやや低いしベトツキが大きく不適当となっている
のである。
以上の結果、全熱交換素子としては、基材の透気度とサ
イズ度、そして水溶性高分子等のコーテイング処理物の
付着量が最も重要な要因であることが判り、これらの値
が本発明において示した数値限定条件を満たすことによ
り最もすぐれた全熱交換素子になると結論されるのであ
る。
ハ 発明の効果 以上詳細に説明した様に、本発明は前述した所論に基づ
いて、種々なる要因・条件を根本的に検討し直して得ら
れた全熱交換素子であって、その多孔質基材の透気度と
サイズ度及び表面コート層の付着量とを最適の条件に設
定して構成されたものであり、したがってその全熱交換
素子としての性能は従来品に比べて極めてすぐれたもの
であり、望み得る最高の潜熱交換効率とガスバリヤー性
を有し、しかもベトツキもなく保型性や強度及び寸法安
定性なども非常にすぐれたものであり、また必要に応じ
て難燃性を向上させることもできるなど、種々なる顕著
な効果を奏するものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−115696(JP,A) 特開 昭55−41376(JP,A)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】多孔質基材に水溶性高分子と吸湿剤とをコ
    ーテイング処理したシート状物であって、前記多孔質基
    材の透気度が2秒/100cc未満でそのサイズ度が20
    0〜1000秒であり、前記水溶性高分子の付着量が2
    〜8g/m2であって、かつこの処理後の前記シート状物
    の透気度が30〜2000秒/100ccになっているこ
    とを特徴とする全熱交換素子。
  2. 【請求項2】多孔質基材として、直径3〜10μのガラ
    ス繊維が10〜30%混抄されているものを用いた特許
    請求の範囲第1項記載の全熱交換素子。
  3. 【請求項3】シート状物が難燃性を有する特許請求の範
    囲第1項記載の全熱交換素子。
JP60023284A 1985-02-07 1985-02-07 全熱交換素子 Expired - Lifetime JPH0648149B2 (ja)

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