JPH0659457B2 - 全熱交換器用金属シートの製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、全熱交換器用金属シートの製造法に関する。
当該金属シートは、所定の形状に成形された後、全熱交
換器の主たる構成体である全熱交換体として用いられ
る。

〔従来の技術〕

従来、空気調和された建物より排出される空気中の顕熱
及び潜熱を再利用するために、全熱交換器が用いられる
ことはよく知られている。

この全熱交換器は、主に省エネルギー機器として実用に
供されており、例えば、これを冷房機又は暖房機に付設
すれば、夏季における冷房エネルギー及び冬季における
暖房エネルギーが大巾に節約できる。

本発明に係る全熱交換器用金属シートは、上記全熱交換
器の主要部を構成する全熱交換体の素材となるものであ
る。

全熱交換器は、顕熱交換を該素材の伝熱面によって、潜
熱交換を該素材の吸湿性によって行うため、予め該素材
である金属シートに吸湿性を事前処理工程で施しておく
必要がある。金属シートの基となる素材シートとして
は、アルミニウムシートを用いる場合が多い。単に圧延
されたアルミニウムシートには、上記の吸湿性はない。
該アルミニウムシートに吸湿性を与えるためには、シリ
カゲル、アルミナゲル、ゼオライト、活性炭等の固体吸
湿物質を接着剤を用いて該シートに接着させる方法があ
る。又、アルミニウムそのものの表面を電気分解をする
方法、又は酸、アルカリ溶液等の無機薬品に浸漬する方
法で表面をベーマイト化させ、このベーマイトの吸湿性
によって吸湿特性を付与する方法もある。

こうして得られた全熱交換器用金属シートは、通常、片
面ダンボール状に形成され、その後複数シートが互いに
積層化されて積層構造体としての全熱交換体とされる。

第２図は、積層構造体である全熱交換体のうちの１つの
層を構成する複合シートの一例を示している。この複合
シート２１は一枚の金属シートである平面形状のライナ
ー部２２と、そのライナー部２２上に接着された同じく
一枚の金属シートとである波面形状のフルート部２３か
ら成っている。複合シート２１は、次いで円筒状に巻き
付けられ、第３図に示すような円筒型積層構造体２４が
得られる。これらの積層構造体は、次いで機械加工によ
って所定の寸法に切断加工され、その後、補強金具又は
付属部品が取り付けられて全熱交換体となる。

従来の全熱交換器用金属シート、すなわち第２図のライ
ナー部２２あるいはフルート部２３として用いられる一
枚の金属シートの製造方法として、一枚の素材シート上
にポリ塩化ビニール等の防錆用の有機高分子物質膜を形
成した後、水を含有するエマルジョン接着剤、例えば、
酢酸ビニールエマルジョン又はポリアクリル酸エマルジ
ョン又はそれらの変成体の接着剤をその素材シート上に
塗布し、その後、シリカゲル、アルミナゲル等といった
固体吸湿物質を素材シート上に吹き付けて接着する方法
がある。又、素材シート上に防錆膜を形成した後、吸湿
物質と接着剤の混合体を塗布接着させることにより全熱
交換器用金属シートを得る方法もある。しかしながら、
これらの方法によって得られる全熱交換器用金属シート
は、以下のような欠点を有している。

（１）この全熱交換器用金属シートには、防錆用性有機
高分子物質層及び接着剤層の二層と、更にその表面上に
固体吸湿物質が存在するので、全体のシートの厚みが増
加する。その結果、この金属シートを用いて製造された
全熱交換体は、実際に設置して使用される際、この金属
シートの厚みのために、通過する処理空気の抵抗が著し
く増加する。このため、圧力損失が増大し、それ故、付
設される送風機の動力が増加する。

（２）従来の金属シートは、防錆膜層と接着剤の有機高
分子物質層の二層から成り、可燃性の有機高分子の構成
比率が増大することになる。従って、金属シートを積層
して作られた全熱交換体が可燃性となる恐れがある。全
熱交換体は、難燃化以上が義務付けられており、金属シ
ートそのものは不燃であっても、このように複合化され
たものが可燃性となるのは大きな問題点である。

（３）固体吸湿物質と素材シート上に接着するための接
着剤として、水を含むエマルジョン接着剤を用いている
ため、出来上がった金属シートを全熱交換体化して用い
る際、処理空気に水滴を多量に含む降雨時等において、
水滴が直接この金属シート表面を濡らすことがある。こ
うなると、表面の接着面は水を含んだ状態となり、接着
剤が水に溶解し、乾燥状態からエマルジョン状態へ戻る
現象が起こる。この現象が起こると、接着剤を介して今
まで素材シートと結合していた固体吸湿物質が脱落ある
いは剥離し、その結果、全熱交換器のうちの潜熱交換性
能の低下を招くというおそれがあった。

他の方法として、主に素材シートとしてのアルミニウム
の表面を電気化学的に処理する方法がある。又、素材シ
ートとしてのアルミニウムを酸、アルカリ等の無機薬品
に浸漬し、アルミニウム表面に活性化した酸化アルミニ
ウム（ベーマイト）層を形成し、このベーマイト層の吸
湿作用によって吸湿性能を付与する方法がある。この酸
化アルミニウム（ベーマイト）層は、吸湿物質はあるも
のの、いわばアルミニウムを強制的に腐蝕させたもので
あるため、全熱交換体として使用する場合、空気中に含
まれる水分、大気汚染物質である硫黄化合物、窒素化合
物又は食塩に代表される塩化物等により急速に表面から
内部へ腐蝕が進行する。よって、長時間にわたる使用が
困難であるという欠点を有している。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、上記の点に鑑み、厚さが薄く、可燃化するお
それがなく、更に長時間に亘って高い全熱交換能力を維
持することのできる金属シートを製造することのできる
全熱交換器用金属シートの製造法を提供することを課題
とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題は、本発明により、次の方法によって解決さ
れる。

（１）表面に防錆用有機高分子物質の膜を形成した素材
シートを該有機高分子膜の表面が溶解するまで加熱し、
次いでシリカゲル、アルミナゲル、ゼオライト、活性炭
等の潮解性のない固体吸湿物質の１種または２種以上を
該有機高分子膜面に付着させ、その後該素材シートを冷
却して前記固体吸湿物質を素材シートの表面に固定する
ことを特徴とする全熱交換器用金属シートの製造法であ
る。

（２）素材シートを接地し、固体吸湿物質にマイナスの
静電荷を与えて有機高分子膜側をプラス電荷とし、静電
気効果により該固体吸湿物質を素材シート表面に移動し
て付着させることを特徴とする、上記（１）記載の全熱
交換器用金属シートの製造法である。

全熱交換器に用いる金属シートの基となる素材シート
は、アルミニウム，銅，鉄，又はそれらの合金シートで
ある。この素材シートは、第２図に示すフルート部２３
のように、片面段ボール状に成形が可能な厚みを持つも
のであり、その厚みは、１５０ミクロン以下、好ましく
は１０〜５０ミクロンがよい。全熱交換器は、使用され
る場合、大量の空気を通過させるものであり、その間、
空気中の水分、硫黄化合物、窒素化合物、塩化物等に常
時接触する。そのため金属シートそのものが耐蝕性がな
いと、使用中に構造的な破損を招くと同時に、熱交換機
能をも失うという不都合を生ずるおそれがある。このよ
うな金属シート表面からの腐蝕進行を防止するには、素
材シート表面に有機高分子物質を防錆保護膜として皮覆
固定し、素材シートを腐蝕性物質から遮断する方法が最
も容易で確実な方法である。金属シートを用いて作られ
た全熱交換体でも全く同様であり、素材シート上に有機
高分子物質を皮覆固定して密着させ、この膜を防錆用保
護膜とすれば、使用時における金属シートの腐蝕進行は
防止できる。

全熱交換器の金属シートの基となる素材シートとして最
も利用されるアルミニウムの場合は、防錆用有機高分子
物質として、ポリエチレン、ポリ塩化ビニール，ポリ酢
酸ビニール，ポリスチレン等の単体又は、混合体が通常
である。アルミニウム以外の金属又は合金シートにも、
同様にして上記有機高分子防錆膜を用いることは充分に
可能である。

金属シートに全熱交換に必要な潜熱交換性能を付与する
ために、防錆膜の施こされた素材シートに吸湿物性を持
たせる必要がある。

シリカゲル，アルミナゲル，ゼオライト，活性炭等はそ
の表面にミクロ気孔があり、そのミクロ気孔の存在によ
り空気中の水分を物理的に吸着するという固体吸湿物質
として知られている。この固体吸湿物質を粉体状態で素
材シートに固定すると、該素材シートは、固体吸湿物質
の作用で複合的に吸湿特性を有するようになる。シリカ
ゲル粉体では、全熱交換時の潜熱交換に必要な付着量
は、平方メートル当り、両面併せて１０ｇ以上あればよ
い。

従来の方法は、素材シートに防錆用膜を形成した後、こ
の上に更に水を含むエマルジョンタイプの接着剤を塗布
し、接着剤を介して粉体状態の固体吸湿物質を接着させ
て固体するか、又は接着剤と固体吸湿物質を所定の比率
に混合してから素材シート上へ接着している。いずれの
方法においても、接着剤が用いられている。

本発明は、従来の方法と異なり、水を含むエマルジョン
接着剤を用いないで金属シート上の防錆膜へ直接、吸湿
物質を強固に結合させて固定化する方法である。素材シ
ート上の防錆用有機高分子膜は、腐蝕に対して優れた耐
久性があるが、夫々の高分子膜には、特定の温度にて軟
化、溶解する性質がある。しかもその加熱速度、温度に
よって、有機高分子膜の軟化、溶解程度をコントロール
することができる。

素材シート上に形成された有機高分子膜は、該膜に対し
て特定の加速速度、温度を与えると、表面から溶解が始
まる。この段階で、温度を保持すると、膜表面は一旦粘
着状態となる。しかしその後、膜表面を室温にさらすな
どして冷却すると、再び元の状態の膜に戻すことができ
る。

有機高分子膜が加熱の作業で表面のみ溶解して粘着性を
有している状態の時、ミクロ気孔のある固体吸湿物質の
粉体をこの有機高分子膜に接触させると、該粉体は極め
て速やかに粘着膜に付着する。該膜が冷却によって元の
状態に戻った時には、付着した該粉体も膜表面に強固に
固定されている。

更に、膜に粉体を移動させる時、該粉体に直流のマイナ
ス静電気を帯電させることで、膜自体はプラス側とな
り、電荷の中和作用により極めて均一に膜への移動付着
が可能となる。粉体に静電気を帯電させる方法として、
付着水分を除いた粉体に、静電気発生装置で発生させた
マイナス１０〜８０ＫＶを針状電極を用いて接触させる
方法を用いることが可能である。

〔実施例〕

本発明方法を実施するための装置を、第１図で説明す
る。１は、ロール状に巻き付けられた、予め防錆用高分
子膜を形成している素材シートである。２、３はガイド
ロール、４は防錆膜を加温するためのヒータである。

防錆膜を有する素材シート１は、ガイドロール２、３を
経て４の加熱ヒータの間隙を通過する。素材シートはこ
の加熱ヒータによって加温され、防錆膜は溶解状態とな
り、その後ボックス７に導かれる。固体吸湿物質の粉体
は、供給ホッパー６によって常時粉体静電ガン５に供給
される。このガン５を用いて、加熱によって適正な粘着
状態にある防錆膜に向かって、マイナスの静電荷を帯電
した該粉体を放出する。粉体を帯電させるために静電気
発生装置１５が設けられている。粉体受槽８に回収され
た粉体は、再び供給ホッパー６に戻され再利用される。

該粉体は、ボックス７内で粘着状態の防錆膜に速やかに
付着し、素材シート１がボックス７から出た後冷却ファ
ン９によって室温に戻され、強固に固定される。粉体
が、このようにしてシートの両面より粘着面の上から該
シートを被うようにして付着するため、膜物質の中に埋
没したり、膜物質によって逆に被われたりすることはな
い。よって、粉体（固体吸湿物質）は、その特性を損わ
れることなく、素材シート上に固定される。ヒータ４は
有機高分子膜に効果的に熱的作用を起させることのでき
る遠赤外線ヒーターを用いることができる。

この装置を用いた本発明方法の実施例を、次に示す。

厚さ片面１５ミクロンずつ、従って両面３０ミクロンの
熱可塑有機高分子である塩素化ポリエチレン防錆被膜を
固定及び密着した、厚さ４０ミクロンの純アルミニウム
シートを巾２５cmにし、鉄芯にロール状に巻き付け、第
１図に示す装置において、ロール状シート１としてセッ
トした。この素材シート１を、ガイドロール２、３を介
して、２２０℃に加温した１０ＫＷの遠赤外線ヒータ４
の間を１２cm／秒の速度で通過させ、表面の膜面を溶解
し、粘着状態とした。固体吸湿物質として、１０５℃、
２時間乾燥し、粒度として３２５メッシュアンダーのＢ
型シリカゲル粉体を用意し、これを供給ホッパー６か
ら、ボルスタチック社製粉体塗装ガン５に供給し、更に
マイナス８０ＫＶの静電気を帯電させ、ついでボックス
７の中でこゝを通過する素材シート１に向かって放出し
た。この時、走行する素材シート１は、鉄製のガイドロ
ール２、３に常時接触することで自らプラスの静電気を
帯電しており、よってマイナスに帯電した上記の粉体
は、素材シート１を被う状態で吸引されるように該シー
トの両面に付着した。次いで、粉体が付着した素材シー
ト１を、該シート１の両面から冷却ファン９を用いて室
温まで冷却し、膜表面を元の状態にするとともに、防錆
膜表面上に付着した粉体を素材シート１に固定及び密着
させた。これにより、所望する金属シートが出来上がっ
た。最終的に金属シートは、ガイドロール１０，１１，
１２，１３を通過した後、符号１４で示すようにロール
状に巻き取られた。

このようにして得られた全熱交換器用金属シートの防錆
状態を確認するため、JIS-Z-2371-1976「塩水噴霧試
験」を行った。尚、試験に於いて、防錆の程度を明確に
するために、試料として （ａ）試料：純アルミニウム４０ミクロンのシート（防
錆膜なし） （ｂ）試料：固体吸湿物質としてのシリカゲルを密着さ
せていないアルミニウムシート（純アルミニウム４０ミ
クロンに、片面１５ミクロン、両面３０ミクロンの厚さ
の塩素化ポリエチレンによる高分子防錆膜の施されたも
の） （ｃ）試料：上記の実施例に得られた金属シート（以後
に示す第２表の３０ｍ箇所部分） の各試料を用いた。

第１表は、これら（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の各々の試料
の「塩水噴霧試験」の結果である。

この結果より、本発明方法で得られた全熱交換器用金属
シートすなわち（ｃ）試料は充分に防錆特性があること
が確認された。

次に、アルミニウムシートに吸湿特性を付与するＢ型シ
リカゲルの付着量を確認するために、上記塩水噴霧試験
の実施後、シートを１０ｍおきに、長さ２５cm切りと
り、Ｂ型シリカゲルのみの付着量（重量）を化学天秤を
用いて秤量し、平方メートルあたりの重量（グラム）を
算出した。その結果を第２表に示す。

この結果、Ｂ型シリカゲル粉体は平均的に付着している
ことが確認された。

次に、全熱交換器としての性能の確認のため、第１表の
（ｂ）試料及び（ｃ）試料の金属シートで、第２図に示
した複合シート、特に高さ２mm、ピッチ３．１mmの片面
ダンボール状の複合シートの成形を行い、これを第３図
のように円筒状に巻き付け、直径５２cm、巾２３cmの全
熱交換体を製作した。（ｂ）試料で製作したものを全熱
交換体（Ｂ）、（ｃ）試料で製作したものを全熱交換体
（Ｃ）とする。これらの全熱交換体を回転型全熱交換器
の性能試験機に組入れ、潜熱交換性能及び静圧損失の測
定を行なった。その結果を第４図及び第５図に示す。た
だしこの場合の試験条件は、向流で処理空気を通し、交
換体の回転数は12rpmであった。

第４図では、縦軸に潜熱交換効率（パーセント）をと
り、横軸に処理空気の風速（ｍ／秒）をとっている。図
中、曲線（ｉ）は、処理空気の風速を適宜変えた場合、
その各々の風速時における全熱交換体（Ｃ）の潜熱効率
の平均値を示している。曲線（ii）は、同じく全熱交換
体（Ｂ）の結果である。尚、効率のバラツキは±３％以
内であった。

第５図では、縦軸に静圧損失（mmAq）をとり、横軸に処
理空気の風速（ｍ／秒）をとっている。

図中、曲線（iii）は、処理空気の風速を適宜変えた場
合、その各々の風速時における全熱交換体（Ｃ）の静圧
損失の平均値である。全熱交換体（Ｂ）の静圧損失（i
v）はほぼ曲線（iii）に重なった。すなわち、全熱交換
体（Ｃ）と全熱交換体（Ｂ）の静圧損失はほぼ同一であ
った。尚、各々の交換体の静圧損失のバラツキは±２％
の範囲であった。

第４図及び第５図から明らかな通り、本発明による金属
シート（アルミニウムシート）から成る全熱交換体
（Ｃ）は、固体吸湿物質（シリカゲル）を付着していな
い全熱交換体（Ｂ）に比較して、潜熱交換効率は高く、
且つ、静圧損失は変らないことが確認された。

〔発明の効果〕 本発明によれば、全熱交換器用金属シートの製造工程が
簡略化され、コストダウンが可能となる。またシートの
厚みが厚くなりすぎて圧力損失が増加することもなく、
従って可燃化するおそれもない。さらに長時間の安定性
がすぐれており、その工業的価値は大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するための装置の図式図、第２図
は全熱交換体に用いる複合シートの一例の斜視図、第３
図は全熱交換体の具体例を示す斜視図、第４図及び第５
図は本発明方法によって製造した金属シートの特性を示
すグラフである。 １……素材シート ４……加熱ヒータ ７……ボックス ９……冷却ファン ２２，２３……金属シート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ３２Ｂ 9/00 Ａ 2126−4Ｆ 15/08 Ｅ Ｎ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表面に防錆用熱可塑性有機高分子物質の膜
   を形成した素材シートを該有機高分子膜の表面が溶解す
   るまで加熱し、次いでシリカゲル、アルミナゲル、ゼオ
   ライト、活性炭等の潮解性のない固体吸湿物質の１種ま
   たは２種以上を該有機高分子膜面に付着させ、その後該
   素材シートを冷却して前記固体吸湿物質を素材シートの
   表面に固定することを特徴とする全熱交換器用金属シー
   トの製造法。
2. 【請求項２】素材シートを接地し、固体吸湿物質にマイ
   ナスの静電荷を与えて有機高分子膜側をプラス荷電と
   し、静電気効果により該固体吸湿物質を素材シート表面
   に移動して付着させることを特徴とする、請求項１記載
   の全熱交換器用金属シートの製造法。