JPH09196577A - 熱交換エレメント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の流路内を交互に流れる流体に積極的に
乱流を発生させることによって、熱交換効率の向上を図
った熱交換エレメントを提供する。 【解決手段】 対向する両側縁に端材１２を設けた矩形
平板状の熱交換板１１を、同一向きで互いに９０度づつ
回転させつつ上下に積み合わせて、互いに隣接する熱交
換板１１間に端材１２の長さ方向に沿った流路１４ａ，
１４ｂを形成するとともに、各流路１４ａ，１４ｂ内
に、該流路１４ａ，１４ｂの流れ方向と直交する幅方向
のほぼ全長に亘って延びるコイル状部材１５を、前記流
れ方向に沿って所定間隔離間させて配設したことを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば外気の給気
と室内空気の排気との間で熱交換させながら換気を行う
ことにより、空調機負荷を低減し省エネルギ効果を得る
ようにした熱交換ユニットに使用する熱交換エレメント
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、上記外気と室内空気とを混合さ
せずに熱交換を行うようにした従来の一般的な熱交換エ
レメントを示す斜視図、図４は、その一部拡大正面図、
図５は、図６のＡ−Ａ線断面図である。

【０００３】これらの図に示すように、従来の一般的な
熱交換エレメント１は、主に全熱交換を目的とした透湿
性のある矩形平板状の熱交換板２の表面に、例えば難燃
紙やプラスチック等からなる波状のコルゲートフィン３
を張り合わせて、横断面三角形状の複数の流路４を有す
る段ボール状の熱交換素子５を形成する。そして、四隅
に、該隅部をシールするとともに、ユニット組み込み時
にレールに嵌合する金属製の形状保持用の支柱６を配置
した状態で、前記熱交換素子４を互いに９０度ずらしつ
つ多層に積層することによって構成されていた。

【０００４】この種の熱交換エレメント１は、例えば複
数の熱交換素子５を多層に積層した後、切断によって所
定の形状に形成され、また空気の混合を防止するため、
熱交換板２とコルゲートフィン３とを強固に接着する必
要があった。

【０００５】そして、熱交換ユニットの内部に前記熱交
換エレメント１を組み込み、一方の流路から熱交換ユニ
ットに流入した空気を室内側に供給し、他方の流路から
熱交換ユニットに流入した空気を室外に排出する際に、
室内側に流入する空気と室外に流出する空気とが、熱交
換エレメント１の内部の多層の流路４内を一層置き、即
ち交互にたすき状に流れ、ここで熱交換が行われるよう
になっている。

【０００６】ここに、例えば特開昭５９−１４２３９０
号公報又は実開昭６０−２１８８２号公報には、熱交換
板（フィン）の内部に、熱伝導率の良好な金属細線から
なるスプリング構造体（スプリングフィン）を該熱交換
板と熱的に接続させつつそのほぼ全域に亘って配置し
て、放熱（フィン）面積を拡大させるようにしたものが
提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例の前者においては、コルゲートフィンにより形成さ
れた多数の三角形流路の流路断面積が小さく、圧力損失
が大きいばかりでなく、熱交換効率の劣るコルゲートフ
ィンと熱交換板との接着部が多くなって、熱交換板の有
効利用が図れない。更に、流路内壁が平滑であるため、
温度境界層が発達し易く、且つ流路形状に対して流速が
一般に遅いため流れが層流になって、熱交換効率が低下
してしまう。

【０００８】更に、形状を保持するための支柱やねじ等
が必要であるばかりでなく、所定の形状に切り出した
り、コルゲートフィンと熱交換板とを強固に接着する必
要があって、部品点数、製作工数の増大に繋がり、しか
も、製品としての品質にばらつきが生じ易いといった問
題があった。

【０００９】また、特開昭５９−１４２３９０号公報又
は実開昭６０−２１８８２号公報に記載の後者は、放熱
面積を拡大するためにスプリング構造体を使用したもの
であって、複数の流路内を交互に流れる流体間で熱交換
を行うようにしたものではないばかりでなく、スプリン
グ構造体を熱交換板と互いに接着させつつ該熱交換板の
ほぼ全域に亘って設ける必要がある。

【００１０】本発明は上述した事情に鑑みて為されたも
ので、複数の流路内を交互に流れる流体に積極的に乱流
を発生させることによって、熱交換効率の向上を図り、
しかも、シール性能が高くて空気の混合を確実に防止し
たものを比較的簡易に組み立てて構成することができる
ようにした熱交換エレメントを提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る熱交換エレ
メントは、対向する両側縁に端材を設けた矩形平板状の
熱交換板を、同一向きで互いに９０度づつ回転させつつ
上下に積み合わせて、互いに隣接する熱交換板間に端材
の長さ方向に沿った流路を形成するとともに、各流路内
に、該流路の流れ方向と直交する幅方向のほぼ全長に亘
って延びるコイル状部材を、前記流路の流れ方向に沿っ
て所定間隔離間させて配設したことを特徴とする。

【００１２】また、前記対向する端材間に１つの流路を
形成し、この両端材間に前記コイル状部材を掛け渡すこ
とを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】上記のように構成した本発明によ
れば、流路内に配置したコイル状部材によって、流路内
を流れる流体に擾乱を与えるとともに、流路内壁面の近
傍の温度境界層を積極的に破壊して、熱伝導率の高い乱
流を発生させることができる。ここに、前記対向する端
材間に１つの流路を形成し、この両端材間に前記コイル
状部材を掛け渡すことによって、部品点数の削減及び製
作工数の低減を図るとともに、伝熱面積を増大させるこ
とができる。

【００１４】

【実施例】以下、添付図面を参照しながら本発明の実施
例について説明する。図１は、本発明の熱交換エレメン
トの一実施例を示す分解斜視図で、同図に示すように、
本実施例における熱交換エレメント１０には、矩形平板
状の熱交換板１１が備えられている。この熱交換板１１
の一方の面、即ち図では表面側の互いに対向する両側縁
には、その長さ方向全長に亘って端材１２が設けられ、
更に、この両端材１２間には、これと平行で、かつ同一
高さの計３本のリブ１３が配置されている。

【００１５】そして、前記熱交換板１１を、同一向きで
互いに９０度づつ回転させつつ上下方向に順次積層する
ことによって、互いに直交する第１流路１４ａと第２流
路１４ｂとを上下方向に沿って交互に有する熱交換エレ
メント１０が構成されるようになっている。

【００１６】ここに、この各流路１４ａ，１４ｂは、そ
の左右を端材１２とリブ１３によって、上下を互いに隣
接する熱交換板１１によってボックス状に仕切られてお
り、熱交換板１１を挟んで、この上下に第１流路１４ａ
と第２流路１４ｂとが形成されている。このようにし
て、横断面矩形状で流路断面積が比較的大きな流路１４
ａ，１４ｂを形成することにより、熱交換エレメントと
しての圧力損失を低減させることができる。

【００１７】前記端材１２とリブ１３との間、及び互い
に隣接するリブ１３間には、この端材１２及びリブ１３
と直交する方向、即ち流路１４ａ，１４ｂの流れ方向と
直交する幅方向にそのほぼ全長に亘って延びるコイル状
部材１５が掛け渡されて配設されている。

【００１８】このコイル状部材１５は、流路１４ａ，１
４ｂの流れ方向に沿って、所定間隔離間させて、即ち、
流路１４ａ，１４ｂの入口付近、出口付近及びそのほぼ
中央に配置されている。このコイル状部材１５は、例え
ば金属細線を所定のピッチで螺旋状に巻き付けて構成し
たものであり、このコイル状部材１５の螺旋の外径は、
前記端材１２の高さとほぼ等しく設定されている。

【００１９】このように、流路１４ａ，１４ｂ内にその
幅方向のほぼ全長に亘って延びるコイル状部材１５を所
定間隔離間して配置することによって、このコイル部材
１５で流路１４ａ，１４ｂ内を流れる流体に擾乱を与え
るとともに、流路内壁面の近傍の温度境界層を積極的に
破壊して、熱伝導率の高い乱流を発生させることができ
る。

【００２０】そして、熱交換ユニットの内部に前記熱交
換エレメント１０を組み込み、一方の流路から熱交換ユ
ニットに流入した空気を室内側に供給し、他方の流路か
ら熱交換ユニットに流入した空気を室外に排出する際
に、室内側に流入する空気と室外に流出する空気とを、
熱交換エレメント１０の内部の流路１４ａ，１４ｂ内を
交互にたすき状に流すことによって、ここで熱交換が行
われる。

【００２１】この時、前述のように、各流路１４ａ，１
４ｂ内を流れる空気は、乱流となり、乱流における熱伝
達率は、層流における熱伝達率に比べて大きいため、熱
交換効率が向上する。

【００２２】図２は、他の実施例を示すもので、この実
施例の上記実施例と異なる点は、熱交換板１１の両側縁
に設けた互いに対向する端材１２で、即ちリブを設ける
ことなく、各々１つの流路１４ａ，１４ｂを形成し、両
端材１２間にこのほぼ幅方向全長に亘って延びるコイル
状部材１５を掛け渡して配置した点にある。このよう
に、互いに対向する端材１２で流路を確保して、コイル
状部材に剛性の高い材料を用いることにより、リブを廃
止することができ、部品点数の削減及び、組立工数の低
減を図るとともに、伝熱面積を増大させることができ
る。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
流路内に配置したコイル状部材によって、流路内を流れ
る流体に擾乱を与えるとともに、流路内壁面の近傍の温
度境界層を積極的に破壊して、複数の流路内を交互に流
れる流体に熱伝導率の高い乱流を発生させ、これによっ
て熱交換効率を向上させることができる。

【００２４】しかも、流路断面積を大きくして、圧力損
失を低減させることができるばかりでなく、熱交換板を
互いに９０度回転させつつ、順次積層することによっ
て、品質の均一な熱交換エレメントを簡易に組み立てる
ことができる。

【００２５】更に、対向する端材間に１つの流路を形成
し、この両端材間にコイル状部材を掛け渡すことによっ
て、部品点数の削減及び製作工数の低減を図るととも
に、伝熱面積を増大させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す分解斜視図。

【図２】他の実施例を示す斜視図。

【図３】従来例を示す斜視図。

【図４】同じく、一部拡大正面図。

【図５】図４のＡ−Ａ線断面図。

【符号の説明】

１０ 熱交換エレメント １１ 熱交換板 １２ 端材 １３ リブ １４ａ，１４ｂ 流路 １５ コイル状部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川西 卓 神奈川県藤沢市本藤沢４丁目２番１号 株 式会社荏原総合研究所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向する両側縁に端材を設けた矩形平板
   状の熱交換板を、同一向きで互いに９０度づつ回転させ
   つつ上下に積み合わせて、互いに隣接する熱交換板間に
   端材の長さ方向に沿った流路を形成するとともに、各流
   路内に、該流路の流れ方向と直交する幅方向のほぼ全長
   に亘って延びるコイル状部材を、前記流路の流れ方向に
   沿って所定間隔離間させて配設したことを特徴とする熱
   交換エレメント。
2. 【請求項２】 前記対向する端材間に１つの流路を形成
   し、この両端材間に前記コイル状部材を掛け渡したこと
   を特徴とする請求項１記載の熱交換エレメント。