JPH09280765A

JPH09280765A - 熱交換エレメント

Info

Publication number: JPH09280765A
Application number: JP8111274A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Ohata; 成生大畑; Toru Saito; 透斉藤; Taku Kawanishi; 卓川西; Kenji Odajima; 賢治小田島
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1996-04-08
Filing date: 1996-04-08
Publication date: 1997-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】比較的安価かつ容易に製作でき、しかも目標
に沿った通気性及び透湿性を有する熱交換板を備えた熱
交換エレメントを提供する。【解決手段】熱交換板１０を内部に備え、この熱交換
板の一面側及び他面側を流れる流体の顕熱及び潜熱を前
記熱交換板を介して熱交換させるようにした熱交換エレ
メントにおいて、前記熱交換板１０を、透湿性及び通気
性の良い材料製のシート１１と、透湿性及び通気性の悪
い材料製のシート１２とを交互に積層した３層構造とし
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、室外から室内への
給気と室内から室外へ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、空調機負荷を低減させて省エネ
ルギ効果を得るようにした熱交換ユニットの内部に配置
されて熱交換を行う熱交換エレメントに関する。

【０００２】

【従来の技術】上記室内への給気と室外への排気とを混
合させずに熱交換を行うようにした一般的な熱交換エレ
メントを図２に示す斜視図を参照して説明する。

【０００３】同図に示すように、熱交換エレメント１
は、主に全熱交換を目的とした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を形成
する。そして、この熱交換素子を互いに９０度ずらしつ
つ上下に順次積層することによって、互いに直交する方
向に流路４を有する熱交換部５を形成し、更にこの熱交
換部５の上下両面を素子カバー６で覆うとともに、四隅
部に支柱７を配置することによって構成されていた。

【０００４】ここに、前記熱交換板２は、この熱交換板
２を挟んでその上面側と下面側に位置する各流路４内を
流れる流体の顕熱と潜熱の双方を交換するためのもので
あり、このため、温度効率及び湿度効率が高く、空気
（特に二酸化炭素）の漏れが少ない材料で構成すること
が一般に要求されている。具体的には、温度効率に対し
ては熱伝導率が高いこと、湿度効率を上げるためには透
湿性の良いこと、更に空気漏れを防ぐためには通気性の
悪いことが要求される。

【０００５】これは、熱交換板の上面側と下面側との水
蒸気分圧の差によって湿度（潜熱）が移動し、圧力差に
よって空気漏れが発生し、温度差により温度（顕熱）が
移行するという熱交換の一般的な原理に基づく。つま
り、熱交換板は、湿度（潜熱）及び温度（顕熱）が移行
しやすく、空気を通さない材料、即ち透湿性が良く通気
性の悪い材料で構成することが求められている。

【０００６】また、熱交換エレメント内に結露が生じる
と温度効率が著しく低下してしまうため、例えば寒冷地
や温水プール等、結露が生じ易い環境下にこの種の熱交
換エレメントを設置する場合には、熱交換板の材料とし
て吸水性の優れたものを選ぶ必要がある。特に、透湿
性、通気性及び吸水性の３者が重要であり、熱伝導率は
熱交換板の材料によって大差なく、できるだけ厚さの薄
い材料を選択すべきである。

【０００７】従来、上記熱交換板２は、一般に単一の材
料で構成されていて、これらの事項を満足させるように
なっていた。そして、その材料としては、主に紙材料が
用いられていた。

【０００８】しかしながら、一般に透湿性と通気性とは
相矛盾するものである。つまり、通気性を悪くしようと
すると透湿性も悪くなり、透湿性を良くしようとすると
通気性も良くなってしまう。そのため、双方のかねあい
を考慮した妥協点を見いだす必要があり、例えば透湿性
と通気性の目標値を１００と設定した場合、この目標値
を達成することが困難であるのが現状であった。また、
透湿性と通気性とを高い水準で満足させるためには、多
大な開発費と時間がかかり、出来上がる材料も高価なも
のとなると考えられる。

【０００９】このため、例えば特公昭５６−２６７９８
号として、固く硬化された湿気不浸透性の樹脂、例えば
エポキシ樹脂フィルムで含浸されかつコーティングされ
た紙によって熱交換板（紙シート）を構成したものや、
特開平６−１９４０９３号として、多孔質シートの片面
に水蒸気を透過させ得る非水溶性の親水性高分子薄膜を
形成し、更に必要に応じてこの親水性高分子薄膜または
他面に通気性の基布を重ねた複合透湿膜で熱交換板（仕
切板）を構成したもの等が提案されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
公昭５６−２６７９８号公報に記載のものは、有孔性の
紙自体が熱絶縁体として作用するものであって、本発明
のように、全熱交換を主目的とした熱交換板に使用した
場合に温度効率が低下してしまうばかりでなく、樹脂フ
ィルムは、湿分によって紙の繊維が湿潤されるか、また
はこの湿分を吸収することにより、紙が軟化することを
防止するためのものであって、透湿性にも問題があると
考えられる。

【００１１】また、特開平６−１９４０９３号公報に記
載のものは、多孔質シートの片面に水蒸気を透過させ得
るが空気は通さない非水溶性の親水性高分子薄膜を形成
する必要があり、このため、この化学的処理がかなり面
倒で、しかもかなり高価なものとなってしまうと考えら
れる。

【００１２】本発明は上記事情に鑑みて為されたもの
で、比較的安価かつ容易に製作でき、しかも目標に沿っ
た通気性及び透湿性を有する熱交換板、更には吸水性に
優れた熱交換板を備えた熱交換エレメントを提供するこ
とを目的とする。

【００１３】

【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、熱交換板を内部に備え、この熱交換板の一面
側及び他面側を流れる流体の顕熱及び潜熱を前記熱交換
板を介して熱交換させるようにした熱交換エレメントに
おいて、前記熱交換板を、透湿性及び通気性の良い材料
製のシートと、透湿性及び通気性の悪い材料製のシート
とを交互に積層した３層構造としたことを特徴とする。

【００１４】また、前記透湿性及び通気性の良い材料製
のシートと透湿性及び通気性の悪い材料製のシートのい
ずれか一方は、吸水性の良い材料製のシートであること
を特徴とする。

【００１５】また、熱交換板を内部に備え、この熱交換
板の一面側及び他面側を流れる流体の顕熱及び潜熱を前
記熱交換板を介して熱交換させるようにした熱交換エレ
メントにおいて、前記熱交換板を、全て異なる特性の材
料からなるシートを３層に積層して構成したことを特徴
とする。

【００１６】このように構成した本発明によれば、比較
的安価な所望の特性を有する材料製のシートを３層に積
層することによって、３層全体で目標とする透湿性及び
通気性を達成する積層シートを容易に製作し、この積層
シートによって熱交換板を構成することができる。

【００１７】ここに、前記透湿性及び通気性の良い材料
製のシートと透湿性及び通気性の悪い材料製のシートの
少なくとも一方に、優れた吸水性を持たせることもでき
る。この場合、表面層（第１層と第３層）または中間層
（第２層）の少なくとも一方のシートが優れた吸水性を
有することになり、表面層のシートが吸水性に優れてい
る場合には、このシートで結露水を直接吸収し、また中
間層のシートが吸水性に優れている場合には、水滴がこ
のシートに達した瞬間に該シートの吸い上げ効果によっ
て表面層のシートの結露水を吸収することができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１乃至図４は、第１の実施例を示すもので、こ
の実施例は、図１に示す３層構造の積層シート１０から
形成された熱交換板を用いて、図２乃至図４に示す熱交
換エレメント１を構成した例を示すものである。

【００１９】即ち、前記積層シート１０は、透湿性及び
通気性の良いフィルム樹脂材料製のフィルム樹脂シート
１１を中間にして、これを透湿性及び通気性の悪い紙材
料製の紙シート１２で上下に挟み込んで３層に積層して
構成され、この積層シート１０を所定の形状に切り出し
て熱交換板２が形成されている。

【００２０】ここに、前記フィルム樹脂シート１１及び
紙シート１２は、共に比較的安価に手に入れることがで
き、しかもこれらを単に積層するだけで積層シート１０
を構成することができるため、熱交換板２を比較的安価
かつ容易に製作することができる。

【００２１】そして、図２乃至図４に示すように、この
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
素子を形成し、この熱交換素子を互いに９０度ずらしつ
つ上下に順次積層することによって、互いに直交する方
向に流路４を有する熱交換部５を形成し、更にこの熱交
換部５の上下両面を素子カバー６で覆うとともに、四隅
部に支柱７を配置することによって熱交換エレメント１
が構成されている。

【００２２】前記紙シート１２は、形状が安定してお
り、熱交換板２を形成した時に形状を維持する役割を果
たす。また、坪量を変化させることによって、透湿性と
通気性の関係を容易に調整することができる。

【００２３】そして、前記１枚のフィルム樹脂シート１
１と２枚の紙シート１２の全体で目標の透湿性及び通気
性を達成できるように、即ち、透湿性と通気性の目標値
を、例えば１００に設定した場合、単一材料で構成した
熱交換板にあっては、この目標値を達成することが困難
であるが、目標値まで達していない２種の材料を３層に
組み合わせて、３層全体で目標値１００を達成すること
ができる。

【００２４】ここに、前記熱交換板２は、その上面側と
下面側に位置する各流路４内を流れる流体の顕熱と潜熱
の双方を交換するためのものであり、表面層（第１層と
第３層）に位置して熱交換する流体に直接接触する紙シ
ート１２は、通気性を悪くすることを優先した設計とす
るが、透湿性を著しく損ねることを回避した設計とす
る。

【００２５】中間層のフィルム樹脂シート１１は、でき
るだけ湿気を通すことが好ましいが、前述のように３層
の各通気性を合わせて目標値を達成すれば良いので、比
較的通気性が良くても良い。従って、この実施例の場
合、紙シート１２の厚さをできるだけ薄くすることが望
ましい。

【００２６】ここに、前記フィルム樹脂シート１１は、
優れた吸水性を有しており、これによって、水滴が中間
層（第２層）のフィルム樹脂シート１１に達した瞬間に
該シート１１の吸い上げ効果によって、表面層の紙シー
ト１２の結露水を吸収して、熱交換エレメント１内での
結露を防止することができる。このため、紙シート１２
自体は、吸水性が比較的乏しいものであっても良い。

【００２７】図５は、前記実施例とは逆に、透湿性及び
通気性の良いフィルム樹脂材料製のフィルム樹脂シート
１１で、透湿性及び通気性の悪い紙材料製の紙シート１
２を上下から挟み込んで積層シート１３を形成し、この
積層シート１３を所定の形状に切り出して熱交換板２を
形成するようにしたものである。

【００２８】この実施例の場合、表面層（第１層と第３
層）に位置して熱交換する流体に直接接触するフィルム
樹脂シート１１は、透湿性及び通気性が良いため、湿気
の吸収及び発散性が良く、しかも薄いほど湿気の吸収及
び発散性を向上させることができる。

【００２９】即ち、多湿空気側に位置する一方のフィル
ム樹脂シート１１が湿気及び水分を吸込み、この吸込ん
だ湿気及び水分を他方のフィルム樹脂シート１１がこの
吸水効果により吸込み、この吸込んだ湿気及び水分を水
蒸気分圧の差により低湿空気側に放出させることができ
る。

【００３０】この場合、中間層（第２層）に位置する紙
シート１２は、通気性が悪くなるように操作する必要が
ある。この場合、紙シート１２は一層であるので、通気
性を第１実施例の場合より悪く設定する必要があり、そ
の結果、紙シート１２自体の透湿性はやや低下する。し
かしながら、低湿側のフィルム樹脂シートの大きな吸水
効果によりこの問題は解決される。

【００３１】以上のように、単一の材料で透湿性及び吸
水性が良く、通気しにくい材料を見出すよりも、比較的
安価に製作できる材料を重ね合わせるだけで目標特性を
達成でき、更に目標特性に応じて、安価な材料の積層順
番や材質を変えるだけで良く、単一素材に比べて、安定
した特性の安価な熱交換板を作成することができる。

【００３２】なお、上記実施例は、２種類の材料を用い
て積層シート、ひいては熱交換板を構成した例を示して
いるが、特性の異なる３種類の材料を用い、材料自体の
特性を目標特性に応じて操作するようにすることができ
る。例えば、寒冷地対策を目的とした例として上記実施
例の応用例を示す。寒冷地において、熱交換エレメント
の高温多湿側の流路では冬季に非常に結露しやすくな
る。この問題を解決するため、上記実施例における高温
多湿側流路に面するフィルム樹脂シートをより吸水性の
高いフィルム樹脂シートに置き換え、寒冷地において多
量に発生した結露を全て吸収できるようにする。これに
より、寒冷地においても結露による温度効率の低下を防
ぐことが可能になる。この場合、低温低湿側流路に面す
るフィルム樹脂シートも高温多湿側と同一の材料にする
と、熱交換板の過剰な保水による温度効率の低下の恐れ
があるので避けた方がよい。このように３層それぞれ別
の材料を用いることによって、特殊な目的下においても
対応しうる熱交換板を得ることが可能となる。

【００３３】

【発明の効果】本発明は上記のような構成であるので、
特性の異なる２種類以上の材料を用い、これを何ら化学
的処理を施すことなく３層に積層するだけで、目標に沿
った透湿性及び通気性を有する熱交換板を安価かつ容易
に製作して熱交換エレメントを構成することができる。

【００３４】しかも、少なくとも表面層または中間層の
少なくとも一方に、優れた吸水性を持たせることによ
り、結露を防止して全熱交換効率が低下してしまうこと
を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す積層シートの断面
図。

【図２】同じく、熱交換エレメントの全体斜視図。

【図３】図２の一部拡大正面図。

【図４】図３のＡ−Ａ線断面図。

【図５】本発明の第２実施例を示す積層シートの断面
図。

【符号の説明】

２熱交換板１０，１３積層シート１１フィルム樹脂シート（透湿性及び通気性が良く、
吸水性に優れたシート）１２紙シート（透湿性及び通気性の悪いシート）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小田島賢治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

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱交換板を内部に備え、この熱交換板の
一面側及び他面側を流れる流体の顕熱及び潜熱を前記熱
交換板を介して熱交換させるようにした熱交換エレメン
トにおいて、前記熱交換板を、透湿性及び通気性の良い材料製のシー
トと、透湿性及び通気性の悪い材料製のシートとを交互
に積層した３層構造としたことを特徴とする熱交換エレ
メント。
【請求項２】前記透湿性及び通気性の良い材料製のシ
ートと透湿性及び通気性の悪い材料製のシートのいずれ
か一方は、吸水性の良い材料製のシートであることを特
徴とする請求項１記載の熱交換エレメント。
【請求項３】熱交換板を内部に備え、この熱交換板の
一面側及び他面側を流れる流体の顕熱及び潜熱を前記熱
交換板を介して熱交換させるようにした熱交換エレメン
トにおいて、前記熱交換板を、全て異なる特性の材料からなるシート
を３層に積層して構成したことを特徴とする熱交換エレ
メント。