JPH11201666A

JPH11201666A - 熱交換エレメント

Info

Publication number: JPH11201666A
Application number: JP507598A
Authority: JP
Inventors: Katsuya Kasai; 勝哉葛西; Hachiro Kurokawa; 八郎黒川
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1998-01-13
Filing date: 1998-01-13
Publication date: 1999-07-30

Abstract

(57)【要約】【課題】熱交換エレメントにおいて、安価、軽量で圧力
損失が少なく、しかも漏れが少なくて熱交換効率が高い
こと。【解決手段】単位体Ｕは互いに平行な一対の伝熱板２，
２と、これら伝熱板２，２同士を連結し気流の流れ方向
に延びる間隔規制部材３を一体に形成している。間隔規
制部材３は複数の互いに平行な桁板部４を含む。構造強
度が高いので、桁板部４の薄肉化を達成できる結果、圧
力損失を少なくできる。しかも伝熱板２の伝熱面積を広
くして熱交換効率を高くできる。互いに面合わせされる
伝熱板同士間のシール性を高くできる結果、気流漏れを
少なくできる。単位体Ｕ同士を接着することなく積層し
て熱交換エレメントを構成でき、接着にかかるコストを
削減して製造コストを安くできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は熱交換換気装置その
他の空気調和装置に用いられ、伝熱板を隔てて流される
二種の気流間で、上記伝熱板を介して熱交換を行わせる
熱交換エレメントに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記の熱交換エレメントとして、
図８に示すように、平板状の伝熱板３０と、紙製の断面
波形をなすいわゆるコルゲート板３１を互いに接着しな
がら交互に積層した熱交換エレメント３２がある。一
方、図９に示すように、紙製の伝熱板３３と、この伝熱
板３３の表面に一の方向に沿って平行に配置した複数の
樹脂製の中実リブ３４を一体化した単位体３５を、交互
に９０°ずつ向きを代えて接着しながら積層した熱交換
エレメント３６がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前者の熱交換エレメン
ト３２では、伝熱板３０とコルゲート板３１とは面と線
の接触となり、シール面積が小さいため、接着が必要と
なる。その結果、製造時に手間がかかり、製造コストが
高い。特に、伝熱板に樹脂シートを用いて顕熱交換エレ
メントを構成した場合、接着時に水分や溶剤が抜けない
ため、乾燥させるのに長時間を要する。

【０００４】また、コルゲート板３１は波形の高さが低
くなるような変形を起こし易く、圧力損失が大きくなる
傾向にある。また変形すると積層し難いうえに、積層枚
数の管理が困難である。さらに、コルゲート板３１の頂
部と伝熱板３０の接着は、面と線の接着となり、接着面
積が狭いため接着強度が弱い。このため、結露等による
高湿度下で接着が剥がれることによって気流漏れを生じ
るおそれがある。

【０００５】一方、後者の熱交換エレメント３６では、
強度を確保するため、中実リブ３４の幅を広くしなけれ
ばならず、その結果、重量が重くなると共に、伝熱板３
３の伝熱面積が狭くなって熱交換効率が悪くなる。本発
明は上記課題に鑑みてなされたものであり、軽量で高い
熱交換効率を長期に維持でき、しかも圧力損失が少なく
て気流漏れが少なく、且つ製造コストを安くすることも
可能な熱交換エレメントを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の課題解決手段として、請求項１記載の発明の態様は、
交差して流される二気流間で熱交換させる熱交換エレメ
ントにおいて、交互に９０°ずつ向きを代えて積層され
た複数の単位体を備え、各単位体は、平行に配置される
一対の伝熱板と、これら伝熱板同士を互いに連結して伝
熱板間の間隔を規制し且つ気流の流れ方向に延びる間隔
規制部材とを含むことを特徴とするものである。

【０００７】この態様では、単位体において一対の伝熱
板を間隔規制部材によって連結しているので、単位体の
構造強度が高く、したがって単位体の要素である間隔規
制部材を薄肉にしても十分な強度を確保できる。結果と
して、気流の流れ方向に沿う間隔規制部材の薄肉化を達
成できるので、単位体が変形し難いことと相まって圧力
損失を少なくすることができる。また、間隔規制部材の
薄肉化により伝熱板の伝熱面積を広くできるので、熱交
換効率を高くすることができる。また、単位体が変形し
難いので積層時に取り扱い易い。

【０００８】上記のように変形し難い単位体同士の隣接
する伝熱板同士が面と面で合わされることになり、合わ
される伝熱板の平面度が高くなるので、合わせ面での密
着性が向上してシール性を高くできる結果、気流漏れを
少なくすることができる。したがって、単位体同士を接
着することなく積層して熱交換エレメントを構成するこ
とも可能となり、この場合、接着にかかるコストを削減
して製造コストを安くすることができると共に、例えば
高湿度下での接着劣化に起因した気流漏れのおそれもな
い。

【０００９】請求項２記載の発明の態様は、請求項１に
おいて、上記一対の伝熱板と間隔規制部材が一体に形成
されていることを特徴とするものである。この態様で
は、単位体の圧縮強度が非常に高くなるので、積層時に
単位体が変形することがない結果、精度良く積層するこ
とができる。請求項３記載の発明の態様は、請求項１又
は２において、隣接する単位体の隣接する伝熱板同士の
間の接着を回避した状態で、単位体が積層されているこ
とを特徴とするものである。

【００１０】この態様では、伝熱板同士を合わせて面と
面でシールするので、伝熱板同士を接着しなくても、十
分なシール性を確保することができる。接着を不要にで
きるので、接着剤が不要であると共に組立速度を格段に
向上でき、製造コストを安くすることができる。接着部
分がないので、接着部分の劣化に起因してシール性が低
下するといったおそれがない。

【００１１】請求項４記載の発明の態様は、請求項１，
２又は３において、上記間隔規制部材は一の方向に沿っ
て平行に並べられた複数の桁板材を含むことを特徴とす
るものである。この態様では、桁板材によって単位体の
十分な強度を確保することができる。請求項５記載の発
明の態様は、請求項４において、上記一対の伝熱板と複
数の桁板材とは押出成形により一体に形成されているこ
とを特徴とするものである。

【００１２】この態様では、単位体の圧縮強度が非常に
高くなるので、積層時に単位体が変形することがない結
果、精度良く積層することができる。また、押出成形を
用いるので、製造コストを非常に安くすることができ
る。請求項６記載の発明の態様は、請求項１ないし５の
何れか一つにおいて、上記伝熱板の厚みが０．０１〜
０．４ｍｍであることを特徴とするものである。

【００１３】この態様では、伝熱板の厚みが０．０１〜
０．４ｍｍの範囲であれば、十分な強度を確保しつつ２
枚重ねしても高い熱交換効率を達成することができる。
０．０１ｍｍ未満では強度が弱くなり、０．４ｍｍを超
えると熱伝達が悪くなるので、上記範囲に設定した。特
に、上記範囲で生産性を考慮すれば、０．１３〜０．１
５ｍｍの範囲が好ましい。

【００１４】請求項７記載の発明の態様は、請求項４，
５又は６において、上記桁板材の厚みは０．０１〜１ｍ
ｍであることを特徴とするものである。この態様では、
桁板部の厚みが０．０１〜１ｍｍであるので、十分な強
度を確保しつつ空気流路の断面積および伝熱板の伝熱面
積を広く確保することができ、且つ材料費を節減するこ
とができる。高い熱交換効率を達成することができる。
０．０１ｍｍ未満では強度が弱くなり、１ｍｍを超える
と空気流路も伝熱面積が狭くなるので、上記範囲に設定
した。なお、上記の範囲で生産性を考慮すれば、０．０
８〜０．１２ｍｍの範囲が好ましい。

【００１５】請求項８記載の発明の態様は、請求項４な
いし７の何れか一つにおいて、各単位体に含まれる隣接
する桁板材間の間隔Ｌと一対の伝熱板間の間隔Ｈとの比
Ｌ／Ｈは１〜１０であることを特徴とするものである。
この態様では、上記Ｌ／Ｈは１〜１０の範囲にしたの
で、高い熱交換効率と高い強度を達成することができ
る。Ｌ／Ｈが１未満では、桁板材間の間隔が相対的に狭
くなって圧力損失が大きくなり、また、Ｌ／Ｈが１０を
超えると圧力損失が小さくなるが強度が低下するので、
上記の範囲に設定した。

【００１６】請求項９記載の発明の態様は、請求項１な
いし７の何れか一つにおいて、各単位体に含まれる一対
の伝熱板の一方は周縁のみの環状とされていることを特
徴とするものである。この態様では、シール面として必
要な部分である周縁のみを残して、一方の伝熱板を環状
としたので、材料費を節減して製造コストを安くするこ
とができる。また、上記一方の伝熱板は中央領域が削除
されるので、実質的に熱交換に寄与する伝熱板を１枚と
することができ、熱交換効率を向上することができる。

【００１７】請求項１０記載の発明の態様は、請求項１
ないし９の何れか一つにおいて、上記伝熱板は湿度交換
を阻止する樹脂又は金属からなることを特徴とするもの
である。この態様では、伝熱板として例えばポリプロピ
レン等の樹脂やアルミニウム等の金属を用いることによ
り、湿度交換を阻止することができ、顕熱交換エレメン
トとして適したものとなる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施の形態を添
付図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の一実施の
形態の熱交換エレメントの概略分解斜視図であり、図２
は熱交換エレメントの要部を拡大した分解斜視図であ
る。本実施の形態では、本発明を顕熱交換エレメントに
適用した例に則して説明するが、これに限らず、本発明
を全熱交換エレメントに適用して実施することができ
る。

【００１９】図１および図２を参照して、本熱交換エレ
メント１は、熱交換すべき二種の気流Ｘ，Ｙが互いに直
交する方向に流される直交流型である。熱交換エレメン
ト１は、多数の単位体Ｕを交互に９０°ずつ向きを代え
て積層したものからなる。各単位体Ｕは、平行に配置さ
れる一対の伝熱板２，２と、これら伝熱板２，２同士を
互いに連結して伝熱板２，２同士間の間隔を規制し且つ
気流Ｘ（又はＹ）の流れ方向に延びる間隔規制部材３と
含んでいる。隣接する単位体Ｕ，Ｕでは、相隣接する一
対の伝熱板２，２が合わせされ、この２枚合わせされた
一対の伝熱板２，２を介して、二種の気流Ｘ，Ｙ間で熱
交換が行われる。単位体Ｕを積層する際には、伝熱板
２，２同士が面合わせされ、合わされた伝熱板２，２同
士の接着を実施しない形態にて積層されている。

【００２０】顕熱交換エレメントとしての本熱交換エレ
メント１では、上記伝熱板２は、湿度交換を阻止する樹
脂（例えばポリプロピレン樹脂）又は金属（例えばアル
ミニウム）によって構成される。図３を参照して、上記
伝熱板２の厚みＡとしては、０．０１〜０．４ｍｍの範
囲であれば、十分な強度を確保しつつ２枚重ねしても高
い熱交換効率を達成することができる点で好ましい。と
いうのは、伝熱板２の厚みＡが０．０１ｍｍ未満では強
度が弱くなり、０．４ｍｍを超えると熱伝達が悪くなる
からである。なお、上記範囲内で生産性を考慮すれば、
０．１３〜０．１５ｍｍの範囲が好ましい。

【００２１】上記間隔規制部材３は一の方向に沿って平
行に並べられ且つ互いの間に所定間隔隔てた複数の桁板
材４により構成されている。単位体Ｕを構成する一対の
伝熱板２，２と複数の桁板材４は、押出成形により一体
に形成されている。一対の伝熱板２，２間には、隣接す
る桁板材４，４によって区画される通気孔５が形成され
ている。

【００２２】図３を参照して、上記桁板材４の厚みＢと
しては、０．０１〜１ｍｍの範囲にあれば、十分な強度
を確保しつつ空気流路の断面積および伝熱板の伝熱面積
を広く確保することができ、且つ材料費を節減すること
ができ、しかも高い熱交換効率を達成することができる
という点で好ましい。というのは、桁板材４の厚みＢが
０．０１ｍｍ未満では強度が弱くなり、１ｍｍを超える
と空気流路も伝熱面積が狭くなるからである。なお、上
記の範囲内で生産性を考慮すれば、０．０８〜０．１２
ｍｍの範囲が好ましい。

【００２３】また、単位体Ｕにおいて、隣接する桁板材
４，４間の間隔Ｌと一対の伝熱板２，２間の間隔Ｈとの
比Ｌ／Ｈとしては、１〜１０の範囲であれば、高い熱交
換効率と高い強度を達成することができる点で好まし
い。というのは、Ｌ／Ｈが１未満では、桁板材間の間隔
が相対的に狭くなって圧力損失が大きくなり、また、Ｌ
／Ｈが１０を超えると圧力損失が小さくなるが強度が低
下するからである。

【００２４】本実施の形態によれば、下記の作用効果を
奏する。すなわち、一対の伝熱板２，２を間隔規制部材
としての複数の桁板材４によって連結して単位体Ｕを構
成しているので、単位体Ｕの構造としての強度が高い。
したがって単位体Ｕの強度確保を図りつつ、桁板材４の
薄肉化を達成できる。このように桁板材４を薄肉にでき
て通気孔５の断面積を広くできることに加えて、単位体
Ｕ自体が変形し難くて通気孔５がへしゃげてしまうよう
なこともないので、圧力損失を少なくできる。また、桁
板材４の薄肉化により伝熱板２の伝熱面積を広く確保で
きるので、熱交換効率を高くするできる。また、単位体
Ｕが変形し難いので積層時に取り扱い易く組立易いとい
う利点がある。

【００２５】また、変形し難い単位体Ｕ，Ｕ同士の隣接
する伝熱板２，２同士が面と面で合わされることにな
り、合わされる伝熱板２，２の平面度が高くなるので、
合わせ面での密着性が向上してシール性を高くできる結
果、気流漏れを少なくすることができる。したがって、
単位体Ｕ，Ｕ同士を接着することなく積層して熱交換エ
レメント１を構成することも可能となり、この場合、接
着にかかるコストを削減して製造コストを安くすること
ができると共に、例えば高湿度下での接着劣化に起因し
た気流漏れのおそれもない。

【００２６】上記実施の形態では、伝熱板２，２と間隔
規制部材３としての桁板部４とを一体に形成したが、図
４に示すように、伝熱板２と間隔規制部材３を別体に形
成して互いに接着（又は熱融着）するようにしても良
い。このように別体とする場合には、図５に示すよう
に、各桁板部４を交互に一対の伝熱板２，２と接合され
る板状の連結部６を介して一体に形成した間隔規制部材
３Ａとすることが好ましい。この場合、間隔規制部材３
Ａを一体的に取り扱えるので、接合作業が行い易く、ま
た、連結部６と伝熱板２との接合面積を広く確保できる
ので、接合力が強いという利点がある。

【００２７】また、図１，図４および図５の各実施の形
態では、桁板部４が伝熱板２に直交するものとしたが、
図６に示すように、交互に逆向きに傾斜して各伝熱板２
と協働して三角ラーメン構造を呈する７，８を設けた間
隔規制部材３Ｂを一対の伝熱板２，２と一体に形成する
こともできる。隣接する桁板部７，８同士の間に気流を
流すための開口５が形成される。この実施の形態では、
三角ラーメン構造を用いるので、単位体Ｕの強度を一層
向上することができる。

【００２８】また、図７に示すように、単位体Ｕに含ま
れる一方の伝熱板２を、シール面として必要な四角環状
の周縁部２ａのみを残して中央領域を削除することもで
き、この場合、材料費を節減して製造コストを安くする
ことができる。また、上記一方の伝熱板２は中央領域が
削除されるので、実質的に１枚の伝熱板２を介して熱交
換させることができる結果、熱交換効率を向上すること
ができる。

【００２９】なお、本発明は上記各実施の形態に限定さ
れるものではなく、例えば、本発明を全熱交換エレメン
トに適用して、上記伝熱板２を透湿性および吸湿性を有
する素材、例えば紙又は紙を含む素材により構成するこ
ともできる。その他、本発明の範囲で種々の変更を施す
ことができる。

【００３０】

【発明の効果】請求項１記載の発明では、一対の伝熱板
を間隔規制部材によって連結した単位体の構造強度が高
いので、気流の流れ方向に沿う間隔規制部材の薄肉化を
達成できる結果、圧力損失を少なくできる。また、間隔
規制部材の薄肉化により伝熱板の伝熱面積を広くできる
ので、熱交換効率を高くできる。

【００３１】変形し難い単位体同士の隣接する伝熱板同
士が面と面で合わされて、互いの間のシール性を高くで
きる結果、気流漏れを少なくできる。したがって、単位
体同士を接着することなく積層して熱交換エレメントを
構成することも可能となり、この場合、接着にかかるコ
ストを削減して製造コストを安くできると共に、例えば
高湿度下での接着劣化に起因した気流漏れのおそれもな
い。

【００３２】請求項２記載の発明では、単位体の圧縮強
度が非常に高くなるので、積層時に単位体が変形するこ
とがない結果、精度良く積層することができる。請求項
３記載の発明では、伝熱板同士を合わせて面と面でシー
ルするので、伝熱板同士を接着しなくても、十分なシー
ル性を確保することができる。接着を不要にできるの
で、接着剤が不要であると共に組立速度を格段に向上で
き、製造コストを安くすることができる。接着部分がな
いので、接着部分の劣化に起因してシール性が低下する
といったおそれがない。

【００３３】請求項４記載の発明では、桁板材によって
単位体の十分な強度を確保することができる。請求項５
記載の発明では、単位体の圧縮強度が非常に高くなるの
で、積層時に単位体が変形することがない結果、精度良
く積層することができる。また、押出成形を用いるの
で、製造コストを非常に安くすることができる。

【００３４】請求項６記載の発明では、伝熱板の厚みが
０．０１〜０．４ｍｍの範囲であれば、十分な強度を確
保しつつ高い熱交換効率を達成することができる。特
に、上記範囲で生産性を考慮すれば、０．１３〜０．１
５ｍｍの範囲が好ましい。請求項７記載の発明では、桁
板部の厚みが０．０１〜１ｍｍであるので、十分な強度
を確保しつつ空気流路の断面積および伝熱板の伝熱面積
を広く確保することができ、且つ材料費を節減すること
ができる。高い熱交換効率を達成することができる。上
記の範囲で生産性を考慮すれば、０．０８〜０．１２ｍ
ｍの範囲が好ましい。

【００３５】請求項８記載の発明では、上記Ｌ／Ｈは１
〜１０の範囲にしたので、高い熱交換効率と高い強度を
達成することができる。請求項９記載の発明では、シー
ル面として必要な部分である周縁のみを残して、一方の
伝熱板を環状としたので、材料費を節減して製造コスト
を安くすることができる。また、上記一方の伝熱板は中
央領域が削除されるので、実質的に熱交換に寄与する伝
熱板を１枚とすることができ、熱交換効率を向上するこ
とができる。

【００３６】請求項１０記載の発明では、伝熱板として
例えばポリプロピレン等の樹脂やアルミニウム等の金属
を用いることにより、湿度交換を阻止することができ、
顕熱交換エレメントとして適したものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の熱交換エレメントの概
略分解斜視図であり、

【図２】熱交換エレメントの要部を拡大した斜視図であ
る。

【図３】単位体の側面図である。

【図４】本発明の他の実施の形態の熱交換エレメントの
単位体の一部破断斜視図である。

【図５】本発明のさらに他の実施の形態の熱交換エレメ
ントの単位体の一部破断斜視図である。

【図６】本発明のさらに他の実施の形態の熱交換エレメ
ントの単位体の一部破断斜視図である。

【図７】本発明のさらに他の実施の形態の熱交換エレメ
ントの単位体の一部破断斜視図である。

【図８】従来の熱交換エレメントの一例を示す概略斜視
図である。

【図９】従来の熱交換エレメントの他の例を示す概略斜
視図である。

【符号の説明】

１熱交換エレメントＵ単位体２伝熱板２ａ周縁部３，３Ａ，３Ｂ間隔規制部材４，７，８桁板部５通気孔６連結部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交差して流される二気流(X,Y) 間で熱交換
させる熱交換エレメントにおいて、交互に９０°ずつ向きを代えて積層された複数の単位体
(U, …) を備え、各単位体(U) は、平行に配置される一対の伝熱板(2)(2)
と、これら伝熱板(2)(2) 同士を互いに連結して伝熱板
(2)(2)間の間隔を規制し且つ気流の流れ方向に延びる間
隔規制部材(3) とを含むことを特徴とする熱交換エレメ
ント。
【請求項２】上記一対の伝熱板(2)(2)と間隔規制部材
(3) が一体に形成されてい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】隣接する単位体(U)(U)の隣接する伝熱板
(2)(2)同士の間の接着を回避した状態で、単位体(U) が
積層されていることを特徴とする請求項１又は２記載の
熱交換エレメント。
【請求項４】上記間隔規制部材(3) は一の方向に沿って
平行に並べられた複数の桁板材(4)を含むことを特徴と
する請求項１，２又は３に記載の熱交換エレメント。
【請求項５】上記一対の伝熱板(2)(2)と複数の桁板材
(4) とは押出成形により一体に形成されていることを特
徴とする請求項４記載の熱交換エレメント。
【請求項６】上記伝熱板(2) の厚みが０．０１〜０．４
ｍｍであることを特徴とする請求項１ないし５の何れか
一つに記載の熱交換エレメント。
【請求項７】上記桁板材(4) の厚みは０．０１〜１ｍｍ
であることを特徴とする請求項４，５又は６に記載の熱
交換エレメント。
【請求項８】各単位体(U) に含まれる隣接する桁板材
(4)(4)間の間隔Ｌと一対の伝熱板(2)(2) 間の間隔Ｈと
の比Ｌ／Ｈは１〜１０であることを特徴とする請求項４
ないし７の何れか一つに記載の熱交換エレメント。
【請求項９】各単位体(U) に含まれる一対の伝熱板(2)
(2)の一方は周縁のみの環状とされていることを特徴と
する請求項１ないし７の何れか一つに記載の熱交換エレ
メント。
【請求項１０】上記伝熱板(2) は湿度交換を阻止する樹
脂又は金属からなることを特徴とする請求項１ないし９
の何れか一つに記載の熱交換エレメント。