JPS5984092A - 熱交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は回転式空調換気扇等に用いる熱交換装置の改良
に関する。

従来例の構成とその問題点 従来の全熱交換方式には、ロータへの蓄熱および蓄湿を
利用した蓄熱回転式と、仕切板を介して全熱交換さす静
ＩＬ透過式の２方式がある。蓄熱回転式はロータの蓄熱
容量が少ないため、通常約１６回転／分程度のロータの
回転数が必要となる。このだめ回転にともなう摺動音が
発生しやすい。また、ロータへの顕熱蓄熱や水分の吸着
熱や脱着熱の影響により、エレメントへの水分の有効吸
着量が減少するという欠点がある。

一方、静止透過式では顕熱交換および潜熱交換は仕切板
中の熱伝導機構および透湿現象のみによって行なわれる
ので、一般的に全熱交換効率は低い。また前記両方式の
全熱交換器とも全熱交換という単一機能しか発揮できな
い。

発明の目的 従来よりも高効率で、しかも顕熱交換器としても使用出
来るという複合機能をもち、かつ回転数が従来の蓄熱回
転式に比べ少なくてすむだめ、摺動音が低いという特長
をもった蓄熱透過回転式熱交換装置を提供するものであ
る。

発明の構成 非透湿性であるが吸湿性をもった仕切板を間隔を置いて
円周方向に複数層重ね合わせ、−次気流と二次気流とを
これら各層間を交互に通るように形成した円筒状ロータ
を構成要素とし、これを回転させることにより、これら
−次気流と二次気流を周期的に入れ換えて前記仕すノ板
間の各層を通すことを繰返す全熱交換方式を採用するこ
とにより、エレメントへの蓄積顕熱や水分の吸脱着にと
もなってエレメントの表面で発生する熱を、ロータの回
転のみで他方へ移動させるのでなく、そのある程度の部
分を仕切板中の熱伝導により他方へ移動させることがで
きるので、従来の回転式全熱交換装置に比べ、回転速度
を落すことが出来、摺動音を減することが出来る。まだ
、エレメントへの水分の有効吸着量が増大するので熱交
換効率が高くなる）まだ、この構成では従来の静止透過
式全熱交換法に比べ、熱交換機構に蓄熱、蓄湿機構が加
わるのでロータの回転周期を選ぶことにより、効率をよ
り高くすることが可能である。

このような特徴の他に、新しい方式ではロータの回転を
市めることにより顕熱交換器としての機能を発揮さすこ
とができる。とのととは従来の全熱交換法に比べ、新し
い機能が付加されることを意味する。

実施例の説明 以下本発明の実施例を図にもとすいて説明する。

第１図は本発明の熱交換方式を実現するだめの実施例の
円筒形ロータの部分的な概略外観と、関連する気体の流
出入経路を示した図である３図中１は円筒形のロータ、
２はその内円筒部分で後で説明するように気流通路入換
部がついている。３は両気流を分離するセパレータであ
る。この構造のロータ１の場合、セパレータ３の一方側
からロータ１に入った気流はセパレータ３の同一側から
ロータ１を出る。

とのロータ１は第２図に示すように、筒袖方向に貫通す
る通路を有する第１のエレメント４と、これに直角な半
径方向に気流が出入する内円筒部の２つの開口部間を連
通ずる通路を有す第２のエレメント５を隔壁６を介じて
、円周方向に互いに積層させた構成をしている。

第３図はこのようなロータ１を構成するエレメントの実
、殉例で、基本素子７，８の一対を交互に積重ねてロー
タ１を構成している。この場合、基本素子７および８は
成型した塩化ビニル板の表面に吸湿剤としてコロイダル
シリカを塗布して乾燥イ」着させたものである。この基
本素子７の中の気流の通路は筒袖方向に貫通しており、
基本素子８の中の通路は内円筒側入に１の一方より入り
、内田面側の他方の出］コより出る構造になっている。

第４図はロータ１を構成している基本素子の他の実施例
である。この場合、基本素子９の隔壁６間の間隔は半径
方向で異なるが、基本素子１ｏの通路間隔は一定である
ので、基本素子１ｏ内の通路の抵抗は基本素子８の場合
より小さいという特徴がある。

第６図はこのような円筒形ロータ１を使った場合の本実
施例の熱交換器の断面模式図で、熱交換器内の気流の流
れを模式的に示したものである、図中１１．１２はロー
タ１に入る両気流のｉΦ路を分けるセパレータである。

これは１枚の仕切板１５の中央部を軸として両端を１８
００ひねったものを用いているが他の構成であってもよ
い。１３゜１４は１ノ旧Ｊ」筒ｆｔ１ｌｌ気流通路の出
入口に設けられた気流通路入換部で、基本的には第６図
のような構造をもったものでそのＸｊ、　ｘ２間に相当
するものである。図中ｘ、、　ｘ２間で固気流の通路を
分ける仕切板１５が１０００回転しているだめ、この部
分で仕切板１５の両側の気流の通路が互いに入換わるよ
うになっている。このような構造において、熱交換時に
筒軸を中心にして回転するものは、ロータ１とロータ１
と一体構造になっている仕切部１６のみで、セパレータ
１１．１２や気流通路入換部１３．１４は固定されてい
るので動がない。

両気流間の熱交換は、第２図における第１のニレメン］
・４と第２のエレメント５の間の隔壁６を通して顕熱交
換が行なわれるだけでなく、ロータ１の回転により、例
えば第６図に示すように、図中ロータ１の上面部では第
１のエレメント４には気流Ｂ、第２のニレメン）５には
気流人が流れているが、下面部では第１のエレメント４
には気流人、第２のエレメント６には気流Ｂというよう
に、互いに入換わることを繰返すことにより、エレメン
トに蓄熱、蓄湿された顕熱と水分が他方の気流中に移行
することにより全熱交換が行なわれる。

従来の蓄熱回転式の全熱交換器と比べて、この方式の利
点はエレメントへの水分の吸着おノよび脱着にともなう
吸着熱や脱着熱、あるいは高温気流中の顕熱をロータの
回転だけによらず、第１のエレメント４と第２のエレメ
ント５間の隔壁６を通して大部分移行させることができ
るだめ、エレメントの水分の有効吸着量を多くとること
ができ効率を高くできる。まだ隔壁６を通しての顕熱移
行によりロータ１が静止していてもエレメントの蓄熱容
儀が飽和に達しないため、従来の回転式に比ベロータの
回転速度を遅くすることができる。従来の蓄熱回転式の
最適回転数は１５回転／分前後であるが、実験結果によ
ると新方式では１回（争前後が最適であることがわかっ
た。このことは新方式が従来の回転式に比べ回転にとも
なう摺動音が少なくなる原因である。また、この方式は
従来の静止透過式に比べても高効率のデータが得られて
いる。これは顕熱交換機構が静止透過式では伝導のみで
あるが、新方式では伝導と蓄熱の両機構によっているこ
とが原因と考えられる。

第７図は本発明の熱交換方式を実現するだめの他の実施
例の円筒形ロータの概略外観と関連する気体の流出入経
路を示しだ図である。この実施例の場合、ロータ１７は
第８図に示すように筒軸方向の一端側２３と他端側に近
い内円部側に開口部２４ｆｆ：もった第１のエレメント
１′８と、これとは逆に筒袖方向の他端側２５とそれと
反対側の内円部側に開口部２６をもった第２のエレメン
ト１９−を・隔壁２０を介して円周方向に互いに積層さ
せた構成をしている。第９図はこの場合のロータ１７を
構成するエレメントの実施例で、基本素子２１゜２２一
対を交互に積重ねてロータ１７を構成している。この場
合の基本素子２１．２２は成型した塩化ビニール板の表
面に吸湿剤としてＡ１１ｈＯ３を塗布後乾燥させたもの
であるー。このような基本素子２１．２２を積層したロ
ータでは、内部の気流の流れは９０°方向転換するよう
になっており、この両逆路とも通路抵抗が同一になると
いう特徴をもっている。固気流通路間の風圧が等しくな
るので、伝熱による熱交換率が向上する。

第１０図はこの例のロータ１７を使った場合の熱交換器
の断面模式図で熱交換器内の気流′の流れを模式化した
ものである。この例のような場合でも、熱交換機構は前
記ロータ１の気流通路の場合の熱交換機構と同様である
。

第１１図は第５図の熱交換器を使い、３５”Ｃ。

ｅｏ％、２５°Ｃ＋　　５ｏ％風量”／ｕ＋ｉｎの両気
流間の熱交換効率をロータの回転数を変化させてとった
データである。図中人は全熱交換効率、Ｂは顕熱交換効
率、Ｃは潜熱交換効率である。このデータかられかるよ
うに、この方式では回転が停止している時は顕熱交換器
として機能し、回転数の増加につれ湿度交換効率が低下
するという傾向がある。このことはこの熱交換方式は回
転数を変化させることにより、より高度な空調に対応で
きる可能性を有していることを示している。なお、第１
２図は比較のだめ従来の蓄熱回転式の場合の同様の実験
データを示したもので、エレメントとしてはコルゲート
加工したクラフト紙をロータ状にまいた構造である。こ
の場合は、データに示すようにロータの回転数が変化し
ても、顕熱交換効率と潜熱交換効率の全熱交換効率中に
しめる割合は、蓄熱透過式程には変化していないことが
わかる。

発明の効果 以上のごとく本発明の熱交換装置では全熱交換効率を従
来法より高く出来る。また、ロータの回転を停止するこ
とにより、全熱交換器を顕熱交換器にすることが出来る
。まだ、回転数制御により顕熱交換効率と潜熱交換効率
の比率を変化さすことが出来る。これらの特徴により、
本発明の熱交換装置を使用した空調機はより省エネルギ
に適しだものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の熱交換装置を実現するだめの一実施例
の円筒形ロータの部分的概略説明図、第２図は第１図の
部分的詳細図、第３図は前記ロータを構成する駄本素子
の斜視図、第４図は基本率の他の実施例の円筒形ロータ
の部分的概略説明図、第８図は第７図のロータの部分的
詳細図、第９図は前記ロータを構成する基本素子の斜視
図、第１０図は本発明の異なる実施例の熱交換装置の断
面模式図、第１１図は第６図の熱交換装置を使い両気流
間の熱交換効率を示す図、第１２図は第１１図に示すデ
ータと比較するだめの従来の蓄熱回転式の熱交換効率を
示す図である。 １・・・・・・ロータ、２・・・・・・内円筒部分、３
・・・・・・セパレータ、４，５・・・・・・エレメン
ト、６・・・・・・隔壁、７〜１ｏ・・・・・・基本素
子、１１，１２・・・・・・セパレータ、１３．１４・
・・・・・気流通路入換部。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第　３　図 第７図 藁８図 紀９図 第１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）第１．第２のエレメントを交互に積層して中空の
   円筒を形成し、前記第１．第２のエレメント間に存在す
   る隔壁は非透湿性であり、前記エレメントを構成する素
   材の少なくとも一部を吸湿性とし、前記一方のエレメン
   トを一次気流通路、他方のエレメントを二次気流通路と
   し、前記円筒状熱交換器を回転させることによって前記
   −火気流と二次気流の通路を周期的に入れ換え、前記円
   筒状熱交換器の中空部の少なくとも一端に気流通路入換
   部を設けだ熱交換装置。 （２）第１のエレメントは円筒軸方向に気流の通過孔を
   有し、前記第２のエレメントは前記中空部に対して複数
   の開口を有し、一方の開口部から他方の開口部へ気流を
   通過可能にした特許請求の範囲第１項記載の熱交換装置
   。 （３）第１のエレメントは円筒状熱交換器の一端から軸
   方向通路を介して中空部へ通じ、前記第２のエレメント
   は前記円筒状熱交換器の他端から（４）円筒状熱交換器
   の直径方向にセパレータを介在させ、前記円筒状熱交換
   器および中空部を２分する特許請求の範囲第２項まだは
   第３項記載の熱交換装置。 （６）気流通路入換部は、伸縮自在の平板の中央線を円
   筒状熱交換器の軸と一致させ両端を１８００ひねった形
   状である特許請求の範囲第１項か年、　　　　　　　記
   載の熱交換装置。