JP2002372392A - 熱交換素子とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 住居等での省エネルギー換気において、畝状
部折畳み工程と接着成形工程の連結による材料コスト削
減と圧力損失低減ならびに生産性の向上を図り、環境保
全への対応も配慮した熱交換素子を提供することを目的
とする。 【解決手段】 素子素材２は方形の平板２ａの片面であ
る第１面５の第２辺６に沿って接着剤を所定幅で塗布し
た第２塗布部１０と、第２辺６に交差して接着剤を所定
幅の縞状に塗布した４本の第１塗布部８を設け、畝状部
折り工程１５で紙折り金型により第１塗布部８に畝を一
筋ずつ縞状の第１塗布部８に沿って第２面１６側へ立ち
上げて成形し、１箇所２本ずつ立ち上げられた畝を熱圧
接し畝状部１１とする。端縁折曲げ工程１８で端縁１４
を折り曲げ立上げ、畝状部１１が交差するよう重ねて熱
圧接し流路３を有する積層体４とする。接着剤塗布、畝
状部の折畳み、接着の各工程が一連の自動工程とするこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、事務所、店舗、住
居等での快適空間を創出する省エネルギー換気に使用さ
れる熱交換器の熱交換素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の熱交換素子の基本的な構
成は、代表的なものとして特公昭４７−１９９６０号公
報に記載の、伝熱性と透湿性を併せ持つ加工紙で形成さ
れ、熱交換すべき二つの気流を仕切るプレートに、同紙
質で波形状に形成したフィンの片面にプレートを接着し
て複列の平行する流路を有する単位部材とし、これを平
行する流路が交互に直交するよう所要段数積み重ね接着
するものがある。

【０００３】また、特開昭６１−１８６７９５公報に記
載のものは、プレートの上に所要の高さとピッチで非金
属材料製の棒状のリブを形成して流路とする単位部材
を、流路が交互に直交するよう所要段数積み重ね、リブ
の上に塗布した接着剤で接着するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の熱交
換素子は、コルゲート構造のものは材料コストが高くな
り、圧力損失が大きくなる。また、非金属材料製の棒状
のリブを用いるものは、プレートとリブの異なる材質が
一体となっており廃棄時の分別が困難であるという課題
があり、材料コストの削減および圧力損失の低減と分別
による資源の再利用ができるようにすることが要求され
ている。

【０００５】本発明は、上記課題を解決するもので、畝
状部折畳み工程と接着成形工程の連結による材料コスト
削減と圧力損失低減ならびに生産性の向上を図り、環境
保全への対応も配慮した熱交換素子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】本発明の熱交換素子は上
記目的を達成するために、方形の薄板である平板の片面
である第１面の相対する一組の辺を第１辺とし、前記第
１辺各々の端縁に平行して接着剤を縞状に塗布した第１
塗布部と、前記第１塗布部に交差して相対する一組の第
２辺には接着剤を筋状に塗布した第２塗布部を設け、前
記平板の前記第１塗布部を各々縞状の筋方向を折線とし
て折り畳み貼り合せることで畝状部を前記平板の他面で
ある第２面側に立上げて平行する流路を設け、前記畝状
部と平行する前記平板の端縁を前記畝状部の頂上部の高
さとなるように立上げた素子素材を複数個、前記畝状部
が交差するように重ね前記第２塗布部の接着剤で貼り合
せて積層し平板を隔てて交差する二つの流路を形成した
構成とする。

【０００７】本発明によれば、平板状態で所要の接着剤
を塗布することで塗布精度の確保ならびに高速塗布が簡
易にすることができ、また、流路の形状精度を高くでき
る。

【０００８】また、素子素材は平板を平行四辺形とし、
平板の片面である第１面の相対する一組の第１辺各々の
端縁に平行して接着剤を縞状に塗布した第１塗布部と、
第１辺に所定角度で交差して相対する一組の第２辺に接
着剤を筋状に塗布した第２塗布部を設け、第１塗布部を
各々縞状の筋方向を折線として折り畳み貼り合せること
で畝状部を平板の他面である第２面側に立上げた後に第
２辺は鋸歯状の波形となり、前記波形の頂部が積層時に
前記第１面側と隣接する素子素材の前記第１辺に概ね一
致して重なる構成とする。

【０００９】本発明によれば、立上げた畝状部に平行な
第１辺に交差する第２辺の切断が不要であり、工程減と
材料歩留りの向上ができる。

【００１０】また、帯状の平板にコーティングノズル、
スプレーノズル、凹版印刷またはスクリーン印刷で接着
剤を塗布する塗布工程と、裁断、畝状部折り、畝状部畳
み、端縁折曲げからなる素子素材の成形工程を熱交換素
子の製造方法としたものである。

【００１１】本発明によれば、熱交換素子の形状寸法、
素子素材の流路形状及び精度等の条件に合わせて適切な
接着剤塗布方法が選択でき、塗布精度を経済的に確保し
接着成形工程の連結による生産性の向上ができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明は、方形の薄板である平板
の片面である第１面の相対する一組の辺を第１辺とし、
前記第１辺各々の端縁に平行して接着剤を縞状に塗布し
た第１塗布部と、前記第１塗布部に交差して相対する一
組の第２辺には接着剤を筋状に塗布した第２塗布部を設
け、前記平板の前記第１塗布部を各々縞状の筋方向を折
線として折り畳み貼り合せることで畝状部を前記平板の
他面である第２面側に立上げて平行する流路を設け、前
記畝状部と平行する前記平板の端縁を前記畝状部の頂上
部の高さとなるように立上げた素子素材を複数個、前記
畝状部が交差するように重ね前記第２塗布部の接着剤で
貼り合せて積層し平板を隔てて交差する二つの流路を形
成したものであり、平板を所定箇所折畳むと同時に畝状
部が貼り合せられて立上がると共に積層用の接着剤塗布
部が形成されるという作用を有する。

【００１３】また、素子素材は平板を平行四辺形とし、
平板の片面である第１面の相対する一組の第１辺各々の
端縁に平行して接着剤を縞状に塗布した第１塗布部と、
第１辺に所定角度で交差して相対する一組の第２辺に接
着剤を筋状に塗布した第２塗布部を設け、第１塗布部を
各々縞状の筋方向を折線として折り畳み貼り合せること
で畝状部を平板の他面である第２面側に立上げた後に第
２辺は鋸歯状の波形となり、前記波形の頂部が積層時に
前記第１面側と隣接する素子素材の前記第１辺に概ね一
致して重なるようにしたものであり、畝状部を折り畳
み、立上げて後の切断による第２辺の形成が不要とな
る。

【００１４】また、素子素材は立上げた畝状部を第１塗
布部の接着剤に併せて頂上部の谷部も接着剤で接着する
ものであり、接合部の開口端が補強されるという作用を
有する。

【００１５】また、素子素材は立上げた端縁を隣接する
畝状部の立上りに接着することで、外力がかかり易い端
部の接合開口端を補強するという作用を有する。

【００１６】また、帯状の平板にコーティングノズル、
スプレーノズル、凹版印刷またはスクリーン印刷で接着
剤を塗布する塗布工程と、裁断工程、畝状部折り工程、
畝状部畳み工程、端縁折曲げ工程からなる素子素材を製
造する熱交換素子の製造方法としたものであり、接着剤
の塗布模様、塗布量の自由度、精度および速度向上と成
形工程が一連にできるという作用を有する。

【００１７】以下、本発明の実施例について図面を参照
しながら説明する。

【００１８】

【実施例】（実施例１）図１ないし図７に示すように、
熱交換素子１は方形の伝熱性および透湿性または伝熱性
のみの紙などによる材料を山形に複数回折り畳み片面に
立ち上げて素子素材２とし、山形に挟まれた平板部であ
る複数の流路３を交差するよう所定の段数に重ね接着し
て積層体４としたものである。素子素材２は方形の平板
２ａの片面である第１面５の相対する第１辺９に平行し
て接着剤を所定の間隔で所定幅の縞状に塗布した４本の
第１塗布部８と、第１辺９に交差して相対する第２辺６
に沿って接着剤を所定幅の筋状に塗布した第２塗布部１
０を設ける。第１塗布部８の所定幅は必要とする流路３
を形成する畝状部１１の高さＨおよび強度に比例する折
り畳み回数によって定められ、当実施例においては折り
畳み回数は２回とし、その形成を製造工程順に説明す
る。

【００１９】接着剤塗布工程１２では、熱交換性能を有
する用紙を所要幅の巻取紙として用い、ホットメルトを
コーティングノズルまたはスプレーノズルにより用紙の
長手方向に沿って第１面５の両側に所定幅の筋状に塗布
した第２塗布部１０と、用紙の長手方向に交差して所定
の間隔で２回の折り畳みに必要な幅の４本の第１塗布部
８を縞状に塗布する。裁断工程１３では用紙の長手方向
に所定長さで縞状の第１塗布部８の空白部中心で切断す
る。そして切断した空白部は第１辺９の端縁１４とな
る。畝状部折り工程１５では紙折り金型により第１塗布
部８に畝を一筋ずつ縞状の第１塗布部８に沿って第１面
５の反対側の第２面１６側へ立ち上げて成形し、１箇所
２本の畝がＭ字状に立ち上げられたものを畝状部畳み工
程１７で２本の畝を熱圧接され第１塗布部８のホットメ
ルトにより接着され畝状部１１となる。この時、第１面
５側に積層時の接着用として第２塗布部１０に加えた所
定幅の接着剤が顕在する。端縁折曲げ工程１８で端縁１
４を先に立ち上げた隣接する畝状部１１の立上げ１１ｂ
に沿って頂上部１１ａの高さとなるよう第２面１６側へ
立ち上げて折り曲げられることで糊代１４ａとなり素子
素材２が形成される。素子素材積層工程１９で素子素材
２を畝状部１１が交差するよう重ねられて、端縁１４の
糊代１４ａが第１面５側に顕在する第２塗布部１０で接
着され、交差する流路３を有する積層体４となる。

【００２０】上記構成において、畝状部１１は折り畳む
と同時に加熱圧接され接着剤が固定するから形状寸法の
精度が高く、強度も向上する。接着剤塗布は、巻取紙を
用い平板の状態で塗布するから連続自動塗布ができるも
のである。

【００２１】また、図７に示すように接着剤塗布工程１
２において、接着剤塗布パターンを直角方向に変えるこ
とで巻取紙の規格幅と平板の所要幅の取合せ調整が容易
となる。

【００２２】（実施例２）図８、図９に示すものは、実
施例１の素子素材２を平行四辺形とした素子素材２０
で、共通する箇所には同一の符号を付す。平板は所要幅
の巻取紙の長手方向に沿って第１面５の相対する実施例
１での第２辺６を第２辺２１とし、所定幅の筋状に塗布
した第２塗布部１０を設け、第２辺２１に交差する実施
例１での第１辺９は、所定角で交差して平行四辺形を構
成する平行に相対する第１辺２２として所定の間隔で２
回の折り畳みに必要な幅の筋状に第１塗布部８を４本の
縞状に塗布する。裁断工程１３では用紙の長手方向に所
定長さになるよう縞状の第１塗布部８の空白部中心で前
記の所定角の直線で裁断する。そして畝状部折り工程１
５で第２面１６側へ畝状部１１を立ち上げて成形すると
第２辺２１は鋸歯状の波形となる。そして波形頂部２１
ａが積層時に素子素材２の第１面側と隣接する素子素材
の第１辺２２に概ね一致して重なる。また、裁断工程１
３における長手方向の所定長さは畝状部１１を立ち上げ
成形後に波形頂部２１ａが積層時に平板の第１面側と隣
接する素子素材の第１辺２２に概ね一致して重なる第２
辺２１の展開長を切断線とする。

【００２３】上記構成において、畝状部１１を立上げて
後、平行四辺形としての第２辺２１を形成するための切
断スクラップの発生がなく、材料歩留まりが良い。

【００２４】さらに、平行四辺形とした素子素材２０に
おける端縁７に接着剤の第３塗布部３０と平行する第１
辺２２との間に非塗布部２９を設けたものである。

【００２５】上記構成において、素子素材２の流路３が
交差するように、素子素材２を積み重ねるときに第２塗
布部１０と第３塗布部３０の両方の接着剤で貼り合せる
ことで接着力がさらに増大する。また、素子素材積層工
程１９で端縁７の第３塗布部３０と第２塗布部１０を熱
圧接して接着するとき、非塗布部２９を設けないと圧接
工具に接着剤が付着して離脱時の素子素材の変形あるい
は破損が発生する。これを防ぐために工具が当たる箇所
を非塗布部２９とするものである。熱圧接に限らず製造
工程中での素子素材の取廻しにおける治具工具への接着
剤の付着を防止できる。

【００２６】（実施例３）図１０に示すものは素子素材
２における畝状部１１の横断面である。畝状部畳み工程
１７で２本の畝を熱圧接すると、第１面５側の二つの谷
間は第１塗布部８のホットメルトにより接着されるが、
第２面１６側の一つの谷間１１ｃは接着されない。畝状
部１１を立上げ後に谷間１１ｃに接着剤Ｂを塗布するこ
とにより接着するものである。

【００２７】上記構成において、平板を折り畳み畝状部
を立ち上げて圧接したとき隣接する面がすべて接着され
るから畝状部の形状精度と対座屈強度が向上する。

【００２８】（実施例４）図１１に示すものは素子素材
２における端縁１４に隣接する畝状部１１の横断面であ
る。端縁折曲げ工程１８で端縁１４は、畝状部１１の立
上げ１１ｂに沿って頂上部１１ａの高さになるように第
２面１６側へ立ち上げ折り曲げられて糊代１４ａとな
る。この糊代１４ａの立上げを畝状部１１の立上げ１１
ｂに接着するものである。接着剤は糊代１４ａの立上げ
の第２面側へ塗布部を設けるか、立上げ後に畝状部１１
との間に接着剤Ｂを塗布することにより接着するもので
ある。

【００２９】上記構成において、端縁１４の強度と形状
が整い、素子素材２の外形の形状寸法が揃ったものとな
り、畝状部１１が交差するよう重ねて第２塗布部１０で
接着して積層体４としたとき、その形状精度が確保でき
る。

【００３０】（実施例５）図１２に示すものは、素子素
材２の第２面に第１面から立上がる畝状部１１の頂上部
１１ａとなる箇所へ接着剤Ｂを筋状に設けたものであ
る。そして素子素材２を複数個畝状部１１が交差するよ
うに重ねて積層するときに、畝状部１１の頂上部１１ａ
と隣接する素子素材２の第１面５が接着され、畝状部の
頂上部と隣接する素子素材の間に空気層の介在がなくな
り熱伝導がよくなる。なお、接着剤Ｂは頂上部１１ａと
なる箇所に、平板状態時に筋状に塗布しておいても、畝
状部１１が立上がった後に塗布しても同様の効果が得ら
れる。

【００３１】（実施例６）図１３ないし図１５に示すも
のは、実施例１の積層体４の上面と下面を、合成樹脂製
の射出成形あるいは金属プレス成形で素子素材２の平面
と同形同寸に形成した枠板２３で挟持し、この枠板２３
に亘る積層体４の積層方向の稜線４本に押出成形品ある
いは引抜材による断面がＬ字形の保持部材２４を当て、
上下の枠板２３と保持部材２４をそれぞれ固着したもの
である。また、保持部材２４はＬ字形の二重構造で長手
方向の端面がコ字形の溝２５に合成樹脂で射出成形され
ており、積層体４の流路３が開口する４面を覆う集塵フ
ィルター２６を着脱自在に装着される。また、積層体４
ならびに枠板２３の四隅をそれぞれＬ字形の第２逃し２
８、第１逃し２７とすることで保持部材２４の内側のＬ
字形部分が嵌り込み、その分熱交換素子の外形寸法を縮
小できる。更に、積層体４の積層方向四稜の気密が保持
部材２４によって保たれる。

【００３２】上記構成により、保持部材である保持部材
２４の形状寸法を調節することで積層寸法の異なる熱交
換素子の枠対応が容易となる。

【００３３】（実施例７）図４または図７の畝状部を形
成する第１塗布部８で、折り畳み貼り合せて畝状部を形
成するために平板の双方の面全てに接着剤を塗布するの
ではなく、少なくとも一方に塗布した幅の狭い第１塗布
部（図には示さず）を設け、この縞状の第１塗布部に沿
って畝状部を折畳み立ち上げる。折畳み貼り合せる面は
少なくとも一方に接着剤が塗布されているので、畝状部
は隙間無く貼り合わせることができるものである。

【００３４】上記構成において、第１塗布幅を狭くする
ことができ、畝状部は接着不良なく貼り合わせ立ち上げ
ることができるので、接着剤の使用量が節約できる。

【００３５】

【発明の効果】以上の実施例から明らかなように本発明
によれば、一枚の平板を折り畳み接着加工を自動で一連
して同時に行うものであり、平板において接着剤を塗布
し、複数の流路を形成する畝状部は薄板を折畳み立上
げ、折畳み箇所を先に塗布してある接着剤によって接着
され、材料コストと圧力損失が低減でき、熱交換率が高
い流路を形成するものであり、軽量で廃棄時の分別が容
易で環境保全にも対応できる効果を持った熱交換素子を
提供できる。

【００３６】また、外形が方形でない素子素材であって
も単一の材料で打抜き、折り畳み、積層・接着の工程で
一体に製造することができ、材料歩留まりおよび生産性
がよく一連の工程の自動化もできる熱交換素子の製造方
法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の熱交換素子を示す分解斜視
図

【図２】同実施例１の素子素材を示す斜視図

【図３】同実施例１の製造工程を示すブロック図

【図４】同実施例１、７の素子素材の平板第１面を示す
斜視図

【図５】同実施例１の畝状部折畳み状態を示す斜視図

【図６】同実施例１の第２面端縁折曲げ状態を示す斜視
図

【図７】同実施例１、７の接着剤塗布模様方向を変えた
斜視図

【図８】同実施例２の畝状部折曲げ状態を示す平面図

【図９】同実施例２の積層体の図

【図１０】同実施例３の畝状部横断面図

【図１１】同実施例４の端縁部横断面図

【図１２】同実施例５の積層体の要部断面図

【図１３】同実施例６の熱交換素子の分解斜視図

【図１４】同実施例６の積層体斜視図

【図１５】同実施例６の集塵フィルター装着図

【符号の説明】

１ 熱交換素子 ２、２０ 素子素材 ２ａ 平板 ３ 流路 ４ 積層体 ５ 第１面 ６ 第２辺 ７、１４ 端縁 ８ 第１塗布部 ９ 第１辺 １０ 第２塗布部 １１ 畝状部 １１ａ 頂上部 １１ｂ 立上げ １１ｃ 谷間 １２ 接着剤塗布工程 １３ 裁断工程 １４ａ 糊代 １５ 畝状部折り工程 １６ 第２面 １７ 畝状部畳み工程 １８ 端縁折曲げ工程 １９ 素子素材積層工程 ２１ 第２辺 ２１ａ 波形頂部 ２２ 第１辺 ２３ 枠板 ２４ 保持部材 ２５ 溝 ２６ 集塵フィルター ２７ 第１逃し ２８ 第２逃し ２９ 非塗布部 ３０ 第３塗布部 Ｂ 接着剤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 波多野 和彦 大阪府大阪市城東区今福西６丁目２番61号 松下精工株式会社内 (72)発明者 加藤 文雄 大阪府大阪市城東区今福西６丁目２番61号 松下精工株式会社内

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平板の片面である第１面の相対する一組
   の辺を第１辺とし、前記第１辺各々の端縁に平行して接
   着剤を縞状に塗布した第１塗布部と、前記第１塗布部に
   交差して相対する一組の第２辺には接着剤を筋状に塗布
   した第２塗布部を設け、前記平板の前記第１塗布部を各
   々縞状の筋方向を折線として折り畳み貼り合せることで
   畝状部を前記平板の他面である第２面側に立上げて平行
   する流路を設け、前記畝状部と平行する前記平板の端縁
   を前記畝状部の頂上部の高さとなるように立上げた素子
   素材を複数個、前記畝状部が交差するように重ね前記第
   ２塗布部の接着剤で貼り合せて積層し平板を隔てて交差
   する二つの流路を形成した熱交換素子。
2. 【請求項２】 素子素材は平板を平行四辺形とし、平板
   の片面である第１面の相対する一組の第１辺各々の端縁
   に平行して接着剤を縞状に塗布した第１塗布部と、第１
   辺に所定角度で交差して相対する一組の第２辺に接着剤
   を筋状に塗布した第２塗布部を設け、第１塗布部を各々
   縞状の筋方向を折線として折り畳み貼り合せることで畝
   状部を平板の他面である第２面側に立上げた後に第２辺
   は鋸歯状の波形となり、前記波形の頂部が積層時に前記
   第１面側と隣接する素子素材の前記第１辺に概ね一致し
   て重なる請求項１記載の熱交換素子。
3. 【請求項３】 帯状の平板にコーティングノズル、スプ
   レーノズル、凹版印刷またはスクリーン印刷で接着剤を
   塗布する塗布工程と、裁断工程、畝状部折り工程、畝状
   部畳み工程、端縁折曲げ工程からなる素子素材を製造す
   る請求項１または２記載の熱交換素子の製造方法。
4. 【請求項４】 帯状の平板の長手方向を第２辺とし端縁
   に第２塗布部を、幅方向を第１辺として第２塗布部に交
   差する縞状の第１塗布部を各々連続塗布し、幅方向に一
   定角度に所定間隔で縞と縞の中間で裁断し方形または平
   行四辺形とする請求項１または２記載の熱交換素子の製
   造方法。
5. 【請求項５】 帯状の平板の長手方向を第１辺として両
   端の所定幅を空白とし縞状の第１塗布部を、幅方向を第
   ２辺として所定間隔で第２塗布部を各々連続塗布し、幅
   方向に一定角度に所定間隔で第２塗布部の中間で裁断し
   方形または平行四辺形とする請求項１または２記載の熱
   交換素子の製造方法。
6. 【請求項６】 素子素材は第２面側に立上げた畝状部の
   頂上部の谷間部を接着剤で接着した請求項１または２記
   載の熱交換素子。
7. 【請求項７】 素子素材は畝状部に隣接し沿って立上げ
   た端縁の立上部と畝状部とを接着剤で接着した請求項
   １、２または６記載の熱交換素子。
8. 【請求項８】 素子素材を貼り合せて積層するときに、
   畝状部の頂上部と隣接する素子素材とを接着剤で接着し
   た請求項１、２、６または７記載の熱交換素子。
9. 【請求項９】 素子素材を貼り合せて得られた積層体の
   積層方向四稜を断面Ｌ字形の保持部材で囲んだ請求項
   １、２、６、７または８記載の熱交換素子。
10. 【請求項１０】 素子素材を貼り合せて得られた積層体
    の上面、下面を枠板で挟持し、枠板と積層方向四稜を囲
    む断面Ｌ字形の保持部材を固着した請求項９記載の熱交
    換素子。
11. 【請求項１１】 素子素材を貼り合せて得られた積層体
    の上面、下面を覆う枠板四隅に保持部材用のＬ字形の第
    １逃しを設けた請求項１０記載の熱交換素子。
12. 【請求項１２】 四隅にＬ字状の第２逃しを設けた素子
    素材を積層した請求項９、１０または１１記載の熱交換
    素子。
13. 【請求項１３】 枠の保持部材にフィルター溝を設けた
    請求項９、１０、１１または１２記載の熱交換素子。
14. 【請求項１４】 素子素材を複数個、前記畝状部が交差
    するように重ねるとき前記第１塗布部の接着剤で貼り合
    せられる側の端縁に接着剤の第３塗布部を設けた請求項
    １、２、６、７、８、９、１０、１１、１２または１３
    記載の熱交換素子。
15. 【請求項１５】 両端縁の第３塗布部と平行する第１辺
    との間に、非塗布部を設けた請求項１４記載の熱交換素
    子。
16. 【請求項１６】 第１塗布部で折り畳み貼り合せて畝状
    部を形成する平板の双方の面全てに接着剤を塗布するの
    ではなく少なくとも一方に塗布した請求項１、２、６、
    ７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４または１５
    記載の熱交換素子。