JP2003302187A - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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JP2003302187A
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Masataka Yoshino
昌孝 吉野
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Mitsubishi Electric Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/08Elements constructed for building-up into stacks, e.g. capable of being taken apart for cleaning
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/02Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by influencing fluid boundary
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
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    • F28F3/02Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/022Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being wires or pins

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱交換効率の高い熱交換器を得
る。また、間隔板と仕切板との相互関係による熱交換効
率の高い熱交換器を得る。 【解決手段】 伝熱性と通湿性とを有する仕切板
1を、波板状の間隔板2を挟んで所定の間隔をもって複
数層に重ね合わせ、一次気流と二次気流がこれらの各層
間を交互に通るように形成し、仕切板1を通して一次気
流と二次気流との間でそれぞれの保有する温度と湿度と
を連続的に交換するようにした熱交換器について、その
間隔板2に仕切板1に接触しない部分としての多数の微
細な非接触構造としての小孔群4を設ける。また、仕切
板1に間隔板2に接触しない部分としての多数の微細な
凹凸構造3を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、気体間での熱交換を行
なわせる主として空調装置に使われる熱交換器に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】上記この種の熱交換器は、例えば特公昭
47ー19990号公報や特公昭54ー1054号公報
及び特公昭51ー2131号公報に示されているような
構成が採られている。即ち、図7によって示すように、
伝熱性と通湿性とを有する仕切板10を間隔板11を挟
んで所定の間隔をおいて複数層に重ね合わせ、六面体に
裁断した構造である。仕切板10は方形の平板で、間隔
板11は投影平面が仕切板10に一致する鋸波状又は正
弦波状の波形を成形した波板となっており、コルゲート
加工により間隔板11を仕切板10の間にその波形の成
形方向を交互に90度違えて挟着し、一次気流と二次気
流を通す熱交換通路12をこれらの各層間に交互に構成
している。
【0003】上記構成の熱交換器では、各層ごとに交互
に形成され、相互に独立した二系統の熱交換通路12に
それぞれ一次気流と二次気流を導通させることにより、
一次気流と二次気流との間で気流の流動を中断すること
なくそれぞれの保有する温度と湿度とが同時かつ連続的
に交換される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記この種の熱交換器
は空調装置等の機能構成要素として使われることが多
く、機能的にも組込みスペースの面でも空調装置等との
かかわりが深いため、当該空調装置の一層の小型化高性
能化の達成においては、常に熱交換器の熱交換効率を一
段と高めることが課題となっており、熱交換の主体とな
る仕切板10の材質の改良や薄肉化など熱交換効率を向
上させるための多くの工夫や試行が行なわれてきてい
る。
【0005】本発明はかかる課題を解決するためになさ
れたもので、熱交換通路を確保するだけの部材と考えら
れてきた間隔板が、熱交換に機能する機能部材であるこ
とに着目し、間隔板の構造上の工夫による熱交換効率の
高い熱交換器を得ることであり、間隔板と仕切板との相
互関係による熱交換効率の高い熱交換器を得ることであ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記課題を達成するため
に請求項1の発明は、伝熱性と通湿性とを有する仕切板
を、波板状の間隔板を挟んで所定の間隔をもって複数層
に重ね合わせ、一次気流と二次気流がこれらの各層間を
交互に通るように形成し、仕切板を通して一次気流と二
次気流との間でそれぞれの保有する温度と湿度とを連続
的に交換するようにした熱交換器について、その間隔板
に仕切板に接触しない部分としての多数の微細な非接触
構造を設ける手段を採用する。
【0007】前記課題を達成するために請求項2の発明
は、請求項1に係る前記手段における非接触構造を小孔
群で構成する手段を採用する。
【0008】前記課題を達成するために請求項3の発明
は、請求項1に係る前記手段における非接触構造をレリ
ーフ状の凹凸形状で構成する手段を採用する。
【0009】前記課題を達成するために請求項4の発明
は、伝熱性と通湿性とを有する仕切板を、波板状の間隔
板を挟んで所定の間隔をもって複数層に重ね合わせ、一
次気流と二次気流がこれらの各層間を交互に通るように
形成し、仕切板を通して一次気流と二次気流との間でそ
れぞれの保有する温度と湿度とを連続的に交換するよう
にした熱交換器について、その仕切板に間隔板に接触し
ない部分としての多数の微細な非接触構造を設ける手段
を採用する。
【0010】前記課題を達成するために請求項5の発明
は、請求項4に係る前記手段における非接触構造を小孔
群で構成する手段を採用する。
【0011】前記課題を達成するために請求項6の発明
は、請求項4に係る前記手段における非接触構造をレリ
ーフ状の凹凸形状で構成する手段を採用する。
【0012】前記課題を達成するために請求項7の発明
は、伝熱性と通湿性とを有する仕切板を、波板状の間隔
板を挟んで所定の間隔をもって複数層に重ね合わせ、一
次気流と二次気流がこれらの各層間を交互に通るように
形成し、仕切板を通して一次気流と二次気流との間でそ
れぞれの保有する温度と湿度とを連続的に交換するよう
にした熱交換器について、その間隔板と仕切板の双方
に、両者が接触しない部分としての多数の微細な非接触
構造を設ける手段を採用する。
【0013】前記課題を達成するために請求項8の発明
は、請求項7に係る前記手段における非接触構造を小孔
群で構成する手段を採用する。
【0014】前記課題を達成するために請求項9の発明
は、請求項7に係る前記手段における非接触構造をレリ
ーフ状の凹凸形状で構成する手段を採用する。
【0015】
【発明の実施の形態】実施の形態1.図1〜図3によっ
て示す本実施の形態は、気体間での熱交換を行なわせる
主として空調装置に使われる熱交換器に関するものであ
る。この熱交換器は、伝熱性と通湿性とを有する投影平
面形状が方形の仕切板1を、鋸波状又は正弦波状の波板
の間隔板2を波の目が一層おきに交差するように挟んで
所定の間隔をおいて複数層に重ね合わせた構造で、全体
としては図1に示すように六面体に構成されている。
【0016】仕切板1は熱交換機能の中核をなす部材
で、図3に示すように伝熱性と通湿性とを併せ持つ例え
ば和紙や和紙をベースにした複合材、或いは高分子化合
物よりなる坪量100程度の薄板で形成され、次のよう
な特徴的構造を持っている。即ち、マクロ的には平板態
であるが、平板性を損なわない非接触構造としてのレリ
ーフ状の微細な凹凸構造3が表裏全面に形成された襞板
である。仕切板1の凹凸構造3は、素材が紙の場合には
紙を漉くときに型押しするか、漉くときに凹凸や波形を
付けるかして行なうほか、漉いた紙を濡らした状態にし
て型押しするなどの方法で簡単に形成することができ
る。
【0017】間隔板2は図2に示すように、非接触構造
としてのφ0.1mmほどの小孔群4を持つ、例えば和
紙や和紙をベースにした複合材、或いは高分子化合物よ
りなる薄板をコルゲート加工により波形に形成したもの
である。小孔群4は、レーザ光と光ファイバーとパルス
発生器を組合わせた加工機によるか、パンチングプレス
機を使って形成される。材料が紙系の場合には抄紙の時
に、高分子化合物の場合には成形の時に小孔群加工が行
なわれる。小孔の孔形状は、丸形でも長孔でも星形でも
構わない。
【0018】仕切板1の片面に間隔板2を頂稜部で接着
したものを単位的な構造要素として作り、これをコルゲ
ートの目の走る方向を交互に30度から90度違えて複
数積み重ねて接着し、端面の間隔板2の小孔群4と、仕
切板1の凹凸構造3との隙間を塗料の塗布等により塗り
潰して閉塞し、一次気流と二次気流を通す作動流体通路
5を各層間に交互に構成することにより、図1に示す熱
交換器が形成される。
【0019】上記の構成の熱交換器は、各層ごとに交互
に形成される相互に独立した二系統の作動流体通路5に
それぞれ一次気流と二次気流を導通させることにより、
一次気流と二次気流との間で気流の流動を中断すること
なくそれぞれの保有する温度と湿度とが同時かつ連続的
に交換される。熱交換において機能する仕切板1の表裏
面の表面積は、一枚につき単なる平板によるもの比較し
て凹凸構造3を平面化した分だけ増加し、全体としては
これに仕切板1の積層枚数を積算した分が増加すること
になる。
【0020】間隔板2と仕切板1とは小孔群4と凹凸構
造3との当りで殆ど点接着の状態であり、仕切板1への
接着剤の染み込み等による妨害で殆ど行なわれなかった
この部分での湿度交換が回復される。さらに、間隔板2
の小孔群4による一次気流と二次気流に乱流が生じるこ
ともあって、約30%程度もの全熱交換効率の向上が達
成できる。従って、効率を固定した場合には、熱交換器
の容積を約30%小さくすることができ、小孔群20に
よる分材料が減少し、軽量化も達成できる。
【0021】実施の形態2.図4〜図6に示す本実施の
形態は、実施の形態1で示した熱交換器の仕切板1と間
隔板2の非接触構造を逆にした組合せによる熱交換器に
関するもので、基本的構成は実施の形態1のものと同じ
である。従って、実施の形態1のものと同じ部分につい
ては、実施の形態1のものと同じ符号を用い、それらに
ついての説明は省略する。
【0022】本実施の形態の熱交換器は、図5に示すよ
うに間隔板2に非接触構造としてエンボス加工等による
微細なレリーフ状の凹凸構造3が設けられている。凹凸
構造3に対して直交する方向にコルゲート加工を施して
間隔板2が構成されている。これによって、間隔板2の
頂陵部と谷底部とは、凹凸構造3により微細な凹凸面と
なっている。
【0023】平板態の仕切板1には図6に示すように小
孔群4が開けられ、仕切板1の片面に間隔板2を頂稜部
で接着したものを単位的な構造要素として作り、これを
コルゲートの目の走る方向を交互に30度から90度違
えて複数積み重ねて接着し、さらに選択透過性を有する
水溶性高分子等の薬剤(オキシエチレン基を含むポリウ
レタン樹脂等)に全体を浸漬して、乾燥させることによ
り、図4に示す熱交換器が形成される。
【0024】仕切板1の小孔群4は薬剤により閉塞さ
れ、一次気流と二次気流とが混ざることはない。この熱
交換器でも間隔板2と仕切板1とは、凹凸構造3と小孔
群4とで点接着の状態であり、実施の形態1の熱交換器
と同様に全熱交換効率が向上する。そして、小孔群4に
入込んだ薬剤が直接的に選択透過性を果たすため、CO
やHCHOやNHといった物質の物質交換を抑える
機能が向上する。これ以外の機能は実施の形態1のもの
と同じである。
【0025】なお、非接触構造としての小孔群4又は凹
凸構造4のいずれかを仕切板1と間隔板2の双方に設け
てもよく、また、間隔板2か仕切板1の片方に非接触構
造を設けた構成を採ってもそれ相応の全熱交換効率の向
上を達成することができる。
【0026】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、熱交換効率の
高い熱交換器が得られる。
【0027】請求項2の発明によれば、請求項1に係る
前記効果とともに軽量化を図ることができる。
【0028】請求項3の発明によれば、請求項1に係る
前記効果とともに簡単に製造することができる。
【0029】請求項4の発明によれば、熱交換効率の高
い熱交換器が得られる。
【0030】請求項5の発明によれば、請求項4に係る
前記効果とともに軽量化を図ることができ、選択透過機
能の向上も図ることができる。
【0031】請求項6の発明によれば、請求項4に係る
前記効果とともに簡単に製造することができる。
【0032】請求項7の発明によれば、熱交換効率の高
い熱交換器が得られる。
【0033】請求項8の発明によれば、請求項7に係る
前記効果とともに軽量化を図ることができる。
【0034】請求項9の発明によれば、請求項7に係る
前記効果とともに簡単に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施の形態1の熱交換器を示す斜視図であ
る。
【図2】 実施の形態1の熱交換器の間隔板を示す斜視
図である。
【図3】 実施の形態1の熱交換器の仕切板を示す斜視
図である。
【図4】 実施の形態2の熱交換器を示す斜視図であ
る。
【図5】 実施の形態2の熱交換器の間隔板を示す斜視
図である。
【図6】 実施の形態2の熱交換器の仕切板を示す斜視
図である。
【図7】 従来の熱交換器の仕切板を示す斜視図であ
る。
【符号の説明】
1 仕切板、 2 間隔板、 3 凹凸構造、 4 小
孔群。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 伝熱性と通湿性とを有する仕切板を、波
    板状の間隔板を挟んで所定の間隔をもって複数層に重ね
    合わせ、一次気流と二次気流がこれらの各層間を交互に
    通るように形成し、前記仕切板を通して一次気流と二次
    気流との間でそれぞれの保有する温度と湿度とを連続的
    に交換するようにした熱交換器であって、その間隔板に
    前記仕切板に接触しない部分としての多数の微細な非接
    触構造を設けた熱交換器。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の熱交換器であって、非
    接触構造を小孔群で構成した熱交換器。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の熱交換器であって、非
    接触構造をレリーフ状の凹凸形状で構成した熱交換器。
  4. 【請求項4】 伝熱性と通湿性とを有する仕切板を、波
    板状の間隔板を挟んで所定の間隔をもって複数層に重ね
    合わせ、一次気流と二次気流がこれらの各層間を交互に
    通るように形成し、前記仕切板を通して一次気流と二次
    気流との間でそれぞれの保有する温度と湿度とを連続的
    に交換するようにした熱交換器であって、その仕切板に
    前記間隔板に接触しない部分としての多数の微細な非接
    触構造を設けた熱交換器。
  5. 【請求項5】 請求項4に記載の熱交換器であって、非
    接触構造を小孔群で構成した熱交換器。
  6. 【請求項6】 請求項4に記載の熱交換器であって、非
    接触構造をレリーフ状の凹凸形状で構成した熱交換器。
  7. 【請求項7】 伝熱性と通湿性とを有する仕切板を、波
    板状の間隔板を挟んで所定の間隔をもって複数層に重ね
    合わせ、一次気流と二次気流がこれらの各層間を交互に
    通るように形成し、前記仕切板を通して一次気流と二次
    気流との間でそれぞれの保有する温度と湿度とを連続的
    に交換するようにした熱交換器であって、その間隔板と
    仕切板の双方に、両者が接触しない部分としての多数の
    微細な非接触構造を設けた熱交換器。
  8. 【請求項8】 請求項7に記載の熱交換器であって、非
    接触構造を小孔群で構成した熱交換器。
  9. 【請求項9】 請求項7に記載の熱交換器であって、非
    接触構造をレリーフ状の凹凸形状で構成した熱交換器。
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