JP2005288216A

JP2005288216A - 潜熱交換膜

Info

Publication number: JP2005288216A
Application number: JP2004103129A
Authority: JP
Inventors: Norio Yoshida; 典生吉田; Nobuyuki Tono; 伸幸東野; Takuji Ando; 卓史安藤; Kazuhisa Morita; 和久森田
Original assignee: Nitta Corp
Current assignee: Nitta Corp
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2005-10-20

Abstract

【課題】温度はできるだけそのままで水蒸気を主に交換することができる潜熱交換膜を提供しようとするもの。
【解決手段】複数の透湿孔２を有する断熱基材３と前記透湿孔２を仕切るように配された親水性有機高分子膜４とを具備し、前記親水性有機高分子膜４は一般式〔化１〕に示す合成樹脂５からなる。一般式〔化１〕に示す合成樹脂であるエチレン・スチレン・ランダム共重合体（親水性スルフォン化ポリマー）からなる親水性有機高分子膜は、高透湿性であって潜熱交換率が高いものである。すなわち前記親水性有機高分子膜は、紙材の場合のような微細な孔による毛細管凝縮を利用したものではなく、電解質膜であってそのミクロ構造の親水性イオンチャンネル内の水分拡散により従来はない高透湿性を有するものである。
【選択図】図１

Description

この発明は、熱交換器関連装置分野における潜熱交換膜（エレメント）に関するものである。

従来より、室内換気を行なう空調装置の熱交換器が知られている。（例えば、特許文献１参照）
図４及び図５に示すように、この熱交換器として、複数枚の全熱交換基板51を各基板間に流通路を形成するように積層し、熱交換すべき２つの流体を１層づつ交互に通すようにしたものがある。前記全熱交換基板51は、伝熱性と吸湿性を有する和紙よりなる紙質シート52にスペーサ53が複数設けられている。そして、同じ方向の一つの系統の流通路に給気側（一次側）の空気を、他の一つの系統の流通路に排気側（二次側）の空気を通すと両空気の間で熱交換が行われる。

前記全熱交換は給排気間で熱と水蒸気を交換するものであり、冬は暖房中の室内の熱をたっぷり含んだ水蒸気を熱と共に室内に戻すことができ、夏は外の蒸し暑い水蒸気は冷房中の室内に取り入れずに排出するようにできるので、快適さを損なわない状態で室内外間の換気を行うことができる。

ところで、室外の湿度が高く蒸し蒸ししておりこの水蒸気を室内に取り込みたくない場合、室内の発熱（調理等）により（室外の温度が室内に比べて低くても）冷房が必要となることがある（窓をあけて換気を行い室温を下げようとすると室外の蒸し蒸しした水蒸気を室内に取り込んでしまう）。

よって、窓を閉めて冷房し全熱交換換気を行うと室外の水蒸気の取り込みは抑えられるが、熱交換により取り込まれる熱量をも冷さざるを得ないために冷房負荷が増えてしまうという問題があった。
特開平７―１０３６８１号公報

そこでこの発明は、温度はできるだけそのままで水蒸気を主に交換することができる潜熱交換膜を提供しようとするものである。

前記課題を解決するためこの発明では次のような技術的手段を講じている。
(１)この発明の潜熱交換膜は、複数の透湿孔を有する断熱基材と前記透湿孔を仕切るように配された親水性有機高分子膜とを具備し、前記親水性有機高分子膜は下記一般式〔化１〕に示す合成樹脂からなることを特徴とする。

前記一般式〔化１〕に示す合成樹脂であるエチレン・スチレン・ランダム共重合体（親水性スルフォン化ポリマー）からなる親水性有機高分子膜は、高透湿性であって潜熱交換率が高いものである。すなわち前記親水性有機高分子膜は、紙材の場合のような微細な孔による毛細管凝縮を利用したものではなく、電解質膜であってそのミクロ構造の親水性イオンチャンネル内の水分拡散により従来はない高透湿性を有するものである。

そしてこの潜熱交換膜は、断熱基材により基材両側の空間の間の熱の伝導（交換）は抑制しつつ、透湿孔を仕切るように配された親水性有機高分子膜（一般式〔化１〕に示す合成樹脂からなる）により水蒸気の透過は可能となっている。

前記断熱基材として例えば発泡プラスチック断熱材を用いることができ、前記発泡プラスチック断熱材として例えば独立気泡を有する硬質乃至中硬質プラスチックフォームを用いることができる。

またこの潜熱交換膜の水分の透過性は、潜熱交換膜全体に対す透湿孔の面積割合やその膜厚などにより調節することができる。すなわち、前記透湿孔の大きさ（大きめでも小さめでもよい）や形状（円形状のみならず、多角形状や不定形状であってもよい）や数は、必要とされる潜熱交換膜の水分の透過性に応じて適宜に設定される。透湿路として機能する透湿孔は、例えば断熱基材の広さ方向に略均等に複数個を配することができる。

（２）前記親水性有機高分子膜は不織布に一般式〔化１〕に示す合成樹脂を含浸させて製膜したものであることとしてもよい。このように構成すると、前記合成樹脂を不織布に含浸させて製膜し作業性よく潜熱交換膜を形成することができる。

(３）前記潜熱交換膜を具備する換気システムは、従来の全熱交換や顕熱交換に加えて潜熱交換をすることも選択することができるようになる。したがって、色々な状況に対して適切に対処することができるようになる。

この発明は上述のような構成であり、次の効果を有する。

断熱基材により基材両側の空間の間の熱の伝導（交換）は抑制しつつ透湿孔を仕切るように配された親水性有機高分子膜により水蒸気の透過は可能となっているので、温度はできるだけそのままで水蒸気を主に交換することができる潜熱交換膜を提供することができる。

以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１に示すように、この実施形態の潜熱交換膜１は、複数の透湿孔２を有する断熱基材３と前記透湿孔２を仕切るように配された親水性有機高分子膜４とを具備し、前記親水性有機高分子膜４は下記一般式〔化１〕に示す合成樹脂５からなる。

前記一般式〔化１〕に示す合成樹脂５であるエチレン・スチレン・ランダム共重合体（親水性スルフォン化ポリマー）からなる親水性有機高分子膜４は、高透湿性であって潜熱交換率が高いものである。すなわち前記親水性有機高分子膜４は、紙材の場合のような微細な孔による毛細管凝縮を利用したものではなく、電解質膜であってそのミクロ構造の親水性イオンチャンネル内の水分拡散により従来はない高透湿性を有し潜熱交換率が高いものである。

この親水性スルフォン化ポリマーは、具体的には５０〜３０重量％のオレフィンモノマーたるエチレンと、５０〜７０重量％のアリルビニルモノマーたるスチレンとを有してなるエチレン・スチレン・ランダム共重合体を主成分とする。

前記断熱基材３として例えば発泡プラスチック断熱材を用いることができ、前記発泡プラスチック断熱材として例えば独立気泡を有する硬質乃至中硬質プラスチックフォームを用いることができる。

この潜熱交換膜１の親水性有機高分子膜４は、不織布６に一般式〔化１〕に示す合成樹脂５を含浸させて製膜することにより製造することができる。

図２に示すように、前記潜熱交換膜１は、前記〔化１〕に示す合成樹脂５を、離型シート７（紙材８に有機シリコン９を塗布・含浸したもの）の表面で製膜（キャスティング）することにより形成した。具体的には、〔化１〕に示す合成樹脂５を離型シート７面に塗布し、前記塗布面に不織布６を配設し、前記不織布６面に再び合成樹脂５を塗布することにより、潜熱交換膜１を製膜した。図３に示すように、前記離型シート７は、有機シリコン９が紙材８に強固に含浸されており、その表面は活性が低く粘着性が非常に低いものとなっている。

前記紙材８として、上質紙、グラシン紙、模造紙、クラフト紙などを用いることができる。前記有機シリコン９としてシリコンオイル的な一般的なもの（必要に応じて架橋されているもの）、例えばポリジメチルシロキサンを用いることができる。

このようにすると、前記合成樹脂５を不織布６に含浸させて製膜し作業性よく潜熱交換膜１を形成することができるという利点がある。そして、この潜熱交換膜１は透湿孔２の大きさや形状に合わせてカットし、断熱基材３の透湿孔２に配するように複合せしめて使用する。

次に、この実施形態の潜熱交換膜の使用状態を説明する。

この潜熱交換膜１は、断熱基材３により基材両側の空間の間の熱の伝導（交換）は抑制しつつ、透湿孔２を仕切るように配された親水性有機高分子膜４（一般式〔化１〕に示す合成樹脂５からなる）により水蒸気の透過は可能となっており、温度はできるだけそのままで水蒸気を主に交換することができるという利点がある。

この潜熱交換膜１の水分の透過性は、潜熱交換膜１全体に対す透湿孔２の面積割合やその膜厚などにより調節することができる。すなわち、前記透湿孔２の大きさ（大きめでも小さめでもよい）や形状（円形状のみならず、多角形状や不定形状であってもよい）や数は、必要とされる潜熱交換膜１の水分の透過性に応じて適宜に設定される。透湿路として機能する透湿孔２は、例えば断熱基材３の広さ方向に略均等に複数個を配することができる。

前記潜熱交換膜１は種々の換気システム（図示せず）に適用することができ、従来の全熱交換や顕熱交換に加えて潜熱交換をすることも選択することができるようになる。したがって、色々な状況に対して適切に対処することができる換気システムを提供できるようになるという利点がある。なお勿論、潜熱交換専用の換気システムとすることもできる。

断熱基材により基材両側の空間の間の熱の伝導（交換）は抑制しつつ透湿孔を仕切るように配された親水性有機高分子膜により水蒸気の透過は可能となっており、温度はできるだけそのままで水蒸気を主に交換することができる潜熱交換膜を使用する種々の換気システムの用途に適用することができる。

この発明の実施形態で潜熱交換膜の構造を模式的に説明する断面図。離型シートの表面で合成樹脂を製膜した親水性有機高分子膜を模式的に説明する断面図。離型シートの構造を説明する断面図。従来の熱交換器の構造を説明する全体斜視図。図５の熱交換器の熱交換基板の構造を説明する全体斜視図。

符号の説明

２透湿孔
３断熱基材
４親水性有機高分子膜
５合成樹脂

Claims

複数の透湿孔２を有する断熱基材３と前記透湿孔２を仕切るように配された親水性有機高分子膜４とを具備し、前記親水性有機高分子膜４は下記一般式〔化１〕に示す合成樹脂５からなることを特徴とする潜熱交換膜。
前記親水性有機高分子膜４は不織布に一般式〔化１〕に示す合成樹脂５を含浸させて製膜したものである請求項１記載の潜熱交換膜。
前記請求項１又は２記載の潜熱交換膜１を具備する換気システム。