JP2006071150A - 熱交換素子 - Google Patents

Abstract

【課題】任意の曲折流路の熱交換素子を、流路を曲折させたことによる不要な圧力損失や、リークに基づく換気能力の低下が生じることなく、容易かつ安価なものとして提供する。
【解決手段】上下面の間に複数本の流路ｖが並設されてなる平板状のスペーサー２と、それ自体の表裏を流通する各空気同士の熱交換を行う熱交換膜１と、を交互に複数枚積層してなる熱交換素子であって、各流路ｖは、スペーサー２の平面内での曲げ加工によって平板面内で曲折してなることを特徴とする。また上記スペーサー２は、平板状の上下面にそれぞれ、複数の熱交換孔２ｈが平面視幅方向に列設されて構成された熱交換孔列２ｈＬを有すると共に、この熱交換孔列２ｈＬを曲げ境界２ｂとして曲げ加工してなることが望ましい。
【選択図】 図４

Description

本発明は、顕熱交換、潜熱交換或いは全熱（顕熱及び全熱）交換を行なう熱交換素子に関するものである。

換気空気（外気及び内気）の熱交換を行う熱交換素子は、複数枚の熱交換膜を、所定の間隔を開けて積層してなる。そして、この積層間隔毎に外気と内気とを交互に流通させることで、熱交換膜を介した外気及び内気の全熱（顕熱及び潜熱）交換を行うものである。

この熱交換素子に関して、従来、各ピースの組み合わせによって流路を曲折させた熱交換素子が存在する（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。各熱交換ピースの当接する端面は、流通空気の流通口であり、組み合わせる各ピースの端面の角度を変えることで、容易に流路を曲折させることができる。

熱交換素子を流通する空気の流路を曲折させることで、換気空気の流路方向を任意のものへ導くことができ、或いは、熱交換効率を高めることができる。特に、上記従来のような対向流方式の熱交換素子においては、各換気空気の流入、流出口分離させる両端ヘッダ部が必要であるところ、この両端ヘッダ部に流路を設けることで、圧力損失を低下させたり、また、流路内の流速の偏りを抑えて熱交換効率を上げたりすることができる。

しかし、前記従来の熱交換素子は、当接する端面同士で２種の流通空気の境界層がずれたり隙間が生じたりする。このため、流路の曲折部分でリークが生じ、流路を曲折させたことによる不要な圧力損失や、リークに基づく換気能力の低下が生じていた。

また、前記従来の熱交換素子は、必要な換気性能や収容スペースに応じて、熱交換器ユニット毎に、異なる外形状或いは流路の熱交換素子を別途成形する必要があった。このため、手間及び費用の面で効率的とはいえず、生産性に欠けることから安価なものとして得られなかった。
特公平３−１３５１５号公報 特公平６−３３９６７号公報

そこで、本発明は、任意の曲折流路の熱交換素子を、流路を曲折させたことによる不要な圧力損失や、リークに基づく換気能力の低下が生じることなく、容易かつ安価なものとして提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明においては、以下（１）ないし（５）の手段を採用するものとしている。

（１）すなわち、上下面の間に複数本の流路ｖが並設されてなる平板状のスペーサー２と、それ（熱交換膜１）自体の表裏を流通する各空気同士の熱交換を行う熱交換膜１と、を交互に複数枚積層してなる熱交換素子であって、各流路ｖは、スペーサー２の平面内での曲げ加工によって（平板面内で）曲折してなることを特徴とする。

このようなものであれば、必要に応じた任意の（平面視曲折角度及び曲折箇所数の）曲折を有する流路ｖの熱交換素子を、曲折部分での空気のリークを生じさせることなく、容易に得ることができる。

特に、平板面内の曲げ加工によって流路ｖを曲折させるため、前記各ピースの組み合わせによる熱交換素子のような、流路ｖの曲折部分でのリークが生じることがない。このため、流路ｖを曲折させたことによる不要な圧力損失や、リークに基づく換気能力の低下を容易に抑制することができる。

更に、曲げ加工によって曲折流路ｖを形成するため、曲折角度を容易に変更することができ、さまざまな流路ｖの熱交換素子を効率的に形成することができる。

また、スペーサー２は上下面を有し、積層によってそれぞれが面接着されるため、形状保持性の比較的高い、強固な熱交換素子となる。特に、各スペーサー２間に介設される熱交換膜１は表裏から確実に挟持されて固定されるため、フラッタリング等による熱交換膜１の損傷を抑えることができる。

（２）上記熱交換素子について、スペーサー２は、平板状の上下面にそれぞれ、複数の熱交換孔２ｈが平面視幅方向に列設されて構成された熱交換孔列２ｈＬを有すると共に、この熱交換孔列２ｈＬの前端或いは後端を曲げ境界２ｂとして曲げ加工してなることが望ましい。

このようなものであれば、熱交換孔２ｈの形状が平面内で斜めに潰れるように変形することで、容易かつ確実に任意の曲折流路ｖを得ることができる。

また、熱交換孔列２ｈＬの平面列方向を任意のものとすることで、任意の曲げ境界２ｂにて流路ｖを曲折させることができる。

更に、並設される各流路ｖの流路ｖ幅（容積）を（曲げ加工によって並設する各流路ｖの断面積が偏ることなく）均一としたまま曲折させることができる。

（３）上記熱交換素子について、スペーサー２は、前記熱交換孔列２ｈＬを（流路方向へ）複数列、上下面それぞれの略同位置に有し、この複数の熱交換孔列２ｈＬのうち両端の熱交換孔列２ｈＬは、複数の熱交換孔２ｈの流路ｖ方向の長さが（流路ｖの平面視幅方向へ）隣り合う順に長くなる長さ変化孔列として、流路ｖの平面視幅方向に列設されてなると共に、両端の熱交換孔列２ｈＬを構成する熱交換孔２ｈは、流路ｖの流通口２ｖである一端が開放した開放孔であることが望ましい。

このようなものであれば、一端が開放した開放孔の他端を曲げ加工の境界とすることで、曲げ加工がきわめて容易となる。

また、開放孔によって形成される複数の桟について、それぞれの曲げ角度を可変させることで、流通口２ｖの角度、大きさ或いは形状を任意のものとして得ることができる。

特に、スペーサー２の流通口２ｖである両端で流路ｖを折曲したものであるから、隣り合う各層のスペーサー２毎に互い違いに逆方向へ折曲させることで、２種の空気を異なる流通口２ｖへと分離させるように流路ｖを導く端部ヘッダが形成される。これにより、流路ｖの中央部分を対交流式の熱交換器のスペーサー２として積層することで、端部ヘッダと中央対抗流部分とが一体的に形成された全熱交換器を、リークを抑えたものとして安価に得ることができる。

（４）上記いずれかの熱交換素子について、スペーサー２は、上下面板２１間に複数の垂直板２２が（縦桟として）並設固定された、可撓性を有する成形板について、この成形板の上下面に熱交換孔列２ｈＬを穿設し、これを曲げ加工してなることが望ましい。

すなわち、上記いずれかの熱交換素子において、曲げ加工前のスペーサー２は、上下面板２１間に複数の垂直板２２（縦桟）が並設固定された成形板に、熱交換孔列２ｈＬを穿設したものである。

このようなものであれば、穿設されて残った桟の可撓性によって容易に曲げ加工することができ、任意の曲折流路ｖの熱交換素子を確実かつ安価に得ることができる。

（５）上記熱交換素子について、熱交換膜１は、親水性有機高分子膜を定着してなることが望ましい。

このようなものであれば、親水性有機高分子膜による空気の遮断性及び顕熱交換性と、スペーサー２による伸縮性と、を兼備する熱交換素子となる。すなわち、特に潜熱交換に優れる親水性有機高分子膜の全熱交換膜１を、可撓性を有する孔開きスペーサー２の上下面で挟持固定することで、流路ｖの伸縮をスペーサー２が吸収することができる。これによって、伸縮性が比較的劣るような親水性有機高分子膜によっても、耐久性に優れた熱交換素子が形成される。

本発明は、上述のような構成としたことで、流路を曲折させたことによる不要な圧力損失や、リークに基づく換気能力の低下が生じることなく、容易かつ安価に、任意の曲折流路の熱交換素子を得ることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、各実施例として示す図面と共に説明する。図１ないし図４は、本発明の実施例１の熱交換素子である。図５及び図６は、本発明の実施例２の熱交換素子である。

以下のいずれの実施例においても、本発明の熱交換素子は、熱交換膜１と、熱交換膜１上に固定されて熱交換膜１同士の間隔を維持するスペーサー２と、を交互に積層してなる。これにより、複数枚の熱交換膜１が等間隔に並設され、この各熱交換膜１間の各層にスペーサー２が固定される。そして、列設された熱交換膜１間のスペーサー２の内部へ一層置きに２種の空気を流通させ、スペーサー２の上下に設けた熱交換孔２ｈから、熱交換膜１を介して熱交換させるものである。

そして、本発明におけるスペーサー２は、上下面の間に複数本の流路ｖが並設されており、各流路ｖは、スペーサー２の平面内での曲げ加工によって平板面内で曲折してなることを特徴とする。

本発明の実施例１の熱交換素子の斜視外形図を図１に、そのうちの一部分の層の分解説明図を図２に示す。また、スペーサー２の斜視部分拡大説明図を図３に、スペーサー２の製造工程の説明図を図４に、それぞれ示す。

実施例１の熱交換素子は、長手部分中央の対交流方式と、その両端の斜交流方式とを組み合わせた熱交換方式であり、その平面視外形状は、図１に示すように、長方形の両端に二等辺三角形を連結した、一方向に長い長六角形状である。すなわち、長手方向中央の平面視長方形部分にて、２種の空気が向かい合って反対方向に流通する対向流方式の熱交換素子であり、長手方向両端の平面視二等辺三角形部分にて、２種の空気が（略６０度程度で）斜めに交わる斜交流方式の熱交換素子である。

実施例１の熱交換素子の長六角形状は図２に示すように、積層される各層の熱交換膜１およびスペーサー２の外形状と共通する。

対向流方式は、２種の空気の流通角度差が１８０度すなわち最大であり、他の流通角度差に比して熱交換効率が最も良い。斜交流方式では、直交流方式よりも長い熱交換流路ｖを確保でき、また２種の空気の流通角度差が直交流方式より大きいため、優れた熱交換効率を得ることができる。

また、図１、図２に示すように、平面視にて中央の対交流部分が、流路ｖを長くし、流路ｖの幅を短くした平面視長方形であることで、熱交換効率が良く、幅の小さな熱交換素子を得ることができる。幅の小さな熱交換素子は、例えば、熱交換器の設置スペースが細長の容積に制限される場合（例えば天井内埋め込み型において、天井内設置スペースの高さ方向が制限される場合）に、効率的に熱交換を行える。
（熱交換膜１）
熱交換膜１は、それ（熱交換膜１）自体の表面及び裏面を流通する２種の空気の熱交換（潜熱交換、顕熱交換或いは全熱交換）を行うものである。すなわち、熱交換素子においては、後述するスペーサー２との積層によって、多数枚の熱交換膜１が略等間隔に並設される。この各層の熱交換膜１間（それぞれの熱交換膜１間）へ交互に室外空気と室内空気を流通させることにより、熱交換膜１を介して各層間（それぞれの熱交換膜１間）へ交互に流通する室外空気と室内空気の全熱（潜熱及び顕熱）交換、或いは潜熱、顕熱のいずれかを主とした熱交換を行う。

熱交換膜１の並設間隔は、１．５ないし２．０ｍｍ、さらには１．７ｍｍ程度であることが、高熱交換効率及び低圧力損失のために好ましい。

実施例１の熱交換膜１は、親水性有機高分子膜を定着してなる全熱交換膜１である。具体的には、親水性有機高分子樹脂たるスルフォン酸ポリマーを主成分とするものを、不織布の表裏両面から含浸させることで両面製膜（ダブルキャスティング）し、更に、その製膜した一表面のみ薄膜コーティングしたものである。このスルフォン酸ポリマーのうち、本発明で代表される主成分として、実施例１では以下に示す三元共重合体の構造を有する。

このスルフォン酸ポリマーは、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。そして、このスルフォン酸ポリマーからなる電解質膜は高透湿性であって潜熱交換効率が高いものであり、全熱交換効率が高いものである。すなわち、前記電解質膜は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には無い非常に高い高透湿性（約７５％の熱交換効率）を有するものである。

実施例１の熱交換膜１は、親水性有機高分子、具体的にはスルフォン酸ポリマーを主成分としてなることから、以下の二つの効果を奏する。先ず、親水基すなわちスルフォン基によって、親水性イオンチャンネル内で水分拡散が起こる。よって、高透湿性の熱交換膜１を実現することができ、表裏双方向の熱交換効率が大幅に向上する。特に、断面縦横比率が１．４以上のスペーサー２と組み合わせることで、熱交換効率が従来のものより飛躍的に向上する。次に、従来の紙製の熱交換膜１と比して、比較的薄く柔軟性（通気時の形状変化の自由度）及び軽量性に富んだ熱交換膜１となる。

親水性有機高分子膜の全熱交換膜１は、顕熱交換だけでなく、特に潜熱交換に優れる。また、表裏の空気の遮断性に優れる。一方で、例えば不織布に親水性有機高分子膜を定着させてなる熱交換膜１などの場合、それ一枚では伸縮性や伸縮方向の耐久性が比較的劣る。但し本発明において、この伸縮性や伸縮方向の耐久性は、後述するスペーサー２の可撓性および熱交換孔２ｈの列設によって解消される。

（スペーサー２）
スペーサー２は、各流路ｖの横桟を形成する上下面板２１と、上下面板２１間に固定される複数の縦桟とを有する平板である。積層によって複数枚のスペーサー２それぞれが面接着される。スペーサー２の端部は、開放孔間の上下面板２１と垂直板２２とで、流路ｖの幅方向に間隔をあけて連続した各桟で形成される。

実施例１のスペーサー２は、上下面板２１と、上下面板２１間に並設固定された複数の垂直板２２（縦桟）と、が一体的に成形された成形板からなる。この成形板は、汎用品として成形された段ボールを利用することが好ましい。また可撓性を有することが好ましく、更には、紙製よりも強度及び耐性に優れた、汎用品のプラスチック段ボールであることが好ましい。

各スペーサー２は、曲げ加工前の平面視形状が、図４（ｃ）に示すような流通口２ｖを両端の斜辺とする平行四辺形である。そして、曲げ加工前のスペーサー２は、上下面板２１間に複数の縦桟が並設固定された成形板に、後述する熱交換孔列２ｈＬを穿設したものである。

（上下面板２１）
スペーサー２の上下面板２１には、内部の流路ｖに沿う長孔の熱交換孔２ｈが複数個併設される。熱交換孔２ｈを除いたスペーサー２の上下板は、流路ｖの上下縁における横桟を形成し、積層される熱交換膜１と面接着される。積層されて熱交換孔２ｈに位置する熱交換膜１は、四方がスペーサー２ピースの上下板による桟によって確実に保持されたまま、スペーサー２の各層を流通する２種の空気の熱交換を行う。この平板の上下面の間（すなわちスペーサー２自体の内部）に、次述の垂直板２２が複数枚固定されることにより、上下面に沿ってスペーサー２内を走る複数本の流路ｖが、断面視横一列に並設される。

（縦桟（垂直板２２））
スペーサー２は、熱交換膜１上において互いに並行となるように等間隔に並設固定された、複数本の縦桟を有する。この縦桟によって、並設する熱交換膜１同士の間隔を維持すると同時に、並行な複数本の線固定により熱交換素子の形状を保持するものであり、また、換気空気の流路ｖ左右縁を確保するものである。

縦桟は、曲げ加工前において、平面視にて直線的に走る平面状の長板からなり、上下面板２１と垂直な縦方向に配設された垂直板２２として、それ自身の上下端で、上下面板２１に固定される。

（熱交換孔列２ｈＬ）
スペーサー２は、平板状の上下面それぞれの平面視同位置に、並設された熱交換孔２ｈからなる熱交換孔列２ｈＬを一列または複数列有する。

各熱交換孔列２ｈＬの平面列方向は、任意のものでよく、直線だけでなく曲線を形成する列でも良い。実施例２では、流路ｖの平面視幅方向、特に流路ｖ方向と垂直な幅方向に列が連なる。

各熱交換孔列２ｈＬは、（流路ｖの）平面視幅方向に連設されて一列を成す複数の熱交換孔２ｈで構成される。複数の熱交換孔列２ｈＬのうち、少なくともスペーサー２の平面視両端側に位置する熱交換孔列２ｈＬは、長孔からなる熱交換孔２ｈが複数個列設することによって構成される。

この長孔からなる複数の熱交換孔２ｈは、流路ｖと垂直な平面視幅方向に一列をなし、流路ｖの平面視幅方向の一方から他方へ行くにしたがって、流路ｖ方向の長さが隣り合う順に長いものとなる。実施例では、列設される熱交換孔２ｈの長さの相違によって、平面視略三角形の桟付き熱交換孔２ｈを形成する（図２）。

熱交換孔列２ｈＬを設けることで、上下面板２１は横桟が残る。この残った上下面板２１からなる横桟と、垂直板２２からなる縦桟とで、図３に示すような断面略「Ｉ」字状（或いは、これらが横に二つ或いは三つ連なった「ＩＩ」字状や「ＩＩＩ」字状（共に図示せず））の桟が幅方向に略等間隔に形成される。この横桟のうち、スペーサー２の平面視幅方向両端は、熱交換孔列２ｈＬの熱交換孔２ｈ間よりも大きい幅を有するものとする。すなわち、熱交換孔列２ｈＬの列方向よりも外側に残る横桟端部（図２）の幅を、横桟のその他の部分よりも大きなものとしている。これによって強度を確保し、空気の流通によるスペーサー２の変形を抑えるものとしている。

（熱交換孔２ｈ）
各熱交換孔２ｈは、長手方向が流路ｖに沿う矩形であり、複数の各熱交換孔２ｈ同士で、少なくとも短手方向が略等幅である。熱交換孔２ｈの場合には、各熱交換孔２ｈの左右の辺（のうち少なくともいずれか一方を曲げ境界２ｂとする。）
スペーサー２は、上下面を有する可撓性の孔開きスペーサー２である。隣り合う各層のスペーサー２で熱交換膜１を面接着により挟持固定する。可撓性の孔開きスペーサー２は変形自由度を有するため、流路ｖの伸縮を吸収することができる。

なお、スペーサー２の上下端面には、内部の流路ｖに沿う方向の熱交換孔２ｈが複数個併設されるが、熱交換効率が十分確保できる場合は、熱交換孔２ｈを設けないものや、熱交換孔２ｈの数を減らしたものとしても良い。

（曲げ加工）
スペーサー２に設けた複数列の熱交換孔列２ｈＬのうち、少なくともいずれかの熱交換孔列２ｈＬを曲げ境界２ｂとして曲げ加工してなる。この曲げ加工によって、熱交換孔２ｈの形状が平面内で斜めに潰れるように変形する。

中でも、平面的に閉じた熱交換孔列２ｈＬの前端或いは後端のいずれかを曲げ境界２ｂとして曲げ加工することで、幅方向に並設される各流路ｖの流路ｖ幅が、曲げ加工によって大きく歪むことがない。つまり、流路ｖ方向に向かって右寄りの流路ｖの幅と、向かって左寄りの流路ｖについて、それぞれの流路ｖ幅の割合を均一としたまま曲折させることができる。換言すれば、各層のスペーサー２内で幅方向に連接される各流路ｖの幅が、曲げ加工の後も略均一な割合であり、曲げ加工によって並設する各流路ｖの断面積が偏ることがない。

実施例１では、熱交換孔列２ｈＬを設けた図４（ｃ）に示す平行四辺形のスペーサー２を曲げ加工することで、図４（ｄ）に示すような、長六角形のスペーサー２を得る。

また実施例１の曲げ加工は、スペーサー２の一平面内たる平板面内でのみ行われ、この平板面を曲げる方向へは曲げ加工されていない。これにより流路ｖは、一平面内たる平板面内でのみ曲折してなる。
（曲げ加工用切り込み２ｃ）
また、曲げ加工前のスペーサー２の両端横桟の曲げ境界２ｂの部分には、曲げ加工用切り込み２ｃを設けている。この曲げ加工用切り込み２ｃは、曲げ加工後にスペーサー２が平面方向以外への大きな変形を生じることを抑えるものである。つまり、スペーサー２の厚さ方向への変形によって膨らみや窪みが生じると、積層間で流路に隙間ができることがあり、これによって流通空気にリークや圧力損失が生じることがある。特に横桟端部はスペーサー２の流通時変形を防ぐために太幅としているため、予め、曲げ加工用切り込み２ｃを設けておくことで、スペーサー２に無理のかからない曲げ加工を行い、前記リークや圧力損失を防ぐものとしている。

実施例では、平面視「く」の字状となるよう、２つの切り込み辺を入れて形成している。曲げ加工後はこの切り込み辺同士が当接して、図２に示すように曲げ境界２ｂに沿ったスペーサー２の上下面において、線として現れる。

曲げ加工用切り込み２ｃの位置として、曲げ境界２ｂに沿う曲げ方向側に設けることが好ましい。実施例では、スペーサー２の両側付近に一対ずつ設けている。具体的には、熱交換孔列２ｈＬを構成する熱交換孔２ｈのうち、流路ｖの幅方向一端の熱交換孔２ｈの長さ方向一端と、流路ｖの幅方向他端のスペーサーの側端とに設けている。

（開放孔）
スペーサー２の平面視両端側の熱交換孔列２ｈＬを構成する熱交換孔２ｈは、閉じた熱交換孔２ｈではなく、流路ｖの流通口２ｖである一端が開放孔であることが望ましい。つまり、スペーサー２の側縁端のうち流通口２ｖの側縁端として、開放孔の一端が開放される。換言すれば、スペーサー２は、流通路の流通口２ｖである平面視両端に、隣り合う順に開放方向の長さが長い複数の熱交換孔２ｈから構成された開放孔列を有する。

このようなものであれば、一端が開放した開放孔の他端を曲げ加工の境界とすることで、曲げ加工がきわめて容易となる。また、開放孔によって形成される複数の桟について、それぞれの曲げ角度を可変させることで、流通口２ｖの角度、大きさ或いは形状を任意のものとして得ることができる。

特に、スペーサー２の流通口２ｖである両端で流路ｖを折曲したものであるから、隣り合う各層のスペーサー２毎に互い違いに逆方向へ折曲させることで、２種の空気を異なる流通口２ｖへと分離させるように流路ｖを導く端部ヘッダが形成される（図２）。これにより、流路ｖの中央部分を対交流式の熱交換器のスペーサー２として積層することで、端部ヘッダと中央対抗流部分とが一体的に形成された全熱交換器を、リークを抑えたものとして安価に得ることができる。

実施例１では、平行四辺形の斜辺を含む一対の直角三角形部分に、斜辺をスペーサー２の側縁端として開放した開放孔列を、流通口２ｖの両端に設けてなる（図４（ｂ）、（ｃ））。開放孔列を構成する各開放孔は、流路ｖ方向に沿う長孔であると共に、隣り合う順に長いものとして幅方向に連設されてなる。

（流路ｖ）
スペーサー２内部で空気が流通する流路ｖは、スペーサー２の平面内での曲げ加工によって平板面内で曲折してなる。各層の曲げ加工の境界（すなわち曲げ境界２ｂ）は、平面視にて積層された各層のスペーサー２同士で共通する。

（スペーサー２の製造工程）
実施例１のスペーサー２は、例えば、図４に示すように下記工程によって製造される。

すなわち、先ず、汎用品のプラスチック段ボールを、熱交換素子の完成品の幅のまま一の方向に長尺のものとして、かつ長手方向が流路ｖとなるように用意する（図４（ａ））。この長尺のプラスチック段ボールに、均等な大きさの熱交換孔２ｈを穿孔し均等な間隔で並設する熱交換孔２ｈ形成工程を行う。この熱交換孔２ｈ形成工程によって、流路ｖの幅方向に一列の熱交換孔列２ｈＬが形成される（図４（ｂ））。

このとき熱交換孔列２ｈＬと同時に、曲げ加工用切込み２ｃを形成する（図４（ｂ））。熱交換孔列２ｈＬの形成において、列方向両端の外側（すなわちスペーサー２の幅方向両端）の横桟が太幅となるようにし、この太幅の横桟のうち、曲げ境界２ｂに沿う同一方向へ「く」の字状の曲げ加工用切込み２ｃを設ける。

次に、熱交換孔２ｈ形成工程を経て熱交換孔列２ｈＬを設けた熱交換素子幅のプラスチック段ボールの両端を、平面視平行四辺形となるように略同一斜方向に切断する外形状形成工程を行う（図４（ｃ））。これは、長尺のスペーサーから外形状のスペーサーを切り出すべく、幅方向を横断する２箇所を切断する工程である。

これによって、外形状の形成と同時に、端部を流通路とした開放孔からなる開放孔列が形成される。このとき図４（ｃ）のように、幅方向垂直に並設される等長の長孔で構成された熱交換列について、熱交換列を等分するように略対角線上を切断しても良い。このようにすれば、隣り合う外形状同士で切断ロスが生じることがなく、外形状形成工程によって形成された平面視平行四辺形の孔開きプラスチック段ボールが連続して複数枚、効率的に得られる。

そして、外形状形成工程を経て平面視平行四辺形に形成された孔開きプラスチック段ボールの複数列の熱交換孔列２ｈＬのうち、両端の開放孔からなる開放孔列を平面内で曲げ加工する曲げ加工工程を行う。曲げ加工の方向は、平面内で、隣り合う曲げ境界２ｂが相反する方向（互い違いの方向）であることが望ましい。

なお、積層して隣り合う他のスペーサー２を形成する際は、図４（ｄ）と対称形状とすべく、図４（ｄ）の向かって左端を平面内下方（流路ｖ右方向）へ曲げ加工すると共に、向かって右端を、その反対方向たる平面内上方（流路ｖ左方向）へ曲げ加工する（図２下図）。

具体的には、図４（ｄ）の向かって左端を平面内上方（流路ｖ左方向）へ曲げ加工すると共に、向かって右端を、その反対方向たる平面内下方（流路ｖ右方向）へ曲げ加工する。例えば、図４（ｄ）において曲げ方向は、右端が右廻り、左端がその反対方向である左廻りである。長さ方向両端において相反する方向（互い違いの方向）へ曲げ加工することで、２種の流通空気の流路ｖを振り分けて分離させることができ、また、省スペースの平面形状内で、流路ｖ長を効率的に確保できる。

更に、この曲げ加工の際、加熱によってスペーサー２を溶融或いは流動化させることで、容易に曲げ加工を行うことができると共に、曲げ加工後の塑性を効率的に確保することができる。

（積層工程）
このように形成された図４（ｄ）に示す平面視長六角形状のスペーサー２を多数枚成形する。これとは別に、積層して隣り合う他のスペーサー２として、これと流路ｖ対称形状、かつ平面視同一形状の長六角形状のスペーサー２を複数枚形成する（図２下図参照）。

そして、隣り合うスペーサー２同士が流路ｖ対称形状となるように、２種の流路ｖ形状のスペーサー２を交互に、熱交換膜１を介して面接着する（図２）。この面接着によって、熱交換孔２ｈを熱交換膜１が覆うこととなり、隣り合う各層のスペーサー２内の流路ｖを遮断して、流通する空気同士の全熱交換を行うことができる。

図２に示すような面接着を繰り返し、更に、補強用の外形フレームと上下パネルを固定することで、図１に示すような実施例１の熱交換素子を得る。

本発明の実施例２の熱交換素子の、側面板のみを分解した斜視外形分解図を図５に、積層される隣り合う２層の平面視分解図を図６に示す。

実施例２の熱交換素子は、外形状の長手方向全体に亘る斜交流方式の熱交換方式であり、その外形状は、図５に示すように平面視長方形の直方体角形状であり、上下面付きの枠体と一対の側面板とで形成される、。

実施例２の熱交換膜１は図６に示すように、平面視形状が熱交換素子の平面視全体形状と同様の長方形である。

実施例２のスペーサー２は、実施例１と同様に上下面と複数の縦桟とからなり、複数列の熱交換孔列２ｈＬが形成された可撓性のある樹脂製の段ボールであるが、実施例１と異なり、両端だけでなく中央部分にも曲げ加工を行うものである。

具体的には、図６に示すように、隣り合う各熱交換孔列２ｈＬの境界の横桟を曲げ境界２ｂとして、長手方向に連なる各曲げ境界２ｂにて連続的に、互い違いの方向（図６における曲げ境界２ｂを境界とする右廻り及び左廻り方向）へ曲げ加工してなる。これによって、流路ｖがジグザグ形状に伸びるように形成される。

スペーサー２の曲げ加工前の平面視形状は、熱交換膜１よりも小幅であり、長手方向に沿う流路を有し、熱交換素子の平面視外形状の半分の幅を短辺とした長方形である。また曲げ加工後の形状が、略平行四辺形を対称方向に連続させたジグザグな蛇行多辺形である（図６）。

積層される各層のスペーサー２において、この曲げ境界２ｂの位置及び曲げ角度は中央部分で完全に共通すると共に、端部だけは空気の流出及び流入口を分けるために一層置きに曲げ角度の異なるものとしている（図６上図及び下図）。具体的には、図６上図のスペーサーと隣接する図６下図のスペーサーにおいては、図６上図の両端の曲げ境界２ｂより外側のみを、長方形外形状の側辺に沿うようにし、曲げ加工を行わない場合と同一方向（図面に向かって水平横方向）を向くようにしている。

これにより、長手方向中央部分においては、同じ方向に折れ曲がった平面視共通のジグザグ流路ｖが形成され、長手方向両端においては、同じ方向ではあるが異なる角度に折れ曲がった（平面視）各層分離の流路ｖが形成される。

ここで、各層分離の流路ｖを平面視長方形の両端辺に向かって形成することで、各換気流路の流通口２ｖは、直方体からなる熱交換素子の両端面が二分されてなる。

実施例２の熱交換素子は次のように形成される。

すなわち、先ず、外形状を形成する上下面付きの枠体を用意する。この枠体は、上下面板とその四隅の縦枠とで一体的に構成可能とされたものである。次に、この枠体の内部へ、複数のスペーサー２を、流路ｖが互い違いになるように、かつ層間へ熱交換膜１を介設しながら積層していく。そして、図５に示すように、スペーサー２と熱交換膜１とを積層してなる枠体の両側部から、一対の側面板を貼付する。側面板や枠体の上下面板は、側面方向の外形状を形成すると共に、流通空気のリークを防ぐものである。

実施例２のように、スペーサー２を平面内で蛇行させることで、コンパクトな外形内で長い流路ｖを確保でき、熱交換効率に優れた熱交換素子となる。

その他の構成は、実施例１と同様である。

その他、各部の具体的な構成及び製造方法に関する具体的な工程は、上述した実施例に限定されるものでなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

このようにして得られた各実施例の熱交換素子は、主に、換気装置内に収納される。そして、この熱交換素子を介して、室内空気と室外空気とを交流させるようにして使用される。換気装置は、一般的にそれぞれ室外からの吸気（ＯＡ）、室内への供給気（ＳＡ）、及び、室内からの還気（ＲＡ）、室外への排気（ＥＡ）にダクト接続される。このような換気装置の他、熱交換を行う種々の装置或いは機構内に収納して用いることができる。

本発明の実施例１の熱交換素子の斜視外形図である。 実施例１の熱交換素子のうち一部分の層の分解説明図である。 実施例１の熱交換素子における各層のスペーサー２の斜視一部断面拡大図である。 実施例１のスペーサー２の製造工程を示す平面視説明図である。 本発明の実施例２の熱交換素子の斜視外形分解図である。 実施例２の一部分の層の平面視分解説明図である。

符号の説明

１ 熱交換膜
２ スペーサー
２１ 上下面板
２２ 垂直板
２ｈ 熱交換孔
２ｖ 流通口
２ｈＬ 熱交換孔列
２ｂ 曲げ境界
ｖ 流路

Claims (5)

1. 上下面の間に複数本の流路が並設されてなる平板状のスペーサーと、表裏を流通する各空気同士の熱交換を行う熱交換膜と、を交互に複数枚積層してなる熱交換素子であって、各流路は、スペーサーの平板面内での曲げ加工によって曲折してなることを特徴とする熱交換素子。
2. スペーサーは、平板状の上下面にそれぞれ、複数の熱交換孔が平面視幅方向に列設されて構成された熱交換孔列を有すると共に、この熱交換孔列の前端或いは後端を曲げ境界として曲げ加工してなる請求項１記載の熱交換素子。
3. スペーサーは、前記熱交換孔列を複数列、上下面それぞれの略同位置に有し、これら複数の熱交換孔列のうち両端の熱交換孔列は、複数の熱交換孔の流路方向の長さが隣り合う順に長くなるものとして、流路の平面視幅方向へ列設されてなると共に、両端の熱交換孔列を構成する熱交換孔は、流路の流通口である一端が開放した開放孔であり、開放していない他端を曲げ境界として曲げ加工してなる請求項１または２記載の熱交換素子。
4. スペーサーは、上下面板間に複数の垂直板が並設固定された、可撓性を有する成形板について、成形板の上下面に熱交換孔列を穿設し、これを曲げ加工してなる請求項１、２または３のいずれか記載の熱交換素子。
5. 熱交換膜は、親水性有機高分子膜を定着してなる請求項１、２、３または４のいずれか記載の熱交換素子。

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