JP2012127602A - 全熱交換素子 - Google Patents

Abstract

【課題】給気流路の直線部分における気流の速度分布が一様となるように改善し、熱交換率を高めた全熱交換素子を提供すること。
【解決手段】直線部分４１と直線部分４１に対して傾斜し、直線部分４１に空気を供給する傾斜部分４２とを有する給気流路４と、給気流路４の直線部分４１に平行な直線部分５１を有する排気流路５とが仕切板２を境にして隣接するように形成した全熱交換素子１において、給気流路４の直線部分４１における空気の速度分布が一様となるように、給気流路４の直線部分４１に流路断面積を減ずる抵抗片６を設けたので、給気流路４の直線部分４１における空気の速度分布が一様となるように改善され、熱交換率が高められる。
【選択図】図３

Description

本発明は、全熱交換器に搭載され、温度および湿度の異なる空気の間で熱と湿気とを交換する全熱交換素子に関する。

全熱交換器に搭載され、温度および湿度の異なる空気の間で熱と湿気とを交換する全熱交換素子が広く知られている。全熱交換素子は、仕切板を境にして給気流路と排気流路とが隣接するように構成したもので、給気流路に流れる空気と排気流路に流れる空気との間で熱と湿気とを交換する（たとえば、特許文献１参照）。

ところで、全熱交換素子には、直交流型と対向流型の二種類がある。対向流型の全熱交換素子は、給気流路と排気流路とが平行となる直線部分を有しており、給気流路と排気流路とが立体交差する直交流型の全熱交換素子よりも熱交換率が高い。

特開２００９−２５０５８５号公報

しかしながら、対向流型の全熱交換素子に構成された給気流路および排気流路は、直線部分と、直線部分に対して傾斜し、直線部分に空気を供給する傾斜部分とを有し、直線部分と傾斜部分との境界部分は屈曲している。このため、傾斜部分から直線部分に供給された空気の流れは直線部分において偏り、給気流路と排気流路とが重なるように設けてある場合であっても給気流路に流れる空気の速度分布の偏りと排気流路に流れる空気の速度分布の偏りとが異なり、熱交換率を高めることができなかった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、給気流路の直線部分または排気流路の直線部分における気流の速度分布が一様となるように改善し、熱交換率を高めた全熱交換素子を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、直線部分と該直線部分に対して傾斜し、該直線部分に空気を供給する傾斜部分とを有する給気流路と、前記給気流路の直線部分に平行な直線部分を有する排気流路とが仕切板を境にして隣接するように構成した全熱交換素子において、前記給気流路の直線部分における空気の速度分布が一様となるように、前記給気流路の直線部分に流路断面積を減ずる抵抗片を設けたことを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記抵抗片を設けた給気流路の直線部分は、前記給気流路の傾斜部分との境界となる境界部であることを特徴とする。

また、本発明は、直線部分を有する給気流路と、前記給気流路の直線部分に平行な直線部分と該直線部分に対して傾斜し、該直線部分に空気を供給する傾斜部分とを有する排気流路とが仕切板を境にして隣接するように構成した全熱交換素子において、前記排気流路の直線部分における空気の速度分布が一様となるように、前記排気流路の直線部分に流路断面積を減ずる抵抗片を設けたことを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記抵抗片を設けた排気流路の直線部分は、前記排気流路の傾斜部分との境界となる境界部であることを特徴とする。

本発明にかかる全熱交換素子は、給気流路の直線部分に流路断面積を減ずる抵抗を設けたので、給気流路の直線部分における空気の速度分布が一様となるように改善され、熱交換率が高められる。

また、本発明にかかる全熱交換素子は、排気流路の直線部分に流路断面積を減ずる抵抗を設けたので、排気流路の直線部分における空気の速度分布が一様となるように改善され、熱交換率が高められる。

図１は、本発明の実施の形態である全熱交換素子を搭載した全熱交換器を示す概念図である。 図２は、本発明の実施の形態である全熱交換素子を示す概念図である。 図３は、全熱交換素子に設けられた給気流路を示す平面図である。 図４は、図３に示したＩＶ−ＩＶ断面図である。 図５は、全熱交換素子に設けられた排気流路を示す平面図である。 図６は、図５に示したＶＩ−ＶＩ断面図である。 図７は、流路を構成する経路を示す図である。

以下に、本発明にかかる全熱交換素子の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、本発明の実施の形態である全熱交換素子を搭載した全熱交換器を示す概念図である。本発明の実施の形態である全熱交換素子１を搭載した全熱交換器１００は、静止形の全熱交換器であって、温度および湿度の異なる空気の間で熱と湿気とを交換する。

図１に示すように、全熱交換器１００は、屋外から室内に連通する給気流路１０１と、室内から屋外に連通する排気流路１０２とを有している。本発明の実施の形態である全熱交換素子１は、給気流路１０１と排気流路１０２とに跨いで設けられ、給気流路１０１に流れる空気と排気流路１０２に流れる空気との間で熱と湿気とを交換する。

給気流路１０１の途中には、ファンＦが設けてあり、屋外から外気ＯＡを導入し、全熱交換素子１に供給し、全熱交換素子１から室内に給気ＳＡを供給する。同様に、排気流路１０２の途中には、ファンＦが設けてあり、室内から還気ＲＡを導入し、全熱交換素子１に供給し、全熱交換素子１から屋外に排気ＥＡを排出する。

図２は、本発明の実施の形態である全熱交換素子を示す概念図である。図２に示すように、本発明の実施の形態である全熱交換素子１は、対向流型の全熱交換素子であって、平面視六角形を成している。全熱交換素子１は、仕切板２と間隔板３とを交互に積層することにより、仕切板２と仕切板２との間隔が確保され、仕切板２を境にして、給気流路４と排気流路５とが隣接する。そして、仕切板２の積層方向に給気流路４と排気流路５とが交互に設けられ、給気流路４に流れる空気と排気流路５に流れる空気との間で熱と湿気とが交換される。

仕切板２は、熱交換に適した平坦な板状体で構成され、一方の面に給気流路４が設けられ、他方の面に排気流路５が設けられる。そして、仕切板２の一方の面に設けられた給気流路４に流れる空気（給気）と他方の面に設けられた排気流路５に流れる空気（排気）との間で熱と湿気とが交換される。仕切板２は、熱交換に適した通気抵抗度が１００秒以上の紙、たとえば、ビスコース紙が用いられる。なお、ビスコース紙は、湿潤状態でも十分な引っ張り強度を発揮する。

間隔板３は、仕切板２と仕切板２との間隔を確保するとともに、仕切板２と仕切板２との間に給気流路４あるいは排気流路５を構成するためのもので、たとえば、仕切板２と同一の材質で構成される。

図３は、全熱交換素子に設けられた給気流路を示す平面図であり、図４は、図３に示したＩＶ−ＩＶ断面図である。また、図５は、全熱交換素子に画成された排気流路を示す平面図であり、図６は、図５に示したＶＩ−ＶＩ断面図である。

上述したように、本発明の実施の形態である全熱交換素子１は、対向流型の全熱交換素子であって、図３に示すように、仕切板２の一方の面に設けられた給気流路４は、直線部分４１と、直線部分４１に対して右斜め下方に傾き、直線部分４１に空気を供給する傾斜部分（吸込側傾斜部分）４２と、直線部分４１に対して左斜め下方に傾き、直線部分４１から空気が供給される傾斜部分（吐出側傾斜部分）４３とを有している。したがって、図３に示す給気流路４は、吸込側傾斜部分４２から直線部分４１に空気を供給し、直線部分４１から吐出側傾斜部分４３に空気が供給される。なお、給気流路４は、直線部分４１に対して左斜め下方に傾いた吐出側傾斜部分４３に代えて、直線部分４１に対して左斜め上方に傾いた吐出側傾斜部分（図示せず）を有するものとしてもよい。このように吐出側傾斜部分の傾く方向を代えると、給気流路４を構成する経路の経路長が略同一となり、経路長の差による抵抗差を小さなものにできる。

また、図５に示すように、仕切板２の他方の面に設けられた排気流路５は、給気流路４に設けた直線部分４１に平行な直線部分５１と、直線部分５１に対して左斜め上方に傾き、直線部分５１に空気を供給する傾斜部分（吸込側傾斜部分）５２と、直線部分５１に対して右斜め上方に傾き、直線部分５１から空気が供給される傾斜部分（吐出側傾斜部分）５３とを有している。したがって、図５に示す排気流路５は、吸込側傾斜部分５２から直線部分５１に空気を供給し、直線部分５１から吐出側傾斜部分５３に空気が供給される。そして、給気流路４の直線部分４１に流れる空気と排気流路５の直線部分５１に流れる空気とがすれ違うことにより、効率的な熱交換を可能にしている。なお、上述したように、給気流路４の吐出側傾斜部分４３の傾く方向を左斜め下方から左斜め上方に代えた場合には、排気流路の吐出側傾斜部分５３の傾く方向を右斜め上方から右斜め下方に代えるものとする。このように、吐出側傾斜部分の傾く方向を代えると、給気流路を構成する経路の
経路長が略同一となり、経路長の差による抵抗差を小さなものにできる。

そして、給気流路４の吸込側傾斜部分４２の端部は、上述した六角形の一辺（図３において右下となる辺）に開口し、吸込口４２ａとなる。また、給気流路４の吐出側傾斜部分４３の端部は、吸込口４２ａと一つおいて隣り合う他辺（図３において左下となる辺）に開口し、吐出口４３ａとなる。同様に、排気流路５の吸込側傾斜部分５２の端部は、給気流路４の吸込口４２ａと対向する他辺（図５において左上となる辺）に開口しており、吸込口となる。また、排気流路５の吐出側傾斜部分５３の端部は、吸込口５２ａと一つおいて隣り合う他辺（給気流路４の吐出口と対向する他辺（図５において右上となる辺））に開口し、吐出口５３ａとなる。

また、図３および図４に示すように、本発明の実施の形態である全熱交換素子１は、給気流路４の直線部分４１における空気の速度分布が一様となるように、給気流路４の直線部分４１に流路断面積を減ずる抵抗片６が設けてある。図３に示すように、抵抗片６を設ける直線部分４１は、給気流路４の傾斜部分（吸込側傾斜部分）４２との境界となる境界部（屈曲部）が好ましいが、給気流路４の直線部分４１における空気の速度分布が一様となるように作用する部位であれば、境界部に限られるものではない。

また、図５および図６に示すように、本発明の実施の形態である全熱交換素子１は、排気流路５の直線部分５１における空気の速度分布が一様となるように、排気流路５の直線部分５１に流路断面積を減ずる抵抗片７が設けてある。図５に示すように、抵抗片７を設ける直線部分５１は、排気流路５の傾斜部分（吸込側傾斜部分）５２との境界となる境界部（屈曲部）が好ましいが、排気流路５の直線部分５１における空気の速度分布が一様となるように作用する部位であれば、境界部に限られるものではない。

上述した本発明の実施の形態である全熱交換素子１は、給気流路４の排気流路５との間で熱と湿気とを交換する直線部分４１における空気の速度分布が一様となるように、給気流路４の直線部分４１に流路断面積を減ずる抵抗片６を設けたので、給気流路４の直線部分４１における空気の速度分布が一様となるように改善され、熱交換率が高められる。

また、排気流路５の給気流路４との間で熱と湿気とを交換する直線部分５１における空気の速度分布が一様となるように、排気流路５の直線部分５１に流路断面積を減ずる抵抗片７を設けたので、排気流路５の直線部分５１における空気の速度分布が一様となるように改善され、熱交換率が高められる。

たとえば、図７に示すように、四つの経路を構成し、最も長い経路を経路Ａ、最も短い経路を経路Ｂとする。そして、経路Ａに抵抗片を設けない場合において、経路Ａの抵抗を１００とすれば経路Ｂの抵抗が５５となる。一方、経路Ａの境界部（屈曲部）に抵抗片Ｒを設けた場合において、経路Ａの抵抗を１００とすれば経路Ｂの抵抗が８０となる。このことは、空気の流入速度、経路差があっても流路断面積が減ずるように流路の直線部に抵抗片Ｒを設けると、流路の直線部分を流れる空気の速度分布が改善され、全熱交換素子の熱交換率を高めることができることを意味する。

なお、上述した実施の形態では、給気流路４の直線部分４１に抵抗片６を設けるとともに、排気流路５の直線部分５１に抵抗片７を設けることとしたが、給気流路４の直線部分４１あるいは排気流路５の直線部分５１のいずれか一方に抵抗６，７を設けた場合であっても流路の直線部分を流れる空気の速度分布が改善され、熱交換率が高められる。

１ 全熱交換素子
２ 仕切板
３ 間隔板
４ 給気流路
４１ 直線部分
４２ 吸込側傾斜部分
４２ａ 吸込口
４３ 吐出側傾斜部分
４３ａ 吐出口
５ 排気流路
５１ 直線部分
５２ 吸込側傾斜部分
５２ａ 吸込口
５３ 吐出側傾斜部分
５３ａ 吐出口
６ 抵抗片
７ 抵抗片
１００ 全熱交換器
１０１ 給気流路
１０１ 給気流路
１０２ 排気流路
Ｆ ファン
ＯＡ 外気
ＳＡ 給気
ＲＡ 還気
ＥＡ 排気

Claims (4)

1. 直線部分と該直線部分に対して傾斜し、該直線部分に空気を供給する傾斜部分とを有する給気流路と、前記給気流路の直線部分に平行な直線部分を有する排気流路とが仕切板を境にして隣接するように構成した全熱交換素子において、
   前記給気流路の直線部分における空気の速度分布が一様となるように、前記給気流路の直線部分に流路断面積を減ずる抵抗片を設けたことを特徴とする全熱交換素子。
2. 前記抵抗片を設けた給気流路の直線部分は、前記給気流路の傾斜部分との境界となる境界部であることを特徴とする請求項１に記載の全熱交換素子。
3. 直線部分を有する給気流路と、前記給気流路の直線部分に平行な直線部分と該直線部分に対して傾斜し、該直線部分に空気を供給する傾斜部分とを有する排気流路とが仕切板を境にして隣接するように構成した全熱交換素子において、
   前記排気流路の直線部分における空気の速度分布が一様となるように、前記排気流路の直線部分に流路断面積を減ずる抵抗片を設けたことを特徴とする全熱交換素子。
4. 前記抵抗片を設けた排気流路の直線部分は、前記排気流路の傾斜部分との境界となる境界部であることを特徴とする請求項３に記載の全熱交換素子。

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