JP2015190685A - 全熱交換素子とそれを用いた熱交換気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外気温度が極低温の場合に全熱交換素子の外気入口部分で排気空気が凍結し、排気風路が閉塞することにより第一種換気が継続できなくなる。【解決手段】複数の伝熱紙２を所定間隔を設けて積層し、一段置きに給気空気を通風させる給気側風路３と、排気空気を通風させる排気側風路４を形成して、給気空気と排気空気の間でエネルギーを交換する全熱交換素子１であって、伝熱紙２の表面をレーン状に仕切る間隔リブ５によって複数の通風路が形成され、排気側風路４において、給気側風路３の入口側にあたる通風路Ｂ７に、隣接する風路よりも局部的に風路幅が狭くなる凸部Ｂ９を有する構成とした。【選択図】 図２

Description

本発明は、の全熱交換型換気装置、またはその他の空気調和機に使用する積層構造の全熱交換素子に関する。

従来、この種の全熱交換素子は、内部の風速分布を均等とすべく風路幅が均等となるよう分割リブが配置されたものが知られている。

以下、その全熱交換素子について図４を参照しながら説明する。

図４に示すように、全熱交換素子１０１は、所定間隔を設けて積層した複数の伝熱紙１０２間に形成される通風路の一段おきに給気空気Ａと排気空気Ｂを通風させてエネルギーを交換するものである。そして、給気空気Ａを通風させる給気風路１０３と排気空気Ｂを通風させる排気風路１０４が伝熱紙１０２を隔てて対向する対向部１０５と、給気空気Ａを通風させる給気風路１０３と排気空気Ｂを通風させる排気風路１０４が伝熱紙１０２を隔てて斜交する斜交部１０６を有し、且つ給気空気Ａと排気空気Ｂの流入口１０７及び流出口１０８以外の部分からの気流の漏れを防止する遮蔽リブ１０９と、給気風路１０３及び排気風路１０４に分割リブ１１０を有する六角形状の全熱交換素子１０１である。

特開平８−２９１９９０号公報

このような従来の技術は、外気温度が極低温の場合に全熱交換素子の外気入口部分で排気空気が凍結し、排気風路が閉塞することにより第一種換気（給気・排気ともに送風機を用いた換気形態）が継続できなくなるという課題を有していた。

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、熱交換素子の外気入口部分における排気空気の凍結を抑制し、第一種換気を継続できる温度範囲を低温側に広げることを目的とする。

そして、この目的を達成するために、複数の伝熱紙を所定間隔を設けて積層し、一段置きに給気空気を通風させる給気側風路と、排気空気を通風させる排気側風路を形成して、給気空気と排気空気の間でエネルギーを交換する全熱交換素子であって、
伝熱紙の表面をレーン状に仕切る間隔リブによって複数の通風路が形成され、
排気側風路において、給気側風路の入口側にあたる通風路Ｂに、隣接する風路よりも局部的に風路幅が狭くなる凸部Ｂを有することを特徴とした全熱交換素子としたものであり、これにより所期の目的を達成するものである。

本発明によれば、複数の伝熱紙を所定間隔を設けて積層し、一段置きに給気空気を通風させる給気側風路と、排気空気を通風させる排気側風路を形成して、給気空気と排気空気の間でエネルギーを交換する全熱交換素子であって、
伝熱紙の表面をレーン状に仕切る間隔リブによって複数の通風路が形成され、
排気側風路において、給気側風路の入口側にあたる通風路Ｂに、隣接する風路よりも局部的に風路幅が狭くなる凸部Ｂを有することを特徴とした全熱交換素子としたことにより、通風路Ｂ内の凍結を抑制できる。

本発明の実施の形態１の熱交換素子を示す概略斜視図 同熱交換素子を示す概略斜視図 本発明の実施の形態２の熱交換素子を示す概略斜視図 従来の熱交換素子を示す概略斜視図

本発明の請求項１記載の熱交換素子は、複数の伝熱紙を所定間隔を設けて積層し、一段置きに給気空気を通風させる給気側風路と、排気空気を通風させる排気側風路を形成して、給気空気と排気空気の間でエネルギーを交換する全熱交換素子であって、
伝熱紙の表面をレーン状に仕切る間隔リブによって複数の通風路が形成され、
排気側風路において、給気側風路の入口側にあたる通風路Ｂに、隣接する風路よりも局部的に風路幅が狭くなる凸部Ｂを有する。このような構成により、通風路Ｂを流れる排気の風量が少なくなり、風速が低下することで潜熱交換効率が高くなる。そして、外気入口近傍（すなわち、給気側風路の入口側）では、排気側風路の通風路Ｂを流れる排気中の絶対湿度量が少なくなるので、通風路Ｂ内の凍結を抑制できるという効果を奏する。

また、通風路Ｂを形成する間隔リブに、通風路Ｂ側に突出する凸部Ｂを設けてもよい。

また、給気側風路において、排気側風路の入口側にあたる通風路Ａに、隣接する風路よりも局部的に風路幅が狭くなる凸部Ａを設けてもよい。

また、通風路Ａを形成する間隔リブに、通風路Ａ側に突出する凸部Ａを設けてもよい。

また、凸部Ａは、通風路Ａの出口部分に設け、凸部Ｂは、前記通風路Ｂの出口部分に設けてもよい。

また、複数の伝熱紙を所定間隔を設けて積層し、一段置きに給気空気を通風させる給気側風路と、排気空気を通風させる排気側風路を形成して、給気空気と排気空気の間でエネルギーを交換する全熱交換素子であって、伝熱紙は、点対称形状で形成し、伝熱紙の表面をレーン状に仕切る間隔リブによって複数の通風路が形成され、給気側風路において、前記排気側風路の出口側にあたる通風路Ｃに、隣接する風路よりも局部的に風路幅が狭くなるように２つの凸部Ｃを設け、排気側風路において、給気側風路の出口側にあたる通風路Ｄに、隣接する風路よりも局部的に風路幅が狭くなるように２つの凸部Ｄを設け、２つの凸部Ｃ、前記２つの凸部Ｄは、前記伝熱紙の対称点を中心に点対称となる位置に設けた構成にしてもよい。これにより１８０度回転させても同じ形状となり、同様の作用、同様の効果となるため製造時やメンテナンス時に方向を規制する必要がなくなるという効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
本実施の形態の全熱交換素子１は、図１及び図２に示すように、伝熱紙２を所定間隔を設けて積層したものである。伝熱紙２は、平面形状で主にセルロース繊維や透湿性シートでできている。また、全熱交換素子１は、熱交換気装置に搭載されて、一段置きに給気空気Ｘを通風させる給気側風路３と、排気空気Ｙを通風させる排気側風路４を形成している
。すなわち、全熱交換素子１は、給気空気Ｘと排気空気Ｙの間で顕熱と潜熱からなるエネルギーを交換するものである。

伝熱紙２は、その表面をレーン状に仕切る間隔リブ５を有している。伝熱紙２の表面上（言い換えると、複数の伝熱紙２の間）には、この間隔リブ５と伝熱紙２によって、断面形状が略四角形状の通風路が複数形成されている。間隔リブ５は、主に樹脂材料やセルロース繊維にて構成されている。

そして、排気側風路４、すなわち、排気空気Ｙを通過させる通風路において、給気側風路３の入口側にあたる通風路Ｂ７には、この通風路Ｂ７の風路幅が隣接する通風路よりも狭くなるように、略三角形状の凸部Ｂ９が設けられている。

この通風路Ｂ７においては、凸部Ｂ９が障害となって、通過する風量が小さくなる。すなわち、通風路Ｂ７の凸部Ｂ９以外の場所においては、隣接する通風路よりも風速が遅くなることになる。そして、風速が低下することで、排気空気Ｙが伝熱紙２に接触する時間が長くなることにより潜熱交換効率が高くなる。よって、通風路Ｂ７を流れる排気空気Ｙは、給気側風路３の入口側近傍に到達するまでに潜熱交換をして絶対湿度量が少なくなる。通風路Ｂ７の給気側風路３の入口側近傍では、絶対湿度量の小さい空気が通過するので、通風路Ｂ７内の凍結を抑制できることになる。

なお、凸部Ｂ９は、通風路Ｂ７を狭窄することが目的となるため場所や形状は特に問わない。

また、給気側風路３、すなわち、給気空気Ｘを通過させる通風路において、排気側風路４の入口側にあたる通風路Ａ６にも、この通風路Ａ６の風路幅が隣接する通風路よりも狭くなるように、略三角形状の凸部Ａ８を設けてもよい。このように構成することにより、給気側風路３における通風路Ａ６と、排気側風路４における通風路Ｂ７とは同じ機能を有するので、全熱交換素子１の取付方向を気にせず取り付けることが可能になる。すなわち、伝熱紙２の表裏どちらが給気側風路３（あるいは排気側風路４）となってもよい。

なお、凸部Ａ８は、凸部Ｂ９と同様、通風路Ａ６を狭窄することが目的となるため場所や形状は特に問わない。
（実施の形態２）
図３を用いて、第２の実施の形態について説明する。第１の実施の形態の全熱交換素子１と同じ構成については、同じ番号を付して詳細な説明を省略する。

第２の実施の形態における全熱交換素子１は、図３に示すように、給気側風路３において、排気側風路４の出口側にあたる通風路Ｃ１０の２箇所に凸部Ｃ１２を設け、排気側風路４において、給気側風路３の出口側にあたる通風路Ｄ１１の２箇所に凸部Ｄ１３を設けたものである。

そして、本実施の形態において、伝熱紙２は点対称の形状となっている。

凸部Ｃ１２は、通風路Ａ６の２箇所に、伝熱紙２の対称点を中心として点対称となるように同じ形状で設けられるのである。同様に、凸部Ｄ１３は、通風路Ｂ７の２箇所に、伝熱紙２の対称点を中心として点対称となるように同じ形状の凸部Ｄ１３が設けられるのである。この凸部Ｃ１２，Ｄ１３は、第１の実施の形態における凸部Ａ８、凸部Ｂ９と同様、通風路Ｃ１０，通風路Ｄ１１それぞれに隣接する風路よりも局部的に風路幅が狭くなるように設けられる。

図３においては、例として、通風路Ｃ１０，通風路Ｄ１１の入口、出口部分に凸部Ｃ１２，Ｄ１３を設けてある。

このような構成により、通風路Ｃ１０を形成する伝熱紙２と通風路Ｄ１１を形成する伝熱紙２は、１８０度回転させても同じ形状となる。すなわち、同一の部品（伝熱紙２）で全熱交換素子１を構成できることになる。

なお、凸部Ｃ１２、凸部Ｄ１３は、凸部Ａ８，凸部Ｂ９と同様、通風路Ｃ１０、通風路Ｄ１１を狭窄することが目的であって、上記効果を得るために、同一の形状、点対称という条件を除けば、どんな形状であってもよいし、設置場所も入口、出口に限定されるものではない。

本発明は、家庭用の熱交換型換気扇やビルなどの熱交換型換気装置、またはその他の空気調和機に使用する積層構造の熱交換素子に適用できる。

１ 全熱交換素子
２ 伝熱紙
３ 給気側風路
４ 排気側風路
５ 間隔リブ
６ 通風路Ａ
７ 通風路Ｂ
８ 凸部Ａ
９ 凸部Ｂ
１０ 通風路Ｃ
１１ 通風路Ｄ
１２ 凸部Ｃ
１３ 凸部Ｄ

Claims (7)

1. 複数の伝熱紙を所定間隔を設けて積層し、一段置きに給気空気を通風させる給気側風路と、排気空気を通風させる排気側風路を形成して、給気空気と排気空気の間でエネルギーを交換する全熱交換素子であって、
   前記伝熱紙の表面をレーン状に仕切る間隔リブによって複数の通風路が形成され、
   前記排気側風路において、前記給気側風路の入口側にあたる通風路Ｂに、隣接する風路よりも局部的に風路幅が狭くなる凸部Ｂを有することを特徴とした全熱交換素子。
2. 前記通風路Ｂを形成する間隔リブに、前記通風路Ｂ側に突出する凸部Ｂを設けた請求項１記載の全熱交換素子。
3. 前記給気側風路において、前記排気側風路の入口側にあたる通風路Ａに、隣接する風路よりも局部的に風路幅が狭くなる凸部Ａを設けた請求項１または２記載の全熱交換素子。
4. 前記通風路Ａを形成する間隔リブに、前記通風路Ａ側に突出する凸部Ａを設けた請求項３記載の全熱交換素子。
5. 前記凸部Ａは、前記通風路Ａの出口部分に設け、前記凸部Ｂは、前記通風路Ｂの出口部分に設けた請求項４記載の全熱交換素子。
6. 複数の伝熱紙を所定間隔を設けて積層し、一段置きに給気空気を通風させる給気側風路と、排気空気を通風させる排気側風路を形成して、給気空気と排気空気の間でエネルギーを交換する全熱交換素子であって、
   前記伝熱紙は、点対称形状で形成し、
   前記伝熱紙の表面をレーン状に仕切る間隔リブによって複数の通風路が形成され、
   前記給気側風路において、前記排気側風路の出口側にあたる通風路Ｃに、隣接する風路よりも局部的に風路幅が狭くなるように２つの凸部Ｃを設け、
   前記排気側風路において、前記給気側風路の出口側にあたる通風路Ｄに、隣接する風路よりも局部的に風路幅が狭くなるように２つの凸部Ｄを設け、
   前記２つの凸部Ｃ、前記２つの凸部Ｄは、前記伝熱紙の対称点を中心に点対称となる位置に設けられたことを特徴とした全熱交換素子。
7. 請求項１〜６いずれかひとつに記載の全熱交換素子を搭載した熱交換気装置。

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