JP2017062094A - 熱交換素子 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストの増加を抑えて、単位素子同士の接合強度を確保した熱交換素子を提供する。
【解決手段】所定間隔を設けて積層した複数の伝熱シート２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熱交換素子であって、 第１遮蔽リブ９は、給気風路３と排気風路４が平行になる部分に設けられ、第１遮蔽リブ９には第１熱溶着部１３が設けられ、第１熱溶着部１３によって、隣り合う複数の第１遮蔽リブ９は互いに結合されている熱交換素子。
【選択図】図４

Description

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などに使用する積層構造の熱交換素子に関する。

従来、この種の熱交換素子は、遮蔽リブや分割リブを樹脂で成型する際に伝熱シートをインモールド成型し一体とするものが知られている。

以下、その熱交換素子について図７を参照しながら説明する。

図７に示すように、熱交換素子１０１は、所定間隔を設けて積層した複数の伝熱シート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を通風させて熱交換するものである。

そして、伝熱シート１０２上には、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、分割リブ１１０を備えている。

この伝熱シート１０２は、遮蔽リブ１０９と分割リブ１１０を成型する際にインモールド成型され、一体となるようにした構成であった。

特開２０１４−０６６３９７号公報

このような従来の熱交換素子においては、複数枚重ねた単位素子同士の接合強度がそのままでは不十分であり、製造コストをかけて接合強度を確保する構成が必要であった。

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、低コストで単位素子同士の接合強度を確保した熱交換素子を提供することを目的とする。

そして、この目的を達成するために、本発明に係る熱交換素子は、所定間隔を設けて積層した複数の伝熱シート間に形成される通風路の一段おきに給気空気と排気空気を通風させてエネルギーを交換する熱交換素子であって、前記給気空気と前記排気空気の流入口および流出口以外の部分からの気流の漏れを防止する遮蔽リブと、前記給気空気を通風させる給気風路及び前記排気空気を通風させる排気風路に設けられた分割リブと、前記流入口および前記流出口に設けられた連結リブとを有し、前記遮蔽リブは第１遮蔽リブおよび第２遮蔽リブからなり、前記第１遮蔽リブは、給気風路と排気風路が平行になる部分に設けられ、前記第２遮蔽リブは、前記流入口および前記流出口の部分に設けられ、前記第２遮蔽リブと前記分割リブは、前記流入口および前記流出口の部分において前記連結リブによって連結され、前記第１遮蔽リブには第１熱溶着部が設けられ、前記第１熱溶着部によって、隣り合う複数の前記第１遮蔽リブは互いに結合されていることとしたものであり、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、熱溶着部を設けることで、製造コストの増加を抑えて、単位素子同士の接合強度を確保した熱交換素子を提供できる。

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 同熱交換素子を示す概略斜視図 熱溶着後の同熱交換素子を示す概略斜視図 熱溶着前の同熱交換素子を示す概略斜視図 熱溶着前の同熱交換素子を示す概略斜視図 従来の熱交素子を示す概略斜視図

本発明に係る熱交換素子は、所定間隔を設けて積層した複数の伝熱シート間に形成される通風路の一段おきに給気空気と排気空気を通風させてエネルギーを交換する熱交換素子であって、前記給気空気と前記排気空気の流入口および流出口以外の部分からの気流の漏れを防止する遮蔽リブと、前記給気空気を通風させる給気風路及び前記排気空気を通風させる排気風路に設けられた分割リブと、前記流入口および前記流出口に設けられた連結リブとを有し、前記遮蔽リブは第１遮蔽リブおよび第２遮蔽リブからなり、前記第１遮蔽リブは、給気風路と排気風路が平行になる部分に設けられ、前記第２遮蔽リブは、前記流入口および前記流出口の部分に設けられ、前記第２遮蔽リブと前記分割リブは、前記流入口および前記流出口の部分において前記連結リブによって連結され、前記第１遮蔽リブには第１熱溶着部が設けられ、前記第１熱溶着部によって、隣り合う複数の前記第１遮蔽リブは互いに結合されている、という構成を有する。

この構成によれば、熱交換素子の単位素子同士の接合を溶着で行なうこととなるので、他の連結部品や接着剤を使用することなく、単位素子同士の熱溶着による結合で、複数の単位素子からなる素子ブロックを構成できるため、材料点数が少なく、安価に単位素子同士の接合強度を確保した熱交換素子を得ることができる。

また、前記流入口および前記流出口において、前記第２遮蔽リブには第２熱溶着部が設けられ、前記第２熱溶着部によって、前記第２遮蔽リブと前記連結リブは結合されている、
という構成にしてもよい。

この構成によれば、第２熱溶着部追加により溶着箇所が増えるので、単位素子同士の接合強度をさらに強固にすることができる。

また、前記第１熱溶着部および前記第２熱溶着部は前記伝熱シートに垂直な方向に沿って柱状に設けられ、前記第２熱溶着部の幅は前記第１熱溶着部の幅よりも小さい、という構成にしてもよい。

この構成によれば、第２熱溶着部の幅を第１熱溶着部の幅より小さくすることにより、入口、出口の風路抵抗を低減することとなるので、単位素子同士の接合強度を確保しつつ風路抵抗を低減することができる。

また、前記第１熱溶着部は前記伝熱シートに垂直な方向に沿って柱状に設けられ、前記第１熱溶着部の側方には、熱溶着によって溶けた材料が流れ込んだ溝が設けられている、という構成にしてもよい。

この構成によれば、溶着時に材料が溝に流れ込み、溶着部をフラットに近い形状にすることとなるので、熱交換素子を収納する本体から熱交換素子を容易に取り外したり、本体に熱交換素子を容易に挿入したりすることができる。

また、前記第１熱溶着部は、筒状の凹と筒状の凸を設けて嵌合した嵌合部を熱溶着して形成した、という構成にしてもよい。

この構成によれば、熱溶着時に筒状の凸と嵌った筒状の凹が変形し嵌め殺しになることとなるので、嵌め殺し形状により、筒状の凸と嵌った筒状の凹が溶着部として潰れていれば、当該溶着部分の強度が十分に確保できていることになる。

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）
本実施の形態の熱交換素子１は、図１および図２に示すように、所定間隔を設けて積層した複数の伝熱シート２間に給気空気Ａを通風させる給気風路３と排気空気Ｂを通風させる排気風路４が交互に形成されるものである。

伝熱シート２は、外形を例えば六角形として、給気風路３と排気風路４が伝熱シート２を隔てて対向する対向部５と、給気風路３と排気風路４が伝熱シート２を隔てて斜交する斜交部６を有している。なお、伝熱シートとは、伝熱板または伝熱紙などの熱を伝えるシートのことである。

そして、給気流入口７ａ、排気流入口７ｂ、給気流出口８ａ、および排気流出口８ｂ以外の部分からの気流の漏れを防止する第１遮蔽リブ９と第２遮蔽リブ９’が設けられる。

第１遮蔽リブ９は、給気風路３と排気風路４が平行になる部分に設けられる。

第２遮蔽リブ９’は、給気流入口７ａ、排気流入口７ｂ、給気流出口８ａ、排気流出口８ｂの部分に設けられる。

給気風路３及び排気風路４に分割リブ１０が設けられる。

給気流入口７ａ、排気流入口７ｂ、給気流出口８ａ、排気流出口８ｂにおいて、第２遮蔽リブ９’と分割リブ１０とを連結する連結リブ１１が設けられる。

なお、図３に示すように、連結リブ１１を三角形もしくは台形の断面形状としてもよい。

連結リブ１１は、伝熱シート２の折り曲げ部１２ａまたは折り曲げ部１２ｂを介して、一段上にある第２遮蔽リブ９’と接続され、第２遮蔽リブ９’及び分割リブ１０の上方に突出して設けてもよい。

図４に示すように、本実施形態の特徴は、第１遮蔽リブ９に複数の第１熱溶着部１３が設けられていることである。

この第１熱溶着部１３は、第１遮蔽リブ９から外側に突出して形成された第１溶着リブ１８（図５）に熱を加えて、第１溶着リブ１８の一部または全部が熱溶着時に溶けたものである。なお、図２および図３では溶着リブおよび熱溶着部を図示していない。図１では熱溶着部を符号を付さずに点線で表示している。

図６に示すように、第１溶着リブ１８は上方向または下方向に筒状の凹１６と筒状の凸１７を有している。１枚の伝熱シートおよび１層のリブからなる単位素子を重ねた状態において、筒状の凹１６と筒状の凸１７は互いに嵌合して嵌合部となる。

そして、第１溶着リブ１８の嵌合部を熱溶着するときに、第１遮蔽リブ９から外側に突出した上記嵌合部の一部分が熱溶着により溶け、嵌合された隙間を埋めて熱溶着後に固まる。

この結果、嵌合部が嵌め殺しになり、単位素子間の連結を強固にすることができる。すなわち、第１熱溶着部１３によって、隣り合う複数の第１遮蔽リブ９は互いに強固に結合されることになる。

このように、本実施形態の熱交換素子によれば、熱交換素子の単位素子同士の接合を溶着で行なうこととなるので、他の連結部品や接着剤を使用することなく、単位素子同士の熱溶着による結合で、複数の単位素子からなる素子ブロックを構成できるため、材料点数が少なく、安価に単位素子同士の接合強度を確保した熱交換素子を得ることができる。

また、図４に示すように、第２遮蔽リブ９’には第２熱溶着部１４が設けられることが好ましい。

この第２熱溶着部１４は、第２遮断リブ９’から外側に突出して形成された第２溶着リブ１９（図５）に熱を加えて、第２溶着リブ１９の一部または全部が熱溶着時に溶けたものである。

第１熱溶着部１３だけでなく、第２熱溶着部１４も設けることで、溶着箇所が増えるので、単位素子同士の接合強度をさらに強固にすることができる。すなわち、第２熱溶着部１４によって、第２遮蔽リブ９’と連結リブ１１は互いに強固に結合されることになる。

また、図４に示すように、第１熱溶着部１３および第２熱溶着部１４は伝熱シート２に垂直な方向に沿って柱状に設け、第２熱溶着部１４の幅は第１熱溶着部１３の幅よりも小さくすることが好ましい。

この構成によれば、第２熱溶着部１４の幅を第１熱溶着部１３の幅より小さくすることにより、給気流入口７ａ、排気流入口７ｂ、給気流出口８ａ、排気流出口８ｂにおける空気の損失抵抗を抑えることができる。これにより、単位素子同士の接合強度を確保しつつ風路抵抗を低減することができる。

なお、第１熱溶着部１３および第２熱溶着部１４の幅とは、柱状となった高さ方向に対して直交する方向における横の長さをいう。

また、図５に示すように、第１溶着リブ１８の左右には溝１５を設けることが好ましい。溝１５があることで、第１溶着リブ１８の一部が熱溶着により溶けるとき、溶けた材料は溝１５に流れて固まることになる。これにより、第１遮蔽リブ９から突出していた第１溶着リブ１８の一部分は、第１熱溶着部１３になるときに突出が抑えられる。この結果、第１熱溶着部１３は第１遮蔽リブ９に対してフラットに近い形状となり、熱交換素子を収納する本体から熱交換素子を容易に取り外したり、本体に熱交換素子を容易に挿入したりすることができるようになる。

なお、第１溶着リブ１８の一部分を第１遮蔽リブ９から突出させたり、或いは、第２溶着リブ１９の一部分を第２遮断リブ９’から突出させるのは、容易に熱溶着を行うためである。

また、溝１５を設けた場合、第１熱溶着部１３の側方には、熱溶着によって溶けた材料が流れ込んで小さくなった溝が形成され得る。

なお、本実施の形態では、第１溶着リブ１８は、筒状の凹１６と筒状の凸１７とが嵌合して嵌合部を有する構成としたが、必ずしも嵌合部を備える必要はない。凹１６や凸１７のない第１溶着リブ１８を積層し、熱を加えることで第１熱溶着部１３を設けることは可能であり、第１熱溶着部１３を設けることで、本願発明の効果を奏することができる。

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などに適用できる。

１ 熱交換素子
２ 伝熱シート
３ 給気風路
４ 排気風路
５ 対向部
６ 斜交部
７ａ 給気流入口
７ｂ 排気流入口
８ａ 給気流出口
８ｂ 排気流出口
９ 第１遮蔽リブ
９’第２遮蔽リブ
１０ 分割リブ
１１ 連結リブ
１２ａ 折り曲げ部
１２ｂ 折り曲げ部
１３ 第１熱溶着部
１４ 第２熱溶着部
１５ 溝
１６ 筒状の凹
１７ 筒状の凸
１８ 第１溶着リブ
１９ 第２溶着リブ

Claims (5)

1. 所定間隔を設けて積層した複数の伝熱シート間に形成される通風路の一段おきに給気空気と排気空気を通風させてエネルギーを交換する熱交換素子であって、
   前記給気空気と前記排気空気の流入口および流出口以外の部分からの気流の漏れを防止する遮蔽リブと、
   前記給気空気を通風させる給気風路及び前記排気空気を通風させる排気風路に設けられた分割リブと、
   前記流入口および前記流出口に設けられた連結リブとを有し、
   前記遮蔽リブは第１遮蔽リブおよび第２遮蔽リブからなり、
   前記第１遮蔽リブは、給気風路と排気風路が平行になる部分に設けられ、
   前記第２遮蔽リブは、前記流入口および前記流出口の部分に設けられ、
   前記第２遮蔽リブと前記分割リブは、前記流入口および前記流出口の部分において前記連結リブによって連結され、
   前記第１遮蔽リブには第１熱溶着部が設けられ、
   前記第１熱溶着部によって、隣り合う複数の前記第１遮蔽リブは互いに結合されていることを特徴とする熱交換素子。
2. 前記流入口および前記流出口において、前記第２遮蔽リブには第２熱溶着部が設けられ、
   前記第２熱溶着部によって、前記第２遮蔽リブと前記連結リブは結合されていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換素子。
3. 前記第１熱溶着部および前記第２熱溶着部は前記伝熱シートに垂直な方向に沿って柱状に設けられ、
   前記第２熱溶着部の幅は前記第１熱溶着部の幅よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の熱交換素子。
4. 前記第１熱溶着部は前記伝熱シートに垂直な方向に沿って柱状に設けられ、
   前記第１熱溶着部の側方には、熱溶着によって溶けた材料が流れ込んだ溝が設けられていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の熱交換素子。
5. 前記第１熱溶着部は、筒状の凹と筒状の凸を設けて嵌合した嵌合部を熱溶着して形成したことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の熱交換素子。

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