JP2018189315A

JP2018189315A - 高性能低圧損静止型全熱交換素子とその製法

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Publication number: JP2018189315A
Application number: JP2017092713A
Authority: JP
Inventors: 岡野　浩志; Hiroshi Okano; 浩志岡野
Original assignee: Seibu Giken Co Ltd
Current assignee: Seibu Giken Co Ltd
Priority date: 2017-05-09
Filing date: 2017-05-09
Publication date: 2018-11-29
Anticipated expiration: 2037-05-09
Also published as: JP6893686B2

Abstract

【課題】静止型全熱交換素子を低圧損化、高全熱交換性能化、低コスト化する事を目的とする。【解決手段】本発明は、透湿性が有り、ガス遮断性の有るシートに等間隔で複数の折山を入れてリブを形成し、一枚のシートで直交流型全熱交換素子を構成する片ダンボール（ライナー＋コルゲート）形状の全熱交換素子用成形品（段加工品）を作ることによって、圧力損失が低く、全熱交換性能が高い静止型全熱交換素子を低コストで提供することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、たとえば冷暖房時に換気した時の熱エネルギー回収や互いに温度の異なる気体の流れの全熱交換などに用いられる直交流型全熱交換素子に関するものである。

従来、直交流型全熱交換器は冷暖房時に換気した時の顕熱エネルギーの回収とともに湿分を戻すようにしている。このために２つの空気通路の間で湿分の移動ができるように透湿性のある紙で空気通路を遮断している。

以下従来の直交流型全熱交換器の一例を図に沿って説明する。図５は従来例の直交流型全熱交換素子の斜視図である。図５において、１はライナーシートであり透湿性のある難燃紙などよりなり平面状である。

２、３はコルゲートシートであり、これも透湿性のある難燃紙などであり、波付け加工されている。そしてコルゲートシート２及び３はライナーシート１を介して接合され、互いに波の方向が直交している。

これによって互いに直交するとともにライナーシート１によって遮断された空気流通路が形成される。そして各空気流通路に流れる空気の温度が相違する場合は、ライナーシート１を介して顕熱交換がなされる。

またライナーシート１は透湿性があるため、各空気流通路に流れる空気の絶対湿度が相違する場合は、ライナーシート１を介して湿気の交換がなされる。このようにして各空気流通路に流れる空気の全熱交換がなされる。

このような直交流型全熱交換器に用いられる全熱交換素子は、特許文献１の図３に開示されているような、シングルフェーサ装置などの成形機によって製造される。

また、異なる全熱交換素子の製造方法として、特許文献２の図１に開示されているような、平板プレート上に合成樹脂製フィン（リブ）を並列に形成するものや、射出成形や真空成形などで樹脂製のリブ付き平板プレートを製造するものがある。

特開２０１１−１６３６５０号公報特公平６−５５４４２号公報

特許文献１に開示されたものは、難燃紙などの紙製の場合は、コルゲートは単なるスペーサーで通気抵抗になるだけである。またコルゲートとライナーの接触部は、例えばピッチ（コルゲートの山間や谷間の長さ）４.１mmの場合で約１．６mmの幅があり、この部分は紙が二重になり、しかも接着剤で接着されているので全熱交換には寄与しない。またコルゲートとライナー接触部近傍は三角形状の狭窄部が形成され、この部分は全熱交換性能への寄与が弱くしかも空気流の抵抗となるなどの問題があった。

特許文献２などに開示されたものは、コルゲートとライナーの厚みを薄くできないため、空気流の抵抗が増大するという問題があった。

本発明は前記課題を解消するためになされたもので、透湿性が有り、ガス遮断性の有るシートを谷−山−谷と二重折りにしてリブを形成する。リブは等間隔で複数、必要とするシートの全面に形成した成形品を用いることにより、熱交換性能が高く空気流の圧力損失が低い全熱交換素子を提供することを目的とする。

本発明は、透湿性が有り、ガス遮断性の有るシートに等間隔で複数の折山を入れてリブを形成し、一枚のシートで直交流型全熱交換素子を構成する片ダンボール（ライナー＋コルゲート）として機能する全熱交換素子用成形体（段加工品）を作ることを最も主要な特徴とする。

本発明の直交流型全熱交換素子は、透湿性が有り、ガス遮断性の有るシートに等間隔で複数の折山を入れてリブを形成し、前記複数のリブを形成したシートを、リブの先端に接着剤を塗布しながら、１段毎に直交する様に積層して全熱交換素子を製作する。これにより、従来の全熱交換素子より熱交換性能が向上し、空気流の圧力損失を低減させるという利点がある。

また、引用文献１の図１に開示されている、図５のような従来の直交流型全熱交換素子と比較して、シートの使用量が減少することによりコストダウンすることも可能となった。

図１は本実施例の直交流型全熱交換素子の斜視図である。図２は本実施例の直交流型全熱交換素子用のハニカム成形品を作成する成形機の構成を示す図である。図３は本実施例の成形機で成形された成形品の斜視図である。図４は本実施例の直交に積層する前の成形品の斜視図である。図５は従来例の直交流型全熱交換素子の斜視図である。

本発明は、透湿性が有り、ガス遮断性の有るシートに等間隔で複数の折山を入れてリブを形成し、一枚のシートで直交流型全熱交換素子を構成する片ダンボール（ライナー＋コルゲート）形状の全熱交換素子用成形体（段加工品）を作ることで、従来の全熱交換素子より熱交換性能が向上し、空気流の圧力損失を低減させるという目的を実現した。

以下、本発明の実施例の直交流型全熱交換素子斜視図を図１に示す。４は本実施例の直交流型全熱交換素子である。直交流型全熱交換素子４は、難燃紙などの透湿性が有り、ガス遮断性の有るシートによる複数の折山で形成されたリブ５を有するハニカム成形品６を、リブ５が角度９０度で交差する向きで積層し、接着剤で接合して製造される。リブ５によって形成される第一の空気流路７と第二の空気流路８にそれぞれ外気ＯＡと還気ＲＡの異なる状態の空気流を流すことで、ハニカム成形品６の仕切り部９を媒体として外気と還気の間で顕熱及び潜熱の交換が行われる。

ハニカム成形品６を段加工する成形機の構成を図２に示す。成形機は、透湿性が有り、ガス遮断性の有るシート１０を回転ローラＡと回転ローラＢ間で駆動するリブ５の折山を作るキャタピラー状（無限軌道状）の成形ベルト１１へ送ると共に、回転しながら回転ローラＡ部でできた成形ベルト１１の凹部１２に成形ローラ１３の凸部１４でシート１０を押し込む。このとき、凸部１４には、接着剤容器１５に貯蔵された接着剤が二本の接着ローラ１６によって塗布される。凹部１２に折山状に織り込まれたシート１０は、接着剤で接着されリブ５が形成され、押えローラ１７を通ってハニカム成形品６となって成形機から出てくる。

図３は、成形機で段加工されたハニカム成形品６を示す。図３のようにハニカム成形品６は、直交流型全熱交換素子４を製作するのに適切な寸法で切断される。また、リブ５が形成されており、この部分はシート１０が二重になり、しかも接着剤で接着されているので全熱交換には寄与しないが、仕切り部９は全熱交換に寄与する。さらにリブ５は、シートが二重になりしかも接着されているので補強効果があり、熱交換性能向上やコスト低減の目的で出来るだけ薄いシートを用いても、熱交換素子として必要な強度を得ることができるという効果も有る。

切断されたハニカム成形品６は、図４のようにリブ５の先端に接着剤を塗布しながら、一段毎に９０度の角度で回転させて直交するように積層して直交流型全熱交換素子４を製作する。なお、本実施例では、シート１０の折山で形成したリブ５の間隔を等間隔として、リブ５を一段毎に９０度の角度で回転させて積層したが、これに限定されるものではなく、リブ５の間隔は等間隔でなくてもよいし、一段毎に回転させる角度も９０度でなくてもよい。

以上のように構成した本実施例の図１の直交流型全熱交換素子４と図５のコルゲートタイプ直交流型全熱交換素子の従来例と比較を行なう。図５の従来例では、透湿シートのライナーシート１と波型のコルゲートシート２、３を組合わせて片段が形成される。金属製の直交流型熱交換素子では、コルゲートは伝熱フィンとして機能するが、紙製の場合は熱伝導性が良くないので伝熱フィンとして機能せず、コルゲートは単なるスペーサーで、通気抵抗になるだけである。また、コルゲートシート２、３とライナーシート１の接触部は、例えばピッチ４．１ｍｍの場合で約１．６ｍｍの幅があり、この部分は、シートが二重になり、しかも接着剤で接着されているので全熱交換には寄与しない。また、コルゲートシート１とライナーシート２、３接触部近傍は三角形状の狭窄部が形成され、この部分は全熱交換性能への寄与が弱く、しかも空気流の抵抗となっている。

これに対して図１の本実施例では、流路を寸断する壁の面積が半分以下になり、しかも狭窄部が出来ないので圧力損失が大幅に低下する。本実施例では、ライナーとしての仕切り部９を支持するリブ５の接着面積は最小面積であり、湿度透過による全熱交換性能は最大限発揮される。また、スペーサー部（コルゲート）の最小化は原料シートの最小化でもあり、コストダウンに寄与する。

ライナー間の高さを同じくした場合の比較では圧力損失ΔＰは約８０％低減、シートの必要長さは約２０％少なくできる。試算では、コルゲートとライナーの接触接着部を見込まなければ同等性能になるはずだが、接触接着部が半分以下になるので性能向上が見込める。シートの使用量を合わせた構成で比較すると、積み上げ高さが従来例で２．１ｍｍの場合、本実施例では１．４ｍｍで熱交換面積は１．５倍になり、全熱交換性能（全熱交換効率）は従来例で４５％に対して、本実施例では５０〜５８％に向上するが、圧力損失ΔＰは逆に約６割減少するという効果を有する。従来例と本実施例（ライナー高さ同じ：高さ２．１ｍｍ、シート長同じ：高さ１．４ｍｍ）の比較表を表１に示す。

以上のように、本実施例の成形機によるハニカム成形品で構成された直交流型全熱交換素子を使うことによって、従来の直交流型全熱交換素子と比較して、全熱交換性能の向上、圧力損失の低減、原料シート使用量減少によるコストダウンが可能となる。なお、本実施例では、難燃紙など透湿性が有り、ガス遮断性の有るシートを用いたが、これに限定されるものではなく、透湿性が無いシートを用いることにより直交流型顕熱交換素子にも使用できる。

本発明は、上記のように折山成形が出来る程度の厚みで、透湿性が有り、ガス遮断性の有るシートを用いることにより、全熱交換性能が高く、低圧力損失の直交流型全熱交換素子を安価に提供することができる。また、アルミ箔など透湿性が無く、ガス遮断性の有る金属薄膜などを用いることにより、熱交換性能が高く、低圧力損失の直交流型顕熱交換素子を安価に提供することができる。

１ライナーシート
２、３コルゲートシート
４直交流型全熱交換素子
５リブ
６ハニカム成形品
７第一の空気流路
８第二の空気流路
９仕切り部
１０シート
１１成形ベルト
１２凹部
１３成形ローラ
１４凸部
１５接着剤容器
１６接着ローラ
１７押えローラ
Ａ、Ｂ回転ローラ

Claims

一枚のガス遮断性の有るシートに、所定間隔で同一高さの複数の折山を設けてスペーサーとしてのリブを形成した成形体を複数段積層したものであって、奇数段の前記成型体と偶数段の前記成型体とが相互に所定角度を持っているよう積層したことを特徴とする直交流型熱交換素子。
前記シートが透湿性の有る材料よりなることを特徴とする直交流型全熱交換素子。
前記シートが非透湿性である材料よりなることを特徴とする直交流型顕熱交換素子。
前記直交流型熱交換素子の構成部材であるハニカム状成形体の製造方法であって、前記ハニカム状成形体の製造方法が、２本の回転ローラ間で駆動する無限軌道状の成形ベルトと前記成形ベルトの前記回転ローラとの接触部分に生じた凹部に、前記シートに接着剤を付着させて成形ローラの凸部で押し込むことによって、前記シートの全面にリブを形成することを特徴とするハニカム状成形体の製造方法。