JP3045137B2 - 熱交換エレメント - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】一対の風路を流れる空気同士
の間で熱交換するための熱交換エレメントに関する。

【０００２】

【従来の技術】熱交換エレメントとしては、例えば、直
交流形のものがある。これは、通常、略正方形の平板状
の多数の伝熱シートを間隔を開けて対向させて積層し、
積層方向に長い略直方体状に形成されている。直方体の
長手側面が通気面とされ、内部に一対の風路が区画され
て、この一対の風路を流れる空気の間で熱交換する。一
対の風路は、互いに交差する方向に空気を流し、伝熱シ
ート同士の間に交互に設けられている。

【０００３】この熱交換エレメントの製造に際しては、
伝熱シートは、通常、長尺のシート状部材から切り出し
て得られる。得られた伝熱シートの間に棒状のスペーサ
を配置しながら、伝熱シートを積層している。これと同
時にスペーサおよび伝熱シートを接着している。また、
上述のスペーサに代えて、スペーサとしての山形の折り
目を有する伝熱シートを、平板状の伝熱シートの間に配
置した熱交換エレメントもある。

【０００４】何れの構造の熱交換エレメントであって
も、多数の伝熱シートを切り出し、積層して、接着して
いた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、多数の
伝熱シートを切り出して積層し接着するのは、手間がか
かるので、製造コストが高くなる結果、熱交換エレメン
トは高価になっていた。また、伝熱シートをシート状部
材から切り出す際に、材料に無駄が生じることがあるの
で、部品コストも高くなっていた。

【０００６】また、このような直方体状の熱交換エレメ
ントでは、安価且つ薄型で、高い熱交換効率を実現する
ことは困難であった。また、このような課題を解決する
熱交換エレメントであっても、実用化に際して、熱交換
エレメントの風路を空気が均一に流れにくいと、熱交換
の効率が低下することも想定される。このような事態は
回避できれば好ましい。

【０００７】そこで、本発明の目的は、上述の技術的課
題を解決し、薄型、安価且つ高い熱交換効率を確実に実
現できる熱交換エレメントを提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、請求項１記載の発明の熱交換エレメントは、断面波
形の単一の伝熱シートと、この伝熱シートを保持する枠
体と、伝熱シートの両面の波形の頂部にそれぞれ沿って
波形を横断し、対向する伝熱シートの面との間にそれぞ
れ風路を区画する一対の区画材とを備え、各区画材は、
波形の頂部が延びる方向の中間部に配置され、波形の頂
部が延びる方向に沿って区画材の前後に風路の入口と出
口とが設けられたことを第１の特徴とし、これに加え
て、上記波形の頂部が延びる方向に沿って測った風路の
入口および出口の少なくとも一方の幅寸法（Ｃ）の、波
形の高さ寸法（Ｂ）に対する比（Ｃ／Ｂ）は、０．５≦
（Ｃ／Ｂ）≦１．８の関係を満たすことを第２の特徴と
する。

【０００９】この構成の第１の特徴によれば、以下の作
用を奏する。すなわち、単一の伝熱シートの波形の高さ
に一対の区画材の厚みを加えた分の非常に薄い厚みスペ
ースにおいて、各区画材を用いて、伝熱シートの両側に
入口、出口を含めた各風路をコスト安価に区画できる。
波形の頂部が延びる方向に沿って延びる各風路に、伝熱
シートを挟んだ一対の対向流を流すことにより、従来の
直交流型の熱交換エレメントよりも優れた熱交換効率を
得ることができる。すなわち、伝熱面積を容積で除した
値を従来の直交流型のものと等しくした場合、熱交換効
率を例えば３％向上できるという知見を得た。

【００１０】なお、熱交換容量の大きいものを得るに
は、波形の頂部が延びる第１の方向、または波形を横断
する第２の方向に沿って長さを長くした薄型の直方体状
とすればよい。薄型の直方体状の熱交換エレメントであ
れば、壁面や天井裏に設置するのに適している。後者の
第２の方向に沿う長さを長くすることが圧力損失の低下
を招かない点で好ましい。

【００１１】特に、伝熱シートの断面を略矩形波状とし
た場合には、この波形の谷底まで風路幅を広く確保で
き、その結果、波形の谷底まで十分な量の空気を流入さ
せることができ、熱交換を効率よくできる。なお、波形
の略矩形とは、矩形のほか、台形や、Ｕ字形も含むもの
である。

【００１２】さらに、上述の構成の第２の特徴によれ
ば、圧力損失を少なくでき、しかも熱交換効率を高くで
きる。ここで、比（Ｃ／Ｂ）の値としては、（Ｃ／Ｂ）
＜０．５の関係が満たされる場合には、圧力損失が大き
くなり、１．８＜（Ｃ／Ｂ）の関係が満たされる場合に
は、熱交換効率が低くなることから、０．５≦（Ｃ／
Ｂ）≦１．８の関係を満たすことが好ましい。

【００１３】請求項２記載の発明の熱交換エレメント
は、請求項１に記載の発明の第１の特徴に加えて、上記
波形の高さ寸法（Ｂ）の、波形の半ピッチ（Ｐ）に対す
る比（Ｂ／Ｐ）は、５≦（Ｂ／Ｐ）≦２０の関係を満た
すことを特徴とする。この構成によれば、請求項１記載
の発明の第１の特徴による作用に加えて、以下の作用を
奏する。すなわち、例えば、一対の風路に空気を送るた
めの一対の送風ファンを、一方の風路の上流側と、他方
の風路の下流側とにそれぞれ配置する場合に、他方の風
路の気圧は、一方の風路の気圧に対して低くなり、一対
の風路の空気間の圧力バランスが崩れる場合がある。こ
のような場合、伝熱シートの変形により低圧側の風路が
狭くなり、この風路の圧力損失が大きくなることがあ
る。この圧力損失を、上述の関係を満たす場合に、実用
的な範囲内に抑制することができる。ここで、比（Ｂ／
Ｐ）の値としては、（Ｂ／Ｐ）＜５の関係が満たされる
場合は、波形の高さに対して波形のピッチが相対的に広
くなるので、伝熱面が確保されず、熱交換効率が低く、
２０＜（Ｂ／Ｐ）の関係が満たされる場合には、圧力損
失が大きくなり過ぎることから、５≦（Ｂ／Ｐ）≦２０
の関係を満たすことが好ましい。

【００１４】請求項３記載の発明の熱交換エレメント
は、請求項１に記載の発明の第１の特徴に加えて、上記
波形の頂部が延びる方向に沿って測った風路の入口の幅
寸法（Ｃin）の、風路の出口の幅寸法（Ｃout ）に対す
る比（Ｃin／Ｃout ）は、０．４≦（Ｃin／Ｃout ）≦
５の関係を満たすことを特徴とする。この構成によれ
ば、請求項１記載の発明の第１の特徴による作用に加え
て、以下の作用を奏する。すなわち、圧力損失を抑制し
つつ、熱交換効率を高くできる。ここで、比（Ｃin／Ｃ
out ）の値としては、（Ｃin／Ｃout ）＜０．４また
は、５＜（Ｃin／Ｃout ）の関係を満たす場合には、熱
交換効率が低くてしかも圧力損失が大きいことから、
０．４≦（Ｃin／Ｃout ）≦５の関係を満たすことが好
ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態の熱交換エ
レメントを含む換気装置を添付図面を参照しつつ説明す
る。図１は、本発明の一実施の形態の熱交換エレメント
を備えた換気装置の概略構成図である。

【００１６】換気装置１は、屋外から取り込む空気と室
内から排気する空気との間で熱交換する熱交換ユニット
２と、この熱交換ユニット２に空気を流すためのファン
ユニット３とを備えている。このファンユニット３に
は、空気を加湿する加湿ユニット４が取り付けられ、加
湿ユニット４には室内に連通する吹出ダクト５が取り付
けられている。この換気装置１は、例えば、天井裏空間
内に収容され、下面が天井面等の設置面に取り付けられ
ている。換気装置１は、これら各部を連通して、屋外と
室内とを連通する排気路と給気路とを区画している。

【００１７】給気路は、屋外に臨む給気口１１から、給
気ダクト６と、熱交換ユニット２の給気側流路と、ファ
ンユニット３の下ファン３１用の流路と、加湿ユニット
４内部と、吹出ダクト５とを通じ、室内に臨む吹出口
（図示せず）に至っている。排気路は、ファンユニット
３の下面に設けられた吸込口１３から、ファンユニット
３の上ファン３２用の流路と、熱交換ユニット２の排気
側流路と、排気ダクト７とを通じて、屋外に臨む排気口
１２に至っている。

【００１８】ファンユニット３は、上述の給気路に空気
を流す下ファン３１と、排気路に空気を流す上ファン３
２と、上ファン３２および下ファン３１を収容して空気
流を導くファンケーシング３０とを有している。このフ
ァンケーシング３０は、その上部に上ファン３２用の流
路を有し、この流路は、下方に導かれて、ファンユニッ
ト３の下面に吸込グリル３４で区画された上述の吸込口
１３につながっている。また、ファンケーシング３０
は、その下部に下ファン３１用の流路を有し、この流路
の途中にはフィルタ３５が設けられている。上ファン３
２および下ファン３１は、共通のモータ３３で駆動され
る。モータ３３の回転軸は上下方向に延びている。回転
軸の上端に上ファン３２が、下端に下ファン３１が取り
付けられており、両ファンは一体回転する。

【００１９】熱交換ユニット２は、ファンユニット３と
給気口１１および排気口１２とを接続するダクトの一部
としてのダクトユニットとして構成されている。熱交換
ユニット２は、熱交換エレメント２４と、この熱交換エ
レメント２４と協働して一対の内部流路を区画するユニ
ットケーシング２０とを備えている。一対の内部流路
は、排気路の一部である上述の排気側流路と、給気路の
一部である上述の給気側流路とからなり、これらの一対
の内部流路を流れる空気の間で、熱交換が行われる。

【００２０】このように換気装置１では、モータ３３が
駆動されると、下ファン３１により、空気は給気口１１
から給気路を通って室内へ送風され、上ファン３２によ
り、空気は吸込口１３から排気路を通り屋外へ排気され
る。この間に、給気路を流れる空気は、熱交換ユニット
３で排気路を流れる空気との間で熱交換され、ファンユ
ニット３のフィルタ３５で塵埃を除去され、加湿ユニッ
ト４で加湿される。

【００２１】本実施の形態では、熱交換エレメント２４
の構造が新規なものであり、薄型に構成されている。以
下、詳細に説明する。図２は、図１の換気装置１の熱交
換ユニット２の一部断面の分解斜視図である。図３は、
図２の熱交換ユニット２の側面断面図である。図４は、
図２の熱交換ユニット２の正面断面図である。

【００２２】熱交換エレメント２４は、断面波形の単一
の伝熱シート２７と、この伝熱シート２７を保持する枠
体２６と、枠体２６および伝熱シート２７に支持されつ
つ伝熱シート２７の表面との間に風路を区画する一対の
区画材２８とを備えている。一対の区画材２８は、テー
プ状に一体に形成されて、伝熱シート２７の両面の波形
の頂部２７ｍにそれぞれ沿って波形を横断し、対向する
伝熱シート２７の面との間にそれぞれ上述の風路を一対
で区画している。区画材２８は、波形の頂部２７ｍが延
びる第１の方向（図２の矢印Ａ１の延びる方向）の中間
部に配置され、第１の方向に沿って区画材２８の前後に
各風路の入口と出口とが設けられている。

【００２３】熱交換エレメント２４は、薄型の断面長方
形の直方体に形成されている。この直方体は、伝熱シー
ト２７の波形の頂部２７ｍを横断する第２の方向（図２
の矢印Ａ２の延びる方向）に沿って長く形成されて、こ
の第２の方向および第１の方向に平行な第１の長手側面
２４１と第２の長手側面２４２とを有している。風路
は、第１の長手側面２４１に設けられた第１風路５１
と、第２の長手側面２４２に設けられた第２風路５２と
からなる。各風路は、主に、伝熱シート２７に形成され
た多数の谷内の流路に区画され、それぞれの流路は入口
と出口で合流している。第１風路５１と第２風路５２と
は、後述するように、互いに、流路の断面積や、入口お
よび出口の大きさを同じにされている。

【００２４】風路の入口および出口は、区画材２８の第
２の方向に沿う端縁と、枠体２６の端部とで区画され、
上述の一対の長手側面に沿って開口している。第１風路
５１の入口５１１と第２風路５２の出口５２２とは、伝
熱シート２７を挟んだ反対側に位置し、また、第１風路
５１の出口５１２と第２風路５２の入口５２１とは、伝
熱シート２７を挟んだ反対側に位置している。

【００２５】このように、熱交換エレメント２４は、互
いに同じに形成された第１風路５１および第２風路５２
とを対称に有しているので、誤りなくユニットケーシン
グ２０に取り付けることができる。ユニットケーシング
２０は、熱交換エレメント２４の第１の長手側面２４１
を覆う第１ケーシング２１と、熱交換エレメント２４の
第２の長手側面２４２を覆う第２ケーシング２２と、第
２ケーシング２２と第１ケーシング２１との間に配置さ
れて入口流路２０ｃと出口流路２０ｄを仕切る仕切板２
３とを有している。第１ケーシング２１の凹部２１ａと
第２ケーシング２２の凹部２２ａとの間に、熱交換エレ
メント２４を嵌め込んで挟持している。

【００２６】第１ケーシング２１には、熱交換エレメン
ト２４の第１風路５１の入口５１１に臨んで開く給気入
口室２１ｃと、この室と壁２１ｂを挟んで仕切られて出
口５１２に向かって開く給気出口室２１ｄとが形成され
ている。また、第２ケーシング２２には、第２風路５２
の入口５２１に向かって開く排気入口室２２ｃと、この
室と壁２２ｂを挟んで仕切られて出口５２２に向かって
開く排気出口室２２ｄとが形成されている。給気出口室
２１ｄは、ファンユニット３と接続するために一端に形
成された開口部２１ｅを有し、給気入口室２１ｃは、そ
の他端にある入口流路２０ｃを介して、第１ダクト連結
部２０ａに連通している。また、排気入口室２２ｃは、
ファンユニット３と接続するために一端に形成された開
口部２２ｅを有し、排気出口室２２ｄは、その他端にあ
る屈曲状の出口流路２０ｄを介して、第２ダクト連結部
２０ｂに連通している。両ダクト連結部は、第１ケーシ
ング２１と第２ケーシング２２とに形成された半円状の
筒部同士を合わせてそれぞれ構成されている。第１ダク
ト連結部２０ａは、給気ダクト６の内周面にはめ込ま
れ、第２ダクト連結部２０ｂは、排気ダクト７の内周面
にはめ込まれて接続されている。

【００２７】給気側流路は、給気ダクト６に接続される
第１ダクト連結部２０ａから、入口流路２０ｃと、給気
入口室２１ｃと、熱交換エレメント２４の第１風路５１
と、給気出口室２１ｄとを通り、開口部２１ｅへ至る。
この開口部２１ｅは、ファンケーシング３０の下ファン
３１用の流路の吸込口に接続されている。気流は、導入
路としての給気ダクト６から、給気入口室２１ｃへ、第
２の方向に沿って流れ、給気入口室２１ｃで案内されつ
つ広がりながら、第１風路５１の入口５１１に導入され
る。第１風路５１の出口５１２を出ると、気流は、給気
出口室２１ｄ内を案内されて、第２の方向に沿って流
れ、導出路としてのファンケーシング３０の下ファン３
１用の流路に導出される。

【００２８】排気側流路は、ファンケーシング３０の上
ファン用流路に接続される開口部２２ｅから、排気入口
室２２ｃと、熱交換エレメント２４の第２風路５２と、
排気出口室２２ｄと、出口流路２０ｄとを通り、第２ダ
クト連結部２０ｂへ至る。気流は、導入路としてのファ
ンケーシング３０の上ファン３２用の流路から、排気入
口室２２ｃへ、第２の方向に沿って流れ、排気入口室２
２ｃで案内されつつ広がりながら、第２風路５２の入口
５２１に導入される。第２風路５２の出口５２２を出る
と、気流は、排気出口室２２ｄ内を案内されて、第２の
方向に沿って流れ、導出路としての排気ダクト７に導出
される。

【００２９】このように、ユニットケーシング２０は、
熱交換エレメント２４の風路が設けられた側面に面し
て、熱交換エレメント２４を挟持しているので、壁２１
ｂ，２２ｂが、熱交換エレメント２４の区画材２８と密
着できる。その結果、壁２１ｂ，２２ｂと区画材２８と
の間に空気が流れることを防止でき、空気を確実に伝熱
シート２７の頂部２７ｍに沿わせることができる。

【００３０】伝熱シート２７は、第２の方向に長く延び
て形成されている。伝熱シート２７の素材は、紙等の透
湿性のあるシート状部材を利用できる。なお、伝熱シー
ト２７の素材としては、従来の直交流型の全熱交換型の
熱交換エレメント２４で用いられている公知の素材を利
用することができる。また、熱交換エレメント２４を顕
熱交換型とする場合、金属や樹脂等の透湿性のないもの
を利用できる。

【００３１】伝熱シート２７は、略矩形の断面波形に形
成されている。すなわち、第２の方向に切る断面で見た
ときに、一方の面側に隆起した山となる部分と、隣接す
る山の間にある谷となる部分とが交互に並んで配置され
ている。一方の面側で谷となる部分が、第１風路５１と
され、また他方の面側で谷となる部分が、第２風路５２
とされている。第１風路５１と第２風路５２とは、伝熱
シート２７の山の頂部２７ｍと谷底部（反対側の面から
みた山の頂部）とを接続する部分を挟んで、第２の方向
に沿って交互に並んで多数区画されている。

【００３２】波形は、波形の高さ寸法（Ｂ）の、波形の
半ピッチ（Ｐ）に対する比（Ｂ／Ｐ）は、５≦（Ｂ／
Ｐ）≦２０の関係を満たしている。この場合には、一対
の風路の空気間の圧力バランスが崩れる場合に生じる圧
力損失を、実用的な範囲内に抑制することができる。ま
た、第２の方向に沿って測った波形の谷の幅寸法（Ｗ、
図４参照）は、第１風路５１と第２風路５２とで同じに
設定されて、両風路の断面積は同じにされている。

【００３３】枠体２６は、伝熱シート２７の周囲を取り
囲む四角枠状に一体に形成されている。枠体２６は、伝
熱シート２７の波形の高さとほぼ同じ高さを有し、第１
の方向に関する風路の両端部を区画している。なお、枠
体２６は、複数の部材で構成されても構わない。また、
枠体２６と伝熱シート２７とは、ホットメルト接着剤や
ウレタン樹脂接着剤等で封止状態で固定されている。な
お、接着剤は、作業性等を考慮して、公知の他のものを
利用してもよい。

【００３４】区画材２８は、可撓性を有して貼着可能な
アルミニウムテープからなり、伝熱シート２７の両面に
配置される一対の区画材２８が、連続して一体に形成さ
れている。テープの貼着面を伝熱シート２７に向けて、
枠体２６の外側端面にもかかるようにして、テープは巻
回されており、確実に固定されている。区画材２８は、
伝熱シート２７の波形の山の頂部２７ｍと、枠体２６と
で接着されて支持されている。

【００３５】このように、テープ状の区画材２８は、薄
く形成できるので、薄型の熱交換エレメント２４を構成
するのに好ましい。また、可撓性を有する区画材２８
は、外側にあるユニットケーシング２０の壁２１ｂ，２
２ｂで押圧されて、伝熱シート２７に密着できる。その
結果、確実に空気を波形の谷の間に流すことができる。
なお、区画材２８は、硬質材料製の板状部材であっても
よい。

【００３６】区画材２８の第２の方向に延びる端縁と、
枠体２６とが、第１風路５１および第２風路５２の入口
と出口とを区画している。第１の方向に沿って測ったと
きの、風路の入口の幅寸法（Ｃin）の、風路の出口の幅
寸法（Ｃout ）に対する比（Ｃin／Ｃout ）は、０．４
≦（Ｃin／Ｃout ）≦５の関係を満たしている。この場
合には、圧力損失を抑制しつつ、熱交換効率を高くでき
る。

【００３７】また、この出口の幅寸法（Ｃout ）は、第
２の方向に沿う位置に関して等しくされている。また、
入口の幅寸法（Ｃin）も、第２の方向に沿う位置に関し
て等しくされている。また、第１の方向に関する風路の
入口および出口の幅寸法（Ｃ）の、波形の高さ寸法
（Ｂ）に対する比（Ｃ／Ｂ）は、０．５≦（Ｃ／Ｂ）≦
１．８の関係を満たしている。これにより、圧力損失を
少なくでき、しかも熱交換効率を高くできる。また、上
述の比の値（Ｃ／Ｂ）は、第１風路５１および第２風路
５２の入口および出口でそれぞれ同じに設定されてい
る。

【００３８】なお、上述の熱交換ユニット２では、区画
材２８は熱交換エレメント２４に設けられていたが、こ
れには限定されない。例えば、図５に示すように、区画
材２８を、ユニットケーシング２０で支持してもよい。
例えば、第１ケーシング２１の壁２１ｂおよび第２ケー
シング２２の壁２２ｂに板状の一対の区画材２８をそれ
ぞれ固定すればよい。この場合の熱交換ユニット２で
は、伝熱シート２７と枠体２６からなるエレメント主体
２５が、一体的に構成されて、区画材２８を取り付けら
れたユニットケーシング２０に装着されることとなる。
一対の区画材２８は、対向する伝熱シート２７の面にあ
る波形の頂部２７ｍに近接して配置される。

【００３９】次に、この熱交換ユニット２の動作を説明
する。上述のようにファンユニット３が運転されると、
上述のように給気側流路および排気側流路に空気が流
れ、それとともに、熱交換エレメント２４の一対の風路
にも空気が流れる。空気は、第１風路５１を第１の方向
に沿って入口５１１から出口５１２へ向けて流れる（図
３の破線矢印参照）。また、空気は、第２風路５２を第
１の方向に沿って入口５２１から出口５２２へ向けて流
れる（図３の実線矢印参照）。このとき、第２風路５２
を流れる空気の向きと、第１風路５１を流れる空気の向
きとは、互いに逆向きとなっている。この状態で、第１
風路５１と第２風路５２との空気の間で、伝熱シート２
７を挟んで熱交換が行われる。また、両風路の断面はほ
ぼ矩形であるので、空気は、風路内を谷底にまで確実且
つスムーズに流通することができる。

【００４０】このように本発明の熱交換エレメント２４
によれば、伝熱シート２７の両面と、その波形の頂部２
７ｍにそれぞれ沿う一対の区画材２８との間に一対の風
路５１，５２を区画し、区画材２８の前後に風路の入口
と出口とが設けられている。これによって、単一の伝熱
シート２７の波形の高さに一対の区画材２８の厚みを加
えた分の非常に薄い厚みスペースにおいて、各区画材２
８を用いて、伝熱シート２７の両側に入口、出口を含め
た各風路をコスト安価に区画できる。

【００４１】例えば、コスト面では、本発明の熱交換エ
レメント２４は、波形断面の単一の伝熱シート２７で構
成されているので、多数の伝熱シートやスペーサを積層
して構成された従来の直交流型の従来の熱交換エレメン
トに比べて、以下のように製造コストを低減して安価に
することができる。すなわち、伝熱シートを切り出す手
間を少なくでき、また、伝熱シートとスペーサを積層す
る作業を省くことができ、また、伝熱シートとスペーサ
を固定するための接着に要する手間を格段に少なくで
き、その結果、組立コストを低減することができる。ま
た、伝熱シートを略正方形に切り出す際に生じる材料の
無駄を無くすことができ、また、スペーサを省略して伝
熱シートも少なくて部品点数を格段に少なくでき、その
結果、部品コストを低減することができる。

【００４２】また、第１の方向に沿って延びる第１風路
５１と第２風路５２とに、伝熱シート２７を挟んだ一対
の対向流を流すことにより、従来の直交流型の熱交換エ
レメントよりも優れた熱交換効率を得ることができる。
すなわち、伝熱面積を容積で除した値を従来の直交流型
のものと等しくした場合、対向流を流す本実施の形態の
熱交換エレメントでは、直交流型の従来の熱交換エレメ
ントに比べて、熱交換効率を例えば３％向上できる。

【００４３】なお、熱交換容量の大きい熱交換エレメン
トを得るには、第１の方向、または上述の実施の形態の
ように第２の方向に沿って長さを長くした薄型の直方体
状とすればよい。薄型の直方体状の熱交換エレメント２
４であれば、壁面や天井裏に設置するのに適している。
後者の第２の方向に沿う長さを長くすることが圧力損失
の低下を招かない点で好ましい。

【００４４】このように、本発明の熱交換エレメント２
４では、厚みが伝熱シート２７の波形の高さ程度の寸法
にでき、略正方形状の伝熱シートの対角寸法が厚みとな
る従来の直交流型の熱交換エレメントに比べて、薄型化
できる。また、波形の伝熱シート２７では、波形のピッ
チを均一に維持しやすいので、この均一なピッチの波形
で区画された風路を、空気が均一に流れる結果、熱交換
を効率良くできる。

【００４５】ここで、上述の作用効果を得られる断面の
波形としては、正弦波形、Ｕ字形、Ｖ字形、矩形、台
形、これらに似た形等を例示できる。特に、伝熱シート
２７の断面の波形を略矩形としたので、この波形の頂部
２７ｍから谷底まで風路幅（第２の方向に沿う幅）を広
く確保でき、その結果、波形の谷底まで十分な量の空気
を流入させることができ、熱交換を効率よくできる。こ
こで、波形の略矩形とは、矩形のほか、台形や、Ｕ字形
も含むものである。

【００４６】また、波形が略矩形の場合には、波形の頂
部および底部になる部分が、波形のピッチを確実に維持
することができる。従って、ピッチを維持するために、
スペーサ等の部材を設けずに済み、構造の簡素化を確実
に実現することができる。このように、スペーサを設け
ずに済むので、スペーサが必要な従来の熱交換エレメン
トに比べて、本熱交換エレメント２４を軽量化すること
ができる。その結果、この熱交換エレメントを備えた機
器を、軽量さゆえに、設置場所の制限が少なく設置工事
も容易な天井裏設置型として構成できる。

【００４７】また、第１の方向に関する風路の入口およ
び出口の幅寸法（Ｃ）の、波形の高さ寸法（Ｂ）に対す
る比（Ｃ／Ｂ）は、０．５≦（Ｃ／Ｂ）≦１．８の関係
を満たしている。これにより、図６の特性図に示すよう
に、圧力損失Ｄを少なくでき、しかも熱交換効率Ｅを高
くできる。ここで、比（Ｃ／Ｂ）の値としては、（Ｃ／
Ｂ）＜０．５の関係が満たされる場合には、圧力損失Ｄ
が大きくなり、１．８＜（Ｃ／Ｂ）の関係が満たされる
場合には、熱交換効率Ｅが低くなることから、０．５≦
（Ｃ／Ｂ）≦１．８の関係を満たすことが好ましい。

【００４８】また、５≦（Ｂ／Ｐ）≦２０の関係を満た
すことで、第１風路５１と第２風路５２の空気間の圧力
バランスが崩れる場合に生じる圧力損失を、実用的な範
囲内に抑制することができる。例えば、上述の実施の形
態のように、第２風路５２に空気を送るための上ファン
３２を、第２風路５２の上流側にし、第１風路５１に空
気を送るための下ファン３１を、第１風路５１の下流側
とにそれぞれ配置する場合に、第１風路５１の気圧は第
２風路５２の気圧に対して低くなり、第１風路５１と第
２風路５２との間で圧力バランスが崩れる場合がある。
このような場合、伝熱シート２７の変形により低圧側の
風路が狭くなり、この風路の圧力損失が大きくなること
がある。この圧力損失を、上述の関係を満たす場合に、
実用的な範囲内に抑制することができる。すなわち、一
対の送風ファンが風路の上流側と風路の下流側とに配置
される本実施の形態の場合の圧力損失（ＤＰ２）の、一
対の送風ファンが一対の風路の下流側にそれぞれ配置さ
れる場合の圧力損失（ＤＰ１）に対する圧損増加率ＤＤ
＝（ＤＰ２／ＤＰ１）を考える。この圧損増加率ＤＤ
は、図７の特性図に示すように、上述の比の値（Ｂ／
Ｐ）に応じて変化し、（Ｂ／Ｐ）≦２０で圧損増加率Ｄ
Ｄを１００％以下に、つまり、圧力損失を２倍以下に抑
制することができる。ここで、比（Ｂ／Ｐ）の値として
は、（Ｂ／Ｐ）＜５の関係が満たされる場合は、波形の
高さに対して波形のピッチが相対的に広くなるので、伝
熱面が確保されず、熱交換効率が低く、２０＜（Ｂ／
Ｐ）の関係が満たされる場合には、圧力損失が大きくな
り過ぎることから、５≦（Ｂ／Ｐ）≦２０の関係を満た
すことが好ましい。

【００４９】また、０．４≦（Ｃin／Ｃout ）≦５の関
係を満たすことで、図８の特性図に示すように、圧力損
失Ｄを抑制しつつ、熱交換効率Ｅを高くできる。特に、
比（Ｃin／Ｃout ）の値が１となる、入口の幅寸法（Ｃ
in）と出口の幅寸法（Ｃout）とが同じ場合が、熱交換
効率Ｅを最も高くでき、しかも、圧力損失Ｄを最も少な
くできて好ましい。ここで、比（Ｃin／Ｃout ）の値と
しては、（Ｃin／Ｃout ）＜０．４または、５＜（Ｃin
／Ｃout ）の関係を満たす場合には、熱交換効率Ｅが低
くてしかも圧力損失Ｄが最小値（Ｃin／Ｃout ＝１のと
きのＤの値）の約１．５倍以上と大きいことから、上述
の関係を満たすのが好ましい。

【００５０】なお、上述の実施の形態では、天井裏設置
型の換気装置１として構成された空気調和装置を例に説
明したが、本発明の熱交換エレメント２４、エレメント
主体２５、熱交換ユニット２を他の空気調和装置に適用
してもよい。また、上述の熱交換エレメント２４を複数
を連結して使用してもよい。例えば、単一の伝熱シート
２７を支持する枠体２６を、複数の伝熱シート２７に対
して一体に形成して、熱交換エレメント２４を構成して
もよい。

【００５１】その他、本発明の要旨を変更しない範囲で
種々の設計変更を施すことが可能である。

【００５２】

【発明の効果】請求項１記載の発明の第１の特徴によれ
ば、以下の効果を奏する。すなわち、伝熱シートの両面
と、その波形の頂部にそれぞれ沿う一対の区画材との間
に風路を区画し、区画材の前後に風路の入口と出口とが
設けられている。これによって、単一の伝熱シートの波
形の高さに一対の区画材の厚みを加えた分の非常に薄い
厚みスペースにおいて、入口、出口を含めた各風路をコ
スト安価に区画できる。しかも、対向流を流す各風路の
間で熱交換できるので、従来の直交流型の熱交換エレメ
ントよりも優れた熱交換効率を得ることができる。ま
た、熱交換エレメントを、波形の高さ方向に直交する方
向に長い薄型の直方体状とすることで、壁面や天井裏に
設置するのに適して、且つ熱交換容量が大きいものを得
ることができ、特に、波形を横断する方向に沿う長さを
長くしたものでは、圧力損失の低下を招かない点で好ま
しい。

【００５３】特に、０．５≦（Ｃ／Ｂ）≦１．８の関係
を満たすことで、圧力損失を少なくでき、しかも熱交換
効率を高くできる。請求項２記載の発明によれば、請求
項１記載の発明の第１の特徴による効果に加えて、５≦
（Ｂ／Ｐ）≦２０の関係を満たすことで、一対の風路の
空気間の圧力バランスが崩れる場合に生じる圧力損失
を、実用的な範囲内に抑制することができる。

【００５４】請求項３記載の発明によれば、請求項１記
載の発明の第１の特徴による効果に加えて、０．５≦
（Ｃin／Ｃout ）≦２．５の関係を満たすことで、圧力
損失を抑制しつつ、熱交換効率を高くできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の熱交換エレメントを備
えた換気装置の概略構成図である。

【図２】図１の換気装置の熱交換ユニットの分解斜視図
である。

【図３】図２の熱交換ユニットの側面断面図である。

【図４】図２の熱交換ユニットの正面断面図である。

【図５】本発明の他の実施の形態の熱交換ユニットの側
面断面図である。

【図６】図１の熱交換エレメントの特性図であり、横軸
に（Ｃ／Ｂ）の値を、縦軸に圧力損失Ｄ（Ｐａ）と、熱
交換効率Ｅ（％）とを示した。

【図７】図１の熱交換エレメントの特性図であり、横軸
に（Ｂ／Ｐ）の値を、縦軸に圧損増加率ＤＤ（％）とを
示した。

【図８】図１の熱交換エレメントの特性図であり、横軸
に（Ｃin／Ｃout ）の値（対数表示）を、縦軸に圧力損
失Ｄ（Ｐａ）と、熱交換効率Ｅ（％）とを示した。

【符号の説明】

２４ 熱交換エレメント ２６ 枠体 ２７ 伝熱シート ２７ｍ 頂部 ２８ 区画材 ５１ 第１風路 ５１ 第２風路 ５１１，５２１ 入口 ５１２，５２２ 出口 Ａ１ 第１の方向（波形の頂部が延びる方向） Ａ２ 第２の方向（波形の頂部を横断する方向）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−170887（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F28D 9/00 F24F 7/08 101 F28F 3/00 301

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】断面波形の単一の伝熱シート(27)と、 この伝熱シート(27)を保持する枠体(26)と、 伝熱シート(27)の両面の波形の頂部(27m) にそれぞれ沿
   って波形を横断し、対向する伝熱シート(27)の面との間
   にそれぞれ風路(51,52) を区画する一対の区画材(28)と
   を備え、 各区画材(28)は、波形の頂部(27m) が延びる方向(A1)の
   中間部に配置され、 波形の頂部(27m) が延びる方向(A1)に沿って区画材(28)
   の前後に風路(51,52)の入口(511,521) と出口(512,522)
   とが設けられ、上記波形の頂部(27m) が延びる方向(A1)に沿って測った
   風路(51,52) の入口(511,521) および出口(512,522) の
   少なくとも一方の幅寸法（Ｃ）の、波形の高さ寸法
   （Ｂ）に対する比（Ｃ／Ｂ）は、０．５≦（Ｃ／Ｂ）≦
   １．８の関係を満たす ことを特徴とする熱交換エレメン
   ト。
2. 【請求項２】断面波形の単一の伝熱シート(27)と、 この伝熱シート(27)を保持する枠体(26)と、 伝熱シート(27)の両面の波形の頂部(27m) にそれぞれ沿
   って波形を横断し、対向する伝熱シート(27)の面との間
   にそれぞれ風路(51,52) を区画する一対の区画材(28)と
   を備え、 各区画材(28)は、波形の頂部(27m) が延びる方向(A1)の
   中間部に配置され、 波形の頂部(27m) が延びる方向(A1)に沿って区画材(28)
   の前後に風路(51,52)の入口(511,521) と出口(512,522)
   とが設けられ、 上記波形の高さ寸法（Ｂ）の、波形の半ピッチ（Ｐ）に
   対する比（Ｂ／Ｐ）は、５≦（Ｂ／Ｐ）≦２０ の関係を
   満たすことを特徴とする熱交換エレメント。
3. 【請求項３】断面波形の単一の伝熱シート(27)と、 この伝熱シート(27)を保持する枠体(26)と、 伝熱シート(27)の両面の波形の頂部(27m) にそれぞれ沿
   って波形を横断し、対 向する伝熱シート(27)の面との間
   にそれぞれ風路(51,52) を区画する一対の区画材(28)と
   を備え、 各区画材(28)は、波形の頂部(27m) が延びる方向(A1)の
   中間部に配置され、 波形の頂部(27m) が延びる方向(A1)に沿って区画材(28)
   の前後に風路(51,52)の入口(511,521) と出口(512,522)
   とが設けられ、 上記波形の頂部(27m) が延びる方向(A1)に沿って測った
   風路(51,52) の入口(511,521) の幅寸法（Ｃin）の、風
   路(51,52) の出口(512,522) の幅寸法（Ｃout）に対す
   る比（Ｃin／Ｃout ）は、０．４≦（Ｃin／Ｃout ）≦
   ５ の関係を満たすことを特徴とする熱交換エレメント。