JP3612826B2

JP3612826B2 - 熱交換素子

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Publication number: JP3612826B2
Application number: JP31102895A
Authority: JP
Inventors: 秀元荒井; 陽一杉山; 明弘藤城; 裕之秋田; 全土井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1995-11-29
Filing date: 1995-11-29
Publication date: 2005-01-19
Anticipated expiration: 2015-11-29
Also published as: JPH09152292A; EP0777094A2; CA2190793A1; EP0777094A3

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は熱交換換気装置や空気調和装置に用いられる熱交換素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
オフィスビルや集合住宅など居住空間における冷暖房化が進み、空調のためのエネルギー消費量が増大している。そのため、冷暖房にかかるエネルギー量を減らし、省エネルギー化を図ることが重要な課題となっている。室内空気と室外空気との間で熱交換を行う熱交換素子は、室内換気時に失われる熱を回収することにより、空調機器の省エネルギー化を図ることができる。熱交換素子を用いた空調換気装置としては、例えば特公昭４７−１９９９０号公報に記載されるような装置が知られているが、最近では居住空間をより大きく利用するために、換気装置や空気調和装置の小型化が強く要求されている。そこで熱交換素子を小型化することは重要な課題となっている。
【０００３】
従来公知となっている熱交換素子は、図２５に示すように室外からの給気と室内からの排気とがほぼ直交するよう構成されている。図２５において、１は熱交換素子、１１０は伝熱性および透湿性を有する材質で形成した平板状仕切板、１１１は波形状断面を有する間隔板である。これら仕切板１１０と間隔板１１１とは交互に積層され、また間隔板１１１は１枚毎に９０°違えて重ねられている。１１２は積層により形成された給気側通気孔、１１３は排気側通気孔である。
【０００４】
そして、矢印ニで示す方向へ室外からの給気を流し、矢印ホで示す方向へ室内からの排気を流すことで熱交換が行われ、熱回収できる。ここで、熱交換は主に仕切板１１０を介し行われており、熱交換面積としては仕切板面積と間隔板の一部が含まれることになる。ここで、間隔板１１１の主な働きは仕切板１１０の間隔を保持することであり、間隔板１１１の一部が熱交換に寄与するのは、間隔板が仕切板に対してフィンの役目をするからである。
【０００５】
図２５に示す従来の直交流型熱交換器に対して、給気と排気が向かい合わせに流れる対向流型熱交換器を用いれば、同じ伝熱面積において高い熱交換効率が得られることが知られている。対向流型により熱交換素子を小型化する発明としては、例えば特開昭５８−２２８９３号公報がある。図２６は上記発明に係る熱交換素子の概略構成を示す斜視図である。図において、２０２は仕切板、２０３は流入側の間隔板、２０４は流出側の間隔板である。
【０００６】
熱交換素子１は仕切板２０２と間隔板２０３、２０４とで構成され、これらを交互に積層して形成する。矢印ニで示す給気は図中手前から流入し、下側に流出する。また、排気は矢印ホで示されるように奥側から流入した後、手前上側に流出する。ここで、仕切板２０２を介して給気と排気とが対向流の流路形態で配置され、熱交換を行う。
【０００７】
図２７は熱交換素子１の仕切板２０２を展開した図を示す。本従来例では仕切板２０２として幅がＡのシートを用いている。仕切板２０２は長尺品であり、この仕切板２０２の表裏に流入側の間隔板２０３及び流出側の間隔板２０４を接合している。ここで、図に示すように、仕切板２０２には間隔板２０３と間隔板２０４とが表裏交互に接合されている。間隔板２０３、２０４を接合した長さＢと隣の長さＢとの間に２本の折り目２０５を間隔がＣとなるように設ける。そして仕切板２０２を折り目２０５でつづら折りすることにより、図２６に示す熱交換素子１を形成する。
【０００８】
図２８は図２７の仕切板２０２を折り目２０５から折り曲げてつづら折りする状態での間隔板２０３、２０４の配置を示す。つづら折りは仕切板２０２を一定間隔毎に折り畳みながら重ねていくことから、間隔板２０３、２０４は表裏に交互に接合する必要がある。そのために間隔板２０３、２０４は連続した部品とはならず、必ず分割して接合することとなり、このことは熱交換素子を製造する上で部品点数を多くすることになり、且つ間欠した接合工程を行うことになる。
【０００９】
また、図２６に示す熱交換素子１では間隔板２０３、２０４は仕切板２０２の間隔を保持する役目を行うことが主であり、間隔板２０３、２０４を介して給気と排気とが熱交換することはできなかった。そのために熱交換の面積は平板状の仕切板２０２と間隔板２０３、２０４の一部となり、対向流に流すことでの小型化はできるものの大きな効果は得られないことになる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来の熱交換素子は以上のように構成されていたので、図２６に示した給気と排気とが対向流に流れ仕切板をつづら折りして積層した熱交換素子には主に二つの問題点があった。第一には給気と排気とが平板状の仕切板を介して熱交換し、波形状の間隔板を介しては熱交換しないことである。間隔板は仕切板の間隔を保持して流路を形成することが主な目的であり、そのために平板状の仕切板のみでは小さい熱交換面積しか得られないという問題があった。
【００１１】
第二には間隔保持のための間隔板が間欠した部品である点である。そのため間隔板という部品が増えることでのコスト増加と、また間隔板を間欠的に仕切板の表裏に交互に接合するために製造上の困難さが生じるという問題があった。
【００１２】
この発明は上記の課題を解消するためになされたもので、給気と排気との熱交換効率が良好な熱交換素子を得ることを目的とする。また、部品点数が少なく製造が容易なうえ、流路を形成するための間隔保持が確実に行える熱交換素子を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る熱交換素子は、シートの中央を型押しして成形した波形状部と、シートの両側の平坦部とからなる仕切板をつづら折りにして積層し、波形状部を介して互いに熱交換する一次気流流路と二次気流流路とを形成するものである。
【００１４】
また、前記波形状部を前記シートに連続して成形したものである。
【００１５】
また、前記シートが、波形状部と平坦部とから構成され、交互に積層するものである。
【００１６】
また、前記波形状部が一定間隔毎に波形が形成されているものである。
【００１７】
また、つづら折りに折り返す端面と前記波形状部の波形とを平行に構成したものである。
【００１８】
また、前記波形状部の波の先端を先細り形状にしたものである。
【００１９】
また、前記波形状部の波方向に平行する前記シート面を前記波形状部の波より小なる波形状に成形したものである。
【００２０】
また、前記小なる波形状に成形した波の波数を前記波形状部の波数の奇数倍としたものである。
【００２１】
また、前記シートの端部に最も大きな波を成形したものである。
【００２２】
また、前記シートの端部に成形した波の波方向を、前記波形状部の波方向と平行としたものである。
【００２３】
また、前記シートの端部に成形した波の波方向を、前記波形状部の波方向と直角としたものである。
【００２４】
また、前記波形状部によって仕切られる一次空気流路と二次空気流路との断面積によって前記一次空気流路及び二次空気流路の熱交換効率が均一化するよう前記波形状部の波形を形成したものである。
【００２５】
また、前記波形状部の波を頂点から所定長さ分流路全体においてつまむようにつぶしたものである。
【００２６】
また、前記波形状部は隣り合う流路毎につまむ長さを順次大きくしたものである。
【００２７】
また、前記波形状部と積層時にこの波形状部の波と当接する部分とに、互いが嵌合する凸部と凹部とを設けたものである。
【００２８】
また、前記シートに金属を混入したものである。
【００２９】
また、前記金属はアルミニウム、鉄、銅、ステンレススチール又はニッケルとしたものである。
【００３０】
また、前記金属を一定幅の箔、細線又は網のいずれかとしたものである。
【００３１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態を図について説明する。図１は本発明の一実施の形態を示す熱交換素子の概略斜視図である。図において、従来技術の構成と同一又は相当する部分には同一符号を付してその説明を省略する。図において、２は一枚シートを適宜の長さ毎につづら折りにして積層した仕切板、２０は仕切板２に形成した波形状部で、シート状の中央部両面が波状に凹凸を形成するよう成形され、両面にシートの一方の側端から他方の側端に至る流路を形成している。
【００３２】
２１は仕切板２をつづら折りすることにより熱交換素子１の両側部に開放端と閉塞端とが交互に並び、一方の側部の開放端に波形状部２０によって区切られた図面手前側の開放部に形成される給気流入口、２２は同一方の側部の開放端に波形状部２０によって区切られた図面奥側の開放部に形成される給気流出口、２３は同他方の側部の開放端に波形状部２０によって区切られた図面奥側の開放部に形成される排気流入口、２４は同他方の側部の開放端に波形状部２０によって区切られた図面手前側の開放部に形成される排気流出口、２５及び２６はシートの端部に相当する上記両側部とは別の両側部を閉塞する端面シールである。
【００３３】
このような構成により一次気流流路である給気流路と二次給気流路である排気流路とが仕切板２によって分離され、しかも各流路は間隔板を用いることなく仕切板２のみによって間隔が保持され形成される。ここで、波形状部２０の波形はサイン波形や台形波形、矩形波形などが考えられるが、これらに限定されるものではなく、要は仕切板２をつづら折りにして積層した際に波形状部が間隔板の役割をなし、一次気流流路と二次気流流路とを確保できればよい。本実施の形態では従来例で使用されていて、段ボールなどにも用いられる強度的に優れたコルゲートの波形状にしてある。
【００３４】
図２は図１の熱交換素子１を構成する仕切板２を平面に展開した状態の一例を示す斜視図である。図において、仕切板２は連続してシート面中央に成形された波形状部２０を有し、この波形状部２０は和紙や加工紙等の熱交換素子の仕切板として一般に使用されている平坦なシートを、長尺なまま裁断することなく中央部に連続的に波形状に型押しして、両面が均等な凹凸の波形になるよう成形している。２９はシートの両側に平坦なまま残された平坦部で、波形状部２０と平坦部２９との境は成形時に破れることのないよう波形状部の波が端部付近で先細りするようにしてある。勿論、強度的に破れる心配がなければ先細りにする必要はない。
【００３５】
本実施例における仕切板２は、全体的に均一に構成され、どの部分においても折り曲げ可能であり、従ってシートのどの部分でもつづら折りにすることができる。このような構成とすることにより、波形状部２０の成形はシート面に連続的に行うことができ、またどの部分で切り出し、つづら折りを始めても熱交換素子１を作ることができるので、製造・加工が極めて容易に行える。尚、波の間隔はシートをつづら折りにした際、対面する波形状部２０の波の頂点同士が当接するように決められている。そして、積層時には図に示す波形状部２０の波の頂点同士が接合され、接合された波形状部２０の波と波との間に流路を形成する。
【００３６】
図３は図１の熱交換素子１をＡ−Ａ断面で切断した状態の断面図であり、波形状部２０はＡ−Ａ断面に示すように、シート面を中心にしてその両側に凹凸を繰り返す波形を描き、それぞれの頂点が接合されることにより波と波との間に給気流路３０及び排気流路３１を上下方向に交互に形成する。また、図１の手前側及び奥側は共に平坦部２９によって形成され、その形状は図４のＢ−Ｂ断面図に示すように平らである。図５は図１の熱交換素子１をＡ−Ａ断面で切断した状態の断面斜視図である。波形状部２０のうちつづら折りの折り目に相当する部分は、内部の流路をつぶして最終的にはシート面に接着し、気密性を高める。
【００３７】
熱交換素子１は仕切板２をつづら折りにして形成しているため、一方の端部は閉じられており、また、シート側部に当たる側は端面シール部２５及び２６でそれぞれが閉じられているから、各層はつづら折りの折り返し端部と反対側の端部のみが開放端となり、上下方向に交互に開放端とつづら折りの折り目とが続く。そして波形状部２０によって形成された流路はその両端が平坦部２９を介して各開放端部に通じる流路を形成し、図１に示すように給気流入口２１から波形状部２０を介して給気流出口２２へ至る流路及び排気流入口２３から波形状部２０を介して排気流出口２４へ至る流路を形成する。
【００３８】
図６は図１の熱交換素子１を内蔵した天吊埋込形全熱交換装置を示す平面断面図であり、図において、１００は天吊埋込形全熱交換装置本体、１は天吊埋込形全熱交換装置本体１００の中央に組み込まれた図１と同様な熱交換素子、５は吸込口が熱交換素子１の給気流出口２２に連通する遠心ファンからなる給気送風機、６は吸込口が熱交換素子１の排気流出口２４に連通する遠心ファンからなる排気送風機、７は室外側に接続され、熱交換素子１の給気流入口２１に連通する給気入口、８は給気送風機５の吹出口と連通し、室内側に接続された給気出口である。
【００３９】
９は室内側に接続され、熱交換素子１の排気流入口２３に連通する排気入口、１０は排気送風機６の吹出口と連通し、室外側に接続された排気出口、３は給気流、４は排気流である。また、図示されないが、給気入口７、給気出口８、排気入口９及び排気出口１０は従来の天吊埋込形全熱交換装置と同様、ダクト等に接続され、ダクト配管によって適宜室内、室外へ接続されている。
【００４０】
上記のように構成された天吊埋込形全熱交換装置及びその熱交換素子１においては、室外からの給気は給気入口７から熱交換素子１の給気流入口２１へと流入し、波形状部２０を通過して給気流出口２２から給気出口８を経て室内側へと流出する。また、室内からの排気は排気入口９から熱交換素子１の排気流入口２３へと流入し、波形状部２０を通過して排気出口２４から排気出口１０を経て室外側へと流出する。その際、図３及び図５の熱交換素子の構造からも明らかなように、熱交換素子１内の給気流路３０と排気流路３１とは仕切板２を挟んで交互に配置され、給気と排気とは対向流に流れる。
【００４１】
熱交換素子１内を給気と排気とが流れる際、仕切板２を介して互いに熱交換が行われる。このように本発明の構成では仕切板２は波形状であることから、従来の平板なものと比べ同一体積における熱交換面積が大きく、熱交換効率が向上する。また、熱交換素子は仕切板のみで積層されていることから、加工・組立が容易なうえ、間隔板の機能を担う波形状部までもが熱交換に供されることになり、無駄がない。しかも、本実施例のように波形状部を連続的に成形することで、切り出しがどの部分からでも行え、間欠的に型押しする必要がないから、製造が容易であり、コストも低減できるようになる。
【００４２】
また、つづら折りに折り返した端面と波形状部の波面とが平行であることから、波形状部によって形成された流路の側端が折り目によって継ぎ目なくシールされ、気密性が向上する。また、本実施例のようにつづら折りによって交互に開放端と折り目とが現われる側部を気流の流入口、流出口とし、９０°折曲して波形状部を通過する構成とすれば、対向流型とする場合に流入口、流出口が設けられた側部において異なる気流の層をシールする必要がなくなるから、製造が容易になる。
【００４３】
実施の形態２．
図７は本発明の他の実施の形態における熱交換素子を示す概略斜視図である。図において、実施の形態１と同一又は相当する部分には同一符号を付してその説明を省略する。図において、２は一枚シートを適宜の長さ毎につづら折りにして積層した仕切板、２０は仕切板２に形成した波形状部で、シートをつづら折りした際の折り目を除く平面部の長さにわたってシート状の中央部両面が波状に凹凸を形成するよう成形された波形状部２０と平坦に成形された平坦部面５７とが交互に積層されて間隔を保持し、両面にシートの一方の端面から他方の端面に至る流路を形成している。
【００４４】
このような構成により一次気流流路である給気流路と二次給気流路である排気流路とが仕切板２によって分離され、しかも各流路は間隔板を用いることなく仕切板２のみによって形成される。ここで、波形状部２０の波形はサイン波形や台形波形、矩形波形などが考えられるが、これらに限定されるものではなく、要は仕切板２をつづら折りにして積層した際に波形状部が間隔板の役割をなし、一次気流流路と二次気流流路とを確保できればよい。本実施の形態でも従来例で使用されていて、段ボールなどにも用いられる強度的に優れたコルゲートの波形状にしてある。
【００４５】
図８は図７の熱交換素子１を構成する仕切板２を平面に展開した状態の一例を示す斜視図である。図において、仕切板２は連続した一定数の波数を有した所定長さ毎にシート面中央に成形された波形状部２０を有し、この波形状部２０は和紙や加工紙等の熱交換素子の仕切板として一般に使用されている平坦なシートに長尺なまま裁断することなく中央部に断続的に波形状に型押しして、両面が均等な凹凸の波形になるよう成形している。２９はシートの両側に平坦なまま残された平坦部で、波形状部２０と平坦部２９との境は成形時に破れることのないよう波形状部の波が端部付近で先細りするようにしてもよい。
【００４６】
５７はシート面に波形状部が成形されない平坦部面で、その長さは波形状部２０の長さと等しく、シートをつづら折りした際の折り目を除く平面部の長さに相当する。２８はギャップ部で、シートを折り曲げた際の折り目に相当する。図８のシートはこのように平坦部２９と波形状部２０とからなる波形状部面２７と平坦部面５７とが間にギャップ部２８を挟んで交互に並び、周期的につながっている。そして、このようなシートを適宜な長さで切り出して積層するか、積層してから切断することにより仕切板２が作られる。
【００４７】
本実施例における仕切板２は、ギャップ部２８で折り曲げてつづら折りにすることにより、波形状部面２７と平坦部面５７とが交互に積層され、波形状部２０の各波の頂点が積層時に当接する平坦部面５７に接合される。このような構成とすることにより、実施の形態１の場合のように波の頂点同士を接合することなく波の頂点と平面とを接合すればよいから、実施の形態１の場合程波形状部の接合に高い精度が要求されないので、組み立てが容易になる。また、実施の形態１の場合と同様、間隔板が不要なため、製造・加工が極めて容易に行える。
【００４８】
図９は図８の仕切板２をＤ−Ｄ断面で切断した状態の断面図であり、波形状部２０はＤ−Ｄ断面に示すように、シート面を中心にしてその両側に凹凸を繰り返す波形を描き、それぞれの頂点が平坦部面５７に接合されることにより、図１１に示すように波と波との間に給気流路３０及び排気流路３１を上下方向に交互に形成するとともに、波と波同士は平坦部面５７によって仕切られる。図１０は図８の仕切板２をＣ−Ｃ断面で切断した状態の断面図であり、図７の手前側及び奥側の平坦部２９の部分に該当し、その形状は図１２に示すように平らである。
【００４９】
熱交換素子１は仕切板２をつづら折りにして形成しているため、一方の端部は閉じられており、また、シート側部に当たる側は端面シール部２５及び２６でそれぞれが閉じられているから、各層はつづら折りの折り目と反対側の端部のみが開放端となり、上下方向に交互に開放端とつづら折りの折り目とが続く。そして波形状部２０によって形成された流路はその両端が平坦部２９を介して各開放端部に通じる流路を形成し、図７に示すように給気流入口２１から波形状部２０を介して給気流出口２２へ至る流路及び排気流入口２３から波形状部２０を介して排気流出口２４へ至る流路を形成する。
【００５０】
その他の点については実施の形態１と同様であり、その用途も例えば本実施の形態の熱交換素子１が図６のような天吊埋込形全熱交換装置に内蔵される。そして、上記のように構成された天吊埋込形全熱交換装置及びその熱交換素子１においては、実施の形態１と同様な動作により熱交換が行われる。
【００５１】
このように本発明の構成では仕切板２は波形状であることから、従来の平板なものと比べその熱交換面積が大きく、熱交換効率が向上する。また、熱交換素子は仕切板のみで積層されていることから、加工・組立が容易なうえ、間隔板の機能を担う波形状部までもが熱交換に供されることになり、無駄がない。しかも、本実施例のように波形状部面と平坦部面とを交互に積層すれば、波形状部の波の頂点と平坦部面との接合が高い精度を要することなく行えるから、容易に製造・組立ができ、コストも低減できるようになる。
【００５２】
実施の形態３．
上述した実施の形態１、２においては、仕切板２に波形状部２０を形成するに当たり、仕切板２の伸延性が充分に得られない和紙や加工紙のような材質のものを用いる場合、製造時に波形状部２０や波形状部２０と平坦部２９との境で破れる恐れがあるので、これを防止するために波形状部を平坦部との境で先細りするよう成形したものであった。
【００５３】
図１３（ａ）は先細り形状の他の実施の形態を示す平面図、図１３（ｂ）は同図（ａ）の断面図である。図において、２１０は波形状部２０の谷部、２１１は波形状部２０の山部、２１２は谷部２１０の先細り部分、２１３は山部２１１の先細り部分である。
【００５４】
このような形状の波形状部２０によれば、先細り部分２１２及び２１３が直線的に平坦部２９に向かって収束する形状で、しかも先端が角度を有し、山部２１１及び谷部２１０の先細り部分とその他の部分とが明確に分かれているから、波形状部２０と平坦部２９との境が破れるようなことをほぼ防止でき、しかも、先細り部分以外の山部及び谷部は頂上が湾曲しない平ら形状になるから、対向する波形状部または平坦部面との接合が確実になり、接合部分の長さも長くなることから強度が向上する。
【００５５】
実施の形態４．
上述した実施の形態１、２において、仕切板２に波形状部２０を形成するに当たり、仕切板２の伸延性が充分に得られない和紙や加工紙のような材質のものを用いる場合、製造時に波形状部２０や波形状部２０と平坦部２９との境で破れやすく、また、加工技術が悪いと平坦部２９に不規則なしわができて平坦部２９に形成される流路を狭めてしまう心配がある。これは図４や図９、図１０に示すように、波形状部２０に必要な仕切板２のシート長さよりも平坦部２９に必要なシート長さの方が短いためである。
【００５６】
そこで、図１４に示すように、平坦部２９を小さな波形状にして波形状部２０のシート長さと同じにすれば、シートの長尺方向の長さの不均一がなくなり、波形状部の成形時おける破損が防止でき、平坦部２９の流路も確保できる。図１４において、平坦部２９に成形した波形状は波形状部２０の波に比べて細かくすることにより、高さを抑制している。このような成形は、波形状部を成形するコルゲートローラの両側に更に細かいコルゲートを刻んだローラを設けるか、或はそのような一体型ローラによって型押しすれば容易に成形できる。
【００５７】
ところで、波形状部２０と平坦部２９との境で波の方向が逆になると破れやすくなる。特に波形状部２０の始端と終端は仕切板２自体をつづら折りにすることから、折り曲げ方向への負担がかかることになる。これを回避する方法として、図１５に示すように、波形状部２０の大きな波の頂点間距離ＬB と平坦部２９の小さな波の頂点間距離ＬA と関係が、ＬB ＝（２ｎ＋１）ＬA （ただし、ｎは自然数）になるようにすればよい。これにより、波形状部２０と平坦部２９とで波端部の凹凸の方向が等しくなり、仕切板２が破れることなく波を形成することができる。
【００５８】
実施の形態５．
実施の形態１〜３において、波形状部２０同士の間隔保持や、波形状端部２０と平坦部面５７との間隔保持は波形状部２０の波によってなされるが、流入出口がある平坦部２９ではせいぜい実施の形態３に示す小さな波形状しかないため、間隔を保持する部材が存在しない。図１６〜図１８はこのような課題を解決するための構成を示す斜視図である。
【００５９】
図１６において、３６は平坦部２９のシート側端部側に成形された端部波形状部で、その波方向は波形状部２０の波方向と同一方向であり、且つつづら折りの端面と波面の方向とが平行である。また、端部波形状部３６の波の高さと波形状部２０の波の高さとは同一になっている。このような構成とすることにより、仕切板２端部が波形状部と同一方向のコルゲートによって間隔が保持されるから、強度的にも優れた間隔保持ができるようになる。
【００６０】
図１７は他の例を示しており、図１７において、３７は平坦部２９のシート側端部側に成形された端部波形状部で、その波方向は波形状部２０の波方向と直角方向であり、且つつづら折りの端面と波方向とが平行である。また、端部波形状部３６の波の高さと波形状部２０の波の高さとは同一になっている。このような構成とすることにより、仕切板２端部に端部波形状部３７の波面が波形状部２０によって形成される流路と対向するから、整流作用により流入口から波形状部２０或は波形状部２０から流出口への気流がスムーズに導かれ、風路抵抗も小さくなる。
【００６１】
また、端部波形状部３７が接合されることにより仕切板２側部がシールされるから、気密性が向上するとともに端面シール部２５、２６の耐久性も向上する。尚、端部波形状部の形状は上記に限定されるものではなく、例えば、図１８に示すような波方向が波形状部２０の波方向と同一方向で、且つつづら折りの端面と波面の方向とが平行な一つの波からなる端部波形状部３７０としてもよく、さらにその他の形状としてもよい。
【００６２】
実施の形態６．
上記実施の形態１〜４においては、熱交換素子１の流入出口と波形状部２０とが９０°折曲された位置にあり、波形状部２０によって形成される各層の流路は流入出口からの距離がそれぞれ異なるにも関わらず、波形状部２０によって形成される各層の流路は断面積が概一定である。即ち、図１９に示すように、例えば給気流入口２１と給気流出口２２は熱伝達素子１の図中右側に配置されるため、流入出口に近い右側の流路の流れ３８は流量が多くなり、流入出口から遠い左側の流路の流れ３９は流量が少なくなる。
【００６３】
これに対し、排気流入口２３と排気流出口２４は熱伝達素子１の図中左側に配置されるため、流入出口に近い左側の流路の流れは流量が多くなり、流入出口から遠い右側の流路の流れは流量が少なくなる。この結果、給気の主流は右側を流れ、排気の主流は左側を流れることになるため、熱交換が効果的に行われなくなってしまう。
図２０は上記の課題を解決するための構造を示した仕切板２の断面図であり、図において、４０はギャップ部２８に近い波形状部２０の波のうち、つづら折りにより内側になる方の凸部をつまんだ部分である。
【００６４】
このような構成とすることにより、流入出口から遠い流路の断面積が大きくなり、そこでの流量が増大する。上記実施の形態によれば、流入出口に近い程流量が増大することから、この凸部のつまみ具合を図２０のようにつづら折りに折り返した端面に近づくにつれ凸部をつまんだ部分のつまむ長さを順次大きくするよう調節すれば、図２１に示すように各流路の流量が均一化され、熱交換素子１全体での熱交換効率が向上する。
【００６５】
実施の形態７．
実施の形態２において、仕切板２をつづら折りにする際、波形状部２０の各波の頂点と平坦部面５７とを接合するが、接合位置が熱交換素子１全体で均一に或は所望の接合位置にこない場合には、接合が不充分となり、漏れや破損の原因となる。また、形成された流路の抵抗が変わるため、熱交換効率が低下する。図２２は上記課題を解決する手段を示す熱交換素子１の断面図であり、図において、４１は波形状部２０の各波の頂点に、該頂点部分をさらにしぼることで形成された突起、４２は波形状部２０と対向する平坦部面５７に波の当接位置に合わせて形成された凹凸部である。
【００６６】
このような構成とすることにより、仕切板２をつづら折りしていく際に、突起４１を平坦部の凹凸部４２に合わせながら積層し、接合することにより、波形状部２０の各波を所望の位置に配列させて熱交換素子１を製造することができる。この結果、漏れ量の低減や破損防止が行える。また、製造時に波形状部２０と平坦部面５７との接合が凹凸部４２を目印にして行え、しかも接合位置がガイドされるから容易に組立ができるようになる。
【００６７】
実施の形態８．
図２３は実施の形態６を実施の形態１の構造に適用した例を示す仕切板２の部分断面図である。図において、４３は波形状部２０の各波の頂点に、該頂点部分をさらにしぼることで形成された凹凸部で、隣り合う波が交互に凹部と凸部とになっている。そして、つづら折りにして積層したときに、接合する波同士は互いに凸部と凹部が当接するようになっている。
このような構成によって、実施の形態６と同様な効果が得られる。
【００６８】
実施の形態９．
上記各実施の形態における仕切板２は和紙や抄紙であってもよいが、金属箔をラミネートした複合紙、金属線や金属製の網を２枚の紙に挟み込んだ複合紙等、金属をシートに混入すると、成形した波形状が金属の性質によって保持されるので、本願発明のような仕切板に波形状部を成形する場合特に優れている。この結果、流路が安定的に保持されるから性能が向上するとともに、金属の性質上伝熱性能も向上することから、熱交換素子の小型化にもつながる。尚、上記効果を得るには、金属の性質上、アルミニウム、鉄、銅、ステンレススチール、ニッケルが適している。
【００６９】
また、金属の形態については所定幅の箔、細線あるいは網のいずれであってもよい。金属箔を利用した場合には、伝熱性能が向上するとともに、面的に波形状を保持するので、形状保持力に優れる。細線にする場合には、波形状部の端部即ち平坦部との境付近に細線を波方向に通すと、湿度交換をする場合には波形状部での金属部分の面積が小さいから、湿度交換に供する仕切板の面積が大きく確保できるとともに、波形状部と平坦部との境目で波形状が崩れることなく長期にわたり高い保持力が得られ、また金属部分が少ない分、全体的に軽量になる
【００７０】
さらに、金属を網状にすれば、上記箔、細線の双方の利点を得ることができるようになる。箔、細線、網とも、波形上部の全てに渡って混入してもよいが、形状保持や性能維持のうえで適当な部分だけに設けてもよいし、箔の厚さや線の方向、網形状等も適宜決定されるべきものである。従って、細線を用いる場合も上述の波形状部の端部に限定されるものではない。また、上記金属の材質は、このような加工性、強度、価格の面からも適当であるといえる。
【００７１】
上記各実施の形態においては、図６に示すような天吊埋込型全熱交換装置について説明したが、例えば図２４に示すカセット型全熱交換装置でもよく、この場合にも、実施の形態１〜８の熱交換素子１をカセット型全熱交換装置本体１０１の中央部に設置すれば、上記各実施の形態と同様な作用効果を奏する。同様に図２５に示す家庭用熱交換装置についても、家庭用熱交換装置本体１０２の室内側中央部に熱交換素子１を設置すれば、上記各実施の形態と同様な作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１における熱交換素子を示す概略斜視図である。
【図２】図１の仕切板を展開した展開斜視図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】図１のＡ−Ａ断面斜視図である。
【図６】この発明の熱交換素子を組み込んだ天吊埋込型全熱交換装置を示す平面断面図である。
【図７】この発明の実施の形態２における熱交換素子を示す概略斜視図である。
【図８】図７の仕切板を展開した展開斜視図である。
【図９】図８のＤ−Ｄ断面図である。
【図１０】図８のＣ−Ｃ断面図である。
【図１１】図８のＤ−Ｄ断面に相当する図７の断面図である。
【図１２】図８のＣ−Ｃ断面に相当する図７の断面図である。
【図１３】この発明の実施の形態３における熱交換素子の波形状部を示す（ａ）平面図、（ｂ）断面図である。
【図１４】この発明の実施の形態４における図８のＣ−Ｃ断面図である。
【図１５】この発明の実施の形態４における図８のＣ−Ｃ断面とＤ−Ｄ断面との比較図である。
【図１６】この発明の実施の形態５における仕切板の展開斜視図である。
【図１７】この発明の実施の形態５における仕切板の展開斜視図である。
【図１８】この発明の実施の形態５における仕切板の展開斜視図である。
【図１９】波形状部によって形成される流路形状が等しい場合の流量分布を模式的に示した図である。
【図２０】この発明の実施の形態６における熱交換素子を示す断面図である。
【図２１】この発明の実施の形態６における熱交換素子の流量分布を模式的に示した図である。
【図２２】この発明の実施の形態７における熱交換素子を示す断面図である。
【図２３】この発明の実施の形態７における熱交換素子を示す断面図である。
【図２４】この発明の熱交換素子を組み込んだカセット形全熱交換装置を示す垂直断面図である。
【図２５】この発明の熱交換素子を組み込んだ家庭用熱交換装置を示す平面断面図である。
【図２６】従来の熱交換素子を示す斜視図である。
【図２７】従来の熱交換素子を示す斜視図である。
【図２８】図２７の熱交換素子の展開斜視図である。
【図２９】図２８で展開した熱交換素子の折り曲げ状態を示す状態図である。
【符号の説明】
１熱交換素子、２仕切板、２０波形状部、２７波形状部面、２８ギャップ部、２９平坦部、３０給気流路、３１排気流路、３６端部波形状部、４０凸部をつまんだ部分、４１突起、４２凹凸部、４３、４４凹凸部

Claims

シートの中央を型押しして成形した波形状部と、前記シートの両側の平坦部とからなり、前記波形状部の波を端部付近で先細りさせて前記平坦部とつないでなる仕切板をつづら折りにして積層し、前記波形状部を介して互いに熱交換する一次気流流路と二次気流流路とを形成することを特徴とする熱交換素子。
前記波形状部は前記シートに連続して成形されていることを特徴とする請求項１記載の熱交換素子。
前記シートは、前記波形状部が成形された波形状部面と平坦な平坦部面とから構成され、これら波形状部面と平坦部面とを交互に積層することを特徴とする請求項１記載の熱交換素子。
前記波形状部は一定間隔毎に波形が形成されていることを特徴とする請求項１記載の熱交換素子。
つづら折りに折り返した端面と前記波形状部に形成される流路とが平行であることを特徴とする請求項１乃至４記載の熱交換素子。
前記波形状部の波の先端が先細り形状であることを特徴とする請求項１乃至４記載の熱交換素子。
前記波形状部の波方向に平行な前記シート面を前記波形状部の波より小なる波形状に成形したことを特徴とする請求項１乃至４記載の熱交換素子。
前記小なる波形状に成形した波の波数が前記波形状部の波数の奇数倍であることを特徴とする請求項７記載の熱交換素子。
前記シートの端部に流路の間隔を保持する端部波形状部を成形したことを特徴とする請求項１乃至４記載の熱交換素子。
前記端部波形状部の波の波方向は、前記波形状部の波方向と平行であることを特徴とする請求項９記載の熱交換素子。
前記端部波形状部の波の波方向は、前記波形状部の波方向と直角であることを特徴とする請求項９記載の熱交換素子。
前記波形状部によって形成される一次空気流路及び二次空気流路の流量が均一化するよう前記波形状部の波形を成形したことを特徴とする請求項１乃至４記載の熱交換素子。
前記波形状部の波を頂点から所定長さ分流路全体においてつまむようにつぶしたことを特徴とする請求項１２記載の熱交換素子。
前記波形状部は隣り合う流路毎につまむ長さを順次大きくすることを特徴とする請求項１３記載の熱交換素子。
前記波形状部と積層時にこの波形状部の波と当接する部分とに、互いが嵌合する凸部と凹部とを設けたことを特徴とする請求項１乃至４記載の熱交換素子。
前記シートに金属を混入したことを特徴とする請求項１乃至４記載の熱交換素子。
前記金属はアルミニウム、鉄、銅、ステンレススチール又はニッケルであることを特徴とする請求項１６記載の熱交換素子。
前記金属は所定幅の箔、細線又は網のいずれかであることを特徴とする請求項１６記載の熱交換素子。