JP4994450B2 - 熱交換素子およびその製造方法ならびに熱交換器および熱交換換気装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱交換換気装置等の空調機器で用いられる熱交換素子およびその製造方法、ならびに当該熱交換素子を用いた熱交換器および熱交換換気装置に関するものであり、更に詳しくは、潜熱の交換と顕熱の交換の両方を行う全熱型の熱交換素子およびその製造方法、ならびに当該全熱型の熱交換素子を用いた熱交換器および熱交換換気装置に関するものである。

近年では、省エネルギー化のために部屋の高気密化および高断熱化が進んでいることから自然換気をそれ程期待できず、換気と空気調和とを同時に行うことができる熱交換換気装置、特に熱交換効率が高い全熱型の熱交換換気装置の重要性が高まっている。全熱型の熱交換換気装置は、顕熱の交換と潜熱の交換の両方を行う全熱型の熱交換器を備えており、この熱交換器は、顕熱の交換と潜熱の交換の両方を行う全熱型の熱交換素子と該熱交換素子を収容する枠体とを有している。

上記全熱型の熱交換素子は、例えばシート状の仕切り部材と波形の間隔保持部材とが交互に積層された構造を有し、少なくとも仕切り部材には吸湿剤が添加される。仕切り部材とその下の間隔保持部材とによって気流の流路が複数形成されると共に、仕切り部材とその上の間隔保持部材とによって気流の流路が複数形成される。そして、仕切り部材の下に形成された各流路を流下する気流と、仕切り部材の上に形成された各流路を流下する気流との間で、当該仕切り部材を介して顕熱の交換および潜熱の交換がそれぞれ行われる。仕切り部材の下に形成される流路と仕切り部材の上に形成される流路のいずれか一方には、屋外から室内への給気により生じる一次気流が供給され、他方には室内から屋外への排気により生じる二次気流が供給される。

このような全熱型の熱交換素子を収容する枠体は四方に矩形開口部を有する箱状物であり、全熱型の熱交換素子は該熱交換素子での各部材の積層方向の上面または下面を下にして枠体に収容される。熱交換に供される一次気流は、枠体に形成されている所定の矩形開口部を通って熱交換器内に流入し、全熱型の熱交換素子を流下した後に上記の矩形開口部に対向する矩形開口部から熱交換器の外に流出する。同様に、熱交換に供される二次気流は、枠体に形成されている他の矩形開口部を通って熱交換器内に流入し、全熱型の熱交換素子を流下した後に上記の開口部に対向する矩形開口部から熱交換器の外に流出する。

前述のように全熱型の熱交換素子での顕熱の交換および潜熱の交換はそれぞれ仕切り部材を介して行われるので、当該熱交換素子での熱交換効率は、仕切り部材での有効透湿面積や伝熱性に大きく左右される。有効透湿面積の減少や伝熱性の低下は、全熱型の熱交換素子での熱交換効率を低下させる要因となる。例えば、透湿性の低い接着剤を用いて仕切り部材と間隔保持部材とを接合させると、個々の仕切り部材での有効透湿面積が減少して潜熱の交換効率が低下する。

接着剤に起因する有効透湿面積の減少を抑えるために、特許文献１に記載された熱交換器では、吸湿性および水分拡散性の大きなフッ素系樹脂または炭化水素系樹脂で仕切板（仕切り部材）と間隔保持板（間隔保持部材）とを結合させている。また、特許文献２に記載された熱交換器用フィルタユニットでは、フラットなライナー（仕切り部材）と波板（間隔保持部材）とが接着剤により互いに接合されたフィルタを多数積層するにあたって、上下方向（積層方向）に隣り合うフィルタ同士を当該フィルタの周辺部においてのみ接着剤で接合させている。

一方、熱交換素子での伝熱性を向上させるために、特許文献３に記載された冷却吸着素子では波板（間隔保持部材）全体に複数の孔を形成し、平板（仕切り部材）とその上または下の波板とによって形成される各流路を上記複数の孔で連通させて空気の流れを乱すことで、伝熱性を向上させている。この冷却吸着素子におけるのと同様に、特許文献４に記載されたプレートフィン型熱交換器でもフィン（間隔保持部材）全体に複数の孔を形成し、プレート（仕切り部材）とその上または下のフィンとによって形成される各流路を上記複数の孔で連通させて空気の流れを乱すことで、伝熱性を向上させている。

上述のように間隔保持部材に複数の孔を形成すると、伝熱性が向上する他に熱交換素子の軽量化が図られる。天井裏に本体を設置するタイプの熱交換換気装置や天井から吊り下げるタイプの熱交換換気装置では、地震等の際の落下防止や仮に落下したときの安全性の向上等の観点から、軽量化は大変望ましいことである。また、間隔保持部材に複数の孔を形成した場合、孔が形成された箇所に接着剤が塗布されることはないので、吸湿性、水分拡散性、および透湿性のいずれにも乏しい接着剤を用いて仕切り部材と間隔保持部材とを互いに接合させたとしても、熱交換素子での有効透湿面積を広くし易くなる。その結果として、潜熱の交換効率が高い熱交換素子を得易くなる。

特開２００５−２４２０７号公報 特開２００５−２０１５０２号公報 特開２００３−１４４８３４号公報 実開昭５５−１４５２９０号公報

しかしながら、特許文献３に記載された冷却吸着素子や特許文献４に記載されたプレートフィン型熱交換器におけるように間隔保持部材全体に複数の孔を形成し、仕切り部材とその上または下に接合された間隔保持部材とによって形成される各流路を上記複数の孔で連通させると、このような熱交換素子を枠体に収容して熱交換器としたときに、当該熱交換器からの一次気流や二次気流の漏れが多くなる。

すなわち、熱交換素子中の流路を流下する過程で上記の孔から流出して二次気流用の流出口から熱交換器の外に流出してしまう一次気流の量や、上記の孔から流出して一次気流用の流出口から熱交換器の外に流出してしまう二次気流の量が多くなる。また、上記の孔から流出して二次気流用の流入口から熱交換器内に流入してしまう一次気流の量や、上記の孔から流出して一次気流用の流入口から熱交換器内に流入してしまう二次気流の量が多くなる。これらの結果として、熱交換器での熱交換効率を向上させ難い。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、熱交換効率が高い軽量の熱交換器を構成することが容易な熱交換素子を得ることを目的とする。また、熱交換効率が高い軽量の熱交換器を構成することが容易な熱交換素子の製造方法を得ることを他の目的とする。本発明の更に他の目的は、熱交換効率が高い軽量のものを得易い熱交換器を得ることにある。そして、本発明の更に他の目的は、熱交換効率が高い軽量のものを得易い熱交換換気装置を得ることにある。

上記の目的を達成する本発明の熱交換素子は、吸湿剤が添加されたシート状の仕切り部材と、仕切り部材に接合されて該仕切り部材と共に気流の流路を形成する間隔保持部材とが交互に積層された積層構造を有する熱交換素子であって、間隔保持部材の各々は、該間隔保持部材の下に接合された仕切り部材と上に接合された仕切り部材との間の空間を複数の流路に区画する複数の区画壁を有し、これら間隔保持部材の各々では、隣り合う流路同士を連通させる孔が形成された第１区画壁と、隣り合う流路同士を連通させる孔が形成されていない第２区画壁とが、１ないし複数個ずつ交互に配置されていることを特徴とするものである。

上記の目的を達成する本発明の熱交換素子の製造方法は、吸湿剤が添加されたシート状の仕切り部材と、仕切り部材に接合されて該仕切り部材と共に複数の流路からなる流路群を形成する間隔保持部材とが交互に積層され、間隔保持部材の各々は、該間隔保持部材の下に接合された仕切り部材と上に接合された仕切り部材との間の空間を複数の流路に区画する複数の区画壁を有する熱交換素子の製造方法であって、仕切り部材と該仕切り部材に接合された間隔保持部材とを有する素子構成ユニットを複数個得るユニット作製工程と、素子構成ユニット同士を接合させて、該素子構成ユニットが複数個積層配置された熱交換素子を得る積層工程とを含み、間隔保持部材の各々では、孔が形成された第１区画壁と孔が形成されていない第２区画壁とが１ないし複数個ずつ交互に配置されていることを特徴とするものである。

上記の目的を達成する本発明の熱交換器は、熱交換素子と、該熱交換素子を収容した箱状の枠体とを備え、熱交換素子は、吸湿剤が添加されたシート状の仕切り部材と、仕切り部材に接合されて該仕切り部材と共に気流の流路を形成する間隔保持部材とが交互に積層された積層構造を有し、枠体は、熱交換素子の上面を覆う天板部と、熱交換素子の下面を覆う底板部と、天板部と底板部との間に位置して熱交換素子を縁取る４つの矩形枠状部とを有する熱交換器であって、間隔保持部材の各々は、該間隔保持部材の下に接合された仕切り部材と上に接合された仕切り部材との間の空間を複数の流路に区画する複数の区画壁を有し、これら間隔保持部材の各々では、隣り合う流路同士を連通させる孔が形成された第１区画壁と、隣り合う流路同士を連通させる孔が形成されていない第２区画壁とが、１ないし複数個ずつ交互に配置されていることを特徴とするものである。

上記の目的を達成する本発明の熱交換換気装置は、給気用通風路と、該給気用通風路と交差する排気用通風路と、給気用通風路内に配置された給気用送風機と、排気用通風路内に配置された排気用送風機と、給気用通風路と排気用通風路との交差部に配置された熱交換器とを備え、熱交換器は、熱交換素子と、該熱交換素子を収容した箱状の枠体とを有する熱交換換気装置であって、熱交換素子は、吸湿剤が添加されたシート状の仕切り部材と、仕切り部材に接合されて該仕切り部材と共に気流の流路を形成する間隔保持部材とが交互に積層された積層構造を有し、枠体は、熱交換素子の上面を覆う天板部と、熱交換素子の下面を覆う底板部と、天板部と底板部との間に位置して熱交換素子を縁取る４つの矩形枠状部とを有し、間隔保持部材の各々は、該間隔保持部材の下に接合された仕切り部材と上に接合された仕切り部材との間の空間を複数の流路に区画する複数の区画壁を有し、これら間隔保持部材の各々では、隣り合う流路同士を連通させる孔が形成された第１区画壁と、隣り合う流路同士を連通させる孔が形成されていない第２区画壁とが、１ないし複数個ずつ交互に配置されていることを特徴とするものである。

本発明の熱交換素子は、上記の第１区画壁と上記の第２区画壁とが１ないし複数個ずつ交互に配置された間隔保持部材を有しているので、当該熱交換素子を流下する気流は、第１区画壁に形成されている孔から流出することで気流の乱れを作り出す一方で、第２区画壁により不所望の方向からの流出が抑えられる。全ての区隔壁を第１区画壁とした場合に比べて、当該熱交換素子を用いた熱交換器では一次気流や二次気流の漏れが抑えられる。また、全ての区隔壁を第２区画壁とした場合に比べて伝熱性が向上する。これらの結果として、本発明の熱交換素子によれば、全熱型で熱交換効率が高い軽量の熱交換器を構成し易くなる。

本発明の熱交換素子の製造方法は、上述の熱交換素子を製造することができるものであるので、当該発明によれば、全熱型で熱交換効率が高い軽量の熱交換器を構成し易い熱交換素子を得易くなる。また、本発明の熱交換器では上述の熱交換素子が箱状の枠体に収容されているので、当該発明によれば、全熱型で熱交換効率が高い軽量のものを得易くなる。そして、本発明の熱交換換気装置は上述の熱交換器を備えているので、当該発明によれば、全熱型で熱交換効率が高い軽量のものを得易くなる。

以下、本発明の熱交換素子およびその製造方法ならびに熱交換器および熱交換換気装置それぞれの実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する実施の形態に限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、熱交換素子を概略的に示す斜視図であり、図２は、図１に示した熱交換素子を構成する仕切り部材とその上に接合された間隔保持部材とを示す概略図であり、図３は、図１に示した熱交換素子を構成する間隔保持部材とその上下に接合された各仕切り部材とを概略的に示す斜視図である。

図１に示す熱交換素子２０は、シート状の仕切り部材１と波形の間隔保持部材５とが交互に積層された積層構造を有する直交流形のものである。この熱交換素子２０では、６つの素子構成ユニット１０ａ〜１０ｆを積層することで上記の積層構造が形成されており、最も上の素子構成ユニット１０ｆ上には天板部材１５が更に積層されている。個々の素子構成ユニット１０ａ〜１０ｆは、仕切り部材１上に間隔保持部材５を接合したものであり、これらの素子構成ユニット１０ａ〜１０ｆは、１つの素子構成ユニットでの間隔保持部材５の波目とその上または下の素子構成ユニットでの間隔保持部材５の波目とが、平面視上、略直交するようにして積層されている。換言すれば、ある素子構成ユニットにおける波形の間隔保持部材５での山または谷の長手方向と、その上または下の素子構成ユニットにおける波形の間隔保持部材５での山または谷の長手方向とが、平面視上、略直交するようにして、各素子構成ユニット１０ａ〜１０ｆが積層されている。

各仕切り部材１、各間隔保持部材５、および天板部材１５はセルロース繊維を主とする素材（紙）により作製されており、各素子構成ユニット１０ａ〜１０ｆでの仕切り部材１と間隔保持部材５、積層方向に隣り合う素子構成ユニット同士、および最も上の素子構成ユニット１０ｆと天板部材１５は、それぞれ接着剤により接合されている。また、各仕切り部材１、各間隔保持部材５、および天板部材１５には、吸湿剤（図示せず）が添加されている。すなわち、熱交換素子２０は全熱型の熱交換素子である。

図１〜図３に示すように、間隔保持部材５とその下に接合された仕切り部材１との間の空間は、間隔保持部材５の各々が波形を呈することから、複数の流路からなる第１流路群ＰＧ_１に区画されている。同様に、間隔保持部材５とその上に接合された仕切り部材１との間の空間は、複数の流路からなる第２流路群ＰＧ_２（図１または図３参照）に区画されている。間隔保持部材５は、その下に接合された仕切り部材１と上に接合された仕切り部材１との間の空間を複数の流路に区画する第１区画壁５ａと第２区画壁５ｂとを複数個ずつ有している。

各第１区画壁５ａには、隣り合う流路同士を連通させる孔が複数箇所に形成されており、各第２区画壁５ｂには、隣り合う流路同士を連通させる孔が形成されていない。個々の間隔保持部材５においては、第１区画壁５ａと第２区画壁５ｂとが２個ずつ交互に配置されている。隣り合う第１区画壁５ａ，５ａに形成されている各孔は、それぞれ、間隔保持部材５の下に接合された仕切り部材１からみた波形の山の頂部に位置する１つの孔ＯＰの一領域からなる。このため、間隔保持部材５とその上の仕切り部材１との接合部は、孔ＯＰにより分断されている。

各間隔保持部材５に上記の孔ＯＰが複数形成されていることから、上述の第１流路群ＰＧ_１と第２流路群ＰＧ_２とを合わせた流路群には、隣の流路に連通する複数の孔が形成された第１流路Ｐｏと、隣の流路から隔離された第２流路Ｐｉとが含まれる。第１流路群ＰＧ_１においては、第１流路Ｐｏと第２流路Ｐｉとが交互に、かつ並列に配置されており、第２流路群ＰＧ_２においては、複数の第１流路Ｐｏのみが並列に配置されている。

図３に実線の矢印で示すように、第１流路群ＰＧ_１中の２つの第１流路Ｐｏのうちの左側の第１流路Ｐｏを流下する気流の一部は各孔ＯＰから隣の第１流路Ｐｏ（第２流路群ＰＧ_２中の第１流路Ｐｏ）に流入し、更に隣の第２流路Ｐｉ（第１流路群ＰＧ_１中の第２流路Ｐｉ）には流入できないまま熱交換素子２０（図１参照）を流下する。また、第１流路群ＰＧ_１中の２つの第１流路Ｐｏのうちの右側の第１流路Ｐｏを流下する気流の一部は各孔ＯＰから隣の第１流路Ｐｏ（第２流路群ＰＧ_２中の第１流路Ｐｏ）に流入し、更に隣の第２流路Ｐｉ（第１流路群ＰＧ_１中の第２流路Ｐｉ）には流入できないまま熱交換素子２０（図１参照）を流下するか、または各孔ＯＰから熱交換素子２０の外に流出する。なお、第１流路Ｐｏに沿った各孔ＯＰの長さＬは、例えば、第１流路群ＰＧ_１の各流路と第２流路群ＰＧ_２の各流路とを合わせた流路群での流路の配設ピッチＰＣ（図２参照）の２倍以下の値とすることができる。

上述の構成を有する熱交換素子２０では、仕切り部材１の下に形成された各流路Ｐｏ，Ｐｉを流下する気流、例えば一次気流と、仕切り部材１の上に形成された各流路Ｐｏ，Ｐｉを流下する気流、例えば二次気流との間で、当該仕切り部材１を介して顕熱の交換および潜熱の交換がそれぞれ行われる。このとき、間隔保持部材５に形成されている上記の孔ＯＰから一次気流または二次気流が隣の流路に流入して気流の乱れが生じるので、孔ＯＰが形成されていない場合と比べて、各仕切り部材１への伝熱性が向上する。

また、各間隔保持部材５に孔ＯＰが複数形成されているので、各第１流路群ＰＧ_１および各第２流路群ＰＧ_２をそれぞれ第２流路Ｐｉのみで構成した場合に比べ、個々の間隔保持部材５の質量は複数の孔ＯＰが形成されている分だけ軽量化される。孔ＯＰの大きさおよび総数を適宜選定することにより、熱交換素子２０の軽量化を容易に図ることができる。

さらには、間隔保持部材５において孔ＯＰが形成されている領域に接着剤が塗布されることはないので、各仕切り部材１での有効透湿面積を広くし易い。例えば図４に示すように、孔が形成されていない波形の間隔保持部材１５５の上下に接着剤で仕切り部材１５１を接合させた場合、直交流形の熱交換素子では仕切り部材１５１の下面での接着剤の付着領域と上面での接着剤の付着領域とを合わせた付着領域Ｒａの平面形状が格子状となり、仕切り部材１５１の平面視上の面積と付着領域Ｒａの平面視上の面積との差が仕切り部材１５１での有効透湿面積となる。これに対し、間隔保持部材に上述の孔ＯＰが複数箇所に形成されていると、孔ＯＰが形成されている領域には接着剤が塗布されないので、図４に示した付着領域Ｒａのうちで孔ＯＰの上方に位置する各領域の総面積が有効透湿面積に組み込まれることとなる。このため、吸湿性、水分拡散性、および透湿性のいずれにも乏しい接着剤を用いた場合でも、熱交換素子２０では各仕切り部材１での有効透湿面積を広くし易い。

また、熱交換素子２０では、間隔保持部材５の下に接合された仕切り部材１と上に接合された仕切り部材１との間の空間に上述の第１流路Ｐｏと第２流路Ｐｉとを含む流路群が形成されているので、第１流路Ｐｏ中の各孔ＯＰから流出した気流の多くは当該流路群中の隣の流路を流下することになる。このため、熱交換素子２０を用いて熱交換器を構成したときには、上記の流路群を第１流路Ｐｏのみで構成した場合に比べて気流の漏れが低減される。

これらの理由から、熱交換素子２０を用いれば、全熱型で熱交換効率が高い軽量の熱交換器を構成し易くなる。例えば、波形の間隔保持部材５における山のピッチを６．０ｍｍ、山の高さを２．５ｍｍとし、間隔保持部材５を展開したときの各孔ＯＰの形状を直径６．０ｍｍの円とし、個々の第１流路Ｐｏでの孔ＯＰの配設ピッチを２４ｍｍとすると、これらの孔ＯＰを形成しないときよりも当該間隔保持部材５の質量を約７％低減させることができる。また、各間隔保持部材５に孔ＯＰを形成しないときに比べて、上下に間隔保持部材５が１つずつ接合されている仕切り部材１での有効透湿面積の百分率を４．５ポイント程度大きくすることができる。各間隔保持部材５に孔ＯＰが形成されていない熱交換素子を用いた熱交換器に比べ、潜熱の交換率が１０％程度向上した熱交換器を得ることも容易である。

上述の技術的効果を奏する熱交換素子２０は、例えば、仕切り部材と該仕切り部材に接合された間隔保持部材とを有する素子構成ユニットを複数個得るユニット作製工程と、素子構成ユニット同士を接合させて、該素子構成ユニットが複数個積層配置された熱交換素子を得る積層工程とを含む方法により製造することができる。このとき、間隔保持部材の各々には、孔が形成された第１区画壁と、孔が形成されていない第２区画壁とが、１ないし複数個ずつ交互に配置される。以下、図１で用いた参照符号を適宜引用して、各工程を説明する。

上記のユニット作製工程は、例えば以下に説明する第１サブ工程と第２サブ工程とに分けることができる。第１サブ工程では、まず、間隔保持部材５（図１参照）の元となる長尺の素材を波形に成形して長尺の波形成形品を得る。上記長尺の素材には、多数の孔が行列状に予め穿設されており、上記長尺の波形成形品においては、波形における１つおきの山の頂部に、それぞれ、上記行列状に穿設された多数の孔のうちの１列分の孔が分布する。なお、ここでいう「１列分の孔」とは、上記長尺の素材での長手方向と直交する方向に配列して１つの列をなす複数の孔を意味する。次に、上記の波形成形品の片面での波形の山の頂部に接着剤、例えば酢酸ビニル系エマルジョン接着剤等の水溶媒系接着剤を塗布する。この接着剤には所望の吸湿剤、例えばアルカリ金属塩やアルカリ金属塩等の水溶性の吸湿剤を添加しておくことができる。

この後、仕切り部材１（図１参照）の元となる長尺の素材を上記の波形成形品上に配置し、上記の接着剤により両者を接合させて、長尺の素子構成ユニット材を得る。図１に示した熱交換素子２０を製造する際には、当該長尺の素子構成ユニット材を作製しときに前述の第１流路群ＰＧ_１となる流路群が形成される。すなわち、第１流路Ｐｏと第２流路Ｐｉとを含む流路群が形成される。

第２サブ工程では、上記の素子構成ユニット材を所定の大きさに断裁して、仕切り部材１と間隔保持部材５とが接着剤により互いに接合された構成を有する素子構成ユニットを複数個得る。これらの素子構成ユニットは、図１に示した素子構成ユニット１０ａ〜１０ｆのいずれかになる。

ユニット作製工程の次に行われる積層工程では、まず、上記の素子構成ユニットを構成している間隔保持部材５での波形の山の頂部に接着剤、例えば酢酸ビニル系エマルジョン接着剤等の水溶媒系接着剤を塗布する。この接着剤には所望の吸湿剤、例えばアルカリ金属塩やアルカリ金属塩等の水溶性の吸湿剤を添加しておくことができる。次に、１つの素子構成ユニットでの間隔保持部材５の波目とその上または下の素子構成ユニットでの間隔保持部材５の波目とが、平面視上、略直交するように各素子構成ユニットの向きを選定しながら、接着剤が塗布された素子構成ユニットを順次積層し、積層方向に隣り合う素子構成ユニット同士を互いに接合させる。この後、最も上の素子構成ユニットでの間隔保持部材５上に、接着剤を用いて天板部材１５（図１参照）を接合させる。天板部材１５まで接合することにより、図１に示した全熱交換素子２０が得られる。

なお、前述したユニット作製工程における長尺の素子構成ユニット材の作製は、例えば図５に示す設備を用いて連続的に行うことができる。この場合、間隔保持部材の元となる長尺の素材、および仕切り部材の元となる長尺の素材は、それぞれ、予めロールに成形される。

図５は、上述したユニット作成工程で長尺の素子構成ユニット材を連続的に作製する際に用いられる設備の一例を示す概略図であり、図６は、図５に示す設備で用いられるロールの一例を示す概略図である。図５に示す設備１２０はシングルフェーサ装置であり、このシングルフェーサ装置では、間隔保持部材の元となる長尺の素材５Ａが予めロールＲ_１に成形されており、仕切り部材の元となる長尺の素材１Ａが予めロールＲ_２に成形されている。図６に示すように、ロールＲ_１に成形される素材５Ａには、多数の孔ＯＰが行列状に予め穿設されている。

設備１２０においてロールＲ_１から引き出された素材５Ａは、まず、１対の段ロール１０１ａ，１０１ｂを有するコルゲータ１０１に送られる。コルゲータ１０１では、歯車状の上部段ロール１０１ａと歯車状の下部段ロール１０１ｂとが互いに噛み合って回転しており、これらの段ロール１０１ａ，１０１ｂが互いに噛み合う位置で素材５Ａが順次波形に成形される。結果として、長尺の波形成形品５Ｂが連続的に作製される。この波形成形品５Ｂにおいては、波形における１つおきの山の頂部に、それぞれ、上記行列状に穿設された多数の孔ＯＰのうちの１列分の孔が分布する。

次いで、波形成形品５Ｂは下部段ロール１０１ｂによって所定方向に送られ、その途中で当該波形成形品５Ｂには塗工ロール１０３により接着剤１０５が塗布される。接着剤１０５は接着剤槽１０７に貯留されており、塗工ロール１０３の周面は部分的に接着剤槽１０７に浸漬されている。また、塗工ロール１０３の周面は、下部段ロール１０１ｂでの歯の頂部に略接している。塗工ロール１０３が所定方向に回転することで接着剤１０５が塗工ロール１０３の周面に付着し、さらには波形成形品５Ｂの片面に塗布される。塗工ロール１０３の周面に接着剤１０５が過剰に付着しないように、当該塗工ロール１０３の近傍にはスクウィージングロール１０９が配置されている。下部段ロール１０１ｂとスクウィージングロール１０９との間隔を調整することにより、波形成形品５Ｂへの接着剤１０５の塗布量を調整することができる。

一方、ロールＲ_２から引き出された素材１Ａは、２つのガイドロール１１１ａ，１１１ｂによってプレスロール１１３へ導かれる。プレスロール１１３は、その周面が下部段ロール１０１ｂでの歯の頂部に略接するように配置されており、このプレスロール１１３により素材１Ａが所定方向に送られる過程で当該素材１Ａが波形成形品５Ｂに圧接される。波形成形品５Ｂには上述のように接着剤１０５が塗布されているので、波形成形品５Ｂに圧接された素材１Ａは接着剤１０５により当該波形成形品５Ｂに貼り合わされる。その結果として、素子構成ユニットの元となる長尺の素子構成ユニット材１０Ａが連続的に作製される。なお、各段ロール１０１ａ，１０１ｂとプレスロール１１３とは、波形成形品５Ｂの形状を整え易くするために、例えば１５０℃程度以上の所定の温度に加温される。図５においては各ロールの回転方向、および各素材１Ａ，５Ａの搬送方向を実線の矢印で示している。

この後、断裁機によって素子構成ユニット材１０Ａを所定の大きさに断裁することにより、素子構成ユニット１０ａ〜１０ｆ（図１参照）となる素子構成ユニットが連続的に作製される。各素材１Ａ，５Ａ（図５参照）の幅をある程度広くしておけば、例えば図７に示す切断線ＣＬ_１，ＣＬ_２に沿って素子構成ユニット材１０Ａを切り分けることにより、所望の大きさの素子構成ユニットを高い生産の下に得ることが容易になる。また、素子構成ユニットの大きさの変更に対応することも容易になる。さらには、切断位置の許容誤差も比較的広くとることができる。

上述のようにして得た素子構成ユニットを積層して熱交換素子を得る積層工程での各素子構成ユニットへの接着剤の塗布は、例えば図８に概略的に示す設備を用いて行うことができる。

図８に示す設備１３０は、１対のロール１２１ａ，１２１ｂと、接着剤１２３が貯留された接着剤槽１２５と、ロール１２１ｂの近傍に配置されたスクウィージングロール１２７と、図示を省略した搬送装置とを備えている。素子構成ユニット１０は、仕切り部材１が上となり、間隔保持部材５が下となる向きで搬送装置により１対のロール１２１ａ，１２１ｂに搬送され、ここで接着剤を塗布される。所定の間隔をあけて、１対のロール１２１ａ，１２１ｂに素子構成ユニット１０が順次搬送される。

上記１対のロール１２１ａ，１２１ｂのうち、上側のロール１２１ａは素子構成ユニット１０を所定方向に搬送する搬送ロールとして機能し、下側のロール１２１ｂの周面は部分的に接着剤槽１２５に浸漬されて、素子構成ユニット１０に接着剤１２３を塗布する塗工ロールとして機能する。ロール１２１ｂが所定方向に回転することで接着剤１２３がロール１２１ｂの周面に付着し、さらには素子構成ユニット１０の間隔保持部材５に塗布される。スクウィージングロール１２７はロール１２１ｂの近傍に配置されて、ロール１２１ｂの周面に付着した過剰の接着剤１２３を取り除く。ロール１２１ｂとスクウィージングロール１２７との間隔を調整することにより、素子構成ユニット１０への接着剤１２３の塗布量を調整することができる。

接着剤１２３が塗布された各素子構成ユニット１０は、既に説明したように所定の向きで積層され、積層方向に隣り合う素子構成ユニット１０同士が接着剤１２３により互いに接合される。その後、接着剤１２３により天板部材１５（図１参照）を接合させることで、図１に示した熱交換素子２０が得られる。

実施の形態２．
図９は、熱交換器の一例を概略的に示す斜視図であり、図１０は、図９に示した熱交換器を概略的に示す水平断面図である。これらの図に示す熱交換器４０は、熱交換素子２０Ａと、該熱交換素子２０Ａを収容した箱状の枠体３０とを備えている。

熱交換素子２０Ａは、個々の間隔保持部材における波目の数および素子構成ユニットの数がそれぞれ図１に示した熱交換素子２０での数よりも多いという点を除き、図１に示した熱交換素子２０と同様の構成を有しているので、ここではその説明を省略する。

枠体３０は、四方に矩形開口部ＲＯを有する箱状物であり、当該枠体３０は、熱交換素子２０Ａの上面を覆う天板部２１と、熱交換素子２０Ａの下面を覆う底板部２３と、熱交換素子２０Ａを縁取る４つの矩形枠状部２５ａ〜２５ｄとを有している。各矩形枠状部２５ａ〜２５ｄは天板部２１と底板部２３との間に位置しており、熱交換素子２０Ａは該熱交換素子２０Ａでの各部材の積層方向の上面または下面を下にして枠体３０に収容されている。天板部２１は、各矩形枠状部２５ａ〜２５ｄに対して着脱自在、または開閉自在に設けられている。

このように構成された熱交換器４０は、当該熱交換器４０に流入する一次気流と二次気流との間で熱交換素子２０Ａにより顕熱の交換および潜熱の交換を行う。一次気流は、図９および図１０に実線の矢印Ａで示すように、枠体３０に形成されている所定の矩形開口部ＲＯを通って熱交換素子２０Ａに流入し、該熱交換素子２０Ａを流下した後に上記の矩形開口部ＲＯに対向する矩形開口部ＲＯから熱交換器４０の外に流出する。同様に、二次気流は、図９および図１０に破線の矢印Ｂで示すように、枠体３０に形成されている他の矩形開口部ＲＯを通って熱交換素子２０Ａに流入し、該熱交換素子２０Ａを流下した後に上記の矩形開口部ＲＯに対向する矩形開口部ＲＯから熱交換器４０の外に流出する。

各矩形枠状部２５ａ〜２５ｄのうちで熱交換素子２０Ａでの仕切り部材と間隔保持部材との積層方向に延在する領域の幅Ｗ（図１０参照）は、実施の形態１で説明した第２区画壁の１つと、該第２区画壁よりも各流路の配列方向外側に位置する流路とを隠せる広さを有していることが好ましい。なお、上記「第２区画壁よりも各流路の配列方向外側に位置する流路」とは、間隔保持部材の下に接合された仕切り部材と上に接合された仕切り部材との間に形成された複数の流路のうちで、上記第２区画壁よりも各流路の配列方向外側に位置する流路を意味する。熱交換素子２０Ａでは、図３に示した第１流路群ＰＧ_１におけるように第１流路Ｐｏと第２流路Ｐｉとが交互に配置されているので、上記の幅Ｗの広さを第１流路群ＰＧ_１での流路の配設ピッチの１〜１．５倍程にすれば、１つの第２区画壁と該第２区画壁よりも各流路の配列方向外側に位置する流路とを上記の領域により隠すことができる。

このように幅Ｗの広さを選定すると、上記の領域により隠された第２区画壁よりも各流路の配列方向外側には一次気流または二次気流が流入しなくなるので、上記配列方向外側に第１流路Ｐｏ（図１〜図３参照）が配置されていたとしても、熱交換器４０からの気流の漏れを抑えることができる。幅Ｗの広さの上限は、熱交換器４０での有効開口面積、すなわち各矩形開口部２５ａ〜２５ｄでの開口面積を考慮して適宜選定可能である。例えば、第１流路Ｐｏと第２流路Ｐｉとが交互に配置された第１流路群ＰＧ_１（図３参照）を有する熱交換素子を用いる場合には、上記の上限値を第１流路群ＰＧ_１での流路の配設ピッチの１．５〜２．５倍程にすることにより、気流の漏れが少なく、かつ有効開口面積が広い熱交換器を得易くなる。

以上説明した構成を有する熱交換器４０は、実施の形態１で説明した熱交換素子２０と同様の構成を有する熱交換素子２０Ａを備えているので、実施の形態１で説明した理由と同様の理由から、全熱型で熱交換効率が高い軽量のものを得易い。

実施の形態３．
図１１は、熱交換換気装置の一例を概略的に示す縦断面図であり、図１２は、図１１に示した熱交換換気装置を概略的に示す水平断面図である。これらの図に示す熱交換換気装置７０は、筐体５０と、筐体５０内に配置された熱交換器４０Ａ、給気用送風機５１および排気用送風機５３と、同じく筐体５０内に配置された２つのフィルタ５５ａ，５５ｂと、筐体５０に取り付けられた蓋体５９と、筐体５０に接続された給気用送風管６１および排気用送風管６３とを備えている。

上記の筐体５０内には該筐体５０をその深さ方向に二分する２つの隔壁４１ａ，４１ｂが設けられている。これら２つの隔壁４１ａ，４１ｂは、筐体５０の中央部で互いに離隔しており、当該２つの隔壁４１ａ，４１ｂと蓋体５９とによって、筐体５０の中央部で互いに交差する給気用通風路４３と排気用通風路４５とが筐体５０内に画定されている。筐体５０での給気用通風路４３の入り口側には給気用吸込み口４３ａが設けられており、出口側には給気用吹出し口４３ｂが設けられている。同様に、筐体５０での排気用通風路４５の入り口側には排気用吸込み口４５ａが設けられており、出口側には排気用吹出し口４５ｂが設けられている。

給気用通風路４３での給気用吹出し口４３ｂ側に給気用送風機５１が配置され、当該給気用送風機５１によって給気用吸込み口４３ａから給気用通風路４３を経て給気用吹出し口４３ｂに向かう一次気流が作り出される。また、排気用通風路４５での排気用吹出し口４５ｂ側に排気用送風機５３が配置され、当該排気用送風機５３によって排気用吸込み口４５ａから排気用通風路４５を経て排気用吹出し口４５ｂに向かう二次気流が作り出される。図１１においては、給気用送風機５１によって作り出される一次気流を二点鎖線Ｌ_１で示し、排気用送風機５３によって作り出される二次気流を二点鎖線Ｌ_２で示している。

熱交換器４０Ａは、筐体５０内での給気用通風路４３と排気用通風路４５との交差部に配置されて、給気用通風路４３を流下する一次気流と排気用通風路４５を流下する二次気流との間で顕熱の交換および潜熱の交換を行う。この熱交換器４０Ａは、熱交換素子２０Ｂと枠体３０Ａとを備えている。熱交換素子２０Ｂおよび枠体３０Ａそれぞれの構成は、実施の形態２で説明した熱交換器２０Ａまたは枠体３０の構成と同様であるので、ここではその説明を省略する。

熱交換素子２０Ｂへの塵埃の流入を防ぐために、給気用通風路４３での熱交換器４０Ａの手前にはフィルタ５５ａが配置されており、排気用通風路４５での熱交換器４０Ａの手前にはフィルタ５５ｂ（図１１参照）が配置されている。なお、熱交換器４０Ａは、筐体５０内に配置された一対のホルダ５７ａ，５７ｂ（図１２参照）により保持されている。また、給気用吸込み口４３ａに給気用送風管６１の一端が接続されており、排気用吹出し口４５ｂに排気用送風管６３の一端が接続されている。

このような構成を有する熱交換換気装置７０は、例えば、給気用吹出し口４３ｂおよび排気用吸込み口４５ａがそれぞれ室内に位置し、給気用送風管６１の他端および排気用送風管６３の他端がそれぞれ屋外に位置するように設置されて、上記室内の空気調和を行う。当該熱交換換気装置７０は、実施の形態２で説明した熱交換器４０と同様の構成を有する熱交換器４０Ａを備えているので、実施の形態２で説明した理由と同様の理由から、全熱型で熱交換効率が高い軽量のものを得易い。

以上、本発明の熱交換素子およびその製造方法、ならびに熱交換器および熱交換換気装置について実施の形態を挙げて説明したが、前述のように、本発明は上述の形態に限定されるものではない。例えば、実施の形態で説明した熱交換素子は天板部材を有するものであるが、当該天板部材は省略することも可能である。また、間隔保持部材に形成される孔の平面形状は、流路の長手方向に長い楕円形や流路の長手方向に長い矩形等、適宜選択可能である。そして、各孔の大きさ、孔の総数、および孔の配設ピッチは、複数の孔を設けたことに起因して間隔保持部材の圧縮強度が低下して取扱いが困難にならないよう、間隔保持部材の素材の強度を考慮して適宜選定可能である。

間隔保持部材における第１区画壁と第２区画壁との配置は、第１区画壁と第２区画壁とが２個ずつ交互に配置されたものである他に、１個ずつ交互に配置されたものであってもよいし、３個以上の所望数ずつ交互に配置されたものであってもよいし、１ないし複数個の第１区画壁と１ないし２個の第２区画壁とが交互に配置されたものであってもよい。図１３は、１個の第２区画壁５ｂと３個の第１区画壁５ａとが交互に配置された間隔保持部材５の一例を概略的に示す斜視図である。同図には、間隔保持部材５の下に接合された仕切り部材１および上に接合された仕切り部材１を併記してある。第１区画壁５ａと第２区画壁５ｂとをどのようなパターンで配置するかは、熱交換素子の軽量化の度合いと熱交換効率の向上の度合いとを考慮して、適宜選定される。本発明については、上述の形態以外に種々の変形、修飾、組み合わせ等が可能である。

図１は、本発明の熱交換素子を概略的に示す斜視図である。 図２は、図１に示した熱交換素子を構成する仕切り部材とその上に接合された間隔保持部材とを示す概略図である。 図３は、図１に示した熱交換素子を構成する間隔保持部材とその上下に接合された各仕切り部材とを概略的に示す斜視図である。 図４は、仕切り部材での有効透湿面積を説明するための斜視図である。 図５は、本発明の熱交換素子の製造方法におけるユニット作製工程で長尺の素子構成ユニット材を連続的に作製する際に用いられる設備の一例を示す概略図である。 図６は、図５に示した設備で用いられるロールの一例を示す概略図である。 図７は、本発明の熱交換素子の製造方法におけるユニット作製工程で長尺の素子構成ユニット材を複数の素子構成ユニットに切り分ける際に設定される切断線の一例を概略的に示す平面図である。 図８は、本発明の熱交換素子の製造方法における積層工程で素子構成ユニットに接着剤を塗布する際に用いられる設備の一例を示す概略図である。 図９は、本発明の熱交換器の一例を概略的に示す斜視図である。 図１０は、図９に示した熱交換器を概略的に示す水平断面図である。 図１１は、熱交換換気装置の一例を概略的に示す縦断面図である。 図１２は、図１１に示した熱交換換気装置を概略的に示す水平断面図である。 図１３は、１個の第２区画壁と３個の第１区画壁とが交互に配置された間隔保持部材の一例を概略的に示す斜視図である。

１ 仕切り部材
１Ａ 仕切り部材の元となる長尺の素材
５ 間隔保持部材
５Ａ 間隔保持部材の元となる長尺の素材
１０ａ〜１０ｆ 素子構成ユニット
１０Ａ 長尺の素子構成ユニット材
２０，２０Ａ，２０Ｂ 熱交換素子
２１ 天板部
２３ 底板部
２５ａ〜２５ｄ 矩形枠状部
３０ 枠体
４０，４０Ａ 熱交換器
４３ 給気用通風路
４５ 排気用通風路
５１ 給気用送風機
５３ 排気用送風機
７０ 熱交換換気装置
Ｐｏ 第１流路
Ｐｉ 第２流路
ＰＧ_１ 第１流路群
ＰＧ_２ 第２流路群
Ｌ 第１流路の長手方向に沿った孔の長さ
ＰＣ 第１流路と第２流路とを含む流路群での流路の配設ピッチ
Ｗ 矩形枠状部のうちで仕切り部材と間隔保持部材との積層方向に延在する領域の幅

Claims (13)

1. 吸湿剤が添加されたシート状の仕切り部材と、前記仕切り部材に接合されて該仕切り部材と共に気流の流路を形成する間隔保持部材とが交互に積層された積層構造を有する熱交換素子であって、
   前記間隔保持部材の各々は、該間隔保持部材の下に接合された仕切り部材と上に接合された仕切り部材との間の空間を複数の流路に区画する複数の区画壁を有し、
   前記間隔保持部材の各々では、隣り合う流路同士を連通させる孔が形成された第１区画壁と、隣り合う流路同士を連通させる孔が形成されていない第２区画壁とが、１ないし複数個ずつ交互に配置されるとともに、第１区画壁の間に配置された第２区画壁が少なくとも１つ設けられ、第２区画壁の間に配置された第１区画壁が少なくとも１つ設けられている、
   ことを特徴とする熱交換素子。
2. 前記第１区画壁には前記孔が複数箇所に形成され、該第１区画壁と前記仕切り部材との接合部は、前記複数箇所に形成された孔により分断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. 前記接合部の長手方向に沿った前記孔の長さは、前記複数の流路での流路の配設ピッチの２倍以下の値であることを特徴とする請求項２に記載の熱交換素子。
4. 吸湿剤が添加されたシート状の仕切り部材と、前記仕切り部材に接合されて該仕切り部材と共に複数の流路からなる流路群を形成する間隔保持部材とが交互に積層され、前記間隔保持部材の各々は、該間隔保持部材の下に接合された仕切り部材と上に接合された仕切り部材との間の空間を複数の流路に区画する複数の区画壁を有する熱交換素子の製造方法であって、
   前記仕切り部材と該仕切り部材に接合された前記間隔保持部材とを有する素子構成ユニットを複数個得るユニット作製工程と、
   前記素子構成ユニット同士を接合させて、該素子構成ユニットが複数個積層配置された熱交換素子を得る積層工程と、
   を含み、前記間隔保持部材の各々では、孔が形成された第１区画壁と孔が形成されていない第２区画壁とが１ないし複数個ずつ交互に配置されるとともに、第１区画壁の間に配置された第２区画壁が少なくとも１つ設けられ、第２区画壁の間に配置された第１区画壁が少なくとも１つ設けられていることを特徴とする熱交換素子の製造方法。
5. 前記ユニット作製工程は、
   前記仕切り部材の元となる長尺の素材と前記間隔保持部材の元となる長尺の素材とが互いに接合され、前記間隔保持部材の元となる長尺の素材には多数の孔が形成されている長尺の素子構成ユニット材を得る第１サブ工程と、
   前記素子構成ユニット材を断裁して前記素子構成ユニットを得る第２サブ工程と、
   を含むことを特徴とする請求項４に記載の熱交換素子の製造方法。
6. 熱交換素子と、該熱交換素子を収容した箱状の枠体とを備え、前記熱交換素子は、吸湿剤が添加されたシート状の仕切り部材と、前記仕切り部材に接合されて該仕切り部材と共に気流の流路を形成する間隔保持部材とが交互に積層された積層構造を有し、前記枠体は、前記熱交換素子の上面を覆う天板部と、前記熱交換素子の下面を覆う底板部と、前記天板部と前記底板部との間に位置して前記熱交換素子を縁取る４つの矩形枠状部とを有する熱交換器であって、
   前記間隔保持部材の各々は、該間隔保持部材の下に接合された仕切り部材と上に接合された仕切り部材との間の空間を複数の流路に区画する複数の区画壁を有し、
   前記間隔保持部材の各々では、隣り合う流路同士を連通させる孔が形成された第１区画壁と、隣り合う流路同士を連通させる孔が形成されていない第２区画壁とが、１ないし複数個ずつ交互に配置されるとともに、第１区画壁の間に配置された第２区画壁が少なくとも１つ設けられ、第２区画壁の間に配置された第１区画壁が少なくとも１つ設けられている、
   ことを特徴とする熱交換器。
7. 前記第１区画壁には前記孔が複数箇所に形成され、該第１区画壁と前記仕切り部材との接合部は、前記複数箇所に形成された孔により分断されていることを特徴とする請求項６に記載の熱交換器。
8. 前記接合部の長手方向に沿った前記孔の長さは、前記複数の流路での流路の配設ピッチの２倍以下の値であることを特徴とする請求項７に記載の熱交換器。
9. 前記矩形枠状部のうちで前記仕切り部材と前記間隔保持部材との積層方向に延在する各領域の幅は、前記第２区画壁の１つと、該第２区画壁よりも前記複数の流路での流路の配列方向外側に位置する流路とを隠せる広さを有することを特徴とする請求項６に記載の熱交換器。
10. 給気用通風路と、該給気用通風路と交差する排気用通風路と、前記給気用通風路内に配置された給気用送風機と、前記排気用通風路内に配置された排気用送風機と、前記給気用通風路と前記排気用通風路との交差部に配置された熱交換器とを備え、前記熱交換器は、熱交換素子と、該熱交換素子を収容した箱状の枠体とを有する熱交換換気装置であって、
    前記熱交換素子は、吸湿剤が添加されたシート状の仕切り部材と、前記仕切り部材に接合されて該仕切り部材と共に気流の流路を形成する間隔保持部材とが交互に積層された積層構造を有し、
    前記枠体は、前記熱交換素子の上面を覆う天板部と、前記熱交換素子の下面を覆う底板部と、前記天板部と前記底板部との間に位置して前記熱交換素子を縁取る４つの矩形枠状部とを有し、
    前記間隔保持部材の各々は、該間隔保持部材の下に接合された仕切り部材と上に接合された仕切り部材との間の空間を複数の流路に区画する複数の区画壁を有し、
    前記間隔保持部材の各々では、隣り合う流路同士を連通させる孔が形成された第１区画壁と、隣り合う流路同士を連通させる孔が形成されていない第２区画壁とが、１ないし複数個ずつ交互に配置されるとともに、第１区画壁の間に配置された第２区画壁が少なくとも１つ設けられ、第２区画壁の間に配置された第１区画壁が少なくとも１つ設けられている、
    ことを特徴とする熱交換換気装置。
11. 前記第１区画壁には前記孔が複数箇所に形成され、該第１区画壁と前記仕切り部材との接合部は、前記複数箇所に形成された孔により分断されていることを特徴とする請求項１０に記載の熱交換換気装置。
12. 前記接合部の長手方向に沿った前記孔の長さは、前記複数の流路での流路の配設ピッチの２倍以下の値であることを特徴とする請求項１１に記載の熱交換換気装置。
13. 前記矩形枠状部のうちで前記仕切り部材と前記間隔保持部材との積層方向に延在する各領域の幅は、前記第２区画壁の１つと、該第２区画壁よりも前記複数の流路での流路の配列方向外側に位置する流路とを隠せる広さを有することを特徴とする請求項１０に記載の熱交換換気装置。

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