JP5627704B2 - 全熱交換素子および全熱交換器 - Google Patents

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Description

本発明は、全熱交換素子および全熱交換器に関する。
室内の空調の冷暖房効率の損失を抑えた換気方法としては、給気流と排気流との間で熱交換を行わせる換気方法がある。熱交換の効率を向上させるためには、給気流と排気流との間で温度(顕熱)とともに湿度(潜熱)の交換も同時に行う全熱交換が有効である。
全熱交換を行うための全熱交換素子では、給気流路と排気流路とが、仕切板を挟んで互いに独立した流路として形成される。給気流路を流れる給気流と排気流路を流れる排気流との間で仕切板を介した全熱交換が行われるため、全熱交換素子を備える全熱交換器で室内の空気を換気すれば、室内の空調の冷暖房効率の損失を抑えることができる。
このような全熱交換器の普及に伴い、給気流と排気流との温度差が大きく、結露が生じ易い環境、例えば寒冷地や浴室・温水プールなどにも全熱交換器が設置されるようになってきている。このような環境では、例えば室内側で空調が行われていない状況での全熱交換器の運転開始時などに、結露には至らないものの、給気流および排気流ともに湿度が高くなり、一時的に全熱交換素子が非常に高湿度な環境に晒されることとなる。また、室外の気象条件や外気取り入れ口の状況や全熱交換器への給気配管の状況などによっては、霧や雨水が給気と共に取り込まれ、全熱交換素子へ供給される場合もある。このような理由から、近年、全熱交換素子の仕切板に対して耐湿化が要求されている。
特許文献1には、平らな仕切板と波形をした間隔板とを交互に積層する際に間隔板の方向を一段おきに直交させることにより給気の流路と排気の流路とが形成された全熱交換器において、仕切板を、吸湿性物質が含浸又は塗布された高分子多孔質シートで形成することが記載されている。吸湿性物質としては、吸湿剤を含有する親水性樹脂、又はカチオン性高分子電解質が用いられているとされている。これにより、特許文献1によれば、耐水性に優れる高分子多孔質シートを仕切板に用いた場合でも、「水蒸気は通すが、空気は通さない」という透湿性気体遮蔽性を仕切板に持たせることができ、仕切板を通しての給気と排気との混合を抑えることができるので、耐結露性に優れた全熱交換器を実現できるとされている。
特許文献2には、伝熱板の両面に設けられた間隔リブが互いに直交している単位素子を交互に90度回転しながら積層させた熱交換器において、伝熱板を、非水溶性の親水性透湿樹脂膜が非水溶性の多孔質樹脂膜と非水溶性の多孔質樹脂基材(不織布)とに挟まれた3層構造で形成することが記載されている。これにより、特許文献2によれば、多湿環境でも形状変化が少なく性能劣化が起こらないので、結露を繰り返すような環境においても、結露水による劣化が防止されるとされている。
特公平4−25476号公報 特開2007−285598号公報
特許文献1に記載された全熱交換器では、高湿度環境で長期間に渡って使用された場合、大量の結露水(水分)が仕切板に吸水(吸湿)され、親水性樹脂による吸湿剤の保持力が弱まりやすいので、仕切板表面に発生した結露水により仕切板から吸湿剤が流失する傾向にある。これにより、耐結露性を長期間に渡って維持することが困難になる。
特許文献2に記載された熱交換器では、伝熱板に透湿性(水蒸気は通すが、空気は通さない性質)を持たせるために、エーテル系のポリウレタン系樹脂、エーテル系のポリエステル樹脂などを素材とする非水溶性の親水性透湿樹脂膜を用いることとされている。すなわち、特許文献2には、吸湿剤を用いないことを前提とする発明が記載されているので、伝熱板(仕切板)から吸湿剤が流失することをどのように低減するのかについても一切記載がない。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、仕切板からの吸湿剤の流出を低減できる全熱交換素子及び全熱交換器を得ることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる全熱交換素子は、第1の気流を通過させる第1の流路と、第2の気流を通過させる第2の流路と、前記第1の流路と前記第2の流路とを隔てるとともに、前記第1の気流と前記第2の気流との間で全熱交換させる仕切板とを備え、前記仕切板は、防水性、気体透過性、及び非水溶性を有する膜を含む第1層と、前記第1層に沿って配され、防水性、気体透過性、及び非水溶性を有する膜を含む第3層と、前記第1層及び前記第3層に挟まれた第2層と、前記第1層及び前記第3層の少なくとも一方における前記第2層に対向する面を目止めするための目止め剤であって気体遮蔽性及び水蒸気透過性を有する目止め剤とを有し、前記第2層は、気体透過性及び水蒸気透過性を有する接着剤を含み、前記目止め剤及び前記接着剤の少なくとも一方は、水溶性の吸湿剤を含むことを特徴とする。
本発明によれば、水溶性の吸湿剤を含む目止め剤及び接着剤の少なくとも一方が、それぞれ防水性を有する第1層及び第3層により挟まれている。これにより、高湿度環境で長期間に渡って使用された場合でも、結露水が防水性を有する第1層及び第3層に遮られて水溶性の吸湿剤を含んだ目止め剤及び接着剤の少なくとも一方に到達しにくい。このため、結露水と水溶性の吸湿剤とが直接的に接触しにくく、樹脂の保持力(保水耐力)を維持しやすいため、仕切板からの吸湿剤の流出を低減できる。
図1は、実施の形態1に係る全熱交換素子の概略構成を示す図である。 図2は、実施の形態1における仕切板の断面構成を示す図である。 図3は、実施の形態2における仕切板の断面構成を示す図である。 図4は、実施の形態3における仕切板の断面構成を示す図である。 図5は、実施の形態4における仕切板の断面構成を示す図である。 図6は、実施の形態5における仕切板の断面構成を示す図である。 図7は、実施の形態6における仕切板の断面構成を示す図である。 図8は、実施の形態1〜6に係る全熱交換素子を適用した全熱交換器の概略構成を示す図である。 図9は、全熱交換素子の性能評価の結果を示す表である。
以下に、本発明にかかる全熱交換素子及び全熱交換器の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態1.
実施の形態1に係る全熱交換素子10について図1を用いて説明する。図1は、実施の形態1に係る全熱交換素子10の概略構成を示す外観斜視図である。
全熱交換素子10は、複数の第1の空気流路(第1の流路)4、複数の第2の空気流路(第2の流路)5、複数の仕切板1、複数の間隔板2、及び複数の接着剤3を備える。
複数の第1の空気流路4と複数の第2の空気流路5とは、複数の仕切板1の間に交互に(Z方向に)繰り返し配されている。
複数の第1の空気流路4は、隣接する2つの仕切板1の間において互いに(例えば、互いに平行に)並んでいる。隣接する2つの仕切板1の間にY方向に並んだ複数の第1の空気流路4の組は、複数の仕切板1の間のうち1つおきにZ方向に繰り返し(層状に)配されている。複数の第1の空気流路4のそれぞれの長手方向はX方向となっている。これにより、複数の第1の空気流路4のそれぞれは、室外から室内へ向かう(給気される)新鮮な空気の流れ(第1の気流)をX方向に通過させる。
複数の第2の空気流路5は、隣接する2つの仕切板1の間において互いに(例えば、互いに平行に)並んでいる。隣接する2つの仕切板1の間にX方向に並んだ複数の第2の空気流路5の組は、複数の仕切板1の間のうち1つおきにZ方向に繰り返し(層状に)配されている。複数の第2の空気流路5のそれぞれの長手方向はY方向となっている。これにより、複数の第2の空気流路5のそれぞれは、室内から室外へ向かう(排気される)汚れた空気の流れ(第2の気流)をY方向に通過させる。
複数の仕切板1は、互いにZ方向に離間しながら、Z方向に積層されている。複数の仕切板1のそれぞれは、X方向及びY方向にシート状に延びている。これにより、複数の仕切板1のそれぞれは、第1の空気流路4と第2の空気流路5とを隔てるとともに、第1の気流と第2の気流との間で、顕熱(温度)の交換と潜熱(湿度)の交換とを含む全熱交換を行わせている。複数の仕切板1のそれぞれの内部構成については後述する。
複数の間隔板2は、Z方向に隣接する2つの仕切板1の間隔を保持するとともに、複数の第1の空気流路4と複数の第2の空気流路5とを形成するように、複数の仕切板1の間に配されている。複数の間隔板2のそれぞれは、コルゲート加工等が施された波形の部材(コルゲート状の部材)である。複数の間隔板2は、その波形の頂峰部の長手方向が交互にX方向とY方向とになるように、複数の仕切板1の間に配されている。これにより、複数の第1の空気流路4と複数の第2の空気流路5とを複数の仕切板1の間に交互に配している。複数の間隔板2のそれぞれは、伝熱性及び透湿性を有する材料で形成されている。
複数の接着剤3のそれぞれは、隣接する仕切板1と間隔板2とを接着している。複数の接着剤3のそれぞれは、伝熱性及び透湿性を有する材料で形成されている。
このように、全熱交換素子10では、仕切板1と間隔板2とを積層する際に、間隔板2の方向を一段おきに直交させることにより、第1の空気流路4と第2の空気流路5とを平面視において互いに直交させ、第1の空気流路4と第2の空気流路5とを互いに独立したものとする。第1の空気流路4を流れる第1の気流6と、第2の空気流路5を流れる第2の気流7との間で、仕切板1を媒体として潜熱および顕熱が交換される。
なお、間隔板2は、仕切板1同士の間隔を所定の間隔に保持できるものであればよく、コルゲートシ一ト状の部材に限定されない。例えば、間隔板2は、矩形波状や三角波状に折り曲げたシートや、複数枚の板片等であってもよい。
次に、複数の仕切板1のそれぞれの内部構成について図2を用いて説明する。図2は、仕切板1の断面構成を示す横断面図である。
仕切板1は、水蒸気を通す性質(水蒸気透過性)と、給気流及び排気流の隔絶による換気性(気体遮蔽性)とを併せ持つことで、高い全熱交換効率を実現する。具体的には、仕切板1は、第1層16a、目止め剤15、第3層16c、第2層16b、及び非水溶性封止材(非水溶性素材)14を有する。
第1層16aは、第2層16bにおける+Z側の面16b1を覆う。第1層16aは、第3層16cに沿って配されている。第1層16aは、防水性、気体透過性、及び非水溶性を有する膜を含む。具体的には、第1層16aは、非水溶性膜11及び目止め剤15を含む。非水溶性膜11は、防水性、気体透過性、及び非水溶性を有する材料(例えば、樹脂)で形成されている。
目止め剤15は、第1層16a(多孔質膜)における第2層16bの+Z側の面16b1に対向する面16a1(における空孔)を目止めする。目止め剤15は、気体遮蔽性及び水蒸気透過性を有する材料(例えば、樹脂)で形成されている。これにより、第1層16aに気体遮蔽性を付与することができる。目止め剤15は、水溶性の吸湿剤を含む。
第3層16cは、第2層16bにおける−Z側の面16b2を覆う。第3層16cは、第1層16aに沿って配されている。第3層16cは、防水性、気体透過性、及び非水溶性を有する膜を含む。具体的には、第3層16cは、非水溶性膜13を含む。非水溶性膜13は、防水性、気体透過性、及び非水溶性を有する材料(例えば、樹脂)で形成されている。
第2層16bは、第1層16a及び第3層16cに挟まれている。第2層16bは、気体透過性かつ水蒸気透過性を有する。具体的には、第2層16bは、接着剤12を有する。接着剤12は、気体透過性かつ水蒸気透過性を有する材料で形成されている。接着剤12は、第1層16aと第3層16cとを接着している。接着剤12は、第1層16aと第3層16cとを接着する形態であれば良く、必ずしも膜状である必要はない。
非水溶性封止材(非水溶性素材)14は、第1層16a、第2層16b、及び第3層16cのそれぞれの周囲端面16a3、16b3、16c3を封止する。すなわち、非水溶性封止材14は、第1層16a、第2層16b、及び第3層16cのそれぞれにおける+X側、−X側、+Y側、−Y側の端面をいずれも封止する。
次に、第1層16a及び第3層16cに含まれる非水溶性膜11,13について詳細に説明する。
仕切板1を構成する防水性・気体透過性の非水溶性膜11,13は、液体の水は透過させない(防水性)が、空気は透過させる(気体透過性)、気体の水は透過させる(水蒸気透過性)性質の膜であれば特定の素材の膜に限定されない。防水性・気体透過性の非水溶性膜11,13は、防水性の観点から疎水性の膜が好ましく、例えば、ポリエチレン、ポリイミド、ポリウレタン、ポリプロピレン、ポリテトラフロオロエチレン、ポリスルホン等の膜を用いることができる。さらに好ましくは、非水溶性膜11,13として、水蒸気透過性の観点から空孔率30〜95%のポリテトラフロオロエチレンやポリプロピレンの多孔質膜を用いることができる。
防水性・気体透過性の非水溶性膜11,13の透気度は、500秒/100cc以下、好ましくは300秒/100cc以下である。防水性・気体透過性の非水溶性膜11,13の膜厚は、10〜100μm、好ましくは10〜40μmである。
仮に、防水性・気体透過性の非水溶性膜11,13の透気度が500秒/100ccより大きくなるか、または膜厚が100μmより大きくなると、仕切板1として必要な、湿度を交換する性能が妨げられる可能性がある。また、防水性・気体透過性の非水溶性膜11,13の膜厚が10μm未満となれば、仕切板1として必要な強度が得られにくくなる。
防水性・気体透過性の非水溶性膜11,13の耐水圧は、0.1kg/cm以上、好ましくは0.5kg/cm以上である。
仮に、防水性・水蒸気透過性の非水溶性膜11,13の耐水圧が0.5kg/cm未満になると、仕切板1の耐湿性が低下しやすくなる。
次に、第1層16aに含まれる目止め剤15について詳細に説明する。
防水性・気体透過性の非水溶性膜11の目止め剤15の素材は、多孔質膜の空孔を塞ぐことにより多孔質膜の気体透過性を抑制できる樹脂であれば特定の素材に限定されない。目止め剤15の素材は、仕切板1の水蒸気透過性の観点から親水性樹脂が好ましく、例えば、ポリウレタン、ポリエステル等を用いることができる。また、目止め剤15の素材は、水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基、アミノ基等の極性基を持つ高極性樹脂を用いることができ、例えば、ポリビニルアルコール、酢酸セルロース、硝酸セルロース、ポリアミノ酸、イオン交換性材料等を用いることもできる。
ただし、防水性・気体透過性の非水溶性膜11,13は、疎水性の多孔質膜が望ましいため、目止め剤15には、多孔質膜の空孔に浸入できる程度の濡れ性が求められる。すなわち、多孔質膜との濡れ性の観点から目止め剤15に適度な疎水性も求められることから、目止め剤15の素材は、ポリウレタンを用いることがより好ましい。目止め剤15により目止めされた第1層16aの透気度は、1000秒/100cc以上、好ましくは3000秒/100cc以上である。
仮に、第1層16aの透気度が1000秒/100ccより小さくなると、仕切板1として必要な、気体遮断性能が妨げられる可能性がある。
次に、目止め剤15に含まれる水溶性の吸湿剤について詳細に説明する。
目止め剤15に含まれる吸湿剤は、仕切板1の湿度交換性能の観点から潮解性塩を用いることが望ましい。特に、仕切板1に高湿度交換性能を持たせるため、その潮解性塩は、塩化リチウムおよび塩化カルシウムの少なくとも一方を用いることができる。塩化リチウムまたは塩化カルシウムの目止め剤15への添加量は、目止め剤15に対して1〜50重量%、好ましくは5〜30重量%である。
仮に、塩化リチウムまたは塩化カルシウムの添加量が1重量%以下であれば仕切板1の水蒸気透過性が得にくくなり、塩化リチウムまたは塩化カルシウムの添加量が50重量%以上であれば、仕切板1の製造工程において、防水性・気体透過性の非水溶性膜11,13を接着剤12で重ね合わせる工程で不良が発生しやすくなる。
なお、不良が発生しやすくなる要因については、後述する比較例5での不良判定の要因の解釈において説明する。
次に、第2層16bに含まれる接着剤12について詳細に説明する。
接着剤12の素材は、第1層16aと第3層16cとを接合(接着)できる材料であれば、特定の素材に限定されない。また、接着剤12の塗布方法は、第1層16aと第3層16cとを接合(接着)できる材料の塗布方法であれば、特定の塗布方法に限定されないが、第2層16bに含まれる接着剤12が全面に塗布された仕切板1では、第2層16bが水蒸気透過の抵抗となるため、第1層16aと第3層16cとは図2に示すように部分的に接合(接着)されていることが好ましい。
接着剤12の形状は、特定の形状に限定されないが、例えば、ドット状、ネット状、ランダム状などが好ましく、接着剤の形状は接着信頼性の観点からドット状が好ましい。接着剤12の塗布パターンは、特定のパターンに限定されないが、例えば、接着剤12がドット状の場合、ドット間のピッチ間隔は、0.2mm〜10mmが好ましく、さらに好ましくは0.5mmから3mmである。また、接着剤12の膜厚は、0.5μm〜20μm、好ましくは1μm〜10μmである。
仮に、接着剤12の膜厚が0.5μm以下または接着剤12のドットのピッチ間隔が10mm以上になると第1層16aと第3層を16cとの接合強度不足になる可能性がある。接着剤12の膜厚が20μm以上または接着剤12のドットのピッチ間隔が0.2mm以下になると仕切板1の水蒸気透過性が妨げられる可能性がある。
次に、非水溶性封止材14について詳細に説明する。
非水溶性封止材14は、層構造(第1層16a、第2層16b、及び第3層16cの積層構造)をなす仕切板1の周囲端面を封止する。非水溶性封止材14は、例えば仕切板1の周囲端面にホットメルト接着剤などの非水溶性の材料を塗工処理することで形成される。非水溶性封止材14は、仕切板1の周囲端部からの吸湿剤の流出を防止するためのものである。端面処理に用いられる素材は、この目的に適合する素材であればよく、特定の素材に限定されない。
なお、仕切板1を構成する防水性・気体透過性の非水溶性膜11と防水性・気体透過性の非水溶性膜13とが異なる素材で構成されていてもよい。
ここで、仮に、全熱交換素子10における仕切板1を、第1層16a、第2層16b、及び第3層16cの3層による積層構造とせずに、吸湿性物質(吸湿剤を含有する親水性樹脂)が含浸又は塗布された高分子多孔質シートの1層で構成した場合を考える。このような仕切板1を用いた全熱交換器では、高湿度環境で長期間に渡って使用された場合、大量の結露水(水分)が仕切板1に吸水(吸湿)され、親水性樹脂による吸湿剤の保持力(保水力)が弱まりやすいので、仕切板1表面に発生した結露水により仕切板1から吸湿剤が流失する傾向にある。これにより、耐結露性を長期間に渡って維持することが困難になる。
また、結露が発生するには至らないが、非常に高湿度な環境下においては、親水性樹脂に含まれた吸湿剤が空気中の大量の水蒸気(水分)を吸湿し続けることで、吸湿された水分量が仕切板1の保水力以上となる場合がある。仕切板1の保水力を超えた水分は親水性樹脂中で凝集水となり、仕切板1表面に染み出すこととなる。親水性樹脂中で発生した凝集水には、親水性樹脂中の吸湿材が溶解する。吸湿材を含む凝集水が仕切板1の表面に染み出すことで、親水性樹脂中の吸湿材も仕切板1の外に流失してしまう。したがって、上記のような仕切板1を用いた全熱交換器では、結露が発生しない程度の非常に高湿度な環境下であっても、耐結露性を長期間に渡って維持することが困難になる。
それに対して、実施の形態1では、全熱交換素子10における仕切板1が、第1層16a、第2層16bおよび第3層16cを重ね合わせた3層による積層構造をなしている。具体的には、第1層16aと第3層16cとに使用される非水溶性膜11,13は、それぞれ防水性・気体透過性を有している。第1層16aと第3層16cとの少なくとも一方における第2層16bに対向する面は、水溶性の吸湿剤を含んだ目止め剤15で目止めされており、目止めされた面が第2層16bと接している。第2層16bは、気体透過性かつ水蒸気透過性の接着剤を有する。すなわち、水溶性の吸湿剤を含んだ目止め剤15が、防水性・気体透過性それぞれを有する第1層16a及び第3層16cの間に配されている。言い換えると、水溶性の吸湿剤を含んだ目止め剤15が、第2層16bを介してそれぞれ防水性を有する第1層16a及び第3層16cにより挟まれている。
これにより、仕切板1を用いた全熱交換器が結露にいたる高湿度環境で長期間に渡って使用された場合でも、結露水が防水性を有する非水溶性膜11,13に遮られて水溶性の吸湿剤を含んだ目止め剤15に到達しにくい。このため、結露水と水溶性の吸湿剤とが直接的に接触しにくく、樹脂の保持力(保水耐力)を維持しやすいため、目止め剤15に添加された水溶性の吸湿剤が仕切板1から流失することを抑制できる。
また、結露には至らないが非常に高湿度な特殊な環境で、空気中の大量の水蒸気が吸湿されることで、仕切板1の内部で発生する凝集水は、防水性を有する非水溶性膜11,13に遮られて、仕切板1の外部に染み出しにくくなる。したがって、仕切板1の内部で発生した凝集水に吸湿材が溶解しても、凝集水とともに吸湿材が仕切板1の外部に流失しにくくなる。
したがって、結露を繰り返す環境や結露するまでには至らないが非常に高湿度な特殊な環境下での使用や、外部からの水分の浸入などがあった場合でも、仕切板1からの吸湿剤の流出を低減できる。この結果、耐結露性を長期間に渡って維持することができ、全熱交換素子の性能の低下を抑制できるとともに、全熱交換効率の低下を抑えることができる。
また、実施の形態1では、水溶性の吸湿剤が、潮解性の塩を含む。具体的には、潮解性の塩は、塩化リチウム及び塩化カルシウムの少なくとも一方を主成分として含む。潮解性の塩は、高湿度環境で長期間に渡って使用された場合、大量の結露水又は水蒸気を吸水又は吸湿し、親水性樹脂による吸湿剤の保持力(保水力)が弱まりやすい傾向にある。この場合でも、実施の形態1によれば、上記のように、仕切板1からの吸湿剤の流出を低減できる。
さらに、実施の形態1では、第1層16a及び第3層16cに含まれる非水溶性膜11,13として、疎水性の多孔質膜が用いることができる。疎水性の多孔質膜は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン及びポリプロピレンの少なくとも一方を主成分として含む。これにより、液体の水は透過させない(防水性)が、空気は透過させる(気体透過性)、気体の水は透過させる(水蒸気透過性)性質の膜を容易に実現することができる。
また、実施の形態1では、仕切板1における各層16a〜16cの周囲端部16a3〜16c3を、非水溶性封止材14で封止している。このため、仕切板1の周囲端面16a3〜16c3から吸湿材が流失することも抑制できる。
実施の形態2.
次に、実施の形態2に係る全熱交換素子110における各仕切板101の構成について図3を用いて説明する。図3は、実施の形態2における仕切板101の断面構成を示す横断面図である。以下では、実施の形態1と異なる部分を中心に説明する。
全熱交換素子110における各仕切板101は、図3に示すように、第1層16aに加えて第3層16cも目止めされている。すなわち、各仕切板101は、目止め剤117をさらに有する。
目止め剤117は、第3層16c(多孔質膜)における第2層16bの−Z側の面16b2に対向する面16c1(における空孔)を目止めする。目止め剤117は、気体遮蔽性及び水蒸気透過性を有する材料(例えば、樹脂)で形成されている。これにより、第3層16cに気体遮蔽性を付与することができる。目止め剤117は、水溶性の吸湿剤を含む。
実施の形態2では、目止め剤15に加えて目止め剤117が水溶性の吸湿剤を含むので、全熱交換素子110の透湿性を容易に向上できる。
また、実施の形態2では、水溶性の吸湿剤を含んだ目止め剤117が、防水性・気体透過性それぞれを有する第1層16a及び第3層16cの間に配されている。言い換えると、水溶性の吸湿剤を含んだ目止め剤117が、第2層16bを介してそれぞれ防水性を有する第1層16a及び第3層16cにより挟まれている。これにより、仕切板101を用いた全熱交換素子110が、結露にいたる高湿度環境や結露には至らないが非常に高湿度な特殊な環境で長期間に渡って使用された場合でも、目止め剤117に添加された水溶性の吸湿剤が仕切板101から流失することを抑制できる。
また、実施の形態2では、仕切板101における各層16a〜16cの周囲端部16a3〜16c3を、非水溶性封止材14で封止している。このため、目止め剤117に含まれた吸湿材が仕切板101の周囲端面16a3〜16c3から流失することも抑制できる。
また、実施の形態2では、第1層16aに加えて第3層16cも目止めされているので、第2層16bへの(水蒸気を除く気体の)気体遮蔽性が向上しており、水蒸気を除く気体が第2層16bへ到達しにくくなっている。
実施の形態3.
次に、実施の形態3に係る全熱交換素子210における各仕切板201の構成について図4を用いて説明する。図4は、実施の形態3における仕切板201の断面構成を示す横断面図である。以下では、実施の形態1と異なる部分を中心に説明する。
全熱交換素子210における各仕切板201は、図4に示すように、第1層16aに加えて第3層16cも目止めされている。すなわち、各仕切板201は、目止め剤217をさらに有する。
目止め剤217は、第3層16c(多孔質膜)における第2層16bの−Z側の面16b2に対向する面16c1(における空孔)を目止めする。目止め剤217は、気体遮蔽性及び水蒸気透過性を有する材料(例えば、樹脂)で形成されている。これにより、第3層16cに気体遮蔽性を付与することができる。目止め剤217は、水溶性の吸湿剤を含まない。
実施の形態3では、第1層16aに加えて第3層16cも目止めされているので、第2層16bへの(水蒸気を除く気体の)気体遮蔽性が向上しており、水蒸気を除く気体が第2層16bへ到達しにくくなっている。
なお、目止め剤217は、水溶性の吸湿剤を含まないため、第3層16c(多孔質膜)における第2層16bの反対側の面16c2(における空孔)を目止めしても良い。この場合でも、上記と同様な効果が得られる。
実施の形態4.
次に、実施の形態4に係る全熱交換素子310における各仕切板301の構成について図5を用いて説明する。図5は、実施の形態4における仕切板301の断面構成を示す横断面図である。以下では、実施の形態1と異なる部分を中心に説明する。
全熱交換素子310における各仕切板301は、図5に示すように、第2層16bの構成が実施の形態1と異なる。第2層16bは、接着剤12に代えて接着剤312を有する。接着剤312は、水溶性の吸湿剤を含む。
実施の形態4では、目止め剤15に加えて接着剤312が水溶性の吸湿剤を含むので、全熱交換素子310の透湿性を容易に向上できる。
また、実施の形態4では、水溶性の吸湿剤を含んだ接着剤312が、防水性・気体透過性それぞれを有する第1層16a及び第3層16cの間に配されている。言い換えると、水溶性の吸湿剤を含んだ接着剤312が、目止め剤15を介してそれぞれ防水性を有する第1層16a及び第3層16cにより挟まれている。これにより、仕切板301を用いた全熱交換素子310が、結露にいたる高湿度環境や結露には至らないが非常に高湿度な特殊な環境で長期間に渡って使用された場合でも、接着剤312に含まれた水溶性の吸湿剤が仕切板301から流失することを抑制できる。
また、実施の形態4では、仕切板301における各層16a〜16cの周囲端部16a3〜16c3を、非水溶性封止材14で封止している。このため、接着剤312に含まれた吸湿材が仕切板301の周囲端面16a3〜16c3から流失することも抑制できる。
実施の形態5.
次に、実施の形態5に係る全熱交換素子410における各仕切板401の構成について図6を用いて説明する。図6は、実施の形態5における仕切板401の断面構成を示す横断面図である。以下では、実施の形態1と異なる部分を中心に説明する。
全熱交換素子410における各仕切板401は、図6に示すように、目止め剤415及び第2層16bの構成が実施の形態1と異なる。目止め剤415は、水溶性の吸湿剤を含まない。第2層16bは、接着剤12に代えて接着剤312を有する。接着剤312は、水溶性の吸湿剤を含む。
実施の形態5では、水溶性の吸湿剤を含んだ接着剤312が、防水性・気体透過性それぞれを有する第1層16a及び第3層16cの間に配されている。言い換えると、水溶性の吸湿剤を含んだ接着剤312が、目止め剤415を介してそれぞれ防水性を有する第1層16a及び第3層16cにより挟まれている。これにより、仕切板401を用いた全熱交換素子410が、結露にいたる高湿度環境や結露には至らないが非常に高湿度な特殊な環境で長期間に渡って使用された場合でも、接着剤312に含まれた水溶性の吸湿剤が仕切板401から流失することを抑制できる。
また、実施の形態5では、仕切板401における各層16a〜16cの周囲端部16a3〜16c3を、非水溶性封止材14で封止している。このため、接着剤312に含まれた吸湿材が仕切板401の周囲端面16a3〜16c3から流失することも抑制できる。
なお、目止め剤415は、水溶性の吸湿剤を含まないため、第1層16a(多孔質膜)における第2層16bの反対側の面16a2(における空孔)を目止めしても良い。この場合でも、上記と同様な効果が得られる。
実施の形態6.
次に、実施の形態6に係る全熱交換素子510における各仕切板501の構成について図7を用いて説明する。図7は、実施の形態6における仕切板501の断面構成を示す横断面図である。以下では、実施の形態1と異なる部分を中心に説明する。
全熱交換素子510における各仕切板501は、目止め剤415及び第2層16bの構成が実施の形態1と異なるとともに、第3層16cも目止めされている点で実施の形態1と異なる。すなわち、目止め剤415は、水溶性の吸湿剤を含まない。第2層16bは、接着剤12に代えて接着剤312を有する。接着剤312は、水溶性の吸湿剤を含む。
また、各仕切板501は、目止め剤217をさらに有する。目止め剤217は、第3層16c(多孔質膜)における第2層16bの−Z側の面16b2に対向する面16c1(における空孔)を目止めする。目止め剤217は、気体遮蔽性及び水蒸気透過性を有する材料(例えば、樹脂)で形成されている。これにより、第3層16cに気体遮蔽性を付与することができる。目止め剤217は、水溶性の吸湿剤を含まない。
実施の形態6では、水溶性の吸湿剤を含んだ接着剤312が、防水性・気体透過性それぞれを有する第1層16a及び第3層16cの間に配されている。言い換えると、水溶性の吸湿剤を含んだ接着剤312が、目止め剤415、217を介してそれぞれ防水性を有する第1層16a及び第3層16cにより挟まれている。これにより、仕切板501を用いた全熱交換素子510が、結露にいたる高湿度環境や結露には至らないが非常に高湿度な特殊な環境で長期間に渡って使用された場合でも、接着剤312に含まれた水溶性の吸湿剤が仕切板501から流失することを抑制できる。
また、実施の形態6では、仕切板501における各層16a〜16cの周囲端部16a3〜16c3を、非水溶性封止材14で封止している。このため、接着剤312に含まれた吸湿材が仕切板501の周囲端面16a3〜16c3から流失することも抑制できる。
また、実施の形態6では、第1層16aに加えて第3層16cも目止めされているので、第2層16bへの(水蒸気を除く気体の)気体遮蔽性が向上しており、水蒸気を除く気体が第2層16bへ到達しにくくなっている。
なお、目止め剤415は、水溶性の吸湿剤を含まないため、第1層16a(多孔質膜)における第2層16bの反対側の面16a2(における空孔)を目止めしても良い。また、目止め剤217は、水溶性の吸湿剤を含まないため、第3層16c(多孔質膜)における第2層16bの反対側の面16c2(における空孔)を目止めしても良い。この場合でも、上記と同様な効果が得られる。
次に、実施の形態1〜6に係る全熱交換素子を適用した全熱交換器20について図8を用いて説明する。図8は、実施の形態1〜6に係る全熱交換素子を適用した全熱交換器20の概略構成を示す図である。以下では、実施の形態1に係る全熱交換素子10を適用した全熱交換器20について例示的に説明するが、他の実施の形態2〜6に係る全熱交換素子を適用した全熱交換器についても同様である。
全熱交換器20の内部には、全熱交換素子10が収容される。全熱交換器20の内部には、室外の空気を室内に給気するための給気流路24が、全熱交換素子10の第1の空気流路4を含めて形成される。また、全熱交換器20の内部には、室内の空気を室外に排気するための排気流路25が、全熱交換素子10の第2の空気流路5を含めて構成される。給気流路24には、室外から室内に向けた空気の流れを発生させる給気送風機22が設けられる。すなわち、給気送風機22は、室外から第1の空気流路(第1の流路)4を介して室内へ向かう気流を第1の気流6として発生させる(図1参照)。排気流路25には、室内から室外に向けた空気の流れを発生させる排気送風機23が設けられる。すなわち、排気送風機23は、室内から第2の空気流路(第2の流路)5を介して室外へ向かう気流を第2の気流7として発生させる(図1参照)。
全熱交換器20が運転されると、給気送風機22と排気送風機23とが作動する。これにより、例えば、冷たくて乾燥した室外の空気が給気流(第1の気流6)として第1の空気流路4に通され、暖かくて湿気の高い室内の空気が排気流(第2の気流7)として第2の空気流路5に通される。給気流および排気流の各気流(2種の気流)が仕切板1を隔てて流れる。このとき、仕切板1を介して各気流の間で熱が伝わり、仕切板1を水蒸気が透過することで、給気流と排気流との間で顕熱および潜熱の熱交換が行われる。これにより、給気流は暖められるとともに加湿されて室内に供給され、排気流は冷やされるとともに減湿されて室外へ排出される。したがって、全熱交換器20で換気を行うことで、室内の空調の冷暖房効率の損失を抑えて、室外と室内との空気を換気することができる。
次に、実施例1〜8に係る全熱交換素子と、実施例1〜8と比較するための比較例1〜11に係る全熱交換素子とについて説明する。以下では、説明のための便宜上、実施例1〜8と比較例1〜11との双方において、図2〜図6に示す実施の形態1〜5の部材番号を用いて説明する。このことにより、発明の内容は限定されない。
実施例1.<PTFE(目止め;LiCl)/接着(塩無)/PTFE/端有>
実施例1では、防水性・気体透過性・水蒸気透過性の非水溶性膜11,13(図2参照)として、膜厚が22μm、透気度が約0.1秒/100ccのポリテトラフロオロエチレン(PTFE)素材の多孔質膜を用いた。接着剤12として、水溶性の吸湿剤を含まないエーテル系ウレタン接着剤を用いた。水溶性の吸湿剤を含んだ目止め剤15として、ポリウレタン樹脂を用い、吸湿剤は水溶性で潮解性のある塩化リチウム(LiCl)を用いた。吸湿剤はウレタン樹脂に対して10重量%添加した。ポリテトラフロオロエチレン素材の多孔質膜に吸湿剤を含んだウレタン樹脂で目止め処理を実施した。目止め処理された多孔質膜の目止した面に対してドットピッチ間隔1mmで接着剤12を塗布した。接着剤12を塗布した膜と目止め処理していないポリテトラフロオロエチレン素材の多孔質膜を積層して仕切板1を作製した。
間隔板2として、波状に成形されて坪量が約40g/mである片艶上質紙を用いた。間隔板2と仕切板1とを接着剤3によって貼り合わせて積層単位体を作製した。この後、仕切板1の形状が30cm角の略正方形になるように積層単位体を成形し、間隔板2の波溝の方向が一段おきに直交するように複数の積層単位体を積層した。このようにして、高さが約50cmの全熱交換素子10を作製した。その後、仕切板1の周囲端面を非水溶性封止材14で封止するため、全熱交換素子10の各流路4,5の端面にホットメルト接着剤を塗工する処理を行った。
実施例2.<PP(目止め;LiCl)/接着(塩無)/PP/端有>
実施例2は、防水性・気体透過性・水蒸気透過性の非水溶性膜11,13として、膜厚が20μm、透気度が約210秒/100ccのポリプロピレン(PP)素材の多孔質膜を用いた。その他の構成は、実施例1と同様であるので詳細な説明は省略する。
実施例3.<PTFE(目止め;CaCl)/接着(塩無)/PTFE/端有>
実施例3は、吸湿剤を含んだ目止め剤15となるべきウレタン樹脂に添加する吸湿剤として、塩化カルシウム(CaCl)を用いた。その他の構成は、実施例1と同様であるので詳細な説明は省略する。
実施例4.<PTFE(目止め;LiCl)/接着(塩無)/PP/端有>
実施例4は、防水性・気体透過性・水蒸気透過性の非水溶性膜11として、膜厚が22μm、透気度が約0.1秒/100ccのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)素材の多孔質膜を用いた。防水性・気体透過性・水蒸気透過性の非水溶性膜13として、膜厚が20μm、透気度が約210秒/100ccのポリプロピレン(PP)素材の多孔質膜を用いた。すなわち、目止め処理をポリテトラフルオロエチレン素材の多孔質膜に施し、接着層の両面にそれぞれ異なる材質の多孔質膜を積層した。その他の構成は、実施例1と同様であるので詳細な説明は省略する。
実施例5.<PTFE(目止め;LiCl)/接着(塩無)/PTFE(目止め;LiCl)/端有>
実施例5は、防水性・気体透過性・水蒸気透過性の非水溶性膜11,13として、膜厚が22μm、透気度が約0.1秒/100ccのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)素材の多孔質膜を用いた。吸湿剤を含んだ目止め剤15、117(図3参照)となるべきウレタン樹脂に添加する吸湿剤として、塩化リチウム(LiCl)を用いた。目止め処理を防水性・気体透過性・水蒸気透過性の非水溶性膜11および13であるポリテトラフルオロエチレン(PTFE)素材の多孔質膜に施した。目止め処理されたポリテトラフルオロエチレン素材の多孔質膜の目止めした面を合わせて積層した。すなわち、両面の多孔質膜に吸湿剤を添加した目止め剤による目止め処理した構成が実施例1と異なる。その他の構成は、実施例1と同様であるので詳細な説明は省略する。
実施例6.<PTFE(目止め;LiCl)/接着(塩無)/PTFE(目止め;塩無)/端有>
実施例6は、防水性・気体透過性・水蒸気透過性の非水溶性膜11,13として、膜厚が22μm、透気度が約0.1秒/100ccのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)素材の多孔質膜を用いた。吸湿剤を含んだ目止め剤15として、ウレタン樹脂を用い、添加する吸湿剤として、塩化リチウム(LiCl)を用いた。吸湿剤を含まない目止め剤217(図4参照)として、ウレタン樹脂を用いた。吸湿剤を含んだウレタン樹脂で目止め処理したポリテトラフルオロエチレン(PTFE)素材の多孔質膜と吸湿剤を含まないウレタン樹脂で目止め処理したポリテトラフルオロエチレン(PTFE)素材の多孔質膜を用いて、多孔質膜の目止めした面を合わせて積層した。すなわち、多孔質膜の両者に目止め処理を行い、一方の目止め剤には、吸湿剤が含まれていない構成が実施例1と異なる。
実施例7.<PTFE(目止め;LiCl)/接着(塩;LiCl)/PTFE/端有>
実施例7は、接着剤312(図5参照)であるエーテル系ウレタン接着剤に水溶性の吸湿剤として塩化リチウム(LiCl)を添加した。その他の構成は、実施例1と同様であるので詳細な説明は省略する。
実施例8.<PTFE(目止め;塩無)/接着(塩;LiCl)/PTFE/端有>
実施例8は、防水性・気体透過性・水蒸気透過性の非水溶性膜11であるポリテトラフルオロエチレン(PTFE)素材の多孔質膜に対して吸湿剤を添加しない目止め剤415(図6参照)としてウレタン樹脂を用いて目止め処理を実施した。また、接着剤312(図6参照)であるエーテル系ウレタン接着剤に水溶性の吸湿剤として塩化リチウム(LiCl)を添加した。その他の構成は、実施例1と同様であるので詳細な説明は省略する。
次に、比較例1〜3の説明をする。比較例1〜3で示す全熱交換素子は、仕切板1の膜構成を実施例1〜8とは異ならせたものである。
比較例1.<PTFE(目止め;LiCl)裏返し/接着(塩無)/PTFE/端有>
比較例1は、第1層として、実施例1で用いた防水性・気体透過性・水蒸気透過性の非水溶性膜11(図1参照)であるポリテトラフルオロエチレン(PTFE)素材の多孔質膜に、吸湿剤を含んだウレタン樹脂の目止め剤で目止め処理された第1層を用いた。第3層として、防水性・気体透過性・水蒸気透過性の非水溶性膜13であるポリテトラフルオロエチレン素材の多孔質膜を用いた。これらを積層して仕切板を作製した。すなわち、第1層の目止めした面(目止め剤の配された面)が仕切板の外側(第2層の反対側)となるように構成されている。なお、仕切板1以外の構成は、実施例1と同様であるので詳細な説明は省略する。
比較例2.<PTFE(目止め;LiCl)/接着(塩無)/不織布/端有>
比較例2は、吸湿剤を含んだ目止め剤で目止処理した防水性・気体透過性の非水溶性膜と不織布とを積層させて構成される。実施例1で用いた防水性・気体透過性・水蒸気透過性の非水溶性膜11の目止めした面と不織布とを接着剤12で接着した。これらを積層して仕切板を作製した。なお、仕切板1以外の構成は、実施例1と同様であるので詳細な説明は省略する。
比較例3.<PTFE(目止め;LiCl)/接着(塩無)/PTFE/端無>
比較例3は、全熱交換素子10の各流路4,5の端面にホットメルト接着剤を塗工する処理を実施せず、仕切板1の周囲端面を非水溶性封止材14で封止しなかった。非水溶性封止材14で封止しなかったこと以外は実施例1と同様である。
次に、比較例4〜11の説明をする。比較例4〜11は、実施例と同様に、吸湿剤を含む目止め剤15により目止めされた防水性・気体透過性膜・水蒸気透過性の非水溶性膜11、接着剤12、防水性・気体透過性膜・水蒸気透過性の非水溶性膜13を積層して仕切板1を構成した上で、上記実施例で示した各数値を変化させたものである。
比較例4、5は、LiClの添加量を上記実施例と異ならせたものである。
比較例4.<LiCl 少>
比較例4は、吸湿剤を含んだ目止め剤15であるウレタン樹脂に塩化リチウム(LiCl)を約0.3%重量%添加したものである。なお、その他の構成は、実施例1と同様であるので詳細な説明は省略する。
比較例5.<LiCl 多>
比較例5は、吸湿剤を含んだ目止め剤15であるウレタン樹脂に塩化リチウム(LiCl)を約75%重量%添加したものである。なお、その他の構成は、実施例1と同様であるので詳細な説明は省略する。
比較例6〜9は、所定の層の膜厚を上記実施例と異ならせたものである。
比較例6.<接着剤厚 小>
比較例6は、接着剤12の膜厚を0.1μmとしたものである。なお、その他の構成は、実施例1と同様であるので詳細な説明は省略する。
比較例7.<接着剤厚 大>
比較例7は、接着剤12の膜厚を60μmとしたものである。なお、その他の構成は、実施例1と同様であるので詳細な説明は省略する。
比較例8.<多孔質膜厚 小>
比較例8は、防水性・気体透過性・水蒸気透過性の非水溶性膜11,13であるポリテトラフルオロエチレン素材の多孔質膜の膜厚を3μmとしたものである。なお、その他の構成は、実施例1と同様であるので詳細な説明は省略する。
比較例9.<多孔質膜厚 大>
比較例9は、防水性・気体透過性・水蒸気透過性の非水溶性膜11,13であるポリテトラフルオロエチレン素材の多孔質膜の膜厚を60μmとしたものである。なお、その他の構成は、実施例1と同様であるので詳細な説明は省略する。
比較例10、11は、接着剤のドットピッチ間隔を上記実施例と異ならせたものである。
比較例10.<ドットピッチ間隔 小>
比較例10は、接着剤のドッチピッチ間隔を0.1mmとしたものである。なお、その他の構成は、実施例1と同様であるので詳細な説明は省略する。
比較例11.<ドットピッチ間隔 大>
比較例11は、接着剤のドッチピッチ間隔を5.0mmとしたものである。なお、その他の構成は、実施例1と同様であるので詳細な説明は省略する。
次に、実施例1〜8および比較例1〜11に示した各全熱交換素子10の性能評価及びその結果について説明する。各全熱交換素子10の性能評価は、仕切板1の気体遮蔽性と、湿度交換効率についての全熱交換素子10の耐結露性とを判定することにより行った。
仕切板1の気体遮蔽性の評価は、仕切板1の透気度をJIS P 8117に準じて評価することにより行った。すなわち、仕切板1の面積645mmの範囲の部分を100cmの空気が透過する時間を評価し、評価結果を透気度とした。また、仕切板1の透気度の評価は、仕切板1の任意の5箇所で行った。この結果、仕切板1の任意の5箇所での透気度がいずれも5000秒以上であれば、気体遮蔽性が良いとの良判定(○)を行い、仕切板1の任意の5箇所での透気度のいずれかが5000秒未満であれば、気体遮蔽性が悪いとの不良判定(×)を行った。なお、後述する結露試験の前後で、上記条件を満たした場合に良判定とした。
仕切板1の結露試験は、仕切板1を水中に浸漬した後乾燥させることを数度繰り返して、結露状態を模擬することにより行った。湿度交換効率についての全熱交換素子10の耐結露性の評価は、全熱交換素子10の結露試験の前後の湿度交換効率をJIS B 8628(全熱交換器)の付属書4内の2室法に準じた方式で評価し、結露試験の前後の評価結果を比較することにより行った。即ち、全熱交換素子10の湿度交換効率を評価した後、全熱交換器の結露試験を行い、結露試験後の全熱交換素子10について、湿度交換効率の評価を再度行った。この結果、結露試験前から結露試験後への湿度交換効率の低下率が10%未満であれば、耐結露性が良いとの良判定(○)を行い、10%以上であれば、耐結露性が悪いとの不良判定(×)を行った。
なお、湿度交換効率、温度交換効率および全熱交換効率の評価では、1次気流(給気流、第1の気流)の条件が温度27℃、相対湿度52.7%RHとされ、2次気流(排気流、第2の気流)の条件が温度35℃、相対湿度64.3%RHとされた。また、全熱交換素子10の結露試験は、全熱交換素子10を水中に浸漬した後乾燥させることを数度繰り返して結露状態を模擬することにより行った。
図9は、全熱交換素子10の性能評価の結果を、実施例1〜8および比較例1〜11ごとに示す表である。仕切板1の気体遮蔽性で不良判定の出た比較例8では、湿度交換効率についての耐結露性の評価は実施しなかった。
図9に示すように、実施例1〜8の全熱交換素子10は、仕切板1の気体遮蔽性、各交換効率および全熱交換素子10の耐結露性のすべてについて、良好な結果を示している。また、実施例1〜8の全熱交換素子10は、耐結露性試験後においても、全熱交換効率において全熱交換素子の性能指標である54%以上を維持しており、優れた全熱交換性能を発揮することが分かる。
次に、比較例1〜11で評価が不良判定となった要因の解釈について説明する。比較例1では、耐結露性試験の評価が不良判定となった。比較例1では、吸湿剤を添加した目止め剤15が防水性・気体透過性・水蒸気透過性の非水溶性膜11,13に挟まれていない。他方側は塩化リチウムを添加した目止め剤15が剥き出しとなっている。したがって、結露試験によって、吸湿材として添加した塩化リチウムが結露水に触れ仕切板1の外部に流失することで性能低下が見られたと考えられる。
比較例2では、耐結露性試験の評価が不良判定となった。比較例2では、塩化リチウムを添加した目止め剤15の一方の面が防水性・気体透過性・水蒸気透過性の非水溶性膜11で覆われているが、他方の面が不織布で覆われている。他方側は塩化リチウムを添加した目止め剤15が剥き出しとなっている。したがって、不織布に浸透した水分により、吸湿材として添加した塩化リチウムが、目止め剤15の剥き出しとなった部分から仕切板1の外部に流失することで性能低下が見られたと考えられる。
比較例3では、耐結露性試験の評価が不良判定となった。比較例3では、塩化リチウムを添加した目止め剤15の両面が防水性・気体透過性・水蒸気透過性の非水溶性膜11,13で覆われているが、仕切板1の周囲端面を非水溶性封止材14で封止していないため、塩化リチウムを添加した目止め剤15に水分が浸透する。吸湿材として添加した塩化リチウムが仕切板1の周囲端面から流失して性能低下が見られたと考えられる。
比較例4では、塩化リチウムを添加した目止め剤15の両面が防水性・気体透過性・水蒸気透過性の非水溶性膜11,13で覆われており、仕切板1の周囲端面も非水溶性封止材14で封止されているため、結露試験では良好な結果が得られた。しかし、湿度交換性能を左右する塩化リチウムの添加量が実施例に比べて少ないため、全熱交換素子10の湿度交換性能が低下したと考えられる。
比較例5では、耐結露性試験の評価が不良判定となった。比較例5では、塩化リチウムを添加した目止め剤15の両面が防水性・気体透過性・水蒸気透過性の非水溶性膜11,13で覆われており、仕切板1の周囲端面も非水溶性封止材14で封止されている。しかしながら、塩化リチウムの添加量が実施例に比べて多いため、目止め剤15の表面に塩化リチウムが析出しやすい。このため、防水性・気体透過性・水蒸気透過性の非水溶性膜11の表面に凸凹が生じてしまい、防水性・気体透過性・水蒸気透過性の非水溶性膜11,13との張り合わせ加工時の接着力が不十分となる。接着力が不十分であるため、接着面や端面の処理面から剥がれが生じる。この剥がれが生じた部分から、結露試験の水分によって塩化リチウムが流失して性能低下が見られたと考えられる。
比較例6では、耐結露性試験の評価が不良判定となった。比較例6では、塩化リチウムを添加した目止め剤15の両面が防水性・気体透過性・水蒸気透過性の非水溶性膜11,13で覆われており、仕切板1の周囲端面も非水溶性封止材14で封止されている。しかしながら、接着剤の膜厚が実施例に比べて小さいため、防水性・気体透過性の非水溶性膜11,13との張り合わせ加工時の接着力が不十分となる。接着力が不十分であるため、接着面や端面の処理面から剥がれが生じる。この剥がれが生じた部分から、結露試験の水分によって塩化リチウムが流失して性能低下が見られたと考えられる。
比較例7では、塩化リチウムを添加した目止め剤15の両面が防水性・気体透過性の非水溶性膜11,13で覆われており、仕切板1の周囲端面も非水溶性封止材14で封止されているため、結露試験では良好な結果が得られた。しかし、接着剤の膜厚が実施例に比べて大きいため、全熱交換効率の10の湿度交換性能が低下したと考えられる。
比較例8では、気体遮蔽性試験の評価が不良判定となった。比較例8では、ポリテトラフルオロエチレン素材の防水性・気体透過性の非水溶性膜11,13を薄膜化したため、防水性・気体透過性・水蒸気透過性の非水溶性膜11,13の強度が不足したと考えられる。防水性・気体透過性の非水溶性膜の強度が不足することで、防水性・気体透過性・水蒸気透過性の非水溶性膜11,13との積層加工において、防水性・気体透過性・水蒸気透過性の非水溶性膜11,13にピンホールが発生したと考えられる。このピンホールにより、防水性・気体透過性・水蒸気透過性の非水溶性膜11,13の防水膜としての性能が十分に発揮されず、吸湿材が流失して性能低下が見られたと考えられる。
比較例9では、耐結露性試験後の湿度交換効率の値が低くなっている。比較例9では、仕切板1の気体遮蔽性の評価も耐結露性試験の評価も良判定であった。しかしながら、防水性・気体透過性・水蒸気透過性の非水溶性膜11,13を厚膜化したため、防水性・気体透過性・水蒸気透過性の非水溶性膜11,13中の孔を水蒸気が透過する際に発生する空気の抵抗成分が大きくなり、湿度交換の障壁となったものと考えられる。
比較例10では、耐結露性試験後の湿度交換効率の値が低くなっている。比較例10では、仕切板1の気体遮蔽性の評価も耐結露性試験の評価も良判定であった。しかし、接着剤のドットピッチが実施例に比べて小さいため、水蒸気が透過する際に抵抗となる接着剤の割合が大きくなり、全熱交換素子10の湿度交換性能が低下したと考えられる。
比較例11では、耐結露性試験の評価が不良判定となった。比較例11では、接着剤のドットピッチが実施例に比べて大きいため、防水性・気体透過性・水蒸気透過性の非水溶性膜11,13との張り合わせ加工時の接着力が不十分となる。接着力が不十分であるため、接着面や端面の処理面から剥がれが生じる。この剥がれが生じた部分から、結露試験の水分によって塩化リチウムが流失して性能低下が見られたと考えられる。
以上のように、本発明にかかる全熱交換素子及び全熱交換器は、2種の気流間での全熱交換に有用であり、特に給気流と排気流との間で全熱交換を行わせる熱交換器に用いるのに適している。
1 仕切板
2 間隔板
3 接着剤
4 第1の空気流路(第1の流路)
5 第2の空気流路(第2の流路)
6 第1の気流
7 第2の気流
10 全熱交換素子
11 非水溶性膜
12 接着剤
13 非水溶性膜
14 非水溶性封止材(非水溶性素材)
15 目止め剤
16a 第1層
16b 第2層
16c 第3層
20 全熱交換器
22 給気送風機
23 排気送風機
24 給気流路
25 排気流路
101 仕切板
110 全熱交換素子
117 目止め剤
201 仕切板
210 全熱交換素子
217 目止め剤
301 仕切板
310 全熱交換素子
312 接着剤
401 仕切板
410 全熱交換素子
415 目止め剤
501 仕切板
510 全熱交換素子

Claims (6)

  1. 第1の気流を通過させる第1の流路と、
    第2の気流を通過させる第2の流路と、
    前記第1の流路と前記第2の流路とを隔てるとともに、前記第1の気流と前記第2の気流との間で全熱交換させる仕切板と、
    を備え、
    前記仕切板は、
    防水性、気体透過性、及び非水溶性を有する膜を含む第1層と、
    前記第1層に沿って配され、防水性、気体透過性、及び非水溶性を有する膜を含む第3層と、
    前記第1層及び前記第3層に挟まれた第2層と、
    前記第1層及び前記第3層の少なくとも一方における前記第2層に対向する面を目止めするための目止め剤であって気体遮蔽性及び水蒸気透過性を有する目止め剤と、
    を有し、
    前記第2層は、気体透過性及び水蒸気透過性を有する接着剤を含み、
    前記目止め剤及び前記接着剤のうち少なくとも前記接着剤は、塩化リチウム及び塩化カルシウムの少なくとも一方を主成分とする潮解性の塩を吸湿剤として含む
    ことを特徴とする全熱交換素子。
  2. 前記第1層及び前記第3層は、それぞれ、多孔質膜を含む
    ことを特徴とする請求項1に記載の全熱交換素子。
  3. 前記多孔質膜は、疎水性を有する
    ことを特徴とする請求項に記載の全熱交換素子。
  4. 疎水性を有する前記多孔質膜は、ポリテトラフルオロエチレン及びポリプロピレンの少なくとも一方を主成分として含む
    ことを特徴とする請求項に記載の全熱交換素子。
  5. 前記仕切板は、前記第1層、前記第2層、及び前記第3層の周囲端面を封止する非水溶性素材をさらに有する
    ことを特徴とする請求項1からのいずれか1項に記載の全熱交換素子。
  6. 請求項1からのいずれか1項に記載の全熱交換素子と、
    室外から前記第1の流路を介して室内へ向かう気流を前記第1の気流として発生させる給気送風機と、
    前記室内から前記第2の流路を介して前記室外へ向かう気流を前記第2の気流として発生させる排気送風機と、
    を備えたことを特徴とする全熱交換器。
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