JP5790600B2 - 熱交換素子 - Google Patents
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Description
前記仕切部材を所定間隔に保持する間隔保持部材と、
で形成された単位構成部材を積層し、前記仕切部材の表面側を通過する一次気流と前記仕切部材の裏面側を通過する二次気流とが前記仕切部材を介して熱と湿度を交換する熱交換素子において、
前記間隔保持部材は、
前記仕切部材の表面に前記一次気流が流れる方向と並行に所定間隔ごとに設けられた第一間隔リブと、前記仕切部材の裏面に前記二次気流が流れる方向と並行に所定間隔ごとに設けられた第二間隔リブと、を備え、
前記第二間隔リブと接続され、前記第一間隔リブの間を所定間隔ごとに前記一次気流が流れる方向と並行に設けられた前記第一間隔リブよりも高さが低い第一たわみ抑制リブと、
前記第一間隔リブと接続され、前記第二間隔リブの間を所定間隔ごとに前記二次気流が流れる方向と並行に設けられた前記第二間隔リブよりも高さが低い第二たわみ抑制リブと、を備え、
前記単位構成部材を積層したときに前記第一たわみ抑制リブと前記第二たわみ抑制リブが対向しない位置に配置することを特徴とする。
以下、本発明の実施の形態1について図面を参照して説明する。図1は本発明の実施の形態1に係る熱交換素子の斜視図であり、図2は本発明の実施の形態1に係る単位構成部材の一層分の斜視図である。
図1に示すように、熱交換素子1は表裏を通過する空気の熱交換を行う伝熱性と透湿性と遮蔽性を有する仕切部材3と、この仕切部材3を所定間隔に保持する間隔保持部材4と、仕切部材3のたわみを抑制するたわみ抑制リブ7とで形成された単位構成部材2を一枚ごとに90度反転させて交互に積層したものであり、仕切部材3の表側を通過する一次気流Aと仕切部材3の裏側を通過する二次気流Bとが仕切部材3を介して、熱と湿分を交換させるものである。
以下で熱交換素子1を構成する各要素について詳細を説明する。
間隔リブ6は、第二遮蔽リブ5bと接続され、前記第一遮蔽リブ5aの間を所定間隔ごとに並行して設けられた第一間隔リブ6aと、第一遮蔽リブ5aと接続され、第二遮蔽リブ5bの間を所定間隔ごとに並行して設けられた第二間隔リブ6bとで構成される。
なお、この遮蔽リブ5と間隔リブ6の高さは仕切部材3が湿気を含んで膨張しても通風路が閉塞されない高さにする必要がある。
また、隣り合う間隔リブ6間に間隔リブ6と並行に所定間隔に複数本設けられ仕切部材3のたわみによる風路閉塞を抑制するたわみ抑制リブ7が構成されている。
具体的には、たわみ抑制リブ7は、第二遮蔽リブ5b又は第二間隔リブ6bと接続され、第一間隔リブ6aの間を所定間隔ごとに並行して設けられた第一たわみ抑制リブ7aと、第一遮蔽リブ5a又は第一間隔リブ6aと接続され、第二間隔リブ6bの間を所定間隔ごとに並行して設けられた第二たわみ抑制リブ7bとで構成される。
この第一たわみ抑制リブ7aと第二たわみ抑制リブ7bは、通風路を広く確保し、通風路内を通過する空気の圧力損失を抑制するために第一遮蔽リブ5a、第二遮蔽リブ5b、第一間隔リブ6a、第二間隔リブ6bよりも高さを低く、リブ幅を薄くする。また、仕切部材3の伝熱面積や透湿面積を阻害しないようリブの奥行を短くする。具体的には積層時に上の層の第二たわみ抑制リブ7bと下の層の第一たわみ抑制リブ7aが干渉(接触)しないよう、高さは第一間隔リブ6a、第二間隔リブ6bのリブ高さの1/2未満が望ましい。また、たわみ抑制リブ7のリブ幅は伝熱面積、透湿面積の阻害要因となるため、成形にて可能な限り極力細いことが望まれる。
また、表面側には4個の第一たわみ抑制リブ7aが構成され、裏面側に5個の第二たわみ抑制リブ7bが構成されているため、第一たわみ抑制リブ7aと第二たわみ抑制リブ7bはずれて配置されている。
つづいて、実施の形態1に係る単位構成部材2を積層した熱交換素子1における第一たわみ抑制リブ7aと第二たわみ抑制リブ7bの位置関係を説明する。図4は本発明の実施の形態1に係る熱交換素子1の通風路を示す模式図であり、図5は本発明の実施の形態1に係るたわみ抑制リブと仕切部材のたわみとの関係を示す図である。
図4に示すように、仕切部材3、第一間隔リブ6a、第二間隔リブ6bで囲まれた領域である通風路内に第一たわみ抑制リブ7a、第二たわみ抑制リブ7bが形成される。上の段に構成される第二たわみ抑制リブ7bと、下の段に構成される第一たわみ抑制リブ7aは、ずれて等間隔に配置されているため対向する位置関係にない。よって、図5に示すように、第一たわみ抑制リブ7aと第二たわみ抑制リブ7bの位置が対向する関係にない(ずれている)ため、温湿度環境の変化により仕切部材3が伸びた場合でも、熱交換を行う通風路の圧力差により変形した場合にもっとも変位量が大きくなる中央部の位置が上下でずれるため、上下の仕切部材3同士が接触する可能性が低くなる。これにより仕切部材3がたわんだ状況でも通風路が確保され、仕切部材3と空気が接触し続けるため熱交換量を維持することができる。また温湿度環境が改善した場合には、仕切部材3と空気が接触しているため、仕切部材3を元の状態へ早く戻すことができ、圧力損失等を通常の状態へ早く復帰させることが出来る。さらに仕切部材3同士が接触しないため、仕切部材3の表面に気体遮蔽性を持たせた層を設けている場合などには、接触により表面の層が傷つく危険性を下げることができる。よって、利用可能な仕切部材3の種類を拡大できる効果もある。
特に、第一たわみ抑制リブ7aと第二たわみ抑制リブ7bの配置間隔を半ピッチずつずらす(上の段の第二たわみ抑制リブ7bの中間点に下の段の第一たわみ抑制リブ7aが配置される)ことで、温湿環境の変化による仕切部材3が伸びた場合でも、変化量が最も大きいたわみ抑制リブ7間の中央部に対向する位置には高さの低いたわみ抑制リブ7しかないため第一たわみ抑制リブ7aと第二たわみ抑制リブ7bが接触することはない。
なお、図4及び図5で示した通風路は第一間隔リブ6aと第二間隔リブ6bで囲まれたもののみであるが、第一遮蔽リブ5a、第二遮蔽リブ5b、第一間隔リブ6aと第二間隔リブ6bで囲まれたものであってもよい。また、本実施の形態1においては表面側に第一たわみ抑制リブ7aを4個、裏面側に第二たわみ抑制リブ7bを5個設けた構成をしているが、この個数に限らず、上面側に構成される第一たわみ抑制リブ7aと裏面側に構成される第二たわみ抑制リブ7bの配置間隔がずれる構成であればよい。
実施の形態1では、たわみ抑制リブを等間隔(等ピッチ)で配置した熱交換素子に関するものであったが、実施の形態2では、たわみ抑制リブを不等ピッチ(不等間隔)で配置した熱交換素子に関するものである。実施の形態2については図6を用いて説明する。なお、実施の形態2では、実施の形態1との相違点を中心に説明し、同一の構成要素については同一の符号を付す。
このように配置することで、温湿度環境の変化により仕切部材3が伸びた場合でも、熱交換を行う流路の圧力差により変形した場合に最も変位量が大きくなる中央部の位置が最も変位量が小さい中央部の位置と対向するため上下の仕切部材3同士が接触する可能性が低くなる。これにより仕切部材3がたわんだ状況でも、仕切部材3と空気とが接触される続けるため熱交換量を維持することができる。また温湿度環境が改善した場合には、仕切部材3と空気が接触しているため、仕切部材3を元の状態へ早く戻すことができ、圧力損失等を通常の状態へ早く復帰させることが出来る。さらに仕切部材3同士が接触しないため、仕切部材3の表面に気体遮蔽性を持たせた層を設けている場合などには、接触により表面の層が傷つく危険性を下げることができる。よって、利用可能な仕切部材3の種類を拡大できる効果もある。また、不等間隔に配置することにより、間隔が短くなった部分は単位構成部材2の面方向の曲げ強度が向上する効果もある。
なお、図6で示した通風路は第一間隔リブ6aと第二間隔リブ6bで囲まれたもののみであるが、第一遮蔽リブ5a、第二遮蔽リブ5b、第一間隔リブ6と第二間隔リブ6bで囲まれたものであってもよい。また、本実施の形態2においては表面側に第一たわみ抑制リブ7aを5個、裏面側に第二たわみ抑制リブ7bを6個設けた構成をしているが、個数はこの限りではない。また、適宜実施の形態1に係る等ピッチと織り交ぜてもよい。織り交ぜることで、面方向の曲げ強度を得つつ、仕切部材3同士の接触を抑制することができる。
実施の形態1及び2では、直交流型の熱交換素子に関するものについて説明してきたが、実施の形態3では対向流型の熱交換素子に関するものである。実施の形態3については図7及び図8を用いて説明する。なお、実施の形態3では、実施の形態1及び実施の形態2との相違点を中心に説明し、同一の構成要素については同一の符号を付す。図7は本発明の実施の形態3に係る熱交換素子の斜視図であり、図8は図7のE−E断面図である。
間隔リブ16は、第四遮蔽リブ15bと接続され、前記第三遮蔽リブ15aの間を所定間隔ごとに並行して設けられた第三間隔リブ16aと、第三遮蔽リブ15aと接続され、第四遮蔽リブ15bの間を所定間隔ごとに並行して設けられた第四間隔リブ16bとで構成される。
なお、この遮蔽リブ15と間隔リブ16の高さは仕切部材13が湿気を含んで膨張しても風路が閉塞されない高さにする必要がある。
具体的には、たわみ抑制リブ17は、第四遮蔽リブ15b又は第四間隔リブ16bと接続され、第三間隔リブ16aの間を所定間隔ごとに並行して設けられた第三たわみ抑制リブ17aと、第三遮蔽リブ15a又は第三間隔リブ16aと接続され、第四間隔リブ16bの間を所定間隔ごとに並行して設けられた第四たわみ抑制リブ17bとで構成される。
本実施の形態3に係る熱交換素子11は、実施の形態1及び実施の形態2に係る熱交換素子1と同様に温湿度環境の変化により仕切部材13が伸びた場合でも、熱交換を行う通風路の圧力差により変形した場合にもっとも変位量が大きくなる中央部の位置が上下でずれるため、上下の仕切部材13同士が接触する可能性が低くなる。これにより仕切部材13がたわんだ状況でも、仕切部材13と空気とが接触される続けるため熱交換量を維持することができる。また温湿度環境が改善した場合には、仕切部材13と空気が接触しているため、仕切部材13を元の状態へ早く戻すことができ、圧力損失等を通常の状態へ早く復帰させることが出来る。さらに仕切部材13同士が接触しないため、仕切部材13の表面に気体遮蔽性を持たせた層を設けている場合などには、接触により表面の層が傷つく危険性を下げることができる。よって、利用可能な仕切部材13の種類を拡大できる効果もある。
2 単位構成部材
3 仕切部材
4 間隔保持部材
5 遮蔽リブ
5a 第一遮蔽リブ
5b 第二遮蔽リブ
6 間隔リブ
6a 第一間隔リブ
6b 第二間隔リブ
7 たわみ抑制リブ
7a 第一たわみ抑制リブ
7b 第二たわみ抑制リブ
11 熱交換素子
12 単位構成部材
13 仕切部材
14 間隔保持部材
15 遮蔽リブ
15a 第三遮蔽リブ
15b 第四遮蔽リブ
16 間隔リブ
16a 第三間隔リブ
16b 第四間隔リブ
17 たわみ抑制リブ
17a 第三たわみ抑制リブ
17b 第四たわみ抑制リブ
Claims (11)
- 伝熱性と透湿性を有する仕切部材と、
前記仕切部材を所定間隔に保持する間隔保持部材と、
で形成された単位構成部材を積層し、前記仕切部材の表面側を通過する一次気流と前記仕切部材の裏面側を通過する二次気流とが前記仕切部材を介して熱と湿度を交換する熱交換素子において、
前記間隔保持部材は、
前記仕切部材の表面に前記一次気流が流れる方向と並行に所定間隔ごとに設けられた第一間隔リブと、前記仕切部材の裏面に前記二次気流が流れる方向と並行に所定間隔ごとに設けられた第二間隔リブと、を備え、
前記第二間隔リブと接続され、前記第一間隔リブの間を所定間隔ごとに前記一次気流が流れる方向と並行に設けられた前記第一間隔リブよりも高さが低い第一たわみ抑制リブと、
前記第一間隔リブと接続され、前記第二間隔リブの間を所定間隔ごとに前記二次気流が流れる方向と並行に設けられた前記第二間隔リブよりも高さが低い第二たわみ抑制リブと、を備え、
前記単位構成部材を積層したときに前記第一たわみ抑制リブと前記第二たわみ抑制リブが対向しない位置に配置することを特徴とする熱交換素子。 - 伝熱性と透湿性を有する仕切部材と、
前記仕切部材を所定間隔に保持する間隔保持部材と、
で形成された単位構成部材を積層し、前記仕切部材の表面側を通過する一次気流と前記仕切部材の裏面側を前記一次気流と交差して通過する二次気流とが前記仕切部材を介して熱と湿度を交換する熱交換素子において、
前記間隔保持部材は、
前記仕切部材の表面に前記一次気流が流れる方向と並行に所定間隔ごとに設けられた第一間隔リブと、前記仕切部材の裏面に前記二次気流が流れる方向と並行に所定間隔ごとに設けられた第二間隔リブと、を備え、
前記第二間隔リブと接続され、前記第一間隔リブの間を所定間隔ごとに前記一次気流が流れる方向と並行に設けられた前記第一間隔リブよりも高さが低い第一たわみ抑制リブと、
前記第一間隔リブと接続され、前記第二間隔リブの間を所定間隔ごとに前記二次気流が流れる方向と並行に設けられた前記第二間隔リブよりも高さが低い第二たわみ抑制リブと、を備え、
前記単位構成部材を積層したときに前記第一たわみ抑制リブと前記第二たわみ抑制リブが対向しない位置に配置することを特徴とする熱交換素子。 - 伝熱性と透湿性を有する仕切部材と、
前記仕切部材を所定間隔に保持する間隔保持部材と、
で形成された単位構成部材を積層し、前記仕切部材の表面側を通過する一次気流と前記仕切部材の裏面側を前記一次気流と並行して通過する二次気流とが前記仕切部材を介して熱と湿度を交換する熱交換素子において、
前記間隔保持部材は、
前記仕切部材の表面に前記一次気流が流れる方向と並行に所定間隔ごとに設けられた第一間隔リブと、前記仕切部材の裏面に前記二次気流が流れる方向と並行に所定間隔ごとに設けられた第二間隔リブと、を備え、
前記第二間隔リブと接続され、前記第一間隔リブの間を所定間隔ごとに前記一次気流が流れる方向と並行に設けられた前記第一間隔リブよりも高さが低い第一たわみ抑制リブと、
前記第一間隔リブと接続され、前記第二間隔リブの間を所定間隔ごとに前記二次気流が流れる方向と並行に設けられた前記第二間隔リブよりも高さが低い第二たわみ抑制リブと、を備え、
前記単位構成部材を積層したときに前記第一たわみ抑制リブと前記第二たわみ抑制リブが対向しない位置に配置することを特徴とする熱交換素子。 - 伝熱性と透湿性を有する仕切部材と、
前記仕切部材を所定間隔に保持する間隔保持部材と、
で形成された単位構成部材を積層し、前記仕切部材の表面側を通過する一次気流と前記仕切部材の裏面側を通過する二次気流とが前記仕切部材を介して熱と湿度を交換する熱交換素子において、
前記間隔保持部材は、
前記仕切部材の表面の両側にそれぞれ前記一次気流が流れる方向と並行に設けられた第一遮蔽リブと、前記仕切部材の裏面の両側にそれぞれ前記二次気流が流れる方向と並行に設けられた第二遮蔽リブと、
前記第二遮蔽リブと接続され、前記第一遮蔽リブの間を所定間隔ごとに並行して設けられた第一間隔リブと、前記第一遮蔽リブと接続され、前記第一遮蔽リブの間を所定間隔ごとに並行して設けられた第二間隔リブと、を備え、
前記第二遮蔽リブまたは前記第二間隔リブと接続され、前記第一間隔リブの間を所定間隔ごとに前記一次気流が流れる方向と並行に設けられた前記第一間隔リブよりも高さが低い第一たわみ抑制リブと、
前記第一遮蔽リブまたは前記第一間隔リブと接続され、前記第二間隔リブの間を所定間隔ごとに前記二次気流が流れる方向と並行に設けられた前記第二間隔リブよりも高さが低い第二たわみ抑制リブと、を備え、
前記単位構成部材を積層したときに前記第一たわみ抑制リブと前記第二たわみ抑制リブが対向しない位置に配置することを特徴とする熱交換素子。 - 伝熱性と透湿性を有する仕切部材と、
前記仕切部材を所定間隔に保持する間隔保持部材と、
で形成された単位構成部材を積層し、前記仕切部材の表面側を通過する一次気流と前記仕切部材の裏面側を前記一次気流と交差して通過する二次気流とが前記仕切部材を介して熱と湿度を交換する熱交換素子において、
前記間隔保持部材は、
前記仕切部材の表面の両側にそれぞれ前記一次気流が流れる方向と並行に設けられた第一遮蔽リブと、前記仕切部材の裏面の両側にそれぞれ前記二次気流が流れる方向と並行に設けられた第二遮蔽リブと、
前記第二遮蔽リブと接続され、前記第一遮蔽リブの間を所定間隔ごとに並行して設けられた第一間隔リブと、前記第一遮蔽リブと接続され、前記第一遮蔽リブの間を所定間隔ごとに並行して設けられた第二間隔リブと、を備え、
前記第二遮蔽リブまたは前記第二間隔リブと接続され、前記第一間隔リブの間を所定間隔ごとに前記一次気流が流れる方向と並行に設けられた前記第一間隔リブよりも高さが低い第一たわみ抑制リブと、
前記第一遮蔽リブまたは前記第一間隔リブと接続され、前記第二間隔リブの間を所定間隔ごとに前記二次気流が流れる方向と並行に設けられた前記第二間隔リブよりも高さが低い第二たわみ抑制リブと、を備え、
前記単位構成部材を積層したときに前記第一たわみ抑制リブと前記第二たわみ抑制リブが対向しない位置に配置することを特徴とする熱交換素子。 - 伝熱性と透湿性を有する仕切部材と、
前記仕切部材を所定間隔に保持する間隔保持部材と、
で形成された単位構成部材を積層し、前記仕切部材の表面側を通過する一次気流と前記仕切部材の裏面側を前記一次気流と並行して通過する二次気流とが前記仕切部材を介して熱と湿度を交換する熱交換素子において、
前記間隔保持部材は、
前記仕切部材の表面の両側にそれぞれ前記一次気流が流れる方向と並行に設けられた第一遮蔽リブと、前記仕切部材の裏面の両側にそれぞれ前記二次気流が流れる方向と並行に設けられた第二遮蔽リブと、
前記第二遮蔽リブと接続され、前記第一遮蔽リブの間を所定間隔ごとに並行して設けられた第一間隔リブと、前記第一遮蔽リブと接続され、前記第一遮蔽リブの間を所定間隔ごとに並行して設けられた第二間隔リブと、を備え、
前記第二遮蔽リブまたは前記第二間隔リブと接続され、前記第一間隔リブの間を所定間隔ごとに前記一次気流が流れる方向と並行に設けられた前記第一間隔リブよりも高さが低い第一たわみ抑制リブと、
前記第一遮蔽リブまたは前記第一間隔リブと接続され、前記第二間隔リブの間を所定間隔ごとに前記二次気流が流れる方向と並行に設けられた前記第二間隔リブよりも高さが低い第二たわみ抑制リブと、を備え、
前記単位構成部材を積層したときに前記第一たわみ抑制リブと前記第二たわみ抑制リブが対向しない位置に配置することを特徴とする熱交換素子。 - 前記間隔保持部材は略S字形状をしたことを特徴とする請求項3または6記載の熱交換素子。
- 前記第一たわみ抑制リブと前記第二たわみ抑制リブの配置間隔を同一にし、前記第一たわみ抑制リブが隣り合う前記第二たわみ抑制リブの中点に配置することを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の熱交換素子。
- 前記第一たわみ抑制リブと前記第二たわみ抑制リブの配置間隔を不等間隔とし、前記単位構成部材を積層したときに前記第一たわみ抑制リブと前記第二たわみ抑制リブが対向しない位置に配置されることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の熱交換素子。
- 前記第一たわみ抑制リブと前記第二たわみ抑制リブの配置を不等間隔にし、前記第一たわみ抑制リブが隣り合う前記第二たわみ抑制リブの中点に配置することを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の熱交換素子。
- 前記第一たわみ抑制リブと前記第二たわみ抑制リブは、通風路高さの1/4以下であることを特徴とする請求項1乃至10のいずれかに記載の熱交換素子。
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