JP6961520B2 - 全熱交換素子用シート、全熱交換素子、及び全熱交換器 - Google Patents
全熱交換素子用シート、全熱交換素子、及び全熱交換器 Download PDFInfo
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Description
全熱交換素子用シート1の水蒸気と水蒸気を除く気体との分離率αは、10以上、20以上、さらに50以上であることが求められる。分離率αは、次式(2)により表される。
分離率αが低すぎると、水蒸気と水蒸気を除く気体との分離が困難になり、還気が効率よくおこなわれなくなる。その結果、室内の二酸化炭素等の排出が低下し、十分な換気のために余分な風量が必要になる。
<多孔質部材2>
多孔質部材2は、有機繊維を主成分として含み、空気透過係数K(m2)は、1×10-14〜3×10-13である。空気透過係数Kは、次のような方法により測定することができる。
このような空気透過係数Kを有する多孔質部材2は、高い水蒸気透過速度を有し、かつその表面に設ける適切な膜の性状により高い水蒸気分離率を示す。
多孔質部材の水蒸気透過速度の要求特性は、50以上である。立ち上りローディング量の要求特性は、多過ぎる、つまり膜の厚さを厚くし過ぎると、コストの上昇、膜の亀裂発生の虞、及び水蒸気透過速度の低下を招ことから、15g/m2以下である。実施形態に係る全熱交換素子用シートの多孔質部材の空気透過係数K(m2)を1×10-14〜3×10-13の範囲(図4に示す2本の一点鎖線の間)に規定することによって、これらの水蒸気透過速度及び立ち上りローディング量の要求特性を満たすことができる。
<膜3>
膜3は、多孔質部材2の一方の面に設けられる。膜3は、繊維径1nm以上50nm以下の無機繊維を含む。OH基を有する無機繊維は、水蒸気が吸着しやすいため好ましい。無機繊維の繊維長は、0.5μm以上15μm以下であることが好ましい。無機繊維は、繊維径が1nm以上10nm以下、繊維長が1μm以上3μm以下であることがより好ましい。繊維長を0.5μmよりも短くすると、繊維同士が絡み合う力が小さく、膜形成する際に亀裂が発生しやすくなる虞がある。繊維長が15μmよりも長くすると、繊維径に対するアスペクト比が大きくなり過ぎて繊維が折れやすくなる。無機繊維は、耐熱性が高いため好ましい。膜3は、複数種の無機繊維を含んでもよい。
<夏場の高温多湿の時期の全熱交換>
第2のファン107bを駆動することにより、室外から矢印に示す外気(還気よりも高温多湿)110aは第4の開口部106d、第4の区画室104dを通して全熱交換素子10の複数の第1の直線状流路(図示せず)内に図1に示す全熱交換素子用シート1の膜3表面に接触して流通し、さらに他方の第1の区画室104a、第1の開口部106aを通して矢印に示す吸気110bとして室内に導入される。同時に、第1のファン107aを駆動することにより、室内から矢印に示す還気110cは第3の開口部106c、第3の区画室104cを通して全熱交換素子10の複数の第2の直線状流路(図示せず)内に図1に示す全熱交換素子用シート1の多孔質部材2表面に接触して流通し、さらに第2の区画室104b、第2の開口部106bを通して矢印に示す排気110dとして室外に排出される。
<冬場の低温低湿の時期の全熱交換>
図6を用いて説明した夏場の全熱交換に対して、冬場も外気、還気を同様な流路を流通して全熱交換を行うことができる。また、冬場の全熱交換は、外気及び還気の導入流路、並びに第1、第2のファンによる送気方向をそれぞれ図7に示すように切り替えてもよい。図7は、冬場の全熱交換を説明するための実施形態に係る全熱交換器を示す概略図である。
(実施例1)
紙を主成分とし、空気透過係数K(m2)が1×10−13のシート状の多孔質部材を用意した。多孔質部材は、20μm以下のモード径が7μm、20μm以下の細孔の容量が0.45mL/gであった。当該多孔質部材の一方の面に平均直径4nm、平均長さ1μmの擬ベーマイトナノファイバを分散した水系分散液を塗布し、乾燥して厚さ10μmの膜を形成して全熱交換素子用シートを製造した。
(実施例2)
紙を主成分とし、空気透過係数K(m2)が8×10−14、20μm以下のモード径が6.4μm、20μm以下の細孔の容量が0.41mL/gのシート状の多孔質部材を用いた以外、実施例1と同様な全熱交換素子用シートを製造した。
(比較例1)
紙を主成分とし、空気透過係数K(m2)が1×10−11、20μm以下のモード径が27μm、20μm以下の細孔の容量が0.6mL/gのシート状の多孔質部材を用いた以外、実施例1と同様な全熱交換素子用シートを製造した。
(比較例2)
紙を主成分とし、空気透過係数K(m2)が1×10−16、20μm以下のモード径が1.3μm、20μm以下の細孔の容量が0.15mL/gのシート状の多孔質部材を用いた以外、実施例1と同様な全熱交換素子用シートを製造した。
全熱交換セルを恒温恒湿槽内に設置し、その第1の直線状流路の一端に高湿側ダクトを接続した。第1の直線状流路の高湿側ダクトの接続端と反対側に位置する第2の直線状流路の一端に低湿側ダクトを接続した。高湿側ダクトにはファンを介装し、低湿側ダクトには熱交換器が介装した。
本来、JIS規格に準じて二酸化炭素の透過量を把握する必要があるが、二酸化炭素と酸素では窒素中のガス拡散係数がほぼ同じであることから、本測定では低湿側ダクトの出口からの酸素の透過(濃度)をCO2の透過の代わりとし、水蒸気の分離率を算出した。
また、セルのピッチ、流路高さは既存の全熱交素子に準じる形状とし、通過風速が全熱交素子の評価時と同一になるようにした。高湿空気と低湿空気は対向流で供給した。
Claims (10)
- 有機繊維を主成分として含む多孔質部材と、当該多孔質部材の一方の面に設けられた繊維径1nm以上50nm以下の無機繊維を含む膜とを備え、
前記多孔質部材の空気透過係数K(m2)は、1×10-14〜3×10-13である全熱交換素子用シート。 - 前記多孔質部材は、20μm以下のモード径が10μm以下である請求項1に記載の全熱交換素子用シート。
- 前記多孔質部材は、20μm以下の細孔の容量が0.4mL/g以上である請求項1又は2に記載の全熱交換素子用シート。
- 前記多孔質部材は、繊維径1μm以上100μm以下の有機繊維を主成分とする請求項1〜3いずれか1項に記載の全熱交換素子用シート。
- 前記有機繊維は、セルロースである請求項1〜4いずれか1項に記載の全熱交換素子用シート。
- 前記無機繊維は、親水性を有する請求項1〜5いずれか1項に記載の全熱交換素子用シート。
- 前記無機繊維は、平均繊維長が500nm以上である請求項1〜6いずれか1項に記載の全熱交換素子用シート。
- 前記無機繊維は、ベーマイト及び擬ベーマイトからなる群から選ばれる少なくとも1つを含む請求項1〜7いずれか1項に記載の全熱交換素子用シート。
- 請求項1〜8いずれか1項に記載の全熱交換素子用シートを備える全熱交換素子。
- 請求項9に記載の全熱交換素子を備える全熱交換器。
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