JPH0481115B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

イ 発明の目的 産業上の利用分野 本発明は全熱交換器に関するものである。 最近、住宅やビルの換気装置として熱交換器が
利用される様になり、特に顕熱交換だけではなく
潜熱交換も同時に行なうという全熱交換器が非常
に有用なものとして普及しつつある。 この全熱交換は熱交換すべき２種の気流を熱伝
導性と透湿性を有する素子で仕切つて達成される
ものである。 本発明はこの全熱交換素子に関するものであ
る。 従来の技術 従来の全熱交換素子としては、例えば特開昭55
−72797号公報には直径5μ以下の不燃性かつ親水
性繊維を抄紙してこれに吸湿剤と高分子物質とで
２次処理を施こしたものが開示されており、また
特開昭55−140097号公報にはホワイトカーボンと
セルロース繊維を混抄したものに吸湿剤と高分子
物質とで２次処理するものが示されている。さら
に特開昭57−117796号公報には水酸化アルミニウ
ムとパルプの混抄紙を用い、必要に応じて塩化リ
チウムの如き吸湿剤を処理することが示されてい
る。また特開昭58−124196号公報には水酸化アル
ミニウムと繊維質素材を混抄したものに吸湿剤を
含む高分子物質を２次処理したものが開示されて
いる。 この様に従来技術において多孔質基材に高分子
物質を２次処理する手段は多く、その大抵のもの
は水溶性高分子を用いており、塩化リチウムの如
き吸湿剤を併用するためこれらを水溶液の形態で
２次処理する場合が多いものであつた。 発明が解決しようとする問題点 上記従来技術においては、水溶性高分子を水溶
液として多孔質基材上にコートするので、水溶媒
であるためこれを乾燥するのに長時間を要し、処
理速度が遅く製造能率がかなり悪く、高湿時や結
露時に水溶性成分が溶出することにより、素子同
志の接合部の耐水接着性がなく経時変化を生ずる
という大きな欠点を有していたのである。 一方、非水溶性の親水性高分子も多孔質基材の
上に塗布してやれば全熱交換素子として有用なも
のになると考えられるのである。 本発明者等はこれらの点に留意して、有機溶剤
に非水溶性の親水性高分子を溶解して２次処理す
ることを考え検討したのである。 ところで水溶性高分子を水溶液として処理する
場合は基材のサイズ度をある程度高くすることに
よつて皮膜を形成し得るが、有機溶媒による高分
子液では基材のサイズ度を高くしただけでは内部
への浸透を阻止することはできず、基材の緻密性
が適切なものであることが重要な課題となつて来
るのである。 本発明はこの基材の緻密性について解決し、有
機溶媒に溶解した非水溶性親水性高分子を２次処
理してなる全熱交換素子を提供しようとするもの
である。 ロ 発明の構成 本発明は第１の発明と第２の発明を有するもの
である。 まず、第１の発明の構成は、透気度が20秒／
100c.c.以上となるよう緻密に形成した多孔質基材
の上に非水溶性の親水性高分子を塗布してなるこ
とを特徴とする全熱交換素子、を要旨とし、次
に、第２の発明の構成は、透気度が３秒／100c.c.
以下の粗孔質基材の表面部に緻密化処理を施こし
て全体の透気度が10秒／100c.c.以上となる様に形
成した多孔質基材の上に非水溶性の親水性高分子
を塗布してなることを特徴とする全熱交換素子、
を要旨とするものである。 なお、ここで云う多孔質基材とは、紙、不織
布、布、多孔フイルム等、透気度の条件が満足さ
れるものであれば何でも良い。 問題点を解決するための手段 前記した如く、多孔質基材の緻密性が適切なる
ものであれば、有機溶媒による親水性高分子の溶
液を処理してもその内部への浸透は阻止され表面
にガスバリヤー性と透湿性のすぐれた皮膜が形成
されることを見い出したのである。 本発明者の実験の結果、この適切な緻密性とし
ては２通りが存在することを知つたのである。 まず、その第１は多孔質基材全体が緻密であつ
てその透気度が20秒／100c.c.以上であること、そ
して、その第２は表面部が緻密であつて下層の大
部分は粗孔質であるという基材でこの基材全体の
透気度が10秒／100c.c.以上であること、の２通り
がその緻密性として適切なものであることを見い
出したのである。 第１の発明において、多孔質基材全体を緻密化
する手段として、まずこの多孔質基材中に微粉末
を充填することがあげられる。この場合この微粉
末の粒度が直径5μをこえるものでは透気度20
秒／100c.c.以上の緻密性が得にくくなり、粒子径
5μ以下の粉末であることが必要となるのである。
この微粉末の配合割合は元の基材の密度によつて
も異なるが通常50〜90％の範囲が好ましく、90％
をこえる配合では強度的欠点を生じるものとな
る。 また、この多孔質基材中に極細の親水性繊維を
充填しても全体の緻密性を透気度20秒／100c.c.以
上とすることができるものである。この親水性繊
維の平均繊維径が1μをこえるものではやはり緻
密性向上が達成しにくくこの平均径が1μ以下の
ものを使用するのが望ましいのである。この親水
性繊維としてはマイクロフイブリツトセルロース
やホルマイト系鉱物繊維が好適に使用できるもの
である。 このマイクロフイブリツトセルロースとは微少
繊維状セルロースでマイクロフイブリルまで微細
化されており、すぐれた保水性、分散性を有する
ものである。また、このホルマイト系鉱物とは含
水マグネシウムケイ酸塩鉱物のセピオライトや含
水マグネシウムアルミニウムケイ酸塩鉱物のアタ
パルジヤイトなど謂ゆる複鎖状構造を有する粘土
鉱物であり、そのうちの繊維形状をなすのが好適
に利用できるものである。 さらにまた、通常の多孔質基材を佳圧、又は加
圧加熱処理してその緻密性を向上させ透気度20
秒／100c.c.以上としてもよいことは勿論である。 この第１の発明において２次処理される前の多
孔質基材の透気度が20秒／100c.c.未満のものでは、
２次処理の高分子液が浸透して本発明の目的を達
成できないことはいうまでもない。 次に第２の発明においては、粗孔質基材の表面
部のみに緻密化処理を施こすのであるが、この粗
孔質基材の透気度が３秒／100c.c.以下であること
が必要で、３秒／100c.c.をこえる透気度では表層
を緻密化して全体の透気度を上げてこれを基材と
して表面コートした場合全熱交換効率が低下する
のである。 つまり表層のみを緻密化するときは下層部はで
きるだけ粗孔性の大きい方が、すなわち上層との
緻密性の差の大きいことが全熱交換効率上必要と
なつて来るのである。 そして、この粗孔質基材の表面部のみに緻密化
処理を施こして全体の透気度を10秒／100c.c.以上
にしてやると本発明の目的が達成されるのであ
る。 この表面部のみの緻密化処理手段としては下記
の如きものがあげられる。 (a) 酢酸セルロースの如きフイルム形成能を有す
る繊維を多孔質基材の表面に配し、これを適度
に（不完全に）フイルム化させて緻密化させる
こと。 (b) 粒子径5μ以下の粉末を多孔質基材の表面又
は表層に配すること。この場合粒子径5μをこ
える大きな粒子では緻密化は達成しにくいので
ある。この粗孔質基材に粉末を配する手段とし
てはサイズプレス法を用いてやると非常に効果
的な表面緻密化が得られるものである。またこ
の(b)の手段において粗孔質基材そのものの表層
をサイズプレスにより緻密化してもよいし、粗
孔質基材の上に粉末を配した上層を設けてもよ
いのである。 (c) 平均繊維径1μ以下の親水性繊維を粗孔質基
材の表面に配すること。この場合、平均繊維径
が1μをこえる太いものでは緻密化は得にくく
なるのである。 なお、この場合は粗孔質基材の表面に別層と
しての上層を設けてやることが望ましいもので
ある。またこの親水性繊維としては第１の発明
において説明したマイクロフイブリツトセルロ
ース等が好適に使用できるものである。 (d) ポリビニルアルコールの如き親水性高分子又
は粘土鉱物によつて粗孔質基材にプレコーテイ
ングを施こしておくこと。 なお、この粘土鉱物でプレコーテイングする
場合はこの粘土鉱物がフイルム形成能を有する
ことが望ましく、例えば前述したセピオライト
やアタパルジヤイトの如きホルマイト系鉱物、
膨潤性フツ素雲母、ソジウムモンモリロナイト
やヘクトライトの如きモンモリロナイト系鉱物
などが好適に利用できるものである。 上記の(a)(b)(c)の各実施態様におけるその２層構
造を得るための手段としては、湿式抄造による抄
合せ法を利用すると非常に好ましい結果が得られ
るものである。 本発明は以上の如くにして得られた多孔質基
材、つまり全体が一層構造であつてその透気度が
20秒／100c.c.以上のもの、又は緻密化層と粗孔質
層の２層構造となつていた全体の透気度が10秒／
100c.c.以上のもの、に非水溶性であつてかつ親水
性の高分子物質を塗布してなる全熱交換素子であ
る。 なお、前述した種々なる緻密化手段において、
特に親水性原料を使用するものが、とりわけ吸水
性のすぐれた原料を耐水性に悪影響を及ぼさない
範囲で使用する場合が、最終製品の全熱交換効率
を向上させる点で好ましいものである。また、こ
の様な吸水性原料を配しておくと２次処理時の有
機溶剤溶液の浸透防止がその非親油性によつても
補足されるのでフイルム形成効果は一層向上する
ものとなる。例えばこの吸水性原料としてはポリ
ビニルアルコール、吸湿剤、界面活性剤、粘土鉱
物などがあげられる。 本発明において、２次処理に用いられる非水溶
性の親水性高分子としては、例えば酢酸セルロー
ス、ポリアミノ酸等が好適に使用できるものであ
る。 作 用 本発明は以上の如き構成であり、一定条件の緻
密性を有する一層構造の多孔質基材を用いるか、
若しくは表面部の緻密性のみ高く下層は粗孔質と
なつている所定条件の２層構造の多孔質基材を用
いるかして、これに有機溶剤に溶解した非水溶性
親水性高分子物質を塗布してなる全熱交換素子で
あり、その基材の緻密性が適切な条件であるため
２次処理液の浸透はほとんどなく、しかも有機溶
剤であるため乾燥が速く、結露時等の耐水接着性
や経時安定性に優れ、その製造能率が向上しコス
ト的にも有利なものとなるのである。また、２次
処理の浸透防止効果が大きいためガスバリヤー性
と透湿性にすぐれた表面皮膜が形成されており、
全熱交換効率も高度なものとなつているのであ
る。 実施例 １ パルプ30％と平均粒径2μの水酸化アルミニウ
ム70％を配してなる緻密性多孔質基材を湿式抄造
法にて製造した。このものの目付は100ｇ／m²、
厚さは0.12mmであつた。 この表面に酢酸セルロースとその可塑剤である
トリエチレングリコールジアセテートとを酢酸エ
チルに溶解した粘稠溶液をコーテイング処理し、
酢酸セルロースを５ｇ／m²、トリエチレングリコ
ールジアセテートを１ｇ／m²の割合で付着させ全
熱交換素子とした。 実施例 ２ パルプ80％とセピオライト20％とを配してなる
緻密性多孔質基材を湿式抄造法にて製造した。な
おこのものの目付と厚さは実施例１と同じになる
様に作成した。 この表面に実施例１と同じコーテイング処理を
施こし、全熱交換素子とした。 実施例 ３ パルプ90％とマイクロフイブリツトセルロース
10％とを配してなる緻密性多孔質基材を湿式抄造
法にて、目付100ｇ／m²、厚さ0.12mmとなる様に
製造した。 この表面に実施例１と同じコーテイング処理を
施こし全熱交換素子とした。 実施例 ４ パルプ100％からなる多孔質基材を湿式抄造法
により製造し、これを線圧30Kg／cm・120℃の条
件でカレンダー処理して、目付100ｇ／m²、厚さ
1.12mmの緻密性多孔質基材を製造した。 この表面に実施例１と同じコーテイング処理を
施こし全熱交換素子とした。 比較例 １ パルプ100％からなる多孔質基材を湿式抄造法
で製造し、これを未処理のまま（目付100ｇ／m²、
厚さ0.18mm）用いて、その表面に実施例１と同じ
コーテイング処理を施こし全熱交換素子とした。 実施例 ５ 粗孔質基材としてパルプ60ｇ／m²と直径7μ長
さ10mmのガラス繊維10ｇ／m²とからなる混抄層を
形成し、上層として酢酸セルロース繊維50％とパ
ルプ50％とからなる層を形成する様に、２層抄合
せ法にて多孔質基材を製造した。この上層部にト
リエチレングリコールジアセテートをスプレー塗
布し、130℃の加熱ロースにて処理し、酢酸セル
ロース繊維をフイルム化させた。 この基材の目付は100ｇ／m²であり、厚さは
0.18mmであつた。 このものの表面に実施例１と同じコーテイング
処理を施こし全熱交換素子とした。 実施例 ６ 実施例５と同じ粗孔質基材の上に、パルプ30％
と平均粒径2μの水酸化アルミニウム70％とから
なる上層緻密層を、同様にして２層抄合せ法にて
形成させ、目付と厚さも実施例５と同一に調整し
た多孔質基材を製造した。 このものの表面に実施例１と同じコーテイング
処理を施こし全熱交換素子とした。 実施例 ７ 実施例５と同じ粗孔質基材の上に、パルプ80％
とセピオライト20％とからなる上層緻密層を同じ
く２層抄合せ法により形成させ、目付も厚さも実
施例５と同一になる様にして多孔質基材を製造し
た。 このものの表面に実施例１と同じコーテイング
処理を施こし全熱交換素子とした。 実施例 ８ 実施例５と同じ粗孔質基材の上に、パルプ90％
とマイクロフイブリツトセルロース10％とからな
る上層緻密層を同じく２層抄合せ法により形成さ
せ、目付けと厚さも実施例５と同一になる様にし
て多孔質基材を製造した。 このものの表面に実施例１と同じコーテイング
処理をし、全熱交換素子とした。 実施例 ９ 湿式抄造法にて、パルプ80ｇ／m²とガラス繊維
20ｇ／m²とからなり、サイズ度300秒、目付100
ｇ／m²、厚さ0.2mmの粗孔質基材を製造した。 このものの表面に、水酸化アルミニウム95％と
ポリビニルアルコール５％とからなる混合液を10
ｇ／m²の付着量となる様にサイズプレス処理して
緻密性上層部を形成させた。 このものに実施例１と同じコーテイング処理を
施こし全熱交換素子とした。 実施例 10 実施例９と同じ粗孔質基材の上に、ポリビニル
アルコールの水溶液を、付着量が固形分で３ｇ／
m²となる様にコーテイング処理（プレコーテイン
グ）して緻密性上層部を形成させた。 このものに実施例１と同じコーテイング処理を
施こした全熱交換素子とした。 比較例 ２ 実施例９と同じ粗孔質基材の上にポリビニルア
ルコール80％と塩化リチウム20％を配合した水溶
液を、付着量が固形分で６ｇ／m²となる様にコー
テイング処理して全熱交換素子とした。 実施例 11 実施例９と同じ粗孔質基材の上に、モンモリロ
ナイト95％とポリビニルアルコール５％とを配合
した水溶液を、固形分付着量が３ｇ／m²となる様
にコーテイング処理（プレイコーテイング）し
て、緻密性上層部を形成させた。 このものの表面に実施例１と同じコーテイング
処理を施こし全熱交換素子とした。 以上の実施例１〜11及び比較例によつて得たシ
ート状の各全熱交換素子を使用して下記の如きパ
イプ式全熱交換器を製作した。 すなわち、各シートをスパイラル状に巻いてそ
の接続部をエチレン酢酸ビニル樹脂で接着して内
径６mm長さ１ｍのパイプを多数作成し、このパイ
プ50本を５mm間隔に並べて両端にマウスピースを
取付け、これを10段に５mmの間隔で積層し合計
500本のパイプからなる全熱交換器を製作した。 これらのパイプ式全熱交換器を使用して、パイ
プ内にRH65％・32℃の外気を通し、パイプ外周
にRH40％・25℃の室内空気を通して、対向流式
に全熱交換させた。 これらの全熱交換効率及び炭酸ガス移行率を測
定したところ下記の表の如き結果が得られた。 なお、各々の透気度は２次処理のコーテイング
をする前の各々多孔質基材の値を示している。 又、耐水接着性は各々パイプだけを５分間水中
に浸漬して、剥離しなかつたものを〇印、剥離し
たものを×印として示した。

【表】 この表により本発明全熱交換素子はいずれもす
ぐれた全熱交換効率と耐水接着性及びガスバリヤ
ー性を有し、基材表面に皮膜が形成されており、
有機溶剤による高分子溶液を用いてもその浸透防
止性が非常にすぐれていることが判るのである。 なお、この表より全体が一層状態となつている
緻密性基材よりも上層のみに緻密性層を有する２
層構造の方が全熱交換効率においてやや勝つてい
ることが判断される。従つて素子の保型性や強度
を特に必要とする場合は全体に緻密な基材を、全
熱交換効率を特に必要とする場合は表面のみ緻密
な基材を選べば良いのである。 比較例１のパルプ100％だけのものでは炭酸ガ
ス移行性が大きくガスバリヤー性に著るしく劣る
ものとなつており、比較例２の水溶性物質のみの
コーテイングでガスバリヤー性を出そうとすると
耐水接着性が悪くなるのである。 ハ 発明の効果 以上、詳細に説明した様に本発明は非水溶性の
親水性高分子を多孔質基材の表面に塗布したもの
であり、従来、この様な有機溶剤による高分子溶
液ではその浸透性が大きいため多孔質基材上に皮
膜化することは困難であつたという点を、その多
孔質基材の緻密化により解決したものであり、し
たがつてその製造工程において大巾なスピードア
ツプが達成され、安価な全熱交換素子を提供でき
るものであり、しかもこの全熱交換素子の全熱交
換素子や耐水接着性、ガスバリヤー性が非常にす
ぐれている、など全熱交換素子として顕著な効果
を奏するものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 透気度が20秒／100c.c.以上となる緻密性に形
   成した多孔質基材の上に非水溶性の親水性高分子
   を塗布してなることを特徴とする全熱交換素子。 ２ 緻密性を得る手段として、多孔質基材中に粒
   子径5μ以下の粉末を混合した特許請求の範囲第
   １項記載の全熱交換素子。 ３ 緻密性を得る手段として、平均繊維径1μ以
   下の親水性繊維を混合した特許請求の範囲第１項
   記載の全熱交換素子。 ４ 親水性繊維がマイクロフイブリツトセルロー
   スである特許請求の範囲第３項記載の全熱交換素
   子。 ５ 親水性繊維がホルマイト系鉱物である特許請
   求の範囲第３項記載の全熱交換素子。 ６ 緻密性を得る手段として、多孔質基材を加圧
   又は加圧加熱処理した特許請求の範囲第１項記載
   の全熱交換素子。 ７ 透気度が３秒／100c.c.以下の粗孔質基材の表
   面部に緻密化処理を施こし全体の透気度が10秒／
   100c.c.以上となる様に形成した多孔質基材の上に
   非水溶性の親水性高分子を塗布してなることを特
   徴とする全交換素子。 ８ 緻密化処理の手段として、フイルム形成能を
   有する親水性繊維を粗孔質基材の表面に配し、適
   度にフイルム化させた特許請求の範囲第７項記載
   の全熱交換素子。 ９ 緻密化処理の手段として、粒子径5μ以下の
   粉末を配してなる特許請求の範囲第７項記載の全
   熱交換素子。 １０ 粉末を配する手段としてサイズプレス法を
   用いた特許請求の範囲第９項記載の全熱交換素
   子。 １１ 緻密化処理の手段として、平均繊維径1μ
   以下の親水性繊維を配してなる特許請求の範囲第
   ７項記載の全熱交換素子。 １２ 緻密化処理の手段として、プレコーテイン
   グを施してなる特許請求の範囲第７項記載の全熱
   交換素子。 １３ プレコーテイング剤が親水性高分子である
   特許請求の範囲第１２項記載の全熱交換素子。 １４ プレコーテイング剤が粘土鉱物である特許
   請求の範囲第１２項記載の全熱交換素子。