JPH0484046A - 換気用熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、家屋なとの換気システムに好適に用いられ
る熱交換器に係り、詳しくは、給排気を熱交換するに際
して水分（水蒸気）の移動を件なわせることのできる全
熱型の換気用熱交換器に関する。

「従来の技術」 近年、一般住宅においてもその構築法なとか非常に進歩
したことから、住宅内の気密性か極めて高くなっている
。ところか、このように気密性が高くなっていることか
ら、特に冬季においてはストーブの使用や人間の呼吸な
どによって室内の空気か汚れたり、相対湿度か上昇し結
露を生しやすい状態になることにより、その空調にあた
っては換気を行うことか必須となっている。しかし、こ
のような冬季の場合、換気を行うにあたっては当然室内
の温度コントロールを兼ねなくてはならず、したかって
単に外気を取り入れるだけでなく、取り入れた外気を暖
めて給気する必要かある。

このように外気を暖める場合には、単に取り入れた外気
をヒーターなとて加熱してもよいか、それでは工事ルキ
ー的にみてロスが多く、空調運転コストが大きくなるた
め、近年では、外気を予め室内からの暖められた空気の
排気分と熱交換し、その後必要に応じて加熱することな
とにより、低コストで十分暖められた新鮮な空気を室内
に取り入れることかなされている。

ところで、熱交換を行うにあたって用いられる熱交換器
には、一般に顕熱型と全熱型との二種類か知られている
。

顕熱型のものは、単に流体などの熱媒間において熱交換
のみを行うものであり、熱交換を行うための伝熱面か、
例えば金属や樹脂なとの気体をも透過しない材料によっ
て構成されたものである。

一方全熱型のものは、熱交換を行うとともに物質の移動
、例えば水蒸気の移動を伴うものである。

そして、その伝熱面には、従来不織布や紙（和紙）など
の水蒸気等を透過する材料に化学的処理を施して強度を
高めたものを用い、水蒸気の透過による移動や水分の毛
細管現象による移動を可能にしている。

そして、顕熱型のものは単に熱交換のみを行うことから
、高温側および低温側の熱媒体か共に空気である場合、
空気中に含まれる湿気、すなわち水蒸気の移動がなく伝
熱によってのみ熱交換かされることにより、熱量の移動
か少なくよって熱交換効率か必ずしも十分とはいえない
。また、室内が乾燥しすぎると場合かある。

これに対して全熱型のものは、熱媒体か共に空気の場合
、湿気の移動を伴って熱交換かなされるため、伝熱によ
って移動する熱とともに通常は熱容量の大きい水蒸気も
低温側の熱媒体に移動することから、顕熱型に比へ熱交
換率か高いものとなっている。

したかって、住宅なとに用いる熱交換器についても、熱
交換率か高くよって工不ルキー的に空調運転コストか少
なくてすむ全熱型のものの使用か望まれている。

「発明か解決しようとする課題− しかしなから、上述したように全熱型の換気用熱交換器
にあっては、不織布や和紙などに化学的処理を施したも
のを伝熱面として用いているため、例えば寒冷地で使用
する場合には外気か氷点下になることか多いことから、
熱交換後伝熱面を透過して排気側より給気側（外気側）
に流入した湿気（水蒸気）か冷却されて凝縮（結露）し
、さらにこれか凍結するといった問題がある。そして、
上記全熱型のものにあっては、その材質上機械的強度に
劣るため、このような凍結に起因して破損が生じ易く、
よってその使用が困難であり、実際には寒冷地などでは
使用しないのが普通である。

この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、凍結にも強く、よって寒冷地なとでも
十分使用可能な全熱型の換気用熱交換器を提供すること
ある。

「課題を解決するための手段」 この発明の換気用熱交換器では、相対向する一対の矩形
板と、これらの間に設けられてこれら矩形板間に並列し
た複数の通路を形成する複数の仕切り板とからなる熱交
プレートを複数枚重ねてなり、これら重ねられた熱交プ
レートの互いに接する一対の熱交プレートに、その互い
に接するそれぞれの矩形板にこれらを貫通して互いの通
路を連通せしめる貫通孔をそれぞれ設け、かつこれら矩
形板間に水蒸気を透過し水を通さない多孔質膜を設けた
ことをと記課題の解決手段とした。

「作用」 この発明の熱交換器によれば、給気（外気）あるいは排
気のための複数の通路を形成した熱交プレートを重ね、
互いに重ね合わされた一方を給気用、他方を排気用とす
ることによって水蒸気なとの物質の移動を伴わない顕熱
型の熱交換器か形成される。そして、これら重ねられた
凱交プレートの互いに接するそれぞれの矩形板にこれら
を貫通して互いの通路を連通せしめる貫通孔をそれぞれ
設け、かつこれら矩形板間に水蒸気を透過し水を通さな
い多孔質膜を設けたことにより、単に伝導による熱交換
たけてなく、水蒸気の移動を伴う全熱型の熱交換器にな
る。

「実施例」 第１図ないし第３図はこの発明の換気用熱交換器の一実
施例を示す図であって、これらの図において符号１は換
気用熱交換器（以下、熱交換器と略称する）である。こ
の熱交換器１は、平面視正方形の熱交プレート２ａおよ
び熱交プレート２ｂか交互に８０〜１６０枚程度重ね合
わされて形成されたもので、全体か直方体状のものであ
る。

熱交プレート２ａは、第２図に示すようにポリエチレン
等の硬質性合成樹脂からなり、後述するように室内側か
ら送られた排気を通過させるためのもので、相対向して
平行に配置された一対の正方形板３，３と、これらの間
に設けられてこれら正方形板３，３間に並列した複数の
通路４ａ、を形成する複数の仕切り板５・・とからなる
ものである。ここて、通路４ａ　は、室内側から送られ
た排気を通過させるための通路となるものである。

また、この熱交プレート２ａには、その正方形板３．３
にそれぞれ外面側と通路４ａ・・とを連通せしめる多数
の貫通孔６ａ・か形成されている。これら貫通孔６ａ・
・は、後述するようにその外面側にて、重ね合わされた
熱交プレーｈ２ｂの貫通孔と多孔質膜を介して連通ずる
ようになっている。

そして、これら貫通孔６ａ・・は後述するように湿気（
水蒸気）の透過路となることから、その数および大きさ
は熱交換器１において全熱型として要求される水蒸気の
透過度に応じて決定される。すなわち、貫通孔６ａの数
を多くまたその大きさを大きくすれば、当然透過する水
蒸気量が多くなることから熱交換率が高くなるか、その
半面水蒸気量か多くなることから水蒸気の凝縮・凍結の
可能性が高くなり、したがって地域などによっては水蒸
気の透過量を抑えたほうが好ましい場合もあるからであ
る。また、熱交プレート２ａの正方形板３．３の外面に
は、上記貫通孔６ａ・・を覆ってその全面にそれぞれ多
孔質膜７．７か貼設されているっ 多孔質膜７は、ふっ素樹脂、ポリエチレン樹脂、超高分
子量ポリエチレンか多孔質化されて形成されたもので、
例えば四ふっ化エチレン樹脂多孔質膜（商品名：ミクロ
テノクス［日東電工株式会社製］）や、ポリエチレン多
孔質膜、超高分子量ポリエチレン多孔質シート（商品名
ニブレスロン［日東電工株式会社製］）からなるもので
ある。ここて、上記口ふっ化エチレン樹脂多孔質膜は、
耐熱性、耐薬品性、耐候性、はり水性、電気特性などに
優れたものて、平均孔径０．６μｍ程度の微細孔か１ｃ
ｍ’あたり数億個以上形成されたものである。

そして、このような微細孔が形成されていることにより
、空気や水蒸気のような気体を選択的に透過させ、一方
水などの接触角の大きい液体を透過させることなくはじ
くようになっている。また、ポリエチレン多孔質膜や超
高分子量ポリエチレン多孔質ンートは、耐薬品性、はり
水性、電気絶縁性に優れたもので、やはり空気や水蒸気
のような気体を選択的に透過させ、一方水なとの接触角
の大きい液体を透過させることなくはじくものである。

そして、このような材質からなる多孔質膜７は、融着さ
れ、あるいは接着剤により接着されることによって正方
形板３．３に貼設される。

熱交プレート２ｂは、上記熱交プレート２ａと同様にポ
リエチレン等の硬質性合成樹脂からなり、後述するよう
に外気を導入してこれを給気するためのもので、相対向
して平行に配置された一対の正方形板３．３と、これら
の間に設けられてこれら正方形板３，３間に並列した複
数の通路４ｂ・・・を形成する複数の仕切り板５・・・
とからなるものである。ここで、通路４ｂ・・・は、外
気側から導入された外気を通過させるための通路となる
ものである。また、この熱交プレート２ｂには、その正
方形板３，３にそれぞれ外面側と通路４ｂ・・・とを連
通せしめる多数の貫通孔６ｂ・・が形成されている。

これら貫通孔６ｂ・・・は、上述したように重ね合わさ
れた熱交プレート２ａの貫通孔６ｂ　に多孔質膜７を介
して連通ずるよう配設されたものである。

そして、このような構成の熱交プレート２ａと熱交プレ
ート２ｂとか、互いにその通路４ａ・・・と通路４ｂ・
・とを直交させるようにして交互に重ね合わされること
により、第１図に示すような熱交換器１か形成されてい
る。

次に、このような構成からなる熱交換器１の使用方法を
説明する。

この熱交換器１を用いて室内の換気を行うには、例えば
第３図に示すような家の換気システムを形成する。すな
わちこのシステムにおいては、熱交換器１の排気用通路
４ａ・・の一方に室内の汚れた空気を熱交換器１に送る
ための第１のタクト８か配設され、他方に熱交換後の空
気を屋外に排出するための第２のタクト９か配設されて
いる。また、熱交換器１の給気用通路４ｂ・・の一方に
外気からの新鮮な空気を取り入れるための第３のタクト
ＬＯが配設され、他方に熱交換後の空気を室内に供給す
るための第４のタクト１１か配設されている。そして、
第１のタクト８には送風機１２か、また第３のタクト１
０にも送風機１４が配設されている。なおここで、第１
のダクトの取り入れ口としては、例えば人が集まる居間
なとにするのか好ましく、また第３のダクトの取り入れ
口としては、例えば小屋裏などの風雨の影響の少ない場
所にするのか好ましい。

このようにシステムにより室内の換気を行うには、送風
機１２を駆動せしめて室内の空気を熱交換器１に送ると
ともに、送風機１４を駆動せしめて外気を熱交換器１に
送る。すると、室内の汚れた空気（排気）は熱交換器１
の通路４ａ・・に流入し、一方新鮮な外気は熱交換器１
の通路４ｂ・・・に流入する。そして、これら排気およ
び外気は、熱交換器１内にてその熱交プレート２ａ、２
ｂ・・・の正方形板３・・を介して熱伝導により熱交換
するとともに、冬季など室内の絶対湿度か高い場合には
排気中の湿度（水蒸気）か貫通孔６ａ、多孔質膜７、貫
通孔６ｂを通過（透過）して外気中に移動する。

このように、熱交換器１では単に伝導による熱交換たけ
てな（、水蒸気の移動を伴う全熱型の熱交換がなされる
ことから、第４のタクト［１から室内に供給される空気
は水蒸気か有する熱量をも受けて高い熱交換率で加熱さ
れたものとなり、よって室内か十分に加温される。

このような構成の熱交換器１にあっては、水蒸気の移動
を伴う全熱型の熱交換を行うことかできるため、十分に
高い効率で熱交換を行うことかでき、よって工不ルキー
的に空調運転コストを少すくすることかてきる。まｔ：
、室内の相対湿度か低くなりすぎることによる、乾燥の
しすきも避けられる。また、排気からの水蒸気（湿気）
を給気（外気）に移動させることから、例えば寒冷地で
の使用のように外気か氷点下となる場合、当然熱交換後
給気側（外気側）に流入した水蒸気か冷却されて凝縮（
結露）し、さらにこれか凍結することか予想されるが、
その場合にも、熱交換器Ｉかポリエチレン等の硬質性合
成樹脂を主の材料として形成されていることから機械的
強度に劣ることかなく、よって凍結に起因して破損が生
じることかない。

なお、上記実施例においては、熱交換器１を給気側通路
と排気側通路とか互いに直交する直交流型としたが、本
発明の熱交換器はこれに限定されることなく、給気側通
路と排気側通路とか並向する並向流型であってもよく、
また給気側通路と排気側通路とか対向する対向流型であ
ってもよい。

また、上記実施例では矩形板として特に直交流型に適す
るよう正方形の板３にしたが、上述したように並向流型
や対向流型にした場合なとには正方形でなく単に矩形で
よいのはもちろんである。

「発明の効果」 以上説明したようにこの発明の換気用熱交換器は、重ね
られた熱交プレートの互いに接するそれぞれの矩形板に
これらを貫通して互いの通路を連通せしめる貫通孔をそ
れぞれ設け、かつこれら矩形板間に水蒸気を透過し水を
通さない多孔質膜を設けたことにより、単に伝導による
熱交換たけでなく、水蒸気の移動を伴う全熱型の熱交換
器となるものである。したがってこの換気用熱交換器に
あっては、十分に高い効率て熱交換を行うことかできる
ことにより、工不ルキー的に空調運転コストを少なくす
ることかできる。また、従来の全熱型の熱交換器のよう
に不織布や和紙を主材料としていないため、熱交換後に
起こる水蒸気の凝縮（結露）・凍結にも十分堪え得るも
のとなり、よって寒冷地なとての使用か十分可能になる
。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図はこの発明の換気用熱交換器の一実
施例を示す図であって、第１図は熱交換器の概略構成図
、第２図は熱交プレートの概略構成図、第３図は第１図
に示した熱交換器の使用例を説明するための図である。 １・・・ ａ ａ ６ａ。 換気用熱交換器、 ２ｂ・・・・・・熱交プレート、３・・・・正方形板、
４ｂ−・・通路、５・・・・仕切り板、６ｂ・・・貫通
孔、７・・・・多孔質膜。 １人　ミサワホーム株式会社 第１図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 相対向する一対の矩形板と、これらの間に設けられてこ
   れら矩形板間に並列した複数の通路を形成する複数の仕
   切り板とからなる熱交プレートを複数枚重ねてなり、こ
   れら重ねられた熱交プレートの互いに接する一対の熱交
   プレートに、その互いに接するそれぞれの矩形板にこれ
   らを貫通して互いの通路を連通せしめる貫通孔をそれぞ
   れ設け、かつこれら矩形板間に水蒸気を透過し水を通さ
   ない多孔質膜を設けたことを特徴とする換気用熱交換器
   。