JPH05223486A

JPH05223486A - 熱交換素子

Info

Publication number: JPH05223486A
Application number: JP2511592A
Authority: JP
Inventors: Masataka Yoshino; 昌孝吉野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-02-12
Filing date: 1992-02-12
Publication date: 1993-08-31

Abstract

(57)【要約】【目的】熱交換素子の熱交換効率の根本的な向上を図
る。【構成】伝熱性と通湿性とを有する仕切板１を所定の
間隔をおいて複数層に重ね合わせ、一次気流Ｐ１と二次
気流Ｐ２がこれらの各層間を交互に通るように形成し、
仕切板１を通して一次気流Ｐ１と二次気流Ｐ２との間で
これらの気流のそれぞれの保有する温度と湿度とを同時
かつ連続的に交換するようにした熱交換素子の仕切板１
の全部を、全体としての平板態を損なわない波状又は縮
緬状又は皺状の微細構造３を表裏全面に持つ襞板で構成
する。【効果】熱交換に有効な仕切板の表裏面の表面積を、
仕切板の投影平面積を増大させることなく広げることが
でき、積層枚数に応じ大幅に有効面積が増大する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は気体間での熱交換を行
なわせる主として空調装置に使われる熱交換素子に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】上記この種の熱交換素子は、従来におい
ては例えば特公昭４７ー１９９９０号公報や特公昭５４
ー１０５４号公報及び特公昭５１ー２１３１号公報に開
示され、図１１によっても示すように、伝熱性と通湿性
とを有する仕切板１０を間隔板１１を挟んで所定の間隔
をおいて複数層に重ね合わせた基本構造を採っている。
仕切板１０は方形の平板で、間隔板１１は投影平面が仕
切板１０に一致する鋸波状又は正弦波状の波形を成形し
た波板となっており、コルゲート加工により間隔板１１
を仕切板１０の間にその波形の成形方向を交互に９０度
違えて挟着し、一次気流と二次気流を通す熱交換通路１
２をこれらの各層間に交互に構成している。

【０００３】上記構成の熱交換素子では、各層ごとに交
互に形成され、相互に独立した二系統の熱交換通路１２
にそれぞれ一次気流と二次気流を導通させることによ
り、一次気流と二次気流との間で気流の流動を中断する
ことなくそれぞれの保有する温度と湿度とが同時かつ連
続的に交換される。そして、特定の条件下で温度交換効
率では約８０％、湿度交換効率では約６０％、全熱交換
効率についても約７０％という高効率が得られるところ
まで技術的にほぼ確立され、広く実用化されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この種の熱交換素子は
空調装置等の機能構成要素で、機能的にも組込みスペー
スの面でもかかわりが深いため、当該装置の一層の小型
化高性能化の達成においては、常に熱交換素子の熱交換
効率を根本的に一段と高めることが課題となり、仕切板
１０の材質の改良や薄肉化など熱交換効率を向上させる
ための多くの工夫や試行が行なわれてきている。しかし
ながら、これまで上記した課題は多くの工夫や試行にも
拘らず依然として解決されないままにある。

【０００５】この発明はかかる課題を解決するためにな
されたもので、その目的は第１には熱交換素子の熱交換
効率を根本的に向上させることであり、第２には熱交換
素子の容積の縮小、即ち小型化であり、第３には熱交換
素子の機能を安定させることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係る熱交換
素子は、伝熱性と通湿性とを有する仕切板を所定の間隔
をおいて複数層に重ね合わせ、一次気流と二次気流がこ
れらの各層間を交互に通るように形成し、仕切板を通し
て一次気流と二次気流との間でこれらの気流のそれぞれ
の保有する温度と湿度とを同時かつ連続的に交換するよ
うにした熱交換素子の仕切板全部を、全体としての平板
態を損なわない波状又は縮緬状又は皺状の微細構造を表
裏全面に持つ襞板で置換したものである。

【０００７】第２の発明に係る他の熱交換素子は、伝熱
性と通湿性とを有する仕切板を間隔板により所定の間隔
をおいて複数層に重ね合わせ、一次気流と二次気流がこ
れらの各層間を交互に通るように形成し、仕切板を通し
て一次気流と二次気流との間でこれらの気流のそれぞれ
の保有する温度と湿度とを同時かつ連続的に交換するよ
うにした熱交換素子の各間隔板と各仕切板の双方を波板
構造とし、かつ仕切板の波形部分の波高を、間隔板の波
形部分の波高より小さくその波高の５０分の１より大き
い範囲に設定したものである。

【０００８】第３の発明にかかる更に他の熱交換素子
は、第２の発明に関して、特に間隔板の波方向に対して
仕切板の波方向が平行となるようなコルゲート板を、そ
れらの間隔板の波形の成形方向が交互に９０度異なるよ
うに積層したものである。

【０００９】第４の発明にかかる他の熱交換素子も、第
２の発明に関して、特に間隔板の波方向に対してその仕
切板の波方向が角度をもつようなコルゲート板を、それ
らの間隔板の波形の成形方向が交互に９０度異なるよう
に積層したものである。

【００１０】第５の発明にかかる更に他の熱交換素子
は、特に仕切板の波構造によりできる端面の微小間隙を
仕切板の端面の処理により密閉したものである。

【００１１】

【作用】第１及び第２の発明における熱交換素子におい
ては、熱交換を行なう有効面である仕切板の表裏面の表
面積を、仕切板の投影平面積を増大させることなく大幅
に広げることができ、仕切板一枚当たりの表面積の増加
分に積層枚数を積算した大幅な有効面の増大が可能にな
る。

【００１２】また、第３の発明における熱交換素子にお
いては、特に一次気流や二次気流の流れ方向に対して仕
切板の波形が直交する部分ができ、一次気流や二次気流
に乱流を作り出すことができる。

【００１３】また、第４の発明おける熱交換素子におい
ては、一次気流や二次気流の流れに対して仕切板の波形
が角度をもって当たることになるので、一次気流や二次
気流に乱流を作り出すことができるとともに、間隔板と
仕切板の波形同士が同期することがなく両者の接触部分
を少なくすることができる。

【００１４】さらに、第５の発明における熱交換素子に
おいては、仕切板の構造によりできる端面の微小間隙を
通じて一次気流と二次気流とが混ざり合うことがなくな
るうえ、端面の剛性が上がり構造的にも安定することに
なる。

【００１５】

【実施例】図１はこの発明の実施例として最も基本的な
構成の熱交換素子を示す斜視図である。即ち、この熱交
換素子は、伝熱性と通湿性とを有する投影平面形状が方
形の仕切板１を投影平面形状が方形の間隔板２を挟んで
所定の間隔をおいて複数層に重ね合わせた構造で、全体
としては図示のように６面体を構成している。

【００１６】図２は間隔板２を単独に示した斜視図であ
る。即ち、間隔板２は鋸波状又は正弦波状の波形加工を
施したケント紙やクラフト紙等よりなる坪量１２０程度
の波板である。その波形は例えば、図３に示すような底
辺Ａと二斜辺Ｂ，Ｂが１．３３：１：１の比率となる二
等辺三角形を基本的パターンとしている。

【００１７】図４は仕切板１を単独に示した斜視図であ
る。この仕切板１は熱交換機能の中核となる部材で、間
隔板２と同じ投影平面形状と投影平面積を持つ伝熱性と
通湿性とを併せ持つ例えば和紙や和紙をベースにした複
合材よりなる坪量７０程度の薄板で形成され、次のよう
な特徴的構造を持っている。即ち、マクロ的には平板態
であるが、平板性を損なわない微細な波状又は縮緬状又
は皺状の微細構造３が表裏全面に形成された襞板となっ
ている。図示例は、波形加工による微細構造３を持つ仕
切板１であり、その波形は例えば、図５に示すような底
辺Ａと二斜辺Ｂ，Ｂが４．５：３．４：３．４の比率と
なる二等辺三角形を基本的パターンとしている。

【００１８】仕切板１の微細構造３を作り出している波
形の一つの波形部分の波高ｈは、間隔板２の波形部分の
波高Ｈに対して、Ｈ／５０＜ｈ＜Ｈとなっている。即
ち、波高ｈは、波高Ｈより小さく波高Ｈの５０分の１よ
り大きい範囲において設定され、この実施例では波高ｈ
は０．２ｍｍ程度に、波高Ｈは１．９ｍｍ程度に形成さ
れている。ただし微細構造３は、波高やその形状に主た
る意味があるわけではなく、熱交換において機能する有
効な表面積を限定された容積において大幅に増やすてだ
てとしての構造であり、間隔板２の波構造に対しては組
織構造にも似たミクロ的とも形容できるものとなってい
る。この意味で、仕切板１自体の外観は、皺皺のシート
ないしは、ちりちりのシート或いは縮緬織模様のシート
といった観を呈している。

【００１９】仕切板１の波形や襞状や皺状或いは図６に
示す千鳥凹凸状等の微細構造３の加工は、素材が紙の場
合には紙を漉くときに型押しするか、漉くときに凹凸や
波形を付けるかして行なうほか、漉いた紙を濡らした状
態にて型押しするなどにより行なわれる。

【００２０】コルゲート加工により上述の一枚の間隔板
２に一枚の仕切板１が積層されて作られるコルゲート板
４を間隔板２の波形の成形方向を交互に９０度違えて複
数枚を積み重ね、一次気流Ｐ１と二次気流Ｐ２を通す熱
交換通路５を各層間に交互に構成することにより、図１
に示した熱交換素子が形成される。熱交換素子の仕切板
１の各端面の間隔板２の端縁の当たる箇所には、図７に
示すように仕切板１の微細構造３によりできる微小間隙
６を密閉する塗料の塗布による端面処理７が施されてい
る。

【００２１】コルゲート板４については、図８に示すよ
うに間隔板２の波方向に対して仕切板１の波方向が平行
となるコルゲート加工を施しても、図９に示すように間
隔板２の波方向に対して仕切板１の波方向が直交するコ
ルゲート加工を施してもよく、前者では間隔板２の波よ
り下側の熱交換通路５については仕切板１の波形が平行
に現われ、波より上側の熱交換通路５については仕切板
１の波形が直交方向に現われる。後者では上下の関係が
前者とは反対になる。さらに、図１０に示すように間隔
板２の波方向に対して仕切板１の波方向が若干の角度を
もつように間隔板２と仕切板１とをコルゲート加工した
コルゲート板４の積層で熱交換素子を構成することもで
きる。

【００２２】上記の構成の熱交換素子は、各層ごとに交
互に形成される相互に独立した二系統の熱交換通路５に
それぞれ一次気流Ｐ１と二次気流Ｐ２を導通させること
により、一次気流Ｐ１と二次気流Ｐ２との間で気流の流
動を中断することなくそれぞれの保有する温度と湿度と
が同時かつ連続的に交換される。熱交換において機能す
る仕切板１の表裏面の表面積は、一枚につき単なる平板
による従来品に比較して微細構造３を平面化した分だけ
増加し、全体としてはこれに仕切板１の積層枚数を積算
した分が増加することになる。Ｈ／５０＜ｈ＜Ｈの範囲
において、波高ｈを０．２ｍｍ程度に、波高Ｈを１．９
ｍｍ程度に設定したこの実施例では約２０％程度もの全
熱交換効率の向上が達成できる。従って、効率を固定す
るとすれば、熱交換素子の容積を約２０％小さくするこ
とができる。また、仕切板１の微細構造３により、これ
までより間隔板２との接触部分が少なくなり、当該部の
接着剤も減少するので、この部分では接着剤等の妨害で
殆ど行なわれなかった湿度交換がこの部分でもある程度
行なわれるようになる。

【００２３】また、一次気流Ｐ１や二次気流Ｐ２の流れ
方向に対して仕切板１の波形が直交又は角度を持って当
たる部分が熱交換通路５にでき、一次気流Ｐ１や二次気
流Ｐ２に乱流を作り出すことになるので、温度交換効率
がその分向上する。さらに間隔板２と仕切板１の波方向
に若干の角度を持たせたものでは二部材の波形同士が同
期することがなく両者の接触部分が点状となって少なく
なるので、仕切板１の有効面が減少する割合が少なくな
る。

【００２４】また、仕切板１の微細構造３によりできる
端面の微小間隙６が端面処理７により閉止されているの
で、この部分を通じて一次気流Ｐ１と二次気流Ｐ２が混
ざり合うようなことがなくなるうえ、端面の剛性が向上
し構造的にも機能的にも安定したものとなる。

【００２５】

【発明の効果】以上実施例による説明からも明らかなよ
うに、第１及び第２の発明によれば、熱交換を行なう有
効面である仕切板の表裏面の表面積を、仕切板の投影平
面積を増大させることなく大幅に広げることができ、仕
切板一枚当たりの表面積の増加分に積層枚数を積算した
大幅な有効面の増大が可能になるので、熱交換素子の熱
交換効率を根本的に向上させることができ、顕著な小型
化も可能になる。

【００２６】また、第３の発明によれば、特に一次気流
や二次気流の流れ方向に対して仕切板の波形が直交する
部分ができ、一次気流や二次気流に乱流を作り出すこと
ができるので熱交換効率をより一層向上させることがで
きる。

【００２７】また、第４の発明によれば、一次気流や二
次気流の流れに対して仕切板の波形が角度をもって当た
ることになるので、一次気流や二次気流に乱流を作り出
すことができるとともに、間隔板と仕切板の波形同士が
重ね合わせによっても同期することがなく、両者の接触
部分が少なくなり有効面の確保が容易になる。

【００２８】さらに、第５の発明によれば、仕切板の構
造によりできる端面の微小間隙を通じて一次気流と二次
気流とが混ざり合うことがなく、機能が安定するうえ、
端面の剛性が向上し構造的安定性も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す熱交換素子の斜視図
である。

【図２】この発明の熱交換素子の構成要素である間隔板
の斜視図である。

【図３】この発明の熱交換素子の間隔板の構造を示す説
明図である。

【図４】この発明の熱交換素子の構成要素である仕切板
の斜視図である。

【図５】この発明の熱交換素子の仕切板の微細構造の説
明図である。

【図６】この発明の仕切板の波形以外の微細構造の一例
を示す説明図である。

【図７】図１の熱交換素子のイ矢印部分の拡大説明図で
ある。

【図８】この発明の熱交換素子の構成要素であるコルゲ
ート板の部分斜視図である。

【図９】この発明の熱交換素子の構成要素である別のコ
ルゲート板の部分斜視図である。

【図１０】この発明の熱交換素子の構成要素であるさら
に別のコルゲート板の部分斜視図である。

【図１１】従来の熱交換素子を示す斜視図である。

【符号の説明】

１仕切板２間隔板３微細構造４コルゲート板５熱交換通路６微小間隙７端面処理

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】伝熱性と通湿性とを有する仕切板を所定
の間隔をおいて複数層に重ね合わせ、一次気流と二次気
流がこれらの各層間を交互に通るように形成し、上記仕
切板を通して一次気流と二次気流との間でこれらの気流
の流動を中断することなくそれぞれの保有する温度と湿
度とを同時かつ連続的に交換するようにした熱交換素子
であって、上記各仕切板を、全体としての平板態を損な
わない波状又は縮緬状又は皺状の微細構造を全面に持つ
襞板で構成したことを特徴とする熱交換素子。
【請求項２】伝熱性と通湿性とを有する仕切板を間隔
板により所定の間隔をおいて複数層に重ね合わせ、一次
気流と二次気流がこれらの各層間を交互に通るように形
成し、上記仕切板を通して一次気流と二次気流との間で
これらの気流の流動を中断することなくそれぞれの保有
する温度と湿度とを同時かつ連続的に交換するようにし
た熱交換素子であって、上記各間隔板と各仕切板の双方
を波板構造とするとともに、仕切板の波形部分の波高
を、間隔板の波形部分の波高より小さくその波高の５０
分の１より大きい範囲にしたことを特徴とする熱交換素
子。
【請求項３】間隔板の波方向に対して仕切板の波方向
が平行となるコルゲート板を構成し、このコルゲート板
をその間隔板の波形の成形方向が交互に９０度異なるよ
うに積層したことを特徴とする請求項２に記載の熱交換
素子。
【請求項４】間隔板の波方向に対して仕切板の波方向
が角度をもつコルゲート板を構成し、このコルゲート板
をその間隔板の波形の成形方向が交互に９０度異なるよ
うに積層したことを特徴とする請求項２に記載の熱交換
素子。
【請求項５】仕切板の各端面に、該端面と間隔板との
微小間隙を密閉する端面処理を施したことを特徴とする
請求項２から請求項４までのいずれかに記載の熱交換素
子。