JPH06313693A - 熱交換機エレメント用材料および熱交換機エレメント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来とは全く別個の方法によってスペーサお
よび隔壁を形成することにより、素材の選択自由度が大
きく、圧損も極めて小さく、しかも熱交換効率がすぐ
れ、さらにはコスト的にも有利な熱交換機エレメントを
提供すること、およびそのための材料を提供することを
目的とする。 【構成】 クラフト紙などのシート基材(1) の少なくと
も片面にスペーサ小片(2) を格子点状に設けると共に、
そのシート基材(1) の相対向する２辺の側縁に隔壁片
(3) をリブ状に設ける。このようにして得た単位シート
(4) の多数枚を、各単位シート(4) の隔壁片(3) の方向
が１枚ごとに交叉するように多段に積み重ねて熱交換機
エレメントとなす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シート基材を多段に積
み重ねた構造を有する熱交換機エレメントおよびそのた
めの材料に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】居住空間の快適性の維持と省エネルギー
との両立は空調機器メーカーの最大かつ究極のテーマで
あり、その有力な方法の一つとして熱交換機エレメント
が注目されている。

【０００３】外気の導入と室内空気の排出とを同時に行
う熱交換機エレメントとして、「段ボール形状」の熱交
換機エレメントが知られている。

【０００４】この「段ボール形状」の熱交換機エレメン
トは、波形の中芯の片側に平面状のライナーを貼り合わ
せた片面段ボールの多数枚を、その目の方向が１枚ごと
に直交するように多段に積層した構成を有する。この熱
交換機エレメントにあっては、波形の中芯が隔壁兼スペ
ーサの役割を果たしている。

【０００５】そのような構成の熱交換機エレメントの原
形は、特許第９３０９８６号（特公昭４７−１９９９０
号公報）に開示の熱交換機であると思われる。ただしこ
の特許の実施例では、平面状のライナーに相当するもの
として合成繊維を混入した和紙からなる仕切板を用い、
波形の中芯に相当するものとしてクラフト紙またはケン
ト紙からなる鋸歯形の間隔板を用いている。

【０００６】特開昭５６−１５８２８号公報には、平面
状シート素材と波形シート素材との少なくとも一方をカ
ーボン繊維混入紙で構成し、両シート素材を接着して得
られる片波成形体を重層してなる脱臭用エレメントが示
されており、その第３図には回転型のエレメント、第４
図には直交型のエレメントが示されている。この公報の
発明は、従来の円筒状または直交流型に成形した熱交換
機エレメントに脱臭性を付与したものである。

【０００７】特開昭５６−１６０９７号公報には、平面
状シート素材と波形シート素材とのいずれか一方をカー
ボン繊維混入紙で構成し、他方を紙、布、アスベスト
紙、合成紙、合成樹脂シートの如きシート素材で構成
し、これらの平面状シート素材と波形シート素材とを接
着して多数の小透孔を形成した脱臭熱交換機素子の製造
に使用する片波成形体が示されている。この場合、他方
のシート素材に吸湿剤を含浸することもできるとしてい
る。この公報の第２図には回転型の熱交換機素子、第３
図には直交型の熱交換機素子が示されている。

【０００８】上述の「段ボール形状」の熱交換機エレメ
ントは広く普及しているが、フラットなシート上に角リ
ブ形状の線状のスペーサを設けた熱交換機エレメントも
提案されている（特開昭５６−１２９９６号公報、特開
平３−１７４９８号公報、特開平３−１１３２９２号公
報、特開平４−２４４９２号公報参照）。

【０００９】そして最近になって、この「線状スペーサ
型」の熱交換機エレメントを発展させたものとして、
「スペーサ一体成形型」の熱交換機エレメントが提案さ
れており、すでに実際に使われはじめている。

【００１０】この「スペーサ一体成形型」の熱交換機エ
レメントは、角リブ形状の線状のスペーサ（リブ）を樹
脂にて伝熱板と一体に成形したものであり、文献として
は、特開平３−２８６９９５号公報や特開平３−２８６
９９６号公報がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上にあげた「段ボール
形状」の熱交換機エレメントにあっては、隔壁またはス
ペーサを波形のシート材料で構成している。このような
波形シートの形成、およびその波形シートを平面状シー
トと共に用いて片波段ボール状の構造物を製造するにあ
たっては、工業的にはコルゲートマシンを用いた製段加
工法が必要となる。

【００１２】しかしながらそのような製段加工法は、コ
ルゲートマシンに適用できるようにするためには、シー
ト素材の種類が段成形に適した柔軟性と賦形性、さらに
は接着適性を有するものに限定されること（事実上紙の
みに限定される）、波形シートの目の大きさやピッチに
制限があるため圧損をある限度以下にまで小さくするこ
とができないこと、波形シートによる隔壁の形状や向き
が限られるため熱交換効率の点で限界があることなどの
問題点がある。

【００１３】この点、「線状スペーサ型」の熱交換機エ
レメントは「段ボール形状」の熱交換器エレメントに比
しては圧損が少ないこと、シート素材の選択の巾が大き
いことなどの点で有利であるが、なお圧損を小さくする
と共に熱交換効率を上げることが望まれる。

【００１４】「スペーサ一体成形型」の熱交換機エレメ
ントも興味あるものであるが、なお圧損を小さくすると
共に熱交換効率を上げることが望まれる上、この方式は
製造コストがかなり高くなるという問題点がある。

【００１５】本発明は、このような背景下において、従
来とは全く別個の方法によってスペーサおよび隔壁を形
成することにより、素材の選択自由度が大きく、圧損も
極めて小さく、しかも熱交換効率がすぐれ、さらにはコ
スト的にも有利な熱交換機エレメントを提供すること、
およびそのための材料を提供することを目的とするもの
である。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の熱交換機エレメ
ント用材料は、シート基材(1) の少なくとも片面にスペ
ーサ小片(2) を格子点状に設けると共に、該シート基材
(1) の相対向する２辺の側縁に隔壁片(3) をリブ状に設
けた構成を有する単位シート(4) からなるものである。

【００１７】本発明の熱交換機エレメントは、上記の単
位シート(4) の多数枚を、各単位シート(4) の隔壁片
(3) の方向が１枚ごとに交叉するように多段に積み重ね
た構造を有するものである。

【００１８】以下本発明を詳細に説明する。

【００１９】シート基材(1) としては、紙、不織布、金
属薄板、セラミックス薄板、木板、繊維板をはじめ種々
のものが用いられ、このように広い範囲の材質を用いる
ことができる点が本発明の特長の一つでもある。シート
基材(1) としては、全熱交換を目的とする場合は紙（ク
ラフト紙など）や不織布など透湿性を有するものを選択
し、顕熱交換を目的とする場合はアルミニウムの如き高
熱伝導性金属の薄板を選択することが好ましい。シート
基材(1) の大きさは任意に設定できる。たとえば、小さ
いものでは１１５mm角や１８０mm角、大きいものでは２
４０mm角や３００mm角というように設定できる。

【００２０】このシート基材(1) の少なくとも片面に
は、スペーサ小片(2) を直交格子点または斜交格子点の
ように格子点状に設ける。

【００２１】個々のスペーサ小片(2) の形状は平面視で
円形、楕円形、長円形、正方形、長方形、菱形、十字
形、星形などとし、その形状が細長形状であるときは、
その長手方向が後述の隔壁片(3) と平行になるようにす
ることが望ましい。スペーサ小片(2) の高さ（厚さ）は
任意に設定できるが、１〜５mm、殊に 1.5〜３mm程度に
設定することが多い。

【００２２】シート基材(1) には、上に述べたスペーサ
小片(2) のほか、シート基材(1) の相対向する２辺の側
縁近くにそれぞれ隔壁片(3) をリブ状に設ける。このよ
うにシート基材(1) にスペーサ小片(2) と隔壁片(3) と
を設けることにより、単位シート(4) が構成される。隔
壁片(3) の形状は基本的には直線状とするが、伝熱面積
を最大限とするために、積み重ね時に上下のエレメント
用材料(4) のスペーサ小片(2) を支持する部分のみ太線
にし、他の部分は細線にすることが望ましい。

【００２３】スペーサ小片(2) および隔壁片(3) は種々
の材料で作製することができるが、シート基材(1) と同
様の材質のシート材の打ち抜き体を用いることが望まし
い。代表的な例は、シート基材(1) が調湿剤を含浸させ
た紙で形成され、スペーサ小片(2) および隔壁片(3) が
厚紙打ち抜き体で形成されたものである。

【００２４】このような打ち抜き体の作製および打ち抜
き体のシート基材(1) への固着は、典型的には次のよう
にして行われる。すなわち、打ち抜き体（スペーサ小片
(2)および隔壁片(3) ）の数および配置に見合った筒状
の刃(5a)を備えた木型(5) と、その刃(5a)の配置に見合
った配置の押し込み棒(6a)を備えた押し込み型(6) とを
用意し、打ち抜き体製造用の原反シート(7) を刃受けシ
ート(8) で受けながら上記の木型(5) の刃(5a)で打ち抜
くと共に、打ち抜き体を刃(5a)の先端側に保持し、つい
で押し込み型(6) の押し込み棒(6a)を突出させることに
より、刃(5a)に保持されている打ち抜き体をシート基材
(1) に押し付けて接着させるのである。なおシート基材
(1) のスペーサ小片(2) および隔壁片(3) の設置個所に
は、予めスクリーン印刷により接着剤を塗布しておく。
また木型(5) の刃(5a)の先端側外周には弾性体(5b)を設
けておくことが望ましい。

【００２５】上記のようにして単位シート(4) を得た後
は、その多数枚を各単位シート(4)の隔壁片(3) の方向
が１枚ごとに交叉するように多段に積み重ねることによ
り目的とする熱交換機エレメントを作製する。積み重ね
に際しては、下層の単位シート(4) のスペーサ小片(2)
および隔壁片(3) の上面に接着剤を塗布しておくと共
に、上下のシート基材(1) のスペーサ小片(2) 同士が平
面視で上下に重なる位置となるようにして圧着する。

【００２６】シート基材(1) の両面にスペーサ小片(2)
および隔壁片(3) を形成するときは、積み重ね状態にお
いて下層のシート基材(1) の上面のスペーサ小片(2) と
下層のシート基材(1) の下面のスペーサ小片(2) とが突
き合わせ状態で重なり合うように留意する。

【００２７】本発明の熱交換機エレメントは、全熱交換
機または顕熱交換機として有用である。全熱交換機とし
て用いるときは、シート基材(1) としては透湿性を有す
るものを選択し、必要に応じ該シート基材(1) に調湿剤
（塩化カルシウム、塩化リチウム、高吸水性樹脂、熱硬
化性樹脂微小球、シリカゲル、ゼオライト、活性炭
等）、消臭剤（植物由来の消臭成分、有機酸、セミカル
バジド塩、活性炭、芳香剤等）、抗菌剤などを担持させ
ておく。顕熱交換機として用いるときは、シート基材
(1) としてはできるだけ高熱伝導性の材料を選択する。

【００２８】

【作用】後述の図４に示した熱交換機エレメントを全熱
交換機エレメントとして用いる場合は、シート基材(1)
として透湿性を有するものを用い、図４の紙面上方側か
ら紙面背面側に向けて室内の暖かい空気を流すと共に、
図４の右側から左側に向けて戸外の冷たい空気を流す。
室内の暖かい空気は偶数段の単位シート(4) のスペーサ
小片(2) の間の空隙を通って流れ、戸外からの冷たい空
気は奇数段の単位シート(4) のスペーサ小片(2) の間の
空隙を通って流れる。そしてその間に、両気流の間で全
熱交換（温度交換および湿度交換）がなされる。

【００２９】図４に示した熱交換機エレメントを顕熱交
換機エレメントとして用いる場合は、シート基材(1) と
してアルミニウム薄板などの高熱伝導性の材料を用い、
図４の紙面上方側から紙面背面側に向けて室内の暖かい
空気を流すと共に、図４の右側から左側に向けて戸外の
冷たい空気を流す。室内の暖かい空気は偶数段の単位シ
ート(4) のスペーサ小片(2) の間の空隙を通って流れ、
戸外からの冷たい空気は奇数段の単位シート(4) のスペ
ーサ小片(2) の間の空隙を通って流れる。そしてその間
に、両気流の間で顕熱交換（温度交換）がなされる。

【００３０】そして上記の単位シート(4) にあっては、
スペーサ小片(2) を格子点状に設けてあるので、圧損が
極めて小さく、しかも熱交換効率がすぐれている。また
シンプルな構造であるので、コスト的にも有利である。

【００３１】

【実施例】次に実施例をあげて本発明の熱交換機エレメ
ントをさらに説明する。なお以下に示す実施例は全熱交
換機エレメントの場合の例示であるが、顕熱交換機エレ
メントも、シート基材(1) の選択、その他の条件を適宜
変更することにより、同様にして作製することができ
る。

【００３２】実施例 図１は本発明の熱交換機エレメント用材料である単位シ
ート(4) の一例を示した平面図である。図２は図１のＡ
−Ａ断面図、図３は図１のＢ−Ｂ断面図である。図４は
本発明の熱交換機エレメントの一例を示した正面図であ
る。図５は単位シート(4) の製造工程の一部を示した説
明図である。

【００３３】(4) は単位シートであり、シート基材(1)
の一例としての厚さ１３０μm の塩化カルシウム担持ク
ラフト紙の片面に、直径８mm、厚さ２mmの円形のスペー
サ小片(2) １７個を斜交格子点状に接着固定すると共
に、該シート基材(1) の相対向する２辺の側縁のそれぞ
れに細巾部の巾５mm、太巾部の巾８mmの隔壁片(3) をリ
ブ状に接着固定した構成を有する。

【００３４】図４は、図１〜３の単位シート(4) をその
隔壁片(3) の方向が１枚ごとに交叉するように多段（た
とえば１５０段とか２４０段）に積層接着し、さらに最
上段に塩化カルシウム担持クラフト紙を天板として積層
接着した熱交換器エレメントである。

【００３５】上記の単位シート(4) および熱交換機エレ
メントは、次の工程に従って製造した。 １．坪量７５g/m²のロール状のクラフト紙に塩化カルシ
ウム水溶液を含浸させた後、乾燥し、塩化カルシウムを
純分として１４g/m2担持させる。この塩化カルシウム担
持クラフト紙をシート基材(1) 用の原反として用いる。 ２．上記１の原反を１８０mm巾にスリット加工する。 ３．上記２のスリット加工した原反を１８０mmの長さに
裁断し、１８０mm×１８０mmの寸法のシート基材(1) と
する。 ４．上記３のシート基材(1) にスクリーン印刷法により
ポリ酢酸ビニル系接着剤を所定のパターンに印刷する。 ５．巾２００mm、厚さ２mmの厚紙を筒状の刃(5a)を備え
た木型(5) で打ち抜く。このとき、厚紙と刃受けシート
(8) （厚さ２mmの硬質ポリ塩化ビニルシートまたはポリ
カーボネートシート）はそれぞれ自動送りとする。打ち
抜き後の打ち抜き体は刃(5a)の先端側に保持されるよう
にする。 ６．接着剤をパターン印刷した上記４のシート基材(1)
上に、上記５の木型(5) （打ち抜き体が刃(5a)の先端側
に保持された状態のもの）を位置合わせしてから、シー
ト基材(1) の接着剤パターンのところに打ち抜き体を接
着固定する。 ７．上記６で完成した単位シート(4) １枚ごとに、その
接着固定した打ち抜き体の上面にポリ酢酸ビニル系接着
剤をロール塗布する。なお上記３から６までは直交する
形で２組必要となる。 ８．上記６で完成し、上記７で準備された単位シート
(4) を互いに直交させて１枚ずつ積層接着し、熱交換機
エレメントとなす。 ９．所定枚数積層されたブロックを取り出し、最上段に
はクラフト紙を天板として配置してから、枠を取り付け
て熱交換機エレメント完成品とする。 １０．上記９の後、検査・梱包を行う。なお上記３〜８
の工程は一貫加工の設備とする。

【００３６】上記工程５〜６は、図５の（イ）、
（ロ）、（ハ）、（ニ）に示したように、次のようにし
て行った。

【００３７】図５（イ） 打ち抜き体（スペーサ小片(2) および隔壁片(3) ）の数
および配置に見合った筒状の刃(5a)を備えた木型(5)
と、その刃(5a)の配置に見合った配置の押し込み棒(6a)
を備えた押し込み型(6) とを用意する。木型(5) の刃(5
a)の先端側外周には弾性体(5b)を設けておく。

【００３８】図５（ロ） 打ち抜き体製造用の原反シート(7) を刃受けシート(8)
で受けながら、上記の木型(5) の刃(5a)で打ち抜く。

【００３９】図５（ハ） 打ち抜き体は刃(5a)の先端側に保持される。

【００４０】図５（ニ） 押し込み型(6) の押し込み棒(6a)を突出させることによ
り、刃(5a)に保持されている打ち抜き体をシート基材
(1) に押し付けて接着させる。シート基材(1) のスペー
サ小片(2) および隔壁片(3) の設置個所には、予めスク
リーン印刷により接着剤を塗布してある。

【００４１】

【発明の効果】本発明の熱交換機エレメントにあって
は、熱交換機エレメント用材料である単位シート(4) と
してスペーサ小片(2) を格子点状に設けたものを用いて
いるため、圧損が極めて小さく、しかも熱交換効率がす
ぐれている。また構造がシンプルであるので、コスト的
にも有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の熱交換機エレメント用材料である単位
シート(4) の一例を示した平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。

【図４】本発明の熱交換機エレメントの一例を示した正
面図である。

【図５】単位シート(4) の製造工程の一部を示した説明
図である。

【符号の説明】

(1) …シート基材、 (2) …スペーサ小片、 (3) …隔壁片、 (4) …単位シート、 (5) …木型、 (5a)…刃、(5b)…弾性体、 (6) …押し込み型、 (6a)…押し込み棒、 (7) …原反シート、 (8) …刃受けシート

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シート基材(1) の少なくとも片面にスペー
   サ小片(2) を格子点状に設けると共に、該シート基材
   (1) の相対向する２辺の側縁に隔壁片(3) をリブ状に設
   けた構成を有する単位シート(4) からなる熱交換機エレ
   メント用材料。
2. 【請求項２】スペーサ小片(2) および隔壁片(3) がシー
   ト材打ち抜き体で形成されている請求項１記載の熱交換
   機エレメント用材料。
3. 【請求項３】請求項１の単位シート(4) の多数枚を、各
   単位シート(4) の隔壁片(3) の方向が１枚ごとに交叉す
   るように多段に積み重ねた構造を有する熱交換機エレメ
   ント。