JPH07208891A - 熱交換素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加工工数や材料コスト等が高くならず、良好
な製造性のもとに熱交換効率が向上した熱交換素子を提
供する。 【構成】 プラスチック製フィルムの複数の隔壁板１
５，１６のうち両端側の隔壁板１６の板厚を中間部の隔
壁板１５より厚くして所定間隔で平行に配置し、さらに
各隔壁板１５，１６の上端面側あるいは下端面側に透湿
性を有する仕切板１４を当接させ、この仕切板１４に塗
布したフェライト又は金属粉を混入したホットメルト接
着剤１７，１８を電磁誘導加熱て加熱溶着あるいは接着
によって固着している。これにより板厚が厚い両端側の
隔壁板１６で機械的強度を確保し、中間部の隔壁板１５
の板厚を薄くすることで通路１３の断面積が大きくなり
圧力損失が小さくなって熱交換効率を向上させることが
でき、同時に両端側の隔壁板１６の板厚が厚いために外
部との熱遮断が比較的良好に行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば全熱交換形の換
気扇等に用いられる熱交換器の熱交換素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の全熱交換形の熱交換器について図
７及び図８を参照して説明する。図７は従来から用いら
れている熱交換器の要部の斜視図であり、図８は理想と
される形態の熱交換器の要部の斜視図である。

【０００３】図７において１は熱交換器の要部を構成す
る熱交換素子で、これは波形状の分離板２と透湿性を有
する矩形状の仕切板３とを、分離板２の波形頂部を仕切
板３に接着して組み合わせた単位熱交換素子４を、分離
板２と仕切板３との間に形成される通路５が交互に交差
するように複数積層することによって形成される。

【０００４】これにより、この熱交換素子１の各積層端
面には交差するそれぞれの通路５の端部が開口する。そ
して通路５にその開口部分から全熱交換を行う２つの流
体（例えば室内空気と室外空気）をそれぞれ交差するよ
う通流させることによって仕切板３を介して全熱交換が
行われる。

【０００５】しかし、このような構成では通路５が狭く
なり流通抵抗が大きくなって圧力損失が大きく、また分
離板２の波形頂部を全て仕切板３に接着していたので加
工工数や材料コストが高いものとなっていた。さらに波
形の頂部を接着するために接着部分が大きく熱伝導を妨
げ、熱交換面への流体の供給が十分に行えず熱交換効率
が低いものとなっていた。

【０００６】これに対し図８に要部の斜視図を示す理想
とされる形態の熱交換器は、その要部である熱交換素子
６が２枚の仕切板３の間に帯状の複数の隔壁板７を所定
間隔で垂直に配設してなる断面形状が矩形の通路８を有
すると共に、仕切板３の両面側にそれぞれ形成される通
路８が互いに交差するものとなっている。

【０００７】このような構成を実現するためには、仕切
板３の表面に隔壁板７を立設しなければならないが、隔
壁板７の板厚が薄い場合には、これを仕切板３の表面に
密着させ立設させることが困難で実現できない状態にあ
った。このため、実際には隔壁板７の板厚を比較的厚い
ものとして断面形状が矩形の通路８を有するものとして
いるが、この場合には通路８の断面積が小さいものとな
り、圧力損失が大きくなってしまい熱交換効率を損なう
ことになり、また流体が通路８に流入する際に隔壁板７
の端面に衝突して大きな騒音を発生する等の不具合を生
じてしまうものであった。

【０００８】このため、板厚が薄い隔壁板７によって仕
切板３間に断面形状が矩形の通路８を、加工工数や材料
コスト等が高くならず良好な製造性のもとに容易に形成
できる構成の実現が強く望まれていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のような状況に鑑
みて本発明はなされたもので、その目的とするところは
加工工数や材料コスト等が高くならず、良好な製造性の
もとに熱交換効率が向上した熱交換素子を提供すること
にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の熱交換素子は、
プラスチック製フィルムからなる複数個の隔壁板を所定
間隔をおいて平行に配置すると共に、それら各隔壁板の
上端面側或いは下端面側に透湿性を有する仕切板を当接
させた状態で加熱溶着或いは接着により、各隔壁板と仕
切板とを固着したものであって、各隔壁板のうち両端側
の隔壁板の板厚を中間部の隔壁板より厚くしたことを特
徴とするものであり、さらに、各隔壁板と仕切板とを部
分溶着或いは部分接着したことを特徴とするものであ
り、さらに、両端側の隔壁板と仕切板とを全面溶着ある
いは全面接着すると共に、中間部の隔壁板と仕切板とを
部分溶着あるいは部分接着したことを特徴とするもので
あり、さらに、中間部の隔壁板の板厚を０．１〜０．３
ｍｍとし、両端側の隔壁板の板厚を中間部の隔壁板の約
２倍としたことを特徴とするまた、透湿性を有する仕切
板にフェライト又は金属粉を混入したホットメルト接着
剤を複数条に塗布し、仕切板とプラスチック製フィルム
の隔壁板とを電磁誘導加熱により部分溶着したことを特
徴とするものであり、さらに、ホットメルト接着剤の塗
布厚を３０〜４０μｍとしたことを特徴とするものであ
る。

【００１１】

【作用】上記のように構成された熱交換素子は、プラス
チック製フィルムの複数の隔壁板を両端側の隔壁板の板
厚を中間部の隔壁板より厚くして所定間隔で平行に配置
し、さらに各隔壁板の上端面側あるいは下端面側に透湿
性を有する仕切板を当接させて加熱溶着あるいは接着に
よって固着している。これにより両端側の隔壁板の板厚
を厚くし機械的強度を確保することで中間部の隔壁板の
板厚を薄くすることができ、仕切板と隔壁板によって形
成される通路の断面積が大きくなり圧力損失が小さくな
って熱交換効率を向上させることができる。また両端側
の隔壁板の板厚が厚いために熱遮断も比較的良好に行
え、中間部の隔離板の板厚が薄いために材料コストを低
減することができる。

【００１２】また、透湿性を有する仕切板にフェライト
又は金属粉を混入したホットメルト接着剤を複数条に塗
布して隔壁板を電磁誘導加熱により部分溶着している。
これにより簡単な加工作業で隔壁板を仕切板上に立設で
き、その立設に加工工数を多く要するものではない。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１乃至図６を参
照して説明する。図１は熱交換素子の斜視図であり、図
２乃至図４は隔壁板の立設工程を示す図であって、図２
は接着剤を塗布した仕切板の斜視図であり、図３は仕切
板への隔壁板の立設工程の部分斜視図であり、図４は単
位熱交換素子の積層工程の斜視図であり、また図５及び
図６は他の立設工程の例を示す図で、図５は治具に隔壁
板をセットした状態を示す部分斜視図であり、図６はヒ
ータによる加熱接着状態を示す部分縦断面図である。

【００１４】図１において、熱交換器の要部を構成する
熱交換素子の積層体１１は、複数の単位熱交換素子１２
をこれらに形成された断面形状が矩形の通路１３が交互
に交差するよう積層して構成される。単位熱交換素子１
２は略矩形状をなす和紙等の透湿性、すなわち空気中の
水蒸気成分を通過可能な材料で形成された仕切板１４
と、この仕切板１４の両端部間の表面上に所定間隔で加
熱溶着あるいは接着により立設された、例えば厚さが
０．１ｍｍ〜０．３ｍｍのポリプロピレンフィルム等の
プラスチック製フィルムの帯状の中間部の隔壁板１５
と、仕切板１４の両端部の表面上に加熱溶着あるいは接
着により立設され中間部隔壁板１５の２倍程度の板厚す
なわち０．２ｍｍ〜０．６ｍｍ程度の厚さを有するポリ
プロピレンフィルム等のプラスチック製フィルムの帯状
の両端側の隔壁板１６によって構成される。

【００１５】そして、仕切板１４への中間部の隔壁板１
５、両端側の隔壁板１６の立設は次のようにして行われ
る。

【００１６】先ず、図２に示すように両端側の隔壁板１
６が立設される仕切板１４の片方側の表面両端側に、辺
縁に沿ってフェライトまたは金属粉等の電磁誘導加熱に
よって発熱する発熱物質が略均等に混入されたホットメ
ルト接着剤１７を膜厚が３０μｍ〜４０μｍ程度となる
ように塗布する。さらに仕切板１４の同じく表面に、端
部のホットメルト接着剤１７間を所定間隔で接続するよ
うに中間部の隔壁板１５と直交する方向にフェライトま
たは金属粉が略均等に混入されたホットメルト接着剤１
８を厚さ３０μｍ〜４０μｍに複数条に塗布する。な
お、ホットメルト接着剤１７，１８の塗布厚は、実験値
に基づいて３０μｍ〜４０μｍに設定しており、この様
な塗布厚であれば十分な固着力や固着の作業性等が確保
できる。

【００１７】次に、図３に示すように仕切板１４の片方
側の表面に塗布されたホットメルト接着剤１７上に、こ
れに沿うように両端側の隔壁板１６を下端面が当接する
ように配置し、さらに複数条に塗布されたホットメルト
接着剤１８に直交するよう図示しない治具等により所定
間隔を確保しながら複数の中間部の隔壁板１５を下端面
が部分的に当接するようにして互いに平行に配置する。
各隔壁板１５，１６を配置した後、電磁誘導加熱器によ
りホットメルト接着剤１７，１８に混入されたフェライ
トまたは金属粉を電磁誘導加熱によって発熱させ、これ
によってホットメルト接着剤１７，１８を溶融し、所定
時間の加熱を終えた後に電磁誘導加熱を停止し、ホット
メルト接着剤１７，１８を固化させる。

【００１８】これにより両端側の隔壁板１６は仕切板１
４の両端側に下端面がホットメルト接着剤１７を介して
当接し、固着部分Ｘをもって全面接着あるいは全面溶着
（以下、全面接着と記す）され、中間部の隔壁板１５は
所定間隔で仕切板１４に下端面がホットメルト接着剤１
８を介して当接し、固着部分Ｙをもって部分接着あるい
は部分溶着（以下、部分接着と記す）されて立設され
る。こうして各隔壁板１５，１６と仕切板１４により形
成された断面形状が矩形の通路１３を備えた単位熱交換
素子１２が形成される。そして、板厚が厚い両端側の隔
壁板１６が全面接着されることでこの部位での機械的強
度と密閉性が確保される。

【００１９】次いで図４に示すように上側及び下側の単
位熱交換素子１２を、これらの通路１３が上側の単位熱
交換素子１２の仕切板１４を間に挟んで交差するように
組み立てる。これによって上側の単位熱交換素子１２の
仕切板１４の下面に下側の単位熱交換素子１２の中間部
の隔壁板１５及び両端側の隔壁板１６の上端面が当接
し、下側の単位熱交換素子１２の通路１３は上側の仕切
板１４により上方側が塞がれたものとなる。同様に複数
の単位熱交換素子１２をその通路１３が互いに交差する
よう順次積層することで熱交換素子１１が構成される。

【００２０】そして、このように構成された熱交換素子
１１では、仕切板１４を挟んで交差する上面側の通路１
３と下面側の通路１３に、それぞれ全熱交換を行う２つ
の流体、例えば室内空気と外部空気を流すことによって
両者間での全熱交換が行われる。

【００２１】以上のように、断面形状が矩形の通路１３
を形成する中間部の隔壁板１５及び両端側の隔壁板１６
を、予め仕切板１４にホットメルト接着剤１７，１８を
塗布しておき、このホットメルト接着剤１７，１８を溶
融させた後に再び固化させることで仕切板１４に接着あ
るいは溶着によって立設するようにしているので、その
立設工程は簡単な加工作業であり加工工数を多く要する
ものではない。また中間部の隔壁板１５は固着部分Ｙに
よる部分接着によって立設するものであるのでホットメ
ルト接着剤１８の使用量が少なくてよい。

【００２２】一方、両端側の隔壁板１６については、中
間部の隔壁板１５よりも板厚を約２倍と厚いものとし、
さらに仕切板１４に全面接着されているので、中間部の
隔壁板１５を比較的薄いものとしても積層した際の熱交
換素子１１の機械的強度が両端側の隔壁板１６によって
十分に確保できる。また通路１３を通流する全熱交換を
行う流体と外部とが両端側の隔壁板１６及びその全面接
着された固着部分Ｘによって確実に遮断され、さらに板
厚が厚いために熱遮断も比較的良好なものとなる。

【００２３】そして、板厚の薄い中間部の隔壁板１５に
よって断面形状が矩形の通路１３を確保できるため、通
路１３の断面積が大きくなって圧力損失が小さくなる。
また中間部の隔壁板１５の板厚が薄く固着部分Ｙも部分
的であるため熱交換面の面積が十分に確保でき、この面
に流体が十分に供給されることになり熱交換効率を向上
させることができる。さらに流体が通路１３に流入する
際に中間部の隔壁板１５の端面に衝突しても板厚が薄い
ため大きな騒音を発生することがない。さらにまた中間
部の隔壁板１５の板厚が薄くできるため、この点からも
材料コストを低減することができる。

【００２４】なお、上記の実施例においてはホットメル
ト接着剤１７，１８にフェライトまたは金属粉等の電磁
誘導加熱によって発熱する発熱物質を混入させ、これに
よってホットメルト接着剤１７，１８を溶融し各隔壁板
１５，１６を仕切板１４に接着し立設するようにしてい
る。しかし、これに限られるものではなく、例えば図５
及び図６に示すようにして各隔壁板１５，１６を仕切板
１４に立設してもよい。

【００２５】すなわち、先ず図５に示すように仕切板１
４に、電磁誘導加熱によって発熱する発熱物質を混入し
ていないホットメルト接着剤１９，２０を３０μｍ〜４
０μｍの膜厚となるように予め塗布する。このホットメ
ルト接着剤１９，２０の塗布は、ホットメルト接着剤１
９については仕切板１４の片方側の表面に両端側の隔壁
板１６が立設される両端側の辺縁に沿って行い、またホ
ットメルト接着剤２０については仕切板１４の同じく表
面に両端側のホットメルト接着剤１９間を所定間隔で接
続するよう中間部の隔壁板１５と直交する方向に複数条
塗布する。

【００２６】一方、中間部の隔壁板１５及び両端側の隔
壁板１６をそれぞれ所定間隔で保持する治具２１にセッ
トする。なお、治具２１にはその保持面２２に各隔壁板
１５，１６に対応する所定深さの溝２３，２４が削設さ
れていて、これらの溝２３，２４に嵌合させることで各
隔壁板１５，１６の接着面が同一平坦面を形成するよう
に保持されるようになっている。

【００２７】そして、治具２１に保持されている各隔壁
板１５，１６の接着面上にホットメルト接着剤１９，２
０が塗布された仕切板１４を載置し当接させ、さらに仕
切板１４の他方側の面に加熱源、例えばプレートヒータ
２５を当接して所定時間加熱する。この加熱によってホ
ットメルト接着剤１９，２０は溶融して各隔壁板１５，
１６の仕切板１４への接着が行われ、単位熱交換素子１
２が形成できる。

【００２８】このような立設工程を経ることによっても
上記したものと同様の効果が得られるものである。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、加工工数や材料コスト等が高くならず、良好な
製造性のもとに熱交換効率を向上させられる等の効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の熱交換素子を示す斜視図で
ある。

【図２】本発明の一実施例に係る接着剤を塗布した仕切
板の斜視図である。

【図３】本発明の一実施例に係る仕切板への隔壁板の立
設工程の部分斜視図である。

【図４】本発明の一実施例に係る単位熱交換素子の積層
工程の斜視図である。

【図５】本発明の一実施例に係る隔壁板立設工程の他の
例での治具に隔壁板をセットした状態を示す部分斜視図
である。

【図６】本発明の一実施例に係る隔壁板立設工程の他の
例でのヒータによる加熱接着状態を示す部分縦断面図で
ある。

【図７】従来の熱交換器の要部の斜視図である。

【図８】理想とされる形態の熱交換器の要部の斜視図で
ある。

【符号の説明】

１２…単位熱交換素子 １３…通路 １４…仕切板 １５…中間部の隔壁板 １６…両端側の隔壁板 １７，１８，１９，２０…ホットメルト接着剤

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラスチック製フィルムからなる複数個
   の隔壁板を所定間隔をおいて平行に配置すると共に、そ
   れら各隔壁板の上端面側或いは下端面側に透湿性を有す
   る仕切板を当接させた状態で加熱溶着或いは接着によ
   り、各隔壁板と前記仕切板とを固着したものであって、
   各隔壁板のうち両端側の隔壁板の板厚を中間部の隔壁板
   より厚くしたことを特徴とする熱交換素子。
2. 【請求項２】 各隔壁板と仕切板とを部分溶着或いは部
   分接着したことを特徴とする請求項１記載の熱交換素
   子。
3. 【請求項３】 両端側の隔壁板と仕切板とを全面溶着あ
   るいは全面接着すると共に、中間部の隔壁板と前記仕切
   板とを部分溶着あるいは部分接着したことを特徴とする
   請求項１記載の熱交換素子。
4. 【請求項４】 中間部の隔壁板の板厚を０．１〜０．３
   ｍｍとし、両端側の隔壁板の板厚を前記中間部の隔壁板
   の約２倍としたことを特徴とする請求項１乃至請求項３
   のいずれかに記載の熱交換素子。
5. 【請求項５】 透湿性を有する仕切板にフェライト又は
   金属粉を混入したホットメルト接着剤を複数条に塗布
   し、前記仕切板とプラスチック製フィルムの隔壁板とを
   電磁誘導加熱により部分溶着したことを特徴とする熱交
   換素子。
6. 【請求項６】 ホットメルト接着剤の塗布厚を３０〜４
   ０μｍとしたことを特徴とする請求項５記載の熱交換素
   子。