JPH11230688A - 熱交換素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧力損失を低減することができ、目詰まりを
起こす埃等を取り除き易い熱交換素子を得る。 【解決手段】 複数の仕切板２が所定の間隔を有して積
層され、両側部をシール部材２５でシールされ、互いに
熱交換する一次流体７および二次流体８が各層毎に互い
違いに対向して流れる対向流部１１と、対向流部１１の
両端に各々一個接続され、一次流体７の流入・流出口に
対向する第１の面２１，２２、二次流体８の流入・流出
口に対向する第２の面２３，２４、および対向流部１１
に隣接対向する第３の面を有する断面三角形状をなし、
第１の面２１，２２と第３の面との間に形成された複数
の一次流流路５と、第２の面２３，２４と第３の面との
間に形成された複数の二次流流路６とが、対向流部１１
の各層に対応して交互に形成されている樹脂製のヘッダ
部１２を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は熱交換換気装置や
空気調和装置に用いられる熱交換器に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図２７は例えば特開平９−１５２２９２
号公報に示された従来の対向流方式全熱交換素子を示す
概略斜視図である。図２７において、９０２は一枚のシ
ートが適宜の長さに毎につづら折りにされた仕切板であ
る。９２０は仕切板９０２に形成された波形状部であ
り、シート状の中央部両面が波状に凹凸を形成するよう
形成されている。波形状部９２０の両端は、先端が尖る
ように形成され先細り部９１０が形成されている。波形
状部９２０は、仕切板９０２の上下両面に一側端から他
側端に至る流路を形成している。

【０００３】仕切板９０２は、つづら折りにされている
ので、熱交換素子９０１の両側部には開放端と閉塞端が
交互に形成されてる。９２１は一方の側部の開放端に波
形状部９２０によって区切られた図面手前側の開放部に
形成される給気流入口、９２２は同一方の側部の開放端
に波形状部９２０によって区切られた図面奥側の開放部
に形成される給気流出口、９２３は同他方の側部の開放
端に波形状部９２０によって区切られた図面奥側の開放
部に形成される排気流入口、９２４は同他方の側部の開
放端に波形状部９２０によって区切られた図面手前側の
開放部に形成される排気流出口、９２５はシートの端部
に相当する上記両側部とは別の両側部を閉塞する端面シ
ール部材である。

【０００４】このように構成された熱交換素子において
は、給気である一次流体７は、熱交換素子９０１の給気
流入口９２１から流入し、波形状部９２０を通過して給
気流出口９２２から流出する。また、排気である二次流
体８は、排気流入口９２３から流入し、波形状部９２０
を通過して排気流出口９２４から流出する。その際、熱
交換素子９０１の構造からも明らかなように、熱交換素
子９０１内の給気流路と排気流路とは、仕切板９０２を
挟んで交互に配置され、一次流体７と二次流体８とは対
向して流れる。熱交換素子９０１内を一次流体７と二次
流体８が流れる際、仕切板９０２を介して互いに熱交換
が行われる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような構成の従来
の熱交換素子においては、仕切板９０２が紙等で作製さ
れている場合、一次流体７と二次流体８との圧力差によ
り給気流入口９２１および排気流入口９２３が変形して
圧力損失が増加する。すなわち、例えば一次流体７の圧
力が二次流体８より大きいと、給気流入口９２１の大き
さが大きくなるが、反対に排気流出口９２４の大きさが
小さくなる。そして、二次流体８は、出口が狭くなるの
で熱交換素子９０１内部での圧力損失が増加する。

【０００６】また、一次流体７や二次流体８とともに、
埃やゴミ等が侵入したとき、熱交換素子９０１内部の波
形状部９２０の先細り部９１０の手前に堆積し目詰まり
を起こすが、堆積した埃やゴミ等を取り除く際に、堆積
する場所が熱交換素子９０１の内部なので取り除くこと
が容易でなかった。

【０００７】この発明は、このような課題を解決するた
めになされたもので、圧力損失を低減することができ、
目詰まりを起こす埃等を取り除き易い熱交換素子を得る
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の熱交換素子に
おいては、複数の矩形仕切板が所定の間隔を有して積層
され、両側部をシール部材でシールされ、さらに流通路
方向を両側部に平行とする流路が、各層毎に両側部と直
交する方向に複数並設されて構成され、一次流体および
二次流体が各層毎に交互に対向流的に流されて仕切板を
介して互いに熱交換される対向流部と、対向流部の両端
に各々一個接続され、一次流体の流入口または流出口に
対向する第１の面、二次流体の流出口または流入口に対
向する第２の面、および対向流部に隣接対向する第３の
面を有する概略断面三角形状をなし、第１の面と第３の
面とに開口するように形成され一次流体の流路となる複
数の一次流流路と、第２の面と第３の面とに開口するよ
うに形成され二次流体の流路となる複数の二次流流路と
が、対向流部の各層に対応して交互に形成されている樹
脂製のヘッダ部を有する。

【０００９】請求項２の熱交換素子においては、ヘッダ
部は、各々第１の面、第２の面および第３の面を構成す
る第１の辺、第２の辺および第３の辺を有する三角型の
平板状をなし、複数の一次流流路が第１の辺と第３の辺
とに開口するように形成されるとともに第２の辺は閉塞
されている第１のヘッダ部材と、各々第１の面、第２の
面および第３の面を構成する第１の辺、第２の辺および
第３の辺を有する三角型の平板状をなし、複数の二次流
流路が第２の辺と第３の辺とに開口するように形成され
るとともに第１の辺は閉塞されている第２のヘッダ部材
とが交互に積層されて構成されている。

【００１０】請求項３の熱交換素子においては、ヘッダ
部は、第１の面および第２の面に沿って延びる第１の細
長部および第２の細長部とからなるひらがなの「く」字
型の平板状をなし、第１の細長部に複数の一次流流路が
形成されるとともに第２の細長部は閉塞されている第１
のヘッダ部材と、第１の面および第２の面に沿って延び
る第１の細長部および第２の細長部とからなるひらがな
の「く」字型を平板状をなし、第２の細長部に複数の二
次流流路が形成されるとともに第１の細長部は閉塞され
ている第２のヘッダ部材とが交互に積層されて構成され
ている。

【００１１】請求項４の熱交換素子においては、第１の
ヘッダ部材の第１の細長部、および第２のヘッダ部材の
第２の細長部は、先端に行くほど幅が狭くされている。

【００１２】請求項５の熱交換素子においては、第１の
ヘッダ部材の第１の細長部は、第１の面の面幅の概略１
／２の長さにされ、かつ第２のヘッダ部材の第２の細長
部は、第２の面の面幅の概略１／２の長さにされてい
る。

【００１３】請求項６の熱交換素子においては、第１の
ヘッダ部材の第１の細長部は、第１の面の面幅の概略１
／２の長さにされ、第１の面に沿う残る部分に、対向流
部を流れる一次流体と同一の方向に流路が形成された第
３のヘッダ部材が配設され、第２のヘッダ部材の第２の
細長部は、第２の面の面幅の概略１／２の長さにされ、
第２の面に沿う残る部分に、対向流部を流れる二次流体
と同一の方向に流路が形成された第４のヘッダ部材が配
設されている。

【００１４】請求項７の熱交換素子においては、各層毎
に並設された複数の流路の両端は、第１のヘッダ部材お
よび第２のヘッダ部材の近傍まで延長されている。

【００１５】請求項８の熱交換素子においては、一次流
流路および二次流流路は、複数の矩形空間が断面梯子状
に形成され、断面においては、橋桁幅が橋脚幅の１０倍
以上の大きさとされ、かつ出口幅が板厚より１０倍以上
の大きさとされている。

【００１６】請求項９の熱交換素子においては、一次流
流路および二次流流路の断面形状においては、先端に行
くほど幅が大きく形成されている。

【００１７】請求項１０の熱交換素子においては、第１
のヘッダ部材および第２のヘッダ部材は、樹脂製のダン
ボール板材が裁断されて作製されている。

【００１８】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は本発明の熱
交換素子の斜視図である。図１において、熱交換素子１
の外観は、概略六角柱状をなしている。熱交換素子１
は、例えば矩形筒状をなし両端開口部にＹ字状に隣あっ
て形成された流入口および流出口が接続された図示しな
いケーシングの内部等に収納されて使用される。図１中
の白矢印は、図示しない流入口から流入し図示しない流
出口に流出する給気である一次流体７の流れを示すもの
であり、黒矢印は、図示しない流入口から流入し図示し
ない流出口に流出する排気である二次流体８の流れを示
すものである。

【００１９】熱交換素子１は、一次流体７の流入口に対
向する第１の面である入口面２１と、入口面２１に隣接
して設けられ、二次流体８の流出口に対向する第２の面
である出口面２４を有するとともに、入口面２１および
出口面２４の反対側に形成され、一次流体７の流出口に
対向する第１の面である出口面２２と、出口面２２に隣
接して設けられ、二次流体８の流入口に対向する第２の
面である入口面２３を有している。残る２側面には、側
面シール部材２５，２５が配設されている。一次流体７
の入口面２１と出口面２２には、一次流流路５が形成さ
れている。一方、二次流体８の入口面２３と出口面２４
には、二次流流路６が形成されている。そして、熱交換
素子１は、後で詳細を述べる一次流シート１３と二次流
シート１４とが交互に多数枚積層されて、さらに図１の
上方の端部に端板２６が設けられて構成されている。

【００２０】図２は一次流シート１３の詳細を示す斜視
図である。また図３は二次流シート１４の詳細を示す斜
視図である。さらに図４は一次流シート１３および二次
流シート１４が積層された状態を図２および図３のIV-I
V線で断面にした図である。図２において、一次流シー
ト１３は、概略矩形の仕切板２と、仕切板２の両端に設
けられた三角型の平板状の第１のヘッダ部材１７とから
構成されている。仕切板２の中央部には、一次流体７の
流通方向に延びる波形状部２０が形成され、その両端に
は平坦部４が形成されている。波形状部２０と平坦部４
とのつなぎ目には、先細り形状部１０が形成されてい
る。

【００２１】一方、仕切板２の両端に設けられた第１の
ヘッダ部材１７は、ＰＰ樹脂成型品である平板状のダン
ボール板材が三角状に裁断されて作製され、積層されて
ヘッダ部となったときに入口面２１あるいは出口面２２
となる第１の辺１７ａ、また積層されてヘッダ部となっ
たときに入口面２３あるいは出口面２４となる第２の辺
１７ｂ、および仕切板２に接続される第３の辺１７ｃと
を有している。そして、第１の辺１７ａと第３の辺１７
ｃとの間に一次流体７が流入・流出する流路として、複
数の矩形空間が一列に並んだ状態である断面梯子状に形
成された一次流流路５が形成されている。一方、第２の
辺１７ｂには流路は開口されてなく閉塞されている。一
次流流路５は、第２の辺１７ｂに平行に形成されてい
る。そして、一次流体７は、一側の第１の辺１７ａから
流入し、ヘッダ部材１７に形成された一次流流路５を通
り、仕切板２の上流部の平坦部４を通過し、波形状部２
０の上を通過し、他側に設けられたヘッダ部材１７を通
過して第１の辺１７ａから流出する。

【００２２】図３において、二次流シート１４は、概略
一次流シート１３と同様の構造をなし、概略矩形の仕切
板２と、仕切板２の両端に設けられた平板三角状の第２
のヘッダ部材１８とから構成されている。仕切板２の中
央部には、二次流体８の流通方向に延びる波形状部２０
が形成され、その両端には平坦部４が形成されている。
波形状部２０と平坦部４とのつなぎ目には、先細り形状
部１０が形成されている。

【００２３】仕切板２の両端に設けられた第２のヘッダ
部材１８は、第１のヘッダ部材１７と同形の三角形状を
なし、同じく平板状のダンボール板材が裁断されて作製
され、積層されたときに入口面２１あるいは出口面２２
となる第１の辺１８ａ、また積層されたときに入口面２
３あるいは出口面２４となる第２の辺１８ｂ、および仕
切板２に接続する第３の辺１８ｃとを有している。そし
て、第２の辺１８ｂと第３の辺１８ｃとの間に二次流体
８が流入・流出する通路として、複数の矩形空間が断面
梯子状に形成された二次流流路６が形成されている。一
方、第１の辺１８ａは閉塞されている。二次流流路６
は、第１の辺１８ａに平行に形成されている。二次流体
８は、一側の第２の辺１８ｂから流入し、ヘッダ部材１
８に形成された二次流流路６を通り、仕切板２の上流部
の平坦部４を通過し、波形状部２０の上を通過し、他側
に設けられたヘッダ部材１８を通過し第２の辺１８ｂか
ら流出する。

【００２４】図４に示されるように一次流シート１３と
二次流シート１４とは、多数枚が交互に積層される。第
１のヘッダ部材１７と第２のヘッダ部材１８は、どちら
も波形状部２０の頂部の高さと同一の厚さを有してい
る。そして、第１のヘッダ部材１７と第２のヘッダ部材
１８は、互いに主面を密着されて接着されている。そし
て、所定の間隔を有して積層された仕切板２は、側面シ
ール部材２５とともに一次流体７と二次流体８が、各層
毎に互い違いに対向して流れる直方体状の対向流部１１
を構成し、また、交互に積層された第１のヘッダ部材１
７と第２のヘッダ部材１８は、一次流体７と二次流体８
を振り分けて流入・流出する三角柱状のヘッダ部１２を
構成している。そして、ヘッダ部１２は、入口面２１あ
るいは出口面２２である第１の面、入口面２３あるいは
出口面２４である第２の面およびヘッダ部１２に対向す
る第３の面を有する三角柱をなしている。尚、第１のヘ
ッダ部材１７と第２のヘッダ部材１８の主面は、互いに
密着してのみ配設されても良く必ずしも接着されなくと
も良い。

【００２５】図５は一次流シート１３の組立方法を示
す。一次流シート１３は、矩形の仕切板２の両端に第１
のヘッダ部材１７が接着されて組み立てられる。この時
の重なりしろ１５を図中斜線で示す。重なりしろ１５の
幅は、２mmから１０mm範囲が適当である。仕切板２とヘ
ッダ部材１７との接合も必ずしも接着されなくとも良い
が、接着がされない場合は空気漏れが無いように密着さ
れて配設される必要がある。二次流シート１４も同じ方
法で組み立てられる。

【００２６】図６は熱交換素子１のブロック形状保持の
ために枠１６を取り付けた状態を示す図である。枠１６
は熱交換素子１の各稜部に６本が配設されている。一次
流シート１３と二次流シート１４とは、多数枚が交互に
積層され後、図６の上下方向に圧縮された状態で、最下
部の二次流シート１４と最上部の端板２６とを枠１６に
固定され互いに密着されている。このような構成とされ
れば、上述したように、第１のヘッダ部材１７あるいは
第２のヘッダ部材１８と仕切板２、および第１のヘッダ
部材１７と第２のヘッダ部材１８とは、接着されなくと
も良い。

【００２７】図７は図５の第１のヘッダ部材１７のVII-
VII線に沿う矢視断面図である。第１のヘッダ部材１７
は上述のように平板状のダンボール板材が三角状に切断
されて作製され、ダンボール板材の空間路が一次流流路
５なっている。第１のヘッダ部材１７は、一次流流路５
が第２の辺１７ｂと平行となるようにダンボール板材が
切断されて作製される。同じように、第２のヘッダ部材
１８は、二次流流路６が第１の辺１８ａと平行となるよ
うにダンボール板材が切断されて作製される。

【００２８】図８は第２のヘッダ部材１８を一枚のダン
ボール板材から材料取りする例を示す。ダンボール板材
には、図の上下方向に矩形の穴が形成されている。各々
の第２のヘッダ部材１８は、向きを１８０度変えなが
ら、第１の辺１８ａと第１の辺１８ａおよび第２の辺１
８ｂと第２の辺１８ｂとを対向させて配列されている。
このように材料取りすることによって、一枚のダンボー
ル板材から多くの第２のヘッダ部材１８を作製すること
ができ、また裁断長さが短くなるとともに裁断加工が容
易となる。そして、第２のヘッダ部材１８を裏返すと第
１のヘッダ部材１７として用いることができる。

【００２９】このように構成された熱交換素子において
は、ヘッダ部１２が樹脂にて作製されているめ、一次流
体７および二次流体８が流入・流出するヘッダ部におい
て、一次流体７および二次流体８に圧力差があっても流
路がつぶれて狭くなることがなく、圧力損失を低減する
ことができる。また、一次流体７および二次流体８が流
入・流出するヘッダ部においては、一次流体７および二
次流体８は、複数の一次流流路５および二次流流路６に
ガイドされ、整流作用が働くのでさらに圧力損失を低減
することができる。

【００３０】また、一次流体７および二次流体８が熱交
換素子１に流入しようとしたとき、一次流体７および二
次流体８に含まれる埃やゴミ等は、入口面２１および入
口面２３に開口した一次流流路５および二次流流路６の
開口部に堆積し、これ以上内部に侵入することがない。
すなわち、入口面２１および入口面２３が、エアーフィ
ルターの効果を持つことになる。そのため、埃やゴミ等
を取り除くメンテナンスにおいては、ケーシング等から
熱交換素子１を取り出し入口面２１および入口面２３を
ブラシ等で清掃するのみで可能なので容易である。

【００３１】さらに、第１のヘッダ部材１７および第２
のヘッダ部材１８は、樹脂製のダンボール板材が裁断さ
れて作製されている。そのため、作製が容易でコストダ
ウンすることができる。また、ヘッダ部１２は、平板状
の第１のヘッダ部材１７および第２のヘッダ部材１８は
が交互に積層されて構成されているので、第１のヘッダ
部材と第２のヘッダ部材は互いに面で接触するのでシー
ル性が容易となり、また、ヘッダ部１２を容易に作製す
ることができる。そして、商品としての仕上がりも良く
なる。尚、仕切板２の材質如何では先細り形状部１０は
形成されてなくてもよい。

【００３２】実施の形態２．図９は本発明の熱交換素子
の他の例を示す一次流シートの斜視図である。また図１
０は二次流シートの斜視図である。図９において、一次
流シート１１３は、概略六角形の仕切板１０２と、仕切
板１０２の両端に設けられたひらがなの「く」字型をな
す第１のヘッダ部材１１７とから構成されている。仕切
板１０２の中央部には、一次流体７の流通方向に延びる
波形状部２０が形成され、その両端には平坦部１０４が
形成されている。波形状部２０と平坦部１０４とのつな
ぎ目には、先細り形状部１０が形成されている。

【００３３】一方、仕切板１０２の両端に設けられた第
１のヘッダ部材１１７は、ＰＰ樹脂成型品である平板状
のダンボール板材がひらがなの「く」字型に裁断されて
作製され、積層されたときに入口面２１あるいは出口面
２２に沿って延びる第１の細長部１１７ａ、また積層さ
れたときに入口面２３あるいは出口面２４に沿って延び
る第２の細長部１１７ｂとから構成されている。そし
て、第１の細長部１１７ａに一次流体７が流入・流出す
る通路として、複数の矩形空間が断面梯子状に形成され
た一次流流路５が形成されている。一方、第２の細長部
１１７ｂは閉塞されている。一次流流路５は、第２の細
長部１１７ｂに平行に形成されている。一次流体７は、
一側の第１の細長部１１７ａから流入し、ヘッダ部材１
１７に形成された一次流流路５を通り、仕切板１０２の
上流部の平坦部１０４と通過し、波形状部２０の上を通
過し、他側に設けられたヘッダ部材１１７を通過し第１
の細長部１１７ａから流出する。

【００３４】図１０において、二次流シート１１４は、
概略一次流シート１１３と同様の構造をなし、概略六角
形の仕切板１０２と、仕切板１０２の両端に設けられた
ひらがなの「く」字型の第２のヘッダ部材１１８とから
構成されている。仕切板１０２の中央部には、二次流体
８の流通方向に延びる波形状部２０が形成され、その両
端には平坦部１０４が形成されている。波形状部２０と
平坦部１０４とのつなぎ目には、先細り形状部１０が形
成されている。

【００３５】仕切板１０２の両端に設けられた第２のヘ
ッダ部材１１８は、第１のヘッダ部材１１７と同形寸法
をなし、平板状のダンボール板材がひらがなの「く」字
型に裁断されて作製され、積層されたときに入口面２１
あるいは出口面２２に沿って延びる第１の細長部１１８
ａ、また積層されたときに入口面２３あるいは出口面２
４に沿って延びる第２の細長部１１８ｂとを有してい
る。そして、第２の細長部１１８ｂには二次流体８が流
入・流出する通路として、複数の矩形空間が断面梯子状
に形成された二次流流路６が形成され、第１の細長部１
１８ａは閉塞されている。二次流流路６は、第１の細長
部１１８ａに平行に形成されている。二次流体８は、一
側の第２の細長部１１８ｂから流入し、ヘッダ部材１１
８に形成された二次流流路６を通り、仕切板１０２の上
流部の平坦部４と通過し、波形状部２０の上を通過し、
他側に設けられたヘッダ部材１１８を通過し第２の細長
部１１８ｂから流出する。このような構成のため、仕切
板１０２の平坦部１０４は、実施の形態１の平坦部に比
べ、両ヘッダ部材方向に拡大され面積が大きい。

【００３６】図１１は一次流シート１１３の組立方法を
示す。概略、実施の形態１の一次流シート１３と同様で
あるが、異なる部分としては仕切板１０２の平坦部１０
４に貼付けるヘッダ部部材１１７の重なりしろ１１５が
ひらがなの「くの字」になったことである。図１２は図
１１の第１のヘッダ部材１１７のXII-XII線に沿う矢視
断面図である。一次流流路５は、第２の細長部１１７ｂ
に平行に形成されている。

【００３７】図１３は第２のヘッダ部材１１８を一枚の
ダンボール板材から材料取りする例を示す。平板状のダ
ンボール板材には、図の上下方向に矩形の穴が形成され
ている。各々の第２のヘッダ部材１１８は、向きを１８
０度変えながら、第１の細長部１１８ａどうしおよび第
２の細長部１１８ｂどうしを対向させて配列されてい
る。このように材料取りすることによって、一枚のダン
ボール板材から多くの第２のヘッダ部材１１８を作製す
ることができ、また裁断長さが短くなるとともに裁断加
工が容易となる。第２のヘッダ部材１１８を裏返すと第
１のヘッダ部材１１７として用いることができる。

【００３８】このように構成された熱交換素子において
は、実施の形態１の効果に加え、ヘッダ部１２の流路長
を短くすることができるので、圧力損失をさらに低減す
ることができる。すなわち、ヘッダ部材を用いる場合、
流路を構成する部材の板厚のため、若干縮流することに
なり圧力損失が生じるが、縮流する部分を短くすること
によってこの圧力損失を減ずることができる。したがっ
て、「くの字」を構成する第１の細長部１１８ａおよび
第２の細長部１１８ｂの幅については、狭ければ狭いほ
ど効果が期待できる。また、使用される材料が少なくな
り材料費を削減することができる。

【００３９】実施の形態３．図１４は本発明の熱交換素
子の他の例を示す一次流シートの斜視図である。また図
１５は二次流シートの斜視図である。図１４において、
一次流シート２１３に設けられた第１のヘッダ部材２１
７においては、入口面２１あるいは出口面２２に沿って
延びる一次流流路５が形成された第１の細長部２１７ａ
は、先端に行くほど幅が狭くされたくさび状をなしてい
る。そして、第２の細長部２１７ｂは閉塞されている。

【００４０】図１５において、二次流シート２１４に設
けられた第２のヘッダ部材２１８においては、入口面２
３あるいは出口面２４に沿って延びる二次流流路６が形
成された第２の細長部２１８ｂは、先端に行くほど幅が
狭くされたくさび状をなしている。そして、第１の細長
部２１８ａは閉塞されている。その他の構成は実施の形
態２と同様である。

【００４１】図１６は一次流シート２１３に一次流体７
が流れる様子を示す要部断面図である。このように構成
された熱交換素子においては、対向流部１１を流れてき
た一次流体７のうち、一側（図１６の左側）を流れてき
た一次流体７が第１のヘッダ部材２１７を通過するとき
に直進し易い。そのため、実施の形態２より更なる圧力
損失低減を行うことができる。

【００４２】図１７は第２のヘッダ部材２１８を一枚の
ダンボール板材から材料取りする例を示す。ダンボール
板材には、図の上下方向に矩形の穴が形成されている。
各々の第２のヘッダ部材２１８は、向きを１８０度変え
ながら配列されている。このように材料取りすることに
よって、一枚のダンボール板材から多くの第２のヘッダ
部材２１８を作製することができ、また裁断長さが短く
なるとともに裁断加工が容易となる。第２のヘッダ部材
２１８を裏返すと第１のヘッダ部材２１７として用いる
ことができる。このように構成されたヘッダ部材におい
ては、使用される材料が少なくなり材料費を削減するこ
とができる。また、一次流流路５あるいは二次流流路６
が形成された一側の細長部がくさび状をなしているの
で、熱交換素子の組立時に第１のヘッダ部材２１７およ
び第２のヘッダ部材２１８の方向が容易に判別できるの
で、誤って取り付けられることがない。

【００４３】実施の形態４．図１８は本発明の熱交換素
子の他の例を示す一次流シートの斜視図である。図１８
において、一次流シート３１３に設けられた第１のヘッ
ダ部材３１７においては、入口面２１あるいは出口面２
２に沿って延びる一次流流路５が形成された第１の細長
部３１７ａは、１／２から先の部分が削除されている。
そして、第２の細長部３１７ｂは閉塞されている。そし
て、図示しない二次流シートの第２のヘッダ部材におい
ても、二次流流路６が形成された第２の細長部は、１／
２から先の部分が削除されている。その他の構成は実施
の形態３と同様である。

【００４４】図１９は一次流シート３１３に一次流体７
が流れる様子を示す要部断面図である。このように構成
された熱交換素子においては、対向流部１１を流れてき
た一次流体７のうち、一側（図１９の左側）を流れてき
た一次流体７が第１のヘッダ部材２１７を通過する時、
ヘッダ部材が削除されているので、さらに直進し易い。
対向流部１１へ流れ込んで行く一次流体７についても概
略同じ効果が得られる。そのため、実施の形態３より更
なる圧力損失低減を行うことができる。また、使用され
る材料がさらに少なくなり材料費を削減することができ
る。

【００４５】実施の形態５．図２０は本発明の熱交換素
子の他の例を示す一次流シートの斜視図である。図２０
において、一次流シート４１３には、まず実施の形態４
と同様な第１のヘッダ部材３１７が設けられている。そ
して、第１の細長部３１７ａの１／２から先の部分が削
除された残る部分に、対向流部１１を流れる一次流体７
と同一の方向に一次流流路５が形成された第３のヘッダ
部材４１７が配設されている。そして、図示しない二次
流シートの第２のヘッダ部材においても、第２の細長部
の１／２から先の部分が削除された残る部分に、対向流
部１１を流れる一次流体７と同一の方向に流路が形成さ
れた第４のヘッダ部材が配設されている。その他の構成
は実施の形態４と同様である。

【００４６】図２１は一次流シート４１３に一次流体７
が流れる様子を示す要部断面図である。このように構成
された熱交換素子においては、そのため、第３のヘッダ
部材４１７を通過する流体においては、対向流部１１に
対して直進し易くなり、さらに第３のヘッダ部材４１７
によって整流されるので、エアーガイド作用が働き圧力
損失をさらに低減することができる。また、一次流シー
ト４１３および二次流シートが積層されるとき、押圧力
が仕切板１０２に均等に加わり剛性が増す。

【００４７】実施の形態６．図２２は本発明の熱交換素
子の他の例を示す一次流シートの部分的な上面図であ
る。本実施の形態の一次流シート５１３に設けられた波
形状部１２０は、第１のヘッダ部材１１７の近傍まで延
長されている。そして、各波形状部１２０の両端に形成
された先細り形状１０は、第１のヘッダ部材１１７の内
側と一定定距離を取るように「くの字」に配列されてい
る。図示しない二次流シートに設けられた波形状部にお
いても、第２のヘッダ部材１１８の近傍まで延長されて
いる。その他の構成は実施の形態４と同様である。

【００４８】このように構成された熱交換素子において
は、対向流部１１の表面積を大きくすることができ熱交
換率が向上する。また、同一の熱交換率の熱交換素子に
おいては、形状を小型とすることができる。

【００４９】実施の形態７．図２３は本発明の熱交換素
子の他の例を示す一次流流路の開口部の形状を示したも
のである。図２３において、Ａは一次流流路５の図の左
右方向の幅である橋桁幅である。また、Ｂは一次流流路
５の左右方向の高さとなる出口幅である。一次流流路５
の断面積は、橋桁幅Ａと出口幅Ｂの積から求められる。
また、Ｃ，Ｄ，Ｅは、それぞれ一次流流路５を囲む部分
のヘッダ部部材１７の板の厚さであり、Ｃは橋脚幅、Ｄ
＋Ｅは板厚を構成している。

【００５０】図２４は図２３に示された一次流流路５に
おいて、Ｃ＝０の時の圧力損失に対する圧力損失増加割
合を縦軸に、変数ｋを横軸にとったグラフである。曲線
Iは図２０において、Ａ≧ｋ×Ｂとしたときの関係を表
す。曲線IIは図２０において、Ａ≧ｋ×ＣかつＢ≧ｋ×
（Ｄ＋Ｅ）としたときの関係を表す。このとき、変数ｋ
≧１０であれば、圧力損失増加割合が約１２％以下で収
まることになる。すなわち、橋桁幅Ａが橋脚幅Ｃの１０
倍以上大きくかつ出口幅Ｂが板厚Ｄ＋Ｅより１０倍以上
大きければ、圧力損失増加割合が約１２％以下に収める
ことができる。

【００５１】実施の形態８．図２５は本発明の熱交換素
子の他の例を示すヘッダ部付近の断面図である。尚、図
中ヘッダ部部材の開口部の形状をあわせて記載した。図
中Ｌ１〜Ｌ８は、各一次流流路５の幅を表す。本実施の
形態においては、概略実施の形態１と同様な第１のヘッ
ダ部部材５１７を有し、第１のヘッダ部部材５１７にお
いては、内部に形成された一次流流路５において、一次
流流路５の全長が長いところは、幅が細い流路とされ、
一方、一次流流路５の全長が短くなるにつれ広い流路と
なるように形成されている。すなわち、Ｌ８＞Ｌ７＞Ｌ
６＞Ｌ５＞Ｌ４＞Ｌ３＞Ｌ２＞Ｌ１となるように流路が
形成されている。図示しない第２のヘッダ部部材におい
ても、外側に行くほど二次流流路６の幅が大きく形成さ
れている。その他の構成は実施の形態１と同様である。

【００５２】このように構成された熱交換素子において
は、対向流部１１を流れてきた一次流体７のうち、一側
（図２５の左側）を流れる一次流体７ほど第１のヘッダ
部材５１７を通過するときに直進し易い。そのため、実
施の形態１より更なる圧力損失低減を行うことができ
る。

【００５３】実施の形態９．図２６は本発明の熱交換素
子の他の例を示すヘッダ部付近の断面図である。尚、図
中ヘッダ部部材の開口部の形状をあわせて記載した。図
中Ｌ１〜Ｌ８は、各一次流流路５の幅を表す。本実施の
形態においては、概略実施の形態１と同様な第１のヘッ
ダ部部材６１７を有し、第１のヘッダ部部材６１７にお
いては、内部に形成された一次流流路５において、一次
流流路５の全長が長いところは、幅が細い流路とされ、
一方、一次流流路５の全長が短くなるにつれ広い流路と
なるように形成されている。すなわち、Ｌ８＞Ｌ７＞Ｌ
６＞Ｌ５＞Ｌ４＞Ｌ３＞Ｌ２＞Ｌ１となるように流路が
形成されている。そして、一番外側の流路の部分におい
ては削除されている。図示しない第２のヘッダ部部材に
おいても、外側に行くほど二次流流路６の幅が大きく形
成されている。その他の構成は実施の形態２と同様であ
る。

【００５４】このように構成された熱交換素子において
は、対向流部１１を流れてきた一次流体７のうち、一側
（図２６の左側）を流れる一次流体７ほど第１のヘッダ
部材６１７を通過するときに直進し易い。そのため、実
施の形態２より更なる圧力損失低減を行うことができ
る。

【００５５】

【発明の効果】請求項１の熱交換素子においては、複数
の矩形仕切板が所定の間隔を有して積層され、両側部を
シール部材でシールされ、さらに流通路方向を両側部に
平行とする流路が、各層毎に両側部と直交する方向に複
数並設されて構成され、一次流体および二次流体が各層
毎に交互に対向流的に流されて仕切板を介して互いに熱
交換される対向流部と、対向流部の両端に各々一個接続
され、一次流体の流入口または流出口に対向する第１の
面、二次流体の流出口または流入口に対向する第２の
面、および対向流部に隣接対向する第３の面を有する概
略断面三角形状をなし、第１の面と第３の面とに開口す
るように形成され一次流体の流路となる複数の一次流流
路と、第２の面と第３の面とに開口するように形成され
二次流体の流路となる複数の二次流流路とが、対向流部
の各層に対応して交互に形成されている樹脂製のヘッダ
部を有する。そのため、一次流体および二次流体が流入
・流出するヘッダ部において流路がつぶれて狭くなるこ
とがなく、圧力損失を低減することができる。また、一
次流体および二次流体とともに流入しようとする埃やゴ
ミ等は、第１の面あるいは第２の面に堆積するので取り
除き易くメンテナンスが容易である。

【００５６】請求項２の熱交換素子においては、ヘッダ
部は、各々第１の面、第２の面および第３の面を構成す
る第１の辺、第２の辺および第３の辺を有する三角型の
平板状をなし、複数の一次流流路が第１の辺と第３の辺
とに開口するように形成されるとともに第２の辺は閉塞
されている第１のヘッダ部材と、各々第１の面、第２の
面および第３の面を構成する第１の辺、第２の辺および
第３の辺を有する三角型の平板状をなし、複数の二次流
流路が第２の辺と第３の辺とに開口するように形成され
るとともに第１の辺は閉塞されている第２のヘッダ部材
とが交互に積層されて構成されている。そのため、ヘッ
ダ部を容易に作製することができる。また、第１のヘッ
ダ部材と第２のヘッダ部材は互いに面で接触するのでシ
ール性が容易となる。

【００５７】請求項３の熱交換素子においては、ヘッダ
部は、第１の面および第２の面に沿って延びる第１の細
長部および第２の細長部とからなるひらがなの「く」字
型の平板状をなし、第１の細長部に複数の一次流流路が
形成されるとともに第２の細長部は閉塞されている第１
のヘッダ部材と、第１の面および第２の面に沿って延び
る第１の細長部および第２の細長部とからなるひらがな
の「く」字型を平板状をなし、第２の細長部に複数の二
次流流路が形成されるとともに第１の細長部は閉塞され
ている第２のヘッダ部材とが交互に積層されて構成され
ている。そのため、ヘッダ部の流路長を短くすることが
でき、圧力損失をさらに低減することができる。また、
使用される材料が少なくなり材料費を削減することがで
きる。

【００５８】請求項４の熱交換素子においては、第１の
ヘッダ部材の第１の細長部、および第２のヘッダ部材の
第２の細長部は、先端に行くほど幅が狭くされている。
そのため、幅が狭くされた部分を通過する流体において
は、対向流部に対して直進し易くなり、圧力損失をさら
に低減することができる。また、熱交換素子の組立時に
第１のヘッダ部材および第２のヘッダ部材の方向が容易
に判別できるので、誤って取り付けられることがない。
さらに、使用される材料が少なくなり材料費を削減する
ことができる。

【００５９】請求項５の熱交換素子においては、第１の
ヘッダ部材の第１の細長部は、第１の面の面幅の概略１
／２の長さにされ、かつ第２のヘッダ部材の第２の細長
部は、第２の面の面幅の概略１／２の長さにされてい
る。そのため、ヘッダ部材が削除された部分を通過する
流体においては、対向流部に対して直進し易くなり、圧
力損失をさらに低減することができる。また、使用され
る材料が少なくなり材料費を削減することができる。

【００６０】請求項６の熱交換素子においては、第１の
ヘッダ部材の第１の細長部は、第１の面の面幅の概略１
／２の長さにされ、第１の面に沿う残る部分に、対向流
部を流れる一次流体と同一の方向に流路が形成された第
３のヘッダ部材が配設され、第２のヘッダ部材の第２の
細長部は、第２の面の面幅の概略１／２の長さにされ、
第２の面に沿う残る部分に、対向流部を流れる二次流体
と同一の方向に流路が形成された第４のヘッダ部材が配
設されている。そのため、第３のヘッダ部材および第４
のヘッダ部材が配設された部分を通過する流体において
は、対向流部に対して直進し易くなり、さらに第３のヘ
ッダ部材および第４のヘッダ部材によって整流されるの
で、エアーガイド作用が働き圧力損失をさらに低減する
ことができる。

【００６１】請求項７の熱交換素子においては、各層毎
に並設された複数の流路の両端は、第１のヘッダ部材お
よび第２のヘッダ部材の近傍まで延長されている。その
ため、対向流部の表面積を大きくすることができ、熱交
換率が向上する。

【００６２】請求項８の熱交換素子においては、一次流
流路および二次流流路は、複数の矩形空間が断面梯子状
に形成され、断面においては、橋桁幅が橋脚幅の１０倍
以上の大きさとされ、かつ出口幅が板厚より１０倍以上
の大きさとされている。そのため、圧力損失増加割合を
小さく抑えることができる。

【００６３】請求項９の熱交換素子においては、一次流
流路および二次流流路の断面形状においては、先端に行
くほど幅が大きく形成されている。そのため、ヘッダ部
材の外側を通過する流体においては、対向流部に対して
直進し易くなり圧力損失をさらに低減することができ
る。

【００６４】請求項１０の熱交換素子においては、第１
のヘッダ部材および第２のヘッダ部材は、樹脂製のダン
ボール板材が裁断されて作製されている。そのため、作
製が容易でコストダウンすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の熱交換素子の斜視図である。

【図２】 一次流シートの詳細を示す斜視図である。

【図３】 二次流シートの詳細を示す斜視図である。

【図４】 一次流シートおよび二次流シートが積層され
た状態を図２および図３のIV-IV線で断面にした図であ
る。

【図５】 一次流シートの組立方法を示す。

【図６】 熱交換素子のブロック形状保持のために枠を
取り付けた状態を示す図である。

【図７】 図５の第１のヘッダ部材のVII-VII線に沿う
矢視断面図である。

【図８】 第２のヘッダ部材を一枚のダンボール板材か
ら材料取りする例を示す。

【図９】 本発明の熱交換素子の他の例を示す一次流シ
ートの斜視図である。

【図１０】 本発明の熱交換素子の他の例を示す二次流
シートの斜視図である。

【図１１】 一次流シートの組立方法を示す。

【図１２】 図１１の第１のヘッダ部材のXII-XII線に
沿う矢視断面図である。

【図１３】 第２のヘッダ部材を一枚のダンボール板材
から材料取りする例を示す。

【図１４】 本発明の熱交換素子の他の例を示す一次流
シートの斜視図である。

【図１５】 本発明の熱交換素子の他の例を示す二次流
シートの斜視図である。

【図１６】 一次流シートに一次流体が流れる様子を示
す要部断面図である。

【図１７】 第２のヘッダ部材を一枚のダンボール板材
から材料取りする例を示す。

【図１８】 本発明の熱交換素子の他の例を示す一次流
シートの斜視図である。

【図１９】 一次流シートに一次流体が流れる様子を示
す要部断面図である。

【図２０】 本発明の熱交換素子の他の例を示す一次流
シートの斜視図である。

【図２１】 一次流シートに一次流体が流れる様子を示
す要部断面図である。

【図２２】 本発明の熱交換素子の他の例を示す一次流
シートの部分的な上面図である。

【図２３】 本発明の熱交換素子の他の例を示す一次流
流路の開口部の形状を示したものである。

【図２４】 図２３に示された一次流流路において、Ｃ
＝０の時の圧力損失に対する圧力損失増加割合を縦軸
に、変数ｋを横軸にとったグラフである。

【図２５】 本発明の熱交換素子の他の例を示すヘッダ
部付近の断面図である。

【図２６】 本発明の熱交換素子の他の例を示すヘッダ
部付近の断面図である。

【図２７】 従来の対向流方式全熱交換素子を示す概略
斜視図である。

【符号の説明】

２，１０２ 仕切板、５ 一次流流路、６ 二次流流
路、７ 一次流体、８二次流体、１１ 対向流部、１２
ヘッダ部、１７ 第１のヘッダ部材、１７ａ第１の
辺、１７ｂ 第２の辺、１７ｃ 第３の辺、１８ 第２
のヘッダ部材、１８ａ 第１の辺、１８ｂ 第２の辺、
１８ｃ 第３の辺、２０，１２０ 波形状部、２１ 入
口面（第１の面）、２２ 出口面（第１の面）、２３
入口面（第２の面）、２４ 出口面（第２の面）、２５
シール部材、１１７，２１７，３１７，５１７，６１
７ 第１のヘッダ部材、１１７ａ，２１７ａ，３１７ａ
第１の細長部、１１７ｂ，２１７ｂ，３１７ｂ 第２の
細長部、１１８，２１８第２のヘッダ部材、１１８ａ，
２１８ａ 第１の細長部、１１８ｂ，２１８ｂ第２の細
長部、４１７ 第３のヘッダ部材、Ａ 橋桁幅、Ｃ 橋
脚幅、Ｂ 出口幅、Ｄ＋Ｅ 板厚。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 秋田 裕之 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 中本 眞司 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 土井 全 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の矩形仕切板が所定の間隔を有して
   積層され、両側部をシール部材でシールされ、さらに流
   通路方向を両側部に平行とする流路が、各層毎に両側部
   と直交する方向に複数並設されて構成され、一次流体お
   よび二次流体が各層毎に交互に対向流的に流されて該仕
   切板を介して互いに熱交換される対向流部と、 上記対向流部の両端に各々一個接続され、上記一次流体
   の流入口または流出口に対向する第１の面、上記二次流
   体の流出口または流入口に対向する第２の面、および上
   記対向流部に隣接対向する第３の面を有する概略断面三
   角形状をなし、該第１の面と該第３の面とに開口するよ
   うに形成され上記一次流体の流路となる複数の一次流流
   路と、該第２の面と該第３の面とに開口するように形成
   され上記二次流体の流路となる複数の二次流流路とが、
   上記対向流部の各層に対応して交互に形成されている樹
   脂製のヘッダ部を有することを特徴とする熱交換素子。
2. 【請求項２】 上記ヘッダ部は、 各々上記第１の面、第２の面および第３の面を構成する
   第１の辺、第２の辺および第３の辺を有する三角型の平
   板状をなし、上記複数の一次流流路が上記第１の辺と上
   記第３の辺とに開口するように形成されるとともに第２
   の辺は閉塞されている第１のヘッダ部材と、 各々上記第１の面、第２の面および第３の面を構成する
   第１の辺、第２の辺および第３の辺を有する三角型の平
   板状をなし、上記複数の二次流流路が上記第２の辺と上
   記第３の辺とに開口するように形成されるとともに第１
   の辺は閉塞されている第２のヘッダ部材とが交互に積層
   されて構成されている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】 上記ヘッダ部は、 上記第１の面および第２の面に沿って延びる第１の細長
   部および第２の細長部とからなるひらがなの「く」字型
   の平板状をなし、上記第１の細長部に上記複数の一次流
   流路が形成されるとともに第２の細長部は閉塞されてい
   る第１のヘッダ部材と、 上記第１の面および第２の面に沿って延びる第１の細長
   部および第２の細長部とからなるひらがなの「く」字型
   を平板状をなし、上記第２の細長部に上記複数の二次流
   流路が形成されるとともに第１の細長部は閉塞されてい
   る第２のヘッダ部材とが交互に積層されて構成されてい
   る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】 上記第１のヘッダ部材の上記第１の細長
   部、および上記第２のヘッダ部材の上記第２の細長部
   は、先端に行くほど幅が狭くされていることを特徴とす
   る請求項３記載の熱交換素子。
5. 【請求項５】 上記第１のヘッダ部材の上記第１の細長
   部は、上記第１の面の面幅の概略１／２の長さにされ、
   かつ上記第２のヘッダ部材の上記第２の細長部は、上記
   第２の面の面幅の概略１／２の長さにされていることを
   特徴とする請求項３記載の熱交換素子。
6. 【請求項６】 上記第１のヘッダ部材の上記第１の細長
   部は、上記第１の面の面幅の概略１／２の長さにされ、
   上記第１の面に沿う残る部分に、上記対向流部を流れる
   一次流体と同一の方向に流路が形成された第３のヘッダ
   部材が配設され、 上記第２のヘッダ部材の上記第２の細長部は、上記第２
   の面の面幅の概略１／２の長さにされ、上記第２の面に
   沿う残る部分に、上記対向流部を流れる二次流体と同一
   の方向に流路が形成された第４のヘッダ部材が配設され
   ていることを特徴とする請求項３記載の熱交換素子。
7. 【請求項７】 上記各層毎に並設された複数の流路の両
   端は、上記第１のヘッダ部材および上記第２のヘッダ部
   材の近傍まで延長されていることを特長とする請求項３
   乃至６のいずれか記載の熱交換素子。
8. 【請求項８】 上記一次流流路および上記二次流流路
   は、複数の矩形空間が断面梯子状に形成され、断面にお
   いては、橋桁幅が橋脚幅の１０倍以上の大きさとされ、
   かつ出口幅が板厚より１０倍以上の大きさとされている
   ことを特徴とする請求項２乃至７のいずれか記載の熱交
   換素子。
9. 【請求項９】 上記一次流流路および上記二次流流路の
   断面形状においては、先端に行くほど幅が大きく形成さ
   れていることを特長とする請求項２乃至８のいずれか記
   載の熱交換素子。
10. 【請求項１０】 上記第１のヘッダ部材および上記第２
    のヘッダ部材は、樹脂製のダンボール板材が裁断されて
    作製されている請求項２乃至９のいずれか記載の熱交換
    素子。