JPS5831288A - 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】 本発明は屋外空気の吸気と室内空気の排気存ど吸ＪノＩ
同時に行なう換気装置などに用いる熱交換器に関するも
ので、その目的は蓄熱、蓄湿性のあるエレメントをもっ
た静止型顕熱交換器を使って、吸排の風の流れ方向を両
方向とも周期的に同時に逆転させつつ熱交換換気するこ
とにより、より高効率の全熱交換機能をもち、かつ、多
機能を有す熱交換器を提供することにある。

従来、空調換気扇に用いられている熱交換器として透過
式全熱交換器がある。このエレメントの仕切板には、紙
のように透１７１！性と熱透過性をもったものが使用さ
れており、仕すノ板によって仕切られた各層間を吸気流
と１Ｊ１気流が交互に一定方向に通過することにより、
仕切板を通して全熱交換を行々う方式で、一般に全熱交
換効率Ｉ；Ｉ６５〜６０％と低い。一方、これらの仕切
板ｆ（を通気性をもっているので、通常１５％前後の空
気のもれは避けられなく、有効換気量を下げる原因とも
なっている（もっとも、このことｄ、みかけの全熱交換
効率を上げる結果にもなっているのだが）。１／こ、エ
レメントの各層の中を流れる気流の方向が変化しないの
で、エレメントの気流式１−１部分にｆｑｌ、？’ｔ、
こシが蓄積しやすく、フィルターが心安のみならず、３
、−　。

熱交換器入口部の清掃がメインテナンス項目として定期
的に必要である。丑だ、この種熱交換器のエレメントは
目プｔｂを起し安く、このことがエレメントの寿命を短
かくする主因ともなっている。

Ｊ−だ、この種空調換気扇の機能は全熱交換換気のみで
あるので、換気扇の設置に有効な場所も、稼動に有効な
時期も限定されているのが現状である。

本発明は上記従来の静止透過式全熱交換器の空調換気扇
の欠点を解消するものである。

以下にその一実施例を図面にもとすいて説明する。第１
図は実施例の全熱交換器の構成を示す一部外観図である
。この外形は従来のものと全く同一である。図中１は仕
切板、２は間隔板である。

第２図は仕切板１の断面図である。これはアルミ板３の
表面に吸湿性物質として、酸化アルミニウムの層４およ
び４′をつけたものである。この仕切板１は蓄熱、蓄湿
、熱透過性はもっているが、透湿性はもっていない。間
隔板２は仕切板１と同一の材質のものを使用している。

第２図において、風の流れる方向（図中矢印方向）を周
期的に（こ高温高湿の夏の室外雰囲気を３３℃６０％、
冷房中の室内雰囲気を２６℃６０％に設定した場合、第
２図の矢印方向の風の流れの場合に←１、室夕１側から
室内へ入る高温高湿の空気流に接触するととにより、仕
切板１の上面は高温になる。捷だ、吸ｒ！ｉｄ。

材４に外気流中の湿分が吸着するので、吸着熱や凝縮熱
が発生し、仕切板１の−に曲部の温度をさらに上昇させ
る。一方、仕切板−Ｆ面部Ｕ１低ｆｆ、Ｈ低湿の室内か
らの空気流との接触によって冷やされるのみならず、前
サイクル中の外気通過時に４′に吸着した水分の脱着の
ため、吸熱反応がおこるので、さらに冷や烙れる。これ
ら一連の現象により、吸Ａｓｓ性をもたせぬ仕切板１の
場合よりも、仕切板１の−にＦの温度差が大きくなるた
め、単なる顕熱交換器よりも仕切板１全通しての顕熱移
行［１１が多くなる。さらに、この方式の利点は室外側
から持ち込Ｊ７１．た顕熱と仕切板ｌの室外側表面で発
生する吸着熱を、仕切板１を通して室内からの排気中に
移し、１１１び室外側へ枡出烙す以外に、仕切板１に蓄
熱応せ次のサイクル時に、室内からの排気中に放熱させ
、室外へＪ）１出さす機構も加わるので、従来の透過式
に比べ、室外から室内への顕熱移行が減少し、顕熱交換
効率が増大することにある。なお潜熱移行は従来は仕切
板１中の透湿によって行々つだが、今回の方式では蓄湿
、脱湿方式で行なう点が異なるが、測定結果ではこの両
方式による大きな差は得られていない。

第３図はこの方式の熱交換効率の測定法を示したもので
、第４図は得られた結果である。

回転方向を変えられるようにしである。風量はと換スイ
ッチを入れてから４秒後には２６００回転の定常値にな
ることが測定結果から確かめられている。■＠θＯの位
置に温度センサーと湿度センサーをセットし、その変化
を記録計に書かせるようにした。使用している温度計は
タンタルの静電容素の変化を利用したもので、応答性し
３０やく、数秒後に平衡値の９５％１で達するものであ
る。このようなテスト装置を前記の室外側と室内側の温
湿度条件に七ソトシた２つの恒温恒湿の部屋間にセット
して、３０秒サイクルで風の流わの方向を周期的に逆転
した場合の全熱交換効率の変化回、第４図の■のようで
あった。図中■ｒ１これを３０秒間の平均値としてなら
したものである。■は従来の全熱交換器で仕切板に防燃
紙２間隔板にクラフト紙を使ったもので、大きさ形状と
も新方式のものと同一のものをとのテスト装置にセット
して、風の流れを逆転させｈい従来の方式の場合の全熱
交換効率の測定結果である。この結果から分かるように
、今回のいわゆる蓄熱透過式と名ずけてもよい方式のも
のは、従来の透過式全熱交換器に比べ、全熱交換効率が
格段に向」ニしている。なお図中横軸はファン回転方向
切換時からの経過時間を示す。

、　　第６図はこの方式を利用して製作した空調換気扇
の実施例の模式図であり、第６Ｎｄその外観図で７　・
　＝ ある。図中１２は熱交換器、８　、８’はファンで実際
ば１モータ、２ファン形式をとっているシロッコファン
である。９１１ｉ前面ハネルであるルー、＜−１！ に一定方向である。熱交換器内部を通る気流の方ｚ 向の反転にＪ：、熱交換器を第６図中の矢印１１のよう
に３０秒間に一回、約−秒間で周期的に９０’スウイン
グさす方法で行なっている。

ｚ このような方式の空調換気扇では、熱交換器１をスウィ
ングさせないで固定して運転すれば、熱交１に 換器す内部を通過する風の流れの方向が常に一定方向と
なるので、仕切板を通しての顕熱交換機構のみが生かさ
れるので、顕熱交換換気が行なえ、従来の空調換気扇で
は運転が不可能であった。湿気の多い場所、つまり、地
下室やトイレ、浴室、台所などの顕熱交換換気が可能と
なり、利用可能範囲や時期を拡大できるという利点をも
っている。

また、潜熱交換は仕切板を通しては行われないが、顕熱
交換は仕切板を通して行なわれるのみならず、エレメン
トの蓄熱、放熱を通して行なわれるものも加わるので、
熱交換効率を透過式のものに比べて、相当高くすること
が可能である。斗た、仕切板には通気性がないため、仕
切板を通しての空気のもれもなくなる。さらに、風の流
れの方向は周期的に逆転させているので、エレメント入
［］へほこりかた丑ることなく、フィルターが不要にな
るのみか、エレメントの掃除というメンテナンスも不要
となる。丑だ、透過式のＪ−うにエレメントの表面に目
す１りが起わ、エレメントの１８命が短かくなるという
こともなくなる。←−Ｗ１４ｄｋ似−’　　−：ｎ−Ｍ
ｌ−４１旧−旧脂ふもなお、上記実施例においては熱交
換部をスウィングさせているが、熱交換器ｄ、固定して
風向を変えてもよい０また熱交換器は仕切板と間隔板を
積層する構造を示したが仕切板として金属板等を用いた
ときは間隔板を用い寿くとも風路を確保できる。

以上のように本発明の熱交換器でに１１、熱交換効率が
従来のものより格段に高く、Ｊ−たｂ〃１熱交換換９・
　−′ 気が行々え、熱交換器のメンテナンスも不要、フィルタ
ーも不要、寿命も極めて長く、さらに顕熱交換換気もで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の熱交換器の一部外観図、第
２図は第１図の構成要素である仕切板の構成図、第３図
は全熱交換効率を測定するための装置の概念図、第４図
は本発明の一実施例の余熱視図である。 １・・・・・・仕切板、２・・・・・・間隔板、３・・
・・・・アルミ板、４　、４’・・・・・・酸化アルミ
ニウム層、５・・・・・熱交換器、６．６’、８．８’
・・・・・・ファン、７・・・・・・側壁、９・・・・
・・前面パネル、１０．１０’・・０．・シャッタ、１
２・・・・・・熱交換器。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１基部　
１　図 １享ぞ内イｒｓ　ンシ゛ｌ） 第　３　ヌ ７ ／ 第　４　図 ファン回転方向切替後の経過時間 第５図 第６図 ０ 手続補正書 １１？ｌｎ＋　！；’７　年ｚ　Ｊ］　ｚＯｎ昭和６６
年１．５′許願第１２８９５２　　弓２発明の名称 熱交換器 ３補正をするに 事イ′１との門（系　　　　　　特　　許　　　出　　
　１頭　　人住　所　　大阪府門真市大字門真１００６
番地名　称　（５８２）松下電：（；コ産業株式会と１
４代表者　　　　１１１　　　下　　俊　　彦４代理人
　〒５７１ 住　所　　大阪府門真市大字閂真１　（］　ＯＧ番地松
下電器産業１′Ｉ、式会ト１．内 ５補正の対象 （１）明細書全文 （２）図面 ２、−コ・ ６、補正の内容 （１）明細書全文を別紙の通り補正する。 （２）第２図を別紙の通り訂正する。 （３）第３図を別紙の通り訂正する。 （４）第５図を第５図（イ）とし別紙の通り訂正する。 （６）第５図（ロ）を別紙の通り追加する。 （６）第６図（イ）および（ロ）を別紙の通り追加する
。 （７）第６図を第７図とする。 訂１Ｆ明細１１） １、発明の名称 熱交換器 ２、！時ｒｒ精求の範囲 （１）伝熱性を有するが、非透湿ｆｌの仕切板を百家間
隔を置いて複数層に重ね合わぜ、−次気流と二次気流と
が前記仕切板の各層間を交互にｉ１ｆ＋る９１：うに形
成し、前記仕切板に蓄湿性と蓄熱１’ｌをもｌｉぜ、前
記−次気流と二次気流を周期的に９．換する熱交換器。 （２）前記什９ノ板の間に間隔板４：設け、前ム１シ仕
ＩＪＪ板と間隔板に蓄熱性と蓄湿（４＋“を１、＋１だ
ぜん！１．′１°π１゛品求の範囲第１項記載の熱交換
器。 ３、発明の詳細な説明 本発明は屋外空気の吸気と家内空気の川伝んど吸抽同時
に行なう換気装置などに用いる熱交換８Ｋに門するもの
で、その目的は蓄熱、蓄？！ｌ岬１のあるエレメントを
もった顕熱交換器を使って、吸刊気を周期的に交１負（
すなわち、その通路において族１１ＪＩ的に吸気とりＩ
気を交げに通過）させて熱交換換気することに、１：す
、より高効４′の全熱交換機能をもち、かつ、多機能を
有す熱交換器をｉＭ出することにある。 従来、空調換気扇に用いられている熱交換器として透過
式余熱交換器がある。このエレメントの仕切板には、紙
のように透湿性と熱透過性をもったものが使用されてお
り、仕切板によって仕切られた各層間を吸気流と刊気流
が交互に一定方向に通過することにＪ：す、仕切板を通
して全熱交換を行なう方式で、一般に余熱交換効率は５
５〜６゜チと低い。一方、これらの仕切板は通気性をも
っているので、通常１６％前後の空気のものは避けられ
なく、有効換気量を下げる原因ともなっている（もっと
も、このことはみかけの全熱交換効率を上げる結果にも
なっているのだが）。！ｒ、た、エレメントの各層の中
を流れる気流の方向が変化しないので、エレメントの気
流入口部分には、はこりが蓄積しやすく、フィルターが
必要のみならず、熱交換器入口部の清掃がメインテナン
ス項目として定期的に必要である。また、この種熱交換
器のエレメントは目づまりを起し安く、このことがエレ
メントの寿命を短くする主因ともなっている。 また、この様空調換気扇の機能は全熱交換換気のみであ
るので、換気扇の設置に有効な場所も、稼動に有効な時
期も限定されているのが現状である。 本発明は上記従来の静上透過式全熱交換器の空調換気扇
の欠点を解消するものである。 以下にその一実施例を図面にもとすいて説明する。第１
図は実施例の全熱交換器の（ＩＩ成６丁示す一部外観図
である。この外形に従来のものど全く同一である。図中
１は仕切板、２は間隔４Ｂである。 第２図は仕切板１の断面図である。こＪｌはアルミ板３
０表面に吸湿性物質として、酸化アルミニウムの層４お
よび４′ヲつけたものである。この仕ＬＪＩ板１は蓄熱
、蓄湿、熱透過性に１２もっているが、透湿性はもって
いない。間隔板２幻］什ｂノ板１と同−内からの空気を
流しているが、この空気を周期的に交換することである
。なお第２図では仕切板１の両１１１において空気を入
れ換えるとその流れる方冷房中の室内雰囲気を２６Ｃ５
０％に設定した場合、第２図の矢印方向の風の流れの場
合には、室間側から室内へ入る高温高湿の空気流に接触
することにより、仕切板１の上面は高温になる。寸だ、
吸湿イ′Ａ４に外気流中の湿分が吸着するので、吸着熱
や凝縮熱が発生し、仕切板１の上面部の温度をさらに」
二昇させる。一方、仕切板下面部は低温低湿の室内から
の空気流との接触によって冷やされるのみならず、前サ
イクル中の外気通過時に４′に吸着した水分の脱着のた
め、吸熱反応がおこるので、さらに冷やされる。これら
一連の現象により、吸湿性をもたせぬ仕切板の場合より
も、仕切板１の」二下の温度差が大きくなるため、単な
る顕熱交換器よりも仕切板１を通しての顕熱移行量が多
くなる。さらに、この方式の利点は室外側から持ち込１
れた顕熱と仕切板１の室外側表面で発１１する吸着熱を
、仕切板１を通して室内からの排気中に移し、再び室外
側へ排出さす以外に、仕切板１に蓄熱させ次のサイクル
時に、室内からの４４１気中に放熱させ、室外へ４シ１
出さす機構も加わるので、従来の透過式に比べ、室外か
ら室内への顕熱移行が減少し、顕熱交換効率が増大する
ことにある。なお潜熱移行は従来は仕切板１中の透湿に
よって行なったが、今回の方式では蓄擢、脱湿方式で行
なう点が異なるが、測定結果でに１この両方式に３１：
る大きな差は得られていない。 埋り 第３図はこの方式の熱交換効率の測定法を示したもので
、第４図は得られた結果である。 図中５は熱交換器で、大きさは１６ｉ０　　Ｘ２６０゜
６．６′はプロペラ式のファン、７は側壁である。 ファンは正逆回転方向を変えられる」：うに（ッである
。風量はどちらの方向でも２．ｒｓｍ’／ｗｎ　Ｋ　ナ
ルＪ：うにセットしている。ファン６．６′の回転方向
を逆転させた場合、切換スイッチを入れてから４秒後に
は２６００回転の定常値になることが１ｌｌｌｌ定結果
から確かめられている。４２口、）・、二の位装置に温
度センサーと湿度センサーをセットし、その変化を記録
計に書かせるようにした。使用している湿度削はタンタ
ルの静電容量の変化を利用したもので、応答性ははやく
、数秒後に平衡値の９６係まで達するものである。この
ようなテスト装置を前記の室外側と室内側の温湿度条件
にセットした２つの恒温恒湿の部屋間にセットして、３
０秒ザイクルで風の流れの方向を周期的に逆転した場合
（すなわち、室内からの空気の流れる通路と室外からの
空気の流れる通路が入れ変わる）の全熱交換効率の変化
は第４図のへのようであった。図中Ａ′はこれを３０秒
間の平均値としてならしたものである。Ｂは従来の全熱
交換器で仕切板に防燃紙２間隔板にクラフト紙を使った
もので、大きさ形状とも新方式のものと同一のものをこ
のテスト装置に七ソトシて、風の流れを逆転させない従
来の方式の場合の全熱交換効率の測定結果である。 この結果から分かるように、今回のいわゆる蓄熱透過式
と名ずけてもよい方式のものは、従来の透過式全熱交換
器に比べ、全熱交換効率が格段に向」ニしている。なお
図中横軸はファン１す１転方向切換時からの経過時間を
示す。 第５図イ２口はこの方式を利用して製作した空調換気扇
の実施例の模式図であり、第６図にＪ、その外観図であ
る。図中１２１ｄ熱交換器、８，８′はファンで実際は
１モータ、２ファン形式をとっているシロッコファンで
ある。９は前面パネルであるルーバーである。１０．お
よび１０′はシャッターであり、運転休止中は閉じられ
ている。ここではファン８，８′の回転方向は常に一定
方向である。熱交換器１２内部を通る気流の周期的な交
換は熱交換器１２を第５図中の矢印１１のように３０秒
間に一回、約−秒間で周期的に９００スウイングさす方
法で行なっている。第６図イと口の相違点は熱交換器を
９００回転させている点である。各々の状態における熱
交換器内の空気の種類と流れの方向を第６図イ１口に示
す。 このような方式の空調換気扇では、熱交換器１２をスウ
ィングさせないで固定して運転すれば、熱交換器１２の
内部を通過する風の流れの方向が常に一定方向となるの
で、仕切板を通しての顕熱交換ＰＡ描のみが生かされる
ので、顕熱交換換気が行なえ、従来の空調換気扇では運
転が不可能であった湿気の多い場所、つまり、地下室や
トイレ、浴室、台所などの顕熱交換換気が可能となり、
利用可能範囲や時期を拡大できるという利点をもってい
る。 また、潜熱交換は仕切板を通しては行われないが、エレ
メントの蓄湿、放湿を通して行なわれる、また顕熱交換
は仕切板を通して行なわれるのみならず、エレメントの
蓄熱、放熱を通して行なわれるものも加わるので、熱交
換効率を透過式のものに比べて、相当高くすることが可
能である。また、仕切板には通気性がないだめ、仕切板
を通しての空気のもれもなくなる。さらに、風の流れの
方向が周期的に逆転する部分のエレメント入口部へはほ
こりがたまることがなく、フィルターが不要になるのみ
か、エレメントの掃除というメステナンスも不要となる
。また、透過式のようにエレメントの表面に目すまりが
起り、エレメントの寿命が短かくなるということもなく
なる。 なお、上記実施例においては熱交換部をスウィングさせ
ているが、熱交換器は内定してダンパー操作などに」：
り風向を変えてもよい。寸た熱交換器は仕切板と間隔板
を積層する構造を示（７たが仕切板として金属板等を用
いたときは間隔板を用いなくとも風路を確保できる。 以」二のように本発明の熱交換器では、熱交換効率が従
来のものより格段に高く、斗た顕熱交換換気が行なえ、
熱交換器のメンテナンスも不要、フィルターも不要、寿
命も極めて長くできる。 ４、図面の簡単な説明 第１図は本発明の一実施例の熱交換器の一部外観図、第
２図は第１図の構成要素である仕切板の構成図、第３図
は全熱交換効率を測定するだめの装置の概念図、第４図
は本発明の一実施例の熱交空気の流れを示す図、鵜＃憫
丼大呑コ第７図１１７１．第５図の斜視図である。 １・・・・・・仕切板、２・・・・・・間隔板、３・・
・・・・アルミ板、４　、４’・・・・・・酸化アルミ
ニウム層、５・・・・・・熱交換器、６．６’、８．８
’・・・・・・ファン、７・・・・・・（ｌＩＩｌ壁、
９・・・・・前面パネル、１０，１０′・・・・・・シ
ャッタ、１２・・・・・・熱交換器。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名菓　
２　図 第５図 ｔイ） 第６図 第　　７　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）伝熱性を有するが、非透湿性の仕切板を所定間隔
   を置いて複数層に重ね合わせ、−次気流と二が交錯スる
   ように形成し、前記仕切板に蓄湿性と蓄熱性をもたせ、
   前記−次気流と二次気流の流れの方向を周期的に逆転さ
   せる熱交換器〇（２）前記仕切板の間に間隔板を設け、
   前記仕切板と間隔板に蓄熱性と蓄湿性を持たせた特許請
   求の範囲第１項に記載の熱交換器。 秋 （３）前記仕切板は金ＰＡＭの表面を蓄湿性の材料でコ
   ーティングして構成した特許請求の範囲第１項に記載の
   熱交換器。