JPS61184396A - 全熱交換素子 - 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】 イ　発明の目的 産業上の利用分野 本発明は全熱交換器に関するものである。

最近、住宅やビルの換究装置として熱交換器が利用され
る様になシ、特に顕熱交換だけではなくＭ熱交換も同時
に行なうという全熱交換器が非常に有用なものとして普
及しつつある、この全熱交換は熱交換すべき２種の気流
を熱伝導性と透湿性を有する素子で仕切って達成される
ものである。本発明はこの全熱交換素子に関するもので
ある、 発明の動機となった所論 この全熱交換素子においては、潜熱交換性を向上させる
ことと気流の移行を防出するためのガスバリヤ−性を向
上させることが大きな課題とされている。

ここで、この課題について本発明者等の研究によって得
た所論を説明する、 一般に潜熱交換性を向上させるには透湿性を向上させて
やればよいのであるが、多孔質基材に親水性物質をコー
ティング処理して素子を得る場合には、その基材やコー
ト層の物性としては下記のａ−ｅの如き条件を満たすこ
とが、その透湿性の向上に寄与するのである。

ａ　基材の通気性が大きいこと、換言すれば透気度の低
いことが望ましいのである。しかし透気度が低いことは
、反面、ガスバリヤ−性が低下するのでそれを改良する
ためにサイズ度の高い基材に水溶性高分子をコーティン
グするが、この処理によつて透湿性の低下も避けられな
いのである。

ｂ　基材の厚みが小さい方が良い、しかし前記の透気度
の影響の方が大きく透湿性向上要因としては中程度であ
る、この厚みが小さくな−ると強度とか保型性が低下す
るというマイナス要因にもなるのである、 Ｃ基材の親水性が大きいことが望ましい。この要因も透
気度に比べてその影響力は小さいものである、この基材
の親水性が大き過ぎると湿潤時の寸法安定性が低下する
というマイナス要因にもなるのである。

ｄ　コート層の親水性が大きいことが必要である。この
要因は水溶性高分子に吸湿ＩＦｑを併用することによっ
て解決できるものである、ｅ　コート層の厚みが小ζく
かつフィルム層を形成することが望ましい、つ普り親水
性物質の付着量を如何に少なぐしてフィルムを形成させ
るかが重要な条件となるのである。

次に、ガスバリヤ−性を向上させる要因としては下記の
ａ　ｚ　ｂの様な条件があげられる。但しこの場合も基
材上にコーティング処理しフィルムを形成させて素子を
得る場合に関するものであることは勿論である。

ａ　コート液の基材への浸透が少ないことが必要である
。

これは次の３点が大きな要因となるものである。

（１）基材のサイズ度が高いこと （１１）　　コート液の粘度が高いこと粘度が高いこと
により浸透は防旧しやすい。

しかし高粘度ということは濃度も高（、したがって一般
に表面凹凸が５〜２０μである多孔質基材に、例えば８
ｇ／ゴ〔理論厚５〜７μ〕の水溶性高分子フィルム層を
形成することが困難となるためあまり高粘度にはできな
いのである。

０１１）基材がち密なこと。この要因は逆に透湿性の低
下を来すことになるのである。

ｂ　水溶性高分子の付着量の多いこと。この要因は逆に
透湿性を低下させ、吸湿剤によってヘトツキが生じやす
いなどのマイナス要因ともなるのである。

以上の様に透湿性向上とガスバリヤ−性向上を得るため
の諸条件について検討してみると、マイナス要因がなく
その双方を共に向上させ満足させる手段としては、下記
の３条件を満たすことが最も望ましいと結論されるので
ある。

■　基材のサイズ度が高いこと ■　基材の通気性が高いとと（透気度が低い）Ｏ水溶性
高分子の付着量が少ないこと 従来の技術 従来の全熱交換素子としては、例えば特公昭５２−１５
０７１号公報に、通気性多孔性物体にハロゲン化リチウ
ムが添加された水溶性高分子の溶液を含浸又は塗装して
なるものが開示されているが、これは前記した所論によ
って得られた結論の様に基材のサイズ度と透気度及び水
溶性高分子の付着量という重大な要因については何ら論
じられたものではなく、その結果得られている全熱交換
素子もその性能上法して満足できるものではなかったの
である。

また、基材のサイズ度について論じられている従来技術
としては特公昭５８−４６３２５号公報があげられるが
、これはあくまでも基材のサイズ、度だけであシ、その
透気度についてもまた水溶性高分子の付着量についても
全く論じられていないのである。

発明が解決しようとする問題点 本発明者等は、前述した所論に基づいて全熱交換素子を
開発した従来技術が全く存在しないことに気付き、根本
的に全熱交換素子を再検討する必要があると考えたので
ある。

すなわち本発明の目的は、前述の所論による結論から、
基材のサイズ度、基材の透気度、水溶性高分子の付着量
について徹底的に研究し、最も理想的な全熱交換素子を
得ようとするものである、 口　発明の構成及び作用 本発明の構成は、多孔質基材に水溶性高分子と吸湿剤と
をコーティング処理したシート状物であって、前記多孔
質基材の透気度が２秒／１ｏ（’ｉｃｅ未満でそのサイ
ズ度が５０秒以上であｐ、前記水溶性高分子の付着量が
８　ｇｌｒｄ以下であって、かつこの処理後の前記シー
ト状物の透気度が３０秒／１ｎｌｌｃｃ以上になってい
ることを特徴とする全熱交換素子、を要旨とするもので
ある。

問題点を解決するための手段 前述の所論に基づく研究の結果、多孔質基材の透気度が
２秒／１００ｃｃ未満、そのサイズ度が５０秒以上、水
溶性高分子の付着量が８　ｇ／ｒｄ以下、という条件を
満足し、しかも得られた全熱交換素子シートの透気度が
３０秒／　１　ｎ　ｎ　ｃｃ以上であることが最もすぐ
れた結果を得るものであるということを見い出したので
ある。

この多孔質基材の透気度が２秒／１ｎＯｃｃ未満である
ということは、非常に粗いシートであると云えるのであ
る。

つまりＪ工Ｓ規柊において透気度の測定法として、Ｊ］
：５−Ｐ８１１７法があるが、この中でその適用範囲と
して２〜１８００秒／１（ｌｎｃｃと記されていること
からも、２秒／　１　ｎ　ｎ　ｃｃ未満の透気度という
のは非常に目の粗い多孔質基材となっているのである。

この透気度が２秒／１００ｃｃ以上の基材では前述の所
論より本発明の目的が達成できなく、なることはいうま
でもない。

また、この基材のサイズ度が５０秒以上ということはか
なシ撥水性が高い基材であシ、１：れはｙｒｓ＝ｐ８１
２２によって測定される値である、このサイズ度として
好ましい範囲は２００〜１０００秒であり、５０秒未満
ではコート層が含浸しやすく、一方１０００秒をこえる
と撥水性が強くなり過ぎてコート層と基材が剥離しやす
くなり、たシ、またコート液の表面張力の影響が大きく
なってフィルム層が形成されにくくなるのである。

この二つの条件を満たす多孔質基材としては、保型性、
加工性、ｉ多孔性の点で繊維質基材であることが好まし
く、さらに、コスト、すぐれた保型性、均一な微多孔性
の点で紙材であることが一層望ましいものである、 しかもこの紙材層中にガラス繊維を混抄すると、湿潤時
の寸法安定性、パイプ成型性の良い剛直性Ｃ保型性）、
通気性向上等に非常にすぐれた効果が得られるのである
、なお、このガラス繊維としてはその直径が３〜１０μ
の範囲であり、かつその紙材への混抄率が１０〜３０係
であることが好ましい条件となるものである。

このガラス繊維の直径が３μ以下ではその効果が少なく
一方１０μ以上では基材の強度が低下しチクチクした刺
激性が出現して好捷しくないのである。、またその混抄
率が１０％以下では′混抄効果が少なく一方３０チ以上
では強度が低下し馳、くなるのである、 この様な多孔質基材にコーティングされる水溶性高分子
としては、ポリビニルアルコール、澱粉、ポリアクリル
アミド、ポリアクリル酸ソーダ、メチル化セルロース等
があげられ、この水溶液に下記の如き吸湿剤を添加して
前記の多孔質基材にコーティングしてやればよいのであ
る。

この吸湿剤としては、例えば塩化リチウム、塩化カルシ
ウム、臭化リチウム等の無機塩類や、酢酸カリウム、塩
酸グアニジン、トリエチレングリコール等の有機物質な
どであり、従来より乾燥剤や除湿剤として使用されてい
るものが好適に用いられるものである。

前記水溶性高分子とこの吸湿剤の配合釣合は、水溶性高
分子１００重量部に対して吸湿剤が固形分比で１０〜１
０１１重量部であることが望せしいものである。

この水溶性高分子と吸湿剤との混合物で前記の多孔質基
材にコーティング処理するのであるが、この水溶性高分
子の付着量が８ｇ／ｍ’以下であることが必要とされる
のである。

この付着量のさらに好ましい範囲は２〜５ｇ／ゴであシ
、２ｇ／ゴ以下ではフィルム形成性が困難となるのであ
る。しかし、この付着量が少なくてもフィルム形成が得
られるものであれば良いことは勿論で、フィルム形成が
可能な最低量の付着量であることが最４”ＪＪＬいので
ある。したがって一方、この付着量が８　ｇ／ｒｒｌを
こえる場合はフィルム形成性は良いのであるが透湿性が
低下し吸湿剤によるベトッキが出るなど不適切な付着量
となるのである。

そして、このコーティング処理後の最終シート状物の透
気度が３０秒／１ｎｎｃｃ以上であることが要求される
のである。

この最終シート状物の透気度の好ましい範囲は１００〜
２０００秒／　１　ｎ　ｎ　ｃｃであ、す、１００秒／
１（１０ｃｃ以下でややガスバリヤ−性が低下し、３０
秒／　１　ｎ　ｎ　ｃｃ未満ではガスバリヤ−性の低下
が著るしく不適切になるのである、一方この透気度が２
０００秒／１ｎｎｃｃ以上になると表面におけるコート
剤が多くなり過ぎて塩化リチウムなどの吸湿剤の移行現
象が起、す、表面にべ゛トッキが出て来たシ１耐水接着
性が低下して来るのである。

本発明において、この最終製品であるシート状物が難燃
性であることが事故防止上望ましく、例えば吸湿剤とし
てグアニジン塩等の難燃剤を開用してやると素子全体が
難燃化され好ましい効果を得るものである。なお、多孔
質基材が可燃性の場合は難燃剤配合の水溶性高分子フィ
ルム層をその両面に形成してやるとすぐれた難燃性が達
成されるものである。

実施例 バルブと直径７μ長さ１０ｍのガラス繊維とを使用して
、サイズ度と透気度を変化させた各種多孔質基材を製造
し、ついでこれらの片面にポリビニルアルコール８０チ
と塩化リチウム２０％（固形分比）からなるコート配合
物の水溶液ヲコーティング処理し、そのポリビニルアル
コール付着量を種々変化させた各種シート状物を製作し
て全熱交換素子とした。

この各種多孔質基材の物性とそのポリビニルアルコール
付着量とを一覧表としてまとめると第１表の如くである
。

なお、実験随３はカレンダー加工によりち密化したのち
コート処理したものである。

この表より本発明に相当する実験は、随１、ｍ４、随７
の３点であり、その中でも随１が最も好ましく、Ｎ１１
４はサイズ度がやや低いこと、Ｎｌ１７ハポリビニルア
ルコ一ル付着量がやや多い実験例となっている。

この様にして得られた８種類の各シート状物について、
その透気度を測定し、またベトッキを感触テストした。

ついでこれらによって各々全熱交換器を製作してその潜
熱交換効率、炭酸ガス移行率を測定した。

なお、との全熱交換器としては、各シート状物にて内径
６ｆｆ長さ１ｍのパイプを多数作成し、このパイプ５０
本を５ｆｆ間隔に並べて両端にマウスピースを取付け、
これを１０段に５ｆｆ間隔に積層し合計５００本のパイ
プからなるパイプ式全熱交換器とした。そしてパイプ内
にＲＨ６５１３２”Ｃの外気を通し、パイプ外周にＲＨ
４０％２５゛Ｃの室内空気を外気に対向流させて通し、
テストしたのである、 第２表にこれらの各測定結果をまとめて示す、ナシ、ベ
トッキは◎印がベトッキ全くナシであり、○印がベトッ
キのほとんどないことを示し、Ｘ印がベトッキの多いこ
とを示している、この第２表より、本発明実施例に相当
するｍｌ。

８１４、ＮＩＬ７はいずれも非常に良好な結果となって
おり、特に実験寛１が基材条件、ポリビニルアルコール
付着量が最も理想的であるためとりわけ優秀な結果とな
−ている。、随４ではサイズ度がやや低い基材であるた
め最終シートの透気度が少し低（炭酸ガス移行率が僅か
に高くなっていル！また随７についてはポリビニルアル
コール付着量がやや多いためシート透気度が少し高く潜
熱交換効率が僅かに低くなっている。

これらに比べて基材透気度の高いＮａ２やＮｌ１３は潜
熱交換効率が低くな−ているし、基材サイズ度の低い随
５ではシート透気度が低く炭酸ガス移行率が高ぐてガス
バリヤ−性に劣るものとなっている。、甘たポリビニル
アルコールをコーティング処理しない随６では当然に炭
酸ガス移行率が極端に高くガスバリヤ−性がなく、一方
ポリビニルアルコール付着量の多過ぎる随８はガスバリ
ヤ−性は良好であるが潜熱交換効率がやや低いしベトッ
キが大きく不適当となっているのである、 以上の結果、全熱交換素子としては、基材の透気度とサ
イズ度、そして水溶性高分子等のコーティング処理物の
付着量が畢も重要な要因であ′５午とが判り、これらの
値が本発明において示した数値限定条件を満たすことに
より最もすぐれた全熱交換素子になると結論されるので
ある。

ハ　発明の効果 以上詳細に説明した様に、本発明は前述した所論に基づ
いて、種々なる要因・条件を根本的に検討し直して得ら
れた全熱交換素子であって、その多孔質基材の透気度と
サイズ度及び表面コート層の付着量とを最適の条件に設
定して構成されたものであり、したがってその全熱交換
素子としての性能は従来品に比べて極めてすぐれたもの
であり、望み得る最高の潜熱交換効率とガスバ、リヤー
性を有し、しかもベトッキもなく保型性や強度及び寸法
安定性なども非常にすぐれたものであり、また必要に応
じて難燃性を向上させることもできるなど、種々なる顕
著な、効果を奏するものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、多孔質基材に水溶性高分子と吸湿剤とをコーティン
   グ処理したシート状物であって、前記多孔質基材の透気
   度が２秒／１００ｃｃ未満でそのサイズ度が５０秒以上
   であり、 前記水溶性高分子の付着量が８ｇ／ｍ＾２以下であって
   、かつこの処理後の前記シート状 物の透気度が３０秒／１００ｃｃ以上になっていること
   を特徴とする全熱交換素子。 ２、多孔質基材として、直径３〜１０μのガラス繊維が
   １０〜３０％混抄されているも のを用いた特許請求の範囲第１項記載の全 熱交換素子。 ３、シート状物が難燃性を有する特許請求の範囲第１項
   記載の全熱交換素子。