JPS6122198A - 全熱交換素子の製造方法 - 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、住宅やビルの換気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潜熱交換も同時
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。

と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
発明はとの全熱交換素子の製造方法に関するものである
。

従来の技術 従来の全熱交換素子は、例えば特公昭５〇−６３８２号
公報の如く、繊維質基材に吸湿性を有する有機高分子樹
脂を含浸付着せしめる手段などがあシ、主として繊維質
基材に２次処理によって吸湿性の皮膜を付着付与する方
法が行われでおシ、本発明者等も当初は多孔質基材にコ
ーティングによる表面処理を施こしてガスバリヤ−性の
透湿性皮膜を形成させる手段を主要な全熱交換素子の製
造方法として検討して来たのである。

しかし、この製造方法は工程が２工程であるという基本
的な欠点を持ち、その他後述する如き諸問題を有してい
るのである。

ところで、後述する本発明方法に一見して類似するかの
如く思える従来技術としては、特開昭５７−１３６０９
７号公報があげられるが、該公報は炭素繊維と接着繊維
とを抄合せて全熱交換素子を得るもので、その目的は炭
素繊維を使用することによシ熱伝導性を向上させること
にあり、接着繊維としてポリビニルアルコール繊維など
を利用しているが、単なる接着剤として使用されている
だけである。本発明は炭素繊維は使用していないしその
目的は熱伝導性を向上させることではなく主として工程
簡略化であシ、さらにポリビニルアルコール繊維等は後
処理によシ皮膜化させるもので接着を目的として混入し
た該公報技術とは全く異なるものである。

また、特開昭５８−５５５４４号公報にはセルロース繊
維と熱可塑性繊維とからなる合成紙を用いている技術が
開示されているが、このものはハニカム構造体の熱交換
器に剛性を与えるために熱可塑性繊維を混入しているも
ので、本発明の目的、構成、作用効果とは大きく異なる
ものである。

発明が解決しようとする問題点 前述した如〈従来の全熱交換素子の製造方法は、主とし
て基材紙等に親水性高分子樹脂をコーティングするとい
う２次処理法であシ、このコーティングの乾燥に時間を
要し加ニスピードが遅く、しかも、基材紙の製造とコー
ティング加工の２工程となるため能率的・経済的にはか
なシネ都合なものであった。

またこの様な後処理によって得られた全熱交換素子は耐
水接着性つまシ湿潤時にこの素子同志を接着させた部分
の接着性が弱いという大きな欠点を有し、乾燥時におい
ても吸湿しやすいま１貼合わされるのでその接着性が劣
るものであシ、さらにその製造に際してコート液が浸透
しやすく、この浸透を押えて表面に皮膜を形成させるに
はコート液の粘度や基材物性の調整など非常に高度な技
術を要する、など多くの問題点を有しているのである。

本発明はこの様な従来のコーティング法による皮膜形成
手段ではなく、潜在的に皮膜形成性を有する表面層を設
けた多孔性シートによって全熱交換素子を製造しようと
するもので、これら従来の諸問題を完全に解決せんとす
るものである。

口　発明の構成 本発明の構成は、親水性高分子からなるフィルム形成能
繊維を含有した繊維シートを基材層の片面又は両面に設
け、ついで平滑面物体にて高温処理又は高温湿潤処理を
施こすことによ）前記繊維シートを皮膜状に形成せしめ
ることを特徴とする全熱交換素子の製造方法、を要旨と
するものである。

問題点を解決するための手段 多孔質基材の表面にコーティング法によって透湿性皮膜
を形成させるという従来手段に代って、潜在的にフィル
ム形成能を有する表面層を設けた多孔性シートを製造し
、この表面を平滑面ｚ゛高温処理又は高温湿潤処理する
ことによシ皮膜化してやれば、従来のコイイング法によ
る諸欠点が解決できると考え、種々検討したのである。

その結果、例えば酢酸セルロースやポリビニルアルコー
ルの如き親水性高分子の繊維を含有した繊維シートを基
材層の片面又は両面に設けて、これを平滑な物体面で高
温処理又は高温湿潤処理してやればこの繊維シートが皮
膜状になって透湿性フィルムを形成し、基材層には何ら
の含浸もなく、しかも表面皮膜と基材層との接着性も良
好で、ガスバリヤ−性、透湿性、耐水接着性にすぐれた
全熱交換素子としてきわめて有用なものが得られること
を見い出したのである。

本発明において、基材層とは通常のバルブやその他の繊
維よりなる多孔質基材の層であって、例えばバルブとガ
ラス繊維とを湿式抄紙法で抄造したものなどがあげられ
る。捷だ、この基材層に後述するフィルム形成能を有す
る繊維を表層の繊維シートと同様に用いて全体を一層構
造にした場合でも一層に差つかえないものである、ｌは 本発明におけるフィルム形成への繊維シートは上記の基
材層の片面又は両面に設けられる層であシ、この繊維シ
ートの中にはフィルム形成能繊維が含有されておυ、こ
のフィルム形成能繊維が親水性高分子から形成されたも
のとなっているのである。

この繊維シートにおいてフィルム形成能繊維の含有率は
４０〜９０％が好ましく、４０チ未満の場合には高温処
理等によってこの繊維シート面を処理しても皮膜形成性
が低下しガスバリヤ−性の低い全熱交換素子となってし
まうのである。一方このフィルム形成能繊維の含有率が
９０％をこえるものでは高温処理等によって形成させた
皮膜にもろさが出て来たυ、またブレンド繊維が少なく
アンカー効果が少ないために耐水接着性が悪くなったシ
する傾向にある。なお、この繊維シートがフィルム形成
能繊維のみからなる場合でも本発明の目的はある程度達
成されるものである。

この繊維シートに含有されるフィルム形成能繊維以外の
ブレンド繊維としては耐水性を有するものであれば如何
なるものでも良いが、例えばバルブ、レーヨン、木綿等
の親水性繊維が好ましいものである。なお、このブレン
ド繊維としては後述する平滑面処理において繊維形状を
〜保持するものであることが要求される。

本発明において親水性高分子からなるフィルム形成能繊
維としては、前記した様に酢酸セルロース繊維、及びポ
リビニルアルコール繊維カ好適に使用できるものであシ
、ポリビニルアルコール繊維の場合は水に対する溶解性
が５０〜１００°Ｃの温度で溶解するものが特に望まし
いものである。

本発明製造方法の最初の段階である基材層の片面又は両
面に前記繊維シートを設ける手段としては、特に限定す
る必要はないが、湿式抄造法を利用して謂ゆる抄合せ法
によυ基材層と前記繊維シートを同時に形成させる方法
やカード法によシウエプを積層させる方法が一般的であ
る。

なお、前述した一層構造つまｐ基材層と表面の繊維シー
トとが実質的に同一組成の一体構造である場合は、抄合
せではなく単なる混抄でも製造でき、カード法であれば
皮膜形成能繊維を全体にブレンドしてやればよいもので
ある。

この様にして基材層の片面又は両面に前記繊維シートを
設けた多孔性シートを平滑面物体で高温処理又は高温湿
潤処理してやれば前記繊維シート中のフィルム形成能繊
維が融解又は溶解して皮膜状になるのである。

この場合、フィルム形成能繊維が酢酸セルロースである
場合は単なるスムーズロール等の平滑面物体による１８
０〜２１：０°Ｃ位の高温処理でもその目的は達成でき
るが、フィルム形成性を促進するために適当な親水性可
塑剤を前記繊維シート面にスプレー法で散布してのち前
記平滑面処理を行なうと一層好ましい結果が得られるも
のである。

また、フィルム形成能繊維がポリビニルアルコールの場
合は単なる平滑面高温処理ではフィルム化しないので例
えば水散布等によシ適当な水分を与えて１８０〜１７０
’Ｃの高温湿潤処理をすることが必要となるのである。

この場合においてこの散布」水の中に塩化リチウムの如
き吸湿剤を含有させておくと吸湿性のすぐれた全熱交換
素子が得られるものとなる。

なお、この平滑面処理においては出来るだけ表面に近い
部分のみ皮膜化させることが望捷しくシート内部まで完
全に繊維を融着させるとシート全体が硬くなシ加工性が
悪くなると共にもろくなるという欠点が生じるので注意
を要する。

捷た、前記繊維シートに含有されるフィルム形成能繊維
の太さは、上記平滑面処理によって速みやかに皮膜化す
ることが望まれるため、あ１シ太いものでは好ましくな
く、通常４デニール以下の太さのものが好適に使用でき
るものである。

さらに本発明製造方法によって得られる全熱交換素子の
厚さはあま９厚いものでは加工性が悪くなると同時に透
湿性も（ｆｆｉ下するので通常仕上シ厚さが０．１〜０
．２馴位が適切なものである。

作用 本発明は以上の如き構成であシ、潜在的にフィルム形成
能を有する繊維シートからなる表面部を平滑面物体で高
温処理又は高温湿潤処理をするという一工程で表面に皮
膜が形成され、従来の如く親水性高分子溶液をコーティ
ングするものではないため、乾燥工程もな−く非常に加
ニスピードが速く能率的であシ、工程の簡略化が達成さ
れるものである。

また親水性高分子溶液を用いないため基材層への浸透の
心配は全くなく、基材層に浸透しにくい条件設定などを
する必要もなく、しかも最表層のみに皮膜形成ができる
ので透湿性の大きいかつガスバリヤ−性のすぐれた全熱
交換素子が得られるものである。

さらにこの表面の皮膜中にフィルム形成能を有しないブ
レンド繊維が混入されている場合には皮膜中にこれが繊
維状となって混在するので、素子同志を接着させた場合
このブレンド繊維の存在が接着力を向上させ、耐水接着
性も非常にすぐれたものとなるのである。

この全熱交換素子の製造法い第１段階として謂ゆる抄合
せ法やカードウェブの積層法を利用して基材層とフィル
ム形成性の繊維シートを同時に製造してやれば相互の繊
維同志が適当に絡み合うのでアンカー効果を発揮し基材
層と表面皮膜とが剥離する危険Ｉ陛も全くないものであ
る。

実施例　１ 湿式抄造法にて、バルブ８０％と直径６μ長さ１０闘の
ガラス繊維２０％とからなり坪量８０　ｇ　／　ｉとな
る様にした基材層の片面に、太さ２デニール長さｌ　Ｑ
　ｌｌ１ｌＪの酢酸セルロース繊維６０％とバルブ４０
％とからなり坪量２０ｇ／イとなる様にした表層繊維シ
ートを抄合せして、乾燥しシート状物を得た。

ついでこのシート状物の表層繊維シートに可塑剤として
トリエチＶングリコールジアセテートの３０チ水溶液を
スブＶ−にて散布し、１５０″Ｃのヤンキードライヤー
で乾燥後、表面温度２００”Ｃのスムーズロールに添わ
せて高温処理した。（スピード１０ｍ／分） この様にして得られたシートは厚さ０．１５５ｍで表面
部のみに薄い皮膜が形成されていた。

実施例　２ 湿式抄造法にて、実施例１と同じ基材層の片面に、６０
°Ｃの水に溶解するタイプのポリビニルアルコール繊維
を６０％とバルブ４０係とからなυ坪量２０ｇ、／ｄと
なる様にした表層繊維シートを抄合せして乾燥しシート
状物を得た。

ついでこのシート状物の表層繊維シートに塩化リチウム
の付着量がＢｇ／ｒｄとなる様に調整した水溶液をスプ
レーにて散布し、直ちに１５０°Ｃのヤンキードライヤ
ーに１０ｍ／分のスピードで通して表面に皮膜を形成さ
せた。

この様にして得られたシートは厚さが０．１５ｍｍで表
面のみに薄い皮膜が形成されていた。

実施例　３ 実施例１における表層繊維シートの酢酸セルロース繊維
の含有率を１００チとし、他は全部実施例】と同様にし
てシートを製造した。

実施例　４ 実施例２における表層繊維シートとしてポリビニルアル
コール繊維の含有率を１００％とし、他は全部実施例２
と同様にしてシートを製造した。

比較例　１ 実施例１における表層繊維シートの酢酸セルロース繊維
の含有率を２０係としくバルブ含有率８０％）、他は全
部実施例１と同様にしてシートを製造した。

比較例　２ 実施例２における表層繊維シートとしてポリビニルアル
コール繊維の含有率を２０チ（バルブ含有率８０φ）と
し、他は全部実施例２と同様にしてシートを製造した。

比較例　３ 湿式抄造法により、バルブ８４チと実施例１と同じガラ
ス繊維１６チとからなる多孔性シートを形成した。

なお、このガラス繊維配合比は実施例］のシート全体に
対するガラス繊維の配合比と同一である。

この多孔性シートに従来のコーティング法にて、ポリビ
ニルアルコールの５００　ｃｐｓの２Ｋ。

溶液であって、このポリビニルアルコールに対して固形
分比で２０チの割合で塩化リチウムを−配合した溶液を
、付着量６ｇ／ｎ／となる様に塗布し乾燥してシートを
製造した。

比較例　４ 比較例３におけるコーテイング液の粘度を３０００　ｃ
ｐｓとして、他は全部比較例３と同様にしてシートを製
造した。

以上の実施例及び比較例で製造した各シートを使用して
下記の如きパイプ式全熱交換器を製造した。

すなわち、各シートをスパイラル状に巻いてその接続部
をエチレン酢酸ビニル樹脂で接着して内径６　ｍｙｎ長
さ１ｍのパイプを多数作成し、このパイプ５０本を５闘
の間隔に並べて両端にマウスピースを取イ１け、これを
１０段に５闘の間隔で積層し合計５００本のパイプから
なる全熱交換器を製作した。

これらのパイプ式全熱交換器を使用して、パイプ内にＲ
Ｈ６５％・３２°Ｃの外気を通し、パイプ外周にＲＨ４
０％・２５°Ｃの室内空気を通して、対向流式に全容【
交換させた。

これらの全熱交換効率、炭酸ガス移行率、耐水接着性を
測定したところ下記の表の如き一結果が得られた。

（以下余白） なお、この表において耐水接着性は各々パイプだけを水
中に５分間浸漬してその接着部が剥れなかったものを○
印、接着部がやや緩んだものをΔ印、全部剥れたものを
Ｘ印とした。

この表よシ、実施例１〜４は炭酸ガス移行率が少なくす
ぐれたガスバリヤ−性を発揮し全熱交換効率や耐水接着
性も良好なものとなっている。

さらに実施例１．２に比ぜると実施例３は皮膜がややも
ろく、実施例４は耐水接着性が完全ではなく、皮膜を形
成しない繊維を適量混合すると一層効果の大きいことが
判るのである。

比較例１は酢酸セルロース繊維の配合が少ないためガス
バリヤ−性が著るしく低いものとなっておυ、比較例２
のポリビニルアルコール繊維の少ない場合も同様の結果
となっている。っまシこの比較例１及び２は皮膜形成性
が悪いと結論されるのである、 比較例３では低粘度の親水性高分子液をコーティングす
るため基材に浸透し皮膜を形成しにくくガスバリヤ−性
がかなシ悪くなっており、一方比較例４ではコーティン
グ溶液が高粘度であるため浸透はなくガスバリヤ−性に
すぐれているが基材とのアンカー効果が少なく耐水接着
性が著るしく悪いものとなっている。

ハ　発明の効果 以上詳細に税、明した様に本発明は潜在的なフィルム形
成能を有する繊維シートを基材層の表面に設けて、と、
れを平滑面による高温処理又は高温湿潤処理によって皮
膜化させるという全熱交換素子の製造方法であ）、「作
用」の欄で説明した様にその製造工程の大巾な簡略化が
達成され、能率性、経済性においてすぐれた効果を有し
、しかも基材層への浸透がないのでその基材層の条件設
定も容易であシ、最表層での皮膜形成が可能であるため
透湿性とガスバリヤ−性という全熱交換素子として最も
重要な物性が非常に向上しやすいものである。さらに皮
膜層中に溶解又は溶融しないブレンド繊維が残存する場
合は接着力の強いパイプ加工などが達成でき耐水接着性
もすぐれているなど、種々なる顕著な効果を奏するもの
である。

特許出願人　日本／＜イリーン株式会社（他１名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、親水性高分子からなるフィルム形成能繊維を含有し
   た繊維シートを基材層の片面又 は両面に設け、ついで平滑面物体にて高温 処理又は高温湿潤処理を施こすことにより 前記繊維シートを皮膜状に形成せしめるこ とを特徴とする全熱交換素子の製造方法。 ２、繊維シートにおけるフィルム形成能繊維の含有率が
   ４０〜９０％である特許請求の 範囲第１項記載の全熱交換素子の製造方法。 ３、フィルム形成能繊維が酢酸セルロース繊維である特
   許請求の範囲第１項、又は第２ 項記載の全熱交換素子の製造方法。 ４、フィルム形成能繊維がポリビニルアルコール繊維で
   ある特許請求の範囲第１項、又 は第２項記載の全熱交換素子の製造方法。