KR20120023132A

KR20120023132A - 전열교환 소자

Info

Publication number: KR20120023132A
Application number: KR1020117030973A
Authority: KR
Inventors: 마사루 타카다; 하지메 소토카와; 히데모토 아라이; 타카노리 이마이; 아키라 도이
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2009-09-16
Filing date: 2009-09-16
Publication date: 2012-03-12
Also published as: EP2472210A1; EP2472210A4; CN102472601B; EP2472210B1; CN102472601A; US20120168136A1; JPWO2011033624A1; WO2011033624A1

Abstract

전열교환 소자는, 칸막이 부재(2)와 간격유지 부재(3)를 갖는 단위 구성 부재(10)를 교대로 방향을 바꾸어서 적층하고, 칸막이 부재(2) 사이에 간격유지 부재(3)에 의해 간격이 유지된 유로를 형성하고, 인접하는 유로에 2종의 유체를 통과시켜서, 칸막이 부재(2)를 통하여 2종의 유체 사이에서 열교환한다. 칸막이 부재(2)는, 전열성, 투습성 및 기체 차폐성을 갖고 있고, 간격유지 부재(3)는, 칸막이 부재(2)의 면에 따라서 대략 평행하게 늘어나는 단면 다각형의 중공통형을 이루고, 칸막이 부재와 겹쳐지는 중합벽(3b)과, 이 중합벽(3b)의 측단에서부터 세워져서 적층 방향 상하의 칸막이 부재(2) 사이에 입설되어 간격을 유지하는 지지벽(3a)을 포함하여 구성되고, 중합벽(3b)은 지지벽(3a)보다 두께가 작고 칸막이 부재(2)에 투습성을 갖는 접착제(5)로 맞붙여져 있다.

Description

전열교환 소자{TOTAL ENTHALPY HEAT EXCHANGE ELEMENT}

본 발명은, 상태가 다른 2개의 유체 사이의 전열교환(全熱交換)을 행하는 플레이트 적층형의 전열교환 소자에 관한 것으로, 특히 환기 장치나 공기 조화기 내에 조립되어, 공기 대 공기의 전열교환을 행하는 것에 알맞은 전열교환 소자에 관한 것이다.

플레이트 적층형의 열교환 소자는, 단위 체적당의 전열(傳熱) 면적이 크고, 비교적 소형으로 고효율의 열교환이 가능하기 때문에 널리 사용되고 있다. 특히 공조 환기 장치의 분야에서는 열교환하여야 할 2개의 유체(流體)를 구획하는 칸막이 부재에 전열성(傳熱性)만이 아니라 기체 차폐성과 투습성을 갖게 한 소재를 사용함에 의해, 전열교환 소자로서 사용되고 있다. 종래, 이런 종류의 열교환 소자에서는, 코르게이트 가공을 응용한 직교류형 구조인 것이 잘 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

그러나 이와 같은 코르게이트 가공을 응용한 직교류형 구조에서는, 칸막이 부재의 간격을 유지하고 있는 파형(波形)의 간격유지 부재가 확대 전열면(핀)으로서 작용하고 있는 것과 동시에, 소자의 통풍 저항을 증가시키고 있다는 점이 과제이었다. 그래서 이런 종류의 열교환 소자에는, 전열판에 대한 간격판의 면적 비율을 작게 하여, 열교환 효율을 바꾸지 않고서 통풍 저항을 줄이고 있는 것도 있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조).

단, 이와 같은 경우에도 간격유지 부재가 유체(공조 환기 장치의 분야에서는 주로 공기)가 흐르는 면적을 좁게 하고 있기 때문에, 보다 통풍 저항을 줄이는 수단으로서 간격유지 부재를 중공(中空)으로 하여 한층 더 소자의 통풍 저항을 줄이고 있는 것도 있다(예를 들면, 특허문헌 3 내지 6).

이와 같은 구조는 통풍 저항의 저감에는 우수한 것이지만, 그 제작?양산화에서의 문제가 많다. 왜냐하면, 먼저 원형 중공 단면(斷面)을 갖는 간격유지 부재의 경우, 1층의 높이를 고정한 경우에 통풍 저항에 영향을 주는 파라미터인 등가(等價) 직경이 최대로 되고, 게다가 칸막이 부재와의 접촉 면적이 작고 칸막이 부재의 투습성의 방해가 적은 점에서 최선의 효과를 기대할 수 있다. 그러나 특허문헌 4와 같은 프레스 성형으로는 틀빼기(型拔)를 할 수가 없어서, 실질적으로 원형 중공 단면 형상의 부재를 1개 1개 제작하고, 그것을 칸막이 부재에 실어서 접착할 필요가 있기 때문에 수고가 든다. 또한 형상이 원형이기 때문에, 그들 작업의 경우에 위치 결정이 매우 어렵고, 가공성이 현저하게 나쁘다.

그 때문에, 등가 직경은 약간 작아지는 것이지만, 가공의 용이성을 고려한다면 삼각형이나 사각형의 중공 단면을 갖는 간격유지 부재가, 프레스 성형도 가능하고, 위치 결정도 용이하기 때문에 우수하다. 단, 그들 형상의 과제로서, 원형에 비하여 칸막이 부재와의 접촉 면적이 커지기 때문에, 전열에는 지장이 없지만 칸막이 부재의 투습의 방해가 되고, 칸막이 부재의 투습 면적을 좁게 하여 버리기 때문에, 결과로서 같은 적층수를 갖는 다른 소자에 비하여 습도?전열교환 효율이 저하된다.

[특허문헌]

특허문헌 1 : 일본 특개평4-24492호 공보

특허문헌 2 : 일본 특개평3-113292호 공보

특허문헌 3 : 일본 실개소62-45583호 공보

특허문헌 4 : 일본 특허 제3414012호 공보

특허문헌 5 : 일본 특개2005-140362호 공보

특허문헌 6 : 일본 특개2001-147092호 공보

특허문헌 7 : 일본 특개2007-315649호 공보

특허문헌 8 : 국제공개 제2008/041327호

제조 가능한 삼각형이나 사각형 단면을 갖는 중공 간격유지 부재를 사용한 경우의 과제의 해결책으로서, 투습성을 갖는 접착제를 사용하는 방법을 과거에 발안(發案)하였다(예를 들면, 특허문헌 7, 8). 이 방법에 의하면, 전열교환 소자의 습도 교환의 매체가 되는 칸막이 부재와, 그 간격을 유지하기 위해 사용하는 간격유지 부재를, 수용성의 흡습제가 포함된 수용매계 접착제(예를 들면, 아세트산 비닐 수지 에멀션 접착제 등)로 접착함에 의해, 칸막이 부재에 첨가되어 있던 수용성 흡습제가 수용매계 접착제의 수분에 접촉하여 용해?확산하고, 칸막이 부재로부터 수용매계 접착제나 간격유지 부재의 수분이 침투하고 있는 부분으로 유실(流失)하여 칸막이 부재 내의 수용성 흡습제의 양이 감소하고, 습도 교환 효율이 저하되는 것을 막을 수 있다. 또한, 접착면도 흡습제 첨가 전에 비하여 투습성을 갖게 되기 때문에, 종래 비(非)투습면이었던 부분도 투습 면적으로 간주할 수 있게 되고, 결과적으로 소자 전체의 투습 면적이 증가하기 때문에 소자의 고성능화를 기대할 수 있음을 알았다.

단, 소자의 제조 공정에서, 건조 얼룩의 저감이나 에너지 효율 향상에 기인하는 건조 공정에서의 사용 에너지양의 삭감 등을 위해, 수용매형의 접착제의 건조에 자주 이용되고 있는 유전건조(誘電乾燥)를 행하려고 하면, 전극 사이가 단락을 일으켜서 건조가 불가능하게 되어 버리는 문제점이 판명되었다.

이 유전건조 공정의 트러블의 원인에 관해, 예의 조사를 행한 결과, 소자에 다량의 흡습제를 포함하는 접착제를 도포함에 의해 소자 자체가 도전체화(導電體化)하여 버려, 소자의 내전압(耐電壓)이 저하되어 단락을 일으키고 있는 것을 알았다. 따라서 저통풍 저항이면서 고습도 교환 효율을 얻을 수 있는 전열교환 소자를 얻기 위해서는 본 과제를 해결할 필요가 있다.

본 발명은, 상기를 감안하여 이루어진 것으로, 접착제에 첨가하는, 또는 칸막이 부재에 도포(塗工)?함침되어 있는 수용성 흡습제의 사용량을 줄여도 동등한 효과를 발휘할 수 있고, 이에 의해 다량의 접착제 사용에 의한 유전건조 공정의 트러블 등을 피하고, 안정하게 생산할 수 있는 전열교환 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 전열교환 소자는, 칸막이 부재와 간격유지 부재를 갖는 단위 구성 부재를 교대로 방향을 바꾸어서 적층하고, 칸막이 부재 사이에 간격유지 부재에 의해 간격이 유지된 유로를 형성하고, 인접하는 유로에 2종의 유체를 통과시켜서, 칸막이 부재를 통하여 2종의 유체 사이에서 열교환하는 전열교환 소자에 있어서, 칸막이 부재는, 전열성, 투습성 및 기체 차폐성을 갖고 있고, 간격유지 부재는, 칸막이 부재의 면에 따라서 대략 평행하게 늘어나는 단면 다각형의 중공통형을 이루고, 칸막이 부재와 겹쳐지는 중합벽과, 이 중합벽의 측단에서부터 세워져서 적층 방향 상하의 칸막이 부재 사이에 입설되어 간격을 유지하는 지지벽을 포함하여 구성되고, 중합벽은, 지지벽보다 두께가 작고, 투습성을 갖는 제 1의 접착제로 칸막이 부재에 맞붙여져 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 전열교환 소자는, 간격유지 부재는, 1장의 중합벽과 2장의 지지벽으로 이루어지는 단면 삼각형의 중공통형으로 형성되고, 간격유지 부재 내부의 유로 단면의 등가 직경(de1)과, 이웃하는 2개의 간격유지 부재와 적층 방향 상하 2장의 칸막이 부재로 형성되는 유로 단면의 등가 직경(de2)과의 관계가

1.6≤de2/de1<2

가 되는 간격으로 간격유지 부재가 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 전열교환 소자에서는, 중공 형상인 간격유지 부재의 칸막이 부재와 접착되는 중합벽에 지지벽보다 얇은 소재를 사용함에 의해, 같은 습도 교환 효율을 얻기 위해 필요한 흡습제 양이 적어지고, 접착제에 첨가하는, 또는 원래 칸막이 부재에 도포?함침되어 있는 수용성 흡습제의 사용량을 줄여도 동등한 효과를 발휘할 수 있도록 된다. 이에 의해 과제로 들어진 바와 같은 다량의 접착제 사용에 의한 유전건조 공정의 트러블 등을 피하고, 안정하게 소자를 생산할 수 있게 된다. 또한 접착제의 사용량을 줄일 수 있기 때문에 그 건조에 필요한 에너지가 감소하여 생산 공정의 에너지 절약화나, 자원 절약화에도 공헌할 수 있다. 또한 보다 염가의 소자의 제공이 가능해지는 효과도 있다.

또한, 본 발명의 전열교환 소자에서는, 간격유지 부재의 칸막이 부재 상의 배치 간격을 최대한으로 취함에 의해 소자의 단위 체적 당의 접착 면적이 감소하기 때문에, 사용되는 투습성 접착제의 사용량이 감소한다. 단, 중공의 간격유지 부재에 의한 통풍 저항의 저감 효과는, 배치 간격을 너무 크게 하면 줄어들어 무의미하기 때문에, 칸막이 부재 상에 최적의 간격으로 간격유지 부재 사이를 배치함으로써 비로소 통풍 저항의 저감과 유전건조 공정이 가능한 것이 양립한다. 또한, 통풍 저항의 저감에 의해 본 소자를 조립하는 기기의 유체 동력 장치의 입력을 저감할 수 있고, 기기의 에너지 절약화에 공헌한다. 또한 유전건조 공정이 가능함에 의해, 생산 공정의 에너지 절약화, 자원 절약화, 염가의 소자의 생산이 가능해진다.

도 1은, 본 발명의 실시의 형태 1의 전열교환 소자의 사시도.
도 2는, 전열교환 소자를 구성하는 단위 구성 부재의 구성을 도시하는 단면도.
도 3은, 간격유지 부재의 사시도.
도 4는, 간격유지 부재가 연결하여 이루어지는 중간제품과, 이 중간제품으로부터 분리된 1개의 간격유지 부재의 양상을 도시하는 사시도.
도 5는, 간격유지 부재의 중간제품을 제작하기 위한 편단(片段) 골판지 가공기의 구조 개략도.
도 6은, 간격유지 부재에 접착제를 도포하는 롤코터의 사시도.
도 7은, 간격유지 부재에 사용하는 시트 두께와 유로 면적의 관계를 도시하는 단면도.

이하에, 본 발명에 관한 전열교환 소자의 실시의 형태를 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 또한, 이 실시의 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

실시의 형태 1.

도 1은, 본 발명의 실시의 형태 1의 전열교환 소자의 사시도이다. 전열교환 소자(50)는, 복수 개의 단위 구성 부재(10)가 90도씩 방향을 바꾸면서 적층되어 구성되어 있다. 1개의 단위 구성 부재(10)는, 칸막이 부재(2)와, 이 칸막이 부재(2)의 주면(主面)에 평행하게 나열하여 고착된 단면 삼각형의 중공통형의 간격유지 부재(3)로 구성된다. 간격유지 부재(3)는, 적층 방향으로 인접하는 2장의 칸막이 부재(2) 사이의 간격을 유지함과 함께, 2장의 칸막이 부재(2) 사이에 유로를 형성한다. 이 유로는, 적층 방향으로 90도씩 엇갈리게 형성되는 것으로 되고, 이 유로에, 도 1 중 화살표로 도시하는 바와 같이, 다른 방향에서 2종의 유체(예를 들면, 공기 등의 기체)를 통과시켜서, 칸막이 부재(2)를 통하여 2종의 유체 사이에서 전열교환한다.

도 2는, 전열교환 소자(50)를 구성하는 단위 구성 부재(10)의 구성을 도시하는 단면도이다. 도 3은, 간격유지 부재(3)의 사시도이다. 칸막이 부재(2)는, 전열성, 투습성 및 기체 차폐성을 갖는 소재로 제작되어 있다. 간격유지 부재(3)는, 칸막이 부재(2)의 면에 따라서 대략 평행하게 늘어나는 단면 삼각형의 중공통형을 이루고 있다. 간격유지 부재(3)의 단면 삼각형의 중공통형을 구성하는 3개의 벽면 중, 하나의 벽면은 칸막이 부재(2)에 겹쳐져 고착되는 중합벽(3b)을 구성하고 있다. 나머지 2개의 벽면은, 중합벽(3b)의 측단으로부터 세워져서 적층 방향 상하의 2장의 칸막이 부재(2) 사이에 입설되어, 2장의 칸막이 부재(2) 사이의 간격을 유지하는 지지벽(3a)을 구성하고 있다. 본 실시의 형태에서는, 2장의 지지벽(3a)은, 시트 형상의 소재가 2개로 절곡되어서 제작되어 있다. 이 절곡된 지지벽(3a)과 중합벽(3b)이, 변부(邊部)에 도포된 접착제(제 3의 접착제)(7)에 의해 고착되어 통 형상의 간격유지 부재(3)로 되어 있다(도 3). 간격유지 부재(3)는, 중합벽(3b)을, 칸막이 부재(2)에, 투습성을 갖는 접착제(제 1의 접착제)(5)로 맞붙여져서 고정되어 있다. 그리고, 본 실시의 형태의 특징으로서, 간격유지 부재(3)의 중합벽(3b)의 두께는, 지지벽(3a)의 두께보다 작게 되어 있다. 적층 방향으로 겹쳐지는 2개의 단위 구성 부재(10)는, 단면 삼각형의 중공통형의 간격유지 부재(3)의 정부(지지벽(3a)의 절곡 부분)과, 적층 방향 상측에 인접하는 다른 단위 구성 부재(10)의 칸막이 부재(2)의 이면(裏面)이, 접착제(제 2의 접착제)(6)로 고착되어 적층 접착되어 있다.

또한, 본 실시의 형태의 간격유지 부재(3)는, 1장의 중합벽(3b)과 2장의 지지벽(3a)으로 이루어지는 단면 삼각형의 중공통형으로 형성되어 있지만, 간격유지 부재(3)의 형상은 이와 같은 단면 삼각형으로 한정되는 것은 아니고, 중합벽(3b)과 지지벽(3a)을 포함하는 단면 다각형의 중공통형이라면 좋고, 예를 들면, 대향하는 한 쌍의 중합벽(3b) 및 대향한 한 쌍의 지지벽(3a)으로 이루어지는 단면 사각형의 중공통형 등이라도 좋다.

중공의 간격유지 부재(3)를 제작하는데에는 다양한 방법이 있는데 한 예를 이하에 기술한다. 도 4는, 간격유지 부재(3)가 연결하여 이루어지는 중간제품과, 이 중간제품으로부터 분리된 1개의 간격유지 부재(3)의 양상을 도시하는 사시도이다. 도 5는, 간격유지 부재의 중간제품을 제작하기 위한 편단(片段) 골판지 가공기의 구조 개략도이다. 간격유지 부재(3)의 지지벽(3a)이 되는 시트 형상의 소재와, 중합벽(3b)이 되는 시트 형상의 소재(지지벽(3a)이 되는 시트 형상의 소재보다 두께가 작다)를, 곤포용(梱包用) 편면 골판지의 제조를 행할 때에 일반적으로 이용되는 도 5에 나타내는 편단 가공기를 이용하여 도 4와 같은 중공의 간격유지 부재(3)가 짧은 변 방향 횡(橫)으로 다수 연결된 것 같은 연결체의 중간제품을 제작하고, 이 중간제품을 산(山)에 따라서 적절히 분리함에 의해 중공의 간격유지 부재(3)를 얻는다. 그 경우, 지지벽(3a)의 형상은 파형이 되지만, 간격유지 부재(3)는 개략 단면 삼각형의 중공 형상으로서 제작된다. 치차(h1, h2)에 의해 파형의 지지벽(3a)이 성형되고, 그것에 롤러(r1)에 의해 접착제(7)가 도포되고, 또한 롤러(r2)에 의해 중합벽(3b)이 맞붙여진다. 이와 같이 일반적인 골판지의 제조용의 기계를 이용하여 제작되는 간격유지 부재(3)의 삼각형은, 그 높이(t)÷저변의 폭(w)의 비율이 대강 0.3 내지 0.5 정도이다(도 4). 또한, 이와 같이 일반적인 골판지의 제조용의 기계를 이용하여 간격유지 부재(3)를 제작하면, 본 실시의 형태의 특징인 중합벽(3b)의 두께가 지지벽(3a)의 두께보다 작은 간격유지 부재(3)를 용이하게 제조할 수 있다.

상기한 바와 같이 하여 제작한 중공의 간격유지 부재(3)의 중합벽(3b)에, 투습성을 갖는 접착제(5)를 도포하여 칸막이 부재(2)에 접착한다. 접착제(5)의 도포에는 브러시 등을 이용하여도 좋지만, 접착제 도포량에 편차가 생기면 건조시간이 일정하게 되지 않아 생산 효율이 저하될 우려가 있기 때문에, 도포량을 관리하여 편차를 줄이는 것이 바람직하다. 그를 위해서는, 예를 들면, 롤코터 등을 이용하여 간격유지 부재(3)의 중합벽(3b)에 균일하게 접착제(5)를 도포하고, 칸막이 부재(2) 위에 재치하여 접착하는 것이 바람직하다. 도 6은, 간격유지 부재(3)에 접착제(5)를 도포하는 롤코터의 사시도이다. 롤러(R)가 회전함에 의해, 간격유지 부재(3)의 중합벽(3b)의 이면에, 액체 저장소에 저장된 접착제(5)가 균일하게 도포된다. 이상, 연결된 중간제품을 절단한 후 투습성의 접착제(5)를 도포하는 예를 나타냈지만, 연결된 간격유지 부재(3)의 중합벽(3b)에 접착제(5)를 먼저 도포하고 나서, 칸막이 부재(2)와 접착하기 전에 간격유지 부재(3)를 분리하는 순서로 하여도 좋다.

칸막이 부재(2)와 간격유지 부재(3)의 접착에 사용하는 투습성을 갖는 접착제(5)로서는, 예를 들면 수(水)용매형 수지 에멀션 접착제에, 수용성의 조해(潮解)성 알칼리 금속염이나 조해성 알칼리토류 금속염의 어느 하나 또는 그들을 혼합한 것 등을 사용한다. 공조용 전열교환 소자에서는 주로 흡습성이 강한 염화 리튬이나 염화 칼슘 등을 사용한다. 그 밖의 것이라도 투습성이 있으면 효과는 기대할 수 있지만, 특히 수용성 흡습제를 포함하는 것은 접착제 자체의 투습성 외에, 간격유지 부재(3)에 접착제를 도포한 때, 물과 함께 흡습제가 신속하게 간격유지 부재(3) 자체에도 침투하기 때문에, 간격유지 부재(3)측의 소재 자체의 투습성도 향상하는 것이 가능하고 접착부의 투습성이 발현하기 쉽다.

칸막이 부재(2)에 관해서는, 전열성, 기체 차폐성, 투습성을 동시에 충족시킬 수 있는 것이면, 그 소재나 구성 등에 대해 특별히 제한은 없다. 일반적으로 전열교환 소자에는 수용성 수지나 수용성 흡습제를 포함시킴에 의해 기체 차폐성, 투습성을 갖게 한 특수 가공지나, 목재 펄프를 잘 고해(叩解)한 것을 사용함에 의해 실질적으로 공기가 유통하는 구멍이 없는 특수 가공지에 흡습제를 첨가한 것, 또한, 수지 자체가 투습성을 갖는 수지 박막에 다공질의 직포?부직포 등을 맞붙인 것이 알려져 있다. 소자는 열교환시의 온도 변화에 의해, 사용 환경 조건에 의해서는 소자 내부에서 결로가 발생하는 경우도 있는데, 외부에 드리운다면 여러 가지의 제품 불량의 원인이 되기 때문에, 소재는 흡수성인 것이 바람직하다.

중공의 간격유지 부재(3)의 칸막이 부재(2)와 접촉하지 않는 지지벽(3a)의 소재에 관해서는, 칸막이 부재(2) 사이의 간격을 유지한 역할을 맡게 되기 때문에, 극력 형태가 변형하기 어려운 물건이 바람직하다. 시트 형상의 재료의 휨 강성에 관해서는 탄성체로서 생각한 경우 일반적으로, 구부리는 방향의 두께의 3승(乘)에 비례하는 것이 알려져 있고, 그 점에서 판두께가 큰 소재가 알맞다. 단 극단적으로 너무 두꺼우면 간격유지 부재(3)의 중공부의 면적이 감소하게 되기(도 7의 오른쪽에 도시하는 간격유지 부재) 때문에, 간격유지 부재(3)를 사용하는 본래의 목적인 소자의 통풍 저항의 저감과는 반(反)하게 된다. 따라서 그 두께는 대강 60㎛ 내지 200㎛ 정도가 적합하다.

중공의 간격유지 부재(3)의 중합벽(3b)에 관해서는, 가능한 한 칸막이 부재(2)의 전열성?투습성을 저해하지 않는 재료인 것이 바람직하다. 유통되는 2개의 유체 사이의 가스 이행(移行)을 방지하기 위한 기체 차폐성은, 칸막이 부재(2)에서 확보할 수 있어, 필요가 없기 때문에, 오히려 다공질 소재인 쪽이 습도의 유통을 보다 방해하지 않아 바람직하다. 본 실시의 형태에서는, 그 때문에 투습성을 갖는 접착제를 사용하여, 본 소재와 칸막이 부재(2)의 사이의 투습 저항, 및 수용성의 흡습제를 사용하는 접착제의 경우에는 흡습제의 침투에 의한 본 소재 자체의 투습 저항의 감소 등을 도모하고 있다. 따라서 수용성 흡습제 등은 다량 첨가하는 것이 바람직하다. 그러나 접착제를 다량 첨가하면, 그 다량의 수분과 불순물(흡습제를 첨가한 경우에는 흡습제 자체도)의 영향으로, 소자 자체의 절연 저항이 저하되어 실질적으로 도전체화 하여 버리는 일이 있다. 수용성 접착제를 건조시키는 경우, 에너지 효율의 좋음이나 대면적에서의 얼룩의 적음 등 때문에 주로 유전건조가 이용되는데, 피건조물이 도전체인 경우에는 회로가 단락하여 건조할 수가 없게 된다. 그렇게 되면 공기 가열에 의한 건조 등 다른 수단을 고려하지 않으면 안 되는데, 이것은 에너지 효율이 나쁘고 생산 공정의 에너지 소비를 비약적으로 증대시키는 것으로 되어 버려서 좋지 않다. 따라서, 접착제의 필요량을 줄이기 위해, 중공의 간격유지 부재(3)가 접촉하는 부분은 극력 얇은 소재를 사용하는 것이 바람직하다.

지지벽(3a)과 중합벽(3b)을 접합하여 중공의 간격유지 부재(3)를 제작할 때에 사용하는 접착제(7)(제 3의 접착제)에 대해서도 특별히 제한은 없다. 단, 간격유지 부재(3)와 칸막이 부재(2)의 접착에 투습성의 접착제로서 수용성 흡습제를 포함하는 접착제를 사용한 경우에는, 지지벽(3a)과 중합벽(3b)을 맞붙여서 간격유지 부재(3)를 제작하기 위해 사용하는 접착제(7)에 건조 후 수분을 투과하지 않는 접착제를 사용하면, 투습성의 접착제를 도포한 때에 수분이나 흡습제 자체가 간격유지 부재(3)의 칸막이 부재(2)와 접촉하지 않는 지지벽(3a)에의 침투한 것을 막을 수 있기 때문에, 흡습제가 정말로 필요한 칸막이 부재(2)나 간격유지 부재(3)의 칸막이 부재(2)와 접촉하는 중합벽(3b)만으로 확산시킬 수 있다. 따라서 불필요한 흡습제의 첨가를 방지할 수 있어, 더 바람직하다.

중공의 간격유지 부재(3)와 칸막이 부재(2)를 접착한 후, 90도 회전시키면서 적층 접착한 때에 사용하는 접착제(제 2의 접착제)(6)에 대해서도 특별히 제한은 없다. 단 여기에도 전술한 바와 같은 투습성을 갖는 접착제를 사용함에 의해, 적층 접착하는 부분도 이전보다 투습성을 향상시키는 효과가 있다. 그러나 그 경우 소자 전체의 흡습제 양이 너무 증가하면, 유전건조를 행할 수가 없게 되기 때문에, 다른 부분(예를 들면 칸막이 부재(2)나, 칸막이 부재(2)와 간격유지 부재(3)를 접착할 때에 사용하는 투습성을 갖는 접착제)에 첨가되어 있는 흡습제 양을 줄여서 조정을 행할 필요가 있다.

실시예 1

상기 실시의 형태 1에 의거한 실시예를 이하에 설명한다. 칸막이 부재(2)에는, 펄프를 충분 고해하는 등의 방법에 의해, 기체 차폐성의 척도가 되는 JIS P8117의 걸리(Gurley) 통풍 저항도로 200초 이상으로 확보되도록 궁리된 특수 가공지(평량(坪量) 40g/㎡ 정도, 두께 50㎛ 정도)에, 흡습제로서 수용성으로 조해성이 있는 염화 리튬을 8g/㎡ 정도 함침시킨 시트를 사용하였다. 또한 중공의 간격유지 부재(3)의 칸막이 부재와 접촉하지 않는 지지벽(파형)(3a)의 소재로서 일반적인 백색의 편염(片艶) 상질지(평량 80g/㎡ 정도, 두께 100㎛ 정도)를, 마찬가지로 칸막이 부재(2)와 접촉하는 중합벽(3b)의 소재로서, 목재 펄프나 아마(亞麻) 펄프 등을 주원료로 하고 평량 20g/㎡ 정도, 두께 30㎛ 정도, 가레 통풍 저항도로 20초 이하의 다공질의 특수 가공지를 사용하여, 도 5와 같은 편단 가공기를 이용하여, 접착제(7)에 수계 아세트산 비닐 수지 에멀션(고형분률 약 15%)을 약 15g/㎡ 도포하여 접착하고, 간격유지 부재(3)의 1개의 폭(w)(도 4)이 약 4.3㎜, 높이(t)(도 4)가 약 1.8㎜의 형상으로 가공하였다. 중공의 간격유지 부재(3)를 얻은 다음, 얇은 소재로 만들어진 중합벽(3b)의 부분에, 투습성을 갖는 접착제(5)로서 물을 주용매로 하는 아세트산 비닐 수지 에멀션 접착제 내에 수용성의 흡습제로서 염화 리튬(LiCl)을 약 10% 혼합한 고형분률 약28%의 것을 약 25g/㎡ 도포하여 칸막이 부재(2)에 접착하였다. 이 때, 칸막이 부재(2)상에서의 간격유지 부재(3)의 간격(x)(도 2)은, 간격유지 부재(3)의 칸막이 부재(2)에 수평의 방향의 치수를 폭(w)으로 하였을 때, 이웃하는 간격유지 부재(3)끼리의 간격도 폭(w)이 되도록 간격유지 부재(3)를 배치하여 접착을 행하였다. 이와 같이 하여 형성한 단위 구성 부재(10)을, 수계 아세트산 비닐 수지 에멀션을 단위 구성 부재(10)상의 각 간격유지 부재(3)의 정부에 롤코터를 이용하여 도포하여 적층하고, 90도 회전시키면서 적층 접착을 행하여, 유전건조 장치에 소자 전체의 건조를 행하여 제작하였다.

비교예 1

비교예 1에서는, 칸막이 부재(2) 및 간격유지 부재(3)의 소재로서, 실시예 1과 같은 소재를 사용하고, 간격유지 부재(3)는, 실시예 1과 같은 외형으로 중공이 아니라 중실(中實)인 것으로 하였다. 즉, 실시예 1의 구성에서, 간격유지 부재(3)를 같은 외형으로 중공이 아니라 중실인 것으로 하였다. 또한 접착제는 전부 투습성이 없는 접착제를 사용하였다.

비교예 2

비교예 2에서는, 실시예 1의 구성에서, 중공의 간격유지 부재(3)의 배치 간격을 0.5w로 하였다.

비교예 3

비교예 3에서는, 비교예 2의 구성에서, 간격유지 부재(3)를 같은 외형이고 중공이 아니라 중실인 것으로 하였다. 또한 접착제는 전부 투습성이 없는 접착제를 사용하였다.

실시예 2

실시예 2에서는, 실시예 1의 구성에서, 중공의 간격유지 부재(3)의 배치 간격을 2w로 하였다.

비교예 4

비교예 4에서는, 실시예 2의 구성에서, 간격유지 부재(3)를 같은 외형이고 중공이 아니라 중실인 것으로 하였다. 또한 접착제는 전부 투습성이 없는 접착제를 사용하였다.

실시예 3

실시예 3에서는, 실시예 1의 구성에서, 중공의 간격유지 부재(3)의 배치 간격을 3w로 하였다.

비교예 5

비교예 5에서는, 실시예 3의 구성에서, 간격유지 부재(3)를 같은 외형이고 중공이 아니라 중실인 것으로 하였다. 또한 접착제는 전부 투습성이 없는 접착제를 사용하였다.

비교예 6

비교예 6에서는, 실시예 1의 구성에서, 중공의 간격유지 부재(3)의 배치 간격을 4w로 하였다.

비교예 7

비교예 7에서는, 비교예 6의 구성에서, 간격유지 부재(3)를 같은 외형이고 중공이 아니라 중실인 것으로 하였다. 또한 접착제는 전부 투습성이 없는 접착제를 사용하였다.

비교예 8

비교예 8에서는, 중공의 간격유지 부재(3)의 칸막이 부재(2)와 접촉하는 중합벽(3b)에, 칸막이 부재(2)와 접촉하지 않는 부분의 지지벽(3a)과 같은 소재(동일한 두께)를 사용하고, 동등한 습도 교환 효율을 얻기 위해 중합벽(3b)의 종이의 중량 증가비분만큼 간격유지 부재(3)와 칸막이 부재(2)의 접착에 사용하는 접착제(5)에 첨가하는 흡습제 양을 증가시켰다. 다른 것은 실시예 1과 같은 구성으로 하였다.

실시예 4

실시예 4에서는, 적층 접착의 접착제 6에도 투습성이 있는 접착제를 사용하고, 그에 대신하여 소자 전체의 흡습제 양을 실시예 1과 같게 하기 위해, 간격유지 부재(3)와 칸막이 부재(2)의 접착에 사용하는 접착제(5)에 첨가하는 흡습 재료를 감량하였다. 다른 것은 실시예 1과 동형상?동소재의 구성으로 하였다.

참고예

참고예로서, 실시예 1과 동외형 치수?동소재의 중공의 간격유지 부재(3)를 간극 없이 배치하였다. 즉 중공의 간격유지 부재(3)의 배치 간격을 0으로 하였다. 이 구성은, 즉, 종래가 일반적인 코르게이트 핀 형태의 간격유지 부재를 갖는 것이다.

이상의 실시예 및 비교예에서 얻어진 소자의 제조시의 유전건조 가부, 및 각 소자의 습도 교환 효율, 및 통풍 저항을 표 1에 정리하였다. 이에 의하면 중공의 간격유지 부재(3)에 투습성을 갖는 접착제를 사용한 실시예 1 내지 3은, 다른 비교예에 비하여, 간격이 w 이상 있으면 유전건조가 가능해지고, 동외형 형상의 중실의 간격유지 부재를 사용한 소자보다 저통풍 저항이면서 고효율이다. 단, 중공이라도 중실이라도 간격유지 부재(3) 사이의 간격을 벌릴수록 통풍 저항이 내려가지만, 그 저하 정도가 다르기 때문에, 간격유지 부재(3) 사이의 거리가 4w가 된다면 중공과 중실의 통풍 저항이 거의 변하지 않는다(차가 5% 미만). 이것은 간격유지 부재(3)의 등가 직경(de1)에 대해, 간격유지 부재(3) 사이에 생기는 유로의 등가 직경(de2)이 커지기 때문에, 간격유지 부재(3) 내의 유로에 공기가 실질적으로 흐르지 않게 되기 때문이다. 따라서 이 이상 벌리면 중공의 의미가 없어진다. 따라서 de1과 de2의 비(de2/de1)는 1.6 이상, 2 미만의 범위가 바람직함을 알 수 있다.

또한, 비교예 8과 같이, 간격유지 부재(3)의 칸막이 부재(2)와의 접촉면에 두꺼운 소재를 사용하면, 흡습제 양이 증가함에 의해 건조를 할 수가 없지만, 실시예 1과 같이 비교적 얇은 소재를 사용하여 흡습제 양을 억제하면, 유전건조성이 좋아지고 가공을 할 수 있도록 되었다.

또한 실시예 1과 실시예 4를 비교하면 알 수 있는 바와 같이, 흡습제 양이 거의 동일함에도 불구하고, 실시예 4의 습도 교환 효율이 약간 향상하고 있다. 이것은 적층측에도 흡습제를 첨가하였기 때문에, 적층측 접착제나 접착부의 종이에도 흡습제가 침투하기 쉬워지고 투습성이 향상함에 의한다.

[산업상 이용가능성]

본 발명은 전열교환 소자에서는, 여러 가지의 형태의 것에 적용하는 것이 가능하고 효과를 기대할 수 있다. 또한 용도에 관해서는, 건축물의 환기에 이용되는 장치 외에, 자동차나 열차 등의 이동체 내의 환기 등을 행하는 열교환 환기 장치에 최적이고, 그 밖에, 잠열과 현열을 동시에 교환하는 전열교환을 이용하는 다양한 분야의 장치에 적합하다.

2 : 칸막이 부재
3 : 간격유지 부재
3a : 간격유지 부재의 지지벽
3b : 간격유지 부재의 중합벽
5 : 접착제(제 1의 접착제)
6 : 접착제(제 2의 접착제)
7 : 접착제(제 3의 접착제)
10 : 단위 구성 부재
50 : 전열교환 소자

Claims

칸막이 부재와 간격유지 부재를 갖는 단위 구성 부재를 교대로 방향을 바꾸어서 적층하고, 상기 칸막이 부재 사이에 상기 간격유지 부재에 의해 간격이 유지된 유로를 형성하고, 인접하는 상기 유로에 2종의 유체를 통과시켜서, 상기 칸막이 부재를 통하여 상기 2종의 유체 사이에서 열교환하는 전열교환 소자에 있어서,
상기 칸막이 부재는, 전열성, 투습성 및 기체 차폐성을 갖고 있고,
상기 간격유지 부재는, 상기 칸막이 부재의 면에 따라서 대략 평행하게 늘어나는 단면 다각형의 중공통형을 이루고, 상기 칸막이 부재와 겹쳐지는 중합벽과, 이 중합벽의 측단에서부터 세워져서 적층 방향 상하의 상기 칸막이 부재 사이에 입설되어 간격을 유지하는 지지벽을 포함하여 구성되고,
상기 중합벽은, 상기 지지벽보다 두께가 작고, 투습성을 갖는 제 1의 접착제로 상기 칸막이 부재에 맞붙여져 있는 것을 특징으로 하는 전열교환 소자.
제 1항에 있어서,
상기 간격유지 부재는, 1장의 상기 중합벽과 2장의 상기 지지벽으로 이루어지는 단면 삼각형의 중공통형으로 형성되고,
상기 간격유지 부재 내부의 유로 단면의 등가 직경(de1)과, 이웃하는 2개의 상기 간격유지 부재와 적층 방향 상하 2장의 상기 칸막이 부재로 형성되는 유로 단면의 등가 직경(de2)과의 관계가
1.6≤de2/de1<2
가 되는 간격으로 상기 간격유지 부재가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전열교환 소자.
제 2항에 있어서,
상기 단위 구성 부재를 적층 접착하는 접착제로서, 상기 단면 삼각형의 중공통형의 간격유지 부재의 정부(頂部)과 적층 방향으로 인접하는 상기 단위 구성 부재의 상기 칸막이 부재를 접착한 제 2의 접착제로서, 투습성을 갖는 접착제를 사용하는 것을 특징으로 하는 전열교환 소자.
제 3항에 있어서,
상기 칸막이 부재 및 상기 간격유지 부재의 소재로서, 흡액성을 갖는 소재를 사용하고, 상기 제 1의 접착제 및 제 2의 접착제로서, 물을 주용매로 하는 수지 에멀션 접착제에 수용성의 흡습제를 혼합한 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 전열교환 소자.
제 4항에 있어서,
상기 수용성의 흡습제로서, 조해성 알칼리 금속염, 조해성 알칼리토류 금속염의 어느 하나 또는 그들을 혼합한 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 전열교환 소자.
제 1항에 있어서,
상기 지지벽과 상기 중합벽을 접착한 제 3의 접착제로서, 접착 완료 후 실질적으로 투습성이 없어지는 접착제를 사용하는 것을 특징으로 하는 전열교환 소자.