WO2010125644A1

WO2010125644A1 - 全熱交換素子

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Publication number: WO2010125644A1
Application number: PCT/JP2009/058362
Authority: WO
Inventors: 勝高田; 一外川; 秀元荒井; 全土井; 今井　孝典; 加賀　邦彦; 健篠崎
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2009-04-28
Filing date: 2009-04-28
Publication date: 2010-11-04
Also published as: JPWO2010125644A1; US20120043064A1; EP2426453A4; EP2426453B1; EP2426453A1; TW201038902A; CN102414534A

Abstract

　全熱交換素子（１０１）は、第１の流路とこれに直行する第２の流路とを有している。そして、これら流路に第１の流体と第２の流体を流通させ、両流体間で顕熱及び潜熱を交換させる。第１の流路は、流体の進行方向に向かって積層方向に振幅するように波状に形成された第１の波状板材（１１）と、この第１の波状板材（１１）と概略同じ波状に形成された第２の波状板材（１２）とが所定の間隔を空けて重ねられて、流体の進行方向両側部が間隔保持部材（１４）により密閉されて形成された矩形断面の波状流路（３１）であり、第２の流路は、第１の波状板材（１１）と第２の波状板材（１２）のいずれか一方の波形状に平板状板材（１３）が密着して重ねられて両板材間に形成された概略三角形断面の直行流路（３２）である。

Description

全熱交換素子

　本発明は、積層された板材間に交差するように形成された第１の流路と第２の流路に、それぞれ例えば空気などの第１の流体と第２の流体を流通させ、両流体間で全熱交換を行なう全熱交換素子に関するものである。

　このような全熱交換素子においては、従来、例えば特許文献１に開示されているように、二つの流体間を隔てる仕切部材とこの仕切部材間の間隔を保持する間隔保持部材とを設けたものが一般的である。仕切部材は透湿性を有しており、これを媒体として二つの流体間で顕熱（温度）と潜熱（湿度）の熱交換が同時に行なわれる。このような全熱交換素子においては、流体の全熱交換が目的のため、素子には熱交換量が多いことが望まれる。全熱交換素子の場合、一般の熱交換器（顕熱のみ交換する）に比べ、潜熱の交換熱量分だけ熱交換量が増加し効果が高い。

　全熱交換素子には、直交流形と対向流形の２つのタイプがある。直交流形は、対向流形に比べ理論上の単位体積あたりの熱交換量は少ないが、対向流形で構造上必須であるヘッダ（全熱交換する二流体を分割して全熱交換素子流路へと導く部分）が不要であるため、装置に組み込む実体積が小さく、また素子自体の加工も容易であるなどの利点がある。

　このような直交流形の全熱交換素子の熱交換量を増加する工夫として、従来、例えば特許文献２の従来例に開示されているように間隔保持部材をコルゲートフィン状に形成することでフィンの役割を持たせ熱交換量を増加する例がある。しかしながら、性能向上のためには流路内にあるフィンの面積を、例えば特許文献２のようにフィンの折り返しを変えて増加させることとなるが、その場合フィン自体の体積により流路が狭くなるので、流体通過時の圧力損失が大きくなる。また、フィンは顕熱の交換に効果があるが潜熱の交換には効果が無く、むしろフィンと仕切部材とが接触することにより潜熱の交換面積が減少する。したがって全熱交換素子の場合、特にフィンによる熱交換量の改善には限界が生じている。

　それに対し熱交換量増加のための形状の工夫として、特許文献３～５のようにフィンに換えて突起などを設けて流れを変化させることで、仕切部材表面の熱伝達率を改善し熱交換量を増加させることを図ったものが提案させている。

　さらには、特許文献６～８に開示されているように、流路形状の変更により単位体積あたりの伝熱面積を増加させて熱交換量の増加を図ったものが提案されている。

特開平４－２４４９２号公報実開平１－１７８４７１号公報実開平３－２１６７０号公報特許第３８０５６６５号公報特開２００８－２３２５９２号公報実開昭５８－１６５４７６号公報特許第３５４６５７４号公報実開平５－５２５６７号公報

　しかしながら、仕切部材表面の熱伝達率の改善について、特に換気用全熱交換素子では流体の流量に対して管路径が小さく管路内のレイノルズ数が他の熱交換器に比べて低い（大体１００～１０００程度）層流状態となることが多く、またこの領域では流体の流れ自体を変化させることによる熱伝達率の改善効果が小さい。そのため、フィンや突起は特に低レイノルズ数の領域においては伝熱量の改善よりも圧力損失が増加する問題が大きくなる。圧力損失の増加は全熱交換素子へ流体を送るための動力装置の消費エネルギーを増大させるため望ましくない。

　従って、別の方法である単位体積あたりの伝熱面積の増加をさせる方法が望ましい。しかしながら、この伝熱面積を増加させる方法においても従来のものには次のような問題があった。図８は、流路に死水域が発生する様子を示す概略の断面図である。従来、伝熱面積の増加を図って形成された流路の凹凸形状において、凹部領域に死水域（流れが仕切部材面を沿わずに流れて滞る）Ｄ０が発生する場合があり、見かけ上伝熱面積を増加させたように見えても、実際には伝熱面積が逆に減少している場合があった。

　一方、近年、全熱交換素子を組み込む機器設計においては、様々な技術課題に対応するため、全熱交換素子の外径寸法を制限無しにして自由に決定できるものが求められてきている。これに対して、特許文献４，５に開示されているもののように、材料を同一形状にプレス加工して形成しこれを積層する方式では、全熱交換素子の外形寸法を変更する必要が生じたときにプレス型を再度作製する必要があるため対応することが難しかった。

　さらにまた、上記特許文献６～８に開示されているような単位体積あたりの伝熱面積の増加を図った例では、二つの流体の通過する流路形状がまったく異なるため、等流量流した場合の圧力損失が大きく異なることになる。この場合、換気用熱交換器の全熱交換素子等のような温度が異なる同種流体の熱交換を行なう素子にあっては、二つの流体をほぼ等流量流す場合が多いため、素子を組み込む機器設計時に、例えば両流路の流体用動力装置の仕様を別々にしなければならないことなどもあり、煩雑さが増す。したがって熱交換を行なう二つの流体の流路は極力同じ圧力損失である事が望ましく、さらには同形状もしくは近い形状であることが望ましい。

　本発明は上記に鑑みてなされたものであって、流れの阻害要因となるフィンや突起等を用いることなく、また死水域を発生させることなく、単位体積あたりの伝熱面積を増加させることができ、さらに顕熱（温度）と潜熱（湿度）の熱交換を行う二つの流体がそれぞれ流れる交差する二方向の流路が同圧力損失の同形状である全熱交換素子を得ることを目的とする。さらには、これに加えて外形寸法の変更が容易に行なえる全熱交換素子を得ることを目的とする。

　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の全熱交換素子は、積層された板材間に交差するように形成された第１の流路と第２の流路に、それぞれ第１の流体と第２の流体を流通させ、両流体間で顕熱及び潜熱を交換させる全熱交換素子であって、第１の流路は、流体の進行方向に向かって積層方向に振幅するように波状に形成されて透湿性を有する第１の波状板材と、該第１の波状板材と概略同じ周期で振幅する波状に形成されて透湿性を有する第２の波状板材とが所定の間隔を空けて重ねられて、流体の進行方向両側部が密閉部材により密閉されて形成された矩形断面の波状流路であり、第２の流路は、第１の波状板材と第２の波状板材のいずれか一方の波状面に透湿性を有する平板状板材が密着して重ねられて両板材間に形成された概略三角形断面の直行流路であることを特徴とする。

　本発明にかかる全熱交換素子によれば、使用している板材のほぼ全ての面の両面が異なる流体を流通させることとなり、また流路形状も死水域が発生しにくい形状となっていることから概略全てが有効な伝熱面積となり、結果として単位体積あたりの伝熱面積が増加し、素子の熱交換量が増加する。また、熱交換量が従来と同等でよい場合には、逆に素子の体積を小さくすることが可能となるため、省資源化にも貢献できる。また、第１の波状板材、第２の波状板材及び平板状板材に透湿性を有するものを用いことで、顕熱だけではなく潜熱も交換できるようになり、全熱交換の熱交換量を増加させることができるという効果を奏する。

図１は、本発明にかかる実施の形態１の全熱交換素子の斜視図である。図２は、各段の単位構成部材の流路に流通する流体の向きを説明するための斜視図である。図３は、波状流路の流路高さが高すぎる場合、死水域が多くなる例を示す模式図である。図４は、波状板材の頂部が折れ曲がる場合、死水域が多くなる例を示す模式図である。図５は、波状板材の頂部が適度な曲率で湾曲する場合、死水域が無くなる例を示す模式図である。図６は、本発明にかかる実施の形態２の全熱交換素子の斜視図である。図７は、本発明にかかる実施の形態３の全熱交換素子の斜視図である。図８は、流れが波状壁面を沿わない場合の流れ模式図である。図９は、比較のために用いた従来の全熱交換素子の斜視図である。

　１１　第１の波状板材
　１２　第２の波状板材
　１３　平板状板材
　１４　間隔保持部材
　２０　単位構成部材
　２４，２４ａ、２４ｂ　仕切壁
　３１　波状流路（第１の流路）
　３２　直行流路（第２の流路）
　１０１，１０２，１０３　全熱交換素子
　Ａ　第１の流体
　Ｂ　第２の流体
　Ｄ０，Ｄ１，Ｄ２　死水域

　以下に、本発明にかかる全熱交換素子の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
　図１は、本発明にかかる実施の形態１の全熱交換素子の斜視図である。説明が明確となるように図中に記載の座標軸を使って方向を補助的に説明するがこれに限定されるものではない。本実施の形態の全熱交換素子１０１は、流路が形成された複数個の単位構成部材２０が９０度ずつ回転させながら複数個積層されて構成されている。１個の単位構成部材２０は、波状に形成された透湿性を有する２枚の波状板材（第１の波状板材１１及び第２の波状板材１２）と透湿性を有する１枚の平板状板材１３とから構成されている。このように３枚の板材で成る単位構成部材２０が複数個積層されて更に１枚の平板状板材１３が積層方向端部に追加されて全熱交換素子１０１が出来ている。

　まず、図１中最上段の単位構成部材２０に着目して説明する。第１の波状板材１１及び第２の波状板材１２は、概略正方形で同じ周期で振幅する波形状を成し一辺より対向辺へ向かって（Ｙ軸方向に向かって）その厚さ方向（積層方向：Ｚ軸方向）に断面ジグザグに折り曲げられて概略波状に形成されている。このように形成された第１の波状板材１１及び第２の波状板材１２が、積層方向（Ｚ軸方向）に所定の距離（流路高さ）だけ離れて配置されている。第１の波状板材１１及び第２の波状板材１２の大きさは、平面への投影形状が平板状板材１３に一致する大きさに加工されている。

　第１の波状板材１１と第２の波状板材１２との間には、流路の幅方向両端部（Ｘ軸方向両端部）に、両者間の距離を保持する目的で、また両者間の両端部を密閉する目的で、波形状に沿ってジグザグに折れ曲がる間隔保持部材１４が挟み込まれている。間隔保持部材１４は、流通する流体（本例の場合は空気）が漏洩することのないように、第１の波状板材１１及び第２の波状板材１２に気密に固着されている。このようにして、第１の波状板材１１及び第２の波状板材１２は、流路の両側部となる部分を間隔保持部材１４により流路方向全長にわたって密閉されており、これにより内部に矩形断面の波状流路（第１の流路）３１を形成している。

　第１の波状板材１１及び第２の波状板材１２の積層方向の上下に平板状板材１３が重ねられている（上側の１枚の平板状板材１３は上記追加の１枚とする）。波状板材１１，１２の波形状の頂点（稜線）と平板状板材１３とは、流通する流体が漏洩することのないように気密に固着されている。これにより第１の波状板材１１及び第２の波状板材１２と平板状板材１３との間に概略三角形断面の直行流路（第２の流路）３２が形成されている。　　　

　以上のように、単位構成部材２０には、断面が矩形で流体の進行方向に対し、積層方向に振幅を有する波状流路３１と、この波状流路３１に対して直交し、断面がほぼ三角形で蛇行することなく入り口から出口まで直行した直行流路３２とが形成されている。そして、このように構成された単位構成部材２０が、波の方向が互いに交差するように９０度ずつ回転させながら複数積層されている。図１の例では、積層方向（Ｚ軸方向）に３つの単位構成部材２０が積層されている。

　図２は、各段の単位構成部材２０の流路に流通する流体の向きを説明するための斜視図である。図２において、煩雑になるので符号の記載を省略しているが図１と同様の構成である。図２の右側からＸ軸方向に流通する第１の流体Ａは、図中一点鎖線矢印で示すように、下から１，３段目の直行流路３２と２段目の波状流路３１とを流通する。一方、図２の左側からＹ軸方向に流通する第２の流体Ｂは、下から１，３段目の波状流路３１と２段目の直行流路３２とを流通する。すなわち、顕熱と潜熱の熱交換を行なう第１の流体Ａと第２の流体Ｂのどちらもが、波状流路３１、及び直行流路３２の異なる２種類の流路を同時に通過する構造となっている。そして、第１の流体Ａと第２の流体Ｂは、第１の波状板材１１、第２の波状板材１２、及び平板状板材１３を透湿性を有する媒体として熱交換する。このように、熱交換する流体が流れる二方向の流路とも、波状流路３１と直行流路３２の２種類で形成されており同形状となるため、二方向ほぼ同じ圧力損失とすることができる。

　図９は、比較のために示す従来の全熱交換素子の一例を示す斜視図である。図９の全熱交換素子２０１は、平板状の仕切部材２１３と、断面がコルゲートフィン形状に整形された間隔保持部材（コルゲートフィン）２１１とを交互に積層して構成されている。積層方法は、１枚の仕切部材２１３と１枚の間隔保持部材２１１とを図９に示すように、波形状の凸部が接触するように重ねて接着等で固定した単位構成部材２２０を製作し、この単位構成部材２２０を仕切部材２１３と間隔保持部材２１１とが交互になるように、かつ、間隔保持部材２１１の波形状の開口部の開口方向が交互に約９０度となるように積層する（図９の例では、６個の単位構成部材２２０が積層されている）。そして、図９の右側からＸ軸方向に流通する第１の流体Ａと、図９の左側からＹ軸方向に流通する第２の流体Ｂとは、図中一点鎖線矢印で示すように、一層おきに交互に交差するような全熱交換素子２０１となっている。このように二種類の流体を通過させると、仕切部材２１３を媒体として両流体間で熱交換を行うことができる。

　本実施の形態の第１の波状板材１１及び第２の波状板材１２は、熱交換時の媒体となるものであり、図９の従来例の仕切部材２１３に相当する。

　本実施の形態の全熱交換素子の最大の特徴は、素子内の間隔保持部材以外のほぼすべての壁面がフィンのような間接的伝熱面ではなく、その両面に異なる被熱交換流体を流している直接伝熱面となる構造のため、材料に無駄が無く、素子の単位体積辺りの伝熱面積を大きく取ることができる点である。フィンは自身を蓄えた熱を直接伝熱面に与えることによって伝熱するため、熱交換に寄与する面積はフィンの表面積の１００％ではなく、フィンの形状や周囲の状況によって決まるフィン効率を用いて、
　フィン表面積×フィン効率
　で与えられる量でしか影響できない。しかし両面で異なる被熱交換流体と接触する直接伝熱面は、その表面積が１００％熱交換に寄与することができる。

　なお、上記熱交換は顕熱に関するものであり、潜熱についてフィンはほぼ影響を与えない（すなわちフィン効率＝０）。むしろフィンと直接伝熱面が接することによって直接伝熱面が減少する効果により潜熱交換量が減少する。したがって極力直接伝熱面を多くしたほうが材料に無駄が無いと言える。

　材料に無駄が無いことは、より安価な素子の提供を可能にするだけなく、無駄がないため同じ性能を出すために必要な平板量が減り、そのために単位体積辺りの空間体積（流体が流れることができる体積）が大きくなる、また流体と接触する面積もフィンを用いた場合より減少するため、結果として流体が通過する際の圧力損失の面からも有利となる。

　本実施の形態の第１の波状板材１１、第２の波状板材１２、及び平板状板材１３は、顕熱と潜熱の交換を行なうために透湿性を有するものを用いている。また換気用全熱交換素子では被熱交換流体同士が混合しないようにするための気体遮蔽性や、安全性確保のための難燃性も同時に求められる。さらに居室等生物の存在する空間の換気用に用いる場合には、人体へ有害な化学物質、より具体的には揮発性有機化合物（ＶＯＣｓ）放散量が少ないことや、あわせて不快な臭気の放散が無いこと、素子の加工中や使用時の圧力に耐えうる材料強度などが求められる。したがって波状板材１１、第２の波状板材１２、及び平板状板材１３は以上を満たした素材を用いる。

　これら板材の厚さは薄いほうが温度や湿度の透過において有利であるし、単位構成部材２０の１層の積層高さが少なくなり同じ高さでより多くの層を積層できるため好ましい。しかしあまりに薄いと材料強度が加工に耐えられなくなるなど弊害もあり、加工法その他との調整により決められる。一般には２０～１２０μｍ程度のものがよく用いられる。また全熱交換素子などでは上記性質を満足するために、単層ではなく多層構造にして、上記性質を分散して持たせる（たとえば透湿性を１層目に、材料強度を２層目になど）ものもあるが、仕切部材の構造その他に関わらず、上記の性質を満足していれば本実施の形態の素子に使用できる。

　第１の波状板材１１、第２の波状板材１２、及び平板状板材１３の材料として、気体遮蔽性を有し、さらに水溶性でかつ潮解性を有するアルカリ金属塩およびアルカリ土類金属塩を含んだものを用いた場合、これら薬剤は自己吸湿作用により素子中に水を蓄え、同時にその水に溶け込むことにより本来薬剤が添加されていなかった部分にまで薬液が拡散することにより、本来必要であった仕切部材に残る薬剤量が減じてしまう問題があったが、本素子の構造では仕切部材以外の部分の割合が従来の素子に比べて減少しているため、同じ素材を用いた場合従来構造よりもより高い透湿性、および潜熱交換量を確保することができる。

　なお、本実施の形態の単位構成部材２０は、概略正方形の平板状を成すが、平行四辺形や長方形の平板状を成していてもよい。

＜実施例１＞
　次のようにして、図１に示す本実施の形態の全熱交換素子１０１を作製した。
　厚さ１００μｍ程度の紙に水溶性高分子物質であるポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等を水に溶かし、さらに水溶性で吸湿作用のある薬剤としての塩化リチウムと、難燃剤としてスルファミン酸グアニジンを混合した透湿膜形成用の薬液を片面塗布した特殊加工紙と、同じく加工した特殊加工紙を折り目をつけて波状に加工したものを一片１２０ｍｍの方形に切断したものを重ね、水系酢酸ビニル樹脂エマルジョン接着剤を波状加工した紙の折り目の頂部にロールコーター等を使って塗布し接着する。

　この際、冶具等を工夫し、波の高さを１．７ｍｍ、波の頂部から頂部までの長さを１１．５ｍｍとした。次に厚さ約１．２ｍｍの厚紙から、第２の波状板材１２の波状の表面形状に合わせて切り抜いた間隔保持部材１４を、第２の波状板材１２の端部にてこれに重ね、刷毛にて同じ水系酢酸ビニル樹脂エマルジョン接着剤を塗布して第２の波状板材１２の、波形状の進行方向に平行な両２辺にあわせて接着した。

　その後、間隔保持部材１４の上側端面に接着剤を塗布した後に、第１の波状板材１１として、第２の波状板材１２と同じ厚さ１００μｍ程度の特殊加工紙を、間隔保持部材の波状に合わせて貼り付けた。第１の波状板材１１と第２の波状板材１２の積層方向の距離が１．５ｍｍ程度となるように間隔保持部材１４の高さ（幅）を決めた。

　このようにして作製した単位構成部材２０を複数個用意し、各々を９０度ずつ回転させながら積層して、図１の全熱交換素子１０１を得た。

＜比較例＞
　一方、本実施の形態の全熱交換素子１０１との比較のために、図９に示す従来の全熱交換素子２０１を作製した。このとき、間隔保持部材（コルゲートフィン）２１１の波形形状を、上記実施例の第１の波状板材１１及び第２の波状板材１２の波形形状と同じにした。つまり、間隔保持部材２１１の波の高さを１．７ｍｍ、波の頂部から頂部までの長さを１１．５ｍｍとした。

〈比較〉
　上記実施例１、比較例をそれぞれ同じ層数だけ積層した時の直接伝熱面積の大きさを比較したものが以下の表である。従来例では直接伝熱面積が平板状の仕切部材２１３の面積のみであるのに対し、実施例１の形状は平板状板材及び波状板材の面積が直接伝熱面積となるため、本実施の形態の全熱交換素子１０１の場合、同じ体積あたりの直接伝熱面積が非常に大きくなる。

　本実施の形態の全熱交換素子１０１を作製する際の注意点として、見かけ上直接伝熱面積が大きい構造であっても、流路内の流体の流れ方によっては実際の伝熱面積が減少している可能性があり、期待した効果が得られない可能性がある点というである。これは特に矩形断面の波状流路の形状において顕著であり、例えば波状流路の流路高さを高くする場合、あまり高すぎると図３に示すように上面の波と下面の波の間に生じる直線流路にのみ流体が流れ込む現象が発生する。このような場合、実際には壁面と熱交換すべき流体（直線流路にほとんどが流れる）の間に生じる循環流れの死水域Ｄ１が断熱する状況となるため、伝熱面積としての効果を果たさなくなる。これを防止するために波状流路間の距離を、波状板材の波の高さより小さくすると、上面の波状板材の頂部と下面の波状板材の頂部がお互いに勘合しあうので直線流路が生じなくなり、結果として死水域発生を抑止できるため望ましい。

　また、波状流路の曲がり部分でも、流量や波の形状などによって流れが剥離し、死水域を形成することがある。図４は、波状板材の頂部が尖った矩形断面の波状流路の断面であり、図５は波状板材頂部に曲率を持たせた場合の矩形断面の波状流路の断面であり、両流路に同流量を流した際の流体（この場合は空気）の流れるシミュレーションを行なったものである。図４のものの場合には頂部の下流側壁面に流れが剥離して形成された流体の循環領域（すなわち死水域Ｄ２）が発生している。したがってこの死水域Ｄ２と接触する壁面は見かけ上直接伝熱面であるが、実際には伝熱にはほとんど寄与しないことになる。このようにして、死水域Ｄ２が発生するようになると、熱交換量の低下や圧力損失の上昇などの好ましくない効果をもたらす結果となる。

　これに対する改善手段としては、図５に示すように、波状流路の曲がり部分、すなわち波状板材の頂部を含む折り返し部の形状を実施の形態１のように平面が折り曲げられた形状とせずに適切な曲率の湾曲面で形成する方法がある。

　また、波状板材の波形は、波形であればどのような形状でもよいが、サインカーブや三角波が望ましい。矩形波でもよいが、矩形波の場合には、平板状板材と波状板材の接触面積が広くなってしまい性能が低下する可能性がある点と、また波状流路内を通過する流体が、矩形波の立ち上がり部に衝突する形で流れることになるため、圧力損失が上昇する懸念もある。

　また波の頂部に曲率を与えた場合には、より圧力損失の低い全熱交換素子を提供することができる。圧力損失を低減することで組み込む機器の流体動力装置の入力を低減でき、機器の少エネルギー化にも貢献する。

実施の形態２．
　図６は、本発明にかかる実施の形態２の全熱交換素子の斜視図である。本実施の形態の全熱交換素子１０２においては、第１の波状板材１１及び第２の波状板材１２の波形状の頂部近傍の折り返し部の形状は、図５に示したような、流体が流通したとき、死水域が形成されない所定の曲率の滑らかな湾曲形状となっている。また、本実施の形態の全熱交換素子１０２においては、第１の波状板材１１と第２の波状板材１２との間に、波状流路３１を流路幅方向に複数に分割するとともに両板材１１，１２を相互に支持する複数の仕切壁２４が設けられている。その他の構成は実施の形態１と同様である。

　本実施の形態においては、複数の仕切壁２４を設けたことにより、第１の波状板材１１と第２の波状板材１２とが狭い間隔で相互に支持されるので、両板材１１，１２の保持点が増え、作製途中の単位構成部材２０や全熱交換素子１０２全体の構造強度が大きくなり、素子の加工性や取扱性の向上を図ることができる。また、熱交換をする二つの流体間での漏洩の防止に寄与する。

　さらに、生産時の利点として、複数の仕切壁２４にて仕切っておくことにより、予め外形寸法の大きな素子として設計しておけば、任意の大きさの相似形に切断することで、任意の外形寸法の全熱交換素子を得ることができる。そのため、金型等の変更無く外形寸法の変更を行なうことができる。これは大きく生産効率の向上や、製品設計の自由度の向上に貢献する。

実施の形態３．
　図７は、本発明にかかる実施の形態３の全熱交換素子の斜視図である。本実施の形態の全熱交換素子１０３においては、波状流路３１内に設けられて当該波状流路３１を流路幅方向に複数に分割する仕切壁において、仕切壁の流路幅方向厚さが、所定枚数毎に大きくされている。すなわち、厚さの小さい仕切壁２４ｂと厚さの大きい仕切壁２４ａとが所定の順番にて併設されている。本実施の形態では、厚さの小さい仕切壁２４ｂと厚さの大きい仕切壁２４ａとが交互に設けられている。その他の構成は実施の形態２と同様である。

　実施の形態２による例では、任意寸法で切断することにより、任意外形寸法の素子を得ることができるものの、得られる素子の端部は仕切壁の位置と切断位置の関係によるが、大きく無駄な部分ができてしまう可能性がある。このような場合、素子の端部の部分に流体が入り込んで他の流体の流路へ漏れ込むことを防止するために、従来よりも幅の広い部分を閉止するような構造物と組み合わせなければならないが、その幅寸法は素子の切断位置が決まらなければ決まらないため構造物の設計・準備が難しくなる。そこで、切断位置に制限は付くが、仕切壁の厚い部分の中心を切断するようにすれば、切断後の素子はその端部も無駄な部分が無い相似形の素子を得ることができる。

　以上のように、この発明にかかる全熱交換素子は、二つの流体間の顕熱と潜熱の交換を行なう板材積層形の全熱交換素子に適用されて好適なものであり、特に換気装置や空気調和機内に組み込まれ、空気対空気の全熱交換を行なうのに好適な全熱交換素子に適用されて最適なものである。

Claims

　積層された板材間に交差するように形成された第１の流路と第２の流路に、それぞれ第１の流体と第２の流体を流通させ、両流体間で顕熱及び潜熱を交換させる全熱交換素子であって、
　前記第１の流路は、流体の進行方向に向かって積層方向に振幅するように波状に形成されて透湿性を有する第１の波状板材と、該第１の波状板材と概略同じ周期で振幅する波状に形成されて透湿性を有する第２の波状板材とが所定の間隔を空けて重ねられて、流体の進行方向両側部が密閉部材により密閉されて形成された矩形断面の波状流路であり、
　前記第２の流路は、前記第１の波状板材と前記第２の波状板材のいずれか一方の波状面に透湿性を有する平板状板材が密着して重ねられて両板材間に形成された概略三角形断面の直行流路である
　ことを特徴とする全熱交換素子。
　１組の前記第１の波状板材、前記第２の波状板材、及び前記平板状板材で成る単位構成部材が、９０度ずつ回転させながら複数積層されている
　ことを特徴とする請求項１に記載の全熱交換素子。
　前記第１の波状板材及び前記第２の波状板材の波形状の高低差は、前記第１の波状板材及び前記第２の波状板材の積層方向距離よりも大きい
　ことを特徴とする請求項１に記載の全熱交換素子。
　前記第１の波状板材及び前記第２の波状板材の波形状の頂点折り返し部の形状は、前記第１の流体及び前記第２の流体が流通したとき、死水域が形成されない曲率の湾曲形状となっている
　ことを特徴とする請求項１に記載の全熱交換素子。
　前記第１の波状板材及び前記第２の波状板材の間に、前記矩形断面の波状流路を流路幅方向に複数に分割するとともに、前記第１の波状板材と前記第２の波状板材との間で、相互に支持する少なくとも１つの仕切壁が設けられている
　ことを特徴とする請求項１に記載の全熱交換素子。
　前記仕切壁は、複数個が設けられており、所定の位置の前記仕切壁は、他の位置の前記仕切壁よりも流路幅方向厚さが大きくされている
　ことを特徴とする請求項５に記載の全熱交換素子。
　前記第１の波状板材、前記第２の波状板材、及び前記平板状板材は、気体遮蔽性を有し、さらに水溶性でかつ潮解性を有するアルカリ金属塩およびアルカリ土類金属塩を含んだものを用いる
　ことを特徴とする請求項１に記載の全熱交換素子。