WO2013061419A1

WO2013061419A1 - 全熱交換素子およびその製造方法

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Publication number: WO2013061419A1
Application number: PCT/JP2011/074666
Authority: WO
Inventors: 勝高田; 鴇崎　晋也; 一外川; 裕一石丸; 今井　孝典; 秀元荒井
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2011-10-26
Filing date: 2011-10-26
Publication date: 2013-05-02
Also published as: KR20140061512A; JP5748863B2; JPWO2013061419A1; KR101574036B1; US20140242900A1; CN103890528A; CN103890528B; US9664457B2

Abstract

　本発明は、シート状の仕切部材２の両側にそれぞれ間隔保持部材を設けて流路を形成し、仕切部材の一方の側に形成された流路を流通する気流と他方の側に形成された流路を流通する気流との間で仕切部材２を介して熱交換を行う全熱交換素子であって、間隔保持部材は、樹脂を用いて仕切部材に一体成形され、仕切部材２は、伝熱性と透湿性と気体遮蔽性を有する機能層２ｂと、所定の温度以上で収縮する熱収縮層２ａとを有して構成される。

Description

全熱交換素子およびその製造方法

　本発明は、空調機器に設けられて、流体間での熱交換を行なわせる積層構造の熱交換素子およびその製造方法に関する。

　近年、暖房および冷房などの空調機器が発達かつ普及し、空調装置を用いた居住区域が拡大するにつれて、換気において温度および湿度が回収できる空調用の全熱交換器の重要性も高まっている。こうした全熱交換器には熱交換する要素部品として全熱交換素子が搭載されている。

　全熱交換素子としては例えば、特許文献１，２に開示されているようなものが広く採用されている。これらの全熱交換素子は、伝熱性と透湿性とを有する仕切部材と、仕切部材に挟まれて仕切部材同士の間隔を保持する間隔保持部材とを有している。全熱交換素子は、これらの仕切部材と間隔保持部材とを複数層に重ね合わせた基本構造を採っている。

　仕切部材は、例えば方形の平板である。間隔保持部材は投影平面が仕切部材と一致する鋸波状、正弦波状、または略三角形断面の波形に成形された波形板となっている。仕切部材を挟んだ間隔保持部材同士の波形の方向が交互に９０度またはそれに近い角度となるように、仕切部材と間隔保持部材は重ね合わされる。このような構造により、一次気流を通す流体流路と二次気流を通す流体流路の二系統の流体通路が、全熱交換素子の各層間に交互に構成される。すなわち、仕切部材の一面側に沿って一次気流が通過し、他面側に沿って二次気流が通過することとなる。

　全熱交換素子の仕切部材に要求される特性としては、一次気流と二次気流を通す流体流路間の通気性が低く、かつ伝熱性と透湿性が高いことである。これは、全熱交換器の使用時に、屋外から屋内に吸込まれる新鮮な外気と屋内から屋外へ排気される汚れた空気とが混合するのを抑えるため、および一次気流と二次気流との間で顕熱と同時に潜熱も熱交換できるようにするためである。また、各気流が通過する際の通風抵抗（圧力損失、静圧損失とも言う）が極力低いことも求められる。これは換気を行なうために気流を通過させる送風装置（ファン、ブロワなど）の消費電力を抑え、全熱交換器の運転音を低く抑えるためである。

　これらの要求される特性を満たすための試みの１つとして、例えば特許文献３には、射出成形を応用し、仕切部材を樹脂でインサート成形する構成が開示されている。このような構成により、仕切部材に対する間隔保持部材（樹脂部）の面積比率を小さくして熱交換効率を確保しつつ、流路断面を矩形形状にすることで通風抵抗の低減を図っている。

　このような射出成形による方法は、仕切部材が多湿条件下でたわみ、一次気流側と二次気流側で流路の高さが不均一になり、通気抵抗が高くなる場合がある。特に流路高さが小さい場合に、通気抵抗が高くなりやすいため、熱交換効率を向上させる手段として流路高さを小さくして熱交換素子の伝熱面積の拡大を図る上での障害となる場合があった。

　特許文献４では、結晶性が高く多湿条件下においても寸法安定性が良い透湿性ポリエチレン系フィルムおよび同樹脂を混抄した紙を仕切部材として用いて、多湿条件下で流路抵抗が増加する問題の解決を図っている。しかしながら、透湿性ポリエチレン系フィルムを用いた場合には、成形品を取り出した後に反りや収縮が起こりやすいという問題がある。そのため、間隔保持部材の樹脂が離型後に変形、収縮することにより、インサート成形した仕切部材と間隔保持部材とがたわんでしまい、通風抵抗が高くなる場合がある。

　特許文献５では、成形する樹脂に無機充填剤、例えば、ガラス繊維や炭素繊維などを添加すること、または高圧流体や超臨界流体を物理発泡剤に用いて樹脂内で微細に発泡させる発泡成形を用いている。また、特許文献６では間隔保持部材を先に射出成形し十分収縮させた後に仕切部材を貼り合せる方法を提案している。

特公昭４７－１９９９０号広報特公昭５１－２１３１号公報特許第２６９０２７２号公報特許第３４６１６９７号公報特開２００６－２９６９２号公報特開２００７－１００９９７号公報

　しかしながら、特許文献５に開示のものは、これらを樹脂に添加すると、成形品取り出し後の反りや収縮を抑えることができるが、溶融樹脂の流動性の低下により成形サイクルが遅くなり量産性が低下するという問題があった。また、樹脂の使用量は減るが添加物の分材料コストが高くなるという問題があった。また、仕切部材と間隔保持部材の樹脂の接触面が減少するため、それらの間の密着性が悪化するという問題があった。また、超臨界流体を注入する場合には、特殊な付帯設備が必要となり、製造コストの増大を招くという問題があった。また、拡大伝熱面（フィン）として機能している樹脂成形部分の熱伝達率が低下し、温度交換効率が低下してしまうという問題があった。

　また、特許文献６に開示のものは、仕切部材と間隔保持部材とを貼り合せる際に、仕切部材を十分に張って接着や溶着を行なわなければならず、貼り合せの工程が複雑になり、生産性の低下を招くという問題があった。

　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、平易な設備で成形が可能で、また極力簡便な方法で射出成形直後の仕切部材のたわみを緩和することにより、通風抵抗の低減、熱交換効率の向上、および生産性の向上を図ることができる熱交換素子を得ることを目的としている。

　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、シート状の仕切部材の両側にそれぞれ間隔保持部材を設けて流路を形成し、仕切部材の一方の側に形成された流路を流通する気流と他方の側に形成された流路を流通する気流との間で仕切部材を介して熱交換を行う全熱交換素子であって、間隔保持部材は、樹脂を用いて仕切部材に一体成形され、仕切部材は、伝熱性と透湿性と気体遮蔽性を有する機能層と、所定の温度以上で収縮する熱収縮層とを有して構成されることを特徴とする。

　本発明にかかる全熱交換素子は、平易な設備で成形が可能で、また極力簡便な方法で射出成形直後の仕切部材のたわみを緩和することにより、通風抵抗の低減、熱交換効率の向上、および生産性の向上を図ることができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１にかかる全熱交換素子の斜視図である。図２は、仕切部材の断面構成を示す図である。図３は、間隔保持部材と、仕切部材とからなる単位構成部材の外観斜視図である。図４－１は、図３に示すＡ－Ａ線に沿った矢視断面図であって、間隔保持部材を成形し、金型を離型した直後の状態を示す図である。図４－２は、図３に示すＡ－Ａ線に沿った矢視断面図であって、金型を離型してから仕切部材を加熱した状態を示す図である。図５は、仕切部材を加熱する加熱部材を説明するための図である。図６は、本発明の実施の形態１にかかる全熱交換素子の製造手順を示すフローチャートである。図７は、本発明の実施の形態２にかかる全熱交換素子の製造手順を示すフローチャートである。

　以下に、本発明の実施の形態にかかる全熱交換素子およびその製造方法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、本発明の実施の形態１にかかる全熱交換素子の斜視図である。全熱交換素子１００は、仕切部材２と、間隔保持部材３を備える。全熱交換素子１００は、仕切部材２を所定間隔に保持する間隔保持部材３と、仕切部材２とからなる単位構成部材が、間隔保持部材３の配列方向が９０度ずつ異なるように交互に積層されて構成される。

　全熱交換素子１００では、仕切部材２に挟まれた各層が空気の通過する流路となり、一次気流が通過する流路と二次気流が通過する流路が１層ごとに交互に構成される。一次気流と二次気流との間では、仕切部材２を介して、温度と湿度の交換が行われる。

　仕切部材２は、後に詳説するが、伝熱性と透湿性と気体遮蔽性を有する層（機能層）にある温度以上で収縮する通気性の高い層（熱収縮層）を貼り合わせて構成される。以下で各要素について詳細に説明する。

　仕切部材２は、一次気流と二次気流との間で温度と湿度の交換が行われる際に、熱と湿分を透過させる媒体となるものである。全熱交換素子１００は、上述した構成により、仕切部材２の一面側に沿って一次気流が通過し、他面側に沿って二次気流が通過することとなる。

　そして、一次気流と二次気流を流した場合、仕切部材２を介して、高温側（湿分の場合には多湿側）の気流中の熱（もしくは水蒸気）を、温度差（もしくは水蒸気分圧差）を利用し低温側（もしくは低湿側）へ移行させる。また、仕切部材２を介して、多湿側の気流中の水蒸気を、水蒸気分圧差を利用し低湿側へ移行させる。そのため、仕切部材２は、極力薄く、熱伝達率や湿度伝達率が高いことが望ましい。

　また、仕切部材２には、一次気流と二次気流の混合を防止し、両気流間での二酸化炭素や臭い成分等の移行を抑制することも要求される。これらを満足するためには、仕切部材としての透気抵抗度（ＪＩＳ　Ｐ８６２８）が２００秒／１００ｃｃ以上で、かつ透湿性を有するものが好適である。

　全熱交換素子１００では、これらの条件を満足するために、仕切部材２に非水溶性の親水性高分子薄膜を用いる。より具体的な材料の例としては、透湿性を有するオキシエチレン基を含むポリウレタン系樹脂、オキシエチレン基を含むポリエステル系樹脂、末端または側鎖にスルホン酸基、アミノ基、水酸基、カルボキシル基を含む樹脂等を用いる。

　図２は、仕切部材２の断面構成を示す図である。仕切部材２は、図２に示すように、機能層２ｂに対して、接着や熱融着等の加工により熱収縮層２ａを貼り合わせて構成される。機能層２ｂには、通常伝熱性・透湿性と気体遮蔽性を持つ膜が用いられる。

　熱収縮層２ａには、引張強度と寸法安定性に優れた多孔質膜が用いられる。熱収縮層２ａには、透湿性を妨げないために通気性が良好で、加工時の引張力や湿度変化に対する寸法安定性に優れる多孔質膜が用いられるのが望ましい。

　このように、機能層２ｂと熱収縮層２ａとを貼り合わせることで、仕切部材２の透湿性を極力確保したまま、透湿性の膜を極力細かい間隔で支持することにより多湿条件下の仕切部材のたわみを防止し、気流の通気抵抗を低減させることができる。

　本実施の形態では、熱収縮層２ａとして、多孔質膜としての上述した機能に加えて、加熱により収縮する機能を備えた素材を用いる。オレフィン系樹脂等の熱可塑性樹脂で作られた織布や不織布などの一部であって、その製造工程で延伸力を加えられたものは、その構成樹脂に固有の温度（軟化温度）以上に昇温されると収縮する性質を持つ。例えば、熱収縮層２ａとして、織布や不織布の中に熱収縮性の樹脂（例えば環状オレフィン樹脂やポリオレフィン樹脂など）や潜在捲縮性繊維を含む不織布を用いることができる。

　潜在捲縮性繊維とは、所定温度での加熱によって螺旋状の捲縮が発現して収縮する性質を有する繊維である。例えば、収縮率の異なる２種類の熱可塑性ポリマー材料を成分とする偏心芯鞘型複合繊維またはサイド・バイ・サイド型複合繊維からなる。その例としては、特開平９－２９６３２５号公報や特許２７５９３３１号公報に記載のものが挙げられる。

　なお、熱収縮性不織布には、潜在捲縮性繊維と共に他の繊維、例えばレーヨン、コットン、親水化アクリル系繊維などの繊維を含む不織布を用いることができる。一般に透湿性を有する素材（機能層２ｂ）は、環境条件（湿度など）により材料自体の伸び縮みが発生するが、上述した不織布のような素材（熱収縮層２ａ）を貼り合わせることにより、湿度変化に対する寸法安定性の向上を図ることができる。また、仕切部材２を加熱した際には、熱収縮層２ａの収縮に引っ張られることで、仕切部材２の全体が収縮する。

　ただし、熱収縮層２ａが収縮する際の妨げにならないようにするため、機能層２ｂの平面方向の圧縮強度は、熱収縮層２ａの圧縮強度よりも十分弱いことが望ましい。熱収縮層２ａや機能層２ｂのようなシート状の部材における平面方向強度は、その厚さに大きく依存する。そのため、機能層２ｂは熱収縮層２ａよりも十分薄く（目安は、機能層２ｂの膜厚が熱収縮層２ａの膜厚の半分以下）、材料強度も低いことが望ましい。

　次に、これら２層を貼合せた仕切部材２の上に間隔保持部材３を設ける。図３は、間隔保持部材３と、仕切部材２とからなる単位構成部材の外観斜視図である。間隔保持部材３は、遮蔽リブ３ａと間隔リブ３ｂとを有する。

　遮蔽リブ３ａは、仕切部材２の平面視における４辺のうち、表面に気流が流れる方向に対して垂直方向にある２辺（以後両端部とする）からの空気漏れを防止するために、両端部に設けられる。間隔リブ３ｂは、遮蔽リブ３ａの間に、遮蔽リブ３ａと平行に所定の間隔で複数本設けられている。

　間隔保持部材３としての遮蔽リブ３ａと間隔リブ３ｂは、仕切部材２の両面に形成される。また、仕切部材２の一面側に形成される遮蔽リブ３ａと間隔リブ３ｂは、仕切部材２の一面側と他面側とで、直交するように設けられる。間隔保持部材３は、樹脂を用いて形成される。

　図３に示す単位構成部材は、仕切部材２と間隔保持部材３とを一体成形することで製造される。具体的には、仕切部材２に対して、間隔保持部材３を直接樹脂成形する。例えば、遮蔽リブ３ａと間隔リブ３ｂの形状を彫った金型に、樹脂成形前に仕切部材２を入れて成形することにより製造される。間隔保持部材３は、単位構成部材と仕切部材２とを積層した際に、仕切部材２同士の間隔を保持する。なお、仕切部材２の一面側に形成される遮蔽リブ３ａと間隔リブ３ｂは、仕切部材２の一面側と他面側とで、斜交するように設けられてもよい。

　間隔保持部材３に用いる樹脂は、ポリプロピレン（ＰＰ）、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン（ＡＢＳ）、ポリスチレン（ＰＳ）、アクリロニトリル－スチレン（ＡＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、その他一般的な樹脂で希望の形状に成形可能なものであればよい。

　ここで、間隔保持部材３の成形時には、金型温度が仕切板の熱収縮層２ａの熱収縮温度を越えない程度の条件を設定する必要がある。もし金型温度が熱収縮温度を超えてしまうと、間隔保持部材３の成形後の収縮が始まる前に仕切部材の熱収縮層２ａが収縮し、本発明の狙いが達成できない。これは、間隔保持部材３の成形時の金型温度よりも熱収縮開始温度が高い材料を熱収縮層２ａに用いると換言することもできる。

　このように、間隔保持部材３を樹脂で成形することにより、間隔保持部材３の湿度による変形を抑え、通風路の形状の安定化を図ることができる。また、これら樹脂に難燃剤を添加して難燃化を図ったり、無機分を添加して寸法安定性や強度の向上を図ったりしてもよい。または、目的によっては発泡剤（物理発泡剤・化学発泡剤）を添加して樹脂を発泡させ、樹脂量の削減などを図ってもよい。

　図４－１は、図３に示すＡ－Ａ線に沿った矢視断面図であって、間隔保持部材３を成形し、金型を離型した直後の状態を示す図である。図４－２は、図３に示すＡ－Ａ線に沿った矢視断面図であって、金型を離型してから仕切部材２を加熱した状態を示す図である。

　図４－１に示すように、仕切部材２は、間隔保持部材３が成形されて金型を離型した直後の状態では、その表面にたわみが生じている場合がある。そこで、仕切部材２を加熱して、熱収縮層２ａを収縮させることで、図４－２に示すように、離型直後に生じていたたわみを解消させる。

　ここで、熱収縮層２ａを構成する物質ごとに設定された熱収縮温度以上に加温できる方法であれば、仕切部材２への加熱方法は特に限定されない。ただし、単位構成部材全体をまとめて加熱する場合には、熱収縮層２ａの熱収縮温度が、間隔保持部材３を構成する樹脂の軟化温度以上であると、仕切部材２よりも間隔保持部材３が先に軟化してしまうおそれがある。

　間隔保持部材３が先に軟化すると、仕切部材２が収縮した際にその収縮力によって間隔保持部材３に変形が生じてしまうことがある。そのため、仕切部材２の熱収縮層２ａの熱収縮温度は、間隔保持部材３の軟化温度以下であることが望ましい。

　図５は、仕切部材２を加熱する加熱部材を説明するための図である。例えば、図５に示す加熱部材５０は、間隔保持部材３の形状に合わせて凹凸が形成された金属板である。加熱部材５０の凹凸は、加熱部材５０を仕切部材２に押し当てた際に、凸部の先端５０ａのみが仕切部材２に接触し、間隔保持部材３には加熱部材５０がほとんど接触しないようになっている。

　このような加熱部材５０を加熱源として、仕切部材２の熱収縮層２ａ側に接触させることにより、間隔保持部材３を加熱せずに仕切部材を加熱することが可能となる。したがって、加熱部材５０のように間隔保持部材３を加熱せずに仕切部材２を加熱することができれば、熱収縮層２ａの熱収縮温度が、間隔保持部材３を構成する樹脂の軟化温度以上である場合であっても、間隔保持部材３の変形を抑えて仕切部材２のたわみを解消することができる。

　また、熱収縮層２ａの熱収縮率は、間隔保持部材３として使用する樹脂の成形後の熱収縮率以上であることが望ましい。熱収縮層２ａの熱収縮率が小さな場合には、たわみの解消に必要な収縮量を得られず、仕切部材２のたわみを解消することが難しい場合がある。一方、熱収縮層２ａの熱収縮率が大きい場合には、たわみの解消に必要な収縮量を得やすくなる。そして、その収縮量がたわみの解消に必要な収縮量よりも大きすぎる場合であっても、熱収縮層２ａへの加熱時間の調整によって収縮量を調整できるので、たわみをより完全に解消することが可能となる。

　図６は、本発明の実施の形態１にかかる全熱交換素子１００の製造手順を示すフローチャートである。まず、仕切部材２と間隔保持部材３とを一体成形して、単位構成部材を作製する（ステップＳ１）。次に、単位構成部材ごとに加熱部材５０を用いて仕切部材２を加熱してたわみの解消を図る（ステップＳ２）。次に、単位構成部材を積層して、接着や熱融着などにより固定化する（ステップＳ３）。これにより、図１に示すような全熱交換素子１００が製造される。

　なお、単位構成部材は、一層ごとに間隔保持部材の延びる方向（流体通路の方向）が、９０度異なる（直交する）ように積層される。また、本実施の形態１では、図３に示すように、仕切部材２の両面に間隔保持部材３を一体成形して単位構成部材としているので、ステップＳ３では、間隔保持部材３が形成されていない仕切部材２と単位構成部材とが交互に積層されることとなる。一方、仕切部材２の片面のみに間隔保持部材３を一体成形して単位構成部材とした場合には、単位構成部材のみを積層させればよい。

　単位構成部材は、加熱して収縮させすぎると、間隔保持部材３が熱によって軟化していない場合でも弾性変形をして反り返りなどが発生する。単位構成部材が反っている場合、積層接着面が平坦ではなくなり、反りの形状によっては積層面で一部接着が為されない部分が発生することがある。

　接着が為されない部分は、流体通路の隙間となり、他の流体流路へ流体が逃げてしまうことになる。他の流体流路へ流体が逃げることで、一次気流と二次気流が交じり合ってしまうと、全熱交換器にとっては排気空気から臭気や二酸化炭素、その他望ましくないガス体が居室へ給気する空気へ混濁することになるため好ましくない。したがって、仕切部材の加熱時間は適宜調整する必要がある。

　こうして製造された全熱交換素子１００は、一次気流と二次気流を通す流体通路が図１に示すように、各層間に一層おきに構成され、各流体通路はその通路断面が大小の概矩形形状である小通路が交互に並ぶ集合構造となる。

　このような製造方法で全熱交換素子１００を得ることにより、まず流路の断面形状が矩形状となる。そのため、同じ層高さで同じ山ピッチを持つ三角形流路よりも等価直径（圧損が等価な円管に置き換えたときの円管の大きさ。流路断面積をＳ、流路の周長をＬとした時に４Ｓ／Ｌで求められる）が大きくなり、圧力損失が低くなる効果がある。

　さらに、成形後の樹脂の収縮に起因する仕切部材２のたわみを仕切部材２の加熱収縮により解消することができるため、たわみを残した状態に比べて圧損が低下する。また、たわみが残存していると仕切部材２に全熱交換の機能を十分に発揮させることができない場合があるが、たわみを解消することで仕切部材２の表面がより有効に活用され、熱交換効率や湿度交換効率の向上を図ることができる。

　さらに、発泡成形に使うような特殊な設備も不要で、仕切部材２を加熱する簡単な設備があればよいため、設備投資も最小限に抑えられ、製造コストの抑制を図ることができる。

　なお、以下に例示する全熱交換素子を、上記製造方法で製造した。仕切部材の伝熱性・透湿性・気体遮蔽性を有する機能層２ｂとして、オキシエチレン基を３０％含むポリウレタン系樹脂（膜厚約２０μｍ）を用いた。また、熱収縮層２ａとして、潜在捲縮性繊維［エチレン－プロピレンランダム共重合体（ＥＰ）を芯成分とし、ポリプロピレン（ＰＰ）を鞘成分とした熱収縮性を示す芯鞘型複合繊維、ダイワ紡績株式会社製、熱収縮開始温度約９０℃］を原料とした熱収縮性の不織布を用いた。

　この機能層２ｂと熱収縮層２ａとを熱でラミネートして仕切部材２とし、適当な寸法に切断した。仕切部材２を金型にセットして、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン樹脂（ＡＢＳ）［ＵＭＢ　ＡＢＳ製　ＥＸ１２０　熱変形温度約８０℃］の射出成形で間隔保持部材３を一体成形した。

　遮蔽リブ３ａと間隔リブ３ｂとが、仕切部材２の表と裏とで９０度異なる方向に延びる（直交する）ように、単位構成部材を形成した。出来上がった単位構成部材は、加熱部材５０で加熱される。この際、加熱部材５０の先端５０ａを仕切部材２の熱収縮層２ａに任意時間押し当てて、熱収縮層２ａを熱収縮させて仕切部材２のたわみを解消した。そして、単位構成部材を積層し、単位構成部材の外周４辺の積層する際接触する部分にメチルエチルケトン（ＭＥＫ）を塗布して溶着し、熱交換素子を得た。

実施の形態２．
　図７は、本発明の実施の形態２にかかる全熱交換素子の製造手順を示すフローチャートである。使用する材料等は上記実施の形態１にほとんど順ずるが、異なる点として実施の形態１では間隔保持部材３の成形にＡＢＳ樹脂を用いたが、代わりにＰＰ樹脂を用いて単位構成部材を作製した。

　ＡＢＳ樹脂の熱変形温度は、仕切部材２の熱収縮層２ａの熱収縮開始温度（約９０℃）と同程度となっている。そのため、上記実施の形態１では、加熱部材５０を用いて仕切部材２のみを加熱して、間隔保持部材３の変形を抑えている。

　一方、本実施の形態２で間隔保持部材３に用いるＰＰ樹脂の熱変形温度は、熱収縮層２ａの熱収縮開始温度（約９０℃）よりも高くなっている（約１１５℃）。このように、間隔保持部材３の熱変形温度が、仕切部材２の熱収縮層２ａの熱収縮開始温度よりも高いため、熱収縮層２ａの熱収縮温度以上であって、間隔保持部材３の熱変形温度未満となる温度で単位構成部材の全体を加熱すれば、間隔保持部材３の変形を抑えつつ仕切部材２のたわみの解消を図ることができる。

　そこで、本実施の形態２では、以下の手順で全熱交換素子を製造する。まず、単位構成部材を作製し（ステップＳ１１）、加熱工程よりも先に単位構成部材を積層接着して（ステップＳ１２）、全熱交換素子の全体構成を完成させる。

　そして、出来上がった全熱交換素子１００の第一流路と第二流路に、熱収縮層２ａの熱収縮温度以上であって、間隔保持部材３の熱変形温度未満となる空気を流下させることにより（ステップＳ１３）、複数の層の仕切部材２のたわみをまとめて解消することができる。

　この方法を用いると、仕切部材２のたわみ量の制御を、高温空気を流す時間で調整できる。全熱交換素子の全体構成を完成させてから、すなわち全熱交換素子全体としての剛性を確保してから加熱するので、高温空気を流す時間が長くなり、仕切部材２が縮みすぎた場合でも、各層が変形しにくくなる。

　上記実施の形態１では、仕切部材の縮ませすぎにより単位構成部材が変形すると、その後の作業性が妨げられてしまう場合がある。一方、本実施の形態２では、上述したように各層が変形しにくくなるため、生産効率の向上を図ることができる。また、各層のたわみをまとめて解消できるため、生産効率のより一層の向上を図ることができる。

　なお、以下に例示する全熱交換素子を、上記製造方法で製造した。仕切部材２の伝熱性・透湿性・気体遮蔽性を有する機能層２ｂとして、ポリウレタン系の樹脂（膜厚約２０μｍ）を用いた。また、熱収縮層２ａとして、潜在捲縮性繊維［エチレン－プロピレンランダム共重合体（ＥＰ）を芯成分とし、ポリプロピレン（ＰＰ）を鞘成分とした熱収縮性を示す芯鞘型複合繊維、ダイワ紡績株式会社製、熱収縮開始温度約９０℃］を原料とした熱収縮性の不織布を用いた。

　この機能層２ｂと熱収縮層２ａとを、熱でラミネートして仕切部材２とし、適当な寸法に切断した。仕切部材２を金型にセットして、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）［日本ポリプロ製　ＭＡ３Ｈ、熱変形温度約１１５℃］の射出成形で間隔保持部材３を一体成形した。

　遮蔽リブ３ａと間隔リブ３ｂとが、仕切部材２の表と裏とで９０度異なる方向に延びる（直交する）ように、単位構成部材を形成した。出来上がった単位構成部材を積層し、単位構成部材の外周４辺の積層する際接触する部分にメチルエチルケトン（ＭＥＫ）を塗布して溶着し、全熱交換素子の全体構成を完成させた。そして、熱収縮層２ａの熱収縮開始温度よりも高く、間隔保持部材３の熱変形温度よりも低い１００℃に調整された空気を熱交換素子の第一流路と第二流路の両方に流通させ、仕切部材２のたわみを解消した。

　以上のように、本発明にかかる全熱交換素子は、仕切部材と間隔保持部材を一体成形する全熱交換素子に有用である。

　２　仕切部材
　２ａ　熱収縮層
　２ｂ　機能層
　３　間隔保持部材
　３ａ　遮蔽リブ
　３ｂ　間隔リブ
　５０　加熱部材
　５０ａ　先端
　１００　全熱交換素子

Claims

　シート状の仕切部材の両側にそれぞれ間隔保持部材を設けて流路を形成し、前記仕切部材の一方の側に形成された流路を流通する気流と他方の側に形成された流路を流通する気流との間で前記仕切部材を介して熱交換を行う全熱交換素子であって、
　前記間隔保持部材は、樹脂を用いて前記仕切部材に一体成形され、
　前記仕切部材は、伝熱性と透湿性と気体遮蔽性を有する機能層と、所定の温度以上で収縮する熱収縮層とを有して構成されることを特徴とする全熱交換素子。
　前記熱収縮層として、不織布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。
　前記不織布の熱収縮率は、前記間隔保持部材として使用する樹脂の熱収縮率よりも大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の全熱交換素子。
　前記仕切部材の熱収縮開始温度は、前記間隔保持部材の成形時の金型温度より高く、前記間隔保持部材用として使用する樹脂の軟化温度より低いことを特徴とする請求項１～３のいずれか１つに記載の全熱交換素子。
　シート状の仕切部材の両側にそれぞれ間隔保持部材を設けて流路を形成し、前記仕切部材の一方の側に形成された流路を流通する気流と他方の側に形成された流路を流通する気流との間で前記仕切部材を介して熱交換を行う全熱交換素子の製造方法であって、
　伝熱性と透湿性と気体遮蔽性を有する機能層と、所定の温度以上で収縮する熱収縮層とを重ねて前記仕切部材を作製するステップと、
　前記仕切部材に対して樹脂を用いて前記間隔保持部材を一体成形して単位構成部材を作製するステップと、
　前記単位構成部材のうち前記熱収縮層を前記所定の温度以上に加熱するステップと、
　前記所定の温度以上に加熱するステップの後に、前記単位構成部材を積層するステップと、を備えることを特徴とする全熱交換素子の製造方法。
　前記熱収縮層を前記所定の温度以上に加熱するステップは、前記単位構成部材のうち前記熱収縮層のみに接触する加熱部材を用いて行われることを特徴とする請求項５に記載の全熱交換素子の製造方法。
　シート状の仕切部材の両側にそれぞれ間隔保持部材を設けて流路を形成し、前記仕切部材の一方の側に形成された流路を流通する気流と他方の側に形成された流路を流通する気流との間で前記仕切部材を介して熱交換を行う全熱交換素子の製造方法であって、
　伝熱性と透湿性と気体遮蔽性を有する機能層と、所定の温度以上で収縮する熱収縮層とを重ねて前記仕切部材を作製するステップと、
　前記単位構成部材を積層するステップと、
　前記単位構成部材を積層するステップの後に、前記所定の温度以上の空気を前記流路に通過させるステップと、を備えることを特徴とする全熱交換素子の製造方法。