WO2022034640A1

WO2022034640A1 - 全熱交換素子および換気装置

Info

Publication number: WO2022034640A1
Application number: PCT/JP2020/030615
Authority: WO
Inventors: 欣王; 一外川
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2020-08-11
Filing date: 2020-08-11
Publication date: 2022-02-17
Also published as: US20230235916A1; JPWO2022034640A1; JP7333875B2; CN116209870A

Abstract

全熱交換素子は、仕切板（２）と、複数の尖端部の間が側壁部（３２）によって接続され、波型形状に加工された間隔保持部材（３）と、が、隣接する間隔保持部材（３）間で複数の尖端部の延在方向が交差するように積層される。全熱交換素子は、積層方向に隣接する２つの仕切板（２）の間に、仕切板（２）と側壁部（３２）とによって囲まれる複数の流路（７１ｘ，７２ｘ，７３ｘ，７４ｘ，７５ｘ，７６ｘ）を有する。複数の流路（７１ｘ，７２ｘ，７３ｘ，７４ｘ，７５ｘ，７６ｘ）は、積層方向に延在する直線に対して線対称な形状の流路（７１ｘ，７４ｘ）と、積層方向に延在する直線に対して線対称でない形状の流路（７２ｘ，７３ｘ，７５ｘ，７６ｘ）と、を有する。線対称でない形状の流路（７２ｘ，７３ｘ，７５ｘ，７６ｘ）を構成する側壁部（３２）の長さは、線対称な形状の流路（７１ｘ，７４ｘ）を構成する側壁部（３２）の長さよりも長い。

Description

全熱交換素子および換気装置

　本開示は、空気流同士の全熱交換を行わせる全熱交換素子および換気装置に関する。

　建物の室内に人が在室している場合には、人体由来、建材由来等による空気を汚染する物質が放散される。このため換気扇等による室内外の空気の置換は人の健康および快適性を確保する上で必須であるが、冷暖房が必要な期間では、室内の空気質に加えて空調機等による温熱環境の確保も重要となる。換気による室内空気質の確保と、空調による温調または除加湿器による調湿と、によって室内の熱および湿度環境の確保を同時に行うために、全熱交換形換気扇によって、給排気同時の機械換気と、全熱交換素子を通した全熱回収と、が同時に行われる。これによって、冷暖房が必要な期間における空調エネルギを低減し、空気質を快適な状態に保つことができる。

　全熱交換形換気扇の性能を決める指標のうち、室内外の空気における顕熱および潜熱を合わせた全熱の交換効率である全熱交換効率があり、この全熱交換効率を向上させることが快適性と省エネルギ性とを両立した換気空調には重要である。特許文献１には、仕切板と、仕切板の間隔を保持する間隔板と、を有し、仕切板と間隔板とが接着剤にて接着された全熱交換素子が開示されている。特許文献１に記載の全熱交換素子は、断面が波型の間隔板の尖端部に接着剤を塗布し、仕切板を貼り合わせて一体化して単位構成部材を形成した後、単位構成部材の間隔板側に接着剤を塗布し、積層方向に隣接する単位構成部材間で間隔板の尖端部の延在方向が直交するように複数層に積み重ねることによって製造される。これによって、全熱交換素子には、仕切板および間隔板によって、第１層状空気流路と、第１層状空気流路に直交する第２層状空気流路と、が仕切板の積層方向に交互に形成される。そして、第１層状空気流路を流れる第１空気と、第２層状空気流路を流れる第２空気との間で仕切板を媒体として潜熱および顕熱が交換される。

特開２００９－２５０５８５号公報

　特許文献１に記載の全熱交換素子では、第１層状空気流路および第２層状空気流路の形状を維持するための強度が要求され、単位構成部材において間隔板は多数の接着部分で仕切板と接着されなければならない。しかしながら、仕切板と間隔板との接着部分には接着剤が存在し、透湿性能が低下するため、湿度交換効率が低くなってしまう。つまり、接着部分が多いほど全熱交換効率が低下してしまうという問題があった。また、仕切板と間隔板との接着部分を少なくすると、湿度交換効率は向上するが、第１層状空気流路および第２層状空気流路の形状を維持するための強度を確保することができなくなってしまう可能性がある。つまり、熱交換素子の強度を確保しつつ、仕切板と間隔板との接着部分を従来に比して少なくすることができる熱交換素子が求められている。

　本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、空気流路の形状を維持するための強度を確保しつつ従来に比して湿度交換効率を向上させることができ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、本開示の全熱交換素子は、仕切板と、凹部および凸部を含む複数の尖端部の間が側壁部によって接続され、波型形状に加工された間隔保持部材と、が、隣接する間隔保持部材間で複数の尖端部の延在方向が交差するように積層される。全熱交換素子は、積層方向に隣接する２つの仕切板の間に、仕切板と側壁部とによって囲まれる複数の流路を有する。複数の流路は、積層方向に延在する直線に対して線対称な形状の流路と、積層方向に延在する直線に対して線対称でない形状の流路と、を有する。線対称でない形状の流路を構成する側壁部の長さは、線対称な形状の流路を構成する側壁部の長さよりも長い。

　本開示にかかる全熱交換素子は、空気流路の形状を維持するための強度を確保しつつ従来に比して湿度交換効率を向上させることができるという効果を奏する。

実施の形態１による全熱交換素子の構成の一例を模式的に示す斜視図実施の形態１による全熱交換素子の構成の一部を拡大した斜視図実施の形態１による全熱交換素子における単位構成部材の外観の一例を示す斜視図実施の形態１による全熱交換素子の第１素子内空気流路の構成の一例を模式的に示す断面図実施の形態１による全熱交換素子の第２素子内空気流路の構成の一例を模式的に示す断面図実施の形態１による全熱交換素子の空気流路の構成の他の例を模式的に示す断面図実施の形態１による全熱交換素子の空気流路の構成の他の例を模式的に示す断面図左右対称形の台形状の流路および左右非対称形の台形状の流路における圧力損失と台形の下底と斜辺とのなす角度との間の関係の一例を示す図実施の形態１による換気装置の構成の一例を模式的に示す図

　以下に、本開示の実施の形態にかかる全熱交換素子および換気装置を図面に基づいて詳細に説明する。

実施の形態１．
　図１は、実施の形態１による全熱交換素子の構成の一例を模式的に示す斜視図である。図２は、実施の形態１による全熱交換素子の構成の一部を拡大した斜視図である。図１および図２に示されるように、正方形状の仕切板２の互いに直交する２つの辺に平行な方向をそれぞれＸ方向およびＹ方向とし、Ｘ方向およびＹ方向の両方に直交する方向をＺ方向とする。以下では、Ｚ方向の相対的な位置関係は、「上」または「下」を用いて表現されることがある。全熱交換素子１は、仕切板２と、仕切板２の間隔を保持する間隔保持部材３と、を有する。

　仕切板２は、水蒸気を通すが空気を通さない性質である透湿性と、後述する給気流と排気流とを隔絶する性質である気体遮蔽性と、を有する板状部材である。仕切板２は、一例では正方形状である。

　間隔保持部材３は、谷部となる凹部３１ａと、山部となる凸部３１ｂと、が交互に連続した波型状に加工された部材である。凹部３１ａおよび凸部３１ｂは、Ｘ方向またはＹ方向に延在している。間隔保持部材３の凹部３１ａは、下側の仕切板２と接着剤によって接着され、凸部３１ｂは、上側の仕切板２と接着剤によって接着される。以下では、間隔保持部材３の凹部３１ａおよび凸部３１ｂを区別する必要がない場合には、凹部３１ａおよび凸部３１ｂは、尖端部３１と称される。尖端部３１は、仕切板２と接着剤を介して接触する部分である。複数の尖端部３１の配列方向において隣接する尖端部３１間を結ぶ面、すなわち凹部３１ａの底部と凸部３１ｂの頂部との間を結ぶ面は、側壁部３２と称される。つまり、間隔保持部材３は、尖端部３１と尖端部３１との間が側壁部３２で接続された構造を有する。図１および図２の例では、尖端部３１および側壁部３２は、それぞれ平面状である。ＸＹ面内における間隔保持部材３の寸法は、仕切板２の寸法と同じである。

　ここで、尖端部３１である凹部３１ａの下面に接着剤を塗布した間隔保持部材３に仕切板２を貼り合せて一体化したものを、単位構成部材５と称することにする。単位構成部材５では、間隔保持部材３の凹部３１ａの下面が、凹部３１ａの延在方向にわたって仕切板２の上面と接着剤を介して接着される。これによって、単位構成部材５は、底面が正方形状の立体的な構造体となる。単位構成部材５では、正方形状の仕切板２の互いに平行な一対の辺には、間隔保持部材３の波型状の部分が配置され、互いに平行な他の一対の辺には間隔保持部材３の側壁部３２が配置される。以下では、単位構成部材５のうち、波型状の部分が外部に露出して配置される部分は、通風面５１と称される。

　図１および図２に示されるように、全熱交換素子１は、Ｚ方向に隣接する単位構成部材５の通風面５１が同じ方向を向かないように、単位構成部材５をＺ方向に積層させた構造を有する。すなわち、全熱交換素子１は、直下の単位構成部材５に対して、ＸＹ面内において９０度回転させた単位構成部材５を、Ｚ方向に積層させた構造を有する。このとき、単位構成部材５の間隔保持部材３の凸部３１ｂの上面に接着剤を塗布し、上側に配置する単位構成部材５の仕切板２の下面と接着させる。

　これによって、積層方向であるＺ方向に隣接する２つの仕切板２の間に、仕切板２と側壁部３２とによって囲まれる複数の流路が形成される。つまり、Ｚ方向に隣接する一対の仕切板２と、一対の仕切板２に挟まれる間隔保持部材３と、に注目したときに、尖端部３１と、尖端部３１に隣接する２つの側壁部３２と、尖端部３１に対向する仕切板２と、によって囲まれた流路が形成される。流路には、空気の流れである空気流が流れる。なお、この明細書では、Ｚ方向に隣接する２つの仕切板２の間に形成される複数の流路を総称したものは、素子内空気流路７と称される。

　上記したように、全熱交換素子１では、単位構成部材５が直下の単位構成部材５に対してＸＹ面内で９０度回転させた状態でＺ方向に積層される。この結果、Ｘ方向に延在する素子内空気流路７である第１素子内空気流路７ｘと、Ｙ方向に延在する素子内空気流路７である第２素子内空気流路７ｙと、が交互に積層されることになる。第１素子内空気流路７ｘに第１空気流１２０を流し、第２素子内空気流路７ｙに第２空気流１３０を流すことによって、第１空気流１２０と第２空気流１３０との間で、仕切板２を媒体として潜熱および顕熱が交換される。なお、以下では、第１素子内空気流路７ｘと第２素子内空気流路７ｙとを区別する必要がない場合には、素子内空気流路７と表記する。

　次に、間隔保持部材３の形状について詳細に説明する。図３は、実施の形態１による全熱交換素子における単位構成部材の外観の一例を示す斜視図である。図４は、実施の形態１による全熱交換素子の第１素子内空気流路の構成の一例を模式的に示す断面図であり、図５は、実施の形態１による全熱交換素子の第２素子内空気流路の構成の一例を模式的に示す断面図である。図４および図５では、Ｚ方向に配置される一対の仕切板２に挟まれた間隔保持部材３を示している。図４では、Ｘ方向に垂直な通風面５１が示されており、図５では、Ｙ方向に垂直な通風面５１が示されている。なお、以下では、素子内空気流路７に垂直な断面において、尖端部３１が配列する方向は左右方向と称される。

　図３に示されるように、素子内空気流路７に垂直な断面において、左右対称形の台形状の流路７１と、左右非対称形の台形状の流路７２，７３と、が、左右方向に配列されるように、間隔保持部材３が加工されている。より具体的には、左右対称形の台形状とは、素子内空気流路７に垂直な断面において、積層方向すなわちＺ方向に平行な直線に対して線対称な台形状であることを示している。また、左右非対称形の台形状とは、素子内空気流路７に垂直な断面において、Ｚ方向に平行な直線に対して線対称ではない台形状であることを示している。なお、左右対称形の台形状の流路７１は、積層方向に延在する直線に対して線対称な形状の流路に対応し、左右非対称形の台形状の流路７２，７３は、積層方向に延在する直線に対して線対称でない形状の流路に対応する。間隔保持部材３は、一例では、平板状の部材を折り曲げることによって加工される。

　左右対称形の台形状の流路７１と左右非対称形の台形状の流路７２，７３との割合は、予め定められた数の単位構成部材５をＺ方向に積層させたときに、流路７１，７２，７３の形状を維持することができる強度となるように、予め実験または計算によって求められる。なお、流路７１，７２，７３の形状を維持可能な強度となる左右対称形の台形状の流路７１と左右非対称形の台形状の流路７２，７３との割合は、左右対称形の台形状の流路７１における仕切板２に対する側壁部３２の角度によって変化し得るものである。左右対称形の台形状の流路７１の割合および左右対称形の台形状の流路７１における仕切板２に対する側壁部３２の角度が、予め定められた条件を満たさない場合には、間隔保持部材３が流路７１，７２，７３の形状を維持することができず、潰れてしまう可能性がある。一例では、左右対称形の台形状の割合が少なすぎると、流路７１，７２，７３の形状を維持することができなくなる可能性があるため、左右対称形の台形状の割合が予め定められた値以上とすることが望ましい。

　図４および図５に示されるように、間隔保持部材３を挟んで２つの仕切板２がＺ方向に間隔を空けて平行に配置されている。２つの仕切板２によって囲まれた空間が第１素子内空気流路７ｘまたは第２素子内空気流路７ｙである。

　図４の例では、間隔保持部材３は、第１素子内空気流路７ｘに垂直な断面において、斜辺が等しい長さの等脚台形状の流路７１ｘと、等脚台形状の流路７１ｘの斜辺と等しい長さの斜辺、および等脚台形状の流路７１ｘの斜辺よりも長い斜辺を有する左右非対称形の台形状の流路７２ｘ，７３ｘと、が形成されるように、間隔保持部材３が加工されている。左右非対称形の台形状の流路７２ｘ，７３ｘの長い方の斜辺が等脚台形状の流路７１ｘの方に配置されるように、左右非対称形の台形状の流路７２ｘ，７３ｘが配置される。

　これによって、間隔保持部材３と下側の仕切板２との間に流路７１ｘ，７２ｘ，７３ｘが形成されるとともに、間隔保持部材３と上側の仕切板２との間にも、流路７１ｘ，７２ｘ，７３ｘの形状をそれぞれ上下方向に反転させた流路７４ｘ，７５ｘ，７６ｘが形成される。

　この結果、図４に示されるように、間隔保持部材３と、間隔保持部材３を挟む２枚の仕切板２とによって、第１素子内空気流路７ｘは、形状の異なる流路７１ｘ，７２ｘ，７３ｘ，７４ｘ，７５ｘ，７６ｘで構成され、流路７１ｘ，７６ｘ，７２ｘ，７４ｘ，７３ｘ，７５ｘが順番に連続して設けられている。

　第２素子内空気流路７ｙも第１素子内空気流路７ｘと同様である。図５に示されるように、間隔保持部材３は、第２素子内空気流路７ｙに垂直な断面において、斜辺が等しい長さの等脚台形状の流路７１ｙと、等脚台形状の流路７１ｙの斜辺と等しい長さの斜辺、および等脚台形状の流路７１ｙの斜辺よりも長い斜辺を有する左右非対称形の台形状の流路７２ｙ，７３ｙと、が形成されるように、間隔保持部材３が加工されている。左右非対称形の台形状の流路７２ｙ，７３ｙの長い方の斜辺が等脚台形状の流路７１ｙの方に配置されるように、左右非対称形の台形状の流路７２ｙ，７３ｙが配置される。

　これによって、間隔保持部材３と下側の仕切板２との間に流路７１ｙ，７２ｙ，７３ｙが形成されるとともに、間隔保持部材３と上側の仕切板２との間にも、流路７１ｙ，７２ｙ，７３ｙの形状をそれぞれ上下方向に反転させた流路７４ｙ，７５ｙ，７６ｙが形成される。

　この結果、図５に示されるように、間隔保持部材３と、間隔保持部材３を挟む２枚の仕切板２とによって、第２素子内空気流路７ｙは、形状の異なる流路７１ｙ，７２ｙ，７３ｙ，７４ｙ，７５ｙ，７６ｙで構成され、流路７１ｙ，７６ｙ，７２ｙ，７４ｙ，７３ｙ，７５ｙが順番に連続して設けられている。

　第１素子内空気流路７ｘを構成する流路７１ｘ，７２ｘ，７３ｘ，７４ｘ，７５ｘ，７６ｘのうち、流路７４ｘ，７５ｘ，７６ｘの形状は流路７１ｘ，７２ｘ，７３ｘの形状が決まれば必然的に決まる。このため、ここでは、流路７１ｘ，７２ｘ，７３ｘの形状について説明する。

　流路７１ｘは、２つの斜辺の長さが同じである左右対称形の台形状、すなわち等脚台形状となるように間隔保持部材３が加工される。ただし、下底は、間隔保持部材３ではなく、仕切板２によって構成される。等脚台形状の上底は、間隔保持部材３の凸部３１ｂに対応し、凸部３１ｂが上側の仕切板２と接着剤４で接着されている。下側の仕切板２と流路７１ｘを構成する左側の斜辺である側壁部３２との成す角度をθ１とし、下側の仕切板２と流路７１ｘを構成する右側の斜辺である側壁部３２との成す角度をθ２とすると、θ１≒θ２となっている。つまり、誤差の範囲で、θ１とθ２とは一致している。このように、流路７１ｘは、２つの斜辺の長さが等しい左右対称形の等脚台形状である。

　流路７１ｘを構成する右側の斜辺の下部は、間隔保持部材３の凹部３１ａに対応し、凹部３１ａが下側の仕切板２と接着剤４で接着されている。一例では、凹部３１ａは、凸部３１ｂの接着部分と同じ長さだけ接着されている。接着部分である接着剤４を挟んで、間隔保持部材３の下側に流路７２ｘが設けられている。流路７２ｘは、左側の斜辺が流路７１ｘの左側の斜辺よりも長くなっており、右側の斜辺が流路７１ｘの斜辺とほぼ同じ長さである左右非対称形の台形状となるように間隔保持部材３が加工されることによって構成される。ただし、下底は、間隔保持部材３ではなく、仕切板２によって構成される。台形状の上底に位置する間隔保持部材３の凸部３１ｂが上側の仕切板２と接着剤４で接着されている。下側の仕切板２と流路７２ｘを構成する左側の斜辺との成す角度をθ３とし、下側の仕切板２と流路７２ｘを構成する右側の斜辺との成す角度をθ４とすると、θ３＜θ１かつθ４≒θ２となっている。このように、流路７２ｘは、２つの斜辺の長さが異なる左右非対称形の台形状である。

　流路７２ｘを構成する右側の斜辺の下部は、間隔保持部材３の凹部３１ａに対応し、凹部３１ａが下側の仕切板２と接着剤４で接着されている。一例では、凹部３１ａは、凸部３１ｂの接着部分と同じ長さだけ接着されている。接着部分である接着剤４を挟んで、間隔保持部材３の下側に流路７３ｘが設けられている。流路７３ｘは、左側の斜辺が流路７１ｘの左側の斜辺とほぼ同じ長さになっており、右側の斜辺が流路７１ｘの右側の斜辺よりも長くなっている左右非対称形の台形状となるように間隔保持部材３が加工されることによって構成される。ただし、下底は、間隔保持部材３ではなく、仕切板２によって構成される。台形状の上底に位置する間隔保持部材３の凸部３１ｂが上側の仕切板２と接着剤４で接着されている。下側の仕切板２と流路７３ｘを構成する左側の斜辺との成す角度をθ５とし、下側の仕切板２と流路７３ｘを構成する右側の斜辺との成す角度をθ６とすると、θ６＜θ２かつθ５≒θ１となっている。このように、流路７３ｘは、２つの斜辺の長さが異なる左右非対称形の台形状である。

　流路７２ｘの左右非対称形の台形状は、左右方向に反転すると流路７３ｘの左右非対称形の台形状とほぼ同等形状になっている。また、流路７１ｘを上下方向に反転すると流路７４ｘと同等形状となり、流路７２ｘを上下方向に反転すると流路７５ｘと同等形状となり、流路７３ｘを上下方向に反転すると流路７６ｘと同等形状となる。なお、第２素子内空気流路７ｙを構成する各流路７１ｙ，７２ｙ，７３ｙ，７４ｙ，７５ｙ，７６ｙの構造は、第１素子内空気流路７ｘを構成する各流路７１ｘ，７２ｘ，７３ｘ，７４ｘ，７５ｘ，７６ｘの構造と同じであるので、その説明を省略する。

　間隔保持部材３と下側の仕切板２との間に形成される台形状の流路に注目すると、実施の形態１の場合では、等脚台形状の流路７１ｘと、左右非対称形の台形状の流路７２ｘ，７３ｘと、が繰り返しの単位となる。そこで、３つの台形状の流路を左右方向に配置したものを繰り返しの単位とする。従来の全熱交換素子では、間隔保持部材は、上下を反転させた等脚台形状の流路が左右方向に交互に繰り返し配置されるように加工された構造となる。実施の形態１の全熱交換素子１における繰り返しの単位には、左右対称形の台形状の流路７１ｘの斜辺よりも長い斜辺を有する左右非対称形の台形状の流路７２ｘ，７３ｘが含まれるため、従来の全熱交換素子における３つの台形状の流路を繰り返して配置したときと比較して、繰り返しの単位の左右方向の長さが長くなる。この結果、仕切板２に間隔保持部材３を接着させたときに、従来に比して実施の形態１の場合の方が、仕切板２に含まれる繰り返しの単位の数が少なくなる。つまり、実施の形態１の場合の方が、仕切板２と間隔保持部材３とが接着剤４で接着される接着部分の数が従来に比して少なくなる。接着部分では、接着剤４が存在するために透湿性能が悪いため、湿度交換効率が低くなるが、実施の形態１の場合の方が、従来に比して接着部分が少ないので、湿度交換効率を向上させることができる。また、等脚台形状の流路７１ｘを、予め定められた割合以上含ませるようにし、また等脚台形状の流路７１ｘの位置が周期的に配置されるようにしているので、素子内空気流路７を形成し、形状を維持するための強度を維持することが可能となる。

　なお、図４および図５の例では、流路７１ｘ，７２ｘ，７３ｘ，７４ｘ，７５ｘ，７６ｘ，７１ｙ，７２ｙ，７３ｙ，７４ｙ，７５ｙ，７６ｙの形状が台形状である場合を示したが、流路の形状は、台形状に限定されるものではなく、左右対称形状と左右非対称形状とが混在していればよい。図６は、実施の形態１による全熱交換素子の空気流路の構成の他の例を模式的に示す断面図である。なお、図４と同一の構成要素には同一の符号を付して、図６の例では、素子内空気流路７は、断面形状が三角形状である流路７１１，７１２，７１３，７１４，７１５，７１６，７１７，７１８を含む。この場合、三角形状の流路７１１，７１２，７１３，７１４，７１５，７１６，７１７，７１８を構成する間隔保持部材３の尖端部３１が接着剤４によって仕切板２と接着される。このうち、流路７１１，７１３，７１６，７１７は、左右対称形の二等辺三角形状であり、流路７１２，７１４，７１５，７１８は、左右非対称形の三角形状である。

　図７は、実施の形態１による全熱交換素子の空気流路の構成の他の例を模式的に示す断面図である。なお、図４と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略している。図７の例では、図４および図５の上底および下底の尖端部３１を曲線によって構成したものである。このため、図４では、流路７１ｘ，７２ｘ，７３ｘ，７４ｘ，７５ｘ，７６ｘは台形状であったが、図７では、角部が曲線で構成され、丸みを帯びた三角形状となっている。この場合にも、曲線で構成される尖端部３１が接着剤４によって仕切板２と接着される。

　次に、第１素子内空気流路７ｘおよび第２素子内空気流路７ｙの圧力損失について注目する。全熱交換素子１にとっては、圧力損失が低いほど、性能の優位性がある。圧力損失は基本的に空気が流路を通る風速または流路断面の形状もしくは大きさ、すなわち等価直径と関連している。ここで、等価直径は、流路断面がどのくらいの直径の円管の集合と等価であるかを示す代表長さのことである。

　図８は、左右対称形の台形状の流路および左右非対称形の台形状の流路における圧力損失と台形の下底と斜辺とのなす角度との間の関係の一例を示す図である。ここでは、左右対称形の台形状の流路および左右非対称形の台形状の流路における圧力損失と、台形状の流路の斜辺が底辺となす角度θと、の関係を等価直径に換算して計算した結果を示している。左右対称形の台形状の流路は、一例では図４の流路７１ｘ，７４ｘのように、２つの斜辺の長さが同じであり、θ１≒θ２である流路である。左右非対称形の台形状の流路は、一例では、図４の流路７２ｘ，７３ｘ，７５ｘ，７６ｘのように、２つの斜辺の長さが異なり、θ３≠θ４またはθ５≠θ６である流路である。図８において、横軸は、流路の下底と斜辺との間の角度θ［°］であり、縦軸は、各流路における圧力損失［Ｐａ］である。

　図８に示されるように、θが３０°より大きく９０°以下の範囲では、圧力損失が低くなっている。さらに、θが７２°以下の範囲では、左右対称形の台形状の流路よりも左右非対称形の台形状の流路の方が、圧力損失が低いことがわかる。つまり、左右非対称形の形状の流路を空気流路に含ませることによって、全熱交換素子１の空気流路における圧力損失を低減させることができる。また、圧力損失を低減させるには、台形状の流路の下底と斜辺との間の角度θが３０°よりも大きく７２°以下であることが望ましいことが分かる。なお、流路の形状が図６のように三角形状であっても、図７のように曲線を含む形状であっても、同様である。すなわち、Ｚ方向に平行な直線に対して線対称な形状の流路と、Ｚ方向に平行な直線に対して線対称でない形状の流路と、を含む素子内空気流路７について、同様のことが言える。

　図９は、実施の形態１による換気装置の構成の一例を模式的に示す図である。図９において、換気装置１００は、上記した全熱交換素子１を備える。図９に示す換気装置１００は、住宅などに設置され、室内の空気と室外の空気との間で熱交換を行う熱交換形換気装置として用いられている。

　図９に示されるように、実施の形態１による換気装置１００は、室外の空気を室内に給気するための第１空気流路である給気流路１３１と、室内の空気を室外に排気するための第２空気流路である排気流路１３２と、を内部に有する。全熱交換素子１は、給気流路１３１および排気流路１３２の途中に配置される。このため、給気流路１３１の一部には、全熱交換素子１の第１素子内空気流路７ｘが含まれ、排気流路１３２の一部には、全熱交換素子１の第２素子内空気流路７ｙが含まれる。

　換気装置１００は、給気流路１３１に設けられ、室外から室内に向けた空気の流れを発生させる給気送風機１３３と、排気流路１３２に設けられ、室内から室外に向けた空気の流れを発生させる排気送風機１３４と、を備える。

　換気装置１００の運転を開始すると、給気送風機１３３および排気送風機１３４が作動する。例えば冬場を想定した場合、冷たくて乾燥した室外の空気が給気流である第１空気流１２０として第１素子内空気流路７ｘに通され、暖かくて湿気の高い室内の空気が排気流である第２空気流１３０として第２素子内空気流路７ｙに通される。給気流および排気流の各空気流、すなわち二種の空気流が仕切板２を隔てて流れる。このとき、仕切板２を介して各空気流の間で熱が伝わり、仕切板２を水蒸気が透過することで、給気流と排気流との間で顕熱および潜熱の熱交換が行われる。この結果、給気流は暖められるとともに加湿されて室内に供給され、排気流は冷やされるとともに減湿されて室外へ排出される。したがって、換気装置１００で換気を行うことで、室内の気温および湿度の変化を抑えて室外と室内との空気を換気することができる。

　以上のように、実施の形態１による全熱交換素子１では、素子内空気流路７が、２つの斜辺の長さが同じ左右対称形の流路７１と、２つの斜辺の一方が左右対称形の流路７１の斜辺よりも長い左右非対称形の流路７２，７３で形成されている。このため、左右対称形の流路７１によって積層方向の強度を確保できるとともに、左右非対称形の流路７２，７３によって仕切板２と間隔保持部材３との接着部分の数が削減され、全熱交換素子１としての湿度交換効率を向上させ全熱交換効率を向上させることができる。

　また、左右対称形の流路７１と左右非対称形の流路７２，７３とを順番に繰り返し並べることで全熱交換素子１の強度が全体的に均一となり、全熱交換素子１の強度を確保することができる。さらに、間隔保持部材３の側壁部３２と仕切板２との角度θを３０°より大きく７２°以下にすることで、上記の効果に加え、素子内空気流路７の圧力損失も低減させることができる。

　以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

　１　全熱交換素子、２　仕切板、３　間隔保持部材、４　接着剤、５　単位構成部材、７　素子内空気流路、７ｘ　第１素子内空気流路、７ｙ　第２素子内空気流路、３１　尖端部、３１ａ　凹部、３１ｂ　凸部、３２　側壁部、５１　通風面、７１，７１ｘ，７１ｙ，７２，７２ｘ，７２ｙ，７３，７３ｘ，７３ｙ，７４ｘ，７４ｙ，７５ｘ，７５ｙ，７６ｘ，７６ｙ，７１１，７１２，７１３，７１４，７１５，７１６，７１７，７１８　流路、１００　換気装置、１２０　第１空気流、１３０　第２空気流、１３１　給気流路、１３２　排気流路、１３３　給気送風機、１３４　排気送風機。

Claims

　仕切板と、凹部および凸部を含む複数の尖端部の間が側壁部によって接続され、波型形状に加工された間隔保持部材と、が、隣接する前記間隔保持部材間で前記複数の尖端部の延在方向が交差するように積層された全熱交換素子であって、
　積層方向に隣接する２つの前記仕切板の間に、前記仕切板と前記側壁部とによって囲まれる複数の流路を有し、
　前記複数の流路は、前記積層方向に延在する直線に対して線対称な形状の流路と、前記積層方向に延在する直線に対して線対称でない形状の流路と、を有し、
　前記線対称でない形状の流路を構成する前記側壁部の長さは、前記線対称な形状の流路を構成する前記側壁部の長さよりも長いことを特徴とする全熱交換素子。
　前記複数の流路は、前記線対称な形状の流路と、前記線対称でない形状の流路と、を前記複数の尖端部の配列方向に沿って、規則的に繰り返し並べたことを特徴とする請求項１に記載の全熱交換素子。
　前記側壁部が前記仕切板と交わる角度は、３０°よりも大きく９０°以下である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。
　前記側壁部が前記仕切板と交わる角度は、３０°よりも大きく７２°以下である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。
　前記複数の流路は、台形状、三角形状または角部が曲線で構成される三角形状であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の全熱交換素子。
　第１空気流路に第１空気流を流す第１送風機と、
　第２空気流路に第２空気流を流す第２送風機と、
　前記第１空気流路および前記第２空気流路の途中に配置され、請求項１から５のいずれか１つに記載の全熱交換素子と、
　を備えることを特徴とする換気装置。