WO2023243313A1 - 積層構造体並びにそれを用いた熱交換形換気装置及び空気浄化装置 - Google Patents

Abstract

積層構造体（６）は、フレーム（１４）と伝熱板（１３）とを交互に上下方向に積層して構成される。フレーム（１４）は、対向する一対の第１辺（２０）と、第１辺（２０）に沿ってフレーム（１４）の端部に設けられた端部開口部（２１）と、対向する一対の第２辺（２２）と、第２辺（２２）に沿ってフレーム（１４）の端部に設けられた上側突起部（２３）及び下側突起部（２４）とを有する。第２フレーム（１４ｂ）の端部開口部（２１ｂ）においては、第３フレーム（１４ｃ）の下側突起部（２４ｃ）が第２フレーム（１４ｂ）の上側で隣接する第２伝熱板（１３ｂ）を介して嵌合するとともに、第１フレーム（１４ａ）の上側突起部（２３ａ）が第２フレーム（１４ｂ）の下側で隣接する第１伝熱板（１３ａ）を介して嵌合している。

Description

積層構造体並びにそれを用いた熱交換形換気装置及び空気浄化装置

　本開示は、構造体を１層ずつ積層して１層おきに互いに直交する風路が構成された積層構造体並びにそれを用いた熱交換形換気装置及び空気浄化装置に関する。

　寒冷地等で使用され、室内の空気を室外へ排気する排気流と、室外の空気を室内へ給気する給気流と、の間で熱交換する熱交換素子として積層構造体（リブ構造体と仕切部材とを積層した構造体）が用いられる場合がある。この場合に、熱交換素子のシール性（空気流路を流れる空気が外に漏れるのを防止するシール機能）を向上させて信頼性を確保するために、例えば次のような構造が知られている。

　図１２は、従来の熱交換素子の構造を示す分解斜視図である。

　図１２に示すように、積層構造体である熱交換素子１０１は、伝熱性を備えた機能紙１０３とリブ１０４とで構成された熱交換素子単体１０２を多数枚積層することによって構成されている。機能紙１０３の一方の面上には、紙紐１０５と、紙紐１０５を機能紙１０３に接着するホットメルト樹脂１０６と、で構成されたリブ１０４が所定間隔で平行に複数備えられている。このリブ１０４によって、隣接して積層される一対の機能紙１０３間に間隙が生じ、空気流路１０７が形成される。

　熱交換素子１０１では、複数の間隙が積層されるように形成され、隣接する間隙におけるそれぞれの空気流路１０７の送風方向が、互いに直交するように構成されている。これにより、積層された複数の機能紙１０３間に設けられた空気流路１０７を１層ごとに交互に給気流と排気流とが通風し、給気流と排気流との間で熱交換が行われる。

特開平１１－２４８３９０号公報

　このような従来の熱交換素子１０１は、略円形の紙紐１０５をホットメルト樹脂１０６で被包してリブ１０４を形成し、リブ１０４により機能紙１０３同士の間隔を維持する構成である。しかしながら、近年では、熱交換形換気扇に設置する際のメンテナンス性向上が重要視され、熱交換素子に対して、更なる素子強度の向上が求められている。具体的には、熱交換素子の素子強度を向上させることによって、熱交換素子の表面に対して、メンテナンス時に誤って手で押す等の外力が生じても、熱交換素子が変形して紙紐と機能紙との間での剥離が生じないようにすることが求められている。

　本開示は、上記従来の課題を解決するものであり、積層構造体の外周表面に外力が生じた場合に、外周部において、リブ構造体（紙紐）と仕切部材（機能紙）との間での剥離を抑制し、シール性を向上した積層構造体並びにそれを用いた熱交換形換気装置及び空気浄化装置を提供するものである。

　本開示に係る積層構造体は、複数のリブ構造体と複数の仕切部材とを備え、複数のリブ構造体それぞれと複数の仕切部材それぞれとを交互に上下方向に積層することにより、第１風路と、第１風路と交差する第２風路とが１層ずつ交互に構成される積層構造体である。複数のリブ構造体それぞれは、互いに対向する一対の第１辺と、一対の第１辺のそれぞれに沿って複数のリブ構造体それぞれの端部に設けられた端部開口部と、第１辺とは異なる、互いに対向する一対の第２辺と、一対の第２辺のそれぞれに沿って複数のリブ構造体それぞれの端部に設けられた上側突起部及び下側突起部と、を有する。複数のリブ構造体は、中央リブ構造体と、中央リブ構造体の上側において中央リブ構造体と隣り合う上側リブ構造体と、中央リブ構造体の下側において中央リブ構造体と隣り合う下側リブ構造体とを含む。中央リブ構造体の端部開口部において、上側リブ構造体の下側突起部が、複数の仕切部材のうち、中央リブ構造体に隣接して上側に位置する仕切部材を介して嵌合されるとともに、下側リブ構造体の上側突起部が、複数の仕切部材のうち、中央リブ構造体に隣接して下側に位置する仕切部材を介して嵌合されている。

　また、本開示に係る熱交換形換気装置は、上述の積層構造体を熱交換素子として備えている。

　また、本開示に係る空気浄化装置は、上述の積層構造体を二酸化炭素分離素子として備えている。

　本開示によれば、積層構造体の外周表面に外力が生じた場合に、外周部において、リブ構造体と仕切部材との間での剥離を抑制し、シール性を向上した積層構造体並びにそれを用いた熱交換形換気装置及び空気浄化装置を得ることができる。

図１は、本開示の実施の形態に係る積層構造体を搭載した熱交換形換気装置の住宅における設置状態を示す模式図である。 図２は、図１の熱交換形換気装置の構造を示す模式図である。 図３は、図２の熱交換形換気装置に搭載される積層構造体を示す斜視図である。 図４は、図３の積層構造体を構成するフレームの斜視図である。 図５は、図３の積層構造体を構成するフレームの平面図及び断面図である。 図６は、図３の積層構造体の端部構造を示す断面図である。 図７は、図３の積層構造体の組立方法を示す分解斜視図である。 図８は、図３の積層構造体の組立手順を示す工程図である。 図９は、図３の積層構造体の端部構造を示す断面図である。 図１０は、図３の積層構造体の組立手順を示す工程図である。 図１１は、二酸化炭素分離素子として用いられる積層構造体を示す斜視図である。 図１２は、従来の熱交換素子の斜視図である。

　本開示に係る積層構造体は、複数のリブ構造体と複数の仕切部材とを備え、複数のリブ構造体それぞれと複数の仕切部材それぞれとを交互に上下方向に積層することにより、第１風路と、第１風路と交差する第２風路とが１層ずつ交互に構成される。複数のリブ構造体それぞれは、互いに対向する一対の第１辺と、一対の第１辺のそれぞれに沿って複数のリブ構造体それぞれの端部に設けられた端部開口部と、第１辺とは異なる、互いに対向する一対の第２辺と、一対の第２辺のそれぞれに沿って複数のリブ構造体それぞれの端部に設けられた上側突起部及び下側突起部と、を有する。複数のリブ構造体それぞれは、中央リブ構造体と、中央リブ構造体の上側において中央リブ構造体と隣り合う上側リブ構造体と、中央リブ構造体の下側において中央リブ構造体と隣り合う下側リブ構造体とを含み、中央リブ構造体の端部開口部において、上側リブ構造体の下側突起部が、複数の仕切部材のうち、中央リブ構造体に隣接して上側に位置する仕切部材を介して嵌合されるとともに、下側リブ構造体の上側突起部が、複数の仕切部材のうち、中央リブ構造体に隣接して下側に位置する仕切部材を介して嵌合されている。

　こうした構成によれば、中央リブ構造体の端部開口部に、下側リブ構造体の上側突起部と上側リブ構造体の下側突起部とが嵌合することにより、それぞれの仕切部材が上側突起部と下側突起部で巻き込まれる。このため、従来のように上下の仕切部材の間に間隔保持部材を固着して構成する場合と比較して、積層構造体の外周表面（特に外周に配置された間隔保持部材）に一方向から外力が生じた場合に、仕切部材とリブ構造体の位置ずれが生じにくく、かつ、リブ構造体によって仕切部材を防護できるため変形しにくくなる。つまり、積層構造体としての強度を高めることができる。よって、積層構造体の外周表面に外力が生じた場合に、外周部において仕切部材とリブ構造体との間での剥離を抑制し、シール性を向上することが可能な積層構造体が実現できる。

　また、本開示に係る積層構造体では、複数のリブ構造体それぞれは、第１辺及び第２辺を含んだ外周枠体と、外周枠体の内側に設けられた複数の間隔保持部材と、を有して構成されてもよい。外周枠体には、端部開口部、上側突起部、及び下側突起部が設けられてもよい。複数の間隔保持部材は、複数の仕切部材のうち、上方向に隣接する仕切部材と、下方向に隣接する仕切部材と、の間が所定の間隔となるように、第１辺に沿って延在している構成であってもよい。

　これにより、リブ構造体は、外周枠体の内側に設けられた複数の間隔保持部材によって、間隔保持部材を設けない構成と比較して、積層構造体の外周表面（特に外周に配置された間隔保持部材）に一方向から外力が生じた場合に、リブ構造体が変形しにくくなる。つまり、積層構造体としての強度を高めることができる。

　また、本開示に係る積層構造体では、下側リブ構造体の上側突起部は、中央リブ構造体の端部開口部内において、上側リブ構造体の下側突起部よりも平面視において外側に位置している構成としてもよい。

　このようにすることで、上側突起部と下側突起部とが端部開口部内で嵌合するとき、中央リブ構造体に隣接して上側に位置する仕切部材と、中央リブ構造体に隣接して下側に位置する仕切部材とは、上側突起部と下側突起部が接する面で折れ曲がる。このため、上側突起部もしくは下側突起部の一方のみが端部開口部と嵌合する場合と比較して、各仕切部材の折れ曲がり部が二重に重なる部分を形成することができる。よって、積層構造体のシール性を更に向上することができる。

　また、本開示に係る積層構造体では、複数のリブ構造体それぞれの４つの角部のそれぞれは、複数のリブ構造体それぞれの一方の面に設けられ、一方の面から上方向または下方向に突出する凸接続部と、複数のリブ構造体それぞれの一方の面とは反対側に位置する他方の面に設けられ、複数のリブ構造体のうち、複数のリブ構造体それぞれと隣り合うリブ構造体の凸接続部と嵌合する凹接続部と、を有した構成としてもよい。

　このようにすることで、リブ構造体の凸接続部が、このリブ構造体に隣接するリブ構造体の凹接続部に嵌合されるとともに、リブ構造体の凹接続部が、このリブ構造体に隣接する別のリブ構造体の凸接続部に嵌合されるので、リブ構造体と、このリブ構造体に隣り合う上下のリブ構造体との間を確実に固定することができる。

　また、本開示に係る積層構造体では、第１風路は、排気流が流通する排気風路であり、第２風路は、給気流が流通する給気風路であり、複数の仕切部材それぞれは、伝熱性を有する部材であり、排気流と給気流とが複数の仕切部材それぞれを介して熱交換するように構成されてもよい。

　これにより、外周表面での強度が向上することで、シール性の向上した熱交換素子を実現できる。

　また、本開示に係る積層構造体では、第１風路は、屋外の空気が流通する風路であり、第２風路は、屋内の空気が流通する風路であり、複数の仕切部材それぞれは、二酸化炭素を選択的に透過する部材であり、第２風路を流通する空気から複数の仕切部材それぞれを介して第１風路を流通する空気に二酸化炭素を透過させるように構成されてもよい。

　これにより、外周表面での強度が向上することで、シール性の向上した二酸化炭素分離素子を実現できる。

　また、本開示に係る熱交換形換気装置は、上述の積層構造体を熱交換素子として備えている。

　これにより、熱交換効率を向上することが可能な熱交換形換気装置を実現できるとともに、熱交換素子の外周表面での強度が向上するので、熱交換形換気装置におけるメンテナンス性を向上させることができる。

　また、本開示に係る空気浄化装置は、上述の積層構造体を二酸化炭素分離素子として備えている。

　これにより、シール性の向上した空気浄化装置を実現できる。

　以下、本開示の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態は、本開示を具体化した一例であって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。また、実施の形態において説明する各図は模式的な図であり、各図中の各構成要素の大きさ及び厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。

　（実施の形態）
　まず、図１及び図２を参照して、本開示の実施の形態に係る積層構造体６を熱交換素子として適用した熱交換形換気装置２の概略について説明する。図１は、本開示の実施の形態に係る積層構造体６を搭載した熱交換形換気装置２の設置例を示す概要図である。図２は、図１の熱交換形換気装置２の構造を示す模式図である。

　図１において、家１の屋内に積層構造体６を搭載した熱交換形換気装置２が設置されている。熱交換形換気装置２は、屋内の空気と屋外の空気とを熱交換しながら換気する装置である。

　図１に示す通り、排気流３は、黒色矢印のごとく、熱交換形換気装置２を介して屋外に放出される。排気流３は、屋内から屋外に排出される空気の流れである。また、給気流４は、白色矢印のごとく、熱交換形換気装置２を介して室内に取り込まれる。給気流４は、屋外から屋内に取り込まれる空気の流れである。例えば日本の冬季においては、排気流３は２０℃～２５℃であるのに対して、給気流４は氷点下に達することもある。熱交換形換気装置２は、換気を行うとともに、この換気時に、排気流３の熱を給気流４へと伝達し、不用な熱の放出を抑制する。

　熱交換形換気装置２は、図２に示す通り、本体ケース５、熱交換素子として機能する積層構造体６、排気ファン７、内気口８、排気口９、給気ファン１０、外気口１１、及び給気口１２を備えている。

　本体ケース５は、熱交換形換気装置２の外枠である。本体ケース５の外周には、内気口８、排気口９、外気口１１、及び給気口１２が形成されている。内気口８は、排気流３を熱交換形換気装置２に吸い込む吸込口である。排気口９は、排気流３を熱交換形換気装置２から屋外に吐き出す吐出口である。外気口１１は、給気流４を熱交換形換気装置２に吸い込む吸込口である。給気口１２は、給気流４を熱交換形換気装置２から屋内に吐き出す吐出口である。

　本体ケース５の内部には、積層構造体６、排気ファン７、及び給気ファン１０が取り付けられている。積層構造体６は、熱交換素子として用いられるので、排気流３と給気流４との間で熱交換を行うための部材として機能する。排気ファン７は、排気流３を内気口８から吸い込み、排気口９から吐出するための送風機である。給気ファン１０は、給気流４を外気口１１から吸い込み、給気口１２から吐出するための送風機である。

　排気ファン７を駆動することにより内気口８から吸い込まれた排気流３は、積層構造体６及び排気ファン７を経由し、排気口９から屋外へと排出される。また、給気ファン１０を駆動することにより外気口１１から吸い込まれた給気流４は、積層構造体６及び給気ファン１０を経由し、給気口１２から屋内へと供給される。

　次に、図３を参照して、熱交換形換気装置２に搭載される熱交換素子として用いられる積層構造体６について説明する。図３は、図２の熱交換形換気装置２に搭載される積層構造体６を示す斜視図である。なお、以下では、積層構造体６の積層方向を鉛直上下方向として説明するが、この方向は、積層構造体６が熱交換形換気装置２に搭載された状態での方向を必ずしも示すものではない。

　図３に示すように、積層構造体６は、矩形状のフレーム１４と矩形状の伝熱板１３とを交互に上下方向に積層することにより、排気風路１６と、排気風路１６と交差する給気風路１７と、が１層ずつ交互に構成された構造体である。より詳細には、積層構造体６は、略正方形（正方形を含む）の伝熱板１３を上下の両面から略正方形（正方形を含む）のフレーム１４の端部によって嵌合しながら、伝熱板１３とフレーム１４とを交互に繰り返し積層することで構成されている。

　伝熱板１３をフレーム１４により上下の両面から嵌合するときは、１段ずつ互い違いになるようにフレーム１４を直交させて積層している。このような構成にすることで、排気流３が通風する排気風路１６と給気流４が通風する給気風路１７とが交互に形成され、それぞれの風路に排気流３と給気流４とが直交して流れるようになる。これにより、排気風路１６と給気風路１７との間での熱交換を可能にしている。伝熱板１３とフレーム１４との詳細な嵌合方法及び手順については後述する。なお、伝熱板１３は請求項の「仕切部材」、フレーム１４は請求項の「リブ構造体」、排気風路１６は請求項の「第１風路」、及び給気風路１７は請求項の「第２風路」にそれぞれ相当する。

　伝熱板１３は、伝熱板１３を挟んで排気流３と給気流４とが流れたときに、排気流３と給気流４との間で熱交換をするための板状の部材である。伝熱板１３は、セルロース繊維をベースとした伝熱紙によって形成され、伝熱性と透湿性と吸湿性とを備えている。ただし、紙の材質はこれに限定されるものではない。伝熱板１３は、例えば、ポリウレタン、もしくはポリエチレンテレフタレートをベースとした透湿樹脂膜、または、セルロース繊維、セラミック繊維、もしくはガラス繊維をベースとした紙材料等を用いることができる。伝熱板１３としては、伝熱性を備えた薄いシートであって、気体が透過しない性質のものを用いることができる。なお、本実施の形態では、伝熱板１３は、フレーム１４によって嵌合されて折れ曲がるので、それに耐えうる伸縮性及び強度を有している部材を用いることが好ましい。

　排気風路１６は、排気流３が流通する風路である。より詳細には、排気風路１６は、屋内から屋外に排出される空気が流れる風路のうち、積層構造体６内に形成される風路部分である。

　給気風路１７は、給気流４が流通する風路である。より詳細には、給気風路１７は、屋外から屋内に供給される空気が流れる風路のうち、積層構造体６内に形成される風路部分である。

　続けて図４及び図５を用いて、積層構造体６を構成するフレーム１４について説明する。図４は、図３の積層構造体６を構成するフレーム１４の斜視図である。図５は、図３の積層構造体６を構成するフレーム１４の平面図及び断面図である。なお、図５の（ａ）は、フレーム１４を上面視した平面図であり、図５の（ｂ）は、図５の（ａ）のＡ－Ａ断面でのフレーム１４の側面図であり、図５の（ｃ）は、図５の（ａ）のＢ－Ｂ断面でのフレーム１４の側面図である。

　フレーム１４は、図４及び図５の（ａ）に示すように、略正方形（正方形を含む）の板状の部材である。フレーム１４は、略正方形（正方形を含む）の互いに対向する辺を構成する一対の第１辺２０と、第１辺２０とは異なる辺であって、略正方形の互いに対向する辺を構成する一対の第２辺２２とによって、略正方形の４辺の輪郭が形作られている。そして、フレーム１４は、第１辺２０及び第２辺２２を有して外周が略正方形（正方形を含む）となっている外周枠体２５と、外周枠体２５の内側に設けられた複数のリブ２６と、によって構成される。

　フレーム１４は、一定の強度を有する材質で構成されることが望ましい。フレーム１４の材質としては、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、あるいは、ＡＢＳ（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ　Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ　Ｓｔｙｒｅｎｅ）等の樹脂部材を用いたり、セルロース繊維、セラミック繊維、あるいは、ガラス繊維を用いたり、アルミニウムまたはステンレス等の金属材料を用いたりすることができる。さらに、フレーム１４を形成する方法としては、成形、溶着、又は切削など、材質に応じた形成方法を用いることが好ましい。

　外周枠体２５には、図４及び図５に示すように、端部開口部２１、上側突起部２３、下側突起部２４、貫通孔２８、凸接続部２９、及び凹接続部３０（図９参照）が設けられている。各要素の詳細は後述する。

　複数のリブ２６は、積層構造体６において、上下方向に隣接する伝熱板１３との間が所定の間隔となるように設けられる部材である。より詳細には、複数のリブ２６のそれぞれは、図５の（ａ）及び（ｂ）に示すように、伝熱板１３に対向する一対の第２辺２２の間において、一方の第２辺２２から他方の第２辺２２にまで直線状に形成されている。複数のリブ２６は、外周枠体２５内において隣接するリブ２６との間に所定の間隔を有して並んで設けられている。つまり、複数のリブ２６は、互いに所定の間隔を有しつつ、それぞれが第２辺２２間で第１辺２０に沿って延在して設けられているとも言える。そして、複数のリブ２６は、伝熱板１３を積み重ねたときに、伝熱板１３間に排気流３または給気流４を通風させるための間隙、即ち排気風路１６または給気風路１７を形成する。なお、リブ２６は請求項の「間隔保持部材」に相当する。

　端部開口部２１は、図５の（ａ）に示すように、矩形状の互いに対向する一対の第１辺２０に沿ってフレーム１４の端部（外周枠体２５）に設けられた矩形状の開口部である。端部開口部２１は、外周枠体２５の一対の第１辺２０のそれぞれに設けられる。一対の端部開口部２１のそれぞれは、一方の第２辺２２と他方の第２辺２２との間においてスリット状に形成されている。

　詳細は後述するが、積層構造体６において、端部開口部２１には、上側に設置されるフレーム１４の下側突起部２４と、下側に設置されるフレーム１４の上側突起部２３と、が嵌合している。具体的には、端部開口部２１には、上側に位置するフレーム１４の下側突起部２４が、上側に位置する伝熱板１３を介して嵌合するとともに、下側に位置するフレーム１４の上側突起部２３が、下側に位置する伝熱板１３を介して嵌合している。なお、端部開口部２１は矩形状であると記載したが、四隅が曲面の形状でもよい。

　上側突起部２３は、図５の（ａ）及び（ｂ）に示すように、矩形状の互いに対向する一対の第２辺２２それぞれに沿ってフレーム１４の端部（外周枠体２５）に設けられた柱状の部材である。上側突起部２３は、外周枠体２５の第２辺２２において複数のリブ２６のそれぞれの端部を固定している。上側突起部２３は、外周枠体２５の一対の第２辺２２のそれぞれに設けられる。なお、上側突起部２３は、複数のリブ２６によって構成される平面（上面）から鉛直方向の上側に突出するように設置されているので、「上側突起部」と称している。

　下側突起部２４は、図５の（ａ）及び（ｂ）に示すように、矩形状の互いに対向する一対の第２辺２２それぞれに沿ってフレーム１４の端部（外周枠体２５）に設けられた柱状の部材である。下側突起部２４は、外周枠体２５の第２辺２２において複数のリブ２６のそれぞれの端部を固定している。下側突起部２４は、外周枠体２５の一対の第２辺２２のそれぞれに設けられる。なお、下側突起部２４は、複数のリブ２６によって構成される平面（下面）から鉛直方向の下側に突出するように設置されているので、「下側突起部」と称している。

　ここで、図５の（ａ）に示すように、フレーム１４を平面視した場合には、一対の第２辺２２のそれぞれにおいて上側突起部２３と下側突起部２４とが互いに重畳しないように、下側突起部２４が上側突起部２３よりも内側の位置に設置されている。なお、上側突起部２３と下側突起部２４との間のずれ量は、それぞれを端部開口部２１に嵌合する際に介在する伝熱板１３の厚さ等を加味して設定されている。また、上側突起部２３及び下側突起部２４は柱状であると記載したが、角部が面取りされた形状でもよい。

　貫通孔２８は、矩形状のフレーム１４と矩形状の伝熱板１３とを交互に上下方向に積層して積層構造体６を組み立てる際に、後述する枠体固定棒２７（図７参照）を挿通するための円形状の開口である。貫通孔２８は、図４及び図５の（ａ）に示すように、矩形状のフレーム１４の四隅（４つの角部）において同一形状のものがそれぞれ設けられる。また、貫通孔２８の近傍周囲には、貫通孔２８を囲むように、円筒状の凸接続部２９及び環状に窪んだ凹接続部３０（図９参照）が設けられている。

　凸接続部２９は、図５に示すように、矩形状のフレーム１４の四隅（４つの角部）に設けられた円筒状の部材である。凸接続部２９は、貫通孔２８を囲むように、複数のリブ２６によって構成される平面（上面）から鉛直方向の上側に凸状に形成されている。詳細は後述するが、凸接続部２９は、積層構造体６において、上側に設置されるフレーム１４の凹接続部３０に嵌合される。より詳細には、凸接続部２９は、上側に位置する伝熱板１３を介して上側に位置するフレーム１４の凹接続部３０に嵌合される。

　凹接続部３０は、矩形状のフレーム１４の四隅（４つの角部）に設けられた環状に窪んだ部材である。凹接続部３０は、貫通孔２８を囲むように、複数のリブ２６によって構成される平面（下面）から鉛直方向の上側に凹状に形成されている。詳細は後述するが、凹接続部３０には、積層構造体６において、下側に設置されるフレーム１４の凸接続部２９が嵌合される。より詳細には、凹接続部３０には、下側に位置する伝熱板１３を介して下側に位置するフレーム１４の凸接続部２９が嵌合される。なお、凹接続部３０の寸法は、凸接続部２９が嵌合される際に介在する伝熱板１３の厚さ等を加味して設定されている。

　次に、図６を参照して、積層構造体６の端部における積層状態について説明する。図６は、図３の積層構造体６の端部構造を示す断面図である。図６の（ａ）は、図５の（ａ）のＡ－Ａ断面での積層構造体６（フレーム１４の３層分）の側面図であり、図６の（ｂ）は、図５の（ａ）のＢ－Ｂ断面での積層構造体６（フレーム１４の３層分）の側面図である。

　なお、以下では、３層分のフレーム１４について、下側から、第１フレーム１４ａ、第２フレーム１４ｂ、及び第３フレーム１４ｃとして説明する。また、第１フレーム１４ａと第２フレーム１４ｂとの間に位置する伝熱板１３を第１伝熱板１３ａとし、第２フレーム１４ｂと第３フレーム１４ｃとの間に位置する伝熱板１３を第２伝熱板１３ｂとして説明する。また、第１フレーム１４ａを構成する部材には符号の末尾に「ａ」をつけ、第２フレーム１４ｂを構成する部材には符号の末尾に「ｂ」をつけ、第３フレーム１４ｃを構成する部材には符号の末尾に「ｃ」をつけることで、互いに区別して説明する。例えば、第１フレーム１４ａの下側突起部２４を下側突起部２４ａと記し、第３フレーム１４ｃの上側突起部２３を上側突起部２３ｃと記す。ただし、各部材を区別するが、それぞれ同一の部材であり、何ら差異はない。

　積層構造体６では、図６の（ａ）に示すように、第２フレーム１４ｂの端部開口部２１ｂには、下側に位置する第１フレーム１４ａの上側突起部２３ａが第１伝熱板１３ａを介して嵌合しているとともに、上側に位置する第３フレーム１４ｃの下側突起部２４ｃが第２伝熱板１３ｂを介して嵌合している。なお、第１フレーム１４ａは請求項の「下側リブ構造体」、第２フレーム１４ｂは請求項の「中央リブ構造体」、及び第３フレーム１４ｃは請求項の「上側リブ構造体」にそれぞれ相当する。

　より詳細には、第１フレーム１４ａの上側突起部２３ａは、第２フレーム１４ｂの端部開口部２１ｂ内に第１伝熱板１３ａを押し込みながら、第２フレーム１４ｂの端部開口部２１ｂに嵌合している。一方、第３フレーム１４ｃの下側突起部２４ｃは、第２フレーム１４ｂの端部開口部２１ｂ内に第２伝熱板１３ｂを押し込みながら、第２フレーム１４ｂの端部開口部２１ｂに嵌合している。

　これにより、第１伝熱板１３ａは、第１フレーム１４ａの上面と第２フレーム１４ｂの下面との間に挟持されるとともに、第２フレーム１４ｂの端部開口部２１ｂ内において、第１フレーム１４ａの上側突起部２３ａの形状に沿って折り曲げられて嵌合された状態となる。

　一方、第２伝熱板１３ｂは、第２フレーム１４ｂの上面と第３フレーム１４ｃの下面との間に挟持されるとともに、第２フレーム１４ｂの端部開口部２１ｂ内において、第３フレーム１４ｃの下側突起部２４ｃの形状に沿って折り曲げられて嵌合された状態となる。

　そして、上述のように、第２フレーム１４ｂの端部開口部２１ｂ内に、上側突起部２３ａ及び第１伝熱板１３ａが嵌合するとともに、下側突起部２４ｃ及び第２伝熱板１３ｂが嵌合すると、外周枠体２５の内側領域に、リブ２６ｂによって排気風路１６ｂ（あるいは給気風路１７ｂ）が形成される。

　また、積層構造体６では、図６の（ｂ）に示すように、第１フレーム１４ａの端部開口部２１ａには、上側に位置する第２フレーム１４ｂの下側突起部２４ｂが第１伝熱板１３ａを介して嵌合している。特に図示していないが、第１フレーム１４ａの端部開口部２１ａには、図６の（ａ）の端部開口部２１ｂに示したように、下側に位置する別のフレーム１４の上側突起部２３が伝熱板１３を介して嵌合する。

　一方、第３フレーム１４ｃの端部開口部２１ｃには、下側に位置する第２フレーム１４ｂの上側突起部２３ｂが第２伝熱板１３ｂを介して嵌合している。特に図示していないが、第３フレーム１４ｃの端部開口部２１ｃには、図６の（ａ）の端部開口部２１ｂに示したように、上側に位置する別のフレーム１４の下側突起部２４が伝熱板１３を介して嵌合する。

　そして、上述のように、第１フレーム１４ａの端部開口部２１ａ内において、第２フレーム１４ｂの端部開口部２１ｂのような端部構造が形成されると、外周枠体２５の内側領域には、リブ２６ａによって給気風路１７ａ（あるいは排気風路１６ａ）が形成される。また、第３フレーム１４ｃの端部開口部２１ｃ内において、第２フレーム１４ｂの端部開口部２１ｂのような端部構造が形成されると、外周枠体２５の内側領域には、リブ２６ｃによって給気風路１７ｃ（あるいは排気風路１６ｃ）が形成される。

　以上のように、積層構造体６では、第２フレーム１４ｂの端部開口部２１ｂに代表されるような端部構造が１層ずつ交互に第２フレーム１４ｂを基準とした場合の第１辺２０側または第２辺２２側に形成される。言い換えれば、積層構造体６では、排気風路１６及び給気風路１７が１層ずつ交互に第２フレーム１４ｂを基準とした場合の第１辺２０側及び第２辺２２側にそれぞれ形成される。

　引き続き、図７及び図８を参照して、積層構造体６の組立方法及び手順について説明する。図７は、図３の積層構造体６の組立方法を示す分解斜視図である。図８は、図３の積層構造体の組立手順を示す工程図である。なお、図７では、第１伝熱板１３ａ及び第２伝熱板１３ｂを輪郭部分のみで示している。図８は、図５の（ａ）のＡ－Ａ断面及びＢ－Ｂ断面での積層構造体６の側面図であり、図６における第１フレーム１４ａ～第３フレーム１４ｃの３層分の組立手順を示している。

　積層構造体６の組み立てる際には、図７に示すように、フレーム１４の４つの角部のそれぞれの位置において貫通孔２８に挿通可能な枠体固定棒２７が４本、用意される。

　枠体固定棒２７は、フレーム１４の外周枠体２５及び伝熱板１３を固定する円筒状の器具である。枠体固定棒２７は、組み立て中に積層構造体６の角部などに外力が加わったときに、位置ずれあるいはフレーム１４等の変形を抑制するためのものでもある。枠体固定棒２７の断面形状は、円形が好ましい。また、枠体固定棒２７としては、溶融させることができる溶着棒あるいは全ネジの金属棒など、積層構造体６の固定方法に応じて、種々の材質及び形状を選択することができる。

　積層構造体６の組立方法では、図７に示すように、まず、第１フレーム１４ａの四隅の貫通孔２８に枠体固定棒２７をそれぞれ挿通する（図８の第１工程に相当）。続いて、第１フレーム１４ａの上面に第１伝熱板１３ａを載置する。この際、必要に応じて第１伝熱板１３ａの枠体固定棒２７に対応する部分に、貫通孔２８のような孔（開口部）を設けておくとよい。これにより、第１伝熱板１３ａの位置ずれを抑制することができ、好適である。

　そして、第１伝熱板１３ａの上面に第２フレーム１４ｂを載置する。より詳細には、第１フレーム１４ａに対して９０度回転させた状態（第１フレーム１４ａのリブ２６ａと第２フレーム１４ｂのリブ２６ｂとが直交する状態）で、第２フレーム１４ｂの四隅の貫通孔２８に枠体固定棒２７をそれぞれ挿通し、第１伝熱板１３ａを押さえつけるように第２フレーム１４ｂを設置する（図８の第３工程に相当）。

　続いて、第２フレーム１４ｂの上面に第２伝熱板１３ｂを載置する。この際、必要に応じて第２伝熱板１３ｂの枠体固定棒２７に対応する部分に、貫通孔２８のような孔（開口部）を設けておくとよい。これにより、第２伝熱板１３ｂの位置ずれを抑制することができ、好適である。

　そして、第２伝熱板１３ｂの上面に第３フレーム１４ｃを載置する。より詳細には、第２フレーム１４ｂに対して９０度回転させた状態（第２フレーム１４ｂのリブ２６ｂと第３フレーム１４ｃのリブ２６ｃとが直交する状態）で、第３フレーム１４ｃの四隅の貫通孔２８に枠体固定棒２７をそれぞれ挿通し、第２伝熱板１３ｂを押さえつけるように第３フレーム１４ｃを設置する（図８の第５工程に相当）。

　以降、伝熱板１３及びフレーム１４の四隅に枠体固定棒２７を挿通しながら、伝熱板１３とフレーム１４とを交互に積層していくことにより、図３に示した積層構造体６が形成される。

　続いて、積層構造体６の組立手順を、図８を用いて第１工程～第５工程に分けて具体的に説明する。

　図８の第１工程は、第１フレーム１４ａの四隅の貫通孔２８それぞれに枠体固定棒２７が挿通されて嵌め込まれた状態を示す。

　図８の第２工程は、第１工程の状態から、第１伝熱板１３ａを第１フレーム１４ａの上面に載置しつつ、第２フレーム１４ｂの四隅の貫通孔２８それぞれに枠体固定棒２７を挿通して嵌め込む途中の様子を示す。この際、Ａ－Ａ断面での第１フレーム１４ａの上側突起部２３ａは、第２フレーム１４ｂの端部開口部２１ａの外周側と平面視において重畳する位置にある。Ｂ－Ｂ断面での第１フレーム１４ａの端部開口部２１ａは、内周側において第２フレーム１４ｂの下側突起部２４ｂと平面視において重畳する位置にある。

　図８の第３工程のＡ－Ａ断面は、第１フレーム１４ａの上側突起部２３ａが、第２フレーム１４ｂの端部開口部２１ｂ内に第１伝熱板１３ａを折り曲げて押し込み、第２フレーム１４ｂの端部開口部２１ｂに嵌合した状態を示す。図８の第３工程のＢ－Ｂ断面は、第２フレーム１４ｂの下側突起部２４ｂが、第１フレーム１４ａの端部開口部２１ａ内に第１伝熱板１３ａを折り曲げて押し込み、第１フレーム１４ａの端部開口部２１ａに嵌合した状態を示す。

　上述した通り、Ａ－Ａ断面での第１伝熱板１３ａは、第１フレーム１４ａの上面と第２フレーム１４ｂの下面との間に挟持されるとともに、第２フレーム１４ｂの端部開口部２１ｂ内において、第１フレーム１４ａの上側突起部２３ａの形状に沿って折り曲げられて嵌合されている。

　一方、第１フレーム１４ａの端部開口部２１ａ内において、第２フレーム１４ｂの下側突起部２４ｂが第１伝熱板１３ａを折り曲げて押し込んで嵌合した状態となっている。つまり、Ｂ－Ｂ断面での第１伝熱板１３ａは、第１フレーム１４ａの上面と第２フレーム１４ｂの下面で挟まれるとともに、下側突起部２４ｂで押し出されて折り曲げられた状態となっている。

　図８の第４工程は、第３工程の状態から、第２伝熱板１３ｂを第２フレーム１４ｂの上面に載置しつつ、第３フレーム１４ｃの四隅の貫通孔２８それぞれに枠体固定棒２７を挿通して嵌め込む途中の様子を示す。この際、Ａ－Ａ断面での第２フレーム１４ｂの端部開口部２１ｂは、内周側において第３フレーム１４ｃの下側突起部２４ｃと平面視において重畳している。Ｂ－Ｂ断面での第２フレーム１４ｂの上側突起部２３ｂは、第３フレーム１４ｃの端部開口部２１ｃの外周側と平面視において重畳している。

　図８の第５工程のＡ－Ａ断面は、第３フレーム１４ｃの下側突起部２４ｃが、第２フレーム１４ｂの端部開口部２１ｂ内に第２伝熱板１３ｂを折り曲げて押し込み、第２フレーム１４ｂの端部開口部２１ｂに嵌合した状態を示す。図８の第５工程のＢ－Ｂ断面は、第２フレーム１４ｂの上側突起部２３ｂが、第３フレーム１４ｃの端部開口部２１ｃ内に第２伝熱板１３ｂを折り曲げて押し込み、第３フレーム１４ｃの端部開口部２１ｃに嵌合した状態を示す。

　上述した通り、Ａ－Ａ断面での第２伝熱板１３ｂは、第２フレーム１４ｂの上面と第３フレーム１４ｃの下面との間に挟持されるとともに、第２フレーム１４ｂの端部開口部２１ｂ内において、第３フレーム１４ｃの下側突起部２４ｃの形状に沿って折り曲げられて嵌合される。

　一方、第３フレーム１４ｃの端部開口部２１ｃでは、第２フレーム１４ｂの上側突起部２３ｂが第２伝熱板１３ｂを折り曲げて押し込んで嵌合した状態となっている。つまり、Ｂ－Ｂ断面での第２伝熱板１３ｂは、第２フレーム１４ｂの上面と第３フレーム１４ｃの下面で挟まれるとともに、上側突起部２３ｂで押し出されて折り曲げられた状態となっている。

　その後、第２工程～第５工程を繰り返すことにより、必要な積層数を有する積層構造体６が組み立てられる。

　次に、図９を参照して、上下方向に積層される複数のフレーム１４における凸接続部２９と凹接続部３０との嵌合状態について説明する。図９は、図３の積層構造体６の端部構造を示す断面図である。なお、図９は、図５の（ａ）のＣ－Ｃ断面での積層構造体６（フレーム１４の３層分）の端部の側面図であり、各部材の符号は、図６での符号のつけ方に対応させて付与させている。例えば、第３フレーム１４ｃの凸接続部２９を凸接続部２９ｃと記し、第１フレーム１４ａの凹接続部３０を凹接続部３０ａと記す。

　図９に示すように、第１フレーム１４ａの凸接続部２９ａは、積層構造体６において、上側に設置する第２フレーム１４ｂの凹接続部３０ｂに嵌合する。より詳細には、第１フレーム１４ａの凸接続部２９ａは、上側において隣接する第１伝熱板１３ａを介して、上側において隣り合う第２フレーム１４ｂの凹接続部３０ｂに嵌合する。この際、第１伝熱板１３ａは、凸接続部２９ａ及び凹接続部３０ｂの形状に沿って折り曲げられながら嵌合されている。

　第２フレーム１４ｂの凸接続部２９ｂは、積層構造体６において、上側に設置する第３フレーム１４ｃの凹接続部３０ｃに嵌合する。より詳細には、第２フレーム１４ｂの凸接続部２９ｂは、上側において隣接する第２伝熱板１３ｂを介して、上側において隣り合う第３フレーム１４ｃの凹接続部３０ｃに嵌合する。この際、第２伝熱板１３ｂは、凸接続部２９ｂ及び凹接続部３０ｃの形状に沿って折り曲げられながら嵌合されている。

　以上のように、積層構造体６では、貫通孔２８を囲うように、フレーム１４の凸接続部２９と、これに隣り合うフレーム１４の凹接続部３０と、が嵌合した構造体が円筒状に形成されている。

　続いて、図１０を参照して、複数のフレーム１４における凸接続部２９及び凹接続部３０の嵌合手順について説明する。図１０は、図３の積層構造体６の組立手順を示す工程図である。なお、図１０は、図９における第１フレーム１４ａ～第３フレーム１４ｃの３層分の組立手順を示し、図中の第１工程～第５工程は、図８中の第１工程～第５工程にそれぞれ対応している。

　図１０の第１工程は、第１フレーム１４ａの四隅の貫通孔２８それぞれに、枠体固定棒２７が挿通されて嵌め込まれた状態を示す。

　図１０の第２工程は、第１工程の状態から、第１伝熱板１３ａを第１フレーム１４ａの上面に載置しつつ、第２フレーム１４ｂの四隅の貫通孔２８それぞれに枠体固定棒２７を挿通して嵌め込む途中の様子を示す。この際、第１フレーム１４ａの凸接続部２９ａは、第２フレーム１４ｂの凹接続部３０ｂと平面視において重畳している。

　図１０の第３工程は、第１フレーム１４ａの凸接続部２９ａが、第２フレーム１４ｂの凹接続部３０ｂ内に第１伝熱板１３ａを押し込みながら、第２フレーム１４ｂの凹接続部３０ｂに嵌合した状態を示す。上述した通り、第１伝熱板１３ａは、第１フレーム１４ａの上面と第２フレーム１４ｂの下面との間に挟持されるとともに、第２フレーム１４ｂの凹接続部３０ｂ内において、第１フレーム１４ａの凸接続部２９ａの形状に沿って折り曲げられて嵌合される。

　図１０の第４工程は、第３工程の状態から、第２伝熱板１３ｂを第２フレーム１４ｂの上面に載置しつつ、第３フレーム１４ｃの四隅の貫通孔２８それぞれに枠体固定棒２７を挿通して嵌め込む途中の様子を示す。この際、第２フレーム１４ｂの凸接続部２９ｂは、第３フレーム１４ｃの凹接続部３０ｃと平面視において重畳している。

　図１０の第５工程は、第２フレーム１４ｂの凸接続部２９ｂが、第３フレーム１４ｃの凹接続部３０ｃ内に第２伝熱板１３ｂを押し込みながら、第３フレーム１４ｃの凹接続部３０ｃに嵌合した状態を示す。上述した通り、第２伝熱板１３ｂは、第２フレーム１４ｂの上面と第３フレーム１４ｃの下面との間に挟持されるとともに、第３フレーム１４ｃの凹接続部３０ｂ内において、第２フレーム１４ｂの凸接続部２９ｂの形状に沿って折り曲げられて嵌合される。

　その後、第２工程～第５工程を繰り返すことにより、必要な積層数を有する積層構造体６が組み立てられる。

　このように、積層構造体６の四隅における各伝熱板１３が、折り曲げられて段差を作るように、各フレーム１４と面接触で嵌合されているので、段差により空気がトラップされ、伝熱板１３とフレーム１４との隙間から空気が入り込みにくい構造を実現できる。

　以上のようにして、第２フレーム１４ｂの端部開口部２１ｂに代表されるような端部構造が１層ずつ交互に第１辺２０または第２辺２２に形成されて積層構造体６が組み立てられる。また、フレーム１４の四隅においては、貫通孔２８近傍において凸接続部２９及び凹接続部３０が１層ずつ嵌合して積層構造体６が組み立てられる。

　以上、本実施の形態に係る積層構造体６、及び積層構造体６を熱交換素子として用いた熱交換形換気装置２によれば、以下の効果を享受することができる。

　（１）積層構造体６は、矩形状のフレーム１４と矩形状の伝熱板１３とを交互に上下方向に積層して、排気風路１６と、排気風路１６と交差する給気風路１７とを１層ずつ交互に構成する。積層構造体６では、フレーム１４は、矩形状の互いに対向する第１辺２０に沿ってフレーム１４の端部に設けられた端部開口部２１と、第１辺２０とは異なる第２辺２２であって、矩形状の互いに対向する第２辺２２に沿ってフレーム１４の端部に設けられた上側突起部２３及び下側突起部２４とを有する。フレーム１４を、第２フレーム１４ｂと、第２フレーム１４ｂの上側において第２フレーム１４ｂと隣り合う第３フレーム１４ｃと、第２フレーム１４ｂの下側において第２フレーム１４ｂと隣り合う第１フレーム１４ａとに区別して呼ぶ。この場合、第２フレーム１４ｂの端部開口部２１ｂにおいては、第３フレーム１４ｃの下側突起部２４ｃが、第２フレーム１４ｂに隣接して上側に位置する第２伝熱板１３ｂを介して嵌合するとともに、第１フレーム１４ａの上側突起部２３ａが、第２フレーム１４ｂに隣接して下側に位置する第１伝熱板１３ａを介して嵌合する。

　こうした構成によれば、第２フレーム１４ｂの端部開口部２１ｂに、第１フレーム１４ａの上側突起部２３ａと第３フレーム１４ｃの下側突起部２４ｃとが嵌合することにより、それぞれの伝熱板１３（第１伝熱板１３ａ及び第２伝熱板１３ｂ）が上側突起部２３と下側突起部２４で巻き込まれる。このため、従来のように上下の伝熱板１３の間にリブ２６を固着して構成する場合と比較して、積層構造体６の外周表面（特に外周に配置されたリブ２６）に一方向から外力が生じた場合に、伝熱板１３とフレーム１４との位置ずれが生じにくく、かつ、フレーム１４によって伝熱板１３を防護できるため変形しにくくなる。つまり、積層構造体６としての強度を高めることができる。よって、積層構造体６の外周表面に外力が生じた場合に、外周部において伝熱板１３とフレーム１４との間での剥離を抑制し、シール性を向上することが可能な積層構造体６を実現できる。

　（２）積層構造体６では、第２フレーム１４ｂの端部開口部２１ｂに、第１フレーム１４ａの上側突起部２３ａと第３フレーム１４ｃの下側突起部２４ｃとが嵌合し、それぞれの伝熱板１３（第１伝熱板１３ａ及び第２伝熱板１３ｂ）が上側突起部２３と下側突起部２４で巻き込まれる構成とした。これにより、伝熱板１３がフレーム１４の外周枠体２５において３つのフレーム１４によって強固に固定されるので、伝熱板１３とリブ２６との間を接着剤などによって固着する必要がなくなる。言い換えれば、伝熱板１３とリブ２６との間を接着剤を用いて固着させることが困難な部材の組み合わせであっても、積層構造体６を形成することができる。

　（３）積層構造体６では、フレーム１４は、矩形状の外周枠体２５と、外周枠体２５の内側に設けられた複数のリブ２６と、を有して構成される。外周枠体２５には、端部開口部２１、上側突起部２３、及び下側突起部２４が設けられる。複数のリブ２６は、上下方向に隣接する伝熱板１３との間が所定の間隔となるように、第１辺２０に沿って延在している構成とした。これにより、フレーム１４は、外周枠体２５の内側に設けられた複数のリブ２６によって、リブ２６を設けない構成と比較して、積層構造体６の外周表面（特に外周に配置されたリブ２６）に一方向から外力が生じた場合に、フレーム１４が変形しにくくなる。つまり、積層構造体６としての強度を高めることができる。

　（４）積層構造体６では、第１フレーム１４ａの上側突起部２３ａは、第２フレーム１４ｂの端部開口部２１ｂ内において、第３フレーム１４ｃの下側突起部２４ｃよりも外側に位置している構成とした。これにより、上側突起部２３と下側突起部２４とが端部開口部２１内で嵌合するとき、第２フレーム１４ｂに隣接して上側に位置する第２伝熱板１３ｂと、第２フレーム１４ｂに隣接して下側に位置する第１伝熱板１３ａとは、上側突起部２３と下側突起部２４とが接する面で折れ曲がる。このため、上側突起部２３もしくは下側突起部２４の一方のみが端部開口部２１と嵌合する場合と比較して、各伝熱板１３（第１伝熱板１３ａ及び第２伝熱板１３ｂ）の折れ曲がり部が二重に重なる部分を形成することができる。よって、積層構造体６のシール性をさらに向上することができる。

　（５）積層構造体６では、第２フレーム１４ｂの４つの角部のそれぞれは、第２フレーム１４ｂの上面に設けられ、当該上面から上側の方向に突出する凸接続部２９ｂと、当該上面とは反対側に位置する下面に設けられ、第２フレーム１４ｂと隣り合う第１フレーム１４ａの凸接続部２９ａを嵌合する凹接続部３０ｂと、を有する構成とした。これにより、第２フレーム１４ｂの凸接続部２９ｂが、第２フレーム１４ｂの上側において隣り合う第３フレーム１４ｃの凹接続部３０ｃに嵌合するとともに、第２フレーム１４ｂの凹接続部３０ｂが、第２フレーム１４ｂの下側において隣り合う第１フレーム１４ａの凸接続部２９ａに嵌合する。このため、第２フレーム１４ｂと、この第２フレーム１４ｂと隣り合う上下のフレーム１４（第１フレーム１４ａ及び第３フレーム１４ｃ）と、の間を確実に固定することができる。

　（６）積層構造体６では、互いに交差する風路の一方を、排気流３が流通する排気風路１６とし、互いに交差する風路の他方を、給気流４が流通する給気風路１７とし、伝熱板１３を伝熱性を有する部材として、積層構造体６を、排気流３と給気流４とが伝熱板１３を介して熱交換する熱交換素子として用いた。これにより、外周表面での強度が向上することで、シール性の向上した熱交換素子を実現することができる。

　（７）積層構造体６を熱交換素子として熱交換形換気装置２に搭載する構成とした。これにより、熱交換効率を向上することが可能な熱交換形換気装置２を実現できるとともに、熱交換素子の外周表面での強度が向上するので、熱交換形換気装置２におけるメンテナンス性を向上させることができる。

　（変形例）
　次に、図１１を参照して、積層構造体６ａを、流通する空気から二酸化炭素を選択的に分離する二酸化炭素分離素子として用いる場合について、変形例として説明する。図１１は、二酸化炭素分離素子として用いられる積層構造体６ａを示す斜視図である。

　変形例に係る積層構造体６ａでは、「排気流３が流通する排気風路１６」が「外気流３ａが流通する外気風路３６」となり、「給気流４が流通する給気風路１７」が「内気流４ａが流通する内気風路３７」となり、「伝熱板１３」が「二酸化炭素分離膜３３」となっている点で実施の形態の構成と異なる。これ以外の積層構造体６ａの構成は、実施の形態に係る積層構造体６と同様である。以下、実施の形態で説明済みの内容は再度の説明を適宜省略し、実施の形態と異なる点を主に説明する。

　図１１に示すように、積層構造体６ａは、矩形状のフレーム１４と、矩形状の二酸化炭素分離膜３３と、を交互に上下方向に積層することにより、外気風路３６と、外気風路３６と交差する内気風路３７と、が１層ずつ交互に構成された構造体である。

　より詳細には、積層構造体６ａは、略正方形（正方形を含む）の二酸化炭素分離膜３３を上下の両面から略正方形（正方形を含む）のフレーム１４の端部において嵌合させながら、二酸化炭素分離膜３３とフレーム１４とを繰り返し積層することで構成されている。

　二酸化炭素分離膜３３をフレーム１４により上下の両面から嵌合するときは、一段ずつ互い違いになるようにフレーム１４を直交させて積層する。このような構成にすることで、外気流３ａが通風する外気風路３６と、内気流４ａが通風する内気風路３７と、が交互に形成され、これらの風路において外気流３ａと内気流４ａとが１層ずつ交互に直交して流れるようになり、内気流４ａから外気流３ａに向けて二酸化炭素を選択的に透過させて分離することが可能になっている。

　二酸化炭素分離膜３３とフレーム１４との嵌合状態及び嵌合方法は実施の形態と同様であるので説明を省略する。なお、二酸化炭素分離膜３３は請求項の「仕切部材」、外気風路３６は請求項の「第１風路」、及び内気風路３７は請求項の「第２風路」にそれぞれ相当する。

　外気風路３６は、屋外の空気が流通する風路である。より詳細には、外気風路３６は、屋外から取り込まれ、二酸化炭素分離素子を流通して屋外に排出される空気（外気）が流れる風路のうち、積層構造体６ａ内に形成される風路部分である。

　内気風路３７は、屋内の空気が流通する風路である。より詳細には、内気風路３７は、屋内から取り込まれ、二酸化炭素分離素子を流通して屋内に放出される空気（内気）が流れる風路のうち、積層構造体６ａ内に形成される風路部分である。

　外気流３ａは、屋外から取り込まれ、二酸化炭素分離素子を流通して屋外に排出される空気の流れである。

　内気流４ａは、屋内から取り込まれ、二酸化炭素分離素子を流通して屋内に放出される空気の流れである。内気流４ａは、循環気流とも言える。

　二酸化炭素分離膜３３は、二酸化炭素分離膜３３を挟んで外気流３ａと内気流４ａとが流れたときに、内気流４ａから外気流３ａに向けて二酸化炭素を選択的に透過させて分離する部材である。二酸化炭素分離膜３３としては、例えば、二酸化炭素と選択的に反応する二酸化炭素キャリアを含む膜が用いられる。こうした二酸化炭素分離膜３３は、二酸化炭素と二酸化炭素キャリアとの反応により、二酸化炭素を選択的に透過させる二酸化炭素促進輸送膜として機能する。

　なお、二酸化炭素分離膜３３は、二酸化炭素促進輸送膜として一般的に用いられる膜材料であればよいので、詳細な説明は省略するが、フレーム１４によって嵌合されて折れ曲がるので、それに耐えうる伸縮性及び強度を有している部材を用いることが好ましい。

　変形例に係る積層構造体６ａでは、積層構造体６と同様、第２フレーム１４ｂの端部開口部２１ｂに代表されるような端部構造が１層ずつ交互に第２フレーム１４ｂを基準とした場合の第１辺２０側または第２辺２２側に形成されるとともに、フレーム１４の四隅においては、貫通孔２８近傍において凸接続部２９と凹接続部３０とが１層ずつ嵌合して構成される。

　変形例に係る積層構造体６ａを二酸化炭素分離素子として機能させると、素子内部を流通する内気流４ａから外気流３ａに二酸化炭素を選択的に透過させて分離し、内気流４ａから二酸化炭素を除去することができる。積層構造体６ａを二酸化炭素分離素子として備えた空気浄化装置を構成すれば、屋内空間を清浄化することができる。

　以上、変形例に係る積層構造体６ａによれば、以下の効果を享受することができる。

　（１ａ）積層構造体６ａは、矩形状のフレーム１４と矩形状の二酸化炭素分離膜３３とを交互に上下方向に積層して、外気風路３６と、外気風路３６と交差する内気風路３７と、を１層ずつ交互に構成する。積層構造体６ａでは、フレーム１４は、矩形状の互いに対向する第１辺２０に沿ってフレーム１４の端部に設けられた端部開口部２１と、第１辺２０とは異なる第２辺２２であって、矩形状の互いに対向する第２辺２２に沿ってフレーム１４の端部に設けられた上側突起部２３及び下側突起部２４と、を有する。フレーム１４を、第２フレーム１４ｂと、第２フレーム１４ｂの上側において隣り合う第３フレーム１４ｃと、第２フレーム１４ｂの下側において隣り合う第１フレーム１４ａとに区別して呼ぶ。この場合、第２フレーム１４ｂの端部開口部２１ｂにおいては、第３フレーム１４ｃの下側突起部２４ｃが、第２フレーム１４ｂに隣接して上側に位置する第２伝熱板１３ｂを介して嵌合するとともに、第１フレーム１４ａの上側突起部２３ａが、第２フレーム１４ｂに隣接して下側に位置する第１伝熱板１３ａを介して嵌合する。

　こうした構成によれば、第２フレーム１４ｂの端部開口部２１ｂに、第１フレーム１４ａの上側突起部２３ａと第３フレーム１４ｃの下側突起部２４ｃとが嵌合することにより、それぞれの二酸化炭素分離膜３３が上側突起部２３と下側突起部２４とで巻き込まれる。このため、上下の二酸化炭素分離膜３３の間にリブ２６を固着して構成する場合と比較して、積層構造体６ａの外周表面（特に外周に配置されたリブ２６）に一方向から外力が生じた場合に、二酸化炭素分離膜３３とフレーム１４との位置ずれが生じにくく、かつ、フレーム１４によって二酸化炭素分離膜３３を防護できるため変形しにくくなる。つまり、積層構造体６ａとしての強度を高めることができる。よって、積層構造体６ａの外周表面に外力が生じた場合に、外周部において二酸化炭素分離膜３３とフレーム１４との間での剥離を抑制し、シール性を向上することが可能な積層構造体６ａを実現できる。

　（２ａ）積層構造体６ａでは、第２フレーム１４ｂの端部開口部２１ｂに、第１フレーム１４ａの上側突起部２３ａと第３フレーム１４ｃの下側突起部２４ｃとを嵌合し、それぞれの二酸化炭素分離膜３３が上側突起部２３と下側突起部２４とで巻き込まれる構成とした。

　これにより、二酸化炭素分離膜３３がフレーム１４の外周枠体２５において３つのフレーム１４によって強固に固定されるので、二酸化炭素分離膜３３とリブ２６との間を接着剤などによって固着する必要がなくなる。言い換えれば、二酸化炭素分離膜３３とリブ２６との間を接着剤を用いて固着させることが困難な部材の組み合わせであっても、積層構造体６ａを形成することができる。

　（３ａ）積層構造体６ａでは、互いに交差する風路の一方を、外気流３ａが流通する外気風路３６とし、互いに交差する風路の他方を、内気流４ａが流通する内気風路３７とし、二酸化炭素分離膜３３を、二酸化炭素を選択的に透過する部材とした。そして、積層構造体６ａを、内気風路３７を流通する空気（内気流４ａ）から二酸化炭素分離膜３３を介して外気風路３６を流通する空気（外気流３ａ）に二酸化炭素を透過させる二酸化炭素分離素子として用いた。

　これにより、外周表面での強度が向上することで、シール性の向上した二酸化炭素分離素子を実現することができる。

　以上、実施の形態及び変形例に基づき本開示を説明したが、本開示は上記実施の形態及び変形例に何ら限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。

　例えば、本実施の形態に係る積層構造体６では、凸接続部２９を、上側突起部２３と同じ側に形成した。本開示はこれに限られず、例えば、凸接続部２９を、逆側となる下側突起部２４と同じ側に形成するようにしてもよい。

　具体的には、凸接続部２９を、複数のリブ２６によって構成される平面から鉛直方向の下側に凸状に形成し、隣接するフレーム１４の凸接続部２９が嵌合される凹接続部３０を、複数のリブ２６によって構成される平面から鉛直方向の下側に凹状に形成するようにしてもよい。

　このようにしても、上下に隣接するフレーム１４同士を確実に固定することができる。つまり、フレーム１４の４つの角部のそれぞれには、フレーム１４の一方の面に設けられ、一方の面から上方向または下方向に突出する凸接続部２９と、一方の面とは反対側に位置する他方の面に設けられ、フレーム１４に隣接するフレーム１４の凸接続部２９を嵌合する凹接続部３０を有しているも言える。

　これにより、フレーム１４の凸接続部２９が、このフレーム１４に隣接するフレーム１４の凹接続部３０に嵌合するとともに、フレーム１４の凹接続部３０が、このフレーム１４に隣接する別のフレーム１４の凸接続部２９に嵌合されるので、フレーム１４と、このフレーム１４に隣り合う上下のフレーム１４との間を確実に固定することができる。

　また、本開示に係る積層構造体６では、第１フレーム１４ａの上側突起部２３ａを、第２フレーム１４ｂの端部開口部２１ｂ内において、第３フレーム１４ｃの下側突起部２４ｃよりも外側に位置するようにしたが、これに限られない。

　例えば、第１フレーム１４ａの上側突起部２３ａを、第２フレーム１４ｂの端部開口部２１内において、第３フレーム１４ｃの下側突起部２４ｃよりも内側に位置する構成としてもよい。

　また、本開示に係る積層構造体６では、フレーム１４の第２辺２２において、上側突起部２３の位置を下側突起部２４の位置よりも外側としたが、上側突起部２３と下側突起部２４との内外の位置関係を逆転させてもよく、その効果に差異は生じない。

　また、本開示に係る積層構造体６では、最下層に位置するフレーム１４の端部開口部２１の左側部分（上側突起部２３が嵌合されるべき部分）、及び、最上層に位置するフレーム１４の端部開口部２１の右側部分（下側突起部２４が嵌合されるべき部分）が空洞となるが、実使用においては、積層構造体６の空洞部を埋める凸部を設けた蓋をそれぞれに設けることで、端部開口部２１はすべて嵌合状態と同様の状態になる。

　以上のように、本実施の形態に係る積層構造体は、積層構造体の外周表面に外力が生じた場合に、外周部においてリブ構造体と仕切部材との間での剥離を抑制し、シール性を高めることができるものである。よって、熱交換形換気装置等に用いる熱交換素子、あるいは空気浄化装置等に用いる二酸化炭素分離素子などとして有用である。

　１　　家
　２　　熱交換形換気装置
　３　　排気流
　３ａ　　外気流
　４　　給気流
　４ａ　　内気流
　５　　本体ケース
　６　　積層構造体
　６ａ　　積層構造体
　７　　排気ファン
　８　　内気口
　９　　排気口
　１０　　給気ファン
　１１　　外気口
　１２　　給気口
　１３　　伝熱板
　１３ａ　　第１伝熱板
　１３ｂ　　第２伝熱板
　１４　　フレーム
　１４ａ　　第１フレーム
　１４ｂ　　第２フレーム
　１４ｃ　　第３フレーム
　１６　　排気風路
　１６ａ　　排気風路
　１６ｂ　　排気風路
　１６ｃ　　排気風路
　１７　　給気風路
　１７ａ　　給気風路
　１７ｂ　　給気風路
　１７ｃ　　給気風路
　２０　　第１辺
　２１　　端部開口部
　２１ａ　　端部開口部
　２１ｂ　　端部開口部
　２１ｃ　　端部開口部
　２２　　第２辺
　２３　　上側突起部
　２３ａ　　上側突起部
　２３ｂ　　上側突起部
　２３ｃ　　上側突起部
　２４　　下側突起部
　２４ａ　　下側突起部
　２４ｂ　　下側突起部
　２４ｃ　　下側突起部
　２５　　外周枠体
　２６　　リブ
　２６ａ　　リブ
　２６ｂ　　リブ
　２６ｃ　　リブ
　２７　　枠体固定棒
　２８　　貫通孔
　２９　　凸接続部
　２９ａ　　凸接続部
　２９ｂ　　凸接続部
　２９ｃ　　凸接続部
　３０　　凹接続部
　３０ａ　　凹接続部
　３０ｂ　　凹接続部
　３０ｃ　　凹接続部
　３３　　二酸化炭素分離膜
　３６　　外気風路
　３７　　内気風路
　１０１　　熱交換素子
　１０２　　熱交換素子単体
　１０３　　機能紙
　１０４　　リブ
　１０５　　紙紐
　１０６　　ホットメルト樹脂
　１０７　　空気流路

Claims (8)

1. 　複数のリブ構造体と複数の仕切部材とを備え、前記複数のリブ構造体それぞれと前記複数の仕切部材それぞれとを交互に上下方向に積層することにより、第１風路と、前記第１風路と交差する第２風路とが１層ずつ交互に構成される積層構造体であって、
   　前記複数のリブ構造体それぞれは、
   　　互いに対向する一対の第１辺と、
   　　前記一対の第１辺のそれぞれに沿って前記複数のリブ構造体それぞれの端部に設けられた端部開口部と、
   　　前記第１辺とは異なる、互いに対向する一対の第２辺と、
   　　前記一対の第２辺のそれぞれに沿って前記複数のリブ構造体それぞれの端部に設けられた上側突起部及び下側突起部と、を有し、
   　前記複数のリブ構造体は、中央リブ構造体と、前記中央リブ構造体の上側において前記中央リブ構造体と隣り合う上側リブ構造体と、前記中央リブ構造体の下側において前記中央リブ構造体と隣り合う下側リブ構造体とを含み、
   　前記中央リブ構造体の前記端部開口部において、前記上側リブ構造体の前記下側突起部が、前記複数の仕切部材のうち、前記中央リブ構造体に隣接して上側に位置する仕切部材を介して嵌合されるとともに、前記下側リブ構造体の前記上側突起部が、前記複数の仕切部材のうち、前記中央リブ構造体に隣接して下側に位置する前記仕切部材を介して嵌合されている、
   積層構造体。
2. 　前記複数のリブ構造体それぞれは、前記第１辺及び前記第２辺を含んだ外周枠体と、前記外周枠体の内側に設けられた複数の間隔保持部材と、を有し、
   　前記外周枠体には、前記端部開口部、前記上側突起部、及び前記下側突起部が設けられ、
   　前記複数の間隔保持部材は、前記複数の仕切部材のうち、上方向に隣接する仕切部材と、下方向に隣接する仕切部材と、の間が所定の間隔となるように、前記第１辺に沿って延在している、
   請求項１に記載の積層構造体。
3. 　前記下側リブ構造体の前記上側突起部は、前記中央リブ構造体の前記端部開口部内において、前記上側リブ構造体の前記下側突起部よりも平面視において外側に位置している、
   請求項１に記載の積層構造体。
4. 　前記複数のリブ構造体それぞれの４つの角部のそれぞれは、
   　　前記複数のリブ構造体それぞれの一方の面に設けられ、前記一方の面から上方向または下方向に突出する凸接続部と、
   　　前記複数のリブ構造体それぞれの前記一方の面とは反対側に位置する他方の面に設けられ、前記複数のリブ構造体のうち、前記複数のリブ構造体それぞれと隣り合うリブ構造体の前記凸接続部と嵌合する凹接続部と、を有している、
   請求項１に記載の積層構造体。
5. 　前記第１風路は、排気流が流通する排気風路であり、
   　前記第２風路は、給気流が流通する給気風路であり、
   　前記複数の仕切部材それぞれは、伝熱性を有する部材であり、
   　前記排気流と前記給気流とが前記複数の仕切部材それぞれを介して熱交換するように構成された、
   請求項１～４のいずれか一項に記載の積層構造体。
6. 　前記第１風路は、屋外の空気が流通する風路であり、
   　前記第２風路は、屋内の空気が流通する風路であり、
   　前記複数の仕切部材それぞれは、二酸化炭素を選択的に透過する部材であり、
   　前記第２風路を流通する空気から前記複数の仕切部材それぞれを介して前記第１風路を流通する空気に前記二酸化炭素を透過させるように構成された、
   請求項１～４のいずれか一項に記載の積層構造体。
7. 　請求項１～５のいずれか一項に記載の積層構造体を熱交換素子として備えた、
   熱交換形換気装置。
8. 　請求項１～４及び６のいずれか一項に記載の積層構造体を二酸化炭素分離素子として備えた、
   空気浄化装置。

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