(57)【要約】【課題】熱交換素子の外表面に外力が生じた場合に、繊維のほつれが生じにくい強度の高い熱交換素子及びこれを用いた熱交換形換気装置を提供することを目的とする。【解決手段】熱交換素子６は、伝熱板１３と、伝熱板１３の一方の面に並列して設けた複数のリブ１４とを備える熱交換素子ピース１５を積層して排気風路１６と給気風路１７を１層ずつ交互に構成し、排気風路１６を流通する排気流３と給気風路１７を流通する給気流４とが伝熱板１３を介して熱交換する熱交換素子６であって、リブ１４は吸湿性を有する複数の繊維部材４０により構成され、その端面を被覆する保護層３０が設けられている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝熱性を有する仕切部材と、前記仕切部材の一方の面に並列して設けた複数の間隔保持部材とを備える単位構成部材を積層して排気風路と給気風路を１層ずつ交互に構成し、前記排気風路を流通する排気流と前記給気風路を流通する給気流とが前記仕切部材を介して熱交換する熱交換素子であって、
前記間隔保持部材は、吸湿性を有する複数の繊維部材により構成され、その端面を被覆する保護部材が設けられていることを特徴とする熱交換素子。
【請求項２】
前記保護部材は、前記仕切部材の端面より外側に突出して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換素子。
【請求項３】
前記保護部材は、前記仕切部材の端面を被覆していることを特徴とする請求項２に記載の熱交換素子。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載された前記熱交換素子を搭載したことを特徴とする熱交換形換気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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それを用いた熱交換形換気装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の熱交換形換気装置に用いられる熱交換素子は、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）の向上による信頼性を確保するため、例えば次のような構造が知られている。
【０００３】
図７に示すように、熱交換素子１０１は伝熱性を備えた機能紙１０３とリブ１０４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と該紙紐１０５を機能紙１０３に接着するホットメルト樹脂１０６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間に間隙が生じ、空気流路１０７を形成している。熱交換素子１０１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の送風方向は、互いに直交するように構成されている。これにより、空気流路１０７を機能紙１０３毎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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２４８３９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような従来の熱交換素子においては、紙紐を構成する繊維が熱交換素子の外周表面に露出していることに加え、紙紐の端面と機能紙の端面が揃う構成となっていた。このような構成では、熱交換素子の外周表面において、紙紐の長手方向の端面に繊維が露出しているため、メンテナンス時等に熱交換素子の表面に誤って手で押す等の外力が生じた場合、紙紐の端面に露出した繊維がほつれることで、熱交換素子の強度が低下するという課題を有していた。
【０００６】
そこで、本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、熱交換素子の外周表面に外力が生じた場合に、紙紐の端面に露出した繊維のほつれを防止した強度の高い熱交換素子及びそれを用いた熱交換形換気装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そして、この目的を達成するために、本発明に係る熱交換素子は、伝熱性を有する仕切部材と、仕切部材の一方の面に並列して設けた複数の間隔保持部材とを備える単位構成部材を積層して排気風路と給気風路を１層ずつ交互に構成し、排気風路を流通する排気流と給気風路を流通する給気流とが仕切部材を介して熱交換する熱交換素子であって、間隔保持部材は、吸湿性を有する複数の繊維部材により構成され、その端面を被覆する保護部材が設けられていることを特徴としたものであり、これにより所期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、間隔保持部材の端面の繊維のほつれが生じにくい強度の高い熱交換素子及びそれを用いた熱交換形換気装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１にかかる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】図２は、同熱交換形換気装置の構造を示す模式図である。
【図３】図３は、同熱交換素子の構造を示す分解斜視図である。
【図４】図４は、同リブの構造を示す部分拡大図である。
【図５】図５は、同熱交換素子ピースの構造例を示す部分拡大図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態２にかかる熱交換素子の構造を示す分解斜視図である。
【図７】図７は、従来の熱交換素子の構造を示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係る熱交換素子は、伝熱性を有する仕切部材と、仕切部材の一方の面に並列して設けた複数の間隔保持部材とを備える単位構成部材を積層して排気風路と給気風路を１層ずつ交互に構成し、排気風路を流通する排気流と給気風路を流通する給気流とが仕切部材を介して熱交換する熱交換素子であって、間隔保持部材は、吸湿性を有する複数の繊維部材により構成され、その端面を被覆する保護部材が設けられた構成となっている。
【００１１】
これにより、間隔保持部材の端面の繊維が熱交換素子の外表面に露出することを防止できる。また、間隔保持部材を構成する複数の繊維同士が接合され、接着力が高まるため、間隔保持部材の端面の強度を向上できる。よって、熱交換素子の外表面に外力が生じた場合に、間隔保持部材端面の繊維のほつれが生じにくい強度の高い熱交換素子を得ることができる。
【００１２】
また、保護部材は、仕切部材の端面より外側に突出して設けられている構成にしてもよい。これにより、熱交換素子の外表面に生じた外力が、間隔保持部材と仕切部材とのそれぞれに伝わる前段において、保護部材が変形することで外力を分散し、間隔保持部材と仕切部材に伝わる外力を低減できる。よって、熱交換素子の外表面に外力が生じた場合に、仕切部材の破れが生じにくい強度の高い熱交換素子を得ることができる。
【００１３】
また、保護部材は、仕切部材の端面を被覆している構成にしてもよい。これにより、間隔保持部材と仕切部材、保護部材とがそれぞれ接合しているため、間隔保持部材の端面のみに保護部材を設けた構成よりも保護部材の接着面積を大きくできる。すなわち、保護部材の接着強度が高まることで、間隔保持部材と仕切部材、保護部材とのそれぞれの接合力を高めることができる。よって、熱交換素子の外表面に外力が生じた場合に、仕切部材の破れが生じにくい強度の高い熱交換素子を得ることができる。
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
まず、図１及び図２を参照して、本発明の実施の形態１に係る熱交換素子６を備えた熱交換形換気装置２の概略について説明する。図１は、熱交換素子６を備える熱交換形換気装置２の設置例を示す概要図である。図２は、熱交換形換気装置２の構造を示す模式図である。
【００１６】
図１において、家１の屋内に熱交換形換気装置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。
【００１７】
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を介して室内にとり入れられる。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。例えば日本の冬季を挙げると、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している。
【００１８】
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、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、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。
【００１９】
本体ケース５の内部には、熱交換素子６、排気ファン７、給気ファン１０が取り付けられている。熱交換素子６は、排気流３と給気流４との間で熱交換を行うための部材である。排気ファン７は、排気流３を内気口８から吸込み、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により吸い込まれた排気流３は、熱交換素子６、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により吸い込まれた給気流４は、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。
【００２０】
次に、図３〜図５を参照して熱交換素子６について説明する。図３は、熱交換素子６の構造を示す分解斜視図である。図４は、リブ１４の構造を示す部分断面図である。図５は、熱交換素子ピース１５の部分拡大図である。
【００２１】
図３に示すように、熱交換素子６は、略正方形の伝熱板１３の一方の面の上に複数のリブ１４が接着された複数の熱交換素子ピース１５から構成される。熱交換素子６は、熱交換素子ピース１５を、一段ずつ互い違いにリブ１４が直交するように、向きを変えて複数枚積層することで、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が形成され、排気流３と給気流４とが交互に直交して流れるようになり、これらの間で熱交換を可能にしている。
【００２２】
熱交換素子ピース１５は、熱交換素子６を構成する一つのユニットである。熱交換素子ピース１５は、略正方形の伝熱板１３の一方の面上に複数のリブ１４が接着して形成されている。伝熱板１３上のリブ１４は、その長手方向が伝熱板１３の一方の端面から、これに対向する他方の端面に向かうように形成されている。それぞれのリブ１４は、所定の間隔で並列配置されている。具体的には、図３に示すように、熱交換素子ピース１５を構成する伝熱板１３の一方の面の上には、リブ１４の長手方向が、伝熱板１３の端面１３ａから対向する端面１３ｃに向かうように接着して形成されている。加えて、それぞれのリブ１４は、端面１３ａに垂直な伝熱板１３の端面１３ｂから、これに対向する端面１３ｄに向けて所定の間隔を設けて配置されている。さらに、熱交換素子ピース１５は、伝熱板１３上に所定の数のリブ１４が形成された後、リブ１４の端面を被覆する保護層３０が形成されている。保護層３０については後述する。
【００２３】
なお、保護層３０は、必要な数の熱交換素子ピース１５を積層して熱交換素子６を形成した後、リブ１４の端面に保護層３０を形成してもよく、その効果に差異を生じない。
【００２４】
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。伝熱板１３は、例えば、ポリウレタンや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やセルロース繊維やセラミック繊維、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。
【００２５】
リブ１４は、伝熱板１３の対向する一対の辺の間に設けられ、一方の辺から他方の辺に向かうように形成されている。リブ１４は、伝熱板１３を積み重ねるときに伝熱板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、すなわち排気風路１６または給気風路１７を形成する略円柱形状の部材である。
【００２６】
リブ１４は、図４に示すように、断面が略円形状となっている。リブ１４は、複数の繊維部材４０により構成されており、接着部材４１を介して伝熱板１３と互いに固着されている。また、リブ１４は、繊維部材４０の各々の微小な空隙に、接着部材４１が含浸されて構成されている。  繊維部材４０の各々は、図４に示すように、断面が略円形状であり、リブ１４と同じ方向に延びる繊維部材である。繊維部材４０の材質としては、吸湿性を有し、一定の強度があれば用いることができ、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、ポリアミド等の樹脂部材やセルロース繊維やセラミック繊維、ガラス繊維をベースとした紙材料、綿、絹、麻、を用いることができる。
【００２７】
なお、リブ１４と伝熱板１３との固着は、リブ１４を構成する複数の繊維部材４０に接着部材４１を含浸させた後、伝熱板１３の一方の面上に当該リブ１４を配置して、接着部材４１の熱溶着によって行えばよい。あるいは、伝熱板１３の一方の面上にリブ１４を配置して接着部材４１を塗工し、リブ１４を構成する複数の繊維部材４０への含浸と伝熱板１３との熱溶着とを同時に行ってもよい。
【００２８】
保護層３０は、図５に示すように、リブ１４の端面を被覆して形成される。保護層３０は、図４で示したリブ１４を構成する複数の繊維部材４０が端面に露出するのを防止するとともに、複数の繊維部材４０同士を接合するように形成されている。保護層３０は、リブ１４の端面から凸形状で、伝熱板１３の端面１３ａより熱交換素子ピース１５（熱交換素子６）の外側に向かって飛び出す構成となっている。伝熱板１３の他の端面（端面１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ）においても同様である。
【００２９】
保護層３０は、リブ１４に接着力を発揮する薬剤が好ましく、例えば、リブ１４に紙紐を用いた場合は、親水性の紙に接着性が良好な酢酸ビニル樹脂系の接着剤が挙げられる。また、製造方法に応じて、湿気硬化、圧力硬化、ＵＶ硬化等の硬化方式を選択することができる。ただし、これらの薬剤に限らずリブ１４の材質に応じて既知の接着剤、接着方法を用いることができ、その効果に差異は生じない。
【００３０】
本実施の形態１に係る熱交換素子６によれば、このような構成にすることで、リブ１４の端面が保護層３０に被覆されているため、熱交換素子６の外表面に繊維部材４０が露出することを防止できる。よって、例えば、メンテナンス時に熱交換素子６を運搬する際、運搬を行う人の手が熱交換素子６の外表面に接触し、外力が生じた場合に繊維部材４０に手が直接接触することを保護層３０が防止できる。また、リブ１４を構成する複数の繊維部材４０同士が接合されることで、繊維部材４０の接着力が高まるため、リブ１４の端面の強度を向上することができる。したがって、熱交換素子６の外表面に外力が生じた場合に、リブ１４の端面の繊維部材４０のほつれが生じにくい強度の高い熱交換素子を得ることができる。
【００３１】
さらに、保護層３０はリブ１４の端面から凸形状で、伝熱板１３の端面１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄより熱交換素子６の外側に向かって飛び出す構成となっている（図３を参照）。これにより、例えば、メンテナンス時に熱交換素子６を運搬する際、運搬を行う人の手が熱交換素子６の外表面に接触し、外力が生じた場合に、リブ１４と伝熱板１３とのそれぞれに外力が伝わる前段において、保護層３０が変形することで外力を分散し、リブ１４と伝熱板１３に伝わる外力を低減できる。よって、熱交換素子６の外表面に外力が生じた場合に、リブ１４の端面の繊維部材４０のほつれに加えて、伝熱板１３の破れが生じにくい強度の高い熱交換素子を得ることができる。
【００３２】
（実施の形態２）
次いで、図６を参照して、本発明の実施の形態２に係る熱交換素子６について説明する。実施の形態１に係る熱交換素子６は、保護層３０がリブ１４の端面のみ被覆する構成とした。これに対し、本実施の形態２に係る熱交換素子６は、リブ１４の端面に加えて、伝熱板１３の側面（端面１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ）も被覆する構成とする。なお、その他の熱交換素子６の構成は、実施の形態１と同一であるので、その説明を省略する。以下、同一の構成については実施の形態１と同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００３３】
図６は、本発明の実施の形態２に係る熱交換素子６の分解斜視図である。図６に示す通り、本実施の形態２に係る熱交換素子ピース１５は、伝熱板１３の一方の面上に所定の数のリブ１４が固着された後、リブ１４の端面とその下側の伝熱板１３の側面（端面１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ）とをそれぞれ被覆して形成されている。
【００３４】
本実施の形態２に係る熱交換素子６によれば、このような構成にすることで、リブ１４と伝熱板１３の側面（端面１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ）とが保護層３０によって、それぞれ接合されており、リブ１４の端面のみに保護層３０を設けた構成よりも保護層３０の接着面積を大きくできる。すなわち、保護層３０の接着強度が高まることで、伝熱板１３と保護層３０との間、及びリブ１４と保護層３０との間のそれぞれの接合力を高めることができる。これにより、例えば、メンテナンス時に熱交換素子６を運搬する際、運搬を行う人の手が熱交換素子６の外表面に接触し、外力が生じた場合に、伝熱板１３の側面（端面１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ）に手が直接接触することを保護層３０によってより確実に防止できる。したがって、熱交換素子６の外表面に外力が生じた場合に、リブ１４の端面の繊維部材４０のほつれに加えて、伝熱板１３の破れが生じにくい強度の高い熱交換素子を得ることができる。
【００３５】
なお、保護層３０は、必要な数の熱交換素子ピース１５を積層して熱交換素子６を形成した後、積層方向かつリブ１４の端面と伝熱板１３の側面（端面１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ）とに対して、交互に接するように連続的に形成してもよく、熱交換素子ピース１５を積層する前に１枚ずつ保護層３０を形成することに比べて、保護層３０が硬化するために必要な養生工程の回数を削減でき、生産性の高い熱交換素子６を提供できる。
【００３６】
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明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。
【００３７】
本実施の形態１では、保護層３０は、リブ１４の端面において伝熱板１３の端面より熱交換素子ピース１５の外側に向かって飛び出す構成としたが、これに限られない。例えば、リブ１４の端面において、保護層３０を、伝熱板１３の端面より熱交換素子ピース１５の内側に位置するように設けてもよい。あるいは、保護層３０を伝熱板１３の端面と面一となるように設けてもよい。これにより、熱交換素子６の外表面に外力が生じた場合に、リブ１４の端面での繊維部材４０のほつれをさらに生じにくくすることができる。
【００３８】
本実施の形態１、２では、保護層３０は、リブ１４の端面を選択的に被覆する構成としたが、これに限られない。例えば、保護層３０は、リブ１４の端面に加え、リブ１４の側面も被覆するように構成してもよい。これにより、保護層３０の接着強度をより高めることができ、保護層３０によるリブ１４の端面保護の信頼性を向上させることができる。
【００３９】
ここで、本実施の形態の熱交換形換気装置２は請求項の「熱交換形換気装置」、排気流３は請求項の「排気流」、給気流４は請求項の「給気流」、熱交換素子６は請求項の「熱交換素子」に相当する。また、伝熱板１３は請求項の「仕切部材」、リブ１４は請求項の「間隔保持部材」、熱交換素子ピース１５は請求項の「単位構成部材」に相当する。さらに、排気風路１６は請求項の「排気風路」、給気風路は請求項の「給気風路」、保護層３０は請求項の「保護部材」、繊維部材４０は請求項の「繊維部材」に相当する。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
以上のように本実施の形態に係る熱交換素子は、間隔保持部材の端面の繊維のほつれを防ぎ、強度を向上するものであって、熱交換形換気装置等に用いる熱交換素子として有用である。
【符号の説明】
【００４１】
１    家
２    熱交換形換気装置
３    排気流
４    給気流
５    本体ケース
６    熱交換素子
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
１４    リブ
１５    熱交換素子ピース
１６    排気風路
１７    給気風路
３０    保護層
４０    繊維部材
４１    接着部材
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
【図１】
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【図２】
2020034243.tif 000004
【図３】
2020034243.tif 000005
【図４】
2020034243.tif 000006
【図５】
2020034243.tif 000007
【図６】
2020034243.tif 000008
【図７】
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