(57)【要約】【課題】端部を強化しつつ、軽量化を実現可能な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。【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のうち最外周に位置する熱溶融リブ１４ｂは、熱溶融性を備えた材質からなり、伝熱板１３を介して上下に隣接する熱溶融リブ１４ｂは、互いに交差する角部において熱溶融して接合されている。【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、
前記間隔保持部材のうち最外周に位置する端部間隔保持部材は、熱溶融性を備えた材質からなり、
前記仕切部材を介して上下に隣接する前記端部間隔保持部材は、互いに交差する角部において熱溶融して接合されていることを特徴とする熱交換素子。
【請求項２】
前記仕切部材を介して上下に隣接する前記端部間隔保持部材は、前記仕切部材の端辺より外側に突出した状態で熱溶融して接合されていることを特徴とする請求項に記載の熱交換素子。
【請求項３】
前記端部間隔保持部材と前記仕切部材とが互いに親水性の材質であることを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換素子。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一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６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、熱交換形換気扇に設置するために、その強度を確保する必要があり、熱交換素子の端部に金属製の枠体を取り付ける必要がある。しかしながら、これにより、熱交換素子の重量が増加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、端部を強化しつつ、軽量化を実現可能な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、間隔保持部材のうち最外周に位置する端部間隔保持部材は、熱溶融性を備えた材質からなり、仕切部材を介して上下に隣接する端部間隔保持部材は、互いに交差する角部において熱溶融して接合さ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、端部を強化しつつ、軽量化を実現可能な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に係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、本発明の実施の形態１に係る熱交換素子の構造を示す分解斜視図である。
【図４】図４（ａ）は、同熱交換素子を構成する熱溶融前の熱交換素子ピースを２枚積層した部分を抜き出して示した部分斜視図であり、図４（ｂ）は、同熱交換素子を構成する熱溶融後の熱交換素子ピースを２枚積層した部分を抜き出して示した部分斜視図である。
【図５】図５（ａ）は、本発明の実施の形態２に係る熱交換素子を構成する熱溶融前の熱交換素子ピースを２枚積層した部分を抜き出して示した部分斜視図であり、図５（ｂ）は、同熱交換素子を構成する熱溶融後の熱交換素子ピースを２枚積層した部分を抜き出して示した部分斜視図である。
【図６】図６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、間隔保持部材のうち最外周に位置する端部間隔保持部材は、熱溶融性を備えた材質からなり、仕切部材を介して上下に隣接する端部間隔保持部材は、互いに交差する角部において熱溶融して接合された構成となっている。
【００１１】
これにより、端部間隔保持部材の角部が一体化して強度が向上するので、例えば、熱交換形換気装置から熱交換素子を取り出す際に熱交換素子に印加される、熱交換素子の積層方向に対して引き伸ばすような力に対して、熱交換素子の強度が向上する。このため、従来の熱交換素子に必要であった熱交換素子の強度を高める補強部材（例えば、金属製の枠体）を省くことができ、軽量化された熱交換素子を提供することができる。
【００１２】
また、仕切部材を介して上下に隣接する端部間隔保持部材は、仕切部材の端面より外側に突出した状態で熱溶融して接合されている構成としてもよい。
【００１３】
これにより、熱溶融時に端部間隔保持部材の角部を確実に覆うことができ、熱交換素子の強度をさらに向上させることができる。
【００１４】
また、端部間隔保持部材と仕切部材とが互いに親水性の材質である構成としてもよい。
【００１５】
これにより、端部間隔保持部材を熱溶融する際に、仕切部材の端面（端辺）にも軟化した端部間隔保持部材の一部が拡散し、端部間隔保持部材と仕切部材との密着性を高めることができる。端部間隔保持部材の角部における強度をさらに向上させることができる。
【００１６】
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。
【００１７】
（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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
次に、図３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。
【００２３】
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（風路リブ１４ａ、熱溶融リブ１４ｂ）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。
【００２４】
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。複数のリブ１４は、複数の風路リブ１４ａと、複数の風路リブ１４ａを挟み込むように伝熱板１３の外縁に沿って配置された熱溶融リブ１４ｂとを有する。複数のリブ１４のそれぞれは、直線状に形成されている。つまり、伝熱板１３上のリブ１４は、その長手方向が伝熱板１３の一方の端辺から、これに対向する他方の端辺に向かうように直線状に形成されている。そして、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（風路リブ１４ａ、熱溶融リブ１４ｂ）の長手方向が、伝熱板１３の端辺１３ａから対向する端辺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、端辺１３ａに垂直な伝熱板１３の端辺１３ｂから、これに対向する端辺１３ｄに向けて所定の間隔を設けて配置されている。特に、熱溶融リブ１４ｂは、リブ１４の最外周の位置となる伝熱板１３の外縁おいて、端辺１３ｂおよび端辺１３ｄに沿って形成されている。
【００２５】
熱交換素子６は、熱交換素子ピース１５が向きを変えて複数枚積層されており、それぞれの熱交換素子ピース１５の角部は、上下の熱溶融リブ１４ｂが熱溶融して一体化したリブ接合部５２によって互いに接合されている。リブ接合部５２については後述する。
【００２６】
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。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おり、熱と水分の交換を行う熱交換素子６を得ることができる。ただし、伝熱板１３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、アルミニウムや鉄などの金属製のシート、または、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの樹脂製のシートを用いることで、熱のみを交換する熱交換素子６を得ることができる。さらに、ポリウレタン、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、ガラス繊維をベースとした紙材料などを用いることで熱に加え水分の交換を行う熱交換素子６を得ることができる。
【００２７】
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。なお、リブ１４の断面形状として、矩形形状または六角柱などの形状を有する部材を用いてもよい。
【００２８】
リブ１４は、風路リブ１４ａと、リブ１４の最外周の位置となる伝熱板１３の外縁に配置される熱溶融リブ１４ｂとを有する。
【００２９】
風路リブ１４ａの材質は、熱交換素子ピース１５同士の積層間隔を保持するための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、アルミニウム、鉄、銅等の金属部材、または、セルロース繊維、セラミック繊維、ガラス繊維をベースとした紙材料、または、綿、絹、麻、毛製品を用いることができる。
【００３０】
熱溶融リブ１４ｂの材質は、風路リブ１４ａと同じく、熱交換素子ピース１５同士の積層間隔を保持するための一定の強度が必要であり、かつ、加熱により軟化する必要がある。例えば、熱可塑性樹脂である、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリウレタン、ナイロン等の樹脂部材が挙げられる。
【００３１】
特に、伝熱板１３として親水性の素材、例えば、セルロース繊維を用いた紙材料やポリウレタン等の樹脂部材を用いた場合、熱溶融リブ１４ｂに、同じく親水性のポリウレタンやナイロン等の樹脂部材を用いることで、熱溶融リブ１４ｂを加熱により軟化させる際に伝熱板１３上に拡散しやすく、接着性が向上するためより好適である。
【００３２】
なお、伝熱板１３とリブ１４（風路リブ１４ａ、熱溶融リブ１４ｂ）の接着は、既知の手段を用いることができ、例えば接着剤を用いて伝熱板１３とリブ１４とを接着することができる。
【００３３】
次に、図４を参照して、リブ接合部５２について説明する。図４（ａ）は、熱交換素子６を構成する熱溶融前の熱交換素子ピース１５を２枚積層した部分を抜き出して示した部分斜視図であり、図４（ｂ）は、熱交換素子６を構成する熱溶融後の熱交換素子ピース１５を２枚積層した部分を抜き出して示した部分斜視図である。
【００３４】
図４（ａ）に示すように、まず熱交換素子ピース１５の向きを変えて複数枚積層した熱交換素子の組立体が組み立てられる。この段階では、熱交換素子ピース１５の角部には、リブ接合部５２は形成されていない。その後、熱交換素子ピース１５の角部を加熱し、熱溶融リブ１４ｂを熱溶融させる。これにより、熱溶融リブ１４ｂが軟化して、図４（ｂ）に示すように、熱交換素子ピース１５の角部（伝熱板１３を介して上下に隣接する熱溶融リブ１４ｂの端部）において、上下の熱溶融リブ１４ｂ同士が接合して一体化されたリブ接合部５２が形成される。
【００３５】
以上、本実施の形態１に係る熱交換素子６によれば、伝熱板１３を介して上下に隣接する熱溶融リブ１４ｂの端部が一体化して、熱交換素子ピース１５の角部における強度を向上させるので、例えば、熱交換形換気装置から熱交換素子６を取り出す際に熱交換素子６に印加される、熱交換素子６の積層方向に対して引き伸ばすような力に対して、熱交換素子６の強度が向上する。このため、従来の熱交換素子に必要であった熱交換素子の強度を高める補強部材（例えば、金属製の枠体）を省くことができ、軽量化された熱交換素子を提供することができる。
【００３６】
また、熱溶融リブ１４ｂと伝熱板１３とが互いに親水性の材質とした場合には、熱溶融リブ１４ｂを熱溶融する際に、伝熱板１３の端面（端辺）にも軟化した熱溶融リブ１４ｂの一部が拡散し、熱溶融リブ１４ｂと伝熱板１３との密着性を高めることができる。このため、熱溶融リブ１４ｂの角部における強度をさらに向上させることができる。
【００３７】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る熱交換素子６のリブ接合部５２は、熱溶融リブ１４ｂが伝熱板１３の端面よりも外側に突出した状態で熱溶融して形成されていること以外は、実施の形態１と同様である。以下、実施の形態１で説明した内容は再度の説明を適宜省略し、実施の形態１と異なる点を主に説明する。
【００３８】
まず、本実施の形態２に係る熱交換素子６のリブ接合部５２について、図５を参照して説明する。図５（ａ）は、本発明の実施の形態２に係る熱交換素子６を構成する熱溶融前の熱交換素子ピース１５を２枚積層した部分を抜き出して示した部分斜視図であり、図５（ｂ）は、同熱交換素子６を構成する熱溶融後の熱交換素子ピース１５を２枚積層した部分を抜き出して示した部分斜視図である。
【００３９】
図５（ａ）に示すように、熱交換素子ピース１５は、伝熱板１３の一方の面上に、複数のリブ１４として、実施の形態１と同じ風路リブ１４ａと、この風路リブ１４ａを挟み込むように、伝熱板１３の端辺よりも外側に突出した熱溶融リブ１４ｂとを有する。より詳細には、熱溶融リブ１４ｂは、伝熱板１３の端辺よりも熱溶融リブ１４ｂの長手方向に沿って外側に突出するように形成されている。そして、こうした熱交換素子ピース１５を用いて、熱交換素子ピース１５の向きを変えて複数枚積層した熱交換素子の組立体が組み立てられる。この段階では、実施の形態１と同様、熱交換素子ピース１５の角部には、リブ接合部５２は形成されていない。その後、熱交換素子ピース１５の角部を加熱し、熱溶融リブ１４ｂを熱溶融させる。これにより、熱溶融リブ１４ｂが軟化して、図５（ｂ）に示すように、熱交換素子ピース１５の角部（伝熱板１３を介して上下に隣接する熱溶融リブ１４ｂの端部）において、上下の熱溶融リブ１４ｂ同士（上下の熱溶融リブ１４ｂの突出した部分同士）が接合して一体化されたリブ接合部５２が形成される。
【００４０】
以上、本実施の形態２に係る熱交換素子６によれば、熱溶融時に熱交換素子ピース１５の角部（伝熱板１３を介して上下に隣接する熱溶融リブ１４ｂの端部）を確実に覆うことができ、熱交換素子６の強度をさらに向上させることができる。
【００４１】
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。
【００４２】
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」、熱溶融リブ１４ｂは請求項の「端部間隔保持部材」、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１７は請求項の「給気風路」に相当する。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上のように本実施の形態に係る熱交換素子は、従来の熱交換素子に必要であった熱交換素子の強度を高める補強部材を省くことができ、より軽量でコストの低い熱交換素子を提供するものであって、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】
【００４４】
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
１４ａ    風路リブ
１４ｂ    熱溶融リブ
１５    熱交換素子ピース
１６    排気風路
１７    給気風路
５２    リブ接合部
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】
2020051656.tif 000003
【図２】
2020051656.tif 000004
【図３】
2020051656.tif 000005
【図４】
2020051656.tif 000006
【図５】
2020051656.tif 000007
【図６】
2020051656.tif 000008