(57)【要約】【課題】外周部において間隔保持部材と仕切部材との間での剥離を抑制し、換気量の低下を抑制できる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の一方の面に設けた複数のリブ１４（内リブ１４ａ、外リブ１４ｂ）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、リブ１４と伝熱板１３との間に設けた接着部材により伝熱板１３と固着され、リブ１４のうち最外周に位置する外リブ１４ｂには、熱交換素子６の外周側面側を被覆する封止材５０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、前記間隔保持部材と前記仕切部材との間に設けた接着部材により前記仕切部材と固着され、前記間隔保持部材のうち最外周に位置する間隔保持部材には、当該熱交換素子の外周側面側を被覆する封止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】
前記封止部材は、前記仕切部材の端辺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】
前記封止部材の吸湿性が前記間隔保持部材よりも低い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、低コスト化と軽量化を実現するため、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、機能紙に正接（円と面が接する状態）するように複数の略円形の紙紐をホットメルト樹脂で接着した構成となっていた。このような構成では、略円形の紙紐と機能紙との正接する部分でしか接着されておらず、接着面積が小さく接着力が弱いため、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、紙紐と機能紙の剥離が生じ、熱交換素子内部に通風していた空気が熱交換素子の外部へ漏れることで、換気量が不足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、外周部において間隔保持部材（紙紐）と仕切部材（機能紙）との間での剥離を抑制し、換気量の低下を抑制できる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、間隔保持部材は、間隔保持部材と仕切部材との間に設けた接着部材により仕切部材と固着され、間隔保持部材のうち最外周に位置する間隔保持部材には、熱交換素子の外周側面側を被覆する封止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、外周部において間隔保持部材と仕切部材との間で剥離が生じにくく、換気量の低下を抑制できる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ピースの構造を示す部分拡大図である。
【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、間隔保持部材と仕切部材との間に設けた接着部材により仕切部材と固着され、間隔保持部材のうち最外周に位置する間隔保持部材には、その外周側面を被覆する封止部材が設けられた構成となっている。
【００１１】
これにより、封止部材が間隔保持部材と仕切部材とを接合し、間隔保持部材と仕切部材との接着強度を高めることができる。よって、間隔保持部材と仕切部材との間で剥離が生じにくく、換気量の低下を抑制できる熱交換素子を得ることができる。
【００１２】
また、封止部材は、仕切部材の端辺より外側に突出して設けた構成にしてもよい。
【００１３】
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過程において、封止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、間隔保持部材と仕切部材との間に生じる剥離をさらに起こりにくくすることができる。
【００１４】
また、間隔保持部材よりも吸湿性が低い封止部材を設けた構成にしてもよい。
【００１５】
これにより、封止部材の内側の間隔保持部材に、熱交換素子の外部の空気中の水分（水蒸気）が達することが抑制される。このため、間隔保持部材が吸湿して膨張し、間隔保持部材と仕切部材とを固着する接着部材の破断を防止することができる。よって、間隔保持部材と仕切部材との間に生じる剥離をさらに起こりにくくすることができる。
【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〜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。
【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（後述する内リブ１４ａ、外リブ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。伝熱板１３上のリブ１４は、その長手方向が伝熱板１３の一つの端辺から、これに対向する端辺に向かうように形成されている。複数のリブ１４のそれぞれは、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。さらに、熱交換素子ピース１５は、複数のリブ１４のうち最外周に位置するリブ１４（後述する外リブ１４ｂ）に対して、熱交換素子６（熱交換素子ピース１５）の外周側面側に封止材５０が形成されている。リブ１４および封止材５０については後述する。
【００２５】
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、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。
【００２６】
リブ１４は、伝熱板１３の対向する一対の辺の間に複数設けられ、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、略円形状以外に、矩形形状または六角形などの形状を有する部材を用いてもよい。
【００２７】
複数のリブ１４の各々は、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と互いに正接して固着されている。また、リブ１４は、表層に接着部材４１を有するとともに、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。
【００２８】
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、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、綿、絹、麻を用いることができる。
【００２９】
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、表層の接着部材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。
【００３０】
複数のリブ１４は、図３に示すように、伝熱板１３の外縁に沿って配置された外リブ１４ｂと、両端の外リブ１４ｂとの間に位置する複数の内リブ１４ａとを有する。外リブ１４ｂは、複数のリブ１４のうち、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または端辺１３ｄに沿って形成されたリブである。内リブ１４ａは、複数のリブ１４のうち、両端の外リブ１４ｂの間に挟まれた領域に形成されたリブである。そして、外リブ１４ｂには、熱交換素子６の外周側面側を被覆する封止材５０が形成されている。  封止材５０は、図５に示すように、上下の伝熱板１３に挟まれた外リブ１４ｂに対して、熱交換素子６の外周側面側に形成されている。具体的には、封止材５０は、上下で隣接する伝熱板１３に挟まれて正接する外リブ１４ｂに対して、熱交換素子６の外周側面側を被覆するように選択的に形成されている。また、封止材５０は、伝熱板１３の端辺より熱交換素子ピース１５（熱交換素子６）の内側に向かって凹んだ状態（凹形状）に形成されている。なお、封止材５０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、上下の伝熱板１３に挟まれた外リブ１４ｂに対して、熱交換素子６の外周側面側に塗工・硬化して形成される。
【００３１】
封止材５０は、外リブ１４ｂに接着力を発揮する薬剤が好ましく、例えば、外リブ１４ｂ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、封止材５０は、リブ１４（外リブ１４ｂ）よりも吸湿性が低い材料が選択することができる。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外リブ１４ｂ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。
【００３２】
本実施の形態１に係る熱交換素子６によれば、封止材５０が外リブ１４ｂと伝熱板１３とを接合し、外リブ１４ｂと伝熱板１３との接着強度を高めることができる。よって、メンテナンス時等に熱交換素子６の表面に誤って手で押す等の外力が生じた場合、外リブ１４ｂと伝熱板１３との間で剥離が生じにくくなり、熱交換素子６内部に通風していた空気が熱交換素子６の外部へ漏れるのを抑制することができる。この結果、封止材５０を設けない熱交換素子と比較して、換気量の低下を抑制できる熱交換素子６を得ることができる。
【００３３】
また、外リブ１４ｂよりも吸湿性が低い封止材５０を適用した場合には、封止材５０によって、熱交換素子６の外部の空気中の水分（水蒸気）が、封止材５０の内側の外リブ１４ｂに達することを抑制することができる。このため、外リブ１４ｂが吸湿して膨張し、外リブ１４ｂと伝熱板１３との間に生じる剥離をさらに起こりにくくすることができる。
【００３４】
（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。図６は、本発明の実施の形態２にかかる熱交換素子ピースの構造を示す部分拡大図である。
【００３５】
実施の形態１に係る熱交換素子６の封止材５０は、伝熱板１３の端辺より熱交換素子ピース１５（熱交換素子６）の内側に向かって凹んだ構成とした。これに対して、本実施の形態２に係る熱交換素子６の封止材５０は、伝熱板１３の端辺（外縁）より熱交換素子ピース１５（熱交換素子６）の外側に向かって突出する構成としている。なお、その他の熱交換素子６の構成は、実施の形態１と同様であるので、その説明を適宜省略する。
【００３６】
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の端辺より熱交換素子ピース１５（熱交換素子６）の外側に向かって突出するように封止材５０を設けている。ここで、封止材５０が外側に向かって突出する方向は、外リブ１４ｂが固着する伝熱板１３の面に沿って外リブ１４ｂから離れていく方向である。封止材５０は、実施の形態１と同様、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、上下の伝熱板１３に挟まれた外リブ１４ｂに対して、熱交換素子６の外周側面側に塗工・硬化して形成されるが、封止材５０を塗工する際の量を調整して、伝熱板１３の端辺より熱交換素子ピース１５の外側に向かって突出するように形成している。
【００３７】
本実施の形態２に係る熱交換素子６によれば、封止材５０が外リブ１４ｂと伝熱板１３とを接合し、外リブ１４ｂと伝熱板１３との接着強度を高めることができるという実施の形態１と同様の効果を享受することができる。これに加え、伝熱板１３の端辺よりも突出する封止材５０によって、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、外リブ１４ｂと伝熱板１３とのそれぞれに外力が伝わる過程において、封止材５０が変形することで外力を分散し、外リブ１４ｂと伝熱板１３に伝わる外力を低減できるという効果も享受できる。よって、熱交換素子６の外表面に外力が生じた場合に、外リブ１４ｂと伝熱板１３との間で剥離が生じにくく、換気量の低下を抑制できる熱交換素子を得ることができる。
【００３８】
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。
【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」、外リブ１４ｂは請求項の「最外周に位置する間隔保持部材」、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」、封止材５０は請求項の「封止部材」、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、間隔保持部材と仕切部材との間で剥離が起こりにくく、換気量の低下を抑制できるものであって、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
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ    端辺
１４    リブ
１４ａ    内リブ
１４ｂ    外リブ
１５    熱交換素子ピース
１６    排気風路
１７    給気風路
４０    繊維部材
４１    接着部材
５０    封止材
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】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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