(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝熱性と透湿性を有するほぼ六角形の伝熱板の表面に、両端部を遮蔽する遮蔽リブと、上記遮蔽リブの間に所定間隔で複数本の間隔リブを設け、その複数本のリブは気流の流入口および吐出口の近傍では直線状で、中央部においては波形状を有し、前記伝熱板の裏面は、前記気流の流入口および吐出口の近傍では、前記伝熱板表面の複数本の間隔リブと斜交するように、また中央部は前記伝熱板表面の波形状の山と前記伝熱板裏面の波形状の山、および前記伝熱板表面の波形状の谷と前記伝熱板裏面の波形状の谷が重ならないように、前記伝熱板を介して、樹脂にて一体成形した単位素子と、前記単位素子の伝熱板と同様の材質からなる仕切板とを交互に複数枚積層してなる熱交換素子。
【請求項２】
伝熱板表面の気流の流入口および吐出口近傍の複数本の間隔リブは、遮蔽リブと並行でかつ断続的に設けた断続リブと、伝熱板裏面は、前記伝熱板表面に設けた断続リブと斜交するようにした請求項１記載の熱交換素子。
【請求項３】
気流の流入口および吐出口近傍の複数本の間隔リブが、波形状でかつ断続的に設けた断続リブと、伝熱板の裏面は前記表面に設けた波形状の断続リブと斜交するようにした請求項１記載の熱交換素子。
【請求項４】
複数本の間隔リブの中央部が遮蔽リブと並行になるようにした請求項１、２または３記載の熱交換素子。
【請求項５】
伝熱板表面に設けた間隔リブと伝熱板裏面に設けた間隔リブとは伝熱板を貫通して結合した請求項１、２、３または４記載の熱交換素子。
【請求項６】
気流の流入口と吐出口に仕切板を嵌合する嵌合リブと嵌合部を設けた請求項１、２、３、４または５記載の熱交換素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、熱交換形換気扇等に使用する積層構造の熱交換素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、省エネルギーに効果のある熱交換形換気扇が普及してきており、それに使用する熱交換素子の性能や耐久性の向上が求められている。
【０００３】
従来、この種の熱交換素子は図１０に示すような構造が一般的であった（例えば特公昭４７−１９９９０号公報）。
【０００４】
以下、その構成について図１０を参照しながら説明する。
図に示すように、紙、あるいはプラスチックの薄板状の伝熱板１０２と、波形の間隔板１０３とを貼り合わせた熱交換板であり、この熱交換板１０４を交互に９０度ずらしながら複数枚積層して熱交換素子１０１を形成している。
【０００５】
上記構成において、１次気流と２次気流を流すと、１次気流と２次気流の間で伝熱板１０２を介して熱交換することになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の熱交換素子では、間隔板１０３が波形であるためその板厚によって、伝熱板１０２にて形成される通風路の有効面積が小さくなり、気流の通気抵抗が大きくなり、また熱交換率が低いという問題があった。
【０００７】
また、一般的に熱交換用として伝熱板１０２と間隔板１０３を紙にて製造するが、この場合熱交換素子１０１は非常に壊れやすく、清掃時に間隔板１０３の目をつぶしたり、落下時に破損したりする恐れがあり、また長期間の使用により、伝熱板１０２や間隔板１０３が吸湿や乾燥を繰り返して収縮し、１次気流と２次気流が混合しやすくなるなど耐久性にも問題があった。
【０００８】
本発明は上記課題を解決するもので、伝熱板を介して１次気流Ｘと２次気流Ｙが接触する面積が拡大し熱交換効率を向上させるとともに、樹脂と伝熱板を一体成形することにより、気流と間隔リブの接触が少ないために気流の通気抵抗が低減できる熱交換素子を提供することを第１の目的とする。
【０００９】
第２の目的は、気流の流入口および吐出口近傍の間隔リブを断続的に構成することにより、風路内部の気流が乱流になり、熱交換効率が律速となる境界層を破壊し、熱交換効率が向上することにある。
【００１０】
第３の目的は、間隔リブを波形状にすることにより、一定面積内の気流の風路を拡大し、１次気流Ｘと２次気流Ｙとの接触時間が長くなり、熱交換効率が向上することにある。
【００１１】
第４の目的は、気流の流入口および吐出口近傍の波形状の間隔リブを断続的に構成することにより、風路内部の気流が乱流になり、熱交換効率が律速となる境界層を破壊し、熱交換効率が向上することにある。
【００１２】
第５の目的は、間隔リブの中央部を遮蔽リブと平行にすることにより通気抵抗を低減させ、低騒音にすることにある。
【００１３】
第６の目的は、伝熱板表面の間隔リブと伝熱板裏面の間隔リブを、伝熱板を貫通して構成されることにより、耐久性が向上することにある。
【００１４】
第７の目的は、仕切板を嵌合する嵌合リブと嵌合部を設けることにより、１次気流と２次気流の混合が防止することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の熱交換素子は、上記第１の目的を達成するための第１の手段は、伝熱性と透湿性を有する伝熱板の表面には、両端部を遮蔽するリブと、その遮蔽リブの間に所定間隔で複数本の間隔リブを設け、その複数本の間隔リブは気流の流入口および吐出口の近傍では直線状で、中央部において波形状を有し、前記伝熱板の裏面には、前記気流の流入口および吐出口近傍では、前記表面の複数本の間隔リブと斜交するように、また中央部は前記中央部の波形状の山と山、谷と谷が重ならないようにし、前記伝熱板を介して、樹脂にて一体成形した単位素子と、前記単位素子の伝熱板と同様の材質からなる仕切板とを交互に複数枚積層した構成とする。
【００１６】
第２の目的を達成するための第２の手段は、気流流入口および吐出口近傍の複数本の間隔リブが、遮蔽リブと並行でかつ断続的に設けた断続リブと、伝熱板の裏面は、前記表面に設けた断続リブと斜交するようにした構成とする。
【００１７】
第３の目的を達成するための第３の手段は、気流の流入口および吐出口近傍の複数本の間隔リブを波形状とし、伝熱板の両面で山と山、谷と谷が重ならないようにした構成とする。
【００１８】
第４の目的を達成するための第４の手段は、気流の流入口および吐出口の近傍の複数本の間隔リブは、波形状で断続的に設けた断続リブと、かつ伝熱板の裏面は前記表面に設けた波形状の断続リブと伝熱板の両面で山と山、谷と谷が重ならないように斜交するようにした構成とする。
【００１９】
第５の目的を達成するための第５の手段は、複数本の間隔リブの中央部が遮蔽リブと平行になるようにした構成とする。
【００２０】
第６の目的を達成するための第６の手段は、伝熱板表面に設けた間隔リブと伝熱板裏面に設けた間隔リブとは、伝熱板を貫通して結合した構成とする。
【００２１】
また、第７の目的を達成するための第７の手段は、気流の流入口と吐出口に仕切板を嵌合する嵌合リブと嵌合部を設けた構成とする。
【００２２】
【作用】
本発明は上記した第１手段の構成により、伝熱板の表面に設けた遮蔽リブと、気流の流入口と吐出口近傍は前記遮蔽リブと並行で、中央部は波形状の間隔リブで１次気流の風路を構成し、伝熱板の裏面には遮蔽リブと、気流の流入口と吐出口近傍では前記表面の遮蔽リブとは斜交し、中央部では前記表面の波形状の山と裏面の波形状の山、および前記表面の波形状の谷と裏面の波形状の谷が重ならないように２次気流の風路を樹脂にて一体成形した単位素子と、仕切板を交互に積層することにより、１次気流と２次気流の混合が防止されるとともに１次気流と２次気流の風路が構成される。前記波形の間隔リブにより１次気流と２次気流の接触面積が拡大し、熱交換効率を向上することができ、また、樹脂と伝熱板を一体成形することにより、気流と間隔リブの接触が少ないため気流の通気抵抗が低減できる。
【００２３】
また、第２手段の構成により、気流の流入口と吐出口近傍の間隔リブを断続的にすることにより、風路内を乱流にし熱交換効率が律速となる境界層を破壊し、熱交換効率を向上することができる。
【００２４】
また、第３手段の構成により、１次気流と２次気流の接触面積が拡大し、熱交換効率を向上することができる。
【００２５】
また、第４手段の構成により、接触面積の拡大と風路内を乱流にし、熱交換効率が律速となる境界層を破壊し、熱交換効率を向上することができる。
【００２６】
また、第５手段の構成により、複数本の間隔リブの中央部が遮蔽リブと並行にすることにより通気抵抗を低減し、低騒音化を図ることができる。
【００２７】
また、第６手段の構成により、伝熱板を介して樹脂が貫通することにより、熱交換素子の耐久性を向上することができる。
【００２８】
また、第７手段の構成により、仕切板と単位素子との密着が増し、１次気流と２次気流の混合を防止することができる。
【００２９】
【実施例】
以下、本発明の第１実施例を図１、図２および図３を参照しながら説明する。
【００３０】
図に示すように、２は伝熱性と透湿性を有するほぼ六角形の伝熱板で、この伝熱板２の表面には両端部を遮断するリブ３ａと、１次気流Ｘの風路４を形成する間隔リブ５ａで構成され、前記間隔リブ５ａの１次気流Ｘの流入口６と吐出口７の近傍では前記遮蔽リブ３ａとは並行に、中央部は波形９ａ状に形成されている。一方、前記伝熱板２の裏面の遮蔽リブ３ｂは、前記１次気流Ｘの流入口６側と吐出口７側が遮蔽されるように形成する。また、２次気流Ｙの風路８を形成する間隔リブ５ｂは、前記伝熱板２表面の１次気流Ｘの流入口６と吐出口７の近傍では、前記間隔リブ５ａとは斜交するように形成され、中央部では前記伝熱板２表面の間隔リブ９ａの波形の山と谷が、前記伝熱板２裏面の波形の山と谷とが重ならないように間隔リブ９ｂを樹脂と伝熱板２で一体成形し単位素子１０を形成する。
【００３１】
前記単位素子１０と前記伝熱板２と同様の材質からなる仕切板１１を交互に積層接着し、１次気流Ｘの風路４と２次気流Ｙの風路８が構成されるように、熱交換素子１を形成する。
【００３２】
上記構成において、１次気流Ｘおよび２次気流Ｙを熱交換素子１に送風すると伝熱板２の表面を流れる１次気流Ｘは、遮蔽リブ３ａと間隔リブ５ａにより構成された流入口６より入り、中央部の波形状の間隔リブ９ａを通り、他方の遮蔽リブ３ａと間隔リブ５ａで構成された吐出口７より出ていく。
【００３３】
一方、２次気流Ｙは、伝熱板２の裏面の遮蔽リブ３ｂと間隔リブ５ｂとからなる１次気流Ｘとは対向する流入口１２より１次気流Ｘとは斜交するように入り、中央部では１次気流Ｘとは対向するように、また吐出口１３近傍では１次気流Ｘと斜交するように流れる。この時に伝熱板２および仕切板１１を介して１次気流Ｘと２次気流Ｙの間で温度と湿度の交換をする。
【００３４】
このように本発明の第１実施例の熱交換素子によれば、中央部の間隔リブ９ａ、９ｂを波形状にすることにより、一定面積内での１次気流Ｘと２次気流Ｙとの接触面積を拡大することができるため、熱交換効率が向上されることになる。
【００３５】
なお、第１実施例において、ほぼ六角形の伝熱板２を遮蔽リブ３ａ、３ｂ、間隔リブ５ａ、５ｂ、９ａ、９ｂを樹脂にて一体成形した単位素子１０で説明したが、別に成形した遮蔽リブ３ａ、３ｂ、間隔リブ５ａ、５ｂ、９ａ、９ｂを伝熱板２に接着等の方法を用い接着し、単位素子１０として構成しても良い。
【００３６】
つぎに、本発明の第２実施例について図４を参照しながら説明する。なお、第１実施例と同一部分には、同一符号を付けて詳細な説明は省略する。
【００３７】
図に示すように、伝熱板２の気流の流入口６、１２、吐出口７、１３の近傍に設けられた間隔リブを断続リブ１４ａ、１４ｂで形成した単位素子１５と仕切板１１を交互に積層接着し熱交換素子を形成する。
【００３８】
上記構成により、１次気流Ｘと２次気流Ｙは、流入口６、１２より入り、複数の断続リブ１４ａ、１４ｂにより分岐と合流を繰り返しながら乱流となって流れ、伝熱板２および仕切板１１を介して、１次気流Ｘと２次気流Ｙの間で温度と湿度の交換をする。
【００３９】
このように本発明の第２実施例の熱交換素子によれば、複数の断続リブ１４ａ、１４ｂにより分岐と合流を繰り返しながら乱流となって流れるため、熱交換効率を律速する境界層を破壊し、熱交換効率が向上されることになる。
【００４０】
つぎに、本発明の第３の実施例について図５を参照しながら説明する。なお、第１実施例、第２実施例と同一部分については、同一符号を付けて詳細な説明は省略する。
【００４１】
図に示すように、単位素子１６は、伝熱板２の気流の流入口６、１２と吐出口７、１３の近傍に設けられた複数本の間隔リブを、波形状の間隔リブ１７ａ、１７ｂで構成し、仕切板１１と交互に積層接着し熱交換素子を形成する。
【００４２】
上記構成により、１次気流Ｘと２次気流Ｙは、流入口６、１２より入り、複数本の波形状の間隔リブ１７ａ、１７ｂで構成された波形状の風路内を通り、吐出口７、１３から出ていく。この時に伝熱板２および仕切板１１を介して、温度と湿度の交換をする。
【００４３】
このように本発明の第３実施例によれば、複数の波形状の間隔リブ１７ａ、１７ｂにより、一定面積内で１次気流Ｘと２次気流Ｙとの接触面積を拡大することができるので、熱交換効率が向上される。
【００４４】
つぎに、本発明の第４実施例について図６を参照しながら説明する。なお、第１実施例〜第３実施例と同一部分については、同一符号を付けて詳細な説明は省略する。
【００４５】
図に示すように、単位素子１８は、伝熱板２の気流の流入口６、１２と吐出口７、１３の近傍に設けられた複数本の間隔リブを、波形状でかつ断続的な間隔リブ１９ａ、１９ｂで構成し、仕切板１１と交互に積層し熱交換素子を形成する。
【００４６】
上記構成により、１次気流Ｘと２次気流Ｙは、流入口６、１２より入り、複数本の波形状でかつ断続的に形成された間隔リブ１９ａ、１９ｂにより、一定面積内で１次気流Ｘと２次気流Ｙとの接触面積を拡大するとともに、分岐と合流を繰り返しながら乱流となって流れ、熱交換効率が律速となる境界層を破壊するために、熱交換効率が向上されることになる。
【００４７】
このように本発明の第４実施例によれば、１次気流Ｘと２次気流Ｙは、流入口６、１２より入り、複数本の波形状でかつ断続的に形成された間隔リブ１９ａ、１９ｂにより、一定面積内で１次気流Ｘと２次気流Ｙとの接触面積を拡大するとともに、分岐と合流を繰り返しながら乱流となって流れ、熱交換効率が律速となる境界層を破壊するために、熱交換効率を向上することができる。
【００４８】
つぎに、本発明の第５実施例について図７を参照しながら説明する。なお、第１実施例〜第４実施例と同一部分については、同一符号を付けて詳細な説明は省略する。
【００４９】
図に示すように、伝熱板２の上の気流を遮蔽する遮蔽リブ３ａ、３ｂと並行に複数本の間隔リブ２０ａ、２０ｂと、１次気流Ｘと２次気流Ｙの流入口６、１２および吐出口７、１３近傍では遮蔽リブ３ａ、３ｂと並行にかつ断続的に形成された断続リブ２１ａ、２１ｂで形成された単位素子２２を形成し、仕切板と交互に積層接着し熱交換素子を形成する。
【００５０】
上記構成により、１次気流Ｘと２次気流Ｙは、流入口６、１２および吐出口７、１３近傍では、断続リブ２１ａ、２１ｂで構成された風路２３、２４内を分岐と合流を繰り返しながら乱流となり、熱交換効率が律速となる境界層を破壊し熱交換効率を向上させ、中央部では遮蔽リブ３ａ、３ｂと並行に風路２５、２６内を気流が流れるため気流抵抗が小さく、低騒音化されることになる。
【００５１】
このように本発明の第５実施例によれば、１次気流Ｘと２次気流Ｙは、流入口６、１２および吐出口７、１３近傍では、断続リブ２１ａ、２１ｂで構成された風路２３、２４内を分岐と合流を繰り返しながら乱流となり、熱交換効率が律速となる境界層を破壊し熱交換効率を向上させ、中央部では遮蔽リブ３ａ、３ｂと並行に風路２５、２６内を気流が流れるため気流抵抗が小さく、低騒音化にすることができる。
【００５２】
つぎに、本発明の第６実施例について図８を参照しながら説明する。なお、第１実施例〜第５実施例と同一部分については、同一符号を付けて詳細な説明は省略する。
【００５３】
図に示すように、伝熱板２の表面に設けられた複数本の間隔リブ５ａと、伝熱板２の裏面に設けた複数本の間隔リブ５ｂは、伝熱板２を貫通して結合した構成となっている。
【００５４】
上記構成により、伝熱板２と間隔リブ５ａ、５ｂは、伝熱板２を貫通して結合されているので、温度、湿度の変化による伝熱板２と間隔リブ５ａ、５ｂとの熱膨張係数の違いによる剥がれを防止することができる。
【００５５】
このように本発明の第６実施例によれば、伝熱板２と間隔リブ５ａ、５ｂは伝熱板２を貫通して結合されているので、温度、湿度の変化による伝熱板２と間隔リブ５ａ、５ｂとの熱膨張係数の違いによる剥がれを防止することができる。
【００５６】
つぎに、本発明の第７実施例について図９を参照しながら説明する。なお、第１実施例〜第６実施例と同一部分については、同一符号を付けて詳細な説明は省略する。
【００５７】
図に示すように、１次気流Ｘの流入口６を形成する遮蔽リブ３ａ間を、間隔リブ５ａを斜交するよう前記遮蔽リブ３ａの先端部に、かつ前記遮蔽リブ３ａの幅方向の中心部より内側に設けた嵌合リブ２７と、前記嵌合リブ２７を設けた遮蔽リブ３ａの上部には、間隔リブ５ａと同一面上に前記嵌合リブ２７が嵌合する嵌合部２８を設け、仕切板１１を前記嵌合リブ２７と前記嵌合部２８により、固定する構成となっている。
【００５８】
上記構成により、伝熱板２と仕切板１１を介して温度と湿度を交換する１次気流Ｘと２次気流Ｙとの混合を、嵌合リブ２７と嵌合部２８とにより仕切板１１を嵌合することにより防止することができる。
【００５９】
このように本発明の第７実施例の熱交換素子によれば、伝熱板２と仕切板１１を介して温度と湿度を交換する１次気流Ｘと２次気流Ｙとの混合を、嵌合リブ２７と嵌合部２８とにより仕切板１１を嵌合することにより防止することができ、かつ、気流の流入口および吐出口を樹脂により形成されているため、流入口および吐出口の清掃時の目つぶれがなくなり、落下等でも変形することもなく長期使用に耐えることができる。
【００６０】
なお、仕切板１１を嵌合リブ２７と嵌合部２８で嵌合する構成で説明したが、仕切板１１を嵌合リブ２７と嵌合部２８と嵌合し、かつ接着剤等で接着しても良いことは言うまでもない。
【００６１】
【発明の効果】
以上の実施例から明らかなように、本発明によれば伝熱板の表面に設けた遮蔽リブと、気流の流入口と吐出口近傍は前記遮蔽リブと並行で、中央部は波形状の間隔リブで１次気流の風路を構成し、伝熱板の裏面には遮蔽リブと、気流の流入口と吐出口近傍では前記表面の遮蔽リブとは斜交し、中央部では前記表面の波形の山と裏面の波形の山、および前記表面の波形の谷と裏面の波形の谷が重ならないように２次気流の風路を樹脂にて一体成形した単位素子と、仕切板によって１次気流と２次気流の混合が防止されるとともに風路が構成され、前記波形の間隔リブにより１次気流と２次気流の接触面積が拡大し、熱交換効率が向上し、また、樹脂と伝熱板を一体成形することにより、気流と間隔リブの接触が少ないため気流の通気抵抗が低減できる熱交換素子を提供できる。
【００６２】
また、気流の流入口と吐出口近傍の間隔リブを断続的にすることにより、風路内を乱流にし、熱交換効率が律速となる境界層を破壊し熱換効率が向上する熱交換素子を提供できる。
【００６３】
また、複数の波形状の間隔リブで風路を形成することにより、一定面積内で１次気流と２次気流との接触面積を拡大することができるので、熱交換効率が向上する熱交換素子を提供できる。
【００６４】
また、１次気流と２次気流は複数本の波形状でかつ断続的に形成された間隔リブにより風路を形成することにより、一定面積内で１次気流と２次気流との接触面積を拡大するとともに、分岐と合流を繰り返しながら乱流となって流れ、熱交換効率が律速となる境界層を破壊するために、熱交換効率が向上する熱交換素子を提供できる。
【００６５】
また、１次気流と２次気流は、流入口および吐出口近傍では、断続リブで構成された風路内を分岐と合流を繰り返しながら乱流となり、熱交換効率が律速となる境界層を破壊し熱交換効率を向上させ、中央部では遮蔽リブと並行に風路内を気流が流れるため気流抵抗が小さく、低騒音化の熱交換素子を提供できる。
【００６６】
また、伝熱板表面の間隔リブと伝熱板裏面の間隔リブは、伝熱板を貫通して結合されているので、温度、湿度の変化による伝熱板と間隔リブとの熱膨張係数の違いによる剥がれを防止し、耐久性の向上する熱交換素子を提供できる。
【００６７】
また、伝熱板と仕切板を介して温度と湿度を交換する１次気流と２次気流との混合を、嵌合リブと嵌合部とにより仕切板を嵌合することにより防止することができ、かつ、気流の流入口および吐出口を樹脂により形成されているため、流入口および吐出口の清掃時の目つぶれがなくなり、落下等でも変形することもなく長期使用に耐えることができる熱交換素子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の熱交換素子の斜視図
【図２】同熱交換素子を構成する単位素子平面図
【図３】同熱交換素子を構成する単位素子と仕切板の斜視図
【図４】同第２実施例の熱交換素子を構成する単位素子平面図
【図５】同第３実施例の熱交換素子を構成する単位素子平面図
【図６】同第４実施例の熱交換素子を構成する単位素子平面図
【図７】同第５実施例の熱交換素子を構成する単位素子平面図
【図８】同第６実施例の熱交換素子を構成する貫通部の断面斜視図
【図９】同第７実施例の熱交換素子を構成する嵌合リブと嵌合部の斜視図
【図１０】従来の直交流型熱交換素子の斜視図
【符号の説明】
１                            熱交換素子
２                            伝熱板
３ａ、３ｂ                    遮蔽リブ
５ａ、５ｂ                    直線状の間隔リブ
６、１２                      流入口
７、１３                      吐出口
９ａ、９ｂ                    波形状の間隔リブ
１０、１５、１６、１８、２２  単位素子
１１                          仕切板
１４ａ、１４ｂ                直線状で断続の間隔リブ
１７ａ、１７ｂ                波形状の間隔リブ
１９ａ、１９ｂ                波形状で断続の間隔リブ
２０ａ、２０ｂ                直線状の間隔リブ
２１ａ、２１ｂ                直線状で断続の間隔リブ
２７                          嵌合リブ
２８                          嵌合部
【図１】
0003651938.tif 000002
【図２】
0003651938.tif 000003
【図３】
0003651938.tif 000004
【図４】
0003651938.tif 000005
【図５】
0003651938.tif 000006
【図６】
0003651938.tif 000007
【図７】
0003651938.tif 000008
【図８】
0003651938.tif 000009
【図９】
0003651938.tif 000010
【図１０】
0003651938.tif 000011