(57)【要約】【課題】伸張と収縮により加わる力を極力均一化する全熱交換素子および全熱交換器を提供することを目的としている。【解決手段】気密性を維持する遮蔽リブおよび積層板同士の間隔を保持する間隔リブを有した積層板が積層されたことにより構成される全熱交換素子であって、積層板の表裏の少なくともどちらか一方に網目状リブが設けられているものである。【選択図】図１
2014016092.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気密性を維持する遮蔽リブおよび積層同士の間隔を保持する間隔リブを有した積層板が積層されたことにより構成される全熱交換素子であって、
前記積層板の表裏の少なくともどちらか一方に網目状リブが設けられている
ことを特徴とする全熱交換素子。
【請求項２】
前記網目状リブの前記積層板に対して垂直方向の長さが、前記遮蔽リブもしくは前記間隔リブよりも短い
ことを特徴とする請求項１に記載の全熱交換素子。
【請求項３】
前記網目状リブを形成する一要素が六角形である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の全熱交換素子。
【請求項４】
前記網目状リブを形成する一要素の少なくとも一辺が流体の流れ方向と平行である
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の全熱交換素子。
【請求項５】
前記網目状リブを形成する一要素の流体の流れ方向と平行な辺のリブが、
平行でない辺のリブよりも前記積層板に対して垂直方向の長さが長い
ことを特徴とする請求項４に記載の全熱交換素子。
【請求項６】
前記網目状リブを形成する一要素の各辺のリブで前記積層板を挟む
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の全熱交換素子。
【請求項７】
前記網目状リブを形成する一要素の少なくとも一部に開口部を設け、
前記開口部に前記リブをはめることにより、前記リブで前記積層板を挟む
ことを特徴とする請求項６に記載の全熱交換素子。
【請求項８】
前記網目状リブの一部に突起が設けられている
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の全熱交換素子。
【請求項９】
前記突起が前記網目状リブの交点に設けられている
ことを特徴とする請求項８に記載の全熱交換素子。
【請求項１０】
前記遮蔽リブあるいは前記間隔リブに隣接する前記網目状リブの一要素の面積が
隣接していない一要素の面積より小さい
ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の全熱交換素子。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の全熱交換素子を備えた
ことを特徴とする全熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全熱交換型換気装置等に使用する積層構造の全熱交換素子および全熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の全熱交換素子は、特開平１０−２８８４９２号公報に記載されたものが知られている。
【０００３】
熱交換素子は、一次気流および二次気流を隔てる積層板を積層して構成されており、積層板には積層板同士の間隔を保持する間隔リブが設けられている。熱交換は、一次気流と二次気流が直交するよう流入および吐出し、積層板を介して行われる。そのため、二つの流体を混合することなく、顕熱（温度）と潜熱（湿度）の熱交換が同時に行われる。また、積層板は伝熱性および透湿性を有する材料で形成されており、透湿性を有する材料は吸湿すると伸張し、乾燥すると収縮する。そこで伸張した際に、風路を閉塞しないようにするため、間隔リブで支持する。なお、一般に透湿材料である積層板は紙で形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２８８４９２号公報（たとえば、［００２４］および図８参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記この種の従来の全熱交換素子において、積層板は伸縮することにより自身に力が加わり変形する。そのため伸縮を繰り返すと、やがて自身に加わる力が弾性限度を超えて積層板が永久変形し、当初は見られなかった弛みや皺が発生したり、当初小さかった弛みや皺が拡大したりする。なお、加わる力は不均一であるほど永久変形しやすい。その結果、弛みや皺が実質的な風路を狭め、また、流体の澱みによる濡れ面積減少を引き起こし、圧力損失増加や効率低下の原因となる。
【０００６】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、伸張と収縮により加わる力を極力均一化する全熱交換素子および全熱交換器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る全熱交換素子は、気密性を維持する遮蔽リブおよび積層板同士の間隔を保持する間隔リブを有した積層板が積層されたことにより構成される全熱交換素子であって、積層板の表裏の少なくともどちらか一方に網目状リブが設けられているものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る全熱交換素子および全熱交換器によれば、積層板に網目状リブを形成することにより、積層板の不均一な変形による弛みや皺の発生を抑えることができ、流路閉塞を抑制することができる。その結果、圧力損失増大および濡れ面積減少を抑制できるため、全熱交換素子の低圧力損失および高効率化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係る全熱交換素子の上面から見たリブ構造図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る網目状リブ５と流路高さとの関係を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る突起状リブ４Ｂに相当する網目状のリブ５Ａとリブ５Ｂとの交点８の断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る直線状リブ４Ａの代わりに突起状リブ４Ｂで積層板の間隔を保持した場合のリブ構造図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る向流型の流路形態である。
【図６】本発明の実施の形態に係る直交流型の流路形態である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態に係る全熱交換素子の上面から見たリブ構造図である。積層板２の両端には、流体の漏れを防止するための遮蔽リブ３が設けられている。また、遮蔽リブ３以外には間隔リブ４が設けられている。間隔リブ４は積層板２同士の間隔を保持し、流路を確保する役割を果たしている。なお、間隔リブ４には直線状リブ４Ａおよび突起状リブ４Ｂがあり、これらリブにはシール性の機能は付与されていない。
【００１１】
本実施の形態では図１に示すように、積層板２の表裏の少なくともどちらか一方に網目状リブ５が設けられており、流路を確保するため、高さ（積層板２に対して垂直方向の長さ）が遮蔽リブ３もしくは間隔リブ４よりも短くなっている。なお、網目状リブ５には流れ方向１に平行なリブ５Ａおよび流れ方向１に平行でないリブ５Ｂがある。網目状リブ５は多角形の集合体により構成されるが、一種類の要素のみで平面充填可能であると全熱交換素子の設計が容易となる。そのため、網目状リブ５の形状は一種類の要素のみで平面充填可能にする三角形、四角形、六角形のいずれかが好ましい。ただし、数種類の要素を組み合わせて平面充填可能にすれば、八角形等さらに頂点の多い要素を用いることは可能である。
【００１２】
また、積層板２は乾燥と吸湿によって自身に力が加わり伸縮するが、伸張と収縮を繰り返すと、やがてその力が弾性限度を超え、積層板２が永久変形する。その際、一要素の形状によって伸縮による変形の仕方が異なるため、永久変形の度合いが変わる。例えば一要素の形状が三角形だと、重心から辺までの距離が一要素内で異なり、変形量に異方性が生じる。よって、不均一に変形するため永久変形も大きくなる。一方で円だと、重心から辺までの距離が一要素内で同じであり、変形量に異方性が生じない。よって、均一に変形するため永久変形も小さくなる。六角形は三角形や四角形に比べ角が多く円に近いため、均一に変形しやすく、一要素の形状に適している。また力を分散させやすく、網目状リブ５の幅（網目状リブ５に対して垂直方向／水平方向の長さ）を短くしても強度を出すことができる。
【００１３】
以上より、本実施の形態では図１に示すように、網目状リブ５を構成する一要素の形状が六角形となっている。この六角形の網目状リブ５を積層板２に設けることにより、積層板の不均一な変形による弛みや皺の発生を抑えることができ、流路閉塞を抑制することができる。その結果、圧力損失増大および濡れ面積減少を抑制できるため、全熱交換素子の低圧力損失および高効率化が可能となる。
【００１４】
一要素の面積について、小さくすれば力が均一に加わりやすくなるため、変形量も小さくなる。しかし、小さくすれば積層板２を覆う網目状のリブ面積が増大し、濡れ面積が減少する。よってそれを抑制するためには、変形によって風路が閉塞されない程度になるべく大きくするのが好ましい。また、網目状リブ５を構成する一要素の少なくとも一辺のリブ５Ａは流れ方向１に平行であるが、このように設けることで圧力損失および濡れ面積減少をさらに抑えることができる。
【００１５】
ここで、遮蔽リブ３および間隔リブ４の直線部品に隣接する網目状リブの一要素６の面積は図１に示すように、遮蔽リブ３および間隔リブ４の直線部品に隣接しない網目状リブの一要素７の面積より小さい。よって、上述のように一要素の面積は小さいため、変形量が小さく、圧力損失は抑制される（力は不均一になりやすいが、面積が小さくなれば変形量は小さくなる）。
【００１６】
図２は、本発明の実施の形態に係る網目状リブ５と流路高さとの関係を示す図である。リブ５Ａおよび５Ｂは高い程強度が出るため、外力が加わったときに全体の形状を維持することができる。しかし、リブ５Ｂは流れ方向１に平行でないため、高くするだけ圧力損失および濡れ面積減少への影響が大きくなる。一方で、リブ５Ａは流れ方向１に平行であるため、高くしても圧力損失および濡れ面積減少への影響は小さい。以上より、図２に示すようにリブ５Ｂよりリブ５Ａを高くすることで、圧力損失および濡れ面積減少を抑えつつ強度を出すことができる。
【００１７】
本実施の形態では、六角形の角であるリブ５Ａとリブ５Ｂとの交点８に開口部が積層板２に設けられ、この開口部にリブ５Ａとリブ５Ｂをはめる（インサート一体成形する）ことにより、図２に示すようにリブ５Ａとリブ５Ｂとが交点８で連なって通じた構造となっている。また、網目状リブ５の一部であるリブ５Ａとリブ５Ｂは積層板２の表裏に位置しており、積層板２を重ねたときにそれらで挟んでお互いの間隔を保持する構造となっている。このように網目状リブ５で積層板２を挟むことで、仮に網目状リブ５と積層板２を固定した箇所がはずれても積層板２の弛みを抑制し、風路閉塞を防ぐことができる。あるいは、そもそも網目状リブ５と積層板２とを固定した箇所がない構造にすることで、吸湿と乾燥の繰り返しによる永久変形を緩和することができる。従って、澱みおよび圧力損失増加の原因となる弛みの発生が抑制され、低圧力損失化および高効率化が可能である。
【００１８】
図３は、本発明の実施の形態に係る突起状リブ４Ｂに相当する網目状のリブ５Ａとリブ５Ｂとの交点８の断面図である。図３（ａ）は、一枚の積層板２に取り付けられたリブ５Ａおよび５Ｂと流路高さとの関係を示している。図３（ｂ）は、積層板を重ねた場合の積層板２に取り付けられたリブ５Ａおよび５Ｂと流路高さとの関係を示している。図４は、本発明の実施の形態に係る直線状リブ４Ａの代わりに突起状リブ４Ｂで積層板の間隔を保持した場合のリブ構造図である。図３（ｂ）に示すように、網目状リブ５の一部であるリブ５Ａとリブ５Ｂが積み重なり、積層板２の流路間隔を維持する構造になっているが、リブ５Ａとリブ５Ｂとの交点８に突起を設けることで、この突起が直線状リブ４Ａの役割を果たすことができる。直線状リブ４Ａは圧力損失および濡れ面積減少の要因となるため、図４のようにリブ５Ａとリブ５Ｂの交点８の任意の箇所に突起状リブ４Ｂを設けることで直線状リブ４Ａの本数を減らすことができ、圧力損失および濡れ面積減少を抑えることができる。このとき、突起状リブ４Ｂは一定の間隔で設置した方が、弛みを抑制できるため望ましい。なお、突起状リブ４Ｂは上記のように六角形の交点８ではなく、辺に設けることも可能である。しかし、交点８に設けた方が辺に比べ外力が分散されやすいため、強度を出すことができる。
【００１９】
図５は、本発明の実施の形態に係る向流型の流路形態、図６は、本発明の実施の形態に係る直行流型の流路形態であり、それぞれ（ａ）および（ｂ）は積層時に隣り合う流路において流体が流れる方向を示している。本発明は流路形態によらないため、どちらにも適用可能である。したがって、図５および図６に示すように、六角形の網目状リブ５を積層板２に設けることにより、積層板の不均一な変形による弛みや皺の発生を抑えることができ、流路閉塞を抑制することができる。その結果、圧力損失増大および濡れ面積減少を抑制できるため、全熱交換素子の低圧力損失および高効率化が可能となる。
【００２０】
なお、本実施の形態にかかる全熱交換素子は、吸込口及び吹出口が設けられた例えば直方体状の箱体内に収容され、全熱交換器として構成される。
【符号の説明】
【００２１】
１  流れ方向、２  積層板、３  遮蔽リブ、４  間隔リブ、４Ａ  直線状リブ、４Ｂ  突起状リブ、５  網目状リブ、５Ａ  流れ方向１に平行なリブ、５Ｂ  流れ方向１に平行でないリブ、６  遮蔽リブ３および間隔リブ４の直線部品に隣接する網目状リブの一要素、７  遮蔽リブ３および間隔リブ４の直線部品に隣接しない網目状リブの一要素、８  網目状リブ５の交点。
【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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