(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
波形状部と、前記波形状部の波面方向両側に設けられた前記波面形状部の厚みよりも薄い平坦部とを有する仕切板と、
前記波形状部の流路の両端に少なくとも前記波形状部の厚み相当の隙間が空くように設けられる形状保持板とを備え、
前記仕切板と前記形状保持板とを交互に積層することにより形成される対向流型熱交換器。
【請求項２】
波形状部は、波面方向の長さが波方向の長さ以下であることを特徴とする請求項１記載の対向流型熱交換器。
【請求項３】
仕切板は、波形状部の厚み方向の概ね１／２の位置に平坦部が設けられる構造となっていることを特徴とする請求項１記載の対向流型熱交換器。
【請求項４】
積層された２枚の仕切板により形成される層間へ気流を流入させるために設けられた前記２枚の仕切板の平坦部間に設けられた開放端部と、
前記開放端部と１１０度から１３０度の角度をなす封止端部とを有することを特徴とする請求項１記載の対向流型熱交換器。
【請求項５】
平坦部には、封止端部と概ね平行な複数の隔壁を設けたことを特徴とする請求項５記載の対向流型熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は熱交換換気装置や空気調和装置に用いられる熱交換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
オフィスビルや集合住宅などの居住空間における冷暖房化が進み、空調に係るエネルギー消費量が増大している。室内空気と室外空気との間で熱交換を行う全熱交換器は、室内換気時に失われる熱を回収することにより、空調機器の省エネルギー化を図ることができる。熱を回収するためには熱交換効率の高い熱交換器が求められる。従来公知となっている熱交換器の形状としては、給気と排気とが熱交換器の内部で直交して流れる直交流型全熱交換器と、給気と排気とが熱交換器の内部で向かい合わせに流れる対向流型全熱交換器とが広く知られている。一般に対向流型全熱交換器は直交流型に比べ同じ伝熱面積において高い熱交換効率が得られる。
【０００３】
対向流に気流を流すことにより全熱交換器の性能向上と小型化とを行った発明として、例えば特開昭５８−１２２２８９号公報がある。図２２は同公報に示された全熱交換器の概略構成を示す斜視図である。図において、１は対向流型全熱交換器、２は中央に波形状部を有する仕切板、３は仕切板２の波形状部、４は仕切板２の波形状部３両側に形成された平坦部、５は仕切板２の端面にある端面封止端部、６は仕切板２の流路側面にある側面封止端部である。
【０００４】
そして矢印７で示す方向へ室内から排気を流し、矢印８で示す方向へ室外から給気を流すことで、顕熱及び潜熱の全熱交換が行われ、熱回収ができる。仕切板２を介して給気と排気とが対向流の流路形態を形成することにより効率のよい熱交換が行われる。ここで、波形状部３の流れ方向長さＬ４は仕切板２の幅Ｌ５よりも長く形成されている。
【０００５】
図２３は図２２の全熱交換器１をI−I断面で切断した状態の断面図である。波形状部３
は凹凸のある部分と平坦な部分とが交互に形成され、積層時に凹凸の部分に平坦な部分が、また平坦な部分に凹凸のある部分が積層されることで間隔を保持している。流路は図中で上部に波形状を有し、底部には平坦な部分を有するもので、層状に排気７と給気８が流れている。また、仕切板２の間隔Ｇ１は波形状部３においては平坦な部分の間隔に相当するが、この間隔は平坦部４においても同じである。
【０００６】
また、これ以外の従来の技術を示す発明として、例えば特開昭５９−２４１９５号公報がある。図２４は同公報に係る全熱交換器の概略構成を示す構成図である。図２４において、図２２と同様或は相当する構成には同一符号を付してその説明を省略する。２６は平板、２７は開口部Ａ、２８は開口部Ｂで、平板２６は波形状部３と接合し、波形状部３より長く延びて平坦部４との間に開口部Ａ２７を形成している。これら仕切板２と平板２６とを接合してなるユニットを積層することで、全熱交換器１が構成される。ユニット同士の接合部には平坦部４と平板２６との間に開口部Ｂ２８が形成される。
【０００７】
そして、開口部Ａ２７の間隔はＧ２、開口部Ｂ２８の間隔はＧ３が保持され、開口部Ａ２７側に例えば給気を流し、開口部Ｂ２８に排気を流すことで熱交換が行われる。
図２４において、全熱交換器１は仕切板２と平板２６とを用いて給気と排気とを分けているため、仕切板２の波形状部３の長さＬ６に比べて平板２６の長さＬ７は長くなっている。
【０００８】
また、開口部Ａ２７や開口部Ｂ２８の間隔については特に等しくする必要はないものの、給気側と排気側との圧力損失が異なる場合には送風機への要求仕様が２種類必要となる。そこで、なるべく間隔Ｇ２とＧ３は等しくすることが望ましく、仕切板２の平坦部４と一層隣の平坦部４との中央に平板２６がくるように構成される。
【０００９】
図２５は図２４の全熱交換器１をII−II断面で切断した状態を示す断面図である。波形
状部３は平板２６と接合して流路を形成している。そして、流路内を排気７と給気８とが交互に流れている。仕切板２の平坦部４はII−II断面にはないが、破線で示すように波形
状部３の概ね中央に位置している。そのため、開口部Ａ２７、Ｂ２８の間隔を示すＧ２及びＧ３は、波形状部３の振幅にあたる波の頂点間距離の概ね半分に相当する。この場合、平板２６の表側と裏側とは異なる気流が流れており、平板２６を介して熱交換が行われるように構成されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来の全熱交換器は以上のように構成されていたので、図２２に示した熱交換器には主に２つの問題点があった。第１には仕切板２の波形状部３に凹凸のある部分と平坦な部分を交互に形成して、あるところでは凹凸の部分と平坦な部分とが重なり合うようにするとともに、別のところでは平坦な部分と凹凸の部分とが重なり合うようにして積層する必要があり、これができない場合には仕切板２の間隔Ｇ１が保持できない。従って、波形状部３の製作精度が高く要求されることになり、温度や湿度により形状変化する紙などを仕切板２の材質とするには適さなかった。
【００１１】
第２には図２３に示すように仕切板２の間隔Ｇ１は波形状部３のみでなく、平坦部４の間隔ともなっているために、平坦部４での流動損失が大きくなり、熱交換器の圧力損失の増大を招いていた。対向流型熱交換器には対向流化により伝熱性能が向上するため、直交流型の熱交換器に比べて熱交換を行う波形状部３の小型化が可能となり、また、形状もよりフレキシブルなものを提供できる可能性があるが、気流を分離する平坦部４での圧力損失が大きいという課題があった。
【００１２】
また、図２４で示した別の従来の発明に係る熱交換器にも上記第２の問題点があった。即ち、平坦部４と平板２６との間に形成された開口部Ａ２７もしくは開口部Ｂ２８の間隔は概ね波形状部３の振幅に当る間隔の半分となっており、開口部から波形状部３までの間における圧力損失が波形状部３での圧力損失に比べて大きな値となっている。
【００１３】
上記のような構成の熱交換器１において、熱交換器全体の圧力損失を小さくする方法として、全体の圧力損失の内で平坦部４での圧力損失が波形状部３での損失よりも大きいことから、これを小さくすることで全体の圧力損失を低減することが考えられる。その一方法として、平坦部４と平板２６との間隔を大きくすることにより気流の流速を減少させて圧力損失を低減することが考えられるが、その場合には平坦部４の間隔だけでなく、熱交換を行う波形状部３の間隔も同様に大きくなり、流速が落ちるために、熱交換性能が低下してしまう。従って、同一の交換効率を得るためには多くの熱交換面積が必要となり、結果的に熱交換器が大きくなるという問題点があった。
【００１４】
この発明は上記のような課題を解消するためになされたもので、積層時の形状保持が充分にできるとともに、圧力損失が小さくコンパクトな対向流型熱交換器を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
波形状部と、波形状部の波面方向両側に設けられた波面形状部の厚みよりも薄い平坦部とを有する仕切板と、波形状部の流路の両端に少なくとも波形状部の厚み相当の隙間が空くように設けられる形状保持板とを備え、仕切板と形状保持板とを交互に積層することにより形成される。
【００１６】
また、波形状部は、波面方向の長さが波方向の長さ以下である。
【００１７】
さらに、仕切板は、波形状部の厚み方向の概ね１／２の位置に平坦部が設けられる構造となっている。
【００１８】
また、積層された２枚の仕切板により形成される層間へ気流を流入させるために設けられた２枚の仕切板の平坦部間に設けられた開放端部と、開放端部と１１０度から１３０度の角度をなす封止端部とを有する。
【００１９】
さらに、平坦部には、封止端部と概ね平行な複数の隔壁を設けた。
【００２０】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態を図について説明する。図１はこの発明の一実施の形態を示す対向流型全熱交換器の概略斜視図である。図において、従来技術の構成と同一又は相当する部分には同一符号を付してその説明を省略する。図において、９は平面形状の形状保持板で、仕切板２の波形状部３に接合されている。積層時には上下の波形状部３の間に形状保持板９が介在するために、積層方向に隣り合う波形状部同士が直接接合されることがなく、波形状部３の製作精度がそれほど高くない場合でも仕切板２の間隔を一定にして製作することができる。
【００２１】
流路は波形状部３の波面方向に形成され、この波形状部３に接合される形状保持板９の流路方向長さをＬ１とし、波形状部３の長さをＬ２としたときに、Ｌ１がＬ２より短く（Ｌ１＜Ｌ２）、形状保持板９が流路方向において波形状部３内に収まるようにしている。図２は図１の全熱交換器１をIII−III断面で切断した状態の断面図である。図において、
排気７と給気８とは波形状部３の波を介して熱交換することになり、形状保持板９を介しては熱交換を行わない。これは形状保持板９の表と裏とを同じ気流が流れるためである。
【００２２】
このように形状保持板９は平坦部４の間に介在せず、形状保持板９の表裏に同じ気流を流す構造とすると、波形状部３での積層方向の流路間隔は図２に示すＧ４であるのに対して、平坦部４での間隔はＧ５と概ね２倍になる。これにより平坦部４での圧力損失を小さくすることができ、熱交換器１全体での圧力損失を低減できる。
しかも、形状保持板９は波形状部３に接合されていることから、仕切板２に対してフィンの役目を果たすので、この点で熱交換に寄与している。
【００２３】
ここで、Ｌ１がＬ２より多少長く、平坦部４の積層方向の流路間隔Ｇ５が部分的に波形状部３の間隔Ｇ４の概ね２倍となっていても、流入或は流出する気流に対して平坦部４での圧力損失の低減はある程度図れる。
また、Ｌ１＝Ｌ２とし、形状保持板９が流路方向において波形状部３内に収まるようにすれば、形状保持部３では流速が落ち、熱交換効率のよいものとなり、且つ平坦部４の圧力損失は低くできる。
【００２４】
しかしながら、実際には形状保持板９の流路方向長さと波形状部３の流路方向長さとの差が小さい場合には形状保持板９の表裏に分流する所で圧力損失が増大するため、図１のようにＬ１＜Ｌ２となるよう、ある程度差をつけると分流による圧力損失の増大が解消される。このＬ１とＬ２との差については特に限定するものではないが、例えば流路となる波形状部３の間隔Ｇ５程度が差として両端に設けられていれば、圧力損失の増大は小さくてすむ。また、このように差をつけると圧力損失の低減だけでなく、ほこりやごみなどが詰まりにくくなり、メンテナンス性の向上に寄与する。
【００２５】
ここで形状保持板９の材質については特に限定するところはなく、例えばパルプを主原料とする紙や有機材料を用いたフィルムでも良いし、あるいは金属の板や箔であっても良い。これらのうち、仕切板２が紙でできている場合には、本発明のように波形状部３に平板状の形状保持板９を接合することでトラス構造が形成される。これにより、仕切板２もしくは形状保持板９が気流中の湿度で伸縮し、接合部分などが破損して漏れなどを発生することのない程度の強度を熱交換器に保有させることができ、特に有効である。
【００２６】
また、図１に示すように波形状部３の流路方向長さＬ２は仕切板２の幅Ｌ３に比べて短くなっている。これは一次気流と二次気流とを分けるヘッダとなる平坦部４での圧力損失が軽減されることにより、熱交換器１全体の圧力損失の内で波形状部３での圧力損失の割合が大きくなり、波形状部３での圧力損失を小さくすることで全体の圧力損失を小さくすることができるためである。ここで波形状部３の圧力損失は熱交換のための伝熱面積を同一とした場合、流路長さが短いほど小さくなり、また流路断面積が広くなるほど小さくすることができる。従って熱交換器１の圧力損失を小さくするためには流路長さＬ２を仕切板２の幅Ｌ３に比べて短くすることにより、同一性能で圧力損失の小さい熱交換器を得ることができる。
【００２７】
図３は図１の対向流型全熱交換器１を内蔵した天吊埋込型全熱交換換気装置を示す平面断面図であり、図において、３０は天吊埋込型全熱交換換気装置本体、１は天吊埋込型全熱交換換気装置本体３０の中央に組み込まれた図１と同様な対向流型全熱交換器、３１は吸込口が対向流型全熱交換器１の排気７の吹出口に連通した遠心ファンからなる排気送風機、３２は吸込口が対向流型全熱交換器１の給気８の吹出口に連通した遠心ファンからなる給気送風機である。
【００２８】
３３は室内側に接続され、全熱交換器１の排気流入口に連通した排気入口、３４は室外側に接続され、排気送風機３１の吹出口に連通した排気出口、３５は室外側に接続され、全熱交換器１の給気流入口に連通した給気入口、３６は室内側に接続され、給気送風機３２の吹出口に連通した給気出口である。また、図示しないが、排気入口３３、排気出口３４、給気入口３５、給気出口３６は従来の天吊埋込型全熱交換装置と同様、ダクトなどに接続され、ダクト配管により適宜室内或は室外と接続されている。
【００２９】
上記のように構成された天吊埋込型全熱交換装置３０及び対向流型全熱交換器１においては、室外からの給気８は給気入口３５から全熱交換器１に流入し、全熱交換器１より流出してからは給気送風機３２により給気出口３６から室内側へと供給される。また、室内からの排気７は排気入口３３から全熱交換器１に流入し、全熱交換器１より流出してからは排気送風機３１により排気出口３４から室外側へ排出される。その際、図１や図２に示す全熱交換器１の構造より明らかなように給気流８と排気流７とは仕切板２を介して対向流に流れ熱交換を行う。
【００３０】
発明の実施の形態２．
図４は他の発明の実施の形態における対向流型全熱交換器の仕切板を示す概略斜視図で、図１に示す仕切板２の別の形状を示している。図において、発明の実施の形態１と同様或は相当する部分には同一符号を付してその説明を省略する。１０は波形状部３と平坦部４との境界に成形された先細り部で、その他の仕切板２の形状は図１に示す仕切板と同様である。このように成形された先細り部１０により、流路内の圧力損失をさらに低減でき、熱交換器１全体の圧力損失を低くすることが可能となる。
【００３１】
図５は図４に示した仕切板２の斜視図を断面として表した図である。ここで波形状部３の両側には平坦部４が設けられているが、平坦部４と波形状部３の波頂点との間隔をＧ４とし、波形状部３の波の振幅に相当する波頂点間の間隔をＧ５とするとき、Ｇ５はＧ４のおよそ２倍となっている。これにより形状保持板９と仕切板２により形成される流路面積が仕切板２の表裏でほぼ等しくなり、均一な流量分布が実現でき熱交換性能が向上する。その他は発明の実施の形態１と同様である。
【００３２】
発明の実施の形態３．
図６は他の発明の実施の形態における対向流型全熱交換器の波形状部及び形状保持板を示す概略斜視図で、図１に示す仕切板２の別の形状を示している。図において、発明の実施の形態１と同様或は相当する部分には同一符号を付してその説明を省略する。１１は形状保持板９の表面（表裏）に概ね均一に形成された凹凸である。このような凹凸１１により、形状保持板９の表面及び裏面を流れる気流により形成される境界層を流れ方向に更新させることで熱伝達率を向上させ、熱交換性能を向上させることができる。その他の全体構成及び作用効果は発明の実施の形態１と同様である。
【００３３】
発明の実施の形態４．
図７は図６とは別の、他の発明の実施の形態における形状保持板を示す概略斜視図である。図において、発明の実施の形態１と同様或は相当する部分には同一符号を付してその説明を省略する。１２は形状保持板９の表面（表裏）に概ね均一に形成された切り起こし片である。このような切り起こし片１２により、形状保持板９の表面及び裏面を流れる気流により形成される境界層を流れ方向に更新させることで熱伝達率を向上させ、熱交換性能を向上させることができる。
【００３４】
また、切り起こし片１２の場合、平板状の形状保持板９から切り起こしただけで作成できるので、平板状の場合に比べて特に材料が増えるということがなく、材料費がかからない。しかも、図１のような平板状の形状保持板と同一のものから製造できるから、切り起こしの手間を省いて安価に製造できる普及タイプと切り起こし片１２を成形した高性能高級タイプとを同一の部材から作り出すことができ、大量生産による低コスト化が可能になる。その他の全体構成及び作用効果は発明の実施の形態１と同様である。
【００３５】
発明の実施の形態５．
図８は他の発明の実施の形態における形状保持板を示す概略構成図である。図において、発明の実施の形態１と同様或は相当する部分には同一符号を付してその説明を省略する。１３は図１と同様な配置構成により全熱交換器に搭載される形状保持板で、紙１８にアルミ箔１４をラミネートしたアルミラミネート紙で構成されている。
【００３６】
仕切板２の波形状部３と接する形状保持板１３は発明の実施の形態１でも説明したように、熱交換上はフィンの役割を果たしているため、熱伝導性のよいアルミ箔１４を用いることにより、フィンの効果を向上させ、熱交換性能の向上を図ることができる。また、紙１８はアルミ箔より強度的に強いことから、アルミの箔だけを形状保持板として用いる場合に比べれば、形状保持板による熱交換器１の形状保持の機能を高く維持できるようになる。その他の全体構成及び作用効果は発明の実施の形態１と同様である。
【００３７】
発明の実施の形態６．
図９は図８に示したアルミラミネート紙を用いた形状保持板の他の発明の実施の形態を示す概略斜視図である。図において、発明の実施の形態５と同様或は相当する部分には同一符号を付してその説明を省略する。１５は発明の実施の形態５と同様なアルミラミネート紙を用いた形状保持板、１６はアルミラミネート紙に形成されたスリットである。スリット１６は流路方向に対して直角方向に形成されている。
【００３８】
また、図１０はこの発明に係る形状保持板の他の実施例を示す概略斜視図である。１７は紙１８上にアルミ箔１４を所定間隔おいて千鳥状に配置し形成したスリットである。スリット１７は流路方向に対して直角方向に形成され、且つ流路方向に対しても所定間隔毎にスリットが形成されている。図９及び図１０のその他の全体構成及びその作用効果は発明の実施の形態５と同様である。
【００３９】
このようなスリット１６により形状保持板１５を伝って流れ方向に熱が移動しなくなり、熱交換性能が向上する。スリット１６は直交流型の場合、互いの流路方向が角度を有しているためスリットの方向は流路角度の略中間の角度に設定するのが双方の流路に等しく効果を発揮するが、この場合流路方向とスリット方向とが直角とはならず、流れ方向への熱の移動はしにくくなるものの若干発生する。図９及び図１０のような対向流型の場合、流路方向とスリット方向とが直角になるので、流れ方向への熱の移動を効果的に抑えられる。
【００４０】
発明の実施の形態７．
図１１はこの発明における対向流型熱交換器の他の実施の形態を示した模式図である。図において、発明の実施の形態１と同様或は相当する部分には同一符号を付してその説明を省略する。全熱交換を行う波形状部３の両側には平坦部４が形成されているが、それぞれは流入空気１９が分散するヘッダ２１と、流出空気２０を集めて吹出すヘッダ２１としての役割を担っている。
【００４１】
ヘッダ２１は流入空気１９及び流出空気２０の出入りのための開放端部２２と、熱交換器１内部の作動空気と外気とを隔てる封止端部２３とを端縁に有する。また、封止端部２３と波形状部３の側面封止部２４とは角度θをなしている。本発明の実施の形態では、この角度が１２０度である。また、ヘッダ２１の形状は封止端部２３、開放端部２２及び平坦部４と波形状部３との接続部分の３辺からなる三角形状を有している。
【００４２】
対向流部である波形状部３からヘッダ２１内を経て外部へ空気が流出する側では、ヘッダ２１内で空気流の偏流が発生して、封止端部２３の側に風速の速い領域が発生する。従って、ヘッダ２１の開放端部２２での風速も封止端部２３に近い位置で大きく、開放端部２２の流路幅に均一に広がって流出せず、吹き出し時に縮流が発生する。次にヘッダ２１内から波形状部３へ気流が流れ込む側では、封止端部２３の側で流れの剥離とそれに伴う偏流が発生し、波形状部３に角度をもって流入する、このとき流れは強制的に向きを変えられるため、圧力損失の原因となる。
【００４３】
上記の圧力損失は先に示した封止端部２３と波形状部３の側面封止部２４との角度θが小さい程大きくなる傾向にあるので、これらの圧力損失を低減するため、角度θを大きくする必要がある。しかし、角度の増大に伴い、ヘッダ２１部分の容積が増大するため、製品の大型化に結び付いてしまう。図１２は横軸に角度θをとり、圧力損失と製品体積のθに対する依存性を示したものである。この図によりヘッダの角度は１１０〜１３０度にすることが望ましい。図１１の形状によれば、製品体積を大きくすることなく圧力損失を低減できる。
【００４４】
発明の実施の形態８．
図１３は本発明における対向流型熱交換器の他の実施の形態を示した仕切板の平面模式図である。図において、発明の実施の形態１と同様或は相当する部分には同一符号を付してその説明を省略する。波形状部３から連続する平坦部４に形成されたヘッダ２１が三角形状をなし、なお且つその三角形状のヘッダ２１が波形状部３の一方の側に流入部用２個及び他方の側に流出部用２個の合わせて４個設けられている。
【００４５】
本発明の実施の形態によれば、図１１のようにヘッダ２１が合計２個の場合に比べて同一のヘッダ角度θにおけるヘッダの占有体積が低減できるという効果を奏する。なお、本発明の実施の形態ではヘッダの個数を４個としたが、４個を越えて６個、８個などとしても同様の効果を奏する。その他の全体構成及び作用効果は発明の実施の形態１と同様である。
【００４６】
発明の実施の形態９．
図１４は本発明における対向流型熱交換器の他の実施の形態を示した仕切板の平面模式図である。図において、発明の実施の形態８と同様或は相当する部分には同一符号を付してその説明を省略する。２５は平坦部４により形成されたヘッダ２１に平行に複数設けられた隔壁である。一つのヘッダあたりの隔壁２５の個数Ｎと隔壁２５の厚みｄとの積Ｎ×ｄは、ヘッダ２１の開放端部２２の寸法Ｌhの１０分の１以下となるよう設定されている。
【００４７】
また、隔壁２５の設置間隔Ｗはヘッダ２１の積層方向の間隔厚みＧ６の５倍以上となるよう設定されている。隔壁２５をヘッダ２１内に設けることにより発明の実施の形態７にて述べた気流の偏流を防止でき、圧力損失を低減できるという効果を奏する。さらに、隔壁個数Ｎと厚みｄの積Ｎ×ｄをＬhの１０分の１以下とすることによって、ヘッダ２１内の流路断面積が隔壁２５により減少せしめられることを抑制できるため、隔壁設置による圧力損失の低減効果を充分に引き出せる。
【００４８】
また、隔壁２５の間隔Ｗをヘッダの積層方向の厚みＧ６の５倍以上となるよう設定することにより、ヘッダ２１内の等価直径の変化は１０％程度に抑えられ、ヘッダ２１内で発生する摩擦損失の増大を無視できるほど抑え得るという効果を奏する。その他の全体構成及び作用効果は発明の実施の形態１及び８と同様である。
【００４９】
上記各発明の実施の形態においては、適用製品として図１０に示すような天吊埋込型全熱交換装置について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば図１５に示すカセット型全熱交換器４０でも適用できる。この場合、発明の実施の形態１乃至９の対向流型全熱交換器１を装置本体４０の中央部に設置することで、上記の各実施の形態と同様の作用効果を奏する。即ち、対向に流れる流路長さを対向流部の幅に対して短くすることで製品高さを低くでき、天井裏への設置性を良くすることができる。
【００５０】
また、図１５に示す向流型全熱交換器１は、室内側に２個のヘッダを有しており、熱交換器１の中央から排気７が流出し、両側から給気８が流出するよう構成されている。また、天井裏側の全熱交換器１の形状は、ヘッダ２１が１個の構成となっており、排気送風機３１への排気７の流出と給気送風機３２への給気８の流出とが円滑に流れることができる。
【００５１】
同様に図１６に示す家庭用熱交換装置についても、家庭用熱交換装置本体４２の中央部に対向流型全熱交換器１を設置すれば、壁４３の厚みに相当する製品厚みに構成することができ、薄型の熱交換装置を得ることができる。この場合、例えば室外側に排気送風機３１と給気送風機３２とを設置することにより、室内側での騒音を小さく抑えることができる。また、排気７と給気８の流し方は特に限定するものではないが、熱交換器１への流入口と流出口とを結ぶ線が排気と給気とで交差するよう配置することにより熱交換性能の向上が見込める。
【００５２】
また、排気７の室外側の流出口を製品中央より下側に設けることにより湿度の高い排気７が冬場の給気８により冷却されて結露を生じる場合に、結露水の排出が行い易くなる。或は、図１６に示すように製品の下端にドレン処理部４４を設ければ、熱交換装置４２内部に結露水が滞留して性能の低下を招くようなことがなくなる。また、対向流型全熱交換器１内部にある形状保持板９を例えば高分子材料のうち保水性のよい材料で作成してもよい。この場合、熱交換器内部に生じた結露水を一旦形状保持板９が保持し、排気中の湿度が低下した時に放湿してドレンを生じないようにすることができる。
【００５３】
発明の実施の形態１０．
上記発明の実施の形態１では、対向流型全熱交換器１の流入口若しくは流出口と波形状部３の流路方向とが９０度折り曲げられた位置関係にあり、気流が曲がることにより圧力損失の増大を招いていた。図１７はこのような課題を解決するため、流路が折れ曲がらない構造とした場合の熱交換器の概略斜視図である。図において、発明の実施の形態１と同様あるいは相当する部分には同一符合を付してその説明を省略する。
【００５４】
５１は対向流型全熱交換器１の波形状部３の流路方向延長上端面において中央部に開口された端面中央開口部であり、５２は同端面において中央部の左右に開口された端面左右開口部である。これら端面中央開口部５１と端面左右開口部５２とは積層方向における交互の平坦部４間に形成され、各層の端面中央開口部５１の左右及び端面左右開口部５２の中央部は端面封止端部５で覆われている。即ち、端面中央開口部５１と端面左右開口部５２とはそれぞれ異なる流路に対してのみ開口している。同様に対向流型全熱交換器１の対向する端面にも端面中央開口部５１と端面左右開口部５２とが形成されている。
【００５５】
そして、図１７に示すように手前端面の中央開口部５１には給気８が流入し、手前端面の左右開口部５２からは排気７が流出する。このように端面を中央部と左右部に分割してそれぞれに開口部を設けて給気流路と排気流路とを形成することにより、図１の場合に比して端面開口部の開口面積が若干狭まるものの、平坦部４において気流が大きく曲げられることがなく、圧力損失の小さい対向流型全熱交換器が得られる。
【００５６】
図１８は図１７に示す対向流型全熱交換器１の給気８と排気７との流れを模式的に示した平面図である。図において、図１７と同様あるいは相当する部分には同一符合を付してその説明省略する。図１８において、給気８と排気７とはともに全熱交換器１の端面中央開口部５１より流入し、内部で熱交換を行った後に端面左右開口部５２より流出する。
【００５７】
しかし、対向流型全熱交換器１の流れ方としてはこれに限られない。図１９は図１７示す対向流型全熱交換器１の給気８と排気７との他の流れを模式的に示した平面図である。図１９において、給気８と排気７とは端面左右開口部５２より流入し、内部で熱交換を行った後に端面中央開口部５１から流出する。
さらに、図２０は図１７示す対向流型全熱交換器１の給気８と排気７との他の流れを模式的に示した平面図である。図２０において、給気８は端面中央開口部５１より流入出し、排気７は端面左右開口部５２より流入出する。
【００５８】
このように本実施の形態においては、幾つかの気流の流し方があるが、どの場合であっても流入出の方向が波形状部３の流路方向と平行に設けれているために、圧力損失の低い対向流型全熱交換器が得られる。尚、他の実施の形態の場合と同様、本発明の実施の形態も全熱交換器に限定されるものではなく、顕熱交換器にも適用できる。また、他の実施の形態と適宜組み合わせることも可能である。
【００５９】
発明の実施の形態１１．
図２１は発明の実施の形態１０のように構成された対向流型全熱交換器１の他の実施の形態を示す概略構成図である。図２１において、図１７と同様あるいは相当する部分には同一符合を付してその説明を省略する。図中、５３は平坦部４にあって中央に設けれた端面封止端部５ａと波形状部３との間に設けられ、波形状部３に向かって先細り形状をした第１のスぺーサ、５４は平坦部４にあって左右に設けられた端面封止端部５ｂと波形状部３との間に設けられ、波形状部３に向かって先細り形状をした第２のスペーサである。
【００６０】
端面に開口部を設けた場合、平坦部４において流路の急拡大あるいは急縮小が形成されて圧力損失が発生する。そこで、端面中央開口部５１と波形状部３との間の流路や端面左右開口部５２と波形状部３との間の流路を滑らかに拡大・縮小するためのスペーサ５３、５４を設けることにより、発生する圧力損失を低減して、さらに低圧力損失の対向流型全熱交換器を得ることができる。
【００６１】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、波面方向に流路を形成する波形状部並びにこの波形状部の波面方向両側に気流を所定方向から流入又は流出させる平坦部から構成された熱交換性を有する仕切板と、流路方向長さが前記仕切板の長さ以下の平面状の形状保持板とを備え、前記波形状部と前記形状保持板とが当接し前記各平坦部同士が対面するよう前記仕切板と前記形状保持板とを交互に積層することにより、前記仕切板を介して異なる流路を形成したので、積層時の形状保持が良好で、圧力損失が小さくコンパクトにできる効果が得られる。
【００６２】
また、前記形状保持板を前記波形状部の流路方向に対する投影面内となるよう積層したので、平坦部での圧力損失を低減し、波形状部での熱交換効率の向上が図れる効果が得られる。
【００６３】
また、流路方向に対し前記形状保持板の両端を前記波形状部の両端より後退させたので、平坦部と波形状部との境界における圧力損失を低減し、ほこりやごみなどがつまりにくくなるから、メンテナンス性が向上する効果が得られる。
【００６４】
また、前記形状保持板及び前記仕切板の少なくともいずれか一方がパルプを含有する紙を材質としたので、形状保持板と波形状部とを接合することでトラス構造を形成し、湿度変化による伸縮で接合部分が破損しにくい強度とできる効果が得られる。
【００６５】
また、前記仕切板における前記波形状部の頂点と前記平坦部との積層方向距離を前記波形状部の波の振幅にあたる前記頂点間距離の概ね１／２としたので、形状保持板の表と裏に流れる気流の流量を概ね等しくすることができ、熱交換性能を向上させることができる効果が得られる。
【００６６】
また、前記波形状部の流路方向長さを前記波形状部の波方向長さより短くしたので、同じ伝熱面積の熱交換器であっても流路長さが短くなり、圧力損失を小さくできる効果が得られる。
【００６７】
また、前記波形状部の波面方向両端を先細り形状としたので、圧力損失を小さくできる効果が得られる。
【００６８】
また、前記形状保持板に凹凸を形成したので、形状保持板上での境界層が流路方向で更新されやすくなり、伝熱性能を向上させられる効果が得られる。
【００６９】
また、前記形状保持板の表面に切り起こし片を形成したので、形状保持板上での境界層が流路方向で更新されやすくなり、伝熱性能を向上させられる効果が得られる。
【００７０】
また、前記形状保持板の一部又は全部をアルミラミネート紙としたので、形状保持板のフィン効率を向上させて熱交換効率を向上できる効果が得られる。
【００７１】
また、前記アルミラミネート紙に、流路方向と直角方向にスリットを入れたので、伝熱の促進方向を制限して熱交換効率を向上できる効果が得られる。
【００７２】
また、前記平坦部の波面方向延長上端面に気流が流入及び流出する端面開口部を形成したので、気流の急激な曲げの発生を抑制できるから、圧力損失を小さくできる効果が得られる。
【００７３】
また、前記端面開口部から前記波形状部に至る前記平坦部上に流路面積を徐々に変化させるスペーサを設けたので、端面開口部と波形状部との間の流路の急拡大や急縮小を防止でき、圧力損失を小さくできる効果が得られる。
【００７４】
また、前記平坦部端縁には気流を流入又は流出する開放端部と、外部と隔てる封止端部とを設け、この封止端部と前記波形状部の流路方向とのなす角度を１１０度以上１３０度以下の範囲としたので、平坦部と波形状部との間で気流が流入したり流出したりする場合の圧力損失を大きくせずに小型化が図れるため、小型で圧力損失の小さい熱交換器とすることができる効果が得られる。
【００７５】
また、前記仕切板に前記波形状部の波面方向の一方の側当たり複数の平坦部を設けたので、平坦部の面積を小さくしながら平坦部での圧力損失を低減できるため、小型で圧力損失の小さい熱交換器とすることができる効果が得られる。
【００７６】
また、隣り合う前記平坦部の前記開放端部同士が互いに向かい合う位置関係としたので、向かい合う平坦部に同一気流を流すことができ、風路構成を簡単にできる効果が得られる。
【００７７】
また、前記平坦部に前記封止端部と概ね平行な流路分割板を設けたので、平坦部内部での気流の偏流を抑制することができ、圧力損失を小さくできる効果が得られる。
【００７８】
また、前記流路分割板の厚みと設置枚数との積を前記平坦部の開放端部の開口幅の１／１０以下としたので、平坦部内での流路断面積を充分確保することができ、圧力損失を小さくできる効果が得られる。
【００７９】
また、前記流路分割板の設置間隔を前記平坦部の積層方向間隔の５倍以上としたので、分割した流路の流路幅を充分確保するこができ、圧力損失を小さくできる効果が得られる。
【００８０】
また、前記平坦部のうち一側の波面方向延長上端面に一方の流路の流入口として第１の正面端面開口部を形成すると共に前記一側の波面方向非延長上端面に他方の流路の流出口として第１の側面端面開口部を形成し、前記平坦部のうち他側の波面方向延長上端面に前記他方の流路の流入口として第２の正面端面開口部を形成すると共に前記他側の波面方向非延長上端面に一方の流路の流出口として第２の側面端面開口部を形成したので、端面開口部の開口面積を大きく確保することができ、端面開口部と波形状部との間の平坦部における流路の急拡大・急縮小を防止して圧力損失を小さくできる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１における対向流型全熱交換器を示す概略斜視図である。
【図２】図１のIII−III断面図である。
【図３】この発明の対向流型全熱交換器を組み込んだ天吊埋込型全熱交換装置を示す概略断面図である。
【図４】この発明の実施の形態２における対向流型全熱交換器の仕切板を示す概略斜視図である。
【図５】図４の仕切板の断面図である。
【図６】この発明の実施の形態３における対向流型全熱交換器の形状保持板を示す概略斜視図である。
【図７】この発明の実施の形態４における対向流型全熱交換器の形状保持板を示す概略斜視図である。
【図８】この発明の実施の形態５における対向流型全熱交換器の形状保持板を示す断面図である。
【図９】この発明の実施の形態６における対向流型全熱交換器の形状保持板を示す概略斜視図である。
【図１０】この発明の実施の形態６における対向流型全熱交換器の他の形状保持板を示す概略斜視図である。
【図１１】この発明の実施の形態７における対向流型全熱交換器の仕切板を示す平面模式図である。
【図１２】ヘッダ角度と圧力損失及び体積との相関図である。
【図１３】この発明の実施の形態８における対向流型全熱交換器の仕切板を示す平面模式図である。
【図１４】この発明の実施の形態９における対向流型全熱交換器の仕切板を示す平面模式図である。
【図１５】この発明の対向流型全熱交換器を組み込んだカセット型全熱交換装置を示す概略断面図である。
【図１６】この発明の対向流型全熱交換器を組み込んだ家庭用熱交換装置を示す概略断面図である。
【図１７】この発明の実施の形態１０における対向流型全熱交換器を示す概略斜視図である。
【図１８】図１７に示す対向流型全熱交換器の給気と排気の流れを模式的に示した平面図である。
【図１９】図１７に示す対向流型全熱交換器の給気と排気の他の流れを模式的に示した平面図である。
【図２０】図１７に示す対向流型全熱交換器の給気と排気のさらに他の流れを模式的に示した平面図である。
【図２１】この発明の実施の形態１１における対向流型全熱交換器を示す概略構成図である。
【図２２】従来の全熱交換器を示す概略斜視図である。
【図２３】図２２のI−I断面図である。
【図２４】従来の他の熱交換器を示す構成図である。
【図２５】図２４のII−II断面図である。
【符号の説明】
１  対向流型全熱交換器
２  仕切板
３  波形状部
４  平坦部
９  形状保持板
１０  先細り形状部
１１  凹凸
１２  切り起こし片
１３  形状保持板
１５  形状保持板
１６  スリット
１７  形状保持板
２１  ヘッダ
２５  隔壁
５１  端面中央開口部
５２  端面左右開口部
５３  第１のスペーサ
５４  第２のスペーサ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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