(57)【要約】【課題】事前に処理された構成素材を用いることなく抗菌・防カビ効果を発揮できる熱交換素子及びその製造方法並びに熱交換換気装置を得ること。【解決手段】平板状の仕切部材２と、波板状の間隔保持部材３とが交互に積層された積層構造体であり、仕切部材２の一方の面に沿って通過する気流と仕切部材２の他方の面に沿って通過する気流との間で仕切部材２を介して熱交換を行う熱交換素子であって、仕切部材２と間隔保持部材３とを接着する接着剤７は、抗菌・防カビ成分を含有する。【選択図】図１
2011163650.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の仕切部材と波板状の間隔保持部材とが交互に積層された積層構造体であり、前記仕切部材の一方の面に沿って通過する気流と該仕切部材の他方の面に沿って通過する気流との間で該仕切部材を介して熱交換を行う熱交換素子であって、
前記仕切部材と前記間隔保持部材とを接着する接着層を有し、
前記接着層は、抗菌・防カビ成分を含有することを特徴とする熱交換素子。
【請求項２】
前記仕切部材及び前記間隔保持部材は、前記仕切部材の各々の面に沿って通過する気流の流路が異なる平面で交差するように積層されており、
前記仕切部材の各々の面に沿って通過する各気流の流入口及び流出口と積層方向に隣接する前記間隔保持部材の外側面に抗菌・防カビ成分を含む液剤が塗布されたことを特徴とする請求項１記載の熱交換素子。
【請求項３】
平板状の仕切部材と波板状の間隔保持部材とが、前記仕切部材の一方の面に沿って通過する気流の流路と該仕切部材の他方の面に沿って通過する気流の流路とが異なる平面で交差するように交互に積層された積層構造体であり、前記仕切部材の各々の面に沿って通過する気流の間で該仕切部材を介して熱交換を行う熱交換素子であって、
前記仕切部材の各々の面に沿って通過する各気流の流入口及び流出口と積層方向に隣接する前記間隔保持部材の外側面に抗菌・防カビ成分を含む液剤が塗布されたことを特徴とする熱交換素子。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項記載の熱交換素子を備えた熱交換換気装置。
【請求項５】
平板状の仕切部材と波板状の間隔保持部材とを接着して熱交換素子構成部材を形成する第１の接着工程と、
前記熱交換素子構成部材を積層接着して熱交換素子を形成する第２の接着工程とを含み、
前記第１及び第２の接着工程の少なくとも一方において、抗菌・防カビ成分を含有する接着剤を用いることを特徴とする熱交換素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二流体間での熱交換を行う積層構造の熱交換素子及びその製造方法並びに熱交換換気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般的に空調分野で利用されている直交流型の積層構造の熱交換素子は、平板状の仕切部材と波板状の間隔保持部材とによって形成された熱交換素子構成部材を、間隔保持部材の波目が略９０度で交差するように積層、接合して形成されている。間隔保持部材によって作られている二方向の流路にそれぞれ異なる状態の気流（一般的には温湿度状態の異なる空気）を流すことで、仕切部材を媒体として流体間で顕熱及び潜熱の交換が行われる。
【０００３】
従来の熱交換素子の熱交換素子構成部材は、仕切部材となる原紙に薬剤を塗布し、波形に成形した間隔保持部材に接着剤を塗布して接合することによって形成される。また、従来の熱交換素子は、熱交換素子構成部材に接着剤を塗布し、９０度交互に反転しながら積層することによって形成される。
【０００４】
熱交換素子が空気中に浮遊する菌、ウィルスなどによって汚染されることを防止する目的で、活性種を生成可能な活性種生成部と光触媒機能を有するアパタイトとを備え、必要に応じて給気及び排気の経路を切り替えて熱交換ユニット内に循環風を作り出して浄化効果を高める熱交換装置が特許文献１〜３に開示されている。また、熱交換素子の流通経路と伝熱板（仕切板）との少なくとも一方に気化性の抗菌・防カビ剤を含有させた全熱交換素子が特許文献４に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３７２２１４４号公報（００２８−００４７）
【特許文献２】特許第３７５７９７６号公報（００１３−００４５）
【特許文献３】特許第４１２４２１７号公報（００３２−００６０）
【特許文献４】特開２００４−３２５０３６号公報（請求項１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の技術では、浄化作用を発揮するために必要な活性種生成部が故障すると、浄化作用が得られなくなってしまう。また、熱交換素子の仕切部材や間隔保持部材に抗菌性能を有する材料を用いたり、光触媒機能を有するアパタイトを熱交換素子の構成部材に担持させる場合は、それぞれ事前に処理された構成素材を用いることになるため抗菌加工の工程が増え、製造コストが増大してしまう。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、事前に処理された構成素材を用いることなく抗菌・防カビ効果を発揮できる熱交換素子及びその製造方法並びに熱交換換気装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、平板状の仕切部材と波板状の間隔保持部材とが交互に積層された積層構造体であり、仕切部材の一方の面に沿って通過する気流と該仕切部材の他方の面に沿って通過する気流との間で仕切部材を介して熱交換を行う熱交換素子であって、仕切部材と間隔保持部材とを接着する接着層を有し、接着層は、抗菌・防カビ成分を含有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、事前に処理された構成素材を用いることなく熱交換素子に抗菌・防カビ性を付与し、衛生的な換気を行えるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る熱交換素子の斜視図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１に係る熱交換素子の製造工程の流れを示す模式図である。
【図３】図３は、熱交換素子構成部材の製造に用いるシングルフェーサ装置の構成を示す図である。
【図４】図４は、熱交換素子を形成する装置の構成を示す図である。
【図５】図５は、熱交換素子表面に抗菌・防カビ剤をスプレーや刷毛塗りで塗布した状態を示す図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態１に係る熱交換素子の別の製造工程の流れを示す模式図である。
【図７】図７は、本実施の形態に係る熱交換素子を用いた熱交換換気装置の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明にかかる熱交換素子及びその製造方法並びに熱交換換気装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかる熱交換素子の実施の形態１としての熱交換素子１の斜視図である。熱交換素子１は、略平板状の仕切部材２と波板状の間隔保持部材３とによって形成された熱交換素子構成部材を、間隔保持部材３の波目が略９０度で交差する向きで積層し、接着剤７で接合して形成されている。間隔保持部材３によって作られている第１の流路４、第２の流路５にそれぞれ異なる状態の気流を流すことで、仕切部材２を媒体として流体間で顕熱及び潜熱の交換が行われる。
【００１３】
図２は本実施の形態に係る熱交換素子１の製造工程の流れを示す摸式図である。熱交換素子１は、熱交換素子構成部材６を製造する第１の接着工程と、熱交換素子構成部材６同士を積層する第２の接着工程とを経て製造される。
【００１４】
まず、紙材９を波形に成形して間隔保持部材３とした後、波の頂点の部分に接着剤７を塗布してから仕切部材２と張り合わせる（第１の接着工程）。第１の接着工程により、熱交換素子構成部材６が製造される。
【００１５】
図３に、熱交換素子構成部材６の製造に用いるシングルフェーサ装置の構成を示す。シングルフェーサ装置は、仕切部材２を送るとともに、回転しながら仕切部材２に間隔保持部材３を押し付けるプレスローラ１０と、間隔保持部材３の材料となるセルロース繊維を主とする素材（紙材９）を送り、互いに噛み合って回転する歯車状の上段と下段との一対からなるコルゲータ１１、１２と、一対のコルゲータ１１、１２で断面形状が波形にされた間隔保持部材３と仕切部材２とを接着する接着剤７を貯蔵する糊貯蔵槽１３と、下段のコルゲータ１２が搬送中の間隔保持部材３に糊付けする糊付けローラ１５とを備える。なお、糊貯蔵槽１３には、水溶媒系の酢酸ビニル系エマルジョン接着剤などの接着剤７が貯蔵されている。
【００１６】
シングルフェーサ装置の動作について説明する。セルロース繊維を主とする素材からなる紙材９が一対のコルゲータ１１、１２へ送り込まれる。歯車状の一対のコルゲータ１１、１２が噛み合って回転することによって、コルゲータ１１、１２の歯車が噛み合う位置において紙材９は波形に成形されて間隔保持部材３となる。
【００１７】
糊付けローラ１５は、下段のコルゲータ１２の一部の歯車の頂部と接触する位置に配置されており、回転によって糊貯蔵槽１３内で接着剤７が付着した外周面がコルゲータ１２によって搬送されている間隔保持部材３の一部に当接する。これにより、コルゲータ１２で送られている間隔保持部材３の谷（山）となる部分（後に仕切部材２と接触する部分）が糊付けされる。
【００１８】
一方、シングルフェーサ装置のプレスローラ１０には仕切部材２が送り込まれる。
【００１９】
糊付けされた間隔保持部材３は、プレスローラ１０から送られてくる仕切部材２と接着される。この際、下段のコルゲータ１２の一部とプレスローラ１０とは隣接して配置されているため、プレスローラ１０によって送られる仕切部材２とコルゲータ１２によって送られる糊付けされた間隔保持部材３とは、所定の圧力で圧縮され、両者は強固に接着される。なお、プレスローラ１０及び一対のコルゲータ１１、１２は、段形状を整えやすい所定の温度（通常、１５０度以上の温度）に維持されている。
【００２０】
以上のようにして、片面段ボール状の熱交換素子構成部材６が形成される。
【００２１】
図４に、熱交換素子１を形成する装置の構成を示す。糊貯蔵槽２３には、水溶媒系の酢酸ビニル系エマルジョン接着剤などの接着剤７が貯蔵されている。図４に示すように、第１の接着工程によって製造された熱交換素子構成部材６を所定の長さに切断し、第１の接着工程において仕切部材２と張り合わせられた波の頂点と反対側の頂点に、送りローラ２０と糊付けローラ２５とによって接着剤７を塗布する。その後、熱交換素子構成部材６を交互に向きを変えて積層する（第２の接着工程）。第２の接着工程により、熱交換素子１が製造される。
【００２２】
温度のみを交換する顕熱交換を行う熱交換素子の場合も上記同様の工程によって製造される。
【００２３】
本実施の形態においては、第１、第２の接着工程の両方において、接着剤７として水系の酢酸ビニル系のエマルジョン接着剤（固形分４０％）を用い、接着剤７には抗菌・防カビ剤を溶解又は分散させるものとする。換言すると、仕切部材２と間隔保持部材３とを結合する接着層に、抗菌・防カビ剤を含有させる。ただし、第１の接着工程と第２の接着工程とで異なる接着剤を用い、いずれか一方にのみ抗菌・防カビ剤を溶解又は分散させても良い。また、第１の接着工程で用いる接着剤と、第２の接着工程で用いる接着剤とに異なる種類の抗菌・防カビ剤を溶解又は分散させても良い。抗菌・防カビ剤を溶解又は分散させた接着剤を第１、第２の接着工程の両方で用いれば抗菌・防カビ効果を相対的に強く発現させることができ、第１、第２の接着工程の一方のみで用いれば抗菌・防カビ効果を相対的に弱く発現させることができる。すなわち、接着剤の塗布量や濃度を変化させることなく、抗菌・防カビ効果を調整できる。
【００２４】
抗菌・防カビ剤には、有機系（塩素やヨードの化合物、第四級アンモニウム塩などのカチオン界面活性剤や塩酸アルキルジアミノエチルグリシンなどの界面活性剤など）や無機系（銀、ゼオライトなど）がある。無機系抗菌剤は、銅や亜鉛も使用されるが、これらは抗菌作用が銀の１／１０以下であるため、活性の高い銀を用いた銀系のものが主に使用される。
【００２５】
銀系の抗菌剤を使用する場合では、銀錯体や銀系ゼオライトを均一に接着剤に分散させ、第１及び第２の接着工程の少なくとも一方で用いることで、熱交換素子に抗菌・防カビ効果を付与できる。
【００２６】
また、イミダゾール系のベンゾイミダゾール（チアベンダゾール）、ベンゾイミダゾールカルバミン酸メチル、ピリジン系のビス亜鉛酸、ニトリル系のテトラクロロイソフタロニトロ、チアゾール系のベンツチアゾール、イソチアゾリン系の２ｎオクチル４イソチアゾリン３オン（ＯＩＴ）などの抗菌・防カビ剤を用いても良い。ただし、水系の酢酸ビニル系エマルジョン接着剤を選択した場合などは、抗菌・防カビ剤のアルコール溶媒などによって酢酸ビニル系エマルジョンが破壊され、接着剤樹脂分が分離する場合があるため、抗菌・防カビ剤の選定にあたっては、このような問題が発生しないかを事前に確認する必要がある。
【００２７】
交差流型の熱交換素子１では、第１の流路４及び第２の流路５の空気流の流入・流出面には、空気流によって運ばれてくる菌やカビが付着、堆積して繁殖しやすいため、図５に示すように、抗菌・防カビ剤をスプレーや刷毛塗りで熱交換素子表面に塗布することによって菌やカビなどの繁殖を抑え、抗菌・防カビ処理を効率よく行える。また、空気流の流入・流出面は外部に露出した面であるためこの面に抗菌・防カビ性を付与することによって、熱交換素子の外観を良好に保つことが可能となる。
【００２８】
なお、図６に示すように、裁断した熱交換素子構成部材６を、間隔保持部材３の波目の方向を平行にして積層することによって対向流型の熱交換素子を得ることも可能である。
【００２９】
本実施の形態に係る熱交換素子は、抗菌・防カビ加工を施す工程が接着剤塗布工程と同一であるため、生産性・加工性を低下させることなく熱交換素子に対して、抗菌・防カビ加工を施すことが可能である。これにより、生産工程における工数の増加を抑え、環境負荷を低減できる。
【００３０】
図７は、本実施の形態に係る熱交換素子１を用いた熱交換換気装置の構成を示す斜視図である。この熱交換換気装置は、対向する側面の一方に室内側の吸込口１０４と吹出口１０６とを有し、他方に室外側の吸込口１０５と吹出口１０７とを有する箱体１０１内に、吸込口１０４、１０５と吹出口１０６、１０７との間に設けた熱交換素子１において互いに交差し熱交換するよう設けられた給気通路１０９及び排気通路１０８を備えている。
【００３１】
箱体１０１に着脱可能に取り付けられた給気通路１０９と排気通路１０８とに、それぞれ給気流又は排気流を形成する羽根１２１及び電動機１２６からそれぞれ構成される送風機１１０、１１１に対して、給気通路１０９と排気通路１０８とに設けられた羽根ケーシング２１１と、本体の他の側面に設けた開口１１５とから挿脱可能に設けられ、上記給気流と排気流との間で熱交換する熱交換素子１を備えている。
【００３２】
上記のように構成された熱交換換気装置において、熱交換素子１を利用した空調換気については、それぞれ送風機１１０、１１１を運転することにより、室内空気は、ダクトを介して室内側の吸込口１０４から矢印Ａで示すように吸い込まれ、熱交換素子１及び排気通路１０８を矢印Ｂで示すように通り、排気用送風機１１０により室外側の吹出口１０７から矢印Ｃで示すように吹き出される。
【００３３】
また、室外空気は、ダクトを介して室外側の吸込口１０５から矢印Ｄで示すように吸い込まれ、熱交換素子１及び給気通路１０９を矢印Ｅで示すように通り、給気用送風機１１１により室内側の吹出口１０６から矢印Ｆのように吹き出され、ダクトを介して室内へ給気される。このとき、熱交換素子１では、排気流と給気流との間で熱交換が行われ、排気熱を回収して冷暖房負荷を軽減する。
【００３４】
本実施の形態に係る熱交換素子を用いた熱交換換気装置は、風路内に設置される熱交換素子を抗菌・防カビ仕様であるため、衛生的な換気が可能である。
【００３５】
実施の形態２．
本発明にかかる熱交換素子の実施の形態２としての構成は、実施の形態１と同様である。また、熱交換素子の製造の手順も実施の形態１と同様であり、第１及び第２の接着工程を経て熱交換素子が製造される。
【００３６】
本実施の形態においても、第１、第２の接着工程の両方において、接着剤７として水系の酢酸ビニル系のエマルジョン接着剤（固形分４０％）を用い、接着剤７には抗菌・防カビ剤を溶解又は分散させる。
【００３７】
本実施の形態では、抗菌・防カビ剤として気化性の高い抗菌・防カビ剤を用いる。常温で気化性のある抗菌・防カビ剤であれば公知のものを適用可能であり、例えば、ヒノキチオールやイソチオシアネート類などを用いることで、熱交換素子近傍の風路においても抗菌・防カビ効果が得られる。
【００３８】
特に、イソチオシアネート類のアリルイソチオシアネートは、防カビ効果が高く、わさびの匂い成分でもあって人体への安全性が高い。
【００３９】
ただし、水系の酢酸ビニル系エマルジョン接着剤を選択した場合などは、抗菌・防カビ剤のアルコール溶媒などによって酢酸ビニル系エマルジョンが破壊され、接着剤樹脂分が分離する場合があるため、抗菌・防カビ剤の選定にあたっては、このような問題が発生しないかを事前に確認する必要がある。
【００４０】
なお、裁断した熱交換素子構成部材６を、間隔保持部材３の波目の方向を平行にして積層することによって対向流型の熱交換素子を得ることも可能である。
【００４１】
本実施の形態に係る熱交換素子を用いた熱交換換気装置の構成及び動作は実施の形態１と同様である。
【００４２】
本実施の形態に係る熱交換素子を用いた熱交換換気装置は、風路内に設置される熱交換素子が抗菌・防カビ仕様であるため、衛生的な換気が可能である。
【００４３】
実施の形態３．
本発明にかかる熱交換素子の実施の形態３としての構成は、実施の形態１と同様である。また、熱交換素子の製造の手順も実施の形態１と同様であり、第１及び第２の接着工程を経て熱交換素子が製造される。
【００４４】
本実施の形態においても、第１、第２の接着工程の両方において、接着剤７として水系の酢酸ビニル系のエマルジョン接着剤（固形分４０％）を用いているが、接着剤７には抗菌・防カビ剤を溶解又は分散されていない。
【００４５】
第１の流路４及び第２の流路５の空気流の流入・流出面には、空気流によって運ばれてくる菌やカビが付着、堆積して繁殖しやすいため、図５に示すように、抗菌・防カビ剤をスプレーや刷毛塗りで熱交換素子表面に塗布することによって菌やカビなどの繁殖を抑え、抗菌・防カビ処理を効率よく行える。
【００４６】
本実施の形態においては、従来と同様の材料で形成された熱交換素子に抗菌・防カビ効果を持たせることができる。よって、抗菌・防カビ性を有する熱交換素子を低コストで形成できる。
【００４７】
本実施の形態に係る熱交換素子も、熱交換換気装置に適用することで、衛生的な換気が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
以上のように、本発明にかかる熱交換素子は、事前に処理された構成素材を用いることなく抗菌・防カビ効果を付与できる点で有用であり、特に、熱交換換気装置への適用に適している。
【符号の説明】
【００４９】
１  熱交換素子
２  仕切部材
３  間隔保持部材
４  第１の流路
５  第２の流路
６  熱交換素子構成部材
７  接着剤
９  紙材
１０  プレスローラ
１１、１２  コルゲータ
１３、２３  糊貯蔵槽
１５、２５  糊付けローラ
２０  送りローラ
１０１  箱体
１０４、１０５  吸込口
１０６、１０７  吹出口
１０８  排気通路
１０９  給気通路
１１０、１１１  送風機
１１５  開口
１２１  羽根
１２６  電動機
２１１  羽根ケーシング
【図１】
2011163650.tif 000003
【図２】
2011163650.tif 000004
【図３】
2011163650.tif 000005
【図４】
2011163650.tif 000006
【図５】
2011163650.tif 000007
【図６】
2011163650.tif 000008
【図７】
2011163650.tif 000009