(57)【要約】【課題】本発明は、結露した水滴による風路の閉塞を抑制することで、熱交換素子を流れる空気の偏りを解消し、熱交換効率の高い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。【解決手段】本発明に係る熱交換素子は、透湿性を有する伝熱板１３から間隔部材１４と流路リブ１５が起立した熱交換素子ピース１６を、一段ずつ互い違いに向きを変えて複数枚積層した構成とし、流路リブ１５の強度を維持するために吸湿性を備えた流路リブ補強材１７が伝熱板１３で覆われ、伝熱板１３は、流路に面する表面に流路リブ１５が設けられた方向と非平行な方向に凹凸が形成された構成とする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の伝熱板が前記伝熱板の外周部に設けられた間隔部材によって所定の間隙を設けて積層され、前記間隙に給気流と排気流とを前記伝熱板毎に交互に通風させて前記給気流と前記排気流とのエネルギを交換する熱交換素子であって、
前記伝熱板は透湿性を有し、
前記間隙内に前記伝熱板を前記間隔部材と平行方向に凸起させて形成され、前記給気流又は前記排気流を通風させるための流路を形成するための流路リブと、
前記流路リブの前記流路側の表面が前記伝熱板で覆われており、前記伝熱板で覆われた前記流路リブ内部に前記伝熱板よりも高い吸湿性を持つ流路リブ補強材とを備え、
前記伝熱板は、前記流路に面する表面に前記流路リブが設けられた方向と非平行な方向に凹凸が形成されたこと特徴とする熱交換素子。
【請求項２】
前記伝熱板は、
吸湿性を有し、繊維方向が一定の方向に向けられた伝熱紙によって形成され、
前記流路リブは、
前記繊維方向と非平行の方向に設けられることを特徴とする請求項１記載の熱交換素子。
【請求項３】
前記流路リブは、前記繊維方向と斜交する方向に設けられることを特徴とする請求項２記載の熱交換素子。
【請求項４】
前記流路リブは、前記繊維方向と直交する方向に設けられることを特徴とする請求項２記載の熱交換素子。
【請求項５】
前記伝熱板と前記流路リブ補強材とは、透湿性を備えた接着剤によって接着されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の熱交換素子。
【請求項６】
前記流路リブ補強材は、加熱により軟化する熱軟化性を持つ材料で構成されることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の熱交換素子。
【請求項７】
前記間隔部材は、前記流路リブ補強材より吸湿性の低い材料で構成されることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の熱交換素子。
【請求項８】
前記流路リブが凸起した高さは、前記間隔部材によって形成される前記間隙の高さより低いことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の熱交換素子。
【請求項９】
前記流路リブ補強材は、繊維方向が前記流路リブの凸起方向と平行な紙であることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の熱交換素子。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載された熱交換素子を備え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、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、生産性を向上させるため、例えば次のような構造が知られている。
【０００３】
すなわち、図１０に示すように、熱交換素子１０１は、平行に配置された複数の立ち上がり部１０３を備えた伝熱性を有する平板１０２を複数枚積層して構成されている。平板１０２は、立ち上がり部１０３間の空気通路が互いに直交するように交互に向きを変えて積層され、平板１０２同士の間隔は立ち上がり部１０３によって維持されている。これにより、立ち上がり部１０３間の空気通路を平板１０２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。また、予め平板１０２には、帯状に粉末接着剤を印刷し、印刷部を山形に折り曲げて加熱することで、粉末接着剤によって山形に折り曲がった平板１０２同士が接合され、立ち上がり部１０３を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２５８０８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、室内外の温度差が大きい場合、給気流と排気流とが熱交換されたときに結露が発生し、その結露が風路を塞ぐという課題を有していた。また、平板１０２の立ち上がり部１０３が結露した水滴を吸収することで平板１０２同士の間隔を維持するために必要な強度を失って風路がつぶれてしまい、熱交換素子１０１を流れる空気に偏りが生じ、熱交換効率が低下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、結露した水滴による風路の閉塞を抑制することで、熱交換素子を流れる空気の偏りを解消し、熱交換効率の高い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】
この目的を達成するために本発明の熱交換素子は、複数の伝熱板が前記伝熱板の外周部に設けられた間隔部材によって所定の間隙を設けて積層され、前記間隙に給気流と排気流とを前記伝熱板毎に交互に通風させて前記給気流と前記排気流とのエネルギを交換するものであって、前記伝熱板は透湿性を有し、前記間隙内に前記伝熱板を前記間隔部材と平行方向に凸起させて形成され、前記給気流又は前記排気流を通風させるための流路を形成するための流路リブと、前記流路リブの前記流路側の表面が前記伝熱板で覆われており、前記伝熱板で覆われた前記流路リブ内部に前記伝熱板よりも高い吸湿性を持つ流路リブ補強材とを備え、前記伝熱板は、前記流路に面する表面に前記流路リブが設けられた方向と非平行な方向に凹凸が形成される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の熱交換素子によれば、伝熱板の流路リブにより形成された流路を給気流又は排気流が通風する。給気流と排気流とは伝熱板毎に交互に通風され、給気流と排気流とのエネルギ交換がされる。このとき、給気流と排気流との温度差が大きいと結露し、伝熱板に水滴が生じる。伝熱板は透湿性を有するため、水滴は伝熱板を透過し、吸水性を有する流路リブ補強材に吸収される。これにより、流路リブ補強材が結露した水滴を吸収することにより、給気風路及び排気風路から結露した水滴が取り除かれるので、熱交換素子を流れる空気の偏りを解消することができ、熱交換効率の高い熱交換素子を得ることができるという効果がある。
【０００９】
また、伝熱板に生じた水滴は流路リブと非平行な向きに形成された凹凸の凹部に入る。凹部に入った水滴は、給気流又は排気流の圧によって押される。凹部は流路リブと非平行に形成されているため、水滴は流路リブに到達する。流路リブに到達した水滴は、伝熱板を透過する。伝熱板を透過した水滴は、流路リブ補強剤に吸収される。これにより、伝熱板に発生した水滴を確実に流路リブ補強材に吸収させることができる。よって、結露した水滴による風路の閉塞を抑制することで、熱交換素子を流れる空気の偏りを解消し、熱交換効率の低下を防ぐことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る熱交換素子を備える熱交換形換気装置の設置例を示す概要図である。
【図２】熱交換形換気装置の構造を示す模式図である。
【図３】熱交換素子の構造を示す分解図である。
【図４】流路リブの構造を示す部分拡大図である。
【図５】熱交換素子ピースの構造を示す模式図である。
【図６】第２実施形態に係る熱交換素子ピースの構造を示す模式図である。
【図７】（ａ）は、第６実施形態に係る空隙を示す部分拡大図であり、（ｂ）はＶＩＩｂ方向から見た正面図であり、（ｃ）はＶＩＩｃ方向に切断した断面図である。
【図８】第７実施形態に係るリブ補強材の繊維方向を示す部分拡大図である。
【図９】第８実施形態に係る流路リブの構造例を示す部分拡大図である。
【図１０】従来の熱交換素子の構造を示す鳥瞰図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について添付図面を参照して説明する。
【００１２】
（第１実施形態）
まず、図１及び図２を参照して、本発明の第１実施形態に係る熱交換素子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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
次に、図３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の構造を示す分解図である。図３に示すように熱交換素子６は、略正方形の伝熱板１３から間隔部材１４と流路リブ１５とが一方向に平行に凸起した熱交換素子ピース１６を、一段ずつ互い違いに間隔部材１４が直交するように向きを変えて複数枚積層した構成としている。これにより、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っており、これらの間で熱交換を可能にしている。
【００１８】
熱交換素子ピース１６は、熱交換素子６を構成する一つのユニットである。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１３ｐ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。また、伝熱紙１３ｐはパルプを一定方向に流しながら製造されるため、伝熱紙１３ｐのセルロース繊維はパルプを流す方向に揃えられている。セルロース繊維が揃えられた方向のことを繊維方向という。
【００１９】
間隔部材１４は、伝熱板１３の一対の対辺に設けられ、伝熱板１３を積み重ねるときに伝熱板１３間に排気流３又は給気流４を通風させるための間隙を形成する四角柱形状の部材である。間隔部材１４の材質としては、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等の樹脂部材やセルロース繊維やセラミック繊維、ガラス繊維をベースとした紙材料、金属を用いることができる。
【００２０】
流路リブ１５は、一対の対辺に設けられた両間隔部材１４の間に間隔部材１４と平行な向きになるように設けられ、間隙内で排気流３又は給気流４を整流して通風させるための流路を形成するための部材である。
【００２１】
次に図４を参照して、流路リブ１５の構造について説明する。図４は、流路リブ１５の構造を示す部分拡大図である。図４に示すように、流路リブ１５は四角柱形状であり、四角柱形状の流路リブ補強材１７が凸起された伝熱板１３の凸起部分に下から収納されている。流路リブ補強材１７は、流路リブ１５が形成している風路表面となる流路リブ側面１９と流路リブ天面１８とを伝熱板１３で覆われ、流路リブ側面１９と流路リブ天面１８とで伝熱板１３に固定されている。流路リブ底面２０及び流路リブ端面２１では流路リブ補強材１７が露出している。流路リブ補強材１７は、流路リブ１５と同様に、風路に沿う方向に延在している。流路リブ補強材１７は、流路リブ１５の強度を維持しつつ、結露によって発生した水分を吸収するための部材である。流路リブ補強材１７の吸湿性は、伝熱板１３の吸湿性よりも高くなっている。
【００２２】
次に図５を参照して、熱交換素子ピース１６の伝熱紙１３ｐと流路リブ１５との関係について説明する。図５は、熱交換素子ピース１６の構造を示す模式図である。図５に示す通り、伝熱紙１３ｐのセルロース繊維の繊維方向３０は、流路リブ１５と斜交する方向に揃えられている。
【００２３】
ここで、伝熱紙１３ｐが吸水すると、伝熱紙１３ｐは、伝熱紙１３ｐの平面上で繊維方向３０に対して直交する方向に向かって膨張する。即ち、伝熱紙１３ｐは、流路リブ１５と非直交方向に膨張する。これに対して、伝熱紙１３ｐは流路リブ１５にて流路リブ補強材１７と固定されているため、吸水による膨張が抑えられる。そのため、伝熱紙１３ｐにおいて繊維方向３０と平行な方向にしわが発生し、流路リブ１５と斜交する方向に凹凸が形成される。これにより、流路リブ１５と斜交する向きに凹部３１が形成される。
【００２４】
次いで、以上説明した構成を有する熱交換素子６の作用効果を説明する。
【００２５】
例えば給気流４が排気流３に比べて温度が低い場合、排気流３の熱は伝熱板１３を介して給気流４に奪われるため、伝熱板１３と接する排気流３の温度が低下する。伝熱板１３の表面温度が排気流３の露点温度を下回った場合、排気流３に含まれる水分が結露して水滴となり伝熱板１３に付着する。風路に結露による水滴が付着したままだと、風路を通過する排気流３の通風抵抗となるため、発生した水滴周辺の風量が減少する。部分的に風量が減少することにより、伝熱板１３に対して不均一な風量バランスで排気流３が流れるため熱交換素子６の熱交換効率が減少してしまう。第１実施形態に係る熱交換素子６は、結露した水滴を、吸水性を有する流路リブ補強材１７に吸収されることで風路から除去できるため、結露した水滴による通風抵抗の増加を抑制し、伝熱板１３を流れる排気流３の風量バランスを維持でき、高い熱交換効率を持つ熱交換素子６を得ることができる。
【００２６】
また、結露した水滴は、伝熱板１３に形成された凹部３１に集まる。凹部３１に入った水滴は、排気流３又は給気流４の圧によって押される。凹部３１は流路リブ１５と非平行（流路リブ１５と斜交する向き）に形成されているため、水滴は流路リブ１５に到達する。流路リブ１５に到達した水滴は、伝熱板１３を透過する。伝熱板１３を透過した水滴は、吸湿性を有する流路リブ補強材１７に吸収される。これにより、流路リブ補強材１７に吸収されることで水滴を風路から除去できるため、結露した水滴による通風抵抗の増加を抑制し、伝熱板１３を流れる排気流３の風量バランスを維持でき、高い熱交換効率を持つ熱交換素子６を得ることができる。よって、結露によって発生した水滴により、熱交換効率が低下するのを防ぐことができるという効果がある。
【００２７】
なお、排気流３が給気流４に比べて温度が低い場合にも、給気流４の熱は伝熱板１３を介して排気流３に奪われるため、伝熱板１３と接する給気流４の温度が低下する。伝熱板１３の表面温度が給気流４の露点温度を下回った場合、給気流４に含まれる水分が結露して水滴となり伝熱板１３に付着する。この場合であっても、同様の効果が得られる。
【００２８】
また、伝熱紙１３ｐにおいて繊維方向３０と平行な方向にしわが発生し、流路リブ１５と斜交する方向に凹凸が形成される。これにより、予め伝熱板１３に凹凸を設けなくても、伝熱紙１３ｐに発生した水滴をしわによって形成された凹凸の凹部３１を伝って、速やかに流路リブ補強材１７に吸収させることができる。よって、結露によって発生した水滴により、熱交換効率が低下するのを容易に防ぐことができるという効果がある。
【００２９】
更に、排気流３と給気流４とは、流路リブ１５に沿って流路リブ１５と平行な向きに流れる。一方、伝熱板１３の凹凸は排気流３や給気流４の流れに対して斜交する向きに形成される。そのため、凹凸が排気流３や給気流４の流れを妨げる可能性をやわらげることができる。これにより、熱交換素子６を流れる空気の偏りを減らし、熱交換の効率の下げ幅を少なくすることができるという効果がある。加えて、排気流３や給気流４が凹部３１に入った水滴を流路リブ１５側に押す風量が増えることで、水滴をより速やかに流路リブ１５に到達させることができる。これにより、伝熱板１３上から水滴を速やかに取り除くことができる。よって、結露によって発生した水滴により、熱交換効率が低下するのを防ぐことができるという効果がある。
【００３０】
（第２実施形態）
次いで、図６を参照して第２実施形態に係る熱交換素子６について説明する。第１実施形態に係る熱交換素子６は、伝熱紙１３ｐの繊維方向３０を流路リブ１５と斜交する方向とした。これに対し、第２実施形態に係る熱交換素子６は、伝熱紙１３ｐの繊維方向３０を流路リブ１５と直交する方向とする。なお、その他の熱交換素子６の構成は第１実施形態と同一であるので、その説明を省略する。以下、同一の構成については第１実施形態と同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００３１】
図６は、第２実施形態に係る熱交換素子ピース１６の構造を示す模式図である。図６に示す通り、伝熱紙１３ｐのセルロース繊維の繊維方向３０は、流路リブ１５と直交する方向に揃えられている。
【００３２】
ここで、伝熱紙１３ｐが吸水すると、伝熱紙１３ｐは、伝熱紙１３ｐの平面上で繊維方向３０に対して直交する方向に向かって膨張する。即ち、伝熱紙１３ｐは流路リブ１５と平行方向に膨張する。これに対して、伝熱紙１３ｐは流路リブ１５にて流路リブ補強材１７と固定されているため、伝熱紙１３ｐは流路リブ１５では膨張が抑えられる。そのため、伝熱紙１３ｐにおいて繊維方向３０と平行な方向にしわが発生し、流路リブ１５と直交する方向に凹凸が形成される。これにより、流路リブ１５と直交する向きに凹部３１が形成される。
【００３３】
結露によって生じた水滴は、凹部３１に集まる。凹部３１に入った水滴は、排気流３又は給気流４の圧により押される。このとき、凹部３１は流路リブ１５と直交する方向で形成されているため、水滴は短い移動距離で流路リブ１５に到達する。これにより、伝熱板１３に発生した水滴をより速やかに流路リブ補強材１７に吸収させることができる。よって、結露によって発生した水滴により、熱交換効率が低下するのを速やかに防ぐことができるという効果がある。
【００３４】
その他、第２実施形態に係る熱交換素子６は、第１実施形態と同一の構成によって、同一の効果を奏する。
【００３５】
（第３実施形態）
次いで、第３実施形態に係る熱交換素子６について説明する。第１実施形態に係る熱交換素子６は、伝熱板１３を四角形状に凸起させて流路リブ１５を設けた。そして、四角柱形状の吸湿性を有する流路リブ補強材１７を凸起させた伝熱板１３の凸起部分に下から収納し、固定して設けた。流路リブ補強材１７は、流路リブ１５が形成している風路表面となる流路リブ側面１９と流路リブ天面１８とを伝熱板１３で覆われ、流路リブ側面１９と流路リブ天面１８とで伝熱板１３に固定した。これに加えて、第３実施形態に係る熱交換素子６は、流路リブ補強材１７を、透湿性を備える接着剤によって接着して流路リブ側面１９と流路リブ天面１８とで伝熱板１３に固定する。なお、その他の熱交換素子６の構成は第１実施形態と同一であるので、その説明を省略する。以下、同一の構成については第１実施形態と同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００３６】
透湿性を備えた接着剤としては、例えば、ポリウレタン系接着剤やエポキシ樹脂系接着剤をベースとし、親水性の官能基（例えば、ヒドロキシ基等）を付与した接着剤を用いることができる。
【００３７】
透湿性を備える接着剤により流路リブ補強材１７を伝熱板１３に接着固定することで、結露により発生した水滴が流路リブ補強材１７へ移動する場合、接着剤内で湿度拡散される。これにより、流路リブ補強材１７へ結露した水滴を効率よく伝えることができる。よって、流路リブ補強材１７が結露した水滴を効率よく吸収することにより、伝熱板１３から結露した水滴が効率よく取り除かれる。従って、熱交換素子６を流れる空気の偏りを解消することができ、熱交換効率の高い熱交換素子６を得ることができるという効果がある。
【００３８】
その他、第３実施形態に係る熱交換素子６は、第１実施形態と同一の構成によって、同一の効果を奏する。
【００３９】
（第４実施形態）
次いで、第４実施形態に係る熱交換素子６について説明する。第１実施形態に係る熱交換素子６は、伝熱板１３を四角形状に凸起させて流路リブ１５を設けた。そして、四角柱形状の吸湿性を有する流路リブ補強材１７を伝熱板１３の凸起部分に下から収納し、固定して設けた。第４実施形態に係る熱交換素子６は、その流路リブ補強材１７を加熱により軟化する熱軟化性を持つ材料で構成されるものとする。なお、その他の熱交換素子６の構成は第１実施形態と同一であるので、その説明を省略する。以下、同一の構成については第１実施形態と同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４０】
加熱により軟化する熱軟化性と吸湿性とを有する材料として、例えば、ポリ酢酸ビニル、エチレン‐ビニルアルコール共重合樹脂等を用いることができる。
【００４１】
流路リブ補強材１７の材料を加熱により軟化する熱軟化性を持つものとすることにより、伝熱板１３と流路リブ補強材１７とを熱溶着によって直接接着できる。これにより、伝熱板１３から流路リブ補強材１７への水分拡散抵抗が減少し、伝熱板１３が吸収した水滴を効率よく流路リブ補強材１７へ伝えることができるという効果がある。
【００４２】
その他、第４実施形態に係る熱交換素子６は、第１実施形態と同一の構成によって、同一の効果を奏する。
【００４３】
（第５実施形態）
次いで、第５実施形態に係る熱交換素子６について説明する。第１実施形態に係る熱交換素子６は、間隔部材１４を一定の強度があるものとした。これに加えて、第５実施形態に係る熱交換素子６は、流路リブ補強材１７の吸湿性よりも低いものとする。なお、その他の熱交換素子６の構成は第１実施形態と同一であるので、その説明を省略する。以下、同一の構成については第１実施形態と同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４４】
間隔部材１４は、流路リブ補強材１７の吸湿性よりも低い材料で構成される。これにより、結露によって発生した水滴は間隔部材１４よりも流路リブ補強材１７で多く吸収される。よって、結露した水滴を吸収することによる間隔部材１４の膨張を抑制できる。すなわち、間隔部材１４の膨張を抑制することで、伝熱板１３間の所定の間隔を維持することができるため、熱交換素子６を流れる空気の偏りを抑制することができ、熱交換効率の高い熱交換素子６を得ることができるという効果がある。
【００４５】
その他、第５実施形態に係る熱交換素子６は、第１実施形態と同一の構成によって、同一の効果を奏する。
【００４６】
（第６実施形態）
次いで、図７を参照して第６実施形態に係る熱交換素子６について説明する。第１実施形態に係る熱交換素子６は、伝熱板１３を凸起させて流路リブ１５を設けた。これに加えて、第６実施形態に係る熱交換素子６は、流路リブ１５が凸起した高さを間隔部材１４によって形成される間隙の高さより低くすることで、流路リブ１５と対向する伝熱板１３との間に空隙３２を設ける。なお、その他の熱交換素子６の構成は第１実施形態と同一であるので、その説明を省略する。以下、同一の構成については第１実施形態と同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４７】
図７（ａ）は、第６実施形態に係る空隙３２を示す部分拡大図である。（ｂ）はＶＩＩｂ方向から見た正面図である。（ｃ）はＶＩＩｃ方向に切断した断面図である。図７に示す通り、熱交換素子ピース１６ａにおいて、流路リブ１５の凸起した高さ（伝熱板１３を凸起させた高さ）は、間隔部材１４によって形成される間隙の高さ（伝熱板１３ａと伝熱板１３ｂとの距離）より低くなっている。そのため、熱交換素子ピース１６ａの上に重ねられた熱交換素子ピース１６ｂは、熱交換素子ピース１６ａの間隔部材１４ａと接しているが、流路リブ１５ａとは接していない。即ち、流路リブ１５ａと対向する伝熱板１３ｂとの間に空隙３２が設けられている。
【００４８】
これにより、流路リブ１５ａの流路リブ補強材１７が結露した水滴を吸収して膨張し、流路リブ１５ａが対向する伝熱板１３ｂ側に膨張した場合であっても、流路リブ１５ａと熱交換素子ピース１６ｂとの間にある空隙３２により、流路リブ１５ａの膨張体積分を吸収することができる。よって、流路リブ１５ａが膨張することで、熱交換素子ピース１６ｂに衝突し、熱交換素子ピース１６ｂが変形することを抑制することができる。従って、熱交換素子ピース１６同士の間隙を維持でき、熱交換素子ピース１６間を通過する風量のばらつきを抑制できるため、結露条件下でも高い熱交換効率を持つ熱交換素子６を得ることができるという効果がある。
【００４９】
なお、空隙３２は流路リブ補強材１７の凸起寸法と吸湿率によって設計される。例えば、標準状態における吸湿率が２０％の場合、起立寸法の２０％分に相当する間隙を備えることによって、流路リブ補強材１７が最大限吸湿したとしても、流路リブ１５と隣接する上方の伝熱板１３とが接触するだけであり、風路の変形を抑制することができる。
【００５０】
その他、第６実施形態に係る熱交換素子６は、第１実施形態と同一の構成によって、同一の効果を奏する。
【００５１】
（第７実施形態）
次いで、図８を参照して第７実施形態に係る熱交換素子６について説明する。第１実施形態に係る熱交換素子６は、伝熱板１３の吸湿性よりも高い吸湿性を有する流路リブ補強材１７を用いた。これに加えて、第７実施形態に係る熱交換素子６は、繊維方向３３が流路リブ１５の凸起方向と平行な紙を流路リブ補強材１７に用いる。なお、その他の熱交換素子６の構成は第１実施形態と同一であるので、その説明を省略する。以下、同一の構成については第１実施形態と同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００５２】
図８は、第７実施形態に係る流路リブ補強材１７の繊維方向３３を示す部分拡大図である。図８に示す通り、流路リブ補強材１７は、繊維方向３３が流路リブ１５の凸起方向と平行な紙である。
【００５３】
これにより、伝熱板１３の表面に発生した結露が流路リブ補強材１７に吸収されることで、水分子は主に紙の繊維間に保持されるために紙の繊維間隔が拡大し、繊維方向３３と直交する方向に流路リブ補強材１７が膨張しやすい。つまり、結露を吸収したことによる体積膨張のうち、繊維方向３３に直交する方向の伸長成分が大きく、流路リブ１５の凸起方向へ伸長することを抑制することができる。また、流路リブ側面１９において流路リブ補強材１７は伝熱板１３で覆われているため、流路リブ補強材１７が水分を吸収したときに膨張したとしても水分が蒸発すれば、流路リブ補強材１７は伝熱板１３に押し戻される。従って、流路リブ補強材１７が繊維方向３３に直交する方向（凸起方向に直交する方向）に伸びたままになるのを防ぐことができる。
【００５４】
これにより、流路リブ１５が膨張することで、上下の熱交換素子ピース１６に衝突し、上下の熱交換素子ピース１６が変形することを抑制することができる。よって、熱交換素子ピース１６同士の間隙を維持できるため、熱交換素子ピース１６を通過する風量のばらつきを抑制でき、結露条件下でも高い熱交換効率を持つ熱交換素子６を得ることができるという効果がある。
【００５５】
その他、第７実施形態に係る熱交換素子６は、第１実施形態と同一の構成によって、同一の効果を奏する。
【００５６】
（第８実施形態）
次いで、図９を参照して第８実施形態に係る熱交換素子６について説明する。第１実施形態に係る熱交換素子６は、流路リブ補強材１７を四角柱形状の単一の部材とした。これに対して、第８実施形態に係る熱交換素子６は、流路リブ補強材１７を複数の部材からなる複合部材とする。なお、その他の熱交換素子６の構成は第１実施形態と同一であるので、その説明を省略する。以下、同一の構成については第１実施形態と同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００５７】
図９は、第８実施形態に係る流路リブ１５の構造例を示す部分拡大図である。図９に示す通り、流路リブ補強材１７として段ボールシート３６を用いる。段ボールシート３６は二枚のライナー３４の間に中芯３５を挟んだ構造であり、流路リブ補強材１７として伝熱板１３に覆われている。この場合、紙製の段ボールシート３６を用いることで、流路リブ補強材１７に吸湿性を付与することができる。また、流路リブ補強材１７の表面積を広くすることができるため、流路リブ補強材１７が吸収した水分をより速く蒸発させることができるという効果もある。
【００５８】
その他、第８実施形態に係る熱交換素子６は、第１実施形態と同一の構成によって、同一の効果を奏する。
【００５９】
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施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。例えば、各実施形態は、それぞれ、他の実施形態が有する構成の一部又は複数部分を、その実施形態に追加し或いはその実施形態の構成の一部又は複数部分と交換等することにより、その実施形態を変形して構成するようにしてもよい。また、上記各実施形態で挙げた数値は一例であり、他の数値を採用することは当然可能である。
【００６０】
第２実施形態に対して、第３〜第８実施形態のいずれか、又は、複数を組み合わせて実施してもよい。また、第１実施形態に対して、第３〜第８実施形態を複数組み合わせて実施してもよい。例えば、流路リブ１５と直交するように伝熱板１３に凹凸を設けた場合に、流路リブ補強材１７を透湿性のある接着剤で伝熱板１３に固定してもよい。
【００６１】
また、流路リブ１５と直交するように伝熱板１３に凹凸を設けた場合に、流路リブ補強材１７を加熱により軟化する熱軟化性を持つ材料で構成されるものとしてもよく、間隔部材１４を流路リブ補強材１７よりも吸湿性が低い材料としてもよい。
【００６２】
更に、流路リブ１５と直交するように伝熱板１３に凹凸を設けた場合に、流路リブ１５が凸起した高さを間隔部材１４によって形成される間隙の高さより低くすることで、流路リブ１５と対向する伝熱板１３との間に空隙３２を設けてもよく、繊維方向３３が流路リブ１５の凸起方向と平行な紙を流路リブ補強材１７に用いてもよく、また、流路リブ補強材１７を複数の部材からなる複合部材としてもよい。
【００６３】
また、上記各実施形態において、例えば、加熱により軟化する熱軟化性を持つ流路リブ補強材１７を、透湿性を備えた接着剤で伝熱板１３に固定してもよい。このとき、流路リブ側面１９では接着剤を用いず熱軟化性を利用して流路リブ補強材１７を伝熱板１３に直接固定し、流路リブ天面１８では接着剤を用いて流路リブ補強材１７を伝熱板１３に固定してもよい。これにより、異なる２つの固定方法で流路リブ補強材１７を伝熱板１３に固定することができるので、経時的な劣化などで一方の固定方法が脆弱化した場合であっても、流路リブ補強材１７を伝熱板１３に固定しておくことができる。
【００６４】
また、上記各実施形態において、例えば、間隔部材１４を流路リブ補強材１７よりも吸湿性の低い材料として、更に流路リブ１５と対向する伝熱板１３との間に図７（ｃ）に示す空隙３２を設けてもよい。間隔部材１４を流路リブ補強材１７よりも吸湿性の低い材料とすることで、流路リブ補強材１７が水分を吸収し、間隔部材１４の膨張を抑制し伝熱板１３間の間隔を維持することができる。一方で、流路リブ補強材１７が水分を吸収し、膨張したとしても空隙３２によって、流路リブ１５と対向する伝熱板１３とが接触することを防ぐことができる。よって、空気の流れの偏りが発生する可能性をより下げることができる。
【００６５】
上記各実施形態では、伝熱板１３は伝熱紙１３ｐによって形成されるものとしたが、これに限定されるものではない。伝熱板１３は透湿性を有する材料であればよく、例えば、ポリウレタンや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やセルロース繊維やセラミック繊維、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。吸湿性のない材料を用いる場合、しわが発生しないため、伝熱板１３の表面に流路リブ１５と非平行の方向に予め凹凸を設けておくことで、凹部３１に集まった水滴を流路リブ補強材１７に吸収させることができる。なお、セルロース繊維をベースとした紙材料は曲げやすく、流路リブ補強材１７を覆いやすいという利点がある。また、上述の通り、吸湿によりしわが形成されるため予め凹凸を設ける必要がなく、より好適である。
【００６６】
上記各実施形態において、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。
【００６７】
また、熱交換形換気装置２に、上記実施形態のいずれかの熱交換素子６を用いた構成としてもよい。これより、室内外で温湿度差が大きく、伝熱板１３表面で結露が発生する場合であっても、熱交換効率の高い熱交換素子６を用いることができるので、熱交換効率の高い熱交換形換気装置２を得ることができるという効果がある。
【００６８】
上記各実施形態において、間隔部材１４の構造として、伝熱板１３上にポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂部材やセルロース繊維やセラミック繊維、ガラス繊維をベースとした紙材料、金属といった材料の四角柱を備えた構造とするほか、次のような構造としてもよい。即ち、伝熱板１３を流路リブ１５の高さと同じになるように凸起させ、その凸起部分に下から四角柱形状の前記材質からなる部材を収納し、側面と天面とで伝熱板１３に固定させることで間隔部材１４を設けてもよい。これにより、伝熱板１３に流路リブ補強材１７を固定させるときに、間隔部材１４に用いる部材を伝熱板１３に固定できるため、製造上作り分ける工程が不要となり、生産性を向上させることができる。
【００６９】
この場合、間隔部材１４が流路リブ補強材１７よりも吸湿性の低い材料で形成するためには、例えば間隔部材１４における四角柱形状の前記材質からなる部材の吸湿性を流路リブ補強材１７よりも下げることで実現可能である。
【００７０】
伝熱板１３を流路リブ１５の高さが同じになるように凸起させた場合、流路リブ１５とその流路リブ１５のある伝熱板１３の上に重ねられた伝熱板１３との間に図７（ｃ）に示す空隙３２は設けられない。この場合、流路リブ補強材１７を繊維方向が流路リブ１５の凸起方向と平行な紙としてもよい。これにより、流路リブ補強材１７は水分を吸収すると、繊維方法と直交する方向（伝熱板１３の凸起方向と直交する方向）に膨張する。よって、流路リブ１５が凸起方向に伸長するのを防ぐことができる。また、流路リブ側面１９において流路リブ補強材１７が伝熱板１３で覆われているため、水分が蒸発すれば、流路リブ補強材１７は伝熱板１３に押し戻され、流路リブ補強材１７が繊維方向３３に直交する方向（伝熱板１３の凸起方向と直交する方向）に伸びたままになるのを防ぐことができる。
【００７１】
一方、伝熱板１３を凸起させ、その凸起部分に下から四角柱形状の前記材質（例えば、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等の樹脂部材やセルロース繊維やセラミック繊維、ガラス繊維をベースとした紙材料、金属）からなる部材を収納し、側面と天面とで伝熱板１３に固定させて間隔部材１４を設ける場合、流路リブ１５が凸起した高さを間隔部材１４によって形成される間隙の高さより低くしてもよい。これにより、流路リブ１５と対向する伝熱板１３との間に図７（ｃ）に示す空隙３２を設けることができる。
【００７２】
上記各実施形態において、流路リブ補強材１７と伝熱板１３との接着は、部分的に接着面を設けてもよく、接触面全面を接着してもよい。発生した結露による水滴を伝熱板１３が吸収し、発生した水滴が拡散によって流路リブ補強材１７に伝わる場合、接触面全面に接着することで、発生した水滴が通過できる面積が増加し、伝熱板１３から流路リブ補強材１７への透湿抵抗が低下するためより好適である。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
以上のように本発明に係る熱交換素子は、室内外で温湿度差が大きく結露が発生する場合であっても、高い熱交換効率を維持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】
【００７４】
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、１３ａ、１３ｂ  伝熱板
１３ｐ  伝熱紙
１４、１４ａ、１４ｂ  間隔部材
１５、１５ａ、１５ｂ  流路リブ
１６、１６ａ、１６ｂ  熱交換素子ピース
１７  流路リブ補強材
１８  流路リブ天面
１９  流路リブ側面
２０  流路リブ底面
２１  流路リブ端面
３０  繊維方向
３１  凹部
３２  空隙
３３  繊維方向
３４  ライナー
３５  中芯
３６  段ボールシート
１０１  熱交換素子
１０２  平板
１０３  立ち上がり部
【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】
2019174054.tif 000009
【図８】
2019174054.tif 000010
【図９】
2019174054.tif 000011
【図１０】
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