(57)【要約】【課題】全熱交換器に用いるシートとして、従来の透湿膜による全熱交換器用シートよりも、顕熱及び潜熱の伝導率が高いシートを提供する。【解決手段】  親水性繊維を３０重量％以上１００重量％以下含有する、紙又は不織布からなる多孔質シートに、親水性高分子を含有する液を、塗布又は含浸により塗工して、前記多孔質シートの表面、内部、又はその両方に、前記親水性高分子を水不溶化させた親水性高分子加工シートを全熱交換器用シートとして用いる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
親水性繊維を３０重量％以上１００重量％以下含有する多孔質シートに、親水性高分子を含有する水溶液を塗工し、前記多孔質シートの表面、内部、又はその両方で前記親水性高分子を水不溶化させて前記多孔質シートの孔を塞いだ親水性高分子加工シートからなる、全熱交換器用シート。
【請求項２】
上記親水性高分子がビスコースから再生されたセルロースである、請求項１に記載の全熱交換器用シート。
【請求項３】
上記親水性高分子の上記多孔質シート上における塗工量が、０．５ｇ／ｍ２以上３０ｇ／ｍ２以下である、請求項１又は２に記載の全熱交換器用シート。
【請求項４】
上記親水性高分子加工シートを難燃処理した、請求項１乃至３のいずれかに記載の全熱交換器用シート。
【請求項５】
上記親水性高分子加工シートを耐水処理した、請求項１乃至４のいずれかに記載の全熱交換器用シート。
【請求項６】
上記親水性高分子加工シートを吸湿処理した、請求項１乃至５のいずれかに記載の全熱交換器用シート。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の全熱交換器用シートを、温度、湿度、又はその両方が異なる二種類の気流を仕切る仕切り材として用いた全熱交換素子。
【請求項８】
請求項７に記載の全熱交換素子を用いた全熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、全熱交換器に用いるシートに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、室内で目や喉に痛みを生じたり、めまいや吐き気を覚えたりするシックハウス症候群が問題となりつつある。これは、建材や家具、日用品等から発散する揮発性の有機化合物による可能性が指摘されている。このような問題が生じる原因の一つとして、建築物の気密性が高くなり、また、冷暖房が普及してライフスタイルが変化したことで換気がされにくくなり、揮散した有機化合物が屋内にとどまりやすくなったことが挙げられる。この状況に対応するため、近年改正された建築基準法によって、建築物に換気設備を設置することが義務づけられるようになった。また、家庭用エアコンにも換気機能を付加したりして、建築物の換気が促進されている。
【０００３】
ただ、建築物の換気を促進しようとすると、冷暖房を行っても熱が維持しにくくなり、エネルギーの消費が大きくなりすぎてしまう。そのため、換気を行いつつも、熱又は冷熱は外部に放出しにくくしてエネルギー消費を抑える全熱交換器が注目されている。
【０００４】
この全熱交換器としては、吸湿性のあるローターの回転によって排気から吸気に熱回収する回転型全熱交換器や、図３のような静止型全熱交換器がある。この静止型全熱交換器は、波板状に配されたガスバリア性のある全熱交換器用素子３が、換気により交換される外部の新鮮な供給空気１と室内の汚濁した排出空気２とを分けながら、顕熱を移動させると同時に、湿気を透過させることによって水が有する潜熱を排出空気２から供給空気１へ透過することで、外部への熱又は冷熱の放出を抑えるものである。
【０００５】
静止型全熱交換器の全熱交換器用素子３に用いる全熱交換器用シートは、顕熱を移動可能であるとともに、湿気を透過させることで潜熱も移動可能であると、熱交換効率が高くなる。このようなシートとしては、例えば和紙やパルプ製難燃紙、ガラス繊維混抄紙、無機粉末含有混抄紙などを用いた全熱交換器用シートが挙げられる。しかし、通常の紙であると空気も透過してしまうので、例えば特許文献１の実施例に記載の、ポリエチレンやポリテトラフルオロエチレンなどを素材とする多孔質シートの片面に水蒸気を透過させ得る非水溶性の親水性高分子薄膜を形成した複合透湿膜などのように、透湿膜を有するシートとして用いることが行われている。
【０００６】
【特許文献１】特許第２６３９３０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１のようにポリエチレンなどからなるシート上に透湿膜を形成させるコーティングを行うと、その膜自体が有する熱伝導抵抗により、顕熱の熱伝導率が低下するとともに、透湿膜であっても透湿性はそれほど高くないために、湿気の透過は十分ではなく、潜熱の熱伝導率の向上も不十分なものとなっていた。また、特許文献１の［０００８］段落に記載のように、不織布等に直に非水溶性親水性高分子を塗布すると膜厚が厚くなり、一方で薄くするとピンホールが出来やすくなると考えられていた。
【０００８】
そこでこの発明は、全熱交換器に用いるシートとして、従来の透湿膜による全熱交換器用シートよりも、顕熱及び潜熱の伝導率が高いシート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】
【０００９】
この発明は、親水性繊維を３０重量％以上１００重量％以下含有する、紙、不織布又は織布からなる多孔質シートに、親水性高分子を含有する水溶液を、塗布又は含浸により塗工して、前記多孔質シートの表面、内部、又はその両方に、前記親水性高分子を水不溶化させた親水性高分子加工シートを全熱交換器用シートとして用いることで、上記の課題を解決したのである。
【００１０】
すなわち、親水性繊維を３０重量％以上含む多孔質シートは、親水性高分子との親和性が高いため、塗工した親水性高分子を水不溶化させることで基材表面に薄い膜を作ってもピンホールが生じにくく、あるいは、親水性高分子水溶液に多孔質シートを浸漬した後にシート内部で親水性高分子を凝固させることで、膜を生じさせることなく基材内部の孔を埋めたりすることができる。このように、親水性繊維と親水性高分子とを組み合わせることにより、厚い膜を形成させなくても、多孔質シートの孔を塞ぐことができる。この薄い親水性高分子の隔壁を湿気が通ることで、潜熱の透過を十分に確保するとともに、その隔壁が薄いものであるため、顕熱による熱の直接移動も妨げられにくく、全熱交換器用シートとして用いるのに優れた熱交換能力を持つシートが得られる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明にかかる全熱交換器用シートは、繊維と高分子とがともに親水性であり、内部に入り込んでいるので、接着剤などを用いなくても層間剥離を起こしにくく、全熱交換効率が剥離により損なわれる可能性は少なくて済む。また、多孔質シートの孔を塞ぐ親水性高分子量が少なくて済み、基本的な物性は多孔質シートの物性に準じるために、耐水性や機械的強度などの物性を、使用する元の多孔質シートの選択によって自由に調整することができる。さらに、このシートを全熱交換器用シートとして用いることで、高い熱伝導率を確保でき、全熱交換器の熱利用効率を向上させることが出来る。特に、親水性高分子としてビスコースから再生したセルロースを用いると、得られた親水性高分子加工シートは極めて高い透湿性を示すことから、このシートを全熱交換器用シートとして用いることで、極めて高い湿度交換効率及び全熱交換効率が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、この発明について詳細に説明する。
この発明は、多孔質シートに親水性高分子水溶液を塗布又は含浸により塗工した親水性高分子加工シートからなる全熱交換器用シートである。この全熱交換器用シートとは、全熱交換器で、熱交換に使用されるシートをいう。
【００１３】
上記多孔質シートとは、パルプや合成繊維からなる、紙や不織布、織布などの、細かい孔を有するシートをいう。これらの中でも、紙や不織布を用いると加工が容易で、コスト的にも有利であるのでより好ましい。
【００１４】
また、この多孔質シートは、セルロースからなる木材パルプ、レーヨン、綿、麻等や羊毛等、セルロース誘導体であるセルロースアセテート等、またはポリビニルアルコール（以下、「ＰＶＡ」と略記する。）からなるビニロンやポリビニルアルコール系繊維、無機材料からなるガラス繊維などの親水性繊維を、３０重量％以上有していることが必要であり、５０重量％以上有しているとより好ましい。３０重量％未満であると、上記親水性高分子との親和性が不十分で、塗工した親水性高分子が剥離してしまったり、親水性高分子を含有する水溶液が一様に広がらず、親水性高分子が塊としてシート上に分布してしまったりするおそれがある。なお、濡れ性の点からは、親水性繊維は多いほど好ましく、１００重量％であると最も好ましい。親水性繊維以外の成分としては、例えば、外観や質感を変更したり、強度を向上させたりするために、ポリエチレン繊維やポリプロピレン繊維などの繊維を含んだものでもよい。ただし、多孔質シートの孔を塞ぐ樹脂などを含浸したものでないことが必要である。
【００１５】
さらには、紙や湿式不織布の場合には、繊維を水に分散した層を形成し、その二層以上を湿潤時に一体化させるという抄き合わせを行うことができ、強度向上など目的に応じて各層の組成を変化させてもよい。ただし、上記親水性高分子水溶液を塗工する面の表層は親水性繊維を３０重量％以上有している必要がある。例えば、親水性繊維と非親水性繊維を混合した二層の抄き合わせ紙を多孔質シートとして用いたとき、各層の親水性繊維の含有量を変えて親水性繊維が多い層に上記親水性高分子を塗工すると、親水性高分子が親水性繊維の多い層に多く分布し、少量の塗工量で多孔質シートの孔を塞ぐことができる場合があり好ましい。
【００１６】
このような多孔質シートの具体例としては、例えば、ポリエチレン繊維とレーヨン繊維との混抄不織布、木材パルプ繊維とマニラ麻との混抄紙、クラフト紙などが挙げられる。ここで、上記親水性繊維はそれぞれ、レーヨン繊維、木材パルプ繊維及びマニラ麻、木材パルプ繊維である。これらのうち、例えば片艶クラフト紙のような、片面をカレンダー処理した多孔質シートを用いると、少量の親水性高分子で多孔質シートの孔を塞ぐことができるのでより好ましい。また、木材パルプとマニラ麻との混抄紙のように、上記親水性繊維が複数種の繊維からなるものでもよいし、上記親水性繊維でない繊維が複数種の繊維からなるものでもよい。
【００１７】
この多孔質シートに、上記親水性高分子を含有する水溶液を塗工する。この親水性高分子を含有する水溶液としては、ビスコース、セルロース銅アンモニア溶液などのセルロース水溶液の他、上記親水性高分子としてポリビニルアルコールや、キトサンを酢酸水溶液に溶解させた液などが挙げられる。
【００１８】
ここで用いる水溶液の好ましい濃度としては、１．０重量％以上であると好ましく、２．０重量％以上であるとより好ましい。１．０重量％未満であると、塗工される量が少ないために、上記多孔質シートの孔を塞ぎきれないおそれがある。一方で３０重量％以下であると好ましく、１０重量％以下であるとより好ましい。３０重量％を超えると、水溶液の粘度が高くなって取り扱いが難しくなるだけでなく、必要以上に上記親水性高分子が付着して、場合によっては層となって剥離しやすくなるおそれがあるためである。
【００１９】
上記水溶液を上記多孔質シートに塗工する方法としては、塗布又は含浸が挙げられ、具体的には、上記水溶液中に上記多孔質シートを浸漬させる方法や、上記水溶液で濡れたローラに上記多孔質シートを接触させたり、さらに接触させた後に両面からローラで圧力をかけて絞ることで上記多孔質シート全体を水溶液に濡らしたりする方法などが挙げられる。このとき、上記多孔質シートの大部分が親水性繊維であるので、上記水溶液ははじかれたりすることなく、均一に表面を濡らして覆うことができる。
【００２０】
このように塗工された上記親水性高分子の、シート上における塗工量は、０．５ｇ／ｍ２以上であると好ましく、１．０ｇ／ｍ２以上であるとより好ましい。０．５ｇ／ｍ２未満であると、上記親水性高分子が足りないために、上記多孔質シートの孔を塞ぎきることができず、孔が残ってしまうおそれがある。一方で、３０ｇ／ｍ２以下であると好ましく、１０ｇ／ｍ２以下であるとより好ましい。３０ｇ／ｍ２を超えると塗工量が多すぎて表面の膜厚が厚くなりすぎてしまい、潜熱の移動を妨げてしまうことがあり、熱交換効率が低下してしまうおそれがあるためである。ここで塗工量とは、上記親水性高分子水溶液を多孔質シートに塗工した後に、水不溶化されてシート状に付着した上記親水性高分子の単位面積当たりの量をいう。
【００２１】
このように塗工した上記水溶液から、ビスコースならば酸等で反応させてセルロースを再生させたり、ＰＶＡならば架橋剤を添加して加熱して反応させたりすることによって、上記親水性高分子を水不溶化させて、上記多孔質シートの塗工した表面を全体的に覆う膜を生じさせたりすることで、上記多孔質シートの孔を塞いだ親水性高分子加工シートが得られる。また別の方法としては、上記のビスコースやＰＶＡを上記多孔質シートの内部の孔に染みこませて、上記多孔質シートの表面や内部でそれらの親水性高分子を水不溶化させて、上記多孔質シートの孔を塞いだ親水性高分子加工シートを得る方法もある。なお、上記塗工が塗布のみである場合には塗布された表面を膜が覆いやすく、上記塗工が浸漬である場合には、孔の内部で上記親水性高分子が固まって孔を閉塞しやすい。ここで膜を生じさせる場合、親水性高分子であるので、親水性繊維が３０重量％以上である多孔質シートとの間で親和性が高く、剥離する可能性を低く抑えることができ、特に接着剤などを必要とせずに膜で覆うことができる。
【００２２】
なお、上記親水性高分子としてビスコースを用いる場合は、ビスコースを塗工した上記多孔質シートをさらに硫酸水溶液で処理し、ビスコースからセルロースを再生させることで、上記多孔質シートの孔を再生セルロースにより閉塞させた親水性高分子加工シートを得ることができる。この処理する方法としては、例えば、ビスコースを含浸させた親水性高分子加工シートを、連続的に硫酸水溶液中に浸漬させる方法が挙げられる。このとき、セルロース再生後に反応副生物を除去するため、硫化ナトリウム水溶液による脱硫処理や次亜塩素酸ナトリウム水溶液による漂白処理を行っても良い。
【００２３】
また、上記親水性高分子としてＰＶＡを用いる場合は、反応性の高いカルボニル基等の官能基を有するＰＶＡと架橋剤とを混合した水溶液を上記多孔質シートに塗工し、それを加熱して乾燥させることで、ＰＶＡと架橋剤とを反応させて水不溶化することにより、多孔質シートの孔を閉塞させた親水性高分子加工シートを得ることができる。
【００２４】
このようにして得られた親水性高分子加工シートは、元の多孔質シートが有していた孔が膜や孔閉塞により塞がる。これにより、気体の流通を遮ることができ、全熱交換器で温度の異なる気体が混合しないように仕切りとして用いることができる。また、その孔を塞いでいるのは、浸透した上記親水性高分子の薄い膜や閉塞物であるので、それを顕熱が伝達することは容易に可能であり、また、上記親水性高分子は親水性であるために湿気を通しやすいため、湿気により運ばれる潜熱も容易に透過させることができる。
【００２５】
すなわち、潜熱と顕熱を十分に効率良く伝達することができるとともに、空気の混合を防ぐことができるので、この親水性高分子加工シートは、全熱交換器用シートとして好適に用いることができる。
【００２６】
この発明にかかる全熱交換器用シートは、難燃処理を施したものであると好ましい。特に、この発明にかかる全熱交換器用シートを建築物に備える全熱交換器に用いる場合には、ＪＩＳ  Ａ  １３２２の「建築用薄物材料の難燃性試験方法」において防炎３級に合格する難燃性を有すると好ましい。なお、防炎２級や防炎１級に合格する難燃性を有するとより好ましい。
【００２７】
この難燃処理とは、例えば、上記親水性高分子加工シートに難燃剤を塗工する方法が挙げられ、具体的には、上記の親水性高分子を塗工した上記親水性高分子加工シートの表面に難燃剤を塗布又は噴霧する方法や、難燃剤の溶液に上記親水性高分子加工シートを浸漬する方法や、予め難燃剤を混合した親水性高分子液を用いてシートを加工する方法が挙げられる。また、上記親水性高分子としてビスコースを用いた場合は、硫酸水溶液で処理した後に、例えば乾燥前の工程で難燃処理することも可能である。
【００２８】
この発明に用いることのできる難燃剤としては、無機系難燃剤、無機リン系化合物、含窒素化合物、塩素系化合物、臭素系化合物などがあり、例えば、ホウ砂とホウ酸の混合物、水酸化アルミニウム、三酸化アンチモン、リン酸アンモニウム、ポリリン酸アンモニウム、スルファミン酸アンモニウム、スルファミン酸グアニジン、リン酸グアニジン、リン酸アミド、塩素化ポリオレフィン、臭化アンモニウム、非エーテル型ポリブロモ環状化合物等の水溶液若しくは水に分散可能である難燃剤が挙げられ、水不溶化した上記親水性高分子の透湿性を阻害しないよう難燃剤の種類や付着量を選んで用いられる。
【００２９】
上記難燃剤の含有量としては、全熱交換器用シートの２重量％以上であると好ましく、５重量％以上であるとより好ましい。２重量％未満だと難燃性が不十分となるおそれがあるためである。一方で、７０重量％以下であることが好ましく、５０重量％以下であるとより好ましい。難燃剤が７０重量％よりも多すぎると、上記親水性高分子加工シートの透湿性に影響を及ぼすおそれがある。また、親水性高分子を含有する水溶液を塗工する前の多孔質シートとして、製造時に水酸化アルミニウムを多量に配合するなどして、予め難燃性を付与したものを使用しても良い。
【００３０】
また、この発明にかかる全熱交換器用シートは、耐水処理したものであることが好ましい。この耐水処理の手段としては、親水性高分子を含有する水溶液を塗工する前の多孔質シートの製造時にサイズ剤や湿潤紙力増強剤を添加したり、後加工で耐水処理を行ったりしても良いが、親水性高分子を含有する水溶液を塗工する関係上、親水性高分子加工シートに耐水処理剤を塗布又は含浸するのが好ましい。この耐水処理は、例えば、フッ素系高分子化合物、ワックスエマルジョン、脂肪酸樹脂系、あるいはそれらの混合物等の耐水処理剤を上記親水性高分子加工シートに塗布又は含浸させることで行う。なお、この耐水処理は、原紙製造段階で行ってもよく、また上記難燃処理の前または後に連続して、又は同時に行っても良い。
【００３１】
さらに、この発明にかかる全熱交換器用シートは、全熱交換性能を高めるため、吸湿処理したものであることが好ましい。この吸湿処理の手段としては、吸湿剤溶液を上記親水性高分子加工シートに塗工または噴霧する方法や、吸湿剤溶液に上記加工シートを浸漬する方法や、予め吸湿剤を混合した親水性高分子液を用いてシートを加工する方法が挙げられる。吸湿剤を含浸させることにより、得られる全熱交換器用シートの透湿度が向上し、潜熱の移動が容易になり、熱交換性能を向上させることが出来る。
【００３２】
上記吸湿処理に用いることのできる吸湿剤としては、無機酸塩、有機酸塩、無機質填量、多価アルコール、尿素類、吸湿(吸水)性高分子などがあり、例えば、無機酸塩としては、塩化リチウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、有機酸塩としては、乳酸ナトリウム、乳酸カルシウム、ピロリドンカルボン酸ナトリウム、無機質填量としては、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、珪酸アルミニウム、珪酸マグネシウム、タルク、クレー、ゼオライト、珪藻土、セピオライト、シリカゲル、活性炭、多価アルコールとしては、グリセリン、エチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリグリセリン、尿素類としては尿素、ヒドロキシエチル尿素、高分子として、ポリアスパラギン酸、ポリアクリル酸、ポリグルタミン酸、ポリリジン、アルギン酸、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシアルキルセルロース及びそれらの塩または架橋物、カラギーナン、ペクチン、ジェランガム、寒天、キサンタンガム、ヒアルロン酸、グアーガム、アラビアゴム、澱粉およびそれらの架橋物、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、コラーゲン、アクリルニトリル系重合体ケン化物、デンプン／アクリル酸塩グラフト共重合体、酢酸ビニル／アクリル酸塩共重合体ケン化物、澱粉／アクリルニトリルグラフト共重合体、アクリル酸塩／アクリルアミド共重合体、ポリビニルアルコール／無水マレイン酸共重合体、ポリエチレンオキサイド系、イソブチレン−無水マレイン酸共重合体、多糖類／アクリル酸塩グラフト自己架橋体等の吸湿剤が挙げられ、目的とする透湿度に応じて種類や付着量を選んで用いられる。なお、前記無機質填量とは、無機鉱物や無機塩などであって、増量剤、嵩高剤などの目的で使用するものをいう。
【００３３】
さらに、この発明にかかる全熱交換器用シートは、上記難燃剤や耐水処理剤以外にも、この発明にかかる全熱交換器用シートに必要となる透湿性やガスバリア性を妨げない範囲で、任意の添加剤を含んでいても良い。この添加剤としては、全熱交換器用シートに柔軟性を付与して加工適性を向上させるために、柔軟剤としてのトリエチレングリコールやグリセリンなどが挙げられる。
【００３４】
この発明にかかる全熱交換器用シートは、厚さが１００μｍ以下であることが好ましく、８０μｍ以下であるとより好ましい。１００μｍを超えると、厚くなりすぎて透湿性が十分でなくなるおそれがある。一方で、１５μｍ以上であることが好ましく、２０μｍ以上であるとより好ましい。１５μｍ未満であると、強度が十分ではなく、加工中や使用中に破れるおそれが高まるためである。
【００３５】
具体的には、この発明にかかる全熱交換器用シートのガスバリア性は、透気度が紙パルプ技術協会規格ＪＡＰＡＮ  ＴＡＰＰＩ紙パルプ試験方法による測定で、透湿度等の全熱交換器用シートに求められる物性を妨げない限り、高ければ高いほど好ましい。現実的には３０００秒以上であると好ましく、１００００秒以上であるとより好ましい。３０００秒未満となるほど透気度が低いと、全熱交換器に用いた際に、仕切るべき供給気体と排出気体とが混合されてしまうおそれが高くなる。
【００３６】
また、この発明にかかる全熱交換器用シートの透湿性は、ＪＩＳ  Ｌ  １０９９の「繊維製品の透湿度試験方法」のＢ−２法により、３０℃の空気を循環させた環境で、水温約２３℃に設定して測定した、２４時間あたりの湿度透過量が５０００ｇ／ｍ２以上であると好ましく、１００００ｇ／ｍ２以上であるとより好ましい。透湿性が５０００ｇ／ｍ２未満であると、湿気の移動が十分ではないため、水蒸気の潜熱による熱交換が不十分となるおそれがある。一方、透湿性は高いほど好ましいが、２０００００ｇ／ｍ２を超えることは現実的でない。
【００３７】
さらに、この発明にかかる全熱交換器用シートの熱伝導率は、０．００５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であると好ましく、０．０１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であるとより好ましい。０．００５Ｗ／（ｍ・Ｋ）未満であると、全熱交換器に用いるには熱交換性能が不十分となるためである。なお、熱伝導性は高いほど好ましいが、０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）を超えることは構造や材質上困難である。なお、この熱伝導率（Ｋ）の値は、下記の式（１）のように、熱流の測定値（Ｗ）、サンプルの厚み（Ｄ）、伝熱面積（Ａ）、温度差（ΔＴ）より計算して得られる。
【００３８】
Ｋ＝Ｗ×Ｄ／（Ａ×ΔＴ）          （１）
【００３９】
また、この発明にかかる全熱交換器用シートの引張強度は、０．３ｋＮ／ｍ以上であると好ましく、０．５ｋＮ／ｍ以上であるとより好ましい。０．３ｋＮ／ｍ未満であると、強度が不十分で、破れるおそれがあるためである。一方で、５．０ｋＮ／ｍを超えることは、加工適性などの全熱交換器用シートとしての他の物性を損なうおそれがあり現実的ではない。
【００４０】
この発明にかかる全熱交換器用シートは、その他の板紙やシートなどに積層することなく、また、接着剤等を用いて貼り合わせることなく、このシートのみで、全熱交換器を通過する二種類の気流を仕切り、かつ熱交換を行う仕切り材として用いる全熱交換器用シートとして作用することができる。なお、前記の二種類の気体とは温度、湿度、又はそれらの両方が異なる二種類の気体をいう。この二種類の気体の間では、高温である気体から低温である気体へ、上記全熱交換器用シートを伝導して顕熱が移動し、また、高湿である気体から低湿である気体へ、上記全熱交換器用シートを湿気が透過することで潜熱が移動する。
【００４１】
このような二種類の気体としては、例えば、建築物の外部へ排出する排出気体と、建築物の内部に供給する供給気体が挙げられる。この発明にかかる全熱交換器用素子は、例えば、図１（ａ）乃至（ｃ）に記載のような全熱交換器用素子１４を用いることができる。これらは、この発明にかかる全熱交換器用シート１１を通して、供給気体１２と排出気体１３との間で湿気１６による潜熱と顕熱１５とを移行させて、建築物内の熱又は冷熱を保持しつつ換気を行うものである。
【００４２】
この発明にかかる全熱交換器用シート１１を、温度、湿度、又はそれらの両方が異なる二種類の空気を仕切る仕切り板として使用した全熱交換器用素子１４を用いた全熱交換器は、この発明にかかる全熱交換器用シート１１の透湿度が高く、また、厚い膜に覆われておらず、薄い膜を有するか、または孔が埋まっているだけの多孔質シートだけで空気を仕切るために顕熱の伝導もしやすいので、優秀な熱交換能を示す。さらに、空気を仕切っている閉塞部分が薄いために、従来の全熱交換器用シートよりも湿気を透過しやすいので、湿度を保持する効果も高くなる。
【００４３】
図１に記載のような全熱交換器用素子１４の具体的な利用方法としては、例えば、図２のように、全熱交換器用素子１４を、供給ファン２１及び排出ファン２２と組み合わせた全熱交換器が挙げられる。供給ファン２１によって、外気などである供給気体１２が全熱交換器用素子１４に吸い込まれて、全熱交換器用素子１４内に組みこまれた全熱交換器用シート１１に接触する。一方で、排出ファン２２によって、室内空気などの排出気体１３が全熱交換器用素子１４に吸い込まれて、同様に、全熱交換器用シート１１に接触する。全熱交換器用シート１１越しに接触した供給気体１２と排出気体１３とは、温度及び湿度に応じて、図１（ａ）乃至（ｃ）のいずれかの挙動を示して熱交換を行う。熱交換された供給気体１２は供給ファン２１に吹き込んで、例えば室内に取り込まれたりする。一方で、熱交換された排出気体１３は排出ファン２２に吹き込んで、例えば、屋外に排出されたりする。なお、図１及び図２において、「ｉｎ」及び「ｏｕｔ」とは、新鮮な気体を取り入れる方向を「ｉｎ」とし、汚濁した気体を排出する方向を「ｏｕｔ」と表記したものである。
【００４４】
なお、上記二種類の気流のうち、取り込んで熱又は冷熱を与える新鮮な気体である供給気体１２は、必ずしも建築物外から取り込む空気に限るものではない。例えば、恒温かつ気体の混合比の状態を維持すべき研究施設において、窒素及び酸素、アルゴン、二酸化炭素などを供給用ボンベから供給して混合した混合気体に対して、この発明を用いることもできる。また、屋内にさらに気体環境を分けた部屋を設けた場合には、部屋外である屋内から空気を取り込むこともありうる。
【００４５】
この発明にかかる全熱交換器用素子１４を外気と建築物との間に設置した場合における熱交換作用について具体的に説明する。まず、図１（ａ）の状況について説明する。これは例えば、温暖湿潤気候の夏場のような高温多湿の外気を供給気体１２として建築物内に取り込み、一方で、冷房で冷却されるとともに揮散性有機化合物や二酸化炭素が増加した室内の低温である空気を排出気体１３として排出する際に、全熱交換器用素子１４を用いた場合である。このとき、供給気体１２から排出気体１３へ、全熱交換器用シート１１を伝導して顕熱１５が移動するとともに、暖かい湿気１６も移動することで潜熱も移動する。これにより、供給気体１２から熱が奪われ、冷房により得られた冷熱の放出を抑えることができる。
【００４６】
次に、図１（ｂ）の状況について説明する。これは例えば、冬季の低温で含水蒸気量の少ない外気を供給気体１２として建築物内に取り込み、一方で、暖房で暖められるとともに揮散性有機化合物や二酸化炭素が増加した室内の高温である空気を排出気体１３として排出する際に、全熱交換器用素子１４を用いた場合である。このとき、排出気体１３から供給気体１２へ、全熱交換器用シート１１を伝導して顕熱が移動する。また、暖房とともに加湿器などを併用したり、暖房として石油ストーブなどを使用したりすることで、室内の暖かい空気が湿気を多く含むようになっていると、湿気１６も全熱交換器用シート１１を透過して排出気体１３から供給気体１２へ移動することで潜熱も移動する。これにより、供給気体１２が暖められるとともに、含水蒸気量が増加し、暖房による熱が逃げるのを抑えるとともに、湿気の放出も抑えることができる。
【００４７】
さらに、図１（ｃ）の状況について説明する。これは例えば、砂漠気候や、地中海性気候の夏場のような、高温乾燥の外気を供給気体１２として建築物内に取り込み、冷房による冷却と加湿とを行った屋内の空気を排出気体１３として排出する際に、全熱交換器用素子１４を用いた場合である。このとき、供給気体１２から排出気体１３へ、全熱交換器用シート１１を伝導して顕熱が移動する。また、湿気のある排出気体１３から全熱交換器用シート１１を透過して、乾いた供給気体１２へ湿気１６が移動するが、このとき、通る湿気１６は低温であるために、排出気体１３から供給気体１２へ冷熱が移動することとなり、供給気体１２が冷やされることとなる。また、湿気１６が大量である場合、全熱交換器用シート１１の供給気体１２側表面で水が蒸発することによる気化熱によっても供給気体１２が冷やされる。
【００４８】
この発明にかかる全熱交換器用シート１１を使用した全熱交換素子である全熱交換器用素子１４を、単数又は複数備えた全熱交換器を用いて全熱交換を行うと、効率的な熱交換が行え、建築物内の熱又は冷熱の放出を抑制しつつ、揮散性の有機化合物を含み二酸化炭素が増加した内部の空気を排出する換気を行いつつ冷暖房による熱効果を維持する全熱交換器の効率をより高めることができる。
【００４９】
また、全熱交換器用シート１１が薄いために、全熱交換器用素子１４を従来よりも薄くできるため、従来の全熱交換器よりもコンパクトな全熱交換器を製造することができる。
【実施例】
【００５０】
以下、実施例を挙げてこの発明をより具体的に示す。まず、全熱交換器用シートとして必要な特性の試験方法について説明する。
【００５１】
［透湿度試験方法］
それぞれのシートについて、ＪＩＳ  Ｌ  １０９９に記載のＢ−２法により、３０℃の空気を循環させた環境で、水温２３℃に設定して測定した２４時間あたりの透湿度（ｇ／ｍ２・２４ｈ）の結果を表１に示す。
【００５２】
［透気度試験方法］
紙パルプ技術協会規格ＪＡＰＡＮ  ＴＡＰＰＩ紙パルプ試験方法「紙及び板紙−平滑度及び透気度試験方法−第２部：王研法」に従い、それぞれのシートの透気度を、旭精工（株）製：王研式透気度試験機ＫＧ１−５５を用いて測定した。
【００５３】
［熱伝導率試験方法］
室温２０℃、湿度６５％ＲＨの雰囲気下で、１００ｍｍ×１００ｍｍの大きさに切り出したそれぞれのシートを上部２９．９℃、下部２２．３℃の試験板（５０ｍｍ×５０ｍｍ）に挟み、６０秒間の熱流をカトーテック（株）製：精密迅速熱物性測定装置：ＫＥＳ−Ｆ７  ＴＨＥＲＭＯ  ＬＡＢＯＩＩを用いて測定した。その値から熱伝導率を計算した。
【００５４】
［引張強度試験方法］
室温２０度、湿度６５％ＲＨの雰囲気下で、一晩放置して調湿したシートを、１５ｍｍ幅の短冊状に裁断し、それぞれのシートの縦方向（ＭＤ）と横方向（ＴＤ）の引張強度を（株）東洋ボールドウィン製、万能試験機：ＵＴＭ−ＩＩＩを用いて測定した。
【００５５】
［厚さ測定方法］
上記と同様に調湿したシートを、オートマティクマイクロメーター(ハイブリッジ製作所（株）製)にて、それぞれのシートについて幅方向１０点で厚みを測定し平均値を算出した。
【００５６】
＜全熱交換器用シートの作製＞
次に、それぞれの全熱交換器用シートの作成方法について説明する。
（実施例１）
親水性繊維としてレーヨンパルプが１００重量％の層と、レーヨンパルプ５０重量％と非親水性繊維であるポリエチレン繊維を５０重量％含む層を、等量で二層抄き合わせた混抄不織布（親水性繊維：非親水性繊維＝７５重量％：２５重量％；中尾製紙（株）製：ＭＰＥ−５−３５、坪量３５ｇ／ｍ２、厚さ７１．０μｍ）に、セルロース濃度が４．８重量％のビスコースをロールコーターにより塗布し、濃度１１％の硫酸水溶液浴に連続的に浸漬させてセルロースを再生させ、その後、水洗工程を経て、各々０．６重量％の水酸化ナトリウムと硫化ナトリウムとの混合水溶液浴により脱硫処理を行い、０．６重量％次亜塩素酸ナトリウム水溶液浴により漂白処理を行って、十分水洗後乾燥させて親水性高分子加工シートを得た。このシートのセルロース塗工量を、使用した原紙との重量比較により求めたところ、６．３ｇ／ｍ２で、厚さは７５．０μｍであった。このシートを、全熱交換器用シートとして用いて、上記の試験を行った。その結果を表１及び表２に示す。
【００５７】
【表１】
2008014623.tif 000002
【表２】
2008014623.tif 000003
【００５８】
この親水性高分子加工シートについて、まず、ビスコースを塗布する前の表面の拡大写真を図４に、ビスコースを用いて加工した親水性高分子加工シート表面の拡大写真を図５に示す。ビスコースから再生されたセルロースが、シート全体に均一に分布していることが示されている。
【００５９】
この高分子加工シートのビスコースを塗布する前の原紙の断面を写したスコープによる１５００倍の拡大写真を図６に示す。また、ビスコースを用いて加工した親水性高分子加工シートの断面を写したスコープによる１５００倍の拡大写真を図７に示す。なおここでは、親水性高分子の分布状況を分かり易くするため、ビスコースに青色顔料（大日精化工業（株）製：ＴＬ−５００ＢＬＵＥ−Ｒ）を混合して得た親水性高分子加工シートをサンプルとして観察しており、元の原紙に存在していた繊維と繊維の隙間が、セルロースによって埋まって、孔が塞がっていることがわかる。
【００６０】
さらに、この高分子加工シートの断面を、電子走査顕微鏡で撮影した写真を図８に示す。ここで、図中真ん中で左右に伸びるのが親水性高分子加工シートであり、セルロースが繊維と一体化して区別がつけられないことがわかる。
【００６１】
（実施例２）
実施例１において、セルロース濃度２．９重量％のビスコースを同様に塗布し、同様の手順によりセルロース塗工量３．０ｇ／ｍ２の親水性高分子加工シートを得た。その測定結果を表１及び表２に示す。
【００６２】
（実施例３）
親水性繊維１００％で、木材パルプとマニラ麻とからなる混抄紙（日本大昭和板紙（株）製：ケーク原紙Ａ、坪量２０ｇ／ｍ２、厚さ４１．２μｍ）に、セルロース濃度７．５重量％のビスコースを実施例１と同様に塗布して、同様の処理を行い、セルロース塗工量１１．２ｇ／ｍ２、厚さ５０．９μｍの親水性高分子加工シートを得た。その測定結果を表１に示す。
【００６３】
（実施例４）
親水性繊維として木材パルプを１００％含有する、片面をカレンダー処理された片艶クラフト紙（城山製紙（株）製：ＯＰ、坪量６５ｇ／ｍ２、厚さ９１．３μｍ）に、セルロース濃度が４．８重量％のビスコースを実施例１と同様に塗布して、同様の処理を行い、セルロース塗工量２．２ｇ／ｍ２、厚さ９４．０μｍの親水性高分子加工シートを得た。その測定結果を表１に示す。
【００６４】
（比較例１）
疎水性繊維として、ポリエチレンテレフタレートを芯とし、ポリエチレンで芯の周囲を覆った複合繊維からなる不織布（ユニチカ（株）製：エルベス、厚さ１０４．５μｍ）に、実施例１と同様の手順により、セルロース濃度４．８重量％のビスコースを塗布して、同様の硫酸酸性浴にてセルロースを凝固再生させ、脱硫処理と漂白処理を行ってセルロース皮膜が剥離したシートを得た。
【００６５】
この比較例１のシートについて、ビスコースを塗布する前の多孔質シートの表面写真を図９に、ビスコースを用いて加工した親水性高分子加工シートの表面写真を図１０に示す。ビスコースが表面に均一に広がらずに島となって一部のみ覆うこととなってしまい、多孔質シートの孔を塞ぎきれなくなっている。
【００６６】
さらに、比較例１のシートについて、断面の電子顕微鏡写真を図１１に示す。中央の繊維がポリエチレンテレフタレート繊維の芯であり、その周囲を取り巻いているのがポリエチレン繊維である。その上方に、セルロースの膜が繊維から剥離して折りたたまれているのが示されている。
【００６７】
（実施例５）
実施例１において、ビスコースの代わりに、カルボニル基を有するポリビニルアルコール（日本酢ビ・ポバール（株）製：ＤＦ−１７）の１５重量％水溶液９５部と架橋剤として１０重量％アジピン酸ジヒドラジド水溶液５部からなる混合水溶液をロールコーターにて塗布し、１００℃で３０分間加熱乾燥することで架橋剤を反応させ、ポリビニルアルコール塗工量が１４．７ｇ／ｍ２、厚さ９３．６μｍである親水性高分子加工シートを得た。その測定結果を表１に示す。
【００６８】
（実施例６）
実施例１で得た親水性高分子加工シートを、スルファミン酸グアニジン系難燃剤（（株）三和ケミカル製：アピノン−１０１）の２０重量％水溶液に浸漬し、乾燥することで、難燃剤含有量が２２．９重量％の難燃処理した親水性高分子加工シートを得た。そのシートについて、ＪＩＳ  Ａ  １３２２の「建築用薄物材料の難燃性試験方法」に従って難燃性試験を行い、炭化長、残炎、残じんを観測した結果、防炎２級と判定された。
【００６９】
（実施例７、耐水処理）
実施例１と同様にして親水性高分子加工シートを得る過程で、乾燥前にワックスエマルジョン系撥水剤（ジョンソンポリマー（株）製：ジョンワックス２６：固形分２５重量％）を水で希釈して固形分濃度を５重量％とした液に浸漬し、プレスロールで絞って乾燥することで、撥水剤付着量が１．２ｇ／ｍ２の耐水処理した親水性高分子加工シートを得た。そのシートと実施例１で得られたシートについて、ＪＡＰＡＮ  ＴＡＰＰＩ  紙パルプ試験方法「紙及び板紙−撥水性試験方法」に従って、傾斜した第に試験片を貼り付け、そこに水滴を落として流下の跡を観察し、表３の基準により判定する撥水試験を行ったところ、それぞれ本実施例のシートはＲ４、実施例１のシートはＲ０と判定された。親水性高分子加工シートの製造中であるため、大量の耐水化剤を担持させることは難しいが、わずかな担持量でもＲ４の撥水度が得られた。
【００７０】
【表３】
2008014623.tif 000004
【００７１】
（実施例８）
実施例４において用いる片艶クラフト紙を、厚さがより薄い片艶クラフト紙（城山製紙（株）製：ＯＰ、坪量３５ｇ／ｍ２、厚さ５３μｍ）に変えた以外は実施例４と同様の処理を行い、セルロース塗工量２．５ｇ／ｍ２、厚さ５２μｍの親水性高分子加工シートを得た。この親水性高分子加工シートについて、実施例４と同様に透湿度、透気度の測定を行うとともに、実施例６と同様の難燃性試験を行った。その結果を表４に示す。また、処理を行う前の原紙についての測定結果を同様に表４に示す。
【００７２】
【表４】
2008014623.tif 000005
【００７３】
（実施例９、難燃処理）
実施例８で得た親水性高分子加工シートを、リン酸アンモニウム及びスルファミン酸アンモニウムの混合品（日華化学（株）製、ニッカファイノン９００）の２０重量％水溶液に浸漬し、マングルで搾った後、乾燥することで、難燃剤含有量９．６重量％の難燃処理した親水性高分子加工シートを得た。実施例８と同様に行った測定結果を表４に示す。
【００７４】
（実施例１０、吸湿処理）
実施例８で得た親水性高分子加工シートを、塩化リチウム（本荘ケミカル（株）製）の２０重量％水溶液に浸漬し、マングルで搾った後、乾燥することで、吸湿剤含有量１２．４重量％の吸湿処理した親水性高分子加工シートを得た。実施例８と同様に行ったその測定結果を表４に示す。
【００７５】
（実施例１１）
パルプ−麻混合不織布（日本大昭和板紙（株）製：ＦＢ−１８：坪量１８ｇ／ｍ２、厚さ５１μｍ）に、セルロース濃度９．１％ビスコース（レンゴー（株）製）と粉末水酸化アルミニウム（日本軽金属（株）製：ＢＦ０１３）とを重量比１００：５で混合したスラリーを、実施例１におけるビスコースの代わりとして実施例１と同様に塗布、処理を行い、セルロース塗工量１１ｇ／ｍ２、水酸化アルミニウム塗工量６ｇ／ｍ２である難燃処理した親水性加工シートを得た。ＪＩＳ  Ａ  １３２２に準拠して実施例６と同様に難燃性を測定したところ、防炎２級と判定された。
【００７６】
（実施例１２）
片艶クラフト紙（城山製紙（株）製：ＯＰ、坪量３５ｇ／ｍ２、厚さ５３μｍ）にポリビニルアルコール（（株）クラレ製：ＰＶＡ−１１７完全ケン化）８重量％水溶液をロールコーターで塗布し、乾燥することで、ポリビニルアルコール塗工量２．７ｇ／ｍ２、透気度１５，０００秒／１００ｃｃ、透湿度２０，０００ｇ／ｍ２／２４ｈの親水性高分子加工シートを得た。
【００７７】
（実施例１３）
実施例１２で用いた片艶クラフト紙に、ケン化度約８８％のポリビニルアルコール（日本合成（株）製、ゴーセランＬ−３２６６）１５重量％をロールコーターで塗布し、乾燥した後、塩化リチウムの２０重量％水溶液に浸漬し、乾燥させた。その結果、ポリビニルアルコール塗工量１１ｇ／ｍ２、吸湿剤含有量１０．８重量％、透気度３０，０００秒／１００ｃｃ、透湿度４８，０００ｇ／ｍ２／２４ｈの親水性高分子加工シートを得た。
【００７８】
（実施例１４）
実施例９で得た親水性高分子加工シートと、段成形した片艶クラフト紙（城山製紙（株）製：ＯＰ、坪量６５ｇ／ｍ２）とを貼り合わせ、図３により例示される静止型全熱交換器（１９０ｍｍ×１９０ｍｍ×３５０ｍｍ，  １３４段）を作成した。ＪＩＳ  Ｂ  ８６２８に準拠し、熱交換率を測定したところ、全熱交換率は７４％であった。
【００７９】
（実施例１５）
実施例１０で得た親水性高分子加工シートを用いた以外は、実施例１４と同様に行い静止型全熱交換器を作成し、熱交換率を測定したところ、全熱交換率は８２％であった。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】この発明にかかる全熱交換器用シートを用いた全熱交換器の作用例を示す概略図
【図２】この発明にかかる全熱交換器用シートを用いた全熱交換器の使用例を示す概略図
【図３】従来の静止型全熱交換器の例を示す概略図
【図４】実施例１における多孔質シートにビスコースを塗布する前の表面写真
【図５】実施例１における多孔質シートにビスコースを塗布した後の表面写真
【図６】実施例１におけるビスコース加工前の多孔質シートの断面のスコープによる拡大写真
【図７】実施例１におけるビスコース加工後の高分子加工シートの断面のスコープによる拡大写真
【図８】実施例１におけるビスコース加工後の断面の電子顕微鏡写真
【図９】比較例１における多孔質シートにビスコースを塗布する前の表面写真
【図１０】比較例１における多孔質シートにビスコースを塗布した後の表面写真
【図１１】比較例１における多孔質シートにビスコースを塗布した後の電子顕微鏡写真
【符号の説明】
【００８１】
１  供給空気
２  排出空気
３  全熱交換器用素子
１１  全熱交換器用シート
１２  供給気体
１３  排出気体
１４  全熱交換器用素子
１５  顕熱
１６  湿気
２１  供給ファン
２２  排出ファン
【図１】
2008014623.tif 000006
【図２】
2008014623.tif 000007
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2008014623.tif 000011
【図７】
2008014623.tif 000012
【図８】
2008014623.tif 000013
【図９】
2008014623.tif 000014
【図１０】
2008014623.tif 000015
【図１１】
2008014623.tif 000016