(57)【要約】【目的】室内に発生する有害ガスを室外に排除し、室内に戻さない全熱交換用素子を提供することを目的とする。【構成】分子内に化学結合した電離基を有するスチレン系イオン交換樹脂の粉砕した粒子を湿気吸着剤として定着したシートを多数の小透孔を有するよう積層成形したものである。これによって室内で発生する有害ガスを室内に戻すことなく外部に排除しながら湿気の交換を行なうことができる。また湿気吸着剤の表面積が大きいため、湿気の交換効率が高い。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分子内に化学結合した電離基を有するスチレン系イオン交換樹脂を粉砕した粒子を湿気吸着剤として定着したシートを多数の小透孔を有するよう積層成形してなることを特徴とする全熱交換素子。
【請求項２】
シートをハニカム状に積層成形してなる請求項１記載の全熱交換素子。
【請求項３】
防黴剤が添着された請求項１記載の全熱交換素子。
【請求項４】
シートを接着剤を介して積層成形し、前記接着剤には抗菌剤が混入された請求項１記載の全熱交換素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は冷暖房時に換気を行った際に失われる顕熱を回収する全熱交換素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記の全熱交換素子を構成するシートには潜熱交換即ち湿気の吸着を行なわせるためシリカゲル、活性炭、ゼオライト等の吸湿剤が固着されている。そしてたとえば夏季には高温多湿の外気を全熱交換素子の入気ゾーンに通してその温度および湿度を下げて冷房された室内に供給し、室内からの還気を全熱交換素子の還気ゾーンに通して高温多湿の外気より全熱交換素子に与えられた熱および湿気を還気に与え排気として室外に排出する。
【０００３】
しかしながら、そのような従来の全熱交換素子は熱交換に際し、還気または外気に含まれている種々の臭気物質その他の有害ガス、その他の物質も全熱交換素子の吸湿剤に吸着され漸次蓄積する。それが室内に送られ、室内における臭気発生の原因となり人間の嗅覚に感知されるに至るトラブルが発生した。
【０００４】
全熱交換素子には顕熱交換のための蓄熱手段と、潜熱交換のための湿気吸着手段とがある。そして湿気吸着手段は湿気の吸着が速くかつ脱着が容易でなければ湿気の室内への還流ができない。しかし、湿気の吸着が速くかつ脱着が容易な湿気吸着剤は一般的に水以外のものも吸・脱着し易く、このために臭気成分も吸・脱着してしまい、臭気成分を室内へ戻してしまうという問題があった。
【０００５】
このため全熱交換素子の臭気成分の移行を少なくする技術例えば、水の分子の直径とほぼ同一径のポアを有するゼオライトを湿気吸着剤として用いる技術等が種々提案された。
【０００６】
例えば特許文献１には、平均細孔径４Å〜６Åの親水性ゼオライトを湿気吸着剤として用いることによって臭気物質の移行を少なくする技術が開示され、特許文献２にはＡ型あるいはＲＤ型シリカゲルを湿気吸着剤として用いることによって臭気物質の移行を少なくする技術が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−８７４７７号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開平５−３０９７７１号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の全熱交換素子は臭気成分の移行が少なくなったが十分ではなく、また微量の化学物質を吸着せず室内より排出するという点で必ずしも十分なものではなかった。
【００１０】
つまり従来の全熱交換素子は湿気の吸着剤としてシリカゲルやゼオライトを用いており、これらの湿気の吸着原理は低湿度側では吸着剤と水の分子が水素結合で結合することによっている。従って、この原理では水の分子だけを吸着するのでなく例えばアンモニアなどの極性物質であれば水の分子とともに吸着してしまう。そのような極性物質は吸着剤からの脱着によって室内側に移行する。
【００１１】
また近年は室内に多くのガス状の化学物質が存在し、これらの化学物質は従来の全熱交換素子では移行を効果的に防止することが困難であった。
【００１２】
つまり、家具や壁紙等に用いられる接着剤や防虫剤等に多くの化学物質が使用され、このため近年家庭やオフィス等の中から種々の微量な化学物質が発生し、このような化学物質が化学物質過敏症を引き起こすということが報告されている。
【００１３】
本発明は上記の問題点に着目してなされたものであり、臭気成分の移行を極めて少なくするとともに空気中に含まれるガスが微量であっても室内より排出可能な全熱交換素子を提供しようとするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
分子内に化学結合した電離基を有するスチレン系イオン交換樹脂を粉砕した粒子を湿気吸着剤として定着したシートを多数の小透孔を有するよう積層成形するようにした。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、分子内に化学結合した電離基を有するスチレン系イオン交換樹脂を粉砕した粒子を湿気吸着剤として定着したシートを多数の小透孔を有するよう積層成形したものであり、空気中に含まれるガスが水蒸気以外のどのような種類のものであっても殆ど吸着せず、また湿気吸着剤の表面積が大きいため湿気の移行性能が高いものである。
【００１６】
【実施例】
以下本発明の全熱交換素子の実施例について図に沿って詳細に説明する。
【００１７】
メラミン樹脂で被覆されたアルミニウムシートの表面に接着剤を塗布し、その上から分子内に化学結合した電離基を有するスチレン系イオン交換樹脂を粉砕した粉末を湿気吸着剤としてアルミニウムシートの重量に対して約２０〜３５％吹き付ける。この製造は特許出願公開平成４年第１０６３９６号公報に開示された方法を用いることができる。
【００１８】
また粉砕の大きさであるが、１００メッシュ以上の粒子が０％、１００〜２００メッシュ（０．１４９〜０．０７４ｍｍ）の粒子が７１．９％、２００〜３２５メッシュ（０．０７４〜０．０４４ｍｍ）２４．７％、３２５メッシュ以下の粒子が３．４％の分布になるようにした。
【００１９】
粉砕後の粒子があまりにも小さいと、表面積は大きくなるのであるが吹き付けが困難になる。また粒子径があまりにも大きいと吹き付けは容易であるが表面積が十分にとれない。また粒子径が大きいとアルミニウムシートに接着されていても脱落し易い。さらにアルミシートの上に接着した時にシートの表面の凹凸が大きく、空気抵抗が大きくなる。しかし上記の分布を形成するような粉砕であると、吹き付けの観点からも表面積の観点からも十分に満足することができる。
【００２０】
そして図１に示す如く湿気吸着剤を吹き付けたアルミニウムシートを波状に加工したコルゲートシート１と、平状のライナーシート２とを重ねてボス３上に巻き付ける。この巻き付けの際にコルゲートシート１の波の頂部に接着剤を塗布する。これによってコルゲートシート１とライナーシート２とが互いに接着され、巻き付けた後のハニカム体が強固なものとなる。
【００２１】
そして接着剤に前もって抗菌剤を混入しておく。抗菌剤は多くのものが市販されているが、この中で人体に安全なものを選択する。例えば塩化銀等は古くから使用され安全が確認されているので好ましい。
【００２２】
所定の厚さまで巻き付けた後、防黴剤を混合したバインダー溶液の中に浸漬し、その後外周部に亜鉛メッキ鋼板等の外周板４を巻き付け全熱交換素子５を完成する。
【００２３】
上記の湿気吸着剤としてスチレン系イオン交換樹脂Ｎａ形を用いることができ、そのさらに具体的な材料として、三菱化学株式会社製の（ＤＩＡＩＯＮＳＫ  １Ｂ）やダウケミカル株式会社製の（ダウェックスイオンＨＣＲ−Ｓ）等を用いることができる。
【００２４】
また、スチレン系イオン交換樹脂は製造された直後の状態は直径０．４〜０．６ｍｍの球状であり、そのままでは粒径が大きいのでミルを使用して粉砕して使用する。
【００２５】
以上の構成の本発明の全熱交換素子５は、スチレン系イオン交換樹脂Ｎａ形のものを粉砕した微粉末が湿気吸着剤として機能する。そしてアルミニウムシートよりなるコルゲートシート１とライナーシート２とが顕熱の蓄熱材として機能する。
【００２６】
つまり従来の全熱交換素子のうち湿気吸着剤としてシリカゲルやゼオライトを用いたものは水分の吸着原理として、水の分子を水素結合や毛細管現象によって吸着している。これに対して本発明の全熱交換素子５においては、湿気吸着剤は分子内に化学結合した電離基を有するスチレン系イオン交換樹脂であり水分の吸着原理がイオン交換基と水和して吸着されるものであるため例えば炭化水素の蒸気と水蒸気の混合ガスが接触した場合、水の分子のみ選択吸着する。ここで、本件発明に使用した分子内に化学結合した電離基を有するスチレン系イオン交換樹脂の化学式を示す。
【００２７】
【化１】
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【００２８】
イオン交換樹脂は強アルカリのＮａで中和されているため、例えばＮＨ３などのアルカリ性ガスやＳＯｘなどの酸性ガスでもイオン交換することはない。このようにして湿気吸着剤であるイオン交換樹脂は水以外の物質を吸脱着せず、よって臭気物質や化学物質の移行が極めて小さくなる。
【００２９】
本発明の全熱交換素子５についてアンモニアの移行を次の方法で試験した。つまり、図１のＲＡ（還気）に３５ｐｐｍ濃度のアンモニアを入れて全熱交換素子５に通し、ＳＡ（給気）への移行量を調べた。空気条件はＯＡ（外気）の温度を３５℃に固定し、相対湿度を４０％から８０％まで変化させ、ＲＡ（還気）の温度を２４℃、相対湿度を５５％に固定した。
【００３０】
全熱交換素子５の前面風速は３ｍ／ｓとし、全熱交換素子５の回転数は１５ＲＰＭとした。この結果図２に示すように湿気吸着剤としてシリカゲルを用いたものと比較してアンモニアの移行率は極めて小さいものであった。
【００３１】
また図３に示すように全熱交換素子５の前面風速を２ｍ／ｓから４．５ｍ／ｓまで変化させて相対湿度５０％と８０％でアンモニアの移行率を試験した。ここでも本発明の全熱交換素子５と湿気吸着剤としてシリカゲルを用いたものと比較した。この結果でも判るように、本発明のものは湿気吸着剤としてシリカゲルを用いたものと比較してアンモニアの移行率は極めて小さいものであった。
【００３２】
次に図４に示すように全熱交換素子の臭気移行率を代表的な湿気吸着剤毎に試験した。湿気吸着剤としてシリカゲルを用いたもの、ゼオライトを用いたもの及び全熱交換素子を構成するアルミニウムシートの表面を酸化させてアルミナを生成しそれに湿気を吸着させるようにしたものの３種類を試験した。図４より明らかなように本発明の全熱交換素子５の臭気移行率が他のものより小さい。
【００３３】
また本発明の全熱交換素子５についてイソプロピルアルコールの移行を次の方法で試験した。つまり、図１のＲＡ（還気）に３５ｐｐｍ濃度のイソプロピルアルコールを入れて全熱交換素子５に通し、ＳＡ（給気）への移行量を調べた。空気条件はＯＡ（外気）の温度を３０℃、相対湿度を６０％に固定し、ＲＡ（還気）の温度を２７℃、相対湿度を５０％に固定した。全熱交換素子５前面風速は２ｍ〜４．５／ｓとし、全熱交換素子５の回転数は１５ＲＰＭとした。この結果図５に示すようにイソプロピルアルコールの移行率はシリカゲルやアルミナを用いた従来品と比較して極めて小さいものであった。
【００３４】
さらにイソプロピルアルコールに代えてトルエンを用い、全く同じ条件で実験を行った。その結果を図６に示す。図６から判るように、この実験でも本発明の全熱交換素子５はトルエンの移行率はシリカゲルやアルミナを用いた従来品と比較して極めて小さいものであった。
【００３５】
そして臭気物質の空気中の濃度変化に対する移行率の変化を試験した。その結果を図７に示す。図７に示す試験はＯＡの条件を温度３６℃、相対湿度８０％に固定し、全熱交換素子５前面風速は４．５／ｓに固定し、全熱交換素子５に通す空気中のイソプロピルアルコール濃度を５０〜２００ｐｐｍまで変化させた。この結果、図７に示すように移行率は上記濃度全域にわたって殆ど０％であった。
【００３６】
また夏場に冷房を行っている部屋の換気時の全熱交換素子として全熱交換素子５を使用した場合に、表面が結露によって濡れることがある。つまり、部屋を冷房している時は図１のＲＡは低温・低湿であり、ＯＡは高温・高湿である。
【００３７】
ここで、全熱交換素子５の運転を停止すると、全熱交換素子５へ送られる空気の流れが止まる。ＲＡが流れるゾーンからＯＡが流れるゾーンへ移動した直後の部分は温度が低く、ＯＡに触れると結露することがある。
【００３８】
この状態で長時間放置されると、結露によって濡れた部分に黴が生えることが考えられるが、防黴剤が担持されているため、黴の発生が防止される。また、コルゲートシート１とライナーシート２の接着部付近は両シートが互いに接近しているため、細い隙間が形成される。そしてこの隙間に結露水が溜まるが、接着剤に抗菌剤が混入されているため、ここで菌が繁殖することはない。
【００３９】
以上の実施例ではアルミニウムシートによってコルゲートシート１およびライナーシート２を構成したが、これ以外にポリエチレンテレフタレートシート、ポリエステルシート、難燃化処理をした紙等を用いることができる。
【００４０】
さらに以上の実施例では、粉砕された湿気吸着剤をシート材に吹き付けて付着する例を示したが、粉砕された湿気吸着剤を液状接着剤の中に分散させておき、その中にシート材を浸漬してもよい。そしてこの浸漬はシート材をコルゲート加工する前の状態で行ってもよいし、コルゲート加工しハニカム状に加工した後に行ってもよい。
【００４１】
また以上の実施例ではスチレン系イオン交換樹脂Ｎａ形微粉末を湿気吸着剤として用いたが、スチレン系イオン交換樹脂Ｈ形、スチレン系イオン交換樹脂Ｌｉ形微粉末、スチレン系イオン交換樹脂Ｋ形微粉末あるいはスチレン系イオン交換樹脂Ｃａ形微粉末を用いることができる。
【００４２】
以上の各種イオン交換樹脂は、全熱交換素子５の用いられる雰囲気にあわせて、つまり空気中に含有するガスに応じて適宜選択することができる。そして各種イオン交換樹脂を単一種ではなく複数種混合して用いることにより、空気中に含有するガスが複数種であっても対応することができる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の全熱交換素子は以上の説明のとおり、分子内に化学結合した電離基を有するスチレン系イオン交換樹脂を粉砕した粒子を湿気吸着剤として定着したシートを多数の小透孔を有するよう積層成形したものであり、湿気吸着剤が水の分子のみ選択吸着するため、臭気物質や化学物質の移行が極めて少なくなる。
【００４４】
このため、全熱交換素子を通過した空気が臭うことがなく、全熱交換素子を機能させることによって室内に化学物質が発生しても室外へ排出することができ、シックハウス症候群や化学物質過敏症を予防することができる。
【００４５】
またスチレン系イオン交換樹脂は一般に濃硫酸の中に原料液をノズルから押し出して作るものであり、その結果スチレン系イオン交換樹脂は球状に形成され、表面積は小さい。これを粉砕すると、粉砕によってできた粒子は不定形であり、表面積が大きくなる。よって湿気の吸着効果が高くなる。
【００４６】
さらに黴や細菌の発生もなく、全熱交換素子を通過した空気の中に黴や菌が浮遊することがなく衛生的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の全熱交換素子の斜視図である。
【図２】本発明の全熱交換素子及び従来の全熱交換素子のアンモニアの移行を示すグラフである。
【図３】本発明の全熱交換素子及び従来の全熱交換素子のアンモニアの移行を示すグラフである。
【図４】本発明の全熱交換素子及び従来の全熱交換素子のアンモニアの移行を示すグラフである。
【図５】本発明の全熱交換素子及び従来の全熱交換素子の有機ガスの移行を示すグラフである。
【図６】本発明の全熱交換素子及び従来の全熱交換素子の有機ガスの移行を示すグラフである。
【図７】本発明の全熱交換素子及び従来の全熱交換素子の有機ガスの移行を示すグラフである。
【符号の説明】
１  コルゲートシート
２  ライナーシート
３  ボス
４  外周板
５  全熱交換素子
【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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