(57)【要約】  熱および湿度交換器には、建物に入る新鮮な空気と建物から排気されている空気との間で熱および水蒸気を交換する用途例がある。熱および湿度交換器は、透湿性材料の層状シート（７１０、７２０）から形成された自己支持コアを有する。コアに向かってかつコアより流体流を向けるようにプレナム（７５０）が配置される。プレナム（７５０）は、熱および水蒸気の向流式交換を可能にするようにコアの両側にあり得る。プレナム（７５０）は、シート（７１０、７２０）の両端に沿ってコアに取り付けられる。【選択図】図７Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の水蒸気透過性シートを備えるコアであって、前記シートが層状に積み重ねられ、前記シートのうちの少なくともいくつかが前記コアを通って延在する複数のチャネル群を提供するようにプリーツ加工され、前記複数のチャネル群の各々が、前記シートのうちの２つの隣接するシートの間に画定されかつ前記プリーツ状シートのうちの少なくとも１つの前記プリーツに沿って延在するチャネルを備える、コアと、
前記コアの両側に形成された複数のプレナムであって、前記コアの前記両側の各々の前記プレナムが、前記シートのうちの同じシートの反対側のチャネル群のうちの前記チャネルが前記プレナムのうちの異なるプレナムに流体接続されるように構成されている、複数のプレナムと、
を具備し、
前記プレナムが、前記シートの両側の縁に沿って取り付けられたマニホールド部材によって少なくとも部分的に画定され、前記マニホールド部材のうちの少なくとも１つが、前記プリーツ状水蒸気透過性シートのうちの１つの縁に接続されかつそれに従うシートを備えることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項２】
請求項１に記載の熱および湿度交換器において、前記マニホールド部材が、少なくとも一方の面にリブが付けられている材料のシートを備えることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項３】
請求項２に記載の熱および湿度交換器において、前記マニホールド部材が、２つの反対側の面にリブが付けられている材料のシートを備えることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項４】
請求項２に記載の熱および湿度交換器において、前記マニホールド部材が平面図において三角形であり、前記リブが、前記マニホールド部材の前記取り付けられた縁に近接する部分から前記マニホールド部材の開放縁に向かって延在していることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記マニホールド部材が、厚さが０．０１２インチを超えない材料のシートを含むことを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記マニホールド部材が水蒸気透過性材料を含むことを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項７】
請求項６に記載の熱および湿度交換器において、前記マニホールド部材が、水蒸気透過性膜シートと同じ材料から作製されていることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記マニホールド部材が、前記水蒸気透過性膜シートより硬いことを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項９】
請求項８に記載の熱および湿度交換器において、前記マニホールド部材が熱伝導材料を含むことを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項１０】
請求項１乃至６の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記マニホールド部材が、前記水蒸気透過性シートの材料とは異なる材料を含むことを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項１１】
請求項１０に記載の熱および湿度交換器において、前記マニホールド部材が熱成形されたプラスチック材料を含むことを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項１２】
請求項１乃至１１の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記マニホールド部材が難燃性材料を含むことを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項１３】
請求項１乃至１２の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記プリーツ状水蒸気透過性シートに取り付けられた前記マニホールド部材が、前記プリーツ状シートの前記プリーツに従うように形成された縁と遷移ゾーンとを有し、前記マニホールド部材が、前記マニホールド部材の前記縁からの距離によって徐々に平坦になっていることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項１４】
請求項１乃至１３の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記マニホールド部材が、前記マニホールド部材が取り付けられている前記水蒸気透過性膜シートの周辺部の周囲に延在する枠を備えることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項１５】
請求項１乃至１４の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記プリーツ状水蒸気透過性シートが、前記隣接する水蒸気透過性シートに糊付けされていることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項１６】
請求項１５に記載の熱および湿度交換器において、前記糊が透水性糊であることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項１７】
請求項１５に記載の熱および湿度交換器において、前記コアが自己支持型であることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項１８】
請求項１乃至１７の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記コアが、交互の平坦水蒸気透過性膜シートおよびプリーツ状水蒸気透過性膜シートから構成されていることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項１９】
請求項１８に記載の熱および湿度交換器において、前記平坦膜シートが、隣接するプリーツ状シートに取り付けられたマニホールド部材の間に延在して隣接するプレナムを分離していることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項２０】
請求項１９に記載の熱および湿度交換器において、前記マニホールド部材が、２つの反対側の面にリブが付けられる材料のシートを備え、前記平坦水蒸気透過性膜シートが、前記隣接するマニホールド部材のリブの間に支持されていることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項２１】
請求項１８乃至２０の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記チャネルが、断面が三角形であることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項２２】
請求項２１に記載の熱および湿度交換器において、前記プリーツ状水蒸気透過性シートが、プリーツ角度が６０°±１５°であることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項２３】
請求項２２に記載の熱および湿度交換器において、前記チャネルが、高さが４．５±２．５ｍｍであることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項２４】
請求項１乃至２３の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記プリーツ状水蒸気透過性シートが、隣接する水蒸気透過性シートに、前記プリーツ状水蒸気透過性シートの折目に沿って取り付けられていることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項２５】
請求項２４に記載の熱および湿度交換器において、前記プリーツ状水蒸気透過性シートに平坦化された頂部が形成されていることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項２６】
請求項１乃至１７の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記チャネルが、隣接するプリーツ状水蒸気透過性シートの間に画定され、前記隣接する水蒸気透過性プリーツ状シートの頂部が互いに取り付けられていることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項２７】
請求項１乃至１７および２６の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記複数のチャネルが、断面が四辺形であることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項２８】
請求項２７に記載の熱および湿度交換器において、前記複数のチャネルが、断面が正方形または矩形であることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項２９】
請求項２７に記載の熱および湿度交換器において、前記複数のチャネルが、断面が菱形状であることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項３０】
請求項１乃至２９の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記チャネルに対して平行に延在する前記コアの面を封止する封止材を具備することを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項３１】
請求項１乃至２９の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記コアの前記水蒸気透過性シートが、前記チャネルに対して平行に延在する前記シートの縁に沿って、隣接する水蒸気透過性シートに封止されていることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項３２】
請求項１乃至３１の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記プレナムが、前記コアの前記チャネルを通して第１流体流および第２流体流を搬送するように接続され、それにより、前記第１流および前記第２流が、前記チャネル群のうちの交互のチャネルで搬送され、前記第１流および前記第２流が、前記コアを通して反対方向に流れることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項３３】
請求項１乃至３２の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記複数のチャネルの第１群が、第１プレナムから前記コアを通って第２プレナムまで延在し、前記複数のチャネルの第２群が、第３プレナムから前記コアを通って第４プレナムまで延在し、前記第１群の前記複数のチャネルの各々が、前記第２群の複数の前記チャネルと共通の壁を有し、前記第２群の前記複数のチャネルの各々が、前記第１群の複数の前記チャネルと共通の壁を有することを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項３４】
請求項１乃至３３の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記チャネルの各々が複数の壁を備え、前記チャネル壁の各々が水蒸気透過性であることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項３５】
請求項１乃至３４の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、複数の前記群の少なくとも複数の前記チャネルに対して、前記水蒸気透過性壁の各々が、前記チャネル群のうちの異なる群に属する別のチャネルと共通であることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項３６】
請求項１乃至３５の何れか一項に記載の熱および湿度交換器を具備する、建物用のエネルギー回収換気装置。
【請求項３７】
建物に入る新鮮な空気の流れと前記建物から出る空気の流れとの間で熱および湿度を交換する、請求項１乃至３５の何れか一項に記載の熱および湿度交換器の使用。
【請求項３８】
複数のチャネルを備えるコアであって、前記複数のチャネルの第１群が、第１プレナムから前記コアを通って第２プレナムまで延在し、前記複数のチャネルの第２群が、第３プレナムから前記コアを通って第４プレナムまで延在し、前記第１群の前記複数のチャネルの各々が、前記第２群の複数の前記チャネルと共通の壁を有し、前記第２群の前記複数のチャネルの各々が、前記第１群の複数の前記チャネルと共通の壁を有する、コア
を具備し、
前記複数のチャネルが、複数の水蒸気透過性膜シートによって画定され、前記水蒸気透過性膜シートのうちの少なくとも１つがプリーツ加工されており、前記プリーツ状水蒸気透過性膜シートが、複数のチャネルの前記第１群の各々の複数の前記壁を画定し、
前記第１プレナムおよび前記第４プレナムが、前記プリーツ状水蒸気透過性膜シートの縁に接続されかつそれに従うマニホールドシートによって少なくとも部分的に分離されていることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項３９】
請求項３８に記載の熱および湿度交換器において、前記第２プレナムおよび前記第３プレナムが、前記プリーツ状水蒸気透過性膜シートの縁に接続されかつそれに従うマニホールドシートによって少なくとも部分的に分離されていることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項４０】
請求項３８または３９に記載の熱および湿度交換器において、チャネルの前記第１群および前記第２群の前記チャネルが直線状でありかつ互いに平行であることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項４１】
請求項３８乃至４０の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記プレナムが、前記コアの前記水蒸気透過性膜シートに取り付けられたマニホールド部材によって少なくとも部分的に画定され、前記マニホールド部材が、少なくとも一方の面にリブが付けられている材料のシートを備えることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項４２】
請求項４１に記載の熱および湿度交換器において、前記マニホールド部材が、２つの反対側の面にリブが付けられている材料のシートを備えることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項４３】
請求項４１乃至４２の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記マニホールド部材が平面図において三角形であり、前記リブが、前記マニホールド部材の前記取り付けられた縁に近接する部分から前記マニホールド部材の開放縁に向かって延在していることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項４４】
請求項４１乃至４３の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記マニホールド部材が、前記プレナムのうちの隣接するプレナムを分離している分離部分を提供し、前記分離部分が、厚さが０．０１２インチを超えない材料のシートを含むことを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項４５】
請求項４１乃至４４の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記マニホールド部材が水蒸気透過性材料を含むことを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項４６】
請求項４５に記載の熱および湿度交換器において、前記マニホールド部材が、水蒸気透過性膜シートと同じ材料から作製されていることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項４７】
請求項４１乃至４６の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記マニホールド部材が、前記水蒸気透過性膜シートより硬いことを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項４８】
請求項４７に記載の熱および湿度交換器において、前記マニホールド部材が熱伝導材料を含むことを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項４９】
請求項４１乃至４５の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記マニホールド部材が、水蒸気透過性シートの材料とは異なる材料を含むことを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項５０】
請求項４１乃至４４の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記マニホールド部材が熱成形されたプラスチック材料を含むことを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項５１】
請求項４１乃至５０の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記マニホールド部材が難燃性材料を含むことを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項５２】
請求項４１乃至５１の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記プリーツ状水蒸気透過性シートに取り付けられた前記マニホールド部材が、前記プリーツ状シートの前記プリーツに従うように形成された縁と遷移ゾーンとを有し、前記マニホールド部材が、前記マニホールド部材の前記縁からの距離によって徐々に平坦になっていることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項５３】
請求項４１乃至５２の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記マニホールド部材が、前記マニホールド部材が取り付けられている前記水蒸気透過性膜シートの周辺部の周囲に延在する枠を備えることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項５４】
請求項３８乃至５３の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記プリーツ状水蒸気透過性シートが、前記隣接する水蒸気透過性シートに糊付けされていることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項５５】
請求項５４に記載の熱および湿度交換器において、前記プリーツ状水蒸気透過性シートが、透水性糊によって前記隣接する水蒸気透過性シートに糊付けられていることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項５６】
請求項５４に記載の熱および湿度交換器において、前記コアが自己支持型であることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項５７】
請求項３８乃至５６の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記コアが、交互の平坦水蒸気透過性膜シートおよびプリーツ状水蒸気透過性膜シートから構成されていることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項５８】
請求項５７に記載の熱および湿度交換器において、前記平坦膜シートが、隣接するプリーツ状シートに取り付けられたマニホールド部材の間に延在して隣接するプレナムを分離していることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項５９】
請求項５８に記載の熱および湿度交換器において、前記マニホールド部材が、２つの反対側の面にリブが付けられる材料のシートを備え、前記平坦水蒸気透過性膜シートが、前記隣接するマニホールド部材のリブの間に支持されていることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項６０】
請求項５７に記載の熱および湿度交換器において、前記チャネルが、断面が三角形であることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項６１】
請求項６０に記載の熱および湿度交換器において、前記プリーツ状水蒸気透過性シートが、プリーツ角度が６０°±１５°であることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項６２】
請求項６１に記載の熱および湿度交換器において、前記チャネルが、高さが４．５±２．５ｍｍであることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項６３】
請求項３８乃至６２の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記プリーツ状水蒸気透過性シートが、隣接する水蒸気透過性シートに、前記プリーツの折目に沿って取り付けられていることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項６４】
請求項６３に記載の熱および湿度交換器において、前記プリーツ状水蒸気透過性シートに平坦化された頂部を持つプリーツが構成されていることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項６５】
請求項３８乃至６４の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記チャネルが、隣接するプリーツ状水蒸気透過性シートの間に画定され、前記隣接する水蒸気透過性プリーツ状シートの頂部が互いに取り付けられていることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項６６】
請求項３８に記載の熱および湿度交換器において、前記複数のチャネルが、断面が四辺形であることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項６７】
請求項６６に記載の熱および湿度交換器において、前記複数のチャネルが、断面が正方形または矩形であることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項６８】
請求項６６に記載の熱および湿度交換器において、前記複数のチャネルが、断面が菱形状であることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項６９】
請求項３８乃至６８の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記チャネルに対して平行に延在する前記コアの面を封止する封止材を具備することを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項７０】
請求項３８乃至６８の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記コアの前記水蒸気透過性シートが、前記チャネルに対して平行に延在する前記シートの縁に沿って前記コアの隣接する水蒸気透過性シートに封止されていることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項７１】
請求項３８乃至６８の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記プレナムが、前記コアの前記チャネルを通して第１流体流および第２流体流を搬送するように接続され、それにより、前記第１流を搬送する前記チャネルが、前記コアの前記水蒸気透過性膜シートによって、前記第２流を搬送するチャネルから分離されていることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項７２】
請求項３８乃至７１の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記複数のチャネルの第１群が、第１プレナムから前記コアを通って第２プレナムまで延在し、前記複数のチャネルの第２群が、第３プレナムから前記コアを通って第４プレナムまで延在し、前記第１群の前記複数のチャネルの各々が、前記第２群の複数の前記チャネルと共通の壁を有し、前記第２群の前記複数のチャネルの各々が、前記第１群の複数の前記チャネルと共通の壁を有することを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項７３】
請求項３８乃至７１の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記チャネルの各々が複数の壁を備え、前記チャネル壁の各々が水蒸気透過性であることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項７４】
請求項３８乃至７１の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記コアが複数の層から形成され、前記複数の層の各々が自己支持型であることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項７５】
請求項７４に記載の熱および湿度交換器において、前記複数の層の各々が、１つまたは複数のマニホールド部材に取り付けられた前記水蒸気透過性膜シートのうちの１つを含むことを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項７６】
請求項７５に記載の熱および湿度交換器において、前記複数の層の各々が、折目に沿って別の水蒸気透過性膜シートに取り付けられたプリーツ状水蒸気透過性膜シートを含むことを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項７７】
請求項３８乃至７６の何れか一項に記載の熱および湿度交換器を具備する、建物用のエネルギー回収換気装置。
【請求項７８】
建物に入る新鮮な空気の流れと前記建物から出る空気の流れとの間で熱および湿度を交換する、請求項３８乃至７６の何れか一項に記載の熱および湿度交換器の使用。
【請求項７９】
各々が三角形断面を有する複数のチャネルを備えるコアであって、前記複数のチャネルの第１群が、第１プレナムから前記コアを通って第２プレナムまで延在し、前記複数のチャネルの第２群が、第３プレナムから前記コアを通って第４プレナムまで延在し、前記第１群の前記複数のチャネルの各々が、前記第２群の複数の前記チャネルと共通の壁を有し、前記第２群の前記複数のチャネルの各々が、前記第１群の複数の前記チャネルと共通の壁を有し、前記共通の壁の各々が水蒸気透過性である、コア
を具備することを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項８０】
請求項７９に記載の熱および湿度交換器において、前記チャネルの第１群および前記チャネルの第２群の前記チャネルが直線状でありかつ互いに平行であることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項８１】
請求項７９または８０に記載の熱および湿度交換器において、前記コアが、複数の、蒸気透過性膜が積層した蒸気透過性膜シートを備え、前記プレナムが、前記コアの前記水蒸気透過性膜シートに取り付けられたマニホールド部材によって少なくとも部分的に画定されていることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項８２】
請求項８１に記載の熱および湿度交換器において、前記マニホールド部材が、少なくとも一方の面にリブが付けられる材料のシートを備えることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項８３】
請求項８２に記載の熱および湿度交換器において、前記マニホールド部材が、２つの反対側の面にリブが付けられる材料のシートを備えることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項８４】
請求項８２乃至８３の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記マニホールド部材が平面図において三角形であり、前記リブが、前記マニホールド部材の前記取り付けられた縁に近接する部分から前記マニホールド部材の開放縁に向かって延在していることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項８５】
請求項８２乃至８４の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記マニホールド部材が、各々、第１縁に沿って前記コアに接続され、第２縁に沿った上に向いた壁と第３縁に沿った下に向いた壁とを有し、それにより、合わせて積層されると、前記マニホールド部材が、前記第１縁および前記第２縁に対応する側部に交互に通じるプレナムの積層体を形成することを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項８６】
請求項８１乃至８５の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記マニホールド部材が、前記プレナムのうちの隣接するプレナムを分離する分離部分を提供し、前記分離部分が、厚さが０．０１２インチを超えない材料のシートを含むことを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項８７】
請求項８１乃至８６の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記マニホールド部材が水蒸気透過性材料を含むことを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項８８】
請求項８１乃至８６の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記マニホールド部材が、前記水蒸気透過性膜シートと同じ材料から作製されていることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項８９】
請求項８１乃至８８の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記マニホールド部材が、前記水蒸気透過性膜シートより硬いことを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項９０】
請求項８１乃至８６の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記マニホールド部材が前記水蒸気透過性シートとは異なる材料を含むことを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項９１】
請求項９０に記載の熱および湿度交換器において、前記マニホールド部材が熱成形されたプラスチック材料を含むことを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項９２】
請求項８１乃至９１の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記マニホールド部材が、難燃性材料を含むことを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項９３】
請求項８１乃至９２の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記コアが、複数のプリーツ状水蒸気透過性膜シートを備え、前記プリーツ状水蒸気透過性シートに取り付けられた前記マニホールド部材が、前記プリーツ状シートの前記プリーツに従うように形成された縁と遷移ゾーンとを有し、前記マニホールド部材が、前記マニホールド部材の前記縁からの距離によって徐々に平坦になっていることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項９４】
請求項８１乃至９３の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記マニホールド部材が、前記マニホールド部材が取り付けられている前記水蒸気透過性膜シートの周辺部の周囲に延在する枠を備えることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項９５】
請求項９３に記載の熱および湿度交換器において、前記プリーツ状水蒸気透過性シートが、前記隣接する水蒸気透過性シートに糊付けされていることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項９６】
請求項９５に記載の熱および湿度交換器において、前記プリーツ状水蒸気透過性シートが、透水性糊によって前記隣接する水蒸気透過性シートに糊付けられていることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項９７】
請求項７９乃至９５の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記コアが自己支持型であることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項９８】
請求項９７に記載の熱および湿度交換器において、前記コアが、交互の平坦水蒸気透過性膜シートおよびプリーツ状水蒸気透過性膜シートから構成されていることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項９９】
請求項９８に記載の熱および湿度交換器において、前記平坦膜シートが、隣接するプリーツ状シートに取り付けられたマニホールド部材の間に延在して隣接するプレナムを分離していることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項１００】
請求項９９に記載の熱および湿度交換器において、前記マニホールド部材が、２つの反対側の面にリブが付けられる材料のシートを備え、前記平坦水蒸気透過性膜シートが、前記隣接するマニホールド部材のリブの間に支持されていることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項１０１】
請求項７９乃至１００の何れか一項に記載の熱および湿度交換器において、前記チャネルが、高さが４．５±２．５ｍｍであることを特徴とする熱および湿度変換器。
【請求項１０２】
請求項７９乃至１０１の何れか一項に記載の熱および湿度交換器を具備する、建物用のエネルギー回収換気装置。
【請求項１０３】
建物に入る新鮮な空気の流れと前記建物から出る空気の流れとの間で熱および湿度を交換する、請求項７９乃至１０１の何れか一項に記載の熱および湿度交換器の使用。
【請求項１０４】
自己支持構造を形成するように合わせて取り付けられた複数の層状水蒸気透過性シートを備えるコア構造体であって、複数の前記層状水蒸気透過性シートが、前記コアを通して三角形チャネルが延在するようにプリーツ加工されている、コア構造体と、
前記コアの前記蒸気透過性膜の縁に沿って取り付けられたマニホールド部材を備えるマニホールド構造体であって、前記マニホールド部材が、積層されたプレナムを形成し、それにより、前記コアを通って前記水蒸気透過性膜シートのうちの隣接するものの異なる対の間に延在するチャネルが前記プレナムのうちの異なるものと流体連通する、マニホールド構造体と、
を具備することを特徴とする熱および水蒸気変換器。
【請求項１０５】
請求項１０４に記載の熱および水蒸気交換器において、前記コアが、水蒸気透過性膜の平坦シートと交互の水蒸気透過性膜のプリーツ状シートの積層体を備えることを特徴とする熱および水蒸気変換器。
【請求項１０６】
請求項１０４または１０５に記載の熱および水蒸気交換器において、前記マニホールド部材が、前記水蒸気透過性膜シートの材料と異なる材料であることを特徴とする熱および水蒸気変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱および湿度交換器に関する。実施形態例は、透水性膜を備えるエネルギー回収換気装置（ＥＲＶ）コアおよびこうしたコアを含むＥＲＶシステムを提供する。本発明を、熱および湿度交換が必要な多種多様な用途のいずれかに適用することができる。例として、建物換気システムにおける熱および湿気の回復、燃料電池における加湿および熱伝達、ガスの分離ならびに水の淡水化処置が挙げられる。
【背景技術】
【０００２】
熱および湿度交換器（加湿器と呼ばれる場合もある）は、建物換気（ＨＶＡＣ）、医療および呼吸用途、ガス乾燥を含む種々の用途に、より最近では、発電用の燃料電池反応物質の加湿に対して開発されてきた。多くのこうした装置では透水性膜の使用が必要であり、その膜を横切って、熱および湿気を膜の両側を流れる流体流の間で移動させることができる。
【０００３】
平面プレート型熱および湿度交換器は、スペーサおよび／または枠で支持された平面透水性膜（たとえば、Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）、セルロース、ポリマーまたは他の合成膜）から構成された膜プレートを使用する。プレートは、通常、交互のプレートの対の間を直交流形態または向流形態のいずれかで流れる吸気流および排気流に適応するように積み重ねられ、封止されかつ構成され、それにより、熱および湿度は、膜を介して流れの間で移動させる。
【０００４】
他のタイプの交換器は、中空チューブ加湿器およびエンタルピーホイール加湿器を含む。中空チューブ加湿器には、圧力降下が高いという不都合があり、エンタルピーホイールは、可動部品を有し相対的に漏れ率が高い傾向があるため、信頼性が低い傾向がある。
【０００５】
熱回収換気装置（ＨＲＶ）は、建物内に制御された換気を提供する換気システムに熱および湿度交換器を組み込んだ機械装置である。熱および湿度交換器は、排気を使用して、入ってくる新鮮な空気を加熱または冷却する。入ってくる新鮮な空気と排気との間で湿度も交換する装置は、一般に、エネルギー回収換気装置（ＥＲＶ）と呼ばれ、エンタルピー回収換気装置と呼ばれることもある。ＥＲＶは、建物内に引き入れられている換気空気から過剰な湿度を除去することができ、または換気空気に湿度を加えることができる。ＥＲＶを使用して、エネルギーを節約しかつ／または建物内の室内空気の質を向上させることができる。
【０００６】
ＥＲＶは、通常、筐体、空気流を移動させるファン、ダクト構造とともに、フィルタ、制御電子回路および他の構成要素を備えている。空気流の間で熱および湿度を移動させるＥＲＶの重要な構成要素は、コアまたは交換器と呼ばれる。２つの最も一般的なタイプのＥＲＶは、ともに上述した、平面膜プレート型装置に基づくものと、回転エンタルピーホイール装置に基づくものとである。平面プレート型ＥＲＶコアは静止プレートの層を使用し、それらプレートは、プレートの交互の対の間を直交流形態または向流形態で流れる吸気流および排気流に適応するように封止されかつ構成されている。
【０００７】
図１は、膜３の積層された平面シートから作製された平面プレート型熱および湿度交換器の例を示し、膜シートの間に剛性波形スペーサ６が挿入されている。スペーサは、適切なシート間隔を維持するとともに、それぞれ幅広矢印１および２によって示されるように、直交流構成で、各膜シートの両側に湿潤した流れおよび乾燥した流れに対して空気流チャネル５を画定する。積層体は、剛性枠４内に入れられている。
【０００８】
ＥＲＶ、燃料電池および他の用途に対する平面プレート型熱および湿度交換器設計の利点は、それらが、モジュール式膜プレートの量（および寸法）を種々の最終使用用途に対して調整することができるため、容易にスケーラブルであるということである。既存の平面プレート型ＥＲＶコアは、かさばり、エンタルピー交換を容易にするために望まれるより有効性が低い。
【０００９】
熱および湿度交換器設計に対する別の手法は、交換器にプリーツ状透水性材料を組み込むというものである。たとえば、米国特許第４，０４０，８０４号明細書は、部屋の換気のために、入ってくる空気と出て行く空気との間で熱および湿気を交換する熱および湿気交換器について記載している。交換器は、１枚の透水性紙のプリーツ状シートを含むカートリッジを有している。空気は、プリーツ状紙の一方の側においてプリーツに沿って一方向に向けられ、戻り空気は、プリーツ状紙の反対側においてプリーツに沿って反対方向に流れる。カートリッジの端部は、それらを、鋳造することができかつ紙に付着するろうまたは充填用樹脂に浸漬することにより閉鎖される。プリーツは分離しているかまたは間隔が空けられており、砂の粒をプリーツ状紙に付着させることにより、折目の間の空気通路が設けられている。
【００１０】
図２は、ハウジング内に配置されたプリーツ状透水性膜カートリッジを備える、エネルギー回収換気装置（ＥＲＶ）用途に好適な熱および湿度交換器の例を示す。米国特許出願公開第２００８／００８５４３７号明細書に記載されているように、プリーツ状膜の折目のうちのいくつかまたはすべての中に、折目の内面にわたって流れを向けるためにプラスチック流れ場要素を配置することができる。流れ場要素は、膜の両側において２つの流れの相対的な流路を制御し、一方または両方の膜面を横切る流れ分布を向上させる。流れ場要素はまた、プリーツ状膜を支持しプリーツ状膜カートリッジ内のプリーツ間隔を制御するのにも役立つことができる。図２に示す実施形態では、第１流体流が、Ｕ字型流路１２２において、ハウジング１１５の１つの面の入口ポート１２４からハウジング１１５の同じ面の出口ポート１２８まで向けられる。したがって、第１流体流は、入口ポート１２４からプリーツ状膜カートリッジ１２０の一方の側の一組の実質的に平行な折目１２６内に、その後、折目１２６の長さに沿い、その後、ポート１２８を介して出るように向けられる。第２流体流は、実質的にＵ字型の流路１３２において、ハウジング１１５の同じ面の入口ポート１３４から出口ポート１３８まで（両ポート１３４および１３８はハウジング１１５のポート１２４および１２８から反対側の面にある）同様に向けられる。第２流体流は、ポート１３４からプリーツ状膜カートリッジ１２０の他方の側において対応する一組の実質的に平行な折目１３６内に、その後、折目１３６の長さに沿い、その後、ポート１３８を介して出るように向けられる。第１流体流の流路１２２は、第２流体流の流路１３２に対して実質的に向流形態である。
【００１１】
積層された平面膜シートが実質的に向流形態で動作して平面膜シートを横切って熱および湿度を移動させる、ＥＲＶコアの例もある。米国特許第７，３３１，３７６号明細書に記載されているように、膜シートの間に、流路を画定する剛性プラスチックスペーサを介在させることができる。
【００１２】
上述した熱および湿度交換器で使用される流れ場挿入物またはスペーサは、膜面にわたって制御されたまたは方向性の気体流分布を提供することが多い。しかしながら、膜面を横切る流体流路は、極めて曲がりくねりかつ渦巻いている傾向があり、そのため流れは極めて制限される可能性があり、装置全体を横切る圧力降下は著しい可能性がある。膜を支持する多くの間隔の狭いリブがある場合、これらのリブは、流体流を妨げるかまたは閉鎖する傾向があり、それらもまた圧力降下を増大させる。より間隔の広いリブの場合、膜はチャネル内に偏向する可能性があり、それもまた圧力降下を増大させる。したがって、非透過性流れ場挿入物の使用は一般に望ましくない。
【００１３】
米国特許第５，７２５，０５１号明細書に、向流でチャネルの間に２つの方向に熱移動がある小型の熱および湿度交換器またはＨＲＶコアが記載されており、そこでは、熱移動媒体は熱成形された剛性プラスチックシートである。プラスチックは、水に対して透過性であるため、媒体を横切る湿度移動はない。別の同様の例では、熱移動媒体はアルミニウムであるが、この場合もまた、媒体が透水性でないため湿度移動がない。
【００１４】
上述したように、透水性膜を備えた従来のＥＲＶコアでは、スペーサが膜を支持する必要がある。スペーサは、一般に、熱および湿度の移動を妨げるかまたは閉鎖し、チャネル内への膜の偏向があるため圧力降下を増大させる可能性がある。
【００１５】
本発明者らは、費用効率が高くかつ効率的なＥＲＶシステムおよびコアが依然として必要であることを認識した。
【発明の概要】
【００１６】
本発明は、いくつかの態様を有し広範囲の具体的な実施形態を包含する。本発明の態様は、建物換気システム、熱および湿度交換器、熱および湿度交換器用のコア、熱および湿度交換器のコア用のサブアセンブリ、および熱および湿度交換器を製造する方法を提供する。
【００１７】
一態様例は、コアを備える熱および湿度交換器を提供する。コアは、複数の水蒸気透過性シートを備えている。シートは、層状に積み重ねられるかまたは積層される。シートのうちの少なくともいくつかは、コアを通って延在する複数のチャネル群を提供するようにプリーツ加工されている。複数のチャネル群の各々は、シートのうちの２つの隣接するシートの間に画定されかつプリーツ状シートのうちの少なくとも１つのプリーツに沿って延在するチャネルを備えている。コアの両側に、複数のプレナムが形成されている。コアの両側の各々のプレナムは、シートのうちの同じシートの反対側のチャネル群のうちのチャネルがプレナムのうちの異なるプレナムに流体接続されるように構成されている。プレナムは、シートの両側の縁に沿って取り付けられたマニホールド部材によって少なくとも部分的に画定され、マニホールド部材のうちの少なくとも１つは、プリーツ状水蒸気透過性シートのうちの１つの縁に接続されかつそれに従うシートを備えている。
【００１８】
別の態様は、複数のチャネルを備えるコアを備える熱および湿度交換器を提供する。複数のチャネルの第１群が、第１プレナムからコアを通って第２プレナムまで延在している。複数のチャネルの第２群が、第３プレナムからコアを通って第４プレナムまで延在している。第１群の複数のチャネルの各々は、第２群の複数のチャネルと共通の壁を有し、第２群の複数のチャネルの各々は、第１群の複数の前記チャネルと共通の壁を有している。複数のチャネルは、複数の水蒸気透過性膜シートによって画定されている。水蒸気透過性膜シートのうちの少なくとも１つがプリーツ加工されている。プリーツ状水蒸気透過性膜シートは、複数のチャネルの第１群の各々の複数の壁を画定している。第１プレナムおよび第４プレナムは、プリーツ状水蒸気透過性膜シートの縁に接続されかつそれに従うマニホールドシートによって少なくとも部分的に分離されている。
【００１９】
別の態様は、各々が三角形断面を有する複数のチャネルを備えるコアを備える熱および湿度変換器を提供する。複数のチャネルの第１群が、第１プレナムからコアを通って第２プレナムまで延在している。複数のチャネルの第２群が、第３プレナムからコアを通って第４プレナムまで延在している。第１群の複数のチャネルの各々は、第２群の複数のチャネルと共通の壁を有し、第２群の複数のチャネルの各々は、第１群の複数のチャネルと共通の壁を有している。共通の壁の各々は水蒸気透過性である。
【００２０】
別の態様は、自己支持構造を形成するように合わせて取り付けられた複数の層状水蒸気透過性シートを備えるコア構造体を備える熱および湿度変換器を提供する。複数の層状水蒸気透過性シートが、コアを通して三角形チャネルが延在するようにプリーツ加工されている。マニホールド構造体が、コアの蒸気透過性膜の縁に沿って取り付けられたマニホールド部材を備えている。マニホールド部材は、積層されたプレナムを形成し、それにより、コアを通って水蒸気透過性膜シートのうちの隣接するものの異なる対の間に延在するチャネルがプレナムのうちの異なるものと流体連通している。
【００２１】
本発明のさらなる態様および本発明の実施形態例の特徴について後述する。
【００２２】
添付図面は、本発明の限定しない実施形態を示す。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、剛性波形スペーサが介在した平面膜層の積層体を備える熱および湿度交換器の等角図である（従来技術）。
【図２】図２は、ハウジング内に配置されたプリーツ状膜カートリッジを備える熱および湿度交換器の等角図である（従来技術）。
【図３】図３は、プリーツ状透水性膜の概略断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、菱形チャネルを形成するように接合することができる２つのプリーツ状透水性膜シートを示す概略断面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、菱形チャネルのアレイを形成するように配置された４つのプリーツ状透水性膜シートを示す概略断面図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、平坦化した先端部（ｐｅａｋ）を有する図４Ａおよび図４Ｂに示すもののようなプリーツ状膜の組合せの概略断面図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、菱形または平行四辺形状チャネルを備える中心プリーツ状膜部分を示すＥＲＶコアの実施形態の非等角三次元図である。
【図５Ａ】図５Ａは、正方形または矩形段面のチャネルを形成するように接合することができる２つのボックスプリーツ状透水性膜シートを示す概略断面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、正方形または矩形状チャネルのアレイを形成するように配置された４つのプリーツ状透水性膜シートを示す概略断面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、三角形断面のチャネルを形成するように接合することができる透水性膜のプリーツ状平坦シートを示す概略断面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、三角形断面のチャネルのサブアセンブリを形成する透水性膜の交互のプリーツ状シートおよび平坦シートの積層体を示す概略断面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、菱形断面の平行チャネルを形成する一対のプリーツ状膜の簡略化した組立分解三次元図であり、各膜シートにマニホールド部が取り付けられている。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａのアセンブリの簡略化した三次元部分切取図を示し、２つの流体流は、向流で菱形チャネル内を辿る。
【図８】図８は、図７Ａおよび図７Ｂに示す上方マニホールド／部材アセンブリの平面図である。
【図９Ａ】図９Ａは、図８の位置Ａ−Ａにおける断面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、図８の位置Ｂ−Ｂにおける断面からチャネルを見下ろした図を示す。
【図９Ｃ】図９Ｃは、図８の位置Ｃ−Ｃにおける断面からチャネルを見下ろした図を示す。
【図９Ｄ】図９Ｄは、プリーツ状膜のジグザグ断面を示す、図８の位置Ｄ−Ｄにおける断面図である。
【図１０】図１０は、（図７に示すものと同様の）積層コアアセンブリの隣接するマニホールド部の間に形成されたプレナムが、それらが供給／排出している菱形チャネルにいかに対応するかを示す図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、図７Ａのものと同様であるが、三角形状断面の平行なチャネルを形成するさらなる平坦な膜シートが介在しているアセンブリの簡略化した組立分解等角図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、流れを方向付けるリブを有するマニホールド部の両側の２つの流体流の流れを示す。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、図１１Ａに示すものと同様のアセンブリにおける２つの流体流の流れパターンを示す平面図である。
【図１２】図１２は、（図１１に示すものと同様の）積層コアアセンブリにおいて平坦膜シートと隣接するマニホールド部との間に形成されたプレナムが、それらが供給／排出している三角形状チャネルにいかに対応するかを示す図である。
【図１３】図１３は、図５Ｂに示すものと同様の積層コアアセンブリにおいて隣接するマニホールド部の間に形成されたプレナムが、それらが供給／排出している正方形状チャネルにいかに対応するかを示す。
【図１４Ａ】図１４Ａは、チャネルが菱形断面を有する場合の、中央プリーツ状膜および各端部のマニホールド部があるマニホールド／部材サブアセンブリの平面図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、チャネルが三角形断面を有する場合の、中央プリーツ状膜および各端部のマニホールド部があるマニホールド／部材サブアセンブリの平面図である。
【図１５】図１５は、成形可能な透水性膜から完全に作製された圧縮成形層の写真である。
【図１６】図１６は、試作積層プリーツ状膜コアを備えるＥＲＶコアの性能を示すグラフである。
【図１７】図１７は、積層三角形プリーツ状膜を備える２つの試作ＥＲＶコアに対する圧力降下を示すグラフである。
【図１８】図１８は、積層三角形プリーツ状膜を備える２つの試作ＥＲＶコアの性能を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１および図２は上述した。
【００２５】
以下のうちの１つまたは複数を提供する熱および湿度交換器構造を提供することにより、熱および湿度交換器の性能を向上させることができ、必要な熱および湿度交換器サイズを低減することができる。すなわち、熱および蒸気交換膜の片面または両面を横切る流れ分布を改善すること、熱および蒸気交換膜の両側の流体の相対的な流路を制御すること、熱および蒸気交換膜に対して改善された支持を提供すること、熱および蒸気交換器を横切る圧力降下の低減、交換機の単位体積当りの膜表面積の増大、および／または水輸送特性および他の特性が改善された膜である。
【００２６】
本明細書に開示するいくつかの実施形態は、熱とともに湿気の多次元移動を可能にするように構成された透水性膜を備えるＥＲＶコアを提供する。透水性膜を横切る多次元移動は、より効率的なエネルギー回収を提供し、所与の性能のレベルに対してＥＲＶコアをより小型にするのを可能にすることができる。本明細書に記載する実施形態を使用して、より効率的なエネルギー回収に対して向流形態で流れる２つの流れの間で熱および湿気を移動させることができる。
【００２７】
本明細書に記載する設計および製造方法を、スペーサのないＥＲＶコア構造を提供するように適用することができる。こうした構造では、薄い可撓性膜を、著しい圧力差に耐えるように十分頑強な自己支持層およびコア構造を提供するように、成形し互いに取り付けることができる。
【００２８】
図３は、プリーツ状透水性膜のシートを示す断面図である。プリーツ状膜は、チャネルの壁を画定し、流体流（たとえば湿潤空気または乾燥空気）を、それを通って流れるように向けることができ、それを横切って熱および湿気を交換することができる。膜を、プラスチックマニホールド部（後により詳細に説明する）に取り付けて、流体流を入口ポートからチャネル内にかつチャネルから出口ポートに向けることができる。膜は、流れの間の温度勾配によって推進される、２つの流れの間の熱の適切な交換を可能にするために十分薄くなければならない。膜はまた、２つの流れの間の蒸気圧差または水濃度勾配によって推進される湿気が材料を通過するのを可能にするように透水性である。膜が薄いほど、熱および湿気輸送率が高くなる傾向がある。理想的には、膜を通る２つの流れの混合および交差（クロスオーバ）を防止するために、膜はまた、空気および汚染ガスに対して不透過性である。
【００２９】
本手法では、プリーツ状膜の層が積み重ねられて、熱および湿度交換器内に配置するためのサブアセンブリまたはカートリッジが形成される。プリーツ状膜を、たとえば熱および／圧力等により１枚の膜を折り畳んで（たとえばプッシュバー（ｐｕｓｈ−ｂａｒ）プリーツ加工技術により）折り畳まれた縁に塑性変形を与えることにより、またはギアあるいはスコアプリーツ（ｓｃｏｒｅ−ａｎｄ−ｐｌｅａｔ）回転式プリーツ加工技術等により、プリーツがあるように膜を形成することにより、用意することができる。プリーツの角度を変化させることができる。一定のチャネル水力直径に対して、プリーツ先端角が大きいほど、所定高さのコアに、より多くの膜の層を、ただし層毎の全体的な膜面積はより小さく、設けることができる。逆に、一定のチャネル水力直径に対して、プリーツ先端角が小さいほど、層毎により広い膜面積を、ただし同じコアに対してより少ない層が設けられる。いくつかの実施形態では、プリーツは、７０度から１００度の範囲の角度を有するように形成されている。いくつかの実施形態は、５０度から７０度の範囲（たとえば６０度）のプリーツ角度を有している。６０度に近いプリーツ先端角度は、所与のコア高さに対して、膜面積の高い使用量で、改善された熱および物質移動を有利に提供することができる。
【００３０】
図４Ａは、菱形断面（または平行四辺形断面）を有するチャネルを形成するように接合することができる、２つのプリーツ状透水性膜シートを示す断面図である。１つのプリーツ状膜の先端部を、たとえば糊付け、接着、熱溶接または封止によって、隣接するプリーツ状膜の先端部に取り付けることができる。この構成では、接合されたプリーツ状膜シートは自己支持型であり、膜自体以外にスペーサまたは支持材料を必要としない。１つのプリーツ状膜シートの先端部を隣接する膜シートの先端部に付着させるかまたは他の方法で取り付けることにより、膜チャネルに対して圧力差に耐えるのに十分な強度を提供することができる。いくつかの実施形態では、ポリウレタン糊を使用して、１つのプリーツ状膜の先端部を隣接する膜の対応する先端部に付着させる。同じ目的に対して、他の好適な糊または接着剤を使用することも可能である。水蒸気に対して透過性である糊は、プリーツ状膜が互いに取り付けられる領域においてさえも、水輸送の発生を可能にする。水蒸気移動に対して透過性である糊を、ＬｕｂｒｉｚｏｌのＰｅｒｍａｘＴＭ等、水が通過するのを可能にする軟質の鎖部分を有する、ポリマー系の等級とすることができる。膜材料に応じて、プリーツ状膜シートを先端部において互いに溶接することができる可能性がある。たとえば、熱溶接、振動溶接または超音波溶接を使用することができる。
【００３１】
図４Ｂは、菱形チャネルのアレイを形成するように配置された４つのプリーツ状透水性膜シートを示す断面図である。２つの異なる流体流を、向流形態で交互のチャネルを通るように向けることができる。用紙の面に入る流れを十字で示し、用紙の面から出る流れを点で示す。こうしたアレイでは、各菱形チャネルは、その壁を４つもの他のチャネルと共有する。熱および湿度を、チャネルの４つの壁すべてを横切って透水性膜を通して移動させることができる。所与のチャネルに対して、隣接するチャネルの流れは、所与のチャネル内の流れに対して反対方向である。これを、向流形態と呼ぶ。
【００３２】
各流体流は、他の流体流から独立しており、シールを提供するためにプリーツ状膜の先端部間付着に依存せず、そのため、２つの流れの間のクロスリークの可能性が低減する。先端部シールが完全でない場合、隣接するチャネルへのいかなる漏れも、同じ流体を搬送するチャネルであり、２つの流れの混合をもたらさず、熱移動または物質移動に悪影響を与えない。
【００３３】
図４Ｃもまた、菱形チャネルのアレイを形成する透水性膜シートの配置を示す断面図である。この例では、膜のプリーツ状線に沿った菱形の先端部は、平坦化されて、隣接する膜シートの先端部に取り付けるためにより広い面積を提供する。この実施形態は、図４Ｂに示す構成と実質的に同じ顕熱および潜熱移動がある、膜シートの機械的により強固のサブアセンブリを提供することができる。先端部を平坦化することの代替例は、１つのプリーツ状膜層の先端部に、先端部の頂部（ｃｒｅｓｔ）に沿って延在する小さいトラフまたは谷を形成するというものである。そして、隣接する層の先端部は、トラフまたは谷に入れ子になることができる。こうしたトラフまたは谷を、プリーツ状膜層の片面のみの頂部に、またはプリーツ状膜層の両面の頂部に形成することができる。
【００３４】
図４Ｄは、菱形チャネルを備える積層されたプリーツ状膜サブアセンブリの三次元表現を示す。それを、薄い可撓性膜材料を使用して作製することができるが、構造は自己支持型である。プリーツ状膜シートを積み重ねて糊付けする（または他の方法で取り付ける）この手法により、交換器の単位体積当りの非常に高い膜表面積が提供され、熱および湿気移動の有効性が高い装置が提供される。
【００３５】
図５Ａは、正方形または矩形断面のチャネルを形成するように接合することができる、２つのボックスプリーツ状透水性膜シートを示す断面図である。この例では、ボックスプリーツはキャスタレーション（ｃａｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ）を形成し、キャスタレーションパターンは、隣接する膜シートの間でずれており、シートが正方形または矩形チャネルを形成するように接合されるのを可能にする。膜シートのうちの１つの各プリーツ線は、隣接する膜シートの対応するプリーツ線に糊付けされるかまたは他の方法で取り付けられる。上述した菱形構成と同様に、糊付けされた膜シートは自己支持型であり、剛性または支持を提供するためにスペーサまたは他の材料が不要であり、チャネルは圧力差に耐えることができる。
【００３６】
図５Ｂは、正方形状または矩形状チャネルのアレイを形成するように配置された４つのボックスプリーツ状透水性膜シートを示す断面図である。２つの異なる流体流を、向流形態で交互のチャネルを通るように向けることができる。上述したように、用紙の面に入る流れを十字で示し、用紙の面から出る流れを点で示す。各チャネルは、その壁を、４つもの他のチャネルと共有する。熱および湿度を、透水性膜を通して４つの壁すべてを横切って移動させることができる。
【００３７】
正方形または菱形チャネル構成は、トポロジー的にかつ機能的に等価であり、正方形チャネルを有するサブアセンブリを、組立中に、菱形チャネルを提供するように向けることができ、またその逆も可能である。平行四辺形等の他のチャネル形状もまた、プリーツ状膜の層を積み重ねることによって生成することができる。
【００３８】
いくつかの実施形態では、プリーツ状膜シートを、シートであるいはチャネルに対して垂直に配置されたストリップで、または他の好適な構成で構成された、メッシュまたは他の好適な材料によって分離することができる。この構造を、プリーツ線に沿った糊または溶接の使用の代りにまたはそれに加えて使用することができる。この手法は、組立中にプリーツが互いに滑り込む傾向を低減することができ、構造的支持を提供することができる。この構造を、上述した正方形配置または菱形配置で適用することができる。
【００３９】
図６Ａは、プリーツ状透水性膜シートとその下に配置された平坦な透水性膜シートとを示す断面図である。プリーツ状膜シートのプリーツ状線（断面図における下方先端部）を、平坦膜シートに糊付けするか、溶接するかまたは他の方法で取り付けて、三角形断面の平行チャネルを生成することができる。これらのチャネルは各々３つの境界を有し、それを横切って熱および湿度を移動させることができる。プリーツ状膜および平坦膜の交互のシートを積層することにより、スペーサまたは他の支持材料を必要としない機械的自己支持構造がもたらされる。この構成では、この場合もまたすべての流れチャネル壁が透水性であり、すべての隣接するチャネルの間で熱および湿度移動が発生するのを可能にする。
【００４０】
図６Ｂは、この構成における膜シートの積層体の断面図であり、膜は、断面が三角形のチャネルのアレイを形成している。２つの異なる流体流を、向流形態で交互のチャネルを通るように向けることができる。上述したように、用紙の面に入る流れを十字で示し、用紙の面から出る流れを点で示す。各チャネルは、その壁を３つもの他のチャネルと共有する。熱および湿度を、３つの壁すべてを横切って透水性膜を通して移動させることができる。
【００４１】
プリーツ加工し、その後、プリーツ状膜シートを互いに糊付けするか溶接するかまたは他の方法で取り付ける製造方法により、より薄い膜材料が使用され、それら材料が依然として結果としての三次元構造体に自己支持型であるような強度を有することが可能になる。結果としてのサブアセンブリは、張力下で保持される必要はない。さらに、この自己支持構造体は、剛性の向上を提供する壁を有するチャネルを提供することができ、それは、壁を比較的薄い可撓性膜材料から形成することができるにも関らず、チャネルは構造体の他の部分によって支持されるためである。この剛性の向上は、圧力降下の低減と、コアを通る流れ分布の均一性の向上とを提供することができる。さらに、構造体は、チャネルの間で流れの優れた均一性を達成するのにさらに役立つ一貫したチャネル寸法を有するチャネルを提供するのを容易にする。
【００４２】
上述した積層されたプリーツ状膜サブアセンブリの実施形態では、プリーツ状の透水性膜層は、規則的なパターンで配置された平行なチャネルの３次元アレイを画定する。膜材料によって画定されるチャネル壁の各々は、たとえばそれぞれ湿潤した流れおよび乾燥した流れを搬送する第１タイプのチャネルと第２タイプのチャネルとを分離する。２つの流体流を、チャネルを通して、湿潤した流れおよび乾燥した流れが互いに向流で流れるように向けることができる。これにより、顕熱移動および潜熱移動が大きい、熱および湿気のより効率的な移動が可能になる。
【００４３】
気体流の供給および排出用のマニホールドを提供するために、プリーツ状膜の個々のシートを、各々、マニホールド／部材サブアセンブリを形成するマニホールド部に（それらを積層する前に）取り付けることができる。そして、マニホールド／部材サブアセンブリを積層し互いに糊付けしてコアを形成することができる。マニホールド部を、すべての面においてプリーツ状膜のシートの境界を定める単体枠の形態とすることができ、またはたとえばプリーツ状膜シートの両端に取り付けられる２つ（またはそれより多く）の別個の部品とすることができる。
【００４４】
マニホールド部を、水または気体に対して透過性でなく、膜より堅く強固な材料等、膜とは異なる材料から作製することができる。たとえば、マニホールド部材料を、プラスチック、アルミニウム、または膜および積層コアに対して幾分かの構造的支持を提供する一方で、依然としてマニホールド領域に熱移動を提供する他のあらゆる好適な材料とすることができる。好ましくは、マニホールド部の材料は、厚さが０．０１２インチ（約１／４ｍｍ）未満である。マニホールド部を、炎が膜部に広がる傾向を低減し可燃性要件への準拠を強化する難燃性材料から作製することができる。たとえば、マニホールド部を、アルミニウムまたは他の金属、すなわち、概して固有に自己消化性であるＰＶＣ、または水酸化マグネシウム等の１種または複数種の難燃性添加剤を含むプラスチックから作製することができる。
【００４５】
マニホールド部を、広範囲の異なる方法で作製することができる。たとえば、マニホールド部（複数可）における特徴を、その中に真空成形するか、熱成形するかまたは打抜き加工することができる。いくつかの実施形態では、マニホールド部は、複数の特徴が形成され、その後、膜に取り付けられる。別法として、マニホールド部を、別個のプラスチック部品として射出成形し、その後、プリーツ状膜に取り付けることができ、またはプリーツ状膜の縁に直接射出成形することができる。膜を、好適な糊、接着剤、または他の結合剤、テープ等を使用してマニホールド部に付着させることができる。この目的で、いくつかのポリウレタン系糊が好適であることが分かった。エポキシ樹脂、ホットメルト、シアノアクリレート、およびさらには交差汚染を防止するかまたは低減するために有用でもあり得る膜コーティング材料等、他のタイプの接着剤を使用することができる。別法として、膜およびマニホールド部材料に応じて、構成部品を互いに熱溶接し、振動溶接し、超音波溶接し、または他の方法で結合することが可能であり得る。
【００４６】
マニホールド部への膜の取付により、２つの流体流の間の交差汚染を防止する漏れ防止シールをもたらすべきである。結合は、膜の両側の流体流の間に高い差圧がある場合に、マニホールド部から膜が剥離するのを防止するのに十分強固であるべきである。
【００４７】
プリーツ状膜が遷移するマニホールド部に付着したこの複合構造に対する利点は、マニホールド部が、水移動膜に対して機械的支持を提供することができる、ということである。マニホールド部がこうした機械的支持を提供する場合、コアを、隣接する層の間の取付が低減した自己支持型とすることができる。各層を別個にすることができる。層は、各々、トラスに類似する自己支持構造を形成することができる。そして、各々がマニホールド部および湿気交換部を含む層を互いに積み重ねて、熱および湿度交換器を形成することができる。
【００４８】
プリーツ状膜コアアセンブリの層における透水性膜の面積対不透水性材料の面積の比を、プリーツ状膜コアによって移動する顕熱および潜熱（湿気）の相対的な量を調整するように調整することができる。透水性膜の面積を増大させることにより、湿気移動の増大が促進される。
【００４９】
他の実施形態では、マニホールド部は、透水性膜領域と同じ材料を含むことができ、たとえばマニホールド部は、成形可能な透水性膜層を含むことができる。この成形可能な材料のシートは、隣接する層と合わせて積み重ねられた時に向流チャネルを画定するプリーツ状領域と、隣接する層と合わせて積み重ねられた時にプリーツ状領域の一端において流れをチャネル内に向け、プリーツ状領域の他方の側で流れを受け取るように構成されたマニホールド領域との両方を含む、層を構成することができる（たとえば、後述する図１５を参照）。たとえば、こうした層を、熱および／または圧力を加えることによりプリーツ、リブ、隆起および／または他の面外特徴が成形されまたは形成されることを可能にする特性を備えた、被覆ＰＥＴ不織膜から作製することができる。マニホールド部もまた透水性である実施形態により、移動面積が広くなるために湿度移動を増大させることができる。入口または出口から中心直線状チャネルまでの遷移は、後述するものと同じロフティング（ｌｏｆｔｉｎｇ）を辿り、それにより広い矩形領域から横方向に配置されたチャネルの交互のセルまで遷移することができる。
【００５０】
マニホールド部の設計は、組立コアに積層された時に、第１流体流が交互のチャネル内に横方向に流れるのを可能にし（第１タイプのチャネル）、（コア内を反対方向に流れる）第２の流体流が他のチャネルから出るのを可能にする（第２タイプのチャネル）といったものである。同様に、コアの他方の面において、マニホールドは、第１チャネルタイプから第１流体流を受け取り、第２流体流を第２タイプの交互のチャネル内に向ける。２つの流体流は、混合しないように互いから流体隔離される。マニホールドを、交換器装置を通しての全体的な圧力降下を低減するかまたは最小限にするように、マニホールド領域とチャネルとの間の平滑な流れ遷移を確実にするように設計することができる。
【００５１】
マニホールド部を、流体間の熱および／または湿度移動を増大させおよび／または圧力降下を低減することにより熱および湿度交換器の性能を向上させる特徴を含むように構成することができる。たとえば、
ａ．吸気マニホールド部のリブを、流れを各チャネル内に均一に向けるように構成することができ、出力マニホールド部のリブを、複数のチャネルからの流れが出力流に平滑に再結合するのを可能にするように構成することができ、
ｂ．マニホールドが一方の側で平坦膜シートによって境界が定められる実施形態では、マニホールド部のリブを、特に膜シートがたるむ可能性がある領域においてリブ間の間隔をより密にすることにより、膜シートに優れた支持を提供するように配置することができ、
ｃ．マニホールド部の材料を薄くすることができる（たとえば、０．００４インチから０．０１２インチ、すなわち約０．０１ｃｍから０．０３ｃｍ）。マニホールド部に対して薄い材料を使用することにより、チャネルからマニホールドへの遷移の平滑化を向上させ、マニホールド部の間に形成されたプレナムの断面積を増大させ、マニホールド部の材料を通して熱移動も向上させることができる。
【００５２】
図７Ａは、積層されると菱形断面の平行なチャネルを形成する一対のプリーツ状膜シート７１０および７２０を備えたアセンブリ７００の、簡略化した組立分解三次元図を示す。マニホホールド７３０および７４０は、各膜シートに取り付けられる。２つのマニホールド部は、それらの間に、矩形開口部を有するプレナム７５０を形成し、矩形開口部を介して、第１流体流を、２つの膜層の間に形成されたチャネルに供給することができる。積層されたマニホールド部７３０および７４０は、矩形断面を有するプレナム７５０と各菱形チャネルの半分を形成する三角形との間の平滑な遷移領域７３５および７４５を提供するような形状となっている。別のアセンブリが図７Ａに示すアセンブリの上に積層されると、上方の膜７１０の上面によって部分的に画定される菱形チャネルから出ている第２流体流に対して、上方のマニホールド部７３０の上方に同様のプレナムが形成される。したがって、積層されたマニホールド部は、第１流体および第２流体それぞれに対して交互になっている一連の層状プレナムを形成する。図７Ｂは、菱形チャネルを通って向流で流れる２つの流体流の簡略化した３次元部分切取図を示す。（矢印７７０によって示す）第１流体流は、２つのマニホールド部７３０および７４０の間に形成されたプレナムを介して菱形チャネル７７５の第１組に入り、（矢印７８０に示す）第２流体流は、上方マニホールド部７３０の上方に形成されたプレナムを介して菱形チャネル７８５の第２組から出る。流体は、マニホールド領域において向流形態である。
【００５３】
図８は、図７Ａおよび図７Ｂに示す上方マニホールド／部材アセンブリの平面図である。
【００５４】
図９Ａ〜図９Ｄは、マニホールド領域からチャネルへの平滑な遷移を示すように意図されている。図９Ａは、図８の位置Ａ−Ａにおける断面図である。図９Ａは、マニホールド部７３０の下方の第１流体流７７０用のプレナム７５０と、マニホールド部７３０の上方の第２流体流７８０用のプレナムとを示す。幅広矢印によって示すように、第１流７７０は下方のプレナム７５０に入り、第２流７８０は上方のプレナムから出る。図９Ｂは、図８の位置Ｂ−Ｂにおける断面からチャネルを見下ろす図を示す。プレナム床／屋根は、この箇所では依然として平坦であるが、膜プリーツに対応するようにジグザグ断面に徐々に遷移している。マニホールド部７３０の遷移領域７３５におけるこれらの遷移は、図９Ｂにおいて、プレナム屋根／床の平坦面の上方および下方の塗りつぶされた三角形として見える。図９Ｃは、図８の位置Ｃ−Ｃにおける断面からチャネルを見下ろす図を示す。これは、遷移領域７３５におけるマニホールド部が波状断面に徐々に成形されていることを示す。この箇所では、波はジグザグ膜プリーツほど深くなく、図９Ｃでは、波状断面の上方および下方に、マニホールド遷移領域７３５のさらなる傾斜が見える。図９Ｄは、プリーツ状膜７１０のジグザグ断面を示す図８の位置Ｄ−Ｄにおける断面図である。
【００５５】
図１０は、（図７Ａに示すものと同様の）積層コアアセンブリの隣接するマニホールド部の間に生成されたプレナムが、それらが供給／排出している菱形チャネルにいかに対応するかを示す。第１流体は、第１タイプのチャネルの陰影のない領域と第１流体用の供給プレナムとの間の直線経路を流れることができる。同様に、第２流体は、第２のチャネルの陰影のない領域と第２流体用の排出プレナムとの間の直線経路を流れることができる。この実施形態では、プレナムと対応するチャネルの断面積の大部分との間に直線経路接続がある。これにより、流れの方向における急峻な遷移を回避し、プレナムとチャネルとの間に長い遷移領域を不要とすることにより、圧力降下が低減する。
【００５６】
図１１Ａは、図７Ａのアセンブリに類似するが、プリーツ状膜シート１１１０および１１２０の対の間に追加の平坦膜シート１１１５が介在しそれにより三角形状断面の平行なチャネルを形成する、アセンブリ１１００の簡略化した組立分解等角図を示す。プリーツ状膜１１１０および１１２０は、好ましくは、プリーツ線に沿って平坦膜シート１１１５に糊付けされるかまたは他の方法で接合され、それにより、アセンブリの構造的剛性を向上させ、膜チャネルがより圧力差により耐えることができるようにする。しかしながら、いかなる漏れも同じタイプの（すなわち同じ流体流を搬送する）隣接チャネル内であるため、プリーツ線に沿った結合は、漏れ止めである必要はない。マニホールド部１１３０および１１４０は、各プリーツ状膜シートに取り付けられている。各々が矩形開口部を有するプレナム１１５０および１１５５が、各マニホールド部１１３０および１１４０と隣接する平坦膜シート１１１５との間に形成され、それらを介して、第１流体流および第２流体流を、プリーツ状膜層と平坦膜層との間に形成されたチャネルに供給することができる。マニホールド部１１３０および１１４０は、矩形断面を有するプレナムと三角形状チャネルとの間に平滑な遷移領域１１３５および１１４５を提供するような形状である。図１１Ｂは、図示する実施形態では、流れを方向付けかつ膜１１１５を支持するリブ１１９０を有する１つのマニホールド部１１３０ａの両側における（向流形態での）２つの流体流の流れを示す。図１１Ｃは、図１１Ａに示すものに類似するアセンブリにおける２つの流体流の流れパターンを示す平面図である。
【００５７】
図１１Ａに示す実施形態では、平坦膜シートはマニホールド領域内に延在している。これは、隣接するプレナム内の流体流の間とともにプリーツ状膜領域において熱および湿気移動が発生するのを可能にするため、有利であり得る。しかしながら、この領域における適切な支持なしに、膜の偏向が発生して圧力低下を増大させる可能性があり、そのため、マニホールド部に支持するリブまたは特徴を設ける必要がある場合がある。膜の平坦シートが隣接するマニホールド部の縁に取り付けられて漏れ防止シールが生成される。好適な接着剤、またはたとえば、熱溶接、振動溶接、超音波溶接またはＲＦ溶接等の溶接技法を使用することができる。
【００５８】
他の同様の実施形態では、平坦膜シートは、マニホールド領域内には延在せず、異なる材料から作製されたマニホールド部に取り付けられる。これらは、図１１Ａに示すマニホールド部と積み重なって第１流体流および第２流体流のための交互のプレナムを画定する。いずれの場合も、積層されたマニホールド部は、（矩形断面を有する）プレナムと三角形状チャネルとの間に平滑な遷移を提供するような形状である。
【００５９】
図１２は、（図１１Ａに示すものと同様の）積層コアアセンブリにおいて平坦膜シートと隣接するマニホールド部との間に生成されたプレナムが、それらが供給／排出している三角形状チャネルにいかに対応するかを示す。第１流体は、第１タイプのチャネルの陰影のない領域と第１流体用の供給プレナムとの間の直線経路を流れることができる。同様に、第２流体は、第２タイプのチャネルの陰影のない領域と第２流体用の排出プレナムとの間の直線経路を流れることができる。ここでまた、この実施形態では、プレナムと対応するチャネルの断面積の大部分との間に直線経路接続がある。
【００６０】
上述したものと同様のマニホールド構成を、図５Ｂに示すようなボックスプリーツ状膜サブアセンブリに提供することができる。図１３は、こうした積層コアアセンブリにおいて隣接するマニホールド部の間に生成されたプレナムが、それらが供給／排出している正方形状チャネルにいかに対応するかを示す。第１流体は、第１タイプのチャネルの陰影のない領域と第１流体用の供給プレナムとの間の直線経路を流れることができる。同様に、第２流体は、第２タイプのチャネルの陰影のない領域と第２流体用の排出プレナムとの間の直線経路を流れることができる。この実施形態では、プレナムと対応するチャネルの断面積の約５０％との間に直線経路接続がある。
【００６１】
マニホールド部は、図１１Ｂに示すリブ等、プレナムから対応するチャネル内に流れを向けるように片面または両面に形成された特徴を有することができる。こうした特徴は、たとえば流れ分布を改善することができる。それらはまた、膜が（たとえば図１１Ａに示す実施形態におけるように）この領域内に延在する場合に膜を支持することも可能である。流体流の混合または乱流を促進する特徴を、性能を向上させるためにマニホールド部に組み込むことも可能である。真空成形または熱成形されたマニホールド入口部および出口部の使用により、（現在使用されている射出成形されたセパレータの場合のように）工具に著しく投資することなく、可変のチャネル高さで種々の向流サイズを生成することができる。
【００６２】
図示する実施形態では、マニホールド部材は、各々、第１縁に沿ってコアに接続され、第２縁に沿った上に向いた壁と第３縁に沿った下に向いた壁とを有し、それにより、マニホールド部材は、互いに積層された時、第１縁および第２縁に対応する側部に交互に開放したプレナムの列を形成する。
【００６３】
図１４Ａは、チャネルが菱形断面を有する、中央プリーツ状膜１４１０と各端部に取り付けられたマニホールド部１４３０および１４４０とを備えるマニホールド部材サブアセンブリ１４００の平面図である。マニホールド部１４３０および１４４０は、一方の側に流体流をそれぞれのチャネル内に向けるリブを備えている。図１４Ｂは、チャネルが三角形断面を有する、中央プリーツ状膜１４６０と各端部に取り付けられたマニホールド部１４８０および１４９０とを備えるマニホールド部材サブアセンブリ１４５０の平面図である。この実施形態では、マニホールド部１４８０および１４９０は、流体流をそれぞれの三角形状チャネル内に向けるように、マニホールド部の中央平面の両側にリブを備えている。
【００６４】
組み立てられたコアに対して、側部および端部に沿ってポッティングをすることができる。組み立てられたコアを、可燃性標準規格の準拠を可能にするように炎の広がりを阻止する役割も果たすことができる金属またはプラスチック枠に入れることができる。金属枠はまた、ヒートシンクとして作用することも可能である。ＥＲＶ用途の場合、コアを筐体に収容することができ、筐体はまた、空気流移動させるファン、ダクト構造とともに、フィルタ、制御電子回路および他の構成部品も収容することができる。
【００６５】
本膜コアは、容易に製造可能であり、種々のサイズに容易に拡大縮小することができ、それは、プリーツ状膜を、特定の最終使用用途に適合するように種々のサイズに切断することができ、積層体の層の数を変更することができるためである。
【００６６】
プリーツ加工することができかつ必要な透水性および他の特性を有するあらゆる膜材料が、上述したプリーツ状膜コアにおいて使用するのに適している。ＥＲＶ用途に使用されるかまたは提案されてきた膜としては、セルロースフィルム、親水性ポリマーあるいは親水性ポリマー−乾燥剤混合物でコーティングされるかまたはそれらが含浸された、セルロース繊維あるいはガラス繊維紙または多孔性ポリマーフィルム、界面重合を介して製造されたフィルム複合材、不織支持層の上のブローンフィルムから作製された積層膜、多孔性単体に結合されたアイオノマーフィルムを含む積層膜ならびにスルホン化およびカルボキシル化アイオノマーフィルムが挙げられる。他の材料は、微孔性基材に透水性コーティングを施すことを含む。片面が透水性ポリマーでコーティングされた多孔性乾燥剤装填ポリマー基材を備える複合膜材料が、ＥＲＶおよび同様の用途に特に好適であることが分かった。こうした膜の例は、国際公開第２０１０／１３２９８３号パンフレットに記載されている。このタイプの膜は、折り畳まれるとプリーツを保持することができ、それは、本明細書に記載するコア設計において膜チャネルの強度を増大させる傾向がある。
【００６７】
いくつかの実施形態では、成形可能であるかまたは波形にすることができる膜を使用することができる。特徴を生成しさまざまな構造を保持するように形成することができる工学的複合膜材料により、本明細書に記載したような膜ベース装置における性能を向上させコストを低減することを可能にすることができる。たとえば、向流式熱および湿度移動装置における成形可能裏打ち材にエレクトロスピニング法によるナノファイバ膜の使用は、膜の成形可能特性を利用する。圧縮成形、真空成形または打抜き等、（熱を使用してもしなくても）、たとえばチャネルまたは他の特徴を備えた膜を形成する多数の方法が利用可能であり得る。
【００６８】
図１５は、ポリエステルスパンボンド不織繊維支持層上にナノファイバ層がコーティングされた成形可能透水性膜から完全に作製された層の写真である。層は、各端部のマニホールド領域と、直線チャネルを有する中央部とを備え、すべて同じ材料から作製されている。特徴を、膜層においてそれを圧縮型で加熱する（８０℃）ことによって形成した。こうした層を積み重ねて、ＥＲＶコアアセンブリを形成することができる。具体的な実施形態例では、ポリエステルスパンボンド不織繊維の複数のシート（Ｓｍａｓｈ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｎｏｎｗｏｖｅｎ  Ｙ１５１００）は、旭化成株式会社（Ａｓａｈｉ  Ｋａｓｅｉ）から入手した。これらの材料は、低温（＜１００℃）で成形可能であるように設計されている。ＰＡＮナノファイバのコーティングを、３つの異なる塗布量でこれらの支持層の上に堆積させた。そして、ナノファイバ層を、３つの濃度（１３重量％、１５重量％および１７重量％）でポリエーテルポリウレタンコポリマーの水溶液に含浸させた。材料を、炉内で、５０℃で乾燥させた。
【実施例】
【００６９】
実施例１：第１試作ＥＲＶコア−多方向移動
多方向移動を、プリーツ状膜とおよそ同じ熱移動を有するように設計された真空成形された波形プラスチックスペーサを備える試作品を使用して論証した。試作品は、同じ圧力降下に対して垂直（１次元）移動しかない向流設計に比較して、熱移動の予測される増大を示した。この増大は、移動の多次元特性によるものであった。
【００７０】
実施例２：第２試作ＥＲＶコア−プリーツ状膜
第２試作品を、入口および出口用の熱成形されたプラスチックマニホールド部とともに、向流部にプリーツ状膜を使用して作製した。マニホールド部に膜を取り付けるためにポリウレタン糊を使用した。標準化された流れに基づいて比較した場合、熱移動は、最先端の市販のＨＲＶコアと有利に匹敵した。試作品は、市販のコアより湿気移動においてよりよく機能した。
【００７１】
図１６に示すグラフは、流量の関数として、この第２の試作積層プリーツ状膜を備えるＥＲＶコアの性能を示す。グラフは、プリーツ状膜コアに対する顕熱および潜熱（湿気）移動の有効性を示す。
【００７２】
実施例３：第３試作ＥＲＶコアおよび第４試作ＥＲＶコア
第３試作品を、コア内に占有面積サイズがより大きい三角形チャネルがあるように作製した。第４試作品もまた、より長い三角形チャネルがあるように構築した。
【００７３】
チャネルの寸法を、熱および物質移動率と圧力降下との所望のバランスを提供するように選択することができる。第３試作三角形プリーツ状膜コアは、ピッチ、すなわち層間膜間隔が、直線向流部において３．２ｍｍであった。これにより、チャネル入口高さがおよそ１．６ｍｍとなった。このような小さい高さは、各層の入口領域および出口領域における相対的に低い水力直径を意味し、結果として圧力降下が望ましいより高くなる。第４試作品を、種々のチャネル寸法を提供することにより圧力降下を低減させることができることを論証するように構成した。第４試作品では、層間間隔は４．５ｍｍであった。これにより、マニホールドの入口高さおよび出口高さがおよそ２．２ｍｍまで増大した。第３試作品に対して第４試作品で達成された圧力降下の低減を図１７に示す。
【００７４】
中央チャネル部におけるピッチ間隔が増大することにより、コアの同じ全体高さまたは体積に対してより少ない層が組み込まれる。層の数の低減により、コア内の全膜表面積が低減する結果となり、移動面積が低減し性能が低下する。しかしながら、これを、第４試作品において、プリーツ状向流部により間隔の狭いプリーツ（プリーツ間の距離が小さい）を組み込み、それによりコアの中間における直線向流部においてより多くの膜を詰め込むことによって補償することができる。約９０°のプリーツ先端角度から約６０°のプリーツ先端角度にすることにより、層の数の低減を相殺するために十分な膜を第４試作品に組み込んだ。
【００７５】
ＥＲＶは、通常、コアの層において層流で動作するため、熱および物質移動は、単に、流れが層状である場合に所与の形状に対して一定である、水力直径およびヌセルト数（ある種の無次元温度勾配）の関数である。文献（たとえば、Ｉｎｔ．Ｊ．Ｈｅａｔ  Ｍａｓｓ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ，Ｖｏｌ．１８，ｐｐ．８４９−８６２，１９７５）において考察されているように、層流における三角形ダクトの場合、ヌセルト数は、等辺三角形から離れるに従って低下する。したがって、第４試作品におけるプリーツ角度の９０°から６０°の変化もまた、層の数の低下を補償した。
【００７６】
図１８に示すグラフは、流量の関数として、これらの第３試作ＥＲＶコアおよび第４試作ＥＲＶコアの性能を示す。グラフは、顕熱の有効性を示し、潜熱（湿気）移動は、２つの試作品に対して極めて同様であった。
【００７７】
本明細書に記載するような熱および湿度交換器を、たとえば、建物に入っている新鮮な空気の流れと建物から排気されている空気の流れとの間で熱および湿度を交換するように適用することができる。
【００７８】
複数の例示的な態様および実施形態について上述したが、当業者は、そのいくつかの変更、置換、追加およびサブコンビネーションを理解するであろう。したがって、続く添付の特許請求の範囲および今後提出される特許請求の範囲は、こうしたすべての変更、置換、追加およびサブコンビネーションを、それらの真の趣旨および範囲内にあるように含むように解釈されるように意図されている。
【００７９】
用語の解釈
文脈において特に明確に必要とされない限り、明細書および特許請求の範囲を通して、
・「具備する、備える」、「具備している、備えている」等は、排他的なまたは網羅的な意味とは対照的に包括的な意味、すなわち、「含む、ただし限定されない」という意味で解釈されるべきである。
・「接続された」、「結合された」またはそれらのあらゆる変形は、２つ以上の要素の間の直接または間接的なあらゆる接続または結合を意味し、要素の間の結合または接続は、物理的、論理的またはそれらの組合せであり得る。
・「本明細書において」、「上記」、「下記」および同様の意味の語は、本明細書について記載するために使用される場合、本明細書のいかなる特定の部分でもなく、本明細書を全体として参照するものとする。
・「２つ以上の項目のリストに関連する「または」は、その語の以下の解釈のすべてを包含する。すなわち、リストの項目のいずれか、リストの項目のすべて、およびリストの項目のあらゆる組合せである。
・単数形「１つの（ａ、ａｎ）」、「その（ｔｈｅ）」は、あらゆる適切な複数形の意味も含む。
【００８０】
本明細書およびあらゆる添付の特許請求の範囲で使用される（存在する場合）「垂直な」、「横切る」、「水平の」、「上方に」、「下方に」、「前方に」、「後方に」、「内側に」、「外側に」、「垂直な」、「横切る」、「左」、「右」、「正面」、「背面」、「頂部」、「底部」、「下方の」、「上方の」、「下の」等の方向を示す語は、記載され例示される装置の具体的な向きによって決まる。本明細書に記載される主題は、さまざまな代替的な向きを呈することができる。したがって、これらの方向を示す用語は、厳密に定義されず、狭く解釈されるべきではない。
【００８１】
上記で構成要素（たとえば、コア、構造体、プレナム、ファン、ダクト等）を参照する場合、特に示さない限り、（「手段」への参照を含む）その構成要素への参照は、その構成要素の均等物として、本発明の示されている例示的な実施形態において機能を行う開示した構造に構造的に等価ではない構成要素を含む、記載されている構成要素の機能を行う（すなわち機能的に等価な）あらゆる構成要素も含むものとして解釈されるべきである。
【００８２】
本明細書において、システム、方法および装置の具体的な例について例示の目的で記載した。これらは単に例である。本明細書で提供した技術を、上述したシステム例以外のシステムに適用することができる。本発明の実施の範囲において、多くの改変、変更、追加、省略および置換が可能である。本発明は、特徴、要素および／または行為を等価な特徴、要素および／または行為と置き換え、異なる実施形態からの特徴、要素および／または行為を混合し整合させ、本明細書に記載されている実施形態からの特徴、要素および／または行為を他の技術の特徴、要素および／または行為と結合し、かつ／または記載されている実施形態からの結合する特徴、要素および／または行為を省略することによって得られる変形を含む、当業者には明らかである、記載われた実施形態に対する変形を含む。
【００８３】
したがって、続く添付の特許請求の範囲および今後提出される特許請求の範囲は、妥当に推論され得るようにこうしたすべての変更、置換、追加、省略およびサブコンビネーションを含むように解釈されるように意図されている。特許請求の範囲の範囲は、例に示す好ましい実施形態によって限定されるべきではなく、全体として本明細書に一貫する最も広い解釈が与えられるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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