(57)【要約】【課題】全熱交換型換気装置に使用する熱交換素子において、軽量化することができ、また気流の漏れを防止することができ、また通風抵抗を低減することができ、また熱交換効率を向上することができ、また生産性を向上することができ、また材料コストを低減することができる熱交換素子の製造方法を提供することを目的としている。【解決手段】間隔リブ６と遮蔽リブ７と連結リブ８とを樹脂枠２に一体成形する工程と、伝熱板３を所定の大きさに切断する工程と、樹脂枠２と伝熱板３を接合して単位素子４を形成する工程と、単位素子４を複数積層する工程と、単位素子４同士を接合または結束する工程を備えることにより、通風路の一段置きに一次気流Ａと二次気流Ｂを流通させて伝熱板３を介して熱交換する熱交換素子１を形成する熱交換素子の製造方法が得られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定間隔を設けて積層した複数の伝熱板間に形成される通風路の一段置きに一次気流と二次気流を流通させて熱交換させる熱交換素子の製造方法であって、伝熱板間の間隔を保持するための間隔リブと、気流の漏れを遮蔽するための遮蔽リブと、前記間隔リブと前記遮蔽リブを連結するための連結リブとを樹脂枠に一体成形する工程と、前記伝熱板を所定の大きさに切断する工程と、前記樹脂枠と前記伝熱板を接合して単位素子を形成する工程と、前記単位素子複数枚を積層する工程と、前記単位素子同士を接合または結束する工程を備えたことを特徴とする熱交換素子の製造方法。
【請求項２】
樹脂枠を一体成形する工程と伝熱板を切断する工程の後に、単位素子を形成する工程、その後に前記単位素子複数枚を積層する工程、その後に前記単位素子同士を接合または結束する工程としたことを特徴とする請求項１記載の熱交換素子の製造方法。
【請求項３】
単位素子を形成する工程において、伝熱板と樹脂枠を接着剤により接合したことを特徴とする請求項１または２記載の熱交換素子の製造方法。
【請求項４】
単位素子を形成する工程において、樹脂枠を熱によって溶融し伝熱板を接合したことを特徴とする請求項１または２記載の熱交換素子の製造方法。
【請求項５】
単位素子を形成する工程において、伝熱板と樹脂枠を超音波溶着により接合したことを特徴とする請求項１または２記載の熱交換素子の製造方法。
【請求項６】
遮蔽リブのみを伝熱板と接合したことを特徴とする請求項３、４または５記載の熱交換素子の製造方法。
【請求項７】
単位素子を方形に形成し、前記単位素子を交互に９０度ずらしながら積層したことを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６記載の熱交換素子の製造方法。
【請求項８】
単位素子を積層する工程と前記単位素子同士を接合する工程とを、単位素子同士を接合しながら積層する工程としたことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６または７記載の熱交換素子の製造方法。
【請求項９】
単位素子同士を接着剤により接合したことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７または８記載の熱交換素子の製造方法。
【請求項１０】
単位素子同士を熱溶着により接合したことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７または８記載の熱交換素子の製造方法。
【請求項１１】
単位素子同士を超音波溶着により接合したことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７または８記載の熱交換素子の製造方法。
【請求項１２】
積層した単位素子同士を結束したことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６または７記載の熱交換素子の製造方法。
【請求項１３】
単位素子に貫通穴を形成し、積層状態において前記貫通穴に支持棒を挿入し、前記支持棒の両端に止め具を付設して前記単位素子同士を結束したことを特徴とする請求項１２記載の熱交換素子の製造方法。
【請求項１４】
単位素子に貫通穴を形成し、積層状態において前記貫通穴に支持棒を挿入し、前記支持棒の両端を熱によって溶融して前記単位素子同士を結束したことを特徴とする請求項１２記載の熱交換素子の製造方法。
【請求項１５】
単位素子を方形に形成し、貫通穴を前記単位素子の四隅に形成したことを特徴とする請求項１３または１４記載の熱交換素子の製造方法。
【請求項１６】
樹脂枠を熱可塑性樹脂により形成したことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４または１５記載の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、家庭用の熱交換型換気扇やビルなどの全熱交換型換気装置に使用する積層構造の熱交換素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の熱交換素子の製造方法は、コルゲート加工を応用した直交流型構造の熱交換素子の製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
以下、その熱交換素子の製造方法について、図６を参照しながら説明する。
【０００４】
図に示すように、熱交換ブロック１０１を形成する工程では、紙などの伝熱板１０２と波形の間隔板１０３の頂点部に接着剤を塗布したものとを貼り合わせ熱交換ブロック１０１を形成する。次に、熱交換ブロック１０１の波形の頂点部に接着剤を塗布して、熱交換ブロック１０１を交互に９０度ずらしながら積層接着する工程を経て熱交換素子１０４を形成する。
【０００５】
上記構成において製造された熱交換素子１０４は、一次気流Ａと二次気流Ｂを流通すると、伝熱板１０２を介して一次気流Ａと二次気流Ｂの間で熱交換する。
【０００６】
また、この種の熱交換素子の製造方法には、通風抵抗や熱交換効率などの基本的機能を向上しつつ製造コストを抑えるために、伝熱板間の間隔を保持する部材として、波形の間隔板１０３の替わりに樹脂成形品を使用し、伝熱板に樹脂を一体成形したものもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
以下、その熱交換素子と熱交換素子の製造方法について、図７、図８を参照しながら説明する。
【０００８】
図に示すように、単位素子１０５は、伝熱性と透湿性または伝熱性のみを有する伝熱板１０６に、所定間隔に直線状の間隔リブ１０７などを一体成形することによって得られる。この単位素子１０５を交互に９０度ずらしながら積層接着することにより熱交換素子１０８を形成している。また、単位素子１０５を形成する工程は、セット工程１０９、流し込み工程１１０、排除工程１１１、固化工程１１２、取り出し工程１１３、成形工程１１４の６工程に分割される。セット工程１０９において、間隔リブ１０７を形成するための形成型１１５を伝熱板１０６上に置き、流し込み工程１１０において、液状化した樹脂よりなる樹脂前駆体１１６を形成型１１５に流し込む。その後に排除工程１１１において、形成型１１５からはみ出した余剰樹脂前駆体１１６を取り除き、固化工程１１２において、樹脂前駆体１１６を固化させることにより間隔リブ１０７を伝熱板１０６上に形成する。固化工程１１２後の取り出し工程１１３において、形成型１１５を取り外し、最後の成形工程１１４では、伝熱板１０６を間隔リブに沿って方形状に切断する。
【０００９】
また、この種の熱交換素子の製造方法には、通風抵抗や熱交換効率などの基本的機能を向上しつつ製造コストを抑えるために、伝熱板と間隔板とを接合せずに積層することによって熱交換素子を形成したものもある（例えば、特許文献３参照）。
【００１０】
以下、その熱交換素子について、図９を参照しながら説明する。
【００１１】
図に示すように、合成樹脂よりなる間隔板１１７は、伝熱板１１８間の間隔を保持する間隔リブ１１９と、間隔リブ１１９同士を連結する連結リブ１２０と、間隔リブ１１９上に配置された小突起１２１とを一体成形することによって得られる。伝熱性と透湿性または伝熱性のみを有する伝熱板１１８は、位置合わせ用穴１２２を備えたものである。また、位置合わせ用穴１２２は、間隔板１１７と伝熱板１１８を積層した際に小突起１２１と嵌合するものである。熱交換素子１２３は、間隔板１１７を交互に９０度ずらしながら積層し、間隔板１１７間に伝熱板１１８を介在させることによって得られる。
【特許文献１】特公昭４７−１９９９０号公報
【特許文献２】特開２００３−９０６９２号公報
【特許文献３】特開平１０−１７０１７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
このような従来の熱交換素子１０４の製造方法では、間隔板１０３が波形であるためにその板厚によって、伝熱板１０２間に形成される通風路の有効面積が小さくなるとともに、間隔板１０３が紙などよりなるために通風路の端面の形状が崩れ易く通風抵抗が増加するという課題があり、通風抵抗を低減することが要求されている。また、熱交換ブロック１０１を形成する工程及び熱交換ブロック１０１を積層接着する工程においては、間隔板１０３の凸状頂点部に塗布した接着剤が頂点部から染み出し、伝熱板１０２の有効面積を減少させるため、熱交換効率が低くなるという課題があり、熱交換効率を向上することが要求されている。
【００１３】
また、熱交換素子１０８の単位素子１０５は、セット工程１０９、流し込み工程１１０、排除工程１１１、固化工程１１２、取り出し工程１１３、成形工程１１４の６工程を経て形成され、単位素子１０５の形成に時間がかかること、また、伝熱板１０６上の間隔リブ１０７が連結されていないため伝熱板１０６のたわみが発生することにより、単位素子１０５を積層する際に位置合わせし難く生産性が低いという課題があり、生産性を向上することが要求されている。
【００１４】
また、固化工程１１２において、伝熱板１０６上で液状化した樹脂よりなる樹脂前駆体１１６を固化させるため、樹脂が固化する際の収縮に起因する伝熱板１０６のたわみが発生し、通風抵抗が増加するという課題がある。この課題は、樹脂にガラス繊維や炭素繊維などの無機充填材を添加することにより樹脂が固化する際の収縮を抑えるなどの対策がとられているが、ガラス繊維や炭素繊維などの無機充填材を添加することにより、材料コストが増加し、熱交換素子１０８の重量が増加するという課題があり、また排除工程１１１において余剰樹脂前駆体１１６を取り除くことによって材料の使用量が増加することにより材料コストが増加するという課題があり、材料コストを低減すること及び軽量化することが要求されている。
【００１５】
また、熱交換素子１２３は、間隔板１１７と伝熱板１１８を接合せずに積層したものであるため、積層のずれに起因する密封性の低下による気流の漏れが増加するという課題があり、気流の漏れを防止することが要求されている。
【００１６】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、軽量化することができ、また気流の漏れを防止することができ、また通風抵抗を低減することができ、また熱交換効率を向上することができ、また生産性を向上することができ、また材料コストを低減することができる熱交換素子の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の熱交換素子の製造方法は上記目的を達成するために、所定間隔を設けて積層した複数の伝熱板間に形成される通風路の一段置きに一次気流と二次気流を流通させて熱交換させる熱交換素子の製造方法であって、伝熱板間の間隔を保持するための間隔リブと、気流の漏れを遮蔽するための遮蔽リブと、前記間隔リブと前記遮蔽リブを連結するための連結リブとを樹脂枠に一体成形する工程と、前記伝熱板を所定の大きさに切断する工程と、前記樹脂枠と前記伝熱板を接合して単位素子を形成する工程と、前記単位素子複数枚を積層する工程と、前記単位素子同士を接合及び結束する工程を備えたものである。
【００１８】
この手段により、軽量化することができ、また気流の漏れを防止することができ、また通風抵抗を低減することができ、また熱交換効率を向上することができ、また材料コストを低減することができる熱交換素子の製造方法が得られる。
【００１９】
また他の手段は、樹脂枠を一体成形する工程と伝熱板を切断する工程の後に、単位素子を形成する工程、その後に前記単位素子複数枚を積層する工程、その後に前記単位素子同士を接合または結束する工程としたものである。
【００２０】
この手段により、軽量化することができ、また通風抵抗を低減することができ、また材料コストを低減することができる熱交換素子の製造方法が得られる。
【００２１】
また他の手段は、単位素子を形成する工程において、伝熱板と樹脂枠を接着剤により接合したものである。
【００２２】
この手段により、気流の漏れを防止することができる熱交換素子の製造方法が得られる。
【００２３】
また他の手段は、単位素子を形成する工程において、樹脂枠を熱によって溶融し伝熱板を接合したものである。
【００２４】
この手段により、気流の漏れを防止することができ、また生産性を向上することができ、また材料コストを低減ができる熱交換素子の製造方法が得られる。
【００２５】
また他の手段は、単位素子を形成する工程において、伝熱板と樹脂枠を超音波溶着により接合したものである。
【００２６】
この手段により、気流の漏れを防止することができ、また生産性を向上することができ、また材料コストを低減ができる熱交換素子の製造方法が得られる。
【００２７】
また他の手段は、遮蔽リブのみを伝熱板と接合したものである。
【００２８】
この手段により、生産性を向上することができる熱交換素子の製造方法が得られる。
【００２９】
また他の手段は、単位素子を方形に形成し、前記単位素子を交互に９０度ずらしながら積層したものである。
【００３０】
この手段により、生産性を向上することができる熱交換素子の製造方法が得られる。
【００３１】
また他の手段は、単位素子を積層する工程と前記単位素子同士を接合する工程とを、単位素子同士を接合しながら積層する工程としたものである。
【００３２】
この手段により、気流の漏れを防止することができる熱交換素子の製造方法が得られる。
【００３３】
また他の手段は、単位素子同士を接着剤により接合したものである。
【００３４】
この手段により、気流の漏れを防止することができる熱交換素子の製造方法が得られる。
【００３５】
また他の手段は、単位素子同士を熱溶着により接合したものである。
【００３６】
この手段により、気流の漏れを防止することができ、また生産性を向上することができ、また材料コストを低減することができる熱交換素子の製造方法が得られる。
【００３７】
また他の手段は、単位素子同士を超音波溶着により接合したものである。
【００３８】
この手段により、気流の漏れを防止することができ、また生産性を向上することができ、また材料コストを低減することができる熱交換素子の製造方法が得られる。
【００３９】
また他の手段は、積層した単位素子同士を結束したものである。
【００４０】
この手段により、気流の漏れを防止することができ、また生産性を向上することができる熱交換素子の製造方法が得られる。
【００４１】
また他の手段は、単位素子に貫通穴を形成し、積層状態において前記貫通穴に支持棒を挿入し、前記支持棒の両端に止め具を付設して前記単位素子同士を結束したものである。
【００４２】
この手段により、気流の漏れを防止することができ、また生産性を向上することができる熱交換素子の製造方法が得られる。
【００４３】
また他の手段は、単位素子に貫通穴を形成し、積層状態において前記貫通穴に支持棒を挿入し、前記支持棒の両端を熱によって溶融して前記単位素子同士を結束したものである。
【００４４】
この手段により、気流の漏れを防止することができ、また生産性を向上することができる熱交換素子の製造方法が得られる。
【００４５】
また他の手段は、単位素子を方形に形成し、貫通穴を前記単位素子の四隅に形成したものである。
【００４６】
この手段により、気流の漏れを防止することができ、また生産性を向上することができる熱交換素子の製造方法が得られる。
【００４７】
また他の手段は、樹脂枠を熱可塑性樹脂により形成したものである。
【００４８】
この手段により、生産性を向上することができる熱交換素子の製造方法が得られる。
【発明の効果】
【００４９】
本発明によれば軽量化することができるという効果のある熱交換素子の製造方法を提供できる。
【００５０】
また、気流の漏れを防止することができるという効果のある熱交換素子の製造方法を提供できる。
【００５１】
また、通風抵抗を低減することができるという効果のある熱交換素子の製造方法を提供できる。
【００５２】
また、熱交換効率を向上することができるという効果のある熱交換素子の製造方法を提供できる。
【００５３】
また、生産性を向上することができるという効果のある熱交換素子の製造方法を提供できる。
【００５４】
また、材料コストを低減することができるという効果のある熱交換素子の製造方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
本発明の請求項１記載の発明は、所定間隔を設けて積層した複数の伝熱板間に形成される通風路の一段置きに一次気流と二次気流を流通させて熱交換させる熱交換素子の製造方法であって、伝熱板間の間隔を保持するための間隔リブと、気流の漏れを遮蔽するための遮蔽リブと、前記間隔リブと前記遮蔽リブを連結するための連結リブとを樹脂枠に一体成形する工程と、前記伝熱板を所定の大きさに切断する工程と、前記樹脂枠と前記伝熱板を接合して単位素子を形成する工程と、前記単位素子複数枚を積層する工程と、前記単位素子同士を接合または結束する工程を備えたものであり、熱交換素子は、伝熱板と、伝熱板間に通風路を形成する樹脂枠とを交互に積層した構成であり、樹脂枠が熱交換素子の構造を保持する役割を担い、伝熱板の薄膜化が可能となり、熱交換効率を向上することができる。また、樹脂枠を一体成形する工程と伝熱板を切断する工程を個別に実施し、単位素子を形成する工程において一体性成形後の樹脂の収縮が収まった樹脂枠に伝熱板を接合するため、樹脂が固化する際の収縮に起因する伝熱板のたわみを抑制することができることにより、通風抵抗を低減することができる。また、樹脂が固化する際の収縮を低減するために用いるガラス繊維や炭素繊維などの無機充填材を用いる必要がないことより、熱交換素子を軽量化することができ、また材料コストを低減することができる。また、樹脂枠と伝熱板を接合することにより気流の漏れを防止することができる。
【００５６】
また、本発明の請求項２記載の発明は、樹脂枠を一体成形する工程と伝熱板を切断する工程の後に、単位素子を形成する工程、その後に前記単位素子複数枚を積層する工程、その後に前記単位素子同士を接合または結束する工程としたしたものであり、樹脂枠を一体成形する工程と伝熱板を切断する工程の後に、単位素子を形成する工程とすることによって、一体性成形後の樹脂の収縮が収まった樹脂枠に伝熱板を接合するため、樹脂が固化する際の収縮に起因する伝熱板のたわみを抑制することができることにより、通風抵抗を低減することができる。また、樹脂が固化する際の収縮を低減するために用いるガラス繊維や炭素繊維などの無機充填材を用いる必要がないことより、熱交換素子を軽量化することができ、また材料コストを低減することができる。
【００５７】
また、本発明の請求項３記載の発明は、単位素子を形成する工程において、伝熱板と樹脂枠を接着剤により接合したものであり、樹脂枠に伝熱板を接合する際に接着剤を用いることで、様々な種類の材質を用いた樹脂枠や伝熱板に対しても高い接合強度が得られ、一次気流と二次気流の通風路がそれぞれ独立するように遮蔽されるため、気流の漏れを防止することができる。
【００５８】
また、本発明の請求項４記載の発明は、単位素子を形成する工程において、樹脂枠を熱によって溶融し伝熱板を接合したものであり、樹脂枠に伝熱板を接合する際に、樹脂枠の表面を熱によって溶融し接合するため接合強度が高く、一次気流と二次気流の通風路がそれぞれ独立するように遮蔽されるため、気流の漏れを防止することができる。また接合時間を短縮することができるため、生産性を向上することができる。また接合のために樹脂枠以外の物質を使用する必要が無いため材料コストを低減することができる。
【００５９】
また、本発明の請求項５記載の発明は、単位素子を形成する工程において、伝熱板と樹脂枠を超音波溶着により接合したものであり、樹脂枠に伝熱板を接合する際に、樹脂枠の表面を超音波振動によって溶融し接合するため接合強度が高く、一次気流と二次気流の通風路がそれぞれ独立するように遮蔽されるため、気流の漏れを防止することができる。また接合時間を短縮することができるため、生産性を向上することができる。また接合のために樹脂枠以外の物質を使用する必要が無いため材料コストを低減することができる。
【００６０】
また、本発明の請求項６記載の発明は、遮蔽リブのみを伝熱板と接合したものであり、単位素子を形成する工程において、樹脂枠の間隔リブと伝熱板を接合しなくても気流の漏れを防止する効果を維持することができるとともに、樹脂枠と伝熱板の接合面積が小さくなることにより生産性を向上することができる。
【００６１】
また、本発明の請求項７記載の発明は、単位素子を方形に形成し、前記単位素子を交互に９０度ずらしながら積層したものであり、樹脂枠を形成する工程において、伝熱板間に一次気流と二次気流の通風路を形成するための樹脂枠を一種類とすることができることとともに、一次気流用の樹脂枠と二次気流用の樹脂枠を交互に積層する場合に比べ、単位素子を積層する工程における単位素子の積層が単純化されるため、生産性を向上することができる。
【００６２】
また、本発明の請求項８記載の発明は、単位素子を積層する工程と前記単位素子同士を接合する工程とを、単位素子同士を接合しながら積層する工程としたものであり、単位素子を積層後に接合する場合よりも、単位素子同士を強固に接合することができるため、気流の漏れを防止することができる。
【００６３】
また、本発明の請求項９記載の発明は、単位素子同士を接着剤により接合したものであり、樹脂枠に伝熱板を接合する際に接着剤を用いることで、様々な種類の材質を用いた樹脂枠や伝熱板に対しても高い接合強度が得られ、また単位素子のずれに起因する密封性の低下を防止することができるため、気流の漏れを防止することができる。
【００６４】
また、本発明の請求項１０記載の発明は、単位素子同士を熱溶着により接合したものであり、単位素子の樹脂部を熱によって溶融し単位素子同士を接合するため、単位素子のずれに起因する密封性の低下を防止することができるため、気流の漏れを防止することができる。また接合時間を短縮することができるため、生産性を向上することができる。また接着剤を使用しないことにより、材料コストを低減することができる。
【００６５】
また、本発明の請求項１１記載の発明は、単位素子同士を超音波溶着により接合したものであり、単位素子の樹脂部を超音波振動によって溶融し単位素子同士を接合するため、単位素子のずれに起因する密封性の低下を防止することができるため、気流の漏れを防止することができる。また接合時間を短縮することができるため、生産性を向上することができる。また接着剤を使用しないことにより、材料コストを低減することができる。
【００６６】
また、本発明の請求項１２記載の発明は、積層した単位素子同士を結束したものであり、単位素子を積層した際、単位素子同士を結束することにより、単位素子のずれに起因する密封性の低下を防止することができるため、気流の漏れを防止することができる。また単位素子に結束するための構造を備えることにより、単位素子同士を接合せずに、単位素子同士を積層した後にまとめて結束することができるため生産性を向上することができる。
【００６７】
また、本発明の請求項１３記載の発明は、単位素子に貫通穴を形成し、積層状態において前記貫通穴に支持棒を挿入し、前記支持棒の両端に止め具を付設して前記単位素子同士を結束したものであり、単位素子を積層した際、単位素子に形成された貫通穴に支持棒を挿入し支持棒の両端に止め具を付設することによって単位素子同士を結束することにより、単位素子のずれに起因する密封性の低下を防止することができるため、気流の漏れを防止することができる。また結束するための構造を備え、支持棒を用いることにより、単位素子同士を積層した後にまとめて結束することができるため、生産性を向上することができる。
【００６８】
また、本発明の請求項１４記載の発明は、単位素子に貫通穴を形成し、積層状態において前記貫通穴に支持棒を挿入し、前記支持棒の両端を熱によって溶融して前記単位素子同士を結束したものであり、単位素子を積層した際、単位素子に形成された貫通穴に支持棒を挿入し支持棒の両端を熱によって溶融して単位素子同士を結束することにより、単位素子のずれに起因する密封性の低下を防止することができるため、気流の漏れを防止することができる。また結束するための構造を備え、支持棒を用いることにより、単位素子同士を積層した後にまとめて結束することができるため、生産性を向上することができる。
【００６９】
また、本発明の請求項１５記載の発明は、単位素子を方形に形成し、貫通穴を前記単位素子の四隅に形成したものであり、単位素子を積層した際、単位素子の四隅に形成した貫通穴に支持棒を挿入し単位素子同士を結束することにより、単位素子のずれに起因する密封性の低下を防止することができるため、気流の漏れを防止することができる。また結束するための構造を備え、支持棒を用いることにより、単位素子同士を積層した後にまとめて結束することができるため、生産性を向上することができる。
【００７０】
また、本発明の請求項１６記載の発明は、樹脂枠を熱可塑性樹脂により形成したものであり、樹脂枠が熱可塑性樹脂で構成されていることにより、単位素子を形成する工程または単位素子同士を接合する工程において、樹脂枠の表面を熱または超音波振動により溶融し接合することが可能であり、接合時間を短縮することができるため、生産性を向上することができる。
【００７１】
（実施の形態１）
図１は熱交換素子の概略斜視図、図２は熱交換素子の概略分解斜視図、図３はＸ方向から見た単位素子の概略分解斜視図、図４はＹ方向から見た単位素子の概略分解斜視図、図５は熱交換素子の概略生産工程図である。
【００７２】
図１、図２、図３及び図４に示すように、熱交換素子１は、樹脂枠２に伝熱板３を接合することによって形成される単位素子４を交互に９０度ずらしながら積層し、支持棒５にて単位素子４同士を結束することにより構成され、伝熱板３の表裏に一次気流Ａと二次気流Ｂを流通させ、伝熱板３を介して一次気流Ａと二次気流Ｂの熱交換を行う。
【００７３】
樹脂枠２は、間隔リブ６、遮蔽リブ７、連結リブ８、接合面９、貫通穴１０、凸部１１、凹部１２及び遮蔽リブ上凹部１３を射出成形により一体成形することによって得られる。
【００７４】
樹脂枠２は、一辺が１２０ｍｍの方形を成し、間隔リブ６は高さ２ｍｍ、幅１ｍｍ、遮蔽リブ７は高さ２ｍｍ、幅６ｍｍであり、遮蔽リブ７を間隔リブ６よりも幅を広くし、且つ間隔リブ６と遮蔽リブ７を同一平面上に配置することで接合面９を備えた。また連結リブ８は、接合面９からＹ方向に高さ０．９ｍｍの凸構造を形成したものであり、連結リブ８と遮蔽リブ７に設けた深さ１ｍｍの遮蔽リブ上凹部１３との間に伝熱板３を挟み嵌合する構造としたものである。貫通穴１０は、直径を４ｍｍとし、樹脂枠２の四隅に設けられたものであり、貫通穴１０の周囲に積層した際に嵌合する構造として、高さ０．９ｍｍの凸部１１と深さ１ｍｍの凹部１２を設けた。また樹脂枠２は、ポリスチレン系のＡＢＳ、ＡＳ、ＰＳまたはポリオレフィン系のＰＰ、ＰＥなどの熱可塑性樹脂を用いたものである。
【００７５】
伝熱板３は、一辺が１１９ｍｍの方形を成し、角の部分が貫通穴１０と重ならない形に切断したものであり、厚さは０．２〜０．１ｍｍ、好ましくは０．１〜０．０１ｍｍの伝熱性と透湿性を有する和紙、防燃紙、または伝熱性と透湿性と気体遮蔽性を有する特殊加工紙などである。
【００７６】
図５に熱交換素子１の生産工程を示す。生産工程は、伝熱板３間の間隔を保持するための間隔リブ６と、気流の漏れを遮蔽するための遮蔽リブ７と、間隔リブ６と遮蔽リブ７を連結するための連結リブ８とを樹脂枠に一体成形する工程である樹脂枠成形工程１４、伝熱板３を所定の大きさに切断する工程である伝熱板切断工程１５、樹脂枠２と伝熱板３を接合して単位素子４を形成する工程である単位素子成形工程１６、単位素子４複数枚を積層する工程である積層工程１７、単位素子４同士を結束する工程である結束工程１８を備えたものであり、工程の順番は、樹脂枠成形工程１４と伝熱板切断工程１５の後に、単位素子成形工程１６を備え、その後に積層工程１７、最後に結束工程１８としたものである。
【００７７】
樹脂枠成形工程１４は、射出成形にて伝熱板３間の間隔を保持するための間隔リブ６と、気流の漏れを遮蔽するための遮蔽リブ７と、間隔リブ６と遮蔽リブ７を連結するための連結リブ８などを樹脂枠２に一体成形する工程である。
【００７８】
伝熱板切断工程１５は、伝熱板３を所定の大きさに切断する工程であり、本実施の形態においては、伝熱板３は一辺が１１９ｍｍの方形を成し、角の部分が貫通穴１０と重ならない形に切断したものである。
【００７９】
単位素子成形工程１６は、樹脂枠２における遮蔽リブ７の接合面９に接着剤を塗布し、その後に伝熱板３を押し付けることによって樹脂枠２と伝熱板３を接合し、単位素子４を形成する工程である。接着剤は、エマルジョン接着剤などを適用する。なお、接合手段としては、樹脂枠２における接合面９に伝熱板３を重ね、伝熱板３の上から熱または超音波振動により樹脂を溶融し、樹脂枠２と伝熱板３をプレスした状態で溶融した樹脂を冷却固化させることにより接合させる手段でもよく、また樹脂枠２と伝熱板３の接合手段に関して、遮蔽リブ７の接合面９のみを伝熱板３と接合してもよい。
【００８０】
積層工程１７は、単位素子４を交互に９０度ずらしながら複数積層し、単位素子４の四隅に設けた貫通穴１０に支持棒５を挿入する工程である。
【００８１】
結束工程１８は、貫通穴１０に挿入した支持棒５の両端に止め具を付設し単位素子４同士を結束することによって熱交換素子１を得る工程である。また、支持棒５は熱可塑性樹脂などよりなるものであって、支持棒５の両端を熱によって溶融し単位素子４同士を締め付けた状態で固化させることにより結束するものであってもよい。なお、結束工程１８は、支持棒５を用いて結束を行わず、単位素子４同士を接着剤により接合するか、あるいは熱や超音波振動によって樹脂を溶融し接合をおこなう熱溶着または超音波溶着によって接合する接合工程であってもよい。また、積層工程１７と接合工程をひとつの工程とし、単位素子４同士を接合しながら積層する工程であってもよい。なお、本発明における結束とは、単位素子４同士を機械的拘束により固定化したものであり、接合とは単位素子４同士を接着剤等のアンカー効果によるもの、または樹脂同士の化学結合により固定化したもののことである。
【００８２】
上記製造方法により製造された熱交換素子１は、一次気流Ａと二次気流Ｂとが混ざらないように分離でき、一次気流Ａと二次気流Ｂを流通させ、伝熱板３を介して一次気流Ａと二次気流Ｂの熱交換を行う。
【００８３】
熱交換素子１は、樹脂枠２と伝熱板３を接合した単位素子４を複数積層した構造であり、樹脂枠２が熱交換素子１の構造を保持する役割を担い、伝熱板３の薄膜化が可能となり、熱交換効率を向上することができる。
【００８４】
また、樹脂枠成形工程１４と伝熱板切断工程１５を個別に実施し、単位素子成形工程１６において一体性成形後の樹脂の収縮が収まった樹脂枠２に伝熱板３を接合するため、樹脂が固化する際の収縮に起因する伝熱板３のたわみを抑制することができることにより、通風抵抗を低減することができる。また、樹脂が固化する際の収縮を低減するために用いるガラス繊維や炭素繊維などの無機充填材を用いる必要が無いことにより、熱交換素子１を軽量化することができ、また材料コストを低減することができる。また、樹脂枠２と伝熱板３を接合することにより気流の漏れを防止することができる。
【００８５】
また単位素子成形工程１６において、遮蔽リブ７の接合面９のみを伝熱板３と接合することによって、樹脂枠２の間隔リブ６と伝熱板３を接合しなくても気流の漏れを防止する効果を維持することができるとともに、樹脂枠２と伝熱板３の接合面積が小さくなることにより生産性を向上することができる。
【００８６】
また、単位素子成形工程１６において、樹脂枠２に伝熱板３を接合する際に接着剤を用いることで、様々な種類の材質を用いた樹脂枠２や伝熱板３に対しても高い接合強度が得られ、一次気流Ａと二次気流Ｂの通風路がそれぞれ独立するように遮蔽されるため、気流の漏れを防止することができる。なお、接合手段として、熱溶着または超音波溶着を用いることによって、単位素子４の樹脂部を熱または超音波振動によって溶融し単位素子４同士を接合するため、接合強度が高く、一次気流Ａと二次気流Ｂの通風路がそれぞれ独立するように遮蔽されるため、気流の漏れを防止することができる。また接合時間を短縮することができるため、生産性を向上することができる。また接合のために樹脂枠２以外の物質を使用する必要が無いため材料コストを低減することができる。
【００８７】
また、単位素子成形工程１６または接合工程において、樹脂枠２に熱可塑性樹脂を用いることにより、樹脂枠２の表面を熱または超音波振動により溶融し接合することが可能であり、接合時間を短縮することができるため、生産性を向上することができる。
【００８８】
また、単位素子４を方形に形成することにより、積層工程１７において、単位素子４を交互に９０度ずらしながら積層することができるため、一次気流Ａと二次気流Ｂの通風路を形成するための樹脂枠２を一種類とすることができることとともに、一次気流Ａ用の樹脂枠と二次気流Ｂ用の樹脂枠を交互に積層する場合に比べ、積層工程１７を単純化することができるため、生産性を向上することができる。
【００８９】
また、連結リブ８と遮蔽リブ７は、積層した際に嵌合する構造を備えているため、積層工程１７において、凸構造とした連結リブ８と隣り合う樹脂枠２の遮蔽リブ７に設けた遮蔽リブ上凹部１３の間に伝熱板３を挟み嵌合することにより、単位素子４同士が互いに固定するため、単位素子４のずれに起因する密封性の低下を防止することができ、気流の漏れを防止することができる。また連結リブ８と遮蔽リブ７の嵌合部が、単位素子４を積層する際に発生する位置ずれを防止することにより生産性を向上することができる。
【００９０】
また、単位素子４同士を結束するための構造として、単位素子４の四隅に貫通穴１０を設けたことにより、単位素子４同士を積層した際に結束することができ、単位素子４のずれに起因する密封性の低下を防止することができるため、気流の漏れを防止することができる。また単位素子４に結束するための構造を備えることにより、単位素子４同士を積層した後にまとめて結束することができるため、生産性を向上することができる。
【００９１】
また、積層した際に嵌合する構造として、貫通穴１０の周囲に凸部１１と凹部１２を設け、凸部１１と隣り合う樹脂枠２の凹部１２が嵌合することにより単位素子４同士が互いに固定するため、単位素子４のずれに起因する密封性の低下を防止することができることにより気流の漏れを防止することができる。また嵌合構造が単位素子４を積層する際に発生する位置ずれを防止することにより生産性を向上することができる。
【００９２】
また、結束工程１８において、貫通穴１０に挿入した支持棒５の両端に止め具を付設し単位素子４同士を結束するか、あるいは熱可塑性樹脂などよりなる支持棒５の両端を熱によって溶融し、単位素子４同士を締め付けた状態で固化させることによって結束することにより、単位素子４のずれに起因する密封性の低下を防止することができるため、気流の漏れを防止することができる。また単位素子４に結束するための構造を備え、支持棒５を用いることによって、単位素子４同士を積層した後にまとめて結束することができるため生産性を向上することができる。
【００９３】
また、結束工程１８を、支持棒５を用いて結束を行わず、単位素子４同士を接合する工程である接合工程とした場合、単位素子４同士を接着剤によって接合することにより、単位素子４のずれに起因する密封性の低下を防止することができるため、気流の漏れを防止することができる。また接合手段として、熱溶着または超音波溶着を用いることによって、単位素子４の樹脂部を熱または超音波振動によって溶融し単位素子４同士を接合するため、単位素子４のずれに起因する密封性の低下を防止することができるため、気流の漏れを防止することができる。また、樹脂枠２の表面を熱または超音波振動により溶融し接合することにより、接合時間を短縮することができるため、生産性を向上することができる。また接着剤を使用しないことにより、材料コストを低減することができる。
【００９４】
また、積層工程１７と接合工程をひとつの工程とし、単位素子４同士を接合しながら積層する工程とすることによって、単位素子を積層後に接合する場合よりも、単位素子４同士を強固に接合することができるため、気流の漏れを防止することができる。
【００９５】
なお、本実施の形態では、樹脂枠２、伝熱板３、間隔リブ６、遮蔽リブ７、連結リブ８、貫通穴１０、凸部１１、凹部１２、遮蔽リブ上凹部１３について寸法を明示して説明したが、熱交換素子１の要求性能により寸法は適宜決定されるものであって、本実施の形態における寸法に限定されず、その他の寸法の熱交換素子においても同様の作用効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明は、家庭用の熱交換型換気扇やビルなどの全熱交換型換気装置に使用する積層構造の熱交換素子の製造方法に関するものである。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の実施の形態１の熱交換素子の概略斜視図
【図２】同熱交換素子の概略分解斜視図
【図３】同Ｘ方向から見た単位素子の概略分解斜視図
【図４】同Ｙ方向から見た単位素子の概略分解斜視図
【図５】同熱交換素子の概略生産工程図
【図６】従来の熱交換素子１０４を示す概略斜視図
【図７】従来の熱交換素子１０８を示す概略斜視図
【図８】従来の熱交換素子１０８の概略生産工程図
【図９】従来の熱交換素子１２３を示す概略斜視図
【符号の説明】
【００９８】
１    熱交換素子
２    樹脂枠
３    伝熱板
４    単位素子
５    支持棒
６    間隔リブ
７    遮蔽リブ
８    連結リブ
９    接合面
１０  貫通穴
１１  凸部
１２  凹部
１３  遮蔽リブ上凹部
１４  樹脂枠成形工程
１５  伝熱板切断工程
１６  単位素子成形工程
１７  積層工程
１８  結束工程
【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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【図８】
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【図９】
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