(57)【要約】      （修正有）【課題】薄く、かつ透湿性が高く、ガスバリア性に優れた全熱交換器用シートを提供する。【解決手段】静止型の全熱交換器用シートとして、セロファンを用いる。セロファンは単層でも複数層でもよいが、従来の多孔質シートに比べて薄く、高い透湿性を有する。またガスバリア性も高いので、建築物内部への供給気体と建築物外部への排出気体とを十分に遮断でき、効率のよい換気を行える。さらにセロファンは難燃剤を含有させることで容易に難燃性を持たせることができる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
単層又は複数層のセロファンを用いた全熱交換器用シート。
【請求項２】
上記の単層又は複数層のセロファンに紙を積層させた請求項１に記載の全熱交換器用シート。
【請求項３】
上記の単層又は複数層のセロファンを難燃処理した請求項１に記載の全熱交換器用シート。
【請求項４】
上記の単層又は複数層のセロファンに、難燃処理した紙を積層させた、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】
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６】
請求項５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のように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静止型全熱交換器がある。
【０００５】
このうち、回転型全熱交換器に用いる熱交換素子としては、例えば、特許文献１にあるような、アルミニウム箔シートに吸着剤としてゼオライトをコーティングしたものが挙げられる。
【０００６】
また、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としては、例えば、通常は紙製のシートが用いられ、また、浴室等の高湿度条件で使用する場合にはアルミ板が用いられている。このような紙製のシートの例としては、例えば和紙やパルプ製難燃紙、ガラス繊維混抄紙、特許文献２に記載のような無機粉末含有混抄紙などを用いたガラス全熱交換器用シートが挙げられる。
【０００７】
さらに、特殊な例としては、汚れ付着防止のために光触媒と組み合わせた多孔性シートが特許文献３に記載されており、吸湿剤を塗布して潜熱の交換効率を向上させた全熱交換シートが特許文献４に記載されている。
【０００８】
【特許文献１】特開平７−２０８８８７号公報
【特許文献２】特公平４−７０５６０号公報
【特許文献３】特開平１１−２４８３８９号公報
【特許文献４】特開平１１−１０８４０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、紙製のシートは多孔性で湿気を透過させるには有利だが、通気性の低い材料を使用しても、室内の汚染された空気が外部からの新鮮な空気に少なからず混入し、効率良く揮発性有機化合物を排出することができなかった。また、アルミ板は室内の空気が外部からの空気に混入することはないが、熱伝導率が高くとも湿気が透過しないために顕熱しか交換できず、熱交換効率は十分でなかった。
【００１０】
さらに、特許文献２及び３に記載の全熱交換器用シートは、いずれも繊維からなるシートで、上記の紙製シートの問題点である汚染された空気の混入が解決できないだけでなく、シート厚が１００μｍを超えてしまうものとなった。これらの全熱交換器用シートにより湿気を吸収して熱交換を行う際には、この厚さが妨げとなり、熱交換比率が不十分となってしまい、また、全熱交換器のコンパクト化の妨げにもなっていた。
【００１１】
そこでこの発明は、従来よりも薄く、透湿性が高く、かつ、著しく通気性の低い全熱交換器用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】
【００１２】
この発明は、全熱交換器用シートとしてセロファンを用いることにより、上記の課題を解決したのである。
【発明の効果】
【００１３】
セロファンは単層でも複数層でもよいが、単層の厚みが１５〜５０μｍであるため、従来全熱交換器用シートとして使われている１００μｍを超える多孔質シートに比べて遙かに薄く、高い透湿性を発揮する。また、ガスバリア性も高いので、建築物内部への供給気体と建築物外部への排出気体とを十分に遮断でき、これを用いた全熱交換器用シートを使用した全熱交換器は的確かつ効率のよい換気を行うことができる。さらに、セロファンは難燃剤を含有させることで容易に難燃性を持たせることができるため、建築用薄物材料の難燃性試験の基準を満たすことも容易にできる。また、加工適性やその他の機能を付与したり、強度を補強する目的で紙や不織布を積層しても良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、この発明について詳細に説明する。
この発明は、セロファン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。
【００１５】
上記のセロファンは、セルロースを原材料とする一般的なセロファンを用いることができ、水分が５％以上１０％以下で、水溶性成分が１０％以上１５％以下であるセロファンを用いるとより好ましい。
【００１６】
上記のセロファンは、難燃処理を施したものであることが好ましい。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級に合格する必要があり、難燃性が高いことが好ましいためである。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。
【００１７】
この難燃処理としては、例えば、セロファンの表面に難燃剤を塗布する方法や、難燃剤の溶液にセロファンを浸漬する方法、あるいは表面に難燃処理した紙を貼り合わせる方法が挙げられる。ここで難燃処理とは、例えば、紙に難燃剤を塗布する方法が挙げられる。この発明に用いることのできる難燃剤としては、例えば、スルファミン酸グアニジン、リン酸グアニジン、スルファミン酸アンモニウム、縮合リン酸アルキルエステル誘導体、硫酸グアニジン、リン酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム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る。親水性であると、セロファンの透湿性を阻害しにくいためである。
【００１８】
また、難燃剤の塗布濃度としては、上記のセロファンのうち１ｇ／ｍ２以上であると好ましく、５ｇ／ｍ２以上であるとより好ましい。１ｇ／ｍ２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、３０ｇ／ｍ２以下であることが好ましく、２０ｇ／ｍ２以下であるとより好ましい。難燃剤が３０ｇ／ｍ２よりも多すぎると、セロファンの透湿性に影響を及ぼすおそれがある。
【００１９】
さらに、上記のセロファンは、上記難燃剤以外にも、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、例えば、セロファンを不透明にするための白色顔料である酸化チタン等が挙げられる。
【００２０】
この発明にかかる全熱交換器用シートは、フィルム状のセロファンであり、単層のセロファンからなるものでもよいし、複数層のセロファンを積層したものでもよい。また、上記の難燃処理等を施した紙又は不織布や、強度を向上させたり、加工適性を改善したりするための紙又は不織布と積層したものでもよい。積層したセロファンや厚番手のセロファンは、単層からなる一般のセロファンに比べて強度が向上するが、一方で、厚くなるために透湿性がやや低下するので、使用する全熱交換器で必要とされる強度や透湿性に応じて選択すると好ましい。
【００２１】
この発明にかかる全熱交換器用シートは、厚さが７０μｍ以下であることが好ましく、５０μｍ以下であるとより好ましい。７０μｍ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、破れるおそれが高まるためである。
【００２２】
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ＪＩＳ  Ｐ  ８１１７の「紙及び板紙−透気度試験方法−」による透気抵抗度の測定で、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５０００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。５０００秒未満となるほど透気抵抗度が低いと、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。
【００２３】
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  Ｚ  ０２０８の「防湿包装材料の透湿度試験方法」に従い、４０℃、湿度９０％ＲＨの環境において測定した、２４時間あたりの湿度透過量が８００ｇ／ｍ２以上であると好ましく、１０００ｇ／ｍ２以上であるとより好ましく、１５００ｇ／ｍ２以上であるとさらに好ましい。透湿性が８００ｇ／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、１００００ｇ／ｍ２を超えることは現実的でない。
【００２４】
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、５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であると好ましく、６．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であるとより好ましい。５Ｗ／（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、１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）を超えることは現実的ではない。
【００２５】
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、０．１ｋＮ／ｍ以上であると好ましく、０．２ｋＮ／ｍ以上であるとより好ましい。０．１ｋＮ／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、１ｋＮ／ｍを超えることは、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。
【００２６】
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、セロファンからなるシートのみで、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熱又は冷熱である潜熱が移動する。
【００２７】
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１３と、建築物の内部に供給する供給気体１２が挙げられる。ただし、この発明にかかる全熱交換器用シートはセロファンからなる。このため、この発明にかかる全熱交換器用素子１４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。
【００２８】
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、セロファンの透湿度が高く、また、薄いセロファン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、従来の全熱交換器用シートよりも湿気を透過しやすいために、湿度を保持する効果も高くなる。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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、湿気の拡散も抑えることができる。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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】
【００３６】
以下、実施例を挙げてこの発明をより具体的に示す。まず、用いた全熱交換器用シートについて説明する。
【００３７】
（全熱交換器用シート）
実施例１……セロファンＰＴ  ＃３００（レンゴー（株）製、シート厚：２０μｍ、以下「＃３００セロファン」と記載する。）
実施例２……セロファンＰＴ  ＃５００（レンゴー（株）製、シート厚：３３μｍ、表中「＃５００セロファン」と記載する。）
実施例３……乳白セロファン  ＰＣＷ（レンゴー（株）製、酸化チタン顔料含有、シート厚：２０μｍ）
実施例４……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）の溶液に浸漬し、乾燥することで難燃処理した＃３００セロファン
実施例５……下記比較例３の難燃紙と＃３００セロファンとを貼り合わせたシート
比較例１……グラシン紙（日本製紙（株）製、シート厚：３０μｍ）
比較例２……スパンボンド不織布（ユニチカ（株）製：エルベス、シート厚：９５μｍ）
比較例３……難燃紙（日本製紙（株）製、シート厚：９８μｍ）
比較例４……アルミ箔（シート厚：２０μｍ）
このうち、アルミ箔は湿気の透過がなく、顕熱の伝導のみを伝えるものである。
【００３８】
（透気度試験）
ＪＩＳ  Ｐ  ８１１７に従い、「紙及び板紙−透気度試験方法−」の透気抵抗度試験を行い、面積６４２ｍｍ２のそれぞれのシートを、空気１００ｍｌが通過するのに要する時間を、日本ＴＭＣ（株）製：ガーレ式デンソメータを用いて測定した。その結果を表１に示す。
【００３９】
【表１】
2007064508.tif 000002
【００４０】
（透湿度試験）
それぞれのシートについて、ＪＩＳ  Ｚ  ０２０８に準じて、透湿面積を２５ｃｍ２以上から１２．６ｃｍ２に変更し、試験片を密封する際に約５００ｇのおもりを乗せるところ、４点をビスで挟み込んで固定するように変更し、重量測定の時間間隔を２４時間間隔から３０分間隔に変更して、「防湿包装材料の透湿度試験方法」の透湿度試験を行い、４０℃、湿度９０％ＲＨの環境における２４時間あたりの透湿度（ｇ／ｍ２・２４ｈ）をカップ法により測定した。その結果を表１に示す。
【００４１】
（熱伝導率試験）
室温２０℃、湿度６５％ＲＨの雰囲気下で、５０ｍｍ×５０ｍｍの大きさに切り出したそれぞれのシートについて、上部２８℃、下部１７．７℃で６０秒接触したときの熱流を、カトーテック（株）製：精密迅速熱物性測定装置：ＫＥＳ−Ｆ７  ＴＨＥＲＭＯ  ＬＡＢＯＩＩにより測定した。その結果を表１に示す。
【００４２】
（難燃性試験）
それぞれのシートについて、ＪＩＳ  Ａ  １３２２に従い、「建築用薄物材料の難燃性試験方法」の難燃性試験を行い、炭化長、残炎、残じんを観測し、防炎の等級を調べた。その結果を表１に示す。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【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
【符号の説明】
【００４４】
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】
2007064508.tif 000003
【図２】
2007064508.tif 000004
【図３】
2007064508.tif 000005