(57)【要約】【課題】家庭用や業務用として使用される熱交換形換気装置において、全熱交換効率が高く、ガスバリア性の劣化が生じにくい熱交換形換気装置を目的とする。【解決手段】両面を流れる２気流間で潜熱と顕熱を交換させる全熱交換素子の仕切部材が、多孔質基材１と、前記多孔質基材１の表面および内部に親水性高分子化合物２とを備え、前記多孔質基材１は、両方の表面３を空間的に接続する通路５と通路５を互いに連通するパイプ６とを持ち、前記親水性高分子化合物２は、前記多孔質基材１の表面３に複数の突起４を形成していることを特徴とする全熱交換素子用仕切部材１３。【選択図】図１
2013234792.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両面を流れる２気流間で潜熱と顕熱を交換させる全熱交換素子の仕切部材が、多孔質基材と、前記多孔質基材の表面および内部に親水性高分子化合物とを備え、前記多孔質基材は、両方の表面を空間的に接続する貫通孔と貫通孔を互いに連通する連通孔とを持ち、前記親水性高分子化合物は、前記多孔質基材の表面に複数の凸部を形成していることを特徴とする全熱交換素子用仕切部材。
【請求項２】
仕切部材が、重合により親水性高分子化合物となる少なくとも１種類の低分子有機化合物と少なくとも１種類の重合開始剤と少なくとも１種類の界面活性剤との溶液を多孔質基材へ含浸もしくは塗布した後、熱または／および光を加えることによって生成することを特徴とする請求項１記載の全熱交換素子用仕切部材。
【請求項３】
多孔質基材の両方の表面に、親水性高分子化合物からなる複数の凸部を形成する構成を特徴とする請求項１または２記載の全熱交換素子用仕切部材。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の全熱交換素子用仕切板部材を用いた全熱交換素子。
【請求項５】
請求項４に記載の全熱交換素子を用いた熱交換形換気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝熱性と透湿性を有する素材を仕切板に用いて、顕熱及び潜熱を同時に回収する静止透過式の熱交換形換気装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷房や暖房の効果を損なわずに換気できる装置として、換気の際に給気と排気の間で熱交換を行う熱交換形換気装置が知られている。
【０００３】
熱交換形換気装置には、熱交換を行うための熱交換素子が含まれており、素材には給気と排気が交じり合わないようにするガスバリア性（主として二酸化炭素バリア性）と伝熱性が求められる。特に、顕熱と同時に潜熱の熱交換も行う全熱交換素子に関しては、高い透湿性も合わせて有する必要がある。
【０００４】
従って、全熱交換素子用仕切部材には、塩化カルシウムや親水性高分子化合物などの各種透湿性を備えた薬剤の配合が検討されており、下記のような従来技術が開示されている。
【０００５】
例えば特許文献１では、図５に示すように、全熱交換器素子用素材に、複数の空孔部１０１を備える多孔質シート１０２の片方の表面１０３に非水溶性の親水性高分子化合物１０４の薄膜を形成した複合透湿膜を用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１９４０９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような従来の全熱交換形換気装置は、前述のようにガスバリア性が必要であると同時に、潜熱交換を行なうために高い透湿性が必要である。例えば特許文献１では、ガスバリア性を持たせるための親水性高分子化合物が透湿性を備えている。
【０００８】
特許文献１の構成では、多孔質シートに親水性高分子化合物を含む水溶液を塗工してガスバリア性や透湿性を持たせている。しかし、例えば樹脂製の多孔質シートを用いた場合、直線的な貫通孔を備えた多孔質シートでは、親水性高分子化合物が多孔質シート内部に入り込んで定着しても、引っ掛るところが無いため、親水性高分子化合物と多孔質シートとの接着強度が不十分であった。そのため、多孔質シート表面から親水性高分子化合物が剥落し、ガスバリア性が劣化しやすいという課題が存在した。
【０００９】
また、多孔質シートに親水性高分子化合物を塗布しただけでは、表面が平滑となり、空気との接触面積が少なくなり、透湿性が不十分であるという課題が存在した。
【００１０】
そこで本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、ガスバリア性の劣化が抑制され、透湿性能の高い全熱交換素子用仕切部材およびその仕切部材を用いた全熱交換素子及びその素子を用いた熱交換形換気装置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】
【００１１】
この目的を達成するために、本発明は、両面を流れる２気流間で潜熱と顕熱を交換させる全熱交換素子の仕切部材が、多孔質基材と、前記多孔質基材の表面および内部に親水性高分子化合物とを備え、前記多孔質基材は、両方の表面を空間的に接続する貫通孔と貫通孔を互いに連通する連通孔とを持ち、前記親水性高分子化合物は、前記多孔質基材の表面に複数の凸部を形成していることを特徴とする全熱交換素子用仕切部材であり、これにより所期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、両面を流れる２気流間で潜熱と顕熱を交換させる全熱交換素子の仕切部材が、多孔質基材と、前記多孔質基材の表面および内部に親水性高分子化合物とを備え、前記多孔質基材は、両方の表面を空間的に接続する貫通孔と貫通孔を互いに連通する連通孔とを持ち、前記親水性高分子化合物は、前記多孔質基材の表面に複数の凸部を形成していることを特徴とする全熱交換素子用仕切部材とした。
【００１３】
多孔質基材が貫通孔と連通孔とを持ち、貫通孔および連通孔内部の少なくとも一部に親水性高分子化合物を備えることによって、親水性高分子化合物の形状が貫通孔および連通孔に沿った形状となる。このため、親水性高分子化合物の形状が複雑なものとなり、貫通孔および連通孔の内部形状と干渉することで親水性高分子化合物が剥落しにくいため、ガスバリア性を保つことができる。
【００１４】
さらに多孔質基材の表面に、親水性高分子化合物からなる複数の凸部を備えたため、仕切部材と空気の接触面積が増え、透湿性能を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態の全熱交換素子用仕切部材の多孔質基材を示す断面図、（ｂ）本発明の実施の形態の全熱交換素子用仕切部材を示す断面図
【図２】（ａ）本発明の実施の形態の全熱交換素子用仕切部材の突起を半球の平面部分を多孔質基材に設置した全熱交換素子用仕切部材の断面図、（ｂ）表面に対し傾斜した突起を設けた全熱交換素子用仕切部材の断面図、（ｃ）異なる大きさの突起を設けた全熱交換素子用仕切部材の断面図
【図３】（ａ）本発明の実施の形態の縞状に突起を設置した表面を示す図、（ｂ）網状に突起を設置した表面を示す図、（ｃ）突起を点在させた表面を示す図
【図４】本発明の実施の形態における低分子有機化合物と重合後の親水性高分子化合物の構造を示す概略図
【図５】従来の全熱交換素子用仕切部材を示す概略断面図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の請求項１記載の全熱交換素子用仕切部材は、両面を流れる２気流間で潜熱と顕熱を交換させる全熱交換素子の仕切部材が、多孔質基材と、前記多孔質基材の表面および内部に親水性高分子化合物とを備え、前記多孔質基材は、両方の表面を空間的に接続する貫通孔と貫通孔を互いに連通する連通孔とを持ち、前記親水性高分子化合物は、前記多孔質基材の表面に複数の凸部を形成しているという構成を有する。
【００１７】
この構成により多孔質基材が貫通孔と連通孔とを持ち、貫通孔および連通孔内部の少なくとも一部に親水性高分子化合物を備えることによって、親水性高分子化合物の形状が貫通孔および連通孔に沿った形状となる。このため、親水性高分子化合物の形状が複雑なものとなり、貫通孔および連通孔の内部形状と干渉することで親水性高分子化合物が剥落しにくいため、ガスバリア性を保つことができる。
【００１８】
さらに多孔質基材の表面に、親水性高分子化合物からなる複数の凸部を備えたため、仕切部材と空気の接触面積が増え、透湿性能を高めることができる。
【００１９】
また、仕切部材が、重合により親水性高分子化合物となる少なくとも１種類の低分子有機化合物と少なくとも１種類の重合開始剤と少なくとも１種類の界面活性剤との溶液を多孔質基材へ含浸もしくは塗布した後、熱または／および光を加えることによって生成することを特徴とする構成としてもよい。
【００２０】
重合により親水性を備える低分子有機化合物と重合開始剤を界面活性剤と共に多孔質基材へ加えて熱または／および光を加えることによって、分子サイズの小ささと界面活性剤の効果により、多孔質基材内部まで低分子有機化合物を充填した後、重合により高分子化合物化することが可能である。それにより、多孔質基材の貫通孔および連通孔に孔形状に添った形でより緻密に親水性高分子化合物を充填することができるため、さらに親水性高分子化合物が抜け落ちにくくなり、ガスバリア性を保つことができる。
【００２１】
また、多孔質基材の両方の表面に、親水性高分子化合物からなる複数の凸部を形成する構成としてもよい。
【００２２】
この構成により、２種の気流両方で空気の接触面積を増やすことができるので、透湿性能を高めることができる。
【００２３】
また、全熱交換素子として、前記構成の全熱交換素子用仕切部材を用いた構成としてもよい。
【００２４】
この構成により、ガスバリア性の劣化が抑制された透湿性能の高い全熱交換素子用仕切部材によって、全熱交換効率が高く、ガスバリア性が劣化しにくい全熱交換素子を得ることができる。
【００２５】
また、熱交換形換気装置として、前記構成の全熱交換素子を用いた構成としてもよい。
【００２６】
この構成により、全熱交換効率が高く、ガスバリア性が劣化しにくい熱交換型換気装置を得ることができる。
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２８】
（実施の形態）
図１の（ａ）は、本発明の実施の形態の全熱交換素子用仕切部材の多孔質基材を示す断面図である。また、図１の（ｂ）は、本発明の実施の形態の全熱交換素子用仕切部材を示す断面図である。
【００２９】
仕切部材は、多孔質基材１に親水性高分子化合物２を充填したものである。多孔質基材１の両方の表面３には、親水性高分子化合物２からなる凸部としての突起４が複数設けられている。また、多孔質基材１には貫通孔としての通路５が多数存在しており、その通路５の内部には親水性高分子化合物２が充填されている。また、前記多孔質基材１の通路５が互いに連通する連通孔としてのパイプ６があり、そのパイプ６の内部にも同様に親水性高分子化合物２が充填されている。このようにして形成された仕切部材を介して、２種の気流である給気流７と排気流８が熱交換する。
【００３０】
このように、多孔質基材１の通路５およびパイプ６が親水性高分子化合物２で塞ぐことで、室内空間で発生したＣＯ２や汚染された空気が、仕切部材を通過しないようバリア性を持たせることができる。また、親水性高分子化合物２が透湿性を持つため、室内と室外との湿度が仕切部材を通して交換でき、室内の温湿度条件をできるだけ保ちながら換気をすることができる。
【００３１】
また、通路５およびパイプ６から構成される複雑な孔形状内部に親水性高分子化合物２が充填された構成をとるため、孔形状と親水性高分子化合物２の形状が干渉し、アンカー効果を生じさせることができる。これにより、親水性高分子化合物２が多孔質基材１から剥離しにくくなるので、ガスバリア性を長期間維持することができる。
【００３２】
また、親水性高分子化合物２からなる複数の突起４を多孔質基材１の両方の表面３に設けたことにより、空気と親水性高分子化合物２との接触面積を増加させ、より高い透湿性能を得ることができる。
【００３３】
本発明の多孔質基材１は、例えば空隙率が５〜９５％、より好ましくは５０〜９５％のものである。空隙率が５％を下回ると、空隙の割合が小さくなりすぎて、全熱交換素子用仕切部材とした場合に透湿性能が不足してしまう恐れがある。また、空隙率が９５％を上回ると、空隙の割合が大きくなりすぎて全熱交換素子用仕切部材とした場合に強度が不足してしまう恐れがある。
【００３４】
多孔質基材１の平均細孔径は例えば０．０１〜１００μｍ、より好ましくは０．５〜５μｍであって、厚さは例えば０．１〜２００μｍ、より好ましくは１〜６０μｍのものである。細孔径が０．０１μｍを下回ると、親水性高分子化合物２が多孔質基材１の細孔内に充填しにくくなり、多孔質基材１内部に微細な空間が生じて水の移動抵抗となるため、全熱交換素子用仕切部材として透湿性能が低下する恐れがある。細孔径が１００μｍを上回ると、多孔質基材１内部に充填した親水性高分子化合物２が、水の吸脱着によってその体積を変化させた場合に、多孔質基材１から抜け落ちてしまいガスバリア性が低下する可能性がある。さらに多孔質基材１の厚みが０．１μｍを下回ると多孔質基材１の強度が低くなりすぎて全熱交換素子用仕切部材とした場合に強度が不足してしまう恐れがある。多孔質基材１の厚みが２００μｍを上回ると、水が多孔質基材１内部を通過する移動距離が長くなり、水の移動抵抗が増加するため、全熱交換素子用仕切部材とした場合に透湿性能が不足してしまう恐れがある。
【００３５】
本発明の多孔質基材１の材質は耐水性を備えていれば特に制限は無く、無機材料ではガラス、アルミナまたはシリカなどのセラミックスなどが挙げられる。また、有機材料では、ポリエチレンやポリプロピレン、ポリウレタン、ポリテトラフルオロエチレン、セルロースアセテート、ニトロセルロース、麻、ポリエステル、ポリケトン、ポリアミド、エチレン‐テトラフルオロエチレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン‐パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリテトラフルオロエチレン‐六フッ化プロピレン共重合体などが挙げられる。形状はフィルム状のものや、不織布、織布など前記条件を満たすものであれば特に制限は無く、単一材料からなるものでも複合材料からなるものでも良い。特に親水性の多孔質基材１であるガラス、アルミナ、シリカ、ポリウレタン、セルロースアセテート、ニトロセルロース、麻、ポリアミドなどが好ましい。
【００３６】
本発明の親水性高分子化合物２とは、水分子に対して親和性の高い高分子化合物を示す。例えば、酸性基や塩基性基などの電子の偏りを持つ極性基などの親水性官能基を持つ高分子化合物が挙げられる。例えばこのような高分子化合物を溶液として、多孔質基材１の表面３に塗布し、乾燥などによって定着させることで、全熱交換素子用仕切部材を得ることができる。
【００３７】
本発明の通路５およびパイプ６は直線的なものより、曲線部を備えているもしくは分岐しているか途中で孔径に変化を生じているなどの複雑な形状がより好ましい。これは、特に通路５が直線的な形状の場合、水の吸脱着によって親水性高分子化合物２がその体積を変化させることで、多孔質基材１から抜け落ちてしまいガスバリア性が低下する可能性が他の形状に比べ高いためである。
【００３８】
また、低分子有機化合物の溶液を多孔質基材１に塗布または含浸させてから重合させることによって親水性高分子化合物２を多孔質基材１内部に充填させてもよい。低分子有機化合物を用いることによって親水性高分子を充填した場合に比べ、化合物がより多孔質基材１内部まで入り込み、より強いアンカー効果を生じさせることができる。本発明の重合により親水性高分子化合物２となる少なくとも１種類の低分子有機化合物とは、分子内に重合反応に関与する官能基を持つ低分子有機化合物であって、分子内に親水性官能基を持つかあるいは重合することによって重合部位に親水性官能基が生じるものであり、以下にその例を示す。
【００３９】
塩基性の官能基を備えた不飽和モノマーとして、例えば、図４に示すような第四級アンモニウム塩類およびその誘導体である［３‐（メタクリロイルアミノ）プロピル］トリメチルアンモニウムクロリド９が挙げられる。［３‐（メタクリロイルアミノ）プロピル］トリメチルアンモニウムクロリド９は第四級アンモニウム塩基１０およびアミド結合１１が備えている。この［３‐（メタクリロイルアミノ）プロピル］トリメチルアンモニウムクロリド９に重合開始剤および／または光などでエネルギーを与えることによって、［３‐（メタクリロイルアミノ）プロピル］トリメチルアンモニウムクロリド９にある二重結合間で重合反応が進行し、ポリ［３‐（メタクリロイルアミノ）プロピル］トリメチルアンモニウムクロリド１２となる。第四級アンモニウム塩類およびその誘導体の他の例としては、（３‐アクリルアミドプロピル）トリメチルアンモニウムクロリド、（ビニルベンジル）トリメチルアンモニウムクロリド、［２‐（メタクリロイルオキシ）エチル］トリメチルアンモニウムクロリド、トリメチルビニルアンモニウムブロミド、ジアリルジメチルアンモニウムクロリドなどが挙げられる。さらに例えば、アリルアミン、アクリルアミド、メタクリルアミドなどの第一級アミンや、その塩および誘導体が挙げられる。また例えば、アクリル酸２‐（ジメチルアミノ）エチル、メタクリル酸２‐（ジメチルアミノ）エチル、メタクリル酸２‐（ジメチルアミノ）プロピル、アクリル酸３‐（ジメチルアミノ）プロピル、Ｎ‐［３‐（ジメチルアミノ）プロピル］メタクリルアミドなどの第二級アミン、第三級アミンやその塩および誘導体が挙げられる。
【００４０】
酸性の官能基を備えた不飽和モノマーとして、例えばスルホン酸基を備えた不飽和モノマーであって、メタリルスルホン酸、スチレンスルホン酸、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、Ａｌｌｙｌｏｘｙ‐２‐ｈｙｄｒｏｘｙ‐１‐ｐｒｏｐａｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ  ａｃｉｄなどやその塩および誘導体が挙げられる。また、例えばホスホン酸基を備えた不飽和モノマーであって、アリルホスホン酸、ビニルホスホン酸などやその塩および誘導体が挙げられる。さらに例えば２‐Ａｃｒｙｌａｍｉｄｏ‐２‐ｍｅｔｈｙｌ‐１‐ｐｒｏｐａｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ  ａｃｉｄ、［３‐（メタクリロイルアミノ）プロピル］ジメチル（３‐スルホプロピル）アンモニウムヒドロキシド分子内塩、１‐（３‐スルホプロピル）‐２‐ビニルピリジニウムヒドロキシド分子内塩などのスルホン酸とアクリルアミドやメタクリルアミドなどとからなる有機低分子およびその誘導体が挙げられる。その他に、例えばカルボキシル基などの弱酸基を備えた不飽和モノマーであって、アクリル酸、メタクリル酸、メサコン酸などやその塩および誘導体が挙げられる。
【００４１】
また、ヒドロキシ基を含む不飽和モノマーが挙げられ、例えば、アリルアルコールやＮ‐（ヒドロキシメチル）アクリルアミド、Ｎ‐（ヒドロキシメチル）メタクリルアミド、メタクリル酸２‐ヒドロキシメチル、メタクリル酸２‐ヒドロキシエチル、アクリル酸２‐ヒドロキシエチル、１，２‐プロパンジオール１‐メタクリラート、１，２‐プロパンジオール１‐アクリラート、２，２′‐ジアリルビスフェノールＡ、エチレングリコールビニルエーテルなどが挙げられる。
【００４２】
さらに、エーテル結合やカルボニル基、メトキシ基、エステル結合、アミド結合１１、ウレタン結合、イソシアネート基などの酸素原子を含む官能基を備えた不飽和モノマーが挙げられ、例えばアクリル酸メチルやＮ‐イソプロピルアクリルアミド、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸２，２，２‐トリフルオロエチル、メタクリル酸シクロヘキシル、２，２，３，３‐テトラフルオロプロピルメタクリラート、メタクリル酸アリル、ｔｅｒｔ‐ブチルメタクリラート、ジウレタンジメタクリラート、アリルブチルエーテル、アリルエーテル、Ａｌｌｙｌｔｒｉｆｌｕｏｒｏａｃｅｔａｔｅ、Ｎ‐アリルカルバミン酸ｔｅｒｔ‐ブチル、酢酸ビニル、安息香酸ビニル、Ｎ‐メチル‐Ｎ‐ビニルアセトアミド、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート、メトキシポリエチレングリコールアクリレート、ポリエチレングリコールアクリレート、ポリエチレングリコールメタクリレート、３‐Ｉｓｏｐｒｏｐｅｎｙｌ‐α，α‐ｄｉｍｅｔｈｙｌｂｅｎｚｙｌ  ｉｓｏｃｙａｎａｔｅなどが挙げられる。
【００４３】
その他、シアノ基を含む不飽和モノマーや、窒素原子や酸素原子を環内に含む環状構造を備えた不飽和モノマーでもよく、例えば、アクリロニトリル、シアン化アリル、エチレンイミン、４‐アクリロイルモルホリン、ドデセニルコハク酸無水物、２‐Ｏｃｔｅｎ‐１‐ｙｌｓｕｃｃｉｎｉｃ  ａｎｈｙｄｒｉｄｅ、Ｎ‐ビニルカプロラクタム、２‐イソプロペニル‐２‐オキサゾリン、Ｎ‐ビニルフタルイミド、２‐ビニルピリジン、４‐ビニルピリジン、１‐ビニル‐２‐ピロリジノンなどが挙げられる。
【００４４】
以上挙げた低分子有機化合物の中で特に好ましくは、分子内にウレタン結合、アミド結合１１、ウレア結合のうち少なくとも一つの結合と親水性官能基とを含むものであり、具体的には、２‐Ａｃｒｙｌａｍｉｄｏ‐２‐ｍｅｔｈｙｌ‐１‐ｐｒｏｐａｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ  ａｃｉｄ、［３‐（メタクリロイルアミノ）プロピル］ジメチル（３‐スルホプロピル）アンモニウムヒドロキシド分子内塩、Ｎ‐［３‐（ジメチルアミノ）プロピル］メタクリルアミド、（３‐アクリルアミドプロピル）トリメチルアンモニウムクロリド、［３‐（メタクリロイルアミノ）プロピル］トリメチルアンモニウムクロリド９、Ｎ‐（ヒドロキシメチル）アクリルアミド、Ｎ‐（ヒドロキシメチル）メタクリルアミド、Ｎ‐イソプロピルアクリルアミド、ジウレタンジメタクリラート、Ｎ‐アリルカルバミン酸ｔｅｒｔ‐ブチルが挙げられる。
【００４５】
なお、ここで前記の低分子有機化合物のほかに、架橋剤として分子内に２個以上の重合性二重結合を有する有機化合物や、ポリマー中の官能基と反応する基を分子内に２個以上有する有機化合物を用いても良い。架橋剤を用いることで、重合後の親水性高分子化合物２の吸湿性を調節することができ、またより水溶性の低いポリマーを得ることができる。特に後述するラジカル重合を用いる場合、分子内に２個以上の重合性二重結合を有する有機化合物を用いるのが好ましい。例えば、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド、エチレングリコールジメタクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパンジメタクリレート、トリメチロールプロパンジアクリレート、ジビニルベンゼン、ビスフェノールジメタクリレート、ビスフェノールジアクリレート、テトラアリルオキシエタン、トリアリルアミンなどが挙げられる。
【００４６】
これらの低分子有機化合物と、後述するような重合開始剤を用いることによって、親水性高分子化合物２を得ることができる。本発明で細孔内部にてモノマーを重合させる方法として、例えばラジカル重合、アニオン重合、カチオン重合、開環重合を用いることができる。特にラジカル重合が好ましく、レドックス開始重合、熱開始重合、電子線や紫外線などを用いた光開始重合などが挙げられる。
【００４７】
熱開始重合、レドックス開始重合のラジカル重合開始剤として、例えば、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過酸化水素、過酸化ベンゾイル、クメンヒドロパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイドなどの過酸化物が挙げられる。また前記過酸化物と、亜硫酸塩、重亜硫酸塩、チオ硫酸塩、ホルムアミジンスルフィン酸、アスコルビン酸などの還元剤とを組み合わせたレドックス開始剤が挙げられる。または２，２’−アゾビス−（２−アミジノプロパン）二塩酸塩、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスシアノ吉草酸などのアゾ系ラジカル重合開始剤が挙げられる。これらラジカル重合開始剤は、単独でも、二種類以上を併用してもよい。
【００４８】
光重合のラジカル重合開始剤として、例えば、ベンゾイン、ベンジル、アセトフェノン、ベンゾフェノン、キノン、チオキサントン、チオアクリドンおよびこれらの誘導体などが挙げられる。
【００４９】
本発明の界面活性剤は、多孔質基材１と低分子有機化合物の溶液との親和性を高めるものであり、例えば、カチオン性界面活性剤やアニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、両面界面活性剤、フッ素系界面活性剤などが挙げられる。
【００５０】
具体的には、カチオン性界面活性剤としてオクタデシルアミン酢酸塩などのアルキルアミン塩、アルキルベンジルジメチルアンモニウムクロライドなどの第四級アンモニウム塩類が挙げられる。
【００５１】
アニオン性界面活性剤としてステアリン酸ナトリウム石けんなどの脂肪酸塩、ラウリル硫酸ナトリウムなどのアルキル硫酸エステル塩、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムなどのアルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルリン酸カリウムなどのアルキルリン酸塩が挙げられる。
【００５２】
ノニオン性界面活性剤としてポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテルなどのポリオキシエチレンアルキルエーテル、ソルビタンモノラウレートなどのソルビタン脂肪酸エステルが挙げられる。
【００５３】
両面界面活性剤として、ラウリルベタイン、ステアリルベタインなどのアルキルベタインが挙げられる。
【００５４】
また、フッ素系界面活性剤として、ペルフルオロアルキルカルボン酸、ペルフルオロアルキルスルホン酸などが挙げられる。
【００５５】
これら前記の薬品を溶媒へ溶解もしくは分散させ、多孔質基材１へ含浸もしくは塗布する溶液とするが、溶媒は水であっても有機溶媒であっても低分子有機化合物自体であってもよく、低分子有機化合物の溶解度の高いものを選択するとより好ましい。
【００５６】
全熱交換素子用仕切部材の作成方法は例えば、前記の低分子有機化合物として、［３‐（メタクリロイルアミノ）プロピル］トリメチルアンモニウムクロリド９と前記の架橋剤として、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドと前記の重合開始剤として、２，２’−アゾビス−（２−アミジノプロパン）二塩酸塩と、前記の界面活性剤として、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを水に溶解し、水溶液を作成する。そして、多孔質基材１として例えば、ポリウレタン製の多孔質基材１を前記水溶液内部に浸潤し、余分な水溶液を取り除いた後、加熱して作成することが挙げられる。
【００５７】
低分子有機化合物の溶液全体に対する質量分率は、好ましくは１０ｗｔ％〜９９．９９ｗｔ％であり、より好ましくは３０ｗｔ％〜９９．９９ｗｔ％である。１０ｗｔ％を下回ると、重合時に十分なモノマー濃度を得られない可能性がある。９９．９９ｗｔ％を上回ると、他の成分、界面活性剤や重合開始剤の濃度が不足し、多孔質基材１の内部に十分に充填できない可能性がある。
【００５８】
架橋剤を用いる場合、その溶液全体に対する質量分率は、好ましくは、０．０１ｗｔ％〜２０ｗｔ％である。０．０１ｗｔ％を下回ると架橋剤としての効果が十分に得られない可能性があり、２０ｗｔ％を上回ると、親水性高分子化合物２の網目構造がより細かくなるため水が移動しにくくなり、透湿性能が低下する可能性がある。
【００５９】
重合開始剤および界面活性剤の溶液全体に対する質量分率は、好ましくはそれぞれ、０．００１ｗｔ％〜１０ｗｔ％である。この範囲を外れると、重合が不十分となる可能性がある他、多孔質基材１の内部を十分に充填できない可能性がある。
【００６０】
加熱温度および加熱時間または光強度および光照射時間は、重合開始剤ごとに任意のものを用いることが出来るが、例えば前記２，２’−アゾビス−（２−アミジノプロパン）二塩酸塩を用いた場合、６０℃で１８時間などが好適である。
【００６１】
例えば前記のように、低分子有機化合物である［３‐（メタクリロイルアミノ）プロピル］トリメチルアンモニウムクロリド９を界面活性剤であるドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムとともにポリウレタン製の多孔質基材１へ加えることによって、［３‐（メタクリロイルアミノ）プロピル］トリメチルアンモニウムクロリド９の分子サイズの小ささとドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの界面活性効果により、ポリウレタン製の多孔質基材１内部まで低分子有機化合物を充填して高分子化合物化することが可能になり、全熱交換素子用仕切部材のガスバリア性を高めることができる。
【００６２】
重合開始剤として、例えば前記のようにラジカル重合開始剤の２，２’−アゾビス−（２−アミジノプロパン）二塩酸塩を用いた場合、［３‐（メタクリロイルアミノ）プロピル］トリメチルアンモニウムクロリド９はその分子内の二重結合が開裂し、他の分子の二重結合部位と結合していく。そのため、高分子化合物化した後は、炭化水素の主鎖に、アミド結合１１で親水性の第四級アンモニウム塩基１０を備える側鎖が多数結合している親水性高分子化合物２であるポリ［３‐（メタクリロイルアミノ）プロピル］トリメチルアンモニウムクロリド１２を得ることができる。前述したように内部まで低分子有機化合物を浸透させ、その後、高分子化することで、多孔質基材１の孔内部において親水性高分子化合物２の間に空隙が生じる可能性を抑制できるため、より透湿性の高い全熱交換素子用仕切部材を得ることができる。
【００６３】
さらに、低分子有機化合物と重合開始剤を含む溶液を多孔質基材１へ加え、多孔質基材１内部で低分子有機化合物の重合を行なうことで、多孔質基材１内部の孔形状に沿った親水性高分子化合物を生じることができる。このため、全熱交換素子用仕切部材のガスバリア性が高めることができる。
【００６４】
加えて多孔質基材１の孔と親水性高分子化合物の形状がお互いに干渉することで、親水性高分子化合物が抜け落ちにくく、ガスバリア性が低下しにくいという効果を得ることができる。
【００６５】
さらに、例えば前記のように［３‐（メタクリロイルアミノ）プロピル］トリメチルアンモニウムクロリド９を用いた場合、［３‐（メタクリロイルアミノ）プロピル］トリメチルアンモニウムクロリド９は親水性の分子であるが、重合後は分子量が増大し疎水性が強まるためポリ［３‐（メタクリロイルアミノ）プロピル］トリメチルアンモニウムクロリド１２は非水溶性となる。そのため結露に対して溶解しにくく、結露による劣化が抑制された全熱交換素子用仕切部材を得ることができる。
【００６６】
またポリウレタン製の多孔質基材１を用いることで、親水性のウレタン結合が多数含まれているため、多孔質基材１自体の透湿性が高く、より透湿性の高い全熱交換素子用仕切部材を得ることができる。
【００６７】
さらに前述のようにラジカル重合開始剤を用いることで、重合開始初期から分子量の大きな高分子化合物が生成されるため、分子サイズの大きな分子が生じやすくなり、親水性高分子化合物２の多孔質基材１からの脱落を抑制できる。また、前記［３‐（メタクリロイルアミノ）プロピル］トリメチルアンモニウムクロリド９を用いた場合で例示したように、低分子有機化合物同士を炭素同士の共有結合によって重合することが可能であり、生成された共有結合は加水分解されないため、生成された親水性高分子化合物２が加水分解されにくい。これらのことから、高い耐水性能とガスバリア性を備えた全熱交換素子用仕切部材を得ることができる。
【００６８】
さらに、親水性高分子化合物２が立体的に凝集しやすいウレタン結合、アミド結合１１、ウレア結合の少なくとも一つの結合を備えることで、親水性有機化合物に含まれるウレタン結合、アミド結合１１、ウレア結合のうち少なくとも一つの結合と、他のウレタン結合、アミド結合１１、ウレア結合のうち少なくとも一つの結合とが水素結合によってひきつけあう。例えば、前記のようにポリ［３‐（メタクリロイルアミノ）プロピル］トリメチルアンモニウムクロリド１２を用いた場合、［３‐（メタクリロイルアミノ）プロピル］トリメチルアンモニウムクロリド９由来のアミド結合１１が、炭化水素の主鎖にぶら下がる形で側鎖として多数存在する。アミド結合１１同士がその水素結合によってひきつけあうことで、その側鎖の先端に存在する第四級アンモニウム塩基１０もまた、近い立体配置となる。他の部位は疎水性の炭化水素鎖となることから第四級アンモニウム塩基１０同士も凝集しやすく、凝集しやすい親水性官能基同士が近い立体配置に来ることで、親水性官能基が凝集した部位ができ、水の通り道が生じる。その結果、より透湿性能の高い全熱交換素子用仕切部材を得ることができる。
【００６９】
また、全熱交換素子用仕切部材として、例えば前記のポリウレタン製の多孔質基材１と親水性高分子化合物２としてポリ［３‐（メタクリロイルアミノ）プロピル］トリメチルアンモニウムクロリド１２を用いた構成とすることで、ガスバリア性と全熱交換効率が高い全熱交換素子を得ることができる。
【００７０】
また、熱交換形換気装置として、前記構成の全熱交換素子を用いた構成としてもよい。
【００７１】
この構成により、ガスバリア性と全熱交換効率が高い熱交換型換気装置を得ることができる。
【００７２】
なお、例えば多孔質基材１として、ポリテトラフルオロエチレンやエチレン‐テトラフルオロエチレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン‐パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリテトラフルオロエチレン‐六フッ化プロピレン共重合体などのフッ素系基材を用いた場合、界面活性剤として前記フッ素系の界面活性剤を用いると、より強く界面活性効果が得られるため好ましい。
【００７３】
なお、例えば低分子有機化合物として、２，２′‐ジアリルビスフェノールＡなどの非水溶性薬剤を用いた場合、界面活性剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムなどの個々の薬剤に親和性の高いものを用いると好ましい。さらに、溶媒として水を用いる場合は前記界面活性剤の量を増やしてよく懸濁して用いてもよく、またはメタノールやジエチルエーテルなどの有機溶媒を用いて、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルなどの難水溶性の薬剤を用いても良い。
【００７４】
なお、多孔質基材１が薄い場合や光の透過性の高い素材を用いた場合、光重合開始剤を用いることで熱重合開始剤の場合に必要となる加熱乾燥炉が不要となるため、より少ないエネルギーで生産することが可能となり好適である。
【００７５】
なお、突起４の形状は、図１では三角形の鋸歯状としたが、形状を限定するものではなく、表面積を増大させるものであればよい。例えば図２に突起４の他の例を示した。図２の（Ａ）のような半球状とすることにより空気と突起４との接触面を滑らかにすることができる。それにより、表面積を増大させ、また気流の剥離を抑制しつつ表面３で乱流を発生させることができるため、透湿性能が高く、乱流に伴う圧力損失の増大も少ない全熱交換素子用仕切部材を得ることができるためより好適である。
【００７６】
なお、図２の（Ｂ）に例示したように突起４が表面３に対して傾くように設置することにより、気流が剥離する箇所を設けた。これにより、表面積を増大させ、また表面３で乱流を発生させることができるため、透湿性能をより高めることができるためより好適である。
【００７７】
なお、図２の（Ｃ）に例示したように突起４の大きさを不揃いにすることにより、表面積を増大させ、また気流が剥離しやすくなり、表面３で乱流を発生させることができるため、透湿性能をより高めることができるためより好適である。
【００７８】
なお、突起４は、透湿性能を高めるため、仕切部材全体に分布させることがより好ましく、その形状は必要となる透湿性能と圧力損失のバランスによって選択することが可能である。例えば、図３の（Ａ）のような縞状に設けることにより、突起４からなる縞と略平行に空気が流れるように用いることで気流の剥離を抑制しつつ表面３で乱流を発生させることができるため、透湿性能が高く、乱流に伴う圧力損失の増大も少ない全熱交換素子用仕切部材を得ることができるため好適である。逆に、突起４からなる縞の線に対し略垂直に空気を流すことにより、空気の乱流を増加させることで、透湿性能をさらに高めることができるため好適である。また、図３の（Ｂ）のように突起４を表面３上に網状に存在させてもよいし、図３の（Ｃ）のように突起４を表面３上に点在させても良い。いずれも仕切板の表面３と空気との接触面積を増大させ、また乱流を発生させることより、透湿性能を高めることができ好適である。
【００７９】
なお、本発明の突起４は、多孔質基材１の両方の表面３に形成することが望ましいが、片面であってもよい。
【００８０】
なお、全熱交換素子の個々の仕切部材において、突起４の形状や設置の仕方を変更しても良い。例えば、全熱交換素子内部で鉛直方向上面側に設置される表面３に突起４を設ければ、突起４の自重による剥離を抑制することができる。
【００８１】
なお、本発明の突起４を通路５の開口部に被さるように備え、突起４を形成する親水性高分子化合物２と通路５内部の親水性高分子化合物２とが一体となるよう構成すると、通路５内部の親水性高分子化合物２に生じたアンカー効果が突起４を支えることとなり剥離しにくくなるためより好適である。
【００８２】
なお、パイプ６は多孔質基材１の通路５の少なくとも一部と、近傍の他の通路５とが互いに連通する構造であれば良く、その形状や長さは特に限定しない。また、一つの通路５が複数の通路５に連通していても良い。
【００８３】
なお、仕切部材に樹脂部材などを接着する際は、仕切板が複数の凸部を持つことにより部材同士の接触面積が増加し、より強固に付けることができるので、剥離を防ぐことができるという効果も有する。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明にかかる全熱交換素子用仕切部材およびその仕切部材を用いた全熱交換素子及びその素子を用いた熱交換形換気装置は、ガスバリア性が劣化しにくく全熱交換効率が高いので、例えば室内の空気を排気する排気流と、室外の空気を室内へ給気する給気流との間で熱交換する熱交換形換気装置などとして有用である。
【符号の説明】
【００８５】
１  多孔質基材
２  親水性高分子化合物
３  表面
４  突起
５  通路
６  パイプ
７  給気流
８  排気流
９  ［３‐（メタクリロイルアミノ）プロピル］トリメチルアンモニウムクロリド
１０  第四級アンモニウム塩基
１１  アミド結合
１２  ポリ［３‐（メタクリロイルアミノ）プロピル］トリメチルアンモニウムクロリド
１３  全熱交換素子用仕切部材
１０１  空孔部
１０２  多孔質シート
１０３  表面
１０４  親水性高分子化合物
【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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