Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
HEAT EXCHANGER ELEMENT AND HEAT EXCHANGER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/139560
Kind Code:
A1
Abstract:
A heat exchanger element comprising partitioning members as constituents of a first gas flow channel as a first gas passage and, superimposed on the first gas flow channel, a second gas flow channel as a second gas passage, adapted to partition the first gas flow channel from the second gas flow channel; spacing members as constituents of the first gas flow channel and the second gas flow channel, adapted to sustain the spaces between partitioning members; and an adhesive for bonding the partitioning members to the spacing members, wherein the partitioning members and/or the spacing members consist of a liquid absorbing material, and whereinthe adhesive is a water solvent type adhesive impregnated with a water soluble flame retardant.

Inventors:
TAKADA MASARU (JP)
ARAI HIDEMOTO (JP)
Application Number:
PCT/JP2007/059387
Publication Date:
November 20, 2008
Filing Date:
May 02, 2007
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
MITSUBISHI ELECTRIC CORP (JP)
TAKADA MASARU (JP)
ARAI HIDEMOTO (JP)
International Classes:
F28F21/00; F28D9/00
Foreign References:
JP2001027489A2001-01-30
JP2003148892A2003-05-21
JP2006150323A2006-06-15
JPH06109395A1994-04-19
JPH10153398A1998-06-09
JP2003251133A2003-09-09
JPH0299193A1990-04-11
JP3791726B22006-06-28
JP3501075B22004-02-23
JPH10212691A1998-08-11
Other References:
See also references of EP 2146171A4
Attorney, Agent or Firm:
SAKAI, Hiroaki (Kasumigaseki Building2-5, Kasumigaseki 3-chom, Chiyoda-ku Tokyo 20, JP)
Download PDF:
Claims:
 第1の気体の流路である第1の気体流路と、第2の気体の流路であって前記第1の気体流路上に設けられた第2の空気流路と、を形成するとともに前記第1の気体流路と前記第2の気体流路とを仕切る仕切部材と、
 前記第1の気体流路と前記第2の気体流路とを形成するとともに前記仕切部材間の間隔を保持する間隔保持部材と、
 前記仕切部材と前記間隔保持部材とを接着する接着剤と、
 を備え、
 前記仕切部材および/または前記間隔保持部材が、吸液性を有する素材からなり、
 前記接着剤が、水溶性難燃剤を含浸した水溶媒系接着剤であること、
 を特徴とする熱交換素子。
 前記仕切部材および前記間隔保持部材が吸液性を有する素材からなること、
 を特徴とする請求項1に記載の熱交換素子。
 前記仕切部材が吸液性を有する素材からなり、前記間隔保持部材が非吸液性を有する素材からなること、
 を特徴とする請求項1に記載の熱交換素子。
 前記仕切部材が非吸液性を有する素材からなり、前記間隔保持部材が吸液性を有する素材からなること、
 を特徴とする請求項1に記載の熱交換素子。
 前記第1の気体流路の流路の方向と、前記第2の気体流路の流路の方向と、が異なること、
 を特徴とする請求項1~3のいずれか一つに記載の熱交換素子。
 前記第1の気体流路の流路の方向と、前記第2の気体流路の流路の方向と、が直行していること、
 を特徴とする請求項5に記載の熱交換素子。
 層状の前記第1の気体流路と層状の前記第2の気体流路とが交互に複数層積層されていること、
 を特徴とする請求項1~3のいずれか一つに記載の熱交換素子。
 前記仕切部材が吸湿性を有すること、
 を特徴とする請求項1~3のいずれか一つに記載の熱交換素子。
 前記水溶性難燃剤が吸湿性を有すること、
 を特徴とする請求項1~3のいずれか一つに記載の熱交換素子。
 第1の気体と第2の気体との熱交換を行う熱交換器であって、請求項1~9のいずれか一つに記載の熱交換素子を備えること、
 を特徴とする熱交換器。
 熱交換素子における第1の気体の流路である第1の気体流路と、第2の気体の流路であって前記第1の気体流路上に設けられた第2の空気流路と、を形成するとともに前記第1の気体流路と前記第2の気体流路とを仕切る仕切部材を形成する仕切部材形成工程と、
 前記第1の気体流路と前記第2の気体流路とを形成するとともに前記仕切部材間の間隔を保持する間隔保持部材を形成する間隔保持部材形成工程と、
 前記仕切部材と前記間隔保持部材とを接着剤により接着して熱交換素子を形成する接着工程と、
 を含む熱交換素子の製造方法であって、
 前記仕切部材および/または前記間隔保持部材を、吸液性を有する素材により形成し、
 水溶性難燃剤を含浸した水溶媒系接着剤により前記仕切部材と前記間隔保持部材とを接着すること、
 を特徴とする熱交換素子の製造方法。
 前記仕切部材および前記間隔保持部材を吸液性を有する素材により形成すること、
 を特徴とする請求項11に記載の熱交換素子の製造方法。
 前記仕切部材を吸液性を有する素材により形成し、前記間隔保持部材を非吸液性を有する素材により形成すること、
 を特徴とする請求項11に記載の熱交換素子の製造方法。
 前記仕切部材を非吸液性を有する素材により形成し、前記間隔保持部材を吸液性を有する素材により形成すること、
 を特徴とする請求項11に記載の熱交換素子の製造方法。
Description:
熱交換素子および熱交換器

 本発明は、熱交換素子および熱交換器に するものであり、特に、空気調和機や換気 置等に備えられ、温度および湿度の異なる つの空気間での顕熱のみ、または潜熱およ 顕熱両方の熱交換を行う熱交換素子および 交換器に関するものである。

 従来の熱交換素子として、複数層に設け れた第1の層状空気流路と、第1の層状空気 路の層間に積層され、第1の層状空気流路と 交して複数層に設けられた第2の層状空気流 路と、第1、第2の空気流路間を仕切る仕切部 と、第1、第2の層状空気流路を形成し、仕 部材間の間隔を保持する間隔保持部材と、 切部材と間隔保持部材とを接着する接着剤 、を備え、第1の層状空気流路を流れる第1空 気と第2の空流路を流れる第2の空気との間で 切部材を媒体として潜熱および顕熱を交換 る熱交換素子がある。

 仕切部材は2つの直行する気流の間に存在 し、顕熱および潜熱交換のための媒体として 存在している。このため、仕切部材の伝熱性 、また全熱交換器の場合は透湿性も、熱交換 素子全体としてそれぞれ顕熱および潜熱交換 効率に大きな影響を与える。また、間隔保持 部材は仕切部材の間隔を保ち、直行する2つ 気流が通り抜ける流路をそれぞれ確保する 割を持っている。間隔保持部材の素材とし は、コストが安いことから一般的にセルロ ス繊維(パルプ)から作られる紙が用いられる ことが多いが、求められる機能よってはパル プと樹脂を混抄した素材や、樹脂を用いるこ ともある。

 全熱交換素子では仕切部材には透湿性を 与するため、通常は吸湿剤(透湿剤)が添加 れている。吸湿剤としては、水溶性吸湿剤 ある塩化リチウムや塩化カルシウム等に代 されるアルカリ金属・アルカリ土類金属塩 主に用いられている(例えば、特許文献1参照 )。また、非水溶性のものとして、シリカゲ や強酸・強塩基性のイオン交換樹脂等の粉 状の吸湿剤などが主に用いられている(例え 、特許文献2、3、4参照)。

 仕切部材と間隔保持部材との接着に用い 接着剤には、主に水溶媒系接着剤が用いら ている。この理由としては、有機溶剤系接 剤を用いると接着剤に残留した有機溶媒自 の放散や該放散に伴う臭気等が発生し、空 調和機用の全熱交換素子として好ましくな こと、熱交換素子の生産設備に有機溶媒回 のための装置等の複雑かつ高価な補機が必 になりコストアップを招くこと、がある。

特開平6-109395号公報

特開平10-153398号公報

特開2003-251133号公報

国際公開第02/099193号パンフレット

特許第3791726号公報

特許第3501075号公報

特開平10-212691号公報

 ところで、熱交換素子には、火災時等の 品安全性の確保のため難燃機能を持たせる 要がある。このため、仕切部材や間隔保持 材には、難燃剤が添加された素材や、難燃 能を有する特殊な材料を使用した素材が用 られている(例えば、特許文献5、6、7参照) すなわち、熱交換素子を作製する以前の素 の加工段階において、難燃性を付与するた の何らかの加工工程が必要であった。ここ 、本発明における難燃性とは、JIS A 1322 「 建築用薄物材料の難燃性試験方法」に規定す る難燃性の種類で、「防炎1、2、3級」のいず れか1つに該当するものを意味する。

 本発明は、上記に鑑みてなされたもので って、より容易に作製可能な、難燃機能を する熱交換素子およびその製造方法、熱交 器を得ることを目的とする。

 上述した課題を解決し、目的を達成する めに、本発明にかかる熱交換素子は、第1の 気体の流路である第1の気体流路と、第2の気 の流路であって第1の気体流路上に設けられ た第2の空気流路と、を形成するとともに第1 気体流路と第2の気体流路とを仕切る仕切部 材と、第1の気体流路と第2の気体流路とを形 するとともに仕切部材間の間隔を保持する 隔保持部材と、仕切部材と間隔保持部材と 接着する接着剤と、を備え、仕切部材およ /または間隔保持部材が、吸液性を有する素 材からなり、接着剤が、水溶性難燃剤を含浸 した水溶媒系接着剤であること、を特徴とす る。

 本発明にかかる熱交換素子は、仕切部材 よび/または間隔保持部材が吸水性を有し、 仕切部材と間隔保持部材とが水溶性難燃剤を 含浸した水溶媒系接着剤により接着されてい るため、水溶媒系接着剤が接着して以降水溶 媒が乾燥するまでの間に、仕切部材および間 隔保持部材のうち吸液性の部分へ水溶性難燃 剤が浸透して拡散し、熱交換素子全体の難燃 機能が実現されている。

 この熱交換素子では、素材への難燃性の 与が熱交換素子の製造時(接着時)に行われ いるため、素子自体の総作成時間の短縮、 製に必要な投入エネルギーの削減、および ストダウンが図られた、作製が容易で安価 熱交換素子が得られる、という効果を奏す 。また、吸液性の素材であればその難燃性 程度を問わず、熱交換素子の材料として用 ることができるようになり、材料選択の自 度が大きくなる、という効果を奏する。

 さらに、仕切部材および間隔保持部材そ ぞれに対して熱交換素子の加工前に素材単 へ水溶性難燃剤を含浸加工させて作製した 来の熱交換素子の場合には、熱交換素子の 工工程で素材と共に寸法調整等の際に廃棄 れる損失分が生じて熱交換素子の難燃性が 少する。しかし、本発明にかかる熱交換素 の場合は、例えば廃棄が想定される部分に 着剤を塗布しないなどの工夫が可能である め、同じ難燃剤の使用量で同等以上の難燃 果を有する熱交換素子を得ることができる それと同時に、廃棄される薬液類が減少す ため、生産による環境負荷も削減するため 環境に優しい熱交換素子が得られる。

図1は、本発明の実施の形態1にかかる 交換素子の構造の一例を示す斜視図である 図2は、本発明の実施の形態1にかかる の熱交換素子の構造の一例を示す斜視図で る。 図3は、本発明の実施の形態1にかかる 交換素子における仕切部材と間隔保持部材 接着部の拡大断面図である。 図4は、本発明の実施の形態1にかかる 交換素子の製作方法を説明するための模式 である。 図5は、本発明の実施の形態1にかかる 交換素子の製作方法を説明するための模式 である。 図6は、本発明の実施の形態2にかかる 交換素子における仕切部材と間隔保持部材 接着部の拡大断面図である。 図7は、本発明の実施の形態3にかかる 交換素子における仕切部材と間隔保持部材 接着部の拡大断面図である。 図8は、本発明の実施の形態3にかかる の熱交換素子における仕切部材と間隔保持 材の接着部の拡大断面図である。 図9は、本発明にかかる熱交換素子を組 み込んだ熱交換器の天板を取り外した状態の 斜視図である。

符号の説明

 1 仕切部材
 2 間隔保持部材
 3 接着剤
 4 第1の層状空気流路
 5 第2の層状空気流路
 6 第1の空気
 7 第2の空気
 10、20 熱交換素子
 31、32 コルゲーター
 33 プレスロール
 34 糊付けロール
 100 熱交換器

 以下に、本発明にかかる熱交換素子および 交換器の実施の形態を図面に基づいて詳細 説明する。なお、本発明は以下の記述によ 限定されるものではなく、本発明の要旨を 脱しない範囲において適宜変更可能である また、以下に示す図面においては、理解の 易のため、各部材間の縮尺が実際と異なる 合がある。また、各図面間においても同様 ある。
実施の形態1.

<熱交換素子の構成>
 図1は、本発明の実施の形態1にかかる熱交 素子の構造の一例を示す斜視図である。図1 示すように、実施の形態1にかかる熱交換素 子10は、複数層に設けられた第1の層状空気流 路4と、第1の層状空気流路4の層間に積層され 、この第1の層状空気流路4と直行して複数層 設けられた第2の層状空気流路5とを有する この第1の層状空気流路4および第2の層状空 流路5は、第1、第2の空気流路4、5間を仕切る シート状の仕切部材1と、第1、第2の空気流路 を形成するとともに仕切部材間の間隔を保持 するコルゲートシート状の間隔保持部材2と 仕切部材1と間隔保持部材2とを接着する接着 剤3と、により形成されている。このように 成された熱交換素子10は、第1の層状空気流 4を流れる第1の空気6と、第2の空気流路5を流 れる第2の空気7との間で、仕切部材1を媒体と して潜熱および顕熱を交換する。

 また熱交換素子の他の構造の例として、 1のように間隔保持部材2がコルゲートシー 状となっているものだけではなく、仕切部 1同士間を所定の間隔に保持できる物であれ 、例えば間隔保持部材2を矩形波状や三角波 状に折り曲げたシートでもよいし、複数枚の 板片(リブ)等であっても良い。図2に、実施の 形態1にかかる他の熱交換素子であり、間隔 持部材2として複数の板片を用いて構成した 交換素子20の例を示す。

 図3は、図1に示した実施の形態1にかかる 交換素子における仕切部材1と間隔保持部材 2との接着部の拡大断面図である。仕切部材1 、吸液性を有する吸液性素材からなる。本 細書においては、「吸液性」とは、水分子 みを選択的に吸収するもの(吸水性)と区別 るため、水分と共にその水分中に溶解して る溶質(本明細書内では水溶性難燃剤)を共に 吸収する性質のことをいう。その原理は例え ばパルプや織布・不織布などの多孔質体の毛 細管現象による吸水や、アクリル酸ナトリウ ム共重合体等の高吸水性樹脂のように、溶け 込んでいる溶液ごと水溶液を吸収するものな どがある。

 また、間隔保持部材2も仕切部材1と同様に 液性素材からなる。坪量(単位面積あたりの 量。紙の厚さの表現でよく用いられ、単位 g/m 2 が一般的である。不織布では目付けとも言う 。)に関しては、仕切部材1および間隔保持部 2の両方に該当することであるが、難燃剤を 用いてあるレベルの難燃性を付与するために は、基材(この場合は、仕切部材1や間隔保持 材2)の重量に対してある一定割合以上の難 剤を添加することが必要である。このため 難燃剤の量を必要以上に増加させないため も、熱交換素子としての品質が確保される り、薄い素材を用いることが好ましい。

 仕切部材1および間隔保持部材2の素材や 造として、部材内へ吸収した水溶液を広く 散することができるものが好適である。ま 、水溶液を吸収できる面が部材の全表面で ることが好ましい。しかし、例えば非吸液 の素材と吸液性の素材とを張り合わせてな シート状素材であって片面のみが吸液性を する素材であっても、吸液性素材表面での 収と吸液性素材部分内での水溶液の拡散と 可能なため、拡散するまでの時間が必要と なるものの、全体としては吸液性素材とし 使用できる。

 仕切部材1および間隔保持部材2は吸液性 有するものであれば、難燃剤を事前に塗工 た難燃紙や、難燃性を有する材料を用いた 材など、予め難燃機能が付与されていても ちろん良い。また全熱交換素子の場合には 潜熱交換効率の向上を目的として吸湿剤等 添加されたものを用いても良い。吸湿剤の としては、塩化リチウムや塩化カルシウム どのアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩 アルギン酸やその塩、カラギーナンやキト ン等の多糖類、尿素、親水性ゼオライト、 リカゲル、イオン交換樹脂などが一般的に いられる。

 注意すべき点として、仕切部材1、間隔保 持部材2に他の目的などで予め他の薬剤が添 されているものを用いる場合には、後に接 剤3へ添加する難燃剤との化学反応性が無い のであることが必要である。化学反応の可 性が考えられる場合には、反応して薬剤の 燃性が失われる可能性があるため、接着剤3 へ添加する難燃剤か、もしくは仕切部材1お び間隔保持部材2に添加されている薬剤のど らかを化学反応しない薬液へ変更すること 必要である。

 仕切部材1と間隔保持部材2とを接着する 着剤3には、水を主溶媒とする水溶媒系接着 を用いる。本発明で使用する接着剤3は、溶 媒に水が用いられていて、難燃剤が溶解でき れば適用することができるので、例えば水中 に接着用の樹脂がエマルジョンとして混ざり 込んでいるエマルジョン分散型接着剤(接着 の樹脂の種類によって、例えば酢酸ビニル 脂系、エチレン-酢酸ビニル共重合体(EVA)系 酢酸ビニル-アクリル酸エステル共重合体系 アクリル-酢酸ビニル系、ポリウレタン系、 等)、ポリビニルアルコール(PVA)やポリビニル ピロリドン(PVP)、ポリアクリル酸等の水溶性 分子樹脂を接着剤として用いてもよい。

 他に接着剤の選定の基準としては、被接 材に対する接着適性や、難燃性を問題にし 場合には対応する規格によっては燃え広が 方を問題としたり、燃焼時に発生する煙量 、燃焼後ガスの成分を基準としている場合 ある。しかし、接着剤樹脂自身の燃焼につ ても燃焼時の特性(燃え広がり方、煙の出方 など)が異なるので、狙うべき難燃性規格の 準に合致した接着剤を上記の括りの中より 択する。

 本発明においては、水溶媒系接着剤に予 水溶性難燃剤を添加して使用する。水溶性 燃剤としては、例えば紙の難燃・防燃処理 どで多用される塩酸グアニジン、硫酸グア ジン、スルファミン酸グアニジンなどのグ ニジン塩類や、スルファミン酸アンモニウ 、リン酸アンモニウム、硫酸アンモニウム 塩化カルシウム、塩化マグネシウムなどの 機塩類などが挙げられる。

 上記のうち、特にリン酸アンモニウムや 化カルシウムなどのように比較的強い吸湿 も併せ持つ難燃剤を選択した場合には、こ らの難燃剤が接着剤3から仕切部材1へも浸 することによって、仕切部材1は難燃性と吸 (透湿)性の両方を有するようになる。これ より、熱交換素子のうち特に全熱交換素子 は難燃機能の付与と同時に(潜熱)交換効率が 向上する効果がある。

 水溶媒系接着剤への水溶性難燃剤の添加 は、水溶媒であるため水溶性難燃剤を水溶 系接着剤へ直接投入し、良く攪拌して接着 の水溶媒へ溶解させることで作製すること できる。また、水溶性難燃剤の水溶液を作 し、この水溶液と水溶媒系接着剤とを混合 ることによっても作製することができる。 し、水溶性難燃剤を多量添加すると、水溶 の溶媒すなわち接着剤成分が凝析(塩析)し 沈殿物を生じる場合がある。沈殿物が生じ と、接着効果が阻害される、材料としては 着効果は有していても沈殿物が物理的に接 剤塗布の障害となり接着を阻害する、など 可能性があるため注意が必要である。

 上述した実施の形態1にかかる熱交換素子 においては、水溶媒系接着剤に水溶性難燃剤 が添加された接着剤3を用いて、吸液性素材 らなる仕切部材1と吸液性素材からなる間隔 持部材2とが接着されている。これにより、 接着剤3から難燃剤Aが仕切部材1および間隔保 持部材2に浸透、拡散されており、熱交換素 全体として難燃機能が実現されている。ま 、吸液性の素材であればその難燃性の程度 問わず、仕切部材1および間隔保持部材2の材 料として用いることができるため、材料選択 の自由度が大きい熱交換素子が実現されてい る。

 さらに、仕切部材および間隔保持部材そ ぞれに対して熱交換素子の加工前に素材単 へ水溶性難燃剤を含浸加工させて作製した 来の熱交換素子の場合には、熱交換素子の 工工程で素材と共に寸法調整等の際に廃棄 れる損失分が生じて熱交換素子の難燃性が 少する。しかしながら、実施の形態1にかか る熱交換素子の場合は、例えば廃棄が想定さ れる部分に接着剤を塗布しないなどの工夫を して作製が可能であるため、同じ難燃剤の使 用量で同等以上の難燃効果を有する熱交換素 子を得ることができる。それと同時に、廃棄 される薬液類が減少するため、生産による環 境負荷も削減するため、環境に優しい熱交換 素子が実現されている。

<熱交換素子の作製方法>
 つぎに、図1に示した熱交換素子10の製作方 について説明する。図4は、熱交換素子10の 作方法を説明するための図であり、コルゲ ト加工を説明するための模式図である。ま 、吸液性を有する素材によりシート状の仕 部材1を形成する。また、吸液性を有する素 材によりシート状の間隔保持部材2を形成す 。つぎに、シート状の仕切部材1と間隔保持 材2とを、たとえば図4に示すように片段の ンボール等をコルゲート(表面の起伏生成)状 加工するコルゲート加工機にかける。すなわ ち、シート状の間隔保持部材2にコルゲータ 31、32で山(起伏)を付ける。そして、間隔保 部材2の山(起伏)の片側の稜部に糊付けロー 34で糊(接着剤3)を付ける。その後、糊(接着 3)が付けられた間隔保持部材2を、プレスロ ル33により送られるシート状の仕切部材1と り合わせる。

 これにより、仕切部材1と、山(起伏)が形 された間隔保持部材2と、を接着して、図5 示すような仕切部材1枚と山(起伏)を有する 隔保持部材1枚とからなる単位構造部材10aを 作する。図5は、熱交換素子10の製作方法を 明するための図であり、単位構造部材10aを 明するための模式図である。この単位構造 材10aにおける仕切部材1と間隔保持部材2と 間の領域が、熱交換素子10の第1の層状空気 路4および第2の層状空気流路5とされる。

 つぎに、この単位構造部材10a(第1の単位 造部材10a)における間隔保持部材2の山(起伏) 仕切部材1と接着されていない側の稜部2aに えばロールコーターを用いて接着剤3を塗布 する。そして、この第1の単位構造部材10aの に、新たな単位構造部材10a(第2の単位構造部 材10a)を重ねて、接着剤3により接着する。こ とき、第2の単位構造部材10aは、第1の仕切 材1の面内方向において90°回転させて、第1 仕切部材1の山(起伏)の稜部2aの上に第2の単 構造部材10aの仕切部材1が接着されるように ねる。この工程を複数回繰り返すことによ 、図1に示すような熱交換素子10が製作され 。

 上述した熱交換素子の作製方法では、単 構成部材10aを作製する工程と単位構成部材1 0aを積層する工程と、の2工程において接着剤 3を使用するが、上記のような水溶性難燃剤 りの水溶性接着剤はどちらの工程に用いて 、積層することにより全ての部材と難燃剤 りの接着剤とが接することになるため問題 い。但し、上述したように難燃剤の効果が 現する量はその難燃剤によって決まってい ため、その量の難燃剤を吸液性の仕切部材1 よび間隔保持部材2に供給できるような接着 剤塗布量とする必要がある点で注意が必要で ある。もちろん、上記2工程の両方で水溶性 燃剤入り接着剤を用いてもよい。

 上述した実施の形態1にかかる熱交換素子 の製造方法においては、水溶媒系接着剤に水 溶性難燃剤が添加された接着剤3を用いて、 液性素材からなる仕切部材1と吸液性素材か なる間隔保持部材2とを接着する。これによ り、水溶媒系の接着剤3が接着して以降、水 媒が乾燥するまでの間に、接着剤3から仕切 材1および間隔保持部材2のうち吸液性の部 へ水溶性難燃剤が浸透して拡散し、熱交換 子全体の難燃機能を実現することができる

 また、この熱交換素子の製造方法では、 材への難燃性の付与を熱交換素子の製造時( 接着時)に行うため、熱交換素子自体の総作 時間の短縮、作製に必要な投入エネルギー 削減、およびコストダウンを図ることがで 、容易にかつ安価に熱交換素子を作製する とができる。また、吸液性の素材であれば の難燃性の程度を問わず、熱交換素子の材 として用いることができるようになり、材 選択の自由度が大きくなる。

 さらに、同じ量の難燃剤を使用した場合 難燃効果について考えると、仕切部材1およ び間隔保持部材2それぞれに対して熱交換素 の加工前に素材単体へ水溶性難燃剤を含浸 工させて作製する従来の方法の場合には、 交換素子の加工工程で素材と共に寸法調整 の際に廃棄される損失分が生じて熱交換素 の難燃性が減少する。しかしながら、この 交換素子の製造方法の場合は、例えば廃棄 想定される部分に接着剤を塗布しないなど 工夫が可能であるため、同じ難燃剤の使用 で従来と同等以上の難燃効果を有する熱交 素子を作製することができる。それと同時 、廃棄される薬液類が減少するため、生産 よる環境負荷も削減するため、環境に優し 熱交換素子を作製することができる。

 また、本実施の形態にかかる熱交換素子 製造方法は、仕切部材1および間隔保持部材 2が吸液性を有し、水溶媒系の接着剤3を使用 ているものであれば、顕熱交換、潜熱交換 よび全熱交換を問わず、またどのような形 の熱交換素子にも適用可能である。

<実施例1>
 実施例1では、上述した実施の形態1にかか 熱交換素子を以下の条件により作製した。 切部材1には、セルロース繊維(パルプ)を叩 加工して200秒/100cc以上のガーレー透気抵抗 が確保されるようにした坪量約20g/m 2 の吸液性素材の特殊加工紙を使用した。間隔 保持部材2には、吸液性素材として坪量約40g/m 2 の白色の片艶上質紙を使用した。

 仕切部材1と間隔保持部材2とを接着する 着剤3には、水系の酢酸ビニル樹脂エマルジ ンの接着剤(固形分約40%)に難燃剤として接 剤に対して70%wtの割合のスルファミン酸グア ニジンと、粘度調整のための水を少量加えて 作製した物を用いた。そして、これらの部材 を用いて、上述した実施の形態1において説 した作製方法に従って、実施例1にかかる熱 換素子として、図1に示す形状の熱交換素子 を作製した。

実施の形態2.
 図6は、実施の形態2にかかる熱交換素子に ける仕切部材1と間隔保持部材2との接着部の 拡大断面図である。なお、実施の形態2にか る熱交換素子は、図1に示した実施の形態1に かかる熱交換素子と同じ構造を有する。

 実施の形態2において仕切部材1は、非多 で非吸液性の素材からなる。また、非多孔 非吸液性の素材であれば、透湿性の有無に わらず用いることができる。ここで非多孔 は、ガーレー透気抵抗度で200秒/100cc以上で ることを意味する。非多孔かつ非吸湿性の 材からなるものの例としては、樹脂膜や金 のシート等がある。また、吸液性の材料の 表両面に非吸液性の素材をコーティングし もの(例えば紙の両面に樹脂や金属箔をラミ ートした素材など)も接着剤に対しては実質 的に非吸液性であるため、非吸液性素材と考 えることができる。

 間隔保持部材2は、実施の形態1の場合と 様に吸液性を有する素材からなる。また、 着剤3も実施の形態1の場合と同様に水系接着 剤に水溶性難燃剤を溶解させたものを用いる 。また、熱交換素子の作製方法は、実施の形 態1の場合と共通である。

 以上のような実施の形態2にかかる熱交換 素子においては、仕切部材1が非多孔で非吸 性の素材から構成されるため、接着剤3に添 した難燃剤が仕切部材1に浸透することがで きない。しかしながら、間隔保持部材2は吸 性を有するため、接着剤3に添加した難燃剤 間隔保持部材2への浸透、拡散が可能であり 、従来の熱交換素子において見られる間隔保 持部材に難燃素材を用いた場合とほぼ同様の 効果を得ることができる。また、吸液性の素 材であればその難燃性の程度を問わず、間隔 保持部材2の材料として用いることができる め、材料選択の自由度が大きい熱交換素子 実現されている。

 間隔保持部材2のみが難燃性を有する場合 でも、例えば図1に示すような直交流形の熱 換素子のような場合においては仕切部材1と 隔保持部材2とが多数積層されて形成される ため、仕切部材1が非難燃素材であった場合 上下を難燃素材の間隔保持部材2に挟まれる これにより、熱交換素子全体としては難燃 果を発現することができる。さらに、仕切 材1が非吸液性、非多孔質かつ難燃性を有す る素材により構成されると、熱交換素子全体 で、より高度な難燃性を有することができる 。

 なお、実施の形態2にかかる熱交換素子は 、仕切部材1が非多孔で非吸液性を有し、間 保持部材2が吸液性を有し、水溶媒系の接着 3を使用しているものであれば、顕熱交換、 潜熱交換および全熱交換を問わず、またどの ような形態の熱交換素子にも適用可能である 。

<実施例2>
 実施例2では、上述した実施の形態2にかか 熱交換素子を以下の条件により作製した。 切部材1には、オキシエチレン基を含むポリ レタン(PUR)系樹脂の非多孔膜とパルプ素材 不織布(坪量20g/m 2 程度)とを熱圧着したシートを、使用した。 隔保持部材2には、実施例1の場合と同一の坪 量約40g/m 2 の白色の片艶上質紙を用いた。

 仕切部材1と間隔保持部材2とを接着する 着剤3には、エチレン-酢酸ビニル共重合体樹 脂エマルジョン接着剤(固形分約55%)に水溶性 燃剤としてスルファミン酸グアニジンを接 剤に対して90%wtの割合で加え、粘度調整の めの水を少量加えて作製したものを用いた そして、これらの部材を用いて、上述した 施の形態1において説明した作製方法に従っ 、実施例2にかかる熱交換素子として、図1 示す形状の熱交換素子を作製した。

<実施例3>
 実施例3では、上述した実施の形態3にかか 熱交換素子を以下の条件により作製した。 切部材1には、ポリエステル系の熱可塑性樹 (防燃1級相当に難燃化処理を施してある)を2 0μm~30μmの厚みに押し出し加工したフィルム ポリエチレンテレフタレート系樹脂を用い 不織布を接着したものを用いた。間隔保持 材2には、実施例1の場合と同一の坪量約40g/m 2 の白色の片艶上質紙を用いた。

 仕切部材1と間隔保持部材2とを接着する 着剤3には、実施例1の場合と同一の、エチレ ン-酢酸ビニル共重合体樹脂エマルジョン接 剤(固形分約55%)に水溶性難燃剤としてスルフ ァミン酸グアニジンを接着剤に対して90%wtの 合で加え、粘度調整のための水を少量加え 作製したものを用いた。そして、これらの 材を用いて、上述した実施の形態1において 説明した作製方法に従って、実施例3にかか 熱交換素子として、図1に示す形状の熱交換 子を作製した。

実施の形態3.
 図7は、実施の形態3にかかる熱交換素子に ける仕切部材1と間隔保持部材2との接着部の 拡大断面図である。図7に示す実施の形態3に かる熱交換素子は、図1に示した実施の形態 1にかかる熱交換素子と同じ構造を有する。 た、図8は、実施の形態3にかかる他の熱交換 素子における仕切部材1と間隔保持部材2との 着部の拡大断面図である。図8に示す実施の 形態3にかかる他の熱交換素子は、図2に示し 実施の形態1にかかる熱交換素子と同じ構造 を有する。

 実施の形態3において仕切部材1は、実施 形態1の場合の仕切部材と同様の吸液性素材 らなる。間隔保持部材2は、実施の形態2の 合の仕切部材と同様の非多孔で吸液性を有 る素材からなる。また、接着剤3は、実施の 態1の場合と同様に水系接着剤に水溶性難燃 剤を溶解させたものを用いる。また、素子の 作製方法は、実施の形態1の場合と共通であ 。

 以上のような実施の形態3にかかる熱交換 素子においては、実施の形態2とは反対に、 隔保持部材2非多孔で非吸液性の素材から構 されるため、接着剤3に添加した難燃剤が間 隔保持部材2に浸透することができない。し しながら、仕切部材1は吸液性を有するため 接着剤3に添加した難燃剤の仕切部材1への 透、拡散が可能であり、従来の熱交換素子 おいて見られる仕切部材に難燃素材を用い 場合とほぼ同様の効果を得ることができる また、吸液性の素材であればその難燃性の 度を問わず、仕切部材1の材料として用いる とができるため、材料選択の自由度が大き 熱交換素子が実現されている。

 但し、仕切部材1が図1に示すようなコル ート構造を取る場合には仕切部材1より間隔 持部材2の方が大きな面積を有するため、仕 切部材1のみが難燃素材となっても熱交換素 全体としての難燃機能が十分ではない場合 多い。しかしながら、そのような場合には 隔保持部材2に非吸液性かつ難燃機能を有す 材料(難燃化処理を施した樹脂や金属)を使 することで解決することができる。

 また、熱交換素子が図2に示すように、仕 切部材1を複数枚の板片(リブ)からなる間隔保 持部材2で保持する構造の場合には、リブの 数を減少させる、またはリブ形状を工夫し 間隔保持部材2の材料使用量を低減させる。 れにより、間隔保持部材2に難燃機能を有す る材料を使用しなくとも、接着剤3から浸透 る難燃剤によって仕切部材1が難燃化するこ により、熱交換素子全体として十分な難燃 能を得ることが可能になる。

 なお、実施の形態3にかかる熱交換素子は 、仕切部材1が吸液性を有し、間隔保持部材2 非多孔で非吸液性を有し、水溶媒系の接着 3を使用しているものであれば、顕熱交換、 潜熱交換および全熱交換を問わず、またどの ような形態の熱交換素子にも適用可能である 。

<実施例4>
 実施例4では、上述した実施の形態3にかか 熱交換素子を以下の条件により作製した。 切部材1には、実施例1の場合と同一の、セル ロース繊維(パルプ)を叩解加工して200秒/100cc 上のガーレー透気抵抗度が確保されるよう した坪量約20g/m 2 の吸液性素材の特殊加工紙を使用した。間隔 保持部材2には、難燃化されたポリエチレン レフタレート樹脂のシートをコルゲート状 成型したシート(厚さ60μm程度)を使用した。

 仕切部材1と間隔保持部材2とを接着する 着剤3には、水系アクリル樹脂感圧形粘着剤 難燃剤を添加したものを使用した。熱交換 子の製作方法は、単位構成部材の作製にコ ゲート加工機を用いず、別途コルゲート状 型した間隔保持部材をロールコーターに通 て接着剤を山(稜部)に塗布し、その上から 切部材1を張り合わせて単位構成部材を作製 たこと以外は、実施の形態1において説明し た作製方法に従って、実施例4にかかる熱交 素子として、図1に示す形状の熱交換素子を 製した。

<実施例5>
 実施例5では、上述した実施の形態3にかか 熱交換素子を以下の条件により作製した。 切部材1には、実施例1の場合と同一の、セル ロース繊維(パルプ)を叩解加工して200秒/100cc 上のガーレー透気抵抗度が確保されるよう した坪量約20g/m 2 の吸液性素材の特殊加工紙を使用した。間隔 保持部材2には、プラスチックダンボール(原 :ポリプロピレン樹脂)を細長く切断して、 の断面がI字型の細長い棒状になるように加 したものを使用した。

 仕切部材1と間隔保持部材2とを接着する 着剤3には、水系アクリル樹脂感圧形粘着剤 難燃剤を添加したものを使用した。熱交換 子の製作方法は、間隔保持部材2の長手方向 の端面に接着剤を塗布し、その端面に仕切部 材1を張り合わせて単位構成部材を張り合わ た。そして、実施例5にかかる熱交換素子と て、図2に示す形状の熱交換素子を作製した 。

 以上の実施例1~実施例5にかかる熱交換素 について、難燃効果の評価を行った。実施 1~実施例5にかかる熱交換素子について、そ ぞれ単位構成部材相当で3層分を積層したも のを1つの部材と見なし、JIS A 1322 「建築用 薄物材料の難燃性試験方法」に規定された難 燃性試験(45°メッケルバーナー法)を実施し、 燃え広がり部分の大きさ(面積)を測定した。 の結果を表1に示す。表1から、実施例1~実施 例5にかかる熱交換素子のほとんどが防炎2級 当の実力を有しており、本発明による難燃 果が発揮されていることが確認できた。

実施の形態4.
 実施の形態4では、上述した本発明にかかる 熱交換素子を備えた熱交換器に着いて説明す る。図9は、上述した熱交換素子10、20を組み んだ空調用熱交換器100の天板101aを取り外し た斜視図である。本実施の形態にかかる熱交 換器100は、直方体状の筐体101内に収容されて いる。筐体101の対向する側面の一方には室内 側の吸い込み口104および吹きだし口106が設け られ、他方には室内側の吸い込み口105および 吹きだし口107が設けられている。吸い込み口 104と吹きだし口107との間、吸い込み口105と吹 きだし口106との間は、それぞれ筐体101内の排 気流路108、給気流路109により連通される。

 排気流路108内には、羽根車121、電動機126 よびケーシング211からなる送風機110が設置 れ、室内の空気を吹きだし口107から室外に 気する。給気流路109内には、羽根車121、電 機126およびケーシング211からなる送風機111 設置され、室外の空気を吹きだし口106から 内に給気する。

 上述した熱交換素子10、20は筐体101の他の 側面に設けられた挿入口115から挿入され、第 1の層状空気流路4(図1参照)を排気流路108に連 させ、第2の層状空気流路5(図1参照)を吸気 路に連通させるように、排気流路108および 気流露109の中間部に設置される。熱交換素 10、20の挿入後に、挿入口115を着脱可能な蓋1 15aにより塞ぐ。

 それぞれの送風機110、111を運転すると、 内空気は図示しないダクトを介して室内側 吸い込み口104から矢印Aのように吸い込まれ 、排気流路の108および熱交換素子10、20の第1 層状空気流路6を矢印Bのように通り、排気 の送風機110により室内側の吹きだし口107か 矢印Cのように室外へ排気される。

 また、図示しないダクトを介して室外側 吸い込み口105から矢印Dのように吸い込まれ 、吸気流路109および熱交換素子10、20の第2の 状空気流路7を矢印Eのように通り、吸気用 送風機111により室内側の吹きだし口106から 印Fのように吹き出され、図示しないダクト 介して室内に給気される。このとき熱交換 子10、20では排気流B(第1の空気6:図1、図9参 )と給気流E(第2の空気7:図1、図9参照)との間 仕切部材1を介して熱交換(仕切部材1が透湿 を有する場合には潜熱、顕熱を同時に交換 る全熱交換、透湿性を有しない場合には潜 交換)が行われ、排気熱を回収して冷暖房負 を軽減する。

 なお、上記の実施の形態1~4においては、 交換を行う気体として空気を例に説明した 、本発明において熱交換を行う対象は空気 限定されるものではない。また、上記の実 の形態1~4においては、第1の層状空気流路4 第2の層状空気流路5との流路の方向が直行し ている場合を例に説明したが、これらの流路 は直行していなくても良い。

 以上のように、本発明にかかる熱交換素 は、建築物の換気や自動車や列車などの移 体内の換気などを行う熱交換換気装置やな 様々な分野において使用可能である。




 
Previous Patent: R-T-B SINTERED MAGNET

Next Patent: CELL ISOLATION METHOD