CN101044368A

CN101044368A - 热交换元件及装载有该热交换元件的热交换换气装置

Info

Publication number: CN101044368A
Application number: CNA2005800357126A
Authority: CN
Inventors: 高田胜; 荒井秀元; 山脇照史; 山田靖夫; 杉山阳一
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-07-27
Filing date: 2005-07-27
Publication date: 2007-09-26
Anticipated expiration: 2025-07-27
Also published as: DE602005019776D1; EP1818642A4; JPWO2007013153A1; CA2580575A1; WO2007013153A1; CN100472168C; EP1818642A1; US20080105418A1; EP1818642B1

Abstract

一种热交换元件，其在流动于用多个构件2、3隔开的给气和排气空间4、5的两流体间进行热交换，在该热交换元件1中，利用接合剂将多个构件2、3连接，该接合剂含有挥发性有机化合物或羰基化合物，其每1g排放化学物质以总量计小于等于100μg/hr。

Description

热交换元件及装载有该热交换元件的热交换换气装置

技术领域

本发明涉及一种热交换元件及装载有该热交换元件的热交换换气装置，所述热交换元件用于建筑物及汽车等空间内的空调，在换气时在给气和排气两流体间进行热交换。

背景技术

通常，在空调领域利用的热交换换气装置中装载的热交换元件有各种各样的形状，其中，在元件自身不工作的静止型的热交换元件中，基本上与两流体正反面相接且在两流体间进行热及水分(整个热交换换气装置的情况)的交换的隔离构件、和确保在隔离构件正反面流动的两流体的流路间隔保持构件大多用粘合剂或压敏胶粘合·层叠来形成。作为这种热交换元件的结构的实例，有专利文献1等所述的直交流型、专利文献2等所述的对流型等。

在该热交换元件的两流体路径中设置鼓风机，一方面将室外空气引入元件的流路，另一方面将室内生活空间的空气引入元件的另一个路径。而且，在经过热交换元件时通过如上所述的结构进行热交换及水分交换。其结果是，由于从室外引入的新鲜的外界气体的温度及湿度接近于室内生活空间的空气引入，故可以以不影响利用者的舒适性的而进行换气。

专利文献1：特开2004-190921号公报

专利文献2：特开2004-003824号公报

但是，近年来，以节能化及建筑物的长寿命化为目的，房屋等居住空间的高气密化有所进展，另外，通过在房屋及其设备中开始更多地使用化学物质，由其挥发的有机化合物(挥发性有机化合物(VOC))的浓度成为问题。日本厚生劳动省认为对于其中给人体带来不良影响的13种物质，规定了其室内空气浓度的指针值。作为降低包含该13种物质的室内化学物质的浓度的对策，强调了调换房屋内的空气的机械换气的重要性。此时，为了最小限度地控制由换气导致的能量损失，一边在给气-排气间进行热交换，一边进行换气，可以向居住空间内引入新鲜空气的热交换换气装置，由于在确保节能性的同时可以降低居住空间的空气的挥发性有机化合物浓度，故可以有效地降低被看作问题的化合物给人体造成的影响。

发明内容

但是，为了使热交换换气装置中装载的热交换元件进行热及水分交换，通常对其结构进行设计，以使其相对于流通其中的气流具有非常大的接触面积。因此，存在的问题在于，在从热交换元件的构成材料中即使是微量排放挥发性有机化合物等化学物质时，热交换后流入居住空间的空气中的化学物质总量也会变大。

例如，在用于热交换器的热交换元件的接合剂(粘合剂、压敏胶等)中，主要使用以水为主要溶剂的乳液型接合剂，这些在干燥后会大量排放作为主剂的树脂的残留物(未反应单体)等挥发性有机化合物。它们的一部分在制造工序中附着于热交换元件及热交换换气装置自身，在使用装置时等可能会再次排放。另外，在粘合剂及压敏胶等中，有时含有用于确保低温制膜性及固化后的树脂的柔软性的增塑剂及为了调整粘度而加入的有机溶剂等，这些也在固化后排放，其结果，提高了热交换器的化学物质排放量。

作为相对于此的对策，有这样一种方法，在热交换元件的下游安装用于对居住空间的吹出口的上游部分等进行化学物质的除去、分解的处理装置(例如活性炭过滤器及分解催化剂、利用放电的分解装置等)，但存在的问题在于，为了将生活空间内的空气中的化学物质抑制在非常低的浓度，这些处理装置必然不得不做成大规模的，需要更大的空间及消费能量等。其对采用以换气节能为目的的热交换换气装置而言，不优选。

因此，作为室内化学物质的对策，在极力控制从热交换换气装置产生的化学物质的排放的基础上，优选利用从室外引入新鲜空气来降低室内化学物质浓度的方法。

本发明的目的在于，对应上述课题，提案一种热交换元件及提供一种热交换换气装置，其中，所述热交换元件极力抑制存在于空间、特别是人类及生物的居住空间内不优选的化学物质的排放；所述热交换换气装置通过在热交换换气装置中装载热交换元件，可以减少来自该装置的化学物质的排放量，更加提高利用该装置时的空间内的化学物质浓度的降低效果。

本发明的热交换元件在流动于用多个构件隔开的给气和排气的空间的两流体间进行热交换，其中，利用接合剂(粘合剂、压敏胶等)将前述多个构件连接，该接合剂含有挥发性有机化合物(VOC)或羰基化合物，其每1g排放这些化学物质以总量计为小于等于100μg/hr。其中，上述化学物质的排放量确认方法是，将对象的接合剂放入洁净的截面积2～3cm²左右的容器中进行干燥(例如，在100℃干燥5分钟左右)后，对接合剂上的空气进行抽样，用以JIS A 1901(建筑材料的挥发性有机化合物(VOC)、甲醛及其它的羰基化合物排放测定方法-小形容器法)定义的方法进行收集、分析操作，得到总挥发性有机化合物的排放速度。

本发明的热交换元件，由于构成热交换元件的多个构件利用每1g使用的接合剂，挥发性有机化合物的排放量为100μg/hr以下的接合剂接合，故可以抑制来自接合剂的化学物质的排放量，其结果，可以降低从热交换元件及装载有该热交换元件的热交换换气装置排放的化学物质的量。因此，通过利用有本发明的热交换换气装置的换气，可以进一步提高居住空间内的化学物质浓度的降低效果。

另外，在本发明中，作为构成热交换元件的多个构件的接合剂，通过使用干燥后的挥发性有机化合物的排放量少的接合剂及不含有增塑剂、有机溶剂的接合剂，可以使来自热交换元件或装载有该热交换元件的热交换换气装置的化学物质排放量变得非常少。

附图说明

图1是本发明的实施方式1中的热交换元件的斜视图。

图2是构成图1的热交换元件的单元构成构件的斜视图。

符号说明

1 热交换元件

2 隔离构件

3 间隔保持构件

4、5 流路

具体实施方式

实施方式1

图1是在本发明的热交换换气装置中装载的直交流层叠形热交换元件1的一例的斜视图。热交换元件1是将平板上的隔离构件2和波浪形的间隔保持构件3首先如图2所示进行接合，形成单元构成构件，向重叠有隔离构件2和间隔保持构件3的方向进一步层叠该单元构成构件。在进行层叠时一边使其旋转90度，一边层叠，其结果，通过间隔保持构件3形成2个直交的气体流路4、5。

在制作如图2所示的单元构成构件时，以及在将该单元构成构件进行层叠时，使用接合剂(粘合剂及压敏胶等)，其主要涂敷在间隔保持构件3的波浪形的顶部的棱线上来使用。就接合剂的涂敷方法、单元构成构件的制作方法、热交换元件的层叠方法等而言，可以使用目前公知的方法。

在此，通过使用制造包装用的片面波纹纸中所用的制造机(波纹纸制造机)形成该单元构成构件的情形，对热交换元件1中利用粘合剂的实例进行说明。对于在波纹纸制造机的衬垫使用隔离构件2、作为波纹板使用形成间隔保持构件3的材料的片材，对任意的接合剂进行粘度调整等并固定在波纹纸制造机的糊供给部，由此可以连续制作单元构成构件。而且，通过在由此构成的单元构成构件的波浪形的顶部的棱上使用辊轧机等进一步涂敷接合剂，一边使其旋转90度，一边将单元构成构件进行层叠，可以得到热交换元件1。

在如上所述的热交换元件1的制造中，作为连接隔离构件2和间隔保持构件3的接合剂，大多使用以水为主要溶剂的树脂乳液分散型的接合剂。在这些是例如粘合剂的情况下，使成为粘合基础的树脂作为微粒分散在水中，使水干燥，由此微粒化了的树脂之间进行融合、制膜固化。为了对此时接触的构件的表面凹凸浸透粘合剂树脂进行固化，是显现粘合效果的类型的粘合剂。为了满足与被粘合材料的相容性、耐水性的有无、粘度的大小其他要求的物性，这些粘合剂有各种各样的种类。在对这些粘合剂进行大致区分，主要使用的粘合剂有：醋酸乙烯酯树脂类乳液粘合剂、丙烯酸树脂类乳液粘合剂、醋酸乙烯酯-丙烯酸酯共聚树脂乳液类粘合剂、乙烯-醋酸乙烯酯共聚树脂(EVA)乳液类粘合剂等。而且还有将这些不同***的树脂混合的粘合剂等。

另外，压敏胶也与粘合剂同样，大多使用以水为主要溶剂的乳液型的压敏胶，作为主要使用的压敏胶，使用环氧类、合成橡胶类、聚氨酯类、丙烯酸类、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)类、硅氧烷类等压敏胶。

但是，如上所述，有时在这些接合剂中含有成为主要成分的树脂的无意图的残留物。所谓其残留物，例如，在得到树脂时使单体聚合得到聚合物，但此时不发生反应残留的残留单体及分解生成物(例如醋酸乙烯酯树脂及作为得到乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)树脂时的残留单体的醋酸乙烯酯单体、作为分解生成物的醋酸、乙醛)等。这些包含挥发性有机化合物(一般定义为沸点在50～260℃的范围的有机化合物。另外，在JIS A 1901中定义为用气相色谱仪在正己烷～正十六烷的范围内具有峰值的有机化合物)及比其沸点低的成分。这些成分的收集·测定方法的一例在JIS A 1901中有详细规定。

另外，为了使乳液分散型粘合剂及压敏胶在制膜固化时助长制膜、或维持固化后的树脂的柔软性，有时引入作为增塑剂等的邻苯二甲酸正丁酯(DBP)及邻苯二甲酸二-2-乙基己酯(DOP)等邻苯二甲酸酯类。这些虽然没有被区分为沸点比较高的挥发性有机化合物的物质，但对邻苯二甲酸类化合物、特别是上述DBP及DOP而言，也是厚生劳动省规定有室内浓度标准值的物质，应该降低空气中的浓度。

另外，在以水为主要溶剂的乳液分散型的粘合剂中，有时一部分是为了调整粘度等而使用甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯等有机溶剂等。其结果，这些增塑剂及有机溶剂等水性乳液类粘合剂中加入的化学物质是粘合剂干燥时排放的化学物质的大部分。因此，优选使用不含有这些的粘合剂。对这些有机溶剂而言由于其沸点比较低，故其大部分在制膜固化时排放，但一部分残留在树脂内。

而且，在热交换换气装置中，有些在高湿度条件下等使用。在这些条件下应用的热交换元件等的情况，隔离构件2、间隔保持构件3等为了防止由吸水造成的损失、以及为了确保接合剂的长期可靠性而谋求耐水性。因此，如通常的接合剂那样，在含有增塑剂等的基础上，为了提高一部分接合剂的耐水性，有时在接合剂固化时加入甲醛等作为使分子链之间交联的交联剂。虽然甲醛没有包括在沸点非常低(沸点-19度左右)的挥发性有机化合物中，但怀疑其为引起致病建筑综合症等的原因物质，厚生劳动省也与乙醛一同设定有室内空气浓度的指针值。

如上所述的溶剂及含有化学物质，不仅在制膜固化后残留在接合剂中排放，而且在加工热交换元件时在干燥·固化工序排放，此时，再次吸附于隔离构件2及间隔保持构件3，在加工成制品后，也有在使用时气流流通元件内再次排放等的情况。因此，优选尽可能使用不含有这些化学物质的接合剂。

近几年，在水性乳液分散型粘合剂中，正在进行以减少残留单体的树脂为特征的、例如不使用添加增塑剂等化学物质而显现与现有的粘合剂相同的功能的粘合剂、不使用有机溶剂的粘合剂的接合剂的开发。其主要的实例见于专利3299920号公报、特开2004-155997号公报、特开2001-152116号公报、特开2002-179719号公报、特开2003-171639号公报。这些粘合剂不含有可能排放的化学物质作为主要成分，因此，干燥时及干燥后几乎没有化学物质的排放。

在构成热交换元件的构件的接合中，通过使用如上所述的粘合剂作为热交换元件的接合剂，与挥发性有机化合物、增塑剂、有机溶剂等化学物质有关的存在于接合剂内部的排放的化学物质及可以再次吸附于热交换元件有排放可能性的化学物质与现有的相比大大减少。因此，在引入了这样的热交换元件的热交换换气装置中，由于可以进一步减低排放于从室外引入的新鲜空气中的化学物质的量，故与现有产品相比，可以进一步提高热交换换气装置的化学物质的室内浓度降低效果。另外，由于挥发性有机化合物及增塑剂、有机溶剂大多分别具有臭气，故作为次要效果还可以期待通过抑制它们的排放量来减低使用时来自装置的臭气。

作为将本发明中使用的接合剂用于上述加工工序时的注意点，在波纹纸制造机及辊轧机等设备中投入符合本发明内容的接合剂时，在此之前使用有不符合本发明使用的接合剂的条件的接合剂(大量排放挥发性有机化合物的接合剂及含有增塑剂、有机溶剂等的粘合剂或压敏胶)时，有时化学物质混合而污染，来自作成的热交换元件的化学物质的排放变得非常大。为了防止这样的污染，必须在对设备内接触接合剂的部分进行严格清扫后，使用本发明中使用的接合剂。

在隔离构件2及间隔保持构件3中，根据热交换元件1的目的·用途可以使用各种各样的构件。例如，在全热交换元件的场合，由于隔离构件2要求透湿性，故一般来讲使用利用各种各样的树脂及药液对纸施行改善透湿性及伸缩性的特殊处理的特殊加工纸、将改善了透湿性的树脂单体及其树脂接合·熔敷在无纺布等用于加固强度的基材上的片材等。在显热交换元件的场合，由于没有那种性能要求，故材料的范围更加广泛，除了纸以外，有时也使用树脂膜及薄的金属板(金属膜)。另外，由于间隔保持构件3承担保持隔离构件2间的间隔的作用，故使用利用树脂等对纸进行过特殊加工以使其伸缩性变小的物质、树脂膜及将其接合·熔敷在无纺布等用于加固强度的基材上的物质、将树脂成型品、金属、金属薄膜粘合在纸等上的物质等广泛的原材料。

由于构成热交换元件1的这些隔离构件2及间隔保持构件3都与空气有非常大的接触面积，故优选其自身也尽可能选择化学物质的排放量少的原材料使用。但是，对例如纸等天然成分而言，由于起初有时也含有一部分挥发性有机化合物，故有时也难以准备完全不含有挥发性有机化合物的物质作为材料。另外，隔离构件2及间隔保持构件3加工成片材状后成为卷绕而成的辊的形态及切断了的矩形的片材的形态，但由于在该加工时大多充分与周围空气和比较高的高温状态相互接触，故有时会达到化学物质等完全挥发·排放的状态或与其接近的状态。

实施例

作为本发明的热交换元件1的实施例，隔离构件2及间隔保持构件3使用将无机类药剂进行配方的特殊加工纸，作为接合剂，使用在醋酸乙烯酯树脂类的水性乳液中引入一部分乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)树脂乳液显现同等性能的、进行过残留单体的降低处理的粘合剂，替代加入上述增塑剂，得到用前述方法制作的热交换元件1。

另一方面，作为比较例，使用与实施例相同的隔离构件及间隔保持构件，仅粘合剂用含有增塑剂的醋酸乙烯酯树脂类的水性乳液粘合剂，其中由JIS A 1901定义的总挥发性有机化合物的排放量，利用以JIS A 1901为标准的测定法测得的每1g粘合剂约为500μg/hr左右，得到用上述方法制作的热交换元件。而且，将上述实施例和上述比较例的热交换元件分别装载在相同种类的热交换换气装置上，测定装置自身的化学物质的排放量进行比较。将其结果示于表1。

[表1]

粘合剂的化学物质排放量(每1g粘合剂)	使用有热交换换气装置时的化学物质排放量
粘合剂的化学物质排放量(每1g粘合剂)	使用有热交换换气装置时的化学物质排放量	检测界限以下	8.7×10²μg/hr
约500μg/hr	6.1×10⁴μg/hr	检测界限以下	8.7×10²μg/hr

由表1可知：粘合剂的化学物质的排放给热交换元件及热交换换气装置的化学物质排放量带来影响。另外，对这些数据进行了研究，结果可知：例如，为了满足作为目前厚生劳动省的总挥发性有机化合物量的暂定目标值的房间内空气的总挥发性有机化合物浓度400μg/m³，也因热交换元件的大小及使用热交换换气装置的空间的大小等而异，但一般情况下，优选来自粘合剂的化学物质的排放量以每1g粘合剂进行换算大致为50～100μg/hr以下。因此，通过在将构成热交换元件1的隔离构件2和间隔保持构件3进行接合的粘合剂中使用该量以下的排放量的物质，可以对利用装载有热交换元件1的热交换换气装置的人提供舒适的环境。

而且，作为包含隔离构件2、间隔保持构件3及将它们接合的粘合剂的热交换元件1整体，优选每1g挥发性有机化合物或羰基化合物的排放量以总量计排放小于等于100μg/hr。

工业上利用的可能性

只要是在构成构件的连接中采用接合剂的热交换换气装置，不管是哪种形态都可以应用本发明，其效果可以期待。

另外，本发明的热交换换气装置除了用于建筑物内的房间换气以外，还可以在汽车和火车等移动体内的换气等各种各样的空间使用。

Claims

1.一种热交换元件，其在流动于用多个构件隔开的给气和排气的空间的两流体间进行热交换，其特征在于，利用接合剂将前述多个构件接合，该接合剂含有挥发性有机化合物或羰基化合物，每1g接合剂排放这些化学物质以总量计小于等于100μg/hr。

2.一种热交换元件，其在流动于用多个构件隔开的给气和排气的空间的两流体间进行热交换，其特征在于，利用不含有增塑剂的接合剂将前述多个构件接合。

3.一种热交换元件，其在流动于用多个构件隔开的给气和排气的空间的两流体间进行热交换，其特征在于，利用不含有有机溶剂的接合剂将前述多个构件接合。

4.如权利要求1所述的热交换元件，其特征在于，前述接合剂不含有增塑剂及有机溶剂。

5.如权利要求1～4中任一项所述的热交换元件，其中，上述接合剂是以水为主要溶剂的树脂乳液分散型粘合剂，是将醋酸乙烯酯树脂类乳液粘合剂、丙烯酸树脂类乳液粘合剂、醋酸乙烯酯-丙烯酸酯共聚树脂乳液类粘合剂、乙烯-醋酸乙烯酯共聚树脂(EVA)乳液类粘合剂、聚氨酯类粘合剂中的一个或多个混合或进一步聚合得到的粘合剂。

6.如权利要求1～4中任一项所述的热交换元件，其中，上述接合剂是以水为主要溶剂的树脂乳液型压敏胶，是将环氧树脂类压敏胶、合成橡胶类压敏胶、聚氨酯类压敏胶、丙烯酸树脂类压敏胶、乙烯-醋酸乙烯酯共聚树脂(EVA)类压敏胶、硅氧烷类压敏胶中的一个或多个混合或进一步聚合得到的压敏胶。

7.如权利要求1～6中任一项所述的热交换元件，其特征在于，前述接合剂具备耐水性。

8.如权利要求1～7中任一项所述的热交换元件，其特征在于，作为含有前述构件和前述接合剂的元件整体，每1g排放挥发性有机化合物或羰基化合物以总量计小于等于100μg/hr。

9.一种热交换换气装置，其特征在于，其是装载权利要求1～8中任一项所述的热交换元件而成的。