JP2014020649A - 全熱交換素子および全熱交換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来に比して全熱交換の性能高め、かつ気流漏れが少ない高品質の全熱交換素子を得ること。
【解決手段】仕切板１１と、積層方向に隣接する他の仕切板１１との間隔を保持し、仕切板１１の両面での流路が互いに直交するように仕切板１１の両面に設けられるリブ２１〜２３，３１〜３３と、を有する単位素子１０を、他の単位素子１０に対して９０度回転させて積層方向に複数積層した全熱交換素子１で、単位素子を同じ形状の第１区画〜第４区画に分割し、第１区画と第２区画に設けられるリブの形状は、仕切板１１の面内方向に１８０度回転させるとそれぞれ第３区画と第４区画に一致し、第１区画と第３区画に設けられるリブの形状は、第２区画および第４区画とは異なり、積層方向に隣接する単位素子１０間に形成される流路に、流路の延在方向に沿って、仕切板１１の両面に、所定の長さの飛びリブ２３と接続飛びリブ３３が所定の間隔で複数配置される。
【選択図】図１

Description

この発明は、全熱交換素子および全熱交換装置に関するものである。

室内の空調の冷暖房効率の損失を抑えた換気方法として、給気流と排気流との間で熱交換を行わせる換気方法がある。熱交換の効率を向上させるためには、給気流と排気流との間で温度（顕熱）とともに湿度（潜熱）の交換も同時に行う全熱交換が有効である。

全熱交換を行う全熱交換素子では、給気流路と排気流路とが、仕切板を挟んで互いに独立した流路として形成される。給気流路を流れる給気流と、排気流路を流れる排気流との間で全熱交換が行われるため、全熱交換素子を備える全熱交換装置で室内の空気を換気することによって、室内の空調の冷暖房時に使用したエネルギ、また除加湿で使用したエネルギの損失を抑えることができる。

たとえば、特許文献１には、仕切板の表裏両面にリブを成型し、それぞれの面のリブが直交する構造を備える全熱交換素子が開示されている。また、特許文献２には、枠リブよりも短い間隔リブを仕切板の裏表両面に備える全熱交換素子が開示されている。

特開平３−２８６９９５号公報 特開平８−８２４９５号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、間隔保持リブが、間隔保持リブの延在方向の仕切板の寸法と同じ長さで連続して繋がっているため、仕切板の伝熱面積を大きく減らし、全熱交換素子の性能が低くなるという問題点があった。

特許文献２に開示された技術では、リブを成型した後に仕切板を貼付ける工程が必要であるため、製造工程が多くなり、生産性が低いという問題点があった。また、仕切板貼付け工程において、仕切板と成型樹脂の接着を行うため、接着時に仕切板が撓み作業性が悪く、さらに接着部に隙間が生じ気流が漏れてしまうという問題点もあった。

この発明は、上記に鑑みてなされたもので、従来に比して全熱交換の性能高め、かつ気流漏れが少ない高品質の全熱交換素子およびこれを用いた全熱交換装置を得ることを目的とする。

上記目的を達成するため、この発明にかかる全熱交換素子は、仕切板と、前記仕切板に垂直な積層方向に隣接する他の仕切板との間隔を保持し、前記仕切板の両面での流路が互いに直交するように前記仕切板の両面に設けられる樹脂製のリブと、を有する単位素子を、他の単位素子に対して前記仕切板の面内方向に９０度回転させながら前記積層方向に複数積層してなる全熱交換素子であって、前記単位素子を同じ形状の４つの区画に分割し、そのうちの１つの区画から時計回りに順に第１区画、第２区画、第３区画および第４区画とした場合に、前記第１区画と前記第２区画に設けられる前記リブの形状は、前記仕切板の面内方向に１８０度回転させるとそれぞれ前記第３区画と前記第４区画に一致し、前記第１区画と前記第３区画に設けられる前記リブの形状は、前記第２区画および前記第４区画とは異なり、前記積層方向に隣接する前記単位素子間に形成される前記流路に、前記流路の延在方向に沿って、前記仕切板の両面に、所定の長さの飛びリブが所定の間隔で複数配置されることを特徴とする。

この発明によれば、所定の長さの飛びリブを流路に設けたので、仕切板とリブの接触面積を減らし、伝熱面積を大きくとることができるため、全熱交換の性能を従来に比して高めることができるという効果を有する。また、仕切板と樹脂製のリブとを有する単位素子としたので、気流漏れが少ない高品質の全熱交換素子とすることができるという効果を有する。さらに、単位素子を同じ形状の４つの区画に分割し、第１区画と第２区画に設けられるリブの形状は、仕切板の面内方向に１８０度回転させるとそれぞれ第３区画と第４区画に一致し、第１区画と第３区画に設けられるリブの形状は、第２区画および第４区画とは異なるようにしたので、１種類の単位素子で、全熱交換素子を構成することができ、全熱交換素子の製造コストを下げることができるという効果も有する。

図１は、実施の形態による全熱交換素子を複数積層させた状態の概略構成を示す斜視図である。 図２は、全熱交換素子を構成する単位素子の構成の一例を模式的に示す斜視図である。 図３は、図２の単位素子の表面側の平面図である。 図４は、図２の単位素子の裏面側の平面図である。 図５は、単位素子の表面側に形成されるリブと、面内で９０度回転させた全熱交換素子の裏面側に形成されるリブと、を重ねて表示した図である。 図６は、単位素子の表面側に形成されるリブと裏面側に形成されるリブの位置関係を示す図である。 図７は、単位素子を区画分けした図である。 図８は、単位素子を積層させた場合の隣接する単位素子間の流路に形成される飛びリブと接続飛びリブの配置間隔を示す図である。 図９は、単位素子の表裏両面に形成されるリブの接続状態を模式的に示す断面図である。 図１０は、実施の形態による全熱交換素子を構成する単位素子の他の構成例を示す上面図である。 図１１は、図１０を区画分けした図である。 図１２は、実施の形態による全熱交換素子を適用した全熱交換装置の概略構成を示す図である。

以下に添付図面を参照して、この発明の実施の形態にかかる全熱交換素子および全熱交換装置を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、実施の形態による全熱交換素子を複数積層させた状態の概略構成を示す斜視図であり、図２は、全熱交換素子を構成する単位素子の構成の一例を模式的に示す斜視図であり、図３は、図２の単位素子の表面側の平面図であり、図４は、図２の単位素子の裏面側の平面図である。また、図５は、単位素子の表面側に形成されるリブと、面内で９０度回転させた全熱交換素子の裏面側に形成されるリブと、を重ねて表示した図である。図６は、単位素子の表面側に形成されるリブと裏面側に形成されるリブの位置関係を示す図であり、図７は、単位素子を区画分けした図である。図８は、単位素子を積層させた場合の隣接する単位素子間の流路に形成される飛びリブと接続飛びリブの配置間隔を示す図であり、図９は、単位素子の表裏両面に形成されるリブの接続状態を模式的に示す断面図である。なお、この実施の形態では、図２に示されるように、矩形状の単位素子の互いに直交する２つの辺の延在方向をそれぞれＸ方向とＹ方向とし、これらの２つの方向に垂直な方向をＺ方向とする。すなわち、後述するように、単位素子のＺ方向正側（表面側）のリブの延在方向をＹ方向とし、Ｚ方向負側（裏面側）のリブの延在方向をＸ方向とする。

この実施の形態の全熱交換素子１は、第１の方向の第１の空気流路（第１の流路）２と、第１の空気流路（第１の流路）２と直交する第２の方向の第２の空気流路（第２の流路）３とが、Ｚ方向に交互に形成されるように、単位素子１０がＺ方向に複数積層された構造を有する。

単位素子１０は、略正方形の板状の仕切板１１のＺ方向正側の第１の面（以下、表面という）１２と、表面１２に対向する第２の面（以下、裏面という）１３と、で表面１２と裏面１３に形成される流路が交差するようにリブ２１〜２３，３１〜３３を有する。単位素子１０で見た場合には、表面１２側には気流がＹ方向に流れるようにリブ２１〜２３が設けられ、裏面１３側には気流がＸ方向に流れるようにリブ３１〜３３が設けられる。

単位素子１０（仕切板１１）の表面１２には、図２と図３に示されるように、封止リブ２１と、保持リブ２２と、飛びリブ２３と、が設けられる。

封止リブ２１は、仕切板１１の表面１２で、Ｙ方向へガスを流す流路Ｐ１を形成するとともに、Ｙ方向に流れるガスの気流漏れを塞ぐように、仕切板１１の表面１２のＸ方向両端部に設けられ、Ｙ方向に延在する２列のリブによって構成される。

保持リブ２２は、仕切板１１の表面１２のＸ方向の中央付近に、封止リブ２１と同じＹ方向に延在し、流路Ｐ１の積層方向の間隔を保持するように設けられる。保持リブ２２は、仕切板１１のＹ方向の長さの略半分の長さを有する２本のリブ２２ａ，２２ｂによって構成される。ここでは、２本のリブ２２ａ，２２ｂは一直線上に配置されるのではなく、Ｘ方向にリブ２２ａ，２２ｂの太さ分ずらして配置され、Ｙ方向の中央部付近に間隙（嵌合部）２２ｃを有している。

飛びリブ２３は、封止リブ２１および保持リブ２２と同じＹ方向に延在し、封止リブ２１と保持リブ２２との間に複数の列（この例では３列）で配置される。飛びリブ２３は、仕切板１１の伸びによる流路Ｐ１の閉塞を抑制し、かつ伝熱面積をより大きく保つために、流れ方向（Ｙ方向）に細切れに複数設けられる。すなわち、封止リブ２１と保持リブ２２との間の流路Ｐ１に設けられるＹ方向に延在する複数列のリブにおいて、各列のリブにＹ方向に所定の間隔で間隙が設けられる構造となっている。

単位素子１０（仕切板１１）の裏面１３には、図４に示されるように、接続封止リブ３１と、接続保持リブ３２と、接続飛びリブ３３と、が設けられる。

接続封止リブ３１は、仕切板１１の裏面１３で、Ｘ方向へガスを流す流路Ｐ２を形成するとともに、Ｘ方向に流れるガスの気流漏れを塞ぐように、仕切板１１の裏面１３のＹ方向端部に設けられる。接続封止リブ３１は、表面１２の流路Ｐ１と直交するＸ方向に延在する２列のリブによって構成される。また、接続封止リブ３１は、図６や図９に示されるように、その端部で仕切板１１を貫通し、表面１２に形成される封止リブ２１と接続される。

接続保持リブ３２は、仕切板１１の裏面１３のＹ方向の中央付近に、接続封止リブ３１と同じＸ方向に延在し、流路Ｐ２の積層方向の間隔と構造強度を保持するように設けられる。接続保持リブ３２は、仕切板１１のＸ方向の長さに略等しい長さのＸ方向に延在する１本のリブによって構成される。ただし、Ｘ方向の中央付近で、Ｙ方向の位置がリブの１本分の太さだけずれて配置されている。より具体的には、仕切板１１のＸ方向の長さの略半分の長さを有する２本のリブ３２ａ，３２ｂが、Ｙ方向の中央付近に、リブ３２ａ，３２ｂの太さ分だけずらしてＸ方向に延在して配置され、仕切板１１中央部付近で２つのリブ３２ａ，３２ｂの一方の端部が接続部３２ｃによって接続される構造を有している。接続保持リブ３２は、図６や図９に示されるように、仕切板１１の中央付近で仕切板１１を貫通して保持リブ２２と接続され、その端部で仕切板１１を貫通して封止リブ２１と接続される。

接続飛びリブ３３は、接続封止リブ３１および接続保持リブ３２と同じＸ方向に延在し、接続封止リブ３１と接続保持リブ３２との間に複数の列（この例では３列）で配置される。接続飛びリブ３３は、仕切板１１の伸びによる流路Ｐ２の閉塞を抑制し、かつ伝熱面積をより大きく保つために、流れ方向（Ｘ方向）に細切れに複数設けられる。すなわち、接続封止リブ３１と接続保持リブ３２との間の流路Ｐ２に設けられるＸ方向に延在する複数列のリブにおいて、各列のリブにＸ方向に所定の間隔で間隙が設けられる構造となっている。接続飛びリブ３３のＸ方向の両端部は、図６や図９に示されるように、仕切板１１を貫通して表面１２側に配置される飛びリブ２３、封止リブ２１または保持リブ２２と接続される。

以上のように、裏面１３のリブが表面１２のリブと仕切板１１を貫通して接続されるようにすることで、後述するようにリブを形成する際に、１回の樹脂の注入で全てのリブを一体的に成形することが可能になる。

ここで、飛びリブ２３と接続飛びリブ３３の長さは、仕切板１１の伸びによる風路閉塞の抑制と、伝熱面積の確保と、樹脂成形時の飛びリブ２３と接続飛びリブ３３への樹脂流動性確保の観点と、から、単位素子１０の一辺長さの１／１６以上、１／６以下とすることが望ましい。

このような構成を有する単位素子１０を、Ｚ方向に順次積層させる。このとき、ある単位素子１０の表面１２に、Ｚ方向に隣接する他の単位素子１０の裏面１３が対向するとともに、他の単位素子１０がある単位素子１０に対してＸＹ面内で９０度回転した配置となるように、単位素子１０を積層させて、全熱交換素子１を形成する。

このようにＺ方向に積層させると、ある単位素子１０の表面１２の流路Ｐ１の方向と、他の単位素子１０の裏面１３の流路Ｐ２の方向とが一致し、１つの流路Ｐを形成する。そして、Ｚ方向に積層させた単位素子１０間の流路Ｐに形成されるリブは図５に示されるように配置される。この図５では、便宜上、表面１２に形成されるリブ２１〜２３と、裏面１３に形成されるリブ３１〜３３と、が区別可能なように、裏面１３に形成されるリブ３１〜３３にハッチングを付している。

この図５に示されるように、ある単位素子１０の表面１２に形成される流路Ｐ１と、Ｚ方向に隣接する他の単位素子１０の裏面１３に形成される流路Ｐ２と、が重なることによって形成される流路Ｐでは、ある単位素子１０のＹ方向に延在する封止リブ２１と、他の単位素子１０のＸ方向に延在する接続封止リブ３１とが、延在方向が一致するように配置される。ある単位素子１０の表面１２を基準にすると（以下も同様）、ある単位素子１０のＸ方向の両端に、封止リブ２１と接続封止リブ３１は配置される。このとき、ある単位素子１０の表面１２の２列の封止リブ２１と他の単位素子１０の裏面１３の２列の接続封止リブ３１とは、それぞれの凹部に一方のリブが嵌め込まれた構造となり、Ｚ方向に隣接する単位素子１０間が固定される。これによって、４本のＹ方向に延在するリブが一塊になって、封止リブとして仕切板１１のＸ方向の端部を支持することになる。

また、Ｚ方向に隣接する２つの単位素子１０によって形成される流路Ｐでは、保持リブ２２と接続保持リブ３２が、仕切板１１のＸ方向の中央にＹ方向に延在するように配置される。具体的には、ある単位素子１０の表面１２の中央部に間隙２２ｃを有するように配置される保持リブ２２と、他の単位素子１０の裏面１３の接続保持リブ３２とが、一体化され、１本のＹ方向に延在する保持リブが形成される。このとき、接続保持リブ３２のＹ方向中央部付近の接続部３２ｃが、保持リブ２２の間隙２２ｃに嵌め込まれる。これによって、２本のＹ方向に延在するリブが一塊となって、保持リブとして仕切板１１のＸ方向の中央部を支持することになる。

このように、接続保持リブ３２と保持リブ２２とが嵌め合わされる構造としているため、たとえば積層する際に、ある単位素子１０に対して、他の単位素子１０をＸＹ面内で９０度回転しなかった場合には、接続保持リブ３２の一部と保持リブ２２の一部とが干渉してしまうことになるので、積層方法を間違えていることを認識しやすくすることができる。また、積層時にはある単位素子１０の表面１２中央の間隙２２ｃと他の単位素子１０の裏面１３中央の接続部３２ｃとの嵌合によって位置決めをすることで、単位素子１０間の積層ズレを防止することができる。

これらの一体化された封止リブと一体化された保持リブとの間に、流路Ｐが形成され、そこに、ある単位素子１０の表面１２の飛びリブ２３と他の単位素子１０の裏面１３の接続飛びリブ３３とが、互いに同列内の同軸上で隙間となった部分を補填し、流路Ｐ内の飛びリブ２３と接続飛びリブ３３は規則正しく互い違いの配置となる。これによって、一体化された封止リブと一体化された保持リブとの間に、Ｙ方向に所定の間隔で配置される一列の飛びリブが、３列形成されることになる。このように飛びリブ２３と接続飛びリブ３３が流れ方向に同一軸上に揃って配置されるため、また、飛びリブ２３と接続飛びリブ３３で形成された風路は、リブが細切れになっているため、リブによる気流の摩擦抵抗を小さくでき、各風路を低圧力損失となる形状に形成することができる。さらに、この場合には、ある単位素子１０の飛びリブ２３は、流路Ｐ内に構成される飛びリブ２３と接続飛びリブ３３の合計の約半数を占めることになる。

このようにして形成される流路Ｐは、その向きによって、図１に示される第１の流路２になったり、第２の流路３になったりする。

ここで、単位素子１０の表面１２と裏面１３に形成されるリブの配置について、図６と図７を参照しながら説明する。図６は、１枚の単位素子１０の構成の一例を表面側から見た図であり、図７は、図６を区画分けした図である。図６では、裏面側に設けられるリブに、ハッチングを付している。

図７に示されるように、単位素子１０の中心を通りＸ方向に延在する直線と、単位素子１０の中心を通りＹ方向に延在する直線とによって、単位素子１０を４つの区画Ａ〜Ｄに分割する。ここでは、４つに分割した領域の１つを区画Ａとし、そこから時計回りに区画Ｂ、区画Ｃ、区画Ｄとしている。

この実施の形態では、区画ＡをＸＹ面内で１８０度回転させると、区画Ｃと同じ形状となる。同様に区画ＢをＸＹ平面内で１８０度回転させると、区画Ｄと同じ形状となる。つまり、区画Ａ，Ｂは、それぞれ区画Ｃ，Ｄと回転対称の構造を有している。

また、区画Ａと区画Ｂ（同様に区画Ｃと区画Ｄ）とは、それぞれ異なる形状を有している。たとえば、区画ＡをＸＹ面内で９０度回転させてＢに重ねると、図５（積層した際に形成される流路Ｐを上面から投影した図）で示すように、流れ方向と並行するように、飛びリブ２３と接続飛びリブ３３とが流路Ｐを形成する。このとき、上記したように、飛びリブ２３と接続飛びリブ３３とは干渉せず、仕切板１１の表面１２を基準としたときに、Ｙ方向に隣接して配置される飛びリブ２３と飛びリブ２３の間に接続飛びリブ３３が配置され、またはＹ方向に隣接して配置される接続飛びリブ３３と接続飛びリブ３３の間に飛びリブ２３が配置される。さらに、配置された飛びリブ２３と接続飛びリブ３３は、封止リブ２１，３１と保持リブ２２，３２との間の流路Ｐに、規則正しく互い違いに配置される。

このように、同じ形状の単位素子１０を９０度回転して積層するだけで全熱交換素子１が得られるため、生産性が高い。また、９０度回転をせずに積層を試みると、上記したようにリブが干渉するため、誤積層防止となる。

また、図８に示されるように、たとえば仕切板１１の表面の流路Ｐにおいて、飛びリブ２３と接続飛びリブ３３とが同軸上に形成される位置で、リブ間の仕切板１１がフリーになっている流れ方向のスパン（間隔）は、どの位置でも概略同一のαである。さらに、たとえば仕切板１１の裏面の流路Ｐにおいて、飛びリブ２３と接続飛びリブ３３とが同軸上に形成される位置で、リブ間の仕切板１１がフリーになっている流れ方向のスパン（間隔）は、どの位置でも概略同一のβである。このように、流れ方向に沿って、均一にリブの間隔を設けることで、仕切板１１の撓みを効率よく抑制することができる。

ここで、仕切板１１として、気体遮蔽性があり透湿性のある、たとえば透湿樹脂と不織布などの基材を貼合わせた複合膜、叩解度を上げたパルプ繊維を用いてすいた紙に、潮解性の吸湿塩（たとえば、塩化リチウムや塩化カルシウムなど）を塗布したシート状の特殊加工紙などを用いることができる。

また、封止リブ２１、保持リブ２２、飛びリブ２３、接続封止リブ３１、接続保持リブ３２および接続飛びリブ３３は、一体成形された樹脂によって構成され、仕切板１１に設けられる。

つぎに、このような単位素子１０の作製方法について説明する。単位素子１０の表面・裏面の形状をキャビティ・コアにそれぞれ掘り込んである成形金型を用意する。この成形金型に仕切板１１を挟み成形することで単位素子１０の形状が得られる。このとき、成形樹脂は、たとえば図９に示されるように、仕切板１１の表面に設けられた位置決め機構を構成する間隙２２ｃの位置からゲートで注入する。注入された樹脂は保持リブ２２、接続保持リブ３２を単位素子１０の外側に向かって放射状に流れる。保持リブ２２を流れる樹脂は、仕切板１１を破って途中に存在する接続飛びリブ３３に流れ込み、ついで飛びリブ２３と伝って（場合によってはさらに接続飛びリブ３３、飛びリブ２３を何度か繰返し伝って）最終的に再外側の接続封止リブ３１に流れる。

また同様に、ゲートから注入された樹脂は接続保持リブ３２を流れ、仕切板１１を破って途中にある飛びリブ２３に流れ込み、ついで接続飛びリブ３３と伝って（場合によってはさらに飛びリブ２３、接続飛びリブ３３を何度か繰返し伝って）最終的に再外側の封止リブ２１に流れる。

その後、樹脂を固化させることで、図９に示されるように、封止リブ２１、保持リブ２２、飛びリブ２３、接続封止リブ３１、接続保持リブ３２および接続飛びリブ３３が一体的に仕切板１１の両面に形成された単位素子１０が形成される。このように、樹脂が仕切板１１を破りながら縫うように流れていくので、特に破られた箇所については、樹脂と仕切板１１の接合強度が非常に強く、環境ストレス耐力を得ることができる。

そして、作製された単位素子１０を、表面のリブの延在方向が、下に配置された単位素子１０の表面のリブの延在方向に対して９０度回転するように、Ｚ方向に配置する。このとき、下に配置された単位素子１０の表面の保持リブ２２の間隙２２ｃに、上に配置される単位素子１０の裏面の接続保持リブ３２の接続部３２ｃが嵌るように重ね合わせる。この処理を単位素子１０を所定の数重ねるまで行うことによって、全熱交換素子１が形成される。

なお、保持リブ２２、接続保持リブ３２を増やすことで、単位素子１０の強度を増すことができる。図１０は、実施の形態による全熱交換素子を構成する単位素子の他の構成例を示す上面図であり、図１１は、図１０を区画分けした図である。この例では、一対の封止リブ（封止リブ２１と接続封止リブ３１とが一体化された封止リブ）間に、３本の保持リブを配置し、隣接する封止リブと保持リブとの間、または隣接する保持リブの間に、それぞれ３列の飛びリブ２３および接続飛びリブ３３を配置している。

この場合でも、図１１の区画ＡをＸＹ面内で１８０度回転すると区画Ｃと一致し、区画ＢをＸＹ面内で１８０度回転すると区画Ｄと一致し、区画Ａと区画Ｂ（区画Ｃと区画Ｄ）とが一致しないように、保持リブ２２、飛びリブ２３、接続保持リブ３２および接続飛びリブ３３が配置される。この例では、各区画Ａ〜Ｄは、それぞれさらに小区画Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４，Ｃ１〜Ｃ４，Ｄ１〜Ｄ４に区分される。その結果、単位素子１０は、１６個の小区画に区分されることになる。

各区画Ａ〜Ｄに属する小区画は、全て同じリブの配置を有している。すなわち、区画Ａを構成する小区画Ａ１〜Ａ４は、全て同じリブの配置を有しており、区画Ｂを構成する小区画Ｂ１〜Ｂ４は、全て同じリブの配置を有しており、区画Ｃを構成する小区画Ｃ１〜Ｃ４は、全て同じリブの配置を有しており、区画Ｄを構成する小区画Ｄ１〜Ｄ４は、全て同じリブの配置を有している。その結果、領域Ａと領域Ｃは回転対称の形状となり、領域Ｂと領域Ｄは回転対称の形状となる。

このように、単位素子１０の分割数を増加させても、仕切板１１を４分割した区画Ａ〜Ｄについて、上記した規則で配置を行うことによって、上記と同一の効果を得ることができる。一般的に、単位素子１０に形成する封止リブ２１，３１と保持リブ２２，３２との間の流路、または保持リブ２２，３２間の流路の数をｍとすると、小区画の数Ｎは、次式（１）で示される。
Ｎ＝ｍ² ・・・（１）

このような形状を取ることで、生産性が高く、また仕切板１１の伸びを抑制しつつ性能が高い全熱交換素子１を得ることができる。なお、上記した説明では、単位素子１０は、正方形の形状の仕切板１１によって構成されているが、これに限定されるものではなく、上記した実施の形態の特徴を有するものであれば、矩形状の仕切板によって構成されていてもよい。また、上記した例では、仕切板１１の中心を通り、各辺に平行な直線によって各区画に分割していたが、仕切板１１を４等分することができ、１８０度回転させて同じ形状となるものであれば、分割の仕方は特に問われない。

つぎに、実施の形態による全熱交換素子１を適用した全熱交換装置について説明する。図１２は、実施の形態による全熱交換素子を適用した全熱交換装置の概略構成を示す図である。

全熱交換装置１００の内部には、上記した全熱交換素子１が収容される。全熱交換装置１００の内部には、室外の空気を室内に給気するための給気流路１０２が、全熱交換素子１の第１の空気流路２を含めて形成される。また、全熱交換装置１００の内部には、室内の空気を室外に排気するための排気流路１０３が、全熱交換素子１の第２の空気流路３を含めて構成される。給気流路１０２には、室外から室内に向けた空気の流れを発生させる給気送風機１１０が設けられる。すなわち、給気送風機１１０は、室外から給気流路１０２（第１の流路２）を介して室内へ向かう気流を第１の気流１０６として発生させる。排気流路１０３には、室内から室外に向けた空気の流れを発生させる排気送風機１２０が設けられる。すなわち、排気送風機１２０は、室内から排気流路１０３（第２の流路３）を介して室外へ向かう気流を第２の気流１０７として発生させる。

全熱交換装置１００が運転されると、給気送風機１１０と排気送風機１２０とが作動する。これにより、たとえば冷たくて乾燥した室外の空気が給気流（第１の気流１０６）として給気流路１０２に通され、暖かくて湿気の高い室内の空気が排気流（第２の気流１０７）として排気流路１０３に通される。給気流および排気流の各気流（２種の気流）が、全熱交換素子１の仕切板１１を隔てて流れる。このとき、仕切板１１を介して各気流の間で熱が伝わり、仕切板１１を水蒸気が透過することで、給気流と排気流との間で顕熱および潜熱の熱交換が行われる。これにより、給気流は暖められるとともに加湿されて室内に供給され、排気流は冷やされるとともに減湿されて室外へ排出される。したがって、全熱交換装置１００で換気を行うことで、室内の空調の冷暖房効率の損失を抑えて、室外と室内との空気を換気することができる。

この実施の形態では、矩形状の仕切板１１を、同じ形状の４つの区画に分割し、互いに隣接する２つの区画を、ＸＹ面内で１８０度回転させると、残りの２つの区画となるように、仕切板１１にリブを設けた。そして、リブとして、仕切板１１の端部に配置される封止リブ２１および接続封止リブ３１と、仕切板１１の面内で仕切板１１の辺に沿って配置される保持リブ２２および接続保持リブ３２と、封止リブ２１（接続封止リブ３１）と保持リブ２２（接続保持リブ３２）との間で、流路Ｐに沿って細切れ状態で設けられる飛びリブ２３および接続飛びリブ３３と、を設けた。これによって、仕切板１１とリブの接触面積を減らし、伝熱面積を大きくとることができるため、高性能である全熱交換素子１を得ることができるという効果を有する。また、その単位素子１０は、金型で仕切板１１の表裏面にリブを一体成形することで製造でき、仕切板１１の貼合わせを必要としないので、仕切板１１の貼り付け工程を減らすことができる。その結果、生産性を上げることができるという効果を奏する。

通常、全熱交換素子１の性能を向上させるためには、単位素子１０を薄く作製し、同一高さ内に積層枚数を多く敷き詰める必要がある。しかし、本形状を用いることで、飛びリブ２３および接続飛びリブ３３の厚みを減らすことなく、かつ飛びリブ２３および接続飛びリブ３３と仕切板１１との接触面積を必要以上に増やすこともなく、樹脂流動性を確保することが可能になる。その結果、成形時のゲート点数削減や、成形樹脂の選定のしやすさなど、製造上の難易度も下げることができる。

以上のように、この発明にかかる全熱交換素子は、２種の流体間での熱交換に有用である。

１ 全熱交換素子、２ 第１の空気流路（第１の流路）、３ 第２の空気流路（第２の流路）、１０ 単位素子、１１ 仕切板、２１ 封止リブ、２２ 保持リブ、２２ａ，２２ｂ，３２ａ，３２ｂ リブ、２２ｃ 間隙、２３ 飛びリブ、３１ 接続封止リブ、３２ 接続保持リブ、３２ｃ 接続部、３３ 接続飛びリブ、１００ 全熱交換装置、１０２ 給気流路、１０３ 排気流路、１０６ 第１の気流、１０７ 第２の気流、１１０ 給気送風機、１２０ 排気送風機、Ｐ，Ｐ１，Ｐ２ 流路。

Claims (5)

1. 仕切板と、前記仕切板に垂直な積層方向に隣接する他の仕切板との間隔を保持し、前記仕切板の両面での流路が互いに直交するように前記仕切板の両面に設けられる樹脂製のリブと、を有する単位素子を、他の単位素子に対して前記仕切板の面内方向に９０度回転させて前記積層方向に複数積層してなる全熱交換素子であって、
   前記単位素子を同じ形状の４つの区画に分割し、そのうちの１つの区画から時計回りに順に第１区画、第２区画、第３区画および第４区画とした場合に、前記第１区画と前記第２区画に設けられる前記リブの形状は、前記仕切板の面内方向に１８０度回転させるとそれぞれ前記第３区画と前記第４区画に一致し、前記第１区画と前記第３区画に設けられる前記リブの形状は、前記第２区画および前記第４区画とは異なり、
   前記積層方向に隣接する前記単位素子間に形成される前記流路に、前記流路の延在方向に沿って、前記仕切板の両面に、所定の長さの飛びリブが所定の間隔で複数配置されることを特徴とする全熱交換素子。
2. 前記リブは、前記積層方向に隣接し、前記仕切板の面内方向に９０度回転して配置される他の単位素子の前記リブと互いに干渉しないように、前記仕切板の両面に配置されることを特徴とする請求項１に記載の全熱交換素子。
3. 前記積層方向に隣接する前記単位素子間に形成される前記流路に対して、前記リブの延在方向が平行となるように、前記リブが前記仕切板の両面に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の全熱交換素子。
4. 前記単位素子の前記積層方向の両側に形成される前記流路の延在方向の前記飛びリブ間の間隔は同じであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の全熱交換素子。
5. 請求項１から４のいずれか１つに記載の全熱交換素子と、
   前記全熱交換素子に設けられる第１の方向に延在する第１の流路に、室外から室内に向けた気流の流れを発生させる給気送風機と、
   前記全熱交換素子に設けられる前記第１の方向に直交する第２の方向に延在する第２の流路に、前記室内から前記室外に向けた気流の流れを発生させる排気送風機と、
   を備えることを特徴とする全熱交換装置。

Images