KR20100119583A - Heat exchange element and air conditioner or heating/cooling device using the same - Google Patents
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Abstract
서로 독립된 2개의 유체간의 열교환을 하는 열교환 소자에 있어서, 서로 독립된 2개의 유체로를 구획하는 부재로서, 중공부를 갖는 통을 사용하여, 통을 평행하게 배열한 단판을 간격을 두고 적층하고, 통의 중공부를 제1 유체로로 하고, 통의 외측을 제2 유체로로 하는 것을 특징으로 하는 열교환 소자 및 그것을 사용한 공기 조화기 또는 가열ㆍ냉각 장치이다.In a heat exchange element for exchanging heat between two independent fluids, as a member for partitioning two independent fluid paths from each other, using a cylinder having a hollow portion, stacking the end plates arranged in parallel with the cylinder at intervals, The hollow part is used as a 1st fluid, and the outer side of a cylinder is used as a 2nd fluid, The heat exchange element and the air conditioner or heating / cooling apparatus using the same are provided.
Description
본 발명은 서로 독립된 2개의 유체간의 열교환을 하는 열교환 소자 및 그것을 사용한 공기 조화기 또는 가열ㆍ냉각 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a heat exchange element for exchanging heat between two fluids independent of each other, and an air conditioner or a heating / cooling device using the same.
서로 독립된 2개의 유체간의 열교환을 하는 열교환 소자로서, 일반적으로 중공판 적층형, 파형판 적층형 등이 알려져 있다. 또한, 유체에는 기체, 액체, 기액 혼합 유체, 초임계 유체 등이 있다. 이하, 본 발명에 있어서, 유체의 흐름을「유체류」, 유체의 통로를「유체로」로 나타낸다. 또한, 서로 독립된 2개의 유체를, 각각「제1 유체」,「제2 유체」로 나타낸다. 제1 유체의 흐름과 통로를「제1 유체류」와「제1 유체로」로 나타내고, 제2 유체의 흐름과 통로를「제2 유체류」와「제2 유체로」로 나타낸다.As a heat exchange element for exchanging heat between two fluids independent from each other, generally, a hollow plate stacking type, a corrugated plate stacking type, and the like are known. Examples of the fluid include gas, liquid, gas-liquid mixed fluid, supercritical fluid, and the like. Hereinafter, in the present invention, the flow of the fluid is referred to as "fluid flow", and the passage of the fluid is referred to as "fluid path". In addition, two fluids independent from each other are represented by "first fluid" and "second fluid", respectively. The flow and passage of the first fluid are shown as "first fluid flow" and "first fluid flow", and the flow and passage of second fluid is shown as "second fluid flow" and "second fluid flow".
도 16은 중공판 적층형 열교환 소자 및 그 중공 단단(單段)의 사시도이다. 중공판 적층형 열교환 소자(4)는 평면인 2개의 구획판(1) 사이에 끼워지고, 또한 스페이서(2)에 의해 평행하게 구획된 중공을 갖는 중공판(3)을 1단으로 하는 중공 단단(3)이 적층된 구조를 하고 있다. 스페이서(2)는 유체로를 형성 및 보유 지지하고, 또한 유체가 흐르는 방향을 결정한다. 제1 유체로(5)와 제2 유체로(6)가 교대로 직교하도록 중공 단단(3)이 적층되어 있다. 또한, 중공판 적층형 열교환 소자(4)의 열교환은, 2매의 구획판(1)을 통해 행해진다. 제1 유체로(5)와 제2 유체로(6)는 서로 독립되어, 각각 다른 2종류의 유체를 흐르게 할 수 있다.It is a perspective view of a hollow plate laminated type heat exchange element, and its hollow stage. The hollow plate laminated
도 17은 파형판 적층형 열교환 소자 및 그 파형 단단의 사시도이다. 파형판 적층형 열교환 소자(10)는, 평면의 구획판(7)과 파형판(8)을 겹쳐 접착한 구성을 1단으로 하는 파형 단단(9)이 적층된 구조를 하고 있다. 파형판(8)은, 스페이서로서 작용하는 동시에, 유체가 흐르는 방향을 정하여, 유체로를 형성한다. 제1 유체로(11)와 제2 유체로(12)가 교대로 직교하도록 파형 단단(9)이 적층되어 있다. 또한, 파형판 적층형 열교환 소자(10)의 열교환은, 구획판(7)을 통해 행해진다. 제1 유체로(11)와 제2 유체로(12)는 서로 독립되어, 각각 다른 2종류의 유체를 흐르게 할 수 있다.17 is a perspective view of a corrugated plate laminated heat exchange element and its corrugated stage. The corrugated plate stack type
그러나 중공판 적층형 열교환 소자(4)는, 열교환이 2매의 구획판(1)을 통해 행해지므로 효율이 나쁘다. 파형판 적층형 열교환 소자(10)는 1매의 구획판(7)을 통해 열교환이 행해지지만, 구조 제작에 특수한 설비를 필요로 하여, 작업이 매우 어렵다고 하는 문제가 있었다. 또한, 중공판 적층형 열교환 소자(4)와 파형판 적층형 열교환 소자(10)는 모두 열교환이 행해지는 구획판이 평면이어서 열교환의 효율이 좋지 않다고 하는 결점이 있었다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조).However, since the heat exchange is performed through the
또한, 파형판 적층형 열교환 소자의 일례로서, 파형판 대신에 통을 사용한 제안도 있다(예를 들어, 특허 문헌 2 참조). 이 경우, 파형판의 구조 제작에 사용한 특수한 설비를 필요로 하지 않아 작업은 비교적 간편해지지만, 구획판이 평면이어서 열교환의 효율이 좋지 않다고 하는 결점은 그대로 있는 상태였다.Moreover, as an example of a corrugated board laminated type heat exchange element, the proposal which used the cylinder instead of a corrugated board is also proposed (for example, refer patent document 2). In this case, the work is relatively simple since no special equipment is used for the structural fabrication of the corrugated plate, but the disadvantage that the partition plate is flat and the heat exchange efficiency is not good has remained.
이들 과제를 개선하는 것으로서, 파이프를 배열하고, 상기 파이프의 내외간에서 열교환하는 파이프 배열형 열교환 소자가 제안되어 있다(예를 들어, 특허 문헌 3 참조). 이 경우, 열교환이 파이프 벽면을 통해 행해지고, 상기 파이프 벽면이 2개의 유체로를 구획하는 구획판의 작용을 한다. 특허 문헌 1 및 2의 경우와 비교하여, 구획판이 평면이 아닌 곡면이 되므로, 열교환이 행해지는 면이 증가하여 효율이 좋게 되어 있다. 그러나 특허 문헌 3에서는, 파이프가 투습성 재료로 구성되기 때문에, 통의 벽면을 물이 빠져 나가므로, 열교환에 수반하여 습윤 공기로부터 수분을 액화하여 제거하는 용도(제습 용도)나 한쪽의 유체류 중에 저온 또는 고온의 액체를 포함시켜, 다른 쪽의 유체류를 냉각 또는 가열하는 용도에는 적합하지 않다고 하는 문제가 있었다.In order to improve these problems, the pipe arrangement type heat exchange element which arranges a pipe and heat-exchanges inside and outside of the said pipe is proposed (for example, refer patent document 3). In this case, heat exchange is performed through the pipe wall surface, and the pipe wall surface acts as a partition plate for partitioning the two fluid passages. Compared with the cases of
본 발명이 해결하려고 하는 과제는, 2개의 유체류 사이의 열교환 효율이 향상된 열교환 소자 및 적어도 한쪽의 유체류로부터의 제습이 가능하고, 유체류 중에 액체를 포함시켜 열교환하는 것도 가능한 열교환 소자를 제공하는 것이다. 또한, 상기 열교환 소자를 사용한 공기 조화기 또는 가열ㆍ냉각 장치를 제공하는 것이다.The problem to be solved by this invention is providing the heat exchange element which the heat exchange efficiency between two fluid streams improved, and the heat exchange element which can dehumidify from at least one fluid stream, and can also heat-exchange by including liquid in a fluid stream. will be. Moreover, it is providing the air conditioner or heating and cooling apparatus which used the said heat exchange element.
본 발명은, 이하의 구성으로 이루어진다.This invention consists of the following structures.
(1) 서로 독립된 2개의 유체간의 열교환을 하는 열교환 소자에 있어서, 서로 독립된 2개의 유체로를 구획하는 부재로서, 중공부를 갖는 통을 사용하여, 간격을 두고 상기 통을 평행하게 배열한 단판을 적층하고, 상기 통의 중공부를 제1 유체로로 하고, 상기 통의 외측을 제2 유체로로 하고, 상기 통이 비투기성 또한 비투습성 재료로 이루어지고, 또한 상기 열교환 소자의 전체 또는 일부에 친수화 처리를 실시한 것을 특징으로 하는 열교환 소자.(1) A heat exchange element for exchanging heat between two fluids independent of each other, comprising: a member partitioning two fluid paths that are independent of each other, using a cylinder having a hollow portion, and stacking end plates having the cylinders arranged in parallel at intervals. The hollow portion of the barrel is a first fluid, the outer side of the barrel is a second fluid, and the barrel is made of a non-impermeable and non-permeable material, and hydrophilized to all or part of the heat exchange element. The heat exchange element characterized by the above-mentioned process.
(2) 상기 (1)에 있어서, 상기 친수화 처리가 친수층을 형성하는 것인 열교환 소자.(2) The heat exchange element according to (1), wherein the hydrophilization treatment forms a hydrophilic layer.
(3) 상기 (2)에 있어서, 상기 친수층이, 미립자를 함유하고 있는 열교환 소자.(3) The heat exchange element according to (2), wherein the hydrophilic layer contains fine particles.
(4) 상기 (2) 또는 (3)에 있어서, 상기 친수층과 열교환 소자 사이에 앵커층이 형성되어 있는 열교환 소자.(4) The heat exchange element according to (2) or (3), wherein an anchor layer is formed between the hydrophilic layer and the heat exchange element.
(5) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 있어서, 상기 통의 내벽면 면적(㎠)의 총합을 열교환 소자 전체의 용적(㎤)으로 나눈 값(㎝-1)이, 1.3 이상 10 이하인 열교환 소자.(5) The value (cm <-1> ) in any one of said (1)-(4) which divided the total of the inner wall surface area (cm <2>) of the said cylinder by the volume (cm <3>) of the whole heat exchange element, and is 1.3 or more 10 Heat exchange element which is the following.
(6) 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 열교환 소자를 사용하여 이루어지는 공기 조화기 또는 가열ㆍ냉각 장치.(6) An air conditioner or heating / cooling device, which uses the heat exchange element according to any one of (1) to (5).
본 발명의 열교환 소자에서는, 중공부를 갖는 통이 2개의 유체류를 구획하는 구획판으로서 작용하므로, 열교환이 행해지는 면이 증가하여, 효율이 좋은 열교환을 행할 수 있다. 또한, 통이 비투기성 또한 비투습성 재료로 이루어지므로, 벽면을 액체도 기체도 빠져 나가는 일이 없어, 열만을 효율적으로 교환할 수 있다. 그리고 열교환 소자의 전체 또는 일부에 친수화 처리를 실시하고 있음으로써, 유체류 중에 물 등의 액체를 포함하는 경우라도, 친수화 처리가 실시되어 있는 부분에 상기 액체가 신속하고 균일하게 확산되어, 액적이나 액의 브리지가 발생하는 일 없이 원활한 유체류를 유지할 수 있다. 그 결과, 한쪽의 유체로에 고온 습윤 공기, 다른 쪽의 유체로에 저온 공기를 흐르게 한 경우에는, 고온 습윤 공기측의 유체로로부터의 응축수의 배출이 원활해져 효율적인 제습 효과가 얻어진다. 또한, 한쪽의 유체류 중에 저온(또는 고온)의 액체를 포함시킨 경우, 상기 액체가 상기 통 벽면에 신속하고 균일하게 확산됨으로써, 다른 쪽의 유체류를 효율적으로 냉각(또는 가열)할 수 있다고 하는 효과가 얻어진다.In the heat exchange element of the present invention, since the cylinder having the hollow portion acts as a partition plate for dividing two fluid streams, the surface on which the heat exchange is performed increases, and heat exchange with good efficiency can be performed. In addition, since the cylinder is made of a non-impermeable and non-moisture-proof material, neither the liquid nor the gas escapes from the wall surface, and only heat can be exchanged efficiently. By carrying out the hydrophilization treatment on all or part of the heat exchange element, even if a liquid such as water is contained in the fluid stream, the liquid is rapidly and uniformly diffused in the portion where the hydrophilization treatment is performed, Smooth fluid flow can be maintained without the formation of enemy or liquid bridges. As a result, when high temperature wet air flows to one fluid path and low temperature air flows to the other fluid path, condensed water is smoothly discharged from the fluid path on the high temperature wet air side, and an efficient dehumidification effect is obtained. In addition, when a low-temperature (or high-temperature) liquid is included in one fluid stream, the liquid diffuses quickly and uniformly to the cylinder wall surface, so that the other fluid stream can be efficiently cooled (or heated). Effect is obtained.
도 1은 통을 평행하게 배열한 단판의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 2는 통을 평행하게 배열한 단판의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 3은 통을 평행하게 배열한 단판의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 4는 통을 평행하게 배열한 단판에 스페이서를 접착시켜 이루어지는 단단의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 5는 통을 평행하게 배열한 단판을 간격을 두고, 적층하여 이루어지는 열교환 소자의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 5의 열교환 소자를 화살표 A방향에서 본 투시도이다.
도 7은 도 5의 열교환 소자를 화살표 B방향에서 본 투시도이다.
도 8은 통을 평행하게 배열한 단판을, 간격을 두고 적층하여 이루어지는 열교환 소자의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 9는 통을 평행하게 배열한 단판에 스페이서를 접착시켜 이루어지는 단단의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 10은 단판을 적층하여 이루어지는 열교환 소자에 있어서, 제1 유체로의 입구측으로부터 본 투시도의 일례이다.
도 11은 단판을 적층하여 이루어지는 열교환 소자에 있어서, 제1 유체로의 입구측으로부터 본 투시도의 일례이다.
도 12는 단판을 적층하여 이루어지는 열교환 소자에 있어서, 제1 유체로의 입구측으로부터 본 투시도의 일례이다.
도 13은 통을 평행하게 배열한 단판을, 간격을 두고 적층하여 이루어지는 열교환 소자의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 14는 통을 평행하게 배열한 단판을, 간격을 두고 적층하여 이루어지는 열교환 소자의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 15는 통을 평행하게 배열한 단판을, 간격을 두고 적층하여 이루어지는 열교환 소자의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 16은 종래 기술의 중공판 적층형 열교환 소자 및 그 중공 단단의 사시도이다.
도 17은 종래 기술의 파형판 적층형 열교환 소자 및 그 파형 단단의 사시도이다.
도 18은 종래 기술의 파형판 적층형 열교환 소자 및 그 파형 단단의 사시도이다.
도 19는 통을 평행하게 배열한 단판을, 간격을 두고 적층하여 이루어지는 열교환 소자의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 20은 통을 평행하게 배열한 단판을, 간격을 두고 적층하여 이루어지는 열교환 소자의 응용예(냉각 장치)의 모식도이다.1: is a perspective view which shows an example of the end plate which parallelly arranged cylinders.
It is a perspective view which shows an example of the end plate in which cylinders were arranged in parallel.
It is a perspective view which shows an example of the end plate which parallelly arranged cylinders.
It is a perspective view which shows an example of the single stage which adhere | attaches a spacer to the end plate which parallelly arranged cylinders.
5 is a perspective view showing an example of a heat exchange element formed by laminating at intervals of end plates arranged in parallel with cylinders.
FIG. 6 is a perspective view of the heat exchange element of FIG. 5 seen from the arrow A direction. FIG.
FIG. 7 is a perspective view of the heat exchange element of FIG. 5 seen in the direction of arrow B. FIG.
8 is a perspective view illustrating an example of a heat exchange element formed by stacking end plates arranged in parallel with cylinders at intervals.
It is a perspective view which shows an example of the single stage which adhere | attaches a spacer to the end plate which arranged cylinder in parallel.
10 is an example of the perspective view seen from the inlet side to the 1st fluid in the heat exchange element formed by laminating | stacking end plates.
It is an example of the perspective view seen from the inlet side to the 1st fluid in the heat exchange element formed by laminating | stacking end plates.
It is an example of the perspective view seen from the inlet side to a 1st fluid in the heat exchange element formed by laminating | stacking end plates.
It is a perspective view which shows an example of the heat exchange element formed by laminating | stacking the single plate which parallelly arranged cylinders at intervals.
It is a perspective view which shows an example of the heat exchange element formed by laminating | stacking the single plate which parallelly arranged cylinders at intervals.
It is a perspective view which shows an example of the heat exchange element formed by laminating | stacking the end plates which parallelly arranged cylinders at intervals.
16 is a perspective view of a hollow plate laminated heat exchanger of the prior art and its hollow end.
Fig. 17 is a perspective view of a corrugated plate stacked heat exchange element of the related art and its corrugated stage.
18 is a perspective view of a corrugated plate stacked heat exchange element of the related art and its corrugated stage.
It is a perspective view which shows an example of the heat exchange element formed by laminating | stacking the single plate which parallelly arranged cylinders at intervals.
It is a schematic diagram of the application example (cooling apparatus) of the heat exchange element formed by laminating | stacking the end plates which parallelly arranged cylinders at intervals.
이하, 본 발명의 열교환 소자를 더욱 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the heat exchange element of the present invention will be described in more detail.
본 발명에 있어서는, 서로 독립된 2개의 유체로를 구획하는 부재로서, 중공부를 갖는 통을 사용한다. 통의 소재에 특별히 한정은 없지만, 2개의 유체로간을 확실하게 구획하여, 양호한 열교환 효율을 얻기 위해서는, 플라스틱 소재 또는 금속 소재가 바람직하게 사용된다. 또한, 제습 용도나 유체가 액체인 경우에 있어서는, 2개의 유체류 사이에서의 습도 교환이나 액체의 빠져 나감이 있으면 바람직하지 않으므로, 본 발명에서 사용되는 통은 비투기성 또한 비투습성 재료이다.In this invention, the cylinder which has a hollow part is used as a member which partitions two fluid paths independent from each other. Although there is no restriction | limiting in particular in the raw material of a cylinder, A plastic material or a metal material is used preferably in order to reliably partition between two fluid paths, and to obtain favorable heat exchange efficiency. In addition, in a dehumidification use or when a fluid is a liquid, it is not preferable if there exists a humidity exchange between two fluid streams, or a liquid escapes. Therefore, the cylinder used by this invention is an impermeable and non-moisture-proof material.
플라스틱 소재는 가공성이 우수하고, 통 벽의 두께를 얇게 할 수 있고, 열교환 효율을 높게 할 수 있는 것 등으로부터 바람직하게 사용된다. 플라스틱 소재의 구체예로서는, 예를 들어 폴리프로필렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리스티렌 수지, (메타)아크릴로니트릴ㆍ스티렌ㆍ부타디엔 3원 공중합체 수지(ABS 수지), 폴리카보네이트 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 등을 들 수 있다.The plastic material is preferably used because it is excellent in workability, can reduce the thickness of the cylinder wall, and can increase the heat exchange efficiency. As a specific example of a plastic material, a polypropylene resin, a polyethylene resin, a polystyrene resin, (meth) acrylonitrile styrene butadiene terpolymer copolymer resin (ABS resin), a polycarbonate resin, a polyethylene terephthalate resin, etc. are mentioned, for example. Can be.
금속 소재는, 열전도성이 좋고, 열교환 효율을 높게 할 수 있는 것으로부터 바람직하게 사용된다. 금속 소재의 구체예로서는, 예를 들어 알루미늄, 철, 구리, 니켈, 스테인리스 합금 등을 들 수 있다.The metal material is preferably used because of good thermal conductivity and high heat exchange efficiency. As a specific example of a metal material, aluminum, iron, copper, nickel, a stainless alloy, etc. are mentioned, for example.
통의 바람직한 단면 형상은, 폐쇄 곡선(정원형, 타원형을 포함하는 원형), 다각형 등을 들 수 있다. 다각형에는, 별형과 같이 통 외부로부터 보아 오목부를 갖는 것도 포함된다. 또한, 다각형을 이루는 변의 일부 또는 전부가 곡선이라도 좋고, 다각형의 정점의 일부 또는 전부가 둥그스름하게 되어 있어도 좋다. 가공도 용이하므로 단면 형상은 원형인 것이 가장 바람직하다.Preferred cross-sectional shapes of the cylinder include closed curves (circular, circular, elliptical), polygonal, and the like. The polygon also includes a concave portion as seen from the outside of the cylinder like a star shape. In addition, some or all of the edges of the polygon may be curved, or some or all of the vertices of the polygon may be rounded. Since the processing is easy, the cross-sectional shape is most preferably circular.
통 벽면의 두께는 0.005㎜ 이상 1㎜ 이하가 바람직하다. 통 벽면의 두께가 바람직한 범위에 충족되지 않으면, 통의 강도가 부족하고, 나아가서는 열교환 소자의 강도가 부족하여 구조를 유지할 수 없을 우려가 있다. 한편, 바람직한 통 벽면의 두께의 범위를 초과하면, 열교환 효율의 저하를 초래할 우려가 있다. 통 벽면의 두께는, (통의 외경－내경)으로부터 정해진다.As for the thickness of a cylinder wall surface, 0.005 mm or more and 1 mm or less are preferable. If the thickness of the cylinder wall surface does not satisfy the preferable range, the cylinder may be insufficient in strength, and furthermore, the strength of the heat exchange element may be insufficient to maintain the structure. On the other hand, when it exceeds the range of the thickness of a preferable cylinder wall surface, there exists a possibility of causing the fall of heat exchange efficiency. Thickness of cylinder wall surface is decided from (outer diameter-inner diameter of cylinder).
본 발명의 열교환 소자는, 통을 평행하게 배열한 단판을 간격을 두고 적층한 것이다. 통을 평행하게 배열하는 경우, 각 통이 대략 동일 평면 상에 있도록 하면, 제2 유체로의 압력 손실이 보다 적어져 바람직하다.The heat exchange element of this invention laminates | stacks the end plates which arranged the cylinder in parallel at intervals. When arranging the cylinders in parallel, it is preferable that the respective cylinders be on substantially the same plane so that the pressure loss to the second fluid is smaller.
도 1 내지 도 3은, 통(18)을 평행하게 배열한 단판의 일례이다. 단판에 있어서의 통과 통의 간격은, 도 1과 같이, 간격이 없어도(제로) 좋고, 도 2 및 도 3과 같이 간격을 두어도 좋다. 간격은 일정해도 좋고(도 2), 달라도 좋다(도 3). 단, 간격은 일정한 쪽이, 유체류가 유체로의 특정한 일부에 치우치지 않고, 안정화되어 바람직하다. 어떤 단판에 있어서의 간격의 평균치를「평균 간격」으로 하면, 통의 외경을 1로 하여, 평균 간격은 5 이하가 바람직하다. 평균 간격이 이것을 초과하면, 열교환 효율 저하의 우려가 있다.1 to 3 are examples of end plates in which the
통은 각 단판 내부에서는 서로 평행하지만, 적층시에도, 각 단판 사이에서 통이 서로 평행해지도록 하는 것이 바람직하다. 유체류가 유체로의 특정한 일부에 치우치지 않고, 안정화되기 때문이다. 간격을 두고 단판을 적층하기 위해서는, 단판을 구성하는 통의 일부의 변형을 이용해도 좋고, 스페이서를 사용해도 좋다. 또한, 본 발명의 열교환 소자를 사용하여 이루어지는 공기 조화기 등의 장치에 있어서의 열교환 소자의 설치부의 부품 또는 구조를 이용해도 좋다. 또한, 이들의 조합이라도 좋다.Although the cylinders are parallel to each other inside each end plate, it is preferable that the cylinders become parallel to each other between the end plates even during lamination. This is because the fluid flow is stabilized without biasing a certain part into the fluid. In order to laminate | stack a single plate at intervals, some deformation | transformation of the cylinder which comprises a single plate may be used, and a spacer may be used. Moreover, you may use the components or structure of the installation part of the heat exchange element in apparatuses, such as an air conditioner using the heat exchange element of this invention. Moreover, a combination of these may be sufficient.
스페이서를 사용하여 적층하는 경우에 대해 설명한다. 스페이서는, 각 단판에 있어서의 통의 평행 배열의 보유 지지 및 제2 유체로 형성을 주 목적으로 하여 사용되고, 나아가서는 열교환 소자 단체에 의한 구조 유지의 역할을 한다. 스페이서는, 기계적 강도를 만족시키고, 열교환 소자의 구조를 보유 지지할 수 있으면, 재료나 형상에 특별히 한정은 없다. 재료로서는, 플라스틱 소재, 금속 소재, 목질 소재(목재, 판지 등), 세라믹 소재 등을 사용할 수 있다. 스페이서와 단판의 접착은 접착제에 의한 것이 간편하지만, 통 또는 스페이서 중 어느 한쪽이 열가융성의 플라스틱인 경우, 열융착에 의해 접착해도 좋다.The case of laminating using a spacer will be described. A spacer is used for the main purpose of holding | maintaining the parallel arrangement of the cylinders in each end plate, and forming it with a 2nd fluid, and also playing the role of structure maintenance by a heat exchange element body. The spacer is not particularly limited as long as the spacer can satisfy the mechanical strength and can hold the structure of the heat exchange element. As a material, a plastic material, a metal material, a wood material (wood, cardboard, etc.), a ceramic material, etc. can be used. Although bonding of a spacer and a end plate is easy with an adhesive agent, when either one of a cylinder or a spacer is a thermomelable plastic, you may adhere | attach by thermofusion.
도 4는 통(18)을 평행하게 배열한 단판을 스페이서(19)에 접착한 단단(20)이다. 도 5는 이 단단(20)을 적층하여 이루어지는 열교환 소자(21)이다. 도 6은 도 5의 열교환 소자(21)를 화살표 A방향에서 본 투시도이다. 도 7은 도 5의 열교환 소자(21)를 화살표 B방향에서 본 투시도이다. 이 열교환 소자(21)에 있어서, 통(18)의 중공부가 제1 유체로(23)이며, 도 5에서는 화살표 B방향으로 제1 유체가 흐른다. 또한, 통(18)의 외측의 스페이서(19)에 의해 구획된 공간이 제2 유체로(24)이며, 도 5에서는 화살표 A방향으로 제2 유체가 흐른다. 도 7과 같이, 통(18)과 스페이서(19) 사이에 간극(22)이 형성되는 경우는, 이것을 메우는 것이 바람직하다. 간극(22)을 메우는 방법으로서는, 통(18)의 형상에 맞춘 요철을 갖고, 간극(22)이 형성되지 않도록 한 스페이서를 사용하는 방법, 퍼티나 접착제로 폐색하는 방법 등을 들 수 있다.4 is a
도 8은 통(18)의 외경에 적합한 구멍을 뚫은 플레이트를 스페이서(19)로서 사용한 열교환 소자(21)이다. 스페이서(19)와 통(18) 사이에는, 간극이 형성되지 않는다. 이 열교환 소자(21)에 있어서, 통(18)의 중공부가 제1 유체로이며, 화살표 B방향으로 제1 유체가 흐른다. 또한, 통(18)의 외측의 스페이서(19)에 의해 구획된 공간이 제2 유체로이며, 화살표 A방향으로 제2 유체가 흐른다.8 is a
스페이서의 수는 특별히 한정되지 않고, 1개 이상이면 된다. 구조 유지의 관점에서, 2개 이상이 바람직하다. 스페이서가 2개 이상일 때, 각각의 스페이서의 폭은 동일해도 좋고, 달라도 좋다. 스페이서의 폭은, 제2 유체로의 폭(40)을 1로 하였을 때, 0.001 이상 0.3 이하가 바람직하고, 0.01 이상 0.3 이하가 보다 바람직하다(도 6). 여기서, 스페이서의 폭이라 함은, 스페이서가 1개인 경우에는, 그 스페이서의 폭을 의미한다. 스페이서가 복수인 경우에는, 각각의 스페이서의 폭의 총합을 의미한다. 예를 들어, 도 6에서는, 스페이서가 2개 존재하지만, 각각의 스페이서의 폭의 합인 (39a＋39b)가 스페이서의 폭(39)이 된다. 스페이서의 폭이 바람직한 범위 미만이면, 열교환 소자의 충분한 기계적 강도가 얻어지지 않을 우려가 있다. 한편, 바람직한 범위를 초과하면, 제2 유체로의 압력 손실의 상승을 초래할 우려가 있다.The number of spacers is not specifically limited, What is necessary is just one or more. From the viewpoint of structure maintenance, two or more are preferable. When there are two or more spacers, the width of each spacer may be the same or different. When the
제2 유체로의 폭을 좁히는 영향이 적어지도록, 스페이서가 제2 유체로의 방향과 평행한 중공을 갖고 있어도 된다. 예를 들어, 중공부를 갖는 통을 스페이서로서 사용하는 경우 등을 들 수 있다.The spacer may have a hollow parallel to the direction to the second fluid so that the effect of narrowing the width to the second fluid is reduced. For example, the case where the cylinder which has a hollow part is used as a spacer is mentioned.
단판 내의 통끼리의 간격과 스페이서의 배치 장소는, 제2 유체로에 있어서의 유체류에 영향을 미친다. 열교환 소자의 설계 사정상, 대부분의 경우, 통(18)과 직교하도록 스페이서(19)는 설치된다(도 4). 그리고 단판 내의 통(18)끼리의 간격이 제로인 경우, 제2 유체로에 있어서의 유체류는 스페이서(19)의 장축 방향(화살표 A방향)으로 흘러, 통(18)에 있어서의 제1 유체로가 방향과 직교한다. 제1 및 제2 유체로의 흐름 방향을 직교 이외로 설정하고자 하는 경우에는, 스페이서(19)의 장축이 통(18)과 직교 이외의 각도를 이루도록 스페이서(19)를 배치하면 된다(도 9).The spacing between the cylinders in the end plate and the arrangement position of the spacers affect the fluid flow in the second fluid passage. Due to the design of the heat exchange element, in most cases, the
단판 내의 통끼리의 간격이 제로가 아닌 경우, 제2 유체로는 2가지 생각할 수 있다. 도 10은 도 2에 도시한 단판을 적층하여 이루어지는 열교환 소자에 있어서, 제1 유체로의 입구측으로부터 본 투시도이다. 스페이서는 도시하고 있지 않다. 제2 유체로 중 하나는, 단판(20)과 평행하게 흐르는 유체로(화살표 A)이다. 다른 하나는, 단판 내의 통(18)의 간격을 통과하여, 각 단판을 관통하는 유체로(화살표 C)이다. 또한, 양쪽 유체로를 동시에 이용하는 것도 가능하다. 이들의 선택은, 열교환 소자에 있어서의 제2 유체로의 입구와 출구의 위치 관계로 정해진다.When the space | interval of cylinders in a single plate is not zero, two things can be considered as 2nd fluid. FIG. 10 is a perspective view seen from an inlet side of a first fluid path in a heat exchange element formed by stacking the end plates shown in FIG. 2. FIG. The spacer is not shown. One of the second fluid passages is a fluid passage (arrow A) flowing in parallel with the
제2 유체로에 있어서, 제1 유체로의 입구측 및 출구측에 가까운 개소에 한정하여, 각각 제2 유체로의 입구와 출구를 배치함으로써, 제1과 제2 유체류를 향류로 하는 것도 가능하다.In the second fluid passage, the first and second fluid flows can be made countercurrent by arranging inlets and outlets of the second fluid passage only at locations near the inlet and outlet sides of the first fluid passage, respectively. Do.
제2 유체로가 각 단판을 관통하는 경우에는, 단판 내의 통끼리의 간격 부분과 인접하는 단판에 있어서의 간격 부분의 위치 관계를 선택할 수 있다. 도 10과 같이, 통(18)끼리의 간격 부분이 인접하는 단판끼리 겹쳐지도록, 제1 유체로의 입구측으로부터 보아 통(18)을 직각 격자 배열로 배치하면, 화살표 A와 화살표 C의 흐름은 모두 직선적인 흐름이 되어, 압력 손실이 낮은 제2 유체로가 얻어진다. 도 11 및 도 12도, 열교환 소자를 제1 유체로의 입구측으로부터 본 투시도이다. 도 11과 같이, 통(18)끼리의 간격 부분이 인접하는 단판끼리 겹쳐지지 않도록, 제1 유체로의 입구측으로부터 보아 통(18)을 지그재그 배열로 배치하면, 흐름이 방해되어 난류가 발생하여, 보다 긴 시간을 들여 제2 유체로를 유체류가 통과하게 되어, 열교환 효율이 좋아진다. 도 12와 같이, 통(18)의 크기나 통(18)끼리의 간격 부분이 다른 배열이 2개소 이상 혼재하는 배열 등이라도 좋다. 이들 배열은, 열교환기의 사용 목적에 따라 적절하게 구분하여 사용된다.When the 2nd fluid path penetrates each end plate, the positional relationship of the space | interval part in the end plate adjacent to the space | interval part of cylinders in a end plate can be selected. As shown in FIG. 10, when the
통의 변형을 이용하여 적층하는 경우, 이 변형이 단판 사이의 간격을 유지하는 역할을 한다. 구체예로서는, 통의 일부가 적층되는 높이 방향으로 돌기 형상으로 되어 있는 경우를 들 수 있다. 또한, 이 돌기가 통의 외부의 공간을 구획하여, 제2 유체로를 형성하는 역할을 하는 형상인 것이 바람직하다. 가열 가공이나 프레스 가공에 의해 통은 변형시킬 수 있다.In the case of lamination using a deformation of the cylinder, this deformation serves to maintain the gap between the end plates. As a specific example, the case where it becomes a protrusion shape in the height direction in which a part of cylinder is laminated is mentioned. Moreover, it is preferable that this processus | protrusion has a shape which divides the space outside the cylinder and forms a 2nd fluid path. The cylinder can be deformed by heat processing or press working.
본 발명의 열교환 소자를 사용하는 공기 조화기 등의 장치에 있어서의 열교환 소자의 설치부의 부품 또는 구조를 이용하여 간격을 두는 경우에는, 이 부품 또는 구조가 스페이서와 동일한 형태로 이용되어, 간격의 형성 및 유지, 제2 유체로의 형성이라고 하는 효과가 얻어진다.In the case of spaced using parts or structures of the mounting portion of the heat exchange element in an apparatus such as an air conditioner using the heat exchange element of the present invention, the parts or structures are used in the same form as the spacers to form the gaps. And fat and oil, forming into a second fluid is obtained.
본 발명의 열교환 소자는, 전체 또는 일부에 친수화 처리를 실시하고 있다. 그로 인해, 유체로로부터의 응축수의 배출을 원활하게 하여, 효율이 좋은 제습 효과를 얻는 목적으로 사용할 수 있다. 또한, 한쪽의 유체로에 물 등의 액체를 흐르게 한 경우, 상기 액체가 상기 통 벽면에 신속하고 균일하게 확산됨으로써, 다른 쪽의 유체로를 흐르는 유체를 효율적으로 냉각(또는 가열)하는 목적으로 사용할 수 있다. 예를 들어, 제습기, 냉풍팬, 공기 청정기, 에어 컨디셔너 또는 그 복합기 등의 공기 조화기 및 환기 시스템 등에 사용된다.The heat exchange element of the present invention is subjected to hydrophilization treatment in whole or in part. Therefore, it can use for the purpose of making discharge | emission of the condensed water from a fluid path smooth, and obtaining an efficient dehumidification effect. In addition, when a liquid such as water flows into one of the fluid passages, the liquid diffuses quickly and uniformly into the cylinder wall surface, so that it can be used for efficiently cooling (or heating) the fluid flowing through the other fluid passage. Can be. For example, it is used for an air conditioner, a ventilation system, etc., such as a dehumidifier, a cold air fan, an air cleaner, an air conditioner, or a multifunctional device.
「열교환 소자의 전체에 친수화 처리를 실시한다」라 함은, 통의 내벽 및 외벽 양쪽에 친수화 처리를 실시하는 것을 말한다. 또한,「열교환 소자의 일부에 친수화 처리를 실시한다」라 함은, 통의 내벽만, 통의 외벽만, 또는 통의 내외벽의 일부분에 친수화 처리를 실시하는 것을 말한다. 본 발명의 열교환 소자에 있어서, 통의 내벽에 친수화 처리를 하면, 제1 유체로에 있어서의 제습 효과나 제2 유체로에 있어서의 냉각 또는 가열 효과가 우수한 것이 된다. 통의 외벽에 친수화 처리한 경우, 제2 유체로에 있어서의 제습 효과나 제1 유체로에 있어서의 냉각 또는 가열 효과가 우수한 것이 된다. 또한, 스페이서를 사용하는 경우에, 스페이서에 친수화 처리를 실시하면, 제2 유체로에 있어서의 제습 효과나 제1 유체로에 있어서의 냉각 또는 가열 효과가 우수한 것이 된다.By "hydrophilizing the whole heat exchange element," it means that the hydrophilization is performed to both the inner wall and the outer wall of a cylinder. In addition, "the hydrophilization process is performed to a part of heat exchange element" means performing hydrophilization process only to the inner wall of a cylinder, only the outer wall of a cylinder, or a part of the inner and outer walls of a cylinder. In the heat exchange element of the present invention, when the inner wall of the cylinder is hydrophilized, the dehumidification effect in the first fluid passage and the cooling or heating effect in the second fluid passage are excellent. In the case of hydrophilizing the outer wall of the cylinder, the dehumidifying effect in the second fluid passage and the cooling or heating effect in the first fluid passage are excellent. In the case of using the spacer, when the spacer is subjected to a hydrophilization treatment, the dehumidifying effect in the second fluid passage and the cooling or heating effect in the first fluid passage are excellent.
이하에 친수화 처리의 구체적 방법에 대해 서술한다. 친수화 처리로서는, 통이나 스페이서에 친수성 소재를 사용하는 방법, 통의 내외 벽면이나 스페이서 표면을 조면화(粗面化)하는 방법, 플라즈마 처리나 코로나 처리 등의 방전 처리, 계면 활성제 처리, 그래프트 처리, 친수층을 형성하는 방법 등이 있다. 이들 중, 내구성이 우수한 점에서, 친수층을 형성하는 방법이 바람직하다.The specific method of the hydrophilization treatment is described below. Examples of the hydrophilization treatment include a method of using a hydrophilic material for a cylinder or a spacer, a method of roughening the inner and outer walls of the cylinder and the surface of the spacer, a discharge treatment such as a plasma treatment or a corona treatment, a surfactant treatment, and a graft treatment. And a method of forming a hydrophilic layer. Among these, the method of forming a hydrophilic layer is preferable at the point which is excellent in durability.
표면을 친수층으로 하기 위해서는, 친수성 재료를 사용함으로써, 그 표면이 친수성인 스페이서 또는 열교환 소자로 할 수 있다. 또한, 친수층에 첨가제를 함유시켜, 화학적으로 친수성을 부여하는 방법으로 친수층을 형성해도 좋다. 친수층에 미립자를 함유시켜, 미세 구조를 설치하여 물리적으로 친수성을 부여하는 방법으로 친수층을 형성해도 좋다. 그러나 보다 많은 종류로부터 재료를 선택할 수 있는 점이나, 친수성의 지속성ㆍ내구성이 좋은 점 등으로부터, 친수층에 미립자를 함유시켜 친수성을 부여하는 방법이 보다 바람직하다. 이하, 보다 바람직한 미립자를 함유하는 친수층에 대해 서술한다.In order to make a surface a hydrophilic layer, by using a hydrophilic material, it can be set as the spacer or heat exchange element whose surface is hydrophilic. Moreover, you may form an hydrophilic layer by the method of adding an additive to a hydrophilic layer and chemically providing hydrophilicity. The hydrophilic layer may be formed by containing fine particles in the hydrophilic layer to provide a microstructure and physically impart hydrophilicity. However, the method of providing hydrophilicity by containing microparticles | fine-particles in a hydrophilic layer from the point which can select a material from more types, the durability of hydrophilicity, the durability, etc. are more preferable. Hereinafter, the hydrophilic layer containing more preferable microparticles | fine-particles is described.
친수성을 부여할 목적으로 친수층에 함유되는 미립자는, 유기 미립자라도 좋고 무기 미립자라도 좋다. 미립자 내부의 공공에 대해서는, 내부에 공공을 갖지 않는 미립자, 중공 미립자, 개구를 갖는 중공 미립자, 다공질 미립자 등 어떠한 타입이라도 좋다. 유기 미립자의 구체예로서는, 폴리스티렌계 미립자, 스티렌ㆍ(메타)아크릴계 미립자, 스티렌ㆍ부타디엔계 미립자, (메타)아크릴산에스테르계 미립자, 나일론계 미립자 등을 들 수 있다. 미립자의 표면 부분과 코어에서 조성이 다른, 이른바 코어쉘형 미립자라도 좋다. 무기 미립자의 구체예로서는, 카올린, 탈크, 황산칼슘, 황산바륨, 이산화티탄, 산화아연, 황화아연, 탄산아연, 새틴화이트, 규산알루미늄, 규조토, 소성 규조토, 규산칼슘, 규산마그네슘, 리소폰, 제올라이트, 가수 할로이사이트, 탄산마그네슘, 수산화마그네슘 등을 들 수 있지만, 친수성을 향상시키기 위해 실리카겔, 콜로이달 실리카, 기상법 실리카, 습식 실리카, 알루미나, 콜로이달 알루미나, 수산화알루미늄 등을 사용하는 것이 바람직하다. 2종 이상의 미립자를 병용해도 좋다.The fine particles contained in the hydrophilic layer for the purpose of imparting hydrophilicity may be organic fine particles or inorganic fine particles. Regarding the pores inside the microparticles, any type such as microparticles having no pores therein, hollow microparticles, hollow microparticles having an opening, or porous microparticles may be used. Specific examples of the organic fine particles include polystyrene-based fine particles, styrene- (meth) acrylic-based fine particles, styrene-butadiene-based fine particles, (meth) acrylic acid ester-based fine particles, nylon-based fine particles, and the like. The so-called core-shell fine particles may be different in composition from the surface portion of the fine particles and the core. Specific examples of the inorganic fine particles include kaolin, talc, calcium sulfate, barium sulfate, titanium dioxide, zinc oxide, zinc sulfide, zinc carbonate, satin white, aluminum silicate, diatomaceous earth, calcined diatomaceous earth, calcium silicate, magnesium silicate, lithopone, zeolite, Although hydrous halide, magnesium carbonate, magnesium hydroxide, etc. are mentioned, In order to improve hydrophilicity, it is preferable to use silica gel, colloidal silica, vapor-phase silica, wet silica, alumina, colloidal alumina, aluminum hydroxide, etc. You may use together 2 or more types of microparticles | fine-particles.
미립자의 체적 평균 입경(1차 입자 직경)은 4㎚ 이상 10㎛ 이하가 바람직하다. 체적 평균 입경이 4㎚에 충족되지 않는 미립자는 제조 곤란하다. 또한, 이후에 설명하는 친수층의 바람직한 두께의 상한치를 초과하지 않도록 체적 평균 입경은 10㎛ 이하가 바람직하다.As for the volume average particle diameter (primary particle diameter) of microparticles | fine-particles, 4 nm or more and 10 micrometers or less are preferable. Particles whose volume average particle diameters are not satisfied at 4 nm are difficult to manufacture. Moreover, 10 micrometers or less are preferable for a volume average particle diameter so that it may not exceed the upper limit of the preferable thickness of the hydrophilic layer demonstrated later.
미립자의 박리 방지나 통 또는 스페이서와의 접착성 향상을 위해, 친수층에는 조막성 고분자를 함유시키는 것이 바람직하다. 친수층의 조막성 고분자로서는, 예를 들어 폴리비닐알코올 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리스티렌 수지, 에폭시 수지, 아세트산비닐 수지, 폴리(메타)아크릴산 수지, 폴리(메타)아크릴산에스테르 수지, (메타)아크릴산ㆍ스티렌 공중합체 수지, 에틸렌ㆍ아세트산비닐 공중합체 수지, 아세트산비닐ㆍ(메타)아크릴 공중합체 수지, 에틸렌ㆍ아세트산비닐ㆍ(메타)아크릴 3원 공중합체 수지 등을 사용해도 좋지만, 가수 분해 혹은 팽윤되기 어려운 (메타)아크릴로니트릴ㆍ부타디엔 공중합체 수지(AB 수지), 스티렌ㆍ부타디엔 공중합체 수지(SB 수지), (메타)아크릴로니트릴ㆍ스티렌ㆍ부타디엔 3원 공중합체 수지(ABS 수지), (메타)아크릴산에스테르ㆍ스티렌 공중합체 수지, 염소화 폴리프로필렌 수지 등이 보다 바람직하다. 또한, 2종 이상의 조막성 고분자를 병용해도 좋다.In order to prevent peeling of microparticles | fine-particles or to improve adhesiveness with a cylinder or a spacer, it is preferable to contain a film-forming polymer in a hydrophilic layer. As the film-forming polymer of the hydrophilic layer, for example, polyvinyl alcohol resin, polyurethane resin, polyethylene resin, polyester resin, polystyrene resin, epoxy resin, vinyl acetate resin, poly (meth) acrylic acid resin, poly (meth) acrylic acid ester Resin, (meth) acrylic acid styrene copolymer resin, ethylene vinyl acetate copolymer resin, vinyl acetate (meth) acryl copolymer resin, ethylene vinyl acetate (meth) acrylic terpolymer copolymer, etc. may be used. (Meth) acrylonitrile butadiene copolymer resin (AB resin), styrene butadiene copolymer resin (SB resin) which is hard to hydrolyze or swell, (meth) acrylonitrile styrene butadiene terpolymer copolymer ( ABS resin), (meth) acrylic acid ester styrene copolymer resin, chlorinated polypropylene resin, etc. are more preferable. Moreover, you may use together 2 or more types of film formation polymers.
친수층이 미립자와 조막성 고분자를 함유하는 경우, 미립자/조막성 고분자의 비율(질량 기준)은, 90/10 내지 30/70이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 80/20 내지 50/50이다. 30/70보다 조막성 고분자 비율이 높아지면, 친수층에 함유시키는 미립자의 비율이 감소하여, 제습 성능이 저하될 우려가 있다. 또한, 90/10보다 조막성 고분자 비율이 낮아지면, 친수층의 통 등과의 접착성이 저하되거나, 친수층 중의 미립자가 박리되어 떨어질 우려가 있다.When the hydrophilic layer contains the fine particles and the film-forming polymer, the ratio (mass basis) of the fine particles / film-forming polymer is preferably 90/10 to 30/70, more preferably 80/20 to 50/50. If the film-forming polymer ratio is higher than 30/70, the proportion of the fine particles to be contained in the hydrophilic layer decreases, and there is a fear that the dehumidification performance is lowered. In addition, when the ratio of the film-forming polymer is lower than 90/10, there is a fear that the adhesiveness to the cylinder of the hydrophilic layer or the like is reduced, or the fine particles in the hydrophilic layer are peeled off.
또한, 친수층의 효과를 저해시키지 않는 범위에서, 항균제, 항바이러스제, 곰팡이 방지제, 항알레르겐제, 탈취제, 촉매와 같은 기능제를 함유시켜도 좋다.Moreover, you may contain functional agents, such as an antibacterial agent, an antiviral agent, an antifungal agent, an antiallergic agent, a deodorant, and a catalyst, in the range which does not impair the effect of a hydrophilic layer.
친수층을 제조하기 위해서는, 미립자와 조막성 고분자, 가교제를 함유하여 이루어지는 친수층용 도장액을 조제하면 된다. 필요에 따라서 친수층에 함유시키는 기능제를, 친수층용 도장액 중에 용액 또는 분산액으로서 함유시켜도 좋다. 친수층은, 열교환 소자를, 친수층용 도장액에 침지하고, 취출한 후, 건조하여 얻는 방법으로 제조된다. 이 방법에 따르면, 통의 경우는 내외벽의 양면에, 스페이서를 사용한 경우도 전체 표면에, 동시에 친수층을 얻을 수도 있다. 침지, 취출, 건조의 일련의 공정을 복수회 반복해도 좋고, 반복하는 경우에 도장액의 조성이 달라도 좋다. 또한, 침지법 이외에, 롤러 코트법, 브러시 도포법, 스프레이 코트법 등에 의해 친수층을 형성할 수도 있다.In order to manufacture a hydrophilic layer, what is necessary is just to prepare the coating liquid for hydrophilic layers containing a microparticle, a film-forming polymer, and a crosslinking agent. As needed, you may contain the functional agent contained in a hydrophilic layer as a solution or dispersion liquid in the coating liquid for hydrophilic layers. A hydrophilic layer is manufactured by the method of obtaining, after immersing a heat exchange element in the coating liquid for hydrophilic layers, taking out, and drying. According to this method, in the case of a cylinder, a hydrophilic layer can also be obtained on both surfaces of the inner and outer walls and on the entire surface at the same time even when a spacer is used. The series of immersion, extraction and drying may be repeated a plurality of times, or the composition of the coating liquid may be different when repeated. In addition to the immersion method, a hydrophilic layer can also be formed by a roller coating method, a brush coating method, a spray coating method, or the like.
친수층의 두께는 0.3㎛ 이상 10㎛ 이하가 바람직하고, 0.5㎛ 이상 8.0㎛ 이하가 보다 바람직하고, 1.0㎛ 이상 7.5㎛ 이하가 더욱 바람직하다. 친수층의 두께가 0.3㎛를 하회하면 제습 성능이나 냉각(또는 가열) 효과가 저하될 우려가 있다. 한편, 10㎛를 초과하는 친수층을 형성해도, 가일층의 제습 성능이나 냉각(또는 가열) 효과의 향상을 기대할 수 없다. 또한, 열교환이 행해지는 통 벽면의 두께와 친수층의 두께의 총합이 커져, 열교환의 효율이 저하되는 경우가 있다. 또한, 유체로의 단면적이 줄어들어, 압력 손실의 면에서 불리해질 우려가 있다. 또한, 10㎛를 초과하는 친수층은, 그 형성 자체가 곤란하고, 두께 불균일이나 균열 등이 발생하여 친수층이 탈락될 우려도 있다.0.3 micrometer or more and 10 micrometers or less are preferable, 0.5 micrometer or more and 8.0 micrometers or less are more preferable, and 1.0 micrometer or more and 7.5 micrometers or less are more preferable. If the thickness of the hydrophilic layer is less than 0.3 µm, the dehumidification performance and the cooling (or heating) effect may be lowered. On the other hand, even if the hydrophilic layer exceeding 10 micrometers is formed, the further improvement of the dehumidification performance and cooling (or heating) effect cannot be expected. Moreover, the sum total of the thickness of the cylinder wall surface to which heat exchange is performed, and the thickness of a hydrophilic layer may become large, and the efficiency of heat exchange may fall. In addition, the cross-sectional area to the fluid is reduced, which may be disadvantageous in terms of pressure loss. In addition, the hydrophilic layer exceeding 10 micrometers is difficult to form itself, and there exists a possibility that a thickness nonuniformity, a crack, etc. may arise and a hydrophilic layer may fall off.
친수층용 도장액에는 계면 활성제를 함유시켜도 좋다. 계면 활성제로서는, 예를 들어 카르본산계, 술폰산계, 황산에스테르계, 고급 알코올계, 글리세린 지방산 에스테르계, 폴리옥시에틸렌알킬에테르계, 지방산 폴리에틸렌글리콜계, 아세틸렌디올계의 것 등을 함유할 수 있다. 계면 활성제의 종류는, 미립자나 조막성 고분자의 소재나 이온성 등을 고려하면서 적절하게 선택할 수 있다.You may contain surfactant in the coating liquid for hydrophilic layers. As surfactant, a carboxylic acid type, a sulfonic acid type, sulfuric acid ester type, higher alcohol type, glycerin fatty acid ester type, polyoxyethylene alkyl ether type, fatty acid polyethylene glycol type, acetylenediol type, etc. can be contained, for example. . The kind of surfactant can be suitably selected, considering the raw material, ionic property, etc. of microparticles | fine-particles and a film-forming polymer | macromolecule.
또한, 친수층의 강도를 향상시킬 목적으로, 친수층용 도장액에 가교제를 함유시키는 것이 바람직하다. 가교제로서는, 알데히드계 화합물, 케톤계 화합물, 트리아진계 화합물, 카르보디이미드계 화합물, 에폭시계 화합물, 이소시아네이트계 화합물, 멜라민계 화합물 등, 종래 공지의 것을 사용할 수 있다. 특히, 친수층에 무기 미립자를 사용한 경우에는 유기 규소 화합물, 예를 들어 실란 커플링제를 바람직하게 사용할 수 있다.Moreover, in order to improve the strength of a hydrophilic layer, it is preferable to contain a crosslinking agent in the coating liquid for hydrophilic layers. As a crosslinking agent, conventionally well-known things, such as an aldehyde type compound, a ketone type compound, a triazine type compound, a carbodiimide type compound, an epoxy type compound, an isocyanate type compound, a melamine type compound, can be used. In particular, when inorganic fine particles are used for the hydrophilic layer, an organosilicon compound, for example, a silane coupling agent, can be preferably used.
실란 커플링제의 구체예로서는, 아릴실란 화합물, 에폭시실란 화합물, 아미노실란 화합물 등을 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 아릴트리메톡시실란, 아릴트리에톡시실란, 디에톡시메틸비닐실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디에톡시실란, 3-글리시딜옥시프로필(디메톡시)메틸실란, 디에톡시(3-글리시딜옥시프로필)메틸실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, p-스티릴트리메톡시실란, 3-메타크릴록시프로필메틸디메톡시실란, 3-메타크릴록시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴록시프로필메틸디에톡시실란, 3-메타크릴록시프로필트리에톡시실란, 3-아크릴록시프로필트리메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필디메톡시메틸실란, 3-아미노프로필디에톡시메틸실란, 3-트리에톡시실릴-N-(1,3-디메틸-부틸리덴)프로필아민, 3-(2-아미노에틸아미노)프로필트리에톡시실란, 3-유레이드프로필트리에톡시실란, 3-클로로프로필트리메톡시실란, 3-메르캅토프로필메틸디메톡시실란, 3-메르캅토프로필트리메톡시실란, 비스(트리에톡시실릴프로필)테트라설파이드, 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란 등을 들 수 있다. 단, 본 발명에 있어서 바람직하게 사용되는 실란 커플링제는 이들의 구체예에 한정되지 않는다.As an example of a silane coupling agent, an arylsilane compound, an epoxysilane compound, an aminosilane compound, etc. are mentioned. More specifically, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, aryltrimethoxysilane, aryltriethoxysilane, diethoxymethyl vinyl Silane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3-glycidyloxypropyl (dimethoxy) methylsilane, diethoxy (3-glycidyloxypropyl) methyl Silane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyl Methyldiethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-2- (amino Ethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyltriethoxysilane, 3-a Minopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyldimethoxymethylsilane, 3-aminopropyldiethoxymethylsilane, 3-triethoxysilyl-N- (1,3-dimethyl-butylidene) propylamine, 3- (2-aminoethylamino) propyltriethoxysilane, 3-uradepropyltriethoxysilane, 3-chloropropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxy Silane, bis (triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, 3-isocyanate propyl triethoxysilane, etc. are mentioned. However, the silane coupling agent used preferably in this invention is not limited to these specific examples.
또한, 통이나 스페이서에 직접 친수층을 형성해도 좋지만, 통이나 스페이서에 앵커층을 형성하고, 그 위에 친수층을 형성해도 좋다. 앵커층의 도장 방법에는, 친수층의 경우와 마찬가지로 앵커층용 도장액에 의한 도장이 간편하다. 앵커층을 형성하면, 통이나 스페이서 등 열교환 소자 표면과 친수층의 접착성을 높이고, 또한 친수층 자체의 강도 향상을 위해 바람직하다.In addition, although a hydrophilic layer may be directly formed in a cylinder and a spacer, an anchor layer may be formed in a cylinder and a spacer, and a hydrophilic layer may be formed on it. In the coating method of an anchor layer, the coating by the coating liquid for anchor layers is easy similarly to the case of a hydrophilic layer. Formation of the anchor layer is preferred for enhancing the adhesion between the surface of the heat exchange element such as a cylinder and a spacer and the hydrophilic layer, and for improving the strength of the hydrophilic layer itself.
앵커층에는, 조막성 고분자를 함유시킨다. 또한, 조막성 고분자의 앵커층에 있어서의 함유 비율은 질량 기준으로 30％ 이상, 보다 바람직하게는 50％ 이상, 더욱 바람직하게는 70％ 이상이다. 바람직한 비율의 상한은 특별히 없고, 앵커층이 조막성 고분자만을 함유하고 있어도 된다. 바람직한 비율에 충족되지 않는 경우, 앵커층과 통 등의 접착성이 떨어질 우려가 있다.The anchor layer contains a film-forming polymer. Moreover, the content rate in the anchor layer of a film-forming polymer | macromolecule is 30% or more on a mass basis, More preferably, it is 50% or more, More preferably, it is 70% or more. There is no upper limit in particular of a preferable ratio, and the anchor layer may contain only the film-forming polymer | macromolecule. If it does not satisfy | fill a preferable ratio, there exists a possibility that adhesiveness of an anchor layer, a cylinder, etc. may fall.
앵커층의 조막성 고분자의 구체예로서는, 예를 들어 폴리비닐알코올 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리스티렌 수지, 에폭시 수지, 아세트산비닐 수지, 폴리(메타)아크릴산 수지, (메타)아크릴산에스테르 수지, (메타)아크릴산ㆍ스티렌 공중합체 수지, 에틸렌ㆍ아세트산비닐 공중합체 수지, 아세트산비닐ㆍ(메타)아크릴 공중합체 수지, 에틸렌ㆍ아세트산비닐ㆍ(메타)아크릴 3원 공중합체 수지 등을 들 수 있지만, 가수 분해 혹은 팽윤하기 어려운 (메타)아크릴로니트릴ㆍ부타디엔 공중합체 수지, 스티렌ㆍ부타디엔 공중합체 수지, (메타)아크릴로니트릴ㆍ스티렌ㆍ부타디엔 3원 공중합체 수지, (메타)아크릴산에스테르ㆍ스티렌 공중합체 수지, 염소화 폴리프로필렌 수지 등이 보다 바람직하다. 이들 조막성 고분자를 각각 단독으로, 혹은 복수 혼합하여 사용할 수 있다. 앵커층에 사용하는 조막성 고분자와, 친수층에 사용하는 조막성 고분자는 동일해도 좋고, 달라도 좋다.As a specific example of the film forming polymer of an anchor layer, For example, polyvinyl alcohol resin, a polyurethane resin, a polyethylene resin, a polyester resin, a polystyrene resin, an epoxy resin, a vinyl acetate resin, a poly (meth) acrylic acid resin, (meth) acrylic acid Ester resin, (meth) acrylic acid styrene copolymer resin, ethylene vinyl acetate copolymer resin, vinyl acetate (meth) acryl copolymer resin, ethylene vinyl acetate (meth) acryl terpolymer copolymer resin, etc. are mentioned. (Meth) acrylonitrile butadiene copolymer resin, styrene butadiene copolymer resin, (meth) acrylonitrile styrene butadiene terpolymer copolymer resin, (meth) acrylic acid ester styrene, which is difficult to hydrolyze or swell. Copolymer resin, chlorinated polypropylene resin, etc. are more preferable. These film-forming polymers can be used individually or in mixture of two or more, respectively. The film-forming polymer used for the anchor layer and the film-forming polymer used for the hydrophilic layer may be the same or different.
앵커층을 제조하기 위해서는, 우선 조막성 고분자를 함유하는 앵커층용 도장액을 조제하면 된다. 조막성 고분자는, 대부분의 경우, 물을 매체로 하는 에멀전 또는 분산액으로서 앵커층용 도장액에 사용된다. 또한, 유기 용제를 매체로 하는 용해액으로서 사용할 수도 있다. 또한, 앵커층에는 그 효과를 저해하지 않는 범위에서, 항균제, 곰팡이 방지제, 탈취제, 촉매와 같은 기능제를 함유시켜도 좋다. 앵커층에 기능제를 함유시키는 경우에는, 앵커층용 도장액 중에 상기 기능제를 용액 또는 분산액으로 하여 함유시켜도 좋다.In order to manufacture the anchor layer, first, a coating liquid for anchor layer containing a film-forming polymer may be prepared. In most cases, the film-forming polymer is used as an anchor layer coating liquid as an emulsion or dispersion liquid containing water as a medium. Moreover, it can also be used as a dissolution liquid which uses an organic solvent as a medium. In addition, the anchor layer may contain a functional agent such as an antibacterial agent, an antifungal agent, a deodorant agent or a catalyst within a range that does not impair the effect. When containing a functional agent in an anchor layer, you may contain it as a solution or dispersion liquid in the coating liquid for anchor layers.
앵커층은, 예를 들어 열교환 소자를, 앵커층용 도장액에 침지하고, 취출하고 건조하여 얻는 방법으로 제조된다. 이 방법에 따르면 통의 경우에는 내외 벽의 양면에, 스페이서를 사용한 경우도 전체 표면에, 동시에 앵커층을 얻는 것도 가능하다. 침지, 취출, 건조의 일련의 공정을 복수회 반복해도 좋다. 반복하는 경우에 도장액의 조성이 달라도 좋다. 또한, 침지법 이외에, 롤러 코트법, 브러시 도포법, 스프레이 코트법 등에 의해 앵커층을 형성할 수도 있다.The anchor layer is produced by, for example, a method in which a heat exchange element is immersed in the coating liquid for anchor layer, taken out, and dried. According to this method, it is also possible to obtain an anchor layer at the same time on both surfaces of the inner and outer walls, and even on the entire surface even when the spacer is used. You may repeat a series of immersion, extraction, and drying several times. In the case of repeating, the composition of the coating liquid may be different. In addition to the immersion method, the anchor layer may be formed by a roller coating method, a brush coating method, a spray coating method, or the like.
앵커층의 두께는 0.01㎛ 이상 10㎛ 이하가 바람직하고, 0.05㎛ 이상 5㎛가 보다 바람직하고, 0.1㎛ 이상 3㎛ 이하가 더욱 바람직하다. 0.01㎛에 충족되지 않는 경우에는, 앵커층으로서 기대해야 할 효과가 얻어지지 않을 우려가 있다. 한편, 10㎛를 초과하는 경우에는, 평탄한 표면의 앵커층을 얻는 것이 곤란해질 우려가 있다.0.01 micrometer or more and 10 micrometers or less are preferable, 0.05 micrometers or more and 5 micrometers are more preferable, and 0.1 micrometer or more and 3 micrometers or less are more preferable. When it does not satisfy 0.01 micrometer, there exists a possibility that the effect anticipated as an anchor layer may not be acquired. On the other hand, when it exceeds 10 micrometers, there exists a possibility that it may become difficult to obtain the anchor layer of a flat surface.
조막성 고분자를 함유하는 앵커층용 도장액의 통 또는 스페이서에의 도장 적성을 향상시키기 위해, 계면 활성제를 병용해도 좋다. 계면 활성제로서는 예를 들어, 카르본산계, 술폰산계, 황산에스테르계, 고급 알코올계, 글리세린 지방산 에스테르계, 폴리옥시에틸렌알킬에테르계, 지방산 폴리에틸렌글리콜계, 아세틸렌디올계의 것 등을 함유할 수 있다. 계면 활성제의 종류는, 조막성 고분자의 조성 등을 고려하여, 각각 단독 혹은 복수 조합하여 사용함으로써 적절하게 선택할 수 있다.In order to improve the coating ability of the coating liquid for anchor layers containing a film-forming polymer | macromolecule to a container or a spacer, you may use surfactant together. As surfactant, a carboxylic acid type, sulfonic acid type, sulfate ester type, higher alcohol type, glycerin fatty acid ester type, polyoxyethylene alkyl ether type, fatty acid polyethylene glycol type, acetylenediol type, etc. can be contained, for example. . The kind of surfactant can be suitably selected by using individually or in combination in consideration of composition of a film-forming polymer | macromolecule, etc., respectively.
본 발명에 있어서, 동일한 외형 치수의 열교환 소자의 경우, 단판끼리의 간격에 의해 제2 유체로의 크기가 정해진다. 한편, 제1 유체로의 크기는 통의 크기에 의해 정해진다. 제1 및 제2 유체로의 크기는, 열교환 효율에 큰 영향을 미친다. 본 발명에서는, 이들 2개의 유체로의 크기의 바람직한 범위를, 하나의 수치를 정의하여 서술한다. 이 수치는, 통의 내벽면 면적의 총합(㎠)을 열교환 소자 전체의 용적(㎤)으로 나눈 수치(㎝-1)이다. 이 수치가 크면, 제1 또는 제2 유체로의 크기가 작아지고, 이 수치가 작으면, 제1 또는 제2 유체로의 크기가 커진다.In the present invention, in the case of heat exchange elements having the same external dimensions, the size of the second fluid is determined by the distance between the end plates. On the other hand, the size of the first fluid passage is determined by the size of the barrel. The size of the first and second fluid passages greatly affects the heat exchange efficiency. In this invention, the preferable range of the magnitude | size in these two fluids is defined and described, and one numerical value is described. This numerical value is the numerical value (cm <-1> ) which divided the sum total (cm <2>) of the inner wall surface area of a cylinder by the volume (cm <3>) of the whole heat exchange element. If this value is large, the size of the first or second fluid is small, and if this value is small, the size of the first or second fluid is large.
본 발명에 있어서, 이 수치(㎝-1)는 1.3 이상 10 이하인 것이 바람직하다. 이 범위 미만인 경우, 열교환을 행하는 통 벽면의 면적이 작고, 또한 제1 또는 제2 유체로가 커져, 벽면으로부터 이격된 유체류의 열이 교환되기 어려워져, 열교환 효율이 나빠지는 경우가 있다. 이 범위를 초과한 경우, 열교환을 행하는 통 벽면의 면적이 커지는 점에서 열교환 효율은 양호화 경향에 있지만, 각 유체로의 압력 손실이 커지는 경우가 있고, 또한 친수화 처리가 실시되어 있어도, 응축수나 냉각수가 브리지를 형성하기 쉬워져, 목적으로 하는 제습 성능이나 냉각 성능이 얻어지지 않게 되는 경우가 있다.In this invention, it is preferable that this numerical value (cm <-1> ) is 1.3 or more and 10 or less. If it is less than this range, the area of the cylinder wall surface which performs heat exchange is small, and the 1st or 2nd fluid path becomes large, the heat of the fluid flow spaced apart from the wall surface becomes difficult to exchange, and heat exchange efficiency may worsen. If this range is exceeded, the heat exchange efficiency tends to be improved since the area of the wall surface of the heat exchanger becomes large, but the pressure loss to each fluid may be increased, and even if hydrophilization is performed, condensed water and Cooling water tends to form a bridge, and the target dehumidification performance and cooling performance may not be obtained.
본 발명의 열교환 소자는, 제습기, 냉풍팬, 공기 청정기, 에어 컨디셔너 또는 그 복합기 등의 공기 조화기, 실내로부터 유출되는 공기와 실외로부터 유입되는 공기의 온도차를 작게 할 목적으로 사용되는 환기 시스템, 한쪽의 유체류 중에 저온 또는 고온의 액체를 포함시켜, 다른 쪽의 유체류를 냉각 또는 가열하는 가열ㆍ냉각 장치 등에 사용된다.The heat exchange element of the present invention is an air conditioner such as a dehumidifier, a cold air fan, an air purifier, an air conditioner or a multifunction device, a ventilation system used for the purpose of reducing the temperature difference between the air flowing out of the room and the air flowing in from the outside, one side It is used for a heating / cooling device etc. which cools or heats the other fluid stream by including a low temperature or high temperature liquid in the fluid stream of this.
실시예Example
이하, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하, 부 또는 백분율은, 특별히 예고하지 않는 한, 질량 기준이다. 또한, 실시예에 있어서, 도면 및 표를 사용하여 열교환 소자의 치수를 설명하고 있지만, 각 도면에 있어서의 치수, 통이나 스페이서의 수, 적층 단수 등은 반드시 표와 일치하지는 않는다.Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to this Example. In addition, below, a part or a percentage is a mass reference | standard unless there is particular notice. In addition, in the Example, although the dimension of the heat exchange element was demonstrated using drawing and table | surface, the dimension in each figure, the number of cylinders and a spacer, the number of laminated | stacked layers, etc. do not necessarily correspond with a table.
제1 실시예 및 제1 비교예1st Example and 1st Comparative Example
제1 실시예 및 제1 비교예의 열교환 소자를 도 4 내지 도 7 및 도 13을 사용하여 설명한다. 단면 형상이 원형인 중공부를 갖는 통(18)을 평행하게 배열하여 단판으로 하고, 이것을 스페이서(19)에 접착한 구성을 1단으로 하는 단단(20)을 제작하였다(도 4). 통의 방향을 정렬하여 단단(20)을 적층하고, 제1 비교예가 되는 원통 적층형의 열교환 소자(21)를 얻었다(도 5 및 도 13). 또한, 이 열교환 소자(21)에 후술하는 친수층을 형성하고, 제1 실시예의 열교환 소자를 얻었다. 도 6은 원통 적층형의 열교환 소자(21)를 제2 유체로 입구측(도 5의 화살표 A)으로부터 본 투시도이다. 도 7은 원통 적층형의 열교환 소자(21)를 제1 유체로 입구측(도 5의 화살표 B)으로부터 본 투시도이다. 도 6에 도시한 바와 같이, 통(18)의 중공부가 제1 유체로(23)가 되고, 도 7에 도시한 바와 같이, 스페이서에 의해 형성 및 유지되는 공간이 제2 유체로(24)가 된다. 스페이서(19)와 중공의 원통(18) 사이의 간극(22)은, 실질적으로 유체의 누설이 없도록 접착제로 메웠다. 또한, 스페이서(19)가 통(18)과 서로 직교하도록 설치하고, 각 단판 사이의 통(18)은 평행해지도록 설치하였다.The heat exchange element of a 1st Example and a 1st comparative example is demonstrated using FIGS. 4-7 and 13. The
여기서, 제1 실시예 및 제1 비교예의 원통 적층형 열교환 소자의 치수 및 사용한 소재를 표 1에 나타냈다.
Here, the dimension of the cylindrical laminated heat exchange element of a 1st Example and a 1st comparative example, and the raw material used were shown in Table 1.
다음에, 제1 실시예에서 형성한 친수층에 대해 서술한다. 제1 비교예의 원통 적층형의 열교환 소자의 원통 내외 벽 및 스페이서의 표면에 침지 도포와 끌어올림 후의 건조에 의해, 앵커층(두께 1㎛) 및 친수층(두께 5㎛)을 순차 형성하여, 제1 실시예의 열교환 소자로 하였다. 사용한 앵커층용 및 친수층용 도장액의 배합을 다음에 나타낸다. 각 도장액 모두, 각 재료를 교반기로 혼합하여 조제하였다.Next, the hydrophilic layer formed in the first embodiment will be described. An anchor layer (thickness: 1 µm) and a hydrophilic layer (thickness: 5 µm) are sequentially formed on the inner and outer walls of the cylindrical laminated heat exchanger of the first comparative example, and on the surfaces of the spacers after immersion coating and pulling up, to thereby form a first layer. It was set as the heat exchange element of an Example. The formulation of the used coating liquid for anchor layer and hydrophilic layer is shown below. In each coating liquid, each material was mixed and prepared with the stirrer.
<앵커층용 도장액><Painting liquid for anchor layer>
염소화 폴리프로필렌 수지 함유액Chlorinated Polypropylene Resin
(니혼 비ㆍ케미컬사제, 상품명 : RB-116, 농도 50％) 50부(Manufactured by Nippon B. Chemical, product name: RB-116, concentration 50%) 50 parts
시너(니혼 비ㆍ케미컬사제, 상품명 : T-506S) 50부Thinner (manufactured by Nippon B. Chemical, product name: T-506S) 50 parts
<친수층용 도장액><Coating solution for hydrophilic layer>
콜로이달 실리카(닛산 가가꾸사제, 상품명 : 스노텍스O, 농도 20％액) 70부70 parts colloidal silica (manufactured by Nissan Chemical Industries, Inc., product name: snortex O, 20% concentration)
아크릴로니트릴ㆍ부타디엔 공중합체 수지Acrylonitrile Butadiene Copolymer Resin
(니혼제온사제, 상품명 : Nippol 1561, 농도 40.5％액) 15부15 parts (made by Nippon Zeon, brand name: Nippol 1561, 40.5% solution)
실란 커플링제(3-아미노프로필디메톡시메틸실란) 0.2부0.2 part of silane coupling agent (3-aminopropyldimethoxymethylsilane)
제2 실시예Second embodiment
제1 실시예와 동일한 통(18)과 그 배열에 맞추어, 통(18)의 외경에 적합한 구멍을 뚫은 발포 수지의 플레이트를 스페이서(19)로서 사용하고, 제1 실시예와 동일한 친수층을 형성한 원통 적층형의 열교환 소자(21)를 제작하였다(도 8 및 도 14). 또한, 스페이서(19)와 통(18)의 고정에는 접착제를 사용하고 있지 않고, 전체의 강도 확보를 위해 3개의 스페이서(19)를 사용하였다.The same hydrophilic layer as that of the first embodiment is formed by using, as
여기서, 제2 실시예의 원통 적층형의 열교환 소자(21)의 치수 및 소재를 표 2에 나타냈다.Here, Table 2 shows the dimensions and materials of the cylindrical laminated
제3 실시예Third embodiment
통의 방향이 90°변경된 것 이외에는, 제1 실시예와 마찬가지로 친수층을 형성한 원통 적층형의 열교환 소자를 제작하였다(도 15).A cylindrical laminated heat exchanger having a hydrophilic layer was formed in the same manner as in the first embodiment except that the direction of the cylinder was changed by 90 ° (FIG. 15).
제3 실시예의 원통 적층형의 열교환 소자의 치수 및 소재를 표 3에 나타냈다.Table 3 shows the dimensions and raw materials of the cylindrical stacked heat exchanger of the third embodiment.
제2 비교예2nd comparative example
평면의 구획판(7)과 파형판(8)을 겹쳐 접착한 구성을 1단으로 하는 파형 단단(9)이 적층된 파형판 적층형 열교환 소자를 제작하였다(도 17 및 도 18). 구획판 및 파형판의 소재 및 두께는, 각각 제1 실시예의 통 및 스페이서의 소재 및 사이즈에 맞추어 설정하였다. 제1 유체로(11)에 있어서, 파형판(8)의 진폭은 제1 실시예의 통의 외경에 맞추어 설정하고, 제2 유체로(12)에 있어서, 파형판(8)의 진폭은 제1 실시예의 스페이서의 두께에 맞추어 설정하였다. 열교환 소자의 크기는, 제습기에의 장착에 지장이 없는 범위에서, 제1 실시예의 열교환 소자와 동일하게 하였다.A corrugated plate laminated heat exchange element was fabricated, in which
여기서, 제2 비교예의 파형판 적층형 열교환 소자의 치수 및 소재를 표 4에 나타냈다.
Here, Table 4 shows the dimensions and raw materials of the corrugated plate laminated heat exchange element of the second comparative example.
제4 내지 제6 실시예 및 제3 내지 제4 비교예4th-6th Example and 3rd-4th Comparative Example
제1 내지 제3 실시예 및 제1 비교예의 원통 적층형의 열교환 소자와 제2 비교예의 파형판 적층형 열교환 소자를, 각각 마쯔시따 덴끼 산교오 가부시끼가이샤제 제습기(상품명 : F-YZC100)에 탑재하고, 제4 내지 제6 실시예 및 제3 내지 제4 비교예의 제습기로 하였다. 또한, 그때 열교환 소자는 밀봉재에 의해 스페이서 주위의 간극을 메워 제습기에 장착하였다. 열교환 소자 전체의 용적은, 열교환 소자의 장착 부분의 용적 1252.1㎤으로 하였다.The cylindrical laminated heat exchanger of the first to third embodiments and the first comparative example and the corrugated plate laminated heat exchanger of the second comparative example were mounted in a dehumidifier (trade name: F-YZC100) manufactured by Matsushita Denki Sangyo Kabuki Co., Ltd., respectively. It was set as the dehumidifier of 4th-6th Example and 3rd-4th Comparative Example. In addition, the heat exchange element then filled the clearance gap around a spacer with the sealing material, and attached it to the dehumidifier. The volume of the entire heat exchange element was 1252.1
또한, 제4 및 제5 실시예와 제3 비교예의 제습기에 있어서, 열교환 소자는 제1 유체로에 제습기 내에서 발생하는 고온 습윤 공기를 수직 방향 상방으로부터 하방으로 통과시키고, 제2 유체로에 실온의 비교적 저온인 공기를 통과시켜 열교환을 행한다. 이에 의해, 제1 유체로를 통과하는 고온 습윤 공기의 온도를 낮춤으로써 제습한다. 제6 실시예의 제습기에 있어서, 열교환 소자는 제2 유체로에 제습기 내에서 발생하는 고온 습윤 공기를 수직 방향 상방으로부터 하방으로 통과시키고, 제1 유체로에 실온에 가까운 비교적 저온도의 공기를 통과시켜 열교환을 행한다. 이에 의해, 제2 유체로를 통과하는 고온 습윤 공기의 온도를 낮춤으로써 제습한다. 제습기에의 열교환 소자 탑재 방향(전후, 좌우, 상하)도, 그것에 맞도록 적절하게 조정하였다.Further, in the dehumidifiers of the fourth and fifth embodiments and the third comparative example, the heat exchange element passes the high temperature and wet air generated in the dehumidifier to the first fluid passage downward from the vertical direction, and the room temperature to the second fluid passage. Heat exchange is performed by passing air having a relatively low temperature. Thereby, dehumidification is carried out by lowering the temperature of the high temperature wet air passing through the first fluid passage. In the dehumidifier of the sixth embodiment, the heat exchange element passes the high temperature wet air generated in the dehumidifier into the second fluid passage downward from the vertical direction, and passes the relatively low temperature air close to room temperature through the first fluid passage. Heat exchange is performed. Thereby, dehumidification is carried out by lowering the temperature of the high temperature wet air passing through the second fluid passage. The heat exchange element mounting directions (front, rear, left, right, up and down) to the dehumidifier were also appropriately adjusted to suit it.
제4 내지 제6 실시예 및 제3 내지 제4 비교예의 제습기에 대해, 각각 운전 모드 "표준"으로 온도 20℃, 상대 습도 60％의 항온 항습조에 1시간 방치하여, 공기 중으로부터 얻어지는 액화 수분량을 비교하였다. 결과를 이하에 기재한다. 고온 습윤 공기로서, 온도 70℃, 상대 습도 85％의 공기가 유입되고, 비교적 저온도의 공기로서, 항온 항습조 공기인 온도 20℃, 상대 습도 60％의 공기가 유입된다.For the dehumidifiers of the fourth to sixth examples and the third to fourth comparative examples, the amount of liquefied water obtained from the air was left for 1 hour in a constant temperature and humidity chamber having a temperature of 20 ° C. and a relative humidity of 60% in an operating mode “standard”, respectively. Compared. The results are described below. As the high temperature wet air, air having a temperature of 70 ° C. and a relative humidity of 85% is introduced, and air having a temperature of 20 ° C., which is a constant temperature and humidity chamber air, and a relative humidity of 60% is introduced as air having a relatively low temperature.
<고온 습윤 공기로부터 얻어진 액화 수분량><Liquid moisture content obtained from high temperature wet air>
제4 실시예 : 311gFourth embodiment: 311 g
제5 실시예 : 305gFifth Embodiment: 305 g
제6 실시예 : 295gSixth embodiment: 295 g
제3 비교예 : 264gThird Comparative Example: 264 g
제4 비교예 : 174g4th Comparative Example: 174g
제습은 열교환에 의해 고온 습윤 공기의 온도가 내려감으로써 행해지므로, 본 결과의 제습 성능에 의해 간접적으로 열교환 효율을 비교할 수 있다. 상기한 결과로부터, 제1 실시예의 원통 적층형의 열교환 소자를 사용한 제4 실시예의 제습기는, 제1 비교예의 친수층이 없는 원통 적층형의 열교환 소자를 사용한 제3 비교예의 제습기를 사용한 경우와 비교하여, 우수한 제습 성능이 얻어졌다. 즉, 친수층을 형성함으로써 열교환 효율이 향상되었다. 또한, 제1 실시예의 원통 적층형의 열교환 소자를 사용한 제4 실시예의 제습기는, 제2 비교예의 파형판 적층형 열교환 소자를 사용한 제4 비교예의 제습기를 사용한 경우와 비교하여, 우수한 제습 성능이 얻어졌다. 즉, 본 발명의 원통 적층형의 열교환 소자는, 종래의 파형판 적층형 열교환 소자에 비해, 열교환이 행해지는 벽면 면적이 많아지므로 열교환 효율이 좋았다. 또한, 본 발명의 제1 실시예에 언급하는 열교환 소자의 제작에 있어서는, 파형판의 제작에 사용한 특수한 설비를 필요로 하지 않아, 간편하게 제작 가능하였다.Dehumidification is performed by lowering the temperature of the high temperature wet air by heat exchange, so the heat exchange efficiency can be compared indirectly by the dehumidification performance of the result. From the above results, the dehumidifier of the fourth embodiment using the cylindrical laminated heat exchanger of the first embodiment was compared with the case of using the dehumidifier of the third comparative example using the cylindrical laminated heat exchanger without the hydrophilic layer of the first comparative example, Excellent dehumidification performance was obtained. That is, the heat exchange efficiency improved by forming a hydrophilic layer. Moreover, the dehumidifier of the 4th Example which used the cylindrical laminated heat exchange element of 1st Example obtained the excellent dehumidification performance compared with the case where the dehumidifier of the 4th Comparative Example which used the wave plate laminated type heat exchange element of the 2nd comparative example was used. That is, the heat exchange efficiency of the cylindrical laminated heat exchanger of this invention was good, since the wall surface area in which heat exchange is performed compared with the conventional corrugated plate laminated heat exchanger was large. In addition, in manufacture of the heat exchange element mentioned in the 1st Example of this invention, the special equipment used for preparation of a corrugated board was not needed, and it was easy to manufacture.
제2 실시예의 원통 적층형의 열교환 소자를 사용한 제5 실시예의 제습기에서는, 제1 실시예의 원통 적층형의 열교환 소자를 사용한 제4 실시예의 제습기와 비교하여, 거의 동등한 제습 성능이 얻어졌다. 제2 실시예는, 제1 실시예와 비교하여 사용하는 부재 및 제조의 공정수를 적게 할 수 있고, 또한 거의 동등한 열교환 효율을 얻을 수 있었다.In the dehumidifier of the fifth embodiment using the cylindrical laminated heat exchange element of the second embodiment, almost the same dehumidification performance was obtained as compared with the dehumidifier of the fourth embodiment using the cylindrical laminated heat exchange element of the first embodiment. Compared with the first embodiment, the second embodiment can reduce the number of steps to be used and the members to be used, and obtain almost equivalent heat exchange efficiency.
제3 실시예의 원통 적층형의 열교환 소자를 사용한 제6 실시예의 제습기에서는, 제1 실시예의 원통 적층형의 열교환 소자를 사용한 제4 실시예의 제습기와 비교하여 손색없는 제습 성능이 얻어졌다. 제1과 제2 유체로에 흐르는 유체가 각각 반대가 되어도, 열교환 효율은 저하되지 않는다고 하는 결과가 얻어졌다.In the dehumidifier of the sixth embodiment using the cylindrical stacked heat exchanger of the third embodiment, a dehumidifying performance comparable to that of the fourth embodiment using the cylindrical laminated heat exchanger of the first embodiment was obtained. Even if the fluids flowing in the first and second fluid paths were reversed, the result was that the heat exchange efficiency did not decrease.
제7 내지 제14 실시예Seventh to Fourteenth Embodiments
제1 실시예에 있어서, 열교환 소자의 치수를 표 5와 같이 변경한 제7 내지 제14 실시예의 원통 적층형의 열교환 소자를 제작하였다.In Example 1, the cylindrical laminated heat exchange element of Example 7-14 which changed the dimension of the heat exchange element as Table 5 was produced.
제15 내지 제22 실시예15th to 22nd Embodiment
제4 실시예와 마찬가지로, 제7 내지 제14 실시예의 원통 적층형의 열교환 소자를 내장한 제습기를 제작하였다(제15 내지 제22 실시예). 또한, 그때 열교환 소자는 밀봉재에 의해 스페이서 주위의 간극을 메워 제습기에 장착하였다.Similarly to the fourth embodiment, a dehumidifier incorporating the cylindrical stacked heat exchanger of the seventh to fourteenth embodiments was fabricated (Examples 15 to 22). In addition, the heat exchange element then filled the clearance gap around a spacer with the sealing material, and attached it to the dehumidifier.
제15 내지 제22 실시예에 있어서, 통의 내벽면 면적의 총합(㎠)을 열교환 소자 전체의 용적(㎤)으로 나눈 수치(㎝-1)를 표 6에 나타낸다. 또한, 열교환 소자 전체의 용적은, 열교환 소자의 장착 부분의 용적 1252.1㎤로 하고, 이 용적에 수납할 수 있는 최대의 개수의 통을 배열하였다.
In Examples 15-22, Table 6 shows the numerical value (cm <-1> ) which divided the total (cm <2>) of the inner wall surface area of the cylinder by the volume (cm <3>) of the whole heat exchange element. In addition, the volume of the whole heat exchange element was set to 1252.1 cm <3> of the mounting part of a heat exchange element, and the largest number of cylinders which can be accommodated in this volume were arranged.
제15 내지 제22 실시예의 제습기에 대해, 각각 운전 모드 "표준"으로 온도 20℃, 상대 습도 60％의 항온 항습조에 1시간 방치하여, 제1 유체로에 있어서의 결로수의 상황과 제1 유체로의 공기 중으로부터 얻어지는 액화 수분량(g)을 비교하였다. 결과를 표 6에 기재한다. 제1 유체로에는, 온도 70℃, 상대 습도 85％의 고온 습윤 공기가 유입되고, 제2 유체로에는, 항온 항습조 공기인 온도 20℃, 상대 습도 60％의 공기가 유입된다.The dehumidifiers of the fifteenth to twenty-second embodiments were left in a constant temperature and humidity chamber at a temperature of 20 ° C. and a relative humidity of 60% in an operation mode “standard” for 1 hour, respectively, and the situation of the dew condensation water in the first fluid passage and the first fluid. The liquefied moisture content (g) obtained from the air of a furnace was compared. The results are shown in Table 6. High-temperature wet air of temperature 70 ° C and relative humidity of 85% flows into the first fluid, and air of temperature of 20 ° C, which is constant temperature and humidity bath, and 60% of relative humidity flows into the second fluid.
<결로수의 상황 : 평가 부호의 설명><The situation of the dew condensation number: Explanation of evaluation code>
△ : 반수의 통 내에서 결로수의 브리지가 발생, 폐색되어 있었다.(Triangle | delta): The bridge | condensation of the dew condensation water generate | occur | produced and closed in half of the barrel.
○ : 일부분의 통 내에서 결로수의 브리지가 발생, 폐색되어 있었다.(Circle): The bridge | condenser of the dew condensation water generate | occur | produced and block | blocked in some cylinders.
◎ : 결로수의 브리지는 발생되어 있지 않았다.(Double-circle): No bridge | condensation of the dew condensation water was generated.
상기한 결과로부터, 통 내벽면 면적의 총합(㎠)을 열교환 소자 전체의 용적(㎤)으로 나눈 수치(㎝-1)가 10을 초과하면, 유체로 내에서 응축수의 브리지가 발생하기 쉬워졌다. 또한 압력 손실도 높아져, 결과적으로 액화 수분량은 적어졌다. 또한, 이 수치가 1.3보다 작은 경우에는, 응축수의 브리지의 발생은 없어 양호하였지만, 열교환이 행해지는 통 벽면 면적이 부족하고, 또한 통 벽면으로부터 이격된 유체류가 증가하여 열교환 효율이 저하되어, 공기 중으로부터 얻어지는 액화 수분량이 작은 것이 되었다. 따라서, 통 내벽면 면적의 총합(㎠)을 열교환 소자 전체의 용적(㎤)으로 나눈 수치(㎝-1)는 10 이하가 바람직하다. 또한, 응축수의 브리지에 의한 제한은 받지 않지만, 실제로 사용하기 충분한 액화 수분량을 얻는다고 하는 관점에서는, 이 수치는 1.3 이상이 바람직하다.From the above results, when the total value (cm −1 ) obtained by dividing the total area (cm 2) of the inner wall surface area by the volume (cm 3) of the entire heat exchange element exceeds 10, bridging of condensed water easily occurs in the fluid passage. In addition, the pressure loss also increased, resulting in a lower amount of liquefied water. In addition, when this value is smaller than 1.3, there is no generation of bridges of condensate, which is good. However, the surface area of the cylinder wall where heat exchange is performed is insufficient, and the flow of fluid spaced apart from the cylinder wall surface increases, resulting in a decrease in heat exchange efficiency. The amount of liquefaction water obtained from the inside became small. Therefore, the value (cm -1 ) obtained by dividing the total area (cm 2) of the inner wall surface area by the volume (cm 3) of the entire heat exchange element is preferably 10 or less. Although not limited by the bridge of condensate, from the viewpoint of obtaining a sufficient amount of liquefied water for practical use, the numerical value is preferably 1.3 or more.
제23 실시예 및 제5 비교예Example 23 and Comparative Example 5
도 19를 사용하여, 제23 실시예 및 제5 비교예의 열교환 소자를 설명한다. 중공부를 갖는 통(18)의 외경에 적합한 구멍을 뚫은 수지 플레이트를 스페이서 겸 냉각수의 수용 접시(42)로서 사용하고, 통의 양단부와 수지 플레이트의 구멍의 에지를 열용착으로 접착하여, 제5 비교예가 되는 원통 적층형의 열교환 소자(41)를 제작하였다. 또한, 제1 실시예와 동일한 친수층을 형성하여, 제23 실시예가 되는 원통 적층형의 열교환 소자를 제작하였다. 제23 실시예와 제5 비교예의 원통 적층형의 열교환 소자는, 통의 중공부를 제1 유체로(도 19의 화살표 A방향)로 하고, 통의 외부의 공간이며, 단판을 관통하는 방향의 공간을(도 19의 화살표 C방향) 제2 유체로로서 사용하였다.19, the heat exchange element of Example 23 and Example 5 is demonstrated. The resin plate which perforated the outer diameter of the
여기서, 제23 실시예 및 제5 비교예의 원통 적층형의 열교환 소자에 사용한 소재나 치수를 표 7에 나타냈다.
Here, Table 7 shows the raw materials and dimensions used for the cylindrical laminated heat exchange elements of the twenty-third example and the fifth comparative example.
제24 실시예 및 제6 비교예24th Example and 6th Comparative Example
제23 실시예 및 제5 비교예의 원통 적층형의 열교환 소자를 사용한 제24 실시예 및 제6 비교예의 냉각 장치(48)를 제작하였다(도 20). 이 냉각 장치(48)에서는, 열교환 소자(40)의 스페이서 겸 냉각수의 수용 접시(41)에 15℃의 물을 샤워(43)로 공급하고, 이 물을 냉각수로 하여 제1 유체로에 공기와 함께 도입한다. 동시에, 팬(45)에 의해 제2 유체로에 공기를 도입한다(도 20 화살표 C). 제2 유체로를 공기가 통과할 때에, 그 온도를 낮출 수 있다.The
냉각 장치(48)에 있어서 제2 유체로에 5㎥/분으로 공기를 도입하여, 제2 유체로의 입구(46)와 출구(47)에서 온도를 측정하였다.In the
<온도 측정 결과><Temperature measurement result>
제24 실시예 : 입구＝30℃, 출구＝19℃Example 24 Inlet = 30 ° C., Outlet = 19 ° C.
제6 비교예 : 입구＝30℃, 출구＝25℃Comparative Example 6 Inlet = 30 ° C., Outlet = 25 ° C.
상기한 결과로부터, 친수층을 형성함으로써 열교환 효율이 상승하여, 효율적으로 공기의 냉각을 할 수 있었다.From the above results, by forming a hydrophilic layer, the heat exchange efficiency was increased, and the air could be cooled efficiently.
본 발명의 열교환 소자는, 공조 환기팬, 제습기, 공기 청정기, 에어 컨디셔너 또는 그 복합기 등의 공조 조화기, 그 밖에 각종 가열ㆍ냉각 장치에도 바람직하게 사용하는 것이 가능하다.The heat exchange element of this invention can be used suitably also for air-conditioning conditioners, such as an air conditioning ventilation fan, a dehumidifier, an air cleaner, an air conditioner, or a composite device, and other various heating and cooling apparatuses.
1 : 구획판
2 : 스페이서
3 : 중공판(중공 단단)
4 : 중공판 적층형 열교환 소자
5 : 제1 유체로
6 : 제2 유체로
7 : 구획판
8 : 파형판(스페이서)
9 : 파형 단단
10 : 파형판 적층형 열교환 소자
11 : 제1 유체로
12 : 제2 유체로
18 : 통
19 : 스페이서
20 : 단단
21 : 열교환 소자
22 : 간극
23 : 제1 유체로
24 : 제2 유체로
31 : 제1 유체류의 방향
32 : 제2 유체류의 방향
33 : 통의 길이(제1 유체로의 길이)
34 : 스페이서의 길이(제2 유체로의 길이)
35 : 단단을 적층한 높이
36 : 파형판 적층형 열교환 소자에 있어서의 제1 유체로의 길이
37 : 파형판 적층형 열교환 소자에 있어서의 제2 유체로의 길이
38 : 파형판 적층형 열교환 소자에 있어서의 적층 높이
39, 39a, 39b : 스페이서의 폭
40 : 제2 유체로의 폭
41 : 원통 적층형 열교환 소자
42 : 스페이서 겸 냉각수의 수용 접시
43 : 샤워
45 : 팬
46 : 제2 유체로의 입구
47 : 제2 유체로의 출구
48 : 냉각 장치1: partition plate
2: spacer
3: hollow plate (hollow stage)
4: hollow plate laminated heat exchange element
5: as the first fluid
6: as the second fluid
7: partition plate
8: Waveform plate (spacer)
9: waveform single stage
10: corrugated plate laminated heat exchange element
11: as the first fluid
12: with the second fluid
18: barrel
19: spacer
20: hard
21: heat exchange element
22: gap
23: with the first fluid
24: with the second fluid
31: direction of the first fluid flow
32: direction of the second fluid flow
33: length of the barrel (length to the first fluid)
34: length of the spacer (length to the second fluid)
35: stacking height
36: length to the first fluid in the corrugated plate laminated heat exchange element
37: length to the second fluid in the corrugated plate laminated heat exchange element
38: Stack height in corrugated plate stack type heat exchange element
39, 39a, 39b: width of spacer
40: width to second fluid
41: cylindrical laminated heat exchange element
42: receiving plate of spacer and coolant
43: shower
45: fan
46: inlet to the second fluid
47: outlet to the second fluid
48: cooling unit
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Withdrawal due to no request for examination |