專利名稱：熱交換元件及使用它的空氣調(diào)節(jié)器或加熱冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將相互獨(dú)立的兩個(gè)流體間進(jìn)行熱交換的熱交換元件及使用它的空氣 調(diào)節(jié)器或加熱冷卻裝置。
背景技術(shù)：
作為將相互獨(dú)立的兩個(gè)流體間進(jìn)行熱交換的熱交換元件，一般來(lái)說(shuō)，已知有中空 板層疊型、波狀板層疊型等。而且，在流體中，有氣體、液體、氣液混合流體、超臨界流體等。 下面，在本發(fā)明中，將流體的流動(dòng)表示為“流體流”，將流體的通路表示為“流體路”。另外， 將相互獨(dú)立的兩個(gè)流體分別表示為“第一流體”、“第二流體”。將第一流體的流動(dòng)和通路表 示為“第一流體流”和“第一流體路”，將第二流體的流動(dòng)和通路表示為“第二流體流”和“第 二流體路”。圖16是中空板層疊型熱交換元件及其中空單段的立體圖。中空板層疊型熱交換 元件4形成將以中空板3作為1段的中空單段3層疊而成的結(jié)構(gòu)，上述中空板3由作為平 面的兩個(gè)分隔板1夾持，并且具有由間隔件2平行地劃分的中空部分。間隔件2形成并保 持流體路，并且決定流體的流動(dòng)方向。按照使第一流體路5與第二流體路6交互地正交的 方式，層疊中空單段3。另外，中空板層疊型熱交換元件4的熱交換是借助2片分隔板1進(jìn) 行的。第一流體路5與第二流體路6相互獨(dú)立，分別可以流過(guò)不同的2種流體。圖17是波狀板層疊型熱交換元件及其波狀單段的立體圖。波狀板層疊型熱交換 元件10形成將以重疊地粘接平面的分隔板7和波狀板8的構(gòu)成作為1段的波狀單段9層 疊而成的結(jié)構(gòu)。波狀板8作為間隔件發(fā)揮作用，并且決定流體的流動(dòng)方向，形成流體路。按 照使第一流體路11與第二流體路12交互地正交的方式，將波狀單段9層疊。另外，波狀板 層疊型熱交換元件10的熱交換是借助分隔板7進(jìn)行的。第一流體路11與第二流體路12 相互獨(dú)立，可以分別流過(guò)不同的2種流體。但是，中空板層疊型熱交換元件4由于是借助2片分隔板1進(jìn)行熱交換的，因此效 率差。雖然波狀板層疊型熱交換元件10是借助1片分隔板7進(jìn)行熱交換的，然而在結(jié)構(gòu)制 作方面需要特殊的設(shè)備，存在作業(yè)非常困難的問(wèn)題。另外，中空板層疊型熱交換元件4與波 狀板層疊型熱交換元件10的進(jìn)行熱交換的分隔板都是平面的，存在熱交換的效率不良的 缺點(diǎn)(例如參照專利文獻(xiàn)1)。另外，作為波狀板層疊型熱交換元件的一例，還有取代波狀板而使用筒的提案 (例如參照專利文獻(xiàn)2)。該情況下，不需要在波狀板的結(jié)構(gòu)制作中所用的特殊的設(shè)備，作業(yè) 比較簡(jiǎn)便，然而分隔板是平面的，熱交換的效率不良的缺點(diǎn)仍然沒(méi)有改變。作為改善這些問(wèn)題的方案，提出過(guò)排列管道而在該管道的內(nèi)外之間進(jìn)行熱交換的 管道排列型熱交換元件(例如參照專利文獻(xiàn)3)。該情況下，熱交換是借助管道壁面進(jìn)行的， 該管道壁面起到劃分2條流體路的分隔板的作用。與專利文獻(xiàn)1及2的情況相比，由于分 隔板并非平面的，而是成為曲面，因此進(jìn)行熱交換的面增加，效率變得良好。但是，專利文獻(xiàn) 3中，由于管道是由透濕性的材料構(gòu)成的，因此水會(huì)穿透筒的壁面，所以存在著不適于伴隨著熱交換將水分從濕潤(rùn)空氣中液化而除去的用途(除濕用途)、或在一方的流體流中含有 低溫或高溫的液體而將另一方的流體流冷卻或加熱的用途。專利文獻(xiàn)1 日本特開2007-100997號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開平5-99582號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 日本實(shí)開昭60-60574號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問(wèn)題是，提供提高了兩個(gè)流體流之間的熱交換效率的熱交換元 件、以及至少可以實(shí)現(xiàn)從一方的流體流中進(jìn)行除濕并可以使流體流中含有液體而進(jìn)行熱交 換的熱交換元件。另外，還提供使用了該熱交換元件的空氣調(diào)節(jié)器或加熱·冷卻裝置。本發(fā)明由以下的構(gòu)成組成。(1) 一種熱交換元件，其進(jìn)行相互獨(dú)立的兩個(gè)流體之間的熱交換，其特征在于，作 為將相互獨(dú)立的兩條流體路隔開的構(gòu)件，使用具有中空部的筒，將平行地排列了所述筒的 單板設(shè)置間隔地進(jìn)行層疊，并將所述筒的中空部作為第一流體路，將該筒的外側(cè)作為第二 流體路，該筒由不透氣性且不透濕性的材料制成，并且對(duì)該熱交換元件的整體或一部分實(shí) 施了親水化處理。(2)根據(jù)上述⑴所述的熱交換元件，其中，該親水化處理是設(shè)置親水層。(3)根據(jù)上述(2)所述的熱交換元件，其中，該親水層含有微粒。(4)根據(jù)上述(2)或(3)所述的熱交換元件，其中，在該親水層與熱交換元件之間 設(shè)有錨定層。(5)根據(jù)上述(1) (4)中任意一項(xiàng)所述的熱交換元件，其中，用所述筒的內(nèi)壁面 面積(cm2)的總和除以熱交換元件整體的容積(cm3)而得的值(cm—1)為1. 3以上10以下。(6) 一種空氣調(diào)節(jié)器或加熱 冷卻裝置，其使用上述(1) (5)中任意一項(xiàng)所述的 熱交換元件。本發(fā)明的熱交換元件中，由于具有中空部的筒作為將兩個(gè)流體流隔開的分隔板發(fā) 揮作用，因此進(jìn)行熱交換的面增加，可以進(jìn)行有效的熱交換。另外，由于筒由不透氣性并且 不透濕性的材料制成，因此不會(huì)有液體或氣體穿透壁面的情況，可以僅有效地交換熱。此 外，通過(guò)對(duì)熱交換元件的整體或一部分實(shí)施親水化處理，即使在流體流中含有水等液體的 情況下，該液體也會(huì)在被實(shí)施親水化處理的部分迅速地均勻展開，不會(huì)有產(chǎn)生液滴或液體 的架橋現(xiàn)象的情況，可以維持順暢的流體流。其結(jié)果是，在一方的流體路中流過(guò)高溫濕潤(rùn)空 氣、在另一方的流體路中流過(guò)低溫空氣的情況下，從高溫濕潤(rùn)空氣側(cè)的流體路中排除冷凝 水變得順暢，可以獲得效率良好的除濕效果。此外，在一方的流體流中含有低溫(或高溫) 的液體的情況下，因該液體在該筒壁面中迅速地均勻展開，而可以獲得能夠?qū)⒘硪环降牧?體流有效地冷卻(或加熱)的效果。


圖1是表示將筒平行地排列的單板的一例的立體圖。圖2是表示將筒平行地排列的單板的一例的立體圖。圖3是表示將筒平行地排列的單板的一例的立體圖。
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圖4是表示在將筒平行地排列的單板上粘接間隔件而成的單段的一例的立體圖。圖5是表示對(duì)將筒平行地排列的單板設(shè)置間隔地層疊而成的熱交換元件的一例 的立體圖。圖6是沿箭頭A方向看到的圖5的熱交換元件的透視圖。圖7是沿箭頭B方向看到的圖5的熱交換元件的透視圖。圖8是表示對(duì)將筒平行地排列的單板設(shè)置間隔地層疊而成的熱交換元件的一例 的立體圖。圖9是表示在將筒平行地排列的單板上粘接間隔件而成的單段的一例的立體圖。圖10是在將單板層疊而成的熱交換元件中從第一流體路的入口側(cè)看到的透視圖 的一例。圖11是在將單板層疊而成的熱交換元件中從第一流體路的入口側(cè)看到的透視圖 的一例。圖12是在將單板層疊而成的熱交換元件中從第一流體路的入口側(cè)看到的透視圖 的一例。圖13是表示對(duì)將筒平行地排列的單板設(shè)置間隔地層疊而成的熱交換元件的一例 的立體圖。圖14是表示對(duì)將筒平行地排列的單板設(shè)置間隔地層疊而成的熱交換元件的一例 的立體圖。圖15是表示對(duì)將筒平行地排列的單板設(shè)置間隔地層疊而成的熱交換元件的一例 的立體圖。圖16是現(xiàn)有技術(shù)的中空板層疊型熱交換元件及其中空單段的立體圖。圖17是現(xiàn)有技術(shù)的波狀板層疊型熱交換元件及其波狀單段的立體圖。圖18是現(xiàn)有技術(shù)的波狀板層疊型熱交換元件及其波狀單段的立體圖。圖19是表示對(duì)將筒平行地排列的單板設(shè)置間隔地層疊而成的熱交換元件的一例 的立體圖。圖20是對(duì)將筒平行地排列的單板設(shè)置間隔地層疊而成的熱交換元件的應(yīng)用例 (冷卻裝置)的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面，對(duì)本發(fā)明的熱交換元件進(jìn)行更具體的說(shuō)明。本發(fā)明中，作為將相互獨(dú)立的兩條流體路隔開的構(gòu)件，使用具有中空部的筒。對(duì)于 筒的坯料沒(méi)有特別限定，然而為了將兩條流體路之間可靠地隔開，獲得良好的熱交換效率， 優(yōu)選使用塑料坯料或金屬坯料。另外，在除濕用途或流體為液體的情況下，如果存在兩個(gè)流 體流間的濕度交換或液體的穿透，則不夠理想，因此本發(fā)明中所用的筒是不透氣性且不透 濕性的材料。塑料坯料由于在加工性方面優(yōu)異，可以使筒壁的厚度變薄，可以提高熱交換效率 等，因此優(yōu)選使用。作為塑料坯料的具體例，例如可以舉出聚丙烯樹脂、聚乙烯樹脂、聚苯乙 烯樹脂、(甲基)丙烯腈 苯乙烯· 丁二烯三元共聚物樹脂(ABS樹脂)、聚碳酸酯樹脂、聚 對(duì)苯二甲酸乙二醇酯樹脂等。
金屬坯料由于熱傳導(dǎo)性好，可以提高熱交換效率，因此優(yōu)選使用。作為金屬坯料的 具體例，例如可以舉出鋁、鐵、銅、鎳、不銹鋼合金等。對(duì)于筒的優(yōu)選的截面形狀，可以舉出封閉曲線(包括正圓形、橢圓形的圓形)、多 角形等。在多角形中，還包括像星形那樣從筒外部看具有凹部的形狀。另外，形成多角形的 邊的一部分或全部也可以是曲線，也可以使多角形的頂點(diǎn)的一部分或全部變圓。由于加工 很容易，因此最優(yōu)選截面形狀為圓形。筒壁面的厚度優(yōu)選為0. 005mm以上Imm以下。如果筒壁面的厚度小于優(yōu)選的范圍， 則筒的強(qiáng)度不足，進(jìn)而使熱交換元件的強(qiáng)度不足而有可能無(wú)法保持結(jié)構(gòu)。另一方面，如果超 過(guò)優(yōu)選的筒壁面的厚度的范圍，則有可能導(dǎo)致熱交換效率的降低。筒壁面的厚度是由(筒 的外徑_內(nèi)徑)決定的。本發(fā)明的熱交換元件是對(duì)將筒平行地排列的單板設(shè)置間隔地層疊而成的元件。在 將筒平行地排列的情況下，如果使各筒大致上處于同一平面上，則第二流體路的壓力損失 就會(huì)變得更少，因而優(yōu)選。圖1 3是將筒18平行地排列的單板的一例。單板中的筒與筒之間間隔既可以 如圖1所示，沒(méi)有間隔(零)，也可以如圖2及3所示，設(shè)置間隔。間隔既可以是恒定的(圖 2)，也可以是不同的(圖3)。其中，如果間隔恒定的話，則流體流就不會(huì)偏向流體路的特定 的一部分，可以穩(wěn)定化，因而優(yōu)選。如果將某個(gè)單板中的間隔的平均值設(shè)為“平均間隔”，則 將筒的外徑設(shè)為1，平均間隔優(yōu)選為5以下。如果平均間隔超過(guò)該值，熱交換效率就有可能 降低。筒在各單板內(nèi)部是相互平行的，而在層疊時(shí)，也優(yōu)選在各單板之間使筒相互平行。 這是因?yàn)?，流體流不會(huì)偏向流體路的特定的一部分，可以穩(wěn)定化。為了設(shè)置間隔地將單板 層疊，可以利用構(gòu)成單板的筒的一部分的變形，也可以使用間隔件。另外，還可以利用使用 本發(fā)明的熱交換元件制成的空氣調(diào)節(jié)器等裝置中的熱交換元件的設(shè)置部的部件或結(jié)構(gòu)。另 外，也可以是它們的組合。對(duì)使用間隔件層疊的情況進(jìn)行說(shuō)明。間隔件是以保持各單板中的筒的平行排列及 形成第二流體路為主要目的使用的，進(jìn)而起到熱交換元件單體的結(jié)構(gòu)保持的作用。間隔件 只要可以滿足機(jī)械的強(qiáng)度，保持熱交換元件的結(jié)構(gòu)，對(duì)于材料或形狀就沒(méi)有特別限定。作為 材料，可以使用塑料坯料、金屬坯料、木質(zhì)坯料(木材、板紙等)、陶瓷坯料等。對(duì)于間隔件與 單板的粘接，利用粘接劑的粘接是簡(jiǎn)便的，然而在筒或間隔件的任意一方是熱易熔性的塑 料的情況下，也可以利用熱熔接來(lái)粘接。圖4是在間隔件19上粘接將筒18平行地排列的單板的單段20。圖5是將該單 段20層疊而成的熱交換元件21。圖6是沿箭頭A方向看到的圖5的熱交換元件21的透視 圖。圖7是沿箭頭B方向看到的圖5的熱交換元件21的透視圖。在該熱交換元件21中， 筒18的中空部是第一流體路23，圖5中，第一流體沿箭頭B方向流動(dòng)。另外，筒18的外側(cè) 的由間隔件19劃分出的空間是第二流體路24，圖5中，第二流體沿箭頭A方向流動(dòng)。如圖 7所示，在筒18與間隔件19之間形成間隙22的情況下，優(yōu)選將其填充。作為填充間隙22 的方法，可以舉出使用具有與筒18的形狀匹配的凹凸從而不形成間隙22的間隔件的方法、 用膩?zhàn)踊蛘辰觿┒氯姆椒ǖ?。圖8是將開設(shè)有與筒18的外徑適合的孔的平板作為間隔件19使用的熱交換元件
621。在間隔件19與筒18之間，不會(huì)形成間隙。在該熱交換元件21中，筒18的中空部是第 一流體路，第一流體沿箭頭B方向流動(dòng)。另外，筒18的外側(cè)的由間隔件19劃分出的空間是 第二流體路，第二流體沿箭頭A方向流動(dòng)。間隔件的數(shù)目沒(méi)有特別限定，只要是1個(gè)以上即可。從結(jié)構(gòu)保持的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選 為2個(gè)以上。在間隔件為2個(gè)以上時(shí)，各個(gè)間隔件的寬度既可以相同，也可以不同。對(duì)于間 隔件的寬度，在將第二流體路的寬度40設(shè)為1時(shí)，優(yōu)選為0. 001以上0.3以下，更優(yōu)選為 0.01以上0.3以下(圖6)。這里，所謂間隔件的寬度，在間隔件為1個(gè)的情況下，是指該間 隔件的寬度。在間隔件為多個(gè)的情況下，是指各個(gè)間隔件的寬度的總和。例如，圖6中，存 在2個(gè)間隔件，作為各個(gè)間隔件的寬度的和的(39a+39b)成為間隔件的寬度39。如果間隔 件的寬度小于優(yōu)選的范圍，則有可能無(wú)法獲得熱交換元件的足夠的機(jī)械強(qiáng)度。另一方面，如 果超過(guò)優(yōu)選的范圍，則有可能導(dǎo)致第二流體路的壓力損失的上升。為了使縮減第二流體路的寬度的影響變少，間隔件也可以具有與第二流體路的方 向平行的中空部分。例如，可以舉出將具有中空部的筒作為間隔件使用的情況等。單板內(nèi)的筒之間的間隔和間隔件的配置場(chǎng)所對(duì)第二流體路中的流體流造成影響。 從熱交換元件的設(shè)計(jì)的方便考慮，大多數(shù)的情況下，與筒18正交地設(shè)置間隔件19(圖4)。 此外，在單板內(nèi)的筒18之間的間隔為零的情況下，第二流體路中的流體流沿間隔件19的長(zhǎng) 軸方向(箭頭A方向)流動(dòng)，與筒18中的第一流體路的方向正交。在想要將第一及第二流 體路的流動(dòng)方向設(shè)定為正交以外的情況下，只要按照使間隔件19的長(zhǎng)軸與筒18形成正交 以外的角度的方式來(lái)配置間隔件19即可(圖9)。在單板內(nèi)的筒之間的間隔并非零的情況下，可以將第二流體路看作2條。圖10是 在將圖2所示的單板層疊而成的熱交換元件中從第一流體路的入口側(cè)看到的透視圖。間隔 件并未圖示。第二流體路的一條是與單板20平行地流動(dòng)的流體路(箭頭A)。另一條是穿 過(guò)單板內(nèi)的筒18的間隔而貫穿各單板的流體路(箭頭C)。另外，也可以同時(shí)利用兩條流體 路。它們的選擇是根據(jù)熱交換元件中的第二流體路的入口和出口的位置關(guān)系決定的。在第二流體路中，通過(guò)對(duì)靠近第一流體路的入口側(cè)及出口側(cè)的部位進(jìn)行限定的方 式，分別配置第二流體路的入口和出口，也可以將第一和第二流體流設(shè)為對(duì)流。在第二流體路貫穿各單板的情況下，可以選擇單板內(nèi)的筒之間的間隔部分和相鄰 的單板的間隔部分的位置關(guān)系。如圖10所示，如果按照筒18之間的間隔部分在相鄰的單 板之間重合的方式，從第一流體路的入口側(cè)看，若將筒18以直角格子排列配置，則箭頭A及 箭頭C的流動(dòng)就都成為直線的流動(dòng)，可以獲得壓力損失低的第二流體路。圖11及12也是 從第一流體路的入口側(cè)看到的熱交換元件的透視圖。如圖11所示，如果按照筒18之間的 間隔部分在相鄰的單板之間不重合的方式，從第一流體路的入口側(cè)看，將筒18以鋸齒格子 排列配置，則流動(dòng)就會(huì)受到妨礙而產(chǎn)生紊流，流體流就會(huì)花費(fèi)更長(zhǎng)的時(shí)間通過(guò)第二流體路， 熱交換效率變得良好。如圖12所示，也可以是在2個(gè)部位以上混合存在筒18的大小或筒 18之間的間隔部分不同的排列的排列等。這些排列可以根據(jù)熱交換器的使用目的適當(dāng)?shù)貐^(qū) 分使用。在利用筒的變形來(lái)層疊的情況下，該變形起到保持單板間的間隔的作用。作為具 體例，可以舉出筒的一部分在所層疊的高度方向上變?yōu)橥黄馉畹那闆r。更優(yōu)選該突起是將 筒的外部的空間劃分而起到形成第二流體路的作用的形狀。可以利用加熱加工或沖壓加工來(lái)使筒變形。在利用使用本發(fā)明的熱交換元件的空氣調(diào)節(jié)器等裝置中的熱交換元件的設(shè)置部 的部件或結(jié)構(gòu)來(lái)設(shè)置間隔的情況下，該部件或結(jié)構(gòu)被以與間隔件相同的樣子使用，可以獲 得間隔的形成及保持、第二流體路的形成的效果。本發(fā)明的熱交換元件對(duì)整體或一部分實(shí)施親水化處理。由此，就可以使冷凝水從 流體路中的排出順暢，可以出于獲得效率良好的除濕效果的目的使用。另外，在一方的流體 路中流過(guò)水等液體的情況下，因該液體在該筒壁面中迅速地均勻展開，而可以出于將流過(guò) 另一方的流體路的流體有效地冷卻(或加熱)的目的來(lái)使用。例如，可以用于除濕機(jī)、冷風(fēng) 扇、空氣凈化器、空調(diào)或其復(fù)合機(jī)等空氣調(diào)節(jié)器及換氣系統(tǒng)等中。所謂“對(duì)熱交換元件的整體實(shí)施親水化處理”是指，對(duì)筒的內(nèi)壁及外壁雙方實(shí)施親 水化處理。另外，所謂“對(duì)熱交換元件的一部分實(shí)施親水化處理”是指，僅對(duì)筒的內(nèi)壁、僅對(duì) 筒的外壁、或?qū)ν驳膬?nèi)外壁的一部分實(shí)施親水化處理。在本發(fā)明的熱交換元件中，如果對(duì)筒 的內(nèi)壁進(jìn)行親水化處理，則會(huì)形成第一流體路中的除濕效果或第二流體路中的冷卻或加熱 效果優(yōu)異的元件。在對(duì)筒的外壁進(jìn)行親水化處理的情況下，就會(huì)形成第二流體路中的除濕 效果或第一流體路中的冷卻或加熱效果優(yōu)異的元件。而且，在使用間隔件的情況下，如果對(duì) 間隔件實(shí)施親水化處理，則會(huì)形成第二流體路中的除濕效果或第一流體路中的冷卻或加熱 效果優(yōu)異的元件。下面對(duì)親水化處理的具體的方法進(jìn)行敘述。作為親水化處理，有在筒或間隔件中 使用親水性坯料的方法、將筒的內(nèi)外壁面或間隔件表面粗糙化的方法、等離子體處理或電 暈處理等放電處理、表面活性劑處理、接枝處理、設(shè)置親水層的方法等。它們當(dāng)中，因耐久性 優(yōu)異，而優(yōu)選設(shè)置親水層的方法。為了將表面設(shè)為親水層，可以通過(guò)使用親水性材料，形成其表面為親水性的間隔 件或熱交換元件。另外，也可以在親水層中含有添加劑，利用化學(xué)地賦予親水性的方法來(lái)設(shè) 置親水層。還可以在親水層中含有微粒而設(shè)置微細(xì)結(jié)構(gòu)，利用物理地賦予親水性的方法來(lái) 設(shè)置親水層。但是，從可以從更多的種類中選擇材料的方面、親水性的持續(xù)性 耐久性好的 方面等考慮，更優(yōu)選在親水層中含有微粒而賦予親水性的方法。下面，對(duì)更優(yōu)選的含有微粒 的親水層進(jìn)行敘述。出于賦予親水性的目的而包含于親水層中的微粒無(wú)論是有機(jī)微粒還是無(wú)機(jī)微粒 都可以。對(duì)于微粒內(nèi)部的空孔，可以是在內(nèi)部不具有空孔的微粒、中空微粒、具有開孔的中 空微粒、多孔微粒等，無(wú)論是哪種類型都可以。作為有機(jī)微粒的具體例，可以舉出聚苯乙烯 系微粒、苯乙烯·(甲基)丙烯酸系微粒、苯乙烯 丁二烯系微粒、(甲基)丙烯酸酯系微粒、 尼龍系微粒等。也可以是微粒的表面部分與芯中組成不同的所謂芯殼型微粒。作為無(wú)機(jī)微 粒的具體例，可以舉出高嶺土、滑石、硫酸鈣、硫酸鋇、二氧化鈦、氧化鋅、硫化鋅、碳酸鋅、緞 光白(satin white)、硅酸鋁、硅藻土、燒成硅藻土、硅酸鈣、硅酸鎂、鋅鋇白、沸石、水化埃洛 石、碳酸鎂、氫氧化鎂等，為了提高親水性，優(yōu)選使用硅膠、膠態(tài)二氧化硅、氣相法二氧化硅、 濕式二氧化硅、氧化鋁、膠態(tài)氧化鋁、氫氧化鋁等。也可以將2種以上的微粒并用。微粒的體積平均粒徑(一次粒子直徑)優(yōu)選為4nm以上10 μ m以下。體積平均粒 徑小于4nm的微粒難以制造。另外，為了不超過(guò)后面說(shuō)明的親水層的優(yōu)選的厚度的上限值， 體積平均粒徑優(yōu)選為10 μ m以下。
為了防止微粒的剝落、提高與筒或間隔件的粘接性，優(yōu)選在親水層中含有造膜性 高分子。作為親水層的造膜性高分子，例如可以使用聚乙烯醇樹脂、聚氨酯樹脂、聚乙烯樹 脂、聚酯樹脂、聚苯乙烯樹脂、環(huán)氧樹脂、乙酸乙烯酯樹脂、聚(甲基)丙烯酸樹脂、聚(甲 基)丙烯酸酯樹脂、(甲基)丙烯酸·苯乙烯共聚物樹脂、乙烯·乙酸乙烯酯共聚物樹脂、 乙酸乙烯酯·(甲基)丙烯酸共聚物樹脂、乙烯·乙酸乙烯酯·(甲基)丙烯酸三元共聚物 樹脂等，然而更優(yōu)選難以水解或膨脹的(甲基)丙烯腈· 丁二烯共聚物樹脂(AB樹脂)、苯 乙烯· 丁二烯共聚物樹脂(SB樹脂)、(甲基)丙烯腈 苯乙烯· 丁二烯三元共聚物樹脂 (ABS樹脂)、(甲基)丙烯酸酯 苯乙烯共聚物樹脂、氯化聚丙烯樹脂等。另外，也可以將2 種以上的造膜性高分子并用。在親水層含有微粒和造膜性高分子的情況下，微粒/造膜性高分子的比率(質(zhì)量 基準(zhǔn))優(yōu)選為90/10到30/70，更優(yōu)選為80/20到50/50。如果造膜性高分子比率高于30/70， 則親水層中含有的微粒的比率就會(huì)減少，除濕性能有可能降低。另外，如果造膜性高分子比 率低于90/10，則親水層與筒等的粘接性有可能降低，或親水層中的微粒有可能剝落。另外，也可以在不妨礙親水層的效果的范圍中，含有抗菌劑、抗病毒劑、防霉劑、抗 變態(tài)反應(yīng)原劑、除臭劑、催化劑之類的功能劑。為了制造親水層，最好制備含有微粒和造膜性高分子、交聯(lián)劑的親水層用涂刷液。 根據(jù)需要可以在親水層用涂刷液中含有親水層中所含有的功能劑作為溶液或分散液。親水 層是利用如下的方法制造的，即，將熱交換元件浸漬于親水層用涂刷液中，在取出后，干燥 而得到。根據(jù)該方法，在筒的情況下可以在內(nèi)外壁的兩面同時(shí)地得到親水層，在使用了間隔 件的情況下，也可以在全部表面同時(shí)地得到親水層。也可以將浸漬、取出、干燥的一連串的 工序反復(fù)進(jìn)行多次，在反復(fù)進(jìn)行的情況下涂刷液的組成也可以不同。另外，除了浸漬法以 外，也可以利用輥涂法、刷毛涂布法、噴涂法等來(lái)設(shè)置親水層。親水層的厚度優(yōu)選為0. 3 μ m以上10 μ m以下，更優(yōu)選為0. 5 μ m以上8. 0 μ m以下， 進(jìn)一步優(yōu)選為1. 0 μ m以上7. 5 μ m以下。如果親水層的厚度為0. 3 μ m以下，則除濕性能或 冷卻(或者加熱)效果有可能降低。另一方面，即使設(shè)置超過(guò)IOym的親水層，也無(wú)法期待 除濕性能或冷卻(或者加熱)效果的進(jìn)一步的提高。另外，進(jìn)行熱交換的筒壁面的厚度與親 水層的厚度的總和變大，從而會(huì)有熱交換的效率降低的情況。此外，流體路的截面積減少， 在壓力損失的方面有可能變得不利。另外，超過(guò)10 μ m的親水層其形成本身就很困難，會(huì)產(chǎn) 生厚度不均或裂紋等，還有可能使親水層脫落。也可以在親水層用涂刷液中含有表面活性劑。作為表面活性劑，例如可以含有羧 酸系、磺酸系、硫酸酯系、高級(jí)醇系、甘油脂肪酸酯系、聚氧乙烯烷基醚系、脂肪酸聚乙二醇 系、乙炔二醇系的材料等。表面活性劑的種類可以在考慮微粒或造膜性高分子的坯料或離 子性等的同時(shí)適當(dāng)?shù)剡x擇。另外，出于提高親水層的強(qiáng)度的目的，優(yōu)選在親水層用涂刷液中含有交聯(lián)劑。作為 交聯(lián)劑，可以使用醛系化合物、酮系化合物、三嗪系化合物、碳二亞胺系化合物、環(huán)氧系化合 物、異氰酸酯系化合物、蜜胺系化合物等以往公知的材料。特別是，在親水層中使用無(wú)機(jī)微 粒的情況下，可以優(yōu)選使用有機(jī)硅化合物，例如可以優(yōu)選使用硅烷偶聯(lián)劑。作為硅烷偶聯(lián)劑的具體例，可以舉出烯丙基硅烷化合物、環(huán)氧基硅烷化合物、氨基 硅烷化合物等。更具體來(lái)說(shuō)，可以舉出乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、2_(3，
94-環(huán)氧基環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、烯丙基三乙氧基硅烷、二乙氧 基甲基乙烯基硅烷、3-環(huán)氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、3-環(huán)氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅 烷、3_縮水甘油基氧基丙基(二甲氧基)甲基硅烷、二乙氧基(3-縮水甘油基氧基丙基) 甲基硅烷、3-環(huán)氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、對(duì)苯乙烯基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧 基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基 甲基二乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅 烷、N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基三甲 氧基硅烷、N-2-(氨基乙基)-3_氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基 丙基二甲氧基甲基硅烷、3-氨基丙基二乙氧基甲基硅烷、3-三乙氧基甲硅烷基-N-(l，3-二 甲基-亞丁基)丙基胺、3-(2_氨基乙基氨基)丙基三乙氧基硅烷、3-脲基丙基三乙氧基硅 烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷、3-巰基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-巰基丙基三甲氧基硅烷、雙 (三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、3-異氰酸酯丙基三乙氧基硅烷等。但是，本發(fā)明中優(yōu) 選使用的硅烷偶聯(lián)劑并不限定于這些具體例。而且，也可以在筒或間隔件上直接設(shè)置親水層，然而也可以在筒或間隔件上設(shè)置 錨定層，再在其上設(shè)置親水層。在錨定層的涂刷方法中，與親水層的情況相同，利用錨定層 用涂刷液的涂刷十分簡(jiǎn)便。如果設(shè)置錨定層，則會(huì)提高筒或間隔件等熱交換元件表面與親 水層的粘接性，此外親水層自身的強(qiáng)度提高，因此優(yōu)選。在錨定層中，含有造膜性高分子。另外，造膜性高分子在錨定層中的含有比率以質(zhì) 量基準(zhǔn)計(jì)為30%以上，更優(yōu)選為50%以上，進(jìn)一步優(yōu)選為70%以上。優(yōu)選的比率的上限沒(méi) 有特別限制，錨定層也可以僅含有造膜性高分子。在小于優(yōu)選的比率的情況下，錨定層與筒 等的粘接性有可能變差。作為錨定層的造膜性高分子的具體例，例如可以舉出聚乙烯醇樹脂、聚氨酯樹脂、 聚乙烯樹脂、聚酯樹脂、聚苯乙烯樹脂、環(huán)氧樹脂、乙酸乙烯酯樹脂、聚(甲基)丙烯酸樹脂、 (甲基)丙烯酸酯樹脂、(甲基)丙烯酸·苯乙烯共聚物樹脂、乙烯·乙酸乙烯酯共聚物樹 脂、乙酸乙烯酯·(甲基)丙烯酸共聚物樹脂、乙烯·乙酸乙烯酯·(甲基)丙烯酸三元共聚 物樹脂等，然而更優(yōu)選難以水解或膨脹的(甲基)丙烯腈 丁二烯共聚物樹脂、苯乙烯 丁 二烯共聚物樹脂、(甲基)丙烯腈 苯乙烯 丁二烯三元共聚物樹脂、(甲基)丙烯酸酯 苯 乙烯共聚物樹脂、氯化聚丙烯樹脂等?？梢詫⑦@些造膜性高分子分別單獨(dú)使用，或者混合多 種使用。錨定層中所用的造膜性高分子與親水層中所用的造膜性高分子既可以相同，也可 以不同。為了制造錨定層，最好首先制備含有造膜性高分子的錨定層用涂刷液。造膜性高 分子在多數(shù)情況下，是作為以水為介質(zhì)的乳液或分散液，用于錨定層用涂刷液中。另外，也 可以作為以有機(jī)溶劑為介質(zhì)的溶解液使用。另外，在錨定層中，在不妨礙其效果的范圍中， 也可以含有抗菌劑、防霉劑、除臭劑、催化劑之類的功能劑。在錨定層中含有功能劑的情況 下，也可以使該功能劑作為溶液或分散液在錨定層用涂刷液中含有。錨定層例如可以利用如下的方法制造，S卩，將熱交換元件浸漬于錨定層用涂刷液 中，取出、干燥而得到。根據(jù)該方法，在筒的情況下，可以在內(nèi)外壁的兩面同時(shí)地得到錨定 層，在使用間隔件的情況下，也可以在全部表面同時(shí)地得到錨定層。也可以將浸漬、取出、干 燥的一連串的工序反復(fù)進(jìn)行多次。在反復(fù)進(jìn)行的情況下涂刷液的組成也可以不同。另外，除了浸漬法以外，也可以利用輥涂法、刷毛涂布法、噴涂法等來(lái)設(shè)置錨定層。錨定層的厚度優(yōu)選為0. 01 μ m以上10 μ m以下，更優(yōu)選為0. 05 μ m以上5 μ m以下， 進(jìn)一步優(yōu)選為0. 1 μ m以上3 μ m以下。在小于0. 01 μ m的情況下，有可能無(wú)法獲得作為錨 定層應(yīng)當(dāng)期待的效果。另一方面，在超過(guò)10 μ m的情況下，有可能難以得到平坦的表面的錨定層。為了提高含有造膜性高分子的錨定層用涂刷液向筒或間隔件上的涂刷適用性，也 可以并用表面活性劑。作為表面活性劑，例如可以含有羧酸系、磺酸系、硫酸酯系、高級(jí)醇 系、甘油脂肪酸酯系、聚氧乙烯烷基醚系、脂肪酸聚乙二醇系、乙炔二醇系的材料等。表面活 性劑的種類可以通過(guò)考慮造膜性高分子的組成等，分別單獨(dú)地使用，或者組合多種使用，而 適當(dāng)?shù)剡x擇。本發(fā)明中，在相同外形尺寸的熱交換元件的情況下，以單板之間的間隔來(lái)決定第 二流體路的大小。另一方面，第一流體路的大小由筒的大小決定。第一及第二流體路的大 小對(duì)熱交換效率造成很大的影響。本發(fā)明中，將這兩條流體路的大小的優(yōu)選的范圍定義為 1個(gè)數(shù)值來(lái)描述。該數(shù)值是將筒的內(nèi)壁面面積的總和(cm2)用熱交換元件整體的容積(cm3) 除而得的數(shù)值(cm—1)。如果該數(shù)值大，則第一或第二流體路的大小就小，如果該數(shù)值小，則 第一或第二流體路的大小就大。本發(fā)明中，該數(shù)值(cnT1)優(yōu)選為1. 3以上10以下。在小于該范圍的情況下，進(jìn)行 熱交換的筒壁面的面積小，并且第一或第二流體路變大，遠(yuǎn)離壁面的流體流的熱難以被交 換，從而有熱交換效率變差的情況。在超過(guò)該范圍的情況下，進(jìn)行熱交換的筒壁面的面積變 大，在這一點(diǎn)上有使熱交換效率優(yōu)化的傾向，然而存在各流體路的壓力損失變大的情況，另 外，即使實(shí)施親水化處理，冷凝水或冷卻水也很容易形成架橋現(xiàn)象，從而會(huì)有無(wú)法獲得作為 目的的除濕性能或冷卻性能的情況。本發(fā)明的熱交換元件可以用于除濕機(jī)、冷風(fēng)扇、空氣凈化器、空調(diào)或其復(fù)合機(jī)等空 氣調(diào)節(jié)器、出于減小從室內(nèi)流出的空氣與從室外流入的空氣的溫差的目的使用的換氣系 統(tǒng)、在一方的流體流中含有低溫或高溫的液體而將另一方的流體流冷卻或加熱的加熱·冷 卻裝置等中。實(shí)施例下面，利用實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，然而本發(fā)明并不限定于該實(shí)施 例。而且，以下的份或百分率只要沒(méi)有特別指出，就是質(zhì)量基準(zhǔn)。另外，在實(shí)施例中，使用圖 及表來(lái)說(shuō)明熱交換元件的尺寸，然而各圖的尺寸、筒或間隔件的數(shù)目、層疊段數(shù)等不一定與
表一致。實(shí)施例1及比較例1使用圖4 7及13對(duì)實(shí)施例1及比較例1的熱交換元件進(jìn)行說(shuō)明。將截面形狀 為圓形的具有中空部的筒18平行地排列而制成單板，將其粘接在間隔件19上，制作出以該 構(gòu)成作為1段的單段20 (圖4)。將筒的方向統(tǒng)一地層疊單段20，得到成為比較例1的圓筒 層疊型的熱交換元件21 (圖5及13)。此外，在該熱交換元件21中設(shè)置后述的親水層，得到 實(shí)施例1的熱交換元件。圖6是從第二流體路入口側(cè)(圖5的箭頭A)看到的圓筒層疊型 的熱交換元件21的透視圖。圖7是從第一流體路入口側(cè)(圖5的箭頭B)看到的圓筒層疊 型的熱交換元件21的透視圖。如圖6所示，筒18的中空部成為第一流體路23，如圖7所示，由間隔件形成及保持的空間成為第二流體路24。間隔件19與中空的圓筒18之間的間 隙22由粘接劑填充，從而在實(shí)質(zhì)上不會(huì)有流體的泄漏。而且，將間隔件19與筒18相互正 交地設(shè)置，將各單板間的筒18平行地設(shè)置。這里，將實(shí)施例1及比較例1的圓筒層疊型熱交換元件的尺寸及所用的坯料表示 于表1中。[表 1]
權(quán)利要求
一種熱交換元件，其進(jìn)行相互獨(dú)立的兩個(gè)流體之間的熱交換，其特征在于，作為將相互獨(dú)立的兩條流體路隔開的構(gòu)件，使用具有中空部的筒，將平行地排列了所述筒的單板設(shè)置間隔地進(jìn)行層疊，并將所述筒的中空部作為第一流體路，將所述筒的外側(cè)作為第二流體路，所述筒由不透氣性且不透濕性的材料制成，并且對(duì)該熱交換元件的整體或一部分實(shí)施了親水化處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換元件，其中，所述親水化處理是設(shè)置親水層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱交換元件，其中，所述親水層含有微粒。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的熱交換元件，其中，在所述親水層與熱交換元件之間設(shè)有錨定層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任意一項(xiàng)所述的熱交換元件，其中，用所述筒的內(nèi)壁面面積 (cm2)的總和除以熱交換元件整體的容積(cm3)而得的值(cm—1)為1. 3以上10以下。
6.一種空氣調(diào)節(jié)器或加熱冷卻裝置，其使用權(quán)利要求1 5中任意一項(xiàng)所述的熱交換 元件。
全文摘要
本發(fā)明提供一種熱交換元件，其進(jìn)行相互獨(dú)立的兩個(gè)流體之間的熱交換，其特征在于，作為將相互獨(dú)立的兩條流體路隔開的構(gòu)件，使用具有中空部的筒，將平行地排列了所述筒的單板設(shè)置間隔地進(jìn)行層疊，并將所述筒的中空部作為第一流體路，將筒的外側(cè)作為第二流體路，并提供使用了該熱交換元件的空氣調(diào)節(jié)器或加熱冷卻裝置。
文檔編號(hào)F28F3/08GK101960248SQ20098010769
公開日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2009年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月4日
發(fā)明者中村隆之, 佐佐木剛, 佐藤史洋 申請(qǐng)人:三菱制紙株式會(huì)社