專利名稱：全熱交換元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及應(yīng)用于空調(diào)領(lǐng)域的，在二流體間的進(jìn)行熱交換的熱交換裝置上被使用的層疊結(jié)構(gòu)的熱交換元件中，特別是交換潛熱和顯熱兩方的全熱交換元件。
背景技術(shù)：
迄今為止，通常地在空調(diào)領(lǐng)域應(yīng)用的層疊結(jié)構(gòu)的全熱交換元件，把平面形狀的分割部件和剖面波形狀的間隔保持部件層疊形成的基本結(jié)構(gòu)部件以間隔保持部件的波方向正交或者與其接近的角度交差的方式層疊，粘接而形成。在通過該全熱交換元件的間隔保持部件形成的層疊方向上鄰接的通路上，通過流過各自不同狀態(tài)的氣流(通常地，溫濕度狀態(tài)的不同空氣)把分割部件作為介質(zhì)而在兩流體間進(jìn)行顯熱以及潛熱的交換。
分割部件由于存在于2個(gè)氣流間，作為用于顯熱以及潛熱交換的介質(zhì)存在，所以分割部件的傳熱性以及透濕性對作為全熱交換元件的顯熱以及潛熱交換功率有很大影響。此外，間隔保持部件保持分割部件的間隔，具有確保2個(gè)氣流穿行通路的作用。
此外，在空調(diào)用的全熱交換元件中，特別地在2個(gè)氣流間需要減少二氧化碳(CO2)等氣體的移動，因而除上述性能以外的其它的性能，分割部件和間隔保持部件都需要高的氣體遮蔽性。
此外，根據(jù)確保作為產(chǎn)品的安全性的觀點(diǎn)，全熱交換元件本身也需要有高的阻燃性。這樣的全熱交換元件的分割部件以及間隔保持部件需要多種性能，因此使用多樣的分割部件以及間隔保持部件。
為發(fā)現(xiàn)上述的功能，作為現(xiàn)有的全熱交換元件，具有下述例子(例如，參照專利文獻(xiàn)1)在把制紙用纖維作為主體的漿中混合吸放濕性粉體和熱熔著性物質(zhì)并且抄造的基紙上，根據(jù)必要滲透處理阻燃劑之后，把在基紙的單面或者兩面上設(shè)置吸放濕性的涂工層的全熱交換體用紙成波狀加工之后，縱橫交替地層疊。
此外，具有下述的全熱交換器(例如，參照專利文獻(xiàn)2)由在以紙漿為主要原料的紙上添加阻燃劑，添加吸濕劑而形成的平面狀的透濕性的阻燃紙形成的襯墊片和由聚丙烯膜構(gòu)成的非吸濕性的壓波紋加工的波形片構(gòu)成，通過襯墊片接合波形片，每一段相互地與波的方向正交。
此外，具有下述的熱交換器(例如，參照專利文獻(xiàn)3)通過對于混合抄紙?zhí)沾衫w維質(zhì)基材和植物纖維質(zhì)基材而得到的原紙滲透阻燃劑的波形狀間隔板，多層地重合對于相同原紙滲透阻燃劑和吸濕劑的平板狀分割板。
專利文獻(xiàn)1特開平10-212691號公報(bào)(第3頁～第4頁，圖1)專利文獻(xiàn)2特開2001-241867號公報(bào)(第2頁，圖1)專利文獻(xiàn)3特開昭54-44255號公報(bào)(第1頁，第2頁，圖)該些現(xiàn)有的熱交換元件的分割部件，其特征在于，全熱交換體用紙，襯墊片以及分割板的任意一個(gè)，都以層狀或者混合的形式必然重疊阻燃劑和吸濕劑。
但是，在如這些現(xiàn)有的重疊阻燃劑和吸濕劑的結(jié)構(gòu)中，具有如下問題。
(1)在流過分割部件的表里面的2個(gè)氣流間的潛熱的移動，即，如果要進(jìn)行濕分的移動，由于在現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)中，在濕分的移動方向上不僅吸濕劑層存在，阻燃劑層也存在，所以假使吸濕劑層吸著濕分，也通過其后阻燃劑層形成為濕分移動的抵抗，在其部分中的濕分的移動量會減少，結(jié)果分割部件的透濕性降低。
(2)為此，為了進(jìn)一步地確保高透濕性，可以考慮謀求增加吸濕劑的量的方法。但是，由于在那時(shí)，在分割部件的每基材單位面積的可以涂敷加工或者滲透的藥劑總量是有限的，所以在向分割部件的相同部分涂敷加工吸濕劑和阻燃劑的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中，如果吸濕劑的量增加，則阻燃劑的量減少，會使阻燃劑減少。相反的情況也同樣地存在，結(jié)果存在吸濕性和阻燃性成為折衷的關(guān)系的問題。
(3)此外，由于向相同部分使用吸濕劑和阻燃劑，所以在藥劑選定上有必要注意通過接觸不容易發(fā)生反應(yīng)。由此，也存在吸濕劑、阻燃劑的選定范圍變窄的問題。選定范圍變窄，也成為導(dǎo)致產(chǎn)品的成本高的因素，所以應(yīng)盡可能地避免。
此外，如專利文獻(xiàn)3所記載的，利用在分割部件中滲透吸濕性的阻燃劑的方法，可以同時(shí)賦予吸濕性和阻燃性的結(jié)構(gòu)。但是，由于該吸濕性不及吸濕劑的吸濕性，所以達(dá)到使用吸濕劑單體以上的交換效率的提高是很難的。那樣的藥劑在種類限制上，與上述的技術(shù)問題(3)相同。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為解決上述的技術(shù)問題而做成的元件，第1個(gè)目的是防止賦予濕透性的吸濕劑等的材料的效果被賦予阻燃性的阻燃劑等的材料阻礙，謀求透濕效果更加明顯，結(jié)果使全熱交換元件的熱交換效率提高。
此外，第2個(gè)目的是使賦予透濕性的吸濕劑等的材料和賦予阻燃性的阻燃劑等的材料的賦予量不互相束縛而自由地設(shè)定，此外，通過可以與互相的反應(yīng)性無關(guān)地選定，結(jié)果同時(shí)實(shí)現(xiàn)全熱交換元件的熱交換效率的提高與阻燃性。
本發(fā)明的全熱交換元件，是在分割部件和間隔保持部件中，賦予透濕性的透濕性賦予部分和賦予阻燃性的阻燃性賦予部分在1個(gè)部件中不重疊的元件。
在分割部件和間隔保持部件中，由于賦予透濕性的透濕性賦予部分和賦予阻燃性的阻燃性賦予部分在1個(gè)部件中不重疊，所以沒有通過重疊而使賦予透濕性的吸濕劑等的材料的效果被賦予阻燃性的阻燃劑等的材料阻礙，可以使透濕效果更加明顯，結(jié)果可以提高透濕效果，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)全熱交換元件的熱交換效率的提高與阻燃性。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施例1涉及的全熱交換元件1的立體圖；圖2是表示圖1的全熱交換元件的單位結(jié)構(gòu)部件的立體圖；圖3是與圖2的單位結(jié)構(gòu)部件的通路垂直方向的剖面圖；圖4是與本發(fā)明的實(shí)施例2涉及的全熱交換元件的單位結(jié)構(gòu)部件的通路垂直方向的剖面圖；具體實(shí)施方式
實(shí)施例1根據(jù)附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的實(shí)施例1的全熱交換元件的。
圖1表示本發(fā)明的實(shí)施例1涉及的全熱交換元件1，全熱交換元件1由平板狀的分割部件2，和剖面為鋸齒狀或者正弦波狀等的波形狀，并且以向分割部件2的平面的投影形狀與分割部件一致的方式加工的間隔保持部件3交替層疊而構(gòu)成。層疊方法以圖2中表示的方式，制作以接觸波狀形的凸部的方式重疊1個(gè)分割部件2和1個(gè)間隔保持部件3并且通過粘接等固定的單位結(jié)構(gòu)部件，以使該單位結(jié)構(gòu)部件成為分割部件2和間隔保持部件3交替的方式，并且以間隔保持部件3的波形狀的開口部的開口方向交替地成為大致90度的方式層疊(圖1中是層疊6個(gè)單位結(jié)構(gòu)部件的全熱交換元件的例子)。因此，如圖1所示，可以得到2種氣流的通路4、5(用箭頭表示)每隔一層地交替地交差的全熱交換元件1。如果在該2種氣流的通路4、5中通過送風(fēng)機(jī)等使?fàn)顟B(tài)不同的兩種氣流通過，就可以把分割部件2作為介質(zhì)，在兩氣流間進(jìn)行顯熱、潛熱的熱交換。
圖3是在圖2的單位結(jié)構(gòu)部件的通路4、5的氣流方向上垂直地切斷的剖面圖。本全熱交換元件1的分割部件2以及間隔保持部件3，為了確保透濕性、氣體遮蔽性以及阻燃性，采用如下的結(jié)構(gòu)。
首先，分割部件2由基材2a和在基材2a中附加的吸濕劑2b構(gòu)成，基材2a是纖維素質(zhì)(セルロ一スベ一ス)材料，例如，使用無孔質(zhì)化紙漿纖維的材料(通過進(jìn)行打漿的紙漿而抄紙的紙)或者不通過氣體的微細(xì)孔基材，吸濕劑2b采用氯化鋰、氯化鈣等的堿金屬鹽，在基材2a上滲透或者涂敷加工該吸濕劑2b。間隔保持部件3同樣地使用在紙漿纖維中使鹽酸胍、氨基磺酸胍等的胍鹽類的阻燃劑滲透的材料。通過粘接劑、例如醋酸乙烯系的粘接劑膠合這些分割部件2和間隔保持部件3，形成為如圖3那樣的單位結(jié)構(gòu)部件。
分割部件2的基材2a由于其自身形成為濕分移動的抵抗，所以盡可能地把厚度優(yōu)選為較薄。但是如果變薄，由于材料強(qiáng)度急劇地降低，加工變難，所以厚度就優(yōu)選為大致25μm～150μm左右。此外，基材2a由于賦予氣體遮蔽性，所以使用無孔膜材料。由于無孔材料不可能像多孔質(zhì)材料那樣地使水蒸氣通過孔，所以濕分的移動被推測為首先在分割部件2的表面上以吸著水分、浸透、水分的擴(kuò)散這樣的形態(tài)透過分割部件2。從這樣的原理中可知，在分割部件2的基材2a的材料中優(yōu)選使用具有羥基等的親水基的水分?jǐn)U散性良好的親水性材料。
間隔保持部件3的基材，使用一般的紙漿，在其抄紙的階段中同時(shí)作用阻燃劑的胍鹽類，即使用阻燃紙。阻燃等級為2級(JIS A1322，建筑用薄物材料的阻燃性試驗(yàn)方法)左右。除此以外，也可以使用在紙的單面或者兩面上滲透或涂敷加工阻燃劑的材料。但是，在單面涂敷加工的情況下，加熱涂敷加工面的相反面的情況下的效果變?nèi)酢Ｈ绻紤]到其作用為形成、維持通路，厚度盡可能地優(yōu)選較厚，并且強(qiáng)度較大。但是，在較厚的間隔保持部件3上粘接較薄的分割部件2而形成如圖2那樣的單位結(jié)構(gòu)部件的情況下，由加工之后通過兩部件2、3的吸濕的尺寸變化的差以及強(qiáng)度的差引起結(jié)構(gòu)部件自身彎曲的現(xiàn)象。如果成為這樣，由于在其后層疊而形成如圖1那樣的元件形狀時(shí)候的加工性嚴(yán)重惡化，所以有必要考慮該因素決定厚度。本情況下為大致100μm。
這樣構(gòu)成的全熱交換元件1中，由于在熱交換時(shí)成為介質(zhì)的分割部件2上，吸濕劑和阻燃劑等其他的藥劑不重疊，所以(1)妨礙吸濕劑吸著的水分移動的成為抵抗的材料僅僅是分割部件2的基材2a，與現(xiàn)有品相比可以謀求使吸濕劑的效果更加明顯，并且分割部件2自身透濕性的提高。(2)可以使吸濕劑的使用量不受阻燃劑的使用量影響地自由地決定。具有相比于現(xiàn)有技術(shù)增大吸濕劑的最大使用量等的效果。通過這些可以謀求達(dá)到最終的效果，使全熱交換元件1的潛熱交換功率提高，此外，因?yàn)榭梢允刮鼭駝┑男Ч黠@，所以可以在維持與迄今相同的性能的條件下，而減少吸濕劑的使用量。在這種情況下，可以得到成本降低的效果。(3)進(jìn)而，由于吸濕劑不與阻燃劑混合，可以使用由于兩者的反應(yīng)性而至今不能使用的藥劑，所以具有藥劑選擇的范圍擴(kuò)大的效果。由此可以從擴(kuò)大的范圍選擇、使用廉價(jià)并且有效果的藥劑，導(dǎo)致降低成本。
為了證實(shí)這些效果，關(guān)于本結(jié)構(gòu)的全熱交換元件1，以及使用現(xiàn)有例的在多孔質(zhì)材料中添加阻燃劑的阻燃性的基材上涂敷加工吸濕劑的分割部件和由作為一般的多孔質(zhì)部件的紙構(gòu)成的間隔保持部件的層疊型的全熱交換元件二者，進(jìn)行使元件的尺寸以及使氣流流通的條件成為相同的情況的比較潛熱以及焓交換功率的試驗(yàn)。其結(jié)果在表1中表示。
表1

由此，本發(fā)明的效果可以使全熱交換元件1的潛熱交換效率提高20％左右，同時(shí)使焓交換效率提高18％左右?？紤]到根據(jù)條件等使比率變化，可以確定能夠得到在構(gòu)成本全熱交換元件1的情況下，交換效率提高的效果。
此外，本全熱交換元件1的阻燃性通過在間隔保持部件3中含有的阻燃劑被賦予。間隔保持部件3如從圖2等中也可以知道的那樣，由于具有與分割部件2相比較大的面積，所以與只在分割部件2中賦予阻燃劑的材料相比可以涂敷加工更多的阻燃劑。
為了使本全熱交換元件1的阻燃性的程度明顯，關(guān)于在本全熱交換元件1、只在分割部件中施加阻燃處理的全熱交換元件以及在分割部件和間隔保持部件兩方中施加阻燃處理的3個(gè)例子，在表2中表示作為美國規(guī)格之一的UL-723中規(guī)定的燃燒試驗(yàn)的結(jié)果。
表2

由此，本全熱交換元件1成為具有這樣的結(jié)果相比于只在分割部件中進(jìn)行阻燃處理的，阻燃性非常高，甚至接近于在分割部件和間隔保持部件兩方中施加阻燃處理的阻燃性。因此，如果只在間隔保持部件3中施加阻燃處理，就可以在實(shí)用上得到充分的阻燃性。
根據(jù)以上，如果在層疊型全熱交換元件中采用本結(jié)構(gòu)，就可以謀求由于吸濕劑的作用的明顯、最大使用可能量的增加等的潛熱交換效率的提高，同時(shí)可以確保實(shí)用上充分的阻燃性。
上述的全熱交換元件1中，為了確保氣體遮蔽性，作為分割部件2的基材，使用無孔膜材料，但是也可以使用多孔質(zhì)膜的材料。但是，在這種情況下，為了確保氣體遮蔽性，有必要涂敷加工堵塞孔的止孔劑。在止孔劑中通過使用具有透濕性和障礙性的聚乙烯醇(PVA)等，可以盡可能地不阻礙吸濕劑的效果而止孔。由此，可以得到和上述全熱交換元件1大致相同的效果。
此外，在分割部件2的基材中同樣地使用多孔質(zhì)的材料時(shí)，取代使用止孔劑，通過粘接具有與吸濕劑相匹敵那樣的高吸濕性的高分子材料等的無孔膜，即，具有氣體遮蔽性以及吸濕性的部件的使用也可以得到相同的效果。該情況下，為使基材的濕分移動的抵抗變小，例如如果選擇像無紡織物那樣的盡可能地薄并且空隙率高，透氣性好的材料，就可以減小抵抗，使分割部件2整體的吸濕性更加提高。
如上所述，使分割部件2的基材保持氣體遮蔽性，而間隔保持部件3的基材可以從無孔基材到多孔基材廣泛地使用。
此外，本實(shí)施例的全熱交換元件1，通過把分割部件2作為賦予透濕性的透濕性賦予部分，把間隔保持部件3作為賦予阻燃性的阻燃性賦予部分，可以使透濕性賦予部分和阻燃性賦予部分分離，可以得到在分割部件2中的透濕效果，在間隔保持部件3中的阻燃性，同時(shí)，賦予透濕性的吸濕劑等的材料的效果不被賦予阻燃性的阻燃劑等的材料阻礙。
此外，在本實(shí)施例的全熱交換元件1中，通過把分割部件2作為無孔基材或者不通過氣體的微細(xì)孔基材，在該基材中賦予吸濕劑，把間隔保持部件3的基材作為從無孔基材到多孔基材中選擇的基材，通過在該基材中賦予阻燃劑，分割部件2可以確保透濕性和利用無孔基材或者不通過氣體的微細(xì)孔基材，在兩種氣流間防止二氧化碳等的氣體的移動，即，氣體遮蔽性。
此外，在本實(shí)施例的全熱交換元件1中，通過把分割部件2作為多孔基材，在該基材中賦予具有氣體遮蔽性的止孔劑以及吸濕劑，或者在該基材中賦予氣體遮蔽性以及吸濕性的部件，此外，把間隔保持部件3的基材作為從無孔基材到多孔基材中選擇的基材，通過在該基材中賦予阻燃劑，分割部件2利用止孔劑或者氣體遮蔽性材料可以確保氣體遮蔽性，同時(shí)，利用多孔基材可以確保透濕性。特別地，在基材中賦予具有氣體遮蔽性以及吸濕性的部件的情況下，可以確保氣體遮蔽性，同時(shí)透濕性顯著地提高。
實(shí)施例2圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施例2的全熱交換元件的圖，是在與通過間隔保持部件形成的風(fēng)路垂直的方向切斷圖2的單位結(jié)構(gòu)部件的剖面圖。
本全熱交換元件1在分割部件2的和間隔保持部件3連接的部分的基材2a上涂敷加工阻燃劑2c(胍鹽類的阻燃劑)，在除此以外的部分涂敷加工吸濕劑2b。在吸濕劑2b中使用把氯化鋰、氯化鈣等的堿金屬鹽作為主要成分的材料。此外，間隔保持部件3使用使鹽酸胍、氨基磺酸胍等的胍鹽類的阻燃劑滲透的阻燃紙。如果通過粘接劑(例如醋酸乙烯系的粘接劑)膠合該分割部件2和與實(shí)施例1相同的間隔保持部件3，就形成為圖4的結(jié)構(gòu)。
本全熱交換元件1也與實(shí)施例1的全熱交換元件1同樣地，在實(shí)際進(jìn)行濕分的移動的分割部件2上的不連接間隔保持部件3的部分中，不重疊吸濕劑2b和阻燃劑，為此可以得到與實(shí)施例1的全熱交換元件1相同的潛熱交換效率的提高等的效果。而且，由于阻燃劑的量以及涂敷加工面積多于在上述分割部件2的基材2a中沒有涂敷加工的情況，所以可以得到較高的阻燃性。
在該結(jié)構(gòu)的情況下，由于阻燃劑2c和吸濕劑2b在各自的涂敷加工部分的邊緣上已經(jīng)連接，所以有必要考慮到吸濕劑2b和阻燃劑2c的反應(yīng)性等，特別地是對于需要高阻燃性的全熱交換元件1，其它的實(shí)施例更為適合。
本實(shí)施例的全熱交換元件1中，把分割部件2的與間隔保持部件3的接合部作為賦予阻燃性的阻燃性賦予部分，把接合部以外的作為賦予吸濕性的透濕性賦予部分，此外，通過間隔保持部件3作為賦予阻燃性的阻燃性賦予部分，可以在幾乎不影響透濕性的接合部中賦予阻燃性，不損壞透濕性，增加阻燃性。
本發(fā)明的實(shí)施例1，2的全熱交換元件1在結(jié)構(gòu)上的主要特征為，在分割部件2以及間隔保持部件3中通過賦予吸濕劑等形成的吸濕性賦予部分以及通過賦予阻燃劑形成的阻燃性賦予部分，在分割部件2以及間隔保持部件3的各自的部件中以不重疊的方式構(gòu)成，通過該結(jié)構(gòu)可以防止吸濕性賦予部分和阻燃性賦予部分互相地干涉并且使吸濕性(透濕性)以及/或者阻燃性受到不好的影響。在符合本主旨的范圍中，吸濕劑(吸濕性賦予材料)、阻燃劑(阻燃性賦予材料)等的選定以及兩部件的向基材的賦予方法等，可以使用廣泛公知的方法。
如上所述，本發(fā)明的全熱交換元件可以有效地利用在空氣調(diào)和機(jī)、換氣裝置等的空調(diào)領(lǐng)域中，在室內(nèi)空氣的換氣等與室外空氣的熱交換時(shí)進(jìn)行熱回收的熱交換裝置上。
權(quán)利要求
1.一種全熱交換元件，其中，互相地層疊分割部件和間隔保持部件，在上述分割部件間形成通過間隔保持部件保持間隔的通路，在該鄰接通路中使兩種氣流通過，通過上述分割部件，在上述兩種氣流間熱交換，其特征在于，在上述分割部件和上述間隔保持部件中，賦予透濕性的透濕性賦予部分和賦予阻燃性的阻燃性賦予部分在1個(gè)部件中不重疊。
2.如權(quán)利要求1所述的全熱交換元件，其特征在于，把上述分割部件作為賦予透濕性的透濕性賦予部分，把上述間隔保持部件作為賦予阻燃性的阻燃性賦予部分。
3.如權(quán)利要求2所述的全熱交換元件，其特征在于，上述分割部件的基材為無孔基材或者不通過氣體的微細(xì)孔基材，在該基材中賦予吸濕劑，此外，上述間隔保持部件的基材為從無孔基材到多孔基材中選擇的基材，在該基材中賦予阻燃劑。
4.如權(quán)利要求2所述的全熱交換元件，其特征在于，上述分割部件的基材為多孔基材，在該基材中賦予具有氣體遮蔽性的止孔劑以及吸濕劑，或者在該基材中賦予具有氣體遮蔽性以及吸濕性的部件，此外，上述間隔保持部件的基材為從無孔基材到多孔基材中選擇的基材，在該基材中賦予阻燃劑。
5.如權(quán)利要求1所述的全熱交換元件，其特征在于，把上述分割部件的與上述間隔保持部件的接合部作為賦予阻燃性的阻燃性賦予部分，把上述接合部以外作為賦予吸濕性的透濕性賦予部分，此外，上述間隔保持部件為賦予阻燃性的阻燃性賦予部分。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種全熱交換元件，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是如果在流過分割部件的表里面的2個(gè)氣流間進(jìn)行潛熱的移動，則由于在濕分的移動方向上不僅存在吸濕劑層，也存在阻燃劑層，所以即使吸濕劑層吸著濕分，通過其后阻燃劑層形成為濕分移動的抵抗，在其部分中的濕分的移動量會減少，結(jié)果分割部件的透濕性降低。解決技術(shù)問題的技術(shù)方案為，在分割部件(2)和間隔保持部件(3)中，賦予透濕性的透濕性賦予部分和賦予阻燃性的阻燃性賦予部分在1個(gè)部件中不重疊。例如，把分割部件(2)作為賦予透濕性的透濕性賦予部分，把間隔保持部件(3)作為賦予阻燃性的阻燃性賦予部分。
文檔編號F24F7/08GK1607371SQ20041006868
公開日2005年4月20日 申請日期2004年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月15日
發(fā)明者高田勝, 荒井秀元, 杉山陽一, 橫家尚士, 高橋健造, 原田純二, 椿正行 申請人:三菱電機(jī)株式會社, 三菱制紙株式會社