熱交換元件和熱交換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及熱交換元件和熱交換器。
【背景技術(shù)】
[0002] 熱交換器作為住宅、建筑物的換氣設(shè)備的節(jié)能部件而受到關(guān)注。熱交換器包括來 自室內(nèi)和室外的空氣流路、熱交換元件、送風(fēng)機(jī)。在該熱交換元件內(nèi)，形成從室內(nèi)向室外排 出的空氣的"溫度"和"濕度"轉(zhuǎn)移至從室外向室內(nèi)供給的空氣，并返回至室內(nèi)的構(gòu)造。熱交 換元件的構(gòu)成由襯墊片材和波紋片材形成。其中，為了提高熱交換元件的溫度交換效率、濕 度交換效率、有效換氣量率，要求襯墊片材有熱傳導(dǎo)性、透濕性、空氣遮蔽性，進(jìn)行提高其性 能的研究。
[0003] 例如，提出了在襯墊片材中混入納米纖維，得到熱傳導(dǎo)性和透濕性高、氣體的遮蔽 性優(yōu)異的襯墊片材和使用其的熱交換元件的方案(參照專利文獻(xiàn)1)。
[0004] 此外，提出了通過在襯墊片材中使用打漿度為45~65°的紙漿，浸滲吸濕劑和防火 劑，得到透濕性高、氣體遮蔽性和防火性優(yōu)異的襯墊片材的方案(參照專利文獻(xiàn)2)。
[000引現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn)1:日本特開2010-248680號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)2:日本特開2005-325473號(hào)公報(bào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 發(fā)明所要解決的課題 使用過去的襯墊片材的熱交換元件難W將熱傳導(dǎo)性、透濕性、氣體遮蔽性都提高，特別 是在兼顧透濕性和氣體遮蔽性的相反性能方面存在的問題。此外，在熱交換元件中，還存在 的問題是濕度交換效率逐漸變得比溫度交換效率更低，濕度比溫度更難W交換。
[0007] 本發(fā)明是期望解決上述說明的設(shè)及熱交換元件和熱交換器的課題的發(fā)明。
[0008] 解決課題的方法 為了解決上述課題，本發(fā)明的熱交換元件具有W下的構(gòu)成。
[0009] (1)熱交換元件，其層疊有由二氧化碳遮蔽率為95%W上的襯墊片材1和波紋片材1 構(gòu)成的單面瓦愣紙1和由透濕度為80g/m 2 ? hrW上的襯墊片材2和波紋片材2構(gòu)成的單面瓦 愣紙2。
[0010] 此外，作為實(shí)施方式，提供W下的熱交換元件。
[0011] (2)前述熱交換元件，其中，在所述熱交換元件中，相對(duì)于襯墊片材1和襯墊片材2 的面積之和，襯墊片材2的面積比率為20~50%。
[0012] (3)前述任一項(xiàng)所述的熱交換元件，其中，從所述熱交換元件具有的兩個(gè)底面中的 至少一個(gè)面開始到50%高度的位置為止，相對(duì)于到50%高度的位置為止的襯墊片材1和襯墊 片材2的面積之和，所述襯墊片材2的面積比率為40%W上。
[0013] (4)前述任一項(xiàng)所述的熱交換元件，其中，所述襯墊片材I包含加拿大標(biāo)準(zhǔn)游離度 為ISOmlW下的紙漿。
[0014] (5)前述任一項(xiàng)所述的熱交換元件，其中，所述襯墊片材1包含纖維直徑為20wiiW 上的紙漿。
[0015] (6)前述任一項(xiàng)所述的熱交換元件，其中，所述襯墊片材2包括至少各一層的氣體 遮蔽層和多孔層，具有層疊結(jié)構(gòu)。
[0016] (7)權(quán)利要求1~6中任一項(xiàng)所述的熱交換元件，其中，所述襯墊片材2的多孔層包含 熱塑性樹脂的納米纖維。
[0017] 此外，本發(fā)明的熱交換器具有W下的構(gòu)成。
[0018] (8)熱交換器，其具有任一項(xiàng)所述的熱交換元件、供氣送風(fēng)機(jī)和排氣送風(fēng)機(jī)。
[0019] 此外，作為實(shí)施方式，提供W下的熱交換器。
[0020] (9)熱交換器，其具有上述(3)的熱交換元件、供氣多翼送風(fēng)機(jī)和排氣多翼送風(fēng)機(jī)， 熱交換元件具有基于單面瓦愣紙1和單面瓦愣紙2的層疊的供氣用流路和排氣用流路， 所述供氣多翼送風(fēng)機(jī)在所述熱交換元件的供氣用流路的下游側(cè)， 所述排氣多翼送風(fēng)機(jī)在所述熱交換元件的排氣用流路的下游側(cè)， 相對(duì)于到50%高度的位置為止的襯墊片材1和襯墊片材2的面積之和所述襯墊片材2的 面積比率為40%W上的（3)的熱交換元件的底面，與另一底面相比，在遠(yuǎn)離所述供氣多翼送 風(fēng)機(jī)的吸入口的位置。
[0021] 發(fā)明效果 根據(jù)本發(fā)明，提供濕度交換效率和有效換氣量率高的熱交換元件和熱交換器。
[0022] 附圖簡(jiǎn)要說明 圖1:顯示本實(shí)施方式所設(shè)及的熱交換器的概念的平面透視圖 圖2:顯示本實(shí)施方式所設(shè)及的熱交換器的概念的圖1的X-X截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] W下對(duì)發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)地說明。
[0024] 本發(fā)明的熱交換元件層疊有具有二氧化碳遮蔽率為95%W上的襯墊片材1和波紋 片材1的單面瓦愣紙1和具有透濕度為80g/m 2 ? hrW上的襯墊片材2和波紋片材2的單面瓦 愣紙2。
[0025] 在本發(fā)明中使用的襯墊片材1的二氧化碳遮蔽率必須為95%W上。二氧化碳遮蔽率 是氣體遮蔽性的指標(biāo)，影響將室內(nèi)的污濁空氣向室外排出的換氣性能。使用二氧化碳遮蔽 率高的襯墊片材的熱交換元件的有效換氣量率高，具有優(yōu)異的換氣性能。另一方面，使用二 氧化碳遮蔽率低的襯墊片材的熱交換元件的有效換氣量率低，換氣性能下降。更優(yōu)選二氧 化碳遮蔽率為98% W上，進(jìn)一步優(yōu)選二氧化碳遮蔽率為99% W上。
[0026] 作為可W在本發(fā)明中使用的襯墊片材1，可W舉例出無紡布、膜和金屬膜，運(yùn)些可 W單獨(dú)使用，也可W層疊選自它們中的兩種W上。特別地，由于作為濕式無紡布的紙的纖維 彼此致密地聚集，除了二氧化碳遮蔽率高之外，透濕度也高，優(yōu)選作為襯墊片材。如果襯墊 片材的透濕度變高，則在熱交換元件中的濕度交換效率變高。
[0027] 在紙中使用的纖維，可W舉出N紙漿(針葉木紙漿）、L紙漿（闊葉木紙漿）、甘薦渣、 麥賴、蘆韋、紙莎草、竹、紙漿、木棉、洋麻、玫瑰茄、麻、亞麻、巧麻、黃麻、大麻、劍麻、馬尼拉 麻、挪子、香蕉、熱塑性樹脂纖維（包含聚對(duì)苯二甲酸乙二醋（PET)、聚對(duì)苯二甲酸丙二醋 (PTT)、聚對(duì)苯二甲酸下二醋(PBT)、聚乳酸(PLA)、聚糞二甲酸乙二醋(PEN)、液晶聚醋、尼龍 6(N6)、尼龍66(N66)、尼龍Il(Nll)、尼龍12(N12)、聚乙締(PE)、聚丙締(PP)和聚苯乙締(PS) 等熱塑性樹脂的纖維）、再生纖維(粘膠人造絲、銅錠人造絲）、碳纖維、金屬纖維和玻璃纖維 等。運(yùn)些纖維可W單獨(dú)使用，也可W包含選自它們中的兩種W上的纖維。特別地，優(yōu)選原纖 化的天然纖維，其中進(jìn)一步優(yōu)選僅使用分散性優(yōu)異、廉價(jià)的紙漿(N紙漿、L紙漿）。
[0028] 使用N紙漿、L紙漿等紙漿，通過進(jìn)行打漿，原纖化得W進(jìn)行，得到致密的結(jié)構(gòu)，由此 變得容易遮蔽二氧化碳等氣體。在其中更優(yōu)選主要使用N紙漿。N紙漿和L紙漿相比，纖維斷 面為扁平形狀，其具有的效果是，通過扁平的纖維重合，容易填塞氣體透過的縫隙。紙漿的 加拿大標(biāo)準(zhǔn)游離度優(yōu)選150ml W下，更優(yōu)選100mL W下，進(jìn)一步優(yōu)選50ml W下。通過進(jìn)行紙漿 的打漿，纖維間的空隙被原纖化的纖維填塞，可W遮蔽氣體的轉(zhuǎn)移。
[0029] 襯墊片材1優(yōu)選包含纖維直徑為20WI1W上的紙漿。由此，可W在襯墊片材1的表面 得到凹凸，在該處通過空氣的流動(dòng)而產(chǎn)生亂流，空氣的滯留時(shí)間變長(zhǎng)，溫度交換效率和濕度 交換效率變高。更優(yōu)選纖維直徑為40皿W上，進(jìn)一步優(yōu)選為60皿W上。關(guān)于上限沒有特別的 限定，但從抄紙步驟中的分散性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選纖維直徑為lOOwnW下。纖維直徑為20皿 W上的纖維的含量，W襯墊片材1作為100質(zhì)量%計(jì)，優(yōu)選為1質(zhì)量％^上，更優(yōu)選5質(zhì)量％W上， 進(jìn)一步優(yōu)選10質(zhì)量％^上，另一方面，優(yōu)選30質(zhì)量％^下，更優(yōu)選25質(zhì)量％^下，進(jìn)一步優(yōu)選20 質(zhì)量％^下。如果過小，則亂流的產(chǎn)生少，效果變小。此外，如果過多，則與其它的纖維的分散 性下降，氣體遮蔽性變低，因此不優(yōu)選。
[0030] 襯墊片材1優(yōu)選包含吸濕劑。作為吸濕劑，可W使用面化物、氧化物、鹽類、氨氧化 物等，優(yōu)選使用氯化裡等堿金屬鹽、氯化巧和氯化儀等堿±金屬鹽。在其中，優(yōu)選使用吸水 率高的氯化裡和氯化巧。進(jìn)一步，最優(yōu)選使用可WW更少的附著量提高濕度交換效率的氯 化裡。另外，吸濕劑也可W包含聚氨醋樹脂、聚乙締醇、聚氧乙締、聚乙二醇、聚氧亞烷基燒 基酸和聚丙締橫酸鋼(請(qǐng)y T 9 UA-'義沁帶心毅乎！、y ZO等。吸濕劑還可W進(jìn)一步包含防 霉劑、抗菌劑、抑菌劑和阻燃劑等功能性試劑。襯墊片材1的吸濕材料的含量，W不含吸濕劑 的襯墊片材1作為100質(zhì)量%計(jì)，優(yōu)選為5質(zhì)量％^上，更優(yōu)選10質(zhì)量％^上，進(jìn)一步優(yōu)選15質(zhì) 量％^上，另一方面，優(yōu)選30質(zhì)量％^下，更優(yōu)選25質(zhì)量％^下，進(jìn)一步優(yōu)選20質(zhì)量％^下。通過 包含5質(zhì)量％W上的吸濕材料，襯墊片材的透濕度更進(jìn)一步變高，進(jìn)一步提高了濕度交換效 率。另一方面，通過使吸濕材料的含量為30質(zhì)量％^下，可W抑制在高濕環(huán)境下襯墊片材的 強(qiáng)度下降，也可W抑制在單面瓦愣紙中與粘合劑的粘合性下降。
[0031] 襯墊片材1的單位面積質(zhì)量?jī)?yōu)選30g/m2w上，更優(yōu)選35g/m2w上，進(jìn)一步優(yōu)選40g/ 上，另一方面，優(yōu)選70g/m 2W下，更優(yōu)選60g/m2W下，進(jìn)一步優(yōu)選50g/m2W下。通過使單 位面積質(zhì)量為30g/m2W上，可W使襯墊片材1內(nèi)部的空隙更小，可W進(jìn)一步提高襯墊片材1 的二氧化碳遮蔽率。此外，通過使單位面積質(zhì)量為70g/m2W下，可W降低襯墊片材1的熱阻 值，由此可W提高溫度交換效率。
[0032] 襯墊片材1的厚度優(yōu)選40皿W上，更優(yōu)選45皿W上，進(jìn)一步優(yōu)選50皿W上，另一方 面，優(yōu)選70皿^下，更優(yōu)選65皿^下，進(jìn)一步優(yōu)選60]imW下。通過使襯墊片材1的厚度為上述 范圍，抑制在襯墊片材1內(nèi)部產(chǎn)生微細(xì)的孔，可W防止二氧化碳遮蔽率下降，可W降低熱阻 值，可W提高溫度交換效率。
[0033] 襯墊片材1的密度優(yōu)選0.6g/cm3 W上，更優(yōu)選0.8g/cm3 W上，進(jìn)一步優(yōu)選1. Og/cm3 W上。另一方面，優(yōu)選3.0g/cm3W下，更優(yōu)選2.5g/cm3W下，進(jìn)一步優(yōu)選2.0g/cm 3W下。透氣 度很大程度依賴于密度，通過使密度為上述下方的值W上，可W將襯墊片材1內(nèi)部的空隙抑 制得小，透氣度變高。也即是說，可W得到高氣體遮蔽性，二氧化碳遮蔽率變高。另一方面， 通過使密度為上述上方的值W下，可W抑制襯墊片材1的透濕度下降，可W提高使用襯墊片 材1的熱交換元件的濕度交換效率。
[0034] 作為控制襯墊片材1的密度的方法，例如優(yōu)選將襯墊片材1通過在旋轉(zhuǎn)的一對(duì)漉或 者多個(gè)漉之間進(jìn)行擠壓的壓延裝置、加壓裝置進(jìn)行壓密化。通過進(jìn)行壓密化，可W使襯墊片 材的厚度變薄，可W填塞小的孔，二氧化碳遮蔽率變高。
[003引襯墊片材1的透氣度優(yōu)選10，000秒/100mL W上，更優(yōu)選20，000秒AOOml W上，進(jìn)一 步優(yōu)選30，000秒/100mL W上。認(rèn)為透氣度與氣體遮蔽性有關(guān)，透氣度越高則氣體遮蔽性越 高，二氧化碳遮蔽率越高。關(guān)于上限沒有特別的限定，從提高透濕性的觀點(diǎn)出發(fā)，透氣度優(yōu) 選50,000秒/100mL W下。
[0036] 襯墊片材1的透濕度優(yōu)選20g/m2/h;rW上，更優(yōu)選SOg/mVhrW上，進(jìn)一步優(yōu)選70g/ Hi2ArW上。透濕度在用作熱交換元件時(shí)與濕度交換效率有關(guān)，透濕度越高則濕度交換效率 越高，因此優(yōu)選。
[0037] 可W在襯墊片材1中使用的紙的制造方法舉例如下。首先將紙漿等構(gòu)成纖維進(jìn)行 打漿。作為打漿機(jī)，可W使用打漿機(jī)、盤磨機(jī)、高級(jí)精研機(jī)（deluxe finer)、錐形磨漿機(jī) (Jordan)、研磨機(jī)、珠磨機(jī)、高壓均化器等，通過運(yùn)些可W使纖維分散。特別地，優(yōu)選在打漿 機(jī)中進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的磨碎打漿，或者通過盤磨機(jī)W短時(shí)間進(jìn)行切碎打漿。由此，襯墊片材的二 氧化碳遮蔽率變高，使用其的熱交換元件的有效換氣量率變高。作為抄紙機(jī)，可W使用圓網(wǎng) 抄紙機(jī)、短網(wǎng)抄紙機(jī)、長(zhǎng)網(wǎng)抄紙機(jī)、夾網(wǎng)抄紙機(jī)(twin wire)和頂網(wǎng)抄紙機(jī)(on top)或?qū)⑺?們組合而成的抄紙機(jī)等，打漿度高而脫水性差的優(yōu)選通過脫水功能長(zhǎng)的長(zhǎng)網(wǎng)抄紙機(jī)進(jìn)行抄 紙。抄紙后，通過進(jìn)行超級(jí)壓光處理或者熱壓光處理，可W提高原紙的表面均一性，降低厚 度。
[0038] 將吸濕劑附著至襯墊片材1的方法可W通過基于涂布、噴涂等的涂布法、基于浸潰 (dipping)等的浸潰法進(jìn)行加工使其附著。
[0039] 在本發(fā)明中使用的波紋片材1優(yōu)選使用無紡布、膜。在運(yùn)些中，更優(yōu)選使用吸濕率 高的作為濕式無紡布的紙。作為在紙中使用的纖維，可W舉出N紙漿(針葉木紙漿）、L紙漿 (闊葉木紙漿）、甘薦渣、麥賴、蘆韋、紙莎草、竹、紙漿、木棉、洋麻、玫瑰茄、麻、亞麻、巧麻、黃 麻、大麻、劍麻、馬尼拉麻、挪子、香蕉、熱塑性樹脂纖維(包含聚對(duì)苯二甲酸乙二醋(PET)、聚 對(duì)苯二甲酸丙二醋（PTT)、聚對(duì)苯二甲酸下二醋（PBT)、聚乳酸（PLA)、聚糞二甲酸乙二醋 (陽N)、液晶聚醋、尼龍6(N6)、尼龍66(N66)、尼龍11(化1)、尼龍12(化2)、聚乙締(？6)、聚丙 締(PP)和聚苯乙締(PS)等熱塑性樹脂的纖維）、再生纖維(粘膠人造絲、銅錠人造絲）、碳纖 維、金屬纖維和玻璃纖維等。運(yùn)些纖維可W單獨(dú)使用，也可W包含選自其中的兩種W上的纖 維。特別地，更優(yōu)選廉價(jià)的紙漿(N紙漿、L紙漿）。
[0040] 波紋片材1也可W包含防霉劑、抗菌劑、抑菌劑和阻燃劑等功能性試劑。
[0041] 波紋片材1的單位面積質(zhì)量?jī)?yōu)選50g/m2W上，更優(yōu)選60g/m2W上，進(jìn)一步優(yōu)選70g/ m2W上，另一方面，優(yōu)選lOOg/VW下，更優(yōu)選90g/VW下，進(jìn)一步優(yōu)選80g/m2W下。通過使單 位面積質(zhì)量為50g/m2W上，可W抑制單面瓦愣紙的強(qiáng)度下降，可W提高熱交換元件的形態(tài) 保持性。此外，通過使單位面積質(zhì)量為lOOg/VW下，厚度變薄，可W降低作為熱交換元件的 壓力損失。
[0042] 波紋片材1的厚度優(yōu)選SOwiiW上，更優(yōu)選55wiiW上，進(jìn)一步優(yōu)選eOwnW上，另一方 面，優(yōu)選90皿W下，更優(yōu)選85wiiW下，進(jìn)一步優(yōu)選SOwiiW下。通過使厚度為50皿W上，可W抑 制單面瓦愣紙的強(qiáng)度下降，可W提高熱交換元件的形態(tài)保持性。此外，通過使厚度為90皿W 下，可W降低作為熱交換元件的壓力損失。
[0043] 單面瓦愣紙1至少具有襯墊片材1和波紋片材1。
[0044] 作為制造單面瓦愣紙1的裝置的例子，包括形成波紋片材1的愣峰(山）形狀的互相 咬合旋轉(zhuǎn)的一對(duì)齒輪狀漉、將粘合劑涂布至波紋片材1的愣峰頂點(diǎn)的漉和將襯墊片材和附 著了粘合劑的波紋片材壓合的壓漉。齒輪狀漉和壓漉可W施加熱量，可W根據(jù)材料使其為 適當(dāng)?shù)臏囟?。粘合劑沒有特別的限定，由于乙酸乙締醋系的粘合劑的加工性優(yōu)異，因此優(yōu) 選。此外，也可W包括吸濕劑、防霉劑、抗菌劑、抑菌劑和阻燃劑等功能性試劑。
[004引在單面瓦愣紙1中，構(gòu)成單面瓦愣紙1的波紋片材1所形成的愣峰的高度(愣高)優(yōu) 選1. OmmW上，更優(yōu)選1.5mm W上，進(jìn)一步優(yōu)選2. Omm W上，另一方面，優(yōu)選4. Omm W下，更優(yōu)選 3.5mmW下，進(jìn)一步優(yōu)選3.OmmW下。在此，愣高是波紋片材1所形成的一個(gè)愣峰的高度，是指 頂點(diǎn)和波紋片材1與襯墊1接觸的部分的垂直高度。通過使愣高為1.OmmW上，熱交換元件的 壓力損失進(jìn)一步下降，對(duì)