热交换元件和热交换器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及热交换元件和热交换器。
【背景技术】
[0002] 热交换器作为住宅、建筑物的换气设备的节能部件而受到关注。热交换器包括来 自室内和室外的空气流路、热交换元件、送风机。在该热交换元件内，形成从室内向室外排 出的空气的"溫度"和"湿度"转移至从室外向室内供给的空气，并返回至室内的构造。热交 换元件的构成由衬垫片材和波纹片材形成。其中，为了提高热交换元件的溫度交换效率、湿 度交换效率、有效换气量率，要求衬垫片材有热传导性、透湿性、空气遮蔽性，进行提高其性 能的研究。
[0003] 例如，提出了在衬垫片材中混入纳米纤维，得到热传导性和透湿性高、气体的遮蔽 性优异的衬垫片材和使用其的热交换元件的方案(参照专利文献1)。
[0004] 此外，提出了通过在衬垫片材中使用打浆度为45~65°的纸浆，浸渗吸湿剂和防火 剂，得到透湿性高、气体遮蔽性和防火性优异的衬垫片材的方案(参照专利文献2)。
[000引现有技术文献 专利文献 专利文献1:日本特开2010-248680号公报 专利文献2:日本特开2005-325473号公报。
【发明内容】
[0006] 发明所要解决的课题 使用过去的衬垫片材的热交换元件难W将热传导性、透湿性、气体遮蔽性都提高，特别 是在兼顾透湿性和气体遮蔽性的相反性能方面存在的问题。此外，在热交换元件中，还存在 的问题是湿度交换效率逐渐变得比溫度交换效率更低，湿度比溫度更难W交换。
[0007] 本发明是期望解决上述说明的设及热交换元件和热交换器的课题的发明。
[0008] 解决课题的方法 为了解决上述课题，本发明的热交换元件具有W下的构成。
[0009] (1)热交换元件，其层叠有由二氧化碳遮蔽率为95%W上的衬垫片材1和波纹片材1 构成的单面瓦愣纸1和由透湿度为80g/m 2 ? hrW上的衬垫片材2和波纹片材2构成的单面瓦 愣纸2。
[0010] 此外，作为实施方式，提供W下的热交换元件。
[0011] (2)前述热交换元件，其中，在所述热交换元件中，相对于衬垫片材1和衬垫片材2 的面积之和，衬垫片材2的面积比率为20~50%。
[0012] (3)前述任一项所述的热交换元件，其中，从所述热交换元件具有的两个底面中的 至少一个面开始到50%高度的位置为止，相对于到50%高度的位置为止的衬垫片材1和衬垫 片材2的面积之和，所述衬垫片材2的面积比率为40%W上。
[0013] (4)前述任一项所述的热交换元件，其中，所述衬垫片材I包含加拿大标准游离度 为ISOmlW下的纸浆。
[0014] (5)前述任一项所述的热交换元件，其中，所述衬垫片材1包含纤维直径为20wiiW 上的纸浆。
[0015] (6)前述任一项所述的热交换元件，其中，所述衬垫片材2包括至少各一层的气体 遮蔽层和多孔层，具有层叠结构。
[0016] (7)权利要求1~6中任一项所述的热交换元件，其中，所述衬垫片材2的多孔层包含 热塑性树脂的纳米纤维。
[0017] 此外，本发明的热交换器具有W下的构成。
[0018] (8)热交换器，其具有任一项所述的热交换元件、供气送风机和排气送风机。
[0019] 此外，作为实施方式，提供W下的热交换器。
[0020] (9)热交换器，其具有上述(3)的热交换元件、供气多翼送风机和排气多翼送风机， 热交换元件具有基于单面瓦愣纸1和单面瓦愣纸2的层叠的供气用流路和排气用流路， 所述供气多翼送风机在所述热交换元件的供气用流路的下游侧， 所述排气多翼送风机在所述热交换元件的排气用流路的下游侧， 相对于到50%高度的位置为止的衬垫片材1和衬垫片材2的面积之和所述衬垫片材2的 面积比率为40%W上的（3)的热交换元件的底面，与另一底面相比，在远离所述供气多翼送 风机的吸入口的位置。
[0021] 发明效果 根据本发明，提供湿度交换效率和有效换气量率高的热交换元件和热交换器。
[0022] 附图简要说明 图1:显示本实施方式所设及的热交换器的概念的平面透视图 图2:显示本实施方式所设及的热交换器的概念的图1的X-X截面图。
【具体实施方式】
[0023] W下对发明的实施方式进行详细地说明。
[0024] 本发明的热交换元件层叠有具有二氧化碳遮蔽率为95%W上的衬垫片材1和波纹 片材1的单面瓦愣纸1和具有透湿度为80g/m 2 ? hrW上的衬垫片材2和波纹片材2的单面瓦 愣纸2。
[0025] 在本发明中使用的衬垫片材1的二氧化碳遮蔽率必须为95%W上。二氧化碳遮蔽率 是气体遮蔽性的指标，影响将室内的污浊空气向室外排出的换气性能。使用二氧化碳遮蔽 率高的衬垫片材的热交换元件的有效换气量率高，具有优异的换气性能。另一方面，使用二 氧化碳遮蔽率低的衬垫片材的热交换元件的有效换气量率低，换气性能下降。更优选二氧 化碳遮蔽率为98% W上，进一步优选二氧化碳遮蔽率为99% W上。
[0026] 作为可W在本发明中使用的衬垫片材1，可W举例出无纺布、膜和金属膜，运些可 W单独使用，也可W层叠选自它们中的两种W上。特别地，由于作为湿式无纺布的纸的纤维 彼此致密地聚集，除了二氧化碳遮蔽率高之外，透湿度也高，优选作为衬垫片材。如果衬垫 片材的透湿度变高，则在热交换元件中的湿度交换效率变高。
[0027] 在纸中使用的纤维，可W举出N纸浆(针叶木纸浆）、L纸浆（阔叶木纸浆）、甘薦渣、 麦賴、芦韦、纸莎草、竹、纸浆、木棉、洋麻、玫瑰茄、麻、亚麻、巧麻、黄麻、大麻、剑麻、马尼拉 麻、挪子、香蕉、热塑性树脂纤维（包含聚对苯二甲酸乙二醋（PET)、聚对苯二甲酸丙二醋 (PTT)、聚对苯二甲酸下二醋(PBT)、聚乳酸(PLA)、聚糞二甲酸乙二醋(PEN)、液晶聚醋、尼龙 6(N6)、尼龙66(N66)、尼龙Il(Nll)、尼龙12(N12)、聚乙締(PE)、聚丙締(PP)和聚苯乙締(PS) 等热塑性树脂的纤维）、再生纤维(粘胶人造丝、铜锭人造丝）、碳纤维、金属纤维和玻璃纤维 等。运些纤维可W单独使用，也可W包含选自它们中的两种W上的纤维。特别地，优选原纤 化的天然纤维，其中进一步优选仅使用分散性优异、廉价的纸浆(N纸浆、L纸浆）。
[0028] 使用N纸浆、L纸浆等纸浆，通过进行打浆，原纤化得W进行，得到致密的结构，由此 变得容易遮蔽二氧化碳等气体。在其中更优选主要使用N纸浆。N纸浆和L纸浆相比，纤维断 面为扁平形状，其具有的效果是，通过扁平的纤维重合，容易填塞气体透过的缝隙。纸浆的 加拿大标准游离度优选150ml W下，更优选100mL W下，进一步优选50ml W下。通过进行纸浆 的打浆，纤维间的空隙被原纤化的纤维填塞，可W遮蔽气体的转移。
[0029] 衬垫片材1优选包含纤维直径为20WI1W上的纸浆。由此，可W在衬垫片材1的表面 得到凹凸，在该处通过空气的流动而产生乱流，空气的滞留时间变长，溫度交换效率和湿度 交换效率变高。更优选纤维直径为40皿W上，进一步优选为60皿W上。关于上限没有特别的 限定，但从抄纸步骤中的分散性的观点出发，优选纤维直径为lOOwnW下。纤维直径为20皿 W上的纤维的含量，W衬垫片材1作为100质量%计，优选为1质量％^上，更优选5质量％W上， 进一步优选10质量％^上，另一方面，优选30质量％^下，更优选25质量％^下，进一步优选20 质量％^下。如果过小，则乱流的产生少，效果变小。此外，如果过多，则与其它的纤维的分散 性下降，气体遮蔽性变低，因此不优选。
[0030] 衬垫片材1优选包含吸湿剂。作为吸湿剂，可W使用面化物、氧化物、盐类、氨氧化 物等，优选使用氯化裡等碱金属盐、氯化巧和氯化儀等碱±金属盐。在其中，优选使用吸水 率高的氯化裡和氯化巧。进一步，最优选使用可WW更少的附着量提高湿度交换效率的氯 化裡。另外，吸湿剂也可W包含聚氨醋树脂、聚乙締醇、聚氧乙締、聚乙二醇、聚氧亚烷基烧 基酸和聚丙締横酸钢(请y T 9 UA-'义沁带心毅乎！、y ZO等。吸湿剂还可W进一步包含防 霉剂、抗菌剂、抑菌剂和阻燃剂等功能性试剂。衬垫片材1的吸湿材料的含量，W不含吸湿剂 的衬垫片材1作为100质量%计，优选为5质量％^上，更优选10质量％^上，进一步优选15质 量％^上，另一方面，优选30质量％^下，更优选25质量％^下，进一步优选20质量％^下。通过 包含5质量％W上的吸湿材料，衬垫片材的透湿度更进一步变高，进一步提高了湿度交换效 率。另一方面，通过使吸湿材料的含量为30质量％^下，可W抑制在高湿环境下衬垫片材的 强度下降，也可W抑制在单面瓦愣纸中与粘合剂的粘合性下降。
[0031] 衬垫片材1的单位面积质量优选30g/m2w上，更优选35g/m2w上，进一步优选40g/ 上，另一方面，优选70g/m 2W下，更优选60g/m2W下，进一步优选50g/m2W下。通过使单 位面积质量为30g/m2W上，可W使衬垫片材1内部的空隙更小，可W进一步提高衬垫片材1 的二氧化碳遮蔽率。此外，通过使单位面积质量为70g/m2W下，可W降低衬垫片材1的热阻 值，由此可W提高溫度交换效率。
[0032] 衬垫片材1的厚度优选40皿W上，更优选45皿W上，进一步优选50皿W上，另一方 面，优选70皿^下，更优选65皿^下，进一步优选60]imW下。通过使衬垫片材1的厚度为上述 范围，抑制在衬垫片材1内部产生微细的孔，可W防止二氧化碳遮蔽率下降，可W降低热阻 值，可W提高溫度交换效率。
[0033] 衬垫片材1的密度优选0.6g/cm3 W上，更优选0.8g/cm3 W上，进一步优选1. Og/cm3 W上。另一方面，优选3.0g/cm3W下，更优选2.5g/cm3W下，进一步优选2.0g/cm 3W下。透气 度很大程度依赖于密度，通过使密度为上述下方的值W上，可W将衬垫片材1内部的空隙抑 制得小，透气度变高。也即是说，可W得到高气体遮蔽性，二氧化碳遮蔽率变高。另一方面， 通过使密度为上述上方的值W下，可W抑制衬垫片材1的透湿度下降，可W提高使用衬垫片 材1的热交换元件的湿度交换效率。
[0034] 作为控制衬垫片材1的密度的方法，例如优选将衬垫片材1通过在旋转的一对漉或 者多个漉之间进行挤压的压延装置、加压装置进行压密化。通过进行压密化，可W使衬垫片 材的厚度变薄，可W填塞小的孔，二氧化碳遮蔽率变高。
[003引衬垫片材1的透气度优选10，000秒/100mL W上，更优选20，000秒AOOml W上，进一 步优选30，000秒/100mL W上。认为透气度与气体遮蔽性有关，透气度越高则气体遮蔽性越 高，二氧化碳遮蔽率越高。关于上限没有特别的限定，从提高透湿性的观点出发，透气度优 选50,000秒/100mL W下。
[0036] 衬垫片材1的透湿度优选20g/m2/h;rW上，更优选SOg/mVhrW上，进一步优选70g/ Hi2ArW上。透湿度在用作热交换元件时与湿度交换效率有关，透湿度越高则湿度交换效率 越高，因此优选。
[0037] 可W在衬垫片材1中使用的纸的制造方法举例如下。首先将纸浆等构成纤维进行 打浆。作为打浆机，可W使用打浆机、盘磨机、高级精研机（deluxe finer)、锥形磨浆机 (Jordan)、研磨机、珠磨机、高压均化器等，通过运些可W使纤维分散。特别地，优选在打浆 机中进行长时间的磨碎打浆，或者通过盘磨机W短时间进行切碎打浆。由此，衬垫片材的二 氧化碳遮蔽率变高，使用其的热交换元件的有效换气量率变高。作为抄纸机，可W使用圆网 抄纸机、短网抄纸机、长网抄纸机、夹网抄纸机(twin wire)和顶网抄纸机(on top)或将它 们组合而成的抄纸机等，打浆度高而脱水性差的优选通过脱水功能长的长网抄纸机进行抄 纸。抄纸后，通过进行超级压光处理或者热压光处理，可W提高原纸的表面均一性，降低厚 度。
[0038] 将吸湿剂附着至衬垫片材1的方法可W通过基于涂布、喷涂等的涂布法、基于浸溃 (dipping)等的浸溃法进行加工使其附着。
[0039] 在本发明中使用的波纹片材1优选使用无纺布、膜。在运些中，更优选使用吸湿率 高的作为湿式无纺布的纸。作为在纸中使用的纤维，可W举出N纸浆(针叶木纸浆）、L纸浆 (阔叶木纸浆）、甘薦渣、麦賴、芦韦、纸莎草、竹、纸浆、木棉、洋麻、玫瑰茄、麻、亚麻、巧麻、黄 麻、大麻、剑麻、马尼拉麻、挪子、香蕉、热塑性树脂纤维(包含聚对苯二甲酸乙二醋(PET)、聚 对苯二甲酸丙二醋（PTT)、聚对苯二甲酸下二醋（PBT)、聚乳酸（PLA)、聚糞二甲酸乙二醋 (阳N)、液晶聚醋、尼龙6(N6)、尼龙66(N66)、尼龙11(化1)、尼龙12(化2)、聚乙締(？6)、聚丙 締(PP)和聚苯乙締(PS)等热塑性树脂的纤维）、再生纤维(粘胶人造丝、铜锭人造丝）、碳纤 维、金属纤维和玻璃纤维等。运些纤维可W单独使用，也可W包含选自其中的两种W上的纤 维。特别地，更优选廉价的纸浆(N纸浆、L纸浆）。
[0040] 波纹片材1也可W包含防霉剂、抗菌剂、抑菌剂和阻燃剂等功能性试剂。
[0041] 波纹片材1的单位面积质量优选50g/m2W上，更优选60g/m2W上，进一步优选70g/ m2W上，另一方面，优选lOOg/VW下，更优选90g/VW下，进一步优选80g/m2W下。通过使单 位面积质量为50g/m2W上，可W抑制单面瓦愣纸的强度下降，可W提高热交换元件的形态 保持性。此外，通过使单位面积质量为lOOg/VW下，厚度变薄，可W降低作为热交换元件的 压力损失。
[0042] 波纹片材1的厚度优选SOwiiW上，更优选55wiiW上，进一步优选eOwnW上，另一方 面，优选90皿W下，更优选85wiiW下，进一步优选SOwiiW下。通过使厚度为50皿W上，可W抑 制单面瓦愣纸的强度下降，可W提高热交换元件的形态保持性。此外，通过使厚度为90皿W 下，可W降低作为热交换元件的压力损失。
[0043] 单面瓦愣纸1至少具有衬垫片材1和波纹片材1。
[0044] 作为制造单面瓦愣纸1的装置的例子，包括形成波纹片材1的愣峰(山）形状的互相 咬合旋转的一对齿轮状漉、将粘合剂涂布至波纹片材1的愣峰顶点的漉和将衬垫片材和附 着了粘合剂的波纹片材压合的压漉。齿轮状漉和压漉可W施加热量，可W根据材料使其为 适当的溫度。粘合剂没有特别的限定，由于乙酸乙締醋系的粘合剂的加工性优异，因此优 选。此外，也可W包括吸湿剂、防霉剂、抗菌剂、抑菌剂和阻燃剂等功能性试剂。
[004引在单面瓦愣纸1中，构成单面瓦愣纸1的波纹片材1所形成的愣峰的高度(愣高)优 选1. OmmW上，更优选1.5mm W上，进一步优选2. Omm W上，另一方面，优选4. Omm W下，更优选 3.5mmW下，进一步优选3.OmmW下。在此，愣高是波纹片材1所形成的一个愣峰的高度，是指 顶点和波纹片材1与衬垫1接触的部分的垂直高度。通过使愣高为1.OmmW上，热交换元件的 压力损失进一步下降，对