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発明の名称 熱交換素子とその製造方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−241878(P2001−241878A)
公開日 平成13年9月7日(2001.9.7)
出願番号 特願2000−48843(P2000−48843)
出願日 平成12年2月25日(2000.2.25)
代理人 【識別番号】100097445
【弁理士】
【氏名又は名称】岩橋 文雄 (外2名)
【テーマコード(参考)】
3L103
【Fターム(参考)】
3L103 AA01 AA11 AA32 AA46 BB42 CC23 DD15 DD57 
発明者 藤本 卓也 / 岡山 豊治 / 内田 賀久
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 方形の平板を山形に複数回折り畳み形成した畝状部を片面に複数箇所設けて平行する流路とした素子素材を、前記畝状部が交差するよう積層し、前記平板を隔てて交差する2流路を形成した熱交換素子。
【請求項2】 複数箇所設けた畝状部の内、平板の両端部に設けた前記畝状部を形成する山形の連なりは前記平板の面に対して垂直方向とする請求項1記載の熱交換素子。
【請求項3】 素子素材の複数箇所設けた畝状部の内、平板の両端部に位置する畝状部の山形の頂上から延出する第1の耳部と、畝状部と交差方向の平板の両端部から延出する第2の耳部を第1の耳部と形状及び位置関係が同一になるよう設け、素子素材を前記畝状部が交差するよう積層したとき、第1の耳部と第2の耳部を接合する請求項1または2記載の熱交換素子。
【請求項4】 素子素材の複数箇所設けた畝状部の内、平板の両端部に位置する畝状部は山形の頂上から延出する耳部を設け、素子素材を畝状部が交差する方向に積層するとき、重なる平板を挟み込むように耳部を折り返して接合する請求項1または2記載の熱交換素子。
【請求項5】 素子素材の積層体の上面と下面に素子素材と略同形の外板を装着し、長手方向に断面がL字形の案内板を上面及び下面と直交する積層体の稜線に添接し、外板と案内板を接合することで積層体を保持する請求項1、2、3または4記載の熱交換素子。
【請求項6】 外板および案内板を樹脂材料で成形し、外板の案内板と接合する箇所に金属片を装着した請求項5記載の熱交換素子。
【請求項7】 素子素材の積層体の上面及び下面と直交する稜線に所定幅の帯状部材を貼付した請求項1、2、3または4記載の熱交換素子。
【請求項8】 帯状の平板を折り畳み、切断、積層して素子素材の積層体を製造する請求項1または2記載の熱交換素子の製造方法。
【請求項9】 帯状の平板を折り畳み、打ち抜き、積層して素子素材の積層体を製造する請求項3または4記載の熱交換素子の製造方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、事務所、店舗、住居等での快適空間を創出する省エネルギー換気に使用される換気装置の熱交換素子に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の熱交換素子の基本的な構成は、代表的なものとして特公昭47−19960号公報に記載の、伝熱性と透湿性を併せ持つ加工紙で形成され、熱交換すべき二つの気流を仕切るプレートに、同紙質で波形状に形成したフインの片面にプレートを接着して複列の平行する流路を有する単位部材とし、これを平行する流路が交互に直交するよう所要段数積み重ね接着するものがある。
【0003】また、特開昭61−186795公報に記載のものは、プレートの上に所要の高さとピッチで非金属材料製の棒状のリブを形成して流路とする単位部材を、流路が交互に直交するよう所要段数積み重ね、リブの上に塗布した接着剤で接着するものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の熱交換素子は、紙質による波形状のフインでは全体的な剛性が不足することと、通気抵抗が比較的大きくなる。また、非金属材料製の棒状のリブを用いるものは、プレートとリブの異なる材質が一体となっており廃棄時の分別が困難であるという課題があり、強度および性能の向上と分別による資源の再利用ができるようにすることが要求されている。
【0005】本発明は、上記課題を解決するもので、性能と強度および生産性がよく環境保全への対応もできる熱交換素子を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の熱交換素子は上記目的を達成するために、平板を山形に複数回折り畳み形成した畝状部を片面に複数箇所設けて平行する流路とした素子素材を、畝状部が交差するよう積層し、平板を隔てて交差する2流路を形成する構成とする。
【0007】本発明によれば、一枚の平板を加工することで流路を形成するので、材料費が削減できる。
【0008】また、平板の両端部に設けた畝状部を形成する山形の連なりは平板の面に対して垂直方向としたものである。
【0009】本発明によれば、平板の畝状部のない端部を補強することができる。
【0010】また、平板の両端部に位置する畝状部の山形の頂上から延出する第1の耳部と、畝状部と交差方向の平板の両端部から延出する第2の耳部を設け、畝状部が交差するよう素子素材を積層したとき、第1の耳部と第2の耳部を接合する構成とする。
【0011】本発明によれば、平板の四方が接着でき全体の剛性を増加することができる。
【0012】また、平板の両端部に位置する畝状部は山形の頂上から延出する耳部を設け、畝状部が交差する方向に素子素材を積層したとき、重なる平板を挟み込むように耳部を折り返して接合する構成とする。
【0013】本発明によれば、平板の畝状部のない端部を二重に補強し全体の剛性も高めることができる。
【0014】また、素子素材の積層体の上面と下面に装着した外板と、外板面から外板面に渡る稜線に添接した案内板とを接合することで積層体を保持する構成とする。
【0015】本発明によれば、外板面と案内板によって積層体の外面が箱体となり、熱交換素子としての剛性と機器への着脱性が高まる。
【0016】また、外板および案内板を樹脂材料で成形し、外板の案内板と接合する箇所に金属片を装着したものであり、接合時の作業性が向上する。
【0017】また、素子素材の積層体の平板面と直交する稜線に所定幅の帯状部材を貼付したものであり、熱交換素子としての機器への装着性が高まる。
【0018】また、帯状の平板を折り畳み、切断、積層して素子素材の積層体を製造する熱交換素子の製造方法としたものである。
【0019】本発明によれば、加工する主要材料が1種類で連続した一連の工程で形成することができる。
【0020】また、帯状の平板を折り畳み、打ち抜き、積層して素子素材の積層体を製造する熱交換素子の製造方法としたものである。
【0021】本発明によれば、変化の有る外形であっても加工する主要材料が1種類で連続した一連の工程で形成することができる。
【0022】
【発明の実施の形態】本発明は、方形の平板を山形に複数回折り畳み形成した畝状部を片面に複数箇所設けて平行する流路とした素子素材を、前記畝状部が交差するよう積層し、方形前記平板を隔てて交差する2流路を形成したものであり、1種類の平板材料で流路を形成する畝状部ができるという作用を有する。
【0023】また、複数箇所設けた畝状部の内、両端部に設けた畝状部を形成する山形の連なりは平板の面に対して垂直方向としたものであり、素子素材を積層する接合面積を広くするという作用を有する。
【0024】また、素子素材は複数箇所設けた畝状部の内、平板の両端部に位置する畝状部の山形の頂上から延出する第1の耳部と、畝状部と交差方向の平板の両端部から延出する第2の耳部を第1の耳部と形状及び位置関係を同一に設け、素子素材を前記畝状部が交差するよう積層したとき、第1の耳部と第2の耳部が接合するものであり、素子素材の外形から耳部が突き出すので接合が容易になるという作用を有する。
【0025】また、素子素材は複数箇所設けた畝状部の内、平板の両端部に位置する畝状部は山形の頂上から延出する耳部を設け、畝状部が交差する方向に素子素材を積層するとき、重なる平板を挟み込むように耳部を折り返して接合するものであり、接合がより強固になるという作用を有する。
【0026】また、素子素材と略同形の外板を素子素材の積層体の上面と下面に装着し、長手方向に直角な断面がL字形の案内板を上面および下面と直交する積層体の稜線に添接し、平板と案内板を接合することで積層体を保持したものであり、紙質の積層体を枠体で囲み剛性を付与するという作用を有する。
【0027】また、外板および案内板を樹脂材料で成形し、外板の案内板と接合する箇所に金属片を装着したものであり、超音波による接合ができるという作用を有する。
【0028】また、素子素材の積層体の平板面と直交する積層体の積層方向の稜線に所定幅の帯状部材を貼付したものであり、簡易な構成で積層体に剛性を付与すると共に、熱交換機器への着脱が円滑で、装着時の機器への密着性を高めるという作用を有する。
【0029】また、帯状の平板を折り畳み、切断、積層して素子素材の積層体を製造する熱交換素子の製造方法としたものであり、一連の自動化を容易にするという作用を有する。
【0030】また、帯状の平板を折り畳み、打ち抜き、積層して素子素材の積層体を製造する熱交換素子の製造方法としたものであり、素材の外形に変化の有る形状で自動化を容易にするという作用を有する。
【0031】以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【0032】
【実施例】(実施例1)図1および図2に示すように、熱交換素子1は方形に切断された伝熱性および透湿性または伝熱性のみの紙などによる材料を山形に複数回折り畳むことにより片面に平板部2と畝状部3を所定の間隔を置いて複数箇所平行に形成した素子素材4を、畝状部3が交差するよう所定の段数に重ね接着した積層体5とすることで、平板部2を隔てて交差する二つの流路6を形成したものである。素子素材4は、まず平板部2の一端から連続した鋭角三角形の山形7を並行して4山折り畳み畝状部3aを形成する。つぎに所定の間隔を置いて3箇所の畝状部3b、3c、3dを同様に形成するが、このとき畝状部3dは畝状部3aに対向する他端となる。次に接着剤を山形7の頂部に塗布し、素子素材4を畝状部3が交差するよう重ね接着し、所定の間隔とした箇所が流路6となる積層体5とする。そして最上部に外板(図示せず)を貼付して熱交換素子1が完成する。
【0033】上記構成において、畝状部3の山形7の頂は鋭角であるから上からの圧力に強く、斜辺は垂直に近いから流路6の隅は狭くならない。このように一枚の平板を折り畳み工程だけで、流路6を有する材料費が安価な素子素材4が形成できるものである。
【0034】(実施例2)図3および図4に示すものは、上記実施例1の素子素材4の対向する畝状部3aと3dを横にした形の畝状部3e、3fを有する本実施例の素子素材8である。そして畝部3e、3fの横にした山形7の上方の端は外側に向くように折り畳んでいる。
【0035】上記構成において、素子素材8を畝状部3が交差するよう所定の段数に重ね接着して積層体5とする。接着剤は内側の畝状部3b、3cは山形7の頂部に塗布し、外側の畝部3e、3fは山形7の側部に塗布することになる。この時、山形7の長手端の切り口は外側に向いているから接着剤塗布操作および重ね押圧用の治工具等の挿脱を容易にすることができる。次に素子素材8を畝状部3が交差するよう重ねると、畝部3e、3fの山形7の広い面である側部に平坦面が多い方の平板部2の端部が重なり接着されて変形しやすい流路6の端部が補強される。
【0036】(実施例3)図5に示すものは、実施例1における素子素材4の畝状部と交差方向の両端部にある流路6の出入口から延出する第1の耳部12と、両端部に対向する畝状部の山形7の頂上から延出する第2の耳部14を第1の耳部12と形状及び位置関係を同一に設けた本実施例の素子素材9である。以下、実施例1と形状寸法が同一の箇所については同一符号を用い、詳細な説明は省略する。
【0037】すなわち本実施例の素子素材9は流路6の出入口から、その幅に等しく延出する耳部12a、12b、12cおよび12d、12e、12fと、流路6に平行な両端部に対向する畝状部13aと13dの山形7の頂部から外側へ水平に延出する耳部14a、14b、14cおよび14d、14e、14fを設けたものである。そして紙などによる平板は、四辺に形成される耳部を前工程で型抜きする。
【0038】上記構成において、素子素材9を前記畝状部が交差するように重ねた場合の一例として、耳部12aと14f、12bと14e、12cと14dおよび12dと14c、12eと14d、12fと14aが対応する糊代として接着されので交差する流路の気流の漏れや混入を低減できる。この時、素子素材9の外形から耳部が突出ているから接着剤塗布操作および重ね押圧用の治工具等の挿脱が容易にできる。また、変形しやすい流路6の端部平面の幅一杯が補強される。
【0039】(実施例4)図6に示すものは、実施例3の素子素材9の流路6から、延出する第2の耳部12a〜12fを取除いた素子素材15である。以下、実施例3と形状寸法が同一の箇所については同一符号を用い、詳細な説明は省略する。
【0040】すなわち本実施例の素子素材15の畝状部と交差方向の両端部に対向する畝状部13aと13dの山形7の頂部から外側へ水平に延出する耳部14a、14b、14cおよび14d、14e、14fを設けたものであり、二辺に形成される耳部を前工程で型抜きしたものを用いる。
【0041】上記構成において、素子素材15を交互に流路6が交差する方向に積層すると、耳部14と流路6の出入口同じ位置にきて、耳部14は流路6の端からちょうど延出している状態となる。次に重なる流路6の端を挟み込むように耳部14を折り返して糊代として接着するものであり、接着の確実性ならびに平板一枚状態で比較的幅が広い流路6の出入口がより強固になるから交差する流路の気流の漏れや混入を低減できる。
【0042】(実施例5)図7に示すものは、実施例1の素子素材4を、畝状部3が交差するよう所定の段数に重ね接着した積層体5の上面と下面に、合成樹脂製の素子素材4の平面と略同形同寸の外板16を接着し、外板16に渡る積層体5の積層方向の稜線4本に断面がL字形の案内板17を当て、上下の外板16と案内板17をそれぞれ接着したものである。
【0043】上記構成において、上下の外板16と案内板17は枠体として紙質の積層体5を囲み、比較的大型の熱交換素子としての取扱に必要な剛性を保持するものである。
【0044】また、外板および案内板の材質は合成樹脂の他に合板や硬質厚紙を用いても良いが、合成樹脂材料で成形した外板16は、案内板17と接合する箇所に金属片18を装着することで超音波溶着による接合が簡易にできる。
【0045】(実施例6)図8に示すものは、実施例2の素子素材7を、畝状部3が交差するよう所定の段数に重ね接着した積層体5の積層方向の稜線5aそれぞれに、稜線5aを形成する側面と上下端の角部5bまでを覆う所要の幅(少なくとも畝部の幅に等しい)と長さの帯状部材である多層テープ19を貼付したものである。そして多層テープ19は表面に滑り性の良い合成樹脂製のフィルムを貼り付けたポリウレタン等の軟質フォームで裏面が粘着材層のものを用いる。
【0046】上記構成において、換気装置に熱交換素子を着脱する際、角部5bの摩擦抵抗を軽減し熱交換素子の変形を防ぐことができる。また、換気装置と熱交換素子の装着部分の密着を高め、交差する流路の気流の漏れや混入を低減できる。
【0047】また、比較的小型の熱交換素子の場合、布粘着テープを用いることでも全体の剛性と機器への着脱円滑性を高めることができる。
【0048】(実施例7)図9に示すものは、実施例1および2の素子素材4(8)の製造工程である。熱交換性能を有する用紙を所要幅の巻取り紙として用い、所定の畝状部3と平板部2の流路6を折り畳み工程20で連続形成する。次に切断工程21で所要長さに切断して素子素材4(8)とする。そして積層工程22で素子素材4(8)を交互に流路6が交差するように所定枚数を積層し、接着することで積層体5を形成する。
【0049】上記したように巻取り紙とした帯状の熱交換性用紙を、折り畳み、切断、積層・接着して素子素材の積層体としての熱交換素子を製造するので、伝熱板と流路を確保するスペーサが単一の材料で一体に製造することができる。一連の工程の自動化も容易である。
【0050】(実施例8)図10に示すものは、実施例3および4の素子素材9(15)の製造工程である。熱交換性能を有する用紙を所要幅の巻取り紙として用い、所定の畝状部3と平板部2の流路6を折り畳み工程23で形成する。次に、耳部12(14)を含む形状に、平板を打抜き工程24で型抜きをして素子素材9(15)とする。そして積層工程25で素子素材9(15)を交互に流路6が交差するように所定枚数を積層し、耳部12(14)を接着することで積層体5を形成する。
【0051】上記したように巻取り紙とした帯状の熱交換性用紙を、折り畳み、打抜き、積層・接着して素子素材の積層体としての熱交換素子を製造するので、外形が直線輪郭でない素子素材であっても伝熱板と流路を確保するスペーサが単一の材料で一体に製造することができる。一連の工程の自動化も容易である。
【0052】
【発明の効果】以上の実施例から明らかなように本発明によれば、一枚の紙質平板を折り畳み加工で強度が高く抵抗の少ない流路を形成するものであるから、材料費が安価で性能と強度および生産性がよく、廃棄時の分別が不要で環境保全対応もできる効果のある熱交換素子を提供できる。
【0053】また、外形が直線輪郭でない素子素材であっても単一の材料で折り畳み、打抜き、積層・接着の工程で一体に製造することができ、性能と強度および生産性がよく一連の工程の自動化もできる熱交換素子の製造方法を提供することができる。




 

 


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