特許 7428421 熱交換素子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-29

(45)【発行日】2024-02-06

(54)【発明の名称】熱交換素子

(51)【国際特許分類】

   F28F 3/00 20060101AFI20240130BHJP

   F28F 21/06 20060101ALI20240130BHJP

   F28F 3/08 20060101ALI20240130BHJP

   F28D 9/00 20060101ALI20240130BHJP

【ＦＩ】

F28F3/00 301Z

F28F21/06

F28F3/08 301Z

F28D9/00

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2022132611

(22)【出願日】2022-08-23

【審査請求日】2022-10-03

(73)【特許権者】

【識別番号】500076974

【氏名又は名称】株式会社テクノフロンティア

(74)【代理人】

【識別番号】100080746

【弁理士】

【氏名又は名称】中谷 武嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100217881

【弁理士】

【氏名又は名称】中谷 由美

(72)【発明者】

【氏名】河原 利和

【審査官】小川 悟史

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１１／０３３６２４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平１０－０５４６９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１０／１０６９００（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－０３７１２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１５０３２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－１３３９９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２１３８４１２８８（ＣＮ，Ｕ）

【文献】特開２０１４－１７３７８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１７３７８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１４５００３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１９０８１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２８８２１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０１５７１３６０（ＣＮ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２８２０５９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２８Ｆ ３／００

Ｆ２８Ｆ ２１／０６

Ｆ２８Ｆ ３／０８

Ｆ２８Ｄ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一壁面部（１）と、他壁面部（２）と、該一壁面部（１）と他壁面部（２）とを連結する多数の平行なリブ片（３）を有するプラスチック段ボール素材（４）に窓部（５）を打抜き形成した正面視外形形状が矩形の第１流路形成部材（６Ａ）と、該第１流路形成部材（６Ａ）と外形形状が略同一であって該第１流路形成部材（６Ａ）に張設された第１不織布（７Ａ）と、上記第１流路形成部材（６Ａ）と外形形状が略同一であって上記第１不織布（７Ａ）に張設された第１フィルム（８Ａ）と、から成る第１熱交換部材（９Ａ）と、
上記プラスチック段ボール素材（４）に窓部（10）が打抜き形成されかつ上記第１流路形成部材（６Ａ）と外形形状が略同一の第２流路形成部材（６Ｂ）と、該第２流路形成部材（６Ｂ）と外形形状が略同一であって該第２流路形成部材（６Ｂ）に張設された第２フィルム（８Ｂ）と、上記第２流路形成部材（６Ｂ）と外形形状が略同一であって上記第２フィルム（８Ｂ）に張設された第２不織布（７Ｂ）と、から成る第２熱交換部材（９Ｂ）とを、備え、
上記第１不織布（７Ａ）と、上記第２不織布（７Ｂ）とが、水が流れる流路（11）を形成するように所定小間隙（ｇ₁ ）をもって向き合うとともに、上記第１フィルム（８Ａ）と第２フィルム（８Ｂ）とが、気体が流れる流路（12）を形成するように所定小間隙（ｇ₂ ）をもって向き合うように、かつ、上記第１流路形成部材（６Ａ）のリブ方向（Ｒ₁ ）を上下方向として、上記第２流路形成部材（６Ｂ）のリブ方向（Ｒ₂ ）を左右方向として、上記第１熱交換部材（９Ａ）と第２熱交換部材（９Ｂ）とを複数枚前後に交互に積層させて一体化し、気体と水の熱交換を行うように構成したことを特徴とする熱交換素子。

【請求項2】

上記第１流路形成部材（６Ａ）は、複数本の左右方向の細帯部（13）を残して上記窓部（５）が打抜き形成され、上記第２流路形成部材（６Ｂ）は、上下方向の細帯部（14）を残して上記窓部（10）が打抜き形成されている請求項１記載の熱交換素子。

【請求項3】

上記第１不織布（７Ａ）及び第２不織布（７Ｂ）の目付けを、10ｇ／ｍ² 以上 200ｇ／ｍ² 以下に設定した請求項１又は２記載の熱交換素子。

【請求項4】

上記第１フィルム（８Ａ）及び第２フィルム（８Ｂ）の厚さ寸法（ｔ₈ ）を、３μｍ以上 100μｍ以下に設定した請求項１又は２記載の熱交換素子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱交換素子

【背景技術】

【0002】

従来、冷風機や空調機には、熱交換素子が内蔵されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平１０－１３２３３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、特許文献１記載の冷風機に用いられている熱交換素子は、熱交換素子がアルミニウム等から成り、持ち運ぶ際、重いという問題がある。そこで、本発明は、軽量で持ち運びに便利な熱交換素子を提供することを目的とする。

【0005】

また、熱交換素子がハニカム構造のアルミニウムから成る熱交換素子の場合、形状が複雑なので製造コストが高くなるとともに、防錆処理が必要なので、さらに高価になるという欠点があった。そこで、本発明は、容易に製造することができて安価な熱交換素子を提供することを目的とする。

【0006】

また、熱交換素子がハニカム構造のアルミニウムから成る熱交換素子の場合、熱交換が行われる（隣接する）気体の流路と水の流路との間に配設されるアルミニウムの厚さ寸法が約１mmもあり、熱交換率が低いという欠点があった。そこで、本発明は、熱交換率が高い熱交換素子を提供することを目的とする。

【0007】

また、アルミニウムから成る熱交換素子は、形状寸法を容易に変更することができないという問題もあった。そこで、本発明は、形状寸法を容易に変更することができる熱交換素子を提供することを目的とする。

【0008】

また、熱交換素子にあっては、水を上から下に流す際、水が流れる速度が速いので、熱交換率が低いという欠点があった。そこで、本発明は、熱交換率が高い熱交換素子を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明に係る熱交換素子は、一壁面部と、他壁面部と、該一壁面部と他壁面部とを連結する多数の平行なリブ片を有するプラスチック段ボール素材に窓部を打抜き形成した正面視外形形状が矩形の第１流路形成部材と、該第１流路形成部材と外形形状が略同一であって該第１流路形成部材に張設された第１不織布と、上記第１流路形成部材と外形形状が略同一であって上記第１不織布に張設された第１フィルムと、から成る第１熱交換部材と、上記プラスチック段ボール素材に窓部が打抜き形成されかつ上記第１流路形成部材と外形形状が略同一の第２流路形成部材と、該第２流路形成部材と外形形状が略同一であって該第２流路形成部材に張設された第２フィルムと、上記第２流路形成部材と外形形状が略同一であって上記第２フィルムに張設された第２不織布と、から成る第２熱交換部材とを、備え、上記第１不織布と、上記第２不織布とが、水が流れる流路を形成するように所定小間隙をもって向き合うとともに、上記第１フィルムと第２フィルムとが、気体が流れる流路を形成するように所定小間隙をもって向き合うように、かつ、上記第１流路形成部材のリブ方向を上下方向として、上記第２流路形成部材のリブ方向を左右方向として、上記第１熱交換部材と第２熱交換部材とを複数枚前後に交互に積層させて一体化し、気体と水の熱交換を行うように構成したものである。

【0010】

また、上記第１流路形成部材は、複数本の左右方向の細帯部を残して上記窓部が打抜き形成され、上記第２流路形成部材は、上下方向の細帯部を残して上記窓部が打抜き形成されているものである。
また、上記第１不織布及び第２不織布の目付けを、10ｇ／ｍ² 以上 200ｇ／ｍ² 以下に設定したものである。
また、上記第１フィルム及び第２フィルムの厚さ寸法を、３μｍ以上 100μｍ以下に設定したものである。

【発明の効果】

【0011】

本発明の熱交換素子によれば、軽量で持ち運びに便利である。また、容易に製造することができて安価である。また、形状寸法を容易に変更することができる。また、熱交換効率が高い。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施の一形態を示す斜視図である。

【図2】プラスチック段ボール素材を示す断面図である。

【図3】不織布を示す正面図である。

【図4】フィルムを示す正面図である。

【図5】第１熱交換部材を示す正面図である。

【図6】第２熱交換部材を示す正面図である。

【図7】図５の断面拡大図であって、（Ａ）は図５のＡ－Ａ断面拡大図であり、（Ｂ）はさらにその拡大図である。

【図8】図６の断面拡大図であって、（Ａ）は図６のＢ－Ｂ断面拡大図であり、（Ｂ）はさらにその拡大図である。

【図9】第１流路形成部材を示す正面図である。

【図10】第２流路形成部材を示す正面図である。

【図11】熱交換素子を示す正面図である。

【図12】図11のＹ－Ｙ断面簡略拡大図である。

【図13】図12の要部拡大説明図である。

【図14】図12の要部拡大説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図示の実施の形態に基づいて本発明を詳説する。
図１は、本発明に係る熱交換素子の実施の一形態を示す。この熱交換素子は、気化式冷風機や空調機等に内蔵される。上から下へ水を流下させるとともに、冷風機、空調機等に内蔵されたファンによって（左右方向に）気体を流して、気体と水の熱交換を行うものである。気体は、例えば、空気である。プラスチック段ボール素材４（図２参照）と不織布７（図３参照）とフィルム８（図４参照）とが、用いられる。

【0014】

図２に示すように、プラスチック段ボール素材４は、一壁面部１と、他壁面部２と、一壁面部１と他壁面部２とを連結する多数の平行なリブ片３を有する。このプラスチック段ボール素材４は、例えば、ポリプロピレンから成る。

【0015】

不織布７は、湿式又は乾式のいずれでも良いが、湿式不織布にビスコース加工を施すと、水蒸気が移行しやすく熱交換率が高くなるので、好ましい。

【0016】

フィルム８は、例えば、ナイロン６６、ナイロン６、アクリル、ＰＥＴ、ＰＥ、セロファンから成る。

【0017】

本発明に係る熱交換素子は、第１熱交換部材９Ａ（図５・図７参照）と第２熱交換部材９Ｂ（図６・図８参照）とを、複数枚前後に交互に積層しかつ一体化して構成される。第１熱交換部材９Ａは、プラスチック段ボール素材４に窓部５を打抜き形成されるとともに正面視外形形状が矩形の第１流路形成部材６Ａ（図９参照）と、第１流路形成部材６Ａに張設された第１不織布７Ａ（図３参照）と、第１不織布７Ａに張設された第１フィルム８Ａ（図４参照）と、から成る。本発明に於て、「矩形」とは、正方形、長方形を含み、さらに、多少の切欠きや突部を有する略正方形、略長方形をも含むものとする。また、本発明に於て、「張設」とは、接着、貼着、その他、平面状に張った状態で一体化する他の手段を含むものとする。不織布７とフィルム８とは、例えば、ＰＵＲ接着により張設することができる。

【0018】

第１流路形成部材６Ａは、複数本（好ましくは、２本以上５本以下）の左右方向の細帯部13を残して窓部５が打抜き形成されている。

【0019】

図３・図５・図７（Ａ）に示すように、第１不織布７Ａは、第１流路形成部材６Ａと外形形状が略同一である。図４・図５・図７（Ａ）に示すように、第１フィルム８Ａは、第１流路形成部材６Ａと外形形状が略同一である。

【0020】

図６・図８に示すように、第２熱交換部材９Ｂは、プラスチック段ボール素材４に窓部10が打抜き形成されるとともに第１流路形成部材６Ａと外形形状が略同一の第２流路形成部材６Ｂ（図10参照）と、第２流路形成部材６Ｂに張設された第２フィルム８Ｂ（図４参照）と、第２フィルム８Ｂに張設された第２不織布７Ｂ（図３参照）と、から成る。

【0021】

第２流路形成部材６Ｂは、上下方向の細帯部14を残して窓部10が打抜き形成されている。

【0022】

図３・図６・図８（Ａ）に示すように、第２不織布７Ｂは、第２流路形成部材６Ｂと外形形状が略同一である。図４・図６・図８（Ａ）に示すように、第２フィルム８Ｂは、第２流路形成部材６Ｂと外形形状が略同一である。

【0023】

細帯部13，14（図９・図10参照）の幅寸法ｗを、３mm～30mmに設定する。なお、この幅寸法ｗを、第１流路形成部材６Ａの一辺（短辺）の長さ寸法Ｌの３％以上10％以下に設定するのが望ましい。幅寸法ｗが長さ寸法Ｌの３％未満の場合、強度が不足する。幅寸法ｗが長さ寸法Ｌの10％を超える場合、熱交換率が低下する。

【0024】

図２に示すように、プラスチック段ボール素材４の一壁面部１と他壁面部２は、厚さ寸法ｔが同一である。一壁面部１と他壁面部２各々の厚さ寸法ｔを、0.05mm以上0.5 mm以下に設定する。厚さ寸法ｔが0.05mm未満の場合、強度と剛性が不足し、また、製造が困難である。厚さ寸法ｔが0.5 mmを超える場合、熱交換率が低くなる。

【0025】

図11は、熱交換素子の正面図を示す。図12は、図11のＹ－Ｙ断面簡略拡大図である。図12に示すように、第１不織布７Ａと、第２不織布７Ｂとが、水が流れる流路11を形成するように所定小間隙ｇ₁ をもって向き合うとともに、第１フィルム８Ａと第２フィルム８Ｂとが、気体が流れる流路12を形成するように所定小間隙ｇ₂ をもって向き合うように、かつ、第１流路形成部材６Ａのリブ方向Ｒ₁ （図５参照）を上下方向として、第２流路形成部材６Ｂのリブ方向Ｒ₂ （図６参照）を左右方向として、第１熱交換部材９Ａと第２熱交換部材９Ｂとが、複数枚前後 （図12の左右方向）に交互に積層される。

【0026】

第１不織布７Ａ及び第２不織布７Ｂの目付けを、10ｇ／ｍ² 以上 200ｇ／ｍ² 以下に設定する。目付けが10ｇ／ｍ² 未満の場合、水の流れを遅くする効果が低くなる。目付けが
200ｇ／ｍ² を超える場合、熱交換率が低くなる。

【0027】

第１フィルム８Ａ及び第２フィルム８Ｂの厚さ寸法ｔ₈ を、３μｍ以上 100μｍ以下に設定する。厚さ寸法ｔ₈ が、３μｍ未満の場合、強度が不足する。厚さ寸法ｔ₈ が、 100μｍを超える場合、熱交換率が低くなる。

【0028】

次に、熱交換が行われる方法について説明する。水を第１熱交換部材９Ａの上から下へ流すとともに、気体を第２熱交換部材９Ｂの左右方向の一方から他方へ流す。図13に示すように、一対の（向き合った）第１不織布７Ａと第２不織布７Ｂが、水が流れる流路11を形成するので、水の流れが第１不織布７Ａと第２不織布７Ｂによって遅くなり、熱交換率が高くなる。また、図14に示すように、第１流路形成部材６Ａの細帯部13への入口部分によっても、水が抵抗を受け、水の流れが遅くなり、熱交換率が高くなる。

【0029】

なお、図２及び図12～図14等に於て、プラスチック段ボール素材４のリブ片３を、一壁面部１及び他壁面部２と垂直に描いているが、このリブ片３は、傾斜状であったり、弯曲状であることも望ましい。

【0030】

本発明は、設計変更可能であって、例えば、第１流路形成部材６Ａと第２流路形成部材６Ｂの厚みを相違させるも良い。例えば、水量が小さい場合、第１流路形成部材６Ａの厚みを大きくして水量を増すことができる。また、風量が小さい場合、第２流路形成部材６Ｂの厚みを大きくして風量を増すことができる。また、第１流路形成部材６Ａの左右方向の細帯部13に加えて、または、左右方向の細帯部13に代えて、上下方向の細帯部を残して窓部５を打抜き形成するも良い。例えば、左右方向の２本の細帯部13，13の間を上下方向の細帯部が連結する形状に各細帯部を残して、窓部５を打抜き形成するも良い。また、第２流路形成部材６Ｂの上下方向の細帯部14に加えて、または、上下方向の細帯部14に代えて、左右方向の細帯部を残して窓部10を打抜き形成するも良い。また、（図５・図６の正面図において、）細帯部13，14をジグザグ折れ線形状や波型等とするも好ましい。また、第１不織布７Ａ及び第２不織布７Ｂに、機能性材料を使っても良い。例えば、防カビ剤を用いるも好ましい。

【0031】

以上のように、本発明は、一壁面部１と、他壁面部２と、該一壁面部１と他壁面部２とを連結する多数の平行なリブ片３を有するプラスチック段ボール素材４に窓部５を打抜き形成した正面視外形形状が矩形の第１流路形成部材６Ａと、該第１流路形成部材６Ａと外形形状が略同一であって該第１流路形成部材６Ａに張設された第１不織布７Ａと、上記第１流路形成部材６Ａと外形形状が略同一であって上記第１不織布７Ａに張設された第１フィルム８Ａと、から成る第１熱交換部材９Ａと、上記プラスチック段ボール素材４に窓部10が打抜き形成されかつ上記第１流路形成部材６Ａと外形形状が略同一の第２流路形成部材６Ｂと、該第２流路形成部材６Ｂと外形形状が略同一であって該第２流路形成部材６Ｂに張設された第２フィルム８Ｂと、上記第２流路形成部材６Ｂと外形形状が略同一であって上記第２フィルム８Ｂに張設された第２不織布７Ｂと、から成る第２熱交換部材９Ｂとを、備え、上記第１不織布７Ａと、上記第２不織布７Ｂとが、水が流れる流路11を形成するように所定小間隙ｇ₁ をもって向き合うとともに、上記第１フィルム８Ａと第２フィルム８Ｂとが、気体が流れる流路12を形成するように所定小間隙ｇ₂ をもって向き合うように、かつ、上記第１流路形成部材６Ａのリブ方向Ｒ₁ を上下方向として、上記第２流路形成部材６Ｂのリブ方向Ｒ₂ を左右方向として、上記第１熱交換部材９Ａと第２熱交換部材９Ｂとを複数枚前後に交互に積層させて一体化し、気体と水の熱交換を行うように構成したので、水の降下速度がゆっくりとなり、気体との熱交換率が高い。しかも、熱交換素子を軽く形成できるので、これを内蔵した気化式冷風機等の軽量化が図られて、持ち運びに便利である。また、疎水性があるプラスチック段ボール素材４を用いながらも、熱交換率が高い。さらに、熱交換素子を容易に製造することができて安価である。また、熱交換素子全体の形状寸法を容易に変更することができる。

【0032】

また、上記第１流路形成部材６Ａは、複数本の左右方向の細帯部13を残して上記窓部５が打抜き形成され、上記第２流路形成部材６Ｂは、上下方向の細帯部14を残して上記窓部10が打抜き形成されているので、強度が優れる。また、熱交換率が高い。
また、上記第１不織布７Ａ及び第２不織布７Ｂの目付けを、10ｇ／ｍ² 以上 200ｇ／ｍ² 以下に設定したので、適切に水の流れが遅くなり熱交換率が高くなる。
また、上記第１フィルム８Ａ及び第２フィルム８Ｂの厚さ寸法ｔ₈ を、３μｍ以上 100μｍ以下に設定したので、熱交換率が高い。

【符号の説明】

【0033】

１ 一壁面部
２ 他壁面部
３ リブ片
４ プラスチック段ボール素材
５ 窓部
６Ａ 第１流路形成部材
６Ｂ 第２流路形成部材
７Ａ 第１不織布
７Ｂ 第２不織布
８Ａ 第１フィルム
８Ｂ 第２フィルム
９Ａ 第１熱交換部材
９Ｂ 第２熱交換部材
10 窓部
11 水が流れる流路
12 気体が流れる流路
13 細帯部
14 細帯部
ｇ₁ 所定小間隙
ｇ₂ 所定小間隙
Ｒ₁ リブ方向
Ｒ₂ リブ方向
ｔ₈ 厚さ寸法

【要約】

【課題】軽量で持ち運びに便利な熱交換素子を提供する。
【解決手段】正面視外形形状が矩形の第１流路形成部材と、第１流路形成部材と外形形状が略同一であって第１流路形成部材に張設された第１不織布と、第１流路形成部材と外形形状が略同一であって第１不織布に張設された第１フィルムと、から成る第１熱交換部材９Ａと、プラスチック段ボール素材４に窓部が打抜き形成されかつ第１流路形成部材と外形形状が略同一の第２流路形成部材６Ｂと、第２流路形成部材６Ｂと外形形状が略同一であって第２流路形成部材６Ｂに張設された第２フィルム８Ｂと、第２流路形成部材６Ｂと外形形状が略同一であって第２フィルム８Ｂに張設された第２不織布と、から成る第２熱交換部材９Ｂとを、備える。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】