本發(fā)明的實(shí)施方式涉及熱交換器及換氣裝置。

背景技術(shù)：

在面向家庭或辦公室等的居住空間中的空調(diào)消耗能量削減的對策普及的過程中，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了如下對策，即：在供給外界氣體而將室內(nèi)的二氧化碳及VOC排出的換氣裝置中，通過在供氣與排氣之間進(jìn)行熱交換來削減換氣所需要的電力。

在空調(diào)機(jī)的驅(qū)動中需要耗電，家庭或辦公室等的居住空間中的空調(diào)消耗能量削減上成為課題。此外，在空調(diào)機(jī)中，由于通過冷卻量控制溫度和濕度的兩者，所以難以使兩者獨(dú)立。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的課題是提供一種在提高居住空間的舒適性的同時(shí)能夠減少在對象空間內(nèi)的溫度和濕度控制中需要的消耗能量的熱交換器及具備其的換氣裝置。

一技術(shù)方案的熱交換器具備：供氣通路，使從對象空間外向?qū)ο罂臻g內(nèi)供給的供氣流通；排氣通路，使從對象空間內(nèi)向?qū)ο罂臻g外排出的排氣流通；分隔部件，將供氣通路和排氣通路隔開，使供氣和排氣進(jìn)行熱交換；分離部件，吸附空氣中的水分，或?qū)⑽降降乃窒蚩諝庵信懦觯灰约皽p壓通路，設(shè)在供氣通路側(cè)，通過分離部件而與供氣通路隔開地構(gòu)成，與減壓泵連接。

附圖說明

圖1是有關(guān)第1實(shí)施方式的換氣裝置100的結(jié)構(gòu)圖。

圖2是氣體分離體115的細(xì)節(jié)圖。

圖3是分隔部件112和第一間隔保持部件113的配置細(xì)節(jié)圖。

圖4是表示圓筒形狀的間隔保持部件的圖。

圖5是有關(guān)第2實(shí)施方式的換氣裝置200的結(jié)構(gòu)圖。

圖6是有關(guān)第3實(shí)施方式的換氣裝置300的結(jié)構(gòu)圖。

圖7是熱交換器301的細(xì)節(jié)圖。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖說明實(shí)施方式。在以下的實(shí)施方式中，對于相同的構(gòu)成要素賦予相同的標(biāo)號，省略重復(fù)的說明。

(第1實(shí)施方式)

圖1是有關(guān)第1實(shí)施方式的換氣裝置100的結(jié)構(gòu)圖。換氣裝置100具備熱交換器101、將外界氣體向熱交換器101側(cè)送出并向?qū)ο罂臻g供給的第一送風(fēng)部(供給部)102、將對象空間內(nèi)的空氣向熱交換器101側(cè)送出并向外排出的第二送風(fēng)部(排出部)103、將后述的熱交換器101的減壓通路116減壓的減壓泵104、和將各部連接而進(jìn)行流體上的連接的線路(配管)L_O、L_R、L_S、L_E、L_P。

熱交換器101是將單位元件串聯(lián)地層疊多個而得到的結(jié)構(gòu)，所述單元元件由使來自第一送風(fēng)部102的空氣流通的供氣通路110、使來自第二送風(fēng)部103的空氣流通的排氣通路111、將兩者在流體上隔離的分隔部件112、維持供氣通路110的構(gòu)造的第一間隔保持部件113和維持排氣通路111的構(gòu)造的第二間隔保持部件114構(gòu)成。分隔部件112為了在流過供氣通路110的空氣與流過排氣通路111的空氣之間進(jìn)行溫度交換，使用不銹鋼、鐵等的金屬板。第一間隔保持部件113由氣體分離體115(分離部件)和減壓通路116構(gòu)成。氣體分離體115是將供氣通路110內(nèi)的空氣中含有的水分(水蒸氣)吸附、將吸附的水向減壓通路116以一定的比例排出的多孔質(zhì)體或多孔質(zhì)膜。

第一送風(fēng)部102和供氣通路110被用線路L_O連接，供氣通路110和對象空間被用線路L_S連接。第二送風(fēng)部103和排氣通路111被用線路L_R連接，排氣通路111和對象空間外被用線路L_E連接。

圖2是氣體分離體115的細(xì)節(jié)圖。構(gòu)成第一間隔保持部件113的一部分的氣體分離體115由吸附層120和多孔質(zhì)基材121構(gòu)成。吸附層120起到將空氣中含有的水分吸附的作用，可以使用Nafion(全氟磺酸)、聚氨酯、氯化鋰、氯化鈣、沸石、硅膠等具有潮解性的物質(zhì)。多孔質(zhì)基材121為吸附層120的支承體，并且起到保持用于維持供氣通路110和減壓通路116的構(gòu)造所需要的強(qiáng)度的作用，作為材質(zhì)可以使用以不銹鋼、鎳、鋁、鈦等的金屬為基礎(chǔ)的多孔金屬及多孔炭、多孔氧化鋁等。在金屬的情況下，可以通過蝕刻設(shè)置開口。在多孔質(zhì)基材121的內(nèi)側(cè)形成減壓通路116，減壓通路116被連接到減壓泵104上(參照圖1)。

圖3是分隔部件112和第一間隔保持部件113的配置細(xì)節(jié)圖。分隔部件112和第一間隔保持部件113被通過密封件130接合。第一間隔保持部件113的中央部A－A’截面為凸形狀的山連續(xù)，使得凸部與分隔部件112接觸。另一方面，在端部B－B’截面中有凸部不與分隔部件112接觸的區(qū)域，減壓通路116的空間與歧管131在流體上連通。歧管131將單位元件間連通，集合到外部歧管132而用線路L_P與減壓泵104連接(參照圖1)。

接著，對換氣裝置100的動作進(jìn)行說明(參照圖1)。操作第一送風(fēng)部102，將對象空間外的空氣經(jīng)由線路L_O向供氣通路110供給。流入到供氣通路110中的空氣經(jīng)由線路L_S被向?qū)ο罂臻g供給。此外，操作第二送風(fēng)部103，將對象空間內(nèi)的空氣經(jīng)由線路L_R向排氣通路111供給。流入到排氣通路111中的空氣經(jīng)由線路L_E被向?qū)ο罂臻g之外排出。如果操作減壓泵104而降低減壓通路116的壓力，則經(jīng)由第一間隔保持部件113在供氣通路110與減壓通路116之間發(fā)生壓力差。從流經(jīng)供氣通路110的對象空間外的空氣向氣體分離體115吸附的水由于通過設(shè)置壓力差而發(fā)生的水蒸氣濃度差，從供氣通路110向減壓通路116移動。移動到減壓通路116中的水在與供氣通路110和排氣通路111在流體上分離的狀態(tài)下被向減壓泵104輸送，被從減壓通路116除去。通過繼續(xù)該一系列的動作，水分被從供給到供氣通路110中的對象空間外的空氣中連續(xù)地除去。進(jìn)而，經(jīng)由分隔部件112，流過供氣通路110的空氣和流過排氣通路111的空氣進(jìn)行溫度交換。由于將除去水分并除濕、并且從溫度交換后的對象空間輸送的空氣經(jīng)由線路Ls向?qū)ο罂臻g輸送，所以向室內(nèi)提供被調(diào)溫、調(diào)濕的空氣。

在本實(shí)施方式中，在熱交換器100內(nèi)能夠進(jìn)行溫度(顯熱)交換和濕度控制的兩者。此時(shí)，通過減壓泵104的驅(qū)動，能夠?qū)穸扰c溫度獨(dú)立地控制，所以不需要在對象空間外放置用來控制濕度的熱泵或除濕機(jī)等，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備空間的削減。此外，在想要維持溫度但想要僅降低濕度的情況下，由于熱泵利用冷凝進(jìn)行除濕，所以為了降低對象空間內(nèi)的濕度而不得不將從對象空間外流入的空氣冷卻，或者需要將冷卻后的空氣再次加熱而進(jìn)行濕度控制，因此，有耗電的增加和損害舒適性的課題。對此，在本實(shí)施方式中，由于利用由氣體分離體115進(jìn)行的水分吸附和分離將從對象空間外流入的濕度連續(xù)地處理，所以能夠不另外依靠熱泵而僅用組裝在換氣裝置中的熱交換器100獨(dú)立進(jìn)行濕度控制。由于減壓通路116內(nèi)被減壓，所以氣體分離體115被要求強(qiáng)度，但通過將該強(qiáng)度也用于單位元件的間隔保持的作用，能夠?qū)崿F(xiàn)熱交換器100及換氣裝置的小型化。

另外，間隔保持部件113的形狀不僅是在上述中表示的凸?fàn)畹娜切螤睿部梢允菆A筒形狀。

圖4是表示圓筒形狀的間隔保持部件的圖。構(gòu)成間隔保持部件113的氣體分離體115及減壓通路116是圓筒形狀。在此情況下，能夠增加流過供氣通路110的空氣與氣體分離體115的接觸面積，增加除濕量。此外，由于使流過供氣通路110的空氣與分隔部件112的接觸面積也增加，所以能夠增加流過供氣通路110的空氣與流過排氣通路111的空氣的熱交換量。

(第2實(shí)施方式)

圖5是有關(guān)第2實(shí)施方式的換氣裝置200的結(jié)構(gòu)圖。換氣裝置200具備熱交換器201、將對象空間外的空氣向熱交換器201側(cè)送出而向?qū)ο罂臻g供給的第一送風(fēng)部(供給部)102、將對象空間內(nèi)的空氣向熱交換器201側(cè)送出而向外排出的第二送風(fēng)部(排出部)103、將后述的熱交換器201的減壓通路152減壓的減壓泵104、和將各部連接而進(jìn)行流體上的連接的線路(配管)L_O、L_R、L_S、L_E、L_P。

熱交換器201是將單位元件串聯(lián)地層疊多個而得到的結(jié)構(gòu)，該單位元件由使第一送風(fēng)部102的空氣流通的供氣通路110、使第二送風(fēng)部103的空氣流通的排氣通路111、將兩者在流體上隔離的分隔部件112、維持供氣通路110的構(gòu)造的第一間隔保持部件155、和維持排氣通路111的構(gòu)造的第二間隔保持部件150構(gòu)成。分隔部件112為了在流過供氣通路110的空氣與流過排氣通路111的空氣之間進(jìn)行溫度交換而使用不銹鋼、鐵等的金屬板。第二間隔保持部件150由氣體分離體151和減壓通路152構(gòu)成。

各單位元件的減壓通路152集合到外部歧管133，用線路L_h與減壓泵104連接，進(jìn)而在減壓泵的下游連接加濕部160。

加濕部160起到將從減壓泵輸送的水向線路Ls的空氣供給的作用，可以使用市售的噴霧器或氣液分離膜等。

第一送風(fēng)部102和供氣通路110被用線路L_O連接，供氣通路110和對象空間被用線路L_S連接。第二送風(fēng)部103和排氣通路111被用線路L_R連接，排氣通路111和對象空間外被用線路L_E連接。

接著，對換氣裝置200的動作進(jìn)行說明。操作第一送風(fēng)部102，將對象空間外的空氣經(jīng)由線路L_O向供氣通路110供給。流入到供氣通路110中的空氣經(jīng)由線路L_S被向?qū)ο罂臻g供給。此外，操作第二送風(fēng)部103，將對象空間內(nèi)的空氣經(jīng)由線路L_R向排氣通路111供給。流入到排氣通路111中的空氣經(jīng)由線路L_E被向?qū)ο罂臻g之外排出。如果操作減壓泵104而將減壓通路152的壓力降低，則經(jīng)由第二間隔保持部件150在排氣通路111與減壓通路152之間產(chǎn)生壓力差。從流經(jīng)排氣通路111的對象空間內(nèi)的空氣向氣體分離體151吸附的水通過因設(shè)置壓力差而產(chǎn)生的水蒸氣濃度差，從排氣通路111向減壓通路152移動。移動到減壓通路152中的水以與供氣通路110和排氣通路111在流體上分離的狀態(tài)被向減壓泵104輸送，通過加濕部160，與流過供氣通路的空氣混合，被向?qū)ο罂臻g內(nèi)供給。通過繼續(xù)該一系列的動作，將排氣通路中含有的水回收，進(jìn)行向供氣通路110供給的對象空間外的空氣的加濕。進(jìn)而，經(jīng)由分隔部件112，流過供氣通路110的空氣和流過排氣通路111的空氣進(jìn)行溫度交換。

在本實(shí)施方式中，能夠?qū)呐艢馔?11排出的空氣中的水用于從供氣通路110供給的空氣的加濕。在冬季的對象空間外的溫度、濕度相對于對象空間內(nèi)較低的情況下，有通過換氣而將對象空間的溫度、濕度被帶走的課題。在本實(shí)施方式中，通過將由換氣帶走的溫度和濕度與流過供氣通路110的空氣交換，能夠減少在對象空間內(nèi)的溫度和濕度控制中需要的能量消耗，提高居住空間的舒適性。

(第3實(shí)施方式)

圖6是有關(guān)第3實(shí)施方式的換氣裝置300的結(jié)構(gòu)圖。換氣裝置300具備熱交換器301、將外界氣體向熱交換器301側(cè)送出而向?qū)ο罂臻g供給的第一送風(fēng)部(供給部)102、將對象空間內(nèi)的空氣向熱交換器101側(cè)送出而向外排出的第二送風(fēng)部(排出部)103、將后述的熱交換器101的減壓通路116減壓的減壓泵104、和將各部連接而進(jìn)行流體上的連接的線路(配管)L_O、L_R、L_S、L_E、L_P。

熱交換器301具有六邊形的形狀，通過使第一送風(fēng)部102的空氣流通的供氣通路110的面(D－D’)、使第二送風(fēng)部103的空氣流通的排氣通路111的面(E－E’)、和連接在減壓泵104上并且壓力比供氣通路110和排氣通路111面低的減壓通路116的面(F－F’)而形成六邊形。

圖7是熱交換器301的細(xì)節(jié)圖。熱交換器301是將單位元件串聯(lián)地層疊多個而得到的結(jié)構(gòu)，該單位元件由供氣通路110、排氣通路111、維持供氣通路110及排氣通路111的構(gòu)造的間隔保持部件170、和將兩者在流體上隔離的分隔層173構(gòu)成。

間隔保持部件170由氣體分離體115和多孔質(zhì)減壓通路171構(gòu)成。氣體分離體115是將供氣通路110內(nèi)的空氣中含有的水分(水蒸氣)吸附、將吸附的水向多孔質(zhì)減壓通路171以一定的比例排出的多孔質(zhì)體或多孔質(zhì)膜。多孔質(zhì)減壓通路171是具有從氣體分離體115向減壓泵104在流體上連通的細(xì)孔的多孔體，與氣體分離體115接觸而配置。此外，間隔保持部件170通過將凸?fàn)畹耐黄鹣蚬馔?10、排氣通路111突出，來維持各自的流路的構(gòu)造。作為多孔質(zhì)減壓通路171的材料，可以使用以不銹鋼、鎳、鋁、鈦等的金屬為基礎(chǔ)的多孔金屬。分隔層173起到將排氣通路側(cè)空氣和多孔質(zhì)減壓通路171在流體上隔離的作用，通過將特氟龍(注冊商標(biāo))、硅、氟或空氣透過性較低的樹脂涂敷或含浸到多孔金屬的表面而形成。

接著，對熱交換器300的動作進(jìn)行說明(參照圖6及圖7)。操作第一送風(fēng)部102，將對象空間外的空氣經(jīng)由線路L_O向供氣通路110供給。流入到供氣通路110中的空氣經(jīng)由線路L_S被向?qū)ο罂臻g供給。此外，操作第二送風(fēng)部103，將對象空間內(nèi)的空氣經(jīng)由線路L_R向排氣通路111供給。流入到排氣通路111中的空氣經(jīng)由線路L_E被向?qū)ο罂臻g之外排出。如果操作減壓泵104而降低多孔質(zhì)減壓通路171的壓力，則經(jīng)由間隔保持部件170在供氣通路110與多孔質(zhì)減壓通路171之間產(chǎn)生壓力差。從流經(jīng)供氣通路110的對象空間外的空氣向氣體分離體115吸附的水借助通過設(shè)置壓力差而發(fā)生的水蒸氣濃度差，從供氣通路110向多孔質(zhì)減壓通路171移動。移動到多孔質(zhì)減壓通路171中的水以與供氣通路110、排氣通路111在流體上分離的狀態(tài)被向減壓泵104輸送，被從減壓通路116中除去。通過繼續(xù)該一系列的動作，水分被從向供氣通路110供給的對象空間外的空氣中連續(xù)地除去。進(jìn)而，經(jīng)由多孔質(zhì)減壓通路171，流過供氣通路110的空氣和流過排氣通路111的空氣進(jìn)行溫度交換。由于被除去水分并被除濕、并且被從溫度交換后的對象空間輸送的空氣經(jīng)由線路Ls被向?qū)ο罂臻g輸送，所以對室內(nèi)提供被調(diào)溫、調(diào)濕的空氣。

在本實(shí)施方式中，由供氣通路110、排氣通路111及多孔質(zhì)減壓通路171構(gòu)成的3個流路的流入面和排出面相互不同。因此，不需要設(shè)置將單位元件內(nèi)貫通而從多孔質(zhì)減壓通路171向減壓泵104連接的歧管，能夠?qū)崿F(xiàn)熱交換器的小型化、簡略化。此外，通過使間隔保持部件170的凸?fàn)畹耐黄鹣蚬馔?10突出，流過供氣通路的空氣與氣體分離體115的接觸面積增加，能夠提高濕度處理和溫度交換效率。

說明了本發(fā)明的一些實(shí)施方式，但這些實(shí)施方式是作為例子提示的，并不是要限定發(fā)明的范圍。這些實(shí)施方式能夠以其他各種各樣的形態(tài)實(shí)施，在不脫離發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行各種省略、替換、變更。這些實(shí)施方式及其變形包含在發(fā)明的范圍及主旨中，同樣包含在權(quán)利要求書所記載的發(fā)明和其等價(jià)的范圍中。