全热交换元件用片材、全热交换元件、全热交换器及水蒸气分离体制造技术

本发明专利技术的全热交换元件用片材具备以纤维径为1μm～100μm的有机纤维作为主要成分的多孔质构件和设置于多孔质构件上且包含纤维径为1nm～50nm、具有OH基的无机纤维的膜。

Sheet material, total heat exchange element, total heat exchanger and water vapor separator for total heat exchange element

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】全热交换元件用片材、全热交换元件、全热交换器及水蒸气分离体
实施方式涉及全热交换元件用片材、全热交换元件、全热交换器及水蒸气分离体。
技术介绍
近年来，从地球环境的保护、二氧化碳的削减、能量不足等观点出发，要求削减使用能量。住宅、大厦等住空间根据建筑基准法需要义务换气，但具有因换气而产生的空调能量损耗的问题。认为：作为空调装置之一的全热交换器通过在经调温及调湿的建物内部的空气与屋外的空气之间将全热(显热(温度)与潜热(湿度))进行交换来抑制热损失，对节能化是有效的。以往的全热交换元件使用由实施了特殊加工的纸制成的全热交换元件用片材，抑制屋内的空气与屋外的空气的混合，同时将显热及潜热进行交换，但全热的交换效率为70％前后，较低。通过将上述全热交换元件用片材置换成交换效率更高的材料，能够实现更节能的全热交换器。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特公昭61-058759号公报专利文献2：日本特开2004-154457号公报专利文献3：日本特开2010-234213号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题实施方式所要解决的课题是提高利用全热交换元件用片材的水蒸气与除水蒸气以外的气体的分离率。用于解决课题的手段实施方式的全热交换元件用片材具备多孔质构件和设置于多孔质构件上的膜，所述多孔质构件以纤维径为1μm～100μm的有机纤维作为主要成分，所述膜包含纤维径为1nm～50nm、且具有OH基的无机纤维。附图说明图1是表示全热交换元件用片材的结构例的截面示意图。图2是表示全热交换元件用片材的一部分结构例的截面示意图。图3是表示膜的其他结构例的截面示意图。图4是表示全热交换元件用片材的一部分其他结构例的截面示意图。图5是表示全热交换元件用片材的其他结构例的截面示意图。图6是表示全热交换元件的结构例的示意图。图7是表示全热交换器的结构例的示意图。具体实施方式以下，使用附图对实施方式进行说明。在各实施方式中，对实质上同一构成部位标注同一符号，有时省略一部分其说明。附图是示意性图，厚度与平面尺寸的关系、各部的厚度的比率等有时与现实的情况不同。说明中的上下等表示方向的用语有时与以重力加速度方向作为基准的现实的方向不同。图1是表示全热交换元件用片材的结构例的截面示意图。图2是表示图1中所示的全热交换元件用片材的一部分结构例的截面示意图。图1及图2中所示的全热交换元件用片材1具备多孔质构件2和设置于多孔质构件2上的膜3。多孔质构件2与膜3的层叠体具有作为水蒸气分离体的功能。外气7a主要沿着流路通过膜3的表面而作为吸气7b被排出。另外，还气7c主要沿着流路通过多孔质构件2的表面而作为排气7d被排出。在外气7a与还气7c相比为高温多湿的情况下，外气7a中包含的水蒸气及热介由全热交换元件用片材1移动至调整为低湿低温的还气7c。在外气7a与还气7c相比为低温低湿的情况下，还气7c中包含的水蒸气及热(显热与潜热)介由全热交换元件用片材1移动至外气7a。像这样，全热交换元件用片材1可以在外气7a与还气7c之间将全热进行交换。外气7a及还气7c优选按照彼此不接触的方式沿着流路通过全热交换元件用片材1的表面，将水蒸气与其他的气体高效地分离，另外，要求全热交换元件用片材1具有将温度与湿度高效地交换的功能。为了进一步提高全热的交换效率，例如优选水蒸气透过速度Vs和表示将水蒸气与除水蒸气以外的气体(空气等)分离的能力的分离率α这两者高。全热交换元件用片材1的水蒸气透过速度Vs为50g/h/m2/kPa以上，更优选为80g/h/m2/kPa以上，进一步优选为120g/h/m2/kPa以上。全热交换元件用片材的水蒸气透过速度Vs通过下述(1)式来表示。若全热交换元件用片材1的水蒸气透过速度Vs低，则有可能全热的交换效率降低，作为全热交换器的损失变大。全热交换元件用片材1的水蒸气透过速度Vs(g/h/m2/kPa)＝(透过全热交换元件用片材1的水分量(g))/(水分透过全热交换元件用片材1的时间(h))/(全热交换元件用片材1的面积(m2))/(全热交换元件用片材1的两面中的水蒸气压差(kPa)(1)全热交换元件用片材1的水蒸气与除水蒸气以外的气体的分离率α优选为10以上、进而20以上、更进而50以上。分离率α通过下述(2)式来表示。α＝[(透过全热交换元件用片材1的水的摩尔数)/(排气7d的干燥空气的摩尔数)]/[(外气7a的水的摩尔数)/(外气7a的干燥空气的摩尔数)](2)若分离率α过低，则由于水蒸气与除水蒸气以外的气体的分离困难，因此有可能导入全热交换元件用片材1的空气量增加，全热的交换效率的损失增大。进而，以下对多孔质构件2及膜3各自进行说明。多孔质构件2以纤维径为1μm～100μm的有机纤维21作为主要成分。多孔质构件2的纤维径更优选为1μm～50μm。有机纤维21为柔性，低成本，因此优选。有机纤维21也可以设置多种。多孔质构件2在有机纤维21之间进一步具有细孔22。通过将纤维径控制为1μm～100μm而控制细孔径等，能够提高水蒸气透过速度Vs等。需要说明的是，多孔质构件2包含有机纤维21作为主要成分是指多孔质构件2中的超过50重量％为有机纤维21。进而，有机纤维21更优选多孔质构件2中的超过75重量％、进而超过90重量％为有机纤维21。另外，多孔质构件2也可以包含用于调整有机纤维21间的空隙的高分子成分，为了对多孔质构件2赋予阻燃性，也可以包含吸湿剂、氧化物等陶瓷粒子等。另外，多孔质构件2也可以包含用于调整防水性、耐水性的处理剂、或有机成分。作为有机纤维21，例如可列举出合成纤维、天然纤维等。天然纤维例如包含纤维素作为主要成分。有机纤维21也可以在径向上扁平。多孔质构件2例如也可以为无纺布、纸、有机多孔质体、包含上述合成纤维、上述天然纤维的成型体(包括纸)。有机纤维21也可以是纤维径为1μm以下的有机纳米纤维的集合体。通过使用有机纳米纤维的集合体，能够增加多孔质构件2与膜3的结合力，使膜3难以从多孔质构件2剥离。另外，有机纤维21也可以具有中空结构。另外，有机纤维21可以是单一种的有机纤维，也可以是多种的有机纤维。多孔质构件2的平均细孔径优选为0.15μm～100μm、进而0.15μm～50μm、更进而0.2μm～10μm。若平均细孔径过大，则有可能在形成膜3时变得容易在膜3中残存孔，分离性能降低。多孔质构件2的厚度没有特别限定，但更优选为30μm～3mm、进而50μm～1mm。若多孔质构件2过薄，则有可能在操作时，产生挠曲等变形，在膜3中不仅产生龟裂等缺陷而且破损。另外，若过厚则有可能不仅水蒸气透过速度Vs降低，而且由于热传导变差，因此热交换产生损失。多孔质构件2的密度优选为0.8g/cm3以下、进而0.7g/cm3以下。若密度过高则有可能水蒸气的透过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全热交换元件用片材，其具备：/n多孔质构件，该多孔质构件以纤维径为1μm～100μm的有机纤维作为主要成分；以及/n设置于所述多孔质构件上的膜，该膜包含纤维径为1nm～50nm、且具有OH基的无机纤维。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170831 JP 2017-1674051.一种全热交换元件用片材，其具备：
多孔质构件，该多孔质构件以纤维径为1μm～100μm的有机纤维作为主要成分；以及
设置于所述多孔质构件上的膜，该膜包含纤维径为1nm～50nm、且具有OH基的无机纤维。


2.根据权利要求1所述的全热交换元件用片材，其中，所述无机纤维的纤维长为0.5μm～15μm。


3.根据权利要求1或权利要求2所述的全热交换元件用片材，其中，所述全热交换元件用片材的细孔径分布具有细孔径为10nm以下的范围的第1峰和细孔径为1μm～10μm的范围的第2峰。


4.根据权利要求1～权利要求3中任一项所述的全热交换元件用片材，其中，所述全热交换元件用片材的水蒸气透过速度为50g/h/m2/kPa以上。


5.根据权利要求1～权利要求4中任一项所述的全热交换元件用片材，其中，在所述全热交换元件用片材中，水蒸气与除所述水蒸气以外的气体的分离率为10以上。


6.根据权利要求1～权利要求5中任一项所述的全热交换元件用片材，其中，所述无机纤维的纤维径为1nm～10nm。


7.根据权利要求6所述的全热交换元件用片材，其中，所述膜具有多个所述无机纤维的束，所述束的直径为10nm～300nm。


8.根据权利要求1～权利要求7中任一项所述的全热交换元件用片材，其中，所述无机纤维包含勃姆石或假勃姆石。


9.根据权利要求1～权利要求8中任一项所述的全热交换元件用片材，其中，所述膜进一步具有无机粒子。


10.根据权利要求9所述的全热交换元件用片材，其中，所述无机纤维的总体积为所述无机粒子的总体积以上。


11.根据权利要求9或根据权利要求10所述的全热交换元件用片材，其中，所述无机粒子的粒径为1nm～20nm。


12.根据权利要求9～权利要求11中任一项所述的全热交换元件用片材，其中，所述无机粒子含有选自由氧化物、氢氧化物及水合物构成的组中的至少一种化合物。


13.根据权利要求9～权利要求11中任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：米津麻纪，原田耕一，齐藤仁美，八木亮介，本乡卓也，末永诚一，
申请(专利权)人：株式会社东芝，东芝开利株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP