JP2004325036A - 全熱交換素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】全熱交換素子内のカビの発生を抑制し、カビによる臭い等の不快感を抑止すること。
【解決手段】気体入口部と気体出口部とを備え、伝熱板を隔てて２種類の気体を流通させることにより該伝熱板を介して２種類の気体の潜熱と顕熱を熱交換させる全熱交換素子において、気体の流通経路と伝熱板のうち少なくとも一方に気化性の抗菌防カビ剤を含有してなることを特徴とする全熱交換素子。
【選択図】 図１
【解決手段】気体入口部と気体出口部とを備え、伝熱板を隔てて２種類の気体を流通させることにより該伝熱板を介して２種類の気体の潜熱と顕熱を熱交換させる全熱交換素子において、気体の流通経路と伝熱板のうち少なくとも一方に気化性の抗菌防カビ剤を含有してなることを特徴とする全熱交換素子。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、室内空気の除加湿をおこなう全熱交換素子、室内湿度の低下を防ぐ熱交換換気装置およびそれを用いた空気調和機の防カビに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の全熱交換器は潜熱および顕熱の双方を熱交換する目的で空調用途に広く用いられている。この全熱交換器では２つの対向する空気間で潜熱の熱交換をするためにそれらの通路の境界に伝熱板を形成している。この伝熱板は水分を通過させる必要があり、水分含有率は高くなるため、カビや細菌等が繁殖しやすい。伝熱板に無機系吸湿剤と無機系多孔質材と光触媒とを備えている。そのため伝熱板の表面の光触媒が太陽光や人工光源により有機物の汚れを酸化分解し臭いやカビ・細菌の付着を防ぐことができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２４８３８９号公報（図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の技術では、次のような課題が発生する可能性がある。
【０００５】
即ち、全熱交換器内の伝熱板に太陽光の当たらない条件や人工光源を用いないとき、光触媒機能が働かずに有機物を除去することができず細菌やカビの発生を防ぐことができない。また光触媒機能は光触媒に反応物が直接接する必要があるため、伝熱板の上に堆積したほこりの表面に付着した細菌やカビには光触媒機能は働かず細菌やカビの生長を防ぐことが困難である。
【０００６】
本発明は全熱交換素子内の細菌やカビの発生を抑制し、細菌やカビによる臭い等の不快感を抑止することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１記載の本発明の全熱交換素子は、気体入口部と気体出口部とを備え、伝熱板を隔てて２種類の気体を流通させることにより該伝熱板を介して２種類の気体の潜熱と顕熱を熱交換させる全熱交換素子において、気体の流通経路と伝熱板のうち少なくとも一方に気化性の抗菌防カビ剤を含有してなることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の本発明の全熱交換素子は、気体入口部と気体出口部とを備え、伝熱板を隔てて２種類の気体を流通させることにより該伝熱板を介して２種類の気体の潜熱と顕熱を熱交換させる全熱交換素子において、気体入口部に気化性の抗菌防カビ剤を設置してなることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の本発明全熱交換素子は、請求項１または２記載の全熱交換素子において、前記気化性の抗菌防カビ剤が放散量コントロール機構を有していることを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の本発明全熱交換素子は、請求項３記載の全熱交換素子において、前記放散量コントロール機構が加熱手段であることを特徴する。
【００１１】
請求項５記載の本発明の熱交換換気装置、空気中の水分を吸着する吸着部分と通過する空気に水分を与える加湿機能部分とを備えた回転式素子と、前記加湿機能部分を通過する空気を加熱するための加熱手段と、二つの流路を通過する空気間で熱交換を行う請求項１から４記載の全熱交換素子と、室外空気を前記全熱交換素子、前記加熱手段、前記加湿機能部分、第１送風機の順に通過させる第１経路と、室内空気を前記吸着部分、前記全熱交換素子、第２送風機に通過させる第２経路を備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項６記載の本発明の空気調和機は、室内機と室外機を備えた冷房、暖房、除湿などの機能を有するヒートポンプ式空気調和機において、請求項５記載の熱交換換気装置を備え、第１経路の室内への排出空気を前記室内機の送風空気に混合し、第２経路の給入口を室内機の前記室内機背面もしくは前記室外機上部に設することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態による全熱交換素子は、気体の流通経路と伝熱板のうち少なくとも一方に気化性の抗菌防カビ剤を含有したものである。本実施の形態によれば、気体の流通経路または伝熱板から発生した気化性の抗菌防カビ剤を全熱交換素子内の空間中に滞留させることができるため気体の流通経路や最も湿度が高くなりやすい伝熱板上での細菌やカビの生長を防止することができ、細菌やカビによる臭い発生を未然に防止することができる。
【００１４】
本発明の第２の実施の形態による全熱交換素子は、この素子の気体入口部に気化性の抗菌防カビ剤を設置している。本実施例によれば気体入り口部から熱交換させる気体と共に抗菌防カビ剤を導入するため、全熱交換素子全体に抗菌抗カビ剤を行き渡らせることができるため全熱交換素子内での細菌やカビ生長を抑制することができ、細菌やカビによる臭い発生を未然に防止することができる。
【００１５】
本発明の第３の実施の形態による全熱交換素子は、第１の実施の形態による全熱交換素子において、放散量をコントロールしたものである。放散量をコントロールすることによって細菌やカビ生長抑制に十分な量の抗菌抗カビ剤を全熱交換素子内に満たすことができるため、より確実に全熱交換素子内のカビを抑制することができる。また、抗菌抗カビ剤を必要以上に過度に放出することがなくなるために抗菌抗カビ剤の寿命を延ばすことができ、長期間にわたって全熱交換素子内の防カビをすることができる。
【００１６】
本発明の第４の実施の形態による全熱交換素子は、第３の実施の形態による全熱交換素子において、放散量コントロールを加熱手段で実現したものである。本実施の形態によれば加熱しない時には放散量を減らすことができる。そのため熱交換素子を使用していない時の抗菌防カビ剤の無駄な放散を防ぎ長期にわたって抗菌防カビ効果を持続させることが可能になる。
【００１７】
本発明の第５の実施の形態による熱交換換気装置は、第１から第４の実施の形態による全熱交換素子を備え、室外空気を全熱交換素子、加熱手段、加湿機能部分を備えた回転式素子、第１送風機の順に通過させる第１経路と、室内空気を吸着部分を有する回転式素子、全熱交換素子、第２送風機に通過させる第２経路を配置した熱交換換気装置である。本実施の形態によれば熱交換換気機能に抗菌防カビ機能を追加した熱交換換気装置を実現することができる。
【００１８】
本発明の第６の実施の形態による空気調和機は、第５の実施の形態による熱交換換気装置を備え、室内機と室外機を備えた冷房、暖房、除湿などの機能を有するヒートポンプ式空気調和機であって、第１経路の室内への排出空気を前記室内機の送風空気に混合し、第２経路の吸入口を室内機の前記室内機背面もしくは前記室外機上部に設けたものである。本実施の形態によれば、空気調和機能に抗菌防カビされた熱交換換気の機能を追加した空気調和装置を実現することができる。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明の一実施例による全熱交換素子を室内機、室外機および熱交換換気装置から構成される空気調和装置に適用した場合について説明する。
【００２０】
図１は本発明による空調装置の一実施例を示す構成図、図２は本発明による熱交換換気装置の一実施例を示す構成図、図３は本発明による熱交換換気装置内の気化性抗菌防カビユニットの一実施例を示す構成図、図４本発明による全熱交換素子の一実施例を示す構成図である。
【００２１】
図１において、空気調和装置は室外ユニット１０と室内ユニット２０から構成され、冷媒ガスが循環するように接続配管（図示せず）で接続されている。室外ユニット１０は圧縮機１１、熱交換器１２、及びファン１３を有している。室内ユニット２０は、ファン２１や熱交換器２２を有するとともに、全熱交換換気装置３０の室内空気吸入口３１および全熱交換空気吐出口３２が設けられている。熱交換換気装置３０は回転式素子３３と全熱交換素子３４と室外空気吸入口３５および室外空気排出口３６と室内ユニットへの加湿空気の通気のための加湿空気供給主管３７と、室内空気を取り入れるための送風管３８を備えている。
【００２２】
全熱交換素子３４は気化性の抗菌防カビ剤を含有しており、空気の流通経路の抗菌防カビを実現している。気化性の抗菌防カビ剤は常温で気化するものであれば公知のものを使用できる。たとえばヒノキチオール、シンナムアルデヒド、イソチオシアネート類などがあるが、全熱交換素子やエアコン室内ユニットなどの樹脂に対する汚染性がなく低濃度で抗カビ性を有するイソチオシアネート類が最適である。イソチオシアネート類の中では抗カビ効果が高くワサビのにおい成分であり安全性が高いアリルイソチオシアネートが最適である。ただし抗菌防カビ剤のうち揮散して人体に悪影響を及ぼすものは人が存在するような部屋での使用には不適である。また防カビの作用スペクトルは広い方が好ましいが、複数種の抗菌防カビ剤を組み合わせて実効的な作用スペクトルの増大を図ることもできる。
【００２３】
全熱交換素子は空気中の湿分をとるため、素子に水分がたまりやすく特にカビの増殖が問題になる。カビの生長速度は温度や湿度により大きく変化し、また優先するカビの種類も温湿度により異なる。一般に湿度の比較的低いところではペニシリウムやアスペルギルス、湿度の高いところではクラドスポリウムが多く検出される。
【００２４】
本発明の抗菌防カビ部材は抗菌防カビ作用を有する濃度で抗菌防カビ成分の徐放性を有するのが最適である。徐放性を持たせるためには、セルロースのように繊維の網目から抗菌防カビ成分を放出できるような気体透過性制御膜で防カビ成分を包んだりポリウレタンなどのマイクロカプセル内に防カビ成分を保持するなど公知の方法を使用することができるが、気体透過性制御膜は高い蒸気圧を有する抗菌抗カビ成分の必要以上の放出を押さえるために最適である。気体透過性制御膜としては、ＰＰ、セルロース、シクロデキストリンなどを使用することができる。また、徐放性をより高めるため常温での防カビ成分放散量を抑え、ヒータと組み合わせて加熱した時だけ防カビ成分を放散するようにしてもよい。この時の加熱の熱源を回転式素子の加湿機能部分を通過する空気を加熱するための加熱手段から流用することで新たなヒータが不要となるため好ましい。このようにすることで、熱交換換気装置を使用している時、すなわち装置内に湿度の高い領域ができている時にのみ防カビ成分を放出することが可能になり長期にわたって防カビ効果を持続することが可能になる。
【００２５】
次に図２は熱交換換気装置の構成図である。本発明の熱交換換気装置は空気の経路が２つある。すなわち第１の経路は、室内空気が送風機３９を動作させることにより熱交換素子３４から回転素子の吸着部３３Ａを通過して室外に放出される。また第２の経路は、室外空気が送風機３９を動作させることにより、熱交換素子３４から加熱手段４０、回転素子３３の再生部３３Ｂを通過し、室内に導入される。なお第１の経路の上流側、および第２の経路の下流側は室内へパイプにより連結されている。室内側にある第１の経路の吸込み部と第２の経路の吹き出し部はできる限り離し、雰囲気空気のショートカットを避けることが望ましい。図２では第１の経路の送風機３９に続いて熱交換素子の空気入口に防カビユニット４１が形成されており、気化性の抗菌防カビ剤が熱交換素子に流入できるようになっている。
【００２６】
図３に本発明で用いる気化性抗菌防カビユニット４１の一実施例の断面図を示す。抗菌防カビユニット４１は気化性抗菌防カビ製剤４２と放出量コントロール用ヒータ４３により構成されている。気化性抗菌防カビ製剤は外部から取り外し可能になっており、抗菌防カビ剤が消費したのちに取り替えることができ利便性が高い。また、放出量コントロール用ヒータ４３のかわりに回転素子加熱用の熱源４０から熱を抗菌防カビユニット部へ導入することも可能である。より簡単にはヒータ４０で加熱された空気の一部が通過できるように配管を防カビユニット部近傍に形成することも可能である。このようにしてヒータの熱を流用することで全熱交換ユニット全体の消費電力を下げることができ、好ましい。
【００２７】
図４に本発明に用いる全熱交換素子の構成図を示す。空気流入口４４Ａ側と空気流入口４４Ｂ側から通過する空気同士が対向する構成となっている。前記熱交換素子は伝熱性を有する伝熱板４５と複数の前記伝熱板間に気流通過のための経路を設けるための間隔板４６から構成されている。前記伝熱板４５はセルロースを含むシート状になっており、前記伝熱板４５を通じて、空気中の熱および湿分が移行することが可能である。材質としては空気の漏れの少ない気密性が高いシートが望ましい。また間隔板４６にはセルロースを含むシートやポリプロピレン等のシートが可能であり、前記仕切り板の間隔をあけることを目的をするため、材質とて波状に曲げ、保型できるように剛性のあることが望ましい。これら伝熱板および間隔板の少なくとも一方の表面に気化性の防カビ剤を形成することによって、本発明の全熱交換素子を形成してもよい。その場合、気化性の抗菌防カビ剤はマイクロカプセルに封入した状態のものを塗布することで長期間にわたって気化性の抗菌防カビ剤を全熱交換素子中に滞留させることができるために、抗菌防カビ効果を長期にわたって発揮させることができる。
【００２８】
なお、図２に示す全熱交換ユニットでは全熱交換素子を通過した空気は、回転素子部でさらに水分を交換する。回転素子はセラミックスのハニカム成型体に水分の吸着、脱離が可能な吸着剤を担持して得られる。例えば、シリカゲルやゼオライト等であれば低温時に水を吸着し、約６０℃以上の高温で脱離させることが可能であることはよく知られている。本構成においては前記回転素子は２〜３ｒｐｍであれば適当である。また前記回転素子における吸着機能部分と加湿機能部分の面積については、３：１が適当であることも知られている。この構成により室内から吸引した空気を回転素子の吸着部に取り込み、ニクロムヒータ、セラミックヒータ等の加熱手段で加熱され、前記回転素子の吸着部に担持された前記吸着剤から水を脱離させ、加湿空気となって室内へ戻され、室内を加湿することが可能となる。回転素子には加熱された空気が１回転に１回必ず通過するため、高温に弱い細菌やカビが生長しにくい。そのため本実施の形態では全熱交換素子入口近傍にのみに気化性抗菌防カビ剤を設置しているが、これにこだわるわけではない。
【００２９】
（実施例１）
図２の構成の換気装置を３０ｍ３の室外環境を制御可能な実験室の室外壁に設置した。室外環境を１０℃５０％ＲＨとした。なお実験室内は一定温度となるように制御可能で、２３℃となるようにした。熱交換素子は一辺２０ｃｍ、ピッチ５ｍｍ、山高さ５ｍｍのものを用い、また直径２００ｍｍ厚さ２０ｍｍの回転素子にシリカゲルを担持したものを用い、前記回転素子は２ｒｐｍ、前記回転素子における吸着機能部分と加湿機能部分の面積については、３：１とした。加熱手段にはニクロムヒータを用いた。第１送風機および第２送風機は第１経路および第２経路の風量が０．６ｍ３となるように運転した。１時間運転後の第２経路の吹き出し部の空気温度は２５．２℃なった。
【００３０】
気化性抗菌防カビユニットはアリルイソチオシアネートをロジンエステルに１：１で混練したものセルロースシートに包んだものをポリプロピレン製ケース内に入れたものを用いた。このポリプロピレン製ケースの片面に窓を形成して防カビ成分が揮散できるようにした。ここで窓の開け方により揮散量を制御し、全熱交換器内でのアリルイソチオシアネートの濃度を５ｐｐｍにコントロールした。気化性防カビユニット背面には加熱手段を通った空気の通路を形成した。
【００３１】
ここでこの換気装置を運転しながら、室内空気取り入れ口近傍に一般家庭より採取した、ペニシリウムカビを培養した培地を設置し３日間放置した。さらに換気装置を１週間運転したのち、全熱交換素子内を顕微鏡観察した。その結果、全熱交換素子内面にペニシリウムの菌糸の生長は確認できなかった。比較例として気化性抗菌防カビユニットを設置しない換気装置を同様に運転し、全熱交換素子内面を観察したがペニシリウムの菌糸の生長が見られ、一部で胞子形成を確認した。このように気化性抗菌防カビユニットによりカビ生長を抑制することが可能であった。
【００３２】
（実施例２）
図２の構成の換気装置を用い、実施例１と同様の条件、つまり３０ｍ３の室外環境を制御可能な実験室の室外壁に設置した。室外環境を１０℃５０％ＲＨとした。なお実験室内は２３℃となるようにした。熱交換素子は一辺２０ｃｍ、ピッチ５ｍｍ、山高さ５ｍｍのものを用い、また直径２００ｍｍ厚さ２０ｍｍの回転素子にシリカゲルを担持したものを用い、前記回転素子は２ｒｐｍ、前記回転素子における吸着機能部分と加湿機能部分の面積については、３：１とした。加熱手段にはニクロムヒータを用いた。第１送風機および第２送風機は第１経路および第２経路の風量が０．６ｍ３となるように運転した。１時間運転後の第２経路の吹き出し部の空気温度は２５．２℃なった。
【００３３】
気化性抗菌防カビユニットはアリルイソチオシアネートをロジンエステルに１：１で混練したものセルロースシートに包んだものをポリプロピレン製ケース内に入れたものを用いた。このポリプロピレン製ケースの片面に窓を形成して防カビ成分が揮散できるようにした。ここで窓の開け方により揮散量を制御し、全熱交換器内でのアリルイソチオシアネートの濃度を５ｐｐｍにコントロールした。気化性抗菌防カビユニット背面にはニクロムヒータ形成し、通電中は防カビユニットが３０℃に保たれるように制御した。
【００３４】
ここで実施例１と同様に換気装置を運転しながら、室内空気取り入れ口近傍に一般家庭より採取した、ペニシリウムカビを培養した培地を設置し３日間放置した。さらに換気装置を１週間運転したのち、全熱交換素子内を顕微鏡観察した。その結果、全熱交換素子内面にペニシリウムの菌糸の生長は確認できなかった。この実施例でも気化性抗菌防カビユニットによりカビ生長を抑制することが可能であった。
【００３５】
なお、本実施例では、取り入れた室内空気を全熱交換素子に導入したのち、回転素子を通過させたが、通過順序は特に指定しない。すなわち取り入れた室内空気を回転素子を通過させたのち全熱交換素子に導入しても構わない。
【００３６】
なお、本実施例では、熱交換換気装置を居住空間の空気調和に用いる分離型の空気調和装置に適用した場合について説明したが、例えば車両用空気調和装置、一体形空気調和装置に用いてもよく、その他、高気密高断熱住宅用換気装置や作業環境用換気装置などに適用してもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、全熱交換素子内のカビの発生を抑制し、カビによる臭い等の不快感を抑止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による空気調和装置の構成図
【図２】本発明の一実施例による空気調和装置の熱交換換気装置部分を拡大した構成図
【図３】本発明の一実施例による空気調和装置の気化性抗菌防カビユニット部分を拡大した断面図
【図４】本発明の一実施例による空気調和装置の全熱交換素子の部分を拡大した構成図
【符号の説明】
１０ 室外ユニット
１１ 圧縮機
１２ 熱交換器
１３ ファン
２０ 室内ユニット
２１ ファン
２２ 熱交換器
３０ 全熱交換換気装置
３１ 室内空気吸入口
３２ 全熱交換空気吐出口
３３ 回転式素子
３４ 全熱交換素子
３５ 室外空気吸入口
３６ 室外空気排出口
３７ 加湿空気供給主管
３８ 室内空気を取り入れるための送風管
３９ 送風機
４０ 加熱手段
４１ 抗菌防カビユニット
４２ 気化性抗菌防カビ製剤
４３ 放出量コントロール用ヒータ
４４ 空気流入口
４５ 伝熱板
４６ 間隔板
【発明の属する技術分野】
本発明は、室内空気の除加湿をおこなう全熱交換素子、室内湿度の低下を防ぐ熱交換換気装置およびそれを用いた空気調和機の防カビに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の全熱交換器は潜熱および顕熱の双方を熱交換する目的で空調用途に広く用いられている。この全熱交換器では２つの対向する空気間で潜熱の熱交換をするためにそれらの通路の境界に伝熱板を形成している。この伝熱板は水分を通過させる必要があり、水分含有率は高くなるため、カビや細菌等が繁殖しやすい。伝熱板に無機系吸湿剤と無機系多孔質材と光触媒とを備えている。そのため伝熱板の表面の光触媒が太陽光や人工光源により有機物の汚れを酸化分解し臭いやカビ・細菌の付着を防ぐことができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２４８３８９号公報（図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の技術では、次のような課題が発生する可能性がある。
【０００５】
即ち、全熱交換器内の伝熱板に太陽光の当たらない条件や人工光源を用いないとき、光触媒機能が働かずに有機物を除去することができず細菌やカビの発生を防ぐことができない。また光触媒機能は光触媒に反応物が直接接する必要があるため、伝熱板の上に堆積したほこりの表面に付着した細菌やカビには光触媒機能は働かず細菌やカビの生長を防ぐことが困難である。
【０００６】
本発明は全熱交換素子内の細菌やカビの発生を抑制し、細菌やカビによる臭い等の不快感を抑止することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１記載の本発明の全熱交換素子は、気体入口部と気体出口部とを備え、伝熱板を隔てて２種類の気体を流通させることにより該伝熱板を介して２種類の気体の潜熱と顕熱を熱交換させる全熱交換素子において、気体の流通経路と伝熱板のうち少なくとも一方に気化性の抗菌防カビ剤を含有してなることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の本発明の全熱交換素子は、気体入口部と気体出口部とを備え、伝熱板を隔てて２種類の気体を流通させることにより該伝熱板を介して２種類の気体の潜熱と顕熱を熱交換させる全熱交換素子において、気体入口部に気化性の抗菌防カビ剤を設置してなることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の本発明全熱交換素子は、請求項１または２記載の全熱交換素子において、前記気化性の抗菌防カビ剤が放散量コントロール機構を有していることを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の本発明全熱交換素子は、請求項３記載の全熱交換素子において、前記放散量コントロール機構が加熱手段であることを特徴する。
【００１１】
請求項５記載の本発明の熱交換換気装置、空気中の水分を吸着する吸着部分と通過する空気に水分を与える加湿機能部分とを備えた回転式素子と、前記加湿機能部分を通過する空気を加熱するための加熱手段と、二つの流路を通過する空気間で熱交換を行う請求項１から４記載の全熱交換素子と、室外空気を前記全熱交換素子、前記加熱手段、前記加湿機能部分、第１送風機の順に通過させる第１経路と、室内空気を前記吸着部分、前記全熱交換素子、第２送風機に通過させる第２経路を備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項６記載の本発明の空気調和機は、室内機と室外機を備えた冷房、暖房、除湿などの機能を有するヒートポンプ式空気調和機において、請求項５記載の熱交換換気装置を備え、第１経路の室内への排出空気を前記室内機の送風空気に混合し、第２経路の給入口を室内機の前記室内機背面もしくは前記室外機上部に設することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態による全熱交換素子は、気体の流通経路と伝熱板のうち少なくとも一方に気化性の抗菌防カビ剤を含有したものである。本実施の形態によれば、気体の流通経路または伝熱板から発生した気化性の抗菌防カビ剤を全熱交換素子内の空間中に滞留させることができるため気体の流通経路や最も湿度が高くなりやすい伝熱板上での細菌やカビの生長を防止することができ、細菌やカビによる臭い発生を未然に防止することができる。
【００１４】
本発明の第２の実施の形態による全熱交換素子は、この素子の気体入口部に気化性の抗菌防カビ剤を設置している。本実施例によれば気体入り口部から熱交換させる気体と共に抗菌防カビ剤を導入するため、全熱交換素子全体に抗菌抗カビ剤を行き渡らせることができるため全熱交換素子内での細菌やカビ生長を抑制することができ、細菌やカビによる臭い発生を未然に防止することができる。
【００１５】
本発明の第３の実施の形態による全熱交換素子は、第１の実施の形態による全熱交換素子において、放散量をコントロールしたものである。放散量をコントロールすることによって細菌やカビ生長抑制に十分な量の抗菌抗カビ剤を全熱交換素子内に満たすことができるため、より確実に全熱交換素子内のカビを抑制することができる。また、抗菌抗カビ剤を必要以上に過度に放出することがなくなるために抗菌抗カビ剤の寿命を延ばすことができ、長期間にわたって全熱交換素子内の防カビをすることができる。
【００１６】
本発明の第４の実施の形態による全熱交換素子は、第３の実施の形態による全熱交換素子において、放散量コントロールを加熱手段で実現したものである。本実施の形態によれば加熱しない時には放散量を減らすことができる。そのため熱交換素子を使用していない時の抗菌防カビ剤の無駄な放散を防ぎ長期にわたって抗菌防カビ効果を持続させることが可能になる。
【００１７】
本発明の第５の実施の形態による熱交換換気装置は、第１から第４の実施の形態による全熱交換素子を備え、室外空気を全熱交換素子、加熱手段、加湿機能部分を備えた回転式素子、第１送風機の順に通過させる第１経路と、室内空気を吸着部分を有する回転式素子、全熱交換素子、第２送風機に通過させる第２経路を配置した熱交換換気装置である。本実施の形態によれば熱交換換気機能に抗菌防カビ機能を追加した熱交換換気装置を実現することができる。
【００１８】
本発明の第６の実施の形態による空気調和機は、第５の実施の形態による熱交換換気装置を備え、室内機と室外機を備えた冷房、暖房、除湿などの機能を有するヒートポンプ式空気調和機であって、第１経路の室内への排出空気を前記室内機の送風空気に混合し、第２経路の吸入口を室内機の前記室内機背面もしくは前記室外機上部に設けたものである。本実施の形態によれば、空気調和機能に抗菌防カビされた熱交換換気の機能を追加した空気調和装置を実現することができる。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明の一実施例による全熱交換素子を室内機、室外機および熱交換換気装置から構成される空気調和装置に適用した場合について説明する。
【００２０】
図１は本発明による空調装置の一実施例を示す構成図、図２は本発明による熱交換換気装置の一実施例を示す構成図、図３は本発明による熱交換換気装置内の気化性抗菌防カビユニットの一実施例を示す構成図、図４本発明による全熱交換素子の一実施例を示す構成図である。
【００２１】
図１において、空気調和装置は室外ユニット１０と室内ユニット２０から構成され、冷媒ガスが循環するように接続配管（図示せず）で接続されている。室外ユニット１０は圧縮機１１、熱交換器１２、及びファン１３を有している。室内ユニット２０は、ファン２１や熱交換器２２を有するとともに、全熱交換換気装置３０の室内空気吸入口３１および全熱交換空気吐出口３２が設けられている。熱交換換気装置３０は回転式素子３３と全熱交換素子３４と室外空気吸入口３５および室外空気排出口３６と室内ユニットへの加湿空気の通気のための加湿空気供給主管３７と、室内空気を取り入れるための送風管３８を備えている。
【００２２】
全熱交換素子３４は気化性の抗菌防カビ剤を含有しており、空気の流通経路の抗菌防カビを実現している。気化性の抗菌防カビ剤は常温で気化するものであれば公知のものを使用できる。たとえばヒノキチオール、シンナムアルデヒド、イソチオシアネート類などがあるが、全熱交換素子やエアコン室内ユニットなどの樹脂に対する汚染性がなく低濃度で抗カビ性を有するイソチオシアネート類が最適である。イソチオシアネート類の中では抗カビ効果が高くワサビのにおい成分であり安全性が高いアリルイソチオシアネートが最適である。ただし抗菌防カビ剤のうち揮散して人体に悪影響を及ぼすものは人が存在するような部屋での使用には不適である。また防カビの作用スペクトルは広い方が好ましいが、複数種の抗菌防カビ剤を組み合わせて実効的な作用スペクトルの増大を図ることもできる。
【００２３】
全熱交換素子は空気中の湿分をとるため、素子に水分がたまりやすく特にカビの増殖が問題になる。カビの生長速度は温度や湿度により大きく変化し、また優先するカビの種類も温湿度により異なる。一般に湿度の比較的低いところではペニシリウムやアスペルギルス、湿度の高いところではクラドスポリウムが多く検出される。
【００２４】
本発明の抗菌防カビ部材は抗菌防カビ作用を有する濃度で抗菌防カビ成分の徐放性を有するのが最適である。徐放性を持たせるためには、セルロースのように繊維の網目から抗菌防カビ成分を放出できるような気体透過性制御膜で防カビ成分を包んだりポリウレタンなどのマイクロカプセル内に防カビ成分を保持するなど公知の方法を使用することができるが、気体透過性制御膜は高い蒸気圧を有する抗菌抗カビ成分の必要以上の放出を押さえるために最適である。気体透過性制御膜としては、ＰＰ、セルロース、シクロデキストリンなどを使用することができる。また、徐放性をより高めるため常温での防カビ成分放散量を抑え、ヒータと組み合わせて加熱した時だけ防カビ成分を放散するようにしてもよい。この時の加熱の熱源を回転式素子の加湿機能部分を通過する空気を加熱するための加熱手段から流用することで新たなヒータが不要となるため好ましい。このようにすることで、熱交換換気装置を使用している時、すなわち装置内に湿度の高い領域ができている時にのみ防カビ成分を放出することが可能になり長期にわたって防カビ効果を持続することが可能になる。
【００２５】
次に図２は熱交換換気装置の構成図である。本発明の熱交換換気装置は空気の経路が２つある。すなわち第１の経路は、室内空気が送風機３９を動作させることにより熱交換素子３４から回転素子の吸着部３３Ａを通過して室外に放出される。また第２の経路は、室外空気が送風機３９を動作させることにより、熱交換素子３４から加熱手段４０、回転素子３３の再生部３３Ｂを通過し、室内に導入される。なお第１の経路の上流側、および第２の経路の下流側は室内へパイプにより連結されている。室内側にある第１の経路の吸込み部と第２の経路の吹き出し部はできる限り離し、雰囲気空気のショートカットを避けることが望ましい。図２では第１の経路の送風機３９に続いて熱交換素子の空気入口に防カビユニット４１が形成されており、気化性の抗菌防カビ剤が熱交換素子に流入できるようになっている。
【００２６】
図３に本発明で用いる気化性抗菌防カビユニット４１の一実施例の断面図を示す。抗菌防カビユニット４１は気化性抗菌防カビ製剤４２と放出量コントロール用ヒータ４３により構成されている。気化性抗菌防カビ製剤は外部から取り外し可能になっており、抗菌防カビ剤が消費したのちに取り替えることができ利便性が高い。また、放出量コントロール用ヒータ４３のかわりに回転素子加熱用の熱源４０から熱を抗菌防カビユニット部へ導入することも可能である。より簡単にはヒータ４０で加熱された空気の一部が通過できるように配管を防カビユニット部近傍に形成することも可能である。このようにしてヒータの熱を流用することで全熱交換ユニット全体の消費電力を下げることができ、好ましい。
【００２７】
図４に本発明に用いる全熱交換素子の構成図を示す。空気流入口４４Ａ側と空気流入口４４Ｂ側から通過する空気同士が対向する構成となっている。前記熱交換素子は伝熱性を有する伝熱板４５と複数の前記伝熱板間に気流通過のための経路を設けるための間隔板４６から構成されている。前記伝熱板４５はセルロースを含むシート状になっており、前記伝熱板４５を通じて、空気中の熱および湿分が移行することが可能である。材質としては空気の漏れの少ない気密性が高いシートが望ましい。また間隔板４６にはセルロースを含むシートやポリプロピレン等のシートが可能であり、前記仕切り板の間隔をあけることを目的をするため、材質とて波状に曲げ、保型できるように剛性のあることが望ましい。これら伝熱板および間隔板の少なくとも一方の表面に気化性の防カビ剤を形成することによって、本発明の全熱交換素子を形成してもよい。その場合、気化性の抗菌防カビ剤はマイクロカプセルに封入した状態のものを塗布することで長期間にわたって気化性の抗菌防カビ剤を全熱交換素子中に滞留させることができるために、抗菌防カビ効果を長期にわたって発揮させることができる。
【００２８】
なお、図２に示す全熱交換ユニットでは全熱交換素子を通過した空気は、回転素子部でさらに水分を交換する。回転素子はセラミックスのハニカム成型体に水分の吸着、脱離が可能な吸着剤を担持して得られる。例えば、シリカゲルやゼオライト等であれば低温時に水を吸着し、約６０℃以上の高温で脱離させることが可能であることはよく知られている。本構成においては前記回転素子は２〜３ｒｐｍであれば適当である。また前記回転素子における吸着機能部分と加湿機能部分の面積については、３：１が適当であることも知られている。この構成により室内から吸引した空気を回転素子の吸着部に取り込み、ニクロムヒータ、セラミックヒータ等の加熱手段で加熱され、前記回転素子の吸着部に担持された前記吸着剤から水を脱離させ、加湿空気となって室内へ戻され、室内を加湿することが可能となる。回転素子には加熱された空気が１回転に１回必ず通過するため、高温に弱い細菌やカビが生長しにくい。そのため本実施の形態では全熱交換素子入口近傍にのみに気化性抗菌防カビ剤を設置しているが、これにこだわるわけではない。
【００２９】
（実施例１）
図２の構成の換気装置を３０ｍ３の室外環境を制御可能な実験室の室外壁に設置した。室外環境を１０℃５０％ＲＨとした。なお実験室内は一定温度となるように制御可能で、２３℃となるようにした。熱交換素子は一辺２０ｃｍ、ピッチ５ｍｍ、山高さ５ｍｍのものを用い、また直径２００ｍｍ厚さ２０ｍｍの回転素子にシリカゲルを担持したものを用い、前記回転素子は２ｒｐｍ、前記回転素子における吸着機能部分と加湿機能部分の面積については、３：１とした。加熱手段にはニクロムヒータを用いた。第１送風機および第２送風機は第１経路および第２経路の風量が０．６ｍ３となるように運転した。１時間運転後の第２経路の吹き出し部の空気温度は２５．２℃なった。
【００３０】
気化性抗菌防カビユニットはアリルイソチオシアネートをロジンエステルに１：１で混練したものセルロースシートに包んだものをポリプロピレン製ケース内に入れたものを用いた。このポリプロピレン製ケースの片面に窓を形成して防カビ成分が揮散できるようにした。ここで窓の開け方により揮散量を制御し、全熱交換器内でのアリルイソチオシアネートの濃度を５ｐｐｍにコントロールした。気化性防カビユニット背面には加熱手段を通った空気の通路を形成した。
【００３１】
ここでこの換気装置を運転しながら、室内空気取り入れ口近傍に一般家庭より採取した、ペニシリウムカビを培養した培地を設置し３日間放置した。さらに換気装置を１週間運転したのち、全熱交換素子内を顕微鏡観察した。その結果、全熱交換素子内面にペニシリウムの菌糸の生長は確認できなかった。比較例として気化性抗菌防カビユニットを設置しない換気装置を同様に運転し、全熱交換素子内面を観察したがペニシリウムの菌糸の生長が見られ、一部で胞子形成を確認した。このように気化性抗菌防カビユニットによりカビ生長を抑制することが可能であった。
【００３２】
（実施例２）
図２の構成の換気装置を用い、実施例１と同様の条件、つまり３０ｍ３の室外環境を制御可能な実験室の室外壁に設置した。室外環境を１０℃５０％ＲＨとした。なお実験室内は２３℃となるようにした。熱交換素子は一辺２０ｃｍ、ピッチ５ｍｍ、山高さ５ｍｍのものを用い、また直径２００ｍｍ厚さ２０ｍｍの回転素子にシリカゲルを担持したものを用い、前記回転素子は２ｒｐｍ、前記回転素子における吸着機能部分と加湿機能部分の面積については、３：１とした。加熱手段にはニクロムヒータを用いた。第１送風機および第２送風機は第１経路および第２経路の風量が０．６ｍ３となるように運転した。１時間運転後の第２経路の吹き出し部の空気温度は２５．２℃なった。
【００３３】
気化性抗菌防カビユニットはアリルイソチオシアネートをロジンエステルに１：１で混練したものセルロースシートに包んだものをポリプロピレン製ケース内に入れたものを用いた。このポリプロピレン製ケースの片面に窓を形成して防カビ成分が揮散できるようにした。ここで窓の開け方により揮散量を制御し、全熱交換器内でのアリルイソチオシアネートの濃度を５ｐｐｍにコントロールした。気化性抗菌防カビユニット背面にはニクロムヒータ形成し、通電中は防カビユニットが３０℃に保たれるように制御した。
【００３４】
ここで実施例１と同様に換気装置を運転しながら、室内空気取り入れ口近傍に一般家庭より採取した、ペニシリウムカビを培養した培地を設置し３日間放置した。さらに換気装置を１週間運転したのち、全熱交換素子内を顕微鏡観察した。その結果、全熱交換素子内面にペニシリウムの菌糸の生長は確認できなかった。この実施例でも気化性抗菌防カビユニットによりカビ生長を抑制することが可能であった。
【００３５】
なお、本実施例では、取り入れた室内空気を全熱交換素子に導入したのち、回転素子を通過させたが、通過順序は特に指定しない。すなわち取り入れた室内空気を回転素子を通過させたのち全熱交換素子に導入しても構わない。
【００３６】
なお、本実施例では、熱交換換気装置を居住空間の空気調和に用いる分離型の空気調和装置に適用した場合について説明したが、例えば車両用空気調和装置、一体形空気調和装置に用いてもよく、その他、高気密高断熱住宅用換気装置や作業環境用換気装置などに適用してもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、全熱交換素子内のカビの発生を抑制し、カビによる臭い等の不快感を抑止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による空気調和装置の構成図
【図２】本発明の一実施例による空気調和装置の熱交換換気装置部分を拡大した構成図
【図３】本発明の一実施例による空気調和装置の気化性抗菌防カビユニット部分を拡大した断面図
【図４】本発明の一実施例による空気調和装置の全熱交換素子の部分を拡大した構成図
【符号の説明】
１０ 室外ユニット
１１ 圧縮機
１２ 熱交換器
１３ ファン
２０ 室内ユニット
２１ ファン
２２ 熱交換器
３０ 全熱交換換気装置
３１ 室内空気吸入口
３２ 全熱交換空気吐出口
３３ 回転式素子
３４ 全熱交換素子
３５ 室外空気吸入口
３６ 室外空気排出口
３７ 加湿空気供給主管
３８ 室内空気を取り入れるための送風管
３９ 送風機
４０ 加熱手段
４１ 抗菌防カビユニット
４２ 気化性抗菌防カビ製剤
４３ 放出量コントロール用ヒータ
４４ 空気流入口
４５ 伝熱板
４６ 間隔板
Claims (6)
- 気体入口部と気体出口部とを備え、伝熱板を隔てて２種類の気体を流通させることにより前記伝熱板を介して２種類の気体の潜熱と顕熱を熱交換させる全熱交換素子において、気体の流通経路と伝熱板のうち少なくとも一方に気化性の抗菌防カビ剤を含有してなることを特徴とする全熱交換素子。
- 気体入口部と気体出口部とを備え、伝熱板を隔てて２種類の気体を流通させることにより前記伝熱板を介して２種類の気体の潜熱と顕熱を熱交換させる全熱交換素子において、前記気体入口部に気化性の抗菌防カビ剤を設置してなることを特徴とする全熱交換素子。
- 前記気化性の抗菌防カビ剤が放散量コントロール機構を有していることを特徴とする請求項１または２記載の全熱交換素子。
- 前記放散量コントロール機構が加熱手段であることを特徴とする請求項３記載の全熱交換素子。
- 空気中の水分を吸着する吸着部分と通過する空気に水分を与える加湿機能部分とを備えた回転式素子と、前記加湿機能部分を通過する空気を加熱するための加熱手段と、二つの流路を通過する空気間で熱交換を行う請求項１から４記載いずれか１項記載の全熱交換素子と、室外空気を前記全熱交換素子、前記加熱手段、前記加湿機能部分、第１送風機の順に通過させる第１経路と、室内空気を第２送風機、前記吸着部分、前記全熱交換素子に通過させる第２経路を備えたことを特徴とする熱交換換気装置。
- 室内機と室外機を備えた冷房、暖房、除湿などの機能を有するヒートポンプ式空気調和機において、請求項５記載の熱交換換気装置を備え、第１経路の室内への排出空気を前記室内機の送風空気に混合し、第２経路の給入口を室内機の前記室内機背面もしくは前記室外機上部に設けることを特徴とした空気調和機。
Priority Applications (1)
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| JP2003124066A JP2004325036A (ja) | 2003-04-28 | 2003-04-28 | 全熱交換素子 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2003124066A JP2004325036A (ja) | 2003-04-28 | 2003-04-28 | 全熱交換素子 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102010033490A1 (de) | 2010-02-09 | 2011-08-11 | Mitsubishi Electric Corp. | Wärmetauschelement, Herstellungsverfahren für dieses und Wärmetausch-Lüftungsgerät |
| KR20160008981A (ko) | 2014-07-15 | 2016-01-25 | 오지 홀딩스 가부시키가이샤 | 전열교환기 엘리먼트용 원지 및 그 제조 방법 |
-
2003
- 2003-04-28 JP JP2003124066A patent/JP2004325036A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE102010033490A1 (de) | 2010-02-09 | 2011-08-11 | Mitsubishi Electric Corp. | Wärmetauschelement, Herstellungsverfahren für dieses und Wärmetausch-Lüftungsgerät |
| JP2011163650A (ja) * | 2010-02-09 | 2011-08-25 | Mitsubishi Electric Corp | 熱交換素子及びその製造方法並びに熱交換換気装置 |
| KR20160008981A (ko) | 2014-07-15 | 2016-01-25 | 오지 홀딩스 가부시키가이샤 | 전열교환기 엘리먼트용 원지 및 그 제조 방법 |
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