JP2005300112A - 熱交換ユニット - Google Patents

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Abstract

【課題】 本発明の課題は、従来よりも効果的に熱交換エレメント１２を清浄に保つことができる熱交換ユニット１００，２００を提供することにある。
【解決手段】 熱交換ユニットは、室内空気排出路８、室外空気供給路９、熱交換エレメント１２，２２０、および第１空気清浄部材１２ｂ，２２０ｂを備える。室内空気排出路８は、室内空気を排気ＥＡとして室外へ排出するための通路である。室外空気供給路９は、室外空気を給気ＳＡとして室内へ供給するための通路である。熱交換エレメント１２，２２０は、排気ＥＡと給気ＳＡとの間で顕熱および潜熱のうち少なくとも顕熱を交換させるための素子である。また、この熱交換エレメント１２，２２０は、室内空気排出路８および室外空気供給路９に通ずる。第１空気清浄部材１２ｂ，２２０ｂは、熱交換エレメント１２，２２０の給気流れ方向上流側に設けられる。また、この第１空気清浄部材１２ｂ，２２０ｂは、光触媒機能を有するアパタイトを担持する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、換気時に熱を効率的に回収する熱交換ユニットに関する。
従来、全熱交換ユニットの熱交換エレメントが屋外空気に浮遊する塵埃、菌、またはウィルスなどによって汚染されないようにする目的で、その熱交換エレメントの給気流れ方向上流側に光触媒を担持したエアフィルタを配置するという技術がある（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−３１１５８１号公報
本発明の課題は、屋外空気に浮遊する塵埃、菌、またはウィルスなどによる熱交換エレメントの汚染を、従来よりも効果的に防ぐことができる熱交換ユニットを提供することにある。
第１発明に係る熱交換ユニットは、室内空気排出路、室外空気供給路、熱交換エレメント、および第１空気清浄部材を備える。なお、ここにいう「熱交換ユニット」とは、全熱交換ユニットおよび顕熱交換ユニットの両方を含む。室内空気排出路は、室内空気を排気として室外へ排出するための通路である。室外空気供給路は、室外空気を給気として室内へ供給するための通路である。熱交換エレメントは、排気と給気との間で顕熱および潜熱のうち少なくとも顕熱を交換させるための素子である。なお、この熱交換エレメントは、固定式であっても回転式であってもよい。また、ここにいう「顕熱」とは、具体的には温度を意味する。また、ここにいう「潜熱」とは、具体的には湿度を意味する。また、この熱交換エレメントは、室内空気排出路および室外空気供給路に通ずる。第１空気清浄部材は、熱交換エレメントの給気流れ方向上流側に設けられる。また、この第１空気清浄部材は、光触媒機能を有するアパタイトを担持する。なお、ここにいう「空気清浄部材」とは、例えば、エアフィルタや電気集塵機などである。また、ここにいう「光触媒機能を有するアパタイト」とは、例えば、カルシウムヒドロキシアパタイトの一部のカルシウム原子がイオン交換などの手法によってチタン原子に置換されたアパタイトなどである。また、この光触媒機能を有するアパタイトは、樹脂などへの配合により空気清浄部材に担持されてもよいし、コーティングにより空気清浄部材に担持されてもよい。また、この光触媒機能を有するアパタイトは、紫外線ランプやＬＥＤなどの光源により活性化されてもよいし、屋外または屋内の光により活性化されてもよいしプラズマ放電器などにより活性化されてもよい。
ここでは、第１空気清浄部材が、熱交換エレメントの給気流れ方向上流側に設けられる。また、この第１空気清浄部材が、光触媒機能を有するアパタイトを担持する。光触媒機能を有するアパタイトは、菌やウィルスなどに対して二酸化チタンよりも高い分解処理能力を示す。このため、この光触媒機能を有するアパタイトの光触媒機能を活性化することができれば、この熱交換ユニットは、屋外空気に浮遊する塵埃、菌、またはウィルスなどによる熱交換エレメントの汚染を、従来の熱交換ユニットよりも効果的に防ぐことができる。
第２発明に係る熱交換ユニットは、第１発明に係る熱交換ユニットであって、第２空気清浄部材をさらに備える。第２空気清浄部材は、熱交換エレメントの排気流れ方向上流側に設けられる。また、この第２空気清浄部材は、光触媒機能を有するアパタイトを担持する。
熱交換エレメントが回転式のもの、あるいは透湿性を有する固定式のもの（つまり全熱交タイプ）である場合は、排気または還気の一部が給気に混じるために排気または還気中に存在する菌やウィルスなどが逆戻りしてしまう。
しかし、ここでは、第２空気清浄部材が、熱交換エレメントの排気流れ方向上流側に設けられる。また、この第２空気清浄部材が、光触媒機能を有するアパタイトを担持する。このため、この熱交換ユニットでは、この光触媒機能を有するアパタイトの光触媒機能を活性化することができれば、排気または還気中に存在する菌やウィルスなどが熱交換エレメントに達するまでに分解、死滅、あるいは不活化される。したがって、この熱交換ユニットでは、熱交換エレメントが回転式のもの、あるいは透湿性を有する固定式のものであっても、排気または還気中に存在する菌やウィルスなどが逆戻りすることを防ぐことができる。また、この熱交換ユニットは、屋内空気に浮遊する塵埃、菌、またはウィルスなどによる熱交換エレメントの汚染も効果的に防ぐことができる。
第３発明に係る熱交換ユニットは、第１発明または第２発明に係る熱交換ユニットであって、光触媒機能活性化部をさらに備える。光触媒機能活性化部は、アパタイトの光触媒機能を活性化させる。なお、ここにいう「光触媒機能活性化部」とは、例えば、紫外線ランプ、ＬＥＤ、またはプラズマ放電器（グロー放電器、バリア放電器、およびストリーマ放電器など）などである。
ここでは、光触媒機能活性化部が、アパタイトの光触媒機能を活性化させる。このため、この熱交換ユニットは、屋外や屋内の光が届かない場所にも配置することができる。
第４発明に係る熱交換ユニットは、第３発明に係る熱交換ユニットであって、光触媒機能活性化部は、光触媒機能を有するアパタイトに所定の波長領域の光を照射する。なお、ここにいう「光触媒機能活性化部」とは、例えば、紫外線ランプや紫色ＬＥＤなどである。
ここでは、光触媒機能活性化部が、光触媒機能を有するアパタイトに所定の波長領域の光を照射する。このため、光触媒機能を有するアパタイトの光触媒機能を活性化するために紫外線ランプやＬＥＤなどを採用することができる。したがって、この熱交換ユニットの製造コストを低く抑えることができる。
第５発明に係る熱交換ユニットは、第３発明に係る熱交換ユニットであって、光触媒機能活性化部は、空気清浄部材の空気流れ方向上流側に設けられる。また、この光触媒機能活性化部は、光触媒機能を有するアパタイトに活性種を供給する。なお、ここにいう「光触媒機能活性化部」とは、例えば、グロー放電器、バリア放電器、またはストリーマ放電器などである。ここにいう「活性種」とは、例えば、高速電子、イオン、オゾン、ヒドロキシラジカルなどのラジカルや、その他の励起分子（励起酸素分子、励起窒素分子、励起水分子）などである。
ここでは、光触媒機能活性化部が、空気清浄部材の空気流れ方向上流側に設けられる。そして、この光触媒機能活性化部が、光触媒機能を有するアパタイトに活性種を供給する。このため、この熱交換ユニットでは、エネルギーレベルの高いラジカル種などによって光触媒機能を有するアパタイトの光触媒機能を活性化することができる。したがって、光触媒機能を有するアパタイトの光触媒反応速度を加速することができる。その結果、この熱交換ユニットは、屋外空気に浮遊する塵埃、菌、またはウィルスなどによる熱交換エレメントの汚染を、従来の熱交換ユニットよりもさらに効果的に防ぐことができる。また、オゾンは殺菌などに非常に効果的であることが知られている。このため、この熱交換ユニットは、屋外空気に浮遊する塵埃、菌、またはウィルスなどによる熱交換エレメントの汚染を、従来の熱交換ユニットよりも効果的に防ぐことができる。
第６発明に係る熱交換ユニットは、第５発明に係る熱交換ユニットであって、空気配送部および運転切換部をさらに備える。なお、ここにいう「空気配送部」とは、例えば、送風機などである。空気配送部は、空気を配送する。運転切換部は、空気配送部の運転状態を切り換える。なお、ここにいう「運転切換部」とは、例えば、送風機の羽根車の回転速度を切り換える制御装置などである。
ここでは、運転切換部が、空気配送部の運転状態を切り換える。このため、例えば、通常運転時は光触媒機能活性化部を活用せずに空気清浄部材に塵埃、菌、およびウィルスを捕捉しておき、一定時間後に清浄運転モードに切り換え、送風機の風量を極力抑えた状態にして光触媒機能活性化部を活用すれば、高濃度の活性種が空気清浄部材に供給されることになる。したがって、この熱交換器ユニットでは、選択的かつ効率的に空気清浄部材の清浄化を行うことができる。
第１発明に係る熱交換ユニットは、光触媒機能を有するアパタイトの光触媒機能を活性化することができれば、屋外空気に浮遊する塵埃、菌、またはウィルスなどによる熱交換エレメントの汚染を、従来の熱交換ユニットよりも効果的に防ぐことができる。
第２発明に係る熱交換ユニットでは、この光触媒機能を有するアパタイトの光触媒機能を活性化することができれば、排気または還気中に存在する菌やウィルスなどが熱交換エレメントに達するまでに分解、死滅、あるいは不活化される。したがって、この熱交換ユニットでは、熱交換エレメントが回転式のもの、あるいは透湿性を有する固定式のものであっても、排気または還気中に存在する菌やウィルスなどが逆戻りすることを防ぐことができる。また、この熱交換ユニットは、屋内空気に浮遊する塵埃、菌、またはウィルスなどによる熱交換エレメントの汚染も効果的に防ぐことができる。
第３発明に係る熱交換ユニットは、屋外や屋内の光が届かない場所にも配置することができる。
第４発明に係る熱交換ユニットは、製造コストを低く抑えることができる。
第５発明に係る熱交換ユニットは、屋外空気に浮遊する塵埃、菌、またはウィルスなどによる熱交換エレメントの汚染を、従来の熱交換ユニットよりもさらに効果的に防ぐことができる。また、オゾンは殺菌などに非常に効果的であることが知られている。このため、この熱交換ユニットは、屋外空気に浮遊する塵埃、菌、またはウィルスなどによる熱交換エレメントの汚染を、従来の熱交換ユニットよりも効果的に防ぐことができる。
第６発明に係る熱交換ユニットでは、選択的かつ効率的に空気清浄部材の清浄化を行うことができる。
本発明の一実施形態に係る全熱交換ユニットの内部構造を示す斜視図を図１に、上面図を図２に、側面図を図３に、分解斜視図を図４に示す。なお、この全熱交換ユニット１００は、図１に示されるように、屋外からの給気ＳＡ（実線白抜矢印）と室内からの排気ＥＡ（破線白抜矢印）との間で熱交換エレメント１２を介して熱交換させつつ換気するための装置である。
［全熱交換ユニットの構成］
本全熱交換ユニット１００は、図１、図２、図３、および図４に示されるように、主に、ケーシング１、熱交換エレメント１２、エアフィルタ１２ｂ、紫外線ランプ１５、ファン１０，１１、ダンパ３４、および電装品ボックスＥＢから構成される。
［全熱交換ユニットの構成要素］
（１）ケーシング
ケーシング１は、図１および図４に示されるように、箱体２と、この箱体２の上面を覆う蓋体３とから構成される。そして、このケーシング１には、熱交換エレメント室２１、排気用ファンモータ収容室４１、排気用ファン収容室２２、給気用ファンモータ収容室４３、給気用ファン収容室２４、給気連通室４５、排気連通室４６、室外側吸込室２６、室内側吸込室２７、およびバイパス室３１が設けられる。以下、上述した各室について詳述する。
Ａ．熱交換エレメント室
熱交換エレメント室２１は、図１および図３に示されるように、直方体形状の空間であって、熱交換エレメント１２を収容する。なお、この熱交換エレメント室２１は、箱体２の底板、仕切板１６Ａ〜１６Ｅ（図１、図５、および図６参照）、および蓋体３などによって仕切られて形成される。また、箱体２の底板、仕切板１６Ａ〜１６Ｅ、および蓋体３には、それぞれガイド部Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３が取り付けられる。箱体２の底板に取り付けられるガイド部Ｇ１は、第１ガイド部Ｇ１１と第２ガイド部Ｇ１２とを有する。第１ガイド部Ｇ１１は、熱交換エレメント１２の挿脱時に熱交換エレメント１２の下部の稜線を案内する。一方、第２ガイド部Ｇ１２は、第１ガイド部Ｇ１１を挟んで対をなしており、一対のエアフィルタ１２ｂの端縁をそれぞれ案内する。仕切板１６Ａ〜１６Ｅに取り付けられるガイド部Ｇ２は、第１ガイド部Ｇ２１と第２ガイド部Ｇ２２とを有する。第１ガイド部Ｇ２１は、熱交換エレメント１２の挿脱時に熱交換エレメント１２の側部の稜線を案内する。一方、第２ガイド部Ｇ２２は、エアフィルタ１２ｂの端縁を案内する。蓋体３に取り付けられるガイド部Ｇ３は、熱交換エレメント１２の挿脱時に熱交換エレメント１２の上部の稜線を案内する。
なお、この熱交換エレメント室２１に熱交換エレメント１２が収容されると、その周囲に略三角柱形状の４つの空間１７，１８，１９，２０が生成する。以下、図１および図３中、図番１７により示される空間を第１空間、図番１８により示される空間を第２空間、図番１９により示される空間を第３空間、図番２０により空間を第４空間という。
Ｂ．排気用ファン収容室
排気用ファン収容室２２は、図１および図４に示されるように、排気用ファン１０を収容する。また、この排気用ファン収容室２２は、図１に示されるように、仕切板１６Ｂに形成された開口４２を介して排気用ファンモータ収容室４１に連通する。また、この排気用ファン収容室２２は、図１に示されるように、側壁に排気用の室外側吹出口７を有している。
Ｃ．排気用ファンモータ収容室
排気用ファンモータ収容室４１は、図１および図４に示されるように、排気用ファンモータ１０Ｍを収容する。また、この排気用ファンモータ収容室４１は、図１に示されるように、蓋体３と熱交換エレメント１２の一の稜線とで仕切られる開口２３を介して第１空間１７に連通する。
Ｄ．給気用ファン収容室
給気用ファン収容室２４は、図１および図４に示されるように、給気用ファン１１を収容する。また、給気用ファン収容室２４は、図１に示されるように、仕切板１６Ｄに形成された開口４４を介して給気用ファンモータ収容室４３に連通する。また、この給気用ファン収容室２４は、図１に示されるように、側壁に給気用の室内側吹出口６を有している。
Ｅ．給気用ファンモータ収容室
給気用ファンモータ収容室４３は、図１および図４に示されるように、給気用ファンモータ１１Ｍを収容する。また、この給気用ファンモータ収容室４３は、蓋体３と熱交換エレメント１２の一の稜線とで仕切られる開口２５を介して第２空間１８に連通する。
Ｆ．室外側吸込室
室外側吸込室２６は、図１に示されるように、側壁に給気用の室外側吸込口５を有している。また、この室外側吸込室２６は、図１および図５に示されるように、仕切板１６Ｃの開口２９を介して給気連通室４５に連通する。
Ｇ．室内側吸込室
室内側吸込室２７は、図１に示されるように、側壁に排気用の室内側吸込口４を有している。また、この室内側吸込室２７は、図１に示されるように、仕切板１６Ｅの開口３０を介して排気連通室４６に連通する。
Ｈ．給気連通室
給気連通室４５は、仕切板１６Ｆによって仕切られており、排気用ファンモータ収容室４１の下方に位置する。また、この給気連通室４５は、図１に示されるように、第３空間１９に連通する。
Ｉ．排気連通室
排気連通室４６は、仕切板１６Ｇによって仕切られており、給気用ファンモータ収容室４３の下方に位置する。また、この排気連通室４６は、図１に示されるように、第４空間２０に連通する。
Ｊ．バイパス室
バイパス室３１は、熱交換エレメント室２１の反抜取り方向側に位置している。そして、このバイパス室３１は、開口３２を介して第１空間１７に連通する。また、このバイパス室３１は、開口３３を介して室内側吸込室２７に連通する。この結果、排気用ファン収容室２２と室内側吸込室２７とは、排気用ファンモータ収容室４１、第１空間１７、およびバイパス室３１を介して連通することとなる。
（２）熱交換エレメント
熱交換エレメント１２は、図１および図４に示されるように、略直方体の形状をしており、排気通路８と給気通路９との交差部に設けられている。この熱交換エレメント１２は、図７に示されるように、プリーツ状の特殊クラフト紙（以下、スペーサ紙という）１２２と平膜状の特殊クラフト紙（以下、仕切紙という）１２１とを交互に方向を変えながら積層した構造を有している。この熱交換エレメント１２がこのような構造をとっているため、この熱交換エレメント１２では、排気の流路と給気の流路とが一段ごとに交互に配置されるかたちになる。なお、この熱交換エレメント１２では、給気および排気の顕熱および潜熱は、この仕切紙１２１を介して交換される。
なお、この熱交換エレメント１２の端面には取り出しのための把手１２ａが設けられており、図４に示されるように蓋１４を取り外せば、ケーシング１のメンテナンス面Ｍに開口される挿脱用の開口１３から、その長辺に沿って長手方向に挿脱できるようになっている。
（３）エアフィルタ
エアフィルタ１２ｂは、図４に示されるように、熱交換エレメント１２の第３空間１９に接する面と第４空間２０に接する面とを覆うように熱交換エレメント１２に取り付けられる。このエアフィルタ１２ｂは、ポリプロピレン繊維から成る不織布である。このポリプロピレン繊維は芯部と被覆部とからなり、被覆部にはチタンアパタイトが担持されている。なお、このチタンアパタイトとは、カルシウムヒドロキシアパタイトの一部のカルシウム原子がイオン交換などの手法によってチタン原子に置換されたアパタイトであって、優れた有機物（特に菌やウィルスなど）の吸着性能を示すとともに光半導体触媒としての性質をも示し、エネルギーレベルの高い波長の光（例えば、紫外線など）が照射されると、光半導体触媒として代表的なアナターゼ型の二酸化チタンよりも優れた汚物分解処理性能を示す。
（４）紫外線ランプ
紫外線ランプ１５は、第３空間１９および第４空間２０にそれぞれ設けられており、紫外線を供給することによって、エアフィルタ１２ｂに担持されているチタンアパタイトの光触媒機能を活性化させる。
（５）ファン
排気用ファン１０および給気用ファン１１は、図２および図３に示されるように、それぞれシロッコファン（ロータ）からなり、発泡樹脂（例えば発泡スチロール）製の渦巻き状をしたファンケーシング（図示せず）内に収容されている。なお、各ファン１０，１１の回転軸線Ｌは、熱交換エレメント１２の抜取り方向Ｋと平行である。
（６）ダンパ
ダンパ３４は、室内側吸込室２７内に配置されている。このダンパ３４は、例えば電動モータ（図示せず）などによって回動し、開口３０と開口３３とのいずれか一方を開放し他方を閉塞する。
（７）電装品ボックス
電装品ボックスＥＢは、メンテナンス面Ｍの排気用ファン１０と対向する部分Ｍ１に配置されている。この電装品ボックスＥＢには、電装品として、図示しない制御基板などが収容されている。なお、この制御基板は、図示しないワイヤードリモコンに通信接続されており、このワイヤードリモコンから送信されてくる信号に基づいてファン１０，１１およびダンパ３４の動作を制御する。
［チタンアパタイトの菌およびウィルスに対する性能］
チタンアパタイトのウィルス、菌、および毒素の不活化率を表１に示す。
Figure 2005300112
なお、これらの不活化率は、財団法人 日本食品分析センターにおいて、以下に示す方法で測定されている。
１．インフルエンザウィルスの不活化率
（１）試験概要
チタンアパタイトが塗布されているフィルタ（約３０ｍｍ×３０ｍｍ）にインフルエンザウィルス浮遊液を滴下し、室温にて暗条件（遮光）および明条件［ブラックライト照射下（フィルタとブラックライトとの距離 約２０ｃｍ）］で保存し、２４時間後のウィルス感染価を測定した。
（２）不活化率の計算
不活化率＝１００×（１−１０B／１０A）
Ａ：接種直後のウィルス感染価
Ｂ：光照射下２４時間後のフィルタのウィルス感染価
（３）試験方法
Ａ．試験ウィルス：インフルエンザウィルスＡ型（Ｈ１Ｎ１）
Ｂ．使用細胞：ＭＤＣＫ（ＮＢＬ−２）細胞 ＡＴＣＣ ＣＣＬ−３４株［大日本製薬株式会社］
Ｃ．使用培地
ａ）細胞増殖培地
Ｅａｇｌｅ ＭＥＭ（０．０６ｍｇ／ｍｌカナマイシン含有）に新生コウシ血清を１０％加えたものを使用した。
ｂ）細胞維持培地
以下の組成の培地を使用した。
Ｅａｇｌｅ ＭＥＭ １，０００ｍＬ
１０％ ＮａＨＣＯ３ ２４〜４４ｍＬ
Ｌ−グルタミン（３０ｇ／Ｌ） ９．８ｍＬ
１００×ＭＥＭ用ビタミン液 ３０ｍＬ
１０％ アルブミン ２０ｍＬ
トリプシン（５ｍｇ／ｍＬ） ２ｍＬ
Ｄ．ウィルス浮遊液の調製
ａ）細胞の培養
細胞増殖培地を用い、ＭＤＣＫ細胞を組織培養用フラスコ内に単層培養した。
ｂ）ウィルスの接種
単層培養後にフラスコ内から細胞増殖培地を除き、試験ウィルスを接種した。次に、細胞維持培地を加えて３７℃の炭酸ガスインキュベーター（ＣＯ2濃度：５％）内で２〜５日間培養した。
ｃ）ウィルス浮遊液の調製
培養後、倒立位相差顕微鏡を用いて細胞の形態を観察し、８０％以上の細胞に形態変化（細胞変成効果）が起こっていることを確認した。次に培養液を遠心分離（３，０００ｒ／ｍｉｎ、１０分間）し、得られた上澄み液をウィルス浮遊液とした。
Ｅ．試料の調製
フィルタ（約３０ｍｍ×３０ｍｍ）を湿熱滅菌（１２１℃、１５分間）後１時間風乾し、プラスチックシャーレに入れ、ブラックライト（ブラックライトブルー、ＦＬ２０Ｓ ＢＬ−Ｂ ２０ Ｗ、２本平行）を１２時間以上照射したものを試料とした。
Ｆ．試験操作
試料にウィルス浮遊液０．２ｍＬを滴下した。室温にて遮光およびブラックライト照射下（フィルタとブラックライトとの距離 約２０ｃｍ）で保存した。また、ポリエチレンフィルムを対照試料として、同様に試験した。
Ｇ．ウィルスの洗い出し
保存２４時間後、試験片中のウィルス浮遊液を細胞維持培地２ｍＬで洗い出した。
Ｈ．ウィルス感染価の測定
細胞増殖培地を用い、ＭＤＣＫ細胞を組織培養用マイクロプレート（９６穴）内で単層培養した後、細胞増殖培地を除き細胞維持培地を０．１ｍＬずつ加えた。次に、洗い出し液およびその希釈液０．１ｍＬを４穴ずつに接種し、３７℃の炭酸ガスインキュベーター（ＣＯ2濃度：５％）内で４〜７日間培養した。培養後、倒立位相差顕微鏡を用いて細胞の形態変化（細胞変成効果）の有無を観察し、Ｒｅｅｄ−Ｍｕｅｎｃｈ法により５０％組織培養感染量（ＴＣＩＤ50）を算出して洗い出し液１ｍＬ当たりのウィルス感染価に換算した。
２．大腸菌（Ｏ−１５７）、黄色ブドウ球菌およびクロカワカビの不活化率
（１）試験概要
抗菌製品技術協議会 試験法「抗菌加工製品の抗菌力評価試験法ＩＩＩ（２００１年度版）光照射フィルム密着法」［以下「光照射フィルム密着法（抗技協２００１年度版）」という。］を参考にして、フィルタの抗菌力試験を行った。
なお、試験は以下の通りに実施した。
試料に大腸菌、黄色ブドウ球菌およびクロカワカビの菌液を滴下し、その上に低密度ポリエチレンフィルムをかぶせ、密着させた。これらを室温（２０〜２５℃）、暗条件（遮光）および明条件［ブラックライト照射下（フィルタとブラックライトとの距離 約２０ｃｍ）］で保存し、２４時間後の生菌数を測定した。
（２）試験方法
Ａ．試験菌株
細菌：
Escherichia coli IFO 3972（大腸菌）
Staphylococcus aureus subsp. aureus IFO 12732（黄色ブドウ球菌）
カビ：
Cladosporium cladosporioides IFO 6348（クロカワカビ）
Ｂ．試験培地
ＮＡ培地：普通寒天培地［栄研化学株式会社］
１／５００ＮＢ培地：肉エキス０．２％を添加した普通ブイヨン［栄研化学株式会社］をリン酸緩衝液で５００倍に希釈し、ｐＨを７．０±０．２に調製したもの
ＳＣＤＬＰ培地：ＳＣＤＬＰ培地［日本製薬株式会社］
ＳＡ培地：標準寒天培地［栄研器材株式会社］
ＰＤＡ培地：ポテトデキストロース寒天培地［栄研器材株式会社］
Ｃ．菌液の調製
細菌：
ＮＡ培地で３５℃、１６〜２４時間前培養した試験菌株をＮＡ培地に再度接種して３５℃、１６〜２０時間培養した菌体を１／５００ＮＢ培地に均一に分散させ、１ｍＬ当たりの菌数が２．５×１０5〜１．０×１０6となるように調製した。
カビ：
ＰＤＡ培地で２５℃、７〜１０日間培養した後、胞子（分生子）を０．００５％スルホこはく酸ジオクチルナトリウム溶液に浮遊させ、ガーゼでろ過後、１ｍＬ当たりの胞子数が２．５×１０5〜１．０×１０6となるように調製した。
Ｄ．試料の調製
フィルタ（約５０ｍｍ×５０ｍｍ）を湿熱滅菌（１２１℃、１５分間）後１時間風乾し、プラスチックシャーレに入れ、ブラックライト（ブラックライトブルー、ＦＬ２０Ｓ ＢＬ−Ｂ ２０ Ｗ、２本平行）を１２時間以上照射したものを試料とした。
Ｅ．試験操作
試料に菌液０．４ｍＬを滴下し、その上に低密度ポリエチレンフィルム（４０ｍｍ×４０ｍｍ）をかぶせ、密着させた。これらを室温（２０〜２５℃）、遮光およびブラックライト照射下（フィルタとブラックライトとの距離 約２０ｃｍ）で保存した。また、ポリエチレンフィルムを対照試料として、同様に試験した。
Ｆ．生菌数の測定
保存２４時間後にＳＣＤＬＰ培地で試料から生残菌を洗い出し、この洗い出し液の生菌数を、細菌はＳＡ培地（３５℃、２日間培養）、カビはＰＤＡ培地（２５℃、７日間培養）を用いた混釈平板培養法により測定し、試料１個当たりに換算した。また、接種直後の測定は対照試料で行った。
３．エンテロトキシンの不活化率
（１）試験概要
試料にブドウ球菌エンテロトキシンＡ（以下、「ＳＥＴ−Ａ」と略す。）を接種し、室温（２０〜２５℃）、暗条件（遮光）および明条件（紫外線強度約１ｍＷ／ｃｍ2の光照射下）で保存し、２４時間後のＳＥＴ−Ａ濃度を測定し、分解率を算出した。
（２）試験方法
Ａ．標準原液の調製
ＳＥＴ―Ａ標準品［ＴＯＸＩＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ］を０．５％ウシ血清アルブミン含有１％塩化ナトリウム溶液で溶解し、５μｍ／ｍＬの標準原液を調製した。
Ｂ．検量線用標準溶液
標準原液をＶＩＤＡＸ Ｓｔａｐｈ ｅｎｔｅｒｏｔｏｘｉｎ（ＳＥＴ）［ｂｉｏＭｅｒｉｅｕｘ］付属の緩衝液で希釈し、０．２、０．５および１ｎｇ／ｍＬの標準溶液を調製した。
Ｃ．試料の調製
フィルタを５０ｍｍ×５０ｍｍの大きさに切断し、約１ｃｍの距離からブラックライトを２４時間照射したものを試料とした。
Ｄ．試験操作
試料をプラスチックシャーレに入れ、ＳＥＴ―Ａ標準原液０．４ｍＬを接種した。これらを室温（２０〜２５℃）、遮光および紫外線強度約１ｍＷ／ｃｍ2の光照射下（ブラックライト、ＦＬ２０Ｓ ＢＬ−Ｂ ２０ Ｗ、２本平行）で保存した。
保存２４時間後にＶＩＤＡＸ Ｓｔａｐｈ ｅｎｔｅｒｏｔｏｘｉｎ（ＳＥＴ）［ｂｉｏＭｅｒｉｅｕｘ］付属の緩衝液１０ｍＬで試料からＳＥＴ−Ａを洗い出し試料溶液とした。
なお、試料を入れないプラスチックシャーレにＳＥＴ−Ａ標準原液０．４ｍＬを接種して直ちにＶＩＤＡＸ Ｓｔａｐｈ ｅｎｔｅｒｏｔｏｘｉｎ（ＳＥＴ）［ｂｉｏＭｅｒｉｅｕｘ］付属の緩衝液１０ｍＬを加えたものを対照とした。
Ｅ．検量線の作成
検量線用標準溶液について、ＶＩＤＡＸ Ｓｔａｐｈ ｅｎｔｅｒｏｔｏｘｉｎ（ＳＥＴ）［ｂｉｏＭｅｒｉｅｕｘ］を用いたＥＬＩＳＡ法で測定し、標準溶液の濃度と蛍光強度から検量線を作成した。
Ｆ．ＳＥＴ―Ａ濃度の測定および分解率の算出
試料溶液について、ＶＩＤＡＸ Ｓｔａｐｈ ｅｎｔｅｒｏｔｏｘｉｎ（ＳＥＴ）［ｂｉｏＭｅｒｉｅｕｘ］を用いたＥＬＩＳＡ法で蛍光強度を測定し、Ｅ．で作成した検量線からＳＥＴ−Ａ濃度を求め、次式により分解率を算出した。
分解率（％）＝（対照の測定値−試料溶液の測定値）／対照の測定値×１００
［給排気の流れ］
この全熱交換ユニット１００には、全熱交換換気モード、普通換気モード、およびエアフィルタ清浄モードの３つの運転モードが設けられている。以下、それぞれの運転モードについて詳述する。
（１）全熱交換換気モード
この全熱交換ユニット１００では、熱交換エレメント１２を用いた全熱交換換気を行う場合、ダンパ３４によって開口３０が開放される。なお、上述したように、このとき、開口３３は閉塞される。そして、この状態で各ファン１０，１１が運転されると、室内空気がダクトを介して室内側吸込口４から室内側吸込室２７に吸い込まれ、開口３０→排気連通室４６→第４空間２０→エアフィルタ１２ｂ→熱交換エレメント１２→第１空間１７→開口２３→排気用ファンモータ収容室４１→排気用ファン収容室２２に至る排気通路８を通り、室外側吹出口７から吹き出されダクトを介して室外に排出されると同時に、室外空気がダクトを介して室外側吸込口５から室外側吸込室２６に吸い込まれ、給気連通室４５→第３空間１９→エアフィルタ１２ｂ→熱交換エレメント１２→第２空間１８→開口２５→給気用ファンモータ収容室４３→開口４４→給気用ファン収容室２４に至る給気通路９を通り、室内側吹出口６から吹き出されダクトを介して室内に給気される。
（２）通常換気モード
春秋などの冷暖房を必要としない中間期には、熱交換を行わない通常換気が行われる。
この全熱交換ユニット１００では、通常換気が行われる場合、ダンパ３４によって開口３３が開放される。なお、上述したように、このとき、開口３０は閉塞される。そして、この状態で各ファン１０，１１が運転されると、室内空気がダクトを介して室内側吸込口４から室内側吸込室２７に吸い込まれ、開口３３→バイパス室３１→開口３２→第１空間１７→開口２３→排気用ファンモータ収容室４１→排気用ファン収容室２２に至るバイパス通風路を通り、室外側吹出口７から吹き出され、ダクトを介して室外に排出されると同時に、室外空気がダクトを介して室外側吸込口５から室外側吸込室２６に吸い込まれ、給気連通室４５→第３空間１９→エアフィルタ１２ｂ→熱交換エレメント１２→第２空間１８→開口２５→給気用ファンモータ収容室４３→開口４４→給気用ファン収容室２４に至る給気通路９を通り、室内側吹出口６から吹き出されダクトを介して室内に給気される（給気の流れは全熱交換換気の場合と同じである。）。
［全熱交換ユニットの特徴］
（１）
本実施の形態に係る全熱交換ユニット１００では、熱交換エレメント１２が、透湿性を有するスペーサ紙１２２と仕切紙１２１とから構成される全熱交換型の熱交換エレメント１２である。そして、エアフィルタ１２ｂが、その熱交換エレメント１２の給気流れ方向上流側だけでなく排気流れ方向上流側にも設けられる。また、両エアフィルタ１２ｂともにチタンアパタイトを担持する。そして、このチタンアパタイトは、近傍に設けられる紫外線ランプによってその触媒機能が活性化される。チタンアパタイトは、菌やウィルスなどに対してアナターゼ型の二酸化チタンよりも高い分解処理能力を示す。このため、この全熱交換ユニット１００は、屋外空気に浮遊する塵埃、菌、またはウィルスなどによる熱交換エレメントの汚染を、従来の熱交換ユニットよりも効果的に防ぐことができる。
（２）
本実施の形態に係る全熱交換ユニット１００には、エアフィルタ１２ｂの近傍に紫外線ランプ１５が設けられる。このため、この全熱交換ユニット１００は、屋外や屋内の光が届かない場所にも配置することができる。
（３）
本実施の形態に係る全熱交換ユニット１００では、チタンアパタイトの触媒機能が、紫外線ランプ１５によって活性化される。したがって、この全熱交換ユニット１００の製造コストを低く抑えることができる。
［変形例］
（Ａ）
先の実施の形態に係る全熱交換ユニット１００では、熱交換エレメント１２が、透湿性を有するスペーサ紙１２２と仕切紙１２１とから構成される全熱交換型の熱交換エレメント１２であったが、熱交換エレメントは、透湿性を有さないスペーサ板と仕切板とから構成される顕熱交換型の熱交換エレメント（いわゆるヒートパイプ型の熱交換エレメント）であってもよい。なお、この顕熱交換型の熱交換エレメントでは、給気と排気との間で顕熱のみが交換される。この場合は、給気流れ方向上流側にだけエアフィルタ１２ｂを設ける構成を採用してもよい。顕熱交換型の熱交換エレメントでは、給気と排気とが混ざることがなく、排気に含まれる塵埃、菌、またはウィルスなどが給気に混入するおそれがないためである。
（Ｂ）
先の実施の形態に係る全熱交換ユニット１００では、熱交換エレメントが、固定式の熱交換エレメント１２であったが、熱交換エレメントは、図９に示されるような回転式の熱交換エレメント２２０であってもよい。回転式の熱交換エレメント２２０は、主に、図９に示されるように、ケーシング２２１、ロータ２２２、ギアモータ２２３、および仕切板２２４から構成される。ケーシング２２１は、ロータ２２２およびギアモータ２２３を収容する。なお、このケーシング２２１には、ロータ２２２が回転自在に固定される。そして、このロータ２２２は、ギアモータ２２３によりベルトを介して回転駆動される。ロータ２２２は、アルミニウム板からなるハニカム構造を有している。ここで、アルミニウム板に吸湿剤として塩化リチウムやシリカ系化合物などがコーティングされているものは全熱交換用の熱交換エレメントとして利用することができ、何もコーティングされていないものは顕熱交換の熱交換エレメントとして利用される。仕切板２２４は、ロータ２２２を上下方向に仕切る。このようにしておいて、この回転式の熱交換エレメント２２０では、排気をロータ２２２の上半分に通し、給気を下半分に通す。すると、全熱交換タイプの熱交換エレメントでは、例えば、冬場においては、排気の温湿度が屋外空気よりも高く、排気によりロータ２２２自身の上半分の温度および水分含有量が上昇する。この状態で、ロータ２２２が回転して先ほど上半分の領域にあった部分が下半分の領域に移動すると、その部分が給気に接触して温湿度を給気に放出する。
このような回転式の熱交換エレメント２２０を搭載した熱交換ユニット２００を図８に示す。
この熱交換ユニット２００は、図８に示されるように、主に、ケーシング２０１、熱交換エレメント２２０、エアフィルタ２２０ｂ、紫外線ランプ（図示せず）、およびファン２１０，２１１から構成される。この熱交換ユニット２００において、熱交換エレメント２２０は、ケーシング２０１の長手方向のほぼ中央付近に、ロータ２２２の回転軸方向が長手方向と一致するように配置される。また、この熱交換ユニット２００には、２つのロータ２２２が、長手方向と直交する方向に２つ並べられる。そして、ロータ２２の排気流れ方向上流側および給気流れ方向上流側には、エアフィルタ２２０ｂが配置される。なお、ロータ２２２の排気流れ方向上流側に配置されるエアフィルタ２２０ｂは、ロータ２２２の上半分を覆う。一方、ロータ２２２の給気流れ方向上流側に配置されるエアフィルタ２２０ｂは、ロータ２２２の下半分を覆う。また、このエアフィルタ２２０ｂは、先の実施の形態に係るエアフィルタ１２ｂと同じものである。また、チタンアパタイトは、エアフィルタ２２０ｂ近傍に配置される、図示しない紫外線ランプによってその触媒機能が活性化される。排気用ファン２１０は、熱交換ユニット２００の室外側に設けられ、排気用ファンモータ２１０Ｍによって駆動される。一方、給気用ファン２１１は、熱交換ユニット２００の室内側に設けられ、給気用ファン２１１Ｍによって駆動される。
この熱交換ユニット２００では、ファン２１０，２１１が運転されると、室内空気がダクトを介して室内側吸込口２５４に吸い込まれ、エアフィルタ２２０ｂ→熱交換エレメント２２０→排気用ファン２１０に至る排気通路を通り、室外側吹出口２５７から吹き出されダクトを介して室外に排出されると同時に、室外空気がダクトを介して室外側吸込口２５５に吸い込まれ、エアフィルタ２２０ｂ→熱交換エレメント２２０→給気用ファン２１１に至る給気通路を通り、室内側吹出口２５６から吹き出されダクトを介して室内に給気される。
（Ｃ）
先の実施の形態に係る全熱交換ユニット１００では、チタンアパタイトの触媒機能を活性化させるために紫外線ランプ１５を採用したが、これに代えて、ＬＥＤを採用してもよい。このようにすれば、省エネルギー、地球環境負荷の低減（ＬＥＤには水銀が使用されていないため）に貢献することができるとともに、製造コストを低く抑えることもできる。
（Ｄ）
先の実施の形態に係る全熱交換ユニット１００では、チタンアパタイトの触媒機能を活性化させるために紫外線ランプ１５を採用したが、この全熱交換ユニット１００が屋外または屋内の光が届く範囲内に設置される場合は、ケーシング１および蓋体３の少なくとも一方を透明にして屋外光および屋内光の少なくとも一方によりチタンアパタイトを活性化させてもよい。
（Ｅ）
先の実施の形態に係る全熱交換ユニット１００では、チタンアパタイトの触媒機能を活性化させるために紫外線ランプ１５を採用したが、これに代えて、ストリーマ放電器、グロー放電器、およびバリア放電器などを採用してもかまわない。このような放電器をこの全熱交換ユニット１００に配置することによってチタンアパタイトに殺菌作用を有するオゾンやエネルギーレベルの高いラジカル種などを供給することができる。したがって、この全熱交換ユニット１００は、殺菌効果を高めるとともに、チタンアパタイトの光触媒反応速度をも加速することができる。その結果、この熱交換ユニット１００は、屋外空気に浮遊する塵埃、菌、またはウィルスなどによる熱交換エレメントの汚染を、従来の熱交換ユニットよりも効果的に防ぐことができる。
さらに、全熱交換ユニット１００がこのようなプラズマ放電器を備える場合、全熱交換換気モードおよび通常換気モードに加えて、エアフィルタ清浄モードを用意してもよい。エアフィルタ清浄モードでは、ファン１０，１１の回転数が、送風量を極力抑えた状態になるように制御される。なお、プラズマ放電器は、このモードでのみ通電されるようにしてもよいし、常時通電されているようにしてもよい。このようにすれば、高濃度のラジカル種などがエアフィルタ１２ｂに供給されることになる。したがって、この全熱交換ユニット１００では、選択的かつ効率的にエアフィルタ１２ｂの清浄化を行うことができる。
（Ｆ）
先の実施の形態に係る全熱交換ユニット１００では、チタンアパタイトがポリプロピレン繊維の被覆部に埋め込まれるかたちで担持されていたが、チタンアパタイトは、ポリプロピレン繊維にコーティングされていてもよい。
（Ｇ）
先の実施の形態に係る全熱交換ユニット１００では、チタンアパタイトの担持体としてポリプロピレン繊維を採用したが、チタンアパタイトの担持体は、これに限られることはない。種々の合成樹脂繊維や天然繊維を採用することが可能である。
（Ｈ）
先の実施の形態に係る全熱交換ユニット１００では、チタンアパタイトがポリプロピレン繊維の被覆部に埋め込まれるかたちで担持されていたが、チタンアパタイトは、エアフィルタ１２ｂの片面または両面にコーティングされてもよい。
本発明に係る熱交換ユニットは、屋外空気に浮遊する塵埃、菌、またはウィルスなどによる熱交換エレメントの汚染を、従来の熱交換ユニットよりも効果的に防ぐことができ、空気調和機や空気清浄機などの用途にも適用できる。
本発明に係る全熱交換ユニットの内部構造を示す斜視図。 本発明に係る全熱交換ユニットの内部構造を示す上面図。 本発明に係る全熱交換ユニットの内部構造を示す側面図。 本発明に係る全熱交換ユニットの内部構造を示す分解斜視図。 仕切板の斜視図。 仕切板の斜視図。 熱交換エレメントの構造を示す斜視図。 変形例（Ｂ）に係る熱交換ユニットの内部構造を示す斜視図。 変形例（Ｂ）に係る熱交換エレメントの構造を示す斜視図。
符号の説明
８ 排気通路（室内空気排出路）
９ 給気通路（室外空気供給路）
１０，１１，２１０，２１１ ファン（空気配送部）
１２，２２０ 熱交換エレメント
１２ｂ，２２０ｂ エアフィルタ（第１空気清浄部材、第２空気清浄部材）
１５ 紫外線ランプ（光触媒機能活性化部）
１００，２００ 全熱交換ユニット（熱交換ユニット）
ＥＢ 電装品箱（運転切換部）
ＥＡ 排気
ＳＡ 給気

Claims (6)

  1. 室内空気を排気（ＥＡ）として室外へ排出するための室内空気排出路（８）と、
    室外空気を給気（ＳＡ）として室内へ供給するための室外空気供給路（９）と、
    前記室内空気排出路（８）および前記室外空気供給路（９）に通ずる、前記排気（ＥＡ）と前記給気（ＳＡ）との間で顕熱および潜熱のうち少なくとも前記顕熱を交換させるための熱交換エレメント（１２，２２０）と、
    前記熱交換エレメント（１２，２２０）の給気流れ方向上流側に設けられ、光触媒機能を有するアパタイトを担持する第１空気清浄部材（１２ｂ，２２０ｂ）と、
    を備える、熱交換ユニット（１００，２００）。
  2. 前記熱交換エレメント（１２，２２０）の排気流れ方向上流側に設けられ、前記光触媒機能を有するアパタイトを担持する第２空気清浄部材（１２ｂ，２２０ｂ）をさらに備える、
    請求項１に記載の熱交換ユニット（１００，２００）。
  3. 前記アパタイトの前記光触媒機能を活性化させる光触媒機能活性化部（１５）をさらに備える、
    請求項１または２に記載の熱交換ユニット（１００，２００）。
  4. 前記光触媒機能活性化部（１５）は、前記光触媒機能を有するアパタイトに所定の波長領域の光を照射する、
    請求項３に記載の熱交換ユニット（１００，２００）。
  5. 前記光触媒機能活性化部は、前記空気清浄部材（１２ｂ，２２０ｂ）の空気流れ方向上流側に設けられ、前記光触媒機能を有するアパタイトに活性種を供給する、
    請求項３に記載の熱交換ユニット（１００，２００）。
  6. 前記空気を配送する空気配送部（１０，１１，２１０，２１１）と、
    前記空気配送部（１０，１１，２１０，２１１）の運転状態を切り換える運転切換部（ＥＢ）と、
    をさらに備える、
    請求項５に記載の熱交換ユニット（１００，２００）。
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