JP2014016074A - 空気清浄装置、放熱デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、金属板と金属板を貫通する部材とを十分に密着させることができる空気清浄装置、及び放熱デバイスを提供することを目的とする。
【解決手段】本願の発明に係る空気清浄装置は、第１貫通穴３０ａと該第１貫通穴３０ａを囲むように形成された複数の第２貫通穴３０ｂを有し、表面に脱臭触媒が形成された金属板３０と、該第１貫通穴３０ａを貫通し、該金属板３０を保持する、該金属板３０を加熱するための棒状のヒータ３２と、該金属板３０に風を当てる送風機１６とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば住宅、事務所、又は工場などで用いられる空気清浄装置、及び放熱デバイスに関する。

特許文献１には、金属板（圧入フィン）の貫通穴にヒートパイプ等の伝熱管を圧入することが開示されている。この圧入により金属板の貫通穴は拡径し、金属板が伝熱管に固定される。そして伝熱管の熱が繰り返し金属板に伝わることで、金属板と伝熱管は熱膨張と熱収縮を繰り返す。

実開平０５−０９０１７２

空気清浄装置では、表面に触媒を形成した金属板に棒状のヒータを貫通させて、そのヒータにより金属板を加熱し触媒を活性化することがある。ヒータにより効率よく金属板を加熱するためには金属板とヒータが密着していることが重要である。空気清浄装置以外にも、放熱デバイスでは金属板に棒状の放熱体を貫通させて、放熱体から金属板へ熱を伝導させることがある。

上述の空気清浄装置では、金属板とヒータの線膨張係数が異なるため、ヒータの加熱と冷却を繰り返すうちに金属板とヒータの接触状態が変化し、金属板とヒータの密着度が低下してくる問題があった。

上述の放熱デバイスでは、金属板と放熱体の線膨張係数が異なるため、長期間の使用により金属板と放熱体の接触状態が変化し、金属板と放熱体の密着度が低下してくる問題があった。特許文献１に開示のように金属板にヒータ等を圧入するだけではこれらの問題を回避できなかった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、金属板と金属板を貫通する部材とを十分に密着させることができる空気清浄装置、及び放熱デバイスを提供することを目的とする。

本願の発明に係る空気清浄装置は、第１貫通穴と該第１貫通穴を囲むように形成された複数の第２貫通穴を有し、表面に脱臭触媒が形成された金属板と、該第１貫通穴を貫通し、該金属板を保持する、該金属板を加熱するための棒状のヒータと、該金属板に風を当てる送風機と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、金属板に設けた貫通穴により金属板の弾性を高めることができるので、金属板と金属板を貫通する部材とを十分に密着させることができる。

本発明の実施の形態１に係る空気清浄装置の断面図である。 本発明の実施の形態１に係る空気清浄ユニットの斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る金属板の平面図である。 ヒートサイクルにより第１貫通穴の大きさ（径）が増大することを示すグラフである。 第２貫通穴を形成したことにより金属板とヒータの接触を維持できることを示すグラフである。 本発明の実施の形態１に係る金属板の変形例を示す平面図である。 本発明の実施の形態１に係る金属板の他の変形例を示す平面図である。 本発明の実施の形態１に係る金属板の他の変形例を示す平面図である。 本発明の実施の形態２に係る金属板の平面図である。 本発明の実施の形態２に係る金属板の変形例を示す平面図である。 本発明の実施の形態３に係る金属板の平面図である。 本発明の実施の形態４に係る金属板の平面図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る空気清浄装置の断面図である。空気清浄装置１０は、吸気用グリル１２を備えている。吸気用グリル１２は、油等のミストや臭気成分（以後臭気物質という）が発生する台所の調理場などに備え付けられるものである。吸気用グリル１２には筐体１４が固定されている。筐体１４の中には送風機１６が収容されている。送風機１６は、モータ１６ａとモータ１６ａにより駆動されるフィン１６ｂを備えている。送風機１６の送風先には、風路切り替えダンパー１８がある。風路切り替えダンパー１８は筐体１４に固定されている。

風路切り替えダンパー１８は送風機１６から送風された空気を屋外に排気するか屋内に循環させるかを切り替えるものである。空気を屋外に排気するために筐体１４には排気口２２が設けられている。空気を屋内に循環させるために筐体１４の中に循環経路２４が設けられている。循環経路２４には空気清浄ユニット２６が収容されている。

空気清浄ユニット２６は、金属板３０とヒータ３２を備えている。ヒータ３２としてセラミックヒーター、タンタル、ニクロム、又はタングステンからなる発熱体やＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ヒータを用いるのが好ましい。送風機１６、風路切り替えダンパー１８、及びヒータ３２は制御部３４により制御される。

図２は、本発明の実施の形態１に係る空気清浄ユニットの斜視図である。空気清浄ユニット２６は８枚の金属板３０を備えている。金属板３０は、例えば常温熱伝導率が２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上のアルミニウム、銅、アルミニウム合金、又は銅合金などの表面に脱臭触媒を備えたものである。脱臭触媒は、例えば酸化マンガン、酸化セリウム、白金、銀、パラジウム、ルテニウム、クロム、コバルト、又はこれらの化合物と、耐熱性のバインダーとから構成されている。脱臭触媒は臭気物質を吸着し酸化分解する脱臭剤として機能する。

ここで金属板３０について説明する。図３は、本発明の実施の形態１に係る金属板の平面図である。金属板３０には第１貫通穴３０ａが形成されている。第１貫通穴３０ａの形状は円形となっている。この第１貫通穴３０ａを囲むように複数の第２貫通穴３０ｂが形成されている。第２貫通穴３０ｂは、金属板３０毎に４箇所ずつ放射状に形成されている。

図２の説明に戻る。第１貫通穴３０ａには棒状のヒータ３２が貫通している。ヒータ３２は第１貫通穴３０ａを貫通しつつ、金属板３０を保持している。ヒータ３２は金属板３０を加熱するものである。

次いで、本発明の実施の形態１に係る空気清浄装置１０の動作について説明する。二酸化炭素が発生しないＩＨクッキングヒーター等の電磁調理器やハロゲンヒーター等の電気加熱器具を使用する場合は空気を屋内に循環させる。その場合、送風機１６により金属板３０に風を当てる。そして、金属板３０の表面の脱臭触媒が空気中の臭気物質を吸着して空気を清浄化する。

ところで、空気循環時間が増えると、脱臭触媒による臭気物質の酸化機能が弱まり金属板３０による臭気物質の吸着能力が低下してくる。金属板３０による臭気物質の吸着能力を再生するために、金属板３０に吸着した臭気物質を除去する処理（以後再生処理という）を行う。再生処理は、屋外排気中又は送風機停止中に、ヒータ３２により金属板３０を加熱する処理である。このとき、脱臭触媒が例えば６０℃〜３００℃まで加熱されるようにする。金属板３０を加熱すると脱臭触媒の作用が活性化され脱臭触媒表面に付着していた未反応の臭気物質などを除去できる。よって、金属板３０への臭気物質の吸着量を回復させることができる。

上記の再生処理を一定間隔で繰り返すといわゆるヒートサイクル状態となる。そうすると、ヒータ３２と金属板３０の線膨張係数の違いから例えば金属板の貫通穴の形状が変形するなどして、ヒータ３２と金属板３０の密着度が低下したり、ヒータ３２と金属板３０の接触面積が低下したりする。図４は、ヒートサイクルにより第１貫通穴３０ａの大きさ（径）が増大することを示すグラフである。ヒータ３２と金属板３０の密着度や接触面積が低下すると再生処理時に金属板を十分に加熱できない問題があった。

ところが、本発明の実施の形態１に係る空気清浄装置によれば、金属板３０に第２貫通穴３０ｂが形成されているので、ヒートサイクル状態においてヒータ３２の拡径に応じて金属板３０が弾性変形する。このように金属板３０にばね性を持たせることができるので、ヒータ３２と金属板３０の接触面積を一定に保つことが可能となる。図５は、第２貫通穴を形成したことにより金属板とヒータの接触を維持できることを示すグラフである。この図から分かるように、第２貫通穴３０ｂを形成することで金属板３０（特に第１貫通穴３０ａ）の形状の経時変化を抑制できるので再生処理時に金属板３０を十分に加熱することができる。

図６は、本発明の実施の形態１に係る金属板の変形例を示す平面図である。この金属板４０は、第１貫通穴４０ａを環状に囲む複数の第２貫通穴４０ｂを有している。図７は、本発明の実施の形態１に係る金属板の他の変形例を示す平面図である。金属板５０は、第１貫通穴５０ａを囲む複数の第２貫通穴５０ｂと、第２貫通穴５０ｂを囲む第２貫通穴５０ｃを有している。図８は、本発明の実施の形態１に係る金属板の他の変形例を示す平面図である。金属板６０は、第１貫通穴６０ａを囲む環状の複数の第２貫通穴６０ｂと、第２貫通穴６０ｂを囲む環状の第２貫通穴６０ｃを有している。図７、８に示すように第２貫通穴を２重に設けると、金属板３０内の応力を略均一にできるので繰り返し使用による金属板３０の変形を抑制できる。

図６−８を参照して説明したとおり、第２貫通穴の形状や配置は、複数の第２貫通穴が第１貫通穴を中心とする複数（又は単数）の円に沿って離散的に形成されていれば特に限定されない。その他、本発明の特徴を失わない範囲において、様々な変形が可能である。例えば、金属板の表面には、脱臭剤を形成してもよいし脱臭触媒と脱臭剤を両方形成してもよい。

実施の形態２．
図９は、本発明の実施の形態２に係る金属板の平面図である。以後、実施の形態１との相違点を中心に説明する。金属板７０の複数の第２貫通穴７０ｂは第１貫通穴７０ａを囲み、複数の第２貫通穴７０ｃは複数の第２貫通穴７０ｂを囲んでいる。これらの複数の第２貫通穴７０ｂ、７０ｃは、第１貫通穴７０ａから離れるほど、第１貫通穴７０ａに向かう方向の長さが短くなっている。つまり、第１貫通穴７０ａに近い第２貫通穴７０ｂは、第１貫通穴７０ａに向かう方向の長さがＬ１である。第２貫通穴７０ｂより第１貫通穴７０ａから離れた第２貫通穴７０ｃは、第１貫通穴７０ａに向かう方向の長さがＬ２である。そして、Ｌ２はＬ１より短くなっている。

ヒートサイクル状態においては、金属板７０のうち第１貫通穴７０ａの近傍で応力が高くなり第１貫通穴７０ａから離れた部分では応力が低くなる傾向がある。そこで、第１貫通穴７０ａ近傍で大きな第２貫通穴７０ｂを形成することで大幅に応力を低減し、第１貫通穴７０ａから離れた部分では小さな第２貫通穴７０ｃを形成することで小幅に応力を低減することで、金属板７０内の応力を略均等にできる。

図１０は、本発明の実施の形態２に係る金属板の変形例を示す平面図である。金属板８０の複数の第２貫通穴８０ｂ、８０ｃは、第１貫通穴９０ａから離れるほど、第１貫通穴８０ａに向かう方向の長さが短くなっている。これにより上述の効果を得ることができる。

実施の形態３．
図１１は、本発明の実施の形態３に係る金属板の平面図である。以後、実施の形態１との相違点を中心に説明する。ここまでの説明と同様、金属板９０における第１貫通穴９０ａ以外の貫通穴は第２貫通穴である。金属板９０の複数の第２貫通穴は、第１貫通穴９０ａを中心とする１つの円上に形成された第３貫通穴９０ｂと第３貫通穴９０ｂと隣接する第４貫通穴９０ｃを有している。そして、第３貫通穴９０ｂと第４貫通穴９０ｃの間からみて第１貫通穴９０ａと反対の方向には、複数の第２貫通穴の１つの貫通穴９０ｄが形成されている。

本発明の実施の形態３に係る金属板９０によれば、金属板９０中に第２貫通穴が偏りなく形成されているので、金属板９０内の応力を略均一化し経年劣化による金属板９０の変形を抑制できる。よって、ヒータと金属板の接触を維持できる。

実施の形態４．
図１２は、本発明の実施の形態４に係る金属板の平面図である。以後、実施の形態１との相違点を中心に説明する。金属板１００の複数の第２貫通穴は、第１貫通穴１００ａを中心とする１つの円上に大型貫通穴１００ｂと小型貫通穴１００ｃを交互に備えている。そして、小型貫通穴１００ｃは大型貫通穴１００ｂの間に複数形成されている。

本発明の実施の形態４に係る金属板１００によれば、大型貫通穴１００ｂの間に小型貫通穴１００ｃを形成したので、第１貫通穴１００ａはほぼ完全に第２貫通穴に囲まれる。よって、第１貫通穴１００ａから見てどの方向にもほぼ等しい弾性力が発生するので金属板１００内の応力を略均一化できる。そのため、経年劣化による金属板の変形を抑制しヒータと金属板の接触を維持できる。

なお、本発明の全ての実施の形態において、ヒータは金属板の貫通穴に挿入されてもよいし、圧入されてもよい。

ところで、実施の形態１〜４では空気清浄装置について述べてきたが、これらの実施の形態の特徴は放熱デバイスにも応用可能である。放熱デバイスは、金属板と金属板を貫通する棒状の部材である放熱体を有する。放熱体の熱は金属板に伝導され外部へ放出される。このような放熱デバイスにおいて、金属板に第２貫通穴を設けることで、金属板と放熱体の密着度を維持できる。なお、放熱デバイスでは、ヒータに代えて、ヒートパイプを用いることがある。

１０ 空気清浄装置、 １２ 吸気用グリル、 １４ 筐体、 １６ 送風機、 １８ 風路切り替えダンパー、 ２２ 排気口、 ２４ 循環経路、 ２６ 空気清浄ユニット、 ３０ 金属板、 ３０ａ 第１貫通穴、 ３０ｂ 第２貫通穴、 ３２ ヒータ、 ３４ 制御部

Claims (12)

1. 第１貫通穴と前記第１貫通穴を囲むように形成された複数の第２貫通穴を有し、表面に脱臭触媒が形成された金属板と、
   前記第１貫通穴を貫通し、前記金属板を保持する、前記金属板を加熱するための棒状のヒータと、
   前記金属板に風を当てる送風機と、を備えたことを特徴とする空気清浄装置。
2. 前記複数の第２貫通穴は、前記第１貫通穴を中心とする複数の円に沿って離散的に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の空気清浄装置。
3. 前記複数の第２貫通穴は、前記第１貫通穴から離れるほど、前記第１貫通穴に向かう方向の長さが短くなることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気清浄装置。
4. 前記複数の第２貫通穴は、前記第１貫通穴を中心とする１つの円上に形成された第３貫通穴と前記第３貫通穴と隣接する第４貫通穴を有し、
   前記第３貫通穴と前記第４貫通穴の間からみて前記第１貫通穴と反対の方向には、前記複数の第２貫通穴の１つの貫通穴が形成されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の空気清浄装置。
5. 前記複数の第２貫通穴は、前記第１貫通穴を中心とする１つの円上に大型貫通穴と小型貫通穴を交互に備えたことを特徴とする１乃至３いずれか１項に記載の空気清浄装置。
6. 前記小型貫通穴は、前記大型貫通穴の間に複数形成されたことを特徴とする請求項５に記載の空気清浄装置。
7. 第１貫通穴と前記第１貫通穴を囲むように形成された複数の第２貫通穴を有する金属板と、
   前記第１貫通穴を貫通し、前記金属板を保持する、前記金属板に熱を伝導する棒状の放熱体と、を備えたことを特徴とする放熱デバイス。
8. 前記複数の第２貫通穴は、前記第１貫通穴を中心とする複数の円に沿って離散的に形成されたことを特徴とする請求項７に記載の放熱デバイス。
9. 前記複数の第２貫通穴は、前記第１貫通穴から離れるほど、前記第１貫通穴に向かう方向の長さが短くなることを特徴とする請求項７又は８に記載の放熱デバイス。
10. 前記複数の第２貫通穴は、前記第１貫通穴を中心とする１つの円上に形成された第３貫通穴と前記第３貫通穴と隣接する第４貫通穴を有し、
    前記第３貫通穴と前記第４貫通穴の間からみて前記第１貫通穴と反対の方向には、前記複数の第２貫通穴の１つの貫通穴が形成されたことを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の放熱デバイス。
11. 前記複数の第２貫通穴は、前記第１貫通穴を中心とする１つの円上に大型貫通穴と小型貫通穴を交互に備えたことを特徴とする７乃至９いずれか１項に記載の放熱デバイス。
12. 前記小型貫通穴は、前記大型貫通穴の間に複数形成されたことを特徴とする請求項１１に記載の放熱デバイス。

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