(57)【要約】  【課題】  吸着力を向上させることによって脱臭性能および抗菌性能を向上させるようにし、且つ暗所においても脱臭性能および抗菌性能を有する家庭用または自動車用の空気調和機、冷蔵庫等の放熱・冷却のための熱交換フィンを備えた熱交換器を提供する。  【解決手段】  熱交換フィン3aの表面に、アパタイト（カルシウムヒドロキシアパタイト：リン酸カルシウムの一種）のカルシウムの一部をチタンに置き換えてなる１重量％〜５重量％のチタンアパタイト６を、有機系のバインダ７に混入したチタンアパタイト層10をコーティングした。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換フィンの表面に、アパタイト（カルシウムヒドロキシアパタイト：リン酸カルシウムの一種）のカルシウムの一部をチタンに置き換えてなる１重量％〜５重量％のチタンアパタイトを、有機系のバインダに混入したチタンアパタイト層をコーティングしてなることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
熱交換フィンの表面に、アパタイト（カルシウムヒドロキシアパタイト：リン酸カルシウムの一種）のカルシウムの一部をチタンに置き換えてなる１重量％〜５重量％のチタンアパタイトを有機系のバインダに混入し、更に抗菌剤を添加したチタンアパタイト層をコーティングしてなることを特徴とする熱交換器。
【請求項３】
熱交換フィンの表面に、アパタイト（カルシウムヒドロキシアパタイト：リン酸カルシウムの一種）のカルシウムの一部をチタンに置き換えてなる１重量％〜５重量％のチタンアパタイトを有機系のバインダに混入し、更に防カビ剤を添加したチタンアパタイト層をコーティングしてなることを特徴とする熱交換器。
【請求項４】
熱交換フィンの表面に、アパタイト（カルシウムヒドロキシアパタイト：リン酸カルシウムの一種）のカルシウムの一部をチタンに置き換えてなる１重量％〜５重量％のチタンアパタイトを有機系のバインダに混入し、更に抗菌剤および防カビ剤を添加したチタンアパタイト層をコーティングしてなることを特徴とする熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、家庭用または自動車用の空気調和機、冷蔵庫等の放熱・冷却のための熱交換フィンを備えた熱交換器に係わり、より詳細には、脱臭性能および抗菌性能を向上させたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の脱臭機能付き熱交換器として、熱交換器を構成している熱交換フィン表面に常温酸化触媒を、または常温酸化触媒と吸着剤をバインダを用いて塗布し、かつ該熱交換器の上流部もしくは下流部の流路の一部に、自然光もしくは室内光を導入して該熱交換器の表面に照射するように光透過窓を配設してなるものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
しかしながら、上記構成でなる脱臭機能付き熱交換器においては、バインダとして無機系のものを使用しているためシリカ臭があり、例えば家庭用の空気調和機に用いられた場合、運転時には熱交換器からセメント臭が発生してしまうという問題を有していた。
また、バインダに常温酸化触媒もしくは吸着剤が分散配置されていることから、光を照射しても臭い成分を効率よく分解できないという問題点や、暗所における脱臭作用および抗菌作用が期待できないという問題点があった。
【０００４】
また、上記問題点に対応して、親水性、脱臭性を有し、且つシリカ臭の発生がないようにするため、熱交換フィン表面を、酸化チタン粒子の表面に微細な細孔を有する光触媒として不活性なセラミック膜をコーティングした光触媒粒子と、親水性を有する有機系のバインダでコーティングしてなる光触媒熱交換器がある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
しかしながら、上記構成でなる光触媒熱交換器においては、臭い成分が酸化チタンで酸化還元される際、前記セラミック膜がコーティングされている構成であることから、光が前記酸化チタン粒子まで届きにくくなるため臭い成分の分解性能が低下し、充分な脱臭性能が得られないという問題を有していた。
また、暗所における脱臭作用および抗菌作用が期待できないという問題点があった。
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２９６９９２号公報（第１頁〜第５頁、第１図〜第９図）
【特許文献２】特開２００２−７１２９７号公報（第１頁〜第６頁、第１図〜第４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記の問題点に鑑み、吸着力を向上させることによって脱臭性能および抗菌性能を向上させるようにし、且つ暗所においても脱臭性能および抗菌性能を有する家庭用または自動車用の空気調和機、冷蔵庫等の放熱・冷却のための熱交換フィンを備えた熱交換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するため、熱交換フィンの表面に、アパタイト（カルシウムヒドロキシアパタイト：リン酸カルシウムの一種）のカルシウムの一部をチタンに置き換えてなる１重量％〜５重量％のチタンアパタイトを、有機系のバインダに混入したチタンアパタイト層をコーティングしてなる構成となっている。
【０００９】
また、熱交換フィンの表面に、アパタイト（カルシウムヒドロキシアパタイト：リン酸カルシウムの一種）のカルシウムの一部をチタンに置き換えてなる１重量％〜５重量％のチタンアパタイトを有機系のバインダに混入し、更に抗菌剤を添加したチタンアパタイト層をコーティングしてなる構成となっている。
【００１０】
また、熱交換フィンの表面に、アパタイト（カルシウムヒドロキシアパタイト：リン酸カルシウムの一種）のカルシウムの一部をチタンに置き換えてなる１重量％〜５重量％のチタンアパタイトを有機系のバインダに混入し、更に防カビ剤を添加したチタンアパタイト層をコーティングしてなる構成となっている。
【００１１】
更に、熱交換フィンの表面に、アパタイト（カルシウムヒドロキシアパタイト：リン酸カルシウムの一種）のカルシウムの一部をチタンに置き換えてなる１重量％〜５重量％のチタンアパタイトを有機系のバインダに混入し、更に抗菌剤および防カビ剤を添加したチタンアパタイト層をコーティングしてなる構成となっている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、熱交換フィンの表面に、アパタイト（カルシウムヒドロキシアパタイト：リン酸カルシウムの一種）のカルシウムの一部をチタンに置き換えてなる１重量％〜５重量％のチタンアパタイトを、有機系のバインダに混入したチタンアパタイト層をコーティングしたので、脱臭性能および抗菌性能を向上させることができるようになり、更に、暗所においても脱臭性能および抗菌性能を有する家庭用または自動車用の空気調和機、冷蔵庫等の放熱・冷却のための熱交換フィンを備えた熱交換器となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいた実施例として詳細に説明する。
図１は本発明による熱交換器を用いた家庭用の空気調和機の一実施例を示す断面図である。図２は本発明による熱交換器を用いた家庭用の空気調和機の他の実施例を示す断面図である。図３は本発明による熱交換器の熱交換フィンの要部断面図である。図４は暗所抗菌性の比較（大腸菌）を示す図である。図５は添加率と抗菌性能と価格を示す図である。図６はバインダの親水性を示す図である。図７は添加率と光触媒活性の関係を示す図である。
【００１４】
本発明における熱交換器は、図１および図２で示すような家庭用の空気調和機に用いられた場合に基づいて説明する。前記空気調和機は、吸込口１と吹出口２とを結ぶ空気通路に、本発明による熱交換器３と、前記吸込口１から吸い込まれ前記熱交換器３で熱交換された空気を前記吹出口２に送出する送風ファン４とが設けられた構成になっている。
【００１５】
前記熱交換器３は、等間隔で平行に並べられた多数の熱交換フィン3aに、冷媒が流通する伝熱管3bを直交させた構成となっており、とくに前記熱交換フィン3aに臭気が生じたり雑菌が付着してしまった場合、この臭気や雑菌が吹出空気といっしょに前記吹出口２から吹き出されることになって、被空気調和室のユーザに対して不快感を与えてしまうという問題があった。
【実施例１】
【００１６】
そこで、本発明による熱交換器３は、特開平１０−２４４１６６号公報に材料が開示されているように、アパタイト（カルシウムヒドロキシアパタイト：リン酸カルシウムの一種）のカルシウムの一部をチタンに置き換えることによって吸着力を高め、脱臭性能および抗菌性能を向上させることができるようにし、また、チタンアパタイト６の暗所での抗菌性を利用することにより、暗所においても抗菌・防カビ効果を発揮するように構成している。
【００１７】
すなわち、図３で示すように、アルミ板のように熱伝導性を有する金属材料からなる前記熱交換フィン3aの表面に、アパタイト（カルシウムヒドロキシアパタイト：リン酸カルシウムの一種）のカルシウムの一部をチタンに置き換えてなる１重量％〜５重量％の光触媒作用を有するチタンアパタイト６を、ポリビニルアルコールからなる有機系のバインダ７に混入し、更に、例えばハロゲン系の抗菌剤８と、ベンズイミダゾール系の化合物およびチアゾリン系の化合物からなる防カビ剤９とを添加したチタンアパタイト層10をコーティングしている。
【００１８】
これにより、前記チタンアパタイト層10をなすチタンアパタイト６の優れた吸着性能および暗所抗菌性を利用して、優れた吸着性能によって雑菌やカビを効果的に吸着・捕捉できるようにし、光の当りにくい前記熱交換フィン3aの表面においても効果的な抗菌・防カビ機能を得ることができるようになっている。
【００１９】
また、例えば図１で示す前記吸込口１から光が透過する構造にすることにより、蛍光灯や自然光に含まれる４００ｎｍ以下の波長領域の光を採り入れて、前記チタンアパタイト６の光触媒機能により吸着・捕捉した雑菌やカビを分解する機能を得て、更に抗菌・防カビ機能を高めることができるようになる。
【実施例２】
【００２０】
または、図２で示すように、前記熱交換器３の近傍に紫外線を放射する紫外線ランプ11を設けることによって、前記チタンアパタイト６の光触媒機能によって吸着・捕捉した雑菌やカビを更に効果的に分解する機能を得るようにして、抗菌・防カビ機能を大幅に向上させることができるようになる。
【００２１】
前記紫外線ランプ11は、４００ｎｍ以下の波長領域の紫外線を放射すると共に、前記紫外線ランプ11の近傍には反射板12が設けられており、同反射板12によって、前記紫外線ランプ11から放射する紫外線を前記チタンアパタイト６に効率よく照射し、更に室内機の外部に紫外光が漏洩しないように構成されている。
【００２２】
以上のような構成により、従来技術のように吸着剤と酸化チタンとを組み合わた場合に比較して、とくに、光触媒作用を有する前記チタンアパタイト６の優れた吸着力によって雑菌やカビを効果的に吸着・捕捉できるようになる。
【００２３】
ここで、前記熱交換フィン3aの表面に形成された前記光触媒のコーティングに対する各種の実験結果について詳細に説明する。
【００２４】
前記熱交換フィン3aは、脱脂および水洗いされたアルミ板（例えば、材質：３１０２、質別：Ｈ２６、厚さ：０．１ｍｍ）を用いる。
【００２５】
前記チタンアパタイト６は、光触媒作用を有する同チタンアパタイト６の粉末を固形残分比１．３重量％、防カビ剤としてベンズイミダゾール系化合物およびチアゾリン系化合物などを固形残分比３．７５重量％、有機系抗菌剤としてハロゲン系抗菌剤を固形残分比１．０重量％、バインダ７として有機系のバインダ７であるポリビニルアルコールを用いる。
【００２６】
そして、まず下地処理として耐食性被覆としてクロメート処理、またはノンクロメート処理層を設け、２４０℃で約２０秒間加熱乾燥させた後、上述したチタンアパタイト６と抗菌剤８とを、もしくは前記チタンアパタイト６と前記抗菌剤８と前記防カビ剤９とを、親水性を有する有機系のバインダ７と共に前記チタンアパタイト層10として前記熱交換フィン3aの表面にコーティングし、２４０℃で約２０秒間加熱乾燥させ、前記熱交換フィン3aの表面に厚さ１μｍの光触媒被覆を形成する。
【００２７】
実験１として、前記熱交換フィン3aにおける抗菌性および防カビ性に関する評価実験の説明をする。
抗菌性については、ガラスシャーレに各試料を入れて、大腸菌（２×１０の５乗個／ｍｌ）を試料上に滴下して３５℃の恒温槽（暗所）に２４時間放置した後の大腸菌の量を測定することによって行った。光触媒作用を有する前記チタンアパタイト層10をコーティングしていない試料では、図４で示すように、大腸菌が約２×１０の５乗個／ｍｌと増減なしに対し、前記チタンアパタイト層10をコーティングした本発明の熱交換フィン3aでは、約２００個／ｍｌにまで減少していることが認められた。
これにより、前記チタンアパタイト層10をコーティングした本発明の熱交換フィン3aは、光の届かない暗所においても優れた抗菌性能を有していると評価できる。
【００２８】
防カビ性については、前記チタンアパタイト６の添加率を夫々１．３重量％、２．６重量％および３．９重量％とした試料に対し、シャーレに無機寒天培地を流し込み、培地個化後、培地上に試料を設置し、試験体および培地にカビを散布し、２８℃、湿度９５％以上の場所に７日間培養した後のカビ・藻の発生程度を目視により判定した。その結果、図５で示すように、防カビ剤単体ではカビの菌糸が認められたが、前記チタンアパタイト６の添加率が１．３重量％〜３．９重量％の何れにおいても、本発明における熱交換フィン3aの表面には肉眼でのカビの菌糸は認められなかった。
これにより、前記チタンアパタイト層10をコーティングした本発明の熱交換フィン3aは、前記チタンアパタイト層10をなすチタンアパタイト６の吸着性能と、前記抗菌剤８・前記防カビ剤９との相乗効果によって、同抗菌剤８および同防カビ剤９が夫々単体で用いられるよりも高い効果が得られると評価できる。
【００２９】
次に実験２として、親水性の測定に関する評価実験の説明をする。
親水性については、前記チタンアパタイト６の添加率を１．３重量％〜１０重量％まで変えてコーティングした前記熱交換フィン3aの表面に、純粋を１μｌ滴下して接触角を測定した。測定結果は、図６で示すように、前記バインダ７の固形残分に対して、前記チタンアパタイト６の添加率が１．３重量％〜３．９重量％の間では水滴接触角が１０度以下であって親水性は良好である。なお、水滴接触角は１５度〜２０度を境に親水性が阻害される。前記チタンアパタイト６を３．９重量％以上添加した場合は、添加率が５．０重量％〜８．０重量％を境に熱交換器の性能に必要な親水性を阻害することが示された。
これにより、前記チタンアパタイト６の添加率は、１重量％〜５重量％とするのが望ましいと評価できる。
【００３０】
次に実験３として、臭気性能に関する評価実験の説明をする。
臭気性能については、前記チタンアパタイト６を添加してコーティングした前記熱交換フィン3aと、前記チタンアパタイト６を添加していない前記熱交換フィン3aとについて、パネラーにより同熱交換フィン3aに息を吹きかけた後の官能評価を行った。
これにより、前記チタンアパタイト６を添加していない前記熱交換フィン3aに対し、本発明による前記チタンアパタイト６を添加したチタンアパタイト層10としてコーティングした前記熱交換フィン3aは、同等以上の脱臭力があることを確認できた。
【００３１】
次に実験４として、脱臭性に関する評価実験の説明をする。
脱臭性については、前記チタンアパタイト６を添加したチタンアパタイト層10としてコーティングした前記熱交換フィン3aを有する熱交換器を備えた空気調和機と、前記チタンアパタイト６を添加していない前記熱交換フィン3aを有する熱交換器を備えた空気調和機とを、高さ１ｍ、幅１．５ｍ、奥行１ｍの密閉容器（１２ｐｐｍのアセトアルデヒドを充填）内に設置してアセトアルデヒド濃度を測定した。その結果、前記チタンアパタイト６を添加しない熱交換器を搭載した空気調和機の室内機では、１時間後のアセトアルデヒド濃度は８ｐｐｍであった。これに対し、本発明による前記チタンアパタイト６を添加している熱交換フィンを備えた熱交換器を搭載した空気調和機の室内機では、１時間後のアセトアルデヒド濃度は４ｐｐｍであった。
これにより、本発明による前記チタンアパタイト６を混入したチタンアパタイト層10としてコーティングした前記熱交換フィン3aは、従来の前記チタンアパタイト６を添加していない熱交換フィンに対し、同等以上の性能を有していることが確認できた。
【００３２】
次に実験５として、吸着力に関する評価実験の説明をする。
吸着力については、従来技術における酸化チタンと、本発明における前記チタンアパタイト６の吸着力を夫々測定した。測定の条件として、アルプミン（タンパク質）の水溶液中に酸化チタンおよび前記チタンアパタイト６を一定時間浸漬し、洗浄した各試料を暗所に保管し、この保管２４時間後に吸着したアルプミンをニンヒドリン指示薬により発色させて吸着力を評価した。
これにより、本発明における前記チタンアパタイト６の吸着力は、従来技術における酸化チタンの吸着力よりも優れた吸着力をもつことが確認できた。
【００３３】
次に実験６として、光触媒活性に関する評価実験の説明をする。
光触媒活性については、図７によって親水性塗料に対する前記チタンアパタイト６の添加率（１．３重量％、２．６重量％、３．９重量％）の違いによる光触媒活性を示す。光触媒活性を示す炭酸ガス濃度を測定した。
これにより、前記チタンアパタイト６の添加率１．３重量％〜３．９重量％の間では、炭酸ガス濃度すなわち光触媒活性が１５％以内の差であり、光触媒活性すなわち酸化分解能力に差はないことが確認できた。
【００３４】
これらの評価実験により、抗菌・防カビ効果と親水性を阻害しない前記チタンアパタイト６の添加率との兼ね合いとを総合的に判断し、前記バインダ７に対する前記チタンアパタイト６の添加率は１重量％〜５重量％（バインダの固形残分比）が好ましいことがわかる。
なお、本発明の実施例に用いた有機系の前記バインダ７はポリビニルアルコールに限ることなく、またはアクリル酸、ビニルアルコールを重合単位として含む重合体、もしくはそれらに混合しコーティングしたものでもよい。
【００３５】
以上説明したように、光触媒作用を有する前記チタンアパタイト６を前記バインダ７に混入し、更に前記抗菌剤８および、または前記防カビ剤９を添加してなる前記チタンアパタイト層10をコーティングした前記熱交換フィン3aの表面に、雑菌やカビを前記チタンアパタイト６の優れた吸着力によって効果的に捕捉できるようになる。
【００３６】
前記チタンアパタイト６は、吸着力のある同チタンアパタイト６のカルシウムの一部をチタンに置き換えているため、同チタンアパタイト６の吸着力で捕捉した雑菌などを直接チタン原子に効率よく接触させることが可能となる。また、従来技術における酸化チタンと異なり、前記チタンアパタイト６は紫外線が照射されていない暗所においても吸着した雑菌を不活性化することが可能である。
【００３７】
また、カビに対しては前記防カビ剤９と前記チタンアパタイト６との吸着性の相乗効果によってカビの発育を抑えることが可能である。更に、紫外線を照射することで、チタン原子にラジカルが生成され、捕捉した雑菌などを酸化分解することが可能である．
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明による熱交換器を用いた家庭用の空気調和機の一実施例を示す断面図である。
【図２】本発明による熱交換器を用いた家庭用の空気調和機の他の実施例を示す断面図である。
【図３】本発明による熱交換器の熱交換フィンの要部断面図である。
【図４】暗所抗菌性の比較（大腸菌）を示す図である。
【図５】添加率と抗菌性能と価格を示す図である。
【図６】バインダの親水性を示す図である。
【図７】添加率と光触媒活性の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  吸込口
２  吹出口
３  熱交換器
3a  熱交換フィン
3b  伝熱管
４  プライマ処理層
５  送風ファン
６  チタンアパタイト
７  バインダ
８  抗菌剤
９  防カビ剤
10  チタンアパタイト層
11  紫外線ランプ
12  反射板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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