(57)【要約】【課題】熱交換の効率を向上させることで、熱交換器を小型化すること、或いは大きな熱量の熱交換を実現できる熱交換器、及びその熱交換器を用いた好適な脱臭殺菌装置を提供する。【解決手段】筒状に形成された筒体部１２を備え、筒体部１２の外部１２ａに熱交換用のフィン１４ａ、１４ｃ、１６ａが設けられ、筒体部１２の内部１２ｂと外部１２ａとを通過する空気等の流体の間で熱交換をすべく金属材で形成された熱交換器において、その金属材の表面の少なくとも一部に、カーボンナノチューブ等の結晶性カーボン材を含有する被膜が形成されている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状に形成された筒体部を備え、該筒体部の外部に熱交換用のフィンが設けられ、前記筒体部の内部と外部とを通過する空気等の流体の間で熱交換をすべく金属材で形成された熱交換器において、
前記金属材の表面の少なくとも一部に、カーボンナノチューブ等の結晶性カーボン材を含有する被膜が形成されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記筒体部の内部においても、金属材で形成された熱交換用のフィンが設けられていることを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【請求項３】
前記筒体部の内部における前記金属材の表面の少なくとも一部に、カーボンナノチューブ等の結晶性カーボン材を含有する被膜が形成されていないことを特徴とする請求項１又は２記載の熱交換器。
【請求項４】
前記フィンが、金属板状体で形成され、該金属板状体が前記筒体部に設けられたスリットに差し込まれて固定されることで所定の位置に設けられ、前記被膜を形成する塗材によって前記スリットと前記金属板状体との間が気密されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の熱交換器。
【請求項５】
送風手段と、
該送風手段によって空気が送られる間に該空気を加熱する加熱部と、
該加熱部によって加熱された排気側の空気の熱を吸収して吸気側の空気に熱を与える熱交換部とを備え、
空気中の臭い成分の分解及び空気中の細菌やウィルスの除菌等を行う脱臭殺菌装置において、
前記熱交換部は、
筒状に形成された筒体部を備え、該筒体部の外部に放熱用のフィンが設けられ、前記筒体部の内部を通過する加熱空気と外部を通過する吸入空気との間で熱交換をすべく金属材で形成された熱交換器で構成され、
前記筒体部の内部における前記金属材の表面の全部又は少なくとも一部を除いて、前記金属材の所定の表面にカーボンナノチューブ等の結晶性カーボン材を含有する被膜が形成されていることを特徴とする脱臭殺菌装置。
【請求項６】
前記筒体部の内部において、金属材で形成された吸熱用のフィンが設けられていることを特徴とする請求項５記載の脱臭殺菌装置。
【請求項７】
前記熱交換器は、前記筒体部の外部の金属材全面に、カーボンナノチューブ等の結晶性カーボン材を含有する被膜が形成され、前記筒体部の内部の金属材全面には、カーボンナノチューブ等の結晶性カーボン材を含有する被膜が形成されていないことを特徴とする請求項５又は６記載の脱臭殺菌装置。
【請求項８】
前記熱交換器は、前記フィンが、金属板状体で形成され、該金属板状体が前記筒体部に設けられたスリットに差し込まれて固定されることで所定の位置に設けられ、前記被膜を形成する塗材によって前記スリットと前記金属板状体との間が気密されていることを特徴とする請求項５、６又は７記載の脱臭殺菌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器及び脱臭殺菌装置に関する。より詳細には、空気等の流体間において熱伝達を好適に行う熱交換器、及びその熱交換器を用いて室内空気の脱臭及び殺菌を好適に行うことができる脱臭殺菌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の室内、病院、工場、学校、事務所、一般家庭等のあらゆる環境においては、冷暖房装置としてエアコン等の空調設備が広く用いられている。このような人が生活する環境においては、単なる温度や湿度の他に、臭い、カビ、塵埃、細菌、ウィルス、たばこの煙、花粉といった様々な外的要因が関与する。このため、エアコン等の空調設備の他に、換気装置や脱臭殺菌装置といった環境を改善する各種機器が使用されている。
【０００３】
換気装置にあっては、所定の温度に調整した室内空気を室外に排出することとなり、温度調整に費やされた熱エネルギーが無駄に消費されやすい。そこで、空気清浄機等によって室内空気を循環させつつ浄化し、室内空気の換気量を低減させることで省エネルギーが図られる場合がある。さらに、熱交換器によって、室外に排出する空気と室内に導入される空気との熱交換を行って、省エネルギーを図ることも考えられる。
【０００４】
その熱交換器の性能を向上させるためには、熱伝導率の高い材料を用いることが考えられる。一方、カーボンナノチューブ等の微細材料は熱伝導率が極めて高く、これを組成物として利用した機能性コーティング剤が提案されている（特許文献１参照）。
しかし、そのカーボンナノチューブを含有する機能性コーティング剤の熱交換器等への具体的な活用にかかる開発については、これからの課題であると考えられる。
【特許文献１】特開２０００−２６７６０号公報（第１頁）
【０００５】
また、脱臭殺菌装置については、加熱効果及び触媒効果によって、室内空気を循環させつつ容易に且つ確実に脱臭及び殺菌するものが提案されている（特許文献２参照）。この脱臭殺菌装置では、その装置外に排出する処理空気（浄化空気）とその装置内に導入する空気との間で熱交換を行う。これにより、空気を加熱するための熱量を低減して省エネルギーを図ることができる。また、室内空気に対する熱的影響を可及的に抑制することができる。
【特許文献２】国際公開番号ＷＯ０３／０５１４０５号公報（第１３〜１５頁、図２５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
熱交換器に関して解決しようとする問題点は、通気抵抗等の性能を低下させることなく所定の熱交換性能を得るためには、熱交換器が大型化してしまうことにある。そこで本発明の目的は、熱交換の効率を向上させることで、熱交換器を小型化すること、或いは大きな熱量の熱交換を実現できる熱交換器を提供することにある。
【０００７】
また、脱臭殺菌装置に関して解決しようとする問題点は、所定の熱交換性能を得るために熱交換器が大型化してしまい、結果的に脱臭殺菌装置の小型化を図れない点にある。このため、自動車の室内用（車載用）として設置できるものなど、小型の脱臭殺菌装置を製作できないという問題点がある。そこで本発明の目的は、脱臭殺菌装置を好適にコンパクト化、或いは処理空気量を増大できる脱臭殺菌装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するために次の構成を備える。
本発明にかかる熱交換器は、筒状に形成された筒体部を備え、該筒体部の外部に熱交換用のフィンが設けられ、前記筒体部の内部と外部とを通過する空気等の流体の間で熱交換をすべく金属材で形成された熱交換器において、前記金属材の表面の少なくとも一部に、カーボンナノチューブ等の結晶性カーボン材を含有する被膜が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
また、前記筒体部の内部においても、金属材で形成された熱交換用のフィンが設けられていることを特徴とする。これによれば、筒体部の内部で好適に吸熱或いは放熱がなされ、熱交換効果を高めることができる。
また、前記筒体部の内部における前記金属材の表面の少なくとも一部に、カーボンナノチューブ等の結晶性カーボン材を含有する被膜が形成されていないことを特徴とする。これによれば、内部の全面にカーボンナノチューブを含む被膜を形成した場合よりも、内部で好適に吸熱することができると共に外部で好適に放熱でき、熱交換効率を向上できる。
【００１０】
また、前記フィンが、金属板状体で形成され、該金属板状体が前記筒体部に設けられたスリットに差し込まれて固定されることで所定の位置に設けられ、前記被膜を形成する塗材によって前記スリットと前記金属板状体との間が気密されていることを特徴とする。これによれば、筒体部の内部と外部との流体のリークが防止され、熱交換効率を向上できる。
【００１１】
本発明にかかる脱臭殺菌装置は、送風手段と、該送風手段によって空気が送られる間に該空気を加熱する加熱部と、該加熱部によって加熱された排気側の空気の熱を吸収して吸気側の空気に熱を与える熱交換部とを備え、空気中の臭い成分の分解及び空気中の細菌やウィルスの除菌等を行う脱臭殺菌装置において、前記熱交換部は、筒状に形成された筒体部を備え、該筒体部の外部に放熱用のフィンが設けられ、前記筒体部の内部を通過する加熱空気と外部を通過する吸入空気との間で熱交換をすべく金属材で形成された熱交換器で構成され、前記筒体部の内部における前記金属材の表面の全部又は少なくとも一部を除いて、前記金属材の所定の表面にカーボンナノチューブ等の結晶性カーボン材を含有する被膜が形成されていることを特徴とする。
【００１２】
また、前記筒体部の内部において、金属材で形成された吸熱用のフィンが設けられていることを特徴とする。これによれば、筒体部の内部で好適に吸熱がなされ、熱交換効果を高めることができる。
【００１３】
また、前記熱交換器は、前記筒体部の外部の金属材全面に、カーボンナノチューブ等の結晶性カーボン材を含有する被膜が形成され、前記筒体部の内部の金属材全面には、カーボンナノチューブ等の結晶性カーボン材を含有する被膜が形成されていないことを特徴とする。
これによれば、脱臭殺菌装置における熱交換効果をより高めることができ、脱臭殺菌装置のより小型化を図ることができる。また、製作工程を難化させることがない。
【００１４】
また、前記熱交換器は、前記フィンが、金属板状体で形成され、該金属板状体が前記筒体部に設けられたスリットに差し込まれて固定されることで所定の位置に設けられ、前記被膜を形成する塗材によって前記スリットと前記金属板状体との間が気密されていることを特徴とする。
これによれば、脱臭殺菌装置の熱交換効率を向上できる。そして、汚染空気側から脱臭殺菌後の空気側へのリークを防止できるから、脱臭殺菌効率を著しく高めることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の熱交換器によれば、金属材の表面にカーボンナノチューブ等の結晶性カーボン材を含有する被膜を形成することによって、熱交換性能を極めて向上させることができる。
これにより、空気（気体）等の流体に係る熱交換器を小型化すること、或いは所定の大きさの熱交換器においてより大きな熱量の熱交換を行うことができる。
【００１６】
また、本発明にかかる脱臭殺菌装置によれば、熱交換器の金属材の表面に、カーボンナノチューブ等の結晶性カーボン材を含有する被膜を形成することによって、熱交換性能を極めて向上させることができる。
これにより、熱交換器を小型化することができ、結果的に脱臭殺菌装置の小型化を図ることができる。このため、自動車の室内用（車載用）として好適に設置できる小型で処理能力の大きな脱臭殺菌装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の熱交換器に係る最良の形態の一例を添付図面と共に詳細に説明する。図１は本発明の熱交換器１０を示す正面図である。また、図２はその熱交換器１０のフィンの配置を平面的且つ断面的に見た状態の説明図であり、図３は図２のフィンと隣接する段のフィンの配置を説明する説明図である。また、図４は図２のＡ部を拡大して断面として説明する拡大図である。
【００１８】
１２は筒体部であり、矩形の筒状に形成されている。その断面形状は、矩形の枠状となっている。そして、図１〜３に示すように、１４ａ、１４ｃ、１６ａは熱交換用のフィンであり、筒体部１２の外部１２ａに設けられている。また、図２及び図３に示すように、筒体部１２の内部１２ｂにおいても、金属材で形成された熱交換用のフィン１４ｂ、１６ｂが設けられている。
【００１９】
また、図４に示すように、この熱交換器１０は、筒体部１２の内部１２ｂと外部１２ａとを通過する気体等の流体の間で熱交換をすべく全て金属材１５で形成されている。そして、金属材１５の表面の少なくとも一部に、カーボンナノチューブ等の結晶性カーボン材を含有する被膜１８が形成されている。
本態様の熱交換器１０では、筒体部１２の内部１２ｂにおける金属材１５の表面２０ａの少なくとも一部に、カーボンナノチューブを含有する被膜１８が形成されていない。さらに詳細には、熱交換用のフィン１４ａ、１４ｃ、１６ａを含む筒体部１２の外部１２ａの金属材１５全面に、カーボンナノチューブを含有する被膜１８が形成されている。これに対し、熱交換用のフィン１４ｂ、１６ｂを含む筒体部１２の内部１２ｂの金属材１５全面には、カーボンナノチューブを含有する被膜１８が形成されていない。
【００２０】
これによれば、内部１２ｂに被膜１８を形成した場合よりも、好適に吸熱することができる。そして、外部１２ａでは被膜１８によって好適に放熱でき、熱交換効率を著しく向上できる。従って、本態様の構成によれば、内部１２ｂを高温空気が流れ、外部１２ａには低温空気が流れる状態において、熱交換効率を極めて向上させることができる。
また、本態様の熱交換器１０にあっては、外部１２ａにカーボンナノチューブを含む被膜１８を形成するのみであり、製作工程を難化させることがなく、好適に製造できる。
【００２１】
ここで金属材１５とは、樹脂材等の他の素材と比較して熱伝導率が高い材料であって、構造材として一定の強度を有するものであれば、特に限定されることはない。例えば、アルミニウム材、ステンレススチール材、鉄鋼材、銅材等を適宜選択的に用いればよい。
また、カーボンナノチューブ等の結晶性カーボン材としては、総称としての「カーボンナノチューブ」の他、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンマイクロコイル、及びフラーレン等がある。これらは、熱伝導率が極めて高いなどの優れた物性を持つ微細材料として、ナノテクノロジーで生産が可能となった材料である。なお、現時点では、その性能及びコスト等の観点からもカーボンナノチューブを好適に利用することができる。
【００２２】
また、被膜１８とは、材料の表面に形成されるコーティング層のことであり、例えば塗料が塗布されて形成される塗膜のことである。本発明に係る被膜１８は、周知の塗料に、カーボンナノチューブを適宜分散させ、それを金属材１５の表面に塗布することで形成することができる。これにより、カーボンナノチューブによる層を、金属材１５の表面に、均一に形成できる。カーボンナノチューブ等の結晶性カーボン材は、被膜１８を形成する塗料の機能性添加剤として好適に作用する。
なお、その塗料について耐熱性や耐化学薬品性等が要求される場合には、それに対応する機能を有する周知の塗料、例えばシリコーンゴム系の塗布材を用いることができる。これらの塗布材にあっては、常温乾燥をするものもあるし、焼付けてその被膜の密着性、硬度等を向上させるなど、周知の技術を適宜応用すればよい。
【００２３】
また、カーボンナノチューブの塗料に対する混合比率は、カーボンナノチューブの量が多いほど性能を向上できると考えられるが、その分散性等を考慮して適宜設定すれば良い。
なお、カーボンナノチューブを重量比で１０％混合した塗料を、外部１２ａの表面のみに塗布して（内部１２ｂの表面には塗布しなかった。）実験したところ、極めて高い熱交換性能を得ることができた。具体的には、従来のものと、その装置の大きさ及び処理熱量とを比較した場合の値として、８倍の熱交換性能を有する熱交換器を製作することを可能にした。これは、カーボンナノチューブの熱伝導性が極めて高いことに起因するものと考えられる。
【００２４】
また、図２、３に示すように、熱交換用のフィン１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、第１の金属板状体１４によって形成されている。これに対して熱交換用のフィン１６ａ、１６ｂ、は、第２の金属板状体１６によって形成されている。この金属板状体１４、１６が、筒体部１２の各側壁１２ｃに設けられたスリット１３に差し込まれて固定されることで所定の位置に設けられている。
そして、図４に示すように、被膜１８を形成する塗材によってスリット１３と金属板状体１４、１６との間が気密されている。これによれば、筒体部１２の内部１２ｂと外部１２ａとの間のリークが防止され、熱交換効率を向上できる。
なお、金属板状体１４、１６は、例えば、アルミニウム材、ステンレススチール材、鉄鋼材、銅材等の金属の板材を適宜選択的に用いればよい。また、筒体部１２と金属板状体１４、１６とは、スポット的な溶接などの固定手段によって、所定の強度を得て適切に固定することができる。
【００２５】
スリット１３は、プレス打ち抜き等によって透孔状に形成される。このスリット１３は、金属板状体１４、１６が好適且つ容易に嵌まる程度に、金属板状体１４、１６の厚さ及び幅に対して所定のクリアランスを設けて形成されている。
ところで、筒体部１２の内側と外側とでは内側空間の断面積が小さく、筒体部１２の内部１２ｂを流れる空気等の流速が速くなる。このため、ベンチュリの効果によって筒体部１２の内部１２ｂは負圧になりやすい。従って、スリット１３と金属板状体１４、１６との間が小さな隙間であっても、空気等が外部１２ａから内部１２ｂへ漏れやすい状態となる。これを、前述したように被膜１８を形成する塗材によって好適に気密することができるのである。なお、空気の場合、筒体部１２の内外の圧力差はそれほど大きくなるものではなく、高い気密性能が要求されるわけではない。
【００２６】
金属板状体１４、１６には、図２、３に示すように、それぞれ所定の寸法以上に差し込まれるのを防止して好適に固定させるよう、ストッパ形状としての段部１４ｅ、１６ｅが形成されている。
また、第１の金属板状体１４は、断面矩形に形成された筒体部１２の内部１２ｂを、一方の外面側から反対の外面側へ突き抜けて、架け渡される形状となっている。すなわち、対向する側壁１２ｃ、１２ｃを貫くように形成されている。これに対して第２の金属板状体１６は、金属板状体１４に干渉することのない程度に筒体部１２の内部１２ｂ内に突き出る形状となっている。第１の金属板状体１４の一枚と第２の金属板状体１６の二枚とが一組で、フィンの一つの段を構成し、複数段が設けられている。
さらに、熱交換性能を向上させるよう、外側の熱交換用フィン１４ａ、１４ｃ、１６ａについては、その外縁にスリット状の切り込み部１４ｆ、１６ｆが形成されている。なお、内側の熱交換フィン１４ｂ、１６ｂについても同様であるが、各フィン１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１６ａ、１６ｂには、熱交換性能を向上させるため適宜にスリット状或いは円形状等の透孔を設けてもよい。
【００２７】
また、金属板状体１４、１６は、図１に示すように、筒体部１２の長手軸方向に傾斜した状態に固定されている。これは、筒体部１２の各側面に固定される金属板状体１４、１６の全てにおいて、同様である。
このように傾斜しているのは、所定の容積内でより大きな表面積を得ると共に空気の流路を複雑にして熱交換性能を向上させるためである。また、それによる通気抵抗の上昇を抑制して効率良く送風するためでもある。
【００２８】
また、図２、３に示すように、金属板状体１４、１６は、筒体部１２の長手方向の段ごとに、その配置を角度９０°ずらしてある。これにより、筒体部１２の内部１２ｂを偏りなく空気が通過できるようにしてある。これによっても、熱交換性能を向上できる。
さらに、図２〜４に示すように、筒体部１２の内側角部であって、第１の金属板状体１４（１４ｂ）と第２の金属板状体１６（１６ｂ）とで囲まれる部分が、矩形の空きスペース１９となっている。この空きスペース１９は、熱交換器１０の筒体部１２の全長に渡って形成されている。また、筒体部１２の４つの内側角部にそれぞれ形成されている。この空きスペース１９の存在によって、各内側角部に筒体部１２の長手方向の気流が生じることになる。これによって、空気の攪拌がバランス良く好適になされ、熱交換性能を向上できる。
【００２９】
本発明に係る熱交換器は、空気同士に関する熱交換だけでなく、他の気体についても好適に用いることができるのは勿論である。
さらに本発明に係る熱交換器は、流体と流体との熱交換に用いるとすれば、車のラジエター或いはエアコンの熱交換器等にも応用できる。その場合、被膜１８が形成される範囲は、使用条件に対応させて適宜に選択すればよい。
また、本発明は、金属材の管を構成要素とする熱交換器においても応用できる。すなわち、その管の内面又は外面の放熱側となる面にカーボンナノチューブ等の結晶性カーボン材を含有する被膜を形成することで、熱交換効率を高めることができる。これは、カーボンナノチューブ等を含有する被膜がない面では好適に吸熱がなされ、その被膜が形成された面では好適に放熱がなされるためである。この技術は、例えば、ボイラーや床暖房設備の配管に利用できる。
【００３０】
次に、本発明の脱臭殺菌装置に係る最良の形態の一例を添付図面と共に詳細に説明する。図５は本発明の脱臭殺菌装置２０を示す斜視図であり、図６はその脱臭殺菌装置２０の内部構造を説明する断面図である。
図５に示すように、この脱臭殺菌装置２０は、車載用に小型化されたもので、乗用車の天井部などに固定される通常の車載用空気清浄機（水平設置型）と同等の大きさに設計されている。また、通常の後付の車載用空気清浄機と同様に、１２Ｖの電源を使用できるように設計されている。
この脱臭殺菌装置２０によれば、車内空気を取り込んで処理し、浄化空気を排気することで、空気中の臭い成分の分解及び空気中の細菌やウィルスの除菌等を行うことができる。
【００３１】
２１は第１の送風ファンであり、２２は第２の送風ファンであり、これら２つの送風ファンによって送風手段を構成している。
第１の送風ファン２１は、脱臭殺菌装置２０の一端で空気を吸気する吸気口２０ａに設けられている。これは、空気を脱臭殺菌装置２０内へ押し込むように作用する。また、第２の送風ファン２２は、脱臭殺菌装置２０の他端で空気を排気する排気口２０ｂに設けられている。これは、空気を脱臭殺菌装置２０内から外へ排出するため吸引するように作用する。
これらの送風ファン２１、２２は、本体の内部構成を挟んで直列に配置されており、これによって、脱臭殺菌装置２０を小型化できる。
なお、送風手段はこれに限定されることなく、十分に吐出或いは吸引能力があるのであれば、一つの送風ファンであってもよい。また、多数であってもよい。さらに、空気の対流作用を利用することもできる。
【００３２】
２４は加熱部であり、送風ファン２１、２２によって空気が送られる間に、その空気を加熱する部分である。
図６に示すように、２５はヒータであり、セラミック体のボビンにニクロム線を巻回したもの、或いは自らがサーモスタット機能を有するヒータ装置（シーズヒータ）等を使用することができる。
また、２６は放熱板であり、ヒータ２５の熱で、送風される空気を好適に加熱できるように設けられている。
なお、この加熱部２４については、これに限られず、車両に組み込まれる場合にあっては、車両の暖房用のヒータ装置を利用することも可能である。さらに、車両の場合には、マフラー等を加熱するエンジンの廃熱を、加熱部の熱源として利用することもできる。
【００３３】
この加熱部２４によれば、常温の空気を３００℃前後まで加熱することができる。そして、一定の温度範囲を保つことができる。
このため、空気中に存在する細菌及びウィルスは加熱殺菌され、また、所定の臭い成分としてのガス等は加熱分解される。また、それらの空気中の汚染物質を燃焼消滅させる。これにより、脱臭及び殺菌が好適になされる。
【００３４】
２８は触媒部であり、加熱された臭い成分等のガスを、加熱されて活性化した触媒の作用によって好適に分解することができる。本態様の触媒部２８にあっては、通気性のある多孔質のセラミックの担体に触媒を担持させたものを使用している。
なお、この触媒部２８は、これに限らず、対象となる臭い成分或いは有害な成分等に対応し、所定の触媒を担持させた周知の他の担体を配置できるのは勿論である。
【００３５】
３０は熱交換部であり、加熱部２４によって加熱された排気側の空気の熱を吸収し、その熱を吸気側の空気に与えるように作用する。
この熱交換部３０は、主に熱交換器１０によって構成されている。
本態様の熱交換器１０では、筒体部１２の外部１２ａの金属材表面に、カーボンナノチューブを含有する被膜が形成され、筒体部１２の内部１２ｂの金属材表面には、カーボンナノチューブを含有する被膜が形成されていない。これにより、筒体部１２の外部１２ａのフィン１４ａ、１４ｃ、１６ａは放熱フィンとして好適に作用する。これに対して、筒体部１２の内部１２ｂのフィン１４ｂ、１６ｂは吸熱フィンとして好適に作用する。
この熱交換器１０の詳細については、図１〜４に基づいて前述したので、同一の符号を付してその説明を省略する。なお、本態様では、金属板状体１４、１６の段数を増やすため、第１の金属板状体１４同士が内部１２ｂで干渉する位置関係となる。この干渉を解消するため、切欠き１４ｘが設けられている。
この熱交換器１０によれば、脱臭殺菌装置２０における熱交換効率を著しく高めることができ、脱臭殺菌装置２０の小型化を図ることができる。
【００３６】
また、図６に示すように、熱交換器１０は、フィン１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１６ａ、１６ｂが、金属板状体１４、１６で形成されている。その金属板状体１４，１６が、筒体部１２に設けられたスリット１３に差し込まれて固定されることで所定の位置に設けられている。そして、図４に示すように、カーボンナノチューブを含有して被膜１８を形成する塗材によって、スリット１３と金属板状体１４、１６との間が気密されている。
なお、詳細については図１〜４に基づいて前述したので、説明を省略する。
これによれば、リークを防止できるため脱臭殺菌装置２０の熱交換効率を向上できる。そして、汚染空気側（吸気側）から脱臭殺菌後の浄化空気側（排気側）へのリークを防止できるから、脱臭殺菌効率を著しく高めることができる。
【００３７】
３２はケーシングであり、脱臭殺菌装置２０の外形を形成している。このケーシング３２の内部に前述した構成が直列状に配置されている。
また、３４は有底筒体であり、第１の送風ファン２１側に底部３４ａを位置させている。そして、この内部に底部３４ａ側から加熱部２４、触媒部２８、熱交換部３０の順に配置されている。
ケーシング３２の内側と有底筒体３４の外側との間は、所定の間隔に設けられており、空気が流入可能な第１の流路３５（外側の流路）となっている。
なお、有底筒体３４の底部３４ａの存在によって、外部の空気は加熱部２４に直接的には流入しないように構成されている。
【００３８】
３６は仕切り板部であり、熱交換器１０の排気側の端部で外部１２ａ側を塞いでシールすると共にケーシング３２ともシールをしている。また、熱交換器１０の排気側の端部は、その内部１２ｂが第２送風ファン２２側へ開口している。これにより、吸気側の空気が、排気される浄化空気側へリークしないようにしている。
また、有底筒体３４の内側面３４ｂと筒体部１２の外側面との間は、放熱フィン１４ａ、１４ｃ、１６ａが位置できるように所定の間隔に設けられている。そして、その間隔が、空気が流通可能な第２の流路３７（中間部の流路）となっている。
３４ｃは連通口であり、有底筒体３４の側壁で仕切り板部３６の近傍に設けられている。この連通口３４ｃによって、第１の流路３５と第２の流路３７とを連通している。
【００３９】
また、第２通路３７は、有底筒体３４の底部３４ａ近傍まで延設された筒体部１２内（内側の流路）へ連通している。筒体部１２は、触媒部２８及び加熱部２４を内蔵するように、延設されている。
このように、多重に流路が形成されているため、空気は図６に示した矢印のようにジグザグに行ったり来たりして流れる。すなわち、第１の送風ファン２１によって吸気された空気が、順に、第１の流路３５、第２の流路３７（外部１２ａ）、筒体部１２内の加熱部２４、触媒部２８、及び熱交換器１０の内部１２ｂを通り、第２の送風ファン２２によって吸引されて排気される。
【００４０】
従って、吸気された空気は、第１の流路３５及び第２の流路３７を通過する間に、加熱部２４によって加熱された空気との間で、好適に熱交換されて加温される。このため、熱交換部３０は、熱交換器１０と、第１の流路３５及び第２の流路３７とから構成されているといえる。この熱交換部３０で吸入空気が好適に予熱（加温）されるため、加熱部２４では小さなエネルギーで空気を所定温度まで好適に昇温させることができる。
そして、本態様では、加熱部２４によって３００℃前後まで加熱された空気が、好適に熱交換され、排気口２０ｂでは常温時において３０℃程度まで好適に冷却することができた。
このため、本発明にかかる脱臭殺菌装置２０を使用しても、車内空気に対する熱的影響が小さく、冷房がされた環境でも好適に利用することができる。これにより、エネルギーの無駄な消費を抑制できる。
なお、本態様の脱臭殺菌装置によれば、０．６立方メートル／分程度の車内空気について、効率的に脱臭殺菌することができた。
【実施例】
【００４１】
本発明に係る脱臭殺菌装置の他の形態について実施例として添付図面に基づいて詳細に説明する。図７は、本発明に係る脱臭殺菌装置４０の全体構成を示す斜視図である。
本実施例の脱臭殺菌装置４０は床置き式として形成されたもので、基台４２上に、細長い筒体状に形成されたケーシング部４４が鉛直方向に起立して支持されている。４５はケーシング部４４の前側面の下部に設けられた室内空気の導入口である。導入口４５は細幅の複数のスリット状に開口する。また、ケーシング部４４は、底面が基台４２によって閉ざされている。
【００４２】
４６は、ケーシング部４４の上面に開口して設けられた処理空気の吐出口である。吐出口４６は円形に開口し、開口面に湾曲形状のガイドリブが設けられている。ケーシング部４４の上蓋４７は前方が低位となる傾斜面に形成され、吐出口４６は、この傾斜した上蓋４７の略中央部に設けられている。４８は、脱臭殺菌装置４０のＯＮ−ＯＦＦスイッチである。
【００４３】
この脱臭殺菌装置４０は、ケーシング部４４の下部に開口する導入口４５から室内空気を装置内に取り込み、脱臭殺菌処理した空気を吐出口４６から送出することによって室内空気を脱臭殺菌処理する。従って、室内にこの脱臭殺菌装置４０を設置しておくことにより、室内にエアコン等の空調設備が設置されている際には、空調設備によっても室内の空気が環流されるから、さらに効果的に室内空気の脱臭殺菌がなされる。
【００４４】
図８は、脱臭殺菌装置４０の内部構成を示す断面図である。５０は、ケーシング部４４内に、ケーシング部４４の底部と上蓋４７との間を連通させるようにして設けた内筒である。内筒５０の上部開口部は、前記吐出口４６となる。
５２は、内筒５０の外周面を被覆する断熱材である。ケーシング部４４の内壁面と、内筒５０の外周面を被覆する断熱材５２の外側面とは若干離間するように設けられ、ケーシング部４４の内周面と断熱材５２の外周面との間がエア流路５４として形成されている。
【００４５】
なお、ケーシング部４４の背面側における内筒５０の上部側には第１のファン５６と第２のファン５８とが上下に並設されている。これらの第１のファン５６と第２のファン５８は内筒５０に開口させて設けた送入口５６ａ、５８ａ、に連通して設けられている。
６０は、仕切り板であり、第１のファン５６と、第２のファン５８の間の内筒５０内に、前記送入口５６ａ、５８ａを仕切るように設けられている。
この仕切り板６０により、第１のファン５６からの送気は内筒５０の上部側へ、第２のファン５８からの送気は内筒５０の下方に向けて送入される。
【００４６】
第２のファン５８から内筒５０に送入された室内空気は、内筒５０の底部に配置されたヒータ部６２と、ヒータ部６２の上部に配置された脱臭殺菌部６４と、脱臭殺菌部６４の上部に設けられた熱交換器６６を通過し、内筒５０の上部から吐出口４６を通って室内に吐出される。
ヒータ部６２、脱臭殺菌部６４及び熱交換器６６は、内筒５０の軸線方向と平行に上下に連結して設けられ、ヒータ部６２の下部からヒータ部６２に送入された室内空気が、ヒータ部６２、脱臭殺菌部６４及び熱交換器６６をこの順に通過するように設けられている。
【００４７】
ヒータ部６２は、筒状のセラミック体によって形成したボビンの外周にヒータを巻回したものであり、ヒータ部６２に進入した室内空気がこのヒータ部６２を上昇する際に加熱される。本実施例の脱臭殺菌装置４０ではヒータ部６２で室内空気が２８０℃〜３３０℃程度に加熱されるように設けられている。
【００４８】
脱臭殺菌部６４は、ヒータ部６２で加熱された室内空気を脱臭殺菌する作用をなす。
本実施例では、ブロック状に形成され、内筒５０の軸方向（セラミック体の厚さ方向）に多数の矩形孔がハニカム状に貫通する形態のセラミック体によって脱臭殺菌部６４を形成している。具体的には、多孔質コージライト等のセラミックからなる担体（セラミック体）にγアルミナを塗布し、表面に白金、パラジウム、ロジウムなどの触媒を分散させてコーティングしたものを使用している。なお、セラミック体の代わりに、アルミニウム合金などの金属性のワイヤ状の担体に同様に触媒を分散させてコーティングしたものを使用してもよい。
【００４９】
ヒータ部６２及び脱臭殺菌部６４については、図８に示すように、外周を断熱材６５により覆って筒状とし、ヒータ部６２及び脱臭殺菌部６４に送入された室内空気が内筒５０内に漏出しないようにしている。また、断熱材６５によってヒータ部６２と脱臭殺菌部６４内で室内空気が効率的に加熱され、触媒が活性化されて脱臭殺菌（触媒酸化）作用が効果的になされるようにしていることは勿論である。
なお、本実施例では、触媒を担持したセラミック体を上下に２段に配置し、室内空気に対する脱臭殺菌作用がより効果的に作用するようにしている。このように、触媒を担持したセラミック体を直列させて複数段に設けることにより、脱臭殺菌作用をより効果的に作用させることが可能になる。
【００５０】
熱交換器６６は、脱臭殺菌部６４によって脱臭殺菌作用がなされた室内空気を内筒５０の上部まで導いて吐出口４６から吐出させる作用と、内筒５０に導入された空気（低温空気）と脱臭殺菌部６４から上昇してくる空気（高温空気）とを熱交換させ、内筒５０に導入された空気を暖めてヒータ部６２に導入し、脱臭殺菌部６４から送出される高温空気を冷却して室内に送出する作用をなす。
【００５１】
このため、熱交換器６６は、脱臭殺菌部６４と仕切り板６０との間を連結する筒体部６８と、筒体部６８に取り付けた板状の放熱フィン７０とを備えている。筒体部６８は矩形の筒状に形成されたものであり、放熱フィン７０は筒体部６８の軸方向に複数段に取り付けられている。本実施例の熱交換器６６は、脱臭殺菌部６４から上昇してくる浄化された空気（高温空気）を筒体部６８内でできるだけ滞留させるようにするため、筒体部６８を貫通して横切るように放熱フィン７０を取り付けている。なお、この放熱フィン７０は、空気が筒体部６８内を流通できるように、放熱フィン７０と筒体部６８の内側面との間に適宜隙間をあけて設けられている。
【００５２】
図９に熱交換器６６の正面図を示す。放熱フィン７０は、筒体部６８の各辺から四方に張り出すように延出されて設けられている。放熱フィン７０は筒体部６８の軸線方向に対して傾斜して設けられている。これは筒体部６８の内部を横切るようにして放熱フィン７０を取り付けることから、筒体部６８の内部で放熱フィン７０の傾斜面に沿って空気が上昇できるようにするためである。
同図で、７０ａが筒体部６８を横切るようにして取り付けられた第１の放熱フィンであり、７０ｂが筒体部６８を横切らずに取り付けられた第２の放熱フィンである。第１の放熱フィン７０ａと第２の放熱フィン７０ｂは各段で同一高さ位置に設けられるから、交差配置となる放熱フィン７０の一方のみが、筒体部６８を横切るように設けられている。
【００５３】
また、筒体部６８の外部については、放熱フィン７０を含めてその表面に、カーボンナノチューブを含有する被膜が形成されている。その被膜の詳細については、図１〜４に基づいて前述したので、説明を省略する。これにより、熱交換効率を著しく向上でき、脱臭殺菌装置を小型化できる。
また、第１の放熱フィン７０ａと第２の放熱フィン７０ｂはともに、前記被膜によって、筒体部６８にエアシールした状態で取り付けられている。これにより、熱交換効率を高めると共に、リークを防止して脱臭殺菌効率を著しく向上できる。
【００５４】
なお、筒体部６８を横切る第１の放熱フィン７０ａの取り付け方向は、段ごとに９０度ずつ配置方向を変えた配置となっている。すなわち、隣接する段に設けられた第１の放熱フィン７０ａは、互いに交差する配置となっている。
図１０及び１１に、第１の放熱フィン７０ａと第２の放熱フィン７０ｂの平面配置を示す。図１０、１１は、第１の放熱フィン７０ａと第２の放熱フィン７０ｂの隣接段における平面配置を示す。前述したように、第１の放熱フィン７０ａが筒体部６８を横切るように配置されるのに対して、第２の放熱フィン７０ｂは第１の放熱フィンを両面から挟む配置で、第１の放熱フィンと干渉しない位置まで内端を筒体部６８の内部に延出させる配置となっている。
【００５５】
図１０、１１に示すように、各段における第１の放熱フィン７０ａと第２の放熱フィン７０ｂの相互の平面配置は全く同じで、角度９０°偏位した配置となっている。このように、第１の放熱フィン７０ａと第２の放熱フィン７０ｂを段ごとに、角度９０°度ずつ偏位させることにより、筒体部６８の内部は、第１の放熱フィン７０ａが交互に交差して、筒体部６８の軸線方向に重なり合う形態となる。
第２の放熱フィン７０ｂも筒体部６８の軸線方向に対して傾斜して配置され、第１の放熱フィン７０ａに交差する配置となっていることから、筒体部６８の内部は、傾斜した板体が四方から交差して組み合わされた空間となっている。
【００５６】
このように筒体部６８の内部で放熱フィン７０を交差した配置とすることによって、脱臭殺菌部６４から筒体部６８に進入した空気は、筒体部６８内で強制的に屈曲した流路を経由して上昇し、放熱フィン７０との間で効果的に熱交換されることになる。
本実施例では熱交換器６６を熱伝導性の良い金属によって形成して熱交換効率を高めるようにしている。また、筒体部６８の外部に延出する放熱フィン７０の端部には、図９〜１１に示すように複数のスリット７２を設け、内筒５０の内部を室内空気が流下する際に、スリット７２内を室内空気が通過するようにして、放熱フィン７０と効果的に熱交換されるようにしている。
【００５７】
このように、本実施例の脱臭殺菌装置によれば、第２のファン５８によってケーシング部４４の背面側に設けられたエア流路５４から内筒５０に送入された室内空気が、熱交換器６６の上部から除々に流下する際に放熱フィン７０と熱交換して加温される。そして、内筒５０の最も底部に配置されたヒータ部６２に進入し、ヒータ部６２で過熱され、脱臭殺菌部６４を通過することによって脱臭殺菌された後、熱交換器６６の筒体部６８の下部に進入し、筒体部６８を上昇する間に放熱フィン７０と熱交換し、内筒５０内を流下する室内空気を加温するとともに、冷却されて、筒体部６８の上部から内筒５０の最上部に流出する。
【００５８】
内筒５０の最上部に流出した空気（浄化空気）は、ケーシング部４４の背面側に設けられたエア流路５４から第１のファン５６によって内筒５０の上部に導入された室内空気と共に、ケーシング部４４の上部に設けられた吐出口４６から室内に吐出される。
ヒータ部６２において、空気は２８０℃〜３３０℃程度に加熱されているが、熱交換器６６を経由して内筒５０の上部から吐出する際には、室内温度が常温時において３０℃程度にまで冷やされて吐出される。従って、エアコン使用時に本脱臭殺菌装置を併用することも何ら問題がない。
【００５９】
本実施例の脱臭殺菌装置の処理空気量は、０．３立方メートル／分程度であり、本装置を使用することによって、室内空気を効率的に脱臭殺菌することができる。本装置は室内空気を過熱し、触媒作用によって脱臭する触媒燃焼法によることから、極めて有効な脱臭作用をなすことができ、また、ＭＲＳＡ、枯草菌、インフルエンザウィルス等についても顕著な殺菌作用を有することが確かめられた。さらに、ＳＡＲＳ等の空気感染が問題となる他の病原体にも、極めて有効であると考えられる。
また、本装置はコンパクトな細い柱状体に形成されているから、室内の邪魔にならない場所に置いて使用することができ、活性炭を用いた脱臭フィルタ等を使用しないため取り扱いも容易である等の利点がある。
【００６０】
以上、本発明につき好適な実施例を挙げて種々説明してきたが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは勿論のことである。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の一形態を示す熱交換器の正面図である。
【図２】図１の熱交換器のフィンの配置を説明する説明図である。
【図３】図１の熱交換器のフィンの他の段の配置を説明する説明図である。
【図４】図２の一部を拡大して説明する拡大図である。
【図５】本発明の一形態を示す脱臭殺菌装置の斜視図である。
【図６】図５の脱臭殺菌装置の内部構造を説明する断面図である。
【図７】本発明の脱臭殺菌装置の一実施例を示す斜視図である。
【図８】図７の脱臭殺菌装置の内部構造を説明する断面図である。
【図９】図７の脱臭殺菌装置に用いられている熱交換器の正面図である。
【図１０】図９の熱交換器のフィンの配置を説明する説明図である。
【図１１】図９の熱交換器のフィンの他の段の配置を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０  熱交換器
１２  筒体部
１２ａ  外部
１２ｂ  内部
１３  スリット
１４  第１の金属板状体
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ  フィン
１５  金属材
１６  第２の金属板状体
１６ａ、１６ｂ  フィン
１８  被膜
２０  脱臭殺菌装置
２０ａ  吸気口
２０ｂ  排気口
２１  第１の送風ファン
２２  第２の送風ファン
２４  加熱部
２５  ヒータ
２６  放熱板
２８  触媒部
３０  熱交換部
３２  ケーシング
３４  有底筒体
３５  第１の流路
３６  仕切板部
３７  第２の流路
４０  脱臭殺菌装置
４２  基台
４４  ケーシング部
４６  吐出口
５０  内筒
５２  断熱材
５４  エア通路
５６  第１のファン
５８  第２のファン
６０  仕切り板
６２  ヒータ部
６４  脱臭殺菌部
６６  熱交換部
６８  筒体部
７０  放熱フィン
７０ａ  第１の放熱フィン
７０ｂ  第２の放熱フィン
【図１】
2005207612.tif 000003
【図２】
2005207612.tif 000004
【図３】
2005207612.tif 000005
【図４】
2005207612.tif 000006
【図５】
2005207612.tif 000007
【図６】
2005207612.tif 000008
【図７】
2005207612.tif 000009
【図８】
2005207612.tif 000010
【図９】
2005207612.tif 000011
【図１０】
2005207612.tif 000012
【図１１】
2005207612.tif 000013