JP2002071298A

JP2002071298A - 光触媒熱交換器

Info

Publication number: JP2002071298A
Application number: JP2000260389A
Authority: JP
Inventors: Akiyuki Fujii; 映志藤井; Hideo Torii; 秀雄鳥井; Toshiichi Tomioka; 冨岡　　敏一
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-08-30
Filing date: 2000-08-30
Publication date: 2002-03-08

Abstract

(57)【要約】【課題】優れた抗菌性能と親水性能および脱臭性能を
有し、かつシリカ臭の発生がない光触媒熱交換器を提供
する。【解決手段】熱交換器のフィン２１表面を、光触媒３
２と無機系抗菌剤３３と有機系バインダー３４で被覆し
たことを特徴とする光触媒熱交換器である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はエアコンの熱交換器
に関するものであり、家庭用および自動車用のエアコン
において、脱臭機能と熱交換器フィン上での細菌繁殖防
止を同時に実現する光触媒熱交換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のエアコンにおける脱臭には、活性
炭、オゾン、貴金属系の酸化触媒などが用いられてき
た。しかしいずれの方法においても、エアコン本来の機
能である冷房や暖房の妨げにならないように、熱交換器
に出入りする空気の流路を妨げないような位置に設置す
る必要がある。そのため、臭気ガスとの接触面積が小さ
くなり、十分な脱臭性能が得られないのが現状である。

【０００３】上述した課題を解決する方法として、光触
媒である酸化チタン粉末をシリカ系無機バインダーとと
もに熱交換器のアルミフィン上に形成した構成の光触媒
熱交換器が提案されている（特開平８−２９６９９２号
公報）。具体的には、図４に示すように、アルミニウム
フィンの本体部４１の表面に、耐食性被膜４２と、酸化
チタン微粒子４３およびシリカ系無機バインダー４４か
ら成る被膜４５とが順に形成され、酸化チタン微粒子４
３に紫外光を照射した際に、酸化チタン微粒子４３の表
面で発生する光触媒作用により、接触した臭気ガスの分
解による脱臭が行われる。すなわち、臭気ガスとの接触
面積の大きな熱交換器に光触媒をコートした構成である
ため、従来の貴金属系の酸化触媒などを用いた脱臭方法
と比較して、優れた脱臭性能が得られる。

【０００４】さらに、酸化チタンの光触媒作用には抗菌
効果もあるため、上述した構成の光触媒熱交換器は、脱
臭性と親水性に加えて抗菌性能も併せ持つといった特徴
を有する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記光
触媒熱交換器においては、アルミフィン表面における光
触媒作用は、紫外ランプが照射されている時のみ出現す
る効果である。すなわち、ランプによる紫外光が当たら
ない、または当たりにくい領域にあるアルミフィン表面
において、細菌が繁殖することを防ぐことができないと
言った欠点がある。さらに、バインダーにシリカ系無機
物を用いているため、冷暖運転の開始直後に、不快なセ
メント臭が発生する。この問題を解決するには、有機系
バインダーを用いることが有効である。しかし、有機系
バインダーを用いると、酸化チタンの光触媒作用で、接
触した臭気ガスを分解するだけでなく、有機系バインダ
ーも分解してしまうため、紫外ランプを照射して長時間
使用すると酸化チタン粉末が剥離してしまうといった課
題もあった。

【０００６】本発明は、このような従来の問題点を解決
するものであり、家庭用や自動車用などのエアコンにお
いて優れた脱臭機能に加えて抗菌性能を有した光触媒熱
交換器を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の光触媒熱交換器は、熱伝導性金属材料から成
るフィン表面を、光触媒と無機系抗菌剤と有機系バイン
ダーで被覆した構成であることを特徴とする。

【０００８】上記の如く、光触媒に加えて無機系抗菌剤
も有機系バインダーとともにフィン表面上に被覆した構
成としたことにより、光の当たりにくいフィン表面にお
いても優れた抗菌性能を有することができる。また、有
機系バインダーを用いるため、シリカ系無機バインダー
を用いた場合の不快なセメント臭の発生をなくすことが
できる。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１の発明のおけ
る光触媒に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トした光触媒
粒子を用いることを特徴としている。ことにより、酸化
チタンと有機系バインダーが直接接触することがなくな
るため、紫外光照射時の酸化チタンの光触媒作用によ
り、有機系バインダーが分解・劣化することを防ぐこと
ができる。

【００１０】ここで、熱伝導性金属材料は、アルミニウ
ムまたはアルミニウム合金であることが望ましい。

【００１１】また、請求項３の発明は、請求項１の発明
において、上記有機系バインダーが親水性を有する高分
子化合物であることを特徴とする。バインダーが親水性
を有する構成としたのは、用いる光触媒粒子が、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トした構造であるため、従来の
酸化チタン粉末を用いた場合と比較して、光触媒粒子表
面での超親水性の効果が低下してしまうことを、バイン
ダーの親水性で補うためである。

【００１２】このとき、親水性を有する高分子化合物と
しては、（メタ）アクリル酸またはビニルアルコールを
重合単位として含む重合体、セルロース系化合物もしく
はそれらの混合物であることが望ましい。

【００１３】また、請求項３は、請求項１において、無
機系抗菌剤が、シリカゲルにチオスルファト銀錯体を担
持させかつ前記シリカゲルの表面の少なくとも一部をテ
トラアルコキシシランの加水分解物で被覆してなる銀シ
リカゲル系抗菌剤であることを特徴としている。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の一形態を、図１〜図３に
基づいて、以下に説明する。図１は本発明の光触媒熱交
換器を用いたエアコンの室内ユニット内部の側面概略
図、図２は本発明の光触媒熱交換器の斜視図、図３は本
発明の光触媒熱交換器のアルミニウムフィンの断面図で
ある。

【００１５】図１に示すように、室内ユニット１１内に
は、光触媒熱交換器１２と、紫外線ランプ（１５Ｗ；ピ
ーク波長３６５ｎｍ）１３と、送風機１４とが設けられ
ている。上記光触媒熱交換器１２は、図２に示すよう
に、冷媒の通路である金属製パイプ２２にアルミニウム
フィン２１が一定間隔を置いて平行に多数取り付けられ
た構造である。また、図３に示すように、上記アルミニ
ウムフィン２１は、アルミニウムから成る本体部３１の
表面に、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トした光触媒粒
子３２と、チオスルファト銀錯体を含む銀シリカゲル系
抗菌剤粒子３３、および有機系バインダー３４からなる
被膜３５が形成された構造である。

【００１６】ここで、上記室内ユニット１１において、
室内の空気は矢印に示したように、室内ユニット１１の
上部から光触媒熱交換器１２を通り、さらに送風機１４
を通った後、室内ユニット１１の下部から室内に吐出さ
れる。また、紫外線ランプ１３を点灯させておくことに
より、光触媒熱交換器１２のアルミニウムフィン２１表
面に形成した被膜２５内の光触媒粒子２３に接触した室
内の空気に含まれる臭気ガスが、光触媒作用により分解
され脱臭が行われる。更に、有機系バインダー３４は親
水性を有するため、アルミニウムフィン２１表面に水滴
が生成し、そのまま風にのって吹き出し口より室内に吹
き出し床を濡らすという問題が発生するのを阻止でき
る。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の光触媒熱交換器についてその
製造方法とともに説明する。

【００１８】（実施例）アルミニウムフィン材料とし
て、あらかじめ脱脂および水洗したアルミニウム板（材
質：１３３０、厚さ０．１ｍｍ、質別：Ｈ２６）を用い
た。また光触媒粉末には、粒径約４０ｎｍのアナターゼ
型酸化チタン粒子の表面を、１０ｎｍの細孔をもつ多孔
質アルミナでコートした粉末（例えば、特許公報：第２
９４５９２６号）を用い、バインダーには、親水性を有
する高分子化合物であるポリビニルアルコールを用い
た。また、無機系抗菌剤には銀シリカゲル系抗菌剤粒子
（粒径約０．４μm）を用いた。

【００１９】ここで、銀シリカゲル系抗菌剤の製造方法
を説明する。酢酸銀などの水溶性銀塩１００重量部を塩
素を含まない水に加えて溶解させ、亜硫酸ナトリウムお
よび亜硫酸水素ナトリウムの混合物４５０重量部と、チ
オ硫酸ナトリウム塩３００重量部とを順次かつ攪拌しな
がら混合し溶解させ、銀錯体水溶液を得る。チオ硫酸ナ
トリウムの重量は、その水和物Na₂S₂O₃・5H₂Oの重量と
して示される。次に、平均粒径３μmのシリカゲル粉末
を180℃で２時間以上乾燥させたもの１００重量部に対
し、銀成分として２重量部になるように前記チオスルフ
ァト銀錯体水溶液に混合する。ついで、速やかに溶媒お
よびシリカゲル中に吸収された水分を除去する。これを
所定の粒径（約０．４μm）に粉砕することにより、抗
菌材料を担持したシリカゲルを得る。コーティング材料
として、テトラエトキシシラン１００重量部をエチルア
ルコール１００重量部に希釈混合させた溶液に、上記抗
菌材料担持シリカゲル１００重量部を分散させ、上記シ
リカゲルの表面の少なくとも一部をコーティングする。
ついでこれを乾燥させ、銀シリカゲル系抗菌剤を得る。

【００２０】上述した、多孔質アルミナでコートした酸
化チタン光触媒粉末と銀シリカゲル系抗菌剤を、親水性
を有する有機系バインダーとしてのポリビニルアルコー
ルとともに、アルミニウムフィン上に塗布し、２００℃
で３０秒間加熱乾燥させ、アルミニウムフィン上に厚さ
１μmの光触媒皮膜を形成した。そして、揮発性プレス
油を用いて上記フィン材料をプレス加工し、所定の形状
のフィンを形成した。さらに、このフィンを冷媒用チュ
ーブに組み合わせた後、所定の温度で加熱乾燥すること
により、揮発性プレス油を脱脂し、光触媒熱交換器Ａを
作製した。

【００２１】（比較例）次に、比較例として、光触媒粉
末に粒径約７ｎｍのアナターゼ型酸化チタン粒子（石原
産業：ＳＴ−０１）を、バインダーにはシリカ系無機物
を用い、アルミニウムフィン上に塗布した後１５０℃で
３０分間加熱乾燥させ、厚さ１μmの光触媒被膜を形成
した。そして、上述した方法と同様に光触媒熱交換器Ｂ
を作製した。

【００２２】（実験１）上記本発明の光触媒熱交換器Ａ
および比較例の光触媒熱交換器Ｂのフィンの一部を切り
出して（サイズ１０ｍｍ×１０ｍｍ）、各試料を作製し
た後、これら試料における抗菌性の評価を行った。具体
的な評価方法は、滅菌したガラスシャーレを３個準備
し、それぞれのシャーレにアルコールで十分に洗浄した
各試料を入れて、湿度９０％で温度３５℃に保持した恒
温糟に入れ、大腸菌を同量（約１×１０⁵個／ｍｌ）ず
つ、上記各試料上に滴下して１８時間保持した後、各試
料上の大腸菌の量を測定することによって行った。な
お、上記恒温糟中には、５Ｗの蛍光灯が設置してあり、
シャーレ中の試料に光が照射されるようになっている。

【００２３】その結果、蛍光灯の照射を行った場合に
は、比較の光触媒熱交換器Ｂでは大腸菌数が約約１×１
０³個／ｍｌまでしか減少していないのに対して、本発
明の光触媒熱交換器Ａでは約１００個まで減少している
ことが認められた。また、蛍光灯の照射を行わない場合
には、比較の光触媒熱交換器Ｂでは大腸菌数が約９×１
０⁴個／ｍｌまでしか減少しないのに対し、本発明の光
触媒熱交換器Ａでは約５×１０²個／ｍｌまで減少して
いることが認められた。

【００２４】このように、本発明の光触媒熱交換器は、
特に光の照射がない場合においても優れた抗菌性能を有
していた。

【００２５】（実験２）得られた光触媒熱交換器Ａおよ
び光触媒熱交換器Ｂについて、臭気の評価を行った。臭
気評価は、パネラーにより、息を吹きかけた後の官能評
価を行った。その結果、従来の光触媒熱交換器Ｂにはか
なり強い臭気が感じられたのに対し、本発明の光触媒熱
交換器Ａにはほとんど感じられなかった。

【００２６】（実験３）次に、上記本発明の光触媒熱交
換器Ａを用いたエアコンの室内機及び上記比較例の光触
媒熱交換器Ｂを用いて、エアコンの室内機（共に、図１
に示す構造のもの）による脱臭性能の評価を行った。具
体的な評価方法は、光触媒熱交換器Ａおよび光触媒熱交
換器Ｂを用いたエアコンの室内機、それぞれ、高さ２
ｍ、幅４ｍ、奥行４ｍの大きさで室温２８℃の気密実験
室（１５ｐｐｍの濃度のアセトアルデヒドを充填）内に
設置して、温度を２０℃に設定し、湿度を４０％に保持
しつつ冷房運転を行い、アセトアルデヒドの光触媒分解
性能を測定することにより行った。なお、通常室外の出
す除湿の結露水のドレインは、実験室の気密を確実にす
るために、気密実験室内にもうけたポリタンク内にドレ
インのホースを導いた。

【００２７】その結果、比較の光触媒熱交換器Ｂを用い
たエアコンの室内機では、約３０分後のアセトアルデヒ
ドの濃度は８ｐｐｍ、１時間後に３ｐｐｍであった。本
発明の光触媒熱交換器Ａは、約３０分後のアセトアルデ
ヒドの濃度は８ｐｐｍであり、１時間後に３ｐｐｍであ
った。すなわち、本発明の光触媒熱交換器Ａは、従来の
光触媒熱交換器Ｂと同じように優れた脱臭性を有するこ
とがわかった。

【００２８】（実験４）また、得られた光触媒熱交換器
Ａおよび光触媒熱交換器Ｂについて、フィンの一部を切
り出して（サイズ：５ｍｍ角）、各試料を作製した後、
これら試料の水滴の接触角を測定することにより、親水
性の評価を行った。なお、親水性の評価は、紫外線領域
の蛍光灯光源（１５Ｗ；ピーク波長３６５ｎｍ）を用い
て、照射距離２５ｃｍで各試料を１０分間照射した後、
一定時間経過ごとに、各試料の平滑な表面の上部にマイ
クロシリンダを用いて超純水１マイクロリットル（μ
ｌ）を滴下し、超純水の接触角を接触角計を用いて測定
するというものである。

【００２９】その結果、本発明の光触媒熱交換器Ａにお
けるフィンの接触角は経過時間測定開始の直後が８゜で
あり、１２時間後が１１゜、３６時間後でも１２゜であ
った。また、比較の光触媒熱交換器Ｂにおけるフィンの
接触角は経過時間測定開始の直後が７゜であり、１２時
間後が１２゜、３６時間後には１４゜であった。

【００３０】以上の結果から、本発明の光触媒熱交換Ａ
は、従来の光触媒熱交換器Ｂと同程度の親水性を有して
いることがわかった。

【００３１】以上の実験１のおよび実験２の結果から、
本発明の光触媒熱交換器Ａは、従来の光触媒熱交換器Ｂ
と比較して、優れた抗菌性能を有し、従来の光触媒熱交
換器の有するセメント臭の課題を解決するものであろこ
とがわかる。また実験３および実験４の結果から、従来
の光触媒熱交換器と同等な脱臭性能および親水特性を有
していることがわかる。

【００３２】なお、本発明の実施例の光触媒粒子におい
て、酸化チタン粒子の表面にコートする微細な細孔を有
する光触媒不活性なセラミック膜としてアルミナを用い
たが、これに限るものではなく、アモルファスの酸化チ
タン、酸化ジルコニウム、酸化シリコン、酸化マグネウ
ム、酸化カルシウムでも同様の結果が得られた。

【００３３】なお、本発明の実施例における有機系バイ
ンダーにポリビニルアルコールを用いたが、これに限る
ものではなく、（メタ）アクリル酸またはビニルアルコ
ールを重合単位として含む重合体、セルロース系化合物
もしくはそれらの混合物であれば同様の結果が得られ
た。具体的には、ポリ（メタ）アクリル酸、ポリ（メ
タ）アクリル酸とポリ酢酸ビニルとの共重合体、ポリ
（メタ）アクリル酸とポリビニルアルコールとの共重合
体、ポリ（メタ）アクリル酸とセルロースの共重合体、
ポリ（メタ）アクリル酸とデンプンとの共重合体、ポリ
（メタ）アクリルアミド、ポリ（メタ）アクリルアミド
メチルプロパンスルホン酸、（メタ）アクリル酸とポリ
アミドとの共重合体、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸
ビニルの部分ケン化物、セルロース系樹脂である。

【００３４】なお、本発明の実施例において、アルミニ
ウムなどのフィン上に直接光触媒皮膜を形成した構成と
したが、これに限るものではなく、アルミニウムフィン
上に耐食性皮膜としてクロメート処理層を設け、その上
に光触媒皮膜を形成した構成においても同様の効果が得
られた。

【００３５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の光触媒熱交換器は、熱交換器のフィン表面を光触媒と
無機系抗菌剤と有機系バインダーで被覆した構成である
ため、従来の酸化チタン粒子とシリカ系無機バインダー
で被覆した場合と比較して、優れた脱臭性能および親水
性能を有するだけでなく、セメント臭の発生がなく、さ
らに優れた抗菌性能を有するといった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光触媒熱交換器を用いたエアコンの室
内ユニット内部の側面概略図

【図２】本発明の光触媒熱交換器の斜視図

【図３】本発明のアルミニウムフィンの断面図

【図４】従来の光触媒熱交換器の断面図

【符号の説明】

１１エアコンの室内機ユニット１２光触媒熱交換器１３紫外線ランプ１４送風機２１光触媒被膜を形成したアルミニウムフィン２２金属性パイプ３１アルミニウムフィン３２表面を微細な細孔を有する光触媒として不活性な
アルミナ膜をコートした光触媒粒子３３無機系抗菌剤（銀シリカゲル系抗菌剤粒子）３４有機系バインダー（ポリビニルアルコール）３５光触媒被膜４１アルミニウムフィン４２酸化チタン粒子４３シリカ系無機バインダー４４光触媒被膜

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱伝導性金属材料から成るフィン表面
が、光触媒と無機系抗菌剤と有機系バインダーで被覆し
た構成であることを特徴とする光触媒熱交換器。
【請求項２】光触媒が、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
ートした構成の粒子である請求項１記載の光触媒熱交換
器。
【請求項３】有機系バインダーが親水性を有する高分
子化合物である請求項１記載の光触媒熱交換器。
【請求項４】無機系抗菌剤が、シリカゲルにチオスル
ファト銀錯体を担持させかつ前記シリカゲルの表面の少
なくとも一部をテトラアルコキシシランの加水分解物で
被覆してなる銀シリカゲル系抗菌剤であることを特徴と
する請求項１記載の光触媒熱交換器。