CN104246416B - 车辆用大气净化装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆用大气净化装置，目的在于提供一种能够提高作为臭氧净化体的活性炭的耐久性的DOR(Direct Ozone Reduction)系统。图3是图2的散热片(20)的局部放大图。该图(a)是散热片(20)的前侧的局部放大图，该图(b)是散热片(20)的后侧的局部放大图。如图3(a)、(b)所示，百叶板(22)被调整成活性炭的涂层量从前侧到后侧逐渐增加。由此，能够一定程度容许活性氧引起的活性炭的氧化劣化，并提高作为散热器(14)的耐久性。

Description

车辆用大气净化装置

技术领域

本发明涉及车辆用大气净化装置，涉及能够对大气中的臭氧进行净化的车辆用大气净化装置。

背景技术

作为光化学烟雾的产生原因的臭氧因机动车或工厂的废气中含有的HC与NOx发生光化学反应而生成。因此，对来自机动车的HC、NOx的排出量进行抑制是用于抑制臭氧的生成而防止光化学烟雾的产生的有效手段。另一方面，作为防止光化学烟雾的产生的手段，可考虑直接对大气中的臭氧进行净化。不仅以作为反应物的HC、NOx的排出量的减少为目标，而且也实现作为生成物的臭氧的净化，由此能够更有效地防止光化学烟雾的产生。从这样的观点出发，在以美国加利福尼亚州为首的一部分的地域，具备能够直接对大气中的臭氧进行净化的车辆用大气净化装置的机动车正被实际应用。该车辆用大气净化装置被特别称为DOR(Direct Ozone Reduction：直接臭氧分解)系统。

作为这样的DOR系统，例如专利文献1中公开了使车辆构成部件担载有二氧化锰等金属氧化物的结构。该车辆构成部件设置在车辆行驶时与大气接触的部位，二氧化锰具有将大气中含有的臭氧转换成氧等其他的物质来进行净化的功能。因此，根据专利文献1的DOR系统，能够在车辆行驶中直接对大气中的臭氧进行净化。

【在先技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特表2002-514966号公报

【专利文献2】日本特开2006-231324号公报

【专利文献3】日本特开2011-212639号公报

发明内容

不过，已知的是对臭氧进行净化的功能不仅二氧化锰等金属氧化物具备，活性炭也具备。活性炭能够廉价地获得，而且，在具有与金属氧化物相匹敌的臭氧净化能力的基础上，能够在常温(25℃)域净化臭氧。因此，活性炭有望被当作金属氧化物的替代品。然而，在使用活性炭作为臭氧净化体时，存在其臭氧净化功能容易劣化的问题。

关于该劣化问题，本发明者们已经进行了着眼于活性炭的臭氧分解时生成的活性氧为主要的要因物质的情况的开发。详细情况在后文叙述，但简单地进行介绍，活性氧具有使活性炭的臭氧净化位置消失的作用，该活性氧与该臭氧净化位置接触的概率从车辆前方到后方变高。基于这样的见解，本发明者们开发了一种在车辆构成部件中从车辆前方到后方减少活性炭的涂层量而能够抑制活性氧引起的活性炭的臭氧净化功能的劣化的大气净化装置。

然而，不从活性炭的臭氧净化功能的劣化这样的观点出发，而从作为臭氧净化体的活性炭的耐久性这样的观点出发，本发明者们进行进一步的开发时，在基于上述的接触概率的涂层量调整中，表现出了耐久性存在不安的可能性。

本发明鉴于上述的课题而作出。即，以提供一种能够提高作为臭氧净化体的活性炭的耐久性的DOR系统为目的。

【用于解决课题的方案】

为了实现上述的目的，第一发明涉及一种车辆用大气净化装置，其特征在于，具备：

车辆构成部件，具备在车辆行驶时供大气流入的大气流入口、将从所述大气流入口流入的大气向外部排出的大气排出口、将所述大气流入口和所述大气排出口连接的内部流路；以及

臭氧净化体，担载于所述内部流路的壁面，且包含活性炭，

所述臭氧净化体的担载量在所述大气流入口侧比在所述大气排出口侧少。

另外，第二发明以第一发明为基础，其特征在于，

所述车辆构成部件是在流入大气与所述壁面之间进行热交换的热交换器，

在所述壁面的大气流入口侧的规定区域担载的所述臭氧净化体的担载量为零。

另外，第三发明以第一或第二发明为基础，其特征在于，

所述车辆构成部件是散热器或中间冷却器。

另外，第四发明以第一至第三发明中的任一发明为基础，其特征在于，

所述臭氧净化体还包含锰、铁、钴、镍、铜、钌及铑中的至少一个。

【发明效果】

根据本次本发明者们新得到的见解，明确了与从车辆前方到后方减少活性炭的涂层量相比，从车辆前方到后方增加活性炭的涂层量能够提高活性炭的耐久性。由此，根据基于本见解的第一发明，能够提供可提高在上述内部流路的壁面担载的臭氧净化体的耐久性的DOR系统。

根据第二发明，使在上述规定区域担载的臭氧净化体的担载量为零，因此在该规定区域中，能够使流入大气与上述内部流路的壁面直接接触。因此，与在该规定区域也担载有臭氧净化体的情况相比，能够提高热交换性能。由此，根据本发明，能够提供一种在车辆构成部件为热交换器的情况下，可确保其冷却性能并提高臭氧净化体的耐久性的DOR系统。

根据第三发明，将臭氧净化体设于在内部有发动机冷却水等流动的散热器或中间冷却器，因此在该臭氧净化体处，能够有效地进行利用发动机冷却水等的热量的臭氧净化反应。

根据第四发明，能够将锰、铁、钴、镍、铜、钌及铑中的至少一个与活性炭组合而作为上述臭氧净化体担载于上述内部流路的壁面。

附图说明

图1是表示搭载有本实施方式的大气净化装置的车辆的结构的简图。

图2是表示散热器14的剖视图的图。

图3是图2的散热片20的局部放大图。

图4是表示使含臭氧气体的通过速度变化的情况下的臭氧净化试验的结果的图。

图5是表示通过散热器的气体的速度和该气体与散热器接触的概率之间的关系的图。

图6是表示距散热器14的前表面的距离与气体接触概率之间的关系的图。

图7是表示耐久性试验的结果的图。

图8是表示在散热片20上涂敷的活性炭的涂层量的具体例的图。

具体实施方式

以下，参照图1至图8，说明本发明的实施方式。图1是表示搭载有本实施方式的大气净化装置的车辆的结构的简图。车辆10具备作为动力装置的内燃机12。从内燃机12排出的废气中含有HC、NOx。以HC、NOx为反应物，通过光化学反应而生成臭氧。因此，在具备内燃机12的车辆10上搭载大气净化装置，在车辆10的行驶中对大气中的臭氧进行净化，由此能够降低车辆10给环境造成的影响。

在车辆10中，在内燃机12的前方配置有对向内燃机12循环的冷却水进行冷却的散热器14。在散热器14的前方安装有空调器的电容器16。如图1箭头所示，在车辆10的行驶时，从车辆10的前表面的保险杠格栅18取入大气，取入的大气依次通过电容器16、散热器14向后方排出。

在散热器14的芯部具备带百叶板的铝散热片。图2是表示散热器14的剖视图的图。如图2所示，在散热器14的散热片20形成有多个百叶板22。百叶板22包括相对于散热片的平坦部20a、20b倾斜的倾斜片22a、22b、弯折成形的弯折片22c。根据这样的百叶板22的结构，在大气流过百叶板22时，能够产生压力损失，因此能够降低其流速。而且，也能够产生大气的二次流动。由此，能够提高散热器14的散热性能。

本实施方式的大气净化装置通过在图2的散热片20上涂覆作为臭氧净化体的活性炭而形成。图3是图2的散热片20的局部放大图。该图(a)是散热片20的前侧的局部放大图，该图(b)是散热片20的后侧的局部放大图。如图3(a)、(b)所示，百叶板22被调整成活性炭的涂层量从前侧到后侧逐渐增加。关于如此调整涂层量的理由，参照与由本发明者们已经得到的见解相关的图4至图6和与由本发明者们新得到的见解相关的图7进行说明。

图4是表示使含臭氧气体的通过速度变化的情况下的臭氧净化试验的结果的图。图4的横轴表示耐久距离(千英里)，纵轴表示以初始状态(耐久距离0千英里时)的臭氧净化率为基准的相对值。图4中所示的各数据是通过如下方式获得的数据：准备尺寸及比表面积同等的2个活性炭，使恒定浓度的含臭氧气体以不同的速度(风速1m/s及风速10m/s)从这2个活性炭的前方朝向后方通过时，分别测定活性炭后方的臭氧浓度。

如图4所示，活性炭的臭氧净化率随着耐久距离变长而下降。而且，如图4所示，活性炭的臭氧净化率的下降程度根据通过的含臭氧气体的速度而变化。具体而言，在使含臭氧气体以风速1m/s通过时，臭氧净化率在约30千英里处下降至初始状态的一半，但是在使含臭氧气体以风速10m/s通过时，即便是约30千英里处也表现出初始状态的约7成以上，在约60千英里附近才下降至初始状态的一半左右。即，当以低速(风速1m/s)通过时，与以高速(风速10m/s)通过的情况相比，臭氧净化率的下降程度增大。

图5是表示通过散热器的气体的速度和该气体与散热器接触的概率(以下，称为“气体接触概率”)之间的关系的图。该坐标图是对于铝蜂巢式的散热器的模型，通过应用戈姆利-肯尼迪(Gormley-Kennedy)的扩散理论式而算出的。如图5所示，在风速处于1m/s附近时，气体接触概率为约100％，在风速处于10m/s附近时，气体接触概率成为约10％。即，在通过气体速度慢时，气体接触概率高，随着通过气体速度变快，气体接触概率缓慢下降。

根据图4、5可知，臭氧净化率的下降程度与气体接触概率之间存在相关关系。即，根据图5的坐标图可知，通过气体速度越慢，气体接触概率越高，通过气体速度越快，气体接触概率越低。而且，根据图4的坐标图可知，通过速度越慢，臭氧净化率的下降程度越大，通过速度越快，臭氧净化率的下降程度越小。因此，根据图4、5可知，气体接触概率越高，臭氧净化率的下降程度越大，气体接触概率越低，臭氧净化率的下降程度越小。

另外，图6是表示距散热器14的前表面的距离与气体接触概率之间的关系的图。如图6所示，随着距散热器14的前表面的距离远离，气体接触概率增加。其理由如图2的说明时叙述那样是因为，在散热器14内，通过形成百叶板22而能够使大气流动减速，或者能够产生其二次流动。由此，根据图4至图6可知，随着距散热器14的前表面的距离远离而气体接触概率升高，臭氧净化率的下降程度变大。

在此，本发明者们已经进行了着眼于活性炭的臭氧净化率的下降主要以活性炭的臭氧分解时生成的活性氧产生的氧化作用为起因的情况的开发。即，在车辆行驶中若生成活性氧，则该活性氧从前侧向后侧流动。本发明者们推测到活性氧与散热器接触的概率越往后侧越高，因而，越往后侧，活性炭的消失越显著，从而开发出从前侧到后侧减少了活性炭涂层量的散热器。

然而，根据本发明者们进行的耐久性试验，得到了与上述推测正相反的数据。图7是表示该耐久性试验的结果的数据。图7所示的3种数据分别表示Rr高担载品(实线)、Fr高担载品(虚线)及均匀担载品(单点划线)。需要说明的是，如该图中示意性地表示的那样，Rr高担载品是调整为后侧的活性炭涂层量比前侧多的担载品。而且，Fr高担载品是调整为前侧的活性炭涂层量比后侧多的担载品。而且，均匀担载品是从前侧到后侧活性炭涂层量未设置差异的担载品。

图7的横轴表示耐久距离(千英里)，纵轴表示以Fr高担载品的初始状态(耐久距离0千英里时)的臭氧净化率为基准的相对值。如图7所示，活性炭的臭氧净化率根据耐久距离而下降，但是其下降程度根据活性炭涂层量而不同。即，Rr高担载品或Fr高担载品的下降程度比均匀担载品的下降程度小。而且，Rr高担载品的下降程度比Fr高担载品的下降程度小。

作为得到图7所示的数据的理由，可认为是即使在因活性氧产生的氧化作用而活性炭发生了劣化的情况下，活性炭的比表面积也能够残存一定程度。并且，若活性炭的比表面积残存一定程度，则在气体接触概率升高的后侧，能够将臭氧积极地分解的可能性也相应升高。基于这样的推测，在本实施方式中，调整向散热片20涂敷的活性炭的涂层量。

图8是表示向散热片20涂敷的活性炭的涂层量的具体例的图。如图6的说明时叙述那样，气体接触概率随着距散热器14的前表面的距离变远而呈二次函数地增加。因此，作为活性炭的涂层量，如图8所示，根据距散热器14的前表面的距离而呈对数函数或比例函数地增加。即，以与本发明者们以前开发的散热器正相反的方式调整活性炭涂层量。需要说明的是，也可以取代活性炭的涂层量，而通过活性炭的涂层厚度来调整。

再次返回图3，继续本实施方式的大气净化装置的说明。如图3(a)所示，在平坦部20a完全没有涂覆活性炭。通过设置这样的活性炭非涂敷部位，在散热器14的前表面侧，能够将大气直接与散热片20接触的表面积确保一定量。由此，能够确保散热器14本来的冷却功能。

以上，根据本实施方式的大气净化装置，调整成从散热器14的前表面侧到后表面侧增加活性炭涂层量，因此能够一定程度容许活性氧引起的活性炭的氧化劣化，并提高作为散热器14的耐久性。而且，由于在平坦部20a设有活性炭非涂敷部位，因此也能够确保散热器14本来的冷却功能。

然而，在本实施方式中，例示了散热器14作为车辆构成部件，但也可以适用于中间冷却器。中间冷却器设于在车辆行驶中形成大气的流路的部位，因此在该中间冷却器的散热片上设有与本实施方式一样地调整了涂层量的活性炭的情况下，能够得到与本实施方式相同的效果。

另外，在本实施方式中，使用了具备散热片20的散热器14，但散热片20并非必须。即，可以取代散热器14而使用将形成有细流路的冷却芯部密集的所谓蜂巢散热器。在使用蜂巢散热器的情况下，在其流路壁面上涂覆活性炭。因此，在该流路内流动的大气的压力损失随着往下游侧而增加，其流速下降。因此，气体接触概率越往下游侧越变大，因此只要与本实施方式一样地调整活性炭的涂层量，就能够得到上述的效果。

另外，在本实施方式中，在散热片20上涂覆了活性炭，但也可以与活性炭同时地涂覆锰、铁、钴、镍、铜、钌或铑这样的单体金属。需要说明的是，这些单体金属也可以同时涂覆两种以上。

【标号说明】

10 车辆

12 内燃机

14 散热器

16 电容器

18 保险杠格栅

20 散热片

20a、b 平坦部

22 百叶板

22a、b 倾斜片

22c 弯折片

Claims (5)

1.一种车辆用大气净化装置，其特征在于，具备：

车辆构成部件，具备在车辆行驶时供大气流入的大气流入口、将从所述大气流入口流入的大气向外部排出的大气排出口、以及将所述大气流入口和所述大气排出口连接的内部流路；以及

臭氧净化体，担载于所述内部流路的壁面，且包含活性炭，

所述臭氧净化体的担载量在所述大气流入口侧比在所述大气排出口侧少。

2.根据权利要求1所述的车辆用大气净化装置，其特征在于，

所述车辆构成部件是在流入大气与所述壁面之间进行热交换的热交换器，

在所述壁面的大气流入口侧的规定区域担载的所述臭氧净化体的担载量为零。

3.根据权利要求1或2所述的车辆用大气净化装置，其特征在于，

所述车辆构成部件是散热器或中间冷却器。

4.根据权利要求1或2所述的车辆用大气净化装置，其特征在于，

所述臭氧净化体还包含锰、铁、钴、镍、铜、钌及铑中的至少一个。

5.根据权利要求3所述的车辆用大气净化装置，其特征在于，

所述臭氧净化体还包含锰、铁、钴、镍、铜、钌及铑中的至少一个。