JP2002317620A

JP2002317620A - 車両用フィルタ装置

Info

Publication number: JP2002317620A
Application number: JP2001126941A
Authority: JP
Inventors: Morio Nakamura; 守男中村; Maresuke Watanabe; 希輔渡邉
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-04-25
Filing date: 2001-04-25
Publication date: 2002-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】大気の浄化と、これとは別に内燃機関から排
出された排気ガス中の大気汚染物質の除去とを行う車両
用フィルタ装置を提供する。【解決手段】内燃機関の駆動により発生した排気ガス
は、姿焼竹炭である第２のフィルタ１３によりろ過され
る。これにより、排ガス中の大気汚染物質の除去だけに
止まらず、第１のフィルタ１２によって道路周辺の空気
もろ過される。その結果、大気の浄化も行うことができ
る。これにより、車両用フィルタ装置１０を搭載した自
動車１１の数が増えるごとに、大気の汚染のレベルが低
下する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は車両用フィルタ装
置、詳しくは大気の浄化と、内燃機関から排出された排
気ガス中の大気汚染物質の除去とを同時に行える車両用
フィルタ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】大気中には、地面から舞い上がったごみ
やほこりの他、各種の工場や発電所・自動車・一般家庭
などから排出された有害な粒子状物質が浮遊している。
これらは、風などにより広範囲に拡散され、地球の温暖
化やオゾン層の破壊を招き、人間を含む動植物の生態系
に大きな影響をおよぼしている。近年、このような環境
破壊を防ぐため、各種の環境保全の条約が、国連の加盟
国を中心とした国家間で締結されている。大気汚染防止
条約もその１つである。

【０００３】ところで、世界の国々では、無数の道路が
国土の表面に張りめぐらされている。これらの道路に
は、昼夜を問わず、膨大な数の自動車が走っている。従
来、各種自動車の内燃機関の排気系からも、ＰＭ（浮遊
粒子状物質）、ＣＯ，ＣＯ₂ ，ＮＯx ，ＳＯx などとい
った大気汚染物質を含む排気ガスが排出されている。近
年、この自動車から各種の大気汚染物質が排出されない
ように、排気ガス中の大気汚染物質を濾過・吸着して除
去するフィルタ装置が開発されている。従来のフィルタ
装置として、内燃機関から排出される大気汚染物質の濾
過フィルタに高価なシート状の特殊フィルタを多数枚重
ね合わせたものや触媒法によるものが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の自
動車は、排気ガス中に含まれる大気汚染物質に関する限
り、環境に悪影響をおよぼすものでしかなかった。ま
た、従来のフィルタ装置（高価な特殊フィルタを何枚も
重ね合わせた物や触媒法による物）は、耐熱構造を必要
とされるため、重量が嵩み、装置が大型化し、コスト高
を招いていた。しかも、フィルタ装置が大型になると、
その設置場所として、スペース的に余裕があるシャシの
裏側（下面）とすることができず、シャシの内部に組み
込むしかなくなっていた。よって、その分だけ自動車の
構造的な問題点となった。また、このようなシート状の
フィルタや触媒法のフィルタは、ある程度、排気ガス中
の大気汚染物質を除去することができる。しかしなが
ら、価格を抑えながら環境基準を十分に満たし、持続機
能を有する物は存在しなかった。

【０００５】そこで、発明者は、大気汚染物質をまき散
らしている走行車両に、大気の浄化機能を付加すれば、
車両が走行するだけで、大気中のＰＭを除去し、大気の
浄化が可能になるということに想到した。また、発明者
は、自動車の排気系に設けられたフィルタ装置の主要部
であるフィルタについても鋭意研究を重ねた。すなわ
ち、最近の異常繁殖で貴重な森林資源を浸食していると
悪評が高い竹に着目した。殊に、竹材を蒸し焼きする
際、１０００℃前後で湿式賦活すれば、濾過・吸着機能
を持った活性炭化することから、蒸し焼きにした姿焼竹
炭（活性炭）を、このフィルタの素材に利用すれば、高
機能なフィルタを低コストにて製作することができるこ
とを知見し、この発明を完成した。

【０００６】

【発明の目的】この発明は、大気の浄化と、これとは別
に内燃機関から排出された排気ガス中の大気汚染物質の
除去とを行うことができる車両用フィルタ装置を提供す
ることを、その目的としている。また、この発明は、廉
価な設備コストで大気中に含まれるＰＭを除去すること
ができる車両用フィルタ装置を提供することを、その目
的としている。さらに、この発明は、第２のフィルタの
目詰まりによる内燃機関の出力の低下を防止することが
できる車両用フィルタ装置を提供することを、その目的
としている。さらにまた、この発明は、第１のフィルタ
への大気の導入量を調節することができる車両用フィル
タ装置を提供することを、その目的としている。次い
で、この発明は、排気ガス中からの大気汚染物質の除去
率を高めることができる車両用フィルタ装置を提供する
ことを、その目的としている。

【０００７】そして、この発明は、自然素材の竹を炭化
腑活することにより活性炭機能を高め、竹の用途を拡大
し、低コストで高機能なフィルタを得ることができる車
両用フィルタ装置を提供することを、その目的としてい
る。また、第２のフィルタは、第１のフィルタから送入
される大気により冷却されるので、高温化を防止するこ
とができ、ユニットを構成する金属等材料の疲労度が減
少する。ユニットの温度低下によりユニットの材質選択
が容易になり、また軽量化される。さらに、請求項７に
記載の発明に係るフィルタ設置スペースのない車両（自
動車など）では、フロントバンパーおよびまたはフロン
ト部に装着した大気導入板より大気を導入し、その裏面
に装着した第１のフィルタで大気濾過を行う。濾過され
た大気の一部をエンジンルームに送風することでエンジ
ンルーム内がクリーン化され、電気系統、機械系統への
ゴミ付着を防止し、エンジントラブルが減少する。そし
て、濾過された大気の一部は車内にも送入される。その
場合、大気ＰＭといっしょに現代病の花粉症の原因とな
る杉花粉も除去されているので、杉花粉アレルギー症の
防止にもなる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、車両に設けられ、大気中の浮遊粒子状物質を除去す
る第１のフィルタと、車両に設けられ、内燃機関からの
排気ガス中より大気汚染物質を除去する第２のフィルタ
とを備えた車両用フィルタ装置である。車両の種類は限
定されない。例えば、運送用車両、内燃機関を走行駆動
源としたバイク、乗用車、トラック、ダンプカー、ブル
トーザなどが挙げられる。第１のフィルタおよび第２の
フィルタの車両への取り付け位置は限定されない。例え
ば、シャシの下面でもよいし、シャシの内部でもよい。
また、一方のフィルタをシャシの下面に取り付け、他方
のフィルタをシャシの内部に取り付けてもよい。第１の
フィルタおよび第２のフィルタの使用数はそれぞれ限定
されない。

【０００９】また、これらのフィルタの種類は限定され
ない。例えば、シート状のフィルタでもよいし、活性炭
製のフィルタでもよい。また、両者を兼ね備えた組み合
わせ式のフィルタでもよい。ただし、第１のフィルタ
は、少なくとも大気中のＰＭ（浮遊粒子状物質）を除去
することができなければならない。一方、第２のフィル
タは、少なくとも排気ガス中の大気汚染物質（ＰＭ，Ｃ
Ｏ，ＣＯ₂，ＮＯx ，ＳＯx 等）を吸着・濾過除去する
ことができなければならない。さらに、第１のフィルタ
と第２のフィルタとは同じ素材でもよいし、異なる素材
でもよい。上記フィルタ用の活性炭の種類は限定されな
い。例えば、上述のパイプ状をした竹の姿焼活性炭でも
よいし、椰子殻活性炭などの従来から汎用されている活
性炭でもよい。内燃機関の種類は限定されない。例え
ば、ガソリンエンジンでもよいし、ディーゼルエンジ
ン、プロパンエンジン（その他の有機燃料を使用するエ
ンジン）でもよい。

【００１０】また、請求項２に記載の発明は、上記第１
のフィルタにより浮遊粒子状物質が濾過除去された大気
を、上記第２のフィルタに通す請求項１に記載の車両用
フィルタ装置である。すなわち、第１のフィルタの排気
側と、第２のフィルタの吸気側とは、短尺な連通路（連
通管を含む）を介して近接状態で連通されてもよいし、
長尺な連通路を介して連通されてもよい。

【００１１】さらに、請求項３に記載の発明は、上記第
２のフィルタが目詰まりし、上記内燃機関の背圧が上昇
した場合には、この第２のフィルタに導入される排ガス
を第１のフィルタへ逆送する請求項２に記載の車両用フ
ィルタ装置である。通常の使用時、第１のフィルタによ
ってＰＭが濾過除去された大気は、連通路（連通管を含
む）から第２のフィルタへ導入される。第２のフィルタ
が目詰まりして背圧が高くなった時には、第２のフィル
タに設けた圧力調節弁が開き、内燃機関より導入された
排気ガスの一部が第１のフィルタの上記連通管を逆流
し、第１のフィルタの送出側より第２のフィルタへ送入
され、第２のフィルタの送入側より大気に放出される。
尚、排気ガス中のＰＭ（浮遊粒子状物質）は第１のフィ
ルタを通過する際濾過される。

【００１２】さらにまた、請求項４に記載の発明は、大
気を取り込む吸気口とこの取り込まれた大気の排気口と
を有し、この吸気口と排気口とを連通する内部空間に、
上記第１のフィルタが収納される第１フィルタユニット
と、この第１フィルタユニットの吸気口付近から外部へ
突出し、車両走行時に大気を上記吸気口へ導入する大気
導入板とを備えた請求項１〜請求項３のうちの何れか１
項に記載の車両用フィルタ装置である。第１フィルタユ
ニットの素材は限定されないが、形状、大きさは構造に
よって限定される。また、この第１フィルタユニットを
カセット式にして、例えばボルトナット構造や雄雌の係
止構造により、簡単な操作で車両に着脱できるようにし
てもよい。さらに、第１フィルタユニットに収納される
第１のフィルタの数も限定されない。１つでもよいし、
複数でもよい。第１フィルタユニットにおける吸気口、
排気口の各形成位置や各形成数は、それぞれ限定されな
い。

【００１３】上記大気導入板の素材、形状、大きさなど
は限定されない。そして、この大気導入板の大気抵抗部
面に、整風するとともに、雨水や泥水が吸気口を介して
第１のフィルタユニット内に浸入するのを防ぐ目的で、
正面視してアングル形状をした多数枚の汚水浸入防止片
を千鳥足状に配置してもよい。それぞれの汚水浸入防止
片は、下向きの末広がり形状をしている。車両に対する
第１のフィルタユニットの取り付け位置は限定されな
い。例えば、シャシの下面でもよい。この場合、大気導
入板の大気が衝突する側の面を車両の前方へ向けた方が
好ましい。さらに、大気導入板の下側を車両の前方へ傾
斜させれば、大気の吸気口への導入がさらに円滑にな
る。

【００１４】そして、請求項５に記載の発明は、複数の
上記第２のフィルタが、互いに所定間隔をあけて収納さ
れる第２フィルタユニットを有し、この第２フィルタユ
ニット内には、上記第２のフィルタと第２のフィルタと
の隙間に、竹材を蒸し焼きにして得た活性炭の粒体が充
填された請求項１〜請求項４のうちの何れか１項に記載
の車両用フィルタ装置である。第２フィルタユニットの
素材、形状、大きさ、車両への設置数も限定されない。
また、この第２フィルタユニットをカセット式にして、
例えばボルトナット構造や雄雌の係止構造を介して、簡
単な操作で車両に着脱できるようにしてもよい。そし
て、第２フィルタユニットに収納される第２のフィルタ
の数も限定されない。１つでもよいし、複数でもよい。

【００１５】第２フィルタユニットには、内燃機関から
の排ガスが取り込まれる吸気口と、第２のフィルタによ
り吸着・濾過された排ガスの排気口とが形成されてい
る。また、第１のフィルタにより大気中のＰＭを除去さ
れた大気を第２のフィルタに導入するため、大気導入用
の別の吸気口が形成されている。この第２フィルタユニ
ットにおける吸気口、排気口、そして大気導入用の吸気
口の各形成位置や各形成数は、それぞれ限定されない。
活性炭材とは、竹材の炭化工程でスチームを導入し、１
０００℃前後で蒸し焼き、湿式賦活操作で得た、炭素含
有量が９５％以上、電気抵抗値が略０．０〜５Ω（精煉
度指数０．０）の細孔を有する機能炭である。

【００１６】さらに、請求項６に記載の発明は、上記第
２のフィルタが、節板をくり抜いたパイプ形状の竹材を
蒸し焼きにして得たパイプ状活性炭である請求項１〜請
求項５のうちの何れか１項に記載の車両用フィルタ装置
である。竹材の種類は限定されない。例えば、孟宗竹、
真竹、淡竹、根曲竹などが挙げられる。パイプ状活性炭
の長さは限定されない。節を１つまたは２つ以上有する
長さでもよい。具体的には１０〜５０ｃｍ、好ましくは
２０〜３０ｃｍである。１０ｃｍ未満ではユニットの加
工、パイプ状活性炭の着脱に不具合を生じるとともに、
吸着・濾過能力が低下し、交換の回数が増加するという
不都合が生じる。３０ｃｍを超えると衝撃に対してパイ
プの破損率が高くなり、また、ユニットが大型化するの
でフィルタカセットの装着が容易でなくなる。

【００１７】パイプ状活性炭の径、肉厚などは限定され
ない。パイプ状活性炭の具体的な太さは、内径２０〜１
３０ｍｍ、好ましくは３０〜６０ｍｍで、外径２５〜１
５０ｍｍ、好ましくは３５〜７０ｍｍである。内径２０
ｍｍ未満では節板の打ち抜きが困難になり、ユニット内
の接合用パッキンとの調節ができないという不都合が生
じる。内径６０ｍｍを超えると、サクションのフレーム
穴に合わず、装着ができなくなる。また、大径のパイプ
状活性炭は、応力的に脆く、衝撃に耐えず、破損しやす
い。節板のくり抜き方も限定されない。例えば、工作機
械の中ぐり用のバイト（回転刃）を竹材の中に挿入し、
遠心力でバイトを開き節板を打ち抜く方法などが挙げら
れる。パイプ状活性炭は、割れた部分や亀裂は無い方が
好ましい。しかし、若干の損傷はフィルタとしての性能
に支障はない。

【００１８】さらにまた、請求項７に記載の発明は、上
記請求項５の第２フィルタユニットの装着が不可能な車
両と、内燃機関を搭載していない車両とにあっては、フ
ロントバンパーおよびまたは車両のフロント部に上記請
求項４の大気導入板を取り付け、上記フロントバンパー
の裏面およびまたは車両のフロント部の裏面に装着され
た上記請求項１の第１のフィルタに、車両走行中、上記
大気導入板を介して大気を導入する車両用のフィルタ装
置である。内燃機関が搭載していない車両の種類は限定
されない。例えば、各種の電気自動車などが挙げられ
る。第１のフィルタが装着されるのは、フロントバンパ
ーの裏面でもよいし、フロント部の裏面でもよい。また
は、フロントバンパーの裏面およびフロント部の裏面で
もよい。

【００１９】

【作用】この発明によれば、内燃機関の駆動により発生
した排気ガス中の大気汚染物質は第２のフィルタにより
吸着濾過される。これにより、排気ガス中の大気汚染物
質の一部が除去される。そして、車両が走行することに
より、第１のフィルタによって道路周辺の大気中の浮遊
粒子状物質も濾過され、相乗的に大気の浄化を行うこと
ができる。この発明の車両用フィルタ装置を搭載した車
両数が増えれば、拡散した浮遊粒子状物質の集約濾過が
増進し、大気の環境浄化に貢献する。これに対し、従来
の車両用フィルタ装置では、大気中の浮遊粒子状物質を
取り除く事はできなかった。内燃機関を持たない走行車
両は、第１のフィルタのみを装着することにより、大気
中の浮遊粒子状物質の濾過を行う。また、内燃機関を持
つ走行車両であって、第２のフィルタを装着するスペー
スがない車両も、１段フィルタのみ装着し、大気中の浮
遊粒子状物質の濾過を行う。

【００２０】特に、請求項２の発明によれば、第１のフ
ィルタによって浮遊粒子状物質が除去された大気を第２
のフィルタにも通す。その結果、低い設備コストで、大
気中に含まれる大気汚染物質が吸着・濾過される。

【００２１】また、請求項３の発明によれば、第２のフ
ィルタが目詰まりし背圧が上昇した場合には、第２のフ
ィルタに導入される排気ガスを第１のフィルタへ逆送す
るので、第２のフィルタの目詰まりによる内燃機関の出
力の低下を防止することができる。

【００２２】さらに、請求項４の発明によれば、例えば
車両走行中、大気導入板の抵抗を受けて導入された大気
は、吸気口から第１フィルタユニットに取り込まれ、第
１のフィルタを通過することで大気中のＰＭは、濾過除
去される（第１のフィルタの目的は濾過機能）。

【００２３】さらにまた、請求項５の発明によれば、第
２のフィルタユニットに導入された、内燃機関から出る
排気ガス中の大気汚染物質は、各第２のフィルタである
パイプ状活性炭フィルタによるだけでなく、各第２フィ
ルタユニット中の空間部に充填された粒状の活性炭によ
っても吸着・濾過される。これにより、排気ガス中の大
気汚染物質の除去率を高めることができる（第２のフィ
ルタの目的は吸着・濾過機能）。

【００２４】そして、請求項６の発明によれば、第２の
フィルタを、節板をくり抜いて活性炭化したパイプ状活
性炭（姿焼竹炭）としたので、竹炭の用途を拡大するこ
とができる。しかも、この活性炭がパイプ形状であるの
で、内部空間に流入した排気ガスは、この内面の全体に
円滑に分散する。そのため、パイプ状活性炭の全域に略
均等な半径方向へ向かう排気ガスの流入圧がかかり、こ
の排気ガスとパイプ状活性炭との接触面積が拡大し、排
気ガス中に含まれる大気汚染物質の効果的な吸着・濾過
除去が行える。また、低コストでありながら、軽量、コ
ンパクトで高性能なフィルタが得られる。活性炭の機能
は公知であり、ここでは記載を省く。

【００２５】さらに請求項７に記載の発明では、内燃機
関を有する自動車などで第２のフィルタの装着スぺース
がない車両と、内燃機関を搭載していない車両とでは、
車両のフロントバンパーおよびまたはフロント部に受け
る風を利用し、大気導入板を介して、フロントバンパー
の裏面およびまたはフロント部の裏側に装着した第１の
フィルタに大気を送入し、大気中のＰＭを濾過する。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施例を図面
を参照して説明する。図１は、この発明の一実施例に係
る車両用フィルタ装置の使用状態の底面方向からの斜視
図である。図２は、この発明の一実施例に係る車両用フ
ィルタ装置の一部を構成する第１フィルタユニットの側
面図である。図３は、この発明の一実施例に係る車両用
フィルタ装置の一部を構成する第１フィルタユニットの
正面図である。図４は、この発明の一実施例に係る車両
用フィルタ装置の一部を構成する第２フィルタユニット
の断面図である。図５は、この発明の一実施例に係る車
両用フィルタ装置の一部を構成する第２フィルタユニッ
トの斜視図である。図６（ａ）は、この発明の一実施例
に係る車両用フィルタ装置が装着された車両の正面図で
ある。図６（ｂ）は、この発明の一実施例に係る車両用
フィルタ装置が装着された車両の要部拡大側面図であ
る。図６（ｃ）は、この発明の一実施例に係る車両用フ
ィルタ装置のフィルタユニットの要部拡大側面図であ
る。図６（ｄ）は、この発明の一実施例に係る車両用フ
ィルタ装置のフィルタユニットの側面図である。

【００２７】図１〜図６において、１０は車両用フィル
タ装置であり、この車両用フィルタ装置１０は自動車１
１（車両）のシャシの下面に設けられ、大気中の浮遊粒
子状物質を除去する２枚の不織布（第１のフィルタ）１
２，１２を収納した第１フィルタユニットＦ１と、自動
車１１のシャシの下面に設けられ、内燃機関からの排気
ガス中より大気汚染物質を除去するパイプ状活性炭（第
２のフィルタ）１３を収納した第２フィルタユニットＦ
２とを備えている。以下、各構成部品を詳細に説明す
る。

【００２８】第１フィルタユニットＦ１は、自動車１１
の車体の前部に、ボルトナット構造により着脱自在に取
り付けられている。ボルトナット構造であるため、第１
フィルタユニットＦ１は、不織布１２，１２が目詰まり
した場合、ユニットごとの交換が可能になっている。な
お、汚れた第１の不織布１２，１２は、高圧水を排気口
１４ｂから供給して逆洗し、再利用する（一般にクリー
ンルーム用フィルタを使用する。その逆洗使用方法に準
ずる）。第１フィルタユニットＦ１は、車両幅方向に長
さ方向を向けた直方体の第１フィルタケース１４を有し
ている。第１フィルタケース１４は軽量な硬質アルミニ
ウム製で、その下面には大気を取り込むために、吸気口
１４ａが形成されている。一方、第１フィルタケース１
４の長さ方向の中間部の上面には、浮遊粒子状物質が濾
過された大気の排気口１４ｂが形成されている。排気口
１４ｂには、濾過後の大気を第２フィルタユニットＦ２
に導く第１のパイプＰ１の元部が連通されている。この
パイプＰ１の途中には、パイプＰ１を通過する浮遊粒子
状物質が除去された大気の圧力を測定する図示しない第
１の微圧計が連結されている。

【００２９】吸気口１４ａと排気口１４ｂとを連通する
第１フィルタケース１４の内部空間の上端部と下端部と
には、上記不織布１２，１２が１枚ずつ収納されてい
る。これらの不織布１２，１２は、濾過面積が大きく、
ＰＭの濾過能力が大きいＷ型除塵用シートを採用してい
る。また、これらの不織布１２，１２の素材には、有機
繊維（炭素繊維、合成樹脂繊維など）、無機繊維（ガラ
ス繊維、セラミック繊維など）、金属繊維（各種の単一
種の金属繊維、複数種の合金繊維など）が挙げられる。
これらの不織布１２，１２の間の空間部には、粒状活性
炭１２ａが充填されている。この粒状活性炭１２ａは、
一般的に使用されている粒状の活性炭を使用するが、パ
イプ状活性炭１３の不良形炭および粉砕選別した粒状炭
も使用される。

【００３０】この第１フィルタケース１４の吸気口１４
ａの形成部分には、車両前方から見て矩形状で、しかも
車両前方へ向かって下方傾斜した大気導入板１５が突設
されている。このように、大気導入板１５を車両前方へ
下方傾斜させたので、大気の吸気口１４ａへの導入が円
滑になる。なお、この大気導入板１５は、自動車１１の
車種や排気ガス量などにより、その大きさを任意に変更
する。また、導入板の角度によって大気送入量の増減の
調節が可能である。大気導入板１５の前面、すなわち大
気の導入側の面には、吸気口１４ａへ導かれる大気を整
風し、しかも雨水や泥水が吸気口１４ａを通して第１の
フィルタケース１４内に浸入し、目詰まりが生じるのを
防止する、正面視してアングル形状の多数枚の汚水浸入
防止片１６が千鳥足状に配設されている。各汚水浸入防
止片１６は、下向きの末広がり形状をしている。また、
大気導入板１５の上側両端部と、第１のフィルタケース
１４の下面の車両後端との間には、大気導入板１５を傾
斜状態で固定する一対の固定部材１５ａ，１５ａが形成
されている。さらに、第１のフィルタケース１４の一側
面には、第１のフィルタユニットＦ１を交換する場合に
利用される把手１７が取り付けられている。

【００３１】第２のフィルタユニットＦ２は、自動車１
１の車両後部の一側部（マフラー１８側）にボルトナッ
ト構造により着脱自在に取り付けられている。ボルトナ
ット構造であるので、第２のフィルタユニットＦ２は、
パイプ状活性炭１３が目詰まりした場合、ユニットごと
の交換が可能になっている。パイプ状活性炭１３は、節
板をくり抜いたパイプ形状の竹材を１０００℃前後で湿
式賦活して得たパイプ状活性炭である。なお、目詰まり
したパイプ状活性炭１３は再生が可能である。再生方法
として、例えば高温窯（１０００℃）に収納し、スチー
ムを添加し湿式賦活する方法や超音波法などが挙げられ
る。なお、化学・物理的に吸着された有機不純物質は、
その有機物の蒸発温度（４００〜５００℃）まで窯の温
度を上げ、スチーム送入し、その温度にて加水分解・気
化により吸着物の除去を行い、賦活再生し、活性機能を
回復する。再生中にパイプ状活性炭１３が破損した際
は、粉砕して活性炭の粉粒体として利用する（賦活法
は、別途吸着有機物のバイオ再生法を検討中）。

【００３２】第２のフィルタユニットＦ２は、パイプ状
活性炭１３が収納されており、その形状は車両前後方向
に長い直方体をしている。この第２のフィルタユニット
Ｆ２は、第２のフィルタケース１９を有しており、この
フィルタケース１９の内部は、４つの空間に区画されて
いる。すなわち、第２のフィルタケース１９の略全域内
に配置され、パイプ状活性炭１３が収納される車両前後
方向に長い直方体のフィルタ室ａと、第２のフィルタケ
ース１９の前端部内に配置された大気導入室ｂと、第２
のフィルタケース１９のマフラー１８側の側部内に配置
された排気ガス導入室ｃと、第２のフィルタケース１９
の底部内に配置され、パイプ状活性炭１３により大気汚
染物質が吸着・濾過され、浄化されたガスを集合させる
浄化ガス室ｄとを有している。

【００３３】このうち、フィルタ室ａの排気ガス導入室
ｃ側の壁板ａ１には、後述する各パイプ状活性炭１３の
挿入孔ａ２が、車両前後方向へ向かって所定ピッチで多
数個形成されている。そして、このフィルタ室ａと浄化
ガス室ｄとは、耐熱材の金属メッシュフィルタ，焼結金
属フィルタまたは細孔多孔体である不織布によって、ガ
スの流通が可能な状態で仕切られている。また、大気導
入室ｂの流入側には、パイプＰ１を通過した大気の流速
を低下させ、かつ大気導入室ｂの全域に大気を均等に導
入させる多孔整流板１９ａが設けられている。この多孔
整流板１９ａにより、大気導入室ｂは２つの部屋に区画
される。大気導入室ｂの排気ガス導入室ｃ側の端部に
は、大気導入室ｂから排気ガス導入室ｃは遮断され、マ
フラー背圧を調整する圧力調整弁ｂ１が設置された構造
である。そして、この排気ガス導入室ｃには、マフラー
１８からの排気ガスを導入するパイプＰ２の先端部が連
通されている。パイプＰ２の途中には、パイプＰ２を通
過する外気ガスの圧力を測定する図示しない第２の微圧
計が連結されている。さらに、浄化ガス室ｄの後端部の
下面には、略完全にクリーン化された浄化ガスを外部へ
排気するためのＬ字形状をした外部排気用のパイプＰ３
が連通されている。また、第２のフィルタケース１９の
後端面には、第２のフィルタユニットＦ２を交換する場
合に利用される把手２０が取り付けられている。

【００３４】上記各パイプ状活性炭１３は、その炭体の
長さ方向に向かってハニカム構造の長尺な微細孔が無数
に形成され活性機能を高めている。使用時、これらの微
細孔に大気汚染物質が吸着される。各パイプ状活性炭１
３はそれぞれ内径２０〜６０ｍｍ、長さ２５〜５０ｃｍ
であり、上記フィルタ室ａの内部に、その長さ方向に沿
って一定ピッチで収納されている。各パイプ状活性炭１
３は硬度を持っているので、比較的自動車１１の走行中
の衝撃に弱い。そのため、各パイプ状活性炭１３をフィ
ルタ室ａの対応する挿入孔ａ２にそれぞれ挿入する際に
は、これらのパイプ状活性炭１３と挿入孔ａ２との間
に、耐熱性と弾性を有するクッション材（例えば金属製
のスプリング・フェルト・軟質合成樹脂・軟質発泡性耐
熱合成樹脂など）を介在させ、パイプ状活性炭１３が破
損しないように保護した方が好ましい。各パイプ状活性
炭１３の内部と、第２のフィルタケース１９の内部空間
（各パイプ状活性炭１３同士の隙間）には、一定粒形に
選別した粒状活性炭１３ａ１を充填している。この粒状
活性炭１３ａ１の充填により、カラムを兼ねた吸着材
（パイプ状活性炭１３、粒状活性炭１３ａ）による内燃
機関の大気汚染物質排気ガスの除去効率が高まる。しか
も、この活性炭１３ａ１が各パイプ状活性炭１３の、挿
入孔ａ２と接触部分以外のほとんどの部分において、緩
衝材の役目を果たす。

【００３５】各パイプ状活性炭１３は、対応する上記挿
入孔ａ２にそれぞれ挿入されている。この際、各パイプ
状活性炭１３の一端部は、対応する挿入孔ａ２から排気
ガス導入室ｃに突出している。これらの突出部分の外周
面には、各パイプ状活性炭１３とそれに対応する挿入孔
ａ２との隙間を塞ぐ複数の環状パッキン２１の各内周部
が固着される。一方、これらの環状パッキン２１の外周
部は、硬化後も適度な弾性を有する耐熱接着剤かビス固
定により、壁板ａ１の対応する挿入孔ａ２の形成部分に
それぞれ接着されている。フィルタ室ａのパイプＰ２の
連通部とは反対側の端部内には、パッキン基板２２が装
着されている。このパッキン基板２２の内面には、車両
長さ方向へ向かって所定ピッチで多数個の盲パッキン２
３が一体形成されている。これらの盲パッキン２３によ
り、対応するパイプ状活性炭１３の他端部がそれぞれ盲
封止されている。これらのパッキンは、パイプ状活性炭
径規格に限定されない構造である。上記第１のフィルタ
ユニットＦ１および第２のフィルタユニットＦ２のサイ
ズ、構造および使用される各ユニット数は、自動車１１
の内燃機関の排気ガス量、各車両の装着スペースによ
り、またパイプ状活性炭１３の使用本数によりそれぞれ
異なる。

【００３６】なお、図６に示すように、車高が低くてパ
イプ状活性炭１３の装着が不可能な自動車１１に車両用
フィルタ装置１０を搭載したい場合や、内燃機関（エン
ジン）を有しない自動車１１に車両用フィルタ装置１０
を搭載した場合などには、自動車１１のフロントバンパ
ーおよびまたはフロント部の下部に大気導入板１５を取
り付け、フロントバンパーの裏面およびまたはフロント
部の裏側に第１のフィルタユニットＦ１を装着してもよ
い。これにより、自動車１１が走行することで、大気が
大気導入板１５により第１のフィルタユニットＦ１へ導
入される。この導入された外気中のＰＭ（浮遊粒子状物
質）は、第１のフィルタユニットＦ１に収納されたフィ
ルタ（不織布１２、粒状活性炭１２ａ）によりろ過さ
れ、エンジンルームのほか、その一部は車内へも導入さ
れる。

【００３７】次に、図１〜図５に基づき、この一実施例
に係る車両用フィルタ装置１０の作動を説明する。自動
車１１を走行すると、車両走行中、大気導入板１５に抵
抗を受けて吸気口１４ａから第１フィルタケース１４に
大気が取り込まれる。その際、雨水汚水などは、多数枚
の汚水浸入防止片１６により、大気と分離する。これに
より、吸気口１４ａを通して雨水汚水が第１フィルタケ
ース１４内に浸入するのが防止される。第１フィルタケ
ース１４に取り込まれた大気は、一対の不織布１２，１
２および粒状活性炭１２ａを通過し、ごみやほこりなど
の粒子状浮遊物質が濾過除去される。しかも、一部の大
気汚染物質は、この粒状活性炭１２ａを通過する際に吸
着除去される。

【００３８】こうして大気中の浮遊粒子状物質が除去さ
れた大気はパイプＰ１を通過し、第２フィルタユニット
Ｆ２の大気導入室ｂに導入され、多孔整流板１９ａによ
って直接フィルタ室ａに導入される。フィルタ室ａに導
入された大気は、フィルタ室ａ内の温度を低下させる。
排気ガス導入室ｃには、マフラー１８を介して、内燃機
関からの排気ガスが導入される。その後、排気ガスは、
排気ガス導入室ｃから各パイプ状活性炭１３に均一分散
され粒状活性炭１３ａを通過する。多孔質な各パイプ状
活性炭１３の円筒形状の周板（炭体）を通過し、さらに
粒状活性炭１３ａ１を通過する。

【００３９】その際、送入された大気及び排気ガス中に
含まれる大気汚染物質（ＰＭ，ＣＯ，ＣＯ₂，ＮＯ₂ ，
ＳＯx ，臭気などの有害物質）が、パイプ状活性炭１
３、粒状活性炭１３ａ，１３ａ１に吸着・濾過されて除
去される。しかもこのとき、大気導入室ｂから流れ込ん
だ低温の大気により第２のフィルタケース１９内の全体
が冷却される。したがって、第２フィルタケース１９の
素材としては、必ずしも高価な耐熱性能を有する金属
（例えばステンレス鋼）を使用しなくても、比較的安価
な耐熱合成樹脂や軽量金属（例えば硬質アルミニウム）
を採用することができる。ただし、耐熱性の金属にすれ
ば、目詰まりにより交換された第２フィルタユニットＦ
２を、まるごと高温窯（１０００〜１１００℃）に入
れ、例えばこの窯内の湿式賦活は不可能であるが、超音
波法・薬品賦活法・低温湿式法（有機吸着物の微生物分
解賦活）などの方法により再生機能を与えることができ
る。

【００４０】また、車両用フィルタ装置１０の使用中、
第１フィルタユニットＦ１内でのフィルタ機能の低下
と、第２フィルタユニットＦ２内でのフィルタ機能の低
下とは、パイプラインＰ１，Ｐ２に連結された図示しな
い一対の微圧計によって早期に検出される。その結果、
それぞれのフィルタ機能の低下に早期に対応することが
できる。仮に第２フィルタユニットＦ２において、各パ
イプ状活性炭１３および粒状活性炭１３ａ，１３ａ１が
目詰まりした場合、排気ガス導入室ｃに導入された排気
ガスは、これらのパイプ状活性炭１３に導入されず、そ
のままマフラー背圧調節弁ｂ１から大気導入室ｂそして
パイプＰ１を逆方向に通過し、第１フィルタユニットＦ
１へ逆送される。ここで、一対の不織布１２、１２及び
粒状活性炭１２ａによって、排気ガス中の浮遊物質は濾
過除去される。そして最終的には、吸気口１４ａから外
部へ排出される。これにより、各パイプ状活性炭１３と
粒状活性炭１３ａとの目詰まりによる内燃機関の出力の
低下を防止することができる。その後、これらのパイプ
状活性炭１３および粒状活性炭１３ａ，１３ａ１によっ
て略完全に浄化された浄化ガスは浄化ガス室ｄに集合さ
れ、パイプＰ３から外部へ排出される。

【００４１】

【発明の効果】この発明により、自動車の周辺の空気を
第１のフィルタによって濾過し、パイプ状活性炭を用い
て内燃機関からの排気ガス中に含まれる大気汚染物質を
吸着・濾過するので、大気の浄化と、内燃機関から排出
される排気ガス中の大気汚染物質の除去との両方を行う
ことができる。

【００４２】特に、請求項２の発明によれば、大気中の
浮遊粒子状物質が第１のフィルタによって濾過除去され
て、第２のフィルタに送入されるので、低い設備コスト
で大気中に含まれる大気汚染物質と第２フィルタの冷却
を可能にする（冷却効果→物理的吸着の促進・機材の低
温化）。

【００４３】また、請求項３の発明によれば、第２のフ
ィルタが目詰まりし、内燃機関の背圧が上昇した際に
は、圧力調節弁が作動し、排気ガスを第１のフィルタへ
逆送入するので、第２のフィルタの目詰まりによる内燃
機関の出力の低下を防止することができる。

【００４４】さらに、請求項４の発明によれば、第１の
フィルタを第１フィルタユニットに収納し、第１フィル
タユニットの吸気口付近に大気導入板を突設したので、
容易に大気を第１フィルタユニットに導入することがで
きる。

【００４５】さらにまた、請求項５の発明によれば、排
気ガス中の大気汚染物質は、第２のフィルタ（パイプ状
活性炭）と第２のフィルタ内及び第２のフィルタと第２
のフィルタの間に充填された粒状活性炭により吸着・濾
過され、排気ガス中の大気汚染物質の除去率を高めるこ
とができる。

【００４６】そして、請求項６の発明によれば、第２の
フィルタとして、節板をくり抜いたパイプ形状の竹材を
蒸し焼きにして得たパイプ状活性炭（姿焼竹炭）を採用
したので、竹炭の用途を拡大することができ、しかも低
コストで高性能なフィルタを得ることができる。

【００４７】また、請求項７の発明によれば、内燃機関
を持つ車両で第２のフィルタの装着スぺースがない車両
と、内燃機関が搭載されていない車両との場合には、フ
ロントバンパーおよびまたはフロント部に設けられた大
気導入板を利用し、フロントバンパーの裏面およびまた
はフロント部の裏側に装着された第１のフィルタに大気
を導入する。これにより、効率よく大気中のＰＭを濾過
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る車両用フィルタ装置
の使用状態の底面方向からの斜視図である。

【図２】この発明の一実施例に係る車両用フィルタ装置
の一部を構成する第１フィルタユニットの側面図であ
る。

【図３】この発明の一実施例に係る車両用フィルタ装置
の一部を構成する第１フィルタユニットの正面図であ
る。

【図４】この発明の一実施例に係る車両用フィルタ装置
の一部を構成する第２フィルタユニットの断面図であ
る。

【図５】この発明の一実施例に係る車両用フィルタ装置
の一部を構成する第２フィルタユニットの斜視図であ
る。

【図６】（ａ）は、この発明の一実施例に係る車両用フ
ィルタ装置が装着された車両の正面図である。（ｂ）
は、この発明の一実施例に係る車両用フィルタ装置が装
着された車両の要部拡大側面図である。（ｃ）は、この
発明の一実施例に係る車両用フィルタ装置のフィルタユ
ニットの要部拡大側面図である。（ｄ）は、この発明の
一実施例に係る車両用フィルタ装置のフィルタユニット
の側面図である。

【符号の説明】

１０車両用フィルタ装置、１１自動車（車両）、１２不織布（第１のフィルタ）、１３パイプ状活性炭（第２のフィルタ）、１３ａ，１３ａ１粒状活性炭、１４ａ吸気口、１４ｂ排気口、１５大気導入板、Ｆ１第１のフィルタユニット、Ｆ２第２のフィルタユニット。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１３年９月３日（２００１．９．３）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】そして、この発明は、自然素材の竹を炭化
賦活性化することにより活性炭機能を高め、竹の用途を
拡大し、低コストで高機能なフィルタを得ることができ
る車両用フィルタ装置を提供することを、その目的とし
ている。また、第２のフィルタは、第１のフィルタから
送入される大気により冷却されるので、高温化を防止す
ることができ、ユニットを構成する金属等材料の疲労度
が減少する。ユニットの温度低下によりユニットの材質
選択が容易になり、また軽量化される。さらに、請求項
７に記載の発明に係るフィルタ設置スペースのない車両
（自動車など）では、フロントバンパーおよびまたはフ
ロント部に装着した大気導入板より大気を導入し、その
裏面に装着した第１のフィルタで大気濾過を行う。濾過
された大気の一部をエンジンルームに送風することでエ
ンジンルーム内がクリーン化され、電気系統、機械系統
へのゴミ付着を防止し、エンジントラブルが減少する。
そして、濾過された大気の一部は車内にも送入される。
その場合、大気ＰＭといっしょに現代病の花粉症の原因
となる杉花粉も除去されているので、杉花粉アレルギー
症の防止にもなる。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ０１Ｄ 46/00 ３０１Ｂ０１Ｄ 46/00 ３０１Ｆターム(参考） 3G090 AA01 AA02 CB18 DA03 4D019 AA01 BA03 BB01 BB12 BC05 CA03 CB06 4D058 JA02 JA60 JB04 JB48 SA07 SA08 TA03 UA25

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両に設けられ、大気中の浮遊粒子状物
質を除去する第１のフィルタと、車両に設けられその内
燃機関からの排気ガス中より大気汚染物質を除去する第
２のフィルタとを備えた車両用フィルタ装置。
【請求項２】上記第１のフィルタにより大気中の浮遊
粒子状物質が除去された空気を、上記第２のフィルタに
通す請求項１に記載の車両用フィルタ装置。
【請求項３】上記第２のフィルタが目詰まりし、上記
内燃機関の背圧が上昇した場合には、この第２のフィル
タに導入される排ガスを第１のフィルタへ逆送する請求
項２に記載の車両用フィルタ装置。
【請求項４】大気を取り込む吸気口とこの取り込まれ
た大気の排気口とを有し、この吸気口と排気口とを連通
する内部空間に、上記第１のフィルタが収納される第１
フィルタユニットと、この第１フィルタユニットの吸気口下部から外部へ突出
し、車両走行時に大気を上記吸気口へ導入する大気導入
板とを備えた請求項１〜請求項３のうちの何れか１項に
記載の車両用フィルタ装置。
【請求項５】複数の第２のフィルタが互いに所定間隔
をあけて収納される第２フィルタユニットを有し、この第２フィルタユニット内には、上記第２のフィルタ
と第２のフィルタとの隙間に、竹材を蒸し焼きにして得
た粒状活性炭が充填された請求項１〜請求項４のうちの
何れか１項に記載の車両用フィルタ装置。
【請求項６】上記第２のフィルタが、節板をくり抜い
たパイプ形状の竹材を蒸し焼きにして得たパイプ状活性
炭である請求項１〜請求項５のうちの何れか１項に記載
の車両用フィルタ装置。
【請求項７】上記請求項５の第２フィルタユニットの
装着が不可能な車両と、内燃機関を搭載していない車両
とにあっては、フロントバンパーおよびまたは車両のフ
ロント部に上記請求項４の大気導入板を取り付け、上記
フロントバンパーの裏面およびまたは車両のフロント部
の裏面に装着された上記請求項１の第１のフィルタに、
車両走行中、上記大気導入板を介して大気を導入する車
両用のフィルタ装置。