JP2004232904A

JP2004232904A - 空気浄化装置

Info

Publication number: JP2004232904A
Application number: JP2003019729A
Authority: JP
Inventors: Toru Moriya; 徹守屋
Original assignee: Denso Aircool Corp
Current assignee: Denso Aircool Corp
Priority date: 2003-01-29
Filing date: 2003-01-29
Publication date: 2004-08-19

Abstract

【課題】触媒を用いた空気浄化装置において、触媒を活性化温度の状態で継続してサービスできる空気浄化装置を提供する。
【解決手段】有底真空断熱性容器１の中に、触媒を担持した多孔性フィルタ２、その多孔性フィルタを通過する空気を加熱するヒータ３、および、波形の伝熱板４１を有する対向流型熱交換部４を収納した空気浄化装置１０を提供する。フィルタ２はヒータ３で加熱されることにより活性化状態にでき、未浄化の空気８ａは熱交換部４により加熱されてフィルタ２に供給されて浄化され、浄化済みの空気８ｂは、未浄化の空気８ａにより冷却されて室温に近い状態で吹出される。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、室内や車内の空気中の有害物質を除去する空気浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
空気中の有害ガス、たとえば、窒素酸化物、一酸化炭素、炭化水素などを除去する空気浄化装置が知られている。たとえば、特開平７−８３４５７号には、空気中の有害ガスを吸着・分解する機能を有する触媒を担持させたヒータを通風路内に設けて、触媒の活性が低下したときにヒータで加熱して活性の再生を図る空気清浄機が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−８３４５７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
有害ガスの除去を目的とする空気浄化装置（空気清浄機、分煙器等、いろいろな名称で呼ばれる装置が含まれる）では、有害ガスをフィルタで吸着除去する方法が一般的であり、フィルタの吸着能力が低下した場合は、フィルタを交換する必要がある。これに対し、上記のように、触媒を用いた空気清浄機においては、有害ガスを吸着除去するが、吸着能力が低下した触媒を定期的に加熱して活性化することにより、フィルタを交換する手間とコストを省くことができる。また、常温であっても触媒による有害ガスを分解する能力を期待できる。
【０００５】
しかしながら、定期的に数百度程度（上記の文献では４００度程度）まで温度を上げて数時間程度（上記の文献では１時間）は活性化しないと再度空気を浄化する能力が得られない。したがって、フィルタを交換する手間は不要になったとは言え、継続運転は不可能である。さらに、活性化する際の熱処理の問題がある。たとえば、吸着された有害ガスを触媒反応により分解するためには空気を供給する必要があり、高温になった空気をどのように処理するかが問題である。また、高温になった触媒の温度が室温程度まで低下しないと通常サービスに入れず、活性化の時間が１時間としても、冷却期間を入れると結局数時間はサービスが中断する。さらに、活性化する際に数百度になるので、ユーザが万一触ってもやけどをしないような断熱処理が必要であり、通常サービスでは必要ない構造を採用しないと民生用には使えない。
【０００６】
特殊な用途として、自動車の排ガスを浄化するために触媒を使用する技術は、近年、急速に発展している。排ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを触媒で同時に酸化還元して無害化する技術、ディーゼルエンジンからの排ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ）を除去する技術などにも白金などの触媒を用いて連続再生しながら有害物質を除去する技術が開発されたり、あるいは研究が進みつつある。したがって、排ガスから有害物質を除去する技術を民生用に利用できれば、フィルタを交換する手間や、吸着物質を再生する時間を無くして、連続して空気を清浄することが可能な空気清浄装置を提供できる。
【０００７】
しかしながら、自動車の排ガスを浄化する技術では、高温の排ガスを処理すれば良いこと、触媒の設置場所をユーザから隔離できることなど、民生用の空気浄化装置と比較して触媒を利用する上で有利な点があり、そのまま、車内や部屋に設置する民生用の空気浄化装置に適用することはできない。たとえば、活性化状態の触媒を低温の空気浄化のために利用しようとすれば、空気を加熱する必要があり、そのための設備とエネルギーが必要となる。また、いったん加熱された空気を冷却する必要があり、そのためにも設備とエネルギーが必要となる。さらに、触媒を活性化状態にするには数百度の温度で維持する必要があるために、安全性の確保にも問題がある。
【０００８】
そこで、本発明においては、低温の空気を浄化するために、自動車の排ガス処理と同様に、活性状態の触媒を用いて有害物質を連続して除去することができる空気浄化装置を提供することを目的としている。そのために、低コストで触媒の活性化温度に空気を加熱すると同時に冷却して排出することができ、さらに、車内、オフィスあるいは家庭に設置しても安全な空気浄化装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明においては、有底筒型の断熱性容器の底側に触媒を配置し、空気を加熱可能なヒータを収納すると共に、開口側を対向流型の熱交換部とする。これにより、断熱性容器の内部に、自動車の排ガス処理と同様に、活性状態の触媒を用いて有害物質を連続して除去することができる環境を形成する。すなわち、本発明の空気浄化装置は、有底筒型の断熱性容器と、この断熱性容器の底側に配置された、触媒を担持した多孔性フィルタと、多孔性フィルタを通過する空気を加熱可能なヒータと、断熱性容器の開口側に配置された対向流型の熱交換部とを有する。そして、この対向流型の熱交換部を、多孔性フィルタを通過済みの空気と多孔性フィルタを未通過の空気との間で熱交換可能な熱交換部とする。
【００１０】
この空気浄化装置は、断熱性容器の内部に、触媒を担持した多孔性のフィルタと、加熱用のヒータを配置することにより、外界と熱的に遮断された環境で、活性化温度に加熱された状態で触媒に空気を供給できる。したがって、触媒を用いて連続再生しながら安全に空気を浄化することができる。このため、フィルタの交換や再生が不要で、連続運転が可能な空気浄化装置を提供できる。
【００１１】
さらに、断熱性容器を有底筒型として、その底側に触媒を担持した多孔性のフィルタを配置することにより、開口側には、多孔性フィルタを通過済みの空気（浄化済み空気）と多孔性フィルタを未通過の空気（未浄化の空気）とが対向して流れる流路が形成される。したがって、この流路を、これらの空気の間で熱交換が可能な対向流型の熱交換部とすることにより、加熱用のヒータの電力消費を低減できると同時に、浄化済みの空気を冷却するための設備およびエネルギーを省くことが可能となる。
【００１２】
すなわち、この空気浄化装置においては、加熱用のヒータを用いて、いったん、触媒を担持したフィルタにおいて触媒の活性化温度近傍あるいはそれ以上の条件で空気が通過する条件が形成されれば、理想的には、対向流型の熱交換部によりその条件が維持される。したがって、加熱用のヒータの電力消費を低くでき、また、浄化済み空気を冷却する冷却装置や、それに費やされるエネルギーも不要となる。このため、活性化状態の触媒を、簡易な構成で利用でき、さらに、ランニングコストも安い空気浄化装置を提供できる。したがって、本発明により、自動車の排ガス浄化のために開発された、あるいは開発されつつある技術を、民生用の空気浄化装置として、安全に、また、低コストで利用することが可能となる。
【００１３】
触媒を担持したフィルタの温度を効率良く上げるためには、ヒータで加熱された未浄化の空気をフィルタに供給することが望ましく、フィルタの開口側にヒータを設置することが望ましいであろう。しかしながら、フィルタの開口側は、浄化済みの空気の流路ともなり、浄化済みの空気を加熱することはヒータのエネルギーの無駄となるばかりではなく、冷却負荷が増加する要因にもなる。それを避けようとすると、未浄化の空気と浄化済みの空気の流路を少なくともヒータの部分においては分離する必要があり、構造が複雑になる。
【００１４】
これに対し、ヒータを、触媒を担持したフィルタに対して断熱性容器の底側に配置すると、未浄化の空気と浄化済みの空気の流路を分離する必要がなくなり、空気浄化装置の構成は非常に簡素化される。この構成により、断熱性容器内にヒータ、多孔性フィルタ、対向流型熱交換器等を順番に挿入・設置すれば良く、各機器の配置が容易になると共に、空気の流路の構成が容易になる。
【００１５】
その一方、未浄化の空気は、対向流型の熱交換部により、浄化済みの空気、すなわち、ヒータにより加熱された空気と同程度の温度まで加熱されるので、触媒を担持したフィルタを通過する空気の温度はヒータに加熱された状態にほぼ等しい。また、多孔性のフィルタの底側にヒータを配置しても、多孔性のフィルタを通過した空気は、底側のヒータを通過した後、再び多孔性のフィルタを通過してから出力されるので、ヒータで加熱された高温の空気は必ずフィルタを通過し、フィルタを高温に維持することができる。そして、後述するように、波型の伝熱板を用いれば、多孔性のフィルタにおいて未浄化の空気が通過する部分と浄化済みの空気が通過する部分が隣接し、ヒータで加熱された高温の空気が通過する部分がフィルタ全体に分散されるので、フィルタ全体の温度を十分効率良く上げることができ、フィルタ全体を活性状態にすることができる。したがって、ヒータをフィルタの底側に設置しても、それによる熱的なディメリットはほとんどない。
【００１６】
このように、ヒータをフィルタの底側に配置することにより、フィルタの開口側の流路の構成は非常に簡易になる。熱交換部には、通過済みの空気と未通過の空気とを分離して熱交換する伝熱板を配置し、その伝熱板を多孔性フィルタの近傍まで延ばすだけで、有底筒型の断熱性容器の中に、対向流型の熱交換部を形成できる。筒型は円筒形に限らず、角筒型であっても良い。そして、伝熱板をフィルタの近傍に延ばすことで、フィルタを通過した直後の浄化済みの空気と未浄化の空気の熱交換を可能として熱交換効率を上げ、高温の浄化済みの空気をフィルタに供給することができる。
【００１７】
多孔性フィルタの開口側が平面になっていれば、その平面に伝熱部を構成する伝熱板の端部を接するまで延ばすことにより、浄化済みの空気と未浄化の空気とが混合（リーク）するのを防止できると共に、フィルタ通過直後の浄化済みの空気により未浄化の空気を加熱できる。したがって、浄化効率も高く、熱効率も高い空気浄化装置を提供できる。
【００１８】
さらに、多孔性フィルタを通過済みの空気と未通過の空気を分離する伝熱板の形状は、波型であることが望ましい。波型には、Ｕ字型が連続したものはもちろん、鋸歯状のもの、パルス型のもの、あるいはそれらに類似した形状のものがすべて含まれる。繰返し折曲げる部分を有する波形の伝熱板を用いると、同一の容積の中に広い面積の伝熱面を形成することができ、コンパクトな対向流型の熱交換部を作ることができる。また、波型に形成された伝熱板を円筒状の断熱性容器に挿入するだけで、その内断面を２分し、未浄化の空気と浄化済みの空気とが流れる流路を断熱性容器内に形成できる。さらに、上述したように、多孔性のフィルタにおいて、未浄化の空気と浄化済みの空気が通過する部分を分散させることができるので、多孔性のフィルタの温度を全体に高めることが可能となり、触媒を担持したフィルタの除去効率を向上できる。
【００１９】
また、断熱性容器の内断面を２分するように設けた伝熱板の開口側の端部に接するようにダクトを形成することにより、簡単に未通過の空気を熱交換部に導く吸気部と、通過済みの空気を吐出する吐出部とを形成する入出力ダクトを設けることができる。未浄化の空気と浄化済みの空気を、筒型の断熱性容器内のそれぞれの空気の流路に分配して供給する機能を伝熱板を延長した構成で実現することが可能となり、分配および供給機能も含めた空気浄化装置の構成が簡易になる。また、未浄化の空気と浄化済みの空気を断熱性容器内に導くための分配および供給機能の部分から、それらの空気の間で熱交換することが可能となり、熱交換効率を向上でき、ヒータの消費電力を小さくできると共に、吸気された空気により近い温度の浄化済みの空気を出力できる。
【００２０】
また、本発明の空気浄化装置は、断熱性容器の底側からヒータ、触媒を担持したフィルタ、および対向流型の熱交換部を構成する伝熱板を順番に組み立てることにより構成できる。したがって、断熱性容器の開口側からの作業のみで空気浄化装置を組み立てることが可能であり、断熱性容器として、底部が側壁部と一体成形された真空断熱性容器を使用することが可能である。この真空断熱性容器は、密封性および断熱性が高く、軽量でありながら耐久性も高く、さらに、低コストである。したがって、熱効率が高く省エネルギーであり、コンパクトで安全な空気浄化装置あるいは空気清浄装置を低コストで供給することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。図１に本発明にかかる空気浄化装置の外観を示してある。本例の空気浄化装置１０は、円筒状で、有底筒型の断熱性容器１と、断熱性容器１の中心軸と垂直に延びた角型のダクトであって、断熱性容器１の開口１ｕを塞ぐように取り付けられた入出力ダクト７とを備えている。入出力ダクト７の一方の開口７ａは、未浄化の空気８ａを取り入れる吸込み口であり、ダクト７の他方の開口７ｂは、浄化済みの空気８ｂを排出する吹出し口である。有底筒型の断熱性容器１の内部には、底側１ｄから順番に、ヒータ３、触媒を担持した多孔性フィルタ２および鋸歯状に折り曲げられた伝熱板４１が順番に収納されており、断熱性容器１のシェル１ｓと伝熱板４１により未浄化の空気８ａと、浄化済みの空気８ｂとが逆方向に流れながら熱交換する対向流型の熱交換部４が形成されている。
【００２２】
図２に、入出力ダクト７を取り外し、断熱性容器１を切り欠いて、断熱性容器１の内部の状態を示してある。また、図３に流れに沿った方向の断面により断熱性容器１の内部の構造を示してあり、図４には流れに垂直な方向の断面により断熱性容器１の内部の構造を示してある。伝熱板４１は、１枚の熱伝導率の高い材質、たとえば、アルミニウムなどの板を繰返し折曲げることにより波形に形成されている。さらに、伝熱板４１は、断熱性容器１の内断面を二つの領域に分けるように、両端部４２および４３が断熱性容器１の筒部１ｓの内面にほぼ密着するように断熱性容器１の内部に収納されている。したがって、断熱性容器１の内部に、未浄化の空気８ａと浄化済みの空気８ｂとが伝熱板４１を挟んで対向して流れる二つの流路４５および４６が構成され、これらの空気８ａおよび８ｂの間で伝熱板４１を介して熱交換が行われる。したがって、断熱性容器１の長手方向の多くの部分が未浄化の空気８ａと浄化済みの空気８ｂとが対向して流れながら熱交換を行う熱交換部４となっている。
【００２３】
図２においては、伝熱板４１の下端４１ｄを以下で説明するフィルタを見せるために途中で切欠いているが、実際は、図３および図４に示すように、フィルタの直前まで延びており、フィルタの直前まで未浄化の空気８ａが浄化済みの空気８ｂと分離して熱交換しながら導かれるようになっている。また、伝熱板４１の上端４１ｕは、断熱性容器１の上端（開口）１ｕから上に突き出してダクト７の内部に延びており、入出力ダクト７の上面７ｕに当たり、入出力ダクト７の内部を未浄化の空気８ａを吸込む領域（吸気部）７ａと、浄化済みの空気８ｂを吹出す領域（吐出部）７ｂに分けている。したがって、吸気部７ａから流入した空気８ａは入出力ダクト７を仕切る伝熱板４１にあたって下方に方向を変え、熱交換部４の流路４５に流入する。一方、熱交換部４の流路４６から流出した空気８ｂは入出力ダクト７の中で方向を変えて吐出部７ｂから外界に出力される。
【００２４】
熱交換部４の下方に配置された多孔性フィルタ２は、上下方向あるいは断熱性容器１の中心軸方向に延びた多数の細孔２１を備えたハニカム状であり、全体としては円盤状に形成されている。したがって、フィルタ２の断熱性容器１の開口側、すなわち、多孔性フィルタ２の上面２ｕは平面になっており、伝熱板４１の下端４１ｄをフィルタ２の近傍まで延ばすことにより、未浄化の空気８ａを浄化済みの空気８ｂと混合させないでフィルタ２まで導くことができる。
【００２５】
多孔性のフィルタ２には、空気の浄化に適した触媒、たとえば、白金（Ｐｔ）、アルミ基合金（Ｃｒ−Ｎｉ−Ａｌ）、パラジウム（Ｐｄ）、チタン（Ｔｉ）、ゼオライト、チタン酸カリウム（Ｋ_２Ｔｉ_２Ｏ_５）、酸化バナジウム（Ｖ_２Ｏ_５）などのいずれか、または複数の触媒が担持されており、空気中の有害成分、たとえば、ＨＣ（炭化水素化合物、未燃焼成分）、ＮＯｘ（窒素酸化物）、ＣＯ（一酸化炭素）、ＳＯｘ（硫黄分）、さらには、ＰＭ（微粒子成分）などを触媒反応により酸化したり還元したりすることにより除去できる。これらの触媒の活性化温度はいずれも３００℃から４００℃、低くても１８０℃程度であり、本例の空気浄化装置１０においては、これらの触媒が活性化温度あるいはその近傍で効率良く触媒反応を継続できるようにしている。
【００２６】
本発明の空気浄化装置１０で触媒の温度を活性化状態になるように維持できるので、浄化装置１０に使用可能な触媒は、上記のものに限定されることはなく、現在、車両の排ガス浄化のために開発された、あるいは今後開発される触媒をすべて含むものである。また、フィルタ２は、触媒の活性化温度における耐熱性が十分にある金属あるいはセラミックを担体として触媒を担持したものであっても良く、触媒自体をハニカム状に成形したものであっても良い。また、ハニカム状のフィルタの代わりに、多孔の薄い円盤状のフィルタを積層したタイプなどであっても良い。しかしながら、未浄化の空気との十分な接触面積を確保し、ショートカットを防止するにはハニカム状のフィルタが適していると考えられている。また、ハニカム状のフィルタには、孔２１の断面形状が６角形以外のものも含まれる。
【００２７】
断熱性容器１の底部１ｄに設置されたヒータ３は、外部の電源装置３１から電力の供給を受けて、ヒータ３と接触するように通過する空気８ｄを加熱する。さらに、ヒータ３からの輻射熱により、ヒータ３の直上に設置された多孔性フィルタ２を加熱する。したがって、ヒータ３の出力により触媒を担持したフィルタ２を加熱して触媒を活性化温度あるいはその近傍に維持できる。このヒータ３の出力は、多孔性フィルタ２の温度、あるいは、その近傍の空気温度をセンサ３２で検出することにより制御可能である。したがって、フィルタ２の温度を活性状態としては十分であるが、高温になり過ぎない範囲となるようにヒータ３の出力を抑制することができる。
【００２８】
伝熱板４１、フィルタ２およびヒータ３を収納する断熱性容器１は、底１ｄと周囲１ｓとが一体になった真空断熱性容器である。例えば、ステンレス鋼板を深絞り加工して底部が側壁部と一体成形された有底筒型の外容器１ａおよび内容器１ｂを備え、それらの隙間が真空に保持された二重壁型の断熱性容器１が知られている。この方式の真空断熱性容器は、内部から輻射熱および熱伝達を含めて断熱性に優れていると共に、軽量、かつ、コンパクトで、強度も高く、大量生産に適している。したがって、ヒータ３の出力は、触媒を担持したフィルタ２の加熱に効率良く使用され、熱効率の高い空気浄化装置１０を実現できる。また、内部が４００℃前後になっても断熱性容器１の外側の温度上昇を抑制できるので、民生用として十分に安全な空気浄化装置１０を実現できる。
【００２９】
本例の空気浄化装置１０は、底が一体成形された断熱性容器を用いた構成に限定されるものではない。しかしながら、容器１の底１ｄの側から、ヒータ３、フィルタ２および伝熱板４１を順番に収納し、容器１の開口１ｕにダクト７を取り付けることにより組み立てできる。このため、組み立てあるいはメンテナンスのために容器１の底面からアクセスする必要はなく、本例の底１ｄと側面１ｓとが予め一体成形された断熱性容器を用いても組み立てが可能であり、より低コストで、断熱性および気密性の高い空気浄化装置１０を提供することができる。
【００３０】
なお、図面では、右側から未浄化の空気８ａが供給され、左側から浄化済みの空気８ｂが出力されるようになっているが、空気の経路はかならずしもこれに限定されない。本例の空気浄化装置１０を容器１の中心軸が傾いたりあるいは水平になるように設置（横置き）すれば、上方に位置する経路４５または４６が加温された浄化済みの空気８ｂが出力される経路となるように自然循環するであろう。また、供給ファンあるいは吹出しファンを設けることにより、空気を強制循環させることも可能である。
【００３１】
このように、本例の空気浄化装置１０は、有底筒型の断熱性容器１と、この断熱性容器の底１ｄの側に配置された、触媒を担持した多孔性フィルタ２と、多孔性フィルタを通過する空気を加熱可能なヒータ３と、さらに、断熱性容器の開口１ｕの側に配置された対向流型の熱交換器であって、多孔性フィルタ２を通過済みの空気８ｂと多孔性フィルタ２を未通過の空気８ａとの間で熱交換可能な熱交換部４とを有する。したがって、ダクト７の吸気部７ａから取入れられた空気８ａは、図３に示すように、入出力ダクト７から伝熱板４１により形成された対向流型熱交換部４の一方の流路４５を通って流れる。
【００３２】
伝熱板４１は波型に加工されているので、流入方向から見ると図４に示すように、未浄化の空気８ａは、多孔性フィルタ２を通過済みの空気８ｂと隣接して対向して流れ、浄化済みの空気８ｂにより加熱される。その後、多孔性フィルタ２に導かれ、フィルタ２の細孔２１の中を下向きに通って触媒反応により有害成分が除去され、ヒータ３の設置された断熱性容器１の底部に至る。断熱性容器１の底部で空気８ｄはヒータ３により、さらに加熱され、方向を１８０度転じて、多孔性フィルタ２の細孔２１の中を上向きに通過し、さらに有害成分が除去される。また、数百度に加熱されることにより、細菌やウィルスなどの成分も除去される。そして、対向流型熱交換部４に入り、未浄化の空気８ａを加熱する。そして、浄化済みの空気８ｂは、未浄化の空気８ａにより冷却された後に、ダクト７の吐出部７ｂから吐出される。
【００３３】
したがって、本例の空気浄化装置１０では、吸気口７ａから取りいれられた室内あるいは車内の室温の空気８ａは、多孔性フィルタ２を通過する段階で、フィルタ２に担持された触媒がその活性を発揮する温度に加温される。一方、触媒により浄化された空気８ｂは、吸気口７ａから取り入れた未浄化の空気８ａにより冷却され、室温あるいはそれに近い温度で出力される。対向流型熱交換部４は、温度効率は極めて高く、吐出部７ｂにおいては、浄化済みの空気８ｂの温度は吸気口７ａから吸込まれた未浄化の空気８ａの温度の極く近くまで下がる。したがって、熱風が吐出口７ｂから吹出されることはない。また、フィルタ２の近傍においては、未浄化の空気８ａの温度は、フィルタ２を通過した直後の高温の浄化済みの空気８ｂの温度の極く近くまで上昇する。
【００３４】
したがって、本例の空気浄化装置１０においては、浄化のために空気をいったん高温にするが、外界に対してほとんど熱を放出せず、また、空気を高温にするためにエネルギーをほとんど消費しない。このため、外界（室内や車内）に対して放出する熱は非常に小さくなり、空気浄化のために室温が上昇することはほとんどない。また、空気８ａの温度を上げたり、フィルタ２の温度を上げるためにヒータ３で消費される電力も抑制することが可能であり、いったんフィルタ２の温度を上げて触媒が活性化する温度になれば、その後のヒータ３の消費電力は非常に小さいものとなる。したがって、消費電力が小さく、ランニングコストの少ない空気浄化装置を提供できる。
【００３５】
未浄化の空気８ａから有害物の除去効率をもっとも高めるためには、フィルタ２に供給される前の段階で、未浄化の空気８ａの温度を活性化温度よりも高くしておくことが望ましいと考えられる。そのためには、伝熱板４１とフィルタ２の間にヒータ３を設置することが望ましい。また、ヒータ３の輻射熱により、伝熱板４１とフィルタ２とを加温できるので、未浄化の空気８ａの温度を上げる構造としては適していると考えられる。しかしながら、伝熱板４１とフィルタ２の間にヒータ３を配置すると、この間で未浄化の空気８ａと浄化済みの空気８ｂとが混合してしまい浄化効率が低下する可能性がある。
【００３６】
たとえば、波型に加工された伝熱板４１の下端４１ｄの経路４５の側に沿ってヒータ３を配置することにより、空気８ａおよび８ｂが混合する可能性を排除できる可能性があり、この方式も本発明には含まれる。しかしながら、ヒータ３の形状が複雑になることが考えられる。また、ヒータ３が面するフィルタ２の部分が空気８ａが供給される部分に限定されるので、ヒータ３をフィルタ２の反対側に配置した場合よりもフィルタ２の温度分布が大きくなるかもしれないことが考えられる。それにも増して、ヒータ３をフィルタ２のより伝熱板４１の側に設けることにより、伝熱板４１の下端４１ｄの温度が上がるので、浄化済みの空気８ｂの冷却には不利な構成となり、熱効率が低下し、浄化済みの空気８ｂを十分に冷却するために伝熱板４１の長さを延ばす必要が生じ、その結果、断熱性容器１の長さを長くする必要が生ずる可能性がある。
【００３７】
これらの点を考慮すると、本例の空気浄化装置１０のように、ヒータ３をフィルタ２の底側１ｕに配置することが望ましい。対向流型の熱交換部４により、フィルタ２を通過した直後の浄化済みの空気８ｂとほぼ同じ程度まで未浄化の空気８ａは加熱されるので、未浄化の空気８ａを触媒反応を進めるには十分な温度にすることができる。また、触媒を担持したフィルタ２も、ヒータ３の輻射熱と、フィルタ２の細孔２１を通過する加熱済みの空気８ｄにより十分に加熱される。さらに、波型の伝熱板４１に対応して、加熱された空気８ｄが通過する細孔２１もフィルタ２に広く分布することを考えると、フィルタ２の底側にヒータ３を設けることにより、フィルタ２の全体を十分に加熱することが可能であり、担持された触媒の効果を十分に得ることができる。
【００３８】
さらに、フィルタ２に対して伝熱板４１と反対側にヒータ３が位置するので、フィルタ２と伝熱板４１との間の構造は非常に簡素になり、伝熱板４１の下端４１ｄをフィルタ２の近傍まで延ばして、熱交換効率を高めると共に、浄化済みの空気と未浄化の空気が混合して浄化効率が損なわれるのを防止することができる。なお、図４には、多孔性フィルタ２の多数の細孔２１の位置と流路を分ける仕切板となる伝熱板４１の位置を、説明を簡単にするために、一対一に示してあるが、必ずしも細孔２１の一つ一つがすべて、流路４５か流路４６のいずれか一つに対応するとは限らず、その程度の混合は実用上は差し支えない範囲であると言える。
【００３９】
また、上記の例では、図５（ａ）に示すように、対向流型の熱交換部４を構成する伝熱板４１として鋸歯状に波型に加工した例を示してあるが、伝熱板４１の形状はこれに限定されるものではない。図５（ｂ）の伝熱板４９ａは、折曲げ部をＵ字型にしたものであり、図５（ｃ）の伝熱板４９ｂは、折曲げ部をコ字型に折り曲げてパルス状の伝熱面を構成したものである。また、図５（ｄ）に示す伝熱板４９ｃように、１枚の板を折り曲げる代わりに、Ｕ字型に加工した複数のアルミニウム板４８を組み合わせ、それらの端４８ａをカシメまたは潰したりして固定した伝熱板を形成することも可能である。
【００４０】
さらに、図６に示すように、アルミニウム製のハニカムまたは格子状ブロック４９ｄを熱交換部４ａとして使用した空気浄化装置１０ａを提供することも可能である。この空気浄化装置１０ａにおいては、入出力ダクト７の代わりに、未浄化の空気８ａを熱交換部４ａに分配する分配ヘッダ９を使用し、アルミハニカム４９ｄの格子の約半数を未浄化の空気８ａの通路４５として、他の半数を浄化済み空気８ｂの通路としている。
【００４１】
なお、本発明の空気浄化装置は、フィルタ２を触媒の活性化温度に維持した状態でサービスできるように構成されているが、フィルタ２の吸着性能を期待して、断続的にヒータ３を稼動させて、フィルタ２の吸着および常温による分解能力と、活性化状態の触媒の能力とを交互に発揮させる運用も可能である。この運用の場合も、本発明の空気浄化装置であれば、触媒の温度を上げて活性化した状態でも継続して、安全にサービスすることが可能であり、空気浄化能力の高い浄化装置を提供できる。
【００４２】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の空気浄化装置は、空気中の有害物質を分解する機能を有する触媒を担持したフィルタを触媒が活性化する温度状態で継続してサービスさせることが可能である。したがって、車両の排ガス浄化などのために開発された触媒の性能を活かし、低コストで安全であり、さらに浄化効率の高い民生用の空気浄化装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の空気浄化装置の外観を示す図である。
【図２】図１に示す空気浄化装置のダクトおよび容器の一部を欠いて内部の構成を示す図である。
【図３】図１に示す空気浄化装置の空気の流れに沿った方向の断面図である。
【図４】図１に示す空気浄化装置の空気の流れに垂直な方向の断面図である。
【図５】対向流型熱交換部を構成する伝熱板の幾つかの例を示す図である。
【図６】本発明の他の空気浄化装置の例を示す図である。
【符号の説明】
１断熱性容器
２多孔性フィルタ
３ヒータ
４対向流型熱交換部
７入出力ダクト
８ａ未浄化の空気、８ｂ浄化済みの空気
１０、１０ａ空気浄化装置

Claims

有底筒型の断熱性容器と、
この断熱性容器の底側に配置された、触媒を担持した多孔性フィルタと、
前記多孔性フィルタを通過する空気を加熱可能なヒータと、
前記断熱性容器の開口側に配置された対向流型の熱交換部であって、前記多孔性フィルタを通過済みの空気と前記多孔性フィルタを未通過の空気との間で熱交換可能な熱交換部とを有する空気浄化装置。
請求項１において、前記ヒータは、前記多孔性フィルタに対して前記断熱性容器の底側に配置されている空気浄化装置。
請求項２において、前記熱交換部は、前記通過済みの空気と前記未通過の空気とを分離して熱交換する伝熱板を備えており、その伝熱板が前記多孔性フィルタの近傍まで延びている空気浄化装置。
請求項３において、前記多孔性フィルタの開口側は平面になっており、その平面に前記伝熱板の端部が接している空気浄化装置。
請求項３において、前記伝熱板は、波型である空気浄化装置。
請求項３において、前記伝熱板は前記断熱性容器の内断面を２分しており、
前記伝熱板の開口側の端部に接して前記未通過の空気を前記熱交換部に導く吸気部と、前記通過済みの空気を吐出する吐出部とを形成する入出力ダクトを有する空気浄化装置。
請求項１において、前記断熱性容器は、底部が側壁部と一体成形された真空断熱性容器である空気浄化装置。