JP2005324098A - オゾン浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 オゾン濃度センサを保護して、長期間に亘って濃度検出精度を維持し、オゾン浄化触媒の劣化を正確に検出することができるオゾン浄化装置を提供する。
【解決手段】 オゾン濃度を検出するオゾン濃度センサ１１は、収容ケース１２に収容されている。吸気側流路１３を介して、収容ケース１２に空気が導入され、排気側流路１４を介して収容ケース１２から空気が排出される。吸気側流路１３の入口２１近傍には、空気を通過させて、埃やごみを捕集する空気フィルタ１７が設けられ、吸気側流路１３及び排気側流路１４には、それぞれ第１開閉弁１５及び第２開閉弁１６が設けられている。開閉弁１５及び１６は、エンジン６の作動中は開弁され、エンジン６の停止中は閉弁される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、大気中のオゾン（Ｏ₃）を浄化するオゾン浄化装置に関し、特に車両に装着して用いるものに関する。

車両が走行することにより、その車体表面やラジエータ表面などに空気が接触して流れることに着目し、そのような部分にオゾン浄化触媒を配置して、大気中のオゾンを浄化する装置が従来より提案されている（特許文献１）。この装置は、大気中のオゾンを浄化することにより、光化学スモッグの発生を抑制しようとするものである。

またこのようなオゾン浄化装置においては、その表面に例えば埃等の異物が付着した場合、触媒により浄化されるオゾン量が減少し、オゾン浄化装置の浄化能力が低下してしまう。そこで、特許文献２には、埃等の異物が付着することによるオゾン浄化触媒の劣化を検出するようにしたオゾン浄化装置が示されている。この装置では、オゾン浄化触媒の近傍にオゾン濃度センサが配置され、オゾン濃度センサにより検出されるオゾン濃度に基づいて、オゾン浄化触媒の劣化が判定される。

特表平１１−５０７２８９号公報 特開平２００１−３４７８２９号公報

特許文献２に示された装置では、オゾン濃度センサは車両のラジエータ近傍に設置されるため、埃や水などにさらされ、オゾン濃度センサの検出精度が低下する、あるいはオゾン濃度センサが故障するといった問題があった。特許文献２には、オゾン濃度センサを拡散防止管内に配置する構成例が示されているが、このような構成を採用しても、オゾン濃度センサの十分な保護を図ることはできなかった。

本発明はこの点に着目してなされたものであり、オゾン濃度センサを保護して、長期間に亘って濃度検出精度を維持し、オゾン浄化触媒の劣化を正確に検出することができるオゾン浄化装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、内燃機関を有する車両に搭載されたオゾン浄化触媒と、オゾンの濃度を検出するオゾン濃度検出手段と、該オゾン濃度検出手段の出力に基づいて前記オゾン浄化触媒の劣化を検出する劣化検出手段とを有するオゾン浄化装置において、前記オゾン濃度検出手段を収容する収容部材と、該収容部材へ気体を導入する導入部と、該導入部を開閉する弁手段とを備え、前記機関の停止時に前記弁手段により前記導入部を閉じることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、オゾン濃度検出手段が収容部材に収容され、機関の停止時には、導入部が弁手段により閉じられるので、埃や水が導入部から侵入することが阻止され、オゾン濃度検出手段を保護することができる。その結果、長期間に亘ってオゾン濃度検出精度を維持し、オゾン浄化触媒の劣化を正確に検出することができる。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態にかかるオゾン浄化装置の構成を示す図である。この装置は、オゾン浄化触媒を車両のラジエータ１の表面に担持させるとともに、空気中のオゾン濃度を検出するオゾン濃度センサを含むオゾン濃度検出部２，３と、当該車両の走行速度（車速）ＶＰを検出する車速センサ５と、これらのセンサの出力に基づいてオゾン浄化触媒の劣化を検出する電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）４とを備えて構成されている。

ＥＣＵ４は、当該車両を駆動する内燃機関（以下「エンジン」という）６の燃料供給制御及び点火時期制御を行う。ＥＣＵ４には、イグニッションスイッチ７が接続されており、イグニッションスイッチ７がオンされると、エンジン６を作動させ、イグニッションスイッチ７がオフされるとエンジン６を停止させる。

オゾン浄化触媒としては、例えば特開平５−３１７７１７号公報に示されるように、炭酸マンガン（ＭｎＣＯ₃）及び酸化マンガン（ＭｎＯｘ）を主成分とするものを用いる。
ラジエータ１は、当該車両のエンジン（図示せず）を冷却するエンジン冷却水の温度を低下させるために設けられた放熱装置である。

車両の走行により発生する空気流は、図に矢印Ａで示すように流れる。この空気流の、ラジエータ１の上流側に上流側オゾン濃度検出部２が配置され、下流側に下流側オゾン濃度検出部３が配置されている。上流側オゾン濃度検出部２により、オゾン浄化触媒を通過する前の空気中のオゾン濃度が検出され、下流側オゾン濃度検出部３により、オゾン浄化触媒を通過した後の空気中のオゾン濃度が検出される。

上流側オゾン濃度検出部２により検出される上流側オゾン濃度ＣＴＯ３Ｕ、下流側オゾン濃度検出部３により検出される下流側オゾン濃度ＣＴＯ３Ｌとを比較することにより、オゾン浄化触媒の劣化を検出する。より具体的には、例えば浄化率ＲＰ＝１−ＣＴＯ３Ｌ／ＣＴＯ３Ｕと定義し、初期状態（新品の状態）における浄化率ＲＰ０に対して例えば５０％以下となったとき（ＲＰ≦ＲＰ０×０．５となったとき）、オゾン浄化触媒が劣化したと判定する。そしてその結果をランプを点灯させることなどにより運転者に知らせる。

あるいは、劣化度合ＲＤ＝ＲＰ／ＲＰ０と定義し、この劣化度合そのものを表示するようにしてもよい。
オゾン浄化率ＲＰは、車速ＶＰ（空気流速）により変化する。具体的には、車速ＶＰが高くなるほど浄化率ＲＰは低下するので、劣化判定用閾値を、車速ＶＰが高くなるほど小さくなるように設定することが望ましい。

図２は、上流側オゾン濃度検出部２の構成を示す図である。なお、下流側オゾン濃度検出部３も同様に構成されている。
図２に示すように、オゾン濃度検出部２は、オゾン濃度を検出するオゾン濃度センサ１１と、オゾン濃度センサ１１を収容する収容ケース１２と、収容ケース１２に空気を導入する吸気側流路１３と、収容ケース１２から空気を排出する排気側流路１４と、吸気側流路１３の入口２１近傍に設けられ、空気を通過させて、埃やごみを捕集する空気フィルタ１７と、吸気側流路１３に設けられた第１開閉弁１５と、排気側流路１４に設けられた第２開閉弁１６とを備えている。

オゾン濃度センサ１１としては、例えば特開平６−８２４０９号公報に示されるようにマグネシウム（Ｍｇ）やカルシウム（Ｃａ）などの２価の金属と、インジウム（Ｉｎ）及び酸素（Ｏ）との化合物をガス感応体としたものを用いる。

第１及び第２開閉弁１５及び１６は、ＥＣＵ４により開閉駆動される電磁弁である。ＥＣＵ４は、イグニッションスイッチ７がオンされ、エンジン６が作動しているときは、第１及び第２開閉弁１５及び１６を開弁する一方、イグニッションスイッチ７がオフされエンジン６が停止しているときは、第１及び第２開閉弁１５及び１６を閉弁する。これにより、エンジン停止中は、収容ケース１２に埃や水が侵入することが防止され、オゾン濃度センサ１１を保護することができる。

また、第１及び第２開閉弁１５及び１６が開弁されているとき、入口２１から流入する空気には、前走車が巻き上げる飛来物と、もともと大気中に存在する１０μｍ以下の浮遊粉塵とが含まれている。空気フィルタ１７により、浮遊粉塵の侵入を阻止することができる。また、入口２１の開口面は、空気流Ａとほぼ平行となるように構成されている。これにより、飛来物が空気フィルタ１７に付着したり、飛来物により空気フィルタ１７が破損したりすることを防止することができる。

さらに図２に示す構成例では、吸気側流路１３は、その入口２１から昇り勾配で収容ケース１２に達するように構成され、排気側流路１４は、収容ケース１２から下り勾配で出口２２に達するように構成されている。また、収容ケース１２は、その内側底面１２ａがほぼ水平であって、凹部を有しないように構成されている。このように構成することにより、吸気側流路１３から埃や水が侵入し難くなり、また収容ケース１２の底面１２ａに埃や水が滞留することが防止される。また、収容ケース１２内部にほこりや水が侵入した場合でも、排気側流路１４から出口２２に向かって排出され易くなる。したがって、エンジン６の作動中において、オゾン濃度センサ１１が侵入する埃や水により劣化する可能性を低減することができる。

本実施形態では、オゾン濃度センサ１１がオゾン濃度検出手段に相当し、収容ケース１２が収容部材に相当し、吸気側流路１３が導入部に相当し、第１開閉弁１５が弁手段に相当する。また、ＥＣＵ４が劣化検出手段を構成する。
なお、吸気側流路１３は、図２に示す例では、その入口２１の開口面が空気流Ａに対してほぼ平行となるように構成されているが、これに限るものではなく、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、入口２１が、空気流Ａの下流側に向かって開口するように構成してもよい。これにより、飛来物の影響をより受け難くすることができる。

また図４に示すように、飛来物防止板１８を、吸気側流路１３の入口２１の近傍に設けるようにしてもよい。飛来物防止板１８により、比較的大きな飛来物を有効に阻止することができる。図４（ａ）は、空気流Ａに対して垂直な方向から見た図であり、図４（ｂ）は、空気流Ａの下流側から見た図である。
また吸気側流路１３は、図５に示すように、入口２１から下り勾配で収容ケース１２に達するように構成してもよい。
また第２開閉弁１６は設けなくてもよい。

（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態にかかるオゾン濃度検出部２の構成を示す図である。本実施形態では、第２開閉弁１６に代えて、電動ポンプ１８が排気側流路１４に設けられている。また、排気側流路１４の出口２２の近傍には、空気フィルタ１７と同様の空気フィルタ１９が設けられている。これ以外は、第１の実施形態と同一である。

本実施形態では、電動ポンプ１８は、図７に示すポンプ制御処理により、駆動制御される。図７に示すポンプ制御処理は、イグニッションスイッチ７がオンされている期間中に、ＥＣＵ４で所定時間（例えば１秒）毎に実行される。
ステップＳ１１では、第１タイマＴＭＣＮＤＥＸ１の値が「０」より大きいか否かを判別する。第１タイマＴＭＣＮＤＥＸ１は、ステップＳ１７において第１所定時間ＴＡ（例えば２０時間）にセットしてスタートされるダウンカウントタイマである。ステップＳ１１の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、第２タイマＴＭＣＮＤＥＸ２を第２所定時間ＴＢ（例えば５分）にセットしてスタートさせ（ステップＳ１２）、電動ポンプ１８を正転駆動する。電動ポンプ１８を正転駆動することにより、吸気側流路１３から排気側流路１４の出口２２に向かう空気流が発生し、通常のオゾン濃度検出が行われる。

第１タイマＴＭＣＮＤＥＸ１の値が「０」となると、ステップＳ１１からステップＳ１４に進み、第２タイマＴＭＣＤＮＤＥＸ２の値が「０」より大きいか否かを判別する。最初はこの答が肯定（ＹＥＳ）となるので、ステップＳ１５に進み、電動ポンプ１８を逆転駆動する。電動ポンプ１８を逆転駆動することにより、排気側流路１４から吸気側流路１３の入口２１に向かう空気流が発生し、空気フィルタ１７の浄化が行われる。逆転駆動の時間が第２所定時間ＴＢに達し、第２タイマＴＭＣＮＤＥＸ２の値が「０」となると、ステップＳ１４からステップＳ１６に進み、正転駆動を開始する。そして第１タイマＴＭＣＮＤＥＸ１を第１所定時間ＴＡにセットしてスタートさせる（ステップＳ１７）。これによりステップＳ１１の答が肯定（ＹＥＳ）となって、ステップＳ１２に進む。
なお、第１及び第２タイマＴＭＣＮＤＥＸ１，ＴＭＣＮＤＥＸ２の値は、イグニッションスイッチ７がオフされたときも、その値が保持される。

図７の処理によれば、エンジン６の作動中は、電動ポンプ１８が回転駆動され、第１所定時間ＴＡの正転駆動が行われた後に、第２所定時間ＴＢの逆転駆動が行われ、この動作が繰り返される。したがって、空気フィルタ１７の浄化を適切に行い、空気フィルタ１７の目詰まりを防止することができる。なお、空気フィルタ１９は、電動ポンプ１８の正転駆動時に浄化される。

なお、本実施形態においても吸気側流路１３は、図８に示すように、入口２１から下り勾配で収容ケース１２に達するように構成してもよい。

本発明の一実施形態にかかるオゾン浄化装置の構成を示す図である。 図１に示すオゾン濃度検出部の構成（第１の実施形態）を示す図である。 図２に示す吸気側流路の変形例を説明するための図である。 図２に示す吸気側流路に飛来物防止板を設ける構成例を示す図である。 図２に示す吸気側流路の他の変形例を適用したオゾン濃度検出部の構成を示す図である。 本発明の第２の実施形態にかかるオゾン濃度検出部の構成を示す図である。 図６に示す電子制御ユニットで実行される電動ポンプの駆動制御のフローチャートである。 図６に示す吸気側流路の変形例を適用したオゾン濃度検出部の構成を示す図である。

符号の説明

２，３ オゾン濃度検出部
４ 電子制御ユニット
６ 内燃機関
７ イグニッションスイッチ
１１ オゾン濃度センサ
１２ 収容ケース
１３ 吸気側流路
１４ 排気側流路
１５，１６ 開閉弁
１７、１９ 空気フィルタ
１８ 電動ポンプ

Claims (1)

1. 内燃機関を有する車両に搭載されたオゾン浄化触媒と、オゾンの濃度を検出するオゾン濃度検出手段と、該オゾン濃度検出手段の出力に基づいて前記オゾン浄化触媒の劣化を検出する劣化検出手段とを有するオゾン浄化装置において、
   前記オゾン濃度検出手段を収容する収容部材と、
   該収容部材へ気体を導入する導入部と、
   該導入部を開閉する弁手段とを備え、
   前記機関の停止時に前記弁手段により前記導入部を閉じることを特徴とするオゾン浄化装置。

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