JP2007022402A - Air purification device for vehicle and air purification system for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、活性酸素を用いて空気を浄化して自動車等の車室内にクリーンな空気を供給する車両用空気浄化装置および車両用空気浄化システムに関する。 The present invention relates to a vehicle air purification apparatus and a vehicle air purification system that purify air using active oxygen and supply clean air to a vehicle interior of an automobile or the like.
従来、この種の車両用空気浄化装置としては、ろ材が装着されているフィルタによって空気中の有害ガス、悪臭ガス等の汚染物質を除去する装置であり、活性炭や触媒等の脱臭層を有し、この触媒には、酸化チタン等の光触媒または白金担持系の常温触媒を用いたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。また、光触媒を用いた他の浄化装置として、光触媒担体が平行な多数の空気通孔を有する金属製のブロック体について、前記空気通孔の内面に光触媒を担持してなるものが知られている(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、上記従来の車両用空気浄化装置は、酸素中で光を当てると光触媒の表面に活性酸素を発生しこの酸化反応を利用して汚れの分解を行っているが、光触媒においては光が当たっている表面だけに酸化反応が起こるので、一定量以上の空気浄化を行うには、相当の表面積を要し、一定以上の大きさの装置が必要になるという問題があった。また、光触媒を用いた空気浄化装置を、太陽光が使用できないような外部から閉鎖された空間に配置する場合には、一定の紫外光量を発生する光源発生装置が必要になり、装置が大きくなってしまうという問題があった。さらに、車両用の空気浄化装置の場合、車両を構成する部品が多数にのぼるため、空気浄化装置を設置する空間は制限されるので、装置の大きさに対して高い浄化能力を有する空気浄化装置が必要になる。 However, the conventional vehicle air purification device generates active oxygen on the surface of the photocatalyst when exposed to light in oxygen and decomposes dirt using this oxidation reaction. However, the photocatalyst is exposed to light. Since the oxidation reaction occurs only on the surface, there is a problem that a considerable amount of surface area is required to perform air purification of a certain amount or more, and a device of a certain size or more is required. In addition, when an air purification device using a photocatalyst is disposed in a space closed from the outside where sunlight cannot be used, a light source generation device that generates a certain amount of ultraviolet light is required, which increases the size of the device. There was a problem that. Further, in the case of an air purification device for a vehicle, since the number of parts constituting the vehicle is large, the space in which the air purification device is installed is limited. Therefore, the air purification device has a high purification capacity with respect to the size of the device. Is required.
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、空気浄化能力に優れた車両用空気浄化装置および車両用空気浄化システムを提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a vehicle air purification device and a vehicle air purification system that are excellent in air purification capability.
上記目的を達成するために、以下に示す技術的手段を採用する。すなわち、請求項1に記載の車両用空気浄化装置の発明は、水素分子が内部でラジカル状態に解離して透過する水素解離透過膜(10、22)と、水素分子が前記水素解離透過膜(10、22)の内部に入り込むときの入口となる水素分子接触面(10a、22a)と、ラジカル状態に解離した水素が前記水素分子接触面(10a、22a)側から前記水素解離透過膜(10、22)内を透過して外部へ排出されるときの出口となる解離水素排出面(10b、22b)と、車室内(1)へ送風される空気が通る空気通路と、を備え、前記水素解離透過膜(10、22)の外部へ排出される前記ラジカル状態の水素は、複数の前記解離水素排出面(10b、22b)から排出され、前記複数の解離水素排出面(10b、22b)は前記空気通路内を臨むように配置されたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the following technical means are adopted. That is, the invention of the vehicle air purification device according to
請求項1に記載の発明によれば、ラジカル状態の水素を複数の面から排出することにより、空気中の酸素と反応性が高い水素ラジカルを用いたことに加えて、反応が起こる解離水素排出面の面積を大きく構成したので、高い空気浄化能力を有する車両用空気浄化装置が得られる。 According to the first aspect of the present invention, in addition to using hydrogen radicals that are highly reactive with oxygen in the air by discharging hydrogen in a radical state from a plurality of surfaces, dissociated hydrogen discharge in which a reaction occurs Since the surface area is large, a vehicle air purification device having a high air purification capability can be obtained.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の車両用空気浄化装置において、前記解離水素排出面(10b、22b)を複数の筒状面で構成したことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the vehicle air purification device according to the first aspect, the dissociated hydrogen discharge surface (10b, 22b) is formed of a plurality of cylindrical surfaces.
請求項2に記載の発明によれば、反応が起こる解離水素排出面の面積をさらに大きく構成することができ、空気浄化能力を向上できる。 According to the second aspect of the present invention, the area of the dissociated hydrogen discharge surface where the reaction occurs can be further increased, and the air purification ability can be improved.
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の車両用空気浄化装置において、前記水素解離透過膜(10、22)を筒体で形成するとともに、前記水素分子接触面(10a、22a)を前記筒体の内周面とし、前記解離水素排出面(10b、22b)を前記筒体の外筒面としたことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the vehicle air purification device according to the first or second aspect, the hydrogen dissociation and permeable membrane (10, 22) is formed as a cylinder, and the hydrogen molecule contact surface (10a, 22a) is an inner peripheral surface of the cylinder, and the dissociative hydrogen discharge surfaces (10b, 22b) are outer cylinder surfaces of the cylinder.
請求項3に記載の発明によれば、水素分子接触面と解離水素排出面を筒体に収納する構成としたので、小さい体積の中に水素解離透過膜を構成することができ、さらに空気浄化装置の小型化ができる。 According to the third aspect of the present invention, since the hydrogen molecule contact surface and the dissociated hydrogen discharge surface are accommodated in the cylindrical body, the hydrogen dissociation permeable membrane can be formed in a small volume, and the air purification The device can be miniaturized.
請求項4に記載の発明は、請求項1、2、または3に記載の車両用空気浄化装置において、前記空気通路内に設けられ、前記空気通路内を通る空気に含まれる悪臭成分を濃縮分離する濃縮分離手段(11)を備えたことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the vehicle air purification apparatus according to the first, second, or third aspect, the malodorous component contained in the air that is provided in the air passage and that passes through the air passage is concentrated and separated. And a concentration and separation means (11).
請求項4に記載の発明によれば、車室内から取り込んだ空気中の悪臭成分を濃縮分離手段に溜めておき、溜めた悪臭成分をラジカル状態の水素原子や活性酸素により、分解させることができるので、効率良く空気浄化を行うことができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the malodorous component in the air taken in from the passenger compartment can be stored in the concentration separation means, and the accumulated malodorous component can be decomposed by radical hydrogen atoms or active oxygen. Therefore, air purification can be performed efficiently.
請求項5に記載の車両用空気浄化システムの発明は、水素分子が内部でラジカル状態に解離して透過する水素解離透過膜(10、22)と、水素分子が前記水素解離透過膜(10、22)の内部に入り込むときの入口となる水素分子接触面(10a、22a)と、前記水素分子接触面(10a、22a)に対して水素分子を供給する水素供給手段と、車室内(1)へ送風される空気が通る空気通路と、ラジカル状態に解離した水素が前記水素分子接触面(10a、22a)側から前記水素解離透過膜(10、22)内を透過して外部へ排出されるときの出口であり、前記空気通路内に臨むように配置された解離水素排出面(10b、22b)と、を設けた車両用空気浄化装置(9、17)と、供給する前記水素分子の源となる水素源を貯蔵する水素源貯蔵手段(6)と、を備え、前記水素供給手段は、前記水素源貯蔵手段(6)から前記水素源を搬送する搬送部(7)と、搬送された前記水素源を電気分解して水素分子を生成する電解部(8)とからなることを特徴とする。 The vehicle air purification system according to the fifth aspect of the present invention includes a hydrogen dissociation permeable membrane (10, 22) through which hydrogen molecules dissociate into a radical state and permeates, and a hydrogen molecule passes through the hydrogen dissociation permeable membrane (10, 22) Hydrogen molecule contact surfaces (10a, 22a) serving as entrances when entering the interior of the interior, hydrogen supply means for supplying hydrogen molecules to the hydrogen molecule contact surfaces (10a, 22a), and vehicle interior (1) The air passage through which the air blown to and the hydrogen dissociated into a radical state pass through the hydrogen dissociation permeable membrane (10, 22) from the hydrogen molecule contact surface (10a, 22a) side and are discharged to the outside. And an air purifier (9, 17) for a vehicle provided with dissociated hydrogen discharge surfaces (10b, 22b) disposed so as to face the air passage, and a source of the hydrogen molecules to be supplied To store a source of hydrogen A hydrogen source storage means (6), wherein the hydrogen supply means electrolyzes the transported part (7) for transporting the hydrogen source from the hydrogen source storage means (6) and the transported hydrogen source. And an electrolysis section (8) for generating hydrogen molecules.
請求項5に記載の発明によれば、水素源の電気分解で得られた水素分子を水素分子接触面に供給することにより、安定して水素分子を供給して活性化酸素を生成できる車両用空気浄化システムが得られる。
According to the invention described in
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の車両用空気浄化システムにおいて、前記空気通路内に設けられ、前記空気通路内を通る空気に含まれる悪臭成分を濃縮分離する濃縮分離手段(11)を備えたことを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the vehicle air purification system according to the fifth aspect of the present invention, a concentration / separation means (not shown) is provided in the air passage and concentrates and separates malodorous components contained in the air passing through the air passage. 11).
請求項6に記載の発明によれば、請求項4と同様の作用効果を有する車両用空気浄化システムが得られる。 According to the sixth aspect of the present invention, a vehicle air purification system having the same effect as that of the fourth aspect can be obtained.
請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の車両用空気浄化システムにおいて、前記濃縮分離手段(11)を気体透過性材料で構成することを特徴とする。 A seventh aspect of the present invention is the vehicle air purification system according to the sixth aspect, wherein the concentration and separation means (11) is made of a gas permeable material.
請求項7に記載の発明によれば、空気中の汚染物質を気体透過性材料に吸着させ、捕集した物質を解離水素排出面に向かって移動させることができるので、汚染物質や悪臭成分の分解を促進することができる。 According to the seventh aspect of the present invention, the pollutant in the air can be adsorbed on the gas permeable material, and the collected substance can be moved toward the dissociated hydrogen discharge surface. Degradation can be accelerated.
請求項8に記載の発明は、請求7記載の車両用空気浄化システムにおいて、前記濃縮分離手段(11)をスポンジ状に発泡させた前記気体透過性材料で構成することを特徴とする。
The invention according to
請求項8に記載の発明によれば、汚染物質や悪臭成分を濃縮分離手段に吸着させる面積を大きくすることができ、汚染物質や悪臭成分の分解性を向上することができる。 According to the eighth aspect of the present invention, it is possible to increase the area for adsorbing the pollutant and malodorous component to the concentration separation means, and to improve the decomposability of the pollutant and malodorous component.
請求項9に記載の発明は、請求項5〜8のいずれかに記載の車両用空気浄化システムにおいて、前記水素源として水を用いることを特徴とする。 A ninth aspect of the invention is characterized in that in the vehicle air purification system according to any of the fifth to eighth aspects, water is used as the hydrogen source.
請求項9に記載の発明によれば、水素源として水を用いることにより、車両内で発生する水を利用することができ、また車両内での水の再利用が可能になり、水素分子の供給という観点から有効である。
According to the invention described in
請求項10に記載の発明は、請求項5〜9のいずれかに記載の車両用空気浄化システムにおいて、前記車両用空気浄化装置(9)、または前記電解部(8)を加熱する加熱手段を備えたことを特徴とする。 A tenth aspect of the present invention is the vehicle air purification system according to any one of the fifth to ninth aspects, wherein the vehicle air purification device (9) or the heating means for heating the electrolysis unit (8) is provided. It is characterized by having.
請求項10に記載の発明によれば、車両用空気浄化装置、または電解部を加熱することにより、反応速度を高めることができる。特に電解部を加熱する場合には、水を高速かつ安定的に分解し水素を生成することで、車両用空気浄化装置に高速かつ安定的に水素を供給することができる。
According to the invention described in
請求項11に記載の発明は、請求項10に記載の車両用空気浄化システムにおいて、前記加熱手段は、ラジカル状態の水素が前記空気通路内の空気と反応して活性酸素を発生する際に前記解離水素排出面(10b、22b)上で発生する反応熱を利用して加熱するものであることを特徴とする。
The invention according to
請求項11に記載の発明によれば、新たに加熱手段を設けることなく、活性酸素を発生する際の反応熱を有効活用することができる。 According to the eleventh aspect of the present invention, it is possible to effectively utilize reaction heat when generating active oxygen without newly providing a heating means.
請求項12に記載の発明は、請求項10に記載の車両用空気浄化システムにおいて、前記加熱手段は、車両エンジン(4)の冷却水が流れる冷却管(2)からの熱を用いるものであることを特徴とする。 A twelfth aspect of the present invention is the vehicle air purification system according to the tenth aspect, wherein the heating means uses heat from a cooling pipe (2) through which cooling water of the vehicle engine (4) flows. It is characterized by that.
請求項12に記載の発明によれば、新たに加熱手段を設けることなく、車両エンジンの冷却水の排熱を有効活用することができる。 According to the twelfth aspect of the present invention, the exhaust heat of the cooling water of the vehicle engine can be effectively used without newly providing a heating means.
請求項13に記載の発明は、請求項5〜12のいずれかに記載の車両用空気浄化システムにおいて、前記車両用空気浄化装置(9)内、または前記電解部(8)で発生した結露水を前記水素源貯蔵手段(6)に送ることを特徴とする。 A thirteenth aspect of the present invention is the vehicle air purification system according to any one of the fifth to twelfth aspects, wherein the dew condensation water generated in the vehicle air purification device (9) or in the electrolysis unit (8). Is sent to the hydrogen source storage means (6).
請求項13に記載の発明によれば、水素分子の生成に使いきれなかった水や水蒸気を次回以降の水素分子の生成に活用することができるので、水の有効活用が図られ、水素源の補充頻度も減らすことができる。 According to the thirteenth aspect of the present invention, water and water vapor that could not be used for the generation of hydrogen molecules can be used for the generation of hydrogen molecules from the next time on. The frequency of replenishment can also be reduced.
請求項14に記載の発明は、請求項5〜13のいずれかに記載の車両用空気浄化システムにおいて、前記電解部(8)で生成された酸素を前記解離水素排出面(10b、22b)上に供給することを特徴とする。 According to a fourteenth aspect of the present invention, in the vehicle air purification system according to any one of the fifth to thirteenth aspects, the oxygen generated by the electrolysis unit (8) is transferred to the dissociated hydrogen discharge surface (10b, 22b). It is characterized by supplying to.
請求項14に記載の発明によれば、電解部で発生した純度の高い酸素を解離水素排出面上に供給することになり、効率よく活性酸素を得ることができ、汚染物質や悪臭成分の分解の効率が向上する。 According to the fourteenth aspect of the present invention, high-purity oxygen generated in the electrolysis section is supplied onto the dissociated hydrogen discharge surface, so that active oxygen can be obtained efficiently, and decomposition of pollutants and malodorous components can be achieved. Increases efficiency.
請求項15に記載の発明は、請求項6〜14のいずれかに記載の車両用空気浄化システムにおいて、前記解離水素排出面(10b、22b)上で発生する反応熱を伝達する伝熱手段を設け、前記伝熱手段は、前記反応熱を前記濃縮分離手段(11)に伝えることを特徴とする。 A fifteenth aspect of the present invention is the vehicle air purification system according to any one of the sixth to fourteenth aspects, further comprising a heat transfer means for transmitting reaction heat generated on the dissociated hydrogen discharge surfaces (10b, 22b). The heat transfer means transmits the reaction heat to the concentration separation means (11).
請求項15に記載の発明によれば、解離水素排出面上で発生する反応熱を効率よく濃縮分離手段に伝達することができるので、汚染物質や悪臭成分の分解を促進することができる。 According to the fifteenth aspect of the present invention, the reaction heat generated on the dissociated hydrogen discharge surface can be efficiently transmitted to the concentration and separation means, so that decomposition of pollutants and malodorous components can be promoted.
請求項16に記載の発明は、請求項5〜15のいずれかに記載の車両用空気浄化システムにおいて、前記車両用空気浄化装置(9)を車両エンジン(4)の冷却水が流れる冷却管(2)に隣接させ、かつ前記冷却管(2)を前記車両エンジン(4)とヒータコア(5)との間に配置したことを特徴とする。 A sixteenth aspect of the present invention is the vehicle air purification system according to any one of the fifth to fifteenth aspects, wherein the vehicular air purification device (9) is a cooling pipe through which cooling water of a vehicle engine (4) flows. 2), and the cooling pipe (2) is disposed between the vehicle engine (4) and the heater core (5).
請求項16に記載の発明によれば、車両用空気浄化装置を冷却管に隣接させることで反応速度を高めることができ、さらに冷却管を車両エンジンとヒータコアとの間に配置することで冷却管に高温を定常的に供給することができる。 According to the sixteenth aspect of the present invention, the reaction speed can be increased by placing the vehicle air purification device adjacent to the cooling pipe, and further, the cooling pipe is disposed between the vehicle engine and the heater core. Can be constantly supplied with high temperature.
請求項17に記載の発明は、請求項5に記載の車両用空気浄化システムにおいて、車室内(1)から前記解離水素排出面(10b、22b)側に向かって空気が流れる第1の空気通路(13、25)と、前記第1の空気通路(13、25)と連通し、前記解離水素排出面(10b、22b)側から前記車室内(1)に向かって空気が流れる第2の空気通路(12、24)と、を備え、前記第1の空気通路(13、25)、前記第2の空気通路(12、24)のうち、少なくとも一つは、空調用ダクト内に位置していることを特徴とする。 A seventeenth aspect of the present invention is the vehicle air purification system according to the fifth aspect, wherein the first air passage through which air flows from the vehicle interior (1) toward the dissociated hydrogen discharge surface (10b, 22b) side. (13, 25) and second air that communicates with the first air passage (13, 25) and flows from the dissociated hydrogen discharge surface (10b, 22b) side toward the vehicle interior (1). A passage (12, 24), and at least one of the first air passage (13, 25) and the second air passage (12, 24) is located in the air conditioning duct. It is characterized by being.
請求項17に記載の発明によれば、第1の空気通路、第2の空気通路のうち、少なくとも一つを空調用ダクト内に位置させることにより、空調用ダクト内のスペースを有効活用して空気浄化システムの設置スペースを低減することができる。また、空調風とともに浄化された空気を乗員に向けて供給することができ、乗員の快適性を向上することができる。
According to the invention described in
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows a corresponding relationship with the specific means of embodiment mentioned later.
(第1実施形態)
以下に、図1〜図3を用いて第1実施形態を説明する。図1は、第1実施形態における車両用空気浄化装置の車内における配置を示した概念図である。図2は、本発明における車両用空気浄化装置が行う空気浄化メカニズムを示した概念図である。図3は、第1実施形態における車両用空気浄化装置の構成を示した概念図(図1に示すA部における拡大概念図)である。
(First embodiment)
Below, 1st Embodiment is described using FIGS. 1-3. FIG. 1 is a conceptual diagram showing the arrangement of a vehicle air purification device in a vehicle according to the first embodiment. FIG. 2 is a conceptual diagram showing an air purification mechanism performed by the vehicle air purification apparatus according to the present invention. FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating the configuration of the vehicle air purification device according to the first embodiment (enlarged conceptual diagram of a portion A illustrated in FIG. 1).
本発明における車両用空気浄化装置は、水素分子が透過すると内部でラジカル状態に解離して不安定な水素ラジカルになる水素解離透過膜を備え、この水素解離透過膜の表面に水素分子を供給し、解離した水素ラジカルが前記水素解離透過膜の内部から外部に出た所で車室内へ送風される空気中の酸素と反応して種々の活性酸素を生成し、前記空気中の汚染物質や臭気成分が活性酸素と反応して分解することにより、空気を浄化して車室内に浄化された空気を供給する、という装置である。本発明にいうラジカル状態の水素とは、解離した水素分子のことであり、水素分子が分解されてこれを構成している原子、原子団として存在することを意図している。 The vehicle air purification apparatus according to the present invention includes a hydrogen dissociation permeable membrane that dissociates into a radical state and becomes unstable hydrogen radicals when hydrogen molecules permeate, and supplies hydrogen molecules to the surface of the hydrogen dissociation permeable membrane. When the dissociated hydrogen radicals exit from the inside of the hydrogen dissociation permeable membrane, they react with oxygen in the air blown into the passenger compartment to produce various active oxygens, and the pollutants and odors in the air It is a device that purifies air and supplies purified air to the passenger compartment when the components react with active oxygen and decompose. The radical state hydrogen referred to in the present invention is a dissociated hydrogen molecule, and is intended to exist as an atom or an atomic group constituting a hydrogen molecule that is decomposed.
図1に示すように、本実施形態の車両用空気浄化装置9は、車両のエンジンルーム内に設置された車両エンジン4の冷却水が流れる冷却管2に隣接させて配置されている。車両用空気浄化装置9は、水素源を電気分解して水素分子を生成する電解部8と連結されているとともに、車室内1と連通する第2の空気通路13を介して車室内1の空気を取り込み、この空気を装置内で浄化した後、車室内1と連通する第1の空気通路12を介して車室内1に浄化した空気を送りこむ。車両エンジン4は、車両前部に配置されたラジエータ3と、車内暖房の熱源となるヒータコア5とに配管によって接続されている。
As shown in FIG. 1, the vehicle
冷却管2は、高い温度を定常的に得るために、車両エンジン4とヒータコア5の間に配置されている。この構成により、冷却管2から車両用空気浄化装置9および電解部8に熱が供給される。車両エンジン4とヒータコア5との間の冷却管2では、通常、約90℃であり、車両用空気浄化装置9および電解部8で所望の温度となっている。すなわち、本実施形態では、車両エンジン4の稼働時に冷却管2により車両用空気浄化装置9および電解部8が加熱されることで、車両用空気浄化装置9および電解部8の温度が80〜90℃となる。そのため水素解離透過膜10の温度は80〜90℃となる。
The
なお、第1の空気通路12、第2の空気通路13のうち、少なくとも一つは、エアコンによる空調風が流れる空調用ダクト内に位置するように構成してもよい。このような構成により、前記空調用ダクト内のスペースを有効活用して車両用空気浄化システムの設置スペースを低減することができる。また、空調風とともに浄化された空気を乗員に向けて供給することができ、乗員の快適性を向上することができる。
It should be noted that at least one of the
また、車両用空気浄化装置9は、前記空調用ダクト内に配置されたり、空調風を送風するファンや蒸発器が収納されている空調ユニットケース内に配置されたりする構成としてもよい。このような構成により、空調用ユニットケース内のスペースを有効活用して車両用空気浄化装置の設置スペースを低減することができる。
Further, the vehicle
本実施形態の車両用空気浄化システムは、水素分子を供給する水素供給手段と、供給された水素分子を水素ラジカルに解離して排出する水素解離透過膜10と、第1の空気通路12と第2の空気通路13との間に存在するとともに、水素解離透過膜10の出口に面し、車室内1へ送風される空気が通る空気通路と、を有する車両用空気浄化装置9、および水素源貯蔵手段6を備えている。
The vehicle air purification system of the present embodiment includes a hydrogen supply means for supplying hydrogen molecules, a hydrogen dissociation
車両前部に配置されている水素源貯蔵手段6は、車両用空気浄化装置9に供給する水素分子の源となる水素源を貯蔵しておく手段であり、例えばタンクで構成される。また、水素源は、水を成分として含み、電解部8において電気分解して水素分子が生成できる物質であればよい。本実施形態では、例えば、容易に入手可能な水を水素源として用いる。この水素源貯蔵手段6は、水素源を電解部8に搬送するための搬送部7と配管を介して連通している。搬送部7は、車両前部下方に配置され、電解部8と配管を介して連通し、例えばポンプで構成されている。電解部8と搬送部7により構成される水素供給手段は、車両用空気浄化装置9に対して水素分子を供給する手段である。なお、水素源貯蔵手段6の代わりとして、自動車に搭載されているウォッシャー液中の水を用いることもできる。
The hydrogen source storage means 6 arranged in the front part of the vehicle is a means for storing a hydrogen source serving as a source of hydrogen molecules to be supplied to the vehicle
図3に示すように、車両用空気浄化装置9は、水素解離透過膜10と、水素解離透過膜10の出口に面し、車室内1へ送風される空気が通る空気通路に設けられた濃縮分離手段11と、電解部8とを備えている。
As shown in FIG. 3, the vehicle
電解部8は、固体高分子電解質膜などで構成される隔膜14と、水素ガス発生部15とで構成され、水素源貯蔵手段6から搬送部7により搬送された水素源である水から水素分子と酸素分子を生成する。水素分子は水素ガスとして水素解離透過膜10に供給されるとともに、酸素分子と水は水素源貯蔵手段6側へもどされる。なお、電解部8は、電気によって水を分解するものであれば良いが、電解部8での液量が少ない固体高分子電解質水電解方式が好ましい。
The
水素解離透過膜10は、相対する2つの面を有する膜であり、水素分子が供給される面を水素分子接触面10aとし、この水素分子接触面10aに水素ガスが供給された場合、供給された水素を分子状態からラジカルな原子状態に解離させ、原子状態の水素を水素分子接触面10aから解離水素排出面10bに向かって水素解離透過膜10の内部を透過させ、解離水素排出面10b上に水素ラジカルを発生させる。解離水素排出面10bは、その表面積を大きくとれるように構成することで水素ラジカルの排出が増加し、空気中の酸素と反応して発生する活性酸素の生成を高めて浄化能力を向上することができる。このため、本実施形態では、解離水素排出面10bは複数個の面で形成してもよい。また、解離水素排出面10bは、湾曲面、凹凸面、波形状面など、その表面積を増加させる種々の形状で構成するものとする。
The hydrogen dissociation
水素解離透過膜10としては、Pd、Ta、Nb、V、Ni、Zr単体や、Pd、Ta、Nb、V、Zrの中からと、Ag、Au、Rh、Ru、Sn、Se、Te、Si、Zn、In、Ir、Ni、Ti、Mo、Y、Feの中から、それぞれ1種以上選ばれる元素からなる合金により、構成されたものを用いることができる。その膜厚は、例えば、0.01〜0.1mmである。0.1mm以下であれば良いが、0.01mm以下が好ましい。
Examples of the hydrogen dissociation
濃縮分離手段11は、空気中の悪臭成分(臭い成分)をトラップする(溜める)ものである。濃縮分離手段11は、水素解離透過膜10の解離水素排出面10bに接している。濃縮分離手段11が配置されている空気通路は、第1の空気通路13を通ってきた車室内空気が進入する空気通路入口12aと、浄化された空気が第2空気通路12へ流出する空気通路出口11bとを有しており、空気通路入口11aには、第1の空気経路13が接続され、空気通路出口11bには、第2の空気経路12が接続されている。
The concentration and separation means 11 traps (collects) malodorous components (odorous components) in the air. The concentration and separation means 11 is in contact with the dissociated
濃縮分離手段11は、炭素材料、セラミックス材料、および気体透過性材料から選ばれた少なくとも1種以上の材料により構成されているが、特にこれらに限定するものではなく、悪臭成分を分離濃縮できる材料であれば良い。 The concentration / separation means 11 is composed of at least one material selected from a carbon material, a ceramic material, and a gas-permeable material. However, the concentration / separation means 11 is not particularly limited to this, and is a material capable of separating and concentrating malodorous components. If it is good.
炭素材料としては、例えば、活性炭、カーボンファイバー、グラファイト、カーボンウィスカー、カーボンブラック、モレキュラーシービングカーボンがあり、これらから選ばれた炭素材料を単独、もしくは2種以上の混合物として用いることができる。 Examples of the carbon material include activated carbon, carbon fiber, graphite, carbon whisker, carbon black, and molecular sieve carbon. Carbon materials selected from these can be used alone or as a mixture of two or more.
セラミックス材料としては、ゼオライト系(合成、天然、人工)、シリカゲル、アルミナなどがあり、これらを、単独、もしくは2種以上の混合物として用いることができる。なお、濃縮分離手段11を構成する材料としては、悪臭成分をより多く吸着させるという観点から、比表面積が大きい材料を用いることが好ましい。 Examples of the ceramic material include zeolite (synthetic, natural, artificial), silica gel, alumina and the like, and these can be used alone or as a mixture of two or more. In addition, as a material which comprises the concentration separation means 11, it is preferable to use a material with a large specific surface area from a viewpoint of adsorbing more malodorous components.
気体透過性材料としては、ポリシロキサン系、ポリブタジエン系、ブチルゴム、ポリクロロプレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレン、およびポリプロピレンなどが使用可能であるが、気体透過性と耐熱性の両面から判断するとポリシロキサン系の高分子材料が好ましい。と同時に、吸着面積を大きくする目的で、多孔化して表面積を大きくすることが望ましい。多孔化する手段としては、スポンジ状に発泡させることにより表面積を大きくすることができる。スポンジ形状は、連泡状、半連泡状のどちらでもよいが、通気性の高い連泡状の方が好ましい。気体透過性材料は、吸着した物質が気体透過性材料に溶解し、物質内の濃度勾配によって移動する性質を持っている。したがって、解離水素排出面10b上で悪臭成分を分解すると気体透過性材料内に濃度勾配ができ、悪臭成分が解離水素排出面10bに向かって移動する。その結果、悪臭成分の処理量に応じて、解離水素排出面10b上での悪臭成分の濃縮能力が発現することになる。この気体透過性材料は、ガスのトラップ性能を高めるために、前述のゼオライトや活性炭などの多孔質材と混合して用いることもできる。
As the gas permeable material, polysiloxane, polybutadiene, butyl rubber, polychloroprene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polypropylene and the like can be used. A polymeric material is preferred. At the same time, for the purpose of increasing the adsorption area, it is desirable to increase the surface area by making it porous. As a means for making it porous, the surface area can be increased by foaming in a sponge shape. The sponge shape may be either a continuous bubble shape or a semi-open bubble shape, but a continuous bubble shape with high air permeability is preferred. The gas permeable material has a property that the adsorbed substance is dissolved in the gas permeable material and moves due to a concentration gradient in the substance. Therefore, when the malodorous component is decomposed on the dissociated
また、濃縮分離手段11は、その圧力損失を小さくするために、様々な形状をとることができる。例えば、板状のものを任意の間隔で重ね、空気を通り易くする。また濃縮分離手段11の表面に、酸性処理やアルカリ処理を施すこともできる。これにより、酸性処理をした部分にはアルカリ性の悪臭成分の吸着を促進させ、アルカリ処理をした部分では酸性の悪臭成分の濃縮分離を促進させることができる。 Further, the concentration and separation means 11 can take various shapes in order to reduce the pressure loss. For example, plate-like objects are stacked at arbitrary intervals to facilitate passage of air. Further, the surface of the concentration and separation means 11 can be subjected to an acid treatment or an alkali treatment. Thereby, adsorption | suction of an alkaline malodorous component can be accelerated | stimulated in the part which carried out the acid process, and the concentration separation of an acidic malodorous component can be promoted in the part which carried out the alkali process.
次に、図2を用いて本発明の車両用空気浄化装置9による空気浄化のメカニズムを説明する。この車両用空気浄化装置9は、電解部8にて水素ガスを生成し、生成した水素ガスから、活性物質を生成し、生成した活性物質により、車室内1の空気の浄化を行うものである。そして、以下に、水素ガスを生成するまでの過程と、活性酸素を生成して空気浄化を行うまでの過程とに分けて説明する。
Next, the mechanism of air purification by the vehicle
水素を生成する過程では、まず、搬送部7により水素源貯蔵手段6の水が電解部8に送られる。電解部8では、水が電気分解されて水素ガスが生成される。その後、電解部8で生成した水素ガスは、そのまま水素解離透過膜10の水素分子接触面10aに供給される。また、電解部8に残った結露水は、水素源貯蔵手段に戻され、再度、電解部8に送られることになる。
In the process of generating hydrogen, first, the water in the hydrogen source storage means 6 is sent to the
続いて、空気浄化を行うまでの過程を説明する。車室内1の空気浄化のメカニズムは、さらに、(A)活性酸素の生成、(B)悪臭成分の吸着、(C)吸着した悪臭成分と活性酸素の接触、(D)悪臭成分の分解、の4工程からなる。なお、(A)、(B)は、同時、もしくは異なるタイミングで行われる。
Then, the process until air purification is performed is demonstrated. The air purification mechanism in the
ステップ(A)において、水素ガスが水素解離透過膜10の水素分子接触面10aに供給されると、水素分子接触面10aから解離水素排出面10bに向かって、水素が分子から原子に解離した状態(水素ラジカル)で、水素解離透過膜10内を透過する。これにより、解離水素排出面10b上に水素ラジカルが排出される。
In step (A), when hydrogen gas is supplied to the hydrogen
また、濃縮分離手段11には、ファンなどにより、第1の空気通路13を介して、空気通路入口11aから車室内1の空気が取り込まれる。そして、取り込まれた空気中の酸素が、解離水素排出面10b上に排出された水素ラジカルと反応して、ヒドロキシラジカル(OH・)、スーパーオキサイドアニオンラジカル(O2 −、OOH・)、過酸化水素(H2O2)等の活性酸素が発生する。このようにして、解離水素排出面10b上、および濃縮分離手段11内に、水素ラジカル、活性酸素といった活性物質が生成する。
Further, the air in the
ステップ(B)において、濃縮分離手段11に車室内1から取り込まれた空気中の臭気(悪臭成分)が吸着・吸収される。このとき、臭気の分子は濃縮分離手段11の発泡状の孔に物理的に吸着されるか、もしくは化学的に吸収される。
In step (B), the odor (bad odor component) in the air taken in from the
ステップ(C)において、この臭気の分子に対して、ステップ(A)で生成された活性酸素が接触する。 In step (C), the active oxygen generated in step (A) comes into contact with this odor molecule.
ステップ(D)において、濃縮分離手段11に吸着した臭気の分子は、活性酸素により分解される。 In step (D), the odor molecules adsorbed on the concentration and separation means 11 are decomposed by active oxygen.
なお、ステップ(C)、(D)では、活性酸素だけでなく、水素ラジカルも直接、臭気の分子に接触し、臭気を分解することになる。 In steps (C) and (D), not only active oxygen but also hydrogen radicals directly come into contact with odor molecules to decompose the odor.
しかし、空気中を占める酸素および臭気の割合を比較すると、酸素の方が非常に大きいため、水素ラジカルが、臭気と反応するよりも、酸素と反応して活性酸素が生成する割合の方が大きい。このため、臭気の分解は、主に、活性酸素によって行われると推測される。 However, comparing the proportions of oxygen and odors in the air, oxygen is much larger, so the hydrogen radicals react with oxygen and produce more active oxygen than react with odors. . For this reason, it is estimated that decomposition of odor is mainly performed by active oxygen.
発生する活性酸素のうち、ヒドロキシラジカル(OH・)、スーパーオキサイドアニオンラジカル(O2 −、OOH・)は、過酸化水素(H2O2)よりも酸化力が高いが、寿命が短いものである。一方、過酸化水素(H2O2)は、ヒドロキシラジカル(OH・)等を経て生成するものであり、ヒドロキシ(水酸)ラジカル(OH・)等よりも酸化力が弱く、寿命が長いものである。 Of the active oxygen generated, hydroxy radical (OH.) And superoxide anion radical (O 2 − , OOH.) Have higher oxidizing power than hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), but have a shorter life. is there. On the other hand, hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is generated through hydroxy radicals (OH.) And the like, and has a lower oxidizing power and longer life than hydroxy (hydroxy acid) radicals (OH.) Etc. is there.
そして、活性酸素には原子状態の酸素(O)と酸素分子の準安定状態(例えば、一重項酸素)があり、この一重項酸素とは、酸素分子(三重項状態)の電子励起状態である。従来の触媒や光触媒による浄化装置においては、活性酸素は吸着しているので、このような電子励起状態にすることはできない。このような点においても、本発明の車両用空気浄化装置は、空気中の酸素を活性化させる手段が従来の触媒や光触媒による浄化装置と異なり、水素分子のラジカル状態を用いて活性酸素を発生させるため、光触媒による活性酸素の吸着に比べて酸素との親和性が高く、酸化力の強い活性酸素を生成できるので、反応がより確実に促進されて空気浄化能力が優れている。 Active oxygen includes atomic state oxygen (O) and a metastable state of oxygen molecules (for example, singlet oxygen), and this singlet oxygen is an electronically excited state of oxygen molecules (triplet state). . In a conventional purification device using a catalyst or photocatalyst, active oxygen is adsorbed, and thus it cannot be in such an electronically excited state. Also in this respect, the vehicle air purification apparatus of the present invention generates active oxygen using radical states of hydrogen molecules, unlike the conventional catalyst or photocatalyst purification means in which the oxygen in the air is activated. Therefore, since active oxygen having higher affinity to oxygen and stronger oxidizing power can be generated compared with the adsorption of active oxygen by the photocatalyst, the reaction is more reliably promoted and the air purification ability is excellent.
したがって、寿命の関係から、空気通路に配置された濃縮分離手段11の範囲のうち、水素解離透過膜10に近い側では、ヒドロキシラジカル(OH・)等により空気が浄化され、水素解離透過膜10から離れた側では、過酸化水素(H2O2)により空気が浄化されると推測される。
Therefore, from the relationship of life, in the range of the concentration separation means 11 disposed in the air passage, on the side close to the hydrogen dissociation
また、ラジカル状態の水素が、解離水素排出面10b上に排出されて前記空気通路内の空気と反応して活性酸素を発生する際には、解離水素排出面10b上で反応熱が発生する。この反応熱を加熱手段として利用して水素ガスの生成を促進する構成した場合には、新たに熱源を設けることなく、活性酸素を発生する際の反応熱を有効活用することができる。また、上述の解離水素排出面10b上で発生する反応熱を有効利用するため、反応熱を伝達する伝熱手段を設ける。この伝熱手段は、前記反応熱を濃縮分離手段11に伝えるものであり、例えば、解離水素排出面10b上から空気通路内に延設される伝熱フィンで構成してもよい。この伝熱フィンは、空気通路内に延設されるとともに、濃縮分離手段11内に深く進入するような形状や、複数本のフィンを備えることで、前記反応熱が熱伝達が大きくなり悪臭成分の分解を促進することなる。
Further, when radical hydrogen is discharged onto the dissociated
また、水素解離透過膜10は冷却管2からの熱により80〜90℃との温度になっているため、水素解離透過膜10の解離水素排出面10b上付近で生成した活性酸素は、過酸化水素(H2O2)で一旦は安定化する。その後、過酸化水素は、膜温度80〜90℃であるために気化し、濃縮分離手段11内を拡散する。したがって、過酸化水素(H2O2)が濃縮分離手段11の隅々まで行き渡るので、濃縮分離手段11全体に溜められている臭気を分解することができる。また、水素解離透過膜10、濃縮分離手段11が80〜90℃にさらされること、および活性酸素の雰囲気中であることから、空気中のウイルスや細菌などを滅菌することも可能である。また、上述のように、車両エンジン4の冷却水が流れる冷却管2からの熱を加熱手段として用いることにより反応速度を促進するように構成することもできる。
Further, since the hydrogen dissociation
このようにして、臭気が分解されたり、ウイルス等が滅菌されたりすることで、汚い空気が浄化され、浄化された空気は、空気通路出口11bから第2の空気経路12を通り、車室内1に戻され、車室内1の空気浄化が実施される。
In this way, the odor is decomposed or the virus or the like is sterilized, so that dirty air is purified. The purified air passes through the
また、車両用空気浄化装置9では、外部からの給電を受けることなく、水素供給手段から供給された水素から空気浄化に用いる水素ラジカルおよび活性酸素を生成することができるので、バッテリの負荷を低減することができる。
Further, the vehicle
なお、水素供給手段は、外部からの給電が必要であるが、本発明の車両用空調装置9においては活性酸素を生成するための必要水素量がかなり少ないため、従来の触媒や光触媒による浄化装置と同様に、バッテリの負荷低減が実現できるといえる。
The hydrogen supply means needs to be powered from the outside, but the
また、この車両用空気浄化装置9による活性酸素の生成速度は、従来の触媒や光触媒による浄化装置と比較して大きく、その試算結果を以下に示す。
The generation rate of active oxygen by the vehicle
以下の試算結果は、本実施形態の車両用空気浄化装置9(以下、本実施形態とする)においての活性酸素の生成速度と、従来の触媒や光触媒による浄化装置(以下、常温触媒、光触媒とする。)においての活性酸素の生成速度を示した一例である。
The following calculation results show that the generation rate of active oxygen in the vehicle
本実施形態:1mmol/h(mmol=10−3mol)、
常温触媒 :2×10−2mmol/h、
光触媒 :3×10−3mmol/h
なお、試算条件は、供給空気の流量を3000L/h、浄化部分の容積を1Lとしている。浄化部分の容積が1Lとは、常温触媒では担体の容積が1Lのことであり、光触媒では、浄化部分に占める光照射面積が1000cm2(10cm×10cm/枚×10枚)のことである。本実施形態では、浄化部分、電解部8の容積がともに0.5L、水素解離透過膜10の面積が100cm2(10cm×10cm)のことである。
This embodiment: 1 mmol / h (mmol = 10 −3 mol),
Room temperature catalyst: 2 × 10 −2 mmol / h,
Photocatalyst: 3 × 10 −3 mmol / h
The trial calculation conditions are such that the flow rate of the supply air is 3000 L / h and the volume of the purification part is 1 L. The volume of the purification portion of 1 L means that the volume of the carrier is 1 L in the case of a normal temperature catalyst, and that in the photocatalyst, the light irradiation area occupying the purification portion is 1000 cm 2 (10 cm × 10 cm / sheet × 10 sheets). In the present embodiment, both the volume of the purification part and the
また、常温触媒では、温度条件を40〜50℃としている。光触媒では、太陽光を想定した紫外線照射を用いている。本実施形態では、水素解離透過膜10の温度条件を、100℃としている。
Moreover, with a normal temperature catalyst, temperature conditions are 40-50 degreeC. The photocatalyst uses ultraviolet irradiation assuming sunlight. In the present embodiment, the temperature condition of the hydrogen dissociation
このように本実施形態の方が、常温触媒や光触媒よりも時間当たりの活性酸素発生量が大きいことになる。したがって、より多くの臭気を分解することができることが読み取れ、少量の水素でも大きな効果を得ることができる。また、この生成速度の値から、本実施形態によれば、従来の触媒や光触媒による浄化装置と比較して、空気の浄化能力が高い車両用空気浄化装置を提供することができる。 Thus, this embodiment has a larger amount of active oxygen generation per hour than a room temperature catalyst or a photocatalyst. Therefore, it can be seen that more odors can be decomposed, and a large effect can be obtained even with a small amount of hydrogen. Further, from this value of the generation speed, according to the present embodiment, it is possible to provide a vehicle air purification device having a higher air purification capability than a conventional purification device using a catalyst or a photocatalyst.
次に、本実施形態の車両用空気浄化装置によって各種ガスを浄化した場合の実験結果を図4〜図6を用いて説明する。 Next, experimental results when various gases are purified by the vehicle air purification device of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
モデルガスとしては、アセトアルデヒド(図4参照)、トルエン(図5参照)、アンモニア(図6参照)を用いて、3つの空間速度(SV:Space‐Velocity:以下の式)でのワンパスの浄化試験を行った結果である。なお、水素解離透過膜を200℃に加熱している。 One-pass purification test at three space velocities (SV: Space-Velocity) using acetaldehyde (see Fig. 4), toluene (see Fig. 5), and ammonia (see Fig. 6) as model gases It is the result of having performed. The hydrogen dissociation permeable membrane is heated to 200 ° C.
SV[h-1]=(Q[ml/min]×60)/V[ml]、
Vは、浄化部分の空間容積である。Qは供給するサンプルガス流量である。また、浄化率ηの算出方法は、以下の式を用いて算出している。
SV [h-1] = (Q [ml / min] × 60) / V [ml],
V is the space volume of the purification part. Q is the sample gas flow rate to be supplied. Moreover, the calculation method of purification rate (eta) is calculated using the following formula | equation.
η=(Cin−Cout)/Cin×100、
Cinは、浄化部分に供給したサンプルガスの入り口濃度[ppm]である。Coutは、浄化部分に供給したサンプルガスの出口濃度[ppm]である。また、ガス濃度の測定は、検知管(ガステック製)を用いている。
η = (Cin−Cout) / Cin × 100,
Cin is the inlet concentration [ppm] of the sample gas supplied to the purification part. Cout is the outlet concentration [ppm] of the sample gas supplied to the purification part. The gas concentration is measured using a detector tube (manufactured by Gastec).
アセトアルデヒド(図4参照)を用いた実験結果については、初期濃度は、82ppmであり、水素を供給することで各SV値において浄化率が高くなり、浄化効果が確認された。また、その効果はSV値が大きくなるにつれて、顕著になった。 As for the experimental results using acetaldehyde (see FIG. 4), the initial concentration was 82 ppm. By supplying hydrogen, the purification rate increased at each SV value, and the purification effect was confirmed. In addition, the effect became more prominent as the SV value increased.
トルエン(図5参照)を用いた実験結果については、初期濃度は45ppmであり、前述のアセトアルデヒドの結果と同様に、水素を供給することで各SV値において浄化率が高くなり、浄化効果が確認された。また、その効果はSV値が大きくなるにつれて、顕著になった。 As for the experimental results using toluene (see FIG. 5), the initial concentration is 45 ppm, and the purification rate increases at each SV value by supplying hydrogen, as in the case of the acetaldehyde described above, confirming the purification effect. It was done. In addition, the effect became more prominent as the SV value increased.
アンモニア(図6参照)を用いた実験結果については、初期濃度は15ppmであり、前述のアセトアルデヒドおよびトルエンの結果と同様に、水素を供給することで各SV値において浄化率が高くなり、浄化効果が確認された。また、その効果はSV値が大きくなるにつれて、顕著になった。アンモニアの場合は、それ自身分解して水素を発生することが可能である。よって水素を供給しない場合でも、自己分解水素を水素源として酸化分解が進む結果、比較的分解率が高くなった。 As for the experimental results using ammonia (see FIG. 6), the initial concentration is 15 ppm, and the purification rate increases at each SV value by supplying hydrogen, as in the case of the acetaldehyde and toluene described above. Was confirmed. In addition, the effect became more prominent as the SV value increased. In the case of ammonia, it can decompose itself to generate hydrogen. Therefore, even when hydrogen is not supplied, oxidative decomposition proceeds using autocracked hydrogen as a hydrogen source, resulting in a relatively high decomposition rate.
このように本実施形態の車両用空気浄化システムによれば、水素分子が内部でラジカル状態に解離して透過する水素解離透過膜10と、水素分子が水素解離透過膜10の内部に入り込むときの入口となる水素分子接触面10aと、この水素分子接触面10aに対して水素分子を供給する水素供給手段と、車室内1へ送風される空気が通る空気通路と、水素ラジカルが水素分子接触面10a側から水素解離透過膜10内を透過して外部へ排出されるときの出口であり、前記空気通路内に臨むように配置された解離水素排出面10bと、を設けた車両用空気浄化装置9と、供給する水素分子の源となる水を貯蔵する水素源貯蔵手段6と、を備え、前記水素供給手段は、水素源貯蔵手段6から水を搬送する搬送部7と、搬送された水を電気分解して水素分子を生成する電解部8とからなる構成としたので、安定して水素分子を供給して活性化酸素を生成できる車両用空気浄化システムが得られる。
As described above, according to the vehicle air purification system of the present embodiment, the hydrogen dissociation
また、空気通路内に設けられ、前記空気通路内を通る空気に含まれる悪臭成分を濃縮分離する濃縮分離手段11を備えた場合には、車室内1から取り込んだ空気中の悪臭成分を濃縮分離手段11に溜めておき、溜めた悪臭成分をラジカル状態の水素原子や活性酸素により分解させることができるので、効率良く空気浄化を行うことができる。
Further, when the concentration separation means 11 is provided in the air passage and concentrates and separates the malodorous component contained in the air passing through the air passage, the malodorous component in the air taken in from the
また、濃縮分離手段11を気体透過性材料で構成した場合には、空気中の汚染物質を気体透過性材料に吸着させ、捕集した物質を解離水素排出面10bに向かって移動させることができるので、悪臭成分の分解を促進することができる。
Further, when the concentration and separation means 11 is composed of a gas permeable material, contaminants in the air can be adsorbed on the gas permeable material, and the collected substance can be moved toward the dissociated
また、濃縮分離手段11をスポンジ状に発泡させた気体透過性材料で構成した場合には、悪臭成分を濃縮分離手段11に吸着させる面積を大きくすることができ、悪臭成分の分解性を向上することができる。 Further, when the concentration / separation means 11 is made of a gas-permeable material foamed in a sponge shape, the area where the malodorous component is adsorbed by the concentration / separation means 11 can be increased, and the decomposability of the malodorous component is improved. be able to.
また、車両エンジン4の冷却水が流れる冷却管2からの熱を加熱手段として用いて車両用空気浄化装置9または電解部8を加熱する構成とした場合には、新たに熱源を設けることなく、車両エンジン4の冷却水の排熱を有効活用することができる。
Moreover, when it is set as the structure which heats the vehicle
また、車両用空気浄化装置9内、または前記電解部8で発生した結露水を水素源貯蔵手段6に送るように構成した場合には、水素分子の生成に使いきれなかった水や水蒸気を次回以降の水素分子の生成に活用することができるので、水の有効活用が図られ、水素源の補充頻度も減らすことができる。
Further, when the dew condensation water generated in the vehicle
また、電解部8で生成された酸素を解離水素排出面10b上に供給する場合には、効率よく活性酸素を得ることができ、悪臭成分の分解の効率が向上する。
Further, when oxygen generated in the
また、車両用空気浄化装置9を冷却管2に隣接させ、かつ冷却管2を車両エンジン4とヒータコア5との間に配置した場合には、冷却管2から熱が伝わり反応速度を高めることができ、さらに冷却管2に高温を定常的に供給することができる。
Further, when the vehicle
(第2実施形態)
本実施形態の車両用空気浄化装置17は、車室内1へ送風される空調空気が通る空調用ダクト16内を横断するように設けられていること、および複数個の解離水素排出面22bを有していることが、第1実施形態の車両用空気浄化装置9と大きく異なる点である。図7は、本実施形態における車両用空気浄化装置の構成を示した概念図であり、図8は、図7における車両用空気浄化装置の水素解離透過膜の構成を示した概念図である。
(Second Embodiment)
The vehicle
本実施形態の車両用空気浄化装置17は、水素分子が内部でラジカル状態に解離して透過する水素解離透過膜22と、水素分子が水素解離透過膜22の内部に入り込むときの入口となる水素分子接触面22aと、ラジカル状態に解離した水素が水素分子接触面22a側から水素解離透過膜22内を透過して外部へ排出されるときの出口となる解離水素排出面22bと、車室内1へ送風される空気が通る空気通路と、を備え、水素解離透過膜22の外部へ排出される前記ラジカル状態の水素は、複数の解離水素排出面22bから排出され、複数の解離水素排出面22bは前記空気通路内を臨むように配置されている構成とする。
The vehicle
水素解離透過膜22は、二重構造の筒体で形成されているとともに、筒内には、冷却水の通る冷却水管内壁である第一の内壁と水素分子接触面22aを内周面とする第二の内壁の二つの内壁を有しており、しかも解離水素排出面22bを筒体の外筒面とした管状の筒体である。水素解離透過膜22を構成する管状の筒体は、空調用ダクト16内において、所定間隔を設けて車室内1の空気の送風方向に略垂直な方向、言い換えれば、空調用ダクト16内を横断するように複数個が配置されている。この所定間隔を設けて配置された筒体の間には、車室内1の空気が通る空気通路が形成されている。この空気通路は、筒体の外周面である解離水素排出面22b上に排出される水素ラジカルと空気中の酸素とを反応させて活性酸素を生成する場所になるため、この空気通路には、空気中の悪臭成分をトラップする(溜めておく)濃縮分離手段19が装備されている。
The hydrogen dissociation
また、前記環状の筒体の内部には、水素源貯蔵手段から水素供給手段により供給される水素ガスと車両用エンジン冷却水から供給される冷却水が別々に導入され、水素供給口Aから水素を供給し、水素分子接触面22aからは水素分子のみが水素解離透過膜22内に入り水素ラジカルとして透過して解離水素排出面22b上に排出される。さらに、冷却水は、冷却水供給口Bから筒体の内部を通過して排水管21を流れて冷却水20として空調用ダクト16の外部に排出され、その際に冷却水中の熱を車両用空気浄化装置17および電解部8に供給する。このようにして空調用ダクト16の外部に排出された冷却水20は、再び車両用エンジン冷却水の冷却管2に戻され、再びエンジンの熱で暖められた後、車両用空気浄化装置17および電解部8に熱を供給することになる。解離水素排出面22b上に排出された水素ラジカルは、筒体の外部を通る酸素分子と反応して、第1実施形態と同様に活性酸素を生成し、この活性酸素は、濃縮分離手段11で蓄えられた悪臭成分を分解する。このようにして空気中の悪臭成分が分解されたことにより、空調用ダクト16内を流れる車室内1の空気は浄化されてきれいな空気として車室内1に送風されることになる。
Further, hydrogen gas supplied from the hydrogen source storage means by the hydrogen supply means and cooling water supplied from the vehicle engine cooling water are separately introduced into the annular cylinder, and hydrogen is supplied from the hydrogen supply port A. From the hydrogen
このように本実施形態の車両用空気浄化装置によれば、水素分子が内部でラジカル状態に解離して透過する水素解離透過膜22と、水素分子が水素解離透過膜22の内部に入り込むときの入口となる水素分子接触面22aと、ラジカル状態に解離した水素が水素分子接触面22a側から水素解離透過膜22内を透過して外部へ排出されるときの出口となる解離水素排出面22bと、車室内1へ送風される空気が通る空気通路と、を備え、水素解離透過膜22の外部へ排出されるラジカル状態の水素は、複数の解離水素排出面22bから排出され、複数の解離水素排出面22bは前記空気通路内を臨むように配置された構成としたので、ラジカル状態の水素を複数の面から排出することにより、空気中の酸素と反応性が高い水素ラジカルを用いたことに加えて、反応が起こる解離水素排出面22bの面積を大きく構成することができるため、高い空気浄化能力を実現することができる。
As described above, according to the vehicle air purification apparatus of the present embodiment, the hydrogen dissociation and
また、解離水素排出面22bを複数の筒状面で構成した場合には、反応が起こる解離水素排出面22bの面積をさらに大きく構成することができ、空気浄化能力を向上することができる。
Further, when the dissociated
また、水素解離透過膜22を筒体で形成するとともに、水素分子接触面22aを筒体の内周面とし、解離水素排出面22bを筒体の外筒面とした場合には、水素分子接触面22aと解離水素排出面22bを筒体に収納する構成としたため、小さい体積の中に水素解離透過膜22を構成することができ、さらに空気浄化装置の小型化が図れる。
Further, when the hydrogen dissociation
また、空気通路内を通る車室内1の空気に含まれる悪臭成分を濃縮分離する濃縮分離手段11を前記空気通路内に設けた場合には、車室内1から取り込んだ空気中の悪臭成分を濃縮分離手段11に溜めておき、溜めた悪臭成分をラジカル状態の水素原子や活性酸素により、分解させることができるので、効率良く空気浄化を行うことができる。
Moreover, when the concentration separation means 11 for concentrating and separating malodorous components contained in the air in the
(第3実施形態)
車両用空気浄化装置は図9のように構成してもよい。本実施形態の車両用空気浄化装置と、第1実施形態で示した車両用空気浄化装置(図3参照)の相違点は、第1の空気通路25と連通し、解離水素排出面10b側から車室内1に向かって空気が流れる第2の空気通路24が、水素解離透過膜10と濃縮分離手段11の間に介在している点である。その他の構成については、図3と同一符号を付した構成要素は同一であり、その説明を省略する。この実施形態において車室内1の空気は、車室内1から解離水素排出面10b側に向かう第1の空気通路25を通り、濃縮分離手段11で悪臭成分が吸着され、折り返した流れ方向となって第2の空気通路24を流れるとともに、空気中の酸素が解離水素排出面10b上に排出された水素ラジカルと反応して活性酸素を生成して、車室内1へ送風されることになる。
(Third embodiment)
The vehicle air purification device may be configured as shown in FIG. The difference between the vehicle air purification device of the present embodiment and the vehicle air purification device (see FIG. 3) shown in the first embodiment is that it communicates with the
そして、本実施形態では、(A)悪臭成分の吸着除去、(B)水素供給による悪臭成分の分解、の2つのステップからなる。この2つのステップは、図10に示すような運転を行う。すなわちステップ(A)では、水素の供給は行わず、車室内1からの空気を導入し、濃縮分離手段11において空気中の悪臭成分を濃縮分離して、悪臭成分の蓄積が行われる。ステップ(B)では、水素ガスを水素解離透過膜10に供給し、解離水素排出面10b上に活性酸素を発生させる。同時に活性酸素が発生する際に発生する熱を、第2の空気通路24と濃縮分離手段11の間に介在させた伝熱フィン23によって、濃縮分離手段11に伝達し、濃縮分離手段11を加熱する。濃縮分離手段11は加熱されることにより、分離されていた悪臭成分が、再び空気中に濃縮されて放出される。悪臭成分の放出後、濃縮された悪臭成分は、解離水素排出面10b上に発生している活性酸素と接触し、分解されることになる。
And in this embodiment, it consists of two steps of (A) adsorption removal of a malodorous component, and (B) decomposition | disassembly of a malodorous component by hydrogen supply. In these two steps, an operation as shown in FIG. 10 is performed. That is, in step (A), hydrogen is not supplied, but air from the
なお、車両用空気浄化装置に車室内1から供給する空気の流量は、(ステップ(A)での流量)>(ステップ(B)での流量)であることが望ましい。つまり、悪臭成分の分解時には、小風量で悪臭成分と活性酸素を反応させることになる。このようにして本実施形態の車両用空気浄化装置では、ステップ(A)、ステップ(B)の運転を繰り返し行うことにより、車室内1の空気を効率よく浄化することができる。
Note that the flow rate of air supplied from the
1 車室内
2 冷却管
4 車両エンジン
5 ヒータコア
6 水素源貯蔵手段
7 搬送部
8 電解部
9 車両用空気浄化装置
10、22 水素解離透過膜
10a、22a 水素分子接触面
10b、22b 解離水素排出面
11、19 濃縮分離手段
12、24 第2の空気通路
13、25 第1の空気通路
DESCRIPTION OF
Claims (17)
水素分子が前記水素解離透過膜(10、22)の内部に入り込むときの入口となる水素分子接触面(10a、22a)と、
ラジカル状態に解離した水素が前記水素分子接触面(10a、22a)側から前記水素解離透過膜(10、22)内を透過して外部へ排出されるときの出口となる解離水素排出面(10b、22b)と、
車室内(1)へ送風される空気が通る空気通路と、を備え、
前記水素解離透過膜(10、22)の外部へ排出される前記ラジカル状態の水素は、複数の前記解離水素排出面(10b、22b)から排出され、前記複数の解離水素排出面(10b、22b)は前記空気通路内を臨むように配置されたことを特徴とする車両用空気浄化装置。 A hydrogen dissociation permeable membrane (10, 22) through which hydrogen molecules dissociate into a radical state and permeate;
Hydrogen molecule contact surfaces (10a, 22a) that serve as inlets when hydrogen molecules enter the inside of the hydrogen dissociation permeable membrane (10, 22);
Dissociated hydrogen discharge surface (10b) which becomes an outlet when hydrogen dissociated into a radical state passes through the hydrogen dissociation permeable membrane (10, 22) from the hydrogen molecule contact surface (10a, 22a) side and is discharged to the outside. 22b)
An air passage through which air blown into the passenger compartment (1) passes,
The hydrogen in the radical state discharged to the outside of the hydrogen dissociation permeable membrane (10, 22) is discharged from the plurality of dissociated hydrogen discharge surfaces (10b, 22b), and the plurality of dissociated hydrogen discharge surfaces (10b, 22b). ) Is arranged so as to face the inside of the air passage.
水素分子が前記水素解離透過膜(10、22)の内部に入り込むときの入口となる水素分子接触面(10a、22a)と、
前記水素分子接触面(10a、22a)に対して水素分子を供給する水素供給手段と、
車室内(1)へ送風される空気が通る空気通路と、
ラジカル状態に解離した水素が前記水素分子接触面(10a、22a)側から前記水素解離透過膜(10、22)内を透過して外部へ排出されるときの出口であり、前記空気通路内に臨むように配置された解離水素排出面(10b、22b)と、を設けた車両用空気浄化装置(9、17)と、
供給する前記水素分子の源となる水素源を貯蔵する水素源貯蔵手段(6)と、を備え、
前記水素供給手段は、前記水素源貯蔵手段(6)から前記水素源を搬送する搬送部(7)と、搬送された前記水素源を電気分解して水素分子を生成する電解部(8)とからなることを特徴とする車両用空気浄化システム。 A hydrogen dissociation permeable membrane (10, 22) through which hydrogen molecules dissociate into a radical state and permeate;
Hydrogen molecule contact surfaces (10a, 22a) that serve as inlets when hydrogen molecules enter the inside of the hydrogen dissociation permeable membrane (10, 22);
Hydrogen supply means for supplying hydrogen molecules to the hydrogen molecule contact surfaces (10a, 22a);
An air passage through which air blown into the passenger compartment (1) passes,
This is an outlet when hydrogen dissociated into a radical state passes through the hydrogen dissociation permeable membrane (10, 22) from the hydrogen molecule contact surface (10a, 22a) side and is discharged to the outside. A vehicle air purification device (9, 17) provided with dissociated hydrogen discharge surfaces (10b, 22b) arranged to face each other;
Hydrogen source storage means (6) for storing a hydrogen source as a source of the hydrogen molecules to be supplied,
The hydrogen supply means includes a transport section (7) for transporting the hydrogen source from the hydrogen source storage means (6), and an electrolysis section (8) for electrolyzing the transported hydrogen source to generate hydrogen molecules. A vehicle air purification system comprising:
前記第1の空気通路(13、25)と連通し、前記解離水素排出面(10b、22b)側から前記車室内(1)に向かって空気が流れる第2の空気通路(12、24)と、を備え、
前記第1の空気通路(13、25)、前記第2の空気通路(12、24)のうち、少なくとも一つは、空調用ダクト内に位置していることを特徴とする請求項5に記載の車両用空気浄化システム。 A first air passage (13, 25) through which air flows from the passenger compartment (1) toward the dissociated hydrogen discharge surface (10b, 22b) side;
A second air passage (12, 24) that communicates with the first air passage (13, 25) and through which air flows from the dissociated hydrogen discharge surface (10b, 22b) side toward the vehicle interior (1); With
The at least one of the first air passage (13, 25) and the second air passage (12, 24) is located in an air conditioning duct. Vehicle air purification system.
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