JP3150729B2 - 自動車用エアフィルタ - Google Patents

自動車用エアフィルタ

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JP3150729B2 JP27441191A JP27441191A JP3150729B2 JP 3150729 B2 JP3150729 B2 JP 3150729B2 JP 27441191 A JP27441191 A JP 27441191A JP 27441191 A JP27441191 A JP 27441191A JP 3150729 B2 JP3150729 B2 JP 3150729B2
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  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は自動車の外気取り入れ口
等に設置し、大気中や車室内の有害ガス、臭気、微粒子
などを除去するために用いられる自動車エアフィルタに
関する。
【0002】
【従来の技術】これまで、自動車は大気汚染物質の移動
発生源であり、自動車台数の多い道路周辺等の住民の健
康が問題となってきたが、近年の生活レベルの向上と自
動車の台数のますまの増加により、車室内の空気の浄化
に関心が高まっている。
【0003】自動車室内の空気を浄化するには、車室内
の空気および車室外から車室内に取り入れる空気中の有
害ガス、臭気物質および微粒子等を効果的に除去する必
要がある。
【0004】最近の自動車はほとんどが自動車用エアコ
ンを搭載しており、車室内の空気循環と外気の取り入れ
がドライバーや同乗者の操作で切り替えることが可能と
なっている。大都市やその周辺部では四季を通じて道路
が渋滞しており、外気を取り入れると窒素酸化物や粉塵
なども同時に取り込まれるので、健康上良くない。特
に、前方で大型車両が走行・停止を繰り返している状態
が問題となっている。そのため、都市部では窓を開ける
頻度がますます少なくなり、車室内の空気を強制的に循
環させる場合が多くなった。そのかわり、車室内の喫煙
によるタバコ臭や体臭、さらには室内の建材や内張りな
どの臭気や塗料臭などが問題となってきている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このような臭いを除去
するため、自動車用エアコンの吹き出し口に脱臭装置を
付設したものがあるが、活性炭の吸着力を利用したもの
が多く、自動車内の臭気が活性炭で除去しにくいという
こともあり、実用的なものはほとんどない。また、空気
浄化に不可欠の微粒子の除去に対し効果がほとんどな
い。触媒を使用し、有害ガスや臭気物質を酸化したり還
元しようとする試みもあるが、室温で効果的なものは皆
無である。
【0006】このように、車室外から車室内に取り入れ
る外気の浄化はもちろんのこと、車室内の空気の浄化に
有効な方法は全くない。
【0007】本発明の目的は、自動車の外気取り入れ口
やエアコンの吹き出し口等に設置し、車室内ばかりでな
く、車室外から車室内に取り入れる空気中の有害ガス、
臭気、微粒子などを除去するために用いられる自動車用
エアフィルタを提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明はイオン交換繊維
よりなる自動車用エアフィルタで車室内へ取り入れる外
気や車室内の空気中に存在する有害ガス、臭気、微粒子
などを除去することを特徴としている。
【0009】イオン交換繊維は既に市販されているが、
短繊維かまたはその集合体であったり、長繊維であって
も特定の官能基だけであったりして、本発明の自動車用
エアフィルターに使用できるものではない。本発明に用
いるイオン交換繊維の製造方法は放射線グラフト重合法
によるものが最適である。
【0010】自動車用エアフィルタとして具備すべき条
件は、低い圧力損失、高効率のガスおよび微粒子除去
率、成型加工の容易さおよびコンパクトさ、温度や振動
など苛酷な使用条件での耐久性、寿命などであるが、本
発明者らは鋭意研究の結果、放射線グラフト重合により
製造したイオン交換繊維がこれらの条件を容易に満足す
ることができることを見いだし、本発明に到達するに至
った。
【0011】放射線グラフト重合は基材の形状を比較的
自由に選択できるので、膜や繊維など本用途に適した形
状の基材を運ぶことができる。このことは機能の複合化
が極めて容易に行えることを示している。現在、各種フ
ィルターが主に粒子除去用に使用されているが、このフ
ィルター素材に放射線グラフト重合によりイオン交換基
を導入すれば、圧力損失を変えないで、微粒子と有害ガ
スや臭気成分の同時除去材料にすることができる。それ
ばかりでなく、イオン交換基の導入された繊維表面はイ
オン交換基の種類により、正または負に帯電しているの
で、一種のエレクトレットフィルターであり、微粒子除
去性能も飛躍的に向上させることができる。写真1はカ
チオン交換基を導入した既存のフィルターで走行中の車
両の車室内の空気を濾過し、走査型電子顕微鏡で観察し
た例であるが、極めて小さな粒子まで除去できているこ
とがわかる。
【0012】既存のフィルターに放射線グラフト重合を
適用できるばかりでなく、その構成材料である単繊維、
単繊維の集合体である織布や不織布、さらにそれらの加
工品にも適用できる。また繊維の断面は通常円形である
が、より表面積の大きな星型断面、十字型断面、中空断
面などの繊維に放射線グラフト重合を利用してイオン交
換基を導入することができる。
【0013】また、放射線グラフト重合は主鎖である基
材の高分子に活性点をつくり、そこからグラフト側鎖が
延びている構造であるため、基材の物理的・化学的特
徴、例えば耐久性や安定性を生かしながら、側鎖に新た
な機能が付与できる。
【0014】このように、放射線グラフト重合を適用す
れば、自動車用エアフィルタを製作するにあたり、既存
のフィルターをさらに高機能化できるばかりでなく、用
途や使用目的にあった繊維素材を選定することができ、
設計および装置化に反映させることができる。第1図は
本発明の自動車用エアフィルタの適用箇所を示した一例
であるが、この範囲に限定されるわけではない。
【0015】繊維以外のネットのような網状の材料やそ
の加工品、スポンジ状のものや発泡体などの空隙性材料
およびその加工品も繊維と同様に取り扱え、放射線グラ
フト重合が適用でき、本発明に好適の材料である。
【0016】ここで放射線グラフト重合に用いられる電
離性放射線はα、β、γ線、電子線、紫外線などがあ
り、何れも使用可能であるが、γ線や電子線などが本発
明に適している。
【0017】放射線グラフト重合に用いられる有機高分
子としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等に代表さ
れるポリオレフィン類、PTFE、塩化ビニル等に代表
されるハロゲン化ポリオレフィン類、エチレン−テトラ
フロロエチレン共重合体等に代表されるオレフィン−ハ
ロゲン化オレフィン共重合体類に適している。これらを
総称してポリオレフィンと呼ぶ。
【0018】基材に放射線を照射する方法としては、基
材とモノマーの共存下に放射線を照射する同時照射法
と、予め基材を照射した後、モノマーと接触させる前照
射法があるが、モノマーの単独重合物の生成の少ない前
照射法の方が有利である。
【0019】基材に導入するイオン交換基としては、カ
チオン交換基ではスルホン基、カルボキシル基やリン酸
基、アニオン交換基では強塩基性の4級アンモニウム基
やより低級のアミンを含む弱塩基性などの一般的な酸性
・塩基性のイオン交換基が実用的であり、対象とする空
気中のガスや臭気成分の種類、微粒子の粒径や要求性能
などを考慮して適宜選択することができるが、様々な使
用状況が考えられるので、カチオン交換繊維とアニオン
交換繊維を組み合わせて用いることもできる。これらイ
オン交換基を導入する方法は、イオン交換基を有するモ
ノマーをグラフト重合するか、またはイオン交換基を導
入しやすいモノマーをグラフト重合した後、2次反応に
よりイオン交換基を導入してもよい。
【0020】イオン交換基を有するモノマーには、カチ
オン交換基を有するモノマーとしてアクリル酸、メタク
リル酸、クロトン酸、イタコン酸、ビニルスルホン酸ナ
トリウム、アリールスルホン酸ナトリウム、スチレンス
ルホン酸ナトリウム、2−アクリルアミド−2−メチル
プロパンスルホン酸、含リンアクリル酸エステルなどが
あるが、この範囲に限定されない。
【0021】アニオン交換基を有するモノマーとして、
アリールアミン、クロロメチルスチレンの4級化物、ア
クリル酸アミノアルキルエステル類などがあるが、この
範囲に限定されない。
【0022】また、イオン交換基を導入できるモノマー
として、スチレン、クロロメチルスチレン、ビニルピリ
ジン、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジ
ル、アクリロニトリル、アクリロレインなどがあるが、
この範囲に限定されるわけではない。
【0023】ところで、有害ガス成分や臭気成分は種々
のものがあり、しかも複合している場合が一般的であ
る。イオン交換繊維によるこれらガス成分の吸着は化学
吸着であり、物理吸着の活性炭と異なり、一旦吸着した
成分を温度・圧力変化や起動・停止などの運転条件の変
化によって再飛躍させることがないという極めて優れた
性能を有しているが、酸性ガスと塩基性ガス以外は除去
困難である。例えば、タバコの煙に含まれているアセト
アルデヒドのような中性の臭気成分は単にイオン交換繊
維と接触させても除去できない。この場合は、イオン交
換繊維にさらにアミノ基を有する物質等を担持させる方
法が適用できる。
【0024】また、外気取り入れ時に混入してくるイオ
ウ酸化物や窒素酸化物のように弱い酸性ガスについて
も、イオン交換繊維に別の物質を担持させることによ
り、さらに除去しやすくできる。このようにイオン交換
繊維を二次処理することにより、イオン交換繊維のイオ
ン交換力を利用して新たな物質を担持したり、イオン交
換繊維の固体酸・塩基触媒の能力を利用して、幅広い複
合ガスや臭気成分を除去することができる。
【0025】活性炭は極性のある物質に対し吸着能が劣
る反面、極性のない物質をよく除去できるという特徴が
あり、ちょうどイオン交換繊維と逆の性能を有してい
る。従って、イオン交換繊維と活性炭を併用すれば両者
の利点を生かすことができる。活性炭は粒状、粉末状、
繊維状など種々の形態があるが、本発明の自動車用エア
フィルタとしてはイオン交換繊維との併用が容易な繊維
状が好ましい。
【0026】
【実施例】以下、本発明を実施例に基いて説明する。
【0027】(実施例1)繊維径30μmのポリプロピ
レン製繊維不織布よりなる粒子除去用のフィルターに電
子線加速器(加速電圧2MeV、電子線電流1mA)を
用いて、窒素雰囲気下で200KGyを照射した後、ク
ロロメチルスチレンの溶液に接触させ、40℃で8時間
反応の後、128%のグラフト率を得た。この繊維を5
0℃のトリメチルアミン10%水溶液に1時間浸漬し、
4級アンモニウム化を行い、イオン交換容量2.8me
q/gの強塩基性アニオン交換繊維の不織布を得た。こ
の繊維をさらに二次処理したもの0.1gを第2図に示
す実験装置のカラムに充填し、二酸化窒素を約1ppm
含有する空気をSV400000という高流速で通ガス
したところ、カラム出口の二酸化窒素濃度は0.1pp
m以下であった。
【0028】このことから、自動車の外気取り入れ口か
ら高流速で入ってくる窒素酸化物のような有害ガスを本
発明の自動車用エアフィルタで除去できることは明らか
である。
【0029】(実施例2)実施例1と同様の条件で不織
布にスチレンをグラフト重合し、108%のグラフト率
を得た。この繊維をクロロスルホン酸でスルホン化し、
イオン交換容量2.7meq/gの強酸性カチオン交換
繊維を得た。この不織布と実施例1の不織布をプリーツ
状に重ね、自動車の車室内の空気吹き出し口に取付け
た。強制循環させて20分後の車室内の微粒子を微粒子
カウンター(0.3μm以上)で計測したところ、1リ
ットルあたり5.1万個であった。比較のため、放射線
グラフト重合前の基材フィルターを同様のプリーツに
し、同様の条件で微粒子数を測定したところ、1リット
ルあたり27.3万個であった。本発明の自動車用エア
フィルタが空気中の微粒子の除去にも有効であることは
明らかである。
【0030】
【発明の効果】本発明の自動車用エアフィルタを車両に
取付けることより、従来ほとんど考慮されていなかった
走行中の自動車における運転者や同乗者の健康と快適性
が守られることになり、社会的利益に資すること極めて
大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のカチオン交換樹脂よりなるフィルタを
用いて車室内の循環空気を浄化する場合の図である。
【図2】本発明の自動車用エアフィルタを使用して窒素
酸化物を除去する際の性能を評価するために使用する装
置の図である。
【図3】本発明のカチオン交換樹脂を用いて車室内の空
気を濾過した後のイオン交換繊維の組織構造を表す電子
顕微鏡による代用写真である。
【符号の説明】
1:外気 2:循環空気 3:浄化済み空気 4:スクリーン 5:プリーツ状イオン交換繊維不織布 6:外気・車室内空気導入用ダンパー 7:60リットルフッ素バック 8:ポンプ 9:ガラスカラム 10:イオン交換繊維 11、12:サンプリング口。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C08J 5/20 101 // C08L 23:00 (72)発明者 関口 英明 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会 社荏原製作所内 (72)発明者 永井 弘 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会 社荏原製作所内 (56)参考文献 特開 昭63−62518(JP,A) 特開 昭63−12315(JP,A) 特開 昭63−97246(JP,A) 特開 平2−59018(JP,A) 特開 昭63−137721(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01D 39/14 B01D 53/02 B01D 53/38 B01D 53/81

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 イオン交換繊維よりなり、車室内へ取り
    入れる外気や車室内の空気中に存在する有害ガス、臭
    気、微粒子などを除去することを目的とした自動車用エ
    アフィルタにおいて、 (a) 前記イオン交換繊維が、ポリオレフィン製の単
    繊維、単繊維の集合体である織布若しくは不織布、又は
    それらの加工品である基材に、放射線グラフト重合によ
    り、 イオン交換基を有するモノマーをグラフト重合させる
    か、又はイオン交換基を導入できるモノマーをグラフト
    重合後イオン交換基を導入することにより、前記基材に
    イオン交換基を有するグラフト側鎖を形成させ、 更にその側鎖に、中性の臭気成分を除去するためのアミ
    ノ基、及び/又はイオウ酸化物若しくは窒素酸化物から
    なる弱酸性ガスを除去するための物質を担持させたもの
    であり、 (b) 前記イオン交換基を有するモノマーには、カチ
    オン交換基を有するモノマーとしてアクリル酸、メタク
    リル酸、クロトン酸、イタコン酸、ビニルスルホン酸ナ
    トリウム、アリールスルホン酸ナトリウム、スチレンス
    ルホン酸ナトリウム、2−アクリルアミドー2−メチル
    プロパンスルホン酸、若しくは含リンアクリル酸エステ
    ルが使用され、 アニオン交換基を有するモノマーとしてアリールアミ
    ン、クロロメチルスチレンの4級化物、若しくはアクリ
    ル酸アミノアルキルエステルが使用され、 又はイオン交換基を導入できるモノマーとしてスチレ
    ン、クロロメチルスチレン、ビニルピリジン、アクリル
    酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、アクリロニト
    リル、若しくはアクリロレインが使用され、且つ (c) 前記イオン交換基には、カチオン交換基として
    スルホン基、りん酸基若しくはカルボキシル基が使用さ
    れ、 アニオン交換基として4級アンモニウム、3級アミン、
    2級アミン若しくは1級アミンが使用されることを特徴
    とするエアフィルタ。
  2. 【請求項2】 前記放射線グラフト重合を利用して製造
    したイオン交換繊維に活性炭を併用する請求項1記載の
    エアフィルタ。
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