JP3207938U - 取り付け型空気清浄器 - Google Patents

Abstract

【課題】送風機等に簡便に取り付けが可能であり、且つ、光触媒が担体表面に安定的に固定された光触媒フィルターを具える取り付け型空気清浄器を提供する。【解決手段】上記の課題は、空気流入口１１を設けたケースＡ１０ａと空気排気口１２を設けたケースＢ１０ｂとを一体化させた容器本体と、容器本体の空気流入口１１から空気排気口１２への風路中に設けられた多孔質炭化ケイ素構造体に光触媒を担持した光触媒フィルター２０と、光触媒フィルター２０に紫外線エネルギーを供給する紫外線照射手段３０と、容器本体を送風機の一形態である自動車の空気吹き出し口に装着可能とする係止具４０と、を有することを特徴とする自動車用空気清浄器１により達成される。【選択図】図３

Description

本考案は、取り付け型空気清浄器に関する。

取り付け型空気清浄器としては、例えば、車載用空気浄化装置が挙げられる。特許文献１には、エア吸・排ファンの正転により自動車室内の空気を紫外線照射ランプより発生するオゾンガスで殺菌し、かつ脱臭するとともに、光触媒フィルターにより脱臭・浄化し、続くエア吸・排ファンの逆転により、殺菌し、脱臭・浄化された空気を車室内へ吐出可能とする車載用空気浄化装置が記載されている。

実用新案登録第３０８３５３０号公報

取り付け型空気清浄器には、自動車のダッシュボードやサーキュレーター等の送風機に簡便に取り付けが可能となるように、小型化且つ軽量化が要求される。この点、活性炭等の吸着剤を用いる脱臭フィルターを利用する空気清浄器と比較して、光触媒フィルターは空気清浄器の小型化に有効である。
すなわち、チタン系の光触媒に紫外線を照射すると、表面に付着した有機物が分解されて、防汚、消臭および殺菌効果を得るとされている。このような光触媒は、適当な担体上に固定化して使用される。例えば、担体として炭素繊維を選択し、その表面に光触媒を固定化する方法が種々検討されている。しかし、炭素繊維と光触媒との付着性が不十分な場合があり、安定化技術に改良の余地が残されている。
本考案の目的は、送風機等に簡便に取り付けが可能であり、且つ、光触媒が担体表面に安定的に固定された光触媒フィルターを具える取り付け型空気清浄器を提供することにある。

かくして本考案によれば、一方に空気流入口と他方に空気排気口を設けた容器本体と、前記容器本体の前記空気流入口から前記空気排気口への風路中に設けられた多孔質炭化ケイ素構造体に光触媒を担持した光触媒フィルターと、前記光触媒フィルターに紫外線エネルギーを供給する紫外線照射手段と、前記容器本体を送風機の空気吹き出し口に装着可能とする係止具と、を有することを特徴とする取り付け型空気清浄器が提供される。
ここで、前記多孔質炭化ケイ素構造体は、スポンジ状多孔質構造体と当該スポンジ状多孔質構造体に付着した樹脂及びシリコン粉末を反応焼結したものであることが好ましい。
前記多孔質炭化ケイ素構造体は、表面に蒸着したケイ素化合物が炭化ケイ素（ＳｉＣ）に転化した炭素繊維の集合体であることが好ましい。
前記光触媒フィルターは、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）を含むことが好ましい。
前記紫外線照射手段は、前記容器本体の内部に配置されたＬＥＤランプを有することが好ましい。

本考案によれば、送風機等に簡便に取り付けが可能であり、且つ、光触媒が担体表面に安定的に固定された光触媒フィルターを具える取り付け型空気清浄器が得られる。

本実施の形態が適用される取り付け型空気清浄器が、自動車のダッシュボードに取り付けられた状態を説明する図である。 本実施の形態が適用される取り付け型空気清浄器の一例を示す概要図である。図２（ａ）は、取り付け型空気清浄器の斜視図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ方向から見た取り付け型空気清浄器の正面図である。 本実施の形態が適用される取り付け型空気清浄器の分解斜視図である。 本実施の形態が適用される取り付け型空気清浄器が、自動車のダッシュボードに取り付けられて使用する状態を示す概略断面図である。 本実施の形態が適用される取り付け型空気清浄器を、送風機に適用する場合を説明する図である。 本実施の形態が適用される取り付け型空気清浄器が、送風機に取り付けられた状態を説明する図である。

以下、本考案の実施の形態について詳細に説明する。尚、本考案は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することが出来る。また、使用する図面は本実施の形態を説明するためのものであり、実際の大きさを表すものではない。

＜取り付け型空気清浄器１＞
図１は、本実施の形態が適用される取り付け型空気清浄器１が、自動車のダッシュボード６０に取り付けられた状態を説明する図である。図１に示すように、取り付け型空気清浄器１は、自動車のダッシュボード６０に設けられたエアコン等の空気吹き出し口５０に取り付けられて使用される。取り付け型空気清浄器１には、内部に設けられる紫外線照射手段（後述する）としてのＬＥＤランプに電気を供給する電源コード３３が、ＵＳＢ（ユニバーサル・シリアス・バス）端子３２を介して結合されている。尚、電源コード３３の他端は、例えばダッシュボード６０に備えられたシガーソケット（図示せず）に結合される。

図２は、本実施の形態が適用される取り付け型空気清浄器１の一例を示す概要図である。図２（ａ）は、取り付け型空気清浄器１の斜視図である。図２（ａ）に示すように、取り付け型空気清浄器１は、空気流入口１１（後述する）を設けたケースＡ１０ａと空気排気口１２（点線で表示）を設けたケースＢ１０ｂとを組み合わせて一体化した容器本体１０と、容器本体１０の外部に設けられて容器本体１０を自動車の空気吹き出し口に装着可能とする係止具４０とから構成される。後述するように、取り付け型空気清浄器１は、内部に光触媒フィルターと紫外線照射手段を具えている。

図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ方向から見た取り付け型空気清浄器１の正面図である。図２（ｂ）に示すように、容器本体１０を構成するケースＢ１０ｂには、２個の空気排気口１２が設けられている。各空気排気口１２は、横方向に細長く形成されたスリット状の穴を縦方向に７段並べて形成されている。

図３は、本実施の形態が適用される取り付け型空気清浄器１の分解斜視図である。図３に示すように、本実施の形態が適用される取り付け型空気清浄器１は、自動車のエアコン等の空気吹き出し口５０（図１参照）側に空気流入口１１が形成されたケースＡ１０ａと、空気排気口１２が形成されてケースＡ１０ａと一体となって容器本体１０（図２（ａ）参照）を構成するケースＢ１０ｂとを有している。空気流入口１１の形状は特に限定されないが、本実施の形態では、ケースＡ１０ａに矩形状の穴が複数形成されている。また、空気排気口１２の形状は、前述したように、横方向に細長く形成されたスリット状の穴を縦方向に複数段並べて形成されている（図２（ｂ）参照）。

容器本体１０（図２（ａ）参照）内部には、ケースＡ１０ａの空気流入口１１からケースＢ１０ｂの空気排気口１２への風路中に設けられた光触媒フィルター２０と、光触媒フィルター２０に紫外線エネルギーを供給する紫外線照射手段３０が備えられている。さらに、本実施の形態では、光触媒フィルター２０の空気流入口１１側の面と空気排気口１２側の面とにそれぞれ平板状のナイロンメッシュ２１が設けられ、フィルター面の保護や、大きなゴミの付着が防止されている。光触媒フィルター２０の構造については後述する。

紫外線照射手段３０は、紫外線エネルギーを供給するＬＥＤランプを有する基板３１と外部電源と結合するＵＳＢ端子３２とを具えている。本実施の形態では、紫外線照射手段３０は、空気排気口１２が形成されたケースＢ１０ｂ側から光触媒フィルター２０に波長２００ｎｍ〜４００ｎｍの紫外線を照射している。本実施の形態では、ＬＥＤランプに使用する発光ダイオードとして、ナイトライド・セミコンダクター株式会社製ＮＳ３７５Ｌ−５ＲＬＬ（発光波長３７５ｎｍ〜３８０ｎｍ、発光出力８．４ｍＷ〜１４．０ｍＷ）を採用している。係止具４０は、空気流入口１１が形成されたケースＡ１０ａに取り付けられ、容器本体１０（図２（ａ）参照）を自動車の空気吹き出し口５０（図１参照）に装着する。

図４は、本実施の形態が適用される取り付け型空気清浄器１が、自動車のダッシュボード６０に取り付けられて使用する状態を示す概略断面図である。図４に示すように、取り付け型空気清浄器１は容器本体１０と、容器本体１０の外側に取り付けられた係止具４０を有している。係止具４０は、例えば、合成樹脂製のクリップとして形成され、自動車の空気吹き出し口５０のルーバー羽根５０ａを挟持可能になっている。係止具４０は、空気吹き出し口５０に装着可能な形状であればよく、適宜な構造に変更が可能である。

取り付け型空気清浄器１を自動車の空気吹き出し口５０に取り付けることにより、空気吹き出し口５０から吹き出された空気は、容器本体１０の空気流入口１１から入り、両側をナイロンメッシュ２１で挟まれた光触媒フィルター２０に接触し、空気排気口１２から出るようになっている。ここで、紫外線照射手段３０のＬＥＤランプの光（紫外線）が光触媒フィルター２０に照射され、自動車内の空気に含まれる有機物（例えば、悪臭の原因物質、ウイルス等の浮遊菌、花粉、タバコの煙等）が光触媒フィルター２０の光触媒により分解される。

図５は、本実施の形態が適用される取り付け型空気清浄器１００を、送風機５００に適用する場合を説明する図である。
図５に示すように、本実施の形態が適用される取り付け型空気清浄器１００は、空気排気口１２０を設けた容器本体１１０と、容器本体１１０を送風機５００に装着可能とする係止具１４０とを有する。尚、空気排気口１２０に対向する面に設ける空気流入口と、容器本体１１０に内蔵される光触媒フィルターおよび紫外線照射手段は省略する。

送風機５００は、空気吹き出し口５１を設けた送風機本体５１０を有し、送風機本体５１０の両側に取り付け部５４０が設けられている。取り付け部５４０に取り付け型空気清浄器１００の係止具１４０が固定されることにより、取り付け型空気清浄器１００が送風機５００に取り付けられる。
本実施の形態では、取り付け型空気清浄器１００には、送風機５００の送風機本体５１０の幅に対応して、係止具１４０がＡ方向に移動可能のように係止具可動部１４１が設けられている。

図６は、本実施の形態が適用される取り付け型空気清浄器１００が、送風機５００に取り付けられる状態を説明する図である。図５と同じ符号を付した構成についてはその説明を省略する。
図６に示すように、取り付け型空気清浄器１００は、取り付け型空気清浄器１００の係止具１４０が、送風機５００の取り付け部５４０に固定されることにより、取り付け型空気清浄器１００が送風機５００に取り付けられる。本実施の形態では、取り付け型空気清浄器１００には、送風機５００の送風機本体５１０の奥行き幅に対応して、係止具１４０がＢ方向に移動可能のように可動構造が設けられている。

＜光触媒フィルター２０＞
次に、取り付け型空気清浄器１に使用される光触媒フィルター２０について説明する。本実施の形態において使用する光触媒フィルター２０は、多孔質炭化ケイ素構造体に光触媒を固定化（担持）させることにより形成される。以下、多孔質炭化ケイ素構造体と光触媒について説明する。

＜多孔質炭化ケイ素構造体＞
本実施の形態における多孔質炭化ケイ素構造体は、１）炭化ケイ素（ＳｉＣ）を骨格とした三次元多孔質構造体（事例１）と、２）表面に蒸着処理されたケイ素化合物が炭化ケイ素に転化した炭素繊維の集合体（事例２）と、が挙げられる。

多孔質炭化ケイ素構造体の事例１である「炭化ケイ素（ＳｉＣ）を骨格とした三次元多孔質構造体」は、例えば、スポンジ状多孔質構造体の有形骨格に、炭素源としての樹脂とシリコン粉末を混合したスラリー（Ｓｉスラリー）を含浸させた後、約７０℃で１２時間程度乾燥することにより得られる。このとき、スラリー液が連続気孔部を塞がない程度にスラリー液を絞ることが好ましい。
スポンジ状多孔質構造体としては、例えば、発泡ポリウレタン等が挙げられる。Ｓｉスラリーの樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、フラン樹脂、有機金属ポリマー等が挙げられる。なお、必要に応じて炭素粉末、黒鉛粉末、カーボンブラック、骨材、酸化防止剤等の添加剤を添加する。
シリコン粉末としては、平均粒径が１μｍ〜１０μｍ程度の微粉末が特に好ましい。また、Ｓｉスラリーの分散媒には、メチルアルコール、エチルアルコール等が挙げられる。

次に、スラリー液に含浸後乾燥したスポンジ状多孔質構造体を、真空又はアルゴン等の不活性雰囲気下において、９００℃〜１，３５０℃程度の温度で炭素化する。これによって炭素化した多孔質構造体が得られる。この多孔質構造体は、フェノール樹脂の炭素化による炭素部分とシリコン粉末が混合した炭素化複合体である。続いて、この炭素化した多孔質構造体は、真空又はアルゴン等の不活性雰囲気下において、１，３５０℃以上の温度で焼成処理し、炭素とシリコンとを反応させ、炭化ケイ素（ＳｉＣ）が多孔質構造体の有形骨格部分に形成された多孔質構造焼結体を得る。さらに、この多孔質構造焼結体は、真空又は不活性化雰囲気下で１，３００℃〜１，８００℃程度の温度における加熱により、有形骨格上にシリコンを溶融含浸した多孔質炭化ケイ素構造体が得られる。
なお、本実施の形態では、多孔質炭化ケイ素構造体の製造において使用するシリコン粉末のシリコン（Ｓｉ）とフェノール樹脂等の炭素（Ｃ）との混合の割合は、シリコン（Ｓｉ）と炭素（Ｃ）との原子比がＳｉ／Ｃ＝０．０５〜４になるように選ぶのが望ましい。

多孔質炭化ケイ素構造体の事例２である「表面に蒸着処理されたケイ素化合物が炭化ケイ素に転化した炭素繊維の集合体」は、炭素繊維に、ケイ素化合物を用いる化学気相蒸着法（ＣＶＤ法：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）による蒸着処理を行い、炭素繊維の表面が、炭素繊維とケイ素化合物との反応により、炭化ケイ素（ＳｉＣ）に転化することにより得られる。炭化ケイ素の転化が炭素繊維の表面に止まることにより、炭素繊維の機械的強度等を保持しつつ、後述する光触媒の担持する担体として使用することができる。

炭素繊維は、一般に樹脂等の補強材に用いられる公知のものならば特に限定されない。具体的には、例えば、ポリアクリロニトリル系炭素繊維、等方性ピッチ系炭素繊維、異方性ピッチ系炭素繊維、カイノール樹脂系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維、黒鉛繊維等が挙げられる。また、長繊維タイプまたは短繊維タイプのチョプドストランド、ミルドファイバー等から選択される。
炭素繊維は、成形時等の繊維折損を抑えるため高強度・高伸度タイプのものを用いることが望ましい。本実施の形態では、通常、引張強度が３，５００ＭＰａ以上、引張弾性率が３００ＧＰａ以下、破断伸度が１．４％以上である炭素繊維が好ましい。
炭素繊維は、１種を単独で使用、または２種以上を併用してもよい。

ケイ素化合物としては、例えば、フッ化ケイ素、塩化ケイ素、臭化ケイ素、ヨウ化ケイ素等のハロゲン化ケイ素化合物；シラン（ＳｉＨ_４）等の水素化ケイ素化合物等が挙げられる。これらの中でも、塩化ケイ素、臭化ケイ素が好ましい。

塩化ケイ素としては、例えば、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ_４）、ヘキサクロルジシラン、オクタクロルトリシラン、デカクロルトリシラン、ドデカクロルペンタシラン等が挙げられる。また、クロルシラン（ＳｉＨ_３Ｃｌ）、ジクロルシラン（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２）、トリクロルシラン（ＳｉＨＣｌ_３）等のシラン誘導体が挙げられる。

臭化ケイ素としては、四臭化ケイ素（ＳｉＢｒ_４）、六臭化二ケイ素、八臭化三ケイ素、十臭化四ケイ素等が挙げられる。さらに、臭化三塩化ケイ素、二臭化二塩化ケイ素、三臭化塩化ケイ素、ヨウ化三塩化ケイ素、塩化硫化水素ケイ素、ヘキサクロルジシロキサン等も挙げられる。これらのなかでも、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ_４）が特に好ましい。

ＣＶＤ法によるＳｉＣの生成温度は、１，０００℃〜１，８００℃である。圧力は４０ｋＰａ〜１００ｋＰａの範囲である。減圧下で処理すると、ＳｉＣの核生成温度が低下する傾向がある。また、析出速度が早くなる傾向がある。蒸着処理の温度が過度に高温の場合、炭素繊維の全体が炭化ケイ素に転化し、機械的強度が低下する傾向がある。

（光触媒）
本実施の形態で使用する光触媒は、例えば、フィルターとして使用する場合、浄化対象としての自動車内の空気中に含まれる有機物（例えば、悪臭の原因物質、ウイルス等の浮遊菌、花粉、タバコの煙等）を酸化分解による光触媒反応が可能な金属酸化物が挙げられ、特に限定されるものではない。
光触媒の具体例としては、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ_２）（例えば、アナターゼ型二酸化チタン、ルチル型二酸化チタン、ブルッカイト型二酸化チタン）が挙げられる。なかでも、活性酸化チタンとしては、アナターゼ結晶の微粒子が好ましく、アナターゼ型二酸化チタンを５０質量％以上含んでいるものが好ましい。尚、これらの化合物は、複数種を適宜混合して用いてもよい。
さらに、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化セリウム（Ｃｅ_２Ｏ_３）、酸化テルビウム（Ｔｂ_２Ｏ_３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化エルピウム（Ｅｒ_２Ｏ_３）、タンタル酸カリウム（ＫＴａＯ_３）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、［Ｒｕ（ｂｐｙ）_３］_２ ^＋、Ｃｏ錯体等が挙げられる。また、酸化錫、酸化鉛、酸化第二鉄等を含んでいても良い。

光触媒は、粉末状、塊状、粒状、平板状、繊維状等の様々な形態のものを用いることができる。本実施の形態では、平均粒径１ｎｍ〜１００ｎｍの粉末状の二酸化チタンを使用している。光触媒担持炭素繊維に担持された光触媒の量は特に限定されない。本実施の形態では、０．０１％〜９９．９％の範囲で調製される。

尚、光触媒は、光を吸収することにより触媒作用を示す物質の総称である。この触媒作用は、通常の触媒では困難な化学反応を常温で引き起こし、化学物質の自由エネルギーを増加させる（光エネルギーを蓄える）反応を起こす場合が知られている。但し、酸化チタン等は、紫外光照射下において触媒活性を示すが、可視光のみでは触媒活性が低下する。このため、紫外線が微弱な場合は、可視光応答型光触媒を用いることが好ましい。可視光応答型光触媒としては、例えば、酸化チタン結晶の酸素サイトの一部を窒素原子で置換した酸窒化チタン（Ｔｉ−Ｏ−Ｎ）を含む酸化チタンが挙げられる。

（光触媒の担持）
本実施の形態において、光触媒は、通常、以下の手順により多孔質炭化ケイ素構造体に担持される。即ち、上述した多孔質炭化ケイ素構造体を、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）等の光触媒を含有するスラリー（ＴｉＯ_２スラリー）に浸漬し、乾燥後、大気中において１００℃〜８００℃程度の温度で焼成する。尚、ＴｉＯ_２スラリーの分散媒として水を使用する。

本実施の形態では、ＴｉＯ_２スラリーには、例えば、ポリビニルアルコールの水溶液中に二酸化チタン（ＴｉＯ_２）等を添加、所定の粘度に調整する。ポリビニルアルコールはＴｉＯ_２を炭素繊維の表面に固定する結着剤としても有用である。
ＴｉＯ_２スラリー中の二酸化チタン（ＴｉＯ_２）の濃度は特に限定されないが、本実施の形態では、多孔質炭化ケイ素構造体に担持した際に、チタン（Ｔｉ）と炭素（Ｃ）のモル比（Ｔｉ／Ｃ）が０．１〜２の範囲内になるように調整されている。

本実施の形態において、光触媒フィルター２０を構成する光触媒の担持体として多孔質炭化ケイ素構造体は、それ自身がフィルターとしての構造を有し、被清浄流体の空気と接触しやすい性質を備えている。また、多孔質構造を有することにより、表面積が大きくなる。このため、空気に含まれる有機物を多孔質構造の表面で捕捉し分解する処理効率が高まると考えられる。
また、多孔質炭化ケイ素構造体は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）が炭素繊維の表面に止まることにより、光触媒が担体表面に安定的に固定された光触媒フィルター２０を得ることができる。

１,１００…取り付け型空気清浄器、１０,１１０…容器本体、１０ａ…ケースＡ、１０ｂ…ケースＢ、１１…空気流入口、１２,１２０…空気排気口、２０…光触媒フィルター、２１…ナイロンメッシュ、３０…紫外線照射手段、３１…基板、３２…ＵＳＢ端子、４０,１４０…係止具、５０,５１…空気吹き出し口、５０ａ…ルーバー羽根、６０…ダッシュボード、１４１…係止具可動部、５００…送風機、５１０…送風機本体、５４０…取り付け部

Claims (5)

1. 一方に空気流入口と他方に空気排気口を設けた容器本体と、
   前記容器本体の前記空気流入口から前記空気排気口への風路中に設けられた多孔質炭化ケイ素構造体に光触媒を担持した光触媒フィルターと、
   前記光触媒フィルターに紫外線エネルギーを供給する紫外線照射手段と、
   前記容器本体を送風機の空気吹き出し口に装着可能とする係止具と、
   を有することを特徴とする取り付け型空気清浄器。
2. 前記多孔質炭化ケイ素構造体は、スポンジ状多孔質構造体と当該スポンジ状多孔質構造体に付着した樹脂及びシリコン粉末を反応焼結したものであることを特徴とする請求項１に記載の取り付け型空気清浄器。
3. 前記多孔質炭化ケイ素構造体は、表面に蒸着したケイ素化合物が炭化ケイ素（ＳｉＣ）に転化した炭素繊維の集合体であることを特徴とする請求項１に記載の取り付け型空気清浄器。
4. 前記光触媒フィルターは、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の取り付け型空気清浄器。
5. 前記紫外線照射手段は、前記容器本体の内部に配置されたＬＥＤランプを有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の取り付け型空気清浄器。

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