JP4006774B2 - 空気浄化装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気中の臭気成分及び有害成分を浄化する空気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
活性炭等をカートリッジ内に収容し、空気を該カートリッジに圧送することで、空気を浄化する空気浄化装置が実用化されている。ここで、活性炭等の吸着剤は使い捨て式であるため、吸着剤を高頻度で交換することが必要となり不経済である他、交換時期が遅れると適切に空気を浄化し得なかった。
【０００３】
一方、空気浄化装置を自動車に設置する場合、走行車両が多い地区を走行すると、他の車両から排出される多量のＮＯX 、ＣＯ、臭い成分等が自動車の車室内に進入するため、吸着剤の交換頻度が高くなるばかりでなく、空気中の有害成分を十分に除去できないまま、車内に導入していた。
【０００４】
本出願人は、空気中の臭気を除去することを目的として、活性炭等の吸着剤と光触媒とからなるフィルタに紫外線を照射し、吸着剤にてＮＯX 等の臭気成分を吸着させると共に、該吸着剤では吸着が困難な、におい成分、特にたばこ臭の主成分（アルデヒド、アンモニア）を該光触媒にて酸化分解させ、空気中の臭気成分を効率的に除去する自動車用空気浄化装置を、特願平８−９３６３６号にて提案している。
【０００５】
ここで、光触媒は、活性炭では吸着し難いＮＯを、活性炭で吸着し易いＮＯX へと酸化させる作用を有している。さらに、光触媒に吸着されたＮＯX を更にＨＮＯ3 等の物質に酸化・分解するため、光触媒を担持するこで活性炭にＮＯX が蓄積される速度を抑える。これに加えて、光触媒は、ＮＯX 以外の臭気成分（アルデヒド、アンモニア等）を酸化分解するため、該有害物が蓄積する速度を押さえれる他、一旦吸着剤に吸着された有害物をも酸化・分解することができる。
【０００６】
更に、本出願人は、ＮＯX 、臭気成分の除去の他に、ＣＯを酸化除去することを目的として、吸着剤に光触媒を担持させた上記フィルタと、吸着剤にＰｄ等の白金属元素から成るＣＯ酸化触媒を担持させたフィルタとを併用することを、特願平８−１５３２５２にて提案している。
さらに、本出願人は、上記フィルタに紫外線のみならず熱を加えることにより、ＮＯの除去性能を２倍以上に向上させる方法を特願平８−３１２７２１にて提案している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来提案されている方法では、光触媒を吸着剤に担持、或いは、光触媒と吸着剤とを混成して用いており、吸着剤に適した温度は常温であり、例えば、吸着性能の最も優れる活性炭素繊維は、２０〜３０゜Ｃで高い能力を発揮し得る。
【０００８】
上記光触媒、ＣＯ酸化触媒を高温（例えば１００゜Ｃ）で用いると、光触媒又はＣＯ酸化触媒で酸化反応を受ける有害成分（ＮＯ、ＣＯなど）、即ち、排ガス成分は処理できるが、たばこ臭を含むにおい成分は、活性炭素繊維等の吸着剤で吸着できなくなる。そこで、光触媒と吸着剤とからなる浄化装置を用いる場合、上記本出願人が提案した方法では、吸着剤に適した低温（常温、例えば２０〜３０゜Ｃ）にまで下げて、光触媒、ＣＯ酸化触媒、活性炭素繊維を収容する空気浄化装置を用いていた。このために、光触媒、ＣＯ酸化触媒を十分に活性させ得ず、触媒反応速度が遅い状態で浄化処理を行っていた。
【０００９】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、処理空気中の成分に対応して最も適切な浄化処理を行い得る空気浄化装置を提供することにある。
【００１０】
また、本発明は、酸化触媒と吸着剤とを用いて空気を浄化する際に、酸化触媒及び吸着剤を効率的に再生し得る空気浄化装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１の空気浄化装置では、光触媒を担持した光触媒フィルタと、
該光触媒フィルタよりも下流に配置され、酸化触媒を担持した酸化触媒フィルタと、
前記酸化触媒フィルタより空気流の下流側に配設された、吸着剤を担持した吸着フィルタと、
前記光触媒フィルタより空気流の上流側に配設された、前記光触媒フィルタ及び酸化触媒フィルタを加熱する触媒フィルタ加熱手段と、を備えたことを技術的特徴とする。
【００１２】
また、上記の目的を達成するため、請求項２の空気浄化装置では請求項１において、前記触媒フィルタより空気流の上流側に配設された排ガスセンサと、を備え、
前記触媒フィルタ加熱手段は、前記排ガスセンサの出力値が所定値以上の場合に前記触媒フィルタを加熱することを技術的特徴とする。
【００１３】
上記の目的を達成するため、請求項３の空気浄化装置では請求項１又は請求項２において、前記吸着フィルタを加熱する吸着フィルタ加熱手段と、
前記触媒フィルタ及び前記吸着フィルタを通過した空気を車室内へ吹き出すかエンジンのエアークリーナへ吹き出すかを切り替えるダンパーとを備え、
前記吸着フィルタと前記触媒フィルタを同時に加熱する際に、前記触媒フィルタ及び前記吸着フィルタを通過した空気をエンジンのエアークリーナへ吹き出す向きに前記ダンパーを作動させることを技術的特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施態様について図を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施態様に係る自動車用空気浄化装置１０の構成を示し、図２（Ａ）は、該自動車用空気浄化装置１０の車両搭載位置を示している。
図２（Ａ）に示すように、自動車用空気浄化装置１０は、車両の車室後方のトランク上に収容され、排気管１８がエンジン７０のエアークリーナ７２へ延在している。該自動車用空気浄化装置１０は、車室内の空気を取り入れるための吸気管１２と、車室内へ浄化済みの空気を吹き出すための吹出し管１６とが設けられている。
【００１６】
図１に示すように、自動車用空気浄化装置１０は、吸気管１２から取り入れた空気を圧送するためのターボファン４２と、該ターボファン４２を駆動する直流モータ４０と、該直流モータ４０を停止及び動作させるモータコントローラ４４と、ＮＯ等の排ガス成分を吸着・酸化する光触媒フィルタ３０と、空気中のＣＯをＣＯ2 に酸化する酸化触媒フィルタ３２と、臭気成分を吸着する吸着フィルタ３４と、該光触媒フィルタ３０に紫外線を照射するための紫外線ランプ５８と、紫外線ランプ５８を点灯させる回路５０と、該光触媒フィルタ３０及び酸化触媒フィルタ３２を加熱するためのハロゲンランプ５７と、吸着フィルタ３４を加熱するための電熱線４６と、光触媒フィルタ３０の温度を測定するための温度センサ５６と、該空気浄化装置１０に取り入れられた空気中のＮＯ等の排ガス濃度を測定する上流排ガスセンサ６２と、臭いの濃度を測定する上流臭いセンサ６４と、上記フィルタにて処理された後のＮＯ等の排ガス濃度を測定する下流排ガスセンサ６６と、臭いの濃度を測定する下流臭いセンサ６８と、ダンパー２２と、紫外線ランプ５８及び直流モータ４０を制御する制御装置５４とから成る。このダンパー２２は、空気を車内に吹き出すための吹出し管１６と排気をエンジン側に送る排気管１８とを切り換える。
【００１７】
吸着フィルタ３４は、活性炭素繊維をプリーツ状に折り畳んで形成されている。即ち、面積の大きな活性炭素繊維を折り畳むことで、空気の通過速度を下げ、圧損を低減している。この活性炭素繊維としては、例えば、東邦レーヨン社が提供するアクリル繊維を原料としたファインガード（登録商標）を用いることができる。このファインガードとして、比表面積５００〜１２００m ２/g、平均細孔直径２０〜４０Å、繊維直径７〜１５μｍ、繊維引張強度２０〜５０Kg/mm ２、Ｎ含有量２〜１０% 、外表面積０．２〜０．７m ２/g、ベンゼン平均吸着２０〜５０% の特性を有するものが提供されており、ここでは、該ファインガードをフェルト状にしたＦＥ−２００を用いている。この活性炭素繊維は、ＮＯX を吸着する他、ＳＯX 、煙草の臭い等の臭い成分を強力に吸着する。また、この吸着フィルタ３４は、ＮＯX 等を吸着して性能が低下すると、内蔵されている電熱線４６にて加熱され、後述するように被吸着物質を脱離することにより再生される。
【００１８】
本実施態様の吸着フィルタ３４は、光触媒フィルタ３０、酸化触媒フィルタ３２の下流側に配設することにより、光触媒フィルタ３０及び酸化触媒フィルタ３２をハロゲンランプ５７により加熱して用いている浄化時においても、該吸着フィルタ３４は加熱されることなく、これら触媒によって酸化された物質を良好に吸着除去することができる。
この吸着フィルタ３４は、浄化を続けると被吸着物質の蓄積により除去性能が低下する。このため、第１実施態様では、電熱線４６にて加熱することにより、吸着フィルタ３４を再生する。
【００１９】
酸化触媒フィルタ３２は、活性炭素繊維、アルミナ等の担持体にＣＯをＣＯ2 に酸化させるＰｄ等の貴金属触媒を担持させてなる。
【００２０】
本実施態様においては、酸化触媒フィルタ３２は、光触媒フィルタ３０に密着あるいは一体化して配置させることによって、光触媒フィルタ３０をハロゲンランプ５７で加熱する際、該酸化触媒フィルタ３２は同時に加熱される。そのため、車外から他車の排ガス成分が高濃度に車内に侵入してきた場合でも、ハロゲンランプ５７の加熱により、光触媒フィルタ３０でＮＯX を効率的に除去し、酸化触媒フィルタ３２でＣＯを効率的に除去することができ、排ガスの主要な成分を除去することができる。
【００２１】
光触媒フィルタ３０は、金属製のフィルタに、臭気成分を吸着させるための活性炭と、活性炭では吸着し難いアルデヒド類、アンモニア等を酸化・分解する光触媒と、から成る吸着剤が担持されている。即ち、光触媒は該活性炭に担持されている。フィルタは、ステンレス薄板をプリーツ状に畳んだ部材を積層して用いる。ここでは、ステンレス薄板から成るフィルタを使用しているが、ステンレスの代わりに銅、アルミニウム等の薄板をプリーツ状に畳んだフィルタを用いることも可能であり、また、ステンレス、銅、アルミニウム等の薄板をハニカム状に組み合わせたフィルタを用いることもできる。また、光触媒に活性炭を混練したものをハニカム形状に形成したものを光触媒フィルタ３０としても良い。吸着剤を担持するフィルタとして、プリーツ状或いはハニカム状に薄板を畳んだフィルタを用いることで、圧力損失を低減するとともに、吸着剤の表面積を増大させ、また、紫外線を効率良く照射し得るようにしている。
【００２２】
本実施態様の光触媒フィルタ３０では、上述したようにＮＯX 等の排ガス成分を吸着させるための活性炭と、活性炭では吸着し難いタバコのにおいの主成分であるアルデヒド類、アンモニア等を光触媒反応により酸化・分解し、最終的には水、二酸化炭素、硝酸にする光触媒とを用いている。この光触媒フィルタ３０は、ハロゲンランプ５７から５cm程度離して配置してあり、紫外線ランプ５８から紫外線を照射すると同時にハロゲンランプ５７によって加熱することにより、活性が高まり、加熱しない場合によりもはやくＮＯを酸化してＮＯ2 とすることができるとともに、加熱しない場合に生じるＮＯの光触媒表面への蓄積による劣化を防ぐことができる。また、光触媒フィルタ３０の再生時には、吸着時よりも相対的に高温まで加熱することによって、被吸着物質を脱離させる。
【００２３】
光触媒は、実際に車両の内外に存在している種々の有機物（臭気成分）を酸化・分解するため、当該有機物が吸着剤に蓄積する速度を抑えれる他、一旦吸着剤に吸着された有機物をも酸化・分解することができる。従って、光触媒フィルタ３０は、長期に渡って交換することなく安定して使用することができる。
【００２４】
光触媒にてＮＯX 等の酸化・分解を行いながらでも、ＮＯX 等を吸着し続けると光触媒フィルタ３０の除去性能が低下する。このため、第１実施態様の自動車用空気浄化装置１０では、送風を停止、或いは、間欠的に送風を行うことにより、ハロゲンランプ５７からのハロゲン光によって光触媒フィルタ３０の表面温度を高め、吸着された物質を脱離することで再生させ、また、光触媒の反応速度を速めることにより、ＮＯX 或いは他の難分解性ガスの光触媒による酸化・分解を更に促進させ、光触媒フィルタ３０に吸着されたＮＯX 等の臭気成分を脱離せしめている。同時に、吸着フィルタ３４を電熱線４６にて加熱し、該吸着剤フィルタ３４からもＮＯX を脱離するとともに、該吸着フィルタに光触媒フィルタから脱離した再生中のＮＯX が吸着されないようにする。この脱離動作の際には、ダンパー２２を開き、活性炭から分離したＮＯX 、ＨＮＯ3 等をエンジン７０のエアークリーナ７２に圧送し、該エンジン７０の燃焼室にて燃焼、或いは、三元触媒７４にて窒素に還元して無害化してから車外に放出する。
【００２５】
引き続き、本発明の第１実施態様に係る自動車用空気浄化装置１０の動作について図３及び図４のフローチャートを参照して説明する。
該自動車用空気浄化装置１０の制御装置５４は、起動スイッチ（図示せず）が運転者によってオンされると（Ｓ１２がＹｅｓ）、紫外線ランプ５８を点灯させ、紫外線を光触媒フィルタ３０へ放射し、光触媒フィルタ３０の活性を高める（Ｓ１４）。そして、下流排ガスセンサ６６により、光触媒フィルタ３０の能力が低下していないかを、検出したＮＯX 濃度を所定の値Ｘ２と比較することにより判断する（Ｓ１６）。ここで、光触媒フィルタ３０の能力が低下していないときには（Ｓ１６がＮｏ）、ステップ３２の処理を経て、下流臭いセンサ６８により、吸着フィルタ３４の能力が低下していないかを、検出した臭い濃度を所定の値Ｙ２と比較することにより判断する（Ｓ３４）。ここで、吸着フィルタ３４の能力も低下していないときには（Ｓ３４がＮｏ）、ステップ３６の処理を経て、車内の空気の浄化動作を開始する。
【００２６】
先ず、車内へ浄化済みの空気を送出する吹出し管１６を開放する側にダンパー２２を動作させる（Ｓ３８）。本実施態様では、空気中に排気ガス成分が多いか、或いは、煙草等の臭い成分が多いかにより浄化の方法を異ならしめている。このため先ず、上流排気ガスセンサ６２にて測定された排気ガス（ＮＯX ）が、予め設定された濃度Ｘ１よりも大きいかを判断する（図４に示すＳ７２）。ここで、排気ガス（ＮＯX ）が、予め設定された濃度Ｘ１よりも大きいときには（Ｓ７２がＹｅｓ）、ハロゲンランプ（加熱用ランプ）５７に相対的に弱い出力を与え（Ｓ７５）、光触媒フィルタ３０及び酸化触媒フィルタ３２を８０°Ｃ程度まで加熱し、両フィルタの酸化活性を高めることで、効率的に排ガス成分を酸化・分解せしめる。そして、直流モータ４０を連続回転させ（Ｓ８０）、光触媒フィルタ３０及び酸化触媒フィルタ３２側へ空気の圧送を開始する。これにより、車内から取り入れた空気を圧送し光触媒フィルタ３０を通過させ、上述したように光触媒によりＮＯをＮＯX に酸化すると共に、該光触媒に担持した活性炭及び下流側のハロゲンランプ５７によっては加熱されない位置に配置された吸着フィルタ３４にＮＯX を吸着させ、更に、酸化触媒フィルタ３２にて、空気中のＣＯを無害なＣＯ2 に酸化させてから車内に導入する。この浄化動作を起動スイッチがオフされるまで続ける（Ｓ８２がＹｅｓ）。
【００２７】
他方、上記上流排気ガスセンサ６２にて測定された排気ガス（ＮＯX ）が、予め設定された濃度Ｘ１よりも小さいときには（Ｓ７２がＮｏ）、加熱により光触媒フィルタ３０、酸化触媒フィルタ３２の活性を高める効果は小さいので、ハロゲンランプ（加熱用ランプ）５７を消灯する（Ｓ７４）。そして、上流臭いセンサ６４にて測定された臭いが、予め設定された濃度Ｙ１よりも大きいかを判断する（Ｓ７６）。ここで、煙草等の臭いが、予め設定された濃度Ｙ１よりも大きいときには（Ｓ７６がＹｅｓ）、直流モータ４０を連続回転させ大量の空気を処理させる（Ｓ８０）、他方、予め設定された濃度Ｙ１よりも小さいときには（Ｓ７６がＮｏ）、直流モータ４０を間欠的に回転させることで電力消費を抑える（Ｓ７８）。そして、起動スイッチがオフされると（Ｓ８２がＹｅｓ）、上記モータを停止すると共にランプを消灯し（Ｓ８４）、処理を終了する。
【００２８】
ここで、浄化処理によって光触媒フィルタ３０の能力が低下すると、上記図３に示すステップ１６の光触媒フィルタ３０による処理済みＮＯX 濃度が所定の値Ｘ２よりも大きいかの判断がＹｅｓとなり、ステップ１８へ移行し、光触媒フィルタ３０からの被吸着物の脱離動作を開始する。ここで先ず、ハロゲンランプ（加熱用ランプ）５７に相対的に高い出力を与え（Ｓ１８）、光触媒フィルタ３０及び酸化触媒フィルタ３２を１００°Ｃ程度まで加熱し、両フィルタの酸化活性を高めることで、効率的に吸着された排ガス成分を脱離せしめる。そして、脱離した排気をエンジン７０側へ送るように、エンジン７０のエアークリーナ７２側に通じる排気管１８を開放する側にダンパー２２を開く（Ｓ２０）。次に、吸着フィルタ３４に内蔵してある電熱線を通電して該吸着フィルタ３４を加熱し（Ｓ２２）、該吸着フィルタ３４に吸着されたＮＯX 等を脱離すると共に、上流に配置されている該光触媒フィルタ３０側から脱離された再生中のＮＯX 等の成分を吸着しないようにする。次に、温度センサ５６によって、光触媒フィルタ３０の表面温度が所定値（例えば１００°Ｃ）以上かを判断する（Ｓ２４）。ここでは、直流モータ４０により空気の圧送を行っており、光触媒フィルタ３０が冷却されているため、該ステップ２４の判断がＮｏとなり、ステップ２６へ進み、該直流モータ４０を停止する（Ｓ２８）。
【００２９】
送風量の減少により、光触媒フィルタ３０の表面温度が１００°Ｃまで上昇し、吸着された物質は脱離され、また、光触媒の活性が高まる。この光触媒によって、活性炭に吸着されていたＮＯX 等が酸化・分解されて脱離される。ここで、光触媒フィルタ３０の温度が１００°Ｃまで上昇することにより、所定温度以上かのステップ２４の判断がＮｏとなり、直流モータ４０を回転することで（Ｓ２６）、光触媒フィルタ３０の温度を１００°Ｃ以下にする。即ち、このステップ２４、２６、２８の処理によって、直流モータ４０を間欠動作させ、光触媒フィルタ３０を１００°Ｃに保ち、被吸着物の脱離を続ける。光触媒フィルタ３０及び吸着フィルタ３４から分離したＮＯX 、ＨＮＯ3 等は、上述したようにエンジン７０のエアークリーナ７２に圧送され、該エンジン７０の燃焼室にて燃焼、或いは、三元触媒７４にて窒素に還元して無害化されてから車外に放出される。
【００３０】
そして、脱離が完了して、光触媒フィルタ３０の吸着力が回復すると（Ｓ１６がＹｅｓ）、ステップ３２の処理へ移行し、ハロゲンランプ（加熱用ランプ）５７を相対的に低い出力に切り換えた後（Ｓ３２）、下流臭いセンサ６８により、吸着フィルタ３４の吸着能力が低下していないかを判断する（Ｓ３４）。ここで、吸着フィルタ３４の能力が低下すると（Ｓ３４がＹｅｓ）、ハロゲンランプ（加熱用ランプ）５７を相対的に低い出力に切り換えた状態で、上述した光触媒フィルタ３０の再生時と同様にして、吸着フィルタ３４の再生を行う。そして、吸着フィルタ３４の再生が完了すると（Ｓ３４がＮｏ）、吸着フィルタ３４の電熱線４６への通電を停止した後（Ｓ３６）、上記空気の浄化処理を再開する。
【００３１】
引き続き、参考例１に係る空気浄化装置について、図５を参照して説明する。
図５は、参考例１に係る空気浄化装置１１０の構成を示している。図１を参照して上述した構成においては、光触媒フィルタ３０及び酸化触媒フィルタ３２をハロゲンランプ５７にて加熱し、吸着フィルタ３４を電熱線４６にて加熱した。これに対して、図５に示す参考例１では、光触媒フィルタ３０及び酸化触媒フィルタ３２を電熱線４６にて加熱し、吸着フィルタ３４を白熱灯５５にて加熱する構成を採用している。
【００３２】
図６は、参考例１の改変例に係る空気浄化装置２１０の構成を示している。図１を参照して上述した構成においては、光触媒フィルタ３０と酸化触媒フィルタ３２とを別々のフィルタとして構成したが、この参考例１の改変例では、１枚の触媒フィルタ３５の紫外線ランプ５８Ａ側の面に光触媒を担持させ、また、裏面側にＣＯ酸化貴金属を担持させてある。更に、図６に示す参考例１の改変例では、光触媒フィルタ３０及び酸化触媒フィルタ３２を一対の紫外線ランプ５８Ａ、５８Ｂにて加熱し、吸着フィルタ３４を白熱灯５５にて加熱する構成を採用している。即ち、この紫外線ランプ５８Ａ、５８Ｂは、光触媒フィルタ３０にて酸化・吸着を行わしめる際には、一方の紫外線ランプ５８Ａのみが点灯して該光触媒フィルタ３０を紫外線にて活性化させ、光触媒フィルタ３０の再生時には、紫外線ランプ５８Ａ及び紫外線ランプ５８Ｂを点灯することで、光触媒フィルタ３０を加熱し得るように構成されている。なお、参考例１の改変例として、触媒フィルタ３５の両面に光触媒及びＣＯ酸化触媒を担持させることも好適であり、更に、光触媒及び活性炭粉末を混練したものをハニカム形状に構成し、これに白金等のＣＯ酸化貴金属を担持させたものを用いることも可能である。
【００３３】
引き続き、本発明の第２実施態様について、図２（Ｂ）、図７乃至図９を参照して説明する。図７は、第２実施態様に係る自動車用空気浄化装置３１０の構成を示している。図２（Ｂ）は、該自動車用空気浄化装置３１０の車両搭載位置を示している。図２（Ｂ）に示すように、空気浄化装置３１０は、トランクルーム２０２内に配設され、排気管１８が車外に延在し、空気を取り入れる吸気管１２及び浄化した空気を放出する吹き出し管１６が車内に導出されている。排気管１８の開口部１８ａは、リヤガラス２０６後方の高い負圧が発生する位置に配設されている。
【００３４】
図１を参照して上述した第１実施態様では、直流モータ４０を間欠作動させたが、この第２実施態様では、モータコントローラ５４によって速度制御され必要量の空気を圧送し得るように構成されている。また、第１実施態様では、ハロゲンランプ５７からハロゲン光を光触媒フィルタ３０及び酸化触媒フィルタ３２へ照射していたが、第２実施態様では、出力を１０Ｗと１００Ｗとにランプ制御器５１によって切り換え得る白熱灯５５を用いている。なお、第１実施態様と同様な部材については、同一の参照符号を用いると共に説明を省略する。
【００３５】
図７に示すように、空気浄化装置３１０は、車内に空気を吹き出す吹き出し管１６と、排気を車外へ排出するための排気管１８と、吹き出し管１６と排気管１８とを切り換える第１ダンパー２１と、空気を車内から取り入れるための吸気管１２と、該吸気管を開閉する第２ダンパー２２とを備える。この自動車用空気浄化装置３１０は、制御装置５４により制御される。
【００３６】
ＮＯX 等を吸着し続けると吸着フィルタ３４及び光触媒フィルタ３０は吸着性能が低下する。このため、第２実施態様の空気浄化装置３１０では、再生時に白熱灯５５からの光を強くすることにより光触媒フィルタ３０の表面温度を上げ、光触媒の活性を高めることにより、光触媒による酸化・分解を更に促進させ、光触媒フィルタ３０の光触媒及び活性炭及び吸着フィルタ３４に吸着されたＮＯX 等の臭気成分を脱離せしめている。この脱離動作の際には、第２ダンパー２２により吸気管１２を、また、第１ダンパー２１により吹き出し管１６を閉じることにより、空気浄化装置３１０を気密状態にし、負圧の加わっている排気管１８を介して車外に空気を排出して減圧することにより、光触媒フィルタ３０の活性炭及び吸着フィルタ３４からＮＯX 、ＨＮＯ3 の分離を促進する。
【００３７】
引き続き、本発明の第２実施態様に係る空気浄化装置３１０の動作について図８及び図９のフローチャートを参照して説明する。まず、制御装置５４は、運転席側の計器パネルに設けられた図示しない起動スイッチが操作されたかを判断する（Ｓ１１２）。ここで、該起動スイッチが操作された際には（Ｓ１１２がＹｅｓ）、まず、紫外線ランプ５８を点灯した後（Ｓ１１４）、光触媒フィルタ３０の再生が必要か（Ｓ１１６）、あるいは、吸着フィルタ３４の再生が必要かを判断する（Ｓ１１８）。即ち、第１実施態様と同様に下流排ガスセンサ６６、下流臭いセンサ６８からの出力により、光触媒フィルタ３０、吸着フィルタ３４の吸着性能が低下して再生が必要か判断する。ここでは、再生の必要がなく、空気の浄化を開始できる場合についてまず説明を行う（Ｓ１１６がＮｏ、Ｓ１１８がＮｏ）。
【００３８】
空気の浄化を行う際には、第１ダンパー２１を操作して排気管１８を閉じ、吹き出し管１６を開く（Ｓ１６２）。そして、第２ダンパー２２を操作して、吸気管１２を開く（Ｓ１６４）。その後、モータ４０を高速で回転させる（図９に示すＳ１７２）。第２実施態様では、空気中に排気ガス成分が多いか、或いは、臭い成分が多いかにより浄化の方法を異ならしめている。このため、まず、上流排気ガスセンサ６２にて測定された排気ガス（ＮＯX ）が、予め設定された濃度Ｘ１よりも大きいかを判断する（Ｓ１７４）。ここで、排気ガス（ＮＯX ）が、予め設定された濃度Ｘ１よりも大きいときには（Ｓ１７４がＹｅｓ）、更に、上流臭いセンサ６４にて測定された臭いが、予め設定された濃度Ｙ１よりも大きいかを判断する（Ｓ１７６）。ここで、煙草等の臭いが、予め設定された濃度Ｙ１よりも小さいときには（Ｓ１７８がＮｏ）、ステップ１８２へ移行し、白熱灯（加熱用ランプ）５５に相対的に低い出力を与え（Ｓ１８２）、光触媒フィルタ３０及び酸化触媒フィルタ３２を８０°Ｃ程度まで加熱し、両フィルタの酸化活性を高めることで、効率的に排ガス成分を酸化・分解せしめる。これにより、車内から取り入れた空気を圧送し光触媒フィルタ３０を通過させ、上述したように光触媒によりＮＯをＮＯX に酸化すると共に、該光触媒担持した活性炭及び下流側の吸着フィルタ３４にＮＯX を吸着させ、更に、酸化触媒フィルタ３２にて、空気中のＣＯを無害なＣＯ2 に酸化させてから車内に導入する。この浄化動作を起動スイッチがオフされるまで続ける（Ｓ１８４がＹｅｓ）。
【００３９】
他方、上記上流排気ガスセンサ６２にて測定された排気ガス（ＮＯX ）が、予め設定された濃度Ｘ１よりも小さいときには（Ｓ１７４がＮｏ）、加熱により光触媒フィルタ３０、酸化触媒フィルタ３２の活性を高める効果は小さいので、白熱灯（加熱用ランプ）５５を消灯する（Ｓ１８０）。
【００４０】
なお、上記ステップ１７６における臭いの濃度が予め設定された値Ｙ１よりも大きいかの判断がＹｅｓのとき、即ち、排ガス成分多いと共に臭いの成分も多いときには、ステップ１７８へ移行し、臭いの濃度と排気ガスの濃度とが、設定された値Ｘ１、Ｙ１に対して相対的にいずれが大きいかを判断する。ここで、排ガス分の方が大きいときには（Ｓ１７８がＹｅｓ）、ステップ１８２へ進み、上述したように主として排ガスを酸化するための処理を行う。他方、臭い分の方が大きいときには（Ｓ１７８がＮｏ）、ステップ１８０へ移行し、上述したように主として臭いを吸着するための処理を開始する。
【００４１】
ここで、光触媒フィルタ３０のＮＯX の吸着性能が劣化し、下流排ガスセンサ６６にて比較的高い濃度のＮＯX が検出されると（図８に示すＳ１１６がＹｅｓ）、或いは、吸着フィルタ３４の吸着性能が劣化し、下流臭いセンサ６８にて比較的高い濃度の臭いが検出されると（Ｓ１１８がＹｅｓ）、ステップ１２０へ移行し、再生動作を開始する。ここでは先ず、該ステップ１２０にて、車速が第１設定値（例えば４０ｋｍ）を越えているかを判断する。そして、車速が第１設定値を越えている場合には（Ｓ１２０がＹｅｓ）、所定時間以上継続して（例えば１０秒）越えているかを判断する（Ｓ１２４）。即ち、再生動作に必要な負圧が継続して発生しているかを判断する。ここで、車速が継続して設定値を越えていない場合には（Ｓ１２０がＮｏ、又は、Ｓ１２４がＮｏ）、ステップ１６２へ移行して、フィルタの再生を行うことなく上述した空気の浄化を継続する。
【００４２】
他方、車速が継続して設定値を越えている場合には（Ｓ１２０がＹｅｓ、Ｓ１２４がＹｅｓ）、制御装置５４は、第２ダンパー２２を操作して吸気管１２を閉じて（Ｓ１２６）、第１ダンパー２１を操作して、排気管１８を開くと共に吹き出し管１６を閉じる（Ｓ１２８）。即ち、該吸気管１２及び吹き出し管１６から空気が流入しないようにして、該空気浄化装置３１０内部に高い負圧を発生させる。そして、白熱灯５５から相対的に強い光（１００Ｗ）を光触媒フィルタ３０に照射して、該光触媒フィルタ３０を加熱する（Ｓ１３８）。なお、この際に、温度センサ５６にて該光触媒フィルタ３０の表面温度を測定し、所定値（例えば１００°Ｃ）を越える場合には、照射する光の強度を低下させることにより、表面温度を当該所定値に保つ。更に、吸着フィルタ３４に内蔵された電熱線を通電して、吸着フィルタ３４を加熱する（Ｓ１４０）。
【００４３】
第２実施態様では、減圧下で加熱することにより、光触媒フィルタ３０及び吸着フィルタ３４からＮＯX 等の被吸着物質を脱離して、排気管１８を介して車外に排出する。この際に、車速が第３設定値（第１設定値よりも低い値、例えば３０ｋｍ）よりも高いかを判断し（Ｓ１４８）、第３設定値よりも高く、走行速度に応じて発生している負圧のみで空気浄化装置３１０内部を十分に減圧し得る場合には（Ｓ１４８がＹｅｓ）、ターボファン４２を停止することによりエネルギーを節減する（Ｓ１５０）。他方、車速が第３設定値より高くないときには（Ｓ１４８がＮｏ）、低速走行にて発生している低い負圧に加えて、ターボファン４２を回転することで、空気浄化装置３１０内部を必要な気圧まで減圧する。
【００４４】
その後、再生時間として設定された時間について再生を行ったかを判断し（Ｓ１５２）、再生の終了によりステップ１６０へ移行し、空気の浄化を再開する。他方、再生が終了するまでは（Ｓ１５２がＮｏ）、車速が第２設定値（第１設定値よりも低い、例えば３５ｋｍ）よりも低いかを判断する（Ｓ１５６）。ここで、車速が第２設定値以上であるときは（Ｓ１５６がＮｏ）、ステップ１４０に戻り再生処理を続ける。他方、車速が第２設定値よりも低いときには（Ｓ１５６がＹｅｓ）、更に、この第２設定値よりも低い状態が所定時間（例えば３０秒）、続くかを判断する（Ｓ１５８）。ここで、低い状態が所定時間続かない限り（Ｓ１５８がＮｏ）、ステップ１４０に戻り再生処理を続ける。他方、低い状態が所定時間続くときには、ステップ１６０へ移行し、再生動作を中断して空気の浄化を再開する。ここで、再生動作を中断して空気の浄化を再開しても、当該浄化処理中にステップ１１６、または、ステップ１１８の再生動作が必要かの判断がＹｅｓとなり、車速が継続して第１設定値を越えた際には（Ｓ１２０、Ｓ１２４がＹｅｓ）、再生動作を再開する（Ｓ１２８〜Ｓ１５８）。
【００４５】
この第２実施態様の空気浄化装置３１０は、車両に発生する負圧を用いて光触媒フィルタ３０及び吸着フィルタ３４の再生を行うため、再生時の除去率を高めることができる。この際に、吸気管１２と吹き出し管１６とを閉じるため、空気浄化装置３１０内を低い気圧まで減圧することが可能となり除去率を高めることができる。特に、この減圧を車両に発生する負圧を用いて行うため、モータ等を用いて減圧するのに対して、エネルギー消費がないという利点がある。なお、第２実施態様では、排気を車外へ直接排出したが、負圧の発生しているトランクルームに排気管を延在することで、該トランクルームを介して排気を車外へ放出することも可能である。
【００４６】
上記第１、第２実施態様によれば、光触媒フィルタと吸着フィルタとの劣化を別個に判断して、それぞれに最適なように再生を行うため、フィルタを効率的に再生することができる。
【００４７】
引き続き、参考例２について図１０及び図１１を参照して説明する。図１０は、参考例２に係る空気浄化装置４１０の構成を示している。上述した第１、第２実施態様では、本発明の空気浄化方法を自動車用空気浄化装置に適用したが、この参考例２では、本発明の空気浄化方法を室内に配設される空気浄化装置に適用している。参考例２の構成では、光触媒フィルタ３０、吸着フィルタ３４等と共に、制御装置５４、ランプ制御回路５０が、筐体３０２内に一体に組み込まれている。また、この参考例２においては、再生時に脱離したガスを室外へ排気する排気管を室外まで延在している。
【００４８】
ここで、参考例２に係る空気浄化装置４１０の動作について図１１のフローチャートを参照して説明する。
該空気浄化装置３１０の制御装置５４は、起動スイッチ（図示せず）がオンされると（Ｓ３１２がＹｅｓ）、紫外線ランプ５８を点灯させ、紫外線を光触媒フィルタ３０へ放射して光触媒の活性を高め（Ｓ３１４）、直流モータ４０を回転させ（Ｓ３１６）、光触媒フィルタ３０側へ空気の圧送を開始する。そして、吸着フィルタ３４の吸着性能が劣化したかを、下流臭いセンサ６８からの出力に基づき判断する（Ｓ３１８）。ここで、高濃度の臭いが検出された際には（Ｓ３１８がＹｅｓ）、図１０に示すフィルタ交換ランプ６９を点灯する（Ｓ３２０）。
【００４９】
次に、ステップ３２２において、上流排気ガスセンサ６２にて測定された排気ガス（ＮＯX ）が、予め設定された濃度Ｘ１よりも大きいかを判断する（Ｓ３２２）。ここで、排気ガス（ＮＯX ）が、予め設定された濃度Ｘ１よりも大きいときには（Ｓ３２２がＹｅｓ）、電熱線４６に通電することにより、触媒フィルタ３０及び酸化触媒フィルタ３２を８０°Ｃ程度まで加熱し、両フィルタの酸化活性を高め、効率的に排ガス成分を酸化・分解せしめる。この浄化動作を起動スイッチがオフされるまで続ける（Ｓ３２８がＹｅｓ）。
【００５０】
他方、上記上流排気ガスセンサ６２にて測定された排気ガス（ＮＯX ）が、予め設定された濃度Ｘ１よりも小さいときには（Ｓ３２２がＮｏ）、電熱線４６への通電を停止する（Ｓ３２６）。
【００５１】
引き続き、参考例２の改変例に係る空気浄化装置の動作について、図１２のフローチャートを参照して説明する。図１１を参照して上述した実施態様では、臭いの濃度を臭いセンサ６２、６８にて検出して自動的に吸着フィルタ等の再生を行ったが、この改変例では、モード設定スイッチが設けられており、このスイッチに設定されたモード（ヘビーモード、ライトモード、ペットモード、通常モード）に従い光触媒フィルタ３２及び吸着フィルタ３４の再生を行う。
【００５２】
ここで、ヘビーモードは、頻繁に喫煙する場合に設定し、ライトモードは、頻度は低いものの喫煙する場合に設定し、ペットモードは、ペットが居る部屋で設定する。そして、通常モードは、喫煙も無く、ペットも居ない部屋で設定する。
【００５３】
この改変例の動作について、図１２のフローチャートを参照して説明する。
ます、上記モード設定スイッチに、ヘビーモードが設定されているかを判断する（Ｓ３５２）。ここでヘビーモードが設定されている場合には（Ｓ３５２がＹｅｓ）、ヘビーモードフラグを設定する（Ｓ３５４）。同様に、ライトモードが設定されているかを判断し（Ｓ３５６）、ライトモードが設定されている場合には、ライトモードフラグを設定する（Ｓ３５８）。また、ペットモードが設定されている場合には（Ｓ３６０がＹｅｓ）、ペットモードフラグを設定し（Ｓ３５４）。通常モードが設定されている場合には（Ｓ３６４）、通常モードフラグを設定する（Ｓ３６８）。
【００５４】
引き続き、光触媒の再生時間かを判断する（Ｓ３７０）。ここで、ヘビーモードフラグの設定されている場合には、２日に一度再生を行う（Ｓ３７２がＹｅｓ）。そして、該ヘビーモードフラグの設定されている場合には、２０分間、光触媒フィルタ３２を加熱して再生を行う（Ｓ３７４）。
【００５５】
他方、ライトモードフラグの設定されている場合には、３日に一度再生を行う（Ｓ２７２がＹｅｓ）。そして、該ライトモードフラグの設定されている場合には、２０分間、光触媒フィルタ３２を加熱して再生する（Ｓ３７４）。また、ペットモードフラグの設定されている場合には、４日に一度再生を行う（Ｓ２７２がＹｅｓ）。この場合には、１０分間、光触媒フィルタ３２を加熱して再生する（Ｓ３７４）。通常モードフラグの設定されている場合には、６日に一度再生を行う（Ｓ２７２がＹｅｓ）。この際には１０分間、光触媒フィルタ３２を加熱して再生する（Ｓ３７４）。
【００５６】
引き続き、吸着剤の再生時間かを判断する（Ｓ３８０）。ここで、ヘビーモードフラグの設定されている場合には、１日に一度再生を行う（Ｓ３８２がＹｅｓ）。そして、該ヘビーモードフラグの設定されている場合には、２０分間、吸着フィルタ３４を加熱して再生を行う（Ｓ３８４）。
【００５７】
他方、ライトモードフラグの設定されている場合には、２日に一度再生を行う（Ｓ２７２がＹｅｓ）。そして、該ライトモードフラグの設定されている場合には、２０分間、吸着フィルタ３４を加熱して再生する（Ｓ３８４）。また、ペットモードフラグの設定されている場合には、２日に一度再生を行う（Ｓ２７２がＹｅｓ）。この場合には、１０分間、吸着フィルタ３４を加熱して再生する（Ｓ３８４）。通常モードフラグの設定されている場合には、４日に一度再生を行う（Ｓ２７２がＹｅｓ）。この際には１０分間、吸着フィルタ３４を加熱して再生する（Ｓ３８４）。
【００５８】
なお、この参考例２において、吸着フィルタ３４を再生して脱離したガスを室外へ排出して用いたが、吸着フィルタ３４は、光触媒フィルタ３０の加熱時も、また、吸着フィルタ３４の劣化時も、加熱することなく交換して用いることにより、排気管を省くことも可能である。
【００５９】
なお、上述した第１、第２実施態様においては、白熱灯５５又はハロゲンランプ５７、電熱線４６にて光触媒フィルタ３０及び吸着フィルタ３４を加熱したが、加熱は種々の方法で行い得る。例えば、フィルタ３０にエンジンの冷却水を循環して加熱し、更には、マグネトロン等を用いてマイクロ波を照射することで加熱することも可能である。また、上記実施態様では、空気の浄化時にランプにて、光触媒フィルタ３０を８０°Ｃ程度まで加熱したが、外気温度に応じて光の照射量、或いは、送風量を調整することで、光触媒の効率が最も高い温度となるよう一定に調整することも好適である。
【００６０】
なお、第１、第２実施態様では、紫外線ランプとしてブラックライトを用いたが、光触媒を励起し得る限り種々のランプを用いることができる。更に、光触媒としてＴｉＯ2 を用いたが、臭気成分を酸化・分解し得る限り種々の材質を用いることができる。例えば、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｌａ、Ｍｏ、Ｖ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃｅ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｗ、Ｍｇ、又はＡｌの各酸化物、及び、貴金属よりなる群から選択した少なくとも１種類から構成することができる。更に、上記実施態様においては、排気ガス濃度として、ＮＯ値を測定したが、この代わりにＣＯ濃度を測定することも可能である。
【００６１】
【効果】
請求項１および２の空気浄化装置によれば、本実施態様の吸着フィルタ３４は、光触媒フィルタ３０、酸化触媒フィルタ３２の下流側に配設することにより、光触媒フィルタ３０及び酸化触媒フィルタ３２をハロゲンランプ５７により加熱して用いている浄化時においても、該吸着フィルタ３４は加熱されることなく、これら触媒によって酸化された物質を良好に吸着除去することができる。
【００６２】
また、光触媒にてＮＯ x 等の酸化・分解を行いながらでも、ＮＯ x 等を吸着し続けると光触媒フィルタ３０の除去性能が低下する。このため、請求項３の空気浄化装置では、ハロゲンランプ５７からのハロゲン光によって光触媒フィルタ３０の表面温度を高め、吸着された物質を脱離することで再生させ、また、光触媒の反応速度を速めることにより、ＮＯ x 或いは他の難分解性ガスの光触媒による酸化・分解を更に促進させ、光触媒フィルタ３０に吸着されたＮＯ x 等の臭気成分を脱離せしめている。同時に、吸着フィルタ３４を電熱線４６にて加熱し、該吸着剤フィルタ３４からもＮＯ x を脱離するとともに、該吸着フィルタに光触媒フィルタから脱離した再生中のＮＯ x が吸着されないようにする。この脱離動作の際には、ダンパー２２を開き、活性炭から分離したＮＯ x 、ＨＮＯ 3 等をエンジン７０のエアークリーナ７２に圧送し、該エンジン７０の燃焼室にて燃焼、或いは、三元触媒７４にて窒素に還元して無害化してから車外に放出する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施態様に係る自動車用空気浄化装置の構成図である。
【図２】 図２（Ａ）は、第１実施態様における自動車用空気浄化装置の搭載位置を示す説明図であり、図２（Ｂ）は、第２実施態様における自動車用空気浄化装置の搭載位置を示す説明図である。
【図３】 第１実施態様の自動車用空気浄化装置の再生動作を示すフローチャートである。
【図４】 第１実施態様の自動車用空気浄化装置の浄化動作を示すフローチャートである。
【図５】 参考例１に係る自動車用空気浄化装置の構成図である。
【図６】 参考例１の改変例に係る自動車用空気浄化装置の構成図である。
【図７】 本発明の第２実施態様に係る自動車用空気浄化装置の構成図である。
【図８】 第２実施態様の自動車用空気浄化装置の再生動作を示すフローチャートである。
【図９】 第２実施態様の自動車用空気浄化装置の浄化動作を示すフローチャートである。
【図１０】 参考例２に係る空気浄化装置の構成図である。
【図１１】 参考例２の空気浄化装置の動作を示すフローチャートである。
【図１２】 参考例２の改変例に係る空気浄化装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 自動車用空気浄化装置
３０ 光触媒フィルタ
３２ 酸化触媒フィルタ
３４ 吸着フィルタ
４２ ターボファン
５５ 白熱灯
５７ ハロゲンランプ
５８ 紫外線ランプ
７０ エンジン
７４ 三元触媒
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気中の臭気成分及び有害成分を浄化する空気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
活性炭等をカートリッジ内に収容し、空気を該カートリッジに圧送することで、空気を浄化する空気浄化装置が実用化されている。ここで、活性炭等の吸着剤は使い捨て式であるため、吸着剤を高頻度で交換することが必要となり不経済である他、交換時期が遅れると適切に空気を浄化し得なかった。
【０００３】
一方、空気浄化装置を自動車に設置する場合、走行車両が多い地区を走行すると、他の車両から排出される多量のＮＯX 、ＣＯ、臭い成分等が自動車の車室内に進入するため、吸着剤の交換頻度が高くなるばかりでなく、空気中の有害成分を十分に除去できないまま、車内に導入していた。
【０００４】
本出願人は、空気中の臭気を除去することを目的として、活性炭等の吸着剤と光触媒とからなるフィルタに紫外線を照射し、吸着剤にてＮＯX 等の臭気成分を吸着させると共に、該吸着剤では吸着が困難な、におい成分、特にたばこ臭の主成分（アルデヒド、アンモニア）を該光触媒にて酸化分解させ、空気中の臭気成分を効率的に除去する自動車用空気浄化装置を、特願平８−９３６３６号にて提案している。
【０００５】
ここで、光触媒は、活性炭では吸着し難いＮＯを、活性炭で吸着し易いＮＯX へと酸化させる作用を有している。さらに、光触媒に吸着されたＮＯX を更にＨＮＯ3 等の物質に酸化・分解するため、光触媒を担持するこで活性炭にＮＯX が蓄積される速度を抑える。これに加えて、光触媒は、ＮＯX 以外の臭気成分（アルデヒド、アンモニア等）を酸化分解するため、該有害物が蓄積する速度を押さえれる他、一旦吸着剤に吸着された有害物をも酸化・分解することができる。
【０００６】
更に、本出願人は、ＮＯX 、臭気成分の除去の他に、ＣＯを酸化除去することを目的として、吸着剤に光触媒を担持させた上記フィルタと、吸着剤にＰｄ等の白金属元素から成るＣＯ酸化触媒を担持させたフィルタとを併用することを、特願平８−１５３２５２にて提案している。
さらに、本出願人は、上記フィルタに紫外線のみならず熱を加えることにより、ＮＯの除去性能を２倍以上に向上させる方法を特願平８−３１２７２１にて提案している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来提案されている方法では、光触媒を吸着剤に担持、或いは、光触媒と吸着剤とを混成して用いており、吸着剤に適した温度は常温であり、例えば、吸着性能の最も優れる活性炭素繊維は、２０〜３０゜Ｃで高い能力を発揮し得る。
【０００８】
上記光触媒、ＣＯ酸化触媒を高温（例えば１００゜Ｃ）で用いると、光触媒又はＣＯ酸化触媒で酸化反応を受ける有害成分（ＮＯ、ＣＯなど）、即ち、排ガス成分は処理できるが、たばこ臭を含むにおい成分は、活性炭素繊維等の吸着剤で吸着できなくなる。そこで、光触媒と吸着剤とからなる浄化装置を用いる場合、上記本出願人が提案した方法では、吸着剤に適した低温（常温、例えば２０〜３０゜Ｃ）にまで下げて、光触媒、ＣＯ酸化触媒、活性炭素繊維を収容する空気浄化装置を用いていた。このために、光触媒、ＣＯ酸化触媒を十分に活性させ得ず、触媒反応速度が遅い状態で浄化処理を行っていた。
【０００９】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、処理空気中の成分に対応して最も適切な浄化処理を行い得る空気浄化装置を提供することにある。
【００１０】
また、本発明は、酸化触媒と吸着剤とを用いて空気を浄化する際に、酸化触媒及び吸着剤を効率的に再生し得る空気浄化装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１の空気浄化装置では、光触媒を担持した光触媒フィルタと、
該光触媒フィルタよりも下流に配置され、酸化触媒を担持した酸化触媒フィルタと、
前記酸化触媒フィルタより空気流の下流側に配設された、吸着剤を担持した吸着フィルタと、
前記光触媒フィルタより空気流の上流側に配設された、前記光触媒フィルタ及び酸化触媒フィルタを加熱する触媒フィルタ加熱手段と、を備えたことを技術的特徴とする。
【００１２】
また、上記の目的を達成するため、請求項２の空気浄化装置では請求項１において、前記触媒フィルタより空気流の上流側に配設された排ガスセンサと、を備え、
前記触媒フィルタ加熱手段は、前記排ガスセンサの出力値が所定値以上の場合に前記触媒フィルタを加熱することを技術的特徴とする。
【００１３】
上記の目的を達成するため、請求項３の空気浄化装置では請求項１又は請求項２において、前記吸着フィルタを加熱する吸着フィルタ加熱手段と、
前記触媒フィルタ及び前記吸着フィルタを通過した空気を車室内へ吹き出すかエンジンのエアークリーナへ吹き出すかを切り替えるダンパーとを備え、
前記吸着フィルタと前記触媒フィルタを同時に加熱する際に、前記触媒フィルタ及び前記吸着フィルタを通過した空気をエンジンのエアークリーナへ吹き出す向きに前記ダンパーを作動させることを技術的特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施態様について図を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施態様に係る自動車用空気浄化装置１０の構成を示し、図２（Ａ）は、該自動車用空気浄化装置１０の車両搭載位置を示している。
図２（Ａ）に示すように、自動車用空気浄化装置１０は、車両の車室後方のトランク上に収容され、排気管１８がエンジン７０のエアークリーナ７２へ延在している。該自動車用空気浄化装置１０は、車室内の空気を取り入れるための吸気管１２と、車室内へ浄化済みの空気を吹き出すための吹出し管１６とが設けられている。
【００１６】
図１に示すように、自動車用空気浄化装置１０は、吸気管１２から取り入れた空気を圧送するためのターボファン４２と、該ターボファン４２を駆動する直流モータ４０と、該直流モータ４０を停止及び動作させるモータコントローラ４４と、ＮＯ等の排ガス成分を吸着・酸化する光触媒フィルタ３０と、空気中のＣＯをＣＯ2 に酸化する酸化触媒フィルタ３２と、臭気成分を吸着する吸着フィルタ３４と、該光触媒フィルタ３０に紫外線を照射するための紫外線ランプ５８と、紫外線ランプ５８を点灯させる回路５０と、該光触媒フィルタ３０及び酸化触媒フィルタ３２を加熱するためのハロゲンランプ５７と、吸着フィルタ３４を加熱するための電熱線４６と、光触媒フィルタ３０の温度を測定するための温度センサ５６と、該空気浄化装置１０に取り入れられた空気中のＮＯ等の排ガス濃度を測定する上流排ガスセンサ６２と、臭いの濃度を測定する上流臭いセンサ６４と、上記フィルタにて処理された後のＮＯ等の排ガス濃度を測定する下流排ガスセンサ６６と、臭いの濃度を測定する下流臭いセンサ６８と、ダンパー２２と、紫外線ランプ５８及び直流モータ４０を制御する制御装置５４とから成る。このダンパー２２は、空気を車内に吹き出すための吹出し管１６と排気をエンジン側に送る排気管１８とを切り換える。
【００１７】
吸着フィルタ３４は、活性炭素繊維をプリーツ状に折り畳んで形成されている。即ち、面積の大きな活性炭素繊維を折り畳むことで、空気の通過速度を下げ、圧損を低減している。この活性炭素繊維としては、例えば、東邦レーヨン社が提供するアクリル繊維を原料としたファインガード（登録商標）を用いることができる。このファインガードとして、比表面積５００〜１２００m ２/g、平均細孔直径２０〜４０Å、繊維直径７〜１５μｍ、繊維引張強度２０〜５０Kg/mm ２、Ｎ含有量２〜１０% 、外表面積０．２〜０．７m ２/g、ベンゼン平均吸着２０〜５０% の特性を有するものが提供されており、ここでは、該ファインガードをフェルト状にしたＦＥ−２００を用いている。この活性炭素繊維は、ＮＯX を吸着する他、ＳＯX 、煙草の臭い等の臭い成分を強力に吸着する。また、この吸着フィルタ３４は、ＮＯX 等を吸着して性能が低下すると、内蔵されている電熱線４６にて加熱され、後述するように被吸着物質を脱離することにより再生される。
【００１８】
本実施態様の吸着フィルタ３４は、光触媒フィルタ３０、酸化触媒フィルタ３２の下流側に配設することにより、光触媒フィルタ３０及び酸化触媒フィルタ３２をハロゲンランプ５７により加熱して用いている浄化時においても、該吸着フィルタ３４は加熱されることなく、これら触媒によって酸化された物質を良好に吸着除去することができる。
この吸着フィルタ３４は、浄化を続けると被吸着物質の蓄積により除去性能が低下する。このため、第１実施態様では、電熱線４６にて加熱することにより、吸着フィルタ３４を再生する。
【００１９】
酸化触媒フィルタ３２は、活性炭素繊維、アルミナ等の担持体にＣＯをＣＯ2 に酸化させるＰｄ等の貴金属触媒を担持させてなる。
【００２０】
本実施態様においては、酸化触媒フィルタ３２は、光触媒フィルタ３０に密着あるいは一体化して配置させることによって、光触媒フィルタ３０をハロゲンランプ５７で加熱する際、該酸化触媒フィルタ３２は同時に加熱される。そのため、車外から他車の排ガス成分が高濃度に車内に侵入してきた場合でも、ハロゲンランプ５７の加熱により、光触媒フィルタ３０でＮＯX を効率的に除去し、酸化触媒フィルタ３２でＣＯを効率的に除去することができ、排ガスの主要な成分を除去することができる。
【００２１】
光触媒フィルタ３０は、金属製のフィルタに、臭気成分を吸着させるための活性炭と、活性炭では吸着し難いアルデヒド類、アンモニア等を酸化・分解する光触媒と、から成る吸着剤が担持されている。即ち、光触媒は該活性炭に担持されている。フィルタは、ステンレス薄板をプリーツ状に畳んだ部材を積層して用いる。ここでは、ステンレス薄板から成るフィルタを使用しているが、ステンレスの代わりに銅、アルミニウム等の薄板をプリーツ状に畳んだフィルタを用いることも可能であり、また、ステンレス、銅、アルミニウム等の薄板をハニカム状に組み合わせたフィルタを用いることもできる。また、光触媒に活性炭を混練したものをハニカム形状に形成したものを光触媒フィルタ３０としても良い。吸着剤を担持するフィルタとして、プリーツ状或いはハニカム状に薄板を畳んだフィルタを用いることで、圧力損失を低減するとともに、吸着剤の表面積を増大させ、また、紫外線を効率良く照射し得るようにしている。
【００２２】
本実施態様の光触媒フィルタ３０では、上述したようにＮＯX 等の排ガス成分を吸着させるための活性炭と、活性炭では吸着し難いタバコのにおいの主成分であるアルデヒド類、アンモニア等を光触媒反応により酸化・分解し、最終的には水、二酸化炭素、硝酸にする光触媒とを用いている。この光触媒フィルタ３０は、ハロゲンランプ５７から５cm程度離して配置してあり、紫外線ランプ５８から紫外線を照射すると同時にハロゲンランプ５７によって加熱することにより、活性が高まり、加熱しない場合によりもはやくＮＯを酸化してＮＯ2 とすることができるとともに、加熱しない場合に生じるＮＯの光触媒表面への蓄積による劣化を防ぐことができる。また、光触媒フィルタ３０の再生時には、吸着時よりも相対的に高温まで加熱することによって、被吸着物質を脱離させる。
【００２３】
光触媒は、実際に車両の内外に存在している種々の有機物（臭気成分）を酸化・分解するため、当該有機物が吸着剤に蓄積する速度を抑えれる他、一旦吸着剤に吸着された有機物をも酸化・分解することができる。従って、光触媒フィルタ３０は、長期に渡って交換することなく安定して使用することができる。
【００２４】
光触媒にてＮＯX 等の酸化・分解を行いながらでも、ＮＯX 等を吸着し続けると光触媒フィルタ３０の除去性能が低下する。このため、第１実施態様の自動車用空気浄化装置１０では、送風を停止、或いは、間欠的に送風を行うことにより、ハロゲンランプ５７からのハロゲン光によって光触媒フィルタ３０の表面温度を高め、吸着された物質を脱離することで再生させ、また、光触媒の反応速度を速めることにより、ＮＯX 或いは他の難分解性ガスの光触媒による酸化・分解を更に促進させ、光触媒フィルタ３０に吸着されたＮＯX 等の臭気成分を脱離せしめている。同時に、吸着フィルタ３４を電熱線４６にて加熱し、該吸着剤フィルタ３４からもＮＯX を脱離するとともに、該吸着フィルタに光触媒フィルタから脱離した再生中のＮＯX が吸着されないようにする。この脱離動作の際には、ダンパー２２を開き、活性炭から分離したＮＯX 、ＨＮＯ3 等をエンジン７０のエアークリーナ７２に圧送し、該エンジン７０の燃焼室にて燃焼、或いは、三元触媒７４にて窒素に還元して無害化してから車外に放出する。
【００２５】
引き続き、本発明の第１実施態様に係る自動車用空気浄化装置１０の動作について図３及び図４のフローチャートを参照して説明する。
該自動車用空気浄化装置１０の制御装置５４は、起動スイッチ（図示せず）が運転者によってオンされると（Ｓ１２がＹｅｓ）、紫外線ランプ５８を点灯させ、紫外線を光触媒フィルタ３０へ放射し、光触媒フィルタ３０の活性を高める（Ｓ１４）。そして、下流排ガスセンサ６６により、光触媒フィルタ３０の能力が低下していないかを、検出したＮＯX 濃度を所定の値Ｘ２と比較することにより判断する（Ｓ１６）。ここで、光触媒フィルタ３０の能力が低下していないときには（Ｓ１６がＮｏ）、ステップ３２の処理を経て、下流臭いセンサ６８により、吸着フィルタ３４の能力が低下していないかを、検出した臭い濃度を所定の値Ｙ２と比較することにより判断する（Ｓ３４）。ここで、吸着フィルタ３４の能力も低下していないときには（Ｓ３４がＮｏ）、ステップ３６の処理を経て、車内の空気の浄化動作を開始する。
【００２６】
先ず、車内へ浄化済みの空気を送出する吹出し管１６を開放する側にダンパー２２を動作させる（Ｓ３８）。本実施態様では、空気中に排気ガス成分が多いか、或いは、煙草等の臭い成分が多いかにより浄化の方法を異ならしめている。このため先ず、上流排気ガスセンサ６２にて測定された排気ガス（ＮＯX ）が、予め設定された濃度Ｘ１よりも大きいかを判断する（図４に示すＳ７２）。ここで、排気ガス（ＮＯX ）が、予め設定された濃度Ｘ１よりも大きいときには（Ｓ７２がＹｅｓ）、ハロゲンランプ（加熱用ランプ）５７に相対的に弱い出力を与え（Ｓ７５）、光触媒フィルタ３０及び酸化触媒フィルタ３２を８０°Ｃ程度まで加熱し、両フィルタの酸化活性を高めることで、効率的に排ガス成分を酸化・分解せしめる。そして、直流モータ４０を連続回転させ（Ｓ８０）、光触媒フィルタ３０及び酸化触媒フィルタ３２側へ空気の圧送を開始する。これにより、車内から取り入れた空気を圧送し光触媒フィルタ３０を通過させ、上述したように光触媒によりＮＯをＮＯX に酸化すると共に、該光触媒に担持した活性炭及び下流側のハロゲンランプ５７によっては加熱されない位置に配置された吸着フィルタ３４にＮＯX を吸着させ、更に、酸化触媒フィルタ３２にて、空気中のＣＯを無害なＣＯ2 に酸化させてから車内に導入する。この浄化動作を起動スイッチがオフされるまで続ける（Ｓ８２がＹｅｓ）。
【００２７】
他方、上記上流排気ガスセンサ６２にて測定された排気ガス（ＮＯX ）が、予め設定された濃度Ｘ１よりも小さいときには（Ｓ７２がＮｏ）、加熱により光触媒フィルタ３０、酸化触媒フィルタ３２の活性を高める効果は小さいので、ハロゲンランプ（加熱用ランプ）５７を消灯する（Ｓ７４）。そして、上流臭いセンサ６４にて測定された臭いが、予め設定された濃度Ｙ１よりも大きいかを判断する（Ｓ７６）。ここで、煙草等の臭いが、予め設定された濃度Ｙ１よりも大きいときには（Ｓ７６がＹｅｓ）、直流モータ４０を連続回転させ大量の空気を処理させる（Ｓ８０）、他方、予め設定された濃度Ｙ１よりも小さいときには（Ｓ７６がＮｏ）、直流モータ４０を間欠的に回転させることで電力消費を抑える（Ｓ７８）。そして、起動スイッチがオフされると（Ｓ８２がＹｅｓ）、上記モータを停止すると共にランプを消灯し（Ｓ８４）、処理を終了する。
【００２８】
ここで、浄化処理によって光触媒フィルタ３０の能力が低下すると、上記図３に示すステップ１６の光触媒フィルタ３０による処理済みＮＯX 濃度が所定の値Ｘ２よりも大きいかの判断がＹｅｓとなり、ステップ１８へ移行し、光触媒フィルタ３０からの被吸着物の脱離動作を開始する。ここで先ず、ハロゲンランプ（加熱用ランプ）５７に相対的に高い出力を与え（Ｓ１８）、光触媒フィルタ３０及び酸化触媒フィルタ３２を１００°Ｃ程度まで加熱し、両フィルタの酸化活性を高めることで、効率的に吸着された排ガス成分を脱離せしめる。そして、脱離した排気をエンジン７０側へ送るように、エンジン７０のエアークリーナ７２側に通じる排気管１８を開放する側にダンパー２２を開く（Ｓ２０）。次に、吸着フィルタ３４に内蔵してある電熱線を通電して該吸着フィルタ３４を加熱し（Ｓ２２）、該吸着フィルタ３４に吸着されたＮＯX 等を脱離すると共に、上流に配置されている該光触媒フィルタ３０側から脱離された再生中のＮＯX 等の成分を吸着しないようにする。次に、温度センサ５６によって、光触媒フィルタ３０の表面温度が所定値（例えば１００°Ｃ）以上かを判断する（Ｓ２４）。ここでは、直流モータ４０により空気の圧送を行っており、光触媒フィルタ３０が冷却されているため、該ステップ２４の判断がＮｏとなり、ステップ２６へ進み、該直流モータ４０を停止する（Ｓ２８）。
【００２９】
送風量の減少により、光触媒フィルタ３０の表面温度が１００°Ｃまで上昇し、吸着された物質は脱離され、また、光触媒の活性が高まる。この光触媒によって、活性炭に吸着されていたＮＯX 等が酸化・分解されて脱離される。ここで、光触媒フィルタ３０の温度が１００°Ｃまで上昇することにより、所定温度以上かのステップ２４の判断がＮｏとなり、直流モータ４０を回転することで（Ｓ２６）、光触媒フィルタ３０の温度を１００°Ｃ以下にする。即ち、このステップ２４、２６、２８の処理によって、直流モータ４０を間欠動作させ、光触媒フィルタ３０を１００°Ｃに保ち、被吸着物の脱離を続ける。光触媒フィルタ３０及び吸着フィルタ３４から分離したＮＯX 、ＨＮＯ3 等は、上述したようにエンジン７０のエアークリーナ７２に圧送され、該エンジン７０の燃焼室にて燃焼、或いは、三元触媒７４にて窒素に還元して無害化されてから車外に放出される。
【００３０】
そして、脱離が完了して、光触媒フィルタ３０の吸着力が回復すると（Ｓ１６がＹｅｓ）、ステップ３２の処理へ移行し、ハロゲンランプ（加熱用ランプ）５７を相対的に低い出力に切り換えた後（Ｓ３２）、下流臭いセンサ６８により、吸着フィルタ３４の吸着能力が低下していないかを判断する（Ｓ３４）。ここで、吸着フィルタ３４の能力が低下すると（Ｓ３４がＹｅｓ）、ハロゲンランプ（加熱用ランプ）５７を相対的に低い出力に切り換えた状態で、上述した光触媒フィルタ３０の再生時と同様にして、吸着フィルタ３４の再生を行う。そして、吸着フィルタ３４の再生が完了すると（Ｓ３４がＮｏ）、吸着フィルタ３４の電熱線４６への通電を停止した後（Ｓ３６）、上記空気の浄化処理を再開する。
【００３１】
引き続き、参考例１に係る空気浄化装置について、図５を参照して説明する。
図５は、参考例１に係る空気浄化装置１１０の構成を示している。図１を参照して上述した構成においては、光触媒フィルタ３０及び酸化触媒フィルタ３２をハロゲンランプ５７にて加熱し、吸着フィルタ３４を電熱線４６にて加熱した。これに対して、図５に示す参考例１では、光触媒フィルタ３０及び酸化触媒フィルタ３２を電熱線４６にて加熱し、吸着フィルタ３４を白熱灯５５にて加熱する構成を採用している。
【００３２】
図６は、参考例１の改変例に係る空気浄化装置２１０の構成を示している。図１を参照して上述した構成においては、光触媒フィルタ３０と酸化触媒フィルタ３２とを別々のフィルタとして構成したが、この参考例１の改変例では、１枚の触媒フィルタ３５の紫外線ランプ５８Ａ側の面に光触媒を担持させ、また、裏面側にＣＯ酸化貴金属を担持させてある。更に、図６に示す参考例１の改変例では、光触媒フィルタ３０及び酸化触媒フィルタ３２を一対の紫外線ランプ５８Ａ、５８Ｂにて加熱し、吸着フィルタ３４を白熱灯５５にて加熱する構成を採用している。即ち、この紫外線ランプ５８Ａ、５８Ｂは、光触媒フィルタ３０にて酸化・吸着を行わしめる際には、一方の紫外線ランプ５８Ａのみが点灯して該光触媒フィルタ３０を紫外線にて活性化させ、光触媒フィルタ３０の再生時には、紫外線ランプ５８Ａ及び紫外線ランプ５８Ｂを点灯することで、光触媒フィルタ３０を加熱し得るように構成されている。なお、参考例１の改変例として、触媒フィルタ３５の両面に光触媒及びＣＯ酸化触媒を担持させることも好適であり、更に、光触媒及び活性炭粉末を混練したものをハニカム形状に構成し、これに白金等のＣＯ酸化貴金属を担持させたものを用いることも可能である。
【００３３】
引き続き、本発明の第２実施態様について、図２（Ｂ）、図７乃至図９を参照して説明する。図７は、第２実施態様に係る自動車用空気浄化装置３１０の構成を示している。図２（Ｂ）は、該自動車用空気浄化装置３１０の車両搭載位置を示している。図２（Ｂ）に示すように、空気浄化装置３１０は、トランクルーム２０２内に配設され、排気管１８が車外に延在し、空気を取り入れる吸気管１２及び浄化した空気を放出する吹き出し管１６が車内に導出されている。排気管１８の開口部１８ａは、リヤガラス２０６後方の高い負圧が発生する位置に配設されている。
【００３４】
図１を参照して上述した第１実施態様では、直流モータ４０を間欠作動させたが、この第２実施態様では、モータコントローラ５４によって速度制御され必要量の空気を圧送し得るように構成されている。また、第１実施態様では、ハロゲンランプ５７からハロゲン光を光触媒フィルタ３０及び酸化触媒フィルタ３２へ照射していたが、第２実施態様では、出力を１０Ｗと１００Ｗとにランプ制御器５１によって切り換え得る白熱灯５５を用いている。なお、第１実施態様と同様な部材については、同一の参照符号を用いると共に説明を省略する。
【００３５】
図７に示すように、空気浄化装置３１０は、車内に空気を吹き出す吹き出し管１６と、排気を車外へ排出するための排気管１８と、吹き出し管１６と排気管１８とを切り換える第１ダンパー２１と、空気を車内から取り入れるための吸気管１２と、該吸気管を開閉する第２ダンパー２２とを備える。この自動車用空気浄化装置３１０は、制御装置５４により制御される。
【００３６】
ＮＯX 等を吸着し続けると吸着フィルタ３４及び光触媒フィルタ３０は吸着性能が低下する。このため、第２実施態様の空気浄化装置３１０では、再生時に白熱灯５５からの光を強くすることにより光触媒フィルタ３０の表面温度を上げ、光触媒の活性を高めることにより、光触媒による酸化・分解を更に促進させ、光触媒フィルタ３０の光触媒及び活性炭及び吸着フィルタ３４に吸着されたＮＯX 等の臭気成分を脱離せしめている。この脱離動作の際には、第２ダンパー２２により吸気管１２を、また、第１ダンパー２１により吹き出し管１６を閉じることにより、空気浄化装置３１０を気密状態にし、負圧の加わっている排気管１８を介して車外に空気を排出して減圧することにより、光触媒フィルタ３０の活性炭及び吸着フィルタ３４からＮＯX 、ＨＮＯ3 の分離を促進する。
【００３７】
引き続き、本発明の第２実施態様に係る空気浄化装置３１０の動作について図８及び図９のフローチャートを参照して説明する。まず、制御装置５４は、運転席側の計器パネルに設けられた図示しない起動スイッチが操作されたかを判断する（Ｓ１１２）。ここで、該起動スイッチが操作された際には（Ｓ１１２がＹｅｓ）、まず、紫外線ランプ５８を点灯した後（Ｓ１１４）、光触媒フィルタ３０の再生が必要か（Ｓ１１６）、あるいは、吸着フィルタ３４の再生が必要かを判断する（Ｓ１１８）。即ち、第１実施態様と同様に下流排ガスセンサ６６、下流臭いセンサ６８からの出力により、光触媒フィルタ３０、吸着フィルタ３４の吸着性能が低下して再生が必要か判断する。ここでは、再生の必要がなく、空気の浄化を開始できる場合についてまず説明を行う（Ｓ１１６がＮｏ、Ｓ１１８がＮｏ）。
【００３８】
空気の浄化を行う際には、第１ダンパー２１を操作して排気管１８を閉じ、吹き出し管１６を開く（Ｓ１６２）。そして、第２ダンパー２２を操作して、吸気管１２を開く（Ｓ１６４）。その後、モータ４０を高速で回転させる（図９に示すＳ１７２）。第２実施態様では、空気中に排気ガス成分が多いか、或いは、臭い成分が多いかにより浄化の方法を異ならしめている。このため、まず、上流排気ガスセンサ６２にて測定された排気ガス（ＮＯX ）が、予め設定された濃度Ｘ１よりも大きいかを判断する（Ｓ１７４）。ここで、排気ガス（ＮＯX ）が、予め設定された濃度Ｘ１よりも大きいときには（Ｓ１７４がＹｅｓ）、更に、上流臭いセンサ６４にて測定された臭いが、予め設定された濃度Ｙ１よりも大きいかを判断する（Ｓ１７６）。ここで、煙草等の臭いが、予め設定された濃度Ｙ１よりも小さいときには（Ｓ１７８がＮｏ）、ステップ１８２へ移行し、白熱灯（加熱用ランプ）５５に相対的に低い出力を与え（Ｓ１８２）、光触媒フィルタ３０及び酸化触媒フィルタ３２を８０°Ｃ程度まで加熱し、両フィルタの酸化活性を高めることで、効率的に排ガス成分を酸化・分解せしめる。これにより、車内から取り入れた空気を圧送し光触媒フィルタ３０を通過させ、上述したように光触媒によりＮＯをＮＯX に酸化すると共に、該光触媒担持した活性炭及び下流側の吸着フィルタ３４にＮＯX を吸着させ、更に、酸化触媒フィルタ３２にて、空気中のＣＯを無害なＣＯ2 に酸化させてから車内に導入する。この浄化動作を起動スイッチがオフされるまで続ける（Ｓ１８４がＹｅｓ）。
【００３９】
他方、上記上流排気ガスセンサ６２にて測定された排気ガス（ＮＯX ）が、予め設定された濃度Ｘ１よりも小さいときには（Ｓ１７４がＮｏ）、加熱により光触媒フィルタ３０、酸化触媒フィルタ３２の活性を高める効果は小さいので、白熱灯（加熱用ランプ）５５を消灯する（Ｓ１８０）。
【００４０】
なお、上記ステップ１７６における臭いの濃度が予め設定された値Ｙ１よりも大きいかの判断がＹｅｓのとき、即ち、排ガス成分多いと共に臭いの成分も多いときには、ステップ１７８へ移行し、臭いの濃度と排気ガスの濃度とが、設定された値Ｘ１、Ｙ１に対して相対的にいずれが大きいかを判断する。ここで、排ガス分の方が大きいときには（Ｓ１７８がＹｅｓ）、ステップ１８２へ進み、上述したように主として排ガスを酸化するための処理を行う。他方、臭い分の方が大きいときには（Ｓ１７８がＮｏ）、ステップ１８０へ移行し、上述したように主として臭いを吸着するための処理を開始する。
【００４１】
ここで、光触媒フィルタ３０のＮＯX の吸着性能が劣化し、下流排ガスセンサ６６にて比較的高い濃度のＮＯX が検出されると（図８に示すＳ１１６がＹｅｓ）、或いは、吸着フィルタ３４の吸着性能が劣化し、下流臭いセンサ６８にて比較的高い濃度の臭いが検出されると（Ｓ１１８がＹｅｓ）、ステップ１２０へ移行し、再生動作を開始する。ここでは先ず、該ステップ１２０にて、車速が第１設定値（例えば４０ｋｍ）を越えているかを判断する。そして、車速が第１設定値を越えている場合には（Ｓ１２０がＹｅｓ）、所定時間以上継続して（例えば１０秒）越えているかを判断する（Ｓ１２４）。即ち、再生動作に必要な負圧が継続して発生しているかを判断する。ここで、車速が継続して設定値を越えていない場合には（Ｓ１２０がＮｏ、又は、Ｓ１２４がＮｏ）、ステップ１６２へ移行して、フィルタの再生を行うことなく上述した空気の浄化を継続する。
【００４２】
他方、車速が継続して設定値を越えている場合には（Ｓ１２０がＹｅｓ、Ｓ１２４がＹｅｓ）、制御装置５４は、第２ダンパー２２を操作して吸気管１２を閉じて（Ｓ１２６）、第１ダンパー２１を操作して、排気管１８を開くと共に吹き出し管１６を閉じる（Ｓ１２８）。即ち、該吸気管１２及び吹き出し管１６から空気が流入しないようにして、該空気浄化装置３１０内部に高い負圧を発生させる。そして、白熱灯５５から相対的に強い光（１００Ｗ）を光触媒フィルタ３０に照射して、該光触媒フィルタ３０を加熱する（Ｓ１３８）。なお、この際に、温度センサ５６にて該光触媒フィルタ３０の表面温度を測定し、所定値（例えば１００°Ｃ）を越える場合には、照射する光の強度を低下させることにより、表面温度を当該所定値に保つ。更に、吸着フィルタ３４に内蔵された電熱線を通電して、吸着フィルタ３４を加熱する（Ｓ１４０）。
【００４３】
第２実施態様では、減圧下で加熱することにより、光触媒フィルタ３０及び吸着フィルタ３４からＮＯX 等の被吸着物質を脱離して、排気管１８を介して車外に排出する。この際に、車速が第３設定値（第１設定値よりも低い値、例えば３０ｋｍ）よりも高いかを判断し（Ｓ１４８）、第３設定値よりも高く、走行速度に応じて発生している負圧のみで空気浄化装置３１０内部を十分に減圧し得る場合には（Ｓ１４８がＹｅｓ）、ターボファン４２を停止することによりエネルギーを節減する（Ｓ１５０）。他方、車速が第３設定値より高くないときには（Ｓ１４８がＮｏ）、低速走行にて発生している低い負圧に加えて、ターボファン４２を回転することで、空気浄化装置３１０内部を必要な気圧まで減圧する。
【００４４】
その後、再生時間として設定された時間について再生を行ったかを判断し（Ｓ１５２）、再生の終了によりステップ１６０へ移行し、空気の浄化を再開する。他方、再生が終了するまでは（Ｓ１５２がＮｏ）、車速が第２設定値（第１設定値よりも低い、例えば３５ｋｍ）よりも低いかを判断する（Ｓ１５６）。ここで、車速が第２設定値以上であるときは（Ｓ１５６がＮｏ）、ステップ１４０に戻り再生処理を続ける。他方、車速が第２設定値よりも低いときには（Ｓ１５６がＹｅｓ）、更に、この第２設定値よりも低い状態が所定時間（例えば３０秒）、続くかを判断する（Ｓ１５８）。ここで、低い状態が所定時間続かない限り（Ｓ１５８がＮｏ）、ステップ１４０に戻り再生処理を続ける。他方、低い状態が所定時間続くときには、ステップ１６０へ移行し、再生動作を中断して空気の浄化を再開する。ここで、再生動作を中断して空気の浄化を再開しても、当該浄化処理中にステップ１１６、または、ステップ１１８の再生動作が必要かの判断がＹｅｓとなり、車速が継続して第１設定値を越えた際には（Ｓ１２０、Ｓ１２４がＹｅｓ）、再生動作を再開する（Ｓ１２８〜Ｓ１５８）。
【００４５】
この第２実施態様の空気浄化装置３１０は、車両に発生する負圧を用いて光触媒フィルタ３０及び吸着フィルタ３４の再生を行うため、再生時の除去率を高めることができる。この際に、吸気管１２と吹き出し管１６とを閉じるため、空気浄化装置３１０内を低い気圧まで減圧することが可能となり除去率を高めることができる。特に、この減圧を車両に発生する負圧を用いて行うため、モータ等を用いて減圧するのに対して、エネルギー消費がないという利点がある。なお、第２実施態様では、排気を車外へ直接排出したが、負圧の発生しているトランクルームに排気管を延在することで、該トランクルームを介して排気を車外へ放出することも可能である。
【００４６】
上記第１、第２実施態様によれば、光触媒フィルタと吸着フィルタとの劣化を別個に判断して、それぞれに最適なように再生を行うため、フィルタを効率的に再生することができる。
【００４７】
引き続き、参考例２について図１０及び図１１を参照して説明する。図１０は、参考例２に係る空気浄化装置４１０の構成を示している。上述した第１、第２実施態様では、本発明の空気浄化方法を自動車用空気浄化装置に適用したが、この参考例２では、本発明の空気浄化方法を室内に配設される空気浄化装置に適用している。参考例２の構成では、光触媒フィルタ３０、吸着フィルタ３４等と共に、制御装置５４、ランプ制御回路５０が、筐体３０２内に一体に組み込まれている。また、この参考例２においては、再生時に脱離したガスを室外へ排気する排気管を室外まで延在している。
【００４８】
ここで、参考例２に係る空気浄化装置４１０の動作について図１１のフローチャートを参照して説明する。
該空気浄化装置３１０の制御装置５４は、起動スイッチ（図示せず）がオンされると（Ｓ３１２がＹｅｓ）、紫外線ランプ５８を点灯させ、紫外線を光触媒フィルタ３０へ放射して光触媒の活性を高め（Ｓ３１４）、直流モータ４０を回転させ（Ｓ３１６）、光触媒フィルタ３０側へ空気の圧送を開始する。そして、吸着フィルタ３４の吸着性能が劣化したかを、下流臭いセンサ６８からの出力に基づき判断する（Ｓ３１８）。ここで、高濃度の臭いが検出された際には（Ｓ３１８がＹｅｓ）、図１０に示すフィルタ交換ランプ６９を点灯する（Ｓ３２０）。
【００４９】
次に、ステップ３２２において、上流排気ガスセンサ６２にて測定された排気ガス（ＮＯX ）が、予め設定された濃度Ｘ１よりも大きいかを判断する（Ｓ３２２）。ここで、排気ガス（ＮＯX ）が、予め設定された濃度Ｘ１よりも大きいときには（Ｓ３２２がＹｅｓ）、電熱線４６に通電することにより、触媒フィルタ３０及び酸化触媒フィルタ３２を８０°Ｃ程度まで加熱し、両フィルタの酸化活性を高め、効率的に排ガス成分を酸化・分解せしめる。この浄化動作を起動スイッチがオフされるまで続ける（Ｓ３２８がＹｅｓ）。
【００５０】
他方、上記上流排気ガスセンサ６２にて測定された排気ガス（ＮＯX ）が、予め設定された濃度Ｘ１よりも小さいときには（Ｓ３２２がＮｏ）、電熱線４６への通電を停止する（Ｓ３２６）。
【００５１】
引き続き、参考例２の改変例に係る空気浄化装置の動作について、図１２のフローチャートを参照して説明する。図１１を参照して上述した実施態様では、臭いの濃度を臭いセンサ６２、６８にて検出して自動的に吸着フィルタ等の再生を行ったが、この改変例では、モード設定スイッチが設けられており、このスイッチに設定されたモード（ヘビーモード、ライトモード、ペットモード、通常モード）に従い光触媒フィルタ３２及び吸着フィルタ３４の再生を行う。
【００５２】
ここで、ヘビーモードは、頻繁に喫煙する場合に設定し、ライトモードは、頻度は低いものの喫煙する場合に設定し、ペットモードは、ペットが居る部屋で設定する。そして、通常モードは、喫煙も無く、ペットも居ない部屋で設定する。
【００５３】
この改変例の動作について、図１２のフローチャートを参照して説明する。
ます、上記モード設定スイッチに、ヘビーモードが設定されているかを判断する（Ｓ３５２）。ここでヘビーモードが設定されている場合には（Ｓ３５２がＹｅｓ）、ヘビーモードフラグを設定する（Ｓ３５４）。同様に、ライトモードが設定されているかを判断し（Ｓ３５６）、ライトモードが設定されている場合には、ライトモードフラグを設定する（Ｓ３５８）。また、ペットモードが設定されている場合には（Ｓ３６０がＹｅｓ）、ペットモードフラグを設定し（Ｓ３５４）。通常モードが設定されている場合には（Ｓ３６４）、通常モードフラグを設定する（Ｓ３６８）。
【００５４】
引き続き、光触媒の再生時間かを判断する（Ｓ３７０）。ここで、ヘビーモードフラグの設定されている場合には、２日に一度再生を行う（Ｓ３７２がＹｅｓ）。そして、該ヘビーモードフラグの設定されている場合には、２０分間、光触媒フィルタ３２を加熱して再生を行う（Ｓ３７４）。
【００５５】
他方、ライトモードフラグの設定されている場合には、３日に一度再生を行う（Ｓ２７２がＹｅｓ）。そして、該ライトモードフラグの設定されている場合には、２０分間、光触媒フィルタ３２を加熱して再生する（Ｓ３７４）。また、ペットモードフラグの設定されている場合には、４日に一度再生を行う（Ｓ２７２がＹｅｓ）。この場合には、１０分間、光触媒フィルタ３２を加熱して再生する（Ｓ３７４）。通常モードフラグの設定されている場合には、６日に一度再生を行う（Ｓ２７２がＹｅｓ）。この際には１０分間、光触媒フィルタ３２を加熱して再生する（Ｓ３７４）。
【００５６】
引き続き、吸着剤の再生時間かを判断する（Ｓ３８０）。ここで、ヘビーモードフラグの設定されている場合には、１日に一度再生を行う（Ｓ３８２がＹｅｓ）。そして、該ヘビーモードフラグの設定されている場合には、２０分間、吸着フィルタ３４を加熱して再生を行う（Ｓ３８４）。
【００５７】
他方、ライトモードフラグの設定されている場合には、２日に一度再生を行う（Ｓ２７２がＹｅｓ）。そして、該ライトモードフラグの設定されている場合には、２０分間、吸着フィルタ３４を加熱して再生する（Ｓ３８４）。また、ペットモードフラグの設定されている場合には、２日に一度再生を行う（Ｓ２７２がＹｅｓ）。この場合には、１０分間、吸着フィルタ３４を加熱して再生する（Ｓ３８４）。通常モードフラグの設定されている場合には、４日に一度再生を行う（Ｓ２７２がＹｅｓ）。この際には１０分間、吸着フィルタ３４を加熱して再生する（Ｓ３８４）。
【００５８】
なお、この参考例２において、吸着フィルタ３４を再生して脱離したガスを室外へ排出して用いたが、吸着フィルタ３４は、光触媒フィルタ３０の加熱時も、また、吸着フィルタ３４の劣化時も、加熱することなく交換して用いることにより、排気管を省くことも可能である。
【００５９】
なお、上述した第１、第２実施態様においては、白熱灯５５又はハロゲンランプ５７、電熱線４６にて光触媒フィルタ３０及び吸着フィルタ３４を加熱したが、加熱は種々の方法で行い得る。例えば、フィルタ３０にエンジンの冷却水を循環して加熱し、更には、マグネトロン等を用いてマイクロ波を照射することで加熱することも可能である。また、上記実施態様では、空気の浄化時にランプにて、光触媒フィルタ３０を８０°Ｃ程度まで加熱したが、外気温度に応じて光の照射量、或いは、送風量を調整することで、光触媒の効率が最も高い温度となるよう一定に調整することも好適である。
【００６０】
なお、第１、第２実施態様では、紫外線ランプとしてブラックライトを用いたが、光触媒を励起し得る限り種々のランプを用いることができる。更に、光触媒としてＴｉＯ2 を用いたが、臭気成分を酸化・分解し得る限り種々の材質を用いることができる。例えば、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｌａ、Ｍｏ、Ｖ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃｅ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｗ、Ｍｇ、又はＡｌの各酸化物、及び、貴金属よりなる群から選択した少なくとも１種類から構成することができる。更に、上記実施態様においては、排気ガス濃度として、ＮＯ値を測定したが、この代わりにＣＯ濃度を測定することも可能である。
【００６１】
【効果】
請求項１および２の空気浄化装置によれば、本実施態様の吸着フィルタ３４は、光触媒フィルタ３０、酸化触媒フィルタ３２の下流側に配設することにより、光触媒フィルタ３０及び酸化触媒フィルタ３２をハロゲンランプ５７により加熱して用いている浄化時においても、該吸着フィルタ３４は加熱されることなく、これら触媒によって酸化された物質を良好に吸着除去することができる。
【００６２】
また、光触媒にてＮＯ x 等の酸化・分解を行いながらでも、ＮＯ x 等を吸着し続けると光触媒フィルタ３０の除去性能が低下する。このため、請求項３の空気浄化装置では、ハロゲンランプ５７からのハロゲン光によって光触媒フィルタ３０の表面温度を高め、吸着された物質を脱離することで再生させ、また、光触媒の反応速度を速めることにより、ＮＯ x 或いは他の難分解性ガスの光触媒による酸化・分解を更に促進させ、光触媒フィルタ３０に吸着されたＮＯ x 等の臭気成分を脱離せしめている。同時に、吸着フィルタ３４を電熱線４６にて加熱し、該吸着剤フィルタ３４からもＮＯ x を脱離するとともに、該吸着フィルタに光触媒フィルタから脱離した再生中のＮＯ x が吸着されないようにする。この脱離動作の際には、ダンパー２２を開き、活性炭から分離したＮＯ x 、ＨＮＯ 3 等をエンジン７０のエアークリーナ７２に圧送し、該エンジン７０の燃焼室にて燃焼、或いは、三元触媒７４にて窒素に還元して無害化してから車外に放出する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施態様に係る自動車用空気浄化装置の構成図である。
【図２】 図２（Ａ）は、第１実施態様における自動車用空気浄化装置の搭載位置を示す説明図であり、図２（Ｂ）は、第２実施態様における自動車用空気浄化装置の搭載位置を示す説明図である。
【図３】 第１実施態様の自動車用空気浄化装置の再生動作を示すフローチャートである。
【図４】 第１実施態様の自動車用空気浄化装置の浄化動作を示すフローチャートである。
【図５】 参考例１に係る自動車用空気浄化装置の構成図である。
【図６】 参考例１の改変例に係る自動車用空気浄化装置の構成図である。
【図７】 本発明の第２実施態様に係る自動車用空気浄化装置の構成図である。
【図８】 第２実施態様の自動車用空気浄化装置の再生動作を示すフローチャートである。
【図９】 第２実施態様の自動車用空気浄化装置の浄化動作を示すフローチャートである。
【図１０】 参考例２に係る空気浄化装置の構成図である。
【図１１】 参考例２の空気浄化装置の動作を示すフローチャートである。
【図１２】 参考例２の改変例に係る空気浄化装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 自動車用空気浄化装置
３０ 光触媒フィルタ
３２ 酸化触媒フィルタ
３４ 吸着フィルタ
４２ ターボファン
５５ 白熱灯
５７ ハロゲンランプ
５８ 紫外線ランプ
７０ エンジン
７４ 三元触媒
Claims (4)
- 光触媒を担持した光触媒フィルタと、
該光触媒フィルタよりも下流に配置され、酸化触媒を担持した酸化触媒フィルタと、
前記酸化触媒フィルタより空気流の下流側に配設された、吸着剤を担持した吸着フィルタと、
前記光触媒フィルタより空気流の上流側に配設された、前記光触媒フィルタ及び酸化触媒フィルタを加熱する触媒フィルタ加熱手段と、を備えたことを特徴とする空気浄化装置。 - 前記触媒フィルタより空気流の上流側に配設された排ガスセンサと、を備え、
前記触媒フィルタ加熱手段は、前記排ガスセンサの出力値が所定値以上の場合に前記触媒フィルタを加熱することを特徴とする請求項１記載の空気浄化装置。 - 前記吸着フィルタを加熱する吸着フィルタ加熱手段と、
前記触媒フィルタ及び前記吸着フィルタを通過した空気を車室内へ吹き出すかエンジンのエアークリーナへ吹き出すかを切り替えるダンパーとを備え、
前記吸着フィルタと前記触媒フィルタを同時に加熱する際に、前記触媒フィルタ及び前記吸着フィルタを通過した空気をエンジンのエアークリーナへ吹き出す向きに前記ダンパーを作動させることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気浄化装置。 - 前記触媒フィルタ加熱手段は、紫外線照射手段を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空気浄化装置。
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