JP4257471B2

JP4257471B2 - 車載空気清浄機のフィルタ構造

Info

Publication number: JP4257471B2
Application number: JP15489899A
Authority: JP
Inventors: 正夫安藤; 信彦平井; 輝亀井
Original assignee: Equos Research Co Ltd
Current assignee: Equos Research Co Ltd
Priority date: 1999-06-02
Filing date: 1999-06-02
Publication date: 2009-04-22
Anticipated expiration: 2019-06-02
Also published as: JP2000343936A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車載空気清浄機に関し、特にその送風路中に配設されるフィルタの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
走行中の車両の室内の空気は、搭乗者が多い窓締切時に二酸化炭素の濃度の増加により酸欠状態になりがちであるが、こうした締切による問題は、空気調和装置の作動による外気と内気の入替えで解消することができる。しかしながら、空気調和装置による換気を行っても、車室内の空気は、自車両も含めて並走する他の車両が排出する排ガス成分（ＮＯ_X，ＳＯ_X，ＨＣ）や大気汚染成分（ベンゼン、トルエン、キシレン）等の吸い込みにより汚染されがちであることが近時認識されるに至っている。そこで、最近、車載式の各種の空気清浄機が使用され始めている。
【０００３】
一般的な屋内設置の空気清浄機に用いて脱臭のために有効な脱臭フィルタとして、活性炭を吸着素材とするフィルタが知られている。そして、こうした活性炭脱臭フィルタにおいて、少ない圧損で広い吸着面を確保し得る脱臭効率の良いものとして、ハニカム構造のものがある。更に、活性炭ハニカム構造のフィルタにおいて、ハニカム孔内での流体の流れが、特に孔の下流側において層流となることが接触面を減少させていることに着目し、流体に乱流を生じさせることで、孔壁面との接触効果を高める技術として、特開平１０−９９６４８号公報に開示の技術がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような活性炭ハニカム構造の脱臭フィルタは、極めて有効な吸着効果を発揮する反面、材質的に脆い性質を有するため、使用中に破損することが懸念されるところから、一般には何らかの補強対策を必要とする。こうした対策の１つに、心材をインサートする方法やバインダを用いる方法があるが、こうした補強を行った場合、活性炭自体を構造材とする場合に比べて、補強心材やバインダの分の面積が無効な面積となるため、吸着効率の低下は免れない。
【０００５】
こうした事情から、上記活性炭ハニカム構造の脱臭フィルタを特に車載の空気清浄機に適用することを想定した場合、車載状態では、振動、衝撃、熱負荷、水濡れ等の条件が一般の屋内設置のものに比べて厳しくなるため、一層の強度補強対策が必要と考えられる上に、スペース的に著しく制約される車載用のフィルタの場合、こうした補強による効率の低下は、該フィルタの使用自体を危うくすると考えられる。
【０００６】
そこで本発明は、構造強度の低い脱臭フィルタの破損を防止しつつ、車載可能なコンパクト性と高い吸着効率との兼ね合いを確保しながら、たまたま脱臭フィルタが破損した場合でも、その機能を維持させ、破損の影響が車室内に及ばないようにした車載空気清浄機のフィルタ構造を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、送風路中に脱臭フィルタを配設した車載空気清浄機のフィルタ構造において、前記脱臭フィルタが、吸着剤自体を構造体とする成形体で構成され、送風路における前記脱臭フィルタの下流に、少なくとも塵芥の大きさを超える異物を捕捉する通風性の第１の捕捉部材が配設されており、前記送風路における前記脱臭フィルタの上流に、少なくとも塵芥の大きさを超える異物を捕捉する通風性の第２の捕捉部材が配設されており、前記脱臭フィルタの四囲にパッドが設けられており、前記脱臭フィルタの四囲が一面側から第１のフレームに嵌め込まれるとともに第２のフレームが他面側から前記第１のフレームに嵌め込まれて前記第１のフレームと前記第２のフレームとの間に前記パッドを介して挟持されており、前記第１の補足部材が、枠の四囲に固定されており、前記第２の補足部材が、第３のフレームに固定されており、前記脱臭フィルタが、前記第１の捕捉部材と前記第２の捕捉部材とが協働して挟持されていることを基本的な構成とする。
【０００８】
また、上記の構成において、前記第１の捕捉部材と前記第２の捕捉部材とが協働して脱臭フィルタを挟持する構成とすることにより、脱臭フィルタの破損時の機能維持に有効となる。
【０００９】
脱臭フィルタは、活性炭を吸着剤とし、該吸着剤をハニカム状に成形したフィルタを用いるのが高い脱臭効果を得る上で有効である。
【００１０】
そして、前記第１の捕捉部材は、前記異物を捕捉するネットで構成されるのが、第１の捕捉部材の付設に伴う圧損の増加を防ぐ意味で有効である。
【００１１】
また、前記第１の捕捉部材は、塵芥を除塵する集塵フィルタで構成されるのが異物の確実な捕捉と圧損の抑制の兼ね合いから有効である。
【００１２】
あるいは、前記第１の捕捉部材は、通気性の布からなる構成とするのも、より確実な異物の捕捉には有効である。
【００１３】
あるいは、前記第１の捕捉部材は、プリーツ状の不織布からなる構成とするのも、異物の確実な捕捉と圧損の抑制の兼ね合いから有効である。
【００１４】
更に、上記構成において、送風路における前記脱臭フィルタの上流に、少なくとも塵芥の大きさを超える異物を捕捉する通風性の第２の捕捉部材が配設された構成とすると、脱臭フィルタの保護の点で有効である。
【００１５】
そして、前記脱臭フィルタには光触媒が担持され、該脱臭フィルタに隣接させて紫外線ランプが配設された構成とすると、総合的な脱臭が可能なフィルタ構造とすることができる。その場合、光触媒を照射する紫外線ランプに面する側の領域については、触媒作用を向上させるべく密度を上げ又は塗布厚を厚くするのが有効である。
【００１６】
更に、前記紫外線ランプは、送風路における脱臭フィルタの上流に配設された構成とすると有効である。
【００１７】
また、前記送風路における脱臭フィルタの上流に、集塵フィルタが配設された構成とすることもできる。
【００１８】
更に、前記捕捉部材は、脱臭フィルタを収容するカートリッジの底部に一体形成された構成とすることもできる。
【００１９】
更に、前記カートリッジに、脱臭フィルタと、紫外線ランプと、集塵フィルタとが、送風路における下流から上流に向かって順次収容された構成とすることもできる。
【００２０】
【発明の作用及び効果】
前記請求項１記載の構成では、脱臭フィルタがたまたま破損したときの破片の風路からの吹き出しを、脱臭フィルタの下流に配設した第１の捕捉部材により防ぐことができるため、脱臭フィルタとして吸着効率が高いにも拘わらず極めて構造強度が低いために従来車載空気清浄機に用いられなかった構造的に脆い脱臭フィルタを用いて、効率の良いフィルタ構造を得ることができる。
【００２１】
また、車両の走行に伴う振動、衝撃等で第１および第２のフレームを介して脱臭フィルタに負荷される振動、衝撃等の荷重をパッドを介して吸収させることで、脱臭フィルタの破損や欠損を防ぐことができる。
更に、風路に吸い込まれた異物を脱臭フィルタの上流で第２の捕捉部材で捕捉することができるので、異物の衝突による脱臭フィルタの破損や吸着による目詰まりを防止することができる。
【００２２】
更に、脱臭フィルタに割れ、欠け等の破損が生じたときでも、第１および第２の捕捉部材でこの脱臭フィルタを挟持することにより脱臭フィルタの変形を阻止することができるので、脱臭フィルタの機能を維持させることができる。
【００２３】
そして、請求項２に記載の構成とすると、極めて高い吸着性能で知られる活性炭ハニカム構造の脱臭フィルタの性能を最大限に発揮させながら、その破損による破片の風路からの吹き出しを防ぐことができるため、効率の良い車載空気清浄機のフィルタ構造を得ることができる。
【００２４】
次に、請求項３に記載の構成では、脱臭フィルタの単純な割れ等による破片の放出を防止できる。しかも、第１の捕捉部材の配設に伴う圧損を極めて低くすることができる。
【００２５】
また、請求項４に記載の構成では、従来構造の集塵フィルタを用いて異物を捕捉する第１の捕捉部材を構成することができ、しかも、第１の捕捉部材に集塵効果を持たせることができる。
【００２６】
また、請求項５に記載の構成では、第１の捕捉部材を布とすることで、厚さの薄いものとすることができるため、第１の捕捉部材の配設によるフィルタ構造の専有スペースの増加を最小限に抑えることができる。
【００２７】
また、請求項６に記載の構成では、集塵フィルタからなる第１の捕捉部材の集塵面積を風路面積に対して広く取ることができるので、異物の捕捉と集塵の両効果を得ながら、圧損を小さく抑えることができる。
【００２８】
更に、請求項７に記載の構成では、第１の捕捉部材を、脱臭フィルタの支持のために必須のフィルタカートリッジに一体化することで、第１の捕捉部材の配設スペースを節減したフィルタ構造を得ることができる。
【００２９】
また、請求項８に記載の構成では、被狩生触媒により総合的な空気清浄効果を得ながら、脱臭フィルタの破損と、万が一の紫外線ランプの破損にも対応できる。
【００３０】
また、請求項１０に記載の構成では、万が一の紫外線ランプの破損時に、その下流側の脱臭フィルタと第１の捕捉部材による二重の破片捕捉効果を期待できる。
【００３１】
また、請求項１１に記載の構成では、圧損の少ない第２の集塵フィルタで風路に吸い込まれた異物を脱臭フィルタの上流で捕捉することができるので、異物の衝突による脱臭フィルタの破損や吸着による目詰まりを圧損の増加を抑えながら防止することができる。
【００３２】
また、請求項１２に記載の構成では、除塵、脱臭、殺菌といった総合的な空気浄化に必要とされる各要素を、単一のフィルタカートリッジ内に収容したユニットとすることができるので、取扱の容易なフィルタ構造とすることができる。また、脱臭フィルタや紫外線ランプが破損して破片が生じた場合でも、破片をフィルタカートリッジ内で集塵フィルタと捕捉部材との間に閉じ込めることができるため、フィルタカートリッジの交換時も、破片の溢れだしを防ぐことができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る車載空気清浄機のフィルタ構造を概念的に模式化し分解斜視図で示す。図に示すように、フィルタ構造は、脱臭フィルタ１と、捕捉部材２を組み込んだ枠体としてのフィルタカートリッジ３と、他の捕捉部材４と、紫外線ランプユニット５と、集塵フィルタ６とから構成されている。そして、これらの各要素は、フィルタカートリッジ３内に組み込まれてアセンブリ化されている。
【００３４】
脱臭フィルタ１は、活性炭を吸着剤とし、該吸着剤を押出成形によりハニカム状に成形してなる吸着剤自体を構造体とする成形体で構成されている。こうした加工方法を採るため、強度を維持した大面積の一枚ものとすることが困難なことから、図２に実際の形状を示すように、脱臭フィルタ１は、所定の大きさに成形された複数のハニカムブロック１１を、それらの収容区画を形成されたフレーム１０内に嵌め込んで、他のフレーム１２をフレーム１１に嵌め合わせることで、両フレーム間に挟持して、風路面積に合わせた所要の面積の一枚板状とされる。
【００３５】
各ハニカムブロック１１には、光触媒としてアナターゼ型二酸化チタン（ＴｉＯ₂）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、三酸化タングステン（ＷＯ₃）等公知の材料を単独又は複合させたものが担持されている。具体的には、触媒粒子は基材としての活性炭中に混入又はハニカムブロック１１の表面に塗布させて担持されている。この場合、光触媒を照射する紫外線ランプに面する側の領域については、触媒作用を向上させるべく密度を上げ又は塗布厚を厚くするのが有効である。
【００３６】
図１に戻って、送風路の流れ方向を矢印で示すように、送風路における脱臭フィルタ１の下流に、少なくとも塵芥の大きさを超える異物を捕捉する（本形態では、塵芥をも捕捉可能な不織布２１からなる）通風性の捕捉部材２が配設されている。この形態では、捕捉部材２としての不織布２１は、インサート成形によりフィルタカートリッジ３の枠３０に四囲を固定した一体化構成が採られている。
【００３７】
送風路における脱臭フィルタ１の上流には、捕捉部材２と協働して脱臭フィルタ１を挟持する他の捕捉部材４が配設されている。この捕捉部材４も捕捉部材２と同様に、少なくとも塵芥の大きさを超える異物を捕捉する（本形態では、塵芥をも捕捉可能な不織布４１からなる）通風性とされている。この捕捉部材４も、不織布４１をインサート成形によりフレーム４０に固定した一体化構成とされている。
【００３８】
紫外線ランプユニット５は、フレーム５０に複数の紫外線ランプ５１を流路を横断するように並行に配置した構成とされている。紫外線ランプ５１は、それらの管面に紫外線の照射効果を上げる材料が塗布された２本の蛍光管で構成されている。なお、図示されていないが、紫外線ランプ５１の点灯回路は、車両のバッテリを電源とし、それを昇圧かつ高周波パルス化して印加することで紫外線ランプ５１の強力な放電を可能とするインバータ形式とされている。
【００３９】
集塵フィルタ６は、脱臭フィルタ１の上流で、塵芥の吸入を阻止すべく最上流側に配設されており、この形態では、圧損を最小限に抑えるべく、流路断面積に対して広い透過面積を確保できるように、プリーツ状に整形したものが用いられている。
【００４０】
こうした構成からなるフィルタ構造を組み込んだフィルタカートリッジ３は、図３に車両への配置を斜視図で示すように、エアコンユニット（図示せず）の上流に接続された筐体Ｂ内に組み込まれている。筐体Ｂは、外気及び内気の吸入口Ｓと、エアコンユニットへの接続口Ｅを備え、側部に開口Ｉを形成したものとされており、フィルタカートリッジ３は、開口Ｉから筐体Ｂ内に組み込まれて、エアコンユニットのファンにより吸入口Ｓから導入され、接続口Ｅに向かって流れる筐体Ｂ内の空気の流路を横断するように挿入配置される。
【００４１】
かくして、上記構成のフィルタ構造によれば、集塵フィルタ６で塵芥等を除去された空気が、紫外線ランプユニット５、他の捕捉部材４を通り、紫外線ランプ５１による紫外線照射下の脱臭フィルタ１の多孔隙間を通り、その際に脱臭フィルタ１に担持された光触媒７の強い酸化作用で、空気中の窒素酸化物、一酸化炭素、細菌、ウィルス、臭気成分等が分解されて無害化され、活性炭粒子に吸収される。こうして浄化された空気は、捕捉部材２を透過して下流のエアコンユニットに導かれ、該ユニットでの熱交換を経て車室内に放出される。
【００４２】
この場合において、フィルタカートリッジ３内に収容されたハニカムブロック１１（図２参照）は、車両の走行に伴う振動、衝撃等の荷重をフレーム１０，１２を介して負荷され、また、気象条件による熱的衝撃や氷結の繰り返しによる負荷を受け、更には、金属片等の比較的大きな異物の吸い込みにより時としてブロック１１を２分するような全体に及ぶ割れや部分的な欠け等の破損や欠損を生じる可能性があるが、上記他の捕捉部材４の配設により、異物の脱臭フィルタ１への侵入や衝突は阻止され、それによる破壊は防止される。また、たとい破損や欠損が生じた場合でも、それによる破片は、下流側の捕捉部材２により捕捉されて、破片等が気流により下流に送られるのが阻止される。そして、特に本形態のように、脱臭フィルタ１の上流側へも捕捉部材４を配設した場合、脱臭フィルタ１の目詰まり防止効果も得られる。
【００４３】
次に、図４は本発明の第２実施形態を示す。この形態では、捕捉部材２及び他の捕捉部材４として集塵フィルタ２２，４２が用いられている。これら集塵フィルタ２２，４２は、いずれもプリーツ状とされ、捕捉部材２については上記第１実施形態における捕捉部材２と同様の位置に配置され、他の捕捉部材４については、第１実施形態における集塵フィルタ６に代えて配設される。
【００４４】
この第２実施形態の場合、両捕捉部材２，４をいずれも集塵フィルタ２２，４２で構成しているため、集塵フィルタの圧損の少ない特質と、微細な塵芥を捕集できる利点とを利用して、捕捉部材２，４の付設による圧損の増加を低く抑えながら、捕捉部材に集塵機能をも持たせることができる。
【００４５】
次に、図５は本発明の第３実施形態を示す。この形態では、捕捉部材２及び他の捕捉部材４として樹脂製又は金属製のネット２３，４３が用いられている。この場合も、これらネット２３，４３の配設位置は、上記第２実施形態における両捕捉部材２，４と同様の位置とされている。
【００４６】
特に、この第３実施形態の場合、捕捉部材がネット２３，４３で構成されることで、流路断面積に対して極めて開口率の大きなものとすることができるため、圧損を実質上無視し得る程度まで下げながら、脱臭フィルタ１への異物の吸い込みと、脱臭フィルタ１が破壊した場合の破片の放出を確実に防止することができる。なお、このように両捕捉部材をネットとする場合についても、前記第１実施形態と同様に、両捕捉部材２，４で脱臭フィルタ１を挟持する配置を採ることも当然に可能である。
【００４７】
次に、図６は本発明の第４実施形態を示す。この形態では、両捕捉部材２，４として、第１実施形態の両捕捉部材２，４と同様の平坦な不織布２１，４１からなる捕捉部材が用いられている。
【００４８】
こうした構成を採る場合、上記第３実施形態に比して圧損の増加は否めないが、他の捕捉部材４に集塵効果を持たせることができるため、第１実施形態の場合の集塵フィルタの役目を果たさせることで、フィルタ構造全体としての圧損の増加を抑えることができる。
【００４９】
なお、上記各実施形態では、ハニカムブロック１１の破損や欠損は、不可避のものとして、それを防ぐ格別の手段を講じていないが、本発明は、必ずしもこうした破損防止手段の配設を排除するものではない。そこで、最後に、ハニカムブロック１１をフレーム１０，１２に緩衝支持する例を示す。図７はこうした支持方法の一例を示すもので、この例では、ハニカムブロック１１の四囲にウレタン材からなるパッド１３が設けられ、パッド１３部分でハニカムブロック１１をフレーム１２に支持することで、車両の振動等でフレーム１０，１２を介してブロック１１に負荷される振動、衝撃等の荷重を吸収させて、ブロック１１の破損や欠損を防ぐ対策としている。
【００５０】
以上、本発明を特定の実施形態を参照して詳述したが、本発明はこれらの形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載の事項に基づき、更に種々の改変が可能なものである。例えば、各実施形態とも紫外線ランプユニット５と光触媒７を配設したものとしたが、これらは必ずしも本発明に必須のものではない。また、紫外線ランプ５１を配設する場合、その配設本数当たりのガス除去効果を向上させるべく、脱臭フィルタ１に対して串刺し状に配置した構成を採ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車載空気清浄機のフィルタ構造を模式化して示す分解斜視図である。
【図２】脱臭フィルタの詳細を示す斜視図である。
【図３】フィルタ構造の車両への配設状態を示す斜視図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る車載空気清浄機のフィルタ構造を模式化して示す分解斜視図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る車載空気清浄機のフィルタ構造を模式化して示す分解斜視図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係る車載空気清浄機のフィルタ構造を模式化して示す分解斜視図である。
【図７】脱臭フィルタの各活性炭ハニカムブロックの緩衝支持構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
１脱臭フィルタ
２捕捉部材
３フィルタカートリッジ
４他の捕捉部材
５紫外線ランプユニット
６集塵フィルタ
２１不織布
２２集塵フィルタ
２３ネット
４１不織布
４２集塵フィルタ
４３ネット
５１紫外線ランプ

Claims

送風路中に脱臭フィルタを配設した車載空気清浄機のフィルタ構造において、
前記脱臭フィルタは、吸着剤自体を構造体とする成形体で構成され、
送風路における前記脱臭フィルタの下流に、少なくとも塵芥の大きさを超える異物を捕捉する通風性の第１の捕捉部材が配設されており、
前記送風路における前記脱臭フィルタの上流に、少なくとも塵芥の大きさを超える異物を捕捉する通風性の第２の捕捉部材が配設されており、
前記脱臭フィルタの四囲にパッドが設けられており、
前記脱臭フィルタの四囲が一面側から第１のフレームに嵌め込まれるとともに第２のフレームが他面側から前記第１のフレームに嵌め込まれて前記第１のフレームと前記第２のフレームとの間に前記パッドを介して挟持されており、
前記第１の補足部材は、枠の四囲に固定されており、
前記第２の補足部材は、第３のフレームに固定されており、
前記脱臭フィルタは、前記第１の捕捉部材と前記第２の捕捉部材とが協働して挟持されていることを特徴とする車載空気清浄機のフィルタ構造。
前記脱臭フィルタは、活性炭を吸着剤とし、該吸着剤をハニカム状に成形したフィルタである、請求項１記載の車載空気清浄機のフィルタ構造。
前記第１の捕捉部材は、前記異物を捕捉するネットで構成される、請求項１又は２記載の車載空気清浄機のフィルタ構造。
前記第１の捕捉部材は、塵芥を除塵する第１の集塵フィルタで構成される、請求項１又は２記載の車載空気清浄機のフィルタ構造。
前記第１の捕捉部材は、通気性の布からなる、請求項１又は２記載の車載空気清浄機のフィルタ構造。
前記第１の捕捉部材は、プリーツ状の不織布からなる、請求項１又は２記載の車載空気清浄機のフィルタ構造。
前記枠は前記脱臭フィルタを収容するフィルタカートリッジの枠であり、前記第１の捕捉部材は前記フィルタカートリッジの枠の底部に一体に固定された、請求項１〜６のいずれか１項記載の車載空気清浄機のフィルタ構造。
前記脱臭フィルタには光触媒が担持され、該脱臭フィルタに隣接させて紫外線ランプが配設された、請求項１〜７のいずれか１項記載の車載空気清浄機のフィルタ構造。
前記光触媒は前記脱臭フィルタの表面に塗布されて担持された、請求項８記載の車載空気清浄機のフィルタ構造。
前記紫外線ランプは、前記送風路における前記脱臭フィルタの上流に配設された、請求項８又は９記載の車載空気清浄機のフィルタ構造。
前記送風路における前記脱臭フィルタの上流に、第２の集塵フィルタが配設された、請求項１〜１０のいずれか１項記載の車載空気清浄機のフィルタ構造。
前記脱臭フィルタには光触媒が担持され、該脱臭フィルタに隣接させて紫外線ランプが配設されており、
前記送風路における前記脱臭フィルタの上流に、第２の集塵フィルタが配設されており、
前記フィルタカートリッジに、前記脱臭フィルタと、前記紫外線ランプと、前記第２の集塵フィルタとが、送風路における下流から上流に向かって順次収容された、請求項７記載の車載空気清浄機のフィルタ構造。