JP4379242B2 - 車両用空気浄化装置および当該装置を備える車両用空気浄化システム - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両における車室内の空気を浄化する車両用空気浄化装置および当該装置を備える車両用空気浄化システムに関するものである。

車両用空気浄化装置として、光触媒により活性酸素を生成し、生成した活性酸素を用いて、車室内の空気を浄化する装置がある（例えば、特許文献１、２参照）。この装置は、太陽光の光を利用して、活性酸素を生成することで、バッテリ等の外部からの給電を受けることなく、車室内の空気の浄化を行うことを図ったものである。
特開２０００−３０８６７６号公報 特開２００４−１０５８２８号公報

ところで、従来の空気浄化装置は、通常、乗員が車両に搭乗後、エンジンスタートと同時か、またはそれ以降に作動させるものであった。そのため、乗員が車両に乗車後、室内の空気が清浄化されるまでの間、乗員は好ましくない環境に置かれることになる。そこで、この対策としては、乗員が車両に搭乗する前、すなわち、エンジンの始動前から空気浄化装置を作動させることが好ましい。

しかし、上記背景技術に記載した空気浄化装置は、悪天候時では、太陽光が得られないため、空気の浄化を行うことができない。このため、ランプ等の光源を用いたり、特許文献２に記載されているように、悪天候時では、電気を使用する空気浄化手段に切り替えたりする必要がある。

したがって、上記した空気浄化装置をエンジンの始動前から作動させようとする場合では、悪天候時において、バッテリからの給電が必要となり、バッテリ上がりの観点から、乗員が車両に搭乗する前から空気浄化装置を作動させることができないという問題が生じる。

なお、バッテリ上がりの抑制方法としては、単純にバッテリの容量を大きくする方法が考えられる。しかしながら、その場合、バッテリの重量が大きくなり、車両全体の重量も大きくなって、車両の燃費が低下するという問題が生じてしまうため、好ましくない。

以上のことから、乗員が車両に搭乗する前から空気浄化装置を作動させるためには、バッテリ等の外部からの給電を受けることなく、空気の浄化を行うことができる空気浄化装置の実現が望まれる。

本発明は、上記点に鑑み、外部からの給電を受けることなく、空気の浄化を行うことができる車両用空気浄化装置および当該装置を備える車両用空気浄化システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、アノード（１６）と、カソード（１７）と、アノード（１６）およびカソード（１７）との間に配置された電解質（２１）とを備え、アノード（１６）側に水素供与体が供給され、カソード（１７）側に車室内の空気が供給されることで、カソード（１７）側に活性酸素を発生させ、活性酸素により、空気中の臭気を浄化するようになっている。

本発明の浄化装置は、いわゆる燃料電池型反応により、活性酸素を発生させるものである。活性酸素としては、例えば、過酸化水素やヒドロキシラジカルを発生させることができる。

具体的には、アノード側で水素供与体から水素イオンが生成し、アノードからカソードに向かって、電解質中を水素イオンが移動する。そして、カソードでは、電解質中を移動してきた水素イオンと空気中の酸素とが反応することで、過酸化水素が生成する。

また、請求項３に示すように、カソード（１７）が低原子価の遷移金属（５２）を有する場合、いわゆるHaber-Weiss機構による過酸化水素の分解により、ヒドロキシラジカルが生成する
このいわゆる燃料電池型反応自体や、過酸化水素の分解では、外部からの給電を必要としない。

また、本発明では、活性酸素の生成と同時に、発電を行うこともできる。このため、空気浄化装置自身の維持電力を賄うこともできる。例えば、アノード側への水素供与体の供給にポンプを用いたり、カソード側への車室内の空気の供給にファンを用いたりする場合では、浄化装置自身の発電により、ポンプやファンの稼働に必要な電力を賄うことができる。

以上のことから、本発明によれば、一度、装置に水素供与体を供給すれば、その後は、外部からの給電を受けることなく、空気の浄化を行うことができる車両用空気浄化装置を提供することができる。

そして、請求項１に記載の発明では、電解質は、アノード（１６）およびカソード（１７）により形成された中間室（１９）中の電解質溶液（２１）であり、中間室（１９）は電解質溶液（２１）をアノード（１６）側とカソード（１７）側に区画する区画部（５１）を有し、区画部（５１）は水素イオン伝導性であって、過酸化水素の透過を抑制する材料により構成されていることを特徴としている。

これにより、カソード側で発生した過酸化水素がアノード側に移動することを抑制することができる。この結果、過酸化水素がアノード側に移動することで、過酸化水素が反応して水になるのを抑制することができる。

また、請求項１に記載の発明に関して、カソード（１７）が、触媒層（１７ａ）とガス拡散層（１７ｂ）とにより構成されている場合、触媒層で過酸化水素が発生し、この過酸化水素がガス拡散層に拡散することで、ガス拡散層に吸着した空気中の臭気が分解される。このとき、通常、触媒層（１７ａ）はアノード側に配置される。

そこで、請求項２に示すように、カソード（１７）をアノード（１６）よりも重力方向の下側に配置することで、カソード（１７）の触媒層（１７ａ）で発生した過酸化水素を、重力により、満遍なくガス拡散層（１７ｂ）全体に拡散させることができる。

また、請求項１に記載の発明では、具体的には、車両に搭載された水素供与体を貯蔵する貯蔵手段から、輸送手段により、アノード側に水素供与体が供給される。そして、この貯蔵手段としては、空気浄化装置専用の水素供与体の貯蔵タンクを用いたり、請求項４に示すように、車両に通常搭載されているウォッシャー液タンク（２２）を用いたりすることができる。

ウォッシャー液タンク（２２）を用いる場合では、ウォッシャー液中のメタノールを水素供与体として、アノード（１６）側に供給することができる。

この場合、ウォッシャー液をそのままアノード側に供給したり、請求項５に示すように、メタノールと水のみを透過する透過手段（３２）により、ウォッシャー液からメタノールを抽出したものをアノード（１６）側に供給したりすることができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

（第１実施形態）
図１に、本発明の第１実施形態における車両用空気浄化システムの構成を示す。このシステムは、空気浄化装置１０、ウォッシャー液タンク２２、ポンプ部３０、バッテリ４０から構成される。なお、バッテリ４０は、通常、車両に搭載されているものである。

空気浄化部１０は、車室内から取り入れた空気を活性酸素により浄化するものである。本実施形態では、空気浄化部１０は車室内であって、後部座席の後方に設置されている。ここで、図２に、空気浄化装置１０の構成を示す。

空気浄化部１０は、浄化部１１と送風部１２とを有している。浄化部１１が空気の浄化を行い、送風部１２が車室内の空気を浄化部１１に送り、浄化部１１から空気を車室内に送る。送風部１２は、例えば、ファンであり、バッテリ４０からの給電により稼働する。送風部１２には、車室内の空気が送風部１２に向かって流れる第１の空気経路１４が接続されている。

また、浄化部１１は、空気入口１１ａと空気出口１１ｂとを有している。空気入口１１ａは、送風路１３を介して、送風部１２と接続されている。一方、空気出口１１ｂには、浄化部１１から車室内に向かって空気が流れる第２の空気経路１５が接続されている。

また、浄化部１１は、燃料入口１１ｃと燃料出口１１ｄとを有している。後に説明するが、燃料入口１１ｃからメタノールが供給され、燃料出口１１ｄから反応物が排出される。

図３（ａ）に、浄化部１１の内部構成を示す。浄化部１１は、燃料電池機構を活用した構造となっている。すなわち、浄化部１１は、１つの容器１１とアノード１６とカソード１７とを有しており、この容器１１が、アノード１６およびカソード１７によって、アノード室１８、中間室１９、カソード室２０に区画された３層構造となっている。アノード室１８、中間室１９、カソード室２０は、本実施形態では、水平方向に並んで配置されている。

そして、中間室１９には、電解質溶液２１が導入されている。アノード室１８は、この容器１１のアノード１６側の部屋であり、カソード室２０は、この容器１１のカソード１７側の部屋である。また、アノード室１８は、燃料入口１１ｃと燃料出口１１ｄとを有しており、燃料入口１１ｃからメタノールが供給される。カソード室２０は、空気入口１１ａと、空気出口１１ｂとを有しており、空気入口１１ａから車室内の空気（臭気と酸素）が供給される。

なお、燃料電池機構とは、燃料を電解質で隔てて電気化学的に完全燃焼させ、その反応過程の自由エネルギ変化を直接電力エネルギに変換することを目的としたシステムである。すなわち、電子の放出反応と受容反応をそれぞれアノード、カソードで行わせ、両極を結ぶ外部回路を通る電子の移動を電力として利用するものである。

本実施形態では、アノード１６とカソード１７が、電子伝導体であるリード線４１を通じて外部短絡されている。そして、図１に示すように、アノード１６とカソード１７は、リード線４１を介して、バッテリ４０と接続されており、バッテリ４０に蓄電されるようになっている。

また、アノード１６は、ダイレクトメタノール型燃料電池のアノード（燃料極）と同様の構成となっている。すなわち、アノード１６としては、一般に燃料電池で使用されている入手しやすい触媒電極が用いられている。触媒としては、白金等を用いることができる。

なお、アノード１６を構成する材料としては、種々の材料を用いることができる。具体的には、種々の金属またはその化合物の少なくとも１種以上を用いることができる。金属としては、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスニウム、イリジウム、白金等の白金族金属もしくはこれら金属の合金等が例示される。白金族以外にも、鉄、コバルト、ニッケル、銅等の遷移金属も用いることができる。

また、導電性炭素材料を用いることもできる。このとき、金属の高分散化と良好な電子伝導性を与えるために、これら金属を導電性炭素材料に物理混合するかもしくは分散担持させてもよい。導電性炭素材料としては、活性炭、カーボンブラック、アセチレンブラック、グラファイト、カーボンファイバー、カーボンウィスカーなどの入手しやすい炭素材料が挙げられる。例えば、白金黒およびカーボンファイバーを含む触媒電極をアノード１６として用いることができる。

カソード１７は、ダイレクトメタノール型燃料電池のカソード（空気極）に対して、用いる触媒を変更した構成となっている。ここで、図３（ｂ）に、図３（ａ）中の破線領域Ａの拡大図を示す。

図３（ｂ）に示すように、カソード１７は、触媒層１７ａと、ガス拡散層１７ｂとを有する、いわゆるガス拡散電極構造となっている。触媒層１７ａは、触媒が担持されている層であり、ガス拡散層１７ｂは、ガスを拡散させる層である。触媒層１７ａおよびガス拡散層１７ｂは、例えば、ともに導電性炭素材料により構成されている。

導電性炭素材料としては、電気伝導性を有する種々の炭素材料が使用できるが、好ましくは活性炭、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。

触媒層１７ａで担持される触媒としては、パラジウム、金、炭素を用いることができる。これは、以下の式に示すように、活性酸素としての過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）を生成させるためである。
Ｏ₂＋２Ｈ⁺＋２ｅ^-→Ｈ₂Ｏ₂
なお、通常の燃料電池では、触媒として、白金（Ｐｔ）を用いている。この場合、以下の式に示すように、過酸化水素ではなく、水（Ｈ₂Ｏ）が生成する。
Ｏ₂＋４Ｈ⁺＋４ｅ^-→２Ｈ₂Ｏ
また、導電性炭素材料を用いる場合、炭素自体が触媒として機能するので、触媒を省略することもできる。また、触媒用としての炭素を、別途、カソード１７を構成する導電性炭素材料に担持させることもできる。

また、一般的な燃料電池と同様に、カソード１７の触媒層１７ａは親水性処理が施されており、ガス拡散層１７ｂには疎水性処理が施されている。前者は、反応促進のためであり、後者は、反応により生成した水の排出を促進させるためである。

これにより、積極的に、臭気のうち、水溶性のものを触媒層１７ａに吸着させ、非水溶性のものをガス拡散層１７ｂに吸着させることができる。

また、カソード１７のガス拡散層１７ｂにおいて、導電性炭素材料として用いるカーボンの表面に、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、酸性処理にはアルカリ性のガスの、アルカリ処理では酸性のガスの吸着を促進させることができる。

また、アノード１６およびカソード１７の中間室１９側に、撥水処理を施しておくことが好ましい。これは、アノード１６およびカソード１７により、電解質溶液２１を保持するようになっているからである。すなわち、これにより、電解質溶液２１がアノード１６およびカソード１７に浸透し、蒸発するのを抑制することができる。

撥水処理としては、例えば、アノード１６およびカソード１７を製造する際、アノード１６およびカソード１７を構成する材料に、撥水剤を混合する。撥水剤としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンオリゴマー（ＴＦＥＯ）、フッ化黒鉛（（ＣＦ）n ）、フッ化ピッチ（ＦＰ）などを用いることができる。

また、これら撥水剤は、触媒粒子の結着剤としても機能するので、上記したアノード１６、カソード１７を構成する成分と物理混合することで、ホットプレスによりシート状に成形して電極として用いることが可能となる。

電解質溶液２１は、プロトン（水素イオン）伝導性を有する水溶液である。例えば、燃料電池の電解質として、一般的に用いられるリン酸（Ｈ₃ＰＯ₄）や、アルカリ水溶液を電解質溶液２１として用いることができる。

ウォッシャー液タンク２２は、車両にウィンドウの洗浄用として、一般的に搭載されているものである。ウォッシャー液タンク２２中のウォッシャー液は、販売されている地域により、メタノールの含有率が異なるが、ウォッシャー液中には、通常、２０〜５０％のメタノールと、１〜２％の界面活性剤が含まれており、その残りが水である。このメタノールが本発明の水素供与体に相当する。

図１に示すように、ウォッシャー液タンク２２には、ウォッシャー液の供給路２３を介して、ポンプ部３０が接続されている。ポンプ部３０は、ポンプ３１とメタノール透過部３２とにより構成されている。ポンプ３１は、バッテリ４０からの給電により稼働する。メタノール透過部３２は、メタノールの供給路３３を介して、アノード室１８の燃料入口１１ｃと接続されている。

メタノール透過部３２は、メタノールと水のみを透過するものである。メタノール透過部３２としては、スルホン基を持つフッ素樹脂系イオン交換膜、例えば、ナフィオン（Ｄｕ Ｐｏｎｔ社の登録商標）や、Ｄｏｗ膜（Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社製）を用いることができる。また、その他に、多孔質系ゼオライト膜や多孔質系シリカ膜を用いることもできる。

なお、メタノール透過部３２としては、これらに限らず、ウォッシャー液中の界面活性剤とメタノールとを分離できるものであれば、他のものを用いることもできる。

また、ウォッシャー液中に硫黄成分がなければ、メタノール透過部３２を用いずに、ウォッシャー液をそのままアノード室１８に供給することもできる。一般的には、空気浄化部１０から高出力の電力を得る目的であればウォッシャー液から抽出したメタノールを用いることが望ましく、システムの構成要素の増設や付帯設備のエネルギを小さくする目的であれば、ウォッシャー液を直接水素源として利用することが望ましい。

次に、以上のように構成された車両用空気浄化システムによる空気浄化方法について説明する。車室内の空気浄化メカニズムは、（１）活性酸素の生成、（２）悪臭成分の吸着、（３）生成した活性酸素の排出、（４）活性酸素が排出される途中で吸着臭気物質と接触、（５）臭気の分解の５工程からなる。なお、（１）、（２）は、同じもしくは異なる時期に行われる。以下では、これらの工程に分けて説明する。

（１）まず、図１に示すように、ポンプ３１によりウォッシャー液タンク２２中のウォッシャー液がメタノール透過部３２に送られる。そして、メタノール透過部３２において、ウォッシャー液中のメタノールが抽出される。続いて、図３（ａ）に示すように、メタノールが燃料入口１１ｃからアノード室１８に供給される。

アノード室１８にメタノールが供給されると、下記の反応式に示すように、メタノールがアノード１６上で触媒反応することで、プロトンと、電子とが生成する。生成したプロトンは中間室１９の電解質内を通り、また電子は外部回路を通って対極のカソード１７に送られる。

また、カソード室２０には、送風部１２により、第１の空気経路１４を通って、車室内の空気（臭気と酸素）が供給される。カソード室２０に供給された空気中の酸素は、図３（ｂ）に示すように、拡散により、カソード１７のガス拡散層１７ｂから触媒層１７ａに移動する。そして、下記の反応式に示すように、触媒層１７ａ中の触媒上で、酸素が、アノード１６で生成されたプロトンと電子と反応することで、活性酸素としての過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）が生成する。
アノード：ＣＨ₃ＯＨ＋Ｈ₂Ｏ→ＣＯ₂＋６Ｈ⁺＋６ｅ^-
カソード：Ｏ₂＋２Ｈ⁺＋２ｅ^-→Ｈ₂Ｏ₂
（２）一方、カソード室２０に供給された空気中の臭気は、図３（ｂ）に示すように、酸素と同じように、ガス拡散層１７ｂ内を拡散によって移動し、ガス拡散層１７ｂに吸着する。このとき、臭気の分子はガス拡散層１７ｂの孔に物理的に吸着するが、ガス拡散層１７ｂに酸性処理、アルカリ性処理等が施されていれば、臭気の分子はガス拡散層１７ｂに化学的に吸着するため、吸着が促進される。

（３）（１）で生成した過酸化水素（液体）は、触媒層１７ａからガス拡散層１７ｂへ排出される。

（４）、（５）この臭気に対して、過酸化水素が接触する。そして、ガス拡散層１７ｂに吸着した臭気が、過酸化水素により、分解される。

このようにして、浄化された空気は、再度。送風部１２により、第２の空気経路１５を通って、車室内に戻される。したがって、本空気浄化システムにより、悪臭成分のないクリーンな空気が車室内に提供される。

以上説明したように、本実施形態の空気浄化装置では、浄化部１１は、アノード１６およびカソード１７によって、アノード室１８、中間室１９、カソード室２０に区画された３層構造となっており、中間室１９に、電解質溶液２１が導入されている。すなわち、浄化部１１は、アノード１６と１７との間に電解質溶液２１が配置された構造となっている。

そして、アノード室１８にメタノールが供給され、カソード室２０に車室内の空気が供給されることで、カソード１７で過酸化水素が発生し、この過酸化水素により、カソード１７に吸着した空気中の臭気が浄化されるようになっている。

この過酸化水素の生成反応では、外部からの給電が不要である。

また、本実施形態の空気浄化システムでは、過酸化水素の生成と同時に、発電をし、バッテリ４０に蓄電している。このため、ポンプ３１および送風部１２が消費した電力を、浄化部１１の自己発電によりバッテリ４０に蓄電することができる。すなわち、空気浄化装置自身の維持電力を賄うこともできる。なお、本実施形態の空気浄化システムでは、初期動作（ポンプ部３０および送風部１２の稼働）のための給電のみ必要となる。

以上のことから、本実施形態の空気浄化装置によれば、一度、浄化部１１にメタノールを供給すれば、その後は、外部からの給電を受けることなく、空気の浄化を行うことができる。

この結果、乗員が車両に搭乗する前に、あらかじめ車室内の空気浄化を行うことができる車両用空気清浄装置の実現が可能となる。

また、本実施形態では、貯蔵手段として、ウォッシャー液タンク２２を利用し、さらに、メタノール透過部３２を用いて、ウォッシャー液タンク２２中のウォッシャー液からメタノールを抽出し、抽出したメタノールをアノード室１８に供給するようにしている。

これにより、別途、専用のタンクを車両に搭載することを不要とすることができる。

（第２実施形態）
図４に、本実施形態における浄化部１１の構成を示す。なお、図４では、図３（ａ）に示す浄化部１１と同様の構成部に、図３（ａ）と同一の符号を付している。

図４に示すように、第１実施形態における浄化部（容器）１１に対して、隔膜５１を設けることもできる。隔膜５１は、中間室１９に配置されており、中間室１９を、アノード１６側の電解質溶液室１９ａとカソード１７側の電解質溶液室１９ｂとに区画するものである。

また、隔膜５１は、プロトン伝導性を有し、かつ、過酸化水素の透過を抑制する材料により構成されている。例えば、リン酸、塩酸、硫酸、塩酸等の酸性電解質を支持体に含浸させたプロトン酸膜や、シリカ、アルミナ、ゼオライト、リン酸ジルコニウム、ヘテロポリ酸等の固体電解質膜や、ＳｒＣｅＯ3 、ＢａＣｅＯ3 系等のペロブスカイト型焼結体や、ポリスチレン・スルホン酸系あるいはフッ化炭素系重合体・スルホン酸系等のイオン交換高分子膜や、フッ素樹脂系のナフィオン（デュポン社の登録商票）膜などのイオン交換高分子膜等を、隔膜５１として用いることができる。

このように、隔膜５１により、中間室１９を２つの電解質溶液室１９ａ、１９ｂに区画することで、カソード１７側で発生した過酸化水素がアノード側に移動することを抑制することができる。

なお、過酸化水素がアノード１６に異動した場合、アノード１６の触媒によって、過酸化水素が分解反応して水になってしまう。これに対して、本実施形態によれば、過酸化水素のアノード１６での分解反応を抑制することができる。この結果、隔膜５１を有していない第１実施形態と比較して、過酸化水素の選択率および収率を向上させることができる。

（第３実施形態）
図５に、本実施形態における浄化部１１の構成を示す。なお、図５では、図３（ａ）に示す浄化部１１と同様の構成部に、図３（ａ）と同一の符号を付している。

第１実施形態では、浄化部１１のアノード室１８、中間室１９、カソード室２０が、水平方向に並んで配置されている場合を例として説明したが、本実施形態のように、重力方向において、上側から、アノード室１８、中間室１９、カソード室２０の順となるように、これらを配置することもできる。すなわち、浄化部１１を、カソード１７がアノード１６よりも重力方向の下側に位置するように、設置することもできる。

浄化部１１をこのように設置することで、カソード１７の触媒層１７ａで生成した過酸化水素を、重力により、満遍なくガス拡散層１７ｂ全体に行き渡らせることができる。すなわち、触媒層１７ａで生成した活性酸素を、重力を使って、偏ることなくガス拡散層１７ｂを通過させることにより、ガス拡散層１７ｂに吸着したすべての臭気を完全に分解することができる。

なお、カソード１７の形状については、生成した過酸化水素が偏ることなく、ガス拡散層１７ｂを通過する構造であれば、種々の形状とすることができる。

（第４実施形態）
図６に、本実施形態における浄化部１１の構成を示す。図６は、カソード１７を拡大した図であり、図３（ｂ）に対応している。なお、図６では、図３（ｂ）に示すカソード１７と同様の構成部に、図３（ｂ）と同一の符号を付している。

本実施形態のように、第１実施形態におけるカソード１７（触媒層１７ａ、ガス拡散層１７ｂ）に対して、低原子価の遷移金属５２を担持させることもできる。このような遷移金属５２としては、例えば、Ｆｅ（２価）、Ｔｉ（３価）、Ｃｒ（２価）、Ｃｕ（１価）がある。

このように、カソード１７に上記した遷移金属５２を持たせることで、図６に示すように、いわゆるHaber-Weiss機構による過酸化水素の分解により、ヒドロキシラジカル（ＯＨ・）を生成させることができる。ヒドロキシラジカルは、過酸化水素よりも高酸化力であるため、過酸化水素よりも、臭気を分解する能力が高い。

したがって、本実施形態によれば、上記した遷移金属５２を有していない第１実施形態における空気浄化装置と比較して、臭気の分解能力（浄化能力）を向上させることができる。

なお、この過酸化水素の分解反応においても、バッテリからの給電は不要である。

（他の実施形態）
（１）上記した各実施形態において、アノード１６とカソード１７との間に電圧を印加することにより、過酸化水素の生成反応を加速させることもできる。これにより、電圧を印加しない場合と比較して、浄化能力を向上させることができる。

このとき、印加電圧としては、通常では、０．１〜１０Ｖとし、特に０．２〜１Ｖとすることが好ましい。 また、温度条件としては、通常では、０〜１００℃とし、特に１０〜５０℃とすることが好ましい。また、反応形式としては、回分的または連続的に行うことができる。

（２）上記した各実施形態では、貯蔵手段として、車両に通常搭載されているウォッシャー液タンクを用い、水素供与体として、ウォッシャー液中のメタノールを用いる場合を説明したが、貯蔵手段として、空気浄化装置専用の貯蔵タンクを用い、その貯蔵タンクにメタノールを貯蔵して、水素供与体として、直接メタノールを用いることもできる。

（３）上記した各実施形態では、水素供与体として、メタノールを用いる場合を例として説明したが、アノード１６の触媒上でプロトンと電子を放出することが可能な化合物であれば、他の化合物を用いることができる。例えば、アルコール類、ハイドロキノン類、飽和炭化水素等を水素供与体として用いることができ、特に、アルコール類を用いることが好ましい。なお、水素を直接用いることもできる。

（４）上記した各実施形態では、電解質として電解質溶液（液体）を用いる場合を例として説明したが、電解質としては、液体に限らず、固体の電解質を用いることもできる。また、浄化部１１は、燃料電池機構を活用した構造である。したがって、浄化部１１の構造としては、一般的な燃料電池の構造と同様の構造とすることができる。

なお、駐車時での浄化を可能とするためには、常温域（例えば１００℃以下）での駆動が望ましいため、浄化部１１の構造を、リン酸型燃料電池や固体高分子型燃料電池、ダイレクトメタノール燃料電池と同様の構造とすることが望ましい。

また、電解質として固体高分子膜を用いた場合、カソード１７で生成した過酸化水素により、腐食してしまい、耐久性に問題が生じる。したがって、過酸化水素に対する耐久性の観点から、電解質としては、液体の電解質を用いることが好ましい。

（５）上記した各実施形態では、空気浄化装置１０を後部座席の後方に設置する場合を例として説明したが、その他に、トランク室、車室内のシートの下、エアコンのダクトの中などに、空気浄化装置１０を設置することもできる。

（６）上記した各実施形態では、空気浄化装置１０が発電した電力を、既存の車上電池（バッテリ４０）に蓄電する場合を例として説明したが、別途専用の電池を車両に搭載し、その電池に蓄電することもできる。そして、その電池から送風部１２やポンプ３１に電力を供給することもできる。

また、電池に蓄電せずに、空気浄化装置１０から直接、送風部１２やポンプ３１に電力を供給することもできる。また、空気浄化装置１０から他の車載機器に電力を供給することもできる。

（７）上記した各実施形態では、アノード１６、カソード１７に直接、リード線４１を接続する場合を例として説明したが、図示しないが、アノード１６とカソード１７の外側表面（例えば、電解質２１側）に、集電用の金属メッシュを取り付け、金属メッシュにリード線４１を接続させることもできる。

（８）上記した各実施形態では、アノード室１８とカソード室２０を設ける場合を例として説明したが、アノード室１８とカソード室２０を省略することもできる。この場合、一般的な燃料電池（例えば、ダイレクトメタノール型燃料電池）と同様に、アノード１６にメタノール、カソード１７に空気が供給される構造であれば良い。

本発明の第１実施形態における車両用空気浄化システムの構成を示す図である。 図１の空気浄化部１０の構成を示す図である。 （ａ）は図２の浄化部１１の内部構成を示す図であり、（ｂ）は（ａ）中の破線で囲まれた領域Ａの拡大図である。 本発明の第２実施形態における浄化部１１の構成を示す図である。 本発明の第３実施形態における浄化部１１の構成を示す図である。 本発明の第４実施形態における浄化部１１のカソード１７近傍の拡大図である。

符号の説明

１０…空気浄化装置、１１…浄化部、
１２…送風部、１３…送風路、
１４…第１の空気経路、１５…第２の空気経路、
１６…アノード、１７…カソード、
１７ａ…触媒層、１７ｂ…ガス拡散層、
１８…アノード室、１９…中間室、
２０…カソード室、２１…電解質溶液、
２２…ウォッシャー液タンク、３０…ポンプ部、
３１…ポンプ、３２…メタノール透過部、
４０…バッテリ、４１…リード線、
５１…隔膜、５２…遷移金属。

Claims (5)

1. アノード（１６）と、カソード（１７）と、前記アノード（１６）および前記カソード（１７）との間に配置された電解質（２１）とを備え、
   前記アノード（１６）側に水素供与体が供給され、前記カソード（１７）側に車室内の空気が供給されることで、前記カソード（１７）側に活性酸素を発生させ、前記活性酸素により、前記空気中の臭気を浄化するようになっており、
   前記電解質は、前記アノード（１６）および前記カソード（１７）により形成された中間室（１９）中の電解質溶液（２１）であり、
   前記中間室（１９）は前記電解質溶液（２１）を前記アノード（１６）側と前記カソード（１７）側に区画する区画部（５１）を有し、前記区画部（５１）は水素イオン伝導性であって、過酸化水素の透過を抑制する材料により構成されていることを特徴とする車両用空気浄化装置。
2. 前記カソード（１７）が前記アノード（１６）よりも重力方向の下側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用空気浄化装置。
3. 前記カソードは、低原子価の遷移金属（５２）を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用空気浄化装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用空気浄化装置（１０）と、ウォッシャー液タンク（２２）とを備え、
   前記ウォッシャー液タンク（２２）内におけるウォッシャー液中のメタノールを前記水素供与体として、前記アノード（１６）側に供給するようになっていることを特徴とする車両用空気浄化システム。
5. メタノールと水のみを透過する透過手段（３２）を有し、前記透過手段（３２）により、前記ウォッシャー液から抽出したメタノールを前記アノード（１６）側に供給するようになっていることを特徴とする請求項４に記載の車両用空気浄化システム。

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