JP4385439B2 - 車載用活性炭フィルタ - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は車載用活性炭フィルタに関する。この発明の車載用活性炭フィルタは車載用エアコン装置内に取り付けるものとして好適である。
【０００２】
【従来の技術】
路上、特に車両の通行量の多い場所での排ガス濃度は非常に高い。車室内の快適性はもとより乗員の健康面からも車室内に侵入した排ガスを除去する必要がある。排ガス成分の中でも特に炭化水素や窒素酸化物（特にＮＯ_２）を除去する必要がある。
かかる排ガス成分やその他の臭気成分、更にはタバコの煙、花粉その他の粉塵を吸着除去するための車載用後付けオンボード型の空気清浄器が用いられている。かかる空気清浄器は車室内の排ガス成分や粉塵を除去する機能を有するが、後付けのためにファンの容積が小さく充分な風量を確保できない。従って、かかる空気清浄器に満足した空気浄化能力を持たせることは困難である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、活性炭の優れた脱臭脱ガス機能に着目し、活性炭を主成分とするフィルタを車載用エアコン装置の空気流において最上流部、即ち空気導入ユニットに設置することについて鋭意検討をしてきた。
かかる見地から従来技術を眺めると、次のタイプの活性炭フィルタが用いられている。
▲１▼ 活性炭を担持させた脱臭脱ガス素材をプリーツ構造としたもの。
▲２▼ 活性炭を担持させた脱臭脱ガス素材と集塵素材とを合わせてプリーツ構造としたもの。
▲３▼ 電気集塵装置の下流に活性炭を担持させたコルゲート状の紙基材を配置したもの。
【０００４】
いずれのタイプも脱臭脱ガス機能は奏されるが、その効率が低くかつその容量（寿命）が小さい。従って、かかる脱臭脱ガスフィルタは定期的な交換が必要となる。なお、▲１▼及び▲２▼のタイプでは活性炭の配合量を増やせば効率及び容量の増大を図れるが、そうすると流路抵抗が増大してエアコン装置自体の空調性能に支障をきたすので現実的でない。▲３▼のタイプにおいても、コルゲートの目を細かくすればその効率及び容量の増大を図れるが、そうすると▲１▼及び▲２▼のタイプと同様に流路抵抗が増大するので好ましくない。
【０００５】
そこで本発明者は、ハニカム型活性炭セルに着目した。このハニカム型活性炭セルとは活性炭を主成分とする材料を型成形によりハニカム型に形成したものである（特開平５−２４２号公報等参照）。
このハニカム型活性炭セルは単位体積当たりの活性炭量が従来例のものに比べて大きいので、充分な脱臭脱ガス容量を持つ。また、ハニカム状に形成されているので、その開口部により流路抵抗も小さい。
【０００６】
本発明者は、このハニカム型活性炭セルを車載用活性炭フィルタとして用いるべく検討を重ねてきた。その結果、以下の解決すべき課題があることを見出した。
車載用エアコン装置に適用されるフィルタには２００ｍｍ×２００ｍｍ程度の面積が必要であるにもかかわらず、市販されているハニカム型活性炭セルの面積はこれに満たない。そこで、複数のハニカム型活性炭セルを接合して、車載用エアコン装置に適用可能な大きさとする必要がある。その場合、ハニカム型活性炭セルの周縁部を接着剤などで相互に接合させることが考えられるが、そうすると、振動や衝撃が頻繁に加わる車両の使用状況を考えたとき接合部に充分な強度が得られない。特に、ハニカム型活性炭セルに光触媒を担持させることを考えると接着剤が当該光触媒によって分解されるおそれがある。
また、接着剤が漏れるおそれもある。さらには、フィルタととしての見栄えも芳しくない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記課題の少なくとも１つを解決すべくなされたものであり、その構成は次の通りである。
複数のハニカム型活性炭セルと、該複数のハニカム型活性炭セルを保持するカートリッジと、を備えてなる車載用活性炭フィルタ。
【０００８】
このように構成された本発明の車載用活性炭フィルタによれば、各ハニカム型活性炭セルがカートリッジによって保持されるので、各ハニカム型活性炭セルは充分な強度をもって相互に接合される。接着剤を使用する必要がないのでその漏れの問題も無くなる。更には、カートリッジの形状は自由に設計できるので、その見栄え、即ち意匠性の問題もなくなる。
【０００９】
ハニカム型活性炭セルとは、例えば、活性炭素量：６０重量％以上、セル表面（空気流と直交する面）における開口部の占める面積割合：５０〜８０％、セルサイズ：３００セル（開口部の数）／ｉｎｃｈ^２以上のものであり、特開平５−２４２号公報等に開示されるハニカム成形体などを用いることができる。なお、ハニカム形状の骨材（アルミ等）へ活性炭を担持させたものは本発明のハニカム型活性炭セルに該当しない。本発明のハニカム型活性炭セルは活性炭を主原料とした材料をハニカム形状に型成形したものである。また、開口部の形状はハニカムの六角形に限定されるものではなく、三角形、四角形等の多角形、楕円形、円形など空気を流通させることに支障のない形状であれば任意に選択できる。
ハニカム型活性炭セルの形状はカートリッジのセル受け枠に対応して適宜設計される。
【００１０】
ハニカム型活性炭セルは空気中の臭気成分や更には粉塵を物理吸着により吸着除去することの専用フィルタとして使用できることはもとより、これに光触媒を担持させることにより、フォルムアルデヒド、ＮＯｘ、ＣＯなどを酸化分解するものとしても使用できる。
光触媒は特に限定されず、酸化チタンの他にも、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｌａ、Ｍｏ、Ｖ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃｅ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｗ、Ｍｇ及びＡｌの各酸化物、それらの複合酸化物並びにＣｄＳなどの硫化物よりなる群より選ばれる少なくとも１種を用いることができる。
更には、かかる光触媒にＰｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ等の貴金属の少なくとも１種を担持させたいわゆる複合光触媒を用いることもできる。ＴｉＯ_２−Ｐｄ複合触媒を用いることが特に好ましい。かかる複合光触媒については特開平８ー２５７４１０号公報等を参照されたい。
【００１１】
このような光触媒は予めハニカム型活性炭セルの成形材料中に添加混合しておくことが好ましい。または、ハニカム型活性炭セルの実質的な表面にかかる光触媒の層を形成してもよい。ここで、セルの実質的な表面とはセルの外郭を規定する面をいう。換言すれば、外部から供給される光（紫外線等）が到達し得る部分に光触媒の層を形成すれば充分である。
【００１２】
ハニカム型活性炭セルの光触媒を活性化するための光源は当該セルに近接して配置されることが好ましい。
光源としては、冷陰極管やＬＥＤを用いることができる。
更には、太陽光を用いて当該光触媒を活性化することもできる。太陽光を利用する場合には、車両の外面から取りこんだ太陽光が直接、若しくはミラーや光ファイバーを介して、ハニカム型活性炭セルの光触媒に照射されるものとする。
【００１３】
活性炭フィルタに光触媒が担持されている場合、送風を低減し又は停止した状態で充分な光を当該光触媒に供給することにより活性炭フィルタの吸着能力が再生されることが知られている（特開平９−２５３４５２号公報参照）。
かかる再生は本発明のハニカム型活性炭セルにも適用できる。即ち、車載用エアコン装置が停止しているときに活性炭を担持した当該セルに光を照射し、もって当該セルの再生を図る。
このように、ハニカム型活性炭セルはその再生が可能であるので、車両へ固定的に取付けておきこれを交換する必要がない。
【００１４】
カートリッジは複数のハニカム型活性炭セルを保持して、これらにより車載用エアコン装置や車載用空気清浄器の空気流路に適合した面積を確保するものである。したがって、その形状は空気流路の対応して適宜設計される。カートリッジ、即ち車載用活性炭フィルタをコンパクトにする見地からカートリッジは各ハニカム型活性炭セルを一の仮想平面上に配置するように保持する構成とすることが好ましい。
実施例では、カートリッジは上側部材と下側部材とからなり、これらにより複数のハニカム型活性炭セルが挟持される構成とした。これにより、カートリッジに対するハニカム型活性炭セルの組み付けが容易になる。カートリッジを用いることにより車両に加えられる通常の振動や衝撃ではハニカム型活性炭セルが分離することもなくなる。また、エアコン装置等に対する組付け作業、交換作業も、カートリッジ単位で行えるので、容易になる。
【００１５】
カートリッジにはセル受け枠を設けることが好ましい。このセル受け枠はハニカム型活性炭セルの形状に対応し、セル受け枠にハニカム型活性炭セルを嵌め込んだ状態で、両者の間が気密状態となるようにする。両者の間からエアコン装置等の空気流が漏れていては、フィルタとしての機能が充分に発揮されないからである。セル受け枠とハニカム型活性炭セルの外周との間の気密の状態を確保するため、セル受け枠の内周及び／又はハニカム型活性炭セルの外周とにシール部材を配設することが好ましい。
【００１６】
【実施例】
次にこの発明の実施例について説明する。
図１はこの実施例で使用するハニカム型活性炭セル１を示す斜視図である。この実施例ではハニカム型活性炭セル１として株式会社神戸製鋼所の販売するアクトカーボン（商品名）を用いた。そして、このセル１には酸化チタンからなる光触媒がデッピングにより担持されている。図１の（ａ）に示すように６つのセル１をカートリッジ３で挟持して車載用活性炭フィルタ２を構成し、図４に示すエアコン装置の空気導入ユニット１００へ装着可能とする（図１（ｂ）参照）。
【００１７】
カートリッジ３は上側部材３ａと下側部材３ｂとから構成され、両者の相対向する部分には、図２に示すように、爪４ａ、４ｂと爪受け部５ａ、５ｂがそれぞれ複数設けられている。上側部材３ａ及び下側部材３ｂには各セル１を分離するパーテション７ａ、７ｂが設けられている。各パーテションにはセル１の脱落を防止するエッジ部が形成されている。パーテション７ａ、７ｂで構成されるセル受け枠８内にセル１をそれぞれ嵌め込み、爪４ａ、４ｂと爪受け部５ａ、５ｂとをスナップ止めして図１（ｂ）に示した活性炭フィルタ２を得る。
このように、ハニカム型活性炭セル１の単位を小さくすることにより、振動や衝撃など車両特有の厳しい環境でこれを使用しても、セル１は殆ど破損しなくなる。また、カートリッジ３で保持する方式により、各セル１の組み付けが容易になる。
【００１８】
ハニカム型活性炭セル１とカートリッジ３との間の気密性を確保するために、図３に示すように、各セル１の外周縁にシール部材９を設けることが好ましい。このシール部材９として実施例では発泡ウレタンを使用した。このシール部材をカートリッジ３のセル受け枠８の内周縁若しくはセル１の外周縁及びカートリッジ３のセル受け枠８の内周縁の両方に設けることもできる。
【００１９】
図５は図１（ｂ）の活性炭フィルタ２をエアコン装置の空気導入ユニット１００に組み付けた状態を示す。空気導入ユニット１００において符号１０１に示される部分にファンが内蔵されている。空気導入口１０３には図示しない外気／内気切換ダンパが接続される。空気導入ユニット１００には集塵用フィルタ５０を出し入れするための開口部１０５が設けられている。この開口部１０５はエアコン使用時には図示しない蓋体によって閉塞される。この開口部１０５はグローブボックス１１０内で開口する。
図５において、符号５０は集塵用フィルタであり、グローブボックス１１０、開口部１０５を介して空気導入ユニット１００に着脱可能に装着される。この集塵用フィルタ５０は不織布をプリーツ状（波状）に加工し、その周縁を枠体で保持した構成である。枠体の外周寸法はカートリッジ３の外周寸法と同一であり、それぞれ空気導入ユニット１００の内壁に気密状態で接合されるように設計されている。この集塵用フィルタ５０とカートリッジ３で保持されたハニカム型活性炭セルとで空気清浄用フィルタが構成される。
【００２０】
図６は他の実施例を示す。図５の実施例と同一の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
この実施例では、活性炭フィルタ２と集塵用フィルタ５０との間に光源ユニット７０が配置されている。この光源ユニット７０は２本の冷陰極管７１を有し、この冷陰極管７１は活性炭フィルタ２と同一の外周寸法の枠体で保持されている。冷陰極管７１から放出される紫外線により、ハニカム型活性炭セル１に担持された光触媒が活性化される。これにより、セル１に吸着された臭気成分、一酸化炭素及び窒素酸化物などのガス成分が酸化分解される。光触媒による当該酸化分解反応を促進することにより、セル１から臭気成分やガス成分が実質的に除去され、セル１は常にリフレッシュされる。これにより、セル１は実質的にメインテナンスフリーとなり、セル１を保持するカートリッジ３はエアコン装置の空気導入ユニット１００から取り外す必要がなくなる。即ち、活性炭フィルタ２と光源ユニット７０は空気導入ユニット１００へ固定可能となる。図６の実施例では、集塵用フィルタ５０のみが空気導入ユニット１００へ着脱可能に挿着されている。
【００２１】
他の実施例を図７に示す。図６の例と同一の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。この実施例では、集塵用フィルタ５０と活性炭フィルタ２とがホルダ８０へ着脱自在に挿着され、このホルダ８０がグローブボックス１１０、大径の開口部１０６を介して空気導入ユニット１００へ着脱自在に挿着される。これにより、集塵用フィルタ５０及び活性炭フィルタ２の取付け及び取出しが容易になる。
ホルダ８０から取り出したカセット３はこれに紫外線を照射したり、若しくはこれを天日干しにすることにより、そのハニカム型活性炭セル１が再生される。
図８には、更に光源ユニット７０をも着脱自在に挿着させるホルダ９０を用いる例を示す。
【００２２】
図９は、光源ユニット７０を有する例（図６、図８参照）において、ハニカム型活性炭セル１を再生する再生装置２００の概略構成を示す。コントローラ２０１は汎用的なコンピュータからなり、メモリ２０３にはこの再生装置２００を作動させるためのプログラムが保存されている。カウンター２０５はエアコン装置２１０及び冷陰極管７１の可動時間を計測、保存する。カートリッジ３に挟持された少なくとも１枚のハニカム型活性炭セル１には温度計２０７が付設され、その温度が常にモニターされる。符号２０９は冷陰極管７１のオン／オフを制御するドライバである。
【００２３】
この再生装置２００は次のように動作する（図１０）。
まず、エアコン装置２１０の停止が確認される。エアコン装置２１０の稼動中は送風により臭気成分等がハニカム型活性炭セルへ新たに吸着されることはもとより、再生に必要な温度まで当該セルが昇温されないからである。更に、エアコン装置２１０の延稼動時間も測定される。例えば、エアコン装置１０の延稼動時間が１０００時間を超えたとき、この再生装置２００はスタートする。エアコン装置１０の稼動時間はカウンタ２０５により積算される。
【００２４】
ステップ１では、温度計２０７によりハニカム型活性炭セル１の表面温度が測定される。温度計２０７で測定された温度はコントローラ２０１により所定の温度（例えば８０℃）と比較され、測定温度が８０℃以下のときはステップ５に進む（ステップ３）。ステップ５ではドライバ２０９が稼動して冷陰極管７１がオンとなり、紫外線がハニカム型活性炭セル１の光触媒に照射される。一方、測定温度が８０℃を超えていたときは冷陰極管７１をオフとする（ステップ４）。再生を効率良く行うため、冷陰極管７１の光量は通常運転時の光量よりも大きくすることが好ましい。
ステップ７では、エアコン停止時における光照射の延時間が所定の時間（例えば１０時間）を超えたか否かを判断し、光照射延時間が当該所定の時間を超えていたときには再生が完了したとして動作を終了する。
【００２５】
この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
【００２６】
（１１） 請求項１〜７のいずれかに記載の車載用活性炭フィルタを備える車載用エアコン装置。
（１２） 請求項１〜７のいずれかに記載の車載用活性炭フィルタを備える車載用空気清浄器。
（１３） 複数のハニカム型活性炭セルを保持可能なセル受け枠を有し、その外郭が車載用エアコン装置の空気導入ユニットに装着可能である、ことを特徴とするカートリッジ。
（１４） 前記セル受け枠にはシール部材が取り付けられている、ことを特徴とする（１３）に記載のカートリッジ。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明の実施例のハニカム型活性炭セル及びそのカートリッジを示す斜視図である。
【図２】図２はカートリッジの組付け構造を示す部分拡大図である。
【図３】図３はシール部材を外周に備えたハニカム型活性炭セルの斜視図である。
【図４】図４は本発明の空気清浄用フィルタが取りつけられるエアコン装置の空気導入ユニットを示す図である。
【図５】図５は第１の実施例の空気清浄用フィルタを示す図である。
【図６】図６は他の実施例の空気清浄用フィルタを示す図である。
【図７】図７は他の実施例の空気清浄用フィルタを示す図である。
【図８】図８は他の実施例の空気清浄用フィルタを示す図である。
【図９】図９は再生装置の概略構成図である。
【図１０】図１０は再生装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ ハニカム型活性炭セル
２ 活性炭フィルタ
３ カートリッジ
８ セル受け枠
５０ 集塵用フィルタ
７０ 光源ユニット
７１ 冷陰極管
８０、９０ ホルダ
１００ 空気導入ユニット
１１０ グローブボックス
２００ 再生装置

Claims (7)

1. 活性炭素量：６０重量％以上、セル表面（空気流と直交する面）における開口部の占める面積割合：５０〜８０％、セルサイズ：３００セル（開口部数）／ｉｎｃｈ^２（６．４５１６ｃｍ^２）以上からなる複数のハニカム型活性炭セル（ハニカム形状の骨材へ活性炭を担持したものを除く）と、
   前記複数のハニカム型活性炭セルを挟持する上側部材と下側部材とからなるカートリッジであって、前記上側部材と前記下側部材は前記ハニカム型活性炭セルのそれぞれに対応した形状のセル受け枠を複数備え、該各セル受け枠は前記ハニカム型活性炭セルをそれぞれ嵌め込んだ状態で両者の間が気密状態となるようにするカートリッジとを備えてなり、 前記上側部材及び前記下側部材のセル受け枠は前記ハニカム型活性炭セルを分離するパーティションからなり、該パーティションは前記ハニカム型活性炭セルの脱落防止用エッジ部を備える、
   ことを特徴とする車載用活性炭フィルタ。
2. 前記上側部材と前記下側部材の相対向する部分に爪及び爪受け部がそれぞれ設けられて、該爪及び爪受け部はスナップ止めされる、ことを特徴とする請求項１に記載のフィルタ。
3. 前記ハニカム型活性炭セルには光触媒が担持されている、ことを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載のフィルタ。
4. 前記カートリッジは前記複数のハニカム型活性炭セルを実質的に一の平面上にならべて保持する、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のフィルタ。
5. 前記ハニカム型活性炭セルの周縁にシール部材が取り付けられている、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のフィルタ。
6. 前記セル受け枠の内周縁にシール部材が取り付けられている、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のフィルタ。
7. 前記カートリッジは車載用エアコン装置の空気導入ユニットに取付け可能である、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のフィルタ。

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