JP4931836B2

JP4931836B2 - 空気清浄用フィルタ及びこれを用いた空気清浄器

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Publication number: JP4931836B2
Application number: JP2008009874A
Authority: JP
Inventors: 正夫安藤; 昌子近藤; 雅子酒井; 昭藤嶋; 和仁橋本
Original assignee: Equos Research Co Ltd; Ishihara Sangyo Kaisha Ltd
Current assignee: Equos Research Co Ltd; Ishihara Sangyo Kaisha Ltd
Priority date: 2008-01-18
Filing date: 2008-01-18
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2017-12-24
Also published as: JP2008136878A

Description

この発明は空気清浄用フィルタに関する。特に光触媒反応を利用した空気清浄用フィルターの改良に関する。更には、かかる空気清浄用フィルタを備えた空気清浄器に関する。

従来、空気中の有害物質である窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ)の酸化除去を目的として光触媒としてのチタニア（ＴｉＯ_２）と吸着剤としての活性炭とを混合してなるものを担持させたフィルタが提案されている。
かかるフィルタでは空気中のＮＯＸは光触媒反応によりＮＯ_２、更には硝酸（ＨＮＯ_３）まで酸化される。このとき活性炭はＮＯ_２の一時的な吸蔵場所として働きＮＯ_２の脱離を抑制していると考えられている。詳しくは大気汚染防止に関する総合研究３４−１〜１５（平成７年度）を参照されたい。

しかしながら、光触媒と活性炭が混在する従来のフィルタでは光源に対して裏面ができ、この裏面に位置する光触媒には光が到達しない。したがって、当該裏面では光触媒は吸着作用のみで殆ど機能していない。一方、光源からみたフィルタの表側面においても、混在された活性炭が光触媒に対する光を遮蔽するので、結果として光触媒の利用効率が低下している。
更には、光触媒と活性炭が混在していると、活性炭で捕捉されたＮＯ_２が拡散して光触媒上に硝酸（ＨＮＯ_３）を生成するため、これにより光触媒が浸食され、フィルタの劣化を早めるおそれがあった。

本発明は、上記課題を解決することを目的とし、その構成は次の通りである。
即ち、光触媒が配置される第一の領域と吸着剤が配置される第二の領域を有する空気清浄用フィルタであって、前記第一の領域と第二の領域が実質的に連続している、ことを特徴とする空気清浄用フィルタである。
換言すれば、光触媒と吸着材とを分離してかつそれらを相互に実質的に連続させる構成の空気清浄用フィルタである。

このように構成された本発明のフィルタによれば、光触媒と吸着剤とが別々の領域に配置されるため光の照射の仕方如何によっては、換言すれば、光触媒が配置される第１の領域を光源からみた表側面とすることにより、全ての光触媒へ光を照射できることとなる。更には、当該第１の領域には吸着材がないので、光触媒への光が当該吸着材により遮蔽されることもない。よって、本発明のフィルタでは光触媒の利用が効率的になる。また、光触媒と吸着剤の接する面積が少なくなるため光触媒反応過程で生成される硝酸（ＨＮＯ_３）による光触媒への浸食が抑えられ、フィルタの長寿命化を達成できる。勿論、光触媒が配置される領域と吸着剤が配置される領域が実質的に連続しており、従来のフィルタ同様の光触媒と吸着剤の相互作用による空気清浄効果が得られる。

上記において、光触媒としては半導体酸化物が広く知られており、中でも、酸化力の強さ、低価格、無毒性等の理由から酸化チタン（ＴｉＯ_２）を好適に利用できる。勿論、他の光触媒であってもよく、複数の光触媒を組み合わせて使用してもよい。
光触媒は単独で使用してもよく、また、貴金属触媒等の光触媒反応を促進する補助触媒とともに複合触媒として用いることもできる。貴金属触媒としては、例えばパラジウムが挙げられる。
吸着剤には、光触媒で酸化された有害物質を吸着若しくは吸蔵できるものであれば、一般的なものを利用でき、例えば活性炭を用いることができる。

フィルタリングの対象が窒素酸化物である場合には、光触媒として酸化チタン−パラジウムの複合触媒を採用し、吸着材として活性炭を採用することが好ましい。
パラジウムの配合重量割合は０．２〜１．５重量％とすることが好ましく、更に好ましくは０．２５〜１．０重量％である。なお、酸化チタンにはアナターゼ型で粒径が小さく、比表面積の大きいタイプを使用することが好ましい。

次ぎに、光触媒が配置される第１の領域と吸着材が配置される第２の領域の形態について、前者として酸化チタンを後者として活性炭をそれぞれ例に採り、図面を参照しながら説明する。
（形態１）
図１はこの発明のフィルタの第１の形態を示す斜視図である。この形態のフィルタ１は酸化チタン層３と活性炭層５とを積み重ねた構成である。フィルタリングされる空気はフィルタ１の厚み方向、即ち酸化チタン層３に対して垂直方向へ通過する。従って、酸化チタン層３と活性炭層５とはそれぞれ通気性を有する。紫外線は酸化チタン層３に対してのみ照射される。
かかる構成のフィルタ１によれば、空気中の窒素酸化物は直接酸化チタン層に捕捉され、若しくは活性炭に捕捉された後に酸化チタン層へ移行して当該酸化チタン層においてその光触媒反応により酸化される。また、活性炭層５は二酸化窒素の一時的な吸蔵場所として機能すると考えられる。なお、この反応機構は既述の文献を参考されたい。
なお、空気を酸化チタン層３と平行に流通させても良い。

この例では、活性炭の繊維からなるフェルトで活性炭層５を形成し、その一面へ酸化チタンの粉末を通気性が得られるように吹き付けて酸化チタン層３を形成する。
通気性を有する活性炭層５として、活性炭の繊維からなる不織布、紙などを用いることができる。
通気性の有する酸化チタン層３としては不織布、紙、多孔質のアルミナ又はゼオライトに酸化チタンを担持させる構成でも良い。

（形態２）
第２の形態のフィルタは第１の形態のフィルタから活性炭層５の通気性の要件が削除される。従って、空気は酸化チタン層３対して平行に流通される。
通気性の要求されない活性炭層５としては、上記の例の他に活性炭の粉末をバインダで固めたものなどがある。
かかる第２の形態のフィルタの作用は、第１の形態のそれと同じである。

（形態３）
第３の形態のフィルタは第２の形態のフィルタから更に酸化チタン層３の通気性の要件が削除される。従って、空気は酸化チタン層３に対して平行に流通される。
通気性の要求されない酸化チタン層として、上記の例の他に酸化チタンの粉末をバインダで固めたものなどがある。
かかる構成のフィルタでは、空気中の窒素酸化物は酸化チタン層３の光触媒に直接捕捉されそこで酸化される。このとき、酸化生成された二酸化窒素の一部は活性炭層５へ移送されてこれに一時的に吸蔵されると考えられる。

（形態４）
第４の形態のフィルタ１１を図２に示す。
このフィルタ１１の構成は第１〜３の形態のフィルタに基体１７を積層したものである。基体１７の材質はフィルタに保形性、即ちこしを付与することができれば特に限定されない。例えば軽量であるという見地からアルミニウムの薄板を用いることができる。空気をフィルタ１１に対して垂直方向に流通させる場合は通気性を備えるものとする。この場合には、基体を段ボール状やハニカム状とする。
第４の形態のフィルタの変形態様（フィルタ２１）が図３に示されている。なお、図２と同一の部材には同一の符号を付してある。このフィルタ２１では基板１７の上下面に活性炭層５及び酸化チタン層３が積層されている。
かかるフィルタの作用は第１〜３の形態のそれらと同様である。

（形態５）
第５の形態のフィルタ３１を図４に示す。
図３の構成のフィルタを細長くしてなるフィルタエレメント３３を複数準備し、それらを相互に間隔をあけてフィルタの幅方向（図面において左右方向）に積層してこの形態のフィルタ３１は構成される。従って、空気はフィルタエレメント３３とフィルタエレメント３３との間の空隙３５をフィルタ３１の厚さ方向に流通する。なお、各フィルタエレメント３３は枠体３７で機械的に保持されている。
かかるフィルタの作用も第１〜３の形態のフィルタと同様である。

（形態６）
第６の形態のフィルタの要点が図５に示される。
この形態のフィルタは酸化チタン層５の代わりに酸化チタン−パラジウム複合触媒層４５を用いる。他の要素は第１〜５の形態のフィルタと同様である。換言すれば、第１〜５の形態のフィルタの酸化チタン層５を酸化チタン−パラジウム複合触媒層４５に交換したものである。
この複合触媒層４５ではその表面に酸化チタン４６の粒子が配列し、パラジウム４７の粒子は層の内側に隠れている。パラジウム４７の粒子はこれ自体が黒色であり酸化チタンに対する光を遮蔽するので、かかる構成を採用することにより、照射される光の利用効率を何ら低下することなく、複合触媒の性能をそのまま利用できることとなる。

本発明の空気清浄用フィルタは光源とともに室内用や車輌用等の空気清浄器に利用することができる。
光源は光触媒を活性化するものであれば特に限定されない。酸化チタンを光触媒とする場合には紫外線ランプが用いられる。フィルタにおける光触媒が配置される領域の全部に光が届くように光源は配置されることが望ましい。

次ぎに、この発明のフィルタを評価する実験について説明する。
この実験は次のようにして行われた。即ち、図６に示すように、容積が１４４リットルの容器５０へボンベ５１からＮＯを吹き込んで容器内のＮＯの濃度をほぼ０．６ｐｐｍとする。容器５０内には角筒形の通風路５３が設けられ、この通風路５３内には、図中→で示すように、一定の空気の流れが攪拌ファン５４によって起こされている。図中の符号５５はＮＯ_Ｘ計である。

通風路５３内には内径が１０ｃｍのシャーレ５６が置かれ、その上に紫外線を放射する冷陰管５７が配置される。冷陰管５７とシャーレ５６の底壁との間隔はほぼ２ｃｍとした。冷陰管５７の出力はほぼ４．５Ｗである。
そして、実施例（Ａ）では活性炭繊維からなるフェルト（１．４４ｇ）をシャーレ５６に敷き詰めておいた後、１．７６ｇの酸化チタンをエタノールへ均一に分散して当該活性炭のフェルトの上に流し込み、エタノールを９０℃で加熱蒸発させて活性炭フェルト（下側の層）と酸化チタンの粉末層（上側の層とからなる２層構造を得た。
一方、比較例（ａ）では、１．０ｇの酸化チタンをエタノールへ均一に分散してシャーレ５６へ流し込み、その後エタノールを９０℃で加熱蒸発させて酸化チタンの粉末のみからなる層をシャーレ５６に形成した。
比較例（ｂ）では１．０ｇの酸化チタンと０．５ｇの活性炭をエタノールへ均一に分散してシャーレ５６へ流し込み、その後エタノールを９０℃で加熱蒸発させて酸化チタンと活性炭との混合粉末からなる層をシャーレ５６に形成した。

容器５０内に各フィルタをセットしてＮＯの濃度がほぼ０．６ｐｐｍとなった後、冷陰管５７をオンとすると同時にファン５４を回転させる。容器５０内のＮＯ及びＮＯ_２の濃度の経時変化を図７に示す。
図７より、実施例（Ａ）によれば、ＮＯの酸化分解能を維持しつつＮＯ_２の脱離を充分小さくできることがわかる。

比較例（ａ）では、最も高いＮＯの分解能があるもののＮＯ_２の脱離も多い。これは、活性炭によるＮＯ_２の吸蔵が得られないためと考えられる。
比較例（ｂ）では、ＮＯの分解能が不十分である。これは、酸化チタンに照射されるべき紫外線が活性炭によって遮蔽され、酸化チタンに充分な紫外線が供給されないためであると考えられる。

図８は比較例（ａ）のフィルタのＮＯの濃度とＮＯ_２の濃度との関係を示す。図中の◆はファン５４を回転させたときの関係を示し、■はファン５４を停止させたときの関係を示す。
図８の結果からファン５４を回転させてシャーレ５６の酸化チタン粉末層へ風圧をかけるだけで、酸化チタンからＮＯ_２が脱離することがわかった。

そこで、本発明者らは酸化チタンの領域と活性炭の領域とが分離していても良いのではないかと考えた。但し、活性炭の領域は酸化チタンの領域の風下にあるものとする。酸化チタンから脱離したＮＯ_２を吸着・吸蔵するためである。

図９はこのような分離型のフィルタの評価をするための実験を説明するための図である。
図９の（ア）は既述の比較例（ａ）に相当するシャーレ５６（酸化チタンのみの粉末で層が形成されている）の風下に近接して活性炭の粉末（０．５ｇ）を敷き詰めた第２のシャーレ７４を配置した。この第２のシャーレ７４の内径は１０ｃｍである。
図９の（イ）では、シャーレ５６の風下に近接して活性炭のフェルト７５（１．７３ｇ）を配置した。このフェルト７５は空気の流れに対して垂直方向に配置されている。

図９の（ア）及び（イ）に示した構成を図６の通風路５３に置いたときの、容器５０内のＮＯ及びＮＯ_２の濃度の経時変化は図１０に示す通りとなった。
図１０において、（ａ）と（Ａ）のカーブは既述の比較例（ａ）と実施例（Ａ）の結果である。図中の（ア）のカーブは図９の（ア）の構成を採ったときの結果である。同様に（イ）のカーブは図中の（イ）の構成を採ったときの結果である。

この結果から、酸化チタンの領域と活性炭の領域とを分離しても、後者が風下にあれば、窒素酸化物のフィルタとして充分に有用であることがわかった。
特に、実施例（イ）では、実施例（Ａ）に比べて、ＮＯの分解能及びＮＯ_２の非脱離機能においてともに優れていることがわかる。

以上の結果から、次の事項を開示する。
（１）光触媒が配置される第一の領域と吸着剤が配置される第二の領域を有する空気清浄用フィルタであって、
前記第一の領域と前記第二の領域とが実質的に分離しており、前者が後者の風上に位置する、ことを特徴とする空気清浄用フィルタ。
（２）前記光触媒は酸化チタンを含んでなり、前記吸着剤は活性炭を含んでなる、ことを特徴とする（１）に記載の空気清浄用フィルタ。
（３）前記光触媒は酸化チタン及びパラジウムの複合触媒からなり、前記吸着剤は活性炭からなる、ことを特徴とする（１）に記載の空気清浄用フィルタ。
（４）酸化チタンから二酸化窒素を脱離させる方法であって、前記酸化チタンへ風圧をかけること、を特徴とする酸化チタンから二酸化窒素を脱離させる方法。
なお、今回本発明者らは、さほど大きな物理的な力をかけなくても、酸化チタンから二酸化窒素を脱離できることを見いだした。
（５）光触媒が配置される第一の領域、吸着剤が配置される第二の領域を有するフィルタ、光源及びファンとを備える空気清浄器であって、
前記フィルタにおいて第一の領域と前記第二の領域とが実質的に分離しており、前者が後者の風上に位置し、前記光源の光が照射される側に前記第一の領域が形成され、
前記ファンは前記第一の領域へ前記光触媒から二酸化窒素を脱離させるように風を送る、
ことを特徴とする空気清浄器。
（６）前記光触媒は酸化チタンを含んでなり、前記吸着剤は活性炭を含んでなる、ことを特徴とする（５）に記載の空気清浄器。
（７）前記光触媒は酸化チタン及びパラジウムの複合触媒からなり、前記吸着剤は活性炭からなる、ことを特徴とする（５）に記載の空気清浄器。

上記の構成によれば、空気の流れる方向を調節することにより、空気清浄用フィルタとしての機能を維持しつつ、光触媒の領域と吸着材の領域を分離させることができる。したがって、フィルタの設計自由度が向上する。また、窒素酸化物を酸化除去するときに生成される硝酸によって光触媒が浸食されることもなくなる。

次ぎに、上で説明した各フィルタを備えることのできる室内用の空気清浄器１０１について説明する。以下の例では、図１に示したフィルタ１を備えるものとする。
図１１は空気清浄器１０１の構成を示す。この空気清浄器１０１は換気部１１０、清浄部１２０から大略構成される。換気部１１０及び清浄部１２０はケーシング１０２に内蔵される。このケーシング１０２は壁に埋め込まれる筐体部１０３と室内に表出されるフロントパネル１０４から構成される。フロントパネル１０４の下縁側には室内空気の取り入れ口１０５が開口し、その上縁側には清浄化した空気の吹き出し口１０６が開口している。筐体部１０３の換気部１１０側の下面にも室内空気の取り入れ口１０７が開口しており、これより取り込まれた空気は換気部１１０により室外へ排出される。筐体部１０３の換気部１１０側の背面には室内空気の排出口１０８と室外空気の取り入れ口１０９が開口しており、それぞれ図示しないダクトで室外と連通している。

換気部１１０は排気用ファン１１１、給気用ファン１１２及び熱交換器１１３から構成される。排気用ファン１１１と給気用ファン１１２には汎用的なものが利用でき、それぞれ図示しない同じく汎用的なモータによって回転される。排気用ファン１１１と給気用ファン１１２とはパーティション１１５によって仕切られている。室内の空気は取り入れ口１０７、熱交換器１１３を通って排気用ファン１１１により排出口１０８より室外へ排出される。室外の空気は取り入れ口１０９から給気用ファン１１２により取り込まれ、熱交換器１１３を通って清浄部１２０へ送られる。

熱交換器１１３は室内空気の取り入れ口１０７と排気用ファン１１１とを連通するコルゲートの第１の層１１３ａと給気用ファン１１２より送られた室外空気を清浄部１２０側へ連通させるコルゲートの第２の層１１３ｂを交互に積層したものである。熱交換器１１３は熱伝導率の高い材料で形成される。
なお、かかる熱交換器は例えば特開平５ー２６９３２３号公報に記載されているように周知なものである。

排気用ファン１１１と給気用ファン１１２とはパーティション１１５で仕切られているので、排出される室内の空気と吸引される室外の空気が混じりあることはない。熱交換器１１３においても室内空気と室外空気はそれぞれが専用のコルゲート層１１３ａと１１３ｂを通過するので、ここにおいても混じり合うことはない。熱交換器１３は吸引した室外空気を排出する室内空気で暖め、もって室内の温度が急激に変化することを防止している。

空気清浄部１２０は下段の集塵装置１２１、上段の脱臭装置１２７およびクロスフローファン１３３から構成される。
集塵装置１２１はイオン化電極１２３と集塵電極１２５からなる。両者の間に高電圧を印加すると、イオン化電極１２３でコロナ放電が開始する。この放電によって生じたイオンが空気中の塵芥に接するとこの塵芥は正に帯電する。そして、正に帯電した塵芥は集塵電極１２５に吸引される。
また、コロナ放電によってイオン風が生じる。従って、室内の空気の汚れが小さいときには、クロスフローファンを停止させてこのイオン風のみによって室内の空気を循環させることもできる。

実施例ではイオン化電極１２３として３本の放電線を用いた。集塵電極１２５としてはマイナス側の導電性フィルムと、プラス側の導電性フィルムをポリプロピレン等の絶縁性樹脂でコートしたフィルムを巻回したものを用いた。集塵電極１２５に吸引された塵芥は当該電極フィルムに付着して離れなくなる。イオン化電極１２３と集塵電極１２５とに印加される電圧はそれぞれ５．６５ＫＶ、２．４ＫＶとした。
この集塵装置１２１は周知な構成である。例えば、特開平９−１９６４７号公報を参照されたい。

脱臭装置１２７は３本の紫外線ランプ１２９とこれを上下に挟む一対の実施例の光触媒フィルタ１３０、１３１からなる。
各フィルタ１３０、１３１はそれぞれ図１に示す構成であり、酸化チタン層がそれぞれ紫外線ランプ１２９へ対向している。

この実施例では、集塵電極１２５と紫外線ランプ１２９との間に紫外線フィルタ１３０を介在させ、紫外線が集塵電極１２５に照射しないようにしている。これにより、集塵電極１２５の劣化をより少なくすることができる。

図中の符号１３５、１３６及び１３７はそれぞれにおいセンサ、ダストセンサ及び光センサである。符号１３８は警報ブザーである。符号１４０は赤外線を用いたリモートコントローラであり、符号１３９は赤外線を受光するための受光器である。

次ぎに、上で説明した各フィルタを備えることのできる車載用の空気清浄器２１０について説明する。
図１２は、この空気清浄器２１０の構成を示している。図１３は、図１２に示す空気清浄器２１０のＡ−Ａ断面図である。図１４（Ａ）は空気清浄器２１０の車輌搭載位置を示している。図１４（Ａ）に示すように、空気清浄器２１０は、車輌３００の車室３００Ａとトランクルーム３０２とを隔成しているリヤシェルフ３０４上に載置され、リヤウインド３０６を介して外部から太陽光（紫外線）が照射されるようになっている。

空気清浄器２１０は、筐体２２０と、この筐体２２０に内包されたファン２０４と、ファン２４０と筐体２２０との間に設けられた集塵フィルタ２２４と、光触媒フィルタ２３１、２３２と、該光触媒フィルタ２３１と２３２との間に設けられた紫外線ランプ２２６、２２６とを備えている。

筐体２２０には、空気清浄器２１０の外部の空気を吸入するスリット状の吸入口２２２と、吸入された空気を装置２１０の外部に排出する排出口である吹き出し口２３４とが設けられている。筐体２２０の内部には、吸入口２２２から空気を吸入し、かつ、吸入された空気を吹き出し口２３４から排出するための、図示しないモータにより駆動される送風機であるファン２４０が設けられている。

吸入口２２２と吹き出し口２３４との間の吹き出し口２３４近傍には、吸入された空気を清浄するために、光触媒フィルタ２３１がその他端面３１Ｂを吹き出し口２３４に対向させた状態で設けられており、また、該光触媒フィルタ２３１と吸入口２２２との間には、光触媒フィルタ２３２がその１端面２３２Ａを光触媒フィルタ２３１の１端面２３１Ａに対向させた状態で設けられている。光触媒フィルタ２３１の１端面２３１Ａと光触媒フィルタ２３２の１端面２３２Ａとの間には、つまり、光触媒フィルタ２３１の１端面２３１Ａと光触媒フィルタ２３２の１端面２３２Ａに対向するように紫外線ランプ２６２、２６２が設けられている。

各光触媒フィルタ２３１、２３２には図４に示した形態５のタイプが適用されている。なお、図４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。これらの光触媒フィルタ２３１、２３２は複数のフィルタエレメント３３を空隙３５があくように配置した構成である。各フィルタエレメント３３の表面は酸化チタン層からなるので、この光触媒フィルタ２３１、２３２では紫外線が酸化チタン層、即ち光触媒のみに照射されることとなる。

吸入口２２２と光触媒フィルタ２３１、２３２との間には集塵フィルタである活性炭フィルタ２２４が設けられている。なお、ファン２４０の取付位置は特に限定されるものではないが、活性炭フィルタ２２４による集塵効果を高めるために、該フィルタ２４近傍に設けられている。

図１３に示すように、吹き出し口２３４には、複数の傾斜した板状ブレード２３４ａが形成されており、該ブレード２３４ａの間に設けられたスリット２３４ｂを介して浄化された空気が排出される。該ブレード２３４ａは、図１４（Ａ）中に示すリヤウインド３０６を指向して傾斜しており、該リヤウインドウ３０６を透過して入射した太陽光（紫外線）を、スリット２３４ｂを介して第１光触媒フィルタ２３１の裏面２３１Ｂへ照射させるように構成されている。

吹き出し口２３４のブレード２３４ａの素材は特に限定されるものではないが、透明部材で形成することにより、照射される紫外線量を増加させることができる。
また、各ブレード２３４ａは固定して取り付けてもよいし、任意の方向に空気を排出可能なように吹き出し口２３４に回動可能に取り付けてもよい。ブレード２３４ａを固定する場合には、吸入口２２２が設けられた方向に空気が排出されないように、例えば、空気の吸入方向に対して平行あるいは一定の角度を持たせて取り付けることにより、浄化された空気が更に吸入されることを防止することができる。

なお、図１２では空気清浄器２１０を吸入口２２２と吹き出し口２３４とが上面となるように載置した状態で説明しているが、本装置は、このような使用形態に限定されることなく、例えば、吸入口２２２を側面とし、吹き出し口２３４が上方となるように載置して使用することも可能である。

引き続き、この車載用空気清浄器２１０の動作について説明する。
空気清浄器２１０の動作中は、紫外線ランプ２２６が点灯されると共に、ファン２４０が回動される。該ファン２４０の回動により、吸入口２２２から車内の空気が取り入れられ、活性炭フィルタ２２４にて空気中の花粉等が吸着されてから、第２、第１光触媒フィルタ２３２、２３１側へ送られる。紫外線ランプ２２６からの紫外線により、該第２、第１光触媒フィルタ２３２、２３１に担持された光触媒は活性化（励起）されて、活性炭フィルタ２２４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、有機物、窒素酸化物、一酸化炭素等を吸着すると共に、一旦吸着したそれら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。該第２、第１光触媒フィルタ２３２、２３１にて浄化された空気は、吹き出し口２３４から再び車内へ放出される。

ここで、紫外線ランプ２２６からの紫外線は、第２、第１光触媒フィルタ２３２、２３１の表面２３１Ａ、２３２Ａ側へ照射されるため、該表面２３１Ａ、２３２Ａ近傍の光触媒は、活性化されてアルデヒド類等を吸着すると共に、一旦吸着したアルデヒド類等を光触媒反応により酸化・分解できる。しかしながら、該第２、第１光触媒フィルタ２３２、２３１の裏面２３２Ｂ、２３１Ｂ側へは、紫外線ランプ２６２から紫外線が比較的届き難い。

このため、図１４及び図１３で上述したように車輌のリヤウインドウ３０６を透過して入射した太陽光（紫外線）を、スリット２３４ｂを介して第１光触媒フィルタ２３１の裏面２３１Ｂ側へ照射させる。これにより、第１光触媒フィルタの裏面２３１Ｂへ照射される紫外線総量が、スリット２３４ｂのないものに比べて、多くなる。よって、第１光触媒フィルタ２３１の空気浄化能力が向上する。換言すれば、当該裏面２３１Ｂにおいて、紫外線ランプ２２６の電力を用いないで光触媒を活性化することができる。

なお、図１３を参照して上述したように、吹き出し口２３４に配設されたブレード２３４ａは、図１４中に示すリヤウインドウ３０６を指向して傾斜させてあるため、該リヤウインドウ３０６を透過して入射した太陽光（紫外線）を、スリット２３４ｂを介して第１光触媒フィルタ２３１の裏面２３１Ｂ側へ照射させると共に、紫外線ランプ２２６からの紫外線が第１光触媒フィルタ２３１を透過して車内へ漏れるのを防いでいる。即ち、図１３中に示すように、ブレード２３４ａは、リヤウインドウ３０６（矢印Ｒ側）を指向して傾斜しているので、車内側（矢印Ｆ）側への紫外線を遮る。このため、空気清浄器２１０は、吹き出し口２３４を介して外部から太陽光を取り入れるが、車内へ紫外線を漏出させることがない。

ここで、該空気清浄器２１０の搭載例について、図１４（Ｂ）を参照して説明する。図１４（Ｂ）は、車輌を後方側から見た図である。この例では、リヤウインドウ３０６に紫外線の非吸収ガラスが用いられ、該リヤウインドウ３０６に開口部３０５ａの設けられた吸収フィルム３０５が貼り付けられている。ここで、車外からの太陽光は、該熱吸収フィルム３０５の開口部３０５ａを介して空気清浄器２１０へ照射される。このため、太陽のエネルギが効率的に取り入れられ、第１の光触媒フィルタの該裏面２３１Ｂにおいてより確実にかつ効率よく空気の浄化を行うことができる。

上述したように、光触媒フィルタ２３１の他端面２３１Ｂには、受光部を兼ねる吹き出し口２３４を介して外部から太陽光などの紫外線を含む光線が照射されることとなるため、他端面側２３１Ｂにも紫外線ランプ２２６、２２６を設けたと同様の浄化効果を得ることが可能となる。本発明では、筐体２２０に設けた吹き出し口２３４を介して外部光が照射される構成に限られることなく、別の構成もとり得る。例えば、筐体２０全体を透明な素材で形成し、あるいは、図１２中の筐体２２０の上半分を透明な素材で形成することで外部光を光触媒フィルタ２３１に照射することもできる。

また、図１６に示すように、光触媒フィルタ２３１が対向する筐体２２０の一部分に透明なプラスチック板やガラス板などの透明板３１１を取り付けたりまた、この透明板３１１を設けることなく該部分を開口部とすることで、外部光を光触媒フィルタ２３１に照射することもできる。開口部は車輌側のガラス板３０９などで覆われるので、この開口部から空気が排出されることはない。このように透明板３１１あるいは開口部を設けた場合には、吹き出し口２３４の位置に関係なく外部光が照射されるので、吹き出し口２３４を光触媒フィルタ２３１との位置関係に拘束されることがなく、例えば、図１６に示すように筐体２２０の下面に設けることができる。

引き続き、他の車載用空気清浄器４１０について図１５を参照して説明する。なお、図１５において図１３の構成と同様な部品については、同一の符号を用いると共にその説明を省略する。

図１３を参照して上述した空気清浄器２１０においては、第１光触媒フィルタ２３１と第２光触媒フィルタ２３２との二つの光触媒フィルタを用いた。これに対して、この空気清浄器４１０では、第１光触媒フィルタ２３１のみを有している。この空気清浄器４１０の動作は上述の空気清浄器２１０と同様である。

次ぎに、他の車載用空気清浄器５１０について図１６及び図１４（Ｃ）を参照して説明する。図１６は、この空気清浄器５１０の構成を示し、図１４（Ｃ）は、空気清浄器５１０の車輌搭載位置を示している。
図１４（Ａ）を参照して上述したように、図１２、１３に示した空気清浄器２１０は車輌の車室３００Ａとトランクルーム３０２とを隔成しているリヤシェルフ３０４上に載置された。これに対し、この車載用空気清浄器５１０は、車輌の屋根側に取り付けられる。

図１６に示すように、車輌の屋根を構成する鋼板３０７には、開口部３０７ａが設けられ、該開口部３０７には、紫外線非吸収のガラス３０９が配設されている。この空気清浄器５１０は、該ガラス板３０９を介して太陽光を取り入れ、第１光触媒フィルタ２３１を活性化するよう構成されている。この空気清浄器５１０は、図示しないセンサにより太陽光の強度を測定し、日射が強いときには、紫外線ランプ２２６を間欠的に点灯するようにして、該紫外線ランプ２２６による電力消費を抑えつつ空気の浄化を行えるよう構成されている。

なお、紫外線ランプとして光触媒を励起しうる限り種々のランプを用いることができる。更に、上述した例では、光触媒として酸化チタンを用いたが、臭気成分を酸化・分解しう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出来る。

また、図１２に示した例では、空気清浄器２１０を車室後方に配置し、リヤウインドウを介して太陽光を照射させたが、空気清浄器は、車内の種々の場所に配置できる。例えば、空気清浄器をダッシュボード上に載置し、フロントウインドウを透過させて太陽光を照射させることも可能である。

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。

図１はこの発明の第１の実施の形態の空気清浄用フィルタの斜視図である。図２はこの発明の第４の実施の形態の空気清浄用フィルタの斜視図である。図３は同じく第４の実施の形態の空気清浄用フィルタの変形態様を示す斜視図である。図４はこの発明の第５の実施の形態の空気清浄用フィルムの構成を示す、一部拡大断面図を含んだ、斜視図である。図５はこの発明の第６の実施の形態の空気清浄用フィルムの構成を示す断面図である。図６はこの発明の空気清浄用フィルムの性能評価試験に使用した装置の構成を示す模式図である。図７は実施例（Ａ）及び比較例（ａ）及び（ｂ）の性能評価試験の結果を示すグラフ図である。図８は酸化チタンから二酸化窒素が空気流により容易に脱離することを示すグラフ図である。図９は他の実施例の性能評価試験の様子を示す模式図である。図１０は実施例（ア）、（イ）及び（Ａ）並びに比較例（ａ）の性能評価試験の結果を示すグラフ図である。図１１はこの発明の空気清浄用フィルタを備える室内用空気清浄器の構成を示す模式図である。図１２はこの発明の空気清浄用フィルタを備える車載用空気清浄器の構成を示す一部切り欠き斜視図である。図１３は図１２のＡ−Ａ線断面図である。図１４は空気清浄器の搭載位置を示す模式図である。図１５は他の車載用空気清浄器の構成を示す断面図である。図１６は他の車載用空気清浄器の構成を示す断面図である。

符号の説明

１、１１、２１、３１、１３０、１３１、２３１、２３２空気清浄用フィルタ
３、４５酸化チタン層
５活性炭層
５４、１１２ファン
５６酸化チタン用シャーレ
５７、１２９、２２６紫外線ランプ
７４活性炭用シャーレ
７６活性炭フェルト
１０１、２１０、３１０、５１０空気清浄器

Claims

光触媒が配置される第一の領域と吸着剤が配置される第二の領域を有する空気清浄用フィルタであって、
前記第一の領域と第二の領域とが積み重ねられ、第一の領域が第二の領域の風上に位置し、
前記光触媒は酸化チタン及びパラジウムの複合触媒の層からなり、その表面に前記酸化チタンの粒子が配列し前記パラジウムの粒子は前記層の内側に隠れ、前記吸着剤は活性炭からなり、
前記第一の領域と第二の領域はガス透過性を有し、前記第１の領域と第２の領域とが空気の流れに垂直に位置する、ことを特徴とする空気清浄用フィルタ。
光触媒が配置される第一の領域と吸着剤が配置される第二の領域を有するフィルタと、光源及びファンとを備える空気清浄器であって、
前記フィルタにおいて第一の領域と前記第二の領域とが積み重ねられ、且つ第１の領域が第二の領域の風上に位置し、
前記光触媒は酸化チタン及びパラジウムの複合触媒の層からなり、その表面に前記酸化チタンの粒子が配列し前記パラジウムの粒子は前記層の内側に隠れ、前記吸着剤は活性炭からなり、
前記第一の領域と第二の領域はガス透過性を有し、前記第１の領域と第２の領域とが空気の流れ方向に垂直に位置し、前記光源の光が照射される側に前記第一の領域が形成され、前記ファンは前記第一の領域へ風を送る、ことを特徴とする空気清浄器。