(57)【要約】  本発明は、活性炭を含んでなるオゾン浄化体を用いた車両用大気浄化装置の実用化を目的としてなさされたものである。本発明が提供する車両用大気浄化装置は、活性炭を含んでなるオゾン浄化体を、車両の走行時に大気の流路が形成される箇所に配置された車両構成部品の表面に備えている。オゾン浄化体は、活性炭の細孔径の平均が車両由来の粒子状物質の平均粒径よりも小さくなるように、好ましくは、１０ｎｍ以下になるように調整されている。
2012108029.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の走行時に大気の流路が形成される箇所に配置された車両構成部品と、
前記車両構成部品の表面に設けられた、活性炭を含んでなるオゾン浄化体とを備え、
前記オゾン浄化体は、活性炭の細孔径の最頻値が車両由来の粒子状物質の粒径の最頻値よりも小さくなるように調整されていることを特徴とする車両用大気浄化装置。
【請求項２】
前記オゾン浄化体は、活性炭の細孔径の最頻値が１０ｎｍ以下になるように調整されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用大気浄化装置。
【請求項３】
前記オゾン浄化体に含まれる活性炭よりも細孔径の大きい活性炭を含んでなり、前記オゾン浄化体に流入する大気中の粒子状物質を捕集するＰＭ捕集体をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用大気浄化装置。
【請求項４】
前記ＰＭ捕集体は、前記流路において前記車両構成部品の上流に配置された第２の車両構成部品の表面に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の車両用大気浄化装置。
【請求項５】
前記車両構成部品はラジエータであり、
前記第２の車両構成部品はコンデンサ、サブラジエータ又はバンパーグリルの何れかであることを特徴とする請求項４に記載の車両用大気浄化装置。
【請求項６】
前記ＰＭ捕集体は、前記オゾン浄化体の表面を覆うように前記オゾン浄化体に重ねて前記車両構成部品の表面に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の車両用大気浄化装置。
【請求項７】
前記車両構成部品はラジエータであることを特徴とする請求項６に記載の車両用大気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用大気浄化装置に関し、大気中のオゾンを直接浄化することのできる車両用大気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光化学スモッグの原因であるオゾンは、自動車や工場の排気ガスに含まれるＨＣとＮＯｘが光化学反応を起こすことによって生成される。このため、自動車からのＨＣやＮＯｘの排出量を抑えることは、オゾンの生成を抑えて光化学スモッグの発生を防ぐための有効な手段である。一方、光化学スモッグの発生を防ぐ手段としては、大気中のオゾンを直接浄化することも考えられる。反応物であるＨＣやＮＯｘの排出量の低減を目指すだけでなく、生成物であるオゾンの浄化も図ることで、光化学スモッグの発生をより効果的に防ぐことが可能となる。このような観点から、米国カリフォルニア州をはじめとする一部の地域では、大気中のオゾンを直接浄化することのできる車両用大気浄化装置を備えた自動車が実用されている。この車両用大気浄化装置は、特に、ＤＯＲ(Direct Ozone Reduction)システムと呼ばれている。【０００３】
従来実用されている車両用大気浄化装置（ＤＯＲシステム）は、特表２００３−５１５４４２号公報に開示されているような、二酸化マンガン等の金属酸化物を触媒として使用する装置である。走行中に大気が流入するラジエータに金属酸化物の触媒を塗布しておくことで、大気中に含まれるオゾンが触媒によって分解浄化されるようになっている。【０００４】
ところで、オゾンを浄化する機能は、二酸化マンガン等の金属酸化物触媒だけでなく、活性炭にも備えられていることが知られている。活性炭によれば、オゾンは活性炭そのものと反応して二酸化炭素となる。この反応は常温でも起きる反応であるので、常温よりも高い反応温度を必要とする金属酸化物触媒に比較して、活性炭は浄化条件において有利であると言える。また、活性炭は無数の細孔を有していて、体積あたりの表面積は極めて大きい。このため大気中のオゾンと接触できる機会が大きく、単位体積あたりのオゾン浄化性能も高い。さらに、活性炭の細孔には、炭素の電子供与によってオゾンから活性酸素を作り出す際の活性化エネルギーを下げる効果（毛管濃縮効果）がある。この毛管濃縮効果により、活性炭の細孔内ではオゾンの分解が促進される。【０００５】
しかしながら、現在のところ、活性炭をオゾン浄化体に使用した車両用大気浄化装置は実用化されていない。活性炭をオゾン浄化体に使用する場合、その浄化性能の劣化のし易さが問題になるためである。その原因は大気中に含まれる粒子状物質（以下、ＰＭ）にある。ＰＭが活性炭の細孔に侵入することで目詰まりが起こり、活性炭の実質的な表面積、すなわち、オゾンと接触できる表面積を著しく減少させてしまう。また、ＰＭにはディーゼル車などの車両から発生するものと土壌に由来するものとが含まれているが、活性炭の目詰まりの原因となるのは粒径の小さい前者である。自動車が使用される環境化では、当然のことながら前者の濃度が高くなる。したがって、活性炭を車両用大気浄化装置に用いる上では、大気中に含まれるＰＭ、特に車両由来のＰＭが活性炭の浄化性能に与える影響を如何にして低減するかが課題となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００３−５１５４４２号公報
【発明の概要】
【０００７】
本発明は、上述の課題に鑑みなされたもので、活性炭を含んでなるオゾン浄化体を用いた車両用大気浄化装置の実用化を目的とする。このため、本発明が提供する車両用大気浄化装置は、活性炭の細孔径の最頻値が車両由来のＰＭの粒径の最頻値よりも小さくなるように調整されたオゾン浄化体を備えている。このオゾン浄化体は、車両の走行時に大気の流路が形成される箇所に配置された車両構成部品の表面に配置されている。活性炭の細孔径の最頻値が車両由来のＰＭの粒径の最頻値よりも小さければ、多くのＰＭは活性炭の細孔内に侵入することができない。このため、ＰＭによって活性炭が目詰まりすることは抑えられ、活性炭が有するオゾンの浄化性能は高く維持されるようになる。
【０００８】
なお、車両由来のＰＭの粒径に関しては信頼できるデータが存在する。そのデータは国立環境研究所から公表されたものであって、車両由来のＰＭの粒径と数濃度との関係がグラフで示されている。このデータによれば、車両由来のＰＭの粒径は約０．０１〜０．１μｍの範囲に多く分布しており、０．０５μｍあたりが最頻値となっている。また、このデータからは、活性炭の細孔径が１０ｎｍ以下であれば、車両由来のほとんどのＰＭに対して細孔内への侵入を防止することができることが分かる。したがって、オゾン浄化体に含まれる活性炭は、その細孔径の最頻値が１０ｎｍ以下に調整されていることが好ましい。
【０００９】
本車両用大気浄化装置のより好ましい形態として、オゾン浄化体に流入する大気中のＰＭを捕集するＰＭ捕集体を備えてもよい。ＰＭ捕集体としては、オゾン浄化体に含まれる活性炭よりも細孔径の大きい活性炭を用いることができる。例えば、オゾン浄化体に含まれる活性炭の細孔径の最頻値が１０ｎｍ以下であるならば、ＰＭ捕集体を構成する活性炭は、その細孔径の最頻値が１０ｎｍ以上になるように調整される。車両由来のＰＭの粒径は約０．０１〜０．１μｍの範囲に多く分布していることから、ＰＭ捕集体の活性炭はその細孔径の分布が０．０１〜０．１μｍの範囲を含むように調整されることが好ましい。このようなＰＭ捕集体をオゾン浄化体とともに備えることで、オゾン浄化体に流入するＰＭの量を減少させ、ＰＭによってオゾン浄化体の活性炭が目詰まりすることをより効果的に抑えることができるようになる。
【００１０】
ＰＭ捕集体を設ける場所としては、２つの好ましい形態が存在する。第１の形態では、前記流路においてオゾン浄化体が設けられた車両構成部品の上流に別の車両構成部品（第２の車両構成部品）が配置されている場合に、その第２の車両構成部品の表面にＰＭ捕集体が設けられる。この場合、オゾン浄化体が設けられる車両構成部品は、ラジエータであることが好ましい。また、ＰＭ捕集体が設けられる第２の車両構成部品は、コンデンサ、サブラジエータ又はバンパーグリルの何れかであることが好ましい。一方、第２の形態では、ＰＭ捕集体は、オゾン浄化体の表面を覆うようにオゾン浄化体に重ねて車両構成部品の表面に設けられる。この場合の車両構成部品は、ラジエータであることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の各実施の形態の車両用大気浄化装置が適用される自動車の構成を示す概略図である。
【図２】図１に示す自動車において本発明の実施の形態１の車両用大気浄化装置と特に関係する部分を抜き出して示す概略図である。
【図３】オゾン浄化用活性炭とＰＭ捕集用活性炭のそれぞれの細孔径の分布を示すグラフである。
【図４】車両由来のＰＭの粒径と数濃度との関係を示すグラフである。
【図５】活性炭の細孔の大きさと細孔内へのＰＭの侵入のしやすさとの関係を表した模式図である。
【図６】図１に示す自動車において本発明の実施の形態２の車両用大気浄化装置と特に関係する部分を抜き出して示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１について図を参照して説明する。
【００１３】
図１は、本実施の形態の車両用大気浄化装置が適用される自動車の構成を示す概略図である。本車両用大気浄化装置は、内燃機関４を動力装置として備える自動車２に適用される。内燃機関４から排出される排気ガスにはＨＣ及びＮＯｘが含まれている。オゾンはＨＣとＮＯｘを反応物として光化学反応により生成されることから、内燃機関４を備える自動車２に本車両用大気浄化装置を適用し、自動車２の走行中に大気中のオゾンを浄化することで、自動車２が環境に与える影響を低減することができる。
【００１４】
自動車２において内燃機関４の前方にはラジエータ６が配置されている。そして、ラジエータ６の前方にはエアコンのコンデンサ１０が配置されている。ラジエータ６の裏側にはラジエータファン８が取り付けられている。自動車２の走行時には、自動車２の前面のバンパーグリル１２から大気が取り込まれ、取り込まれた大気はコンデンサ１０を通過し、さらに、ラジエータ６を通過して後方へ排出される。また、ラジエータファン８が回転することで、自動車２の停止時にもバンパーグリル１２からコンデンサ１０を経てラジエータ６へと流れる大気の流路が形成される。
【００１５】
図２は、自動車２において本実施の形態の車両用大気浄化装置と特に関係する部分を抜き出して示す概略図である。本車両用大気浄化装置では、図２に示す構成において、ラジエータ６に活性炭を含んでなるオゾン浄化体２０が塗布され、コンデンサ１０とバンパーグリル１２にそれぞれＰＭ捕集体２２、２４が塗布されている。オゾン浄化体２０は活性炭のみで構成されていてもよく、活性炭の他に何らかの触媒物質を含んでいてもよい。ＰＭ捕集体２２、２４はオゾン浄化体２０と同様に活性炭を含んでなる。ただし、オゾン浄化体２０とＰＭ捕集体２２、２４とでは活性炭の細孔の大きさに明確な違いが設けられている。
【００１６】
本車両用大気浄化装置では、オゾン浄化体２０の活性炭は、その細孔径が１０ｎｍ以下になるように、より詳しくは、細孔径の数濃度分布においてその最頻値が１０ｎｍ以下になるように調整されている。これに対し、ＰＭ捕集体２２、２４の活性炭は、その細孔径のほとんどが１０〜１０００ｎｍの範囲に分布するように調整されている。詳しくは、大気の流れ方向において前段に位置するＰＭ捕集体２４の活性炭は、その細孔径が１００〜１０００ｎｍの範囲に分布するように調整され、後段に位置するＰＭ捕集体２２の活性炭は、その細孔径が１０〜１００ｎｍの範囲に分布するように調整されている。図３は、オゾン浄化体２０の活性炭（オゾン浄化用活性炭）とＰＭ捕集体２２、２４の活性炭（ＰＭ捕集用活性炭）のそれぞれの細孔径の分布の一例を示すグラフである。グラフの横軸は細孔の半径、縦軸はその半径を有する細孔の数濃度である。このグラフに示すケースでは、オゾン浄化体用活性炭は、その細孔の半径の最頻値が１.０ｎｍ（１０Å）あたりになるように調整され、ＰＭ捕集体用活性炭は、その細孔の半径が１．０〜１０００μｍ（１０〜１００００Å）の広い範囲に分布するように調整されている。
【００１７】
このように各活性炭の細孔の大きさに違いを設けた理由は、車両由来のＰＭの粒径に関係する。図４は、国立環境研究所から公表されている車両由来のＰＭの粒径と数濃度との関係を示すグラフである。このグラフに示すように、車両由来のＰＭの粒径は約０．０１〜０．１μｍ（約１０〜１００ｎｍ）の範囲に多く分布しており、０．０５μｍ（５０ｎｍ）あたりが最頻値となっている。したがって、活性炭の細孔径の最頻値が１０ｎｍ以下に調整されていれば、車両由来のほとんどのＰＭに対して細孔内への侵入を防止することができ、活性炭の目詰まりを防止することができる。一方、活性炭の細孔径の分布が１０〜１００ｎｍの範囲を含むように調整されていれば、大気中に含まれる車両由来のＰＭを効率よく捕集することができる。
【００１８】
図５は活性炭の細孔の大きさと細孔内へのＰＭの侵入のしやすさとの関係を表した模式図である。ＰＭ捕集体２２、２４の活性炭の場合、その細孔径の分布がＰＭの粒径の分布範囲を含むように調整されていることから、図５の左側に示すように細孔内へのＰＭ３０の侵入が起こりやすい。一方、オゾン浄化体２０の活性炭の場合、その細孔径はＰＭの粒径よりも小さくなるように調整されていることから、図５の右側に示すように細孔内へのＰＭ３０の侵入が起こり難い。つまり、ＰＭ捕集体２２、２４の活性炭は、細孔内にＰＭを侵入させてＰＭを捕集できるようにその細孔径を調整され、オゾン浄化体２０の活性炭は、細孔内へのＰＭの侵入を防ぎＰＭによる目詰まりを防止できるようにその細孔径を調整されている。
【００１９】
以上述べたように、本車両用大気浄化装置によれば、ラジエータ６に塗布されたオゾン浄化体２０の活性炭は、その細孔径の最頻値が１０ｎｍ以下になるように調整されているので、ＰＭによって活性炭が目詰まりすることは抑えられ、活性炭が有するオゾンの浄化性能を高く維持することができる。また、本車両用大気浄化装置によれば、バンパーグリル１２に塗布されたＰＭ捕集体２４によって粒径が１００ｎｍ以上のＰＭを捕集し、さらに、コンデンサ１０に塗布されたＰＭ捕集体２２によって粒径が１０ｎｍ以上のＰＭを捕集することができる。これにより、後段のオゾン浄化体２０に流入するＰＭの量を減少させ、ＰＭによってオゾン浄化体２０の活性炭が目詰まりすることをより効果的に抑えることができる。なお、活性炭の細孔径の調整方法には限定は無い。
【００２０】
実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について図を参照して説明する。
【００２１】
図６は、図１に示す自動車２において本実施の形態の車両用大気浄化装置と特に関係する部分を抜き出して示す概略図である。図６に示すように、本車両用大気浄化装置では、ラジエータ６のフィン１６の表面にオゾン浄化体２０が塗布され、さらにそれに重ねてＰＭ捕集体２２、２４が二層に塗布されている。オゾン浄化体２０に含まれる活性炭の細孔径の設定は実施の形態１で説明したとおりである。同様に、ＰＭ捕集体２２、２４に含まれる活性炭の細孔径の設定も実施の形態１で説明したとおりである。
【００２２】
本車両用大気浄化装置によれば、ラジエータ６に流入した大気は、まず、活性炭の細孔径が１００〜１０００ｎｍの範囲に分布するように調整されたＰＭ捕集体２４を通過し、下層のＰＭ捕集体２２に流入する。その過程において、粒径が１００ｎｍ以上のＰＭはＰＭ捕集体２４によって捕集され、大気中から除去される。下層のＰＭ捕集体２２は活性炭の細孔径が１０〜１００ｎｍの範囲に分布するように調整されているので、大気中に含まれる１０ｎｍ以上の粒径のＰＭはＰＭ捕集体２２を通過する際に捕集される。こうして大気中に含まれるＰＭのうち粒径が１０ｎｍ以上のＰＭ、すなわち、ほとんどのＰＭはオゾン浄化体２０に流入する前に大気中から除去される。そして、最下層のオゾン浄化体２０は、その活性炭の細孔径を１０ｎｍ以下に調整されているので、大気中にＰＭが残っていたとしても、そのＰＭによって活性炭が目詰まりすることは抑えられる。したがって、本車両用大気浄化装置によれば、実施の形態１と同様に、活性炭が有するオゾンの浄化性能を高く維持することができる。
【００２３】
その他．
本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、ＰＭ捕集体２２，２４を設けることなくオゾン浄化体２０のみを車両に設けてもよい。
【００２４】
また、実施の形態１では、ＰＭ捕集体をコンデンサに塗布していたが、サブラジエータを備える車両であれば、サブラジエータにＰＭ捕集体を塗布することもできる。また、実施の形態１のように異なる細孔径のＰＭ捕集体を二段に設けるのではなく、バンパーグリル、コンデンサ或いはサブラジエータの何れか１つにＰＭ捕集体を塗布するようにしてもよい。
【００２５】
また、実施の形態２では、異なる細孔径のＰＭ捕集体を二層に塗布しているが、ＰＭ捕集体は一層のみとしてもよい。また、オゾン浄化体とＰＭ捕集体を重ねて塗布することのできる車両構成部品はラジエータだけではない。バンパーグリル、コンデンサ或いはサブラジエータにもオゾン浄化体とＰＭ捕集体を重ねて塗布することができる。
【符号の説明】
【００２６】
２  自動車
４  内燃機関
６  ラジエータ
８  ラジエータファン
１０  コンデンサ
１２  バンパーグリル
１６  ラジエータフィン
２０  オゾン浄化体
２２，２４  ＰＭ捕集体
３０  ＰＭ
【図１】
2012108029.tif 000003
【図２】
2012108029.tif 000004
【図３】
2012108029.tif 000005
【図４】
2012108029.tif 000006
【図５】
2012108029.tif 000007
【図６】
2012108029.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成24年3月2日(2012.3.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の走行時に大気の流路が形成される箇所に配置された車両構成部品と、
前記車両構成部品の表面に設けられた、活性炭を含んでなるオゾン浄化体とを備え、
前記オゾン浄化体は、活性炭の細孔径の最頻値が１０ｎｍ以下になるように調整されていることを特徴とする車両用大気浄化装置。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
前記オゾン浄化体に含まれる活性炭よりも細孔径の大きい活性炭を含んでなり、前記オゾン浄化体に流入する大気中の粒子状物質を捕集するＰＭ捕集体をさらに備え、
前記ＰＭ捕集体に含まれる活性炭はその細孔径の分布が１０〜１００ｎｍの範囲を含むように調整されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用大気浄化装置。
【請求項４】
前記ＰＭ捕集体は、前記流路において前記車両構成部品の上流に配置された第２の車両構成部品の表面に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の車両用大気浄化装置。
【請求項５】
前記車両構成部品はラジエータであり、
前記第２の車両構成部品はコンデンサ、サブラジエータ又はバンパーグリルの何れかであることを特徴とする請求項４に記載の車両用大気浄化装置。
【請求項６】
前記ＰＭ捕集体は、前記オゾン浄化体の表面を覆うように前記オゾン浄化体に重ねて前記車両構成部品の表面に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の車両用大気浄化装置。
【請求項７】
前記車両構成部品はラジエータであることを特徴とする請求項６に記載の車両用大気浄化装置。
【手続補正書】
【提出日】平成25年6月28日(2013.6.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の走行時に大気の流路が形成される箇所に配置された車両構成部品と、
前記車両構成部品の表面に設けられた、活性炭を含んでなるオゾン浄化体とを備え、
前記オゾン浄化体は、活性炭の細孔径の最頻値が１０ｎｍ以下になるように調整されていることを特徴とする車両用大気浄化装置。
【請求項２】
前記オゾン浄化体に含まれる活性炭よりも細孔径の大きい活性炭を含んでなり、前記オゾン浄化体に流入する大気中の粒子状物質を捕集するＰＭ捕集体をさらに備え、
前記ＰＭ捕集体に含まれる活性炭はその細孔径の分布が１０〜１００ｎｍの範囲を含むように調整されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用大気浄化装置。
【請求項３】
前記ＰＭ捕集体は、前記流路において前記車両構成部品の上流に配置された第２の車両構成部品の表面に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の車両用大気浄化装置。
【請求項４】
前記車両構成部品はラジエータであり、
前記第２の車両構成部品はコンデンサ、サブラジエータ又はバンパーグリルの何れかであることを特徴とする請求項３に記載の車両用大気浄化装置。
【請求項５】
前記ＰＭ捕集体は、前記オゾン浄化体の表面を覆うように前記オゾン浄化体に重ねて前記車両構成部品の表面に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の車両用大気浄化装置。
【請求項６】
前記車両構成部品はラジエータであることを特徴とする請求項５に記載の車両用大気浄化装置。
【国際調査報告】
2012108029.tif 000009
2012108029.tif 000010
2012108029.tif 000011
2012108029.tif 000012