(57)【要約】      （修正有）【課題】触媒を坦持したメソポーラスシリカを用いた空気浄化装置において、触媒が一定量の臭い分子を分解した後でも空気を良好に浄化するようにした空気浄化装置を提供する。【解決手段】空気浄化装置は、多くの触媒を担持するメソポーラスシリカを備えており、放電板２０Ａ、２０Ｂが放電を発生させて活性化酸素を発生させるので、触媒１３が臭い分子を浄化して活性化していない状態になったとしても、放電により発生する活性化酸素が触媒を活性化することができるので、臭い分子を持続的に分解することができ、空気を良好に浄化することができる。【選択図】図３
2007020923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気吸入口（１０ａ）から吸入された空気を浄化する空気浄化装置であって、
前記空気を浄化するために空気中の臭い分子を分解するための触媒（３３）と、
細孔を有する多孔質材料からなり、前記触媒を担持する担体（３２）と、
前記触媒を活性化するための活性化手段（２０Ａ、２０Ｂ）と、
を備えることを特徴とする空気浄化装置。
【請求項２】
前記活性化手段（２０Ａ、２０Ｂ）は、第１、第２の電極（２４ａ、２４ｂ）を備え、前記第１、第２の電極の間に高電圧が印加されて前記第１、第２の電極の間に放電が生じるように構成されており、前記第１、第２の電極の間の放電に伴って、前記触媒を活性化するための活性化酸素が発生するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の空気浄化装置。
【請求項３】
前記活性化手段は、絶縁材料により板状に成形された絶縁板（２０）を備えており、
前記絶縁板の一方の面側には前記第１の電極（２４ａ）が配置され、前記絶縁板の他方の面側には前記第２の電極（２４ｂ）が配置されていることを特徴とする請求項２に記載の空気浄化装置。
【請求項４】
前記第１、第２の電極のうち同一極性の電極同士が前記空隙を介して対向するように前記絶縁板が複数枚積層されていることを特徴とする請求項３に記載の空気浄化装置。
【請求項５】
前記第１、第２の電極は、それぞれ、櫛歯状に形成されていることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１つに記載の空気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気吸入口から吸入された空気を浄化するための空気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンから排出される排気ガス中のＮＯｘに反応してＮＯｘを浄化する触媒と、この触媒を担持する担体としてメソポーラスシリカを用いる排気ガス浄化装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、メソポーラスシリカは、非常に多くの細孔を有しているので、通常のシリカに比べて大きな表面積を有する。このため、メソポーラスシリカを担体として用いることにより、触媒がＮＯｘに触れる表面積を非常に広くすることができる。したがって、触媒がＮＯｘに対して効率的に反応するので、高い排気ガスの浄化能力を得ることができる。
【特許文献１】特開平１１−１６９７１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者は、上述の排気ガス浄化装置を基に、触媒を担持する担体としてメソポーラスシリカを用いて、アセトアルデヒト等の異臭の発生源となる臭い分子を分解する空気浄化装置について検討したところ、次のような問題が生じることが分かった。
【０００５】
当該空気浄化装置では、触媒は一定量の臭い分子を分解することは可能であるものの、触媒が当該一定量の臭い分子を分解すると、触媒は、活性化していない状態になる。したがって、触媒が臭い分子を分解できなくなり、空気の浄化機能が停止してしまう。
【０００６】
本発明は、上記点に鑑み、触媒が活性化していない状態になったとしても、空気を良好に浄化できるようにした空気浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、細孔を有する多孔質材料からなり、触媒を担持する担体（３２）を備えており、活性化手段（２４ａ、２４ｂ）が触媒を活性化することを特徴とする。
【０００８】
したがって、触媒が臭い分子を分解して、触媒が活性化していない状態になったとしても、その都度、活性化手段により触媒を活性化することができる。このため、触媒が臭い分子の分解と活性化とを繰り返すことにより、触媒が、持続的に臭い分子を分解することが可能になるので、空気を良好に浄化することができる。
【０００９】
当該多孔質材料は、例えば、メソポーラスシリカであって、酸化珪素、酸化チタン、酸化アルミニウムなどの無機物からなり、細孔の直径が１ｎｍ〜５０ｎｍ、比表面積が１０００ｎｍ〜１２００ｎｍのものである。
【００１０】
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ものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１に、本発明に係る車両用空気浄化装置の第１実施形態を示す。図１は車両用空気浄化装置の概略構成を示す模式図である。
【００１２】
車両用空気浄化装置は、図１に示すように、ダクト１０、送風機１１、集塵フィルタ１２、積層触媒１３、および高圧電源１４から構成されている。
【００１３】
ダクト１０は、空気吸入口１０ａ、空気通路１０ｂ、および空気吹出口１０ｃから構成されている。空気通路１０ｂ内には、送風機１１、集塵フィルタ１２、および積層触媒１３が収納されている。
【００１４】
送風機１１は、電動モータにより羽根車を回転する電動式のシロッコファンであって、空気吸入口１０ａを通して車室内の空気（以下、内気ともいう）を空気通路１０ｂ内に吸い込んで集塵フィルタ１２側に吹き出す。集塵フィルタ１２は、送風機１１により吸い込まれた内気のうち固形の汚染物質を除去する。
【００１５】
積層触媒１３は、後述するように、高圧電源１４から高電圧が印加されて、集塵フィルタ１２を通過した空気中の酸素を電離して活性化酸素を発生する。なお、積層触媒１３の具体的な構造については後述する。
【００１６】
高圧電源１４は、車載イグナイタとイグニションコイルから構成され、例えば図２に示すようにピーク電圧Ｖｐ：１．７ｋＶ〜５ｋＶのインパルス波形の高電圧を１０Ｈｚ〜２０Ｈｚの発生頻度にて発生する。
【００１７】
以下に、積層触媒１３の具体的構成について図３〜図７を用いて説明する。図３は積層触媒１３を示す斜視図、図４は積層触媒１３を風上側（すなわち、集塵フィルタ１２側）から視た図である。
【００１８】
積層触媒１３は、図３に示すように、複数枚の放電板２０Ａ、２０Ｂ、および複数個の絶縁スペーサ２１を有しており、複数枚の放電板２０Ａ、２０Ｂは、空気流れに対して並行に並べられている。
【００１９】
また、複数枚の放電板２０Ａ、２０Ｂは、空気流れ方向に対して並行に積層されており、放電板２０Ａと放電板２０Ｂは、順次、交互に配置されている。そして、放電板２０Ａ、２０Ｂの間には、絶縁スぺーサ２１が二つずつ配置されている。このことにより、二つの絶縁スぺーサ２１および放電板２０Ａ、２０Ｂの間には、空隙２５が形成されることになる。この空隙２５内には、後述するように、集塵フィルタ１２を通過する内気が流れる。
【００２０】
ここで、放電板２０Ａは、図４に示すように、基板２０と、基板２０の表面（図４中上面）に配置される電極部２４ａと、基板２０の裏面（図４中下面）に配置される電極部２４ｂとから構成されている。
【００２１】
基板２０は、ポリイミド等の樹脂材料からなり、板厚寸法０．３ｍｍ以下の絶縁性可撓性シートである。
【００２２】
電極部２４ａは、電線２６を介して高圧電源１４０の電圧出力端子（＋）に接続され、電極部２４ｂには、電線２６を介して高圧電源１４の電圧出力端子（−）に接続されている。なお、電極部２４ａと電線２６とは導電性テープ２２に固定されており、電極部２４ｂと電線２６とは導電性テープ２２に固定されている。
【００２３】
ここで、電極部２４ａ、２４ｂは、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、それぞれ、櫛歯状に成形されており、電極部２４ａ、２４ｂは、互いの櫛歯が噛み合うように配置されている。なお、図５（ａ）は、放電板２０Ａを裏面側（図４中下側）から視た図であり、図５（ｂ）は、放電板２０Ｂを裏面側（図４中下側）から視た図である。
【００２４】
放電板２０Ｂは、図４に示すように、基板２０、および電極部２４ａ、２４ｂから構成されており、放電板２０Ｂの電極部２４ａは、基板２０の裏面（図４中下面）に配置される。そして、放電板２０Ｂの電極部２４ｂは、基板２０の表面（図４中上面）に配置されている。
【００２５】
このことにより、放電板２０Ａ、２０Ｂの間において、電極部２４ａ同士が空隙２５を介して対向し、また電極部２４ｂ同士が空隙２５を介して対向することになる。
【００２６】
ここで、放電板２０Ｂの電極部２４ａは、放電板２０Ａの電極部２４ａと同様に、電線２６を介して高圧電源１４の電圧出力端子（＋）に接続され、電極部２４ｂは、電線２６を介して高圧電源１４の電圧出力端子（−）に接続されている。
【００２７】
さらに、放電板２０Ａの表面側および裏面側には、図４に示すように、それぞれ、触媒シート３０が配設されており、放電板２０Ｂの表面側および裏面側には、それぞれ、触媒シート３０が配設されている。
【００２８】
ここで、触媒シート３０は、図６に示すように、ガラス布３１を有しており、ガラス布３１は、ガラス繊維から構成される不織物であって、高い通気性と高い絶縁性とを兼ね備えたシート状材料である。
【００２９】
なお、ガラス布３１として、カネボウ株式会社の製品番号：ＫＳ１９２６（厚み０．３ｍｍ）、或いは、製品番号：ＫＳ１０９０（厚み０．０６ｍｍ）が用いられる。
【００３０】
また、ガラス布３１を構成するガラス繊維の表面には、沢山のメソポーラスシリカ３２が固着されており、メソポーラスシリカ３２は、二酸化珪素からなり、図７に示すように、非常に多くの細孔（メソポーラス）３２ａを有しているものであって、その外周や細孔３２ａの内表面に多くの触媒３３を担持する担体としての役割を果たす。本実施形態のメソポーラスシリカ３２としては、細孔３２ａの直径が１〜５ｎｍで、比表面積が１０００〜１２００ｍ２／ｇである材料が用いられる。
【００３１】
なお、本実施形態の触媒シート３０は、メソポーラスシリカ３２を固着したガラス布３１に対し、マンガン（すなわち、触媒３３の元になる金属）の硝酸塩水溶液を滴下して、乾燥後、空気中で３時間ほど４００℃の温度で加熱することにより、生成される。
【００３２】
また、触媒３３は、例えば、二酸化マンガンであって、アセトアルデヒトやオゾンを分解する。
【００３３】
次に、本実施形態の車両用空気浄化装置の作動について説明する。
【００３４】
送風機１１が空気吸入口１０ａを通して内気を空気通路１０ｂ内に吸い込んで集塵フィルタ１２側に吹き出す。集塵フィルタ１２は、送風機１１から吹き出される内気中の固形の汚染物質を除去する。そして、集塵フィルタ１２を通過した内気は、積層触媒１３の空隙２５内に流入する。ここで、内気中の臭い分子（アセトアルデヒト）は、触媒シート３０の触媒３３に反応して、水、二酸化炭素に分解される。
【００３５】
このとき、各放電板２０Ａのそれぞれの電極部２４ａ、２４ｂの間には、高圧電源１４から高電圧が印加され、図８中の符号２４ｃに示すように、各放電板２０Ａの基板２０の沿面領域に沿い表面から裏面（或いは、裏面から表面）に亘り放電が生じる。なお、図８中の符号２４ｃは、放電が生じた領域を示す。
【００３６】
また、各放電板２０Ｂのそれぞれの電極部２４ａ、２４ｂの間にも、高圧電源１４から高電圧が印加され、各放電板２０Ｂの基板２０の沿面領域に沿い表面から裏面（或いは、裏面から表面）に亘り放電が生じる。
【００３７】
以上のように、各放電板２０Ａ、２０Ｂで放電が生じるので、空隙２５内の内気のうちの酸素分子が解離して活性化酸素、オゾンが発生する。そして、活性化酸素は、触媒３３に反応して触媒３３を活性化させる。
【００３８】
したがって、その後に空隙２５内に臭い分子が流入すると、この臭い分子は、当該触媒３３に反応して水、二酸化炭素に分解される。その後、触媒３３は、放電板２０Ａ、２０Ｂの放電に伴い発生する活性化酸素によって活性化する。このように、触媒３３は、臭い分子の分解と活性化とを繰り返すので、触媒３３が臭い分子を分解して活性化していない状態になったとしても、その都度、活性化されて臭い分子を持続的に分解することができる。すなわち、積層触媒１３により内気が浄化されることになる。そして、このように浄化された内気は、空気吹出口１０ｃから車室内に吹き出される。
【００３９】
また、本実施形態では、電極部２４ａ、２４ｂがそれぞれ櫛歯状に成形されているので、電極部２４ａ、２４ｂの外周寸法を長くすることができ、電極部２４ａ、２４ｂによる放電が生じ易くなる。
【００４０】
ここで、電極部２４ａ、２４ｂは、互いの櫛歯が噛み合うように配置されているので、電極部２４ａ、２４ｂが互いに対向するように配置される場合に比べて、電極部２４ａ、２４ｂの間の距離を広げることができる。
【００４１】
このため、電極部２４ａ、２４ｂの間で放電が生じる領域（図８中符号２４ｃ）を広げることができる。したがって、多くの活性化酸素を発生させることができるので、触媒３３を効率的に活性化させることができる。
【００４２】
また、触媒シート３０のガラス布３１は、高い通気性を有しているので、電極部２４ａ、２４ｂの放電により生じた活性化酸素が、ガラス布３１を通過してガラス布３１の全領域に行き渡ることができる。したがって、活性化酸素がガラス布３１に固着される多くの触媒３３を活性化させることができる。
【００４３】
また、複数枚の放電板２０Ａ、２０Ｂは、同一極性の電極部（２４ａ、２４ｂ）が空隙２５を挟んで対向するように構成されている。したがって、複数枚の放電板２０Ａ、２０Ｂが振動して電極部２４ａ（２４ｂ）が接触しても電気的に短絡を生じることはない。
【００４４】
（第２実施形態）
上述の第１実施形態では、放電板２０Ａ、２０Ｂの間で放電が生じると、活性化酸素以外にオゾンも発生して車室内に吹き出されて、乗員に違和感を与える恐れがある。
【００４５】
そこで、本第２実施形態では、図９に示すように、上述の第１実施形態の車両用空気浄化装置の構成に、オゾンセンサ１５を追加して、ダクト１０の空気吹出口１０ｃから吹き出されるオゾン濃度を制御する。
【００４６】
図９に示すように、オゾンセンサ１５は、積層触媒１３の空気下流側に配置されて、積層触媒１３の放電板２０Ａ、２０Ｂの放電に伴い発生するオゾン濃度を検出する。
【００４７】
また、本実施形態の車両用空気浄化装置には、オゾンセンサ１５の検出信号に基づいて、高圧電源１４を制御する電子制御装置１６が設けられている。電子制御装置１６は、一定濃度以上のオゾンを検出すると高圧電源１４をオフし、オゾン濃度が一定濃度未満になると高圧電源１４をオンする。
【００４８】
したがって、積層触媒１３から発生するオゾン濃度が一定濃度未満になると高圧電源１４が高電圧を発生して臭い分子が浄化される。また、積層触媒１３から発生するオゾン濃度が一定濃度以上になると、高圧電源１４から高電圧が発生しなくなり、積層触媒１３からオゾン濃度が発生しなくなる。このため、ダクト１０の空気吹出口１０ｃから吹き出されるオゾン濃度が一定濃度に近づくようになる。
【００４９】
上述の第２実施形態では、オゾン濃度を調整するために、電子制御装置１６がオゾンセンサ１５の検出信号に基づいて、高圧電源１４をオン・オフ制御するようにした例について説明したが、これに代えて、電子制御装置１６がオゾンセンサ１５の検出信号に基づいて、高圧電源１４を制御して高圧電源１４の出力波形の電圧値、或いは周波数を調整するようにしてもよい。
【００５０】
（第３実施形態）
上述の第１実施形態では、高い絶縁性を有するガラス布３１を用いて触媒シート３０を構成する例について説明したが、これに代えて、本第３実施形態では、
電極部２４ａ、２４ｂを削除して、導電性基材を用いて上述の第１実施形態と同様の触媒シート３０を構成する。
【００５１】
本実施形態の触媒シート３０は、二枚の導電性基材の間にメソポーラスシリカ３２を挟み込んで構成されている。導電性基材は、銅、鉄などの金属からなるメッシュ状の部材であって、ガラス布３１と同様に高い通気性を有している。
【００５２】
ここで、触媒シート３０は、図１０に示すように、基板２０の表面側と裏面側との双方に配置されて放電板２０Ａ（２０Ｂ）を構成している。そして、表面側の触媒シート３０と、裏面側の触媒シート３０との間には、高圧電源１４から出力される高圧電圧が印加されるようになっている。
【００５３】
したがって、表面側の触媒シート３０と裏面側の触媒シート３０との間に放電が生じるので、当該放電により発生した活性化酸素により触媒３３を活性化させることができる。
【００５４】
本実施形態によれば、触媒シート３０が電極部２４ａ、２４ｂの機能を兼ね備えているので、部品点数を減らすことができるので、製造コストを下げることができる。
【００５５】
（その他の実施形態）
（１）  触媒３３を活性化するための活性化手段として、放電により活性化酸素を発生するための放電板２０Ａ、２０Ｂを用いる場合に限らず、触媒３３を加熱して触媒３３を活性化するための温水ヒータ、電気ヒータなどの熱源を用いてもよい。
【００５６】
（２）  高圧電源１４から発生される高電圧の波形としては、インパルス波形に限らず、図１１（ａ）〜（ｄ）に示すように、サイン波、矩形波、三角波、或いは、山型波であってもよい。また、高電圧の波形としては、矩形波、三角波、山型波のうち正極側（或いは負極側）だけに表れる波形であってもよく、図１１（ｅ）〜（ｇ）に示すように、矩形波、三角波、山型波のそれぞれに直流電圧を重畳した波形を用いてもよい。
【００５７】
（３）  多孔質材料としては、酸化珪素からなるメソポーラスシリカ３２に限らず、細孔の直径が１ｎｍ〜５０ｎｍ、比表面積が１０００ｍ２／ｇ〜１２００ｍ２／ｇであれば、酸化チタン、或いは酸化アルミニウムからなる無機物の材料を用いてもよい。
【００５８】
（４）  触媒３３としては、二酸化マンガンに限らず、コバルトの酸化物、銅の酸化物、鉄の酸化物、ニッケルの酸化物、銀、銀の酸化物、およびこれらの物質を混同した混合物のうちいずれか一つを用いるようにしてもよい。
【００５９】
（５）  触媒３３としては、一種類の物質（具体的には、二酸化マンガン）を用いる場合に限らず「主触媒および助触媒が固溶した混合物」を用いるようにしてもよい。
【００６０】
ここで、助触媒を、タンタル、銅、タングステン、ニッケル、すず、アンチモン、白金、アルミニウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ガリウム、ゲルマニウム、ニオブ、モリブデン、ルテニウムのうちいずれかとする。例えば、触媒３３としては、主触媒と助触媒との総重量を１００％とし、助触媒の重量を６〜１２％とする比率で混合したものを用いる。
【００６１】
さらに、触媒３３としては、主触媒および助触媒に第二助触媒を加えたものを用いるようにしてもよい。この場合、触媒３３としては、主触媒、助触媒および第二助触媒の総重量を１００％とし、「助触媒および第二助触媒の総重量」を６〜１２％とする比率で混合したものを用いる。そして、助触媒と第二助触媒とは、重量比率１：１〜１：２で混合するようにする。
【００６２】
なお、第二助触媒は、タンタル、銅、タングステン、ニッケル、すず、アンチモン、白金、アルミニウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ガリウム、ゲルマニウム、ニオブ、モリブデン、ルテニウムのいずれかである
（６）  触媒シート３０の基材としては、ガラス布３１を用いる場合に限らず、ポリプロピレンからなる不織布を用いるようにしてもよい。
【００６３】
（７）  触媒３３としては、臭い分子を酸化分解するものに限らず、臭い分子を触媒により酸化以外の作用（例えば、還元）により臭い分子を分解して脱臭するものを用いてもよい。
【００６４】
（８）  放電板２０Ａ（２０Ｂ）の基材としては、ポリイミド樹脂に限らず、ポリエチレンテレフタレート、ガラスエポキシ樹脂、フッ素樹脂、シリコン樹脂、グリーンセラミック、紙などを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車両用空気浄化装置を示す模式図である。
【図２】図１の積層触媒に印加される高圧電圧の波形を示す図である。
【図３】図１の積層触媒を示す斜視図である。
【図４】図１の積層触媒の部分的側面図である。
【図５】図１中の放電板を示す図である。
【図６】図４中の触媒シート及びその構成を示す図である。
【図７】図４中のメソポーラスシリカを示す図である。
【図８】図１中の放電板による放電を説明するための図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る車両用空気浄化装置を示す模式図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る放電板の構成を示す斜視図である。
【図１１】放電板に印加される高電圧の波形を示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
２０Ａ、２０Ｂ…放電板、３２…メソポーラスシリカ、３３…触媒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007020923.tif 000009
【図８】
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【図９】
2007020923.tif 000011
【図１０】
2007020923.tif 000012
【図１１】
2007020923.tif 000013