(57)【要約】【課題】内燃機関の始動後、速やかにオゾンを発生する車載用のオゾン発生装置を提供する。【解決手段】車両に搭載されるオゾン発生装置１０は、オゾンの原料ガスを吸入して送出するコンプレッサ１２と、コンプレッサ１２から供給される原料ガスから放電によってオゾンを発生するオゾン反応器２２と、車両の空調装置２に使用される冷媒を用いて、車両の内燃機関５２が起動する前から原料ガスおよびオゾン反応器２２を冷却する冷却器２６とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と空調装置とを備える車両に搭載され、前記内燃機関の排気ガスにオゾンを供給するオゾン発生装置であって、
オゾンの原料ガスを吸入して送出するコンプレッサと、
前記コンプレッサから供給される前記原料ガスから放電によってオゾンを発生するオゾン反応器と、
前記空調装置に使用される冷媒を用いて、前記内燃機関が起動する前から前記原料ガスおよび前記オゾン反応器を冷却する冷却器と
を備えることを特徴とするオゾン発生装置。
【請求項２】
前記冷却器は、前記車両の運転者による前記内燃機関の起動操作以前の操作を検知し、前記冷却を実行することを特徴とする請求項１に記載のオゾン発生装置。
【請求項３】
前記冷却器は、前記反応器の温度に応じて、前記反応器の冷却を実行又は停止することを特徴とする請求項１又は２に記載のオゾン発生装置。
【請求項４】
前記原料ガスは大気であり、前記冷却器は、前記コンプレッサによって吸入される前の前記大気の温度に応じて、前記大気の冷却を実行又は停止することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のオゾン発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電法を用いたオゾン発生装置及びオゾン発生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
強力な酸化作用によって従来から殺菌、脱臭、酸化等に用いられているオゾンの発生法には、酸素を含むガスに紫外線などを照射して得る方法（照射法）や酸素を含むガス中に放電（無声放電や沿面放電など）を生じさせて得る方法（放電法）、原料の液体を電気分解することで得る方法（電解法）などがある。これらのうち、エネルギー効率が最も高い方法は放電法と言われている。また、放電法は放電電極や高圧電源等の簡便な構成で実施できるため多用されている。
【０００３】
ところで、オゾン発生装置は、室内などの比較的安定な環境で利用されるのが一般的であった。しかし近年ではオゾンの利用分野が広がり、オゾン発生装置は屋外等の温度や湿度の管理が難しい環境で利用される機会が増加している。例えば特許文献１に開示されたオゾン発生装置は自動車に搭載されている。この装置は、内燃機関（エンジン）の排気ガスに含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）を除去するために用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２０９８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
放電法によるオゾンの発生量は、放電対象である原料ガス（即ち空気）の温度及び露点（湿度）に強く依存し、これらが高いほど低下することが知られている。また、オゾン発生装置を車両に搭載して用いる場合、温度や湿度の変化が著しい屋外の大気をオゾンの原料ガスとして利用する。
【０００６】
内燃機関により発生した窒素酸化物は、排ガス後処理装置の触媒を通過するときに分解されるが、始動時やアイドリングなどの回転数が小さい状態では触媒が活性温度に達していないために除去されないまま大気中に放出される。従って、窒素酸化物を効果的に除去するには、このような状態が生じている間にオゾンを十分に供給する必要がある。
【０００７】
このような事情を鑑み、本発明は、車両等に搭載され、当該車両等の内燃機関の始動直後にオゾンを速やかに発生するオゾン発生装置及びオゾン発生方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、内燃機関と空調装置とを備える車両に搭載され、前記内燃機関の排気ガスにオゾンを供給するオゾン発生装置であって、オゾンの原料ガスを吸入して送出するコンプレッサと、前記コンプレッサから供給される前記原料ガスから放電によってオゾンを発生するオゾン反応器と、前記空調装置に使用される冷媒を用いて、前記内燃機関が起動する前から前記原料ガスおよび前記オゾン反応器を冷却する冷却器とを備えることを要旨とする。
【０００９】
前記冷却器は、前記車両の運転者による前記内燃機関の起動操作以前の操作を検知し、前記冷却を実行してもよい。
【００１０】
前記冷却器は、前記反応器の温度に応じて、前記反応器の冷却を実行又は停止してもよい。
【００１１】
前記原料ガスは大気であってもよい。前記冷却器は、前記コンプレッサによって吸入される前の前記大気の温度に応じて、前記大気の冷却を実行又は停止してもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、車両等に搭載され、当該車両等の内燃機関の始動直後にオゾンを速やかに発生するオゾン発生装置及びオゾン発生方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るオゾン発生装置の概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るオゾン発生装置の概略構成図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るオゾン発生装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１及び図２は、本実施形態に係るオゾン発生装置の概略構成図である。図３は、本実施形態に係るオゾン発生装置の動作を示すフローチャートである。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態のオゾン発生装置１０は、内燃機関（エンジン）５２を有する車両１に搭載され、例えばＮＯｘ分解触媒５４を用いた排気ガス等のＮＯｘ（窒素酸化物）除去に使用される。オゾン発生装置１０は、車内の温度を調整する空調装置２に接続しており、空調装置２内を循環する冷媒を共用している。オゾン発生装置１０は、この冷媒を用いてオゾンの原料ガスである大気（空気）等を冷却する。
【００１６】
空調装置２は周知の機器を用いて構成される。例えば図１に示すように、空調装置２はコンプレッサ３と、凝縮器４と、膨張弁５ａと、蒸発器６と、レシーバタンク7と、冷却器８と、を備える。コンプレッサ３は、冷媒を圧縮して凝縮器４に送出する。凝縮器４は、冷却器８を用いて冷媒を液化する。液化された冷媒は膨張弁５ａを介して蒸発器６に供給される。蒸発器６は送風機（図示せず）によって室内を循環する空気と冷媒との熱交換を行う。この熱交換によって冷媒は気化し、気化した冷媒はレシーバタンク7に一時的に貯留された後、再びコンプレッサ３に供給される。
【００１７】
本実施形態では、凝縮器４と膨張弁５ａとの間に三方弁９が設けられる。三方弁９は、凝縮器４によって凝縮した冷媒の一部を膨張弁５ｂを介してオゾン発生装置１０に供給する。この冷媒の供給は、オゾン発生装置１０において冷却が必要なときだけ行われる。
【００１８】
オゾン発生装置１０は、内燃機関５２の排気ガスにオゾンを供給する。オゾン発生装置１０は、コンプレッサ１２と、冷却器１４と、清浄部１６と、除湿部１８と、流量調整弁２０と、オゾン反応器２２と、冷却器２６と、制御部３０とを備える。なお、これらは筐体２８に収納されている。また、オゾン発生装置１０の電力は、車両１のバッテリから供給されている。
【００１９】
コンプレッサ１２は、オゾンの原料ガスとしての大気を圧縮してオゾン反応器２２に送出する。圧縮された原料ガスは、冷却器１４、清浄部１６、除湿部１８、流量調整弁２０を介してオゾン反応器２２に送出される。コンプレッサ１２は、空調装置２のコンプレッサ３とは独立に設けられ、且つ独立に動作する。
【００２０】
本実施形態の冷却器は、原料ガス自体を冷却する冷却器１４とオゾン反応器２２を冷却する冷却器２６とから構成される。何れの冷却器も空調装置２の冷媒を使用する。冷却器１４は、コンプレッサ１２によって圧縮された原料ガスを冷却する。冷却器１４は、例えば、空調装置２の冷媒が流れる細管と原料ガスが流れる細管とを熱的に接触させることで構成される。
【００２１】
冷却器１４による原料ガスの冷却を行うか否かは、コンプレッサ１２に流入する原料ガスの温度Ｔｇに基づいて決定される。この温度Ｔｇは例えば０℃である。また、内燃機関５２の起動後、速やかにオゾンを得るため、冷却器１４は、内燃機関５２が起動する前から原料ガスの冷却を行うことができる。例えば、制御部３０を介して車両１の運転者による内燃機関５２の起動操作以前の操作を検知し、この検知に基づいて冷却を行ってもよい。なお、運転者による起動操作以前の操作とは、例えば、ドアロックの解除、キースイッチへの運転キーの挿入などである。或いは、内燃機関５２が起動する前の状態おいて、タイマー等を用いて所定の設定時刻に冷却を行うようにしてもよい。
【００２２】
清浄部１６は原料ガス中の油分の除去及び水分の大まかな除去を行う。清浄部１６は、周知のオイルミストセパレータ及びミストセパレータによって構成される。
【００２３】
除湿部１８は、清浄部１６からの排出された原料ガスを例えば露点が−２０℃以下になるよう強力な除湿を行う。除湿部１８は、例えば中空糸膜を用いて構成される。なお、除湿された原料ガスは、高い圧力を保ったまま排出され、逆止弁（図示せず）や流量調整弁２０を介してオゾン反応器２２に送出される。
【００２４】
除湿部１８とオゾン反応器２２との間には、流量調整弁２０が設けられる。流量調整弁２０は制御部３０によって制御され、オゾン反応器２２に流入する原料ガスの流量を調整する。
【００２５】
オゾン反応器２２は、除湿部１８によって乾燥した原料ガスから放電によってオゾンを発生する。オゾン反応器２２は無声放電や沿面放電を発生させるための２つの電極（図示せず）を有する。原料ガスはこれらの電極の間を流れ、排出される。この際、原料ガスに含まれる酸素分子は放電によって生じた電子との衝突によって酸素原子に解離し、酸素原子と残留する酸素分子との結合によってオゾンが発生する。発生したオゾンを含むガスは、オゾン反応器２２から排出され、例えば、ＮＯｘ分解触媒５４に暴露され、ＮＯｘの除去に使用される。
【００２６】
オゾン反応器２２には高圧電源（図示せず）が接続している。この高圧電源は上述の放電を発生させるための交流電圧を発生する。この交流電圧は制御部３０によって制御されている。
【００２７】
上述の通り、冷却器２６は、空調装置２に使用される冷媒を用いて、オゾン反応器２２を冷却する。この場合、筐体２８の冷却を行って筐体２８に設置されたオゾン反応器２２を間接的に冷却してもよい。筐体２８にはオゾン反応器２２に加え、コンプレッサ１２などが収納されているので、筐体２８を冷却すると原料ガスを全体的に冷却させることができる。冷却器２６は、例えば冷却器１４と同様に、冷媒が流れる細管を筐体２８やオゾン反応器２２に熱的に接触させることで構成される。或いは、冷媒が流れる細管と、この細管の外周に取り付けられた放熱板と、送風機とから構成し、冷風を筐体２８やオゾン反応器２２に送るように構成してもよい。
【００２８】
冷却器２６によるオゾン反応器２２の冷却を行うか否かは、オゾン反応器２２の温度Ｔｒに基づいて決定される。この温度Ｔｒは例えば６０℃である。また、内燃機関５２の起動後、速やかにオゾンを得るため、冷却器２６は内燃機関５２が起動する前からオゾン反応器２２の冷却を行うことができる。例えば、制御部３０を介して車両１の運転者による内燃機関５２の起動操作以前の操作を検知し、この検知に基づいて冷却を行ってもよい。なお、運転者による起動操作以前の操作とは、例えば、ドアロックの解除、キースイッチへの運転キーの挿入などである。或いは、内燃機関５２が起動する前の状態において、タイマー等を用いて所定の設定時刻に冷却を行うようにしてもよい。
【００２９】
上述の通り、オゾン発生装置１０は原料ガスの温度Ｔｇやオゾン反応器の温度Ｔｒを検出する温度計２４を備える。この温度計２４によって検出された温度に応じて、原料ガスの冷却、オゾン反応器２２の冷却、又はその両方が行われる。
【００３０】
制御部３０は、オゾン発生装置１０を動作させるために必要なプログラムやデータを格納する記憶部（図示せず）を有し、オゾン発生装置１０の各機器を制御する。具体的には例えば、温度計２４によって検出された原料ガスの温度Ｔｇ及びオゾン反応器２２の温度Ｔｒに基づいて２つの冷却器１４、２６の冷却を制御する。また、コンプレッサ１２の運転制御や、オゾン反応器２２内の放電を発生させるための放電電圧を設定する。
【００３１】
以下、オゾン発生装置１０の動作について説明する。図３は、オゾン発生装置１０の動作を示すフローチャートである。
【００３２】
初期状態として、内燃機関５２は停止、車両１の運転者は車両の外にいるものとする。また、車両１のドアはロックされているものとする。
【００３３】
まず、冷却器１４は、制御部３０を介して車両１の運転者による内燃機関５２の起動操作以前の操作があったか否かを検知する（ステップＳ１）。この操作があった場合（ステップＳ１においてＹＥＳ）は、次の処理（ステップＳ２）に移る。逆に、この操作が無い場合（ステップＳ１においてＮＯ）はこの操作の検知を継続する。
【００３４】
ステップＳ２において、温度計２４は原料ガスの温度Ｔｇを検出する。さらに制御部３０は、検出された温度Ｔｇを所定の温度Ｔａと比較する。この温度Ｔａは、冷却されることなくオゾン反応器２２に達した場合の、所定のオゾン発生量Ｑが得られる原料ガスの最高温度である。さらにオゾン発生量Ｑとは、例えばＮＯｘ分解触媒５４において窒素酸化物の除去に必要なオゾン量である。検出された温度Ｔｇが温度Ｔａ以上である場合（ステップＳ２においてＹＥＳ）、制御部３０はオゾン反応器２２に流入する原料ガスの温度が、オゾン発生量Ｑが得られる温度よりも高くなると判断し、冷却器１４による原料ガスの冷却を実行する（ステップＳ３）。その後、コンプレッサ１２の運転を開始し（ステップＳ４）、冷却された原料ガスが清浄部１６、除湿部１８、流量調整弁２０を介してオゾン反応器２２に流入する。
【００３５】
検出された温度Ｔｇが温度Ｔａ未満である場合（ステップＳ２においてＮＯ）、制御部３０はオゾン反応器２２に流入する原料ガスの温度が、オゾン発生量Ｑが得られる温度以下になると判断し、冷却器１４による原料ガスの冷却を省略して、コンプレッサ１２の運転を開始する（ステップＳ４）。この場合、冷却器１４は動作させる必要がない。従って、車両１のバッテリの消耗を抑えることができる。
【００３６】
ここまでの処理により、少なくともオゾン発生量Ｑが得られる温度のみの原料ガスをオゾン反応器２２に流入させることができる。
【００３７】
次に、制御部３０は、内燃機関５２が始動したか否かを判断する（ステップＳ５）。即ち、運転者等の操作によって車両１の運転が開始されたか否かを判断する。ここで内燃機関５２が始動していないと判断した場合（ステップＳ５においてＮＯ）、制御部３０はこの判断処理を継続する。また、内燃機関５２が始動したと判断した場合（ステップＳ５においてＹＥＳ）、制御部３０はオゾン反応器２２を制御してオゾンを発生させる（ステップＳ６）。
【００３８】
オゾン反応器２２がオゾンを発生させている間は、放電電力の消費に伴ってオゾン反応器２２自体の温度が上昇する。この温度上昇によってオゾンの発生量は低下する。この温度低下を抑制するため、制御部３０は温度計２４を用いてオゾン反応器２２の温度Ｔｒを検出し、検出された温度Ｔｒと所定の温度Ｔｂとを比較する（ステップＳ７）。なお、温度Ｔｂは、上述のオゾン発生量Ｑが得られるオゾン反応器の最高温度である。
【００３９】
検出した温度Ｔｒが温度Ｔｂ以上である場合（ステップＳ７においてＹＥＳ）、制御部３０は冷却器２６によるオゾン反応器２２（又は筐体２８）の冷却を実行し（ステップＳ８）、ステップＳ９の処理に移る。一方、検出した温度Ｔｒが温度Ｔｂ未満である場合（ステップＳ７においてＮＯ）、制御部３０は冷却器２６による原料ガスの冷却を省略して、ステップＳ９の処理に移る。
【００４０】
ステップＳ９において、制御部３０は、内燃機関５２が停止されたか否かを判断する。内燃機関５２が停止した場合、排気ガスは排出されないので、オゾン反応器２２によるオゾンの発生、コンプレッサ１２の運転、冷却器１４、２６による冷却、の各動作を停止させ（ステップＳ１０）、以上の一連の処理を終了する。
【００４１】
以上の操作によって、車両等の内燃機関の始動直後に所定量のオゾンを速やかに発生することができる。また、コンプレッサが吸入する前の原料ガスの温度に基づいて、原料ガスの冷却の有無が判断される。従って、コンプレッサや冷却器の稼働が制限され、全体の消費電力が抑えられる。
【００４２】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【符号の説明】
【００４３】
１…車両、２…空調装置、１０…オゾン発生装置、１２…コンプレッサ、１４…冷却器、１６…清浄部、１８…除湿部、２０…流量調整弁、２２…オゾン反応器、２４…温度計、２６…冷却器、２８…筐体、３０…制御部、５２…内燃機関、５４…ＮＯｘ分解触媒
【図１】
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【図２】
2013180922.tif 000004
【図３】
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