(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
６．４５１６ｃｍ２（１平方インチ）当たりの開口数が５００〜１０００の活性炭多孔体からなる基材と、
該基材の表面全体を被覆し、前記基材に対する酸化チタンの担持量が３０〜４５ｇ／Ｌである酸化チタン層と、を備えてなる、
車内空気中から二酸化窒素とアンモニアを共に除去する車載用空気清浄フィルタ。
【請求項２】
前記活性炭多孔体の開口数が６．４５１６ｃｍ２（１平方インチ）当たり８００である、ことを特徴とする請求項１に記載の車載用空気清浄フィルタ。
【請求項３】
前記活性炭多孔体は均一な開口形状を有する押出し成形品である、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の車載用空気清浄フィルタ。
【請求項４】
前記酸化チタン層は浸漬により形成されたものである、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車載用空気清浄フィルタ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の車載用空気清浄フィルタを備える車輌用エアコン装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれかに記載の車載用空気清浄フィルタを備える車輌用空気清浄器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は車輌用空気清浄フィルタに関する。この空気清浄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窒素酸化物（特にＮＯ２）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】
そこで、充分な風量を確保できるエアコン装置に当該空気清浄機能を有する空気清浄用フィルタを取りつければよいことに気付く。
かかる見地から従来の車輌用エアコン装置を見ると、空気清浄用フィルタとして次のものが用いられていた。
(1)  プリーツ構造の集塵フィルタのみ。
(2)  高電圧を印加する電気集塵装置。
(3)  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。
(4)  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。
(5)  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。
上記(1)及び(2)の構成では、脱臭脱ガス機能がない。また、(2)ではコストも高い。
(3)、(4)及び(5)では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、(3)及び(4)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。(5)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(3)及び(4)と同様に流路抵抗が増大するので好ましくない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、かかる車輌用エアコン装置に取り付ける活性炭フィルタとして、押出し成形されたハニカム型活性炭セル（株式会社神戸製鋼所の提供する商品名「アクトカーボア」など）に注目した。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、ハニカム型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。
【０００５】
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。
活性炭により確かに二酸化窒素は除去できるが、悪臭成分であるアンモニアに関してはこれを活性炭で吸着除去することができない。
一方、光触媒として使用されるアナターゼ型の酸化チタンには、光照射を特にしなくても、アンモニアを吸着する能力がある。
【０００６】
特開平９−９４８号公報の段落０００７及び０００８には、粉末状活性炭をハニカム状若しくは格子状に成型してなる基材へ酸化チタンを担持させる構成のフィルタが示唆されている。
かかる構成のフィルタによれば、二酸化窒素は活性炭基材により効率良く吸着除去される。また、アンモニアは酸化チタンに吸着される。
その他、関連する文献として特開平１０−１８０１１８号公報を参照されたい。
【０００７】
しかしながら、本発明者らの検討によれば、活性炭に酸化チタンを担持させると活性炭による二酸化窒素の吸着能力が低下してしまう。その一方で、酸化チタンはその担持量が多くなれば吸着除去できるアンモニアの量も多くなることがわかった。
かかる知見に基づき本発明者らはさらに検討をすすめ、車輌に用いる空気清浄フィルタとして好ましい酸化チタンの担持量及び当該酸化チタンを担持する基材としての活性炭多孔体を探った。ここで、車輌用の、特にエアコン装置に適用される空気清浄フィルタには、一つの指標として、車内空気を通過させる毎に各種ガス成分の６０％を除去することが求められている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、車輌用の空気清浄フィルタとして好適な臭気成分及びガス成分の除去能力を有するものを提供することを目的とする。そしてその構成は次のとおりである。
６．４５１６ｃｍ２（１平方インチ）当たりの開口数が５００〜１０００の活性炭多孔体からなる基材と、
該基材の表面全体を被覆し、前記基材に対する酸化チタンの担持量が３０〜４５ｇ／Ｌである酸化チタン層と、を備えてなる車載用空気清浄フィルタ。
【０００９】
このように構成された空気清浄フィルタによれば、好適な活性炭基材と酸化チタン層との組み合わせにより、車内空気の臭気成分・ガス成分を好適に除去することができる。
【００１０】
上記において、活性炭多孔体からなる基材はその開口の密度が６．４５１６ｃｍ２（１平方インチ）当たり５００〜１０００個であれば開口の形状、開口の均一・不均一及びその製法は特に限定されるものではないが、基材の全体が活性炭からなるものとする。
かかる基材としてハニカム型活性炭セルが好ましい。ここにハニカム型活性炭セルとは、特開平５−２４２号公報等に開示されるようハニカム成形体であって、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、好ましくは押出し成型したものである。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。
かかるハニカム型活性炭セルとして、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：５００〜１０００セル（開口数）／ｉｎｃｈ２（６．４５１６ｃｍ２）のものを用いることができる。ここに、開口（セル）の大きさが５００セル／ｉｎｃｈ２（６．４５１６ｃｍ２）未満であると、基材の表面積の広さが充分でなくなり、アンモニアの吸着能力に支障をきたす。開口（セル）の大きさが１０００セル／ｉｎｃｈ２（６．４５１６ｃｍ２）を超えると、流路抵抗を増大させるので好ましくない。より好ましくは５００〜８００セル／ｉｎｃｈ２（６．４５１６ｃｍ２）である。
【００１１】
酸化チタン層は活性炭多孔体の全表面を被覆する。これはフィルタの容積をできる限り小さくしつつ酸化チタンの担持量をできる限り多くするためである。酸化チタンの膜厚は基材まで空気を透過させることができれば特に限定されない。活性炭多孔体からなる基材中を空気が均等に透過するために、酸化チタン層は基材の表面に実質的に均等な膜厚で形成されることが好ましい。
このような酸化チタン層は例えば浸漬（ディップ）法により形成されるが、その製法もとくに限定されるわけではない。
酸化チタンは触媒活性を有するアナターゼ型の粉体若しくは粒体を用いる。酸化チタンに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。ＴｉＯ２−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。
吸着したアンモニアを酸化分解するため、勿論他のガス成分（炭化水素、一酸化炭素等）を酸化分解するため、酸化チタン層へ紫外線を照射することが好ましい。光源には、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、酸化チタン層に照射されるものとする。
フィルタに酸化チタン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酸化チタンへ供給することにより活性炭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フィルタにも適用できる。即ち、車載用エアコン装置が停止しているときに当該フィルタに光を照射し、もって当該フィルタの再生を図る。このようにして再生されるフィルタは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。
【００１２】
酸化チタンの担持量は基材の単位容積（リットル）当たり２５〜５０ｇとすることがこのましい。図１に示すように、この範囲において車内空気中から二酸化窒素とアンモニアを共に高い除去率で除去することができる。
一方、車内空気中から二酸化窒素とアンモニアを共に６０％以上の除去率で除去することを一つの基準としてみると、酸化チタンの担持量を３０〜４５ｇ／Ｌとする。酸化チタンの担持量が４５ｇ／Ｌを超えると、アンモニアに対する吸着能力は向上するが、二酸化窒素に対する除去能力が基準（６０％）をしたまわることとなるので好ましくない。これは、容量が一定である、即ちその表面積が一定である活性炭基材に対する酸化チタンの担持量が増えるとその膜厚が厚くなるので、これを通過して活性炭多孔体基材にまで行き届く空気の量が低下するためと考えられる。他方、酸化チタンの担持量が３０ｇ／Ｌ未満であると、二酸化窒素に対する除去能力は充分に確保されているが、アンモニアに対する除去能力が基準（６０％）に満たないので好ましくない。これは、アンモニアの吸着する酸化チタンの絶対量が不足するためである。更に好ましい酸化チタンの担持量は３０〜４０ｇ／Ｌであり、更に更に好ましくは３５〜４０ｇ／Ｌである。
【００１３】
図１の結果は次のようにして得た。
図２は試験装置の概略図であり、角筒３００内へ気密に試験例のフィルタ３０１を取りつけ、空気流速が１．２ｍ／Ｓとなるようにポンプ３０２を駆動して空気流を発生させ、角筒３００の入り口側にそれぞれ３０ｐｐｍの二酸化窒素と１０ｐｐｍのアンモニアを導入する。そして、汎用的なガス濃度測定器３０３を用いてフィルタ３０１の前後の濃度を測定し、その差をとって図１の除去率とした。なお、図１の縦軸において、ワンパス除去率とは被検対象の空気をフィルタに通すのは一度だけであることを意味する。フィルタ３０１には株式会社神戸製鋼所の提供するアクトカーボア（８００セル／ｉｎｃｈ２（６．４５１６ｃｍ２））を用い、そのサイズは空気流に直交する方向において５０ｍｍ×５０ｍｍであり、厚さは８ｍｍである。酸化チタンには石原産業株式会社の提供するＴｉＯ２ゾル（型番：ＳＴＳ−０１）を用いた。基材の浸漬時間を変化することにより酸化チタンの担持量を調整し、具体的な担持量は浸漬前の基材の重量と浸漬・乾燥後の重量の差より求めた。
【００１４】
なお、基材である活性炭多孔体の一部は酸化チタン層で被覆せずにこれを露出させることもできる。このような構成は活性炭多孔体からなる基材を酸化チタンで被覆してなる本願発明のフィルタと活性炭多孔体のみからなるフィルタとを結合したものとみなす。
【００１５】
車載用のエアコン装置について言えば、上で説明した空気清浄フィルタと併せて、集塵用フィルタを用いることが好ましい。
集塵用フィルタには布、不織布及び紙等の集塵素材をプリーツ状としたものを用いることができる。集塵用フィルタの構造は特に限定されるものではない。
【００１６】
空気流において集塵用フィルタを上流側とし、空気清浄フィルタを下流側にすることが好ましい。これにより、粉塵により後者が目づまりすることを未然に防止できる。集塵用フィルタと空気清浄フィルタとは近接して、好ましくは接続して配置することが好ましい。これにより、両者をコンパクトに纏めることができる。
集塵用フィルタや空気清浄フィルタの形状はこれが適用される空気清浄器やエアコン装置に対応して適宜設計される。
【００１７】
集塵用フィルタは長期間の使用により目づまりをおこすので、これの交換が必要である。そのためにたとえば、車載用エアコン装置の吸気口に対してグローブボックスから集塵用フィルタを着脱可能に装着できるようする。
同じく空気清浄フィルタも車載用エアコン装置に対して着脱可能とすることが好ましい。破損した場合などその交換が容易になるからである。
集塵用フィルタや空気清浄フィルタの交換を容易にするため、それらのホルダを設け、当該ホルダを車載用エアコン装置に対して着脱自在とすることができる。この場合、当該ホルダに対して集塵用フィルタや空気清浄フィルタは着脱自在である。
集塵用フィルタや空気清浄フィルタはエアコン装置においてその空気流の最上流部に設置されることが好ましい。
【００１８】
【実施例】
次にこの発明の実施例について説明する。
図３はこの実施例で使用する活性炭多孔体基材としての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ア（商品名、８００セル／ｉｎｃｈ２（６．４５１６ｃｍ２））を用いた。そして、このセル１をＴｉＯ２ゾル（石原産業株式会社製の型番ＳＴＳ−０１）へ浸漬させ、その後乾燥することによりセル１の全表面へ均一に酸化チタン層をコーティングした。酸化チタンの担持量は３０ｇ／Ｌである。図３の（ａ）に示すように６つのセル１をカートリッジ３で挟持して空気清浄フィルタとしての活性炭フィルタ２を構成し、図６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３（ｂ）参照）。
【００１９】
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４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３（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。
【００２０】
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５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。
【００２１】
図７は図３（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７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。
【００２２】
図８は他の実施例を示す。図７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に担持された酸化チタンが活性化される。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。酸化チタン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８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。
【００２３】
他の実施例を図９に示す。図８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１０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。
【００２４】
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。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は酸化チタンの担持量と二酸化窒素及びアンモニアの除去率との関係を示す。
【図２】  図２は図１の結果を得るための試験装置の概略構成図である。
【図３】  図３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４】  図４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５】  図５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６】  図６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７】  図７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は他の実施例の空気清浄用フィルタを示す図である。
【図１０】  図１０は他の実施例の空気清浄用フィルタを示す図である。
【符号の説明】
１  ハニカム型活性炭セル
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
【図１】
0004308986.tif 000002
【図２】
0004308986.tif 000003
【図３】
0004308986.tif 000004
【図４】
0004308986.tif 000005
【図５】
0004308986.tif 000006
【図６】
0004308986.tif 000007
【図７】
0004308986.tif 000008
【図８】
0004308986.tif 000009
【図９】
0004308986.tif 000010
【図１０】
0004308986.tif 000011