JP2005279279A - 自動車の車室用空調機のための光触媒による空気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光触媒反応が効率的に行われ、かつ空調機の内部において空気の循環を妨げることのない空気浄化装置を提供する。
【解決手段】 自動車の車室に設置される空調機内部を循環する空気を処理するため、空気の循環路に設けられ、かつ光触媒材料で覆われた少なくとも１つの壁体１，２に、光を照射する照明源を備えた、光触媒による空気浄化装置において、前記照明源は、少なくとも、光源５,５'と、複数の分割面10,11を有する反射体８とを備え、光源から射出された光線は、反射体を透過して、前記光触媒材料で覆われた遠隔の壁体１,２を照射する。反射体８は、互いに離間された複数の桟体17、または光源６を取り囲む截頭円錐形からなる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、自動車の車室用空調機の分野に属し、特に光触媒によって空気を浄化する装置、すなわち、光触媒で覆われた壁体、およびこの壁体の照明源を有する装置に関する。

自動車の車室用空調機には、通常、空気の循環路内に、空気浄化器が備え付けられている。この空気浄化器としては、例えば、気体電離装置、粒子除去フィルタ、光触媒による処理装置、特殊なガスフィルタ等がある。しかし、このような装置やフィルタが、空気浄化器のすべてを網羅しているわけではなく、後に説明する本発明も、これらに限定されるわけではない。これらは、空気浄化器として、単独でも、組み合わせても用いることができる。なお、上述の空調機は、空気の循環路において、フィルタの下流側に、エバポレータを備えている。

本発明は、とりわけ、換気に係る空気を光触媒によって処理する装置であって、微生物を除去し、車室内を循環する空気を浄化する装置を提供するものである。このような装置は、二酸化チタン（ＴｉＯ₂）、またはこの類似物等の光触媒材料によって被覆された壁体とともに、照射源を備えている。このような壁体の近傍に配置されている照射源は、例えば平板、格子等の平面的な部材によって支持された複数の発光ダイオードやシリンダ状ランプ等の紫外線照射器である。

このような空気浄化装置における課題は、空気の循環にとって障害とならない限りで、光触媒で被覆された表面において、照明に係る電力を最大限に利用しうる最適な光触媒反応を実現することにある。より正確にいうと、光触媒材料で被覆される表面は、照明源の稼働に必要なエネルギーを節減しうるよう、光を照射される平面ができるだけ広いものとするのが望ましい。

また、照明源は、空気の循環を妨げて、空気の冷却効率を低下させたり、騒音を発生する振動源となることのないように配置するのが望ましい。

さらに、光触媒による空気浄化装置は、空気が循環する方向を横断するように延出して、空気流の滞留させることのないようにしなければならない。

上述の課題を解決するための一つの方策は、エバポレータ、またはフィルタの壁体の全面を、光触媒材料で覆うために利用するというものである。下記特許文献１と２は、このような方策を用いた、光触媒による空気浄化装置を開示している。

特許文献１においては、照明源は、エバポレータ、またはフィルタの壁体の一部の両側において、空気の進む方向を横断するように延出し、壁体に斜め方向から光を照射する。

特許文献２においては、粒子除去フィルタの襞または隔壁が、これらを横切る方向に延出する照明源を収容するのに用いられており、照明源は、これらフィルタの襞または隔壁の表面を照射する。しかし、このような空気浄化装置においては、照明源が存在することにより、空気流の循環量が減少する。また、照明に係る消費電力や、実際に光触媒反応に利用される表面積の観点からも、装置を改善しなければならないことが明らかである。

上述の課題を解決するためのもう一つの方策は、照明源を、空気流を横断する方向に延出させて配置するとともに、この照明源を、外面が光触媒材料により被覆された、半透明の壁体によって包囲するものである（例えば、特許文献３参照)。しかし、この照明源の利用効率が増大し、光触媒反応のための活性な表面が最適化された場合でも、照明源が空気流の障害となる形で存在するため、乱流が生成し、空気流の循環効率が低下して、好ましいとはいえない。

総括すると、解決すべき課題は、換気に係る空気を光触媒によって処理する装置において、上述の種々の問題をもたらす照明源の設置箇所を改善し、空気流が流れるスペースを確保しうる内部構成を提供することにある。
国際公開ＷＯ０３０８６７９１号明細書 特開２００３−０７０８８５号公報 米国特許５８６５９５９号明細書

本発明の目的は、自動車用空調機の内部を循環する空気流を光触媒によって浄化する装置を提供することである。本発明は、特に、光触媒反応の観点からも、空調機の内部を循環する空気流の流量（空気流の障害とならない）の観点からも、十分に効率的な装置を提供することを目的とする。

本発明に係る空気浄化装置は、空調機内部の空気の循環路に設けられ、かつ光触媒材料で覆われた少なくとも１つの壁体に対して、光を照射する照明源を有する。

本発明に係る空気浄化装置の主たる特徴は、この装置における照明源が、少なくとも、光源と、複数の分割面を有する反射体とを備え、光源から射出された光線は、反射体を透過して、前記光触媒材料で覆われた遠隔の壁体を照射するようにしたことにある。

空調機の構成要素の一部をなし、光を照射される壁体には、凹凸やくぼみが存在したり、循環空気が通る深い通路が設けられる場合があるが、本発明によれば、光源から照射される光ビームが拡散し、複数の光線束となるため、上記の種々の方向を向く凹凸、くぼみ、または深い通路にも、光が照射される。

このような光線束の数、その進む方向、およびこの光線束が壁体のどの面に照射されるかは、反射体における分割面の数、大きさ、およびその方位によって決定される。本発明によれば、壁体は、その広さに応じて光を照射されるだけでなく、くぼみ等の後退した部分にまで光が照射されるため、光の照射効率が向上する。

また、最終的に光を照射される壁体の総面積が大きくなり、光触媒の利用効率も最適なものとなる。よって、光源に消費される電力は、公知の空気浄化装置におけるものよりも節減することができる。

さらに、このような反射体が存在するため、光源の配置や形状は、用途に応じて、光源の構造に左右されることなく、空調機内部の空気の循環路から離れた位置に自由に定めることができ、かつ壁体の照射効率に悪影響を与えることもない。

さらに、反射体も自由に配置しうるため、反射体を、空調機内部での空気の循環にとって障害とならないようにすることができる。

反射体は、メタクリレートやその誘導体（メチルメタクリレート、ポリメチルメタクリレート、またはこの類似物等）のような半透明の材料から形成される。光触媒については、この業界においては、二酸化チタン(ＴｉＯ₂)やこの類似物が知られている。

光源は、紫外線(ＵＶ)発生器が好ましく、また平板、格子等の支持体に固定された複数の発光ダイオードや、シリンダ状ランプなどの種々の態様をとることができる。光触媒材料で覆われた壁体としては、空調機の構成要素の壁体、例えば後述するエバポレータの壁体、フィルタおよびこの類似物の壁体、導管の壁体等が、この業界で知られている。

前記反射体の複数の分割面は、反射体の外面の少なくとも１つに形成され、反射体の外形の一部をなす少なくとも２つの面を構成するのが好ましい。反射体の分割面は、例えば、ぎざぎざ状のものや、鋸の歯状のものとすることができる。分割面の外形は、反射体の少なくとも１つの外面を考慮に入れて形成される。複数の分割面は、反射体の外面上に形成され、規則的または不規則に配置されるプリズム状とするのが好ましい。隣合う２つの分割面は、それ自身が、これら２つの分割面に応じた方位を向く基礎分割面となる。

本発明の第１の実施形態によれば、前記複数の分割面は、それぞれ、３〜７mmの長さにわたって、前記反射体が延びる方向から、１０〜３０°の角度Ａ１だけ傾斜している。

この実施形態によれば、前記反射体は、前記光源とともに、この反射体の外縁を構成するようになっている、互いに距離Ｄ１だけ離間された複数の桟体を含む。光源は、空気の循環路から外れるように、壁体の脇に設けられる。反射体の機能を最大限に活用するには、桟体の軸方向端部を光源と関連づけるのが好ましい。

前記隣合う桟体の距離Ｄ１は、桟体の高さＨ１の２倍〜４倍であり、特に約３倍であるのが好ましい。

前記光源は、前記反射体の側方の長さにわたって延びることにより、前記桟体の支持体を構成し、この桟体は、連結部材を介して、光源と連結させることができる。このような長手の光源は、すでに述べたようなシリンダ状ランプ、または桟体に光を照射する単独もしくは複数の発光ダイオードを支持する平板等である。

前記連結部材は、例えば、光源および桟体とともに共働しうる弾性変形可能な材料から形成される。

前記連結部材は、桟体のアセンブリと一体化される単一の部材としたり、各桟体と光源との間に介在して両者を連結する複数の部材とするなど、本発明の用途に応じて、種々の態様をとることができる。しかし、連結部材が単一の部材の場合には、光線の漏れを防止し、光線の利用を最適にする遮光チャンバを形成するために、光源の一部の表面を、桟体とともに覆うために用いられる。

本発明の第２の実施形態においては、反射体は、光源を取り囲む截頭体形状をなす。この截頭体形状をなす反射体の外面は、前記分割面を構成し、好ましくは、全体として円錐形、またはピラミッドのような形状をなすよう、末広がりとなっている。

この場合、光源は、前記反射体の環状の壁体によって区画される空間の内部に位置する。截頭体の高さＨ２と径Ｄ２との比は、０．２〜２であるが、分割面を傾斜させることを考慮すると、この比は、１のオーダーであるのが好ましい。

上記のような截頭体形状をなす反射体は、空調機の構成要素の一部をなす壁体が、粒子除去フィルタやこの類似物の底壁である場合、光を照射するのに好都合である。光源と反射体を、嵌着、ねじ止め等によって固定するのに、この底壁を利用しうるからである。

本発明によれば、光触媒反応が効率的に行われ、かつ空調機の内部において、空気の循環を妨げることのない空気浄化装置が提供される。

本発明は、添付図面を参照し、実施形態に即して行う以下の詳細な説明から、明瞭に理解されると思う。

各図に示す、空調機内部を循環する空気を、光触媒によって浄化する装置は、光触媒材料で覆われた壁体１，２，３，４を、照明源と結びつけている。照明源は、少なくとも、光源５，５’，６と、メチルメタクリレートや、ポリメチルメタクリレート等の半透明の材料からなる反射体７，８，９とを備えている。

反射体７，８，９は、光源５，５’，６から射出され、種々の方向へ向かう多数の光ビームを、壁体１，２，３，４に向けて拡散させうるような、少なくとも１つの分割面10,11,12を備えている。

壁体１，２，３，４とは、エバポレータ14や、粒子除去フィルタ15,16のような、空調機内部を循環する空気の浄化に係る装置における壁体を意味する。

これまでの説明から、空調機内における空気の浄化に係る装置の数、その内部構成、およびその位置、ならびに空気流が浄化装置を横断する方向に循環するか否か等は、本発明の技術的範囲とは無関係であることに気づくと思う。

反射体７，８，９の分割面10,11,12は、全体として平面的であるか、または軸方向に延びる反射体７，８，９にあって、とりわけ、反射体を横断する方向を向く壁体１，２，３，４の表面を、最も効率よく照射することを目的としている。

図１〜図４に示す実施形態においては、光源５，５'は、空調機において、粒子除去フィルタ15やエバポレータ14等の全体として平面的な装置の壁体１，２と共働する。反射体７，８は、複数の桟体17からなり、これらの桟体は、壁体１，２に対向する外面の少なくとも１つに多数の分割面10,11を有している。

特に、図１〜図３に示す第１の実施形態においては、桟体17のただ１つの外面に、複数の分割面１０が設けられている。

図４に示す第１の実施形態の変形例においては、桟体17のそれぞれ反対側を向く２つの外面に、エバポレータ14、および粒子除去フィルタ15に光を導く複数の分割面10,11が設けられている。

分割面10,11は、その長さＬ１（３〜７mm）ごとに、桟体17が延びる平面から、角度Ａ１（１０〜３０°）だけ傾いている。ただし、分割面の配置・形状の態様は、この実施形態に限定されるものではなく、プリズム状のものも、本発明の技術的範囲に含まれる。

図３においては、桟体17上に配置された分割面10は、エバポレータ１４または粒子除去フィルタ15のような、空調機の中でも全体として平面的な装置の壁体３に光を導くことができる。このようにして壁体３に光を照射する場合、光は、平面的な装置14,15の一部である空隙18の内部にまで及ぶ。

再び図２において、隣合う桟体17同士は、互いに距離Ｄ１を保って配置されている。この距離Ｄ１は、桟体17の高さＨ１の約３倍である。各桟体17は、反射体7または8の両側縁19,19'に連結され、これら両側縁19,19'によって境界を画定されるアセンブリの構成要素をなしている。

側縁19,19'は、半透明であり、光源５，５'と関連づけられて、多数の光ビーム13が分割面10,11を透過して射出されるまで、桟体17を通って進む光の通路を確保する。また、側縁19,19'は、この側縁19,19'、および対応する光源５，５'と共働する、好ましくは弾性変形可能な連結部材20,20'を介して、桟体17を光源５，５'に固定するために用いられている。

図４においては、説明のため、空気流は、最初に粒子除去フィルタ15を、次に反射体８を、最後にエバポレータ14を通過するように描かれている。しかし、すでに述べたように、空調機内における空気の循環方向、浄化に関与する装置の数、これら装置の内部構成、およびその位置は、本発明の技術的範囲とは無関係である。

図５〜図７に示す第２の実施形態においては、渦巻状の粒子除去フィルタ16は、軸方向に延びるくぼみの中に収容されており、反射体９も、粒子除去フィルタ16における粒子除去用隔壁に光を照射するため、このくぼみの中に配置されて、軸方向に延びている。反射体９は、中心部に配置された光源６を覆うように、全体として截頭円錐形をなしている。粒子除去フィルタ16は、反射体９と光源６を、それぞれのベースプレート22,23を介して固定するために、底壁21を備えている。

図５においては、説明の都合上、空気流は、粒子除去フィルタ16の軸方向を向く入口から、その内部へ進入し、反射体９によって進路を曲げられて、フィルタ16の径方向における隔壁に向かうように描かれている。反射体９が円錐形状をなすことは、フィルタ16の内部へ軸方向に進入した空気を、フィルタ16の径方向における隔壁に向かうように導く上で役立つ。すなわち、フィルタ16の内部へ進入した空気は、反射体９のドーム状の頂部で分岐する。

すでに述べたように、空気流の循環する方向は、本発明の技術的範囲とは無関係であり、空気は、図示のものとは逆方向に流れることもできる。すなわち、フィルタ16の径方向における隔壁を透ってフィルタ内に流入し、ついで進路を軸方向に曲げて、フィルタ16から流出することもできる。

各分割面12は、全体として環状をなしており、反射体９の外面における各周縁部の高さに設けられている。ただし、ここで示す分割面12の形状は、あくまでも例示であって、これに限定されるものではない。各分割面12は、プリズム形状にすることも、また照射方向を向く複数の基礎分割面からなるようにすることもできる。すなわち、分割面12は、全体として軸方向に延びる形状とすることも、複数の基礎分割面からなる形状とすることも、さらに、第１の実施形態におけるように、角度Ａ１をもって軸方向に傾斜する形状とすることもできる。

上述の実施形態によれば、反射体９の内面には、光源６から射出される光線を、反射体９の外面を含む分割面12に向けて導く突起24が設けられている。

上述の実施形態においては、説明のため、軸方向の長さが３〜７mmである分割面12を有する反射体９の高さＨ２とその径Ｄ２の比は、１のオーダーにしている。

分割面12を形成している環状の内側面は、分割面の数を増やすとともに、光線を横断する空気流の通路を形成しやすくしている。また、この環状内側面は、複数の光線が、分割面の周囲に進みやすくなるよう、反射体９が延びる方向から、角度Ａ２（１０〜３０°）だけ傾斜している。

本発明の第１の実施形態に係る、換気される空気を光触媒によって処理する装置の部分的な横断面図である。 図１の装置の正面図である。 図１の装置が作動している状態を示す部分的な断面図である。 第１の実施形態の変形例に係る、換気される空気を光触媒によって処理する装置の部分的な横断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る、換気される空気を光触媒によって処理する装置の部分的な軸方向断面図である。 図５に示す装置の平面図である。 図５に示す装置の斜視図である。

符号の説明

１，２，３，４ 壁体
５，５’，６ 光源
７，８，９ 反射体
10,11,12 分割面
14 エバポレータ
15,16 粒子除去フィルタ
17 桟体
18 空隙
20,20' 連結部材
21 底壁
22,23 ベースプレート
24 突起

Claims (14)

1. 特に自動車の車室に設置される空調機内部を循環する空気を処理するため、空気の循環路に設けられ、かつ光触媒材料で覆われた少なくとも１つの壁体(１)(２)(３)(４)に、光を照射する照明源を備えた、光触媒による空気浄化装置において、
   前記照明源は、少なくとも、光源(５)(5')(６)と、複数の分割面(10)(11)(12)を有する反射体(７)(８)(９)とを備え、前記光源から射出された光線は、前記反射体(７)(８)(９)を透過して、前記光触媒材料で覆われた壁体(１)(２)(３)(４)を照射するようになっていることを特徴とする光触媒による空気浄化装置。
2. 前記反射体(７)(８)(９)の複数の分割面(10)(11)(12)は、反射体の外面の少なくとも１つに形成され、反射体(７)(８)(９)の外形の一部をなす少なくとも２つの面を構成することを特徴とする請求項１記載の光触媒による空気浄化装置。
3. 前記複数の分割面(10)(11)(12)は、前記反射体(７)(８)(９)の外面上に形成されるプリズムであることを特徴とする請求項２記載の光触媒による空気浄化装置。
4. 前記複数の分割面(10)(11)(12)は、それぞれ、３〜７mmの長さにわたって、前記反射体(７)(８)(９)が延びる方向から、１０〜３０°の角度(Ａ１)だけ傾斜していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光触媒による空気浄化装置。
5. 前記反射体(７)(８)は、前記光源(５)(5')とともに、この反射体の外縁を構成する、互いに距離(Ｄ１)だけ離間された、高さ(Ｈ１)の複数の桟体を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光触媒による空気浄化装置。
6. 前記光源(５)(5')は、空気の循環路から外れるように、前記壁体(１)(２)(３)の脇に設けられることを特徴とする請求項５記載の光触媒による空気浄化装置。
7. 前記隣合う桟体の距離(Ｄ１)は、これら桟体の高さ(Ｈ１)の２倍〜４倍であることを特徴とする請求項５または６記載の光触媒による空気浄化装置。
8. 前記光源(５)(5')は、前記反射体(７)(８)の側方の長さにわたって延びることにより、前記桟体(17)の支持体を構成し、この桟体(17)は、連結部材(20)(20')を介して、光源(５)(5')と連結されていることを特徴とする請求項４〜７のいずれかに記載の光触媒による空気浄化装置。
9. 前記連結部材(20)(20')は、前記光源(５)(5')、および前記桟体(17)とともに共働しうる弾性変形可能な材料から形成されていることを特徴とする請求項８記載の光触媒による空気浄化装置。
10. 前記反射体(９)は、前記光源(６)を取り囲む截頭体形状をなすことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光触媒による空気浄化装置。
11. 前記截頭体形状の反射体(９)は、全体として円錐形をなすよう、末広がりとなっており、かつこの截頭円錐形の外面は、前記分割面(12)を含むことを特徴とする請求項１０記載の光触媒による空気浄化装置。
12. 前記光源(６)は、前記反射体(９)の環状の壁体によって区画される空間の内部に位置することを特徴とする請求項１０または１１記載の光触媒による空気浄化装置。
13. 前記截頭体の高さ(Ｈ２)と径(Ｄ２)との比は、０．２〜２であることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれかに記載の光触媒による空気浄化装置。
14. 前記壁体(４)は、空調機における底壁(21)を有する構成要素の一部をなし、前記光源(６)と反射体(９)は、この底壁(21)に固定されていることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれかに記載の光触媒による空気浄化装置。

Images