特開2020-203242(P2020-203242A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2020-203242(P2020-203242A)
(43)【公開日】2020年12月24日
(54)【発明の名称】車載空気清浄機用フィルタユニット
(51)【国際特許分類】
   B01D 53/04 20060101AFI20201127BHJP
   B01D 53/02 20060101ALI20201127BHJP
   B01J 20/10 20060101ALI20201127BHJP
   B01J 20/18 20060101ALI20201127BHJP
   B01J 20/20 20060101ALI20201127BHJP
   B01J 20/24 20060101ALI20201127BHJP
   B60H 3/06 20060101ALI20201127BHJP
【FI】
   B01D53/04 110
   B01D53/02 100
   B01J20/10 D
   B01J20/18 B
   B01J20/20 B
   B01J20/24 A
   B60H3/06 631
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】OL
【全頁数】10
(21)【出願番号】特願2019-111438(P2019-111438)
(22)【出願日】2019年6月14日
(71)【出願人】
【識別番号】000193047
【氏名又は名称】進和テック株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】000005326
【氏名又は名称】本田技研工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100108855
【弁理士】
【氏名又は名称】蔵田 昌俊
(74)【代理人】
【識別番号】100103034
【弁理士】
【氏名又は名称】野河 信久
(74)【代理人】
【識別番号】100153051
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100179062
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 正
(74)【代理人】
【識別番号】100199565
【弁理士】
【氏名又は名称】飯野 茂
(74)【代理人】
【識別番号】100162570
【弁理士】
【氏名又は名称】金子 早苗
(72)【発明者】
【氏名】岡本 正行
(72)【発明者】
【氏名】原岡 靖弘
(72)【発明者】
【氏名】小森 陽介
(72)【発明者】
【氏名】松元 昂
(72)【発明者】
【氏名】柿崎 真二
【テーマコード(参考)】
3L211
4D012
4G066
【Fターム(参考)】
3L211BA22
3L211DA75
4D012BA01
4D012BA02
4D012BA03
4D012CA01
4D012CA03
4D012CA10
4D012CB08
4D012CB10
4D012CD01
4D012CE03
4D012CF06
4D012CG01
4D012CG02
4D012CG04
4D012CG05
4D012CG06
4D012CK05
4G066AA05B
4G066AA09D
4G066AA10D
4G066AA22B
4G066AA61B
4G066AC02B
4G066AC11B
4G066BA12
4G066BA17
4G066BA20
4G066BA22
4G066CA35
4G066CA43
4G066DA03
4G066GA01
4G066GA06
(57)【要約】
【課題】フィルタ内のガス吸着剤が飛散することを防止し、ガス吸着剤の効率的な再生を可能とする車載空気清浄機用フィルタユニットを提供する。
【解決手段】実施形態に係る車載空気清浄機用フィルタユニットは、ガス吸着剤を収容した直方体形状をなす複数のフィルタブロックと、前記フィルタブロックを対にして、前記フィルタブロック対の一端を互いに接合させるとともに他端を互いから離間させて保持し、前記フィルタブロック対の一端の側面および他端の側面に対応する面が開口し、一端の側面に対応する開口面が空気流出側となり、他端の側面に対応する開口面が空気流出側となる筐体とを備え、前記筐体は、中空部を挟む二重シェルで形成された断熱構造を有し、前記ガス吸着剤は、2種類以上を含み、そのうちの1種類が籾殻活性炭である。
【選択図】 図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ガス吸着剤を収容した直方体形状をなす複数のフィルタブロックと、
前記フィルタブロックを対にして、前記フィルタブロック対の一端を互いに接合させるとともに他端を互いから離間させて保持し、前記フィルタブロック対の一端の側面および他端の側面に対応する面が開口し、一端の側面に対応する開口面が空気流出側となり、他端の側面に対応する開口面が空気流出側となる筐体とを備え、
前記筐体は、中空部を挟む二重シェルで形成された断熱構造を有し、
前記ガス吸着剤は、2種類以上を含み、そのうちの1種類が籾殻活性炭である、
車載空気清浄機用フィルタユニット。
【請求項2】
前記フィルタブロックは、矩形状の枠体と、前記枠体内を複数のセルに区画するハニカム格子構造の隔壁と、前記ハニカム格子構造の隔壁によって区画されたセル内に収容されたガス吸着剤と、前記枠体の両面に設けられ、前記吸着剤を前記ハニカム格子構造の隔壁によって区画されたセル内に保持する繊維質ろ材とを有する、請求項1に記載の車載空気清浄機用フィルタユニット。
【請求項3】
前記フィルタブロックは、山型プリーツ状に加工されたシートの空洞部にガス吸着剤を収容した構造を有する、請求項1に記載の車載空気清浄機用フィルタユニット。
【請求項4】
前記フィルタブロックは、前記ハニカム構造の隔壁によって区画されたセルのうち前記枠体に面するセルに前記吸着剤を収容せずに空気層を含ませ、前記空気層を含むセルの両面に非通気性のフィルムを設けた断熱構造を有する、請求項2に記載の車載空気清浄機用フィルタユニット。
【請求項5】
前記フィルタブロック対を複数有する場合に、隣り合うフィルタブロック対の間にセパレータ部材を設けた、請求項1〜4のいずれか1項に記載の車載空気清浄機用フィルタユニット。
【請求項6】
前記2種類以上のガス吸着剤は、空気流入側から空気流出側にかけて、水分吸着量が高い順に積層されている、請求項1ないし5のいずれか1項に記載の車載空気清浄機用フィルタユニット。
【請求項7】
前記2種類以上のガス吸着剤は、籾殻活性炭と、微細セルロースとを含み、前記籾殻活性炭と、前記微細セルロースとの質量比率が1〜5:0.1〜2である請求項6に記載の車載空気清浄機用フィルタユニット。
【請求項8】
前記2種類以上のガス吸着剤は、籾殻活性炭と、微細セルロースと、シリカゲル及びゼオライトとを含み、前記籾殻活性炭と、前記微細セルロースと、前記シリカゲル及びゼオライトとの質量比率が1〜5:0.1〜2:3〜8である請求項6に記載の車載空気清浄機用フィルタユニット。
【請求項9】
前記2種類以上のガス吸着剤は、籾殻活性炭と、微細セルロースと、高分子剤とを含み、前記籾殻活性炭と、前記微細セルロースと、前記高分子剤との質量比率が1〜5:0.1〜2:3〜8である請求項6に記載の車載空気清浄機用フィルタユニット。
【請求項10】
空気流入側に空気分配機構としての多孔板を有する、請求項1〜9のいずれか1項に記載の車載空気清浄機用フィルタユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車載空気清浄機用フィルタユニットに関する。
【背景技術】
【0002】
車載空気清浄機は、自動車の車室内の空気の質を保つために用いられている。
【0003】
特許文献1に記載の発明は、車載の暖房、換気、空調(HVAC)システムの動作に関し、エネルギー負荷の減少を可能にし、キャビン内部の空気の質の改善をもたらすシステムを提供することを目的としている。この文献には、このような目的を達成するために、キャビン内の過剰な二酸化炭素を除去するために二酸化炭素収着剤を利用することにより、外部からの換気を要しないことが記載されている。また、二酸化炭素収着剤として、ゼオライトなどを用いることが記載されている。しかし、特許文献1では、車室内の水分の除去は考慮されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特表2017−528316号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、フィルタ内のガス吸着剤が車両における振動や衝撃により飛散することを防止し、ガス吸着剤の効率的な再生を可能とする車載空気清浄機用フィルタユニット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】
【0006】
実施形態に係る車載空気清浄機用フィルタユニットは、ガス吸着剤を収容した直方体形状をなす複数のフィルタブロックと、前記フィルタブロックを対にして、前記フィルタブロック対の一端を互いに接合させるとともに他端を互いから離間させて保持し、前記フィルタブロック対の一端の側面および他端の側面に対応する面が開口し、一端の側面に対応する開口面が空気流出側となり、他端の側面に対応する開口面が空気流出側となる筐体とを備え、前記筐体は、中空部を挟む二重シェルで形成された断熱構造を有し、前記ガス吸着剤は、2種類以上を含み、そのうちの1種類が籾殻活性炭である。
【発明の効果】
【0007】
本発明によると、フィルタ内のガス吸着剤が車両における振動や衝撃により飛散することを防止し、ガス吸着剤の効率的な再生を可能とする車載空気清浄機用フィルタユニットが提供される。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1】実施形態に係る車載空気清浄機用フィルタユニットの一例を示す斜視図。
図2】実施形態に係る車載空気清浄機用フィルタユニットの一例を示す断面図。
図3】実施形態に係るフィルタブロックの一例を示す部分切開平面図。
図4】実施形態に係るフィルタブロックの一例を示す部分切開平面図。
図5】実施例に係るフィルタユニットを用いた通気実験での二酸化炭素濃度の変化を示すグラフ。
図6】実施例に係るフィルタユニットを用いた通気実験での相対湿度の変化を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照しながら、実施形態に係る車載空気清浄機用フィルタユニットについて説明する。
【0010】
図1は、実施形態に係る車載空気清浄機用フィルタユニットの一例を示す斜視図である。
【0011】
図1に示す車載空気清浄機用フィルタユニット1は、筐体11と、ガス吸着剤を収容した直方体形状をなす複数のフィルタブロック12と、複数のフィルタブロック12を2列に仕切る仕切り板13とを備えている。
【0012】
筐体1は、中空部を挟む二重シェルで形成された断熱構造を有している。このため、後述するように、加熱によるガス吸着剤124の再生時に、熱が筐体11の外部に逃げるのを防ぐことができ、ガス吸着剤124の再生に要するエネルギーを低く抑えることができる。筐体11は、例えば、合成樹脂からなる。合成樹脂としては、例えば、ポリカーボネート、ポリエステル、又はポリエチレンを使用することができる。比熱の大きい材料を使用することで、ガス吸着剤124の再生に要するエネルギーを低く抑えることができる。
【0013】
フィルタブロック12は、筐体11と仕切り板13とに挟まれ、筐体11の内側に設置されている。フィルタブロック12は、2つのフィルタブロック12を対にして設置されている。図2に示すように、一対のフィルタブロック12は、フィルタブロック12同士の一端を互いに接合させ、他端を互いから離間させ、空気の流れに沿ってV字型に設置されている。図1および図2のいずれも、複数対のフィルタブロック12を設けた場合を示している。前記筐体11は、フィルタブロック対の一端の側面および他端の側面に対応する面が開口し、一端の側面に対応する開口面が空気流出側となり、他端の側面に対応する開口面が空気流出側となる。
【0014】
図1は、車載空気清浄機用フィルタユニット1を、フィルタブロック12同士の接合された一端が見えるように描いた斜視図である。フィルタユニット1は、車載空気清浄機として使用する際には、フィルタブロック12を鉛直方向に立設させて水平方向に沿って並列した状態にしてもよいし、フィルタブロック12を横設して鉛直方向に積層した状態にしてもよい。図2は使用時のフィルタユニット1の横断面を上方から見た場合に相当する。車載空気清浄機として使用する際には、複数対のフィルタブロック12の互いに離間した端部に対応する筐体11の空気流入側から車室内の空気が流入し、空気はフィルタブロック12の厚みを斜め方向に通過し、複数対のフィルタブロック12の互いに接合した端部に対応する筐体11の空気流出側から外部へ空気が流出する。このような構造を有することで、低い通気抵抗を維持したまま、フィルタブロック12と車室内空気との接触面積を大きくすることができる。
【0015】
図1および図2に示したように、フィルタブロック対を複数有する場合、隣り合うフィルタブロック対の間にセパレータ部材を設けることが望ましい。セパレータ部材としては、くし歯状のプレート、接着ビード等を用いることができる。図2に示すように、一対のフィルタブロック12は、空気の流れに沿ってV字型に設置されているので、空気の力によって外側に膨らむように変形する。こうした変形が大きくなると、最悪の場合には、空気が変形の少ない部分のみを流通するようになるおそれがある。これに対して、隣り合うフィルタブロック対の間にセパレータ部材を設けておくと、フィルタブロック12の変形を抑制することができる。
【0016】
図3は、実施形態に係るフィルタブロックの一例を示す部分切開図である。
【0017】
図3に示すフィルタブロック12は、枠体121と、ハニカム構造の隔壁122と、繊維質ろ材123と、ガス吸着剤124とを備えている。枠体121は、例えば、樹脂製である。樹脂としては、例えば、ポリカーボネート、ポリエステル等を使用することができる。隔壁122は、ハニカム構造を有し、枠体内を複数のセルに区画する。ガス吸着剤124は、ハニカム構造の隔壁122によって区画された複数のセル内に収容される。ガス吸着剤124は、2種類以上を含み、そのうちの1種類が後述する籾殻活性炭である。繊維質ろ材123は、枠体121の両面に設けられ、吸着剤124をハニカム構造の隔壁122によって区画された複数のセル内に保持する。繊維質ろ材123は、例えば、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、パルプ、ガラス等からなる。繊維質ろ材123の厚さは、0.3mm以上2.0mm以下の範囲内にあることが好ましい。
【0018】
図3では、ガス吸着剤124の充填スペースをハニカム構造の隔壁122によって区画された個々のセル内に制限して、ガス吸着剤124を隔壁122および繊維質ろ材123によって固定することができるので、車載時の振動によっても、ガス吸着剤124の飛散のリスクを抑制することができる。
【0019】
図4に示すように、フィルタブロック12は、ハニカム構造の隔壁122によって区画された複数のセルのうち枠体121に面するセルに吸着剤を収容せずに空気層を含ませ、空気層を含むセルの両面に非通気性のフィルム125を設けた断熱構造を有していてもよい。こうした断熱構造を併用すると、加熱によるガス吸着剤124の再生に要するエネルギーをさらに低く抑えることができる。
【0020】
また、他の例として、フィルタブロックは、山型プリーツ状に加工されたシートの空洞部にガス吸着剤を収容した構造を有していてもよい。
【0021】
次に、2種以上のガス吸着剤の組み合わせについて説明する。
【0022】
たとえば、2種類以上のガス吸着剤は、籾殻活性炭と、微細セルロースとを含んでいてもよく、この場合、前記籾殻活性炭と、前記微細セルロースとの質量比率は1〜5:0.1〜2であることが好ましい。
【0023】
2種類以上のガス吸着剤は、籾殻活性炭と、微細セルロースと、シリカゲル及びゼオライトとを含んでいてもよく、この場合、前記籾殻活性炭と、前記微細セルロースと、前記シリカゲル及びゼオライトとの質量比率は1〜5:0.1〜2:3〜8であることが好ましく、1〜3:1〜2:5〜8であることがより好ましい。
【0024】
2種類以上のガス吸着剤は、籾殻活性炭と、微細セルロースと、高分子剤とを含んでいてもよく、この場合、前記籾殻活性炭と、前記微細セルロースと、前記高分子剤との質量比率は1〜5:0.1〜2:3〜8であることが好ましい。
【0025】
前記2種類以上のガス吸着剤は、空気流入側から空気流出側にかけて、水分吸着量が高い順に積層されていることが好ましい。
【0026】
従来の吸着剤では二酸化炭素を十分に吸着することができず、水分が優先的に吸着されるという課題があった。また、従来の二酸化炭素吸着剤の吸着能力を再生するには、高温に加熱する必要があった。さらに、従来の吸着剤では、加熱再生後、吸着したガスが再放出されるという課題もあった。
【0027】
これに対して、本発明による2種類以上のガス吸着剤を用いれば、これらの問題を解消することができる。
【0028】
籾殻活性炭の大きさは1mm以上5mm以下の範囲内にあることが好ましい。微細セルロースは繊維状、あるいは、パウダー状であり、大きさは10nm以上5mm以下の範囲内にあることが好ましい。シリカゲルの粒径は0.5mm以上3mm以下の範囲内にあることが好ましい。ゼオライトの粒径は0.5mm以上5mm以下の範囲内にあることが好ましい。ガス吸着剤124の各成分がこのような範囲内の大きさを有することで、例えば、車両の走行による振動や衝撃により吸着剤が飛散することを防止することができる。
【0029】
前記籾殻活性炭について説明する。籾殻活性炭とは、イネの籾殻に代表されるイネ科植物を処理することによって製造される多孔質アルミノケイ酸塩−炭素複合体をいう。籾殻活性炭を構成する多孔質アルミノケイ酸塩は、ゼオライトであることが好ましい。ゼオライトは、A型ゼオライト、X型ゼオライト、又はY型ゼオライトであることが好ましい。
【0030】
籾殻活性炭は、例えば、特開2018−030122号公報に記載された方法で製造することができる。この方法で製造した籾殻活性炭は、籾殻などの原料の形状を反映して、例えば、粒状や片状である。籾殻活性炭は、必要に応じて、砕いて顆粒又は粉末にしてもよい。籾殻活性炭に有機系接着剤及び無機系接着剤などの適当なバインダーを添加して、型に入れ、バインダーを硬化させ、種々な形状に成形してもよい。籾殻活性炭の形状は、例えば、ペレット状、ポーラスな円柱状、ブロック状、筒状、板状である。
【0031】
実施形態に係るガス吸着剤は、車載空気清浄機として使用する際に、車室内の水分や二酸化炭素を吸着した後、加熱によって再生することができる。再生は、加熱した空気をガス吸着剤に供給することによって行われる。再生温度の範囲は、好ましくは50〜90℃であり、より好ましくは50〜80℃である。こうした温度範囲で再生を行えば、再生に必要となるエネルギーを抑制することができる。
【実施例】
【0032】
以下、本発明の実施例を説明する。
【0033】
(実施例1)
特開2018−030122号公報の実施例に記載された方法で製造された籾殻活性炭を用意した。該籾殻活性炭、長さが0.5mm〜5mmの繊維状の微細セルロース、ゼオライト、シリカゲルをそれぞれ単独で用い、図3に示すようにハニカム格子構造の隔壁によって区画されたセル内にそれぞれのガス吸着剤を収容してフィルタブロックを作製し、さらに図1に示すフィルタユニットを作製した。
【0034】
得られたフィルタユニットを組み込んだ車載空気清浄機によって以下の通気試験を行った。
【0035】
まず、得られたフィルタユニットに対して50℃の熱風を2分間通気した(再生)。次に、常温(25℃)の空気を2分間通気し、水分及び二酸化炭素の吸着量を測定した。結果を表1に示す。
【0036】
籾殻活性炭単独では、二酸化炭素吸着量は優位であるものの、水分吸着量は劣っている。微細セルロース単独では、二酸化炭素吸着量、水分吸着量ともに優れているものの、圧力損失が高い。ゼオライト単独またはシリカゲル単独では優位性が見いだせない。
【0037】
表1からわかるように、水分吸着量はシリカゲル、ゼオライト、籾殻活性炭、微細セルロースの順に多くなっている。
【0038】
そこで、空気流入側から、シリカゲル、ゼオライト、籾殻活性炭、及び微細セルロースの順になるように、これらを3:4:2:1の質量比率で、それぞれの間に不織布を挟み込んで積層構造として、図3に示すようにハニカム格子構造の隔壁によって区画されたセル内にそれぞれのガス吸着剤を収容してフィルタブロックを作製し、さらに図1に示すフィルタユニットを作製した。
【0039】
得られたフィルタユニット(表1において積層構造と表示する)に対して、上述したように50℃の熱風を2分間通気した後に常温(25℃)の空気を2分間通気して、水分及び二酸化炭素の吸着量を測定した。結果を表1に併記する。
【0040】
表1から、積層構造の吸着剤を用いた場合、50℃での再生後に水分及び二酸化炭素を、低い圧力損失で吸着できている。
【0041】
【表1】
【0042】
上記の予備実験を踏まえて、上述した積層構造のガス吸着剤を用いたフィルタユニット、及び籾殻活性炭単独を用いたフィルタユニットに対して、下記のように、より詳細な通気実験を行った。
【0043】
フィルタユニットに対して二酸化炭素濃度5500ppm、相対湿度55%の常温の空気を5分間通気した。次に、50℃の空気を5分間通気して再生を行った。その後、再度、二酸化炭素濃度5500ppm、相対湿度55%の常温の空気を通気し、空気流出側の二酸化炭素濃度及び相対湿度を測定し、これらの推移を記録した。図5に二酸化炭素濃度の変化を示す。図6に相対湿度の変化を示す。
【0044】
図5及び図6からわかるように、積層構造のガス吸着剤を用いたフィルタユニットは、籾殻活性炭単独を用いたフィルタユニットに比べて、二酸化炭素吸着量及び水分吸着量のいずれも優れている。したがって、積層構造のガス吸着剤を用いたフィルタユニットは少ない質量で所望の二酸化炭素吸着量及び水分吸着量を達成することができるので、再生に要するエネルギーを低減することができる。
【符号の説明】
【0045】
1…車載空気清浄機用フィルタユニット、11…筐体、12…フィルタブロック、13…仕切り板、121…枠体、122…ハニカム構造の隔壁、123…繊維質ろ材、124…ガス吸着剤、125…フィルム。
図1
図2
図3
図4
図5
図6