(57)【要約】【課題】居室内での結露の発生量を減少できる車載用酸素富化システムの提供。【解決手段】トランク内に開口する空気取り入れ口と酸素富化手段と乗員の近傍に高酸素濃度空気を送出する送出口とトランクドアの開時に酸素富化手段を停止させる停止手段とを有することを特徴とする。ここで、車両の走行で、居室内の空気の一部がトランク内に移動し、居室内の空気とトランク内の空気の水分含有量は平衡状態に達する。冷房時などの結露が問題になる条件下でも、居室内の空気の一部がトランク内に移動して平衡状態に達した後は、トランクの空気を居室内に送出しても結露のおそれが少ないが、トランクドアを開けると平衡状態が崩れ結露のおそれが高くなることが解った。つまり、トランクドアの開放により、居室内よりも相対的に水分含有量が高い空気がトランク内に流入するので、トランクドアの状態に応じて酸素富化手段を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の居室後方に配設された後部空間内に開口する空気取り入れ口と、
前記空気取り入れ口から取り入れた空気中の酸素を優先的に透過させる酸素富化手段と、
前記車両の乗員の近傍に開口し、前記酸素富化手段から供給される酸素濃度が高い空気を送出する送出口と、
前記車両の車両ドアの開時には前記酸素富化手段の作動を停止させる停止信号を前記酸素富化手段に出力する停止手段と、
を有することを特徴とする車載用酸素富化システム。
【請求項２】
前記後部空間はトランクであり、
前記車両ドアはトランクドアである請求項１に記載の車載用酸素富化システム。
【請求項３】
前記車両は車両用空調装置を備えており、
前記停止手段は、前記車両用空調装置が冷房運転を行っていない場合に前記停止信号を出力しない請求項１又は２に記載の車載用酸素富化システム。
【請求項４】
前記後部空間内の湿度を測定し、前記停止手段に湿度データを出力する湿度センサを有し、
前記停止手段は前記後部空間内の湿度が所定値以下である場合に前記停止信号を出力しない請求項１〜３のいずれかに記載の車載用酸素富化システム。
【請求項５】
前記停止手段は、前記後部空間内の温度から前記居室内の温度を減じた値が所定値未満の場合に前記停止信号を出力しない請求項１〜４のいずれかに記載の車載用酸素富化システム。
【請求項６】
前記停止手段は前記車両ドアが開状態から閉状態に移行した後、所定時間経過前までは前記停止信号の出力を続行し、その後、前記停止信号の出力を終了して酸素富化手段を再稼働させる請求項１〜５のいずれかに記載の車載用酸素富化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車などで使用できる車載用酸素富化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、健康を求める社会のニーズが高まる中、空調分野においても「良い空気」を与える商品が市場に現れるようになった。このような社会背景の中、車両においても乗員に「良い空気」を与えるシステムに対するニーズが高まっている。ここで、「良い空気」としては酸素濃度が高く身体を活性化できる空気が特に望まれている。
【０００３】
酸素濃度を高くする手段としては、酸素を優先的に透過させる酸素富化膜を用いて居室外から取り入れた空気を酸素濃度が高い空気と低い空気とに分離する装置が挙げられる。酸素濃度が高い空気は居室内に開口する送出口から居室内に供給される。送出口は乗員の近傍（例えば乗員の頭部・顔面付近）や、エアコンのダクト内などに開口させることで乗員に対して酸素濃度が高い空気を直接的に与えることが可能になる。
【０００４】
ところで、酸素を優先的に透過させる酸素富化膜の中には空気中の水分も優先的に透過させるものがある。この酸素富化膜は高性能であり、酸素富化システムの小型化に寄与できることが期待される。
【特許文献１】特開平２−２２２７１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、水分に富む空気が車両の居室内に導入されると、結露が生じて問題になることがある。特に、夏場など居室内の空気が冷房により冷やされている場合などに結露が発生しやすくなる。発生した水滴は乗員に不快感を与えるおそれがある。
【０００６】
発生した水滴を除去する方法としては乾燥した空気を流して発生した結露を乾燥させる方法が考えられるが、冷房時など居室内の温度が低い条件下では水分に富む空気でなくても結露が生じることがあり、充分な対策とはいえない。また、特許文献１には除湿しようとする気体の流路の一部が透水性物質からなる除湿方法が開示されているが、特許文献１の方法では除湿量に限界があり本質的な解決が望まれる。
【０００７】
また、酸素濃度が高い空気を送出する送出口をエアコンのダクト内に開口すれば、発生した水滴は空間的に余裕があるダクト内で処理することもできるが、ダクト経由では乗員への酸素の供給をきめ細かく制御することが困難であり、乗員の近傍に送出口を開口する形態への要求も存在し、その場合の結露対策が必要になる。
【０００８】
本発明は上記実状に鑑み為されたものであり、居室内での結露の発生量を減少できる車載用酸素富化システムを提供することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
(1) 通常、車載用酸素富化システムの酸素富化手段は車両内で邪魔にならない場所に設置される。そして、その空気取り入れ口については酸素富化手段からあまり離れていない場所に設置されるのが普通である。車両内で邪魔にならない場所としては居室の後方に配設された後部空間（トランク、小物入れなど）が例示できる。本発明では酸素富化手段が後部空間内に設置されたことを想定して上記課題を解決することを目指した。つまり、少なくとも酸素富化手段に送られる空気を取り込む空気取り入れ口は後部空間内に開口する車載用酸素富化システムを対象とする。
【００１０】
ここで、後部空間は定義の通り、居室の後方に配設された空間である。従って、車両が走行したり後部空間内の空気が吸引されることで、居室内の空気の一部が後部空間内に移動する。後部空間としてのトランクを例に挙げて説明する。居室内には車両の走行などに伴い、新たな空気が外気から供給される。新たな空気は車両用空調装置のダクトや、居室前方の隙間などから供給される。トランクは居室内と後部座席を介して接しているので、新たな空気が居室内に供給されると、居室内の空気の一部がトランク内に移動する。新たな空気が居室内から供給されたことで、トランク内の空気の一部は外部に抜け出ることになる。従って、居室内の空気、トランク内の空気の水分含有量はそれぞれ平衡状態に達することになる。
【００１１】
本発明者らの検討によると、冷房時などの結露が問題になる条件下でも、居室内の空気の一部が後部空間内に移動して平衡状態に達した後は、後部空間内の空気を取り込んで富酸素化を行って居室内に送出しても結露のおそれが少ないことが解った。
【００１２】
しかしながら、車両ドアを開けることで、平衡状態が崩れると結露のおそれが高くなることが解った。つまり、車両ドアの開放によって、居室内よりも相対的に水分含有量が高い車両外部の空気が後部空間内に流入することで結露のおそれが向上する。
【００１３】
本発明者らは、以上の知見に基づき、車載用酸素富化システムの空気取り入れ口が開口する場所の湿度変化に着目し、車両ドアの開閉によって酸素富化手段を制御することで結露を抑制できることに想到した。すなわち、上記課題を解決する本発明の車載用酸素富化システムは、車両の居室後方に配設された後部空間内に開口する空気取り入れ口と、
前記空気取り入れ口から取り入れた空気中の酸素を優先的に透過させる酸素富化手段と、
前記車両の乗員の近傍に開口し、前記酸素富化手段から供給される酸素濃度が高い空気を送出する送出口と、
前記車両の車両ドアの開時には前記酸素富化手段の作動を停止させる停止信号を前記酸素富化手段に出力する停止手段と、を有することを特徴とする。
【００１４】
車両ドアが開状態になっている場合には、停止手段が停止信号を出力して、酸素富化手段を停止させることで結露を防止する。
【００１５】
なお、車両ドアは後部空間に設けられたドア（後部空間がトランクの場合にはトランクドア）の他、居室内の乗員が乗降する乗降用ドアも含む。乗降用のドアについても開閉することで居室内や後部空間内の湿度が高くなることが想定されるからである。また、送出口は乗員の近傍、例えば顔の付近に空気を送出できるように開口しており、乗員に直接、酸素濃度が高い空気を供給できる。なお、送出口が乗員の近傍に開口するとは、車両用空調装置のダクト内に開口する形態の装置を排除する意味である。
【００１６】
そして、停止手段が停止信号を出力するとは、酸素富化手段の作動を直接的に停止するように求める信号を出力することのほか、酸素富化手段を作動させる信号を出力することを停止させることも停止信号を出力することに含まれるものとする。
【００１７】
(2) 前述(1)の車載用酸素富化システムにおける前記後部空間はトランクであり、前記車両ドアはトランクドアであることが好ましい。トランク内に空気取り入れ口を設けた場合、トランクドアを開閉することで、居室内の空気がトランク内に流入して湿度が低い空気から車両外部の湿度が高い空気に入れ替わる可能性が高くなるので、酸素富化手段を停止させる。トランクドアを閉じれば再び居室内の空気がトランク内に流れ込んで平衡化してトランク内の湿度は居室内での結露が問題になる値を下回ると考えられるので酸素富化手段を再稼働させることも可能である。
【００１８】
(3) 前述(1)又は(2)の車載用酸素富化システムにおける前記車両は車両用空調装置を備えており、前記停止手段は、前記車両用空調装置が冷房運転を行っていない場合に前記停止信号を出力しないことが好ましい。本車載用酸素富化システムが搭載される車両に、エアコンなどの車両用空調装置を備えている場合は、その車両用空調装置の動作によって停止手段（すなわち、酸素富化手段）を制御することが望ましい。つまり、居室内の雰囲気が車両用空調装置により低温状態にされていないならば、高湿度の空気を外部から導入しても結露が生じるおそれが低いので、車両ドアが開いても酸素富化手段を停止する必要性が低い。
【００１９】
(4) 前述の(1)〜(3)の車載用酸素富化システムは、前記後部空間内の湿度を測定し、前記停止手段に湿度データを出力する湿度センサを有し、前記停止手段は前記後部空間内の湿度が所定値以下である場合に前記停止信号を出力しないことが好ましい。後部空間内の湿度が低い（所定値以下）場合には居室内での結露の防止を考慮する必要がなくなるからである。
【００２０】
(5) 前述の(1)〜(4)の車載用酸素富化システムにおける前記停止手段は、前記後部空間内の温度から前記居室内の温度を減じた値が所定値未満の場合に前記停止信号を出力しないことが好ましい。特に、居室の温度が後部空間の温度以上の場合（つまり、所定値は０）に停止信号を出力しないことが好ましい。後部空間内の温度と居室内の温度との差が小さいか、居室内の温度が高い場合には後部空間内の空気を居室内に送出することによる結露のおそれが小さいからである。
【００２１】
(6) 前述の(1)〜(5)の車載用酸素富化システムにおける前記停止手段は前記車両ドアが開状態から閉状態に移行した後、所定時間経過前までは前記停止信号の出力を続行し、その後、前記停止信号の出力を終了して酸素富化手段を再稼働させるものであることが好ましい。開状態であった車両ドアが閉状態に移行した後もしばらくの間は後部空間内の湿度が高いことが予想されるので、車両ドアが閉状態に移行した後所定時間が経過するまでは停止信号の出力を継続することで酸素富化手段の運転を停止させている。車両ドアが閉状態になってから所定時間が経過すると、後部空間内の湿度が充分に低下していることが期待できるので、停止信号の出力を停止して酸素富化手段を再稼働させる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によると、酸素富化手段が取り込む空気が含有する水分量が高いと考えられる場合に酸素富化手段を停止するので、居室内で結露を生じるおそれが少ない車載用酸素富化システムを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の車載用酸素富化システムについて詳細に説明する。本システムが搭載される車両は特に限定されないが、居室の後方にトランク（後部空間）をもつ車両（例えばセダン、クーペタイプ）が挙げられる。ワゴン、ワンボックス、ツーボックスタイプなどトランクを有しない車両もあるが、その場合には居室の後方に本システム搭載用の空間（後部空間）が設けられ、その中に本システムが搭載される。後部空間には居室内の空気が流通できる。
【００２４】
（第１実施形態）
本実施形態の車載用酸素富化システムは、酸素富化手段と空気取り入れ口と送出口と停止手段とその他の手段とを有する。酸素富化手段は空気取り入れ口から供給された空気から酸素を分離する手段である。
【００２５】
酸素富化手段は酸素を優先的に透過させて酸素を分離する酸素富化膜を備えている。酸素富化膜によって取り入れた空気よりも高濃度で酸素を含む空気を得ることができる。この酸素富化膜の一面側を真空ポンプにて減圧することなど一面側と他面側との間で圧力勾配を形成することで酸素富化膜の他面側から優先的に酸素が透過し、一面側に酸素濃度が高い空気が生成する。酸素富化膜の組成は特に限定しないが、シリコン系ポリマー等の窒素に比べて酸素を優先的に透過する素材から構成される。酸素及び窒素の透過性は酸素及び窒素に対する親和性（溶解性、浸透性など）の差などにより制御される。
【００２６】
空気取り入れ口は車両の居室後方に配設された後部空間内に開口する部材である。本実施形態では酸素富化膜の他面側が全体として空気取り入れ口を構成する。空気取り入れ口は、酸素富化膜の他面側にダクトなどを接続して酸素富化手段から離隔した位置から空気を取り入れるように形成することもできる。
【００２７】
本実施形態においては、空気取り入れ口近傍に存する酸素濃度が低い空気を押し退けて、新鮮な空気を供給する目的で、空気取り入れ口に向けて空気を供給するファンが設けられている。
【００２８】
送出口は酸素富化手段により分離された酸素濃度が高い空気を送出するための開口部であり、居室内の乗員が搭乗する近傍に開口する。送出口と酸素富化手段とは適正な配管などで連絡される。送出口は車両の乗員毎に開口することが望ましい。つまり、複数の乗員が搭乗する場合には複数の乗員のそれぞれに対応する部位に送出口が開口することが好ましい。
【００２９】
停止手段はトランクドアが開いている場合に酸素富化手段に停止信号としての第１信号を出力する手段である。酸素富化手段は、第１信号の入力により、その作動を停止する。そして、第１信号が入力されなくなると作動を再開する。
【００３０】
そして、停止信号としての第１信号を出力する代わりに「作動信号：酸素富化手段を作動させるために酸素富化手段に出力される信号」の入力により作動を開始させ、作動信号の出力の中断によって停止させることもできる。この場合には作動信号の出力の中断が停止信号の出力に相当する。
【００３１】
また、停止手段は継続的な停止信号や作動信号の出力によらずに、パルス的な第２信号（第３信号）の入力により酸素富化手段を停止（作動）する信号を出力する手段であっても良い。この場合には第２信号の出力後、第３信号が出力されるまでは停止信号が出力されていることに相当する。
【００３２】
本実施形態における停止手段は本システム全体を制御する制御手段の一部として実現される。制御手段はコンピュータ上のロジックとして実現される。このコンピュータには車両のコンソールパネルに設けられた操作部などに対する入出力が接続されている。制御手段は操作部の状態などに基づき、本システムを制御している。トランクドアの状態はトランクドアに設けられたセンサにより検知され、制御手段内の停止手段に報知される。
【００３３】
停止手段を含む制御手段は、図１に示すフローに従い、酸素富化手段を制御する。まず、乗員が、本システムが作動するように、操作部を操作させる。トランクドアの状態を判断し（ステップ１）、トランクドアが開状態であれば酸素富化手段に停止信号を出力してその作動を停止させ（ステップ２）、トランクドアが閉状態であれば酸素富化手段への停止信号の出力を中断して作動させる（ステップ３）。その後、乗員が操作部を操作して本システム全体を停止するまでステップ１〜３を繰り返す。
【００３４】
従って、本システムはトランクドアが閉まっている間は作動し続けて乗員に酸素濃度が高い空気を送出し続けるが、トランクドアが開いた場合には速やかに酸素富化手段を停止する。すなわち、トランクドアが開いた場合に酸素富化手段を停止させるので、トランクドアが開くことでトランク内に湿度が高い空気が流入してくる影響を少なくでき、結露発生のおそれが少なくなる。
【００３５】
（第２実施形態）
本実施形態の車載用酸素富化システムは停止手段を含む制御手段の制御方法が異なる以外は第１実施形態の車載用酸素富化システムと同じ構成を備える。従って、構成の異なる制御手段の制御方法を中心に以下説明を行う。
【００３６】
本システムの制御手段は、図２に示すフローに従い、酸素富化手段を制御する。まず、乗員が、本システムが作動するように、操作部を操作させる。トランクドアの状態を判断し（ステップ２１）、トランクドアが開状態であれば酸素富化手段に停止信号を出力してその作動を停止させる（ステップ２３）。
【００３７】
トランクドアが閉状態であればトランクを閉じてからの時間がＴ秒以下かどうかを判断する（ステップ２２）。トランクを閉じてからの時間がＴ秒以下である場合には、トランクが開状態のときと同様に酸素富化手段に停止信号を出力して酸素富化手段を停止させる（ステップ２３）。トランクを閉じてからの時間がＴ秒超である場合には酸素富化手段への停止信号の出力を中断して酸素富化手段を作動させる（ステップ２４）。その後、乗員が操作部を操作して本システム全体を停止するまでステップ２１〜２４を繰り返す。
【００３８】
従って、本システムはトランクドアが閉まっている間は作動し続けて乗員に酸素濃度が高い空気を送出し続けるが、トランクドアが開いた場合には速やかに酸素富化手段を停止する。トランクドアを開いたことでトランク内に流入する湿度が高い空気の影響を受けずに結露発生のおそれが少なくなる。そして、トランクドアを閉じた後もＴ秒（所定時間）経過後までは酸素富化手段の作動を行わないように制御する。トランクドアを閉じた後はトランク内の空気が居室内の空気と平衡化するまで（所定時間が経過するまで）酸素富化手段に導入しないことで結露の防止を効果的に行うことができる。
【００３９】
（第３実施形態）
本実施形態の車載用酸素富化システムは停止手段を含む制御手段の制御方法が異なる以外は第１実施形態の車載用酸素富化システムと同じ構成を備える。従って、構成の異なる制御手段の制御方法を中心に以下説明を行う。
【００４０】
本システムの制御手段は、図３に示すフローに従い、酸素富化手段を制御する。まず、乗員が、本システムが作動するように、操作部を操作させる。トランクドアの状態を判断し（ステップ３１）、トランクドアが閉状態であれば停止信号の出力を停止して酸素富化手段を作動させる（ステップ３４）。
【００４１】
トランクドアが開状態であれば、トランク内の湿度がＣ（所定値）以上か否かを判断し（ステップ３２）、Ｃ以上でないときには、トランクが閉状態のときと同様に酸素富化手段への停止信号の出力を停止して酸素富化手段を作動させる（ステップ３４）。トランク内の湿度がＣ以上である場合には酸素富化手段へ停止信号を出力して酸素富化手段を停止させる（ステップ３３）。その後、乗員が操作部を操作して本システム全体を停止するまでステップ３１〜３４を繰り返す。
【００４２】
従って、本システムはトランクドアが閉まっている間は作動し続けて乗員に酸素濃度が高い空気を送出し続ける。トランクドアが開いた場合には速やかにトランク内の湿度に応じて酸素富化手段を停止する。つまり、トランクドアを開いたことでトランク内に外気が流入し、トランク内の湿度が所定値以上になっている場合に酸素富化手段を停止する。トランク内の湿度が所定値未満の場合には酸素富化手段を作動させる。
【００４３】
（変形態様）
(1) 前記実施形態における停止手段は、エアコンの作動状態を検知してエアコンが冷房運転していない場合にはトランクドアの状態にかかわらず酸素富化手段の運転を継続する（停止信号を出力しない）ことができる。冷房運転を行っていない場合には、居室内の温度が外気温と比較して結露が問題になる程度にまで低下することはないからである。
【００４４】
(2) またその他の態様として、前記実施形態における停止手段は、居室内の温度とトランク内の温度とを比較して酸素富化手段の制御を行うこともできる。具体的には、居室内の温度がトランク内の温度以上である場合には停止信号を出力しない。居室内の温度が高い場合には外部から温度の低い空気を導入しても結露の問題は生じ難いからである。
【００４５】
（試験１）
実際の車両用いてトランクドアの開閉が湿度に与える影響を検討した。２台の車両を用意した。一方の車両はトランクを閉状態に、他方の車両はトランクを開状態にして、それぞれトランクの湿度を３時間測定した。測定条件としては、外気温度が３５℃、相対湿度８０％、車両の条件としては、車両停車状態、オートエアコンの設定温度２５℃、エンジンをアイドリング状態とした。
【００４６】
結果を図４に示す。図４から明らかなように、トランクを開けた状態とトランクを閉じた状態との間でトランク内の湿度を比較すると、トランクを閉めた状態よりも開けた状態の方がトランク内の湿度が高かった。また、トランク内の湿度はいずれも一定値に収束する傾向を示した。
【００４７】
（試験２）
実際の車両用いてトランクドアの開閉が車載用酸素富化システムにおける結露量に与える影響を検討した。外気温度４０℃、相対湿度６０％の条件下、オートエアコンを内気循環モード、後部座席のブロアレベルをHiにて運転した状態で、車載用酸素富化システムを３時間作動させた場合に、トランクドアの状態を変えて結露量を測定した。
【００４８】
その結果、トランクを開けた状態で運転した場合には１７．５８ｇ、閉じた状態では２．４８ｇの結露が発生した。従って、前述の車載用酸素富化システムのように、トランクの状態によって酸素富化手段の作動を制御することは結露発生を抑制する観点からは好ましいことが解った。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】第１実施形態において制御手段が行う制御を示したフローチャートである。
【図２】第２実施形態において制御手段が行う制御を示したフローチャートである。
【図３】第３実施形態において制御手段が行う制御を示したフローチャートである。
【図４】試験１において検討した、トランクドアの状態によってトランク内の湿度が変化する様子を示したグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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