(57)【要約】 【課題】  車内に放出される空気の酸素濃度を、通常の大気における酸素濃度より高い状態で調節でき、人体臭やタバコ臭等の悪臭とともに増加する二酸化炭素の濃度を相対的に低くし得て、特に運転者自身の脳機能の低下による眠気、状況判断の鈍り等を未然に防止することができ、車内空気の浄化と移動車両における快適な居住空間の双方を確保できる車載用エアコンの空調制御装置を提供する。【解決手段】ブロワ４からエバポレータ５に至る空気流を、直接エバポレータ５に至る第１の空気流Ｂ１と、制御ユニット２を介してエバポレータに至る第２の空気流Ｂ２に分流し、かつ上記各空気流の合流位置に風量調節機構１０を介装し、エバポレータ５から車内に放出される空気中の酸素濃度を、風量調節機構１０で可変するように構成した。【選択図】  図１
2006315543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部からの空気を、コンデンサおよびコンデンサファンを介して車内循環用のブロワに供給し、この供給空気をエバポレータにより冷風に変換して車内に放出するように構成した車載用エアコンにおいて、上記ブロワからエバポレータに至る空気流を、ブロワから直接エバポレータに至る第１の空気流と、ブロワから制御ユニットを介してエバポレータに至る第２の空気流に分流すると共に、上記制御ユニットを経て出力される第２の空気流と第１の空気流の合流位置に風量調節機構を介装し、前記エバポレータから車内に放出される空気中の酸素濃度を、当該風量調節機構で任意に可変するように構成したことを特徴とする車載用エアコンの空調制御装置。
【請求項２】
上記制御ユニットは、圧力スイング式吸着機構からなる酸素富化モジュールと、選択性透過膜を採用した気体膜分離機構からなる二酸化炭素削減モジュールで構成されていることを特徴とする請求項１記載の車載用エアコンの空調制御装置。
【請求項３】
上記エバポレータの供給空気取入れ口には、カビ抑制モジュールとしての酸素クラスター生成機構が組み込まれていることを特徴とする請求項１記載の車載用エアコンの空調制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車載用エアコンに係り、詳しくは、エバポレータを介して車内に放出される供給空気中の酸素濃度を制御ユニットを介して調節する車載用エアコンの空調制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、車載用エアコンは、その普及の広まりとともに車内の静粛性や空気の清潔感が求められ、季節を問わずに車載用エアコンを稼動させながら運転することが一般的になってきており、移動車両としての工業技術の発展によって車内の密閉度が著しく向上している現在、ますます車載用エアコンの質的な向上が求められている。ところが、図５に示すように、従来から車載用エアコン１は、コンデンサ（凝縮器）Ａで取り込んだ外部の空気Ｂを、コンデンサファンＣ、ブロワＤおよびエバポレータ（蒸発器）Ｅを介して冷風として車内に放出する、という基本構成を元に車内の空調を行っており、家庭やビル等で使用するエアコンとは異なり、車外の塵埃や排気ガス等の悪臭を含む外部の空気に対する防臭フィルタ機能は装備されていないため、車載用エアコンの稼動状態を外部からの空気を車内に導入させる機能に切り替えると、車外の雰囲気臭や排気ガス等の悪臭をそのまま吸入してしまい、これらの悪臭が車内に充満してしまう不具合がある。また、これを回避するために、車内空気のみを循環させる機能に切り替えると、密閉した車内で乗員が多い場合に、人体臭やタバコ臭等の悪臭の増加とともに二酸化炭素の濃度が上昇して、車内において気分が悪くなったり、脳機能の低下による眠気、状況判断の鈍り等に陥りやすい、という問題があった。
【０００３】
加えて従来の車載用エアコンは、上述のように外部からの空気をエバポレータで冷風に変換しているため、空気中に含まれる水分がエバポレータに水滴として付着することによりカビの発生を誘発し、このカビの存在によって、例えば、車載用エアコンの稼働開始時に、酸味を帯びた異臭が冷風の吹き出し口から出てきて乗員に不快感を与える等の欠点も有し、それ故、消臭剤を定期的に車内で散布したり、あるいは長期間に渡って清涼感のある雰囲気を持続させる芳香剤を冷風の吹き出し口近傍に配置する、などの対策がとられてはいるが、根本的な解消策とはならないものであった。
【０００４】
そこで、車内の酸素濃度を意図的に高めることにより、上昇した二酸化炭素の濃度を相対的に低くするいくつかの提案がなされている。 
【特許文献１】特開平０６−１５９７１５
【特許文献２】特開２００４−２９９６４７
【０００５】
上記特許文献１の酸素供給装置では、酸素ボンベの容量により供給量が制限され、必要とするときに供給できない事態を招き、長く酸素を供給しようとすれば、酸素ボンベの巨大なものが必要となり、特に乗車中などの使用に際しては制限を有した構成となっているという課題を有していた。また、特許文献２の構成では、周辺空気から高分子膜（酸素富化膜）を介して酸素を濃縮することにより高濃度酸素空気を作り出して供給できるものの、その酸素濃度は高分子膜の物理的性能（透過速度あるいは透過係数Ｐで表される）で規定されるため、実質的に濃度調整を行うことは不可能であり、また、
ＰH2O＞ＰCO2＞ＰO2＞ＰAr＞ＰN2 という透過係数Ｐの大小関係から、酸素より透過係数の大きい二酸化炭素や水分も酸素と一緒に取り込まれ、脳機能の低下の原因となる二酸化炭素の増加や、カビの発生、酸味を帯びた異臭の原因となる水滴（水分、湿気）を取り除くことはできず、酸素濃度を高めつつ、二酸化炭素および水分の除去も行うことができる車載用エアコンの空調制御装置が需要者から熱望されていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の如き実状に鑑み車内空気の浄化と移動車両における快適な居住空間を追究する研究、開発の過程で「空気中に含まれる二酸化炭素の削減と、酸素の高濃度化とを組み合わせる」という点に着目して創案されたものであって、その意図するところは、車内に放出される空気の酸素濃度を調節可能とし、かつ車載用エアコンのエバポレータに起因するカビの発生を抑制して、安全で快適な車内環境を確保することができる車載用エアコンの空調制御装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
課題を解決するため、本発明が採用した第１の技術手段は、外部からの空気を、コンデンサおよびコンデンサファンを介して車内循環用のブロワに供給し、この供給空気をエバポレータにより冷風に変換して車内に放出するように構成した車載用エアコンにおいて、上記ブロワからエバポレータに至る空気流を、ブロワから直接エバポレータに至る第１の空気流と、ブロワから制御ユニットを介してエバポレータに至る第２の空気流に分流すると共に、上記制御ユニットを経て出力される第２の空気流と第１の空気流の合流位置に風量調節機構を介装し、前記エバポレータから車内に放出される空気中の酸素濃度を、当該風量調節機構で任意に可変するように構成したことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明が採用した第２の技術手段は、上記制御ユニットは、圧力スイング式吸着機構からなる酸素富化モジュールと、選択性透過膜を採用した気体膜分離機構からなる二酸化炭素削減モジュールで構成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明が採用した第３の技術手段は、上記エバポレータの供給空気取入れ口には、カビ抑制モジュールとしての酸素クラスター生成機構が組み込まれていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
したがって、本発明によれば、車内に放出される空気の酸素濃度を、通常の大気における酸素濃度より高い状態で調節でき、人体臭やタバコ臭等の悪臭とともに増加する二酸化炭素の濃度を相対的に低くし得て、特に運転者自身の脳機能の低下による眠気、状況判断の鈍り等を未然に防止することができ、車内空気の浄化と移動車両における快適な居住空間の双方を確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
ブロワからエバポレータに至る空気流を、ブロワから直接エバポレータに至る第１の空気流と、ブロワから制御ユニットを介してエバポレータに至る第２の空気流に分流し、かつ上記制御ユニットで生成する酸素量の調節により、エバポレータから車内に放出される空気中の酸素濃度を可変する。
【実施例】
【００１２】
本発明の構成を、添付図面に基づいて説明する。   図１において、１は後述する本発明の空調制御ユニット２を採用した車載用エアコンであって、該車載用エアコン１は、太線矢印で示す移動車両の進行方向前部に配置した熱交換器としてのコンデンサ３の後方に、外部の空気Ｂ（以下、単に空気Ｂという）を当該コンデンサ３を介して吸入するコンデンサファン３ａを装備し、かつ当該上ンデンサファン３ａの吸い出し方向に位置してブロワ４が配設されていると共に、上記ブロワ４の後方に配設した熱交換器としてのエバポレータ５と、上記コンデンサ３を高圧パイプ６、６…を介して接続することにより、点線矢印で示すコンプレッサ７からコンデンサ３、レシーバ８を経てエキスパンションバルブ９に至る間で凝縮された高温高圧の冷媒を、低温低圧で霧状の冷媒に変換してからエバポレータ５に供給することにより、当該エバポレータ５の蒸発現象でこれを通過する空気から熱を奪った後に、実線矢印で示す方向に霧状の冷媒をコンプレッサ７に戻す循環動作を行うように車載用エアコン１が構成されている。
【００１３】
上記車載用エアコン１では、ブロワ４からエバポレータ５に至る空気流を、該ブロワ４から直接エバポレータ５に至る空気流Ｂ１と、空調制御ユニット２を介してエバポレータ５に至る空気流Ｂ２に一旦分流させ、その後に合流位置の風量調節機構１０とカビ抑制モジュール１０ａを経て合流した合流空気流Ｂ３をエバポレータ５に供給して冷風Ｂ４を車内に送風するように構成されている。なお、ＳＷは外部からの空気Ｂと車内の循環空気ｂとの切替を調節するベンチレータである。
【００１４】
上記空調制御ユニット２では、選択性透過膜を採用した気体膜分離機構からなる二酸化炭素削減モジュール１１と、圧力スイング式吸着機構からなる酸素富化モジュール１２で構成されており、上記両ユニット１１、１２を組み合わせることにより、空気中の酸素濃度を可変するようになっており、次に、上記二酸化炭素削減モジュール１１と酸素富化モジュール１２について詳細に説明する。
【００１５】
まず、二酸化炭素削減モジュール１１は、図２（ａ）（ｂ）に示すように、空気圧縮部１１ａとモジュール本体１１ｂで構成されており、空気圧縮部１１ａは、外部からの空気を圧縮して後続のモジュール本体１１ｂに送出し、気体分離膜の表裏に差圧を付与する目的で設けられる。また、モジュール本体１１ｂは、中空状に形成された密閉容器１３内に、気体分離膜としての高分子膜１４が充填されており、導入口１３ａから取り入れた圧縮空気中の二酸化炭素を、非多孔質のポリイミドを中空糸構造とした高分子膜中に溶解させて、空気中に含まれるその他の気体分子との透過速度（Ｐ：透過係数）の違い、すなわち
ＰH2O＞ＰCO2＞ＰO2＞ＰAr＞ＰN2 を利用して分離し、二酸化炭素は廃棄口１３ｂから大気中に還元すると共に、二酸化炭素が分離、削減された空気Ｂ２´を取出し口１３ｃから取り出すように構成されている。 
【００１６】
また、酸素富化モジュール１２に採用される圧力スイング式吸着機構は、ＰＳＡ法（圧力変動吸着：Ｐｒｅｓｓｕｒｅ
Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）、すなわち、目的とする製品ガスを吸着剤との吸着力の差と圧力変動とを利用して様々な成分の混合ガスから分離・精製する技術として知られており、本発明では、特に高純度酸素の分離・精製に最適化されたＯ2−ＰＳＡ法を採用している。 
【００１７】
すなわち、酸素富化モジュール１２では、図３に示すように、前記二酸化炭素削減モジュール１１において二酸化炭素が削減された空気流Ｂ２´を、ブロワファン１５を介して取り入れた後に、合成ゼオライトを充填した二基の吸着塔１６ａ、１６ｂにおいて、原料空気Ｂ２を加圧供給する吸着行程と、破過点（飽和時期）に達した各吸着塔１６ａ、１６ｂを真空ポンプ１７により交互に減圧して脱着再生する行程とを、タイマ１８で設定された時間毎に電磁弁群１９を切替制御して連続的に空気流Ｂ２中の窒素ガスを吸着除去すると共に、上記窒素ガスを除去した空気、即ち酸素濃度が１００％に近い濃縮酸素空気Ｂ２´´を、電磁弁２０、２０を介してサージタンク２１に一旦貯留し、電磁弁２２による開閉制御で次段に放出するように構成されている。
【００１８】
そして、上記サージタンク２１に貯留された濃縮酸素空気Ｂ２´´は、カビ抑制モジュール１０の入力側において、ブロワ４から直接エバポレータ５に至る空気流Ｂ１と合流することになるが、ここには風量調節機構１０が設けられており、該風量調節機構１０における空気流Ｂ１の風量調節の割合により、合流空気流Ｂ３（Ｂ１＋Ｂ２´´）としての酸素濃度が決定されることになる。 
【００１９】
次に、前記カビ抑制モジュール１０ａは、エバポレータ５の供給空気取入れ口５ａ内に組み込まれており、該供給空気取入れ口５ａから取り込まれた合流空気流Ｂ３の雰囲気中で、内装した生成管を約３ＫＶで特殊放電させて酸素クラスターイオンを生成するように構成されている。そして、この生成直後の酸素クラスターイオンの有する性質、すなわち、その集合体構造上に＋イオンと−イオンを多数持ったまま1〜2分ほど存在し、その状態で、空気中の悪臭成分や細菌・カビ菌・ウィルスを吸着し、かつこれらを包み込む性質を利用して、エバポレータ５を合流空気流Ｂ３が通過する際に脱臭、除菌作用を行うようになっている。
【００２０】
したがって、上記エバポレータ５の蒸発現象でこれを通過する合流空気流Ｂ３から熱を奪った後に供給される冷風Ｂ４は、二酸化炭素が削減された状態で、かつ酸素濃度が高く（酸素富化）、悪臭成分や細菌等の存在しない清潔でクリーンな供給空気として車内に行き渡ることになり、密閉した車内で乗員が多い場合でも、気分が悪くなったり、脳機能の低下による眠気、状況判断の鈍り等を誘発することなく、快適で気分に優れた車内環境を長時間に渡って維持することができる。
【００２１】
なお、本実施例における空調制御では、ベンチレータＳＷとは別に設けた風量調節機構１０により酸素濃度の調節を行う構成としたので、例えば図４（ａ）に示すように、車内循環をやめて外部空気のみを取り入れるようにベンチレータＳＷを設定し、かつ車内の窓を開放した状態で、本発明の制御ユニット２を稼働させる空調制御を行えば、好天時や夏季の車両走行において開放感のある爽やかな車内環境を維持しつつ、悪臭成分や細菌等を車外に放出させて車内空気のパージ（浄化）を行うことができる。
【００２２】
また、同図（ｂ）に示すように、ベンチレータＳＷを車内循環のみに切り替えて、本発明の制御ユニット２を稼働させる空調制御を行うと、雨天時や冬季における車両走行で窓を全閉した状態、即ち外部からの自然空気の供給がない場合でも、二酸化炭素が削減された状態で、かつ酸素濃度が高く、悪臭成分や細菌等の存在しない清潔でクリーンな空気を車内に循環させることができる。
【００２３】
更に、上記のような窓の全閉状態で、万が一、乗員の中で気分が悪くなった者が出ても、同図（ｃ）に示すように、制御ユニット２側からの酸素濃度が１００％に近い濃縮酸素空気Ｂ２´´のみを車内に供給するように風量調節機構１０を切り替えれば、直ちに車内空気中の二酸化炭素を削減しつつ、酸素濃度を高める事ができるので、気分の回復を早めることができ、車内での同乗者との雰囲気を損なうことなく、和やかな車内環境を維持しつつ、快適で気分の良い車両走行を楽しむことができるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
車載用エアコンに限らず、住宅用空調設備や工場用空調設備などにも適用することができる。 
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の空調制御装置の全体構成を示すブロック図
【図２】（ａ）、（ｂ）は二酸化炭素削減モジュールの説明図
【図３】酸素富化モジュールの構成を示すブロック図
【図４】（ａ）〜（ｃ）は本発明の各種使用状態を示す説明図
【図５】従来の車載用エアコンの構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００２６】
Ｂ      空気 ３      コンデンサ ３ａ    コンデンサファン ４      ブロワ ５      エバポレータ
Ｂ４    冷風 １      車載用エアコン ２      制御ユニット １０    風量調節機構 １２    酸素富化モジュール １１    二酸化炭素削減モジュール ５ａ    供給空気取入れ口
１０ａ  カビ抑制モジュール 
【図１】
2006315543.tif 000003
【図２】
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【図３】
2006315543.tif 000005
【図４】
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【図５】
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