(57)【要約】【課題】車内の乗員、特に運転者の長時間にわたる身体的、精神的ストレスに対して疲労回復を促進し、緊張の中でのリラックスする効果を得る。【解決手段】車両の車内に搭乗している運転者及びその他乗員の快適性を向上させる車内の快適化装置において、水素ガス、又は水素ガス及び酸素ガスの両方を生成する水素ガス発生装置１と、水素ガス、又は水素ガス及び酸素ガスの両方を運転者あるいはその他乗員に供給する吹き出し口４１と、水素ガス及び酸素ガスの吹き出し量を調整可能とするコントロールパネル５と、車内に設置され水素ガス濃度を検出する可燃性ガス検知器５３と、可燃性ガス検知器５３の検出結果に応じて車内の水素ガス濃度を所定値以下に制御する制御部４と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の車内に搭乗している運転者及びその他乗員の快適性を向上させる車内の快適化装置において、
水素ガス、又は水素ガス及び酸素ガスの両方を前記運転者あるいは前記その他乗員に供給する吹き出し口と、
前記水素ガス及び酸素ガスの吹き出し量を調整可能とするコントロールパネルと、
前記車内に設置され水素ガス濃度を検出する可燃性ガス検知器と、
前記可燃性ガス検知器の検出結果に応じて前記車内の前記水素ガス濃度を所定値以下に制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする車内の快適化装置。
【請求項２】
前記車両に搭載され、水を電気分解して前記水素ガス、又は前記水素ガス及び酸素ガスの両方を生成する水素ガス発生装置を備えたことを特徴とする請求項１に記載の車内の快適化装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記車内の前記水素ガス濃度を４％以下に制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の車内の快適化装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記車内の前記水素ガス濃度を２〜４％となるように制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の車内の快適化装置。
【請求項５】
少なくとも、前記水素ガスを供給する前記吹き出し口は前記車両の操舵装置であるステアリングの近傍に設けたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の車内の快適化装置。
【請求項６】
前記吹き出し口は、車載空調装置の吹き出し口あるいはその近傍に設けたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の車内の快適化装置。
【請求項７】
前記コントロールパネルは、
前記水素ガスの吹き出し量を調節する水素釦と、
前記酸素ガスの吹き出し量を調節する酸素釦と、
前記水素ガスの吹き出し量を示す水素レベルメータと、
前記酸素ガスの吹き出し量を示す酸素レベルメータと、
を備えたことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の車内の快適化装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記運転者による運転時間が所定時間を超えた場合、あるいは運転を開始してから所定走行距離を超えた場合、前記運転者に対する前記水素ガスの吹き出し量を高めることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の車内の快適化装置。
【請求項９】
前記水素ガスと前記酸素ガスとは混合されて、あるいはそれぞれ独立に前記吹き出し口より前記運転者及びその他乗員の両方、又はいずれか一方に供給されることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の車内の快適化装置。
【請求項１０】
前記コントロールパネルは、前記運転者自身で少なくとも前記水素ガスの量を加減することができることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の車内の快適化装置。
【請求項１１】
前記水素ガスは、
水素を排出可能な密閉容器で形成され、当該密閉容器の中で水素極と酸素極とが電解質膜の両側を挟むように設けられた、水を電気分解する電極部と、
前記電極部における前記水素極と前記酸素極との間に直流電圧を印加する電源部と、を備え、
前記水素極における水素極触媒層又は前記酸素極における酸素極触媒層として用いられる水電気分解用電極材料は、
金属材料として複数の異なる遷移金属を少なくとも含有する成形体であり、
前記成形体は、前記金属材料の粉体を含む混合物を有し、前記水及び前記水が電気分解されて発生する水素ガスが前記成形体を透過可能なように前記成形体に分散した空隙を有する水素ガス発生装置により生成されることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の車内の快適化装置。
【請求項１２】
自動車、電車、飛行機などの車両であって、
水素ガス及び酸素ガスの両方、又はいずれか一方を前記車両の車内における運転者あるいはその他乗員の少なくとも一方に供給する吹き出し口と、
前記水素ガス及び酸素ガスの吹き出し量を調整可能とするコントロールパネルと、
前記車内に設置され水素ガス濃度を検出する可燃性ガス検知器と、
前記可燃性ガス検知器の検出結果に応じて前記車内の前記水素ガス濃度を所定値以下に制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車、電車、飛行機などの車両に搭乗している乗員の疲労回復、眠気防止などの効果を高めるために搭載される車内の快適化装置及びそれを用いた車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、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。また、自動車の快適性を向上させるため、冷暖房等の空調に加えて、空気清浄器や芳香発生などが行われている。また、車内の酸素濃度の低下を防ぐため、酸素濃度を積極的に高める手段として、酸素富化膜により酸素濃度を高めたり、携帯用の酸素供給器を車室内に取付け、酸素を供給したり、することも知られている。
【０００３】
さらに、車室内の空気の酸素濃度を高い状態に保ち、搭乗している乗員の疲労回復、眠気防止などの効果を高める為に、酸素濃度の高い気体である外気を車室内に供給することが知られ、例えば特許文献１に記載されている。
【０００４】
また、小さなエネルギー消費によって乗員へ酸素を供給するため、乗員の呼吸器系器官に外気である酸素富化空気をスポット的に到達させる。それにより、車室内全体の酸素濃度を常に一定の高濃度に保つ必要がない供給装置が知られ、特許文献２に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３４１６４４号公報
【特許文献２】特開平６−１７１３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来技術において、特許文献１に記載のものは、疲労などを緩和させる酸素カプセルのように酸素の濃度を上げるものでなく、乗員の疲労回復、眠気防止の効果が十分に期待できるものではなかった。また、外気が汚染されているような環境下では、却って逆効果となるものであった。
【０００７】
特許文献２に記載のものも同様であり、外気が汚染されているような環境下では、却って逆効果であった。また、乗員の呼吸器系器官に酸素富化空気（フレッシュエア）を到達するためには、車内へ拡散することを防ぐために、酸素富化空気（フレッシュエア）の吹き出し力を強くすることが必要とされ、乗員に却って不快感が生じさせるものであった。したがって、乗員の疲労回復、眠気防止の効果が十分に期待できるものではなかった。
【０００８】
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、車内の乗員、特に運転者の長時間にわたる身体的、精神的ストレスに対して疲労回復を促進し、緊張の中でのリラックスする効果を得ることができる車内の快適化装置及びそれを用いた車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、車両の車内に搭乗している運転者及びその他乗員の快適性を向上させる車内の快適化装置において、水素ガス、又は水素ガス及び酸素ガスの両方を前記運転者あるいは前記その他乗員に供給する吹き出し口と、前記水素ガス及び酸素ガスの吹き出し量を調整可能とするコントロールパネルと、前記車内に設置され水素ガス濃度を検出する可燃性ガス検知器と、前記可燃性ガス検知器の検出結果に応じて前記車内の前記水素ガス濃度を所定値以下に制御する制御部と、を備えたものである。
【００１０】
これにより、車内の水素ガス、又は水素ガス及び酸素ガスの両方を高い状態に保つことができる。したがって、搭乗している乗員の疲労回復、眠気防止の効果を高め、特に、運転者の自律神経の機能レベルを向上させ、運転中の緊張の中でのリラックスが可能となることが期待できる。
【００１１】
また、上記の車内の快適化装置において、前記車両に搭載され、水を電気分解して前記水素ガス、又は前記水素ガス及び酸素ガスの両方を生成する水素ガス発生装置を備えたことが望ましい。
【００１２】
さらに、上記の車内の快適化装置において、前記制御部は、前記車内の前記水素ガス濃度を４％以下に制御することが望ましい。
【００１３】
さらに、上記の車内の快適化装置において、前記制御部は、前記車内の前記水素ガス濃度を２〜４％となるように制御することが望ましい。
【００１４】
さらに、上記の車内の快適化装置において、少なくとも、前記水素ガスを供給する前記吹き出し口は前記車両の操舵装置であるステアリングの近傍に設けたことが望ましい。
【００１５】
さらに、上記の車内の快適化装置において、前記吹き出し口は、車載空調装置の吹き出し口あるいはその近傍に設けたことが望ましい。
【００１６】
さらに、上記の車内の快適化装置において、前記コントロールパネルは、前記水素ガスの吹き出し量を調節する水素釦と、前記酸素ガスの吹き出し量を調節する酸素釦と、前記水素ガスの吹き出し量を示す水素レベルメータと、前記酸素ガスの吹き出し量を示す酸素レベルメータと、を備えたことが望ましい。
【００１７】
さらに、上記の車内の快適化装置において、前記制御部は、前記運転者による運転時間が所定時間を超えた場合、あるいは運転を開始してから所定走行距離を超えた場合、前記運転者に対する前記水素ガスの吹き出し量を高めることが望ましい。
【００１８】
さらに、上記の車内の快適化装置において、前記水素ガスと前記酸素ガスとは混合されて、あるいはそれぞれ独立に前記吹き出し口より前記運転者及びその他乗員の両方、又はいずれか一方に供給されることが望ましい。
【００１９】
さらに、上記の車内の快適化装置において、前記コントロールパネルは、前記運転者自身で少なくとも前記水素ガスの量を加減することができることが望ましい。
【００２０】
さらに、上記の車内の快適化装置において、前記水素ガスは、
水素を排出可能な密閉容器で形成され、当該密閉容器の中で水素極と酸素極とが電解質膜の両側を挟むように設けられた、水を電気分解する電極部と、前記電極部における前記水素極と前記酸素極との間に直流電圧を印加する電源部とを備え、前記水素極における水素極触媒層又は前記酸素極における酸素極触媒層として用いられる水電気分解用電極材料は、金属材料として複数の異なる遷移金属を少なくとも含有する成形体であり、前記成形体は、前記金属材料の粉体を含む混合物からなり、かつ、前記水及び前記水が電気分解されて発生する水素ガスが前記成形体を透過可能なように前記成形体に分散した空隙を有する水素ガス発生装置により生成されることが望ましい。
【００２１】
また、本発明は、自動車、電車、飛行機などの車両であって、水素ガス及び酸素ガスの両方、又はいずれか一方を前記車両の車内における運転者あるいはその他乗員の少なくとも一方に供給する吹き出し口と、前記水素ガス及び酸素ガスの吹き出し量を調整可能とするコントロールパネルと、前記車内に設置され水素ガス濃度を検出する可燃性ガス検知器と、前記可燃性ガス検知器の検出結果に応じて前記車内の前記水素ガス濃度を所定値以下に制御する制御部と、を備えたものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、車内の快適化装置及びそれを用いた車両において、車内の水素ガス及び酸素ガスの両方、又はいずれかを高い状態に保つことができる。したがって、搭乗している乗員の疲労回復、眠気防止の効果を高め、特に、運転者の自律神経の機能レベルを向上させ、運転中の緊張の中でのリラックスが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明による一実施の形態に係る自動車の車内を示す概略図
【図２】図１において運転席部を拡大して示す概略図
【図３】本発明による一実施の形態によるコントロールパネルを示す正面図
【図４】一実施の形態に係る吹き出し装置を示すブロック図
【図５】一実施の形態に係る水素濃度センサの車内配置を示す概略図
【図６】一実施の形態に係る水素ガス発生装置の構成を示すブロック図
【図７】図６の水素ガス発生装置に用いられる電極部の構成を示すブロック図
【図８】他の実施形態による吹き出し装置を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、本発明の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、車内の快適化装置が組み込まれた車両である自動車の車内を示す概略図、図２は運転席部を拡大して示す概略図、図３は車内の快適化装置のコントロールパネルを示す正面図である。自動車には水素ガス発生装置１が設けられている。本実施形態による水素ガス発生装置１は、水を電気分解して水素ガス及び酸素ガスを車内に供給する。
【００２５】
水を電気分解する水素ガス発生装置１は、水素ガスタンクを用いたものに比べ酸素ガスを同時に供給できるだけでなく、小型で、車両への設置及び保守に適した簡易な構造で、かつ、低コストで製造可能である。
【００２６】
水素ガス発生装置１で生成された水素ガス及び酸素ガスの少なくとも一方は、例えば、ステアリング吹き出し口４１、中央吹き出し口４２、助手席吹き出し口４３、ピラー吹き出し口４４などから乗員に供給される。なお、これらに限定する必要はなく、通常に車両が搭載する車載空調装置の吹き出し口に合流あるいはその近傍に設けることが良い。また、運転者の疲労回復、眠気防止を積極的に図るには車両の操舵装置であるステアリング５０の近傍が望ましい。
【００２７】
車室内の酸素濃度を高い状態に保つことにより、搭乗している乗員の疲労回復、眠気防止の効果を高める。また、自律神経のバランスは、身体的、精神的ストレスにより崩れ、それにより、交感神経が活動時に、副交感神経が休息時に充分機能しない状態に陥ることが知られ、自律神経のバランスを整えることが運転者に必要とされる。そこで、酸素ガスだけでなく、水素ガスを特に運転者が吸入することにより、運転者の自律神経の機能レベルを向上させ、運転中の緊張の中でのリラックスが可能となることが期待できる。
【００２８】
さらに、水素ガスには高負荷の運動やストレスなどで体内に多く発生すると言われている悪玉活性酸素を排出する作用がある。したがって、長時間にわたる運転において、強い身体的、精神的ストレスにさらされた運転者の疲労回復を促進する効果も期待できる。
【００２９】
５は、水素ガス及び酸素ガスの両方、又はいずれか一方の供給量である吹き出し量を調整可能とするコントロールパネルであり、水素ガスの吹き出し量を調節する水素釦５−２、酸素ガスの吹き出し量を調節する酸素釦５−３、酸素ガス及び水素ガスの総量を調節する総量調節釦５−４が設けられる。５−１は各調節の結果、その他警告等を表示する表示パネルである。５−５は水素ガスの吹き出し量に応じて上下に色塗り部が変化して量を示す水素レベルメータ、同様に５−６は酸素レベルメータ、５−７は総量レベルメータである。
【００３０】
５−８は、水素量が高くなり過ぎた場合、あるいは酸素濃度が低下した場合など、水素ガス及び酸素ガスの量が適正値の上限又は下限に近づいたことを警告する警告表示である。警告表示５−８は、通常、水素濃度が４％以下ならば安全とされているので、４％を上限として警告する。
【００３１】
また、運転時間が長くなって所定時間を超えた場合、あるいは運転を開始してから所定走行距離を超えた場合、警告表示５−８がその旨を表示する。さらに、この時は、水素ガスの吹き出し量を自動的に高めるようにコントロールパネル５で指令する。なお、車内の水素濃度は２〜４％となるように制御することが安全性及び効果を得る上で望ましい。
【００３２】
図４は水素ガス及び酸素ガスの吹き出し装置を示すブロック図であり、図５は可燃性ガス検知器５３の車内配置を示す概略図である。水素ガス発生装置１において、３１は水素排出部、３３は酸素排出部である。水素ガスは水素排出部３１から水素釦５−２によって、酸素ガスは酸素排出部３３から酸素釦５−３によって、それぞれ流量を調節されて混合部６で混合される。そして、混合部６から総量調節釦５−４によって、酸素ガス及び水素ガスの総量が調節されて、ステアリング吹き出し口４１、中央吹き出し口４２、助手席吹き出し口４３、ピラー吹き出し口４４などから車内に供給される。
【００３３】
５３は水素ガス濃度を検出する可燃性ガス検知器であり、図５に示すように車内に設置される。水素ガスは可燃性ガスであることから、車内の水素ガス濃度の安全性を確認し、濃度が所定値、例えば４％と高まった場合には、水素ガス発生装置１からの水素ガスの供給を停止する。ここで、可燃性ガス検知器５３は、図５ではステアリング５０のやや下部に設置されている。これは運転者に直接に水素ガスを吹き出して運転者の疲労回復、眠気防止を積極的に図ることを想定して考慮した場合である。
【００３４】
上記の位置以外では車内の天井付近に可燃性ガス検知器５３を設置しても良い。この場合は、水素ガスは、軽いので上に貯まるので、他の乗員を考慮して車内全体を重視した場合である。もちろんステアリング５０の下部、天井の両方に可燃性ガス検知器５３を設置することが望ましい。
【００３５】
また、車内には水素ガスを検知する可燃性ガス検知器５３だけで無く、酸素濃度を検知する検知器、温度検知器、湿度検知器を設けることが望ましい。
【００３６】
車内の水素濃度は４％以下にすれば安全性は高まるが、車内の温度も所定値より高くならないように、また湿度も所定値より低くならないようにすることが良い。特に、高い温度で、湿度が低いと水素ガスが加わることで、人によっては刺激が強すぎることもあるので、車内の温度、湿度を所定の範囲に車載空調装置で制御することが望ましい。
【００３７】
図６は水素ガス発生装置１の構成を示すブロック図、図７は水素ガス発生装置１に用いられる電極部の構成を示す図である。なお、水素ガス発生装置１は、水を電気分解して水素ガスを供給可能なものとして説明するが、水素ガスタンクを備えているタイプとしても良い。ただし、この場合、水素の補給に手間が掛かり、水素ガスタンクの保守点検のコストも必要となる。それに対して、水を電気分解して水素ガスを供給可能な水素ガス発生装置１とすれば、車両への搭載及び保守に適した簡易な構造が可能となる。
【００３８】
水素ガス発生装置１は、水を電気分解して、水素ガス及び酸素ガスを生成する。なお、この水は、自動車において、フロントガラスに付着した汚れ、ヘッドライト、リアガラスなどを洗浄するためのウォッシャー液用の容器と兼用することが望ましい。
【００３９】
また、逆にウォッシャー液に水素ガス発生装置１による水素ガスを溶解させることにより、洗剤を使うよりも洗浄効果が高く、コストと環境負荷が低い洗浄液とすることができる。水素ガス発生装置１は、電極部２と、水タンク１１と、気液分離器１２と、乾燥フィルタ１３と、電源部３と、制御部４と、コントロールパネル５とを備える。
【００４０】
電極部２は、水電気分解用電極材料からなる水素極２２及び酸素極２３、ＰＥＭ膜２４から構成される。電極部２は、少なくとも水の供給口と水素ガス及び酸素ガスを排出させる排出口とが設けられる密閉容器を有するように形成される。水は、例えば水道水を用いることができる。また、供給のための給水管は、一般に用いられる水道管を適用することが可能である。素材としては例えば、金属、樹脂、内壁を樹脂で被覆した金属などを用いる。
【００４１】
電極部２は、生成された水素ガスを排出可能な密閉容器内で形成され、密閉容器の中で水素極２２と酸素極２３とが電解質膜（ＰＥＭ膜２４）の両側を挟むように設けられる。密閉容器は、例えば非導電性材料で形成される。もしくは、主に金属材料で形成されていても、非導電性のシートで容器内部側が覆われている等が望ましい。
【００４２】
電極部２は、供給又は補給された水を電気分解して、水素ガスと酸素ガスを生成する。電極部２は、例えば単一のセルユニット構成の場合、電極間印加電圧１．６Ｖ以上で水を電気分解することが可能である。
【００４３】
電源部３は、電極部２における水素極２２と酸素極２３との間に直流電圧を印加して、直流の電気を供給する。また、電源部３は、その他にも、図６に示す制御部４、コントロールパネル５、センサ・計器類などに対して、必要な電圧レベルの電気を供給する。消費電力が１３０Ｗあれば、発生ガス純度９９．９９９％の水素ガスを毎分３００ＣＣ供給できる。
【００４４】
水タンク１１は、電気分解するための水を電極部２へ補給するために、水を貯蔵する。また、水タンク１１には、気液分離器１２及び電極部２から循環して戻される水を、受け入れ可能なように流路が設けられている。
【００４５】
気液分離器１２は、電極部２から排出される水素ガスを含む水から、水と水素ガスを分離する。気液分離器１２は、水と水素ガスを分離後に、水を水タンク１１に戻し、水素ガスを乾燥フィルタ１３へ排出する。
【００４６】
乾燥フィルタ１３は、気液分離器１２から排出された水分を含む水素ガスを通し、水素ガスを通過させる間のフィルタにより水分を除去して乾燥させる。乾燥フィルタ１３は、水素ガス発生装置１の水素ガス排出口を介して、乾燥させた水素ガスを排出する。
【００４７】
水素量計１１４は、水素ガス排出口に設けられる。水素量計１１４は、水素ガス排出口を通る水素ガスの流量を測定する。水素量計１１４は、測定データを制御部４に送出する。例えば、制御部４は、測定データに基づいて、水素ガスの生成量として換算する。
【００４８】
液面センサ１１１は、水タンク１１に貯蔵される水の液面を測定する。これにより、水の残量を検知することができる。液面センサ１１１は、測定データを制御部４に送出する。電極電流検知センサ１１２は、電極部２を流れる電流を測定する。電極電流検知センサ１１２は、測定データを制御部４に送出する。
【００４９】
水素圧力センサ１１３は、乾燥フィルタ１３の排出口に設けられ、乾燥フィルタ１３から排出される水素ガスの圧力を測定する。水素圧力センサ１１３は、測定データを制御部４に送出する。これにより、ガス発生圧力は、０．４ＭＰaに調整される。
【００５０】
制御部４は、各種センサから測定される測定データを収集し、収集した測定データに基づいて、各状態（水素ガス量・水残量・電極電流等）を監視する。例えば、制御部４は、電極電流検知センサ１１２で過電流を検出した場合に、電源部３からの電気の供給を停止させる保護機能などが設けられている。制御部４は、メモリ、ＣＰＵなどを有し、監視・保護・制御機能が組み込まれたプログラムにより、監視・保護・制御の動作処理が実行される。
【００５１】
また、制御部４は、車内に設置された可燃性ガス検知器５３により、車内の水素ガス濃度の安全性を確認し、濃度が所定値、例えば４％以下となるように制御する。つまり、水素ガス濃度が４％を超えて高まった場合には、水素ガス発生装置１からの水素ガスの供給を停止する。さらに、制御部４は、運転時間が長くなって所定時間を超えた場合、あるいは運転を開始してから所定走行距離を超えた場合、運転者に対する水素ガスの吹き出し量を自動的に高める。
【００５２】
コントロールパネル５は、電源部３の電源ＯＮ／ＯＦＦ状態や警告（過電流のアラームなど）状態、上述したような各種測定データ等を表示可能なように、ランプ表示、計器表示、液晶データ表示などにより表示する。
【００５３】
本実施形態の水素ガス発生装置１は、上述したように、非常に簡易な部品で、構成可能である。また、これらの部品は、交換部品の寿命が長いため、水素ガス発生装置１として、修理・交換・点検などの保守を容易に行うことができる。
【００５４】
また、本実施形態の水素ガス発生装置１は、水の電気分解により水素ガスを生成するため、純度の高い水素ガスを生成することができる。さらに、装置を起動すると同時に、水素ガスを生成することができる。
【００５５】
また、水素ガス発生装置１の本体側に、液面センサ１１１、電極電流検知センサ１１２、水素圧力センサ１１３、水素量計１１４を備える。これにより、水素ガスの圧上昇・貯蔵された水の水位低下などを検出等する。制御部４は、これらの異常等の検出を監視し、装置保護等のために電源部３の電圧印加を停止させて、水素ガス生成を自動停止させることができる。これにより、安全性に優れた装置として、車両に適用することができる。
【００５６】
図７には、図６の水素ガス発生装置に用いられる電極部２の構造を示し、電極部２は、固体高分子膜型水電気分解電極の一例である。電極部２は、水素極２２、酸素極２３及びＰＥＭ膜２４を容器中に含む密閉容器である。この密閉容器には、水素収容部２５、水収容部２６、水素排出部３１、酸素排出部３３、水排出部３２及び水供給接続部３４が設けられている。
【００５７】
密閉容器は、水素極２２側と酸素極２３側とで区画されている。水素極２２側の区画内における水素収容部２５の上部に水素排出部３１が設けられ、酸素極２３側の区画内における水収容部２６の上部に酸素排出部３３が設けられている。これにより、生成した水素ガス及び酸素ガスが、電極部２から排出されやすいようにされている。
【００５８】
酸素極２３は、白金族元素（Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ）を含有しない酸素極触媒層を有する水電気分解用電極材料からなる陽極である。酸素極２３側では、例えば外部の排出口と接続される酸素排出部３３、及び、酸素極２３で生成された酸素及び水供給接続部３４から供給された水を収容する水収容部２６を介して、酸素（Ｏ２）が排出される。
【００５９】
水電気分解用電極材料（水素極２２及び酸素極２３）は、白金族元素以外の異なる遷移金属またはそれらと他の金属の組み合わせで、高活性の触媒作用を有する水電気分解用電極材料である。また、水電気分解用電極材料は、ＦｅまたはＮｉを主成分とする成形体であって、金属材料としてＦｅまたはＮｉと３ｄ遷移金属に属する複数の異なる遷移金属を少なくとも含有する成形体からなる。この成形体は、これら金属材料の各々の粉体を含む混合物からなり、かつ、電極部２に使用される水、水素ガス、酸素ガスが成形体を透過可能なように成形体に分散した空隙を有するように、当該各々の粉体が混合されて形成されたものである。
【００６０】
酸素極２３におけるＰＥＭ膜２４側の近傍では、水供給接続部３４から供給されて水収容部２６に蓄積されている水（Ｈ２Ｏ）が電気分解し、水素イオン（Ｈ＋）及び電子（ｅ−）と、酸素（Ｏ２）とが生成される。この生成された水素イオンは、ＰＥＭ膜２４を通って水素極２２へ移動し、生成された電子は、酸素極２３に接続される電極接続端子３５及び電源部３を通って、水素極２２へ移動する。すなわち、２Ｈ２Ｏ→４Ｈ＋＋Ｏ２＋４ｅ−の反応により、水（Ｈ２Ｏ）が電気分解される。なお、生成された酸素は、例えば酸素排出部３３から外部へと排出される。
【００６１】
ＰＥＭ（Ｐｒｏｔｏｎ  Ｅｘｃｈａｎｇｅ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ）膜２４は、水素極２２と酸素極２３とに挟まれる構造で設けられる。ＰＥＭ膜２４は、水が電気分解されてできる水素イオン（Ｈ＋）を、酸素極２３側から水素極２２側へ透過させることができる電解膜である。
【００６２】
水素極２２は、白金族元素を含有しない水素極触媒層を有する水電気分解用電極材料からなる陰極である。水素極２２側では、例えば外部の水素供給先と接続される水素排出部３１、及び、水素ガスを水素ガス供給先へ排出する水素収容部２５を介して、水素ガス（Ｈ２）が排出される。
【００６３】
水素極２２において、生成された水素イオン（Ｈ＋）と電子（ｅ−）とが、２Ｈ＋＋２ｅ−→Ｈ２の反応によって、水素ガスが生成される。この際に、酸素極２３側で生成された水素イオンはＰＥＭ膜２４の膜内を通り、また、酸素極２３から移動する電子は、水素極２２に接続される電極接続端子３５及び電源部３を通って、水素極２２へと移動する。
【００６４】
図８は、他の実施形態による水素ガス及び酸素ガスの吹き出し装置を示すブロック図である。図４で示した実施形態に対して、水素ガスと酸素ガスとをそれぞれ独立して車内に供給するものである。水素ガスは水素排出部３１から水素釦５−２によって、酸素ガスは酸素排出部３３から酸素釦５−３によって、それぞれ流量を調節されて、図１及び２で示したステアリング吹き出し口４１、中央吹き出し口４２、助手席吹き出し口４３、ピラー吹き出し口４４などから車内に供給される。水素ガス及び酸素ガスの吹き出し口は、通常に車両が搭載する車載空調装置の吹き出し口に合流あるいはその近傍に設けることが良い。
【００６５】
ただし、本実施形態では水素ガスと酸素ガスの供給がそれぞれ独立しているので、例えば、運転席の近傍には水素ガスの吹き出し口の数を多く設ける。これにより、水素ガスを特に運転者が吸入することにより、運転者の自律神経の機能レベルを向上させ、運転中の緊張の中でのリラックスが可能となる。それと共に、水素ガスの量を運転者自身でコントロールパネル５（図３）を操作して加減することができる。したがって、長時間にわたる精神的ストレスに対して細やかな対応ができる。
【００６６】
さらに、後部座席側では、界面活性剤が入った溶液から微細なシャボン玉状のバブルを製造し、その中に入れる気体を水素ガス発生装置１にて発生させた水素ガスを入れることもできる。この場合、水素ガスを内包した水素バブルは、直径０．２〜２ｍｍ、望ましくは０．５〜１ｍｍ程度の微細な水素バブルとすることが望ましい。
【００６７】
これによれば、バブルは小さいものなので、体積に占める水の量が多く重くなり、ふわふわと浮きににくくなるが、水素を内包することにより、浮きやすくなり車内で長時間浮いていることが可能になる。そして、運転者の操作に対する影響を小さくして、後部座席における他の乗員に対して車内の快適化を図ることができる。
【００６８】
さらに、ウォッシャー液に水素ガス発生装置１による水素ガスを溶解させるときに、微細な水素バブルとして存在するようにすれば、これを核としてキャビテーションが発生する。これにより、フロントガラス、ヘッドライト、リアガラスに付着した汚れなどの洗浄効果をより一層、高めることができる。
【００６９】
また、本発明では、マイナスイオン発生装置（不図示）を更に備えていても良い。ここで言うマイナスイオンとは、空気中の原子や分子が電子を得てマイナスに帯電したものであり、近年、マイナスイオン発生装置を備えたエアコン、空気清浄器、ヘアドライヤー等の家電製品に人気がある。
【００７０】
マイナスイオン発生装置としては、レナード式、コロナ放電式、電子放射式、放射性物質利用式の４つの種類があるが、本発明では、どの方式でも良いが、コロナ放電式、放射性物質利用式が車内で用いるには好適である。
【００７１】
コロナ放電式は、電極間でコロナ放電を発生させることにより、空気をイオン化するものであり、放射性物質利用式とは、例えば、トルマリンを用い、トルマリンに圧力を加えることによりトルマリンの圧電性を利用して周囲の空気をイオン化するものである。
マイナスイオン発生装置を備えることにより、水素や酸素のみならず、マイナスイオンを車内に送ることができるので、車内の人をリラックスさせる効果を高めることができる。
【００７２】
本発明では、更に、ケイ素またはケイ素を含んだ材料が充填された流路を備えることができる。本発明者は、鋭意研究により、ケイ素またはケイ素を含んだ材料が充填された流路中に水素、酸素、マイナスイオンを通すことにより、この流路を通過後の水素、酸素、マイナスイオンが体内へより良く吸収されることを見いだした。これにより、車内の人に対する水素、酸素、またはマイナスイオンの効果をより高めることができる。
【符号の説明】
【００７３】
１…水素ガス発生装置            ２…電極部
３…電源部                      ４…制御部
５…コントロールパネル          
５−１…表示パネル  ５−２…水素釦  ５−３…酸素釦
５−４…総量調節釦  ５−５…水素レベルメータ  ５−６…酸素レベルメータ
５−７…総量レベルメータ  ５−８…警告表示
６…混合部
１１…水タンク
１２…気液分離器                １３…乾燥フィルタ
２２…水素極                    ２３…酸素極
２４…ＰＥＭ膜                  ２５…水素収容部
２６…水収容部                  ３１…水素排出部
３２…水排出部                  ３３…酸素排出部
３４…水供給接続部              ３５…電極接続端子
４１…ステアリング吹き出し口    ４２…中央吹き出し口
４３…助手席吹き出し口          ４４…ピラー吹き出し口
５０…ステアリング              ５３…可燃性ガス検知器
１１１…液面センサ              １１２…電極電流検知センサ
１１３…水素圧力センサ          １１４…水素量計
【図１】
2019194046.tif 000003
【図２】
2019194046.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2019194046.tif 000008
【図７】
2019194046.tif 000009
【図８】
2019194046.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】令和1年6月28日(2019.6.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の車内に搭乗している運転者及びその他乗員の快適性を向上させる車内の快適化装置において、
水素ガス、又は水素ガス及び酸素ガスの両方を前記運転者あるいは前記その他乗員に供給する吹き出し口と、
前記水素ガス及び酸素ガスの吹き出し量を調整可能とするコントロールパネルと、
前記車内に設置され水素ガス濃度を検出する可燃性ガス検知器と、
前記可燃性ガス検知器の検出結果に応じて前記車内の前記水素ガス濃度を所定値以下に制御する制御部と、を備え、
前記コントロールパネルは、
前記水素ガスの吹き出し量を調節する水素釦と、
前記酸素ガスの吹き出し量を調節する酸素釦と、
前記水素ガスの吹き出し量を示す水素レベルメータと、
前記酸素ガスの吹き出し量を示す酸素レベルメータと、
を備えたことを特徴とする車内の快適化装置。
【請求項２】
車両の車内に搭乗している運転者及びその他乗員の快適性を向上させる車内の快適化装置において、
水素ガス、又は水素ガス及び酸素ガスの両方を前記運転者あるいは前記その他乗員に供給する吹き出し口と、
前記水素ガス及び酸素ガスの吹き出し量を調整可能とするコントロールパネルと、
前記車内に設置され水素ガス濃度を検出する可燃性ガス検知器と、
前記可燃性ガス検知器の検出結果に応じて前記車内の前記水素ガス濃度を所定値以下に制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記運転者による運転時間が所定時間を超えた場合、あるいは運転を開始してから所定走行距離を超えた場合、前記運転者に対する前記水素ガスの吹き出し量を高めることを特徴とする車内の快適化装置。
【請求項３】
車両の車内に搭乗している運転者及びその他乗員の快適性を向上させる車内の快適化装置において、
水素ガス及び酸素ガスの両方、またはいずれか一方を前記運転者あるいは前記その他乗員に供給する吹き出し口と、
前記水素ガス及び酸素ガスの吹き出し量を調整可能とするコントロールパネルと、
前記車内に設置され水素ガス濃度を検出する可燃性ガス検知器と、
前記可燃性ガス検知器の検出結果に応じて前記車内の前記水素ガス濃度を所定値以下に制御する制御部と、を備え、
前記水素ガスと前記酸素ガスとは混合されて、あるいはそれぞれ独立に前記吹き出し口より前記運転者及びその他乗員の両方、又はいずれか一方に供給されることを特徴とする車内の快適化装置。
【請求項４】
車両の車内に搭乗している運転者及びその他乗員の快適性を向上させる車内の快適化装置において、
水素ガス、又は水素ガス及び酸素ガスの両方を前記運転者あるいは前記その他乗員に供給する吹き出し口と、
前記水素ガス及び酸素ガスの吹き出し量を調整可能とするコントロールパネルと、
前記車内に設置され水素ガス濃度を検出する可燃性ガス検知器と、
前記可燃性ガス検知器の検出結果に応じて前記車内の前記水素ガス濃度を所定値以下に制御する制御部と、を備え、
前記コントロールパネルは、前記運転者自身で少なくとも前記水素ガスの量を加減することができることを特徴とする車内の快適化装置。
【請求項５】
車両の車内に搭乗している運転者及びその他乗員の快適性を向上させる車内の快適化装置において、
水素ガス、又は水素ガス及び酸素ガスの両方を前記運転者あるいは前記その他乗員に供給する吹き出し口と、
前記水素ガス及び酸素ガスの吹き出し量を調整可能とするコントロールパネルと、
前記車内に設置され水素ガス濃度を検出する可燃性ガス検知器と、
前記可燃性ガス検知器の検出結果に応じて前記車内の前記水素ガス濃度を所定値以下に制御する制御部と、を備え、
前記水素ガスは、
水素を排出可能な密閉容器で形成され、当該密閉容器の中で水素極と酸素極とが電解質膜の両側を挟むように設けられた、水を電気分解する電極部と、
前記電極部における前記水素極と前記酸素極との間に直流電圧を印加する電源部と、を備え、
前記水素極における水素極触媒層又は前記酸素極における酸素極触媒層として用いられる水電気分解用電極材料は、
金属材料として複数の異なる遷移金属を少なくとも含有する成形体であり、
前記成形体は、前記金属材料の粉体を含む混合物を有し、前記水及び前記水が電気分解されて発生する水素ガスが前記成形体を透過可能なように前記成形体に分散した空隙を有する水素ガス発生装置により生成されることを特徴とする車内の快適化装置。
【請求項６】
前記車両に搭載され、水を電気分解して前記水素ガス、又は前記水素ガス及び酸素ガスの両方を生成する水素ガス発生装置を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の車内の快適化装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記車内の前記水素ガス濃度を４％以下に制御することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の車内の快適化装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記車内の前記水素ガス濃度を２〜４％となるように制御することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の車内の快適化装置。
【請求項９】
少なくとも、前記水素ガスを供給する前記吹き出し口は前記車両の操舵装置であるステアリングの近傍に設けたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の車内の快適化装置。
【請求項１０】
前記吹き出し口は、車載空調装置の吹き出し口あるいはその近傍に設けたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の車内の快適化装置。