(57)【要約】【課題】空調機が室内内気循環モードになっている場合や停止している場合であっても長時間にわたって車室内の二酸化炭素濃度の増加を防止すると共に換気損失を抑制できる車両用空気浄化装置を提供する。【解決手段】車両用空気浄化装置１０は、車室３内の空気を吸い込む吸込口１６ａを有する吸気ダクト１６と、吸気ダクト１６に接続された入口１２ａを有し、入口１２ａから供給される空気中の二酸化炭素を吸着して除去する二酸化炭素除去装置１２と、二酸化炭素除去装置１２の第１出口１２ｂに接続され、二酸化炭素除去装置１２によって二酸化炭素を除去された浄化空気を車室３内に吹き出す吹出口１７ａを有する送気ダクト１７と、二酸化炭素除去装置１２の第２出口１２ｃに接続され、二酸化炭素除去装置１２が吸着した二酸化炭素を車室３外に排出する排出口１８ａを有する排気ダクト１８と、を備え、吸込口１６ａが吹出口１７ａよりも低い位置に設けられる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用空気浄化装置であって、
車室内の空気を吸い込む吸込口が形成された一端を有する吸気ダクトと、
前記吸気ダクトの他端に接続された入口を有し、当該入口から供給される空気中の二酸化炭素を吸着して除去する二酸化炭素除去装置と、
前記二酸化炭素除去装置の第１出口に接続された一端及び、前記二酸化炭素除去装置によって二酸化炭素を除去された浄化空気を車室内に吹き出す吹出口が形成された他端を有する送気ダクトと、
前記二酸化炭素除去装置の第２出口に接続された一端及び、前記二酸化炭素除去装置が吸着した二酸化炭素を車室外に排出する排出口が形成された他端を有する排気ダクトと、を備え、
前記吸込口が前記吹出口よりも低い位置に設けられていることを特徴とする車両用空気浄化装置。
【請求項２】
前記吹出口が車体のピラーの上部又はルーフに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の車両用空気浄化装置。
【請求項３】
前記吸込口が後部シートの足元に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用空気浄化装置。
【請求項４】
前記二酸化炭素除去装置が後部シートに一体に設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の車両用空気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、空気から二酸化炭素を除去する二酸化炭素除去装置を備えた車両用空気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車室温度を検出する温度検出手段を備え、搭乗者が存在しない状態で車室温度が規定値を超えた場合にファンを動作させて車室内の熱気を車外に排出する車両用換気装置が公知である（特許文献１参照）。この車両用換気装置は、イグニションスイッチがオンであるときに、前部シートの下部に配置された二酸化炭素濃度センサにより車室内二酸化炭素濃度を検出し、検出した車室内二酸化炭素濃度が所定の基準値を超えると、ファンを動作させ、後部シートの下部において前方を向く入口開口から排気ダクトに取り込んだ車室内の空気を、トランクルームを介して車外に排出する。
【０００３】
また、乗員に酸素富化空気を供給する酸素富化装置が公知である（特許文献２参照）。この酸素富化装置では、空気吸い込み口が形成された本体がシート背面又はシート下に配置され、乗員の鼻口部にノズルで絞った風を当てることなく乗員の顔面周りに適度な濃度の酸素富化空気を供給するため、吹き出し口からの空気が乗員の頭部前面で突き合わさって顔面周りに酸素富化エリアを作るように、シート背面に添わせた送風ダクトがヘッドレストの両サイドより斜め前方に吹き出し口を向けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００９／０６３８４８号
【特許文献２】特開２００５−３０６２７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、自動車用の空調機は、外気を車室内に取り込む外気導入モードと車室内の空気を循環させる内気循環モードとを備えている。外気導入モードは、車室内に新鮮な空気を導入できる一方、温度調節した車室内の空気を車外に排出することから換気による熱エネルギーの損失（換気損失）が大きい。逆に、内気循環モードは、温度調節した車室内の空気を循環させるため換気損失がない一方、車室内の空気の二酸化炭素濃度や湿度が高くなる。
【０００６】
特許文献１記載の車両用換気装置は、車室内の空気をそのまま外部に排出し、これに伴って外気を車室内に導入している。そのため、車室内の空気が空調機によって温度調節されている場合には、温度調節された空気の熱が外部に放出されることから換気損失が大きい。
【０００７】
一方、特許文献２記載の酸素富化装置は、酸素を富化した空気を吹き出し口から頭部前方に向けて吹き出すだけで、二酸化炭素が車外に排出されない。そのため、空調機が室内内気循環モードになっている場合や停止している場合、長時間運転時には車室内の二酸化炭素濃度が増加する。従って、酸素富化装置が生成した酸素富化空気を車室内空気に混合しても、二酸化炭素濃度が高いことに変わりはなく、運転者の集中力低下、眠気、疲労を防止することはできない。また、送風ダクトがシート背面（シートバック）に沿って固定されているため、送風ダクトが後部シートの乗員の邪魔になったり、邪魔にならないように送風ダクトをシートバック内に引き回した場合には、シートバックの幅方向の大型化やシートバックのクッション性能の低下を招いたりする。
【０００８】
本発明は、このような背景に鑑み、空調機が室内内気循環モードになっている場合や停止している場合であっても長時間にわたって車室内の二酸化炭素濃度の増加を防止すると共に換気損失を抑制できる車両用空気浄化装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような課題を解決するために、本発明のある実施形態は、車両用空気浄化装置（１０）であって、車室（３）内の空気を吸い込む吸込口（１６ａ）が形成された一端を有する吸気ダクト（１６）と、前記吸気ダクトの他端に接続された入口（１２ａ）を有し、当該入口から供給される空気中の二酸化炭素を吸着して除去する二酸化炭素除去装置（１２）と、前記二酸化炭素除去装置の第１出口（１２ｂ）に接続された一端及び、前記二酸化炭素除去装置によって二酸化炭素を除去された浄化空気を車室内に吹き出す吹出口（１７ａ）が形成された他端を有する送気ダクト（１７）と、前記二酸化炭素除去装置の第２出口（１２ｃ）に接続された一端及び、前記二酸化炭素除去装置が吸着した二酸化炭素を車室外に排出する排出口（１８ａ）が形成された他端を有する排気ダクト（１８）と、を備え、前記吸込口（１６ａ）が前記吹出口（１７ａ）よりも低い位置に設けられている。
【００１０】
この構成によれば、吸気ダクトの吸込口から吸い込まれた車室内の空気は、二酸化炭素除去装置によって二酸化炭素を除去され、送気ダクトの吹出口から車室内に吹き出される。二酸化炭素除去装置が吸着した二酸化炭素は、排気ダクトによって排出口から車室外に排出される。そのため、空調機が室内内気循環モードになっている場合や停止している場合であっても車室内の二酸化炭素濃度の上昇を長時間にわたって防止すると共に換気損失を抑制できる。また、吸込口が吹出口よりも低い位置に設けられるため、車両用空気浄化装置は、車室内の二酸化炭素濃度が高い空気を吸い込んで、二酸化炭素を除去した浄化空気を乗員の顔面周辺に供給することができる。
【００１１】
また、上記構成において、前記吹出口（１７ａ）が車体（４）のピラー（２１、２４）の上部又はルーフ（２２）に設けられているとよい。
【００１２】
この構成によれば、送気ダクトをシートバックに沿って設ける必要がないため、送気ダクトが後部シートの乗員の邪魔になることや、シートバックの大型化やクッション性能の低下を招くことがない。即ち、乗員の乗車時の快適性に影響を与えることなく運転者の顔面周辺に浄化空気を供給することができる。
【００１３】
また、上記構成において、前記吸込口（１６ａ）が後部シート（６）の足元に設けられているとよい。
【００１４】
この構成によれば、車室内の低い位置に設けられた吸込口から、二酸化炭素濃度が高い空気を吸い込んで効率的に二酸化炭素を除去することができる。
【００１５】
また、上記構成において、前記二酸化炭素除去装置（１２）が後部シート（６）に一体に設けられているとよい。
【００１６】
この構成によれば、二酸化炭素除去装置を後部シートに一体に設けた状態で後部シートを車体に組み付けることができる。従って、車両の組み付け工数を削減できる。
【発明の効果】
【００１７】
このように本発明によれば、空調機が室内内気循環モードになっている場合や停止している場合であっても長時間にわたって車室内の二酸化炭素濃度の増加を防止すると共に換気損失を抑制できる車両用空気浄化装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態に係る車両用空気浄化装置を適用した自動車の側面図
【図２】図１に示す自動車の斜視図
【図３】図１に示す車両用空気浄化装置の斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２０】
図１及び図２に示すように、自動車１は、前部にエンジンルーム２を画定し、エンジンルーム２の後方に車室３を画成する車体４を備えている。なお、エンジンルーム２には、エンジンが搭載されてもよく、エンジンが搭載されなくてもよい。即ち、自動車１が電気自動車である場合には、エンジンルーム２にはパワーコントロールユニットや熱交換器等が搭載され、エンジンをなすモータが搭載されないこともある。
【００２１】
車室３は、乗員が登場する乗員室と、乗員室の後方に乗員室に連通するように配置された荷室とにより構成されている。車室３には、前後に２列に配置された前部シート５及び後部シート６が設けられている。車体４の上部にはウィンドシールドガラス７Ａを含む複数の窓ガラス７が設けられている。また、自動車１には、車室３内の空気を浄化する車両用空気浄化装置１０が搭載されている。
【００２２】
車両用空気浄化装置１０は、浄化温度にて空気中の二酸化炭素を吸着（或いは吸収）し、浄化温度よりも高い再生温度にて、吸着した二酸化炭素を放出（或いは離脱）する吸着材１１（或いは吸収材、図３参照）を備えた二酸化炭素除去装置１２を備えている。本実施形態では、二酸化炭素除去装置１２は、後部シート６に一体に設けられている。二酸化炭素除去装置１２が設けられる位置はこれに限られず、例えば、荷室や荷室の下方、エンジンルーム２内等であってもよい。
【００２３】
本実施形態の吸着材１１には、常温（例えば、０℃〜３０℃）にて二酸化炭素を吸着し、常温よりも高い再生温度（例えば、４０℃）にて、吸着した二酸化炭素を放出する特性を有する合成ゼオライトが用いられる。本明細書では、吸着材１１が二酸化炭素を吸着する温度を浄化温度という。なお、吸着材１１は、合成ゼオライトに限られず、浄化温度よりも高い温度にて、吸着した二酸化炭素を放出する特性を有していればよく、液体であっても固体であってもよい。このような吸着材１１として、例えば、活性炭やゼオライト、酸化ケイ砂（シリコン）、オルソチタン酸バリウム、多孔質セリウム酸化物、ポリアミン、炭酸カリウム、アミン溶液、アミド・イミド溶液、アルコール溶液、エーテル溶液、ケトン溶液、カーボネート溶液、ラクトン溶液、炭化水素溶液等が用いられてもよい。
【００２４】
また、本実施形態の吸着材１１に用いられる合成ゼオライトは、浄化温度にて水分を吸着し、再生温度にて水分を放出する特性を有する。即ち、吸着材１１は、浄化温度にて二酸化炭素と水分とを同時に吸着し、再生温度にて二酸化炭素と水分とを同時に放出する。即ち、二酸化炭素除去装置１２は二酸化炭素・水分除去装置である。
【００２５】
図３に併せて示すように、二酸化炭素除去装置１２は、空気の入口１２ａと第１出口１２ｂと第２出口１２ｃとを備えている。また二酸化炭素除去装置１２は、第１出口１２ｂと第２出口１２ｃとのうちの一方を選択的に閉じる三方弁１３（流路切替ダンパー）を内蔵しており、入口１２ａから流入した空気が内部を流通して第１出口１２ｂ又は第２出口１２ｃから流出するようになっている。二酸化炭素除去装置１２の空気が流通する部分に、空気中の二酸化炭素を吸着する吸着材１１がフィルタの形式で設けられている。
【００２６】
二酸化炭素除去装置１２における吸着材１１に対して入口１２ａ側には、入口１２ａから第１出口１２ｂ又は第２出口１２ｃに向けて空気を送り込むための送風手段である送風機１４、この空気を加熱するための加熱手段であるヒータ１５が設けられている。
【００２７】
二酸化炭素除去装置１２の入口１２ａには、吸気ダクト１６が接続されている。吸気ダクト１６は、車室３内の空気を吸い込む吸込口１６ａが形成された一端を有し、他端において二酸化炭素除去装置１２の入口１２ａに接続されている。
【００２８】
二酸化炭素除去装置１２の第１出口１２ｂには、送気ダクト１７の一端が接続され、第２出口１２ｃには、排気ダクト１８の一端が接続されている。送気ダクト１７の他端には、車室３内に空気を吹き出す吹出口１７ａが形成されており、排気ダクト１８の他端には、車室３外に空気を排出する排出口１８ａが形成されている。
【００２９】
図１及び図２に示すように、吸気ダクト１６は、二酸化炭素除去装置１２の入口１２ａから後部シート６の下方を通って前方へ延び、後部シート６の足元、即ち車室３の下部にて吸込口１６ａを前方に向けて開口させている。図示省略するが、吸込口１６ａには、埃の浸入を抑制するために図示しないフィルタが設けられている。
【００３０】
車室３内の温度調節を行う空調機の風量が小さい場合、空気よりも密度の大きい二酸化炭素は車室３内の下層側に滞留し易い。上記のように吸込口１６ａが車室３内の低い位置に設けられることにより、吸気ダクト１６は車室３内の二酸化炭素濃度が高い空気を吸引する。また、空調機が暖房運転を行う際には、暖めた空気を足元に吹き出すヒートモード（ＨＥＡＴ）や、暖めた空気を足元及びフロントガラスに向けて吹き出すヒートデフモード（Ｈ／Ｄ）が選択されることが多く、車室３内の空気が淀みやすいために、車室３の下部に二酸化炭素濃度の高い空気が層を成して滞留し易い（濃度成層が生じやすい）。上記のように車室３内の二酸化炭素が最も滞留し易い後部シート６の足元に吸込口１６ａが設けられることにより、吸気ダクト１６は車室３内の二酸化炭素濃度が最も高い空気を吸引する。
【００３１】
送気ダクト１７は、第１出口１２ｂから車体４の内部を通って車体４の上部にて吹出口１７ａを車室３に開口させている。具体的には、送気ダクト１７は、リアピラー２１のアウターパネル部材と内装材との間を通って上方へ延び、ルーフ２２の右縁をルーフサイドレール２３に沿って前方へ延び、ルーフ２２のセンターピラー２４が接合する位置にて前方斜め左下に向けて吹出口１７ａを開口させている。
【００３２】
排気ダクト１８は、第２出口１２ｃから下方へ延び、車体４を貫通した後に後方に湾曲しており、車体４の下方にて排出口１８ａを後方に向けて開口させている。
【００３３】
自動車１には、車室３内の二酸化炭素の濃度を検出する室内ＣＯ２濃度推定手段としての室内ＣＯ２センサ３１（図１）が適宜な位置に設けられている。また、自動車１には、室内ＣＯ２センサ３１の出力に基づいて、三方弁１３、送風機１４及びヒータ１５を駆動制御することによって二酸化炭素除去装置１２の動作を制御する制御装置３２（図１）が設けられている。
【００３４】
制御装置３２は、室内ＣＯ２センサ３１により検出された車室３内の二酸化炭素の濃度が所定値に達すると、車室３内の空気を浄化温度にて二酸化炭素除去装置１２に送り込み、吸着材１１によって水分及び二酸化炭素を除去され、浄化された浄化空気を車室３内に吹き出す浄化モードにて二酸化炭素除去装置１２を制御する。具体的には、制御装置３２は、浄化モードを実行する際には、三方弁１３を制御して排気ダクト１８を閉鎖すると共に送気ダクト１７を開放し、ヒータ１５を駆動せずに送風機１４を駆動する。
【００３５】
また、制御装置３２は、室内ＣＯ２センサ３１の検出値と、浄化モードでの二酸化炭素除去装置１２の運転時間とに基づいて、吸着材１１の二酸化炭素吸着状態を推定する。推定した二酸化炭素吸着状態が所定の閾値に達すると、制御装置３２は、再生温度に加熱した空気を二酸化炭素除去装置１２に送り込み、吸着材１１が放出した二酸化炭素を含有する排気を車室３外に排出する再生モードにて二酸化炭素除去装置１２を制御する。具体的には、制御装置３２は、再生モードを実行する際には、三方弁１３を制御して送気ダクト１７を閉鎖すると共に排気ダクト１８を開放し、吸着材１１に送られる空気が再生温度（４０℃）になるようにヒータ１５及び送風機１４を駆動する。
【００３６】
このように、浄化モードにおいて、吸気ダクト１６の吸込口１６ａから吸い込まれた車室３内の空気は、二酸化炭素除去装置１２によって二酸化炭素を除去され、送気ダクト１７の吹出口１７ａから車室３内に吹き出される。再生モードにおいて、二酸化炭素除去装置１２が吸着した二酸化炭素は排気ダクト１８によって排出口１８ａから車室３外に排出される。そのため、空調機が室内内気循環モードになっている場合や停止している場合であっても車室３の二酸化炭素濃度の上昇を長時間にわたって防止することが可能である。また、浄化モードでは車室３内の空気が車室３外に排出されないため、換気損失が抑制される。
【００３７】
また、吸込口１６ａが吹出口１７ａよりも低い位置に設けられているため、車室３内の二酸化炭素濃度が高い空気が車両用空気浄化装置１０に吸い込まれ、二酸化炭素を除去された浄化空気が車両用空気浄化装置１０によって乗員の顔面周辺に供給される。
【００３８】
本実施形態では、吹出口１７ａが車体４のルーフ２２に設けられており、送気ダクト１７を前部シート５のシートバックに沿って設ける必要がない。そのため、送気ダクト１７が後部シート６の乗員の邪魔になることや、前部シート５のシートバックの大型化やクッション性能の低下を招くことがない。即ち、乗員の乗車時の快適性に影響を与えることなく運転者の顔面周辺に浄化空気を供給することができる。
【００３９】
また本実施形態では、吸込口１６ａが後部シート６の足元に設けられているため、車室３内の低い位置に設けられた吸込口１６ａから、二酸化炭素濃度が高い空気が吸い込まれて効率的に二酸化炭素が除去される。
【００４０】
また、上記のように二酸化炭素除去装置１２は後部シート６に一体に設けられるため、二酸化炭素除去装置１２を後部シート６に一体に設けた状態で後部シート６を車体４に組み付けることで、二酸化炭素除去装置１２を車体４に組み付けることが可能である。従って、自動車１への部品の組み付け工数が削減される。
【００４１】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。
【００４２】
例えば、上記実施形態では、車室３が乗員室と荷室とにより構成されたハッチバックタイプの自動車１に車両用空気浄化装置１０が適用されているが、荷室が乗員室から分離された（車室３が乗員室のみからなる）セダンタイプやクーペタイプの自動車１に車両用空気浄化装置１０を適用してもよい。
【００４３】
また、上記実施形態では、送気ダクト１７の吹出口１７ａが車体４のルーフ２２に設けられているが、リアピラー２１やセンターピラー２４の上部に設けられてもよい。このような構成であっても、乗員の乗車時の快適性に影響を与えることなく運転者の顔面周辺に浄化空気を供給することができる。
【００４４】
更に、上記実施形態では、制御装置３２が浄化モードにて二酸化炭素除去装置１２を制御する際に、ヒータ１５を駆動せずに送風機１４のみを駆動しているが、送風機１４と共にヒータ１５を駆動して、吸着材１１による二酸化炭素の吸着に適した温度となるように浄化用の空気を加熱してもよい。
【００４５】
上記実施形態では、吸着材１１が二酸化炭素と水分を同時に吸着し、同時に放出しているが、二酸化炭素を吸着するための吸着材１１とは別に水分を吸着するための吸着材が用意されてもよい。また、二酸化炭素の吸着温度と水分の吸着温度とが互いに異なっていてもよく、二酸化炭素の放出温度と水分の吸着温度とが互いに異なっていてもよい。
【００４６】
この他、各部材や部位の具体的構成や配置、数量、素材、手順など、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。一方、上記実施形態に示した各構成要素は必ずしも全てが必須ではなく、適宜選択することができる。
【符号の説明】
【００４７】
３      車室
４      車体
６      後部シート
１０    車両用空気浄化装置
１２    二酸化炭素除去装置
１２ａ  入口
１２ｂ  第１出口
１２ｃ  第２出口
１６    吸気ダクト
１６ａ  吸込口
１７    送気ダクト
１７ａ  吹出口
１８    排気ダクト
１８ａ  排出口
２１    リアピラー
２２    ルーフ
２４    センターピラー
【図１】
2019098872.tif 000003
【図２】
2019098872.tif 000004
【図３】
2019098872.tif 000005