三菱重工技報 VOL.43 NO.3: 2006

特集論文

19

自動車キャビンにも健康で快適な空気環境〜カーエアコンにおける新技術開発への取り組み〜
Comfortable and Healthy Air Environment
in a Car Cabin. - An Approach to New
Technology Development in the Vehicle AirConditioner 田 中 大 輔＊1
Daisuke Tanaka

大 崎 智 康＊2

Tomoyasu Osaki

自動車キャビン（車室内）の空気環境が注目されている．その背景には，社会的な健康・快適志向により，車室内の空気環境も住空間やオフィスと同等の質を維持したいという，自動車ユーザニーズの高まりがある．車室内の空気質を改善するために，大風量で空気を循環するエアコンを利用することは有効な手段の一つである．ここでは，車室内の空気環境について調査を行い，その対策の必要性を明確にするとともに，これらの具体的な対策として，カーエアコンにおける空気質向上技術を紹介する．

1．はじめにてきたことから，現在，厚生労働省では 13 の化学．
物質に関する室内濃度指針値を定めている（表１）

シックハウスや呼吸器系アレルギーを中心とする家

対象物質には，合板，パーティクルボード等の建材

庭やオフィスの空気環境問題は，建築基準法ならびにや接着剤から発生するアルデヒド類や芳香族化合ビル管理法の改正や，学術機関，医療機関等から個人物，防蟻剤や殺虫剤の成分が含まれる．一方，車室に向けた書籍や，インターネットを介した多くの情報内にも同様の考え方を導入し，シックハウスならぬ発信などに見られるように，さまざまな対策が検討，（社）日本自動車工業
シックカーを防止するために，周知され，それぞれが改善の方向に向かっている．し会において，自動車における最適な濃度測定方法のかしながら，住環境に比べて滞在時間が不定期かつ短研究や実態調査等を進めてきた．その結果，濃度測い自動車のキャビンにおける空気環境の分析や対策定に必要なは，これまであまり議論されなかった．最近，自動車新たに策定するに至った．ここでは，先述の厚生労業界では自主規制を策定し，材料の見直しや発生後の働省の定めた 13 化学物質とその濃度指針値をその除去手段を検討する動きが出始めている．一方，住環まま導入し，2007 年度以降の新型乗用車について車室内 VOC 試験方法（乗用車） を境で話題となっているダニのフンや花粉を主とする呼吸器系アレルゲンについても同様に，自動車キャビン内のそれらの同定や定量に関する報告はこれまでほとんどなく，当然ながらこれらが引き起こす疾病との相関は考察されていない．その反面，自動車ユーザニーズのうちこれらの対策技術は上位を占めている．当社
が注力するフィルタを用いたガス除去，アレルゲン除去技術や，微生物対策技術は，大風量でキャビン内の空気を循環するエアコンを利用するものであり，高い効果を得ることができる．

2．車室内空気環境の現状分析（1）ガス状物質とシックカー
住宅の高気密化に伴い，室内の化学物質濃度が人体に悪影響を及ぼすレベルまで高まる可能性が出＊1＊2

技術本部名古屋研究所材料・強度研究室
冷熱事業本部車輌空調機部新システム設計課

表１

化学物質に関する室内濃度指針値

揮発性有機化合物

室内濃度指針＊ホルムアルデヒト

100μg/m3（0.08ppm）

トルエン

260μg/m3（0.07ppm）

キシレン

870μg/m3（0.20ppm）

パラジクロロベンゼン

240μg/m3（0.04ppm）

エチルベンゼン3 800μg/m3（0.88ppm）

スチレン

220μg/m3（0.05ppm）

クロルピリホス

１μg/m3（0.07ppb）
但し，小児の場合は0.1μg/m3（0.007ppb）

フタル酸ジ−n−ブチル

220μg/m3（0.02ppm）

テトラデカン

330μg/m3（0.04ppm）

フタル酸ジ−2−エチルヘキシル 120μg/m3（7.6ppb）
ダイアジノン

0.29μg/m3（0.02ppb）

アセトアルデヒド

48μg/m3（0.03ppm）

フェノブカルブ

33μg/m3（3.8ppb）＊両単位の換算は，25℃の場合による

適用を始める．
使用年数１年以上，走行距離１万 km 以上の車両の車室内空気をサンプリングし，ガスクロマトグラ
フを用いて成分を分析した．その結果，13 物質のうちトルエンが指針値の 0.07 ppm を上回る濃度を示し，キシレン及びジクロロベンゼンも一部で検出された．

Der f1, Der p1（n / −dust）

三菱重工技報 VOL.43 NO.3: 2006

20150：Cry J 1
100500123456789 10 11 12 13 14 15

車両 No.

（2）粒子状物質とアレルギー
近年，呼吸器系アレルギーの原因物質として問題

図１

視されている浮遊粒子状物質にスギ花粉及びダニア

車両シートから回収されたダスト１g あたりのスギ花粉アレルゲンの重量レルゲンがある．スギ花粉は国内における花粉症の主要抗原の一つとされているアレルゲンであり，毎粉が飛散する前にサンプリングしたにも関わらず全年１月から５月にかけて浮遊する直径 10 〜 20μm

車両から検出されたことから，前シーズンのアレルの黄色の粒子であり，被曝露者にくしゃみ，鼻水，ゲンが残留している可能性も考えられる．車両の室鼻づまり，眼やのどのかゆみなどを引き起こす．車

内環境は，構造上外気の影響を受けやすいため，家室内には，乗員の乗降時や開窓時に直接または衣服屋よりも花粉が蓄積しやすいことが考えられ，積極などに付着して入り込むものと考えられる．さらに的な対策が必要である．一方，車室内シートから回エアコンの外気導入の際にも入り込む可能性があ収されたダスト１g あたりのダニアレルゲン量を図る．一方，ダニアレルゲンは，小児気管支ぜん息の２に示す．全車両においてダニアレルゲン（Der 1主要抗原であり，患者の約９割からダニアレルゲン＝ Der f 1 ＋ Der p 1）が検出された．ダスト１g あに対する IgE 抗体（アレルゲンとの接触を繰り返たりのダニアレルゲン量は，多いもので小児気管支すうちに体内に蓄積され，一定量を超えるとアレルぜん息の閾値とされる２μg よりも高い値となった．

ギーを発症する物質）が検出される．国内の優占

国内の家庭においてほぼ１：１で生息が確認される

種は，チリダニ科に属するヒョウヒダニ属のヤケ

コナヒョウヒダニとヤケヒョウヒダニであるが，コヒョウヒダニ（Dermatophagoides pteronyssinus）

ナヒョウヒダニ由来の Der f 1 は全車両において，とコナヒョウヒダニ（Dermatophagoides farinae）

ヤケヒョウヒダニ由来の Der p 1 は 15 台中４台でである．これらのフンや微細化した死骸は粒径数しか検出されなかった．これは，車両内が日射の影μm であり，これらが空気中に舞うことにより，響を受けやすく温湿度変化の大きい特殊な環境であ被曝露者に前述の疾病や成人ぜん息を引き起こす．

るため，相対的なダニの個体数バランスが崩れたと一年のうちそのピークは９月であり，アトピー性皮も考えられる．すなわち車両内で検出されたダニア(1)(2)．車室内

レルゲンは外からの持ち込みだけでなく，車両内にには，乗員の衣服などを介した家庭からの持ち込み，コナヒョウヒダニが優勢で生息している可能性もあまたは，ダニ自体が車室内に生息することにより存ると考えられる．ちなみに，コナヒョウヒダニはヤ在することが考えられる．ダニ類の最適生育条件はケヒョウヒダニに比べて乾燥に強いことが知られて25℃，75 ％ RH であり，35℃以上，36 ％ RH 以下いる．車両走行距離と回収されたダスト１g あたり

膚炎にも関連性があるとの報告もある(3)

では死滅するため ，夏場高温乾燥状態となる車室のダニアレルゲン及びスギ花粉アレルゲン量の関係

車室内におけるこれらの存在を定量的に分析した．使用年数が半年から 11 年に分布する自家用車15 台を対象に，シート中のアレルゲン量を調査した（２月実施）．紙パック式の市販掃除機を用いて，各車両の運転席シート中のダストをサンプリングし，回収されたスギ花粉アレルゲン（Cry j 1）及びダニアレルゲン（Der f 1，Der p 1）の重量を求め

Der f 1, Der p 1（μ / −dust）

内での生息は必ずしも確かではない．

た．回収されたダスト１g あたりのスギ花粉アレル
ゲンの重量を図１に示す．スギ花粉アレルゲンは全ての車両から検出された．ただし，本格的にスギ花

2.5：Der p 1：Der f 12

小児気管支ぜん息発作暫定閾値

1.5
10.50123456789 10 11 12 13 14 15

車両 No.

図２

車両シートから回収されたダスト１g あたりのダニ
アレルゲンの重量三菱重工技報 VOL.43 NO.3: 2006
3

Cladosporium sphaerospermum，Penicillium

150sp.，酵母類などであった．これらは有機酸類やア

2100
Cry j 1：R2= 0.55

5012

Der 1：R = 0.13

50 000Cry j 1（n / −dust）

Der 1（μ / −dust）：Der 1：Cry j 10として放出し，いわゆるエアコン臭の原因の一部になるものと考えられる．

3．空気環境改善技術
シックハウスガスや臭気を除去するために，活性0150 000

100 000

ルコール類（ブタノール，オクタノール）を代謝物（1）エアフィルタ
炭や固体酸の吸着作用やアスコルビン酸の還元作用

走行距離（km）

図３21を利用したエアコン用のエアフィルタを継続的に開車両走行距離とアレルゲン量の関係発している．これらは高比表面積による吸着特性の高度化のみならず，化学吸着やラジカルを利用し，3ガスを選択的に高効率で除去する特徴を有する．例

150

えば，活性炭をベースとした吸着材充填材料を用い
100

2

1502

Der j 1：R = 0.05

Cry j 1（n / −dust）

Der 1（μ / −dust）：Der 1：Cry j 1

Cry j 1：R2= 0.08

02

4

68

10012

使用年数（y）

図４

車両使用年数とアレルゲン量の関係ることにより，先述した問題成分のトルエンをワンパス 90 ％以上除去するフィルタを開発した．また，アスコルビン酸を利用し，生ゴミ臭の主成分であるメチルメルカプタンの除去に優れるフィルタを開発した．アスコルビン酸はフィルタ上に共存する Cu（Ⅱ）を Cu（Ⅰ）に還元する作用があり，生成した Cu（Ⅰ）は空気中の酸素を還元しラジカル化することにより，有機ガスを分解することができる．
スギ花粉やダニアレルゲンを捕集し，その場で不活化できるエアフィルタを自動車エアコン用に開発した．エアフィルタにはアレルゲンタンパクを一時を図３に示す．同様に車両使用年数と比較したもの的に変性させる尿素と，分解する酵素が加工されてを図４に示す．走行距離と各アレルゲン量は，Cryいる．一般的には酵素は熱に弱く，反応は水溶液中

j 1 において相関係数 0.55 とやや強い相関が得られで進行するものと認識されているが，次の２つの工た．一方，車両使用年数と各アレルゲン量の間には夫により，自動車エアコンで使用できるフィルタをいずれも相関がなかった．これは，車室内のアレル製品化するに至った．

ゲン量は車両の古さに関係なく，使用頻度や乗車時（a）超耐熱性酵素の利用間に依存することを示唆しているものと考える．
（3）微生物と臭気産業利用を目的に，酵素メーカが開発した至適温度が 75 〜 95℃と非常に高温な枯草菌由来のエアコン内に生息する微生物にカビや酵母類があ

超耐熱性タンパク質分解酵素の利用を検討した．

る．これらは，エアコンに取り込まれる空気に同伴

超耐熱性酵素は夏季の自動車使用環境温度（〜される固体有機物やミストを栄養源に，豊富な水分70 ℃程度）でも失活することなく機能を維持で（エアコンの凝縮水）を得て増殖するものと推察さきる最適な材料である．ただし，酵素単体で用いれる．ここで生息する微生物は，においの成分を代た場合，常温ではアレルゲンタンパクの分解に十謝したり，胞子を飛散させたりすることにより，人分な触媒効果を得ることができない．これを補う体に不快感を与える．カビの胞子はぜん息や鼻炎をために，尿素を併用し，常温で十分な活性を発現引き起こすアレルゲンとなる場合もある．

させることに成功した．

上記ガス成分分析と同様に，使用車両のエアコン（b）吸放湿性材料の利用

内部からサンプリングを行い，生息する微生物のフィルタ上であっても酵素反応が進行する系は同定を行った．その結果，埃や水分が溜まりやす液相である．フィルタ上でこの系を作り出すためいエバポレータやファンブレードに多くの微生物には空気中から水分を取り込むことが最も簡素なが確認された．検出された微生物は，Absidia sp.，システムで実現できる．フィルタには天然の吸放三菱重工技報 VOL.43 NO.3: 200622

湿性材料を利用した．これにより，同材料上で微視的な液相が形成され，酵素反応を進行させるこ

4．おわりに人々の生活のモータリゼーション化が進むにしたがとが可能となった．
実車両にこのフィルタを搭載し，約１年間経過

い，自動車での移動も生活の一部として考えられるよ

した後のアレルゲン不活化能力を測定した結果をうになる．これに冒頭の社会的志向が加わり，車室内

図５に示す．車載１年経過後も初期と同程度の性の空気環境の質は今後ますます重要視されるようにな能を維持しており，さらに走行距離（≒エアコンると考えられる．空気環境の質向上のためには現状分増加に伴う劣化もほとんど見られない．
使用時間）

析が重要であることはいうまでもない．当社では，国外を含めてその車外環境や乗員の嗜好を考慮した分析を行い，適切な対策を製品に反映させるよう心掛けて

Cry j 1 不活化率（％）

100いる．引き続き製品を通して，健康で快適な空気環境80の創造を追求していく．

60：初期：車載1年経過後

40

なお，本稿におけるアレルゲン分析は平成 17 年度
創薬等ヒューマンサイエンス総合研究事業として取り（財）
ヒュー組んだものであり，研究を支援いただいた（独）国立病院機構
マンサイエンス振興財団ならびに，20

相模原病院臨床研究センターの安枝室長をはじめとす
0

2 000

4 000

6 000

8 000

10 000 12 000

14 000る研究班の方々に深く謝意を表します．

走行距離（km）

図５

フィルタの車載 1 年経過後のアレルゲン不活化能力（2）抗微生物処理
前述したようにエバポレータやファンブレードに多種類の微生物が生息することがわかっており，におい等の原因の一部になっていると考えられる．これらの対策として，エバポレータ表面に平滑なポリマー皮膜を形成し，微生物やその栄養分が付着しにくい加工や，界面活性剤ベースの抗カビ成分加工を

参 考 文 献（1）阪口雅弘，室内環境中のダニ及びゴキブリアレル
ゲンの免疫学的定量とその応用，Med. Entomol.
Zool. Vol.47 No.4（1996）p.307（2）須藤千春ら，室内環境・気候とチリダニ類，木材工業 Vol.55 No.12（2000）p.584（3）夏原由博，室内塵ダニ類の生態ならびにアレルギー対策に関する研究，環境動物昆虫学会誌
Vol.8 No.3（1997）p.164

行っている．加工済みのエバポレータは，液体培地に分散させた６種類のカビを接種・培養した場合，目視でも有意な効果を確認することができる．また，ファンブレードにカビの増殖を抑制する材料を加工する検討も進めており，エアコン全体で微生物数を減少させる技術開発を行っている．

田中大輔

大崎智康