JP2006044393A - 車両用空気調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、簡単に車室内全体の酸素を富化する車両用空気調整装置の提供を課題とする。
【解決手段】本発明による車両空気調整装置１００は、外気吸入口３１から取り込まれた外気を外気導入部１１より取り込んで酸素富化する。酸素富化手段１２は、窒素や二酸化炭素よりも酸素を透過しやすい酸素富化膜か、窒素を吸着する吸着剤を用いて酸素を選択的に透過させる。これにより酸素富化手段１２を透過させた空気に含まれる酸素濃度を増加させる。酸素濃度を増加させた富化酸素空気は空調ダクト４２等を介して車室内に供給され、酸素富化膜に透過されなかった非透過空気はドレイン３６等の車外に連通する空気流路から排気される。
【選択図】図１

Description

本発明は、酸素富化機能を備える車両用空気調整装置の構成に関するものである。

車室内の環境を快適にするために、暖房運転や冷房運転などの車両用空気調整装置が常時使用されるようになった。暖房運転及び冷房運転では、内気モードにして車室内の温度を一定に保つ。内気モードでは車室内の空気を循環させるので、車室内の酸素濃度は低減する。また、暖房運転や冷房運転など、空気調和にかかるエネルギーの消費を抑える要求が近年高まってきている。そこで、空調された車室内空気を吸い込み、暖房負荷や冷房負荷を小さくすることにより、空気調和にかかるエネルギーの消費を抑える技術が開発されている。しかし、このように、車室内の空気調和の内気モードが優先されることにより、乗員の呼気から発生する二酸化炭素濃度が増加し、また酸素濃度が減少して、人体への影響が懸念されるようになってきた。さらに、酸素に関する効果が注目されており、酸素濃度の高い環境が、人体に対してリラックスさせたり、集中力を向上したりすることができることが明らかになっている。

そこで、通常の空気よりも酸素の割合を多くした富化酸素空気を車室内に供給する車両用空気調整装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この車両用空気調整装置は、車室外の空気や酸素富化装置の発生する酸素を乗員の呼吸器系に向けて供給する。しかしながら、車室内の全体の空気の酸素濃度が上がるのではなく、呼吸器系近辺の空気のみが外気と同程度に酸素濃度が維持されるだけであった。また、外気をスポット的に乗員へ供給するための流路が必要であるため、酸素を富化する装置を取り付けるために大掛かりな取り付け構成が必要であった。
特開平０６−１７１３５３号公報

上記のように、富化酸素空気を車室内に供給する車両用空気調整装置は、車室内全体の酸素を富化することはできず、さらに取り付けが複雑であった。本発明は、簡単に車室内全体の酸素を富化する車両用空気調整装置の提供を課題とする。

本発明は、車両空気調整装置の外気取り込み口から取り込まれた外気を酸素富化する車両空気調整装置である。外気を酸素富化するので酸素濃度の高い空気を発生させることができる。酸素を富化する手段は、窒素や二酸化炭素よりも酸素を透過しやすい酸素富化膜か、窒素を吸着する吸着剤を用いて酸素を選択的に透過させる。これにより酸素富化手段を透過させた空気に含まれる酸素濃度を増加させることができる。酸素富化膜又は吸着剤を透過させた富化酸素空気は、富化酸素供給部によって車室内に供給される。一方、酸素富化膜に透過されなかった非透過空気又は吸着剤に吸着した富化窒素空気は、車両空気調整装置や車体に備わっている車外に連通する開口部から排気することができる。このように、車両空気調整装置より外気を取り込み、車両に備わる空気流路を介して非透過空気又は富化窒素空気を排気するので取り付けが簡単である。したがって、簡単に車室内全体の酸素を富化する車両用空気調整装置の提供が可能になる。

本発明に係る車両用空気調整装置は、車両用空気調整装置のインテーク部の外気吸入口とインテークドアとをつなぐ外気吸入路から外気を取り込む外気導入部と、該外気導入部に取り込まれた空気に含まれる酸素を選択的に透過させる酸素富化手段と、該酸素富化膜を透過させた富化酸素空気を車室又は車室に連通した空気流路へ供給する富化酸素供給部と、を備える。

車両空気調整装置より外気を取り込み、外気に含まれる酸素の比率を高めることができるので、車室内へ高富化酸素空気を供給することができる。また、取り付けも容易である。したがって、簡単に酸素を車室内全体に富化する車両用空気調整装置の提供が可能になる。

前記酸素富化手段は、前記外気導入部に取り込まれた空気に含まれる酸素を酸素富化膜で選択的に透過させる手段であり、さらに前記酸素富化膜の透過前後で差圧を発生させる差圧発生手段を設ける場合を含む。このような構成により、酸素富化手段は、外気吸入路から取り込まれた外気を差圧発生手段により酸素富化膜に透過させ、酸素富化膜を透過させた空気の酸素濃度を高めることができる。

前記酸素富化手段は、前記外気導入部に取り込まれた空気に含まれる窒素を吸着剤で吸着することで酸素を選択的に透過させる手段であり、さらに前記吸着剤の透過前後で差圧を発生させる差圧発生手段を設ける場合を含む。このような構成により、酸素富化手段は、外気吸入路から取り込まれた外気を差圧発生手段により窒素を吸着する吸着剤に透過させ、吸着剤を透過させた空気の酸素濃度を高めることができる。

富化酸素供給部は、インテークドアと車両用空気調整装置のブロアとの間の空気流路に富化酸素空気を供給することが好ましい。インテークドアと車両用空気調整装置のブロアとの間の空気流路に富化酸素空気を供給することによって、内気モードでも外気モードでも車両用空気調整装置の空気流路を介して富化酸素空気を車室内へ供給することができる。また、インテークドアと車両用空気調整装置のブロアとの間の空気流路はブロアの作動により負圧になるので、何ら手段を設けることなく車両用空気調整装置を流れる空気に簡単に混合することができる。さらに、酸素富化した空気を温度調節して車室内供給することが可能になる。

富化酸素供給部は、車両用空気調整装置の空調ダクトに富化酸素空気を供給することが好ましい。空調ダクトは、例えばフロント空調ダクト及びリア空調ダクトである。富化酸素空気を空調ダクトに供給することとしても富化酸素空気を乗員に供給することができる。

富化酸素供給部は、空調ダクトの車内吹き出し口の上流に開閉弁を設け、車内吹き出し口と開閉弁との間の前記空調ダクトの空気流路に前記富化酸素空気を供給することが好ましい。車内吹き出し口の上流に開閉弁を設けることにより、車両用空気調整装置から流れてくる空気を遮断して、富化酸素空気のみ或いは富化酸素空気を多少希釈した空気を車内吹き出し口から車室内へ供給することができる。これにより、予め決められた乗員に集中的に富化酸素空気を供給することが可能になる。

前記富化酸素供給部は、前記空調ダクトの少なくとも２箇所に接続され、かつ、前記富化酸素空気を供給する空調ダクトの箇所を選択する分岐部を設けることが好ましい。富化酸素供給部は、空調ダクトの複数箇所に富化酸素空気を供給してもよい。富化酸素空気を供給する空調ダクトの箇所を選択する分岐部を設けることで、選択可能な空調ダクトの箇所のうち、所望の空調ダクトすなわち所望の乗員に集中的に富化酸素空気を供給することが可能になる。

前記酸素富化膜の非透過空気又は前記吸着剤に吸着した富化窒素空気を車外に排気する非透過空気排気部をさらに備えることが好ましい。非透過空気は、外気導入部に取り込んだ外気のうちで酸素富化膜を透過しなかった空気であるので、酸素濃度が減っている。富化窒素空気は、吸着剤で吸着した窒素が含まれる空気であるので、酸素濃度が減っている。非透過空気排気部により、これらの低酸素濃度の空気である非透過空気又は富化窒素空気を車外に排気するので、車室内全体の酸素濃度を高くすることが可能になる。

非透過空気排気部は、車両用空気調整装置のドレインを介して非透過空気又は前記富化窒素空気を排気するか、或いは、車内換気口を介して非透過空気又は前記富化窒素空気を排気するか、或いは、車両用空気調整装置のインテーク部の外気吸入口を介して非透過空気又は前記富化窒素空気を排気してもよい。車両用空気調整装置のドレインは、車両用空気調整装置のエバポレータで発生する水を車外に排出する排出口である。車内換気口は、車室やトランクルームなどに設けられた開口部である。ドレイン、車内換気口又は外気吸入口のいずれも、予め車体に備わる車外に連通する開口部である。このように、車体に予め設けられている空気流路を用いて非透過空気又は前記富化窒素空気を排気することにより、非透過空気排気部は、車体に新たな穴を開けずに非透過空気又は前記富化窒素空気を排気することが可能になる。

本発明に係る車両用空気調整装置に酸素濃度を感知する酸素センサーを車室内に設け、酸素濃度が所定値以下になったときに差圧発生手段と前記ブロアを動作させてもよい。差圧発生手段とブロアが動作することにより富化酸素空気を生成することができる。酸素センサーによって酸素濃度を監視し、酸素濃度が所定値以下になったときに富化酸素空気を供給することにより、酸素濃度の減少を防ぐことが可能になる。

差圧発生手段及び前記ブロアは、走行速度が所定の速度よりも低くなったときに動作してもよい。走行速度が所定の速度よりも低くなったときに動作することによって、渋滞時に富化酸素空気を供給することが可能になる。

富化酸素供給部の少なくとも内表面は、臭気の少ない材料により構成されていることが好ましい。富化酸素供給部の内表面が臭気の少ない材料であることにより、乗員に臭気の少ない富化酸素空気を供給することが可能になる。

富化酸素供給部の少なくとも内表面は、カビの発生しにくい材料で形成され、かつ、カビの発生しにくい表面形状であることが好ましい。これにより、富化酸素供給部の内表面がカビを発生しにくいことによって、清潔な富化酸素空気を供給することが可能になる。

富化酸素供給部は、さらに消音手段を備えることが好ましい。消音手段を備えることで、富化酸素供給部は差圧発生手段によって発せられる音を減少させることができる。

本発明により、外気を酸素富化した空気を取り込むので、簡単に車室内全体の酸素を富化する車両用空気調整装置の提供が可能になる。

以下、本発明の実施例について、図面の参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施例に限定されるものではない。
(酸素富化装置の実施形態１)
酸素を富化する車両用空気調整装置について図１を用いて説明する。図１は、酸素富化装置及び酸素センサーを搭載した車両用空気調整装置の一形態を示す構成図である。車両用空気調整装置１００は、インテーク部５５と、ブロア３４と、エバポレータ３５と、ドレイン３６と、ヒータコア３７と、エアミックスドア３８と、モードドア３９、４０、４１と、フロント空調ダクト４２と、を備える。インテーク部５５は、外気吸入口３１と、インテークドア３２と、外気吸入口３１とインテークドア３２とをつなぐ外気吸入路３３とを備える。車両用空気調整装置１００は、制御手段７１と、車室内に配置された酸素センサー７２と、を備えていてもよい。ケース４０１により空気流路３０１、３０２、３０３、３０４が形成される。

ブロア３４を作動させることでインテークドア３２の切り替えにより車外空気又は車室内空気が空気流路３０２に取り込まれ、車両用空気調整装置１００の空気流路３０１、３０２、３０３、３０４に空気流れ１、２、３、４、５が形成される。外気である空気流れ１は外気吸入口３１から取り込まれ、外気吸入路３３内で形成されている。車室内空気である空気流れ２は内気吸入口４９から取り込まれる。車両用空気調整装置１００の空気流路３０１に取り込まれた外気の空気流れ１又は車室内空気の空気流れ２は、空気流れ３となってブロア３４に吸気される。ブロア３４に吸気された空気流れ３は、エバポレータ３５に向けて吐出されて空気流れ４となる。空気流れ４はエバポレータ３５で熱交換され、空気流れ５となる。なお、エバポレータ３５の熱交換の際に発生した水は、ドレイン３６から車外へ排出される。

空気流れ５は、エアミックスドア３８によってヒータコア３７で加熱させる空気と加熱させない空気に分けられた後、再び混合される。エアミックスドア３８で混合された空気流れ５は、デフロスタ（不図示）に通ずる空気流路３０５、ベント５２ａ、５２ｂ及びサイドベント５１、５３に通ずる空気流路３０６、またはフット（不図示）に通ずる空気流路３０８に送られる。それぞれの空気流路に空気を送るか否かの切り替えは、例えばモードドア３９、４０、４１の開閉で行なう。ベント５２ａ、５２ｂ及びサイドベント５１、５３へ通ずる空気流路３０６は、フロント空調ダクト４２となっている。フロント空調ダクト４２は、サイドベント（運転席側吹き出し口）５１、ベント（中央吹き出し口）５２ａ、５２ｂ及びサイドベント（助手席側吹き出し口）５３の４つの車内吹き出し口を備える。図１では空調の吹き出しモードをモードドア３９、４０、４１の開閉によって切り替える装置の一形態を示したが、本発明では各空気流路へ所望の空気風量を流すことが出来れば、モードドア３９、４０、４１と空気流路３０５、３０６、３０８の構成を変更しても良い。フロント空調ダクト４２は、空調ダクトに含まれる空気流路である。例えば空調ダクトは、フロント空調ダクト４２とリア空調ダクト（不図示）を備えていてもよい。

酸素富化装置は、車両用空気調整装置１００のインテーク部５５の外気吸入口３１とインテークドア３２とをつなぐ外気吸入路３３から外気を取り込む外気導入部１１と、外気導入部１１に取り込まれた空気に含まれる酸素を選択的に透過させる酸素富化手段１２と、酸素富化手段１２により得られた富化酸素空気を車室又は車室に連通した空気流路へ供給する上流側富化酸素供給部１４ａ及び下流側富化酸素供給部１４ｂを含む富化酸素供給部１４と、を備える。酸素富化手段１２の前後で差圧を発生させる差圧発生手段１３と、酸素富化手段１２に透過されなかった空気を車外に排気する非透過空気排気部１６とを備えていてもよい。

外気導入部１１は、車両用空気調整装置のインテーク部５５の外気吸入口３１とインテークドア３２とをつなぐ外気吸入路３３から外気を取り込む手段であって、配管を含む。外気導入部１１の配置場所は外気吸入路３３に連通していればよく、外気吸入路３３の空気流路３０１に酸素富化手段１２が直接配置されていてもよい。外気導入部１１は、吸引ポンプやファンなどの外気を取り込む手段を備えていてもよい。

酸素富化手段１２は、外気導入部１１に取り込まれた空気に含まれる酸素を酸素富化膜で選択的に透過させる手段である。酸素を選択的に透過させた富化酸素空気を上流側富化酸素供給部１４ａへ送る。酸素富化手段１２に備わる酸素富化膜に透過されずに酸素の少なくなった非透過空気を非透過空気排気部１６へ送る。酸素透過膜は、例えば０．１μｍのシリコンがある。酸素富化膜は、酸素を選択的に透過させる高分子膜でもよい。１−メチルトリメチルシリルプロピン高分子等のシリコン系高分子、ポリビニルアルコール等からなる薄膜でもよい。酸素富化手段１２は、外気導入部１１に取り込まれた空気に含まれる窒素を吸着剤で吸着することで酸素を選択的に透過させる手段でもよい。窒素を吸着する吸着剤を用いた場合も、吸着剤を透過した富化酸素空気を下流側富化酸素供給部１４ｂに送り、窒素を吸着した吸着剤を含む富化窒素空気を非透過空気排気部１６へ送る。窒素を選択的に吸着する吸着剤には、例えば、活性アルミナ、過マンガン酸カリウム、重三炭酸ナトリウム、活性炭を含むものがある。なお、酸素富化手段１２の設置場所は限定しない。例えば、車両用空気調整装置の周囲の他、エンジンルーム、シートの下、トランクルームがある。

差圧発生手段１３は、酸素富化膜の透過前後で差圧を発生させる手段であり、例えば真空ポンプがある。真空ポンプは例えば、油回転ポンプ、メカニカルブースタを含む機械ポンプ、スチームエグゼクタを含む蒸気噴射ポンプ、ソーションポンプ、ダイヤフラムポンプを含むドライポンプ等の真空ポンプがある。なお、酸素富化手段１２の下流側を減圧することによって富化酸素空気を富化酸素供給部１４に供給してもよいし、酸素富化手段１２の上流側を加圧することによって富化酸素空気を富化酸素供給部１４に供給してもよい。差圧発生手段１３により発生させる差圧は、酸素富化膜の耐えうるものであることが好ましい。

富化酸素供給部１４は、酸素富化膜又は吸着剤を透過させた富化酸素空気を車室又は車室に連通した空気流路へ供給する手段であり、配管を含む。富化酸素供給部１４は、インテークドア３２と車両用空気調整装置１００のブロア３４との間の空気流路３０２に富化酸素空気を供給することが好ましい。図１はその一例である。富化酸素供給部１４から供給された富化酸素空気は、空気流れ３に混合される。富化酸素空気が空気流れ３に混合されることにより、酸素富化した空気を温度調節して空気流路３０６から車室内へ供給することが可能になる。またブロア３４による空気流れの発生により空気流路３０２は負圧になるので、車両用空気調整装置への供給が容易になる。なお、富化酸素供給部１４は、車室のエアコン制御パネルに設けた吹き出し口（不図示）に直接接続してもよい。アームレスト、ヘッドレスト、シート、車室内の天井、ルームミラー又は計器板に取り付けてもよい。さらに、乗員の呼吸器系に向けて、富化酸素空気を吹き出してもよい。さらに、富化酸素供給部１４は、インテークドア３２とブロア３４との間の空気流路３０２と、フロント空調ダクト４２との両方に富化酸素空気を供給してもよい。富化酸素供給部１４は、車両用空気調整装置１００のフロント空調ダクト４２に富化酸素空気を供給してもよい。

なお、富化酸素供給部１４の少なくとも内表面は、臭気の少ない材料により構成されていることが好ましい。臭気の少ない材料は限定しないが、例えば４フッ化エチレン樹脂等のフッ素樹脂がある。富化酸素供給部１４の内表面が臭気の少ない材料であることにより、乗員に臭気の少ない富化酸素空気を供給することが可能になる。また、富化酸素供給部１４の少なくとも内表面は、カビの発生しにくい材料で形成され、かつ、カビの発生しにくい表面形状であることが好ましい。例えば抗菌剤を混入した材料であったり、撥水コートを施したものであったり、撥水性をもつ形状のものであったりすればよい。これにより、富化酸素供給部１４の内表面がカビを発生しにくいことによって、清潔な富化酸素空気を供給することが可能になる。富化酸素供給部１４は、さらに消音手段を備えることが好ましい。消音手段を備えることで、富化酸素供給部１４は、差圧発生手段１３やブロア３４などによって発せられる音や振動を減少させた富化酸素空気を乗員に供給することができる。

非透過空気排気部１６は、酸素富化膜の非透過空気又は窒素を吸着した富化窒素空気を車外に排気する手段であり、配管を含む。非透過空気排気部１６は車外に連通していればよく、設置場所は限定しない。例えば、図１に示すように、車両用空気調整装置１００のドレイン３６を介して非透過空気を排気してもよい。或いは、車内換気口（不図示）を介して非透過空気又は富化窒素空気を排気してもよい。或いは、車両用空気調整装置のインテーク部５５の外気吸入口３１を介して非透過空気又は富化窒素空気を排気してもよい。ドレイン３６、車内換気口又は外気吸入口３１を介して非透過空気又は富化窒素空気を車外に排気することにより、車体に新たに穴を開けずに非透過空気又は富化窒素空気を排気することが可能になる。

制御手段７１は、例えば制御マイコンである。ブロア３４と、差圧発生手段１３と、を制御するものでもよい。制御手段７１は、車両用空気調整装置１００の制御手段と兼用させることが好ましい。酸素センサー７２は、車室内の酸素濃度を検知する検知器である。さらに二酸化炭素を検知できるものでもよい。

（酸素富化装置の実施例１）
ここで、図２を参照して、酸素富化装置の具体例について説明する。図２は、酸素富化装置の一例を示す構成図である。酸素富化装置に備わる酸素富化手段１２は、図１で説明した外気導入部１１に取り込まれた空気に含まれる酸素を酸素富化膜で選択的に透過させる手段であり、さらに酸素富化膜の透過前後で差圧を発生させる差圧発生手段１３を設けてもよい。図２に示した酸素富化装置は、少なくとも一部が酸素富化膜６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄ、６２ｅ、６２ｆからなる側面をもつチャンバー６３、６４、６５とを有する酸素富化手段１２と、差圧発生手段１３と、上流側富化酸素供給部１４ａ及び下流側富化酸素供給部１４ｂを含む富化酸素供給部１４と、を備える。チャンバー６３は、酸素富化膜６２ａ、６２ｂと、構造支持体７９ａ、７９ｂとによって構成されている。チャンバー６４は、酸素富化膜６２ｃ、６２ｄと、構造支持体７９ｃ、７９ｄとによって構成されている。チャンバー６５は、酸素富化膜６２ｅ、６２ｆと、構造支持体７９ｅ、７９ｆとによって構成されている。酸素富化装置は、さらに、ファン６１、６６と、マフラー６７と、水ぬきバルブ６８と、を備えてもよい。

図２に示した酸素富化装置は、ファン６１により外気を取り込む。チャンバー６３、６４、６５の内部と連通するように上流側富化酸素供給部１４ａの一方が接続され、上流側富化酸素供給部１４ａの他方は差圧発生手段１３に接続されていて、差圧発生手段１３によりチャンバー６３、６４、６５の内部が吸引される。これにより、チャンバー６３、６４、６５の内部と外部との間に差圧を発生させる。差圧発生手段１３で吸引した空気は富化酸素空気となり、上流側富化酸素供給部１４に流出される。上流側富化酸素供給部１４に連通した下流側富化酸素供給部１４ｂはマフラー６７が備わっていて、マフラー６７により消音される。マフラー６７にはさらに水抜きバルブ６８が備わっていて、富化酸素空気に含まれる水を排出する。マフラー６７を通過した富化酸素空気は、さらに下流側富化酸素供給部１４ｂを介して車室内に供給される。

チャンバー６３、６４、６５は、例えば外気から富化酸素空気をチャンバー内に分離するものである。非透過空気又は富化窒素空気と富化酸素空気とを分離することのできるものであれば形状は限定しない。チャンバーに備わる酸素富化膜は、差圧発生手段の発生させる差圧に耐えうる材質、膜厚であることが好ましい。ファン６１及び６６は、例えば新鮮な外気を常に取り込んだり、差圧発生手段１３を冷却したりすることのできるものである。酸素富化膜６２、差圧発生手段１３及び富化酸素供給部１４ａ、１４ｂは、前述のとおりである。

図２に示した酸素富化装置の原理を図３を用いて説明する。図３は、酸素富化装置の原理の一例を示す構成図である。図３では、図２に示したチャンバー６３、６４、６５をチャンバー６９として１つに省略した。チャンバー６９は、構造支持体７９ｇ、７９ｈ、７９ｉと、酸素富化膜６２ｇ、６２ｈとによって構成されている。また、マフラー６７、水抜きバルブ６８、は省略した。図３では、外気導入部１１から非透過空気排気部１６に連通する空気流路１８にチャンバー６９が配置され、空気流路１８の外に差圧発生手段１３が配置されている。

外気導入部１１から取り込まれた外気はファン６１によって空気流路１８に取り込まれる。チャンバー６９の内部は差圧発生手段１３によって減圧され、空気流路１８内の空気がチャンバー６９に取り込まれる。このとき、チャンバー６９の一部は酸素富化膜６２になっているので、空気流路１８内の空気は酸素富化膜６２を透過してチャンバー６９の内部に取り込まれる。酸素富化膜６２は酸素を選択的に透過するので、チャンバー６９の内部にある空気はチャンバー６９にある空気に比べて酸素濃度が高くなる。この酸素濃度が高くなった空気が富化酸素空気となる。一方、チャンバー６９内に透過されなかった空気は酸素濃度が低くなっている。この酸素濃度が低くなった空気が非透過空気となる。非透過空気は、空気流路１８に沿って、非透過空気排気部１６へ排気される。差圧発生手段１３は、例えば、真空ポンプにより２５〜７０ｋＰａで吸引して、１００Ｌ／Ｈの富化酸素空気を車室内に供給すればよい。酸素富化装置により、酸素２０．６％、二酸化炭素０．０３％の空気を、組成比を酸素２８％、二酸化炭素０．０６％の富化酸素空気にすることができる。

（酸素富化手段の実施例２）
酸素富化手段の他の具体例について説明する。図４は、加圧によって酸素富化膜の透過前後で差圧を発生させる差圧発生手段を用いた酸素富化装置の一例を示す構成図である。図３に示した構成例との違いは、外気導入部１１と酸素富化手段１２との間の空気流路１８に設けた差圧発生手段１９と、チャンバー６９に直接つながる富化酸素供給部１４である。差圧発生手段１９は、加圧によって酸素富化膜の透過前後で差圧を発生させる手段であって、例えば加圧ポンプである。差圧発生手段１９によって空気流路１８内を陽圧としてチャンバー６９の内部と外部、すなわち酸素富化膜の透過前後で差圧を発生させることができる。チャンバー６９の内部に透過された空気は差圧発生手段１９による加圧で富化酸素供給部１４に押し出される。その他については前述の実施例１と同様である。このように、加圧によって酸素富化膜６２の透過前後で差圧を発生させる差圧発生手段を用いることもできる。

なお、実施例１及び２において、チャンバー６９は、図５又は図６に示した形状にしてもよい。図５は、チャンバー６９が渦巻状に形成されていて、その側面に酸素富化膜が配置されている一例である。図６は、チャンバー６９がプリーツ状に形成されていて、その側面に酸素富化膜が配置されている一例である。このように、チャンバー６９が外気に接する表面積を増やすことで、チャンバー６９の側面に備わる酸素富化膜を透過させる空気の量を増やすことができる。

（酸素富化手段の実施例３）
ここで、酸素富化手段の他の具体例について図７を参照して説明する。図７に示した酸素富化手段は、外気導入部に取り込まれた空気に含まれる窒素を吸着剤で吸着することで酸素を選択的に透過させる手段であり、さらに吸着剤の透過前後で差圧を発生させる差圧発生手段を設けてもよい。図７は、酸素富化手段の空気の流れを説明する構成図である。外気導入部１１から取り込まれた空気が吸着剤の充填されたチャンバー７３に流入する。チャンバー７３に流入した空気は窒素を吸着されて、富化酸素供給部７５から車室内に富化酸素空気が供給される。チャンバー７３は、窒素を吸着した吸着剤を含む富化窒素空気を非透過空気排気部７７から排気する。チャンバー７３は上記動作を繰り返す。チャンバー７４もチャンバー７３と同様の機能を有するが、チャンバー７３とタイミングが異なる。チャンバー７３から富化酸素供給部７５から車室内に富化酸素空気が供給されるとき、チャンバー７４は、窒素を吸着した吸着剤を含む富化窒素空気を非透過空気排気部７８から排気する。そして、チャンバー７３から窒素を吸着した吸着剤を含む富化窒素空気を非透過空気排気部７７から排気するとき、チャンバー７４は、富化酸素供給部７６から車室内に富化酸素空気を供給する。チャンバー７３及び７４が上記動作を繰り返すことで、連続して富化酸素空気を車室内に供給することができるので、車室内の酸素を常に富化することができる。

（酸素富化装置の実施形態２）
図８を参照して、富化酸素供給部が空調ダクトに接続されている酸素富化装置を搭載した車両用空気調整装置について説明する。図８は、実施形態２の車両用空気調整装置の一例を示す構成図である。富化酸素供給部は、車両用空気調整装置の空調ダクトに富化酸素空気を供給してもよい。さらに、富化酸素供給部は、空調ダクトの車内吹き出し口の上流に開閉弁を設け、車内吹き出し口と開閉弁との間の空調ダクトの空気流路に前記富化酸素空気を供給してもよい。実施形態２の車両用空気調整装置は、富化酸素供給部１４が空調ダクトに含まれるフロント空調ダクト４２に接続されている。図１の構成とほぼ同じであるので、図１の差圧発生手段１３とフロント空調ダクト４２以外は省略した。図１との違いは、差圧発生手段１３からフロント空調ダクト４２に富化酸素空気を車両用空気調整装置を介さずに供給する富化酸素供給部２１と、フロント空調ダクト４２に備わる開閉弁４５である。開閉弁４５は、富化酸素供給部２１が供給するフロント空調ダクト４２の上流に設けられ、モードドア（不図示）の備わる空調ダクトに通ずる空気流路から供給された空気の流量を可変する。富化酸素供給部２１は、フロント空調ダクト４２のうち、運転席側吹き出し口５１の上流側手前に富化酸素空気を供給する。

なお、実施形態２ではフロント空調ダクト４２の運転席側吹き出し口５１の上流側手前に富化酸素空気を供給したが、これに限定しない。フロント空調ダクト４２の助手席側吹き出し口５３の上流側手前でもよいし、リア空調ダクトの吹き出し口（不図示）の上流側手前でもよい。このように、車内吹き出し口の上流に開閉弁４５を設けることにより、車両用空気調整装置から流れてくる空気を遮断して、富化酸素空気のみ或いは富化酸素空気を多少希釈した空気を車内吹き出し口から車室内へ供給することができる。これにより、予め決められた乗員に集中的に富化酸素空気を供給することが可能になる。

（酸素富化装置の実施形態３）
図９は、空調ダクトの少なくとも２箇所に接続され、かつ、富化酸素空気を供給する空調ダクトの箇所を選択する分岐部を有する酸素富化装置を搭載した車両用空気調整装置の一例を示す構成図である。富化酸素供給部は、前記空調ダクトの少なくとも２箇所に接続され、かつ、前記富化酸素空気を供給する空調ダクトの箇所を選択する分岐部を設けてもよい。図９に示した車両用空気調整装置は、前述の図８で説明した富化酸素供給部２１が複数に分岐されて空調ダクトの複数箇所に接続されている。図９は、図８と同様に、差圧発生手段１３とフロント空調ダクト４２を除いて省略してある。実施形態３では、富化酸素供給部２１の空調ダクト側の先端が分岐部２６に接続され、分岐部２６から、空調ダクトのうちの、フロント空調ダクト４２に備わるサイドベント（運転席側吹き出し口）５１、サイドベント（助手席側吹き出し口）５３、リア空調ダクト４３に備わる後部座席側吹き出し口５４、の上流側手前にそれぞれ富化酸素供給部２３、２４、２５によって接続されている。分岐部２６で富化酸素供給部２３、２４、２５に流入する空気の流量を切り替えることで、富化酸素空気を供給する空調ダクトの箇所を切り替えることができる。図９ではサイドベント（助手席側吹き出し口）５３に富化酸素空気を供給したときの空気流れを示している。

なお、後部座席側吹き出し口５４は、空調ダクトに通ずる空気流路から供給された空気を後部座席に供給するリア空調ダクトに備わる吹き出し口である。図１０にその一例を示した。図１０は、富化酸素供給部をリア空調ダクトに配置した一例を示す構成図である。図１０に示すように、空調ダクトのリア空調ダクト４３に富化酸素供給部２５を接続し、リア空調ダクト４３のうちの富化酸素供給部２５の上流に開閉弁４７を設けてもよい。後部座席に車両用空気調整装置からの空気を供給するリア空調ダクトに富化酸素供給部２５を設けることで、空調ダクトからの空気に希釈されない富化酸素空気を後部座席に供給することが可能になる。このように、富化酸素空気を供給する空調ダクトの箇所を選択する分岐部を設けてこれを切り替えることにより、選択可能な空調ダクトの箇所のうち、所望の空調ダクトすなわち所望の乗員に集中的に富化酸素空気を供給することが可能になる。

このように、開閉弁４５、４６、４７を備えることにより、空調ダクトに通ずる空気流路から供給された空気に希釈されない富化酸素空気のみの空気を所望の乗員に集中的に富化酸素空気を供給することが可能になる。

（酸素富化装置の実施形態４）
図１１に、非透過空気排気部が車内換気口を介して前記非透過空気を排気する酸素富化装置を搭載した車両用空気調整装置の一例の構成図を示す。図１１に示した車両用空気調整装置２００は、前述の図１で説明した車両用空気調整装置１００とほぼ同様であるが、非透過空気排気部がドレイン３６ではなく車内換気口４８に接続されている点で異なる。車内換気口４８は、車室とトランクルームなどの車室外との間に設けられている開口部である。車内換気口４８は予め備わっている空気流路であるので、非透過空気排気部は車体に新たに穴を開けずに非透過空気を排気することが可能になる。さらに、車内換気口４８は、車両パネルの排水口、エンジンルームとダッシュボードとにまたがる電気ケーブルを通すハーネス孔でもよい。このように、車体に予め設けられている空気流路を用いて非透過空気を排気することにより、非透過空気排気部は、車体に穴を開けずに非透過空気を排気することが可能になる。

さらに、非透過空気排気部１６は、車両用空気調整装置のインテーク部５５の外気吸入口３１を介して非透過空気を排気してもよい。図１２に、その一例を示す酸素富化整装置の構成図を示す。図１２に示した酸素富化装置は、前述の図１で説明した車両用空気調整装置とほぼ同様であるが、非透過空気排気部１７がドレイン３６ではなく外気吸入口３１に接続されている点で異なる。非透過空気排気部１７の排気口は外気吸入口３１の外にあることが好ましい。

（酸素センサーを備えた車両用空気調整装置の実施例３）
図１３及び図１を参照して、実施形態１に係る酸素富化装置の制御法のフローについて説明する。図１３は、酸素富化装置の制御法の一例を示したフロー図である。制御手段７１は、まず酸素富化装置の作動を判定するステップＳ１０１を行なう。酸素富化装置が作動している場合、外気モードに切り替えるステップＳ１０２、酸素富化装置を作動させるステップＳ１０３、所定の時間に酸素富化装置が停止するステップＳ１０４の順に制御を行なう。ステップＳ１０４の所定の時間が例えば３０分の場合、酸素富化装置の作動から３０分以上経つと酸素富化装置の作動を停止するステップＳ１０５を行なう。ステップＳ１０５を行った後、酸素富化装置の作動を判定するステップＳ１０１へ戻る。酸素富化装置の作動を判定するステップＳ１０１で酸素富化装置が作動していない場合、車両用空気調整装置が内気モードであるかを判定するステップＳ２０１を行なう。ステップＳ２０１で内気モードでないと判定した場合、酸素富化装置の作動を判定するステップＳ１０１へ戻る。ステップＳ２０１で内気モードであると判定した場合、酸素濃度を測定して所定値以下であるかを判定するステップＳ２０２を行なう。酸素濃度が所定値より高い場合、酸素富化装置の作動を判定するステップＳ１０１へ戻る。酸素濃度が所定値以下の場合、酸素富化装置を作動させるステップＳ２０３、酸素濃度を測定して所定値よりも高いか判定するステップＳ２０４を行なう。ステップＳ２０４で酸素濃度が所定値より高い場合、酸素富化装置の作動を停止するステップＳ１０５を行なう。ステップＳ１０５を行った後、酸素富化装置の作動を判定するステップＳ１０１へ戻る。

酸素富化装置を作動させるステップＳ１０３は、図１に示した差圧発生手段１３とブロア３４を動作させることにより行なう。差圧発生手段１３とブロア３４が動作することにより富化酸素空気を生成することができる。車両用空気調整装置が作動している場合は、差圧発生手段１３を動作させればよい。酸素富化装置の作動を停止するステップＳ１０５は、例えば差圧発生手段１３を停止する。このように、外気モードでは高酸素濃度の富化酸素空気を車室内に供給し、内気モードにおいては酸素濃度を監視して車室内の酸素濃度の低下を防ぐことが可能になる。

さらに、内気モードであるか判定するステップＳ２０１と酸素濃度判定Ｓ２０２との間に、走行速度の判定（不図示）を行ってもよい。この場合は、差圧発生手段１３及びブロア３４は、走行速度が所定の速度よりも低くなったときに動作すればよい。例えば走行速度が２０ｋｍ／ｈよりも高ければ、酸素濃度を測定して所定値以下であるか判定するステップＳ２０２を行い、２０ｋｍ／ｈ以下であれば酸素富化装置を作動させるステップＳ２０３を行なう。このように、走行速度が所定の速度よりも低くなったときに動作することによって、渋滞時に富化酸素空気を供給することが可能になる。さらに、携帯電話などの通信手段を用いて制御手段７１を動作させ、乗車前に車室内の空気の酸素濃度を高められるようにしてもよい。

（酸素富化装置の実施例４）
図１４を参照して、図１に示した本発明に係る酸素富化装置の実施例について説明する。図１４は、乗員２名で乗車した場合の車室内の酸素濃度と二酸化炭素濃度の濃度変化を測定した結果を示すグラフである。図１４（ａ）は酸素濃度の時間変化を示す。Ａｆは外気モードでの富化酸素空気を供給した車室内空気、Ａｒは内気モードでの富化酸素空気を供給した車室内空気、Ｂｆは外気モードでの通常の車室内空気、Ｂｒは内気モードでの通常の車室内空気のそれぞれの濃度変化を示す。外気モードでは、濃度変化Ｂｆは当然減少することなく一定であるのに対して、濃度変化Ａｆは時間ごとに酸素濃度が上昇して外気よりも高い濃度で一定値を保っている。一方内気モードでは、濃度変化Ｂｒは時間に比例して減少しているのに対して、濃度変化Ａｒは減少することなく外気と同一濃度の一定値を保っている。

図１４（ｂ）は二酸化炭素濃度の時間変化を示す。Ｃｆは外気モードでの富化酸素空気を供給した車室内空気、Ｃｒは内気モードでの富化酸素空気を供給した車室内空気、Ｄｆは外気モードでの通常の車室内空気、Ｄｒは内気モードでの通常の車室内空気のそれぞれの濃度変化を示す。外気モードでは、濃度変化Ｄｆは当然減少することなく一定値であるのに対して、濃度変化Ｃｆも減少することなく一定値を保っている。濃度変化Ｄｒは時間に比例して増加しているのに対して、濃度変化Ｃｒは濃度変化Ｄｒに比較して小さな傾きで比例して増加している。

図１４から明らかなように、本発明に係る酸素富化装置を備えることにより、外気モード及び内気モードにおいて酸素濃度を高め、かつ二酸化炭素の増加を防ぐことができる。特に、内気モードにおいては、通常の車室内空気の酸素が時間に比例して減少するのに対し、富化酸素空気を供給した車室内空気は酸素が減少しない。これは、車外の外気を酸素濃度を高めて車室内に取り込むことにより、車室内全体の酸素濃度を高めているからである。濃度変化Ａｆから明らかなように、外気よりも高い酸素濃度の富化酸素空気を内気モードで供給することができるので、内気モードで車室内空気の温度を一定に保つ場合に、温度差の大きな外気を大量に取り込むことなく酸素濃度の低下を防ぐことが可能になる。これにより、暖房運転や冷房運転など、空気調和にかかるエネルギーの消費を抑えることも可能になる。

酸素富化装置及び酸素センサーを搭載した車両用空気調整装置の一例を示す構成図である。 酸素富化装置の一例を示す構成図である。 酸素富化装置の原理の一例を示す構成図である。 加圧によって酸素富化膜の透過前後で差圧を発生させる差圧発生手段を用いた酸素富化装置の一例を示す構成図である。 酸素富化膜を備えるチャンバーの形状の一例を示す構造図である。 酸素富化膜を備えるチャンバーの形状の他の一例を示す構造図である。 窒素を吸着剤で吸着することで酸素を選択的に透過する酸素富化手段一例を示す構成図である。 富化酸素供給部が空調ダクトに接続されている酸素富化装置を搭載した車両用空気調整装置の構成図である。 空調ダクトの少なくとも２箇所に接続され、かつ、富化酸素空気を供給する空調ダクトの箇所を選択する分岐部を有する酸素富化装置を搭載した車両用空気調整装置の一例を示す構成図である。 富化酸素供給部をリア空調ダクトに配置した一例を示す構成図である。 非透過空気排気部が車内換気口に非透過空気を排気する酸素富化装置を搭載した車両用空気調整装置の一例を示す構成図である。 非透過空気排気部が外気吸入口に非透過空気を排気する酸素富化装置の一例を示す構成図である。 酸素富化装置の制御法の一例を示したフロー図である。 酸素濃度と二酸化炭素濃度の測定結果の一例を示すグラフである。

符号の説明

１１ 外気導入部
１２、２０ 酸素富化手段
１３、１９ 差圧発生手段
１４ａ、１４ｂ、２１、２２、２３、２４、２５、７５、７６ 富化酸素供給部
１６、１７、７７、７８ 非透過空気排気部
１８、３０１−３０６、３０８ 空気流路
２６ 分岐部
３１ 外気吸入口
３２ インテークドア
３３ 外気吸入路
３４ ブロア
３５ エバポレータ
３６ ドレイン
３７ ヒータコア
３８ エアミックスドア
３９、４０、４１ モードドア
４２ フロント空調ダクト
４３ リア空調ダクト
４５、４６、４７ 開閉弁
４８ 車内換気口
４９ 内気吸入口
５１、５３ サイドベント
５２ａ、５２ｂ ベント
５４ 後部座席側吹き出し口
５５ インテーク部
６１、６６ ファン
６２ａ−６２ｈ、６２ｊ、６２ｋ 酸素富化膜
７９ａ−７９ｌ 構造支持体
６３、６４、６５、６９、７３、７４ チャンバー
６７ マフラー
６８ 水ぬきバルブ
７１ 制御手段
７２ 酸素センサー
１００、２００ 車両用空気調整装置
４０１ ケース

Claims (14)

1. 車両用空気調整装置のインテーク部の外気吸入口とインテークドアとをつなぐ外気吸入路から外気を取り込む外気導入部と、
   該外気導入部に取り込まれた空気に含まれる酸素を選択的に透過させる酸素富化手段と、
   該酸素富化手段により得られた富化酸素空気を車室又は車室に連通した空気流路へ供給する富化酸素供給部と、を備えることを特徴とする車両用空気調整装置。
2. 前記酸素富化手段は、前記外気導入部に取り込まれた空気に含まれる酸素を酸素富化膜で選択的に透過させる手段であり、
   さらに前記酸素富化膜の透過前後で差圧を発生させる差圧発生手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の車両用空気調整装置。
3. 前記酸素富化手段は、前記外気導入部に取り込まれた空気に含まれる窒素を吸着剤で吸着することで酸素を選択的に透過させる手段であり、
   さらに前記吸着剤の透過前後で差圧を発生させる差圧発生手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の車両用空気調整装置。
4. 前記富化酸素供給部は、前記インテークドアと前記車両用空気調整装置のブロアとの間の空気流路に前記富化酸素空気を供給することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の車両用空気調整装置。
5. 前記富化酸素供給部は、前記車両用空気調整装置の空調ダクトに前記富化酸素空気を供給することを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の車両用空気調整装置。
6. 空調ダクトの車内吹き出し口の上流に開閉弁を設け、
   前記富化酸素供給部は、車内吹き出し口と開閉弁との間の前記空調ダクトの空気流路に前記富化酸素空気を供給することを特徴とする請求項５に記載の車両用空気調整装置。
7. 前記富化酸素供給部は、前記空調ダクトの少なくとも２箇所に接続され、かつ、前記富化酸素空気を供給する空調ダクトの箇所を選択する分岐部を有することを特徴とする請求項５又は６に記載の車両用空気調整装置。
8. 前記酸素富化膜の非透過空気又は前記吸着剤に吸着した富化窒素空気を車外に排気する非透過空気排気部をさらに備えることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６又は７に記載の車両用空気調整装置。
9. 前記非透過空気排気部は、前記車両用空気調整装置のドレインを介して前記非透過空気又は前記富化窒素空気を排気するか、或いは、
   車内換気口を介して前記非透過空気又は前記富化窒素空気を排気するか、或いは、
   前記車両用空気調整装置のインテーク部の外気吸入口を介して前記非透過空気又は前記富化窒素空気を排気することを特徴とする請求項８に記載の車両用空気調整装置。
10. 酸素濃度を感知する酸素センサーを車室内に設け、酸素濃度が所定値以下になったときに前記差圧発生手段と前記ブロアを動作させることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９に記載の車両用空気調整装置。
11. 前記差圧発生手段及び前記ブロアは、走行速度が所定の速度よりも低くなったときに動作することを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０に記載の車両用空気調整装置。
12. 前記富化酸素供給部の少なくとも内表面は、臭気の少ない材料により構成されていることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０又は１１に記載の車両用空気調整装置。
13. 前記富化酸素供給部の少なくとも内表面は、カビの発生しにくい材料で形成され、かつ、カビの発生しにくい表面形状であることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１又は１２に記載の車両用空気調整装置。
14. 前記富化酸素供給部は、さらに消音手段を備えることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２又は１３に記載の車両用空気調整装置。
    

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