JP2016222177A

JP2016222177A - 車両用空気浄化装置

Info

Publication number: JP2016222177A
Application number: JP2015112410A
Authority: JP
Inventors: 達　晃一; Koichi Tatsu; 晃一達
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2015-06-02
Filing date: 2015-06-02
Publication date: 2016-12-28

Abstract

【課題】フィルタの再生を効率よく行う。【解決手段】外装パネル３と内装パネル４によって区画された空気の流通空間５と、車体の天井部に配置され、空気に含まれる浄化対象物質を吸着するフィルタ２２と、車室６内の空気を流通空間５へ導入する導入口１２と、流通空間５と前車室６内とを連通する車室側排出口１４と、流通空間５と車室６の外部とを連通する車外側排出口１５と、フィルタ２２で浄化された空気を、車室側排出口１４を通じて車室６に排出させ、かつ、車外からの熱によってフィルタ２２から離脱された浄化対象物質を、車外側排出口１５を通じて車室６の外部へ排出させるＥＣＵ４０等を備える。【選択図】図８

Description

本発明は、車両用空気浄化装置に関する。

従来、自動車の車室における空気の質を向上するために、活性炭フィルタなどを利用することが行われている。空気の質を効率よく向上させるためには、対流によって吸着部材まで空気を送る必要がある。例えば、特許文献１には、送風ファンとフィルタを備える空気浄化ユニットを車室の上部（天井部）に設置し、送風ファンによって車室の空気をフィルタに供給し、車室の空気を浄化する技術が記載されている。

特開２００４−１２２８４３号公報

この種の空気浄化装置では、長期間の使用によってフィルタの浄化能力が低下するので、フィルタを再生して浄化能力を回復させることが望ましい。

開示の装置は、フィルタの再生を効率よく行うことを目的とする。

開示の装置は、車体の外装となる外装パネル、及び、前記外装パネルよりも前記車体の内側に配置された内装パネルによって形成された空気の流通空間と、前記流通空間における前記車体の天井部に配置され、前記空気に含まれる浄化対象物質を吸着するフィルタと、前記流通空間における前記フィルタよりも上流側に設けられ、車室の空気を前記流通空間へ導入する導入口と、前記流通空間における前記フィルタよりも下流側に設けられ、前記流通空間と前記車室とを連通する第１排出口と、前記流通空間における前記フィルタよりも下流側に設けられ、前記流通空間と前記車室の外部とを連通する第２排出口と、前記フィルタで浄化された空気を、前記第１排出口を通じて前記車室に排出させ、かつ、車外からの熱によって前記フィルタから離脱された前記浄化対象物質を、前記第２排出口を通じて前記車室の外部へ排出させる浄化制御手段とを備える。

開示の装置によれば、フィルタの再生を効率よく行うことができる。

（Ａ）は、本実施形態の空気浄化装置が適用される車両の側面図である。（Ｂ）は、車室の説明図である。キャブの平面図である。フィルタユニットの構成を説明する斜視図である。（Ａ）はフィルタユニットを空気流れ方向の上流側から見た断面図である。（Ｂ）はフィルタの拡大図である。（Ｃ）は活性炭シートの拡大図である。（Ａ）は空気浄化時にフィルタユニットへ供給される空気の流れを説明する図である。（Ｂ）は浄化対象物質の排出時にフィルタユニットへ供給される空気の流れを説明する図である。（Ａ）は空気浄化時にフィルタユニットから排出される空気の流れを説明する図である。（Ｂ）は浄化対象物質の排出時にフィルタユニットから排出される空気の流れを説明する図である。空気浄化装置の電気的構成を説明するブロック図である。下側流通空間のフィルタによって車室の空気を浄化している状態を模式的に説明する図である。フィルタを周回させ、浄化対象物質が吸着された部分を上側流通空間に位置付ける状態を模式的に説明する図である。下側流通空間のフィルタによって車室の空気を浄化し、上側流通空間のフィルタに吸着された浄化対象物質を車外からの熱によって離脱させている状態を模式的に説明する図である。上側流通空間のフィルタから離脱した浄化対象物質を車外に排出している状態を模式的に説明する図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。本実施形態の車両用空気浄化装置は、図１（Ａ）に示す車両１に組み込まれる。この車両１は、例えばトラックであり、運転席等を備えるキャブ２と荷台９とを備えている。

図１（Ｂ）に示すように、キャブ２は、車体の外装となる外装パネル３と、この外装パネル３よりもキャブ２の内側に隙間を空けて配置され、外装パネル３との間に空気の流通空間５を形成するとともに車室６を区画する内装パネル４を有している。空気の流通空間５は、キャブ２の天井部に沿って形成される天井部分５ａと、キャブ２の後端部に沿って形成される後側部分５ｂとを有している。

車室６にはダッシュボード７や座席８が配置されており、ダッシュボード７には空気調和装置（エアコン）の吹出口１１が設けられている。車室６の天井面前端、言い換えれば内装パネル４におけるフロントガラス近傍位置には、車室６と流通空間５とを連通する導入口１２が設けられている。

車室６における座席８の背面位置、言い換えれば内装パネル４における後端部の高さ方向中間位置には、流通空間５と車室６とを連通する車室側排出口１４（第１排出口）が設けられている。また、外装パネル３の後部下端には、流通空間５と車外とを連通する車外側排出口１５（第２排出口）が設けられている。これらの車室側排出口１４及び車外側排出口１５には、シャッタ用アクチュエータによって、開閉制御可能なシャッタが備えられている（何れも不図示）。シャッタの開閉により、各排出口１４，１５から空気を排出させたり、空気を遮断させたりすることができる。

流通空間５の天井部分５ａであって、導入口１２よりも空気の流れ方向の下流側には、フィルタユニット２０が配置されている。このフィルタユニット２０は、導入口１２から流通空間５に導入された空気に含まれる浄化対象物質（例えば、揮発性有機化合物ＶＯＣ）を吸着するフィルタ２２を備えており、導入された空気をフィルタ２２に流通させることで空気を浄化する。なお、フィルタユニット２０については、後で詳しく説明する。

流通空間５における車室側排出口１４よりも上流側であってフィルタユニット２０よりも下流側の位置には、対流ファン１３が設けられている。この対流ファン１３は、流通空間５の空気を下流側に向けて送出する。このため、対流ファン１３の動作により、導入口１２から流通空間５に導入された空気は、フィルタユニット２０を通った後、車室側排出口１４や車外側排出口１５から排出される。

次に、フィルタユニット２０について説明する。図２に示すように、フィルタユニット２０は、キャブ２の天井部２Ｕよりも一回り小さな矩形状の平面形状に構成されている。そして、図３に示すように、フィルタユニット２０は、ハウジング２１と、フィルタ２２と、仕切り板２３と、回転軸２４と、駆動モータ２５を備えている。

ハウジング２１は、薄型の中空箱状をしており、フィルタ２２、仕切り板２３、回転軸２４、及び、駆動モータ２５を収容している。ハウジング２１の底部における導入口１２との対向箇所には、横長矩形状の導入側開口２６が設けられている。また、空気の流れ方向における下流端である後端面には横長矩形状の排出側開口２７が設けられている。導入側開口２６の開口形状は、導入口１２の開口形状に揃えられているので、導入口１２から導入された車室６の空気は、ハウジング２１の内部空間に流入し、排出側開口２７から排出される。すなわち、ハウジング２１の内部空間は、空気を流通させる流通空間５の一部分として機能する。

フィルタ２２は、無端ベルト状のシート部材であり、仕切り板２３の周囲を周回可能な状態で配置されている。図４（Ａ）に示すように、フィルタ２２は、一対の回転軸２４によって支持されている。駆動モータ２５によって回転軸２４が回転されると、フィルタ２２は、矢印で示すように仕切り板２３の周りを周回する。

図４（Ｂ）に示すように、フィルタ２２は、表面シート２２ａと活性炭シート２２ｂとを有している。図４（Ｃ）に示すように、活性炭シート２２ｂは、波板形状のシート基材２２ｃと、シート基材２２ｃの表面にコーティングされた活性炭層２２ｄとを備えている。そして、上側の活性炭シート２２ｂの下側頂部と下側の活性炭シート２２ｂの上側頂部とを当接させた状態で複数の活性炭シート２２ｂが接合されている。

そして、図４（Ｂ）に示すように、互いに接合された複数の活性炭シート２２ｂの表面と裏面に、表面シート２２ａが接合されている。これにより、断面形状が略菱形の筒状流路が空気の流れ方向に沿って複数形成されている。本実施形態では、菱形の一辺が１〜２ｍｍ程度の細い筒状流路が多数形成されている。フィルタ２２が多数の筒状流路を備えていることから、空気を円滑に流しつつ浄化対象物質を活性炭シート２２ｂに吸着させることができる。

図３及び図４に示すように、仕切り板２３は、流通空間５の一部であるハウジング２１の内部空間を、下側流通空間２１Ｌと上側流通空間２１Ｕとに仕切る板状部材である。なお、下側流通空間２１Ｌは本発明に係る第１流通空間の一例であり、上側流通空間２１Ｕは本発明に係る第２流通空間の一例である。

この仕切り板２３によって、フィルタ２２の上側半部は上側流通空間２１Ｕに配置され、フィルタ２２の下側半部は下側流通空間２１Ｌに配置される。そして、駆動モータ２５によって回転軸２４を回転させることで、上側流通空間２１Ｕに配置されていたフィルタ２２の半部を下側流通空間２１Ｌに配置させると共に、下側流通空間２１Ｌに配置されていたフィルタ２２の残り半部を上側流通空間２１Ｕに配置させることができる。

仕切り板２３の前端部は、導入側開口２６における短辺方向の中間位置で下向きに屈曲され、ハウジング２１の底部まで延長されている。図５（Ａ）に示すように、仕切り板２３の前端部によって導入側開口２６は、前端部よりも前方側（図５（Ａ）における左側）と後方側（同じく右側）に仕切られている。導入口１２における仕切り板２３よりも前方側には、導入用フラップ１２ａが設けられている。

導入用フラップ１２ａは、アクチュエータ（不図示）によって動作し、図５（Ａ）に示すように板状に拡がった閉状態と、図５（Ｂ）に示すように山状に折り畳まれた開状態とに切り替えられる。導入用フラップ１２ａの閉状態では、車室６からの空気に関し、上側流通空間２１Ｕへの流入が遮断される。この閉状態において、車室６からの空気は下側流通空間２１Ｌへ流入する。一方、導入用フラップ１２ａの開状態では、車室６からの空気の上側流通空間２１Ｕへの流入が許容される。この開状態において、車室６からの空気は上側流通空間２１Ｕと下側流通空間２１Ｌのそれぞれに流入する。

図６（Ａ）に示すように、仕切り板２３は、後端が排出側開口２７に到達するまで延ばされている。仕切り板２３によって排出側開口２７は、上側流通空間２１Ｕに対応する上側部分と下側流通空間２１Ｌに対応する下側部分に仕切られている。排出側開口２７の上側部分には、排出用フラップ２７ａが設けられている。

排出用フラップ２７ａは、導入用フラップ１２ａとリンク機構（不図示）によって連結されており、図６（Ａ）に示すように排出側開口２７の上側部分を塞ぐ閉状態と、図６（Ｂ）に示すように閉状態から９０度回転して排出側開口２７の上側部分を開放する開状態とに切り替えられる。具体的には、導入用フラップ１２ａの閉状態では排出用フラップ２７ａも閉状態とされ、導入用フラップ１２ａの開状態では排出用フラップ２７ａも開状態とされる。

排出用フラップ２７ａの閉状態では、上側流通空間２１Ｕの空気が下流側に排出されないように空気の流れが遮断される。一方、開状態では、上側流通空間２１Ｕからの空気の排出が許容される。この開状態では、フィルタ２２を通過した空気が、上側流通空間２１Ｕと下側流通空間２１Ｌのそれぞれから排出される。

図７は、空気浄化装置の電気的構成を説明するブロック図である。同図に示すように、電子制御ユニット（以下ＥＣＵ）４０には、導入用フラップ１２ａ用のアクチュエータと、駆動モータ２５と、対流ファン１３と、車室側排出口１４のシャッタ用アクチュエータと、車外側排出口１５のシャッタ用アクチュエータと、浄化対象物質用の濃度センサ１６が電気的に接続されている。この濃度センサ１６は例えばＶＯＣセンサである。

これにより、ＥＣＵ４０は、駆動モータ２５によるフィルタ２２の周回を制御できる。また、対流ファン１３による空気の流量を制御できる。さらに、導入用フラップ１２ａ及び排出用フラップ２７ａの開閉と、車室側排出口１４及び車外側排出口１５が備えるシャッタの開閉を制御できる。

そして、ＥＣＵ４０、導入用フラップ１２ａ用のアクチュエータ、駆動モータ２５、対流ファン１３、車室側排出口１４のシャッタ用アクチュエータ、車外側排出口１５のシャッタ用アクチュエータ、及び、濃度センサ１６は、フィルタ２２で浄化された空気を、車室側排出口１４を通じて車室６に排出させ、かつ、車外からの熱によってフィルタ２２から離脱された浄化対象物質を、車外側排出口１５を通じて車室６の外部へ排出させる浄化制御手段の一例である。

次に、本実施形態の空気浄化装置による車室６の空気浄化について説明する。ここでは、工場出荷直後やフィルタ２２の交換直後の状態、すなわちフィルタ２２の新品状態から順を追って説明する。

車両１の通常使用時では、導入用フラップ１２ａ及び排出用フラップ２７ａは閉状態とされる。そして、車室側排出口１４のシャッタは開状態とされ、車外側排出口１５のシャッタは閉状態とされる。この状態で対流ファン１３を動作させると、図８に示すように、車室６の空気は下側流通空間２１Ｌを通り、フィルタ２２で浄化対象物質が吸着される。浄化後の空気が車室側排出口１４から車室６に排出される。

この通常使用時において、上側流通空間２１Ｕのフィルタ２２は車外からの熱によって加熱される。ここで、工場からの車両１の出荷直後やフィルタ２２の交換直後においてフィルタ２２には浄化対象物質が吸着されていない。このため、上側流通空間２１Ｕのフィルタ２２には車外からの熱が作用しても浄化対象物質は離脱されないが、上側流通空間２１Ｕのフィルタ２２によって断熱層が形成される。この断熱層によって、下側流通空間２１Ｌを流れる空気が車外からの熱によって加熱され難くなる。その結果、夏場などにおいて、空気調和機で冷やされた空気の温度上昇を抑制でき、効率のよい冷房効果が期待できる。

図９に示すように、濃度センサ１６からの検出信号により、車室６の浄化対象物質（例えばＶＯＣ）の濃度が上限閾値を超えたと判定された場合、ＥＣＵ４０は、駆動モータ２５を動作させてフィルタ２２を半周分移動させる。すなわち、それまで下側流通空間２１Ｌに位置付けられていたフィルタ２２の半分を上側流通空間２１Ｕに位置付け、それまで上側流通空間２１Ｕに位置付けられていたフィルタ２２の残り半分を下側流通空間２１Ｌに位置付ける。

これにより、フィルタ２２における浄化対象物質の吸着部分が上側流通空間２１Ｕに位置付けられ、フィルタ２２の未使用部分が下側流通空間２１Ｌに位置付けられる。

この状態で使用を継続すると、図１０に示すように、車室６の空気は下側流通空間２１Ｌを通り、フィルタ２２で浄化対象物質が吸着される。浄化後の空気が車室側排出口１４から車室６に排出される。ここで、上側流通空間２１Ｕのフィルタ２２は車外からの熱によって加熱される。前述したように、上側流通空間２１Ｕのフィルタ２２には浄化対象物質が吸着されている。このため、加熱によって浄化対象物質（低沸点成分）がフィルタ２２から徐々に離脱される。

上側流通空間２１Ｕにおいてフィルタ２２が所定の加熱期間に亘って加熱されたならば、ＥＣＵ４０は、車室側排出口１４のシャッタを閉じると共に車外側排出口１５のシャッタを開放する。さらに、ＥＣＵ４０は、導入用フラップ１２ａを開状態に切り替える。これにより、図１１に示すように、車室６の空気が上側流通空間２１Ｕと下側流通空間２１Ｌのそれぞれに流れ、フィルタ２２から離脱された浄化対象物質が車外側排出口１５を通じて車外に排出される。その結果、上側流通空間２１Ｕに位置付けられたフィルタ２２を効率よく再生できる。

以降は、上述の処理が繰り返し行われる。すなわち、濃度センサ１６からの検出信号に基づき、車室６の浄化対象物質の濃度が上限閾値を超える毎に、フィルタ２２が半周分移動される。そして、外部からの熱によって上側流通空間２１Ｕのフィルタ２２から浄化対象物質が離脱されると、浄化対象物質が車外側排出口１５を通じて車外に排出される。その結果、フィルタ２２を長期間に亘って使用することが可能になる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

例えば、フィルタ２２に関し、本実施形態では波板状のシート基材２２ｃに活性炭層２２ｄをコーティングした活性炭シート２２ｂを用いたものを例示したが、浄化対象物質を吸着でき、外部からの熱によって浄化対象物質を放出できるものであれば、フィルタ２２として使用できる。

空気の流通空間５に関し、フィルタユニット２０よりも下流側の部分を分けて形成し、下側流通空間２１Ｌを車室側排出口１４に連通させ、上側流通空間２１Ｕを車外側排出口１５に連通させてもよい。

１…車両，２…キャブ，２Ｕ…天井部，３…外装パネル，４…内装パネル，５…空気の流通空間，５ａ…流通空間の天井部分，５ｂ…後側部分，６…車室，７…ダッシュボード，８…座席，９…荷台，１１…空気調和機の吹出口，１２…導入口，１２ａ…導入用フラップ，１３…対流ファン，１４…車室側排出口（第１排出口），１５…車外側排出口（第２排出口），１６…濃度センサ，２０…フィルタユニット，２１…ハウジング，２１Ｌ…下側流通空間（第１流通空間），２１Ｕ…上側流通空間（第２流通空間），２２…フィルタ，２２ａ…表面シート，２２ｂ…活性炭シート，２２ｃ…シート基材，２２ｄ…活性炭層，２３…仕切り板，２４…回転軸，２５…駆動モータ，２６…導入側開口，２７…排出側開口，２７ａ…排出用フラップ，４０…電子制御ユニット（ＥＣＵ）

Claims

車体の外装となる外装パネル、及び、前記外装パネルよりも前記車体の内側に配置された内装パネルによって形成された空気の流通空間と、
前記流通空間における前記車体の天井部に配置され、前記空気に含まれる浄化対象物質を吸着するフィルタと、
前記流通空間における前記フィルタよりも上流側に設けられ、車室の空気を前記流通空間へ導入する導入口と、
前記流通空間における前記フィルタよりも下流側に設けられ、前記流通空間と前記車室とを連通する第１排出口と、
前記流通空間における前記フィルタよりも下流側に設けられ、前記流通空間と前記車室の外部とを連通する第２排出口と、
前記フィルタで浄化された空気を、前記第１排出口を通じて前記車室に排出させ、かつ、車外からの熱によって前記フィルタから離脱された前記浄化対象物質を、前記第２排出口を通じて前記車室の外部へ排出させる浄化制御手段と、
を備える車両用空気浄化装置。
前記流通空間における前記車体の天井部分には、前記内装パネル側の第１流通空間と前記外装パネル側の第２流通空間に仕切る仕切り板が設けられ、
前記フィルタは、前記仕切り板の周囲を周回可能に配置された無端ベルト状のシート部材であり、一部分が前記第１流通空間に配置されると共に、他の部分が前記第２流通空間に配置され、
前記浄化制御手段は、前記第１流通空間で揮発性物質が吸着された空気を前記第１排出口から前記車室へ排出させ、車外からの熱によって前記第２流通空間で前記フィルタから離脱された前記揮発性物質を前記第２排出口から前記車室の外部へ排出させる
請求項１に記載の車両用空気浄化装置。