JP4285336B2 - 車両用清浄ガス供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、乗員に向けて清浄ガスを吹き出す吹出ノズルと車室内空気を導いて清浄ガスを生成して吹出ノズルに清浄ガスを供給する清浄ガス供給装置本体とを備える車両用清浄ガス供給装置に関するものであり、特に、吹出ノズルと清浄ガス供給装置本体とを接続する送気管の配設に関する。

従来、この種の車両用清浄ガス供給装置として、例えば、特許文献１に示すように、運転者もしくは同乗者に新鮮な空気として高濃度の酸素を供給する装置が知られている。具体的には、車室内空気のうち一酸化炭素、二酸化炭素および窒素を吸脱着する清浄ガス供給装置本体と、車室内空気を前記清浄ガス供給装置本体へ導入する吸込管と、清浄ガス供給装置本体でガス分離された一酸化炭素、二酸化炭素および窒素を車室外に排出する排気管と、一酸化炭素、二酸化炭素および窒素がガス分離された残りの清浄ガスを送気管を介して車室内に放出する吹出ノズルとを具備している。

そして、車室内の汚れた空気を清浄ガス供給装置本体に導いて、一酸化炭素、二酸化炭素、窒素等の不純ガスをガス分離し車室外に排出するとともに、不純ガスを分離した結果生じる清浄ガスである酸素富化空気を車室内へ送気するので車室内の不純ガスの増加が抑制されるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平５−２７７３２７号公報

しかしながら、上記特許文献１の構成によれば、清浄ガス供給装置本体を車両のトランクルーム内に搭載して車室内に配設した送気管に清純ガスを供給するように構成していることで、例えば、炎天下に駐車した後には、清浄ガス供給装置本体、送気管が暖められて吹出口ノズルから暖められた清浄ガスが乗員に向けて吹き出されることがある。これにより、快適性を損なう問題がある。

そこで、本発明の目的は、上記点を鑑みたものであり、送気管の温度上昇が抑えるように車両内に配設させることで快適性を向上することが可能な清浄ガス供給装置を提供することにある。

上記、目的を達成するために、請求項１ないし請求項７に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、運転者もしくは同乗者に向けて清浄ガスを吹き出す吹出ノズル（２５）と、車室内空気を導いて清浄ガスを生成して吹出ノズル（２５）に清浄ガスを供給する清浄ガス供給装置本体（２１）とを備える車両用清浄ガス供給装置において、
車室内に設けられた吹出口に吹出制御された空調風を送気する空調ユニット（１０、１２）、およびその空調ユニット（１０、１２）と吹出口とを接続する送気ダクト（１３）が車両に搭載され、吹出ノズル（２５）と清浄ガス供給装置本体（２１）とを接続する送気管（２２）が設けられ、送気管（２２）は、管内に流れる清浄ガスを吹出制御された空調風により熱交換するように送気ダクト（１３）に一体構成されることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、吹出ノズル（２５）から吹き出される清浄ガスの吹出温度を低下することができる。これにより、不快感がなくなり快適性を向上することが容易にできる。

請求項２に記載の発明では、送気管（２２）は、送気ダクト（１３）の内側に配設されたことを特徴としている。請求項２に記載の発明によれば、具体的には、送気管（２２）の管内に流れる清浄ガスの温度を吹出制御された空調風で冷却することができる。これにより、吹出ノズル（２５）から吹き出される清浄ガスの吹出温度を低下することができる。

請求項３に記載の発明では、送気管（２２）は、送気ダクト（１３）の外周壁に配設されたことを特徴としている。請求項３に記載の発明によれば、上述した請求項２よりも熱交換効率がやや低下するが、送気管（２２）の管内に流れる清浄ガスの温度を吹出制御された空調風で冷却することができる。

請求項４に記載の発明では、清浄ガス供給装置本体（２１）は、空調ユニット（１０、１２）の空調作動モードに基づいて、吹出ノズル（２５）から乗員に向けて吹き出される清浄ガスの吹出流量を制御し、空調作動モードが、フェイスモードのときは、フットモードのときよりも吹出流量が多くなるように制御することを特徴としている。
請求項４に記載の発明によれば、吹出ノズル（２５）により乗員に向けて吹き出す清浄ガスが空調風の気流によって拡散しないように、乗員の顔面近傍に受ける空調風の風速がフェイスモードで大きいときは、吹出ノズル（２５）から吹き出される清浄ガスの吹出流量を大きくするようにすることが出来る。これにより、乗員への清浄ガスの到達性が低下することを防止できる。

請求項５に記載の発明では、空調ユニット（１０、１２）は、後席の乗員向けに空調風を吹出制御された空調風を送気する後席向け空調ユニット（１２）であり、清浄ガス供給装置本体（２１）は、車両後席に設けられていることを特徴としている。
請求項５に記載の発明によれば、送気管（２２）は、管内に流れる清浄ガスを、近傍に設けられた後席向け空調ユニット（１２）からの空調風により熱交換することが出来、吹出ノズル（２５）から吹き出される清浄ガスの吹出温度を低下することができる。これにより、不快感がなくなり快適性を向上することが容易にできる。

請求項６に記載の発明では、清浄ガス供給装置本体（２１）は、車室内空気を導いて酸素を富化もしくは車室内空気に酸素を付与させて吹出ノズル（２５）に生成した清浄ガスを供給する装置であることを特徴としている。請求項６に記載の発明によれば、空間容量が小さく、かつ密閉度の高い車両において、車室内空気を導いて酸素を富化する方式の酸素発生装置もしくは、例えば、酸素ボンベなど車室内空気に酸素を付与させる酸素発生装置であることで好適である。

言い換えれば、乗員の呼吸作用により酸素濃度が減少して快適さが徐々に失われるが、清浄ガス供給装置本体（２１）を作動させることで乗員の疲労回復や眠気防止に効果があるとともに、不快である暖められた清浄ガスが吹き出されることがないので快適性の向上が図れる。

請求項７に記載の発明では、清浄ガス供給装置本体（２１）は、車室内空気を導いて溶解、拡散、離脱させて酸素を富化する酸素富化膜（２１１）、および酸素富化膜（２１１）を介して導かれた車室内空気に圧力差を与える空気ポンプ手段（２１２）から構成することを特徴としている。請求項７に記載の発明によれば、清浄ガス供給装置本体（２１）の構造が簡素に構成できることで小型軽量化が図れることで車両用に好適である。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態における車両用清浄ガス供給装置を図１ないし図３に基づいて説明する。図１は車室内に設けられた複数の吹出口に向けて吹出制御する空調ユニット１０、１２を搭載する車両に別体で構成された清浄ガス供給装置２０の全体構成を示す模式図である。図２は清浄ガス供給装置本体２１の構成を示す模式図である。図３は送気管２２の配設形態を示す拡大図と断面図である。

本実施形態の車両用空調装置は、図１に示すように、前席向け空調ユニット１０と後席向け空調ユニット１２とが車両に搭載されており、前席向け空調ユニット１０が車室内の計器盤下方部のうち、車両左右方向の略中央部に配置され、後席向け空調ユニット１２がトランクルーム内に配置されている。そして、前席向け空調ユニット１０の送風系の上流側に送風ユニット１１が配置されている。

つまり、送風ユニット１１は車室内の計器盤下方部のうち、中央部から助手席側にオフセットして配置されており、周知のごとく車室内空気である内気と車室外空気である外気を切り替導入する内外気切替箱（図示せず）と、この内外気切替箱を通して空気を吸入して前席向け空調ユニット１０に送風する送風機（図示せず）とから構成している。

そして、内外気切替箱は図示しない空調制御装置に電気的に接続されて制御されるものであり、前席向け空調ユニット１０に導かれる吸入空気を内外気モードに基づいて内気もしくは外気のいずれかを選択するように制御される。

前席向け空調ユニット１０は１つの共通の空調ケース内に空気を冷却する冷却用熱交換器（図示せず）および空気を加熱する暖房用熱交換器（図示せず）が一体的に収容されている。そして、空調ケースには、空気通路の末端に複数の吹出開口部（図示せず）が形成されており、かつこれらの吹出開口部が車両に設けられた吹出口に連通するようにダクト（図示せず）を介して接続されている。

さらに、空調ケースには、上述した熱交換器の下流側に、冷却された冷風と加熱された温風との風量割合を調節することで車室内への吹出空気温度を調整する温度調節手段（図示せず）が設けられるとともに、吹出開口部の上流側に、その吹出開口部を開閉するための制御ドア（図示せず）が設けられている。そして、これらの温度調節手段および制御ドアは図示しない空調制御装置に電気的に接続されて制御されるものであり、温度調節手段は設定温度に基づいて制御され、制御ドアは吹出モードに基づいて制御される。

この吹出モードは、乗員の上半身に向けて温度調節された空調風を吹き出すフェイスモード、乗員の上半身と乗員の足元とに向けて空調風を吹き出すバイレベルモード、乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフットモード、乗員の足元と前面ガラスとに向けて空調風を吹き出すフット・デフロスタモードおよび前面ガラスに向けて空調風を吹き出すデフロスタモードがある。

一方、後席用空調ユニット１２は、前席向け空調ユニット１０と同じように構成されて１つの共通の空調ケース内に空気を冷却する冷却用熱交換器（図示せず）および空気を加熱する暖房用熱交換器（図示せず）が一体的に収容されている。そして、その空調ケースには、空気通路の末端に複数の吹出開口部（図示せず）が形成されており、かつこれらの吹出開口部が車両に設けられた吹出口に連通するようにダクト（図示せず）を介して接続されている。

因みに、本実施形態では、後席に着座する乗員の上半身に向けて温度調節された空調風を吹き出すために、空調ケースには吹出開口部（図示せず）が形成されるとともに、車両の天井部には吹出口１５と、その吹出口１５と吹出開口部（図示せず）とが連通する送気ダクト１３とが設けられている。この送気ダクト１３は、樹脂材の成形加工で形成され、車両のトランクルームから天井部にかけて配設され、吹出モードがフェイスモードのときに、温度調節された空調風が吹出口１５に向けて送気されるものである。

次に、清浄ガス供給装置２０は、車室内空気を導いて清浄ガスを生成し、その清浄ガスを乗員に向けて吹き出す装置であり、清浄ガス供給装置本体２１、送気管２２、吹出ノズル２５、生体情報検出手段３０および清浄ガス供給制御装置４０とから構成されている。吹出ノズル２５は、清浄ガスを乗員の顔面近傍に向けて吹き出すように車両の天井部に設けられ、送気管２２を介して清浄ガス供給装置本体２１に接続されている。

清浄ガス供給装置本体２１は、車室内空気を導いて清浄ガスとして高濃度の酸素を生成して吹出ノズル２５に供給する酸素富化膜式発生装置である。この清浄ガス供給装置本体２１は車両後方のトランクルーム内に設置されて、車室内空気を吸入するように図示しない吸入管を介して車室内と連通するように構成している。

また、全体構成としては、図２に示すように、酸素富化膜２１１、空気ポンプ手段である真空ポンプ２１２、吸込みフィルタ２１３および送風機２１４から構成されている。そして、酸素富化膜２１１は単数もしくは複数個のモジュールで構成され、その酸素富化膜２１１の片側が連通管２１２ａにより真空ポンプ２１２の吸入側に連通するように配設されている。また、図中２１２ｂは吐出管であり、その下流端が送気管２２に接続されている。

送風機２１４は、酸素富化膜２１１の他方側に新鮮な車室内空気を流通させる換気用の送風機であり、吸込みフィルタ２１３は、その車室内空気に含まれる塵埃を除去するフィルタである。そして、酸素富化膜２１１は、真空ポンプ２１２を作動させて片側を真空状態に減圧すると、他方側の空気が圧力差により真空ポンプ２１２で吸引される。このときに、他方側の空気の分子が酸素富化膜２１１を通過することで溶解、拡散、離脱する。

これは、通常の空気中の窒素は約７９％であるが、酸素は窒素に比べて酸素富化膜２１１を通過する速さが約２．５倍程度早いため酸素富化膜２１１から離脱するときに生成する空気は、酸素富化膜２１１を通過する前の空気の組成より酸素濃度が高くなる。その結果、約３０％の高濃度の酸素が吐出管２１２ｂから吹出ノズル２５に供給することができる。なお、真空ポンプ２１２、送風機２１４は、清浄ガス供給制御装置４０に電気的に接続されて制御される。

また、この清浄ガス供給制御装置４０は、車両用空調装置の空調作動モードが入力するように空調制御装置（図示せず）に電気的に接続されるとともに、乗員の体調を検出する生体情報検出手段３０により生体情報を入力するように電気的に接続されている。因みに、清浄ガス供給制御装置４０は、空調ユニット１０、１２の空調作動モードおよび生体情報に基づいて、吹出ノズル２５から吹き出される清浄ガスの吹出流量を真空ポンプ２１２の回転数で制御するようにしている。

これは、吹出ノズル２５により乗員に向けて吹き出す清浄ガスが空調風の気流によって拡散しないように、例えば、乗員の顔面近傍に受ける空調風の風速が大きいときは、吹出ノズル２５から吹き出される清浄ガスの吹出流量を大きくするようにしている。これにより、乗員への清浄ガス（酸素）の到達性が低下することを防止できるものである。

なお、乗員の体調を検出する生体情報検出手段３０は、ここでは、電極構造からなる心拍センサで構成され、運転席のステアリングを把持する位置に取り付けられ運転者の手のひらから直接的に心電（心拍）状態を検出するセンサである。そして、清浄ガス供給制御装置４０により、心拍センサで検出した運転者の心拍数や心拍間隔変動を求めて、予め設定された運転者の安定時に入力して記憶された判定値と比較して疲労状態のレベルを判定しており、このレベルに基づいて真空ポンプ２１２の回転数を制御している。

次に、本発明の要部である送気管２２は、吹出ノズル２５と吐出管２１２ｂとを繋ぐ金属管で形成され、その一部が車両の天井部に配設される送気ダクト１３の外周壁に配設されている。つまり、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、送気ダクト１３内を流通する温度制御された空調風と送気管２２内に流れる清浄ガスと熱交換するように構成している。

これは、車両が炎天下で停止していたときに、送気管２２、および清浄ガス供給装置本体２１が暖められるが、後席用空調ユニット１２をフェイスモードで作動させることで、送気管２２内の清浄ガスが温度調節された空調風で冷却される。これにより、吹出ノズル２５から暖められた清浄ガスが乗員に向けて吹き出されることを防止することができる。

なお、本実施形態では、運転者のみを対象に生体情報検出手段３０をステアリングに配設したが、これに限らず、助手席もしくは後部座席に乗車する乗員の心電（心拍）状態を直接的に検出する心拍センサであっても良い。また、本実施形態では、吹出ノズル２５を後席に同乗する乗員に向けて車両の天井部に配設したが、これに限らず、前席の運転席や助手席に清浄ガスを吹き出すように配設しても良い。

次に、以上の構成による車両用清浄ガス供給装置の作動を説明する。まず、清浄ガス供給装置２０の図示しない運転スイッチが作動すると、空調ユニット１０，１２の作動状態、および生体情報に基づいて真空ポンプ２１２の回転数が制御される。具体的には、吹出モードがフェイスモードのときにＨｉ、バイレベルモードのときにＭｅ、フットモードのときにＬｏとなるように真空ポンプ２１２の回転数を可変するとともに、生体情報検出手段３０で検出した乗員の体調、つまり疲労レベルに応じて、さらに回転数を可変するようにしている。

ところで、車両が炎天下に駐車していて車室内が暖められたときに、清浄ガス供給装置２０を作動させると、このときには空調ユニット１２がフェイスモードで作動しているため、送風ダクト１３に配設された送気管２２が温度調節された空調風により冷却されるため、送気管２２内を流れる清浄ガスが冷却されることで、吹出ノズル２５から暖められた清浄ガスが乗員に向けて吹き出されることが防止できる。これにより、不快感がなくなり快適性を向上することが容易にできる。

以上の一実施形態による車両用清浄ガス供給装置によれば、後席用空調ユニット１２と、その後席用空調ユニット１２と吹出口１５とを接続する送気ダクト１３とが車両に搭載され、清浄ガス供給装置２０に構成される送気管２２は、管内に流れる清浄ガスを吹出制御された空調風により熱交換するように送気ダクト１３に一体構成したことにより、吹出ノズル２５から吹き出される清浄ガスの吹出温度を低下することができる。これにより、不快感がなくなり快適性を向上することが容易にできる。

具体的には、送気管２２の一部を送気ダクト１３の外周壁に配設することにより、送気管２２内を流れる清浄ガスを温度調節された空調風で冷却することができる。また、清浄ガス供給装置２０は、後席用空調ユニット１２の作動状態に基づいて制御されることにより、車両が暖められたときは、後席用空調ユニット１２の作動状態がフェイスモードであるため、送気ダクト１３に温度制御された冷風の空調風が送気されることで清浄ガスを確実に冷却できる。

また、本実施形態のように後席の乗員向けに、車両の天井部に吹出ノズル２５と送気管２２とを配設したときは、炎天下の駐車時に、送気管２２が暖められるため、送気ダクト１３に送気管２２を配設することにより、不快な清浄ガスの吹き出し防止が図れることでより大きな効果を得ることが可能となる。

また、清浄ガス供給装置本体２１は、車室内空気を導いて溶解、拡散、離脱させて酸素を富化する酸素富化膜２１１、および酸素富化膜２１１を介して導かれた車室内空気に圧力差を与える真空ポンプ２１２から構成することにより、車両では乗員の呼吸作用により酸素濃度が減少して快適さが徐々に失われるが、効率的に清浄ガス供給装置本体２１を作動させることで乗員の疲労回復や眠気防止に効果がある。さらに、清浄ガス供給装置本体２１の構造が簡素に構成できることで小型軽量化が図れることで車両用に好適である。

（第２実施形態）
以上の第１実施形態では、送気管２２の一部を送気ダクト１３の外周壁に配設させたが、これに限らず、図４に示すように、送気ダクト１３の内側に送気管２２３を配設しても良い。これによれば、送気管２２内を流れる清浄ガスを吹出制御された空調風で冷却することができる。これにより、吹出ノズル２５から吹き出される清浄ガスの吹出温度をより低下することができる。

（他の実施形態）
以上の実施形態では、送気管２２を後席用空調ユニット１２に接続される送気ダクト１３に一体構成させたが、前席用空調ユニット１０に接続される送気ダクトに一体構成させても良い。ただし、このときは清浄ガス供給装置本体２１が前席用空調ユニット１０の近傍に設けられると良い。

また、以上の実施形態では、清浄ガス供給装置本体２１は、車室内空気を導いて溶解、拡散、離脱させて酸素を富化する酸素富化膜２１１、および酸素富化膜２１１を介して導かれた車室内空気に圧力差を与える真空ポンプ２１２から構成させて清浄ガスとして高濃度の酸素を生成させたが、これに限らず、ガス分離膜と加圧ポンプと組み合わせてガス分離膜による加圧濾過によりガスを分離する膜分離方式の清浄ガス供給装置や吸着剤に対する吸着速の違いを利用してガスを分離するＰＳＡ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）式の清浄ガス供給装置でも良い。

さらに、以上のガスを分離して酸素を富化する方式の他に、酸素を含む化学物質に水と反応させて酸素を生成する化学反応ガス発生装置または酸素ボンベなどで車室内空気に生成した酸素を付与する清浄ガス供給装置２０でも良い。これによれば、酸素を富化する方式に比べて、例えば、車両用空調装置が内気モードで作動していると車室内空気の酸素濃度が徐々に低下するが、酸素を付与させて生成した清浄ガスを吹出ノズル２５に供給する装置であれば、酸素濃度低下を防止することができる。

本発明の第１実施形態における車両に搭載される清浄ガス供給装置２０の全体構成を示す模式図である。 本発明の第１実施形態における清浄ガス供給装置本体２１の構成を示す模式図である。 （ａ）は図１に示すＡ部拡大図、（ｂ）は（ａ）に示すＢ−Ｂ断面図である。 本発明の第２実施形態における送気管２２の配設形態を示す断面図である。

符号の説明

１０…前席用空調ユニット（空調ユニット）
１２…後席用空調ユニット（空調ユニット）
１３…送気ダクト
２１…清浄ガス供給装置本体
２２…送気管
２５…吹出ノズル
２１１…酸素富化膜
２１２…真空ポンプ（空気ポンプ手段）

Claims (7)

1. 運転者もしくは同乗者に向けて清浄ガスを吹き出す吹出ノズル（２５）と、車室内空気を導いて清浄ガスを生成して前記吹出ノズル（２５）に清浄ガスを供給する清浄ガス供給装置本体（２１）とを備える車両用清浄ガス供給装置において、
   車室内に設けられた吹出口に吹出制御された空調風を送気する空調ユニット（１０、１２）、およびその空調ユニット（１０、１２）と前記吹出口とを接続する送気ダクト（１３）とが車両に搭載され、
   前記吹出ノズル（２５）と前記清浄ガス供給装置本体（２１）とを接続する送気管（２２）が設けられ、
   前記送気管（２２）は、管内に流れる清浄ガスを吹出制御された空調風により熱交換するように前記送気ダクト（１３）に一体構成されることを特徴とする車両用清浄ガス供給装置。
2. 前記送気管（２２）は、前記送気ダクト（１３）の内側に配設されたことを特徴とする請求項１に記載の車両用清浄ガス供給装置。
3. 前記送気管（２２）は、前記送気ダクト（１３）の外周壁に配設されたことを特徴とする請求項１に記載の車両用清浄ガス供給装置。
4. 前記清浄ガス供給装置本体（２１）は、前記空調ユニット（１０、１２）の空調作動モードに基づいて、前記吹出ノズル（２５）から乗員に向けて吹き出される清浄ガスの吹出流量を制御し、前記空調作動モードが、フェイスモードのときは、フットモードのときよりも吹出流量が多くなるように制御することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の車両用清浄ガス供給装置。
5. 前記空調ユニット（１０、１２）は、後席の乗員向けに空調風を吹出制御された空調風を送気する後席向け空調ユニット（１２）であり、前記清浄ガス供給装置本体（２１）は、車両後方に設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の車両用清浄ガス供給装置。
6. 前記清浄ガス供給装置本体（２１）は、車室内空気を導いて酸素を富化もしくは車室内空気に酸素を付与させて前記吹出ノズル（２５）に生成した清浄ガスを供給する装置であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の車両用清浄ガス供給装置。
7. 前記清浄ガス供給装置本体（２１）は、車室内空気を導いて溶解、拡散、離脱させて酸素を富化する酸素富化膜（２１１）、および前記酸素富化膜（２１１）を介して導かれた車室内空気に圧力差を与える空気ポンプ手段（２１２）から構成することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の車両用清浄ガス供給装置。

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