JP7111064B2 - Ｃｏ２回収システム - Google Patents

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Description

本開示は、ＣＯ2回収システムに関する。
従来から、流入する排気ガス中に含まれるＣＯ2を回収するＣＯ2回収器を備えた、車両に用いられるＣＯ2回収システムが知られている（例えば、特許文献１）。特に、特許文献１に記載のＣＯ2回収システムでは、車両に搭載された内燃機関から排出される排気ガスがＣＯ2回収器に供給され、この結果、排気ガス中のＣＯ2がＣＯ2回収器に回収される。
特表２０１４－５０４６９５号公報
ところで、ＣＯ2は、排気ガス中のみならず車両の室外の空気中や車両の室内の空気中にも存在する。したがって、これら車両の室内外の空気からＣＯ2を回収することも考えられる。しかしながら、特許文献１に記載のＣＯ2回収システムでは、内燃機関の排気ガス以外はＣＯ2回収器に供給されておらず、よってこれら車両の室内外の空気からＣＯ2を回収することはできなかった。
上記課題に鑑みて、本開示の目的は、車両の複数の異なる領域に存在するガス中のＣＯ2を回収することができるＣＯ2回収システムを提供することにある。
本開示の要旨は以下のとおりである。
（１）車両に用いられるＣＯ2回収システムであって、流入するガス中に含まれるＣＯ2を回収するＣＯ2回収器と、車両の複数の異なる領域に存在するガスそれぞれが前記ＣＯ2回収器に流入する流量を制御する流量制御装置と、を備え、前記複数の異なる領域に存在するガスは、前記車両の室外の空気、前記車両の室内の空気及び前記車両の内燃機関本体から排出された排気ガスのうち少なくとも何れか二つを含む、ＣＯ2回収システム。
（２）前記流量制御装置は、前記車両の室外の空気中におけるＣＯ2濃度に基づいて、前記車両の室外の空気が前記ＣＯ2回収器に流入する流量を制御する、上記（１）に記載のＣＯ2回収システム。
（３）前記流量制御装置は、前記車両の室内の空気中におけるＣＯ2濃度に基づいて、前記車両の室内の空気が前記ＣＯ2回収器に流入する流量を制御する、上記（１）又は（２）に記載のＣＯ2回収システム。
（４）前記流量制御装置は、ガスの流れ方向において前記ＣＯ2回収器の上流側に配置された切替装置と、複数の異なる領域から前記切替装置を介して前記ＣＯ2回収器へガスを強制的に送るポンプと、を備え、前記切替装置は、前記複数の異なる領域に存在するガスのうち前記ＣＯ2回収器に流入させるガスを切り替える、上記（１）～（３）のいずれか１つに記載のＣＯ2回収システム。
（５）前記車両は、前記内燃機関本体と該内燃機関本体から排出された排気ガスが流れる排気通路とを有する内燃機関を備え、前記複数の異なる領域に存在するガスは前記内燃機関本体から排出された排気ガスを含み、前記切替装置は該切替装置に前記排気通路から排気ガスが流入することができるように前記排気通路に連通する、上記（４）に記載のＣＯ2回収システム。
（６）前記排気通路と前記切替装置とを連通させる第１接続通路にはガスを冷却する冷却装置が設けられると共に、前記車両の室外と前記切替装置とを連通させる第２接続通路及び前記車両の室内と前記切替装置とを連通させる第３接続通路には前記冷却装置が設けられない、上記（５）に記載のＣＯ2回収システム。
（７）前記切替装置と前記ＣＯ2回収器とを連通させる連通路には該連通路内を流れるガスを冷却させる冷却装置が設けられる、上記（５）に記載のＣＯ2回収システム。
（８）前記流量制御装置は、前記排気通路内を流れる排気ガス中のＣＯ2濃度に基づいて前記内燃機関本体から排出された排気ガスが前記ＣＯ2回収器に流入する流量を制御する、上記（５）～（７）のいずれか１つに記載のＣＯ2回収システム。
（９）前記流量制御装置は、前記内燃機関の停止中には、前記車両の室外の空気及び前記車両の室内の空気のうちの少なくとも何れか一方が前記ＣＯ2回収器に流入するように制御される、上記（５）～（８）のいずれか１つに記載のＣＯ2回収システム。
（１０）前記車両の室外の空気が前記ＣＯ2回収器に流入するように前記流量制御装置が制御されているときには、前記ポンプは前記車両の走行速度が速くなるほどその出力が低下するように制御される、上記（４）～（９）のいずれか１つに記載のＣＯ2回収システム。
（１１）ドライバの覚醒度を検出する覚醒度検出装置を更に備え、前記ＣＯ2回収器は、該ＣＯ2回収器から排出されたガスを車両の室内に戻すことができるように構成され、前記ドライバの覚醒度が所定の閾値よりも低いときには、前記流量制御装置は前記車両の室内の空気が前記ＣＯ2回収器に流入するように制御され、且つ前記ＣＯ2回収器から排出されたガスは前記車両の室内に戻される、上記（１）～（１０）のいずれか１つに記載のＣＯ2回収システム。
本開示によれば、車両の複数の異なる領域に存在するガス中のＣＯ2を回収することができるＣＯ2回収システムが提供される。
図１は、一つの実施形態に係るＣＯ2回収システムを備える車両を概略的に示す平面図である。 図２は、一つの実施形態に係るＣＯ2回収システムを備える車両を概略的に示す側面図である。 図３は、ＣＯ2回収システムの構成を概略的に説明する図である。 図４は、吸引ポンプによって行われるポンプ仕事と、ＣＯ2低減量との関係を示す図である。 図５は、ＣＯ2回収システムにおける制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。 図６は、第二実施形態に係るＣＯ2回収システムの構成を概略的に説明する図である。 図７は、ＣＯ2回収システムにおける制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。
以下、図面を参照して実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。
＜第一実施形態＞
≪車両の構成≫
図１及び図２を参照して、一つの実施形態に係るＣＯ2回収システムを搭載した車両について説明する。図１は、一つの実施形態に係るＣＯ2回収システムを備える車両１を概略的に示す平面図であり、図２は、斯かるＣＯ2回収システムを備える車両１を概略的に示す側面図である。
図１及び図２に示したように、車両１は、車両１を駆動する内燃機関１０と、ＣＯ2を回収するＣＯ2回収システム２０とを備える。なお、本実施形態では、車両１を駆動するための動力として内燃機関１０が用いられているが、車両１を駆動するための動力として内燃機関１０に加えて又は内燃機関１０の代わりに電動機が用いられてもよい。
内燃機関１０は、機関本体１１、排気管１２、排気浄化装置１３及びマフラ１４を備える。機関本体１１は、車両１の前方（図１及び図２の左側）に形成されたエンジンルーム内に配置される。排気管１２は、主に車両１のアンダボディ２の下方において、機関本体１１から車両１の後方に向かって車両１の前後方向に延びる。排気浄化装置１３及びマフラ１４は、排気管１２に設けられる。
機関本体１１は、燃料を内部で燃焼させることによって車両１を駆動するための駆動力を発生させる。機関本体１１内での燃料の燃焼によって生じた排気ガスは排気管１２に流入する。
排気管１２は、排気マニホルド１５を介して機関本体１１に連結され、機関本体１１から排出された排気ガスがその内部を通って流れる。排気管１２の出口からは排気ガスが大気中に放出される。排気管１２は、機関本体１１から排出された排気ガスが流れる排気通路を形成する。
排気浄化装置１３は、排気浄化装置１３に流入した排気ガス中のＮＯｘ、ＨＣ（炭化水素）、ＣＯ、パティキュレート等の物質を浄化する。排気浄化装置１３は、例えば、三元触媒、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒、又はパティキュレートフィルタである。なお、排気浄化装置１３は、排気管１２に複数設けられてもよい。
マフラ１４は、排気管１２内を流れる排気ガスの温度及び圧力を低下させて、排気騒音を低減させる。マフラ１４は、排気ガスの流れ方向において排気浄化装置１３の下流側に配置される。なお、マフラ１４も、排気管１２に複数設けられてもよい。
≪ＣＯ2回収システムの構成≫
ＣＯ2回収システム２０は、ＣＯ2回収器２１、流路切替装置２２、吸引ポンプ２３及び冷却装置２４を備える。
ＣＯ2回収器２１は、ＣＯ2回収器２１に供給されるガス中のＣＯ2を回収する装置である。本実施形態では、ＣＯ2回収器は、車両１の後方に位置するラゲッジスペース内又はその下方に配置されている。なお、ＣＯ2回収器２１は重量物であるため、ラゲッジスペース内において可能な限り鉛直方向において下方に配置することが望ましい。
ＣＯ2回収器２１によるガス中のＣＯ2の回収方法としては、例えば、物理吸着法、物理吸収法、化学吸収法、深冷分離法などが挙げられる。
物理吸着法は、例えば活性炭やゼオライトなどの固体吸着剤とＣＯ2を含んだガスとを接触させることによってＣＯ2を固体吸着剤に吸着させ、加熱（又は減圧）することによって固体吸着剤からＣＯ2を脱離させて回収する方法である。
物理吸着法を採用する場合には、ＣＯ2回収器２１は、例えばペレット状のゼオライトを収容した容器として構成される。この容器内にＣＯ2を含んだガスを流通させることによってＣＯ2がゼオライトに吸着される。
物理吸収法は、ＣＯ2を溶解させることが可能な吸収液（例えばメタノールやＮメチル・ヒロリドン）とＣＯ2を含んだガスとを接触させて高圧・低温下で物理的にＣＯ2を吸収液に吸収させ、加熱（又は減圧）することによって吸収液からＣＯ2を回収する方法である。
物理吸収法を採用する場合には、ＣＯ2回収器２１は、例えばメタノールを収容した容器として構成される。この容器に収容されたメタノール内にＣＯ2を含んだガスを流すことによってＣＯ2がメタノールに吸収される。
化学吸収法は、ＣＯ2を選択的に溶解させることが可能な吸収液（例えばアミン、炭酸カリ水溶液）とＣＯ2を含んだガスとを接触させることで化学反応によってＣＯ2を吸収液に吸収させ、加熱することによって吸収液から二酸化炭素を解離させて回収する方法である。
化学吸収法を採用する場合には、ＣＯ2回収器２１は、例えばアミンを収容した容器として構成される。この容器に収容されたメタノール内にＣＯ2を含んだガスを流すことによってＣＯ2がメタノールに吸収される。
本実施形態では、ＣＯ2回収器２１では、排気中のＣＯ2の回収方法として物理吸着法が採用されている。したがって、ＣＯ2回収器２１は、ペレット状のゼオライトを収容した容器として構成される。
流路切替装置２２は、ＣＯ2回収器２１に流入するガスの種類を切り替える装置である。本実施形態では、流路切替装置２２は、車両１の後方に位置するラゲッジスペース内又はその下方に配置されている。
流路切替装置２２は、連通路３１を介してＣＯ2回収器２１に連通する。したがって、流路切替装置２２から流出したガスは連通路３１を介してＣＯ2回収器２１に流入する。換言すると、流路切替装置２２は、ガスの流れ方向においてＣＯ2回収器２１の上流側に配置される。
また、流路切替装置２２は、排気管接続通路３２を介して排気管１２に連通する。特に、排気管接続通路３２は、排気ガスの流れ方向においてマフラ１４よりも下流側にて排気管１２に連通する。したがって、排気管接続通路３２は、排気管１２から流路切替装置２２へ排気ガスが流入することができるように構成される。特に、排気管接続通路３２はマフラ１４よりも下流側にて排気管１２に連通しているため、排気管接続通路３２へは比較的温度の低い排気ガスが流入する。なお、本実施形態では、排気管接続通路３２は、マフラ１４よりも下流側にて排気管１２に連通しているが、マフラ１４よりも上流にて連通してもよいし、排気浄化装置１３よりも上流にて連通してもよい。
加えて、流路切替装置２２は、室外接続通路３３を介して車両１の室外に連通する。本実施形態では、室外接続通路３３は、車両１のアンダボディ２の下方において、流路切替装置２２から車両１の前方に向かって車両１の前後方向に延びる。特に、本実施形態では室外接続通路３３の入口は、エンジンルーム内に配置される。したがって、室外接続通路３３は、車両１の室外から流路切替装置２２へ車両１周りの室外の空気を流入させることができるように構成される。なお、室外接続通路３３を通って車両１の室外の空気を流路切替装置２２に流入させることができれば、室外接続通路３３はどのように構成されてもよい。したがって、例えば、室外接続通路３３の入口は車両１の側面（車両１の前後方向に延びる面）に配置されてもよい。
さらに、流路切替装置２２は、室内接続通路３４を介して車両１の室内に連通する。本実施形態では、室内接続通路３４は、流路切替装置２２から車両１の前方に向かって車両１の前後方向に延びる。特に、本実施形態では、室内接続通路３４の入口は、車両１の後部座席近傍において車両１の室内に配置される。したがって、室内接続通路３４は、室内から流路切替装置２２へ車両１の室内の空気を流入させることができるように構成される。なお、室内接続通路３４を通って車両１の室内の空気を流路切替装置２２に流入させることができれば、室内接続通路３４はどのように構成されてもよい。したがって、例えば、室内接続通路３４の入口は車両１の室内の前方に配置されてもよい。
流路切替装置２２は、排気管接続通路３２、室外接続通路３３及び室内接続通路３４の中から連通路３１に連通する通路を切り替えるように構成される。したがって、流路切替装置２２は、機関本体１１から排出された排気ガス、車両１の室外の空気、車両１の室内の空気のうちＣＯ2回収器２１に流入させるガスを切り替えるように構成される。具体的には、流路切替装置２２は、例えば四方弁である。本実施形態では、流路切替装置２２は、排気管接続通路３２、室外接続通路３３及び室内接続通路３４のうちの一つの通路を選択的に連通路３１に連通させる。したがって、本実施形態では、流路切替装置２２は、機関本体１１から排出された排気ガス、車両１の室外の空気、車両１の室内の空気のうちいずれか一つを選択的にＣＯ2回収器２１に流入させる。
なお、本実施形態では、流路切替装置２２は、排気管接続通路３２、室外接続通路３３及び室内接続通路３４に連通している。しかしながら、流路切替装置２２は、これら通路のうちいずれか二つのみに連通するように構成されてもよい。したがって、流路切替装置は、機関本体１１から排出された排気ガス、車両１の室外の空気、車両１の室内の空気のうちの二つのガスの間でＣＯ2回収器２１に流入させるガスを切り替えるように構成される。
また、本実施形態では、流路切替装置２２は、排気管接続通路３２、室外接続通路３３及び室内接続通路３４のうちの一つの通路が連通路３１に選択的に連通させるように構成される。しかしながら、流路切替装置２２は、複数の通路３２、３３、３４から連通路３１に流入するガスの流量の比率を変更するように構成されてもよい。この場合、流路切替装置２２は、各通路３２、３３、３４に設けられた、開口面積が変化する電磁調整弁として構成される。
吸引ポンプ２３は、ＣＯ2回収器２１に連通する排出通路３５に設けられる。排出通路３５は、ＣＯ2回収器２１においてＣＯ2が回収された後のガスを大気中に排出するように構成される。
吸引ポンプ２３は、ＣＯ2回収器２１からガスを吸い出すように構成される。換言すると、吸引ポンプ２３は、排気管１２、車両１の室内及び車両１の室外から流路切替装置２２を介してＣＯ2回収器２１へガスを強制的に送るように構成される。また、吸引ポンプ２３は、その出力を変更できるように構成される。吸引ポンプ２３の出力が大きくなると、ＣＯ2回収器２１を通って流れるガスの流量が多くなる。
本実施形態では、流路切替装置２２及び吸引ポンプ２３は、車両１の複数の異なる領域に存在するガス（例えば、車両１の室外の空気、車両１の室内の空気及び機関本体１１から排出された排気ガスのうち少なくとも何れか二つ）それぞれがＣＯ2回収器２１に流入する流量を制御する流量制御装置として機能する。
冷却装置２４は、排気管接続通路３２に設けられ、排気管接続通路３２内を流れる排気ガスを冷却する。また、冷却装置２４は、室外接続通路３３及び室内接続通路３４には設けられない。
冷却装置２４は、例えば、コンプレッサ、コンデンサ、膨張弁、エバポレータを備えた冷凍回路として構成される。冷却装置２４では、これら構成部品を通って冷媒が循環することで冷凍サイクルが実現される。特に、エバポレータは、排気管接続通路３２を通って流れる排気ガスと直接的に又は媒体を介して間接的に熱交換を行い、斯かる排気ガスを冷却する。冷凍回路における冷媒は大気の温度よりも低い温度に低下することから、本実施形態では、冷却装置２４は、ＣＯ2回収器２１に流入する排気ガスの温度を大気の温度（常温）よりも低い温度にまで低下させることができる。
なお、冷却装置２４は必ずしも冷凍回路として構成される必要はない。冷却装置２４は、排気管接続通路３２を通って流れる排気ガスを冷却することができればどのように構成されてもよい。したがって、例えば、冷却装置２４は、車両１のラジエータを備え、ラジエータで冷却された冷却液によって排気管接続通路３２を通って流れる排気ガスを冷却するように構成されてもよい。
また、本実施形態では、冷却装置２４は、排気管接続通路３２に設けられている。しかしながら、冷却装置２４は、連通路３１に設けられてもよい。この場合、冷却装置２４は、排気管接続通路３２を通って流れる排気ガスに限らず、ＣＯ2回収器２１に流入する全てのガスを冷却することができる。また、冷却装置２４は、ＣＯ2回収器２１の周りに配置されて、ＣＯ2回収器２１を冷却するように構成されてもよい。
図３は、ＣＯ2回収システム２０の構成を概略的に説明する図である。図３に示したように、ＣＯ2回収システム２０は、ＥＣＵ４０を備える。ＥＣＵ４０は、各種演算を行うプロセッサと、プログラムや各種情報を記憶するメモリと、各種アクチュエータや各種センサと接続されるインターフェースとを備える。
また、ＣＯ2回収システム２０は、各種センサを備える。具体的には、ＣＯ2回収システム２０は、車外ＣＯ2濃度センサ４１、車内ＣＯ2濃度センサ４２、空燃比センサ４３、車速センサ４４及びクランク角センサ４５を備える。
車外ＣＯ2濃度センサ４１は、車両１の室外に設けられ、車両１周りの室外の空気（大気）中のＣＯ2の濃度を検出する。車内ＣＯ2濃度センサ４２は、車両１の室内に設けられ、室内の空気中のＣＯ2の濃度を検出する。空燃比センサ４３は、排気管１２に設けられ、排気管１２内を流れる排気ガスの空燃比を検出する。車速センサ４４は、車両１の車軸周りに設けられ、車軸の回転速度に基づいて車両１の速度を検出する。クランク角センサ４５は、内燃機関１０のクランクシャフトの回転角度を検出する。
また、ＥＣＵ４０は、ＣＯ2回収システム２０の各種アクチュエータに接続されて、これらアクチュエータを制御する。具体的には、ＥＣＵ４０は、流路切替装置２２、吸引ポンプ２３及び冷却装置２４に接続されて、これらを制御する。
≪ＣＯ2回収システムでのガスの流れ≫
このように構成されたＣＯ2回収システム２０では、連通路３１が室内接続通路３４に連通するように流路切替装置２２が設定されていて且つ吸引ポンプ２３が作動されているときには、車両１の室内の空気がＣＯ2回収器２１に供給される。
一方、連通路３１が室外接続通路３３に連通するように流路切替装置２２が設定されていて且つ吸引ポンプ２３が作動されているときには、車両１の室外の空気がＣＯ2回収器に供給される。なお、流路切替装置２２がこのように設定されているときには、吸引ポンプ２３が作動されていなくても車両１が走行していれば、車両１の室外の空気がＣＯ2回収器２１に供給される。
さらに、連通路３１が排気管接続通路３２に連通するように流路切替装置２２が設定されていて且つ吸引ポンプ２３が作動されているときには、排気管１２内を流れている排気ガスがＣＯ2回収器２１に供給される。なお、流路切替装置２２がこのように設定されているときには、吸引ポンプ２３が作動されていなくても少量であれば排気ガスがＣＯ2回収器２１に供給される。
また、排気管１２内を流れる排気ガスは高温であるところ、冷却装置２４が作動されることによって、排気ガスがＣＯ2回収器２１に流入する前に冷却装置２４にて冷却される。このため、ＣＯ2回収器２１には低温の排気ガスが流入せしめられる。
≪ＣＯ2回収システムの制御≫
次に、図４及び図５を参照して、ＣＯ2回収システム２０における制御について説明する。
ところで、機関本体１１から排出された排気ガス中に含まれるＣＯ2の濃度は、通常、車両１の室内の空気や車両１の室外の空気（大気）中のＣＯ2の濃度よりもはるかに高い。また、単位ガス流量あたりのＣＯ2回収器２１でのＣＯ2の回収量は、ガス中のＣＯ2の濃度が高いほど多い。
そこで、本実施形態では、内燃機関１０の作動中には、流路切替装置２２が、連通路３１を排気管接続通路３２に連通させる排気管接続位置に設定される。この結果、内燃機関１０の作動中には、排気ガスが排気管接続通路３２を介してＣＯ2回収器２１に流入する。
また、排気管１２内を流れる排気ガスは高温である。上述したようにゼオライトは、高温になると吸着していたＣＯ2を離脱させる。したがって、高温の排気ガスがそのままＣＯ2回収器２１に流入すると、ＣＯ2回収器２１が高温になって、回収されていたＣＯ2がＣＯ2回収器２１から離脱してしまう。
このような事態は、ＣＯ2を回収するのにゼオライト以外の固体吸着剤や他の方法が用いられた場合にも生じ得る。例えば物理吸収法や化学吸収法を用いた場合にも、上述したように加熱することによってＣＯ2が吸収液から分離する。したがって、斯かる場合にも、高温の排気ガスがＣＯ2回収器２１に流入すると、回収されていたＣＯ2がＣＯ2回収器２１から離脱する。
そこで、本実施形態では、排気管接続通路３２を介して排気ガスをＣＯ2回収器２１に流入させるときには、冷却装置２４が作動せしめられる。これにより、ＣＯ2回収器２１に流入する前に排気ガスが冷却され、よってＣＯ2回収器２１が高温になることが抑制され、よって回収されていたＣＯ2がＣＯ2回収器２１から離脱してしまうことが抑制される。
一方、内燃機関１０の停止中には機関本体１１から排気ガスは排出されない。したがって、排気管１２内のガスをＣＯ2回収器２１に供給する必要はない。そこで、本実施形態では、内燃機関１０の停止中には、流路切替装置２２が、連通路３１を室外接続通路３３に連通させる室外接続位置、又は連通路３１を室内接続通路３４に連通させる室内接続位置のいずれかに設定される。
なお、流路切替装置２２が連通路３１を複数の通路に接続できるように構成されている場合には、内燃機関１０の停止中には連通路３１が室外接続通路３３及び室内接続通路３４の両方に連通されてもよい。したがって、流路切替装置２２は、内燃機関１０の停止中には、車両１の室外の空気及び車両１の室内の空気のうち少なくとも何れか一方がＣＯ2回収器２１に流入するように制御される。
特に、本実施形態では、内燃機関１０の停止中には、室外の空気中のＣＯ2濃度及び室内の空気中のＣＯ2濃度のうちＣＯ2濃度の高い方の空気がＣＯ2回収器２１に供給されるように流路切替装置２２が制御される。したがって、室外の空気中のＣＯ2濃度の方が高いときには流路切替装置２２は室外接続位置に設定され、室内の空気中のＣＯ2濃度の方が高いときには流路切替装置２２は室内接続位置に設定される。この結果、ＣＯ2回収器２１にはＣＯ2濃度の高い空気が供給され、よってＣＯ2の回収効率を高めることができる。一方、内燃機関１０の停止中であって室外の空気中のＣＯ2濃度と室内の空気中のＣＯ2濃度とがほぼ等しい場合には、流路切替装置２２は室外接続位置に設定される。
次に、図４を参照して、吸引ポンプ２３の出力の制御について説明する。図４は、吸引ポンプ２３によって行われるポンプ仕事と、ＣＯ2低減量との関係を示す図である。ＣＯ2低減量は、単位時間において、ＣＯ2回収器２１によって回収されるＣＯ2の量からポンプを駆動するのに必要となるエネルギ相当のＣＯ2の量を減算した量を示している。したがって、ＣＯ2低減量が大きいほど、ＣＯ2が効率的にＣＯ2回収器２１に回収されているといえる。図中の実線はＣＯ2回収器２１に供給されるガス中のＣＯ2濃度が高いときの関係を、図中の破線は斯かるＣＯ2濃度が低いときの関係をそれぞれ示している。
図４に示したように、吸引ポンプ２３のポンプ仕事が小さいときにはＣＯ2回収器２１に流入するガスの流量が少ないため、ＣＯ2回収器２１でのＣＯ2回収量が少ない。この結果、ポンプ仕事が小さい領域ではＣＯ2低減量が少ない。一方、吸引ポンプ２３のポンプ仕事が大きいときにはＣＯ2回収器２１における流路抵抗が大きくなり、ポンプ仕事の大きさに対してＣＯ2回収器２１を流れるガスの流量が少ない。この結果、ポンプ仕事が大きい領域でもＣＯ2低減量が少ない。一方、ポンプ仕事の大きさが中程度の領域では、ＣＯ2回収器２１に流入するガスの流量も多く且つ流路抵抗も小さいことから、ＣＯ2低減量が多くなる。
ここで、ＣＯ2低減量が最大となるポンプ仕事の大きさはガス中のＣＯ2濃度に応じて変化する。図示した例では、ＣＯ2濃度が高いときにはポンプ仕事がＷ１であるときにＣＯ2低減量が最大となる。一方、ＣＯ2濃度が低いときにはポンプ仕事がＷ２であるときにＣＯ2低減量が最大となる。
そこで、本実施形態では、ＣＯ2回収器２１に供給されるガス中のＣＯ2濃度に基づいて吸引ポンプ２３の出力が設定される。具体的には、図４に示したような関係がある場合には、ＣＯ2濃度が相対的に高いときにはポンプ仕事が相対的に低くなるように吸引ポンプ２３の出力が制御される。吸引ポンプ２３をこのように制御することにより、ＣＯ2をＣＯ2回収器２１に効率的に回収することができる。
また、本実施形態では、流路切替装置２２が室外接続位置に設定されているときには、吸引ポンプ２３は車両１の走行速度が速くなるほどその出力が低下するように制御される。
ここで、上述したように、流路切替装置２２は室外接続位置に設定されているときには、車両１が走行していれば室外接続通路３３に室外の空気が強制的に流入する。したがって、吸引ポンプ２３の出力を小さくしても多量の空気をＣＯ2回収器２１に供給することができる。したがって、吸引ポンプ２３におけるポンプ仕事を小さくしつつ、ＣＯ2回収器２１におけるＣＯ2の回収量を維持することができる。
図５は、ＣＯ2回収システム２０における制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。図示した制御ルーチンは一定の時間間隔毎に実行される。
まず、ステップＳ１１では、各種センサからの出力に基づいて、内燃機関の運転状態及び車両１の複数の異なる領域におけるガス中のＣＯ2濃度が検出される。次いで、ステップＳ１２では、内燃機関１０が運転中であるか否かが判定される。例えば、クランク角センサ４５の出力に基づいて算出された現在の機関回転速度がゼロである場合には内燃機関１０は停止中であると判定され、ゼロではない場合には内燃機関１０は運転中であると判定される。ステップＳ１２において、内燃機関１０が運転中であると判定された場合には制御ルーチンはステップＳ１３へと進む。
ステップＳ１３では、流路切替装置２２が排気管接続位置に設定される。次いで、ステップＳ１４では、排気管接続通路３２を通ってＣＯ2回収器２１に流入するガス中のＣＯ2濃度に基づいて吸引ポンプ２３の出力が設定される。ＣＯ2濃度は、空燃比センサ４３の出力に基づいて算出される。空燃比センサ４３の空燃比が大きいほど（リーンであるほど）ＣＯ2濃度は小さいものとして算出される。次いで、ステップＳ１５において冷却装置２４が作動され、流路切替装置２２に流入する排気ガスの温度が低下される。
一方、ステップＳ１２において内燃機関１０が運転中でないと判定された場合には、制御ルーチンはステップＳ１６へと進む。ステップＳ１６では、車両１の室内のＣＯ2濃度が車両１の室外のＣＯ2濃度よりも高いか否かが判定される。車両１の室内のＣＯ2濃度は車内ＣＯ2濃度センサ４２によって検出され、車両１の室外のＣＯ2濃度は車外ＣＯ2濃度センサ４１によって検出される。
ステップＳ１６において車両１の室内のＣＯ2濃度が車両１の室外のＣＯ2濃度よりも高いと判定された場合には、制御ルーチンはステップＳ１７へと進む。ステップＳ１７では、流路切替装置２２が室内接続位置に設定される。次いで、ステップＳ１８では、車両１の室内のＣＯ2濃度に基づいて吸引ポンプ２３の出力が設定される。よって、車両１の室内のＣＯ2濃度に基づいて車両１の室内の空気がＣＯ2回収器２１に流入する流量が制御される。次いで、ステップＳ１９において冷却装置２４が停止せしめられる。
一方、ステップＳ１６において車両１の室内のＣＯ2濃度が車両１の室外のＣＯ2濃度以下であると判定された場合には、制御ルーチンはステップＳ２０へと進む。ステップＳ２０では、流路切替装置２２が室外接続位置に設定される。次いで、ステップＳ２１では、車両１の室外のＣＯ2濃度及び車両１の速度に基づいて吸引ポンプ２３の出力が設定される。よって、車両１の室外のＣＯ2濃度及び車両１の速度に基づいて車両１の室外の空気がＣＯ2回収器２１に流入する流量が制御される。車両１の速度は車速センサ４４によって検出される。次いで、ステップＳ２２において冷却装置２４が停止せしめられる。
＜第二実施形態＞
次に、図６を参照して、第二実施形態に係るＣＯ2回収システムについて説明する。第二実施形態に係るＣＯ2回収システムの構成及び制御は基本的に第一実施形態に係るＣＯ2回収システムの構成及び制御と同様である。以下では、第一実施形態とは異なる部分を中心に説明する。
図６は、第二実施形態に係るＣＯ2回収システム２０の構成を概略的に説明する図である。図６に示したように、ＣＯ2回収システム２０は、第一実施形態における構成要素に加えて、排出路切替装置２５及びドライバモニタカメラ４６を備える。
排出路切替装置２５は、排出通路３５を介してＣＯ2回収器２１に連通する。したがって、排出路切替装置２５には、ＣＯ2回収器２１から排出されたガスが流入する。また、排出路切替装置２５は、放出通路３６を介して車両１の室外に連通すると共に、戻り通路３７を介して車両１の室内に連通する。
排出路切替装置２５は、放出通路３６及び戻り通路３７のうち一方の通路を選択的に排出通路３５に連通させる。したがって、排出路切替装置２５は、ＣＯ2回収器２１から排出されたガスを車両１の室外及び室内のうちのいずれか一方に選択的に排出する。
ドライバモニタカメラ４６は、例えばステアリングコラムカバーの上面上に配置され、ドライバの顔を撮影する。これら各種センサの出力信号は、ＥＣＵ４０に入力される。
ＥＣＵ４０は、ドライバモニタカメラ４６から送信されたドライバの顔の画像に基づいて、ドライバの覚醒度を算出する。ドライバの覚醒度は、例えば、ドライバの眼の開度やドライバの顔の向き、ドライバの眼や顔の動き等を考慮して算出される。或いは、ドライバの覚醒度は、ドライバの顔の画像に基づいて学習済みのニューラルネットワークを用いて算出される。ドライバの覚醒度が低いことは、ドライバに大きな眠気や集中力の低下等が発生していることを表している。なお、ドライバの覚醒度は、ドライバモニタカメラ以外の機器の出力に基づいて算出されてもよい。
ところで、一般にＣＯ2濃度の高い環境下にいると、眠気が誘発されると共に集中力の低下を招くことが知られている。すなわち、ドライバの覚醒度が低いときには、その要因として車両１の室内のＣＯ2濃度が高いことが考えられる。
そこで、本実施形態では、ドライバモニタカメラ４６の出力に基づいて算出されたドライバの覚醒度が予め定められた基準値よりも低いときには、流路切替装置２２が室内接続位置に設定される。これにより、車両１の室内の空気がＣＯ2回収器２１に供給される。加えて、排出路切替装置２５が、排出通路３５を戻り通路３７に連通させる戻り位置に設定される。これにより、ＣＯ2回収器２１から排出されたガスが車両１の室内に戻される。この結果、車両１の室内にはＣＯ2回収器２１おいてＣＯ2が回収されてＣＯ2濃度が低くなったガスが戻される。したがって、車両１の室内のＣＯ2濃度を低く抑えることができる。
図７は、ＣＯ2回収システム２０における制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。図示した制御ルーチンは一定の時間間隔毎に実行される。
まず、ステップＳ３１では、ドライバモニタカメラ４６の出力等に基づいてＥＣＵ４０においてドライバの覚醒度が検出される。次いで、ステップＳ３２では、ステップＳ３２において検出された覚醒度が予め設定された基準値よりも低いか否か、すなわちドライバの集中力が低下しているか否かが判定される。ステップＳ３２においてドライバの覚醒度が基準値よりも低いと判定された場合には、制御ルーチンはステップＳ３３へと進む。
ステップＳ３３では、排出路切替装置２５が戻り位置に設定される。次いで、ステップＳ３４では、流路切替装置２２が室内接続位置に設定される。次いで、ステップＳ３５では車両１の室内のＣＯ2濃度に基づいて吸引ポンプ２３の出力が設定される。よって、車両１の室内のＣＯ2濃度に基づいて車両１の室内の空気がＣＯ2回収器２１に流入する流量が制御される。次いで、ステップＳ３６において冷却装置２４が停止せしめられる。
一方、ステップＳ３２においてドライバの覚醒度が基準値以上であると判定された場合には、制御ルーチンはステップＳ３７へと進む。ステップＳ３７では、排出路切替装置２５が、排出通路３５を放出通路３６に連通させる放出位置に設定される。次いで、ステップＳ３８では、図５に示した通常制御が実行される。
以上、本発明に係る好適な実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載内で様々な修正及び変更を施すことができる。
１ 車両
１０ 内燃機関
１１ 機関本体
１２ 排気管
２０ ＣＯ2回収システム
２１ ＣＯ2回収器
２２ 流路切替装置
２３ 吸引ポンプ
２４ 冷却装置

Claims (9)

  1. 車両に用いられるＣＯ2回収システムであって、
    流入するガス中に含まれるＣＯ2を回収するＣＯ2回収器と、
    車両の複数の異なる領域に存在するガスそれぞれが前記ＣＯ2回収器に流入する流量を制御する流量制御装置と、を備え、
    前記複数の異なる領域に存在するガスは、前記車両の室外の空気、前記車両の室内の空気及び前記車両の内燃機関本体から排出された排気ガスのうち少なくとも何れか二つを含み、
    前記流量制御装置は、ガスの流れ方向において前記ＣＯ 2 回収器の上流側に配置された切替装置と、複数の異なる領域から前記切替装置を介して前記ＣＯ 2 回収器へガスを強制的に送るポンプと、を備え、
    前記切替装置は、前記複数の異なる領域に存在するガスのうち前記ＣＯ 2 回収器に流入させるガスを切り替え、
    前記車両の室外の空気が前記ＣＯ 2 回収器に流入するように前記流量制御装置が制御されているときには、前記ポンプは前記車両の走行速度が速くなるほどその出力が低下するように制御される、ＣＯ2回収システム。
  2. 前記流量制御装置は、前記車両の室外の空気中におけるＣＯ2濃度に基づいて、前記車両の室外の空気が前記ＣＯ2回収器に流入する流量を制御する、請求項１に記載のＣＯ2回収システム。
  3. 前記流量制御装置は、前記車両の室内の空気中におけるＣＯ2濃度に基づいて、前記車両の室内の空気が前記ＣＯ2回収器に流入する流量を制御する、請求項１又は２に記載のＣＯ2回収システム。
  4. 前記車両は、前記内燃機関本体と該内燃機関本体から排出された排気ガスが流れる排気通路とを有する内燃機関を備え、
    前記複数の異なる領域に存在するガスは前記内燃機関本体から排出された排気ガスを含み、
    前記切替装置は該切替装置に前記排気通路から排気ガスが流入することができるように前記排気通路に連通する、請求項１～３のいずれか１項に記載のＣＯ2回収システム。
  5. 前記排気通路と前記切替装置とを連通させる第１接続通路にはガスを冷却する冷却装置が設けられると共に、前記車両の室外と前記切替装置とを連通させる第２接続通路及び前記車両の室内と前記切替装置とを連通させる第３接続通路には前記冷却装置が設けられない、請求項４に記載のＣＯ2回収システム。
  6. 前記切替装置と前記ＣＯ2回収器とを連通させる連通路には該連通路内を流れるガスを冷却させる冷却装置が設けられる、請求項４に記載のＣＯ2回収システム。
  7. 前記流量制御装置は、前記排気通路内を流れる排気ガス中のＣＯ2濃度に基づいて前記内燃機関本体から排出された排気ガスが前記ＣＯ2回収器に流入する流量を制御する、請求項４～６のいずれか１項に記載のＣＯ2回収システム。
  8. 前記流量制御装置は、前記内燃機関の停止中には、前記車両の室外の空気及び前記車両の室内の空気のうちの少なくとも何れか一方が前記ＣＯ2回収器に流入するように制御される、請求項４～７のいずれか１項に記載のＣＯ2回収システム。
  9. ドライバの覚醒度を検出する覚醒度検出装置を更に備え、
    前記ＣＯ2回収器は、該ＣＯ2回収器から排出されたガスを車両の室内に戻すことができるように構成され、
    前記ドライバの覚醒度が所定の閾値よりも低いときには、前記流量制御装置は前記車両の室内の空気が前記ＣＯ2回収器に流入するように制御され、且つ前記ＣＯ2回収器から排出されたガスは前記車両の室内に戻される、請求項１～８のいずれか１項に記載のＣＯ2回収システム。
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