JPWO2015079753A1

JPWO2015079753A1 - 車両用空気清浄装置

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Publication number: JPWO2015079753A1
Application number: JP2015550587A
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Inventors: 茂幸原田
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Filing date: 2014-08-25
Publication date: 2017-03-16
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Abstract

利便性を低下させずに微粒子を集塵できる車両用空気清浄装置を提供することを目的とする。車外または車室６内の空気を吸い込む吸込口１１と車室６内に空気を吹き出す吹出口１２とを連通させる空気通路１３と、空気通路１３内に配される送風機１５と、車室６内のＰＭ２．５（微粒子）の濃度を検知する微粒子センサ２１と、マイナスイオン及びプラスイオンを発生するイオン発生装置１８と、空気通路１３を流通する空気に含まれるＰＭ２．５を集塵するとともに所定の極性で帯電したフィルタ１４とを備え、イオン発生装置１８によりマイナスイオン及びプラスイオンの両方を空気通路１３に放出する第１放出モードと、イオン発生装置１８により主としてフィルタ１４と逆極性のイオンを空気通路１３に放出する第２放出モードとを有し、第１放出モードの際に車室６内のＰＭ２．５の濃度が所定濃度を超えたときに第２放出モードに切り換える。

Description

本発明は、車室内の空気を清浄する車両用空気清浄装置に関する。

従来の車両用空気清浄装置は特許文献１に開示されている。この車両用空気清浄装置はハウジングを有し、ハウジングには一端に外気吸込口及び内気吸込口が開口して他端に吹出口が開口した空気通路が設けられている。外気吸込口は車外の空気を吸い込み、内気吸込口は車室内の空気を吸い込む。吹出口は空気通路を流通した空気を車室内に吹き出す。

空気通路内には外気吸込口と内気吸込口とを択一的に切り換える第１ダンパが配され、第１ダンパの下流に送風機が配される。送風機の下流には第２ダンパにより流路を切り換えられる第１分岐路及び第２分岐路が設けられる。第１分岐路には第１フィルタが配され、第２分岐路には第１フィルタよりも通気抵抗の小さい第２フィルタが配される。第１分岐路及び第２分岐路の合流点の下流には空気を冷却する蒸発器が配される。

上記構成の車両用空気清浄装置において、通常の風量のときには第２ダンパにより空気の流路を第１分岐路に切り換えている。これにより、空気通路を流通する空気に含まれる塵埃等は第１フィルタにより捕集される。

また、急速に車室内を冷却するために風量を多く必要とする場合には、第２ダンパにより空気の流路を第２分岐路に切り換える。これにより、空気通路を流通する空気に含まれる塵埃等は第２フィルタで捕集される。この時、第２フィルタの通気抵抗は第１フィルタの通気抵抗よりも小さいため、送風機を大型化することなく車室内に大量の冷気を供給することができる。

また、空気通路内にマイナスイオン及びプラスイオンを放出するイオン発生装置を備えた車両用空気清浄装置も知られている（特許文献２）。吹出口から送出されるマイナスイオン及びプラスイオンによって車室内の除菌及び脱臭を行うことができる。

特開平９−３９５５９号公報（第３頁、第１図）特開２０１３−１８４５１号公報（第５頁、第２図）

近年、空気中のＰＭ２．５等の微粒子が健康被害を招くことから、車室内においても微粒子を集塵可能な車両用空気清浄装置の要望が高くなっている。しかしながら、上記従来の車両用空気清浄装置によると、微粒子の集塵のために第１、第２フィルタとして粒子集塵率の高いＨＥＰＡフィルタ等を用いると、風量が低下するとともに目詰まりし易くなる。このため、車室内の空気調和を迅速に行うことができないため利便性が低下する問題や、フィルタの交換頻度が高くなるため利便性が低下する問題があった。

本発明は、利便性を低下させずに微粒子を集塵できる車両用空気清浄装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、車外または車室内の空気を吸い込む吸込口と前記車室内に空気を吹き出す吹出口とを連通させる空気通路と、前記空気通路内に配される送風機と、前記車室内の微粒子の濃度を検知する微粒子センサと、マイナスイオン及びプラスイオンを発生するイオン発生装置と、前記空気通路を流通する空気に含まれる微粒子を集塵するとともに所定の極性で帯電したフィルタとを備え、前記イオン発生装置によりマイナスイオン及びプラスイオンの両方を前記空気通路に放出する第１放出モードと、前記イオン発生装置により主として前記フィルタと逆極性のイオンを前記空気通路に放出する第２放出モードとを有し、第１放出モードの際に前記車室内の微粒子の濃度が所定濃度を超えたときに第２放出モードに切り換えることを特徴としている。

この構成によると、送風機を駆動させると、吸込口から車外または車室内の空気が吸い込まれ、空気通路を流通する。第１放出モード時にはイオン発生装置によりマイナスイオン及びプラスイオンの両方が空気通路に放出される。マイナスイオン及びプラスイオンを含んだ空気は吹出口から車室内に送出される。

また、第１放出モードの際に車室内の微粒子の濃度が所定濃度を超えたときに第２放出モードに切り換わる。これにより、所定の極性で帯電したフィルタと逆極性のイオンが吹出口から車室内に送出され、車室内の微粒子がフィルタと逆極性に帯電する。フィルタと逆極性に帯電した微粒子は吸込口から空気通路に吸い込まれ、フィルタに吸着する。

また本発明は、上記構成の車両用空気清浄装置において、前記フィルタをプラスまたはマイナスに帯電させる帯電装置を前記フィルタの近傍に設けると好ましい。

また本発明は、上記構成の車両用空気清浄装置において、前記帯電装置はマイナスイオン及びプラスイオンの一方を発生する第１イオン発生部と他方を発生する第２イオン発生部とを有し、第１イオン発生部を前記フィルタの上流側に配置するとともに第２イオン発生部を前記フィルタの下流側に配置し、第２イオン発生部と前記フィルタとの距離が第１イオン発生部と前記フィルタとの距離よりも短いと好ましい。

また本発明は、上記構成の車両用空気清浄装置において、前記イオン発生装置が電源からの電圧を昇圧する昇圧トランスと、前記昇圧トランスの二次巻線の一端に接続される第１放電電極及び第２放電電極と、前記二次巻線の他端に接続して第１放電電極及び第２放電電極にそれぞれ対向するとともにスイッチを介して接地される第１誘導電極及び第２誘導電極とを有し、マイナスイオン及びプラスイオンの一方を第１放電電極から発生して他方を第２放電電極から発生するとともに第１放電電極を第２放電電極の下流に配置し、第１放出モード時に前記スイッチをオフして第２放出モード時に前記スイッチをオンすると好ましい。

また本発明は、上記構成の車両用空気清浄装置において、前記イオン発生装置の下流で前記空気通路から分岐して前記フィルタに連結される連通路と、前記連通路と前記空気通路とを択一的に開くダンパとを備え、第２放出モード時に前記イオン発生装置によりマイナスイオン及びプラスイオンの一方を発生して前記ダンパにより前記連通路を開いて前記フィルタに導くとともに、他方を発生して前記ダンパを切り換えて前記吹出口に導くと好ましい。

本発明によると、イオン発生装置によりマイナスイオン及びプラスイオンの両方を空気通路に放出する第１放出モードを有するので、マイナスイオン及びプラスイオンの両方によって車室内の除菌及び脱臭を行うことができる。

また、所定の極性で帯電したフィルタを備え、イオン発生装置により主としてフィルタと逆極性のイオンを空気通路に放出する第２放出モードを有し、第１放出モードの際に車室内の微粒子の濃度が所定濃度を超えたときに第２放出モードに切り換える。これにより、フィルタと逆極性のイオンで車室内の微粒子を帯電させるため、粒子集塵率の高いＨＥＰＡフィルタ等を用いることなく車室内の微粒子を確実に集塵することができる。したがって、風量の低下やフィルタの目詰まりを防止して利便性を低下させずに微粒子を集塵することができる。また、車室内の微粒子を帯電させる帯電装置をイオン発生装置と別途設ける必要がないため、車両空気清浄装置のコストの増加を抑制することができる。

本発明の第１実施形態の車両用空気清浄装置を取り付けた車両の側面断面図本発明の第１実施形態の車両用空気清浄装置の本体部の概略構成を示す側面断面図本発明の第１実施形態の車両用空気清浄装置のイオン発生装置の一部を破断した斜視図本発明の第１実施形態の車両用空気清浄装置のイオン発生装置の駆動回路を示す回路図本発明の第１実施形態の車両用空気清浄装置の動作を示すフローチャート本発明の第２実施形態の車両用空気清浄装置のイオン発生装置の駆動回路を示す回路図本発明の第３実施形態の車両用空気清浄装置の本体部の概略構成を示す側面断面図本発明の第３実施形態の車両用空気清浄装置のフィルタの近傍の側面断面図本発明の第４実施形態の車両用空気清浄装置の本体部の概略構成を示す側面断面図本発明の第４実施形態の車両用空気清浄装置の第２放出モード時の動作を示すフローチャート

＜第１実施形態＞
以下に本発明の第１実施形態を図面を参照して説明する。図１は第１実施形態の車両用空気清浄装置を備えた車両の側面断面図を示している。車両１は、エンジンルーム５、機器室４及び車室６に区画されている。エンジンルーム５と機器室４とは隔壁７によって仕切られるとともに、機器室４と車室６とはインストルメントパネル８によって仕切られている。

エンジンルーム５は上面がボンネット３に覆われてエンジン（不図示）及びラジエータ（不図示）を収容している。車室６は乗員が乗り込む空間であり、車室６内にはシート６０が複数備え付けられている。インストルメントパネル８の車室６に面する位置にはシガーソケット９が設けられる。

また、車両１は車両用空気清浄装置２を備える。車両用空気清浄装置２は機器室４に配される本体部２０と車室６内に配される微粒子センサ２１とを有する。

微粒子センサ２１は車室６の天井面に設けられ、空気中の例えば微小粒子状物質ＰＭ２．５（particulate matter 2.5）の濃度を光散乱方式によって検知する。微粒子センサ２１の検知結果により後述のイオン発生装置１８（図２参照）が制御される。

なお、微粒子センサ２１の設置位置に特に限定はなく、例えばインストルメントパネル８上に設置してもよい。また、車両用空気清浄装置２の外気吸込口１１ａ（図２参照）の近傍の空気通路１３（図２参照）にも微粒子センサ２１を設けてもよい。これにより、車両１の外部から空気通路１３に侵入したＰＭ２．５の濃度も検知することができる。また、微粒子センサ２１は微小粒子状物質ＰＭ１０（particulate matter 10）や他の微粒子の濃度を検知してもよい。

図２は車両用空気清浄装置２の本体部２０の概略構成を示す側面断面図である。本体部２０はハウジング１０を有し、ハウジング１０は吸込口１１が一端に開口して吹出口１２が他端に開口した空気通路１３を形成する。吸込口１１は外気吸込口１１ａと内気吸込口１１ｂとから成る。外気吸込口１１ａは車両１の外部に連通して車両１外の空気（外気ＯＡ）を吸い込む。内気吸込口１１ｂは車室６に連通して車室６内の空気（内気ＩＡ）を吸い込む。吹出口１２は車室６に連通して車室６内に調和空気ＣＡを吹き出す。

空気通路１３内には吸込口１１から吹出口１２に向かって（空気流通方向で上流側から下流側に向かって）、切換ダンパ３１、フィルタ１４、送風機１５、蒸発器１６、ヒータコア１７、イオン発生装置１８が順に配されている。

切換ダンパ３１は外気吸込口１１ａ及び内気吸込口１１ｂを択一的に開放して、外気ＯＡ及び内気ＩＡの吸込みの切換えを行う。フィルタ１４は空気通路１３に設けた収納室１３ａ内に着脱可能に配され、例えば不織布で構成された多孔質の濾過材から成って出荷時に予めプラスに帯電している。フィルタ１４により空気通路１３内を流通する空気に含まれる微粒子、塵埃や花粉等が集塵される。

送風機１５は例えばシロッコファンから成る。送風機１５の駆動により外気吸込口１１ａまたは内気吸込口１１ｂから空気通路１３内に外気ＯＡまたは内気ＩＡが取り込まれ、空気通路１３内に吹出口１２へ向かう気流が発生する。

蒸発器１６は送風機１５の下流側に配され、冷媒が流通する冷媒管（不図示）に複数のフィン（不図示）を接合して形成される。また、蒸発器１６は冷凍サイクルを運転する圧縮機（不図示）に接続され、エンジンからＶベルト（不図示）を介して圧縮機に動力が伝達されると冷媒管を冷媒が流通する。これにより、冷媒が蒸発器１６で蒸発しながらフィン間を流通する空気を吸熱により冷却して冷房運転が行われる。

ヒータコア１７はエンジンの冷却水が流通するラジエータと並列に配されたコルゲートチューブ（不図示）に複数のフィンを接合して形成される。エンジンにより昇温された冷却水をコルゲートチューブに流通させることにより、フィン間を流通する空気を加熱して暖房運転が行われる。また、エンジンから圧縮機への動力伝達を遮断するとともに、ヒータコア１７のコルゲートチューブに対して冷却水の流通を遮断することにより、送風運転が行われる。

インストルメントパネル８上には複数の操作スイッチ（不図示）及び複数の表示器（不図示）から成る表示部（不図示）が設けられている。使用者が操作スイッチを操作することにより、冷房運転、暖房運転及び送風運転を切り換えることができる。また、各表示器は点灯して冷房運転、暖房運転または送風運転を報知する。これにより、使用者は冷房運転、暖房運転または送風運転を容易に視認して判別することができる。

イオン発生装置１８は吹出口１２の近傍に配置されている。冷房運転、暖房運転及び送風運転の際にイオン発生装置１８はマイナスイオンやプラスイオンを発生して空気通路１３に放出する。

図３は、イオン発生装置１８の一部を破断した斜視図を示している。イオン発生装置１８は絶縁体から成るハウジング１８０により覆われている。ハウジング１８０内には、基板１８３が設けられている。基板１８３には針状の第１、第２放電電極１８１ａ、１８１ｂが互いに離れて配置されているとともに、第１、第２放電電極１８１ａ、１８１ｂにそれぞれ対向する環状の第１、第２誘導電極１８２ａ、１８２ｂが配置されている。第１、第２放電電極１８１ａ、１８１ｂと第１、第２誘導電極１８２ａ、１８２ｂとの間にはそれぞれ第１、第２イオン発生部１８ａ、１８ｂが形成される。

ハウジング１８０には第１イオン発生部１８ａに対向する貫通孔（不図示）及び第２イオン発生部１８ｂに対向する貫通孔１８５ｂが設けられている。これにより、第１、第２イオン発生部１８ａ、１８ｂはハウジング１８０の外部に露出する。第１、第２放電電極１８１ａ、１８１ｂには第１、第２誘導電極１８２ａ、１８２ｂに対してそれぞれ負極性及び正極性の高電圧（例えば、約２ｋＶ）が印加される。これにより、第１、第２イオン発生部１８ａ、１８ｂにコロナ放電によりそれぞれマイナスイオン及びプラスイオンが発生する。

また本実施形態では、イオン発生装置１８は第１放電電極１８１ａが第２放電電極１８１ｂよりも空気流通方向の下流になるように配置されている。また、イオン発生装置１８は第１、第２イオン発生部１８ａ、１８ｂが空気通路１３に面して空気通路１３の壁面に略沿うように配置されている。これにより、イオン発生装置１８は空気通路１３に円滑にマイナスイオン及びプラスイオンを放出することができる。

また、ハウジング１８０には側面から突出したコネクタ１８４が設けられる。コネクタ１８４はコード（不図示）を介して電源（不図示）に接続されている。これにより、イオン発生装置１８に電力が供給される。なお、電源としては例えばエンジンルーム５内に配置されたバッテリー（不図示）を用いることができる。

また、車両用空気清浄装置２は第１放出モードと第２放出モードとを有する。第１放出モードでは、イオン発生装置１８によりマイナスイオン及びプラスイオンの両方を空気通路１３に放出する。第２放出モードでは、イオン発生装置１８により主としてフィルタ１４と逆極性のイオンを空気通路１３に放出する。本実施形態ではフィルタ１４はプラスに帯電しているので、第２放出モードではイオン発生装置１８により主としてマイナスイオンを空気通路１３に放出する。

使用者が操作スイッチを操作した場合も第１放出モードと第２放出モードとを切り換えることができる。また、各表示器は点灯して第１放出モードまたは第２放出モードを報知する。これにより、使用者は第１放出モードまたは第２放出モードを容易に視認して判別することができる。

図４はイオン発生装置１８の駆動回路を示す回路図である。イオン発生装置１８の駆動回路は電源回路（不図示）に接続される端子８０ａ、８０ｂを有している。端子８０ａは＋１３Ｖが入力され、端子８０ｂは接地電位に維持してグランド線９０ａが接続される。端子８０ａ、８０ｂ間には抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ１が接続され、コンデンサＣ１と並列に昇圧トランスＴ１の一次巻線Ｔ１ａ及びトランジスタＱ１が接続される。

端子８０ａと抵抗Ｒ１との間にはパルス発生器７０の一端が接続され、パルス発生器７０の他端はトランジスタＱ１のベースに接続される。パルス発生器７０により矩形波のパルス波がトランジスタＱ１に与えられる。

昇圧トランスＴ１の二次巻線Ｔ１ｂの一端には逆向きのダイオードＤ１、Ｄ２を介して第１放電電極１８１ａ及び第２放電電極１８１ｂが並列に接続される。二次巻線Ｔ１ｂの他端は第１誘導電極１８２ａ及び第２誘導電極１８２ｂに接続されるとともに、スイッチＳＷ１を介してグランド線９０ａに接続される。

スイッチＳＷ１は微粒子センサ２１の検知結果に応じて出力される信号に応じて開閉され、第１放出モードと第２放出モードとを切り換える。

電源回路を介して端子８０ａ、８０ｂ間にＤＣ１３Ｖの電圧が印加されるとコンデンサＣ１がＲ１を介して充電される。この状態でパルス発生器７０は矩形波のパルス波を生成してトランジスタＱ１にパルス波を与えると、コンデンサＣ１に充電された電荷が昇圧トランスＴ１の一次巻線Ｔ１ａを通じて接地電位に放電する。

この時、二次巻線Ｔ１ｂには、昇圧されたインパルス状の高電圧が発生する。これにより、昇圧トランスＴ１の二次巻線Ｔ１ｂからダイオードＤ１、Ｄ２を介して第１、第２放電電極１８１ａ、１８１ｂに高電圧（例えば、２ｋＶ）が印加される。

第１放出モードではスイッチＳＷ１はオフされ、第１、第２誘導電極１８２ａ、１８２ｂとグランド線９０ａとは接続されていない。

この時、第２放電電極１８１ｂには正電圧が印加され、電離により発生するイオンが空気中の水分と結合して主としてＨ⁺（Ｈ₂Ｏ）ｍから成る電荷が正のクラスタイオンを発生する。第１放電電極１８１ａには負電圧が印加され、電離により発生するイオンが空気中の水分と結合して主としてＯ₂ ^-（Ｈ₂Ｏ）ｎから成る電荷が負のクラスタイオンを発生する。ここで、ｍ、ｎは任意の自然数である。Ｈ⁺（Ｈ₂Ｏ）ｍ及びＯ₂ ^-（Ｈ₂Ｏ）ｎは車室６内の空気中の浮遊菌、シート６０等に付着した付着菌、及び臭い成分の表面で凝集してこれらを取り囲む。

そして、式（１）〜（３）に示すように、衝突により活性種である［・ＯＨ］（水酸基ラジカル）やＨ₂Ｏ₂（過酸化水素）を微生物等の表面上で凝集生成して浮遊菌等や臭い成分等を破壊する。ここで、ｍ’、ｎ’は任意の自然数である。第１放出モードの際にイオン発生装置１８がマイナスイオン及びプラスイオンの両方を発生して空気通路１３内に放出することにより、車室６内の除菌、ウイルスの不活化及び臭い除去を行うことができる。

Ｈ⁺（Ｈ₂Ｏ）ｍ＋Ｏ₂ ^-（Ｈ₂Ｏ）ｎ
→・ＯＨ＋１／２Ｏ₂＋（ｍ＋ｎ）Ｈ₂Ｏ・・・（１）
Ｈ⁺（Ｈ₂Ｏ）ｍ＋Ｈ⁺（Ｈ₂Ｏ）ｍ’＋Ｏ₂ ^-（Ｈ₂Ｏ）ｎ＋Ｏ₂ ^-（Ｈ₂Ｏ）ｎ’
→ ２・ＯＨ＋Ｏ₂＋（ｍ＋ｍ’＋ｎ＋ｎ’）Ｈ₂Ｏ・・・（２）
Ｈ⁺（Ｈ₂Ｏ）ｍ＋Ｈ⁺（Ｈ₂Ｏ）ｍ’＋Ｏ₂ ^-（Ｈ₂Ｏ）ｎ＋Ｏ₂ ^-（Ｈ₂Ｏ）ｎ’
→ Ｈ₂Ｏ₂＋Ｏ₂＋（ｍ＋ｍ’＋ｎ＋ｎ’）Ｈ₂Ｏ・・・（３）

また、スイッチＳＷ１をオンして第２放出モードが実行されると、第１、第２誘導電極１８２ａ、１８２ｂとグランド線９０ａとが接続される。すなわち、スイッチＳＷ１を介して第１、第２誘導電極１８２ａ、１８２ｂが接地される。

これにより、第２放電電極１８１ｂと第２誘導電極１８２ｂとの間で発生したプラスイオンは第１放電電極１８１ａに引き寄せられて空気通路１３からほぼ消失する。

図５は、上記構成の車両用空気清浄装置２の動作を示すフローチャートである。なお、第１放出モード及び第２放出モードは冷房運転、暖房運転及び送風運転で同様に実行されるので、ここでは冷房運転の場合を例として説明する。車両１のエンジンを始動して操作スイッチの操作により冷房運転が選択されると、切換ダンパ３１により外気吸込口１１ａが閉じられるとともに内気吸込口１１ｂが開かれる。

ステップ＃１では送風機１５が駆動される。これにより、車室６の空気が内気吸込口１１ｂから空気通路１３に取り込まれて吹出口１２から車室６内に送出されて再び空気通路１３に取り込まれる内気循環が行われる。この時、圧縮機が循環流路内で冷媒を循環させ、蒸発器１６に冷媒が流れ込む。蒸発器１６を通過した空気は冷却されて吹出口１２から車室６内に冷気が送出される。これにより、冷房運転が行われる。また、空気通路１３内を流通する空気に含まれる塵挨や花粉等はフィルタ１４によって捕集される。

ステップ＃２では微粒子センサ２１により車室６内のＰＭ２．５の濃度が検知される。ステップ＃３では、車室６内のＰＭ２．５の濃度が所定の上限濃度Ｃｉ（例えば３５μｇ／ｍ³）以上になったか否かが判断される。車室６内のＰＭ２．５の濃度が上限濃度Ｃｉ未満の場合にはステップ＃４に移行し、上限濃度Ｃｉ以上の場合にはステップ＃５に移行する。

ステップ＃４では第１放出モードが実行され、イオン発生装置１８によりマイナスイオン及びプラスイオンの両方が空気通路１３に放出される。これにより、車室６内の除菌、ウイルスの不活化及び臭い除去を行うことができる。

ステップ＃５では第２放出モードが実行され、イオン発生装置１８により主としてマイナスイオンが空気通路１３に放出される。これにより、車室６内に主としてマイナスイオンが放出され、車室６内のＰＭ２．５はマイナスに帯電する。そして、マイナスに帯電したＰＭ２．５は内気吸込口１１ｂを介して空気通路１３内に取り込まれ、プラスに帯電したフィルタ１４に集塵される。したがって、車室６内のＰＭ２．５を確実に集塵することができる。

そして、ステップ＃４及びステップ＃５の後はステップ＃２に戻り、ステップ＃２〜ステップ＃５が繰り返される。

なお、暖房運転または送風運転を行う際に外気吸込口１１ａが開放されている場合には、ステップ＃５の第２放出モード時に切換ダンパ３１により外気吸込口１１ａを閉じるとともに内気吸込口１１ｂを開く。これにより、暖房運転または送風運転の際にも第２放出モード時には内気循環が行われ、車室６内のＰＭ２．５をフィルタ１４で集塵することができる。

また、フィルタ１４をマイナスに帯電させている場合には、第２放電電極１８１ｂの上流に第１放電電極１８１ａを配置すればよい。これにより、第２放出モード時には車室６内に主としてプラスイオンが放出され、車室６内のＰＭ２．５はプラスに帯電する。そして、プラスに帯電したＰＭ２．５は内気吸込口１１ｂから空気通路１３に取り込まれ、マイナスに帯電したフィルタで集塵される。

本実施形態によると、イオン発生装置１８によりマイナスイオン及びプラスイオンの両方を空気通路１３に放出する第１放出モードを有するので、マイナスイオン及びプラスイオンの両方によって車室６内の除菌及び脱臭が行われる。

また、プラスに帯電しているフィルタ１４と逆極性のマイナスイオンをイオン発生装置１８により空気通路１３に放出する第２放出モードを有し、第１放出モードの際に車室６内のＰＭ２．５（微粒子）の濃度が所定の上限濃度Ｃｉを超えたときに第２放出モードに切り換える。

これにより、第２放出モードの際にフィルタ１４と逆極性のマイナスイオンで車室６内のＰＭ２．５を帯電させるため、粒子集塵率の高いＨＥＰＡフィルタ等を用いることなく車室６内のＰＭ２．５を確実に集塵することができる。したがって、風量の低下やフィルタ１４の目詰まりを防止して利便性を低下させずにＰＭ２．５を集塵することができる。また、車室６内のＰＭ２．５を帯電させる帯電装置をイオン発生装置１８と別途設ける必要がないため、車両空気清浄装置２のコストの増加を抑制することができる。

また、マイナスイオンを第１放電電極１８１ａから発生してプラスイオンを第２放電電極１８１ｂから発生して第１放電電極１８１ａを第２放電電極１８１ｂの下流に配置し、第１放出モード時にスイッチＳＷ１をオフして第２放出モード時にスイッチＳＷ１をオンしている。

これにより、第２放出モードの際に第２放電電極１８１ｂから放出されたプラスイオンは第１放電電極１８１ａに引き寄せられ、プラス電荷がグランド線９０ａを介して接地電位へ流れていく。したがって、第２放電電極１８１ｂから放出されたプラスイオンは空気通路１３からほぼ消失する。その結果、簡単な構成でほぼマイナスイオンのみを車室６内に送出することができる。

＜第２実施形態＞
次に本発明の第２実施形態について説明する。図６は、本実施形態の車両用空気清浄装置２のイオン発生装置１８の駆動回路の回路図を示している。本実施形態では第１実施形態とは異なり、第１、第２放電電極１８１ａ、１８１ｂのそれぞれに対応して昇圧トランスＴ１、Ｔ２を設けている。なお、説明の便宜上、前述の図１〜図５に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。

イオン発生装置１８は、第１放電回路１８ｃ及び第２放電回路１８ｄを有する。第１放電回路１８ｃは第１放電電極１８１ａに電圧を印加するとともに、第２放電回路１８ｄは第２放電電極１８１ｂに電圧を印加する。第１放電回路１８ｃはダイオードＤ３及びコンデンサＣ３を追加している点で図４の回路構成とは異なっている。また、二次巻線Ｔ１ｂの一端には第１放電電極１８１ａのみが接続されるとともに二次巻線Ｔ１ｂの他端には第１誘導電極１８２ａのみが接続されている点で図４の回路構成とは異なっている。なお、その他の部分は図４の回路構成とほぼ同様である。

第２放電回路１８ｄは抵抗Ｒ２、ダイオードＤ４、コンデンサＣ２、トランジスタＱ２、昇圧トランスＴ２を有し、それぞれ抵抗Ｒ１、ダイオードＤ３、コンデンサＣ１、トランジスタＱ１、昇圧トランスＴ１に対応している。また、昇圧トランスＴ２は一次巻線Ｔ２ａ及び二次巻線Ｔ２ｂを有し、それぞれ一次巻線Ｔ１ａ及び二次巻線Ｔ１ｂに対応している。

第２放電回路１８ｄは、二次巻線Ｔ２ｂの一端に第２放電電極１８１ｂのみが接続されるとともに二次巻線Ｔ２ｂの他端に第２誘導電極１８２ｂのみが接続されている点で第１放電回路１８ｃとは異なっている。また、第１放電回路１８ｃと第２放電回路１８ｄとではダイオードＤ１とダイオードＤ２の向きが逆になっている。

コンデンサＣ３の一端は端子８０ａとパルス発生器７０の一端との間に接続され、コンデンサＣ３の他端はグランド線９０ａに接続されている。ダイオードＤ３のアノードは端子８０ａに接続されるとともにカソードは抵抗Ｒ１の一端に接続されている。ダイオードＤ４のアノードは端子８０ａとダイオードＤ３のアノードとの間に接続されるとともにカソードは抵抗Ｒ２の一端に接続されている。

スイッチＳＷ２の一端はパルス発生器７０の他端とトランジスタＱ１との間に接続され、スイッチＳＷ２の他端はトランジスタＱ２に接続されている。スイッチＳＷ２はパルス発生器７０と第２放電回路１８ｄとの接続または接続の解除を行う。なお、スイッチＳＷ２はデータセレクタでもよい。

昇圧トランスＴ２の一次巻線Ｔ２ａの一端は抵抗Ｒ２を介して端子８０ａに接続されるとともに、一次巻線Ｔ２ａの他端はトランジスタＱ２を介してグランド線９０ａに接続されている。

図６の回路構成において、図４の回路構成と同様に第１放電電極１８１ａ及び第２放電電極１８１ｂに電圧が印加される。図５のステップ＃４の第１放出モードの際にはスイッチＳＷ２によりパルス発生器７０と第２放電回路１８ｄとが接続され、第１放電電極１８１ａからマイナスイオンが放出されるとともに第２放電電極１８１ｂからプラスイオンが放出される。

図５のステップ＃５の第２放出モードの際にはスイッチＳＷ２により第２放電回路１８ｄはパルス発生器７０から切断される。これにより、第２放電電極１８１ｂからはプラスイオンが放出されずに第１放電電極１８１ａからマイナスイオンが放出される。

本実施形態によると、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第１放電回路１８ｃ及び第２放電回路１８ｄを設け、第１放出モードの際にスイッチＳＷ２によりパルス発生器７０と第２放電回路１８ｄとを接続し、第２放出モードの際にスイッチＳＷ２により第２放電回路１８ｄをパルス発生器７０から切断する。これにより、例えば第１放電電極１８１ａと第２放電電極１８１ｂとを結ぶ線が空気の流通方向に対して垂直になるようにイオン発生装置１８を配置した場合でも第２放出モード時にマイナスイオンのみを車室６内に送出することができる。すなわち、第１実施形態に比して第１、第２放電電極１８１ａ、１８１ｂの位置関係を自由に設定できる。したがって、車両用空気清浄装置２の設計の自由度を高めることができる。

＜第３実施形態＞
次に本発明の第３実施形態について説明する。図７は本実施形態の車両用空気清浄装置２の本体部２０の概略構成を示す側面断面図である。本実施形態では、フィルタ１４の近傍にも帯電装置としてイオン発生装置１８を設けている点で第１実施形態とは異なっている。その他の部分は第１実施形態と同様である。なお、説明の便宜上、前述の図１〜図５に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。

本実施形態では、吹出口１２近傍のイオン発生装置１８の他に、フィルタ１４の側方近傍にもイオン発生装置１８が配置されている。すなわち、本実施形態では、車両用空気清浄装置２にイオン発生装置１８が２つ設けられている。

図８は、車両用空気清浄装置２のフィルタ１４の近傍の側面断面図を示している。なお、矢印Ｓは空気の流通方向を示している。イオン発生装置１８は第１、第２放電電極１８１ａ、１８１ｂがそれぞれフィルタ１４よりも上流側及び下流側の空気通路１３に面するように配置されている。

この時、第２イオン発生部１８ｂとフィルタ１４の排気面１４ｂとの間の距離Ｄ２は、第１イオン発生部１８ａとフィルタ１４の吸気面１４ａとの間の距離Ｄ１よりも小さくなっている。これにより、第２イオン発生部１８ｂで発生したプラスイオンはフィルタ１４に容易に付着する。したがって、フィルタ１４を容易にプラスに帯電させることができる。

また、第１放電電極１８１ａから放出されたマイナスイオンはフィルタ１４の上流側の空気通路１３内のＰＭ２．５に付着する。これにより、ＰＭ２．５はマイナスに帯電し、プラスに帯電したフィルタ１４に容易に集塵される。

なお、フィルタ１４近傍のイオン発生装置１８によりマイナスイオンやプラスイオンを発生させる時期は特に限定されない。ただし、図５のステップ＃４の第１放出モードの際にフィルタ１４近傍のイオン発生装置１８によりフィルタ１４をプラスに帯電させておくと、図５のステップ＃５の第２放出モードに移行した際にフィルタ１４で速やかにＰＭ２．５を集塵できるので好ましい。

また、第２放出モード時にフィルタ１４近傍のイオン発生装置１８により継続的にフィルタ１４をプラスに帯電させてもよい。これにより、マイナスに帯電したＰＭ２．５のフィルタ１４への吸着によるフィルタ１４のプラス電荷の減少を防止できる。

また、第１、第２放電電極１８１ａ、１８１ｂの配置を入れ替えてフィルタ１４をマイナスに帯電させてもよい。この場合には、第２放出モード時には吹出口１２近傍のイオン発生装置１８により主としてプラスイオンを放出する。

本実施形態によると、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、フィルタ１４をプラスに帯電させるイオン発生装置１８（帯電装置）をフィルタ１４の近傍に設けている。これにより、フィルタ１４を車両用空気清浄装置２に取り付けた状態で容易にプラスに帯電させることができる。

また、第１イオン発生部１８ａをフィルタ１４の上流側に配置するとともに第２イオン発生部１８ｂをフィルタ１４の下流側に配置し、第２イオン発生部１８ｂとフィルタ１４との間の距離Ｄ２が第１イオン発生部１８ａとフィルタ１４との間の距離Ｄ１よりも短い。これにより、フィルタ１４を確実にプラスに帯電させることができる。また、フィルタ１４の上流側を流通する空気に含まれるＰＭ２．５をマイナスに確実に帯電させることができる。したがって、フィルタ１４によってＰＭ２．５を一層確実に集塵することができる。

なお、フィルタ１４の近傍に設ける帯電装置はフィルタ１４に電荷を与える帯電装置であればよく、イオン発生装置１８に限定されない。例えば、プラス電荷のみ又はマイナス電荷のみを放出する帯電装置でもよい。

＜第４実施形態＞
次に本発明の第４実施形態について説明する。図９は本実施形態の車両用空気清浄装置２の本体部２０の概略構成を示す側面断面図である。本実施形態では連通路４０及びダンパ５０を設けている点で第１実施形態とは異なっている。また、イオン発生装置１８の位置が第１実施形態とは異なっている。また、イオン発生装置１８は第２実施形態と同様の回路（図６参照）を有している。その他の部分は第１実施形態と同様である。なお、説明の便宜上、前述の図１〜図５に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。

イオン発生装置１８は第１実施形態のイオン発生装置よりもヒータコア１７側に配置されている。連結路４０はイオン発生装置１８の下流で空気通路１３から分岐してフィルタ１４に連結されている。連通路４０の一端の開口４０ａは空気通路１３に連通するとともに、他端の開口４０ｂはフィルタ１４の吸気面１４ａと排気面１４ｂとの間で収納室１３ａに連通している。

ダンパ５０は空気通路１３内の開口４０ａの近傍に設けられている。ダンパ５０は連通路４０と空気通路１３とを択一的に開く。これにより、空気の流路はダンパ５０により連通路４０と空気通路１３とに択一的に切り換えられる。

上記構成の車両用空気清浄装置２において、図５のステップ＃４の第１放出モードの際にはダンパ５０は実線で示すＡ位置に配される。これにより、ダンパ５０は開口４０ａを塞いで連通路４０を閉じるとともに空気通路１３を開く。そして、イオン発生装置１８で発生したマイナスイオン及びプラスイオンの両方は吹出口１２を介して車室６内に送出される。

なお、本実施形態の車両用空気清浄装置２では図５のステップ＃５の第２放出モード時の動作が第１実施形態とは異なっている。図１０は本実施形態の車両用空気清浄装置２の第２放出モード時の動作を示すフローチャートである。図５のステップ＃３で車室６内のＰＭ２．５の濃度が所定の上限濃度Ｃｉ以上であると判断されると、ステップ＃１１でダンパ５０は一点鎖線で示すＢ位置に配される。これにより、ダンパ５０は開口４０ａを開放して連通路４０を開くとともに空気通路１３を閉じる。

ステップ＃１２ではイオン発生装置１８はプラスイオンのみを放出する。プラスイオンは連通路４０を流通してフィルタ１４に導かれる。これにより、フィルタ１４はプラスに帯電する。ステップ＃１３では所定時間（例えば５分）が経過するまで待機する。所定時間が経過すると、ステップ＃１４に移行する。

ステップ＃１４ではダンパ５０はＡ位置に配され、連通路４０が閉じられる。ステップ＃１５ではイオン発生装置１８によりマイナスイオンのみが空気通路１３に放出される。これにより、車室６内のＰＭ２．５はマイナスに帯電する。マイナスに帯電したＰＭ２．５は内気吸込口１１ｂから空気通路１３に取り込まれ、プラスに帯電したフィルタ１４で容易に集塵される。

ステップ＃１６では所定時間（例えば１５分）が経過するまで待機する。所定時間が経過すると図５のステップ＃２に戻る。

本実施形態によると、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第２放出モード時にイオン発生装置１８によりプラスイオンを発生してダンパ５０により連通路４０を開いてフィルタ１４に導く。そして、イオン発生装置１８によりマイナスイオンを発生してダンパ５０を切り換えて吹出口１２に導く。これにより、車室６内にイオンを供給するイオン発生装置１８を用いてフィルタ１４を帯電させることができる。したがって、車両用空気清浄装置２のコストの増加を抑制することができる。

なお、第２放出モード時にイオン発生装置１８によりマイナスイオンを発生してダンパ５０により連通路４０を開いてフィルタ１４に導くとともに、イオン発生装置１８によりプラスイオンを発生してダンパ５０を切り換えて吹出口１２に導いてもよい。

本発明は、車室内の空気を清浄する車両用空気清浄装置に利用することができる。

１車両
２車両用空気清浄装置
３ボンネット
４機器室
５エンジンルーム
６車室
７隔壁
８インストルメントパネル
９シガーソケット
１０ハウジング
１１吸込口
１１ａ外気吸込口
１１ｂ内気吸込口
１２吹出口
１３空気通路
１４フィルタ
１４ａ吸気面
１４ｂ排気面
１５送風機
１６蒸発器
１７ヒータコア
１８イオン発生装置
１８ａ第１イオン発生部
１８ｂ第２イオン発生部
２０本体部
２１微粒子センサ
４０連通路
５０ダンパ
６０シート
７０パルス発生器
１８１ａ第１放電電極
１８１ｂ第２放電電極
１８２ａ第１誘導電極
１８２ｂ第２誘導電極

Claims

車外または車室内の空気を吸い込む吸込口と前記車室内に空気を吹き出す吹出口とを連通させる空気通路と、前記空気通路内に配される送風機と、前記車室内の微粒子の濃度を検知する微粒子センサと、マイナスイオン及びプラスイオンを発生するイオン発生装置と、前記空気通路を流通する空気に含まれる微粒子を集塵するとともに所定の極性で帯電したフィルタとを備え、
前記イオン発生装置によりマイナスイオン及びプラスイオンの両方を前記空気通路に放出する第１放出モードと、前記イオン発生装置により主として前記フィルタと逆極性のイオンを前記空気通路に放出する第２放出モードとを有し、
第１放出モードの際に前記車室内の微粒子の濃度が所定濃度を超えたときに第２放出モードに切り換えることを特徴とする車両用空気清浄装置。
前記フィルタをプラスまたはマイナスに帯電させる帯電装置を前記フィルタの近傍に設けたことを特徴とする請求項１に記載の車両用空気清浄装置。
前記帯電装置はマイナスイオン及びプラスイオンの一方を発生する第１イオン発生部と他方を発生する第２イオン発生部とを有し、第１イオン発生部を前記フィルタの上流側に配置するとともに第２イオン発生部を前記フィルタの下流側に配置し、第２イオン発生部と前記フィルタとの距離が第１イオン発生部と前記フィルタとの距離よりも短いことを特徴とする請求項２に記載の車両用空気清浄装置。
前記イオン発生装置が電源からの電圧を昇圧する昇圧トランスと、前記昇圧トランスの二次巻線の一端に接続される第１放電電極及び第２放電電極と、前記二次巻線の他端に接続して第１放電電極及び第２放電電極にそれぞれ対向するとともにスイッチを介して接地される第１誘導電極及び第２誘導電極とを有し、
マイナスイオン及びプラスイオンの一方を第１放電電極から発生して他方を第２放電電極から発生するとともに第１放電電極を第２放電電極の下流に配置し、第１放出モード時に前記スイッチをオフして第２放出モード時に前記スイッチをオンすることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の車両用空気清浄装置。
前記イオン発生装置の下流で前記空気通路から分岐して前記フィルタに連結される連通路と、前記連通路と前記空気通路とを択一的に開くダンパとを備え、第２放出モード時に前記イオン発生装置によりマイナスイオン及びプラスイオンの一方を発生して前記ダンパにより前記連通路を開いて前記フィルタに導くとともに、他方を発生して前記ダンパを切り換えて前記吹出口に導くことを特徴とする請求項１に記載の車両用空気清浄装置。