JP2023042789A

JP2023042789A - 車両用二酸化炭素回収装置

Info

Publication number: JP2023042789A
Application number: JP2021150120A
Authority: JP
Inventors: 智規川浦; Tomonori Kawaura
Original assignee: Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2021-09-15
Filing date: 2021-09-15
Publication date: 2023-03-28

Abstract

【課題】よりコンパクトな構成で、二酸化炭素を回収することができるように構成された、車両用二酸化炭素回収装置を提供すること。
【解決手段】車両用二酸化炭素回収装置は、外部から空気を取り込むとともに取り込んだ空気を車両の内部空間である車室内空間に導入することができるように構成された外気導入部と、車室内空間の空気を強制的に外部に排出することができるように構成された空気排出部と、を有する車両に搭載される。この車両用二酸化炭素回収装置は、空気排出部に設けられ、空気排出部を流れる空気が内部に供給されるように構成された筐体と、筐体の内部に配置され、筐体の内部に供給された空気中の二酸化炭素を捕捉する二酸化炭素捕捉部と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載され、車両の走行中に空気中の二酸化炭素を捕捉することができるように構成された、車両用二酸化炭素回収装置に関する。

特許文献１は、車載空気清浄機用フィルタユニットを開示する。特許文献１に開示の車載空気清浄機用フィルタユニットは、中空層を挟んだ二重シェルで形成された断熱構造を有する筐体と、筐体内に配設される複数のフィルタブロックとを備える。複数のフィルタブロックは、筐体内にて、２つのフィルタブロックの対を複数構成する。対となる２つのフィルタブロックは、互いの一端が接合され互いの他端が離間するように、Ｖ字型に配設される。そして、複数のフィルタブロックの対が筐体内にて同一方向に整列されるとともに、対となる２つのフィルタブロックの互いの他端側から空気が導入され、互いの一端側から空気が流出される。

特許文献１に開示の複数のフィルタブロックのそれぞれは、枠体と、ハニカム構造の隔壁と、ガス吸着材とを備える。枠体はフィルタブロックの外郭を形成する。この枠体の内部にハニカム構造の隔壁が配設され、この隔壁により枠体内部が複数のセルに区画される。そして、ガス吸着材は、隔壁により区画されたセル内に収容される。セル内に収容されたガス吸着材は、フィルタブロックを通過した空気中の二酸化炭素及び水分を吸着することにより、これらを捕捉する。

特許文献１に開示の車載空気清浄機用フィルタユニットは、車外から空気を取り込み、取り込んだ空気から二酸化炭素及び水分を除去して車室内に清浄な空気を供給する機能を有する。そのため、この車載空気清浄機用フィルタユニットは、車室内を空調するための車載空調システム等に組み込まれる。

特開２０２０－２０３２４２号公報

（発明が解決しようとする課題）
特許文献１に開示の車載空気清浄機用フィルタユニットは、外部から取り込んだ空気を清浄化して車室内に供給するため、車室内に供給される前の空気から二酸化炭素などを除去するように構成される。このため、外部から取り込んだ空気から粉塵や他の有害成分などを除去するためのフィルタも必要であり、それ故に装置が大型化するという問題を有する。

そこで、本発明は、よりコンパクトな構成で、二酸化炭素を回収することができるように構成された、車両用二酸化炭素回収装置を提供することを目的とする。

本発明は、外部から空気を取り込むとともに取り込んだ空気を車両の内部空間である車室内空間に導入することができるように構成された外気導入部と、車室内空間の空気を強制的に外部に排出することができるように構成された空気排出部と、を有する車両に搭載される車両用二酸化炭素回収装置であって、空気排出部に設けられ、空気排出部を流れる空気が内部に供給されるように構成された筐体と、筐体の内部に配置され、筐体の内部に供給された空気中の二酸化炭素を捕捉する二酸化炭素捕捉部と、を有する、車両用二酸化炭素回収装置を提供する。この場合、車両用二酸化炭素回収装置は、筐体及び二酸化炭素捕捉部のみにより構成されていると良い。

本発明に係る二酸化炭素回収装置は、車両の内部空間（車室内空間）の空気を強制排気する空気排出部に設けられ、車室内空間から排出される空気中の二酸化炭素を捕捉する。二酸化炭素が捕捉された空気は外部に放出されるだけであるので、そのような空気を清浄化するための他のフィルタ、例えば異物除去用のフィルタなどは必要ではない。よって、よりコンパクトに、車両用二酸化炭素回収装置を構成することができる。また、空気排出部に二酸化炭素回収装置を設けることにより、車室内空間に存在する乗員の呼気中の二酸化炭素も合わせて回収することができる。よって、より効率的に二酸化炭素を回収することができる。

空気排出部は、回転駆動することにより車室内空間の空気を吸引する排気ファンと、排気ファンにより吸引された空気が通過するとともに外部に開口した出口端を有する排気ダクトとを有しているとよい。そして、二酸化炭素回収装置の筐体が排気ダクト内に配設されているとよい。これによれば、排気ダクトを利用することにより、簡便に車両に二酸化炭素回収装置を取り付けることができる。

図１は、本実施形態に係る二酸化炭素回収装置が適用される車両の内部を側面から概略的に示す図である。図２は、二酸化炭素捕捉材として水酸化カルシウム水溶液を用いた二酸化炭素回収装置の概略断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る車両用二酸化炭素回収装置（以下、ＣＯ_２回収装置ということもある。）について説明する。図１は、本実施形態に係るＣＯ_２回収装置５０が適用される車両Ｖの内部を側面から概略的に示す図である。図１において左方側が車両前方側であり右方側が車両後方側である。図１に示す車両Ｖは、多数の乗客を乗せることができる車両、例えばバスなどであることが好ましい。特に、走行中に、車両に設けられている乗員の乗降用のドアの開閉回数が少ないバスであるのが良い。このようなバスとして、長距離を運行する高速バスなどを例示することができる。

図１に示すように、車両Ｖの内部には、運転席空間１０と乗客席空間２０が設けられている。運転席空間１０は車両前方部に設けられる。運転席空間１０には運転席が設置され、この運転席に運転者が座ることができる。乗客席空間２０は運転席空間の車両後方側に設けられる。乗客席空間２０には複数の乗客席が設置されており、各乗客席に乗客が座ることができる。車両Ｖの内部空間である車室内空間ＳＶは、運転席空間１０と乗客席空間２０とを含む。

また、車両Ｖは、外部から空気を取り込むとともに取り込んだ空気を車室内空間ＳＶに導入することができるように構成された外気導入ユニット３０を備える。外気導入ユニット３０が本発明の外気導入部に相当する。外気導入ユニット３０は、外気取入装置３１と輸送管路３２とを有する。外気取入装置３１は車両Ｖの前方部分に設けられている。外気取入装置３１は、例えば、車両ＶのフロントバンパＦＢの上部に設けられているフロントグリルの後部に設置される。従って、車両Ｖが前進走行した場合にフロントグリルを経由した外気が外気取入装置３１に取り込まれる。

外気取入装置３１は、輸送管路３２の一方端（車両前方端）に接続されており、外気取入装置３１に取り込まれた空気は輸送管路３２の一方端から輸送管路３２内に侵入する。輸送管路３２は、本実施形態では、上記一方端から運転席空間１０を車両後方に向けて縦断し、その後上方に延設され、運転席空間１０の天井付近にて乗客席空間２０に向かって車両後方に延設される。そして、輸送管路３２の延設端である他方端（車両後方端）が閉塞される。なお、輸送管路３２の他方端は開放されていても良い。また、輸送管路３２は循環流路を形成していても良い。

また、輸送管路３２の適所に吹出孔が設けられている。さらに、輸送管路３２には、図示しないブロアが接続されており、ブロアが駆動することにより、外気取入装置３１に取り込まれた空気が輸送管路３２の一方端から他方端に向かって輸送管路３２内を流通する。このとき輸送管路３２の適所に設けられた吹出孔から輸送管路３２を流通する空気が車室内空間ＳＶに吹き出す。これにより、外部から外気取入装置３１に取り込まれた空気が車室内空間ＳＶに導入される。なお、輸送管路３２を流れる空気を例えば車両Ｖが備えるエンジンを冷却する冷却水に接触させることにより温めて暖機を車室内空間に導入するための暖房ユニットが車両Ｖに設けられていてもよい。また、輸送管路３２を流れる空気を例えば蒸発器内で液体冷媒に接触させることにより冷やして冷気を車室内空間に導入するための冷房ユニットが車両Ｖに設けられていてもよい。

また、車両Ｖは、排気ユニット４０を備える。排気ユニット４０は、車室内空間ＳＶの空気を強制的に外部に排出することができるように構成される。排気ユニット４０が本発明の空気排出部に相当する。本実施形態において、排気ユニット４０は、車両Ｖの後方部分に設けられるが、車両Ｖの上部や側部に設けられていても良い。本実施形態において、排気ユニット４０は、排気ファン４１と排気ダクト４２を有する。排気ダクト４２は排気ファン４１の車両後方側に設けられる。排気ファン４１は、図示しないファンモータの駆動により回転駆動して、車室内空間ＳＶの空気を車両前方側から吸引するとともに車両後方側に排出する。排気ファン４１に吸引され排出された空気は、排気ファン４１の車両後方側に設けられた排気ダクト４２に供給される。

排気ダクト４２は車両前後方向に延びるように管状に形成され、車両前方端である入口端４２ａ及び車両後方端である出口端４２ｂを有する。入口端４２ａは排気ファン４１の車両後方側にて開口し、出口端４２ｂは外部に開口している。従って、排気ファン４１に吸引された車室内空間ＳＶの空気は排気ダクト４２の入口端４２ａから排気ダクト４２内に供給される。排気ダクト４２内に供給された空気は排気ダクト４２を車両後方に向かって流れ、出口端４２ｂから車両Ｖの後方（外部）に排出される。

排気ファン４１が回転駆動することにより車室内空間ＳＶの空気が強制的に外部に排出、すなわち換気される。本実施形態における排気ファン４１の換気能力は強い方が良い。例えば、排気ファン４１は、約５分程度で車室内空間ＳＶの全空気が排出される程度の換気能力を有するのが良い。

排気ユニット４０の排気ダクト４２内に、本実施形態に係るＣＯ_２回収装置５０が配設される。従って、排気ファン４１に吸引されて排気ダクト４２を流れる空気は、排気ダクト４２内のＣＯ_２回収装置５０を通過した後に、外部に放出されることになる。

ＣＯ_２回収装置５０は、空気中の二酸化炭素を捕捉するための二酸化炭素捕捉部と、二酸化炭素捕捉部を収容するための筐体のみにより構成されるのが良い。例えば、ＣＯ_２回収装置５０は、空気中の二酸化炭素以外の成分を捕捉するための構成や、空気中の埃等を除去するためのフィルターを含まないのが良い。

二酸化炭素捕捉部は、接触する空気中の二酸化炭素を捕捉する機能を有する。なお、二酸化炭素捕捉部は、所定温度以上に加熱されることによって捕捉した二酸化炭素を放出して再生する機能を有していても良い。二酸化炭素捕捉部は、空気中の二酸化炭素を吸着する二酸化炭素吸着材を備えていても良く、化学反応などにより空気中の二酸化炭素を吸収する二酸化炭素吸収材を備えていても良い。このように構成される二酸化炭素捕捉部として、例えば、活性炭、ゼオライト、シリカゲル、のような周知の二酸化炭素吸着材、或いは、水酸化カルシウム水溶液のような周知の二酸化炭素吸収材を備える構成を採用することができる。また、二酸化炭素捕捉部は、二酸化炭素を吸着或いは吸収する材料と、それを支持（担持）する支持体とを備えていても良い。

図２は、二酸化炭素捕捉部として水酸化カルシウム水溶液を用いたＣＯ_２回収装置５０の概略断面図である。図２に示すように、このＣＯ_２回収装置５０は、二酸化炭素吸収材（二酸化炭素捕捉部）としての水酸化カルシウム水溶液５１と、筐体としての貯留タンク５２とを有する。

貯留タンク５２は、上端が開口した容器本体５２１と、容器本体５２１の上端開口を塞ぐ蓋部５２２とを有する。蓋部５２２を容器本体５２１の上端開口に被せることにより、貯留タンク５２の内部が封止される。

貯留タンク５２の内部には、水酸化カルシウム水溶液５１が所定の液面高さまで貯留される。すなわち水酸化カルシウム水溶液５１は、貯留タンク５２の内部に配置される。また、貯留タンク５２の容器本体５２１の側面に空気取入口５２１ａと空気排出口５２１ｂが形成される。空気取入口５２１ａ及び空気排出口５２１ｂは、貯留タンク５２内に貯留される水酸化カルシウム水溶液５１の液面高さよりも高い位置に形成される。また、空気取入口５２１ａは車両前方側に開口し、空気排出口５２１ｂは車両後方側に開口する。

空気取入口５２１ａにはホース５３の一端が気密的に接続される。このホース５３は、その他端が容器本体５２１の内部の底面付近に開口するように、容器本体５２１内に配設される。従って、ホース５３の他端は貯留タンク５２内の水酸化カルシウム水溶液５１中に開口する。

また、蓋部５２２の上面及び容器本体５２１の下面、並びに蓋部５２２及び容器本体５２１の両側面に、ゴム製のパッキン５４が配設される。これらのパッキン５４により、排気ダクト４２内の空気がＣＯ_２回収装置５０と排気ダクト４２との隙間から抜け出すことが防止される。なお、必要に応じて、貯留タンク５２内の水酸化カルシウム水溶液５１が外部に漏洩することを防止するための防水パッキンなどを適所に設けても良い。

上記構成のＣＯ_２回収装置５０が搭載された車両Ｖが前進走行すると、上記したように車両Ｖの前方部位に設けられた外気取入装置３１により外部の空気が取り込まれるとともに取り込まれた空気が輸送管路３２の吹出し孔から車室内空間ＳＶに導入される。一方、車両Ｖの走行中、所定のタイミングで、排気ファン４１が回転駆動する。これにより車室内空間ＳＶの空気が排気ファン４１に吸引される。排気ファン４１に吸引された空気は排気ダクト４２を流れる。排気ダクト４２を流れる空気はＣＯ_２回収装置５０の貯留タンク５２の容器本体５２１に設けられた空気取入口５２１ａを経由してホース５３の一方側からホース５３に導入され、さらにホース５３の他端側から貯留タンク５２内に排出される。このようにして、排気ダクト４２を流れる車室内空間ＳＶの空気が貯留タンク５２内に供給される。また、ホース５３の他端は貯留タンク５２内の水酸化カルシウム水溶液５１内に開口しているので、ホース５３の他端から排出された空気は水酸化カルシウム水溶液５１中に放出される。

水酸化カルシウム水溶液５１中に放出された空気は、気泡となって水酸化カルシウム水溶液５１中を上昇し、貯留タンク５２内の気体空間に放出され、その後、容器本体５２１の空気排出口５２１ｂを経由してＣＯ_２回収装置５０から放出される。ＣＯ_２回収装置５０から放出された空気は、排気ダクト４２をさらに流れて、車両Ｖの後方から外部に排出される。

水酸化カルシウム水溶液５１中に放出された空気が貯留タンク５２内の気体空間に放出されるまでの間に、水酸化カルシウム水溶液５１に接触する。これにより、空気中の二酸化炭素が水酸化カルシウム水溶液と反応して、炭酸カルシウムと水を生成する。生成した水は水酸化カルシウム水溶液５１中に混入する。一方、生成した炭酸カルシウムは容器本体５２１の底に沈殿する。このようにして、車室内空間の空気中の二酸化炭素がＣＯ_２回収装置５０に捕捉（吸収）される。

このように、本実施形態によれば、外部から車両Ｖの車室内空間ＳＶに供給された空気中の二酸化炭素がＣＯ_２回収装置５０により捕捉される。よって、車両Ｖを利用して外気から二酸化炭素を回収することができる。

また、本実施形態に係るＣＯ_２回収装置５０の貯留タンク５２（すなわち筐体）は、車室内空間ＳＶの空気を外部に排出するための排気ダクト４２内に設けられ、排気ダクト４２を流れる空気が内部に供給されるように構成されている。そして、この貯留タンク５２内に、二酸化炭素捕捉部としての水酸化カルシウム水溶液５１が配置している。つまり、ＣＯ_２回収装置５０は、車室内空間ＳＶの空気を強制排気する排気ユニット４０に設けられ、車室内空間ＳＶから排出される空気から二酸化炭素を捕捉する。このような構成によれば、ＣＯ_２回収装置５０により二酸化炭素が捕捉された空気は外部に放出されるだけであるので、そのような空気を清浄化するための他のフィルタ、例えば異物除去用のフィルタなどはＣＯ_２回収装置５０に必要ではない。よって、筐体（貯留タンク５２）及び二酸化炭素捕捉部（水酸化カルシウム水溶液５１）のみによって、コンパクトにＣＯ_２回収装置５０を構成することができる。

また、車両Ｖの車室内空間ＳＶから排気ファン４１を経由して排気ダクト４２に流れる空気は、外部から車室内空間ＳＶに導入された空気に加え、車室内空間ＳＶに存在する乗員の呼気中の二酸化炭素を含む。このため排気ダクト４２内の空気中の二酸化炭素濃度は、外部の空気中の二酸化炭素濃度よりも高い。このような二酸化炭素濃度の高い空気中の二酸化炭素をＣＯ_２回収装置５０を用いて回収することにより、二酸化炭素の回収効率を高めることができる。

また、ＣＯ_２回収装置５０は、外部からアクセスし易い排気ユニット４０（排気ダクト４２）に設置される。このためＣＯ_２回収装置５０を後付けすることができ、且つ、容易に交換することができる。このため多くの車両に本実施形態に係るＣＯ_２回収装置５０を容易に設置することができ、且つ容易に交換することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるべきものではない。例えば、上記実施形態では、ＣＯ_２回収装置５０が、二酸化炭素捕捉材としての水酸化カルシウム水溶液５１と筐体としての貯留タンク５２とにより構成される例を示したが、それ以外の構成を有する二酸化炭素回収装置を用いても良い。例えば、筐体としてのハニカム形状の支持体と、この支持体表面に担持したゼオライトなどの二酸化炭素吸着材とにより二酸化炭素回収装置を構成しても良い。また、上記実施形態では、車両Ｖとしてバスを例示したが、それ以外にも、例えば、乗り降りの機会が少ない電車、例えば長距離を走行する電車（新幹線、特急列車など）に、本発明に係る二酸化炭素回収装置を適用することができる。このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、変形可能である。

１０…運転席空間、２０…乗客席空間、３０…外気導入ユニット（外気導入部）、３１…外気取入装置、３２…輸送管路、４０…排気ユニット（空気排出部）、４１…排気ファン、４２…排気ダクト、４２ａ…入口端、４２ｂ…出口端、５０…ＣＯ_２回収装置、５１…水酸化カルシウム水溶液（二酸化炭素捕捉材）、５２…貯留タンク（筐体）、５２１…容器本体、５２１ａ…空気取入口、５２１ｂ…空気排出口、５２２…蓋部、５３…ホース、５４…パッキン、ＳＶ…車室内空間、Ｖ…車両

Claims

外部から空気を取り込むとともに取り込んだ空気を車両の内部空間である車室内空間に導入することができるように構成された外気導入部と、前記車室内空間の空気を強制的に外部に排出することができるように構成された空気排出部と、を有する車両に搭載される車両用二酸化炭素回収装置であって、
前記空気排出部に設けられ、前記空気排出部を流れる空気が内部に供給されるように構成された筐体と、
前記筐体の内部に配置され、前記筐体の内部に供給された空気中の二酸化炭素を捕捉する二酸化炭素捕捉部と、
を有する、車両用二酸化炭素回収装置。
請求項１に記載の車両用二酸化炭素回収装置であって、
前記筐体及び前記二酸化炭素捕捉部のみにより構成される、車両用二酸化炭素回収装置
請求項１に記載の車両用二酸化炭素回収装置であって、
前記空気排出部は、回転駆動することにより前記車室内空間の空気を吸引する排気ファンと、前記排気ファンにより吸引された空気が通過するとともに外部に開口した出口端を有する排気ダクトとを有し、
前記筐体が前記排気ダクト内に配設される、車両用二酸化炭素回収装置。