JP4947647B2 - 車両用粉塵回収装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の走行により巻上げられた粉塵を回収する車両用粉塵回収装置に関する。

車両が走行すると、道路に堆積している細かな粉塵が車輪で巻上げられて大気中を浮遊するようになる。このような浮遊粒子状物質は、細かな砂塵、タイヤの磨耗分、舗装道路の磨耗分、排気ガスの煤煙などで、比較的長く大気中に浮遊することから、道路の近くに住む人が浮遊粒子物質を定常的に吸込む虞が高く、人体への影響が懸念される。
特開２００３−２９９９８７号公報

このような課題に対して、種々の解決策が提案されており、特許文献１のものは、道路に電気集塵機を設置し、空気中に含まれる浮遊粒子物質を回収することを提案している。
しかしながら、特許文献１のものは、浮遊粒子物質を道路に設置した電機集塵機で回収する構成であることから、大気中に拡散してしまった浮遊粒子物質を回収する効果は極めて低いものと思われる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両が走行することにより巻上げられた粉塵を効率よく回収することができる車両用粉塵回収装置を提供することにある。

本発明は、車輪の後方となる部位に設けられ、車両の進行方向に開口する集塵口と、作動状態で前記集塵口を通じて空気をケース内部に吸込むと共に吸込んだ空気を前記ケース外部に排気する吸込手段と、前記ケース内部に設けられ、前記吸込手段により前記ケース内に吸込まれた空気に含まれる粉塵を回収する回収手段と、車両の走行環境状況を検出する検出手段と、前記検出手段の検出状態に基づいて作動条件が成立したと判断した場合は車両の車軸を動力として前記吸込手段を作動する制御手段とを備え、前記回収手段により、車輪後部で発生する塵埃を回収するようにしたものである（請求項１）。

上記構成において、前記検出手段は、ワイパモータがオフのときにオフ信号を出力するワイパ駆動装置、路面からの反射光量が基準値以下のときにオフ信号を出力する路面センサ、前記回収手段が満杯でないときにオフ信号を出力する満タン検出手段であり、前記制御手段は、前記ワイパ駆動装置及び前記路面センサ並びに前記満タン検出手段からオフ信号が出力されたときに前記作動条件が成立したと判断するようにしてもよい（請求項２）。

また、前記吸込手段は、電磁クラッチを介して前記車軸により駆動され、前記制御手段は、前記吸込手段を作動する場合は、前記電磁クラッチを連結させるようにしてもよい（請求項３）。

また、前記車両の排気管は、排気口が前記集塵口の前方に所定の隙間を存して対向配置するように設けられていてもよい（請求項４）。

また、前記路面センサは、路面に照射して反射した赤外線の受光量を検出するように設けられており、前記制御手段は、前記路面センサの受光量に基づいて路面が乾いた状態か、雨又は雪で濡れた状態かを判断するようにしてもよい（請求項５）。

請求項１の発明によれば、車両が走行すると、車輪が回転することにより道路に堆積した粉塵が巻上げられるようになる。車輪の後方となる部位には、車両の進行方向に開口する集塵口が設けられているので、巻上げられた粉塵の多くは集塵口に進入するようになる。制御手段は、検出手段が検出した車両の走行環境状況に基づいて作動条件が成立したと判断した場合は車両の車軸を動力として吸込手段を作動する。吸込手段は、作動状態で集塵口を通じて空気をケース内部に吸込むと共に吸込んだ空気をケース外部に排気する。これにより、車両毎に設けられた回収手段により、車両の走行によって巻上げられた粉塵を効率よく回収することができる。

請求項２の発明によれば、走行環境状況によっては回収手段に悪影響を及ぼす場合があるにしても、そのような悪影響がない条件が成立した場合のみに吸込手段を作動させるので、回収手段の機能が短期間で低下してしまうことを防止できる。

（参考例）
以下、本発明の参考例について図１ないし図５を参照して説明する。
図２は車両を概略的に示す側面図、図３は車両の後方図である。これらの図２及び図３において、車両１のトランク２には集塵機（粉塵回収装置に相当）３が設置されている。この集塵機３の前部にはダクト４が接続されている。このダクト４は左右方向へ二股に分岐しており、それらの先端に横方向に扁平形状の集塵口５がそれぞれ接続されている。これらの集塵口５は、後輪（車輪に相当）６の直後を除く後輪６間となる部位に、車両１の進行方向に開口して設けられている。この集塵口５の設置位置としては、後輪６から巻上げられる粉塵を効率よく吸込む位置に設定されている。

図１は、集塵機３を概略的に示す断面図である。この図１において、集塵機３は次のように構成されている。略円筒状のケース７内は、仕切板７ａにより吸込室８と排気室９とに連通状態で仕切られている。吸込室８には一定のメッシュで作られた濾過紙からなる集塵袋（回収手段に相当）１０が収納されており、その集塵袋１０がダクト４の先端である吸引口４ａに気密に取付けられている。集塵袋１０は、吸込室８からワンタッチで着脱自在となっている。吸引口４ａには逆流防止弁１１が設けられており、集塵機３の非作動状態では、逆流防止弁１１により吸引口４ａが閉鎖されている。圧力式の集塵袋センサ（圧力センサに相当）１２は、前記ダクト４と吸込室８との間（集塵袋１０の前後）の圧力差を検出するようになっている。排気室９には、モータ１３により駆動されるシロッコファン（吸込手段に相当）１４が配置されている。集塵機３の後端には排気口１５が設けられており、その排気口１５が図示しないダクトにより車両１の外部と連通している。

本参考例では、車両１の排気管１６の先端は扁平形状をなしており、集塵口５の前方に隙間を存して対向配置されている。このように構成しているのは、排気管１６から排気された排気ガスが集塵口５に進入し易くすると共に、排気管１６からの水滴が集塵口５に進入しないようにしているためである。

図２に戻って、車両１のフロントガラス１７の内側上部には路面センサ１８が設けられている。この路面センサ１８は、例えば車両１の前方の路面に赤外線を照射すると共に、その赤外線が路面で反射した光の受光量を検出するようになっている。この場合、路面センサ１８は、光学的フィルタ及び電気的フィルタにより太陽光に含まれる赤外線の影響を受けないようになっている。

図４は、集塵機３を制御する構成を概略的に示すブロック図である。この図４において、車両走行センサ１９は、車両から速度を示す速度信号を入力したときにＯＮ信号をコントローラ（検出手段、制御手段に相当）２０へ出力する。ワイパ駆動装置２１は、ワイパモータをオフしているとき（雨が降っていないとき）にＯＦＦ信号をコントローラ２０へ出力する。路面センサ１８は、受光量が基準値を下回ったとき（路面が積雪或いは濡れていないとき）にＯＮ信号をコントローラ２０へ出力する。集塵袋センサ１２は、検出する圧力差が基準値よりも増大したとき（集塵袋１０が満タンとなったとき）にＯＮ信号をコントローラ２０へ出力する。手動電源スイッチ２２は、ＯＮ操作された状態でＯＮ信号をコントローラ２０へ出力する。

コントローラ２０は、車両のバッテリからの給電状態で動作し、後述するように入力する各信号に基づいて集塵機３の作動条件が成立したと判断したときは、集塵機３へ通電したり、車室内のインストルメントパネルに設けられた集塵袋満タン表示２３へ通電したりする。

次に上記構成の作用について説明する。
車両に乗車した運転者がイグニッションスイッチをオンすると、バッテリからコントローラ２０に給電されるので、コントローラ２０が動作する。
図５は、コントローラ２０の動作を示すフローチャートである。この図５において、コントローラ２０は、集塵機３の作動条件が成立したかを判断している。この作動条件とは、車両走行センサがＯＮか（Ｓ１）、ワイパモータがＯＦＦか（Ｓ２）、路面センサ１８がＯＦＦか（Ｓ３）、集塵袋センサ１２がＯＦＦか（Ｓ４）、手動電源スイッチ２２がＯＮか（Ｓ５）であり、何れかの条件が成立しなかった場合は作動条件が成立していないと判断する。

車両１の停止状態では、車両走行センサ１９はＯＦＦしているので（Ｓ１：ＮＯ）、集塵機３の停止状態を継続する（Ｓ８）。
運転者が車両を走行させると、車両走行センサ１９からＯＮ信号を入力するので（Ｓ１：ＹＥＳ）、ワイパモータがＯＦＦかを判断する（Ｓ２）。雨が降っていない場合は、ワイパ駆動装置２１からＯＦＦ信号が入力しているので（Ｓ２：ＹＥＳ）、路面センサ１８からＯＦＦ信号が入力するかを判断する（Ｓ３）。路面が雨で濡れていないと共に積雪していない場合、つまり路面が乾いている場合は、路面センサ１８が照射した赤外線は路面で乱反射するので、路面センサ１８の受光量は大きく、路面センサ１８からはＯＦＦ信号が出力されている。これにより、コントローラ２０は、路面センサ１８からＯＦＦ信号を入力するので（Ｓ３：ＹＥＳ）、集塵袋センサ１２からＯＦＦ信号を入力するかを判断する（Ｓ４）。集塵袋１０が満タンでない場合は、集塵袋センサ１２からＯＦＦ信号を入力するので（Ｓ４：ＹＥＳ）、手動電源スイッチ２２からＯＮ信号が入力するかを判断する（Ｓ５）。手動電源スイッチ２２がＯＮされている場合は、手動電源スイッチ２２からＯＮ信号が入力するので（Ｓ５：ＹＥＳ）、作動条件が成立したと判断し、集塵機３のモータ１３に通電する。これにより、シロッコファン１４が回転するようになるので、集塵機３の吸引口４ａから空気が吸込まれ、それに伴って吸引口４ａに設けられている逆流防止弁１１が開放して集塵袋１０を通過する空気の流れが発生するようになる。

さて、車両１が走行すると、道路に堆積している粉塵が車輪で巻上げられるようになる。
この粉塵としては、以下のようなものである。
（１）砂塵粒子……中国からの黄砂、石英、長石、硅石、石灰石、雲母、泥が乾いた粉末等
（２）タイヤの磨耗分……ゴム成分、繊維、加硫薬品等
（３）舗装道路磨耗分……コールタール、砂、硬化薬品等
（４）排ガス煤煙……炭素化合物、石油未燃焼生成物等
（５）その他……人間の投機した部材の粉末等

このような粉塵は、車輪で巻上げられた後に大気中に拡散して比較的長期間に渡って浮遊することから、人体への影響が懸念される。車両１が走行することにより車輪で巻上げられた粉塵は、車輪が回転することにより巻上げられることから、車輪の両側に集中して巻上げられることになる。ここで、後輪６の直後を除く後輪６間には横方向に扁平形状の集塵口５が設けられているので、後輪６の内側方向に巻上げられた粉塵の多くは、後輪６間に配置されている集塵口５に進入するようになる。この場合、後輪６により巻上げられた比較的重量の大きな粉塵については、集塵口５まで巻上げられることはないことから、集塵口５には重量が極めて軽い浮遊粒子物質となる粉塵のみが進入する。このように集塵口５に進入した粉塵は、集塵機３に吸込まれることにより集塵袋１０で回収されるようになる。また、集塵機３を通過した空気は車外に排気される。

さて、車両１が停止すると、車両走行センサ１９からのＯＮ信号が断たれるので、コントローラ２０は、図５に示すステップＳ１において「ＮＯ」と判断し、集塵機３を停止する（Ｓ８）。これにより、粉塵が発生していない状態で集塵機３が作動することはないので、車両１のバッテリが無駄に消耗してしまうことを防止できる。

また、雨が降ってきた場合は、路面が雨で濡れるので、車両の走行状態では、後輪６が水分を含んだ粉塵を跳ね上げるようになる。この場合、運転者がワイパスイッチを操作することによりワイパ駆動装置２１がワイパを作動したときは、ワイパ駆動装置２１からのＯＦＦ信号が断たれるので、コントローラ２０は、ステップＳ２において「ＮＯ」と判断し、集塵機３を停止する（Ｓ８）。これにより、雨で濡れた路面を走行した場合に、水分を含んだ粉塵が巻上げられるにしても、集塵口５から水分を含んだ粉塵が集塵袋１０に進入してしまうことなないので、集塵袋１０の機能が短時間で低下してしまうことを防止できる。

また、路面に雪が積もっている場合、或いは雨が降っていないものの路面が濡れているような場合も、水分を含んだ粉塵が後輪６により巻上がられる場合がある。このような場合、路面センサ１８から照射された赤外線が路面で正反射することにより路面センサ１８の受光量が大きく低下し、路面センサ１８からのＯＦＦ信号が断たれるので、コントローラ２０は、ステップＳ３において「ＮＯ」と判断し、集塵機３を停止する（Ｓ８）。これにより、積雪或いは濡れた路面を走行した場合に、水分を含んだ粉塵が巻上げられるにしても、集塵口５から水分を含んだ粉塵が集塵袋１０に進入してしまうことなないので、集塵袋１０の機能が短時間で低下してしまうことを防止できる。

以上のようにして車輪、特に後輪６で巻上げられた粉塵を効率よく集塵機３に回収できるものの、車両の走行距離の増大に伴って集塵機３が回収する粉塵の量も増大し、集塵袋１０が満タンとなると、集塵袋１０の機能が一気に低下するようになる。このように集塵袋１０が満タンとなると、集塵機３の吸込室８内の圧力が基準値よりも低下し、集塵袋センサ１２からのＯＦＦ信号が断たれる。すると、コントローラ２０は、ステップＳ４において「ＮＯ」と判断し、集塵袋満タン表示２３を点灯（またはブザー報知）することにより集塵袋１０の交換を報知してから、集塵機３のモータ１３への通電を停止する。これにより、集塵機３を無駄に作動してしまうことを防止できるので、バッテリが無駄に消耗してしまうことを防止できる。

運転者は、集塵袋満タン表示２３が点灯したときは、集塵機３から集塵袋１０を取外し、新品の集塵袋１０を装着する。
運転者は、集塵機３を作動したくない場合は、手動電源スイッチ２２をオフする。コントローラ２０は、手動電源スイッチからのＯＮ信号が断たれたときは、ステップＳ５において「ＮＯ」と判断し、集塵機３を停止する（Ｓ８）。これにより、運転者は、集塵機３を任意に作動させることができる。

一方、車両１のエンジンがディーゼルエンジンの場合、或いはガソリンエンジンであっても、エンジンの運転時間が長くなると、排気管１６から排出される排気ガスに煤煙が含まれるようになる。このような煤煙も浮遊粒子物質となって大気中に拡散されるものの、本参考例では、排気管１６の先端が集塵口５の前方に位置しているので、排気管１６からの排気ガスの多くは集塵口５に進入するようになる。これにより、排気管１６から排気された排気ガスに含まれる煤煙を集塵機３で回収することができる。また、排気ガスには燃料が燃焼することにより発生する水分が含まれており、集塵袋１０の機能低下の要因となるものの、排気管１６からの水分は、集塵口５に到達する前に排気管１６の先端と集塵口５との間に存在する隙間から下方に落下してしまうので、集塵袋１０に水分が進入することを防止でき、集塵袋１０の機能が短時間に低下してしまうことを防止できる。

このような参考例によれば、車両１に集塵機３を設け、車輪が回転することにより巻上げられた粉塵を集塵機３で回収するようにしたので、道路側に浮遊粒子物質を回収する回収装置を設置する従来例のものと違って、車輪、特に後輪６で巻上げられて大気中に拡散しようとする浮遊粒子物質を効率よく回収することができる。従って、個々の車両１毎には粉塵の回収量は少ないものの、全国の車両１が実施すれば大きな効果を期待でき、浮遊粒子物質による人体への影響を低減することができる。

また、集塵機３は、集塵袋１０とシロッコファン１４とモータ１３とを組合わせて構成されているので、掃除機と同一構成であり、容易に実施できる。
また、路面が積雪していたり、雨で濡れていたりしていた場合は、集塵機３を停止させるようにしたので、車輪が水分を巻上げるような環境であっても、集塵機３の集塵機能が短期間で低下してしまうことを防止できる。

尚、集塵口５を前輪の直後を除く前輪間に位置するようにダクト４を車両１の前方に延長するようにしてもよい。
さらに、車両１が走行状態から停止状態に移ったときは、巻上げられた浮遊粒子物質がまだ残っているので、停止状態に移っても集塵機３の停止を一定時間遅らせるようにしてもよい。

（一実施例）
次に本発明の一実施例について図６ないし図８を参照して説明するに、参考例と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。この一実施例は、車軸の回転を利用して集塵機３を作動させることを特徴とする。

図６に示すように後輪６を駆動するためのデファレンシャル部３１にはパワーテークオフ部３２が取付けられており、後輪６の回転がフレキシブルワイヤ３３を通じて集塵機３に伝達されるようになっている。この場合、集塵機３には、図７に示すように、シロッコファン１４との連結を行うための電磁クラッチ３４が設けられており、フレキシブルワイヤ３３は電磁クラッチ３４を介して歯車３５と連結可能となっている。シロッコファン１４は、歯車３６と連結されており、その歯車３６が歯車３５と噛合っている。このような構成により、シロッコファン１４は、電磁クラッチのＯＮ状態では後輪６の回転に伴って回転するようになっている。集塵機３の側面には集塵袋１０を取出すための扉３７が設けられている。尚、図７では、集塵袋センサ１２の図示を省略した。

本実施例では、集塵機３はトランク２内の両側にそれぞれ設けられている。即ち、車両１のタイヤハウスにおいて後輪６の直後を除いた部位には開口部３８が形成されており、その開口部３８に容器状のカバー体３９が取付けられている。集塵機３は、カバー体３９の端面に装着されており、カバー体３９の端面に形成された吸引口３９ａに集塵袋１０が気密に装着されている。本実施例では、カバー体３９の開口部が集塵口３９ｂに設定されている。

図８に示すようにトランク２の側面には燃料用扉４０と同一構造の取出用扉４１が設けられており、その取出用扉４１を開放することにより集塵機３の取出扉３７から集塵袋１０を取出可能となっている。

さて、コントローラ２０は、参考例のように集塵機３の作動条件が成立したかを判断しており、車両が走行することにより作動条件が成立したときは、電磁クラッチ３４に通電する。これにより、デファレンシャル部３１の回転が電磁クラッチ３４を介してシロッコファン１４に伝達されるので、シロッコファン１４が回転し、カバー体３９の集塵口３９ｂから空気を吸込むようになる。従って、参考例と同様に、車輪、特に後輪６で巻上げられた粉塵を集塵機３で効率よく回収することができる。

このような実施例によれば、集塵機３を作動するためにモータを使用する必要はないので、車両１のバッテリの消耗を抑制することができると共に、車速が上昇するのに応じてシロッコファン１４の回転数が上昇して集塵機３の吸引力が上昇するので、後輪３６が回転することにより巻上げられた粉塵を車速に応じて効果的に回収することができる。
尚、この実施例においても、参考例と同様に、集塵機３を１個設け、２個の集塵口５をダクトにより集塵機３と連結するようにしてもよいし、排気管１６からの排気ガスを集塵機３で回収するようにしてもよい。

本発明は、上記実施例に限定されることなく、次のように変形または拡張できる。
集塵口を３個以上設けるようにしてもよい。
車輪毎に集塵口を設けたり、集塵機３を設けたりするようにしてもよい。
後部にエンジンを搭載した車両の場合は、集塵機３をボンネット内に設置するようにしてもよい。
集塵機３の逆流防止弁１１をソレノイド或いはモータを用いて電動により開閉するように構成してもよい。

集塵口５に水滴センサを設け、水滴センサにより水滴を検出した場合は集塵機３を停止するようにしてもよい。
メッシュの細かさが異なる複数の集塵袋１０を設け、大きさの異なる粉塵を区別して回収するようにしてもよい。

本発明の参考例における集塵機を概略的に示す断面図 車両の側面図 車両の後面図 電気的構成を示すブロック図 コントローラの動作を示すフローチャート 本発明の一実施例における集塵機を示す斜視図 トランクへの搭載状態で示す図１相当図 集塵袋用扉を示す車両の斜視図

符号の説明

図面中、１は車両、３は集塵機（粉塵回収装置）、５は集塵口、６は車輪、７はケース、１０は集塵袋（回収手段）、１２は集塵袋センサ（圧力センサ）、１３はモータ、１４はシロッコファン（吸込手段）、１６は排気管、２０はコントローラ（検出手段、制御手段）、３４は電磁クラッチ、３９ｂは集塵口である。

Claims (5)

1. 車輪の後方となる部位に設けられ、車両の進行方向に開口する集塵口と、
   作動状態で前記集塵口を通じて空気をケース内部に吸込むと共に吸込んだ空気を前記ケース外部に排気する吸込手段と、
   前記ケース内部に設けられ、前記吸込手段により前記ケース内に吸込まれた空気に含まれる粉塵を回収する回収手段と、
   車両の走行環境状況を検出する検出手段と、
   前記検出手段の検出状態に基づいて作動条件が成立したと判断した場合は車両の車軸を動力として前記吸込手段を作動する制御手段とを備え、
   前記回収手段により、車輪後部で発生する塵埃を回収するようにしたことを特徴とする車両用粉塵回収装置。
2. 前記検出手段は、ワイパモータがオフのときにオフ信号を出力するワイパ駆動装置、路面からの反射光量が基準値以下のときにオフ信号を出力する路面センサ、前記回収手段が満杯でないときにオフ信号を出力する満タン検出手段であり、
   前記制御手段は、前記ワイパ駆動装置及び前記路面センサ並びに前記満タン検出手段からオフ信号が出力されたときに前記作動条件が成立したと判断することを特徴とする請求項１記載の車両用粉塵回収装置。
3. 前記吸込手段は、電磁クラッチを介して前記車軸により駆動され、
   前記制御手段は、前記吸込手段を作動する場合は、前記電磁クラッチを連結させることを特徴とする請求項１または２記載の車両用粉塵回収装置。
4. 前記車両の排気管は、排気口が前記集塵口の前方に所定の隙間を存して対向配置するように設けられていることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の車両用粉塵回収装置。
5. 前記路面センサは、路面に照射して反射した赤外線の受光量を検出するように設けられており、
   前記制御手段は、前記路面センサの受光量に基づいて路面が乾いた状態か、雨又は雪で濡れた状態かを判断することを特徴とする請求項２ないし４の何れかに記載の車両用粉塵回収装置。

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