用于车辆的空气净化装置的制作方法

本公开涉及一种用于车辆的空气净化装置，其设置有用于从空气去除二氧化碳的二氧化碳去除装置。

背景技术：

wo2009/063848a公开了一种用于车辆的通风设备，其设置有温度检测器，用于检测乘客舱中的温度，使得当在乘客舱中没有乘员的状态下乘客舱中的温度超过指定值时，使风扇工作，使得乘客舱中的空气向车辆外部排出。该通风设备还包括二氧化碳浓度传感器，其设置在前座下方，以在点火开关开启时，检测乘客舱中的二氧化碳浓度，使得当检测到的乘客舱中的二氧化碳浓度超过规定参考值时，使风扇工作，以使乘客舱中的空气从进气口抽吸到排气道中，其在后座下方面朝前，并且被抽吸到排气道中的空气经由后备箱向车辆外部排出。

jp2005-306271a公开了一种富氧装置，用于向车辆乘员供给富氧空气。该富氧装置包括：主体，其形成有空气入口并设置在座位后部或座位之下；以及一对送风道，它们沿着座位的后部从主体延伸，以具有送风口，送风口位于头靠的各侧上并倾斜地面朝前，使得空气从送风口流动，汇集在乘员的脸部前方，以在脸部周围形成富氧区域，借此具有合适浓度的富氧空气向乘员的脸部周围供给，而从喷嘴排出的空气不直接冲击在乘员的鼻子和嘴上。

典型地，用于机动车的空调具有外部空气引入模式，用于准许外部空气进入到乘客舱中；和内部空气再循环模式，用于使乘客舱中的空气再循环。在外部空气引入模式下，新鲜空气可以被引入到乘客舱中，但是乘客舱中的温度受控空气被排出到车辆外部，这导致因通风产生的热能的大量损失(通风损失)。相反，在内部空气再循环模式下，因为使乘客舱中的温度受控空气再循环，所以防止了通风损失，但是乘客舱中的空气可能具有高二氧化碳浓度和湿度。

在wo2009/063848a中公开的用于车辆的通风设备中，乘客舱中的空气被原样排出到外部，并且外部空气随此被引入到乘客舱中。因此，当乘客舱中的空气温度由空调来控制时，温度受控空气的热被释放到外部，这导致大量通风损失。

另一方面，在jp2005-306271a中公开的富氧装置中，虽然富氧空气从送风口朝向乘员的脸部前方的区域送出，但是二氧化碳不向车辆外部排出。因此，当空调处于内部空气再循环模式或未工作时，乘客舱中的二氧化碳浓度在长时间驾驶后增加。因此，虽然由富氧装置产生的富氧空气混合在乘客舱中的空气中，但是二氧化碳浓度仍然可以高，这使得难以防止驾驶员的注意力下降、困倦和疲劳。进一步地，在驾驶员具有大于或小于标准体形的体形时，富氧空气无法被供给到驾驶员的脸部周围。

技术实现要素：

鉴于这种背景，本发明的主要目的是提供一种用于车辆的空气净化装置，其可以防止乘客舱(车厢)中的二氧化碳浓度在很长一段时间内增加，同时即使在空调处于内部空气再循环模式下或者不工作时，也抑制通风损失，并且可以向车辆乘员(诸如驾驶员)的脸部周围供给净化后的空气，而不管乘员的体形如何。

为了实现上述目的，本发明的一个实施方式提供了一种用于车辆1的空气净化装置10，包括：空气进气道16，其具有形成有吸入口16a的一端，吸入口16a用于吸入到车厢3中的空气；二氧化碳去除装置12，其具有连接到空气进气道的另一端的入口12a，并且吸取和去除通过入口供给的空气中含有的二氧化碳；空气供给道17，其具有连接到二氧化碳去除装置的第一出口12b的一端和形成有送风口17a的另一端，送风口17a用于向车厢中送出已经由二氧化碳去除装置去除了二氧化碳的净化后的空气；以及排气道18，其具有连接到二氧化碳去除装置的第二出口12c的一端和形成有排气口18a的另一端，排气口18a用于向车厢外部排出被二氧化碳去除装置吸取的二氧化碳，其中，空气供给道17安装到座位5，以便在送风口17a面朝前的情况下可竖直移动。

根据该结构，车厢中的空气通过空气进气道的吸入口被吸入到二氧化碳去除装置中，其中，从空气去除二氧化碳，并且净化后的空气从空气供给道的送风口被吹送到车厢中。被二氧化碳去除装置吸取(即，吸附和/或吸收)的二氧化碳从排气道的排气口排出到车厢外部。因此，即使当空调处于内部空气再循环模式或者未工作时，也可以防止车厢中的二氧化碳浓度在很长一段时间内增加，并且抑制通风损失。另外，因为空气供给道安装到座位，以便在送风口面朝前的情况下可竖直移动，所以净化后的空气可以被供给到座位中的乘员(诸如驾驶员)的脸部周围，而不管乘员的体形如何。

在上述结构中，优选地，空气供给道17的另一端固定到座位的头靠23。

根据该结构，当车辆乘员(诸如驾驶员)调节头靠的高度以适应乘员的体形时，还调节固定到头靠的空气供给道的另一端(送风口)的高度，以适应乘员的体形。因此，不需要单独调节送风口的高度。

在上述结构中，优选地，送风口17a在头靠23上方向前开口。

根据该结构，净化后的空气可以从上方供给到在座位中的乘员的脸部前方的区域。

在上述结构中，优选地，空气进气道16包括设置在座位5的座椅靠背22的相应侧的一对空气进气道，并且各空气进气道的吸入口16a向前开口。

根据该结构，借助吸入口有效地吸入具有高二氧化碳浓度的、由座位中的乘员呼出的空气，借此可以从车厢中的空气有效地去除二氧化碳。

在上述结构中，优选地，二氧化碳去除装置12安装到座位5的座椅靠背22。

根据该结构，二氧化碳去除装置可以通过将座位安装在车体中来安装在车体中。因此，可以减少用于在车辆中安装组成部分的步骤的数量。

在上述结构中，优选地，空气进气道16设置在中央控制台26中，并且吸入口16a向前或向下开口。

根据该结构，因为在从驾驶员座位或前乘客座位中的乘员呼出的空气中含有的二氧化碳具有高于空气的密度，所以借助在中央控制台中设置的空气进气道有效地吸入二氧化碳，因此，可以从车厢中的空气有效地去除二氧化碳。

在上述结构中，优选地，吸入口16a还向后开口。

根据该结构，还可以借助吸入口吸入由后座中的乘员呼出的空气。

在上述结构中，优选地，二氧化碳去除装置12设置在中央控制台26中。

根据该结构，可以通过将中央控制台安装在车体中，将二氧化碳去除装置安装在车体中。因此，可以减少用于在车辆中安装组成部分的步骤的数量。进一步地，因为二氧化碳去除装置未安装到前座的座椅靠背，所以防止二氧化碳去除装置令后座中的乘员讨厌，并且避免座椅靠背的尺寸增大和缓冲性能的降低。即，可以向设置有空气供给道的座位中的乘员(例如，驾驶员)的脸部周围供给净化后的空气，而不对车辆乘员的舒适造成负面影响。

由此，根据本发明的实施方式，可以提供一种用于车辆的空气净化装置，其可以防止车厢中的二氧化碳浓度在很长一段时间内增加，同时即使在空调处于内部空气再循环模式下或者不工作时，也抑制通风损失，并且可以向车辆乘员(诸如驾驶员)的脸部周围供给净化后的空气，而不管乘员的体形如何。

附图说明

图1是包括根据本发明的实施方式的空气净化装置的机动车的侧视图；

图2是图1所示的机动车的立体图；

图3是图1所示的空气净化装置的立体图；

图4是包括根据本发明的第二实施方式的空气净化装置的机动车的侧视图；

图5是图4所示的机动车的立体图；以及

图6是图4所示的空气净化装置的立体图。

具体实施方式

下文中，将参照附图详细描述本发明的优选实施方式。

(第一实施方式)

首先，参照图1至图3，将描述本发明的第一实施方式。如图1和图2所示，机动车1包括车体4，其具有：限定在其前部的引擎室2；和限定在引擎室2后方的车厢3。要注意的是，当机动车1是电动汽车时，引擎室2通常含有电动马达、用于控制电动马达的电力控制单元、用于冷却电力控制单元的热交换器(散热器)等。在多个电动马达用于单独驱动机动车1的车轮的情况下，电动马达可以设置在引擎室2之外的各个车轮附近。

车厢3包括驾驶员和乘客所就坐的乘客舱，和货物空间，该货物空间设置在乘客舱之后，以便与乘客舱连通。在车厢3中，一对前座(其中一个是驾驶员的座位)5和两个或三个座位后座6以两行沿前后方向设置。车体4的上部设置有多个玻璃窗7，包括挡风玻璃7a。进一步地，机动车1装配有用于净化车厢3中的空气的空气净化装置10。

空气净化装置10包括二氧化碳去除装置12，其设置有吸附剂(或吸收剂)11(参见图3)，吸附剂11在净化温度下吸附(或吸收)空气中的二氧化碳，并且在高于净化温度的再生温度下，释放(或解吸)被吸附的(或被吸收的)二氧化碳。在本实施方式中，二氧化碳去除装置12一体安装到驾驶员的座位5。

本实施方式中的吸附剂11由合成沸石组成，其在正常温度(例如，0至30摄氏度)吸附二氧化碳，并且在高于正常温度的再生温度(例如，40摄氏度)释放所吸附的二氧化碳。在本说明书中，吸附剂11吸附二氧化碳的温度被称为净化温度。要注意的是，可以用于本实施方式的吸附剂(或吸收剂)11不限于合成沸石，并且可以是在高于净化温度的温度下具有释放吸附的(或吸收的)二氧化碳的特性的任意吸附剂或吸收剂(总称为吸取剂)，并且可以是液体或固体。可以用作吸附剂11(或吸收剂)的示例包括活性炭、沸石、硅砂(硅)、钛酸钡、多孔二氧化铈、聚胺、碳酸钾、胺液、酰胺液、乙醇液、乙醚液、酮液、碳酸盐液、内脂液、碳氢化合物液等。

在本实施方式中用作吸附剂11的合成沸石具有在净化温度下吸附空气中的湿气(即，汽(气)或液体形式的水)并且在再生温度下释放被吸附的湿气的特性。即，吸附剂11在净化温度下同时吸附二氧化碳和湿气，并且在再生温度下同时释放二氧化碳和湿气。由此，二氧化碳去除装置12充当二氧化碳和湿气去除装置。

另外参照图3，二氧化碳去除装置12设置有：一对入口12a，用于准许空气进入；和第一出口12b和第二出口12c，用于排出空气。一对入口12a分别设置在二氧化碳去除装置12的左上部和右上部中。进一步地，二氧化碳去除装置12具有内置三通阀13(流动路径切换阻尼器)，用于选择性闭合第一出口12b和第二出口12c中的一个，使得借助入口12a进入的空气在流过二氧化碳去除装置12的内部之后，从第一出口12b或第二出口12c排出。用于吸附空气中的二氧化碳的吸附剂11以过滤器的形式设置在二氧化碳去除装置12的供空气流过的部分中。

在二氧化碳去除装置12的相对于吸附剂11位于入口12a侧的部分中，设置有用于从入口12a朝向第一出口12b或第二出口12c发送空气的送风机14和用于加热空气的加热器15。

一对空气进气道16连接到二氧化碳去除装置12的对应入口12a。各个空气进气道16具有：一端，其形成有用于吸入车厢3中的空气的吸入口16a；和另一端，其连接到二氧化碳去除装置12的对应入口12a。

空气净化装置10还包括：空气供给道17，其具有连接到二氧化碳去除装置12的第一出口12b的一端；和排气道18，其具有连接到二氧化碳去除装置12的第二出口12c的一端。空气供给道17的另一端形成有送风口17a，空气从该送风口被送到车厢3中，并且排气道18的另一端形成有排气口18a，空气从该排气口排出到车厢3的外部。

如上所述，二氧化碳去除装置12一体安装到驾驶员的座位(前座5中的一个)。具体地，如图1所示，前座(驾驶员的座位)5具有：座垫21；座椅靠背22，其附接到座垫，以便可枢转(可斜倚)；以及头靠23，其从座椅靠背22的上端向上延伸，并且附接到座椅靠背22，使得头靠23的高度可调节。二氧化碳去除装置12安装到前座5的座椅靠背22的后侧。在所例示的实施方式中，二氧化碳去除装置12暴露在座椅靠背22的后侧上，但二氧化碳去除装置12可以被座椅靠背22的覆盖构件覆盖。

还如图2所示，各空气进气道16从二氧化碳去除装置12的对应入口12a倾斜向上和向外(沿车辆宽度方向向外)延伸，使得吸入口16a面朝前，并且吸入口16a的至少一部分位于座椅靠背22的上边缘上方且在头靠23的侧面。虽然附图中未示出，但吸入口16a设置有用于防止灰尘侵入的过滤器。

当用于控制车厢3中的温度的空调的空气容积小时，驾驶员所呼出的空气在驾驶员的脸部周围停留一段时间，但因为二氧化碳比空气浓，所以所呼出空气中的二氧化碳往往移动至车厢3的下部。具体地，当空调在加热操作中时，用户(车辆乘员)经常选择暖空气朝向用户的脚送出的加热模式(heat)；或者暖空气朝向用户的脚并朝向挡风玻璃送出的热/除雾模式(h/d)，在这种情况下，车厢3中的空气往往停滞，因此，所呼出空气往往停留在驾驶员的脸部周围。如上所述，在本实施方式中，各空气进气道16的吸入口16a在头靠23的侧面向前开口，借此，具有高二氧化碳浓度的驾驶员所呼出的空气可以被有效地吸入到空气进气道16中。

空气供给道17从头靠23后方的第一出口12b向上延伸，使得送风口17a在车厢3的位于头靠23的上边缘上方的部分中向前开口。空气供给道17被设置为沿竖直方向(沿与座椅靠背22的后表面大致平行设置的头靠23的柱的延伸方向(即，沿头靠23的滑动方向))相对于二氧化碳去除装置12可移动，并且在其上部固定到头靠23。因此，在驾驶员通过上下移动头靠23来将头靠23的位置调节到适于驾驶员体形的高度时，空气供给道17也随同头靠23一起上下移动，使得送风口17a的位置被调节到适于驾驶员体形的高度。

排气道18从第二出口12c向下延伸，并且穿过车体4，使得排气口18a在车体4之下位于车厢3外部。

机动车1在其合适部分中设置有厢内co2传感器31(图1)，其检测车厢3中的二氧化碳浓度。进一步地，机动车1设置有控制器32(图1)，用于通过根据厢内co2传感器31的输出，驱动控制三通阀13、送风机14和加热器15，来控制二氧化碳去除装置12的操作。

当厢内co2传感器31检测到的车厢3中的二氧化碳浓度达到预定值时，控制器32控制净化模式的二氧化碳去除装置12，其中，车厢3中的空气在净化温度下发送到二氧化碳去除装置12中，并且已经由吸附剂11去除了湿气和二氧化碳的净化后的空气被送到车厢3中。具体地，当执行净化模式时，控制器32控制三通阀13，以闭合排气道18并打开空气供给道17，并驱动送风机14，而不驱动加热器15。

进一步地，控制器32基于厢内co2传感器31的检测值和二氧化碳去除装置12在净化模式下的操作时间，估计吸附剂11对二氧化碳的吸附状态。这里要注意的是，二氧化碳吸附状态可以由被吸附剂11当前吸附(或保持)的co2的量与可以被吸附剂11吸附的co2的最大量的比表示。当估计出的二氧化碳吸附状态到达预定阈值(例如，95％)时，控制器32控制二氧化碳去除装置12处于再生模式下，其中，加热到再生温度的空气向二氧化碳去除装置12中发送，并且含有从吸附剂11释放的二氧化碳的废气向车厢3外部排出。具体地，当执行再生模式时，控制器32控制三通阀13，以闭合空气供给道17并打开排气道18，并且驱动加热器15和送风机14，使得向吸附剂11发送的空气的温度上升到再生温度(例如，40摄氏度)。

如上所述，在净化模式下，车厢3中的空气借助各空气进气道16的吸入口16a被吸入到二氧化碳去除装置12中，其中，从空气去除二氧化碳，并且净化后的空气从空气供给道17的送风口17a吹到车厢3中。在再生模式下，被二氧化碳去除装置12吸附的二氧化碳从排气道18的排气口18a排出到车厢3外部。因此，即使当空调处于内部空气再循环模式或者未工作时，也可以防止车厢3中的二氧化碳浓度在很长一段时间内增加。另外，因为在净化模式下车厢3中的空气不排出到车厢3外部，所以可以抑制通风损失。

进一步地，因为空气供给道17安装到前座(驾驶员的座位)5，以便在送风口17a面朝前的情况下可竖直移动，所以已经去除了二氧化碳的净化后的空气可以向驾驶员的脸部周围供给，而不管驾驶员的体形如何。

在本实施方式中，空气供给道17的形成有送风口17a的上部固定到前座(驾驶员的座位)5的头靠23。因此，当驾驶员调节头靠23的高度以适应驾驶员的体形时，还调节固定到头靠23的空气供给道17的上部(送风口17a)的高度，以适应驾驶员的体形。因此，不需要单独调节送风口17a的高度。

进一步地，因为送风口17a在头靠23上方的位置处向前开口，所以已经被二氧化碳去除装置12去除了二氧化碳的净化后的空气可以从上方向驾驶员脸部前面的区域供给。

而且，因为空气进气道16设置在前座(驾驶员的座位)5的座椅靠背22的各侧上且这些空气进气道16的吸入口16a向前开口，所以具有高二氧化碳浓度的、驾驶员所呼出的空气通过吸入口16a被吸入，借此可以从车厢3中的空气高效地去除二氧化碳。

另外，因为二氧化碳去除装置12安装到前座5的座椅靠背22，所以可以通过在车体4中安装前座5来将二氧化碳去除装置12安装在车体4中。因此，可以减少用于在机动车1中安装组成部分的步骤的数量。

(第二实施方式)

接着，参照图4至图6，将描述本发明的第二实施方式。在第二实施方式的描述中，与第一实施方式的元件相同或类似的元件将用相同的附图标记来表示，并且将省略冗余的说明。

在根据第二实施方式的空气净化装置10中，二氧化碳去除装置12一体设置在位于驾驶员座位与前乘客座位之间(即，两个前座5之间)的中央控制台26中(或构成中央控制台26)，而不是安装到驾驶员的座位(前座5中的一个)。

第二实施方式的二氧化碳去除装置12与第一实施方式的二氧化碳去除装置的不同在于，第二实施方式的二氧化碳去除装置12被形成为具有与中央控制台26相符的形状。进一步地，在第二实施方式的二氧化碳去除装置12中，用于空气的入口12a被形成在二氧化碳去除装置12的顶面的大致整个部分中，并且被设置为覆盖入口12a的盖状构件构成空气进气道16。空气进气道16具有外围壁，该外围壁从其外周部分下垂，以包围二氧化碳去除装置12的外表面，使得在空气进气道16的外围壁与二氧化碳去除装置12的外周面之间限定吸入口16a。吸入口16a周向地延伸并在二氧化碳去除装置12的整个圆周上向下开口。吸入口16a还在二氧化碳去除装置12的后侧向后开口。

空气供给道17包括：软管部(上游部)27，该软管部连接到二氧化碳去除装置12的第一出口12b；和管道部28，该管道部接合到软管部27的下游端，并且固定到充当驾驶员座位的前座5的头靠23。软管部27具有挠性，使得在驾驶员将头靠23的高度调制为适于驾驶员的体形时，允许同时调节固定到头靠23的管道部28的高度。

排气道18从形成在二氧化碳去除装置12的右表面中的第二出口12c侧向延伸，并且弯曲为向下延伸，使得排气道18穿过车体4，并且排气口18a在车体4下方在车厢3外部开口。

如上所述，从诸如驾驶员的车辆乘员呼出的空气中含有的二氧化碳具有比空气更高的密度，因此，往往积累在车厢3的下部中。在第二实施方式中，空气进气道16设置在中央控制台26中，并且吸入口16a向下开口。由于这种结构，在从驾驶员座位中的驾驶员或前乘客座位中的乘员呼出的空气中含有的二氧化碳通过设置在中央控制台26中的空气进气道16的吸入口16a吸入，因此，可以从车厢3中的空气有效地去除二氧化碳。

进一步地，因为空气进气道16的吸入口16a在中央控制台26的后侧上向后开口，所以从后座6中的乘员呼出的空气也可以通过吸入口16a被吸入。

另外，在第二实施方式中，因为二氧化碳去除装置12设置在中央控制台26中(或构成中央控制台26)，所以可以通过在车体4中安装中央控制台26来将二氧化碳去除装置12安装在车体4中。因此，可以减少用于在机动车1中安装组成部分的步骤的数量。进一步地，因为二氧化碳去除装置12未安装到前座(驾驶员的座位)5的座椅靠背22，所以防止二氧化碳去除装置12令后座6中的乘员讨厌，并且避免前座5的座椅靠背22的尺寸增大及其缓冲性能的降低。即，可以向驾驶员的脸部周围供给净化后的空气，而不对车辆乘员的舒适造成负面影响。

前面已经描述了本发明的具体实施方式，但本发明不限于实施方式，并且可以以各种方式修改。

例如，在上述实施方式中，空气净化装置10安装在车厢3的后部形成货物空间的掀背式机动车1中，但空气净化装置10可以安装在轿车式或双座轿车式机动车中，该机动车具有与车厢3分离的货物室(即，车厢3构成乘客舱)。

进一步地，在前述的第二实施方式中，空气进气道16的吸入口16a被形成为在二氧化碳去除装置12的整个圆周上向下开口，但吸入口16a可以仅形成在二氧化碳去除装置12的外周的一部分中。还进一步地，空气进气道16的吸入口16a可以被形成为面朝前。而且在这种情况下，可以获得与第二实施方式中相同的效果。

另外，虽然在上述实施方式中，当控制净化模式下的二氧化碳去除装置12时，控制器32仅驱动送风机14而不驱动加热器15，但是控制器32也可以一起驱动加热器15和送风机14，以加热要净化的空气达到适于吸附剂11吸附二氧化碳的温度。

在上述实施方式中，吸附剂11同时吸附二氧化碳和湿气并且同时释放它们，但在另一个实施方式中，吸附剂11可以仅吸附二氧化碳，并且用于吸附湿气的附加吸附剂可以与用于吸附二氧化碳的吸附剂分开制备。进一步地，用于二氧化碳的吸附温度和用于湿气的吸附温度可以彼此不同，并且用于二氧化碳的释放温度和用于湿气的释放温度可以彼此不同。

实施方式的组成部分的具体结构、设置、数量、材料等可以在本发明的范围内适当改变。而且，不是上述实施方式中所示的所有组成部分都是必须不可缺少的，而可以根据需要选择性使用。