空気浄化装置
【課題】透過膜を用いる空気浄化装置において、送風手段を簡素化する。
【解決手段】外気が流れる外気流路１２と、内気が流れる内気流路１１と、外気流路１２と内気流路１１との境界に配置され、外気流路１２側と内気流路１１側との間で気体を選択的に透過させる透過膜１０ｂと、透過膜１０ｂの外気流れ上流側で透過膜１０ｂ近傍の外気圧力より高い外気圧力、あるいは透過膜１０ｂの外気流れ下流側で透過膜１０ｂ近傍の外気圧力より低い外気圧力の少なくとも一方を発生させる差圧発生手段２０とを備え、差圧発生手段２０によって発生した外気圧力の圧力差によって、外気流路１２に外気の流れを発生させる。差圧発生手段として、透過膜１０ｂの外気流れ下流側に設けられた内燃機関２０を用いることで、内燃機関２０の吸気圧によって、透過膜１０ｂの外気流れ下流側で透過膜１０ｂ近傍の外気圧力より低い外気圧力を発生させることができる。
【解決手段】外気が流れる外気流路１２と、内気が流れる内気流路１１と、外気流路１２と内気流路１１との境界に配置され、外気流路１２側と内気流路１１側との間で気体を選択的に透過させる透過膜１０ｂと、透過膜１０ｂの外気流れ上流側で透過膜１０ｂ近傍の外気圧力より高い外気圧力、あるいは透過膜１０ｂの外気流れ下流側で透過膜１０ｂ近傍の外気圧力より低い外気圧力の少なくとも一方を発生させる差圧発生手段２０とを備え、差圧発生手段２０によって発生した外気圧力の圧力差によって、外気流路１２に外気の流れを発生させる。差圧発生手段として、透過膜１０ｂの外気流れ下流側に設けられた内燃機関２０を用いることで、内燃機関２０の吸気圧によって、透過膜１０ｂの外気流れ下流側で透過膜１０ｂ近傍の外気圧力より低い外気圧力を発生させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透過膜を用いて外気と内気との間で特定種類のガスを選択的に透過させる空気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、外気と内気の境界に透過膜を設け、外気と内気との間で特定種類のガス（例えば酸素、二酸化炭素）を選択的に透過させる空気浄化装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の装置では、乗員の呼吸によって内気の酸素濃度が外気の酸素濃度よりも低下するとともに内気の二酸化炭素濃度が外気の二酸化炭素濃度よりも上昇すると、外気と内気の濃度差によって外気側の酸素が透過膜を透過して室内に導入されるとともに内気側の二酸化炭素が透過膜を透過して室外に放出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１２０４９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、透過膜を用いる空気浄化装置では、透過膜に新鮮な外気および内気の供給がなされないと、透過膜近傍に外気または内気が滞留し、外気と内気の濃度差がほとんどなくなって透過膜の透過性能の低下を招いてしまうおそれがある。このため、透過膜を用いる空気浄化装置では、透過膜に外気を供給する外気送風機と内気を供給する内気送風機の両方が必要となる。
【０００５】
本発明は上記点に鑑み、透過膜を用いる空気浄化装置において、送風手段を簡素化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載の発明では、外気が流れる外気流路（１２）と、内気が流れる内気流路（１１）と、一方の面が前記外気流路（１２）の外気と接触し、かつ他方の面が前記内気流路（１１）の内気と接触するように前記外気流路（１２）と前記内気流路（１１）との境界に配置され、前記外気流路（１２）側と前記内気流路（１１）側との間で気体を選択的に透過させる透過膜（１０ｂ）と、前記透過膜（１０ｂ）の外気流れ上流側で前記透過膜（１０ｂ）近傍の外気圧力より高い外気圧力、あるいは前記透過膜（１０ｂ）の外気流れ下流側で前記透過膜（１０ｂ）近傍の外気圧力より低い外気圧力の少なくとの一方を発生させる差圧発生手段（２０）とを備え、前記差圧発生手段（２０）によって発生した外気圧力の圧力差によって、前記外気流路（１２）に外気の流れを発生させることを特徴としている。
【０００７】
このような差圧発生手段としては、透過膜（１０ｂ）の外気流れ上流側で透過膜（１０ｂ）近傍の外気圧力より高い外気圧力、あるいは透過膜（１０ｂ）の外気流れ下流側で透過膜（１０ｂ）近傍の外気圧力より低い外気圧力の少なくとも一方を発生させることができるものであれば、任意の既存の装置を用いることができる。このため、透過膜（１０ｂ）に外気を供給することのみを目的とした外気送風機を設ける必要がなく、空気浄化装置の送風手段を簡略化することができる。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明では、前記差圧発生手段は、前記透過膜（１０ｂ）の外気流れ下流側に設けられ、外気と燃料との混合気を吸入し燃焼させる内燃機関（２０）であり、前記内燃機関（２０）は、吸気圧によって、前記透過膜（１０ｂ）の外気流れ下流側で前記透過膜（１０ｂ）近傍の外気圧力より低い外気圧力を発生させることを特徴としている。
【０００９】
これにより、内燃機関（２０）の吸気圧によって、外気流路（１２）に外気の流れを発生させることができるので、透過膜（１０ｂ）に外気を供給することのみを目的とした外気送風機を設ける必要がない。これにより、空気浄化装置の送風手段を簡略化することができる。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明では、前記外気流路（１２）における前記透過膜（１０ｂ）と前記内燃機関（２０）との間に、外気の圧力変動を吸収するためのサージタンク（２１）を備えることを特徴としている。
【００１１】
これにより、内燃機関（２０）の吸気圧の変動によって、外気流路（１２）で外気が圧力変動することを極力抑えることができ、外気の圧力変動に起因する透過膜１０ｂの破損を防止することができる。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明では、前記内燃機関（２０）に供給されるすべての外気が前記透過膜（１０ｂ）に供給されることを特徴としている。
【００１３】
これにより、例えば内燃機関（２０）が小排気量の場合には、外気流路（１２）の外気流量を確保することができる。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明では、前記内燃機関（２０）に供給される一部の外気が前記透過膜（１０ｂ）に供給されることを特徴としている。
【００１５】
これにより、例えば内燃機関（２０）が大排気量の場合には、透過膜（１０ｂ）の表面を流れる外気流量が必要以上に多くなり過ぎることを防止でき、透過膜（１０ｂ）を破損することを防止できる。
【００１６】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態の空気浄化装置の概念図である
【図２】透過膜ユニットの断面図である。
【図３】第２実施形態の空気浄化装置の概念図である
【図４】第３実施形態の空気浄化装置の概念図である
【図５】第４実施形態の空気浄化装置の概念図である
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第１実施形態）
以下、本発明の空気浄化装置を車両に適用した第１実施形態について図１、図２に基づいて説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態の空気浄化装置１の構成を示す概念図である。図１に示すように、空気浄化装置１は、透過膜ユニット１０を備えている。透過膜ユニット１０には、内気流路１１を介して車室内の内気が供給され、外気流路１２を介して車室外の外気が供給される。外気流路１２は、後述するエンジン２０の吸気経路を構成している。なお、内気とは、外部と遮断された空間（本実施形態では車室内）の内部に存在する空気であり、外気とは、外部と遮断された空間の外部に存在する空気（大気）である。
【００２０】
図２は、透過膜ユニット１０の断面図である。透過膜ユニット１０は、内気流路１１と外気流路１２を構成する流路形成部材１０ａを備えている。内気流路１１と外気流路１２との境界には、透過膜１０ｂが設けられている。
【００２１】
透過膜１０ｂは、特定種類の気体（例えば酸素、二酸化炭素、水蒸気）が透過しやすいが他の種類定の成分の気体（例えば窒素）は透過しにくいというものである。透過膜１０ｂの材料としては、シリコーン等の気体透過性高分子の膜やセロファンやセラミックの多孔体や不織布等を用いることができる。透過膜１０ｂは、外気流路１２に露出する面に外気が接触し、内気流路１１に露出する面に内気が接触することで、外気と内気との間で特定種類の気体を選択的に透過させることができる。
【００２２】
また、透過膜１０ｂは、特定種類の気体（例えば酸素、二酸化炭素、水蒸気）における内気中の濃度と外気中の濃度との差によって透過性能が発揮されるようになっている。そして、透過膜１０ｂの内気側と外気側との間に、真空ポンプ等の差圧発生手段により大きな圧力差を設けることなく、すなわち内気と外気との間に差圧がない状態においても、透過膜１０ｂの透過性能が発揮されるようになっている。
【００２３】
透過膜１０ｂは、例えば襞折りにされた板状に形成することで、透過膜１０ｂの表面積を大きくすることでき、透過性能を向上させることができる。また、図示を省略しているが、透過膜１０ｂにはセラミック、繊維、多孔質金属、多孔質樹脂または樹脂スクリーンメッシュ等からなる支持体が積層されている。透過膜１０ｂは、気体を透過し易くするために膜厚が薄くなっているため、支持体によって支持されている。
【００２４】
本実施形態の透過膜１０ｂは、表面および内部の孔径が透過対象ガス（酸素、二酸化炭素、水蒸気）の平均自由行程以下となっている。平均自由行程とは、気体分子同士の衝突から次の衝突までの間に進む距離であり、気体分子の種類に依存する。これにより、透過膜１０ｂに気体を透過させた場合に、膜を透過する気体の流れにおいてクヌーセン（Knudsen）流が支配的となる。「クヌーセン流」とは、分子の動きが問題となるほど希薄な気体の流れをいい、ガスの透過速度がその分子量に依存するという特徴を有している。また、「クヌーセン流が支配的」とは、ガスの透過速度がその分子量に依存するようになることをいう。
【００２５】
透過膜１０ｂを透過する気体の流れは、透過膜１０ｂの孔径が小さくなるに従って、粘性流→クヌーセン流→溶解拡散流に変化する。クヌーセン流が生じる孔径は、下限が分子サイズの１ｎｍ程度であり、上限が透過対象ガス（酸素、二酸化炭素、水蒸気）の平均自由行程である５０ｎｍ程度である。
【００２６】
粘性流は、圧力の高い方から低い方に流れるので、外気と内気の圧力差によって気体の流れる方向が決まる。このため、外気と内気とで濃度差がない気体（例えば窒素）でも、内外気の圧力差によって選択膜２４を透過することとなり、外気と内気とで濃度差がある気体（例えば酸素、二酸化炭素、水蒸気）のみを選択的に透過させることができない。
【００２７】
これに対し、クヌーセン流では、分子同士が衝突する前に膜の孔内の壁面に衝突するので、外気と内気の圧力差の影響を受けることがなく、外気と内気とで濃度差がある気体（酸素、二酸化炭素、水蒸気）のみを選択的に透過させることができる。このため、透過膜１０ｂの孔径を透過対象ガス（酸素、二酸化炭素、水蒸気）の平均自由行程以下とすることで、外気と内気とで濃度差がある気体のみを選択的に透過させることができる。
【００２８】
また、溶解拡散流では、気体分子が膜の上流表面に溶解し、下流方向に膜内を分子拡散により移動するので、外気と内気の圧力差の影響を受けないが、膜の孔径が小さくなるほど、膜を透過する気体の速度が小さくなる。このため、気体の透過速度を確保するためには、透過膜１０ｂの孔径が大きくすることが望ましく、少なくとも分子サイズである１ｎｍより大きくすることが望ましい。
【００２９】
図１に戻り、内気流路１１には、第１内気導入口１３から車室内の内気が導入される。第１内気導入口１３は、車室内前方のインストルメンタルパネルに設けられている。内気流路１１の透過膜ユニット１０より下流側は、空調ケース１４に接続されている。空調ケース１４内には、空調風を車室内に送風するための空調用送風機１５が設けられている。本実施形態の空調用送風機１５は、内気流路１１に内気の流れを発生させる内気送風手段を構成している。
【００３０】
本実施形態の空調用送風機１５は、２つの送風ファン１５ａ、１５ｂが同軸上に設けられた二層式送風機として構成されている。空調用送風機１５の下方側送風ファン１５ａによって、内気流路１１に内気の流れを発生させることができる。また、空調用送風機１５の上方側送風ファン１５ｂは、第２内気導入口１６より導入された車室内の内気を送風する。第１内気導入口１３から導入され透過膜ユニット１０を通過した内気と、第２内気導入口１６から導入された内気は、送風口１７から排出される。なお、図示を省略しているが、送風口１７の下流側には、温度調整用熱交換器や車室内に空調風を吹き出すための吹出口が設けられている。
【００３１】
外気流路１２には、外気導入口１８から車室外の外気が導入される。外気流路１２における透過膜ユニット１０の上流側には、空気中の塵埃等を除去するためエアフィルタ１９が設けられている。本実施形態のエアフィルタ１９は、エンジン吸気用のフィルタと透過膜用のフィルタを兼用している。
【００３２】
外気流路１２における透過膜ユニット１０の下流側には、エンジン２０が設けられている。エンジン２０は、シリンダ内部で燃料と空気の混合気を燃焼する内燃機関として構成されており、車両走行用の駆動源となるものである。外気流路１２におけるエンジン２０の上流側には、エンジン２０の吸入圧の変動を吸収するサージタンク２１と、エンジン２０に供給される空気量を調整するためのスロットルバルブ２２が設けられている。エンジン２０は、ガソリンエンジンでもディーゼルエンジンでもよい。また、本実施形態の車両は、エンジン２０のみを走行用駆動源とする車両でもよく、エンジン２０の他に走行用電動モータを備えるハイブリッド車でもよい。
【００３３】
なお、本実施形態では、透過膜ユニット１０、内気流路１１、空調ケース１４等は、隔壁（ファイヤーウォール）２３の内側に設けられ、外気流路１２の大部分、エンジン２０等は、隔壁２３の外側に設けられている。
【００３４】
内燃機関として構成されたエンジン２０は、作動によってシリンダ内部で負圧（吸入圧）が発生する。つまり、外気流路１２における透過膜１０ｂ近傍の外気圧力Ｐ０とエンジン２０の吸気圧Ｐ１との関係がＰ０＞Ｐ１となる。透過膜１０ｂ近傍の外気圧力Ｐ０は、ほぼ大気圧に等しい。この圧力差によって、車室外の外気が外気流路１２に導入され、外気流路１２に外気の流れが発生する。このため、エンジン２０が本発明の差圧発生手段を構成している。
【００３５】
外気流路１２に導入された外気は、透過膜ユニット１０に供給された後で、エンジン２０に供給される。このため、外気流路１２がエンジン２０の吸気経路を構成している。なお、本実施形態では、エンジン２０に供給される外気のすべてが透過膜ユニット１０を通過するように構成されている。
【００３６】
透過膜ユニット１０には、内気送風機１５によって内気が供給され、エンジン２０の吸気によって外気が供給される。内気と外気との間で濃度差がある気体（例えば、酸素、二酸化炭素、水蒸気）は、透過膜１０ｂを介して高濃度側から低濃度側に移動する。通常、車室内の内気は、乗員の呼吸等によって、酸素濃度が低く、二酸化炭素濃度が高く、湿度が高くなっているので、透過膜１０ｂによる分子交換によって、内気の酸素濃度、二酸化炭素濃度、湿度を外気に近づけることができる。
【００３７】
以上説明した本実施形態の構成によれば、エンジン２０の吸気圧によって、外気流路１２に外気の流れを発生させることができるので、透過膜１０ｂに外気を供給することのみを目的とした外気送風機を設ける必要がない。これにより、空気浄化装置１の送風手段を簡略化することができる。
【００３８】
また、エンジン２０は、スロットルバルブ２２の開度によってエンジン２０の吸気量が変動し、吸気圧（外気の圧力）が変動する。透過膜１０ｂは、上述のように膜厚が薄くなっているため、外気の圧力変動によって破損するおそれがある。これに対し、本実施形態ではサージタンク２１を設けているので、外気流路１２における外気の圧力変動を極力抑えることができ、外気の圧力変動に起因する透過膜１０ｂの破損を防止することができる。
【００３９】
また、本実施形態では、エンジン２０に供給される外気のすべてが透過膜ユニット１０を通過するので、外気流路１２の外気流量を多くすることができる。これは、例えばエンジン２０が小排気量の場合には特に有効である。
【００４０】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図３に基づいて説明する。上記第１実施形態では、エンジン２０に供給される外気のすべてが透過膜ユニット１０を通過するように構成したのに対し、本第２実施形態ではエンジン２０に供給される外気の一部が透過膜ユニット１０を通過するように構成している。以下、上記第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００４１】
図３は、本第２実施形態の空気浄化装置１の構成を示す概念図である。図３に示すように、本第２実施形態では、外気流路１２とは別に、エンジン２０に外気を供給するための吸気経路２４が設けられている。吸気経路２４には、吸気口２５から外気が導入される。また、吸気経路２４には、エンジン用エアフィルタ２６が設けられている。吸気経路２４におけるエンジン用エアフィルタ２６の下流側には、外気流路１２の下流側端部が接続されている。このため、外気流路１２を通過した外気は、吸気経路２４におけるエンジン用エアフィルタ２６の下流側に流入する。
【００４２】
このような構成によっても、エンジン２０の吸気圧によって、外気導入口１８から外気流路１２に外気を導入し、外気流路１２に外気の流れを発生させることができ、透過膜ユニット１０に外気を供給することができる。このため、透過膜１０ｂに外気を供給することのみを目的とした外気送風機を設ける必要がない。これにより、空気浄化装置１の送風手段を簡略化することができる。
【００４３】
また、エンジン２０が大排気量の場合に、上記第１実施形態のようにエンジン２０に供給される外気のすべてが透過膜ユニット１０を通過する構成では、透過膜１０ｂが破損するおそれがある。これに対し、本第２実施形態では、エンジン２０に供給される外気の一部が透過膜ユニット１０を通過するので、透過膜１０ｂの表面を流れる外気流量が必要以上に多くなり過ぎることを防止でき、透過膜１０ｂが破損することを防止できる。
【００４４】
また、本第２実施形態の構成によれば、従来から車両に備わっているエンジン２０の吸気経路２４に外気流路１２を接続するだけでよく、既存の装置に大きな変更を加えることなく、空気浄化装置１を車両に搭載することができる。
【００４５】
また、本第２実施形態では、外気流路１２が吸気経路２４から独立しているので、外気流路１２のレイアウトの自由度が増加する。例えば、透過膜１０ｂより上流側の外気流路１２を短く構成した場合には、外気流路１２で発生する圧力損失を小さくすることができるので、外気流路１２における透過膜１０ｂ近傍の外気圧力Ｐ０とエンジン２０の吸気圧Ｐ１との圧力差を大きくすることができる。この結果、外気流路１２での外気の流れを容易に発生させることができる。
【００４６】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図４に基づいて説明する。上記第２実施形態では、外気導入口１８から外気流路１２に外気を導入するように構成したのに対し、本第３実施形態では吸気経路２４から外気流路１２に外気を導入するように構成している。以下、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００４７】
図４は、本第３実施形態の空気浄化装置１の構成を示す概念図である。図４に示すように、外気流路１２の上流側端部は、吸気経路２４におけるエンジン用エアフィルタ２６に上流側に接続されている。このため、吸気経路２４に吸入された外気の一部が外気流路１２に流入する。
【００４８】
このような構成によっても、エンジン２０の吸気圧によって、外気流路１２に外気を導入し、外気流路１２に外気の流れを発生させることができ、透過膜ユニット１０に外気を供給することができる。このため、透過膜１０ｂに外気を供給することのみを目的とした外気送風機を設ける必要がない。これにより、空気浄化装置１の送風手段を簡略化することができる。
【００４９】
また、吸気経路２４では、エンジン用エアフィルタ２６の圧力損失によって、エンジン用エアフィルタ２６の上流側と下流側の圧力差が大きくなる。このため、吸気経路２４におけるエンジン用エアフィルタ２６の上流側と下流側の圧力差によって、外気流路１２に容易に外気の流れを発生させることができる。
【００５０】
また、吸気口２５は車両前端部に設けられ、清浄な外気を得やすいので、吸気経路２４から外気流路１２に外気を導入することで、透過膜ユニット１０に清浄な外気を供給することができる。
【００５１】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について図５に基づいて説明する。上記第３実施形態では、吸気経路２４のエンジン用エアフィルタ２６の上流側から外気流路１２に外気を導入するように構成したのに対し、本第４実施形態では吸気経路２４のエンジン用エアフィルタ２６の下流側から外気流路１２に外気を導入するように構成している。以下、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００５２】
図５は、本第４実施形態の空気浄化装置１の構成を示す概念図である。図５に示すように、本第４実施形態では、外気流路１２の上流側端部を吸気経路２４のエンジン用エアフィルタ２６の下流側に接続している。外気流路１２の上流側端部は、吸気経路２４における外気流路１２の下流側端部との接続部より上流側に接続されている。
【００５３】
本第４実施形態では、外気流路１２の上流側端部と下流側端部をともに、吸気経路２４におけるエンジン用エアフィルタ２６の下流側に接続しているが、車両の構成上、吸気経路２４におけるエンジン用エアフィルタ２６の下流側が長くなっている場合には、吸気経路２４の圧力損失によって、吸気経路２４と外気流路１２の上流側端部との接続部位と、吸気経路２４と下流側端部との接続部位の圧力差が大きくなる。この結果、外気流路１２に外気の流れを発生させることができる。
【００５４】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲を逸脱しない限り、各請求項の記載文言に限定されず、当業者がそれらから容易に置き換えられる範囲にも及び、かつ、当業者が通常有する知識に基づく改良を適宜付加することができる。
【００５５】
例えば、上記各実施形態では、本発明の空気浄化装置を車両に適用した例について説明したが、これに限らず、本発明は内燃機関を備える船舶等といった車両以外の用途にも適用可能である。
【００５６】
また、上記各実施形態では、外気流路１２の下流側端部をエンジン２０の吸気側に接続したが、これに限らず、エンジン２０の排気側に接続してもよい。この場合、例えば排気ガス経路と外気流路１２との接続部にエジェクタを設け、排気ガスの噴射流によって発生する負圧を利用して外気を吸引させるようにすればよい。
【００５７】
また、上記各実施形態では、走行用駆動源のエンジン２０を用いた例について説明したが、これに限らず、空調装置の冷凍サイクルの冷媒圧縮機を駆動するためのサブエンジン等を用いてもよい。
【００５８】
また、上記実施形態では、差圧発生手段（負圧発生手段）としてエンジン２０を用いた例について説明したが、差圧発生手段（負圧発生手段）は、透過膜１０ｂ近傍の外気圧力Ｐ０より低い圧力を透過膜１０ｂの外気流れ下流側で発生させることができればよく、エンジン以外の差圧発生手段（負圧発生手段）を用いてもよい。例えば、差圧発生手段（負圧発生手段）として、燃料電池の空気供給用ファン、バッテリ冷却用ファン、熱交換器用ファンといった送風手段を透過膜１０ｂの外気流れ下流側に設けてもよい。これらの送風手段によれば、吸込口で透過膜１０ｂ近傍の外気圧力Ｐ０より低い圧力（負圧）を発生させることができ、外気流路１２で外気の流れを発生させることができる。
【００５９】
また、上記実施形態では、差圧発生手段として、透過膜１０ｂ近傍の外気圧力Ｐ０より低い圧力（負圧）を透過膜１０ｂの外気流れ下流側で発生させる負圧発生手段（エンジン２０）を用いた例について説明したが、これに限らず、差圧発生手段として、透過膜１０ｂ近傍の外気圧力Ｐ０より高い圧力（正圧）を透過膜１０ｂの外気流れ上流側で発生させる正圧発生手段を用いてもよい。正圧発生手段としては、例えば外気導入口１８を車両進行方向に向かって開口させることで、車両の走行に伴って走行風による圧力（走行動圧）を発生させることができ、透過膜１０ｂ近傍の外気圧力Ｐ０より高い圧力（正圧）を透過膜１０ｂの外気流れ上流側で発生させることができる。これにより、外気流路１２で外気の流れを発生させることができる。
【００６０】
また、外気導入口１８を車両進行方向に向かって開口させる構成に加えて、外気流路１２の下流側端部を車両床面で開口させることで、走行中の車両がもたらす床下の負圧（ラム圧）を利用して、透過膜１０ｂ近傍の外気圧力Ｐ０より低い圧力（負圧）を透過膜１０ｂの外気流れ下流側で発生させることができる。これにより、外気流路１２での外気の流れを増大させることができる。
【００６１】
また、上記各実施形態では、透過膜ユニット１０を隔壁２３の内側に配置したが、これに限らず、透過膜ユニット１０を隔壁２３の外側に配置してもよい。
【００６２】
また、上記各実施形態では、外気流路１２における透過膜１０ｂの下流側にサージタンク２１を設けたが、例えば一定出力で作動するエンジン２０を用いるような場合には、吸気圧が変動しないので、サージタンク２１を省略することができる。サージタンク２１を省略する場合には、サージタンク２１に起因する圧力損失を無くすことができ、外気流路１２で外気を流れを流れやすくすることができるとともに、空気浄化装置の小型化を図ることができる。
【００６３】
また、上記各実施形態では、空調用送風機１５（内気送風機）として、２つの送風ファン１５ａ、１５ｂが同軸上に設けられた二層式送風機を用いたが、これに限らず、他の構成の送風機にも適用可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１０ 透過膜ユニット
１０ａ 流路形成部材
１０ｂ 透過膜
１１ 内気流路
１２ 外気流路
１５ 空調用送風機（内気送風手段）
２０ エンジン（差圧発生手段）
２１ サージタンク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透過膜を用いて外気と内気との間で特定種類のガスを選択的に透過させる空気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、外気と内気の境界に透過膜を設け、外気と内気との間で特定種類のガス（例えば酸素、二酸化炭素）を選択的に透過させる空気浄化装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の装置では、乗員の呼吸によって内気の酸素濃度が外気の酸素濃度よりも低下するとともに内気の二酸化炭素濃度が外気の二酸化炭素濃度よりも上昇すると、外気と内気の濃度差によって外気側の酸素が透過膜を透過して室内に導入されるとともに内気側の二酸化炭素が透過膜を透過して室外に放出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１２０４９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、透過膜を用いる空気浄化装置では、透過膜に新鮮な外気および内気の供給がなされないと、透過膜近傍に外気または内気が滞留し、外気と内気の濃度差がほとんどなくなって透過膜の透過性能の低下を招いてしまうおそれがある。このため、透過膜を用いる空気浄化装置では、透過膜に外気を供給する外気送風機と内気を供給する内気送風機の両方が必要となる。
【０００５】
本発明は上記点に鑑み、透過膜を用いる空気浄化装置において、送風手段を簡素化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載の発明では、外気が流れる外気流路（１２）と、内気が流れる内気流路（１１）と、一方の面が前記外気流路（１２）の外気と接触し、かつ他方の面が前記内気流路（１１）の内気と接触するように前記外気流路（１２）と前記内気流路（１１）との境界に配置され、前記外気流路（１２）側と前記内気流路（１１）側との間で気体を選択的に透過させる透過膜（１０ｂ）と、前記透過膜（１０ｂ）の外気流れ上流側で前記透過膜（１０ｂ）近傍の外気圧力より高い外気圧力、あるいは前記透過膜（１０ｂ）の外気流れ下流側で前記透過膜（１０ｂ）近傍の外気圧力より低い外気圧力の少なくとの一方を発生させる差圧発生手段（２０）とを備え、前記差圧発生手段（２０）によって発生した外気圧力の圧力差によって、前記外気流路（１２）に外気の流れを発生させることを特徴としている。
【０００７】
このような差圧発生手段としては、透過膜（１０ｂ）の外気流れ上流側で透過膜（１０ｂ）近傍の外気圧力より高い外気圧力、あるいは透過膜（１０ｂ）の外気流れ下流側で透過膜（１０ｂ）近傍の外気圧力より低い外気圧力の少なくとも一方を発生させることができるものであれば、任意の既存の装置を用いることができる。このため、透過膜（１０ｂ）に外気を供給することのみを目的とした外気送風機を設ける必要がなく、空気浄化装置の送風手段を簡略化することができる。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明では、前記差圧発生手段は、前記透過膜（１０ｂ）の外気流れ下流側に設けられ、外気と燃料との混合気を吸入し燃焼させる内燃機関（２０）であり、前記内燃機関（２０）は、吸気圧によって、前記透過膜（１０ｂ）の外気流れ下流側で前記透過膜（１０ｂ）近傍の外気圧力より低い外気圧力を発生させることを特徴としている。
【０００９】
これにより、内燃機関（２０）の吸気圧によって、外気流路（１２）に外気の流れを発生させることができるので、透過膜（１０ｂ）に外気を供給することのみを目的とした外気送風機を設ける必要がない。これにより、空気浄化装置の送風手段を簡略化することができる。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明では、前記外気流路（１２）における前記透過膜（１０ｂ）と前記内燃機関（２０）との間に、外気の圧力変動を吸収するためのサージタンク（２１）を備えることを特徴としている。
【００１１】
これにより、内燃機関（２０）の吸気圧の変動によって、外気流路（１２）で外気が圧力変動することを極力抑えることができ、外気の圧力変動に起因する透過膜１０ｂの破損を防止することができる。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明では、前記内燃機関（２０）に供給されるすべての外気が前記透過膜（１０ｂ）に供給されることを特徴としている。
【００１３】
これにより、例えば内燃機関（２０）が小排気量の場合には、外気流路（１２）の外気流量を確保することができる。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明では、前記内燃機関（２０）に供給される一部の外気が前記透過膜（１０ｂ）に供給されることを特徴としている。
【００１５】
これにより、例えば内燃機関（２０）が大排気量の場合には、透過膜（１０ｂ）の表面を流れる外気流量が必要以上に多くなり過ぎることを防止でき、透過膜（１０ｂ）を破損することを防止できる。
【００１６】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態の空気浄化装置の概念図である
【図２】透過膜ユニットの断面図である。
【図３】第２実施形態の空気浄化装置の概念図である
【図４】第３実施形態の空気浄化装置の概念図である
【図５】第４実施形態の空気浄化装置の概念図である
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第１実施形態）
以下、本発明の空気浄化装置を車両に適用した第１実施形態について図１、図２に基づいて説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態の空気浄化装置１の構成を示す概念図である。図１に示すように、空気浄化装置１は、透過膜ユニット１０を備えている。透過膜ユニット１０には、内気流路１１を介して車室内の内気が供給され、外気流路１２を介して車室外の外気が供給される。外気流路１２は、後述するエンジン２０の吸気経路を構成している。なお、内気とは、外部と遮断された空間（本実施形態では車室内）の内部に存在する空気であり、外気とは、外部と遮断された空間の外部に存在する空気（大気）である。
【００２０】
図２は、透過膜ユニット１０の断面図である。透過膜ユニット１０は、内気流路１１と外気流路１２を構成する流路形成部材１０ａを備えている。内気流路１１と外気流路１２との境界には、透過膜１０ｂが設けられている。
【００２１】
透過膜１０ｂは、特定種類の気体（例えば酸素、二酸化炭素、水蒸気）が透過しやすいが他の種類定の成分の気体（例えば窒素）は透過しにくいというものである。透過膜１０ｂの材料としては、シリコーン等の気体透過性高分子の膜やセロファンやセラミックの多孔体や不織布等を用いることができる。透過膜１０ｂは、外気流路１２に露出する面に外気が接触し、内気流路１１に露出する面に内気が接触することで、外気と内気との間で特定種類の気体を選択的に透過させることができる。
【００２２】
また、透過膜１０ｂは、特定種類の気体（例えば酸素、二酸化炭素、水蒸気）における内気中の濃度と外気中の濃度との差によって透過性能が発揮されるようになっている。そして、透過膜１０ｂの内気側と外気側との間に、真空ポンプ等の差圧発生手段により大きな圧力差を設けることなく、すなわち内気と外気との間に差圧がない状態においても、透過膜１０ｂの透過性能が発揮されるようになっている。
【００２３】
透過膜１０ｂは、例えば襞折りにされた板状に形成することで、透過膜１０ｂの表面積を大きくすることでき、透過性能を向上させることができる。また、図示を省略しているが、透過膜１０ｂにはセラミック、繊維、多孔質金属、多孔質樹脂または樹脂スクリーンメッシュ等からなる支持体が積層されている。透過膜１０ｂは、気体を透過し易くするために膜厚が薄くなっているため、支持体によって支持されている。
【００２４】
本実施形態の透過膜１０ｂは、表面および内部の孔径が透過対象ガス（酸素、二酸化炭素、水蒸気）の平均自由行程以下となっている。平均自由行程とは、気体分子同士の衝突から次の衝突までの間に進む距離であり、気体分子の種類に依存する。これにより、透過膜１０ｂに気体を透過させた場合に、膜を透過する気体の流れにおいてクヌーセン（Knudsen）流が支配的となる。「クヌーセン流」とは、分子の動きが問題となるほど希薄な気体の流れをいい、ガスの透過速度がその分子量に依存するという特徴を有している。また、「クヌーセン流が支配的」とは、ガスの透過速度がその分子量に依存するようになることをいう。
【００２５】
透過膜１０ｂを透過する気体の流れは、透過膜１０ｂの孔径が小さくなるに従って、粘性流→クヌーセン流→溶解拡散流に変化する。クヌーセン流が生じる孔径は、下限が分子サイズの１ｎｍ程度であり、上限が透過対象ガス（酸素、二酸化炭素、水蒸気）の平均自由行程である５０ｎｍ程度である。
【００２６】
粘性流は、圧力の高い方から低い方に流れるので、外気と内気の圧力差によって気体の流れる方向が決まる。このため、外気と内気とで濃度差がない気体（例えば窒素）でも、内外気の圧力差によって選択膜２４を透過することとなり、外気と内気とで濃度差がある気体（例えば酸素、二酸化炭素、水蒸気）のみを選択的に透過させることができない。
【００２７】
これに対し、クヌーセン流では、分子同士が衝突する前に膜の孔内の壁面に衝突するので、外気と内気の圧力差の影響を受けることがなく、外気と内気とで濃度差がある気体（酸素、二酸化炭素、水蒸気）のみを選択的に透過させることができる。このため、透過膜１０ｂの孔径を透過対象ガス（酸素、二酸化炭素、水蒸気）の平均自由行程以下とすることで、外気と内気とで濃度差がある気体のみを選択的に透過させることができる。
【００２８】
また、溶解拡散流では、気体分子が膜の上流表面に溶解し、下流方向に膜内を分子拡散により移動するので、外気と内気の圧力差の影響を受けないが、膜の孔径が小さくなるほど、膜を透過する気体の速度が小さくなる。このため、気体の透過速度を確保するためには、透過膜１０ｂの孔径が大きくすることが望ましく、少なくとも分子サイズである１ｎｍより大きくすることが望ましい。
【００２９】
図１に戻り、内気流路１１には、第１内気導入口１３から車室内の内気が導入される。第１内気導入口１３は、車室内前方のインストルメンタルパネルに設けられている。内気流路１１の透過膜ユニット１０より下流側は、空調ケース１４に接続されている。空調ケース１４内には、空調風を車室内に送風するための空調用送風機１５が設けられている。本実施形態の空調用送風機１５は、内気流路１１に内気の流れを発生させる内気送風手段を構成している。
【００３０】
本実施形態の空調用送風機１５は、２つの送風ファン１５ａ、１５ｂが同軸上に設けられた二層式送風機として構成されている。空調用送風機１５の下方側送風ファン１５ａによって、内気流路１１に内気の流れを発生させることができる。また、空調用送風機１５の上方側送風ファン１５ｂは、第２内気導入口１６より導入された車室内の内気を送風する。第１内気導入口１３から導入され透過膜ユニット１０を通過した内気と、第２内気導入口１６から導入された内気は、送風口１７から排出される。なお、図示を省略しているが、送風口１７の下流側には、温度調整用熱交換器や車室内に空調風を吹き出すための吹出口が設けられている。
【００３１】
外気流路１２には、外気導入口１８から車室外の外気が導入される。外気流路１２における透過膜ユニット１０の上流側には、空気中の塵埃等を除去するためエアフィルタ１９が設けられている。本実施形態のエアフィルタ１９は、エンジン吸気用のフィルタと透過膜用のフィルタを兼用している。
【００３２】
外気流路１２における透過膜ユニット１０の下流側には、エンジン２０が設けられている。エンジン２０は、シリンダ内部で燃料と空気の混合気を燃焼する内燃機関として構成されており、車両走行用の駆動源となるものである。外気流路１２におけるエンジン２０の上流側には、エンジン２０の吸入圧の変動を吸収するサージタンク２１と、エンジン２０に供給される空気量を調整するためのスロットルバルブ２２が設けられている。エンジン２０は、ガソリンエンジンでもディーゼルエンジンでもよい。また、本実施形態の車両は、エンジン２０のみを走行用駆動源とする車両でもよく、エンジン２０の他に走行用電動モータを備えるハイブリッド車でもよい。
【００３３】
なお、本実施形態では、透過膜ユニット１０、内気流路１１、空調ケース１４等は、隔壁（ファイヤーウォール）２３の内側に設けられ、外気流路１２の大部分、エンジン２０等は、隔壁２３の外側に設けられている。
【００３４】
内燃機関として構成されたエンジン２０は、作動によってシリンダ内部で負圧（吸入圧）が発生する。つまり、外気流路１２における透過膜１０ｂ近傍の外気圧力Ｐ０とエンジン２０の吸気圧Ｐ１との関係がＰ０＞Ｐ１となる。透過膜１０ｂ近傍の外気圧力Ｐ０は、ほぼ大気圧に等しい。この圧力差によって、車室外の外気が外気流路１２に導入され、外気流路１２に外気の流れが発生する。このため、エンジン２０が本発明の差圧発生手段を構成している。
【００３５】
外気流路１２に導入された外気は、透過膜ユニット１０に供給された後で、エンジン２０に供給される。このため、外気流路１２がエンジン２０の吸気経路を構成している。なお、本実施形態では、エンジン２０に供給される外気のすべてが透過膜ユニット１０を通過するように構成されている。
【００３６】
透過膜ユニット１０には、内気送風機１５によって内気が供給され、エンジン２０の吸気によって外気が供給される。内気と外気との間で濃度差がある気体（例えば、酸素、二酸化炭素、水蒸気）は、透過膜１０ｂを介して高濃度側から低濃度側に移動する。通常、車室内の内気は、乗員の呼吸等によって、酸素濃度が低く、二酸化炭素濃度が高く、湿度が高くなっているので、透過膜１０ｂによる分子交換によって、内気の酸素濃度、二酸化炭素濃度、湿度を外気に近づけることができる。
【００３７】
以上説明した本実施形態の構成によれば、エンジン２０の吸気圧によって、外気流路１２に外気の流れを発生させることができるので、透過膜１０ｂに外気を供給することのみを目的とした外気送風機を設ける必要がない。これにより、空気浄化装置１の送風手段を簡略化することができる。
【００３８】
また、エンジン２０は、スロットルバルブ２２の開度によってエンジン２０の吸気量が変動し、吸気圧（外気の圧力）が変動する。透過膜１０ｂは、上述のように膜厚が薄くなっているため、外気の圧力変動によって破損するおそれがある。これに対し、本実施形態ではサージタンク２１を設けているので、外気流路１２における外気の圧力変動を極力抑えることができ、外気の圧力変動に起因する透過膜１０ｂの破損を防止することができる。
【００３９】
また、本実施形態では、エンジン２０に供給される外気のすべてが透過膜ユニット１０を通過するので、外気流路１２の外気流量を多くすることができる。これは、例えばエンジン２０が小排気量の場合には特に有効である。
【００４０】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図３に基づいて説明する。上記第１実施形態では、エンジン２０に供給される外気のすべてが透過膜ユニット１０を通過するように構成したのに対し、本第２実施形態ではエンジン２０に供給される外気の一部が透過膜ユニット１０を通過するように構成している。以下、上記第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００４１】
図３は、本第２実施形態の空気浄化装置１の構成を示す概念図である。図３に示すように、本第２実施形態では、外気流路１２とは別に、エンジン２０に外気を供給するための吸気経路２４が設けられている。吸気経路２４には、吸気口２５から外気が導入される。また、吸気経路２４には、エンジン用エアフィルタ２６が設けられている。吸気経路２４におけるエンジン用エアフィルタ２６の下流側には、外気流路１２の下流側端部が接続されている。このため、外気流路１２を通過した外気は、吸気経路２４におけるエンジン用エアフィルタ２６の下流側に流入する。
【００４２】
このような構成によっても、エンジン２０の吸気圧によって、外気導入口１８から外気流路１２に外気を導入し、外気流路１２に外気の流れを発生させることができ、透過膜ユニット１０に外気を供給することができる。このため、透過膜１０ｂに外気を供給することのみを目的とした外気送風機を設ける必要がない。これにより、空気浄化装置１の送風手段を簡略化することができる。
【００４３】
また、エンジン２０が大排気量の場合に、上記第１実施形態のようにエンジン２０に供給される外気のすべてが透過膜ユニット１０を通過する構成では、透過膜１０ｂが破損するおそれがある。これに対し、本第２実施形態では、エンジン２０に供給される外気の一部が透過膜ユニット１０を通過するので、透過膜１０ｂの表面を流れる外気流量が必要以上に多くなり過ぎることを防止でき、透過膜１０ｂが破損することを防止できる。
【００４４】
また、本第２実施形態の構成によれば、従来から車両に備わっているエンジン２０の吸気経路２４に外気流路１２を接続するだけでよく、既存の装置に大きな変更を加えることなく、空気浄化装置１を車両に搭載することができる。
【００４５】
また、本第２実施形態では、外気流路１２が吸気経路２４から独立しているので、外気流路１２のレイアウトの自由度が増加する。例えば、透過膜１０ｂより上流側の外気流路１２を短く構成した場合には、外気流路１２で発生する圧力損失を小さくすることができるので、外気流路１２における透過膜１０ｂ近傍の外気圧力Ｐ０とエンジン２０の吸気圧Ｐ１との圧力差を大きくすることができる。この結果、外気流路１２での外気の流れを容易に発生させることができる。
【００４６】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図４に基づいて説明する。上記第２実施形態では、外気導入口１８から外気流路１２に外気を導入するように構成したのに対し、本第３実施形態では吸気経路２４から外気流路１２に外気を導入するように構成している。以下、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００４７】
図４は、本第３実施形態の空気浄化装置１の構成を示す概念図である。図４に示すように、外気流路１２の上流側端部は、吸気経路２４におけるエンジン用エアフィルタ２６に上流側に接続されている。このため、吸気経路２４に吸入された外気の一部が外気流路１２に流入する。
【００４８】
このような構成によっても、エンジン２０の吸気圧によって、外気流路１２に外気を導入し、外気流路１２に外気の流れを発生させることができ、透過膜ユニット１０に外気を供給することができる。このため、透過膜１０ｂに外気を供給することのみを目的とした外気送風機を設ける必要がない。これにより、空気浄化装置１の送風手段を簡略化することができる。
【００４９】
また、吸気経路２４では、エンジン用エアフィルタ２６の圧力損失によって、エンジン用エアフィルタ２６の上流側と下流側の圧力差が大きくなる。このため、吸気経路２４におけるエンジン用エアフィルタ２６の上流側と下流側の圧力差によって、外気流路１２に容易に外気の流れを発生させることができる。
【００５０】
また、吸気口２５は車両前端部に設けられ、清浄な外気を得やすいので、吸気経路２４から外気流路１２に外気を導入することで、透過膜ユニット１０に清浄な外気を供給することができる。
【００５１】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について図５に基づいて説明する。上記第３実施形態では、吸気経路２４のエンジン用エアフィルタ２６の上流側から外気流路１２に外気を導入するように構成したのに対し、本第４実施形態では吸気経路２４のエンジン用エアフィルタ２６の下流側から外気流路１２に外気を導入するように構成している。以下、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００５２】
図５は、本第４実施形態の空気浄化装置１の構成を示す概念図である。図５に示すように、本第４実施形態では、外気流路１２の上流側端部を吸気経路２４のエンジン用エアフィルタ２６の下流側に接続している。外気流路１２の上流側端部は、吸気経路２４における外気流路１２の下流側端部との接続部より上流側に接続されている。
【００５３】
本第４実施形態では、外気流路１２の上流側端部と下流側端部をともに、吸気経路２４におけるエンジン用エアフィルタ２６の下流側に接続しているが、車両の構成上、吸気経路２４におけるエンジン用エアフィルタ２６の下流側が長くなっている場合には、吸気経路２４の圧力損失によって、吸気経路２４と外気流路１２の上流側端部との接続部位と、吸気経路２４と下流側端部との接続部位の圧力差が大きくなる。この結果、外気流路１２に外気の流れを発生させることができる。
【００５４】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲を逸脱しない限り、各請求項の記載文言に限定されず、当業者がそれらから容易に置き換えられる範囲にも及び、かつ、当業者が通常有する知識に基づく改良を適宜付加することができる。
【００５５】
例えば、上記各実施形態では、本発明の空気浄化装置を車両に適用した例について説明したが、これに限らず、本発明は内燃機関を備える船舶等といった車両以外の用途にも適用可能である。
【００５６】
また、上記各実施形態では、外気流路１２の下流側端部をエンジン２０の吸気側に接続したが、これに限らず、エンジン２０の排気側に接続してもよい。この場合、例えば排気ガス経路と外気流路１２との接続部にエジェクタを設け、排気ガスの噴射流によって発生する負圧を利用して外気を吸引させるようにすればよい。
【００５７】
また、上記各実施形態では、走行用駆動源のエンジン２０を用いた例について説明したが、これに限らず、空調装置の冷凍サイクルの冷媒圧縮機を駆動するためのサブエンジン等を用いてもよい。
【００５８】
また、上記実施形態では、差圧発生手段（負圧発生手段）としてエンジン２０を用いた例について説明したが、差圧発生手段（負圧発生手段）は、透過膜１０ｂ近傍の外気圧力Ｐ０より低い圧力を透過膜１０ｂの外気流れ下流側で発生させることができればよく、エンジン以外の差圧発生手段（負圧発生手段）を用いてもよい。例えば、差圧発生手段（負圧発生手段）として、燃料電池の空気供給用ファン、バッテリ冷却用ファン、熱交換器用ファンといった送風手段を透過膜１０ｂの外気流れ下流側に設けてもよい。これらの送風手段によれば、吸込口で透過膜１０ｂ近傍の外気圧力Ｐ０より低い圧力（負圧）を発生させることができ、外気流路１２で外気の流れを発生させることができる。
【００５９】
また、上記実施形態では、差圧発生手段として、透過膜１０ｂ近傍の外気圧力Ｐ０より低い圧力（負圧）を透過膜１０ｂの外気流れ下流側で発生させる負圧発生手段（エンジン２０）を用いた例について説明したが、これに限らず、差圧発生手段として、透過膜１０ｂ近傍の外気圧力Ｐ０より高い圧力（正圧）を透過膜１０ｂの外気流れ上流側で発生させる正圧発生手段を用いてもよい。正圧発生手段としては、例えば外気導入口１８を車両進行方向に向かって開口させることで、車両の走行に伴って走行風による圧力（走行動圧）を発生させることができ、透過膜１０ｂ近傍の外気圧力Ｐ０より高い圧力（正圧）を透過膜１０ｂの外気流れ上流側で発生させることができる。これにより、外気流路１２で外気の流れを発生させることができる。
【００６０】
また、外気導入口１８を車両進行方向に向かって開口させる構成に加えて、外気流路１２の下流側端部を車両床面で開口させることで、走行中の車両がもたらす床下の負圧（ラム圧）を利用して、透過膜１０ｂ近傍の外気圧力Ｐ０より低い圧力（負圧）を透過膜１０ｂの外気流れ下流側で発生させることができる。これにより、外気流路１２での外気の流れを増大させることができる。
【００６１】
また、上記各実施形態では、透過膜ユニット１０を隔壁２３の内側に配置したが、これに限らず、透過膜ユニット１０を隔壁２３の外側に配置してもよい。
【００６２】
また、上記各実施形態では、外気流路１２における透過膜１０ｂの下流側にサージタンク２１を設けたが、例えば一定出力で作動するエンジン２０を用いるような場合には、吸気圧が変動しないので、サージタンク２１を省略することができる。サージタンク２１を省略する場合には、サージタンク２１に起因する圧力損失を無くすことができ、外気流路１２で外気を流れを流れやすくすることができるとともに、空気浄化装置の小型化を図ることができる。
【００６３】
また、上記各実施形態では、空調用送風機１５（内気送風機）として、２つの送風ファン１５ａ、１５ｂが同軸上に設けられた二層式送風機を用いたが、これに限らず、他の構成の送風機にも適用可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１０ 透過膜ユニット
１０ａ 流路形成部材
１０ｂ 透過膜
１１ 内気流路
１２ 外気流路
１５ 空調用送風機（内気送風手段）
２０ エンジン（差圧発生手段）
２１ サージタンク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外気が流れる外気流路（１２）と、
内気が流れる内気流路（１１）と、
一方の面が前記外気流路（１２）の外気と接触し、かつ他方の面が前記内気流路（１１）の内気と接触するように前記外気流路（１２）と前記内気流路（１１）との境界に配置され、前記外気流路（１２）側と前記内気流路（１１）側との間で気体を選択的に透過させる透過膜（１０ｂ）と、
前記透過膜（１０ｂ）の外気流れ上流側で前記透過膜（１０ｂ）近傍の外気圧力より高い外気圧力、あるいは前記透過膜（１０ｂ）の外気流れ下流側で前記透過膜（１０ｂ）近傍の外気圧力より低い外気圧力の少なくとも一方を発生させる差圧発生手段（２０）とを備え、
前記差圧発生手段（２０）によって発生した外気圧力の圧力差によって、前記外気流路（１２）に外気の流れを発生させることを特徴とする空気浄化装置。
【請求項２】
前記差圧発生手段は、前記透過膜（１０ｂ）の外気流れ下流側に設けられ、外気と燃料との混合気を吸入し燃焼させる内燃機関（２０）であり、
前記内燃機関（２０）は、吸気圧によって、前記透過膜（１０ｂ）の外気流れ下流側で前記透過膜（１０ｂ）近傍の外気圧力より低い外気圧力を発生させることを特徴とする請求項１に記載の空気浄化装置。
【請求項３】
前記外気流路（１２）における前記透過膜（１０ｂ）と前記内燃機関（２０）との間に、外気の圧力変動を吸収するためのサージタンク（２１）を備えることを特徴とする請求項２に記載の空気浄化装置。
【請求項４】
前記内燃機関（２０）に供給されるすべての外気が前記透過膜（１０ｂ）に供給されることを特徴とする請求項２または３に記載の空気浄化装置。
【請求項５】
前記内燃機関（２０）に供給される一部の外気が前記透過膜（１０ｂ）に供給されることを特徴とする請求項２または３に記載の空気浄化装置。
【請求項１】
外気が流れる外気流路（１２）と、
内気が流れる内気流路（１１）と、
一方の面が前記外気流路（１２）の外気と接触し、かつ他方の面が前記内気流路（１１）の内気と接触するように前記外気流路（１２）と前記内気流路（１１）との境界に配置され、前記外気流路（１２）側と前記内気流路（１１）側との間で気体を選択的に透過させる透過膜（１０ｂ）と、
前記透過膜（１０ｂ）の外気流れ上流側で前記透過膜（１０ｂ）近傍の外気圧力より高い外気圧力、あるいは前記透過膜（１０ｂ）の外気流れ下流側で前記透過膜（１０ｂ）近傍の外気圧力より低い外気圧力の少なくとも一方を発生させる差圧発生手段（２０）とを備え、
前記差圧発生手段（２０）によって発生した外気圧力の圧力差によって、前記外気流路（１２）に外気の流れを発生させることを特徴とする空気浄化装置。
【請求項２】
前記差圧発生手段は、前記透過膜（１０ｂ）の外気流れ下流側に設けられ、外気と燃料との混合気を吸入し燃焼させる内燃機関（２０）であり、
前記内燃機関（２０）は、吸気圧によって、前記透過膜（１０ｂ）の外気流れ下流側で前記透過膜（１０ｂ）近傍の外気圧力より低い外気圧力を発生させることを特徴とする請求項１に記載の空気浄化装置。
【請求項３】
前記外気流路（１２）における前記透過膜（１０ｂ）と前記内燃機関（２０）との間に、外気の圧力変動を吸収するためのサージタンク（２１）を備えることを特徴とする請求項２に記載の空気浄化装置。
【請求項４】
前記内燃機関（２０）に供給されるすべての外気が前記透過膜（１０ｂ）に供給されることを特徴とする請求項２または３に記載の空気浄化装置。
【請求項５】
前記内燃機関（２０）に供給される一部の外気が前記透過膜（１０ｂ）に供給されることを特徴とする請求項２または３に記載の空気浄化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１１８７９（Ｐ２０１２−１１８７９Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４９６７６（Ｐ２０１０−１４９６７６）
【出願日】平成２２年６月３０日（２０１０．６．３０）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月３０日（２０１０．６．３０）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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