運転中の眠気への二酸化炭素濃度の影響、車の換気の重要性と「内気循環」と「外気導入」の影響

自動車室内の換気量は車にもよりますが、外気導入時で 130 m 3 /h弱で、対して内気循環時では 10~12 m3/h程度になるようです。車室内の CO₂濃度を 1,000ppm以下に維持するための必要換気量は、ー人当たり 26 m 3 /h。これに対し、内気循環時では10~12m 3 /h いう結果になり、内気循環モードで走行している車室内では1,000 ppm を超える計算になり、実車の試験結果と一致しています。

車室内の花粉の量

■二酸化炭素が及ぼす悪影響

二酸化炭素は大気中に普通に存在する物質で、普段、郊外などの屋外では二酸化炭素の濃度は350ppm（0.035%）程度で、換気がされている室内でも 1,000ppm（0.1ppm）以下でその有毒性が問題になることはまずなく、健康に有害であるともみなされていません。しかし、大気中の二酸化炭素濃度が高くなると危険です。二酸化炭素濃度が3～4％（30,000ppm～40,000ppm）を超えると頭痛・めまい・吐き気などを催し、7％（70,000ppm）を超えると数分で意識を失います（＝CO2ナルコーシス）。また、この状態が長く続くと麻酔作用による呼吸中枢の抑制のため呼吸が停止し、死に至る恐れもあります（＝二酸化炭素中毒）。

空気中のCO2濃度有害ガスが人体に作用する時間250-350ppm大気中における通常濃度250-1000ppm換気が十分実施されている屋内の通常数値2000-5000ppm換気の悪い部屋頭痛、眠気、倦怠感、注意力散漫、心拍数の増加、吐き気の発生5,000ppm以上作業場所としての限界値（8時間-TWA）＞40,000ppm以上酸素障害誘発、脳へのダメージによる昏睡、最悪死に至る

■二酸化炭素濃度は0.2％（2,000ppm）以下を保ちたい

車室内の二酸化炭素濃度も、十分に換気した状態では 1,000ppm以下です。実車試験の結果の通りで、「内気循環」では換気が不十分で車室内の二酸化炭素濃度が上昇してしまいます。二酸化炭素濃度が2,500ppm（0.25%）を超えると、注意力の低下や判断の誤り、眠気が発生すると言われていますので、運転中の車室内の二酸化炭素濃度はできるだけ2,000ppm以下を維持したいところです。（※2,500ppmを超えるとすぐに眠気がくるわけではありませんが、注意力や判断力が低下することはできるだけ避けたいため）その為には、「内気循環」の状態ではなく「外気導入」の状態を基本としておかなければならないことになります。（※実験結果はミニバンで4名乗車の場合）

■外気導入での車室内の汚染

■車の換気、フィルターの性能車の換気

結果は、時速40kmで走行中、エアコンを通常レベルにして窓を閉めきった場合、実換気量は1 時間当たり177㎥。シミュレーションに用いられたタクシーの車内の総体積は4.2㎥なので、1 時間で車内の空気が40回程度入れ替わった計算です。つまり、この条件では約1 分半で車内の空気をリフレッシュすることができるわけです。

これは、タクシーでのシミュレーション結果ですが、概ね、車室内の換気は、「エアコン風量に余裕がある場合は、窓を開けるよりエアコン風量を増やした方が効果的である」と言えるようです。

エアコンフィルターの性能

ベーシックタイプの特徴と５大効果

細かい粉塵、チリ、ホコリ、花粉などをしっかりブロックする高い除塵効果
抗ウィルス剤を採用しウィルスの活動を抑制する高い抗ウィルス効果
フィルターに付着した菌やカビの発生を抑制する抗菌、防カビ効果
気になる排ガス臭を吸い取る脱臭効果
高い除塵効果と脱臭効果を持ちながらも安定してエアコンの風量を維持する効果

プレミアムタイプはさらに３つの機能を追加

フィルターで補足したスギ花粉やダニの死骸に含まれるアレル物質の活動を抑制
フィルターからビタミンCが放出され肌にうるおいを与えます
代表的なペット臭のニオイ（アンモニア臭）をカット

「内気循環」と「外気導入」のまとめ

交通環境など状況に応じて、内気循環と外気導入を切り替えると良いのですが、東北大学大学院医工学教授の永富良一氏は「いくつかの研究報告によるとCO₂の濃度が3,000ppmを超えると、疲労感の増加や注意力の低下、さらに、眠気や頭痛を訴える人が増加します。短時間では問題がないという結果もあるので一概には言えませんが、CO₂が増えるほど影響が大きくなるのは明らかなので、運転中はできるだけ外気導入にするか、最低でも1時間に1回は換気するといいでしょう。」といわれているようです。試験の結果からは、外気導入を中心にした運用が良い結果になっています。それで外気の影響が気になるのであれば、トンネル内の走行や前方を走行する車の排ガスなどが気になるときは内気循環に切り替えるようにする、などの運用が良いと思いわれます。

欧州車には、内気循環に固定できない（内気循環を選択しても自動的に外気循環に切り替わる）車種もあるようです。車種や運転する地域環境の影響が大きいですので、一概に明確な基準は設定できないと思いますが、内気循環中心の運用では、必ず二酸化炭素濃度の上昇が発生しますので、 できるだけこまめに換気をするか、外気導入中心の運用 にすることが、 注意力の低下、眠気などには有効 であることは間違いないと思います。

参考資料： News Center 60 Pockets Elevated Indoor Carbon Dioxide Impairs Decision-Making Performance | Berkeley.

Overturning decades of conventional wisdom, researchers at Lawrence Berkeley National Laboratory have found that moderately high indoor concentrations of carbon dioxide (CO2) can significantly impair people’s decision-making performance. The results were unexpected and may have particular implications for schools and other spaces with high occupant density.

www.jstage.jst.go.jp https://www.jstage.jst.go.jp/article/shasetaikai/2018.8/0/2018.8_169/_pdf/-ch. https://www.jstage.jst.go.jp/article/shasetaikai/2018.8/0/2018.8_169/_pdf/-char/ja www.jstage.jst.go.jp https://www.jstage.jst.go.jp/article/jao/42/6/42_413/_pdf https://www.jstage.jst.go.jp/article/jao/42/6/42_413/_pdf wwwtb.mlit.go.jp https://wwwtb.mlit.go.jp/hokkaido/content/000186839.pdf https://wwwtb.mlit.go.jp/hokkaido/content/000186839.pdf http://kyohoku.jp/taxi/wp-content/uploads/2021/04/タクシー／室内環境における. http://kyohoku.jp/taxi/wp-content/uploads/2021/04/タクシー／室内環境におけるウイルス飛沫感染の予測とその対策（理化学研究所資料抜粋）.pdf その他の記事： Liberty Logs 自動車の停止中の車間距離ってどのぐらい確保するのが良いでしょうか？ Liberty Logs 妥当な車間距離とは？「時間で考える車間距離」とは？

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■二酸化炭素が及ぼす悪影響

■二酸化炭素濃度は0.2％（2,000ppm）以下を保ちたい

■外気導入での車室内の汚染

「内気循環」と「外気導入」のまとめ

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