JP2005081971A - 車両用空気清浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ガスセンサの出力に依存するパラメータがヒステリシス内で安定するような場合でも、クリーンモードで安定することを回避することが可能な車両用空気清浄装置を提供する。
【解決手段】 プラズマ放電によってプラスとマイナスとのイオン粒子を発生させるクリーン運転モードと、このモードよりもマイナスのイオン粒子の発生比率を増大させるリフレッシュ運転モードとをガスセンサからの出力を依存するパラメータに基づき、所定のヒステリシスを持たせて切り換え可能としている構成において、運転モードがクリーン運転モードであり、且つガスセンサからの出力に依存するパラメータがヒステリシス内の値で所定時間維持されたか否かを判定する判定手段と、判定手段によってクリーン運転モードでパラメータがヒステリシス内の値に所定時間維持されたと判定された場合に、運転モードをリフレッシュ運転モードに切り換える切換え制御手段とを有する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、プラズマクラスタを使用した車両用空気清浄装置に関し、特に、切換え可能な複数の運転モードを有することによって生じる不都合を解消するようにした装置に関する。

近年、マイナスの電荷を有するイオン粒子を発生させて、除菌、消臭、リフレッシュ機能を持たせたプラズマクラスタシステムが家電用の空調装置を中心として採用されつつある（特許文献１）。このようなシステムを車両に利用することが検討されているが、車両においては、排気ガスの侵入や喫煙などに起因して車室内が汚染されやすいので、上述したプラズマクラスタシステムにおいても、除菌、消臭機能を優先させたクリーン運転モードと、マイナスイオンを多く発生させてリフレッシュ機能を優先させたリフレッシュ運転モードとを切り換える装置にする必要がある。
特開２００２−２１６９３３

このような運転モードの切り替えは、ハンチングを低減するために、ガスセンサの出力に依存するパラメータに基づき、所定のヒステリシスを持たせて切り換えるようにしており、前記パラメータがヒステリシス内で安定するような場合には、いずれかの運転モードが維持されることになる。

しかしながら、車両に利用されるプラズマクラスタシステムにおいては、喫煙等で室内空気が汚染された場合にのみ、クリーン運転モードとし、通常時においては、できるだけリフレッシュ運転モードに設定することが好ましいが、制御上不可欠なヒステリシスが設けられると、クリーン運転モードである場合に、前記パラメータがヒステリシス内で安定した場合には、運転モードをリフレッシュ運転モードに移行させることができなくなる不都合がある。

そこで、この発明においては、ガスセンサの出力に依存するパラメータがヒステリシス内で安定するような場合でも、上述した不都合を解消し、クリーン運転モードで安定することを回避することが可能な車両用空気清浄装置を提供することを主たる課題としている。
また、上述のような課題を達成する上で、運転モードが頻繁に切り替わってハンチングが生じないようにすることが必要であり、本発明においては、このようなハンチングをも回避することをも課題としている。

上記課題を達成するために、この発明にかかる車両用空気清浄装置は、プラズマ放電によってプラスとマイナスとのイオン粒子を発生させる第１の運転モードと、前記第１の運転モードよりもマイナスのイオン粒子の発生比率を増大させる第２の運転モードとを有し、これらの運転モードを車室内の清浄度合いを検出するガスセンサの出力に依存するパラメータに基づき、所定のヒステリシスを持たせて切り換え可能としている構成において、運転モードが前記第１の運転モードであり、且つ前記ガスセンサの出力に依存するパラメータが所定時間継続して前記ヒステリシス内の値になっているか否かを判定する判定手段と、前記判定手段によって、運転モードが前記第１の運転モードであり、且つ前記パラメータが所定時間継続して前記ヒステリシス内の値になっていると判定された場合に、前記運転モードを前記第２の運転モードに切り換える切換え制御手段とを有することを特徴としている（請求項１）。

したがって、このような構成によれば、運転モードが第１の運転モード（クリーン運転モード）である場合に、ガスセンサからの出力に依存するパラメータがヒステリシス内で安定するような場合でも、判定手段によって前記パラメータがヒステリシス内で所定時間維持されたと判定されれば、切換え制御手段により運転モードが第２の運転モード（リフレッシュ運転モード）に切り換えられるので、運転モードを第２の運転モードに移行しなくなる不都合がなくなる。

ところで、このような構成とした場合には、第２の運転モードから第１の運転モードに切り替わった後に、ヒステリシス内に入ってしまうと、所定時間が経過すれば、再び第２の運転モードへ切り替わることになるので、このような動作が繰り返されて所謂ハンチングを生じることが懸念される。

そこで、上述の構成に加えて、切換え制御手段によって第２の運転モードに切り換えられた後に、所定時間以内に運転モードが第１の運転モードに切り替った場合には、第２の運転モードになってから第１の運転モードに切り替わるまでの時間に応じて前記判定手段による所定時間が変更されるようにし（請求項２）、頻繁に運転モードが切り替わらないようにしてもよい。

尚、前記ガスセンサからの出力に依存するパラメータとしては、ガスセンサからの出力に基づいて演算された演算値と前記ガスセンサ固有の基準値との比を用いるとよい（請求項３）。

以上述べたように、この発明によれば、プラズマ放電によってプラスとマイナスとのイオン粒子を発生させる第１の運転モードと、この第１の運転モードよりもマイナスのイオン粒子の発生比率を増大させる第２の運転モードとを、ガスセンサからの出力に依存するパラメータに基づき、所定のヒステリシスを持たせて切り換えるようにしている車両用空気清浄装置において、運転モードが前記第１の運転モードであり、且つガスセンサからの出力に依存するパラメータが前記ヒステリシス内の値で所定時間維持された場合に、運転モードを第１の運転モードから第２の運転モードへ強制的に切り換えるようにしたので、ガスセンサからの出力に依存するパラメータが第１の運転モードにおいてヒステリシス内で安定する場合でも、運転モードがリフレッシュ側へ移行できなくなる不都合がなくなる。

また、第２の運転モードに切り換えられた後に、所定時間以内に運転モードが前記第１の運転モードに切り替った場合に、第２の運転モードになってから第１の運転モードに切り替わるまでの時間に応じて判定手段による所定時間が変更されるので、上述のような切替制御を行う場合でも、運転モードのハンチングを抑えることが可能となる。

以下、この発明の最良の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。

図１において、車両用空気清浄装置１は、プラズマ放電によってマイナスのイオン粒子とプラスのイオン粒子を発生可能とし、プラスとマイナスとのイオン粒子を略同等の比率で発生させるクリーン運転モードと、前記第１の運転モードよりもマイナスのイオン粒子の発生比率を増大させるリフレッシュ運転モードとを切り換え可能としているイオン発生器２と、運転状態の表示等を行うＬＥＤ表示部３と、車室内のガス濃度を検出するガスセンサ４と、イオン発生器２やＬＥＤ表示部３を制御するＥＣＵ５とを備えているもので、ＥＣＵ５は、図示しない中央演算処理装置（ＣＰＵ）、読出専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、入出力ポート（Ｉ／Ｏ）等を備えると共に、イオン発生器２やＬＥＤ表示部３を制御する制御回路を備えている。

ＥＣＵ５は、空気清浄装置を車両用空調ユニットの稼動・非稼動に連動させるために車両用空調ユニットに搭載された送風機の稼動信号（ＦＡＮ ＯＮ信号）の入力の有無を判定するオンオフ判定回路６と、バッテリーなどの車両電源から電力の供給を受けて本装置を駆動させると共にＬＥＤ表示部やガスセンサへ電力を供給する電源回路部７と、ガスセンサ４によって検出されたガス濃度に相当する検出信号を入力し、空気の臭気状態を判定する臭気判定部８とを備えており、ＦＡＮ ＯＮ信号の有無やガスセンサからの信号等に基づき、イオン発生器２の稼働・停止や運転モードの切り換えを制御すると共に、ＬＥＤ表示部の表示状態を制御する。

図２において、ＥＣＵ５による制御の概略を表すブロックダイヤグラムが示されており、以下、このダイヤグラムに基づき空気清浄装置１の制御を説明すると、送風機の運転状態を示すファンオン信号の入力の有無に基づき、送風機が稼動状態（ＯＮ）にあるか停止状態（ＯＦＦ）であるかを判定し（ブロックＡ）、また、イグニッションスイッチからの信号に基づき、車両の電気系統のオンオフを判定する（ブロックＢ）。

ブロックＢによってイグニッションスイッチが投入されたことが判定されると、ガスセンサの特性を安定させるためにガスセンサ４に内蔵された又はガスセンサ４の近傍に設けられたヒータを作動させてガスセンサ４のセンサ素子を加熱させるウォームアップ処理を行い（ブロックＣ）、ガスセンサ４が熱的影響を受けないようにする。そして、ウォームアップ処理が終了し、且つ、ＦＡＮ ＯＮ信号が入力されて空調ユニットが稼動状態であると判定された場合（条件I）には、ガスセンサ４からの信号を１次遅れフィルタ（ブロ
ックＤ）を介して遅延処理した値に基づき、前記条件I が整った後の最初のガスセンサに
よるサンプリングデータの遅延処理した演算値Ｒair を基準値にすると共に、この基準値Ｒair とそれ以後にサンプリングしたリアルタイムに変動し得る検出データを遅延処理した演算値Ｒgas とからガスセンサ比（Ｒgas ／Ｒair ）を求め（ブロックＥ）、このガスセンサ比と予め決められた閾値とに基づき、車室内の空気状態を判定する（ブロックＦ）。

この空気状態の判定は、ヒステリシスを持たせた閾値（ＸＡ，ＸＢ）との比較において空気が汚染状態（「汚」状態）にあるか清浄状態（「清」状態）にあるかを判定するもので、空気が汚染状態にあると判定された場合には、運転モードをプラスとマイナスとのイオン粒子を略同等の割合で発生させるクリーン運転モードに設定する指令を出力し、空気状態が清浄状態であると判定された場合には、運転モードをクリーン運転モードよりもマイナスのイオン粒子の発生比率を増大させるリフレッシュ運転モードに設定する指令を出力する（ブロックＧ〜Ｉ）。そして、ブロックＪにおいて、送風機が稼動状態（ＯＮ）にあるか否かを判定すると共に、いずれの運転モードの設定指令が出力されたか否かを判定し、その判定結果に応じた運転モードでイオン発生器２を駆動させる指令信号を出力し（ブロックＫ）、またＬＥＤ表示部３の対応するＬＥＤを点灯又は点滅させる指令信号を出力する（ブロックＬ）。

また、以上の制御に対して、本構成においては、ガスセンサ比が「汚」状態側においてヒステリシス内にあるか否かを判定し、その判定結果に応じて運転モードを制御する処理が行われる（ブロックＭ）。

図３において、以上のダイヤグラムに基づき、ＥＣＵで行われる制御動作例がフローチャートとして示されており、以下、このフローチャートに基づいて説明すると、このフローチャーチの処理ルーチンは、イグニッションスイッチを投入した後に所定の初期設定処理を経て実行されるもので、先ず、ステップ５０において、ガスセンサ４からの出力や、空調ユニットの送風機のファンオン信号、イグニッションスイッチからのイグニッション信号等を読み込み、ステップ５２において、ガスセンサからの出力値に遅延処理を施したガスセンサ演算値rgas(t) を例えば同ステップの演算式に基づいて演算する。

その後、ステップ５４において、送風機が稼動時に出力されるＦＡＮ ＯＮ信号が出力されているか否かを判定し、ＦＡＮ ＯＮ信号が出力されていると判定された場合には、ステップ５６において、イグニッションが投入された後にα秒経過したか否かを判定する。このステップ５６の処理は、ガスセンサ４に電源を入れて内蔵された又は近傍に設けられたヒータを加熱させ、ガスセンサ４のセンサ素子が周囲の温度影響を受けない安定したセンサ特性が得られるまでの時間を経過したか否かを判定するもので、図２のＣで示すウォームアップ処理に対応するものである。

そして、ステップ５６においてイグニッションスイッチを投入してから所定時間が経過したと判定された場合には、ステップ５８においてガスセンサ固有の値である基準値Ｒair が設定済みであるか否かを判定する。ここで、基準値は、ウォームアップ処理が完了した直後のガスセンサの出力値に遅延処理を施した演算値によって設定されるもので、ステップ５８において基準値が設定済みでないと判定された場合には、ステップ６０において、所定時間が経過した直後の最初にサンプリングしたデータから得られたガスセンサ演算値ｒgas を基準値Ｒair として設定する。

これに対して、ステップ５８において、基準値Ｒair が設定済みであると判定された場合には、ステップ６２へ進み、その都度サンプリングされたガスセンサの出力値に遅延処理を施した演算値ｒgas(t)を制御用ガスセンサ演算値Ｒgas とし、経時的に変化しうる実際のガス濃度に対応した演算値を算出する。

以上の処理の後に、ステップ６４においては、制御用ガスセンサ演算値Ｒgas と基準値Ｒair との比（以下、ガスセンサ比という）に基づいて空気清浄装置の運転モードをクリーン運転モードからリフレッシュ運転モードへ切り替えるための閾値ＸＡを決定し、ステップ６６において、閾値ＸＡに対してヒステリシス分の差αを持たせた閾値ＸＢを空気清浄装置の運転モードをフレッシュモードからクリーン運転モードへ切り替えるための閾値に設定する。

そして、ステップ６８において、前記ステップ６４，６６で設定された閾値に基づき、ガスセンサ比から車室内の空気状態が清潔状態（「清」状態）であるか汚染状態（「汚」状態）であるかを判定する。すなわち、ガスセンサ４で検出された検出値に基づいて演算された制御用ガス演算値Ｒgas が小さくなり、ガスセンサ比（Ｒgas ／Ｒair ）がＸＡより小さくなった場合には、「汚」状態から「清」状態に切り替わり、制御用ガス演算値Ｒgas が大きくなってガスセンサ比がＸＡより大きくなった場合には、「清」状態から「汚」状態に切り替わる。

その後、ステップ７０において車室内の空気状態が「清」状態であるか「汚」状態であるかを判定し、「清」状態であると判定された場合には、ステップ７２において、「ＲＥＦＲＥＳＨ」と記された表示のＬＥＤを点灯させ、ステップ７４において、イオン発生器をリフレッシュ運転モードで運転する。これに対して、「汚」状態であると判定された場合には、ステップ７６において、「清」状態から「汚」状態を判定した初回の判定であるかどうかを判定し、初回の判定でないと判定された場合には、ステップ８０〜８８において、ガスセンサ比がヒステリシス内に入ってからの計時を行い、ヒステリシス内に停滞している時間が所定時間を経過したか否かを判定する。すなわち、ステップ８０において、ガスセンサ比が上述したヒステリシス内（ＸＡ〜ＸＢ間の値）であるか否かが判定され、ヒステリシス内でないと判定された場合には、ステップ８２において、タイマーＴ１をリセットして計時を停止し、ヒステリシス内であると判定されれば、ステップ８４において、ヒステリシス内であると判定した初回か否かを判定し、初回であれば、ステップ８６においてタイマーＴ１をリセットして計時を開始し、ステップ８８において、タイマーＴ１が所定時間（β＋φ：φは後述する補正量）を経過したか否かを判定する。

そして、ステップ８８において、ヒステリシス内になってから所定時間が経過していないと判定された場合には、ステップ９０において、「ＣＬＥＡＮ」と記された表示のＬＥＤを点灯させ、ステップ９２において、イオン発生器２をクリーン運転モードで運転する。これに対して、ステップ８８において、ガスセンサ比がヒステリシス内に停滞して所定時間が経過したと判定された場合には、ガスセンサ比がＸＡより小さくなっていない場合でも、ステップ７２へ進んで「ＲＥＦＲＥＳＨ」と記された表示のＬＥＤを点灯させ、ステップ７４において、イオン発生器２をリフレッシュ運転モードで運転する。

したがって、以上の制御によれば、ガスセンサ比がヒステリシス内で所定時間以上停滞した場合には、空気清浄装置がクリーン運転モードで運転している場合でも、リフレッシュ運転モードに切り替えられるので、運転モードがクリーン運転モードで安定してしまうことを回避することが可能となり、喫煙等で室内空気が汚染された場合にのみ、クリーン運転モードとし、その他の場合においては、できるだけリフレッシュ運転モードで運転することが可能となる。

ところで、上述した制御においては、ステップ８８において、タイマーＴ１が所定時間を経過してステップ７２及び７４の処理が行われるに際し、ステップ１００において、タイマーＴ２をリセットしてスタートさせ、空気清浄装置１がリフレッシュ運転モードに移行した時点から計時を開始する。そして、ステップ７６において、「汚」状態の判定が「清」状態から「汚」状態へ移行する初回の判定であると判定された場合に、ステップ１０２において、タイマーＴ２が所定時間ｔ１を経過したか否かを判定し、所定時間が経過していない場合には、ステップ１０４において、タイマーＴ２の計時時間に応じて、同ステップの特性線が得られるようにヒステリシスに停滞している時間の補正量φを演算する。また、所定時間が経過した場合、又は、補正量φが演算された後は、ステップ１０６において、タイマーＴ２をリセットするようにしている。

ここでＴ２は、リフレッシュ運転モードに移行してから再びクリーン運転モードになるまでの時間を表しているもので、この時間が短いほど運転モードが頻繁に切り替わるようになるので、補正量φは、切り替わる回数が低減されるような値として設定される。したがって、このようなステップ１００〜１０６の処理を加えたことで、空気清浄装置の運転モードが頻繁に切り替わるいわゆるハンチングの発生を抑えることが可能となる。

尚、上述の制御において、ステップ５４でＦＡＮ ＯＮ信号が出ていない場合には、空調装置が稼動していない状態であるので、ステップ１１０及び１１２において、タイマーＴ１及びＴ２をクリアにし、ステップ１１４において、ＬＥＤを消灯させ、ステップ１１６において、イオン発生器２の稼働を停止させる。

本発明は、プラズマクラスタを利用した車両用空気清浄装置について、運転モードの切り換えを制御する各種産業分野の構成に利用することが可能である。

図１は、車両用空気清浄装置の概略構成を示す図である。 図２は、図１のＥＣＵでの制御処理を全体構成を示すブロックダイヤグラムである。 図３は、ＥＣＵによる制御動作例を示すフローチャートである。 図４は、図３の制御動作例の続きを示すフローチャートである。

符号の説明

１ 空気清浄装置
２ イオン発生器
３ ＬＥＤ表示部
４ ガスセンサ
５ ＥＣＵ

Claims (3)

1. プラズマ放電によってプラスとマイナスとのイオン粒子を発生させる第１の運転モードと、前記第１の運転モードよりもマイナスのイオン粒子の発生比率を増大させる第２の運転モードとを有し、これらの運転モードを車室内の清浄度合いを検出するガスセンサの出力に依存するパラメータに基づき、所定のヒステリシスを持たせて切り換え可能としている車両用空気清浄装置において、
   運転モードが前記第１の運転モードであり、且つ前記ガスセンサの出力に依存するパラメータが所定時間継続して前記ヒステリシス内の値になっているか否かを判定する判定手段と、
   前記判定手段によって、運転モードが前記第１の運転モードであり、且つ前記パラメータが所定時間継続して前記ヒステリシス内の値になっていると判定された場合に、前記運転モードを前記第２の運転モードに切り換える切換え制御手段とを有することを特徴とする車両用空気清浄装置。
2. 前記切換え制御手段により前記第２の運転モードに切り換えられた後に、所定時間以内に運転モードが前記第１の運転モードに切り替った場合に、前記第２の運転モードになってから前記第１の運転モードに切り替わるまでの時間に応じて前記判定手段による所定時間を変更可能にすることを特徴とする請求項１記載の車両用空気清浄装置。
3. 前記ガスセンサの出力に依存するパラメータは、前記ガスセンサからの出力に基づいて演算された演算値と前記ガスセンサ固有の基準値との比である請求項１記載の車両用空気清浄装置。

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