JP2008281428A - 炭酸ガス検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検出装置専用の赤外線放射源を別に設ける必要がなく、車両に装備されている既存の赤外線放射源と兼用することができて、構造の簡素化を図ることができる炭酸ガス検出装置を提供する。
【解決手段】車室内に設けられたルームランプ１４のケース１５内に、ルームランプ１４のバルブ１６と対向して赤外線センサ２１を配置する。電力供給装置からルームランプ１４のバルブ１６に対して、バルブ１６を点灯させるための第１駆動電力と、その第１駆動電力より低くてバルブ１６を点灯させない第２駆動電力とを選択的に供給する。第２駆動電力の供給によりバルブ１６から放射された赤外線を赤外線センサ２１により検出して、その検出信号を車室内の炭酸ガス濃度を判断するための判断部に出力する。
【選択図】図３

Description

この発明は、例えば自動車等の車両において、車室内のエアに含まれる炭酸ガス濃度を検出するための炭酸ガス検出装置に関するものである。

従来、この種の炭酸ガス検出装置としては、例えば特許文献１に開示されるような構成が提案されている。この従来構成においては、ハウジングの内部にガス検出室が形成されるとともに、ハウジングの周壁にはガス検出室内と外部との間においてエアを通過させるための一対の透孔が形成されている。ガス検出室を挟んで、ハウジングの一端部には赤外線発光素子が配置されるとともに、ハウジングの他端部にはバンドパスフィルタ及び赤外線検出素子が配置されている。そして、赤外線検出素子により赤外線発光素子から放射される赤外線が検出され、ガス検出室内のエアに含まれる炭酸ガスの濃度に応じた特定波長の赤外線の吸収量に基づいて検出信号が出力される。
特開２００６−２７５９８０号公報

ところが、この従来の炭酸ガス検出装置においては、赤外線検出素子に対して赤外線を放射させるために、ハウジング内に検出装置専用の赤外線発光素子が配置されている。これに対して、一般に自動車等の車両においては、例えばルームランプのように、車室内等を照明するための発光体が装備されている。このため、前記従来構成の炭酸ガス検出装置を車両に搭載した場合、ルームランプ等の既存の発光体の外に、検出装置専用の赤外線放射源としての赤外線発光素子を設けることになる。よって、部品点数が多くなるという問題があった。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、検出装置専用の赤外線放射源を別に設ける必要がなく、車両に装備されている既存の赤外線放射源と兼用することができて、部品点数の削減を図ることができる炭酸ガス検出装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、この発明は、車室内の照明装置または加熱装置に設けられた赤外線放射源に対向して設けられ、その赤外線放射源から放射された赤外線を検出して、その検出信号を炭酸ガス濃度を判断するための判断部に対して出力する赤外線センサを備えたことを特徴とする。

従って、この発明においては、炭酸ガス検出装置としての専用の赤外線放射源を別に設ける必要がなく、車両に装備されている既存の赤外線放射源を、検出装置のための赤外線放射源として兼用することができる。よって、検出装置の部品点数を削減することができる。

また、この発明は、車室内の照明装置または加熱装置に設けられた赤外線放射源に対して、同赤外線放射源の本来の機能を発揮させるための第１駆動電力と、前記赤外線放射源に対して赤外線放射機能を発揮させるための前記第１駆動電力より低レベルの第２駆動電力とを供給するようにした電力供給手段と、前記赤外線放射源に対向して設けられ、第２駆動電力の供給により赤外線放射源から放射された赤外線を検出して、その検出信号を炭酸ガス濃度を判断するための判断部に対して出力する赤外線センサを備えたことを特徴としている。

従って、この発明においては、炭酸ガス検出装置としての専用の赤外線放射源を別に設ける必要がなく、車両に装備されている既存の赤外線放射源を、検出装置のための赤外線放射源として兼用することができる。よって、検出装置の部品点数を削減することができる。しかも、低レベルの第２駆動電力によって炭酸ガス濃度を判断するため、電力の無駄な消費を抑制できる。

また、前記の構成において、前記赤外線放射源をルームランプのバルブにより構成するとよい。このように構成した場合には、ルームランプのバルブを炭酸ガス検出装置の赤外線放射源として兼用することができる。

さらに、前記の構成において、前記バルブはニクロム線よりなるフィラメントが設けられたタイプのものとするとよい。このように構成した場合には、第２駆動電力の供給時に、バルブのフィラメントから赤外線を効果的に発生させることができる。

さらに、前記の構成において、前記バルブと赤外線センサとをルームランプのケース内に装着するとよい。このように構成した場合には、既存のルームランプのケース内に、バルブと対向して赤外線センサを配置するというコンパクトな構成で、炭酸ガス検出装置を車両に装備することができる。

前記の構成において、車室内の搭乗者を検出する検出手段を設け、車室内に搭乗者が存在するときに第２駆動電力が供給されるようにした制御手段を設けるとよい。このようにすれば、車室内に搭乗者が存在する場合、つまり炭酸ガス濃度検出を必要とする場合にのみ、炭酸ガス濃度が検出される。従って、電力の無駄な消費を回避できる。

前記の構成において、前記制御手段は、非換気状態のときに第２駆動電力が供給されるようにするとよい。このようにすれば、炭酸ガス濃度検出が不要な場合に、電力の消費をともなう無駄な動作を回避できる。

前記の構成において、前記制御手段は、第２駆動電力の供給時に前記赤外線センサの動作を有効化するとともに、それ以外の時には赤外線センサの動作を無効化するように動作するとよい。炭酸ガス濃度検出が不要な場合に、電力の消費をともなう無駄な動作を回避できる。

以上のように、この発明によれば、検出装置専用の赤外線放射源を別に設ける必要がなく、車両に装備されている既存の赤外線放射源として利用することができて、部品点数の削減を図ることができる。

（第１実施形態）
以下に、この発明の第１実施形態を、図１〜図６に基づいて説明する。
図１に示すように、この実施形態の炭酸ガス検出装置を備えた車両１１においては、車室１２内の天井部１３に照明装置としてのルームランプ１４が装備されている。

図２〜図４に示すように、このルームランプ１４は、ほぼ箱形のケース１５を備え、そのケース内の中央部に光源となるバルブ１６が配置されている。ケース１５は、基板１５ａと、その基板１５ａの下面を開閉可能に覆う光透過性を有するカバー１５ｂとから構成されている。カバー１５ｂの両側部には、ケース１５の内部に車室１２内からエアを流入させるとともに、ケース１５の内部のエアを流出させるための複数の透孔１７が形成されている。カバー１５ｂの下面には、ルームランプ１４をバルブ１６の手動点灯，ドア開閉時のみ点灯，点灯不能の各モードに切り替えるためのルームランプスイッチ１８が配設されている。

そして、この実施形態では、前記ルームランプ１４のバルブ１６により、赤外線放射源が構成されている。すなわち、バルブ１６内には、ニクロム線よりなる図示しないフィラメントが設けられている。そして、このバルブ１６のフィラメントに電力が供給されることにより、フィラメントが発熱されて赤外線が放射される。

図１及び図５に示すように、前記車両１１のエンジンルーム内には、電力供給手段としての電力供給装置１９が搭載されている。この電力供給装置１９は、電源としてのバッテリ２０と、バッテリ２０から供給される電流の大小を調整する抵抗を含む電流調整装置（図示しない）とによって構成されている。そして、後述する制御装置３１の制御に基づいて、この電力供給装置１９から前記ルームランプ１４のバルブ１６に対して、第１駆動電力と第２駆動電力とが選択的に供給される。この場合、第１駆動電力の電流は、バルブ１６を点灯させて本来の照明機能を発揮させるために必要な、例えば０．５アンペア程度となるように設定される。また、第２駆動電力の電流は、前記第１駆動電力の電流より値が低くて、バルブ１６に対して本来の照明機能を発揮させず、バルブ１６のフィラメントが赤外線を放射する機能のみが発揮させるようにした例えば１０ミリアンペア程度となるように設定される。

図２〜図４に示すように、前記ルームランプ１４のケース１５内には、赤外線センサ２１がバルブ１６と対向して配置されている。この赤外線センサ２１は、バルブ１６からの赤外線を検出する検出素子２２と、その検出素子２２の検出面に配設されたバンドパスフィルタ２３とから構成されている。このバンドパスフィルタ２３は所定帯域の赤外線をパスさせるように構成されている。そして、バルブ１６に対する第２駆動電力の供給時に、そのバルブ１６から放射される赤外線が赤外線センサ２１の検出素子２２によって検出される。そして、ルームランプ１４のケース１５内のエアに含まれる炭酸ガスの濃度に応じた特定波長の赤外線の吸収量に基づいて、検出素子２２から後記制御装置３１に対して炭酸ガス濃度に応じたレベルの検出信号が出力される。また、前記制御装置３１は、第２駆動電力の供給時にのみ赤外線センサ２１の検出機能を有効化し、それ以外の時には検出機能を停止させる。

図１に示すように、前記車両１１の車室１２内に配置された各シート２４には、そのシート２４に対する乗員の着座状態を検出するための検出手段としての着座スイッチ２５が設けられている。前記制御装置３１は、着座スイッチ２５がオンされたときにのみ、前記バルブ１６に対して第２駆動電力を供給する。車両１１の車室１２内のインストルメントパネル２６上には、車室１２内のエアに含まれる炭酸ガス濃度があらかじめ設定された閾値を超えたときに、警報を発生する警報ブザー２７及び警報ランプ２８が配置されている。

次に、前記のように構成された炭酸ガス検出装置を制御するための回路構成について説明する。
図５に示すように、制御装置３１は、ルームランプ１４の点灯動作及び赤外線センサ２１を含む炭酸ガス検出装置の検出動作を制御する制御手段を構成している。メモリ３２には、車室１２内のエアに含まれる炭酸ガス濃度の閾値を含む各種データが記憶されている。制御装置３１には、前記赤外線センサ２１の検出素子２２及び着座スイッチ２５からの検出信号や、ルームランプスイッチ１８からの操作信号が入力される。また、制御装置３１からは、前記ルームランプ１４のバルブ１６、警報ブザー２７、警報ランプ２８、電力供給装置１９及び前記車室１２内のエア調整を行うための空調装置３３に対して、作動信号が出力される。そして、制御装置３１は、ルームランプ１４が消灯状態で、前記空調装置３３が内気循環モードであって、図示しないウィンドウが閉じられ、しかも着座スイッチ２５がオンされているときに、バルブ１６に対して前記第２駆動電力を供給する。

さらに、この実施形態では、前記制御装置３１により、車室１２内のエアに含まれる炭酸ガスの濃度を判断するための判断部が構成されている。そして、前記赤外線センサ２１の検出素子２２から制御装置３１に対して検出信号が出力されたとき、制御装置３１は炭酸ガス濃度の検出値がメモリ３２に記憶された閾値を超えるかどうかの判断を行う。

次に、前記のように構成された炭酸ガス検出装置の動作を説明する。
さて、この炭酸ガス検出装置により、車室１２内のエアに含まれる炭酸ガスの濃度が検出される場合には、制御装置３１の制御に基づいて、図６のフローチャートの各ステップ（以下単に、Ｓという）に示す動作が順に実行される。

すなわち、Ｓ１においては、ルームランプ１４のバルブ１６に対して第１駆動電力が供給されずに、ルームランプ１４がオフになっているか否かが判別される。また、Ｓ２においては、空調装置３３が内気循環モードあって、しかもウィンドウが閉鎖されて、非換気状態に設定されているか否が判別される。さらに、Ｓ３においては、着座スイッチ２５がオンされているか否か，つまり車室１２内に搭乗者が存在するか否かが判別される。そして、このＳ１〜Ｓ３の判別がすべてイエスとなったとき、次のＳ４において、電力供給装置１９からルームランプ１４のバルブ１６に第２駆動電力が供給される。

この場合、第２駆動電力がバルブ１６を点灯させるための第１駆動電力よりもかなり低くなるように設定されているので、バルブ１６は視覚上点灯されることはなく、赤外線のみを放射する。そして、この第２駆動電力の供給に基づいて、Ｓ５において赤外線センサ２１の動作が有効化される。このため、このバルブ１６から放射される赤外線が赤外線センサ２１の検出素子２２によって検出され、車室１２内のエアに含まれる炭酸ガスの濃度に応じた特定波長の赤外線の吸収量に基づいて、その炭酸ガスの濃度に対応したレベルの検出信号が検出素子２２から出力される。

続いて、Ｓ６においては、炭酸ガス濃度の検出値がメモリ３２に記憶された閾値を超えたか否かが判別される。そして、炭酸ガス濃度の検出値が閾値を超えた場合には、次のＳ７に進行して、警報ブザー２７及び警報ランプ２８の作動により警報告知が行われる。それとともに、空調装置３３が外気導入モードに切り替えられて、車室１２内のエアの換気が行われる。なお、ここで、パワーウィンドウの駆動モータが起動されて、パワーウィンドウが一定量開放されて換気が行われるようにしてもよい。

以上のように構成された実施形態は以下の効果を得ることができる。
（１） 炭酸ガス濃度が高くなった場合に搭乗者に対して警告が発せられたり、換気されたりするため、車室内の空気の汚れた状態を回避して、車室内を快適に維持することが可能になる。

（２） 車室１２内を照明するためのルームランプ１４のバルブ１６を、炭酸ガス検出装置の赤外線放射源として兼用しているため、検出装置専用の赤外線放射源を別に設ける必要がない。よって、炭酸ガス検出装置の部品点数を削減することができるとともに、構造を簡素化することができる。

（３） 炭酸ガス濃度の検出に際しては、低レベルの第２駆動電力が用いられるため、バッテリ電力の無駄な消費を抑えることができる。
（４） バルブ１６に対する第２駆動電力の供給は、非換気状態で、搭乗者が存在する場合にのみ実行されるため、バッテリ電力の無駄な消費が抑えられる。

（第２実施形態）
次に、この発明の第２実施形態を、前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
さて、この第２実施形態においては、図７及び図８に示すように、ルームランプ１４のバルブ１６に対向配置された赤外線センサ２１が、第１検出素子２２Ａ及び第２検出素子２２Ｂと、それらの検出素子２２Ａ，２２Ｂの検出面に配設された第１バンドパスフィルタ２３Ａ及び第２バンドパスフィルタ２３Ｂとから構成されている。この第１バンドパスフィルタ２３Ａ及び第２バンドパスフィルタ２３Ｂは、異なる帯域の赤外線をパスさせるように構成されている。

そして、外気導入モード等、車室内が換気の状態において、バルブ１６に第２駆動電流が供給されて、第１検出素子２２Ａ及び第２検出素子２２Ｂによって赤外線が検出される。次いで、制御装置３１は、この換気状態において検出された２つの検出信号における出力レベルの中間の値を算出し、その中間の値を閾値としてメモリ３２に設定させる。

そして、図６に示す炭酸ガス濃度検出のルーチンにおいて、各検出素子２２Ａ，２２Ｂは、それぞれ赤外線の異なる帯域に対応して、炭酸ガス濃度に応じたレベルの検出信号を出力する。制御装置３１は、これらの検出信号を入力して、それらの中間値を算出する。ここで算出された中間値と前記閾値とが比較されて、炭酸ガス濃度が基準値を超えるか否かが判断される。

従って、この第２実施形態においても、前記第１実施形態に記載の効果とほぼ同様の効果を得ることができる。
また、この第２実施形態では、さらに以下の効果がある。

（５） 炭酸ガス濃度を判断するために基準となる閾値が２つの検出信号に対応する出力レベルの中間値であって、炭酸ガス濃度検出に対応した検出値も２つの検出信号の出力レベルの中間値である。従って、バルブ１６が放射する赤外線の絶対量に関わりなく炭酸ガス濃度を検出できる。このため、ルームランプ１４のバルブ１６の経年劣化等により、第２駆動電力の供給時における赤外線の放射量が低減した場合でも、両検出素子２２Ａ，２２Ｂ間の検出値の差に基づいて、炭酸ガス濃度を的確に検出することができる。

（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 前記実施形態においては、赤外線放射源としてルームランプ１４のバルブ１６を用いているが、車両１１の車室１２内に設けられたマップランプやドアランプ等の他のランプ、あるいはランプ以外の赤外線放射機能を有する部材，例えば加熱装置としてのデフォッガのヒータを赤外線放射源として用いること。

・ 前記実施形態においては、搭乗者を検出するために、着座スイッチ２５を用いたが、他の手段を用いること。例えば、キーレスエントリースタートシステム等により搭乗者の有無を判別することが考えられる。

・ 前記実施形態においては、バルブ１６が点灯されない程度のレベルの電流値である第２駆動電力を用いて炭酸ガス濃度を検出したが、通常駆動用のレベルの電力が供給される本来の機能動作時において赤外線を検出して炭酸ガス濃度を検出すること。このように構成した場合は、例えば、車載ラジオのインジケータランプを赤外線放射源として用いることに適する。

第１実施形態の炭酸ガス検出装置を備えた車両を示す概略構成図。 図１の車両のルームランプを拡大して示す底面図。 図２のルームランプの断面図。 同ルームランプのカバーを取り外した状態を示す底面図。 炭酸ガス検出装置の回路構成を示すブロック図。 同炭酸ガス検出装置の動作を示すフローチャート。 第２実施形態の炭酸ガス検出装置を備えた車両のルームランプを、カバーの取り外し状態で示す底面図。 同炭酸ガス検出装置の回路構成を示すブロック図。

符号の説明

１１…車両、１２…車室、１４…ルームランプ、１５…ケース、１６…赤外線放射源としてのバルブ、１９…電力供給手段としての電力供給装置、２１…赤外線センサ、２２…検出素子、２２Ａ…第１検出素子、２２Ｂ…第２検出素子、２３…バンドパスフィルタ、２３Ａ…第１バンドパスフィルタ、２３Ｂ…第２バンドパスフィルタ、２７…警報ブザー、２８…警報ランプ、３１…制御手段及び判断部を構成する制御装置、３２…メモリ、３３…空調装置。

Claims (8)

1. 車室内の照明装置または加熱装置に設けられた赤外線放射源に対向して設けられ、その赤外線放射源から放射された赤外線を検出して、その検出信号を炭酸ガス濃度を判断するための判断部に対して出力する赤外線センサを備えたことを特徴とする炭酸ガス検出装置。
2. 車室内の照明装置または加熱装置に設けられた赤外線放射源に対して、同赤外線放射源の本来の機能を発揮させるための第１駆動電力と、前記赤外線放射源に対して赤外線放射機能を発揮させるための前記第１駆動電力より低レベルの第２駆動電力とを供給するようにした電力供給手段と、
   前記赤外線放射源に対向して設けられ、第２駆動電力の供給により赤外線放射源から放射された赤外線を検出して、その検出信号を炭酸ガス濃度を判断するための判断部に対して出力する赤外線センサを備えたことを特徴とする炭酸ガス検出装置。
3. 前記赤外線放射源がルームランプのバルブであることを特徴とする請求項１または２に記載の炭酸ガス検出装置。
4. 前記バルブはニクロム線よりなるフィラメントを有することを特徴とする請求項３に記載の炭酸ガス検出装置。
5. 前記バルブと赤外線センサとをルームランプのケース内に装着したことを特徴とする請求項３または４に記載の炭酸ガス検出装置。
6. 車室内の搭乗者を検出する検出手段を設け、車室内に搭乗者が存在するときに第２駆動電力が供給されるようにした制御手段を設けたことを特徴とする請求項２〜５のうちのいずれか一項に記載の炭酸ガス検出装置。
7. 前記制御手段は、非換気状態のときに第２駆動電力が供給されるようにすることを特徴とする請求項６に記載の炭酸ガス検出装置。
8. 前記制御手段は、第２駆動電力の供給時に前記赤外線センサの動作を有効化するとともに、それ以外の時には赤外線センサの動作を無効化することを特徴とする請求項６または７に記載の炭酸ガス検出装置。

Images