JP2009156801A

JP2009156801A - 二酸化炭素濃度検出装置

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Publication number: JP2009156801A
Application number: JP2007337780A
Authority: JP
Inventors: Kenji Iida; 健司飯田; Hirotaka Torikai; 大敬鳥飼
Original assignee: Toyota Boshoku Corp
Current assignee: Toyota Boshoku Corp
Priority date: 2007-12-27
Filing date: 2007-12-27
Publication date: 2009-07-16
Anticipated expiration: 2027-12-27
Also published as: JP5018465B2; DE102008064386B4; DE102008064386A1

Abstract

【課題】１つの二酸化炭素濃度センサによる波長の検出のみで、二酸化炭素濃度センサの経時変化をキャンセルすることができて、構造が簡単な二酸化炭素濃度検出装置を提供する。
【解決手段】濃度センサ１３により車室内の二酸化炭素濃度を検出し、検出した二酸化炭素濃度に応じて、制御装置２０により搭載機器２２の作動の有無を決定する。濃度センサ１３の周囲の空気が基準値の設定に適した正常空気になっとき、それを判断して濃度センサ１３を検出動作させる。そのときの濃度センサ１３の出力値を二酸化炭素濃度の基準値として設定して、記憶部２１に記憶させる。
【選択図】図６

Description

この発明は、乗用車等の車両に装備される二酸化炭素濃度検出装置に関し、特に車室内の二酸化炭素濃度を検出して、その検出結果に応じて車両に搭載された空調装置等の機器の作動の有無を決定する二酸化炭素濃度検出装置に関するものである。

従来、この種の二酸化炭素濃度検出装置としては、例えば特許文献１及び特許文献２に開示されるような構成が提案されている。これらの従来装置においては、二酸化炭素濃度センサの赤外線発熱源や検出素子の経時変化に対処するために、赤外線発熱源に対応して、異なった波長成分を検出する２つの検出部が設けられている。そして、一方の検出部にて検出された赤外線の波長と、他方の検出部にて検出された赤外線の波長とを比較することにより、発熱源や検出部の経時変化がキャンセルされるようになっている。つまり、この特許文献１及び特許文献２においては、波長の異なる２つの赤外線の検出結果の差に基づいて、二酸化炭素濃度が検出される。

ところが、この従来装置においては、２つの検出部と、それらの検出部に対して異なった波長成分の赤外線を透過させるための干渉計ミラーや、フィルタ等を設ける必要がある。このため、構造が複雑であるとともに部品点数が多くなるという問題があった。

一方、特許文献３においては、車室内に対する外気導入状態において、導入された外気の二酸化炭素濃度に従って二酸化炭素濃度検出センサの検出基準値の校正を行い得るようにようにした技術が開示されている。
特開２００６−２２０６２３号公報特開２００６−３８７２１号公報特開２００４−１４９９８９号公報

前記特許文献３においては、二酸化炭素濃度センサが経時変化しても、それに応じて基準値も変更されるため、異なる波長の赤外線をつくり出す必要がなく、特許文献１及び特許文献２のような複雑な構成を採用することは不要である。しかしながら、特許文献３においては、冷凍サイクルの冷媒として、二酸化炭素を用い、その二酸化炭素冷媒の漏洩を検出するためのものである。従って、二酸化炭素濃度センサの設置位置は、特許文献１のメインの実施形態に記載されているように、空調機器の空気経路内に設けられることが好ましい。ところが、このようにすれば、車室内の二酸化炭素濃度を検出して、換気等の動作を行わせるというような制御を行うことがきわめて困難である。

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、室内の二酸化炭素濃度を検出して、換気等の動作を行わせる構成において、１つの赤外線波長の検出のみで、二酸化炭素濃度検出センサの経時変化をキャンセルすることができて、構造が簡単で部品点数を少なくすることができる二酸化炭素濃度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、車室内の二酸化炭素濃度を検出するための二酸化炭素濃度センサと、その二酸化炭素濃度センサが検出した二酸化炭素濃度に応じて車両搭載機器の作動の有無を決定する決定手段とを備えた二酸化炭素濃度検出装置において、前記二酸化炭素濃度センサをドアの室内側の面に設け、前記ドアの開放時間をカウントする計時手段と、前記計時手段によるカウントに基づいて前記ドアが所定時間以上継続して開放されたことを検出するドア開放検出手段と、前記計時手段のカウントアップに基づいて、前記二酸化炭素濃度センサからの検出出力を有効化させるための制御手段と、前記ドア開放検出手段によりドアが所定時間以上継続して開放されたことを検出し、かつ制御手段により二酸化炭素センサからの出力が有効化されたときにおける二酸化炭素濃度センサの出力値を二酸化炭素濃度の基準値として設定する設定手段とを設けたことを特徴とする。

従って、車室内の空気の二酸化炭素濃度をドアに設けられた二酸化炭素濃度センサにより検出して、パワーウィンドウ等の車両搭載機器を作動させ、換気等の動作を行わせることができる。また、所定時間以上ドアを開放するのみで、二酸化炭素センサが外気の二酸化炭素濃度を検出して、二酸化炭素濃度の基準値が設定される。このため、異なった波長成分を検出する複数の二酸化炭素濃度センサを設ける必要がなく、１つの二酸化炭素濃度センサによる波長の検出のみで、発熱源や二酸化炭素濃度センサの経時変化をキャンセルして、車室内の二酸化炭素濃度を正確に検出することができる。よって、従来装置とは異なり、構成を簡略化することができる。

前記の構成において、前記二酸化炭素濃度センサをドアの室内側の面に設けられたドアカーテシランプの給電回路に接続するとよい。このようにすれば、二酸化炭素濃度センサ専用の給電回路が不要になり、構成が簡単になる。

前記の構成において、二酸化炭素濃度センサをドアの室内側の面に設けられたスピーカパネルの裏面位置に設けるとよい。このようにすれば、スピーカパネルの音響放散用の小孔を介して外気の二酸化炭素濃度を検出できる。

前記の構成において、前記計時手段は、二酸化炭素濃度センサの出力が安定するまでの時間をカウントするように構成するとよい。このようにすれば、二酸化炭素濃度センサの安定した検出出力を得ることができる。

前記の構成において、前記二酸化炭素濃度センサの周囲の雰囲気温度を検出する温度センサを設け、前記設定手段は、前記温度センサの検出結果に基づき前記雰囲気温度が適正範囲内にある場合に二酸化炭素濃度センサの出力を有効化するように構成するとよい。このようにすれば、前記と同様に、二酸化炭素濃度センサの安定した検出出力を得ることができる。

以上のように、この発明によれば、二酸化炭素濃度の基準値を簡単かつ適切に設定して、その基準値に従って車両搭載機器の動作を決定でき、しかも構造が簡単で部品点数を少なくすることができるという効果を発揮する。

（第１実施形態）
以下に、この発明を具体化した第１実施形態を、図１〜図７に基づいて説明する。
図１及び図２に示すように、車両１１のドア１２，例えば運転席側のドア１２の内側には、ドアトリム１２ａが取り付けられている。このドアトリム１２ａの下部には、ドアカーテシランプ１８が設けられている。また、ドアトリム１２ａの下部には、多数の小孔１９ａを有するスピーカパネル１９が設けられ、その裏面にはスピーカ（図示しない）が搭載されている。スピーカパネル１９の裏面において、前記スピーカの位置から外れたところには、二酸化炭素の濃度を検出するための二酸化炭素濃度センサ（以下、単に濃度センサという）１３が設けられている。この濃度センサ１３の設置位置は、ドアトリム１２ａの下部であって、例えばシートの座面よりも下部である。車両１１のセンタピラー（図示しない）には、ドア１２の開放によってオンされるドアスイッチ１４が設けられている。

図３及び図４に示すように、前記濃度センサ１３は、前記小孔１９ａに対応するケース１５と、そのケース１５内に配設された赤外線を発光するためのフィラメントランプよりなる発熱源１６と、その発熱源１６に対応してケース１５内に配設された検出素子１７とから構成されている。そして、前記発熱源１６から放射された赤外線が前記検出素子１７により検出される。すなわち、発熱源１６と検出素子１７との間の空気中の二酸化炭素濃度に応じて、空気に吸収される赤外線の量が変化し、この変化量に応じた検出信号が検出素子１７から出力される。そして、前記濃度センサ１３により、ドア１２の閉鎖時には車室内の空気中の二酸化炭素濃度が検出され、ドア１２の開放時には車室外の大気中の二酸化炭素濃度が検出される。前記ケース１５には、同ケース１５内の温度，すなわち濃度センサ１３の雰囲気温度を検出するための温度センサ２５が付設されている。

図５に示すように、前記濃度センサ１３，ドアカーテシランプ１８及びドアスイッチ１４は電源３０に対して直列接続されている。従って、濃度センサ１３はドアカーテシランプ１８に対する給電回路に接続されている。そして、ドアスイッチ１４がオンされると、濃度センサ１３及びドアカーテシランプ１８に対して通電される。

図６に示すように、制御装置２０は決定手段，制御手段、ドア開放検出手段及び設定手段を構成し、記憶部２１に格納されたプログラムに従って各部の動作を制御する。すなわち、制御装置２０は、前記濃度センサ１３で検出された車室内の二酸化炭素濃度に応じて、車両１１に搭載され空調装置やパワーウィンドウ等の車両搭載機器２２の作動の有無を決定する。制御装置２０は計時手段としてのタイマ２４の機能を有する。

また、前記制御装置２０には、濃度センサ１３からの検出信号，前記ドアスイッチ１４の切換え状態を示す信号，温度センサ２５からの検出信号が入力されるようになっている。そして、制御装置２０は、前記ドアスイッチ１４からドア１２の開放状態を示す信号が出力された状態で所定時間経過するとともに、前記雰囲気温度が所定範囲内にあるとき、濃度センサ１３の周囲の空気が基準値の設定に適した正常空気になったことを判断する。さらに、制御装置２０は、濃度センサ１３の周囲の空気が正常空気になったと判断したとき、その濃度センサ１３からの検出出力を取得する。つまり、制御装置２０は、前記タイマ２４によるカウントに基づいてドア１２が所定時間以上継続して開放されたことを検出するとともに、その所定時間以上の開放の検出にともない濃度センサ１３の検出出力を有効化させる。また、制御装置２０は、前記正常空気の検出にともなう濃度センサ１３からの出力値を二酸化炭素濃度の基準値として更新して設定するために、その出力値を前記記憶部２１に記憶させる。

次に、前記のように構成された二酸化炭素濃度検出装置の作用を説明する。
さて、濃度センサ１３の経時変化に対応するために、二酸化炭素濃度の基準値を更新して新たに設定する場合には、制御装置２０の制御に基づいて、図７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。このフローチャートは、基準値の設定のために、記憶部２１に記憶されたプログラムが制御装置２０の制御のもとに実行されるものである。

すなわち、Ｓ１においては、前回の基準値の設定（初期設定を含む）から一定期間経過したか否が判別される。なお、濃度センサ１３の経時変化は緩慢に進むため、このＳ１の判断における一定期間は、半年程度で十分である。前記の基準値設定から一定期間経過している場合には、プログラムがＳ２に進行する。Ｓ２においては、ドアスイッチ１４からの検出信号に基づいて、ドア１２が開放されたか否かが判別される。ドア１２が開放されてドアスイッチ１４がオンされると、濃度センサ１３の発熱源１６に対して通電が実行されるとともに、プログラムがＳ３に進行する。

Ｓ３においては、発熱源１６の発熱によりドア１２の開放状態における濃度センサ１３の検出動作が開始されるとともに、前記タイマ２４による時間カウントが実行される。Ｓ４においては、ドア１２の開放状態において所定時間（例えば６０秒）経過したか否かが判断される。つまり、ドア１２が所定時間以上継続して開放されたか否かが判断される。この所定時間は、ドア１２の開放にともない、濃度センサ１３内の空気が外気と入れ替わるとともに、発熱源１６の発熱動作が安定して、検出素子１７から出力される検出信号が安定状態に移行するまでの期間を見込んだものである。検出素子１７からの検出信号が安定した状態で、タイマ２４がカウントアップすると、Ｓ５において、温度センサ２５により、検出素子１７の雰囲気温度が一定範囲内（例えば、摂氏１０度〜３０度）にあるか否かが判断される。雰囲気温度が一定範囲にある場合において、検出素子１７が二酸化炭素濃度に対応した検出値を最も精度良く出力する。

次のＳ６においては、濃度センサ１３から出力された二酸化炭素濃度の検出データが正常な値として取得されて、記憶部２１の所定領域に一時的に記憶される。つまり、ドア１２が所定時間以上継続して開放されるとともに、その所定時間に達すると濃度センサ１３からの出力が有効化される。さらに、Ｓ７においては、取得した二酸化炭素濃度の検出データが基準値として更新され、その更新された値が記憶部２１に基準値として設定される。従って、濃度センサ１３の経時変化の有無に関わらず、外気の二酸化炭素濃度が基準値となり、その基準値との比較において車室内の二酸化炭素濃度を正確に検出することが可能となる。

そして、車両の通常の運転時には、ドア１２が閉じられた状態において、濃度センサ１３により車室内の二酸化炭素濃度が検出され、その検出値と記憶部２１に記憶された基準値とが比較される。この検出の結果、車室内の二酸化炭素濃度が基準値を所定程度超える場合には、空調装置やパワーウィンドウ等の車両搭載機器２２が作動されて、車室内の空気が新鮮な外気と入れ替えられる。

そして、この第１実施形態では以下の効果がある。
（１）濃度センサ１３の周囲の空気が所定の二酸化炭素濃度を示す正常空気になったとき、その正常空気の二酸化炭素濃度が基準値として設定される。このため、異なった波長成分を検出する複数の検出部を設ける必要がなく、１つの波長の赤外線を検出するのみで、二酸化炭素濃度センサの経時変化をキャンセルして、車室内の二酸化炭素濃度を正確に検出することができる。よって、複数の干渉計ミラーや、フィルタ等を設ける必要がなく、構成を簡略化することができる。

（２）濃度センサ１３がドア１２の車室側の下部に設置されているため、車室内の二酸化炭素濃度が高くなったときに、車室の下部に漂いやすい二酸化炭素を適切に検出できる。従って、パワーウィンドウ等を適時に作動させて、車室内の空気を新鮮な空気と入れ替えることができる。

（３）濃度センサ１３がドアの室内側の面に設けられたドアカーテシランプ１８の給電回路上に接続されているため、濃度センサ１３専用の給電回路を設ける必要がなく、構成が簡単である。

（４）濃度センサ１３がドア１２の室内側におけるスピーカパネル１９の裏面位置にスピーカパネル１９の小孔１９ａと対応して設けられているため、車室内の空気や車外の空気が小孔１９ａを介して濃度センサ１３内に円滑に導入され、二酸化炭素濃度を適切に検出できる。

（５）タイマ２４により、濃度センサ１３の出力が安定するまでの時間を待たれ、カウントアップにともなって濃度センサ１３の出力が有効化される。また、温度センサ２５により濃度センサ１３の雰囲気温度が検出され、前記雰囲気温度が適正範囲内にある場合に濃度センサ１３の出力が有効化される。このため、濃度センサ１３の正確で安定した検出出力を得ることができる。

（第２実施形態）
次に、この発明の第２実施形態を、図８及び図９に基づいて前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。この第２実施形態は、前記Ｓ１において一定期間経過したと判断されたものの、Ｓ４における判断において所定時間以上のドア１２の開放が行われなかった場合において、別の手法により基準値の更新による設定が行われるようにしたものである。つまり、一定期間経過しても、基準値の更新が行われないおそれがある場合に、ドア開放以外の手法で基準値の設定が行われるようにしたものである。

この第２実施形態においては、図８に示すように、前記ドアスイッチ１４と並列にサブスイッチ２７が接続されている。
この第２実施形態においては、図９に示すように、基準値設定のプログラムにおいて、前記第１実施形態のＳ１〜Ｓ４と同様な処理が実行される。そして、Ｓ４の判断において、ドア１２が所定時間以上開放されない場合、Ｓ８において、ウィンドウの開放やエアコンの外気導入等により、車室内に所定時間以上外気が導入されたか否かが判断される。この所定時間は、車室内の空気が外気と入れ替わるのに要する例えば５分間程度の時間である。そして、所定時間経過すると、Ｓ９においてサブスイッチ２７がオンされる。次いで、Ｓ１０において、再度Ｓ４と同様に、濃度センサ１３の出力の安定化と、濃度センサ１３の周囲の空気の入れ替わりのための所定時間が経過したか否かが判断される。所定時間経過すると、プログラムはＳ５に進行し、前記第１実施形態と同様に、Ｓ５〜Ｓ７の処理を経て、基準値が更新され、記憶部２１に設定される。

従って、この第２実施形態では、以下の効果がある。
（６）所定時間以上のドア１２の開放が長期間にわたって行われなくても、濃度センサ１３の経時変化に合わせて基準値を設定できる。

（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。
・濃度センサ１３をスピーカパネル１９以外のドアトリム１２ａの位置に設けること。

・濃度センサ１３に対する給電回路をドアカーテシランプ１８に対する給電回路とは別設すること。
・前記各実施形態では、濃度センサ１３の出力安定化のための時間と、濃度センサ１３の周囲の空気が入れ替わるための時間とをＳ４において、同時間確保するようにしたが、それらの時間を別々にカウントするように構成すること。従って、双方の時間の長さが異なる場合もある。

第１実施形態の二酸化炭素濃度検出装置を備えた車両を示す側面図。二酸化炭素センサが組み込まれたドアを示す一部斜視図。二酸化炭素濃度センサを拡大して示す一部正面図。二酸化炭素濃度センサを拡大して示す一部断面図。二酸化炭素濃度センサに対する給電構成を示す回路図。二酸化炭素濃度検出装置の電気的構成を示すブロック図。同二酸化炭素濃度検出装置の基準値設定動作を示すフローチャート。第２実施形態の二酸化炭素濃度センサに対する給電構成を示す回路図。第２実施形態の二酸化炭素濃度検出装置の基準値設定動作を示すフローチャート。

符号の説明

１１…車両、１２…ドア、１３…二酸化炭素濃度センサ、１４…ドアスイッチ、１６…発熱源、１７…検出素子、１８…ドアカーテシランプ、１９…スピーカパネル、２０…制御手段、決定手段、ドア開放検出手段及び設定手段を構成する制御装置、２１…記憶部、２２…搭載機器、２５…温度センサ。

Claims

車室内の二酸化炭素濃度を検出するための二酸化炭素濃度センサと、その二酸化炭素濃度センサが検出した二酸化炭素濃度に応じて車両搭載機器の作動の有無を決定する決定手段とを備えた二酸化炭素濃度検出装置において、
前記二酸化炭素濃度センサをドアの室内側の面に設け、
前記ドアの開放時間をカウントする計時手段と、前記計時手段によるカウントに基づいて前記ドアが所定時間以上継続して開放されたことを検出するドア開放検出手段と、前記計時手段のカウントアップに基づいて、前記二酸化炭素濃度センサからの検出出力を有効化させるための制御手段と、前記ドア開放検出手段によりドアが所定時間以上継続して開放されたことを検出し、かつ制御手段により二酸化炭素センサからの出力が有効化されたときにおける二酸化炭素濃度センサの出力値を二酸化炭素濃度の基準値として設定する設定手段とを設けたことを特徴とする二酸化炭素濃度検出装置。
前記二酸化炭素濃度センサをドアの室内側の面に設けられたドアカーテシランプの給電回路に接続したことを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素濃度検出装置。
二酸化炭素濃度センサをドアの室内側の面に設けられたスピーカパネルの裏面位置に設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の二酸化炭素濃度検出装置。
前記計時手段は、二酸化炭素濃度センサの出力が安定するまでの時間をカウントすることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の二酸化炭素濃度検出装置。
前記二酸化炭素濃度の周囲の雰囲気温度を検出する温度センサを設け、前記設定手段は、前記温度センサの検出結果に基づき前記雰囲気温度が適正範囲内にある場合に二酸化炭素濃度センサの出力を有効化することを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の二酸化炭素濃度検出装置。