JP2018008583A - 車両用粉塵計測システム - Google Patents

Abstract

【課題】車両への搭載性を向上でき、かつ、省動力化を図ることができる車両用粉塵計測システムを提供する。【解決手段】車両用粉塵計測システム１０は、車両の車室の粉塵濃度を計測する粉塵計測センサ１１を備える。システム１０が搭載される車両は、車室の空調を制御する車両用空調装置１を具備する。車両用空調装置１は、空調ユニット２から取り入れた空気の流動に伴う圧力低下を利用して、車室から空気を導入するアスピレータ３と、アスピレータ３により車室から導入された空気が流れる空気流入経路６と、を備える。粉塵計測センサ１１は、空気流入経路６において車室から導入された空気の流れから粉塵濃度を計測可能に搭載される。【選択図】図１

Description

本発明は、車両用粉塵計測システムに関する。

近年、特に中国にて、車両の車室内のＰＭ２．５（微小粒子状物質）の濃度（以下では「粉塵濃度」という）を計測し、表示したいというニーズがある。一般に、粉塵濃度の計測には光学式センサが使用されるが、光学式センサは、検出部分へ常に一定の風流れがないと粉塵量を正確に測定できないという条件がある。そこで、例えば特許文献１では、車室内に粉塵濃度を計測するシステムを配置し、配管で検出粒子を引き込む構成が提案されている。より詳細には、車室内の空気を導入する空気通路に光学式センサが取付けられ、空気吸引器を用いて空気吸引を行うことにより空気通路に風流れを発生させ、これにより光学式センサが車室内空気の粉塵濃度を検出可能としている。

中国実用新案公告第２０３２８７３１２号明細書

しかしながら、特許文献１に記載される従来の構成では、光学式センサを設置する空気通路内に風流れを発生させるために空気吸引器が必要になるため、空気吸引器を作動させるための動力が必要となること、また、車室内に搭載スペースを必要とすること、などの問題がある。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両への搭載性を向上でき、かつ、省動力化を図ることができる車両用粉塵計測システムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る車両用粉塵計測システム（１０，１０Ａ，１０Ｂ）は、車両の車室の粉塵濃度を計測する粉塵計測センサ（１１，１１Ａ，１１Ｂ）を備え、前記車両は、前記車室の空調を制御する車両用空調装置（１）を具備し、前記車両用空調装置は、空調ユニット（２）から取り入れた空気の流動に伴う圧力低下を利用して、前記車室から空気を導入するアスピレータ（３）と、前記アスピレータにより前記車室から導入された前記空気が流れる空気流入経路（６）と、を備え、前記粉塵計測センサは、前記空気流入経路において前記車室から導入された前記空気の流れから前記粉塵濃度を計測可能に搭載される。

この構成により、車両用空調装置に設けられるアスピレータが空気流れを発生させる既存の構成を流用して、粉塵計測センサに空気流れを供給することが可能となる。これにより、空気流れを発生させるための専用機器を新たに設ける必要がないので、設置スペースを縮小でき、車両用粉塵計測システムの車両への搭載性を向上できる。また、車両用粉塵計測システム自体では、粉塵計測センサに空気流れを供給するための動力は不要であるので、車両用粉塵計測システムの省動力化を図ることができる。

本発明によれば、車両への搭載性を向上でき、かつ、省動力化を図ることができる車両用粉塵計測システムを提供することができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る車両用粉塵計測システムが適用される車両用空調装置の構成を示す図である。 図２は、本発明の第２実施形態に係る車両用粉塵計測システムが適用される車両用空調装置の構成を示す図である。 図３は、本発明の第３実施形態に係る車両用粉塵計測システムが適用される車両用空調装置の構成を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

［第１実施形態］
図１を参照して第１実施形態を説明する。まず、第１実施形態に係る車両用粉塵計測システム１０が適用される車両用空調装置１の構成について説明する。

図１に示すように、車両用空調装置１は、車両の車室内の空気を冷やしたり暖めたりすることにより車室の空調を制御する。車両用空調装置１は、空調ユニット２（ＨＶＡＣユニット：Ｈｅａｔｉｎｇ Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｉｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、アスピレータ３と、アスピレータホース４（空気管路）と、内気センサ５と、を備える。

空調ユニット２は、車両用空調装置１の機能の核となる部品であり、車室の暖房、冷房、または、送風を行う。空調ユニット２は、図示しないブロワユニット、ヒーターコア、エバポレーターなどの要素を組み合わせて構成され、例えばブロワユニットから送られる空気をヒーターコアにより暖め、または、エバポレーターにより冷やして車室内に吹出すことにより、車室内の温度を最適化する。

アスピレータ３は、空調ユニット２に付設される。アスピレータ３は、空調ユニット２から取り入れた空気（例えばブロワユニットにより発生した空気の流れの一部）の流動を利用して負圧を生じさせ、この負圧による圧力低下を利用して、車室内の空気（内気）を導入する。

アスピレータホース４は、アスピレータ３により導入された内気が流通する空気管路である。アスピレータホース４は、一方の端部９がアスピレータ３側に接続され、他方の端部８が車室の開口部側に接続される。つまり、アスピレータホース４の一方の端部９は空気の流れの出口側の端部であり、他方の端部８は空気の流れの入口側の端部である。なお、アスピレータホース４は、アスピレータ３により導入された内気が流通する空気管路であればよく、ホース以外の他の形態でもよい。

内気センサ５は、アスピレータホース４の他方の端部８より車室側の入口部分に設けられ、車室からアスピレータホース４に導入された車室内の空気（内気）に関する情報を検出する。内気センサ５は、例えば内気の温度や湿度を計測する。

アスピレータ３と、アスピレータホース４と、内気センサ５との間は、コネクタ７によって相互に接続されている。そして、アスピレータ３と、アスピレータホース４と、内気センサ５とによって、車室から導入された空気が流れる空気流入経路６が形成される。

車両用空調装置１は、動作中（ブロワユニットが空気流れを発生させているとき）には、アスピレータ３により車室内の空気を空気流入経路６に流通させることができる。そして、内気センサ５を用いて空気流入経路６を流通する内気の温度等の情報を精度良く検出できるので、このように高精度に検出した内気の情報に基づき、車室内の空調制御を精度良く行うことができる。

第１実施形態に係る車両用粉塵計測システム１０は、上記の車両用空調装置１に組み込まれ、空気流入経路６を流通する空気の流れを利用して、車室内の空気の粉塵濃度を計測するよう構成される。車両用粉塵計測システム１０は、粉塵計測センサ１１と、制御部１２と、表示部１３とを備える。

粉塵計測センサ１１は、車両の車室の粉塵濃度を計測する。粉塵計測センサ１１は、周知の光学式センサであり、検出部分に所定以上の風速で空気が流れている状態において当該空気の粉塵濃度を検出可能である。粉塵計測センサ１１は、車両用空調装置１の空気流入経路６において、車室から導入された空気の流れから粉塵濃度を計測可能に搭載される。第１実施形態に係る車両用粉塵計測システム１０では、粉塵計測センサ１１は、空気流入経路６のうちアスピレータホース４の途中に搭載される。

ここで、アスピレータ３は、粉塵計測センサ１１が粉塵濃度を計測可能な所定の風速を発生させるよう構成されるのが好ましい。例えば、アスピレータ３の孔径、アスピレータホース４の内径、粉塵計測センサ１１への空気の導入口の径、などの構造上の調整によって、粉塵計測センサ１１にとって望ましい風速を発生させることができる。

制御部１２は、粉塵計測センサ１１と電気的に接続され、粉塵計測センサ１１から粉塵濃度に関する情報が入力される。制御部１２は、粉塵計測センサ１１により計測された粉塵濃度に関する情報を利用する。例えば、粉塵濃度の情報を蓄積する、粉塵濃度の情報を分析する、粉塵濃度の情報に基づき車両内の他の機器（例えばパワーウィンドウの開閉）を制御する、粉塵濃度の情報、粉塵濃度の分析結果の情報、他機器の制御に関する情報などを表示部１３に出力する、などを実行することができる。制御部１２は、例えば車両に搭載されるＥＣＵ（電子制御ユニット）の一部として実装することができる。

表示部１３は、制御部から出力された前記粉塵濃度に関する情報を表示する。表示部１３は、例えば、粉塵計測センサ１１により計測された粉塵濃度、粉塵濃度の減少や増加の報知、粉塵濃度に基づく他機器の動作情報、などを車両の乗員に提示することができる。また、車室内の粉塵濃度が増加している場合に、車両の窓を開けて空気を入れ替える旨や窓を閉じる旨の指令を表示部１３に表示し、乗員に促すこともできる。

車両用粉塵計測システム１０は、車両用空調装置１が動作しており、空調ユニット２のブロワユニットが駆動して風を発生させている状態、すなわち、アスピレータ３により空気流入経路６に車室から導入された空気の流れが発生している状態において、車室内空気の粉塵濃度を計測することができる。

ここで、一般に、車両用空調装置１は、車両のエンジンが始動された直後に乗員によってＯＮ状態とされた場合には、エンジンが暖まるまでは充分な空調性能を発揮できないため、エンジンのウォームアップ制御の期間中には風を車室内に送出しないよう制御される。これに対して本実施形態では、ウォームアップ制御の実行中において、空調ユニット２のブロワユニットを敢えて作動させ、空気流入経路６内に粉塵計測センサ１１が粉塵濃度を計測可能な空気の流れを発生させる構成とすることもできる。また、エンジンのウォームアップ制御の実行中に空調ユニット２のブロワユニットを作動させる際には、車両用空調装置１はこの時期には相対的に冷たい風しか出力できないので、乗員が冷風を感じない程度の弱い出力（例えば一般的な車両用空調装置１のモード名称では「スーパーＬｏモード」と呼ぶ場合がある）でブロワユニットを駆動させることが好ましい。

次に、第１実施形態に係る車両用粉塵計測システム１０の効果について説明する。第１実施形態の車両用粉塵計測システム１０は、車両の車室の粉塵濃度を計測する粉塵計測センサ１１を備える。システム１０が搭載される車両は、車室の空調を制御する車両用空調装置１を具備する。車両用空調装置１は、空調ユニット２から取り入れた空気の流動に伴う圧力低下を利用して、車室から空気を導入するアスピレータ３と、アスピレータ３により車室から導入された空気が流れる空気流入経路６と、を備える。粉塵計測センサ１１は、空気流入経路６において車室から導入された空気の流れから粉塵濃度を計測可能に搭載される。

粉塵計測センサ１１は、上述のとおり、検出部分に所定以上の風速で空気が流れている状態において当該空気の粉塵濃度を検出可能であり、従来はこの空気流れを発生させるために空気吸引器などの専用の機器を用意する必要があった。これに対して本実施形態では上記構成により、車両用空調装置１に設けられるアスピレータ３が空気流れを発生させる既存の構成を流用して、粉塵計測センサ１１に空気流れを供給することが可能となる。これにより、空気流れを発生させるための専用機器を新たに設ける必要がないので、設置スペースを縮小でき、車両用粉塵計測システム１０の車両への搭載性を向上できる。また、車両用粉塵計測システム１０自体では、粉塵計測センサ１１に空気流れを供給するための動力は不要であるので、車両用粉塵計測システム１０の省動力化を図ることができる。

また、第１実施形態の車両用粉塵計測システム１０において、空気流入経路６は、一方の端部９がアスピレータ３側に接続され、他方の端部８が車室の開口部側に接続され、車室から導入された空気が内部を流通するアスピレータホース４を有し、粉塵計測センサ１１は、アスピレータホース４に搭載される。

この構成により、車室から導入された空気を粉塵計測センサ１１に確実に通過させることが可能となり、粉塵濃度の計測を精度良く行うことができる。また、車両用空調装置１の構成要素のうちアスピレータホース４のみを改良するだけで車両用粉塵計測システム１０を車両用空調装置１に組み込むことができるので、車両用空調装置１の既存の構成要素の大半を使用でき、製造容易性の向上と低コスト化を図ることができる。

また、第１実施形態の車両用粉塵計測システム１０において、アスピレータ３は、粉塵計測センサ１１が粉塵濃度を計測可能な所定の風速を発生させるよう構成される。この構成により、車両用空調装置１の動作中には粉塵計測センサ１１が常に粉塵濃度を計測可能な状態とすることができ、より一層安定した粉塵濃度の計測が可能となる。

また、第１実施形態の車両用粉塵計測システム１０は、粉塵計測センサ１１により計測された粉塵濃度に関する情報を利用する制御部１２を備えるので、計測された粉塵濃度に関する情報を有効に活用することができる。さらに、車両用粉塵計測システム１０は、制御部１２から出力された粉塵濃度に関する情報を表示する表示部１３を備えるので、計測された粉塵濃度に関する情報に基づき、車両の乗員に適切な情報提示を行うことができる。

また、第１実施形態の車両用粉塵計測システム１０では、車両のエンジンのウォームアップ制御の実行中において、空調ユニット２のブロワユニットを作動させ、粉塵計測センサ１１が粉塵濃度を計測可能な前記空気の流れを発生させる。これにより、ウォームアップ制御中でも粉塵濃度を計測可能となり、粉塵濃度を計測できる時期を拡張できる。

［第２実施形態］
図２を参照して第２実施形態を説明する。図２に示すように、第２実施形態に係る車両用粉塵計測システム１０Ａは、粉塵計測センサ１１Ａが内気センサ５と一体的に構成される点で、第１実施形態の車両用粉塵計測システム１０と異なる。

この構成により、車両用空調装置１の構成要素のうち内気センサ５のみを改良するだけで車両用粉塵計測システム１０Ａを車両用空調装置１に組み込むことができるので、車両用空調装置１の既存の構成要素の大半を使用でき、製造容易性の向上と低コスト化を図ることができる。

また、この構成によっても、粉塵計測センサ１１Ａは車両用空調装置１の空気流入経路６上に設置されるという第１実施形態と共通の特徴を有するので、第２実施形態に係る車両用粉塵計測システム１０Ａは、第１実施形態の車両用粉塵計測システム１０と同様の効果を奏することができる。

［第３実施形態］
図３を参照して第３実施形態を説明する。図３に示すように、第３実施形態に係る車両用粉塵計測システム１０Ｂは、粉塵計測センサ１１Ｂがアスピレータ３と一体的に構成される点で、第１実施形態の車両用粉塵計測システム１０と異なる。

この構成により、車両用空調装置１の構成要素のうちアスピレータ３のみを改良するだけで車両用粉塵計測システム１０Ｂを車両用空調装置１に組み込むことができるので、車両用空調装置１の既存の構成要素の大半を使用でき、製造容易性の向上と低コスト化を図ることができる。

また、この構成によっても、粉塵計測センサ１１Ｂは車両用空調装置１の空気流入経路６上に設置されるという第１実施形態と共通の特徴を有するので、第３実施形態に係る車両用粉塵計測システム１０Ｂは、第１実施形態の車両用粉塵計測システム１０と同様の効果を奏することができる。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

上記実施形態では、車両用粉塵計測システム１０，１０Ａ，１０Ｂが、粉塵計測センサ１１，１１Ａ，１１Ｂにより計測された粉塵濃度に関する情報を利用／表示する制御部１２及び表示部１３を備える構成を例示したが、制御部１２または表示部１３の一方のみを備える構成としてもよいし、両方を備えない構成としてもよい。

１：車両用空調装置
２：空調ユニット
３：アスピレータ
４：アスピレータホース（空気管路）
５：内気センサ
６：空気流入経路
１０，１０Ａ，１０Ｂ：車両用粉塵計測システム
１１，１１Ａ，１１Ｂ：粉塵計測センサ
１２：制御部
１３：表示部

Claims (8)

1. 車両用粉塵計測システム（１０，１０Ａ，１０Ｂ）であって、
   車両の車室の粉塵濃度を計測する粉塵計測センサ（１１，１１Ａ，１１Ｂ）を備え、
   前記車両は、前記車室の空調を制御する車両用空調装置（１）を具備し、
   前記車両用空調装置は、
   空調ユニット（２）から取り入れた空気の流動に伴う圧力低下を利用して、前記車室から空気を導入するアスピレータ（３）と、
   前記アスピレータにより前記車室から導入された前記空気が流れる空気流入経路（６）と、を備え、
   前記粉塵計測センサは、前記空気流入経路において前記車室から導入された前記空気の流れから前記粉塵濃度を計測可能に搭載される、
   車両用粉塵計測システム。
2. 前記空気流入経路は、一方の端部（９）が前記アスピレータ側に接続され、他方の端部（８）が前記車室の開口部側に接続され、前記車室から導入された前記空気が内部を流通する空気管路（４）を有し、
   前記粉塵計測センサは、前記空気管路に搭載される、
   請求項１に記載の車両用粉塵計測システム（１０）。
3. 前記空気流入経路は、前記車室側の入口に設けられ、前記車室から導入された前記空気に関する情報を検出する内気センサ（５）を備え、
   前記粉塵計測センサは、前記内気センサと一体的に構成される、
   請求項１に記載の車両用粉塵計測システム（１０Ａ）。
4. 前記粉塵計測センサは、前記アスピレータと一体的に構成される、
   請求項１に記載の車両用粉塵計測システム（１０Ｂ）。
5. 前記アスピレータは、前記粉塵計測センサが前記粉塵濃度を計測可能な所定の風速を発生させるよう構成される、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用粉塵計測システム（１０，１０Ａ，１０Ｂ）。
6. 前記粉塵計測センサにより計測された前記粉塵濃度に関する情報を利用する制御部（１２）を備える、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両用粉塵計測システム。
7. 前記粉塵計測センサにより計測された前記粉塵濃度に関する情報を表示する表示部（１３）を備える、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の車両用粉塵計測システム。
8. 前記車両のエンジンのウォームアップ制御の実行中において、前記空調ユニットのブロワユニットを作動させ、前記粉塵計測センサが前記粉塵濃度を計測可能な前記空気の流れを発生させる、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の車両用粉塵計測システム。

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