JP5119872B2

JP5119872B2 - 車両用換気装置

Info

Publication number: JP5119872B2
Application number: JP2007293456A
Authority: JP
Inventors: 健司飯田; 航佐久間
Original assignee: Toyota Boshoku Corp
Current assignee: Toyota Boshoku Corp
Priority date: 2007-11-12
Filing date: 2007-11-12
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2027-11-12
Also published as: EP2208626A1; EP2208626A4; US20090318068A1; JP2009119928A; WO2009063848A1; EP2208626B1

Description

この発明は、乗用車等の車両において、搭乗者が存在しない状態で車室内の空気の換気を行うための車両用換気装置に関するものである。

従来、車両の車室内に、車室内のガス濃度、特に二酸化炭素（ＣＯ_２）の濃度を検出するガス濃度検出装置が設けられ、この濃度検出装置により検出された二酸化炭素の濃度の検出値が基準値を超えた場合に、車室内の空気を外部に排出する換気装置が作動されるようにした構成が実施されている。この車両用換気装置に用いられるガス濃度検出装置として、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のものがある。これらの従来装置においては、赤外線発光源や赤外線センサの経時変化に対処するために、赤外線発光源に対応して、異なった波長成分を検出する２つの赤外線センサが設けられている。そして、一方のセンサにて検出された吸収波長赤外線と、他方のセンサにて検出された基準波長赤外線とを比較することにより、発光源や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が適正に検出されるようになっている。
特開２００６−２２０６２３号公報特開２００６−３８７２１号公報

ところが、この従来装置においては、２つの赤外線センサと、それらのセンサ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って、製造コストの高騰を招く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、１つのセンサによる波長の検出のみで、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車両用換気装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、車室内の温度を検出するための温度検出手段と、搭乗者が存在しない状態を判断する判断手段と、車室の内外を連通するとともに、ファンを備えた連通路とを設け、搭乗者が存在しない状態で車室内の温度が規定値を越えた場合、前記ファンを動作させて、車室内の熱気を前記連通路を介して車外に排出させるようにした車両用換気装置において、車室内の二酸化炭素濃度を検出するための濃度センサと、その濃度センサが検出する二酸化炭素濃度に応じて搭載機器の作動の有無を決定する決定手段と、前記ファンが一定時間以上動作されたときに前記濃度センサを検出動作させるための検出指令手段と、そのときの濃度センサの出力値を基準値として設定する設定手段とを設け、前記設定手段は、前記濃度センサの周囲温度が所定温度以下になったときに基準値を設定することを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両用換気装置において、前記設定手段は、前記濃度センサの検出動作開始から所定時間が経過した後に基準値を設定することを要旨とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の車両用換気装置において、車外の空気の汚染度を検出する汚染度検出手段を設け、車外の汚染度が規定値を越えない場合には、前記設定手段による基準値の設定動作を行い、車外の汚染度が規定値を越えた場合には、前記設定手段による基準値の設定動作を停止することを要旨とする。
請求項４に記載の発明は、車室内の温度を検出するための温度検出手段と、搭乗者が存在しない状態を判断する判断手段と、車室の内外を連通するとともに、ファンを備えた連通路とを設け、搭乗者が存在しない状態で車室内の温度が規定値を越えた場合、前記ファンを動作させて、車室内の熱気を前記連通路を介して車外に排出させるようにした車両用換気装置において、車室内の二酸化炭素濃度を検出するための濃度センサと、その濃度センサが検出する二酸化炭素濃度に応じて搭載機器の作動の有無を決定する決定手段と、前記ファンが一定時間以上動作されたときに前記濃度センサを検出動作させるための検出指令手段と、そのときの濃度センサの出力値を基準値として設定する設定手段とを設け、車外の空気の汚染度を検出する汚染度検出手段を設け、車外の汚染度が規定値を越えない場合には、前記設定手段による基準値の設定動作を行い、車外の汚染度が規定値を越えた場合には、前記設定手段による基準値の設定動作を停止することを要旨とする。

（作用）
この発明は、前記ファンが一定時間以上動作されて、車室内の空気が正常空気となった状態で検出指令手段により前記濃度センサを検出動作させ、そのときの濃度センサの出力値を設定手段により基準値として設定するようにした。このため、濃度センサとして異なった波長成分を検出する複数のセンサを設ける必要がなく、例えば１つの発光源及び一つの受光素子による波長の検出のみで、発光源や受光素子の経時変化をキャンセルして、車室内の二酸化炭素濃度が正確に検出される。よって、従来装置のように、二つの赤外線センサ及びそれらのセンサ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、フィルタを設ける必要がなく、構成を簡略化することができる。

この発明によれば、例えば一つの発光源と一つの受光素子とよりなるセンサによる波長の検出のみで、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。

（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、車両１１には、車室１２内の空気を車室１２外に排出するための換気装置１３が装備されている。すなわち、車両１１の後側には、車室１２の内外を連通する排気ダクト１４が後部シート１５の下面及び後面に沿って配置されている。排気ダクト１４の入口側の開口１４ａは、後部シート１５の下部前縁の位置に配置されている。排気ダクト１４の出口側の開口１４ｂは、トランクルーム１６内に配置されている。トランクルーム１６の下側部にはベントホール１７が形成され、排気ダクト１４の出口側の開口１４ｂがトランクルーム１６及びベントホール１７を介して、車外に連通されている。

前記排気ダクト１４内の出口側の開口１４ｂ付近には、排気ファン１８が配置されている。そして、この排気ファン１８が図２に示す排気ファン用モータ１９にて回転されることにより、車室１２内の空気が排気ダクト１４の入口側の開口１４ａから排気ダクト１４内に取り込まれるとともに、その排気ダクト１４を介してトランクルーム１６内に導かれる。その後、トランクルーム１６内に導かれた空気が、ベントホール１７を介して車外に排出される。

前記車室１２内の下部、例えば前部シート２０の下部には、車室１２内の空気の二酸化炭素（ＣＯ_２）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）２１が配置されている。そして、この濃度センサ２１により車室１２内の空気の二酸化炭素濃度が検出されて、その検出結果が図２に示す後述の制御装置３１に出力される。

図１に示すように、前記排気ダクト１４における排気ファン１８の上流側の部分には、分岐ダクト２２が接続されている。この分岐ダクト２２の入口側の開口２２ａは、車室１２の後部のパッケージトレイ２３上に配置されている。排気ファン１８の上流側の位置には、排気ファン１８を排気ダクト１４又は分岐ダクト２２に対して選択的に接続させるための切替手段としての切替ダンパ２４が切替え回動可能に配置されている。

そして、車室１２内に搭乗者が存在しないことを示すイグニションスイッチ（図示略）のオフ時には、図２に示す切替ダンパ用モータ２５により、この切替ダンパ２４が図１に示す分岐ダクト２２側の接続位置に切替え配置される。これに対して、車室内に搭乗者が存在することを示す前記イグニションスイッチのオン時には、切替ダンパ用モータ２５により、切替ダンパ２４が図３に示す排気ダクト１４側の接続位置に切替え配置される。

図１に示すように、車室１２、例えばインストルメントパネル２６には、車室１２内の温度を検出するための温度検出手段としての温度センサ２７が配置されている。そして、この温度センサ２７により車室１２内の温度が検出されて、その検出結果が図２に示す制御装置３１に出力される。

次に、前記のような構成の車両用換気装置１３を制御するための電気回路構成について説明する。
図２に示すように、制御装置３１は検出指令手段を構成し、記憶部３２に格納されたプログラムに従って換気装置１３の動作を制御する。記憶部３２には、プログラムの実行に必要なデータ、例えば車室１２内の空気の二酸化炭素濃度の基準値及び規定値や、車室１２内の温度の規定値等の諸データが記憶されている。なお、前記濃度の基準値は、正常空気（大気）における二酸化炭素濃度である０．０３％、二酸化炭素濃度の規定値は上限値と許容値とにより構成され、例えば上限値は０．５％，許容値は０．３％である。

前記制御装置３１は、車室１２内に搭乗者の存在しない状態を判断する判断手段を構成する。そして、搭乗者が車室内に存在していることを表すイグニションスイッチのオン時に、濃度センサ２１から車室１２内の空気の二酸化炭素濃度の検出結果を入力するとともに、車室内に搭乗者が存在しないことを表すイグニションスイッチのオフ時に、温度センサ２７から車室１２内の温度の検出結果を入力する。又、制御装置３１は、イグニションスイッチのオフ時に、切替ダンパ用モータ２５に動作指令を出力して、切替ダンパ２４を図１に示す分岐ダクト２２側に切替えるとともに、イグニションスイッチのオン時に、切替ダンパ用モータ２５に動作指令を出力して、切替ダンパ２４を図５に示す排気ダクト１４側に切替える。さらに、制御装置３１は、濃度センサ２１又は温度センサ２７からの検出結果に応じて、排気ファン用モータ１９に動作指令を出力して、排気ファン１８を動作させる。

さらに、前記制御装置３１は決定手段を構成し、濃度センサ２１で検出された車室１２内の二酸化炭素濃度に応じて、車両１１に搭載された空調装置やウインドウ開放装置等の搭載機器３３の作動の有無を決定する。

加えて、前記制御装置３１は前記ファン１８が車室１２内に搭乗者が存在しない状態において、一定時間以上動作されたと判断されたとき、換言すれば、濃度センサ２１の周囲の空気が二酸化炭素の濃度の基準値の設定に適した正常空気になったと判断されたとき、前記濃度センサ２１を検出動作させるための検出指令手段を構成する。

次に、この実施形態の要部の構成について、図２〜図４に基づいて説明する。
図３に示すように前記濃度センサ２１は、複数の通気孔３５ａを形成したケース３５と、そのケース３５内に配設された赤外線を発光するためのフィラメントを備えた一つの発光源３６と、その発光源３６に対応してケース３５内に配設された一つの受光素子３７とから構成されている。そして、前記発光源３６から出力された赤外線が受光素子３７によって受光される。このとき、赤外線は空気に含まれる二酸化炭素の量に応じて吸収され、受光素子３７による赤外線の受光量の変動に比例した出力値（電圧）が該受光素子３７から制御装置３１に出力される。この出力値に基づいて、制御装置３１の演算部により車室１２内の空気の二酸化炭素の濃度が演算される。

前記制御装置３１は設定手段を構成し、正常空気の検出に伴う濃度センサ２１からの出力値（電圧）に基づいて二酸化炭素濃度の基準値を設定して、前記記憶部３２に記憶させる。この基準値の設定方法を図４に基づいて説明する。図４は前記発光源３６に０．０５アンペアの電流において５ボルトの電圧を印加し、発光源３６から受光素子３７までの光路長を７．５ｍｍとした場合の濃度センサ２１の出力特性を示したものである。この図４において実線は、濃度センサ２１の初期（経年変化していない）の出力特性を示す。センサ２１が経年変化すると、鎖線で示すように正常空気の二酸化炭素濃度が同じであっても出力値（電圧）が低下する。従って、車室１２内が正常空気となった場合における濃度センサ２１の出力値を、二酸化炭素の濃度が０．０４％を示す基準値（電圧）として記憶部３２に更新設定する。

次に、前記のように構成された換気装置１３の動作を説明する。
さて、イグニションスイッチ（図示略）のオフ時、例えば車両１１の長時間駐車時には、図１に示すように、切替ダンパ２４が分岐ダクト２２側の接続位置に切替えられている。この車両１１の駐車中に、車室１２内の温度（気温）が記憶部３２に記憶された規定値（例えば、７０℃）を越えると、温度センサ２７からの検出結果に応じて、制御装置３１から排気ファン用モータ１９に動作指令が出力され、排気ファン１８が回転される。この排気ファン１８の回転により、車室１２内の熱気が分岐ダクト２２を介してトランクルーム１６に導かれた後、ベントホール１７を介して車外に排出されるとともに、ドアの隙間等の各隙間から車室１２内に外気が導入される。そして、車室１２内の温度が規定値（例えば６０℃）に低下すると、排気ファン１８が停止される。よって、車両１１の長時間駐車中等に、車室１２内の温度が異常に上昇することを防止できる。

又、イグニションスイッチのオン時、例えば車両１１の運転走行時には、図５に示すように、切替ダンパ用モータ２５により切替ダンパ２４が排気ダクト１４側の接続位置に切替えられる。この車両１１の運転走行中等に、空調装置（図示しない）が外気と遮断される例えば内気循環モード下において、車室１２内の空気の二酸化炭素濃度が記憶部３２に記憶された規定値の濃度上限値（例えば０．５％）を越えると、濃度センサ２１からの検出結果に応じて、制御装置３１から排気ファン用モータ１９に動作指令が出力され、排気ファン１８が回転される。このため、車室１２内の空気が排気ダクト１４を介してトランクルーム１６に導かれた後、ベントホール１７を介して車外に排出されるとともに、その排出にともない車外の空気がドアの隙間等を通して車室１２内に少しずつ導入される。よって、車両１１の運転走行中に、車室１２内の空気の二酸化炭素濃度上昇により、搭乗者に不快感を与えたりすることを防止できる。そして、車室１２内の二酸化炭素濃度が許容値（０．３％）を下回ると、排気ファン１８が停止される。

次に、前記記憶部３２に対し二酸化炭素濃度の基準値を更新設定する場合の動作について説明する。この設定動作は、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ものである。なお、このフローチャートは、記憶部３２に記憶されたプログラムが制御装置３１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、イグニションスイッチ（図示略）がオフされているか否か、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。車室１２内に搭乗者が存在しないと判別された場合には、プログラムがＳ２に進行する。このＳ２においては、排気ファン１８が駆動された後、所定時間（例えば５分）が経過したか否かが判別される。そして、Ｓ２においてイエスと判別された場合には、制御装置３１は濃度センサ２１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ものと判断して、プログラムがＳ３に進行し、このＳ３において、濃度センサ２１がオンされる。反対に、Ｓ２においてノーと判別された場合には、濃度センサ２１がオフされた状態が維持され、基準値の更新設定は行われない。

次に、Ｓ４において濃度センサ２１がオンされた後、所定時間（例えば６０秒）が経過したか否か判別される。この所定時間は濃度センサ２１の検出動作が安定するまでの時間確保のために存在する。Ｓ４において、イエスと判断された場合には、Ｓ５において前記温度センサ２７によって測定された濃度センサ２１の雰囲気温度が所定温度範囲（例えば５５℃以下）にあるか否かが判別される。この所定温度とは濃度センサ２１が正常に検出動作される温度を示し、あまり低いと問題があるので、例えば１０℃以上が望ましい。このＳ５においてイエスと判断された場合には、前記濃度センサ２１の測定動作が正常に行われるものと判断して、Ｓ６において、濃度センサ２１からの出力値が正常空気における二酸化炭素の濃度（例えば０．０３％）を示す基準値として記憶部３２に更新設定される。なお、Ｓ４又はＳ５においてノーと判断された場合には前述したＳ６の基準値の更新設定は行われない。

以上のようにして、濃度センサ２１により検出される二酸化濃度の基準値が更新設定されるので、その後の濃度センサ２１による二酸化炭素濃度の検出精度が適正に維持され、前述した排気ファン用モータ１９、切替ダンパ用モータ２５及び空調装置やウインドウ開放装置等の各種の搭載機器３３の動作が適正に行われる。

前述した第１実施形態の車両用換気装置においては、以下の効果を得ることができる。
（１）第１実施形態においては、排気ファン１８が所定時間運転されて、濃度センサ２１の周囲の空気が正常空気になったと判別されたとき、濃度センサ２１の出力値を基準値として更新設定するようにしている。このため、従来装置とは異なり、異なった波長成分を検出する発光源及び二つの赤外線センサを設ける必要がなく、一つの発光源３６及び一つの受光素子３７による波長の検出のみで、発光源３６や受光素子３７の経時変化をキャンセルして、車室１２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、発光源及び二つの受光素子、それらの間に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、フィルタを設ける必要がなく、構成を簡略化することができて、製造コストを低減することができる。

（２）第１実施形態では、濃度センサ２１がオンされてから所定時間経過した後に、基準値の更新を行うようにした。このため、濃度センサ２１が不安定な作動状態で検出された出力値を用いて基準値の更新が行われるのを回避することができ、基準値の更新設定を適正に行うことができる。

（３）第１実施形態では、濃度センサ２１の雰囲気温度が所定温度以下になったときに基準値の更新を行なうようにした。このため、濃度センサ２１が異常な高温雰囲気中で動作されて基準値の更新が行われるのを回避して、基準値の更新設定を適正に行うことができる。

（４）第１実施形態では、車室１２内に搭乗者が存在しないときを利用して、二酸化炭素濃度の基準値を変更設定するようにしたので、変更設定の一連の動作が他の動作の障害になるのを回避することができる。

（５）第１実施形態では、車室１２内の二酸化炭素濃度の上昇時には、車室１２外の空気を積極的に導入することなく、車室１２内の空気を車外に排出させることによって、室内空気の二酸化炭素濃度低下が図られる。よって、例えば車両１１がトンネル内を走行している場合のように、車室１２外の空気環境が悪いときでも、車室１２外の汚染された空気が車室１２内に急激に大量に導入されることを抑制できて、高い快適性を得ることができる。

（６）第１実施形態では、車室１２内の空気の排出に際しては、排気ダクト１４の入口側の開口１４ａが後部シート１５の下部前縁の位置に配置されているため、車室１２内の下部付近に滞留している二酸化炭素を、開口１４ａから排気ダクト１４内に効率よく取り込むことができる。よって、車室１２内の二酸化炭素濃度の高い空気を、車室１２外へ短時間に排出することができる。

（７）第１実施形態では、車両１１の長時間駐車中等において、車室１２内の温度が規定値を越えた場合と、車両１１の運転走行中等において、車室１２内の空気の二酸化炭素濃度が規定値を越えた場合との双方において、共通の排気ファン１８の動作により、車室１２内の空気の排出がそれぞれ行われる。このため、換気装置１３の構造を簡素化することができる。

（第２実施形態）
次に、この発明の第２実施形態を、前記第１実施形態と異なる部分を図１、図７及び図８に基づいて説明する。

さて、この第２実施形態においては、図示しないが、車両１１（図１参照）のエンジンルームに大気中のスモッグ〔二酸化チッ素（ＮＯ_２）、一酸化炭素（ＣＯ）等〕を検出する汚染度検出手段としてのスモッグセンサ４１（図７参照）が配設されている。そして、図７に示すように、前記スモッグセンサ４１によって大気中のスモッグが検出され、この検出結果が前記制御装置３１に出力される。そして、図８に示すように、前記第１実施形態におけるＳ２の動作とＳ３の動作との間において、Ｓ２ａの動作が実行される。すなわち、Ｓ２ａにおいては、スモッグセンサ４１により、大気中のスモッグの有無が検出され、外気がきれいであるか否かが判別される。そして、外気がきれいであると判断された場合には、プログラムがＳ３に進行して、濃度センサ２１の検出動作が実行される。それに対して、外気がきれいでないと判断された場合には、プログラムが図８のＳ１に戻される。

従って、この第２実施形態においても、前述した第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。又、この第２実施形態においては、外気がきれいな状態にあるかどうかを確認しているため、二酸化炭素濃度の基準値の更新設定をさらに正確に行うことができる。

（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。
・排気ダクト１４や分岐ダクト２２を前記各実施形態と異なる位置、例えば車室１２の天井を這わせるようにしてもよい。

・濃度センサとして一つの固体電解質よりなる濃度センサを使用してもよい。

この発明の第１実施形態の車両用換気装置を備えた車両の概略断面図。図１の車両用換気装置を制御するための回路構成を示すブロック図。二酸化炭素濃度センサの一部破断正面図。二酸化炭素濃度センサの濃度と出力値との特性を示すグラフ。図１の車両用換気装置の異なった切り替え動作状態を示す概略断面図。第１実施形態の車両用換気装置における二酸化炭素の濃度の基準値の設定動作を示すフローチャート。この発明の第２実施形態の車両用換気装置を制御するための回路構成を示すブロック図。第２実施形態の車両用換気装置における二酸化炭素の濃度の基準値の設定動作を示すフローチャート。

符号の説明

１２…車室、１３…車両用換気装置、１８…排気ファン、２１…二酸化炭素濃度センサ、３３…搭載機器、３６…発光源、３７…受光素子。

Claims

車室内の温度を検出するための温度検出手段と、搭乗者が存在しない状態を判断する判断手段と、車室の内外を連通するとともに、ファンを備えた連通路とを設け、搭乗者が存在しない状態で車室内の温度が規定値を越えた場合、前記ファンを動作させて、車室内の熱気を前記連通路を介して車外に排出させるようにした車両用換気装置において、
車室内の二酸化炭素濃度を検出するための濃度センサと、
その濃度センサが検出する二酸化炭素濃度に応じて搭載機器の作動の有無を決定する決定手段と、
前記ファンが一定時間以上動作されたときに前記濃度センサを検出動作させるための検出指令手段と、
そのときの濃度センサの出力値を基準値として設定する設定手段とを設け、
前記設定手段は、前記濃度センサの周囲温度が所定温度以下になったときに基準値を設定することを特徴とする車両用換気装置。
前記設定手段は、前記濃度センサの検出動作開始から所定時間が経過した後に基準値を設定することを特徴とする請求項１に記載の車両用換気装置。
車外の空気の汚染度を検出する汚染度検出手段を設け、車外の汚染度が規定値を越えない場合には、前記設定手段による基準値の設定動作を行い、車外の汚染度が規定値を越えた場合には、前記設定手段による基準値の設定動作を停止することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用換気装置。
車室内の温度を検出するための温度検出手段と、搭乗者が存在しない状態を判断する判断手段と、車室の内外を連通するとともに、ファンを備えた連通路とを設け、搭乗者が存在しない状態で車室内の温度が規定値を越えた場合、前記ファンを動作させて、車室内の熱気を前記連通路を介して車外に排出させるようにした車両用換気装置において、
車室内の二酸化炭素濃度を検出するための濃度センサと、
その濃度センサが検出する二酸化炭素濃度に応じて搭載機器の作動の有無を決定する決定手段と、
前記ファンが一定時間以上動作されたときに前記濃度センサを検出動作させるための検出指令手段と、
そのときの濃度センサの出力値を基準値として設定する設定手段とを設け、
車外の空気の汚染度を検出する汚染度検出手段を設け、車外の汚染度が規定値を越えない場合には、前記設定手段による基準値の設定動作を行い、車外の汚染度が規定値を越えた場合には、前記設定手段による基準値の設定動作を停止することを特徴とする車両用換気装置。