JPH0682411A - アルコール検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 応答性が高く、即座に正確なアルコール濃度
を測定することのできるアルコール検出装置を提供す
る。 【構成】 半導体アルコールセンサ２の出力Ｖ１を増幅
回路３で増幅するとともに、その同じセンサ出力Ｖ１を
微分回路４で微分し、さらに両回路３，４の出力Ｖ２，
Ｖ３を加算回路５で加算して検出信号Ｓを出力させるよ
うに構成する。この構成によれば、微分回路４がセンサ
出力Ｖ１の立ち上がりを速めるため、その微分回路４の
時定数と増幅回路３の増幅率と加算回路５の増幅率と
を、アルコールセンサ２の特性に合わせて適宜に設定し
ておくことにより、アルコールセンサ２の応答性は低く
ても、この検出装置１自体の応答性は高まり、しかもそ
の検出信号Ｓは、実際のアルコール濃度の時間変化をほ
ぼ忠実に表すようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体アルコールセン
サにより雰囲気中のアルコールを検出する装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体アルコールセンサ（以下単にアル
コールセンサと呼ぶ）は、酸化錫半導体等の電気伝導度
が、その半導体表面に吸着したアルコール分子の量に応
じて上昇する性質を利用し、雰囲気中のアルコール濃度
に応じた電圧を出力するように構成されている。そして
アルコール検出装置は、このアルコールセンサの出力に
基づいて雰囲気中のアルコール濃度に応じたレベルの検
出信号を出力するもので、従来のアルコール検出装置
は、アルコールセンサの出力をそのまま検出信号として
出力するように構成されていた。

【０００３】ところで上記アルコールセンサは、半導体
表面へのアルコール分子の吸着にある程度の時間がかか
ることから応答性が低く、よって図５に示したように、
雰囲気中のアルコール濃度ＡＤが０から一定のレベルに
瞬間的に上昇した場合、このセンサの出力Ｖは徐々に立
ち上がる。その結果、アルコールセンサの出力Ｖをその
まま検出信号とする従来のアルコール検出装置の検出信
号も、センサ出力Ｖと同様に徐々に立ち上がることにな
り、アルコール濃度ＡＤが上昇した時点から十秒〜数十
秒経過後に、そのアルコール濃度ＡＤに応じた一定レベ
ルになる。

【０００４】また従来より、アルコール検出装置を利用
した自動車の飲酒運転防止装置が提案されている。例え
ば特開昭６０−７６４２７号公報に開示された飲酒運転
防止装置では、アルコール検出装置はアルコールセンサ
だけで構成されており、よって上述の従来のアルコール
検出装置のように、アルコールセンサの出力がそのまま
検出信号となる。そしてこの飲酒運転防止装置は、アル
コールセンサを用いて運転者の呼気中に含まれるアルコ
ール濃度を測定するとともに、心拍検出器を用いて運転
者の心拍周期のばらつきを測定することにより、運転者
が飲酒状態か否かを判定し、飲酒状態ならばエンジンの
始動を禁止して飲酒運転を未然に防止する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のように従来のア
ルコール検出装置では、応答性の低い半導体アルコール
センサの出力をそのまま検出信号としていたために、こ
のアルコール検出装置自体の応答性も低く、よって雰囲
気中のアルコール濃度が急に上昇した場合に、検出信号
のレベルが、アルコール濃度に応じた一定レベルになる
のに十秒〜数十秒の時間を必要とし、即座に正確なアル
コール濃度を測定することができないという問題があっ
た。

【０００６】また、このようなアルコール検出装置を用
いた従来の飲酒運転防止装置では、正確なアルコール濃
度を得るまでに時間がかかるために、飲酒状態か否かを
判定する前に運転者がエンジンを始動させてしまう可能
性があり、よって飲酒運転を確実に防止することができ
ないという問題があった。

【０００７】本発明は、これらの問題を解決するために
なされたもので、応答性が高く、即座に正確なアルコー
ル濃度を測定することのできるアルコール検出装置を提
供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係るアルコール
検出装置は、半導体アルコールセンサの出力を増幅する
増幅回路と、アルコールセンサの出力を微分する微分回
路と、上記増幅回路の出力と微分回路の出力とを加算
し、その加算結果を検出信号として出力する加算回路と
を備えたものである。

【０００９】

【作用】上記構成のアルコール検出装置において、雰囲
気中のアルコール濃度が０から一定のレベルに瞬間的に
上昇し、その上昇した状態が継続したとすると、半導体
アルコールセンサの出力は放物線状に立ち上がり、やが
てアルコール濃度に応じた一定レベルになる。そのアル
コールセンサの出力を増幅した増幅回路の出力は、セン
サ出力の変化と同様に徐々に上昇し、センサ出力が一定
レベルに達するとこの増幅回路の出力も一定レベルにな
る。一方、上記アルコールセンサの出力を微分した微分
回路の出力は、アルコールセンサの出力開始と同時に急
激に立ち上がるとともに、センサ出力の上昇率の低下に
伴って低下し、センサ出力が一定レベルに達すると０に
なる。

【００１０】そして加算回路の出力、つまり検出信号
は、上記増幅回路の出力と微分回路の出力とを加算する
ことによって、アルコールセンサの出力開始と同時に０
から一定のレベルに瞬間的に立ち上がり、その上昇した
状態が継続する。従ってこのアルコール検出装置の検出
信号は、アルコール濃度の時間変化と同様に変化するこ
とになる。

【００１１】即ち、上記構成のアルコール検出装置で
は、増幅回路の増幅率と微分回路の時定数と加算回路の
増幅率とを、アルコールセンサの特性に合わせて適宜に
設定しておくことにより、アルコールセンサの応答性は
低くても、この検出装置自体の応答性は高まり、しかも
その検出信号は、実際のアルコール濃度の時間変化をほ
ぼ忠実に表すようになる。そのため、このアルコール検
出装置によれば、雰囲気中のアルコール濃度を、即座に
正確に測定することが可能となる。

【００１２】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。

【００１３】実施例１．図１は、本発明に係るアルコー
ル検出装置の構成図である。図のようにこのアルコール
検出装置１は、半導体アルコールセンサ２（以下単にア
ルコールセンサ２と呼ぶ）と、そのアルコールセンサ２
の出力Ｖ１を増幅する増幅回路３と、上記アルコールセ
ンサ２の出力Ｖ１を微分する微分回路４と、上記増幅回
路３の出力Ｖ２と微分回路４の出力Ｖ３とを加算し、そ
の加算結果を検出信号Ｓとして出力する加算回路５とか
ら構成されている。

【００１４】上記アルコールセンサ２については、従来
と同じ構成で同じ特性を有するものである。

【００１５】上記増幅回路３と微分回路４と加算回路５
とは、それぞれ演算増幅器３ａ，４ａ，５ａを用いて構
成されており、各演算増幅器３ａ，４ａ，５ａには負帰
還抵抗Ｒｆ１，Ｒｆ２，Ｒｆ３が接続されている。また
増幅回路３の演算増幅器３ａには、アルコールセンサ２
との間に入力抵抗Ｒｉ１が接続され、微分回路４の演算
増幅器４ａには、アルコールセンサ２との間に入力抵抗
Ｒｉ２と入力コンデンサＣｉとが直列に接続されてい
る。さらに加算回路５の演算増幅器５ａには、増幅回路
３との間および微分回路４との間にそれぞれ入力抵抗Ｒ
ｉ３，Ｒｉ４が接続されている。

【００１６】なお、上記増幅回路３の増幅率を決める負
帰還抵抗Ｒｆ１と入力抵抗Ｒｉ１との値、上記微分回路
４の時定数を決める負帰還抵抗Ｒｆ２と入力抵抗Ｒｉ２
と入力コンデンサＣｉとの値、および上記加算回路５
の、増幅回路３の出力Ｖ２と微分回路４の出力Ｖ３とに
対する増幅率をそれぞれ決める負帰還抵抗Ｒｆ３と入力
抵抗Ｒｉ３，Ｒｉ４の値については、このアルコール検
出装置１が後述のように動作すべく、アルコールセンサ
２の特性に合わせて適宜に設定される。

【００１７】次に、上記構成のアルコール検出装置１の
動作を、図２（Ａ）〜（Ｅ）を用いて説明する。図２
（Ａ）は雰囲気中のアルコール濃度の時間変化を示す
図、図２（Ｂ）はアルコールセンサ２の出力Ｖ１の時間
変化を示す図、図２（Ｃ）は増幅回路３の出力Ｖ２の時
間変化を示す図、図２（Ｄ）は微分回路４の出力Ｖ３の
時間変化を示す図、図２（Ｅ）は加算回路５の出力、つ
まりこのアルコール検出装置１の検出信号Ｓの時間変化
を示す図である。

【００１８】いま、このアルコール検出装置１のアルコ
ールセンサ２が置かれた雰囲気中のアルコール濃度ＡＤ
が、図２（Ａ）のように０から一定のレベルに瞬間的に
上昇し、その上昇した状態が継続したとすると、アルコ
ールセンサ２の出力Ｖ１は、図２（Ｂ）のように放物線
状に立ち上がり、やがてアルコール濃度ＡＤに応じた一
定レベルになる。このアルコールセンサ２の応答性につ
いては、従来技術の説明のとおりである。

【００１９】上記アルコールセンサ２の出力Ｖ１を増幅
した増幅回路３の出力Ｖ２は、図２（Ｃ）のように、セ
ンサ出力Ｖ１の変化と同様に徐々に上昇し、センサ出力
Ｖ１が一定レベルに達するとこの出力Ｖ２も一定レベル
になる。一方、上記アルコールセンサ２の出力Ｖ１を微
分した微分回路４の出力Ｖ３は、図２（Ｄ）のように、
アルコールセンサ２の出力開始と同時に急激に立ち上が
るとともに、センサ出力Ｖ１の上昇率の低下に伴って低
下し、センサ出力Ｖ１が一定レベルに達すると０にな
る。

【００２０】そして上記加算回路５の出力、つまり検出
信号Ｓは、上記増幅回路３の出力Ｖ２と微分回路４の出
力Ｖ３とを加算することによって、図２（Ｅ）のよう
に、アルコールセンサ２の出力開始と同時に０から一定
のレベルに瞬間的に立ち上がり、その上昇した状態が継
続する。従ってこのアルコール検出装置１の検出信号Ｓ
は、アルコール濃度ＡＤの時間変化と同様に変化するこ
とになる。

【００２１】即ち、上記構成のアルコール検出装置１で
は、増幅回路３の増幅率と微分回路４の時定数と加算回
路５の増幅率とを、アルコールセンサ２の特性に合わせ
て適宜に設定しておくことにより、アルコールセンサ２
の応答性は低くても、この検出装置１自体の応答性は高
まり、しかもその検出信号Ｓは、実際のアルコール濃度
ＡＤの時間変化をほぼ忠実に表すようになる。そのた
め、このアルコール検出装置１によれば、雰囲気中のア
ルコール濃度を、即座に正確に測定することが可能とな
る。

【００２２】上記動作説明では、雰囲気中のアルコール
濃度ＡＤが０から一定のレベルに瞬間的に上昇し、さら
にその上昇した状態が継続する場合を例としたが、その
他の場合、例えば図３（Ａ）に示したように、アルコー
ル濃度ＡＤが０から一定のレベルに瞬間的に上昇し、し
かも短時間で０となった場合にも、図３（Ｂ）に示した
ように、検出信号Ｓはアルコール濃度ＡＤとほぼ同様に
山型に変化する。あるいは、図３（Ｃ）に示したよう
に、アルコール濃度ＡＤがほぼ一定の割合で直線的に上
昇した場合にも、図３（Ｄ）に示したように検出信号Ｓ
は、アルコール濃度ＡＤとほぼ同様に直線的に変化す
る。

【００２３】実施例２．図４は、本発明に係る飲酒運転
防止装置のブロック構成図である。図のようにこの飲酒
運転防止装置は、運転者の呼気中のアルコール濃度に応
じたレベルの検出信号Ｓを出力するアルコール検出装置
１と、そのアルコール検出装置１の検出信号Ｓに基づい
て運転者が飲酒状態か否かを判定する飲酒状態判定装置
６と、その飲酒状態判定装置６が運転者を飲酒状態と判
定した場合にエンジンの始動を禁止するエンジン始動禁
止装置７とから構成されている。

【００２４】この飲酒運転防止装置のアルコール検出装
置１は、上記実施例１において説明したアルコール検出
装置と同じ構成で同じ動作をするものであり、応答性が
高く、しかもその検出信号Ｓは、実際のアルコール濃度
の時間変化をほぼ忠実に表す。そしてこのアルコール検
出装置１のアルコールセンサ２は、運転席の近傍の、運
転者の呼気が直接吹きかかる位置、例えばハンドルの中
心に配置される。このアルコール検出装置１によれば、
上記実施例１における説明のとおり、運転者の呼気中の
アルコール濃度を即座に正確に測定することが可能であ
る。

【００２５】上記飲酒状態判定装置６は、図示せぬＣＰ
Ｕおよびメモリによって構成し得るもので、上記アルコ
ール検出装置１から受信した検出信号Ｓ１が、その検出
信号Ｓ１の受信開始から一定の判定時間以上継続して、
一定の判定レベルを超えた場合に、運転者を飲酒状態と
判定して判定信号Ｓ２を出力する。この飲酒状態判定装
置６における飲酒状態判定の基準となる検出信号Ｓ１の
判定時間については、運転者が運転席に着いたことを検
知してその着席時点から計時するようにしてもよい。ま
たこの判定時間の長さは、運転者が運転席に着いてから
イグニッションキーを操作するまでの時間（十秒程度）
より短く設定され、メモリに格納される。さらに検出信
号Ｓ１の判定レベルについては、呼気中のアルコール濃
度が、いわゆる酒気帯び状態に相当する値に達したとき
のレベルに設定され、メモリに格納される。

【００２６】上記エンジン始動禁止装置７は、上記飲酒
状態判定装置６と共通のＣＰＵによって構成し得るもの
で、上記飲酒状態判定装置６から判定信号Ｓ２を受けた
場合に、図示せぬイグニッションキーロック機構を作動
させてエンジンの始動を禁止するとともに、図示せぬ表
示器およびブザーによりエンジン始動禁止状態を運転者
に知らせる。

【００２７】上記構成の飲酒運転防止装置を搭載した自
動車の運転席に、飲酒した運転者が乗り込んだ場合、ア
ルコール検出装置１が、アルコールセンサ２に吹きかけ
られた運転者の呼気中のアルコールを検出し、そのアル
コール濃度に応じたレベルの検出信号Ｓ１を出力する。
このとき、アルコールセンサ２に触れる雰囲気中のアル
コール濃度は、上記実施例１における図２（Ａ）のよう
に、運転者が乗り込んだ直後に瞬間的に上昇し、その上
昇した状態が継続する。またアルコール検出装置１の検
出信号Ｓ１は、実施例１における図２（Ｅ）のように、
アルコール濃度の時間変化と同様に変化する。

【００２８】そして、運転者の呼気中のアルコール濃度
が酒気帯び状態あるいはそれを超えており、アルコール
検出装置１の検出信号Ｓが、予め設定された判定時間以
上継続して判定レベルを超えた場合には、飲酒状態判定
装置６が、運転者を飲酒状態と判定して判定信号Ｓ２を
出力する。さらにその判定信号Ｓ２を受けたエンジン始
動禁止装置７がイグニッションキーをロックする。これ
によって、飲酒状態にある運転者は、エンジンを始動す
ることができなくなり、飲酒運転が未然に防止されるこ
とになる。

【００２９】このように上記飲酒運転防止装置では、ア
ルコール検出装置１が、呼気中のアルコール濃度を即座
に正確に測定し得るものであるため、運転者が運転席に
着いてからイグニッションキーを操作するまでの短い時
間内に、運転者が飲酒状態か否かを判定して、飲酒状態
であればエンジンの始動を禁止することが可能となる。
その結果、飲酒運転を確実に防止することができる。

【００３０】ところで、同乗者、特に助手席の人間が飲
酒状態にあって、その助手席の人間の呼気がエンジン始
動前にたまたまアルコールセンサ２に短時間だけ吹きか
かり、アルコールセンサ２に触れる雰囲気中のアルコー
ル濃度が、上記実施例１における図３（Ａ）のように短
時間だけ上昇することがある。この場合、上記飲酒運転
防止装置では、アルコール検出装置１の検出信号Ｓ１
が、図３（Ｂ）のように、アルコール濃度とほぼ同様に
山型に変化するため、判定時間を適宜に設定しておくこ
とにより、運転者が飲酒状態の場合と区別することがで
きる。たとえば、判定を２回行い、１回目でアルコール
濃度が高いと判断されて、その後２回目で濃度が低くな
った場合、図３（Ｂ）の山型に変化する場合と判断す
る。よって同乗者の呼気に含まれるアルコールによって
エンジンの始動が禁止されることはない。

【００３１】また、運転者や同乗者が付けている化粧品
等に、アルコールセンサ２が感知するアルコール類似成
分が含まれていた場合、そのアルコール類似成分によっ
て、アルコールセンサ２に触れる雰囲気中の濃度が、上
記実施例１における図３（Ｃ）のようにほぼ一定の割合
で直線的に上昇することがある。これは呼気の場合は流
速を持ってセンサに直接ふきかけられるのに対し、化粧
品などによる場合は、アルコールなどの成分が徐々にセ
ンサに達するためである。この場合にも、上記飲酒運転
防止装置では、アルコール検出装置１の検出信号Ｓ１
が、図３（Ｄ）のように、アルコール濃度とほぼ同様に
直線的に変化するため、運転者が飲酒状態の場合と区別
することができ、よってエンジンの始動を禁止すること
はない。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明にかかるア
ルコール検出装置によれば、応答性が高く、しかもその
検出信号が実際のアルコール濃度の時間変化をほぼ忠実
に表すため、雰囲気中のアルコール濃度を即座に正確に
測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるアルコール検出装置の実施例の
構成図である。

【図２】本実施例の動作例を説明する図である。

【図３】本実施例の他の動作例を説明する図である。

【図４】本実施例のアルコール検出装置を適用した飲酒
運転防止装置のブロック構成図である。

【図５】半導体アルコールセンサの応答性を説明する図
である。

【符号の説明】

１ アルコール検出装置 ２ 半導体アルコールセンサ ３ 増幅回路 ４ 微分回路 ５ 加算回路 ６ 飲酒状態判定装置 ７ エンジン始動禁止装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体アルコールセンサの出力に基づい
   て、雰囲気中のアルコール濃度に応じたレベルの検出信
   号を出力する装置において、 上記アルコールセンサの出力を増幅する増幅回路と、 上記アルコールセンサの出力を微分する微分回路と、 上記増幅回路の出力と微分回路の出力とを加算し、その
   加算結果を検出信号として出力する加算回路と、 を備えたことを特徴とするアルコール検出装置。