説明

アルコール検出装置

【課題】 アルコール検出装置におけるアルコール濃度の検出精度を向上させることである。
【解決手段】 複合ガスセンサよりなるアルコール検出装置101において、装置本体部7の上流側にファン6を配置し、それよりも下流側に温度センサ9、湿度センサ11、アルコール検出センサ12及び酸素センサ13をこの順で配置し、アルコール検出センサ12と酸素センサ13の発熱による影響が温度センサ9と湿度センサ11に及ばないようにする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、使用者から排出される呼気中のアルコール濃度を検出するために、複数種類のセンサを備えてなる複合ガスセンサから構成されるアルコール検出装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
本明細書では、車両(例えば、自動車)に搭載されるアルコール検出装置について説明する。
【0003】
近年、車両の飲酒運転は重大な社会問題となっていて、運転者が酒気を帯びた状態で車両を運転することは厳禁とされている。これを担保するため、各種の車両用アルコール検出装置の発明が出願されている(例えば、特許文献1を参照)。
【0004】
従来のアルコール検出装置は、その検出精度が低いことが問題となっている。例えば、複合ガスセンサよりなるアルコール検出装置の場合、自己発熱するセンサを使用する場合がある。いずれかのセンサが自己発熱すると、その発熱が他のセンサに影響を及ぼし、検出精度を低下させてしまうおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特許第4208871号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は上記した事情に鑑み、アルコール検出装置におけるアルコール濃度の検出精度を向上させることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記した課題を解決するための本発明は、
使用者から排出された呼気中のアルコール濃度を検出するために、複数種類のセンサを備えてなる複合ガスセンサから構成されるアルコール検出装置であって、
その装置本体部には、前記装置本体部に流入した呼気を含む空気を下流側に送るための空気送出手段と、
前記装置本体部における前記空気送出手段の上流側又は下流側に配置され、前記空気中のアルコール濃度を検出するアルコール検出センサと、
前記アルコール検出センサの上流側又は前記空気の送出方向における同位置に配置され、前記空気の温度を検出する温度センサと、
同じく、前記空気の湿度を検出する湿度センサと、
前記アルコール検出センサの下流側又は前記空気の送出方向における同位置に配置され、前記空気中の酸素濃度を検出することにより前記空気に使用者の呼気が含まれているか否かの判定をする酸素センサと、
前記温度センサ、前記湿度センサ及び前記酸素センサの検出値に基づき、前記アルコール検出センサの検出値を補正する制御手段と、
を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【0008】
本発明に係るアルコール検出装置は複合ガスセンサの形態であり、空気送出手段の上流側又は下流側に配置されたアルコール検出センサの上流側又は同位置に温度センサと湿度センサとが配置され、アルコール検出センサの下流側又は同位置に酸素センサが配置されている。使用者から排出された呼気は、外気と混ざり合うことにより希釈されて各センサと接触する。このため、アルコール検出センサによって検出された値が、現実の使用者の呼気(使用者から排出された直後の呼気)のアルコール濃度と異なるおそれがある。しかし、本発明に係るアルコール検出装置では、温度センサ、湿度センサ及び酸素センサによって検出された温度、湿度及び酸素濃度に応じて、制御手段がアルコール検出センサの検出値を補正する。これにより、使用者の呼気のアルコール濃度を高精度に検出することかできる。
【0009】
しかも、温度センサと湿度センサは、発熱量が最も大きい酸素センサから離れて配置されている。これにより、酸素センサの発熱の影響が温度センサと湿度センサに及びにくくなり、温度センサと湿度センサの検出誤差が少なくなるため、アルコール検出センサによるアルコール濃度の検出値の正確性が確保される。なお、温度センサと湿度センサの発熱量は僅かなので、空気の送出方向における同位置に配置しても、異なる位置に配置してもよい。また、いずれを上流側に配置してもよい。
【0010】
前記各センサを、前記装置本体部におけるそれぞれの周方向の位相を異ならせて配置してもよい。このとき、空気の送出方向における各センサの位置は、同じであっても、異なっていてもよい。これにより、発熱量が最も大きい酸素センサと、発熱量が酸素センサに次いで大きいアルコール検出センサとの発熱の影響が、温度センサと湿度センサに及ばないようにしたまま、装置本体部の全長(空気の送出方向の長さ)を短くすることができる。
【0011】
そして、前記温度センサ、前記湿度センサ、前記アルコール検出センサ及び前記酸素センサを、前記空気の送出方向にこの順で配置することができる。このとき、前記空気の送出方向における各センサ同士の距離のうち、前記湿度センサと前記アルコール検出センサとの距離が最も長くなるようにすることが望ましい。なお、このときの空気送出手段の位置は、各センサの上流側であっても、下流側であっても、それらの間であってもよい。
【0012】
このアルコール検出装置を、車両に搭載することができる。この場合、アルコール検出装置の検出結果を、車両のエンジン等と連動させてもよい。もろん、アルコール検出装置を単独として使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】第1実施例のアルコール検出装置101が搭載された運転席の概略図である。
【図2】アルコール検出装置101の全体斜視図である。
【図3】アルコール検出装置101の分解斜視図である。
【図4】アルコール検出装置101の装置本体部7の断面模式図である。
【図5】アルコール検出装置101の作用を示すフローチャートである。
【図6】(a)は第2実施例のアルコール検出装置102の装置本体部7の断面模式図、(b)は(a)のX1−X1線断面模式図、(c)は同じくX2−X2線断面模式図である。
【図7】(a)は第3実施例のアルコール検出装置103の装置本体部7の断面模式図、(b)は(a)のY−Y線断面模式図である。
【図8】第4実施例のアルコール検出装置104の装置本体部7の断面模式図である。
【図9】第5実施例のアルコール検出装置105の装置本体部7の断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、本明細書では、車両に搭載されたアルコール検出装置について説明する。
【0015】
図1は第1実施例のアルコール検出装置101が搭載された運転席の概略図、図2はアルコール検出装置101の全体斜視図、図3はアルコール検出装置101の分解斜視図、図4はアルコール検出装置101の装置本体部7の断面模式図、図5はアルコール検出装置101の作用を示すフローチャートである。
【実施例1】
【0016】
図1に示されるように、車両(自動車)の運転席に第1実施例のアルコール検出装置101が取り付けられている。このアルコール検出装置101は、例えば運転席のインストゥルメントパネル1に対して着脱自在に、ケーブル2で連結されている。運転席に着席した運転者M(使用者)が、車両のエンジンを始動させようとするとき、アルコール検出装置101に呼気を吹き付ける。この呼気中のアルコール濃度が所定値以下であれば、アルコール検出ECU(図示せず)は、運転者Mが酒気帯び状態ではないと判断し、エンジンの始動を許可する。もし、呼気中のアルコール濃度が所定値を超えるものであれば、アルコール検出装置101のECU(図示せず)は、運転者Mが酒気帯び状態であると判断し、エンジンの始動を許可しない。これにより、飲酒運転を防止する。
【0017】
図2及び図3に示されるように、第1実施例のアルコール検出装置101は、フロントパネル3とリアケース4とを備えるケース体に、複数種類のセンサ(後述)が装着された複合ガスセンサの形態としてなる。フロントパネル3とリアケース4には支持部材5が内装されていて、この支持部材5にファン6と筒状のアルコール検出装置101の装置本体部7と、基板8に実装された各センサ(温度センサ9、湿度センサ11、アルコール検出センサ12及び酸素センサ13)が支持されている。フロントパネル3には、運転者Mが吹き付けた呼気を通すための吸気孔14が設けられている。支持部材5に取り付けられたファン6は、吸気孔14に対向配置されて組み付けられる。また、支持部材5には、スピーカ15、表示器16及びスイッチ17が取り付けられる基板18が装着される。表示器16は、運転者Mのアルコール濃度の検出結果を液晶で文字表示するものであり、フロントパネル3の表示窓19から運転者Mが視認可能である。また、スイッチ17は、ファン6、各センサ9,11,12,13、スピーカ15に通電して、アルコール検出装置101を作動可能とするものである。
【0018】
なお、図3において21は、アルコール検出装置101と車両のインストゥルメントパネル1(図1参照)とを連結するケーブル2を保護するためのブッシュであり、22は、スイッチ17をカバーするためのノブである。
【0019】
運転者Mがフロントパネル3の吸気孔14に吹き付けた呼気は、吸気孔14を通過し、ファン6によって装置本体部7に送出される。このとき、呼気が攪拌され、呼気と外気(呼気と同時に流入する空気、及び予め装置本体部7内に存する空気)とが混ざり合う。そして、装置本体部7において、各センサ9,11,12,13に接触することにより呼気を含む空気中のアルコール濃度が検出された後、リアケース4の排気孔23から外部(車両の室内)に排気される。
【0020】
図4に示されるように、本実施例のアルコール検出装置101は、装置本体部7の上流側(呼気が流入する側で、図3の図面視における左側)の端部にファン6が配置され、ファン6の下流側に、温度センサ9、湿度センサ11、アルコール検出センサ12及び酸素センサ13が、呼気の送出方向Pにこの順で配置されている。次に、各センサ9,11,12,13について説明する。
【0021】
温度センサ9は、例えば「サーミスタ」と称され、ニッケル、コバルト、マンガン等の酸化物よりなるセラミクス半導体である。呼気の温度は、運転者Mによる呼気の吹付け方法によって変化する。例えば、運転者Mが吹き付けた呼気が運転者Mの体内(肺)から生じたものである場合、その温度は高く、しかもアルコールを含んでいるか否かの判定が容易である。しかし、運転者Mの口腔内から生じたものであったり、風船等を使用した不正手段によって吹き付けたものであったりする場合、その温度は低い。また、外気温によっても変化する。このため、温度センサ9により、呼気の温度を検出することにより、それが運転者Mの肺からの呼気であるか否かを判定する。そして、温度センサ9の作動中の発熱量は僅かである。
【0022】
湿度センサ11は、空気中の水分量の変化によってセンサ素子の導電率や静電容量が変化することによって、当該空気の湿度を計測するセンサ(例えば、容量変化型湿度センサ)である。アルコール検出センサ12は、外気中の湿度にも反応してしまう場合がある。また、運転者Mの呼気には、当該運転者Mが酒気帯び状態でなくてもアルコールを含んでいるため、アルコール検出センサ12が通常状態(酒気を帯びていない状態)の呼気のアルコール濃度を検出してしまう場合がある。このため、湿度センサ11が検出する湿度をモニタすることにより、アルコール検出センサ12が外気の湿度や通常状態の呼気のアルコール濃度を検出しても、それらの検出値を採用しないようにすることができる。そして、湿度センサ11の作動中の発熱量は僅かである。
【0023】
アルコール検出センサ12は、アルコール(例えば、エチルアルコール)に特化された触媒が設けられた半導体ガスセンサである。半導体ガスセンサは、ヒータを有しているため、作動中に自己発熱する。
【0024】
酸素センサ13は、外気と混ざり合うことによって希釈される呼気の酸素濃度を検出するものであり、例えば限界電流式の酸素センサ13を用いる場合、アルコール検出センサ12と同様、ヒータを有しており、作動中に自己発熱する。その発熱量は、上記の各センサ9,11,12,13の中で最も大きい。ここで、車室内の外気の酸素濃度は、天候や乗員の数が変化してもほぼ一定である。しかし、呼気の酸素濃度(換言すれば、呼気の希釈率)は、外気によって希釈された場合であっても外気の酸素濃度よりも低い。即ち、酸素センサが検出する酸素濃度の変化をモニタすることにより、装置本体部7内の空気に呼気が含まれているか否かを判定することができる。
【0025】
本実施例のアルコール検出装置101の作用について、図5のフローチャートを参照しながら説明する。図1に示されるように、運転者Mは、運転席に着席した状態でインストゥルメントパネル1に引っ掛けられているアルコール検出装置101を取り外し、スイッチ17を押す。これにより、アルコール検出装置101が通電され、各センサ9,11,12,13が検出待機状態となる(ステップS1)。運転者Mは、アルコール検出装置101を自身の口に近づけてフロントパネル3の吸気孔14に呼気を吹き付ける(ステップS2)。呼気は、外気(車室内の空気)又は予め装置本体部7に存する空気と混ざり合って装置本体部7に流入する。以下、呼気が混入した空気を、「呼気混合空気」と記載する。
【0026】
この呼気混合空気は、ファン6によって攪拌されながら装置本体部7の下流側に送出される。ファンによって攪拌されるため、呼気混合空気中の呼気の分布が一定になる。そして、呼気混合空気が、温度センサ9、湿度センサ11、アルコール検出センサ12及び酸素センサ13に接触しながら装置本体部7を通過し、リアケース4の排気孔23から排気される。このとき、温度センサ9により呼気混合空気の温度が検出され、湿度センサ11により呼気混合空気の湿度が検出され、アルコール検出センサ12によって呼気混合空気中のアルコール濃度が検出され、酸素センサ13によって呼気混合空気中の酸素濃度が検出される。これらの検出値は、制御手段(図示せず)に記憶される。
【0027】
このアルコール検出装置101が、運転者Mの呼気中のアルコール濃度を検出するためには、最初に、装置本体部7に運転者Mの呼気が吹き込まれたことを検出する必要がある。本実施例のアルコール検出装置101の場合、呼気の検出は、酸素センサ13が呼気混合空気中の酸素濃度を検出することによって行われる。即ち、装置本体部7内の空気に呼気が含まれていると、その酸素濃度が低下する。このときの酸素濃度が予め定められた一定値以上であれば、制御手段は呼気が含まれていると判断し(ステップS3における「Yes」)、呼気混合空気の温度、湿度及びアルコール濃度を検出する(ステップS4,S5,S6)。
【0028】
もし、運転者Mによる呼気の吹付けが弱いと、呼気混合空気の酸素濃度はそれ程低下しない(ステップS3における「No」)。この場合、制御手段がスピーカ15や表示器16を作動させ、運転者Mに検出エラーを報知する(ステップS7)。
【0029】
ここで、アルコール検出センサ12によって検出されたアルコール濃度は、呼気混合空気のアルコール濃度であり、運転者が排出した直後の呼気ではない。このため、外気の混合度合いにより、実際に検出されたアルコール濃度では運転者Mの酒気帯び状態を正確に把握できないおそれがある。これを防止するため、本実施例のアルコール検出装置101は、温度センサ9、湿度センサ11及び酸素センサ13によって検出された値により、アルコール検出センサ12の検出値を補正する制御手段(図示せず)を備えている。即ち、温度センサ9によって検出された呼気混合空気の温度と湿度センサ11によって検出された呼気混合空気の湿度(相対湿度)とから、呼気混合空気の絶対湿度(呼気混合空気中の水蒸気の量)が計測される。
【0030】
更に、酸素センサ13によって検出された呼気混合空気中の酸素濃度より、呼気の希釈率が計測される。上記で計測された絶対湿度及び希釈率より、制御手段がアルコール濃度を補正する(ステップS8)。そして、補正されたアルコール濃度より運転者Mの酒気帯び状態が判断され、その結果をアルコール検出装置101に設けられたスピーカ15や表示器16によって運転者Mに報知する。これにより、運転者Mが酒気帯び状態と判断されれば、制御手段がエンジンの始動をさせなくする等の措置をする。
【0031】
図4に示されるように、本実施例のアルコール検出装置101は、装置本体部7の最も上流側にファン6が取り付けられ、呼気混合空気の送出方向Pに温度センサ9、湿度センサ11、アルコール検出センサ12及び酸素センサ13がこの順で配置されている。換言すれば、温度センサ9と湿度センサ11は、アルコール検出センサ12と酸素センサ13から離れて配置されている。次に、各センサ9,11,12,13をこのように配置した理由を説明する。
【0032】
前述したように、アルコール検出センサ12と酸素センサ13は半導体ガスセンサであるため、作動中に自己発熱する。この発熱により呼気混合空気が加熱され、温度センサ9と湿度センサ11の検出精度が低下してしまうおそれがある。このため、本実施例のアルコール検出装置101では、温度センサ9と湿度センサ11とを、呼気混合空気の送出方向Pにおいてアルコール検出センサ12と酸素センサ13とからできるだけ離すように配置している。更に、各センサ9,11,12,13同士の距離L1,L2,L3のうち、湿度センサ11とアルコール検出センサ12との距離L2が最も大きくなるように配置している(L2>L1,L2>L3)。これにより、温度センサ9と湿度センサ11に、アルコール検出センサ12と酸素センサ13の発熱の影響が及びにくくなり、温度センサ9と湿度センサ11の検出精度の低下を防止できる。
【実施例2】
【0033】
次に、第2実施例のアルコール検出装置102について説明する。図6に示されるように、第2実施例のアルコール検出装置102では、湿度センサ11の位相を周方向にずらす(異ならせる)ことにより、温度センサ9と湿度センサ11を呼気混合空気の送出方向Pにおける同位置に配置し、同様に酸素センサ13の位相を周方向にずらすことにより、アルコール検出センサ12と酸素センサ13を呼気混合空気の送出方向Pにおける同位置に配置している。これにより、温度センサ9と湿度センサ11に及ぶアルコール検出センサ12と酸素センサ13の発熱の影響を少なくして、しかも装置本体部7の全長Lを短くすることができる。この結果、アルコール検出装置102の全体の大きさをコンパクトなものにすることができる。
【実施例3】
【0034】
また、図7に示される第3実施例のアルコール検出装置103のように、温度センサ9、湿度センサ11及びアルコール検出センサ12を呼気混合空気の送出方向Pにおける同位置で、かつアルコール検出センサ12が温度センサ9と湿度センサ11からできるだけ離れるように周方向に位相をずらして配置させるとともに、最も発熱量の大きい酸素センサ13が送出方向Pに離れるように下流側に配置させてもよい。この実施例のアルコール検出装置103は、第2実施例のアルコール検出装置102と同様な効果が奏される。
【実施例4】
【0035】
上記した第1ないし第3の実施例のアルコール検出装置101〜103では、装置本体部7の最上流側にファン6が取り付けられている。しかし、図8に示される第4実施例のアルコール検出装置104のように、装置本体部7の最下流側にファン6を取り付けてもよい。
【実施例5】
【0036】
また、図9に示される第5実施例のアルコール検出装置105のように、装置本体部7における各センサ同士の間(例えば、湿度センサ11とアルコール検出センサ12との間)にファン6を取り付けてもよい。第4実施例のアルコール検出装置104の場合、アルコール検出センサ12と酸素センサ12の発熱の影響が、温度センサ9と湿度センサ11とに最も及びにくくなるという利点がある。
【0037】
本明細書では、車両に搭載されるアルコール検出装置101〜105の場合について説明した。しかし、本実施例のアルコール検出装置101〜105を、車両に搭載される形態以外の形態(例えば、単体として使用されるもの)であってもよいのはもちろんである。
【産業上の利用可能性】
【0038】
本発明は、車両(例えば、自動車)のアルコール検出装置に利用することができる。
【符号の説明】
【0039】
101〜105 アルコール検出装置
7 装置本体部
6 ファン(空気送出手段)
9 温度センサ
11 湿度センサ
12 アルコール検出センサ
13 酸素センサ
L1,L2,L3 距離
M 運転者(使用者)
P 送出方向

【特許請求の範囲】
【請求項1】
使用者から排出された呼気中のアルコール濃度を検出するために、複数種類のセンサを備えてなる複合ガスセンサから構成されるアルコール検出装置であって、
その装置本体部には、前記装置本体部に流入した呼気を含む空気を下流側に送るための空気送出手段と、
前記装置本体部における前記空気送出手段の上流側又は下流側に配置され、前記空気中のアルコール濃度を検出するアルコール検出センサと、
前記アルコール検出センサの上流側又は前記空気の送出方向における同位置に配置され、前記空気の温度を検出する温度センサと、
同じく、前記空気の湿度を検出する湿度センサと、
前記アルコール検出センサの下流側又は前記空気の送出方向における同位置に配置され、前記空気中の酸素濃度を検出することにより前記空気に使用者の呼気が含まれているか否かの判定をする酸素センサと、
前記温度センサ、前記湿度センサ及び前記酸素センサの検出値に基づき、前記アルコール検出センサの検出値を補正する制御手段と、
を備えることを特徴とするアルコール検出装置。
【請求項2】
前記各センサは、前記装置本体部におけるそれぞれの周方向の位相を異ならせて配置されていることを特徴とする請求項1に記載のアルコール検出装置。
【請求項3】
前記温度センサ、前記湿度センサ、前記アルコール検出センサ及び前記酸素センサが、前記空気の送出方向にこの順で配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のアルコール検出装置。
【請求項4】
前記空気の送出方向における各センサ同士の距離のうち、前記湿度センサと前記アルコール検出センサとの距離が最も長くなるようにしたことを特徴とする請求項3に記載のアルコール検出装置。
【請求項5】
車両に搭載されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載のアルコール検出装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【公開番号】特開2011−53049(P2011−53049A)
【公開日】平成23年3月17日(2011.3.17)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−201466(P2009−201466)
【出願日】平成21年9月1日(2009.9.1)
【出願人】(000004260)株式会社デンソー (27,639)
【Fターム(参考)】