(57)【要約】【課題】感ガスセンサが劣化しているか否かを簡易、正確に判断できるアルコール濃度検出システムを提供すること。【解決手段】正常な感ガスセンサの大気アルコール濃度に相当する初期抵抗値Ａを取得する（Ｓ１１）。所定時期になった場合には（Ｓ１２：ＹＥＳ）、大気を測定ユニットに取り込み（Ｓ１３）、そのときの感ガスセンサの実測抵抗値Ｂを測定する（Ｓ１４）。その実測抵抗値Ｂが、初期抵抗値Ａを基準とした所定範囲（±α）である許容範囲に含まれているか否かを判断して（Ｓ１５）、含まれている場合には（Ｓ１５：ＹＥＳ）、未だ劣化していないとする。一方、許容範囲に含まれていない場合には（Ｓ１５：ＮＯ）、劣化しているとして、呼気アルコール濃度を補正して算出したり（Ｓ２２、Ｓ１９）、直ちに交換する必要がある旨を通知したりする（Ｓ２３）。【選択図】図７
2011027676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも被験者の呼気に含まれているアルコールに反応して、そのアルコール濃度に応じた物性を示す感ガスセンサを含む測定ユニットと、
その感ガスセンサの物性であるセンサ物性を計測するセンサ物性計測手段と、
そのセンサ物性計測手段によって計測された前記センサ物性に基づいて、被験者の呼気に含まれているアルコール濃度を呼気アルコール濃度として算出する呼気アルコール濃度算出手段と、を備えるアルコール濃度検出システムにおいて、
大気を前記測定ユニットに取り込む大気取込手段と、
その大気取込手段によって大気が取り込まれたときに前記センサ物性計測手段によって計測された前記センサ物性に基づいて、その大気に含まれているアルコール濃度を大気アルコール濃度として算出する大気アルコール濃度算出手段と、
その大気アルコール濃度算出手段によって算出された前記大気アルコール濃度が、所定の許容範囲に含まれているか否かを判断することによって、前記感ガスセンサが劣化しているか否かを判断する劣化有無判断手段と、を備えることを特徴とするアルコール濃度検出システム。
【請求項２】
被験者が前記アルコール濃度検出システムを使用する前の、前記感ガスセンサの劣化を判断する時期として予め定められた劣化判断時期になったか否かを判断する時期判断手段を備え、
その時期判断手段によって前記劣化判断時期になった場合に、前記大気取込手段、前記大気アルコール濃度算出手段及び前記劣化有無判断手段に基づいて、前記感ガススセンサが劣化しているか否かを判断することを特徴とする請求項１に記載のアルコール濃度検出システム。
【請求項３】
前記劣化有無判断手段によって、前記感ガスセンサが劣化していると判断された場合に、前記感ガスセンサの交換が必要である旨をユーザに通知する交換通知手段を備え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濃度検出システム。
【請求項４】
正常な感ガスセンサから算出された大気アルコール濃度を初期値として取得する初期値取得手段と、
前記劣化有無判断手段によって、前記感ガスセンサが劣化していると判断された場合に、前記大気アルコール濃度算出手段が算出する大気アルコール濃度を測定値としたときに、その測定値と前記初期値との差分に基づいて、前記感ガスセンサの劣化度合いを示す劣化係数を算出する劣化係数算出手段と、
前記呼気アルコール濃度算出手段によって算出された前記呼気アルコール濃度を、正常な感ガスセンサから算出された前記呼気アルコール濃度に近づく方向に前記劣化係数に応じた量だけ補正するアルコール濃度補正手段と、を備え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濃度検出システム。
【請求項５】
前記感ガスセンサの劣化の進行度合いが初期の第一段階に対応した、前記許容範囲外の一部の範囲である第一劣化範囲と、
前記感ガスセンサの劣化の進行度合いが前記第一段階よりも進行した第二段階に対応した、前記許容範囲外でかつ前記第一劣化範囲外の範囲である第二劣化範囲と、が定められ、
前記劣化有無判断手段は、算出された前記大気アルコール濃度が、前記許容範囲に含まれない場合に、前記第一劣化範囲と前記第二劣化範囲のどちらに含まれているかを判断することによって、前記感ガスセンサの劣化の進行度合いが前記第一段階と前記第二段階のどちらであるかを判断する劣化度合い判断手段を備え、
正常な感ガスセンサから算出された大気アルコール濃度を初期値として取得する初期値取得手段と、
前記大気アルコール濃度算出手段が算出する大気アルコール濃度を測定値としたときに、その測定値と前記初期値との差分に基づいて、前記感ガスセンサの劣化度合いを示す劣化係数を算出する劣化係数算出手段と、
前記劣化度合い判断手段によって前記第一段階であることを判断された場合に、前記呼気アルコール濃度算出手段によって算出された前記呼気アルコール濃度を、正常な感ガスセンサから算出された前記呼気アルコール濃度に近づく方向に前記劣化係数に応じた量だけ補正するアルコール濃度補正手段と、
前記劣化度合い判断手段によって前記第二段階であることを判断された場合に、前記感ガスセンサの交換が必要である旨をユーザに通知する交換通知手段と、を備え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濃度検出システム。
【請求項６】
前記感ガスセンサに付着した水蒸気を除去するために、前記感ガスセンサを加熱する加熱手段を備え、
前記劣化判断時期は、前記加熱手段によって前記感ガスセンサが加熱されて、前記感ガスセンサに付着した水蒸気を除去するタイミングであることを特徴とする請求項２に記載のアルコール濃度検出システム。
【請求項７】
前記劣化判断時期は、被験者が毎日、前記アルコール濃度検出システムを使用する時期として予め定められた使用時期を基準にして、予め定められた時間前のタイミングであることを特徴とする請求項２に記載のアルコール濃度検出システム。
【請求項８】
前記大気取込手段は、
前記測定ユニットに設けられ、大気を前記測定ユニットに取り込むファンと、
そのファンを駆動制御するファン駆動制御手段と、を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のアルコール濃度検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば飲酒運転を防止するために用いられ、自動車の運転者等の被験者の呼気に含まれているアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、飲酒運転を防止するために、自動車の運転手の呼気に含まれているアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。この種のアルコール濃度検出システムは、少なくとも被験者の呼気に含まれているアルコールに反応して、そのアルコール濃度に応じたセンサ物性を示す感ガスセンサを含む測定ユニットと、そのセンサ物性を計測するセンサ物性計測手段と、その計測されたセンサ物性に基づいて、被験者の呼気に含まれているアルコール濃度を呼気アルコール濃度として算出する呼気アルコール濃度算出手段と、を備える。そして、呼気アルコール濃度算出手段によって、自動車の運転手の呼気から基準値以上のアルコール濃度が算出された場合には、自動車の走行を不能にするなどして飲酒運転を防止するようにしたものである。
【０００３】
ところで、上記感ガスセンサは、使用環境、使用時間等によってアルコールに対する感度が悪くなって劣化することが知られている。感ガスセンサが劣化すると正確な呼気アルコール濃度を算出することができないので、定期的に感ガスセンサを交換するなどの対策をする必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−３０７２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来は、感ガスセンサが劣化しているか否かを簡易、正確に判断することができなかった。そのため、ユーザは、自動車をディーラ等に持って行き、そこで感ガスセンサが劣化しているか否かを判断してもらう必要があった。そのため、劣化の判断が煩わしいという問題があった。
【０００６】
また、感ガスセンサの寿命を予め定めておき、感ガスセンサの経過時間や使用回数がその寿命で定める値になったときに、一律に感ガスセンサが劣化していると通知することも考えられる。しかし、感ガスセンサが劣化するか否かは、使用環境等の種々の要因で変わる。したがって、未だ劣化していないにもかかわらず感ガスセンサを交換してしまったり、劣化が進んでいるにもかかわらずその感ガスセンサで正確でない呼気アルコール濃度を検出してしまったりするなどの不具合が生じていた。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、感ガスセンサが劣化している場合には交換したりするなどの対策をしやすくするために、感ガスセンサが劣化しているか否かを簡易、正確に判断できるアルコール濃度検出システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のアルコール濃度検出システムは、少なくとも被験者の呼気に含まれているアルコールに反応して、そのアルコール濃度に応じた物性を示す感ガスセンサを含む測定ユニットと、
その感ガスセンサの物性であるセンサ物性を計測するセンサ物性計測手段と、
そのセンサ物性計測手段によって計測された前記センサ物性に基づいて、被験者の呼気に含まれているアルコール濃度を呼気アルコール濃度として算出する呼気アルコール濃度算出手段と、を備えるアルコール濃度検出システムにおいて、
大気を前記測定ユニットに取り込む大気取込手段と、
その大気取込手段によって大気が取り込まれたときに前記センサ物性計測手段によって計測された前記センサ物性に基づいて、その大気に含まれているアルコール濃度を大気アルコール濃度として算出する大気アルコール濃度算出手段と、
その大気アルコール濃度算出手段によって算出された前記大気アルコール濃度が、所定の許容範囲に含まれているか否かを判断することによって、前記感ガスセンサが劣化しているか否かを判断する劣化有無判断手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
これによれば、大気取込手段が大気を測定ユニットに取り込んで、大気アルコール濃度算出手段が取り込んだ大気に含まれている大気アルコール濃度を算出する。ここで、大気に含まれているアルコール濃度はある程度取り得る範囲が決まってくるので、感ガスセンサが劣化していなければ、算出された大気アルコール濃度がある許容範囲に含まれることになる。一方、感ガスセンサが劣化していれば、その許容範囲から外れる大気アルコール濃度が算出されることになる。そこで、劣化有無判断手段は、算出された大気アルコール濃度が許容範囲に含まれるか否かによって、感ガスセンサが劣化しているか否かを判断する。これにより、ディーラ等に自動車を持って行く必要がないので、感ガスセンサが劣化しているか否かを簡易、正確に判断することができる。
【００１０】
また、本発明のアルコール濃度検出システムは、被験者が前記アルコール濃度検出システムを使用する前の、前記感ガスセンサの劣化を判断する時期として予め定められた劣化判断時期になったか否かを判断する時期判断手段を備え、
その時期判断手段によって前記劣化判断時期になった場合に、前記大気取込手段、前記大気アルコール濃度算出手段及び前記劣化有無判断手段に基づいて、前記感ガススセンサが劣化しているか否かを判断する。
【００１１】
これによれば、被験者がアルコール濃度検出システムを使用する前に予め、感ガスセンサが劣化しているか否かが判断されるので、被験者は、感ガスセンサが劣化している場合にはそれを交換するなどの対策をとることができ、劣化していない場合には安心してアルコール濃度検出システムを使用することができる。
【００１２】
そして、感ガスセンサが劣化していると判断した場合には、以下のように対策することができる。すなわち、本発明のアルコール濃度検出システムは、前記劣化有無判断手段によって、前記感ガスセンサが劣化していると判断された場合に、前記感ガスセンサの交換が必要である旨をユーザに通知する交換通知手段を備える。
【００１３】
これによって、ユーザは劣化している感ガスセンサの交換が必要であると判断することができ、未だ劣化していないにもかかわらず感ガスセンサを交換してしまったり、劣化が進んでいるにもかかわらずその感ガスセンサで正確でない呼気アルコール濃度を検出してしまったりするなどの不具合を防止できる。
【００１４】
また、感ガスセンサが劣化していると判断した場合には、次のように対策してもよい。すなわち、本発明のアルコール濃度検出システムは、正常な感ガスセンサから算出された大気アルコール濃度を初期値として取得する初期値取得手段と、
前記劣化有無判断手段によって、前記感ガスセンサが劣化していると判断された場合に、前記大気アルコール濃度算出手段が算出する大気アルコール濃度を測定値としたときに、その測定値と前記初期値との差分に基づいて、前記感ガスセンサの劣化度合いを示す劣化係数を算出する劣化係数算出手段と、
前記呼気アルコール濃度算出手段によって算出された前記呼気アルコール濃度を、正常な感ガスセンサから算出された前記呼気アルコール濃度に近づく方向に前記劣化係数に応じた量だけ補正するアルコール濃度補正手段と、を備える。
【００１５】
このように、正常な感ガスセンサから算出された大気アルコール濃度を初期値とし、大気アルコール濃度算出手段が算出する大気アルコール濃度を測定値としたときに、その測定値と初期値との差分に応じた分だけ感ガスセンサが劣化していると考えることができる。すわなち、測定値と初期値との差分が大きくなるほど、感ガスセンサの劣化度合いも大きくなる。そこで、劣化係数算出手段が、その差分に基づいて、感ガスセンサの劣化度合いを示す劣化係数を算出する。そして、アルコール濃度補正手段が、呼気アルコール濃度算出手段によって算出された呼気アルコール濃度を、正常な感ガスセンサから算出された呼気アルコール濃度に近づく方向に劣化係数に応じた量だけ補正するので、感ガスセンサが劣化していたとしても、正確な呼気アルコール濃度を検出することができる。また、感ガスセンサの交換の手間を省くことができる。
【００１６】
また、感ガスセンサが劣化していると判断した場合には、感ガスセンサの劣化の進行度合いに応じて、上記交換が必要である旨を通知する方法と呼気アルコール濃度を補正する方法とを組み合わせてもよい。すなわち、本発明のアルコール濃度検出システムは、前記感ガスセンサの劣化の進行度合いが初期の第一段階に対応した、前記許容範囲外の一部の範囲である第一劣化範囲と、
前記感ガスセンサの劣化の進行度合いが前記第一段階よりも進行した第二段階に対応した、前記許容範囲外でかつ前記第一劣化範囲外の範囲である第二劣化範囲と、が定められ、
前記劣化有無判断手段は、算出された前記大気アルコール濃度が、前記許容範囲に含まれない場合に、前記第一劣化範囲と前記第二劣化範囲のどちらに含まれているかを判断することによって、前記感ガスセンサの劣化の進行度合いが前記第一段階と前記第二段階のどちらであるかを判断する劣化度合い判断手段を備え、
正常な感ガスセンサから算出された大気アルコール濃度を初期値として取得する初期値取得手段と、
前記大気アルコール濃度算出手段が算出する大気アルコール濃度を測定値としたときに、その測定値と前記初期値との差分に基づいて、前記感ガスセンサの劣化度合いを示す劣化係数を算出する劣化係数算出手段と、
前記劣化度合い判断手段によって前記第一段階であることを判断された場合に、前記呼気アルコール濃度算出手段によって算出された前記呼気アルコール濃度を、正常な感ガスセンサから算出された前記呼気アルコール濃度に近づく方向に前記劣化係数に応じた量だけ補正するアルコール濃度補正手段と、
前記劣化度合い判断手段によって前記第二段階であることを判断された場合に、前記感ガスセンサの交換が必要である旨をユーザに通知する交換通知手段と、を備える。
【００１７】
これによれば、感ガスセンサの劣化度合いが初期の第一段階である場合には、呼気アルコール濃度が補正されるので、感ガスセンサを交換することなく、正確な呼気アルコール濃度を検出することができる。一方、感ガスセンサの劣化度合いが第一段階よりも進行した第二段階である場合には、呼気アルコール濃度を補正しても正確な呼気アルコール濃度を検出できない可能性がある。そこで、この場合には、感ガスセンサの交換が必要である旨がユーザに通知されるので、ユーザは感ガスセンサの交換が必要であると判断することができる。
【００１８】
また、本発明のアルコール濃度検出システムは、前記感ガスセンサに付着した水蒸気を除去するために、前記感ガスセンサを加熱する加熱手段を備え、
前記劣化判断時期は、前記加熱手段によって前記感ガスセンサが加熱されて、前記感ガスセンサに付着した水蒸気を除去するタイミングである。
【００１９】
これによれば、感ガスセンサに付着した水蒸気を除去するタイミングで大気アルコール濃度が算出されるので、付着した水蒸気の影響で正確でない大気アルコール濃度が算出されるのを防止できる。すなわち、正確に感ガスセンサが劣化しているか否かを判断することができる。
【００２０】
また、本発明のアルコール濃度検出システムは、前記劣化判断時期は、被験者が毎日、前記アルコール濃度検出システムを使用する時期として予め定められた使用時期を基準にして、予め定められた時間前のタイミングである。
【００２１】
これによれば、ユーザが上記使用時期にアルコール濃度検出システムを使用する限りにおいては、ユーザが使用する前に予め感ガスセンサが劣化しているか否かを確実に判断できる。
【００２２】
また、本発明のアルコール濃度検出システムは、前記大気取込手段は、
前記測定ユニットに設けられ、大気を前記測定ユニットに取り込むファンと、
そのファンを駆動制御するファン駆動制御手段と、を備える。これによって、大気を測定ユニットに取り込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】アルコール濃度検出システム１の概略構成を示したブロック図である。
【図２】感ガスセンサ１６の構成を説明するための図である。
【図３】ディスプレイ３０の設置場所を説明するための図である。
【図４】呼気アルコール濃度の算出方法を説明するための図である。
【図５】劣化した感ガスセンサ１６を用いると、正確な呼気アルコール濃度を検出できないことを説明するための図である。
【図６】検出される抵抗値Ｒの経過時間変化の曲線７１と算出される呼気アルコール濃度の経過時間変化の曲線８１とを示した図である。
【図７】劣化判断処理を示したフローチャートである。
【図８】大気アルコール濃度に相当する実測抵抗値Ｂの時間変化を示した曲線７２を示した図である。
【図９】呼気アルコール濃度Ｘを補正して算出する方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明のアルコール濃度検出システムの実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態のアルコール濃度検出システムは、自動車の飲酒運転を防止するために、自動車に搭載されるものである。
【００２５】
図１は、本実施形態のアルコール濃度検出システム１の概略構成を示したブロック図である。図１に示すように、アルコール濃度検出システム１は、測定ユニット１０、車両駆動系制御ユニット２０及びディスプレイ３０を備えている。なお、図１中の測定ユニット１０は、その断面を示している。その測定ユニット１０は、例えば、運転席近傍の運転手が操作できる位置に設けられ、運転手の呼気に含まれているアルコール濃度を検出するものである。その測定ユニット１０は、図１に示すように、筐体１１、ファン１２、呼気流路１３、側壁部１４、感ガスセンサ１６及びアルコール演算ＥＣＵ１７を含み構成される。
【００２６】
その筐体１１は、測定ユニット１０の外形をなすものであり、その内部に上記他の構成１２〜１７が含まれている。また、筐体１１の正面には、運転手の呼気を測定ユニット１０の内部に取り込むための取込口１１１と取り込まれた呼気を測定ユニット１０の外に排出する排出口１１２が形成されている。筐体１１は、運転手が把持できる形状となっている。そして、運転手は、アルコール濃度を検出するときには、筐体１１を把持して、筐体１１の正面に形成された取込口１１に口を近づけて呼気を吹きかけることによって、呼気を測定ユニット１０内に取り込ませることができる。そして、取り込まれた呼気は、側壁部１４で囲まれた呼気流路１３に沿って流されることになる。
【００２７】
また、取込口１１１には、その全領域を覆うようにファン１２が設けられている。そのファン１２は、アルコール演算ＥＣＵ１７からの信号に基づいて駆動し、呼気や大気を強制的に測定ユニット１０内に取り込む送風機である。このように、取込口１１１にファン１２が設けられているのは、呼気や大気を測定ユニット１０内に取り込みやすくするためである。さらに、取り込まれた呼気を攪拌し均一に呼気流路１３に流して、均一に感ガスセンサ１６に接触させるためである。
【００２８】
また、側壁部１４には、少なくとも運転手の呼気に含まれているアルコールに反応して、そのアルコール濃度に応じた物性（抵抗値）を示す感ガスセンサ１６が配置されている。ここで、図２は、その感ガスセンサ１６の構成を説明するための図である。本実施形態における感ガスセンサ１６は半導体センサであり、表面が酸化スズ等の金属酸化物１６１をコーティングして焼結したものである。また、感ガスセンサ１６の表面には、その金属酸化物１６１と重ねて、白金より成るコイル１８Ｃもコーティングされている。
【００２９】
感ガスセンサ１６の機能について説明する。大気（アルコール分を含まない又は非常に少ない）中では、大気中の酸素原子と金属酸化物１６１（酸化スズ）中の電子が結合しているため、金属酸化物１６１には電気が流れにくい状態となっている。一方、金属酸化物１６１にアルコール分を含む呼気が接触すると、呼気中のアルコール分と表面の酸素原子とが反応し、金属酸化物１６１中の電子と結合している酸素原子が剥ぎ取られる。これにより、金属酸化物１６１中の電子が自由になって電気が流れるようになる。この変化を検出回路１９にて検出し、金属酸化物１６１の電気抵抗値（センサ物性）の変化を計測することにより、呼気中のアルコール濃度である呼気アルコール濃度が測定される。なお、検出回路１９が本発明の「センサ物性計測手段」に相当する。
【００３０】
また、感ガスセンサ１６は、大気中に含まれている水蒸気が付着してアルコールに対する感度が変化することがある。そこで、本実施形態では、所定時間ごと（例えば１時間ごと）に、コイル１８Ｃに接続された電源回路１８Ｓによって、コイル１８Ｃに電流を流し、金属酸化物１６１を所定温度に加熱して、付着した水蒸気を除去している（エージング）。なお、電源回路１８Ｓ及びコイル１８Ｃが本発明の「加熱手段」に相当する。
【００３１】
図１の説明に戻り、筐体１１には、アルコール演算ＥＣＵ１７が含まれている。そのアルコール演算ＥＣＵ１７は、ＲＯＭ１７１を有しており、そのＲＯＭ１７１に記憶されたプログラムにしたがって、感ガスセンサ１６の抵抗値から呼気アルコール濃度を算出する処理等、各種演算処理を実行する。このアルコール濃度算出処理については、本発明の特徴的部分であるので、フローチャートを参照して後述する。
【００３２】
車両駆動系制御ユニット２０は、図示しないエンジン等、自動車の駆動を制御するものである。その車両駆動系制御ユニット２０は、測定ユニット１０と接続されており、測定ユニット１０で算出された呼気アルコール濃度が所定の基準値より大きい場合には、飲酒運転に該当するとして、自動車を走行不能にする。
【００３３】
ディスプレイ３０は、図３に示すように、運転席の前方の速度メータやエンジン回転数メータ等の各種メータ４１が配置されたメータパネル４０に設けられている。そのディスプレイ３０は、例えば液晶ディスプレイであり、車両駆動系制御ユニット２０からの信号に基づいて、測定ユニット１０による呼気アルコール濃度の検出結果を表示するものである。すなわち、検出された呼気アルコール濃度を表示するとともに、それが基準値より大きい場合には飲酒運転に該当し走行不能になっている旨や基準値以下の場合には通常通りに運転できる旨なども表示する。また、本実施形態では、後述するように、定期的に感ガスセンサ１６が劣化しているか否かが判断され、その判断結果もディスプレイ３０に表示される。なお、ディスプレイ３０が本発明の「交換通知手段」に相当する。
【００３４】
次に、呼気アルコール濃度の算出方法について説明する。上述したように、呼気アルコール濃度を算出する際には、運転者によって吹き付けられた呼気が、測定ユニット１０内に取り込まれる。そして、その呼気に含まれているアルコールが感ガスセンサ１６と接触して、感ガスセンサ１６は、そのアルコール濃度に応じた抵抗値に変化する。ここで、図４（ａ）は、アルコール濃度Ｘと感ガスセンサ１６の抵抗値Ｒとの対応関係６１を示した図である。なお、本実施形態では、アルコール濃度Ｘと抵抗値Ｒとの対応関係は、説明の便宜のため比例関係としている。図４（ａ）に示すように、呼気に含まれているアルコール濃度Ｘが大きくなるほど、感ガスセンサ１６の抵抗値Ｒが小さくなる。これは、アルコール濃度Ｘが大きくなるほど、感ガスセンサ１６の金属酸化物１６１中の電子と結合している酸素原子の剥ぎ取られる量が多くなるためである。例えば、図４（ａ）に示すように、（１）運転者が呼気アルコール濃度ｘ１の呼気を吹き付けた場合、感ガスセンサ１６が抵抗値ｒ１を示し、（２）その抵抗値ｒ１が検出回路１９（図２参照）で検出されることになる。したがって、その対応関係６１を予めＲＯＭ１７１等に記憶しておけば、図４（ｂ）に示すように、（３）検出された抵抗値ｒ１から呼気アルコール濃度ｘ１を算出することができる。
【００３５】
一方、感ガスセンサ１６は、上述したように大気中の水蒸気が付着するとともに、水蒸気以外にも例えばシリコン等の不純物が付着する。付着した水蒸気については、上述したように感ガスセンサ１６を加熱することによって除去することができるが、シリコン等は加熱しても除去することができない。そのため、感ガスセンサ１６は、時間の経過とともに、アルコールに対する感度が悪くなっていく。すなわち、感ガスセンサ１６は時間の経過とともに劣化する。
【００３６】
ここで、図５は、劣化した感ガスセンサ１６を用いると、正確な呼気アルコール濃度を検出できないことを説明するための図である。図５（ａ）には、感ガスセンサ１６が劣化していないときにおけるアルコール濃度Ｘと抵抗値Ｒとの対応関係６１を示している。感ガスセンサ１６が劣化すると、感度が変化するために、同じ呼気アルコール濃度Ｘの呼気を吹き付けたとしても、検出される抵抗値Ｒが正常な感ガスセンサ１６のときと異なってくる。このことは、図５（ａ）に示すように、対応関係６１が別の対応関係６２に変化することを意味している。なお、シリコン等が付着して感ガスセンサ１６が劣化すると、アルコールと接触しても、金属酸化物１６１中の電子と結合している酸素原子の剥ぎ取られる量が抑えられるために、劣化していないときに比べて検出される抵抗値Ｒが大きくなると考えられる。したがって、例えば、（１）呼気アルコールｘ１の呼気を吹き付けた場合、感ガスセンサ１６が劣化していないときには抵抗値ｒ１が計測されるのに対し、（２）劣化しているときには抵抗値ｒ１より大きな抵抗値ｒ２が計測されることになる。その一方で、ＲＯＭ１７１には劣化していないときの対応関係６１が記憶されているので、図５（ｂ）に示すように、（３）その対応関係６１と抵抗値ｒ２とから算出される呼気アルコール濃度ｘ２は、吹き付けた呼気アルコール濃度ｘ１と異なってしまう。なお、この場合、変化後の対応関係６２を用いれば、呼気アルコール濃度ｘ１を算出することができる。
【００３７】
図６（ａ）は、吹き付ける呼気アルコール濃度が一定の場合における、検出される抵抗値Ｒの経過時間変化の曲線７１を示している。また図６（ｂ）は、吹き付ける呼気アルコール濃度が一定の場合における、算出されるアルコール濃度Ｘの経過時間変化の曲線８１を示している。図６（ａ）に示すように、感ガスセンサ１６は時間経過とともに劣化していき、当初（感ガスセンサ１６の出荷時）の抵抗値Ｒ０に比べて大きな抵抗値Ｒを示すようになる。そのため、図６（ｂ）に示すように、感ガスセンサ１６が劣化するにしたがって、算出されるアルコール濃度Ｘは、正しいアルコール濃度Ｘ０に比べて小さくなっていく。
【００３８】
そこで、本実施形態のアルコール濃度検出システム１は、運転者が運転する前の予め定められた劣化判断時期に、大気中に含まれているアルコール濃度である大気アルコール濃度を算出し、その大気アルコール濃度に基づいて感ガスセンサ１６が劣化しているか否かを判断する劣化判断処理を実行している。図７はその劣化判断処理の手順を示したフローチャートである。以下、このフローチャートを参照しながら、劣化判断処理について説明する。なお、図７のフローチャートの処理は、例えば、アルコール濃度検出システム１が自動車に搭載されたときに開始される。
【００３９】
先ず、ステップＳ１１では、アルコール演算ＥＣＵ１７が、大気を測定ユニット１０に取り込んだときにおける正常な感ガスセンサ１６から検出される抵抗値Ｒとして、出荷時における感ガスセンサ１６から検出される初期抵抗値Ａを取得する。なお、正常な感ガスセンサ１６から検出される抵抗値Ｒであれば、初期抵抗値Ａとしてどの時点のものを取得してもよく、例えば、感ガスセンサ１６が自動車に搭載されたときにおける初期抵抗値Ａを取得してもよい。この初期抵抗値Ａは、予めＲＯＭ１７１に記憶しておき、その記憶された初期抵抗値Ａを取得する。なお、ステップＳ１１を実行するアルコール演算ＥＣＵ１７が本発明の「初期値取得手段」に相当する。
【００４０】
続くステップＳ１２では、アルコール演算ＥＣＵ１７が、運転者が運転する前の感ガスセンサ１６の劣化を判断する所定の劣化判断時期として、感ガスセンサ１６を加熱して水蒸気を除去するタイミングになったか否かを判断する。上述したように、本実施形態では、所定時間ごと（例えば１時間ごと）にエージングを実行しているため、ステップＳ１２では、その所定時間になったか否かをタイマで判断することになる。なお、ステップＳ１２を実行するアルコール演算ＥＣＵ１７が本発明の「時期判断手段」に相当する。そして、未だ劣化判断時期になっていない場合には（Ｓ１２：ＮＯ）その劣化判断時期になるまで待機し、その劣化判断時期になった場合には（Ｓ１２：ＹＥＳ）処理をステップＳ１３に進める。
【００４１】
ステップＳ１３では、アルコール演算ＥＣＵ１７が、取込口１１１に設けられたファン１２を駆動して、大気を測定ユニット１０に取り込む。そして、感ガスセンサ１６は、取り込まれた大気に含まれているアルコールと反応して、その大気アルコール濃度に応じた抵抗値Ｒを示すことになる。なお、ステップＳ１３を実行するアルコール演算ＥＣＵ１７が本発明の「ファン駆動制御手段」に相当する。また、ステップＳ１３を実行するアルコール演算ＥＣＵ１７及びファン１２が本発明の「大気取込手段」に相当する。
【００４２】
続くステップＳ１４では、アルコール演算ＥＣＵ１７が、検出回路１９（図２参照）で検出された感ガスセンサ１６の抵抗値Ｒを実測抵抗値Ｂとして取得する。この実測抵抗値ＢとＲＯＭ１７１に記憶された対応関係６１（図４（ｂ）参照）とに基づいて、大気アルコール濃度を算出することができるので、実測抵抗値Ｂは、大気アルコール濃度に相当する。なお、ステップＳ１４を実行するアルコール演算ＥＣＵ１７が本発明の「大気アルコール濃度算出手段」に相当する。
【００４３】
続くステップＳ１５では、アルコール演算ＥＣＵ１７が、実測抵抗値Ｂが初期抵抗値Ａから一定の範囲（±α）に含まれているか否かを判断する。すなわち、Ａ−α≦Ｂ≦Ａ＋αを満たしているか否かを判断する。このＡ±αの範囲は、正常な感ガスセンサ１６から算出された大気アルコール濃度の取り得る許容範囲である。なお、ステップＳ１５を実行するアルコール演算ＥＣＵ１７が本発明の「劣化有無判断手段」に相当する。
【００４４】
ここで、図８は、感ガスセンサ１６の経過時間ｔに伴って、大気アルコール濃度に相当する実測抵抗値Ｂの時間変化を示した曲線７２を示している。上述したように、感ガスセンサ１６は、その経過時間ｔとともに劣化していき、同じアルコール濃度Ｘでも検出される抵抗値Ｒが大きくなっていく。したがって、実測抵抗値Ｂは、経過時間ｔが大きくなるにつれて、徐々に大きくなっていく。ただし、（１）まだ経過時間ｔがそれほど経過していないときには、実測抵抗値Ｂは、許容範囲（Ａ±α）に含まれている。この場合、先のステップＳ１５で肯定判断がなされ、処理をステップＳ１６に進める。
【００４５】
そして、ステップＳ１６では、感ガスセンサ１６が未だ劣化していないとして、車両駆動系制御ユニット２０が、ディスプレイ３０に感ガスセンサ１６が劣化していない旨を表示して運転者に通知する。この通知のタイミングは、例えば運転者が自動車に乗り込んで、アルコール濃度検出システム１を起動させたときに通知する。これにより、運転者は、感ガスセンサ１６が劣化していないことを容易に把握することができ、安心してアルコール濃度検出システム１を使用でき、また未だ劣化していないにもかかわらず感ガスセンサ１６を交換してしまうことを防止できる。
【００４６】
続くステップＳ１７では、アルコール演算ＥＣＵ１７が、後に算出される呼気アルコール濃度を補正するための補正係数Ｃに「１」を代入する（Ｃ＝１）。
【００４７】
続くステップＳ１８では、アルコール演算ＥＣＵ１７が、図示しない測定開始スイッチが操作されたか否かに基づいて、運転者の呼気に含まれている呼気アルコール濃度の測定を開始するか否かを判断する。そして、未だ測定を開始しない場合には（Ｓ１８：ＮＯ）、ステップＳ１２の処理に戻る。この場合、次の劣化判断時期になったときに、再度、感ガスセンサ１６が劣化しているか否かが判断されることになる（Ｓ１２〜Ｓ１５）。一方、呼気アルコール濃度の測定を開始する場合には（Ｓ１８：ＹＥＳ）、処理をステップＳ１９に進める。
【００４８】
そして、ステップＳ１９では、アルコール演算ＥＣＵ１７が、呼気アルコール濃度Ｘを算出する。すなわち、ファン１２を駆動して運転者の呼気を測定ユニット１０に取り込んで、呼気を感ガスセンサ１６に接触させる。そして、検出回路１９で計測された感ガスセンサ１６の抵抗値Ｒを取得して、その抵抗値ＲとＲＯＭ１７１に記憶されている対応関係６１とに基づいて、呼気アルコール濃度Ｘ’を仮に算出する。さらに、仮に算出した呼気アルコール濃度Ｘ’に、ステップＳ１７で決定した補正係数Ｃ（＝１）を乗算して、最終的な呼気アルコール濃度Ｘを算出する。この場合、補正係数Ｃは「１」であるので、仮に算出した呼気アルコール濃度Ｘ’がそのまま最終的な呼気アルコール濃度Ｘになる。まだ、感ガスセンサ１６が劣化していないためである。なお、算出した呼気アルコール濃度Ｘが所定の基準値よりも大きい場合には、車両駆動系制御ユニット２０が自動車を走行不能にして飲酒運転をさせないようにし、呼気アルコール濃度Ｘが所定の基準値よりも小さい場合には、運転操作を許容する。なお、ステップＳ１９を実行するアルコール演算ＥＣＵ１７が本発明の「呼気アルコール濃度算出手段」に相当する。
【００４９】
その後、ステップＳ１２の処理に戻る。この場合、次の劣化判断時期になったときに、再度、大気アルコール濃度に相当する実測抵抗値Ｂを測定して、感ガスセンサ１６が劣化しているか否かを判断することになる（Ｓ１２〜Ｓ１５）。ここで、図８に示すように、経過時間ｔが経過するにつれて、実測抵抗値Ｂが徐々に大きくなっていく。そして、（２）実測抵抗値Ｂが、許容範囲（Ａ±α）外になった場合には、ステップＳ１５で否定判断がなされ、処理をステップＳ２０に進める。
【００５０】
この場合、この感ガスセンサ１６を用いると、正確な呼気アルコール濃度を算出することができないので、何らかの対策をする必要がある。そして、本実施形態では、感ガスセンサ１６の劣化の進行度合いに応じた対策処理を実行している。
【００５１】
すなわち、ステップＳ２０では、アルコール演算ＥＣＵ１７が、感ガスセンサ１６が劣化しているとして、その劣化の進行度合いが初期の第一段階であるか、その第一段階よりも劣化が進行した第二段階であるかを判断する。具体的には、実測抵抗値Ｂが許容範囲（Ａ±α）外の初期抵抗値Ａから一定の範囲（±β）に含まれているか否かを判断する。すなわち、Ａ−β≦Ｂ≦Ａ＋βを満たしているか否かを判断する。このＡ±βの範囲（第一劣化範囲）は、感ガスセンサ１６の劣化の進行度合いが上記第一段階に対応した範囲である。そして、Ａ−β≦Ｂ≦Ａ＋βを満たしている場合には（Ｓ２０：ＹＥＳ）、処理をステップＳ２１に進める。なお、ステップＳ２０を実行するアルコール演算ＥＣＵ１７が本発明の「劣化度合い判断手段」に相当する。
【００５２】
そして、本実施形態では、感ガスセンサ１６の劣化の進行度合いが未だ初期の第一段階である場合には、感ガスセンサ１６を直ちに交換する必要がないとして、感ガスセンサ１６をそのまま用いて、呼気アルコール濃度を補正して算出している。
【００５３】
そこでステップＳ２１では、車両駆動系制御ユニット２０が、ディスプレイ３０に感ガスセンサ１６が劣化している旨を表示して運転者に通知する。この際、その劣化の進行度合いが未だ初期の段階であるために、間もなく感ガスセンサ１６の交換が必要である旨を通知する。なお、この通知のタイミングは、先のステップＳ１６の通知と同様に、例えば運転者が自動車に乗り込んで、アルコール濃度検出システム１を起動させたときに通知する。これによって、運転者は、感ガスセンサ１６が劣化していることを容易に把握することができ、間もなく交換する必要があることを把握することができる。
【００５４】
続くステップＳ２２では、アルコール演算ＥＣＵ１７が、後に算出される呼気アルコール濃度を補正するための補正係数Ｃとして、感ガスセンサ１６の劣化度合いを示す劣化係数を算出する。ここで、実測抵抗値Ｂと初期抵抗値Ａとの差分は、感ガスセンサ１６の劣化度合いに応じた値となると考えられる。すなわち、実測抵抗値Ｂと初期抵抗値Ａとの差分に応じた分だけ感ガスセンサ１６が劣化していると考えることができる。図９（ａ）は、正常な感ガスセンサ１６におけるアルコール濃度Ｘと抵抗値Ｒとの対応関係６１が、劣化すると対応関係６３に変化することを示した図である。図９（ａ）に示すように、感ガスセンサ１６は、大気（アルコール濃度ｘ３）と反応すると、正常なときには抵抗値Ａ（初期抵抗値）を示すが、劣化すると抵抗値Ｂ（実測抵抗値）を示すようになる。これは、対応関係６１が対応関係６３に変化したことを意味している。また、対応関係６３は、対応関係６１に対して抵抗値Ｂと抵抗値Ａとの差分に応じた分だけ変化したものである。そこで、ステップＳ２２では、実測抵抗値Ｂと初期抵抗値Ａとの差分を算出して、その差分に所定係数を乗算することにより、上記劣化係数Ｃを算出する。なお、ステップＳ２２を実行するアルコール演算ＥＣＵ１７が本発明の「劣化係数算出手段」に相当する。
【００５５】
そしてステップＳ１８で、図示しない測定開始スイッチが操作された場合には（Ｓ１８：ＹＥＳ）、ステップＳ１９で、アルコール演算ＥＣＵ１７が、呼気アルコール濃度Ｘを算出する。すなわち、ファン１２を駆動して運転者の呼気を測定ユニット１０に取り込んで、呼気を感ガスセンサ１６に接触させる。そして、検出回路１９で計測された感ガスセンサ１６の抵抗値Ｒを取得して、その抵抗値ＲとＲＯＭ１７１に記憶されている対応関係６１とに基づいて、呼気アルコール濃度Ｘ’を仮に算出する。さらに、仮に算出した呼気アルコール濃度Ｘ’に、ステップＳ１７で決定した補正係数Ｃ（＝劣化係数）を乗算して、最終的な呼気アルコール濃度Ｘを算出する。すなわち、正常な感ガスセンサ１６から算出された呼気アルコール濃度Ｘに近づく方向に補正係数Ｃ（＝劣化係数）に応じた量だけ呼気アルコール濃度Ｘ’を補正する。これによって、感ガスセンサ１６が劣化していたとしても、正確な呼気アルコール濃度Ｘを検出することができる。なお、ステップＳ１９を実行するアルコール演算ＥＣＵ１７が本発明の「アルコール濃度補正手段」に相当する。
【００５６】
なお、このステップＳ１９の処理は、図９（ｂ）に示すように、ＲＯＭ１７１に記憶されている対応関係６１を劣化係数Ｃに応じた対応関係６３に補正することと同義である。
【００５７】
そして、ステップＳ１９において、算出した呼気アルコール濃度Ｘが所定の基準値よりも大きい場合には、車両駆動系制御ユニット２０が自動車を走行不能にして飲酒運転をさせないようし、呼気アルコール濃度Ｘが所定の基準値よりも小さい場合には運転操作を許容する。
【００５８】
その後、ステップＳ１２の処理に戻る。この場合、次の劣化判断時期になったときに、再度、大気アルコール濃度に相当する実測抵抗値Ｂを測定して、感ガスセンサ１６が劣化しているか否かを判断することになる（Ｓ１２〜Ｓ２０）。ここで、図８に示すように、経過時間ｔがさらに経過すると、劣化がさらに進行し、実測抵抗値Ｂがさらに大きくなる。そして、（３）実測抵抗値Ｂが、第一劣化範囲（Ａ±βの範囲）外の第二劣化範囲（Ａ−β＞Ｂ、Ａ＋β＜Ｂ）になった場合には、ステップＳ２０で否定判断がなされ、処理をステップＳ２３に進める。この第二劣化範囲は、感ガスセンサ１６の劣化の進行度合いが上記第一段階よりも進行した第二段階に対応した範囲である。
【００５９】
この場合、呼気アルコール濃度Ｘ‘を補正しても正確な呼気アルコール濃度Ｘを検出できない可能性がある。そこで、この場合には、ステップＳ２３で、車両駆動系制御ユニット２０が、ディスプレイ３０に感ガスセンサ１６の交換が直ちに必要である旨を表示して運転者に通知する。なお、この通知のタイミングは、先のステップＳ１６、Ｓ２１の通知と同様に、例えば運転者が自動車に乗り込んで、アルコール濃度検出システム１を起動させたときに通知する。これによって、運転者は、感ガスセンサ１６が劣化していることを容易に把握することができ、直ちに交換する必要があることを把握することができる。したがって、運転者は、ディーラ等で感ガスセンサ１６を他の感ガスセンサに交換するとともに、交換後の感ガスセンサの特性が反映された対応関係が記憶されたＲＯＭ１７１に交換することができる。その後、ステップＳ１２の処理に戻り、上記処理が繰り返し実行される。
【００６０】
なお、本発明のアルコール濃度検出システムは上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載を逸脱しない範囲で種々変形することができる。例えば、上記実施形態では、感ガスセンサ１６の劣化の進行度合いに応じて、呼気アルコール濃度Ｘを補正して算出する方法（Ｓ１９）と、感ガスセンサ１６を直ちに交換する必要がある旨を通知する方法（Ｓ２３）とのどちらかを実行していたが、劣化の進行度合いにかかわらず一方のみを実行してもよい。すなわち、感ガスセンサ１６が劣化していると判断した場合（Ｓ１５：ＮＯ）、以後、補正係数Ｃを算出して、その補正係数Ｃに基づいて、呼気アルコール濃度Ｘを補正して算出する。又は、感ガスセンサ１６が劣化していると判断した場合（Ｓ１５：ＮＯ）、以後、感ガスセンサ１６を直ちに交換する必要がある旨を通知する。
【００６１】
また、上記実施形態では、感ガスセンサ１６の劣化を判断する時期として、感ガスセンサ１６を加熱して水蒸気を除去するタイミングとしていた（Ｓ１２）。しかし、運転者が運転する前であれば、どの時期で感ガスセンサ１６の劣化を判断してもよい。例えば、業務用の車両のように、毎日午前８時に使用する等、自動車を使用する時期が毎日決まっている場合には、その使用時期を基準にして、予め定められた時間前のタイミング（例えば使用時期の１時間前）で、感ガスセンサ１６の劣化を判断してもよい。この場合、例えば、運転者がその使用時期を設定できるようにし、または、劣化を判断する時期を設定できるようにしてもよい。これにより、運転者がその使用時期に運転する限りにおいては、運転者が使用する前に予め感ガスセンサ１６が劣化しているか否かを確実に判断できる。
【００６２】
また、上記実施形態では、感ガスセンサ１６の交換が必要である旨の通知をディスプレイ３０で行っていたが、他の手段でその通知を行ってもよい。例えば、測定ユニット１０にディスプレイを設けて、そのディスプレイで通知を行ったり、運転者の携帯電話やパソコンでその通知を行ったりしてもよい。この場合、運転者の携帯電話の電話番号やメールアドレス、パソコンのメールアドレスを予め記憶しておき、その電話番号やメールアドレスに基づいて通知する。また、音声で通知してもよい。
【００６３】
また、上記実施形態では、感ガスセンサ１６の交換が必要である旨の通知を、車両駆動系制御ユニット２０が実行していたが、アルコール演算ＥＣＵ１７が実行してもよいのは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６４】
１  アルコール濃度検出システム
１０  測定ユニット
１２  ファン
１６  感ガスセンサ
１７  アルコール演算ＥＣＵ
１７１  ＲＯＭ
１８Ｓ  電源回路
１８Ｃ  コイル
１９  検出回路（センサ物性計測手段）
２０  車両駆動系制御ユニット
３０  ディスプレイ（交換通知手段）
Ｓ１１  初期値取得手段
Ｓ１２  時期判断手段
Ｓ１３  ファン駆動制御手段
Ｓ１４  大気アルコール濃度算出手段
Ｓ１５  劣化有無判断手段
Ｓ１９  呼気アルコール濃度算出手段、アルコール濃度補正手段
Ｓ２０  劣化度合い判断手段
Ｓ２２  劣化係数算出手段
【図１】
2011027676.tif 000003
【図２】
2011027676.tif 000004
【図３】
2011027676.tif 000005
【図４】
2011027676.tif 000006
【図５】
2011027676.tif 000007
【図６】
2011027676.tif 000008
【図７】
2011027676.tif 000009
【図８】
2011027676.tif 000010
【図９】
2011027676.tif 000011