DE602005001304T2

DE602005001304T2 - Klimaanlage für Kraftfahrzeuginnenraum

Info

Publication number: DE602005001304T2
Application number: DE602005001304T
Authority: DE
Inventors: Miyuki c/o Hitachi Kono; Yuichi c/o Hitachi Ltd Int. Prop. Gr Kashimura; Takafumi c/o Hitachi Ltd I. Prop. Gr Matsumura; Takafumi c/o Hitachi Ltd In. Prop. G Miyatake; Akio c/o Hitachi Nagasaka; Hiroshi c/o Hitachi Ltd Int. Prop. G Masuzawa; Naoto c/o Hitachi Miura
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2004-09-06
Filing date: 2005-02-10
Publication date: 2008-02-07
Anticipated expiration: 2025-02-11
Also published as: US20060068693A1; DE602005001304D1; JP2006069451A; CN1746582A; EP1632371A1; EP1632371B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Klimaanlage im Innenraum eines Fahrzeugs wie etwa eines Kraftwagens und eines Zuges.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Mangel an Sauerstoff in einem Innenraum, während ein Insasse ein Kraftfahrzeug fährt, wird als ein Grund dafür angesehen, dass das Maß an Konzentration des Insassen abnimmt und der Insasse schläfrig wird. Weiterhin verursacht Sauerstoffmangel während des Fahrens im Hochland die Höhenkrankheit, und insbesondere ist es extrem gefährlich, das Kraftfahrzeug derart zu fahren, dass die Höhe schnell zunimmt. Aus diesem Grund wird angenommen, dass der Bedarf an einer Technologie zum Verhindern der Höhenkrankheit groß ist.
Als Verfahren zum Ausgleichen eines Sauerstoffmangels im Kraftfahrzeuginnenraum wird eine Technologie zum Trennen und Entfernen von Stickstoff in der Atmosphäre vorgeschlagen, um mit Sauerstoff angereicherte Luft zu erzeugen, wie in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. S63(1988)-43812 offenbart. Ferner wird, wie in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. H6(1994)-92140 offenbart, eine Technologie zum quantitativen Bestimmen des Müdigkeitsgrads eines Kraftfahrzeugfahrers durch die Anzahl an Verschiebungen einer Aufhängung und zum Zuführen von mit Sauerstoff angereicherter Luft zu dem Kraftfahrzeuginnenraum vorgeschlagen, wenn die Anzahl an Verschiebungen einer Aufhängung größer als eine vorgegebene An zahl und die Sauerstoffkonzentration in dem Kraftfahrzeuginnenraum niedriger als eine vorgegebene Konzentration ist.
EP 1 354 738 A1 , die als der nächstliegende Stand der Technik betrachtet wird, offenbart eine Vorrichtung, die verhindert, dass Schadstoffe, wie etwa Giftstaub und -gas, in den Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs eindringen und den Passagieren schaden können. Um zu vermeiden, dass ein den Schadstoffen zu langes Ausgesetztsein und folglich eine zu lange Dauer des Einatmens der Innenluft eine Zunahme des CO₂-Anteils und dann Schaden für die Passagiere verursachen können, wird ein CO₂-Absorber in den Luftkreislauf gesetzt, um das CO₂ zu absorbieren, das durch das Atmen der Passagiere erzeugt wird. Ein O₂-Sensor wird in den Innenraum des Kraftfahrzeugs gesetzt, um das Ansaugen von O₂ in das Fahrzeug von einem kleinen Außenzylinder zu aktivieren, um den richtigen O₂-Anteil im Innenraum aufrechtzuerhalten.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Jedoch kann das in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. S63(1988)-43812 offenbarte Verfahren nicht die Zustande feststellen, in denen es einzelnen Insassen an Sauerstoff fehlt, so dass es unmöglich ist, eine geeignete Maßnahme als Reaktion auf den Zustand zu ergreifen.
Andererseits ist gemäß der in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. H6(1994)-92140 offenbarten Technologie der auf der Grundlage der Anzahl von Verschiebungen einer Aufhängung quantitativ bestimmte Ermüdungsgrad ein geschätzter Wert, und wird das Ausmaß, in dem es den Insassen tatsächlich an Sauerstoff fehlt, nicht wirklich gemessen.
Weiterhin besteht, wenn ein Insasse ein Kraftfahrzeug im Hochland fährt, für den Insassen die Gefahr, die Höhenkrankheit zu entwickeln, aber bei dem derzeitigen Stand der Technik werden in dem Kraftfahrzeug kaum Gegenmaßnahmen gegen die Höhenkrankheit unternommen.
Die vorliegende Erfindung soll eine Vorrichtung bereitstellen, die die Luft in einem Kraftfahrzeuginnenraum auf der Grundlage von Ergebnissen klimatisiert, die durch Erfassen von durch einen Sauerstoffmangel einzelner Insassen in dem Kraftfahrzeuginnenraum verkörperten Zuständen und durch Erfassen einer Änderung der Menge eines Luftbestandteils erhalten werden, der durch Sauerstoff verkörpert ist, um die durch einen Sauerstoffmangel verkörperte Verschlechterung der Luftumgebung zu beseitigen. Weiterhin soll die Erfindung auch eine Vorrichtung bereitstellen, die verhindert, dass ein Insasse die Höhenkrankheit entwickelt, wenn der Insasse ein Kraftfahrzeug im Hochland fährt.
Die Erfindung schafft eine Steuerungseinheit gemäß den Ansprüchen 1 bzw. 7 und ein Verfahren gemäß Anspruch 10.
Die vorliegende Erfindung ist ein Klimaanlagensystem, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es Folgendes beinhaltet: einen Sauerstoffsättigungserfassungssensor zum Messen der Sauerstoffsättigung im Blut eines Fahrers oder eines Mitfahrers; eine Klimaanlage zum Zuführen von Luft zu einem Kraftfahrzeuginnenraum; und eine Steuerungseinheit zum Steuern der Sauerstoffkonzentration der von der Klimaanlage zugeführten Luft nach Maßgabe der von dem Sauerstoffsättigungserfassungssensor gemessenen Sauerstoffsättigung.
Gemäß der Erfindung ist es möglich, den Zustand zu erfassen, in dem es dem Kraftfahrzeuginnenraum oder den einzelnen Insassen an Sauerstoff fehlt, und einen Sauerstoffmangel zu beseitigen.
Ferner ist es auch möglich, zu verhindern, dass der Insasse die Höhenkrankheit entwickelt, wenn der Insasse das Kraftfahrzeug im Hochland fährt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A und 1B sind Abbildungen, die eine Sauerstoffsättigungsmesseinheit (Durchlichttyp) zeigen, die in einem Lenkrad angebracht ist.
2A und 2B sind Abbildungen, die eine Sauerstoffsättigungsmesseinheit (Auflichttyp) zeigen, die in einem Lenkrad angebracht ist.
3 ist eine Abbildung, die eine Ausführungsform der Erfindung in einem Kraftwagen zeigt.
4 ist eine Abbildung, die ein Verfahren zum Anbringen von Sensoren zum Steuern der Luftströmung innerhalb und außerhalb eines Kraftfahrzeuginnenraums zeigt.
5 ist eine Abbildung, die ein Flussdiagramm des Gesamtsystems zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung auf der Grundlage der Zeichnungen detailliert beschrieben.
[Ausführungsform 1]
Bei dieser Ausführungsform wird ein Kraftwagen als Fahrzeug eingesetzt, aber die Erfindung dieser Anwendung schließt nicht nur den Kraftwagen, sondern auch ein Motorrad, einen Zug und ein Flugzeug ein, die von einem Fahrzeugführer betrieben werden.
Ein Verfahren zum Messen der Sauerstoffsättigung im Blut eines Insassen unter Verwendung von Durchlicht wird unter Bezugnahme auf 1A und 1B beschrieben.
In einem Lenkrad 101 ist ein Messteil 102 angebracht. Das Messteil 102 ist an einer Position angebracht, an der ein Zeigefinder platziert ist, wenn der Insasse das Lenkrad 101 mit der Hand 103 ergreift. Da die Größe der Hand je nach Person variiert, ist es effektiv, dass eine mechanische Gleitstruktur zwischen das Lenkrad 101 und das Messteil 102 gesetzt ist, um die Position des Messteils 102 anzupassen. In dem Messteil 102 sind ein Lichtemittierungsteil 104 und ein Lichtempfangsteil 105 angebracht. Das Lichtemittierungsteil 104 kann aus einer Lichtemittierungsvorrichtung, wie etwa einer LED, aufgebaut sein, und das Lichtempfangsteil 101 kann aus einer Lichtempfangsvorrichtung, wie etwa einer Photodiode und einem Phototransistor, aufgebaut sein. Es ist effektiv, als Lichtemittierungsvorrichtung eine Vorrichtung zu verwenden, die Licht mit mehreren Wellenlängen aussendet, aber es können auch mehrere Vorrichtungen verwendet werden, die jeweils Licht mit einer einzelnen Wellenlänge aussenden. In der Zeichnung sind elektrische Verkabelungen weggelassen. Das Lichtemittierungsteil 104 bringt Licht auf die das Lenkrad 101 ergreifende Hand 103 auf, und das Lichtempfangsteil 105 empfängt das durch die Hand 103 hindurchgehende Licht.
Die Intensität des Lichts, das von der Lichtemittierungsvorrichtung auf den Finger aufgebracht wird und durch den Finger hindurchgeht oder von diesem reflektiert wird, variiert, weil die wesentliche Blutdicke durch das Pulsieren der Arterie verändert wird. Durch Messen dieser Veränderung der Lichtintensität können pulsierende Wellen erfasst werden. Unter der Annahme, dass die Intensität des Durchlichts I ist, die Veränderung der Intensität des Durchlichts ΔI ist, ein Extinktionskoeffizient von Hämoglobin ε_h ist, die Konzentration von Hämoglobin c ist und die Veränderung der Blutdicke ΔD ist, wird eine Änderung der Extinktion ΔA unter Verwendung des Lambert-Beer'schen Gesetzes, obwohl das Lambert-Beer'sche Gesetz, um genau zu sein, nicht für einen Streuer wie einen lebenden Körper gilt, ungefähr wie folgt ausgedrückt.
[Mathematische Formel 1]

ΔA = ⌊logI/(I – ΔI)⌋ = εhc·ΔD

Unter der Annahme, dass die Sauerstoffsättigung von Hämoglobin im Blut s ist, das Verhältnis des Vorhandenseins von Oxyhämoglobin und Deoxyhämoglobin s : 1 – s ist, und somit unter der Annahme, dass die Extinktionskoeffizienten von Oxyhämoglobin und Deoxyhämoglobin ε_oxy bzw. ε_deoxy sind, wird ein Gesamtextinktionskoeffizient ε_h von Hämoglobin durch die folgende mathematische Formel 2 ausgedrückt.
[Mathematische Formel 2]

εh = s·εoxy + (1-s)·εdeoxy

Ein Verfahren zum Messen der Sauerstoffsättigung von Hämoglobin im Blut beispielsweise durch Auswählen von zwei Wellenlängen wird beschrieben. Im Fall des Verwendens zweier Arten von Wellenlängen λ₁, λ₂ für das zu emittierende Licht wird aus der mathematischen Formel 1 und der mathematischen Formel 2 die folgende mathematische Formel 3 erhalten.
[Mathematische Formel 3]

R = ΔAλ1/ΔAλ2 = ⌊s·εoxy(λ1) + (1 – s)·εdeoxy(λ1)⌋/⌊s·coxy(λ2) + (1 – s)·εdeoxy(λ2)⌋

Damit wird die
[Mathematische Formel 4]

s = ⌊εdeoxy(λ1) – R·εdeoxy(λ2)⌋/{R⌊εoxy(λ2) – εdeoxy(λ2)⌋ – ⌊εoxy (λ1) – Rεdeoxy(λ1)⌋}hergeleitet.

Mit anderen Worten kann die Sauerstoffsättigung von Hämoglobin im Blut durch Messen von R bestimmt werden. R = ΔAλ1/ΔAλ2
Da R das Verhältnis der Veränderungen des Durchlichts in den jeweiligen Wellenlängen ist, wird R durch die Verwendung der Lichtempfangsvorrichtung tatsächlich gemessen und S unter Verwendung der mathematischen Formel 4 berechnet. Bezüglich der Wellenlänge können beispielsweise λ₁ = 660 nm und λ₂ = 940 nm verwendet werden. Auf der Grundlage des Wertes von R wird bestimmt, ob die Zuführung von Sauerstoff zu dem Kraftfahrzeuginnenraum erforderlich ist oder nicht.
In 2A und 2B wird ein Verfahren zum Messen der Sauerstoffsättigung im Blut unter Verwendung von Auflicht gezeigt. Wenn beispielsweise die menschliche Hand 103 das Lenkrad 101 ergreift, ist eine Führung 201 zum Positionieren des Fingers neben einer Position angebracht, wo der Zeigefinger platziert ist. In dem Lenkrad 101 ist ein Messfenster 202 beispielsweise an einer Position vorgesehen, wo die Spitze des Zeigefingers platziert ist. Es ist erwünscht, dass dieses Fenster 202 aus einem Material gebaut ist, das für Durchlicht mit der Wellenlänge einer Lichtquelle geeignet ist. Eine Lichtemittierungsvorrichtung, wie etwa eine LED, kann für das Lichtemittierungsteil 203 verwendet werden, und ein Lichtempfangsteil 204 kann aus einer Lichtempfangsvorrichtung, wie etwa einer Photodiode und einem Phototransistor, aufgebaut sein. Bezüglich des Lichtemittierungsteils ist es, wie in 2B gezeigt, effektiv, dass jeweils eines der Lichtemittierungsteile 203, die fähig sind, Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen auszusenden, für jede Seite des Lichtempfangsteils 204 angebracht ist, oder ein Lichtemittierungsteil 203, das fähig ist, mehrere Wellenlängen auszusenden, auf einer Seite des Lichtempfangsteils 203 angebracht ist. Die Sauerstoffkonzentration wird von R aus der mathematischen Formel 1 hergeleitet, wie es der Fall bei dem Verfahren unter Verwendung von Durchlicht ist, und es wird auf der Grundlage dieses Werts bestimmt, ob dem Kraftfahrzeuginnenraum Sauerstoff zuzuführen ist oder nicht.
In 3 wird ein Betriebsmodus in einem Kraftwagen 301 gezeigt. Ein Fahrer 302 ergreift das Lenkrad 101, und die Daten der Sauerstoffsättigung des Fahrers, die auf die oben beschriebene Weise erhalten werden, werden zu einer Steuerungseinheit 303 übertragen, die aus einem fahrzeugmontierten Computer oder der Steuerungseinheit einer Klimaanlage gebildet ist (elektrische Verkabelungen sind hier weggelassen). Wenn ihr Wert kleiner als ein vorgegebener Wert wird (beispielsweise 93 %) oder damit fortfährt, gleichförmig abzunehmen, wird bestimmt, dass die Sauerstoffkonzentration in dem Kraftfahrzeuginnenraum abnimmt oder dass eine Funktionsstörung wie etwa eine Verschlechterung der Atemfunktion des Insassen auftritt. Dann wird ein Warnton oder eine Warnmitteilung von einem Lautsprecher an den Kraftfahrzeuginnenraum ausgegeben oder eine Warnung durch den Überwachungsbildschirm oder die Tonausgabe eines Autonavigationssystems ausgegeben. Weiterhin ist es effektiv, dass das System so aufgebaut ist, dass es diese Warnung an Personen oder Organisationen außerhalb des Fahrzeugs überträgt, indem es die Funktionsstörung durch ein Mobiltelefon überträgt.
Wenn ein Mitfahrer 304 sich in dem Kraftfahrzeuginnenraum befindet, ist es ebenfalls möglich, das folgende Verfahren einzusetzen: die Sauerstoffsättigung des Mitfahrers wird gleichzeitig überwacht, und die Daten aller Insassen werden miteinander verglichen, und wenn die Sauerstoffsättigung von nur einem Insassen vermindert ist, wird bestimmt, dass es eine höhere Wahrscheinlichkeit gibt, dass der eine Insasse in einem schlechten körperlichen Zustand sein könnte, als dass die Sauerstoffkonzentration in dem Kraftfahrzeuginnenraum so vermindert sein könnte, dass sie die Umwelt verschlechtert, und diese Bestimmung wird gemeldet. Die Sauerstoffsättigung des Mitfahrers kann überwacht werden, indem ein Sensor wie eine Wäscheklammer des Typs, bei dem ein Finger durch den Sensor eingeklemmt wird, oder indem ein Sensor wie ein Fingersack des Typs bereitgestellt wird, bei dem ein Finger in den Sensor nahe dem Sitz gesteckt wird und indem der Finger in den Sensor gesteckt wird. Eine Lichtemittierungsvorrichtung und eine Lichtempfangsvorrichtung sind in dem Sensor eingebaut, wie es im Fall derjenigen in dem Lenkrad montierten ist.
Die Warnung löst das Starten der Sauerstoffzufuhr aus. In 3 sind die Ausblaseöffnung 305 einer Klimaanlage für einen Fahrersitz und die Ausblaseöffnung 306 einer Klimaanlage für den Rücksitz als typische Beispiele gezeigt, aber mit Sauerstoff angereicherte Luft kann auch aus im Dach, in der Tür und dergleichen vorgesehenen Ausblaseöffnungen der in dem Kraftfahrzeug angebrachten Klimaanlage ausgeblasen werden und ist nicht auf die in der Zeichnung gezeigte Ausführungsform beschränkt. Hier ist kein Rohrnetz einer Klimaanlage gezeigt und die Verbindung mit der fahrzeugmontierten Klimaanlage wird später beschrieben. Ferner ist es effektiv, einen Knopf zum Starten oder Stoppen der Sauerstoffzufuhr an einem der Schalter der Klimaanlage bereitzustellen und die Sauerstoffzufuhr manuell zu starten oder zu stoppen.
Weiterhin kann der durch einen Sauerstoffmangel verkörperte Luftzustand in dem Kraftfahrzeuginnenraum auch durch andere Verfahren als die Überwachung der Sauerstoffsättigung der Insassen erfasst werden.
Eines der Verfahren wird durch Verwendung eines Sauerstoffkonzentrationssensors oder eines Kohlendioxidkonzentrationssensors, die in dem Kraftfahrzeuginnenraum vorgesehen sind, durchgeführt. Beispielsweise kann für den Sauerstoffkonzentrationssensor ein Sensor vom Galvanoelementtyp verwendet werden und für den Kohlendioxidkonzentrationssensor ein Trockenelektrolyt-Sensor verwendet werden. Die Sauerstoffkonzentration oder Kohlendioxidkonzentration wird durch den Sauerstoffkonzentrationssensor oder den Kohlendioxidkonzentrationssensor, die nahe dem Fahrersitz vorgesehen sind, oder durch den Sauerstoffkonzentrationssensor oder den Kohlendioxidkonzentrationssensor, die beim Rücksitz vorgesehen sind, überwacht, und ein Sauerstoffmangel oder eine Zunahme der Kohlendioxidkonzentration in dem Kraftfahrzeuginnenraum wird auf der Grundlage des Überwachungsergebnisses gemeldet, und mit Sauerstoff angereicherte Luft wird aus den Ausblaseöffnungen 305, 306 der fahrzeugmontierten Klimaanlage ausgeblasen. Auch in diesem Fall sind die Ausblaseöffnungen nicht auf diese zwei Öffnungen beschränkt.
Als Nächstes wird ein Verfahren zum Verhindern der Entwicklung der Höhenkrankheit zum Zeitpunkt des Fahrens im Hochland durch Vorhersagen des Sauerstoffmangels auf der Grundlage der Fahrinformation des Kraftfahrzeugs beschrieben. Bezüglich der Höheninformation des Kraftfahrzeugs wird der atmosphärische Druck am Boden, wo das Kraftfahrzeug fährt, durch einen Atmosphärendrucksensor 309 gemessen, und die Höhe wird auf der Grundlage des atmosphärischen Drucks berechnet. Der Atmosphärendrucksensor ist auch in dem Kraftfahrzeuginnenraum vorgesehen und seine Position ist nicht auf die in der Zeichnung gezeigte beschränkt. Als Erstes wird eine Referenzhöhe an einem Abfahrtspunkt eingestellt und dann wird eine Messung der relativen Höhe des Umwandelns einer Änderung des atmosphärischen Drucks in einen Höhenunterschied durchgeführt. Eine Änderung des atmosphärischen Drucks kann auf der Grundlage der von der Internationalen Zivilluftfahrt-Organisation (ICAO) bestimmten Internationale-Standardatmosphäre (ISA)-Daten in einen Höhenunterschied umgewandelt werden. Gemäß der ISA beträgt der atmosphärische Druck auf Meereshöhe, 2000m und 4000m 1013 hPa bzw. 795 hPa bzw. 616 hPa, in anderen Worten nimmt der atmosphärische Druck um etwa 12 hPa ab, wenn die Höhe um 100 m ansteigt. Durch dieses Verfahren kann eine Höhenmessung leicht durchgeführt werden, aber es wird angenommen, dass die Höhenmessung durch Verwendung der GPS-Höheninformation genauer durchgeführt werden kann. Somit ist es effektiv, wenn möglich, die GPS-Höheninformation zu verwenden.
In diesem Fall wird im Zusammenhang mit einem Autonavigationssystem die Höhenanstiegsgeschwindigkeit, wenn das Kraftfahrzeug fährt, auf der Grundlage der von dem Autonavigationssystem erhaltenen GPS-Höheninformation bestimmt. Wenn die Höhenanstiegsgeschwindigkeit groß ist, besteht die Wahrscheinlichkeit, dass der Insasse die Höhenkrankheit entwickeln könnte, so dass eine Warnung, dass es erforderlich ist, die Geschwindigkeit zu verringern oder eine Ruhepause einzulegen, an den Kraftfahrzeuginnenraum ausgegeben wird. Da der Partialdruck des Sauerstoffs in der Luft im Hochland abnimmt, um den Unterschied des Sauerstoff-Partialdrucks zwischen Lungenbläschen und Kapillargefäßen zu verringern, um die Effizienz des Gasaustauschs in der Lunge zu reduzieren, was die Sauerstoffsättigung im arteriellen Blut, je nach Person, auf 90 % oder weniger vermindern könnte. Aus diesem Grund gibt es Fälle, in denen Symptome der Höhenkrankheit, wie etwa Kopfschmerzen oder Übelkeit, auftreten. Es heißt, dass, wenn eine Person innerhalb einer kurzen Zeit von 48 Stunden oder weniger von der Tiefebene, deren Höhe über dem Meeresspiegel niedriger als 1500 m oder weniger ist, ins Hochland gelangt, dessen Höhe über dem Meeresspiegel höher als 2000 m, insbesondere 2500 m, ist, oder weiterhin von dieser Höhe 500 m pro Tag nach oben gelangt, die Person in vielen Fällen die Höhenkrankheit entwickelt.
Somit wird beispielsweise, wenn die Höhe über dem Meeresspiegel am Abfahrtspunkt 1500 m oder weniger ist, bestimmt, bis die Höhe 2500 m erreicht, ob die Höhenanstiegsgeschwindigkeit größer als 52 m/Stunde ist oder nicht, und nachdem die Höhe 2500 m überstiegen hat, wird bestimmt, ob die Höhenanstiegsgeschwindigkeit größer als 21 m/Stunde ist oder nicht. Wenn ein Kraftfahrzeug in der Tiefebene fährt, deren Höhe über dem Meeresspiegel niedriger als 2500 m ist, ist es akzeptabel, eine Lichtwarnung zum Melden, dass die Wahrscheinlichkeit des Entwickelns der Höhenkrankheit besteht, an den Kraftfahrzeuginnenraum auszugeben, aber wenn das Kraftfahrzeug im Hochland fährt, dessen Höhe über dem Meeresspiegel höher als 2500 m ist, ist es effektiv, eine Warnung zum Reduzieren der Geschwindigkeit, Senken der Höhe oder Einlegen einer Ruhepause an den Kraftfahrzeuginnenraum auszugeben.
Der Wert der Sauerstoffkonzentration in der Atmosphäre des Bodens, wo das Kraftfahrzeug fährt, wird aus der erhaltenen Höheninformation berechnet. Diese Berechnung wird beispielsweise auf der Grundlage des bekannten Ergebnisses ausgeführt, dass der atmosphärische Druck von 899 hPa bis 701 hPa variiert, wenn die Höhe von 1000 m bis 3000 m variiert. Alternativ ist es auch effektiv, dass ein Sauerstoffkonzentrationssensor außerhalb des Innenraums eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, um die Sauerstoffkonzentration tatsächlich zu messen.
In 4 wird eine Luftströmung innerhalb und außerhalb eines Kraftfahrzeuginnenraums und ein Verfahren zum Anbringen von Sensoren zur Steuerung gezeigt. Bezüglich der Luft innerhalb eines Kraftfahrzeuginnenraums 401 wird zusätzlich zu der Luft, die durch die Fenster in den Kraftfahrzeuginnenraum kommt oder aus diesem herausgeht, ein durch einen Pfeil 402 gezeigter Teil der Luft in die Gebläseeinheit 403 einer fahrzeugmontierten Klimaanlage gesaugt. Andererseits wird Außenluft 404 auch in die Gebläseeinheit 403 gesaugt. In der Gebläseeinheit 403 ist ein Sauerstoffkonzentrierungsteil 405 eingebaut. Hier wird ein Fall beschrieben, in der ein Sauerstoffkonzentrierungsteil vom Polymerfilmtyp unter Verwendung eines Materials, das fähig ist, durch Nutzung der Tatsache, dass die Übertragungsgeschwindigkeit zwischen Sauerstoff und Stickstoff unterschiedlich ist, mehr Sauerstoff zu gewinnen. Jedoch kann auch ein Sauerstoffkonzentrierungsteil vom Adsorptionstyp verwendet werden. Luft 406, die mehr Stickstoff enthält, wird außerhalb des Kraftfahr zeugs abgelassen. Eine Vakuumpumpe 407 ist an der Seite angebracht, an der Luft von dem Sauerstoffkonzentrierungsteil 405 gesaugt wird, und erzeugt ein Vakuum, wodurch mit Sauerstoff angereicherte Luft 408 in eine Kühleinheit 409 gesaugt wird.
Hier wird, da Endothermik auftritt, wenn ein Kältemittel 410 durch einen Verdampfer 411 verdampft wird, die mit Sauerstoff angereicherte Luft 408 gekühlt. Die mit Sauerstoff angereicherte und gekühlte Luft 412 tritt in eine Heizereinheit 413 ein und wird mit Luft 416 vermischt, die durch einen Heizerkern 415 erwärmt worden ist, wo das Motorkühlwasser 414 umgewälzt wird, und Luft 417 mit einer mäßigen Temperatur wird in den Kraftfahrzeuginnenraum 401 geblasen. Die Steuerungseinheit 303 verarbeitet die Information der in dem Lenkrad 101 montierten Sauerstoffsättigungssensoren 419, 420, des Sauerstoffkonzentrationssensors oder des Kohlenstoffdioxidsensors 418, die in dem Kraftfahrzeuginnenraum angeordnet sind, und des Atmosphärendrucksensors 309 und steuert die Ventile von Ansaugöffnungen der Innenluft 402, die wieder in den Kraftfahrzeuginnenraum gesaugt wird, und der Außenluft 404, die Vakuumpumpe 407, die Kühleinheit 409 und die Heizereinheit 413 in umfassender Weise.
5 ist ein Flussdiagramm des Gesamtsystems. Zum Erfassen eines Sauerstoffmangels der Insassen wird die Sauerstoffsättigung gemessen (501) und zum Erfassen eines Sauerstoffmangels in dem Kraftfahrzeuginnenraum wird die Sauerstoffkonzentration oder Kohlendioxidkonzentration gemessen (502). Es ist akzeptabel, dass sowohl der Sauerstoffsensor als auch der Kohlendioxidsensor montiert sind, aber es ist ebenfalls möglich, einen von beiden zu verwenden. Durch Messen des atmosphärischen Drucks oder durch Erhalten der GPS-Höheninformation (503) wird der Fahrzustand des Kraftfahrzeugs erfasst. Durch Mess-Sensoren, die grob in drei Arten von Sen soren unterteilt sind, und durch Bestimmen der Messergebnisse wird eine Warnung an den Kraftfahrzeuginnenraum ausgegeben. Die Warnung kann von einem Lautsprecher in dem Kraftfahrzeuginnenraum oder durch Verwendung einer Stimme oder Ausgabe an den Bildschirm in Verbindung mit einem Autonavigationssystem ausgegeben werden. Es ist beispielsweise effektiv, dass, wenn die Sauerstoffsättigung im Blut eines Insassen niedriger als 96 % ist, einmal eine Warnung ausgegeben wird und dass, wenn es eine Tendenz gibt, dass der Wert der Sauerstoffsättigung weiter abnimmt, eine stärkere Warnung durch die Sprach- oder Bildschirmausgabe ausgegeben wird. Das System ist derart aufgebaut, dass es auswählt, wessen Sauerstoffsättigung überwacht wird.
Es wird bestimmt, ob die Sauerstoffsättigung nicht niedriger als ein vorgegebener Wert A ist oder nicht (504), ob die Sauerstoffkonzentration nicht niedriger als ein vorgegebener Wert B ist oder nicht oder ob die Kohlendioxidkonzentration höher als ein vorgegebener Wert C ist oder nicht (505) und ob eine Höhenänderungsrate im Lauf der Zeit der Position des sich bewegenden Kraftfahrzeugs größer als ein vorgegebener Wert D ist oder nicht (506). Dann wird, falls irgendeiner von ihnen die Bedingung erfüllt, das Bestimmungsergebnis an den Kraftfahrzeuginnenraum gemeldet und eine Warnung ausgegeben (507). Obwohl wegen einer Krankheit oder dergleichen ein Fall, in dem nur das Bestimmungsergebnis bei dem Vorgang 504 JA ist, auftreten könnte, wird, falls nur das Bestimmungsergebnis bei dem Vorgang 505 JA ist, angenommen, dass der Sauerstoffkonzentrationssensor oder der Kohlendioxidsensor und der Sauerstoffsättigungsmess-Sensor versagen. In diesem Fall wird durch eine Sprachmeldung oder durch in einem Armaturenbrett angeordnete blinkende LED-Lampen eine Warnung an den Kraftfahrzeuginnenraum ausgegeben. Weiterhin wird, obwohl die Sauerstoffkonzentration niedriger als 15 % ist und die Kohlendioxidkonzentration 0,1 % erreicht, falls die Sauerstoffsättigung höher als 97 % ist, angenommen, das der Sauerstoffsättigungsmess-Sensor versagt.
Auch in diesem Fall wird durch eine Sprachmeldung oder das Blinken der LED-Lampe eine Warnung an den Kraftfahrzeuginnenraum ausgegeben. Sogar falls irgendeiner der grob in drei Arten von Sensoren unterteilten Sensoren versagt, können die verbleibenden Pfade in dem Flussdiagramm verwendet werden. Somit kann, außer wenn alle Sensoren mit Ausnahme des Atmosphärendrucksensors versagen, die Sauerstoffkonzentration auf dem vorgegebenen Wert oder höher gehalten werden.
Falls der Sauerstoffkonzentrationssensor und der Kohlendioxidkonzentrationssensor versagen, wird die Höhe des Bodens, wo das Kraftfahrzeug fährt, auf der Grundlage des Messergebnisses eines Atmosphärendrucksensors oder einer GPS-Höheninformation in eine Sauerstoffkonzentration umgewandelt, und es wird bestimmt, ob die Zufuhr von Sauerstoff erforderlich ist oder nicht. Wenn beispielsweise die Höhe von 1800 m bis 3000 m variiert, variiert die Sauerstoffkonzentration von 16,8 % bis 14,4 %, so dass die Sauerstoffkonzentration durch die auf dieser basierende Umwandlung geschätzt werden kann. Um zu bestimmen, ob der Sauerstoff in dem Kraftfahrzeuginnenraum ausreichend ist oder nicht, ist es möglich, ein Verfahren zu verwenden, durch das die Zufuhr von Sauerstoff fortgesetzt wird, bis das Messergebnis des Sauerstoffsättigungssensors 98 % erreicht.
Die Sauerstoffzufuhr zu dem Kraftfahrzeuginnenraum (508) wird durch das in 3 gezeigte Verfahren durchgeführt. Während es möglich ist, zum gleichen Zeitpunkt, wenn eine Warnung ausgegeben wird, Sauerstoff in den Kraftfahrzeuginnenraum zu blasen, ist es auch möglich, eine System derart aufzubauen, dass ein Insasse gedrängt wird, zu überprüfen, ob Sauerstoff in den Kraftfahrzeuginnen raum zu blasen ist oder nicht, wenn eine Warnung ausgegeben wird, und den Insassen zu veranlassen, den Sauerstoff gewollt auszublasen.
Weiterhin gibt es, sogar falls die Luftumgebung in dem Kraftfahrzeuginnenraum angemessen ist, je nach körperlichem Zustand der einzelnen Insassen einen Fall, in dem ein spezifischer Insasse eine niedrigere Sauerstoffsättigung im Blut hat. In diesem Fall ist es effektiv, eine Warnung auszugeben, dass die Sauerstoffsättigung niedriger als ein Referenzwert ist, und Luft, die Sauerstoff mit einer hohen Konzentration von etwa 30 % oder mehr enthält, nur von der Ausblaseöffnung der Klimaanlage nahe dem Insassen zuzuführen. In diesem Fall ist es auch möglich, einen Sauerstoffzylinder in dem Kraftfahrzeug anzubringen und Sauerstoff von dem Zylinder zuzuführen. Mit der oben beschriebenen Steuerung ist es möglich, die Luftumgebung in dem Kraftfahrzeuginnenraum nach Maßgabe des körperlichen Zustands der einzelnen Insassen zu klimatisieren.
Wenn die Sauerzufuhr begonnen hat (508), wird die Sauerstoffsättigung im Blut des Insassen in Folge gemessen (509), wohingegen die Sauerstoffkonzentration oder Kohlendioxidkonzentration in dem Kraftfahrzeuginnenraum gemessen wird (510). Dann wird bestimmt (511), ob die Sauerstoffsättigung den vorgegebenen Wert A erreicht oder nicht, es wird bestimmt (512), ob die Sauerstoffkonzentration den vorgegebenen Wert B erreicht oder nicht oder ob die Kohlendioxidkonzentration den vorgegebenen Wert C erreicht oder nicht. Wenn beide Bestimmungsergebnisse JA sind, wird die Sauerstoffzufuhr gestoppt (513). Hier ist es effektiv, dass die vorgegebenen Werte A, B und C als Richtwerte beispielsweise auf 98 %, 21 % und 0,06 % eingestellt sind.
Während die obige Ausführungsform unter der Annahme beschrieben worden ist, dass die Erfindung auf einen Kraftwagen angewandt wird, kann die Erfindung auch auf Fahrzeuge wie etwa ein Flugzeug und einen Zug angewandt werden. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Umgebungsklimatisierung an einem Ort, wo sich Menschen befinden, und kann in Häusern, Gebäuden und unterirdischen Baustellen verwendet werden und hat einen weiten Anwendungsbereich.

Claims

Steuerungseinheit, die ein Bestandteilsverhältnis von Luft, die einem Kraftfahrzeuginnenraum (401) durch eine Klimaanlage zugeführt wird, steuert, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftbestandteilsverhältnis nach Maßgabe der Sauerstoffsättigung im Blut eines Fahrers oder Beifahrers gesteuert wird, die durch ein Sauerstoffsättigungserfassungsteil (102, 418) erfasst wird.
Steuerungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die durch das Sauerstoffsättigungserfassungsteil (102, 418) erfasste Sauerstoffsättigung niedriger als ein vorgegebener Schwellwert ist, die Klimaanlage dem Kraftfahrzeuginnenraum (401) mit Sauerstoff angereicherte Luft zuführt.
Steuerungseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn erfasst wird, dass die Sauerstoffkonzentration im Kraftfahrzeuginnenraum (401), die durch ein Sauerstoffkonzentrationserfassungsteil (102, 418) erfasst wird, niedriger als ein vorgegebener Schwellwert ist, die Klimaanlage dem Kraftfahrzeuginnenraum (401) mit Sauerstoff angereicherte Luft zuführt.
Steuerungseinheit nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn erfasst wird, dass die Kohlendioxidkonzentration im Kraftfahrzeuginnenraum (401), die durch ein Kohlendioxidkonzentrationserfassungsteil (418) er fasst wird, höher als ein vorgegebener Schwellwert ist, die Klimaanlage dem Kraftfahrzeuginnenraum (401) mit Sauerstoff angereicherte Luft zuführt.
Steuerungseinheit nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn erfasst wird, dass die Höhenänderungsrate im Lauf der Zeit der Position des sich bewegenden Fahrzeugs, die durch ein Höhenerfassungsteil erfasst wird, höher als ein vorgegebener Schwellwert ist, die Klimaanlage dem Kraftfahrzeuginnenraum (401) mit Sauerstoff angereicherte Luft zuführt.
Steuerungseinheit nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit die Klimaanlage veranlasst, einem Kraftfahrzeuginnenraum (401) Luft zuzuführen, die mit Sauerstoff angereichert ist, wenn erfasst wird, dass die Kohlendioxidkonzentration im Kraftfahrzeuginnenraum (401), die durch ein Kohlendioxidkonzentrationserfassungsteil (418) erfasst wird, höher als ein vorgegebener Schwellwert ist.
Steuerungseinheit, die eine Klimaanlage veranlasst, dem Kraftfahrzeuginnenraum (401) mit Sauerstoff angereicherte Luft zuzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft dem Kraftfahrzeuginnenraum zugeführt wird, wenn erfasst wird, dass die Höhenänderungsrate im Lauf der Zeit der Position des sich bewegenden Fahrzeugs, die durch ein Höhenerfassungsteil erfasst wird, höher als ein vorgegebener Schwellwert ist.
Steuerungseinheit nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Warnung in Abhängigkeit von einem Sättigungswert im Blut ausgegeben wird.
Klimaanlagesystem mit einer Steuerungseinheit nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zur Luftklimatisierung mit folgenden Schritten: Erfassen der Sauerstoffsättigung im Blut eines Fahrers oder Beifahrers (304) und Steuern der Sauerstoffkonzentration der Luft, die einem Kraftfahrzeuginnenraum von einer Klimaanlage nach Maßgabe der erfassten Sauerstoffsättigung zugeführt wird.