JP2006271634A - 車両の火災防止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両故障や事故により漏洩したガソリンやＬＰガス等の燃料ガスが引火すると重大な二次災害を招き、人体に重大な損傷を与える虞がある。車両に重大な火災事故が発生し、火災により人体に重大な影響を与える前に未然に火災の発生を防止できる車両の火災防止装置を提供する。
【解決手段】 一定周期で省電力駆動される可燃性ガス検出センサにより所定濃度の可燃性ガスが検出されると、濃度レベルに応じて、異常メッセージ出力、強制換気制御、電源制御、消化剤注入等の複数の火災防止機構が作動される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、車両の火災防止装置に関する。

従来、一酸化炭素等の有毒ガスが車室内に充満すると人体に著しい損傷を与えるため、車内に漏洩した排気ガス中の一酸化炭素ガス濃度を検出するガス検出センサを設けて基準濃度を超えたときにパワーウィンドウを強制開放するとともに警報を外部に出力する制御手段を備えた一酸化炭素中毒防止装置が提案されていた。
特開２００２−２５７７２８号公報

上述した従来の一酸化炭素中毒防止装置では常にガス検出センサが作動するように構成されているので各種の電気負荷がバッテリーから給電される車両において省電力という観点で更なる改良の必要性があった。

さらに、車両故障や事故により漏洩したガソリンやＬＰガス等の燃料ガスが引火すると重大な二次災害を招き、人体に重大な損傷を与える虞もある。

本発明の目的は、上述の従来の問題点に鑑み、車両に重大な火災事故が発生し、火災により人体に重大な影響を与える前に未然に火災の発生を防止できる車両の火災防止装置を提供する点にある。

上述の目的を達成するため、本発明による車両の火災防止装置の第一の特徴構成は、引火性ガスを検出するガス検出センサと、前記ガス検出センサにより所定濃度の引火性ガスが検出されたときに車両の火災発生を防止する火災防止機構を備えてある点にあり、これにより漏洩ガスに引火する前に効果的に火災の発生を回避することができるようになるのである。

同第二の特徴構成は、前記ガス検出センサを作動させるトリガー信号生成手段が設けられている点にあり、トリガー信号に基づいてガス検出センサが作動されるので、常にガス検出センサに通電されるがことなく省電力化が図れるようになる。

同第三の特徴構成は、前記トリガー信号生成手段がインターバルタイマ回路で構成される点にあり、省電力化を図りながらも予め設定された時間毎に確実に引火性ガスの検出ができるようになる。

同第四の特徴構成は、前記トリガー信号生成手段がインターバルタイマ回路と人体検出センサで構成され、前記人体検出センサにより人体が検出されたときに前記インターバルタイマ回路が作動するように構成されている点にあり、特に車内に人体の存在が確認されたときに限り所定時間毎に引火性ガスを検出することで、効果的に省電力化を図ることができるようになる。

同第五の特徴構成は、前記トリガー信号生成手段が車両に加えられた所定レベル以上の衝撃を検出する衝撃センサで構成される点にあり、衝撃センサにより衝撃が検出されるような事故の発生時に漏洩した燃料に引火して二次災害としての火災が発生する危険性が高
いことに着目して、危険性の高いときにガス検出センサが作動するように構成されるので、省電力化を図りながらも効果的に引火性ガスの検出が行なえるようになる。

同第六の特徴構成は、前記トリガー信号生成手段が燃料タンクの圧力が所定レベルより低下したことを検出する圧力センサで構成される点にあり、燃料タンクが所定レベルより減圧したときに燃料ガスが漏洩している虞が高い点に着目してガス検出センサが作動するように構成されるので、省電力化を図りながらも効果的に引火性ガスの検出が行なえるようになる。

同第七の特徴構成は、上述の第一から第六の特徴構成の何れかにおいて、前記火災防止機構が電気負荷に対する給電を遮断する電源管理手段である点にあり、火災の発生の危険性が高いときに電源管理手段による電気負荷に対する給電の遮断によって引火要因が除去され、電気機器による火花の発生や発熱による引火性ガスへの引火や発火を抑制することができるようになる。

同第八の特徴構成は、上述の第七特徴構成において、前記電源管理手段は少なくともシガレットライターへの通電を遮断するリレー回路を備えている点にあり、引火性ガス濃度の高い環境下で不用意にタバコを吸いかけたときに爆発するような非常事態の発生を回避することができる。

同第九の特徴構成は、上述の第七特徴構成において、前記電源管理手段は少なくとも車両の停止を検出した後に電気負荷に対する給電を遮断する点にあり、走行中に電気負荷への給電を遮断すると走行制御に支障を来たし却って危険な状態に到るため、車両の停止を検出したときに給電を遮断することで衝突事故等の発生の虞の無い安全な状況下で二次災害を回避できるようになる。

同第十の特徴構成は、上述の第一から第六の特徴構成の何れかにおいて、前記火災防止機構が換気機構を強制作動させて車室を換気する換気機構強制作動手段で構成される点にあり、これによって車室内に所定濃度異常の引火性ガスが充満しても速やかに強制換気されるので、人体へ重大な影響を与えることなく二次災害を未然に防止することができるようになる。

同第十一の特徴構成は、上述の第十特徴構成において、前記換気機構強制作動手段が車窓を強制開放するパワーウィンドウ機構で構成されている点にあり、車窓を強制開放することにより速やかに換気されるようになる。

同第十二の特徴構成は、上述の第十特徴構成において、前記換気機構強制作動手段が車体に形成された非常通気窓を強制開放する非常通気窓開放機構で構成される点にあり、非常事態に備えて設けられた非常通気窓を強制開放することで速やかに換気されるようになる。

同第十三の特徴構成は、上述の第十特徴構成において、前記換気機構強制作動手段がエアーコンディショナを強制作動させるエアーコンディショナ制御手段で構成されている点にあり、これにより速やかに換気されるようになる。

同第十四の特徴構成は、上述の第一から第六の特徴構成の何れかにおいて、前記火災防止機構が換気を促す警報を出力する非常報知手段で構成される点にあり、非常報知手段によってガス漏れに気付かない運転者等が迅速に必要な対処を採ることができるようになる。

同第十五の特徴構成は、上述の第十四特徴構成において、前記非常報知手段が前記ガス検出センサによる検出ガス濃度を表示する表示手段で構成されている点にあり、運転者等がガス濃度を目視確認することにより直ちに適切な対処を取れない走行中等のときであっても精神的に余裕を持って適切な対処を心掛けることができるようになる。

同第十六の特徴構成は、上述の第一から第六の特徴構成の何れかにおいて、前記火災防止機構が燃料供給機構による供給燃料を機械的に遮断する非常バルブで構成される点にあり、これにより燃料ガスの漏洩が抑止されるので、火災等の二次災害を未然に防止できるようになる。

同第十七の特徴構成は、上述の第一から第六の特徴構成の何れかにおいて、前記火災防止機構が燃料供給機構に消化剤を注入する消火剤注入機構で構成される点にあり、例えば燃料供給機構の一部である燃料タンクに消化剤が注入されることにより火災等の二次災害を未然に防止できるようになる。

以上説明した通り、本発明によれば、車両に重大な火災事故が発生し、火災により人体に重大な影響を与える前に未然に火災の発生を防止できる車両の火災防止装置を提供することができるようになった。

以下に本発明による車両の火災防止装置の実施形態を図１から図３に基づいて説明する。図１に示すように、車両に搭載されたエンジンを駆動制御するエンジンＥＣＵ１、オーディオ・ナビゲーション装置を制御するオーディオ・ナビゲーションＥＣＵ２、パワーウィンドウを駆動制御するパワーウィンドウＥＣＵ３、エアーコンディショナやその他の補機を制御する補機ＥＣＵ７等の複数の電子制御装置をＣＡＮバスで通信可能に接続して車両制御システムが構成されている。尚、ＣＡＮバス以外にＢＥＡＮ通信等の他の多重通信方式を採用してもよい。

補機ＥＣＵ７の一部が本発明による火災防止機構を作動制御する火災防止装置として構成されている。補機ＥＣＵ７は、制御用ＣＰＵと制御プログラムが記憶されたＲＯＭとデータ処理用のＲＡＭと入出力インターフェースとイベント検出部等が内部バスを介して相互に接続されている。

車室内に引火性ガスを検出する複数または単一のガス検出センサ１０が設けられ、図２に示すように、前記ガス検出センサ１０により所定濃度の引火性ガスが検出されたときに車両の火災発生を防止する後述の火災防止機構が作動制御される。

ガス検出センサ１０は例えば半導体表面でのガス吸着による電気抵抗の変化を検出する半導体式ガス検出センサ等の可燃性ガス検出センサで構成され、特定種類のガスに感度を有するガス選択特性のあるものを使用することができ、気化したガソリンに感度を有するものやＬＰガスに感度を有するものや一酸化炭素に感度を有するもの等を組み合わせて設けることができる。

イグニッションキーがオンされエンジンが始動すると（ＳＡ１，ＳＡ２）、イベント検出部で所定のイベントが検出されたときに出力インターフェースから所定時間電力が供給されてガス濃度を検出し入力インターフェースを介してその値が制御用ＣＰＵに取り込まれるように構成されている。即ち、イベント検出部がガス検出センサ１０を作動させるトリガー信号生成手段として構成される。詳述すると、イベント検出部には複数のインターバルタイマが設けられ、制御用ＣＰＵにより設定された所定時間が経過する度に第一のイ
ンターバルタイマが作動し、これをトリガーとして第二のインターバルタイマが作動して所定時間ガス検出センサ１０に電力が供給される。例えば１時間間隔で第一のインターバルタイマが作動し、１０分の第二のインターバルタイマの作動中にガス検出センサ１０が駆動され、そのときのセンサ値に基づいて後述の火災防止機構を作動させるか否かが制御用ＣＰＵによって判断される。尚、これらのタイマ値は適宜設定される値でこれらの値に限定されるものではない。

ここで、車室内に人の存在を確認する人体検出センサを設けてその出力信号をイベント検出部に入力し（ＳＡ３）、人体が検出されていることを条件に第一のインターバルタイマが作動したときにガス検出センサ１０を駆動するように制御することで人体に危害が加わる虞のあるときに限りガス検出センサ１０を駆動するように構成してもよい。人体検出センサとしては、赤外線センサや座席に設けた重量センサで人体を検出する構成が採用されるがこれに限るものではなく適宜公知の人体検出センサを使用することができる。

さらに、イベント検出部には衝突事故等によって車両に加わる半導体式の衝撃センサ９の出力信号や燃料タンク内の圧力を検出する半導体式圧力センサ１０の出力信号が入力され、制御用ＣＰＵがこれらの値を所定の判断レベルと比較して異常が発生したと判断したときに同様にガス検出センサ１０に電力が供給されるように構成されている（ＳＡ１０）。このときには、第二のインターバルタイマによる作動時間の制御は行なわれず電源バッテリーの容量が低下するまで駆動される。

車両には以下に説明する複数の火災防止機構が設けられている。第一の火災防止機構として、換気を促す警報を出力する非常報知手段５が設けられている。非常報知手段５はオーディオ・ナビゲーションＥＣＵ２により表示制御される表示手段としての液晶表示装置及び音声合成回路とスピーカで構成される。制御用ＣＰＵによりガス検出センサによる検出ガス濃度が爆発下限界より十分低く直ちに危険な状態に到る虞の低い第一閾値より高い値となったと判断されたときに（ＳＡ１６）、オーディオ・ナビゲーションＥＣＵ２にＣＡＮバスを通じてガス警報信号及びガス濃度信号が送信される。オーディオ・ナビゲーションＥＣＵ２は運転者に換気を促すメッセージを表示画面に表示するとともに音声指示を出力する。例えば、「空気が汚れています。窓を開けて換気してください」のごときメッセージである（ＳＡ１７）。このとき、図２に示すように、表示画面にガス検出センサによる検出ガス濃度を危険レベルに対してどの程度の濃度であるかをレベル表示することで緊急度の程度を運転者に認識させることができ、運転中でも余裕を持って対処できるようになる。検出ガス濃度が爆発下限界より低いが第一閾値よりも高い第二閾値に達すると（ＳＡ１１）、さらに適切な対処ができるようにメッセージを切り替える。例えば、「危険な状態に近づいています。直ちに停車して退避してください」のごときメッセージである（ＳＡ１２）。

第二の火災防止機構として、電気負荷に対する給電を遮断する電源管理手段１１が設けられている。電源管理手段１は車載の電装部品に対する給電を制御するメインリレー回路とメインリレー回路から系統別に分化した複数のリレー回路１２を備えて構成されている。制御用ＣＰＵにより検出ガス濃度が第一閾値より高くなったと判断されると直ちにシガレットライター１３への通電するリレー回路を遮断し、不用意にシガレットライターが使用されても重大事故に到らないように制御される（ＳＡ１８）。検出ガス濃度が第二閾値より高くなったと判断されると、車両の停止を検出した後に車両の走行に必要な系統を残して他の電源リレーを遮断することで火花放電や電気負荷の昇温による可燃性ガスの発火や引火を防止する（ＳＡ１４，ＳＡ１５））。尚、後述するように、リレーの遮断タイミングは他の電気負荷で構成される火災防止機構による作動が終了したことを条件とすることで、初期対処を確実に行なえるようになる。ここで、車両停止の検出は例えば速度センサによる出力に基づいて判断することができる。さらに検出ガス濃度が第二閾値より高く
爆発下限界に近い第三閾値を超えたと判断されると、後述の消化剤注入等の制御の後にメインリレーを遮断し、全電気負荷への給電を停止する（ＳＡ９）。

第三の火災防止機構として、換気機構を強制作動させて車室を換気する換気機構強制作動手段が設けられている。換気機構強制作動手段は車窓を強制開放するパワーウィンドウ機構、エアーコンディショナを強制作動させるエアーコンディショナ制御手段１４、車体に形成された非常通気窓を強制開放する非常通気窓開放機構等で構成される。制御用ＣＰＵにより検出ガス濃度が第一閾値より高くなったと判断されるとパワーウィンドウＥＣＵにＣＡＮバスを通じてガス警報信号を出力する。当該ガス警報信号を受信したパワーウィンドウＥＣＵは電動モータ６を駆動して車窓を強制開放して強制換気制御する。さらに開閉自在なサンルーフを設けてある車両ではパワーウィンドウＥＣＵにより当該サンルーフが開放作動されるように構成することも可能である。同時にエアーコンディショナ制御手段１４に対して強制駆動信号を出力して換気駆動させる（ＳＡ１９）。

上述の非常通気窓開放機構として、例えば、車体の天井に開閉可能な換気用の小窓を設けて構成することができ、通常は閉鎖しているがガス漏れ等の異常事態に開放するものである。当該非常通気窓開放機構は電動モータにより開閉作動するように構成することができ、或いはスプリング等の弾性力で開放付勢された小窓をソレノイド駆動されるロックピン等で閉鎖状態にロックした通常状態からソレノイドを作動させてロックを解除させる機械式の開放機構で構成することも可能で、何れも検出ガス濃度が第一閾値よりも高くなった状態で作動させるように構成されている。

ここで、第三の火災防止機構が作動中に第二の火災防止機構としてのリレーが遮断されると第三の火災防止機構が機能しないことになるため、リレーの遮断制御は第三の火災防止機構が作動し、所定時間経過してもガス検出センサの出力が低下しない場合に制限することが好ましく、少なくとも車窓が開放された後に遮断されることが好ましい（ＳＡ１３）。

第四の火災防止機構として、燃料供給機構による供給燃料を機械的に遮断する非常バルブが設けられている。つまり、燃料タンクからインジェクションバルブに到る燃料供給経路の複数個所にバルブ機構が設けられ、検出ガス濃度が第三閾値を超えた場合には（ＳＡ５）、各バルブ機構を強制作動させて燃料漏れを回避するのである（ＳＡ７）。これらのバルブ機構の一部は既存のバルブ機構を兼用することが可能である。例えばインジェクションバルブ４等である。これらの非常バルブの作動条件は検出ガス濃度に基づくが、特にガソリン車の場合には気化ガスに選択性を有するガスセンサの値に基づいて作動されるように構成され、ＬＰガス車の場合にはＬＰガスに選択性を有するガスセンサの値に基づいて作動されるように構成するのが好ましい。ガス種類に応じて適切に対処し二次災害を未然防止するためである。

第五の火災防止機構として、燃料タンク、燃料ポンプ、燃料噴射弁を備えてなる燃料供給機構に消化剤１５を注入する消火剤注入機構が設けられている。消火剤注入機構として燐酸アンモニウム水溶液に難燃剤や耐寒剤を添加した水系の中性消化剤が充填された複数または単一の容器を燃料タンク、燃料ポンプ等の近傍に設置し、検出ガス濃度が第三閾値を超えた場合にソレノイド等のアクチュエータを駆動して容器を開栓することで注入されるように構成されている（ＳＡ８）。

尚、上述の第四及び第五の火災防止機構の作動条件として、検出ガス濃度が第三閾値を超え、且つ、燃料タンク圧力センサ８の検出圧力または衝撃センサ９の信号出力が異常レベルを示しているときに作動させるように構成することで、他の種類のガス漏洩による作動を回避することができる。勿論この場合に夫々の燃料に対応した感度特性を有するガス
検出センサ１０の値に基づいて判断されることが好ましい。

検出ガス濃度が異常を示した後に正常値に復帰すると（ＳＡ２０）、復帰メッセージを出力して（ＳＡ２１）、通常の制御状態に戻る（ＳＡ２２）。

以下に、別実施形態を説明する。上述した実施形態で説明したガス検出センサの駆動タイミングはこれらに限定されるものではなく、常時検出可能に駆動されるものであってもよい。また、上述の種々の火災防止機構の全てを備える必要はなく、適宜組み合わせることが可能である。また、検出対象ガスが異なる複数のガス検出センサを設ける場合には各火災防止機構の作動対象となるガス検出センサを限定するものであってもよい。例えば、ガソリン車に対して高いＬＰガス濃度が検出された場合に上述の第四及び第五の火災防止機構を作動させる必要が無い場合もあるからである。勿論この場合であっても衝突センサによるイベント検出時には安全のために作動させるように構成することも可能である。

上述の実施形態では、検出ガス濃度に爆発下限界以下の三段階の閾値を設定し、各段階に応じて所要の火災防止機構を作動させるように構成したが、閾値レベルは適宜設定でき、また閾値も三段階に限られるものではなく適宜設定でき、さらに各段階で作動される各火災防止機構も適宜選択できるものである。

上述の実施形態では各ＥＣＵに制御電源が供給されていることを前提に説明したが、イグニッションキーがオフされているときにイベント検出部にのみ電源を供給して第一のインターバルタイマのカウントアップ時にメインリレーをオンしてガス漏れを検出し、ガス漏れが検出されたときに上述の火災防止機構を作動させ、ガス漏れが検出されないときにはメインリレーを遮断するように構成することで、駐車中の車両内に可燃性ガスが充満して事故が発生するような事態を回避することも可能である。

上述した実施形態ではガス検出センサとして半導体式ガスセンサを用いた例を示したが、ガス検出センサはこれに限るものではなく、接触燃焼式ガスセンサ等公知のガス検出センサを適宜用いることができる。

本発明の作用効果が奏される範囲において上述した種々の実施形態を適宜組み合わせることが可能で、各火災防止機構の具体的構成は適宜設計可能である。

車両の火災防止装置のブロック構成図 火災防止機構の説明図 火災防止機構の動作を説明するフローチャート

符号の説明

１： エンジンＥＣＵ
２：オーディオ・ナビゲーションＥＣＵ
３：パワーウィンドウＥＣＵ
７：補機ＥＣＵ
８：燃料タンク圧力センサ
９：衝撃センサ
１０：ガス検出センサ
１１：電源管理手段
１２：電源リレー
１３：シガレットライター
１４：エアーコンディショナ
１５：消化剤

Claims (17)

1. 引火性ガスを検出するガス検出センサと、前記ガス検出センサにより所定濃度の引火性ガスが検出されたときに車両の火災発生を防止する火災防止機構を備えてある車両の火災防止装置。
2. 前記ガス検出センサを作動させるトリガー信号生成手段が設けられている請求項１記載の車両の火災防止装置。
3. 前記トリガー信号生成手段がインターバルタイマ回路で構成される請求項２記載の車両の火災防止装置。
4. 前記トリガー信号生成手段がインターバルタイマ回路と人体検出センサで構成され、前記人体検出センサにより人体が検出されたときに前記インターバルタイマ回路が作動するように構成されている請求項２記載の車両の火災防止装置。
5. 前記トリガー信号生成手段が車両に加えられた所定レベル以上の衝撃を検出する衝撃センサで構成される請求項２記載の車両の火災防止装置。
6. 前記トリガー信号生成手段が燃料タンクの圧力が所定レベルより低下したことを検出する圧力センサで構成される請求項２記載の車両の火災防止装置。
7. 前記火災防止機構が電気負荷に対する給電を遮断する電源管理手段である請求項１から６の何れかに記載の車両の火災防止装置。
8. 前記電源管理手段は少なくともシガレットライターへの通電を遮断するリレー回路を備えている請求項７記載の車両の火災防止装置。
9. 前記電源管理手段は少なくとも車両の停止を検出した後に電気負荷に対する給電を遮断する請求項７記載の車両の火災防止装置。
10. 前記火災防止機構が換気機構を強制作動させて車室を換気する換気機構強制作動手段で構成される請求項１から６の何れかに記載の車両の火災防止装置。
11. 前記換気機構強制作動手段が車窓を強制開放するパワーウィンドウ機構で構成されている請求項１０記載の車両の火災防止装置。
12. 前記換気機構強制作動手段が車体に形成された非常通気窓を強制開放する非常通気窓開放機構で構成される請求項１０記載の火災防止装置。
13. 前記換気機構強制作動手段がエアーコンディショナを強制作動させるエアーコンディショナ制御手段で構成されている請求項１０記載の車両の火災防止装置。
14. 前記火災防止機構が換気を促す警報を出力する非常報知手段で構成される請求項１から６の何れかに記載の車両の火災防止装置。
15. 前記非常報知手段が前記ガス検出センサによる検出ガス濃度を表示する表示手段で構成されている請求項１４記載の車両の火災防止装置。
16. 前記火災防止機構が燃料供給機構による供給燃料を機械的に遮断する非常バルブで構成
    される請求項１から６の何れかに記載の車両の火災防止装置。
17. 前記火災防止機構が燃料供給機構に消化剤を注入する消火剤注入機構で構成される請求項１から６の何れかに記載の車両の火災防止装置。

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