JP2603431Y2 - 自動車用空気調和装置の日射センサ - Google Patents

自動車用空気調和装置の日射センサ

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JP2603431Y2
JP2603431Y2 JP1993043584U JP4358493U JP2603431Y2 JP 2603431 Y2 JP2603431 Y2 JP 2603431Y2 JP 1993043584 U JP1993043584 U JP 1993043584U JP 4358493 U JP4358493 U JP 4358493U JP 2603431 Y2 JP2603431 Y2 JP 2603431Y2
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英樹 須永
貴久 長友
久永 平林
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カルソニック株式会社
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は自動車用空気調和装置等
の温度制御に用いられる日射センサに関し、特に、いず
れの方位からの日射であってもその方向を検出し得る日
射センサに関する。
【0002】
【従来の技術】近年の自動車用空気調和装置では、例え
ば温度センサが車室温を検知し、温度制御部によって車
室内を快適な温度に保つように自動車用空気調和装置を
コントロールしている。このような自動制御によると、
乗員が手動で温度制御を行う必要がないので、自動的に
乗員に快適な室温が得られる。
【0003】しかしながら車室内の乗員の体感温度は、
単に自動車用空気調和装置から吹出す空気の温度のみに
起因するものではなく、各乗員に照射される日射の方向
によっても変化するものである。したがって、例えば、
車両の進行方向に向かって右側から日射があるときに、
日射を受ける右側の乗員は暑さを感じ、屋根に遮られて
日射を受けない左側の乗員は、むしろ寒いと感じるよう
な場合も起こり得る。このようなことから、最近の自動
車用空気調和装置には、日射量を検出する日射量センサ
や、日射方向を検出する日射方位センサが設けられたも
のがあり、日射量や日射方向から車室内の温度を微調整
している。
【0004】図6(a)は、従来の2方位日射センサの
一例を示す側断面図である。図示されるように、この2
方位日射センサ101は、フォトダイオード等からなり
受光した光の量に応じた大きさの出力信号を出力する受
光素子102を2つ備えており、両受光素子102,1
02の間には、所定の方向からの日射を遮る遮光板10
3が設置されている。またこれらの受光素子102や遮
光板103は、透明または半透明のドーム状のカバー1
04に覆われており、この状態で自動車の前席前方のダ
ッシュボード105上に設置される。このように、2つ
の受光素子102,102の間に遮光板103を設置す
ることにより、所定の方向からの日射を遮ると共に、遮
光板によっては遮られない特定の方向からの日射に対す
る感度を実質的に高くしている。したがって、このよう
な2方位日射センサにあっては、特定の方向から日射を
受光すると、比較的大きな出力信号が出力されることに
なり、この出力信号を基に日射方位を検出して空気調和
装置を制御している。
【0005】また図6(b)は、別の従来の2方位日射
センサを示す側断面図である。この2方位日射センサ1
11においては、備えられている2つの受光素子10
2,102を、それぞれ傾斜させて取り付けることによ
り、特定の方向からの日射に対する感度を高める構造に
なっており、これにより日射の方位(方向)を検知する
ようになっている。
【0006】
【考案が解決しようとする課題】しかしながら、例え
ば、図6(a)に示すような2方位日射センサ101に
あっては、各受光素子102や遮光板103をそれぞれ
別々に取り付けることになるので、各部材の相対的な取
り付け誤差が生じやすい。このため、日射方位の検出精
度は必ずしも高いものではない。また図6(b)に示さ
れるような2方位日射センサ111にあっては、傾斜面
に受光素子102を取り付けるようになっており、前記
同様に各部材の相対的な取り付け誤差から、正確な位置
に受光素子を取り付けることが比較的困難である。そし
て取付け位置がずれると、高い感度で受光し得る方位が
所望の方位からずれてしまうので、所望の方位からの日
射を受光しても、高い出力信号が出力されなくなる。
【0007】本考案は、上記従来技術の課題に鑑みてな
されたものであり、構造を簡単化してより正確に組み立
て得る自動車用空気調和装置の日射センサを提供すると
共に、あらゆる方位からの日射の日射方位を検出し得る
自動車用空気調和装置の日射センサ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】上記課題を解決するため
の請求項1に記載の本考案は、受光した日射光の光量に
応じて受光信号を出力する複数の受光素子が一体に形成
された受光手段と、前記受光素子に照射される日射光が
通過する導光部と当該導光部の周囲に配置されて日射光
を遮光する遮光部とからなり前記受光手段を覆うように
配置される絞り手段とを有し、前記絞り手段を、垂直上
方からの照射光により形成される前記遮光部による影像
が前記複数の受光素子のそれぞれの受光面の一部に投影
される位置に配置する自動車用空気調和装置の日射セン
サであって、導光部の中心を通る中心軸から水平方向に
離反させて一の受光素子を設置する距離と、前記一の受
光素子の受光面と前記絞り手段との垂直方向の離反距離
とを、前記一の受光素子の最も強い感度を得たい斜め日
射の角度に対して、 H=D/tanβ なる関係を満たすように決定したことを特徴とする自動
車用空気調和装置の日射センサである。また、請求項2
に記載の本考案は、受光した日射光の光量に応じて受光
信号を出力する複数の受光素子が一体に形成された受光
手段と、前記受光素子に照射される日射光が通過する導
光部と当該導光部の周囲に配置されて日射光を遮光する
遮光部とからなり前記受光手段を覆うように配置される
絞り手段とを有し、前記絞り手段を、垂直上方からの照
射光により形成される前記遮光部による影像が前記複数
の受光素子のそれぞれの受光面の一部に投影される位置
に配置する自動車用空気調和装置の日射センサであっ
て、前記導光部と一の受光素子とがオーバラップする部
分の面積と、前記導光部と他の受光素子とがオーバラッ
プする部分の面積とを異ならせる位置に、前記絞り手段
を配置したことを特徴とする自動車用空気調和装置の日
射センサである。
【0009】
【作用】このように、本発明の自動車用空気調和装置の
日射センサにあっては、複数の受光素子が一体に形成さ
れており、受光素子相互間の取り付け誤差が生じること
はない。また複数の受光素子は、導光部を有する絞り手
段により覆われている。この絞り手段は複数の受光素子
から所定距離だけ離反して配置されており、垂直上方か
ら光が照射されると、遮光部により形成される影が、複
数の受光素子の受光面に投影される。したがって、導光
部を通過する垂直上方からの光は、複数の受光素子に照
射される。このように、各受光素子は導光部を通過する
日射のみを受光する。また、導光部を通過して受光素子
の受光面に照射される日射の位置は、日射の方向によっ
て変化するので、各受光素子の受光量は、日射の方向に
より変化する。したがって、各受光素子の受光量を比較
することにより、より正確な日射方向が検出される。
【0010】
【実施例】以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明
する。図1(a),(b),(c)は、本考案の自動車
用空気調和装置の日射センサの実施例を示す側断面図で
ある。また、図2(a),(b),(c)は、受光素
子、導光部および遮光部の配置の実施例を示す平面図で
ある。
【0011】図1(a)に示すように、日射センサ1
は、日射光を受光して受光量に応じた出力信号を出力す
る2つの受光素子2a,2bを有しており、この受光素
子2a,2bは、透光性の保護部材Pで封止(モール
ド)され一体に形成されている。したがって、受光素子
相互間に取り付け誤差が生じることはない。図2(a)
に示すように、両受光素子2a,2bは、所定の位置に
設定される中心点3から相反する方向に等距離離反する
位置に配置されており、中心点3を含む対称軸4に関し
て線対称に配置されている。このうち、図中左側つまり
L側に配置される受光素子2aは、主にR側からの日射
を検出しており、図中R側に配置される受光素子2b
は、主に図中L側からの日射を検出している。
【0012】また図1(a)に示されるように、日射セ
ンサ1は、受光素子2a,2bが封止されるモールド品
を塵芥や水滴等から保護する透光性の保護カバー5を備
えている。この保護カバー5の上面には、日射光を透過
させる円形の導光部6と、この導光部6の周囲に形成さ
れ日射光を遮光する遮光部7とからなり、受光素子2
a,2bに到達する日射の方向を限定する絞り部材8が
備えられている。このうち、導光部6は中心点3のほぼ
垂直上方の位置に配置されており、遮光部7は両受光素
子2a,2bの各々の受光面の一部を覆う位置に配置さ
れている。したがって、この絞り部材8に垂直上方から
日射が照射されると、各受光素子2a,2bの受光面上
には、その一部に遮光部7により形成される影が投影さ
れ、他の部分には、導光部6を通過した日射が照射され
る。なお、図2(a)に示すように、本実施例の日射セ
ンサ1にあっては、導光部6の中心10は、対称軸4上
の位置であって前記中心点3よりも図中F側に配置され
ている。
【0013】ここで、受光素子2a,2bの導光部6に
対する位置の決定法を説明する。図3に示すように、受
光素子2aを、導光部6の中心を通る中心軸から水平方
向に所定距離D離反させて設置する場合、この距離D
と、受光素子2aの中心と導光部6の中心10を通過す
る二点鎖線の垂直軸とのなす角βとの関係は、tanβ
=D/Hとなる。なお符号「H」は、垂直方向の離反距
離である。また、この角度βは、受光素子2aの出力信
号の値が最大になる日射の角度とほぼ等しくなる。この
式からHを求めると、 H=D/tanβ …(1) となる。本実施例のように、2つの素子2a,2bが一
体に形成されている受光素子を用いる場合、両素子間距
離(2D)は定まっている。したがって、最も強い感度
を得たい角度を定めると、式(1)を用いることにより
受光素子2a,2bと絞り部材8との最適の離反距離H
を求めることができる。このように、この実施例の日射
センサにあっては、絞り部材を用いて出力信号の出力特
性を所望の特性にしている。なお導光部6の穴径は、所
望の特性が得られるように適宜選択する。図4(a)
は、このような構成の日射センサ1のIIa−IIa断面を
示す断面図である。また図5(a)は、日射を受けたこ
れらの受光素子2a,2bが生じる出力信号の大きさ
と、IIa−IIa断面に沿って進む日射の照射角度との関
係を示す出力特性図であり、閉曲線2a’により受光素
子2aの出力特性を、また閉曲線2b’により受光素子
2bの出力特性を示している。したがって、例えば、図
中L側から、垂直上方からの角度がγ°の日射nが照射
されると、受光素子2aからは、出力がs1の出力信号
が出力され、受光素子2bからは、出力がs2の信号が
出力されるということがわかる。
【0014】図4(a)および図5(a)からわかるよ
うに、図中L側に配置される受光素子2aは、図中R側
からの日射に対して高い感度を有しており、R側からの
日射を角度θa1を限界として検出している。また、R側
に配置される受光素子2bは、L側からの日射に対して
高い感度を有しており、L側からの日射を角度θa2を限
界として検出している。
【0015】ここで、日射の方向が、図2(a)に示す
対称軸4と平行な場合、両受光素子2a,2bの出力信
号の大きさは等しくなる。つまり両受光素子2a,2b
の出力信号が一致する場合、日射は対称軸4と平行な方
向に照射されていることになる。
【0016】一方、日射角度θa1(θa2)がゼロでない
場合すなわち日射の方向が対称軸4と平行ではない場合
は、両受光素子2a,2bの出力信号の出力値は同じに
はならない。このように、両受光素子の日射に対する感
度を相違させると、両受光素子の出力信号を比較するこ
とにより日射方向を検出することができる。このように
して検出された日射方向を基に、車室内の各所から配風
される冷暖風の風量や温度を微調整して、全ての乗員が
より快適になるように制御する。なお、この実施例で
は、受光素子2aと受光素子2bは、対称軸4に関して
線対称の関係で配置されており、導光部6は、その二等
分線が対称軸4に一致する位置に配置されている。した
がって、角度θa1と角度θa2は等しくなっている。
【0017】そして、日射センサ1のIIb−IIb断面を
示す図4(b)に示されるように、受光素子2bでは、
図中B側からの日射を角度φa1を限界として検出し、図
中F側からの日射を角度φa2を限界として検出してい
る。なお、この実施例では、導光部6の中心10が中心
点3よりF側に配置されている。したがって、図5
(b)の出力特性図に示されるように、受光素子2b
は、より図中F側からの日射に対して高い感度を示すよ
うになっている。なお、図5(b)は、IIb−IIb断面
と平行な日射が照射された際の出力特性(閉曲線2
b”)を示す出力特性図である。また、日射の方向が対
称軸4に平行な場合、両受光素子2a,2bの出力信号
の大きさは等しくなるので、図4(b)に示されていな
い受光素子2aの出力特性は閉曲線2b”に一致する。
【0018】次に、受光素子、導光部および遮光部の配
置の他の実施例を説明する。図2(b)に示されるこの
実施例では、中心部の周囲に3つの受光素子12a,1
2b,12cが配置されている。このうち、中心点13
の左下の位置に配置される受光素子12aは、主に図中
R側およびF側からの日射を、また中心点13の右下の
位置に配置される受光素子12bは、主に図中L側およ
びF側からの日射を、さらに中心点13の図中F側に配
置される受光素子12cは、主に図中B側からの日射を
検出する。そして、日射光を透過させる円形の導光部1
6は、その中心20が中心点13の真上に位置するよう
に配置されている。なお、受光素子の取り付け位置は、
前述した方法により決定される。
【0019】図4(c)、(d)および図5(c)、
(d)に示されるように、このような日射センサ11の
受光素子12aは、図中RおよびF側からの日射に対し
て高い感度を有しており、R側からの日射を角度θb1を
限界として検出し、F側からの日射を角度φb2を限界と
して検出している。また受光素子12bは、LおよびF
側からの日射に対して高い感度を有しており、L側から
の日射を角度θb2を限界として検出し、F側からの日射
を角度φb2を限界として検出している。なお、受光素子
12aと12b、および導光部16自体は、中心点13
を含む対称軸14に関して線対称に配置されており、日
射角度θb1と日射角度θb2は等しい角度になっている。
つまり、図5(c)で示されるように、受光素子12a
と12bの特性は、それぞれ閉曲線12a’,12b’
のようになる。この図に示されるように、日射の方向が
垂直上方でなければ、各受光素子の出力する出力信号の
大きさは異なる。したがって、先の実施例の日射センサ
と同様、それぞれの信号を比較することにより、日射の
方向および角度を検出することができる。
【0020】そして日射センサ11のIId−IId断面を
示す図4(d)に示されるように、この実施例にあって
は、導光部16の面積のうち、受光素子12cとオーバ
ラップする部分E1が、受光素子12a(12b)とオ
ーバラップする部分E2よりも大きくなっている。した
がって、日射センサに垂直上方から日射が照射される
と、受光素子12cの方が、受光素子12a(12b)
より大きな出力信号を出力する。
【0021】また図5(d)に示されるように、主に図
中B側からの日射を検出する受光素子12cの検出限界
角度φb1と、主にF側やR側からの日射を検出する図中
F側の受光素子12aまたは主にF側やL側からの日射
を検出する図中F側の受光素子12bの検出限界角度φ
b2とを比較すると、φb1の方がφb2よりも小さくなって
いる。
【0022】両受光素子12a(12b),12cは、
図5(d)に示される閉曲線12a”(12b”),1
2c”のように、異なる出力特性を有している。したが
って、両受光素子12a(12b),12cにより出力
される出力信号の大きさを比較することにより、日射の
方向が図中F側からかあるいはB側からかということ
や、日射角度を検出することができる。
【0023】次に、受光素子、導光部および遮光部の配
置の、さらに他の実施例を説明する。図2(c)に示さ
れるように、この実施例では、中心点23の周囲に、日
射光を受光して受光量に応じた出力信号を出力する4つ
の受光素子22a,22b,22c,22dが備えられ
ている。このうち、受光素子22aは、主に図中R側お
よびB側からの日射を検出するものであり中心点23の
図中左上に、また受光素子22bは、主に図中L側およ
びB側からの日射を検出するものであり中心点23の図
中右上に、さらに受光素子22cは、主に図中R側およ
びF側からの日射を検出するものであり中心点23の左
下に、そして受光素子22dは、主に図中L側およびF
側からの日射を検出するものであり中心部の右下に、そ
れぞれ配置されている。このように、受光素子22aと
22bは、対称軸24aに関して線対称に配置されてお
り、受光素子22bと22dは、対称軸24bに関して
線対称の関係で配置されている。つまり中心点23は、
受光素子22a,22b,22c,22dの中心位置に
なっている。また図2(c)示されるように、この日射
センサ21においては、日射光を透過する円形の導光部
26の中心30は、中心点23の真上に位置されてお
り、導光部26の周囲の遮光部27は、4つの受光素子
22a,22b,22c,22dの受光面の一部を覆う
位置に配置されている。なお各受光素子と、絞り部材8
との離反距離は、先に説明した位置決定法により決定さ
れる。
【0024】このような日射センサ21にあっては、II
e−IIe断面を示す図4(e)に示されるように、受光
素子22aは、R側からの日射を角度θc1を限界として
検出するようになっており、また受光素子22bは、L
側からの日射を角度θc2を限界として検出するようにな
っている。また受光素子22aと受光素子22bは対称
軸24aに関して線対称の関係で配置されており、導光
部26は、その中心線が対称軸24の垂直上方に位置す
るように配置されている。したがって、角度θc1と角度
θc2は等しくなる。また図5(e)に示されるように、
両受光素子22a,22bの特性は、それぞれの閉曲線
22a’22b’のようになっている。このように、両
受光素子22a,22bから出力される出力信号の大き
さを比較することにより、L−R方向成分の日射の方向
と日射角度を検出することができる。
【0025】さらに日射センサ21にあっては、IIf −
IIf 断面を示す図4(f)に示されるように、受光素子
22bは、図中B側からの光を日射角度φc1を限界とし
て検出し、受光素子22dは図中F側からの光を日射角
度φc2を限界として検出している。2つの受光素子22
bと22dは、対称軸24bに関して線対称の関係に配
置されており、また導光部26は、その中心線が対称軸
24の垂直上方に位置するように配置されている。つま
り角度φc1と角度φc2は等しくなる。また、受光素子2
2bと22dの特性は、図5(f)に示される閉曲線2
2b”,22d”のようになっている。したがって、両
受光素子22b,22dから出力される出力信号の大き
さを比較することにより、F−B方向成分の日射の方向
およびその角度を検知することができる。
【0026】なお、本考案に係る自動車用空気調和装置
の日射センサは、上記実施例のみではなく種々改変でき
る。例えば、図1(a)に示される保護カバー5の上面
の遮光部7を、印刷や塗装等により形成してもよい。ま
た、図1(b)に示されるように、保護カバー5bを遮
光材料で形成することにより、遮光部を一体的に形成す
ると共に中心部の上方に孔を設けて導光部6bとしても
よい。さらに、図1(c)に示すように、受光素子2
a、2bを封止した保護体Pの上面に、印刷や塗装など
により、光を遮光する遮光部7cを形成すると共に、中
心部に導光部6cを形成することにより、絞り部材8c
を構成してもよい。また、導光部の形状は円形に限られ
るものではなく、例えば矩形であってもよいし、また導
光部を複数設けてもよい。
【0027】
【考案の効果】このように本考案では、複数の受光素子
が一体に形成されているので、構造が簡単になる。また
位置決めが必要な部品の数が減少することになるので、
日射センサ全体の組付け精度が向上する。さらに、本考
案の日射センサにあっては、日射の方向によって各受光
素子の出力信号の大きさが異なるようになっているの
で、各受光素子の出力信号の大きさを比較することによ
り、日射の方位や角度つまり方向を検出することができ
る。また、各受光素子は、所定の範囲の角度において
は、日射の量を連続的に検出しており、日射方向の角度
も連続的に検出されるので、空気調和装置の制御を、よ
り細かく行うことができる。したがって、各乗員の体感
温度に応じた空気調和が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1(a),(b),(c)は、それぞれ、
本考案の日射センサの実施例を示す側断面図である。
【図2】 図2(a),(b),(c)は、それぞれ、
受光素子、導光部および遮光部の異なる配置例を示す平
面図である。
【図3】 受光素子の設置位置の説明に用いる概念図で
ある。
【図4】 図2に示す各実施例の日射センサを示す断面
図であり、図4(a),(b)は第1の実施例を示す断
面図、図4(c),(d)は第2の実施例を示す断面
図、そして図4(e),(f)は第3の実施例を示す断
面図である。
【図5】 各実施例の日射センサの出力特性を示す特性
図であり、図5(a),(b)は第1の実施例のセンサ
の出力特性を示す特性図、図5(c),(d)は第2の
実施例のセンサの出力特性を示す特性図、そして図5
(e),(f)は第3の実施例の出力特性図を示す特性
図である。
【図6】 従来の2方位日射センサを示す側断面図であ
る。
【符号の説明】
1,11,21…日射センサ、 2a,2b,12a〜12c,22a〜22d…受光素
子、 3,13,23…中心点、 6,16,26…導光部、 7,17,27…遮光部。 8…絞り手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−18414(JP,A) 実開 平4−38532(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60H 1/00 101

Claims (2)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 受光した日射光の光量に応じて受光信号
    を出力する複数の受光素子(2a,2b)が一体に形成された
    受光手段と、 前記受光素子(2a,2b)に照射される日射光が通過する導
    光部(6)と当該導光部(6)の周囲に配置されて日射光を遮
    光する遮光部(7) とからなり前記受光手段を覆うように
    配置される絞り手段(8) とを有し、 前記絞り手段(8)を、垂直上方からの照射光により形成
    される前記遮光部(7)による影像が前記複数の受光素子
    (2a,2b) のそれぞれの受光面の一部に投影される位置に
    配置する自動車用空気調和装置の日射センサ(1) であっ
    て、 導光部(6)の中心を通る中心軸から水平方向に離反させ
    て一の受光素子(2a(2b))を設置する距離(D)と、 前記一の受光素子(2a(2b))の受光面と前記絞り手段(8)
    との垂直方向の離反距離(H)とを、 前記一の受光素子(2a(2b))の最も強い感度を得たい斜め
    日射の角度(β)に対して、 H=D/tanβ なる関係を満たすように決定したことを特徴とする自動
    車用空気調和装置の日射センサ。
  2. 【請求項2】 受光した日射光の光量に応じて受光信号
    を出力する複数の受光素子(12a,12b,12c)が一体に形成
    された受光手段と、 前記受光素子(12a,12b,12c)に照射される日射光が通過
    する導光部(16)と当該導光部(16)の周囲に配置されて日
    射光を遮光する遮光部(17)とからなり前記受光手段を覆
    うように配置される絞り手段(8) とを有し、 前記絞り手段(8)を、垂直上方からの照射光により形成
    される前記遮光部(17)による影像が前記複数の受光素子
    (12a,12b,12c)のそれぞれの受光面の一部に投影される
    位置に配置する自動車用空気調和装置の日射センサ(11)
    であって、 前記導光部(16)と一の受光素子(12c)とがオーバラップ
    する部分の面積と、前記導光部(16)と他の受光素子(12
    a,12b)とがオーバラップする部分の面積とを異ならせる
    位置に、前記絞り手段(8)を配置したことを特徴とする
    自動車用空気調和装置の日射センサ。
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