JPH0356091Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は、自動車用空調装置において外部か
ら車室内に入射する日射量を検出する日射量検出
装置に関する。

従来の技術 ガラス面積が比較的大きな通常の自動車にあつ
ては、空調装置によつて仮に車室内温度を一定に
保つたとしても、日射の有無あるいはその強弱に
よつて乗員が体感する温度は著しく異なるものと
なり、また日射が当たる上半身ばかりが暑く感じ
る。そこで、従来から自動車用空調装置におい
て、車室内に入射する日射量を検出し、吹出モー
ドの自動切換特性の補正あるいは風量の補正など
種々の補正を実行するようにした自動制御空調装
置が実用に供されている（例えば日産自動車
（株）昭和58年９月発行「サービス周報第489号」
参照）。

ここで日射量の検出装置としては、自動車のイ
ンストルメントパネル上面等に、フオトダイオー
ドトランジスタを利用した日射センサを上方に向
けた状態にて配置し、日射の強さに応じた日射セ
ンサの出力（電流値）から日射の有無ならびに日
射量を検出していた。

上記日射センサとして用いられるフオトダイオ
ードあるいは該フオトダイオードをNPNトラン
ジスタで増幅したものとして近似できるフオトト
ランジスタは、光起電力効果形の受光素子であ
り、通常、レンズ形状をなす透明樹脂製のパツケ
ージ内にモールドされて日射センサを構成してい
る。このフオトダイオード等からなる日射センサ
の出力は、入射光量（日射量）のほかに、受光面
積、光電変換効率、光の波長に対する感度である
分光感度特性、増幅機構を具備する場合はその増
幅度等によつて決定される。

また、このような日射センサにおいては、それ
ぞれ個有の指向特性がある。すなわち、同一方向
からの日射に対する出力は入射光量（日射量）に
比例したものとなるが、日射センサに入つてくる
日射の方向が垂直方向から水平方向に傾斜するに
従つて相対感度が低下し、出力が低下してくる。
この指向特性は、一般に、入射角（センサ中心軸
と日射とのなす角）と相対感度との関係として示
される。従つて、入射角が大きくなると、相対感
度が低下するため、実際の入射光量が同じであつ
ても、日射センサとしての出力は低下してしま
う。例えば、入射角20°で相対感度が90％である
と仮定すると、入射角0°で0.2mAの光電流を生じ
る日射に対し、その出力が0.18mAにまで低下す
ることになる。

この指向特性は、フオトダイオード等における
チツプサイズ、フレームの形状、ステムの形状、
パツケージの形状等機械的構造によつて強く影響
されるもので、入射方向が中心軸から僅かに傾い
ても相対感度が大きく低下する指向特性（いわゆ
る狭い指向特性）のものから、入射方向が多少傾
いても相対感度の低下が少なく出力があまり変化
しない指向特性（いわゆる広い指向特性）のもの
まで、種々の特性のものが実用に供されている。

尚、これらの日射センサやその指向特性等は、
例えば（株）フジテクノシステム発行（昭和53年
11月15日）の「センサ実用便覧」や松下電子工業
（株）発行（昭和60年11月13日）の「光半導体素
子データブツク発光・受光・光複合素子／光フア
イバ編」によつて知られている。

考案が解決しようとする課題 上記のように日射センサの出力をそのまま日射
量として用いる従来の日射量検出装置にあつて
は、前述したような指向特性によつて、日射セン
サに斜め方向から日射が入射する場合（入射角が
大の場合）に、垂直方向から入射する場合（入射
角が小の場合）と比べて相対感度が低下している
ため、実際の日射量（入射光量）が同一であつて
も相対感度の低下に応じて出力が低下する。その
ため、日射量を実際の日射量よりも少ないものと
して検出してしまうことになる。従つて、太陽が
ある程度低い高さにある場合などに、日射量の正
確な検出が行えないという不具合がある。すなわ
ち、例えば日射センサが第３図に示すような指向
特性を有している場合、日射イもしくは日射ロの
ように入射角θが大きくなると、日射センサが出
力する電流値はａもしくはｂのように垂直方向か
ら入射する場合に比べて小さくなつてしまう。従
つて、実際の日射の強さが同じであつても、入射
角が大きくなると、それだけ日射を弱いものとし
て誤つて検出してしまうのである。加えて、自動
車では乗員の直上にルーフが存在することから、
直上（垂直方向）からの日射は、車室内にルーフ
による日陰を作るので乗員に及ぼす影響は少な
く、むしろ入射角がある程度（例えば25°〜35°）
大きくなつた場合の方が窓を通して車室内に日射
が入り込むのでその影響は大きくなるから、上記
のように入射角が大となつたときに日射量を実際
の日射量よりも少なく検出してしまうのは好まし
くない。

課題を解決するための手段 この考案は上記の課題を解決するために、２つ
の日射センサを組み合わせて斜め上方からの日射
量を正確に検出しようとするものであり、第１図
に示すように、車体の同時に日射を受け得る位置
に、それぞれ上方を向いて各センサ中心軸が平行
となるように配置され、かつ互いに異なつた指向
特性を有する第１日射センサＡおよび第２日射セ
ンサＢと、両センサＡ，Ｂの出力の比からセンサ
中心軸に対する日射の入射角を求める角度検出手
段Ｃと、この角度検出手段Ｃが求めた入射角に基
づき上記両日射センサＡ，Ｂの何れかの出力を上
記指向特性に従い補正して日射量を求める日射量
検出手段Ｄとを備えて構成されている。

作 用 第１日射センサＡと第２日射センサＢとはセン
サ中心軸が平行となるように配置されているの
で、同時に同一に入射角で日射を受ける。日射が
垂直方向つまりセンサ中心軸方向から入射したと
きに、両センサＡ，Ｂの出力が等しいものとすれ
ば、斜め方向から入射したときには、両センサ
Ａ，Ｂの指向特性が異なることから両者の出力は
異なる値となる。例えば日射が垂直方向から入つ
ているときには、各日射センサＡ，Ｂの相対感度
は100％のため、日射量の大小にそのまま比例し
て同一の出力が得られるが、入射角が傾くと、両
日射センサＡ，Ｂの指向特性の差異により相対感
度の低下割合が異なるものとなり、例えば一方が
90％に、他方が60％のようになつて、同一の日射
量であつても異なる出力となる。そして、日射の
強弱の影響は両センサＡ，Ｂに同一の割合で作用
するから、両者の出力の比は、日射の強弱にかか
わらず、両者の指向特性のみによつて定まり、入
射角の関数となる。例えば日射が弱くなつた場合
には、両センサＡ，Ｂの出力が双方とも日射量に
比例して低下するので、両者の出力の比は変化し
ない。また、この出力比と入射角の関数関係は、
各センサＡ，Ｂの指向特性によつて一義的に定ま
る。従つて、角度検出手段Ｃは、予め実験等によ
り求めた出力比と入射角との関係に基づいて、所
謂テーブルルツクアツプあるいは所定の演算式を
用いた計算などによつて入射角を求めることがで
きる。そして、日射量検出手段Ｄは、日射センサ
Ａ，Ｂの既知の指向特性に基づいて、入射角に伴
う相対感度の低下を補正して正確な日射量を求め
るのである。

尚、垂直方向からの同一日射量に対し各センサ
Ａ，Ｂの出力が異なるものであつても、両者の出
力比と入射角は一定の関数関係を持つので、全く
同様に入射角の検出が可能である。

実施例 第２図は、自動車１のインストルメントパネル
２中央部上面つまりフロントガラス直下に、上方
に向けて第１日射センサ３と第２日射センサ４と
を近接配置した状態を示している。両日射センサ
３，４は何れもフオトトランジスタを利用したも
ので、各センサの中心軸が平行となるように配置
されている。そして、第１日射センサ３は第３図
に示すような比較的広い指向特性を有し、かつ第
２日射センサ４は第４図に示すような比較的狭い
指向特性を有している。尚、この実施例では、セ
ンサ中心軸方向からの日射に対する出力つまり相
対感度がそれぞれ100％であるときの出力電流が、
互いに等しくなるように各センサ３，４の特性を
選択してあり、第３図および第４図には、入射角
と出力電流との関係として指向特性を図示してあ
る。従つて、センサ中心軸に対し斜め方向から入
射した日射に対しては異なる出力を発生すること
になり、両者の出力比Z₂／Z₁（Z₁：第１日射セン
サ出力、Z₂：第２日射センサ出力）は、第５図に
示すように入射角θに関する関数となる。

第６図は、この考案の日射量検出装置１１を備
えた自動制御空調装置全体の制御系統を示す機能
ブロツク図であつて、制御装置１２は所謂マイク
ロコンピユータからなり、日射量演算回路１３の
ほか、目標室温演算回路１４、室温温度差演算回
路１５、風量演算回路１６、風量補正回路１７お
よび吹出モード選択回路１８を構成している。ま
た、１９は乗員が操作する温度設定スイツチ、２
０は外気温センサ、２１は室温センサであり、こ
れらの入力に基づいて乗員の上半身に向けて吹き
出す「VENT」，乗員の足元に向けて吹き出す
「FOOT」等の吹出モードが選択されるととも
に、適切な風量が決定されるのである。そして、
その際に日射量に基づいて、吹出モードの切換特
性および風量の補正が行われる。２２は、この制
御装置１２の出力信号に応じてブロアモータの回
転速度を制御するモータ駆動回路、２３は選択さ
れた吹出モードとすべく各ドアを駆動する吹出モ
ード切換アクチユエータである。

第７図は上記の制御装置１２において実行され
る日射量検出の処理の流れを示すフローチヤート
であつて、先ず第１，第２日射センサ３，４の出
力Z₁，Z₂を読み込み、一方の出力Z₁から日射があ
るか否かを判断する。そして、日射がある場合に
は、両者の出力比Z₂／Z₁から入射角θを検出す
る。これは、例えば第５図の関係を予め記憶させ
てテーブルルツクアツプ方式により入射角θを求
めるようにすれば良い。次いで、この入射角θと
何れか一方の出力、例えば第１日射センサ３の出
力Z₁から日射量Ｚを算出する。すなわち、第３図
に示した指向特性に基づき、入射角θに対応した
相対感度の低下分を相殺するようにその補正を行
うのであり、例えば所定の演算式を用いて行えば
良い。尚、この最終的な日射量の算出は、第２日
射センサ４の出力Z₂を基礎として行つても全く同
様に行うことができる。

また、この考案は、互いに指向特性が異なる２
つの日射センサを用いれば成立するものであつ
て、その特性は第３図，第４図のものに限られな
い。例えば、センサ中心軸方向からの日射に対す
る出力つまり相対感度100％のときの出力が、第
１，第２日射センサで互いに異なる場合でも、そ
れぞれの指向特性が異なつていれば、入射角θに
対応して両者の出力比が一義的に変化するので、
入射角θの検出が可能である。

考案の効果 以上の説明で明らかなように、この考案に係る
自動車用空調装置の日射量検出装置によれば、日
射センサに斜め上方から入射する日射の日射量を
高精度に検出することができ、空調装置の風量等
を一層適切に補正することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の構成を示すクレーム対応
図、第２図は日射センサの配置例を示す説明図、
第３図および第４図は夫々第１日射センサおよび
第２日射センサの指向特性を示す特性図、第５図
は両センサの出力比と入射角の関係を示す特性
図、第６図は自動制御空調装置全体の制御系統を
示す機能ブロツク図、第７図は日射量検出のため
の制御の概略を示すフローチヤートである。 Ａ……第１日射センサ、Ｂ……第２日射セン
サ、Ｃ……角度検出手段、Ｄ……日射量検出手
段。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 車体の同時に日射を受け得る位置に、それぞれ
   上方を向いて各センサ中心軸が平行となるように
   配置され、かつ互いに異なつた指向特性を有する
   第１日射センサおよび第２日射センサと、両セン
   サの出力の比からセンサ中心軸に対する日射の入
   射角を求める角度検出手段と、この角度検出手段
   が求めた入射角に基づき上記両日射センサの何れ
   かの出力を上記指向特性に従い補正して日射量を
   求める日射量検出手段とを備えてなる自動車用空
   調装置の日射量検出装置。