JPH04216405A - 日射検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば車載用空気調和
装置において、エアーの吹出量，吹出方向等を制御する
のに用いられる日射検出装置に関し、特に日射の３要素
（強度，方位及び高度）を検出可能な日射検出装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば特開昭６３−１４１８
１６号公報に記載の如く、車室温度を常に最適に制御す
るために、各々異なる方向に向けて配設された複数の光
センサからなる日射検出装置を備えた車両用空気調和装
置が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが従来の日射検
出装置は、受光面がフラットな複数の光センサを各々異
なる方向に向けて配設しただけであるため、各センサか
らの出力信号に基づき、日射強度，日射方位及び日射高
度を求めるには、四則演算はもとより、ルート，三角関
数等の非常に複雑な演算を行わなければならず、こうし
た演算を従来より空調制御を行なうために車両に搭載さ
れているコンピュータを用いて行なうのは、負荷が大き
いか、又は困難であった。

【０００４】つまりこうした演算を、従来の空調制御用
コンピュータにて実行させるには、大きなメモリ容量が
必要となり、またその演算には非常に時間がかかるため
、空調制御用コンピュータを大型のものに変更するか、
あるいは日射方向演算用の大型コンピュータを新たに設
けなければならないといった問題があった。

【０００５】そこで本発明は、こうした大型コンピュー
タを使用することなく、日射強度，日射方位及び日射高
度を簡単に演算することのできる日射検出装置を提供す
ることを目的としてなされた。

【０００６】

【課題を解決するための手段】即ち上記目的を達成する
ためになされた本発明の日射検出装置は、円筒状に形成
されたホルダと、該ホルダの一端面に配設され、該端面
への日射光量を検出する第１の光センサと、上記ホルダ
の側面に左右対称に設けられ、各側面への日射光量を夫
々検出する第２及び第３の光センサと、上記各センサか
ら検出信号を取り出すための電極端子と、を備えたこと
を特徴とする日射検出装置を要旨としている。

【０００７】

【作用】このように本発明の日射検出装置においては、
第１〜第３の光センサが設けられるホルダが円筒状に形
成されている。このため、第１の光センサが設けられた
ホルダの端面を上方にして、ホルダの中心軸が鉛直線上
に位置するように配設すれば、太陽光はその上端面及び
側面に照射され、ホルダの一端面に設けられた第１の光
センサと側面に設けられた第２及び第３の光センサとに
よる日射光量の検出結果の総和が日射強度と対応するこ
ととなる。

【０００８】また当該検出装置を上記のように配設した
場合、日射強度及び日射高度が一定であれば、側面全体
への日射光量は日射方位に関係なく一定となる。従って
日射高度は、側面全体への日射光量（即ち第２及び第３
の光センサにより検出された日射光量の和）と上端面へ
の日射光量（即ち第１の光センサにより検出された日射
光量）との比に対応することとなる。

【０００９】一方第２及び第３の光センサは、ホルダの
側面に左右対称に設けられているため、当該検出装置を
上記のように配設すれば、日射方位に応じて、第２及び
第３の光センサにより検出される日射光量の比が変化す
ることとなる。

【００１０】即ち、本発明の日射検出装置によれば、上
記のように第１の光センサが設けられたホルダの端面を
上方にして、ホルダの中心軸が鉛直線上に位置するよう
に配設すれば、上記電極端子を介して得られる第１〜第
３の光センサからの検出信号に基づき、日射強度，日射
方位及び日射高度を簡単に求めることができる。

【００１１】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面と共に説明する
。まず図１は本実施例の日射検出装置に組み付けられら
れた日射方向を検出するためのセンサ本体の構成を表す
斜視図であり、図２はセンサ本体が組み付けられた日射
検出装置の構造を表す断面図である。

【００１２】図に示す如く、本実施例の日射検出装置は
、光センサ１１を上端面に備えると共に、２つの光セン
サ１２及び１３を側面に左右対称に備えた円筒状の樹脂
ホルダ１５からなるセンサ本体１と、センサ本体１の下
方をホールドする下部ホルダ３と、センサ本体１の上部
を保護し、６００〜７００ｎｍを境にそれ以上の波長の
光を透過させるドームカバー５とにより構成されている
。

【００１３】下部ホルダ３は中空円筒状に形成されてお
り、その中空部３ａでセンサ本体１の下方を把持してい
る。またこの中空部３ａには、センサ本体１に設けられ
た３つの光センサ１１，１２，１３に共通の接地電極２
０が挿通され、この中空部３ａを介して接地電極２０を
外部に引き出すようにされている。また下部ホルダ３に
は、センサ本体１に形成された各光センサ１１〜１３の
出力電極２１，２２，２３を外部に引き出すための挿通
孔３１，３２，３３（３１は図示略）が穿設されている
。

【００１４】ここで光センサ１２及び１３は、図３に示
す如く、薄いＳＵＳ基板４１に、アモルファス膜４３を
積層し、次に光センサ１２，１３に対応してアモルファ
ス膜４３を２分割した２つの領域に透明導電膜４５及び
くし状電極４７を夫々積層することにより、左右一対の
光センサ１２，１３を備えたフレキシブルな側面センサ
部４９を作製し、これを接地用電極を外側にペースト印
刷した（これによりセンサ部４９のグランドと光センサ
１１のグランドとを一致させる）樹脂ホルダ１５の側面
に貼り付けることにより、センサ本体１に設けられてい
る。尚図３において（ａ）は側面センサ部４９の平面図
、（ｂ）はその一部破断正面図である。

【００１５】また光センサ１１も、上記光センサ１２及
び１３と同様、薄いＳＵＳ基板に、アモルファス膜，透
明導電膜及びくし状電極を順次積層することにより作製
され、樹脂ホルダ１５の上端面に導電ペーストで貼り付
けることにより設けられている。

【００１６】そして上記各光センサ１１〜１３のＳＵＳ
基板を共通電極として上記接地電極２０が接続されてい
る。また上記各光センサ１１〜１３の出力電極２１〜２
３には、Ｃｕ，Ａｌ等のフィルムが用いられ、各光セン
サ１１〜１３のくし状電極とはＡｇペーストで固化する
ことにより接続されている。尚この接続は、Ａｇペース
ト以外に、ワイヤボンダ，超音波半田付等で実施しても
よい。

【００１７】このように本実施例の日射検出装置は、上
端面に光センサ１１を備え、側面に左右対称に一対の光
センサ１２，１３を備えた円筒型のセンサ本体１により
日射方向を検出するようにされている。

【００１８】このため当該日射検出装置をその中心軸を
鉛直線に合わせて配設すれば、図４に示すように、日射
高度θ及び日射強度Ｉが一定（図ではθ＝３０°，Ｉ＝
１００ｍＷ／ｃｍ２　）であるとき、光センサ１２の出
力Ｂと光センサ１３の出力Ｃとは日射方位φに応じて対
称なＳｉｎカーブとなり、その和（Ｂ＋Ｃ）は日射方位
φに関係なく一定となる。

【００１９】このため日射高度θは、上端面の光センサ
１１の出力Ａと側面の光センサ１２及び１３の出力の和
（Ｂ＋Ｃ）との比率により、次式（１）　の如く求める
ことができる。尚この場合、上端面の光センサ１１と側
面の光センサ１２及び１３の面積比により係数αを掛け
る必要があるが、予め面積比を調整すればα＝１とする
ことができ、本実施例では、上端面の光センサ１１と側
面の光センサ１２及び１３の面積比を１：３とすること
によりほぼα＝１としている。

【００２０】 θ＝α・ｔａｎ−１｛Ａ／（Ｂ＋Ｃ）｝　　　　・・・
（１）次に日射方位φであるが、光センサ１２，１３の
出力Ｂ，Ｃは夫々きれいなＳＩＮカーブになっており、
一般のＳｉｎカーブの値は−１〜１であるため、次式（
２）　により算出できる。つまり図４において、光セン
サ１２及び１３の出力の和（Ｂ＋Ｃ）により、光センサ
１２の出力Ｂを除算すると、Ｂ／Ｂ＋Ｃは１〜０となり
、逆に光センサ１３の出力Ｃを除算すると、Ｃ／Ｂ＋Ｃ
は０〜１となるため、（Ｂ−Ｃ）／（Ｂ＋Ｃ）は−１〜
１となる。従ってこれをＳｉｎ−１すれば日射方位φ（
角度）を算出することができるのである。

【００２１】 φ＝Ｓｉｎ−１｛（Ｂ−Ｃ）／（Ｂ＋Ｃ）｝・・・（２
）また次に日射強度Ｉは、光センサ１１の出力Ａと上記
（１）　式にて求められる日射高度θとから次式（３）
　を用いて算出できる。

【００２２】 Ｉ＝Ａ／ｓｉｎθ　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　・・・（３）このように本実施例の日射検出
装置によれば、円筒状の樹脂ホルダ１５の側面に左右対
称に一対の光センサ１２，１３を備えているため、これ
ら光センサ１２、１３の出力Ｂ，Ｃにより方位を連続的
に検出することができ、従来のように受光面がフラット
な光センサを用いた装置に対し、日射方位φ，日射強度
Ｉ及び日射高度θを極めて簡単に演算することが可能と
なる。

【００２３】ところで日射方位φ，日射強度Ｉ及び日射
高度θを、上記のように（１）〜（３）式を用いて演算
する場合、従来の日射検出装置に比べれば演算が簡単に
なるものの、まだアーク計算を行なわなければならない
。

【００２４】そこで日射強度Ｉ，日射高度θ及び日射方
位φを夫々下記演算式（４）〜（６）を用いて求めるよ
うにすれば、図５に示す如く精度はやや落ちるものの、
四則演算のみで行なうことが可能となる。

【００２５】即ちまず日射強度Ｉを求めるための演算式
を、次式（４）　の如く、各光センサ１１〜１３の出力
の総和として日射強度Ｉを求めるようにする。この場合
、光センサ１１〜１３の面積比を調整することにより、
例えば車両温度が著しく上昇する真上以外（例えば車室
の温度が最も上昇する高度６０°）に日射強度Ｉのピー
クをつくることができる。

【００２６】 　　　　Ｉ＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（４）ま
た次に高度θを求めるための演算式は次式（５）　の如
く設定する。この場合の演算結果は図５の（ａ）に点線
で示す如くなり、上記演算式（１）　を用いた実線で示
す演算結果に比べ精度が若干低下するものの、高度θを
問題なく演算できる。

【００２７】 　　　　θ＝γ＋ε・（Ａ−Ｂ−Ｃ）／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）
　　　　・・・（５）尚（５）　式において、γ，εは
計算上の係数であり、図５の（ａ）に示す如く、本実施
例ではγ＝４５，ε＝４５として高度θを求めるように
している。

【００２８】また日射方位φを求めるための演算式は、
図４における−９０°〜９０°の範囲内の光センサ１２
，１３の出力を直線であると仮定することにより、次式
（６）の如く設定する。この場合図５の（ｂ）に示す如
く、上記演算式（２）を用いた演算結果に比べ精度が若
干低下するものの、空調制御に用いるには問題ない。

【００２９】 　　　　φ＝β・（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）　　　　　　
　　　　　　　　　　・・・（６）尚（６）　式におい
て、βは計算上の係数であり、図５の（ｂ）に示す如く
、本実施例ではβ＝８０として方位φを求めるようにし
ている。

【００３０】ここで上記実施例では、光センサ１１〜１
３をＳＵＳ基板上に形成し、これを樹脂ホルダ１５に貼
り付けることによって、センサ本体１を作製したが、樹
脂ホルダ１５の代わりに円筒状の金属ホルダを用い、ホ
ルダ全体を各光センサの共通接地電極としてもよい。こ
の場合各光センサ１１〜１３の裏面、即ちＳＵＳ基板と
金属ホルダとをＡｇペースで接続することにより、各光
センサ１１〜１３をホルダに設けることができる。

【００３１】またこのように金属ホルダを用いた場合、
金属ホルダに直接光センサを形成することもできる。つ
まり図３のＳＵＳ基板を円筒型とし、透明導電膜を分割
することにより、金属ホルダに３つの光センサを直接形
成することができる。

【００３２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の日射検出
装置によれば、円筒状のホルダの側面に左右対称に一対
の光センサを備えているため、これら光センサの出力に
より方位を連続的に検出することが可能となり、受光面
がフラットな複数の光センサを用いた従来の装置に比べ
、日射方位，日射強度及び日射高度を求めるための演算
式を極めて簡単にすることができ、演算を従来の車載用
コンピュータを用いて行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の日射検出装置に組み付けられたセンサ
本体の構成を表す斜視図である。

【図２】実施例の日射検出装置の構造を表す断面図であ
る。

【図３】光センサの構成及びその製造手順を説明する説
明図である。

【図４】センサ本体に設けられた３つの光センサの出力
特性を表す線図である。

【図５】各光センサからの出力を用いた日射高度及び日
射方位の演算結果を説明する線図である。

【符号の説明】 １・・・センサ本体　　　　３・・・下部ホルダ　　　
　５・・・ドームカバー１１，１２，１３・・・光セン
サ　　　　　　１５・・・樹脂ホルダ２０・・・接地電
極　　　　　　２１，２２，２３・・・出力電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　円筒状に形成されたホルダと、該ホル
   ダの一端面に配設され、該端面への日射光量を検出する
   第１の光センサと、上記ホルダの側面に左右対称に設け
   られ、各側面への日射光量を夫々検出する第２及び第３
   の光センサと、上記各センサから検出信号を取り出すた
   めの電極端子と、を備えたことを特徴とする日射検出装
   置。