JP3312378B2 - カーエアコン用日射センサ - Google Patents

カーエアコン用日射センサ

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JP3312378B2
JP3312378B2 JP41698290A JP41698290A JP3312378B2 JP 3312378 B2 JP3312378 B2 JP 3312378B2 JP 41698290 A JP41698290 A JP 41698290A JP 41698290 A JP41698290 A JP 41698290A JP 3312378 B2 JP3312378 B2 JP 3312378B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、太陽光による日射量の
変化を検知するために車両に取付けられたカーエアコン
用日射センサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、太陽光が車両の車室内に取り込
まれるとき、その光がもつエネルギの一部が熱エネルギ
に変換されて、車室の受熱によって車室内温度が上昇す
る。車室内温度を快適温度に保つためには太陽光による
受熱量に応じた熱量増加分を補正することによって適正
な車室内の空気調和の制御が図られる。そのため、車室
内に取り込まれる光による熱量をできるだけ正確に検知
する方法が提案されることが望まれる。しかし、太陽か
ら受ける光量は、車両の存在する緯度、車両の種類、ウ
インドガラスの傾き、その材質、ルーフの位置、日射方
向、左右の日射角度、上下の日射角度等に応じて変化す
るため、車室内に取り込まれる太陽光による熱量を光信
号から正確に検知する方法を見出すことは容易でない。
従来より、車室内に取り込まれる太陽光を検知するカー
エアコン用日射センサは、特開平1−136811号、
特開平1−136812号の各公報ならびに日本電装公
開技報整理番号63−006号の公開技報に示されるよ
うに、太陽の光を受けるセンサ受光面がいずれも車体の
前方あるいは上方に向けて傾斜して取付けられている。
さらに特開平1−136811号公報に示されるもの
は、車両の右側と左側の双方に設けた受光素子の両者の
検出値に基づいて日射量を補正する車両用空調装置であ
り、また特開平1−136812号公報に示されるもの
は、車両の日射方向が右側領域の日射の大きさと左側領
域の日射の大きさとの差値を求め、この差値を用いた演
算手段の出力により空調装置を制御するものである。日
本電装公開技報整理番号63−006号に示されるもの
は、太陽の南中高度に向けて日射センサ本体を傾斜して
設けたものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような前記公開特
許公報ならびに前記公開技報に示されるものは、いずれ
も太陽の日射角度に応じて受光部で日射状態を検出する
ものであり、センサ受光面がいずれも車体の前方あるい
は上方に向けて傾斜して取付けられていることは開示さ
れているが、そのセンサ受光面の傾斜角度をどのように
特定するかについての記述はない。すなわち、従来の日
射センサは、太陽からの光によって車両が受ける受熱特
性は考慮されていない。また従来の日射センサを用いた
車両用空調装置によると、例えば図6に示すように、セ
ンサ受光面が上方に向くものでは「最大受光量になる日
射仰角」と「最大受熱量になる日射仰角」とが一致しな
いため、このようなセンサ出力にもとづいた空気調和の
適正な制御を行なうことが困難であるという問題があ
る。本発明の目的は、車両の存在位置を示す緯度が変化
したときにも太陽光から受ける車両の受熱負荷に応じて
車室内を適正に空気調和制御可能な日射量が検出される
ようにしたカーエアコン用日射センサを提供することを
目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】そのために、本発明の請
求項1記載のカーエアコン用日射センサは、車両の車室
内に太陽光を取込む位置に取付けられ日射仰角に応じて
受光量が増減する日射センサであって、車室内に取入れ
られる太陽光によって車両が熱を受けるとき、日射仰角
に応じて変化する車室内の熱負荷増加量が最大になる日
射仰角で最大受光量となるように受光面が傾斜して設け
られていることを特徴とする。本発明の請求項2記載の
カーエアコン用日射センサは日射仰角が50°〜70
°の範囲で最大受光量となるように受光面が傾斜して設
けられていることを特徴とする。本発明の請求項3記載
のカーエアコン用日射センサは、受光面が水平面からほ
ぼ30°傾斜していることを特徴とする。
【0005】
【作用】車両の車室内が受ける太陽からの熱量は、車種
に応じて変化する。例えば車両前方または後方のウイン
ドウガラスの傾き、ウインドウのエリア、ルーフならび
にセンサ取付け位置等に応じて変化する。また車室内の
受熱量は、日射仰角θに応じても変化する。本発明のカ
ーエアコン用日射センサは、日射仰角に応じた車両の受
熱特性を考慮してセンサ受光面が向けられている。即
ち、車室内が受ける総熱量のうち太陽光によって受ける
熱量(熱負荷増加量)最大になる日射仰角においてセ
ンサが検知する光量が最大光量になるようにセンサ受光
面を向けているため、車両が存在する緯度、日射仰角が
変化しても、車室内を適正に空気調和制御可能な日射量
センサ出力が出力される。
【0006】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説
明する。太陽光を検出する日射センサは図1および図4
に示すように構成され、この日射センサは、図2および
図3に示すように車両に取付けられる。日射センサは、
図2に示すように、車両1のフロントダッシュパネル2
に取付けられる。日射センサの取付位置は、フロントダ
ッシュパネル2の中央部3あるいは左側位置部4であ
る。中央部3に日射センサを取付けた場合、ピラー等に
よる左右からの日射の影響が左右対称であるから感度上
優れており、左側位置部4に日射センサを取付けた場
合、デザイン設計上優れているので、このような用い方
をしてもよい。本発明の日射センサは、取付位置を前記
位置に限定するものではない。また図3に示すように、
日射センサ10は、フロントダッシュパネル2の水平な
頂面2aで前方ウインドウガラス5の内側に配置され
る。
【0007】図4に示すように、日射センサ10は、フ
ロントダッシュパネル2の頂面2aに台座12が取付け
られ、この台座12上にセンサ受光部13が車両前方に
水平面より傾斜角θをもって前傾して取付けられてい
る。傾斜角θは約30°である。台座12の円形状外周
面にセンサ受光部13を覆うように半球状のカバーフィ
ルタ14が取付けられている。カバーフィルタ14は、
可視光をカットするフィルタである。これは、太陽光の
中で熱量として影響する赤外線ないし遠赤外線の波長を
もつ光を受光すれば足りるためであり、またセンサ内部
が視覚により把握することができると車室内の美観を損
ねるためである。センサ検出回路は、図5に示すように
構成される。センサ受光部13は、検知する光量と出力
電流とが比例する例えばソーラセルを用いる。端子20
に5Vを印加し、端子21をアースする。R1 、R2
よびR3 は抵抗である。センサ受光部13に光が照射さ
れると、センサ受光部13に電流が流れて端子c、d間
の合成抵抗が低下し、抵抗R2 を流れる電流によって抵
抗R2 の両端にVsが発生する。この電圧Vsが日射量
により比例することになる。
【0008】次に実験データを示す。車両に取付けられ
た日射センサが受ける熱負荷は、車両の前方延長上に太
陽がある場合、その日射仰角θに対し図6に示すような
熱負荷増加量の関係をもつ。このデータによると日射仰
角θが60°のとき熱負荷増加量はほぼ最大となるが、
最大熱負荷増加量になる日射仰角は車種によって変化す
る。この実施例では日射仰角60°のとき最大受光量に
なるようにセンサ受光面が前方に仰射角30°だけ傾斜
されている。この日射センサの熱負荷特性は、この車両
が受ける熱負荷特性に相似形になるように日射仰角θに
対応する特性をもっている。図6に示す比較例は、従来
の日射センサを示すもので、日射仰角θが90°のとき
センサ出力が最大となる。この場合、車両が受ける熱負
荷特性と日射センサの出力とは相関関係が考慮されてい
ないためである。
【0009】本発明の実施例による日射センサは、最大
受光量(センサ出力)を日射仰角θ=60°に設定した
のは、車両が受ける最大熱負荷が日射仰角θ=60°の
ときに生じることを考慮し、また車両の存在位置がその
移動によって緯度が変わり、太陽からの日射仰角も変化
することを考慮したものである。本発明の実施例と比較
例とをその室温の安定状態について比較すると、図7に
示すようになる。図7に示されるように、日射仰角に対
し本発明の実施例では、比較例に比べ、日射仰角が0°
から90°までの全角度範囲において空調装置による冷
房能力が増大し、特に車両の熱負荷が最大となる日射仰
角60°においては比較例に比べ本発明の実施例の方が
格段に冷房能力が高められることが解る。
【0010】次に、本発明の日射センサを用いた空調装
置の制御方法について説明する。図8に示すように、ダ
クト30内にブロワモータ31により回転されるファン
32、冷却器33、ヒータコア34、エアミックスドア
35が設けられる。ダクト30の内外気取入口36に
は、サーボモータ40により開閉されるダンパ37、3
8が取付けられる。ダクト30の車室42との開口部に
は、デフロスタ44、顔面吹出口46、足下吹出口48
が形成され、それぞれにダンパ50、52、54が開閉
切換自在に取付けられている。また冷却器33の壁側に
は冷却器吹出温度センサ56が取付けられる。またエア
ミックスドア35の位置を検出するエアミックスポテン
シオメータ58がエアミックスドア35の開度を検知す
るように取付けられている。室内42の内部には温度設
定スイッチ60、室内気温センサ62および日射センサ
10が取付けられている。また制御装置を構成するコン
トローラ66は、サーボモータ40、ブロワファン3
1、コンプレッサ68、エアミックスダンパ駆動用モー
タ78、ウォーターポンプモータ70、各ダンパ切換用
モータ72を駆動するための信号を出力する。コントロ
ーラ66の入力信号は、外気温センサ74、水温センサ
76、温度設定スイッチ60、内気温センサ62、日射
センサ10ならびに冷却器吹出温度センサ56の信号が
入力している。
【0011】内外気取入口36から吸い込まれる外気ま
たは内気は、サーボモータ40の切換えによりダンパ3
7、38により調節される。内外気取入口36からダク
ト30内に取込まれた空気は、ファン32によって加速
され、冷却器33を通り冷却される。冷却された空気
は、エアミックスドア35の開度によって温風側と冷風
側とに分割されて温風側の風はヒータコア34を通過す
る。冷風側の空気は、ヒータコア34を迂回しヒータコ
ア34の下流側に流れる。ここでヒータコア34を通過
した空気と通過しない空気とを混合し、エアミックスさ
れた風がデフロスタ44、顔面吹出口46、足下吹出口
48のいずれかの吹出口から室内42に吹出される。こ
れにより室内42内が空調される。
【0012】次にオートエアコンの作動を図9にもとづ
いて説明する。まずコントローラ66は、各種センサま
たはスイッチにより設定温度TSET、内気温度TR、外気温
度TAM 、日射量TS、水温TW、冷却器吹出温度TEを読み込
む(ステップ80)、次に必要吹出温度TAOを次式に
より演算する(ステップ81)。 TAO=KSET×TSET−KR×TR−KAM ×TAM −KS×TS+C ここに、KSET、KR、KAM 、KSは各センサ出力信号値に乗
ずべき係数を示す。次いで必要吹出風量を演算する(ス
テップ82)。必要吹出風量は、必要吹出温度TAOに
応じた一定の相関関係をもつ図10に示すブロワ風量で
ある。次いでエアミックスドア35のエアミックス開度
SWを次式により計算する。
【数1】 なお、エアミックスドア35の開度は、エアミックスポ
テンシオメータ58により検出し、この検出信号がコン
トローラ66に入力され、このコントローラ66ではエ
アミックスポテンシオメータ58からの入力信号にもと
づいてエアミックスダンパ35の実開度を目標開度に位
置するようモータ78を制御する。ここに、日射量セン
サ10の出力信号による室温制御は、図6に示すように
車両が受ける熱負荷増加量の最大量がとる日射仰角θに
一致するように、「センサ受光面のピーク受光量におけ
る日射仰角θ」を設定したので、日射の位置あるいは車
両の存在位置としての緯度の影響を受けずに日射量セン
サの出力信号は受熱量に対応したものであるから室内温
度補正を適正に行え、室内の温度フィーリングを適正に
制御することができるという効果がある。
【0013】
【発明の効果】以上説明したように本発明のカーエアコ
ン用日射センサによれば、車両の受熱特性に応じた受熱
量のピークに一致するように日射センサの受光面を向け
るように構成したため、太陽光によって車室内が受ける
光量信号から車室内の増加熱量を適正に補正することが
できるので、その増加熱量分を打ち消すように日射仰角
に応じてカーエアコン装置による空気調和制御によって
受熱量を低減し、良好な空気調和制御が達成されるとい
う効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の実施例による日射センサの平
面図である。(b)はその側面図である。
【図2】日射量センサを取付ける車両の平面図である。
【図3】日射センサの取付け状態を示す断面図である。
【図4】日射センサの斜視図である。
【図5】日射センサの検出回路を表す回路図である。
【図6】日射センサの日射仰角と車両が受ける熱負荷増
加量との関係を示す特性図である。
【図7】日射仰角と室温との関係を示すもので本発明の
実施例と比較例を対比した特性図である。
【図8】本発明の実施例による日射センサを用いた空調
装置を表す概略構成図である。
【図9】空調装置の制御方法を示すフローチャート図で
ある。
【図10】必要吹出し温度とブロワ風量との関係を示す
特性図である。
【符号の説明】
1 車両 2 フロントダッシュパネル(車両) 10 日射センサ 13 センサ受光部 42 車室
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−136811(JP,A) 特開 平1−136812(JP,A) 特開 昭62−66109(JP,A) 実開 昭62−189908(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60H 1/00 - 1/34

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車両の車室内に太陽光を取込む位置に取
    付けられ日射仰角に応じて受光量が増減する日射センサ
    であって、 車室内に取入れられる太陽光によって車両が熱を受ける
    とき、日射仰角に応じて変化する車室内の熱負荷増加量
    が最大になる日射仰角で最大受光量となるように受光面
    が傾斜して設けられていることを特徴とするカーエアコ
    ン用日射センサ。
  2. 【請求項2】 日射仰角が50°〜70°の範囲で最大
    受光量となるように受光面が傾斜して設けられているこ
    とを特徴とする請求項1記載のカーエアコン用日射セン
    サ。
  3. 【請求項3】 前記受光面は水平面からほぼ30°傾斜
    していることを特徴とする請求項1又は2記載のカーエ
    アコン用日射センサ。
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