JPH06297932A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外気中の所定のガス成分の濃度に応じて内気
循環と外気導入との切替制御を行う車両用空調装置にお
いて、装置構成を複雑とすることなく、ガスセンサのセ
ンサ部の周囲温度のばらつきに影響されずに常に適正な
内外気切替制御を行えるようにする。 【構成】 ガス濃度検出手段10の検出値Ｒ_S を、温度検
出手段20が検出した外気温度（周囲温度）に基づいて補
正する補正手段30を設け、補正した検出値に基づいて内
外気の切替制御を行うようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、外気中に含まれる所定
のガス濃度に応じて空調空気の導入モードの内外気切替
制御を行うように構成された車両用空調装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】この種の車両用空調装置は、例えば特開
昭59-8518 号公報に開示されているように、外気中の所
定のガス成分（Ｈ₂ ，ＣＯ，ＮＯｘ等）の濃度を検出す
るガス濃度検出手段と、このガス濃度検出手段の検出値
に基づいて内気循環と外気導入との切替を制御する切替
制御手段とを備えている。

【０００３】上記ガス濃度検出手段は一般に、外気中に
含まれる所定のガス成分の濃度により特性が変化するセ
ンサ部を備えたガスセンサを有し、センサ部の特性値に
基づき所定のガス成分の濃度を算定するようになってい
る。従来一般的に多く用いられているガスセンサに、セ
ンサ部に金属酸化物半導体を用いたものがある。金属酸
化物半導体は通常の大気中では表面に多くの酸素を吸着
しており、この酸素が表面部の自由電子を拘束している
ため、その電気抵抗値が大きくなっている。一方、この
吸着された酸素が所定のガス成分と燃焼反応をおこすと
酸素が放出され、このとき拘束されていた自由電子の拘
束がとかれるため抵抗値が小さくなる。このような金属
酸化物半導体の性質を利用することにより、すなわち金
属酸化物半導体をセンサ部として用い、このセンサ部に
おいて所定のガス成分の燃焼反応をおこさせてセンサ部
の電気抵抗値の変化を測定することにより所定のガス成
分の濃度の検出が可能となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記燃焼反応はセンサ
部周囲の温度が所定の温度（約400 ℃）以上でないとお
きにくいため、上記ガスセンサはセンサ部周囲の空気を
加熱する加熱部を備えている。ところが、この加熱部は
通常、ある一定の加熱能力しか発揮できない構成のもの
が用いられているため、外気温度が変化すると周囲温度
を一定に保つことができない。センサ部の周囲温度が変
化すると燃焼反応が影響を受けるため、正確なガス濃度
の検出ができなくなり、このため切替制御手段により適
正な内外気切替制御が行えなくなるという不都合があっ
た。

【０００５】このようなセンサ部の周囲温度のばらつき
をなくすために、外気温度等の変化があってもセンサ部
の周囲温度は常に一定に維持できるように加熱部を構成
することも考えられるが、そうした場合装置構成が複雑
となりコストがかかるという問題がある。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
その目的は装置構成を複雑にすることなく、ガスセンサ
のセンサ部の周囲温度のばらつきに影響されずに常に適
正な内外気切替制御を行える車両用空調装置を提供する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明では、センサ部の周囲温度に基づいてガス濃度検
出手段の検出値を補正するように構成した。

【０００８】すなわち本発明による車両用空調装置は、
外気中に含まれる所定のガス成分がセンサ部において燃
焼反応することにより変化する前記センサ部の特性値に
基づき外気中の前記所定のガス成分の濃度を検出するガ
ス濃度検出手段と、前記センサ部の周囲温度を検出する
温度検出手段と、前記温度検出手段が検出した前記周囲
温度に基づき前記ガス濃度検出手段の検出値を補正する
補正手段と、前記補正手段が補正した前記ガス濃度検出
手段の検出値に基づき内気循環と外気導入との切替えを
制御する切換制御手段とを備えてなることを特徴とす
る。

【０００９】上記「センサ部の特性値」には、例えばセ
ンサ部の電気抵抗値などが含まれる。

【００１０】上記「周囲温度」は、センサ部の周囲の温
度だけを意味するものではなく、センサ部の周囲の温度
に関連すると考えられる温度、例えばセンサ部自体の温
度や外気温度などを含む概念である。

【００１１】上記「内気循環と外気導入との切替え」と
は、内気循環と外気導入との完全な切替えのみを意味す
るものではなく、外気導入の割合の変更調整等を含む概
念である。

【００１２】

【作用および発明の効果】上記構成により本発明による
車両用空調装置では、ガス濃度検出手段の検出値がセン
サ部の周囲温度に基づき補正手段により補正され、この
補正された検出値に基づいて切替制御手段が内気循環と
外気導入との切替えを制御する。

【００１３】外気中に含まれる所定のガス成分のセンサ
部における燃焼反応がセンサ部の周囲温度に影響される
ためにセンサ部の特性値が所期の変化を示さず、このた
めにガス濃度検出手段が実際のガス濃度とは異なる値を
検出してしまっても、ガス濃度検出手段の検出値は補正
手段により適性に補正されるので、切替制御手段による
内気循環と外気導入との切替制御がセンサ部の周囲温度
のばらつきによって影響を受けることはない。

【００１４】また、補正手段はガス濃度検出の検出値を
補正するものであり、このような補正を行うことは基本
的にソフト面だけで実現することが可能であるため、装
置構成を複雑にすることはない。

【００１５】このように本発明による車両用空調装置に
よれば、装置構成を複雑にすることなく、センサ部の周
囲温度のばらつきによって内気循環と外気導入との切替
制御が影響を受けることを防止することができるので、
空調空気導入モードの切替え制御の適正化を低コストで
実現することが可能となる。

【００１６】

【実施例】以下、添付図面に基づいて本発明による車両
用空調装置の実施例を説明する。

【００１７】図１は本発明の一実施例による車両用空調
装置の全体構成を示すブロック図である。図示のように
本実施例の車両用空調装置は、ガス濃度検出手段10、温
度検出手段20、補正手段30、切替制御手段40および内外
気切替手段50を備えてなる。

【００１８】ガス濃度検出手段10は、外気中の所定のガ
ス成分の濃度を検出するために車室内への外気導入通路
内等に設置されるガスセンサ12と、ガスセンサ12からの
出力信号に基づいて外気中の所定のガス成分の濃度を演
算するガス濃度演算部18とからなる。このガスセンサ12
の回路構成を図２に示す。図２に示すようにガスセンサ
12は、発生電圧Ｖ_DDの起電部Ｅ対して互いに並列に接続
されているセンサ部15と加熱部16とからなるセンサ本体
14と、センサ部15と直列に接続された抵抗値Ｒ_L の抵抗
17とを備えている。センサ部15は金属酸化物半導体で構
成されたものであり、この金属酸化物半導体は通常の大
気中ではその表面に吸引した酸素が自由電子を拘束して
いるため電気抵抗が高く、吸着した酸素が所定のガス成
分との燃焼反応により放出されると電気抵抗が低くなる
という特性を有する公知のものである。加熱部16は上記
燃焼反応を起こり易くするため、センサ部15周囲の空気
を所定温度（約400 ℃）に加熱するように構成されてい
る。このように構成されたガスセンサ12は、外気中の所
定のガス成分の濃度により変化するセンサ部15の両端間
の電圧Ｖ_RLを逐次出力するようになっている。

【００１９】再び図１においてガスセンサ12から出力さ
れたセンサ部15の両端間の電圧値Ｖ_RLはガス濃度演算部
18に入力され、ガス濃度演算部18は、入力された電圧値
Ｖ_RLに基づきセンサ部15の電気抵抗値Ｒ_S を次式より演
算し、この抵抗値Ｒ_S を外気中に含まれる所定のガス成
分の濃度検出値として出力する。

【００２０】Ｒ_S ＝Ｒ_L （Ｖ_DD÷Ｖ_RL−１） 温度検出手段20は外気導入通路内に導入される外気の温
度をガスセンサ12のセンサ部15の周囲温度に関連する温
度として逐次検出する。前述したようにセンサ部15の抵
抗値Ｒ_S は、外気中の所定のガス成分の濃度が高いほど
低くなる特性を有しているが、ガス成分の燃焼反応がセ
ンサ部15の周囲温度に影響を受けるため、外気温度が変
化すると実際のガス濃度を示すべき値とは異なった値を
示すようになる。このセンサ部15の抵抗値Ｒ_S と温度検
出手段20が検出する外気温度Ｔとの関係の一例を図３に
示す。図３は外気中の所定のガス成分の濃度を一定とし
たときのセンサ部15の抵抗値Ｒ_S と外気温度Ｔとの関係
を示している。図３に示すようにセンサ部15の抵抗値Ｒ
_S は外気温度が低いほど高い値をとるので、外気温度が
低いほど実際のガス濃度よりも低いガス濃度のときに示
すべき値を示すことになる。したがって抵抗値Ｒ_S に直
接そのまま基づいてガス濃度を判定すると、実際のガス
濃度は変化していないときであっても外気温度Ｔが低く
なるとガス濃度が高くなったと誤って判定し、外気温度
Ｔが高くなるとガス濃度が低くなったと誤った判定をす
ることになる。

【００２１】本実施例における本発明の大きな特徴は、
ガス濃度検出手段10の検出値Ｒ_S を温度検出手段20が検
出した外気温度Ｔに基づき補正する補正手段30を設けた
ことにある。補正手段30は温度検出手段20が検出した外
気温度Ｔに基づき、ガス濃度検出手段10の検出値Ｒ_S に
補正係数αを乗じることにより検出値Ｒ_S を補正して、
補正した検出値Ｒ_S を出力する。補正係数αは図４に示
すマップに基づき算定される。図４は所定の基準外気温
度Ｔ_S と実際の外気温度Ｔとの差と補正係数との関係を
示している。図４に示すように補正係数αは外気温度Ｔ
が高くなるほど大きくなるように設定されており、ガス
濃度検出手段10からの検出値Ｒ_S に補正係数αを乗じる
ことにより外気温度Ｔの影響を補正できるようになって
いる。

【００２２】切替制御手段40は補正手段30から出力され
た補正後のガス濃度検出値Ｒ_S に基づき、内外気切替手
段50を駆動させることにより内気循環と外気導入との切
替えを制御する。内外気切替手段50は、例えば空調ダク
ト内への外気導入口の開閉を行う内外気切替ダンパと、
この内外気切替ダンパを駆動させるアクチュエータによ
り構成される。

【００２３】ここで、内気循環と外気導入との切替え制
御のための動作について、図５に示すフローチャートに
基づいて説明する。なお、図中のＳ１，Ｓ２，…Ｓ17は
各ステップを示す符号である。

【００２４】まずスタート後のＳ１で空調装置の制御が
初期（作動開始直後）かどうかを判定し、初期であれば
Ｓ２においてタイマＫをスタートさせてＳ３に進む。Ｓ
３では基準外気温度Ｔ_S を空調装置作動時に検出された
外気温度Ｔに設定し、次のＳ４においてガス濃度の基準
検出値Ｒ_SOを０に設定してＳ５に進む。Ｓ５ではタイマ
Ｋの計測時間が60秒経過したかどうかを判定し、経過し
ていなければＳ１に戻る。すなわち作動後60秒経過前は
ガス濃度検出手段10の検出値Ｒ_S は入力されない。

【００２５】Ｓ５における判定がＹＥＳのときはＳ６に
おいて現在の外気温度Ｔを入力し、次のＳ７ではＳ３に
おいて設定した基準外気温度Ｔ_S と現在の外気温度Ｔと
の差に基づき補正係数αの算定を行う。次いでＳ８にお
いてガス濃度検出手段10の検出値Ｒ_S を入力し、次のＳ
９で入力された検出値Ｒ_S に補正係数αを乗じて検出値
αを補正した後Ｓ10に進む。Ｓ10ではタイマＫの計測時
間が120 秒経過したかどうかを判定し、経過してなけれ
ばＳ11に進む。Ｓ11ではＳ９で補正した検出値Ｒ_S と基
準検出値Ｒ_S との大小を比較して、補正した検出値Ｒ_S
の方が小さい場合にはＮＯに従いＳ１に戻るが、大きい
場合にはＳ12に進み、Ｓ12において基準検出値Ｒ_SOを補
正後の検出値Ｔ_S に設定し直してからＳ１に戻る。すな
わち動作後60〜120 秒の間は基本的に基準検出値Ｒ_SOの
書き替えのみを行う。

【００２６】Ｓ10における判定がＹＥＳのときはＳ13に
進み、Ｓ13において空調空気の導入モードが外気導入か
どうかを判定する。外気導入であればＳ14に進み、Ｓ14
で補正後の検出値Ｒ_S が基準検出値Ｒ_SOの８割未満であ
るかどうかを判定する。ＮＯと判定した場合はＳ11に進
むが、ＹＥＳの場合はＳ15において外気導入を内気循環
に切り替えた後Ｓ11に進む。Ｓ13における判定がＮＯの
ときすなわち内気循環のときはＳ16に進み、Ｓ16で補正
後の検出値Ｒ_S が基準検出値Ｒ_SOの９割以上の大きさで
あるかどうかを判定する。ＮＯと判定した場合はＳ11に
進むが、ＹＥＳの場合はＳ17において内気循環を外気導
入に切り替えた後Ｓ11に進む。すなわち作動後120 秒経
過した後は補正された検出値Ｒ_S と基準検出値との比較
を行いながら、内気循環と外気導入との切替制御を行
う。

【００２７】次に本実施例による空調装置の作用を図６
に基づいて説明する。図６はガス濃度検出手段10で検出
される検出値の変化（同図(a))と温度検出手段20で検出
される外気温度Ｔの変化（同図(c))と切替制御手段40が
行う内気循環と外気導入との切替制御のタイミング（同
図(d))との関係を示すタイムチャートである。

【００２８】図６(b) に示すように空調装置の作動時の
空調空気の導入モードは外気導入であり、また同図(c)
に示すように外気温度Ｔは10℃である。空調装置が作動
すると、ガス濃度検出手段10は外気中に含まれる所定の
ガス成分の濃度検出を開始する。しかし、開始直後はガ
スセンサ10のセンサ部15周囲の加熱が十分でないので、
60秒経過するまでは検出値Ｒ_S の補正手段30への入力は
行わない。また、温度検出手段20により検出された作動
直後の外気温度Ｔが基準外気温度Ｔ_S として設定され
る。

【００２９】60秒経過後、検出値Ｒ_S の入力が開始さ
れ、補正手段30により検出値Ｒ_S の補正が行われる。こ
の補正は温度検出手段20から逐次入力される現在の外気
温度Ｔと、作動直後の外気温度に基づき設定した基準外
気温度Ｔ_S との差に基づいて行われるが、この実施例で
は作動開始後ｔ₁ 時間が経過するまでは外気温度Ｔが一
定であるので、この間は補正前の検出値Ｒ_S と補正後の
検出値α・Ｒ_S とは同じ値をとることになる（図４参
照）。一方、60秒経過後最初の補正後検出値Ｒ_S は基準
検出値Ｒ_SOとして設定され、以後逐次入力され補正され
る現在の検出値Ｒ_Sと基準検出値Ｒ_SOとの大小比較がな
され、現在の検出値Ｒ_S の方が大きい場合（外気中の所
定のガス成分の濃度が低い場合）その値が新しい基準検
出値Ｒ_SOとして設定される。なお、作動後120 秒経過す
るまでは基準検出値Ｒ_SOの更新判定は行われるが、内外
気の切替制御は行わない。

【００３０】120 秒経過後内外気の切替制御のための判
定が開始される。空調空気の導入モードは基準検出値Ｒ
_SOの８割未満に補正検出値Ｒ_S がなるまでは外気導入が
維持され、８割未満になると内気循環に切り替えられ
る。その後補正検出値Ｒ_S が基準検出値Ｒ_SOの９割以上
となるまでは内気循環が維持され、９割以上となると再
び外気導入に切り替えられる。

【００３１】ｔ₁ 時間経過後それまで一定だった外気温
度Ｔが上昇すると、ガスセンサ12のセンサ部15の周囲温
度が変化するので外気中の所定のガス成分の濃度は一定
であっても、ガス濃度検出手段10の検出値Ｒ_S は温度上
昇に伴って小さくなる。本発明では検出値Ｒ_S は補正手
段30により外気温度Ｔに基づき補正されるので、補正後
の検出値Ｒ_S は図６(a) に破線で示すように一定とな
る。したがって外気導入から内気循環への切替は行われ
ない。このこれに対し補正が行われない場合には、ガス
濃度検出手段10の検出値Ｒ_S が基準検出値Ｒ_SOの８割未
満となったときに外気導入から内気循環へ切り替えられ
ることになり、適正な内外気の切替制御が行われなくな
る。

【００３２】このように本実施例による車両用空調装置
では、ガス濃度検出手段10の検出値Ｒ_S に基づいき補正
して、この補正した検出値Ｒ_S に基づいて内外気の切替
制御を行っているので、外気温度Ｔの変化に左右されず
に常に適正な内外気の切替制御を行うことが可能とな
る。

【００３３】以上、本発明による車両用空調装置の一実
施例を説明したが、本発明による車両用空調装置はかか
る実施例の具体的態様に限定されるものではなく、種々
の変更を行うことができることはもちろんである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による車両用空調装置の全体
構成を示すブロック図

【図２】ガスセンサの回路構成図

【図３】ガスセンサ作動時のセンサ部の電気抵抗値と外
気温度との関係を示す図

【図４】基準外気温度と現在の外気温度との差と、補正
係数との関係を示す図

【図５】内気循環と外気導入との切替制御のための動作
を示すフローチャート

【図６】内気循環と外気導入との切替のタイミングを示
すタイムチャート

【符号の説明】

10 ガス濃度検出手段 12 ガスセンサ 15 センサ部 16 加熱部 20 温度検出手段 30 補正手段 40 切替制御手段 50 内外気切替手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浮田 英治 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 石川 俊和 広島県安芸郡府中町新地３番１号 ナルデ ック株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外気中に含まれる所定のガス成分がセン
   サ部において燃焼反応することにより変化する前記セン
   サ部の特性値に基づき外気中の前記所定のガス成分の濃
   度を検出するガス濃度検出手段と、 前記センサ部の周囲温度を検出する温度検出手段と、 前記温度検出手段が検出した前記周囲温度に基づき前記
   ガス濃度検出手段の検出値を補正する補正手段と、 前記補正手段が補正した前記ガス濃度検出手段の検出値
   に基づき内気循環と外気導入との切替えを制御する切換
   制御手段とを備えてなることを特徴とする車両用空調装
   置。