(57)【要約】  【課題】アスピレータ内部を流れる空気の流量に影響されずに、車室内の温度を正確に検出することができる車両用空調装置を提供する。【解決手段】アスピレータ本体３０１内部に流量センサ２００を設けてアスピレータ本体３０１の内部を流れる空気の流量Ｂを計測し、計測した流量Ｂに基づいて、アスピレータ本体３０１の内部に設けた温度センサ１００の計測した車室内温度Ｔｉｎｃの補正を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用空調装置が備える送風ファンの回転により車室内の空気が流入するダクトと、
前記ダクトの内部に設置され、前記ダクトの内部を流れる空気の温度を検出する温度センサと、
前記ダクトの内部に設置され、前記ダクトの内部を流れる空気の流量を検出する流量センサと、
前記ダクトの内部を流れる空気の温度を前記温度センサの出力信号に基づいて算出するとともに、前記ダクトの内部を流れる空気の流量を前記流量センサの出力信号に基づいて算出し、算出した該流量に基づいて算出した前記温度の補正を行う制御部と、
を備えることを特徴とする車両用温度検出装置。
【請求項２】
第一の端部から第二の端部に向けて内部を空気が流れる第一のダクトと、
前記第一のダクトより径の断面積が小さく、第三の端部から第四の端部に向けて内部を空気が流れ、前記第四の端部が前記第一のダクトの内部に挿入されて同軸上に位置し前記第一のダクトの前記第二の端部方向に開口するとともに、前記第三の端部が前記第一のダクト側面から前記第一のダクトの外部に突出する第二のダクトと、
前記第一のダクトの内部に設置され、前記第一のダクトの内部を流れる空気の温度を検出する温度センサと、
前記第一のダクトの内部に設置され、前記第一のダクトの内部を流れる空気の流量を検出する流量センサと、
車両用空調装置が備える送風ファンの送風により前記第二のダクトの前記第三の端部から前記第四の端部に向けて前記第二のダクトの内部に空気を流すことで前記第一のダクトの内部を流れる空気の温度を、前記温度センサの出力信号に基づいて算出するとともに、前記第一のダクトの内部を流れる空気の流量を、前記流量センサの出力信号に基づいて算出し、算出した該流量に基づいて算出した前記温度の補正を行う制御部と、
を備えることを特徴とする車両用温度検出装置。
【請求項３】
前記流量センサは、前記温度センサより前記第二の端部側に位置することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用温度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車室内温度検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両用空調装置は、車室内の温度を検出する車室内温度検出装置を備え、車室内の温度が乗員により設定された空調設定温度に一致するように、温度制御を行った空気を送風機（ブロアモータ）により車室内に供給している。車室内温度検出装置としては、インストルメントパネルに設けた開口部にアスピレータと呼ばれるダクトの一端を接続し、そのダクトの一端の内部に温度センサを設け、ダクトの他端で送風機により負圧を作って車室内の空気をダクト内部に引き込むことにより、温度センサに車室内の空気をあてて車室内の温度を検出するものが一般的である。このように車室内の空気をダクト内に引き込んで温度を検出することで、温度センサ近傍の空気の温度を計測するのではなく、車室内全体の空気の平均的な温度を計測することが可能となる。ここで温度センサとしては、電気抵抗が温度変化に対して変化する性質を利用し、抵抗値を計測することで温度を検出する測温抵抗体（サーミスタ素子）を用いることが多い（図４参照）。
【０００３】
ところで、測温抵抗体が流れる空気にさらされた場合、空気の流量が増えると測温抵抗体の表面から熱が奪われて測温抵抗体の温度が低下してしまい、また逆に空気の流量が減ると測温抵抗体の表面から奪われる熱が減って測温抵抗体の温度が上昇する。したがって、空気の流量が変化すると正確な温度の検出が難しくなる、という問題点があった。この問題点を解決するため、空気の流量の変化に応じて、すなわち、アスピレータから排出される空気の流量に相当する、送風機への印加電圧に応じて、温度センサの検出温度を補正する発明が開示されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３５３３７２３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような送風機への印加電圧に基づく温度センサの補正においては、送風機への印加電圧をアスピレータ内部を流れる空気の流量を表す指標として使用している。したがって、送風機への印加電圧が一定であっても、アスピレータの断面積や全長が異なってアスピレータ内部を流れる空気の流量が異なる場合や、アスピレータの配策形状が異なってアスピレータ内部を流れる空気の流量が異なる場合は、温度センサがさらされる空気の流量が変わるため、異なる条件で算出した数式をそのまま使ってしまうと温度センサの検出温度の補正が正確に行えなくなってしまい、温度センサの検出温度の補正を正確に行うためには、アスピレータの断面積、全長、配索形状毎に数式を算出し直す必要がある、という問題点があった。
【０００５】
また、アスピレータ内部にゴミが堆積してアスピレータ内部を流れる空気の流量が変化した場合も、温度センサがさらされる空気の流量が変わってしまうため、温度センサの検出温度の補正が正確に行えなくなってしまう、という問題点があった。
【０００６】
また、温度センサがさらされる空気の流量が一定の状態で温度センサの校正が行われている場合、送風ファンの回転を停止して外部から自然風を取り込んでいる状態から送風ファンの回転を開始した直後は、温度センサにあたる空気の流量が少ないため、温度センサの検出温度の補正が正確に行えなくなってしまう、という問題点があった。
【０００７】
さらに空調制御中に車両の窓を開けた場合は、車室内の圧力が変化して送風ファンの風量が変化するため、温度センサの検出温度の補正が正確に行えなくなってしまう、という問題点があった。
【０００８】
本発明では以上の問題点に鑑み、アスピレータ内部を流れる空気の流量に影響されずに、車室内の温度を正確に検出することができる車室内温度検出装置を実現する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、車両用空調装置が備える送風ファンの回転により車室内の空気が流入するダクトと、前記ダクトの内部に設置され、前記ダクトの内部を流れる空気の温度を検出する温度センサと、前記ダクトの内部に設置され、前記ダクトの内部を流れる空気の流量を検出する流量センサと、前記ダクトの内部を流れる空気の温度を前記温度センサの出力信号に基づいて算出するとともに、前記ダクトの内部を流れる空気の流量を前記流量センサの出力信号に基づいて算出し、算出した該流量に基づいて算出した前記温度の補正を行う制御部と、を備えることを特徴としている。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、第一の端部から第二の端部に向けて内部を空気が流れる第一のダクトと、前記第一のダクトより径の断面積が小さく、第三の端部から第四の端部に向けて内部を空気が流れ、前記第四の端部が前記第一のダクトの内部に挿入されて同軸上に位置し前記第一のダクトの前記第二の端部方向に開口するとともに、前記第三の端部が前記第一のダクト側面から前記第一のダクトの外部に突出する第二のダクトと、前記第一のダクトの内部に設置され、前記第一のダクトの内部を流れる空気の温度を検出する温度センサと、前記第一のダクトの内部に設置され、前記第一のダクトの内部を流れる空気の流量を検出する流量センサと、車両用空調装置が備える送風ファンの送風により前記第二のダクトの前記第三の端部から前記第四の端部に向けて前記第二のダクトの内部に空気を流すことで前記第一のダクトの内部を流れる空気の温度を、前記温度センサの出力信号に基づいて算出するとともに、前記第一のダクトの内部を流れる空気の流量を、前記流量センサの出力信号に基づいて算出し、算出した該流量に基づいて算出した前記温度の補正を行う制御部と、を備えることを特徴としている。
【００１１】
上記構成によれば、ダクト、すなわちアスピレータの内部を流れる空気の流量を実測して温度センサの検出した温度の補正を行うため、ダクトの内部を流れる空気の流量に影響されずに、車室内の温度を正確に検出することができる。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記流量センサは、前記温度センサより前記第二の端部側に位置することを特徴としている。
【００１３】
上記構成によれば、流量センサが温度センサにあたる空気を妨げることがなく、温度センサにあたる空気の流量の安定化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
車室内温度検出装置において、アスピレータ内部を流れる空気の流量に影響されずに、車室内の温度を正確に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。
【００１６】
図１に、本発明の実施形態の構成図を示す。
【００１７】
車室内温度検出装置は、温度センサ１００、流量センサ２００、アスピレータ３００、送風機４００、制御部５００を備えている。
【００１８】
温度センサ１００は、アスピレータ本体３０１（後述）の内部を流れる空気にさらされるように、アスピレータ本体３０１の車室内側端部３０１Ａ付近の内部で、アスピレータ本体３０１の径の断面積における中心部付近に位置するように設置されている。また温度センサ１００は、制御部５００と電気的に接続されている。
【００１９】
温度センサ１００には、サーミスタ素子を用いている。サーミスタ素子は、温度変化に対してサーミスタ素子の抵抗値が線形変化を示す素子であり（図４参照）、温度変化と抵抗値変化の対応関係をあらかじめ調べておくことで、抵抗値からサーミスタ素子がさらされている空気の温度を検出することができる。
【００２０】
流量センサ２００は、アスピレータ本体３０１の内部を流れる空気にさらされるように、アスピレータ本体３０１の車室内側端部３０１Ａ付近の内部で、アスピレータ本体３０１の径の断面積における中心部付近に位置するように設置されている。また流量センサ２００は、制御部５００と電気的に接続されている。
【００２１】
ここで、流量センサ２００は、温度センサ１００にあたる空気を妨げないように、温度センサ１００より空気の流れの下流側、すなわちインストルメントパネル内側端部３０１Ｂ側に設置されている。また、空気の流量を正確に計測するためには、インストルメントパネル６００に設けた空気流入口６０１から流入する車室内の空気にまんべんなくさらされるように設置されることが望ましい。このため、流量センサ２００は、アスピレータ本体３０１の車室内側端部３０１Ａからある程度離れた位置に設置される。
【００２２】
流量センサ２００には、いわゆる熱式風速センサを流量センサとして用いている。熱式風速センサは、センサ素子に電流を流してセンサ素子を発熱させ、センサ素子の周囲を流れる空気の流量が増えてセンサ素子が冷却され温度が低下した場合はセンサ素子に流す電流量を増やしてセンサ素子の温度を上昇させ、センサ素子の周囲を流れる空気の流量が減ってセンサ素子の温度が上昇した場合はセンサ素子に流す電流量を減らしてセンサ素子の温度を低下させて、センサ素子の温度を一定に保っている。センサ素子の周囲を流れる空気の流速と、センサ素子を一定温度に保つための電流の供給量に比例関係があることから、供給する電流量から風速を求めるものである。ここで、アスピレータ本体３０１の径の断面積はあらかじめ算出できるため、温度センサ１００付近の空気の風速とアスピレータ本体３０１の径の断面積から、空気の流量＝風速×径の断面積として空気の流量を算出することができる。なお、熱式風速センサは厳密には周囲を流れる空気の温度に検出結果が左右されるが、温度センサの補正が重要となる空調装置本体の目標設定温度付近においては、車室内温度は安定しているものと考えられるため、周囲を流れる空気の温度は一定として（例えば空調制御の目標温度）扱うものとする。
【００２３】
アスピレータ３００は、アスピレータ本体３０１と、アスピレータ送風部３０２とで構成される。アスピレータ送風部３０２は、アスピレータ本体３０１の内部に一端（第四の端部）が挿入されており、アスピレータ本体３０１のインストルメントパネル内側端部３０１Ｂ（第二の端部）方向にその一端が開口している。ここで、アスピレータ本体３０１の内壁と、アスピレータ送風部３０２の外壁との間には、空隙が設けられており、アスピレータ本体３０１の車室内側端部３０１Ａ（第一の端部）が接するインストルメントパネル６００に設けられた空気流入口６０１から流入した空気がこの空隙を通過してインストルメントパネル内側端部３０１Ｂに排出される。
【００２４】
アスピレータ送風部３０２の他端（第三の端部）は、送風機４００により送風される空気の流入口となるように、送風機４００の送風ファンと対面する位置に設けられている。
【００２５】
ここで、アクチュエータ４０１と、送風ファン４０２とを備えた送風機４００は、空調装置本体（図示省略）が温度制御した空気を車室内に供給するため空調装置本体の制御部により制御されるものであり、アスピレータ本体３０１内部に車室内の空気を取り込むためにも用いられている。
【００２６】
送風機４００の送風ファン４０２が回転すると、アスピレータ送風部３０２内を図１の矢印Ａ２方向に空気が流れる。この空気の流れにより、インストルメントパネル６００に設けられた空気流入口６０１からアスピレータ本体３０１内部に車室内の空気が流入して図１の矢印Ａ１方向に空気が流れ、インストルメントパネル内側端部３０１Ｂから排出される。
【００２７】
制御部５００は、温度センサ１００の出力信号を取り込み、車室内温度を算出する。また、流量センサ２００の出力信号を取り込み、アスピレータ本体３０１内部を流れる空気の流量を算出し、算出した流量に応じて温度センサ１００の出力信号から算出された車室内温度の補正を行い、空調装置本体へ出力する(後述)。
【００２８】
次に、フローチャートを用いて、本実施形態の動作を説明する。なお、送風機４００は空調装置本体により回転速度が制御され回転しており、空気流入口６０１からアスピレータ本体３０１内部に流入した車室内の空気がアスピレータ本体３０１内部を図１の矢印Ａ１方向に流れているものとする。
【００２９】
ステップＳ１０１では、温度センサ１００の出力信号が制御部５００に取り込まれ、制御部５００が計測温度Ｔｉｎｃを算出する。温度センサ１００はサーミスタ素子を用いており、前述した方法により、温度センサ１００の抵抗値から計測温度Ｔｉｎｃを算出することができる。この後に、フローはステップＳ１０２へ移行する。
【００３０】
ステップＳ１０２では、流量センサ２００の出力信号が制御部５００に取り込まれ、制御部５００がアスピレータ本体３０１の内部を流れる空気の流量Ｂを算出する。流量センサ２００は熱式風速センサを用いており、前述した方法により、流量センサ２００に供給する電流量から流量Ｂを算出することができる。この後に、フローはステップＳ１０３へ移行する。
【００３１】
ステップＳ１０３では、ステップＳ１０２で算出した流量Ｂを指標として、制御部５００が温度補正テーブルを参照し、温度補正係数αを選択する。
【００３２】
図３に、温度補正テーブルの例を示す。流量Ｂを一定とした状態で、車室内の空気の温度を実験的に変化させ、実際の車室内の温度Ｔｒ（以降、実温度Ｔｒと呼ぶ）と、温度センサ１００の出力信号から算出した計測温度Ｔｉｎｃとの関係をあらかじめ計測してグラフ化し、グラフの傾きαを算出する。
【００３３】
温度センサ１００の検出する温度が必要になるのは、空調制御が行われている場合であり、通常は送風機により車室内に送風が行われ、アスピレータ本体３０１の内部にも空気が流れている状態である。ここで、車室内の温度が空調装置本体の設定温度に一致している状態での標準的な送風量に対するアスピレータ本体３０１における空気の流量ＢをＢ０とし、この状態において、計測温度Ｔｉｎｃが実温度Ｔｒを示すように、温度センサ１００の校正が行われているものとする。
【００３４】
空気の流量Ｂ＝Ｂ０の場合は、計測温度Ｔｉｎｃ＝実温度Ｔｒであり、グラフの傾きα＝１となるが、流量ＢがＢ０の状態から、流量Ｂを所定量ΔＢ増やすと、温度センサ１００が冷却されて抵抗値が高くなり、計測温度Ｔｉｎｃは実温度Ｔｒより低い値を示す。すなわち、Ｔｉｎｃ＜Ｔｒとなり、グラフの傾きα（＋ΔＢ）はα（＋ΔＢ）＜１となる。さらに流量ＢをΔＢ増やすと、温度センサ１００がさらに冷却されて抵抗値がより高くなり、計測温度Ｔｉｎｃは実温度Ｔｒよりさらに低い値を示す。すなわち、グラフの傾きα（＋２ΔＢ）はα（＋２ΔＢ）＜α（＋ΔＢ）＜１となる。
【００３５】
逆に、流量ＢがＢ０の状態から、流量Ｂを所定量ΔＢ減らすと、温度センサ１００の冷却効果が薄れて抵抗値が低くなり、計測温度Ｔｉｎｃは実温度Ｔｒより高い値を示す。すなわち、Ｔｉｎｃ＞Ｔｒとなり、グラフの傾きα（−ΔＢ）はα（−ΔＢ）＞１となる。さらに流量ＢをΔＢ減らすと、温度センサ１００の冷却効果がさらに薄れて抵抗値がより低くなり、計測温度Ｔｉｎｃは実温度Ｔｒよりさらに高い値を示す。すなわち、グラフの傾きα（−２ΔＢ）はα（−２ΔＢ）＞α（−ΔＢ）＞１となる。
【００３６】
このように、グラフの傾きα（−２ΔＢ）、α（−ΔＢ）、α（＋ΔＢ）、α（＋２ΔＢ）（以降、代表してαとする）は、各流量Ｂにおける計測温度Ｔｉｎｃの実温度Ｔｒに対するずれを表しており、計測温度Ｔｉｎｃにαの逆数を温度補正係数として乗算することで、計測温度Ｔｉｎｃを流量Ｂの影響を受けない状態の温度に補正することができる。
【００３７】
温度補正テーブルは、各流量Ｂに対する温度補正係数αのテーブルであり、制御部５００は算出した流量Ｂに対応した温度補正係数αを選択する。この後に、フローはステップＳ１０４へ移行する。
【００３８】
ステップＳ１０４では、ステップＳ１０３で選択した温度補正係数αを用いて、計測温度Ｔｉｎｃの補正を行う。すなわち、温度補正後の計測温度をＴｉｎｃｈとすると、
Ｔｉｎｃｈ＝（１／α）×Ｔｉｎｃ  （数式１）
となる。ここで算出した温度補正後の計測温度Ｔｉｎｃｈが、空気の流量Ｂの影響を受けていない温度センサ１００の検出温度、すなわち、車室内の空気の温度を表すことになる。この後に、フローはステップＳ１０５へ移行する。
【００３９】
ステップＳ１０５では、ステップＳ１０４で算出した温度補正後の計測温度Ｔｉｎｃｈを空調装置本体へ出力する。空調装置本体はこの温度補正後の計測温度Ｔｉｎｃｈを取り込んで、車室内に供給する空気の温度制御を行う。この後に、フローはステップＳ１０６へ移行する。
【００４０】
ステップＳ１０６では、空調制御が終了したか否かの判定が行われる。空調制御が終了した場合は、計測温度Ｔｉｎｃの補正は不要となり、ステップＳ１０７へ移行する。一方、空調制御が終了していない場合は、フローはステップＳ１０１へ戻り、流量Ｂに応じた計測温度Ｔｉｎｃの補正が行われる。
【００４１】
ステップＳ１０７で、一連の動作が終了する。
【００４２】
以上のように、本発明の実施形態の車室内温度検出装置では、アスピレータ３００内を流れる空気の流量Ｂを流速センサ２００により実測して温度センサ１００の検出した温度Ｔｉｎｃの補正を行うため、アスピレータ３００内を流れる空気の流量Ｂに影響されずに、車室内の温度を正確に検出することができる。
【００４３】
以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、実施例は本発明の例示にしか過ぎず、本発明は実施例の構成にのみ限定されるものではない。したがって本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれることはもちろんである。
【００４４】
例えば、アスピレータ３００の形状は一例であり、他の形状を備えていても良い。
【００４５】
また、温度センサ１００、流量センサ２００の設置位置は一例であり、空気流入口の形状や数、アスピレータの形状等により、温度、流量がそれぞれより精度高く検出できる位置に設けるのが望ましい。
【００４６】
また、温度補正テーブルは、実施形態に示したものに限定されるものではなく、例えば流量Ｂ＝０のときに実温度Ｔr＝計測温度Ｔｉｎｃとなるように温度センサ１００を校正した場合に対応した温度補正テーブルを用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施形態の構成図である。
【図２】本発明の実施形態における動作のフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態における温度補正テーブルの説明図である。
【図４】サーミスタ素子の温度と抵抗値の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４８】
１００  温度センサ
２００  流量センサ
３００  アスピレータ
３０１  アスピレータ本体
３０１Ａ  車室内側端部
３０１Ｂ  インストルメントパネル内側端部
３０２  アスピレータ送風部
４００  送風機
４０１  アクチュエータ
４０２  送風ファン
５００  制御部
６００  インストルメントパネル
６０１  空気流入口
【図１】
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【図２】
2008174195.tif 000004
【図３】
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【図４】
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