(57)【要約】  本発明は、車両用の空調装置に関する。この空調装置は少なくとも、ブロワを備えた空調機器（３）と、循環モードまたは外気モードをセットする内外気切替えフラップ（４）と、車室内の気体濃度、例えばＣＯ2濃度を測定し、測定信号（Ｓ４）を出力するガスセンサ（５）と、ガスセンサ（５）の測定信号（Ｓ４）を受信し、内外気切替えフラップ（４）の循環位置または外気位置をセットし、且つガスセンサ（５）を制御する制御装置（２）とを有する。制御装置（２）は循環モードではガスセンサ（５）を外気モードにおける動作モードとは異なる動作モードに切り替える。
2010503580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用の空調装置において、
該空調装置は少なくとも、
ブロワを備えた空調機器（３）と、
循環モードまたは外気モードをセットする内外気切替えフラップ（４）と、
車室内の気体濃度、例えばＣＯ2濃度を測定し、測定信号（Ｓ４）を出力するガスセンサ（５）と、
前記ガスセンサ（５）の前記測定信号（Ｓ４）を受信し、前記内外気切替えフラップ（４）の循環位置または外気位置をセットし、前記ガスセンサ（５）を制御する制御装置（２）とを有し、
該制御装置（２）は前記循環モードでは前記ガスセンサ（５）を前記外気モードにおける動作モードとは異なる動作モードに切り替えることを特徴とする、車両用の空調装置。
【請求項２】
前記制御装置（２）は前記ガスセンサ（５）を前記循環モードではエネルギ消費が比較的高い動作モードに切り替え、前記外気モードではエネルギ消費が比較的低い動作モードに切り替える、請求項１記載の空調装置。
【請求項３】
前記制御装置（２）は前記ガスセンサ（５）を前記外気モードでは完全にスイッチオフするか、前記ガスセンサ（５）が測定信号（Ｓ４）を出力しないスタンバイモードに切り替える、請求項２記載の空調装置。
【請求項４】
前記ガスセンサ（５）は前記スタンバイモードにおいて、前記制御装置（２）とのガスセンサインタフェースをウェイクアップ信号（Ｓ３）について監視する、請求項３記載の空調装置。
【請求項５】
前記制御装置（２）は前記空調機器（３）の漏れを監視しない、請求項３または４記載の空調装置。
【請求項６】
前記制御装置（２）は前記ガスセンサ（５）を前記循環モードでは高分解能の動作モードにセットし、前記外気モードでは低分解能の動作モードにセットし、前記ガスセンサ（５）はいずれの動作モードにおいても測定信号（Ｓ４）を前記制御装置（２）に出力する、請求項１または２記載の空調装置。
【請求項７】
前記空調機器（３）は二酸化炭素を含有する空調媒体を有し、前記制御装置（２）は前記ガスセンサ（５）の前記測定信号（Ｓ４）から前記空調媒体の漏れが存在するか否かを検査する、請求項６記載の空調装置。
【請求項８】
前記ガスセンサ（５）は熱的な赤外線放射源を備えた分光式ガスセンサ（５）であり、該赤外線放射源は、
前記高分解能の動作モードにおいては、比較的高い温度および／または比較的高いエネルギ供給にセットされており、
前記低分解能の動作モードにおいては、比較的低い温度および／または比較的低いエネルギ供給にセットされている、請求項６または７記載の空調装置。
【請求項９】
空調装置（１）の作動方法において、
内外気切替えフラップ（４）を、車室内に存在する空気を閉鎖的に循環させる循環モードにセットするか、外気を取り入れる外気モードにセットし、ガスセンサ（５）の測定信号（Ｓ４）を受信し、気体含有量、例えば二酸化炭素含有量を求めるために評価し、
前記ガスセンサ（５）を前記外気モードにおいては前記循環モードにおける動作モードとは異なる動作モードにセットすることを特徴とする、空調装置（１）の作動方法。
【請求項１０】
前記ガスセンサ（５）を前記外気モードでは完全にスイッチオフするか、前記ガスセンサ（５）が測定信号（Ｓ４）を出力しないスタンバイモードにセットする、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
空調媒体の漏れが存在するか否かについて前記測定信号（Ｓ４）を検査しない、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記ガスセンサ（５）を前記循環モードではエネルギ消費が比較的高い高分解能のアクティブ動作モードで作動させ、前記外気モードではエネルギ消費が比較的低い低分解能の動作モードで作動させ、いずれの動作モードにおいても前記ガスセンサ（５）から出力される測定信号（Ｓ４）を前記二酸化炭素含有量について評価する、請求項９記載の方法。
【請求項１３】
前記空調装置（１）の空調機器（３）において二酸化炭素を含有する空調媒体を使用し、該空調媒体の漏れが存在するか否かについて前記前記ガスセンサ（５）の前記測定信号（Ｓ４）を評価する、請求項１２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
車両の空調装置は一般的に、車室内での循環を行う循環モードもしくは内気モードと、車室外の空気を車室内に取り入れ、車室内の空気を車室外へ排出する外気モードとを切替える内外気切替えフラップを有する。
【０００２】
車両の外部の有害物質濃度が高いときに空調装置の内外気切替えフラップを閉じるために、外気を監視するためのガスセンサが車両の一部で使用されている。
【０００３】
さらには、車室内の空気を監視し二酸化炭素含有量を検査するためにガスセンサが使用される。二酸化炭素含有量は、一方では乗員の呼吸による影響を受け、他方では二酸化炭素を含有する空調媒体の空調装置からの漏れによる影響も受ける。呼吸に起因して生じる二酸化炭素の濃度は漏れの場合に生じる濃度よりも低い。
【０００４】
ガスセンサに関しては殊に分光法による測定原理が公知であり、この測定原理においては赤外線放射源、例えば低電流領域で動作するスパイラル型フィラメントから測定区間にわたり赤外線放射が放射され、続けて測定区間での赤外線放射の吸収が赤外線検出器において求められる。さらには別のセンサ原理を用いるセンサ、例えば化学的なセンサ、半導体ガスセンサ、ガスＦＥＴおよび他のセンサも公知である。一般的に、この種のガスセンサにおいては寿命が限定的であること、またエネルギ供給に対する要求が高いことが問題となる。
【０００５】
発明の概要
本発明によれば、気体濃度、殊にＣＯ2濃度を求めるためのガスセンサを循環モードと外気モードで異なる動作モード（動作状態）にセットすることができる。
【０００６】
本発明の基本的な着想は、空調装置の外気モードではＣＯ2濃度を十分に低く維持するために通気は十分に行われているので、循環モードにおいてのみ乗員の呼吸に起因する有害なＣＯ2濃度が生じる可能性があるということである。
【０００７】
したがって本発明によれば、二酸化炭素を含有する空調媒体の漏れの監視を実施しない空調装置の場合、センサが循環モードにおいてのみ測定を実施するシステムが提案される。空調装置が外気モードにある場合、ガスセンサは寿命を延長するエネルギ節約式のスタンバイモードに切り替えられるか、完全にスイッチオフされる。
【０００８】
スタンバイモードにおいては、センサがセンサインタフェースのみをウェイクアップ信号について監視する。つまり、別の機能は停止されているか、起動に過度に時間がかかるような場合には、最低限の動作モードに切り替えられる。これによって分光式ガスセンサにおいては、赤外線放射源がクリティカルな構成素子として保護され、したがってその寿命が延長される。化学的なガスセンサにおいては、例えば化学的なセンサ素子が加熱されず、これによって保護される。センサの寿命が延長される他にエネルギ消費も低減される。このために、例えばガスセンサでは通常使用されているマイクロプロセッサのような測定電子機器も有利には補完的にスイッチオフされるか、その機能がセンサインタフェースを監視する最低限の機能に限定される。
【０００９】
二酸化炭素を含有する空調媒体（冷媒）が使用される空調装置では、外気モードにおいても空調媒体の漏れによって二酸化炭素の濃度が突然上昇する可能性がある。したがって循環モードにおいては、起こりうる空調媒体の漏れも乗員の呼吸に起因する二酸化炭素の濃度の上昇も監視されるアクティブ動作モードが設けられており、また外気モードにおいては、ガスセンサの分解能は低いが、空調媒体の漏れに起因するＣＯ2濃度の上昇を検出するためにガスセンサが測定信号をさらに出力する限定動作モードが設けられている。
【００１０】
分光式ガスセンサが使用される場合、分解能が低い限定動作モードをそれぞれのガスセンサへの殊に僅かな電流供給または僅かなエネルギ供給によって達成することができ、したがって大凡の測定信号が得られる。
【００１１】
この種の分解能が低い限定動作モードでは気体濃度が大まかにしか求められないので、内外気切替えフラップの正確な制御または調整が実現されない可能性がある。しかしながら本願発明によれば、外気モードではＣＯ2含有量のクリティカルな限界値に達する寸前の状態は空調媒体の漏れに起因するものとみなすことができ、したがって二酸化炭素値がクリティカルな限界値にまだかろうじて達していないにもかかわらず、警告信号を出力し、また対抗措置を講じることになるクリティカルな状態の不正確または誤った識別も判別される。
【００１２】
二酸化炭素のクリティカルな濃度値が識別されると、空調装置の全ての動作モードにおいてそれぞれ警告信号出力することができる。
【００１３】
さらに本願発明によれば、測定信号の時間的な特性から、乗員の呼吸によって二酸化炭素含有量は緩慢にしか増加しないので、二酸化炭素含有量の急激な増加によって空調媒体が漏れている可能性があることも推量できる。
【００１４】
本発明を基本的には、制御装置が外気モードにおいてはガスセンサを完全にスイッチオフするか、スタンバイモードまたは低分解能の測定モードに関する測定信号を送出するように制御装置が調整されることによりソフトウェア的に実現することができる。したがって本発明を比較的僅かな変更コストで実現することができ、基本的には既存の空調装置を僅かな手間で改装することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明による空調装置のブロック図を示す。
【図２】漏れの監視が行われる、本発明による方法の第２の実施形態のフローチャートを示す。
【図３】漏れの監視が行われない、本発明による方法の第１の実施形態のフローチャートを示す。
【００１６】
図１によれば、車両の空調装置１は制御装置２と、ここでは詳細に説明しないエバポレータおよびブロワを備えた空調機器３と、内外気切替えフラップ４と、ＣＯ2センサ５とを有する。内外気切替えフラップ４は公知のように、車室内に存在する空気を閉鎖的に循環させる循環モードと、車室外の空気との入れ替えを行う外気モードとの切替えに使用される。
【００１７】
ユーザは例えばダッシュボードの領域に取付けられているスイッチ６を介して調整信号（操作信号）Ｓ０を制御装置２に入力する。調整信号Ｓ０に依存して、制御装置２は第１の制御信号Ｓ１を介して空調機器３をオン・オフし、また必要に応じて強度を調整する。さらに制御装置２は第２の制御信号Ｓ２を介して内外気切替えフラップ４を駆動制御し、循環モードまたは外気モードをセットする。自動的な空調装置１の場合には内外気切替えフラップ４の制御を自動的に行うこともできる。すなわち、ユーザからの調整信号Ｓ０がなくても空調装置１を制御することができる。
【００１８】
制御装置２は複数の第３の制御信号Ｓ３を介してセンサ５も駆動制御する。つまり、それぞれの制御信号Ｓ３はガスセンサ５の方式および機能に依存する。ガスセンサ５は殊に分光式ガスセンサであり、この分光式ガスセンサ赤外線放射源、例えば低電流領域で動作するスパイラル型フィラメントと、検査すべき混合気体が存在する測定区間と、この測定区間における赤外線放射の波長に依存する吸収を検出するための分光式センサとを有する。ＣＯ2に関係する波長領域における赤外線放射の吸収を求めることができ、また必要に応じて別の測定チャネルによって他の気体成分の濃度も補完的に求めることができる。分光式ガスセンサの代わりに、例えば、気体組成または気体濃度に依存して変化する電気的な特性を備えており、且つ検査すべき混合気体に曝されている機能層を有する化学的なセンサ、または例えば半導体ガスセンサ、ガスＦＥＴまたは他のガスセンサを設けることもできる。相応にガスセンサ５は関連する濃度値を有する測定信号Ｓ４を制御装置２に戻す。
【００１９】
本発明によれば、制御装置２は制御信号Ｓ３を用いて空調装置の動作中にガスセンサ５を種々の動作モードにセットすることができる。動作モードの性質および数はガスセンサ５の方式および機能ならびに空調機器３、殊に空調機器３の空調媒体または蒸発媒体に依存する。空調機器３のＣＯ2を含有する空調媒体の漏れが検査されるか否かが殊に重要である。つまりこのことは、ＣＯ2を含有する空調媒体の漏れが車室内の空気中のＣＯ2濃度の著しく、場合によっては健康にとって有害となるほどの上昇を生じさせる可能性がある空調機器の場合には殊に重要である。
【００２０】
さらには、その都度使用されるガスセンサ５に依存して種々の動作モード、殊に限定動作モードを選択することができる。
【００２１】
以下では、漏れの検査を実施しない空調機器３を備えた空調装置１の動作を説明する。ここでは殊に、別の空調媒体としてＣＯ2を予定することができる。この場合本発明によれば、空調装置１の外気モードではＣＯ2濃度を十分に低く維持するために通気が十分に行われているので、有害なＣＯ2濃度は空調装置１の循環モードにおいてのみ生じる可能性があることが識別される。
【００２２】
したがって制御装置２は循環モードにおいてのみ、すなわち内外気切替えフラップ４が空気循環位置にセットされている場合にのみ、分光式ガスセンサ５の使用時に赤外線放射源に完全に電流が供給され、且つ継続的に測定信号Ｓ４が制御装置２に出力される動作モードにガスセンサ５を切り替える。測定信号Ｓ４が高いＣＯ2濃度を示す場合には、相応の制御信号Ｓ２によって循環モードから外気モードに切り替えることができ、必要に応じて制御信号Ｓ１によって空調機器３をスイッチオフし、警告信号を出力することができる。
【００２３】
内外気切替えフラップ４が外気モードにセットされている場合には、制御装置２は相応の制御信号Ｓ３を介してガスセンサ５を、寿命を延長するエネルギ節約式のスタンバイモードに切り替えるか、完全にスイッチオフする。
【００２４】
スタンバイモードでは、例えばＣＡＮバスを介して接続されているガスセンサ５が自身のセンサインタフェースのみをウェイクアップ信号について監視する。他の全ての機能、殊に分光式ガスセンサの場合には赤外線放射源への電流供給は遮断されている。化学的なガスセンサ５の場合には、例えば化学的なセンサ素子が加熱されず、それによりガスセンサは保護される。ガスセンサ５内に設けられている制御電子装置を完全にまたは部分的にスイッチオフすることができる。
【００２５】
ガスセンサ５が空調機器３の空調媒体の漏れも監視すべき車両の場合、本発明によればガスセンサ５が循環モードにおいても外気モードにおいても駆動され、完全にはスイッチオフされない。しかしながら本発明によれば、外気モードでは低分解能の測定モードに切替え可能であることが識別される。何故ならば、この低分解能の測定モードでも空調機器の３の漏れを示唆するには十分であり、それ以外の場合に関連するＣＯ2濃度は見込まれないからである。したがって制御装置２は内外気切替えフラップ４の位置に依存して、相応の制御信号Ｓ３を介してガスセンサ５を循環モードでは通常の高分解能動作モードにセットし、外気モードでは限定動作モードにセットする。  高分解能の測定モードでは分光式ガスセンサが比較的高い供給エネルギ（電圧または電流）で駆動されるので、赤外線放射源の温度は高く、したがって関連する波長領域における強度は高い。
【００２６】
限定動作モードは殊に、ガスセンサ５の重要な素子またはモジュールが保護された状態で駆動される低分解能の測定モードである。分光式ガスセンサ５が使用される場合には、例えば熱的な赤外線放射源を比較的低い供給エネルギ（電圧または電流）で駆動させることができるので、赤外線放射源の温度、したがって関連する波長領域における強度は低下するが、赤外線放射源の寿命が延長され、したがってガスセンサ５全体の寿命が著しく延長される。これによってガスセンサ５のエネルギ要求も低下する。
【００２７】
分光式ガスセンサは通常の場合、適切なフィルタを介してＣＯ2に関連する波長領域を通過させる測定チャネルと基準チャネルとを介して気体濃度を測定し、２つの測定チャネルの信号の差形成により、またはそれらの信号の関係を用いて評価を行う。したがって基本的には、赤外線放射源に比較的僅かな電流しか供給されず、２つの測定チャネルの信号も相応に比較的低い限定測定モードであっても測定は可能である。しかしながら信号が比較的低いことに基づき、したがって信号雑音比が悪いことに基づき、通常の高分解能の測定モードのような正確な測定は行えない粗い分解が行われる。
【００２８】
補足的に、図２および図３のフローチャートに基づき測定方法を説明する。冷媒の漏れが検出される空調装置の第１の実施形態においては、方法がステップＳｔ１において、例えばスイッチ６を介して空調装置がスイッチオンされた際に開始される。続けて制御装置２が起動され、第１のステップＳｔ２においては内外気切替えフラップ４の位置に依存せずに常に完全な測定を実施することができる。すなわち制御装置２は、最初の高いＣＯ2値を排除できるようにするためにガスセンサ５を通常の高分解能の動作モードで動作させる。
【００２９】
続けて判定ステップＳｔ３においては、選択されている内外気切替えフラップの位置が考慮される。
循環モードでは左側の分岐Ｕに従い、ステップＳｔ４においてガスセンサ５は通常の高分解能の動作モードにセットされる。外気モードでは右側の分岐Ａに従い、ステップＳｔ５においてガスセンサ５は限定的な低分解能の動作モードがセットされる。いずれの場合も続けてステップＳｔ６に進み、ＣＯ2濃度の値が許容ＣＯ2限界値を下回っているか否かがそれぞれ検査される。
【００３０】
ＣＯ2限界値を下回っている場合には分岐ｙに従い、続くステップＳｔ７においては必要に応じて、操作装置６を介して内外気切替えフラップ４のセッティングの変更または他の変更が入力されたか否かが検査される。続けて、本方法は再度ＣＯ2濃度を検査するためにステップＳｔ６に戻る。
【００３１】
許容ＣＯ2限界値の超過が確認された場合には分岐ｎにしたがい、続くステップＳｔ８において種々の措置を講じることができる。例えば、ドライバの希望に依存せずに外気モードをセットすることができる、および/または、警告信号を出力することができる。
【００３２】
続いて、本方法はステップＳｔ６に戻る。
【００３３】
図３は、空調媒体の漏れの監視が行われない空調装置が使用される場合の相応の方法を示す。この方法においては、図２と同様にステップＳｔ１，Ｓｔ２，Ｓｔ３およびＳｔ４、さらにはステップＳｔ６，Ｓｔ７，Ｓｔ８も行われるが、ステップＳｔ５は行われない。
【００３４】
外気モードが選択されている場合には、ステップＳｔ３に続くステップＳｔ１０において、ガスセンサ５は、センサインタフェースのみがオン状態にあるスタンバイモードに切り替えられるか、完全にスイッチオフされるので、ガスセンサ５は測定信号Ｓ４を出力しない。ステップＳｔ３に戻るループが示されているように、循環モードへの切り替えが行われ、続けてガスセンサ５がスイッチオンされたときに初めてさらなる信号評価を行うことができる。
【図１】
2010503580.tif 000003
【図２】
2010503580.tif 000004
【図３】
2010503580.tif 000005
【国際調査報告】
2010503580.tif 000006
2010503580.tif 000007
2010503580.tif 000008
2010503580.tif 000009