(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒータを内蔵するガスセンサ（１２）を有し、前記ガスセンサ（１２）が出力する出力値が所定条件を満足したときに内外気モードを自動的に内気モードに切り換える内外気処理を行うようになっており、
前記ガスセンサ（１２）は、前記ヒータ通電開始時から所定時間（Ｔ１）加熱すると、その出力が安定するようになっており、
前記所定時間（Ｔ１）経過するまでにおいて、前記ガスセンサ（１２）の出力値を時間に応じて近似した第１近似値（ＤＧＳ（ｔ））と、前記所定時間（Ｔ１）経過後の前記ガスセンサ（１２）の安定出力値の近似値である第２近似値（ＤＧＳ（ｍａｘ））とを、予め設定しておき、
前記所定時間（Ｔ１）経過するまでは、前記第２近似値（ＤＧＳ（ｍａｘ））と前記第１近似値（ＤＧＳ（ｔ））との差と、前記ガスセンサ（１２）の出力値とに基づいて前記内外気処理を行うことを特徴とする車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用空調装置において、特に外気の汚れ度合いを検出して、自動的に内外気モードを切り換えるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特開昭５７−９５２１３号公報に開示されるように半導体素子にて構成されたガスセンサを用いて、外気中のＣＯ，ＨＣ等を検出し、この検出値に応じて自動的に内外気モードを切り換えるものが周知である。このガスセンサは、電気ヒータを内蔵しており、この電気ヒータは、以下の場合に使用される。
【０００３】
例えば、イグニッションスイッチがオンされると、上記ガスセンサのセンシングが開始されるのであるが、ガスセンサは、低温であると応答性が悪く検出誤差も大きいため、イグニッションスイッチがオンされたのちは、所定時間（２０秒）の間は上記電気ヒータにてガスセンサを所定温度（例えば３００°）まで加熱し、ウォームアップする。そして、このウォームアップ中には、ガスセンサの検出信号による内外気モードの切換を行わずに、内気モードを保持することで、ウォームアップ中に汚れた外気が車室内に侵入することを防止している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者の検討によると、上記従来装置では電気ヒータに通電が開始されて、ガスセンサが作動するのであるが、ガスセンサが作動するうちに経時変化によって出力値が変化するということが分かった。このため、実際には外気が汚れていなくても必ず内気モードとなるため、換気効果が得られないという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、ガスセンサの経時変化が起こっても、センサが検出する外気の汚れに応じて確実に内外気切換が行える車両用空調装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、以下の技術的手段を採用する。請求項１記載の発明では、ガスセンサ（１２）内蔵のヒータ通電開始時から所定時間（Ｔ１）経過するまでにおいて、ガスセンサ（１２）の出力値を時間に応じて近似した第１近似値（ＤＧＳ（ｔ））と、所定時間（Ｔ１）経過後のガスセンサ（１２）の安定出力値の近似値である第２近似値（ＤＧＳ（ｍａｘ））とを、予め設定しておき、
ガスセンサ（１３）内蔵のヒータ通電開始時から所定時間（Ｔ１）経過するまでは、第２近似値（ＤＧＳ（ｍａｘ））と第１近似値（ＤＧＳ（ｔ））との差と、ガスセンサ（１３）の出力値とに基づいて内外気処理を行うことを特徴としている。
【０００７】
このように本発明は、ガスセンサ内蔵のヒータ通電開始時から所定時間経過すると、ガスセンサ出力の経時変化がほとんど無くなり、ガスセンサの出力値が安定することに着目したため、第２近似値と時間に応じた第１近似値との差から、経時変化中の時間に応じたガスセンサの誤差分を算出することができる。
そして、ガスセンサの出力値（検出値）と、上記誤差分とに基づいて、外気に含まれる実際のガス濃度を算出できる。このため、ガスセンサの経時変化中にガス成分の濃度を精度良く把握することができる。この結果、ガスセンサの経時変化中でも外気の汚れに応じた内外気切換を精度良く行うことができる。
【０００８】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１に車両用空調装置の内外気ユニットの全体構成図を示す。
１は車室内への空気通路をなす樹脂性の空調ケースで、２は空調ケース１の空気上流側に配置され、車室内へ向かう空気流を発生するファンである。３は、ファン２の上方側に配置された内外気切替箱であり、内外気切替箱３には外気を空調ケース１内に導入するための外気導入口３ａと、内気を空調ケース１内に導入するための内気導入口３ｂとが形成されている。外気導入口３ａと内気導入口３ｂとは開閉部材としての内外気切替ドア４にて選択的に開閉されるようになっている。これにより、内外気モードとして、内外気切替ドア４にて外気導入口３ａを閉塞するとともに、内気導入口３ｂを開口して、空調ケース１内に内気のみを導入する内気モードと、内外気切替ドア４にて内気導入口３ｂを閉塞するとともに、外気導入口３ａを開口して、空調ケース１内に外気のみを導入する外気モードとが設定可能となっている。なお、５は空調ケース１内に配置された周知のエバポレータである。
【００１０】
内外気切替ドア４は駆動手段としてサーボモータ１１にて駆動され、サーボモータ１１は制御装置１０にて駆動制御される。制御装置１０は、周知のコンピュータ手段であり、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵ、タイマー等を内蔵するものである。制御装置１０は、上記内外気切替ドア４の駆動制御の他に、各種空調状態（例えば空調風の温度、吹出モード）等を制御する空調制御装置である。
【００１１】
制御装置１０には、入力端子として、外気中に含まれるガス成分の汚れ度合いの大きさ（濃度）を検出するガスセンサ１２が接続されている。ここで、ガスセンサ１２は以下のようなものである。ガスセンサ１２は、半導体素子にて外気中のＣＯおよびＨＣのガス濃度を検出するものであり、本例では、半導体素子に補強材としてバインダーが混入されている。
【００１２】
ガスセンサ１２は、図示しない電気ヒータを内蔵しており、この電気ヒータは、図１に示すイグニッションスイッチ１４がオンされると、通電が開始され、上記半導体素子を加熱（約３００℃程度）するようになっている。
これにより、半導体素子の応答性や検出誤差が小さくなる。ガスセンサ１２は、同一環境下において、図２に示すようにヒータ通電開始時から所定時間Ｔ１（２時間）加熱すると、その出力値ＤＧＳが安定するようになっている。なお、このようにガスセンサ出力が経時的に変化するのは、上記バインダーの影響と考えられる。そして、センサ出力値ＤＧＳの経時的な減少はある一定時間経過後、安定することが実験により確認された。
【００１３】
また、本例では、ガスセンサ１２は、外気の汚れ度合い（ガス濃度）が大きくなる程、出力電圧ＤＧＳが小さくなるように構成されている。
次に上記制御装置１０の制御処理内容を図３のフローチャートにて説明する。なお、実際には制御装置１０の入力端子には、図示しない空調操作パネルが接続されており、この空調操作パネルの内外気切替スイッチ（マニュアルで内外気モードを設定するスイッチ）にて内外気モードが決定されているときには、以下のフローチャートは実行されないようになっている。
【００１４】
先ず、このフローチャートが開始されると、上記ヒータに通電が開始される。そして、ステップＳ１００では、メモリ、タイマー等を初期化し、ステップＳ１１０にて上記ガスセンサ１２の検出値を読み込み記憶する。次にステップ１２０では、このフローチャートが開始されてからの経過時間、つまり、上記ヒータの通電時間Ｔｉをカウントする。
【００１５】
続いて、ステップＳ１３０では、上記通電時間Ｔｉが上記所定時間Ｔ１（２時間）経過したか否かを判定する。そして、この判定結果がＹＥＳで、ガスセンサ１２の経時的な出力変化が終了すると、ステップＳ１４０に進み、演算処理上の汚れ度合いＤＧＥを上記ステップＳ１１０で読み込んだＤＧＳとする。
その後、ステップＳ１６０に進み、上記ＤＧＥが判定レベルＦより大きいか否かを判定することで、外気中に含まれるＨＣおよびＣＯの濃度が所定値以上で、乗員に不快感を与えるか否かを判定する。
【００１６】
この判定結果がＮＯの場合、つまり、上記ＤＧＥが判定レベルＦより小さくて外気の汚れ度合いが大きい場合は、外気導入により乗員に不快感を与えるので、ステップＳ１８０に進み、内外気モードを内気モードとする。これにより、車室内へＨＣおよびＣＯを多量に含んだ外気が導入されることが無く、乗員に不快感を与えずに済む。
一方、ステップＳ１６０での判定結果がＹＥＳの場合、つまり、上記ＤＧＥが判定レベルＦより大きくて外気の汚れ度合いが小さい場合は、外気導入により乗員に不快感を与えないので、ステップＳ１７０に進み、内外気モードを外気モードとする。
【００１７】
これに対し、ステップＳ１３０の判定結果がＮＯで、通電時間Ｔｉが所定時間Ｔ１より短く、ガスセンサ１２の出力値が経時変化中である場合は、ステップＳ１５０に進む。先ず、本例では、ステップＳ１５０での処理行うために、図２に示すように所定時間Ｔ１経過するまでにおいて、ガスセンサ１２の出力値ＤＧＳを時間に応じて近似した第１近似値を予め設定しておく。ここで、この第１近似値は、時間ｔの関数としてＤＧＳ（ｔ）として表すことができる。
また、所定時間Ｔ１経過後のガスセンサ１２の安定出力値の近似値を第２近似値ＤＧＳ（ｍａｘ）として、予め設定しておく。また、これら第１近似値および第２近似値は、同一環境下で決定されるガスセンサ１２の特性に相当するものである。
【００１８】
ここで、本例におけるガスセンサ１２の出力値ＤＧＳは、図２に示すようにイグニッションスイッチ１４がオンされて、センサ内蔵のヒータ通電開始時から所定時間Ｔ１経過するまでは、どのような環境状態であっても、徐々に低下していく、その変化量（図２中Ｂに対応する値）は非常に大きい。
すなわち、イグニッションスイッチ１４のオン時（センサ内蔵のヒータ通電開始時）には、出力値ＤＧＳは実際あり得ない高い値（外気が非常に清浄な状態を示す値）となり、その後、低下していくのである。そして、このような特性が現れる原因を本発明者が検討した結果、上記バインダーによって大きく左右していることが分かった。
原理的には不明であるが、バインダーを混入したガスセンサ１２と、バインダーを混入しないガスセンサ（図示しない）を比較した結果、後者の方は図２中右下がりの特性にならず、出力値が高い所で蛇行するような特性となり、その最大変化量は、上記図２中Ｂに対応する値よりかなり小さくなる。
【００１９】
このため、バインダーを混入しないガスセンサを用いて、上述したステップＳ１６０以降の内外気処理を行うと、内気モードになりにくく、清浄な外気を取り込んで換気を行うことができる。
しかし、バインダー入りの本例のガスセンサ１２では、そのまま出力値ＤＧＳを用いて、出力値経時変化中に上記内外気処理を行うと、出力値ＤＧＳが大きく変化するので、内外気モードの自動切換制御において次のごとき不具合が生じる。
この不具合を図２に基づいて具体的に説明すると、判定レベルＦは前述したように図３のステップＳ１６０の判定処理のために予め設定された値であり、図２におけるガスセンサ１２の出力値ＤＧＳと判定レベルＦとの大小関係は、所定の外気汚れ状況における一例を示している。
前述したようにガスセンサ１２は、外気の汚れ度合い（ガス濃度）が大きくなる程、出力電圧ＤＧＳが小さくなるように構成されているので、図２のごとくヒータ通電開始時におけるガスセンサ１２の出力値ＤＧＳの最大値ｎと所定時間Ｔ１経過後における安定出力値ＤＧＳ（ｍａｘ）との中間レベルに判定レベルＦが位置している場合には、ガスセンサ１２の出力値ＤＧＳをそのまま、演算処理上の汚れ度合いＤＧＥとして用いると、出力値ＤＧＳが判定レベルＦの値に減少するまでは（時間Ｔａが経過するまでは）汚れ度合いＤＧＥが判定レベルＦより大きいので、図３のステップＳ１６０の判定がＹＥＳとなり、ステップＳ１７０にて外気モードが設定され、そして、時間Ｔａが経過すると、初めて、ＤＧＥ≦Ｆとなって、図３のステップＳ１６０の判定がＮＯとなり、ステップＳ１８０にて内気モードが設定される。
以上の結果、電気ヒータへの通電開始後、所定時間Ｔ１が経過してガスセンサ１２の出力値ＤＧＳが安定出力値ＤＧＳ（ｍａｘ）に到達した状態では、ＤＧＥ≦Ｆの関係となって内気モードが設定されるような環境条件（外気が汚れている環境条件）にある場合でも、電気ヒータへの通電開始後、時間Ｔａが経過するまでは外気モードを設定してしまうこととなる。
【００２０】
そこで、本例では、ステップＳ１５０にて経時変化中におけるガスセンサン１２の誤差分Ｂを算出する。具体的には、電気ヒータへの通電開始後の経過時間Ｔｉに応じた第１近似値ＤＧＳ（ｔ）から第２近似値ＤＧＳ（ｍａｘ）を減算することで、誤差分Ｂを算出することができる。
つまり、この誤差分Ｂは、電気ヒータへの通電開始後の経過時間Ｔｉに応じたガスセンサ１２の出力値ＤＧＳの誤差となる。
そして、ステップＳ１５５では、ガスセンサ１２の検出値ＤＧＳと、上記誤差分Ｂとに基づいて、外気に含まれる実際のガス濃度を算出する。具体的にはＤＧＳから誤差分Ｂを減算して、真の出力値ＤＧＥを算出する。
そして、このＤＧＥはステップＳ１６０にて使用される。すなわち、このＤＧＥと内外気判定の境界を示す値（判定レベル）Ｆとの大小関係により内外気モードを切り換える。
【００２１】
このように本例では、ガスセンサ１２の経時変化中に出力値ＤＧＳを時間に応じて補正して、真の出力値ＤＧＥを算出する。このため、ガスセンサ１２の経時変化中においてもＨＣ、ＣＯの濃度を精度良く把握することができる。この結果、ガスセンサ１２のウォームアップ中でも外気の汚れに応じた内外気切換を精度良く行うことができる。
【００２２】
（変形例）
上記実施形態では、ＤＧＳをそのまま演算上の汚れ度合いＤＧＥとして用いたが、所定の基準値Ｈを設定し、ＤＧＥ／Ｈ、を演算上の汚れ度合いとしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における車両用空調装置の構成図である。
【図２】上記実施形態におけるガスセンサの特性図である。
【図３】上記実施形態における制御装置１０の処理内容を表すフローチャートである。
【符号の説明】
４…内外気切替ドア、１１…サーボモータ、１２…ガスセンサ、
１０…制御装置。
【図１】
0003928235.tif 000002
【図２】
0003928235.tif 000003
【図３】
0003928235.tif 000004