JP3750238B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用空調装置であって、特に外気温度が低くヒータコアの熱源である温水温度が低いときに車室内をウォームアップするウォームアップ制御に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、車両用空調装置のウォームアップ制御として、実開昭57─63711号公報に記載されているものがある。
このもの(以下、従来装置)では、車室内を急速に暖房する際に、ヒータコアの熱源である温水温度(以下、水温)が低い状態から、エンジンの熱を受けて温水が上昇していくウォームアップ制御過程では、上記水温が上昇するほど吹出モードを周知のデフロスタモード、ベント(フェイス)モード、バイレベルモード、ヒータ(フット)モードに切り換えるようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来装置では水温がそれほど高くないとき(乗員の足元に十分な暖房感を与えることができないとき)、乗員の温感は上半身の方が敏感なので、ベントモードやバイレベルモードといった上記上半身に空調風を吹き出すことで乗員の暖房感が向上する。
【0004】
しかしながら、上記従来装置ではウォームアップ制御時に上述したように吹出モードをベントモードやバイレベルモードとすると、車両の窓ガラスの防曇性が悪化するという問題がある。
そこで、本発明は、ウォームアップ制御時に車両窓ガラスの防曇性を確保することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
そこで、請求項1ないしに記載した発明では、制御装置(20)は、ウォームアップ制御として送風機(6)が制御されているときに通路制御手段(30a、30b、31a、31b、32a、32b)を制御して、暖房用熱交換器(8)を通過した送風空気を少なくともフェイス用空気通路(31)に送風する場合に送風空気をデフロスタ用空気通路(30)にも送風させることを特徴としている。
【0006】
これにより、送風空気をフェイス用空気通路に送風することで乗員の暖房感を向上できるとともに、送風空気をデフロスタ用空気通路にも送風するので、車両の窓ガラスの防曇性を向上できる。また特に請求項3記載の発明では、制御装置(20)は、熱交換流体の温度が第1所定値より低いときには、送風機(6)の作動を停止させることを特徴としている。
【0007】
ところで、熱交換流体の温度が第1所定値より低いときには送風機を作動させるとともに、車両走行によってラム圧が発生すると、比較的低温の送風空気がデフロスタ用空気通路から送風され、乗員の上半身に到達することで乗員に不快感を与える不具合が生じる。
そこで、請求項3記載の発明では、この際送送風機の作動を停止しているので、上記不具合を未然に防止できる。
【0008】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施形態を図に基づいて説明する。まず本実施形態の全体構成について図1を用いて説明する。
車両用空調装置1は、車室内に向かって空気を導くダクト2を備える。このダクト2の空気上流側には、車室内空気を吸入するための内気吸入口3と、外気を吸入するための外気吸入口4とが形成され、これら吸入口3、4の開口割合は内外気切換ドア5によって調節される。なお、この内外気切換ドア5はこの駆動手段(具体的にはサーボモータ)19によって駆動される。これにより、車両用空調装置1は、内外気モードとして、ダクト2内に内気を取り入れる内気循環モードと、ダクト2内に外気を取り入れる外気を取り入れる外気導入モードとが切換可能となっている。
【0009】
また、ダクト2内には、空気上流側から下流側に向かって、送風機6、冷却手段7、加熱手段8が配設され、加熱手段8を通過した空気は、ダクト2の下流端に形成された各空気通路30〜32から車室内の各部へ吹き出される。
上記送風機6は、駆動手段としてファンモータ6aによって駆動される。送風機6は、ダクト2内で空気流を発生させ、内気吸入口3または外気吸入口4から吸入した空気を車室内に向かって吹き出す。また、送風機6は、後述のヒータコア8を通過する送風空気を発生するものである。
【0010】
上記冷却手段7は、冷凍サイクル10の冷媒蒸発器7にて構成される。この冷凍サイクル10は、冷媒蒸発器7の他に、冷媒圧縮機11、冷媒凝縮器12、減圧手段13を備え、冷媒配管14によって結合された周知のものである。また上記冷媒圧縮機11は、電磁クラッチ11aを介してエンジン15と連結されており、電磁クラッチ11aがオンしたときにエンジン15の動力が冷媒圧縮機11に伝達される。
【0011】
上記加熱手段8は、熱交換流体であるエンジン冷却水(温水)を熱源とするヒ加熱用熱交換器(以下、ヒータコア)8によって構成される。このヒータコア8内には、エンジン15によって加熱されたエンジン冷却水が流入するように構成されている。なお図中16は、ウォータバルブである。
またダクト2には、蒸発器7からの冷風がヒータコア8をバイパスするためのバイパス通路16が形成されている。またヒータコア8の空気上流側には、蒸発器7からの冷風のうちの、ヒータコア8を流れる量とバイパス通路16を流れる量との割合を調節するエアミックスドア17が設けられている。なお、このエアミックスドア17は、この駆動手段(具体的にはサーボモータ)18によって駆動される。
【0012】
また上記各空気通路30〜32は、具体的には、30は空調風を車両窓ガラス33の内面に向けて送風するデフロスタ用空気通路、31は空調風を車室内乗員の上半身に向けて送風するフェイス空気通路、32は空調風を乗員の足元(下半身)に向けて吹き出すためのフット空気通路である。また、これらの空気通路30〜32に送風される送風量は、空気通路切換ドア手段(通路制御手段)であるデフロスタ用ドア30a、フェイス用ドア31a、フット用ドア32aによって調整される。また、これらドア手段30a、31a、32aは、駆動手段としてサーボモータ30b、31b、32bにて駆動されるようになっている。
【0013】
これにより、本実施形態における車両用空調装置は、周知の吹出モードであるフェイスモード、バイレベルモード、フットモード、フットデフモードおよびデフロスタモードが切り換え可能となっている。
ここで、これら吹出モードを簡単に説明する。
▲1▼フェイスモード(FACE)
フェイスモードでは、フェイス用ドア31aにてフェイス用空気通路31を開けて、デフロスタ空気通路30およびフット用空気通路32を、それぞれデフロスタ用ドア31aおよびフット用ドア32aにて開けて、デフロスタ用ドア30にてデフロスタ空気通路32を閉じる。これにより、空調風は全てフェイス用空気通路31に送風される。
【0014】
▲2▼バイレバルモード(B/L)
バイレベルモードでは、フェイス用空気通路31およびフット用空気通路32を、それぞれフェイス用ドア31aおよびフット用ドア32aにて開けて、デフロスタ用ドア30aにてデフロスタ用空気通路30を閉じる。これにより、空調風はフェイス用空気通路31とフット用空気通路32との双方に送風される。なおこの場合、フェイス用空気通路31とフット用空気通路32とはほぼ等量づつ空調風が送風される。
【0015】
▲3▼フットモード(FOOT)
フットモードでは、フェイス用空気通路31をフェイス用ドア31aにて閉じて、フット用空気通路32およびデフロスタ用空気通路30を、それぞれフット用ドア32aおよびデフロスタ用ドア30aにてあける。これにより、空調風はフェイス用空気通路31とフット用空気通路32との双方に送風される。なおこの場合、空調風のうち、約8割がフット用空気通路32に、残りの2割がデフロスタ用空気通路40に送風される。
【0016】
▲4▼デフロスタモード
デフロスタモードでは、デフロスタ用ドア30aにてデフロスタ用空気通路30を開けて、フェイス用空気通路31およびフット用空気通路32を、それぞれフェイス用ドア31aおよびフット用ドア32aにて閉じる。これにより、空調風は全てデフロスタ用空気通路30に送風される。
【0017】
また、本実施形態では、上記▲1▼〜▲4▼の吹出モードの他に、後述するウォームアップ制御時において、2つのウォームアップ吹出モードが切り換え可能となっている。なお、この2つのウォームアップ吹出モードについては、後で詳述する。空調装置を制御する制御装置20には、車室内気温度を検出する内気温センサ21、外気温度を検出する外気温センサ22、車室内に照射される日射量を検出する日射センサ23、ヒータコア16を流れる温水温度を検出する水温センサ36および蒸発器13を通過した直後の空気温度を検出する蒸発器後センサ24が入力接続されている。また制御装置20には、車室内の希望温度Tset を設定する温度設定器25、およびエアミックスドア17の開度を検出する開度センサ(具体的にはポテンショメータ)26等が入力接続されている。
【0018】
制御装置20は、内部に図示しないA/D変換器、マイクロコンピュータ等を備える周知のものであり、前記各センサ21〜24からの信号は、前記A/D変換器によってA/D変換された後マイクロコンピュータへ入力されるように構成されている。。
前記マイクロコンピュータは図示しないCPU、ROM、RAM、I/O等を持つ周知のもので、エンジンのイグニッションスイッチ27がオンされたときにバッテリー28から電源が供給される。
【0019】
次に、本実施例の作動を図2のフローチャートに基づいて説明する。
まず、空調装置の自動制御処理をステップS100にて開始すると、はじめにステップS200にて以降の処理に用いるデータやフラグ等の初期化処理を行う。 そしてステップS300では、温度設定器25で設定された設定温度Tset 、上記各センサ21〜24、36の信号をA/D変換した値(Tr 、Tam、Ts 、Te 、TW )を読み込む。
【0020】
そして次にステップS400にて、上記RAMに記憶された各種データと上記ROMに記憶された下記数式1に基づいて、車室内に吹き出す空気の目標吹出温度(以下、TAO)を算出する。
【0021】
【数1】
TAO=Kset ×Tset −Kr ×Tr −Kam×Tam−Ks ×Ts +C
(Kset 、Kr 、Kam、Ks 、Cは補正用の定数)
次にステップS500にて送風機6に印加するブロワ電圧BLWを、図3に示す特性図から上記ステップS400にて算出されたTAOに基づいて決定する。
【0022】
次にステップS600にて、上記TAOとROMに記憶された図3に示す特性とから吸入口モードを決定する。
次にステップS700にて、上記TAOとROMに記憶された図4に示す特性とから上記吹出モード▲1▼〜▲3▼を決定する。
そしてステップS800にて、RAMに記憶された各種データとROMに記憶された下記数式2に基づいて、エアミックスドア17の目標開度θ0 を算出する。
【0023】
【数2】
θ0 ={(TAO−Te )/(Tw −Te )}×100 (%)
次にS900では、水温センサ36が検出する水温が低いときに、車両を急速に暖房するウォームアップ制御を行うか否かを判定する。そして、このステップS900での判定結果がNOの場合には、ステップS1000に進んで上記ステップS500〜800にて決定された制御値が得られるように、各アクチュエータに制御信号(ファンモータ6a、サーボモータ18、19、30b、31b、32b)を出力する。
【0024】
その後、そしてステップ1100にて、ステップ1200の処理を実行してから所定周期時間τ(例えば4秒)が経過したか否かの判定を行い、この判定の結果がYESと判定されるまで次の処理を行わず、再びステップ1100の処理に戻る。
次に、上記ステップS900のウォームアップ制御判定処理について図6のフローチャートに基づいて説明する。
【0025】
図6に示すように、まずステップ910にて上記ステップS400にて算出されたTAOが所定値T1より高いか否かを判定する。つまり、上記TAOは、車両への熱負荷を表したものと考えられ、外気温が低くなるほど大きくなって、TAOが高くなるほど車室内の急速に暖めるということを意味する。従って、このステップS910では、TAOが所定値T1より高いか否かを判定することで、車室内を急速に暖める必要があるか否かを判定している。
【0026】
そして、このステップS910の判定結果がYESで、車室内を急速に暖める必要があると判定されると、ステップS920に進んで水温センサ36の検出温(Tw )が70℃(第1所定値)以上か否かを判定する。ここで、上記ステップS500〜800にて決定された制御値は、ヒータコア8での加熱能力が十分ある定常制御時、つまり水温センサ36の検出温(Tw 、単に水温)が70℃以上である場合に乗員が快適と感じるように設定されている。従って、ステップS920での判定結果がYESで、水温センサ36の検出温が70℃以上であるならば、ステップS1000に進む。なお、この場合、通常吹出モードはフットモードとなり、内外気モードは外気導入モードとなる。
【0027】
一方、ステップS920での判定結果がNO、つまりヒータコア8での加熱能力が小さく、水温センサ36の検出温が70℃より低い場合は、ステップS1200に進む。
ステップS1200では、ウォームアップ制御として吹出モードおよびブロア電圧を、上記ステップS500および700にて使用した図3、5とは異なる特性図を決定する。
【0028】
図7にウォームアップ制御を内容を表すフローチャートを示し、以下これについて説明する。
先ず、ステップS1210では水温センサ36の検出温が45℃(第1所定値)以上か否かを判定する。言い換えるとステップS1210では、上記ステップS920にて水温が70℃より低いと判定されているので、水温が45℃以上で70より低いか否かを判定している。
【0029】
そして、水温が45℃以上で70より低いと判定されると、ステップS1220に進んで、吹出モードを上記▲3▼のフットモードとする。また、この際ブロア電圧は図8の特性図によって決定される。そして、図8に示すように水温に応じてブロア電圧が決定される。なお、図8に示すようにウォームアップ制御時には水温が高くなるほど、ブロア電圧BLW(ファンモータ6aに印加される電圧で、送風機6の送風量と言える)が高くなるようにしてある。つまり、図8に示す特性図は、水温が70℃以下のときに送風機6の送風能力を制御するウォームアップ送風制御手段を構成している。
【0030】
一方、ステップS1210での判定結果がNOで、水温が45より低いと判定されると、ステップS1230に進む。ステップS1230では水温が35℃以上、つまり水温が35℃以上で45℃より低いか否かが判定され、この判定結果がYESの場合はステップS1240に進んで、吹出モードをバイレベル・デフモードとする。
【0031】
ここで、バイレベル・デフモードは、本実施形態中5つめの吹出モードであって、以下のようなものである。
▲5▼バイレベル・デフモードは、フェイス用空気通路31およびフット用空気通路32を、それぞれフェイス用ドア31aおよびフット用ドア32aにて開けるとともに、さらにデフロスタ用ドア30aにてデフロスタ用空気通路30も開ける。
【0032】
これにより、空調風はデフロスタ用空気通路30とフェイス用空気通路31とフット用空気通路32との3つから送風される。なおこの場合、空調風は、フェイス用空気通路31とフット用空気通路32とはほぼ等量づつの4割、デフロスタ用空気通路30には残りの2割が送風される。また、この際ブロア電圧は図8の特性図によって決定される。そして、図8に示すように水温に応じてブロア電圧BLWが決定される。
【0033】
ステップS1230での判定結果がNOの場合は、ステップS1250に進み、水温が25℃以上か否か、つまり水温が25℃以上で35℃より低いか否かが判定される。そして、このステップS1250での判定結果がYESの場合は、ステップS1260に進んで、吹出モードをフェイス・デフモードとする。
ここで、バイレベル・デフモードは、本実施形態中6つめの吹出モードであって、以下のようなものである。
【0034】
▲6▼フェイス・デフモードは、デフロスタ用空気通路30およびフェイス用空気通路31を、それぞれデフロスタ用ドア30aおよびフェイス用ドア31aにて開けるとともに、さらにフット用ドア32aにてフット用空気通路32を閉じる。
これにより、空調風はデフロスタ用空気通路30とフェイス用空気通路31だけから送風される。なおこの場合、空調風は、フェイス用空気通路31に着8割で、残りの2割がデフロスタ用空気通路30に送風される。また、この際ブロア電圧は図8の特性図によって決定される。そして、図8に示すように水温に応じてブロア電圧が決定される。
【0035】
そして、ステップS1250での判定結果がNOで水温が25℃より低い場合は、上記▲4▼の吹出モードであるデフロスタモードとする。また、この際ブロア電圧は図8の特性図によって決定され、ここではブロア電圧BLWを0で送風機はオフとなる。なお、このように送風機をオフとしたのは以下の理由がある。
水温が25℃より低いときに送風機6を作動させるとともに、車両走行によってラム圧が発生すると、比較的低温の送風空気がデフロスタ用空気通路30から送風され、乗員の上半身に到達することで乗員に不快感を与える不具合が生じる。そこで、本実施形態では、この際送風機の作動を停止しているので、このような不具合を防止できる。
【0036】
以上に述べたように本実施形態では、ステップS900にてウォームアップ制御を行うと判定されると、ステップS1200に進み、乗員に良好な暖房感を与えるために水温に応じて吹出モードおびブロア電圧が決定される。つまり、水温が25℃(第1所定値)より低いときには、デフロスタ用空気通路30だけに空調風を送風可能とし、車両窓ガラス33の防曇性を向上させる。
【0037】
そして、水温が25℃以上で、35℃(第2所定値)より低いときには、フェイス用空気通路31と前記デフロスタ用空気通路30とだけに空調風を送風する。これにより、乗員の暖房感を向上できるとともに、車両窓ガラスの防曇性を向上できる。
さらに、水温が35℃以上で、45℃(第3所定値)より低いときには、デフロスタ用空気通路30、フェイス用空気通路31、およびフット用空気通路32の3つの通路に空調風を送風する。これにより、さらに乗員の暖房感を向上できるとともに、車両窓ガラスの防曇性を向上できる。
【0038】
そして、水温が45℃以上で、70℃(第4所定値)より低いときには、デフロスタ用空気通路30とフット用空気通路32だけ空調風を送風する。
以上のように本実施形態では、ウォームアップ制御時に常時デフロスタ用空気通路30から空調風が送風されるように構成しているので、車両窓ガラスの防曇性を向上できる。
【0039】
(他の実施形態)
上記実施形態では、ウォームアップ制御時、デフロスタモードでは送風機6の作動を停止(オフ)としたが、送風機6を作動するようにしても良い。
また、上記実施形態では、ウォームアップ制御時において、2つのフェイス・デフモードとバイレベル・デフモードとしてデフロスタ用空気通路30から空調風を送風するようにしたが、少なくともこれら2つの吹出モードのうち1つが切換可能としても良い。
【0040】
また、上記実施形態では通常制御時に吹出モードは、4つ切換可能であったが、例えば以下のような周知のフットデフモードを追加しても良い。
フットデフモードは、フェイス用空気通路31をフェイス用ドア31aにて閉じて、フット用空気通路32およびデフロスタ用空気通路30を、それぞれフット用ドア32aおよびデフロスタ用ドア30aにて開ける。これにより、フットデフモードでは、空調風はフェイス用空気通路31とフット用空気通路32との双方に送風される。なおこの場合、デフロスタ用空気通路30とフット用空気通路32とはほぼ等量づつ空調風が送風される。
【0041】
つまり、水温が45以上で70℃より低い場合には、上記フットデフモードとしても良い。
また、上記各実施形態では加熱用熱交換器の熱源(熱交換流体)がエンジン冷却水としたものについて説明したが、本発明はこれに限らずどの様なものであっても良い。
【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全体構成図である。
【図2】上記実施形態における制御装置15の制御内容を示すフローチャートである。
【図3】上記実施形態におけるTAOとブロア電圧との関係を示す図である。
【図4】上記実施形態におけるTAOと吸込口モードとの関係を示す図である。
【図5】上記実施形態におけるTAOと吹出モードとの関係を示す図である。
【図6】上記実施形態における制御装置15の制御内容を示すフローチャートである。
【図7】上記実施形態における制御装置15の制御内容を示すフローチャートである。
【図8】上記実施形態における水温とブロア電圧との関係を示す図である。
【符号の説明】
6…送風機、6a…送風モータ、8…ヒータコア、20…制御装置、
30…デフロスタ用空気通路、30a…デフロスタ用ドア
30b…サーボモータ、31…フェイス用空気通路
31a…フェイス用ドア、31b…サーボモータ
32…フット用空気通路、32a…フット用ドア、32b…サーボモータ、

Claims (5)

  1. 熱交換流体を熱源とする暖房用熱交換器(8)と、
    この暖房用熱交換器(8)を通過する送風空気を発生する送風機(6)と、
    前記熱交換流体の温度が所定値より低いときにウォームアップ制御として前記送風機(6)の送風能力を制御し、前記熱交換流体の温度が所定値以上のときに定常制御として前記送風機(6)の送風能力を制御する制御装置(20)と、
    前記送風空気を車両窓ガラス(33)に送風するためのデフロスタ用空気通路(30)と、
    前記送風空気を乗員の上半身に送風するためのフェイス用空気通路(31)と、
    前記送風空気を乗員の下半身に向けて送風するためのフット用空気通路(32)と、
    前記デフロスタ用空気通路(30)と前記フェイス用空気通路(31)と前記フット用空気通路(32)とに送風される送風空気の送風量を調整する通路制御手段(30a、30b、31a、31b、32a、32b)とを備え、
    前記制御装置(20)は、前記定常制御として前記送風機(6)が制御されているときに前記通路制御手段(30a、30b、31a、31b、32a、32b)を制御して、前記暖房用熱交換器(8)を通過した送風空気を少なくとも前記フェイス用空気通路(31)に送風する場合に前記送風空気を前記デフロスタ用空気通路(30)に送風させず、
    前記制御装置(20)は、前記ウォームアップ制御として前記送風機(6)が制御されているときに前記通路制御手段(30a、30b、31a、31b、32a、32b)を制御して、前記暖房用熱交換器(8)を通過した送風空気を少なくとも前記フェイス用空気通路(31)に送風する場合に前記送風空気を前記デフロスタ用空気通路(30)にも送風させることを特徴とする車両用空調装置。
  2. 前記制御装置(20)は、前記ウォームアップ制御として前記送風機(6)が制御されているときには
    前記熱交換流体の温度が前記第1所定値より低いときには、前記デフロスタ用空気通路(30)だけに前記送風空気を送風可能とし、
    前記熱交換流体の温度が前記第1所定値以上で、第2所定値より低いときには、前記デフロスタ用空気通路(30)と前記フェイス用空気通路(31)とだけに前記送風空気を送風させ、
    前記熱交換流体の温度が前記第2所定値以上で、第3所定値より低いときには、前記デフロスタ用空気通路(30)、前記フェイス用空気通路(31)、および前記フット用空気通路(32)の3つの通路に前記送風空気を送風させ、
    前記熱交換流体の温度が前記第3所定値以上で、第4所定値より低いときには、前記デフロスタ用空気通路(30)と前記フット用空気通路(32)とだけに前記送風空気を送風させることを特徴とする請求項1記載の車両用空調装置。
  3. 前記制御装置(20)は、前記熱交換流体の温度が前記第1所定値より低いときには、前記送風機(6)の作動を停止させることを特徴とする請求項2記載の車両用空調装置。
  4. 前記制御装置(20)は、前記ウォームアップ制御として前記送風機(6)が制御されているときに前記通路制御手段(30a、30b、31a、31b、32a、32b)を制御して、前記暖房用熱交換器(8)を通過した送風空気を少なくとも前記フェイス用空気通路(31)に送風する場合にデフロスタ用ドア(30a)にて前記デフロスタ用空気通路(30)を開けさせて前記送風空気を該デフロスタ用空気通路(30)にも送風させることを特徴とする請求項1ないし3いずれか1つ記載の車両用空調装置。
  5. 前記制御装置(20)は、前記ウォームアップ制御として前記送風機(6)の送風能力を第1のあらかじめ定めた特性に基づいて制御
    前記制御装置(20)は、前記定常制御として前記送風機(6)の送風能力を前記第1のあらかじめ定めた特性とは異なる第2のあらかじめ定めた特性に基づいて制御すことを特徴とする請求項1ないし4いずれか1つ記載の車両用空調装置。
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