TWI224060B - Air conditioning device for vehicle - Google Patents

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TWI224060B
TWI224060B TW092117275A TW92117275A TWI224060B TW I224060 B TWI224060 B TW I224060B TW 092117275 A TW092117275 A TW 092117275A TW 92117275 A TW92117275 A TW 92117275A TW I224060 B TWI224060 B TW I224060B
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TW
Taiwan
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compressor
air
conditioning
engine
vehicle
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Takahiro Yonekura
Shigetaka Kuroda
Teruo Wakashiro
Kohei Hanada
Makoto Kishida
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Description

1224060 ⑴ 玫、發明說明 t胃明所屬之技術領域】 本發明係相關於包含再生區和電池裝置之車輛用空調 裝置。 【先前技術】 通常,在包含當作電源的引擎和內部空調裝置之車輛 中’空調裝置的壓縮機由引擎驅動。 另一方面,在具有當作電源的引擎之車輛當中,一眾 所皆知的車輛類型是實施的控制通常是空轉停止控制,及 在諸如當車輛停止時等預設條件下,停止燃料供應以便停 止引擎者。 在習知具有空調裝置且實施空轉停止控制之車輛例子 中,當停止空轉時不會執行空調操作,因爲空調裝置的壓 縮機無法操作。 另一也是眾所皆知的車輛是即使當停止引擎時仍可執 行空調操作者。例如,在日本未審查專利申請案、第一刊 物號碼2000-179347所揭示的車輛中,或在日本未審查專 利申請案、第一刊物號碼2000-47964所揭示的車輛中, 壓縮機被設計成由引擎和電動機選擇性驅動,引擎和壓縮 機被設計成藉由離合器的嚙合或分開而連接或分離。當引 擎運轉時,藉由引擎或藉由引擎和電動機單獨嚙合離合器 和驅動壓縮機,及由電動機單獨分開離合器和驅動壓縮機 -5- (2) (2)1224060 另一也是眾所皆知的車輛類型包含用以在減速中恢復 車輛動能當作電能之再生區,及用以儲存再生區所恢復的 電能之電池區,及使用儲存在電池區的電能操作諸如壓縮 機用電動機等電設備者。 上述揭示在日本未審查專利申請案、第一刊物號碼 2 0 0 0 - 1 7 9 3 4 7的車輛是此種所謂混合車輛之車輛類型的例 子,其壓縮機用電動機被設計成選擇性當作再生區,也可 當作驅動車輛用電動機。在此例中,利用嚙合離合器使得 主動輪的動能經由引擎傳輸到電動機當作再生區之方式執 行能量的恢復。 在此種車輛中,爲了即使當停止引擎時執行空調,所 以壓縮機被設計成由引擎和電動機選擇性驅動,及引擎和 壓縮機被設計成藉由離合器的嚙合或分開而連接或分離; 但是,因爲藉由具有引擎介入的再生區在減速中恢復車輛 動能,所以必須在再生操作中嚙合離合器;因此,不管需 要空調與否,必然要驅動壓縮機。 在此例中,遇到由於再生操作其間驅動壓縮機時摩擦 增加,所以減少再生能量之問題。 【發明內容】 考量到上述情況,本發明的目的係設置一車輛用空調 裝置,其即使在停止引擎時仍可有空調,及可提高再生操 作的效率。 爲了達到上述目的,本發明設置的車輛用空調裝置包 -6- (3) (3)1224060 含:第一空調用壓縮機,經由離合器連接到引擎的輸出軸 ;再生區,用以在減速中恢復車輛動能當作電能;電池區 ’用以儲存由再生區恢復的電能;第二空調用壓縮機,藉 由使用恢復的電能之電動機驅動;及空調控制區,用以控 制空調,.被設計成在車輛減速中藉由分離離合器將第一壓 縮機與引擎分開,及使第二空氣壓縮機單獨作爲空調之用 〇 根據如上述所配置的空調裝置,因爲當由再生區恢復 再生能量時,第一壓縮機與引擎分開,所以可減少再生操 作中的摩擦,及以對應於減少摩擦的量可增加再生能量的 量。此外,即使當停止引擎時或當執行再生操作時仍可使 用第二壓縮機執行空調。 空調裝置另外包含自動停止-起動引擎控制區,用以 在預設條件下自動停止或起動引擎;優先權決定區,用以 決定給予引擎的自動停止-起動控制或空調操作哪一個優 先權;及想要的負載決定區,用以決定想要的空調負載’ 及比較想要的空調負載及預設値,其中空調控制區被設計 成當給予引擎的自動停止-起動控制優先權時,使第二壓 縮機單獨操作,當給予空調操作優先權及想要的空調負載 大於預設値時,使得除了第二壓縮機之外,還藉由嚙合離 合器也操作第一壓縮機。 根據如上述所配置的空調裝置,因爲當給予引擎的自 動停止-起動控制優先權時,第二壓縮機被單獨操作作爲 空調之用,所以即使當引擎自動停止時仍可執行空調。而 -7- (4) (4)1224060 且’因爲當給予空調操作優先權及想要的空調負載大於預 設値時,除了第二壓縮機之外,第一壓縮機也***作,所 以給予空調操作的優先權高過引擎的自動停止-起動控制 ’使得可依據想要的空調負載執行適當空調控制。 在上述空調裝置中,空調控制區可被設計成當給予空 調操作優先權時、當想要的空調負載大於比較値時、及當 想要的空調負載藉由操作第一和第二壓縮機其中一個涵括 在內時,比較第一和第二壓縮機彼此的效率,空調控制區 可另外被設計成當第二壓縮機的效率大於第一壓縮機的效 率時,使第二壓縮機操作,並且藉由分開離合器將第一壓 縮機與引擎分離,及被設計成當第二壓縮機的效率小於第 一壓縮機的效率時,使第一壓縮機藉由嚙合離合器由引擎 操作,並且使第二壓縮機停止。 根據如上述所配置的空調裝置,當想要的空調負載藉 由操作第一和第二壓縮機其中一個涵括在內時,可選擇性 使用第一和第二壓縮機其中一個執行空調,如此展現的效 率比其他空調裝置更大。 在上述空調裝置中,空調控制區可被設計成當第二壓 縮機的效率小於第一壓縮機的效率時、及當再生區正恢復 電能時,藉由分開離合器將第一壓縮機與引擎分開,及使 第二壓縮機操作。 根據如上述所配置的空調裝置,當再生區正恢復電能 時,給予再生操作優先權,及即使當第二壓縮機小的效率 小於第一壓縮機時,藉由單獨使用第二壓縮機執行空調。 -8- (5)1224060 在上述空調裝置中,再生區可被設計成選擇性 動車輛的驅動電動機,及可被設計成當作驅動電動 用儲存在電池區的能量。 根據如上述所配置的空調裝置,在具有引擎和 當作電源的混合車輛中可增加再生能量的量。 在上述空調裝置中,優先權決定區包含可由操 作的按鈕。 【實施方式】 下文將參照圖1及2說明根據本發明的車輛用 置之實施例。 圖1爲包含車輛用空調裝置的並聯式混合車輛 一般結構的槪要圖。在混合車輛1 0 0中,當作電源 1和電動發電機2 (再生區)及自動傳輸3被串聯 發電機2能夠產生電力。引擎1和電動發電機2的 經由自動傳輸3傳輸到主動輪W。在混合車輛1 00 操作中,驅動力自主動輪W傳輸到電動發電機2, 發電機2充作發電機以便產生再生制動力,及以便 輛動能當作電能。 引擎1的輸出軸1 a經由滑輪皮帶機構4和電 器5可連接到空調用引擎驅動壓縮機6 (第一壓縮 藉由利用ECU (電子控制單元)7控制的電磁離 執行引擎驅動壓縮機6的控制操作,即引擎驅動壓 藉由當嚙合電磁離合器5時連接到引擎1被置放成 當作驅 機時使 電動機 作者操 空調裝 100之 之引擎 。電動 驅動力 的減速 及電動 恢復車 磁離合 機)。 合器5 縮機6 操作狀 -9- (6) (6)1224060 態(下文中此狀態稱作”在Ο N狀態”),及引擎驅動壓縮 機6藉由當分開電磁離合器5時與引擎1分離被置放成不 活動狀態(下文中此狀態稱作”在0N狀態”)。 藉由自ECU 7接收控制命令之電力驅動單元(PDU ) 8執行電動發電機2的驅動操作和再生操作。與電動發電 機2電通信之高電壓電池9 (電池區)連接到電力驅動單 元8。電池9包含,例如,串聯的複數模組’每一個皆包 含複數串聯的電池。 高電壓電池9連接到降壓器(downverter ) 1 0及反用 換流器1 1。ECU 7所控制的降壓器(down vert er ) 10使電 池9的電壓降低以供給包括在1 2伏特系統中的各種附件 1 2能量。使用ECU 7所控制的反用換流器1 1將電池9的 DC (直流)電變換成AC (交流)電,並且供應到空調用 電動機驅動壓縮機1 3 (第二壓縮機)。 在此方式中,混合車輛1 0 0包含當作室內空調用壓縮 機之引擎驅動壓縮機6和電動機驅動壓縮機1 3 °需注意 在此實施例中,引擎驅動壓縮機6的能力(冷卻性能)大 於電動機驅動壓縮機1 3的能力。 E CU 7控制燃料供應控制裝置1 4,用以控制供應到 引擎1的燃料量,及ECU 7也執行預設條件下的引擎的 自動停止-起動控制(一般稱作空轉停止控制)。爲這目 的,ECU 7接收諸如來自用以量測車輛速度之速度感測器 2 1的輸出信號、來自用以感測傳輸3的移位位置之移位 位置感測器22的輸出信號、來自用以偵測煞車踏板1 5的 -10- (7) (7)1224060 操作之煞車開關2 3的輸出信號、來自用以量測加速踏板 1 6的操作等級之加速踏板感測器2 5的輸出信號、來自用 以量測電池9的電荷狀態之電荷感測器26的輸出信號等 各種信號。在此實施例中,E C U 7和燃料供應控制裝置 1 4形成在預設條件下自動停止或起動引擎1之自動停止-起動引擎控制區。 而且,混合車輛1 00包含兩空調用按鈕(優先權決定 區),當執行空調時由操作者選擇其中一個。其中一空調 用按鈕是”AC-AUTO”按鈕31,用以給予空調優先權。當 選擇”AC —AUTO”按鈕31時’ ECU 7執行控制操作,使得 當想要的空調負載大於預設値時,起動引擎1以便即使當 引擎1在空轉停止狀態時仍可操作引擎驅動壓縮機6。另 一空調用按鈕是”AC_ECON”按鈕32,用以給予引擎1的 自動停止-起動控制優先權。當選擇” AC_EC ON”按鈕3 2時 ,E C U 7執行控制操作,使得燃料效率的優先權大於空調 ,即引擎驅動壓縮機6置放成不活動狀態,及不管想要的 空調負載數値單獨操作電動機驅動壓縮機1 3。 接下來,將參照圖2的流程圖說明此實施例之空調用 壓縮機的控制操作。 圖2的流程圖圖示空調用壓縮機的控制操作常式。空 調用壓縮機的控制操作例行程序由ECU 7重複及周期个生 執行。 在步驟S 1 0 1中,讀入諸如車輛速度、移位位置、加 速踏板1 6的操作等級、室溫、周圍溫度等控制用基本資 -11 - (8) (8)1224060 訊。 接下來,控制操作繼續進行到步驟s 1 0 2,在此決定 是否選擇”AC —AUTO”按鈕3 1。 當步驟S102的決定結果是”NO”時,操作繼續進行到 S103,在此決定是否選擇”AC_ECON”按鈕32。 當步驟S103的決定結果是”NO”時,意謂無需空調, 操作繼續進行到步驟S 1 04,在此引擎驅動壓縮機6和電 動機驅動壓縮機1 3二者皆置放成不活動狀態(OFF狀態 ),然後操作繼續進行到步驟 S 1 0 5,在此強制實施空轉 停止控制許可,然後控制常式曾經終止。以分開電磁離合 器5以便將引擎驅動壓縮機6與引擎1分離的方式將引擎 驅動壓縮機6置放成不活動狀態(下文中將不重複同樣的 說明)。 當步驟 S 103 的決定結果是”YES”時,即選擇 ”AC_ECON”按鈕32,意謂給予引擎1的自動停止·起動控 制優先權,操作繼續進行到步驟S 1 0 6,在此電動機驅動 壓縮機1 3被單獨置放成操作狀態(ON狀態),及引擎驅 動壓縮機6置放成不活動狀態(0FF狀態),然後操作繼 續進行到步驟S 1 0 5,在此強制實施空轉停止控制許可, 然後控制常式曾經終止。換言之,在此例中,燃料效率的 優先權高於空調,即當許可空轉停止控制時,不操作引擎 驅動壓縮機6,及不管想要的空調負載數値爲單獨操作電 動機驅動壓縮機1 3作爲空調之用。因此,即使當停止引 擎1時,可藉由電動機驅動壓縮機1 3執行空調。 -12- (9) (9)1224060 反之,當步驟s 1 0 2的決定結果是” γ E s,,時,即選擇 ”AC_AUTO”按鈕3 1,意謂給予空調操作優先權,操作繼 續進行到S 1 0 7,在此決定相想要的空調負載是否大於預 設値。 當步驟S107的決定結果是”NO”時(即想要的空調負 載S預設値),操作繼續進行到S 1 〇 6,在此電動機驅動 壓縮機1 3單獨被置放成操作狀態(ON狀態),及引擎驅 動壓縮機6置放成不活動狀態(OFF狀態),然後操作繼 續進行到 S 1 0 5,在此制實施空轉停止控制許可,然後控 制常式曾經終止。換言之,在此例中,因爲想要的空調負 載小,所以僅電動機驅動壓縮機1 3就足以滿足想要的空 調負載。 當步驟S 107的決定結果是”YES”時(即想要的空調 負載 > 預設値),操作繼續進行到S 1 0 8,在此決定僅電 動機驅動壓縮機1 3是否滿足想要的空調負載。 當步驟S108的決定結果是”NO”時,意謂僅電動機驅 動壓縮機1 3無法滿足想要的空調負載,操作繼續進行到 S 1 09,在此引擎驅動壓縮機6和電動機驅動壓縮機1 3二 者皆置放成操作狀態(ON狀態),使得藉由壓縮機6及 1 3可獲得對應於想要的空調負載之足夠冷卻能力。然後 操作繼續進行到S 1 1 0,在此不強制實施空轉停止控制許 可,及控制常式曾經終止。換言之,在此例中,即使當滿 足引擎1空轉停止操作用條件仍起動引擎1、嚙合電磁離 合器5、及也操作引擎驅動壓縮機6。 -13- (10) (10)1224060 當步驟S108的決定結果是”YES”時,意謂僅電動機 驅動壓縮機1 3就足以滿足想要的空調負載,操作繼續進 行到S 1 Π,在此決定僅操作電動機驅動馬達1 3情況下的 空調效率是否大於僅操作引擎驅動壓縮機6情況下的空調 效率。 可藉由獲得預設空調用發熱力所消耗的能量的量定義 空調效率或壓縮機效率。藉由在引擎驅動壓縮機6情況中 所消耗的燃料量定義能量的量,及藉由在電動機驅動馬達 1 3情況中的電力定義能量的量。 定義壓縮機6及1 3的效率之間的關係、想要的空調 負載、及引擎迴轉率之圖像可備製和儲存在ECU 7,使得 可依據諸如想要的空調負載、引擎回轉率等現在條件,對 引擎驅動壓縮機6和電動機驅動壓縮機1 3其中之一做最 好的選擇。因爲一般而言,在較高迴轉率中引擎的燃料效 率較佳,所以當引擎迴轉率相當高時選擇引擎驅動壓縮機 6較佳。 當步驟S1 11的決定結果是”YES”時,意謂電動機驅 動壓縮機1 3展現較高效率,操作繼續進行到步驟s 1 〇6 ’ 在此電動機驅動壓縮機1 3被單獨置放成操作狀態(狀 態),及引擎驅動壓縮機6被置放成不活動狀態(0FF狀 態),然後操作繼續進行到步驟S 1 05,在此強制實施空 轉停止控制許可,然後控制常式曾經終止。 當步驟S 1 1 1的決定結果是” Ν Ο,,時,意謂引擎驅動壓 縮機6展現較高效率,操作繼續進行到步驟S 1 1 2 ’在此 -14- (11) (11)1224060 決定是否執行減速中的再生操作。 當步驟S 1 1 2的決定結果是”NO”時,意謂不執行減速 中的再生操作,操作繼續進行到步驟S 1 1 3,在此引擎驅 動壓縮機6被置放成操作狀態(ON狀態),電動機驅動 壓縮機1 3被置放成不活動狀態(〇 F F狀態),然後操作 繼續進行到步驟S 1 1 0,在此不強制實施空轉停止控制許 可,然後控制常式曾經終止。 如上述,當想要的空調負載藉由操作引擎驅動壓縮機 6和電動機驅動壓縮機1 3其中之一所涵括時,選擇和操 作展現較大效率的其中一壓縮機,藉以減低能量消耗,並 且可提高混合車輛1 00的燃料效率。 反之,當步驟S1 12的決定結果是”YES”時,意謂實 施減速中的再生操作,操作繼續進行到步驟S 1 06,在此 電動機驅動壓縮機1 3被單獨置放成操作狀態(ON狀態) ,及引擎驅動壓縮機6被置放成不活動狀態(OFF狀態) ,然後操作繼續進行到步驟S 1 0 5,在此強制實施空轉停 止控制許可,然後控制常式曾經終止。尤其是,若在實施 減速中的再生操作時操作引擎驅動壓縮機6,則藉由對應 於增加摩擦的量減少再生能量的量;因此,在此實施例中 ,當實施減速中的再生操作時,即使是決定引擎驅動壓縮 機6展現較大效率時(換言之,決定電動機驅動壓縮機 1 3展現較低效率),仍可僅操作電動機驅動壓縮機1 3作 爲空調之用。 根據上述控制操作,可增加再生能量的量,藉以可提 •15- (12) (12)1224060 高再生效率,及可提高燃料效率。此外,因爲電動機驅動 壓縮機1 3直接利用再生能量操作,所以可減低電池9的 充電/放電損耗,及有效使用電池9的能量。而且,停止 引擎1時不會有不自然的感覺。 在此實施例中,藉由實施步驟S 1 0 1到S 1 03的控制操 作配置空調控制區。 其他實施例 本發明並不侷限於上述實施例。 例如,雖然本發明應用於使用引擎和電動機當作電源 之混合車輛,但本發明仍可應用在只使用引擎當作電源之 車輛。 而且,可由電容器取代電池9當作電池區。 本發明可獲得的有利效果 如上述,根據本發明的車輛用空調裝置,因爲當再生 能量由再生區恢復時,第一壓縮機與引擎分開,所以可減 低再生操作中的摩擦,及藉由對應於減低摩擦的量可增加 再生能量的量,即可提高再生效率。此外,即使當停止引 擎時或當執行再生操作時,仍可使用第二壓縮機執行空調 〇 根據本發明的另一車輛用空調裝置,因爲當給予引擎 的自動停止-起動控制優先權時,只單獨操作第二壓縮機 作爲空調之用,所以即使當自動停止引擎時仍可執行空調 -16- (13)1224060 。而且,因爲當給予空調操作優先權及想要的空 於預設値時’除了第二壓縮機之外第一壓縮機也 所以空調操作的優先權大於引擎的自動停止-起 先權,使得可依據想要的空調負載執行適當空調 根據本發明的另一車輛用空調裝置,因爲可 用第一和第二壓縮機其中一展現較大效率者執行 以當藉由操作第一和第二壓縮機其中一個涵括想 負載時,可減低能量消耗。 根據本發明的另一車輛用空調裝置,當再生 電能時,給予再生操作優先權,及即使當第二壓 率小於第一壓縮機的效率時,仍可藉由單獨使用 機執行空調。 根據本發明的另一車輛用空調裝置,在具有 動機當作電源之混合車輛中,可增加再生能量的 可提高再生效率,及可提高車輛的燃料效率。 【圖式簡單說明】 圖1爲根據實施例之包含本發明的車輛用空 混合車輛之一般結構的槪要圖。 圖2爲包括在實施例中的空調用壓縮機之控 流程圖。 參照符號簡單說明 1 :引擎;la :輸出軸;2 :電動發電機(再 調負載大 ***作, 動控制優 控制。 選擇性使 空調,所 要的空調 區正恢復 縮機的效 第二壓縮 引擎和電 量’結果 調裝置的 制操作的 生區) -17- (14) (14)1224060 5:電磁離合器(離合器);6:空調用引擎驅動壓縮機( 第一壓縮機);9 :電池(電池區);1 3 :空調用電動機 驅動壓縮機;1 4 :燃料供應控制裝置(自動停止-起動引 擎控制區);3 1 : AC_AUTO按鈕(優先權決定區);32 :A C_E CON按鈕(優先權決定區);100 :混合車輛(車 輛);S 1 0 1到S 1 0 3 :(空調控制區)。 主要元件對照表 1 引擎 la 輸出軸 2 電動發電機 2 再生區 3 自動傳輸 4 滑輪皮帶機構 5 電磁離合器 6 引擎驅動壓縮機 6 第一壓縮機 7 電子控制單元 8 電力驅動單元 9 高電壓電池 10 降壓器 11 反用換流器 12 附件 13 電動機驅動壓縮機 -18- (15) 第二壓縮機 燃料供應控制裝置 煞車踏板 加速踏板 速度感測器 移位位置感測器 煞車開關 加速踏板感測器 電荷感測器 “AC_AUTO”按鈕 ”AC_ECON”按鈕 混合車輛 主動輪 -19-

Claims (1)

  1. (1) (1)1224060 拾、申請專利範圍 1 · 一種車輛用空調裝置,包含: 第一空調用壓縮機(6 ),經由離合器(5 )連接到引 擎(1 )的輸出軸(1 a ); 再生區(2 ),用以在減速中恢復車輛的動能當作電 能; 電池區(9 ),用以儲存再生區所恢復的電能; 第二空調用壓縮機(1 3 ),藉由使用恢復的電能之電 動機(2 )驅動;及 空調控制區,用以控制空調,被設計成在車輛減速中 藉由分離離合器(5 )使第一壓縮機(6 )與引擎(1 )分 開,及使第二空氣壓縮機(1 3 )只單獨作爲空調之用。 2 .根據申請專利範圍第1項之空調裝置,另外包含: 自動停止-起動引擎控制區(1 4 ),用以在預設條件 下自動停止或起動引擎(1); 優先權決定區(3 1,3 2 ) ’用以決定給予引擎的自動 停止-起動控制或空調操作哪一個優先權;及 想要的負載決定區,用以決定想要的空調負載’及比 較想要的空調負載與預設値’ 其中空調控制區被設計成當給予引擎的自動停止-起 動控制優先權時,使第二壓縮機(1 3 )單獨操作’及當給 予空調操作優先權時和想要的空調負載大於預設値時,使 得除了第二壓縮機之外還藉由嚙合離合器(5 )也操作第 一壓縮機(6 )。 -20- (2) (2)1224060 3 .根據申請專利範圍第2項之空調裝置, 其中空調控制區被設計成當給予空調操作優先權時、 當想要的空調負載大於預設値時、及當藉由操作第一和第 二壓縮機(6,1 3 )其中一個涵括想要的空調負載時,比 較第一和第二壓縮機(6,1 3 )彼此的效率,及 其中空調控制區被設計成當第二壓縮機(1 3 )的效率 大於第一壓縮機(6 )的效率時,使第二壓縮機(1 3 )操 作’並且藉由分開離合器(5 )將第一壓縮機(6 )與引擎 (1 )分離,及被設計成當第二壓縮機(1 3 )的效率小於 第一壓縮機(6 )的效率時,使第一壓縮機(6 )藉由嚙合 離合器(5 )由引擎(1 )操作,並且使第二壓縮機(1 3 ) 停止。 4 .根據申請專利範圍第3項之空調裝置, 其中空調控制區被設計成當第二壓縮機(1 3 )的效率 小於第一壓縮機(6 )的效率時、及當再生區(2 )正恢復 電能時,藉由分離離合器(5)將第一壓縮機(6)與引擎 (1 )分開,及使第二壓縮機(1 3 )操作。 5 .根據申請專利範圍第3項之空調裝置’ 其中再生區(2 )被設計成選擇性當作驅動車輛的驅 動電動機,及被設計成當作驅動電動機時使用儲存在電池 區(9 )的能量。 6·根據申請專利範圍第2項之空調裝置, 其中優先權決定區(31,32)包含可由操作者操作的 按鈕。 - 21 -
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