JP2002036848A - 車両用空調装置 - Google Patents
車両用空調装置Info
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Abstract
調装置において、ルーフ開放時での日射補正を年間を通
して適切に行う。 【解決手段】 日射センサ29からの検出値Tsaとゲ
インとにより補正日射量を算出し、少なくとも補正日射
量を包含する熱負荷条件に基づいて車室内の空調状態を
制御する車両用空調装置において、更に、ゲインをルー
フ閉塞時よりルーフ開放時に大きくするとともに、ルー
フ開放時におけるゲインを低外気温時より高外気温時に
大きくする。これにより、ルーフ開放に伴う日射量増
加、およびルーフ開放に伴う外気との直接接触による温
熱感変化に対応した適切な日射補正を行うことができ
る。
Description
に構成した車両(いわゆるオープンカー)に搭載される
空調装置の日射補正制御に関する。
は、ルーフの開閉状態に応じて空調制御を切り替えるよ
うにしたオープンカー用空調装置が記載されている。こ
の従来技術では、車室内への吹出空気の目標吹出温度T
AOを乗員により設定される設定温度Tset、内気温
Tr、外気温Tam、日射量Tsに基づいて算出し、こ
の目標吹出温度TAOに基づいて吹出空気の温度制御、
風量制御等を行うようにしている。
て、ルーフの開放時には内気温Trのセンサ検出値に対
応するゲイン(補正係数)を小さくするとともに、外気
温Tamと日射量Tsの各センサ検出値に対応するゲイ
ン(補正係数)を大きくしている。
の日射量が増大して日射による温熱感が増大するが、日
射量Tsのセンサ検出値に対応するゲイン(補正係数)
を大きくすることにより、ルーフの開放時における日射
による温熱感をより一層反映した目標吹出温度TAOを
算出できる。
放時は外気が直接乗員の上半身に接触するので、乗員の
実際の温熱感には外気温が強く影響する。しかるに、上
記従来技術では、日射ゲインをルーフの開放時に単に一
律に大きくしているだけであり、外気温を考慮していな
いので、年間を通して外気温の変動に対応した適切な日
射補正制御を行うことができない。
高外気温時に適合するように日射ゲインを設定すると、
春秋の中間外気温時にルーフ開放時の日射補正が過大と
なり、吹出空気の温度や風量が必要以上に変動するとい
う不具合を引き起こす。また、逆に、中間外気温時に適
合するように日射ゲインを設定すると、高外気温時にル
ーフ開放時の日射補正が過小となり、冷房不足の原因と
なる。
能に構成した車両に搭載される空調装置において、ルー
フ開放時での日射補正を年間を通して適切に行うことを
目的とする。
した車両に搭載される空調装置において、日射センサ検
出値の変化を緩和する緩和処理を行う場合に、この緩和
処理をルーフの開閉に応じて適切に行うことを他の目的
とする。
め、請求項1に記載の発明では、ルーフを開閉可能に構
成した車両に搭載され、日射センサ(29)からの検出
値(Tsa)とゲインとにより補正日射量を算出し、少
なくとも補正日射量を包含する熱負荷条件に基づいて車
室内の空調状態を制御する車両用空調装置において、更
に、ゲインをルーフ(40)の閉塞時より開放時に大き
くするとともに、ルーフ(40)の開放時におけるゲイ
ンを低外気温時より高外気温時に大きくすることを特徴
とする。
加、およびルーフ開放に伴う外気との直接接触による温
熱感変化に対応した適切な日射補正を行うことができ
る。そのため、年間を通してルーフ開放時における空調
制御を良好に行うことができる。
サ(29)からの検出値(Tsa)の変化を緩和させる
緩和処理をし、緩和処理をした出力値(Tsb)とゲイ
ンとにより補正日射量を算出するようにしてもよい。
のように日射量が頻繁に急変動するような場合にも車室
内の空調状態を安定させることができ、空調状態の頻繁
な変動を抑制できる。
0)を開閉可能に構成した車両に搭載され、日射センサ
(29)からの検出値(Tsa)の変化を緩和させる緩
和処理をし、緩和処理をした出力値(Tsb)とゲイン
とにより補正日射量を算出し、少なくとも補正日射量を
包含する熱負荷条件に基づいて車室内の空調状態を制御
する車両用空調装置において、更に、緩和処理の度合い
をルーフ(40)の閉塞時より開放時に大きくすること
を特徴とする。
様に日射量が頻繁に急変動するような場合にも日射量変
化の緩和処理により車室内の空調状態を安定させること
ができるものであり、そして、このような空調状態の安
定効果を発揮するものにおいて、緩和処理の度合いをル
ーフ閉塞時よりルーフ開放時に大きくしているから、空
調状態の安定効果をより一層有効に発揮できる。
するので、ビルの谷間の走行時等における日射量変動の
影響がルーフ閉塞時より一層強く現れ、このことが空調
制御の変動を引き起こす原因となるが、請求項3では緩
和処理の度合いをルーフ閉塞時よりルーフ開放時に大き
くしているから、ルーフ開放時の日射センサ検出値(T
sa)の変化緩和作用をルーフ閉塞時に比較して増大で
きる。これにより、日射量変動に起因する、ルーフ開放
時での空調制御の過剰な変動を未然に防止できる。
は具体的には時定数処理であり、ルーフ(40)の開放
時における時定数(τa)をルーフ(40)の閉塞時に
おける時定数(τb)より大きくしてもよい。
出される空気の目標吹出温度(TAO)を、少なくとも
補正日射量を包含する熱負荷条件に基づいて算出し、目
標吹出温度(TAO)に基づいて車室内の空調状態を制
御することを特徴とする。
づいて空調制御を行うものにおいて各請求項1〜4の効
果を発揮できる。
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すも
のである。
第1実施形態による車両用空調装置の全体構成の概要図
であり、車両用空調装置の室内ユニット部は、大別して
送風ユニット1と、空調ユニット2とにより構成され
る。室内ユニット部のうち、空調ユニット2は通常、車
室内前部の計器盤内側において車両幅方向の中央位置に
配置され、送風ユニット1は空調ユニット2部に対して
助手席側にオフセット配置される。
4とから構成され、内外気切替箱3内の内外気切替ドア
5により外気導入口6と内気導入口7を開閉する。これ
により、内外気切替箱3内に外気(車室外空気)または
内気(車室内空気)が切替導入される。内外気切替ドア
5はサーボモータからなる電気駆動装置8により駆動さ
れる。送風機4には遠心式送風ファン9と駆動用モータ
10が備えられている。
調ケース2aが備えられ、この空調ケース2aの上流側
に冷凍サイクルの蒸発器(冷房用熱交換手段)11が配
置され、この蒸発器11の下流側にはエアミックスドア
12が配置されている。このエアミックスドア12の下
流側には車両エンジンの温水(冷却水)を熱源として空
気を加熱する温水式ヒータコア(暖房用熱交換手段)1
3が設置されている。この温水式ヒータコア13の側方
(上方部)には、温水式ヒータコア13をバイパスして
空気を流すバイパス通路14が形成されている。
アであり、サーボモータからなる電気駆動装置15によ
り駆動される。エアミックスドア12は、温水式ヒータ
コア13を通過する温風とバイパス通路14を通過する
冷風との風量割合を調節するものであって、この冷温風
の風量割合の調節により車室内への吹出空気温度を調節
する。従って、本例においては、エアミックスドア12
により車室内への吹出空気の温度調節手段が構成され
る。
ら上方へ延びる温風通路16が形成され、この温風通路
16からの温風とバイパス通路14からの冷風が空気混
合部17で混合して、所望温度の空気を作り出すことが
できる。
17の下流側に吹出モード切替部が構成されている。す
なわち、空調ケース2aの上面部にはデフロスタ開口部
18が形成され、このデフロスタ開口部18は図示しな
いデフロスタダクトを介して車両フロントガラス内面に
空気を吹き出すものである。デフロスタ開口部18は、
回動自在な板状のデフロスタドア19により開閉され
る。
スタ開口部18より車両後方側の部位にフェイス開口部
20が形成され、このフェイス開口部20は図示しない
フェイスダクトを介して車室内乗員の上半身に向けて空
気を吹き出すものである。フェイス開口部20は回動自
在な板状のフェイスドア21により開閉される。
開口部20の下側部位にフット開口部22が形成され、
このフット開口部22から車室内乗員の足元に向けて空
気を吹き出す。フット開口部22は回動自在な板状のフ
ットドア23により開閉される。
は共通のリンク機構(図示せず)に連結され、このリン
ク機構を介してサーボモータからなる電気駆動装置24
により駆動される。
要を説明すると、空調用電子制御装置25はCPU、R
OM、RAM等からなる周知のマイクロコンピュータ
と、その周辺回路にて構成されるものである。蒸発器1
1の温度センサとしてサーミスタからなる温度センサ2
6を有している。この温度センサ26は空調ケース2a
内で蒸発器11の空気吹出直後の部位に配置され、蒸発
器吹出温度Teを検出する。
センサ26の他に、空調制御のために、内気温(車室内
温度)Trを検出する内気センサ27、外気温Tamを
検出する外気センサ28、車室内への日射量Tsaを検
出する日射センサ29、温水式ヒータコア13の温水温
度Twを検出する水温センサ30等から検出信号が入力
される。
制御パネル31には乗員により手動操作される操作スイ
ッチ32〜36が備えられ、この操作スイッチ32〜3
6の操作信号も空調用電子制御装置25に入力される。
度設定信号Tsetを発生する温度設定スイッチ32、
風量切替信号を発生する風量スイッチ33、吹出モード
信号を発生する吹出モードスイッチ34、内外気切替信
号を発生する内外気切替スイッチ35、冷凍サイクルの
圧縮機(図示せず)の運転を断続するエアコンスイッチ
36等が設けられている。
フスイッチ38の検出信号が入力される。ここで、図2
に示す車両39はルーフ40を開閉可能に構成した車
両、いわゆるオープンカーであって、図2(a)はルー
フ40の閉塞(全閉)状態を示し、図2(b)はルーフ
40が車両後部の収納スペース内に収納された開放(全
開)状態を示す。ルーフ40は図2(a)の全閉位置と
図2(b)の全開位置との中間に位置する半開状態も選
択できる。
0の開閉に応じた開閉動作を行うもので、本例ではルー
フ40が所定開度(例えば、50%)以上開くと、ルー
フスイッチ38が閉状態となり、ルーフ40の開度が所
定開度未満であるときはルーフスイッチ38が開状態と
なるようにしてある。
を説明する。図3のフローチャートは空調用電子制御装
置25のマイクロコンピュータにより実行される制御処
理の概要を示し、図3の制御ルーチンは、図示しない車
両エンジンのイグニッションスイッチがオンされて制御
装置25に電源が供給されとスタートする。
等の初期化がなされ、次のステップS2で空調制御パネ
ル31の操作スイッチ32〜36の操作信号を読み込
む。次のステップS3で車両環境状態の信号、すなわ
ち、センサ26〜30からの検出信号、車速センサ37
およびルーフスイッチ38の検出信号等を読み込む。
により検出される日射量検出値Tsaの補正処理を行
う。この補正処理は具体的には図4に示す通りであり、
ステップS41では、日射センサ29により検出される
日射量検出値(生値)Tsaに対する緩和処理、具体的
には時定数処理を行う。この時定数処理を図5により具
体的に説明すると、図5の例では日射センサ29の日射
量検出値(生値)Tsaが時刻t1にて急増した場合
(車両がビルの日陰から抜け出た場合等)、また、日射
量検出値(生値)Tsaが時刻t2にて急減した場合
(車両が明るい場所からビルの日陰内に進入した場合
等)を示している。時定数処理では、入力値である日射
量検出値Tsaの急変化に対して出力値Tsbを時間に
対して指数関数的に変化させるように演算する処理であ
る。
の変化量に対して出力値Tsbの変化量が63.2%の
割合に到達するまでの時間(秒)であり、この時定数τ
は例えば30秒である。
38の信号に基づいて車両のルーフ40が開放状態であ
るかを判定する。車両のルーフ40が開放状態(ルーフ
スイッチ38が閉状態)であるときは次のステップS4
3に進み、日射ゲインKsとしてルーフ開放時の日射ゲ
インKsaを図6のマップにより決定する。また、ルー
フ40の閉塞時にはステップS44に進み、日射ゲイン
Ksとしてルーフ閉塞時の日射ゲインKsbを図6のマ
ップにより決定する。
は図6に示すように外気温の高低にかかわらず、常に一
定値b(例えば、b=1.1)である。これに対し、ル
ーフ開放時の日射ゲインKsaはルーフ閉塞時の日射ゲ
インKsbより常に大きい値であり、且つ、ルーフ開放
時の日射ゲインKsaは外気温Tamに応じて変化す
る。
Ksaを説明すると、外気温Tamが春秋の中間期温度
に相当する第1所定温度Tam1(例えば、20℃)よ
り低いときはKsaは常に一定値a(例えば、a=1.
2)であり、そして、外気温Tamが第1所定温度Ta
m1より高くなると、Ksaは外気温Tamの上昇とと
もに増大する。外気温Tamが夏期の温度に相当する第
2所定温度Tam2(例えば、28℃)に到達すする
と、Ksaは最大値c(例えば、c=3.2)となり、
このTam2以上に外気温が上昇してもKsaは最大値
cに維持される。
へ吹き出される空調風の目標吹出温度TAOを車室内の
熱負荷条件に基づいて算出する。この目標吹出温度TA
Oは車室内を温度設定スイッチ32の設定温度Tset
に維持するために必要な吹出温度であり、下記数式1に
基づいて算出される。
Tam−Ks ×Tsb+C 但し、Tr:内気センサ27により検出される内気温 Tam:外気センサ28により検出される外気温 Tsb:日射センサ29の検出値Tsaを時定数処理し
た出力値 Kset、Kr、Kam、Ks:制御ゲイン C:補正用の定数 なお、ルーフ開放時には日射ゲインKsとしてKsaを
用い、ルーフ閉塞時には日射ゲインKsとしてKsbを
用いる。
風される空気の目標送風量、具体的には送風機駆動用モ
ータ10の印加電圧であるブロワ電圧レベルを上記TA
Oに基づいて決定する。このブロワ電圧レベルの具体的
決定方法は周知のように上記TAOの高温側(最大暖房
側)および低温側(最大冷房側)でブロワ電圧レベルを
増大させ、そして、上記TAOの中間温度域でブロワ電
圧レベルを減少させる。
定する。この内外気モードは例えば設定温度Tsetに
対して内気温Trが所定温度以上、大幅に高いとき(冷
房高負荷時)に内気モードとし、その他の時は外気モー
ドとする。あるいは、上記TAOが低温側から高温側へ
上昇するにつれて、全内気モード→内外気混入モード→
全外気モードと切替設定してもよい。
て吹出モードを決定する。この吹出モードは周知のごと
くTAOが低温側から高温側へ上昇するにつれてフェイ
スモード→バイレベルモード→フットモードと切替設定
される。
ア12の目標開度SWを上記TAO、蒸発器吹出温度T
e、及び温水温度Twに基づいて次の数式2により算出
する。
×100(%) ここで、エアミックスドア12の目標開度SWは、エア
ミックスドア12の最大冷房位置(図1の実線位置)を
0%とし、エアミックスドア12の最大暖房位置(図1
の一点鎖線位置)を100%とする百分率で表される。
26により検出される実際の蒸発器吹出温度Teと、上
記TAO等に基づいて決定される目標蒸発器温度TEO
とを比較して図示しない空調用圧縮機の電磁クラッチへ
の印加電圧を決定し、圧縮機作動の断続(ON−OF
F)を決定する。
プS6〜S10で決定された制御状態が得られるよう
に、各種アクチュエータ部(8、10、15、24等)
に制御信号が出力される。次のステップS12で制御周
期t0の間待機し、制御周期t0の経過を判定すると、
ステップS2に戻る。
を走行すると、車両への日射が頻繁に断続されるので、
日射センサ29の検出値(生値)Tsaが大きく上下動
して、車室内の空調状態の自動制御が不安定となるが、
図4のステップS41による日射緩和処理(時定数処
理)を行うと、その出力値Tsbは図5のように検出値
(生値)Tsaの変化を緩和した値となるから、車両へ
の日射量が頻繁に変動する場合(ビルの谷間の走行時
等)でもTAOの頻繁な変動を防止できる。
においても、TAOに基づいて決定される吹出風量(ス
テップS6)、吹出モード(ステップS8)、エアミッ
クスドア開度(ステップS9)等の制御を安定させるこ
とができる。
日射ゲインKsaをルーフ閉塞時の日射ゲインKsbよ
り大きくし、これに加え、ルーフ開放時の日射ゲインK
saを低外気温時より高外気温時に大きくしているか
ら、次の作用効果を発揮できる。すなわち、ルーフ開放
時には車室内乗員への日射量が増大して日射による温熱
感が増大するが、このルーフ開放に伴う温熱感の増大に
対してはルーフ開放時の日射ゲインKsaをルーフ閉塞
時の日射ゲインKsbより大きくすることにより、TA
Oが低温側に移動して、温熱感の増大を抑制する。
上半身に接触するので、乗員の実際の温熱感には外気温
が強く影響する。従って、夏期の高外気温時にはルーフ
開放に伴う日射量増大に高温外気の影響が重なるので、
乗員の温熱感はより一層増大するが、本第1実施形態に
よると、Ksaを低外気温時より高外気温時に大きくし
ているから、夏期の高外気温時にTAOが一層低温側に
移動してルーフ開放時の温熱感増大を良好に抑制でき
る。
温熱感への影響が小さくなるので、ルーフ開放時の日射
ゲインKsaを夏期の高外気温時に適合する最大値cの
ままにすると、中間外気温時にとってKsaが過大とな
り、その結果、ルーフの開閉に伴ってTAOが急変動し
て吹出空気の温度や風量が必要以上に変動するという不
具合を引き起こすが、本第1実施形態によると、Ksa
を春秋の中間外気温時には小さくできるので、ルーフ4
0の開閉に伴う吹出空気の温度や風量の急変動を防止で
き、空調フィーリングの悪化を抑制できる。
所定温度Tam1より低い領域でもルーフ開放時の日射
ゲインKsaをルーフ閉塞時の日射ゲインKsbより大
きくしているが、このTam<Tam1となる低温域で
はKsaをKsbより大きくする必要性が減少するの
で、KsaをKsbと同一としてもよい。
のステップS41による時定数処理においてルーフ40
の開閉にかかわらず、時定数τを一定値(例えば、30
秒)としているが、第2実施形態はこの時定数τをルー
フ40の開閉に応じて切り替えるものである。
(ステップS4)の詳細を示すもので、ルーフ開放時に
はステップS42からステップS410に進み、時定数
τをルーフ開放時の時定数τa、例えば、60秒とし、
このτaにより時定数処理をして日射検出値(生値)T
saを出力値Tsbに変換する。
らステップS415に進み、時定数τをルーフ閉塞時の
時定数τb、例えば、30秒とし、このτbにより時定
数処理をして日射検出値(生値)Tsaを出力値Tsb
に変換する。
大とし、ルーフ閉塞時の時定数τbを小とするのは次の
理由による。すなわち、ルーフ開放時には日射量が増大
し、且つ、ルーフ開放時の日射ゲインKsaをルーフ閉
塞時の日射ゲインKsbより大きくするから、ビルの谷
間の走行時等における日射量変動の影響がルーフ開放時
にはより一層強く現れ、このことがTAOの変動→空調
制御の変動を引き起こす原因となる。
係を設定することにより、ルーフ開放時における時定数
処理による日射検出値(生値)Tsaの変化緩和作用を
ルーフ閉塞時に比較して増大させる。これにより、ビル
の谷間の走行時等における日射量変動に起因する、ルー
フ開放時での空調制御の過剰な変動を未然に防止でき
る。
フ開放時の時定数τaを、ルーフ閉塞時の時定数τbよ
り大きい所定値(例えば、60秒)に固定しているが、
ルーフ開放時の時定数τaを、ルーフ閉塞時の時定数τ
bより大きい範囲で可変してもよい。
時定数τaの具体的決定方法を例示するもので、第3実
施形態ではルーフ開放時にまず、図6のマップに従って
ルーフ開放時の日射ゲインKsaを決定し、このルーフ
開放時の日射ゲインKsaの値が増加するにつれてルー
フ開放時の時定数τaを増加させる。図8のKsaにお
けるa,cは図6のa,cと同一値である。図8におい
て、Ksa=aのとき、τa=τa1(例えば、30
秒)とし、Ksa=cのとき、τa=τa2(例えば、
60秒)としている。
定数τaがルーフ開放時の日射ゲインKsaの増加につ
れて増加するから、Ksaの増加に伴うTAOの変動要
因をルーフ開放時の時定数τaの増加により抑制するこ
とが可能となる。従って、日射量変動に起因する、ルー
フ開放時での空調制御の過剰な変動をより一層良好に防
止できる。
ける日射による温熱感の影響は車速が上昇すると緩和さ
れる傾向にあるので、車速を検出して、低車速時に比較
して高車速時には図6のルーフ開放時の日射ゲインKs
aの最大値cを小さくするように補正してもよい。
Tsaの変化度合いを緩和する「緩和処理」として時定
数処理を用いているが、時定数処理に限らず、センサ検
出値Tsaが変化したときに出力値Tsbを時間に対し
て所定の関数で緩慢に変化させる適宜の徐変制御(例え
ば、出力値が直線的、ステップ的等に変化する制御)を
緩和処理に用いてもよいことはもちろんである。
である。
である。
トである。
トである。
段)、13…ヒータコア(熱交換手段)、40…ルー
フ。
Claims (5)
- 【請求項1】 ルーフ(40)を開閉可能に構成した車
両に搭載される空調装置において、 日射量を検出する日射センサ(29)を備え、前記日射
センサ(29)からの検出値(Tsa)とゲインとによ
り補正日射量を算出し、 少なくとも前記補正日射量を包含する熱負荷条件に基づ
いて車室内の空調状態を制御するようになっており、 更に、前記ゲインを前記ルーフ(40)の閉塞時より開
放時に大きくするとともに、前記ルーフ(40)の開放
時における前記ゲインを低外気温時より高外気温時に大
きくすることを特徴とする車両用空調装置。 - 【請求項2】 前記日射センサ(29)からの検出値
(Tsa)の変化を緩和させる緩和処理をし、前記緩和
処理をした出力値(Tsb)と前記ゲインとにより前記
補正日射量を算出することを特徴とする請求項1に記載
の車両用空調装置。 - 【請求項3】 ルーフ(40)を開閉可能に構成した車
両に搭載される空調装置において、 日射量を検出する日射センサ(29)を備え、前記日射
センサ(29)からの検出値(Tsa)の変化を緩和さ
せる緩和処理をし、前記緩和処理をした出力値(Ts
b)とゲインとにより補正日射量を算出し、 少なくとも前記補正日射量を包含する熱負荷条件に基づ
いて車室内の空調状態を制御するようになっており、 更に、前記緩和処理の度合いを前記ルーフ(40)の閉
塞時より開放時に大きくすることを特徴とする車両用空
調装置。 - 【請求項4】 前記緩和処理は時定数処理であり、前記
ルーフ(40)の開放時における時定数(τa)を前記
ルーフ(40)の閉塞時における時定数(τb)より大
きくしたことを特徴とする請求項3に記載の車両用空調
装置。 - 【請求項5】 車室内へ吹き出される空気の目標吹出温
度(TAO)を、少なくとも前記補正日射量を包含する
熱負荷条件に基づいて算出し、前記目標吹出温度(TA
O)に基づいて車室内の空調状態を制御することを特徴
とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の車両用
空調装置。
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Cited By (3)
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