JP2004001670A - 車両用空調装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】室内熱交換器201にて冷媒漏れが発生したときは、外気モードとするとともに、第1バイパス通路105を開いて室内熱交換器201を通過していない空気をデフロスタ開口109から車室内に供給し、一方、室内熱交換器201を通過した空気をフット開口部111から車室内に供給する。これにより、漏れ出した冷媒を含まない第1バイパス通路105を通過した外気を多く含む空気が車室内上方側に供給され、漏れ出した冷媒を含む室内熱交換器201を通過した空気が車室内下方側に供給されるので、乗員が冷媒を吸引してしまうことを防止できる。延いては、冷媒漏れが発生しても、乗員の健康が害されることを防止できる。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用空調装置に関するもので、冷媒として二酸化炭素やプロパン等の炭化水素系の冷媒を用いた空調装置に適用して有効である。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
冷媒として二酸化炭素やプロパン等の炭化水素系の冷媒を用いた空調装置において、腐食等の要因により室内熱交換器に亀裂が発生すると、室内熱交換器から漏れ出した冷媒が車室内に充満して、乗員の健康を害するおそれがある。
【0003】
これに対して、冷媒漏れを検出したときには、空調装置を停止するとともに、空調ケーシングに形成された空気を吹き出すための開口部を閉じるといった手段が考えられるが、この手段では、乗員に快適な温度を提供することができないばかりか、特に冬場等のの外気温度が低いときには、窓ガラスが曇ってしまい、安全な視界を確保することができなくなるおそれがある。
【0004】
本発明は、上記点に鑑み、冷媒漏れが発生したときに、少なくとも乗員の健康が害されることを防止することを目的とする。
【0005】
【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に、請求項1に記載の発明では、車室内に吹き出す空気と冷媒とを熱交換する熱交換器(201)と、熱交換器(201)を収納するとともに、熱交換器(201)を迂回させて空気を下流側に流すバイパス通路(105)及び熱交換器(201)を通過した空気が流れる通路を構成する空調ケーシング(101)と、車室内空気の清浄度を検出する空気清浄度検出手段(213)とを備え、空気清浄度検出手段(213)が検出した空気清浄度が所定値以下となったときに、主にバイパス通路(105)を通過した空気を乗員に近い方向へ吹き出し、かつ、主に熱交換器(201)を通過した空気を乗員から遠い方向へ吹き出す冷媒漏れモードを実行することを特徴とする。
【0006】
これにより、乗員が冷媒を吸引してしまうことを防止できるので、冷媒漏れが発生しても、乗員の健康が害されることを防止できる。
【0007】
なお、請求項2に記載の発明のごとく、冷媒漏れモードにおいて、バイパス通路(105)を通過した空気を乗員の上半身側へ吹き出すことが望ましい。
【0008】
また、請求項3に記載の発明ごとく、冷媒漏れモードにおいて、熱交換器(201)を通過した空気を乗員に向けて吹き出すことが望ましい。
【0009】
また、請求項4に記載の発明ごとく、冷媒漏れモードにおいて、乗員に向けて吹き出す空気は、主に乗員の下半身側に向けて吹き出されるようにすることが望ましい
また、請求項5に記載の発明のごとく、冷媒として二酸化炭素を用いた場合には、空気清浄度検出手段(213)として、空気中の二酸化炭素濃度を検出する二酸化炭素センサを用いることが望ましい。
【0010】
また、請求項6に記載の発明のごとく、空気清浄度検出手段(213)として、空気中の酸素濃度を検出する酸素センサを用い、この酸素センサが検出した酸素濃度が所定濃度以下となったときに、空気清浄度が所定値以下となったものとみなしてもよい。
【0011】
また、請求項7に記載の発明のごとく、空気清浄度検出手段(213)として、冷媒圧力を検出する圧力センサを用いてもよい。
【0012】
また、請求項8に記載の発明のごとく、冷媒漏れモード時においては、主に車室外から導入した空気がバイパス通路(105)に導かれるように構成することが望ましい。
【0013】
請求項9に記載の発明では、空調ケーシング(101)は、車室内から導入した空気と車室外から導入した空気とを分けて流すことができるように、少なくとも2つの通路(101a、101b)に区画されており、バイパス通路(105)は、2つの通路(101a、101b)のうち主に車室外から導入した空気が流れる通路(101a)に設けられていることを特徴とする。
【0014】
これにより、新鮮な空気を乗員に供給することができるとともに、バイパス通路(105)を通過した冷媒を含まない空気と熱交換器(201)を通過した冷媒を多く含む空気とが混合してしまうことを防止できるので、乗員の健康が害されることを確実に防止できる。
【0015】
なお、請求項10に記載の発明のごとく、熱交換器(201)を通過した空気を加熱するヒータ(107)を備えてもよい。
【0016】
また、請求項11に記載の発明のごとく、バイパス通路(105)を通過した空気を加熱するヒータ(107)を備えてもよい。
【0017】
また、請求項12に記載の発明のごとく、熱交換器(201)を通過した空気及びバイパス通路(105)を通過した空気のうち少なくとも一方を加熱するヒータ(107)を備えるとともに、このヒータ(107)は、車両で発生する廃熱を熱源とするものであってもよい。
【0018】
また、請求項13に記載の発明のごとく、ヒータ(107)は、内燃機関の冷却水を熱源としてもよい。
【0019】
また、請求項14に記載の発明のごとく、ヒータ(107)は、内燃機関の排気ガスを熱源としもよい。
【0020】
ところで、請求項1に記載の発明では、漏れ出した冷媒を多く含む空気を車室内下方側に供給することにより、乗員が冷媒を吸引してしまうことを防止したが、乗員が動く等して発生した空気流れにより、車室内下方側に供給した冷媒を多く含む空気が車室内上方側に流れて乗員が冷媒を吸引する可能性がある。
【0021】
そこで、請求項15に記載の発明では、冷媒漏れモードにおいて、熱交換器(201)を通過した空気を車室外に放出することにより、冷媒を多く含む空気が車室内上方側に流れることを確実に防止している。
【0022】
なお、請求項16に記載の発明のごとく、冷媒漏れモードにおいて、熱交換器(201)を通過した空気を、少なくとも所定時間は車室外に放出することが望ましい。
【0023】
請求項17に記載の発明では、空調ケーシング(101)内の水を排出する排出口(119)を経由して熱交換器(201)を通過した空気を車室外に排出することを特徴とする。
【0024】
これにより、冷媒漏れモード時以外のときは、排出口(109)を閉じて空調ケーシング(101)外の騒音が車室内に漏れ出ることを防止しつつ、空調ケーシング(101)内の水を排水するとができる。
【0025】
なお、請求項18に記載の発明のごとく、空調ケーシング(101)には、熱交換器(201)を通過した空気を車室外に排出する、排出口(119)を設けることが望ましい。
【0026】
また、請求項19に記載の発明のごとく、排出口(119)を開閉する開閉手段(124、125)を設けることが望ましい。
【0027】
また、請求項20に記載の発明のごとく、開閉手段(125)には、排出口(119)を常に連通させる連通穴(125a)を設けることが望ましい。
【0028】
請求項21に記載の発明では、車室内に吹き出す空気と冷媒とを熱交換する熱交換器(201)と、熱交換器(201)を収納するとともに、熱交換器(201)を通過した空気が流れる通路を構成する空調ケーシング(101)と、車室内空気の清浄度を検出する空気清浄度検出手段(213)とを備え、空気清浄度検出手段(213)が検出した空気清浄度が所定値以下となったときに、主に熱交換器(201)を通過した空気を少なくとも所定時間は車室外に放出する冷媒漏れモードを実行することを特徴とする。
【0029】
これにより、漏れ出した冷媒を多く含む空気を乗員が吸引してしまうことを防止できるので、乗員の健康が害されることを確実に防止できる。
【0030】
請求項22に記載の発明では、低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍機を循環する冷媒と車室内に吹き出す空気とを熱交換する第1室内熱交換器(201)と、車室内に吹き出す空気を加熱する第2室内熱交換器(107)と、第1、2熱交換器(201、107)を収納するとともに、第1熱交換器(201)を迂回させて空気を下流側に流す第1バイパス通路(105)、第2熱交換器(107)を迂回させて空気を下流側に流す第2バイパス通路(108)、第1室内熱交換器(201)を通過した空気を室外に排出する排出口(119a)、及び第1、2熱交換器(201、107)を通過した空気が流れる通路を構成する空調ケーシング(101)と、第2熱交換器(107)を通過した空気と第2熱交換器(107)を迂回した空気との風量割合、第1バイパス通路(105)の連通状態、及び排出口(119a)の連通状態を制御する1枚の薄膜状のドア(126)とを備えることを特徴とする。
【0031】
これにより、車両空調装置の製造原価低減を図りつつ、乗員が冷媒を吸引してしまうことを防止することが可能となる。
【0032】
請求項23に記載の発明では、低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍機を循環する冷媒と車室内に吹き出す空気とを熱交換する第1室内熱交換器(201)と、車室内に吹き出す空気を加熱する第2室内熱交換器(107)と、第1、2熱交換器(201、107)を収納するとともに、第1熱交換器(201)を迂回させて空気を下流側に流す第1バイパス通路(105)、第2熱交換器(107)を迂回させて空気を下流側に流す第2バイパス通路(108)、第1室内熱交換器(201)を通過した空気を室外に排出する排出口(119a)、及び第1、2熱交換器(201、107)を通過した空気が流れる通路を構成する空調ケーシング(101)と、第2熱交換器(107)を通過した空気と第2熱交換器(107)を迂回した空気との風量割合、及び排出口(119a)の連通状態を制御する1枚の薄膜状のドア(126)とを備えることを特徴とする。
【0033】
これにより、車両空調装置の製造原価低減を図りつつ、乗員が冷媒を吸引してしまうことを防止することが可能となる。
【0034】
請求項24に記載の発明では、第2熱交換器(107)の少なくとも端部を覆うカバー(107a)の外壁面を曲面として、フィルム式のドア(126)を運動を案内することを特徴とするものである。
【0035】
請求項25に記載の発明では、走行用エンジンが停止しているとき、又は蒸気圧縮式冷凍機の圧縮機が停止しているときには、空調ケーシング(101)内に室外気を導入する外気モードとした状態で、排出口(119a)を開くことを特徴とする。
【0036】
これにより、エンジン又は圧縮機を停止させている間に漏れ出した冷媒又は第1室内熱交換器(201)から蒸発した水蒸気を室外に排出することができる。
【0037】
請求項26に記載の発明では、蒸気圧縮式冷凍機の圧縮機から吐出した冷媒を減圧することなく第1室内熱交換器(201)に導く場合と圧縮機から吐出した冷媒を減圧して第1室内熱交換器(201)に導く場合と切り換える切換手段(204)を備えることを特徴とするものである。
【0038】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【0039】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)
1.空調装置の構成説明
図1は本実施形態に係る車両用空調装置100の模式図であり、図2は本実施形態に係る車両用空調装置に用いられるヒートポンプ式冷凍機200の模式図である。
【0040】
図1中、空調ケーシング101は車室内に吹き出す空気の通路を構成するとともに、後述する室内熱交換器201等を収納するものであり、この空調ケーシング101の空気流れ上流側には、車室内に空気を送風する送風機102、送風機102に供給される空気中の塵埃を除去するフィルタ103、及び送風機102に室内空気を供給する場合と室外空気を供給する場合とを切り換える内外気切換箱104等が設けられている。
【0041】
なお、送風機102は、遠心式のファン102a、ファン102aを回転させる電動モータ102b及びファン102aを収納してファン102aから吹き出す空気の通路を構成する渦巻き状のスクロールケーシング102c等からなるものであり、内外気切換箱104は、内気を導入する内気導入口104a、外気を導入する外気導入口104b及び両道入口104a、104bを切換開閉する内外気切換ドア104c等からなるものである。
【0042】
また、室内熱交換器201は室内に吹き出す空気を加熱又は冷却するものであり、ヒートポンプ式冷凍機200内を循環する冷媒と室内に吹き出す空気とを熱交換することにより、室内に吹き出すを空気を加熱又は冷却するものである。なお、ヒートポンプ式冷凍機200の詳細は後述する。
【0043】
そして、空調ケーシング101には、送風機102から送風された空気を室内熱交換器201を迂回させて下流側に流す第1バイパス通路105、及び第1バイパス通路105を開閉するとともに、第1バイパス通路105を流れる空気を所定の方向に案内するバイパス通路開ドア106が設けられている。
【0044】
また、空調ケーシング101のうち室内熱交換器201及び第1バイパス通路105より空気流れ下流側には、走行用エンジンの冷却水を熱源として室内に吹き出す空気を加熱するヒータ107が配設されているとともに、ヒータ107を迂回させて空気を下流側に流す第2バイパス通路108が設けられている。
【0045】
そして、ヒータ107及び第2バイパス通路108の空気流れ下流側には、車両の窓ガラスに向けて吹き出される空気を吹き出すデフロスタ開口部109、乗員の上半身に向けて吹き出される空気を吹き出すフェイス開口部110、及び乗員の下半身に向けて吹き出される空気を吹き出すフット開口部111が設けられているとともに、各開口部109〜111を開閉する吹出モードドア112〜114が設けられている。
【0046】
また、第1ガイド壁115はヒータ107を通過する空気を2つの流れに区画するとともに、少なくとも第2バイパス通路108側の空気流れをデフロスタ開口部109及びフェイス開口部110側に案内する壁であり、第2ガイド壁116は後述する第1エアミックスドア117と共に第2バイパス通路108を開閉するとともに、第1バイパス通路105を通過した空気をヒータ107側に案内する壁である。
【0047】
また、第1、2エアミックスドア117、118はヒータ107を通過する風量を調節する風量割合調節手段であり、第1エアミックスドア117は、バイパス通路開ドア106と共に第1バイパス通路105を通過した空気をヒータ107の第2バイパス通路108側に案内するガイドを兼ね、第2エアミックスドア118は、閉じることで室内熱交換器201を通過した空気をドレン口119側に案内するガイドを兼ねている。なお、ドレン口119は、空調ケーシング101内の水、つまり外部から流入した雨水や凝縮水等を排出するための排出口である。
【0048】
また、仕切ドア120はヒータ107の下流側において、第1ガイド壁115を挟んで第2バイパス通路108側の空間121とその反対側の空間122と連通状態を調節するものである。
【0049】
次に、ヒートポンプ式冷凍機200について述べる。
【0050】
図2中、圧縮機202は冷媒を吸入圧縮する電動式のものであり、室外熱交換器203は外気と冷媒とを熱交換する室外熱交換器であり、切替弁204は圧縮機202から吐出した冷媒を室内熱交換器201側に循環させる場合と室外熱交換器203側に循環させる場合とを切り換えるものである。
【0051】
また、第1減圧器205は冷房運転時、除湿運転時又は除霜運転時に室外熱交換器203から流出した冷媒を減圧する減圧手段であり、第2減圧器206は暖房運転時に室内熱交換器201から流出した冷媒を減圧する減圧手段であり、第1逆止弁207は暖房運転時にのみ冷媒を第1減圧器205を迂回させて流す弁手段であり、第2逆止弁208は冷房運転時、除湿運転時又は除霜運転時にのみ冷媒を第2減圧器206を迂回させて流す弁手段である。
【0052】
アキュムレータ209は冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して液相冷媒を蓄えるとともに、気相冷媒を圧縮機202の吸入側に供給する受液器であり、内部熱交換器210はアキュムレータ209から圧縮機202に供給される冷媒と高圧側冷媒とを熱交換する熱交換器である。
【0053】
温度センサ211は室内熱交換器201を通過した直後の空気温度を検出する温度検出手段であり、二酸化炭素センサ213は空気中の二酸化炭素濃度を検出する空気清浄度検出手段であり、電子制御装置(ECU)212は、温度センサ211や内気温度センサ、外気温度センサ、日射センサ及び乗員が設定入力した設定温度等の空調入力信号、二酸化炭素センサ213、並びに記憶装置に記憶されたプログラムに従って圧縮機202の回転数や空調ケーシング101内の各ドア104c、106、112〜114、117、118、120の作動を制御する。
【0054】
2.空調装置の作動説明
2.1 ヒートポンプ式冷凍機200の作動
2.1.1 冷房運転、除湿運転及び除霜運転時
冷房運転、除湿運転時及び除霜運転時には、圧縮機202→切替弁204→室外熱交換器203→第2逆止弁208→内部熱交換器210→第1減圧器205→室内熱交換器201→切替弁204→アキュムレータ209→内部熱交換器210→圧縮機202の順に冷媒を循環させる。なお、除湿暖房する場合には、ヒータ107にて加熱する。
【0055】
これにより、第1減圧器205にて減圧された冷媒が室内熱交換器201にて蒸発して室内に吹き出す空気から吸熱し、その吸熱した熱が室外熱交換器203にて外気中に放熱される。
【0056】
2.1.2 暖房運転
暖房運転時には、圧縮機202→切替弁204→室内熱交換器201→第1逆止弁207→内部熱交換器210→第2減圧器206→室外熱交換器203→切替弁204→アキュムレータ209→内部熱交換器210→圧縮機202の順に冷媒を循環させる。
【0057】
これにより、第2減圧器206にて減圧された冷媒が室外熱交換器203にて蒸発して外気から吸熱し、その吸熱した熱及び圧縮機202の圧縮仕事相当の熱が室内熱交換器201にて室内に吹き出す空気に放熱される。なお、ヒータ107の併用することにより、室内熱交換器201の暖房能力を補完してもよい。
【0058】
2.2 空調ケーシング101内の各ドアの作動及びその特徴
2.2.1 冷房運転モード、除湿運転モード及び除霜モード(図3参照)
バイパス通路開閉ドア106により第1バイパス通路105を閉じる。これにより、室内熱交換器201にて冷却された空気が、図3では、ファイス開口部110から室内に吹き出される。
【0059】
このとき、圧縮機202の回転数を制御することにより室内熱交換器201の冷凍能力を制御して室内に吹き出す空気の温度を調節するが、除湿運転時には、第1、2エアミックスドア117、118の開度を調節することにより、ヒータ107を通過する風量と第2バイパス通路108を通過する風量を調節して室内に吹き出す空気の温度を調節する。
【0060】
2.2.2 暖房運転モード(図4参照)
バイパス通路開閉ドア106により第1バイパス通路105を閉じる。これにより、室内熱交換器201にて加熱された空気が、図4では、フット開口部111及びデフロスタ開口部109から室内に吹き出される。
【0061】
このとき、圧縮機202の回転数を制御することにより室内熱交換器201の加熱能力を制御して室内に吹き出す空気の温度を調節するが、ヒータ107を通過する風量と第2バイパス通路108を通過する風量を調節して暖房能力を補完してもよい。なお、図4では、第2バイパス通路108を閉じて室内熱交換器201を通過した空気の全てを再加熱して暖房能力を最大とした状態を示している。
【0062】
2.2.3 防曇吹出モード(図1参照)
この防曇吹出モードは、冷房運転モードもしくは除湿運転モードから暖房運転モードに切り替わったとき、又は冷房運転モード、除湿運転モードもしくは除霜運転モードから圧縮機202を停止して送風のみ行う送風モードに切り替わったとき等の窓ガラスが曇る可能性が高いときに実行するモードである。
【0063】
なお、本実施形態では、冷房運転モードもしくは除湿運転モードから暖房運転モードに切り替わった時、又は冷房運転モードもしくは除湿運転モードから送風モードに切り替わった時から所定時間だけ防曇吹出モードが自動的に実行されるが、手動操作にて防曇吹出モードスイッチ(図示せず。)を投入することにより手動にて実行させることもできる。
【0064】
そして、防曇吹出モードでは、外気を導入する外気モードとするとともに、第1バイパス通路105を開いて室内熱交換器201を通過していない空気をデフロスタ開口部109から車室内に供給し、一方、室内熱交換器201を通過した空気をフット開口部111から車室内に供給する。
【0065】
これにより、第1バイパス通路105を通過して室内熱交換器201の表面から蒸発した水蒸気を含まない空気をデフロスタ吹出口(図示せず。)から車室内上方側に吹き出すので、車室内上方側に位置する窓ガラスに水蒸気を多く含んだ空気が供給されることを抑制でき、窓ガラスが曇ってしまうことを防止できる。
【0066】
一方、室内熱交換器201を通過して加熱された水蒸気を多く含む空気は、フット吹出口(図示せず。)から乗員の下半身側に吹き出されるので、室内熱交換器201の加熱能力を最大としても窓ガラスが曇ってしまうことなく、乗員の暖房を行うことができる。
【0067】
以上に述べたように、防曇吹出モードを実行することにより、暖房(加熱)能力が小さくなることを抑制しつつ、窓ガラスが曇ることを防止することができる。
【0068】
なお、図1では、デフロスタ開口部109から第1バイパス通路105を通過した空気を車室内上方側から供給しているが、フェイス開口部110から第1バイパス通路105を通過した空気を車室内上方側から供給してもよい。
【0069】
また、本実施形態では、第1バイパス通路105を通過した空気の一部をバイパス通路開閉ドア106及び第1エアミックスドア117を利用してヒータ107の第2バイパス通路108側に導き、車室内上方側から供給する空気、すなわちデフロスタ開口部109又はフェイス開口部110から吹き出す空気を加熱して車室内上方側から供給する空気の相対湿度を低下させて、車室内上方側から供給する空気により窓ガラスが曇ることを確実に防止しながら、車室内上方側から供給する空気により暖房感が低下することを防止している。
【0070】
また、室内熱交換器201を通過した空気をヒータ107にて再加熱することにより、暖房能力を補完するとともに、室内熱交換器201を通過した空気の相対湿度を低下させて窓ガラスが曇ることを確実に防止している。
【0071】
なお、上述の説明から明らかなように、第1バイパス通路105を通過した空気と室内熱交換器201を通過した空気とが混合すると、車室内上方側に吹き出す空気中の水蒸気が増大して防曇効果が低下するので、本実施形態では、第1ガイド壁115及び仕切ドア120により、1バイパス通路105を通過した空気と室内熱交換器201を通過した空気とが混合しないようにしている。
【0072】
また、防曇吹出モード時に外気モードとすることにより、絶対湿度の小さい空気を空調ケーシング101内に導入して窓ガラスが曇ることを確実に防止している。
【0073】
2.2.4 冷媒漏れモード(図5参照)
このモードは室内熱交換器201から冷媒漏れが発生した場合に実行されるモードである。なお、本実施形態では、二酸化炭素センサ213が検出した二酸化炭素濃度が所定濃度以上となったときに冷媒漏れが発生したものと見なしている。
【0074】
そして、冷媒漏れモードでは、外気モードとするとともに、第1バイパス通路105を開いて室内熱交換器201を通過していない空気をデフロスタ開口部109から車室内に供給し、一方、室内熱交換器201を通過した空気をフット開口部111から車室内に供給する。
【0075】
これにより、漏れ出した冷媒を含まない第1バイパス通路105を通過した外気を多く含む空気が車室内上方側に供給され、漏れ出した冷媒を含む室内熱交換器201を通過した空気が車室内下方側に供給されるので、乗員が冷媒を吸引してしまうことを防止できる。延いては、冷媒漏れが発生しても、乗員の健康が害されることを防止できる。
【0076】
また、外気を多く含む空気が車室内上方側に供給されるので、乗員に新鮮な空気を供給することができ、乗員の健康が害されることを確実に防止できる。
【0077】
また、内気を吸入する内気モードとすると、車室内下方側から車室内に供給されてしまった冷媒が車室内上方側に供給されてしまうので、本実施形態では、外気モードとして車室内下方側から車室内に供給されてしまった冷媒が車室内上方側に供給されてしまうことを防止している。
【0078】
(第2実施形態)
上述の実施形態では、防曇吹出モード時及び冷媒漏れモード時においては、室内熱交換器201を通過した空気を車室内下方側に供給したが、本実施形態は、図6に示すように、室内熱交換器201を通過した空気を少なくとも所定時間はドレン口119から車室外に放出するとともに、室内熱交換器201周りの空気が第1バイパス通路105に流れ込むことを防止する流入防止壁123を設けたものである。
【0079】
なお、本実施形態では、ドレン口119から室内熱交換器201を通過した空気を排出するので、第1実施形態に比べてドレン口119の開口面積を大きくするとともに、ドレン口119に空調ケーシング101内外の圧力差が所定以上となったときにドレン口119を開く開閉手段としての差圧弁124が設けられている。
【0080】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【0081】
第1実施形態では、漏れ出した冷媒を多く含む空気を車室内下方側に供給することにより、乗員が冷媒を吸引してしまうことを防止したが、乗員が動く等して発生した空気流れにより、車室内下方側に供給した冷媒を多く含む空気が車室内上方側に流れて乗員が冷媒を吸引する可能性がある。
【0082】
これに対して、本実施形態では、室内熱交換器201を通過した空気を少なくとも所定時間は車室外に放出するので、冷媒を多く含む空気が車室内上方側に流れるといった問題は発生しない。
【0083】
なお、本実施形態では、室内熱交換器201を通過した空気のみ所定時間は車室外に放出したが、本発明はこれに限定されるものではなく、冷媒漏れを検出したときは、室内熱交換器201を通過した空気に加えて、室内熱交換器201近傍の空気、すなわち室内熱交換器201の上流側及び下流側の空気を所定時間は車室外に放出してもよい。
【0084】
また、第1実施形態では、室内熱交換器201を通過した水蒸気を多く含む空気を車室内下方側に供給することにより窓ガラスが曇ることを防止したが、乗員が動く等して発生した空気流れにより、車室内下方側に供給した水蒸気を多く含む空気が窓ガラス側に流れる可能性がある。
【0085】
これに対して、本実施形態では、室内熱交換器201を通過した空気を少なくとも所定時間は車室外に放出するので、水蒸気を多く含む空気が窓ガラス側に流れるといった問題は発生しない。
【0086】
このため、室内熱交換器201の加熱能力を最大として室内熱交換器201の表面に付着した凝縮水の全量を素早く蒸発させて車室外に放出することができるので、室内熱交換器201を通過した空気を車室外に放出するための時間を短くすることができる。
【0087】
したがって、室内熱交換器201を通過した空気を車室外に放出している間(所定時間)は、室内熱交換器201にて暖房することができないものの、前述のごとく、その時間を短くすることができるとともに、所定時間経過後においては、加熱能力を最大として暖房を行うことができるので、全体として見れば、暖房能力を損なうことなく、窓ガラスが曇ることを防止できる。
【0088】
(第3実施形態)
本実施形態は第2実施形態の変形例であり、具体的には、図7(a)に示すように、差圧弁124に代えて、ECU212により制御される開閉ドア(開閉弁)125とするとともに、開閉ドア125によりドレン口119を閉じたときであっても空調ケーシング101内の水を排水するとができるように、図7(b)に示すように、開閉ドア125にドレン口119を常に連通させる連通穴125aを設けたものである。
【0089】
これにより、防曇吹出モード時及び冷媒漏れモード時以外のときは、ドレン口119を閉じて空調ケーシング101外の騒音が車室内に漏れ出ることを防止しつつ、空調ケーシング101内の水を排水するとができる。
【0090】
(第4実施形態)
本実施形態は第3実施形態の変形例であり、具体的には、図8に示すように、第1ガイド壁115、仕切ドア120、第2エアミックスドア118を廃止して空調ケーシング101の製造原価低減を図ったものである。
【0091】
なお、図8では、室内熱交換器201を通過した空気を排出する排出口119aをドレン口119とは別に設け、かつ、第2エアミックスドア118に代えて仕切り板115aを設けている。
【0092】
(第5実施形態)
上述の実施形態は、第1、2エアミックスドア117、118及びバイパス通路開閉ドア106を板ドアにて構成したが、本実施形態は、図9に示すように、第1、2エアミックスドア117、118を、薄膜状のフィルムに通風穴を設けてこのフィルムを移動させることにより通風量を調節する公知のフィルム式のドア126とするとともに、第2バイパス通路108を廃止してヒータ107の加熱量を調節するリヒート式としたものである。
【0093】
(第6実施形態)
本実施形態は、図10に示すように、第2バイパス通路108をヒータ107を挟んで第1バイパス通路105側のバイパス通路108aとその反対側に位置するバイパス通路108bとで構成することにより、防曇吹出モード時及び冷媒漏れモード時に車室内下方側に供給される室内熱交換器201を通過した空気も、第1バイパス通路105を通過して車室内上方側に供給される空気と同様に、エアミックス可能としたものである。
【0094】
(第7実施形態)
上述の実施形態では、バイパス通路開ドア106は、第1バイパス通路105のみを開閉する位置に設けられていたが、本実施形態は、図11に示すように、バイパス通路開ドア106の回転中心を上述の実施形態(図1参照)より紙面下方側にずらして、室内熱交換器201のコア面を開閉するようにしたものである。
【0095】
これにより、バイパス通路開ドア106が開いた状態では、僅かに室内熱交換器201を通過した空気が第1バイパス通路105側に流れ込むものの、第1バイパス通路105の通路断面積を、少なくともその流れ込んだ空気量相当だけ小さくすることができるので、空調ケーシング101の小型化を図ることができる。
【0096】
(第8実施形態)
本実施形態は、図12、13に示すように、内気と外気とを分けて流すことができるように、少なくとも2つの通路101a、101bに区画する仕切板101cを備える公知の2層流ユニットに本発明を適用したものである。このとき、第1バイパス通路105は、主に外気が流れる通路101aに設けられている。
【0097】
なお、図12、13は、防曇吹出モード時及び冷媒漏れモード時の両者を示すものであり、図12は車両起動直後のMAXホット作動時のドアポジションの例を示しており、このとき、室内熱交換器201からは冷媒漏れが発生していない状態及び水分が放出されていない状態で、室内の温度を素早く上昇させるため、フット吹出口からは、内気循環している空気を吹き出し、デフロスタ吹出口及びフェイス吹出口からは低温、低湿度の外気を導入し、これを加熱して吹き出している。この実施形態では、このように一度暖めた室内の空気を循環して使うため、室内の温度を素早く上げられ、更に高い室内温度を維持することができる。
【0098】
また、図13は室内熱交換器201から冷媒漏れが発生しているとき、及び室内熱交換器201に付着した水分が蒸発中のドア位置を図示したもので、車両上方には、導入された外気を加熱して吹き出している。同時に車室内下方には、2層式の送風機102で導入した内気を室内熱交換器201に通し、加熱、加湿された後、ヒータ107で更に加熱されて車室内下方に吹き出される。
【0099】
(第9実施形態)
上述の実施形態では、空気清浄度検出手段213として二酸化炭素センサを用いたが、本実施形態は、二酸化炭素センサに代えて、図14に示すように、高圧側或いは低圧側にてヒートポンプ式冷凍機200内を循環する冷媒の圧力を検出する圧力センサにて空気清浄度検出手段213を構成したものである。
【0100】
つまり、空気清浄度検出手段をなす圧力センサ213がの検出圧力が所定圧力以下となったときに冷媒が漏れ出したものとみなすものである。
【0101】
(第10実施形態)
本実施形態は、図15に示すように、ヒータ107を通過した温風とヒータ107を迂回した冷風との風量割合、第1バイパス通路105の連通状態、及び排出口119aの連通状態を1枚のフィルム式ドア126にて制御するものである。
【0102】
なお、巻き取りシャフト126aはフィルム式ドア126を巻き取り流れ変位させるものである。
【0103】
因みに、図16は最大冷房モード(MAXCOOL)、最大冷房モード(MAXHOT)、冷風と温風とを混合するエアミックスモード(A/M)、及び防曇吹出モード又は冷媒漏れーモード(PURGE)における空気流れを示す説明図である。
【0104】
また、本実施形態では、走行用のエンジンが停止しているとき又は圧縮機202が停止しているときには、外気モードとした状態で、排出口119aを開く。
【0105】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【0106】
ヒータ107を通過した温風とヒータ107を迂回した冷風との風量割合、第1バイパス通路105の連通状態、及び排出口119aの連通状態を1枚のフィルム式ドア126にて制御するので、車両用空調装置の製造原価低減を図ることができる。
【0107】
また、走行用のエンジンが停止しているとき又は圧縮機202が停止しているときには、外気モードとした状態で、排出口119aを開くので、エンジン又は圧縮機202を停止させている間に漏れ出した冷媒又は室内熱交換器201から蒸発した水蒸気を室外に排出することができる。
【0108】
なお、左右それぞに対称形状のフィルム式ドア126を設ければ、左右独立式温度コントロール型の空調装置に本実施形態を適用することができることは言うまでもない。
【0109】
(第11実施形態)
本実施形態は、第10実施形態の変形例である。具体的には、第11実施形態では、ヒータ107を通過した温風とヒータ107を迂回した冷風との風量割合、第1バイパス通路105の連通状態、及び排出口119aの連通状態を1枚のフィルム式ドア126にて制御したが、本実施形態は、図17に示すように、ヒータ107を通過した温風とヒータ107を迂回した冷風との風量割合、及び排出口119aの連通状態を1枚のフィルム式ドア126にて制御し、第1バイパス通路105の連通状態は、フィルム式ドア126とは別の板ドア又はフィルムドア等のドア手段にて制御するものである。
【0110】
(第12実施形態)
本実施形態は、図18に示すように、ヒータ107の少なくとも端部を覆う樹脂製のカバー107aの外壁面を曲面として、フィルム式のドア126を運動を案内するものである。なお、カバー107aは空調ケーシング101に一体係形成されたもので、ヒータ107を空調ケーシング101に固定保持するものである。
【0111】
(その他の実施形態)
上述の実施形態では、第1バイパス通路105は室内熱交換器201の上方側に設けられていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の位置、例えば、室内熱交換器201の側面側であってもよい。
【0112】
また、上述の実施形態では、第1バイパス通路105を通過した空気と室内熱交換器201を通過した空気とを1つのヒータ107にて加熱したが、本発明はこれに限定されるものではなく、第1バイパス通路105を通過した空気を加熱するヒータと、室内熱交換器201を通過した空気を加熱するヒータとをそれぞれ独立に設けてもよい。
【0113】
また、上述の実施形態では、ヒータ107はエンジン冷却水を熱源とするものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば電気ヒータやエンジンの排気ガスを熱源とするヒータなどであってもよい。
【0114】
また、上述の実施形態では、室内熱交換器201には直接に冷媒が流れるものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、水又はアルコール等を成分とする2次冷媒を室内熱交換器201に流し、この2次冷媒を加熱又は冷却することにより室内に吹き出す空気を加熱又は冷却してもよい。
【0115】
また、上述の実施形態では、電動モータにより圧縮機を202を駆動したが、本発明はこれに限定されるものではなく、Vベルト等の動力伝達手段を介して走行用の動力を圧縮機202に伝達するように構成してもよい。
【0116】
また、上述の実施形態では、冷媒として二酸化炭素を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、プロパン等の炭化水素系の冷媒を用いた空調装置にも適用することができる。
【0117】
また、上述の実施形態では、車室内空気の清浄度を検出する空気清浄度検出手段として二酸化炭素センサ213を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、空気清浄度検出手段として、例えば空気中の酸素濃度を検出する酸素センサを用い、この酸素センサが検出した酸素濃度が所定濃度以下となったときに、空気清浄度が所定値以下となったものとみなしてもよい。
【0118】
また、第2実施形態では、冷媒漏れが発生したときに、主にバイパス通路105を通過した空気を車室内上方側に向けて吹き出し、かつ、室内熱交換器201を通過した空気を少なくとも所定時間は車室外に放出したが、バイパス通路105を廃止して、冷媒漏れが発生したときに、室内熱交換器201を通過した空気を少なくとも所定時間は車室外に放出する行為のみ実行してもよい。
【0119】
また、上述の実施形態では、冷暖房切換可能なヒートポンプサイクル式冷凍機を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、冷房専用又は暖房専用の冷凍機を用いてもよい。
【0120】
また、上述の実施形態では、二酸化炭素センサ213を室内熱交換器201の直後に配設したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば空調ケーシング101外に配設してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る空調装置の模式図である。
【図2】本発明の第1実施形態に係るヒートポンプ式冷凍機の模式図である。
【図3】本発明の第1実施形態に係る空調装置の作動を示す模式図である。
【図4】本発明の第1実施形態に係る空調装置の作動を示す模式図である。
【図5】本発明の第1実施形態に係る空調装置の作動を示す模式図である。
【図6】本発明の第2実施形態に係る空調装置の模式図である。
【図7】(a)は本発明の第3実施形態に係る空調装置の模式図であり、(b)は開閉ドアの正面図である。
【図8】本発明の第4実施形態に係る空調装置の模式図である。
【図9】本発明の第5実施形態に係る空調装置の模式図である。
【図10】本発明の第6実施形態に係る空調装置の模式図である。
【図11】本発明の第7実施形態に係る空調装置の模式図である。
【図12】本発明の第8実施形態に係る空調装置の模式図である。
【図13】本発明の第8実施形態に係る空調装置の作動を示す模式図である。
【図14】本発明の第9実施形態に係るヒートポンプ式冷凍機の模式図である。
【図15】本発明の第10実施形態に係る空調装置の模式図である。
【図16】本発明の第10実施形態に係る空調装置の空気流れを示す図である。
【図17】本発明の第11実施形態に係る空調装置の模式図である。
【図18】本発明の第12実施形態に係る空調装置の模式図である。
【符号の説明】
101…空調ケーシング、105…第1バイパス通路、107…ヒータ、
108…第2バイパス通路、109…デフロスタ開口部、
110…フェイス開口部、111…フット開口部。
Claims (26)
- 車室内に吹き出す空気と冷媒とを熱交換する熱交換器(201)と、
前記熱交換器(201)を収納するとともに、前記熱交換器(201)を迂回させて空気を下流側に流すバイパス通路(105)及び前記熱交換器(201)を通過した空気が流れる通路を構成する空調ケーシング(101)と、
車室内空気の清浄度を検出する空気清浄度検出手段(213)とを備え、
前記空気清浄度検出手段(213)が検出した空気清浄度が所定値以下となったときに、主に前記バイパス通路(105)を通過した空気を乗員に近い方向へ吹き出し、かつ、主に前記熱交換器(201)を通過した空気を乗員から遠い方向へ吹き出す冷媒漏れモードを実行することを特徴とする車両用空調装置。 - 前記冷媒漏れモードにおいて、前記バイパス通路(105)を通過した空気を乗員の上半身側へ吹き出すことを特徴とする請求項1に記載の車両用空調装置。
- 前記冷媒漏れモードにおいて、前記熱交換器(201)を通過した空気を乗員に向けて吹き出すことを特徴とする請求項1又は2に記載の車両用空調装置。
- 前記冷媒漏れモードにおいて、乗員に向けて吹き出す空気は、主に乗員の下半身側に向けて吹き出されることを特徴とする請求項3に記載の車両用空調装置。
- 前記冷媒として二酸化炭素を用い、
さらに、前記空気清浄度検出手段(213)として、空気中の二酸化炭素濃度を検出する二酸化炭素センサを用い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。 - 前記空気清浄度検出手段(213)として、空気中の酸素濃度を検出する酸素センサを用い、この酸素センサが検出した酸素濃度が所定濃度以下となったときに、空気清浄度が所定値以下となったものとみなす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。
- 前記空気清浄度検出手段(213)として、冷媒圧力を検出する圧力センサを用いた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。
- 前記冷媒漏れモード時においては、主に車室外から導入した空気が前記バイパス通路(105)に導かれるように構成されていることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1つに記載の車両用空調装置。
- 前記空調ケーシング(101)は、車室内から導入した空気と車室外から導入した空気とを分けて流すことができるように、少なくとも2つの通路(101a、101b)に区画されており、
前記バイパス通路(105)は、前記2つの通路(101a、101b)のうち主に車室外から導入した空気が流れる通路(101a)に設けられていることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1つに記載の車両用空調装置。 - 前記熱交換器(201)を通過した空気を加熱するヒータ(107)を備えることを特徴とする請求項1ないし9のいずれか1つに記載の車両用空調装置。
- 前記バイパス通路(105)を通過した空気を加熱するヒータ(107)を備えることを特徴とする請求項1ないし9のいずれか1つに記載の車両用空調装置。
- 前記熱交換器(201)を通過した空気及び前記バイパス通路(105)を通過した空気のうち少なくとも一方を加熱するヒータ(107)を備えるとともに、このヒータ(107)は、車両で発生する廃熱を熱源とするものであることを特徴とする1ないし9のいずれか1つに記載の車両用空調装置。
- 前記ヒータ(107)は、内燃機関の冷却水を熱源とすることを特徴とする請求項10ないし12のいずれか1つに記載の車両用空調装置。
- 前記ヒータ(107)は、内燃機関の排気ガスを熱源とすることを特徴とする10ないし12のいずれか1つに記載の車両用空調装置。
- 前記冷媒漏れモードにおいて、前記熱交換器(201)を通過した空気を車室外に放出することを特徴とする1ないし14のいずれか1つに記載の車両用空調装置。
- 前記冷媒漏れモードにおいて、前記熱交換器(201)を通過した空気を、少なくとも所定時間は車室外に放出することを特徴とする1ないし14のいずれか1つに記載の車両用空調装置。
- 前記空調ケーシング(101)内の水を排出する排出口(119)を経由して前記熱交換器(201)を通過した空気を車室外に排出することを特徴とする請求項15又は16に記載の車両用空調装置。
- 前記空調ケーシング(101)には、前記熱交換器(201)を通過した空気を車室外に排出する、排出口(119)が設けられていることを特徴とする請求項15又は16に記載の車両用空調装置。
- 前記排出口(119)を開閉する開閉手段(124、125)が設けられていることを特徴とする請求項17又は18に記載の車両用空調装置。
- 前記開閉手段(125)には、前記排出口(119)を常に連通させる連通穴(125a)が設けられていることを特徴とする請求項19に記載の車両用空調装置。
- 車室内に吹き出す空気と冷媒とを熱交換する熱交換器(201)と、
前記熱交換器(201)を収納するとともに、前記熱交換器(201)を通過した空気が流れる通路を構成する空調ケーシング(101)と、
車室内空気の清浄度を検出する空気清浄度検出手段(213)とを備え、
前記空気清浄度検出手段(213)が検出した空気清浄度が所定値以下となったときに、主に前記熱交換器(201)を通過した空気を少なくとも所定時間は車室外に放出する冷媒漏れモードを実行することを特徴とする車両用空調装置。 - 低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍機を循環する冷媒と車室内に吹き出す空気とを熱交換する第1室内熱交換器(201)と、
車室内に吹き出す空気を加熱する第2室内熱交換器(107)と、
前記第1、2熱交換器(201、107)を収納するとともに、前記第1熱交換器(201)を迂回させて空気を下流側に流す第1バイパス通路(105)、前記第2熱交換器(107)を迂回させて空気を下流側に流す第2バイパス通路(108)、前記第1室内熱交換器(201)を通過した空気を室外に排出する排出口(119a)、及び前記第1、2熱交換器(201、107)を通過した空気が流れる通路を構成する空調ケーシング(101)と、
前記第2熱交換器(107)を通過した空気と前記第2熱交換器(107)を迂回した空気との風量割合、前記第1バイパス通路(105)の連通状態、及び前記排出口(119a)の連通状態を制御する1枚の薄膜状のドア(126)とを備えることを特徴とする車両用空調装置。 - 低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍機を循環する冷媒と車室内に吹き出す空気とを熱交換する第1室内熱交換器(201)と、
車室内に吹き出す空気を加熱する第2室内熱交換器(107)と、
前記第1、2熱交換器(201、107)を収納するとともに、前記第1熱交換器(201)を迂回させて空気を下流側に流す第1バイパス通路(105)、前記第2熱交換器(107)を迂回させて空気を下流側に流す第2バイパス通路(108)、前記第1室内熱交換器(201)を通過した空気を室外に排出する排出口(119a)、及び前記第1、2熱交換器(201、107)を通過した空気が流れる通路を構成する空調ケーシング(101)と、
前記第2熱交換器(107)を通過した空気と前記第2熱交換器(107)を迂回した空気との風量割合、及び前記排出口(119a)の連通状態を制御する1枚の薄膜状のドア(126)とを備えることを特徴とする車両用空調装置。 - 前記第2熱交換器(107)の少なくとも端部を覆うカバー(107a)の外壁面を曲面として、前記フィルム式のドア(126)を運動を案内することを特徴とする請求項22又は23に記載の車両用空調装置。
- 走行用エンジンが停止しているとき、又は前記蒸気圧縮式冷凍機の圧縮機が停止しているときには、前記空調ケーシング(101)内に室外気を導入する外気モードとした状態で、前記排出口(119a)を開くことを特徴とする請求項22ないし24のいずれか1つに記載の車両用空調装置。
- 前記蒸気圧縮式冷凍機の圧縮機から吐出した冷媒を減圧することなく前記第1室内熱交換器(201)に導く場合と前記圧縮機から吐出した冷媒を減圧して前記第1室内熱交換器(201)に導く場合と切り換える切換手段(204)を備えることを特徴とする請求項22ないし25のいずれか1つに記載の車両用空調装置。
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