JP3306891B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

車両用空調装置

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JP3306891B2
JP3306891B2 JP02013092A JP2013092A JP3306891B2 JP 3306891 B2 JP3306891 B2 JP 3306891B2 JP 02013092 A JP02013092 A JP 02013092A JP 2013092 A JP2013092 A JP 2013092A JP 3306891 B2 JP3306891 B2 JP 3306891B2
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祐一 梶野
孝昌 河合
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、冷媒圧縮機のオン・
オフ制御によって冷房能力が制御されるようにしたオー
トエアコンにおいて、特にクールダウン時におけるエア
ミックスダンパの制御態様を改善した車両用空調装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】車両用の空調装置においては、この車両
に搭載されたエンジンによって駆動される冷媒圧縮機を
備え、この圧縮機で圧縮された冷媒を膨脹弁を介してエ
バポレータに循環し、このエバポレータ部を通過した空
気を冷却して車室内に冷房空気として放出するようにし
ている。
【0003】この場合、エバポレータを通過した冷却空
気の通路にヒータコアを設定すると共に、エバポレータ
を通過した冷却空気とヒータコアを通過した加熱空気と
の混合割合を、その開度によって制御するエアミックス
ダンパ(以下、A/Mタンパと略称する)が設けられて
いる。このA/Mダンパの開度は、例えば図7で示すよ
うに必要吹出し温度TAO に対応して決定される。あるい
は、必要吹出し温度から算出される、車室内への各吹出
し口の目標温度と、各吹出し口に設定された吹出し温度
センサの値との差に基づいて、A/Mダンパの開度が決
定される。
【0004】この様なA/Mダンパの作動においては、
このA/Mダンパの作動ハンチングを抑える目的で、あ
るいは不必要にA/Mダンパを作動させないようにする
目的で、その作動に一定のヒステリシスを設定すること
は知られている。そして、この作動ヒステリシスは、作
動精度、作動回数、A/Mダンパを駆動するモータの耐
久性等を考慮して、なるべく小さな値を持つように設計
される。
【0005】しかしながら、冷媒圧縮機のオン・オフ制
御によって冷房能力を制御するようにした空調装置にお
いては、決定されたヒステリシスを越えて、A/Mダン
パが不必要に作動されるようになることがある。
【0006】図8はこの様なA/Mダンパの作動状態の
例を示すもので、この例は外気温度が30℃、日射量が
430Kcal/m2 ・h 、初期車室内温度が50℃の実車の
クールダウン時の、A/Mダンパの作動状態、車室内(F
ACE)吹出し温度、およびエバポレータ出口温度の状態を
示している。
【0007】この図において、エバポレータの出口温度
が斜線で示す範囲のように大きく変動しているのは、冷
媒圧縮機がオン・オフ繰り返し制御されているためであ
る。また、A/Mダンパの開度は、必要吹出し温度から
決定される車室内各吹出し口の目標吹出し温度と実際の
各吹出し口の測定温度との差と、その積分項によって制
御される。
【0008】この様なクールダウン時においては、A/
Mダンパは本来常に開度“0°”でなければならないも
のであるが、実際は冷媒圧縮機のオン・オフ状態に対応
する冷房能力の変動に対応して、設定されたヒステリシ
スを越えて作動している。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な点に鑑みなされたもので、冷媒圧縮機が短かい時間間
隔でオン・オフ繰り返し制御されるような状態において
は、A/Mダンパが不必要に作動されるようになること
を避けるようにすると共に、クールダウンも確実に保障
されるようにして、安定した動作制御が実行されるよう
にする車両用空調装置を提供しようとするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明に係る車両用空
調装置は、要求冷房能力に対応してオン・オフ動作制御
される冷媒圧縮機を備え、エアミックスダンパによって
吹出し空気温度が制御されるようにした空調装置におい
て、必要吹出し空気温度に対応して前記エアミックスダ
ンパの開度を決定するエアミックスダンパ開度決定手
段、および前記圧縮機のオン・オフ繰り返し時間を計測
し、この繰り返し時間が短い状態で前記エアミックスダ
ンパ開度決定手段の作動ヒステリシスを大きく設定する
ヒステリシス制御手段を備えるものである。
【0011】
【作用】この様に構成される車両用空調装置において、
例えばクールダウン時において短い時間内で冷媒圧縮機
がオン・オフを繰り返すような状態となったときに、エ
アミックスダンパの作動ヒステリシスが大きく設定され
るものであり、冷媒圧縮機のオン・オフ動作に対応する
吹出し温度の変動に伴うエアミックスダンパの不要な開
度変更の動作が抑制される。クールダウン時において、
この様なエアミックスダンパの不要な作動を無くすこと
によって、クールダウンが効果的に保障されるようにな
る。
【0012】
【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
説明する。図1はその概略的な構成を示すもので、車室
内外の温度等の環境条件を検出する環境条件検出手段1
1、車室内への空気吹出し口の温度を検出する吹出し温
度検出手段12を備え、これらの検出手段11および12から
の検出信号が供給されるA/Mダンパ開度決定手段13に
おいて、これらの検出信号に基づいて、A/Mダンパの
開度(SW)を決定する。
【0013】このA/Mダンパ開度決定手段13からの信
号は、A/Mダンパ位置検出手段14からのA/Mタンパ
の位置信号と共にA/Mダンパ位置制御手段15に供給
し、この制御手段15によってA/Mダンパ駆動手段16を
制御して、A/Mダンパを駆動する。
【0014】また、冷媒圧縮機のオン・オフ検出手段17
を設けると共に、タイマー18を設定し、圧縮機のオン・
オフ繰り返し時間を計測させるようにする。そして、ヒ
ステリシス決定手段19において、例えば圧縮機のオン・
オフ繰り返し時間が、特定される時間幅よりも短くなっ
たような状態で、ヒステリシスを大きくするように決定
する。このヒステリシス決定手段19において決定された
ヒステリシスは、A/Mダンパ制御手段15に対して供給
され、A/Mダンパの作動ヒステリシスが設定されるよ
うにする。
【0015】すなわち、短い時間範囲内で冷媒圧縮機が
オン・オフ繰り返し制御されるような状態が、ヒステリ
シス決定手段19において検出されたときに、具体的には
所定の時間内に圧縮機が所定回数以上オン・オフ繰り返
されたときに、A/Mダンパの作動ヒステリシスが大き
くされるように変更される。
【0016】短い時間内に圧縮機がオン・オフ繰り返し
作動される場合には、A/Mダンパの作動ヒステリシス
が大きく設定されるものであるため、圧縮機のオン・オ
フ動作に対応する吹出し口温度の変動に伴って、A/M
ダンパが不要に作動されなくなるものであり、したがっ
てクールダウン時において、不要なA/Mダンパの作動
を無くすことによって、効果的にクールダウンを保障す
るように作動されるようになる。
【0017】図2は実際の車両用空調装置の構成を示す
もので、冷媒圧縮機21で圧縮された冷媒は、コンデンサ
22で熱交換された後レシーバ23に供給され、さらに膨脹
弁24を介してエバポレー25に供給される。そして、エバ
ポレータ25からの出力冷媒は圧縮機21に帰還されて、冷
凍サイクルが構成される。
【0018】エバポレータ25は、ブロワ26によって発生
された空気流が供給されるダクト27内に設定されるもの
で、内外気切替えダンパ28によって選択された車室外の
空気あるいは車室内空気が、ブロワ26によってダクト27
内に供給される。
【0019】ダクト27内のエバポレータ25の下流側に
は、ダクト27内の空気通路の一部を塞ぐようにしてヒー
タコア29が設けられる。このヒータコア29には、詳細は
図示していないがエンジンの冷却水が循環されるもの
で、このヒータコア29部を通過した空気を加熱するよう
になる。
【0020】そして、このヒータコア29部に対応してA
/Mダンパ30が設定される。このA/Mダンパ30は、モ
ータ31等によるアクチュエータ機構によって開閉制御さ
れるもので、ヒータコア29部に導入される空気通路を閉
じ、またこのヒータコア29部以外の空気通路部を閉じる
ような動作を行う。すなわち、ヒータコア29に対する導
入空気を閉じる状態では、エバポレータ25で冷却された
空気のみが下流側に送られ、またヒータコア29以外の通
路を閉じる状態では、エバポレータ25を通過した空気が
全てヒータコア29を通過し、過熱された状態で下流側に
送られる。
【0021】ダクト27の下流には、車室内の上部(FACE)
に開口する第1の吹出し口32、および足元(FOOT)に開口
する第2の吹出し口33が形成されるもので、これらの吹
出し口32および33はモードダンパ34によって適宜選択さ
れ、吹出しモードが設定される。
【0022】そして、これらの吹出し口32および33に
は、それぞれ吹出し口温度センサ35および36が設定さ
れ、これらの温度センサ35および36それぞれからの温度
検出信号TAV およびTAH は、電子制御ユニット(EC
U)37に供給される。このECU37は例えばマイクロコ
ンピュータによって構成されるもので、演算動作を行う
CPU371 、プログラムデータ等を記憶するROM372
、入力データや演算データ等を記憶するRAM373 を
備える。
【0023】ECU37に対しては、空調温度設定器38で
設定された温度Tset 、車室内に設定された内気センサ
39で検出された温度データTR、車室外温度を検出する外
気センサ40からの温度データTAM 、日射センサ41からの
検出データTs 、さらにエアコンスイッチ42からの信号
等が入力される。さらに、エバポレータ25の下流側に温
度センサ43を設定し、この温度センサ43で検出したエバ
ポレータ出口温度TEをECU37に入力する。
【0024】そして、このECU37から圧縮機21に動作
指令を与えるようにすると共に、A/Mダンパ30を駆動
するモータ31に動作指令を与える。さらに、内外気切替
えダンパ28を駆動するモータ43、モードダンパ34を駆動
するモータ44がECU37によって制御されるようにする
と共に、ブロワ26のモータ45を駆動するモータ駆動回路
46に指令を与えている。
【0025】このECU37においては、内気センサ39か
らの検出信号TR、外気センサ40からの検出信号TAM 、日
射量センサ41からの検出信号Ts 、さらに温度設定器38
で設定された温度信号Tset に基づき、次の(1)式に
基づき必要吹出し温度TAO を演算する。
【0026】 TAO=Kset ・Tset −Kr ・TR−Kam・TAM−Ks ・Ts +C ……… (1) 但し、Kset : 温度設定ゲイン Kr :内気温度ゲイン Kam :外気温度ゲイン Ks :日射量ゲイン C :補正定数 これに対して、例えばECU37からの指令に基づいてモ
ータ44によって駆動されるモードダンパ34が、上部に設
定される第1の吹出し口32を選択している状態で、この
吹出し口32に対応する温度センサ35からの信号TAV に対
応する実際の吹出し口温度をTAO ′とすると、必要吹出
し温度TAO と実吹出し温度TAO ′との偏差En を求め、
(2) で示すPID制御式によって、A/Mダンパ30の開
度SWnを求める。そして、この求められた開度SWn
に基づいてモータ31を制御し、A/Mダンパ30を駆動す
る。
【0027】同様に、モードダンパ34によって第2の吹
出し口33が選択されている場合は、この吹出し口33に設
定された温度センサ36からの信号TAH に対応する実吹出
し温度をTAO ′とし、同様に(2) 式によってA/Mダン
パ30の開度SWn が求められる。
【0028】 SWn =SWn-1 +Kp {(En −En-1 )+(θ/Ti )En +(Td /θ)En −2En-1 +En-2 )……… (2) ここで、上部吹出しモード時 TAO′=TAV 下部吹出しモード時 TAO′=TAH 上下吹出しモード時 TAO′=(TAV+TAH)/2 但し、Kp はゲイン、Ti は積分時間、Td は微分時
間、θはサンプリング時間である。
【0029】また、エバポレータ25、冷媒圧縮機21、コ
ンデンサ22、膨脹弁24等は、ECU37によって構成され
る冷凍サイクルは、ECU37によって圧縮機21をオン・
オフ制御することによって制御される。
【0030】この様な冷凍サイクルの制御は、エアコン
スイッチ42がオンされると圧縮機21がオン制御されるよ
うにするもので、スイッチ42がオフされると圧縮機21も
オフ制御されるようになる。
【0031】また、エアコンスイッチ42がオンされてい
る状態において、エバポレータ25の下流側のエバポレー
タ出口温度TEを温度センサ43で検出しているもので、こ
の温度TEが設定された第1の温度TE1 より低い時は、エ
バポレータ25のフロストを防止するために冷媒圧縮機21
をオフする。また、エバポレータ25の出口温度TEが設定
された第2の温度TE2 (TE1 <TE2 )よりも高くなれ
ば、再び圧縮機21がオン制御されるようにする。
【0032】すなわち、図3で示したようなクールダウ
ン時において、エバポレータ25の出口温度TEが設定温度
TE1 以下になると圧縮機21がオフされ、エバポレータ出
口温度TEが設定温度TE2 以上となると圧縮機21がオンサ
されるようになり、この様なオン・オフ制御が短時間に
繰り返されるようになることがある。この様な圧縮機21
のオン・オフの繰り返しによって、エバポレータ25の出
口温度TE(FACE吹出し温度)が大きく変動する。
【0033】この様にエバポレータ25の出口温度TEが変
化すると、A/Mダンパ30を駆動制御する制御式である
(2) 式で示したPID制御式の積分項(I項)が大きく
変化するようになり、A/Mダンパ30が不要に作動され
るようになる。
【0034】したがって、この実施例においては、この
様な短い時間内に圧縮機21がオン・オフ動作を繰り返す
ような状態のときに、A/Mダンパ30の作動のヒステリ
シスSWH を大きく設定するようにしているもので、不要
なA/Mダンパ30の作動を回避するようにしている。
【0035】図4はこの様なA/Mダンパ30の制御を実
行するためのECU37における動作の流れを示すもの
で、空調制御の開始に伴ってまずステップ100 で以降の
処理の実行に使用するカウンタやフラグを初期設定する
初期化処理を行う。そして、ステップ101 で温度設定器
38で設定された温とTset を読み込むと共に、ステップ
102 で内気センサ39、外気センサ40、日射センサ41等に
おいて検出された車両環境状態を読み込む。
【0036】ステップ103 では、ステップ101 および10
2 において読み込まれた各種センサからの検出値を用い
て、(1) 式に基づいて必要吹出し温度TAO を算出する。
そして、ステップ104 ではこの様にして算出された必要
吹出し温度TAO に基づいて、ブロワモータ45に印加する
ブロワ電圧を決定し、モータ駆動回路46に対して出力す
る。さらにステップ105 では、ステップ103 で求められ
た必要吹出し温度TAOに基づいて吹出し口モードを決定
し、モータ44によってモードダンパ34を駆動制御する。
【0037】ステップ106 では必要吹出し温度TAO およ
び温度センサ35あるいは36によって検出された実際の吹
出し温度を基にしてA/Mダンパ30の開度SWn を決定
し、モータ31に指令を与えてA/Mダンパ30を制御す
る。このステップ106 における処理については、さらに
後述する。
【0038】ステップ107 では、必要吹出し温度TAO に
基づいて内外気導入モードを決定するもので、モータ43
に指令を与えて内外気切替えダンパ28を駆動して、内気
あるいは外気が導入されるようにする。そしてステップ
108 では、これまでの各ステップで決定された各モータ
の制御信号、あるいは圧縮機21に対する制御信号を出力
する。ステップ109 では所定の制御周期τの経過を待
ち、再びステップ101 に戻る制御を行う。
【0039】この様なECU37の動作において、ステッ
プ106 で実行されるA/Mダンパ30の開度SWn を算出
決定する処理について、さらに図5を用いて説明する。
まずステップ201 においては、現在の吹出しモードが第
1の吹出し口32を選択しているFACEモードか、第2の吹
出し口33を選択しているFOOTモードか、あるいはこの両
方の吹出し口32および33の両方から吹出すB/L モードで
あるかを判定する。
【0040】このステップ201 で吹出しモードがFACEモ
ードであると判定されたときには、ステップ202 に進ん
で実吹出し温度TAO ′を、温度センサ35で検出された温
度情報TAV とする。また、ステップ201 でFOOTモードで
あると判定されたときは、ステップ203 で実吹出し温度
TA′を温度センサ36からの検出値信号TAH にセットする
もので、ステップ201 でB/L モードと判定されたとき
は、ステップ204 で実吹出し温度TAO ′を“(TAV +TA
H)/2”にセットする。
【0041】この様に吹出しモードが設定されたなら
ば、ステップ205 でセットされた実吹出し温度TAO ′
と、図4で示したステップ103 で設定された必要吹出し
温度TAOに基づいて、前記(2) 式を用いてA/Mダンパ3
0の開度SWn を算出する。
【0042】次に、ステップ206 において冷媒圧縮機21
がオン設定されているか否かを判定する。圧縮機21がオ
ンされていることが確認されたならば、ステップ207 に
進んで圧縮機21の状態を示すフラグCFnew を“0”に
設定する。ステップ206 で圧縮機21がオフ状態であるこ
とが確認されたならば、ステップ208 に進んでフラグC
Fnew を“1”に設定する。
【0043】この様にして圧縮機フラグが設定されたな
らば、次のステップ209 に進んでステップ207 あるいは
208 で設定されたフラグCFnew と、1回前の制御サイ
クルにおける圧縮機フラグCFold とを比較する。そし
て、このステップ209 でフラグCFnew とCFold が一
致していると判定されたとき、すなわち圧縮機21がオン
・オフ切替え動作されていないと判定されたときは、ス
テップ210 に進んでタイマーカウンタ(Timer )に
“1”を加算する。またこの制御サイクルの間にオン・
オフ切り替えられたと判定されたときは、ステップ211
に進んでタィマーカウンの値が設定された値TL より大
きいか否かを判定する。
【0044】すなわち、圧縮機21がオンあるいはオフの
状態が継続している場合は、その経過時間を計測するタ
イマーカウンタの値が増加され、圧縮機21の作動状態が
切り替わった時には、それまでのタイマーカウンタの経
過計測時間を設定値TL と比較する。ここで、このタイ
マーカウンタはECU37に設定された発振器371 の発振
信号を計数する手段によって構成されるもので、ECU
37に割り込みをかけることによって計数処理される。
【0045】ステップ210 でタイマーカウンタが計数さ
れた後は、図6で示すステップ221に進むものであり、
またステップ211 でタイマーカウンタ計数値が設定値T
L より小さいと判定されたときは同じくステップ222 に
進むものであり、さらにステップ211 でタイマーカウン
タの計数値が設定値TL より大きいと判定されたときは
ステップ223 に進む。
【0046】圧縮機21のオン・オフ切替え間隔が充分で
あればステップ223 に進んでA/Mダンパ30の作動ヒス
テリシスSHW を所定の値SWS に設定する。また圧縮機21
のオン・オフ切替え周期がTL より小さい状態でステッ
プ222 に進むもので、このステップ222 ではA/Mダン
パ30の作動ヒステリシスSWH をSWB に設定する。この場
合、“SWB >SWS ”に設定されるもので、圧縮機21のオ
ン・オフ切替え作動周期が短い状態で、A/Mダンパ30
の作動ヒステリシスが通常の値SWS よりも大きな値SWB
に設定されるようになる。
【0047】ステップ222 あるいは223 によってA/M
ダンパ30の作動ヒステリシスが設定されたならば、ステ
ップ224 でタイマーカウンタの値を“0”に設定し、ス
テップ221 に進む。
【0048】ステップ221 ではタイマーカウンタの値を
設定値TL と比較するもので、タイマーカウンタの値が
所定の時間TL を経過していればステップ225 でA/M
ダンパ30の作動ヒステリシスSWH を小さい方の値SWS に
変更する。これは、ヒステリシスSWH が大きい値である
SWB のままで制御が続けられることを防止するために設
けられたステップである。
【0049】ステップ221 でタイマーカウンタの値がT
L より小さいと判定された後、あるいはステップ225 で
ヒステリシスがSWS に設定された後は、ステップ226 に
進んで今回の圧縮機21の作動フラグCFnew を1回前の
作動フラグCFold として、ECU37のRAM373 に記
憶し、次回の制御サイクルに備える。
【0050】ステップ226 ではA/Mダンパ30の開度S
Wn とSWH とを比較するもので、ダンパ開度SWn がSW
H より大きければステップ227 でA/Mダンパ30を駆動
し、そうでなければそのまま前記ステップ107 に進む。
【0051】
【発明の効果】以上のようにこの発明に係る車両用空調
装置によれば、冷凍サイクルの冷媒圧縮機が、所定の短
い周期内でオン・オフ繰り返し制御されるような状態の
ときは、A/Mダンパの作動ヒステリシスが通常時より
大きく設定されるものであり、例えばクールダウン時に
おいて不要なA/Mダンパの作動を避けるようにするこ
とができる。したがって、冷房動作制御が安定して実行
されるものであり、特にクールダウンが効果的に保障さ
れるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例に係る車両用空調装置を説
明する構成図。
【図2】上記実施例装置の全体的な構成を示す図。
【図3】冷媒圧縮機の作動ヒステリシスを説明する図。
【図4】上記実施例装置の動作の流れを説明するフロー
チャート。
【図5】上記フローチャートのA/Mダンパの開度算出
処理を説明するフローチャート。
【図6】図5の処理に続く処理の流れを説明するフロー
チャート。
【図7】空調装置における必要吹き出し温度とA/Mダ
ンパの開度との関係を説明する図。
【図8】同じく空調装置におけるクールダウン時のFACE
吹き出し温度の変化状況と、エバポレータ出口温度の変
化状態を対応して示す図。
【符号の説明】
11…環境条件検出手段、12…吹き出し温度検出手段、13
…A/Mダンパ開度決定手段、14…A/Mダンパ位置検
出手段、15…A/Mダンパ位置制御手段、16…A/Mダ
ンパ駆動手段、17…圧縮機オン・オフ検出手段、18…ヒ
ステリシス決定手段、21…冷媒圧縮機、25…エバポレー
タ、26…ブロワ、29…ヒータコア、30…A/Mダンパ、
32、33…吹き出し口、35、36、43…温度センサ、37…電
子制御ユニット、38…温度設定機、39…内気センサ、40
…外気センサ、41…日射センサ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本田 祐次 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本 電装株式会社内 (72)発明者 寒川 克彦 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−234830(JP,A) 特開 平1−204814(JP,A) 特開 昭61−211110(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60H 1/00 101

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 要求冷房能力に対応してオン・オフ動作
    制御され、冷媒を圧縮する圧縮機と、 この圧縮機で圧縮された冷媒が循環されるエバポレータ
    と、 このエバポレータを通過した冷却空気通路に設定された
    ヒータコアと、 前記エバポレータを通過した冷却空気とヒータコアを通
    過する加熱空気との混合割合を、その開度に対応して制
    御するエアミックスダンパと、 必要吹出し空気温度に対応して前記エアミックスダンパ
    の開度を決定するエアミックスダンパ開度決定手段と、 前記圧縮機のオン・オフ繰り返し時間を計測し、この繰
    り返し時間が短い状態で前記エアミックスダンパ開度決
    定手段の作動のヒステリシスを大きく設定するヒステリ
    シス制御手段と、を具備したことを特徴とする車両用空
    調装置。
JP02013092A 1992-02-05 1992-02-05 車両用空調装置 Expired - Fee Related JP3306891B2 (ja)

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