JP4333512B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

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本発明は、車室内を空調する車両用空調装置に関するものであり、特に、シートに形成された空気吹出孔に向けて加熱、冷却された空調風を吹き出すシート用加熱冷却装置の併設に関する。
従来、この種の車両用空調装置として、例えば、特許文献1に示すように、シートに形成した空気吹出孔に向けて車室内空気を圧送する送風機と、この送風機により導かれた車室内空気を加熱または冷却する加熱冷却器とからなるシート用加熱冷却装置と、車室内に温度調節された空調風を吹き出す空調ユニットと、この空調ユニットの出口にて空調風の吹出方向を変更する吹出方向変更手段と、送風機の運転信号に基づいて、吹出方向変更手段を介して空調ユニットからの空調風の吹出方向を送風機の吸気口へ指向させる空調制御手段とから構成している。
そして、シート用加熱冷却装置の運転に伴い、コントローラによって吹出方向変更手段を介して空調ユニットからの空調風の吹出方向を送風機の吸気口へ指向させることで、温度調節された空調風を送風機の吸気口へ送ることができ、さらに、この空調風に加熱冷却器を介することでシートの空気吹出孔から急速にかつ十分に加熱または冷却した空調風を吹き出すことができる。つまり、シート空調の即効性が図れる(例えば、特許文献1参照。)。
特開平10−278566号公報
しかしながら、上記特許文献1によれば、温度調節された空調風を送風機の吸気口へ送るための吹出方向変更手段を設けることで、空調ユニットがシート用加熱冷却装置と併設するための専用品となってしまい、コストアップの要因となる問題がある。さらに、空調ユニットが設置されるインストルメントパネル内への収容空間が大となると、車室内空間が狭められる問題があって望ましくはない。
そこで、本発明の目的は、上記点を鑑みたものであり、温度調節された空調風が送風機に導かれるように空調制御を行なう空調制御装置を配設させることで、空調ユニットの構造を変更せずにシート用加熱冷却装置の加熱または冷却の即効性が図れる車両用空調装置を提供することにある。
上記、目的を達成するために、下記に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項1に記載の発明では、吸入空気を加熱、冷却する熱交換器(28、30)と、この熱交換器(28、30)の空気流れ下流端に形成され、車室内乗員の足元に向けて温度調節された空調風を吹き出すフット吹出口(33a)に連通するフット開口部(33)とを有して車両のインストルメントパネル内に設置される空調ユニット(21)を備える車両用空調装置において、
空調ユニット(21)と別体に構成され、シート(3)に形成した空気吹出孔(3a)に向けて車室内空気を圧送する送風機(41)と、この送風機(41)により導かれた車室内空気を加熱または冷却する加熱冷却器(42)とからなるシート用加熱冷却装置(4)がシート(3)内に設けられ、空調ユニット(21)は、シート用加熱冷却装置(4)が冷房運転のときに、フット吹出口(33a)から車室内空気と混合しない程度の緩やかな風速の冷風を送風機(41)に導くように構成し、
空調ユニット(21)には、送風機(41)に導かれる冷風が少なくとも1m/s程度未満の緩やかな風速でフット吹出口(33a)もしくは前席用吹出開口部(32c)および後席用吹出開口部(32d)から吹き出すように制御する空調制御手段(37a)を有することを特徴としている。
請求項1に記載の発明によれば、フット吹出口(33a)から吹き出される空調風は従来の車両用空調装置では温風を吹き出すのが一般的であるが、本発明ではフット吹出口(33a)から車室内空気と混合しない程度の緩やかな風速の冷風を送風機(41)に導くように構成したことにより、周囲の車室内空気温度よりも低い冷風がシート用加熱冷却装置(4)に導かれるので、空気吹出孔(3a)から吹き出す空調風を急速に冷却することができる。これにより、空調ユニット(21)の構造を変更しなくても、シート用加熱冷却装置(4)の冷却の即効性が図れる。
また、発明者らの実験によると、フット吹出口(33a)もしくは前席用吹出開口部(32c)および後席用吹出開口部(32d)から吹き出される冷風の風速が1m/s程度未満であれば、乗員に不快感を与えることは少ない。
なお、風速が2m/s程度以上に速くなると周辺の車室内空気と混合してしまい乗員の足元近傍が冷却して上半身よりも低下すると快適性を損ねてしまう。従って、空調ユニット(21)の構造を変更することなくシート用加熱冷却装置(4)の加熱または冷却の即効性が図れる。
ところで、シート用加熱冷却装置(4)が暖房運転のときは、空調ユニット(21)の吹出モードがフットモードで作動するため、周囲の車室内空気温度よりも高い温風がシート用加熱冷却装置(4)に導かれるので、空気吹出孔(3a)から吹き出す空調風を急速に加熱することができる。これにより、シート用加熱冷却装置(4)の加熱の即効性が図れる。
請求項2に記載の発明では、吸入空気を加熱、冷却する熱交換器(28、30)と、この熱交換器(28、30)の空気流れ下流端に形成され、車室内後席側乗員の上半身に向けて温度調節された空調風を吹き出す後席用フェイス吹出口(32a)に連通するフェイス開口部(32)とを有して車両のインストルメントパネル内に設置される空調ユニット(21)を備える車両用空調装置において、
空調ユニット(21)と別体に構成され、シート(3)に形成した空気吹出孔(3a)に向けて車室内空気を圧送する送風機(41)と、この送風機(41)により導かれた車室内空気を加熱または冷却する加熱冷却器(42)とからなるシート用加熱冷却装置(4)がシート(3)内に設けられ、
フェイス開口部(32)と後席用フェイス吹出口(32a)とを接続する後席用フェイス吹出口ダクト(32b)が設けられるとともに、その後席用フェイス吹出口ダクト(32b)の中途にシート用加熱冷却装置(4)に向けて温度調節された空調風を吹き出す前席用吹出開口部(32c)および後席用吹出開口部(32d)が形成され、
空調ユニット(21)は、シート用加熱冷却装置(4)が冷房運転のときに、前席用吹出開口部(32c)および後席用吹出開口部(32d)から車室内空気と混合しない程度の緩やかな風速の冷風を送風機(41)に導くように構成し、
空調ユニット(21)には、送風機(41)に導かれる冷風が少なくとも1m/s程度未満の緩やかな風速でフット吹出口(33a)もしくは前席用吹出開口部(32c)および後席用吹出開口部(32d)から吹き出すように制御する空調制御手段(37a)を有することを特徴としている。
請求項2に記載の発明によれば、後席用フェイス吹出口ダクト(32b)の中途に前席用吹出開口部(32c)および後席用吹出開口部(32d)を形成することで、冷房運転のときに、周囲の車室内空気温度よりも低い冷風がシート用加熱冷却装置(4)に導くことが容易にできる。これにより、空調ユニット(21)の構造を変更しなくても、シート用加熱冷却装置(4)の冷却の即効性が図れる。
また、発明者らの実験によると、フット吹出口(33a)もしくは前席用吹出開口部(32c)および後席用吹出開口部(32d)から吹き出される冷風の風速が1m/s程度未満であれば、乗員に不快感を与えることは少ない。
なお、風速が2m/s程度以上に速くなると周辺の車室内空気と混合してしまい乗員の足元近傍が冷却して上半身よりも低下すると快適性を損ねてしまう。従って、空調ユニット(21)の構造を変更することなくシート用加熱冷却装置(4)の加熱または冷却の即効性が図れる。
請求項3に記載の発明では、冷風は、車室内の空気温度に対して約5℃以上低いことを特徴としている。
請求項3に記載の発明によれば、より具体的には冷風の空気温度が周囲の車室内空気よりも約5℃以上低ければシート用加熱冷却装置(4)の冷却の即効性が図れる。
請求項4に記載の発明では、シート用加熱冷却装置(4)を制御するシート空調制御手段(37b)が設けられ、空調制御手段(37a)は、シート用加熱冷却装置(4)の作動情報を入力するようにシート空調制御手段(37b)に電気的に接続されていることを特徴としている。請求項4に記載の発明によれば、シート用加熱冷却装置(4)の作動情報が容易に得られるとともに、空調ユニット(21)の構造を変更する必要はない。
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態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)
以下、本発明の第1実施形態における車両用空調装置を図1ないし図3に基づいて説明する。図1は本発明をシート用加熱冷却装置4に適用させたときの車両用空調装置の全体構成を示す模式図であり、図2は本発明の要部の詳細構成を示す説明図である。また、図3はシート用加熱冷却装置4の車両への搭載形態を示す模式図である。
まず、シート用加熱冷却装置4は、図1および図2に示すように、背当て部3cおよび着座部3bからなるシート3と、このシート3の下部に形成された空間5に配設された加熱冷却装置4と、この加熱冷却装置4を制御するシート空調制御手段であるシート空調制御装置37bおよびシート空調操作パネル54とを備えている。
背当て部3cは内部に空間5と連通する第1ダクト3eが形成されており、その第1ダクト3eと連通する空気吹出孔3aが複数個形成されている。また、着座部3bは内部に空間5と連通する第2ダクト3dが形成されており、その第2ダクト3dと連通する空気吹出孔3aが複数個形成されている。
また、シート用加熱冷却装置4は送風機41とペルチェ素子からなる加熱冷却器42とから構成している。そして、送風機41はシート3内に車室内空気を導いて加熱冷却器42を介して空気吹出孔3aに向けて送風する。加熱冷却器42は電力を熱に変換する周知の熱電素子であり、第1熱交換部42aと第2熱交換部42bとからなるものであり、図示しない直流電源に電気的に接続されている。
そして、第1熱交換部42aおよび第2熱交換部42bは、内部に熱電半導体に接続された電極部(図示せず)と外部に多数の放熱、吸熱フィン部とから構成され、電流の流れる方向により送風機41で導かれた車室内空気を加熱または冷却するものである。
ところで、空間5はシート3外に連通する排気ダクト3fが形成されており、この排気ダクト3fは上述した第1ダクト3eおよび第2ダクト3dとの間に図示しない仕切り板により区画している。
つまり、第1熱交換部42aで加熱、冷却された空調風と、第2熱交換部42bで加熱、冷却された排気とが混合することのないように形成している。また、本実施形態では、排気ダクト3fの下流端を車室内に開口しているが、これに限らず、排気ダクト3fの下流端を延長して車室外に排気するように構成しても良い。
また、図中に示す43は温度センサであって、温度センサ43は空気吹出孔3aから吹き出される空調風の吹出温度を検出する。そして、温度センサ43で検出した温度情報をシート空調制御装置37bに出力するように電気的に接続している。
シート空調制御装置37bは、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵のROM(図示せず)には、予め設定されたシート空調制御プログラムが設けられており、上記温度センサ43からの温度情報、シート空調操作パネル54からの操作情報などを入力するように電気的に接続し、温度情報、操作情報および制御情報に基づいて送風機41と加熱冷却器42とを制御している。
さらに、シート空調制御装置37bの作動状態を空調制御手段である空調制御装置37aに出力するように電気的に接続されている。また、シート空調操作パネル54は、温風/冷風の切り替え、シート空調運転の開始/停止、ならびに吹出温度の温度調節などの操作を行なうための操作スイッチなどを備え、乗員がシート3に着座した状態で操作できる位置に配設されている。
次に、空調ユニット21の構成について説明する。送風ダクト22の上流側には、車室外の空気(外気)を吸入する外気吸込口23a、23bと車室内の空気(内気)を吸入する内気吸入口24a、24bとが設けられ、これら各吸入口23a、23b、24a、24bから吸入する内外気の混合割合が内外気ドア25a、25bによって切り替えるようになっている。
また、送風ダクト22内には、送風機26が設けられ、この送風機26の下流側に、冷凍サイクル(図示せず)を構成する熱交換器である蒸発器28、エアミックスドア29およびエンジン冷却水が循環する熱交換器であるヒータコア30が設けられている。上記エアミックスドア29の開度を調節することによって、ヒータコア30を通過する空気と通過しない空気の混合割合を調節して、空調風の温度を調整するようになっている。
そして、送風ダクト22の下流側には、車両の前面ガラスに向けて空調風を吹き出すデフロスタ吹出口(図示せず)にダクトを介して接続されるデフロスタ開口部31と、乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すフェイス吹出口(図示せず)にダクトを介して接続されるフェイス開口部32と、乗員の足元に向け空調風を吹き出すフット吹出口33a(図2参照)に吹出ダクト33b(図2参照)を介して接続されるフット開口部33とが設けられ、これら各開口部31、32、33の上流側に、それぞれ制御ドア34、35、36が設けられている。
そして、空調ユニット21は、図2および図3に示すように、車室内前方のインストルメントパネル(図示せず)内に配置され、加熱冷却装置4は乗員席の各シート3内に配置され、空調制御装置37aとシート空調制御装置37bとが電気的に接続するように構成している。図中に示す61は車両を駆動する車両用駆動装置である車両用エンジンを示している。
なお、図3中に示す吹出ダクト33bは、前席用と後席用とに区分して図示しているが、吹出ダクト33bは一体に構成しており、下流端に後席に着座する乗員の足元に向けて温度調節された空調風を吹き出すフット吹出口33aに接続され、吹出ダクト33bの上流側に前席に着座する乗員の足元に向けて温度調節された空調風を吹き出すフット吹出口33aに接続されている。また、図中に示す矢印はフット吹出口33aから吹き出された空調風がシート用加熱冷却装置4に導かれる風の方向を示している。
次に、以上の構成による空調ユニット21は空調制御装置37aにより制御される。この空調制御装置37aは、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵のROM(図示せず)には、予め設定された空調制御プログラムが設けられており、車両の熱負荷を検出するための内気温度センサ38、外気温度センサ39、日射量を検出する日射センサ40から検出した検出信号Tr、Tam、Tsが入力されるとともに、インストルメントパネル内に配設されたエアコン操作パネル44からの操作信号が入力される。そして、空調制御プログラムを実行することで、空調ユニット21から車室内に吹き出される空調風の、運転モード、吹出口モード、吹出温度、送風量などが制御される。
また、エアコン操作パネル44には、図示しないが、空調運転をオン/オフするA/Cスイッチと、運転モードを自動/手動に切り替えるオートスイッチと、吹出口の切り替えをフェイス、バイレベル、フット、フットデフロスタ、デフロスタのいずれかを手動で切り替える5つの吹出モード切替スイッチと、吸気モードを外気吸入/内気循環に手動で切り替える吸気モード切替スイッチと、送風量を手動で切り替える送風切替スイッチと、空調制御の目標値となる設定温度を手動設定する温度設定スイッチとが設けられている。
オートスイッチは、吹出モード切替スイッチ、吸気モード切替スイッチ、送風切替スイッチの運転モードの切り替えを自動制御させる操作スイッチである。ここで、本発明の要部である空調制御装置37aの作用について図2に基づいて説明する。本実施形態の空調制御装置37aは、シート用加熱冷却装置4の作動情報を入力するように構成され、シート空調制御装置37bの作動モードが冷房運転のときは、一部の冷風がフット吹出口33aから吹き出されるように制御している。
つまり、シート用加熱冷却装置4が冷房運転を開始したときに、図2に示すように、空調ユニット21のフット吹出口33aから車室内空気と混合しない程度の緩やかな風速の冷風を送風機41に導くようにしている。これにより、シート用加熱冷却装置4に導かれる冷風が加熱冷却器41にて、さらに冷却することで、シート3の空気吹出孔3aから急速にかつ十分に冷却された空調風を吹き出すことができるものである。
ここで、緩やかな風速の冷風は、具体的には発明者らが実験により見い出したものであって、冷風の温度が周囲の車室内空気の温度よりも約5℃以上低い冷風であり、少なくとも1m/s程度以下の緩やかな風速でフット吹出口33aから吹き出すと、加熱冷却器41に吸い込み温度の低い空気を導くことができる。
因みに、風速を2m/s程度に速くすると、乗員の足元近傍の車室内空気と混合してしまうことで、乗員の足元が相対的に低めの温度となり快適性を損なう問題がある。これにより、シート用加熱冷却装置4の冷却の即効性が図れる。
なお、温度センサ43で検出された温度情報が設定温度に達したときは、通常の吹出モード(例えば、フェイスモードまたはバイレベルモード)に切り替えられるようにしている。ここで、冷風の一部がフット吹出口33aから吹き出されたが、残りの冷風はフェイス吹出口(図示せず)から吹き出されている。
一方、シート用加熱冷却装置4が暖房運転のときは、空調ユニット21は通常の吹出モード(例えば、バイレベルモードまたはフットモード)で作動しているため、乗員の足元近傍の車室内空気温度よりも高めの温風がフット吹出口33aより吹き出している。これにより、シート用加熱冷却装置4に導かれる温風が加熱冷却器41にて、さらに加熱することで、シート3の空気吹出孔3aから急速にかつ十分に加熱された空調風を吹き出すことができる。
以上の第1実施形態による車両用空調装置によれば、フット吹出口33aから吹き出される空調風は、従来の車両用空調装置では温風を吹き出すのが一般的であるが、本発明ではシート用加熱冷却装置4が冷房運転のときに、フット吹出口33aから車室内空気と混合しない程度の緩やかな風速の冷風を送風機41に導くように構成したことにより、周囲の車室内空気温度よりも低い冷風がシート用加熱冷却装置4に導かれるので、空気吹出孔3aから吹き出す空調風を急速に冷却することができる。
これにより、空調ユニット21の構造を変更しなくても、シート用加熱冷却装置4の冷却の即効性が図れる。ところで、シート用加熱冷却装置4が暖房運転のときは、空調ユニット21の吹出モードがフットモードで作動するため、周囲の車室内空気温度よりも高い温風がシート用加熱冷却装置4に導かれるので、空気吹出孔3aから吹き出す空調風を急速に加熱することができる。これにより、シート用加熱冷却装置4の加熱の即効性が図れる。
なお、送風機41に導かれる冷風が少なくとも1m/s程度未満の緩やかな風速でフット吹出口33aから吹き出すように制御することにより、フット吹出口33aから吹き出される冷風の風速が1m/s程度未満であれば、乗員に不快感を与えることは少ない。ただ、風速が2m/s程度以上に速くなると周辺の車室内空気と混合してしまい乗員の足元近傍が冷却して上半身よりも低下すると快適性を損ねてしまう。
従って、空調ユニット21の構造を変更することなくシート用加熱冷却装置4の加熱または冷却の即効性が図れる。さらに、このときの冷風は、車室内の空気温度に対して約5℃以上低ければ、シート用加熱冷却装置4の冷却の即効性が図れる。
また、空調制御手段37aは、シート用加熱冷却装置4の作動情報を入力するようにシート空調制御手段37bに電気的に接続されていることにより、シート用加熱冷却装置4の作動情報が容易に得られるとともに、空調ユニット21の構造を変更する必要はない。
(第2実施形態)
以上の第1実施形態では、空調ユニット21をシート用加熱冷却装置4が冷房運転のときに、フット吹出口33aから冷風の一部を吹き出すように構成したが、これに限らず、図4に示すように、車両に搭載される既設の後席用フェイス吹出ダクト32bを用いて、シート用加熱冷却装置4に冷風が導かれるように構成しても良い。
より具体的には、空調ユニット21に形成されるフェィス開口部32と後席に着座する乗員の上半身に温度調節された空調風を吹き出す後席用フェイス吹出口32aとを接続する後席用フェイス吹出ダクト32bが設けられている。そして、後席用フェイス吹出ダクト32bの中途に、シート用加熱冷却装置4に向けて空調風を吹き出す前席用吹出開口部32cおよび後席用吹出開口部32dを形成している。
そして、シート用加熱冷却装置4が冷房運転のときは、第1実施形態と同様に、前席用吹出開口部32cおよび後席用吹出開口部32dから車室内空気と混合しない程度の緩やかな風速(例えば、1m/s程度未満)の冷風を送風機41に導くように制御している。これによれば、周囲の車室内空気温度よりも低い冷風がシート用加熱冷却装置4に導くことが容易にできる。従って、空調ユニット21の構造を変更しなくても、シート用加熱冷却装置4の冷却の即効性が図れる。
(他の実施形態)
以上の実施形態では、送風機41をシート3内の空間5内に配設させたが、これに限らず、シート3の近傍に設けても良い。なお、シート用加熱冷却装置4を各乗員席に全てに配設したが、必要に応じて設置しても良い。
本発明の第1実施形態における車両用空調装置の全体構成を示す模式図である。 本発明の第1実施形態における発明の要部の詳細構成を示す説明図である。 本発明の第1実施形態におけるシート用加熱冷却装置4の車両への搭載形態を示す模式図である。 本発明の第2実施形態における車両用空調装置の全体構成を示す模式図である。
符号の説明
3…シート
3a…空気吹出孔
4…シート用加熱冷却装置
21…空調ユニット
28…蒸発器(熱交換器)
30…ヒータコア(熱交換器)
32…フェイス開口部
32a…後席用フェイス吹出口
32b…後席用フェイス吹出ダクト
32c…前席用吹出開口部
32d…後席用吹出開口部
33…フット開口部
33a…フット吹出口
37a…空調制御装置(空調制御手段)
37b…シート空調制御装置(シート空調制御手段)
41…送風機
42…加熱冷却器

Claims (4)

  1. 吸入空気を加熱、冷却する熱交換器(28、30)と、前記熱交換器(28、30)の空気流れ下流端に形成され、車室内乗員の足元に向けて温度調節された空調風を吹き出すフット吹出口(33a)に連通するフット開口部(33)とを有して車両のインストルメントパネル内に設置される空調ユニット(21)を備える車両用空調装置において、
    前記空調ユニット(21)と別体に構成され、シート(3)に形成した空気吹出孔(3a)に向けて車室内空気を圧送する送風機(41)と、前記送風機(41)により導かれた車室内空気を加熱または冷却する加熱冷却器(42)とからなるシート用加熱冷却装置(4)が前記シート(3)内に設けられ、
    前記空調ユニット(21)は、前記シート用加熱冷却装置(4)が冷房運転のときに、前記フット吹出口(33a)から車室内空気と混合しない程度の緩やかな風速の冷風を前記送風機(41)に導くように構成し、
    前記空調ユニット(21)には、前記送風機(41)に導かれる冷風が少なくとも1m/s程度未満の緩やかな風速で前記フット吹出口(33a)もしくは前記前席用吹出開口部(32c)および前記後席用吹出開口部(32d)から吹き出すように制御する空調制御手段(37a)を有することを特徴とする車両用空調装置。
  2. 吸入空気を加熱、冷却する熱交換器(28、30)と、前記熱交換器(28、30)の空気流れ下流端に形成され、車室内後席側乗員の上半身に向けて温度調節された空調風を吹き出す後席用フェイス吹出口(32a)に連通するフェイス開口部(32)とを有して車両のインストルメントパネル内に設置される空調ユニット(21)を備える車両用空調装置において、
    前記空調ユニット(21)と別体に構成され、シート(3)に形成した空気吹出孔(3a)に向けて車室内空気を圧送する送風機(41)と、前記送風機(41)により導かれた車室内空気を加熱または冷却する加熱冷却器(42)とからなるシート用加熱冷却装置(4)が前記シート(3)内に設けられ、
    前記フェイス開口部(32)と前記後席用フェイス吹出口(32a)とを接続する後席用フェイス吹出口ダクト(32b)が設けられるとともに、前記後席用フェイス吹出口ダクト(32b)の中途に前記シート用加熱冷却装置(4)に向けて温度調節された空調風を吹き出す前席用吹出開口部(32c)および後席用吹出開口部(32d)が形成され、
    前記空調ユニット(21)は、前記シート用加熱冷却装置(4)が冷房運転のときに、前記前席用吹出開口部(32c)および前記後席用吹出開口部(32d)から車室内空気と混合しない程度の緩やかな風速の冷風を前記送風機(41)に導くように構成し、
    前記空調ユニット(21)には、前記送風機(41)に導かれる冷風が少なくとも1m/s程度未満の緩やかな風速で前記フット吹出口(33a)もしくは前記前席用吹出開口部(32c)および前記後席用吹出開口部(32d)から吹き出すように制御する空調制御手段(37a)を有することを特徴とする車両用空調装置。
  3. 前記冷風は、車室内の空気温度に対して約5℃以上低いことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の車両用空調装置。
  4. 前記シート用加熱冷却装置(4)を制御するシート空調制御手段(37b)が設けられ、
    前記空調制御手段(37a)は、前記シート用加熱冷却装置(4)の作動情報を入力するように前記シート空調制御手段(37b)に電気的に接続されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の車両用空調装置。
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