JP4379203B2 - 車両用換気装置 - Google Patents

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Description

本発明は、炎天下で車両を放置した場合などに車室内を換気する車両用換気装置に関する。
従来、炎天下で車両を放置した場合に、車室内の温度上昇を抑えるために車室内を換気するようにした装置が知られている(例えば特許文献1参照)。これによれば車両の天井パネルに換気ファンを設け、換気ファンの駆動により車室内の熱気を車室外に排出する。
特開2003−191747号公報
しかしながら、上記特許文献記載の装置のように換気ファンを新たに設けると、大幅にコストが増加する。
本発明による車両用換気装置は、ケーシング内に回転可能に収容され、空気導入口を介してケーシング内に吸い込まれた空気を、ケーシングに開口されたケーシング吹出口を介して空気温度調整用の空調ユニットに導き、車室内に面した空調吹出口から車室内に送風する送風機と、ケーシングに開口されたケーシング排気口を介し、ケーシング内に吸い込まれた空気を車室外に導く排気ダクトと、空気導入口を開閉する空気導入開閉手段と、ケーシング排気口を開閉する排気開閉手段と、車室内の換気の要否を判定する換気判定手段と、換気判定手段により換気が必要と判定されると空気導入口を閉塞し、かつ、排気口を開放し、かつ、送風機を駆動して、車室内の空気を空調吹出口およびケーシング吹出口を介してケーシング内に吸い込み、ケーシング排気口を介して車室外に吐き出すように空気導入開閉手段、前記排気開閉手段、および送風機をそれぞれ制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、車室内の換気が必要と判定されるとケーシング内に空気を導く空気導入口を閉塞し、かつ、ケーシング吹出口とは別にケーシングに開口されたケーシング排気口を開放し、かつ、ケーシング内の送風機を駆動して、車室内の空気をケーシング吹出口を介してケーシング内に吸い込み、ケーシング排気口を介して車室外に排出するようにした。これにより換気用のファンを新たに追加する必要がなく、コストを低減することができる。
以下、図1〜図11を参照して本発明による車両用換気装置の実施の形態について説明する。
図1は、本実施の形態に係る車両用換気装置を有する空調装置全体の構成を模式的に示す図である。ブロアユニット1は内外気切換ダクト2とスクロールケーシング3とを有し、ケーシング3内にはブロアファン4が配設されている。ブロアファン4は軸方向から吸い込んだ空気を径向に吐き出す遠心式送風機であり、ファンモータ5により駆動する。内外気切換ダクト2には外気導入口2aおよび内気導入口2bが開口され、これら導入口2a,2bはそれぞれ切換ドア6,7の回動により開閉可能である。ケーシング3の出口(吹出口3a)にはヒータクーリングユニット10が接続されている。
通常の空調運転時には、ブロアファン4の駆動により外気導入口2aまたは内気導入口2bから外気または内気が吸い込まれ、吸い込まれた空気はヒータクーリングユニット10に導かれ、温度調整される。すなわちエバポレータ11で冷却された後、エアミックスドア12の開度に応じた割合でヒータコア13を通過して加熱され、またはヒータコア13をバイパスし、所定温度の空調風が生成される。この空調風は吹出口ドア(デフドア14,ベントドア15,フットドア16)を介し、車室内に面した所定の吹出口(デフ吹出口14a,ベント吹出口15a,フット吹出口16a)から車室内に向けて送風される。各吹出口ドア14〜16はそれぞれ吹出モードに応じて開閉される。
本実施の形態の特徴的構成として、ケーシング3には排気口3bが開口され、排気口3bには後述するように開閉可能な一対のケーシングドア21,22が設けられている。また、排気口3bには排気ダクト23の一端が接続され、排気ダクト23の他端はエアボックスに連通している。
図2は換気装置の要部構成を示すブロアユニット1の外観斜視図であり、図3は図2のとくに駆動部の構成を示す斜視図である。なお、図2、図3では便宜上、図示のように上下左右方向を定義する。内外気切換ダクト2は略ボックス状を呈し、その上面および後面にはそれぞれ外気導入口2aおよび内気導入口2bが開口されている。内外気切換ダクト2の側面には、回動軸24aを支点に回動可能にリンク24が取り付けられ、このリンク24と同じ側にケーシング3の排気口3bが開口されている。リンク24は回動軸24aを中心に三つ又状に形成され、回動軸24aに装着されたインテークアクチュエータ25の駆動によってリンク24(先端部24A,24B,24C)が回動する。
切換ドア6,7の回動軸6a,7aの端部にはそれぞれレバー26,27が固定されてている。レバー26,27にはそれぞれスロット孔が開口され、このスロット孔に、リンク24の上側先端部24A,24Bに設けた突起部(不図示)が移動可能に嵌合している。リンク24が回動するとスロット孔に沿って突起部が移動し、レバー26,27と一体に切換ドア6,7が回動する。これにより後述するように内気導入口2bを開放して外気導入口2aを閉塞する内気モード、外気導入口2aを開放して内気導入口2bを閉塞する外気モード、および外気導入口2aと内気導入口2bの双方を閉塞する排気モードに、吸気モードが切換可能である。
排気口3bの前方のケーシング側面にはブラケット29が設けられ、このブラケット29により回動軸28aを支点に回動可能にリンク28が支持されている。リンク28とブラケット29はばね30で連結され、リンク28は常時ばね30によって図3のA方向に付勢されている。リンク24の下側の先端部24cの前縁およびこれに対向するリンク28の上端部の後縁にはそれぞれ幅広状かつ曲面状の曲面部24T,28Tが設けられ、図の状態では曲面部24T,28Tを介してリンク24,28同士が互いに当接している。
図4は図2のIV-IV線断面図である。排気口3bはブロアファン4の周囲の吹出口3aの反対側に設けられている。ケーシング3内には回動軸21a,22aを支点に回動可能な一対のケーシングドア21,22が設けられ、ケーシングドア21,22により排気口3bが開閉可能となっている。ケーシングドア21,22は曲面状に形成され、図4の実線のように排気口3bを閉じた状態でケーシングドア21,22がケーシング3内の通路の一部を形成している。ケーシングドア22の先端には段部22bが形成され、ケーシングドア21と22との隙間から空気が漏れることを防止するようにケーシングドア21の先端が段部22bにより覆われている。
回動軸21a,22aの下端部にはそれぞれレバー31,32が固定され、レバー31とレバー32とはその下方に設けられたリンク33を介して連結され、レバー31はリンク28の下端部に連結されている。これによりリンク28の下端部が図4のB方向に移動するとレバー31が矢印方向に回動し、ケーシングドア21が点線のように回動する。これと同時にリンク33を介してレバー32が矢印方向に回動し、ケーシングドア22が点線のように回動する。その結果、排気口3bが開放する。
このときブロアファン4とケーシングドア21との隙間CL1が吹出口3a側のブロアファン4とケーシング3との隙間CL2より小さくなるようにケーシングドア21の開度が設定されている。これにより導入口2a,2bをそれぞれ閉塞し、かつ、排気口3bを開放した状態でブロアファン4を図4の矢印方向に回転すると、ブロアファン4が貫流式送風機として機能し、吹出口3aから空気が吸い込まれ、排気口3bから吹き出される。
ここで、吸気モードと切換ドア7,8およびケーシングドア21,22の関係について説明する。図5〜図7はそれぞれ内気モード,外気モード,排気モードにおける(a)ブロアユニット1の正面図、(b)ブロアユニット1を下方から見た図である。
内気モード時にはインテークアクチュエータ25の駆動により図5(a)に示すようにリンク24が回動する。これにより切換ドア7により外気導入口2aが閉塞され、内気導入口2bが開放される。このときリンク24はリンク28から離間するため、リンク28にはばね30の付勢力のみが作用し、リンク28は図示のように回動する。このためリンク28の下端部は図4の実線位置にあり、図5(b)に示すようにケーシングドア21,22により排気口3bが閉塞される。この状態でブロアファン4を矢印方向に回転すると内気導入口2bから内気が吸い込まれ、吹出口3aを介してヒータクーリングユニット10に送風される。
外気モード時には図6(a)に示すようにリンク24が回動する。これにより切換ドア7により内気導入口2bが閉塞され、外気導入口2aが開放される。このときリンク24からリンク28には回動力が作用せず、リンク28の下端部は内気モード時と同様、図4の実線位置にある。このため図6(b)に示すようにケーシングドア21,22により排気口3bが閉塞される。この状態でブロアファン4を矢印方向に回転すると外気導入口2aから外気が吸い込まれ、吹出口3aを介してヒータクーリングユニット10に送風される。
排気モード時には図7(a)に示すようにリンク24が回動する。これにより切換ドア7により内気導入口2bが閉塞され、切換ドア8により外気導入口2aが閉塞される。このときリンク24からリンク28に回動力が作用し、ばね30の付勢力に抗して図示のようにリンク28が回動する。このためリンク28の下端部は図4の点線位置に移動し、図7(b)に示すようにケーシングドア21,22が回動して、排気口3bが開放される。この状態でブロアファン4を矢印方向に回転すると吹出口3aを介してヒータクーリングユニット10側から空気が吸い込まれ、排気口3bを介して排気ダクト23に送風される。
図8は本実施の形態に係る換気装置の構成を示すブロック図である。CPUなどで構成される空調制御コントローラ50には換気制御を実行するか否かを選択する換気制御スイッチ51と、日射量Sを検出する日射センサ52と、車室内温度Trを検出する室温センサ53と、外気温を検出する外気温センサ54と、エバポレータ直後の空気温度を検出する空気温センサ55とが接続されている。なお、日射センサ52は運転席前方のダッシュボード上面に設置される。コントローラ50ではこれらからの入力信号に基づいて所定の処理を実行し、吹出口ドア14〜16駆動用のモードドアアクチュエータ56、インテークアクチュエータ25、ファンモータ5、およびエアミックスドア12駆動用のエアミックスチュエータ57にそれぞれ制御信号を出力する。
図9はコントローラ50で実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは換気制御スイッチ51がオンされるとスタートする。まず、ステップS1で室温センサ53により検出された車室内温度Trが予め設定した所定値T1に達しているか否かを判定する。これは換気の要否を判定するための処理であり、所定値T1は換気が必要となる車室内温度に設定される。ステップS1が肯定されるとステップS2に進み、日射センサ52により検出された日射量Sが予め設定した所定値S1より大きいか否かを判定する。これはダッシュボードが日射で熱せられたことにより車室内が温度上昇したか否かを判定するための処理であり、これにより車室内の温度上昇の主原因を推定することができる。
ステップS2が肯定されるとステップS3に進み、インテークアクチュエータ25に制御信号を出力して吸気モードを排気モードに設定する。すなわち図7に示すようにリンク24を回動して外気導入口2aと内気導入口2bを閉塞し、排気口3bを開放する。次いで、ステップS4でモードドアアクチュエータ56に制御信号を出力してデフドア14を開放し、ベントドア15とフットドア16を閉塞して、吹出モードをデフモードに設定する。次いで、ステップS5でブロアファン4の駆動の有無、すなわち送風中か否かを判定する。ステップS5が否定されるとステップS8に進んで、ファンモータ5に制御信号を出力し、送風を開始する。
一方、ステップS2で日射量S≦S1と判定されるとステップS6に進み、インテークアクチュエータ25に制御信号を出力して吸気モードを外気モードに設定する。すなわち図6に示すようにリンク24を回動して、外気導入口2aを開放し、内気導入口2bと排気口3bを閉塞する。次いで、ステップS7でモードドアアクチュエータ56に制御信号を出力してベントドア15を開放し、デフドア14とフットドア16を閉塞して、吹出モードをベントモードに設定してステップS5に進む。また、ステップS1で車室内温度Tr≦T1と判定されるとステップS9に進む。ステップS9では送風中か否かを判定し、肯定されるとステップS10に進んでファンモータ5への出力を停止し、送風を停止する。なお、換気制御時にはエアミックスドア12は全閉される。
次に、本実施の形態に係る換気装置の主要な動作を説明する。
通常の空調運転時には換気制御スイッチ51がオフされる。このときコントローラ50はセンサ52〜55および乗員によって操作される温度設定器(不図示)からの信号に基づいて目標吹出温度を演算し、ファンモータ5およびアクチュエータ25,56,57をそれぞれ制御する。この状態では吸気モードは内気モードまたは外気モードのいずれかに設定される。
換気制御を行う場合には換気制御スイッチ51をオンする。このとき例えば図10(a)に示すように日射がダッシュボードに当たる状態で車両を放置すると、日射量Sは所定値S1より大きくなり、ダッシュボードが受ける熱によって車室内の温度が上昇する。このため等温領域を点線で示すと、車室内の温度分布は図10(b)に示すようになり、ダッシュボードの近傍が最も高温となる。
この状態で車室内温度Trが所定値T1を越えると、吸気モードが排気モードに設定されるとともに吹出モードがデフモードに設定され、ブロアファン4が回転を開始する(ステップS3,ステップS4,ステップS8)。これにより車室内にドラフタ58から外気が取り込まれ、車室内の空気はデフ吹出口14a,ヒータクーリングユニット10,吹出口3aを介してケーシング3内に吸い込まれる。吸い込まれた空気は、排気口3bから吐き出され、排気ダクト23を介して車室外(エアボックス)に排出される。その結果、車室内が換気され、車室内の温度上昇を抑えることができる。この場合、デフ吹出口14aを介して車室内の高温領域から空気を吸い込むので車室内を効率よく換気することができる。排気モード時に車室内温度Trが所定値T1以下になるとブロアファン4の送風を停止する(ステップS10)。その後、車室内温度Trが所定値T1を越えるとブロアファン4の送風を再開する(ステップS8)。
一方、例えば図11(a)に示すように日射がダッシュボードに当たらない状態で車両を放置すると、日射量Sは所定値S1以下となる。この場合の車室内温度分布は図11(b)に示すようになり、天井に近い部分が最も高温となる。この状態で車室内温度Trが所定値T1を越えると、吸気モードが外気モードに設定されるとともに吹出モードがベントモードに設定され、ブロアファン4が回転を開始する(ステップS6,ステップS7,ステップS8)。これにより外気導入口2aを介してケーシング3内に外気が吸い込まれ、吸い込まれた空気は吹出口3a,ヒータクーリングユニット10,ベント吹出口15aを介して車室内に送風され、ドラフタ58から車室外に排出される。その結果、車室内が換気され、車室内の温度上昇を抑えることができる。この場合、ベント吹出口15aを介して車室内に外気を導入するので、天井付近の高温空気が拡散されてドラフタ58に導かれ、温度上昇を効率的に抑えることができる。
本実施の形態に係る換気装置によれば以下のような作用効果を奏することができる。
(1)スクロールケーシング3に排気口3bを設け、排気モード時に切換ドア7,8により外気導入口2aと内気導入口2bをそれぞれ閉塞し、ケーシングドア21,22により排気口3bを開放し、ブロアファン4を駆動するようにした。これにより車室内の空気がケーシング3内に吸い込まれ、排気口3b,排気ダクト23を介して車室外に排出される。このため新たに換気用のファンを追加することなく車室内を換気することができ、コストを低減することができる。
(2)スクロールケーシング3のブロアファン4の周囲に吹出口3aと排気口3bをそれぞれ設けるので、排気モード時に遠心式送風機としてのブロアファン4を貫流式送風機として機能させることができる。これによりブロアファン4を換気用ファンに流用することが可能となる。
(3)車室内温度Trが所定値T1より高く、かつ、日射量Sが所定値S1より大きいときに、吸気モードを排気モードに設定するとともに吹出モードをデフモードに設定し、デフ吹出口14aから空気を吸い込むようにした(第1の換気モード)。これによりダッシュボードに日射が当たっている状態では、ダッシュボード近傍の車室内の高温空気をケーシング3内に吸い込むことができ、車室内を効率よく換気することができる。
(4)車室内温度Trが所定値T1より高く、かつ、日射量Sが所定値S1以下のとき、吸気モードを外気モードに設定するとともに吹出モードをベントモードに設定するようにした(第2の換気モード)。これによりダッシュボードに日射が当たっていない状態では、ベント吹出口15aから外気を吹き出して天井付近の高温空気をドラフタ58に導くことができ、車室内を効率よく換気することができる。すなわち車室内の温度分布に応じて換気モードを変更するので、車室内の温度上昇を効率的に抑えることが可能である。
(5)切換ドア7,8とケーシングドア21,22をリンク24,28,33を介して連結し、切換ドア7,8の動きにケーシングドア21,22の動きが連動するようにしたので、アクチュエータの数を節約することができる。
(6)排気ダクト23の端部をエアボックスに連通するので、ケーシング3内への雨水等の浸入を防止できる。
(7)ケーシングドア21,22を曲面状に形成するので、空気抵抗の増加を抑えることができる。また、ケーシングドア22に段部22bを設けてケーシングドア21の先端を覆うので、ケーシングドア21,22の閉塞時にケーシングドア21,22の隙間からの空気の漏れを低減できる。
(8)車室内温度Trが所定値T1以下になるとブロアファン4の運転を停止するので、ファンモータ5の駆動を必要最小限に抑えることができ、電力消費を節約できる。
なお、上記実施の形態では、スクロールケーシング3の周面にケーシング吹出口としての吹出口3aとケーシング排気口としての排気口3bを対向するように設けたが、吹出口3aと排気口3bの位置およびケーシング3の形状はこれに限らない。内外気切換ダクト2に空気導入口として外気導入口2aと内気導入口2bを設けたが、これら導入口2a,2bの配置は上述したものに限らない。排気ダクト23を介して排気口3bからの空気をエアボックスに導くようにしたが、ケーシング3内の空気を車室外に導くのであればエアボックス以外に排気ダクト23を連通してもよい。リンク24を介して切換ドア7,8を駆動して導入口2a,2bを開閉するようにしたが、他の空気導入開閉手段を用いてもよい。リンク24,28,33を介してケーシングドア21,22を駆動して排気口3bを開閉するようにしたが、他の排気開閉手段を用いてもよい。
換気制御スイッチ51がオンされた状態で車室内温度Trが所定値T1に達すると車室内の換気が必要と判定して換気運転を行うようにしたが、他の条件により換気判定手段としてのコントローラ50が換気の要否を判定してもよい。換気が必要と判定されると導入口7,8を閉鎖し、排気口3bを開放し、かつブロアファン4を駆動するのであれば、制御手段としてのコントローラ50での処理は図9に示したものに限らない。日射センサ52の検出値Sにより車室内の温度分布を推定するようにしたが、他の推定手段を用いてもよい。また、吹出口14a〜16aの近傍の温度が天井部近傍の温度よりも高いときに導入口7,8を閉鎖し、排気口3bを開放し、かつブロアファン4を駆動し、吹出口14a〜16aの近傍の温度が天井部近傍の温度よりも低いときに導入口7,8を開放し、排気口3bを閉鎖し、かつブロアファン4を駆動するのであれば、制御手段としてのコントローラ50での処理は図9に示したものに限らない。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態の車両用換気装置に限定されない。
本発明の実施の形態に係る車両用換気装置を有する空調装置全体の概略構成を示す図。 本発明の実施の形態に係る車両用換気装置の要部構成を示すブロアユニットの外観斜視図。 図2の駆動部の構成を示す斜視図。 図2のIV-IV線断面図。 内気モードにおける切換ドアとケーシングドアの回動状態を示す図。 外気モードにおける切換ドアとケーシングドアの回動状態を示す図。 排気モードにおける切換ドアとケーシングドアの回動状態を示す図。 本実施の形態に係る換気装置の構成を示すブロック図。 図8のコントローラで実行される処理の一例を示すフローチャート。 本実施の形態に係る車両用換気装置の動作の一例を示す図。 本実施の形態に係る車両用換気装置の動作の他の例を示す図。
符号の説明
2a 外気導入口
2b 内気導入口
3 ケーシング
3a 吹出口
3b 排気口
4 ブロアファン
5 ファンモータ
7,8 切換ドア
10 ヒータクーリングユニット
14a〜16a 吹出口
21,22 ケーシングドア
23 排気ダクト
25 インテークアクチュエータ
50 空調制御コントローラ
51 換気制御スイッチ
52 日射センサ
53 室温センサ

Claims (4)

  1. ケーシング内に回転可能に収容され、空気導入口を介してケーシング内に吸い込まれた空気を、ケーシングに開口されたケーシング吹出口を介して空気温度調整用の空調ユニットに導き、車室内に面した空調吹出口から車室内に送風する送風機と、
    前記ケーシングに開口されたケーシング排気口を介し、ケーシング内に吸い込まれた空気を車室外に導く排気ダクトと、
    前記空気導入口を開閉する空気導入開閉手段と、
    前記ケーシング排気口を開閉する排気開閉手段と、
    車室内の換気の要否を判定する換気判定手段と、
    前記換気判定手段により換気が必要と判定されると前記空気導入口を閉塞し、かつ、前記排気口を開放し、かつ、前記送風機を駆動して、車室内の空気を前記空調吹出口および前記ケーシング吹出口を介してケーシング内に吸い込み、前記ケーシング排気口を介して車室外に吐き出すように前記空気導入開閉手段、前記排気開閉手段、および前記送風機をそれぞれ制御する制御手段とを備えることを特徴とする車両用換気装置。
  2. 請求項1に記載の車両用換気装置において、
    前記送風機は、軸方向から空気を吸い込み、径方向から吐き出す遠心式送風機であり、前記ケーシングは、スクロールケーシングであって、前記ケーシング吹出口と前記ケーシング排気口は、それぞれ前記送風機の周囲に設けられることを特徴とする車両用換気装置。
  3. 請求項1または2に記載の車両用換気装置において、
    車室内の温度分布を推定する推定手段をさらに備え、
    前記制御手段は、
    前記換気判定手段により換気が必要であると判定され、かつ、前記推定手段により前記空調吹出口の近傍の温度が天井部近傍の温度よりも高いと判定されると、前記空気導入口を閉塞し、かつ、前記ケーシング排気口を開放し、かつ、前記送風機を駆動して、車室内の空気を前記空調吹出口および前記ケーシング吹出口を介してケーシング内に吸い込み、前記ケーシング排気口を介して車室外に吐き出すように前記空気導入開閉手段、前記排気開閉手段、および前記送風機をそれぞれ制御し(第1の換気モード)、
    前記換気判定手段により換気が必要であると判定され、かつ、前記推定手段により前記空調吹出口の近傍の温度が天井部近傍の温度よりも低いと判定されると、前記空気導入口を開放し、かつ、前記ケーシング排気口を閉塞し、かつ、前記送風機を駆動して、車室外の空気を前記空気導入口を介してケーシング内に吸い込み、前記空調吹出口から天井部近傍に向けて吹き出すように前記空気導入開閉手段、前記排気開閉手段、および前記送風機をそれぞれ制御する(第2の換気モード)ことを特徴とする車両用換気装置。
  4. 請求項3に記載の車両用換気装置において、
    前記空調吹出口を開閉する吹出口開閉手段をさらに備え、
    前記制御手段は、
    前記第1の換気モード時にデフ吹出口を開放し、前記第2に換気モード時にベント吹出口を開放するように前記吹出口開閉手段を制御することを特徴とする車両用換気装置。
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