JP6187088B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車室内への送風量を自動的に制御する車両用空調装置に関するものである。
従来、この種の車両用空調装置として、例えば特許文献1に記載されたものがある。この特許文献1に記載された車両用空調装置は、予め決められた送風量制御特性を用いて目標送風量を算出して送風量を自動的に制御するオート制御モードと、送風量を乗員が設定するマニュアル制御モードとを、選択可能になっている。
特開2008−174042号公報
しかしながら、上述の車両用空調装置では、オート制御モード時の送風量が乗員の温感に合わない場合は、送風量を乗員が調整(すなわち、マニュアル制御モードに移行)することになる。そして、マニュアル制御モードでは、車室内環境が変化しても送風量は変化しないため、送風量を乗員が再度調整し直す必要があった。
本発明は上記点に鑑みて、乗員による送風量の調整操作回数を少なくしつつ、送風量を乗員の温感に合わせることができるようにすることを目的とする。
請求項に記載の発明では、車両用のセンサ(31、32、33)の検出信号に応じた量と目標送風量との関係を定めた送風量制御特性を用いて目標送風量を算出して送風量を自動的に制御する車両用空調装置であって、送風量を乗員が設定するためのマニュアル設定手段(42〜44)と、送風量が自動的に制御されており且つマニュアル設定手段が操作されたときに、乗員が設定した送風量に基づいて送風量制御特性を補正する制御特性補正手段(S260)と、制御特性補正手段により補正された送風量制御特性を用いて、前記送風量制御特性の補正後における前記センサの検出信号に基づいて、目標送風量を算出する補正後送風量算出手段(S290)とを備えることを特徴とする。
これによると、乗員による送風量の調整操作回数を少なくしつつ、送風量を乗員の温感に合わせることができる。
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した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ものである。
本発明の第1実施形態に係る車両用空調装置の全体システム構成図である。 第1実施形態に係る車両用空調装置における空調制御の概要を示すフローチャ−トである。 第1実施形態に係る車両用空調装置における送風機制御の特性図である。 第2実施形態に係る車両用空調装置における空調制御の概要を示すフローチャ−トである。 第2実施形態に係る車両用空調装置における送風機制御の特性図である。 第3実施形態に係る車両用空調装置における空調制御の概要を示すフローチャ−トである。
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について説明する。
図1において、車両用空調装置は車室内最前部の計器盤(図示せず)の内側部に配設される室内空調ユニット1を備えている。この室内空調ユニット1はケース2を有し、このケース2内に車室内へ向かって空気が送風される空気通路を構成する。
このケース2の空気通路の最上流部に内気導入口3および外気導入口4を有する内外気切替箱5を配置している。この内外気切替箱5内に、内外気切替ドア6を回転自在に配置している。
この内外気切替ドア6はサーボモータ7によって駆動されるもので、内気導入口3より内気(車室内空気)を導入する内気モードと外気導入口4より外気(車室外空気)を導入する外気モードとを切り替える。
内外気切替箱5の下流側には車室内に向かう空気流を発生させる電動式の送風機8を配置している。この送風機8は、遠心式の送風ファン8aをモータ8bにより駆動するようになっている。送風機8の下流側にはケース2内を流れる空気を冷却する蒸発器9を配置している。この蒸発器9は、送風機8の送風空気を冷却する冷房用熱交換器で、蒸気圧縮式冷凍サイクル装置10を構成する要素の一つである。
なお、冷凍サイクル装置10は、圧縮機11の吐出側から、凝縮器12、受液器13および膨張弁14を介して蒸発器9に冷媒が循環するように形成された周知のものである。凝縮器12には、モータ12bにより駆動される冷却ファン12aによって室外空気(冷却空気)が送風される。
冷凍サイクル装置10において、圧縮機11は電磁クラッチ11aを介して車両エンジン(図示せず)により駆動される。従って、電磁クラッチ11aの通電の断続により圧縮機11の作動を断続制御できる。また、蒸発器9は、膨張弁14にて減圧された後の低温低圧の気液2相状態の冷媒が送風機8の送風空気から吸熱して蒸発することにより、送風空気を冷却する。
一方、室内空調ユニット1において、蒸発器9の下流側にはケース2内を流れる空気を加熱するヒータコア15を配置している。このヒータコア15は車両エンジンの温水(エンジン冷却水)を熱源として、蒸発器9通過後の空気(冷風)を加熱する暖房用熱交換器である。ヒータコア15の側方にはバイパス通路16が形成され、このバイパス通路16をヒータコア15のバイパス空気が流れる。
蒸発器9とヒータコア15との間にエアミックスドア17を回転自在に配置してある。このエアミックスドア17はサーボモータ18により駆動されて、その回転位置(開度)が連続的に調整可能になっている。
このエアミックスドア17の開度によりヒータコア15を通る空気量(温風量)と、バイパス通路16を通過してヒータコア15をバイパスする空気量(冷風量)との割合を調節し、これにより、車室内に吹き出す空気の温度を調整するようになっている。
ケース2の空気通路の最下流部には、車両の前面窓ガラスWに向けて空調風を吹き出すためのデフロスタ吹出口19、乗員の顔部に向けて空調風を吹き出すためのフェイス吹出口20、および乗員の足元部に向けて空調風を吹き出すためのフット吹出口21の計3種類の吹出口が設けられている。
これら吹出口19〜21の上流部にはデフロスタドア22、フェイスドア23およびフットドア24が回転自在に配置されている。これらのドア22〜24は、図示しないリンク機構を介して共通のサーボモータ25によって開閉操作される。
次に、本実施形態の電気制御部の概要を説明すると、空調制御装置30は、CPU、ROMおよびRAM等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成される。この空調制御装置30は、そのROM内に空調制御のための制御プログラムを記憶しており、その制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行う。
空調制御装置30の入力側にはセンサ群31〜33からセンサ検出信号が入力され、また、車室内前部の計器盤(図示せず)付近に配置される空調パネル36から各種操作信号が入力される。
センサ群としては、具体的には、外気温(車室外温度)Tamを検出する外気センサ31、内気温(車室内温度)Trを検出する内気センサ32、車室内に入射する日射量Tsを検出する日射センサ33等が設けられる。
空調パネル36には、車室内温度を設定する温度設定スイッチ37、吹出モードドア22〜24により切り替わる吹出モードをマニュアル設定する吹出モードスイッチ38、内外気切替ドア6による内気モードと外気モードをマニュアル設定する内外気切替スイッチ39、圧縮機11の作動指令信号(電磁クラッチ11aのON信号)を出すエアコンスイッチ40が設けられている。
ここで、本実施形態の空調装置は、車室内環境に基づいて目標送風量を算出して車室内への送風量を自動的に制御するオート制御モードと、車室内への送風量を乗員が設定するマニュアル制御モードとを、選択可能になっている。
そして、空調パネル36には、オート制御モードを選択するオートスイッチ41、マニュアル制御モードを選択するとともに送風量のレベルを乗員が設定するための複数の送風量調整スイッチ42〜44が設けられている。因みに、本実施形態では3個の送風量調整スイッチ42〜44を設けており、送風量を高、中、低のいずれかに設定することができるようになっている。の、送風量調整スイッチは、4個以上設けてもよい。
また、空調パネル36には、送風機8を停止させるための送風停止スイッチ45が設けられている。
そして、オートスイッチ41、送風量調整スイッチ42〜44、および送風停止スイッチ45は、最後に操作されたスイッチのみが投入状態になり、空調制御装置30は最後に操作されたスイッチに対応して送風機8の作動を制御するようになっている。
空調制御装置30の出力側には、圧縮機11の電磁クラッチ11a、各機器のサーボモータ7、18、25、送風機8のモータ8b、凝縮器冷却ファン12aのモータ12b等が接続され、これらの機器は空調制御装置30から出力される制御信号により制御される。
次に、本実施形態の作動を説明する。最初に、室内空調ユニット1の作動の概要を説明すると、送風機8を作動させることにより、内気導入口3または外気導入口4より導入された空気がケース2内を車室内に向かって送風される。また、電磁クラッチ11aに通電して電磁クラッチ11aを接続状態とし、圧縮機11を車両エンジンにて駆動することにより、冷凍サイクル装置10内を冷媒が循環する。
送風機8の送風空気は、先ず蒸発器9を通過して冷却、除湿され、この冷風は次にエアミックスドア17の回転位置(開度)に応じてヒータコア15を通過する流れとバイパス通路16を通過する流れとに分けられる。ヒータコア15を通過する流れは加熱されて温風となり、バイパス通路16を通過する流れは冷風のままである。
従って、エアミックスドア17の開度によりヒータコア15を通る空気量(温風量)と、バイパス通路16を通過する空気量(冷風量)との割合を調節し、これにより、車室内に吹き出す空気の温度を調節できる。そして、この温度調節された空調風が、ケース2の空気通路の最下流部に位置するデフロスタ吹出口19、フェイス吹出口20およびフット吹出口21のうち、いずれか1つまたは複数の吹出口から車室内へ吹き出して、車室内の空調および車両の前面窓ガラスWの曇り止めを行う。
次に、送風量制御について、図2、図3に基づいて説明する。図2は、空調制御装置30のマイクロコンピュータにより実行される制御ルーチンのうち、送風量制御に関わる制御ルーチンのフローチャートを示している。
この制御ルーチンは、図示しない車両エンジンのイグニッションスイッチの投入状態においてオートスイッチ41または送風量調整スイッチ42〜44が投入されるとスタートし、所定の制御周期毎に繰り返し実行される。
制御ルーチンがスタートすると、先ず、ステップS100にて、前回の判定から今回の判定までの間に乗員が送風量調整スイッチ42〜44を操作して送風量を調整したか否かを判定する。
そして、乗員が送風量を調整した場合は、ステップS100でYESと判定され、ステップS110に移行し、ステップS110〜150にてマニュアル制御モードを実行する(詳細後述)。
一方、オートスイッチ41が投入されている場合、および乗員が送風量を調整しなかった場合は、ステップS100でNOと判定され、ステップS160に移行し、ステップS160〜190にてオート制御モードを実行する。
このオート制御モードでは、先ず、ステップS160にて、センサ群31〜33の検出信号、空調パネル36からの各種操作信号等を読み込む。
次に、ステップS170にて、車室内への吹出空気の目標吹出温度TAOを算出する。この目標吹出温度TAOは空調熱負荷変動にかかわらず、空調パネル36の温度設定スイッチ37により乗員が設定した設定温度Tsetに車室内温度を維持するために必要な車室内吹出空気温度である。
このTAOは、設定温度Tset、外気温Tam、内気温Tr、日射量Tsに基づいて下記数式(F1)により算出する。
TAO=Kset×Tset−Kr×Tr−Kam×Tam−Ks×Ts+C…(F1)
但し、Kset、Kr、Kam、およびKsは制御ゲインであり、Cは補正用の定数である。
次に、ステップS180にて、送風機8により送風されて車室内に吹き出される空気の目標送風量を算出する。
この目標送風量の算出方法は周知であり、具体的には、目標吹出温度TAOと目標送風量との関係を定めた送風量制御特性が空調制御装置30に記憶されており、その送風量制御特性を用いて、ステップS170にて算出したTAOに基づいて目標送風量を算出する。
図3に示すように、送風量制御特性は、TAOの高温側(最大暖房側)および低温側(最大冷房側)で目標送風量が大きくなり、上記TAOの中間温度域で目標送風量が小さくなる。なお、送風量制御特性は、マップとして空調制御装置30に記憶させてもよいし、或いは、TAOから目標送風量を算出する演算式として空調制御装置30に記憶させてもよい。
次に、ステップS190にて、送風機8のモータ8bに制御信号を出力して、送風量がステップS180にて算出した目標送風量となるように、送風機8のモータ8bを制御する。
前述したように、ステップS100でYESと判定されると、ステップS110〜150にてマニュアル制御モードを実行する。
このマニュアル制御モードでは、先ず、ステップS110にて、送風機8のモータ8bに制御信号を出力して、送風量が3個の送風量調整スイッチ42〜44のうち操作されたスイッチに対応する送風量になるように、換言すると、送風量が乗員が設定した送風量になるように、送風機8のモータ8bを制御する。これにより、送風量を乗員の温感に合わせることができる。
次に、ステップS120にて、センサ群31〜33の検出信号、空調パネル36からの各種操作信号等を読み込み、ステップS130にて、前述した数式(F1)によりTAOを算出する。
次に、比較情報算出手段としてのステップS140では、ステップS150での判定基準となる比較用目標送風量を算出する。具体的には、空調制御装置30に記憶された送風量制御特性を用いて、ステップS140にて算出したTAOに基づいて比較用目標送風量を算出する。なお、このとき用いる送風量制御特性は、ステップS180にて用いる送風量制御特性と同一である。
次に、制御モード切替手段としてのステップS150では、ステップS140にて算出した比較用情報としての比較用目標送風量が、乗員が設定した送風量に近づいたか否かを判定する。具体的には、比較用目標送風量が乗員が設定した送風量の例えば±5%の範囲内であればYESと判定し、比較用目標送風量が乗員が設定した送風量の例えば±5%の範囲外であればNOと判定する。
そして、比較用目標送風量が乗員が設定した送風量に近づいていない場合は(ステップS150がNO)、ステップS110に戻り、ステップS110〜150のマニュアル制御モードを続行する。
また、車室内環境の変化に伴って比較用目標送風量が乗員が設定した送風量に近づいた場合は(ステップS150がYES)、ステップS160に進み、ステップS160〜190のオート制御モードに切り替える。このように、比較用目標送風量が乗員が設定した送風量に近づいた時点でオート制御モードに自動的に復帰させることにより、車室内環境の変化に応じて乗員が送風量を調整しなくても、送風量を乗員の温感に合わせることができる。
以上説明したように、本実施形態の車両用空調装置によると、乗員による送風量の調整操作回数を少なくしつつ、送風量を乗員の温感に合わせることができる。
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態は、送風量の制御方法を変更したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
図4は、空調制御装置30のマイクロコンピュータにより実行される制御ルーチンのうち、送風量制御に関わる制御ルーチンのフローチャートを示している。
制御ルーチンがスタートすると、先ず、ステップS200にて、オートスイッチ41が投入されているか否かを判定する。
そして、オートスイッチ41が投入されている場合は、ステップS200でYESと判定され、ステップS210に進む。
ステップS210では、センサ群31〜33の検出信号、空調パネル36からの各種操作信号等を読み込み、ステップS220にて、前述した数式(F1)によりTAOを算出する。
次に、ステップS230にて、車室内に吹き出される空気の目標送風量を算出する。具体的には、目標吹出温度TAOと目標送風量との関係を定めた送風量制御特性が空調制御装置30に記憶されている。より詳細には、図5に実線で示す特性が、空調制御装置30に記憶された送風量制御特性である。そして、この送風量制御特性を用いて、ステップS220にて算出したTAOに基づいて目標送風量を算出する。
次に、ステップS240にて、送風機8のモータ8bに制御信号を出力して、送風量がステップS230にて算出した目標送風量となるように、送風機8のモータ8bを制御する。
このように、オートスイッチ41が投入されている場合は、ステップS210〜240にて、補正していない送風量制御特性(すなわち、図5に実線で示す特性)を用いて目標送風量を算出して送風量を自動的に制御する。
一方、ステップS200の判定時にオートスイッチ41が投入されていない場合は、ステップS200でNOと判定され、ステップS250に進む。
ステップS250では、前回の判定から今回の判定までの間に乗員が送風量調整スイッチ42〜44を操作して送風量を調整したか否かを判定する。なお、送風量調整スイッチ42〜44は、本発明のマニュアル設定手段に相当する。
そして、乗員が送風量を調整した場合は、ステップS250でYESと判定され、ステップS260に進む。
制御特性補正手段としてのステップS260では、送風量調整スイッチ42〜44にて乗員が設定した送風量に基づいて、空調制御装置30に記憶された送風量制御特性を補正する。
具体的には、図5に示すように、補正していない送風量制御特性に基づいて送風量aが決定されている場合に、乗員の手動操作により送風量bに減少する設定変更がなされると、送風量制御特性を一点鎖線の特性に補正し、また乗員の手動操作により送風量cに増加する設定変更がなされると、送風量制御特性を破線の特性に補正する。
次に、ステップS270にて、センサ群31〜33の検出信号、空調パネル36からの各種操作信号等を読み込み、ステップS280にて、前述した数式(F1)によりTAOを算出する。
次に、補正後送風量算出手段としてのステップS290では、ステップS260で補正された送風量制御特性を用いて、ステップS280にて算出したTAOに基づいて目標送風量を算出する。
次に、ステップS240にて、送風機8のモータ8bに制御信号を出力して、送風量がステップS290にて算出した目標送風量となるように、送風機8のモータ8bを制御する。
このように、乗員が送風量を調整した場合は、補正された送風量制御特性を用いて目標送風量を算出したうえで、オート制御モードを継続させることにより、車室内環境の変化に応じて乗員が送風量を調整しなくても、送風量を乗員の温感に合わせることができる。
なお、ステップS250でNOと判定された場合、すなわち、前回の判定から今回の判定までの間に乗員による送風量の再調整がされていない場合は、送風量制御特性を再度補正する必要はないため、ステップS260をスキップしてステップS270に進む。
以上説明したように、本実施形態の車両用空調装置によると、乗員による送風量の調整操作回数を少なくしつつ、送風量を乗員の温感に合わせることができる。
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態は、第2実施形態の送風量の制御を基本とするものであるため、第2実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
図6は、空調制御装置30のマイクロコンピュータにより実行される制御ルーチンのうち、送風量制御に関わる制御ルーチンのフローチャートを示している。
そして、補正された送風量制御特性を用いて目標送風量を算出して送風量を制御する場合、過剰冷房状態または過剰暖房状態が発生する虞があるため、それを回避するために、第2実施形態の制御ルーチンに対してステップS300〜330を追加している。
本実施形態では、ステップS200でNOと判定された場合は、ステップS300に進む。このステップS300では、冷房中であるか否かを判定する。具体的には、外気センサ31(図1参照)で検出した外気温Tamが例えば30℃以上であれば冷房中であると判定する。
ステップS300がYESの場合は、ステップS310にて過剰冷房か否かを判定する。具体的には、内気センサ32(図1参照)で検出した内気温Trが例えば20℃以下であれば過剰冷房であると判定する。
そして、ステップS310がYESの場合は、ステップS210に進み、ステップS210〜240にて、補正していない送風量制御特性を用いて目標送風量を算出して送風量を制御する。これにより、過剰冷房を回避する。
ステップS310がNOの場合は、過剰冷房ではないため、ステップS250に進み、補正された送風量制御特性を用いて目標送風量を算出して送風量を制御する。
なお、ステップS300およびステップS310は、本発明の過剰冷房判定手段を構成している。
一方、ステップS300がNOの場合は、ステップS320に進む。このステップS320では、暖房中であるか否かを判定する。具体的には、外気センサ31で検出した外気温Tamが例えば5℃以下であれば暖房中であると判定する。
ステップS320がYESの場合は、ステップS330にて過剰暖房か否かを判定する。具体的には、内気センサ32で検出した内気温Trが例えば25℃以上であれば過剰暖房であると判定する。
そして、ステップS330がYESの場合は、ステップS210に進み、ステップS210〜240にて、補正していない送風量制御特性を用いて目標送風量を算出して送風量を制御する。これにより、過剰暖房を回避する。
ステップS320がNOの場合は、過剰暖房ではないため、ステップS250に進み、補正された送風量制御特性を用いて目標送風量を算出して送風量を制御する。
なお、ステップS320およびステップS330は、本発明の過剰暖房判定手段を構成している。
以上説明したように、本実施形態の車両用空調装置によると、乗員による送風量の調整操作回数を少なくしつつ、送風量を乗員の温感に合わせることができるとともに、過剰冷房状態または過剰暖房状態を回避することができる。
(他の実施形態)
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。
また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。
また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。
8 送風機
30 空調制御装置
41 オートスイッチ
42 送風量調整スイッチ
43 送風量調整スイッチ
44 送風量調整スイッチ

Claims (4)

  1. 車両用のセンサ(31、32、33)の検出信号に応じた量と目標送風量との関係を定めた送風量制御特性を用いて前記目標送風量を算出して送風量を自動的に制御する車両用空調装置であって、
    送風量を乗員が設定するためのマニュアル設定手段(42〜44)と、
    送風量が自動的に制御されており且つ前記マニュアル設定手段が操作されたときに、乗員が設定した送風量に基づいて、前記送風量制御特性を補正する制御特性補正手段(S260)と、
    前記制御特性補正手段により補正された前記送風量制御特性を用いて、前記送風量制御特性の補正後における前記センサの検出信号に基づいて、前記目標送風量を算出する補正後送風量算出手段(S290)とを備えることを特徴とする車両用空調装置。
  2. 冷房中の車室内の温度が過剰に低下したか否かを判定する過剰冷房判定手段(S300、S310)と、
    暖房中の車室内の温度が過剰に上昇したか否かを判定する過剰暖房判定手段(S320、S330)とを備え、
    前記過剰冷房判定手段により車室内の温度が過剰に低下したと判定された場合、および、前記過剰暖房判定手段により車室内の温度が過剰に上昇したと判定された場合、補正していない前記送風量制御特性を用いて目標送風量を算出することを特徴とする請求項に記載の車両用空調装置。
  3. 前記検出信号に応じた量は、車室内への吹出空気の目標温度(TAO)であることを特徴とする請求項1または2に記載の車両用空調装置。
  4. 前記センサは、車室内温度を検出するセンサであることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の車両用空調装置。
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