JP7211327B2 - 車両用空調装置 - Google Patents
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Description
エンジンと電気モータとを併用したハイブリッド車については、温度調整要素の暖房時の熱源はその走行モードに応じて決定され得る。当該熱源としては、エンジン車と同様に排熱が用いられるか、または、電気自動車と同様に自動車用電池を動力源とする電熱ヒータが用いられる。
車両室内において後部座席の前方に配置されている筐体と、温度調整器とブロワとを具備し前記筐体の内部に配置されている近接温度調整要素と、前記近接温度調整要素を経た空気が導入される近接導入口と、前記筐体の表面に露出し前記後部座席を向く近接吹出口と、前記近接導入口と前記近接吹出口とを連絡する近接ダクトと、を具備する近接空調ユニットを具備し、
前記近接空調ユニットの暖房運転を開始する際に、
先ず、前記ブロワをオフにしたままで前記温度調整器をオンにし、
次いで、所定の待機期間が経過した後に、前記ブロワをオンにする、車両用空調装置である。
近接空調ユニットは、後部座席を向く近接吹出口を有する。このような吹出口を有する近接空調ユニットでは、後部座席に着座した乗員に対して空調空気を吹き出すことで、車両室内において乗員に近接した部分だけに空調を行うことができる。
また、従来どおりに車両室内の広範囲にわたって空調を行う技術を一般空調と称し、当該一般空調を行うための機構を一般空調ユニットと称する。一般空調を行うための温度調整要素を一般温度調整要素と称する。
また、近接温度調整要素は、車両室内において近接吹出口および後部座席の近くに配置される。このため、近接温度調整要素を経た空調空気は、後部座席に着座した乗員に迅速に供給される。したがって、当該空調空気の温度は大きく温度低下することなく、乗員に到達する。
予め温められた近接温度調整要素を通過する空気は、当該近接温度調整器により温められ、近接吹出口からは温かい空調空気が吹き出す。
本発明の車両用空調装置においては、上記のように近接空調ユニットにおける近接温度調整器と近接ブロワとを異なるタイミングでオン/オフ制御することで、近接吹出口から冷たい空調空気が吹き出すことを抑制し得る。
このような本発明の車両用空調装置によると、車両の起動開始直後に暖房運転を開始した場合において、冷たい空調空気が供給されることにより乗員に与える不快感を軽減し得る。
なお、特に断らない限り、本明細書に記載された数値範囲「x~y」は、下限xおよび上限yをその範囲に含む。そして、これらの上限値および下限値、ならびに実施形態中に列記した数値も含めてそれらを任意に組み合わせることで数値範囲を構成し得る。さらに数値範囲内から任意に選択した数値を上限、下限の数値とすることができる。
このため本明細書では、必要に応じて、リヤ近接温度調整要素の温度調整器およびブロワを、各々、リヤ近接温度調整器およびリヤ近接ブロワ等と称し、フロント近接温度調整要素の温度調整器およびブロワを、各々、フロント近接温度調整器およびフロント近接ブロワ等と称し、さらに、一般温度調整要素の温度調整器およびブロワを、各々、一般温度調整器および一般ブロワと称することで、これらを区別するものとする。
同様に、本明細書において、フロント近接空調ユニットを暖房運転する、とは、フロント近接温度調整要素を経た空調空気が車両室内に供給される状態をいう。このときフロント近接温度調整器はオン状態であり、フロント近接ブロワもまたオン状態である。
さらに、本明細書において、一般空調ユニットを暖房運転する、とは、一般温度調整要素を経た空調空気が車両室内に供給される状態をいう。具体的には、このとき一般温度調整器はオン状態であり、一般ブロワもまたオン状態であるといえる。
同様に、フロント近接空調ユニットの暖房運転を停止する、とは、フロント近接温度調整要素を経た空調空気が車両室内に供給されない状態をいう。このとき少なくともフロント近接ブロワがオフ状態であれば、フロント近接温度調整器はオン状態であっても良い。
さらに、一般空調ユニットの暖房運転を停止する、とは、一般温度調整要素を経た空調空気が車両室内に供給されない状態をいう。このとき、少なくとも一般ブロワがオフ状態であれば、一般温度調整器はオン状態であっても良い。
リヤ近接温度調整器は、加熱のみを行うものであっても良いし、加熱と冷却との両方を行うものであっても良い。例えば、リヤ近接温度調整器としては、PTCヒータ等の電熱ヒータを好ましく用い得る。場合によっては、熱電変換素子、吸着式や吸収式のヒートポンプ等をリヤ近接温度調整器として用いても良い。
背中に関しては、座席の背もたれに覆われ、場合によってはシートヒータで暖められる。このため乗員は、背中よりも大腿部において、より寒さや暖かさを知覚し易いと考えられる。
この場合、リヤ近接吹出口はコンソールボックスの後壁に取付けられる。車両の上下方向におけるリヤ近接吹出口の位置は特に問わないが、空調空気を後部座席に着座した乗員の大腿部付近に吹き出し得る位置とするのが好ましい。当該リヤ近接吹出口としては、筐体であるコンソールボックスの表面において後部座席の前側かつ下側に開口する、足元用コンソール吹出口を用い得る。
より具体的には、前後方向および上下方向に延びる平面で傾斜面を切断した断面において、上領域を示す曲線における上下方向の中心点を接点として接線をとり、これを上領域の接線とすればよい。同じ断面において、下領域を示す曲線における上下方向の中心点を接点として接線をとり、これを下領域の接線とすればよい。そして、水平方向に延びる直線とこれら接線との交差角度を、これら接線の傾斜角度とすればよい。
具体的には、車両の起動後、リヤ近接空調ユニットの暖房運転を開始する際に、先ず、リヤ近接ブロワをオフにしたままでリヤ近接温度調整器をオンにし、次いで、所定のリヤ待機期間が経過した後に、リヤ近接ブロワをオンにする。
車両の起動直後にリヤ近接空調ユニットの暖房運転を開始する場合、リヤ近接空調ユニットの運転開始直後には、リヤ近接温度調整要素の特にリヤ近接温度調整器は、暖機された状態でないために冷たく、当該冷たいリヤ近接温度調整器を経た空調空気もまた冷たい場合がある。しかし、本発明の車両用空調装置によると、リヤ近接ブロワの運転開始前に、予め、所定のリヤ待機期間だけリヤ近接温度調整器をオンにしておくことで、リヤ近接温度調整器を暖機できる。これにより、リヤ近接温度調整要素を通過し近接吹出口から吹き出す空調空気は、リヤ近接温度調整器によって充分に温められる。つまり本発明の車両用空調装置によると、車両の起動直後にリヤ近接吹出口から冷たい空調空気が吹き出すことを抑制し得る。
なお、ここでいう車両の起動後とは、電気自動車やハイブリッド車においては車両の電源を起動した後を意味し、エンジン車においては電源に加えてエンジンを起動した後を意味する。
リヤ待機期間は、リヤ近接温度調整器の起動後30秒以上の所定時間が経過したとき、および/または、リヤ近接温度調整器付近の温度が30℃以上の所定温度になったときであるのが好ましく、リヤ近接温度調整器の起動後60秒以上の所定時間が経過したとき、および/または、リヤ近接温度調整器付近の温度が35℃以上の所定温度になったときであるのがより好ましい。
具体的には、当該フロント近接吹出口は、前部座席の前後方向に沿って延びるのが好ましい。換言すると、フロント近接吹出口における長手方向の一端部は、前部座席の前後方向において、長手方向の他端部よりも前側に位置するのが好ましい。この場合には、フロント近接吹出口から吹き出す空調空気を乗員の脚部に吹きつけ得る。
または、当該フロント近接吹出口は、前部座席の上下方向に沿って延びても良い。換言すると、フロント近接吹出口における長手方向の一端部は、前部座席の上下方向において、長手方向の他端部よりも上側に位置するのが好ましい。この場合には、フロント近接吹出口から吹き出す空調空気を乗員の胴体に吹きつけ得る。
フロント近接吹出口の長手方向の実際の長さは、150mm以上であるのが好ましく、170mm以上であるのがより好ましく、200mm以上であるのが特に好ましい。
上記したフロント近接吹出口の上端と座面との上下方向の距離のより好ましい範囲として、70mm以上、100mm以上、150mm以上の各範囲を挙げることができる。当該フロント近接吹出口の上端と座面との上下方向の距離に特に上限はないが、好ましい範囲として、250mm以下、230mm以下、200mm以下の各範囲を挙げることができる。
当該フロント近接吹出口の長手方向の全体にわたって空調空気を均一に吹き出すためには、フロント近接ダクトのうちフロント近接吹出口の上流側に位置する部分に、空調空気を整流するための整流機構を設けるのが有効である。
このうち一般温度調整要素としては、一般温度調整器と一般ブロワとを具備する、一般的なものを使用することができる。一般温度調整器としては、例えば、既述したように暖房用の熱源として電熱ヒータを有する、所謂暖房換気空調(HVAC:heating ventilating air conditioning)システムと称されるものを用いても良いし、または、エンジンの排熱を熱源とするものを用いても良い。一般温度調整要素の一般ブロワとしては、シロッコファンやプロペラファン等の一般的なものを用い得る。
したがって、車両の起動後に、先ず、一般空調ユニットの暖房運転を停止したままでリヤ近接空調ユニットの暖房運転を開始する場合には、冷たい一般温度調整要素を経た空調空気が車両室内に供給されることを阻止しつつ、リヤ近接温度調整要素により迅速に温めた空調空気を後部座席に着座した乗員に供給し得る。
この視点から、本発明の車両用空調装置は、一般温度調整要素ならびに、必要に応じてリヤ近接温度調整要素および/またはフロント近接温度調整要素の運転状態を制御可能な空調制御要素を有する、捉えることもできる。空調制御要素は、一般温度調整要素ならびに、必要に応じてリヤ近接温度調整要素および/またはフロント近接温度調整要素の制御のみを行うものであっても良いし、その他の車両用電装品を制御するための制御要素と兼用しても良い。例えば、空調制御要素は、車両のECU(engine-control-unit)に一体化されていても良い。
一般温度調整要素を経た空調空気が導入される一般導入口と、車両室内を向く一般吹出口と、前記一般導入口と前記一般吹出口とを連絡する一般ダクトと、を具備する一般空調ユニットと、
車両室内において前部座席の側方に配置されている筐体と、前記筐体の内部に配置されている近接温度調整要素と、前記近接温度調整要素を経た空調空気が導入される近接導入口と、前記筐体の表面に露出し前記前部座席を向く近接吹出口と、前記近接導入口と前記近接吹出口とを連絡する近接ダクトと、を具備する近接空調ユニットと、を具備し、
車両の起動後に、
先ず、前記一般空調ユニットの冷房運転を停止したままで前記近接空調ユニットの冷房運転を開始し、
次いで、所定の運転期間が経過した後に、前記一般空調ユニットの冷房運転を開始する、車両用空調装置。
上記の車両用空調装置によると、熱暑時等の一般空調ユニットの一般温度調整要素が熱くなっているときにも、車両の起動開始直後に冷房運転を開始した場合に、一般空調ユニットから熱風が吹き出すことを抑制できる。これにより、当該車両用空調装置によると、乗員に与える不快感を軽減し得る。
車両室内における実施例1の車両用空調装置を模式的に表す説明図を図1に示す。実施例1の車両用空調装置を側面視した様子を模式的に表す説明図を図2および図3に示す。実施例1の車両用空調装置における前部座席用の近接吹出口を模式的に表す説明図を図4および図5に示す。実施例1の車両用空調装置におけるリヤ近接空調ユニットの要部を模式的に表す説明図を図6に示す。評価試験1の結果を表すグラフを図7に示し、評価試験2の結果を表すグラフを図8および図9に示す。
以下、上、下とは鉛直方向における上、下を指し、前、後、左、右とは車両進行方向における前、後、左、右を意味するものとする。左右方向は車幅方向であり、前後方向は車両進行方向である。
図2に示すように、フロント近接温度調整要素21は、筐体5の内部に配置されている。フロント近接温度調整要素21は、フロント近接ブロワ21bと、当該フロント近接ブロワ21bの下流側に位置するフロント近接温度調整器21hとを有する。フロント近接温度調整器21hは図略の電源に接続されたPTCヒータである。
一方の一般導入口32fは、分岐形状をなす二つの一般ダクト33の一方(33f)によって、二つの足元用フロント吹出口30fに連絡される。また、他方の一般導入口32rは、分岐形状をなす二つの一般ダクト33の他方(33r)によって、二つのリヤ一般吹出口30rに連絡される。
実施例1の車両用空調装置1では、車両の起動後に暖房運転を行う際に、先ず、一般空調ユニット3の暖房運転を停止したままでフロント近接空調ユニット2およびリヤ近接空調ユニット4の暖房運転を開始する。
フロント近接吹出口20は前部座席90の座面93よりも上方に配置され、その長手方向を前後方向に向けている。前部座席90は車両進行方向を向いており、前部座席90の前後方向は車両の進行方向と一致する。したがって、実施例1の車両用空調装置1におけるフロント近接吹出口20は、その長手方向を車両進行方向における前後方向に向けるともいい得る。
なお、実施例1の車両用空調装置1において、ガイドフィン部材6gの内側開口6inの開口径は約8~40mmであり、隣り合う当該内側開口6inの距離は約2~15mmである。また、多孔板6pの外側開口6ouの開口径は約2~6mmであり、隣り合う当該外側開口6ouの距離は約5~10mmである。
このように、筐体5の下部に配置されたリヤ近接吹出口40から、後部座席91に着座する乗員96の大腿部96tに空調空気を吹きつけるためには、リヤ近接空調ユニット4および筐体5におけるリヤ近接吹出口40付近の形状が大きく関係すると考えられる。
このような傾斜面50を有することにより、実施例1の車両用空調装置1では、リヤ近接吹出口40から吹き出した空調空気が、コアンダ効果により、上方かつ後方に導かれ、後部座席91に着座する乗員96の大腿部96tに向けて吹きつけられる。
横フィン45hが上方に揺動すると、リヤ近接ダクト43内の空調空気が上方に案内される。したがって、リヤ近接吹出口40から吹き出す空調空気は、当該風向調整要素45によっても上方に案内される。上記した傾斜面50によるコアンダ効果に加えて、当該風向調整要素45によって空調空気を上方に案内することで、リヤ近接吹出口40から吹き出す空調空気を後部座席91に着座する乗員96の大腿部96tにより効率良く供給できる。
車両の起動開始直後、前部座席90に乗員96が着座した状態で、実施例1の車両用空調装置1における一般空調ユニット3の暖房運転を停止したままで、フロント近接空調ユニット2の暖房運転を開始した。フロント近接空調ユニット2の暖房運転開始後4分が経過した後に、フロント近接空調ユニット2の暖房運転を停止しかつ一般空調ユニット3の暖房運転を開始した。このときのフロント近接吹出口20付近の温度変化を図7の#1に示し、乗員96の大腿部96t上の温度の変化を図7の#2に示し、足元用フロント吹出口30f付近の温度変化を図7の#3に示す。なお、このときの外気温は16℃程度であった。また、一般空調ユニット3の暖房運転停止時には、図略の一般ブロワはオフ状態にありかつ図略の一般温度調整器はオン状態にある。つまり、車両の起動開始直後に一般温度調整器は暖機を開始している。
この結果は、車両の起動開始直後に本発明の車両用空調装置1によって暖房運転を開始した場合に、乗員96が冷たさを感じ難いことを裏付ける。車両の起動開始直後に乗員96が空調空気の冷たさを感じ難ければ、当然乍ら、乗員96に与える不快感は軽減する。
以上の結果から、一般空調ユニット3の暖房運転開始前に近接空調ユニットを所定の運転期間(評価試験1では4分間)暖房運転することで、乗員96の大腿部96tひいては乗員96の身体を迅速にかつ比較的高い温度に温め得ることがわかる。
ところで、図7の#1に示すように、フロント近接空調ユニット2の暖房運転直後にはフロント近接吹出口20の温度は低い。これは、フロント近接温度調整要素21、具体的にはフロント近接温度調整器21hが暖機されていないことによると考えられる。より詳しくは、図9に示すように、フロント近接空調ユニット2の暖房運転開始後30秒程度が経過すると、フロント近接温度調整器21hが充分に暖機されてフロント近接吹出口20の温度が35℃程度にまで上昇する。つまり、フロント近接温度調整器21hの暖機がなされていないときにフロント近接ブロワ21bをオンにすると、充分に温められていない空調空気がフロント近接吹出口20に供給され、当該空調空気により乗員96が冷たさを知覚する虞がある。
この結果から、フロント近接空調ユニット2の暖房運転を開始する際に、先ず、フロント近接ブロワ21bをオフにしたままでフロント近接温度調整器21hをオンにし、次いで、フロント近接ブロワ21bをオンにすることで、リヤ近接吹出口40から冷たい空調空気が吹き出すことを抑制し得ることがわかる。
実施例2の車両用空調装置は、一般空調ユニットが、一般吹出口として、リヤ一般吹出口を有さず足元用フロント吹出口のみを有する点で実施例1の車両用空調装置と相違する。その余については、実施例2の車両用空調装置は実施例1の車両用空調装置と概略同じである。
実施例2の車両用空調装置の要部を模式的に表す説明図を図10および図11に示す。以下、実施例1との相違点を中心に、実施例2の車両用空調装置を説明する。
これにより、実施例2の車両用空調装置1においても、車両の起動開始直後に、一般空調ユニット3の足元用フロント吹出口30fから冷たい空調空気が吹き出すことを抑制できる。さらに、車両の起動開始直後に、フロント近接空調ユニットのフロント近接吹出口およびリヤ近接空調ユニット4のリヤ近接吹出口40から冷たい空調空気が吹き出すことも抑制できる。
なお、フロント近接空調ユニット、リヤ近接空調ユニット4および一般空調ユニット3の暖房運転は、乗員96が適宜制御することも可能である。このため、一般温度調整要素31の暖機が完了し一般空調による空調空気が充分に温かくなった場合等には、適宜、乗員96が近接空調ユニットの暖房運転を停止すれば良い。
2:フロント近接空調ユニット(近接空調ユニット)
20:フロント近接吹出口(近接吹出口)
21:フロント近接温度調整要素(近接温度調整要素)
21b:フロント近接ブロワ(近接ブロワ)
21h:フロント近接温度調整器(近接温度調整器)
22:フロント近接導入口(近接導入口)
23:フロント近接ダクト(近接ダクト)
3:一般空調ユニット
30f:足元用フロント吹出口(一般吹出口)
30r:リヤ一般吹出口(一般吹出口)
31:一般温度調整要素
32:一般導入口
33:一般ダクト
4:リヤ近接空調ユニット(近接空調ユニット)
40:リヤ近接吹出口(近接吹出口)
41:リヤ近接温度調整要素(近接温度調整要素)
41b:リヤ近接ブロワ(近接ブロワ)
41h:リヤ近接温度調整器(近接温度調整器)
42:リヤ近接導入口(近接導入口)
43:リヤ近接ダクト(近接ダクト)
5:筐体
90:前部座席
91:後部座席
95:車両室内
Claims (3)
- 車両室内において後部座席の前方に配置されている筐体と、温度調整器とブロワとを具備し前記筐体の内部に配置されている近接温度調整要素と、前記近接温度調整要素を経た空気が導入される近接導入口と、前記筐体の表面に露出し前記後部座席を向く近接吹出口と、前記近接導入口と前記近接吹出口とを連絡する近接ダクトと、を具備する近接空調ユニットと、
一般温度調整器を有する一般温度調整要素を経た空調空気が導入される一般導入口と、車両室内を向く一般吹出口と、前記一般導入口と前記一般吹出口とを連絡する一般ダクトと、を具備する一般空調ユニットと、を具備し、
前記近接温度調整要素は前記一般温度調整要素よりも短時間で暖機され、
車両の起動後に、先ず、前記一般空調ユニットの暖房運転を停止したままで前記一般温度調整器をオンにして前記一般温度調整器による熱伝導を開始し、かつ、前記近接空調ユニットの暖房運転を開始し、次いで、所定の運転期間が経過した後に、前記一般空調ユニットの暖房運転を開始し、
前記近接空調ユニットの暖房運転を開始する前に、先ず、前記ブロワをオフにしたままで前記温度調整器をオンにし、次いで、所定の待機期間が経過した後に、前記ブロワをオンにして近接空調ユニットの暖房運転を開始し、
前記所定の運転期間の終点は、前記近接空調ユニットの暖房運転を開始した後3分以上の所定時間が経過したとき、および/または、前記一般空調ユニットの前記吹き出し口付近の温度が30℃以上の所定温度になったときである、車両用空調装置。 - 前記所定の待機期間の終点は、前記温度調整器の起動後30秒以上の所定時間が経過したとき、および/または、前記温度調整器付近の温度が30℃以上の所定温度になったときである、請求項1に記載の車両用空調装置。
- 前記近接吹出口は、前記筐体の表面において後部座席の前側かつ下側に開口する足元用コンソール吹出口である、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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