JP7363057B2 - 乗り物用空調装置 - Google Patents

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Description

この明細書における開示は、乗り物用空調装置に関する。
特許文献1は、クロスフローファンを開示する。
特開2009-255895号公報
車両用空調装置は、車両に搭載するために、小型であることが求められる。上述の観点において、または言及されていない他の観点において、乗り物用空調装置にはさらなる改良が求められている。
開示されるひとつの目的は、小型の乗り物用空調装置を提供することである。
ここに開示された乗り物用空調装置は、空調用空気のためのダクトを形成するとともに、複数の吹出口(20)を区画するケース(2)と、ケース内に収容されたクロスフローファンとしての羽根車(15)と、羽根車を収容するように、羽根車の径方向外側に配置され、複数の吹出口を選択するように構成されたロータリドア(17)と、ダクトの上流端に配置され、内気または外気のための開口部(3a、3b)を有し、ダクトに導入される空気を内気と外気とに切り換えるための内外気ユニット(3)と、ダクトにおける内外気ユニットと羽根車との間に配置され、ダクトを通過する空気の温度を調節する温度調節ユニットとを備え、温度調節ユニットは、冷却器(13)を有するクーラユニット(4)と、加熱器(14)を有するヒータユニット(5)とを備え、ロータリドアは、羽根車をクロスフローファンとして機能させるための部材を提供しており、羽根車に沿って周方向に広がる第1壁部(17a)、第1壁部から周方向に離れている第2壁部(17b)、第1壁部と第2壁部との間に区画された出口としての第1開口(17c)、および、第1壁部と第2壁部との間に区画された入口としての第2開口(17d)を備え、第1開口の周方向範囲(CR17c)は、第2開口の周方向範囲(CR17d)より小さく(CR17c<CR17d)、クーラユニットからの冷風とヒータユニットからの温風とは入口としての第2開口から羽根車に入り、出口としての第1開口から羽根車を出るように流れ、クロスフローファンとしての羽根車は冷風と温風との混合を促進する。
開示される乗り物用空調装置によると、ロータリドアの内側に羽根車を配置することができる。この結果、小型の乗り物用空調装置を提供することができる。
この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。
第1実施形態に係る乗り物用空調装置の斜視図である。 車両用空調装置の断面図である。 羽根車とロータリダンパとを示す拡大断面図である。
複数の実施形態が、図面を参照しながら説明される。複数の実施形態において、機能的におよび/または構造的に対応する部分および/または関連付けられる部分には同一の参照符号、または百以上の位が異なる参照符号が付される場合がある。対応する部分および/または関連付けられる部分については、他の実施形態の説明を参照することができる。
第1実施形態
図1および図2は、乗り物用空調装置1を示す。乗り物用空調装置1は、例えば、乗り物のひとつである車両に搭載されている。多くの場合、乗り物用空調装置1は、車両の前方中央部分に搭載されている。乗り物の語は、移動物、および定置物を含む。乗り物は、例えば、移動物としての車両、船舶、航空機などを含む。車両は、例えば、乗用車、バス、農用車両、建設車両、軍用車両などを含む。乗り物は、例えば、定置物としてのアミューズメント機器、シミュレーション機器、バーチャルリアリティ機器などを含む。
乗り物用空調装置1は、樹脂製のケース2を備える。ケース2は、複数の樹脂製ケース部品の集合体である。ケース2は、空調装置としての空調用空気を流すためのダクトを提供する。ケース2は、空調用空気のためのダクトを形成している。さらに、ケース2は、複数の吹出口20を区画している。乗り物用空調装置1は、HVACとも呼ばれる。ケース2は、空気の流れに沿って配置された複数の構成部分を備える。複数の構成部分は、内外気ユニット3、クーラユニット4、ヒータユニット5、および出口ユニット6を備える。
内外気ユニット3は、ケース2が提供するダクトの上流端に配置されている。内外気ユニット3は、内気または外気のための開口部3a、3bを有する。内外気ユニット3は、ダクトに導入される空気を内気と外気とに切り換える。内外気ユニット3は、内気と、外気とを、少なくとも切り換える。内外気ユニット3は、内気と、外気との割合を調節してもよい。内外気ユニット3は、内外気ドア11と、内外気ドア駆動機構12とを備える。内外気ユニット3は、内気導入口と、外気導入口とを有する。図示の場合、例えば、実線で示される内気RECと、破線で示される外気FRESHとが、内外気ドア11によって制御される。内外気ドア駆動機構12は、利用者による手動操作力、またはサーボモータによる操作力によって、内外気ドア11を駆動する。
内外気ユニット3は、幅方向WDに沿って広い開口部3a、3bを備える。開口部3a、3bは、ダクトの幅方向WDに関して、羽根車15に相当する範囲にわたって広がっている。開口部3a、3bは、ダクトの幅方向WDに関して、後述する冷却器13に相当する範囲にわたって広がっている。言い換えると、内外気ユニット3は、幅方向WDに沿って長く延びる内外気ドア11を備える。この結果、内外気ユニット3は、広い開口部3a、3bから広く空気を導入することができる。これにより、空気流の集中が緩和され、騒音が抑制される。しかも、内外気ユニット3は、乗り物用空調装置1の幅方向WDの全体に及ぶ開口部3a、3bを提供する。この結果、顕著な効果が得られる。特に、内外気ユニット3は、幅方向WDにおける冷却器13の幅に相当する開口部3a、3bを備えるといえる。言い換えると、内外気ユニット3は、幅方向WDにおける冷却器13の幅に相当する内外気ドア11を備える。開口部3aと、開口部3bとは、一方が内気RECに連通し、他方が外気FRESHに連通している。
「幅方向WDに関して、開口部3a、3bが羽根車15に相当する」は、開口部3a、3bの幅と羽根車15の幅とが等しい場合を含む。この「等しい」は、実質的な等しさを意図しており、誤差、および作用効果において差を生じない差を許容する。開口部3a、3bの幅は、羽根車15の幅より大きくすることができる。この場合も、広い開口部3a、3bから低速による空気の導入を実現できる。しかも、幅方向WDにおけるダクトの狭窄を抑制することができる。
「幅方向WDに関して、開口部3a、3bが冷却器13に相当する」は、開口部3a、3bの幅と冷却器13の幅とが等しい場合を含む。この「等しい」は、実質的な等しさを意図しており、誤差、および作用効果において差を生じない差を許容する。開口部3a、3bの幅は、冷却器13の幅より大きくすることができる。この場合も、広い開口部3a、3bから低速による空気の導入を実現できる。しかも、幅方向WDにおけるダクトの狭窄を抑制することができる。
クーラユニット4は、冷却器13を備える。冷却器13は、ケース2が提供する通路の全体を横切るように配置されている。冷却器13は、ケース2内において、空調用空気を冷却する。冷却器13は、媒体と空調用空気との熱交換によって空調用空気を冷却する熱交換器によって提供される。冷却器13は、例えば、蒸気圧縮式冷凍サイクルの蒸発器によって提供される。
内外気ユニット3から導入された空気は、幅方向WDに関して絞られることなく、冷却器13へ到達する。このため、低い圧力損失を実現することができる。
ヒータユニット5は、加熱器14を備える。加熱器14は、空調用空気を加熱する。加熱器14は、冷却器13を通過した空調用空気を加熱する。空調用空気は、冷却器13によって冷却された後に、加熱器14によって再加熱される。加熱器14は、車両に搭載されている熱源から熱を導入し、空気を加熱する。加熱器14は、内燃機関を熱源として利用し、内燃機関の冷却水によって空気を加熱する熱交換器によって提供することができる。加熱器14は、電力によって発熱し、空気を加熱する電気ヒータによって提供することができる。加熱器14は、蒸気圧縮式冷凍サイクルの凝縮器によって提供されてもよい。
冷却器13と、加熱器14とは、リヒート型の空調装置を提供する。さらに、ヒータユニット5は、空調用空気に対する加熱器14による加熱量を調節するための調節機構19を備える。調節機構19は、後述される。
クーラユニット4と、ヒータユニット5とは、温度調節ユニットを提供する。温度調節ユニットは、ダクトにおける内外気ユニット3と羽根車15との間に配置されている。温度調節ユニットは、ダクトを通過する空気の温度を調節する。
出口ユニット6は、送風ユニット7と、吹出ユニット8とを備える。送風ユニット7は、いわゆるクロスフロー型の送風機を提供する。送風ユニット7は、いわゆる吸出し型の構成を提供する。送風ユニット7は、筒状である。吹出ユニット8は、ロータリ型の通路選択ドアを提供する。吹出ユニット8は、筒状である。送風ユニット7と、吹出ユニット8とは、それらの中心軸AXを共有するように配置されている。送風ユニット7と、吹出ユニット8とは、同軸状に配置されている。送風ユニット7と、吹出ユニット8とは、多重に配置されている。送風ユニット7は、吹出ユニット8の径方向内側に配置されている。
空気は、幅方向WDに関して絞られることなく、冷却器13から出口ユニット6へ到達し、出口ユニット6から吹き出される。同様に、空気は、幅方向WDに関して絞られることなく、加熱器14から出口ユニット6へ到達し、出口ユニット6から吹き出される。このため、低い圧力損失を実現することができる。
送風ユニット7は、クロスフローファンとしての羽根車15を備える。送風ユニット7は、羽根車15のための電動機16を備える。羽根車15は、乗り物用空調装置1の幅方向WDに沿って延びる筒状である。羽根車15は、ケース2内に収容されている。電動機16は、羽根車15の端部に配置されている。電動機16と羽根車15とは、端部において連結されている。電動機16は、羽根車15の中心軸AXの一端に配置されている。電動機16は、羽根車15と作用的に連結されている。電動機16は、ケース2に固定されている。電動機16は、羽根車15の中心軸AXに対する径方向に関して、羽根車15より大きい。電動機16は、いわゆる扁平モータによって提供することができる。電動機16は、羽根車15を回転駆動する。羽根車15が回転することにより、ケース2内に空調用空気の流れが生成される。空調用空気は、内外気ユニット3から導入され、クーラユニット4およびヒータユニット5を通過し、出口ユニット6から吹き出される。
吹出ユニット8は、ロータリドア17を備える。ロータリドア17は、羽根車15を収容するように、羽根車15の径方向外側に配置されている。ロータリドア17は、複数の吹出口20を選択するように構成されている。羽根車15と、ロータリドア17とは、それらの中心軸AXを共有するように配置されている。羽根車15と、ロータリドア17とは、同軸状に配置されている。羽根車15と、ロータリドア17とは、多重に配置されている。羽根車15は、ロータリドア17の径方向内側に配置されている。ロータリドア17は、羽根車15の径方向外側に配置されている。ロータリドア17は、羽根車15を包むように配置されている。ロータリドア17は、羽根車15の径方向外側において、羽根車15から独立して回転移動可能に支持されている。
吹出ユニット8は、ロータリドア駆動機構18を備える。ロータリドア駆動機構18は、利用者による手動操作力、またはサーボモータによる操作力によって、ロータリドア17を回転方向へ駆動する。ロータリドア駆動機構18は、ロータリドア17の端部に配置されている。ロータリドア駆動機構18とロータリドア17とは、端部において連結されている。ロータリドア駆動機構18は、羽根車15の中心軸AXの他端に配置されている。ロータリドア駆動機構18は、ロータリドア17と作用的に連結されている。ロータリドア駆動機構18は、電動機16とは、反対側の端部に配置されている。ロータリドア駆動機構18は、ケース2に固定されている。ロータリドア駆動機構18は、羽根車15の中心軸AXに対する径方向に関して、ロータリドア17より大きい。ロータリドア駆動機構18は、カムリンク機構を収容している。ロータリドア駆動機構18は、ロータリドア17を回転方向へ駆動する。ロータリドア17が回転方向へ移動することにより、複数の吹出モードが切り換えられる。
ロータリドア17は、回動可能に構成され、かつ、複数の停止位置において停止可能に構成されている。ロータリドア17は、複数の停止位置において、異なる吹出モードを提供する。ロータリドア17は、少なくとも3つの位置において停止可能に構成されている。3つの位置は、フェース吹出空気FACEを提供する位置を含む。3つの位置は、デフロスタ吹出空気DEFを提供する位置を含む。3つの位置は、フット吹出空気FOOTを提供する位置を含む。ケース2は、複数の吹出口20を区画している。
ケース2は、フェース吹出空気FACEを提供するためのフェース出口21を備える。フェース出口21は、幅方向WDに関して、乗り物用空調装置1の全体に渡って広く延びている。ケース2とロータリドア17とは、ロータリドア17の開口部が、フェース出口21に位置づけられる場合に、フェースモードを提供する。フェース吹出空気FACEは、利用者の上半身に向けて吹き付けられる。
図1において、フェース出口21の中には、羽根車15の複数の羽根が図示されている。さらに、フェース出口21の中には、ロータリドア17の一部が図示されている。
ケース2は、フット吹出空気FOOTを提供するためのフット出口22を備える。フット出口22に連通する通路は、幅方向WDに関して、乗り物用空調装置1の全体に渡って広く延びている。ケース2とロータリドア17とは、ロータリドア17の開口部が、フット出口22に位置づけられる場合に、フットモードを提供する。フット吹出空気FOOTは、利用者の足元に向けて吹き付けられる。
ケース2は、デフロスタ吹出空気DEFを提供するためのデフロスタ出口23を備える。デフロスタ出口23は、幅方向WDに関して、乗り物用空調装置1の全体に渡って広く延びている。ケース2とロータリドア17とは、ロータリドア17の開口部が、デフロスタ出口23に位置づけられる場合に、デフロスタモードを提供する。デフロスタ吹出空気DEFは、車両の窓ガラスに向けて吹き付けられる。
図2において、ヒータユニット5は、調節機構19としてのエアミックス装置を備える。エアミックス装置は、冷風CLと、温風HTとの割合を調節する。エアミックス装置は、割合を調節することにより、吹出空気の温度を調節する。エアミックス装置は、利用者による手動操作力、またはサーボモータによる操作力によって駆動される。冷風CLは、冷却器13を通過した空気である。冷却器13が作動中である場合、冷風CLは、冷却器13によって冷却された空気である。温風HTは、加熱器14を通過した空気である。加熱器14が作動中である場合、温風HTは、加熱器14によって加熱された空気である。
図3において、ケース2と、羽根車15と、ロータリドア17とが示されている。ケース2は、フェース出口21と、フット出口22と、デフロスタ出口23とを区画している。羽根車15は、回転方向RDに回転することにより、空気を送風する。回転方向RDは、中心軸AXまわりに設定されている。ロータリドア17は、移動方向RMへ移動可能である。移動方向RMは、回転方向である。回転方向RDは、中心軸AXまわりに設定されている。ロータリドア17は、フェース出口21、フット出口22、およびデフロスタ出口23の少なくともひとつに連通することにより、複数の吹出モードを切り換えている。
ロータリドア17は、筒状である。ロータリドア17は、羽根車15をクロスフローファンとして機能させるための部材を提供している。ロータリドア17は、羽根車15に沿って周方向に広がる第1壁部17aを備える。ロータリドア17は、第1壁部17aから周方向に離れている第2壁部17bを備える。第1壁部17aと、第2壁部17bとは、円筒状壁部によって提供されている。第1壁部17aと、第2壁部17bとは、周方向に沿って互いに離れている。第1壁部17aと、第2壁部17bとは、クロスフローファンとしての羽根車15の入口および出口として機能する第1開口17cと、第2開口17dとを区画している。ロータリドア17は、第1壁部17aと第2壁部17bとの間に区画された出口としての第1開口17cを備える。ロータリドア17は、第1壁部17aと第2壁部17bとの間に区画された入口としての第2開口17dを備える。第1開口17cの周方向範囲CR17cは、第2開口17dの周方向範囲CR17dより小さい(CR17c<CR17d)。
以上に述べた実施形態によると、小型の乗り物用空調装置が提供される。ひとつの特徴として、この実施形態では、羽根車15は、ロータリドア17の径方向内側に収容されている。この結果、送風ユニット7と吹出ユニット8とが、設置空間を共用して、小さく配置される。さらに、出口ユニット6は、クロスフローファンとしての羽根車15を備える。このため、利用者に近い吹出口20において幅方向WDに広く空気が押し出される。
他の特徴では、送風ユニット7は、いわゆる吸出し型の構成をもつ。このため、押込み型の場合に比べて、内外気ユニット3が小型化される。さらに、内外気ユニット3は、幅方向WDに沿って広い開口部を備える。これにより、空気流の集中が緩和され、騒音を抑制することができる。しかも、内外気ユニット3は、乗り物用空調装置1の幅方向WDの全体に及ぶ開口を提供するから、顕著な効果が得られる。内外気ユニット3は、冷却器13の幅に相当する開口を備えることができる。
この実施形態では、内外気ユニット3、クーラユニット4、ヒータユニット5、および出口ユニット6のすべてにわたって、空気は、幅方向WDに関して絞られることなく流れる。このため、圧力損失を抑制することができる。
この実施形態では、空気は、内外気ユニット3から高さ方向HDに沿って流れ下った後に、出口ユニット6に向けて高さ方向HDに沿って流れ上がる。言い換えると、ケース2は、U字型のダクトを形成する。この結果、前後方向FRおよび高さ方向HDの両方に関しても、圧力損失が抑制される。
この実施形態では、冷却器13および加熱器14の下流に羽根車15が配置されている。このため、羽根車15の回転によって空気の混合が促進される場合がある。この結果、ひとつの吹出口から吹き出す空気における温度分布が抑制される場合がある。
他の実施形態
この明細書および図面等における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品および/または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および/または要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品および/または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。
上記実施形態では、ロータリドア17のみによって少なくとも3つの出口を切り換えている。これに加えて、バイパス通路を配置してもよい。乗り物用空調装置1は、例えば、冷風バイパスダクト、および冷風バイパスドアを備えることができる。乗り物用空調装置1は、例えば、温風バイパスダクト、および温風バイパスドアを備えることができる。
上記実施形態では、クロスフローファンとしての羽根車15は、冷風CLと温風HTとの混合を促進する。これに加えて、出口ユニット6は、羽根車15の内外に配置された補助整流翼を備えることができる。補助整流翼は、冷風CLと温風HTとの混合を、促進、または抑制することができる。補助整流翼は、例えば、羽根車15の径方向内側に配置される。補助整流翼は、固定、または可動に構成することができる。
上記実施形態では、内外気ユニット3の開口部3a、3bは、ダクトの幅方向WDに関して、羽根車15の軸方向の長さに相当する範囲にわたって広く開口している。これに代えて、開口部3a、および/または開口部3bは、中心軸AXの方向におけるケース2の幅と同じでもよい。この「同じ」は、空気通路として実質的に同じと呼べる範囲を含む。また、開口部3a、および/または開口部3bは、中心軸AXの方向におけるケース2の幅より大きく、または小さくてもよい。これら開口部3a、3bの大きさは、乗り物用空調装置1としての搭載性の観点から設定される場合がある。ただし、そのような追加的なファクターがあったとしても、これら開口部3a、3bの大きさは、羽根車15を含むダクトとしての通風抵抗を抑制するように設定される。
1 乗り物用空調装置、 2 ケース、 3 内外気ユニット、
4 クーラユニット、 5 ヒータユニット、 6 出口ユニット、
7 送風ユニット、 8 吹出ユニット、
11 内外気ドア、 12 内外気ドア駆動機構、
13 冷却器、 14 加熱器、
15 羽根車、 16 電動機、
17 ロータリドア、 18 ロータリドア駆動機構、
17a 第1壁部、 17b 第2壁部、
17c 第1開口、 17d 第2開口、
19 調節機構、 20 吹出口、
21 フェース出口、 22 フット出口、 23 デフロスタ出口、
AX 中心軸、 RD 回転方向、 RM 移動方向、
REC 内気、 FRESH 外気、 CL 冷風、 HT 温風、
FACE フェース吹出空気、 DEF デフロスタ吹出空気、
FOOT フット吹出空気。

Claims (6)

  1. 空調用空気のためのダクトを形成するとともに、複数の吹出口(20)を区画するケース(2)と、
    前記ケース内に収容されたクロスフローファンとしての羽根車(15)と、
    前記羽根車を収容するように、前記羽根車の径方向外側に配置され、複数の前記吹出口を選択するように構成されたロータリドア(17)と
    前記ダクトの上流端に配置され、内気または外気のための開口部(3a、3b)を有し、前記ダクトに導入される空気を前記内気と前記外気とに切り換えるための内外気ユニット(3)と、
    前記ダクトにおける前記内外気ユニットと前記羽根車との間に配置され、前記ダクトを通過する空気の温度を調節する温度調節ユニットとを備え、
    前記温度調節ユニットは、冷却器(13)を有するクーラユニット(4)と、加熱器(14)を有するヒータユニット(5)とを備え、
    前記ロータリドアは、
    前記羽根車を前記クロスフローファンとして機能させるための部材を提供しており、
    前記羽根車に沿って周方向に広がる第1壁部(17a)、
    前記第1壁部から周方向に離れている第2壁部(17b)、
    前記第1壁部と前記第2壁部との間に区画された出口としての第1開口(17c)、および、
    前記第1壁部と前記第2壁部との間に区画された入口としての第2開口(17d)を備え、
    前記第1開口の周方向範囲(CR17c)は、前記第2開口の周方向範囲(CR17d)より小さく(CR17c<CR17d)、
    前記クーラユニットからの冷風と前記ヒータユニットからの温風とは前記入口としての前記第2開口から前記羽根車に入り、前記出口としての前記第1開口から前記羽根車を出るように流れ、前記クロスフローファンとしての前記羽根車は前記冷風と前記温風との混合を促進する乗り物用空調装置。
  2. 前記開口部は、前記ダクトの幅方向(WD)に関して、前記羽根車に相当する範囲にわたって広がっている請求項1に記載の乗り物用空調装置。
  3. 前記冷却器は、前記ダクトを横切って配置されており
    前記開口部は、前記ダクトの幅方向(WD)に関して、前記冷却器に相当する範囲にわたって広がっている請求項1または請求項2に記載の乗り物用空調装置。
  4. さらに、前記羽根車の中心軸(AX)の一端に配置され、前記羽根車と作用的に連結された電動機(16)と、
    前記中心軸の他端に配置され、前記ロータリドアと作用的に連結されたロータリドア駆動機構(18)とを備える請求項1から請求項3のいずれかに記載の乗り物用空調装置。
  5. 前記電動機は、前記羽根車の中心軸(AX)に対する径方向に関して、前記羽根車より大きい請求項4に記載の乗り物用空調装置。
  6. 前記ロータリドア駆動機構は、前記羽根車の中心軸(AX)に対する径方向に関して、前記ロータリドアより大きい請求項4または請求項5に記載の乗り物用空調装置。
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