JPH0339843B2 - - Google Patents

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JPH0339843B2
JPH0339843B2 JP59166170A JP16617084A JPH0339843B2 JP H0339843 B2 JPH0339843 B2 JP H0339843B2 JP 59166170 A JP59166170 A JP 59166170A JP 16617084 A JP16617084 A JP 16617084A JP H0339843 B2 JPH0339843 B2 JP H0339843B2
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H1/00892Devices specially adapted for avoiding uncomfortable feeling, e.g. sudden temperature changes

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  • Thermal Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は空気調和装置に係り、特に、自動車に
搭載するのに好適な空気調和装置に関する。
〔発明の背景〕 従来の自動車用空気調和装置として比例積分制
制(以下、PI制御と称する)を利用したものが
ある(特願昭57−37935号)。この車両用空気調和
装置は、第8図に示すように車室10内の温度
〔TR〕と操作部12において設定された目標設定
温度〔TS〕とを比較し、これらの温度差ΔT=TS
−TRを求め、制御部14のPI演算部16におい
てPI演算する。PI演算部16におけるPI演算は、
自動制御の分野において一般に用いられる手法で
あつて、次式により表わされる。
〔x〕=k1〔ΔT〕+k2∫〔ΔT〕dt ……(1) ここにk1、k2は、それぞれ制御系により定まる
値である。すなわち、PI演算による制御は、目
標値と制御対象の実情との差の比例分と、この差
の時間的蓄積分とを合計し、制御対象を目標状態
に移行させるに必要な所量を求めている。
(1)式に基づきPI演算部16が求めた演算結果
xは、熱交換部18に送られ熱交換器20を制御
するとともに、車室内吹出し口を制御する。そし
て、熱交換器20は、演算結果xの値に応じ、熱
量Qを車室10に送る。車室10には熱交換器2
0からの熱量Qのほか、外乱熱QDが作用し、車
室内温度〔TR〕は熱量Q+QDの一次遅れにより
変化する。この車室内温度〔TR〕は、制御部1
4に負帰還される。こうした負帰還制御系は、各
要素の係数が適当に選ばれると、車室内温度
〔TR〕が安定に〔TS〕に収束することが数学的に
説明されており、自動温度制御が達成できるよう
になつている。
ところが、車室内温度〔TR〕は、目標設定温
度〔TS〕に制御されて熱量Q+QDにより変化す
るようになつており、ほぼ目標設定温度〔TS
に制御されている場合に、目標設定温度〔TS
を変化させると〔ΔT〕が大きくなり、外気温等
に無関係に熱交換器及び車室内吹出し口制御が一
時的に急冷、急加熱制御され、乗員に不快感を与
える問題がある。
〔発明の目的〕
本発明は、車室内温度がほぼ目標設定温度に制
御されている場合において、目標設定温度を変化
させたときに、車室内が急冷または急加熱される
のを防止することができる車両用空気調和装置を
提供することを目的とする。
〔発明の概要〕 本発明は、外気温が−10℃と低い冬期に、車室
内を急速に暖めるべく目標設定温度を32℃にして
空調し、車室内温度が30℃となつて少し暑くなつ
たため、目標設定温度を若干下げるべく28℃に設
定したところ、冬期にもかかわらず車室内吹出し
が下吹出しから上吹出しに変り、暫らくの間冷風
が吹出す不快な現象が発生することを実験により
確認し、この冬期における冷風吹出し、逆の夏期
における温風吹出しを解消するためになされたも
ので、車室内の熱負荷を検出し、この検出した熱
負荷に応じて熱交換装置を制御する制御信号に制
限を加え、車室内が一定温度に制御されている場
合に、目標設定温度を変化させても車室内を急
冷、急加熱することがないように構成したもので
ある。
〔発明の実施例〕
本発明に係る空気調和装置の好ましい実施例を
添付図面に従つて詳説する。
第1図は本発明に係る空気調和装置の実施例の
概略構成図である。
第1図において熱交換部100は、車室外の外
気102を取り入れる外気吸込口104と、車室
内空気106を取り入れる内気吸込口108とを
有している。車外の適当な位置には、外気温セン
サ110が設けてあり、この外気温センサ110
の検出信号112が制御部200のA/D変換器
202に入力される。外気吸込口104と内気吸
込口108とを制御する吸込口ドア114には、
リターンスプリング116と二段アクシヨンの負
圧アクチユエータ118とが接続してある。負圧
アクチユエータ118は、電磁弁120,122
を介して図示しない負圧源に接続してあり、リタ
ーンスプリング116と共に吸込口ドア114を
3位置に制御する。吸込口ドア114の下流側に
はブロワ124が設けてあり、外気102と車室
内空気106とを熱交換部ユニツト126に送る
ようになつている。ブロワ124は、モータ12
8により駆動され、このモータ128が電気回路
からなるドライバ130を介して制御部200に
設けたインターフエイス204のA/D変換器2
08に接続してある。
熱交換部ユニツト126には蒸発器132が設
けてある。この蒸発器132は、膨張弁134を
介して送られてきたガスにより、空気を冷却でき
るようになつている。そして、蒸発器132を通
つた冷媒ガスは、コンプレツサ136により凝
縮、液化される。コンプレツサ136は、図示し
ない自動車のエンジンにより電磁クラツチ138
を介して駆動され、その駆動、非駆動がコンプレ
ツサリレー140の励磁または非励磁により行わ
れる。蒸発器132の下流側には、吐気温度セン
サ142が設けてあり、蒸発器132を通つた空
気の温度を検出信号144としてA/D変換器2
02に入力できるようになつている。さらに、吐
気温度センサ142の下流側には、エンジンの冷
却水(温水)が循環しているヒータコア146が
設けてある。このヒータコア146の上流側に温
調ドア148が配設してある。この温調ドア14
8は、リターンスプリング150に接続されると
ともに、電磁弁152,154を介して図示しな
い負圧源に接続してある負圧アクチユエータ15
6に接続してあり、ヒータコア146またはバイ
パス158に流れる空気量を調節できるようにな
つている。温調ドア148の位置は、ポテンシヨ
メータ160によつて読み取られ、ポテンシヨメ
ータ160の出力信号162がA/D変換器20
2に入力される。
ヒータコア146の下流には、モードドア16
4が設けてある。モードドア164は、リターン
スプリング166に接続されているとともに、電
磁弁168,170を介して負圧源と連通してい
る負圧アクチユエータ172に接続されており、
車室内に設けた下吹出し口174と上吹出口17
6とを開閉する。また、車室内には、フロントガ
ラスに空気を導く吹出し口178が設けてある。
この吹出し口178の風量は、ドア180により
調整される。ドア180は、リターンスプリング
182と負圧アクチユエータ184とに接続して
あり、負圧アクチユエータ184は、電磁弁18
6を介して負圧源に連通している。なお、車室内
の適当な位置、例えば計器盤の上部等に車室温度
センサ188が設けてあり、また、車外の適当な
位置、例えばフロントガラスの上部等に日射量セ
ンサ190が設けてある。これら車室温度センサ
188と日射量センサ190との検出信号19
2,194は、それぞれ制御部200のA/D変
換器202に入力される。
制御部200は、マイクロコンピユータ206
を有しており、このマイクロコンピユータ206
にA/D変換器202とインターフエイス回路2
04とが接続されている。インターフエイス回路
は電磁弁120,122,152,154,16
8,170,186とコンプレツサリレー140
とが接続されるトランジスタTr1〜Tr8を有して
いる。また、インターフエイス回路204は、
D/A変換器208を有しており、このD/A変
換器208がモータ128のドライバ130と接
続している。
操作部300は、フロントガラスに吹出し口1
78を介して空気を吹出す操作をするためのスイ
ツチ302と、温度設定器304と空気調和装置
を起動、停止するための図示しないエアコンスイ
ツチ等から構成されており、スイツチ302の操
作信号と温度設定器の設定値がマイクロコンピユ
ータ206に入力される。
上記の如く構成した実施例の動作は、次のとお
りである。
マイクロコンピユータ206は、第2図および
第3図に示すフローチヤートに従つて作動し、空
気調和装置を運転する。第2図に示したフローチ
ヤートは、ステツプ401〜403からなるイニ
シヤライズと、無限回繰返されるステツプ404
〜415からなるメインルーチンとからなつてい
る。第3図に示したフローチヤートは割込みルー
チンであつて、第2図のメインルーチンの処理中
に、メインルーチンの一周期(例えば1秒)に比
較して非常に短かい周期(例えば1/100秒)によ
つてステツプ416〜422の処理が行われる。
まず、前記した図示しないエアコンスイツチに
より本装置が起動されると、制御部200のマイ
クロコンピユータ206の出力端子は、ステツプ
401により定められた初期の状態に設定され
る。そして、ステツプ402においてマイクロコ
ンピユータ206内の図示していないランダムア
クセスメモリ(RAM)がクリアされる。次に、
ステツプ403において温調ドア148の位置
(θ=0)に対応するポテンシヨメータ160の
電圧VTが、A/D変換器202によりデイジタ
ル量〔VT〕に変換され、ドア基準位置の初期値
として読込まれる。なお、このドア基準位置は、
ステツプ402において前記割込みルーチンによ
り監視、更新される。
マイクロコンピユータ206は、ステツプ40
4において操作部300の温度設定器304によ
り設定された目標設定温度TSに対応した電圧VS
車室温度TRに対応した電圧VC、外気温度TAに対
応した電圧VA、日射量に対応した電圧VZを、
A/D変換器202により各々デイジタル値
〔VS〕、〔VR〕、〔VC〕、〔VA〕、〔VZ〕に変換して取
込む。
〔VR〕、〔VC〕、〔VA〕は、ステツプ405にお
いてマイクロコンピユータ206のリードオンメ
モリ(ROM)に記憶してあ電圧→温度変換マツ
プにより車室温度、吐気温度相当のデイジタル値
〔TR〕、〔TC〕に変換される。また、〔VZ〕につい
てもROMに記憶してある電圧→日射量変換マツ
プにより、日射量相当のデイジタル値〔ZC〕に変
換される。
〔VS〕は、ステツプ206において図示しな
い目標設定温度回路により1次変換式をもつて目
標設定温度のデイジタル値〔TS〕に変換される。
なお、この〔TS〕は、第4図に示す如く温度設
定器304の設定温度〔TS′〕に、外気温センサ
110の検出信号のデイジタル変換した外気温
〔TA〕を係数回路420を介して加え、外気温の
補正がなされる。次のステツプ407において
は、上記目標設定温度〔TS〕と車室温度〔TR
との偏差〔ΔT〕が、 〔ΔT〕=〔TS〕−〔TR〕 ……(2) として求められる。さらに、次のステツプ208
においては、PI演算部418により、 〔x〕=k〔ΔT〕+1/τ∫〔ΔT〕dt ……(3) のPI演算が行われる。上式の積分項は、割込み
ルーチンのステツプ421において、タイマー処
理により指定された所定時間毎に前記温度偏差
〔ΔT〕を加算する。そして、ステツプ409に
おいてこの積分項にk〔ΔT〕を加えることによ
り、制御信号〔x〕が求められる。なお、上式の
k、τは制御系により決められる定数である。
こうして求めた制御信号〔x〕は、車室温度
TRを目標設定温度TSに制御する過程で、車室熱
負荷が必要とする熱量に見合う量であり、本実施
例ではk>0、τ>0に選んであるため〔x〕>
0では〔x〕の値が大きいほど大きな加熱力を必
要とし、〔x〕>0では〔−x〕が大きいほど大き
な冷房力を必要としていることを意味する。
しかし、本実施例においては、ステツプ409
において求めた〔x〕による制御をするに当り、
外部の熱負荷〔QL〕により第5図のxnio、xnax
の斜線を施した部分に前記〔x〕を制限し、室温
が制御されている状態において冬期に設定温度
〔TS〕を下げたとき、冷風が出る等の問題を解消
するようにしてある。この〔QL〕は、第4図に
示す如くマイクロコンピユータ206内の熱負荷
検出部422において外気温度〔TA〕、日射量
〔ZC〕と設定温度〔TS〕の偏差として、次式にて
求められる。ここで、mは比例定数である。
〔QL〕=〔TA〕+m〔ZC〕−〔TS〕 ……(4) なお、前記した(2)式の〔ΔT〕に応じ、第6図
に示す量〔αx〕を第5図の斜線を施した部分の外
側に付与し、目標設定温度〔TS〕と車室温度
〔TR〕との偏差〔ΔT〕が大きいときに、大きな
冷暖房力が発揮できるようにするとよい。
ステツプ410,411,412では、ステツ
プ409で決めた〔x〕に基づき、第7図の特性
に示す如く温調ドア148の制御目標電圧Vt
吸込口ドア114の位置、モードドア164の位
置をそれぞれ決める。
すなわち、PI演算部418において求めた
〔x〕と熱負荷検出部422において求めた
〔QL〕とが温度出力判定部424、モード判定部
426に入力され、〔x〕による温度制御出力及
びモードドア164の吹出しモードが最適である
か否かを〔QL〕の値に基づいて判断する。そし
て温度出力判定部424は、第5図の斜線を施し
た部分またはこの斜線を施した部分の外側に第6
図に示した〔αx〕を付与した制御出力を最適温度
制御出力付与部428に与える。最適温度制御出
力付与部428は、温度出力判定部424からの
出力信号により熱交換部126の蒸発器132と
ヒータコア146とを制御する。一方、モード判
定部426は、最適吹出しモード制御出力付与部
430を介してモードドア164を制御し、熱量
〔Q〕を車室内に供給する。この熱量〔Q〕は、
日射量〔ZC〕と外気温度〔TA〕とから求めた熱
量〔QD〕とともに車室熱負荷432に供給され
る。
吸込口ドア114の位置制御は、リターンスプ
リング116と二段アクシヨンの負圧アクチユエ
ータ118とにより行われる。すなわち、図示し
ない負圧源に接続してある電磁弁120,122
の両者が通電されていないときは、リターンスプ
リング116の付勢力により吸込口ドア114は
内気吸込口108を閉じ、外気102のみが熱交
換部ユニツト126に供給されることになる。一
方、電磁弁120,122に通電されると、負圧
アクチユエータ118の両負圧作動室に負圧力が
供給され、吸込口ドア114は外気吸込口104
を閉じ、熱交換部ユニツト126に車室内空気1
06のみが供給される。そして、電磁弁120に
通電し、電磁弁122に通電しないときは、負圧
アクチユエータ118の一方の負圧作動室のみに
負圧力が作用するため吸込口ドア114が前記し
た2つの状態の中間に位置し、外気102と車室
内空気106とを熱交換部126に供給する。
後述するステツプ418において制御される温
調ドア148は、リターンスプリング150と負
圧アクチユエータ156により制御されている。
すなわち、温調ドア148は、図示しない負圧源
に接続してある電磁弁152,154の両者が通
電されていないときは、負圧アクチユエータ15
6の負圧作動室に電磁弁152,154を介して
大気が導かれる。このため、負圧アクチユエータ
156に負圧力が作用せず、リターンスプリング
150の付勢力により温調ドア148が第1図の
時計方向に回動し、バイパス158を閉塞してヒ
ータコア146を通過する空気量を増加させる。
電磁弁152が通電され、電磁弁154が通電さ
れないときには、負圧アクチユエータ156の負
圧作動室に電磁弁154,152を介して負圧が
導かれ、負圧力が作用する。この結果、温調ドア
148は、リターンスプリング150の付勢力に
抗して反時計方向に回動し、ヒータコア146を
通過する空気量を減少させる。この温調ドア14
8の位置は、前記した如くポテンシヨメータ16
0により電圧VTの形で制御部200のA/D変
換器202に入力され、θの増加につれてVT
上昇する。温調ドア148は帰還制御されてお
り、ヒータコア146を通過する空気量をブロア
124により送られてくるブロア風量Aの0(θ
が最大)から100%(θが0)まで制御する。ま
た、ヒータコア146を通過しない空気は、ヒー
タコア146に並列に設けられたバイパス158
を通り、ヒータコア146を通過し加熱された空
気と混合して車室内に吹出される。
モードドア164は、リターンスプリング16
6と二段アクシヨンの負圧アクチユエータ172
とにより制御される。すなわち、図示しない負圧
源に接続してある電磁弁168,170の両者が
通電されていないときは、モードドア164はリ
ターンスプリング166の付勢力により上吹出し
口176が閉じられ、ヒータコア146とバイパ
ス158とを通つた空気が下吹出し口174から
車室内に吹出される。一方、電磁弁168,17
0の両者に通電されると、負圧アクチユエータ1
72は両負圧室に負圧力が作用し、モードドア1
64を下吹出し口174が閉塞するように作動さ
せ、空気を上吹出し口176から吹出させる。ま
た、電磁弁168が通電され、電磁弁170が通
電されていないときには、負圧アクチユエータ1
72の一方の負圧作動室のみが負圧源と連通し、
モードドア164がいわゆるバイレベルの状態と
なり、上吹出し口176と下吹出し口174とが
開かれ、両吹出し口から空気が吹出される。な
お、フロントガラスへの空気吹出し口178は、
ドア180により開閉される。このドア180
は、リターンスプリング182と負圧アクチユエ
ータ184とにより制御されている。すなわち、
負圧アクチユエータ184は、電磁弁186が通
電されると負圧力が作用し、リターンスプリング
182の付勢力に抗してドア180を開き、フロ
ントガラスに空気を吹き付ける。一方、電磁弁1
86が通電されていないときは、負圧アクチユエ
ータ184に負圧力が作用せず、ドア180はリ
ターンスプリング182の付勢力により空気吹出
し口178を閉じる。しかし、空気吹出し口17
8からの空気の吹出しは、ドア180が閉じた状
態においても少量の空気が吹出されるようになつ
ているのが一般的である。
ステツプ413では、吐気温度センサ142の
検出信号により蒸発器132の吐気温度TCが蒸
発器132の凍結温度〔TC0〕以下であるか否か
を判断し、〔TC0〕以下であればコンプレツサリ
レー140をオフして蒸発器132を停止し、
〔TC0〕以上であればコンプレツサリレー140
をオンする。ステツプ414では、ステツプ40
9で決めた〔x〕に基づき第7図の特性より、モ
ータ128のドライバ130に出力するアナログ
電圧を決める。ステツプ415では、ステツプ4
11〜414で決めたパターンに各アクチユエー
タを制御する。
第3図に示したタイマ割込みフローにおいて
は、まず、ステツプ416において、次のタイマ
割込みが受付けられるようにマイクロコンピユー
タ206のレジスタを制御する。そして、、次の
ステツプ417において、割込みがかかつた時点
の前記メインプログラムが実行中のマイクロコン
ピユータ206の各レジスタの内容を、RAMに
退避する。ステツプ418では、ポテンシヨメー
タ160からの位置信号電圧VTが読出され、ス
テツプ410で決めた目標電圧VT0と比較し、ス
テツプ419に進んで電磁弁152,154を介
して前記した温調ドア148の位置制御を行う。
ステツプ420では、特願昭55−159523号の如
く、温調ドア148の基準位置を決めるべく、現
在記憶されている最大暖房位置、最大冷房位置と
ステツプ418で検出した現在位置を比較し、最
大冷暖房位置の更新処理を行う。ステツプ421
では、ステツプ408で述べた積分加算処理を、
前記〔ΔT〕を積分項k〔ΔT〕に加えることで行
う。ステツプ422では、ステツプ421で
RAMに退避したレジスタの内容を戻し、割込み
がかかつた時点の次ステツプメインフロー処理を
実行する。
このように、本実施例によれば、冬期、高めに
目標設定温度〔TS〕を定め、、車室温度〔TR〕が
該〔TS〕に近づいたところで、〔TS〕を下げて
も、熱負荷〔QL〕による〔x〕の制限が働き、
吹出し温が若干下がるだけで、〔TS〕に制御で
き、快適な空調が行える効果がある。しかも、季
節に適合した吹出し温、吹出し口が自動的に選択
され、常に快適な空調が行える効果がある。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、車室内
がほぼ目標設定温度に制御されている状態で、そ
の設定温度が少し高過ぎたり又は低過ぎたりした
場合に、目標設定温度を変化させても、車室内を
急冷又は急加熱することがないので、常に快適な
空調制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る車両用空気調和装置の実
施例の概略構成図、第2図は前記実施例の制御方
法を示すメインフローの流れ図、第3図は前記実
施例の制御方法のタイマ割込みフローを示す流れ
図、第4図は前記実施例の制御方法のブロツク
図、第5図は空気調和装置を制御する制御信号の
熱負荷による制限を示す特性図、第6図は第5図
の制限値に付加する室内温度と設定温度との差に
基づく許容幅の一例を示す図、第7図は空気調和
装置の制御信号による吸込口ドア、温調ドア、モ
ードドアの位置状態を示す特性図、第8図は従来
の車両用空気調和装置の制御方法のブロツク図で
ある。 100……熱交換器、104……外気吸込口、
108……内気吸込口、110……外気温セン
サ、114……吸込口ドア、124……ブロア、
126……熱交換部、ユニツト、132……蒸発
器、146……ヒータコア、148……温調ド
ア、158……バイパス、164……モードド
ア、174……下吹出し口、176……上吹出し
口、178……空気吹出し口、180……ドア、
188……車室温度センサ、190……日射量セ
ンサ、200……制御部、202……A/D変換
器、204……インターフエイス回路、206…
…マイクロコンピユータ、300……操作部、3
04……温度調節器、418……PI演算部、4
20……係数回路、422……熱負荷検出部、4
24……温度出力判定部、426……モード判定
部、428……最適温度制御出力付与部、430
……最適吹出しモード制御出力付与部、432…
…車室熱負荷。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 空気を加熱または冷却する熱交換装置と、該
    熱交換装置で加熱または冷却した空気を車室内に
    吐出する複数の吹出し口と、これら複数の吹出し
    口の風量を調節するモードドアと、前記車室内の
    温度を検出する温度検出器と、前記車室内空気の
    目標温度を設定する温度設定器と、該温度設定器
    で設定した目標温度と前記温度検出器で検出した
    前記車室内温度との温度差に基づき、前記熱交換
    装置を制御する制御装置とを備えた車両用空気調
    和装置において、 前記車室内に対する熱負荷を検出する熱負荷検
    出器と、該熱負荷検出器の出力信号が増加する
    程、前記熱交換装置の吸熱量の上限値および下限
    値を増加させ、熱交換装置の制御量を前記上限値
    および下限値の間に制限する最適温度制御信号付
    与装置と、を設けたことを特徴とする車両用空気
    調和装置。 2 前記熱負荷検出器は、少なくとも外気温を検
    出する外気温センサを有することを特徴とする特
    許請求の範囲第1項に記載の車両用空気調和装
    置。 3 前記熱負荷検出器は、日射量センサを有する
    ことを特徴とする特許請求の範囲第2項に記載の
    車両用空気調和装置。
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