JPH0891041A - 車両用空気調和装置 - Google Patents

車両用空気調和装置

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JPH0891041A
JPH0891041A JP23164294A JP23164294A JPH0891041A JP H0891041 A JPH0891041 A JP H0891041A JP 23164294 A JP23164294 A JP 23164294A JP 23164294 A JP23164294 A JP 23164294A JP H0891041 A JPH0891041 A JP H0891041A
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JP
Japan
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air
heater
vehicle
heating means
unit
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JP23164294A
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Takanori Matsumura
隆規 松村
Kazushi Akasaka
一志 赤坂
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Marelli Corp
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Calsonic Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ヒートポンプ式の「車両用空気調和装置」の
暖房性能の向上。 【構成】 ヒータコアユニット30には、サブコンデン
サ31とPTCヒータ32とが一体に構成されている。
したがって、組み付け作業が容易である。そしてPTC
ヒータ32は、空気の流れ方向についてサブコンデンサ
31の下流側に設置されており、PTCヒータ32とサ
ブコンデンサ31の間には所定の間隔Sが確保されてい
る。したがって、PTCヒータ32の発熱がサブコンデ
ン31に伝達することがなく、車両用空気調和装置の冷
凍サイクルは、きわめて安定した状態で運転される。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、車両用空気調和装置に
関し、特に、ヒートポンプシステムを利用した車両用空
気調和装置の暖房性能の向上に関する。 【0002】 【従来の技術】従来の車両用空気調和装置では、車室外
熱交換器において外気と冷媒との熱交換を行って冷媒を
加熱し、この加熱された冷媒の熱を車室内熱交換器にお
いて内気に放熱することにより車室内暖房を行ってい
る。しかしながら、例えば、コンプレッサの圧縮仕事を
最大にした場合に得られる空気調和装置の最大暖房能力
は、外気温の変化により大きく変化することからも解る
ように、所望の暖房性能を常に安定して得ることは容易
でない。このようなことから、近年、安定した暖房性能
を獲得しうる車両用空気調和装置として、図10に示さ
れるようなヒートポンプ式の車両用空気調和装置がある
(特開平5−201243号参照)。 【0003】図示されるように、この車両用空気調和装
置は、車室外熱交換器101の他に、空気調和する空気
を流すダクトD内に第1車室内熱交換器103と第2車
室内熱交換器105とを有している。そして暖房運転時
には、切り換え手段107の流路切り換え動作により、
第1車室内熱交換器103を放熱器として使用すると共
に第2車室内熱交換器105を吸熱器として使用し、こ
れにより安定した暖房性能を得ている。なお、符号「1
09」はファン、「111」はコンプレッサ、「11
3」は膨脹弁である。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成の車両用空気調和装置では、安定した暖房性能
が得られる一方で、車室内暖房のための熱源が、第2車
室内熱交換器105において吸熱される熱エネルギと、
コンプレッサ111の仕事により冷媒に与えられるエネ
ルギとに限られていることから、車室内を急速に暖房す
る場合などに、比較的高い所望の暖房性能を得ることが
できないことがある。 【0005】このような問題点に鑑みてなされた本発明
は、上記のように安定した暖房運転を行い得るヒートポ
ンプ式の車両用空気調和装置を、より急速な暖房を行い
得るものとすることを目的とする。 【0006】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成する請求
項1に記載の発明は、車室内または車室外からの空気を
車室内に送風するファンを備えたインテークユニット
と、当該インテークユニットに接続されると共に前記フ
ァンから送り出された空気を流通冷媒と熱交換させて冷
却するエバポレータを備えるクーリングユニットと、当
該クーリングユニットに接続されると共に前記エバポレ
ータを通過した空気を加熱する加熱手段を有し、当該加
熱手段により加熱された空気を車室内に配風する空調風
吹出口が接続されるヒータユニットと、からなる車両用
空気調和装置において、前記加熱手段を、前記流通冷媒
との間で熱交換させて空気を加熱するコンデンサと、電
力により発熱する電気加熱手段とを一体に組み付けて形
成したことを特徴とする車両用空気調和装置である。 【0007】また、上記目的を達成する請求項2に記載
の発明は、前記電気加熱手段を、前記コンデンサに対し
て前記空気の流れ方向下流側に設置したことを特徴とす
る請求項1に記載の車両用空気調和装置である。 【0008】そして、上記目的を達成する請求項3に記
載の発明は、前記加熱手段と前記コンデンサとを、所定
距離の隙間を空けて設置したことを特徴とする請求項2
に記載の車両用空気調和装置である。 【0009】さらに、上記目的を達成する請求項4に記
載の発明は、前記電気加熱手段としてPTCヒータを用
いると共に、このPTCヒータに電力を供給する配線が
接続される当該PTCヒータの接続プレート部に、PT
Cヒータの表裏に貫通するスリットを形成したことを特
徴とする請求項3に記載の車両用空気調和装置である。 【0010】また、上記目的を達成する請求項5に記載
の発明は、前記ヒータユニットに、前記電気加熱手段を
通過しない空気が通過するバイパス通路と、前記電気加
熱手段を通過する空気とバイパス通路を通過する空気の
割合を調節するミックスドアとを設けたことを特徴とす
る請求項3に記載の車両用空気調和装置である。 【0011】 【作用】ファンを回転させると、車室内または車室外か
らの空気がインテークユニットに取り込まれ、クーリン
グユニットに送られてエバポレータを通過し、冷却およ
び除湿される。この後、空気はヒータユニットに送られ
て、コンデンサと電気加熱手段とが一体に組み付けられ
た加熱手段を通過する。したがって、取り込まれた空気
は、コンデンサだけでなく電気加熱手段によっても加熱
される。また、コンデンサと電気加熱手段を一体に形成
すると、小さなスペースに設置でき、また設置が容易で
ある。加熱手段により加熱された空気は、空調風吹出口
より車室内に吹き出される。 【0012】ここで、電気加熱手段を、コンデンサに対
して、空気の流れ方向下流側に設置したり、さらに電気
加熱手段とコンデンサを所定距離の隙間を空けて設置し
たりすると、電気加熱手段に通電して熱が生じても、こ
の熱がコンデンサに伝わらない。また電気加熱手段とし
てPTCヒータを用いることができる。 【0013】このようにPTCヒータを用いた場合にお
いて、配線が接続される接続プレート部にスリットを形
成すると、ヒータユニットに送られた空気のうちの一部
はPTCヒータにより加熱されなくなるので、いわゆる
バイレベルモードによる配風が可能になる。 【0014】さらに、ヒータユニットにバイパス通路
と、ミックスドアを設けると、クーリングユニットから
ヒータユニットに送られた空気は、ミックスドアの開度
に応じた割合で加熱手段側とバイパス通路側とに分流さ
れた後、再び合流し、空調風吹出口より車室内に吹き出
される。 【0015】 【実施例】次に、本発明に係る車両用空気調和装置の一
実施例を図面を用いて詳細に説明する。図1は、本発明
に係る実施例の車両用空気調和装置を示す概略構成図で
ある。 【0016】図1に示されるように、本実施例の車両用
空気調和装置は、インテークユニット11とクーリング
ユニット13とヒータユニット15とからなっている。 【0017】このうちインテークユニット11には、外
気を導入する外気取入口21と、車室内気を循環させる
ために内気を取入れる内気取入口23とが設けられてい
る。また、インテークユニット11には、いずれの取入
口21,23から空気を取入れるかを選択するインテー
クドア25が設けられており、このドア25を動作させ
ることにより、いずれか一方、あるいは両方の取入口2
1,23から、インテークユニット11内に空気を取入
れることができる。さらに、インテークユニット11に
はモータ(図示せず)などの駆動手段により駆動される
ファン27が設けられている。これにより、上記取入口
21,23から取入れられた空気は、インテークユニッ
ト11の下流側に接続されるクーリングユニット13に
送風される。 【0018】このクーリングユニット13内には、図示
しない冷媒流路を循環する冷媒が流通するエバポレータ
29が設けられており、インテークユニット11からク
ーリングユニット13内に送られた空気は、エバポレー
タ29を通過する際、冷媒との間で熱交換されて冷却さ
れる。 【0019】そしてクーリングユニット13には、エバ
ポレータ29を通過する際に冷却された空気が送られる
ヒータユニット15が接続されており、ヒータユニット
15内には、空気を加熱するためのヒータコアユニット
31が設けられている。図2、図3あるいは図4に示さ
れるように、ヒータコアユニット(加熱手段)30は、
冷媒流路を循環する冷媒が流通されるサブコンデンサ
(コンデンサ)31と、通電により発熱するPTC(Po
sitive Temperature Coefficient)ヒータ(電気加熱手
段)32とが一体的に組み込まれたものである。このよ
うに、サブコンデンサ31とPTCヒータ32とを一体
的に構成すると、設置スペースに制限があるような場合
でも、ヒータコアユニット30を容易に設置することが
できる。また組み付け作業など取扱いが容易である。 【0020】このうちPTCヒータ32は、図5に示さ
れるように、4列に配列される複数のPTCヒータパネ
ル32aを有しており、第1〜第3スイッチ(図示せ
ず)をオン・オフにより、通電されるPTCヒータパネ
ル32aが選択されて、出力レベルが3段階(強、中、
弱)に調節される。なお、PTCヒータ32は、電力を
供給する配線32bが接続される端子保護部32cを有
しているので、PTCヒータ全体の通気抵抗を低減する
ような場合には、実施例のように、この端子保護部32
cにスリット32dを形成してもよい。 【0021】さらに、図2に示されるように、ヒータコ
アユニット30においては、冷媒からの放熱により空気
を加熱するサブコンデンサ31に対して、PTCヒータ
32を空気の流れ方向下流側に設けている。このよう
に、PTCヒータ32をサブコンデンサ31の下流側に
設置すると、PTCヒータ32のスイッチをオンにして
も、PTCヒータ32によって加熱された空気がサブコ
ンデンサ31を通過することがないので、サブコンデン
サ31内の冷媒の圧力がその熱の影響を受けて昇圧する
ようなことがない。したがって、実施例の車両用空気調
和装置の冷凍サイクルを極めて安定した状態で作動させ
ることができる。 【0022】つまり、例えば図6に示されるように、P
TCヒータ52をサブコンデンサ51の上流側に設置す
ると、PTCヒータ52の発熱すなわちPTCヒータ5
2のスイッチのオン、オフにより、冷凍サイクルの状態
を変化させる必要が生ずる。これについて、図7のモリ
エル線図を用いて説明する。 【0023】まず、PTCヒータ52をオフにし、コン
プレッサ(図示せず)の圧縮仕事を所定の最大仕事量に
した場合の冷凍サイクルの過程を、図7において実線で
示されるサイクルCと仮定する。この場合、サブコンデ
ンサ51の入口(コンプレッサ出口)P1における冷媒
圧力は、コンプレッサが圧縮し得る所定の最高圧力まで
昇圧されていることになる。ここで、サブコンデンサ5
0の上流に設置されるPTCヒータ52のスイッチをオ
ンにすると、このPTCヒータ52によりサブコンデン
サ51に送られる空気が加熱されるので、サブコンデン
サ51の構成部材は、この空気により加熱されることと
なる。つまり、コンプレッサから送り出された冷媒の受
放熱を、PTCヒータ52のスイッチをオンにする前後
で比較すると、スイッチをオンした後の冷媒は、PTC
ヒータ52により加熱されたサブコンデンサ51の構成
部材から、相対的に熱を受けることになる。 【0024】したがって、サブコンデンサ51の入口に
おける冷媒圧力は、PTCヒータ52のスイッチをオン
すると上昇することとなり、放熱過程が二点鎖線で示さ
れる位置に移動することとなる。しかし、コンプレッサ
を最大出力で運転している場合は、冷媒圧力をそれ以上
にすることができないので、結局、コンプレッサの圧縮
仕事量を小さくして、冷媒圧力が所定の最高圧力を超え
ないようにすることになる。この結果、PTCヒータ5
2のスイッチがオンの状態においては、コンプレッサの
断熱圧縮過程C2は、図7において破線で示されるよう
な経路をとることとなり、コンプレッサの圧縮仕事によ
り冷媒に付与される熱エネルギの量は、PTCヒータ5
2のスイッチがオフである場合に比較して、ΔQで示さ
れる量だけ減少する。このように、PTCヒータ52を
サブコンデンサ51の上流側に設置すると、PTCヒー
タ52の発熱により暖房性能が向上する反面、コンプレ
ッサの圧縮仕事が小さくなり、冷媒に付与される熱エネ
ルギが減少する。したがって、PTCヒータ52を設け
て空気をより加熱しようとしても、コンプレッサの圧縮
仕事量の減少により相殺されることとなり、暖房性能の
向上にはならない。以上が、冷凍サイクルが極めて安定
する理由である。 【0025】また、図3に示されるように、PTCヒー
タ32は、サブコンデンサ31のブラケット31aを介
してサブコンデンサ31に取り付けられており、サブコ
ンデンサ31とPTCヒータ32は、相互に所定距離S
(具体的には2〜5mm程度)だけ離反している。なお図
4に示されるように、この距離Sは、具体的には、サブ
コンデンサ31のコア部分のブラケット外側までの距離
S1と、PTCヒータ32のブラケットの外側までの距
離S2の総和である。このようにすると、サブコンデン
サ31とPTCヒータ32とを一体的に組み付けてヒー
タコアユニット30を構成しても、PTCヒータ32の
発熱がサブコンデンサ31へ伝達することを防止でき、
PTCヒータ32の発熱を有効に暖房能力の向上に利用
することができる。つまり、PTCヒータ32をサブコ
ンデンサ31の下流側に設置しても、PTCヒータ32
の発熱がサブコンデンサ31に伝わってしまえば、サブ
コンデンサ31内の冷媒の圧力が受熱により上昇するの
で、最大圧力を超えないようにするために、結局、コン
プレッサの圧縮仕事量を小さくなければならず、この結
果、冷媒からの放熱量が減少することとなるからであ
る。 【0026】なお、このようにサブコンデンサ31とP
TCヒータ32とを所定距離Sだけ離反させると、サブ
コンデンサ31における目づまりを防止できる。したが
って、放熱性能の低下、および通気抵抗の増大を防止で
きる。 【0027】さらに、図1に示されるようにヒータコア
ユニット30は、ヒータユニット15の一側面に偏った
位置に配置されており、ヒータコアユニット30の傍ら
には、ヒータコアユニット30を迂回するバイパス通路
33が形成されている。そして、ヒータコアユニット3
0の上流には、ヒータコアユニット30を通過する空気
とバイパス通路33を通過する空気の割合を調節するミ
ックスドア35が回動自在に設置されている。なお、ミ
ックスドア35の回動位置は、例えば本実施例では、車
室内のコントロールパネルなどに設けられる温度調節レ
バー(図示せず)により調節される。 【0028】そしてヒータコアユニット30の下流側に
は混合室37が形成されており、この混合室37におい
て調和された空気は、ヒータユニット15のケースに設
けられる例えばベントダクト吹出口39a,39bなど
の吹出口より車室内に吹出される。なお、図8は、実施
例のヒータコアユニットが取り付けられたヒータユニッ
トを示す外観図である。 【0029】次に、作用を説明する。実施例の車両用空
気調和装置において、モータなどの駆動手段によりファ
ン27を稼動させると、外気取入口21または/および
内気取入口23からインテークユニット11内に導入さ
れた空気は、クーリングユニット13内に送られ、エバ
ポレータ29を通過する。このエバポレータ29内には
膨脹弁(図示せず)により断熱膨脹された冷媒が流通さ
れており、エバポレータ29を通過する空気はこの冷媒
の吸熱により冷却されると共に除湿され、ヒータユニッ
ト15に送られる。 【0030】ここで、最大の暖房能力を得ようとする場
合、通常ミックスドア35は、図1において二点鎖線で
示されるいわゆる全開位置に移動されており、ヒータユ
ニット15に送られた空気は、ほとんど全てヒータコア
ユニット30側に送られる。ヒータコアユニット30側
に送られた空気は、まずサブコンデンサ31を通過し、
ここでサブコンデンサ31内を流通する冷媒の放熱によ
り暖められた後、PTCヒータ32を通過する。ここ
で、PTCヒータ32のスイッチがオフの場合は、PT
Cヒータ32において加熱されることなく混合室37に
送られる。反対に、PTCヒータ32のスイッチがオン
の場合は、PTCヒータ32が発熱することとなるの
で、通過する空気はさらに暖められる。 【0031】また、図2に示されるように、PTCヒー
タ32は、サブコンデンサ31の下流側に設置されてお
り、サブコンデンサ31との間には所定距離の隙間Sが
形成されているので、PTCヒータ32において生じた
熱が、サブコンデンサ31に伝達することはない。この
ように、実施例のようなヒータコアユニット30を用い
ると、サブコンデンサ31内の冷媒が、PTCヒータ3
2のスイッチをオンにして生じた熱の影響を受けること
はないので、冷媒圧力が上昇するというようなことはな
く、コンプレッサの圧縮仕事量を小さくする必要はな
い。したがって、PTCヒータにより生ずる熱を有効に
暖房性能の向上に利用することができる。 【0032】そして、ヒータコアユニット30を通過し
た空気は、混合室37に送られた後、ベントダクト吹出
口39a,39bなどの吹出口より車室内に吹出され
る。 【0033】なお、ヒータユニット15に回動自在に設
置されるミックスドア35の開度を調節すると、ヒータ
ユニット15に送られた空気は、ミックスドア35の開
度に応じた所定の割合で、ヒータコアユニット30側と
バイパス通路33側とに分流されることとなるので、こ
れにより暖房性能を調節することができる。この場合、
バイパス通路33側に送られて加熱されることなく混合
室37に送られた空気と、ヒータコアユニット30を通
過する際に加熱さた空気とが、混合室37において調和
され、各吹出口39a,39bより所望の温度の空気が
吹出される。 【0034】また、空気調和装置の暖房の強さは、コン
プレッサの冷媒吐出容量を変化させてコンプレッサ出口
における冷媒圧力を調節したり、またPTCヒータ32
の出力を変化させることによっても調節できる。なお、
本実施例の車両用空気調和装置は、本発明を明確に説明
するための一実施例であり、本発明の趣旨を逸脱しない
範囲で種々改変することができる。例えば、図5に示さ
れるようにスリット32dを有するPTCヒータ32を
用いて形成されるヒータコアユニット30であれば、図
9に示されるように、ヒータユニット15にバイパス通
路を確保することが難しいような場合であっても、ヒー
タユニット15に送られた空気の一部は、矢印Aで示さ
れるような経路を通ってスリット32bを通過し、PT
Cヒータ32により加熱されることなく吹出口61,6
2から吹出される。したがって、いわゆるバイレベルモ
ードと呼ばれる配風を実現することができる。つまり、
図9において端子保護部32c側に形成されるデフロス
ト吹出口61からは比較的冷たい空気が吹出され、フッ
ト吹出口62からは比較的暖かい空気が吹出されるの
で、いわゆる頭寒足熱の快適な空調環境が実現するので
ある。 【0035】 【発明の効果】以上のように、本発明では、コンデンサ
と電気加熱手段とを一体に組み付けて加熱手段を構成し
ているので、取り込まれた空気を、コンデンサだけでな
く電気加熱手段によっても加熱することができる。した
がって、加熱手段における最大の発熱量が増大すること
となり、暖房能力が向上する。また、コンデンサと電気
加熱手段を一体に形成すると、加熱手段を小さなスペー
スにも設置することができ、さらには容易に設置するこ
とができる。 【0036】また、加熱手段を構成する電気加熱手段
を、コンデンサに対して、空気の流れ方向下流側に設置
すると、コンデンサに送られる空気の温度は、電気加熱
手段に通電しても、しなくても変化しないので、コンデ
ンサにおける冷媒圧力が大きく変動されることがなく、
車両用空気調和装置の運転が安定する。 【0037】そして、電気加熱手段とコンデンサを、所
定距離の隙間を空けて設置すると、さらに電気加熱手段
において生じた熱がコンデンサに伝達されにくくなり、
車両用空気調和装置の運転が極めて安定する。 【0038】また、電気加熱手段としてPTCヒータを
用いる場合に、配線が接続される接続プレート部にスリ
ットを形成すると、ヒータユニットに送られた空気のう
ちの一部をPTCヒータにより加熱しないようにするこ
とができる。したがって、いわゆるバイレベルモードに
よる配風が可能になる。 【0039】さらに、ヒータユニットにバイパス通路
と、ミックスドアを設けると、クーリングユニットから
ヒータユニットに送られた空気を、ミックスドアの開度
に応じた割合で加熱手段側とバイパス通路側とに分流す
ることができ、再び合流した空気を、空調風吹出口より
車室内に吹き出すことができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】 本発明に係る実施例の車両用空気調和装置を
示す構成図である。 【図2】 (A)はヒータコアユニットを示す概略平面
図であり、(B)はその側面図である。 【図3】 (A)はヒータコアユニットを示す平面図で
あり、(B)はその正面図、(C)はその側面図であ
る。 【図4】 サブコンデンサとPTCヒータの取り付け部
の構造を示す概略平面図である。 【図5】 (A)はPTCヒータを示す平面図であり、
(B)はその正面図であり、(C)はその側面図であ
る。 【図6】 PTCヒータを、空気の流れ方向について、
サブコンデンサの上流側に設置した場合のヒータコアユ
ニットの概略構成を示す平面図である。 【図7】 本発明に係る実施例の車両用空気調和装置の
冷凍サイクルを示すモリエル線図である。 【図8】 本発明に係る実施例の車両用空気調和装置の
ヒータユニットを示す外観図である。 【図9】 本発明に係る別の実施例の車両用空気調和装
置を示す構成図である。 【図10】 従来の車両用空気調和装置を示す構成図で
ある。 【符号の説明】 11…インテークユニット、 13…クーリングユニット、 15…ヒータユニット、 29…エバポレータ、 30…ヒータコアユニット(加熱手段)、 31…サブコンデンサ(コンデンサ)、 32…PTCヒータ(電気加熱手段)、 39a,39b…吹出口。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 車室内または車室外からの空気を車室内に送風するファ
    ン(27)を備えたインテークユニット(11)と、当該インテ
    ークユニット(11)に接続されると共に前記ファン(27)か
    ら送り出された空気を流通冷媒と熱交換させて冷却する
    エバポレータ(29)を備えるクーリングユニット(13)と、
    当該クーリングユニット(13)に接続されると共に前記エ
    バポレータ(29)を通過した空気を加熱する加熱手段(30)
    を有し、当該加熱手段により加熱された空気を車室内に
    配風する空調風吹出口(39a,39b)が接続されるヒータユ
    ニット(15)と、からなる車両用空気調和装置において、 前記加熱手段(30)を、前記流通冷媒との間で熱交換させ
    て空気を加熱するコンデンサ(31)と、電力により発熱す
    る電気加熱手段(32)とを一体に組み付けて形成したこと
    を特徴とする車両用空気調和装置。 【請求項2】前記電気加熱手段(32)を、前記コンデンサ
    (31)に対して前記空気の流れ方向下流側に設置したこと
    を特徴とする請求項1に記載の車両用空気調和装置。 【請求項3】前記加熱手段(30)と前記コンデンサ(31)と
    を、所定距離の隙間(S) を空けて設置したことを特徴と
    する請求項2に記載の車両用空気調和装置。 【請求項4】前記電気加熱手段(32)としてPTCヒータ
    (32)を用いると共に、このPTCヒータ(32)に電力を供
    給する配線(32b) が接続される当該PTCヒータ(32)の
    接続プレート部(32c) に、PTCヒータ(32)の表裏に貫
    通するスリット(32d) を形成したことを特徴とする請求
    項3に記載の車両用空気調和装置。 【請求項5】前記ヒータユニット(15)に、前記電気加熱
    手段(32)を通過しない空気が通過するバイパス通路(33)
    と、前記電気加熱手段(32)を通過する空気とバイパス通
    路(33)を通過する空気の割合を調節するミックスドア(3
    5)とを設けたことを特徴とする請求項3に記載の車両用
    空気調和装置。
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