JPH05155236A - 電気自動車用冷暖房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】高効率で、構造が簡易で、低コスト化及び軽量
化が図られ、しかもバッテリに与える電気的な負担を軽
減できる電気自動車用冷暖房装置を提供する。 【構成】配管１の流入側をダンパ３の切り換えによって
車室内及び車室外に選択的に通じるようにし、配管１の
流出側をダンパ４の切り換えによって車室内及び車室外
に選択的に通じるようにし、同様に、配管６の流入側を
ダンパ７の切り換えによって車室内及び車室外に選択的
に通じるようにし、配管６の流出側をダンパ８の切り換
えによって車室内及び車室外に選択的に通じるようにす
る。そして、配管１の中途部に、ヒートポンプサイクル
の凝縮器１０を、その配管１を流通する空気と熱交換可
能に配設し、配管６の中途部に、ヒートポンプサイクル
の蒸発器１１を、その配管６を流通する空気と熱交換可
能に配設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電気自動車の車室内
を冷暖房する装置に関し、特に、高効率で且つ構成が簡
易で、しかも、バッテリに与える電気的な負荷を軽減で
きるようにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】エンジンを駆動源とする通常の自動車に
あっては、その車室内の冷房装置として、エンジンに駆
動される冷房用コンプレッサと冷媒とを用いた蒸気圧縮
式冷房サイクルによるものが一般的であり、また、エン
ジンに余分な負荷が与えられないよう、エンジンの冷却
水を熱源として熱交換器に循環させて得られる温風を利
用して暖房を行っている。

【０００３】そして、電動モータを駆動源とする電気自
動車は、エンジンを利用することができないため、冷房
用コンプレッサを電動モータで駆動して冷房を行う一
方、暖房については、電気ヒータや灯油ストーブを利用
していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ここで、電気自動車に
搭載されるバッテリは、エネルギ密度がさほど高くない
ことから、冷暖房装置におけるバッテリのエネルギ消費
は極力小さい方が望ましいのである。従って、上述のよ
うに暖房装置に電気ヒータを利用することは、実用的で
はない。

【０００５】また、冷房サイクルの凝縮器及び蒸発器も
単なる熱交換器であるから、冷房サイクルもヒートポン
プサイクルも実体は同じであり、従って、バルブや管路
の組み合わせ等により冷媒の流れを切り換えることによ
り、同じ装置を暖房装置として利用できることから、一
つの冷房サイクル（ヒートポンプサイクル）を、冷房装
置及び暖房装置の両方に適用することも可能ではある
が、これでは、装置が複雑で且つ高価になってしまう
し、冷媒を通過させる管路が長くなる結果、装置重量が
大幅に増大してしまうという未解決の問題点がある。

【０００６】この発明は、このような従来の技術が有す
る未解決の課題に着目してなされたものであって、バッ
テリに対する負荷の低減が図られるとともに、簡易な構
成で済む電気自動車用冷暖房装置を提供することを目的
としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、電気自動車用冷暖房装置において、流入
側及び流出側の両方が車室内及び車室外に選択的に通じ
る空気通路を２系統設けるとともに、一方の空気通路の
中途部に、その空気通路を流通する空気と熱交換可能に
ヒートポンプサイクルの凝縮器を配設し、他方の空気通
路の中途部に、その空気通路を流通する空気と熱交換可
能に前記ヒートポンプサイクルの蒸発器を配設した。

【０００８】

【作用】２系統設けられた空気通路は、流入側及び流出
側が車室内及び車室外に選択的に通じているから、いず
れの通路によっても、車室内又は車室外から取り入れた
空気を、車室内又は車室外に吐き出すことができるし、
それら空気通路の中途部には、ヒートポンプサイクルを
構成する凝縮器又は蒸発器が配設されているから、凝縮
器で熱交換されて得られた熱風を車室内に供給すること
も、蒸発器で熱交換されて得られた冷風を車室内に供給
することも可能である。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。先ず、構成を説明する。図１において、送風機
２によって図中左方から右方に空気を流すことができる
空気通路としての配管１は、ダンパ３及び４によって、
その流入側及び流出側の両方とも車室内及び車室外に選
択的に通じることができ、また、送風機５によって図中
左方から右方に空気を流すことができる空気通路として
の配管６も、ダンパ７及び８によって、その流入側及び
流出側の両方とも車室内及び車室外に選択的に通じるこ
とができる。

【００１０】そして、配管１の中途部であって送風機２
の流入側には、図２に示すヒートポンプサイクルを構成
する凝縮器１０が、この配管１を流通する空気と熱交換
可能に配設され、配管６の中途部であって送風機５の流
入側には、図２に示すヒートポンプサイクルを構成する
蒸発器１１が、この配管６を流通する空気と熱交換可能
に配設されている。

【００１１】さらに、配管６の送風機５の流出側と、配
管１の凝縮器１０の流入側との間が、バイパス管１２を
介して通じており、配管６とバイパス管１２と接続部分
には、ダンパ９が設けられている。ここで、本実施例で
は、凝縮器１０及び蒸発器１１を含むヒートポンプサイ
クルとして、図２に示すように、吸収式ヒートポンプサ
イクルを適用している。

【００１２】即ち、この吸収式ヒートポンプサイクル
は、凝縮器１０及び蒸発器１１間で冷媒を循環させる管
路１５を有するとともに、この管路１５には、図中実線
の矢印で示される方向に冷媒を循環させるポンプ１６
と、凝縮器１０から流れ出た冷媒を膨張させてこれを低
温，低圧にする膨張弁１７と、蒸発器１１から流れ出た
冷媒を溶液中に吸収する吸収器１８と、この吸収器１８
で溶液中に吸収された冷媒を溶液中から蒸発させて高
温，高圧のガスにする発生器１９とがそれぞれ配設され
ている。なお、発生器１９と吸収器１８との間は、発生
器１９で冷媒が分離された溶液を吸収器１８に戻す帰路
管２０が設けられていて、また、発生器１９に隣接した
位置には、溶液を加熱して冷媒を蒸発させるための図示
しない加熱装置が設けられている。

【００１３】次に、本実施例の作用を説明する。図２に
示す吸収式ヒートポンプサイクルでは、膨張弁１７で霧
化された冷媒が蒸発器１１を通過する際に気化して周囲
の熱を奪うため、蒸発器１１との熱交換によって冷風が
得られる。そして、蒸発器１１を通過したガス状の冷媒
は、吸収器１８で溶液中に吸収された後に、発生器１９
で加熱・蒸発して高温・高圧のガスとなり、凝縮器１０
に送り込まれ、ここで、周囲に熱を奪われて液化する。
従って、凝縮器１０との熱交換によって熱風が得られ
る。

【００１４】凝縮器１０で液化した冷媒は、再び膨張弁
１７で霧化された後、蒸発器１１に送り込まれ、上述し
た作用を繰り返す。なお、この吸収式ヒートポンプサイ
クルでは、冷媒を循環させるためのポンプ１６の駆動源
と、発生器１９を加熱するための加熱源が必要であり、
ポンプ１６は、電気自動車に搭載されたバッテリをエネ
ルギ源とした電動モータで駆動させ、発生器１９は、バ
ッテリの消費エネルギを低減するために、灯油やＬＰＧ
（液化石油ガス）等をエネルギ源としたバーナを利用す
る。

【００１５】図１は、この冷暖房装置を冷房として作動
させる場合を示していて、配管１の流入側をダンパ３に
よって車室外に通じさせ、配管１の流出側をダンパ４に
よって車室外に通じさせる一方、配管６の流入側をダン
パ７によって車室内に通じさせ、配管６の流出側をダン
パ８によって車室内に通じさせている。なお、この場
合、バイパス管１２は、ダンパ９を閉じることによって
非連通状態である。

【００１６】即ち、送風機５によって車室内から配管６
に流入した空気は、蒸発器１１で熱を奪われた後に、図
示しない空気吹き出し口やデフロスタを介して再び車室
内に送り込まれるし、送風機２によって車室外から配管
１に流入した空気は、凝縮器１０から熱を奪った後に、
再び車室外に流出するから、車室内の熱が車室外に捨て
られ、冷房が行われたことになる。

【００１７】なお、この場合、ダンパ７を切り換えて配
管６の流入側を車室外に通じさせれば、外気が冷却され
た後に車室内に吹き出されるから、換気冷房が行える。
図３は、この冷暖房装置を暖房として作動させる場合を
示していて、ダンパ３，４，７及び８を、図１とは逆の
状態としている。ただし、ダンパ９は、閉じたままであ
る。

【００１８】このようにすると、車室内の空気は、配管
１に流入して凝縮器１０で加熱された後に、再び車室内
に流入するし、配管６に車室外から流入した空気は、蒸
発器１１で熱を奪われた後に、車室外に流出するから、
結局、車室外の熱が車室外に取り込まれ、暖房が行われ
ることになる。なお、この場合、ダンパ３を切り換えて
配管１の流入側を車室外に通じさせれば、外気が加熱さ
れた後に車室内に吹き出されるから、換気暖房が行え
る。

【００１９】図４は、この冷暖房装置で除湿暖房を行う
場合を示していて、ダンパ３，４，７及び８を車室内側
に開にするとともに、ダンパ９を開けて、バイパス管１
２を配管６に連通させている。即ち、車室内から配管６
に流入した空気は、蒸発器１１によって、冷却と同時に
除湿された後に、バイパス管１２を通じて凝縮器１０側
に移動し、ここで加熱されてから車室内に吹き出される
から、除湿暖房が行われることになる。このような利用
態様は、日本の梅雨のように比較的低温で湿度の多い季
節の窓の曇り除去に有効である。

【００２０】なお、ダンパ３を車室外側に開とすれば、
配管１には外気が流入するから、換気除湿暖房が行え
る。また、図５に示すように、ダンパ９を中間的な位置
に調整すれば、蒸発器１１で冷却及び除湿された空気の
一部は、凝縮器１０で加熱されることなく直接車室内に
流入するようになるので、そのダンパ９の開度を適宜調
整することにより、車室内の温度をきめ細かくコントロ
ールすることができる。

【００２１】このように、本実施例の構成であれば、ヒ
ートポンプサイクルの冷媒の流れを切り換えることな
く、１系統の吸収式ヒートポンプサイクルによって、冷
房及び暖房の両方を行うことができるから、高効率の冷
暖房装置となる。そして、本実施例では、ヒートポンプ
サイクルの管路１５が１系統で済む反面、空気を通過さ
せるための配管や空気の経路を切り換えるためのダンパ
が必要となるが、そのような空気用の配管及びダンパ
は、液状又はガス状の両方の状態を採り且つ低温・低圧
や高温・高圧等の多様な状態を採る冷媒を通過させる管
路１５に比べて安価且つ軽量であるから、管路１５を２
系統適用してヒートポンプサイクルを冷房及び暖房に利
用する場合に比べて、冷暖房装置の簡略化，低コスト化
並びに軽量化が図られることになる。

【００２２】また、本実施例のように、発生器１９を灯
油やＬＮＧ等を利用したバーナで加熱することにすれ
ば、バッテリをエネルギ源とした電気ヒータで暖房を行
う場合に比べて、バッテリの消費エネルギを極めて低く
抑えることができ、バッテリに与える電気的な負荷が著
しく低減する。なお、本実施例では、ヒートポンプサイ
クルとして図２に示した吸収式ヒートポンプサイクルを
適用した場合について説明したが、これに限定されるも
のではなく、例えば、図６に示すように、膨張弁１７の
上流側に、液化した冷媒を蓄えるレシーバタンク２１が
設けられ、凝縮器１０の上流側に、電動モータ（図示せ
ず）を駆動源として冷媒の断熱圧縮を行うコンプレッサ
２２が設けられた蒸気圧縮式ヒートポンプサイクルを適
用してもよい。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
１系統のヒートポンプサイクルで冷房及び暖房の両方が
行える構成としたため、高効率であり、装置の構造が簡
易になり、低コスト化並びに軽量化が図られ、しかも、
バッテリに与える電気的な負荷が著しく低減するという
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例において冷房を行う場合の空
気の流れを示す図である。

【図２】吸収式ヒートポンプサイクルの概略構成図であ
る。

【図３】暖房を行う場合の空気の流れを示す図である。

【図４】除湿暖房を行う場合の空気の流れを示す図であ
る。

【図５】温度調整並びに除湿暖房を行う場合の空気の流
れを示す図である。

【図６】蒸気圧縮式ヒートポンプサイクルの概略構成図
である。

【符号の説明】

１，２ 配管（空気通路） ３，４，７，８，９ ダンパ １０ 凝縮器 １１ 圧縮器 １５ 管路 １６ ポンプ １７ 膨張弁 １８ 吸収器 １９ 発生器 ２２ コンプレッサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流入側及び流出側の両方が車室内及び車
   室外に選択的に通じる空気通路を２系統設けるととも
   に、一方の空気通路の中途部に、その空気通路を流通す
   る空気と熱交換可能にヒートポンプサイクルの凝縮器を
   配設し、他方の空気通路の中途部に、その空気通路を流
   通する空気と熱交換可能に前記ヒートポンプサイクルの
   蒸発器を配設したことを特徴とする電気自動車用冷暖房
   装置。