JPH0858356A - 電気自動車用空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 暖房運転時の走行風の影響を受け易い第１の
室外熱交換器２６の着霜現象等のフィンの目詰まりによ
る暖房能力の低下、冷房運転時の走行風の影響を受け難
い第２の室外熱交換器２７の冷却風の風量の低下による
冷房能力の低下等を防止できる電気自動車用ヒートポン
プ式空気調和装置１を提供する。 【構成】 第１の室外熱交換器２６を電気自動車のフロ
ントグリル付近に設置し、第１の室外ファン５の送風と
走行風により冷媒を熱交換するようにし、第１の室外熱
交換器２６に直列接続した第２の室外熱交換器２７を電
気自動車のフードの裏面部に設置し、第２の室外ファン
６の送風のみにより冷媒を熱交換するようにした。そし
て、暖房運転時の着霜による第１の室外熱交換器２６で
の吸熱量の低下を第２の室外熱交換器２７で補わせ、冷
房運転時の冷却風の風量の低下による第２の室外熱交換
器２７での吸熱量の低下を第１の室外熱交換器２６で補
わせるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ダクト外に設置され
る２個の室外熱交換器を直列接続してなるヒートポンプ
サイクルを備えた電気自動車用空気調和装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、特開平５−２０１２４３号公
報に記載された車両用ヒートポンプ式空気調和装置（以
下第１従来例と呼ぶ）は、図９に示したように、ダクト
１０１、送風機１０２、冷凍サイクル１０４および制御
装置１０５等から構成されている。

【０００３】そして、冷房運転時には、冷媒圧縮機１０
６の吐出口から吐出された冷媒が、三方弁１０７→室外
熱交換器１０８→逆止弁１０９→第１室内熱交換器１１
０→膨張弁１１１→第２室内熱交換器１１２→レシーバ
１１３を通って冷媒圧縮機１０６の吸入口に吸入され
る。また、暖房運転時には、冷媒圧縮機１０６の吐出口
から吐出された冷媒が、三方弁１０７→バイパス管路１
１４→第１室内熱交換器１１０→膨張弁１１１→第２室
内熱交換器１１２→レシーバ１１３を通って冷媒圧縮機
１０６の吸入口に吸入される。

【０００４】すなわち、この第１従来例は、着霜現象等
による室外熱交換器１０８での吸熱量の低下による暖房
能力の低下、およびデフロスト運転（室外熱交換器１０
８の除霜運転）の回数増加による不安定な暖房運転を解
消するため、暖房運転時に、自動車の走行風の影響を受
け易い室外熱交換器１０８をバイパスして第１室内熱交
換器１１０に冷媒を循環させている。また、第２従来例
として、図１０に示したように、室外熱交換器１２１を
自動車の走行風の影響を受け難い場所（例えば自動車の
下面部）に配した車両用空気調和装置が知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、第１従来例
において、暖房運転時に、室外熱交換器１０８の着霜に
至らない外気温（例えば５℃）の場合でも、自動車の走
行風の影響を受け易い室外熱交換器１０８で冷媒に空気
の熱を吸熱せず、第２室内熱交換器１１２で冷媒が空気
の熱を吸熱する吸熱量は小さいので、暖房能力が著しく
低下するという問題が生じる。また、第２従来例は、冷
房運転時に、冷却ファンのみの送風により室外熱交換器
１２１内の冷媒を冷却することになるので、自動車の走
行風の影響を受け易く、冷却風の多い室外熱交換器に対
して室外熱交換器１２１での放熱量が低下し冷房能力が
低下するという問題が生じる。

【０００６】そこで、暖房運転時の室外熱交換器での吸
熱量を増加させるために、室外熱交換器内の冷媒にエン
ジン冷却水の保有熱を吸熱させ、冷房運転時の室外熱交
換器での放熱量を増加させるために、その室外熱交換器
に並列または直列接続した、自動車の走行風の影響を受
け易い室外熱交換器内の冷媒の熱を空気に放熱させるよ
うにした車両用ヒートポンプ式空気調和装置（実開昭５
５−１０２６０７号公報等、以下第３従来例と呼ぶ）が
開示されている。ところが、この第３従来例を、発熱源
の乏しい電気自動車に搭載した場合には、エンジンに代
わる走行用モータ、インバータ、バッテリ等の電気部品
の排熱を利用しても室外熱交換器での吸熱量が少なく、
十分な暖房能力が得られないという問題が生じる。

【０００７】この発明の目的は、暖房運転時に着霜現象
により一方の室外熱交換器での吸熱量の低下を原因とす
る暖房能力の低下を防止することができる電気自動車用
空気調和装置を提供することにある。また、この発明の
目的は、発熱源の乏しい電気自動車においても、十分な
暖房能力を得ることができる電気自動車用空気調和装置
を提供することにある。さらに、この発明の目的は、冷
房運転時の他方の室外熱交換器での放熱量の低下を原因
とする冷房能力の低下を防止することができる電気自動
車用空気調和装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、車室内への
送風を行うダクトと、このダクト外に配され、暖房運転
時に流入した冷媒に空気の熱を吸熱させて蒸発させる蒸
発器として働き、冷房運転時に流入した冷媒の熱を空気
に放熱させて凝縮させる凝縮器として働く２個の室外熱
交換器を直列接続してなる冷凍サイクルとを備えた電気
自動車用空気調和装置である。そして、前記冷凍サイク
ルは、前記２個の室外熱交換器のうちの一方の室外熱交
換器を、前記電気自動車の走行風の影響を受け易い場所
に配し、前記２個の室外熱交換器のうちの他方の室外熱
交換器を、前記電気自動車の走行風の影響を受け難い場
所に配した技術手段を採用した。

【０００９】なお、前記一方の室外熱交換器に空気を送
る一方の送風手段と、前記他方の室外熱交換器に室外空
気を送る他方の送風手段とを設けても良い。また、前記
一方の室外熱交換器を、前記電気自動車の走行風の流れ
方向に対して略直交するように前記電気自動車に配し、
前記他方の室外熱交換器は、前記電気自動車の走行風の
流れ方向に対して略平行するように前記電気自動車に配
しても良い。その上、前記一方の室外熱交換器を、前記
電気自動車のフロント部に配し、前記他方の室外熱交換
器を、前記電気自動車の下部に配しても良い。そして、
前記他方の室外熱交換器を、前記電気自動車のタイヤを
収めるタイヤハウス内に配しても良い。さらに、前記他
方の室外熱交換器を、前記電気自動車の走行用モータを
収めるモータルームの上部に配しても良い。

【００１０】

【作用】この発明によれば、暖房運転時には、電気自動
車の走行風の影響を受け易い一方の室外熱交換器、およ
び電気自動車の走行風の影響を受け難い他方の室外熱交
換器の両方に冷媒が循環する。そして、一方の室外熱交
換器が着霜に至らない場合には、一方の室外熱交換器で
冷媒に空気の熱を吸熱するのに加えて、他方の室外熱交
換器で冷媒に空気の熱を吸熱することにより、冷凍サイ
クル全体の吸熱量が増加する。また、一方の室外熱交換
器が着霜した場合でも、一方の室外熱交換器に対して着
霜し難い他方の室外熱交換器で冷媒に空気の熱を吸熱す
ることにより、一方の室外熱交換器での吸熱量の低下が
補われる。

【００１１】冷房運転時には、電気自動車の走行風の影
響を受け易い一方の室外熱交換器、および電気自動車の
走行風の影響を受け難い他方の室外熱交換器の両方に冷
媒が循環する。この場合には、他方の室外熱交換器で冷
媒の熱を空気に放熱するのに加えて、他方の室外熱交換
器に対して放熱量の大きい一方の室外熱交換器で冷媒の
熱を空気に放熱することにより、他方の室外熱交換器で
の放熱量の低下が補われる。

【００１２】

【実施例】次に、この発明の電気自動車用空気調和装置
を、電気自動車用ヒートポンプ式空気調和装置に適用し
た複数の実施例に基づいて説明する。

【００１３】〔第１実施例の構成〕図１ないし図５はこ
の発明の第１実施例を示したもので、図１は電気自動車
用ヒートポンプ式空気調和装置の全体構造を示した図で
ある。この電気自動車用ヒートポンプ式空気調和装置１
は、所謂電気自動車用マニュアルエアコンまたは電気自
動車用オートエアコンとして利用されるものである。

【００１４】電気自動車用ヒートポンプ式空気調和装置
１は、車室内に空気を送るダクト２、このダクト２内に
おいて車室内に向かう空気流を発生させる室内ファン
３、車室内を暖房、冷房する冷凍サイクル４、およびダ
クト２外に配された第１、第２の室外ファン５、６等か
ら構成され、電気自動車（図２参照）７上に搭載されて
いる。

【００１５】ダクト２は、車室内の前方側に配設され、
内部に送風路を形成している。そのダクト２の入口側
（最も上流側）には、内気導入口１１および外気導入口
１２の２つの導入口が設けられており、さらに内気導入
口１１および外気導入口１２の内側には内外気切替ダン
パ１３が回動自在に取り付けられている。

【００１６】内外気切替ダンパ１３は、板ダンパにて構
成され、ダクト２の入口側に回動自在に取り付けられて
いる。なお、板ダンパの代わりにフィルムダンパやロー
タリダンパを用いても良い。この内外気切替ダンパ１３
は、駆動手段としてのサーボモータ、ステップモータ等
のアクチュエータ（図示せず）によって駆動されること
によって、内気導入口１１を全開する内気循環モードお
よび外気導入口１２を全開する外気導入モード等の内外
気モードを切り替える内外気切替手段として働く。

【００１７】また、ダクト２の出口側（最も下流側）に
は、デフロスト吹出口１４、フェイス吹出口１５および
フット吹出口１６の３つの吹出口が設けられており、さ
らにそれぞれの吹出口の内側にはデフダンパ１７、フェ
イスダンパ１８およびフットダンパ１９が回動自在に取
り付けられている。

【００１８】それらのデフダンパ１７、フェイスダンパ
１８およびフットダンパ１９は、板ダンパにて構成さ
れ、ダクト２の出口側に回動自在に取り付けられてい
る。なお、板ダンパの代わりにフィルムダンパやロータ
リダンパを用いても良い。これらのデフダンパ１７、フ
ェイスダンパ１８およびフットダンパ１９は、駆動手段
としてのサーボモータ、ステップモータ等のアクチュエ
ータ（図示せず）によって駆動されることによって、フ
ェイスモード、バイレベルモード、フットモード、デフ
ロストモードおよびフットデフモード等の吹出口モード
を切り替える吹出口切替手段として働く。

【００１９】室内ファン３は、ファンモータ２０の回転
速度に応じ、内気導入口１１または外気導入口１２のい
ずれか開かれた導入口から空気を吸引してダクト２を介
して車室内へ送風するシロッコファン等の遠心式送風機
である。ファンモータ２０は、室内ファン３を回転駆動
する駆動手段である。

【００２０】冷凍サイクル４は、所謂アキュームレータ
式の冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）であって、
内部を冷媒が循環する。この冷凍サイクル４は、冷媒圧
縮機２１、第１、第２の室内熱交換器２２、２３、第
１、第２の膨張弁２４、２５、第１、第２の室外熱交換
器２６、２７、アキュームレータ２８、四方弁２９、電
磁弁３０およびこれらを接続する冷媒配管等から構成さ
れている。

【００２１】冷媒圧縮機２１は、電動式のコンプレッサ
であって、吸入口より内部に吸入したガス冷媒を圧縮し
て高温、高圧のガス冷媒を吐出口より吐出する圧縮機本
体と、この圧縮機本体を回転駆動する電動モータ（図示
せず）とからなる。この冷媒圧縮機２１は、圧縮機本体
の回転速度を制御するインバータ（図示せず）を備えて
いる。

【００２２】第１の室内熱交換器２２は、チューブとフ
ィンを複数設けたコア部、およびコア部の両端部に接続
したタンク部等よりなり、ダクト２内において第２室内
熱交換器２３の下流側に設置されている。この第１の室
内熱交換器２２は、暖房運転時に、冷媒圧縮機２１より
流入した高温、高圧の冷媒と室内ファン３により吹き付
けられる空気とを熱交換させて空気に冷媒の熱を放熱す
ることにより冷媒を凝縮させる空冷式のコンデンサ（冷
媒凝縮器）として働く。

【００２３】そして、第１の室内熱交換器２２の上流側
（入口側）および下流側（出口側）には、板ダンパにて
構成されたエアミックスダンパ３１、３２が回動自在に
取り付けられている。なお、板ダンパの代わりにフィル
ムダンパやロータリダンパを用いても良い。

【００２４】エアミックスダンパ３１、３２は、駆動手
段としてのサーボモータ、ステップモータ等のアクチュ
エータ（図示せず）によって駆動されることによって、
第１の室内熱交換器２２を通過する空気量と第１の室内
熱交換器２２を迂回する空気量とを調整することによっ
て、第１の室内熱交換器２２での放熱量を調整する放熱
量調整手段として働く。

【００２５】第２の室内熱交換器２３は、チューブとフ
ィンを複数設けたコア部、およびコア部の両端部に接続
したタンク部等よりなり、ダクト２内において第１の室
内熱交換器２２の上流側に設置されている。この第２の
室内熱交換器２３は、冷房運転時に、第２の膨張弁２５
より流入した低温、低圧の冷媒と室内ファン３により吹
き付けられる空気とを熱交換させて空気の熱を冷媒に吸
熱することにより冷媒を蒸発させるエバポレータ（冷媒
蒸発器）として働く。

【００２６】第１の膨張弁２４は、暖房運転時に、第１
の室内熱交換器２２より流入した冷媒を減圧して気液二
相状態の冷媒（霧状冷媒）にする。第２の膨張弁２５
は、冷房運転時に、第２の室内熱交換器２３より流入し
た冷媒を減圧して気液二相状態の冷媒（霧状冷媒）にす
る。

【００２７】第１の室外熱交換器２６は、本発明の一方
の室外熱交換器であって、チューブとフィンを複数設け
たコア部、およびコア部の両端部に接続したタンク部等
よりなる。この第１の室外熱交換器２６は、図２に示し
たように、ダクト２外において電気自動車７の走行風の
影響を受け易い場所に設置され、例えば電気自動車７の
走行用モータ（図示せず）を収納するモータルーム内の
フロント部（フロントグリル付近）４１に設置されてい
る。すなわち、第１の室外熱交換器２６のコア部は、電
気自動車７の走行風の流れ方向に対して略直交するよう
に設置されている。なお、第１の室外熱交換器２６を、
冷媒が蛇行して流れるように、複数のコア部を組み合わ
せて構成しても良い。

【００２８】第１の室外熱交換器２６は、暖房運転時
に、第１の膨張弁２４より流入した低温、低圧の冷媒と
第１の室外ファン５により吹き付けられる室外空気（外
気）とを熱交換させて室外空気の熱を冷媒に吸熱するこ
とにより冷媒を蒸発させるエバポレータ（冷媒蒸発器）
として働く。

【００２９】また、第１の室外熱交換器２６は、冷房運
転時に、冷媒圧縮機２１より流入した高温、高圧の冷媒
と第１の室外ファン５により吹き付けられる室外空気と
を熱交換させて室外空気に冷媒の熱を放熱することによ
り冷媒を凝縮させる空冷式のコンデンサ（冷媒凝縮器）
として働く。

【００３０】第２の室外熱交換器２７は、本発明の他方
の室外熱交換器であって、第１の室外熱交換器２６に直
列接続され、チューブとフィンを複数設けたコア部、お
よびコア部の両端部に接続したタンク部等よりなる。こ
の第２の室外熱交換器２７は、図２に示したように、ダ
クト２外において電気自動車７の走行風の影響を受け難
い場所に設置され、例えば電気自動車７のモータルーム
内のフード裏面部４２に設置されている。すなわち、第
２の室外熱交換器２７のコア部は、電気自動車７の走行
風の流れ方向に対して略平行となるように設置されてい
る。

【００３１】なお、第２の室外熱交換器２７を、電気自
動車７のタイヤ４３を収納するタイヤハウス４４、電気
自動車７のアンダボデー４５のセンタフロアパンの下面
部に設けた凹所４６、あるいは電気自動車７のアンダボ
デー４５のリヤフロアパンの下面部に設けた凹所４７に
設置しても良い。また、第２の室外熱交換器２７を、電
気自動車７の車室内やトランクルーム内等の電気自動車
７の走行風の影響の少ない場所に設置しても良い。さら
に、第２の室外熱交換器２７を、冷媒が蛇行して流れる
ように、複数のコア部を組み合わせて構成しても良い。

【００３２】第２の室外熱交換器２７は、暖房運転時
に、第１の室外熱交換器２６より流入した低温、低圧の
冷媒と第２の室外ファン６により吹き付けられる室外空
気とを熱交換させて室外空気の熱を冷媒に吸熱すること
により冷媒を蒸発させるエバポレータ（冷媒蒸発器）と
して働く。

【００３３】また、第２の室外熱交換器２７は、冷房運
転時に、第１の室外熱交換器２６より流入した高温、高
圧の冷媒と第２の室外ファン６により吹き付けられる室
外空気とを熱交換させて室外空気に冷媒の熱を放熱する
ことにより冷媒を凝縮させる空冷式のコンデンサ（冷媒
凝縮器）として働く。なお、この第１実施例では、第１
の室外熱交換器２６と第２の室外熱交換器２７との接続
距離が長くなったり、接続配管の曲がり部が多くなった
りして、冷媒の圧力損失が増大し、暖房性能や冷房性能
が低下する場合があるので、第１の室外熱交換器２６と
第２の室外熱交換器２７とを接続する接続配管３３は例
えばφ２０等のように径の大きいものを採用することが
望ましい。

【００３４】アキュームレータ２８は、内部に流入した
冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離してガス冷媒のみ冷媒
圧縮機２１に供給する気液分離手段として働く。なお、
気液分離手段として、レシーバを使用しても良い。四方
弁２９は、冷凍サイクル４内を循環する冷媒の流れ方向
を切り替える冷媒流路切替手段であって、図１に示した
ように、冷房運転時に図示実線の位置に設定され、暖房
運転時に図示破線の位置に設定される。

【００３５】電磁弁３０は、冷凍サイクル４内を循環す
る冷媒の流れ方向を切り替える冷媒流路切替手段であっ
て、通電されると開弁し、通電が停止すると閉弁する。
この電磁弁３０は、第２の室外熱交換器２７より流出し
た冷媒を、第２の室内熱交換器２３および第２の膨張弁
２５から迂回させるバイパス管路３４に設置されてい
る。

【００３６】第１の室外ファン５は、本発明の一方の送
風手段であって、ファンモータ５１により回転駆動され
て第１の室外熱交換器２６へ室外空気を送る軸流ファン
等の送風装置である。ファンモータ５１は、第１の室外
ファン５を回転駆動する駆動手段で、図３のグラフに示
したように、所定の風速（例えば４．５ｍ／ｓｅｃ）を
得るように、一定の回転速度で第１の室外ファン５を回
転させる。

【００３７】第２の室外ファン６は、本発明の一方の送
風手段であって、ファンモータ６１により回転駆動され
て第２の室外熱交換器２７へ室外空気を送る軸流ファン
等の送風装置である。ファンモータ６１は、第２の室外
ファン６を回転駆動する駆動手段で、図４のグラフに示
したように、所定の風速（例えば４．５ｍ／ｓｅｃ）を
得るように、一定の回転速度で第２の室外ファン６を回
転させる。

【００３８】〔第１実施例の作用〕次に、この実施例の
電気自動車用ヒートポンプ式空気調和装置１の作用を図
１ないし図４に基づいて簡単に説明する。

【００３９】（暖房運転時）暖房運転時には、四方弁２
９が図示破線の位置に設定され、電磁弁３０が開弁さ
れ、冷凍サイクル４内を図１に矢印Ｈで示した方向に冷
媒が流れる。したがって、冷媒圧縮機２１の吐出口より
吐出された高温、高圧のガス冷媒は、四方弁２９を通っ
て、ダクト２内に設置された第１の室内熱交換器２２内
に流入する。そして、ガス冷媒は、第１の室内熱交換器
２２内を通過する際に室内ファン３の回転により吹き付
けられる空気と熱交換して熱を空気に放熱することによ
り凝縮液化される。

【００４０】冷媒との熱交換により加熱された温風は、
車室内、主にフット吹出口１６より乗員の足元に向かっ
て吹き出されることにより車室内が暖房される。あるい
は、デフロスト吹出口１４より電気自動車７のフロント
窓ガラスの内面に向かって吹き出されることにより、フ
ロント窓ガラスの内側の防曇および外側の解氷または除
霜がなされる。

【００４１】第１の室内熱交換器２２の出口より流出し
た液冷媒は、第１の膨張弁２４内に流入し、第１の膨張
弁２４を通過する際に減圧されて低温、低圧の霧状冷媒
（気液二相状態の冷媒）となる。霧状冷媒は、先ず第１
の室外熱交換器２６内に流入して第１の室外ファン５に
より吹き付けられる室外空気と電気自動車７の走行風
（室外空気）と熱交換される。このとき、冷媒の一部
は、室外空気の熱を吸熱することにより蒸発気化され、
冷媒中のガス成分が多くなる。

【００４２】そして、第１の室内熱交換器２６の出口よ
り流出した気液二相状態の冷媒は、次に第２の室外熱交
換器２７内に流入して第２の室外ファン６により吹き付
けられる室外空気と熱交換して、冷媒中の液成分が室外
空気の熱を吸熱することにより蒸発気化されることによ
り、全ての冷媒がガス冷媒となる。すなわち、第１、第
２の室外熱交換器２６、２７にて１つのエバポレータと
同様な作用を行う。また、第１の室外熱交換器２６が着
霜した場合には殆どの冷媒が第２の室外熱交換器２７内
で蒸発気化されるようになり、第１の室外熱交換器２６
での吸熱量の低下が補われる。

【００４３】そして、第２の室外熱交換器２７の出口よ
り流出したガス冷媒は、電磁弁３０の開弁によりバイパ
ス管路３４を通ってアキュームレータ２８内に流入す
る。そして、アキュームレータ２８内にて冷媒が気液分
離されガス冷媒のみが冷媒圧縮機２１に吸入される。

【００４４】図５は電気自動車７を４０ｋｍ／ｈ〜６０
ｋｍ／ｈで走行しているときの暖房運転時の暖房能力比
を示したタイムチャートである。ここで、Ａは第１の室
外熱交換器２６の暖房能力を示し、Ｂは第２の室外熱交
換器２７の暖房能力を示し、Ｃは冷凍サイクル４の暖房
能力を示し、Ｄは第１の室外熱交換器２６の２倍のコア
面積を持つ、電気自動車の走行風の影響を受け易い室外
熱交換器の暖房能力を示す。

【００４５】この第１実施例の暖房運転では、図５のタ
イムチャートに示したように、仮に外気温が５℃であっ
ても、降雨時や高湿度（例えば９０％ＲＨ）時には運転
時間が長くなるに従って、走行風（外気温）の影響を受
け易い第１の室外熱交換器２６が徐々に着霜していく。
そして、暖房運転の開始時の第１の室外熱交換器２６の
暖房能力を１．０とすると例えば４０分程度経過した時
には半分（０．５）程度まで低下する。このとき、第１
の室外熱交換器２６を通過する空気の風量が運転開始時
の半分程度になり、第１の室外熱交換器２６のコア部の
通風面積も半分程度になるが、走行風（外気温）の影響
を受け難く、着霜し難い第２の室外熱交換器２７の暖房
能力は暖房運転が継続されていてもあまり変化しない。

【００４６】この結果、この第１実施例の冷凍サイクル
４の暖房能力（第１、第２の室外熱交換器２６、２７の
暖房能力の和）は次の数１の式のように１．５となる。
これは、次の数２の式で示した、第１の室外熱交換器２
６の２倍のコア面積を持つ、電気自動車の走行風の影響
を受け易い室外熱交換器の暖房能力（１．０）よりも大
きい。

【数１】（Ｃ）…１．０＋０．５＝１．５

【数２】（Ｄ）…０．５＋０．５＝１．０

【００４７】（冷房運転時）冷房運転時には、四方弁２
９が図示実線の位置に設定され、電磁弁３０が閉弁さ
れ、冷凍サイクル４内を図１に矢印Ｃで示した方向に冷
媒が流れる。したがって、冷媒圧縮機２１の吐出口より
吐出された高温、高圧のガス冷媒は、四方弁２９を通っ
て、第１の室外熱交換器２６内に流入して第１の室外フ
ァン５により吹き付けられる室外空気と電気自動車７の
走行風（室外空気）と熱交換される。このとき、冷媒の
熱を室外空気に放熱することにより凝縮液化され、冷媒
中の液成分が多くなる。

【００４８】そして、第１の室内熱交換器２６の出口よ
り流出した気液二相状態の冷媒は、次に第２の室外熱交
換器２７内に流入して第２の室外ファン６により吹き付
けられる室外空気と熱交換して、冷媒中のガス成分が室
外空気に熱を放熱することにより凝縮液化されることに
より、全ての冷媒が液冷媒となる。すなわち、第１、第
２の室外熱交換器２６、２７にて１つのコンデンサと同
様な作用を行う。また、電気自動車７の車速が４０ｋｍ
／ｈ以上となると、第１の室外熱交換器２６での放熱量
が第２の室外熱交換器２７より増加するため、多くの冷
媒が第１の室外熱交換器２６内で凝縮液化されるように
なり、第１の室外熱交換器２６に対する冷却風の低下に
よる第２の室外熱交換器２７での放熱量の低下が補われ
る。

【００４９】そして、第２の室外熱交換器２７の出口よ
り流出した液冷媒は、第２の膨張弁２５内に流入し、第
２の膨張弁２５を通過する際に減圧されて低温、低圧の
霧状冷媒（気液二相状態の冷媒）となる。霧状冷媒は、
ダクト２内に設置された第２の室内熱交換器２３内に流
入し、第２の室内熱交換器２３内を通過する際に室内フ
ァン３の回転により吹き付けられる空気と熱交換して空
気の熱を吸熱することにより蒸発気化される。

【００５０】冷媒との熱交換により冷却された冷風は、
車室内、主にフェイス吹出口１５より乗員の頭胸部に向
かって吹き出されることにより車室内が冷房される。そ
して、アキュームレータ２８内に流入する。そして、ア
キュームレータ２８内にて冷媒が気液分離されガス冷媒
のみが冷媒圧縮機２１に吸入される。

【００５１】図６は電気自動車７を４０ｋｍ／ｈ〜６０
ｋｍ／ｈで走行しているときの冷房運転時の冷房能力比
を示したタイムチャートである。ここで、Ａは第１の室
外熱交換器２６の冷房能力を示し、Ｂは第２の室外熱交
換器２７の冷房能力を示し、Ｃは冷凍サイクル４の冷房
能力を示し、Ｄは第１の室外熱交換器２６の２倍のコア
面積を持つ、電気自動車の走行風の影響を受け易い室外
熱交換器の冷房能力を示す。

【００５２】この第１実施例の冷房運転では、図６のタ
イムチャートに示したように、運転時間が長くなるに従
って、走行風（室外空気）の影響を受け易い第１の室外
熱交換器２６の冷房能力に対して、走行風（室外空気）
の影響を受け難い第２の室外熱交換器２７の冷房能力が
低下する。これは、図３のグラフおよび図４のグラフに
示したように、電気自動車７の車速が４０ｋｍ／ｈ以上
になると走行風の増加分だけ第１の室外熱交換器２６を
通過する空気量が増加することにより、第１の室外熱交
換器２６での放熱量が第２の室外熱交換器２７より増加
するためである。このため、第１の室外熱交換器２６の
冷房能力を１．０とすると、電気自動車７の車速が６０
ｋｍ／ｈの時に第２の室外熱交換器２７の冷房能力が
０．８程度まで低下する。

【００５３】この結果、この第１実施例の冷凍サイクル
４の冷房能力（第１、第２の室外熱交換器２６、２７の
冷房能力の和）は次の数３の式のように１．８となる。
これは、次の数４の式で示した、第１の室外熱交換器２
６の２倍のコア面積を持つ、電気自動車の走行風の影響
を受け易い室外熱交換器の冷房能力（２．０）よりも小
さいが、第２の室外ファン６の風速（風量）を増加すれ
ば冷凍サイクル４の冷房能力を同等のレベルまで上昇さ
せることができる。

【数３】（Ｃ）…１．０＋０．８＝１．８

【数４】（Ｄ）…１．０＋１．０＝２．０

【００５４】〔第１実施例の効果〕この電気自動車用ヒ
ートポンプ式空気調和装置１は、暖房運転時に、電気自
動車７の走行風の影響を受け易い第１の室外熱交換器２
６が運転開始直後に着霜現象によるフィンの目詰まりに
至らないような外気温（例えば５℃）の場合、降雨時や
高速走行時は第１の室外熱交換器２６での吸熱量が低下
する場合があるが、着霜時の吸熱量の低下の比ではな
い。

【００５５】すなわち、着霜に至らない場合には、第１
の室外熱交換器２６で冷媒が室外空気の熱を吸熱し、且
つ第２の室外熱交換器２７で冷媒が室外空気の熱を吸熱
するすることにより、第１の室外熱交換器２６での吸熱
量の低下を第２の室外熱交換器２７で補うようにしてい
る。このため、冷凍サイクル４全体の吸熱量（第１、第
２の室外熱交換器２６、２７での吸熱量の和）が増加す
るので、大幅な暖房能力の向上効果を得ることができ
る。そして、走行用モータ、インバータ、バッテリ、ヘ
ッドライト等の電気部品の排熱を利用しなくても、十分
な暖房能力を得ることができるので、温水回路等の排熱
回収機構が不要となるので、経済性に優れる。

【００５６】また、電気自動車用ヒートポンプ式空気調
和装置１は、暖房運転時に、電気自動車７の走行風の影
響を受け易い第１の室外熱交換器２６が着霜現象等によ
りフィンの目詰まりが発生している場合、第１の室外熱
交換器２６での吸熱量が低下しても、電気自動車７の走
行風の影響を受け難く、ほとんど着霜しない第２の室外
熱交換器２７で吸熱が盛んに行われることにより、冷凍
サイクル４全体の吸熱量（第１、第２の室外熱交換器２
６、２７での吸熱量の和）を上昇できる。したがって、
総合的に見れば、暖房能力を向上することができる。

【００５７】そして、電気自動車用ヒートポンプ式空気
調和装置１は、冷房運転時に、電気自動車７の走行風の
影響を受け難く、冷却風量の少ない第２の室外熱交換器
２７で冷媒の熱を空気に放熱するのに加えて、電気自動
車７の走行風の影響を受け易く、第２の室外熱交換器２
７に対して冷却風の風量の多い第１の室外熱交換器２６
で冷媒の熱を空気に放熱することにより、第２の室外熱
交換器２７での放熱量の低下を第１の室外熱交換器２６
で補うようにしている。このため、冷凍サイクル４全体
の放熱量（第１、第２の室外熱交換器２６、２７での放
熱量の和）を増加できるので、冷凍サイクル４の冷房能
力を向上することができる。

【００５８】〔第２実施例〕図７はこの発明の第２実施
例を示したもので、図４は電気自動車用ヒートポンプ式
空気調和装置の冷凍サイクルを示した図である。

【００５９】この第２実施例の冷凍サイクル４は、第１
の室内熱交換器２２、第１の膨張弁２４、電磁弁３０お
よびバイパス管路３４を廃止して、回路構造を単純化し
ている。なお、第２の室外熱交換器２７と室内熱交換器
３５との間の減圧手段として、膨張弁の代わりにキャピ
ラリチューブやオリフィス等の固定絞り３６を設けてい
る。なお、室内熱交換器３５は、ダクト（図示しない）
内に設置され、暖房運転時に空冷式のコンデンサとして
働き、冷房運転時にエバポレータとして働く。

【００６０】したがって、この第２実施例では、暖房運
転時には、冷媒圧縮機２１→四方弁２９→室内熱交換器
３５→固定絞り３６→第２の室外熱交換器２７→第１の
室外熱交換器２６→四方弁２９→アキュームレータ２８
→冷媒圧縮機２１のように冷媒が循環する。また、冷房
運転時には、冷媒圧縮機２１→四方弁２９→第１の室外
熱交換器２６→第２の室外熱交換器２７→固定絞り３６
→室内熱交換器３５→四方弁２９→アキュームレータ２
８→冷媒圧縮機２１のように冷媒が循環する。

【００６１】〔第３実施例〕図８はこの発明の第３実施
例を示したもので、図７は電気自動車用ヒートポンプ式
空気調和装置の冷凍サイクルを示した図である。この第
３実施例の冷凍サイクル４は、第１、第２の室外熱交換
器２６、２７の順序を第２実施例の冷凍サイクルと逆に
している。

【００６２】したがって、この第２実施例では、暖房運
転時には、冷媒圧縮機２１→四方弁２９→室内熱交換器
３５→固定絞り３６→第１の室外熱交換器２６→第２の
室外熱交換器２７→四方弁２９→アキュームレータ２８
→冷媒圧縮機２１のように冷媒が循環する。また、冷房
運転時には、冷媒圧縮機２１→四方弁２９→第２の室外
熱交換器２７→第１の室外熱交換器２６→固定絞り３６
→室内熱交換器３５→四方弁２９→アキュームレータ２
８→冷媒圧縮機２１のように冷媒が循環する。

【００６３】〔変形例〕この実施例では、接続配管３３
を介して第１、第２の室外熱交換器２６、２７を接続し
た例を示したが、第１、第２の室外熱交換器２６、２７
を上下または左右に２段重ねしてタンクやチューブを介
して接続しても良い。この場合には、電気自動車７の走
行風の影響を受け難い第２の室外熱交換器２７のコア部
に走行風が当たらないように、第２の室外熱交換器２７
のコア部をハウジングで覆うようにすれば良い。

【００６４】この実施例では、第１、第２の室外ファン
５、６をファンモータ５１、６１により回転駆動した
が、第１、第２の室外ファン５、６を油圧モータ等の他
の駆動手段により回転駆動しても良い。

【００６５】

【発明の効果】この発明は、暖房運転時に、一方の室外
熱交換器が着霜した場合、一方の室外熱交換器での吸熱
量の低下を、一方の室外熱交換器に対して着霜し難い他
方の室外熱交換器で補うようにしているため、冷凍サイ
クル全体の吸熱量の低下を抑えることができるので、冷
凍サイクルの暖房能力の低下を防止することができる。
また、暖房運転時に、一方の室外熱交換器が着霜に至ら
ない場合、２個の室外熱交換器で空気から吸熱すること
ができるため、発熱源の乏しい電気自動車においても、
冷凍サイクル全体の吸熱量が増加するので、十分な暖房
能力を得ることができる。さらに、この発明は、冷房運
転時に、冷風量の少ない他方の室外熱交換器での放熱量
の低下を、冷風量の多い一方の室外熱交換器で補うよう
にしているため、冷凍サイクル全体の放熱量の低下を抑
えることができるので、冷凍サイクルの冷房能力の低下
を防止することできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例を示した構成図である。

【図２】この発明の第１実施例にかかる電気自動車への
室外熱交換器の搭載例を示した概略図である。

【図３】電気自動車の車速と第１の室外熱交換器が受け
る風速との関係を示したグラフである。

【図４】電気自動車の車速と第２の室外熱交換器が受け
る風速との関係を示したグラフである。

【図５】第１の室外熱交換器と第２の室外熱交換器の暖
房能力比を示したタイムチャートである。

【図６】第１の室外熱交換器と第２の室外熱交換器の冷
房能力比を示したタイムチャートである。

【図７】この発明の第２実施例を示した構成図である。

【図８】この発明の第３実施例を示した構成図である。

【図９】第１従来例を示した構成図である。

【図１０】第２従来例を示した斜視図である。

【符号の説明】

１ 電気自動車用ヒートポンプ式空気調和装置 ２ ダクト ３ 室内ファン ４ 冷凍サイクル ５ 第１の室外ファン（一方の送風手段） ６ 第２の室外ファン（他方の送風手段） ７ 電気自動車 ２６ 第１の室外熱交換器（一方の室外熱交換器） ２７ 第２の室外熱交換器（他方の室外熱交換器）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車室内への送風を行うダクトと、このダク
   ト外に配され、暖房運転時に流入した冷媒に空気の熱を
   吸熱させて蒸発させる蒸発器として働き、冷房運転時に
   流入した冷媒の熱を空気に放熱させて凝縮させる凝縮器
   として働く２個の室外熱交換器を直列接続してなる冷凍
   サイクルとを備えた電気自動車用空気調和装置であっ
   て、 前記冷凍サイクルは、前記２個の室外熱交換器のうちの
   一方の室外熱交換器を、前記電気自動車の走行風の影響
   を受け易い場所に配し、 前記２個の室外熱交換器のうちの他方の室外熱交換器
   を、前記電気自動車の走行風の影響を受け難い場所に配
   したことを特徴とする電気自動車用空気調和装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の電気自動車用空気調和装
   置において、 前記一方の室外熱交換器に室外空気を送る一方の送風手
   段と、前記他方の室外熱交換器に室外空気を送る他方の
   送風手段とを備えたことを特徴とする電気自動車用空気
   調和装置。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載の電気自動
   車用空気調和装置において、 前記一方の室外熱交換器は、前記電気自動車の走行風の
   流れ方向に対して略直交するように前記電気自動車に配
   され、 前記他方の室外熱交換器は、前記電気自動車の走行風の
   流れ方向に対して略平行するように前記電気自動車に配
   されたことを特徴とする電気自動車用空気調和装置。
4. 【請求項４】請求項３に記載の電気自動車用空気調和装
   置において、 前記一方の室外熱交換器は、前記電気自動車のフロント
   部に配され、 前記他方の室外熱交換器は、前記電気自動車の下部に配
   されたことを特徴とする電気自動車用空気調和装置。
5. 【請求項５】請求項３に記載の電気自動車用空気調和装
   置において、 前記他方の室外熱交換器は、前記電気自動車のタイヤを
   収めるタイヤハウス内に配されたことを特徴とする電気
   自動車用空気調和装置。
6. 【請求項６】請求項３に記載の電気自動車用空気調和装
   置において、 前記他方の室外熱交換器は、前記電気自動車の走行用モ
   ータを収めるモータルームの上部に配されたことを特徴
   とする電気自動車用空気調和装置。