JPH10315755A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】除霜作業を迅速かつ確実に遂行し、暖房性能を
有効に向上させることを可能にする。 【解決手段】暖房運転時に、冷却媒体を蒸発させること
により、吸熱を行う室外熱交換器６４と、駆動系９０を
冷却して温度が高くなった冷却水の冷却を行うラジエー
タ９２とを備えるとともに、このラジエータ９２は、前
記室外熱交換器６４より車長方向前方に配置される。こ
のため、室外熱交換器６４は、ラジエータ９２からの排
熱を吸熱することにより、前記室外熱交換器６４の着霜
を確実に阻止するとともに、暖房性能を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱媒体を圧縮して
送り出すコンプレッサを備えた車両用空調装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】通常、車室内のエアコンディショニング
を行うために、セミオート・エアコン方式、フルオート
・エアコン方式およびリヒート方式等の種々の空調装置
が採用されている。

【０００３】この種の空調装置における冷凍サイクルで
は、一般的に冷却媒体をコンプレッサで圧縮することに
より高温・高圧状態のガス冷媒として吐出し、この高温
・高圧のガス冷媒を室外熱交換器に送り込んで凝縮させ
た後、膨張手段であるエキスパンションバルブ（また
は、キャピラリチューブ）を通って低温・低圧の霧状と
なった冷却媒体をエバポレータ（室内熱交換器）に供給
する。このため、冷却媒体は、エバポレータ周囲の空気
から熱を吸収して蒸発し、気体状の冷媒となって再びコ
ンプレッサに吸入される。

【０００４】ところで、上記の空調装置を暖房モードで
使用する場合、車室外の室外熱交換器で冷却媒体を外気
と熱交換させて吸熱を行うため、外気温度が低下してこ
の室外熱交換器に着霜が惹起され易い。これにより、室
外熱交換器の吸熱量が落ちてしまい、暖房能力が低下す
るおそれがあるため、通常、除霜運転が行われている。
ところが、除霜運転中には、暖房運転が停止されてお
り、この除霜運転が終了して前記暖房運転による安定し
た運転状態に至るまでに相当な時間がかかってしまうと
いう不具合がある。

【０００５】そこで、例えば、特開平８−２５８５４８
号公報に開示されているように、室外熱交換器の内部
に、第１の流体を流す第１の通路と第２の流体を流す第
２の通路とを設ける技術が知られている。従って、例え
ば、低温低圧の冷媒と駆動モータ等の発熱部品の冷却液
とを第１および第２の通路に流すと、これらの間での熱
交換を、熱伝導率の高い金属を媒体として行うことがで
き、着霜の防止が図られるとしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術では、二種類の流体間での熱交換が、金属を媒
体として間接的に行われるため、この金属が熱伝導率の
高い材質であっても、着霜部分を迅速に加熱することが
困難となってしまう。これにより、除霜作業が効率的に
遂行されず、除霜運転から所望の暖房運転に即座に移行
することができないという問題が指摘されている。

【０００７】本発明は、この種の問題を解決するもので
あり、除霜作業を迅速かつ確実に遂行し、暖房性能を有
効に向上させることが可能な車両用空調装置を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明に係る車両用空調装置では、暖房運転時に
熱媒体を蒸発させて吸熱を行う第１熱交換器と、発熱源
を冷却して温度が高くなった冷却水の冷却を行う第２熱
交換器とを、車両の車長方向に近接して配列している。
このため、第２熱交換器からの排熱を介して第１熱交換
器の周囲温度が上昇され、この第１熱交換器が着霜する
ことを有効に回避することができる。しかも、熱媒体
は、第１熱交換器の周囲に発生した排熱を蒸発熱として
吸熱するため、暖房効率が大幅に向上する。

【０００９】さらに、第２熱交換器が第１熱交換器の車
長方向前方に配置されるとともに、この第１および第２
熱交換器が車室外に配設される。従って、第１熱交換器
に外部から水や泥がかかることを有効に阻止することが
可能になり、この第１熱交換器の着霜および着氷を確実
に回避することができる。なお、発熱源は、走行用モー
タを有しており、電気自動車用空調装置にも、効果的に
適用可能となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態に係る
車両用オートエアコン（空調装置）１０を組み込む電気
自動車１２の概略斜視説明図であり、図２は、前記オー
トエアコン１０の概略構成説明図である。

【００１１】オートエアコン１０は、車室内に温調およ
び湿調された空気を吹き出すダクト本体１４と、このダ
クト本体１４内を流れる空気と冷却媒体（熱媒体）との
間で熱交換させることにより前記空気を冷却する冷却媒
体回路１６と、前記ダクト本体１４内を流れる空気と温
水との間で熱交換させることにより前記空気を加熱する
加熱媒体回路１８と、前記ダクト本体１４内に配設され
て冷風と温風とのエアミックス制御を行うエアミックス
手段２０とを備える。

【００１２】図２に示すように、ダクト本体１４は、車
室内の前方側にインストルメントパネル（図示せず）を
介して配設されており、このダクト本体１４の上流側に
は、車室内の空気を導入する内気導入口２４と車室外の
空気を導入する外気導入口２６とが、切り換えダンパ２
８を介して開閉自在に設けられる。

【００１３】ダクト本体１４内には、切り換えダンパ２
８側に近接してブロア３０が配設され、このブロア３０
の下流側に冷却媒体回路１６を構成するエバポレータ
（室内熱交換器）３２が配設される。エバポレータ３２
の下流側には、加熱媒体回路１８を構成するヒータコア
３４が配設されるとともに、このヒータコア３４の入口
側にエアミックス手段２０が装着される。エアミックス
手段２０は、エアミックスダンパ３６を備え、このエア
ミックスダンパ３６がエアミックスモータ３８を介して
開度０％の位置から開度１００％の位置の範囲内で任意
の角度に回動自在である。

【００１４】ダクト本体１４の下流側には、電気自動車
１２のフロントウインドシールドの内面に向かって空気
を吹き出すデフ吹き出し口４０と、乗員の頭部側に向か
って空気を吹き出すフェイス吹き出し口４２と、乗員の
足元部に向かって空気を吹き出すフット吹き出し口４４
とが設けられる。デフ吹き出し口４０、フェイス吹き出
し口４２およびフット吹き出し口４４には、それぞれデ
フダンパ４６、フェイスダンパ４８およびフットダンパ
５０が回動自在に取り付けられている。

【００１５】エバポレータ３２は、内部に流入した冷却
媒体とダクト本体１４内にブロア３０により送られてく
る空気との間で熱交換させることにより、この冷却媒体
を蒸発気化させるとともに、前記空気を冷却する機能を
有する。このエバポレータ３２を含む冷却媒体回路１６
は、電動コンプレッサ５２を備え、この電動コンプレッ
サ５２の吸入口側と前記エバポレータ３２の導出口側と
を繋ぐ低圧側の冷媒管路５４ａには、アキュムレータ５
６が介装される。

【００１６】電動コンプレッサ５２は、吸入口より内部
に吸入された冷却媒体（ガス冷媒）を圧縮して高温、高
圧の冷却媒体として吐出口側から冷媒管路５４ｂ側に吐
出する。アキュムレータ５６は、冷却媒体を液冷媒とガ
ス冷媒とに分離してガス冷媒のみを電動コンプレッサ５
２に供給する機能を有する。

【００１７】冷媒管路５４ｂは、その先端側で冷媒管路
５４ｃ、５４ｄに分岐するとともに、この冷媒管路５４
ｃが冷媒管路５４ｅ、５４ｆに分岐する。冷媒管路５４
ｃには、第１電磁弁６０が設けられ、冷媒管路５４ｆに
は、第２電磁弁６２が設けられるとともに、この冷媒管
路５４ｆが冷媒管路５４ａに連結される。冷媒管路５４
ｅには、室外熱交換器（第１熱交換器）６４が配設さ
れ、この室外熱交換器６４は、暖房運転時に低温、低圧
の気液二相状態の冷却媒体と室外ファン６６により吹き
付けられる外気とを熱交換させて冷却媒体を蒸発気化さ
せる一方、冷房運転時に高温、高圧のガス冷媒と室外フ
ァン６６により吹き付けられる外気とを熱交換させてガ
ス冷媒を凝縮液化させる機能を有する。

【００１８】冷媒管路５４ｄには、暖房用の第１キャピ
ラリチューブ７０が設けられており、この冷媒管路５４
ｄと冷媒管路５４ｅとは、冷媒管路５４ｇとして一体化
されてエバポレータ３２の導入側に連結される。この冷
媒管路５４ｇには、第３電磁弁６８と冷房用の第２キャ
ピラリチューブ７２とが並設されている。

【００１９】加熱媒体回路１８は、ヒータコア３４に温
水を循環供給するための温水循環路７４を備え、この温
水循環路７４にウォータポンプ７６および燃焼ヒータ７
８が配設される。温水循環路７４の一部には、所定の長
さにわたって冷却媒体回路１６の冷媒管路５４ｂを囲繞
して二重管構造を有する外管部８０が設けられ、前記冷
媒管路５４ｂおよび前記外管部８０により媒体熱交換器
８２が構成される。この媒体熱交換器８２は、電動コン
プレッサ５２から吐出されて高温、高圧となった冷却媒
体が冷媒管路５４ｂを流れる際、温水循環路７４の外管
部８０を通る加熱媒体としての温水と前記冷却媒体との
間で熱交換させることにより前記温水を加熱する機能を
有する。

【００２０】室外熱交換器６４には、駆動系（発熱源）
９０を冷却して高温になった冷却水の冷却を行うラジエ
ータ（第２熱交換器）９２が並設される。ラジエータ９
２と室外熱交換器６４とは、電気自動車１２の車長方向
に近接して配列されるとともに、このラジエータ９２
は、前記室外熱交換器６４より車長方向前方（矢印Ａ方
向）に配置される。

【００２１】図１および図３に示すように、駆動系９０
は、走行用モータ９４と、このモータ９４に電気エネル
ギーを供給するバッテリ９６とを備え、前記モータ９４
および前記バッテリ９６に冷却水を循環供給するための
冷却回路９８が設けられる。冷却回路９８は、冷却水循
環路１００と、この冷却水循環路１００に沿って冷却水
を循環させ、ラジエータ９２、モータ９４およびバッテ
リ９６を収容するバッテリ収納ボックス１０２内に前記
冷却水を供給するためのポンプ１０４とを備える。冷却
水循環路１００は、ラジエータ９２の近傍で三方弁１０
６を介して分岐する水路１０８を有している。

【００２２】このように構成されるオートエアコン１０
の動作について、以下に説明する。

【００２３】先ず、運転モードが冷房運転、暖房運転、
除湿運転および送風運転の場合におけるそれぞれの冷却
媒体回路１６の経路が、表１に示されている。

【００２４】

【表１】

【００２５】そこで、運転モードが暖房運転では、表１
および図２に示すように、第１および第３電磁弁６０、
６８が閉塞されるとともに、第２電磁弁６２が開放され
る。このため、電動コンプレッサ５２から吐出される冷
却媒体は、冷媒管路５４ｂ、５４ｄから第１キャピラリ
チューブ７０を通って減圧され、気流二相状態で室外熱
交換器６４を通って気化した後、第２電磁弁６２、冷媒
管路５４ｆ、５４ａを通ってアキュムレータ５６から前
記電動コンプレッサ５２に循環される。

【００２６】その際、加熱媒体回路１８では、ウォータ
ポンプ７６の駆動作用下に温水循環路７４に沿って温水
が循環されており、媒体熱交換器８２を構成する外管部
８０に前記温水が供給されている。従って、外管部８０
の内方に冷媒管路５４ｂを介して高温、高圧の冷却媒体
が流れることにより、この外管部８０内の温水が加熱さ
れる。この温水は、ヒータコア３４の内部に導入され、
このヒータコア３４を通過する空気を所定の温度に加熱
する。

【００２７】一方、図１に示すように、電気自動車１２
では、バッテリ９６から供給される電気エネルギーを介
してモータ９４が駆動されており、このバッテリ９６お
よび前記モータ９４を冷却するために冷却回路９８が駆
動される。すなわち、図１および図３に示すように、ポ
ンプ１０４の駆動作用下に、冷却水循環路１００に沿っ
て冷却水が循環されている。これにより、モータ９４お
よびバッテリ９６等を冷却して高温となった冷却水が、
ラジエータ９２を通ることによって外部の空気と熱交換
されて低温となるために、前記モータ９４およびバッテ
リ９６等の冷却を連続して行うことができる。

【００２８】ところで、オートエアコン１０により暖房
運転が行われる際、気流二相状態の冷却媒体が、室外熱
交換器６４で外気と熱交換することにより、吸熱を行っ
て気化する。このため、外気温度が低下して室外熱交換
器６４に着霜が惹起され易い。

【００２９】しかしながら、本実施形態では、室外熱交
換器６４の車長方向前方（矢印Ａ方向）に駆動系９０を
冷却して高温となった冷却水の冷却を行うためのラジエ
ータ９２が配設されている。従って、ラジエータ９２か
らの排熱を介して室外熱交換器６４の周囲温度が上昇さ
れるため、前記室外熱交換器６４が着霜することを確実
に阻止することができるという効果が得られる。

【００３０】しかも、室外熱交換器６４では、冷却媒体
が外気から吸熱を行って気化する際、この室外熱交換器
６４の周囲に発生した排熱を蒸発熱として吸熱すること
が可能になる。これにより、冷却媒体回路１６における
暖房効率が大幅に向上するという利点がある。

【００３１】さらに、ラジエータ９２が、室外熱交換器
６４の前方（矢印Ａ方向）に配置されている。このた
め、走行中の電気自動車１２に前方から雨水等が吹き付
けられた場合にも、室外熱交換器６４に水や泥がかかる
ことを有効に回避することができる。これにより、室外
熱交換器６４に着霜や着氷が惹起されることを確実に防
止し、暖房運転時に前記室外熱交換器６４の霜付きによ
る除霜運転を大幅に削減することが可能になり、暖房性
能の大幅な向上が図られるという利点が得られる。

【００３２】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る車両用空調
装置では、暖房運転時に熱媒体を蒸発させて吸熱を行う
第１熱交換器に並列して、発熱源冷却用の冷却水を冷却
するための第２熱交換器が配置されており、この第２熱
交換器からの排熱を介して前記第１熱交換器の周囲温度
が上昇される。このため、第１熱交換器が着霜すること
を有効に阻止することができるとともに、該第１熱交換
器の周囲に発生した排熱を蒸発熱として吸熱することに
より、暖房効率が大幅に向上する。

【００３３】しかも、第２熱交換器が第１熱交換器の車
長方向前方に配置されるため、この第１熱交換器に外部
から水や泥がかかることを防止することが可能になる。
従って、第１熱交換器の着霜および着氷を確実に回避す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る車両用オートエアコン
を組み込む電気自動車の概略斜視説明図である。

【図２】前記オートエアコンの概略構成説明図である。

【図３】駆動系の冷却回路の説明図である。

【符号の説明】

１０…オートエアコン １２…電気自動
車 １６…冷却媒体回路 １８…加熱媒体
回路 ３２…エバポレータ ５２…電動コン
プレッサ ７４…温水循環路 ９０…駆動系 ９２…ラジエータ ９４…モータ ９６…バッテリ １００…冷却水
循環路 １０４…ポンプ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱媒体を圧縮して送り出すコンプレッサ
   と、 冷房運転時に、前記コンプレッサから吐出された前記熱
   媒体を凝縮させることにより放熱を行う一方、暖房運転
   時に、前記熱媒体を蒸発させることにより吸熱を行う第
   １熱交換器と、 発熱源を冷却して温度が高くなった冷却水の冷却を行う
   第２熱交換器と、 を備え、 前記第１および第２熱交換器が車両の車長方向に近接し
   て配列されるとともに、該第２熱交換器が該第１熱交換
   器より車長方向前方に配置されることを特徴とする車両
   用空調装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の空調装置において、前記第
   １および第２熱交換器は、車室外に配設されることを特
   徴とする車両用空調装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の空調装置において、前記発
   熱源は、走行用モータを有することを特徴とする車両用
   空調装置。