JPH10329532A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】着霜作業を可及的に阻止することができ、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】室外熱交換器６４は、冷却媒体を流すため
の第１通路８４と、暖房運転時に駆動系８６を冷却して
高温になった冷却水を流すための第２通路８８とが、互
いに近接して直接設けられたヘッダー部９０を有する。
このため、第１通路８４に導入された冷却媒体は、該第
１通路８４の周囲に発生した排熱を蒸発熱として吸熱す
ることが可能になり、暖房効率が大幅に向上するととも
に、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。

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、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から安定した暖房運転に至るまでに
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、着霜を可及的に阻止することができ、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熱交換器が、前記熱媒体
を流すための第１通路と、暖房運転時に発熱源を冷却し
た冷却水を流すための第２通路とを、互いに近接して直
接設けた配管部材を有している。このため、発熱源から
の排熱を介して第１通路の周囲温度が迅速かつ確実に上
昇し、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通路の周囲に発生した
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１通路と第２通路とは、二重の
中空構造に設定されるため、熱媒体は、発熱源からの排
熱を蒸発熱として確実かつ効率的に吸熱することが可能
になる。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、本発明の第１の実施形態
に係る車両用オートエアコン（空調装置）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】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２８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
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
側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とが並列されている。

【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】図２に示すように、室外熱交換器６４は、
冷却媒体を流すための第１通路８４と、暖房運転時に駆
動系（発熱源）８６を冷却して高温になった冷却水を流
すための第２通路８８とが、互いに近接して直接設けら
れた一対のヘッダー部（配管部材）９０を有する。図３
に示すように、ヘッダー部９０の中央部分には、冷却媒
体用の第１通路８４が断面円形状を有して設けられると
ともに、複数の断面略長円状の冷却水用の第２通路８８
が、この第１通路８４を中心に周回して設けられ、これ
により、前記ヘッダー部９０は、二重の中空構造に設定
される。

【００２１】各ヘッダー部９０には、複数本の扁平状チ
ューブ９２が互いに平行に配列されてそれぞれの両端部
が連結される一方、前記ヘッダー部９０の下端側に水管
路９４の両端部が固定される。チューブ９２には、多数
のフィン９６が設けられており、このチューブ９２内に
は、冷却媒体を流すための冷媒通路９８が形成され、こ
の冷媒通路９８が各ヘッダー部９０の第１通路８４に連
通する。各ヘッダー部９０の第２通路８８は、水管路９
４を介して連通している。

【００２２】各ヘッダー部９０の第１通路８４は、冷媒
管路５４ｅに連通しており、各ヘッダー部９０の第２通
路８８は、タンク部９９を介して駆動系８６を構成する
冷却回路１００に連通する。図４に示すように、駆動系
８６は、走行用モータ１０２と、このモータ１０２に電
気エネルギを供給するバッテリ１０４とを備え、前記モ
ータ１０２および前記バッテリ１０４に冷却水を循環供
給するための冷却回路１００が設けられる。

【００２３】冷却回路１００は、冷却水循環路１０６
と、この冷却水循環路１０６に沿って冷却水を循環さ
せ、ラジエータ１０８、モータ１０２およびバッテリ１
０４を収容するバッテリ収納ボックス１１０内に前記冷
却水を供給するためのポンプ１１２とを備える。冷却水
循環路１０６は、三方弁１１４を介して分岐する水路１
１６を有しており、この水路１１６は、各ヘッダー部９
０の第２通路８８に連通している。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】

【表１】

【００２７】そこで、運転モードが暖房運転では、表１
および図１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、気液二相状態で室外熱
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。

【００２８】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。

【００２９】一方、走行中では、図４に示すように、バ
ッテリ１０４から供給される電気エネルギを介してモー
タ１０２が駆動されており、このバッテリ１０４および
前記モータ１０２を冷却するために冷却回路１００が駆
動される。すなわち、ポンプ１１２の駆動作用下に、冷
却水循環路１０６に沿って冷却水が循環されている（図
４中、二点鎖線矢印参照）。これにより、モータ１０２
およびバッテリ１０４等を冷却して高温となった冷却水
が、ラジエータ１０８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１０２およ
びバッテリ１０４等の冷却を連続して行うことができ
る。

【００３０】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、気液二相状態の冷却媒体が、室外熱
交換器６４を構成するチューブ９２の冷媒通路９８を通
る際に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チューブ９２の周
囲やフィン９６等に着霜が惹起され易い。

【００３１】しかしながら、第１の実施形態では、室外
熱交換器６４を構成するヘッダー部９０が、冷却媒体を
流すための第１通路８４と、暖房運転時に駆動系８６を
冷却して高温になった冷却水を流すための第２通路８８
とを、互いに近接して直接設けている。そこで、暖房運
転時には、図４に示すように、三方弁１１４を介して水
路１１６がポンプ１１２を含む駆動系８６の冷却水循環
路を形成しており、モータ１０２およびバッテリ１０４
等を冷却して高温となった冷却水が室外熱交換器６４に
供給される（図４中、二点実線矢印参照）。

【００３２】これにより、図２および図３に示すよう
に、冷却媒体がヘッダー部９０の中央部分に設けられた
第１通路８４に導入される一方、高温の冷却水がこの第
１通路８４を周回して設けられた複数の第２通路８８に
導入される。従って、駆動系８６からの排熱を介してヘ
ッダー部９０自体を直接加熱することができ、第１通路
８４の周囲温度が迅速かつ確実に上昇される。このた
め、第１通路８４に導入された冷却媒体は、該第１通路
８４の周囲に発生した排熱を蒸発熱として吸熱すること
が可能になり、暖房効率が大幅に向上するとともに、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。

【００３３】図５は、本発明の第２の実施形態に係るオ
ートエアコンを構成する室外熱交換器１２０の概略構成
説明図であり、図６は、図５中、ＶＩ−ＶＩ線断面図で
ある。

【００３４】室外熱交換器１２０は、鉛直方向に蛇行す
る扁平状チューブ１２２を備え、このチューブ１２２に
は、多数のフィン１２３が設けられている。チューブ１
２２内には、暖房運転時に図示しない駆動系を冷却して
高温になった冷却水を流す水通路１２４と、この水通路
１２４を中心に周回する複数の冷媒通路１２６とが設け
られ、これにより、前記チューブ１２２は、二重の中空
構造に設定される。

【００３５】図５および図７に示すように、チューブ１
２２の両端部は、水通路１２４が所定の長さだけ外方に
突出しており、この突出する水通路１２４に水路１１６
が連結されている。冷媒通路１２６は、チューブ１２２
の両端縁部でタンク１３０に連通しており、このタンク
１３０に冷媒管路５４ｅが連結されている。

【００３６】このように構成される第２の実施形態で
は、室外熱交換器１２０を構成するチューブ１２２が、
中央部分に水通路１２４を有し、この水通路１２４の周
囲に複数の冷媒通路１２６を設けた二重の中空構造に設
定されている。このため、暖房運転時に、高温の冷却水
が水通路１２４に導入される一方、冷却媒体がこの水通
路１２４を周回して設けられた複数の冷媒通路１２６に
導入される。

【００３７】これにより、駆動系からの排熱を介してチ
ューブ１２２自体が直接加熱され、冷媒通路１２６の周
囲温度が迅速に上昇されて、前記冷媒通路１２６に導入
された冷却媒体は、該冷媒通路１２６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。従っ
て、暖房効率が大幅に向上するとともに、着霜を確実に
阻止することができる等、第１の実施形態と同様の効果
が得られる。

【００３８】なお、第１の実施形態では、室外熱交換器
６４を構成するヘッダー部９０のみを二重の中空構造に
設定しているが、この室外熱交換器６４を構成するチュ
ーブ９２を、第２の実施形態に係るチューブ１２２と同
様に、二重の中空構造に設定してもよい。

【００３９】

【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、配管部材の第１通路に熱媒体
を流す一方、この配管部材の第２通路に発熱源を冷却し
た冷却水を流すことにより、前記発熱源からの排熱を介
して前記第１通路の周囲温度が迅速かつ確実に上昇し、
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通路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
ることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る車両用オートエ
アコンの概略構成説明図である。

【図２】前記オートエアコンを構成する室外熱交換器の
概略構成説明図である。

【図３】図２中、ＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。

【図４】駆動系の冷却回路説明図である。

【図５】本発明の第２の実施形態に係る車両用オートエ
アコンを構成する室外熱交換器の概略構成説明図であ
る。

【図６】図５中、ＶＩ−ＶＩ線断面図である。

【図７】図５に示す室外熱交換器を構成するチューブの
端部拡大断面図である。

【符号の説明】

１０…オートエアコン １６…冷却媒
体回路 １８…加熱媒体回路 ５２…電動コ
ンプレッサ ６４…室外熱交換器 ８４…第１通
路 ８６…駆動系 ８８…第２通
路 ９０…ヘッダー部 ９２…チュー
ブ ９４…水管路 ９８…冷媒通
路 １００…冷却回路 １０２…モー
タ １０４…バッテリ １０６…冷却
水循環路 １０８…ラジエータ １１２…ポン
プ １１４…三方弁 １１６…水路 １２０…室外熱交換器 １２２…チュ
ーブ １２４…水通路 １２６…冷媒
通路

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熱
   交換器と、 を備え、 前記熱交換器は、前記熱媒体を流すための第１通路と、
   暖房運転時に発熱源を冷却した冷却水を流すための第２
   通路とが、互いに近接して直接設けられた配管部材を有
   す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通路と前記第２通路とは、一方を中心にして他方を該
   一方の周囲に配置した二重の中空構造に設定されること
   を特徴とする車両用空調装置。
3. 【請求項３】請求項１または２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。