JP3278904B2 - 電気自動車用空気調和装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車載電源の充電時に加
熱された温水を電気自動車の運転時に暖房用熱源として
使用するようにし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、電気自動車のようにエンジン
冷却水を有さないものにおいては、ヒートポンプを用い
て車室内の暖房を行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ヒートポン
プにより車室内を暖房する電気自動車においては、とく
に低外気温（例えば０℃）における暖房の立ち上がり時
に、ヒートポンプの冷媒圧縮機も低外気温（例えば０
℃）まで冷却されているため、暖房の立ち上がりに時間
がかかる。また、定常時においても、冷媒圧縮機が冷却
されていると、大きな暖房能力が必要となるため、冷媒
圧縮機の消費電力が大きくなるという課題があった。本
発明は、電動式の冷媒圧縮機を暖めておいて暖房運転の
開始時に暖房の立ち上がり時間を早め、且つ定常時にお
いても電動式の冷媒圧縮機で消費する電力の低減化を図
る電気自動車用空気調和装置の提供を目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】〔請求項１〕 本発明は、外部電源により充電される車載電源を有する
電気自動車に用いられる空調装置であって、前記車載電
源より電力の供給を受けると冷媒を圧縮して吐出する電
動式の冷媒圧縮機、暖房運転時に冷媒凝縮器として働く
第１室内熱交換器、冷房運転時に冷媒蒸発器として働く
第２室内熱交換器、冷房運転時に冷媒凝縮器として働
き、暖房運転時に冷媒蒸発器として働く室外熱交換器、
およびこれらを環状に接続する冷媒配管を有するヒート
ポンプと、このヒートポンプの冷房運転と暖房運転とで
冷媒の流れ方向を切り替える冷媒流路切替弁と、内部に
前記冷媒圧縮機を収めると共に、前記冷媒圧縮機の周囲
の温水を保温する蓄熱タンク、流入した温水と車室外空
気とを熱交換させて温水を冷却するラジエータ、および
これらに温水を循環させる温水循環路を有する温水式暖
房装置と、前記車載電源の充電時に、前記蓄熱タンク内
の温水を加熱する加熱手段と、前記ヒートポンプの冷房
運転時に、前記温水循環路内に温水の水流を発生させる
循環ポンプとを備えた技術手段を採用した。

【０００５】〔請求項３〕 本発明は、外部電源により充電される車載電源を有する
電気自動車に用いられる空調装置であって、前記車載電
源より電力の供給を受けると冷媒を圧縮して吐出する電
動式の冷媒圧縮機、およびこの冷媒圧縮機より吐出され
た冷媒と車室内に吹き出す空気とを熱交換させる室内熱
交換器を有するヒートポンプと、流入した温水と車室内
に吹き出す空気とを熱交換させる室内放熱器と、内部に
前記冷媒圧縮機を収めると共に、前記冷媒圧縮機の周囲
の温水を保温する蓄熱タンクと、前記室内放熱器および
前記蓄熱タンクに温水を循環させる温水循環路と、前記
車載電源の充電時に、前記蓄熱タンク内の温水を加熱す
る加熱手段とを備えた技術手段を採用した。

【０００６】

【作用】〔請求項１〕 本発明は、車載電源の充電中に外部電源より電力が加熱
手段に供給されると蓄熱タンク内の温水が加熱される。
そして、電気自動車への乗車時に車載電源より電力が電
動式の冷媒圧縮機に供給されるとヒートポンプが暖房運
転されるが、冷媒圧縮機が加熱手段で加熱した蓄熱タン
ク内の温水によって暖められているので、低外気温にお
ける暖房の立ち上がり時間が短くなる。また、定常暖房
運転時においても大きな暖房能力が不要となるので、電
動式の冷媒圧縮機の消費電力が減少する。また、ヒート
ポンプの冷房運転時に、循環ポンプを作動させることに
より、ラジエータで冷却された温水が冷媒圧縮機および
蓄熱タンクに循環するので冷媒圧縮機が冷却され、冷媒
圧縮機の効率が向上するので、電動式の冷媒圧縮機の電
力消費が減少する。

【０００７】〔請求項３〕本発明は、車載電源の充電中
に外部電源より電力が加熱手段に供給されると蓄熱タン
ク内の温水が加熱される。そして、電気自動車への乗車
時に、加熱手段で加熱した蓄熱タンク内の温水を室内放
熱器に流入させることにより、車室内の暖房の立ち上が
りが早くなる。また、電気自動車への乗車時に車載電源
より電力が電動式の冷媒圧縮機に供給されるとヒートポ
ンプが暖房運転されるが、冷媒圧縮機が加熱手段で加熱
した蓄熱タンク内の温水によって暖められているので、
低外気温における暖房の立ち上がり時間が短くなり、且
つ定常時においても大きな暖房能力が不要となるので冷
媒圧縮機の消費電力が減少する。

【０００８】

【実施例】つぎに、本発明の電気自動車用空気調和装置
を図１ないし図５に示す実施例に基づいて説明する。図
１ないし図４は本発明の第１実施例を示し、図１は冷媒
圧縮機と蓄熱タンクを示した図で、図２は電気自動車用
空気調和装置の室内ユニットを示した図で、図３はアキ
ュームレータ式のヒートポンプを示した図で、図４は温
水式暖房装置を示した図である。電気自動車は、電源切
換分配器１と充電器２を介して外部電源３により充電さ
れるバッテリ（車載電源）４と、電源切換分配器１を介
してバッテリ４より電力が供給されるインバータ５、こ
のインバータ５により周波数を変換されることにより回
転数が変わる走行用モータ６、および車室内の空調を行
う空気調和装置（エアコン）７を搭載している。なお、
走行用モータ６は車室内に設置された運転スイッチ（図
示せず）が運転者によりオンされアクセルペダル（図示
せず）が踏み込まれるとインバータ５を介してバッテリ
４より電力が供給されて回転する。

【０００９】空気調和装置７は、車室内に空気を送るた
めの送風ダクト８、この送風ダクト８内に車室内に向か
う空気流を発生させるブロワ９、車室内を冷暖房するア
キュームレータ式のヒートポンプ１０、車室内を暖房す
る温水式暖房装置１１、および空気調和装置７を制御す
るエアコン制御装置１２を備える。送風ダクト８の内部
には、内気導入口１３から導入した内気（車室内空気）
または外気導入口１４から導入した外気（車室外空気）
を、デフ吹出口１５、ベント吹出口１６またはフット吹
出口１７へ送る空気流路１８が形成されている。また、
空気流路１８内には、バッテリ４からの電力の供給によ
って、空気流路１８内を流れる空気を加熱する電気ヒー
タ８０１が配されている。ブロワ９は、空気流路１８の
風上側に配され、ブロワモータ１９により回転駆動され
る。そのブロワモータ１９は、電気自動車に搭載された
バッテリ４より電力が供給されるとブロワ９を所定の回
転数で回転させる。

【００１０】ヒートポンプ１０は、冷媒圧縮機２０、第
１室内熱交換器２１、第１減圧装置２２、室外熱交換器
２３、第２減圧装置２４、第２室内熱交換器２５、アキ
ュームレータ２６等を接続している。また、ヒートポン
プ１０は、四方弁２７、逆止弁２８、２９、電磁弁３０
〜３２によって冷媒の流れ方向を暖房運転と冷房運転と
除湿運転と除霜運転とで切り替えるようにしている。冷
媒圧縮機２０は、図１に示したように、後記する蓄熱タ
ンク５２内に収納されている。この冷媒圧縮機２０は、
蓄熱タンク５２内に取り付けられた電動モータ３３によ
り回転駆動され、吸入側パイプ３４よりシリンダ３５内
に吸入した冷媒ガスをピストン３６で圧縮して高温高圧
の冷媒ガスを吐出側パイプ３７より吐出する。電動モー
タ３３は、三相誘導式交流モータで、ステータ３８とロ
ータ３９よりなり、電源切換分配器１を介してバッテリ
４より電力が供給されるインバータ３９により周波数を
変換されることにより冷媒圧縮機２０の回転軸４０を所
定の回転数で回転駆動する。

【００１１】第１室内熱交換器２１は、後記する室内放
熱器５１の風下側の空気流路１８に配され、第１減圧装
置２２および電磁弁３０と四方弁２７との間に接続され
ている。そして、第１室内熱交換器２１の風上側には、
第１室内熱交換器２１を通過する空気量と第１室内熱交
換器２１を迂回する空気量とを調節して車室内への吹出
空気の温度を調節するエアミックスドア２１１が回動自
在に取り付けられている。この第１室内熱交換器２１
は、暖房運転と除湿運転と除霜運転時に高温の冷媒ガス
と空気流路１８内を流れる空気とを熱交換させて空気を
加熱すると共に冷媒を凝縮させる冷媒凝縮器として働
く。第１減圧装置２２は、第１室内熱交換器２１で凝縮
された高温の液冷媒を急激に断熱膨張させる温度作動式
の膨張弁であって、第１室内熱交換器２１の過冷却度に
応じた冷媒流量となるように弁開度を変更する。

【００１２】室外熱交換器２３は、電気自動車の走行時
に走行風を受けるように電気自動車の進行方向前方に配
され、第２減圧装置２４および電磁弁３１、３２と四方
弁２７との間に接続されている。そして、室外熱交換器
２３の電気自動車の進行方向前方は、室外熱交換器２３
を通過する空気の流れを遮断することが可能なシャット
ドア４１１が取り付けられている。この室外熱交換器２
３は、冷房運転時に高温の冷媒ガスと走行風および電動
ファン４１により送られる車室外空気（外気）とを熱交
換させて冷媒を凝縮させる冷媒凝縮器として働く。ま
た、室外熱交換器２３は、暖房運転時と除湿運転時に第
１減圧装置２２で減圧された霧状冷媒と前述の外気とを
熱交換させて冷媒を蒸発させる冷媒蒸発器として働く。
さらに、室外熱交換器２３は、除霜運転時のみシャット
ドア４１１が閉じられることによって冷媒通路として働
く。

【００１３】第２減圧装置２４は、例えば室外熱交換器
２３で凝縮された高温の液冷媒を急激に断熱膨張させる
キャピラリチューブ等の固定絞りが用いられている。第
２室内熱交換器２５は、後記する室内放熱器５１の風上
側の空気流路１８に配され、第２減圧装置２４および電
磁弁３１とアキュームレータ２６との間に接続されてい
る。この第２室内熱交換器２５は、冷房運転時と除霜運
転時に第２減圧装置２４で減圧された霧状冷媒と空気流
路１８内を流れる空気とを熱交換させて空気を冷却する
と共に冷媒を蒸発させる冷媒蒸発器として働く。また、
第２室内熱交換器２５は、除湿運転時に第２減圧装置２
４で減圧され室外熱交換器２３を通過した霧状冷媒と空
気流路１８内を流れる空気とを熱交換させて空気を冷却
すると共に冷媒を蒸発させる冷媒蒸発器として働く。ア
キュームレータ２６は、冷媒圧縮機２０の吸入側パイプ
３４と電磁弁３２および第２室内熱交換器２５との間に
接続されている。このアキュームレータ２６は、室外熱
交換器２３または第２室内熱交換器２５より流入した冷
媒を液冷媒と冷媒ガスとに分離して冷媒ガスのみ吸入側
パイプ３４を介して冷媒圧縮機２０に供給する。

【００１４】四方弁２７は、図示実線側（暖房運転側）
に切り替えられると、暖房運転、除湿運転または除霜運
転を行うように冷媒の流れ方向を切り替える。また、四
方弁２７は、図示破線側（冷房運転側）に切り替えられ
ると、冷房運転を行うように冷媒の流れ方向を切り替え
る。逆止弁２８、２９は、冷媒の逆流を防止するもので
ある。電磁弁３０は、第１減圧装置２２を迂回する迂回
通路４２に配され、除霜運転時のみ通電されて迂回通路
４２を開く。電磁弁３１は、第２減圧装置２４を迂回す
る迂回通路４３に配され、除湿運転時のみ通電されて迂
回通路４３を開く。電磁弁３２は、室外熱交換器２３と
アキュームレータ２６を短絡する連絡通路４４に配さ
れ、暖房運転時のみ通電されて連絡通路４４を開く。

【００１５】温水式暖房装置１１は、室内放熱器５１、
蓄熱タンク５２、廃熱回収器５３、５４、ラジエータ５
５、循環ポンプ５６、５７、三方弁５８、５９およびこ
れらに温水を循環させる温水循環路６０により構成され
ている。室内放熱器５１は、低い温度まで有効的に熱エ
ネルギーを回収するために第１室内熱交換器２１の風上
側の空気流路１８に配され、三方弁５８、５９間に接続
さている。そして、室内放熱換器５１の風上側には、室
内放熱換器５１を通過する空気量と室内放熱換器５１を
迂回する空気量とを調節して車室内への吹出空気の温度
を調節するエアミックスドア５１１が回動自在に取り付
けられている。この室内放熱器５１は、暖房運転時に内
部を流れる温水（使用環境において凍結しない程度の濃
度のエチレングリコール水溶液）と空気流路１８内を流
れる空気とを熱交換させて空気を加熱する。

【００１６】蓄熱タンク５２は、図１に示したように、
外周面が発泡材等の断熱材６１に覆われている。蓄熱タ
ンク５２は、熱伝導性に優れた鋼やアルミニウム等の金
属製で冷媒圧縮機２０のハウジング２００を取り囲むよ
うに略円筒状に形成されており、ハウジング２００に対
して着脱自在に嵌着されている。そして、蓄熱タンク５
２の蓄熱室５２１内には、冬季の夜間等の充電時に蓄熱
タンク５２内の温水を加熱して冷媒圧縮機２０を暖める
ための電気ヒータ６２、および蓄熱タンク５２内の温水
の水温を検出するための水温センサ６３が取り付けられ
ている。電気ヒータ６２は、本発明の加熱手段であっ
て、例えばＰＴＣヒータやニクロム線ヒータ等が用いら
れる。また、蓄熱タンク５２は、電気ヒータ６２に加熱
された温水を蓄熱するだけでなく、ヒートポンプ１０の
運転時に冷媒圧縮機２０と電動モータ３３の作動に伴っ
て生ずる廃熱を回収し、冷媒圧縮機２０と電動モータ３
３の過熱を防止すると共に温水を加熱する廃熱回収器と
しても働く。

【００１７】廃熱回収器５３は、インバータ５に組み込
まれるトランジスタ等の発熱体を固定する熱伝導性に優
れる板材の外周に温水が流れ込む温水室（図示せず）を
備え、電気自動車の運転時にインバータ５の作動に伴っ
て生ずる廃熱を回収し、発熱体の過熱を防止すると共に
温水を加熱する。そして、温水室内には、温水室内の温
水の水温を検出するための水温センサ６４が取り付けら
れている。廃熱回収器５４は、走行用モータ６の外周部
に温水が流れ込むウォータジャケット（図示せず）を備
え、電気自動車の運転時に走行用モータ６の作動に伴っ
て生ずる廃熱を回収し、発熱体の過熱を防止すると共に
温水を加熱する。そして、ウォータジャケット内には、
ウォータジャケット内の温水の水温を検出するための水
温センサ６５が取り付けられている。ラジエータ５５
は、電気自動車の進行方向前方の走行風を受け易い場所
に設置され、温水放熱路６７に設けられている。このラ
ジエータ５５は、高温の温水と電動ファン６６により送
られる冷却風とを熱交換させて温水を冷却する。

【００１８】循環ポンプ５６は、蓄熱タンク５２と三方
弁５８との間に接続され、エアコン制御装置１２より通
電されると羽根車（図示せず）を回転させて温水循環路
６０内に温水の水流を発生させる。循環ポンプ５７は、
廃熱回収器５４とラジエータ５５との間に接続され、エ
アコン制御装置１２より通電されると羽根車（図示せ
ず）を回転させて温水放熱路６７内に温水の水流を発生
させる。三方弁５８は、エアコン制御装置１２より通電
されると図示実線矢印に示したように蓄熱タンク５２よ
り室内放熱器５１に温水が向かうよう切り替わり、通電
が停止されると図示破線矢印に示したように蓄熱タンク
５２よりバイパス路６８を介してラジエータ５５に温水
が向かうよう切り替わる。三方弁５９は、エアコン制御
装置１２より通電されると図示実線矢印に示したように
室内放熱器５１よりバイパス路６９を介して蓄熱タンク
５２に温水が向かうよう切り替わり、通電が停止される
と図示破線矢印に示したように廃熱回収器５３、５４よ
り蓄熱タンク５２に温水が向かうよう切り替わる。

【００１９】エアコン制御装置１２は、電気自動車の制
御用コンピュータ７０からの運転信号や充電信号、さら
に空調制御パネル（図示せず）、外気温センサ（図示せ
ず）、水温センサ６３〜６５等からの電気信号に基づい
て、ブロワモータ１９、電磁弁３０〜３２、四方弁２
７、電動モータ３３、電動ファン４１、６６、循環ポン
プ５６、５７、三方弁５８、５９、電気ヒータ６２の通
電（以下オンと呼ぶ）および通電の停止（以下オフと呼
ぶ）を制御する。

【００２０】つぎに、この空気調和装置７のエアコン制
御装置１２の作動を図１ないし図５に基づいて簡単に説
明する。 〔バッテリ４の充電時〕 制御用コンピュータ７０から充電信号が入力されてお
り、水温センサ６３で検出した蓄熱タンク５２内の温水
の温度が設定温度（例えば１０℃）以下に低下している
場合に、電気ヒータ６２をオンして、蓄熱タンク５２内
の温水の温度が設定温度（例えば８０℃）となるよう
に、電気ヒータ６２を通電制御する。このため、電気自
動車への乗車時の暖房運転の即効暖房のために温水が蓄
熱される。さらに、蓄熱タンク５２が冷媒圧縮機２０と
電動モータ３３の周囲に設けられており、蓄熱タンク５
２の周囲が断熱材６１で外気と遮断されているので、仮
に外気温が０℃以下のような極寒時であって電気ヒータ
６２で加熱された温水によって冷媒圧縮機２０と電動モ
ータ３３が所定温度以上に暖められる。

【００２１】〔空気調和装置７の蓄熱暖房運転〕制御用
コンピュータ７０から運転信号を入力し、空調制御パネ
ルから暖房信号を入力すると、ブロワモータ１９、電磁
弁３２、電動モータ３３、電動ファン４１がオンされ、
電磁弁３０、３１がオフされると共に、四方弁２７が暖
房運転側（図示実線側）に切り替えられて、ヒートポン
プ１０の暖房運転が開始される。なお、このヒートポン
プ１０の暖房運転時の冷媒の流れは、冷媒圧縮機２０の
吐出側パイプ３７→四方弁２７→第１室内熱交換器２１
→第１減圧装置２２→逆止弁２８→室外熱交換器２３→
連絡通路４４→アキュームレータ２６→冷媒圧縮機２０
の吸入側パイプ３４となる。また、このヒートポンプ２
０の暖房運転時には、エアミックスドア２１１とシャッ
トドア４１１が開かれ、第１室内熱交換器２１が冷媒凝
縮器として働き、室外熱交換器２３が冷媒蒸発器として
働く。

【００２２】そして、ヒートポンプ１０の暖房運転と同
時に、水温センサ６３で検出した蓄熱タンク５２内の温
水の温度が設定温度（例えば４０℃）以上に上昇してい
る場合に、循環ポンプ５６がオンされると共に、三方弁
５８、５９がオンされて三方弁５８、５９が図示実線位
置に切り替えられて、温水式暖房装置１１の蓄熱回収運
転も開始される。なお、この温水式暖房装置１１の蓄熱
回収運転時には、温水循環路６０、すなわち、蓄熱タン
ク５２→循環ポンプ５６→三方弁５８→室内放熱器５１
→バイパス路６９→三方弁５９→蓄熱タンク５２を温水
が循環する。また、暖房運転時には、エアミックスドア
５１１が開かれる。

【００２３】このため、ブロワ９により発生した空気流
路１８内を流れる空気流は、室内放熱換器５１と第１室
内熱交換器２１で加熱される。よって、吹出口より吹き
出される空気の温度が高く、車室内の温度が早く上昇す
るので、低外気温（例えば０℃）においても車室内の暖
房の立ち上がりを早くすることができる。また、冷媒圧
縮機２０と電動モータ３３が周囲に設けられた蓄熱タン
ク５２内の温水により暖められているので、車室内の暖
房の立ち上がり時間が非常に短縮できる。そして、冷媒
圧縮機２０の周囲から外気への放熱を蓄熱室５２１内の
温水および断熱材６１の存在により抑えることができる
ので、暖房運転の立ち上がり時だけでなく定常暖房運転
時にも暖房能力が向上し、ヒートポンプ１０の効率が向
上する。このため、電動モータ３３の消費電力を軽減す
ることができるので、バッテリ４の充電量の減少が抑え
られ、電気自動車の走行距離が長くなる。さらに、冷媒
圧縮機２０が周囲に設けられた蓄熱タンク５２内の温水
により暖められているので、冷媒圧縮機２０の運転停止
時の冷媒の寝込みを防止できる。

【００２４】〔空気調和装置７の廃熱暖房運転〕ヒート
ポンプ１０の暖房運転中に、水温センサ６４で検出した
廃熱回収器５３の温水室内の温水の温度が設定温度（例
えば３０℃）以上に上昇するか、あるいは水温センサ６
５で検出した廃熱回収器５４のウォータジャケット内の
温水の温度が設定温度（例えば３０℃）以上に上昇した
場合には、循環ポンプ５６がオンされると共に、三方弁
５８がオンされて三方弁５８が図示実線位置に切り替え
られ、三方弁５９がオフされて三方弁５９が図示破線位
置に切り替えられて、温水式暖房装置１１の廃熱回収運
転が開始される。

【００２５】なお、この温水式暖房装置１１の廃熱回収
運転時には、温水循環路６０、すなわち、廃熱回収器５
３→廃熱回収器５４→三方弁５９→蓄熱タンク５２→循
環ポンプ５６→三方弁５８→室内放熱器５１→廃熱回収
器５３を温水が循環する。このため、インバータ５、走
行用モータ６、冷媒圧縮機２０および電動モータ３３の
廃熱を廃熱回収器５３、５４および蓄熱タンク５２で回
収して、室内放熱器５１で空気流路１８内に放熱するこ
とによって、車室内が暖房される。また、蓄熱タンク５
２により電気自動車の走行パターンの変化によるインバ
ータ５と走行用モータ６の廃熱の多少が平滑化されるの
で暖房感に優れる。

【００２６】〔空気調和装置７の除湿運転〕空調制御パ
ネルから暖房信号を入力している時に、窓ガラスに曇り
が発生した場合には、電磁弁３１、電動モータ３３、電
動ファン４１がオンされ、電磁弁３０、３２がオフされ
て、ヒートポンプ１０の除湿運転が開始される。なお、
このヒートポンプ１０の除湿運転時の冷媒の流れは、冷
媒圧縮機２０の吐出側パイプ３７→四方弁２７→第１室
内熱交換器２１→第１減圧装置２２→逆止弁２８→室外
熱交換器２３→迂回通路４３→第２室内熱交換器２５→
アキュームレータ２６→冷媒圧縮機２０の吸入側パイプ
３４となる。また、このヒートポンプ１０の除湿運転時
には、エアミックスドア２１１とシャットドア４１１が
開かれ、第１室内熱交換器２１が冷媒凝縮器として働
き、室外熱交換器２３と第２室内熱交換器２５が冷媒蒸
発器として働く。このため、車室内が除湿暖房されるの
で、窓ガラスの曇りが除去され、快適な視界が得られ
る。また、このとき、第１室内熱交換器２１は冷媒凝縮
器として働くので除湿運転時でも車室内の暖房状態が確
保される。なお、このとき、前述した廃熱暖房運転を併
用することにより、省電力化を図ることができる。

【００２７】〔空気調和装置７の除霜運転〕制御用コン
ピュータ７０から運転信号を入力し、空調制御パネルか
ら暖房信号を入力している時に、室外熱交換器２３が着
霜した場合には、電磁弁３０、電動モータ３３がオンさ
れ、電磁弁３１、３２、電動ファン４１がオフされて、
ヒートポンプ１０の除霜運転が開始される。なお、この
ヒートポンプ１０の除霜運転時の冷媒の流れは、冷媒圧
縮機２０の吐出側パイプ３７→四方弁２７→第１室内熱
交換器２１→迂回通路４２→逆止弁２８→室外熱交換器
２３→第２減圧装置２４→第２室内熱交換器２５→アキ
ュームレータ２６→冷媒圧縮機２０の吸入側パイプ３４
となる。また、このヒートポンプ１０の除霜運転時に
は、エアミックスドア２１１が開かれ、シャットドア４
１１が閉じられ、第１室内熱交換器２１が冷媒凝縮器と
して働き、室外熱交換器２３が冷媒通路として働き、第
２室内熱交換器２５が冷媒蒸発器として働く。このた
め、室外熱交換器２３内を、第１室内熱交換器２１で凝
縮された高温の液冷媒が通過することによって室外熱交
換器２３の着霜が除去される。また、このとき、第１室
内熱交換器２１は冷媒凝縮器として働くので除霜運転時
でも車室内の暖房状態が確保される。また、このとき、
前述した廃熱暖房運転を併用することにより、暖房感を
増すことができる。

【００２８】〔暖房運転時のオーバーヒート防止運転〕
ヒートポンプ１０の暖房運転中に、水温センサ６４で検
出した廃熱回収器５３の温水室内の温水の温度が設定温
度（例えば８０℃）以上に上昇するか、あるいは水温セ
ンサ６５で検出した廃熱回収器５４のウォータジャケッ
ト内の温水の温度が設定温度（例えば８０℃）以上に上
昇している場合には、循環ポンプ５７と電動ファン６６
がオンされると共に、三方弁５９がオンされて三方弁５
９が図示実線位置に切り替えられて、廃熱放熱運転が開
始される。なお、この廃熱放熱運転時には、廃熱回収器
５３→廃熱回収器５４→循環ポンプ５７→ラジエータ５
５→廃熱回収器５３を温水が循環する。このため、ラジ
エータ５５でインバータ５と走行用モータ６より奪った
熱を放熱して冷却された温水を廃熱回収器５３、５４に
循環させるようにしているので、インバータ５と走行用
モータ６を冷却することができ、インバータ５と走行用
モータ６のオーバーヒートを防止できる。

【００２９】〔空気調和装置７の冷房運転〕制御用コン
ピュータ７０から運転信号を入力し、空調制御パネルか
ら冷房信号を入力すると、ブロワモータ１９、電動モー
タ３３、電動ファン４１がオンされ、電磁弁３０、３
１、３２がオフされると共に、四方弁２７が冷房運転側
（図示破線側）に切り替えられて、ヒートポンプ１０の
冷房運転が開始される。 なお、このヒートポンプ１０
の冷房運転時の冷媒の流れは、冷媒圧縮機２０の吐出側
パイプ３７→四方弁２７→逆止弁２９→室外熱交換器２
３→第２減圧装置２４→第２室内熱交換器２５→アキュ
ームレータ２６→冷媒圧縮機２０の吸入側パイプ３４と
なる。また、このヒートポンプ１０の冷房運転時には、
エアミックスドア２１１が閉じられ、シャットドア４１
１が開かれ、室外熱交換器２３が冷媒凝縮器として働
き、第２室内熱交換器２５が冷媒蒸発器として働く。こ
のため、ブロワ９により発生した空気流路１８内を流れ
る空気流は、第２室内熱交換器２５で冷却され、吹出口
より吹き出される空気によって車室内が冷房される。

【００３０】そして、ヒートポンプ１０の冷房運転と同
時に、水温センサ６３で検出した蓄熱タンク５２内の温
水の温度が設定温度（例えば３５℃）以上に上昇した場
合には、循環ポンプ５６がオンされると共に、三方弁５
８がオフ（図示破線位置）に切り替えられ、冷媒圧縮機
２０と電動モータ３３の水冷運転が開始される。また、
水温センサ６４で検出した廃熱回収器５３の温水室内の
温水の温度が設定温度（例えば３５℃）以上に上昇する
か、あるいは水温センサ６５で検出した廃熱回収器５４
のウォータジャケット内の温水の温度が設定温度（例え
ば３５℃）以上に上昇している場合には、循環ポンプ５
７がオンされると共に、三方弁５８、５９が前述と同様
に切り替えられて、温水式暖房装置１１の廃熱放熱運転
も開始される。

【００３１】なお、冷媒圧縮機２０と電動モータ３３の
水冷運転時には、蓄熱タンク５２→循環ポンプ５６→三
方弁５８→バイパス路６８→ラジエータ５５→蓄熱タン
ク５２を冷却水が循環する。また、温水式暖房装置１１
の廃熱放熱運転時には、廃熱回収器５３→廃熱回収器５
４→循環ポンプ５７→ラジエータ５５→廃熱回収器５３
を冷却水が循環する。さらに、これらの２つの同時冷却
も可能である。このため、ラジエータ５５でインバータ
５と走行用モータ６および冷媒圧縮機２０と電動モータ
３３より奪った熱を放熱して冷却された温水を廃熱回収
器５３、５４および蓄熱タンク５２に循環させるように
しているので、インバータ５と走行用モータ６および冷
媒圧縮機２０と電動モータ３３を冷却することができ、
インバータ５と走行用モータ６のオーバーヒートを防止
でき、且つ冷媒圧縮機２０と電動モータ３３の効率が向
上し電力消費を軽減できる。上述した第１実施例におい
ては、前述したように、蓄熱タンク５２は冷媒圧縮機２
０のハウジング２００に対して着脱自在に装着してある
ので、温水回路が不要となる冷房運転時には冷媒圧縮機
２０のハウジング２００から蓄熱タンク５２を取り外し
て、冷媒圧縮機２０の放熱を促進する。

【００３２】図５は本発明の第２実施例を示し、冷媒圧
縮機と蓄熱タンクを示した図である。この実施例の蓄熱
タンク５２は、冷媒圧縮機２０の外側ハウジング７１と
内側ハウジング２００により構成され、外側ハウジング
７１と内側ハウジング２００との間に蓄熱室５２１が形
成され、外側ハウジング７１の外周面に断熱材６１が覆
っている。なお、７５は蓄熱室５２１内に温水を流入さ
せる温水流入路であり、７６は蓄熱室５２１より温水を
流出させる温水流出路である。この実施例では、外側ハ
ウジング７１と内側ハウジング２００とは一体構造で成
形されている。

【００３３】〔変形例〕本実施例では、バッテリ（車載
電源）４の充電時に温水を加熱する加熱手段として電気
ヒータ６２を用いたが、電気ヒータ６２に替えて冷媒圧
縮機２０の電動モータ３３に微小電流を流して、この電
動モータ３３自身を加熱手段として利用し、この電動モ
ータ３３の熱により温水を加熱するようにしても良い。
また、蓄熱タンク５２内に潜熱を利用した蓄熱剤を別容
器に入れてその蓄熱剤に蓄熱された熱を温水の加熱に利
用する方式を用いても良い。本実施例では、第１室内熱
交換器２１や室内放熱器５１を送風ダクト８内に配した
が、第１室内熱交換器２１または室内放熱器５１を直接
車室内に設置しても良い。本実施例では、温水による室
内暖房が可能な温水式暖房装置１１を備えた空気調和装
置７を説明したが、ヒートポンプ１０のみで室内暖房を
行うようにすれば室内放熱器５１、温水循環路６０を設
けなくても良い。すなわち、蓄熱タンク５２内の温水を
室内側へ循環させなくても良い。

【００３４】

〔請求項３〕

本発明は、車室内の暖房の立ち上がりが早くなるので、
車室内を即効暖房することができる。また、低外気温時
における暖房の立ち上がり時間が短くなり、且つ定常暖
房運転時においても暖房能力が増大するので、電動式の
冷媒圧縮機の消費電力を減少させることができる。これ
により、車載電源の充電量の減少が抑えられ、電気自動
車の走行距離が長くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例にかかる冷媒圧縮機と蓄熱
タンクを示した断面図である。

【図２】本発明の第１実施例に適用された電気自動車用
空気調和装置の室内ユニットを示した概略図である。

【図３】本発明の第１実施例にかかるアキュームレータ
式のヒートポンプを示した構成図である。

【図４】本発明の第１実施例にかかる温水式暖房装置を
示した構成図である。

【図５】本発明の第２実施例にかかる冷媒圧縮機と蓄熱
タンクを示した断面図である。

【符号の説明】

１ 電源切換分配器 ３ 外部電源 ４ バッテリ（車載電源） ６ 走行用モータ ７ 空気調和装置 １０ ヒートポンプ １１ 温水式暖房装置 １２ エアコン制御装置 ２０ 冷媒圧縮機 ２１ 第１室内熱交換器（室内熱交換器）２５ 第２室内熱交換器 ２７ 四方弁（冷媒流路切替弁） ２８ 逆止弁（冷媒流路切替弁） ２９ 逆止弁（冷媒流路切替弁） ３０ 電磁弁（冷媒流路切替弁） ３１ 電磁弁（冷媒流路切替弁） ３２ 電磁弁（冷媒流路切替弁） ３３ 冷媒圧縮機の電動モータ ５１ 室内放熱器５６ 循環ポンプ ５７ 循環ポンプ ６０ 温水循環路 ６２ 電気ヒータ（加熱手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 隆久 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 実開 昭62−204246（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60H 1/22 B60H 1/32 F25B 1/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）外部電源により充電される車載電源
   を有する電気自動車に用いられる空調装置であって、 （ｂ）前記車載電源より電力の供給を受けると冷媒を圧
   縮して吐出する電動式の冷媒圧縮機、暖房運転時に冷媒
   凝縮器として働く第１室内熱交換器、冷房運転時に冷媒
   蒸発器として働く第２室内熱交換器、冷房運転時に冷媒
   凝縮器として働き、暖房運転時に冷媒蒸発器として働く
   室外熱交換器、およびこれらを環状に接続する冷媒配管
   を有するヒートポンプと、 （ｃ）このヒートポンプの冷房運転と暖房運転とで冷媒
   の流れ方向を切り替える冷媒流路切替弁と、 （ｄ）内部に前記冷媒圧縮機を収めると共に、前記冷媒
   圧縮機の周囲の温水を保温する蓄熱タンク、流入した温
   水と車室外空気とを熱交換させて温水を冷却するラジエ
   ータ、およびこれらに温水を循環させる温水循環路を有
   する温水式暖房装置と、 （ｅ） 前記車載電源の充電時に、前記蓄熱タンク内の温
   水を加熱する加熱手段と、 （ｆ）前記ヒートポンプの冷房運転時に、前記温水循環
   路内に温水の水流を発生させる循環ポンプと を備えた電気自動車用空気調和装置。
2. 【請求項２】 前記蓄熱タンクは、前記冷媒圧縮機に脱
   着可能に配されていることを特徴とする請求項１に記載
   の電気自動車用空気調和装置。
3. 【請求項３】（ａ）外部電源により充電される車載電源
   を有する電気自動車に用いられる空調装置であって、 （ｂ）前記車載電源より電力の供給を受けると冷媒を圧
   縮して吐出する電動式の冷媒圧縮機、およびこの冷媒圧
   縮機より吐出された冷媒と車室内に吹き出す空気とを熱
   交換させる室内熱交換器を有するヒートポンプと、 （ｃ）流入した温水と車室内に吹き出す空気とを熱交換
   させる室内放熱器と、 （ｄ）内部に前記冷媒圧縮機を収めると共に、前記冷媒
   圧縮機の周囲の温水を保温する蓄熱タンクと、 （ｅ）前記室内放熱器および前記蓄熱タンクに温水を循
   環させる温水循環路と、 （ｆ）前記車載電源の充電時に、前記蓄熱タンク内の温
   水を加熱する加熱手段とを備えた電気自動車用空気調和
   装置。
4. 【請求項４】 前記蓄熱タンクは、前記冷媒圧縮機に脱
   着可能に配されていることを特徴とする請求項３に記載
   の電気自動車用空気調和装置。