JP4325668B2

JP4325668B2 - 車両用空調装置

Info

Publication number: JP4325668B2
Application number: JP2006348522A
Authority: JP
Inventors: 聡鰺坂
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-12-25
Filing date: 2006-12-25
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2026-12-25
Also published as: CN101421125B; JP2008155827A; EP2054250A1; CN101421125A; EP2054250B1; WO2008078159A1

Description

本発明は、車室内を空調する車両用空調装置に関する。

車両に設けられて車室内を空調する車両用空調装置（以下、エアコンとする）では、車室内の冷却、除湿などを行うときにはコンプレッサ（圧縮機）を回転駆動し、送風、暖房時には、コンプレッサの駆動を停止するなどして、省動力化が図られるようにしている。

このようなエアコンにおいては、コンデンサの冷却能力が冷房能力に影響し、また、エバポレータで空気を冷却することにより空気中の水分が結露することから、エバポレータで結露した水分をドレイン水として回収し、回収したドレイン水を、コンデンサへ噴出することにより、冷房効率の向上を図る提案がなされている（例えば、特許文献１参照。）。

一方、電気自動車、燃料電池自動車などでは、エアコンのコンプレッサを電気モータによって駆動するようにしており、走行用の駆動源となる内燃機関が車室後方側に配置されたミッドシップ方式の車両、走行用の駆動源として内燃機関に加えて電気モータを備えたハイブリッド車などでは、エアコンのコンプレッサを電気モータで駆動するようにしたものがある。また、エアコンでは、コンデンサの冷却ファン、空調風を生成するブロワファンなどが電気モータで駆動されるようになっている。

ここから、一つの電気モータで複数の補機を駆動する各種の提案がなされている。例えば、特許文献２には、直流モートルに、継手を介して室外ファンが連結されると共にベルトを介して室内ファンとコンプレッサとが連結された構成が開示され、特許文献３には、コンデンサの冷却ファンとコンプレッサとを共通の電動モータで駆動する構成が開示されている。また、特許文献４では、冷房に用いるコンプレッサと暖房に用いるビスカスヒータなどを組み合わせて、電磁クラッチを介してそれぞれを接続する提案がなされている。

ところで、エアコンは、ブロワファン、エバポレータなどが収容されたエアコンユニットと、コンプレッサ、コンデンサ及びコンデンサ冷却用の冷却ファンなどによって構成されており、特許文献５では、これらを一つの筐体内に収容して、コンデンサに対応するファンとエバポレータに対応するファンを、共通の電動モータに連結することにより、コンパクト化を図るように提案している。

また、車両では、ダッシュパネルの車室内側にエアコンユニットが配置されており、このエアコンユニットが車室前部のスペースを狭めていることから、エアコンユニット及び電動コンプレッサを一つのボックスに収容して、ダッシュパネルの車両前方側に取り付けることにより、車室前部のスペース拡大を図るように提案している。

このように、エアコンのコンパクト化を図るときには、エアコンを一つのユニットとすることが好ましく、また、一つの電気モータによって複数の補機を駆動する構成であることがより好ましい。

しかしながら、エアコンでは、一つの電気モータで二つの補機を駆動するようにした場合、複数の電気モータが必要となり、また、３つ以上の補機を一つの電動モータで駆動するために、ベルトを用いると、コンパクト化の妨げとなる。
特開平５−８７０５４号公報特開昭５９−１８６７６３号公報特開平６−１７１３４９号公報特開２００１−３３３５５７号公報特開２００１−１７１３４０号公報特開２００１−１１２５１９号公報

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、一つの電動モータでコンプレッサ、コンデンサファン、ブロワファンを適正に駆動可能とする車両用空調装置及び、コンパクト化を図ることができる車両用空調装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、コンプレッサ、コンデンサ及びエバポレータを含んだ冷凍サイクルが形成され、ブロワファンの駆動によってエバポレータ及び加熱手段の少なくともエバポレータを通過して生成された空調風によって車室内を空調する車両用空調装置であって、前記コンデンサを冷却するコンデンサファンの回転軸と前記コンデンサファンを駆動する単一の電動モータの駆動軸と前記コンプレッサの回転軸と前記ブロワファンの回転軸との４者が同軸上に配置され、前記電動モータの駆動軸の一端に前記コンプレッサの回転軸が第１のクラッチ手段を介して連結され、駆動軸の他端に前記ブロワファンの回転軸が連結されると共に、前記コンプレッサの回転軸又は前記ブロワファンの回転軸に、第２のクラッチ手段を介して前記コンデンサファンが連結されている。

この発明によれば、単一の電動モータによってコンプレッサ、ブロワファン及びコンデンサファンを駆動するときに、電動モータの駆動軸、コンプレッサの回転軸、ブロワファンの回転軸及びコンデンサファンの回転軸を同軸上に配置し、電動モータの駆動軸の一端に第１のクラッチ手段を介してコンプレッサの回転軸を連結し、他端にブロワファンの回転軸を連結する。

車室内を空調するときには、ブロワファンが常に回転状態となるが、コンプレッサは冷房負荷に応じて駆動され、また、コンデンサファンは、コンプレッサの駆動時に必要に応じて駆動される。

ここから、コンデンサファンの回転軸を、コンプレッサの回転軸又はブロワファンの回転軸と第２のクラッチ手段を介して連結する。

これにより、単一の電動モータで、ブロワファン、コンプレッサ及びコンデンサファンのそれぞれを適正なタイミングで回転駆動することができ、また、コンプレッサ及びコンデンサファン、特にコンデンサファンが不必要に回転駆動されるのを抑えて、電動モータの負荷軽減及び省動力化を図ることができる。

このような本発明においては、前記ブロワファン及び前記エバポレータが収容され、前記空調風を生成するエアコンモジュールと、少なくとも前記コンデンサ及び前記コンデンサファンが収容されるコンデンサモジュールと、を含み、前記ブロワファンの回転軸と前記コンデンサファンの回転軸とが同一軸上となるように前記エアコンモジュールと前記コンデンサモジュールとが一体に連結されていることが好ましい。

また、本発明は、前記コンデンサファンとして軸心部が中空とされて外周部に羽根車が設けられた貫流式ファンが用いられ、該コンデンサファンの中空とされた前記軸心部内に前記コンプレッサと前記電動モータとが配設されている。

この発明によれば、コンデンサファンとして、内部が中空で、中空内部を空気が通過可能な貫流式ファンを用い、このコンデンサファンの中空内部に、コンプレッサ及び電動モータを一体で配置する。すなわち、コンデンサモジュール内にコンデンサ、ブロワファンと共に、コンプレッサ及び電動モータなどを一体で収容する。

これにより、コンデンサファン、コンプレッサ及び電動モータを並べて配置するときよりも省スペース化が可能となり、装置をコンパクトにすることができる。

また、本発明は、前記ブロワファンの回転軸と前記電動モータの駆動軸との間に介在された変速機構を含むことができる。

また、本発明は、送風運転時及び暖房運転時には、前記第１のクラッチ手段により前記電動モータの駆動軸と前記コンプレッサの回転軸との連結が解除される構成とすることができ、このときに、前記第２のクラッチ手段によって前記電動モータの駆動軸と前記コンデンサファンの回転軸との連結が解除されることがより好ましい。

さらに、本発明は、冷房運転時には、前記第１のクラッチ手段により前記電動モータの駆動軸と前記コンプレッサの回転軸とが連結され、かつ、前記コンデンサの温度に応じて前記第２のクラッチ手段によって前記電動モータの駆動軸と前記コンデンサファンの回転軸との連結又は連結解除が行われるものであってもよく、一端が前記エバポレータと前記ヒータコアの間の空気の流路に開口され、他端が前記コンデンサへの空気の導入口と前記コンデンサとの間に開口されて、前記エバポレータを通過した空気を前記コンデンサへ案内するダクトが設けられたものであっても良い。

以上説明したように本発明によれば、コンプレッサ、ブロワファン及びコンデンサファンを単一の電動モータによって駆動するときに、それぞれを適正なタイミングで駆動することができる。

これにより、駆動軸の軸方向と直交する方向に沿った省スペース化などの装置のコンパクト化を図りながら、電動モータの負荷軽減や省動力化が可能となるという優れた効果が得られる。

以下に、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
〔第１の実施の形態〕
図１には、本発明の第１の実施の形態に係る車両用空調装置（以下、エアコン１０とする）の概略構成を示している。なお、本実施の形態に係るエアコン１０は、内燃機関の駆動力によって走行する車両に搭載されても良いが、ハイブリッド車、電気自動車、燃料電池自動車などの電気モータの駆動力によって走行する車両に搭載することがより好ましく、以下では、走行用の駆動源として内燃機関と電動モータを備えたハイブリッド車に搭載されるものとして説明する。

図２には、本実施の形態に係るエアコン１０の基本構成を示している。このエアコン１０は、コンプレッサ１２、コンデンサ１４、レシーバ１６、膨張弁１８及びエバポレータ２０によって冷媒が循環される冷凍サイクルが形成されている。この冷凍サイクルでは、コンプレッサ１２が回転駆動されることにより圧縮されて高温、高圧となった冷媒がコンデンサ１４へ送られ、この冷媒がコンデンサ１４で冷却されることにより液化される。エバポレータ２０では、コンデンサ１４で液化された冷媒が気化するときに、エバポレータ２０を通過する空気を冷却する。また、エバポレータ２０では、冷却された空気中の水分が結露するようになっており、これにより、エバポレータ２０を通過する空気の除湿が図られる。

なお、レシーバ１６は、コンデンサ１４で液化された冷媒の気液分離を行って液化した冷媒をエキスパンションバルブ１８へ送り出す。また、エキスパンションバルブ１８では、液化された冷媒を急激に減圧することにより霧状としてエバポレータ２０へ送りこみ、エバポレータ２０での冷媒の気化効率、すなわち、エバポレータ２０の冷却効率の向上が図られるようにしている。

また、エアコン１０には、ブロワファン２２及びヒータコア２４が設けられており、ブロワファン２２からエバポレータ２０及びヒータコア２４を通過する空気の流路２６が形成されている。この流路２６には、導入口２８が設けられており、この導入口２８が図示しない導入箱を介して、車外ないし車室内に連通されている。また、この流路２６の他端側には、複数の吹出しダクト３０が連結されている。

これにより、エアコン１０では、ブロワファン２２が回転駆動されると、車外又は車室内の空気が吸引されてエバポレータ２０へ送り込まれ、エバポレータ２０、ヒータコア２４を通過した空気が、空調風として吹出しダクト３０へ送り込まれる。

流路２６には、エバポレータ２０とヒータコア２４との間に、エアミックスダンパ３２が設けられており、エバポレータ２０を通過した空気が、このエアミックスダンパ３２によってヒータコア２４を通過する空気と、ヒータコア２４をバイパスする空気に分けられ、ヒータコア２４の下流側で混合される。

ヒータコア２４は加熱手段として設けられており、図示しないエンジンとの間でエンジン冷却液が循環されるようになっており、ヒータコア２４では、ヒータコア２４を通過する空気とエンジン冷却液との間で熱交換が行われる。これにより、ヒータコア２４を通過した空気が加熱される。

なお、ここでは、加熱手段としてヒータコア２４を用いて説明するが、例えば、電気自動車などのエンジンを備えていない車両においては、例えば、電気ヒータなどを用いることができる。また、これに限らず、車両から排出される熱を用いて加熱した冷媒を、ヒータコア２４との間で循環させるなど、空調風を加熱する任意の構成を適用することができる。

エアコン１０では、エアミックスダンパ３２の開度によってヒータコア２４で加熱する空気量と、ヒータコア２４をバイパスして加熱されないままの空気量を制御することにより、ヒータコア２４の下流側で所望の温度の空調風が生成されるようにしている。

一方、エアコン１０では、吹出しダクト３０として、車両のフロントウインドガラスに向けて開口されたデフロスタ吹出し口３４Ａが形成された吹出しダクト３０Ａ、車室内の乗員へ向けて開口されたレジスト吹出し口３４Ｂが形成された吹出しダクト３０Ｂ及び、乗員の足元へ向けて開口された足元吹出し口３４Ｃが形成された吹出し口３０Ｃが設けられている。また、エアコン１０では、図示しない切換ダンパによって吹出しダクト３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃが選択的に開口可能吐なっている。

これにより、エアコン１０では、空調風をウインドガラスへ向けて吹き出すDEFモード、車室内の乗員へ向けて吹出しFACEモード、乗員の足元へ向けて吹き出すFOOTモード、ウインドガラスと足元へ向けて吹出しDEF／FOOTモード及び、乗員及び乗員の足元へ向けて吹出しBI−LEVELモードでの空調運転が可能となっている。

エアコン１０では、図示しないコントローラ（エアコンＥＣＵ）によって作動が制御されるようになっており、これにより、図示しなし操作パネルのスイッチ操作によって設定温度などの運転条件が設定されると、運転条件と環境条件に基づいて車室内を設定温度とするための目標吹出し温度を設定し、運転条件ないし環境条件に基づいた吹出しモード、ブロワ風量で車室内の空調を行う。なお、このときのエアコン１０の基本的制御は公知の制御方法を適用でき、ここでは詳細な説明を省略する。

ところで、図１、図３及び図４に示されるように、第１の実施の形態に適用したエアコン１０は、エアコンモジュール３６、コンデンサモジュール３８及びコンプレッサモジュール４０を備えている。

このエアコン１０は、車幅方向の一端側に、エアコンモジュール３６が配置され、車幅方向の他端側にコンデンサモジュール３８が配置されて、このエアコンモジュール３６とコンデンサモジュール３８の間に配置されるコンプレッサモジュール４０によってエアコンモジュール３６とコンデンサモジュール３８とが連結され、エアコンモジュール３６、コンデンサモジュール３８及びコンプレッサモジュール４０が一体となっている。なお、以下では、エアコン１０が車両に組み付けられたときの車両前方側を矢印Ｆｒ、車両上方側を矢印Ｕｐ、車幅方向の外方を矢印Ｗとしている。

図５（Ａ）に示されるように、エアコンモジュール３６には、ケーシング４２内に空調風の流路２６が形成され、この流路２６内に、ブロワファン２２、エバポレータ２０、エアミックスダンパ３２及びヒータコア２４が順に配置されている。

エアコン１０では、ブロワファン２２として遠心式ファンを用いており、図１、図３及び図４に示されるように、エアコンモジュール３６では、このブロワファン２２を、軸方向が車幅方向に沿うように配置されている。また、ケーシング４２には、車幅方向の外方側に導入口２８が形成されている。

これにより、エアコンモジュールでは、ブロワファン２２が回転駆動されることにより、車幅方向の外方側から流路２６内に空気が導入され、この空気が流路２６に沿ってヒータコア２４の下流側へ流れるようになっている。

また、図１、図３、図４及び図５（Ａ）に示されるように、エアコンモジュール３６のケーシング４２には、吹出しダクト３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃが連結されており、これにより、エアコンモジュール３６内で生成された空調風が、デフロスタ吹出し口３４Ａ、レジスタ吹出し口３４Ｂないし足元吹出し口３４Ｃ（何れも図２参照）へ供給される。

一方、図１、図３、図４及び図５（Ｂ）に示されるように、コンデンサモジュール３８には、ケーシング４４内にコンデンサ１４が配置されている。図１及び図５（Ｂ）に示されるように、コンデンサ１４は、車両前方側へ向けられている。

図５（Ｂ）に示されるように、ケーシング４４には、コンデンサ１４に対向する車両前方側の面にグリル４６が形成されていると共に、上面に排気口４８が形成されている。また、ケーシング４４内には、グリル４６から排気口４８を連通する空気の流路５０が形成されている。

この流路５０内には、コンデンサ１４が配置されると共に、コンデンサ１４よりも排気口４８側に、コンデンサファン５２が設けられている。本実施の形態では、コンデンサファン５２として外周部に羽根車が形成された還流式ファンを用いており、コンデンサモジュール３８には、このコンデンサファン５２を、軸線方向が車両幅方向に沿うように配置されている。

これにより、コンデンサファン５２が回転駆動されると、グリル４６から空気が導入され、グリル４６から導入される空気が、コンデンサ１４を通過することにより、コンデンサ１４の冷却がなされる。また、コンデンサモジュール３８では、車両が走行したときに、車両前方側の空気をコンデンサ１４の冷却風として導入可能となっている。

一方、図１、図３及び図４に示されるように、コンプレッサモジュール４０は、ケーシング５４を備え、エアコン１０は、例えば、エアコンモジュール３６のケーシング４２とコンデンサモジュール３８のケーシング４４が、コンプレッサモジュール４０のケーシング５４やフレーム５６によって一体となるように連結されている。

なお、本実施の形態に適用したエアコン１０では、ケーシング４２，４４、５４を連結して一体としているが、これに限らず、例えば、一つのケーシング（筐体）内を隔壁によって３分割して、分割したそれぞれの内部に、エアコンモジュール、コンプレッサモジュール及びコンデンサモジュールを形成するなど、任意の構成を適用することができる。

コンプレッサモジュール４０には、ケーシング５４内に、コンプレッサ１２と共に、エアコン１０の動力源となる電動モータ５８が設けられている。このとき、コンプレッサ１２は、コンデンサモジュール３８側に設けられ、電動モータ５８は、エアコンモジュール３６側に設けられている。また、コンプレッサ１２の回転軸６０と、電動モータ５８の駆動軸６２が、車両幅方向に沿って配置されると共に、回転軸６０と駆動軸６２が同一軸上（同軸）に設けられている。

コンプレッサ１２は回転軸６０が軸方向の両側に突出し、また、電動モータ５８は、駆動軸６２が軸方向の両側に突出しており、コンプレッサ１２の回転軸６０と電動モータ５８の駆動軸６２が、第１のクラッチ手段として設けている電磁クラッチ６４を介して接続されている。すなわち、コンプレッサ１２と電動モータ５８は、電磁クラッチ６４を介して連結されている。なお、第１の実施の形態では、コンプレッサ１２と電動モータ５８が電磁クラッチ６４によって一体となるように連結されている。

これにより、エアコン１０では、電磁クラッチ６４をオンすることにより、電動モータ５８の回転力がコンプレッサ１２に伝達されて、コンプレッサ１２が回転駆動される。

一方、エアコン１０では、ブロワファン２２の回転軸６６と、コンデンサファン５２の回転軸６８のそれぞれが、コンプレッサ１２の回転軸６０及び、電動モータ５８の駆動軸６２と同軸的に配置されている。

コンデンサファン５２の回転軸６８は、ケーシング４４からケーシング５４内に突出されており、この回転軸６８とコンプレッサ１２の回転軸６０が、第２のクラッチ手段として設けている電磁クラッチ７０を介して連結されている。

これにより、電動モータ５８が回転駆動されている状態で電磁クラッチ６４及び電磁クラッチ７０がオンされることにより、電動モータ５８の回転力が、コンプレッサ１２の回転軸６０を介して、コンデンサファン５２に伝達されて、コンデンサファン５２が回転駆動される。

また、電磁クラッチ７０がオフされているときは勿論、電磁クラッチ６４がオフされているときには、電動モータ５８が回転駆動していても、コンデンサファン５２は、停止状態となっている。

ブロワファン２２の回転軸６６は、ケーシング４２からコンプレッサモジュール４０内（ケーシング５４内）に突出しており、この回転軸６６が、電動モータ５８の駆動軸６２に連結されている。

これにより、電動モータ５８が回転駆動されると、この回転力がブロワファン２２に伝達されてブロワファン２２が回転駆動される。すなわち、エアコン１０では、電動モータ５８が駆動されることにより、ブロワファン２２が回転駆動されて、空調風の送風がなされるようになっている。

また、第１の実施の形態に適用したエアコン１０では、ブロワファン２２と電動モータ５８との間に、変速機構７２が設けられており、ブロワファン２２の回転軸６６と電動モータ５８の駆動軸６２とが、変速機構７２を介して接続されている。

この変速機構７２は、例えば、駆動軸６２の回転を減速して回転軸６６に伝達する。また、変速機構７２は、このときの減速比を変更可能となっている。これにより、エアコン１０では、変速機構７２の変速比を制御することにより、ブロワ風量の制御が可能となっている。

図６には、変速機構７２の一例を示している。この変速機構７２は、内歯が形成された内歯車７４、内歯車７４と同軸に配置されて外歯が形成された太陽歯車７６及び、内歯車７４と太陽歯車７６の間に配置された複数の遊星歯車７８が配置された遊星歯車機構となっている。

内歯車７４には、電動モータ５８の駆動軸６２が連結され、内歯車７４が電動モータ５８の駆動力によって回転される。また、太陽歯車７６には、ブロワファン２２の回転軸６６が連結され、内歯車７４の回転が遊星歯車７８を介して太陽歯車７６に伝達されることにより、太陽歯車７６と共にブロワファン２２が回転される。

また、変速機構７２には、円板状のキャリアプレート８０が設けられており、遊星歯車７８の回転軸７８Ａが、キャリアプレート８０の所定位置に軸支されている。また、キャリアプレート８０には、筒状の回転軸８２が同軸的に連結されており、この回転軸８２がキャリアプレート８０と一体に回転される。

この回転軸８２内には、回転軸６６が挿通され、回転軸６６、８２が相対回転可能となっている。

また、回転軸８２の外周部には、ブレーキ部８４が設けられている。このブレーキ部８４は、変速機構７２の図示しないケーシング等に固定され、回転軸８２と相対回転可能となっている。また、ブレーキ部８４は、例えば、ブレーキシューを用いたブレーキ構造が設けられており、アクチュエータ（何れも図示省略）を作動することにより回転軸８２の外周面との間で摩擦抵抗を生じさせ、回転軸８２に回転抵抗を付与可能となっている。このとき、アクチュエータの作動量に応じて摩擦抵抗（回転抵抗）の可変が可能となっている。

ここで、回転軸８２に摩擦抵抗が少なく、ブロワファン２２の回転軸６６の回転抵抗が回転軸８２の回転抵抗より大きいときには、内歯車７４によって回転される遊星歯車７８が太陽歯車７６の周囲を回転して、太陽歯車７６と共に、回転軸６６の回転が停止状態となる。

これに対して、ブレーキ部８４を作動させて回転軸８２の回転抵抗を増加させると、キャリアプレート８０の回転と共に遊星歯車７８が太陽歯車７６の周囲を回転する回転が抑えられ、内歯車７４の回転に伴って太陽歯車７６と共に回転軸６６が回転される。

また、ブレーキ部８４が回転軸８２に付与する摩擦抵抗（回転抵抗）をさらに大きくすることにより、キャリアプレート８０の回転（遊星歯車７８の遊星回転）が抑えられ、太陽歯車７６及び回転軸６６の回転数が増加される。

すなわち、変速機構７２では、ブレーキ部８４が遊星歯車７８を軸支しているキャリアプレート８０の回転軸８２に付与する摩擦抵抗によって内歯車７４の回転数に対する太陽歯車７６の回転数の比率を変化させることができ、これにより、駆動軸６２に対する回転軸６６の変速比が換えられるようになっている。

エアコン１０では、図示しないエアコンＥＣＵによって、電動モータ５８の駆動制御と共に、電磁クラッチ６４、70のオン／オフ制御及び変速機構７２の変速比の制御を行うようになっている。

このように構成されているエアコン１０では、エアコンモジュール３６、コンデンサモジュール３８及びコンプレッサモジュール４０が一体となっていることにより、予めエアコンモジュール３６、コンデンサモジュール３８及びコンプレッサモジュール４０を組み立てた状態で、車両に取り付けることができ、組み付け性の向上が図られる。

また、エアコン１０は、車両の図示しないダッシュパネルのエンジンルーム側に据え付けられ、これにより、エアコン１０が車室の前部のスペースを狭めてしまうのを防止することができる。

一方、エアコン１０は、冷房、暖房、送風の何れかで空調運転を行う。このとき、エアコン１０では、電動モータ５８を駆動して、ブロワファン２２を回転駆動することにより、吹出しモードに応じた吹出し口から車室内に空調風が吹き出される。

また、エアコン１０では、暖房運転時や送風運転時においてコンプレッサ１２の駆動が不要である時、すなわち、エバポレータ２０での空調風の冷却が不要である時には、電磁クラッチ６４をオフする。

これにより、電動モータ５８が駆動していても、コンプレッサ１２が停止状態となり、また、コンプレッサ１２が停止していることにより、コンプレッサファン５２の駆動も不要であり、コンプレッサファン５２も停止状態となる。

これに対して、エバポレータ２０による空調風の冷却が必要となると冷房運転時に、エアコン１０は、電磁クラッチ６４がオンされる。これにより、電動モータ５８の駆動力がコンプレッサ１２に伝達されてコンプレッサ１２が回転駆動され、エバポレータ２０を用いた空調風の冷却が可能となる。

また、コンデンサ１４は、冷媒を冷却することにより温度上昇が生じることがあり、また、温度上昇によって冷媒の冷却効率が低下すると、エアコン１０の冷房能力に低下が生じる。

ここで、エアコン１０は、コンデンサモジュール３８に設けているグリル４６が、車両前方側となるよう据え付けられる。これにより、車両が走行することにより、エンジンルーム内に入り込む車両前方側の空気が、グリル４６からコンデンサモジュール３８の流路５０内に導入されることにより、この導入された空気によってコンデンサ１４の冷却が図られる。

また、エアコン１０では、車両走行によってグリル４６から外気を導入しても、コンデンサ１４の温度が高いときに、電磁クラッチ７０をオンする。このとき、電磁クラッチ６４がオンされてコンプレッサ１２が回転駆動されていることにより、コンプレッサ１２の回転軸６０を介して回転軸６８が回転駆動されることにより、コンデンサファン５２が回転駆動されて、コンプレッサ１４の冷却が図られる。

このように、エアコン１０では、電動モータ５８が設けられているコンプレッサモジュール４０を、エアコンモジュール３６とコンデンサモジュール３８の間に配置して、この電動モータ５８に、エアコンモジュール３６に設けているブロワファン２２と、コンデンサモジュール３８に設けているコンデンサファン５２を連結している。

このとき、電動モータ５８の駆動軸６２の一端側とブロワファン２２の回転軸６６とを変速機構７２を介して連結し、電動モータ５８の駆動軸６２の他端側に電磁クラッチ６４を介してコンプレッサ１２の回転軸６０を連結し、このコンプレッサ１２の回転軸６０の他端側に、電磁クラッチ７０を介してコンデンサファン５２の回転軸６８を連結している。

これにより、例えば、コンプレッサ１２を駆動しているときに、車両走行によって導入される空気によるコンデンサ１４の冷却が可能であれば、電磁クラッチ７０をオフして電動モータ５８の負荷を軽減することができる。また、送風運転時や暖房運転時などのコンプレッサ１２の駆動停止が可能な運転状態では、電磁クラッチ６４をオフして、電動モータ５８の負荷を大きく軽減することができる。

このようにエアコン１０では、一つの電動モータ５８によってコンプレッサ１２、ブロワファン２２及びコンデンサファン５２を適正に駆動することができる。

したがって、エアコン１０では、複数の電動モータが不要となり、部品数の削減及び省動力化が可能となっている。また、エアコン１０では、部品数の削減と共に組み付け性の向上が図られることによりコストダウンが可能となっている。

〔第２の実施の形態〕
次に本発明の第２の実施の形態を説明する。なお、第２の実施の形態の基本的構成は、前記した第１の実施の形態と同じであり、第１の実施の形態と同一の部品には、同一の符号を付与してその説明を省略する。

図７及び図８には、第２の実施の形態に適用したエアコン１０Ａの概略構成を示している。このエアコン１０Ａは、エバポレータ２０及びブロワファン２２等が設けられているエアコンモジュール３６Ａ及び、前記したコンデンサモジュール３８とコンプレッサモジュール４０との機能を一体とした冷凍モジュール８６を備えている。

このエアコン１０Ａでは、エアコンモジュール３６Ａと冷凍モジュール８６とが一体に連結され、エアコンモジュール３６Ａと冷凍モジュール８６とが車両幅方向に沿って配置されて車両に据え付けられる。なお、図７及び図８では、エアコンモジュール３６Ａ及び冷凍モジュール８６の要部を示している。

このエアコン１０Ａでは、冷凍モジュール８６に、エバポレータ２０を除く、コンプレッサ１２Ａ、コンデンサ１４などの冷凍サイクルを形成する主たる部品が組み付けられる。

この冷凍モジュール８６には、ケーシング８８の下部に、略水平状態でコンデンサ１４が配置され、コンデンサ１４の下方側に排気グリル９０が形成されている。また、ケーシング８８内には、上部にコンデンサファン９２が配置され、ケーシング８８の上面には、導入口９４が形成されている。

これにより、コンデンサファン９２が回転駆動されと、導入口９４から外気が導入され、導入された外気がコンデンサ１４を通過して、排気グリル９０から排出され、この空気によってコンデンサ１４の冷却が図られる。なお、ここでは、一例としてケーシング８８の上面に導入口９４を形成しているが、これに変えて、コンデンサファン９２の車両前方側の面にグリル４６を配置して、このグリル４６からコンデンサ１４の冷却用とする外気を導入する構成であっても良く、これにより、車両走行時に、コンデンサファン９２を駆動することなく、コンデンサ１４の冷却を行うことができ、より好ましい。

一方、エアコン１０Ａでは、エバポレータ２０の下端部に樋状の集水部９６が設けられている。この集水部９６には、エバポレータ２０に付着した水分が集積されるようになっており、冷凍モジュール８６側に、排出路９８が連結されている。なお、ここでは、一例として集水部９６を樋状に形成しているが、これに限らず、エバポレータ２０に付着した水分を回収可能であれば、任意の形状を適用することができる。

排出路９８は、エアコンモジュール３６Ａのケーシング４２Ａを貫通して、冷凍モジュール８６のケーシング８８内に挿入されている。なお、この排出路９８としては、樋状であっても良いが、パイプ状であることがより好ましい。

また、エアコン１０Ａでは、エアコンモジュール３６Ａに設けられたエバポレータ２０の下端部よりも、冷凍モジュール８６に設けているコンデンサ１４の上面が下側となっており、コンデンサ１４の上方側には、拡散部１００が配置されている。

この拡散部１００には、排出路９８が連結されており、これにより、エバポレータ２０から回収した水分が、拡散部１００に供給され、拡散部１００からコンデンサ１４上に拡散されながら水滴として滴下されるようにしている。

一方、図８及び図９に示されるように、エアコン１０Ａでは、コンデンサファン９２として、外周部に羽根車１０２が形成され、内部が中空となっている貫流式ファンを用いている。

また、エアコン１０Ａでは、このコンデンサファン９２の中空となっている内部に、コンプレッサ１２Ａと電動モータ５８Ａが配置されている。コンプレッサ１２Ａの回転軸１０４及び電動モータ５８Ａの駆動軸１０６は、第１のクラッチ手段として設けている電磁クラッチ６４Ａを介して連結されており、これにより、電磁クラッチ６４Ａがオンされることにより、電動モータ５８Ａによってコンプレッサ１２Ａが回転駆動される。

冷凍モジュール８６では、コンプレッサ１２Ａがエアコンモジュール３６Ａ側となるように配置されており、電動モータ５８Ａからコンプレッサ１２Ａと反対側へ突出された駆動軸１０６と、コンプレッサ１２Ａから電動モータ５８Ａの反対側へ突出された回転軸１０４には、軸受１０８を介してコンデンサファン９２が相対回転自在に支持されている。

また、冷凍モジュール８６では、コンプレッサ１２Ａの回転軸１０４と電動モータ５８Ａの駆動軸１０６がケーシング８８に軸支されており、これにより、コンデンサファン９２と共にコンプレッサ１２Ａ及び電動モータ５８Ａがケーシング８８に支持されている。

電動モータ５８Ａから突出された駆動軸１０６の先端部には、第２のクラッチ手段として電磁クラッチ１１０が設けられており、駆動軸１０６が電磁クラッチ１１０の駆動プレート１１２に連結され、駆動軸１０６と駆動プレート１１２が一体回転するようになっている。また、コンデンサファン９２の回転軸１１４は、駆動プレート１１２に対向された従動プレート１１６に、一体回転するように連結されている。

電磁クラッチ１１０は、オフ状態では、駆動プレート１１２と従動プレート１１６が離反して相対回転可能となっているが、オンされることにより、駆動プレート１１２と従動プレート１１６とが当接しあって一体回転される。これにより、電磁クラッチ１１０がオンされると、電動モータ５８Ａの駆動力によってコンデンサファン９２が回転駆動される。

コンプレッサ１２Ａの回転軸１０４及び電動モータ５８Ａの駆動軸１０６は、内部が中空の筒体状となっており、回転軸１０４及び駆動軸１０６の内部には、伝達軸１１８が挿通されている。

この伝達軸１１８は、回転軸１０４及び駆動軸１０６のそれぞれと相対回転可能となっており、軸方向の一端側が、電磁クラッチ１１０の駆動プレート１１２に連結され、この駆動プレート１１２と一体に回転されるようになっている。

また、エアコン１０Ａでは、コンデンサ１２Ａ、電動モータ５８Ａ及びコンデンサファン９２のそれぞれと、エアコンモジュール３６Ａに設けているブロワファン２２が同軸となっている。伝達軸１１８は、他端側が、冷凍モジュール８６のケーシング８８から突出されて変速機構７２に連結され、この変速機構７２を介して、ブロワファン２２の回転軸６６に連結されている。

これにより、電動モータ５８Ａの駆動力が伝達軸１１８を介してブロワファン２２に伝達されて、ブロワファン２２が回転駆動されるようになっている。

このように構成されているエアコン１０Ａでは、空調運転が指示されることにより、電動モータ５８Ａの駆動を開始する。これにより、電動モータ５８Ａの駆動力が、駆動軸１０６から伝達軸１１８、変速機構７２を介してブロワファン２２へ伝達され、ブロワファン２２が回転駆動され、吹出し口３０から空調風が吹き出される。このとき、変速機構７２を制御することにより、ブロワファン２２が所望の回転数で回転駆動され、ブロワ風量が制御される。

このエアコン１０Ａでは、コンプレッサ１２Ａの駆動が不要な送風運転時、暖房運転時などにおいては、電磁クラッチ６４Ａがオフされ、これにより、電動モータ５８Ａが駆動されていても、コンプレッサ１２Ａが駆動停止状態となる。

また、コンプレッサ１２Ａが停止状態であると、コンデンサ１４の冷却も不要であり、このときには、電磁クラッチ１１０をオフすることにより、コンデンサファン９２を停止状態とすることができる。

一方、エアコン１０Ａでは、冷房運転時には、電磁クラッチ６４Ａをオンする。これにより、電動モータ５８Ａの駆動力がコンプレッサ１２Ａに伝達されて、コンプレッサ１２Ａが回転駆動される。

ここで、コンプレッサ１２Ａが回転駆動されると、コンデンサ１４では、冷媒を冷却することにより温度上昇が生じ、冷却が必要となることがある。このときには、電磁クラッチ１１０がオンされる。

これにより、電磁クラッチ１１０の駆動プレート１１２と従動プレート１１６が一体回転を開始し、電動モータ５８Ａの駆動力が電磁クラッチ１１０を介してコンデンサファン９２へ伝達され、コンデンサファン９２が回転駆動されて、コンデンサ１４の冷却が行われる。

また、コンプレッサ１２Ａが回転駆動されると、エバポレータ２０を通過した空気が冷却される。これに伴って、エバポレータ２０には、空気中の水分が結露して付着する。

エアコン１０Ａでは、冷房運転を行うときにより空気中から除去されてエバポレータ２０に付着した水分を、集水部９６で回収して、排水路９８を介して拡散部１００からコンデンサ１４上に拡散させながら滴下する。

これにより、コンデンサ１４上に滴下された水分が、コンデンサ１４の熱によって蒸発されることにより、コンデンサ１４の冷却が促進される。

これにより、エアコン１０Ａでは、エアコンモジュール３６Ａと冷凍モジュール８６を一体としてエンジンルーム内のダッシュパネルなどに設けたときにも、コンデンサ１４を確実に冷却して、効率的な冷房運転が可能となる。

一方、電動モータ５８Ａは、駆動されることにより発熱して温度上昇が生じる。また、コンプレッサ１２Ａでは、回転駆動されて冷媒を圧縮することにより冷媒の温度が上昇し、これに伴って、コンプレッサ１２Ａの温度も上昇する。

ここで、エアコン１０Ａでは、コンデンサファン９２として内部を中空とした貫流式を用い、このコンデンサファン９２の内部に、コンプレッサ１２Ａと電動モータ５８Ａを配置しており、コンデンサファン９２が回転駆動されることにより、導入口９４から導入された外気が、コンプレッサ１２Ａ及び電動モータ５８Ａの周囲を通過されるようになっている。

これにより、エアコン１０Ａでは、コンデンサファン９２の回転駆動によってコンプレッサ１２Ａ及び電動モータ５８Ａの冷却を図り、それぞれの温度上昇を防止することができる。

また、電動モータ５８Ａは、コンプレッサ１２Ａが停止されているエアコン１０Ａの送風運転時や暖房運転時などにも駆動されるようになっており、これにより、温度上昇が生じることがある。

このとき、エアコン１０Ａでは、コンプレッサ１２Ａが停止状態であっても、電磁クラッチ１１０をオンすることによりコンデンサファン９２を回転駆動でき、これにより、電動モータ５８Ａの冷却を図ることができる。

したがって、エアコン１０Ａでは、コンデンサ１４は勿論、コンプレッサ１２Ａや電動モータ５８Ａの温度上昇を抑えた効率的な空調運転が可能となる。

また、エアコン１０Ａでは、コンプレッサ１２Ａと電動モータ５８Ａを一体にして、コンデンサファン９２の軸心部に配置するようにしているので、コンプレッサ１２Ａ、電動モータ５８Ａ及びコンデンサファン９２を軸方向に沿って直列に並べて配置した場合に比べてコンパクト化を図ることができる。

なお、第２の実施の形態に適用したエアコン１０Ａでは、冷凍モジュール８６内に設けたコンプレッサ１２Ａと電動モータ５８Ａを、電動モータ５８Ａに対してコンプレッサ１２Ａがエアコンモジュール３６Ａ側となるように配置したが、これに限らず、コンプレッサ１２Ａに対して電動モータ５８Ａがエアコンモジュール３６Ａ側となるように配置しても良く、これと共に、電磁クラッチ１１０を電動モータ５８Ａに対してエアコンモジュール３６Ａ側となるように配置するなど、任意の構成を適用することができる。

〔第３の実施の形態〕
次に本発明の第３の実施の形態を説明する。この第３の実施の形態の基本的構成は、前記した第１の実施の形態と同じであり、第１の実施の形態と同一の部品には、同一の符号を付与して疎の説明を省略する。

図１０及び図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）には、第３の実施の形態に適用したエアコン１０Ｂの概略構成を示している。なお、図１０、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）では、エアコン１０Ｂの要部を示している。

図１０及び図１１（Ａ）に示されるように、エアコン１０Ｂのエアコンモジュール３６には、ケーシング４２に吸気口１２０が形成されている。この吸気口１２０は、エバポレータ２０とヒータコア２４との間で、コンデンサモジュール３８側の面に形成されている。

これにより、エバポレータ２０を通過した空気を、吸気口１２０からケーシング４２外へ吹出し可能となっている。

また、図１０及び図１１（Ｂ）に示されるように、エアコン１０Ｂのコンデンサモジュール３８には、ケーシング４４に排気口１２２が形成されている。この排気口１２２は、グリル４６とコンデンサ１４の間で、エアコンモジュール３６側の面に形成されている。

これにより、コンデンサモジュール３８では、グリル４６ないし排気口１２２から吸引される空気を、コンデンサ１４の冷却用として導入可能となっている。

また、図１０、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示されるように、エアコン１０Ｂでは、エアコンモジュール３６とコンデンサモジュール３８の間に配置されたコンプレッサモジュール４０Ａに、通気ダクト１２４が設けられている。

この通気ダクト１２４は、一端側が、エアコンモジュール３６のケーシング４２に形成されている吸気口１２０に連結され、他端側が、コンデンサモジュール３８のケーシング４４に形成されている排気口１２２に連結されている。これにより、エアコンモジュール３６の吸気口１２０とコンデンサモジュール３８の排気口１２２が、通気ダクト１２４によって連通されている。

このように構成されているエアコン１０Ｂでは、ブロワファン２２が回転駆動されて、導入口２８から吸引される空気がエバポレータ２０を通過する。また、エバポレータ２０を通過した空気は、流路２６内をヒータコア２４側に流れて、空調風として吹出し口３０から吹き出される。

ここで、エアコン１０Ｂでは、エバポレータ２０の下流側に通気ダクト１２４の吸気口１２０が設けられ、エバポレータ２０を通過した空気が、吸気口１２０から通気ダクト１２４を介して、コンデンサモジュール３８へ送られ、コンデンサ１４とグリル４６の間に形成された通気ダクト１２４の排気口１２２から流路５０内へ吹き出され、コンデンサ１４の冷却に用いられる。

ここで、エアコン１０Ｂが冷房運転を行っていると、エバポレータ２０によって冷却された空気が、コンデンサモジュール３８へ送られ、この空気によってコンデンサ１４が冷却される。

これにより、エアコン１０Ｂが、コンデンサ１４の冷却効率が比較的低いエンジンルーム内のダッシュパネル近傍に配置されていても、エバポレータ２０によって冷却された空気によってコンデンサ１４を冷却することができる。

したがって、エアコン１０Ｂでは、コンデンサ１４の温度上昇が抑えられ、冷凍サイクルを用いた効率的な空調運転が可能となる。

なお、以上説明した本実施の形態は、本発明の構成を限定するものではなく、本発明の車両用空調装置は、エンジンないし電気モータを駆動源とされる任意の構成の車両に適用することができる。

第１の実施の形態に適用したエアコンの要部を示す概略斜視図である。本実施の形態に係るエアコンの概略構成図である。図１の３−３線に沿ったエアコンの概略断面図である。図１のエアコンを上方側から見た概略構成図である。（Ａ）は図１の５Ａ−５Ａ線に沿ったエアコンモジュールの概略断面図、（Ｂ）は図１の５Ｂ−５Ｂ線に沿ったコンデンサモジュールの概略断面図である。変速機構の一例を示す要部の概略斜視図である。第２の実施の形態に適用したエアコンの要部を示す概略斜視図である。第２の実施の形態に適用したエアコンを車両前後方向の後方側から見た概略構成図である。冷凍モジュールの要部の概略断面図である。第３の実施の形態に適用したエアコンの要部の概略斜視図である。（Ａ）は図１０の１１Ａ−１１Ａ線に沿ったエアコンモジュールの概略断面図、（Ｂ）は図１０の１１Ｂ−１１Ｂ線に沿ったコンデンサモジュールの概略断面図である。

符号の説明

１０、１０Ａ、１０Ｂエアコン（車両用空調装置）
１２、１２Ａコンプレッサ
１４コンデンサ
２０エバポレータ
２２ブロワファン
３６、３６Ａエアコンモジュール
３８コンデンサモジュール
４０コンプレッサモジュール
５２、９２コンデンサファン
５８、５８Ａ電動モータ
６４、６４Ａ電磁クラッチ（第１のクラッチ手段）
７０、１１０電磁クラッチ（第２のクラッチ手段）
７２変速機構
８６冷凍モジュール（コンプレッサモジュール）
９６集水部（回収手段）
９８排出路（拡散手段）
１００拡散部（拡散供給手段）
１２４通気ダクト

Claims

コンプレッサ、コンデンサ及びエバポレータを含んだ冷凍サイクルが形成され、ブロワファンの駆動によってエバポレータ及び加熱手段の少なくともエバポレータを通過して生成された空調風によって車室内を空調する車両用空調装置であって、
前記コンデンサを冷却するコンデンサファンの回転軸と前記コンデンサファンを駆動する単一の電動モータの駆動軸と前記コンプレッサの回転軸と前記ブロワファンの回転軸との４者が同軸上に配置され、
前記電動モータの駆動軸の一端に前記コンプレッサの回転軸が第１のクラッチ手段を介して連結され、駆動軸の他端に前記ブロワファンの回転軸が連結されると共に、
前記コンプレッサの回転軸又は前記ブロワファンの回転軸に、第２のクラッチ手段を介して前記コンデンサファンが連結されている車両用空調装置。
前記ブロワファン及び前記エバポレータが収容され、前記空調風を生成するエアコンモジュールと、
少なくとも前記コンデンサ及び前記コンデンサファンが収容されるコンデンサモジュールと、
を含み、前記ブロワファンの回転軸と前記コンデンサファンの回転軸とが同一軸上となるように前記エアコンモジュールと前記コンデンサモジュールとが一体に連結されている請求項１に記載の車両用空調装置。
前記コンデンサファンとして軸心部が中空とされて外周部に羽根車が設けられた貫流式ファンが用いられ、該コンデンサファンの中空とされた前記軸心部内に前記コンプレッサと前記電動モータとが配設されている請求項１又は請求項２に記載の車両用空調装置。
前記ブロワファンの回転軸と前記電動モータの駆動軸との間に介在された変速機構を含む請求項１から請求項３の何れか１項に記載の車両用空調装置。
送風運転時及び暖房運転時には、前記第１のクラッチ手段により前記電動モータの駆動軸と前記コンプレッサの回転軸との連結が解除される請求項１から請求項４の何れか１項に記載の車両用空調装置。
前記第２のクラッチ手段によって前記電動モータの駆動軸と前記コンデンサファンの回転軸との連結が解除される請求項５の車両用空調装置。
冷房運転時には、前記第１のクラッチ手段により前記電動モータの駆動軸と前記コンプレッサの回転軸とが連結され、かつ、前記コンデンサの温度に応じて前記第２のクラッチ手段によって前記電動モータの駆動軸と前記コンデンサファンの回転軸との連結又は連結解除が行われる請求項１から請求項４の何れか１項に記載の車両用空調装置。
一端が前記エバポレータと前記ヒータコアの間の空気の流路に開口され、他端が前記コンデンサへの空気の導入口と前記コンデンサとの間に開口されて、前記エバポレータを通過した空気を前記コンデンサへ案内するダクトが設けられた請求項１から請求項７の何れか１項に記載の車両用空調装置。