JPH05254334A - 電気自動車用空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外気温が低い場合において、始動時の暖房効
率を向上させた電気自動車用空調装置を提供する。 【構成】 コンプレッサ１、コンデンサ２、膨張弁３、
ダクト内エバポレータ４、及びダクト外エバポレータ５
が冷媒配管６によって順に接続される。空気通路として
のダクト７には送風機１１が設けられ、送風機モータ１
１ａの駆動により内外気切換ダンパ８を介してダクト７
内に内気又は外気が導入される。送風機１１の下流側に
はダクト内エバポレータ４が配置され、さらに下流側に
はコンデンサ２が配置される。又、ダクト内エバポレー
タ４の下流側であってコンデンサ２の近傍にはエアミッ
クスダンパ１２が配置される。さらに、ダクト内エバポ
レータ４の上流側近傍には、一対の発熱体としての電気
式ヒータ１３が配設される。電気式ヒータ１３は温度セ
ンサ１８の温度検出値に応じて発熱するように、コント
ロール部により制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、暖房用の温水熱源を
持たない電気自動車用空調装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電気自動車は、ガソリンエンジン車のよ
うな温水熱源を持たないため、従来、電気自動車の暖房
にはヒートポンプ式の空調装置が考えられている。この
空調装置は、コンプレッサ、コンデンサ、減圧手段、及
びエバポレータにより冷凍サイクルを構成し、コンデン
サ内において冷媒が凝縮する際に発生する凝縮熱を用い
て、車室内の暖房を行うものである。

【０００３】又、自動車の室内は小さな空間であるため
に、車室内の湿度が上昇すると、すぐにフロントガラス
等に曇りを生じることがある。そのため、空調装置の空
気通路としてのダクト内に除湿用エバポレータを配置し
たものが提案されている。この空調装置では、エバポレ
ータが大小２つのものに分けられ、小さい方のエバポレ
ータが除湿用エバポレータとしてダクト内に配置され
る。そして、ダクト内の空気がこの除湿用エバポレータ
を通過すると、除湿用エバポレータにて空気が冷却され
ることによって除湿が行われ、除湿後の空気が車室内に
送られるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な電気自動車用空調装置では、外気温が低い場合におい
て（例えば、−１０℃以下）、始動時の暖房効率が悪い
という問題があった。すなわち、ダクト内に導入される
空気及び外気の温度が低いと、ダクト内の除湿用エバポ
レータ及びダクト外エバポレータが空気から熱を吸収し
にくくなる。そのため、除湿用エバポレータ内及びダク
ト外エバポレータ内にて冷媒の蒸発が十分に行われず、
その分、コンデンサにおいても冷媒の凝縮が不十分とな
る。そして、冷凍サイクル全体で見た場合、大幅な暖房
効率の低下となってしまうのである。

【０００５】この発明は、上記問題に着目してなされた
ものであって、その目的とするところは、外気温が低い
場合において、始動時の暖房効率を向上させた電気自動
車用空調装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の電気自動車用空調装置は、車室外又は車
室内の空気を導入して車室内に空気を吹出させるための
ダクトと、前記ダクト内に配置され、ダクト内に導入さ
れる空気から水分を除去するための冷凍サイクルの一部
をなすダクト内エバポレータと、前記ダクト外に配置さ
れ、前記ダクト内エバポレータを通過した冷媒を導入す
る冷凍サイクルの一部をなすダクト外エバポレータと、
前記ダクト内に配置され、前記ダクト内エバポレータを
通過した空気を加熱するための冷凍サイクルの一部をな
すコンデンサと、前記ダクト内において前記ダクト内エ
バポレータの上流側近傍に配置され、車載用電源からの
電力供給により発熱する発熱体と、前記ダクト内に配設
され、ダクト内に導入される空気の温度を検出する温度
検出手段と、前記温度検出手段の検出値に応じて前記発
熱体を発熱させるように制御する制御手段とを設けたこ
とを要旨とする。

【０００７】

【作用】上記構成によれば、ダクト内に導入される空気
は、ダクト内エバポレータで冷却されることによって除
湿され、その後、コンデンサで加熱されて車室内に吹き
出される。又、制御手段は温度検出手段の検出値を入力
し、その検出値が所定値以下となる場合、車載用電源か
ら電力を供給して発熱体を発熱させる。発熱体から発生
する熱はダクト内エバポレータに吸収される。

【０００８】

【実施例】以下、この発明を具体化した一実施例を図面
に従って説明する。図１及び図２に、この実施例の電気
自動車用空調装置の構成を示す。この空調装置は冷凍サ
イクルを構成し、コンプレッサ１、コンデンサ２、膨張
弁３、ダクト内エバポレータ４、及びダクト外エバポレ
ータ５が冷媒配管６によって順に接続されている。

【０００９】そして、コンプレッサ１から高圧縮冷媒が
吐出されると、その冷媒がコンデンサ２にて凝縮されて
液冷媒となる。次いで、液冷媒は膨張弁３に導入され、
膨張弁３にて断熱膨張して気液二相冷媒となる。その
後、冷媒はダクト内エバポレータ４，ダクト外エバポレ
ータ５に導入され、液相状態の冷媒が蒸発してガス冷媒
となり、再びコンプレッサ１に戻される。

【００１０】一方、この空調装置には空気通路としての
ダクト７が配設され、このダクト７の上流側には、内外
気切換ダンパ８が設けられている。そして、この切換ダ
ンパ８の位置を変更することによって、車室内空気導入
通路９から内気が導入される内気モードと、車室外空気
導入通路１０から外気が導入される外気モードとを選択
できるようになっている。又、ダクト７内には送風機１
１が設けられ、送風機モータ１１ａの駆動により前記内
外気切換ダンパ８を介してダクト７内に内気又は外気が
導入される。

【００１１】前記ダクト内エバポレータ４は送風機１１
の下流側に配置され、ダクト内エバポレータ４を通過す
る空気を冷却し、空気中の水分を凝縮させる。凝縮され
た水は排水孔７ａからドレイン水として排出される。
又、前記コンデンサ２は、ダクト７内においてダクト内
エバポレータ４の下流側に配置され、ダクト内エバポレ
ータ４を通過した空気を加熱する。

【００１２】ダクト内エバポレータ４の下流側であって
コンデンサ２の近傍にはエアミックスダンパ１２が配置
されている。このエアミックスダンパ１２は図示しない
駆動モータの駆動に基づいて開閉調節されるものであっ
て、その開閉調節により車室内への空気の吹出温度が調
節される。

【００１３】以上のように、内外気切換ダンパ８を介し
てダクト内に導入される空気は、送風機１１によりダク
ト７の下流側に送られ、ダクト内エバポレータ４を通過
する際、ダクト内エバポレータ４により冷却される。こ
のとき、空気は冷却されることによって凝縮し、空気中
の水分が除去される。すなわち、ダクト内エバポレータ
４を通過する空気はこのエバポレータ４により除湿され
ることになる。そして、除去された水分はダクト内エバ
ポレータ４の下方に設けられた排水孔７ａから外部に排
出される。続いて、ダクト内エバポレータ４を通過した
空気はエアミックスダンパ１２の開度によって、コンデ
ンサ２を通過する空気と、コンデンサ２を通過すること
なく同コンデンサ２の横を通り抜ける空気とに振り分け
られ、コンデンサ２を通過する空気だけがコンデンサ２
により加熱される。そして、エアミックスダンパ１２の
下流側で加熱された空気とそうでない空気とが混合さ
れ、その混合空気が図示しない吹き出し口から車室内に
吹き出され、車室内の暖房に用いられる。

【００１４】さらに、本実施例の空調装置においては、
ダクト内エバポレータ４の上流側近傍に、一対の発熱体
としての電気式ヒータ１３が配設されている。本実施例
では、この電気式ヒータ１３として、図３及び図４に示
すように、ＰＴＣ素子が使用されている。すなわち、ア
ルミケース１４内にはＰＴＣ板１５が固定されるととも
に、アルミケース１４にはフィン１６が設けられてい
る。そして、端子１７ａ，１７ｂに電圧を加えることに
よってＰＴＣ板１５に電流が流れ、その電気的エネルギ
ーが熱的エネルギーに変換されて、フィン１６から放熱
されるようになっている。

【００１５】さらに、前記内外気切換ダンパ８の下流側
であって送風機１１の上流側には、温度検出手段として
の温度センサ１８が設けられている。この温度センサ１
８は、内外気切換ダンパ８を介してダクト７内に導入さ
れる内気又は外気の温度を検出し、後述するコントロー
ル部２７に温度検出値を入力するものである。

【００１６】図５には、電気自動車用空調装置の電気的
構成を示す。電源（ＤＣ２００Ｖ）２１に対しインバー
タ２２を介してコンプレッサ１の駆動モータが接続され
ている。又、電源２１に対しリレー開閉器２３のリレー
コンタクト２３ａを介して電気式ヒータ１３（ＰＴＣ板
１５）が接続されている。さらに、電源（ＤＣ１２Ｖ）
２４に対しリレー開閉器２５のリレーコンタクト２５ａ
とリレー開閉器２３のリレーコイル２３ｂとが直列に接
続されている。又、電源２４に対しリレー開閉器２５の
リレーコイル２５ｂとコンタクト２６とが直列に接続さ
れている。

【００１７】コントロール部２７は電源２４からの電力
供給にて駆動する。又、コントロール部２７には前記温
度センサ１８と、車室内に設けられているコントロール
パネル２８とが接続され、コントロール部２７はこれら
から出力される出力信号を入力する。又、コントロール
部２７には内外気切換ダンパ８の駆動モータ，送風機モ
ータ１１ａ，エアミックスダンパ１２の駆動モータ，コ
ンタクト２６が接続され、コントロール部２７はこれら
各電気機器を駆動制御する。なお、コントロール部２７
は温度センサ１８の温度検出値が−１０℃以下の場合に
のみ、コンタクト２６に対し閉路指令信号を出力するよ
うに構成されている。

【００１８】さて、このように構成された電気自動車用
空調装置において、暖房運転が開始されると、先ず、温
度センサ１８によりダクト７内に導入される空気の温度
が検出され、その温度検出値がコントロール部２７に入
力される。そして、温度検出値が−１０℃以下である
と、コントロール部２７が図４でのコンタクト２６を閉
路する。その結果、リレー開閉器２５のリレーコイル２
５ｂが励磁して、リレーコンタクト２５ａが閉路し、リ
レー開閉器２３のリレーコイル２３ｂが励磁してリレー
コンタクト２３ａが閉路する。このリレーコンタクト２
３ａの閉路動作により電源２１から電力が電気式ヒータ
１３に供給され、電気式ヒータ１３が発熱する。

【００１９】電気式ヒータ１３にて発生する熱は、電気
式ヒータ１３のすぐ下流側に配置されているダクト内エ
バポレータ４に吸収される。それにより、ダクト内エバ
ポレータ４は内部を循環する冷媒の気化を促進させるこ
とができる。なお、ダクト内エバポレータ４は除湿のた
めに設けられたものであるから、そのダクト内エバポレ
ータ４における吸熱量は除湿に供するだけの熱量でよ
い。そのため、電気式ヒータ１３にて発生した熱は全て
ダクト内エバポレータ４に吸収されるわけではなく、一
部の熱は、ダクト内エバポレータ４に吸収されずに同エ
バポレータ４を通過してそのまま下流側に送られ、車室
内の暖房に用いられる。

【００２０】このようにして、徐々に車室内の温度は上
昇し、電気式ヒータ１３はダクト７内の空気の温度が−
１０℃を越える時点で発熱を停止する。つまり、このと
き、温度センサ１８が−１０℃越の温度検出信号をコン
トロール部２７に入力し、コントロール部２７はコンタ
クト２６を開路する。そして、その開路動作により電源
２１から電気式ヒータ１３への電力供給が止められる。

【００２１】なお、通常、低温時に暖房を用いる場合に
は、内外気切換ダンパ８は内気モード側に切り換えられ
る。そのため、ダクト７内に導入される空気は内気循環
し、外気の温度が−１０℃以下の場合でも、ダクト７内
の空気の温度が上昇した時点で電気式ヒータ１３の発熱
が停止される。そして、その後は内気循環により暖房が
急速に行われる。又、このとき、ダクト内エバポレータ
４にてダクト７内に導入される空気の除湿を行うため、
車室内のフロントガラス等に曇りを生じさせることなく
暖房を行うことができる。

【００２２】図６に上記のような低温時（−１０℃以
下）におけるモリエル線図を示す。この図６において、
本実施例の空調装置が吸収することのできる熱量は、ダ
クト外エバポレータ５で吸収される熱量（ｉ_A で示す）
と、ダクト内エバポレータ４で吸収される熱量（ｉ_B は
示す）とを加算した熱量（ｉ_A ＋ｉ_B ）で表される。従
って、従来の空調装置のように低温時にダクト内エバポ
レータ４の吸熱が行うことができない場合には、吸熱量
はダクト外エバポレータ５での熱量（ｉ_A ）のみとなる
が、本実施例の空調装置ではさらにダクト内エバポレー
タ４での熱量（ｉ _B ）を余計に吸収することができるこ
とになる。そのため、本実施例の空調装置では、コンデ
ンサ２から放出される熱量もｉ_B 分だけ大きくすること
ができ、従来の空調装置と比較して暖房効率を大幅に向
上させることができる。

【００２３】以上詳述したように、この発明の電気自動
車用空調装置は、ダクト内エバポレータ４の上流側近傍
に電気式ヒータ１３を配置し、ダクト７内に導入される
空気の温度に応じて、その電気式ヒータ１３を発熱させ
るように構成した。その構成により、電気式ヒータ１３
にて発生する熱がダクト内エバポレータ４の吸熱を補助
し、さらに、車室内の暖房としても用いることができる
ようになった。そして、結果的に低温時における始動時
の暖房効率を大幅に向上させることができ、車室内を迅
速に暖めることができるようになった。

【００２４】

【別の実施例】なお、この発明は前記実施例に限定され
るものではなく、次のような様態で具体化することがで
きる。 （１）図７に示すように、ダクト内エバポレータ４とダ
クト外エバポレータ５とを並列に接続して冷凍サイクル
を構成すること。 （２）電気式ヒータ１３が発熱を開始する設定温度を可
変にするように温度調節手段を設け、その温度調節手段
をコントロール部２７に接続させること。この場合、例
えば設定温度を＋１０℃に上げると、電気式ヒータ１３
の発熱は、比較的低温であるときにはダクト内エバポレ
ータ４の吸熱のための熱源として作用し、車室内温度が
上昇して比較的高温になるときには車室内の暖房に用い
ることができる。それにより、空調装置の始動時におい
て、より早く車室内を所望の暖房温度にすることができ
る。

【００２５】

【発明の効果】この発明によれば、ダクト内においてダ
クト内エバポレータの上流側近傍に発熱体を配置し、そ
の発熱体はダクト内に導入される空気の温度に応じて発
熱されるように構成することによって、外気温が低い場
合において、始動時の暖房効率を向上させることができ
る。

【００２６】又、ダクト内エバポレータにて吸熱されな
かった発熱体の熱は、そのままダクト下流側に送られ、
車室内の暖房に用いることができる。さらに、ダクト内
エバポレータにてダクト内に導入される空気から水分を
除去することができるため、車室内の空気が再び車室内
に導入される内気循環にすれば、車室内を迅速に暖房で
きるとともに、車室内の曇り止めを行うことができる。

【００２７】加えて、発熱体は、温度検出手段により検
出される空気温度に応じて発熱するように制御されるた
め、常に必要量の発熱を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を具体化した第１実施例の電気自動車
用空調装置の構成を示す図である。

【図２】電気自動車用空調装置の要部を示す斜視図であ
る。

【図３】電気式ヒータの構成を示す図である。

【図４】電気式ヒータの構成を示す図である。

【図５】電気的構成を示す図である。

【図６】モリエル線図である。

【図７】別例の電気自動車用空調装置の構成を示す図で
ある。

【符号の説明】

２…コンデンサ、４…ダクト内エバポレータ、５…ダク
ト外エバポレータ、７…ダクト、１３…発熱体としての
電気式ヒータ、１８…温度検出手段としての温度セン
サ、２７…制御装置としてのコントロール部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車室外又は車室内の空気を導入して、車
   室内に空気を吹出させるためのダクトと、 前記ダクト内に配置され、ダクト内に導入される空気か
   ら水分を除去するための冷凍サイクルの一部をなすダク
   ト内エバポレータと、 前記ダクト外に配置され、前記ダクト内エバポレータを
   通過した冷媒を導入する冷凍サイクルの一部をなすダク
   ト外エバポレータと、 前記ダクト内に配置され、前記ダクト内エバポレータを
   通過した空気を加熱するための冷凍サイクルの一部をな
   すコンデンサと、 前記ダクト内において前記ダクト内エバポレータの上流
   側近傍に配置され、車載用電源からの電力供給により発
   熱する発熱体と、 前記ダクト内に配設され、ダクト内に導入される空気の
   温度を検出する温度検出手段と、 前記温度検出手段の検出値に応じて前記発熱体を発熱さ
   せるように制御する制御手段とを設けたことを特徴とす
   る電気自動車用空調装置。