JPH05330331A - 電気自動車用空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 夏期の夜間充電中に蓄冷しておいた冷水また
は氷を用いて冷房開始時に車室内冷房の補助を行って、
電気自動車の走行距離の低下を防止する。 【構成】 ヒートポンプの水冷媒熱交換器２８内に、夏
期の夜間充電中に蓄冷しておいた保温槽５４内の冷水を
供給して、水冷媒熱交換器２８内に流入する冷媒を過冷
却することにより車室内の冷房を助け、さらにヒートポ
ンプの成績係数を向上させて冷媒圧縮機の省動力化を図
っているので、バッテリ４の充電量の減少を抑えて電気
自動車の走行距離の低下を防げる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車載電源の充電中に作
った冷水または氷を電気自動車への乗車時にエアコンに
よる車室内冷房の補助に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、電気自動車は、内燃機関搭載
車のようなエンジン冷却水（温水）を有していないた
め、ヒートポンプを用いて車室内の暖房、冷房を行って
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、冷房
開始時に車室内を快適温度まで冷却する際、最も冷房能
力と大きな動力が必要となるので、冷媒圧縮機で消費す
る電力が大きく車載電源の充電量が大きく減少する。な
お、車載電源は、電気自動車の走行用モータへも電力を
供給しているので、電気自動車の走行距離の低下を招い
てしまうという課題があった。

【０００４】本発明は、車載電源の充電中に蓄冷してお
いた冷水または氷を用いて車室内冷房の補助を行って、
電気自動車の走行距離の低下を防止する電気自動車用空
気調和装置の提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、外部電源によ
り充電される車載電源と、この車載電源によって通電さ
れると作動する電動式の冷媒圧縮機と、車室内への送風
ダクト内に配され、前記冷媒圧縮機より吐出された冷媒
と車室内への送風空気とを熱交換させて車室内への送風
空気を加熱する冷媒凝縮器と、この冷媒凝縮器より流入
した冷媒を減圧する第１減圧手段と、車室外に配され、
前記第１減圧手段または前記冷媒凝縮器より流入した冷
媒と水とを熱交換させて冷媒を加熱または過冷却する水
冷媒熱交換器と、この水冷媒熱交換器より流入した冷媒
を減圧する第２減圧手段と、車室内への送風ダクト内に
配され、前記第２減圧手段より流入した冷媒と車室内へ
の送風空気とを熱交換させて車室内への送風空気を冷却
する冷媒蒸発器と、前記冷媒圧縮機と前記冷媒凝縮器と
前記第１減圧手段と前記水冷媒熱交換器を冷媒が順次循
環する第１冷媒回路と、前記冷媒圧縮機と前記冷媒凝縮
器と前記水冷媒熱交換器と前記第２減圧手段と前記冷媒
蒸発器を冷媒が順次循環する第２冷媒回路と、前記第１
冷媒回路と前記第２冷媒回路とを切り替える回路切替手
段と、前記水冷媒熱交換器内に水を循環させる水循環回
路中に設けられ、内部に流入した水を保温する保温槽
と、前記車載電源を充電する際に、前記回路切替手段を
制御して前記第１冷媒回路に切り替えると共に前記冷媒
圧縮機を作動させ、車室内を冷房する際に、前記回路切
替手段を制御して前記第２冷媒回路に切り替えると共に
前記冷媒圧縮機を作動させる制御装置とを備えた技術手
段を採用した。

【０００６】

【作用】車載電源を充電する際には、回路切替手段によ
って第１冷媒回路に切り替えられ、電動式の冷媒圧縮機
が通電される。このため、冷媒圧縮機より吐出された冷
媒は、冷媒凝縮器で凝縮され、第１減圧手段を通過する
ときに減圧される。そして、第１減圧手段より水冷媒熱
交換器内に流入した冷媒は、水循環回路により供給され
る水と熱交換して水を冷却する。さらに、水冷媒熱交換
器で冷却された水は、保温槽内で蓄冷される。

【０００７】そして、乗員が電気自動車への乗車して車
室内を冷房する際には、回路切替手段によって第２冷媒
回路に切り替えられ、電動式の冷媒圧縮機が通電され
る。このため、冷媒圧縮機より吐出された冷媒は、冷媒
凝縮器で凝縮され、水冷媒熱交換器内に流入する。一
方、保温槽内の冷水も水冷媒熱交換器内に流入すること
により、冷水と冷媒とが水冷媒熱交換器内で熱交換する
ため冷媒が過冷却される。そして、水冷媒熱交換器で過
冷却された冷媒は、第２減圧手段を通過するときに減圧
された後に冷媒蒸発器に送られ、冷媒蒸発器で空気を冷
却する。よって、車載電源の充電中に蓄冷した冷水を利
用して車室内の冷房を行っているので、車室内が快適温
度まで迅速に冷却される。

【０００８】なお、冷媒が水の低温の熱エネルギーを利
用して車室内を冷房することにより、従来の技術のもの
と同じ冷房能力が省動力で得られるので、電動式の冷媒
圧縮機の消費する電力が軽減される。したがって、車載
電源の充電量の消耗を抑えながら車室内が冷房されるの
で、電気自動車の走行距離が長くなる。ここで、本発明
において電気自動車への乗車時とは、運転者により運転
スイッチがオンされ、アクセルペダルが踏み込まれると
直ちに走行用モータが回転することが可能な状態を言
う。

【０００９】

【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７に示す一実施例に基づいて説明する。
図１は蓄熱剤冷却兼加熱装置を示した図で、図２はヒー
トポンプを示した図で、図３は電気自動車を示した図で
ある。電気自動車１は、図３に示したように、ジャンク
ションボックス２を介して外部電源としての充電器３に
より充電される車載電源としてのバッテリ４、ジャンク
ションボックス２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、こ
の走行用モータ６により駆動されるトランスミッション
７、このトランスミッション７の出力軸８に連結するデ
ィファレンシャル機構９を搭載している。

【００１０】また、電気自動車１は、車室内の空調を行
う空気調和装置１０を搭載している。その空気調和装置
１０は、図２に示したように、車室内に空気を送るため
の送風ダクト１１、この送風ダクト１１内に車室内に向
かう空気流を発生させるブロワ１２、車室内を暖房、冷
房するヒートポンプ１３、蓄熱剤１４ａ（図１参照）を
冷却または加熱する蓄熱剤冷却兼加熱装置１４、および
空気調和装置１０を制御する制御装置１５を備える。

【００１１】送風ダクト１１の内部には、内気導入口１
６から導入した内気（車室内空気）または外気導入口１
７から導入した外気（車室外空気）を、デフ吹出口１
８、ベント吹出口１９またはフット吹出口２０へ送る空
気流路２１が形成されている。ブロワ１２は、空気流路
２１の風上側に配され、ブロワモータ２２により回転駆
動される。そのブロワモータ２２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１２を
所定の回転数で回転させる。

【００１２】ヒートポンプ１３は、いわゆるアキューム
レータ式の冷凍サイクルであって、冷媒圧縮機２３、第
１室内熱交換器２４、第１、第２減圧装置２５ａ、２５
ｂ、第２室内熱交換器２６、室外熱交換器２７、水冷媒
熱交換器２８およびアキュームレータ２９等を接続して
なる。また、ヒートポンプ１３は、逆止弁１３ａ〜１３
ｄ、四方弁３０および電磁弁３１〜３６によってヒート
ポンプ１３の冷媒の流れ方向を暖房運転と冷房運転とで
切り替えるようにしている。

【００１３】冷媒圧縮機２３は、密閉式のハウジング３
８内に収納されている。この冷媒圧縮機２３は、ハウジ
ング３８内に装着された電動モータ２３ａにより回転駆
動され、吸入側より内部に吸入した冷媒ガスを圧縮して
高温高圧の冷媒ガスを吐出側より吐出する。その電動モ
ータ２３ａは、バッテリ４（図３参照）より電力が供給
されると所定の回転数で冷媒圧縮機２３を駆動する。

【００１４】第１室内熱交換器２４は、第２室内熱交換
器２６の風下側の空気流路２１に配され、第１減圧装置
２５ａと逆止弁１３ａ、１３ｂとの間に接続されてい
る。第１室内熱交換器２４の風上側には、第１室内熱交
換器２４を通過する空気量と第１室内熱交換器２４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
調整するエアミックスドア２４ａ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２４は、暖房運転時
と冷房運転時に高温の冷媒ガスと空気流路２１内を流れ
る空気とを熱交換させて空気を加熱するとともに冷媒を
凝縮させる冷媒凝縮器として働く。

【００１５】第１減圧装置２５ａは、本発明の第１減圧
手段であって、例えばキャピラリチューブ等の固定絞り
が用いられ、第１室内熱交換器２４と水冷媒熱交換器２
８との間に接続されている。第２減圧装置２５ｂは、本
発明の第２減圧手段であって、例えばキャピラリチュー
ブ等の固定絞りが用いられ、水冷媒熱交換器２８と第２
室内熱交換器２６との間に接続されている。

【００１６】第２室内熱交換器２６は、本発明の冷媒蒸
発器であって、第１室内熱交換器２４の風上側の空気流
路２１に配され、第２減圧装置２５ｂと逆止弁１３ｃ、
１３ｄとの間に接続されている。この第２室内熱交換器
２６は、冷房運転時に低温低圧の霧状冷媒と空気流路２
１内を流れる空気とを熱交換させて空気を冷却するとと
もに冷媒を蒸発させる冷媒蒸発器として働く。

【００１７】室外熱交換器２７は、本発明の冷媒凝縮器
であって、車室外、例えば電気自動車１の走行風を受け
易い場所に設置され、四方弁３０と逆止弁１３ｂ、１３
ｄとの間に接続されている。この室外熱交換器２７は、
暖房運転時に第２室内熱交換器２６で蒸発した低圧の冷
媒ガスと電動ファン２７ａにより吹き付けられる外気と
を熱交換させて冷媒が吸熱する冷媒蒸発器として働く。
また、室外熱交換器２７は、冷房運転時に高温高圧の冷
媒ガスと電動ファン２７ａにより吹き付けられる外気と
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。

【００１８】水冷媒熱交換器２８は、車室外に配され、
第１、第２減圧装置２５ａ、２５ｂ間に接続されてい
る。この水冷媒熱交換器２８は、乗員が電気自動車へ乗
車して暖房運転を選択した時に、第１室内熱交換器２
４、第１減圧装置２５ａを通って流入する低圧の霧状冷
媒と蓄熱された温水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。

【００１９】また、水冷媒熱交換器２８は、夏期、例え
ば外気温の高い時の夜間充電中にヒートポンプ１３と蓄
熱剤冷却兼加熱装置１４が共に作動した際、第１室内熱
交換器２４、第１減圧装置２５ａを通って流入する低圧
の霧状冷媒と内部に流入した水とを熱交換させて水を冷
却する冷媒蒸発器としても働く。このとき、第１室内熱
交換器２４は、エアミックスドア２４ａが閉じられてい
るので冷媒と空気との熱交換は行わない。

【００２０】さらに、水冷媒熱交換器２８は、乗員が電
気自動車へ乗車して冷房運転を選択した時に、室外熱交
換器２７、第１室内熱交換器２４、バイパス管路３１ａ
を通って流入した高温の液冷媒と蓄冷された冷水とを熱
交換させて冷媒を過冷却する熱交換器として働く。アキ
ュームレータ２９は、冷媒圧縮機２３の吸入側と四方弁
３０との間に接続され、四方弁３０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冷媒圧縮機
２３の吸入側に供給する。

【００２１】電磁弁３１〜３６、四方弁３０および逆止
弁１３ａ〜１３ｄは、本発明の回路切替手段であって、
電磁弁３１は、第１減圧装置２５ａに並列接続されたバ
イパス管路３１ａに配され、通電されると開弁してバイ
パス管路３１ａに冷媒を循環させ、通電が停止されると
閉弁してバイパス管路３１ａを遮断して第１減圧装置２
５ａに冷媒を循環させる。電磁弁３２は、第２減圧装置
２５ｂ、第２室内熱交換器２６に並列接続された冷媒管
路３２ａに配され、通電されると開弁して第２室内熱交
換器２６による除湿または冷房が不要な場合に冷媒を迂
回させ、通電が停止されると閉弁して冷媒管路３２ａを
遮断する。

【００２２】電磁弁３３は、水冷媒熱交換器２８に並列
接続されたバイパス管路３３ａに配され、通電されると
開弁してバイパス管路３３ａに冷媒を循環させ、通電が
停止されると閉弁してバイパス管路３３ａを遮断する。

【００２３】電磁弁３４、３５は、冷媒管路３４ａに配
され、通電されると開弁して室外熱交換器２７に冷媒を
循環させ、通電が停止されると閉弁して冷媒管路３４ａ
を遮断する。電磁弁３６は、室外熱交換器２７に並列接
続されたバイパス管路３６ａに配され、通電されると開
弁してバイパス管路３６ａに冷媒を循環させ、通電が停
止されると閉弁してバイパス管路３６ａを遮断する。

【００２４】なお、ヒートポンプ１３の蓄冷運転（四方
弁３０が図示破線位置）時に、電磁弁３２、３４、３５
を開弁し、電磁弁３１、３３、３６を閉弁すると、冷媒
圧縮機２３の吐出側→四方弁３０→室外熱交換器２７→
逆止弁１３ｂ→第１室内熱交換器２４→第１減圧装置２
５ａ→水冷媒熱交換器２８→冷媒管路３２ａ→逆止弁１
３ｃ→四方弁３０→アキュームレータ２９→冷媒圧縮機
２３の吸入側を冷媒が循環する第１冷媒回路（蓄冷回
路）が形成される。

【００２５】また、ヒートポンプ１３の冷房運転時に、
電磁弁３１、３４、３５を開弁し、電磁弁３２、３３、
３６を閉弁すると、冷媒圧縮機２３の吐出側→四方弁３
０→室外熱交換器２７→逆止弁１３ｂ→第１室内熱交換
器２４→バイパス管路３１ａ→水冷媒熱交換器２８→第
２減圧装置２５ｂ→第２室内熱交換器２６→逆止弁１３
ｃ→四方弁３０→アキュームレータ２９→冷媒圧縮機２
３の吸入側を冷媒が循環する第２冷媒回路（蓄冷冷房回
路）が形成される。

【００２６】そして、ヒートポンプ１３の暖房運転（四
方弁３０が図示実線位置）時に、電磁弁３２、３６を開
弁し、電磁弁３１、３３〜３５を閉弁すると、冷媒圧縮
機２３の吐出側→四方弁３０→逆止弁１３ａ→第１室内
熱交換器２４→第１減圧装置２５ａ→水冷媒熱交換器２
８→冷媒管路３２ａ→逆止弁１３ｄ→バイパス管路３６
ａ→四方弁３０→アキュームレータ２９→冷媒圧縮機２
３の吸入側を冷媒が循環する第３冷媒回路（蓄熱暖房回
路）が形成される。

【００２７】また、ヒートポンプ１３の暖房運転時に、
電磁弁３２〜３５を開弁し、電磁弁３１、３６を閉弁す
ると、冷媒圧縮機２３の吐出側→四方弁３０→逆止弁１
３ａ→第１室内熱交換器２４→第１減圧装置２５ａ→バ
イパス管路３３ａ→冷媒管路３２ａ→逆止弁１３ｄ→室
外熱交換器２７→四方弁３０→アキュームレータ２９→
冷媒圧縮機２３の吸入側を冷媒が循環する第４冷媒回路
（通常暖房回路）が形成される。

【００２８】蓄熱剤冷却兼加熱装置１４は、水循環回路
４２、電気ヒータ４３、第１、第２廃熱回収器４４、４
５、室外熱交換器４６、循環ポンプ４７、４８、三方弁
４９、５０および電磁弁５１、５２等により構成されて
いる。水循環回路４２には、内部と外部とを断熱する断
熱材５３により覆われ、内部に流入した水を保温する保
温槽５４が取り付けられている。また、保温槽５４内に
は、ビニールチューブ等の被覆体内に入れられた複数本
の蓄熱剤１４ａが収納されている。蓄熱剤１４ａは、例
えば純粋な水が用いられる。また、断熱材５３として
は、例えば発泡材、真空瓶等が用いられる。

【００２９】水循環回路４２は、保温槽５４、三方弁４
９、水冷媒熱交換器２８、三方弁５０、第１、第２廃熱
回収器４４、４５、循環ポンプ４７を環状に接続して水
冷媒熱交換器２８に水（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：不凍液）を循環
させる。また、水循環回路４２には、水冷媒熱交換器２
８を迂回するバイパス路５５と、第１、第２廃熱回収器
４４、４５を迂回するバイパス路５６と、室外熱交換器
４６を通過する水冷却路５７と、室外熱交換器４６を迂
回するバイパス路５８とが接続されている。電気ヒータ
４３は、保温槽５４内に設置されており、冬期等の外気
温の低温時にバッテリ４の充電時に充電器３からの電力
によって保温槽５４内の水を加熱するもので、例えばニ
クロム線ヒータが用いられる。

【００３０】第１廃熱回収器４４は、車室外に配され、
三方弁５０と第２廃熱回収器４５との間に接続されてい
る。この第１廃熱回収器４４は、電気自動車１の走行用
モータ６の外周部に水が流れ込むウォータジャケットを
備え、電気自動車１の走行用モータ６の作動に伴って生
ずる廃熱を回収し、その廃熱によって水を加熱する。第
２廃熱回収器４５は、車室外に配され、第１廃熱回収器
４４と循環ポンプ４７との間に接続されている。この第
２廃熱回収器４５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
外周に水が流れ込む水室を備え、インバータ５の作動に
伴って生ずる発熱体の廃熱を回収し、その廃熱によって
水を加熱する。

【００３１】室外熱交換器４６は、車室外、例えば電気
自動車１の走行風を受け易い場所に設置され、高温の水
と電動ファン４６ａにより吹き付けられる外気とを熱交
換させて水を冷却する。循環ポンプ４７は、電動モータ
４７ａにより回転駆動され、第２廃熱回収器４５と保温
槽５４との間に接続され、バッテリ４より電力が供給さ
れると水を循環させる。循環ポンプ４８は、電動モータ
４８ａにより回転駆動され、三方弁５０と保温槽５４と
の間に接続され、バッテリ４より電力が供給されると水
を循環させる。電動モータ４７ａ、４８ａは、バッテリ
４より電力が供給されると所定の回転数で循環ポンプ４
７、４８を駆動する。

【００３２】三方弁４９は、電磁コイル４９ａが通電さ
れると水冷媒熱交換器２８と保温槽５４とを接続する第
１位置に設定され、電磁コイル４９ａの通電が停止され
ると保温槽５４とバイパス路５５とを接続する第２位置
に設定される。三方弁５０は、電磁コイル５０ａが通電
されると水冷媒熱交換器２８と第１、第２廃熱回収器４
４、４５とを接続する第１位置に設定され、電磁コイル
５０ａの通電が停止されるとバイパス路５６と水冷媒熱
交換器２８とを接続する第２位置に設定される。

【００３３】なお、三方弁４９が第１位置に設定され、
三方弁５０が第２位置に設定されると、保温槽５４→水
冷媒熱交換器２８→循環ポンプ４８→保温槽５４を水が
循環する蓄熱水循環回路が形成される。また、三方弁４
９が第１位置に設定され、三方弁５０が第１位置に設定
されると、保温槽５４→水冷媒熱交換器２８→第１廃熱
回収器４４→第２廃熱回収器４５→循環ポンプ４７→保
温槽５４を水が循環する廃熱水循環回路が形成される。
さらに、三方弁４９が第２位置に設定されると、保温槽
５４→バイパス路５５→第１廃熱回収器４４→第２廃熱
回収器４５→循環ポンプ４７→保温槽５４を水が循環す
る廃熱回収回路が形成される。

【００３４】電磁弁５１は、通電されると開弁して水冷
却路５７に水を供給し、通電が停止されると閉弁してバ
イパス路５８に水を供給する。なお、電磁弁５１の代わ
りにサーモスタット（感温弁）を用いても良い。電磁弁
５２は、通電されると開弁して保温槽５４に水を一部供
給し、通電が停止されると閉弁してバイパス路５８のみ
に水を供給する。

【００３５】制御装置１５は、電気自動車１の制御用コ
ンピュータ６０、空気調和装置１０のコントロールパネ
ル６１、水温センサ６２、６３および外気温センサ６４
からの電気信号に基づいて、ブロワモータ２２、電磁弁
３１〜３６、５１、５２、電動モータ２３ａ、４７ａ、
４８ａ、電動ファン２７ａ、４６ａ、電気ヒータ４３、
電磁コイル４９ａ、５０ａ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。

【００３６】制御用コンピュータ６０は、バッテリ４の
充電時に制御装置１５に充電信号を送るとともに、運転
スイッチ６５のオン時、すなわち、走行用モータ６の作
動時に制御装置１５に運転信号を送る。なお、走行用モ
ータ６は、運転者により運転スイッチ６５がオンされ、
アクセルペダル（図示せず）が踏み込まれるとバッテリ
４より電力が供給されて回転する。

【００３７】コントロールパネル６１は、車室内の前面
に取り付けられ、暖房運転と冷房運転の切り替え、内外
気の切り替え、吹出口の切り替え、車室内の希望温度の
設定等の各種のコントロールスイッチ（図示せず）を有
し、各種のコントロールスイッチに応じた電気信号（例
えば暖房信号や冷房信号等）を制御装置１５に送る。

【００３８】水温センサ６２は、保温槽５４内の水の温
度を検出して、その検出した温度を電気信号に変換して
制御装置１５に送る。水温センサ６３は、廃熱回収後の
水の温度を検出するもので、本実施例では循環ポンプ４
７の下流側と電磁弁５１の上流側との間に設置されて、
この部位の水の温度を検出して、その検出した温度を電
気信号に変換して制御装置１５に送る。外気温センサ６
４は、外気温（車室外空気の温度）を検出して、その検
出した外気温を電気信号に変換して制御装置１５に送
る。

【００３９】つぎに、この電気自動車用空気調和装置１
０の作動を図１ないし図６に基づいて説明する。図４は
制御装置１５における夏期の夜間充電時の蓄冷運転の一
例を示したフローチャートである。初めに、制御用コン
ピュータ６０から充電信号を入力しているか否かを判断
する（ステップＳ１）。このステップＳ１の判断結果が
Ｎｏの場合には、リターンする。また、ステップＳ１の
判断結果がＹｅｓの場合には、外気温センサ６４で検出
した外気温Ｔamが所定温度Ｔs1℃（例えば２５℃）以上
に上昇しているか否かを判断する（ステップＳ２）。

【００４０】このステップＳ２の判断結果がＮｏの場合
には、リターンする。また、ステップＳ２の判断結果が
Ｙｅｓの場合には、ヒートポンプ１３の冷媒圧縮機２３
の電動モータ２３ａと室外熱交換器２７の電動ファン２
７ａと電磁弁３２、３４、３５をオンし、電磁弁３１、
３３、３６をオフし、四方弁３０を冷房運転側（図示破
線側）に切り替えて蓄冷運転を行う（ステップＳ３）。
さらに、蓄熱剤冷却兼加熱装置１４の循環ポンプ４８の
電動モータ４８ａ、三方弁４９の電磁コイル４９ａをオ
ンし、三方弁５０の電磁コイル５０ａをオフする蓄熱水
循環運転を行う（ステップＳ４）。

【００４１】そのヒートポンプ１３の蓄冷運転では、冷
媒圧縮機２３の吐出側→四方弁３０→室外熱交換器２７
→逆止弁１３ｂ→第１室内熱交換器２４→第１減圧装置
２５ａ→水冷媒熱交換器２８→冷媒管路３２ａ→逆止弁
１３ｃ→四方弁３０→アキュームレータ２９→冷媒圧縮
機２３の吸入側を冷媒が循環する。また、蓄熱剤冷却兼
加熱装置１４の蓄熱水循環運転では、保温槽５４→水冷
媒熱交換器２８→循環ポンプ４８→保温槽５４を水が循
環する蓄熱水循環回路が形成される。したがって、夏期
の夜間充電時に冷媒蒸発器として働く水冷媒熱交換器２
８で冷却された例えば−１０℃の冷水が保温槽５４内に
流入する。

【００４２】そして、水温センサ６２で検出した水の温
度Ｔw1が所定温度Ｔs2℃（例えば−１０℃）以下に低下
しているか否かを判断する（ステップＳ５）。このステ
ップＳ５の判断結果がＮｏの場合には、ステップＳ５の
制御を行う。また、ステップＳ５の判断結果がＹｅｓの
場合には、冷媒圧縮機２３の電動モータ２３ａと室外熱
交換器２７の電動ファン２７ａと電磁弁３１〜３６をオ
フしてヒートポンプ１３の蓄冷運転を停止する（ステッ
プＳ６）。さらに、循環ポンプ４８の電動モータ４８
ａ、三方弁４９の電磁コイル４９ａをオンし、三方弁５
０の電磁コイル５０ａをオフして蓄熱剤冷却兼加熱装置
１４の蓄熱水循環運転を停止し（ステップＳ７）、その
後にリターンする。

【００４３】したがって、夏期の夜間充電時には、保温
槽５４内の水が例えば−１０℃となるようにヒートポン
プ１３により冷却され、乗車時の冷房運転時の急速冷房
のために、保温槽５４内の多数の蓄熱剤１４ａが蓄冷さ
れる。

【００４４】図５は制御装置１５における電気自動車１
への乗車時のヒートポンプの蓄冷冷房運転および蓄熱剤
冷却兼加熱装置の蓄熱回収運転の一例を示したフローチ
ャートである。初めに、コントロールパネル６１より冷
房信号を入力しているか否かを判断する（ステップＳ１
１）。このステップＳ１１の判断結果がＮｏの場合に
は、ブロワモータ２２と冷媒圧縮機２３の電動モータ２
３ａと室外熱交換器２７の電動ファン２７ａと電磁弁３
１〜３６をオフしてヒートポンプ１３の蓄冷冷房運転を
終了する（ステップＳ１２）。その後にリターンする。
また、ステップＳ１１の判断結果がＹｅｓの場合には、
ブロワモータ２２と冷媒圧縮機２３の電動モータ２３ａ
と室外熱交換器２７の電動ファン２７ａと電磁弁３４、
３５をオンし、電磁弁３１〜３３、３６をオフし、四方
弁３０を冷房運転側に切り替えて蓄冷冷房運転を行う
（ステップＳ１３）。さらに、水温センサ６２で検出し
た水の温度Ｔw1が所定温度Ｔs3℃（例えば３０℃）以下
に低下しているか否かを判断する（ステップＳ１４）。

【００４５】このステップＳ１４の判断結果がＮｏの場
合には、循環ポンプ４８の電動モータ４８ａ、三方弁４
９の電磁コイル４９ａ、三方弁５０の電磁コイル５０ａ
をオフして蓄熱剤冷却兼加熱装置１４の蓄熱回収運転を
停止する（ステップＳ１５）。その後にリターンする。

【００４６】また、ステップＳ１４の判断結果がＹｅｓ
の場合には、蓄熱剤冷却兼加熱装置１４の循環ポンプ４
８の電動モータ４８ａ、三方弁４９の電磁コイル４９ａ
をオンし、三方弁５０の電磁コイル５０ａをオフする蓄
熱回収運転を行う（ステップＳ１６）。その後にリター
ンする。

【００４７】そのヒートポンプ１３の冷房運転では、冷
媒圧縮機２３の吐出側→四方弁３０→室外熱交換器２７
→逆止弁１３ｂ→第１室内熱交換器２４→バイパス管路
３１ａ→水冷媒熱交換器２８→第２減圧装置２５ｂ→第
２室内熱交換器２６→逆止弁１３ｃ→四方弁３０→アキ
ュームレータ２９→冷媒圧縮機２３の吸入側を冷媒が循
環する。

【００４８】また、蓄熱剤冷却兼加熱装置１４の蓄熱回
収運転では、保温槽５４→水冷媒熱交換器２８→循環ポ
ンプ４８→保温槽５４を水が循環する第１水回路（蓄熱
水循環回路）が形成される。よって、夏期の夜間充電時
に保温槽５４内で多数の蓄熱剤１４ａにより蓄冷された
例えば−１０℃の水が水冷媒熱交換器２８内に循環す
る。

【００４９】以上のように、この実施例の空気調和装置
１０は、夏期の夜間充電中にヒートポンプ１３により蓄
冷しておいた保温槽５４内の冷水を、電気自動車１への
乗車時の冷房運転の初期に、水冷媒熱交換器２８に流入
させて冷媒と熱交換させることによって、室外熱交換器
２７より流入した高温の液冷媒を水冷媒熱交換器２８で
過冷却して第２室内熱交換器２６により車室内を冷房す
ることによって、たとえ外気温が高温であっても車室内
が急速に冷房される。

【００５０】また、水冷媒熱交換器２８に冷水を循環さ
せることによってヒートポンプ１３の成績係数（ｃｏ
ｐ）を著しく向上することができ、従来の技術のものと
同じ冷房能力を省動力で得ることができるので、冷媒圧
縮機２３の電動モータ２３ａの消費する電力を著しく減
少することができる。したがって、ヒートポンプ１３の
運転を継続してもバッテリ４の充電量を大きく消耗させ
ることなく車室内を急速に冷房できるので、電気自動車
１の走行距離が長くなる。

【００５１】図６は制御装置１５における冬期の夜間充
電時の蓄熱剤冷却兼加熱装置１４の蓄熱運転の一例を示
したフローチャートである。初めに、制御用コンピュー
タ６０から充電信号を入力しているか否かを判断する
（ステップＳ２１）。このステップＳ２１の判断結果が
Ｎｏの場合には、リターンする。また、ステップＳ２１
の判断結果がＹｅｓの場合には、外気温センサ６４で検
出した外気温Ｔamが所定温度Ｔs4℃（例えば１０℃）以
下に低下しているか否かを判断する（ステップＳ２
２）。

【００５２】このステップＳ２２の判断結果がＮｏの場
合には、リターンする。また、ステップＳ２２の判断結
果がＹｅｓの場合には、電気ヒータ４３をオンし（ステ
ップＳ２３）、その後に水温センサ６２で検出した水の
温度Ｔw1が所定温度Ｔs5℃（例えば９０℃）以上に上昇
しているか否かを判断する（ステップＳ２４）。

【００５３】このステップＳ２４の判断結果がＮｏの場
合には、ステップＳ２４の制御を行う。また、ステップ
Ｓ２４の判断結果がＹｅｓの場合には、電気ヒータ４３
をオフし（ステップＳ２５）、その後にリターンする。

【００５４】したがって、冬期の夜間充電時には、保温
槽５４内の水が例えば９０℃となるように電気ヒータ４
３により加熱され、乗車時の暖房運転時の即効暖房のた
めに蓄熱剤１４ａが蓄熱される。なお、第１加熱手段で
ある電気ヒータ４３として用いたニクロム線ヒータの代
わりにキュリー点が９０℃のＰＴＣヒータを用いれば上
記の制御は不要となる。

【００５５】図７は制御装置１５における電気自動車１
への乗車時の蓄熱剤冷却兼加熱装置１４の暖房運転の一
例を示したフローチャートである。初めに、コントロー
ルパネル６１より暖房信号を入力しているか否かを判断
する（ステップＳ３１）。このステップＳ３１の判断結
果がＮｏの場合には、ブロワモータ２２、循環ポンプ４
７、４８の電動モータ４７ａ、４８ａ、三方弁４９、５
０の電磁コイル４９ａ、５０ａをオフ（暖房運転終了）
し（ステップＳ３２）、その後にリターンする。また、
ステップＳ３１の判断結果がＹｅｓの場合には、水温セ
ンサ６２で検出した水の温度Ｔw1より水温センサ６３で
検出した水の温度Ｔw2が高いか否かを判断する（ステッ
プＳ３３）。

【００５６】このステップＳ３３の判断結果がＮｏの場
合には、循環ポンプ４８の電動モータ４８ａ、三方弁４
９の電磁コイル４９ａをオンし、三方弁５０の電磁コイ
ル５０ａをオフする蓄熱回収運転を行う（ステップＳ３
４）。その後にリターンする。この蓄熱回収運転では、
保温槽５４→水冷媒熱交換器２８→循環ポンプ４８→保
温槽５４を水が循環する第１水回路（蓄熱水循環回路）
が形成される。よって、充電時に蓄熱剤１４ａにより蓄
熱された保温槽５４内の例えば９０℃の水が水冷媒熱交
換器２８内に循環する。

【００５７】また、ステップＳ３３の判断結果がＹｅｓ
の場合には、循環ポンプ４７の電動モータ４７ａ、三方
弁４９、５０の電磁コイル４９ａ、５０ａ、電磁弁５２
をオンし、循環ポンプ４８の電動モータ４８ａをオフす
る廃熱回収運転を行う（ステップＳ３５）。その後にリ
ターンする。この廃熱回収運転では、保温槽５４→水冷
媒熱交換器２８→第１廃熱回収器４４→第２廃熱回収器
４５→循環ポンプ４７→保温槽５４を水が循環する第２
水回路が形成される。よって、走行用モータ６およびイ
ンバータ５の廃熱により加熱された水が水冷媒熱交換器
２８内に循環する。そして、保温槽５４により電気自動
車１の走行パターンの変化による走行用モータ６および
インバータ５の廃熱による水の温度が平滑化される。以
上により、蓄熱回収回路および廃熱回収回路により水循
環回路４２の熱が有効的に水冷媒熱交換器２８に循環さ
れる。

【００５８】図８は制御装置１５における電気自動車１
への乗車時のヒートポンプ１３の暖房運転の一例を示し
たフローチャートである。初めに、コントロールパネル
６１より暖房信号を入力しているか否かを判断する（ス
テップＳ４１）。このステップＳ４１の判断結果がＮｏ
の場合には、ブロワモータ２２、冷媒圧縮機２３の電動
モータ２３ａ、電磁弁３１〜３６、室外熱交換器２７の
電動ファン２７ａをオフしてヒートポンプ１３の暖房運
転を終了し（ステップＳ４２）、その後にリターンす
る。

【００５９】また、ステップＳ４１の判断結果がＹｅｓ
の場合には、水温センサ６２で検出した保温槽５４内の
水の温度Ｔw1が外気温センサ６４で検出した外気温Ｔam
より低下しているか否かを判断する（ステップＳ４
３）。

【００６０】保温槽５４内の水の温度Ｔw1が外気温Ｔam
以上に上昇しているときは、このステップＳ４３の判断
結果がＮｏとなり、ブロワモータ２２と冷媒圧縮機２３
の電動モータ２３ａと電磁弁３２、３５、３６をオン、
室外熱交換器２７の電動ファン２７ａと電磁弁３１、３
３、３４をオフすると共に、四方弁３０を暖房運転側に
切り替えて蓄熱暖房運転を行い（ステップＳ４４）、そ
の後にリターンする。このときの冷媒の流れは、冷媒圧
縮機２３の吐出側→四方弁３０→逆止弁１３ａ→第１室
内熱交換器２４→第１減圧装置２５ａ→水冷媒熱交換器
２８→冷媒管路３２ａ→逆止弁１３ｄ→室外熱交換器２
７→四方弁３０→アキュームレータ２９→冷媒圧縮機２
３の吸入側となる。以上により、保温槽５４内の水の温
度Ｔw1が外気温Ｔam以上に上昇している間は、水循環回
路４２内を循環する水から熱を回収して暖房運転を行う
ことができる。

【００６１】また、保温槽５４内の水の温度Ｔw1が外気
温Ｔamより低いときは、ステップＳ４３の判断結果がＹ
ｅｓとなり、ブロワモータ２２と冷媒圧縮機２３の電動
モータ２３ａと室外熱交換器２７の電動ファン２７ａと
電磁弁３２、３６をオンし、電磁弁３１、３３〜３５を
オフすると共に、四方弁３０を暖房運転側に切り替えて
通常暖房運転を行い（ステップＳ４５）、その後にリタ
ーンする。このときの冷媒の流れは、冷媒圧縮機２３の
吐出側→四方弁３０→逆止弁１３ａ→第１室内熱交換器
２４→第１減圧装置２５ａ→バイパス管路３３ａ→冷媒
管路３２ａ→逆止弁１３ｄ→室外熱交換器２７→四方弁
３０→アキュームレータ２９→冷媒圧縮機２３の吸入側
となる。

【００６２】なお、室外熱交換器２７が着霜した場合に
は、室外熱交換器２７の除霜運転を行う。すなわち、電
磁弁３２、３５、３６をオンし、電磁弁３１、３３、３
４をオフすると共に、四方弁３０を冷房運転側に切り替
えて除霜運転することによって、ヒートポンプ１３内の
冷媒の流れは、冷媒圧縮機２３の吐出側→四方弁３０→
室外熱交換器２７→逆止弁１３ｂ→第１室内熱交換器２
４→第１減圧装置２５ａ→水冷媒熱交換器２８→冷媒管
路３２ａ→逆止弁１３ｃ→四方弁３０→アキュームレー
タ２９→冷媒圧縮機２３の吸入側となる。したがって、
室外熱交換器２７内に高温の冷媒ガスが流入することに
よって室外熱交換器２７の着霜が除去される。また、こ
のとき、第１室内熱交換器２４は冷媒凝縮器として働く
ので、このような除霜運転時でも車室内の暖房状態が確
保される。

【００６３】以上のように、この実施例の空気調和装置
１０は、バッテリ４の充電中に電気ヒータ４３により加
熱しておいた保温槽５４内の水を、電気自動車１への乗
車時の暖房運転の初期に、水冷媒熱交換器２８に流入さ
せて冷媒と熱交換させることによって、高温の熱エネル
ギーを冷媒に与えて車室内を暖房することによって、た
とえ外気温が低温であっても車室内の暖房の立ち上がり
が早くなり、車室内が即効暖房される。

【００６４】また、電気自動車１への乗車時に第１、第
２廃熱回収器４４、４５において、その走行用モータ６
およびインバータ５の廃熱により加熱した水を、水冷媒
熱交換器２８に循環させることによって、暖房側エンタ
ルピ幅と冷媒圧縮機２３の仕事したエンタルピ幅との比
であるヒートポンプ１３の成績係数（ｃｏｐ）を室外熱
交換器２７を利用した時より水冷媒熱交換器２８を利用
した時の方を著しく向上させることができる。

【００６５】よって、従来の技術のものと同じ暖房能力
を省動力で得ることができるので、冷媒圧縮機２３の電
動モータ２３ａの消費する電力を著しく減少することが
できる。したがって、ヒートポンプ１３の運転を継続し
てもバッテリ４を大きく消耗させることなく車室内を暖
房できるので、電気自動車１の走行距離が長くなる。さ
らに、このとき、第１、第２廃熱回収器４４、４５と保
温槽５４とを直列回路で利用しているため、電気自動車
１の走行パターンからくる廃熱量の不安定さが平滑化さ
れ暖房能力が安定する。

【００６６】図９は制御装置１５における電気自動車１
への乗車時の蓄熱剤冷却兼加熱装置１４のオーバーヒー
ト回避運転の一例を示したフローチャートである。初め
に、制御用コンピュータ６０から運転信号を入力してい
るか否かを判断する。すなわち、走行用モータ６の運転
スイッチ６５がオンされているか否かを判断する（ステ
ップＳ５１）。このステップＳ５１の判断結果がＮｏの
場合には、リターンする。また、ステップＳ５１の判断
結果がＹｅｓの場合には、水温センサ６３で検出した水
の温度Ｔw2が所定温度Ｔs6℃（例えば９０℃）以上に上
昇しているか否かを判断する（ステップＳ５２）。

【００６７】このステップＳ５２の判断結果がＮｏの場
合には、循環ポンプ４７の電動モータ４７ａをオンし、
電磁弁５１、５２、室外熱交換器４６の電動ファン４６
ａをオフして廃熱循環運転を行い（ステップＳ５３）、
その後にリターンする。 したがって、水温センサ６３
で検出した水の温度Ｔw2が所定温度Ｔs6℃（例えば９０
℃）より低下している場合は、第１廃熱回収器４４→第
２廃熱回収器４５→循環ポンプ４７→バイパス路５８→
第１廃熱回収器４４を水が循環する廃熱循環回路が形成
される。よって、走行用モータ６およびインバータ５の
廃熱により水の温度が上昇する。

【００６８】また、ステップＳ５２の判断結果がＹｅｓ
の場合には、循環ポンプ４７の電動モータ４７ａをオン
し、電磁弁５１、５２、室外熱交換器４６の電動ファン
４６ａをオンして廃熱放熱運転を行い（ステップＳ５
４）、その後にリターンする。したがって、水温センサ
６３で検出した水の温度Ｔw2が所定温度Ｔs6℃（例えば
９０℃）以上に上昇した場合は、第１廃熱回収器４４→
第２廃熱回収器４５→循環ポンプ４７→電磁弁５１→室
外熱交換器４６→第１廃熱回収器４４を水が循環する廃
熱放熱回路が形成される。よって、室外熱交換器４６で
水の保有熱を放熱することにより、インバータ５、走行
用モータ６のオーバーヒートが防止できる。

【００６９】〔変形例〕本実施例では、第１室内熱交換
器２４を送風ダクト１１内に配したが、第１室内熱交換
器２４を直接車室内に設置しても良い。本実施例では、
保温槽５４内に蓄熱剤１４ａを収納したが、保温槽５４
内に蓄熱剤１４ａを設けなくても良い。また、蓄熱剤１
４ａとして純粋な水を用いたが多他の物質を用いても良
い。本実施例では、水冷媒熱交換器２８と保温槽５４と
を離して設置したが、水冷媒熱交換器２８を保温槽５４
内に設置して、保温槽５４内の水を凍結させて、氷の融
解潜熱を利用して冷媒の冷却を行うようにしても良い。

【００７０】

【発明の効果】本発明は、車載電源の充電中に蓄冷して
おいた冷水を用いて車室内の冷房を補助しているので、
冷媒圧縮機の消費動力を軽減することができる。このた
め、車載電源の充電量の減少を抑えながら車室内を冷房
することができるので、電気自動車の走行距離の低下を
防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に適用された蓄熱剤冷却兼加熱装置を示
した構成図である。

【図２】本発明に適用されたヒートポンプを示した構成
図である。

【図３】本発明に適用された電気自動車を示した構成図
である。

【図４】本発明に適用された制御装置におけるバッテリ
への充電時の蓄冷運転の一例を示したフローチャートで
ある。

【図５】本発明に適用された制御装置における電気自動
車への乗車時のヒートポンプの蓄冷冷房運転および蓄熱
剤冷却兼加熱装置の蓄熱回収運転の一例を示したフロー
チャートである。

【図６】本発明に適用された制御装置における冬期の夜
間充電時の蓄熱剤冷却兼加熱装置の蓄熱運転の一例を示
したフローチャートである。

【図７】本発明に適用された制御装置における電気自動
車への乗車時の蓄熱剤冷却兼加熱装置の暖房運転の一例
を示したフローチャートである。

【図８】本発明に適用された制御装置における電気自動
車への乗車時のヒートポンプの暖房運転の一例を示した
フローチャートである。

【図９】本発明に適用された制御装置における電気自動
車への乗車時の蓄熱剤冷却兼加熱装置のオーバーヒート
回避運転の一例を示したフローチャートである。

【符号の説明】

１ 電気自動車 ３ 充電器（外部電源） ４ バッテリ（車載電源） １３ ヒートポンプ １３ａ 逆止弁（回路切替手段） １３ｂ 逆止弁（回路切替手段） １３ｃ 逆止弁（回路切替手段） １３ｄ 逆止弁（回路切替手段） １４ 蓄熱剤冷却兼加熱装置 １５ 制御装置 ２３ 冷媒圧縮機 ２５ａ 第１減圧装置（第１減圧手段） ２５ｂ 第２減圧装置（第２減圧手段） ２６ 第２室内熱交換器（冷媒蒸発器） ２７ 室外熱交換器（冷媒凝縮器） ２８ 水冷媒熱交換器 ３０ 四方弁（回路切替手段） ３１ 電磁弁（回路切替手段） ３２ 電磁弁（回路切替手段） ４２ 水循環回路 ５４ 保温槽

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤原 健一 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (1)

【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
   源と、 （ｂ）この車載電源によって通電されると作動する電動
   式の冷媒圧縮機と、 （ｃ）車室内への送風ダクト内に配され、前記冷媒圧縮
   機より吐出された冷媒と車室内への送風空気とを熱交換
   させて車室内への送風空気を加熱する冷媒凝縮器と、 （ｄ）この冷媒凝縮器より流入した冷媒を減圧する第１
   減圧手段と、 （ｅ）車室外に配され、前記第１減圧手段または前記冷
   媒凝縮器より流入した冷媒と水とを熱交換させて冷媒を
   加熱または過冷却する水冷媒熱交換器と、 （ｆ）この水冷媒熱交換器より流入した冷媒を減圧する
   第２減圧手段と、 （ｇ）車室内への送風ダクト内に配され、前記第２減圧
   手段より流入した冷媒と車室内への送風空気とを熱交換
   させて車室内への送風空気を冷却する冷媒蒸発器と、 （ｈ）前記冷媒圧縮機と前記冷媒凝縮器と前記第１減圧
   手段と前記水冷媒熱交換器を冷媒が順次循環する第１冷
   媒回路と、 （ｉ）前記冷媒圧縮機と前記冷媒凝縮器と前記水冷媒熱
   交換器と前記第２減圧手段と前記冷媒蒸発器を冷媒が順
   次循環する第２冷媒回路と、 （ｊ）前記第１冷媒回路と前記第２冷媒回路とを切り替
   える回路切替手段と、 （ｋ）前記水冷媒熱交換器内に水を循環させる水循環回
   路中に設けられ、内部に流入した水を保温する保温槽
   と、 （ｌ）前記車載電源を充電する際に、前記回路切替手段
   を制御して前記第１冷媒回路に切り替えると共に前記冷
   媒圧縮機を作動させ、 車室内を冷房する際に、前記回路切替手段を制御して前
   記第２冷媒回路に切り替えると共に前記冷媒圧縮機を作
   動させる制御装置とを備えた電気自動車用空気調和装
   置。