JPH06344764A - 車両用空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷凍サイクルと温水式暖房装置とを併用して
効率良く暖房を行う。 【構成】 ダクト２内には、ヒートポンプ式冷凍サイク
ル４の冷房用熱交換器２１と暖房用熱交換器２２が配さ
れるとともに、この暖房用熱交換器２２の風上（冷房用
熱交換器２１より風下）には、温水式暖房装置５のヒー
タコア３３が配置されている。温水式暖房装置５は、外
気温が低い時に冷凍サイクル４の作動を停止して使用す
る。但し、ヒータコア３３へ供給される温水の温度が低
い時には、冷凍サイクル４を併用することで所望の暖房
能力を確保する。一方、外気温がそれ程低くない時に
は、温水式暖房装置５の作動を停止して冷凍サイクル４
の作動による暖房を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気自動車に用いて好
適な車両用空気調和装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、内燃機関を有しない電気自動
車では、暖房用の温熱源を十分に確保できないことか
ら、冷媒の流れ方向に応じて冷暖房運転を行うヒートポ
ンプ式冷暖房装置が採用されている。このヒートポンプ
式冷暖房装置は、ダクト内に配された室内蒸発器の風下
側に室内凝縮器を配置し、この室内凝縮器での放熱によ
って暖房運転を行うものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ヒートポン
プ式冷暖房装置では、外気温が低くなるにつれて外気か
らの吸熱量が低減して暖房能力が低下する。特に外気温
−１０℃以下では、所望の暖房能力を確保することが困
難である。そこで、暖房能力の低下を補うために、燃焼
式ヒータによって加熱した温水をダクト内に配されたヒ
ータコアに供給して暖房を行う温水式暖房装置を併用す
ることが考えられる。しかし、ヒータコアを室内凝縮器
の風下に配置した場合には、燃焼初期でヒータコアに供
給される温水の温度が低く、室内凝縮器の放熱温度より
ヒータコアの放熱温度の方が低くなる時は、室内凝縮器
で加熱された温風がヒータコアで吸熱されることにな
り、従って著しく暖房効率が悪化する。本発明は、上記
事情に基づいて成されたもので、その目的は、冷凍サイ
クルと温水式暖房装置とを併用して効率よく暖房を行う
ことのできる車両用空気調和装置の提供にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、車室内へ送風空気を導くダクトと、高温
高圧に圧縮された冷媒との熱交換によって通過する空気
を加熱する冷媒凝縮器を前記ダクト内に配置して成る冷
凍サイクルと、燃料の燃焼によって液体を加熱する燃焼
式加熱手段、前記ダクト内で前記冷媒凝縮器の風上側に
配されて、前記燃焼式加熱手段で加熱された液体の熱を
前記ダクト内に放出する放熱器、および前記燃焼式加熱
手段と前記放熱器との間で液体を循環させる液体循環手
段を有する温水式暖房装置とを備えた技術的手段を採用
する。

【０００５】

【作用】上記構成より成る本発明の車両用空気調和装置
は、ダクト内で冷媒凝縮器の風上側に放熱器が配置され
ている。従って、燃焼初期で放熱器に供給される液体の
温度が低くて、冷媒凝縮器の放熱温度より放熱器の放熱
温度の方が低くなる時でも、放熱器の方が冷媒凝縮器よ
り風上に位置することから、ダクト内を流れる空気は、
放熱器で暖められた後、冷媒凝縮器でさらに加熱されて
車室内へ送風されることになる。

【０００６】

【実施例】次に、本発明の車両用空気調和装置の一実施
例を図１ないし図３を基に説明する。図１は車両用空気
調和装置の全体構成図、図２は車両用空気調和装置の送
風経路を示す模式図である。本実施例の車両用空気調和
装置１は、電気自動車に搭載されるもので、車室内に送
風空気を導くダクト２、このダクト２内に空気を導入し
て車室内へ送る送風機３、ヒートポンプ式冷凍サイクル
４、温水式暖房装置５、およびエアコン制御装置６を備
える。

【０００７】ダクト２は、図２に示すように、その下流
端がデフロスタダクト２ａ、フェイスダクト２ｂ、フッ
トダクト２ｃに分岐されて、各ダクト２ａ〜２ｃの先端
が車室内に開口するデフロスタ吹出口７、フェイス吹出
口８、フット吹出口９とされている。各ダクト２ａ〜２
ｃの上流側開口部には、吹出口モードに応じて各吹出口
７〜９を選択的に開閉する吹出口切替ダンパ１０、１
１、１２が設けられている。

【０００８】送風機３は、ブロワケース３ａ、遠心式フ
ァン３ｂ、ブロワモータ３ｃより成り、ブロワモータ３
ｃへの印加電圧に応じてブロワモータ３ｃの回転速度が
決定される。ブロワモータ３ｃへの印加電圧は、モータ
駆動回路１３（図２参照）を介してエアコン制御装置６
からの制御信号に基づいて制御される。ブロワケース３
ａには、車室内空気（内気）を導入する内気導入口１４
と車室外空気（外気）を導入する外気導入口１５とが形
成されるとともに、内気導入口１４より導入される空気
と外気導入口１５より導入される空気の導入割合を調節
する内外気切替ダンパ１６が設けられている。

【０００９】冷凍サイクル４は、図１に示すように、冷
媒圧縮機１７、室外熱交換器１８、第１減圧装置１９、
第２減圧装置２０、冷房用熱交換器２１、暖房用熱交換
器２２、アキュムレータ２３、流路切替手段（後述す
る）を備える。冷媒圧縮機１７は、駆動用の電動モータ
（図示しない）を内蔵する密閉型圧縮機で、電動モータ
の回転速度に応じて冷媒吐出量が変化する。電動モータ
は、インバータ２４による周波数制御によって回転速度
が可変する。室外熱交換器１８は、ダクト２の外部（車
室外）に配されて、外気と冷媒との熱交換を行うもの
で、室外ファン２５の送風を受けることにより、冷房モ
ード時および除湿（除霜）モード時には冷媒凝縮器とし
て機能し、暖房モード時および除湿暖房モード時には冷
媒蒸発器として機能する。なお、室外ファン２５は、冷
房モードおよび暖房モード時にＯＮし、除湿モードおよ
び除湿暖房モード時にＯＮまたはＯＦＦし、除霜モード
時にＯＦＦする。

【００１０】第１減圧装置１９は、冷房モード時および
除湿（除霜）モード時に室外熱交換器１８から冷房用熱
交換器２１へ送られる冷媒を減圧膨脹するもので、本実
施例ではキャピラリチューブを使用する。第２減圧装置
２０は、暖房モード時および除湿暖房モード時に暖房用
熱交換器２２から室外熱交換器１８へ送られる冷媒を減
圧膨脹するもので、本実施例ではキャピラリチューブを
使用する。

【００１１】冷房用熱交換器２１は、ダクト２内に配さ
れて、第１減圧装置１９で減圧膨脹された低温低圧の冷
媒との熱交換によって、冷房用熱交換器２１を通過する
空気を冷却する冷媒蒸発器である。暖房用熱交換器２２
は、ダクト２内で冷房用熱交換器２１の下流（風下）に
配されて、第２減圧装置２０で減圧膨脹された低温低圧
の冷媒との熱交換によって、暖房用熱交換器２２を通過
する空気を加熱する冷媒凝縮器である。

【００１２】アキュムレータ２３は、冷凍サイクル４内
の冷媒を一時蓄えるとともに、冷媒圧縮機１７に液冷媒
が吸引されるのを防止するために気相冷媒のみを送り出
す。流路切替手段は、運転モードに応じて冷媒の流れを
切り替えるもので、冷房モード時と暖房、除湿（除
霜）、除湿暖房モード時とで冷媒圧縮機１７より吐出し
た冷媒の流れ方向を切り替える四方弁２６、除湿暖房モ
ード時に開弁する電磁開閉弁２７、暖房モード時に開弁
する電磁開閉弁２８、除湿（除霜）モード時に開弁する
電磁開閉弁２９、および冷媒の流れ方向を規制する逆止
弁３０、３１より成る。なお、各運転モード時の冷媒の
流れを図中に矢印で示す。但し、冷房モード：矢印Ｃ、
暖房モード：矢印Ｈ、除湿モード：矢印ＤC 、除湿暖房
モード：矢印ＤH で表す。

【００１３】温水式暖房装置５は、燃焼式温水ヒータ３
２、ヒータコア３３、温水配管３４、およびポンプ３５
より成る。燃焼式温水ヒータ３２は、燃料タンク３６よ
り供給される燃料の燃焼によって水（不凍液）を加熱す
る。ヒータコア３３は、ダクト２内で暖房用熱交換器２
２の風上（冷房用熱交換器２１より風下）に配置され
て、燃焼式温水ヒータ３２で加熱された温水の熱をダク
ト２内に放出して周囲の空気を加熱する。温水配管３４
は、燃焼式温水ヒータ３２とヒータコア３３とを環状に
接続する。ポンプ３５は、温水配管３４に介在されて、
燃焼式温水ヒータ３２とヒータコア３３との間で温水を
循環させる。なお、本発明の液体循環手段は、温水配管
３４とポンプ３５より構成される。

【００１４】エアコン制御装置６は、空調制御に係る制
御プログラムや各種の演算式等が記憶されたマイクロコ
ンピュータ（図示しない）を内蔵する。このエアコン制
御装置６は、エアコン操作パネル３７より出力される操
作信号（設定温度信号等）および各センサ（下述する）
からの検出信号に基づいて、内外気切替ダンパ１６を駆
動するサーボモータ３８、各吹出口切替ダンパ１０〜１
２を駆動するサーボモータ３９、モータ駆動回路１３、
インバータ２４、室外ファン２５、四方弁２６、電磁開
閉弁２７〜２９、および燃焼式温水ヒータ３２の通電制
御を行う。センサは、車室内温度（内気温Ｔｒ）を検出
する内気センサ４０、車室外温度（外気温Ｔam）を検出
する外気センサ４１、日射量（Ｔｓ）を検出する日射セ
ンサ４２、ヒータコア３３へ供給される温水の温度（水
温Ｔｗ）を検出する水温センサ４３、車室内への吹出空
気温度（Ｔar）を検出する吹出温度センサ４４等であ
る。

【００１５】次に、温水式暖房装置５を使用する暖房モ
ード時の作動を図３に示すフローチャートに基づいて説
明する。まず、外気センサ４１で検出された外気温Ｔam
が設定値α（例えば０℃）以下か否かを判定する（ステ
ップＳ１）。この判定結果がＮＯの場合（Ｔam＞α）
は、燃焼式温水ヒータ３２をＯＦＦして（ステップＳ
２）、冷凍サイクル４の作動による吹出温度制御を行う
（ステップＳ３）。ステップＳ１の判定結果がＹＥＳの
場合（Ｔam≦α）は、温水式暖房装置５による暖房運転
を行うために燃焼式温水ヒータ３２をＯＮする（ステッ
プＳ４）。

【００１６】続いて、水温センサ４３で検出される水温
（Ｔｗ）が設定値β（例えば、車室内への目標吹出温
度）以上か否かを判定する（ステップＳ５）。この判定
結果がＹＥＳの場合（Ｔｗ≧β）は、温水式暖房装置５
だけで所望の暖房能力が得られることから、冷凍サイク
ル４の作動を停止して（ステップＳ６）、温水式暖房装
置５による吹出温度制御を行う（ステップＳ７）。ステ
ップＳ５の判定結果がＮＯの場合（Ｔｗ＜β）は、温水
式暖房装置５の暖房能力を最大として（ステップＳ
８）、冷凍サイクル４の作動による吹出温度制御を行う
（ステップＳ３）。

【００１７】上述の結果、外気温Ｔamが設定値α以下の
場合は、冷凍サイクル４の暖房能力が低下することから
温水式暖房装置５を使用する。この時、温水式暖房装置
５の作動開始時でまだ水温（ヒータコア３３へ供給され
る温水の温度）が低い時（Ｔｗ＜β）には、温水式暖房
装置５だけでは所望の暖房能力が得られないため、燃焼
式温水ヒータ３２の燃焼能力を最大として冷凍サイクル
４を併用する。その後、ヒータコア３３へ供給される温
水の温度が上昇（Ｔｗ≧β）した場合には、冷凍サイク
ル４を作動させることなく、温水式暖房装置５だけで暖
房運転を行うことができる。上記の作動において、温水
式暖房装置５と冷凍サイクル４とを併用する場合に、温
水式暖房装置５の作動開始時でまだ水温が低く、従っ
て、暖房用熱交換器２２の放熱温度よりヒータコア３３
の放熱温度の方が低くなる時でも、ヒータコア３３が暖
房用熱交換器２２の風上側に位置することから、ダクト
２内を流れる空気は、ヒータコア３３で暖められた後、
暖房用熱交換器２２でさらに加熱することが可能とな
る。

【００１８】

【発明の効果】本発明の車両用暖房装置は、冷媒凝縮器
の風上側に放熱器を配置することにより、温水式暖房装
置と冷凍サイクルとを併用して暖房を行う場合に、ダク
ト内の放熱器へ供給される温水の温度が低い時でも、ダ
クト内を流れる空気を順次加熱して、効率の良い暖房運
転を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係る車両用空気調和装置の全体構成
図である。

【図２】本実施例に係る車両用空気調和装置の送風経路
を示す模式図である。

【図３】本実施例の作動を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ 車両用空気調和装置 ２ ダクト ４ 冷凍サイクル ５ 温水式暖房装置 ２２ 暖房用熱交換器（冷媒凝縮器） ３２ 燃焼式温水ヒータ（燃焼式加熱手段） ３３ ヒータコア（放熱器） ３４ 温水配管（液体循環手段） ３５ ポンプ（液体循環手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 入谷 邦夫 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）車室内へ送風空気を導くダクトと、 ｂ）高温高圧に圧縮された冷媒との熱交換によって通過
   する空気を加熱する冷媒凝縮器を前記ダクト内に配置し
   て成る冷凍サイクルと、 ｃ）燃料の燃焼によって液体を加熱する燃焼式加熱手
   段、前記ダクト内で前記冷媒凝縮器の風上側に配され
   て、前記燃焼式加熱手段で加熱された液体の熱を前記ダ
   クト内に放出する放熱器、および前記燃焼式加熱手段と
   前記放熱器との間で液体を循環させる液体循環手段を有
   する温水式暖房装置と を備えた車両用空気調和装置。