JPH08216667A - 電気自動車用ヒートポンプ冷暖房除湿装置 - Google Patents

電気自動車用ヒートポンプ冷暖房除湿装置

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JPH08216667A
JPH08216667A JP7028160A JP2816095A JPH08216667A JP H08216667 A JPH08216667 A JP H08216667A JP 7028160 A JP7028160 A JP 7028160A JP 2816095 A JP2816095 A JP 2816095A JP H08216667 A JPH08216667 A JP H08216667A
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heat exchanger
air heat
refrigerant
vehicle interior
compressor
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稔 福本
則夫 ▲よし▼田
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    • B60H2001/00935—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices comprising four way valves for controlling the fluid direction

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、電気自動車用空気調和装置の小型
軽量化、省スペース化、組立性改善をはかり、しかも冷
媒、オイルの溜まりがなく圧縮機の信頼性を向上させる
と共に、除湿暖房能力を向上させ快適性と安全性の向上
をはかることを目的とする。 【構成】 冷房および除湿暖房運転時は圧縮機１と第２
の車室内空気熱交換器１１と四方切替え弁７と車室外空
気熱交換器２と冷媒絞り装置４と第１の車室内空気熱交
換器１０と四方切替え弁７と圧縮機１の順で冷媒を循環
させ、暖房運転時は圧縮機１と第２の車室内空気熱交換
器１１と四方切替え弁７と第１の車室内空気熱交換器１
０と冷媒絞り装置４と車室外空気熱交換器２と四方切替
え弁７と圧縮機１の順で冷媒を循環させるものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気自動車の車室内を
空気調和する電気自動車用ヒートポンプ冷暖房除湿装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図４は、従来の一実施例における電気自
動車用ヒートポンプ冷暖房除湿装置で冷房運転時の構成
図である。
【０００３】従来の電気自動車用ヒートポンプ冷暖房除
湿装置の構成は、冷房運転、暖房運転、除湿暖房運転共
に同じであり図４をもとに説明する。図４では、圧縮機
１と、車室外空気熱交換器２と、車室外空気熱交換器用
送風装置３と、車室内空気熱交換器用送風装置６と、前
記車室内空気熱交換器用送風装置６と車室内吹出口８を
結ぶ通風回路９と、前記通風回路９内に配された第１の
車室内空気熱交換器１０と、前記通風回路９内の前記第
１の車室内空気熱交換器１０の下流側に配された第２の
車室内空気熱交換器１１と、前記通風回路９内の前記第
１の車室内空気熱交換器１０の下流側に配され前記第２
の車室内空気熱交換器１１の空気導入量を調節するダン
パ１２と、四方切替え弁７と、前記圧縮機１と前記車室
外空気熱交換器２と前記第１および第２の車室内空気熱
交換器１０、１１と前記四方切替え弁７を結ぶ冷媒配管
５と、前記第１の車室内空気熱交換器１０と前記第２の
車室内空気熱交換器１１間の前記冷媒配管５に配された
第１の冷媒絞り装置１３と、前記第２の車室内空気熱交
換器１１と前記車室外空気熱交換器２間の前記冷媒配管
５に配された第２の冷媒絞り装置１４を設けると共に、
前記四方切替え弁７と前記車室外空気熱交換器２間の前
記冷媒配管５に配された第１の双方向開閉弁１６と、前
記車室外空気熱交換器２と前記第２の冷媒絞り装置１４
をバイパスするように配された冷媒バイパス回路１５
と、前記冷媒バイパス回路１５内に配された第２の双方
向開閉弁１７とで構成されているヒートポンプ冷暖房除
湿装置を示している。
【０００４】以上のように構成された装置にて、図４は
冷房運転時の冷媒の流れを矢印で示しており、冷媒が流
れない配管は点線で示している。また前記ダンパ１２を
実線の位置とし、前記四方切替え弁７を実線の位置と
し、前記第２の双方向開閉弁１７を閉（点線）として前
記冷媒バイパス回路１５に冷媒が流れないようにし、前
記第１の双方向開閉弁１６を開（実線）とし、前記第２
の冷媒絞り装置１４を絞り有りの状態（実線）とし、前
記第１の冷媒絞り装置１３を全開（絞り無しの状態、点
線）としている。よって、前記圧縮機１から吐出した高
温高圧の冷媒は、前記四方切替え弁７と、前記第１の双
方向開閉弁１６を経由して、前記車室外空気熱交換器２
により放熱を行い冷媒を冷媒液化させた後、前記第２の
冷媒絞り装置１４で減圧し、前記第２の車室内空気熱交
換器１１と前記第１の冷媒絞り装置１３を経由し前記第
１の車室内空気熱交換器１０に導かれさらに前記車室内
空気熱交換器用送風装置６で送風された空気と熱交換す
ることにより冷却、減湿しながら冷媒が蒸発し、前記圧
縮機１へ戻り冷房作用を行う。
【０００５】図５は、従来の一実施例における電気自動
車用ヒートポンプ冷暖房除湿装置で暖房運転時の構成図
である。
【０００６】図５では暖房運転時の冷媒の流れを矢印で
示しており、冷媒が流れない配管は点線で示している。
また前記ダンパ１２を実線の位置とし、前記四方切替え
弁７を実線の位置とし、前記第２の双方向開閉弁１７を
閉（点線）として前記冷媒バイパス回路１５に冷媒が流
れないようにし、前記第１の双方向開閉弁１６を開（実
線）とし、前記第２の冷媒絞り装置１４を絞り有りの状
態（実線）とし、前記第１の冷媒絞り装置１３を全開
（絞り無しの状態、点線）としている。よって、前記圧
縮機１から吐出した高温高圧の冷媒は、前記四方切替え
弁７を経由し、前記第１の車室内空気熱交換器１０によ
り前記車室内空気熱交換器用送風装置６で送風された空
気と熱交換することにより放熱しながら冷媒を凝縮液化
させた後、前記第１の冷媒絞り装置１３を経由し前記第
２の車室内空気熱交換器１１に導かれさらに放熱を行
い、前記第２の冷媒絞り装置１４で減圧し、前記車室外
空気熱交換器２により吸熱を行い冷媒を蒸発気化させ、
前記第１の双方向開閉弁１６を経由して、前記圧縮機１
へ戻るヒートポンプ暖房を行う。
【０００７】図６は、従来の一実施例における電気自動
車用ヒートポンプ冷暖房除湿装置で除湿暖房運転時の構
成図である。
【０００８】図６では除湿暖房運転時の冷媒の流れを矢
印で示しており、冷媒が流れない熱交換器および配管は
点線で示している。また前記ダンパ１２を実線の位置と
し、前記四方切替え弁７を実線の位置とし、前記第２の
双方向開閉弁１７を開（実線）として前記冷媒バイパス
回路１５に冷媒が流れるようにし、前記第１の双方向開
閉弁１６を閉（点線）とすると共に前記第２の冷媒絞り
装置１４を全閉の状態（点線）として前記車室外空気熱
交換器２に冷媒が流れないようにし、前記第１の冷媒絞
り装置１３を絞り有りの状態（実線）とする。よって、
前記圧縮機１から吐出した高温高圧の冷媒は、前記四方
切替え弁７と、前記第２の双方向開閉弁１７を経由し
て、前記第２車室内空気熱交換器１１に導かれ放熱を行
い冷媒を凝縮液化させた後、前記第１の冷媒絞り装置１
３で減圧し、前記第１の車室内空気熱交換器１０に導か
れ吸熱を行い冷媒が蒸発気化し、前記圧縮機１へ戻る。
従って、前記車室内空気熱交換器用送風装置６により送
風された空気は前記第１の車室内空気熱交換器１０で冷
却、除湿された後、前記第２車室内空気熱交換器１１に
より再加熱されることにより除湿暖房ができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】電気自動車に冷凍サイ
クル部品を搭載する際、車という限られたスペース内に
他の車両部品と共存して部品を搭載しなければならず、
また少しでも部品を少なくして軽量化を行い、車のモー
ターにかかる負荷を少なくして走行可能距離を長くする
必要があるため、搭載スペース低減および部品点数低減
を行う必要がある。しかしながら、２つの車室内空気熱
交換器を利用し冷媒で再加熱するヒートポンプ冷暖房除
湿装置で上記のような構成では、図４に示すように、車
室外空気熱交換器２をバイパスするための冷媒バイパス
回路１５とその間に第２の双方向開閉弁１７が必要とな
り、また車室外空気熱交換器２と四方切替え弁７の間に
も第１の双方向開閉弁１６が必要となる。しかも第１の
車室内空気熱交換器１０と第２の車室内空気熱交換器１
１の間に第１の冷媒絞り装置１３までが必要であり、サ
イクルを構成する部品点数が多くなると共に部品構成が
複雑となり、さらには運転モードを切り替えるとき上記
の双方向開閉弁および冷媒絞り装置を複雑な組み合わせ
で制御する必要があり、制御するための部品点数が多く
なると共に部品構成が複雑になるという第１の課題があ
る。
【００１０】また、冷凍サイクルを構成する上で圧縮機
は、摺動している部品であり一番摩耗および破損しやす
い冷房不良、暖房不良にすぐつながるため、圧縮機の信
頼性を充分確保する必要がある。しかしながら、上記の
ような構成では除湿暖房運転時に車室外空気熱交換器を
バイパスさせるため、車室外空気熱交換器の入り口およ
び出口を閉じてしまい車室外空気熱交換器だけが閉サイ
クルとなる。このため車室外空気熱交換器に冷媒および
オイルが溜まってしまい、冷媒が少ない状態およびオイ
ルが少ない状態で圧縮機を運転することになり圧縮機内
部の摩耗が進行し圧縮機の信頼性が著しく低下してしま
う。さらに、車室外空気熱交換器に寝込んだ冷媒が圧縮
機に戻り液圧縮を行うことになり、圧縮機を破損してし
まうという第２の課題がある。
【００１１】さらに、電気自動車において除湿暖房は、
中間季（春、秋）に限らず雨の日等使用頻度がかなりの
割合を占めているが、このような条件下では車内を快適
に保ち、かつ窓の曇りが発生せず安全に運転が行えるよ
うにするため、外気導入により車内を換気しながら空調
を行う必要があり、あらゆる環境条件で除湿能力、暖房
能力を十分に確保する必要がある。しかしながら、上記
のような構成では除湿暖房運転時に車室外空気熱交換器
をバイパスさせるため、凝縮作用は第２の車室内空気熱
交換器のみで行い、蒸発作用は第２の車室内空気熱交換
器のみでしか行われない。このため室内風量が少ない場
合、第２の車室内空気熱交換器だけでは蒸発作用を完全
に行うことができないため、第１の車室内空気熱交換器
での蒸発作用も少なくなり、能力不足につながり車室内
を快適に保つことができなくなるという第３の課題があ
る。
【００１２】以上がヒートポンプ除湿暖房運転を電気自
動車用空気調和装置に使用する際の課題となっていた。
【００１３】本発明は、上記課題を解決するもので、組
立性改善、小型軽量化、省スペース化が実現できると共
に、圧縮機の信頼性向上、除湿暖房運転時の能力を向上
させ車室内の快適性および完全性向上を実現することが
できる電気自動車用空気調和装置を提供することを目的
とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、圧縮機と、冷媒絞り装置と、冷媒の熱を外
気と熱交換する車室外空気熱交換器と、冷媒の熱を車室
内へ送風された空気と熱交換する第１の車室内空気熱交
換器と、前記第１の車室内空気熱交換器の下流側に配さ
れ冷媒の熱を前記第１の車室内空気熱交換器と熱交換し
た空気とさらに熱交換する第２の車室内空気熱交換器
と、前記圧縮機と前記第１の車室内空気熱交換器と前記
第２の車室内空気熱交換器と前記車室外空気熱交換器に
流れる冷媒の流路を切り替える四方切替え弁を設けるも
のである。
【００１５】
【作用】この構成によって、冷媒を圧縮機と第２の車室
内空気熱交換器と四方切替え弁と車室外空気熱交換器と
冷媒絞り装置と第１の車室内空気熱交換器と四方切替え
弁と圧縮機の順で循環させると、冷房および除湿暖房運
転が行える。また冷媒を圧縮機と第２の車室内空気熱交
換器と四方切替え弁と第１の車室内空気熱交換器と冷媒
絞り装置と車室外空気熱交換器と四方切替え弁と圧縮機
の順で循環させると、暖房運転が行える。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面により説明す
る。
【００１７】図１は、本発明の一実施例における電気自
動車用ヒートポンプ冷暖房除湿装置で冷房運転時の構成
図である。
【００１８】本発明の一実施例における電気自動車用ヒ
ートポンプ冷暖房除湿装置の構成は、冷房運転、暖房運
転、除湿暖房運転共に同じであり図１をもとに説明す
る。図１では、圧縮機１と、車室外空気熱交換器２と、
車室外空気熱交換器用送風装置３と、車室内空気熱交換
器用送風装置６と、前記車室内空気熱交換器用送風装置
６と車室内吹出口８を結ぶ通風回路９と、前記通風回路
９内に配された第１の車室内空気熱交換器１０と、前記
通風回路９内の前記第１の車室内空気熱交換器１０の下
流側に配された第２の車室内空気熱交換器１１と、前記
通風回路９内の前記第１の車室内空気熱交換器１０の下
流側に配され前記第２の車室内空気熱交換器１１の空気
導入量を調節するダンパ１２と、四方切替え弁７と、冷
媒絞り装置４と、前記圧縮機１と前記車室外空気熱交換
器２と前記第１および第２の車室内空気熱交換器１０、
１１と前記四方切替え弁７と前記冷媒絞り装置４を結ぶ
冷媒配管５とで構成されているヒートポンプ冷暖房除湿
装置を示す。
【００１９】以上のように構成された装置にて、図１は
冷房運転時の冷媒の流れを矢印で示している。また、前
記ダンパ１２を実線の位置とし前記第２の車室内空気熱
交換器１１で熱交換しないようにし、前記四方切替え弁
７を実線の位置としている。まず冷媒の流れおよび作用
を説明すると、前記圧縮機１から吐出した高温高圧の冷
媒は、前記第２の車室内空気熱交換器１１を経由し、前
記四方切替え弁７に入りそこで前記車室外空気熱交換器
２へ導くように切り替えられ、前記車室外空気熱交換器
２により熱交換を行い冷媒を凝縮液化させた後、前記冷
媒絞り装置４で減圧し、前記第１の車室内空気熱交換器
１０に導かれ冷媒は熱交換を行い蒸発気化し、前記四方
切替え弁７を経由し、前記圧縮機１へ戻る。従って、車
室内の空調は前記車室内空気熱交換器用送風装置６で送
風された空気を、前記第１の車室内空気熱交換器１０で
熱交換を行い冷却、減湿する冷房が可能となる。
【００２０】図２は、本発明の一実施例における電気自
動車用ヒートポンプ冷暖房除湿装置で暖房運転時の構成
図である。
【００２１】図２は暖房運転時の冷媒の流れを矢印で示
している。また、前記ダンパ１２を実線の位置とし前記
第２の車室内空気熱交換器１１で熱交換するようにし、
前記四方切替え弁７を実線の位置とする。まず冷媒の流
れおよび作用を説明すると、前記圧縮機１から吐出した
高温高圧の冷媒は、前記第２の車室内空気熱交換器１１
で熱交換を行い凝縮液化し、前記四方切替え弁７に入り
そこで前記第１の車室内空気熱交換器１０へ導くように
切り替えられ、さらに前記第１の車室内空気熱交換器１
０で熱交換を行い冷媒を凝縮液化させた後、前記冷媒絞
り装置４で減圧し、前記車室外空気熱交換器２に導かれ
冷媒は熱交換を行い蒸発気化し、前記四方切替え弁７を
経由し、前記圧縮機１へ戻る。従って、車室内の空調は
前記車室内空気熱交換器用送風装置６により送風された
空気を、前記第１の車室内空気熱交換器１０および前記
第２の車室内空気熱交換器１１で熱交換を行い加熱する
ヒートポンプ暖房が可能となる。
【００２２】図３は、本発明の一実施例における電気自
動車用ヒートポンプ冷暖房除湿装置で除湿暖房運転時の
構成図である。
【００２３】図３は除湿暖房運転時の冷媒の流れを矢印
で示している。また、前記ダンパ１２を実線の位置とし
前記第２の車室内空気熱交換器１１で熱交換するように
し、前記四方切替え弁７を実線の位置とする。まず冷媒
の流れおよび作用を説明すると、前記圧縮機１から吐出
した高温高圧の冷媒は、前記第２の車室内空気熱交換器
１１で熱交換を行い凝縮液化し、前記四方切替え弁７に
入りそこで前記車室外空気熱交換器２へ導くように切り
替えられ、さらに前記車室外空気熱交換器２により熱交
換を行い冷媒を凝縮液化させた後、前記冷媒絞り装置４
で減圧し、前記第１の車室内空気熱交換器１０に導かれ
冷媒は熱交換を行い蒸発気化し、前記四方切替え弁７を
経由し、前記圧縮機１へ戻る。このとき、前記第２の車
室内空気熱交換器１１で放熱しきれなかった冷媒はさら
に前記車室外空気熱交換器２により放熱できるので、よ
り凝縮液化させることが可能となり効率よく冷媒を蒸発
させることができる。従って、車室内の空調は前記車室
内空気熱交換器用送風装置６により送風された空気を、
前記第１の車室内空気熱交換器１０で熱交換を行い冷
却、除湿した後、前記第２車室内空気熱交換器１１によ
り熱交換を行い再加熱することにより除湿暖房が可能と
なる。
【００２４】なお、除湿暖房運転時上記説明では前記ダ
ンパ１２を実線の位置としているが、実線の位置から点
線の位置までの間の任意の位置に設定し前記第２の車室
内空気熱交換器１１で加熱される空気の量を調節するこ
とにより、前記車室内吹出口８より吹き出される空気の
温度を調節することができる。
【００２５】従って、冷媒の流れの切り替えに必要なの
は、前記四方切替え弁７だけとなる。しかも、冷媒絞り
装置も前記冷媒絞り装置４だけで冷房、除湿暖房、暖房
運転を行うことができるため、部品点数が削減でき組立
性改善、小型軽量化がはかれる。また、熱交換器をバイ
パスさせる回路がなく運転モードを切り替えても、閉サ
イクルを構成しないため、冷媒およびオイルの停滞がな
く前記圧縮機１の信頼性向上がはかれる。また、除湿暖
房運転時前記第２の車室内空気熱交換器１１と前記車室
外空気熱交換器２の両方で凝縮作用が行えるためより効
率よく冷媒の蒸発作用を行うことができ、除湿暖房能力
向上がはかれ常に車室内を快適に、また窓が曇らず安全
運転が可能な空調を行うことができる。
【００２６】なお、前記冷媒絞り装置４は、キャピラリ
ーチューブまたは電気式膨張弁または温度式膨張弁など
を使用しても同様の効果は得られる。
【００２７】
【発明の効果】以上のように本発明は、圧縮機より吐出
された冷媒はまず最初に第２の車室内空気熱交換器を通
過後に四方切替え弁に導かれ、そこで第１の車室内空気
熱交換器または車室外空気熱交換器のどちらかに切り替
えられ、その後冷媒絞り装置を通過する。
【００２８】従って、冷媒の流れの切り替えに必要なの
は、四方切替え弁１個だけとなる。しかも、冷媒絞り装
置も１個だけで冷房、除湿暖房、暖房運転を行うことが
できるため冷凍サイクルを構成する部品点数が削減で
き、さらに運転モードを切り替えるための制御部品点数
が削減でき組立性改善、小型軽量化、省スペース化を実
現することができる。また、熱交換器をバイパスさせる
回路がなく運転モードを切り替えても、常に熱交換器お
よび配管に冷媒が流れており閉サイクルを構成しないた
め、冷媒およびオイルの停滞がなく圧縮機の信頼性向上
を実現することができる。また、除湿暖房運転時第２の
車室内空気熱交換器と車室外空気熱交換器の両方で凝縮
作用が行えるためより効率よく冷媒の蒸発作用を行うこ
とが可能となり、除湿暖房時の能力向上を実現すること
ができ常に車室内を快適に、また窓が曇らず安全運転が
可能な空調を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における電気自動車用ヒート
ポンプ冷暖房除湿装置で冷房運転時の構成図
【図２】本発明の一実施例における電気自動車用ヒート
ポンプ冷暖房除湿装置で暖房運転時の構成図
【図３】本発明の一実施例における電気自動車用ヒート
ポンプ冷暖房除湿装置で除湿暖房運転時の構成図
【図４】従来の一実施例における電気自動車用ヒートポ
ンプ冷暖房除湿装置で冷房運転時の構成図
【図５】従来の一実施例における電気自動車用ヒートポ
ンプ冷暖房除湿装置で暖房運転時の構成図
【図６】従来の一実施例における電気自動車用ヒートポ
ンプ冷暖房除湿装置で除湿暖房運転時の構成図
【符号の説明】
１ 圧縮機 ２ 車室外空気熱交換器 ３ 車室外空気熱交換器用送風装置 ４ 冷媒絞り装置 ５ 冷媒配管 ６ 車室内空気熱交換器用送風装置 ７ 四方切替え弁 ８ 車室内吹出口 ９ 通風回路 １０ 第１の車室内空気熱交換器 １１ 第２の車室内空気熱交換器 １２ ダンパ １３ 第１の冷媒絞り装置 １４ 第２の冷媒絞り装置 １５ 冷媒バイパス回路 １６ 第１の双方向開閉弁 １７ 第２の双方向開閉弁

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】圧縮機と、冷媒絞り装置と、冷媒の熱を外
    気と熱交換する車室外空気熱交換器と、冷媒の熱を車室
    内へ送風される空気と熱交換する第１の車室内空気熱交
    換器と、前記第１の車室内空気熱交換器の下流側に配さ
    れ冷媒の熱を前記第１の車室内空気熱交換器と熱交換し
    た空気とさらに熱交換する第２の車室内空気熱交換器
    と、前記圧縮機と前記第１の車室内空気熱交換器と前記
    第２の車室内空気熱交換器と前記車室外空気熱交換器に
    流れる冷媒の流路を切り替える四方切替え弁を具備し、
    冷房および除湿暖房運転時は前記圧縮機と前記第２の車
    室内空気熱交換器と前記四方切替え弁と前記車室外空気
    熱交換器と前記冷媒絞り装置と前記第１の車室内空気熱
    交換器と前記四方切替え弁と前記圧縮機の順で冷媒を循
    環させ、暖房運転時は前記圧縮機と前記第２の車室内空
    気熱交換器と前記四方切替え弁と前記第１の車室内空気
    熱交換器と前記冷媒絞り装置と前記車室外空気熱交換器
    と前記四方切替え弁と前記圧縮機の順で冷媒を循環させ
    ることを特徴とする電気自動車用ヒートポンプ冷暖房除
    湿装置。
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