JPH0986148A - 電気自動車用空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両内に特殊な電源を用いなければ極寒の時
等の始動時に速やかに車内を暖房することができない。 【解決手段】 ダクト４内に位置されるヒータ装置９の
下流側に蓄熱装置１１を設置し、ヒータ装置９から蓄熱
装置１１を経由させて空気をモードドア１２，１３，１
４から吹き出すようにした電気自動車用空調装置であっ
て、蓄熱装置１１に、自動車の外部電源２０を供給して
蓄熱可能とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ヒータ装置とし
て、例えばセラミックヒータ（ＰＣＴヒータ）を用いる
と共にヒータ装置の下流側に蓄熱装置を備えた電気自動
車用空調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電気自動車用空調装置として、例
えば特開平２−１５２９４４号公報に開示された技術が
ある。これは暖房運転で電動機により駆動される冷媒圧
縮機から、四方切換弁、室内熱交換器、減圧器、室外熱
交換器、四方切換弁を経て、冷媒圧縮器へ戻る冷媒回路
を構成し、電動機の冷却風をダクトにより室外熱交換器
へ導くことで、室外熱交換器の熱を室内熱交換器へ伝
え、これにより室内を暖房するものである。

【０００３】また他の空調装置として、実開昭６１−７
２４１０号公報に開示された技術がある。これは空気通
路内にエバポレータとヒータとを配設した空気調和装置
において、そのヒータをセラミックヒータで構成し、
内、外気温度、エバポレータ吹出し温度、設定温度に基
づきセラミックヒータの発熱量を制御するようにしたも
のである。

【０００４】また他の空調装置として、実開平３−６４
１０８号公報に開示された技術がある。これは内外気切
替箱と、この内外気切替箱に接続されたダクトと、内外
気切替箱とダクトとの間の送風機と、ダクトに内蔵され
てエンジン冷却水の熱を利用した温水ヒータと、室内温
度を調節するマニュアルスイッチと、温水ヒータの下流
側に設けられた分岐箱とを具備したもので、温水ヒータ
の下流側に隣接して分岐箱の上流側に電気ヒータを設
け、この電気ヒータに電力を供給する電力供給源と、こ
の電気ヒータの下流側に温度センサを設け、温度センサ
による検知温度がエンジンの冷却水温度が上昇した場合
の空気より温度が低く、かつ、マニュアルスイッチが最
高温度に調節されている場合に電気ヒータに電力を供給
する如く電力供給源を制御するコントロールユニットを
設けたものである。

【０００５】また他の空調装置として、実開昭６２−４
６２１２号公報に開示された技術がある。これはバッテ
リとバッテリを充電する発熱機とを有する充電装置と、
車内の暖房用発熱体とを電気的に接続して補助ヒータ回
路を形成し、この補助ヒータ回路中に、発熱機から発熱
体への電圧印加を制御する制御手段を形成して成るもの
である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】第１の従来例の場合、
特に極寒の時等の電動機の始動時に、電動機が暖まるま
で時間がかかり、この間、室外熱交換器を満足に暖める
ことができず、従って室内の満足な暖房感が得られな
い。

【０００７】第２の従来例の場合、セラミックヒータを
用いたことで温度上昇を速めることが可能となったが、
それでも極寒の時等の始動時には、ある程度の間、セラ
ミックヒータが暖まるまで時間がかかり、その間、室内
の満足な暖房感が得られない。

【０００８】第３の従来例の場合、電気ヒータに電力を
供給する電力供給源が車両内に設置されたものであるか
ら、車両内に特殊な電源を必要とすることになり、結果
として車体の重量増を招き、しかもコスト高を招く。

【０００９】第４の従来例の場合、あくまでもバッテリ
を使用するものであるから、バッテリに対し不要な負荷
になることを避けることができず、しかも暖房用発熱体
は車内に別途据え付けるものとして考案されており、車
内の美観を損ねる。

【００１０】本発明は、上記課題に鑑み成されたもので
あって、車両内に特殊な電源を必要とせず、車内の美観
を損ねず、極寒の時等の始動時に速やかに車内を暖房す
ることができる電気自動車用空調装置を提供することを
目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
ダクト内に位置されるヒータ装置の下流側に蓄熱装置を
設置し、上記ヒータ装置から上記蓄熱装置を経由させて
空気を吹き出し口から吹き出すようにした電気自動車用
空調装置であって、上記蓄熱装置に、自動車の外部電源
を供給して蓄熱可能としたことを特徴とする。請求項２
記載の発明は、上記蓄熱装置の放熱温度が、上記ヒータ
装置の許容上限温度よりも低い所定の温度に設定された
ことを特徴とする。請求項３記載の発明は、上記ヒータ
装置が、温度調整レバーの動きに合わせてヒータ能力が
小さいレベルから大きなレベルへと調整可能であること
を特徴とする。請求項４記載の発明は、上記蓄熱装置
が、上記ヒータ装置側からの空気流を取り込みかつ排出
する流路に設けられたドアを有し、当該ドアは上記ヒー
タ装置の通電開始時に開かれることを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照し説明する。 実施の形態１．図１は本発明の実施の形態を説明する説
明図である。外気導入口１と内気導入口２とを切り換え
るインテークドア３を有するダクト４内には、下流方向
に渡ってブロワモータ５と、エバポレータ６と、ダクト
センサ７と、エアミックスドア８と、仕切り板８ａと、
ヒータ装置９と、ヒータセンサ１０と、蓄熱装置１１
と、モードドア１２，１３，１４とを備えている。モー
ドドア１２はデフロスト吹き出し口のモードドア、１３
は顔部吹き出し口のモードドア、１４は足元吹き出し口
のモードドアである。

【００１３】エバポレータ６は、冷却サイクル６ｍによ
り冷却される。この冷却サイクル６ｍは、Ａ／Ｃコント
ロールユニット６ａにより制御されて直流を交流に変換
するインバータ６ｂにより回転駆動されるコンプレッサ
６ｃと、ファンモータ６ｄにより冷却されるコンデンサ
６ｅと、ＤＰＳスイッチを有するレシーバタンク６ｆ
と、上記エバポレータ６と、アキュムレータ６ｇのルー
プにより形成される。

【００１４】ダクトセンサ７は、エバポレータ６の後部
の所定値以下の温度を検出して検出信号をＡ／Ｃコント
ロールユニット６ａに送り、Ａ／Ｃコントロールユニッ
ト６ａはこれでインバータ６ｂを停止する。この動作に
よりエバポレータ６は所定温度例えば３５℃の温度に保
持される。エアミックスドア８はエバポレータ６で冷却
された空気のヒータ装置９側への供給量を制御する。

【００１５】ヒータ装置９はＰＣＴヒータ（セラミック
ヒータ）９ａ〜９ｄを４段階に重ねたものより構成さ
れ、ヒータ９ａ〜９ｄは上記Ａ／Ｃコントロールユニッ
ト６ａに接続されたマニュアルレバー（温度調整レバ
ー）１５の動きに応じてその通電が切り換えられる。即
ち、図２に示すように、マニュアルレバー１５の位置が
フルクーラ（Ｆｕｌｌ・Ｃ）の位置からフルヒータ（Ｆ
ｕｌｌ・Ｈ）の位置に次第にシフトされると、ヒータ９
ａ→ヒータ９ｂ→ヒータ９ｃ→ヒータ９ｄと通電されて
行くので、ヒータ能力はマニュアルレバー１５の所定の
位置に達した時に段階的に小さなレベルから大きなレベ
ルへと切り換えられる。尚、このようなマニュアルレバ
ー１５のシフトに同期してエアミックスドア８は開度θ
が次第に大きくなってヒータモードに設定される。

【００１６】蓄熱装置１１は、ダクト４に設けられた凹
部１１ａに収納されているグラスウール、発泡ウレタン
等の断熱材１１ｂに収納されるもので、図３（ａ），
（ｂ）に示すように、鉄板１１ｃの一面にヒータ１１ｄ
を固着し、他面に袋体１１ｅを設け、その上に放熱フィ
ン１１ｆを取り付けて構成され、放熱フィン１１ｆを上
向きにして断熱材１１ｂに収納される。上記袋体１１ｅ
中には、例えば酢酸ナトリウム、塩化マグネシウム、水
酸化ストロンチウム、アンモニウムミョウバン、あるい
は、水酸化バリウム等の蓄熱材が充填される。従って、
ヒータ１１ｄに車両の外部電源２０より通電されると、
鉄板１１ｃを介して袋体１１ｅ中の蓄熱材が加熱される
ので蓄熱がなされる。この場合、蓄熱材の放熱温度は一
例としてヒータ装置９の許容上限温度、例えば１１０℃
よりも低い５３℃の所定の温度に設定されるので、蓄熱
装置１１はその回りの温度が上記５３℃より低くなると
放熱を開始する。図４はこの様子を示すもので、ヒータ
１１ｄに通電すると蓄熱が開始されて、放熱温度５３℃
より若干高い（ヒステリシス分高い）温度５８℃に達す
るとサチュレートした後、蓄熱材は温度上昇する。７０
℃で通電を停止すると、蓄熱材は温度が次第に降下し
て、回りの温度が５３℃より低い場合において放熱温度
５３℃を維持しつつ放熱し、その後、急激に降下する。

【００１７】この蓄熱装置１１は、断熱材１１ｂ中に放
熱フィン１１ｆを上向きにし、断熱材１１ｂの前後の立
上がり側壁１１ｇ，１１ｈより十分な間隔１１ｉを隔て
るように断熱材１１ｂ中に脱着可能に収納される。

【００１８】尚、図１中、２５は電気自動車の必要な電
源を供給する充電器であり、外部の商用電源（外部電
源）２０で充電される。２６はスイッチ回路、２８は蓄
熱装置１１への入口を開閉するドア、２９は蓄熱装置１
１の出口を開閉するドア、３０はドア２８，２９を制御
するアクチュエータであり、Ａ／Ｃコントロールユニッ
ト６ａで制御される。また、ヒータ装置９の上限許容温
度はヒータ装置９の回りのダクト等の耐熱性を考慮して
設定され、また、蓄熱装置１１の放熱温度はダクトの空
気吹き出し温度を考慮して決定される。

【００１９】動作は次の通りである。自動車の車庫入庫
時等の停車時には外部電源２０中のスイッチのオンによ
り充電器２５に充電され、また、外部電源２０で蓄電装
置１１のヒータ１１ｄが加熱され、蓄熱装置１１が蓄熱
される。充電器２５の充電を終え、ヒータ１１ｄの通電
を終えた後、自動車走行時に、エアコンスイッチ２７を
オンすると、ブロワモータ５の回転に基づいて、外気導
入口１の切り換えに対応して外気導入口１または内気導
入口２から導入される内外気は、エバポレータ６により
冷却され、エアミックスドア８により、ヒータ装置９へ
の流入量が制御されて、冷風と暖風とのエアミックスが
なされる。ドア２８，２９が開いており、しかも蓄熱装
置１１の回りの温度が５３℃より低ければ、蓄熱装置１
１より放熱が開始され、暖風が増量される。

【００２０】ヒータ装置９にはマニュアルレバー１５の
動きに合わせてＡ／Ｃコントロールユニット６ａからレ
バー信号ａが出力され、このレバー信号ａで充電器２５
の出力制御用のスイッチ回路２６が制御されるので、充
電器２５から適量の電力が供給され、図２に示すよう
に、マニュアルレバー１５の位置に対応して適度の温度
に設定される。この温度はヒータセンサ１０で検出され
て、この温度が上限温度が例えば１１０℃になると、ス
イッチ回路２６がＡ／Ｃコントロールユニット６ａでオ
フとなるように制御されるので、ヒータ装置９の１１０
℃以上の温度上昇は防止される。

【００２１】マニュアルレバー１５が、ヒータ装置９の
１段目のヒータ９ａをオンするモード、即ちヒータモー
ド方向に若干シフトされている場合は、Ａ／Ｃコントロ
ールユニット６ａの指令により、アクチュエータ３０が
制御されて蓄熱装置１１のドア２８，２９が開かれてい
る。このため、ヒータ装置９側からの空気は一部がドア
２８から蓄熱装置１１を通過した後、ドア２９側から排
出され、ヒータ装置９側からの空気と合流した後、モー
ドドア１２，１３，１４で制御されて吹き出される。

【００２２】次に上述した本実施の形態の動作の概要を
図５に示すフローチャートを参照し説明する。先ずステ
ップ５０１で１段目のヒータ９ａのイグニッションスイ
ッチがＯＮであるかＯＦＦであるかを判断する。このス
イッチがＯＦＦである場合にはステップ５０６へ進み、
蓄熱ドア２８，２９を閉じ、かつステップ５０８へ進
み、ヒータ装置９のＯＦＦ操作を行いリターンするが、
このスイッチがＯＮである場合にはステップ５０２へ進
み、ブロワモータ５を制御する図示しないファンレバー
がＯＮであるかＯＦＦであるかを判断する。ファンレバ
ーがＯＦＦである場合にはステップ５０６へ進み、蓄熱
ドア２８，２９を閉じ、かつステップ５０８へ進み、ヒ
ータ装置９のＯＦＦ操作を行いリターンするが、ファン
レバーがＯＮである場合にはステップ５０３へ進み、ダ
クトセンサ７の温度検出値からダクト４内のエバポレー
タ６の下流側の温度状態が３２℃へ向けて降下するＢの
状態か、または３５℃へ向けて上昇するＡの状態かを判
断する。ここでＡの状態であると判断された場合にはス
テップ５０６へ進み、蓄熱ドア２８，２９を閉じ、かつ
ステップ５０８へ進み、ヒータ装置９のＯＦＦ操作を行
いリターンするが、Ｂの状態であると判断された場合に
はステップ５０４へ進み、図２に示すヒータ能力制御プ
ログラム１に基づきヒータ装置９をＯＮ操作し、同時に
温度設定器の電圧分圧比（レバー１５の位置）が０．３
５へ向けて降下するＢの状態であるか、または０．３７
へ向けて上昇するＡの状態であるかを判断する。ここで
Ｂの状態である場合にはステップ５０６へ進み、蓄熱ド
ア２８，２９を閉じ、かつステップ５０８へ進み、ヒー
タ装置９のＯＦＦ操作を行いリターンするが、Ａの状態
である場合にはステップ５０５へ進み、蓄熱ドア２８，
２９を開き、かつ図２に示すヒータ能力制御プログラム
１に基づきヒータ能力を決定し、しかる後に、ステップ
５０７へ進み、ヒータセンサ１０の温度検出値からヒー
タ装置９の下流側の空気温度の上限値が１００℃へ向け
て降下するＢの状態か、または１１０℃へ向けて上昇す
るＡの状態かを判断する。ここでＡの状態であると判断
された場合にはステップ５０８へ進み、ヒータ装置９の
ＯＦＦ操作を行いリターンするが、Ｂの状態であると判
断された場合にはステップ５０９へ進み、ヒータ能力制
御プログラム１に基づくヒータ能力制御を行いリターン
する。

【００２３】本実施の形態１では、車庫入庫等、外部電
源２０によって蓄熱装置１１が蓄熱されるので、充電器
２５の電力を消耗することがない。また、冬場車庫入れ
中の車を外出する時にスタートして暖房のウォームアッ
プを行う時、あるいは外出時の自動車の運転中において
極寒等の季節で外気が極めて冷たいような状況下におい
ては、ヒータ装置９を許容上限温度、例えば１１０℃と
しても、ヒータ装置９の下流側の温度が蓄熱装置１１の
放熱温度５３℃に達し得ない場合がある。このような場
合、蓄熱装置１１が存在しないと、５３℃以下の空気が
車室内に吹き出されるので、乗員の暖房感を満足できな
い。いわゆる暖房不足状態である。しかるに、本実施の
形態１では、ヒータ装置９の下流側が５３℃の温度以下
になると蓄熱装置１１の回りの温度が放熱温度を下回る
結果、蓄熱装置１１より放熱が開始されるので、５３℃
程度の温度の空気がドア２９より排出された後、モード
ドア１２，１３，１４側を介して室内に放出され、ウォ
ームアップ時及び極寒時、乗員の暖房感を損なうことが
なく、暖房不足を解消できる。

【００２４】また、暖房不足を補う分だけ蓄熱量が消費
されるので、蓄熱量の無駄な消費を防ぐことができる。
また、暖房安定時に、放熱温度５３℃より若干高い温度
５８℃をヒータ装置９の下流側の温度が上回れば蓄熱装
置１１に余分な熱が蓄熱される。このため、一時的に暖
房運転を停止し、再度暖房する時、再び蓄熱装置１１を
有効利用できる。また蓄熱装置１１を着脱可能な構造に
したため、夏場等暖房の必要がない時には取り出してお
けるからその分車両が軽くなり、電源の消費を低減でき
る。

【００２５】ところで、蓄熱装置１１の放熱温度は一例
として５３℃として説明したが、この温度は、この温度
に加温された空気がダクト４下流を介してモードドア１
２，１３，１４から吹出された時に頂度乗員側に満足を
与える温度、例えば３５℃に達するのを基礎として設定
したものであるが、ダクト４の容量、ブロワモータ５の
容量に応じてそれより高くても、低くても良い。しかし
あまり高いと頻繁に放熱がなされ、あまり低いと乗員の
足元を十分暖房できないので、この点を考慮してこの温
度は決められる。

【００２６】尚、ヒータ装置９は自動車のブレーキ等の
排熱をヒートポンプで吸熱して加熱されるタイプであっ
ても良い。また、外部電源２０は充電器２５の充電用と
は別な系統の電源（商用電源）であっても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を説明する説明図である。

【図２】本発明の実施の形態のマニュアルレバーの操作
量とヒータ能力との関係を示す図である。

【図３】本発明の実施の形態の蓄熱装置の構成を説明す
る説明図である。

【図４】本発明の実施の形態の蓄熱装置の特性を説明す
る説明図である。

【図５】本発明の実施の形態の動作の概要を説明するフ
ローチャートである。

【符号の説明】

４ ダクト ７ ダクトセンサ ９ ヒータ装置 １０ ヒータセンサ １１ 蓄熱装置 １２，１３，１４ モードドア（吹き出し口） １５ マニュアルレバー（温度調整レバー） ２０ 外部電源 ２７，２８ ドア

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダクト内に位置されるヒータ装置の下流
   側に蓄熱装置を設置し、上記ヒータ装置から上記蓄熱装
   置を経由させて空気を吹き出し口から吹き出すようにし
   た電気自動車用空調装置であって、 上記蓄熱装置に、自動車の外部電源を供給して蓄熱可能
   としたことを特徴とする電気自動車用空調装置。
2. 【請求項２】 上記蓄熱装置の放熱温度は、上記ヒータ
   装置の許容上限温度よりも低い所定の温度に設定された
   ことを特徴とする請求項１記載の電気自動車用空調装
   置。
3. 【請求項３】 上記ヒータ装置は、温度調整レバーの動
   きに合わせてヒータ能力が小さいレベルから大きなレベ
   ルへと調整可能であることを特徴とする請求項１記載の
   電気自動車用空調装置。
4. 【請求項４】 上記蓄熱装置は、上記ヒータ装置側から
   の空気流を取り込みかつ排出する流路に設けられたドア
   を有し、当該ドアは上記ヒータ装置の通電開始時に開か
   れることを特徴とする請求項１記載の電気自動車用空調
   装置。