JPH10203148A - 電気自動車用空調装置 - Google Patents

電気自動車用空調装置

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JPH10203148A
JPH10203148A JP9011417A JP1141797A JPH10203148A JP H10203148 A JPH10203148 A JP H10203148A JP 9011417 A JP9011417 A JP 9011417A JP 1141797 A JP1141797 A JP 1141797A JP H10203148 A JPH10203148 A JP H10203148A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 外気温が低い場合における暖房性能の向上お
よびコンプレッサの耐久性の向上を図った電気自動車用
空調装置を提供する。 【解決手段】 メインエバポレータ３とコンプレッサ６
との間にサブエバポレータ３０を配置する。サブエバポ
レータ３０は、密閉容器内に、車両電源からの電力供給
により発熱するシーズヒータ３２と、冷媒が内部を流通
する冷媒管とを配設し、さらに、シーズヒータ３２から
発生する熱を冷媒管へ伝達させるＬＬＣ３３を封入して
なる。外気温が低い場合、メインエバポレータ３を出た
冷媒は、サブエバポレータ３０で、シーズヒータ３２の
熱を利用して適度の過熱度（スーパーヒート）を持つま
で加熱された後、コンプレッサ６に送られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、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し、特に、冷媒が
凝縮する際に発生する凝縮熱を利用して車室内の暖房を
行うヒートポンプ式のものにおいて、外気温が低い場合
において暖房性能の向上を図ることができる電気自動車
用空調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】走行駆動源が電気モータである電気自動
車は、高温のエンジン冷却水が利用できるガソリンエン
ジン車と比べて、暖房用の熱源となる熱エネルギーが小
さい。そこで、従来、電気自動車用の空調装置として、
冷房、暖房ともに冷媒を用いたサイクル運転を行い、窓
曇りを防止しつつ車室内を暖房するという除湿暖房を可
能にしたエアコンシステムが開発されている（たとえ
ば、特開平５−２０１２４３号公報参照）。
【０００３】この空調装置は、図１３に示すように、ブ
ロア装置１により取り入れた空気を車室内に向かって送
るためのダクト２を有し、熱交換器として、ダクト２内
に、上流側から順にエバポレータ３と主に暖房運転時に
働くサブコンデンサ４とを配設し、ダクト２外に、主に
冷房運転時に働くメインコンデンサ５を配設して構成さ
れている。
【０００４】冷凍サイクルは、コンプレッサ６、メイン
コンデンサ５、サブコンデンサ４、リキッドタンク７、
膨張弁８、およびエバポレータ３を冷媒配管で接続し、
その中に冷媒を封入して構成されている。コンプレッサ
６の吸入口には、冷媒が液体状態でコンプレッサ６に戻
されるのを防止するため、アキュムレータ９が設けられ
ている。また、暖房運転時と冷房運転時とで機能させる
コンデンサ４，５を切り替えるため、メインコンデンサ
５の入口には冷媒の流れを切り替えるための四方弁１０
が設けられている。この四方弁１０には、メインコンデ
ンサ５をバイパスするバイパス管１１と、主にメインコ
ンデンサ５に滞留している冷媒をコンプレッサ６の吸入
側に戻すための冷媒回収管１２とが接続されている。バ
イパス管１１は、メインコンデンサ５の出口とサブコン
デンサ４の入口をつなぐ配管１３に連結されている。
【０００５】なお、メインコンデンサ５の背面には、こ
れに熱交換用の空気を供給するためのコンデンサファン
装置１４が配設されている。また、車室内に吹き出され
る空気の温度を調節するため、サブコンデンサ４の上流
にはエアミックスドア１５が回動自在に取り付けられて
いる。
【０００６】冷房運転時、コンプレッサ６から吐出され
た冷媒は四方弁１０によってメインコンデンサ５側へ導
かれ、コンプレッサ６→メインコンデンサ５→サブコン
デンサ４→リキッドタンク７→膨張弁８→エバポレータ
３→コンプレッサ６という経路で冷媒が流れる。これに
より、エバポレータ３では、液冷媒と取入れ空気との熱
交換が行われ、液冷媒は蒸発しながら冷媒通路の周囲を
通過する取入れ空気を冷却するため、車室内が冷房され
る。また、メインコンデンサ５では、エバポレータ３で
奪った熱を外気との熱交換により外部に放出して、ガス
冷媒を冷却し凝縮液化させる。この場合、サブコンデン
サ４は熱交換器としてほとんど機能しない。
【０００７】一方、暖房運転時、コンプレッサ６から吐
出された冷媒は四方弁１０によってバイパス管１１側へ
導かれ、メインコンデンサ５をバイパスして、コンプレ
ッサ６→サブコンデンサ４→リキッドタンク７→膨張弁
８→エバポレータ３→コンプレッサ６という経路で冷媒
が流れる。これにより、コンプレッサ６から吐出された
ガス冷媒はサブコンデンサ３で凝縮液化されて放熱を行
うため、エバポレータ３で冷却、除湿された空気は加熱
されて車室内に吹き出されることになり、車室内が除湿
暖房される。なお、車室内へ吹き出される空気の温度
は、エアミックスドア１５の開度を調節することによっ
て制御される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の電気自動車用空調装置にあっては、外気温が
低い場合（たとえば、−１０℃以下）において暖房性能
が不足する傾向がある。すなわち、ダクト２内に取り入
れられる空気の温度が低いと、エバポレータ３が取入れ
空気から熱を吸収しにくくなるため、エバポレータ３内
で冷媒の蒸発が十分に行われず、その分、サブコンデン
サ４でも冷媒の凝縮（放熱能力）が不十分となる。換言
すれば、エバポレータ３において外部からの熱の汲上げ
がほとんどないため、エバポレータ３の過熱度（スーパ
ーヒート）が確保されず、コンプレッサ６の仕事量がほ
とんどそのままサブコンデンサ４の放熱能力となる（成
績係数ＣＯＰ≒１）。そのため、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り、暖房性能が不足
することになってしまう。
【０００９】また、外気温が低い場合には、上記のよう
に、エバポレータ３内で冷媒の蒸発が十分に行われなこ
とから、エバポレータ３の出口で冷媒の蒸発が完了せ
ず、液冷媒がコンプレッサ６に帰還するおそれがある。
これを防止するためにアキュムレータ９が設けられてい
るわけであるが、アキュムレータ９の容量にも限界があ
るため、エバポレータ３から多量の液冷媒が流出したよ
うな場合にはアキュムレータ９で液冷媒を貯溜しきれ
ず、コンプレッサ６に液冷媒が送り出されるおそれがあ
る。コンプレッサ６に液冷媒が帰還すると、液圧縮によ
りコンプレッサ６が破損するおそれがある。
【００１０】本発明は、暖房用の温水熱源を持たないヒ
ートポンプ式の空調装置における上記課題に着目してな
されたものであり、外気温が低い場合における暖房性能
の向上およびコンプレッサの耐久性の向上を図ることが
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】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、冷凍サイクルを構成するコ
ンプレッサ、車室外コンデンサ、車室内コンデンサ、膨
張弁、および車室内エバポレータを冷媒配管によりこの
順序で接続するとともに、前記コンプレッサから吐出さ
れた冷媒を前記車室外コンデンサを迂回して前記車室内
コンデンサへ導くためのバイパス管と、前記コンプレッ
サから吐出される冷媒の流路を切り替えるため前記コン
プレッサの下流の冷媒配管に設けられた冷媒流路切替手
段とを有し、前記コンプレッサから吐出される冷媒を、
冷房運転時には前記冷媒流路切替手段により前記車室外
コンデンサへ導入し、暖房運転時には前記冷媒流路切替
手段により前記バイパス管を通じて直接前記車室内コン
デンサへ導入するようにした電気自動車用空調装置にお
いて、前記車室内エバポレータの冷媒出口と前記コンプ
レッサの冷媒吸入口との間に、車載用電源からの電力供
給により発熱する内蔵された発熱体のその発熱を利用し
て前記車室内エバポレータから流入する冷媒を加熱する
車室外エバポレータを配置したことを特徴とする。
【００１２】この発明にあっては、車室内エバポレータ
から流出した冷媒は車室外エバポレータの中を流通した
後コンプレッサに吸入される。このとき、車室外エバポ
レータに内蔵された発熱体は車載用電源から電力が供給
されると発熱し、この発熱体から発生する熱は車室外エ
バポレータ内を流通する冷媒に吸収される。この熱交換
により、車室外エバポレータから流出してコンプレッサ
に吸入される冷媒の温度を上昇させ、また、たとえ車室
内エバポレータから液冷媒が流出したとしても、車室外
エバポレータの出口において液冷媒の蒸発を完了させ、
車室外エバポレータの出口で適度な過熱度（スーパーヒ
ート）を持たせることができる。そして、この適度に過
熱された冷媒が再度コンプレッサで圧縮されることにな
るので、コンプレッサから吐出される冷媒はより高温の
冷媒となって、車室内コンデンサに供給されることにな
る。
【００１３】前記車室外エバポレータは、好ましくは、
密閉された容器内に、前記発熱体としてのシーズヒータ
と、冷媒が内部を流通する冷媒管とを配設し、前記シー
ズヒータから発生する熱を前記冷媒管へ伝達させる熱伝
達媒体を封入してなる。
【００１４】この構成によれば、シーズヒータから発生
する熱は周囲の熱伝達媒体を介して冷媒管の外部表面へ
伝達された後、冷媒管内の冷媒へ伝達される。このと
き、熱容量の大きい熱伝達媒体を使えば、シーズヒータ
ＯＮ−ＯＦＦ時の温度変動が小さくなり、冷凍サイクル
（ひいては、吹出し温度）のハンチング等の発生が抑え
られる。また、シーズヒータは発熱線を保護管（シー
ス）の中に入れ中間に耐熱性絶縁物を充填してなる一種
の抵抗体であるから、実際の使用に際して、一方の端子
には車載用電源（高電圧系）を直接接続し、もう一方の
端子には低電圧用の部品（リレー、ハーネスなど）を使
用することができる。
【００１５】好ましくは、前記シーズヒータは、容器内
での熱伝達媒体の自然対流を促進するため、縦方向に配
置されている。シーズヒータを縦方向に配置すると、重
力方向（上下方向）の熱伝達媒体の流動スペースが確保
され、自然対流が発生しやすくなる。
【００１６】また、対流を強制的に発生させるため、前
記容器内に、前記熱伝達媒体を攪拌するための攪拌手段
を設けてもよい。あるいは、同じく対流を強制的に発生
させるため、前記容器に前記熱伝達媒体用の入口と出口
を開設し、これら出入口を通じて内部の熱伝達媒体を循
環させる循環手段を設けることも可能である。
【００１７】また、好ましくは、前記冷媒管の外部表面
には螺旋状のフィンが取り付けられている。フィンを取
り付けることで、熱伝達媒体との接触面積が増大し、熱
伝達媒体から冷媒管への熱伝達の効率が良くなる。ま
た、フィンの形状を螺旋状とすることで、フィンを熱伝
達媒体の対流を促進させるためのガイドとして機能させ
ることができる。つまり、フィンに当たった熱伝達媒体
はフィンをガイドとしてフィンの表面に沿って対流する
ことになる。
【００１８】また、省電力化の観点から、前記発熱体
は、暖房運転時において前記コンプレッサの吸入冷媒温
度が低い時にのみ作動させることが好ましい。
【００１９】より具体的には、前記容器内に配置され、
前記熱伝達媒体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シーズヒータのＯＮ
−ＯＦＦを制御する制御手段とを有することが好まし
い。
【００２０】この構成によれば、制御手段は、温度検出
手段の検出値（熱伝達媒体の温度）を入力し、その検出
値に応じてシーズヒータのＯＮ−ＯＦＦを制御する。こ
れにより、常に必要量の発熱が行われる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明一実施形態に係る電
気自動車用空調装置の概略構成図である。なお、図１３
と共通する部分には同一の符号を付している。
【００２２】この電気自動車用空調装置は、図 に示す
従来のヒートポンプ式の空調装置と基本構成は同じであ
って、ブロア装置１により取り入れた空気（内気または
外気）を車室内に向かって送るためのダクト２を有し、
熱交換器として、ダクト２内には、上流側から順に、車
室内エバポレータとしてのメインエバポレータ３と、主
に暖房運転時に働く車室内コンデンサとしてのサブコン
デンサ４とが配設され、ダクト２外には、主に冷房運転
時に働く車室外コンデンサとしてのメインコンデンサ５
が配設されている。ダクト２の一端には、内気または外
気を選択的に取り入れるためのインテークドア１６が回
動自在に取り付けられ、また、ダクト２の他端には、フ
ロントガラス内面に調和空気を吹き出すデフ吹出口１
７、乗員の上半身に調和空気を吹き出すベント吹出口１
８、乗員の足元に温風を吹き出すフット吹出口１９がそ
れぞれ設けられ、これら吹出口には当該吹出口を開閉す
る図示しないデフドア、ベントドア、フットドア（以下
「モードドア」と総称する）がそれぞれ回動自在に取り
付けられている。また、車室内に吹き出される空気の温
度を調節するため、サブコンデンサ４の上流にはエアミ
ックスドア１５が回動自在に取り付けられている。この
エアミックスドア１５によって、サブコンデンサ４を通
過した温風とこれを迂回した冷風との比率を調節してサ
ブコンデンサ４の下流域で所望温度の空気を作り、また
はサブコンデンサ４に空気が流通しないようにしてい
る。
【００２３】さらに、本実施形態の空調装置において
は、メインエバポレータ３の冷媒出口とコンプレッサ６
の冷媒吸入口との間に、車室外エバポレータとしてのサ
ブエバポレータ３０が配置されている。サブエバポレー
タ３０は、車載用電源（たとえば、ＤＣ３３６Ｖ）３１
からの電力供給により発熱する発熱体３２を内蔵し、そ
の発熱体３２から発生する熱を利用してメインエバポレ
ータ３から流入する冷媒を加熱する機能を有している。
サブエバポレータ３０の構造および作用等については、
後で詳述する。
【００２４】この空調装置が構成する冷凍サイクルは、
前記サブエバポレータ３０を含めて、コンプレッサ６、
メインコンデンサ５、サブコンデンサ４、リキッドタン
ク７、膨張弁８、メインエバポレータ３、およびサブエ
バポレータ３０を冷媒配管で接続し、その中に冷媒を封
入して構成されている。ここではさらに、コンプレッサ
６の吸入口にアキュムレータ９を設けて、常にガス冷媒
のみをコンプレッサ６に送り出すようにしている。ま
た、暖房運転時と冷房運転時とで機能させるコンデンサ
４，５を切り替えるため、メインコンデンサ５の入口側
には、冷媒流路切替手段として、冷媒の流れを切り替え
るための四方弁１０が設けられている。この四方弁１０
には、メインコンデンサ５をバイパスするバイパス管１
１と、主にメインコンデンサ５に滞留しているいわゆる
寝込み冷媒をコンプレッサ６の吸入側に戻すための冷媒
回収管１２とが接続されている。バイパス管１１は、メ
インコンデンサ５の出口とサブコンデンサ４の入口とを
つなぐ配管１３に連結されている。２０，２１はそれぞ
れ逆止弁である。また、メインコンデンサ５の背面に
は、これに熱交換用の空気を供給するためのコンデンサ
ファン装置１４が配設されている。
【００２５】前記四方弁１０は、たとえば、密閉ケース
に１つの入口ポートと３つの出口ポートを設けるととも
に、同ケース内に前記３つの出口ポートのうち２つの出
口ポートを連通するスライド部材を設け、このスライド
部材によって選択された出口ポート以外の出口ポートが
入口ポートと連通するように構成されている。したがっ
て、スライド部材の位置によって入口ポートと連通され
る出口ポートが選択される。ここでは、四方弁１０の入
口ポートはコンプレッサ６の吐出側と接続され、四方弁
１０の３つの出力ポートは、それぞれ、メインコンデン
サ５の入口、コンプレッサ６の吸入側（冷媒回収管１
２）、メインコンデンサ５の出口（バイパス管１１）と
接続されている。この四方弁１０によって、コンプレッ
サ６から吐出される冷媒をメインコンデンサ５へ導く冷
房用回路と、コンプレッサ６から吐出される冷媒をメイ
ンコンデンサ５のバイパス管１１へ導く暖房用回路とが
切り替えられる。
【００２６】冷房用回路は、図中の破線矢印で示す経
路、つまり、コンプレッサ６→メインコンデンサ５→サ
ブコンデンサ４→リキッドタンク７→膨張弁８→メイン
エバポレータ３→サブエバポレータ３０→アキュムレー
タ９→コンプレッサ６という経路で構成されている。す
なわち、冷房運転時には、コンプレッサ６の吐出側とメ
インコンデンサ５の入口とを接続する位置に四方弁１０
を設定し（図示せず）、コンプレッサ６から吐出される
冷媒をメインコンデンサ５側へ導いて、冷媒が前記経路
に沿って循環する冷房サイクルを形成する。この循環過
程において、メインエバポレータ３は熱交換により液冷
媒を蒸発させて冷媒通路の周囲を通過する取入れ空気を
冷却し、これによって車室内が冷房される。また、メイ
ンコンデンサ５はメインエバポレータ３で奪った熱を空
気との熱交換により外部に放出してガス冷媒を冷却し凝
縮液化させる。なお、このとき、サブエバポレータ３０
内の発熱体３２は発熱させない（ＯＦＦ）。また、サブ
コンデンサ４は熱交換器としてほとんど機能しない。
【００２７】一方、暖房用回路は、図中の実線矢印で示
す経路、つまり、コンプレッサ６→サブコンデンサ４→
リキッドタンク７→膨張弁８→メインエバポレータ３→
サブエバポレータ３０→アキュムレータ９→コンプレッ
サ６という経路で構成されている。すなわち、暖房運転
時には、コンプレッサ６の吐出側とバイパス管１１とを
接続する図示の位置に四方弁１０を設定し、コンプレッ
サ６から吐出される冷媒をバイパス管１１側へ導いて、
冷媒が前記経路に沿って循環する暖房サイクルを形成す
る。この循環過程において、コンプレッサ６から吐出さ
れたガス冷媒はサブコンデンサ４で凝縮液化されて放熱
を行うため、メインエバポレータ３で冷却、除湿された
空気は加熱されて車室内に吹き出されることになり、車
室内が除湿暖房される。このとき、車室内へ吹き出され
る空気の温度は、エアミックスドア１５の開度を調節す
ることによって制御される。
【００２８】サブエバポレータ３０は、上記のように、
車載用電源（ＤＣ３３６Ｖ）３１からの電力供給により
発熱する発熱体３２を内蔵し、その発熱体３２から発生
する熱を利用してメインエバポレータ３から流入する冷
媒を加熱する機能を有するものであるが、より具体的に
は、サブエバポレータ３０内にはさらに熱伝達媒体３３
が封入されており、暖房運転時、その熱伝達媒体３３を
発熱体３２によって加熱し、この加熱された熱伝達媒体
３３との熱交換によって内部を流通する低温低圧冷媒を
加熱し、もって暖房性能を高めるようにしている。この
とき、好ましくは、膨脹弁８の感温筒はサブエバポレー
タ３０の出口に取り付けられている。これにより、少な
くともサブエバポレータ３０の出口で、冷媒の蒸発状態
が適度な過熱度（スーパーヒート）を持つように、エバ
ポレータ３，３０に送る冷媒流量が調節されることにな
る。
【００２９】このようなサブエバポレータ３０を設ける
ことで、たとえ外気温が低いためメインエバポレータ３
内で冷媒の蒸発が十分に行われず、そのためメインエバ
ポレータ３の出口で適度の過熱度が確保されずまたはメ
インエバポレータ３から液冷媒が流出したとしても、当
該サブエバポレータ３０において、発熱体３２によって
加熱された熱伝達媒体３３との熱交換により、その冷媒
は発熱体３２からの熱を有効に取り込んで加熱されるの
で、サブエバポレータ３０の出口で適度の過熱度を持た
せることが可能となる。そして、この適度に過熱された
冷媒がコンプレッサ６に吸入されて再度圧縮されること
になるので、コンプレッサ６から吐出される冷媒はより
高温の冷媒となって、サブコンデンサ４に供給されるこ
とになる。その結果、サブコンデンサ４で熱交換される
空気はより高温となるため、より高い暖房性能が発揮さ
れ、いわゆる即暖性も向上することになる。しかも、上
記のように膨脹弁８の感温筒をサブエバポレータ３０の
出口に設けた場合には、サブエバポレータ３０で加熱さ
れた後の冷媒の温度によって冷媒流量が調整されるた
め、サブエバポレータ３０作動時（つまり、発熱体３２
作動時）にはより多量の冷媒が循環するようになり、よ
り一層の暖房性能アップが図られる。すなわち、サブコ
ンデンサ４の暖房性能（放熱能力）は冷媒の温度と流量
に関係するため、このように吐出冷媒の温度が上昇しか
つ流量も増加することで、より高い暖房性能が発揮され
ることになる。また、このような傾向は時間の経過につ
れて増幅されることから、いわゆる即暖性も向上するこ
とになる。なお、暖房性能の向上と共に、前記熱交換に
より、少なくともサブエバポレータ３０の出口では蒸発
を完了させることができるため、コンプレッサ６に液冷
媒が戻ることがなくなり、液圧縮によるコンプレッサ６
破損のおそれがなくなり、コンプレッサ６の耐久性が向
上する。
【００３０】また、サブエバポレータ３０は、室内ダク
ト２の外、たとえば、エンジンルーム内に配置されてい
る。このため、高電圧（ＤＣ３３６Ｖ）の使用が可能と
なっている。
【００３１】図２はサブエバポレータ３０の一構成例を
示す部分断面正面図、図３はその平面図、図４はその側
面図である。また、図５は図２に示すシーズヒータの全
体図である。
【００３２】このサブエバポレータ３０は、上ケース３
４ａと下ケース３４ｂとを適当なシールを介してネジで
締結してなる密閉容器３４内に、発熱体としてのシーズ
ヒータ３２と、冷媒が内部を流通する冷媒管３５とを設
け、シーズヒータ３２から発生する熱を冷媒管３５へ伝
達させる熱伝達媒体として、たとえば、長期間使用でき
る冷却液であるＬＬＣ（ロング・ライフ・クーラント）
３３を封入して構成されている。
【００３３】冷媒管３５の両端にはそれぞれ接続配管３
５ａ，３５ｂが取り付けられている。たとえば、一方の
接続配管３５ａはメインエバポレータ３の出口側と接続
され、もう一方の接続配管３５ｂはコンプレッサ６の吸
入側（より正確には、アキュムレータ９の入口側）と接
続されている。
【００３４】シーズヒータ３２は、発熱線（たとえば、
コイル状のニクロム線）を保護管（シース）の中に入れ
中間に耐熱性絶縁物を充填した発熱体であって、ここで
は、たとえば、コイル形状に成形されている（特に、図
５参照）。シーズヒータ３２の両端にはそれぞれリード
端子部３２ａ，３２ｂが接続されている。後述するよう
に、たとえば、一方のリード端子部３２ａは車両電源
（たとえば、ＤＣ３３６Ｖ）と接続され、もう一方のリ
ード端子部３２ｂはリレーを介して接地されている。
【００３５】また、容器３４の上ケース３４ａにはＬＬ
Ｃ３３を容器３４の中へ注入するための注入口３６が設
けられ、この注入口３６には、内部のＬＬＣ３３の温度
が高温となったときに作動する機械的保護回路を持つキ
ャップ機構３７が取り付けられている。
【００３６】さらに、図示しないが、容器３４内には、
適当な位置に、封入されたＬＬＣ３３の温度を検出する
ための後述する温度センサが温度検出手段として配置さ
れている。後述するように、この温度センサの検出値に
応じてシーズヒータ３２のＯＮ−ＯＦＦ制御が行われ
る。
【００３７】このような構成とすることで、シーズヒー
タ３２から発生する熱は周囲のＬＬＣ３３を介して冷媒
管３５の外部表面へ伝達された後、冷媒管３５内の冷媒
に伝達され、吸収される。このとき、ＬＬＣ３３は熱容
量が大きいため、かかる熱容量の大きい熱伝達媒体を使
って熱交換をすることで、シーズヒータ３２のＯＮ−Ｏ
ＦＦ時の温度変動が小さくなり、冷凍サイクル（ひいて
は、吹出し温度）のハンチング等の発生が抑えられる。
その結果、暖房性能の安定化が図られる。また、シーズ
ヒータ３２は一種の抵抗体であり、電気回路の中にこの
ような抵抗体であるシーズヒータ３２が挿入されている
ため、実際の使用に際して、一方のリード端子部３２ａ
には車載用電源３１（高電圧系）を直接接続し、もう一
方のリード端子部３２ｂには低電圧用の弱電部品（リレ
ー、ハーネスなど）を使用することができ、低コスト化
が図られる。
【００３８】なお、上記したようにサブエバポレータ３
０は一般にエンジンルーム内に配置されるが、その取付
方向については、容器３４内でのＬＬＣ３３の自然対流
を促進するため、シーズヒータ３２が縦置きとなるよう
縦方向に配置するのが好ましい。シーズヒータ３２を縦
置きにすることで、重力方向（上下方向）のＬＬＣ３３
の流動スペースが確保され、自然対流が発生しやすくな
る。そして、このように自然対流を強化することで、冷
媒管３５の外部表面のＬＬＣ３３の温度のより一層の均
一化が図られ、その結果冷媒管３５外部表面のＬＬＣ３
３温度の変動が抑制されるので、熱交換に伴う冷凍サイ
クル（ひいては、吹出し温度）のハンチング等の発生が
解消される。
【００３９】また、容器３４内でのＬＬＣ３３の対流を
促進する方法として、シーズヒータ３２を縦置きとする
ことに代えてまたはこれと併用して、加熱されたＬＬＣ
３３を強制的に対流させるようにしてもよい。この強制
対流方式によってもハンチング等の発生の解消が期待さ
れる。
【００４０】図６〜図１０はそのような強制対流方式の
サブエバポレータ３０の一構成例を示す模式図であっ
て、図６は全体図、図７はＬＬＣ３３の出入口での流れ
を示す図、図８は入口部の詳細図、図９は出口部の詳細
図、図１０はシーズヒータ３２を縦置きにした場合の全
体図である。なお、基本構成は、図２〜図４に示すもの
と全く同じであるから、簡単に説明するにとどめ、場合
によってはその説明を一部省略する。
【００４１】このサブエバポレータ３０もまた、密閉さ
れた容器３４内に、発熱体としてのシーズヒータ３２
と、冷媒が内部を流通する冷媒管３５とを設け、シーズ
ヒータ３２から発生する熱を冷媒管３５へ伝達させる熱
伝達媒体として３３を封入して構成されている。
【００４２】ここではさらに、冷媒管３５の外部表面
に、熱伝導を助長する螺旋状のフィン４０が取り付けら
れている。フィン４０を取り付けることで、ＬＬＣ３３
との接触面積が増大し、ＬＬＣ３３から冷媒管３５への
熱伝達の効率が良くなる。また、フィン４０の形状を螺
旋状とすることで、後述するように、フィン４０をＬＬ
Ｃ３３の対流を促進させるためのガイドとして機能させ
ることができる。つまり、フィン４０に当たったＬＬＣ
３３はフィン４０をガイドとしてフィン４０の表面に沿
って対流することになる。なお、冷媒管３５の内部表面
から冷媒への熱伝達効率を高めるため、冷媒管３５の内
部表面にフィンを取り付けてもよい。
【００４３】また、ここでは、容器３４内のＬＬＣ３３
を強制的に循環させるため、容器３４にＬＬＣ３３用の
入口４１と出口４２を開設し、これら出入口４１，４２
をホース４３で接続し、その途中にウォータポンプ４４
を配置している。循環手段はホース４３とウォータポン
プ４４とで構成されている（以上、図６参照）。
【００４４】容器３４内のＬＬＣ３３は、ウォータポン
プ４４の作動により、出口４２から流出しホース４３を
通ってウォータポンプ４４に吸入された後、ウォータポ
ンプ４４から吐出され、ホース４３を通って入口４１か
ら容器３４内のフィン４０に向かって流入する（図７参
照）。
【００４５】より詳細には、内部のＬＬＣ３３は、上記
のように、ウォータポンプ４４から吐出され、ホース４
３を通って入口４１から容器３４内のフィン４０に向か
って流入するが、その後、フィン４０に当たったＬＬＣ
３３（の一部）はフィン４０の壁をガイドとしてフィン
４０の表面に沿って対流することになる。また、フィン
４０とシーズヒータ３２との間に適当なクリアランス
（たとえば、約３〜４mm）を設けて、入口４１から流入
したＬＬＣ３３（の一部）をシーズヒータ３２と容器３
４との間にも循環させるようにしている（図８参照）。
そして、図８に示す入口部から流れてきた内部ＬＬＣ３
３は、出口４２からウォータポンプ４４に向かって排出
される（図９参照）。
【００４６】また、シーズヒータ３２を縦置きにした場
合には、上記したように重力方向（上下方向）のＬＬＣ
３３の流動スペースが確保されるため、ＬＬＣ３３の対
流が、強制循環機構と相俟って、より一層発生しやすく
なる。このとき、自然対流の方向と強制対流の方向とを
一致させるため、図１０に示すように、入口４１を容器
３４の下部に、出口４２を容器３４の上部にそれぞれ設
けるのが好ましい。なお、冷媒を流す方向については、
対流により通常は上部の方の温度が高くなるので、冷媒
との熱交換効率を高めるべく、サブエバポレータ３０の
上部から下部に向かって冷媒を流すのが好ましい。
【００４７】なお、これ以外に、加熱された内部ＬＬＣ
３３を強制対流させる方法として、図示しないが、たと
えば、容器３４内に電動スクリューなどの攪拌手段を設
けて、内部ＬＬＣ３３を攪拌するようにしてもよい。
【００４８】図１１はこの電気自動車用空調装置の電気
的構成を示すブロック図である。車両電源（ＤＣ３３６
Ｖ）３１にはインバータ５０を介してコンプレッサ６の
駆動モータが接続されている。また、車両電源（ＤＣ３
３６Ｖ）３１にはシーズヒータ３２の一方の端子（リー
ド端子部３２ａ）が接続され、シーズヒータ３２のもう
一方の端子（リード端子部３２ｂ）はリレー５１の接点
５１ａを介して接地されている。リレー５１のコイル５
１ｂは一端が接地され他端が制御手段としてのオートア
ンプ５２に接続されている。したがって、シーズヒータ
３２はリレー５１のＯＮ−ＯＦＦ動作によってその通電
がＯＮ−ＯＦＦされるようになっている。
【００４９】オートアンプ５２は、この空調装置を総合
的に制御する機能を有しており、マイコンを内蔵し、イ
ンバータ５０で降圧された電力の供給を受けて駆動す
る。オートアンプ５２には、車室内に設けられ操作用ス
イッチや表示部からなるコントロールパネル５３と、サ
ブエバポレータ３０内のＬＬＣ（熱伝達媒体）３３の温
度を検出する温度センサ（温度検出手段）５４と、その
他の各種センサ５５（たとえば、外気温を検出する外気
センサ、車室内空気の温度を検出する内気センサ、日射
量を検出する日射センサ、メインエバポレータ３通過後
の空気温度を検出する吸込温度センサなど）とが接続さ
れている。また、オートアンプ５２には、前記リレー５
１の外に、ダクト２内に配設された各種ドア５６（たと
えば、インテークドア１６、エアミックスドア１５、各
吹出口１７〜１９を開閉するモードドア）を駆動する各
種アクチュエータ５７（たとえば、インテークドア１６
を駆動するインテークドアアクチュエータ、エアミック
スドア１５を駆動するエアミックスドアアクチュエー
タ、モードドアを駆動するモードドアアクチュエータ）
と、各種ファン５８（たとえば、ブロア装置１、コンデ
ンサファン装置１４）を駆動する各種ファンコントロー
ル回路５９（たとえば、ブロア装置１に加える電圧を制
御するファンコントロール回路、コンデンサファン装置
１４をＯＮ−ＯＦＦ制御するファンコントロール回路）
とが接続されている。各種アクチュエータ５７はそれぞ
れ、たとえば、モータアクチュエータで構成され、位置
検出スイッチやＰＢＲ（ポテンショバランスレジスタ）
を内蔵している。オートアンプ５２は、各種センサ５
４，５５、前記ＰＢＲ、および各スイッチ５３などから
の信号を入力し、これらを演算して、各種アクチュエー
タ５７、各種ファンコントロール回路５９、およびリレ
ー５１を作動させ、吹出口位置、吸込口位置、吹出風温
度、吹出風量などを総合的に制御する。
【００５０】また、オートアンプ５２は、暖房運転時に
おいてコンプレッサ６に吸入される冷媒温度が低い時に
のみ、リレー５１のコイル５１ｂを励磁する信号を出力
して接点５１ａを閉路する（つまり、リレー５１をＯＮ
する）ように構成されている。より具体的には、オート
アンプ５２は、温度センサ５４の検出値に応じて前記励
磁信号（リレー５１ＯＮ指令信号）を出力するようにな
っている。リレー５１のＯＮ動作により、車両電源３１
から電力がシーズヒータ３２に供給され（シーズヒータ
３２ＯＮ）、シーズヒータ３２が発熱し、サブエバポレ
ータ３０が作動する。
【００５１】図１２はシーズヒータ３２のＯＮ−ＯＦＦ
制御特性を示す図である。ここでは、低外気時に暖房運
転モードに入るとシーズヒータ３２への通電を開始し
（ＯＮ）、シーズヒータ３２の発熱によりサブエバポレ
ータ３０内のＬＬＣ３３の温度が上昇し、温度センサ５
４の検出値（内部ＬＬＣ３３の温度）が所定値（たとえ
ば、７０℃）以上に上がるとシーズヒータ３２への通電
を停止し（ＯＦＦ）、その後、所定値（たとえば、６０
℃）以下に下がるとシーズヒータ３２への通電を再開す
る（ＯＮ）。
【００５２】シーズヒータ３３に対しこのようなＯＮ−
ＯＦＦ制御を行うことにより、常に必要量の発熱が行わ
れ、省電力化を図りつつ、サブエバポレータ３０の前記
機能を十分に発揮させることが可能になる。
【００５３】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、車室内エ
バポレータとコンプレッサとの間に発熱体内蔵の車室外
エバポレータを配置し、発熱体の発熱を利用して車室内
エバポレータからの冷媒を加熱するようにしたので、外
気温が低い場合であっても常に車室外エバポレータの出
口で適度な過熱度（スーパーヒート）を持たせることが
可能となり、暖房性能を向上させることができる。ま
た、前記熱交換により、車室外エバポレータの出口にお
いて完全に蒸発を完了させておくことができるため、コ
ンプレッサへ液冷媒が戻るおそれがなくなり、コンプレ
ッサの耐久性が向上する。
【００５４】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の発明の効果に加え、発熱体としてシーズヒータを使
用し、シーズヒータで発生した熱を熱伝達媒体を介して
冷媒に伝達させるように構成したので、熱容量の大きい
熱伝達媒体を用いることで、発熱体ＯＮ−ＯＦＦ時の温
度変動が小さくなり、冷凍サイクル（ひいては、吹出し
温度）のハンチング等の発生が抑えられる。また、シー
ズヒータは抵抗体であるため、一方の端子には車載用電
源（高電圧系）を直接接続し、もう一方の端子には低電
圧用の安価な部品（リレー、ハーネスなど）を使用する
ことができ、コストの低減が図れる。
【００５５】請求項３記載の発明によれば、請求項２記
載の発明の効果に加え、シーズヒータを縦置きとしたの
で、自然対流が発生しやすくなり、前記ハンチング等の
発生が解消される。
【００５６】請求項４記載の発明によれば、請求項２ま
たは３記載の発明の効果に加え、容器内に攪拌手段を設
けて容器内の熱伝達媒体を攪拌するようにしたので、熱
伝達媒体を強制的に対流させることが可能となり、前記
ハンチング等の発生が解消される。
【００５７】請求項５記載の発明によれば、請求項２ま
たは３記載の発明の効果に加え、循環手段を設けて容器
内の熱伝達媒体を循環させるようにしたので、熱伝達媒
体を強制的に対流させることができるようになり、前記
ハンチング等の発生が解消される。
【００５８】請求項６記載の発明によれば、請求項２〜
５のいずれか１つに記載の発明の効果に加え、冷媒管の
外部表面に螺旋状のフィンを取り付けたので、熱伝達媒
体との接触面積が増大し、熱伝達媒体から冷媒管への熱
伝達の効率が良くなる。また、フィンの形状を螺旋状と
することで、フィンをガイドとしても機能させることが
でき、熱伝達媒体の対流が促進される。
【００５９】請求項７記載の発明によれば、請求項１記
載の発明の効果に加え、暖房運転時においてコンプレッ
サの吸入冷媒温度が低い時にのみ発熱体を作動させるの
で、省電力化も図られる。
【００６０】請求項８記載の発明によれば、請求項２〜
６のいずれか１つに記載の発明の効果に加え、温度検出
手段により検出される熱伝達媒体の温度に応じてシーズ
ヒータのＯＮ−ＯＦＦを制御するので、常に必要量の発
熱が行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明一実施形態に係る電気自動車用空調装
置の概略構成図である。
【図２】 サブエバポレータの一構成例を示す部分断面
正面図である。
【図３】 その平面図である。
【図４】 その側面図である。
【図５】 シーズヒータの全体図である。
【図６】 強制対流方式のサブエバポレータの一構成例
を示す全体模式図である。
【図７】 ＬＬＣの出入口での流れを示す模式図であ
る。
【図８】 入口部の詳細を示す模式図である。
【図９】 出口部の詳細を示す模式図である。
【図１０】 シーズヒータを縦置きにした場合の全体模
式図である。
【図１１】 電気的構成を示すブロック図である。
【図１２】 シーズヒータのＯＮ−ＯＦＦ制御特性図で
ある。
【図１３】 従来の電気自動車用空調装置の概略構成図
である。
【符号の説明】
３…メインエバポレータ（車室内エバポレータ） ４…サブコンデンサ（車室内コンデンサ） ５…メインコンデンサ（車室外コンデンサ） ６…コンプレッサ ７…リキッドタンク ８…膨脹弁 ９…アキュムレータ １０…四方弁（冷媒流路切替手段） １１…バイパス管 ３０…サブエバポレータ（車室外エバポレータ） ３１…車両電源（車載用電源） ３２…シーズヒータ（発熱体） ３３…ＬＬＣ（熱伝達媒体） ３４…密閉容器 ３５…冷媒管 ４０…螺旋状のフィン ４１…ＬＬＣ入口 ４２…ＬＬＣ出口 ４３…ホース（循環手段） ４４…ウォータポンプ（循環手段） ５２…オートアンプ（制御手段） ５４…温度センサ（温度検出手段）

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 冷凍サイクルを構成するコンプレッサ
    (6) 、車室外コンデンサ(5) 、車室内コンデンサ(4) 、
    膨張弁(8) 、および車室内エバポレータ(3) を冷媒配管
    によりこの順序で接続するとともに、前記コンプレッサ
    (6) から吐出された冷媒を前記車室外コンデンサ(5) を
    迂回して前記車室内コンデンサ(4) へ導くためのバイパ
    ス管(11)と、前記コンプレッサ(6) から吐出される冷媒
    の流路を切り替えるため前記コンプレッサ(6) の下流の
    冷媒配管に設けられた冷媒流路切替手段(10)とを有し、
    前記コンプレッサ(6) から吐出される冷媒を、冷房運転
    時には前記冷媒流路切替手段(10)により前記車室外コン
    デンサ(5) へ導入し、暖房運転時には前記冷媒流路切替
    手段(10)により前記バイパス管(11)を通じて直接前記車
    室内コンデンサ(4) へ導入するようにした電気自動車用
    空調装置において、前記車室内エバポレータ(3) の冷媒
    出口と前記コンプレッサ(6) の冷媒吸入口との間に、車
    載用電源(31)からの電力供給により発熱する内蔵された
    発熱体(32)のその発熱を利用して前記車室内エバポレー
    タ(3) から流入する冷媒を加熱する車室外エバポレータ
    (30)を配置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】 前記車室外エバポレータ(30)は、密閉さ
    れた容器(34)内に、前記発熱体としてのシーズヒータ(3
    2)と、冷媒が内部を流通する冷媒管(35)とを配設し、前
    記シーズヒータ(32)から発生する熱を前記冷媒管(35)へ
    伝達させる熱伝達媒体(33)を封入してなることを特徴と
    する請求項１記載の電気自動車用空調装置。
  3. 【請求項３】 前記シーズヒータ(32)は縦方向に配置さ
    れていることを特徴とする請求項２記載の電気自動車用
    空調装置。
  4. 【請求項４】 前記容器(34)内に、前記熱伝達媒体(33)
    を攪拌するための攪拌手段を設けたことを特徴とする請
    求項２または３記載の電気自動車用空調装置。
  5. 【請求項５】 前記容器(34)に前記熱伝達媒体(33)用の
    入口(41)と出口(42)を開設し、これら出入口(41,42) を
    通じて内部の熱伝達媒体(33)を循環させる循環手段(43,
    44) を設けたことを特徴とする請求項２または３記載の
    電気自動車用空調装置。
  6. 【請求項６】 前記冷媒管(35)の外部表面には螺旋状の
    フィン(40)が取り付けられていることを特徴とする請求
    項２〜５のいずれか１つに記載の電気自動車用空調装
    置。
  7. 【請求項７】 前記発熱体(32)は、暖房運転時において
    前記コンプレッサ(6) の吸入冷媒温度が低い時にのみ作
    動す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。
  8. 【請求項８】 前記容器(34)内に配置され、前記熱伝達
    媒体(33)の温度を検出する温度検出手段(54)と、前記温
    度検出手段(54)の検出値に応じて前記シーズヒータ(32)
    のＯＮ−ＯＦＦを制御する制御手段(52)とをさらに有す
    ることを特徴とする請求項２〜６のいずれか１つに記載
    の電気自動車用空調装置。
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