JP2003034130A - 自動車用空気調和機 - Google Patents

自動車用空気調和機

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Abstract

(57)【要約】 【課題】自動車用空気調和機において、電気機器の配置
構成の制約をなくし、安価な構成で、冷却媒体により電
気機器の冷却性能を向上して小型軽量化を図り、室外熱
交換器の通風路を閉路して確実な除霜を可能とする。 【解決手段】自動車を駆動する駆動モータ２とこの駆動
モータ２を駆動するモータ駆動電源３とを備えた電動自
動車に用い、電動圧縮機や室外熱交換器５などを有する
冷凍サイクルと、駆動モータ２やモータ駆動電源３など
の発熱する電気機器を冷却媒体を介して冷却するように
接続した放熱用熱交換器７とを備え、室外ファン６の通
風路内に放熱用熱交換器７を配置すると共に、室外熱交
換器６の通風路を開閉する開閉装置１４を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用空気調和
機に係り、特に駆動モータで駆動される電動自動車に用
いる空気調和機に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のエンジン駆動自動車の空気調和機
は一般にエンジンで駆動されるが、ハイブリッド自動車
を含む電動自動車の空気調和機は家庭用の空気調和機と
同じく電気で駆動される。このため、従来のエンジン駆
動自動車はエンジンの高温の廃熱を利用して暖房運転す
ることが可能であるが、電動自動車では、このエンジン
による高温の廃熱を常時得られないため、暖房を家庭用
空気調和機と同じく冷凍サイクルを用いたヒートポンプ
暖房運転することで得る必要がある。
【０００３】このような電動自動車の空気調和機として
は、特開平４−３６８２２１号公報に示されているよう
に、車軸駆動モータ排熱の有効利用と走行時のヒートポ
ンプ暖房モードでの除霜運転を可能とするために、圧縮
機と室外熱交換器と室外ファンと膨張弁と室内熱交換器
と室内ファンと四方切替え弁で構成されているヒートポ
ンプ冷暖房装置と、車軸駆動モータと、この駆動モータ
を通過した空気を導入する第１の通風路と、直接室外空
気を導入する第２の通風路と、この２つの通風路の切替
えもしくは開閉を行う装置とを具備するようにしたもの
がある。
【０００４】この従来技術において、ヒートポンプ暖房
運転時は、第1の通風路を開き、第２の通風路を閉じる
ことで、室外空気は駆動モータの廃熱で加熱されてから
室外熱交換器に至るため駆動モータの廃熱がヒートポン
プ暖房運転に利用できる。そして、暖房運転中に、室外
空気の温度と湿度の条件によって室外熱交換器に着霜が
生じ進展すると暖房運転ができなくなるため、第１の通
風路も閉じ室外熱交換器に通風が生じないようにした状
態で、冷凍サイクルの圧縮機から吐出される高温のガス
を室外熱交換器に導いて加熱することにより除霜運転を
行なうようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、室
外空気を駆動モータの周囲を通してから室外熱交換器に
流すことにより駆動モータの廃熱をヒートポンプ暖房運
転に利用するものであるため、駆動モータを室外熱交換
器の前方風上側に配置しなければならず、モータルーム
内の配置構成に制約を受けるものであった。この制約を
改善するために駆動モータを室外熱交換器の側方や後方
などに配置すれば、通風路を構成するダクトの形状が複
雑になって高価になってしまったり、冷却風量が十分に
得られなくなってしまったりするという問題が生ずる。
【０００６】また、上記従来技術では、駆動モータの外
周面と室外空気との熱交換であるため、熱交換効率が低
く、駆動モータの廃熱を十分に利用できないという問題
があった。駆動モータと室外空気との熱交換量を増大す
るために駆動モータの外周面にフィンなどを設けると、
駆動モータの外径が大きくなって駆動モータの収納性が
悪くなってしまうという問題が生ずる。
【０００７】また、上記従来技術では、ヒートポンプ暖
房運転時に、雪や雨が降った場合に、自動車の運行に伴
う風の流れで、雪や雨が室外熱交換器に到達して室外熱
交換器で着霜が加速されたり、これらが凍結して暖房運
転を阻害することについて記載されていない。
【０００８】また、上記従来技術では、自動車駆動用の
モータの廃熱利用のみが配慮されているに過ぎず、駆動
用モータと共にモータ駆動電源であるインバータの廃熱
利用、両者の冷却性能の向上については記載されていな
い。
【０００９】本発明の第１の目的は、電気機器の配置構
成の制約をなくし、暖房運転時に放熱用熱交換器に室外
ファンで通風する安価な構成で、放熱用熱交換器により
冷却された冷却媒体により電気機器の冷却性能を向上し
て小型軽量化を図ることができると共に、暖房運転時に
室外熱交換器の通風路を閉路して確実な除霜が可能な自
動車用空気調和機を得ることにある。
【００１０】本発明の第２の目的は、駆動モータおよび
モータ駆動電源の配置構成の制約をなくし、暖房運転時
に冷却媒体により駆動モータおよびモータ駆動電源の冷
却性能を向上して小型軽量化を図ることができる自動車
用空気調和機を得ることにある。
【００１１】本発明の第３の目的は、電気機器の配置構
成の制約をなくし、暖房運転時に廃熱を有効に利用して
暖房性能の向上および冷却媒体により電気機器の冷却性
能を向上して小型軽量化を図ることができると共に、暖
房運転時に室外熱交換器の通風路を閉路して確実な除霜
が可能であり、冷房時に放熱用熱交換器と室外熱交換器
に並列に通風して冷房性能を向上できる自動車用空気調
和機を得ることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るための本発明の第１の手段は、自動車を駆動する駆動
モータとこの駆動モータを駆動するモータ駆動電源とを
備える電動自動車に用い、電動圧縮機、室外熱交換器、
減圧装置、室内熱交換器および切換弁を配管で接続して
形成した冷凍サイクルと、前記室外熱交換器に室外空気
を通風する室外ファンと、前記室内熱交換器に室内空気
を通風する室内ファンとを備えた自動車用空気調和機に
おいて、前記駆動モータや前記モータ駆動電源などの発
熱する電気機器を冷却媒体を介して冷却するように接続
した放熱用熱交換器を備え、前記室外ファンの通風路内
の前記室外熱交換器の風上側に前記放熱用熱交換器を配
置すると共に、前記室外熱交換器の通風路を開閉する開
閉装置を設けたことにある。
【００１３】上記第２の目的を達成するための本発明の
第２の手段は、自動車用空気調和機において、前記駆動
モータおよびモータ駆動電源の両方を冷却媒体を介して
冷却するように接続した放熱用熱交換器をファンによる
通風路内に配置したことにある。
【００１４】上記第３の目的を達成するための本発明の
第３の手段は、自動車用空気調和機において、前記駆動
モータや前記モータ駆動電源などの発熱する電気機器を
冷却媒体を介して冷却するように接続した放熱用熱交換
器を備え、前記室外熱交換器を配置した第一の通風ダク
トと前記放熱用熱交換器を配置した第二の通風ダクトと
を設けると共に、暖房運転時に前記放熱用熱交換器、前
記室外熱交換器の順に通風し且つ除霜運転時に前記室外
熱交換器の通風路を閉じて前記放熱用熱交換器に通風し
且つ冷房運転時に前記放熱用熱交換器と前記室外熱交換
器とに並列に通風するように前記第一および第二の通風
路の開閉を行なう開閉装置を設けたことにある。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の複数の実施例を図
を用いて説明する。なお、各実施例の図における同一符
号は同一物または相当物を示す。
【００１６】まず、本発明の第１実施例を図１から図５
を参照しながら説明する。図１は本発明の第１実施例の
空気調和機を搭載した自動車の側面図、図２は同空気調
和機の冷凍サイクル構成図、図３は同自動車のモータル
ームの平面断面概略図、図４は同モータルームの変形例
の平面断面概略図、図５は同モータルームの他の変形例
の平面断面概略図である。
【００１７】本実施例の空気調和機は図１に示す自動車
に搭載されている。この自動車の前部には駆動モータ２
（図３参照）を収納したモータルーム１が設けられてい
る。このモータルーム１は、図示していないが、室外空
気取入口を前面中央部に有し、取り入れた室外空気の排
出口を後部底面部に有している。これにより、室外空気
は、主に前面よりモータルーム１内に取り入れられ、後
部底面より排出される。
【００１８】本実施例の空気調和機の冷凍サイクルは、
図２に示すように、電動圧縮機８、切換弁である四方弁
１１、室外熱交換器５、減圧装置である膨張弁１２、室
内熱交換器９ｂ、サイクル除湿用絞り弁１３、室内熱交
換器９ａ、四方弁１１、電動圧縮機８の循環サイクルを
形成するように冷媒配管で接続され構成されている。電
動圧縮機８は、自動車用電源から電力が供給されて駆動
されるもので、モータ部と圧縮機構部とを密閉容器内に
内蔵して構成されている。四方弁１１は、図２実線で示
す冷房サイクルと点線で暖房サイクルとに冷凍サイクル
を切替えるものである。冷房サイクルに切替えられる
と、冷房運転が可能となり、暖房サイクルに切替えられ
ると、ヒートポンプ暖房運転と暖房除湿運転が可能とな
る。この冷凍サイクルを構成する各機器は、モータルー
ム１内に配置されている（図３では室外熱交換器５以外
を省略してある）。室外熱交換器５は、ダクト２２内に
配置され、室外空気が室外ファン６により通風されて熱
交換する。室内熱交換器９ａ、室内熱交換器９ｂは、ダ
クト３１内に配置され、運転者などが乗車する車室にお
ける室内空気が室内ファン１０により室内熱交換器９
ｂ、室内熱交換器９ａの順に通風されて熱交換する。こ
れらはモータルーム１内に配置されているが、ダクト３
１が自動車の室内と連通しており、室内空気がこれらを
循環して室内の空調が行われる。
【００１９】この暖房運転時の動作を説明する。電動圧
縮機８から吐出された高温高圧ガスの冷媒は、図２の破
線のように切替えられた四方弁１１を通り、室内熱交換
器９ａ、９ｂに至り、室内ファン１０で送風される室内
空気を加熱し室内を暖房する。室内熱交換器９ａ、９ｂ
の中間に設けられたサイクル除湿用絞り弁１３は開いて
おり減圧は行わない。室内熱交換器９ａ、９ｂで凝縮液
化した冷媒は、膨張弁１２に至り、ここで減圧され、室
外熱交換器５に到る。ここで、室外ファン６により送風
される室外空気から吸熱して冷媒は、蒸発して四方弁１
１を破線方向に通り、電動圧縮機８に吸入される。そし
て、冷媒は、電動圧縮機８で圧縮されて高温高圧ガスと
なって吐出され、上述した動作を繰り返す。
【００２０】暖房中に、室外熱交換器５に着霜が進行し
てきた場合、除霜運転が必要となる。定置式の家庭用空
気調和機の冷凍サイクルで種々の除霜運転方法があり、
同様の方法が採られる。例えば、暖房運転で、室内ファ
ン１０および室外ファン６を止めて、絞り弁１３および
膨張弁１２を開くと、電動圧縮機８から吐出される高温
のガスは、室内熱交換器９ａ、９ｂで放熱せずに、室外
熱交換器５に到達して室外熱交換器５を加熱することに
より付着している霜を融かし除霜ができる。
【００２１】暖房運転時に窓ガラスの曇りを防止するた
め除湿が必要な時は、冷凍サイクルは暖房運転をしなが
ら、サイクル除湿用絞り弁１３を絞り、暖房除湿運転を
行なう。これにより室内空気は室内熱交換器９ｂで冷却
除湿され、室内熱交換器９ｂで加熱されることで、暖房
除湿が実現される。この時、膨張弁１２は開かれている
か、若干絞られた状態に制御される。
【００２２】冷房運転時は、四方弁１１が実線のように
切り替えられ、冷媒は暖房運転時と逆方向に流れること
により室内空気の冷却が行われる。この時、サイクル除
湿用絞り弁１３は暖房運転時と同様に開いている。
【００２３】空気調和機の使われ方には、使用される地
域に応じて、暖房が主体の使われ方や、冷房主体の使わ
れ方、また冷房と暖房の両者がほぼ同等の使われ方など
がある。電気自動車のように環境保護に主目的があるも
のでは、動力低減は極めて重要な課題であり、使われ方
に応じた空気調和機の動力低減方法が必要となる。本実
施例は、図３に示すように、暖房が主体の使われ方に対
応した構成をとっている。
【００２４】本実施例では、駆動モータ２やモータ駆動
電源３やその他の機器などの発熱する電気機器の周囲や
内部に、ブラインや二次冷媒などの冷却媒体が流れる配
管を接触させて冷却し、加熱された冷却媒体を放熱用熱
交換器７にポンプなどで導き、室外空気に放熱した後に
これらの電気機器に戻して電気機器を冷却するものであ
る。モータ駆動用電源３はインバータなどで構成され
る。これらの電気機器は、発熱量や機器の耐熱性などの
優先度に応じた順に直列に冷却媒体を流すことが好まし
く、これにより安価な構成で電気機器の確実な信頼性を
得ることができる。特に、モータ駆動電源は、電子部品
の高密度化や出力の大容量化が進み、耐熱性が一般に低
いことから、最優先に最初に冷却することが望ましい。
なお、電気機器に並列に冷却媒体を流すようにすること
により、各電気機器を平均的に確実に冷却することがで
きる。
【００２５】モータルーム１内には、図３に示すよう
に、外気導入グリル４、放熱用熱交換器７、ダクト２
２、ダンパ１５、ダンパ１４、室外熱交換器５、室外フ
ァン６が駆動モータ２、モータ駆動電源３と共に配置さ
れている。外気導入グリル４は、大きな異物などがモー
タルーム１内に進入しないようにするため、モータルー
ム１の前面中央部に形成された空気取入口に位置して設
けられている。ダクト２２は、空気取入口である外気導
入グリル４からモータルーム１内の後方に延びている。
ダクト２２の中には、放熱用熱交換器７、ダンパ１４、
室外熱交換器５、室外ファン６がこの順に設けられてい
る。放熱用熱交換器７は、クロスフィン形熱交換器やコ
ルゲートフィン形熱交換器等で構成され、外気導入グリ
ル４の直ぐ後方に配置されている。ダンパ１４は、室外
熱交換器５の入口側通風路を開閉するための開閉装置で
あり、この実施例では、放熱用熱交換器７と室外熱交換
器５との間で室外熱交換器５の直ぐ前方に設けられてい
る。このダンパ１４は、複数枚に分割され、それぞれが
回動可能に設けられている。これにより、ダンパ１４を
回動させても前後方向の寸法を大きく必要とせず、ダク
ト２２の前後方向の寸法を小さくすることができる。こ
のことは、モータルーム１を小さくすることやモータル
ーム１内に他の機器を多くまたは大型の機器を収納する
ことに役立つものである。ダンパ１５は、放熱用熱交換
器７とダンパ１４との中間部のダクト２２を開閉するよ
うに設けられ、放熱用熱交換器７の出口側をダクト２２
の外部に連通するように開口可能となっている。ダクト
２２の直ぐ後方には駆動モータ２とモータ駆動電源３が
並置されている。
【００２６】上述した暖房運転時は、ダンパ１４を開
き、ダンパ１５を閉じた状態で、冷凍サイクル、室外フ
ァン６および室内ファン１０を運転する。室外空気は、
外気導入グリル４から車速と室外ファン６によりダクト
２２内に取り入れられ、放熱用熱交換器７を冷却して温
度上昇し、開口したダンパ１４を通り、室外熱交換器５
と熱交換して温度低下し、ダクト２２の後部からモータ
ルーム１内の駆動モータ２およびモータ駆動電源３に向
けて排出される。
【００２７】上述した構成により、自動車内の発熱機器
の廃熱が放熱用熱交換器７に集められ、これが室外熱交
換器５の風上側に配置されるため、ヒートポンプ暖房運
転時に室外空気は放熱用熱交換器７で加熱されてから室
外熱交換器５に到達する。これにより、自動車内の発熱
機器の廃熱の殆どを回収利用できるため、暖房能力の増
大や、ヒートポンプ運転の効率の向上ができ、大きな省
電力効果が得られる。
【００２８】また、放熱用熱交換器７がダクト２２の中
に配置されるので、高速の空気により冷却されるため、
従来の電気機器を室外空気で冷却する空冷方式よりもよ
り放熱が促進される。これにより、これらの機器の冷却
のための伝熱面積を減少することができ、小型軽量化す
ることができる。また電気機器の配置の制約がなくなる
効果を有する。特に、外気導入グリル４から取り入れら
れる温度の低い室外空気でまず放熱用熱交換器７が加熱
されるので、この点からも放熱用熱交換器７の放熱が促
進される。
【００２９】暖房運転時や暖房除湿運転時に、室外空気
の温度と湿度の条件によって室外熱交換器に着霜が生じ
進展すると暖房運転ができなくなるため、室外熱交換器
５の除霜を行なう。この除霜時には、ダンパ１４を閉じ
て室外ファン６を止め、室外熱交換器５周囲の空気の流
れを止める。冷凍サイクルで、前述の除霜運転時のよう
に冷媒を流すことで、室外熱交換器５が加熱される。こ
の時ダンパ１４が閉じられており、室外ファン６が止め
られていることにより、室外熱交換器５周囲の風の流れ
が止められるため、除霜に用いられる熱が外部に漏洩す
ることがなく、除霜が確実に行われる。除霜時にダンパ
１５を開くと、走行中であれば除霜時にも放熱用熱交換
器７の送風が確保され、発熱機器の冷却を確実に行なう
ことができる。
【００３０】暖房運転時に、雨や雪が降った場合は、外
気導入グリル４から入った室外空気は放熱用熱交換器７
を介して室外熱交換器５に至るので、放熱用熱交換器７
が雨や雪に対して、フィルタの効果を持つことと、放熱
用熱交換器７の表面温度が室外空気温度より高いため、
ここで雨や雪は除去され、室外熱交換器５に至ることは
ない。これにより、雨や雪が降っている天候条件でも、
暖房運転が阻害されることなく、確実な暖房効果を得る
ことができる。
【００３１】一方、冷房運転時も、ダンパ１４を開き、
ダンパ１５を閉じた状態で、冷凍サイクル、室外ファン
６および室内ファン１０を運転する。このため、上述し
た暖房運転と逆に放熱用熱交換器７で加熱された室外空
気が室外熱交換器５に吸入されるため、冷房運転の効率
が低下する欠点を有する。しかしながら、暖房時間が極
めて多い地域であれば、暖房運転の効率向上の方が支配
的となるため、冷房運転時の効率が低下したとしても、
年間を通しての空気調和機の消費電力量を減少すること
ができる。
【００３２】ここで、本実施例の変形例を図４および図
５を参照しながら説明する。図４に示す変形例は、放熱
用熱交換器７、ダンパ１４、室外熱交換器５、室外ファ
ン６を配置したダクト２２をモータルーム１の後部で駆
動モータ２やモータ駆動電源３の後方に配置したもので
ある。これにより、雨や雪が降っている天候条件でも、
外気導入グリル４から距離が離れると共に駆動モータ２
や駆動モータ電源３が障害となって、より一層、雨や雪
が室外熱交換器５に至るおそれがなくなり、暖房運転が
阻害されることなく確実に暖房運転を行なうことができ
る。
【００３３】また、室外空気の導入口と排出口が得られ
る自動車の下部や上部、またトランクルームにこのよう
なダクト２２を配置してもよい。
【００３４】そして、図５に示す他の変形例は、ダクト
２３を駆動用モータ２やインバータ３などの電気機器を
覆うように設けて、このダクト２３をダクト２２と接続
したものである。これにより、より一層、電気機器の廃
熱を回収利用ができる。
【００３５】次に、本発明の第２実施例を図６および図
７を用いて説明する。図６は本発明の第２実施例の空気
調和機を搭載した自動車のモータルームの平面断面概略
図、図７は同モータルームの変形例の平面断面概略図で
ある。本実施例は、以下に述べる通り第１実施例と相違
するものであり、その他の点については第１実施例と基
本的には同一である。そして、本実施例は冷房と暖房の
両者がほぼ同等に必要な場合に適したものである。
【００３６】図６に示すように、第一のダクト２４の中
にダンパ１６と室外熱交換器５が配置され、第二のダク
ト２５の中に放熱用熱交換器７とダンパ１７が配置され
ている。両ダクト２４、２５は、隣接して並列に設けら
れ、その入口側が外気導入グリル４に連通し、外気導入
グリル４からモータルーム１内後方に延びて設けられて
いる。ダンパ１６は、室外熱交換器５の通風入口側の通
風路を開閉するように設けられ、複数枚で構成されてい
る。ダンパ１７は放熱用熱交換器７の通風出口側の通風
路を開閉するように設けられ、複数枚で構成されてい
る。ダンパ１６と室外熱交換器５の中間部の通路（室外
熱交換器５の入口側通路）と、放熱用熱交換器７とダン
パ１７の中間部の通路（放熱用熱交換器７の出口側通
路）とが開閉可能なダンパ１８を介して接続されてい
る。両ダクト２４、２５の後部の共通な通風路に室外フ
ァン６が設置されている。このように、室外熱交換器５
および放熱用熱交換器７に共通なファンとして一つの室
外ファン６を用いているので、安価なものとすることが
できる。なお、この室外ファン６は各ダクト２４、２４
毎にそれぞれ独立して設置してもよいが、その場合には
原価高を招くが、各ファンにより各ダクトの通風を制御
できる。
【００３７】暖房運転時は、ダンパ１６とダンパ１７が
閉じられ、ダンパ１８が開かれる。これにより、室外空
気は、ダクト２５に吸込まれて放熱用熱交換器７で加熱
された後に、ダンパ１８を介してダクト２４に導かれ、
室外熱交換器５に導入される。これにより、電気機器の
廃熱を有効に回収利用ができ、上述した第１実施例と同
じ効果が得られる。また、雨や雪が降った場合は、放熱
用熱交換器７を介して室外熱交換器５に至るため、ここ
で雨や雪は落ちて、室外熱交換器５に至ることはない。
これにより、上述した第１実施例と同じ効果が得られ
る。
【００３８】暖房運転の除霜時は、ダンパ１６とダンパ
１８が閉じられ、ダンパ１７は開かれ、室外ファン６は
停止される。これにより、室外熱交換器５周囲の空気の
流れが止められるため、除霜に用いられる熱が外部に漏
洩することがなく、除霜が確実に行われる。そして、ダ
ンパ１７が開かれているため除霜時にも放熱用熱交換器
７の通風が確保できる。
【００３９】冷房時は、ダンパ１６、ダンパ１７は開い
ており、ダンパ１８は閉じている。これにより、室外空
気は各々の熱交換器５、７に直接導入されるため、最も
低い温度の空気で各々の熱交換器５、７が冷却される。
これにより、電気機器の冷却も効果的に行われ、また空
気調和機の冷房運転の効率を第１実施例と比較して向上
することができる。
【００４０】ここで、本実施例の変形例を図７を参照し
ながら説明する。図７に示す変形例は、放熱用熱交換器
７、ダンパ１６〜１８、室外熱交換器５、室外ファン６
を配置したダクト２４、２５をモータルーム１の後部で
駆動モータ２やモータ駆動電源３の後方に配置したもの
である。これにより、図４に示す第１実施例の変形例と
同様な効果が得られる。なお、このようなダクト２４、
２５を室外空気の導入口と排出口が得られる自動車の下
部や上部、またトランクルームに配置してもよい。
【００４１】次に、本発明の第３実施例を図８および図
９を用いて説明する。図８は本発明の第３実施例の空気
調和機を搭載した自動車のモータルームの平面断面概略
図、図９は同モータルームの変形例の平面断面概略図で
ある。本実施例は、以下に述べる通り第１実施例と相違
するものであり、その他の点については第１実施例と基
本的には同一である。そして、本実施例は、冷房が主体
の地域に適したものである。
【００４２】図８に示すように、第一のダクト２６の中
にダンパ１９と室外熱交換器５が配置され、第二のダク
ト２７の中に放熱用熱交換器７が配置されている。両ダ
クト２６、２７の後部の共通するダクト内に室外ファン
６が配置されている。なお、ファンは各ダクト２６、２
７毎にそれぞれ設置してもよく、また、配置も図８に示
すようなダクト後部でなく、前部や中間部でもよい。
【００４３】冷房運転では、ダンパ１９は開いており、
室外空気は各々の熱交換器５、７に直接導入されるた
め、最も低い温度の空気で各々の熱交換器５、７が冷却
される。これにより、電気機器の冷却も効果的に行わ
れ、また空気調和機の冷房運転の効率も第１実施例と比
較して向上することができる。
【００４４】暖房運転では、ダンパ１９が開いており、
直接室外空気が室外熱交換器５に吸入される。この構成
では、電気機器の廃熱の回収利用はできないので、第１
実施例と比較して暖房能力の向上や、暖房運転効率の向
上はできない欠点がある。しかし、冷房時間が極めて多
い地域であれば、冷房運転の効率向上の方が支配的とな
るため、暖房運転時の効率が低下したとしても、年間を
通しての空気調和機の消費電力量を減少することができ
る。
【００４５】暖房運転の除霜時は、ダンパ１９が閉じら
れ、室外ファン６が止められる。これにより、室外熱交
換器５周囲の空気の流れが止められるため、除霜に用い
られる熱が外部に漏洩することがなく、除霜が確実に行
われる。除霜時に室外ファン６が停止していても走行風
により放熱用熱交換器７の放熱は確保できる。
【００４６】ここで、本実施例の変形例を図９を参照し
ながら説明する。図９に示す変形例は、ダンパ１９、室
外熱交換器５、放熱用熱交換器７、室外ファン６を配置
したダクト２６、２７を、モータルーム１の後部で駆動
モータ２やモータ駆動電源３の後方に配置したものであ
る。暖房運転時に雨や雪が降った場合は、図８に示す実
施例では雨や雪が室外熱交換器５に至り、着霜や着氷か
生じるため、暖房能力を確保するために頻繁に上記の除
霜運転が必要となる。本変形例に示すように、室外熱交
換器５がモータルーム１後方に配置される場合は、室外
空気が、取入れ口４から一定距離を置いて室外熱交換器
５に至るため、この間で雨や雪は落ちて、室外熱交換器
５に至ることはない。これにより、雨や雪が降っている
天候条件でも、暖房運転が阻害されることなく、確実な
暖房効果を得ることができる。なお、このようなダクト
２６、２７を室外空気の導入口と排出口が得られる自動
車の下部や上部、またトランクルームに配置してもよ
い。
【００４７】上記の各実施例において、自動車用電源と
して燃料電池を用いてもよい。空気通路遮蔽装置として
はダンパのみならずシャッタ式や、回動式であってもよ
い。ダンパの駆動方法は、モータやマグネットなどの電
動式でも、空気や液体などを介する方式であってもよ
く、手動であってもよい。
【００４８】また、上述した各実施例においては、駆動
モータのみで自動車を駆動する電動自動車の例で説明し
たが、本発明は自動車を駆動するためのガソリンエンジ
ンなどと駆動モータを併用したハイブリッド電動自動車
にも適用されるものである。
【００４９】
【発明の効果】本発明によれば、電気機器の配置構成の
制約をなくし、暖房運転時に放熱用熱交換器に室外ファ
ンで通風する安価な構成で、放熱用熱交換器により冷却
された冷却媒体により電気機器の冷却性能を向上して小
型軽量化を図ることができると共に、暖房運転時に室外
熱交換器の通風路を閉路して確実な除霜が可能な自動車
用空気調和機が得られる。
【００５０】また、本発明によれば、駆動モータおよび
モータ駆動電源の配置構成の制約をなくし、暖房運転時
に冷却媒体により駆動モータおよびモータ駆動電源の冷
却性能を向上して小型軽量化を図ることができる自動車
用空気調和機が得られる。
【００５１】また、本発明によれば、電気機器の配置構
成の制約をなくし、暖房運転時に廃熱を有効に利用して
暖房性能の向上および冷却媒体により電気機器の冷却性
能を向上して小型軽量化を図ることができると共に、暖
房運転時に室外熱交換器の通風路を閉路して確実な除霜
が可能であり、冷房時に放熱用熱交換器と室外熱交換器
に並列に通風して冷房性能を向上できる自動車用空気調
和機が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の空気調和機を搭載した自
動車の側面図である。
【図２】同空気調和機の冷凍サイクル構成図である。
【図３】同自動車のモータルームの平面断面概略図であ
る。
【図４】同モータルームの変形例の平面断面概略図であ
る。
【図５】同モータルームの他の変形例の平面断面概略図
である。
【図６】本発明の第２実施例の空気調和機を搭載した自
動車のモータルームの平面断面概略図である。
【図７】同モータルームの変形例の平面断面概略図であ
る。
【図８】本発明の第３実施例の空気調和機を搭載した自
動車のモータルームの平面断面概略図である。
【図９】同モータルームの変形例の平面断面概略図であ
る。
【符号の説明】
１…モータルーム、２…駆動モータ、３…モータ駆動電
源、４…外気導入グリル、５…室外熱交換器、６…室外
ファン、７…放熱用熱交換器、８…電動圧縮機、９ａ…
室内熱交換器、９ｂ…室内熱交換器、１０…室内ファ
ン、１１…四方弁（切換弁）、１２…膨張弁（減圧装
置）、１３…サイクル除湿用絞り弁、１４〜２１…ダン
パ（開閉装置）、２２〜３１…ダクト。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ６０Ｌ 1/02 Ｂ６０Ｌ 1/02 (72)発明者 福島 敏彦 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 Ｆターム(参考） 3D035 AA03 BA01 3D038 AA05 AA10 AB01 AC15 AC17 AC20 5H115 PA08 PA11 PG04 PI16 PU01 PU21 QA01 QA02 QA04 SE10 UI36

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】自動車を駆動する駆動モータとこの駆動モ
    ータを駆動するモータ駆動電源とを備える電動自動車に
    用い、電動圧縮機、室外熱交換器、減圧装置、室内熱交
    換器および切換弁を配管で接続して形成した冷凍サイク
    ルと、前記室外熱交換器に室外空気を通風する室外ファ
    ンと、前記室内熱交換器に室内空気を通風する室内ファ
    ンとを備えた自動車用空気調和機において、 前記駆動モータや前記モータ駆動電源などの発熱する電
    気機器を冷却媒体を介して冷却するように接続した放熱
    用熱交換器を備え、 前記室外ファンの通風路内の前記室外熱交換器の風上側
    に前記放熱用熱交換器を配置すると共に、前記室外熱交
    換器の通風路を開閉する開閉装置を設けたことを特徴と
    する自動車用空気調和機。
  2. 【請求項２】請求項１において、前記開閉装置を前記室
    外熱交換器の通風入口側に配置したことを特徴とする自
    動車用空気調和機。
  3. 【請求項３】自動車を駆動する駆動モータとこの駆動モ
    ータを駆動するモータ駆動電源とを備える電動自動車に
    用い、電動圧縮機、室外熱交換器、減圧装置、室内熱交
    換器および切換弁を配管で接続して形成した冷凍サイク
    ルと、前記室外熱交換器に室外空気を通風する室外ファ
    ンと、前記室内熱交換器に室内空気を通風する室内ファ
    ンとを備えた自動車用空気調和機において、 前記駆動モータおよびモータ駆動電源の両方を冷却媒体
    を介して冷却するように接続した放熱用熱交換器をファ
    ンによる通風路内に配置したことを特徴とする自動車用
    空気調和機。
  4. 【請求項４】請求項３において、前記放熱用熱交換器で
    放熱された冷却媒体を前記モータ駆動電源から前記駆動
    モータの順に直列に流すようにしたことを特徴とする自
    動車用空気調和機。
  5. 【請求項５】請求項３において、前記放熱用熱交換器で
    放熱された冷却媒体を前記モータ駆動電源及び前記駆動
    モータに並列に流すようにしたことを特徴とする自動車
    用空気調和機。
  6. 【請求項６】自動車を駆動する駆動モータとこの駆動モ
    ータを駆動するモータ駆動電源とを備える電動自動車に
    用い、電動圧縮機、室外熱交換器、減圧装置、室内熱交
    換器および切換弁を配管で接続して形成した冷凍サイク
    ルと、前記室外熱交換器に室外空気を通風する室外ファ
    ンと、前記室内熱交換器に室内空気を通風する室内ファ
    ンとを備えた自動車用空気調和機において、 前記駆動モータや前記モータ駆動電源などの発熱する電
    気機器を冷却媒体を介して冷却するように接続した放熱
    用熱交換器を備え、 通風ダクト内に前記放熱用熱交換器、前記室外熱交換器
    および前記室外ファンの順に配置すると共に、前記室外
    熱交換器の通風入口側の通風路を開閉する開閉装置を設
    けたことを特徴とする自動車用空気調和機。
  7. 【請求項７】請求項６において、前記開閉装置は、前記
    放熱用熱交換器と前記室外熱交換器との間の通風路を開
    閉すると共に、前記室外熱交換器の通風入口側の通風路
    を閉じた場合に前記放熱用熱交換器の通風出口側の通風
    路を通風路外部に開口するように設けたことを特徴とす
    る自動車用空気調和機。
  8. 【請求項８】請求項７において、前記室外熱交換器の通
    風入口側の通風路を閉じる開閉装置と前記放熱用熱交換
    器の通風出口側の通風路を通風路外部に開口する開閉装
    置とを独立して設けると共に、前記室外熱交換器の通風
    入口側の通風路を閉じる開閉装置を複数で構成したこと
    を特徴とする自動車用空気調和機。
  9. 【請求項９】自動車を駆動する駆動モータとこの駆動モ
    ータを駆動するモータ駆動電源とを備える電動自動車に
    用い、電動圧縮機、室外熱交換器、減圧装置、室内熱交
    換器および切換弁を配管で接続して形成した冷凍サイク
    ルと、前記室外熱交換器に室外空気を通風する室外ファ
    ンと、前記室内熱交換器に室内空気を通風する室内ファ
    ンとを備えた自動車用空気調和機において、 前記駆動モータや前記モータ駆動電源などの発熱する電
    気機器を冷却媒体を介して冷却するように接続した放熱
    用熱交換器を設けると共に、前記駆動モータを配置した
    モータルームの室外空気取入口からモータルーム内後方
    に延びる通風ダクトを設け、 前記通風ダクト内に前記放熱用熱交換器、前記室外熱交
    換器および前記室外ファンの順に配置すると共に、前記
    放熱用熱交換器と前記室外熱交換器との間に通風路を開
    閉する開閉装置を設けたことを特徴とする自動車用空気
    調和機。
  10. 【請求項１０】請求項９において、前記室外ファンの吹
    出側空間に前記駆動モータや前記モータ駆動電源などの
    発熱する電気機器を配置したことを特徴とする自動車用
    空気調和機。
  11. 【請求項１１】請求項１０において、前記室外ファンの
    吹出側空間に前記駆動モータと前記モータ駆動電源とに
    並列に室外空気が流れるように並置したことを特徴とす
    る自動車用空気調和機。
  12. 【請求項１２】自動車を駆動する駆動モータとこの駆動
    モータを駆動するモータ駆動電源とを備える電動自動車
    に用い、電動圧縮機、室外熱交換器、減圧装置、室内熱
    交換器および切換弁を配管で接続して形成した冷凍サイ
    クルと、前記室外熱交換器に室外空気を通風する室外フ
    ァンと、前記室内熱交換器に室内空気を通風する室内フ
    ァンとを備えた自動車用空気調和機において、 前記駆動モータや前記モータ駆動電源などの発熱する電
    気機器を冷却媒体を介して冷却するように接続した放熱
    用熱交換器を備え、 前記室外熱交換器を配置した第一の通風ダクトと前記放
    熱用熱交換器を配置した第二の通風ダクトとを設けると
    共に、暖房運転時に前記放熱用熱交換器、前記室外熱交
    換器の順に通風し且つ除霜運転時に前記室外熱交換器の
    通風路を閉じて前記放熱用熱交換器に通風し且つ冷房運
    転時に前記放熱用熱交換器と前記室外熱交換器とに並列
    に通風するように前記第一および第二の通風路の開閉を
    行なう開閉装置を設けたことを特徴とする自動車用空気
    調和機。
  13. 【請求項１３】請求項１２において、前記第一および第
    二の通風ダクトの後流側を共通の通風ダクトとし、この
    共通ダクトに前記室外ファンを配置したことを特徴とす
    る自動車用空気調和機。
  14. 【請求項１４】請求項１３において、前記第一および第
    二の通風ダクトを隣接して並置し、前記室外熱交換器の
    通風入口側の通風路に第一の開閉装置を設け、前記放熱
    用熱交換器の通風出口側の通風路に第二の開閉装置を設
    け、前記第一の通風ダクトの前記室外熱交換器と前記第
    一の開閉装置との間の通路と、前記放熱用熱交換器と前
    記第二の開閉装置との間の通路とを第三の開閉装置を介
    して接続したことを特徴とする自動車用空気調和機。
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