JP2574088Y2 - 車両用空調システム - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は、電気自動車等に搭載
される冷暖房システムの改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電気自動車に於ける空調システムには、
特公昭６３−６０２９８号公報に示されるように、空調
ダクト内に室内熱交換器を配し、この室内器をコンプレ
ッサ、室外熱交換器、膨張弁、四方弁等と共に配管結合
し、四方弁の切り換えによって室内熱交換器を冷却用と
しても暖房用としても用いることができるようにした、
所謂ヒートポンプシステムを用いるものが考えられてい
る。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ようなヒートポンプにおいては、暖房時には室内熱交換
器が暖房用として用いられるわけであるが、外気が低い
と室外熱交換器によって十分に吸熱が出来ず、必要暖房
能力が得られない欠点がある。また、冷却用熱交換機と
加熱用熱交換器とを空調ダクト内に配置する従来のシス
テムに代え、上述の室内器１つで冷暖房の両方を図ろう
とする構成では、除湿をしながら暖房を図る機能を持た
せることができないし、既存のシステム全体の交換を要
し、同一部品の流用が図れない等の不都合がある。

【０００４】そこで、この考案においては、冷却用熱交
換機と加熱用熱交換器とを空調ダクト内に配置するよう
な既存のシステムを大きく変更しないで、低外気時の暖
房性能を向上させると共に除湿暖房を可能にした車両用
空調システムを提供することを課題としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】しかして、この考案に係
る車両用空調システムの要旨とするところは、エバポレ
ータ、通過空気を加熱する第１のヒータ、及び前記第１
のヒータを通過する空気とバイパスする空気との割合を
変更するエアミックスドアを空調ダクト内に有し、前記
エバポレータは少なくともコンプレッサ、コンデンサ、
及び膨張弁を配管結合して冷媒循環サイクルを構成し、
前記第１のヒータを収納するヒータユニットに前記コン
デンサを通過した空気を導入する補助ダクトを設け、こ
の補助ダクトの途中に該補助ダクトを開閉するコンデン
サダンパと通過空気を加熱する第２のヒータとを配置し
たことにある。

【０００６】そして、このような構成に対し、最大暖房
運転時には、前記冷媒循環サイクルの稼働を停止し、前
記第１のヒータを稼働させ、前記エアミックスドアを前
記第１のヒータの通風割合が最大となる位置にし、前記
コンデンサダンパを前記補助ダクトを閉とする位置に
し、前記第２のヒータの稼働を停止させ、また、最大冷
房運転時には、前記冷媒循環サイクルを稼働させ、前記
第１のヒータの稼働を停止し、前記エアミックスドアを
前記第１のヒータの通風割合が最小となる位置にし、前
記コンデンサダンパを前記補助ダクトを閉とする位置に
し、前記第２のヒータの稼働を停止させ、それ以外の温
調運転時には、前記冷媒循環サイクルを稼働させ、前記
第１および第２のヒータの稼働・停止、前記エアミック
スドアの開度、および前記コンデンサダンパの開度を熱
負荷に応じてそれぞれ制御するようにしてもよい。

【０００７】

【作用】したがって、送風機により空調ダクトに導入さ
れた空気をエバポレータで冷却できると共に、エアミッ
クスドアの開度に応じて第１のヒータで加熱でき、さら
には、冷媒循環サイクルのコンデンサから放出された熱
を補助ダクトを介してヒータユニットに導くことができ
る。また、補助ダクトを介してヒータユニットに導かれ
る空気は、第２のヒータで加熱することが可能になる。
このため、冷媒サイクルのオン／オフ、エアミックスド
アやコンデンサダンパの開度調節、第１および第２のヒ
ータのオン／オフを制御することで、種々の空調状態を
形成することができる。

【０００８】特に、最大暖房運転時に、前記冷媒循環サ
イクルの稼働を停止し、前記第１のヒータを稼働させ、
前記エアミックスドアを前記第１のヒータの通風割合が
最大となる位置にし、前記コンデンサダンパを前記補助
ダクトを閉とする位置にし、前記第２のヒータの稼働を
停止させれば、送風機から送られた空気は第１のヒータ
でのみ熱交換されて加熱され、しかる後に車室内に供給
される。

【０００９】つまり、この最大暖房運転時では、暖房要
請を優先するために冷媒循環サイクルの稼働が停止され
ており、補助ダクトを開とすれば、冷気がコンデンサで
暖められることなく空調ダクトに導かれることから、コ
ンデンサダンパを閉位置に設定して冷気の導入を避け、
暖房効果を損なわないようにする。そして、補助ダクト
に導入される空気がないことから第２のヒータの稼働を
停止し、バッテリー電力の節約を図る。

【００１０】また、最大冷房運転時に、前記冷媒循環サ
イクルを稼働させ、前記第１のヒータの稼働を停止し、
前記エアミックスドアを前記第１のヒータの通風割合が
最小となる位置にし、前記コンデンサダンパを前記補助
ダクトを閉とする位置にし、前記第２のヒータの稼働を
停止させれば、エバポレータで冷却された空気は第１の
ヒータで加熱されることなく車室内に供給される。

【００１１】この最大冷房運転時では、空調ダクトに導
入された空気をできるだけ冷却する必要があることから
冷媒循環サイクルを稼働させるが、補助ダクトを開とす
れば、コンデンサで暖められた空気が空調ダクトに導入
されてしまい、冷房効果を損なうことになる。このた
め、コンデンサダンパを閉位置に設定して空調ダクトへ
の暖気の導入を避けている。

【００１２】それ以外の温調運転時には、前記冷媒循環
サイクルを稼働させ、前記第１および第２のヒータの稼
働・停止、前記エアミックスドアの開度、および前記コ
ンデンサダンパの開度が熱負荷に応じてそれぞれ制御さ
れるので、暖房時に除湿を兼ねることができるし、暖房
能力の不足をコンデンサや第２のヒータで補うことがで
きる。

【００１３】つまり、温調運転時では、冷媒循環サイク
ルが稼働していることから、空調ダクトに導入された空
気をエバポレータによって除湿すると共に、エアミック
スドアの開度に応じて第１のヒータを通過させてこの導
入空気を温調する。また、コンデンサによってここを通
過する空気を加熱できることから、熱負荷に応じてコン
デンサダンパの開度を調節し、補助ダクトから空調ダク
トへ暖気の補充を可能とする。それに伴い、要求される
暖房能力に見合った暖気を補充できるように、第２のヒ
ータの稼働、停止が制御される。

【００１４】

【実施例】以下、この考案の実施例を図面により説明す
る。図１において、車両用空調システムは、空調ダクト
３３が、送風ユニット１、冷却ユニット２、及びヒータ
ユニット３の各ケースで構成され、最上流側に送風ユニ
ット１を、最下流側にヒータユニット３を、そして送風
ユニット１とヒータユニット３との間に冷却ユニット２
を配置している。

【００１５】送風ユニット１は、インテークドア切換装
置４を有し、インテークドア切換装置４は内気入口５と
外気入口６とが分かれた部分にインテークドア７が配置
され、このインテークドア７をアクチュエータにより操
作してユニット内に導入する空気を内気と外気とに選択
できるようになっている。送風機８は、インテークドア
切換装置４に臨むように送風機ケース９に収納され、吸
い込んだ空気を冷却ユニット２、ヒータユニット３に送
風するようになっている。

【００１６】冷却ユニット２は、エバポレータケース１
０にエバポレータ１１を収納して構成され、エバポレー
タ１１は、コンプレッサ１２、コンデンサ１３、リキッ
ドタンク１４及びエクスパンションバルブ１５と共に配
管結合されて冷媒循環サイクル１６を構成しており、送
風機８から送られた空気を冷却する。

【００１７】また、ヒータユニット３は、エアミックス
ドア１７と第１のヒータ１８とを有する温調部１９と、
選択された吹き出し口から温調空気を吹き出す風配部２
０とを具備している。

【００１８】温調部１９の第１のヒータ１８はＰＴＣセ
ラミックヒータからなり、このヒータを稼働させること
により、ここを通過する空気を加熱するようになってい
る。エアミックスドア１７はこの第１のヒータ１８より
上流側に設けられており、このエアミックスドア１７の
開度をアクチュエータで調節することで、第１のヒータ
１８を通過する空気と第１のヒータ１８をバイパスする
空気との量が変えられ、その結果、吹出空気の温度が制
御されるようになっている。尚、ここで、第１のヒータ
１８の通過風量を最小にするようなエアミックスドア１
７の開度を０％とし、第１のヒータ１８の通過風量を最
大にするようなエアミックスドア１７の開度を１００％
とする。

【００１９】また、風配部２０には、温調部１９より下
流側に形成されたミックス室３４に臨むよう、デフロス
ト吹出口２１、ベント吹出口２２及びヒート吹出口２３
が分かれて形成され、その分かれた部分にモードドア２
４ａ，２４ｂ，２４ｃが設けられ、このモードドア２４
ａ，２４ｂ，２４ｃをアクチュエータで操作することに
より所望の吹出モードが得られるようになっている。

【００２０】ヒータユニット３には、補助通路２５を構
成する補助ダクト２６が接続されている。この補助ダク
ト２６はダッシュパネル又はフロアーパネル２７を介し
て車室外に突出し、その先端部に前記冷媒循環サイクル
１６のコンデンサ１３が設けられている。補助ダクト２
６内にはコンデンサ１３に対峙してファン２８が設けら
れ、このファン２８の回転によりコンデンサ１３を通っ
て車室外から空気が吸引されるようになっている。補助
ダクト２６のファン２８より下流側には、車室外に開口
する排熱吹出口２９が形成され、補助ダクト２６内に設
けられたコンデンサダンパ３０の開度をアクチュエータ
で調節することにより、ヒータユニット側へ送られる空
気と排熱吹出口２９を介して車室外に排出される空気と
の割合を調節できるようになっている。ここで、排熱吹
出口２９を閉塞してコンデンサ１３を通過した空気を全
てヒータユニット３に送るようなコンデンサダンパ３０
の開度を１００％とし、補助ダクト２６を閉塞してコン
デンサ１３を通過した空気を全て排熱吹出口２９から排
出するようなコンデンサダンパ３０の開度を０％とす
る。

【００２１】さらに、補助ダクト２６のヒータユニット
３との接続部には、例えばＰＴＣセラミックヒータから
なる第２のヒータ３１が設けられ、コンデンサ１３を通
過した空気のうちヒータユニット側へ送られる空気の全
てをこの第２のヒータ３１で加熱することができるよう
になっている。

【００２２】そして、前記コンプレッサ１２のＯＮ／Ｏ
ＦＦ、第１および第２のヒータ１８，３１のＯＮ／ＯＦ
Ｆ、エアミックスドア１７の開度、およびコンデンサダ
ンパ３０の開度は、図２に示されるような、温度調整器
３５により制御されるようになっている。

【００２３】温度調整器３５は、例えば、フルクールか
らフルホットにかけて手動でコントロールレバー３６を
動かす形式のもので、フルホットを除くコントロールレ
バー３６の移動範囲に渡って設けられた第１の線状端子
３７と、コントロールレバー３６の中間温度位置からフ
ルホット位置にかけて設けられた第２の線状端子３８
と、第２の線状端子３８よりホット側の中間温度位置か
らフルホットを除く位置にかけて設けられた第３の線状
端子３９と、コントロールレバー３６の移動範囲全体に
わたって設けられた第１の線状抵抗４０と、フルクール
とフルホットを除くコントロールレバー３６の移動範囲
にかけて設けられた第２の線状抵抗４１と、コントロー
ルレバー３６の移動範囲全体にわたって設けられた電源
端子４２とを備え、コントロールレバー３６に連結され
た摺動接片４３がこれら端子と抵抗上を摺動するように
なっている。

【００２４】第１の線状抵抗４０と第２の線状抵抗４１
とのホット側の端部はコントロールユニット４４に電気
的に接続され、このコントロールユニット４４を介して
エアミックスドア１７の駆動用アクチュエータ４５とコ
ンデンサダンパ３０の駆動用アクチュエータ４６とを駆
動制御するようになっている。また、第１の線状端子３
７はコンプレッサ１２に、第２の線状端子３８は第１の
ヒータ１８に、第３の線状端子３９は第２のヒータ３１
にそれぞれ接続されている。

【００２５】コントロールユニット４４は、例えば、第
１の線状抵抗４０のホット側端部のノード電圧を、第１
の線状抵抗４０のホット側端部と摺動接片４３との距離
に応じて変化させる回路と、第２の線状抵抗４１のホッ
ト側端部のノード電圧を第２の線状抵抗４１のホット側
端部と摺動接片４３との距離に応じて変化させる回路
と、第１の線状抵抗４０のホット側端部のノード電圧を
検出する第１検出部と、第２の線状抵抗４１のホット側
端部のノード電圧を検出する第２検出部とを備え、第１
検出部で検出された電圧値に応じてエアミックスドア１
７の開度が決定されると共に、第２検出部で検出された
電圧値に応じてコンデンサダンパ３０の開度が決定され
るようになっている。

【００２６】具体的には、コントロールレバー３６がフ
ルクール位置にあれば、エアミックスドア１７の開度は
０％となり、フルホット位置にあれば１００％となり、
コントロールレバー３０がクール側に動くほど開度は０
％に向かうようになっている。また、コンデンサダンパ
３０の開度は、第２の線状抵抗４１と摺動接片４３とが
接触しないフルクールとフルホット時には０％となり、
温調時にはコントロールレバー３６がクール側に動くほ
ど０％に、ホット側に動くほど１００％に向かうように
なっている。

【００２７】上記構成において、表１に示すように、フ
ルクール時には、コントロールレバー３６が図において
最も左にあるので、電源端子４２は第１の線状端子３７
と第１の線状抵抗４０とに接触しており、コンプレッサ
１２がＯＮとなって冷媒循環サイクル１６が稼働し、エ
アミックスドア１７の開度が０％となる。この状態にお
いては、第２および第３の線状端子３８，３９と電源端
子４２とは接続されていないので、第１および第２のヒ
ータ１８，３１はＯＦＦの状態であり、また、第２の線
状抵抗４１と電源端子４２とも接続されていないので、
コンデンサダンパ３０は補助通路２５を閉塞した状態
（開度０％）にある。したがって、補助ダクト２６を介
して空調ダクト３３に導入される空気はなく、送風機８
から送られた空気は、エバポレータ１１で冷却された後
に第１のヒータ１８をバイパスして選択された吹出口か
ら車室内に吹き出される。

【００２８】フルホット時には、コントロールレバー３
６が図において最も右にあるので、第２の線状端子３８
と第１の線状抵抗４０とが電源端子４２に接続される。
このため、エアミックスドア１７の開度が１００％にな
ると共に、第１のヒータ１８がＯＮとなる。また、第１
および第３の線状端子３７，３９は電源端子４２から離
れているので、コンプレッサ１２がＯＦＦとなって冷媒
循環サイクル１６の稼働が停止し、第２のヒータはＯＦ
Ｆとなる。この状態では、第２の線状抵抗４１も電源端
子４２から離れているので、コンデンサダンパ３０は補
助通路２５を閉塞した状態（開度０％）となる。

【００２９】このように設定されているのは、フルホッ
トが必要となる環境下では、急速な暖房の要請から、冷
媒循環サイクル１６を停止してエバポレータ１１による
冷却を避け、空調ダクト３３に導入された空気を第１の
ヒータ１８で一気に加熱するためであり、冷媒循環サイ
クル１６が停止すると、コンデンサ１３の放熱作用もな
くなるので、コンデンサダンパ３０を０％にしておかな
いと低温の走行風がコンデンサ１３で加熱されることな
く空調ダクト３３に導入され、暖房効果を損なってしま
うからである。また、コンデンサダンパ３０が０％に設
定されると、補助ダクト２６への空気の導入がないこと
から、第２のヒータ３１の稼働は不要であり、これをＯ
ＦＦとしてバッテリー電力を節約するためである。

【００３０】したがって、送風機８から送られた空気
は、エバポレータ１１で冷却されることなく第１のヒー
タ１８を通過してここで加熱され、補助ダクト２６から
暖気が 補充されることなく、選択された吹出口から車室
内に吹き出される。

【００３１】温調時には、第１の線状端子３７と第１お
よび第２の線状抵抗４０，４１とが電源端子４２に常時
接続されるようになり、冷媒循環サイクル１６が稼働
し、エアミックスドア１７とコンデンサダンパ３０の開
度がコントロールレバー３６をホット側に移動させるに
つれて徐々に大きくなる。また、コントロールレバー３
６をホット側に移動させていけば、所定の中間位置から
第２の線状端子３８と電源端子４２とが接続して第１の
ヒータ１８がＯＮとなり、さらにホット側に移動させた
位置から第３の線状端子３９と電源端子４２とが接続し
て第２のヒータ３１がＯＮとなる。

【００３２】このため、送風機８から送られた空気は、
一端エバポレータ１１で冷却され、第１のヒータ１８が
稼働していれば、エアミックスドア１７の開度に応じて
空気の一部が第１のヒータ１８でリヒートされ、このリ
ヒートされた空気と第１のヒータ１８をバイパスした空
気とが後方のミックス室３４において混合される。

【００３３】これに加えて、コンデンサ１３を通過して
加熱された空気が、コンデンサダンパ３０の開度に応じ
てヒータユニット側に送られ、第２のヒータ３１をさら
に通過してミックス室３４に供給される。この際、摺動
接片４３が第２の線状端子３８には接触するが、第３の
線状端子３９には接触しない範囲でコントロールレバー
の位置が設定されている場合には、外気温がある程度高
いときであることから、このような場合にはコンデンサ
１３を通過した空気は十分に温められ、第２のヒータ３
１では加熱されずにミックス室に供給される。これに対
し、低外気時のような大きな暖房能力が必要になる場合
には、コンデンサ１３で得られる加熱能力が低下するた
め、ミックス室３４に暖気を供給することが困難になっ
たり、高湿時のデフロスト機能が低下してくるが、この
場合には、第２及び第３の線状端子３８，３９に摺動接
片４３が接触するようコントロールレバー３６の位置を
設定する場合が多いので、コンデンサ１３を通過した空
気は、第２のヒータ３１を通過する際に更に加熱され、
十分に温められた後にミックス室３４に導かれる。

【００３４】よって、フルホットやフルクール時以外の
温調時には、エバポレータ１１で除湿された空気を所望
の温度に高めて車室へ供給する除湿暖房が可能となり、
第１のヒータ１８のみでは暖房能力が十分でない場合で
も、コンデンサ１３や第２のヒータ３１によって加熱さ
れた暖気を補助ダクト２６から補充することが可能とな
る。

【００３５】

【表１】

【００３６】

【考案の効果】以上述べたように、請求項１および請求
項２の考案によれば、エバポレータ、エアミックスド
ア、及び第１のヒータが配置された空調ダクトに、ヒー
タユニットと接続する補助ダクトを設け、この補助ダク
トに冷媒循環サイクルのコンデンサと、補助ダクトを開
閉するコンデンサダンパと、第２のヒータとを配し、冷
媒循環サイクルのコンデンサから放熱した熱を補助ダク
トを介してヒータユニットに導くことができるようにす
ると共に、コンデンサを通過した空気を更に第２のヒー
タで加熱できるようにしたので、既存のシステムを大幅
に変更しなくても種々の空調形態に対応することがで
き、既存のシステムから本システムに取り替える場合で
も、多くの部品を流用することができる。

【００３７】また、エバポレータと第１のヒータを備え
ているので、必要により除湿暖房が可能であり、さら
に、第１のヒータだけでは暖房能力が不足する場合でも
その不足分をコンデンサや第２のヒータを通過する空気
で補うことができる。

【００３８】例えば、請求項２にかかる考案によれば、
最大暖房運転時では、暖房機能を優先する必要から、冷
媒循環サイクルの稼働を停止して空調ダクトに導入され
た空気をエバポレータで冷却せずに第１のヒータによっ
て加熱する。この場合には、冷媒循環サイクルが停止さ
れているので、コンデンサを介して補助ダクトから空調
ダクトへ冷風が供給されないようコンデンサダンパが閉
となり、また、補助ダクトに導入される空気がないこと
から、第２のヒータの稼働が停止される。しかし、温調
運転時においては、暖房時においても冷媒循環サイクル
が稼働され、これにより、除湿機能を持たせつつ、補助
ダクトに導入される空気をコンデンサで加熱することが
可能となり、要求される暖房能力に応じて暖気を補助ダ
クトから空調ダクトへ供給することができる。特に、高
湿低温時には、暖房能力も要求されるので、第２のヒー
タの存在は、これをさらに補うことができる点で意義が
ある。

【００３９】つまり、コンデンサや第２のヒータは、第
１のヒータによる暖房効果を損なうことなく補助暖房と
して機能させるものであり、特に、除湿暖房を行なう要
請がある運転モード時に、除湿を行ないつつ、要求され
る暖房能力の大きさに応じて暖気を空調ダクトへ補充
し、もって暖房能力の不足を回避しようとするものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案に係る車両用空調システムを示す概略
構成図である。

【図２】この考案に係る車両用空調システムの動作を説
明するための機構を示す図である。

【符号の説明】

３ ヒータユニット １１ エバポレータ １２ コンプレッサ １３ コンデンサ １５ 膨張弁 １６ 冷媒循環サイクル １７ エアミックスドア １８ 第１のヒータ ２６ 補助ダクト ３１ 第２のヒータ ３０ コンデンサダンパ ３３ 空調ダクト

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 エバポレータ、通過空気を加熱する第１
   のヒータ、及び前記第１のヒータを通過する空気とバイ
   パスする空気との割合を変更するエアミックスドアを空
   調ダクト内に有し、前記エバポレータは少なくともコン
   プレッサ、コンデンサ、及び膨張弁を配管結合して冷媒
   循環サイクルを構成し、前記第１のヒータを収納するヒ
   ータユニットに前記コンデンサを通過した空気を導入す
   る補助ダクトを設け、この補助ダクトの途中に該補助ダ
   クトを開閉するコンデンサダンパと通過空気を加熱する
   第２のヒータとを配置したことを特徴とする車両用空調
   システム。
2. 【請求項２】 エバポレータ、通過空気を加熱する第１
   のヒータ、及び前記第１のヒータを通過する空気とバイ
   パスする空気との割合を変更するエアミックスドアを空
   調ダクト内に有し、前記エバポレータは少なくともコン
   プレッサ、コンデンサ、及び膨張弁を配管結合して冷媒
   循環サイクルを構成し、前記第１のヒータを収納するヒ
   ータユニットに前記コンデンサを通過した空気を導入す
   る補助ダクトを設け、この補助ダクトの途中に該補助ダ
   クトを開閉するコンデンサダンパと通過空気を加熱する
   第２のヒータとを配置し、 最大暖房運転時には、前記冷媒循環サイクルの稼働を停
   止し、前記第１のヒータを稼働させ、前記エアミックス
   ドアを前記第１のヒータの通風割合が最大となる位置に
   し、前記コンデンサダンパを前記補助ダクトを閉にする
   位置にし、前記第２のヒータの稼働を停止させ、 最大冷房運転時には、前記冷媒循環サイクルを稼働さ
   せ、前記第１のヒータの稼働を停止し、前記エアミック
   スドアを前記第１のヒータの通風割合が最小となる位置
   にし、前記コンデンサダンパを前記補助ダクトを閉にす
   る位置にし、前記第２のヒータの稼働を停止させ、 それ以外の温調運転時には、前記冷媒循環サイクルを稼
   働させ、前記第１および第２のヒータの稼働・停止、前
   記エアミックスドアの開度、および前記コンデンサダン
   パの開度を熱負荷に応じてそれぞれ制御する制御手段を
   具備することを特徴とする車両用空調システム。