JP2955899B2 - 自動車用空調装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車に装備される空
調装置に関するもので、特に、室内熱交換器と室外熱交
換器とを備え、それらの熱交換器の間で気相・液相の相
変化を生じさせながら冷媒を循環させることにより冷房
あるいは暖房などを行うようにした自動車用空調装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車の冷房装置は、車室内に
供給される空気と熱交換を行う室内熱交換器のエバポレ
ータ、車外から取り入れられる外気と熱交換を行う室外
熱交換器のコンデンサ、そして、そのエバポレータから
コンデンサに流れる冷媒を圧縮するコンプレッサ、及び
コンデンサからエバポレータに流れる冷媒を減圧する膨
張弁などの減圧手段によって構成されている。その冷房
装置においては次のような冷凍サイクルが行われる。ま
ず、コンプレッサにより圧縮された気相冷媒は、高温高
圧となってコンデンサに導かれる。そのコンデンサには
クーリングファンによって外気が吹き付けられており、
その外気によって冷媒が冷却されて液化する。液化した
高圧冷媒は、次いで膨張弁により減圧され、エバポレー
タに送られる。そのエバポレータにおいては、冷媒は周
囲から熱を奪うことによって気化する。したがって、車
外あるいは車室内から取り入れられて車室内に供給され
る空気をそのエバポレータに吹き付けるようにすれば、
その空気が冷却され、車室内の冷房が行われる。そし
て、気化した冷媒は、再びコンプレッサに送られて圧縮
される。通常の自動車用空調装置は、このような冷凍サ
イクルを行う蒸気圧縮式冷房装置とエンジン冷却水を利
用したヒータとを組み合わせることによって構成されて
いる。

【０００３】また、最近では、例えば特開昭60−179322
号公報に示されているように、自動車用空調装置にもヒ
ートポンプ方式を採用することが検討されるようになっ
てきている。そのヒートポンプ式空調装置においても、
室内熱交換器と室外熱交換器とが設けられ、それらの間
で上述の冷凍サイクルと同様に冷媒を循環させることに
より、冷房が行われる。一方、暖房は、冷媒の流れ方向
を切り換え、その冷凍サイクルを逆として室内熱交換器
から放熱させるようにすることによって行われる。この
ようなヒートポンプ式空調装置によれば、外気から熱が
吸収されて暖房が行われるので、上述のエンジン冷却水
を利用するもののようにエンジン温度に左右されること
がなくなり、暖房の立ち上がりが早くなる。また、内燃
エンジンを備えていない電気自動車にも適用することが
できる。

【０００４】このように、自動車用空調装置において
は、蒸気圧縮式あるいはヒートポンプ式のいずれの場合
にも、室内熱交換器と室外熱交換器とが用いられる。そ
の室内熱交換器は車室内に供給される空気と熱交換する
ものであるので、車室内側に配置される。一方、室外熱
交換器は、外気と熱交換を行う関係上、車外から空気を
取り入れやすい位置に設置される。通常、その室外熱交
換器が設置される室は、室内熱交換器が設置される室か
らは仕切られるようになっている。従来の自動車用空調
装置においては、その室外熱交換器は車体前端部のエン
ジンルーム内に、ラジエータに隣接して設置するように
されていた。また、コンプレッサはエンジンによって駆
動されるので、そのコンプレッサもエンジンルーム内に
配設するようにされていた。すなわち、上記公報にも示
されているように、室外熱交換器とコンプレッサとはと
もに車体前部の同じ室内に配設されていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、自動車にお
いては、その空調は換気しながら行われることが多い。
その場合には、車室内に供給される空気は車外から取り
入れられる。そして、その分だけ車室内の空気が車室の
後部から車外に排出される。その排出空気は調温されて
いる。特に暖房時には、その空気は外気よりもかなり高
い温度となっている。したがって、その空気とともに車
室内の熱が放出されることになる。しかしながら、従来
のように車体前部に熱交換器を設置するものでは、その
熱を回収するということはできない。そのために、空調
時に換気をすると熱効率が低下するという問題がある。
また、暖房が行われるのは外気温の低いときである。そ
して、暖房時には室外熱交換器において吸熱が行われる
ので、その熱交換器に吹き付けられる外気が更に冷やさ
れる。そのために、外気の湿度が高い場合には、室外熱
交換器において熱交換することにより外気中の水分が結
露し、氷となって付着することがある。従来のように室
外熱交換器が車体前部に設けられていると、自動車の走
行中、その室外熱交換器に雨水等が降りかかりやすいの
で、そのような結氷が更に生じやすい。そして、そのよ
うに結氷が生じると、その熱交換器の効率が著しく低下
してしまう。

【０００６】そこで、上記公報に記載されたものでは、
室内熱交換器を車室の前後にそれぞれ設け、暖房時には
後部の熱交換器をエバポレータ、すなわち室外熱交換器
として用いるようにしている。そのようにすれば、車室
内から排出される空気をその熱交換器に吹き付けること
によって、その空気中の熱が熱交換器を通る冷媒に加え
られるようになるので、排熱の回収が可能となる。ま
た、その空気は温度が高く、しかも雨水等が混入するこ
ともないので、その熱交換器に氷が付着することも少な
くなる。

【０００７】しかしながら、そのような空調装置におい
ても、冷房時には車室前後の熱交換器はともにエバポレ
ータ、すなわち室内熱交換器として作用するので、その
状態で換気を行うと、車室内の冷気はそのまま排出され
ることになる。そのために、冷房に費やしたエネルギを
回収するということはできない。また、その空調装置に
おいては、上述のように室外熱交換器はコンプレッサと
ともにエンジンルーム内に設置されている。そして、エ
ンジンルーム内はエンジン等の発熱によって高温とな
る。また、コンプレッサ自体も発熱する。そのために、
室外熱交換器はそれらの発熱源から輻射熱を受けること
になり、その熱交換器による冷媒の凝縮効率が低下す
る。更に、コンプレッサを冷却する冷却効率も低下する
ので、コンプレッサにより冷媒を所定の圧力まで圧縮し
たとき、その冷媒が必要以上に加熱されることになる。
したがって、冷房運転を行うためには、室外熱交換器を
大容量のものとして、その冷却能力を高めることが必要
となる。このように、従来の自動車用空調装置では、冷
房効率を高めることは難しいこととなっている。自動車
用空調装置の冷房時における消費エネルギは極めて大き
い。特に電気自動車の場合には、搭載される電力量が限
られているので、そのように冷房によって電力を消費す
ると、走行可能距離が短くなってしまう。したがって、
その効率の向上は大きな課題となっている。

【０００８】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たものであって、その目的は、冷暖房効率を高めること
ができ、換気をしながら冷暖房を行うときにもその効率
を維持することのできる自動車用空調装置を得ることで
ある。また、本発明の他の目的は、種々の運転モードで
使用することのできる自動車用空調装置を得ることであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明では、室内熱交換器が設置される第１室を車
室前方に、また、室外熱交換器が設置される第２室を車
室後方にそれぞれ配置するとともに、コンプレッサを、
それら第１室及び第２室、更には車室からも分離された
独立した第３室内に配置するようにしている。室外熱交
換器が設置される第２室と車室との間には開閉可能な換
気口が設けられている。また、第１室内に外気を取り入
れる外気取入れ口、第２室内に外気を取り入れる外気導
入口、及び第２室から空気を排出する空気排出口もそれ
ぞれ開閉可能とされている。更に、コンプレッサが設置
される第３室には、コンプレッサ冷却用の外気を取り入
れるための開閉可能な冷却空気取入れ口、及びその第３
室内の加熱空気を排出するための開閉可能な排熱口が設
けられている。室内熱交換器と室外熱交換器とは２本の
冷媒配管によって互いに結ばれており、その間で冷媒が
循環するようにされている。その冷媒配管の一方には冷
媒を圧縮するコンプレッサが設けられ、他方には冷媒を
減圧する減圧手段が設けられている。その場合、減圧手
段として可逆式のものを用いるとともに、冷媒の流れ方
向を切り換える切換手段を設けるようにすれば、ヒート
ポンプ式空調装置となる。室内熱交換器が設置される第
１室とコンプレッサが設置される第３室との間には、そ
れらの間を連通させる遮断可能な通路を設けることが望
ましい。また、自動車の原動機やバッテリ等の動力源
は、室外熱交換器が設置される第２室内の熱交換器の上
流側に配置することが望ましい。

【００１０】

【作用】このように、室内熱交換器を車室前方の第１室
内に配置するとともに、室外熱交換器を車室後方の第２
室内に配置し、車室と第２室との間を連通可能とするこ
とにより、換気時には車室内の空気が第２室内に導か
れ、その第２室内に配置された室外熱交換器において熱
交換が行われるようになる。したがって、冷暖房時のい
ずれにおいても車室内から排出される調温された空気中
のエネルギが回収されるようになり、その冷暖房効率が
向上する。そして、コンプレッサを独立した第３室内に
配置することにより、そのコンプレッサの輻射熱の影響
が室外熱交換器に及ぼされることがなくなるので、室外
熱交換器の効率が向上する。また、その第３室内を冷却
空気が流れるようにすることにより、コンプレッサが効
率よく冷却されるようになるので、コンプレッサ自体の
効率も向上する。したがって、冷房効率の高い自動車用
空調装置となる。更に、各室間を連通あるいは遮断可能
とし、また、ヒートポンプ式とすることにより、冷房モ
ード、暖房モード、換気モード、除湿モード、解氷モー
ド等の種々の運転モードで使用することが可能となる。

【００１１】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図中、図１は本発明による自動車用空調装置の一実
施例を示す概略構成図である。この図から明らかなよう
に、この自動車１の車内空間は、インストルメントパネ
ル２及び後部隔壁３によって前後三つの空間に仕切られ
ている。また、その最前部の空間は、水平隔壁４によっ
て上下に仕切られている。こうして、車室５の前方に第
１室６、車室５の後方に第２室７が形成され、更に、第
１室６の下方に第３室８が形成されている。その第３室
８は車室５と連通するようにされている。この自動車１
は電気自動車であって、その動力源であるバッテリ９及
びモータ（図示せず）は後部の第２室７内に設置されて
いる。

【００１２】車室５の前方の第１室６内には、車室５内
に供給される空気と熱交換する室内熱交換器１０、及び
その熱交換器１０に空気を導く室内電動ファン１１が設
けられている。また、車室５の後方の第２室７内には、
車外に排出される空気と熱交換する室外熱交換器１２、
及びその熱交換器１２に空気を導く室外電動ファン１３
が設けられている。バッテリ９等はその室外熱交換器１
２の直前に配置されており、室外熱交換器１２に導かれ
る空気がその上方を通過するようにされている。更に、
第１室６の下方の第３室８内には、コンプレッサ１４及
びその駆動モータ（図示せず）と、その第３室８内に空
気を導入する電動ファン１５とが設けられている。

【００１３】室内熱交換器１０と室外熱交換器１２と
は、２本の冷媒配管１６，１７によって互いに接続され
ている。コンプレッサ１４は、その一方の冷媒配管１６
に四方弁１８を介して接続されている。したがって、そ
の四方弁１８を切り換えることにより、コンプレッサ１
４によって圧縮された冷媒が室内熱交換器１０あるいは
室外熱交換器１２のいずれか側に導かれるようになって
いる。すなわち、この実施例では、その四方弁１８によ
って、冷媒の流れ方向を切り換える切換手段が構成され
ている。また、他方の冷媒配管１７には、冷媒を減圧す
る減圧手段としての膨張弁１９が設けられている。その
膨張弁１９はキャピラリチューブと呼ばれる細管からな
るもので、いずれの側に流れる冷媒をも同様に減圧する
可逆式のものである。こうして、これら室内熱交換器１
０、室外熱交換器１２、コンプレッサ１４、冷媒配管１
６，１７、四方弁１８、及び膨張弁１９によって、ヒー
トポンプサイクルが構成されるようになっている。

【００１４】膨張弁１９が設けられる冷媒配管１７に
は、更に、その膨張弁１９をバイパスするバイパス配管
２０が接続されている。そして、そのバイパス配管２０
に開閉弁２１が設けられている。したがって、その開閉
弁２１を開いたときには、冷媒は膨張弁１９を迂回して
流れるようになっている。

【００１５】車体の前端面には、第１室６内に外気を取
り入れる外気取入れ口２２が設けられている。その外気
取入れ口２２は、外気導入ダンパ２３によって開閉され
るようになっている。また、第１室６の底面をなす水平
隔壁４の中間部には、室内熱交換器１０の配設位置より
前方に、車室５内の空気を取り入れる内気導入口２４が
設けられている。その内気導入口２４は、下方に回動す
る内気循環ダンパ２５によって開閉されるようになって
いる。そして、その内気循環ダンパ２５が開いたときに
は、第３室８のコンプレッサ１４設置部と車室５との間
が仕切られるようになっている。更に、水平隔壁４に
は、その後部、すなわち車室５側にも、下方に回動する
ダンパ２６によって開閉される開口２７が設けられてい
る。その開口２７は室内熱交換器１０の配設位置より後
方に位置するようにされている。そして、そのダンパ２
６は、開口２７を開いたときには、車室５から第１室６
の内気導入口２４に流れる空気を遮断するものとされて
いる。したがって、そのときには、室内熱交換器１０を
通過した空気がその開口２７を通って車室５側へ流れる
こともないようになっている。すなわち、そのダンパ２
６によって、第１室６を車室５から遮断する遮蔽手段が
構成されている。第１室６と第３室８との間の水平隔壁
４には、その前端部にも、それらの室６，８間を連通さ
せる連通路を構成する開口２８が設けられている。そし
て、その開口２８もダンパ２９によって開閉されるよう
になっている。その開口２８の配設位置はコンプレッサ
１４の設置部より前方とされている。したがって、水平
隔壁４の前後部の開口２７，２８をともに開いたときに
は、第３室８内のコンプレッサ１４の周囲の空気が第１
室６内に設置された室内熱交換器１０を通って循環する
ようになっている。すなわち、それらの開口２７，２８
によって第１室６と第３室８との間の循環路が形成され
るようになっている。第１室６の車室５に面する壁面を
なすインストルメントパネル２には、通常の自動車と同
様に、その上面、上部、及び下部にそれぞれ空気吹き出
し口３０，３１，３２が設けられている。それらの空気
吹き出し口３０，３１，３２もそれぞれ開閉可能とされ
ている。こうして、第１室６内には、外気取入れ口２２
あるいは内気導入口２４から車外あるいは車室５内の空
気が取り入れられ、また、開口２８から第３室８内の空
気が取り入れられるようになっている。そして、その空
気が、室内熱交換器１０によって熱交換された後、空気
吹き出し口３０，３１，３２から車室５内に導かれ、ま
た、開口２７から第３室８内に導かれるようになってい
る。

【００１６】一方、車体の後端面には、第２室７内の室
外熱交換器１２を通った空気を排出する空気排出口３３
が設けられている。その空気排出口３３は排気ダンパ３
４によって開閉されるようになっている。そして、その
空気排出口３３が閉じられているときには、室外熱交換
器１２を通った空気は第２室７内で循環するようにされ
ている。また、第２室７の車外に面する外壁には、自動
車１の走行中に正圧のかかる位置に、外気導入ダンパ３
５によって開閉される外気導入口３６が設けられてい
る。更に、車室５と第２室７との間を仕切る後部隔壁３
には、それらの間を連通させる換気口３７が設けられて
いる。その換気口３７は、換気ダンパ３８によって開閉
されるようになっている。

【００１７】第３室８の前面にも、外気導入ダンパ３９
によって開閉される冷却空気取入れ口４０が設けられて
いる。また、その第３室８のコンプレッサ１４設置部よ
り後方の位置には、コンプレッサ１４やその駆動モータ
によって加熱された空気を車外に排出するための排熱口
４１が設けられている。その排熱口４１は、上方に回動
する排熱ダンパ４２によって開閉されるようになってい
る。

【００１８】次に、このように構成された自動車用空調
装置の作用について説明する。 イ）冷房 車室５内の冷房を行うときには、図２に示されているよ
うに、四方弁１８を、コンプレッサ１４によって圧縮さ
れた冷媒が室外熱交換器１２に導かれるようにセットす
る。そして、第１室６の内気導入口２４及びインストル
メントパネル２上部の空気吹き出し口３１、第２室７の
外気導入口３６及び空気排出口３３を開く。また、第３
室８の冷却空気取入れ口４０及び排熱口４１も開く。更
に、換気を同時に行うときには、第１室６の外気取入れ
口２２及び車室５と第２室７との間の換気口３７を半開
とする。その他の開口は閉じておく。バイパス配管２０
の開閉弁２１は通常は閉じられている。この状態で、コ
ンプレッサ１４及び電動ファン１１，１３，１５を駆動
する。電動ファン１１，１３，１５を駆動すると、第１
室６内に、その前面の外気取入れ口２２から外気が走行
風ととともに取り入れられ、また、内気導入口２４から
車室５内の空気が吸入される。そして、その混合空気が
第１室６内の室内熱交換器１０に吹き付けられる。ま
た、第２室７内には、その外気導入口３６から外気が取
り入れられるとともに、換気口３７から車室５内の空気
が吸入され、その混合空気が室外熱交換器１２に吹き付
けられる。更に、第３室８内には、その前面の冷却空気
取入れ口４０から外気が走行風とともに取り入れられ
る。そして、その空気は、コンプレッサ１４の周囲を流
れた後、排熱口４１から車外に流出する。一方、コンプ
レッサ１４を駆動すると、そのコンプレッサ１４により
圧縮されて高温高圧となった気相冷媒が第２室７内の室
外熱交換器１２に導かれる。その熱交換器１２には上述
のように車外から取り入れられた外気と車室５から排出
される内気との混合空気が吹き付けられている。したが
って、その室外熱交換器１２において、冷媒と第２室７
内に導入された空気との熱交換が行われ、その熱交換に
よって冷媒が冷却される。その結果、その冷媒は高圧液
体となる。冷媒と熱交換して高温となった空気は空気排
出口３３から排出される。次いで、液体冷媒は膨張弁１
９によって減圧され、蒸発しやすい状態とした上で第１
室６内の室内熱交換器１０に導かれる。その室内熱交換
器１０においては、冷媒は、急速に膨張することによっ
て周囲から熱を奪いながら気化する。したがって、その
室内熱交換器１０に吹き付けられる空気が冷却される。
そして、その冷却空気が空気吹き出し口３１から車室５
内に吹き出される。車室５内に供給される空気から吸熱
することにより昇温された冷媒は、再びコンプレッサ１
４に導かれて圧縮される。

【００１９】このようにして、室内熱交換器１０を通し
て車室５内に空気を供給することにより、車室５内の冷
房が行われる。また、第１室６を通して車室５内に外気
を取り入れ、その分だけ車室５内の空気を第２室７から
車外に排出することにより、車室５内の換気が行われ
る。車室５内の温度、すなわち車室５内に供給される空
気の温度は、コンプレッサ１４の回転数と室内電動ファ
ン１１の送風量とによって調節される。また、換気量
は、換気口３７のダンパ３８の開度あるいは電動ファン
１１，１３の回転数によって制御される。

【００２０】この間において、コンプレッサ１４及びそ
の駆動モータは独立した第３室８内に設置されている。
そして、その第３室８には冷却空気が車外から導入され
るようになっている。したがって、コンプレッサ１４は
その冷却空気によって直接冷却されることになり、その
冷却は効率よく行われる。その結果、冷媒を圧縮したと
きの冷媒の温度上昇が低く抑えられるようになる。その
冷媒は室外熱交換器１２において冷却されるものであ
る。したがって、その温度上昇が低く抑えられるように
なれば、冷房効率が向上する。また、室外熱交換器１２
に吹き付けられる空気には、車室５内から排出される冷
気が混合される。したがって、その空気は外気よりも低
温となり、その熱交換器１２内を流れる冷媒が効率よく
冷却される。しかも、その室外熱交換器１２は、コンプ
レッサ１４及びその駆動モータが設置される第３室８か
ら離れた第２室７内に設置されているので、コンプレッ
サ１４等からの輻射熱の影響を受けることがない。した
がって、冷房効率は一層向上する。また、室外熱交換器
１２の効率も向上することになり、その熱交換器１２の
小形化を図ることができる。更に、車室５内から排出さ
れる冷気がバッテリ９の周囲を流れることにより、その
バッテリ９が冷却される。すなわち、換気のために車室
５から排出される空気はバッテリ９等の冷却にも利用さ
れることになる。こうして、車室５から排出される冷気
が有効に活用されるようになり、その空気の冷却のため
に費やされたエネルギが回収されるようになる。

【００２１】換気は行わず、冷房のみを行うときには、
図３に示されているように、第１室６の外気取入れ口２
２及び車室５と第２室７との間の換気口３７を閉じる。
そのようにすれば、車室５と第１室６との間で空気が循
環することによって車室５内が冷房される。すなわち、
内気循環の冷房が行われる。その場合には、車外から取
り入れられる高温の外気を冷却する必要がなく、また、
車室５内の冷気が排出されることもないので、車室５内
の冷房は効率よく行われ、その立ち上がりも早くなる。

【００２２】ロ）暖房 車室５内の暖房を行うときには、図４に示されているよ
うに、四方弁１８を切り換えて、コンプレッサ１４によ
って圧縮された冷媒が室内熱交換器１０に導かれるよう
にする。そして、第１室６と第３室８との間の前部の開
口２８及びインストルメントパネル２の下部の空気吹き
出し口３２、第２室７の外気導入口３６及び空気排出口
３３を開く。また、換気を同時に行うときには、第１室
６の前面の外気取り入れ口２２及び車室５と第２室７と
の間の換気口３７を半開とする。その他の開口は閉じて
おく。この状態で、コンプレッサ１４及び電動ファン１
１，１３を駆動する。第３室８内の電動ファン１５は停
止あるいは逆転させる。第１室６内の電動ファン１１を
駆動すると、車室５内の空気が第３室８を通って前部の
開口２８から第１室６内に流入する。また、第１室６の
前面の外気取入れ口２２から外気が走行風ととともに取
り入れられる。そして、その混合空気が第１室６内の室
内熱交換器１０に吹き付けられる。一方、電動ファン１
３の駆動によって、第２室７内には、その外気導入口３
６から外気が取り入れられるとともに、換気口３７から
車室５内の空気が吸入され、その混合空気が室外熱交換
器１２に吹き付けられる。コンプレッサ１４が作動する
と、そのコンプレッサ１４により圧縮されて高温高圧と
なった気相冷媒が第１室６内の室内熱交換器１０に導か
れる。そして、その熱交換器１０において、第１室６内
に導入された空気と熱交換される。したがって、その空
気は加熱される。その高温空気は、空気吹き出し口３２
から車室５内に吹き出される。一方、車室５内に供給さ
れる空気と熱交換した冷媒は、冷却されて高圧液体とな
り、膨張弁１９によって減圧された後、第２室７内の室
外熱交換器１２に導かれる。そして、その室外熱交換器
１２に吹き付けられる空気と熱交換することにより、そ
の空気中の熱を奪って気化する。次いで、その冷媒は、
再びコンプレッサ１４に導かれて圧縮される。また、室
外熱交換器１２において冷媒と熱交換することにより低
温となった空気は、第２室７の空気排出口３３から車外
に排出される。

【００２３】このようにして、冷房時とはヒートポンプ
サイクルを逆転させ、室内熱交換器１０から放熱させな
がら、その熱交換器１０を通して車室５内に空気を供給
することにより、車室５内の暖房が行われる。その場
合、車室５内から第１室６内に流れる空気は、コンプレ
ッサ１４が設置されている第３室８を通る。その第３室
８内はコンプレッサ１４及びその駆動モータからの発熱
によって高温となっている。したがって、車室５と第１
室６との間で循環する空気は加熱されることになる。そ
して、その高温空気が室内熱交換器１０において更に加
熱される。その結果、車室５内に供給される空気の温度
が高くなり、暖房効率が向上する。また、第１室６を通
して取り入れられた外気が車室５内に供給され、その分
だけ車室５内の空気が換気口３７及び第２室７を通して
空気排出口３３から車外に排出されることにより、車室
５内の換気が行われる。その場合、車室５内から排出さ
れる空気は温度が高いが、その空気は第２室７内の室外
熱交換器１２に通される。そして、その熱交換器１２に
よってその空気中の熱が吸収され、コンプレッサ１４に
送られる気相冷媒の温度が高められる。車室５内に供給
される空気はそのコンプレッサ１４通過後の冷媒と熱交
換することによって加熱されるので、その供給空気には
換気のために車室５内から排出される空気中の熱が加え
られることになる。こうして、車室５から排出される空
気中の熱が回収される。更に、室外熱交換器１２に吹き
付けられる空気は、その上流側に設置されているバッテ
リ９等からの熱も受ける。その結果、そのバッテリ９等
の排熱も暖房に利用されることになり、暖房効率が更に
向上する。

【００２４】また、この暖房モードにおいても、図５に
示されているように、第１室６の外気取入れ口２２及び
車室５後部の換気口３７をともに閉じて運転することも
できる。そのようにすれば、内気循環式の暖房が行われ
ることになり、車室５内の暖房が効率よく行われ、その
立ち上がりが早くなる。

【００２５】ハ）換気 車室５内の換気のみを行うときには、コンプレッサ１４
を停止してヒートポンプサイクルを停止させる。そし
て、図６に示されているように、第１室６の外気取入れ
口２２、インストルメントパネル２上部の空気吹き出し
口３１、車室５と第２室７との間の隔壁３に設けられて
いる換気口３７、及び第２室７後部の空気排出口３３を
開く。また、インストルメントパネル２上面の空気吹き
出し口３０をも開くようにしてもよい。そして、このと
きには、第２室７の外気導入口３６は閉じておく。電動
ファン１１，１３，１５は、自動車１の高速走行時には
停止させておく。また、低速走行時あるいは停車時は、
室内電動ファン１１のみを駆動する。このようにする
と、自動車１の高速走行時には、前端の外気取入れ口２
２から走行風が第１室６内に流入し、インストルメント
パネル２の空気吹き出し口３０あるいは３１から車室５
内に流入する。そして、車室５内の空気は後部の換気口
３７から第２室７を経て車外に流出する。したがって、
車室５内の換気が行われる。このときの風量は、外気取
入れ口２２を開閉する外気導入ダンパ２３の開度によっ
て調整される。また、自動車１の停車時あるいは低速走
行時には、室内電動ファン１１によって外気取入れ口２
２から外気が取り入れられ、その外気が車室５内に供給
される。そして、その分だけ車室５内の空気が排出され
る。したがって、車室５内の換気が行われる。このとき
の風量は、電動ファン１１の回転数によって調整され
る。

【００２６】この場合、第１室６の内気導入口２４は内
気循環ダンパ２５によって閉じられるので、車室５とコ
ンプレッサ１４の収容室である第３室８とが互いに連通
することになる。しかしながら、このときにはコンプレ
ッサ１４は停止しているので、第３室８内が高温となる
ことはなく、それによって車室５内の温度に影響が及ぼ
されることはない。コンプレッサ１４の長時間の駆動
後、直ちに換気モードに移行するような場合には、第３
室８の冷却空気取入れ口４０及び排熱口４１を開放状態
に保つようにすればよい。第２室７内に設置されている
バッテリ９等は、その第２室７を経て空気排出口３３か
ら車外に排出される車室５内の空気によって冷却され
る。

【００２７】ニ）除湿 車室５内の湿度が上昇し、フロントガラス等が曇るよう
なときには、除湿モードで運転する。その除湿モードに
は二つの運転状態がある。その一つは弱冷房モードの運
転状態である。すなわち、図７に示されているように、
四方弁１８は、コンプレッサ１４によって圧縮された冷
媒が室外熱交換器１２側に流れるように切り換える。そ
して、第１室６の内気導入口２４、第２室７の外気導入
口３６及び空気排出口３３、第３室８の冷却空気取入れ
口４０及び排熱口４１を開く。また、このときには、イ
ンストルメントパネル２の上面の空気吹き出し口３０を
開く。この状態で、コンプレッサ１４及び電動ファン１
１，１３，１５を低速駆動する。すると、内気循環の冷
房時と同様に、車室５内の空気が第１室６に導かれ、そ
の空気が室内熱交換器１０によって冷却される。そし
て、その冷却によって空気中の水分が凝縮する。したが
って、インストルメントパネル２上面の空気吹き出し口
３０から車室５内に吹き出す空気は比較的乾燥した空気
となる。こうして、乾燥空気がフロントガラスに吹き付
けられることにより、そのフロントガラスの曇りが除去
される。

【００２８】しかしながら、この除湿モードでは、車室
５内に供給される空気はある程度冷却されることにな
る。そこで、車室５内に冷気が吹き込むことが好ましく
ない場合には、図８に示されているように運転する。す
なわち、四方弁１８を、コンプレッサ１４によって圧縮
された冷媒が室内熱交換器１０側に流れるように切り換
えて、ヒートポンプサイクルを暖房モードとする。そし
て、第１室６の外気取入れ口２２及び第２室７の空気排
出口３３を半開とするとともに、車室５と第２室７との
間の換気口３７を開く。また、第３室８の冷却空気取入
れ口４０及び排熱口４１を開く。一方、第２室７の外気
導入口３６は閉じておく。この状態で、コンプレッサ１
４及び電動ファン１１，１３，１５を低速駆動する。す
ると、第１室６の外気取入れ口２２から導入された外気
が、室内熱交換器１０によって加熱された後、インスト
ルメントパネル２上面の空気吹き出し口３０から車室５
内に流入する。したがって、フロントガラス近傍の空気
の湿度が相対的に低くなり、そのフロントガラスの曇り
が除去される。一方、車室５内の湿度の高い空気は換気
口３７から第２室７の空気排出口３３を通して車外に排
出される。

【００２９】ホ）解氷 暖房が行われるのは外気温の低いときである。そして、
上述したように、暖房モードでの運転時には室外熱交換
器１２において吸熱が行われる。すなわち、冷媒が気化
することによって、その熱交換器１２に吹き付けられる
空気から熱が奪われる。そのために、内気循環式の暖房
時のように第２室７内に外気のみを導入すると、室外熱
交換器１２の周囲が外気温より更に低温となり、その熱
交換器１２に結氷が生じることがある。また、換気しな
がらの暖房時でも、その暖房効率を維持するために、換
気量をあまり多くすることはできない。すなわち、車室
５内の高温空気を室外熱交換器１２に吹き付けるように
するとしても、その空気量は多くすることができない。
したがって、そのような暖房時においても、室外熱交換
器１２には結氷が生じることがある。そして、そのよう
に熱交換器１２に氷が付着すると、その熱交換器１２の
効率が著しく低下する。そこで、そのようなときには次
のように運転する。

【００３０】まず、図９に示されているように、冷媒の
流れ方向は暖房モードと同じ方向とする。すなわち、四
方弁１８は、コンプレッサ１４によって圧縮された冷媒
が室内熱交換器１０側に流れるようにセットしたままと
する。また、第１室６と第３室８との間の前部の開口２
８及びインストルメントパネル２下部の空気吹き出し口
３２は開いておく。一方、第２室７の外気導入口３６及
び空気排出口３３はともに閉じ、車室５との間の換気口
３７も閉じておく。そして、このときには、バイパス配
管２０に設けられている開閉弁２１を開く。この状態
で、室内電動ファン１１を低速回転させる。すると、室
内熱交換器１０において冷媒と熱交換する空気量が少な
く抑えられるので、冷媒は、その熱交換器１０を通過し
た後も比較的高温のまま保たれる。そして、その冷媒
が、膨張弁１９を迂回するバイパス配管２０を通り、室
外熱交換器１２に流入する。したがって、その室外熱交
換器１２には比較的高温高圧の冷媒が導かれることにな
る。その結果、室外熱交換器１２に付着した氷が解かさ
れる。この間において、第２室７は密閉されているの
で、室外電動ファン１３が駆動されることによって、そ
の第２室７内では空気が循環している。その空気は、バ
ッテリ９等の発熱によって加熱される。したがって、室
外熱交換器１２に吹き付けられる空気が極度に低温とな
ることはなく、その熱交換器１２に新たに氷が付着する
ことが防止される。また、このとき、室内熱交換器１０
に吹き付けられる空気は、発熱源であるコンプレッサ１
４が設置されている第３室８を通ることによって加熱さ
れる。しかも、その空気は、室内電動ファン１１の回転
数が低いために少量ではあるが、その熱交換器１０によ
って少なくとも加熱される。そして、その加熱された空
気が車室５内に供給される。したがって、車室５内は暖
房されるには至らないとしても、少なくともその温度低
下は防止される。こうして、車室５内の温度を維持した
まま、室外熱交換器１２の解氷が行われる。

【００３１】このモードでも室外熱交換器１２の解氷が
できない場合には、図１０に示されているように、四方
弁１８を切り換えてヒートポンプサイクルを冷房モード
で運転する。その場合、室内熱交換器１０によって冷却
された空気が車室５内に流出することのないようにする
ために、第１室６から車室５内に空気を吹き出す空気吹
き出し口３０，３１，３２をすべて閉じるとともに、第
１室６の底壁をなす隔壁４に設けられた車室５側の開口
２７を開く。すると、その開口２７を開閉するダンパ２
６によって第１室６及び第３室８が車室５側から遮断さ
れる。そして、室内熱交換器１０を通過した空気は、そ
の開口２７から第３室８内に流出した後、前部の開口２
８を通して再び第１室６内に戻される。したがって、乗
員に冷気を感じさせるようなことが防止される。そし
て、このように冷房モードで運転することにより、室外
熱交換器１２において冷媒が放熱するので、その熱交換
器１２の周囲が高温となる。また、このときにも、バッ
テリ９等の発熱源が収容された第２室７が密閉され、そ
の第２室７内で空気が循環するようにされるので、室外
熱交換器１２には温風が吹き付けられることになる。そ
の結果、室外熱交換器１２に付着した氷は急速に解かさ
れる。このように、室外熱交換器１２に結氷が生じたと
きにも、ヒートポンプサイクルを作動させるとともに、
バッテリ９やコンプレッサ１４等の排熱を利用すること
によって、その氷を除去することが可能となる。

【００３２】なお、上記実施例においては、冷媒の流れ
方向を切り換える切換手段として四方弁１８を用いるも
のについて説明したが、コンプレッサ１４として特開昭
55−8588号公報に示されているように逆転可能なものを
用いるようにすれば、そのような四方弁１８等は省くこ
とができる。また、冷媒を減圧する減圧手段としては、
上記実施例のようにキャピラリチューブからなる単一の
膨張弁１９のほか、冷房サイクルで働く膨張弁と暖房サ
イクルで働く膨張弁とを別個に備えたものを用いること
もできる。更に、上記実施例においては、コンプレッサ
１４が設置される第３室８を第１室６の下方に配置する
ものとしているが、その第３室８は、例えば車室５の下
部に配置するようにすることもできる。また、バッテリ
９等の発熱源をもその第３室８内に配設するようにする
こともできる。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、室外熱交換器を車室の後方に配置するように
しているので、車室内の冷房あるいは暖房中における換
気時に、その車室から排出される空気中のエネルギを回
収することができる。したがって、効率の高い空調装置
とすることができ、電気自動車にも適用することが可能
となる。また、コンプレッサを、室内熱交換器が配置さ
れる第１室、及び室外熱交換器が配置される第２室、更
には車室からも分離された独立した第３室内に配置する
ようにしているので、それら室内熱交換器、室外熱交換
器、及びコンプレッサが互いに他からの熱的影響を受け
ることがなくなり、特に冷房時、室外熱交換器へのコン
プレッサ等の発熱源からの輻射熱の影響が防止されるこ
とにより、その室外熱交換器の効率が向上する。したが
って、その室外熱交換器の小形化を図ることができる。
更に、第３室内に冷却空気が導入されるようにしている
ので、その第３室内に配置されるコンプレッサが効率よ
く冷却されるようになる。したがって、そのコンプレッ
サの効率を向上させることもできる。しかも、それによ
って冷房時における室外熱交換器の放熱量を低減させる
ことができるので、その室外熱交換器を更に小形化する
ことができる。そして、それら第１室、第２室、及び第
３室の間、更にはそれらと車外あるいは車室との間を適
宜連通・遮断可能とし、また、ヒートポンプサイクルを
行わせるようにすることにより、冷暖房及び換気のみな
らず、除湿や解氷といった各種のモードでの運転が可能
となり、車室内を常に快適な環境に保持することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による自動車用空調装置の一実施例を示
す概略構成図である。

【図２】その空調装置における冷房モードの一形態を示
す説明図である。

【図３】その空調装置における冷房モードの異なる形態
を示す説明図である。

【図４】その空調装置における暖房モードの一形態を示
す説明図である。

【図５】その空調装置における暖房モードの異なる形態
を示す説明図である。

【図６】その空調装置における換気モードの一形態を示
す説明図である。

【図７】その空調装置における除湿モードの一形態を示
す説明図である。

【図８】その空調装置における除湿モードの異なる形態
を示す説明図である。

【図９】その空調装置における解氷モードの一形態を示
す説明図である。

【図１０】その空調装置における解氷モードの異なる形
態を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 自動車 ２ インストルメントパネル ３ 後部隔壁 ４ 水平隔壁 ５ 車室 ６ 第１室 ７ 第２室 ８ 第３室 ９ バッテリ（動力源） １０ 室内熱交換器 １１ 室内電動ファン １２ 室外熱交換器 １３ 室外電動ファン １４ コンプレッサ １５ 電動ファン １６，１７ 冷媒配管 １８ 四方弁（切換手段） １９ 膨張弁（減圧手段） ２０ バイパス配管 ２１ 開閉弁 ２２ 外気取入れ口 ２３ 外気導入ダンパ ２４ 内気導入口 ２５ 内気循環ダンパ ２６ ダンパ（遮蔽手段） ２７ 開口（循環路） ２８ 開口（連通路、循環路） ２９ ダンパ ３０，３１，３２ 空気吹き出し口 ３３ 空気排出口 ３４ 排気ダンパ ３５ 外気導入ダンパ ３６ 外気導入口 ３７ 換気口 ３８ 換気ダンパ ３９ 外気導入ダンパ ４０ 冷却空気取入れ口 ４１ 排熱口 ４２ 排熱ダンパ

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車外から空気を取り入れる外気取入れ口
   と車室内に空気を吹き出す空気吹き出し口とを有する第
   １室内に配置され、その第１室に導入される空気と熱交
   換を行う室内熱交換器と、 車外から空気を取り入れる外気導入口と車外に空気を排
   出する空気排出口とを有する第２室内に配置され、その
   第２室に導入される空気と熱交換を行う室外熱交換器
   と、 それら室内熱交換器と室外熱交換器との間で冷媒を循環
   させる２本の冷媒配管の一方に設けられ、その冷媒を圧
   縮するコンプレッサと、 前記冷媒配管の他方に設けられ、前記室内熱交換器と室
   外熱交換器との間を流れる前記冷媒を減圧する減圧手段
   と、を備えた自動車用空調装置において；前記室内熱交
   換器が配置される第１室が車室の前方に設けられるとと
   もに、前記室外熱交換器が配置される第２室が車室の後
   方に設けられ、その第２室と車室との間が開閉可能な換
   気口により連通可能とされており、 前記第１室の外気取入れ口、前記第２室の外気導入口及
   び空気排出口がそれぞれ開閉可能とされていて、 前記コンプレッサが、前記第１室、第２室、及び車室の
   いずれからも分離された第３室内に配置され、 その第３室に、車外からコンプレッサ冷却空気を取り入
   れる開閉可能な冷却空気取入れ口と、その第３室内にお
   いて加熱された空気を車外に排出する開閉可能な排熱口
   とが設けられていることを特徴とする、 自動車用空調装置。
2. 【請求項２】 前記減圧手段が、いずれの方向に流れる
   冷媒をも減圧させ得る可逆式のものとされており、 前記コンプレッサが設けられる冷媒配管に、その冷媒の
   流れ方向を切り換える切換手段が設けられている、 請求項１記載の自動車用空調装置。
3. 【請求項３】 前記室内熱交換器が配置される第１室と
   前記コンプレッサが配置される第３室との間に、その第
   ３室内において加熱された空気を第１室内の室内熱交換
   器に導く遮断可能な連通路が設けられている、 請求項２記載の自動車用空調装置。
4. 【請求項４】 前記減圧手段が設けられる冷媒配管に、
   その減圧手段をバイパスする開閉弁を備えたバイパス配
   管が接続されている、 請求項２又は３記載の自動車用空調装置。
5. 【請求項５】 前記室内熱交換器が配置される第１室を
   前記車室から遮断する遮蔽手段が設けられるとともに、 その第１室と前記コンプレッサが配置される第３室との
   間に、その第１室内の室内熱交換器を通して第３室内の
   空気を循環させる遮断可能な循環路が設けられている、 請求項１記載の自動車用空調装置。
6. 【請求項６】 前記第２室内に配置される室外熱交換器
   の上流側に、自動車の動力源が配置されている、 請求項１ないし５のいずれか記載の自動車用空調装置。