(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の乗員室への空気の流通路に設けられた内部熱交換器（18）と外部熱交換器（40）（42）の間にあるコンプレッサー（22）により冷却液を循環させる冷却液循環回路（20）と、内部熱交換器と外部熱交換器が、冷却モードで、それぞれ蒸発器とコンデンサーとして機能し、加熱モードで、それぞれコンデンサーと蒸発器として機能するように、冷却液の流れの方向を逆にする手段（28）とを備え、前記外部熱交換器（40）（42）が、冷却液循環回路（20）に、乗員室（Ｈ）からの空気の流れ（F1）の通路に設けられた第１外部熱交換器（40）と、少なくとも加熱モードでは、乗員室（Ｈ）の外部の熱源で熱交換するようになっている第２外部熱交換器（42）とよりなっている電気自動車の乗員室の温度制御装置において、
第１外部熱交換器（40）と第２外部熱交換器（42）が、並列に配置されていることを特徴とする電気自動車の乗員室の温度制御装置。
【請求項２】
第１外部熱交換器（40）が、加熱モードで蒸発器として作用する場合に、蒸発圧を最小値にするための手段（58）を備えていることを特徴とする請求項１に記載の電気自動車の乗員室の温度制御装置。
【請求項３】
圧力制限手段が、圧力制限バルブ（58）を備えていることを特徴とする請求項２に記載の電気自動車の乗員室の温度制御装置。
【請求項４】
第１外部熱交換器（40）が、乗員室（Ｈ）からの空気の流れ（F1）の通路に設けられている気相／液相式熱交換器であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電気自動車の乗員室の温度制御装置。
【請求項５】
加熱モードと冷却モードの両方で、第１外部熱交換器（40）に、乗員室からの空気の流れ（F1）のみが通過するようになっていることを特徴とする請求項４に記載の電気自動車の乗員室の温度制御装置。
【請求項６】
加熱モードで、第１外部熱交換器（40）に、乗員室からの空気の流れ（F1）が通過し、冷却モードで、乗員室からの空気の流れ（F1）と外気の流れ（F2）からなる混合気が通過するようになっていることを特徴とする請求項４に記載の電気自動車の乗員室の温度制御装置。
【請求項７】
第２外部熱交換器（42）が、例えば少なくとも１つの電気部品（62）のような外部熱源により加熱される外気の流れ（F2）の通路に設けられている気相／液相式熱交換器であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の電気自動車の乗員室の温度制御装置。
【請求項８】
第２外部熱交換器（42）が、少なくとも１つの電気部品（62）又は自動車の電動モーター（Ｍ）を冷却する冷却回路（78）に設けられている液相／液相式熱交換器であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の電気自動車の乗員室の温度制御装置。
【請求項９】
冷却液が、冷却回路（78）を流れるようになっており、冷却回路
（78）が、第２外部熱交換器（42）が設けられている第１支流（80）、冷却ラジエータ（84）と連動ファン（86）が設けられている第２支流（82）、及び加熱モードで、第２外部熱交換器（42）が作動するように、冷却液を、少なくとも第１支流（80）で循環させるように、かつ冷却モードで、第２外部熱交換器（42）が作動しないように、第２支流（82）のみを循環させるようになっている３方向バルブ（88）を備えていることを特徴とする請求項８に記載の電気自動車の乗員室の温度制御装置。
【請求項１０】
冷却回路（78）が、自動車の少なくとも１つの電気部品（62）を冷却し、電動モーター（Ｍ）が、別の空気の流れにより冷却されるようになっていることを特徴とする請求項９に記載の電気自動車の乗員室の温度制御装置。
【請求項１１】
冷却回路（78）が、自動車の少なくとも１つの電気部品（62）を冷却し、一方電動モーター（Ｍ）を冷却する空気の流れは、乗員室からの空気の流れ（F1）と混合され、加熱モードでのみ、第１外部熱交換器（40）に供給されるようになっていることを特徴とする請求項９に記載の電気自動車の乗員室の温度制御装置。
【請求項１２】
冷却回路（78）が、自動車の少なくとも１つの電気部品（62）を冷却し、かつ電動モーター（Ｍ）を冷却するのに用いられた空気の流れは、冷却回路（78）の第２支流（82）に設けられた冷却ラジエータ（84）を通過するようになっていることを特徴とする請求項９に記載の電気自動車の乗員室温度制御装置。
【発明の詳細な説明】
本発明は、電気自動車の乗員室の温度制御装置に関する。
詳しく言うと、自動車の乗員室への空気の流通路に設けられた内部熱交換器と、外部熱交換器との間にあるコンプレッサーによって循環される冷却液が流れる回路、及び内部熱交換器と外部熱交換器が、冷却モードでは、それぞれ蒸発器とコンデンサーとして機能し、加熱モードでは、それぞれコンデンサーと蒸発器として機能するように、冷却液の流れの方向を逆にする手段を備えている電気自動車の乗員室の温度制御装置に関する。
冷却モードでは、この装置は、従来の温度制御装置のように作動し、内部熱交換器は、乗員室に送られる空気の流れを冷却する蒸発器の役をし、外部熱交換器は、熱を外部へ放出する。
冷却液の流れの方向を逆にすると、内部熱交換器は、コンデンサーの役をし、乗員室への空気の流れの温度を上げ、外部熱交換器は蒸発器の役をし、熱源から熱を取り除き、加熱モードが得られる。
換言すると、後者の場合には、装置は、外部から熱エネルギーを取り、それを乗員室に供給するヒートポンプとして作動する。
このような制御装置は、特に電気駆動装置により生ずる熱が、冬期には、通常、乗員室の加温要求を満たすのに十分でない電気自動車に適している。
上記形式のいくつかの装置は、すでに提案されており、それらは、自動車の電気駆動装置のような外部熱源と熱交換関係を有する単一の外部熱交換器を備えている。
このような装置は、冷却モードでは、満足に作動するが、加熱モードでの作動は、電気駆動装置により生ずる熱が不十分であるので、不満足である。
また加熱モードでは、外部熱交換器は、氷結問題を起こす。
本発明の目的は、前記の欠点を解決することである。
そのため、本発明による前記形式の装置は、乗員室からの空気の流れの通路に設けられた第１外部熱交換器、及び少なくとも加熱モードでは、乗員室の外部の熱源で熱交換するようになっている第２外部熱交換器を備えていることを特徴としている。
従って、この装置が加熱モードで作動する時は、第１外部熱交換器は、乗員室からの温かい空気の流れで熱エネルギーを回収することができ、第２外部熱交換器は、乗員室の外部熱源から熱エネルギーを回収することができ、乗員室に、少なくとも１つの電気部品又は自動車を駆動する電動モーターを設けることができる。
冷却モードでは、第１外部熱交換器は、コンデンサーの役をし、第２外部熱交換器は、コンデンサーの役をするか、または全く用いられない。
本発明の好ましい実施例では、冷却液の回路において、第１外部熱交換器と第２外部熱交換器は並列に配置されている。
本発明の好ましい実施例では、第１外部熱交換器は、加熱モードで蒸発器の役をする時、蒸発圧力を最小値に制限するための手段を備えている。
圧力制限手段は、圧力制限バルブを備えているのがよい。
これにより、第１外部熱交換器の氷結問題を避けることができる。
本発明の好ましい実施例では、第１外部熱交換器は、乗員室からの空気の流れの通路に設けられている気相／液相式熱交換器である。
加熱モードと冷却モードの両方で、第１外部熱交換器に、乗員室からの空気の流れのみが通過するようになっている。
しかし、加熱モードで、第１外部熱交換器に、乗員室からの空気の流れが通過し、冷却モードで、乗員室からの空気の流れと外気の流れからなる混合気が通過するようになっているのが好ましい。
従って、冷却モードでは、空気の流れは、乗員室からの循環空気の流れと、冷却効果を高める外気の流れとの中間温度で第１外部熱交換器を通過する。
第２外部熱交換器は、例えば少なくとも１つの電気部品の外部熱源により加熱される外気の流れの通路に設けられている気相／液相式熱交換器である。
従って、加熱された外気は、直接第２外部熱交換器を通過する。
第２実施例では、第２外部熱交換器は、少なくとも１つの電気部品又は自動車の電動モーターを冷却する冷却回路に設けられている液相／液相式熱交換器である。
従って第２外部熱交換器によりなされる熱交換は、冷却回路によりなされる。
冷却液は、冷却回路を流れるようになっており、冷却回路は、第２外部熱交換器が設けられている第１支流、冷却ラジエータと連動ファンが設けられている第２支流、及び加熱モードで、第２外部熱交換器が作動して、冷却液を、少なくとも第１支流で循環させるように、かつ冷却モードで、第２外部熱交換器が作動せず、第２支流のみを循環させるようになっている３方向バルブを備えている。
この結果、加熱モードでは、第２外部熱交換器は、冷却回路によって乗員室の外部から熱エネルギーを回収できる。冷却モードでは、第２外部熱交換器は、休止している。
第１変形例では、冷却回路は、自動車の少なくとも１つの電気部品を冷却するのに役立ち、電動モーターは、別の空気の流れにより冷却されるようになっている。
ここでは、電動モーターによって加熱された空気の流れは使われない。
他の変形例では、冷却回路は、自動車の少なくとも１つの電気部品を冷却するのに役立つが、電動モーターを冷却する空気の流れは、乗員室からの空気の流れと混合され、加熱モードでのみ、第１外部熱交換器に供給されるようになっている。
第３実施例では、冷却回路は、自動車の少なくとも１つの電気部品を冷却するのに役立ち、かつ電動モーターを冷却するのに用いられた空気の流れは、冷却回路の第２支流に設けられた冷却ラジエータを通過するようになっている。
従って、加熱モードでは、電動モーターの熱エネルギーは（冷却回路により）第２外部熱交換器により回収され、第１変形例で述べたように、第１外部熱交換器によっては回収されない。
単なる例示にすぎないが、添付図面に基づき、次に本発明の実施例を説明する。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の第１実施例による装置の加熱モードを示す概略図である。
図２は、図１の装置の冷却モードを示す概略図である。
図３は、本発明の第２実施例による装置の加熱モードを示す概略図である。
図４は、図３の装置の冷却モードを示す概略図である。
図５は、本発明の第３実施例による装置の加熱モードを示す概略図である。
図６は、図５の装置の冷却モードを示す概略図である。
図７は、本発明の第４実施例による装置の加熱モードを示す概略図である。
図８は、図７の装置の冷却モードを示す概略図である。
実施例
図１は、電動モータＭによって駆動される１点鎖線で示す自動車の乗員室Ｈの温度制御装置を示す。
この装置は、乗員室Ｈの外からの空気取入口12と、乗員室Ｈ内部の空気循環用取入口14を備える空気分配ケース10を備えている。空気分配ケース10は、乗員室Ｈ内の温気または冷気を分配する出口16も備えている。
空気分配ケース10に内蔵されている内部熱交換器18は、冷却液循環回路20に取りつけられており、それは、熱吸収時に、液相から気相に、熱放出時に、気相から液相に変えることができるようになっている。
冷却液循環回路20は、コンプレッサー22、その入口24、及び出口26を備えており、それらは４方向バルブ28に接続されており、それ自身は、一方で内部熱交換器18に導くパイプ30に、他方で回路のＡ点に導くパイプ32に接続されている。
図１に示す位置では、バルブ28は、コンプレッサー22の出口26をパイプ30へ、コンプレッサー22の入口24をパイプ32へ接続している。その結果、気相の冷却液は、コンプレッサー22で圧縮され、コンデンサーとして働く内部熱交換器18に送られ、そこで凝縮され、乗員室Ｈ内へ熱を放出する。
コンデンサー18はまた、回路のＢ点で終わるパイプ34に接続されている。
Ａ点とＢ点は、平行に設けられた２つのチャネル36,38によって接続されており、それらは、それぞれ第１外部熱交換器40と第２外部熱交換器42に取りつけられている。
Ｂ点と外部熱交換器40との間で、導管36は、２つの支流に分かれており、導管36−１は、外部熱交換器40の冷却液をＢ点に循環させるノーリタンバルブ37を備えており、導管36−２は、減圧バルブ44が挿入されている。
外部熱交換器40とＡ点との間の導管36は、毛細管48により減圧バルブ44に接続されている温度センサー46を備えている。減圧バルブ44は、サーモスタット減圧バルブの役をしている。
Ｂ点と外部熱交換器42との間で、導管38は２つの支流に分かれており、導管38−１は、冷却液を外部熱交換器42からＢ点へ循環させるノーリタンバルブ39に取りつけられており、導管38−２は、サーモスタット減圧バルブ50に取りつけられている。
サーモスタット減圧バルブ50は、外部熱交換器42とＡ点との間の導管38の一部にある温度センサー52に接続されている。温度センサー52は、毛細管54を介して、サーモスタット減圧バルブ50に接続されている。
温度センサー52とＡ点との間に、ノーリタンバルブ56が取りつけられており、冷却液を外部熱交換器42からＡ点へ循環している。
４方向バルブ28をＡ点に接続しているパイプ32では、圧力制限バルブ58が取りつけられており、外部熱交換器40が氷結しないようになっている。
外部熱交換器40は、気相／液相式熱交換器であり、乗員室Ｈからの空気の流れF1をダクト60に導入する。
外部熱交換器42は、乗員室Ｈの外部からとる空気の流れF2が通過し、この実施例では、コンプレッサー22と（Ｅ）で示す少なくとも１つの電気部品62を備える外部熱源によって加熱される。
この電気部品62は、例えば自動車の電気バッテリーをその制御回路等である。
空気の流れF2は、電動ファン66によりダクト64内に導入するのがよい。
そのため、電動モーターＭは、ファン70によりダクト68内に流入する空気の流れF3により冷却される。
しかし、電動モーターＭにより生ずる熱エネルギーは回収されない。
図１に示す実施例では、装置は加熱モードで作動する。気相の冷却液は、コンプレッサー22で加圧され、コンデンサーの役をする内部熱交換器18に送られ、そこで凝縮され、熱を生じ、乗員室Ｈに送られる空気の流れを加熱する。
液相の冷却液は、回路のＢ点に達し、２つの導管36、38に分配される。
導管36では、導管36−２の減圧バルブ44を通過してから、外部熱交換器40と到達点Ａに行く。
導管38では、液相の冷却液は、導管38−２の減圧バルブ50を通過してから、外部熱交換器42と到達点Ａへ行く。冷却液は、蒸発器の役をする２つの外部熱交換器40,42で蒸発する。
気相の冷却液は、外部熱交換器40から出、圧力制限バルブ58を通過してコンプレッサー22に戻る。圧力制限バルブ58は、外部熱交換器40の蒸発圧力を所定の最小値に制限することができ、外部熱交換器40を去る空気の温度を確実に氷結が起こらない温度に保つことができる。
この過程により、冷たい乾燥した外気と混合した後で、外部熱交換器42により、乗員室Ｈからの空気に含まれる熱エネルギーの回収を避けることができる。
図２は、同じ装置の冷却モードを示す。
バルブ28の位置は逆になり、コンプレッサー22の出口26は、パイプ32と通じ、入口24はパイプ30と通じている。
気相の冷却液は、コンプレッサー22で加圧され、回路のＡ点に送られる。そこから冷却液は、導管36、38に分配される。導管36では、まずバルブ56を通り、コンデンサーの役をする外部熱交換器40に行き、そこで冷却液は、液相に凝縮される。そこから、ノーリタンバルブ37を備える導管36−１へ行く。
導管38では、気相の冷却液は、まずコンプレッサーの役をする外部熱交換器40を通過し、そこで液相に凝縮され、バルブ39へ行く。冷却液は、Ｂ点に達し、そこから蒸発器の役をする内部熱交換器18に達する。
冷却モードの作動で、装置は、乗員室Ｈに送られる空気の流れから熱エネルギーを除いて冷却し、熱エネルギーを外部熱交換器40,42に放出する。
図３に示す実施例では、図１、図２と同じ要素には、同じ符号を付してある。
コンプレッサー22は、乗員室Ｈからの空気の流れF1を導入するダクト60内にある。ダクト60は、図１、図２に示す実施例では、ダクト64内にファン66を備えている。
しかし、図３の加熱モードでは、ファン66は、スイッチが切れ、図４の冷却モードでのみ作動する。ダクト60は、乗員室Ｈからの空気取入口72と、外気用空気取入口74を備え、空気取入口74は、供給バルブ76で制御される。
図３の加熱モードでは、バルブ76は閉じられており、外部熱交換器40は、乗員室Ｈからの空気のみ供給される。
図４の冷却モードでは、バルブ76は開いており、外部熱交換器40には、乗員室Ｈからの内部空気（循環空気）と乗員室Ｈの外部から取り入れる外気との混合気は供給される。
図３、図４に示す実施例では、外部熱交換器42は、液相／液相式熱交換器である。外部熱交換器42は、（Ｅ）で示す少なくとも１つの電気部品62を冷却するための冷却回路78に取りつけられている。通常は、耐凍剤を加えた水である冷却液は、冷却回路78を流れる。
冷却回路78は、外部熱交換器42が取りつけられている第１支流80、冷却ラジエータ84と連動ファン86が取りつけられている第２支流82、および冷却液を、図３の加熱モードでは、第１支流80に、図４の冷却モードでは、第２支流82に循環させるようになっている３方向バルブ88を備えている。
冷却回路78は、電気部品62と水ポンプＰが取りつけられている共通支流90も備えている。
加熱モードでは、図１、図２に示す実施例における内部熱交換器18は、コンプレッサーとして働く。そのため、外部熱交換器40は、蒸発器の役をし、乗員室Ｈからの空気の熱エネルギーの一部と、コンプレッサー22からの熱の一部を回収する。
しかし、前記加熱モードでは、外部熱交換器42は、蒸発器の役をし、冷却回路78によって、乗員室Ｈの外部から、特に電気部品62から供給される熱エネルギーを回収する。図１、図２に示す実施例のように、自動車の電動モーターＭに生ずる熱エネルギーは回収されない。
図４の冷却モードでは、冷却液の流れの方向は逆で、内部熱交換器18は、蒸発器の役をし、外部熱交換器40は、コンデンサーの役をする。
乗員室Ｈからの循環空気と外気の混合気は、外部熱交換器40を通過する。
他方、外部熱交換器42は、冷却回路78の冷却液が、第２支流82と共通支流90のみを循環するので、働かないままである。
自動車の電気部品62は、冷却ラジエータ84と連動ファン86により冷却される。
図５、図６は、図３、図４の装置の変形例を示す。同じ要素に対する符号は同じである。電動モーターＭから冷たい空気を導くダクト68は、外部熱交換器40で終るダクト60の空気取入口74に接続されている。
電動モーターＭと関連するファン70は、ダクト60の空気取入口74で終る側面ダクト92に内蔵されている。ダクト60には外気取入口94が設けられている。ダクト60への導入は、２つのブルブ96,98によって制御されている。
図５の加熱モードでは、バルブ96と98は、電動モーターＭによって加熱された空気を乗員室Ｈからの循環空気と混合させて、外部熱交換器40に供給する。
図６の冷却モードでは、バルブ96と98は同時に、電動モーターＭを冷却するのに用いられた空気を、電動ファン70により、直接外部に導き、かつ外部熱交換器40に外気を供給することができる。
外部熱交換器40には、乗員室Ｈからの循環空気と乗員室Ｈの外部からの外気との混合気が供給される。
図５、図６に示す実施例では、外部熱交換器42の作動の仕方は、前記の場合と同じである。図５に示す加熱モードでのみ作動する。
図７、図８は、図３、図４の変形例で、同じ要素に対する符号は同じである。
外部熱交換器40への供給は、図３、図４に示す実施例と同じである。
外部熱交換器40は、図７の加熱モードで、乗員室Ｈからの循環空気によってのみ供給され、図８の冷却モードでは、乗員室Ｈからの循環空気と外気の混合気によって供給される。
ここでの基本的相違は、外部熱交換器42についてである。外部熱交換器42は、２つの支流80,82、共通支流90および３方向バルブ88を備える冷却回路78に組み込まれている。
この実施例では、水ポンプＰと電気部品62は、第２支流82に設けられている。冷却ラジエータ84とファン86は、ダクト100に内蔵されており、そこを電動モーターＭを冷却するのに使われた温かい空気が通過する。
図７の加熱モードでは、バルブ88は、冷却液を共通支流90に通さず、両支流80,82に通す位置にある。冷却ラジエータ84は、電動モーターＭを冷却することによって得られる熱エネルギーの一部を冷却回路78に与える。
この熱エネルギーは、蒸発器の役をする外部熱交換器42によって回収される。
図８の冷却モードでは、バルブ88は、冷却液を外部熱交換器42に通さず、第１支流80と共通支流90に通す位置にある。冷却回路78はその時、電動モーターＭを冷却できる。
加熱モードでは、冷却回路78はまた自動車の電気部品62に生ずる熱エネルギーの一部を回収する。
本発明は、上記に例示した実施例に限定されず、他のあらゆる変形例も含まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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