(57)【要約】【課題】システムレイアウトの自由度を増すことができ、かつ、水の消失を抑えることができる、電気自動車用空調システムを提供する。【解決手段】温水循環路９を流通する温水とその温水中の気体とを分離させるための気液分離タンク１０は、冠水タンク３１およびサブタンク３２からなる。冠水タンク３１は、温水循環路９の途中部に介装されている。サブタンク３２は、冠水タンク３１の上方に配置されて、冠水タンク３１と細チューブ４０を介して連通している。サブタンク３２には、気体を外部に放出するための解放孔４２が形成されており、サブタンク３２内の上部の気体は、サブタンク３２内の圧力が外部の圧力よりも高くなると、解放孔４２から外部に放出される。【選択図】図２
2013203253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車室内に供給される送風が流通する空調ダクトと、
温水流路と、
前記温水流路に温水を流通させるためのウォータポンプと、
前記温水流路を流通する温水によって加熱され、前記空調ダクトを流通する送風を加熱するためのヒータコアと、
前記温水流路を流通する温水とその温水中の気体とを分離させるための気液分離タンクとを備え、
前記気液分離タンクは、前記温水流路の途中部に介装され、前記温水流路を流通する温水で満たされる冠水タンクと、前記冠水タンクの上方に配置され、前記冠水タンクと連通管を介して連通するサブタンクとを含み、
前記連通管は、その断面積が前記冠水タンクにおける前記温水流路との接続口の開口面積よりも小さく、前記接続口よりも上方の位置で前記冠水タンクに接続されており、
前記サブタンク内の上部は、気体が収容される気体収容部であり、
前記サブタンクには、前記気体収容部から気体を外部に放出するための解放孔が形成されている、電気自動車用空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車用空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンを駆動源とする自動車（エンジン自動車）では、ブロワによる送風を温めるためのヒータコアにエンジンの冷却水が供給されることにより、エンジンの排熱が暖房に利用されている。
【０００３】
電気自動車では、エンジンが搭載されていないので、エンジン（冷却水）の排熱を暖房に利用することができない。そのため、電気自動車用空調システムとしては、ヒートポンプ式の構成を採用したものや、エンジン自動車用空調システムと同様なヒータ・クーラ分離式の構成、つまり冷凍サイクルと温水サイクルとが分離して設けられた構成を採用し、温水サイクルに含まれるヒータコアにヒータで加熱した温水を供給するようにしたものが提案されている。
【０００４】
図３は、従来の電気自動車用空調システムにおける温水サイクルの構成を図解的に示す図である。
【０００５】
ヒータコア９１には、温水循環路９２が接続されている。温水循環路９２には、リザーバタンク９３、電動ポンプ９４およびＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒータ９５が介装されている。
【０００６】
リザーバタンク９３には、水が貯留されている。電動ポンプ９４が駆動されると、リザーバタンク９３から水が汲み出されて、その水が温水循環路９２を循環する。温水循環路９２を循環する水は、ＰＴＣヒータ９５によって加熱されて温水となり、ヒータコア９１に供給される。これにより、ヒータコア９１が温水によって加熱される。
【０００７】
温水循環路９２を循環する温水中に気体が含まれていると、その気体が温水とともに電動ポンプ９４に吸い込まれ、電動ポンプ９４のエア噛みが発生する。そのため、温水循環路９２を循環する温水中から気体を排除する必要がある。
【０００８】
そこで、リザーバタンク９３は、気液分離器としての役割を有している。すなわち、リザーバタンク９３に戻された温水は、リザーバタンク９３の底部に貯留され、リザーバタンク９３の上部には、気体を貯留可能なスペースが設けられている。そして、リザーバタンク９３の上面には、水を補給するための補給口９６が形成されており、この補給口９６には、リザーバタンク９３内の圧力が所定圧以上になると気体を放出する水蒸気解放機能付きの密封式キャップ９７が冠着されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１１−１６４８９号公報
【特許文献２】特開平７−２８０２８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
温水循環路９２を循環する水は、補給口９６からリザーバタンク９３に注入される。リザーバタンク９３に注入された水は、重力により、リザーバタンク９３から温水循環路９２に流出する。そして、温水循環路９２内が水で満たされると、温水循環路９２からリザーバタンク９３に水が戻り、それ以降は、リザーバタンク９３に注入される水がリザーバタンク９３に溜められていく。そして、リザーバタンク９３内に所定水位まで水が溜められると、リザーバタンク９３への水の注入が終了される。
【００１１】
温水循環路９２上に所定水位よりも高い位置に配置される部分が存在すると、温水循環路９２内には、水が所定水位と同じ高さの位置までしか入らず、当該部分に空気が残留する。そのため、所定水位が温水循環路９２上の他の部分よりも高い位置となるように、リザーバタンク９３を配置しなければならない。そのため、電気自動車の車体内において、リザーバタンク９３の配置の自由度が小さい。
【００１２】
また、リザーバタンク９３には、高温に上昇した温水が流通する。そのため、リザーバタンク９３内では、多量の水蒸気が発生する。リザーバタンク９３の容量が小さいと、リザーバタンク９３内の圧力（水蒸気の圧力）が所定圧以上になりやすく、密封式キャップ９７から水蒸気が放出されることによる水の消失速度が大きくなる。これを防止するため、リザーバタンク９３の上部にある程度のスペースを確保する必要があり、リザーバタンク９３の大型化が避けられない。
【００１３】
水蒸気の放出による温水の消失を防ぐために、その放出される水蒸気を液化して温水循環路に戻すことが考えられる。しかしながら、新しい経路を追加しなければならず、コストアップにつながるので、好ましい方策ではない。
【００１４】
本発明の目的は、レイアウトの自由度を増すことができ、かつ、水の消失を抑えることができる、電気自動車用空調システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記の目的を達成するため、本発明に係る電気自動車用空調システムは、車室内に供給される送風が流通する空調ダクトと、温水流路と、前記温水流路に温水を流通させるためのウォータポンプと、前記温水流路を流通する温水によって加熱され、前記空調ダクトを流通する送風を加熱するためのヒータコアと、前記温水流路を流通する温水とその温水中の気体とを分離させるための気液分離タンクとを備え、前記気液分離タンクは、前記温水流路の途中部に介装され、前記温水流路を流通する温水で満たされる冠水タンクと、前記冠水タンクの上方に配置され、前記冠水タンクと連通管を介して連通するサブタンクとを含む。前記連通管は、その断面積が前記冠水タンクにおける前記温水流路との接続口の開口面積よりも小さく、前記接続口よりも上方の位置で前記冠水タンクに接続されている。前記サブタンク内の上部は、気体が収容される気体収容部であり、前記サブタンクには、前記気体収容部から気体を外部に放出するための解放孔が形成されている。
【００１６】
ウォータポンプが駆動されると、温水流路を温水が流通する。また、ＰＴＣヒータに電力が供給されると、ＰＴＣヒータが発熱する。ＰＴＣヒータからの発熱により、温水が加熱され、その温水により、ヒータコアが加熱される。このとき、空調ダクトを流通する送風がヒータコアを通過することにより、その送風が温風となる。
【００１７】
温水流路を流通する温水とその温水中の気体とを分離させるために、気液分離タンクが設けられている。気液分離タンクは、冠水タンクおよびサブタンクからなる。冠水タンクは、温水流路の途中部に介装されている。サブタンクは、冠水タンクの上方に配置されて、冠水タンクと連通管を介して連通している。連通管は、温水流路と冠水タンクとの接続口よりも上方の位置で冠水タンクに接続されている。
【００１８】
温水流路を流通する温水は、冠水タンクで一時的に貯留され、冠水タンクから温水流路に流出する。温水が冠水タンクで一時的に貯留されることにより、温水の流れは、冠水タンクで弱まる。そのため、温水中に含まれる気体は、冠水タンク内の温水中を浮上する。そして、気体（気泡）は、連通管内の温水中を浮上し、サブタンク内の水中をさらに浮上して、その水面からサブタンク内の上部に放出される。これにより、温水と温水中の気体との分離（気液分離）が達成される。
【００１９】
サブタンクには、気体を外部に放出するための解放孔が形成されている。そのため、サブタンク内の上部の気体は、サブタンク内の圧力が外部の圧力よりも高くなると、解放孔から外部に放出される。
【００２０】
気液分離タンクが冠水タンクとサブタンクとに分割して構成されているので、冠水タンクおよびサブタンクの個々の容量が小さくてもよい。そのため、冠水タンクおよびサブタンクの個々のサイズを小さくすることができる。その結果、冠水タンクおよびサブタンクの配置（レイアウト）の自由度を増すことができる。
【００２１】
また、連通管として、その断面積が冠水タンクにおける温水流路との接続口の開口面積よりも小さい管が採用されている。これにより、冠水タンク内の高温の温水からサブタンクに貯留されている水への伝熱が抑制されている。その結果、サブタンク内の水の温度を低温に保つことができ、サブタンク内の水の蒸発を抑制することができる。よって、サブタンクに解放孔が形成されていても、水の消失を抑えることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、レイアウトの自由度を増すことができ、かつ、水の消失を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る空調システムの構成を図解的に示す図である。
【図２】図２は、図１に示される空調システムにおける温水サイクルのレイアウトを図解的に示す図である。
【図３】図３は、従来の電気自動車用空調システムにおける温水サイクルの構成を図解的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本発明の一実施形態に係る空調システムの構成を図解的に示す図である。
【００２６】
空調システム１は、モータ（図示せず）を駆動源とする電気自動車ＥＶ用の空調システムである。空調システム１は、空調ダクト２と、空調ダクト２を車室内に向けて流れる送風を生成するブロワ３と、空調ダクト２を流れる送風を冷却するためのエバポレータ４と、空調ダクト２を流れる送風を加熱するためのヒータコア５とを備えている。
【００２７】
エバポレータ４は、空調ダクト２内に配置されている。エバポレータ４には、冷媒循環路６が接続されている。冷媒循環路６には、電動コンプレッサ７およびコンデンサ８が介装されている。
【００２８】
電動コンプレッサ７が駆動されると、電動コンプレッサ７で圧縮された冷媒がコンデンサ８に供給される。コンデンサ８では、その圧縮された冷媒が冷却されることにより、冷媒の液化が進む。コンデンサ８に対して冷媒の流通方向の下流側には、レシーバ（図示せず）およびエキスパンションバルブ（図示せず）が設けられている。コンデンサ８から流出する冷媒は、レシーバに供給される。レシーバでは、気化したままの冷媒と液化した冷媒とが分離される。そして、液化した冷媒のみがレシーバからエキスパンションバルブに送られ、その液化した冷媒がエキスパンションバルブからエバポレータ４に噴射されることにより、エバポレータ４が冷却される。
【００２９】
ブロワ３からの送風は、エバポレータ４を通過することによって冷却され、冷風となって、空調ダクト２内を車室内に向けて流れる。
【００３０】
ヒータコア５は、空調ダクト２内において、エバポレータ４よりも車室内側に配置されている。ヒータコア５には、温水循環路９が接続されている。温水循環路９には、気液分離タンク１０、電動ポンプ１１およびＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒータ１２が介装されている。
【００３１】
気液分離タンク１０には、水（温水）が貯留されている。電動ポンプ１１が駆動されると、気液分離タンク１０から水が汲み出されて、その水が温水循環路９を循環する。ＰＴＣヒータ１２は、電動ポンプ１１に対して温水の流通方向の下流側であって、ヒータコア５に対してその流通方向の上流側に配置されている。温水循環路９を循環する水は、ＰＴＣヒータ１２によって加熱されて温水となり、ヒータコア５に供給される。これにより、ヒータコア５が温水によって加熱される。
【００３２】
空調ダクト２内には、エバポレータ４とヒータコア５との間に、エアミックスダンパ１３が設けられている。エアミックスダンパ１３の位置により、ヒータコア５を通過する送風量とヒータコア５を通過しない送風量とが調整される。ヒータコア５を通過する送風は、ヒータコア５によって加熱される。ヒータコア５を通過した送風とヒータコア５を通過しない送風とが混合されることにより、適当な温度の空調風となり、その空調風が車室内に向けて流れる。
【００３３】
空調ダクト２の出口には、デフロスタ吹出口１４、フェイス吹出口１５およびフット吹出口１６が形成されている。デフロスタ吹出口１４を通過する空調風は、たとえば、フロントガラスおよびフロントサイドガラスに向けて噴き出される。フェイス吹出口１５を通過する空調風は、たとえば、運転席および助手席の上部に向けて噴き出される。フット吹出口１６を通過する空調風は、たとえば、運転席および助手席の下方に向けて噴き出される。空調ダクト２内には、デフロスタ吹出口１４、フェイス吹出口１５およびフット吹出口１６をそれぞれ開閉する吹出口切替ダンパ（図示せず）が設けられている。
【００３４】
また、空調ダクト２の入口には、空調ダクト２内に車室外の空気を取り込む外気導入と空調ダクト２内に車室内の空気を取り込む内気循環とを切り替えるための吸込口切替ダンパ１７が設けられている。
【００３５】
図２は、図１に示される空調システムにおける温水サイクルのレイアウトを図解的に示す図である。
【００３６】
気液分離タンク１０は、冠水タンク３１とサブタンク３２とに分割して構成されている。
【００３７】
冠水タンク３１は、温水循環路９の途中部に介装されている。具体的には、冠水タンク３１の側面および底面には、それぞれ大径接続管３３，３４が形成されている。大径接続管３３，３４には、それぞれ温水循環路９を構成する配管３５，３６の一端が接続されている。配管３５の他端は、ヒータコア５に接続されている。配管３６の他端は、電動ポンプ１１に接続されている。また、冠水タンク３１の上面には、大径接続管３３，３４よりも内径が小さい小径接続管３７が形成されている。
【００３８】
配管３５の他端部には、エア抜き用コック３８が設けられている。エア抜き用コック３８は、温水循環路９上で最も高い位置に配置されている。エア抜き用コック３８は、温水循環路９への給水時に、温水循環路９から空気を抜くために開かれる。
【００３９】
サブタンク３２は、冠水タンク３１の上方に設置されている。サブタンク３２は、透明な樹脂からなる。サブタンク３２の底面には、冠水タンク３１の小径接続管３７と同じ径の小径接続管３９が形成されている。そして、小径接続管３７，３９には、それぞれ細チューブ４０の一端および他端が接続されている。これにより、冠水タンク３１内とサブタンク３２内とは、小径接続管３７，３９および細チューブ４０内を介して連通されている。細チューブ４０は、たとえば、ゴムチューブからなる。細チューブ４０の内径は、大径接続管３３，３４の内径よりも小さい。また、サブタンク３２の上面には、注水口４１が形成されている。注水口４１には、解放孔４２を有する大気解放式のキャップ４３が嵌められている。
【００４０】
温水循環路９への水の注入（補給）は、サブタンク３２の注水口４１から行われる。このとき、エア抜き用コックが開かれる。温水循環路９に水が入っていないときには、サブタンク３２に注入された水は、重力により、サブタンク３２から温水循環路９に流出する。エア抜き用コック３８が開かれているので、水の注入に伴って、温水循環路９内の気体は、エア抜き用コック３８から抜け出る。そして、温水循環路９内が水で満たされると、温水循環路９からサブタンク３２に水が戻り、それ以降は、サブタンク３２に注入される水がサブタンク３２に溜められていく。そして、サブタンク３２内に所定水位まで水が溜められると、サブタンク３２への水の注入が終了される。サブタンク３２は、所定水位が温水循環路９上のどの部分よりも高い位置となるように設置されている。
【００４１】
以上のように、電動ポンプ１１が駆動されると、温水循環路９を温水が流通する。また、ＰＴＣヒータ１２に電力が供給されると、ＰＴＣヒータ１２が発熱する。ＰＴＣヒータ１２からの発熱により、温水が加熱され、その温水により、ヒータコア５が加熱される。このとき、空調ダクト２を流通する送風がヒータコア５を通過することにより、その送風が温風となる。
【００４２】
温水循環路９を流通する温水とその温水中の気体とを分離させるために、気液分離タンク１０が設けられている。気液分離タンク１０は、冠水タンク３１およびサブタンク３２からなる。冠水タンク３１は、温水循環路９の途中部に介装されている。サブタンク３２は、冠水タンク３１の上方に配置されて、冠水タンク３１と細チューブ４０を介して連通している。細チューブ４０は、大径接続管３３，３４よりも上方の位置で冠水タンク３１に接続されている。
【００４３】
温水循環路９を流通する温水は、冠水タンク３１で一時的に貯留され、冠水タンク３１から温水循環路９に流出する。温水が冠水タンク３１で一時的に貯留されることにより、温水の流れは、冠水タンク３１で弱まる。そのため、温水中に含まれる気体は、冠水タンク３１内の温水中を浮上する。そして、気体（気泡）は、細チューブ４０内の温水中を浮上し、サブタンク３２内の水中をさらに浮上して、その水面からサブタンク３２内の上部に放出される。これにより、温水と温水中の気体との分離（気液分離）が達成される。
【００４４】
サブタンク３２には、気体を外部に放出するための解放孔４２が形成されている。そのため、サブタンク３２内の上部の気体は、サブタンク３２内の圧力が外部の圧力よりも高くなると、解放孔４２から外部に放出される。
【００４５】
気液分離タンク１０が冠水タンク３１とサブタンク３２とに分割して構成されているので、冠水タンク３１およびサブタンク３２の個々の容量が小さくてもよい。そのため、冠水タンク３１およびサブタンク３２の個々のサイズを小さくすることができる。その結果、冠水タンク３１およびサブタンク３２の配置（レイアウト）の自由度を増すことができる。
【００４６】
また、細チューブ４０として、その断面積が大径接続管３３，３４の断面積よりも小さい管が採用されている。これにより、冠水タンク３１内の高温の温水からサブタンク３２に貯留されている水への伝熱が抑制されている。その結果、サブタンク３２内の水の温度を低温に保つことができ、サブタンク３２内の水の蒸発を抑制することができる。よって、サブタンク３２に解放孔４２が形成されていても、水の消失を抑えることができる。
【００４７】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１    空調システム（電気自動車用空調システム）
２    空調ダクト
５    ヒータコア
９    温水循環路（温水流路）
１０  気液分離タンク
１１  電動ポンプ（ウォータポンプ）
３１  冠水タンク
３２  サブタンク
４０  細チューブ（連通管）
４２  解放孔
【図１】
2013203253.tif 000003
【図２】
2013203253.tif 000004
【図３】
2013203253.tif 000005