(57)【特許請求の範囲】
【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、
前記駆動モータを配置した前記モータルーム内に前記放熱用熱交換器、前記室外熱交換器及び前記室外ファンを収納したダクトを設けると共に、
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室外空気が流れるようにし且つ高温のガスで前記室外熱交換器を加熱する除霜運転時に前記室外熱交換器への室外空気の流れを閉じて前記放熱用熱交換器に室外空気が流れるように前記ダクト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。
【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。
【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備え、
前記駆動モータ及び前記モータ駆動電源を配置した前記モータルーム内に前記放熱用熱交換器、前記室外熱交換器及び前記室外ファンを収納したダクトを設けると共に、
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室外空気が流れるようにし且つ高温のガスで前記室外熱交換器を加熱する除霜運転時に前記室外熱交換器への室外空気の流れを閉じて前記放熱用熱交換器に室外空気が流れるように前記ダクト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。
【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。
【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。
【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、
前記駆動モータを配置した前記モータルーム内に前記放熱用熱交換器、前記室外熱交換器及び前記室外ファンをこの順に収納したダクトを設けると共に、
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室外空気が流れるようにし且つ高温のガスで前記室外熱交換器を加熱する除霜運転時に前記室外熱交換器への室外空気の流れを閉じて前記放熱用熱交換器に室外空気が流れるように前記ダクト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。
【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。
【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。
【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備え、
前記駆動モータを配置した前記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且つ前記放熱用熱交換器、前記室外熱交換器及び前記室外ファンを収納したダクトを設けると共に、
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室外空気が流れるようにし且つ高温のガスで前記室外熱交換器を加熱する除霜運転時に前記室外熱交換器への室外空気の流れを閉じて前記放熱用熱交換器に室外空気が流れるように前記ダクト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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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、暖房運転時に放熱用熱交換器に室外ファンで通風する安価な構成で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。
【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、前記駆動モータを配置した前記モータルーム内に前記放熱用熱交換器、前記室外熱交換器及び前記室外ファンを収納したダクトを設けると共に、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室外空気が流れるようにし且つ高温のガスで前記室外熱交換器を加熱する除霜運転時に前記室外熱交換器への室外空気の流れを閉じて前記放熱用熱交換器に室外空気が流れるように前記ダクトの開閉を行なう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備え、前記駆動モータ及び前記モータ駆動電源を配置した前記モータルーム内に前記放熱用熱交換器、前記室外熱交換器及び前記室外ファンを収納したダクトを設けると共に、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室外空気が流れるようにし且つ高温のガスで前記室外熱交換器を加熱する除霜運転時に前記室外熱交換器への室外空気の流れを閉じて前記放熱用熱交換器に室外空気が流れるように前記ダクトの開閉を行なう開閉装置を設けたことにある。
【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示す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９ｂ、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３１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１１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２２、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、２５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、２７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、暖房運転時に放熱用熱交換器に室外ファンで通風する安価な構成で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。
【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。
【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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【図９】
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