JP2006151016A - Air conditioner for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、可燃性冷媒を使用した車両用空調装置に関し、とくに、冷媒漏洩時の安全対策を施した車両用空調装置に関する。 The present invention relates to a vehicle air conditioner using a flammable refrigerant, and more particularly to a vehicle air conditioner with safety measures taken when a refrigerant leaks.
環境問題への配慮の面から、車両用空調装置の冷媒として採用されているフロン系冷媒の使用が規制され始めており、脱フロン化対策として可燃性冷媒が提案されている。可燃性冷媒を使用した車両用空調装置からの可燃性冷媒の漏れや安全対策として、冷凍サイクルのいずれかの部分から破損等により可燃性冷媒の漏れが発生した場合、冷凍サイクル内の冷媒を冷凍サイクル外(大気中)に放出し、局所的に漏洩冷媒の濃度が着火や燃焼のおそれがある濃度にまで達しないようにした構造が知られている(たとえば、特許文献1)。 From the viewpoint of consideration for environmental problems, the use of chlorofluorocarbon refrigerants, which are adopted as refrigerants for vehicle air conditioners, is beginning to be regulated, and flammable refrigerants have been proposed as countermeasures for defluorocarbons. As a safety measure, flammable refrigerant leaks from vehicle air conditioners that use flammable refrigerant. If flammable refrigerant leaks due to damage from any part of the refrigeration cycle, the refrigerant in the refrigeration cycle is frozen. A structure is known that is discharged outside the cycle (in the atmosphere) and locally prevents the concentration of the leaked refrigerant from reaching a concentration that may cause ignition or combustion (for example, Patent Document 1).
すなわち、通常の車両用空調装置は、たとえば図4に示すように冷凍サイクル101を備えており、該冷凍サイクル101には圧縮機102、凝縮器103、受液器104、膨張弁105、蒸発器106等が設けられ、蒸発器106がダクト107内に配置されて、送風機108により送られてくる空気が冷却されて車室内に送られるようになっている。このような冷凍サイクル101のいずれかの部位に、上記の目的で冷媒を大気中に放出する冷媒放出手段(図示略)が設けられる構造が提案されている。特許文献1で提案されている従来の冷媒放出手段は、大気中に冷媒を放出する際には、冷凍サイクルの冷媒圧力が所定値を超えたときに冷凍サイクル内と外(大気中)を連通する連通路を開放し、冷凍サイクル内の冷媒を大気中に放出するようにしている。また、このとき、冷凍サイクル内の冷媒圧力が上記所定値よりも低い値になったときに上記連通路を閉塞するようにしているものもある。
上記のような従来の冷媒放出手段は、使用している冷媒が可燃性でない場合には問題はない。しかし使用している冷媒が可燃性冷媒の場合には、単に大気中に放出すると、局所的に放出冷媒の濃度が高くなった場合、発火する恐れも孕んでいる。従って、可燃性の冷媒放出については、大気放出時の可燃性対策が必要となる。 The conventional refrigerant discharge means as described above has no problem when the refrigerant used is not flammable. However, when the refrigerant used is a flammable refrigerant, there is a risk that if it is simply released into the atmosphere, it will ignite if the concentration of the refrigerant released locally increases. Therefore, for flammable refrigerant release, it is necessary to take measures against flammability when released into the atmosphere.
そこで本発明の課題は、上記のような問題点に着目し、可燃性冷媒を大気中に放出するときの発火の抑制をはかることが可能な車両用空調装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a vehicle air conditioner capable of suppressing ignition when a combustible refrigerant is released into the atmosphere, paying attention to the above problems.
上記課題を解決するために、本発明に係る車両用空調装置は、冷凍サイクルと、該冷凍サイクル内の可燃性冷媒を消火剤と混合させながら冷凍サイクル外へ放出可能な消火剤混合手段とを有することを特徴とするものからなる。 In order to solve the above-described problems, a vehicle air conditioner according to the present invention includes a refrigeration cycle, and a fire extinguisher mixing unit that can be discharged to the outside of the refrigeration cycle while mixing the flammable refrigerant in the refrigeration cycle with the fire extinguisher. It consists of what is characterized by having.
この車両用空調装置においては、冷凍サイクル内と消火剤混合手段との連通路を開閉可能な冷凍サイクル開閉手段と、該冷凍サイクル開閉手段を開閉操作可能な冷凍サイクル開閉操作手段と、冷凍サイクルからの冷媒の漏洩と相関のある物理量を認識または検知可能な冷媒漏洩認識手段とを有し、冷媒漏洩を認識したときに冷凍サイクル開閉操作手段により冷凍サイクル開閉手段を操作し、冷凍サイクル内の冷媒を消火剤混合手段を経由させることで消火剤と冷媒を混合させながら冷凍サイクル外へ放出する構成とすることができる。 In this vehicle air conditioner, a refrigeration cycle opening / closing means capable of opening / closing a communication path between the refrigeration cycle and the extinguishing agent mixing means, a refrigeration cycle opening / closing operation means capable of opening / closing the refrigeration cycle opening / closing means, and a refrigeration cycle Refrigerant recognizing means capable of recognizing or detecting a physical quantity correlated with the refrigerant leakage of the refrigerant, and operating the refrigerating cycle opening / closing means by the refrigerating cycle opening / closing means when recognizing the refrigerant leakage. It can be set as the structure discharged | emitted out of a refrigerating cycle, mixing a fire extinguisher and a refrigerant | coolant by letting a fire extinguisher go through.
また、冷凍サイクル内と消火剤混合手段との連通路を開閉可能な冷凍サイクル開閉手段と、該冷凍サイクル開閉手段を開閉操作可能な冷凍サイクル開閉操作手段と、冷凍サイクル内の冷媒圧力に相関のある物理量を認識または検知可能な冷媒圧力認識手段とを有し、冷凍サイクル内の冷媒圧力が所定値Aを超えたときに冷凍サイクル開閉操作手段により冷凍サイクル開閉手段を操作し、冷凍サイクル内の冷媒を消火剤混合手段を経由させることで消火剤と冷媒を混合させながら冷凍サイクル外へ放出する構成とすることもできる。この場合、冷媒圧力が前記所定値Aよりも低い所定値Bを下回ったときに冷凍サイクル開閉操作手段により冷凍サイクル開閉手段を操作し、冷凍サイクル内の冷媒放出を停止するようにすることもできる。 The refrigeration cycle opening / closing means capable of opening / closing the communication path between the refrigeration cycle and the extinguishing agent mixing means, the refrigeration cycle opening / closing operation means capable of opening / closing the refrigeration cycle opening / closing means, and the refrigerant pressure in the refrigeration cycle. Refrigerant pressure recognition means capable of recognizing or detecting a certain physical quantity, and when the refrigerant pressure in the refrigeration cycle exceeds a predetermined value A, the refrigeration cycle opening / closing means is operated by the refrigeration cycle opening / closing means, It can also be set as the structure discharged | emitted outside a refrigerating cycle, mixing a fire extinguisher and a refrigerant | coolant by letting a refrigerant pass through a fire extinguisher mixing means. In this case, when the refrigerant pressure falls below a predetermined value B lower than the predetermined value A, the refrigeration cycle opening / closing means can be operated by the refrigeration cycle opening / closing operation means to stop refrigerant discharge in the refrigeration cycle. .
また、冷凍サイクル内と消火剤混合手段との連通路を開閉可能な冷凍サイクル開閉手段と、該冷凍サイクル開閉手段を開閉操作可能な冷凍サイクル開閉操作手段と、冷凍サイクルからの冷媒の漏洩と相関のある物理量を認識または検知可能な冷媒漏洩認識手段と、冷凍サイクル内の冷媒圧力に相関のある物理量を認識または検知可能な冷媒圧力認識手段とを有し、冷媒漏洩を認識したときまたは冷媒圧力が所定値Aを超えたとき、冷凍サイクル開閉操作手段により冷凍サイクル開閉手段を操作し、冷凍サイクル内の冷媒を消火剤混合手段を経由させることで消火剤と冷媒を混合させながら冷凍サイクル外へ放出する構成とすることもできる。この場合にも、冷媒圧力が前記所定値Aよりも低い所定値Bを下回ったときに冷凍サイクル開閉操作手段により冷凍サイクル開閉手段を操作し、冷凍サイクル内の冷媒放出を停止するようにすることもできる。 Further, a refrigeration cycle opening / closing means capable of opening / closing the communication path between the refrigeration cycle and the extinguishing agent mixing means, a refrigeration cycle opening / closing operation means capable of opening / closing the refrigeration cycle opening / closing means, and a correlation with refrigerant leakage from the refrigeration cycle Refrigerant recognizing means capable of recognizing or detecting a certain physical quantity and refrigerant pressure recognizing means capable of recognizing or detecting a physical quantity correlated with the refrigerant pressure in the refrigeration cycle, when refrigerant leakage is recognized or refrigerant pressure When the refrigeration cycle exceeds the predetermined value A, the refrigeration cycle opening / closing means is operated by the refrigeration cycle opening / closing means, and the refrigerant in the refrigeration cycle is passed through the extinguishing agent mixing means, so that the extinguishing agent and the refrigerant are mixed, and the outside of the refrigeration cycle. It can also be set as the structure to discharge | release. Also in this case, when the refrigerant pressure falls below the predetermined value B lower than the predetermined value A, the refrigeration cycle opening / closing means is operated by the refrigeration cycle opening / closing operation means to stop the refrigerant discharge in the refrigeration cycle. You can also.
さらに、冷凍サイクル内と消火剤混合手段との連通路を開閉可能な冷凍サイクル開閉手段と、該冷凍サイクル開閉手段を開閉操作可能な冷凍サイクル開閉操作手段と、車両衝突時等の衝撃エネルギーに相関のある物理量を認識または検知可能な車両衝突等認識手段とを有し、該車両衝突等認識手段の認識値が閾値を超えたときに冷凍サイクル開閉操作手段により冷凍サイクル開閉手段を操作し、冷凍サイクル内の冷媒を消火剤混合手段を経由させることで消火剤と冷媒を混合させながら冷凍サイクル外へ放出する構成とすることもできる。 Further, the refrigeration cycle opening / closing means capable of opening / closing the communication path between the refrigeration cycle and the extinguishing agent mixing means, the refrigeration cycle opening / closing operation means capable of opening / closing the refrigeration cycle opening / closing means, and correlation with impact energy at the time of a vehicle collision, etc. A vehicle collision recognition means capable of recognizing or detecting a certain physical quantity. When the recognition value of the vehicle collision recognition means exceeds a threshold value, the refrigeration cycle opening / closing means is operated by the refrigeration cycle opening / closing means, It can also be set as the structure discharged | emitted outside a refrigerating cycle, mixing a fire extinguisher and a refrigerant | coolant by letting the refrigerant | coolant in a cycle pass through a fire extinguisher mixing means.
また、上記車両用空調装置においては、冷凍サイクル開閉操作手段により冷凍サイクル開閉手段を操作するための信号を送る手段を複数有し(たとえば、上記冷媒漏洩認識手段、冷媒圧力認識手段、車両衝突等認識手段の少なくとも2つを有し)、各手段が個別の閾値を有する構成とすることができる。 The vehicle air conditioner has a plurality of means for sending a signal for operating the refrigeration cycle opening / closing means by the refrigeration cycle opening / closing operation means (for example, the refrigerant leakage recognition means, the refrigerant pressure recognition means, the vehicle collision, etc.). At least two of the recognition means), and each means may have a separate threshold value.
また、上記冷凍サイクル開閉手段は電磁ソレノイドにより開閉弁を駆動するものからなり、かつ、電磁ソレノイドに通電することで開閉弁を開とするノーマルクローズ方式の開閉手段からなる構成とすることができる。 Further, the refrigeration cycle opening / closing means can be configured to drive the opening / closing valve by an electromagnetic solenoid and to be configured by a normally closed type opening / closing means for opening the opening / closing valve by energizing the electromagnetic solenoid.
さらに、本発明に係る車両用空調装置においては、上記消火剤混合手段は、冷凍サイクル内の冷媒圧力に応じて冷凍サイクルを開閉する冷凍サイクル開閉手段を内蔵し、冷媒圧力が所定値Cを超えたとき、冷凍サイクル内と消火剤混合手段内とを連通させる連通路を開放し、冷媒圧力が前記所定値Cよりも低い所定値Dを下回ったときに前記連通路を閉塞するものからなる構成とすることもできる。たとえば、スプリングによって付勢された弁体を備えた冷凍サイクル開閉手段を内蔵し、冷凍サイクル内の冷媒圧力に応じて冷凍サイクルを開閉するようにした構成を採用できる。 Further, in the vehicle air conditioner according to the present invention, the fire extinguisher mixing means includes a refrigeration cycle opening / closing means for opening / closing the refrigeration cycle according to the refrigerant pressure in the refrigeration cycle, and the refrigerant pressure exceeds a predetermined value C. A communication path for communicating between the refrigeration cycle and the extinguishing agent mixing means is opened, and the communication path is closed when the refrigerant pressure falls below a predetermined value D lower than the predetermined value C. It can also be. For example, a configuration in which a refrigeration cycle opening / closing means having a valve body biased by a spring is incorporated and the refrigeration cycle is opened / closed according to the refrigerant pressure in the refrigeration cycle can be employed.
本発明に係る車両用空調装置によれば、冷凍サイクル内の可燃性冷媒が冷凍サイクル外(大気中)へ放出される際には、消火剤と混合させながら放出されるので、放出冷媒の発火等のおそれが除去され、可燃性冷媒を放出する際の安全性が大幅に高められる。 According to the vehicle air conditioner of the present invention, when the flammable refrigerant in the refrigeration cycle is released outside the refrigeration cycle (in the atmosphere), it is released while being mixed with a fire extinguisher. And the like, and the safety when releasing the flammable refrigerant is greatly improved.
また、冷媒漏洩認識や、冷凍サイクル内の冷媒圧力、車両衝突等の認識に応じて、消火剤との混合放出を行うようにすれば、より的確に可燃性冷媒の放出を制御することが可能になる。 In addition, it is possible to control the release of flammable refrigerant more accurately by performing mixed discharge with a fire extinguishing agent in accordance with refrigerant leak recognition, refrigerant pressure in the refrigeration cycle, vehicle collision, etc. become.
以下に、本発明の望ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図1および図2は、本発明の一実施態様に係る車両用空調装置を示している。図1において、可燃性冷媒が使用される冷凍サイクル1中には、冷媒を圧縮する圧縮機2、圧縮機2からの冷媒を凝縮する凝縮器3、凝縮器3で凝縮され液化された冷媒を集め冷媒中の水分を取り除く受液器4、液冷媒を減圧膨張する膨張弁5、膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器6がこの順に設けられている。蒸発器6はダクト7内に配置されており、送風機8により送られてきた空気が蒸発器6で冷却されて車室内へと送られる。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 and 2 show a vehicle air conditioner according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, in a refrigeration cycle 1 in which a combustible refrigerant is used, a
可燃性冷媒の漏洩の認識または検知は、本実施態様では、冷凍サイクル1からの冷媒の漏洩と相関のある物理量を認識または検知可能な冷媒漏洩認識手段として蒸発器6の近傍に設けられた冷媒漏洩センサ9、冷凍サイクル1内の冷媒圧力に相関のある物理量を認識または検知可能な冷媒圧力認識手段として受液器4と膨張弁5の間に設けられた冷媒圧力センサ10、車両衝突時等の衝撃エネルギーに相関のある物理量を認識または検知可能な車両衝突等認識手段として車両の前面等に設けられた車両衝突センサ11の少なくとも一つのセンサからの信号がメインコントローラ12に送られ、メインコントローラ12で予め定められた所定値としての閾値を超えたか否かによって判断される。
In this embodiment, the leakage or recognition of the leakage of the combustible refrigerant is a refrigerant provided in the vicinity of the
本実施態様では、受液器4と膨張弁5の間に分岐冷媒配管13が設けられており、この分岐冷媒配管13に、図2に示すように、冷凍サイクル開閉手段としての電磁弁14の開閉弁部14aが設けられており、開閉弁部14aは、冷凍サイクル開閉操作手段としての電磁弁14の電磁ソレノイド部分14bにより開閉作動される。この電磁弁14は、電磁ソレノイド部分14bに通電することで開閉弁部14aを開とするノーマルクローズ方式の電磁弁からなる。上記閾値を超えたときに、電磁ソレノイド部分14bに通電され、開閉弁部14aが開とされる。分岐冷媒配管13の電磁弁14の下流側には、冷凍サイクル1内の可燃性冷媒を消火剤と混合させながら冷凍サイクル1外(大気中)へ放出可能な消火剤混合手段としての消火剤混合器15が設けられており、分岐冷媒配管13は消火剤混合器15の直下流側で大気中に開放されている。消火剤混合器15は適当な容積を有し、その内部には、可燃性冷媒と混合される消火剤16が収容されている。この消火剤混合器15を経由させることで消火剤16と冷媒を混合させながら冷凍サイクル1外へ放出することが可能となっている。なお、消火剤16は、外部に向けて捨てられるものであるから、特別なものでない、通常の消火剤を使用できる。
In the present embodiment, a
消火剤16と冷媒の混合は、本実施態様では、冷凍サイクル1内の冷媒圧力と冷凍サイクル1外(大気中)の圧力の差により発生する冷媒移動(放出)時に、ベルヌーイの定理を利用し、消火剤混合器15の消火剤16が吸入管17を介して吸い上げられ、冷媒と混合して大気中に放出されるようになっている。ただし、消火剤を混合させるための消火剤混合器15の構造はこれに限定されず、任意の構造を採用可能である。
In this embodiment, the mixture of the extinguishing agent 16 and the refrigerant uses Bernoulli's theorem when the refrigerant moves (releases) due to the difference between the refrigerant pressure in the refrigeration cycle 1 and the pressure outside the refrigeration cycle 1 (in the atmosphere). The fire extinguisher 16 of the
このように構成された本実施例では、冷媒漏洩認識手段としての冷媒漏洩センサ9、冷媒圧力認識手段としての冷媒圧力センサ10、車両衝突等認識手段としての車両衝突センサ11のいずれかが各々別々の所定値である閾値を超えたときに、それがメインコントローラ12で判断され、メインコントローラ12からの信号に基づいて、冷凍サイクル開閉操作手段としての電磁弁14の電磁ソレノイド部分14bに通電され、冷凍サイクル開閉手段としての電磁弁14の開閉弁部14aが開かれ、冷凍サイクル1内の冷媒を消火剤混合器15を経由させることで消火剤16と冷媒が混合されながら冷凍サイクル1外へ放出される。可燃性の冷媒が消火剤16と混合されながら放出されるので、発火等のおそれは除去され、安全な状態で所望の可燃性冷媒の放出が行われることになる。
In this embodiment configured as described above, any one of the
また、可燃性冷媒の放出は、冷媒漏洩認識や、冷凍サイクル内の冷媒圧力、車両衝突等の認識について少なくともこれらの一つが閾値を超えたときに開始されるので、より高い安全性をもって可燃性冷媒の放出が制御される。このうち、冷媒圧力による制御においては、冷凍サイクル1内の冷媒圧力が所定値Aを超えたときに電磁弁14の開閉弁部14aが開かれ、消火剤16と冷媒が混合されながら冷凍サイクル1外へ放出され、冷媒圧力が上記所定値Aよりも低い所定値Bを下回ったときには、開閉弁部14aが閉じられ、冷媒放出は停止される。
In addition, the release of combustible refrigerant starts when at least one of the recognition of refrigerant leakage, refrigerant pressure in the refrigeration cycle, vehicle collision, etc. exceeds a threshold value. The release of the refrigerant is controlled. Among these, in the control by the refrigerant pressure, when the refrigerant pressure in the refrigeration cycle 1 exceeds a predetermined value A, the open /
図3は、本発明の別の実施態様に係る車両用空調装置における消火剤混合手段の構成例を示している。本実施態様では、前記実施態様におけるような電磁弁は設けられず、消火剤混合手段としての消火剤16を収容した消火剤混合器21に、冷凍サイクル1内の冷媒圧力に応じて冷凍サイクル1を開閉する冷凍サイクル開閉手段が内蔵されている。この冷凍サイクル開閉手段は、冷媒圧力が所定値Cを超えたとき、冷凍サイクル1内と消火剤混合手段内とを連通させる連通路(つまり、分岐冷媒配管13)を開放し、冷媒圧力が所定値Cよりも低い所定値Dを下回ったときに上記連通路を閉塞するものから構成されている。具体的には、消火剤混合器21の消火剤混合兼冷媒放出路22に、スプリング23によって付勢された弁体24を備えた冷媒圧力調整機構25が直接内蔵されており、冷凍サイクル1内の冷媒圧力に応じて冷凍サイクルを開閉するように構成されている。冷凍サイクル1内の冷媒圧力が所定値Cである閾値を超えたときに、消火剤混合兼冷媒放出路22が開放され、冷媒圧力が所定値Cよりも低い所定値Dを下回ったときには、該消火剤混合兼冷媒放出路22は閉じられる。
FIG. 3 shows a configuration example of a fire extinguisher mixing means in a vehicle air conditioner according to another embodiment of the present invention. In this embodiment, the solenoid valve as in the above embodiment is not provided, and the refrigeration cycle 1 is added to the extinguishing
このような構成を採用すれば、信号を受信/送信することなく、単に冷凍サイクル1内の冷媒圧力が予め設定された所定値である閾値を超えたときに、自動的にかつ機械的に冷凍サイクル1と消火剤混合手段の連通路(分岐冷媒配管13)を開放することができ、可燃性冷媒を消火剤16と混合させながら冷凍サイクル1外へ放出することが可能になる。したがって、極めて簡単な機構で、本発明が実施される。 If such a configuration is adopted, the refrigerant is automatically and mechanically refrigerated automatically when the refrigerant pressure in the refrigeration cycle 1 exceeds a predetermined threshold value, without receiving / transmitting a signal. The communication path (branch refrigerant pipe 13) between the cycle 1 and the extinguishing agent mixing means can be opened, and the combustible refrigerant can be discharged out of the refrigeration cycle 1 while being mixed with the extinguishing agent 16. Therefore, the present invention is implemented with a very simple mechanism.
本発明は、可燃性冷媒を使用するあらゆる車両用空調装置に適用でき、それによって、冷媒放出の際の安全性を大幅に高めることができる。 The present invention can be applied to any vehicle air conditioner that uses a flammable refrigerant, thereby greatly improving the safety when the refrigerant is discharged.
1 冷凍サイクル
2 圧縮機
3 凝縮器
4 受液器
5 膨張弁
6 蒸発器
7 ダクト
8 送風機
9 冷媒漏洩認識手段としての冷媒漏洩センサ
10 冷媒圧力認識手段としての冷媒圧力センサ
11 車両衝突等認識手段としての車両衝突センサ
12 メインコントローラ
13 分岐冷媒配管
14 電磁弁
14a 開閉弁部
14b 電磁ソレノイド部分
15 消火剤混合手段としての消火剤混合器
16 消火剤
17 吸入管
21 冷媒漏洩認識手段としての消火剤混合器
22 消火剤混合兼冷媒放出路
23 スプリング
24 弁体
25 冷媒圧力調整機構
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