JP2006151016A

JP2006151016A - 車両用空調装置

Info

Publication number: JP2006151016A
Application number: JP2004340468A
Authority: JP
Inventors: Masato Tsuboi; 政人坪井; Kenichi Suzuki; 謙一鈴木; Yuichi Matsumoto; 雄一松元
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2004-11-25
Filing date: 2004-11-25
Publication date: 2006-06-15

Abstract

【課題】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。
【解決手段】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（大気中）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車両用空調装置。
【選択図】図１

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。

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）。

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。
特開平１０−１７５４２６号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本発明の一実施態様に係る車両用空調装置の概略構成図である。図１の装置の消化剤混合・放出部の概略縦断面図である。本発明の別の実施態様に係る車両用空調装置の消化剤混合・放出部の概略縦断面図である。従来の一般的な車両用空調装置の概略構成図である。

符号の説明

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

Claims

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車両用空調装置。
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、請求項１の車両用空調装置。
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、請求項１の車両用空調装置。
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、請求項３の車両用空調装置。
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、請求項１の車両用空調装置。
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、請求項５の車両用空調装置。
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、請求項１〜６のいずれかに記載の車両用空調装置。
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、各手段が個別の閾値を有する、請求項７の車両用空調装置。
前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、請求項２〜８のいずれかに記載の車両用空調装置。
前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、請求項１の車両用空調装置。