JP2000071752A

JP2000071752A - 車両用空調装置

Info

Publication number: JP2000071752A
Application number: JP10249597A
Authority: JP
Inventors: Shunichi Furuya; 俊一古屋; Hiroshi Kanai; 宏金井
Original assignee: Zexel Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1998-09-03
Filing date: 1998-09-03
Publication date: 2000-03-07

Abstract

(57)【要約】【課題】二酸化炭素が人体に眠気を引き起こしたり、
不快感を与える程度の濃度である場合には、従来と同様
の措置が取られるものの、二酸化炭素が人体に危険を及
ぼす程度まで高くなった場合には、それにふさわしい処
置を行ない、人体への悪影響を最小限に止めるようにし
た車両用空調装置を提供する。【解決手段】車室内の二酸化炭素濃度を検出する濃度
センサを設け、濃度センサによって検出された二酸化炭
素濃度を、３段階に区分する。人体に不快感を与える二
酸化炭素濃度に達した場合には、吸入モードを外気導入
モード又は内外気導入モードとし、不快感を解消する
（ステップ５６）。人体に危険を及ぼす二酸化炭素濃度
に達した場合には、外気導入とした上で、窓ガラスを開
放し、警報を鳴らして危険を回避する（ステップ５８〜
６２）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、冷媒として二酸
化炭素を用いる冷凍サイクルを搭載した車両用空調装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】フロンを冷媒とする冷凍サイクル（フロ
ンサイクル）に代わるノンフロン冷凍サイクルの１つと
して、二酸化炭素（ＣＯ₂）を使った冷凍サイクル（Ｃ
Ｏ₂サイクル）が注目されている。この二酸化炭素は、
基本的には人体に無害（無毒、不燃）とされているが、
Hazardous Chemicals Data Book, 2.ed. Noyes Data Co
rporation 1986によれば、表１に示されるように、二酸
化炭素の濃度がある程度高くなると神経障害や呼吸困難
を引き起こす可能性があることが伺える。

【０００３】

【表１】

【０００４】例えば、通常の乗用車の車室空間にＣＯ₂
サイクル内の二酸化炭素が全て漏流した場合を想定する
と、二酸化炭素濃度が１０〜２０％にまで高まると考え
られ、前記表からこの状態を見ると、意識不明などの症
状に至ることが判り、二酸化炭素を車両用空調装置の冷
凍サイクルに用いる場合には、それなりの安全対策が必
要となる。

【０００５】従来においても、二酸化炭素に対する対策
は種々考えられており、例えば、特開昭５５−１３４２
４０号公報に示されるように、車室内の二酸化炭素濃度
が高くなった場合にダンパの開度を変更して換気量を増
大させるようにしたものや、特開昭５９−１４３７１１
号公報に示されるように、二酸化炭素濃度が高くなるほ
ど送風量を増大させて清涼感の向上、眠気の防止、快適
性の向上を図るようにしたものが知られている。

【０００６】また、特開平４−２６０８１１号公報に示
されるように、二酸化炭素の濃度を検出し、運転者の居
眠りを助長するか否かを判定し、居眠りを助長する状態
にあると判定された場合には、設定温度を低下させて居
眠りを防止するものや、特開平９−７６７３３号公報に
示されるように、車両が長時間停止している場合に、外
気導入モードにして車室内を換気し、二酸化炭素濃度を
殆ど零にする構成も知られている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
技術は、二酸化炭素に対する対策といっても、二酸化炭
素濃度が非常に小さい場合に乗員の眠気の防止又は快適
性を追求する観点から採られている処置であり、ＣＯ₂
サイクルから二酸化炭素が漏出して車室内の二酸化炭素
濃度が人体に危険を及ぼすほど高くなるような場合にま
で同様の制御で対処することはできない。高濃度の二酸
化炭素が車室内に残留する場合には、それにふさわしい
制御を行なって速やかに二酸化炭素濃度を下げる等の危
険を回避する制御が必要である。

【０００８】そこで、この発明においては、二酸化炭素
が人体に眠気を引き起こしたり、単に不快感を与える程
度の濃度である場合には、従前のような措置が取られる
ものの、二酸化炭素が人体に危険を及ぼす程度まで高く
なった場合には、それにふさわしい処置を行ない、人体
への悪影響を最小限に止めるようにした車両用空調装置
を提供することを課題としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、この発明にかかる車両用冷却装置は、車室に開口す
る空調ダクト内に前記車室に送風する空気を冷却する冷
却用熱交換器を配し、前記冷却用熱交換器を含む冷凍サ
イクルの冷媒に二酸化炭素が用いられるものにおいて、
車室内の二酸化炭素濃度を検出する濃度センサを設け、
前記濃度センサによって検出された二酸化炭素濃度を、
少なくとも第１乃至第３の３段階に区分し、第２段階の
濃度は人体に不快感を与える二酸化炭素濃度として第１
段階の濃度よりも大きく設定され、第３段階の濃度は人
体に危険を及ぼす二酸化炭素濃度として第２段階の濃度
よりも大きく設定され、人体に不快感を与える二酸化炭
素濃度に対して前記不快感を解消することを可能とする
第１の車両電装品と、人体に危険を及ぼす二酸化炭素濃
度に対して前記危険を回避することを可能とする第２の
車両電装品とを備え、前記濃度センサによって検出され
た二酸化炭素濃度が前記第２段階の二酸化炭素濃度であ
る場合に前記第１の車両電装品を駆動制御し、前記濃度
センサによって検出された二酸化炭素濃度が前記第３段
階の二酸化炭素濃度である場合に前記第２の車両電装品
を駆動制御することを特徴としている（請求項１）。

【００１０】したがって、二酸化炭素濃度が第２段階の
不快濃度である場合には、第１の車両電装品を駆動制御
して人体の不快感を解消することが可能となり、二酸化
炭素濃度が第３段階の危険濃度である場合には、第２の
車両電装品が駆動制御され、人体の危険を回避すること
ができる。

【００１１】二酸化炭素は空気よりも質量が重いため、
車室の下部にたまることから、二酸化炭素を乗員が吸引
するよりも前の段階で二酸化炭素濃度を検知することが
好ましい。このことから、濃度センサは、乗員の頭部よ
りも低い少なくとも一個所の濃度を検出するものである
ことが望まれる（請求項２）。

【００１２】また、二酸化炭素を冷媒とする冷凍サイク
ルでは、車室に配置される構成要素が冷却用熱交換器で
あることから、冷凍サイクルから車室に二酸化炭素が漏
出する場合には、この冷却用熱交換器若しくはその付近
からの漏出と考えられるので、濃度センサは、冷却用熱
交換器近傍の少なくとも一個所の濃度を検出するものと
してもよい（請求項３）。

【００１３】上記第１の車両電装品としては、内外気切
替装置や、清浄器、芳香手段、送風機、温度調節手段な
どが考えられ、第１の車両電装品による不快感を解消す
る制御は、外気を導入する制御、清浄器を作動させる制
御、芳香手段を作動させる制御、送風量を増加させる制
御、車室に吹出す空気の温度を低下させる制御の少なく
とも１つの制御を備えたものとすることが考えられる。

【００１４】また、第２の車両電装品としては、内外気
切替装置や、パワーウインド、警告信号の発生装置など
が考えられ、第２の車両電装品による危険を回避する制
御は、内外気切替装置を外気導入にする制御、車両の窓
を開ける制御、警告信号を発する制御の少なくとも１つ
の制御を備えたものとすることが考えられる。

【００１５】例えば、換気をもって不快感の解消と危険
の回避とを行なうのであれば、二酸化炭素濃度が第２段
階のときの換気能力を第１段階のときの換気能力よりも
大きくし、第３段階のときの換気能力を第２段階のとき
の換気能力よりも大きくすることが望ましい。よって、
第１の車両電装品による不快感を解消する制御を車室内
の換気とし、第２の車両電装品による危険を回避する制
御を、前記第１の車両電装品による換気よりも換気能力
を大きくし、且つ、警告信号を発するものとする構成が
実用的な一例となる（請求項４）。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面により説明する。図１において、車両用空調制御装置
は、車室側のダッシュボード１の内側に空調ダクト２が
配置されており、この空調ダクト２の最上流側に内気導
入口３と外気導入口４とを有するインテーク切替装置５
が設けられ、内気と外気との導入割合がインテークドア
６によって調節されるようになっている。

【００１７】空調ダクト２には、モータ７によって回転
する送風機８が前記導入口に臨むように設けられ、送風
機８の回転によって導入口から空気を吸引し、下流側へ
圧送するようになっている。

【００１８】送風機８の下流側には、空気清浄器９とエ
バポレータ１０とが配され、このエバポレータ１０は、
配管が空調ダクト２と車室内外を仕切る仕切壁１１とを
介して車室１２側からエンジンルーム１３側に引き出さ
れ、エンジンルーム１３側に配されたアキュムレータ１
４、冷媒を圧縮するコンプレッサ１５、冷媒を冷却する
ガスクーラ１６、冷媒を減圧するエクスパンションバル
ブ１７等と共に配管結合されて冷凍サイクル１８を構成
している。

【００１９】この冷凍サイクル１８においては、冷媒と
してＣＯ₂が用いられており、圧縮機１５によって圧縮
された冷媒は、高温高圧の超臨界状態の冷媒としてガス
クーラ１６に入り、ここで放熱して冷却する。この冷却
された冷媒は、通常液化されることなく膨張弁１７へ送
られ、この膨張弁１７において減圧されて低温低圧の湿
り蒸気となり、蒸発器１０においてここを通過する空気
と熱交換して蒸発気化する。しかる後にアキュムレータ
１４において気液分離され、気相冷媒のみを圧縮機１５
へ戻すようになっている。

【００２０】エバポレータ１０の下流側には、エンジン
冷却水を熱源とするヒータコア２０が配置されており、
このヒータコア２０の手前にエアミックスドア２１が配
されている。エバポレータ１０を通過した空気は、この
エアミックスドア２１によってヒータコア２０を通過す
る空気とこれをバイパスする空気との割合が調節される
ようになっている。

【００２１】そして、エバポレータ１０及びヒータコア
２０によって温調された空気は、空調ダクト２の最下流
側に設けられたモードドア２２ａ，２２ｂによって開閉
される吹出口（デフ吹出口２３ａ、ベント吹出口２３
ｂ、フット吹出口２３ｃ）から車室１２へ送風されるよ
うになっている。

【００２２】上述した各空調機器は、コントロールユニ
ット２５からの制御信号によって駆動制御されるように
なっており、このコントロールユニット２５は、図示し
ない中央演算処理装置（ＣＰＵ）、読出専用メモリ（Ｒ
ＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、入出力ポ
ート（Ｉ／Ｏ）、送風機８や空気清浄器９等を駆動する
駆動回路等を備え、予めＲＯＭに与えられた所定のプロ
グラムに基づいて車室内温度センサ２６からの室内温度
信号、温度設定器２７からの設定温度信号、車室内の二
酸化炭素濃度を検出する濃度センサ２８からの濃度信号
などを入力し、これらを演算処理して各空調機器を制御
する制御信号に変換するようになっている。

【００２３】ここで、濃度センサ２８は、乗員の頭部よ
りも低い位置に配設されており、例えば、図１に示され
るように、ダッシュボード１に設けられたり、エバポレ
ータ１０の近傍に設けられている。

【００２４】また、コントロールユニット２５は、車両
の窓ガラス３０を開閉するアクチュエータ３１に開放信
号を送って窓ガラス３０を開放制御したり、インスツル
メントパネル等に設けられたブザー３２に警報信号を送
って警報を鳴らすことを可能としている。

【００２５】図２に、上記コントロールユニット２５に
よる空調制御例がフローチャートとして示されており、
以下、このフロチャートに基づいて空調制御の作動例を
説明する。

【００２６】コントロールユニット２５は、空調装置が
稼働した後に、図示しない初期化処理を経て空調一般の
設定処置がステップ５０において行われる。この空調設
定処理は、各種態様が考えられるが、その一例を示せ
ば、図３に示されるように、ステップ５０１において、
車室内温度センサ２６からの信号、温度設定器２７から
の温度信号、濃度センサ２８からの濃度信号等の各種信
号を入力し、ステップ５０２において、これら信号のう
ち、空調負荷に関する信号に基づいて各種空調機器を制
御するために必要な制御信号を総合信号として演算す
る。

【００２７】その後、この総合信号に基づいて、送風機
８の回転速度を制御して送風能力が制御され（ステップ
５０３）、インテークドア６を駆動制御して外気導入モ
ード、内気導入モード、又は内外気混合導入モードのい
ずれかの吸入モードが選択され（ステップ５０４）、モ
ードドア２２ａ，２２ｂを駆動制御して温調空気を主と
してフロントガラスに沿って送風するデフロストモー
ド、乗員の上半身に向けて送風するベントモード、乗員
の足元に向けて送風するフットモード、ベント吹出口２
３ｂとフット吹出口２３ｃとの両方から送風するバイレ
ベルモードなどの吹出モードが選択され（ステップ５０
５）、エアミックスドア２１の開度を制御して吹出空気
温度を調節する（ステップ５０６）各種制御が行なわれ
る。

【００２８】このような空調設定処理の後、二酸化炭素
濃度が非常に高くなって人体に危険を及ぼす危険濃度領
域の濃度にあるか、危険濃度領域ほど高くはないが、乗
員に不快感を与える程度の不快濃度領域にあるか、ある
いは、人体に不快感も与えない程度に低いか通常の空気
中に含有するレベルの正常濃度領域にあるかを判定する
（ステップ５２，５４）。ここで、各段階の濃度レベル
は、表１に示される二酸化炭素濃度と人体への影響との
関係などを参照しつつ、二酸化炭素濃度を３段階に予め
区分しておけばよい。

【００２９】二酸化炭素濃度が正常濃度領域にあれば、
現状の制御状態を維持してステップ５０へ戻り、通常の
空調制御を継続する。これに対して、二酸化炭素濃度が
不快濃度領域であれば、ステップ５６へ進み、吸入モー
ドを外気導入モード（ＦＲＥＳＨ）又は内外気混合導入
モード（ＭＩＸ）に固定し、ステップ５０４による吸入
モード制御に優先して車室内の強制換気を行い、この状
態を二酸化炭素濃度が正常領域に低下するまで継続す
る。

【００３０】また、二酸化炭素濃度が危険領域に達した
場合には、ステップ５８において、吸入モードを外気導
入モード（ＦＲＥＳＨ）にすると共に、ステップ６０に
おいて、窓ガラスを強制的に自動開放し、さらに、ステ
ップ６２において、警報を発して車室内が危険な状態で
あることを使用者に知らせ、そのような制御状態に固定
する。

【００３１】したがって、長時間内気循環モードで空調
が行われ、その結果乗員の吐息などによって二酸化炭素
濃度が正常領域濃度よりも高まり、不快濃度領域に達し
た場合などであれば、外気導入による強制換気により車
室内を正常濃度領域に戻すことが可能となる。しかしな
がら、何らかの事情で冷凍サイクル内の二酸化炭素が漏
出し、車室内の二酸化炭素濃度が著しく上昇して危険濃
度領域に達したばあいには、不快濃度領域で行なって換
気能力では不十分であることから、吸入モードを外気導
入モード（ＦＲＥＳＨ）にしたうえで、さらに窓ガラス
３０を強制的に開放して車室内の二酸化炭素を車室外に
放出すると共に、警報を鳴らして使用者に危険状態であ
ることを知らせる。

【００３２】濃度センサ２８は、乗員の頭部よりも低い
位置に設けられていることから、警報が発せられるより
も前に高濃度の二酸化炭素を乗員が吸引する虞は少な
く、特に、濃度サンサ２８をエバポレータ１０の近傍に
設ける場合には、二酸化炭素の漏洩直後に乗員に感知さ
せることができ、二酸化炭素に伴う不慮の事故を未然に
防ぐことができる。

【００３３】尚、上記構成例では、不快濃度に達した場
合の不快解消措置として、吸入モードを外気導入モード
又は内外気混合導入モードにするものであったが、空気
清浄器９を作動させてマイナスイオンを発生させる制御
や、図示しない芳香手段を作動させる制御、送風機によ
る送風量を増加させる制御、車室に吹き出す空気の温度
を低下させる制御などで代替させるようにしても、これ
らの組み合わせによってもよい。

【００３４】また、危険濃度に達した場合の危険回避措
置として、吸入モードを外気導入モードにすると共に、
窓ガラス３０を開放して警報を鳴らすものであったが、
充分な換気を行なうと共に乗員に何らかの形で警告を与
えるものであればよく、送風量を最大にするようにして
も、警告ランプを点滅させること等で対処してもよい。
警告は必須の要件とせず、換気能力を増大させるだけの
構成としてもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
ＣＯ₂サイクルから二酸化炭素が漏出して車室内の二酸
化炭素濃度が人体に不快感を与える程度であれば、第１
の車両電装品を駆動制御して人体の不快感を解消し、二
酸化炭素濃度が人体に危険を及ぼす程度に高くなるよう
な場合には、第１の車両電装品の駆動制御に代えて第２
の車両電装品の駆動制御を行ない、人体の危険を回避す
ることができる。このため、高濃度の二酸化炭素が車室
内に残留する場合には、それにふさわしい制御を行なっ
て速やかに二酸化炭素の濃度を下げたり、乗員に感知さ
せる等の危険を回避する手段が講じられ、人体に悪影響
が及ぶのを防ぐことができる。

【００３６】また、濃度センサによって検出された二酸
化炭素濃度の区分によって制御動作を切り換えることが
できるので、不快解消動作と危険回避動作とを別々の装
置で行なう必要はなく、共通する１つの濃度センサを用
いて行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明にかかる車両用空調装置の構成
例を示す図である。

【図２】図２は、本発明にかかるコントロールユニット
による制御動作例を示すフローチャートである。

【図３】図３は、図２の空調設定処理の一例を示すフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

２空調ダクト５インテーク切替装置８送風機９空気清浄器１０エバポレータ１８冷凍サイクル２０ヒータコア２１エアミックスドア２８濃度センサ３０窓ガラス３２ブザー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車室に開口する空調ダクト内に前記車室
に送風する空気を冷却する冷却用熱交換器を配し、前記
冷却用熱交換器を含む冷凍サイクルの冷媒に二酸化炭素
が用いられる車両用空調装置において、車室内の二酸化炭素濃度を検出する濃度センサを設け、前記濃度センサによって検出された二酸化炭素濃度を、
少なくとも第１乃至第３の３段階に区分し、第２段階の
濃度は人体に不快感を与える二酸化炭素濃度として第１
段階の濃度よりも大きく設定され、第３段階の濃度は人
体に危険を及ぼす二酸化炭素濃度として第２段階の濃度
よりも大きく設定され、人体に不快感を与える二酸化炭素濃度に対して前記不快
感を解消することを可能とする第１の車両電装品と、人体に危険を及ぼす二酸化炭素濃度に対して前記危険を
回避することを可能とする第２の車両電装品とを備え、前記濃度センサによって検出された二酸化炭素濃度が前
記第２段階の二酸化炭素濃度である場合に前記第１の車
両電装品を駆動制御し、前記濃度センサによって検出さ
れた二酸化炭素濃度が前記第３段階の二酸化炭素濃度で
ある場合に前記第２の車両電装品を駆動制御することを
特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】前記濃度センサは、乗員の頭部よりも低
い少なくとも一個所の濃度を検出するものである請求項
１記載の車両用空調装置。
【請求項３】前記濃度センサは、前記冷却用熱交換器
の近傍の少なくとも一個所の濃度を検出するものである
請求項１記載の車両用空調装置。
【請求項４】前記第１の車両電装品による不快感を解
消する制御は、車室内を換気することであり、前記第２
の車両電装品による危険を回避する制御は、前記第１の
車両電装品による換気よりも換気能力を大きくすると共
に、警告信号を発するものである請求項１記載の車両用
空調装置。