JP2002243320A - 炭酸ガス冷媒を用いた空調装置,及び空調装置の炭酸ガス冷媒漏れ防止方法 - Google Patents

炭酸ガス冷媒を用いた空調装置,及び空調装置の炭酸ガス冷媒漏れ防止方法

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JP2002243320A
JP2002243320A JP2001040014A JP2001040014A JP2002243320A JP 2002243320 A JP2002243320 A JP 2002243320A JP 2001040014 A JP2001040014 A JP 2001040014A JP 2001040014 A JP2001040014 A JP 2001040014A JP 2002243320 A JP2002243320 A JP 2002243320A
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JP
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carbon dioxide
air conditioner
dioxide gas
indoor
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Tatsuzo Kannon
立三 観音
Tomoyasu Adachi
知康 足立
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00978Control systems or circuits characterised by failure of detection or safety means; Diagnostic methods
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/005Arrangement or mounting of control or safety devices of safety devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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    • F25B2309/06Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 炭酸ガス冷媒を用いた空調システムにおけ
る、室内への炭酸ガス冷媒の漏洩を安価に防止できる手
段の提供を課題とする。 【解決手段】 空調装置のうち、室内側に配置される室
内側機器Bの各部品に対する設計圧力の室内側安全係数
を、室外側に配置される室外側機器Aの各部品に対する
設計圧力の室外側安全係数よりも高くするものとした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、炭酸ガス冷媒を用
いた空調装置と、該空調装置の炭酸ガス冷媒漏れ防止方
法とに関し、特に車両に搭載されて好適な空調装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】炭酸ガス(CO2)を冷媒に用いた車載
用空調装置の開発が進められている。この車載用空調装
置においては、炭酸ガス冷媒の漏洩に関する安全対策が
重要となっている。この従来の安全対策の一例として、
特開平10−288429の空調冷媒炭酸ガス警報装置
を、図2を参照しながら以下に説明する。
【0003】図2に示すように、車輌50の運転席前方
の空間内には、空調システム10が設けられている。空
調システム10は、空調システム空間20内に設けら
れ、車外52と空調システム空間20とを連絡する通路
を開成する外気導入用ダンパとしての第1のダンパ1
と、空調システム空間20内の第1のダンパ1の近傍に
設けられた送風機(ブロア)2と、空調システム空間2
0を横断するように設けられた凝縮器3と、蒸発器4
と、該蒸発器4の正面空間を開口する吹き出し口6に設
けられた第3のダンパ7と、運転席下方の吹き出し口8
に設けられた第4のダンパ9とが備えられている。そし
て、この空調システム10には、前記空調冷媒炭酸ガス
警報装置として、CO2濃度検出センサ11,12,1
3と、これらCO2濃度検出センサ11,12,13に
よって求められた測定値が予め設定された基準値を超え
たときに警報を発する警報手段とが備えられた構成とな
っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記説
明の空調冷媒炭酸ガス警報装置では、(1)多くの複雑
な付加装置を追加装備しなければならないため、車載用
空調装置のコストアップを招くという問題と、(2)C
O2濃度検出センサ11,12,13が経年変化によっ
て特性が変化したり、もしくは故障などした場合には、
保護装置としての機能を満足に果たすことができなくな
るという問題とを有している。
【0005】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、炭酸ガス冷媒を用いた空調システムにおける、室内
への炭酸ガス冷媒の漏洩を安価に防止できる手段の提供
を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために以下の手段を採用した。すなわち、請求項
1記載の炭酸ガス冷媒を用いた空調装置は、少なくとも
圧縮機、ガスクーラ、絞り手段、及び蒸発器を順次冷媒
配管により接続して閉回路の冷凍サイクルを構成し、冷
媒として炭酸ガス冷媒を用いる空調装置であって、前記
冷凍サイクルを構成する各機器及び冷媒配管のうち室内
側に配設される室内側機器の設計圧力の第1の安全係数
が、前記冷凍サイクルを構成する各機器及び冷媒配管の
うち室外側に配設される室外側機器の設計圧力の第2の
安全係数よりも高くされていることを特徴とする。上記
請求項1記載の炭酸ガス冷媒を用いた空調装置によれ
ば、圧力上昇による部品の破損が発生したとしても、そ
の破損は室外側機器側で生じることになる。
【0007】請求項2記載の炭酸ガス冷媒を用いた空調
装置は、前記空調装置が、前記室内側機器を車室内に配
設した車載用空調装置であることを特徴とする。上記請
求項2記載の炭酸ガス冷媒を用いた空調装置によれば、
圧力上昇による部品の破損が発生したとしても、車両の
車室内側での破損を確実に防止できる。
【0008】請求項3記載の空調装置の炭酸ガス冷媒漏
れ防止方法は、少なくとも圧縮機、ガスクーラ、絞り手
段、及び蒸発器を順次冷媒配管により接続して閉回路の
冷凍サイクルを構成し、冷媒として炭酸ガス冷媒を用い
る空調装置の、室内への前記炭酸ガス冷媒の漏れを防止
する方法であって、前記冷凍サイクルを構成する各機器
及び冷媒配管のうち室内側に配設される室内側機器の設
計圧力の第1の安全係数を、前記冷凍サイクルを構成す
る各機器及び冷媒配管のうち室外側に配設される室外側
機器の設計圧力の第2の安全係数よりも高くすることを
特徴とする。上記請求項3記載の空調装置の炭酸ガス冷
媒漏れ防止方法によれば、圧力上昇による部品の破損が
発生するとしても、その破損は室外側機器側で生じるこ
とになる。
【0009】請求項4記載の炭酸ガス冷媒を用いた空調
装置、または空調装置の炭酸ガス冷媒漏れ防止方法は、
前記第1の安全係数を、前記第2の安全係数の1.3〜
1.5倍とすることを特徴とする。上記請求項4記載の
炭酸ガス冷媒を用いた空調装置、または空調装置の炭酸
ガス冷媒漏れ防止方法によれば、請求項1、2又は3記
載と同様の作用を確実に得ることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の炭酸ガス冷媒を用いた空
調装置,及び空調装置の炭酸ガス冷媒漏れ防止方法の一
実施形態について、図1を参照しながら以下に説明を行
う。しかしながら、本発明がこれのみに限定解釈される
ものでないことは、もちろんである。なお図1は、本実
施形態の車載用に適用した空調装置の冷凍サイクルを示
す系統図である。
【0011】本実施形態の車載用空調装置は、本発明の
炭酸ガス冷媒漏れ防止方法を適用した空調装置であり、
図中の符号101は気相状態のCO2を圧縮する圧縮機
である。この圧縮機101は、図示しない駆動源(例え
ば内燃機関エンジン等)からの駆動力を得て駆動され
る。符号102は、圧縮機101で圧縮されたCO2を
外気等との間で熱交換して冷却するガスクーラ(放熱
器)であり、符号103は、後述するインタークーラ1
07の出口側配管に接続された圧力制御弁(高圧制御
弁)である。この圧力制御弁103は、ガスクーラ10
2の出口側において検知されたCO2 温度(冷媒温
度)に応じて、ガスクーラ102の出口側圧力(本例で
はインタークーラ107の出口側の高サイド圧力)を制
御する。なお、圧力制御弁103は、高圧力を制御する
とともに減圧器を兼ねたものであり、CO2冷媒は、こ
の圧力制御弁103により減圧されて低温低圧の気液2
相状態のCO2となり、さらに絞り抵抗104a(絞り
手段)により減圧される。
【0012】図中の符号104は、室内の空気冷却手段
(冷却器)として機能するエバポレータ(蒸発器)であ
り、気液2相状態のCO2がエバポレータ104内で気
化(蒸発)する際に、室内空気から蒸発潜熱を奪って室
内空気を冷却するようになっている。符号の105は、
液体冷媒105aを貯留する液溜容器であり、この液溜
容器105には、エバポレータ104の出口側の室外配
管106aが上下に貫通しており、液溜容器105内の
液体冷媒105aと室外配管106a内の液体冷媒とが
熱交換される構成になっている。液溜容器105の室外
配管106aの貫通部は、液溜容器105内が密閉空間
となるようにシール(不図示)されている。また、液溜
容器105の底部は、連通管105bにより、圧力制御
弁103および絞り抵抗104a間の室外配管106a
に連通している。前記インタークーラ107は、ガスク
ーラ102を通過した高温高圧の冷媒と、エバポレータ
104を通過した低温低圧の気体冷媒との間で熱交換を
行う向流型熱交換器である。
【0013】以上説明の圧縮機101、ガスクーラ10
2、インタークーラ107、圧力制御弁103、絞り抵
抗104aおよびエバポレータ104は、それぞれが室
外配管106a及び室内配管106bによって接続され
ることで、閉回路(CO2冷凍サイクル)を形成してい
る。そして、これら構成機器は、室外側に配置される室
外側機器Aと、室内側に配置される室内側機器Bとに分
類される。すなわち、室外側機器Aは、圧縮機101及
びガスクーラ102及びインタークーラ107及び圧力
制御弁103及び液溜容器105及び室外配管106a
を備えて構成されており、また、室内側機器Bは、エバ
ポレータ104及び絞り抵抗104a及びこれらの間を
接続する室内配管106bを備えて構成されている。
【0014】そして、本実施形態では、室内側機器Bの
設計圧力の安全係数(第1の安全係数。以下、これを室
内側安全係数と呼ぶ)が、室外側機器Aの設計圧力の安
全係数(第2の安全係数。以下、これを室外側安全係数
と呼ぶ)よりも高くされている。この安全係数の差は、
具体的には、前記室内配管106bの肉厚を、前記室外
配管106aよりも肉厚にしたりするなど、炭酸冷媒ガ
スが流れる全ての流路肉厚を、室外側機器Aよりも室内
側機器Bの方を厚めにすることなどでなされる。このよ
うに、車載用空調装置のうち、前記室内側安全係数を前
記室外側安全係数よりも高くすることで、例え、異常な
圧力上昇による部品の破損が発生したとしても、その破
損は室外側機器A側で生じることになるので、室内に炭
酸冷媒ガスが漏洩するのを防止することが可能となる。
【0015】なお、具体的な前記室内側安全係数の取り
方としては、前記室外側安全係数の1.3〜1.5倍
(3割〜5割増し)の安全係数を採用するのが好まし
い。すなわち、圧力上昇が生じた場合の機器破損を確実
に室外側機器A側で起こさせるようにするためには、
1.3倍以上の安全係数差を確保することが好ましく、
また、1.5倍よりも大きな安全係数差を取ろうとする
と、各機器の配管肉厚等が厚くなりすぎ、コストアップ
を引き起こしかねない。このような理由により、上述の
如く1.3〜1.5倍の安全係数を採用するのが好まし
いと言える。
【0016】以上説明の本実施形態の炭酸冷媒ガス漏れ
防止方法が適用された車載用空調装置によれば、例え、
圧力上昇による部品の破損が発生したとしても、その破
損は室外側機器A側で生じることになるので、室内での
炭酸冷媒ガス漏れを防止することが可能となる。しか
も、従来のようにガス漏れ検知手段を追加装備するなど
の必要もない。したがって、炭酸冷媒ガスを用いた空調
システムにおける、室内への炭酸冷媒ガスの漏洩を安価
に防止することが可能である。特に、車載用の空調装置
に適用することにより、安全性を確保することができ
る。
【0017】
【発明の効果】本発明の請求項1記載の炭酸ガス冷媒を
用いた空調装置、または請求項2記載の車載用空調装
置、及び請求項3記載の空調装置の炭酸ガス冷媒漏れ防
止方法によれば、空調装置のうち、室内側に配置される
室内側機器の各部品に対する設計圧力の第1の安全係数
を、室外側に配置される室外側機器の各部品に対する設
計圧力の第2の安全係数よりも高くすることで、例え、
圧力上昇による部品の破損が発生したとしても、その破
損は室外側機器側で生じることになるので、室内での炭
酸ガス冷媒漏れを防止することが可能となる。しかも、
従来のようにガス漏れ検知手段を追加装備するなどの必
要もない。したがって、炭酸ガス冷媒を用いた空調シス
テムにおける、室内への炭酸ガス冷媒の漏洩を安価に防
止することが可能となる。
【0018】また、請求項4記載の炭酸ガス冷媒を用い
た空調装置、または空調装置の炭酸ガス冷媒漏れ防止方
法によれば、請求項1乃至3記載の効果を確実に得るこ
とが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の炭酸ガス冷媒を用いた空調装置を、
車載用空調装置に適用した場合の一実施形態を示す系統
図である。
【図2】 炭酸ガス(CO2)を冷媒とする車載用空調
装置における、炭酸ガス冷媒の漏洩対策の一例である空
調冷媒炭酸ガス警報装置の説明図である。
【符号の説明】
101・・・圧縮機 102・・・ガスクーラ 103・・・高圧制御弁 104・・・エバポレータ(蒸発器) 104a・・・絞り抵抗(絞り手段) 106a,106b・・・室外配管,室内配管(冷媒配
管) 107・・・インタークーラ A・・・室外側機器 B・・・室内側機器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも圧縮機、ガスクーラ、絞り手
    段、及び蒸発器を順次冷媒配管により接続して閉回路の
    冷凍サイクルを構成し、冷媒として炭酸ガス冷媒を用い
    る空調装置であって、 前記冷凍サイクルを構成する各機器及び冷媒配管のうち
    室内側に配設される室内側機器の設計圧力の第1の安全
    係数が、前記冷凍サイクルを構成する各機器及び冷媒配
    管のうち室外側に配設される室外側機器の設計圧力の第
    2の安全係数よりも高くされていることを特徴とする、
    炭酸ガス冷媒を用いた空調装置。
  2. 【請求項2】 前記空調装置が、前記室内側機器を車室
    内に配設した車載用空調装置であることを特徴とする、
    請求項1記載の炭酸ガス冷媒を用いた空調装置。
  3. 【請求項3】 少なくとも圧縮機、ガスクーラ、絞り手
    段、及び蒸発器を順次冷媒配管により接続して閉回路の
    冷凍サイクルを構成し、冷媒として炭酸ガス冷媒を用い
    る空調装置の、室内への前記炭酸ガス冷媒の漏れを防止
    する方法であって、 前記冷凍サイクルを構成する各機器及び冷媒配管のうち
    室内側に配設される室内側機器の設計圧力の第1の安全
    係数を、前記冷凍サイクルを構成する各機器及び冷媒配
    管のうち室外側に配設される室外側機器の設計圧力の第
    2の安全係数よりも高くすることを特徴とする、空調装
    置の炭酸ガス冷媒漏れ防止方法。
  4. 【請求項4】 前記第1の安全係数を、前記第2の安全
    係数の1.3〜1.5倍とすることを特徴とする、請求
    項1又は2記載の炭酸ガス冷媒を用いた空調装置、また
    は請求項3記載の空調装置の炭酸ガス冷媒漏れ防止方
    法。
JP2001040014A 2001-02-16 2001-02-16 炭酸ガス冷媒を用いた空調装置,及び空調装置の炭酸ガス冷媒漏れ防止方法 Withdrawn JP2002243320A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100356121C (zh) * 2002-09-04 2007-12-19 日立空调系统株式会社 制冷机
EP1995461A1 (en) 2004-06-03 2008-11-26 Valeo Thermal Systems Japan Corporation Leakage prevention in a compressor utilized in a refrigeration cycle
US7861541B2 (en) 2004-07-13 2011-01-04 Tiax Llc System and method of refrigeration
WO2017081786A1 (ja) * 2015-11-12 2017-05-18 三菱電機株式会社 空気調和機

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