JP2004245457A - 車両用空調装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡単かつ安価な構成であるにも拘わらず、車内側への二酸化炭素の漏洩を適切に検出して対策する。
【解決手段】コンプレッサ２の駆動により冷凍サイクル１を循環する冷媒の圧力を検出する冷媒圧力検出手段１９と、該冷媒圧力検出手段１９での検出圧力が設定圧力以下となることにより冷媒漏れであると判定し、前記コンプレッサ２の駆動を停止する制御手段２１とを備える。前記制御手段２１は、外気温度検出手段２０で検出される外気温度に基づいて前記設定圧力を変更し、検出圧力が変更後の設定圧力以下となることにより冷媒漏れであると判定し、コンプレッサ２の駆動を停止すると共に、報知手段２２により乗員に冷媒漏れを報知する。
【選択図】 図１
【解決手段】コンプレッサ２の駆動により冷凍サイクル１を循環する冷媒の圧力を検出する冷媒圧力検出手段１９と、該冷媒圧力検出手段１９での検出圧力が設定圧力以下となることにより冷媒漏れであると判定し、前記コンプレッサ２の駆動を停止する制御手段２１とを備える。前記制御手段２１は、外気温度検出手段２０で検出される外気温度に基づいて前記設定圧力を変更し、検出圧力が変更後の設定圧力以下となることにより冷媒漏れであると判定し、コンプレッサ２の駆動を停止すると共に、報知手段２２により乗員に冷媒漏れを報知する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用空調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両用空調装置として、冷凍サイクルで循環させる冷媒に二酸化炭素を用いたものがある。このような車両用空調装置では、車内に二酸化炭素が漏洩すると、人体に悪影響を及ぼす恐れがあるため、次のような構成により対処するようにしている。
【０００３】
すなわち、コンプレッサから吐出される高圧冷媒の圧力を圧力検出センサによって検出し、この検出値が所定の基準値よりも小さくなれば、漏洩であると判断し、コンプレッサを停止するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、膨張弁を送風路外に配置し、送風路内に配管同士の接続部分を設けないようにしている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−３２０９３６号公報
【特許文献２】
特開２００１−３５４０２７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の構成では、冷媒の漏洩であると判断した場合、単にコンプレッサを停止するだけである。乗員がコンプレッサが停止した原因を知ることはできない。また、冷媒の漏洩がなくてもコンプレッサが停止不能となった場合には対応することは不可能である。
【０００７】
また、後者の構成では、送風路内に冷媒が漏洩する可能性のある部位を設けないだけの消極的なものであり、構造上の制約が大きく、設計が困難で、コストアップを招来する。
【０００８】
そこで、本発明は、簡単かつ安価な構成であるにも拘わらず、車内側への二酸化炭素の漏洩を適切に検出して対策することのできる車両用空調装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、コンプレッサの駆動により冷凍サイクルを循環する冷媒の圧力を検出する冷媒圧力検出手段と、該冷媒圧力検出手段での検出圧力が設定圧力以下となることにより冷媒漏れであると判定し、前記コンプレッサの駆動を停止する制御手段とを備えた車両用空調装置において、
前記制御手段は、外気温度検出手段で検出される外気温度に基づいて前記設定圧力を変更し、検出圧力が変更後の設定圧力以下となることにより冷媒漏れであると判定し、コンプレッサの駆動を停止すると共に、報知手段により乗員に冷媒漏れを報知するようにしたものである。
【００１０】
この構成により、温度変化に伴う冷媒圧力の変動を考慮して冷媒漏れを検出することができるだけでなく、乗員にコンプレッサが停止した理由等を知らしめることができる。
【００１１】
前記冷凍サイクル中の冷媒を外気に開放するリリーフ弁を設け、
前記制御手段が、前記冷媒圧力検出手段での検出圧力に基づいて、冷媒の漏洩がないと判断した場合であっても、前記設定圧力よりも大きい第２の設定圧力を越える場合、前記コンプレッサの故障であると判断し、前記リリーフ弁を開放させるようにすると、冷媒圧力を、冷媒の漏れ検出だけでなく、コンプレッサの故障に伴う不具合の発生をも未然に防止するために利用することが可能となる点で好ましい。
【００１２】
前記リリーフ弁を、冷凍サイクルの途中に設けた膨張弁に一体化すると、簡単かつコンパクトな構成とすることが可能となる点で好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。
【００１４】
図１は、本実施形態に係る車両用空調装置の冷凍サイクル１を示す。この冷凍サイクル１では、コンプレッサ２を駆動することにより吐出された冷媒が、車外側熱交換器３、膨張弁４、車内側熱交換器５、及び、アキュムレータ６を介してコンプレッサ２に戻って循環する。ここでは、冷媒には二酸化炭素が使用されている。
【００１５】
コンプレッサ２は、エンジン７の駆動力がクラッチ７ａを介して伝達され、所望の回転数で駆動し、冷媒を高温・高圧状態として吐出する。
【００１６】
車外側熱交換器３は、車両前方部に配置され、通過する高温・高圧の冷媒から外気に放熱させる。
【００１７】
膨張弁４は、図２に示すように、棒状の弁体８を、ソレノイド９を励磁・消磁することにより上下動させ、冷媒流路１０の流路断面積を調整するようにしたものである。冷媒流路１０は、互いに直交するように連通する垂直流路１１と水平流路１２とで構成されている。水平流路１２との境界部分となる垂直流路１１の小径部１１ａには、その上端開口部に弁体８の先端円錐部が接離し、その位置の違いによって流路断面積すなわち開度を調整することが可能となっている。そして、冷媒が小径部１１ａの上端開口部と弁体８の先端円錐部との間に形成される隙間を通過する際、冷媒を気化しやすい状態まで減圧する。
【００１８】
前記垂直流路１１を構成する側壁にはリリーフ部１３が設けられている。リリーフ部１３は、側壁に形成した連通孔１４内に、スプリング１５ａによって付勢されたリリーフ弁１５を配設した構成である。連通孔１４は、膨張弁４の外面に開口する外面連通部１６と、垂直流路側に開口する内面連通部１７とを備えている。内面連通部１７はリリーフ弁１５によって開閉される。また、外面連通部１６の流路断面積は内面連通部１７に比べて小さくなっている。スプリング１５ａは、リリーフ弁１５に作用する冷媒圧力が設定圧力となることにより弾性変形し、連通孔１４を介して外部に冷媒を排出可能とする。設定圧力としては、コンプレッサ２を駆動する際に予測される冷媒圧力よりも十分に大きな値を使用する。例えば、この冷媒圧力のままでコンプレッサ２の駆動を続行すると、コンプレッサ２が損傷したり、冷凍サイクル１のいずれかから冷媒が漏洩するような値を使用すればよい。
【００１９】
前記構成の膨張弁４は、エンジンルーム内に配設され、リリーフ部１３より冷媒が排出されたとしても、その冷媒が車室内へは流入しないようになっている。詳しくは、リリーフ部１３が、空調ユニット１８の入口（外気導入口）よりも下方に位置し、冷媒が水平方向に向かって流出可能となるように形成されている。
【００２０】
なお、前記リリーフ部１３は、１箇所のみに形成するようにしたが、複数箇所に形成することも可能である。
【００２１】
車内側熱交換器５は、車内前方部に配置した空調ユニット１８内に設けられ、内部を流動する冷媒が気化することにより、空調ユニット１８内を通過する空気を冷却・除湿する。
【００２２】
アキュムレータ６は、冷媒を気相と液相とに分離し、気相のみをコンプレッサ２へと流動させる。
【００２３】
前記冷凍サイクル１を循環する冷媒の圧力は、コンプレッサ２の吐出側配管に設けた圧力センサ１９によって検出されている。
【００２４】
前記コンプレッサ２の駆動、前記膨張弁４の開度等は、車外側熱交換器３の近傍に設けた外気センサ２０での検出温度や、前記圧力センサ１９での検出圧力等に基づいて制御装置２１によって制御される。制御装置２１は、前記圧力センサ１９での検出圧力に基づいて冷媒が漏洩しているか否かを判断し、漏洩していると判断すれば、報知装置２２により乗員に報知する。報知手段としては、ブザー等の聴覚に訴えるもののほか、ランプの点滅等、視覚に訴えるもの等が含まれる。
【００２５】
次に、前記車両用空調装置の冷凍サイクル１の動作について説明する。
【００２６】
コンプレッサ２を駆動すると、冷媒が高温・高圧状態となって吐出する。コンプレッサ２から吐出した冷媒は、まず、車外側熱交換器３に流入し、外気に放熱される。そして、膨張弁４を通過することにより気化しやすい状態まで減圧され、車内側熱交換器５へと流入する。冷媒は、車内側熱交換器５を流動する際、気化して空調ユニット１８内を通過する空気を冷却・除湿する。気液２相となった冷媒は、アキュムレータ６で気相のみをコンプレッサ２に還流される。
【００２７】
このようにして冷媒は冷凍サイクル１を循環するが、この間、圧力センサ１９で検出される冷媒圧力に基づいてコンプレッサ２を停止するか否かを判断する。すなわち、検出圧力が設定圧力以下となれば、冷媒が漏洩していると判断し、コンプレッサ２を停止することにより、冷凍サイクル１からの冷媒の漏洩を抑制し、循環する冷媒量の減少に伴う冷媒の温度上昇を防止する。これにより、コンプレッサ２の損傷が防止される。但し、検出圧力は、外気センサ２０での検出温度に基づいて補正する。すなわち、外気温度が低ければ低いほど、検出圧力を下方修正する。これは、コンプレッサ２の駆動回転数が変わらなくても、外気温度が低くなるに従って検出圧力が低下するためである。これにより、冷媒が漏洩しているのか否かの判断をより一層正確に行うことが可能となる。また、冷媒が漏洩していると判断すれば、その旨を報知装置２２により乗員に報知する。これにより、乗員は、コンプレッサ２の停止原因を的確に把握することが可能となる。
【００２８】
また、冷媒の漏洩がなくても、コンプレッサ２が停止不能な状態になることも予測される。この場合、コンプレッサ２から吐出される冷媒圧力が許容値を超えて上昇することがある。冷媒圧力の上昇は、冷凍サイクル中の構成部品を損傷させたり、配管の接続部分からの冷媒の漏洩をもたらす恐れがある。しかし、膨張弁４にはリリーフ部１３が形成され、所定圧力以上となれば、リリーフ弁１５がスプリングの付勢力に抗して動作し、連通孔１４を開放する。これにより、冷媒が冷凍サイクル１から大気へと排出され、冷媒圧力の上昇が阻止される。
【００２９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、外気温度に基づいて設定圧力を変更して冷媒漏れを検出するようにしているので、誤検出を防止できる。また、報知手段により乗員に報知するようにしているので、乗員はコンプレッサの停止等の原因を的確に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る車両用空調装置の冷凍サイクルを示す概略図である。
【図２】図１に示す膨張弁の断面図である。
【符号の説明】
１…冷凍サイクル
２…コンプレッサ
３…車外側熱交換器
４…膨張弁
５…車内側熱交換器
１０…冷媒流路
１１…垂直流路
１２…水平流路
１３…リリーフ部
１４…連通孔
１５…リリーフ弁
１６…外面連通部
１７…内面連通部
１８…空調ユニット
１９…圧力センサ（冷媒圧力検出手段）
２０…外気センサ（外気温度検出手段）
２１…制御装置（制御手段）
２２…報知装置（報知手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用空調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両用空調装置として、冷凍サイクルで循環させる冷媒に二酸化炭素を用いたものがある。このような車両用空調装置では、車内に二酸化炭素が漏洩すると、人体に悪影響を及ぼす恐れがあるため、次のような構成により対処するようにしている。
【０００３】
すなわち、コンプレッサから吐出される高圧冷媒の圧力を圧力検出センサによって検出し、この検出値が所定の基準値よりも小さくなれば、漏洩であると判断し、コンプレッサを停止するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、膨張弁を送風路外に配置し、送風路内に配管同士の接続部分を設けないようにしている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−３２０９３６号公報
【特許文献２】
特開２００１−３５４０２７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の構成では、冷媒の漏洩であると判断した場合、単にコンプレッサを停止するだけである。乗員がコンプレッサが停止した原因を知ることはできない。また、冷媒の漏洩がなくてもコンプレッサが停止不能となった場合には対応することは不可能である。
【０００７】
また、後者の構成では、送風路内に冷媒が漏洩する可能性のある部位を設けないだけの消極的なものであり、構造上の制約が大きく、設計が困難で、コストアップを招来する。
【０００８】
そこで、本発明は、簡単かつ安価な構成であるにも拘わらず、車内側への二酸化炭素の漏洩を適切に検出して対策することのできる車両用空調装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、コンプレッサの駆動により冷凍サイクルを循環する冷媒の圧力を検出する冷媒圧力検出手段と、該冷媒圧力検出手段での検出圧力が設定圧力以下となることにより冷媒漏れであると判定し、前記コンプレッサの駆動を停止する制御手段とを備えた車両用空調装置において、
前記制御手段は、外気温度検出手段で検出される外気温度に基づいて前記設定圧力を変更し、検出圧力が変更後の設定圧力以下となることにより冷媒漏れであると判定し、コンプレッサの駆動を停止すると共に、報知手段により乗員に冷媒漏れを報知するようにしたものである。
【００１０】
この構成により、温度変化に伴う冷媒圧力の変動を考慮して冷媒漏れを検出することができるだけでなく、乗員にコンプレッサが停止した理由等を知らしめることができる。
【００１１】
前記冷凍サイクル中の冷媒を外気に開放するリリーフ弁を設け、
前記制御手段が、前記冷媒圧力検出手段での検出圧力に基づいて、冷媒の漏洩がないと判断した場合であっても、前記設定圧力よりも大きい第２の設定圧力を越える場合、前記コンプレッサの故障であると判断し、前記リリーフ弁を開放させるようにすると、冷媒圧力を、冷媒の漏れ検出だけでなく、コンプレッサの故障に伴う不具合の発生をも未然に防止するために利用することが可能となる点で好ましい。
【００１２】
前記リリーフ弁を、冷凍サイクルの途中に設けた膨張弁に一体化すると、簡単かつコンパクトな構成とすることが可能となる点で好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。
【００１４】
図１は、本実施形態に係る車両用空調装置の冷凍サイクル１を示す。この冷凍サイクル１では、コンプレッサ２を駆動することにより吐出された冷媒が、車外側熱交換器３、膨張弁４、車内側熱交換器５、及び、アキュムレータ６を介してコンプレッサ２に戻って循環する。ここでは、冷媒には二酸化炭素が使用されている。
【００１５】
コンプレッサ２は、エンジン７の駆動力がクラッチ７ａを介して伝達され、所望の回転数で駆動し、冷媒を高温・高圧状態として吐出する。
【００１６】
車外側熱交換器３は、車両前方部に配置され、通過する高温・高圧の冷媒から外気に放熱させる。
【００１７】
膨張弁４は、図２に示すように、棒状の弁体８を、ソレノイド９を励磁・消磁することにより上下動させ、冷媒流路１０の流路断面積を調整するようにしたものである。冷媒流路１０は、互いに直交するように連通する垂直流路１１と水平流路１２とで構成されている。水平流路１２との境界部分となる垂直流路１１の小径部１１ａには、その上端開口部に弁体８の先端円錐部が接離し、その位置の違いによって流路断面積すなわち開度を調整することが可能となっている。そして、冷媒が小径部１１ａの上端開口部と弁体８の先端円錐部との間に形成される隙間を通過する際、冷媒を気化しやすい状態まで減圧する。
【００１８】
前記垂直流路１１を構成する側壁にはリリーフ部１３が設けられている。リリーフ部１３は、側壁に形成した連通孔１４内に、スプリング１５ａによって付勢されたリリーフ弁１５を配設した構成である。連通孔１４は、膨張弁４の外面に開口する外面連通部１６と、垂直流路側に開口する内面連通部１７とを備えている。内面連通部１７はリリーフ弁１５によって開閉される。また、外面連通部１６の流路断面積は内面連通部１７に比べて小さくなっている。スプリング１５ａは、リリーフ弁１５に作用する冷媒圧力が設定圧力となることにより弾性変形し、連通孔１４を介して外部に冷媒を排出可能とする。設定圧力としては、コンプレッサ２を駆動する際に予測される冷媒圧力よりも十分に大きな値を使用する。例えば、この冷媒圧力のままでコンプレッサ２の駆動を続行すると、コンプレッサ２が損傷したり、冷凍サイクル１のいずれかから冷媒が漏洩するような値を使用すればよい。
【００１９】
前記構成の膨張弁４は、エンジンルーム内に配設され、リリーフ部１３より冷媒が排出されたとしても、その冷媒が車室内へは流入しないようになっている。詳しくは、リリーフ部１３が、空調ユニット１８の入口（外気導入口）よりも下方に位置し、冷媒が水平方向に向かって流出可能となるように形成されている。
【００２０】
なお、前記リリーフ部１３は、１箇所のみに形成するようにしたが、複数箇所に形成することも可能である。
【００２１】
車内側熱交換器５は、車内前方部に配置した空調ユニット１８内に設けられ、内部を流動する冷媒が気化することにより、空調ユニット１８内を通過する空気を冷却・除湿する。
【００２２】
アキュムレータ６は、冷媒を気相と液相とに分離し、気相のみをコンプレッサ２へと流動させる。
【００２３】
前記冷凍サイクル１を循環する冷媒の圧力は、コンプレッサ２の吐出側配管に設けた圧力センサ１９によって検出されている。
【００２４】
前記コンプレッサ２の駆動、前記膨張弁４の開度等は、車外側熱交換器３の近傍に設けた外気センサ２０での検出温度や、前記圧力センサ１９での検出圧力等に基づいて制御装置２１によって制御される。制御装置２１は、前記圧力センサ１９での検出圧力に基づいて冷媒が漏洩しているか否かを判断し、漏洩していると判断すれば、報知装置２２により乗員に報知する。報知手段としては、ブザー等の聴覚に訴えるもののほか、ランプの点滅等、視覚に訴えるもの等が含まれる。
【００２５】
次に、前記車両用空調装置の冷凍サイクル１の動作について説明する。
【００２６】
コンプレッサ２を駆動すると、冷媒が高温・高圧状態となって吐出する。コンプレッサ２から吐出した冷媒は、まず、車外側熱交換器３に流入し、外気に放熱される。そして、膨張弁４を通過することにより気化しやすい状態まで減圧され、車内側熱交換器５へと流入する。冷媒は、車内側熱交換器５を流動する際、気化して空調ユニット１８内を通過する空気を冷却・除湿する。気液２相となった冷媒は、アキュムレータ６で気相のみをコンプレッサ２に還流される。
【００２７】
このようにして冷媒は冷凍サイクル１を循環するが、この間、圧力センサ１９で検出される冷媒圧力に基づいてコンプレッサ２を停止するか否かを判断する。すなわち、検出圧力が設定圧力以下となれば、冷媒が漏洩していると判断し、コンプレッサ２を停止することにより、冷凍サイクル１からの冷媒の漏洩を抑制し、循環する冷媒量の減少に伴う冷媒の温度上昇を防止する。これにより、コンプレッサ２の損傷が防止される。但し、検出圧力は、外気センサ２０での検出温度に基づいて補正する。すなわち、外気温度が低ければ低いほど、検出圧力を下方修正する。これは、コンプレッサ２の駆動回転数が変わらなくても、外気温度が低くなるに従って検出圧力が低下するためである。これにより、冷媒が漏洩しているのか否かの判断をより一層正確に行うことが可能となる。また、冷媒が漏洩していると判断すれば、その旨を報知装置２２により乗員に報知する。これにより、乗員は、コンプレッサ２の停止原因を的確に把握することが可能となる。
【００２８】
また、冷媒の漏洩がなくても、コンプレッサ２が停止不能な状態になることも予測される。この場合、コンプレッサ２から吐出される冷媒圧力が許容値を超えて上昇することがある。冷媒圧力の上昇は、冷凍サイクル中の構成部品を損傷させたり、配管の接続部分からの冷媒の漏洩をもたらす恐れがある。しかし、膨張弁４にはリリーフ部１３が形成され、所定圧力以上となれば、リリーフ弁１５がスプリングの付勢力に抗して動作し、連通孔１４を開放する。これにより、冷媒が冷凍サイクル１から大気へと排出され、冷媒圧力の上昇が阻止される。
【００２９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、外気温度に基づいて設定圧力を変更して冷媒漏れを検出するようにしているので、誤検出を防止できる。また、報知手段により乗員に報知するようにしているので、乗員はコンプレッサの停止等の原因を的確に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る車両用空調装置の冷凍サイクルを示す概略図である。
【図２】図１に示す膨張弁の断面図である。
【符号の説明】
１…冷凍サイクル
２…コンプレッサ
３…車外側熱交換器
４…膨張弁
５…車内側熱交換器
１０…冷媒流路
１１…垂直流路
１２…水平流路
１３…リリーフ部
１４…連通孔
１５…リリーフ弁
１６…外面連通部
１７…内面連通部
１８…空調ユニット
１９…圧力センサ（冷媒圧力検出手段）
２０…外気センサ（外気温度検出手段）
２１…制御装置（制御手段）
２２…報知装置（報知手段）
Claims (3)
- コンプレッサの駆動により冷凍サイクルを循環する冷媒の圧力を検出する冷媒圧力検出手段と、該冷媒圧力検出手段での検出圧力が設定圧力以下となることにより冷媒漏れであると判定し、前記コンプレッサの駆動を停止する制御手段とを備えた車両用空調装置において、
前記制御手段は、外気温度検出手段で検出される外気温度に基づいて前記設定圧力を変更し、検出圧力が変更後の設定圧力以下となることにより冷媒漏れであると判定し、コンプレッサの駆動を停止すると共に、報知手段により乗員に冷媒漏れを報知するようにしたことを特徴とする車両用空調装置。 - 前記冷凍サイクル中の冷媒を外気に開放するリリーフ弁を設け、
前記制御手段が、前記冷媒圧力検出手段での検出圧力に基づいて、冷媒の漏洩がないと判断した場合であっても、前記設定圧力よりも大きい第２の設定圧力を越える場合、前記コンプレッサの故障であると判断し、前記リリーフ弁を開放させることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。 - 前記リリーフ弁を、冷凍サイクルの途中に設けた膨張弁に一体化したことを特徴とする請求項２に記載の車両用空調装置。
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