JP2005153673A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 可燃性冷媒を用いた車両用空調装置において、冷媒の漏れを検出してから冷凍サイクルを遮断するフィードバック制御による危険回避対策では対応が遅れる恐れがある
【解決手段】 車室内熱交換器６と車室外熱交換器１３を有し、圧縮機１２から吐出された可燃性冷媒を膨張手段１４を介してあるいは介することなく車室内熱交換器６に導き、ここで熱交換された空気を車室内に供給するようにした車両用空調装置であって、車両の衝突を予測する衝突予測手段Ｓ３０と、車室内熱交換器の冷媒入口側及び冷媒出口側に設けられた開閉弁１５、１６と、衝突予測手段Ｓ３０が車両の衝突を予測した場合に車室内熱交換器内の冷媒量を固定又は低減するように開閉弁や圧縮機を制御する制御アンプ１７とを設けたことを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、可燃性冷媒を用いた車両用空調装置に関する。

近年、車両用空調装置の環境保全対策として、冷凍サイクルに二酸化炭素やプロパンガス等の自然冷媒や、オゾン破壊係数が無い地球温暖化係数の低い冷媒を用いたものが提案されている。この種の冷媒には可燃性のものがあり、車両の衝突によって冷媒が外部に漏れ出すと燃焼や爆発の危険が有るため、冷媒漏れ対策がとられている。

例えば、車室内又は車両用空調装置内に冷媒の漏れを検出するためのセンサを設け、このセンサにより冷媒の漏れが検出されたとき、車室内熱交換器の冷媒入口側及び冷媒出口側に設けられた開閉弁を閉じて車室内への冷媒の漏れを防止するようにしている。

しかしながら、上記従来のものでは、冷媒の漏れを検出してから冷凍サイクルを遮断するフィードバック制御であるため、危険回避への対応が遅れる恐れがある。
実開昭５８−５４９０４号公報

解決しようとする問題点は、可燃性冷媒を用いた車両用空調装置において、冷媒の漏れを検出してから冷凍サイクルを遮断するフィードバック制御による危険回避対策では対応が遅れる恐れがある点である。

上記課題を解決するために、第１の発明は、車室内熱交換器６と車室外熱交換器１３を有し、圧縮機１２から吐出された可燃性冷媒を膨張手段１４を介してあるいは介することなく車室内熱交換器６に導き、ここで熱交換された空気を車室内に供給するようにした車両用空調装置であって、
車両の衝突を予測する衝突予測手段Ｓ３０と、車室内熱交換器６の冷媒入口側及び冷媒出口側に設けられた開閉弁１５、１６と、衝突予測手段Ｓ３０が車両の衝突を予測した場合に車室内熱交換器６内の冷媒量を固定又は低減するように開閉弁１５、１６や圧縮機１２を制御する制御手段１７とを設けたことを特徴としている。

また、第２の発明は、車室内熱交換器６と車室外熱交換器１３を有し、圧縮機１２から吐出された可燃性冷媒を膨張手段１４を介してあるいは介することなく車室内熱交換器６に導き、ここで熱交換された空気を車室内に供給するようにした車両用空調装置であって、
車両の走行方向の加速度を検出する加速度センサ２３と、車室内熱交換器６の冷媒入口側及び冷媒出口側に設けられた開閉弁１５、１６と、加速度センサ２３の検出値が所定値以上の場合に車室内熱交換器６内の冷媒量を固定又は低減するように開閉弁１５、１６や圧縮機１２を制御する制御手段１７とを設けたことを特徴としている。

本発明によれば、衝突前に可燃性冷媒の燃焼、爆発を防止する危険回避処理を行うことで、従来のように、衝突してから危険回避処理を行う場合に比べて可燃性冷媒の燃焼や爆発が生じにくくなる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の一実施形態である車両用空調装置の概略構成図、図２は本発明の第１実施例の冷凍サイクルの概略構成図、図３は第１実施例の制御ブロック図、図４、図５は第１実施例の制御手順を示すフローチャートである。

図１に示す車両用空調装置は、車室内空気（内気）を取り込む内気導入口１と、車室外空気（外気）を取り込む外気導入口２と、これらの導入口１、２を選択的に開閉するインテークドア３とを有している。

外気導入口２には空気清浄用のフィルタ４ａが設けられている。また、内気導入口１又は外気導入口２から取り込んだ空気を空気通路１１の下流側に向けて送るブロワ５が外気導入口２の下方に配置されている。

ブロワ５の下流側には空気通路１１を通る空気から熱を吸熱するための車室内熱交換器６が設けられ、この車室内熱交換器６の下流側には空気通路１１を通る空気を暖めるヒータコア７と、冷却された空気の一部をヒータコア７に導くと共に残りの空気をヒータコア７をバイパスさせるミックスドア８とが設けられている。

ミックスドア８の下流にはエアミックスチャンバ９が設けられ、このエアミックスチャンバ９には、デフロスタ吹出口１０、ベント吹出口１１、及びフットフット吹出口１２が設けられている。また、車室内熱交換器６の上流側、車室内熱交換器６とミックスドア８の間、吹出口１０〜１１には、それぞれ空気清浄用のフィルタ４ｂ〜４ｆが必要に応じて設けられる。

このような車両用空調装置にあっては、インテークドア３により内気導入口１又は外気導入口２が開口され、ブロワ５が駆動されると内気又は外気が取り込まれる。取り込まれた空気は車室内熱交換器６で冷却された後、ミックスドア８によりヒータコア７を通る流路とヒータコア７を迂回する流路とに適宜の比率で分配される。

そして、ヒータコア７で温められた空気とヒータコア７を迂回した空気とがエアミックスチャンバ９で混合され、吹出口１０〜１１から車室内に向けて吹き出す。

車室内熱交換器６は図２に示す冷凍サイクルの一部を構成しており、このサイクルを循環する可燃性冷媒を蒸発させることにより空気を冷却する。図２において、１２は圧縮機であり、エンジンからの駆動力により駆動されて可燃性冷媒を圧縮する。圧縮機で圧縮された冷媒は車室外熱交換器１３で凝縮し、膨張弁１４で膨張した後、車室内熱交換器６で蒸発して圧縮機１２に戻る。

本実施例では、車室内熱交換器６の冷媒入口側、すなわち膨張弁１４と車室内熱交換器６の間の配管に第１開閉弁１５が設けられ、車室内熱交換器６の冷媒出口側、すなわち車室内熱交換器６と圧縮機１２の間の配管に第２開閉弁１６が設けられている。

図３に示すように、本実施例の制御システムは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含むマイクロコンピュータにより構成された制御アンプ１７（制御手段）を備えている。制御アンプ１７のＣＰＵは、先行車との車間距離を検出する車間距離センサ１８、先行車との相対速度を検出する車速センサ１９、操舵角センサ２０、ヨーレートセンサ２１等の検出値を読み込み、ＲＯＭに格納されたプログラムに基づいて、インテークドア３、ブロワ５、ミックスドア８、圧縮機１２、第１、第２開閉弁１５、１６、及びその他の機器を制御する。なお、２３はエアバッグの動作タイミングを判定するために車両の前部に設置されたエアバッグセンサで、車両の走行方向の加速度を検出する。

次に、制御アンプ１７のＣＰＵの動作を図４、図５に基づいて説明する。制御フローがスタートすると、まずステップＳ１０で、センサ１８〜２１により、車間距離、操舵角、車速（先行車両との相対速度）、ヨーレートを測定する。

次いで、ステップＳ２０において、先行車両との車間距離の短縮割合を計算及び予知し、ステップＳ３０（衝突予測手段）で第１〜第４のしきい値に基づいて衝突の危険度を判定する。なお、第２のしきい値は第１のしきい値より大きく、第３のしきい値は第２のしきい値よりも大きく、第４のしきい値は第３のしきい値よりも大きくなっており、しきい値が大きいほど危険度は高い。

ステップＳ３０において、計算値が第１のしきい値と第２のしきい値の間の場合には、ステップＳ４０に進み、運転者に対して車間距離注意の警報と注意信号を発し、ステップＳ１０に戻る。

ステップＳ３０において、計算値が第２のしきい値と第３のしきい値の間の場合には、ステップＳ５０に進み、運転者に対して制動要請の警報と警報信号を発し、ステップＳ１０に戻る。

ステップＳ３０において、計算値が第３のしきい値と第４のしきい値の間の場合には、衝突が避けられない状態であり、ステップＳ６０に進み、運転者に対してその旨の警報を発すると共に強制制動を行い、強制制動が作動している旨の信号を発する。

そして、ステップＳ７０に進み、インテークドア３を駆動して外気導入口２を開放すると共に、ブロワ５を最大回転速度で運転して外気を導入する。

次いで、ステップＳ８０において、第１、第２開閉弁１５、１６を閉止すると共に、圧縮機１２を停止する。

第１、第２開閉弁１５、１６を閉止することで、車室内熱交換器６内の冷媒量が固定され、それ以上は増加することがなくなる。また、ブロワ５により外気を導入することで、衝突により車室内熱交換器６から冷媒が漏れ出しても、導入した外気により希釈されるため、燃焼、爆発の危険が少なくなる。

このように、衝突前に可燃性冷媒の燃焼、爆発を防止する危険回避処理を行うフィードフォワード制御を採用することで、従来のように、衝突してから危険回避処理を行うフィードバック制御に比べて燃焼、爆発が生じにくくなる。

なお、本実施例においては、追突の危険性を先行車両との相対距離や相対速度だけでなく、操舵角やヨーレートを加味して行うようにしている。

すなわち、先行車両との相対距離や相対速度のみで判定を行うと、車両が横方向に移動して他の車両に接近したときに衝突の危険性有りと判断してしまう場合があるが、操舵角やヨーレートを加味することで、そのような誤判定を防止することができる。また、車幅方向の加速度を検出する横Ｇセンサの検出値を用いてこのような判定を行うようにしてもよい。

図６は本発明の第２実施例の冷凍サイクルの概略構成図、図７は第２実施例の制御ブロック図、図８は第２実施例の制御手順を示すフローチャートである。なお、以下の各実施例において、第１実施例と同一又は類似の部分には同一符号を用いており、重複する説明は省略してある。

本実施例においては、第１実施例の開閉弁１５、１６に代えて、図６に示すように、膨張弁１４と車室外熱交換器１３の間に、冷凍サイクルの配管を通る冷媒を車室外に排出するためのリリーフバルブ２２を備えており、このリリーフバルブ２２は、図７に示すように、制御アンプ１７により制御される。

次に、本実施例の制御アンプ１７のＣＰＵの動作を図８に基づいて説明する。ステップＳ１０からステップＳ６０までの動作は第１実施例と同じであるので省略する。

本実施例では、ステップＳ６０の処理が行われると、ステップＳ９０において、インテークドア３を駆動して外気導入口２を開放すると共に、ブロワ５を最大回転速度で運転して外気を導入し、圧縮機１２を停止する。

次いで、ステップＳ１００において、リリーフバルブ２２を開放し、冷凍サイクル中の冷媒を外気に放出する。

このようにすることで、車室内熱交換器６内の冷媒量が低減する。また、ブロワ５により外気を導入することで、衝突により車室内熱交換器６から冷媒が漏れ出しても導入した外気により希釈されるため、燃焼、爆発の危険が少なくなる。

このように、衝突前に可燃性冷媒の燃焼、爆発を防止する危険回避処理を行うフィードフォワード制御を採用することで、従来のように、衝突してから危険回避処理を行うフィードバック制御に比べて燃焼、爆発が生じにくくなる。

図９は本発明の第３実施例の冷凍サイクルの概略構成図、図１０は第３実施例の制御手順を示すフローチャートである。

本実施例では、車室内熱交換器６の冷媒入口側、すなわち膨張弁１４と車室外熱交換器１３の間の配管に第１開閉弁１５が設けられ、車室内熱交換器６の冷媒出口側、すなわち車室内熱交換器６と圧縮機１２の間の配管に第２開閉弁１６が設けられている。また、本実施例の制御システムは、第１実施例（図３）と同様である。

次に、本実施例の制御アンプ１７のＣＰＵの動作を図１０に基づいて説明する。ステップＳ１０〜ステップＳ６０の処理は第１実施例のステップＳ１０〜ステップＳ６０の処理と同様である。

そして、本実施例では、ステップＳ４０〜ステップＳ６０の処理で発せられた警報信号が、ステップＳ１１０でＣＰＵに入力される。そして、ステップＳ１２０において、入力された警報信号がステップＳ４０に対応したものである場合にはステップＳ１０に戻るが、警報信号がステップＳ５０に対応したものである場合にはステップＳ１３０に進む。

ステップＳ１３０において、第１の開閉弁１５が閉止される。これにより、車室内熱交換器６内の冷媒が圧縮機１２により吸引されて低減する。また、インテークドア３を駆動して外気導入口２を開放すると共に、ブロワ５を最大回転速度で運転して外気を導入する。

そして、ステップＳ１４０において、ステップＳ５０の警報信号が入力されてからの時間をカウントする。ステップＳ１５０において、カウント時間Ｔが上限値Ｔａ以下の場合にはステップＳ１３０に戻る。ＴがＴａより大きい場合には、ステップＳ１６０において、第１の開閉弁１５を開放し、ブロワ５やインテークドア３を通常の空調制御に対応した状態に復帰させ、さらにカウンタのカウント時間を０とし、ステップＳ１０に戻る。

ステップＳ１２０において、入力された警報信号がステップＳ６０に対応したものである場合にはステップＳ１７０に進み、第２開閉弁１６を閉止すると共に、圧縮機１２を停止する。また、インテークドア３を駆動して外気導入口２を開放すると共に、ブロワ５を最大回転速度で運転して外気を導入する。

このように、衝突の可能性があると判断された場合に、まず、第１の開閉弁１５を閉止し、さらに衝突が避けられないと判断された場合に、第２の開閉弁１６を閉止するようにしたことで、車室内熱交換器６内の冷媒量を低減して外部からの冷媒の流入を防止することができる。また、ブロワ５により外気を導入することで、衝突により車室内熱交換器６から冷媒が漏れ出しても導入した外気により希釈されるため、燃焼、爆発の危険が少なくなる。

本実施例では、第１、第２実施例よりも早い段階で可燃性冷媒の燃焼、爆発を防止する危険回避処理を行うようにしているため、可燃性冷媒の燃焼、爆発の危険性がより低減する。

なお、本実施例では、衝突が避けられない状態を検知した時に第２開閉弁１６を閉じるようにしているが、衝突予定時間を検知した時、あるいは衝突を検知した時に第２開閉弁１６を閉じるようにしてもよい。

また、上記実施例では、各種センサの値に基づいて、衝突予測手段Ｓ３０が衝突を予測した場合に可燃性冷媒の燃焼、爆発の危険回避処理を行うようにしているが、これに代えて、車両の走行方向の加速度を検出する加速度センサ（例えばエアバッグセンサ２３）の検出値に基づいて上記のような危険回避処理を行うようにしてもよい。

また、本発明は、冷媒を循環させることにより得られる熱で空調空気を加熱するヒートポンプ式の車両用空調装置にも適用可能である。図１１はそのような車両用空調装置の冷凍サイクルの一例を示している。

冷房運転時には、圧縮機１２から吐出された冷媒は車室外熱交換器１３で凝縮され、膨張弁１４を介してエバポレータとして機能する車室内熱交換器６に導かれ、ここで蒸発し、これによって冷却された空気が車室内に供給される。

一方、暖房運転時には、圧縮機１２から吐出された冷媒は回路切換弁２４によりコンデンサとして機能する車室内熱交換器６に導かれ、ここで凝縮し、これによって加熱された空気が車室内に供給されることになる。

その他にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に種々の改変を施すことができる。

本発明の一実施形態である車両用空調装置の概略構成図である。 本発明の第１実施例の冷凍サイクルの概略構成図である。 第１実施例の制御ブロック図である。 第１実施例の制御手順を示すフローチャートである。 第１実施例の制御手順を示すフローチャートである。 第２実施例の冷凍サイクルの概略構成図である。 第２実施例の制御ブロック図である。 第２実施例の制御手順を示すフローチャートである。 第３実施例の冷凍サイクルの概略構成図である。 第３実施例の制御手順を示すフローチャートである。 本発明を適用したヒートポンプ式の車両用空調装置の冷凍サイクルの概略構成図である。

符号の説明

６ 車室内熱交換器
１２ 圧縮機
１３ 車室外熱交換器
１４ 膨張弁（膨張手段）
１５ 第１開閉弁
１６ 第２開閉弁
１７ 制御アンプ（制御手段）
２３ エアバッグセンサ（加速度センサ）
Ｓ３０ 衝突予測手段

Claims (6)

1. 車室内熱交換器（６）と車室外熱交換器（１３）を有し、圧縮機（１２）から吐出された可燃性冷媒を膨張手段（１４）を介してあるいは介することなく車室内熱交換器（６）に導き、ここで熱交換された空気を車室内に供給するようにした車両用空調装置であって、
   車両の衝突を予測する衝突予測手段（Ｓ３０）と、車室内熱交換器（６）の冷媒入口側及び冷媒出口側に設けられた開閉弁（１５、１６）と、衝突予測手段（Ｓ３０）が車両の衝突を予測した場合に車室内熱交換器（６）内の冷媒量を固定又は低減するように開閉弁（１５、１６）や圧縮機（１２）を制御する制御手段（１７）とを設けたことを特徴とする車両用空調装置。
2. 車室内熱交換器（６）と車室外熱交換器（１３）を有し、圧縮機（１２）から吐出された可燃性冷媒を膨張手段（１４）を介してあるいは介することなく車室内熱交換器（６）に導き、ここで熱交換された空気を車室内に供給するようにした車両用空調装置であって、
   車両の走行方向の加速度を検出する加速度センサ（２３）と、車室内熱交換器（６）の冷媒入口側及び冷媒出口側に設けられた開閉弁（１５、１６）と、加速度センサ（２３）の検出値が所定値以上の場合に車室内熱交換器（６）内の冷媒量を固定又は低減するように開閉弁（１５、１６）や圧縮機（１２）を制御する制御手段（１７）とを設けたことを特徴とする車両用空調装置。
3. 衝突予測手段（Ｓ３０）が衝突を予測した場合あるいは加速度センサ（２３）の検出値が所定値以上の場合に、制御手段（１７）が各開閉弁（１５、１６）を閉止することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両用空調装置。
4. 冷凍サイクルの配管を通る冷媒を車室外に排出するためのリリーフバルブ（２２）を備え、衝突予測手段（Ｓ３０）が衝突を予測した場合あるいは加速度センサ（２３）の検出値が所定値以上の場合に、制御手段（１７）がリリーフバルブ（２２）を開くことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両用空調装置。
5. 衝突予測手段（Ｓ３０）が衝突を予測した場合あるいは加速度センサ（２３）の検出値が所定値以上の場合に、制御手段（１７）は、まず冷媒入口側の開閉弁（１５）を閉止し、その後、冷媒出口側の開閉弁（１６）を閉止することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両用空調装置。
6. 内外気を導入するブロワ（５）を備え、衝突予測手段（Ｓ３０）が衝突を予測した場合あるいは加速度センサ（２３）の検出値が所定値以上の場合に、制御手段は、ブロワ（５）を駆動することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項記載の車両用空調装置。
   

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