JP2006153294A

JP2006153294A - 車両用空調装置

Info

Publication number: JP2006153294A
Application number: JP2004340469A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Suzuki; 謙一鈴木; Masato Tsuboi; 政人坪井; 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】蒸気圧縮式冷凍サイクルに可燃性冷媒を用いた場合において、冷媒の漏洩を最小限に抑えるべく冷媒を回収できるようにするとともに、その冷媒回収構造をシステムの大幅な変更を伴うことなく簡単に実施できるようにした車両用空調装置を提供する。
【解決手段】可燃性冷媒を使用した蒸気圧縮式冷凍サイクルを有する車両用空調装置において、冷凍サイクルの冷媒流路を通常回路と冷媒を回収する回収回路とに切り換え可能な三方弁を設けるとともに、前記回収回路に、冷凍サイクル内の冷媒を導く冷媒回収容器を設けた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、可燃性冷媒を用いた蒸気圧縮式冷凍サイクルを有する車両用空調装置に関し、とくに、必要に応じて冷凍サイクル内の冷媒を冷媒回収容器に回収する機構を備えた車両用空調装置に関する。

従来の車両用空調装置において、例えば蒸気圧縮式冷凍サイクルの冷媒としてフロン（例えばＨＦＣ１３４ａ）を用いている場合においては、仮に、冷媒が漏洩しても不燃性であるため着火等の危険性がなく、別段大きな問題は生じないと考えられる。

近年の地球環境問題に対処すべく、温暖化係数の低い冷媒による蒸気圧縮式冷凍サイクルの利用に対して関心が集まっている。また、温暖化係数の低い冷媒の候補としては、自然系冷媒や可燃性冷媒などが挙げられている。しかし、従来の車両用空調装置にて、蒸気圧縮式冷凍サイクルの冷媒を可燃性冷媒に置き換えた場合、仮に、冷媒が漏洩したとき、冷媒が可燃性であるため何らかの原因で着火する可能性があることから、その使用にあたってはこのような事態の発生予防のための対策を講じることが望ましいと考えられる。

可燃性冷媒を用いた蒸気圧縮式冷凍サイクルから電磁弁の開閉作動を介して可燃性冷媒を回収する容器を設ける構造が知られているが（例えば、特許文献１）、この特許文献１は車両用空調装置を対象としたものではないため、そのまま車両用空調装置に適用するのは困難である。したがって、車両用空調装置に適用するための、効率の良い可燃性冷媒回収構造が望まれている。
特開２０００−１７１１３０号公報

そこで本発明の課題は、蒸気圧縮式冷凍サイクルの冷媒として可燃性冷媒を用いた場合において、冷媒の漏洩を最小限に抑えるべく冷媒を回収できるようにするとともに、その冷媒回収構造をシステムの大幅な変更を伴うことなく簡単に実施できるようにした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、可燃性冷媒を使用した蒸気圧縮式冷凍サイクルを有する車両用空調装置において、冷凍サイクルの冷媒流路を通常回路と冷媒を回収する回収回路とに切り換え可能な三方弁を設けるとともに、前記回収回路に、冷凍サイクル内の冷媒を導く冷媒回収容器を設けた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、上記三方弁が、冷凍サイクルの凝縮器と蒸発器の間に設けられており、該三方弁は、冷媒流路を、凝縮器からの冷媒を蒸発器へと流す通常回路と、凝縮器からの冷媒を前記冷媒回収容器へと導く回収回路とに切り換える構造を採ることができる。

また、制御の容易化および効果的な冷媒回収制御を行うために、上記三方弁の切換は外部信号に基づいて行われることが好ましい。

本発明に係る車両用空調装置においては、冷媒回収の要否を判定する冷媒回収判定手段を有していることが好ましく、この冷媒回収判定手段からの信号に基づいて上記三方弁の作動を制御することが好ましい。

また、本発明に係る車両用空調装置は、冷凍サイクルからの冷媒の漏洩を検知または推定する冷媒漏洩検知手段を有し、上記冷媒回収判定手段は、前記冷媒漏洩検知手段により冷凍サイクルからの冷媒漏洩を検知したとき、冷媒を回収すべきと判定する構成とすることができる。

また、上記冷媒回収判定手段は、三方弁により冷媒流路を回収回路に切り換えた後、あらかじめ定めた所定時間経過後、三方弁により冷媒流路を通常回路に切り換える構成とすることができる。

また、本発明に係る車両用空調装置は、上記冷媒回収容器内の圧力に相関のある物理量を検知可能な圧力検知手段を有し、前記冷媒回収判定手段は、三方弁により冷媒流路を回収回路に切り換えた後、前記圧力検知手段による検知圧力に応じて、三方弁により冷媒流路を通常回路に切り換える構成とすることもできる。この場合、圧力検知手段による検知圧力があらかじめ定めた所定値を超えたとき、三方弁により冷媒流路を通常回路に切り換える構成とすることができる。

また、本発明に係る車両用空調装置は、さらに、車両の衝突を検知または推定可能な車両衝突検知手段を有し、該車両衝突検知手段により車両の衝突が検知されたとき、前記冷媒回収判定手段は、冷媒を回収すべきと判定する構成とすることができる。

また、本発明に係る車両用空調装置においては、冷媒を前記冷媒回収容器に回収するときには、冷凍サイクル内の圧縮機を停止するようにすることが好ましい。

上記三方弁としては、電気信号により冷媒流路を切り換える弁からなり、かつ、電気信号を入力することにより前記通常回路から前記回収回路へと切り換え、通常回路とする場合には電気信号を必要としない弁からなることが好ましい。

本発明に係る車両用空調装置によれば、蒸気圧縮式冷凍サイクルの冷媒として可燃性冷媒を用いた車両用空調装置において、システムの大幅な変更を伴うことなく、冷凍サイクル内の冷媒を簡便にかつ効率よく回収することができ、可燃性冷媒の外部への漏洩を最小限に抑えることができる。したがって、装置使用上の安全性を大幅に向上することができる。

以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１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、可燃性冷媒を使用した蒸気圧縮式の冷凍サイクル１には、車両のエンジン２等により駆動される、吐出容量を可変可能な可変容量圧縮機、あるいは容量固定の固定容量圧縮機３が設けられている。エンジン２の駆動力は例えば電磁クラッチ（図示略）を介して伝達され、電磁クラッチのオン／オフ動作はクラッチコントローラ４を介して制御される。ただし、この圧縮機３は、クラッチ有り無しに関わらず、冷凍サイクルを構成でき、さらに、容量制御方式は、その形式を問わない。上記圧縮機３により圧縮された高温高圧の冷媒が、凝縮器用送風機５を備えた凝縮器６により外気と熱交換されて冷却され、凝縮し液化する。凝縮器６からの冷媒は、気液分離器７により気液が分離され、気液分離された液冷媒は、膨張弁８によって減圧、膨張された後、蒸発器９に送られ、通風ダクト１０内を送られてきた空気と熱交換される。蒸発器９で蒸発し気化した冷媒は再び圧縮機３に吸入され圧縮される。冷却器としての蒸発器出口温度制御は、圧縮機３への容量制御信号、または、クラッチコントローラ４を介した電磁クラッチのオン／オフ制御にて行う。

車室内空調を行う空気が通過する通風ダクト１０には、送風機１１が配置されており、内気導入口１２と外気導入口１３から吸入された空気が内外気切換ダンパ１４で風量調節され、送風機１１により蒸発器９へと送風される。蒸発器９を通過した空気の一部は、下流側に配置された加熱器１５へと送られるが、加熱器１５を通過される空気の量と、バイパスされる空気の量との割合が、エアミックスダンパ１６によって調整される。エアミックスダンパ１６の開度は、エアミックスダンパアクチュエータ１７によって制御される。本実施態様では、蒸発器９の出口側に、蒸発器９通過後の空気温度を検知するための蒸発器出口空気温度センサ１８と、この部分で冷凍システム１からの冷媒の漏洩を検知する冷媒漏洩検知センサ１９が設けられている。この冷媒漏洩検知センサ１９は、他の適当な場所に設置してもよく、さらに、他の適当な場所に追加してもよい。通風ダクト１０の下流側には、車室内へと温調空気を送るＤＥＦ、ＶＥＮＴ、ＦＯＯＴ等の各吹き出し口２０、２１、２２が設けられており、各ダンパ２３、２４、２５により所定の吹き出し口が選択されるようになっている。

上記蒸発器出口空気温度センサ１８および冷媒漏洩検知センサ１９からの信号はメインコントローラ２６に送られる。また、本実施態様では、メインコントローラ２６に、エンジン回転数信号２７、車速信号２８、車室内温度センサ２９からの信号、外気温度センサ３０からの信号、日射センサ３１からの信号とともに、車両の衝突を検知または推定可能な車両衝突検知手段としての衝突センサ３２からの信号がそれぞれ送られるようになっている。また、メインコントローラ２６からは、クラッチコントローラ４にクラッチ信号３３、圧縮機３に容量制御信号３４がそれぞれ送られるようになっている。

このように構成された車両用空調装置において、本実施態様では、冷凍サイクル１の凝縮器６と蒸発器９の間、より正確には気液分離器７と膨張弁８の間に、三方弁３５が設けられている。この三方弁３５は、冷凍サイクル１における冷媒流路を、冷媒を凝縮器６から蒸発器９へと流す通常回路３６と、凝縮器６（気液分離器７）からの冷媒を、冷媒を回収する冷媒回収容器３７へと導く回収回路３８とに切り換える。冷媒回収容器３７には、該冷媒回収容器３７内の圧力に相関のある物理量を検知可能な圧力検知手段としての圧力センサ３９が設けられている。

本実施態様では、メインコントローラ２６は、冷媒回収の要否を判定する冷媒回収判定手段の機能も備えており、メインコントローラ２６には、前記冷媒漏洩検知センサ１９からの信号および衝突センサ３２からの信号が送られるとともに、上記圧力センサ３９からの信号４０が送られる。メインコントローラ２６からは、冷媒回収判定手段としてのメインコントローラ２６による判定に基づいて、外部信号として、上記三方弁３５にその作動を制御するための制御信号４１が送られる。このように、三方弁３５は、電気信号により冷媒流路を切り換える弁からなるが、電気信号を入力することにより前記通常回路３６から前記回収回路３８へと切り換え、通常回路３６とする場合には電気信号を必要としない弁からなる。すなわち、三方弁３５を外部信号の入力により、通常回路３６を凝縮器６（気液分離器７）から膨張弁８へと流れる冷媒を、回収回路３８へと切り換えて冷媒回収容器３７へと回収し、その後、三方弁３５により、通常の冷凍サイクル回路（通常回路３６）に切り換えるようになっている。

このように構成された車両用空調装置における可燃性冷媒の回収方法について２つのパターン例について説明する。
パターン（１）
空調装置内に設けた冷媒漏洩検知手段としての冷媒漏洩検知センサ１９にて、冷媒の漏洩を検知したとき、三方弁３５を動作させて冷媒流路を回収回路３８へと切り換え、冷凍サイクル１内の可燃性冷媒を冷媒回収容器３７内に回収する。さらに、その回収は、圧力センサ３９にて検知された圧力が所定値となった場合、あるいは、所定時間経過した場合、三方弁３５への外部信号入力をオフとし、冷媒の回収を停止する。

パターン（２）
車両の衝突検知手段としての衝突センサ３２にて、車両の衝突を検知したとき、三方弁３５を動作させて冷媒流路を回収回路３８へと切り換え、冷凍サイクル１内の可燃性冷媒を冷媒回収容器３７内に回収する。さらに、その回収は、圧力センサ３９にて検知された圧力が所定値となった場合、あるいは、所定時間経過した場合、三方弁３５への外部信号入力をオフとし、冷媒の回収を停止する。

また、好ましくは、上記回収動作を行う際には、圧縮機３の駆動を停止する方が望ましい。

このように、可燃性冷媒が冷凍サイクル外へ漏洩するおそれが生じたとき、あるいは実際に漏洩が生じたとき、多量に漏洩しないように、速やかに可燃性冷媒を冷媒回収容器３７内に回収できる。これによって、冷媒の漏洩量を最小限に抑えることができるとともに、システムの安全性を大幅に高めることができる。そして、この構造では、上記の如く、機械的には、所定箇所に三方弁３５、回収回路３８、冷媒回収容器３７を設けるだけでよいから、冷媒回収をシステムの大幅な変更を伴うことなく簡便にかつ効率よく行うようにすることができる。

なお、上記実施態様では、冷媒回収のための三方弁３５を気液分離器７と膨張弁８の間に設けたが、他の適当な位置に配置することも可能である。また、冷媒回収判定手段をメインコントローラ２６とは別に構成することも可能である。さらに、冷媒漏洩検知センサ１９についても、他の適当な位置に配置することが可能であり、複数配設することも可能である。

本発明は、可燃性冷媒を使用し気液分離器を備えた蒸気圧縮式冷凍サイクルを有するあらゆる車両用空調装置に適用でき、可燃性冷媒を使用する場合にあっても安全性を大幅に高めた車両用空調装置を実現できる。

本発明の一実施態様に係る車両用空調装置の概略全体構成図である。

符号の説明

１冷凍サイクル
２エンジン
３圧縮機
４クラッチコントローラ
５凝縮器用送風機
６凝縮器
７気液分離器
８膨張弁
９蒸発器
１０通風ダクト
１１送風機
１２内気導入口
１３外気導入口
１４内外気切換ダンパ
１５加熱器
１６エアミックスダンパ
１７エアミックスダンパアクチュエータ
１８蒸発器出口空気温度センサ
１９冷媒漏洩検知センサ
２０、２１、２２吹き出し口
２３、２４、２５ダンパ
２６メインコントローラ
２７エンジン回転数信号
２８車速信号
２９車室内温度センサ
３０外気温度センサ
３１日射センサ
３２衝突センサ
３３クラッチ信号
３４容量制御信号
３５三方弁
３６通常回路
３７冷媒回収容器
３８回収回路
３９圧力センサ
４０圧力センサ信号
４１三方弁制御信号

Claims

可燃性冷媒を使用した蒸気圧縮式冷凍サイクルを有する車両用空調装置において、冷凍サイクルの冷媒流路を通常回路と冷媒を回収する回収回路とに切り換え可能な三方弁を設けるとともに、前記回収回路に、冷凍サイクル内の冷媒を導く冷媒回収容器を設けたことを特徴とする車両用空調装置。
前記三方弁が、冷凍サイクルの凝縮器と蒸発器の間に設けられており、該三方弁は、冷媒流路を、凝縮器からの冷媒を蒸発器へと流す通常回路と、凝縮器からの冷媒を前記冷媒回収容器へと導く回収回路とに切り換える、請求項１の車両用空調装置。
前記三方弁の切換が外部信号に基づいて行われる、請求項１または２の車両用空調装置。
冷媒回収の要否を判定する冷媒回収判定手段を有している、請求項１〜３のいずれかに記載の車両用空調装置。
冷凍サイクルからの冷媒の漏洩を検知または推定する冷媒漏洩検知手段を有し、前記冷媒回収判定手段は、前記冷媒漏洩検知手段により冷凍サイクルからの冷媒漏洩を検知したとき、冷媒を回収すべきと判定する、請求項４の車両用空調装置。
前記冷媒回収判定手段は、前記三方弁により冷媒流路を回収回路に切り換えた後、あらかじめ定めた所定時間経過後、前記三方弁により冷媒流路を通常回路に切り換える、請求項４または５の車両用空調装置。
前記冷媒回収容器内の圧力に相関のある物理量を検知可能な圧力検知手段を有し、前記冷媒回収判定手段は、前記三方弁により冷媒流路を回収回路に切り換えた後、前記圧力検知手段による検知圧力に応じて、前記三方弁により冷媒流路を通常回路に切り換える、請求項４または５の車両用空調装置。
前記圧力検知手段による検知圧力があらかじめ定めた所定値を超えたとき、前記三方弁により冷媒流路を通常回路に切り換える、請求項７の車両用空調装置。
さらに、車両の衝突を検知または推定可能な車両衝突検知手段を有し、該車両衝突検知手段により車両の衝突が検知されたとき、前記冷媒回収判定手段は、冷媒を回収すべきと判定する、請求項４〜８のいずれかに記載の車両用空調装置。
冷媒を前記冷媒回収容器に回収するとき、冷凍サイクル内の圧縮機を停止するようにした、請求項１〜９のいずれかに記載の車両用空調装置。
前記三方弁は、電気信号により冷媒流路を切り換える弁からなり、かつ、電気信号を入力することにより前記通常回路から前記回収回路へと切り換え、通常回路とする場合には電気信号を必要としない弁からなる、請求項１〜１０のいずれかに記載の車両用空調装置。