JP2006162122A - 車両用空調装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】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ことが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気液分離器を備え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、前記気液分離器と連通可能で該連通により冷凍サイクル内の可燃性冷媒を回収可能な容器を設けるとともに、該冷媒回収容器に対し、外部からの信号により前記連通を制御可能な開閉弁を設けたことを特徴とする車両用空調装置。
【選択図】図２

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。
車両用空調装置に関するものではないが、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（例えば、特許文献１）。ところが、特許文献１に記載の構造は、膨張弁と蒸発器の間の冷媒配管から分岐させた配管を設け、そこに冷媒回収容器を接続する構造となっているので、仮にこの構造を車両用空調装置に適用したとしても、既存のシステムの設計変更や改造を余儀なくされ、簡単には適用できないことになる。また、膨張弁と蒸発器の間の冷媒配管から可燃性冷媒を抜き取るのでは、必ずしも効率よく冷媒を回収できるとは限らず、車両用空調装置としては、より効率の良い冷媒回収構造が望まれる。
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ことが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気液分離器を備え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、前記気液分離器と連通可能で該連通により冷凍サイクル内の可燃性冷媒を回収可能な容器を設けるとともに、該冷媒回収容器に対し、外部からの信号により前記連通を制御可能な開閉弁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、上記気液分離器および上記冷媒回収容器が一体構造に構成されていることが好ましい。
また、上記開閉弁も上記気液分離器および上記冷媒回収容器と一体構造に構成されている構造とすることもできる。あるいは、上記気液分離器および上記冷媒回収容器に対し、これらの外部に両者を連通する連通路が設けられ、かつ、該連通路に上記開閉弁が設けられている構造とすることもできる。
また、冷媒の回収の制御に関しては、各種の手法を採り得る。例えば、上記開閉弁を開けて冷媒を回収するとき、冷媒を回収する時間はあらかじめ定めた所定時間とし、所定時間経過後に、上記開閉弁を閉じることにより冷媒を密封するようにすることができる。
また、上記冷媒回収容器内の圧力または上記気液分離器内の圧力が検出可能な圧力検出手段を有し、上記開閉弁を開けて冷媒を回収するとき、この圧力検出手段の検出値に応じて上記開閉弁を開けた状態から閉じるようにすることもできる。この場合、開閉弁を開けて冷媒を回収するときに、圧力検出手段の検出値があらかじめ定めた所定値に達したとき、開閉弁を開けた状態から閉じるようにすることができる。
本発明に係る車両用空調装置においては、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、上記開閉弁を開き上記気液分離器内の冷媒を冷媒回収容器に回収するようにした構成とすることができる。
また、さらに、冷凍サイクル内の冷媒が漏洩したことを検知可能な冷媒漏洩検知手段を有し、該冷媒漏洩検知手段により冷媒の漏洩が検知されたとき、上記開閉弁を開き上記気液分離器内の冷媒を冷媒回収容器に回収するようにした構成とすることもできる。
また、上記開閉弁を開き上記気液分離器内の冷媒を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することが好ましい。
さらに、上記開閉弁としては、電磁ソレノイドで駆動するものからなり、かつ、電磁ソレノイドに通電したときに開くことができる、ノーマルクローズタイプの開閉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、実質的に従来のシステム仕様のままで、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おり、図２は、図１の装置に使用されている冷媒回収容器一体型気液分離器を示している。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るが、本実施態様では後述の如く、この気液分離器７と冷媒回収容器８とが一体に構成されている。また、この冷媒回収容器一体型気液分離器９に、電磁ソレノイド１０と圧力センサ１１が設けられている。気液分離器７により気液分離された液冷媒は、膨張弁１２によって減圧、膨張された後、蒸発器１３に送られ、通風ダクト１４内を送られてきた空気と熱交換される。蒸発器１３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１４には、送風機１５が配置されており、内気導入口１６と外気導入口１７から吸入された空気が内外気切換ダンパ１８で風量調節され、送風機１５により蒸発器１３へと送風される。蒸発器１３を通過した空気の一部は、下流側に配置された加熱器１９へと送られるが、加熱器１９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２０によって調整される。エアミックスダンパ２０の開度は、エアミックスダンパアクチュエータ２１によって制御される。本実施態様では、蒸発器１３の出口側に、蒸発器１３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２２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２３が設けられている。この冷媒漏洩検知センサ２３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１４の下流側には、ＤＥＦ、ＶＥＮＴ、ＦＯＯＴ等の各吹き出し口２４、２５、２６が設けられており、各ダンパ２７、２８、２９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２２および冷媒漏洩検知センサ２３からの信号はメインコントローラ３０に送られる。また、本実施態様では、メインコントローラ３０に、エンジン回転数信号３１、車速信号３２、前記圧力センサ１１からの信号、車室内温度センサ３３からの信号、外気温度センサ３４からの信号、日射センサ３５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３６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３０からは、クラッチコントローラ４にクラッチ信号３７、圧縮機３に容量制御信号３８、電磁ソレノイド１０に電磁弁制御信号３９がそれぞれ送られるようになっている。
図２は、前記冷媒回収容器一体型気液分離器９の構造例を示している。気液分離器７部分の内部には、乾燥剤４０、フィルタ４１が配置されており、フィルタ４１の下方空間４２内に液冷媒４３が溜まるようになっている。ここまでの構造は、通常の気液分離器と変わらないが、本実施態様では、この気液分離器７部分の下部（上記液冷媒貯留空間４２の下部）に、冷媒回収容器８が一体構造で付加されている。液冷媒貯留空間４２と冷媒回収容器８の間には、電磁ソレノイド１０によって作動される開閉弁４４を備えた電磁弁４５が設けられており、メインコントローラ３０から電磁ソレノイド１０に送られる電磁弁制御信号３９により、開閉弁４４による、液冷媒貯留空間４２と冷媒回収容器８の間の連通、連通遮断を制御できるようになっている。すなわち、開閉弁４４が開かれると、液冷媒貯留空間４２内の液冷媒４３が冷媒回収容器８内へと回収され、開閉弁４４が閉じられると、その回収が停止されるようになっている。この開閉弁４４は、電磁ソレノイド１０に通電したときに開閉弁４４が開方向に駆動される、ノーマルクローズタイプの開閉弁（電磁弁）に構成されている。
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）
車両の衝突検知手段としての衝突センサ３６にて、車両の衝突を検知したとき、電磁ソレノイド１０を駆動させ、気液分離器７内の可燃性冷媒を冷媒回収容器８内に回収する。さらに、その回収は、圧力センサ１１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、電磁ソレノイド１０の通電をオフとし、冷媒の回収を停止する。
パターン（２）
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２３にて、冷媒の漏洩を検知したとき、電磁ソレノイド１０を駆動させ、気液分離器７内の可燃性冷媒を冷媒回収容器８内に回収する。さらに、その回収は、圧力センサ１１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、電磁ソレノイド１０の通電をオフとし、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８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、従来気液分離器が配置されていた部分に冷媒回収容器一体型気液分離器９を配置すればよいから、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、冷媒回収容器８を気液分離器７と一体に構成したが、別体構成とすることも可能である。また、気液分離器７と冷媒回収容器８との連通を、冷媒回収容器一体型気液分離器９の内部で行わせずに、外部連通路を設けて、その連通路に電磁弁等の開閉弁を設けるようにしてもよい。
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。 図１の装置における冷媒回収容器一体型気液分離器の縦断面図である。
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（部分）
８ 冷媒回収容器（部分）
９ 冷媒回収容器一体型気液分離器
１０ 電磁ソレノイド
１１ 圧力センサ
１２ 膨張弁
１３ 蒸発器
１４ 通風ダクト
１５ 送風機
１６ 内気導入口
１７ 外気導入口
１８ 内外気切換ダンパ
１９ 加熱器
２０ エアミックスダンパ
２１ エアミックスダンパアクチュエータ
２２ 蒸発器出口空気温度センサ
２３ 冷媒漏洩検知センサ
２４、２５、２６ 吹き出し口
２７、２８、２９ ダンパ
３０ メインコントローラ
３１ エンジン回転数信号
３２ 車速信号
３３ 車室内温度センサ
３４ 外気温度センサ
３５ 日射センサ
３６ 衝突センサ
３７ クラッチ信号
３８ 容量制御信号
３９ 電磁弁制御信号
４０ 乾燥剤
４１ フィルタ
４２ 液冷媒貯留空間
４３ 液冷媒
４４ 開閉弁
４５ 電磁弁

Claims (11)

  1. 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車両用空調装置において、前記気液分離器と連通可能で該連通により冷凍サイクル内の可燃性冷媒を回収可能な容器を設けるとともに、該冷媒回収容器に対し、外部からの信号により前記連通を制御可能な開閉弁を設けたことを特徴とする車両用空調装置。
  2. 前記気液分離器および前記冷媒回収容器が一体構造に構成されている、請求項１の車両用空調装置。
  3. 前記開閉弁も前記気液分離器および前記冷媒回収容器と一体構造に構成されている、請求項２の車両用空調装置。
  4. 前記気液分離器および前記冷媒回収容器に対し、これらの外部に両者を連通する連通路が設けられ、かつ、該連通路に前記開閉弁が設けられている、請求項１または２の車両用空調装置。
  5. 前記開閉弁を開けて冷媒を回収するとき、冷媒を回収する時間はあらかじめ定めた所定時間とし、所定時間経過後に、前記開閉弁を閉じることにより冷媒を密封するようにした、請求項１〜４のいずれかに記載の車両用空調装置。
  6. 前記冷媒回収容器内の圧力または前記気液分離器内の圧力が検出可能な圧力検出手段を有し、前記開閉弁を開けて冷媒を回収するとき、前記圧力検出手段の検出値に応じて前記開閉弁を開けた状態から閉じるようにした、請求項１〜４のいずれかに記載の車両用空調装置。
  7. 前記開閉弁を開けて冷媒を回収するときに、前記圧力検出手段の検出値があらかじめ定めた所定値に達したとき、前記開閉弁を開けた状態から閉じるようにした、請求項６の車両用空調装置。
  8. 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、前記開閉弁を開き前記気液分離器内の冷媒を前記冷媒回収容器に回収するようにした、請求項１〜７のいずれかに記載の車両用空調装置。
  9. さらに、冷凍サイクル内の冷媒が漏洩したことを検知可能な冷媒漏洩検知手段を有し、該冷媒漏洩検知手段により冷媒の漏洩が検知されたとき、前記開閉弁を開き前記気液分離器内の冷媒を前記冷媒回収容器に回収するようにした、請求項１〜８のいずれかに記載の車両用空調装置。
  10. 前記開閉弁を開き前記気液分離器内の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。
  11. 前記開閉弁は電磁ソレノイドで駆動するものからなり、かつ、電磁ソレノイドに通電したときに開くことができる、ノーマルクローズタイプの開閉弁からなる、請求項１〜１０のいずれかに記載の車両用空調装置。
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