(57)【要約】【課題】大きなスペースとコストアップを抑制しながら、可燃性冷媒漏洩時の問題を克服可能な漏洩冷媒拡散手段を備えた車両用空調装置を提供する。【解決手段】可燃性冷媒を使用する蒸気圧縮式冷凍サイクルを備えた車両用空調装置において、冷凍サイクル中に、冷凍サイクル内の冷媒を放出方向を変えながら大気中に拡散放出可能なリリーフ拡散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
2006145075.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可燃性冷媒を使用する蒸気圧縮式冷凍サイクルを備えた車両用空調装置において、前記冷凍サイクル中に、冷凍サイクル内の冷媒を放出方向を変えながら大気中に拡散放出可能なリリーフ拡散弁を設けたことを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
前記リリーフ拡散弁が、冷凍サイクル中に複数設けられている、請求項１の車両用空調装置。
【請求項３】
前記リリーフ拡散弁は、冷凍サイクルの冷媒通路を冷媒放出方向について開閉する仕切り板と、開かれた仕切り板部分を通して送り出されてきた冷凍サイクル内の冷媒を大気中へ拡散放出する冷媒放出孔を備えた回転体とを有している、請求項１または２の車両用空調装置。
【請求項４】
前記回転体の冷媒放出孔が、冷媒放出により回転体に回転を生じさせる方向に傾斜されている、請求項４の車両用空調装置。
【請求項５】
前記冷媒放出孔の出口が地面方向に向けられている、請求項３または４の車両用空調装置。
【請求項６】
前記リリーフ拡散弁は、冷媒漏洩検知手段の有無に関わらず作動する弁からなる、請求項１〜５のいずれかに記載の車両用空調装置。
【請求項７】
前記リリーフ拡散弁は、冷凍サイクル中の圧力が予め定めた所定値以上となった時に、冷凍サイクル内の冷媒を大気中に拡散放出するものからなる、請求項６の車両用空調装置。
【請求項８】
前記仕切り板がスプリングにより冷媒通路閉方向に付勢されており、冷媒通路内圧力が予め定めた所定値以上となった時にスプリングが収縮することにより冷凍サイクル内の冷媒が大気中に拡散放出される、請求項３〜７のいずれかに記載の車両用空調装置。
【請求項９】
前記仕切り板が破裂板からなり、冷媒通路内圧力が予め定めた所定値以上となった時に破裂板が破裂することにより冷凍サイクル内の冷媒が大気中に拡散放出される、請求項３〜７のいずれかに記載の車両用空調装置。
【請求項１０】
さらに、冷凍サイクルからの冷媒漏洩を検知または推定する冷媒漏洩検知手段を有し、前記リリーフ拡散弁は、冷媒漏洩検知手段が冷凍サイクルからの冷媒漏洩を検知した場合、冷凍サイクル内の冷媒を大気中に拡散放出する、請求項１〜５のいずれかに記載の車両用空調装置。
【請求項１１】
前記仕切り板が電磁石への通電により冷媒通路を開く方向に作動され、冷凍サイクルからの冷媒漏洩を検知または推定する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場合、前記電磁石への通電を介して冷凍サイクル内の冷媒を大気中に拡散放出する、請求項３〜５、１０のいずれかに記載の車両用空調装置。
【請求項１２】
前記冷媒漏洩検知手段が車両の衝突等によって破損した場合にも、前記電磁石へ通電される、請求項１１の車両用空調装置。
【請求項１３】
前記冷媒漏洩検知手段は、冷凍サイクル中の圧力または温度、あるいは漏洩センサ等の認識値から、冷媒漏洩を検知するものからなる、請求項１０〜１２のいずれかに記載の車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可燃性冷媒を使用する車両用空調装置に関し、とくに、冷媒漏洩時に冷凍サイクル中の可燃性冷媒を適切に拡散放出させるようにした車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境問題への配慮の面から、空調装置の冷媒として使用されているフロン系冷媒の使用が規制され始めており、脱フロン化対策として可燃性冷媒が提案されている。可燃性冷媒を使用した空調装置における可燃性冷媒の漏れや危険性対策として、ファンを用いて冷媒を拡散させる手段が提案されている（たとえば、特許文献１）。
【０００３】
車両用空調装置において、その冷媒として可燃性冷媒を使用する場合、車両衝突時等に空調装置破損により冷媒が漏洩する危険性がある。漏洩冷媒が局所的に集中すると、燃焼下限界濃度に達するおそれがあり、燃焼下限界濃度に達すると、着火や燃焼等の不具合が発生する危険性がある。そこで可燃性冷媒が漏洩した場合であっても、燃焼下限界濃度へ達しないように漏洩冷媒を大気中（空気中）へ拡散できれば危険性は大幅に減少し、上記のような不具合の発生を防止することが可能になる。従来の車両用空調装置においては、前述の如くファンを取り付けることで、上述の課題を克服していた。
【特許文献１】特開平１１−３７６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、車両へファンを取り付けるとなると大きなスペースとコストが必要となる。
【０００５】
そこで本発明の課題は、大きなスペースとコストアップを抑制しながら、可燃性冷媒漏洩時の問題を克服可能な漏洩冷媒拡散手段を備えた車両用空調装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、可燃性冷媒を使用する蒸気圧縮式冷凍サイクルを備えた車両用空調装置において、前記冷凍サイクル中に、冷凍サイクル内の冷媒を放出方向を変えながら大気中に拡散放出可能なリリーフ拡散弁を設けたことを特徴とするものからなる。
【０００７】
すなわち、車両用空調装置の冷媒として可燃性冷媒を使用している車両においては、車両衝突時等に空調装置より可燃性冷媒が漏れる場合がある。可燃性冷媒が局所的に漏洩すると、燃焼や着火等のおそれが生じ、危険な状態となる。そこで、本発明は、たとえば車両衝突時等の冷凍サイクルからの冷媒漏洩を検知すると冷凍サイクルの冷媒回路中に設けたリリーフ拡散弁より、冷媒を放出方向を変えながら拡散放出し、たとえば冷媒を３６０度にわたる方向へと拡散放出し、局所的に冷媒濃度が高くならないようにして、とくに、燃焼下限界濃度へ達しないようにして、燃焼の危険性を減少できるようにした車両用空調装置を提供するものである。
【０００８】
上記リリーフ拡散弁は、冷凍サイクル中に単数設けてもよく、拡散放出に好適な各場所に複数設けてもよい。
【０００９】
リリーフ拡散弁としては、たとえば、冷凍サイクルの冷媒通路を冷媒放出方向について開閉する仕切り板と、開かれた仕切り板部分を通して送り出されてきた冷凍サイクル内の冷媒を大気中へ拡散放出する冷媒放出孔を備えた回転体とを有する構造に構成できる。
【００１０】
上記回転体の冷媒放出孔は、冷媒放出により回転体に回転を生じさせる方向に傾斜されていることが好ましい。このようにすることにより、敢えて回転駆動手段を設けることなく、簡単でコンパクトな構成にて、冷媒放出に伴って、回転体を自然に回転させることが可能になる。
【００１１】
上記冷媒放出孔の方向、とくにその出口開口方向が地面方向に向けられていることが好ましい。これにより、放出冷媒が局所的にとどまることをより適切に防止でき、放出冷媒をより広く拡散させることが可能になる。
【００１２】
また、上記リリーフ拡散弁は、冷媒漏洩検知手段の有無に関わらず作動する弁から構成することができる。
【００１３】
この場合には、リリーフ拡散弁としては、冷凍サイクル中の圧力が予め定めた所定値以上となった時に、冷凍サイクル内の冷媒を大気中に拡散放出するものに構成できる。
【００１４】
また、リリーフ拡散弁として、前記仕切り板がスプリングにより冷媒通路閉方向に付勢されており、冷媒通路内圧力が予め定めた所定値以上となった時にスプリングが収縮することにより冷凍サイクル内の冷媒が大気中に拡散放出されるものに構成できる。
【００１５】
あるいは、前記仕切り板が破裂板からなり、冷媒通路内圧力が予め定めた所定値以上となった時に破裂板が破裂することにより冷凍サイクル内の冷媒が大気中に拡散放出されるようにすることもできる。
【００１６】
一方、本発明に係る車両用空調装置は、さらに、冷凍サイクルからの冷媒漏洩を検知または推定する冷媒漏洩検知手段を有し、前記リリーフ拡散弁が、冷媒漏洩検知手段が冷凍サイクルからの冷媒漏洩を検知した場合、冷凍サイクル内の冷媒を大気中に拡散放出するものから構成することもできる。
【００１７】
上記リリーフ拡散弁としては、前記仕切り板が電磁石への通電により冷媒通路を開く方向に作動され、冷凍サイクルからの冷媒漏洩を検知または推定する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場合、前記電磁石への通電を介して冷凍サイクル内の冷媒を大気中に拡散放出する構成とすることができる。
【００１８】
この場合には、冷媒漏洩検知手段が車両の衝突等によって破損した場合にも、前記電磁石へ通電されるようにすることができる。これによって、冷媒漏洩検知手段が破損し正規に作動できなくなった場合においても、望ましい可燃性冷媒の拡散放出を行わせることが可能になる。
【００１９】
冷媒漏洩検知手段としては、冷凍サイクル中の圧力または温度、あるいは漏洩センサ等の認識値から、冷媒漏洩を検知あるいは認識するものから構成できる。冷凍サイクル中の圧力または温度の認識値から冷媒漏洩を検知あるいは認識する方法としては、車両運転時および停止時のそれぞれにおいて、あらかじめ圧力、温度それぞれの最大値および最小値を設定しておき、認識した圧力または温度の値が該最大値より大きい場合もしくは該最小値より小さい場合に、冷媒漏洩を検知あるいは認識する等の方法が考えられる。
【発明の効果】
【００２０】
このように、本発明に係る車両用空調装置によれば、冷凍サイクル中に、可燃性冷媒を放出方向を変えながら大気中に拡散放出可能なリリーフ拡散弁を設けたので、車両衝突時等に漏洩冷媒が燃焼下限界濃度へ達しないように漏洩冷媒を適切に大気中へ拡散放出でき、燃焼の危険性を除去することが可能になる。リリーフ拡散弁を冷凍サイクル中に直接設ける構成であるから、従来のようにファンを別途設ける構成に比べ、簡単でコンパクトな、かつ、安価な構成にて、可燃性冷媒を拡散放出させることが可能になる。
【００２１】
また、このリリーフ拡散弁は、冷媒漏洩検知手段が無い場合、有る場合のいずれにも、所望の拡散放出が行えるように構成できる。さらに、冷媒漏洩検知手段としては、実際の冷媒漏洩を検知するもの、各種条件から冷媒漏洩を推定するもののいずれにも構成でき、選択の幅が広い。したがって、冷媒漏洩検知手段に多様性を持たせつつ、その信頼性を向上することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
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、とくにその冷凍サイクルを、車両上面側から見た概略構成図である。図２は、図１に示したような車両用空調装置に設けられる圧力作動型リリーフ拡散弁を示しており、図３は、冷媒漏洩検知作動型リリーフ拡散弁を示している。図４は、図３に示した冷媒漏洩検知作動型リリーフ拡散弁の制御方法の一例を示すフローチャートである。
【００２３】
図１において、１は車両用原動機のエンジンを示しており、２は、ベルト１１を介してエンジン１の駆動力が伝達され、それによって運転される圧縮機を示している。この圧縮機を有し、可燃性冷媒を使用する蒸気圧縮式冷凍サイクル３１には、圧縮機２で圧縮された冷媒を凝縮するコンデンサ（凝縮器）３ａが設けられ、コンデンサ３ａに対しそれを冷却するファン３ｂが設けられている。また、冷凍サイクル３１には、コンデンサ３ａにて液化した冷媒液中の水分を取り除くためのレシーバードライヤー４、液冷媒を膨張させる膨張弁５が設けられており、膨張弁５で減圧膨張させた液冷媒が蒸発器６にて蒸発され、圧縮機２へと循環される。
【００２４】
このような蒸気圧縮式冷凍サイクル３１中に、可燃性冷媒を放出方向を変えながら大気中に拡散放出可能なリリーフ拡散弁７が設けられている。本実施態様では、リリーフ拡散弁７は、冷凍サイクル３１中の、車両室内外隔離壁９で区画される部分のうち、エンジンルーム１２側の部分に、２箇所設けられている。とくに本実施態様では、車両衝突時等において、車両前方よりも損傷を受ける確率の低いエンジンルーム１２内の後方の位置にリリーフ拡散弁７が設けられている。また、コンデンサ３ａ付近には冷媒漏洩検知手段８が設けられ、コンデンサファン３ｂにより吸入された空気から、冷媒漏洩を検知しやすい場所に設置されている。リリーフ拡散弁７が、後述の図３に示すような冷媒漏洩検知作動型リリーフ拡散弁とされる場合には、冷媒漏洩検知手段８により制御信号を受信すると、制御コントローラ１０からリリーフ拡散弁７内に設けられている電磁石（後述）に通電信号（制御信号）が送られる。
【００２５】
リリーフ拡散弁７は、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すような圧力作動型リリーフ拡散弁、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すような冷媒漏洩検知作動型リリーフ拡散弁のいずれに構成してもよい。
【００２６】
図２（Ａ）、（Ｂ）に示す圧力作動型リリーフ拡散弁では、冷凍サイクル３１中の冷媒配管２０内に形成された冷媒通路１６に対してリリーフ拡散弁７が設けられ、該リリーフ拡散弁７は、冷媒通路１６を冷媒放出方向について開閉する仕切り板１５と、仕切り板１５が開かれた場合にその部分を通して冷媒通路１６から送り出されてきた冷凍サイクル３１中の冷媒を大気中に拡散放出する冷媒放出孔１９を備えた回転体１４を有している。仕切り板１５は、スプリング１７により、冷媒通路１６閉方向に付勢されており、冷媒通路１６内の圧力が予め定めた所定値以上となった時に、スプリング１７を縮める方向に押して仕切り板１５を開くことができるようになっている。回転体１４は、その中央の回転軸１３部分を中心に回転可能に弁本体１８に支持されている。冷媒放出孔１９は、本実施態様では、回転体１４の周方向対象位置に、合計２つ設けられており、共に、同じ方向に傾斜されて穿設されている。この冷媒放出孔１９の傾斜方向は、該冷媒放出孔１９を通して冷媒が放出される際、回転体１４に回転を生じさせる方向、すなわち、回転体１４に所定方向の回転力を与える方向に設定されている。また、冷媒放出孔１９の出口方向（図２（Ａ）における下向き方向）は、地面方向に設定されている。なお、本実施態様では仕切り板１５はスプリング１７により付勢され、開後に閉状態に復帰できる構造となっているが、仕切り板１５を破裂板構造に構成し、冷媒通路１６内の圧力が予め定めた所定値以上となった時には、その破裂板が破裂して、冷凍サイクル３１中の冷媒が大気中に拡散放出されるようにしてもよい。
【００２７】
このように構成されたリリーフ拡散弁７を用いることにより、冷媒通路１６内の圧力が予め定めた所定値以上となり、冷凍サイクル３１中の冷媒が漏洩するおそれが生じた際には、その圧力により、仕切り板１５が自然に開かれる。仕切り板１５が開かれると、冷凍サイクル３１中の冷媒は、図２の矢印で示すように、回転体１４の冷媒放出孔１９を通して大気中に放出されるが、この時、冷媒放出孔１９が傾斜されているので、冷媒放出に伴い回転体１４に回転力が付与されて、回転体１４が所定方向に回転する。回転体１４が回転されつつ冷媒が放出されることになるので、放出された冷媒は、局所的に集まることなく、３６０度方向にわたって広く拡散される。この拡散放出により、大気中に放出された可燃性冷媒の濃度は低く保たれ、燃焼下限界濃度に達することが防止される。
【００２８】
なお、上記冷媒放出孔１９の傾斜角度により回転体１４に付与される回転力も異なってくることから、この冷媒放出孔１９の傾斜角度の設定により、回転体１４の回転速度を概略設定することが可能である。
【００２９】
図３（Ａ）、（Ｂ）は、冷媒漏洩検知作動型リリーフ拡散弁の例を示している。このタイプのリリーフ拡散弁７では、電磁石２１が設けられ、冷媒漏洩検知手段８により冷媒漏洩検知の制御信号を制御コントローラ１０が受信すると、制御コントローラ１０からリリーフ拡散弁７内に設けられている電磁石２１に通電信号（制御信号）が送られる。電磁石２１へ通電されると、スプリング１７が収縮しスプリング１７と一体の仕切り板１５も下がる。すると弁内部の冷媒通路に隙間ができ、冷媒が冷媒通路１６を通じて冷媒放出孔１９から外部へ放出される。弁本体１８に回転軸１３を介して繋がれた回転体１４は容易に回転でき、かつ冷媒放出孔１９からの放出冷媒の圧力によって回転体１４内の斜め方向に延びる冷媒放出孔１９へ冷媒が流通することで回転体１４が回転を始める。回転体１４の回転と同時に車両外部の下方向へ向けて３６０度方向に冷媒が放出されるため、局所的に冷媒濃度が上昇するという確率が減少する。また、冷媒漏洩検知手段８を適切な位置に配置しておくことで、冷媒漏洩検知精度を向上でき、冷凍サイクル中のリリーフ拡散弁７から強制漏洩させる可燃性冷媒を大気中へ良好に拡散放出でき、燃焼のおそれを除去できる。
【００３０】
図４は、上記冷媒漏洩検知作動型リリーフ拡散弁を使用する場合のリリーフ拡散弁の制御例を示している。図４に示すフローチャートにおいては、ステップＳ１において冷媒漏洩検知手段８による検知を開始し、制御コントローラ１０で冷媒が漏洩したか否かを判断する（ステップＳ２）。冷媒が漏洩していない場合には引続き検知を行い、冷媒が漏洩したと判断された場合には、制御コントローラ１０からリリーフ拡散弁７中の電磁石２１へ制御信号を通電する（ステップＳ３）。この通電により、スプリング１７が収縮し（ステップＳ４）、それによって仕切り板１５と冷媒通路１６の間に隙間が発生し（ステップＳ５）、冷媒通路１６内の可燃性冷媒は、冷媒通路１６から上記隙間を通過して冷媒放出孔１９から外部の大気中へ放出される（ステップＳ６）。このとき、前述の如く、冷媒放出孔１９の傾斜構成により、回転体１４が回転するので、可燃性冷媒は３６０度方向に拡散放出される（ステップＳ７）。
【００３１】
なお、図２に示した圧力作動型リリーフ拡散弁の場合には、冷媒漏洩検知手段８の有無に関わらず、冷媒通路１６内の圧力が所定値以上になった時、リリーフ拡散弁７を作動させることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明に係る車両用空調装置は、可燃性冷媒を使用する冷凍サイクルを備えたあらゆる車両用空調装置に適用でき、該適用により、冷媒漏洩時に冷凍サイクル中の可燃性冷媒を適切に拡散放出させて、漏洩冷媒の濃度が燃焼下限界濃度に達することを適切に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施態様に係る車両用空調装置を車両上面側から見た概略構成図である。
【図２】図１の車両用空調装置に設けられたリリーフ拡散弁を圧力作動型リリーフ拡散弁に構成する場合の該リリーフ拡散弁の縦断面図（Ａ）と概略底面図（Ｂ）である。
【図３】図１の車両用空調装置に設けられたリリーフ拡散弁を冷媒漏洩検知作動型リリーフ拡散弁に構成する場合の該リリーフ拡散弁の縦断面図（Ａ）と概略底面図（Ｂ）である。
【図４】図１の車両用空調装置に図３に示した冷媒漏洩検知作動型リリーフ拡散弁を使用する場合の制御の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３４】
１  エンジン
２  圧縮機
３ａ  コンデンサ
３ｂ  コンデンサ用ファン
４  レシーバードライヤー
５  膨張弁
６  蒸発器
７  リリーフ拡散弁
８  冷媒漏洩検知手段
９  車両室内外隔離壁
１０  制御コントローラ
１１  圧縮機駆動ベルト
１２  エンジンルーム
１３  回転軸
１４  回転体
１５  仕切り板
１６  冷媒通路
１７  スプリング
１８  弁本体
１９  冷媒放出孔
２０  冷媒配管
２１  電磁石
３１  冷凍サイクル
【図１】
2006145075.tif 000003
【図２】
2006145075.tif 000004
【図３】
2006145075.tif 000005
【図４】
2006145075.tif 000006