(57)【要約】【課題】車室内における冷媒濃度の高まりを防止できる車両用空気調和装置を提供すること。【解決手段】この発明に係る空気調和装置は、蒸発器の下流または車室内に、可燃性冷媒の漏洩を検出可能な検出手段を有する。当該検出手段によって可燃性冷媒の漏洩を検出した場合、空気調和装置の制御手段は、内外気切り替えモータを駆動させ、空気導入モードを強制的に外気導入モードにする。外気導入モードとは、空気導入を外気から行うと同時に、車室内圧力の高まりを防止するための排出口を開くモードである。また、この発明の制御手段は、送風機４を強制的に運転すると共に、車室内に空気を送風する吹出口を強制的に乗員上半身方向吹出口、若しくはウィンドウ用吹出口、又は両吹出口の組み合わせに切り替える。【選択図】        図２
2006306294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気よりも比重が大きく、可燃性を有する冷媒と、
蒸発器を含んで構成され、当該蒸発器に前記冷媒を循環させる冷媒回路と、
前記蒸発器を通して車室内に温度管理された空気を送風する送風機と、
前記蒸発器の下流または車室内に設けられ、前記冷媒の漏洩を検出する検出手段と、
前記検出手段によって前記冷媒の漏洩を検出した場合に、前記送風機の空気導入モードを強制的に外気導入モードにし、前記送風機を強制的に運転すると共に、前記車室内に空気を送風する吹出口を強制的に乗員上半身方向吹出口、若しくはウィンドウ用吹出口、又は両吹出口の組み合わせに切り替える制御手段と、
を備えたことを特徴とする車両用空気調和装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記検出手段によって前記冷媒の漏洩を検出した場合に、乗員に冷媒漏洩を知らせる通知手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の車両用空気調和装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記検出手段によって前記冷媒の漏洩を検出した場合に、車両の電動窓を強制的に開けることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用空気調和装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記検出手段によって前記冷媒の漏洩を検出した場合に、温調ドアを冷房能力最大限位置とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の車両用空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用空気調和装置に関するものであり、さらに詳しくは、可燃性冷媒の漏洩が生じた場合に、車室内における冷媒濃度の高まりを抑制し、引火・爆発を防止する車両用空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、蒸発器と凝縮器等とに冷媒を循環させて構成される空気調和装置の冷媒回路において、冷媒回路を構成するパイプの接続部、蒸発器または凝縮器等の冷凍機器から封入された冷媒が漏れることがある。
【０００３】
ところで、冷媒回路に循環させる冷媒は、地球温暖化の抑制を考えると、地球温暖化係数（ＧＷＰ）の小さいＨＦＣ系冷媒を用いることが好ましい。ＧＷＰの小さい種々の冷媒には、例えば、可燃性の冷媒も存在する。
【０００４】
可燃性の冷媒が室内に漏れ、室内の冷媒濃度が高まるのは好ましくない。それに対する技術としては、冷媒の漏洩を検出した場合に、送風によって漏洩冷媒を拡散する技術、室外に位置する冷媒回路を強制開放し、冷媒を室外大気に放出する技術、または室内側冷凍機器への冷媒通路を遮断する技術、等が公開されている（たとえば、特許文献１、２）。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２０３２４３号公報
【特許文献２】特開２００４−１６７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、単に送風を施しただけでは密閉性の高い車室内において、可燃性を有する冷媒が車室内に滞留してしまう。また、冷媒回路を強制開放または遮断するためには、電磁弁等の部品の増加が発生してしまうという問題点があった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、上記問題点がなく、可燃性冷媒の漏れが生じた場合に、車室内における冷媒濃度の上昇を防止できる車両用空気調和装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る車両用空気調和装置は、空気よりも比重が大きく、可燃性を有する冷媒と、蒸発器を含んで構成され、当該蒸発器に前記冷媒を循環させる冷媒回路と、前記蒸発器を通して車室内に温度管理された空気を送風する送風機と、前記蒸発器の下流または車室内に設けられ、前記冷媒の漏洩を検出する検出手段と、前記検出手段によって前記冷媒の漏洩を検出した場合に、前記送風機の空気導入モードを強制的に外気導入モードにし、前記送風機を強制的に運転すると共に、前記車室内に空気を送風する吹出口を強制的に乗員上半身方向吹出口、若しくはウィンドウ用吹出口、又は両吹出口の組み合わせに切り替える制御手段と、を備えるようにしたものである。
【０００９】
一般に、送風機の空気導入モードには、室内循環モードと外気導入モードとがある。この発明では、検出器が冷媒漏れを検出すると、制御手段は、送風機の空気導入モードを外気導入モードにして、送風機を駆動して送風する。単に送風機で送風しても、空気導入モードが室内循環モードであると、冷媒回路の蒸発器、またはその周辺から冷媒が漏洩していた場合、車室内へ吹出す空気における漏洩冷媒濃度は増加する一方となる。しかし、空気導入モードが外気導入モードになれば、新鮮な空気が取り込まれると共に排出もされるので、車室内へ吹出す空気における漏洩冷媒濃度増加を抑制できる。
【００１０】
また、この発明によれば、車室内において冷媒漏洩が起きた場合に、吹出口として乗員上半身方向吹出し口、若しくはウィンドウ用吹出口、又は両者の組み合わせを採用し、可燃性冷媒混合気を車室内の上方に吹出す。これにより、空気よりも比重の大きい漏洩冷媒でも、車室下方で局所的に停滞することなく、濃度の高まりを防止することができる。
【００１１】
また、本発明に係る車両用空気調和装置は、前記車両用空気調和装置において、前記制御手段が、前記検出手段によって前記冷媒の漏洩を検出した場合に、乗員に冷媒漏洩を知らせる通知手段を備えるようにしたものである。
【００１２】
冷媒回路から冷媒が漏洩した場合、乗員が選択すべき回避行為として、コンプレッサまたはエンジンを止め、窓もしくはドアを開け、又はその場から離れるというのが最善の措置と言える。これらの措置をとるためには、冷媒が漏洩したことを乗員にまず知らせる手段が必要となる。通知手段にはダッシュボードパネルのランプ点灯、スピーカーによる音または声による通知、シートへの振動付与、又はこれらの組み合わせ等を採用できる。
【００１３】
また、本発明に係る車両用空気調和装置は、前記車両用空気調和装置において、前記制御手段が、前記検出手段によって前記冷媒の漏洩を検出した場合に、車両の電動窓を強制的に開けるようにしたものである。
【００１４】
この発明によれば、検出器が冷媒漏洩を検出すると、制御手段は車両の電動サイドウィンドウ等の電動窓を開ける。これにより、走行を続けても換気が促進され、冷媒漏洩が起きても、車室内における冷媒濃度の高まりを防止することができる。
【００１５】
また、本発明に係る車両用空気調和装置は、前記車両用空気調和装置において、前記制御手段は、前記検出手段によって前記冷媒の漏洩を検出した場合に、温調ドアを冷房能力最大限位置とするようにしたものである。
【００１６】
この発明によれば、ヒータを通過させることによる空気圧損をなくし、換言すれば、送風機のエネルギー損失の最も少ない位置に温調ドア開度が制御されるので、換気を効率良く行なうことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明にかかる車両用空気調和装置によれば、余計な部品を付加することなく、冷媒の漏れが生じた場合に、車室内における冷媒濃度の高まりを防止できる。特に可燃性冷媒を使用する冷媒回路に適した車両用空気調和装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明にかかる車両用空気調和装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例】
【００１９】
図１は、車両用空気調和装置のＨＶＡＣ（Ｈｅａｔｉｎｇ  Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｎｇ、ａｎｄ  Ａｉｒ−ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）を示す概略構造図である。ＨＶＡＣ１は、外気導入口２、および吹出口３、が開口し、送風機（ブロワ）４、蒸発器（図示省略）、ヒータ（図示省略）が内包されたユニットである。外気導入口２には、空気を車両内から導入するか、車両外から導入するかを選択する切り換え弁が内外気切換モータ５によって開閉するようになっている。また、吹出口には、その後に連通させられる複数のダクトのうち、どのダクトに温度管理された空気を流すか選択できる吹出口切り換え弁が吹出しモード切り替えモータ６によって開閉するようになっている。
【００２０】
図２は、ＨＶＡＣ内部構造および空気の流れを示す断面図である。上述したように、外気導入口２は、車室外からの空気が入り込む外気ダクト７と、車室内からの空気が流れ込む内気ダクト８に連通され、分岐点で回動する切り換え弁９によって、どちらかが選択される。上記どちらか一方のダクトから導入される空気は、その下流においてモータ１１で回転させられるシロッコファン等の送風機４で、下流に流れる。その下流には、蒸発器１２が設けられる。蒸発器１２は、一般の空気調和装置と同様に、圧縮機、凝縮器、膨張弁と共に冷媒回路を構成する一つの要素である。蒸発器１２を通過した空気は、温度が低下して下流に流れる。
【００２１】
また、蒸発器１２の下流にはヒータ１３が設けられる。ヒータ１３は、車輌のラジエター冷媒を流し、その熱を交換させるものや、独立した電気ヒータが利用される。ヒータ１３を通過すると、空気は高温となる。上記蒸発器１２とヒータ１３の間には、温調ドア１４がスライド可能に設けられる。温調ドア１４は、このスライドによって冷風と温風の混合割合を調整する。このように、蒸発器１２、ヒータ１３、および温調ドア１４によって温度管理された空気は、その下流において、複数のダクト１５、１６、１７に分岐される。これらのどのダクトを使うかは、回動弁１８、１９の開閉によって決定される。たとえば、回動弁１８は、足下方向へのダクトの開閉を制御でき、回動弁１９は、乗員上半身方向吹出口へのダクト１６、ウィンドウ用吹出口へのダクト１７の開閉を制御できる。
【００２２】
空気調和装置の冷媒回路に循環する冷媒としては、地球温暖化防止を考慮したＧＷＰの小さな冷媒として、可燃性冷媒が使われる可能性がある。そこで、本発明では、冷媒回路の冷媒として、可燃性冷媒が採用される車両用空気調和装置を対象とする。たとえば、Ｒ−１５２ａ、フルオロメタンといったＨＦＣ系（ＣＨＦ2ＣＨ3）の冷媒は、ＧＷＰが小さく、空気調和装置に有効といわれている。この可燃性冷媒は、空気よりも比重が大きく、万が一、当該冷媒が蒸発器付近から車両内に漏洩した場合、車両の床付近に溜まりやすいという特徴がある。
【００２３】
この発明に係る空気調和装置は、蒸発器の下流または車室内に、可燃性冷媒の漏洩を検出可能な検出手段３４（図１４、１５参照）を有する。具体的には、図９の半導体式ガス濃度検知素子を利用する図１０に示す半導体式ガス濃度センサ、図１１の接触燃焼式ガス濃度検知素子もしくは図１３の期待熱伝導度式ガス濃度検知素子をブリッジ回路に利用する図１２に示す接触燃焼式センサ、又は期待熱伝導度式ガス濃度センサ、従来から用いられている蒸発器温度検知サーミスタ等が利用される。そして、できるだけ低い位置に設けた当該検出手段３４によって可燃性冷媒の漏洩を検出した場合に、空気調和装置の制御手段は、内外気切り替えモータ５を駆動させ、空気導入モードを強制的に外気導入モードにする。ここで、外気導入モードとは、図３に示すように、空気導入を外気から行うと同時に、車室内圧力の高まりを防止するための排出口（アウトレット）２０を開くモードである。なお、上記制御手段については後述する。
【００２４】
一般に、送風機の空気導入モードには、室内循環モードと外気導入モードとがある。単に送風機で送風しても、空気導入モードが室内循環モードであると、冷媒回路の蒸発器、又はその周辺から冷媒が漏洩していた場合、車室内へ吹出す空気における漏洩冷媒濃度は増加する一方となる。しかし、空気導入モードが外気導入モードになれば、新鮮な空気が取り込まれて車室内に拡散され、排気口から排出もされるので、車室内へ吹出す空気における漏洩冷媒濃度増加を抑制できる。
【００２５】
また、この発明の制御手段は、送風機４を強制的に運転すると共に、車室内に空気を送風する吹出口を、強制的に乗員上半身方向吹出口、若しくはウィンドウ用吹出口、又は両吹出口の組み合わせに切り替える。図４および図５に示すように、車両のダッシュボードに設けられる乗員上半身方向吹出口２５へは図２の乗員上半身方向ダクト１６からの空気、ウィンドウ用吹出口２６へは同図のウィンドウ用ダクト１７からの空気が送られる。なお、吹出口は、どちらか一方に切り替えてもよいし、双方から所定の割合で空気が吹き出すようにしてもよい。いずれにしても、可燃性冷媒を含んだ空気を車室上方に向けて吹き出し、局所的な停滞を防止することが重要である。
【００２６】
また、室内温度や外気温度によって、ダクトを選択するか決定するようにしてもよい。たとえば、夏の３０℃程度であれば、乗員はどうしても暑く感じやすいので、乗員上半身方向吹出口２５を選択し、冬の５℃程度であれば、乗員に直接当たらないウィンドウ用吹出口２６を選択する。具体的な制御では、適当な温度閾値を設定するとよい。
【００２７】
このようにすると、図８に示すように、可燃性冷媒混合気を車室内の上方に吹出すことができる。これにより、空気よりも比重の大きい可燃性冷媒が車室内下方に蓄積滞留し、濃度の高まりを防止することができる。可燃性冷媒の爆発は、その濃度に左右されるので、（たとえば、ＨＦＣ―１５２ａの場合、爆発下限は４．０ｖｏｌ％）、上記のように上方に向けて、漏洩冷媒を拡散させることは、底部における局所的な濃度上昇を防止するので至極有効である。
【００２８】
また、ＨＦＣ―１５２ａ等は、吸入毒性が極めて低いという特徴があるので、乗員に降りかかる方向の吹出口を選択しても、本発明の効果もあって、直ちに中毒症状を起こすようなことは考えにくい。したがって、この観点からも本発明は有効である。さらに、現在の多くの車両では、足下の吹出口から空気を送り出す場合、暖房のときに利用されることが多いことから、ＨＶＡＣの外気取り入れダクトを絞るようになっている。つまり、当該外気取り入れダクトを絞らずに乗員上半身方向吹出口を利用する本発明は、換気という点で、足下に吹き出す方式よりも優れている。
【００２９】
また、この発明における制御手段は、前記検出手段３４によって冷媒の漏洩を検出した場合に、乗員に冷媒漏洩を知らせる通知手段を備える。冷媒回路から冷媒が漏洩した場合、乗員が選択すべき回避行為として、コンプレッサまたはエンジンを止め、窓もしくはドアを開け、少なくとも火気を避けるというのが最善の策である。そのためには、冷媒が漏洩したことを乗員にまず知らせる手段が必要となる。通知手段にはダッシュボードパネルのランプ点灯、スピーカーによる音または声による通知、シートへの振動付与、またはこれらの組み合わせ等を採用できる。
【００３０】
また、この発明における制御手段は、冷媒漏洩を検出した場合に、車両の電動サイドウィンドウ、電動サンルーフ等の電動窓を強制的に開ける制御手段を備える。具体的には、制御手段は、電動窓の開閉を司るモータに所定の電圧を印加する。これにより、走行を続けても換気が促進され、冷媒漏洩が起きても、車室内における冷媒濃度の高まりを防止することができる。サイドウィンドウの開放割合は、車両の走行速度に合わせて決定するようにしてもよい。たとえば、走行速度が０ｋｍ／ｈであれば、比較的大きく開け、３０ｋｍ／ｈ以上であれば、全体の１０％程度のみ開ける等である。
【００３１】
また、この発明における制御手段は、冷媒漏洩を検出した場合に、温調ドア開度を冷房能力最大限とする。つまり、図２の温調ドア１４をヒータ１３を隠すような位置にスライドさせる。これにより、送風機のエネルギー損失（圧力損失）の最も少ない位置に温調ドア開度が制御されることになるので、換気を効率よく行うことができる。
【００３２】
ここで、本発明に係る制御手段（装置）の制御フローの例について説明する。図６は、制御フローの例を示すフローチャートである。制御フローは、検出手段３４による冷媒漏洩チェックから始まる（ステップＳ１０１、Ｓ１０２）。そして、冷媒漏洩がなければ、このループを繰り返す。冷媒漏洩が検出された場合、空気調和装置の冷房が運転中かを判断する（ステップＳ１０３）。運転中でなければ、強制送風するために、送風機を運転する（ステップＳ１０４）。運転中であれば、冷媒循環を止めるべく圧縮機を停止する（ステップＳ１０５）。
【００３３】
そして、つぎに、乗員に対して冷媒漏洩が起きたことへの警報等の通知をする（ステップＳ１０６）。この例では、吹出口の選択は外気温度を利用する（ステップＳ１０７）。具体的には、たとえば外気温度が２０℃よりも低ければ、乗員に向かっての送風は寒くて不快なので、ウィンドウ方向吹出口を使うＤＥＦモードにする（ステップＳ１１０）。逆に２０℃よりも高ければ、乗員は暑さを感じやすいので、送風だけでも乗員上半身方向吹出口を利用するＦＡＣＥモードにするのがよい（ステップＳ１０８）。上記吹出口がウィンドウ方向となっている場合、風量が大きくないので、温調ドアは、従来通りの位置でよいと判断する（ステップＳ１１１）。上位吹出口が乗員上半身方向となっている場合は、温調ドアがヒータを覆う位置にスライドさせられ、ヒータを通過させる際に生じる圧損をなくして換気効率を上げると共にエネルギー効率も向上させる（ステップＳ１０９）。
【００３４】
つぎに、吹出口がウィンドウ方向、および乗員上半身方向のいずれでも、空気導入モードは、外気モードに切り替える（ステップＳ１１２）。サイドウィンドウやサンルーフ等の窓を開けるためには、乗員に予め告知しておいた方がよいので、告知し（ステップＳ１１３）、この例では車速によって開放度を決定する（ステップＳ１１４）。車速が０ｋｍ／ｈ、つまり、停止しているならば、サイドウィンドウ等を３０％開放し（ステップＳ１１６）、それ以上であれば、１０％開放という具合である（ステップＳ１１５）。いずれにしても、吹出口が乗員上半身方向やウィンドウ方向だと、サイドウィンドウ等が開放されると、漏洩冷媒を含んだ混合気が車外に効率よく排出される。以上の動作を行ったら、残存する冷媒量を検出手段によって検出し（ステップＳ１１７）、残存冷媒が所定の閾値、たとえばＸｇ以下であれば、ステップＳ１０３以下の制御を止め、再びステップＳ１０１の状態に移行する（ステップＳ１０８）。
【００３５】
本発明に係る制御手段３０は、入力部３１、演算部３２、および出力部３３とから構成され、従来から空気調和装置や、車両自体に用いられている制御装置に新たな入力、プログラム、出力を加えることで実現可能である。具体的には、入力部に、特定化学物質濃度計等からの濃度等、外気温度、車速、および冷房運転状態等を示す電気信号を入力する。そして、演算部３２では、上記制御フロー等を実現するプログラムを実行し、その結果によって、空気導入モード切替弁、送風機ＯＮ／ＯＦＦ、ダクト選択弁、通知・警報手段、ウィンドウ開閉モータ、および温調ドア開閉を司る電気信号を出力する。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明にかかる車両用空気調和装置は、冷媒として可燃性冷媒を用いる車両用空気調和装置の生産、使用等に適している。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】ＨＶＡＣを示す透観図である。
【図２】ＨＶＡＣの構成を示す断面図である。
【図３】外気モードを示す説明図である。
【図４】乗員上半身方向吹出口を示す外観図である。
【図５】ウィンドウ用吹出口を示す外観図である。
【図６】制御フローを示すフローチャートである。
【図７】制御手段を示す模式図である。
【図８】車室内の風の流れを示す説明図である。
【図９】半導体式ガス濃度検知素子の構成を示す構造図である。
【図１０】半導体式ガス濃度センサーの構成を示す構造図である。
【図１１】接触燃焼式ガス濃度検知素子の構成を示す構造図である。
【図１２】接触燃焼式又は期待熱伝導度式ガス濃度センサーの構成を示す構造図である。
【図１３】期待熱伝導度式ガス濃度検知素子の構成を示す構造図である。
【図１４】可燃性冷媒漏れ検出手段の設置例を示すＨＶＡＣ断面図である。
【図１５】可燃性冷媒漏れ検出手段の設置例を示す車室内説明図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  ＨＶＡＣ  
２  外気導入口
３  吹出口
４  送風機
５  内外気切換モータ
６  モータ
７  外気ダクト
８  内気ダクト
９  切り換え弁
１１  モータ
１２  蒸発器
１３  ヒータ
１４  温調ドア
１８、１９  回動弁  
２０  排出口（アウトレット）
２５  乗員上半身方向吹出口  
２６  ウィンドウ用吹出口
３０  制御手段  
３１  入力部  
３２  演算部  
３３  出力部  
３４  可燃性冷媒漏れ検出手段
【図１】
2006306294.tif 000003
【図２】
2006306294.tif 000004
【図３】
2006306294.tif 000005
【図４】
2006306294.tif 000006
【図５】
2006306294.tif 000007
【図６】
2006306294.tif 000008
【図７】
2006306294.tif 000009
【図８】
2006306294.tif 000010
【図９】
2006306294.tif 000011
【図１０】
2006306294.tif 000012
【図１１】
2006306294.tif 000013
【図１２】
2006306294.tif 000014
【図１３】
2006306294.tif 000015
【図１４】
2006306294.tif 000016
【図１５】
2006306294.tif 000017