(57)【要約】【課題】  可燃性冷媒を用いた車両用空調装置において、冷凍サイクルに二次ループを設けて可燃性冷媒を空調ユニット内に導入しないようにすると、装置が大型化する。【解決手段】  内部に空気通路１が形成されたユニットケース２内に熱交換器７を設け、ユニットケース２外に配置された圧縮機１９で圧縮された可燃性冷媒を熱交換器７で蒸発あるいは凝縮させることにより空気通路１を通る空気を冷却あるいは加熱するようにした車両用空調装置であって、ユニットケース２内にリークした可燃性冷媒の濃度を検出する可燃性冷媒検出センサ２５と、空調運転開始前には冷媒リーク濃度に応じて空調運転の起動を阻止し、空調運転時には冷媒リーク濃度に応じて空調運転の停止を行う空調制御装置２４と、を備えたことを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に空気通路（１）が形成されたユニットケース（２）内に熱交換器（７）を設け、ユニットケース（２）外に配置された圧縮機（１９）で圧縮された可燃性冷媒を熱交換器（７）で蒸発あるいは凝縮させることにより空気通路（１）を通る空気を冷却あるいは加熱するようにした車両用空調装置であって、
ユニットケース（２）内にリークした可燃性冷媒の濃度を検出する可燃性冷媒検出センサ（２５）と、空調運転開始前には冷媒リーク濃度に応じて空調運転の起動を阻止し、空調運転時には冷媒リーク濃度に応じて空調運転の停止を行う空調制御装置（２４）と、を備えたことを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
請求項１記載の車両用空調装置であって、乗員へ可燃性冷媒のリークを警告する警告手段（１８）を備えたことを特徴とする車両用空調装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の車両用空調装置であって、空調制御装置（２４）は、冷媒リーク濃度が所定値未満の場合には、通常の空調運転を行うことを特徴とする車両用空調装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一項記載の車両用空調装置であって、冷媒リーク濃度が所定値以上の場合には、空調制御装置（２４）は、圧縮機（１９）を駆動して熱交換器（７）内の冷媒を回収する処理を行うことを特徴とする車両用空調装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項３のいずれか一項記載の車両用空調装置であって、熱交換器（７）の入口側の配管に遮断弁（２２）を設け、冷媒リーク濃度が所定値以上の場合には、空調制御装置（２４）は、遮断弁（２２）を閉じることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項３のいずれか一項記載の車両用空調装置であって、可燃性冷媒が循環する冷凍サイクルの配管中に可燃性冷媒を外気に放出するリリーフ弁（２３）を設け、空調制御装置（２４）は、冷媒リーク濃度が所定値以上の場合には、リリーフ弁（２３）を開放することを特徴とする車両用空調装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか一項記載の車両用空調装置であって、可燃性冷媒検出センサ（２５）は排気ガスセンサを兼ねることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれか一項記載の車両用空調装置であって、可燃性冷媒検出センサ（２５）は、触媒部分と非触媒部分の反応熱による差を電気信号としてセンシングするものであることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項９】
請求項１〜請求項７のいずれか一項記載の車両用空調装置であって、空調制御装置（２４）は、駐停車時においても可燃性冷媒検出センサ（２５）に通電して冷媒リーク濃度を検出可能な状態にしておくことを特徴とする車両用空調装置。
【請求項１０】
請求項９記載の車両用空調装置であって、空調制御装置（２４）は、最終停車から所定時間が経過すると共に冷媒リーク濃度が所定値未満の場合には、次の走行開始までの間、可燃性冷媒検出センサ（２５）への通電を停止することを特徴とする車両用空調装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の車両用空調装置であって、空調制御装置（２４）は、空調運転開始時に可燃性冷媒検出センサ（２５）への通電が中止されている場合には、可燃性冷媒検出センサ（２５）へ再通電してから所定時間経過するまでの間は空調運転を行わないことを特徴とする車両用空調装置。
【請求項１２】
請求項１〜請求項１１のいずれか一項記載の車両用空調装置であって、空調制御装置（２４）は、エンジン起動と同時に可燃性冷媒検出センサ（２５）による冷媒濃度検出を開始することを特徴とする車両用空調装置。
【請求項１３】
請求項１〜請求項１２のいずれか一項記載の車両用空調装置であって、遠隔操作による運転準備機能を有する車両に搭載され、空調制御装置（２４）は、遠隔操作による運転準備が行われると可燃性冷媒検出センサ（２５）による冷媒濃度検出を開始することを特徴とする車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可燃性冷媒を用いた車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
例えば、図１３に示すものでは、可燃性冷媒が循環する冷凍サイクル１０１に、不燃性冷媒が循環する二次ループ１０２を付加し、可燃性冷媒を直接空調ユニット内に導入しないようにしている。
【０００４】
すなわち、冷凍サイクル１０１は、可燃性冷媒を圧縮する圧縮機１０３と、この圧縮機１０３で圧縮された可燃性冷媒を外気に放熱させて凝縮させる熱交換器１０４と、この熱交換器１０４で凝縮した可燃性冷媒を膨張させる膨張弁１０５と、この膨張弁１０５で膨張した冷媒を吸熱させて蒸発させる熱交換器１０６とを配管結合したものである。
【０００５】
一方、二次ループ１０２は、不燃性冷媒を循環させるポンプ１０７と、上記熱交換器１０６と一体化した熱交換器１０８と、空調ユニットのユニットケース２０１内に配置された熱交換器１０９とを配管結合したものである。
【０００６】
ユニットケース２０１内を流れる空気の熱は熱交換器１０９で不燃性冷媒に吸収され、この熱は熱交換器１０８及び１０６を介して可燃性冷媒に伝えられ、これによって可燃性冷媒が蒸発する。蒸発した可燃性冷媒は圧縮機１０３で圧縮され、熱交換器１０４で放熱して凝縮した後、膨張弁１０５で膨張し、再び熱交換器１０６に供給される。
【０００７】
このような構成によれば、車室内に設置された空調ユニット内に可燃性冷媒が導入されることがないので、安全性は向上するものの、二次ループ１０２を付加することで装置が大型化するという問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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、冷凍サイクルに二次ループを付加して可燃性冷媒を空調ユニット内に導入しないようにすると、装置が大型化する点である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、内部に空気通路１が形成されたユニットケース２内に熱交換器７を設け、ユニットケース２外に配置された圧縮機１９で圧縮された可燃性冷媒を熱交換器７で蒸発あるいは凝縮させることにより空気通路１を通る空気を冷却あるいは加熱するようにした車両用空調装置であって、
ユニットケース２内にリークした可燃性冷媒の濃度を検出する可燃性冷媒検出センサ２５と、空調運転開始前には冷媒リーク濃度に応じて空調運転の起動を阻止し、空調運転時には冷媒リーク濃度に応じて空調運転の停止を行う空調制御装置２４と、を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、可燃性冷媒検出センサ２５によってユニットケース２内にリークした可燃性冷媒の濃度を検出し、空調運転開始前には冷媒リーク濃度に応じて空調運転の阻止を行い、空調運転中には冷媒リーク濃度に応じて空調運転の停止を行うようにしており、従来のように二次ループを付加していないため、装置を大型化せずに安全性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
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は第１の実施形態の冷凍サイクルの概略構成図、図３は第１の実施形態の制御ブロック図、図４、図５は第１の実施形態の制御方法を示すフローチャートである。
【００１３】
図１に示す車両用空調装置は、車室内に設置されると共に内部に空気通路１が形成されたユニットケース２を備えており、このユニットケース２の上流側には、車室内空気を取り入れるための内気導入口３と、車室外空気を取り入れるための外気導入口４とが設けられている。
【００１４】
ユニットケース２の上流側の内部には、内気導入口３及び外気導入口４を選択的に開閉する内外気切換装置としてのインテークドア５と、内気導入口３及び外気導入口４を介して内外気を導入すると共に下流側に向けて送風する送風装置としてのブロワ６とが設けられている。
【００１５】
ブロワ６の下流側には、空気通路１を通る空気から吸熱して冷却する熱交換器７が設けられ、この熱交換器７の下流側には、空気通路１を通る空気を暖めるヒータコア８と、冷却された空気の一部をヒータコア８に導くと共に残りの空気をヒータコア８をバイパスさせる温調装置としてのミックスドア９とが設けられている。
【００１６】
ミックスドア９の下流にはエアミックスチャンバ１０が設けられ、このエアミックスチャンバ１０に連通するように、空調風吹出口としてのデフロスタ吹出口１１、ベント吹出口１２、及びフット吹出口１３が設けられている。吹出口１１、１２、１３は、それぞれ配風装置としてのデフロスタドア１４、ベントドア１５、フットドア１６によって開閉されるようになっている。
【００１７】
このような車両用空調装置にあっては、インテークドア５により内気導入口３又は外気導入口４が開口され、ブロワ６が駆動されると内気又は外気がユニットケース２内に取り込まれる。取り込まれた空気は熱交換器７で冷却された後、ミックスドア９によりヒータコア８を通る流路とヒータコア８を迂回する流路とに適宜の比率で分配される。
【００１８】
そして、ヒータコア８で温められた空気とヒータコア８を迂回した空気とがエアミックスチャンバ１０で混合され、空調風として吹出口１１〜１３から車室内に向けて吹き出す。
【００１９】
熱交換器７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、１９は圧縮機であり、エンジンルームのような車室外に配置され、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１９で圧縮された冷媒は車室外に配置された熱交換器２０で凝縮し、膨張弁２１で膨張した後、熱交換器７で蒸発して圧縮機１９に戻る。
【００２０】
また、本実施例では、熱交換器７の冷媒入口側、すなわち膨張弁２１と熱交換器７の間の配管に遮断弁２２が設けられ、圧縮機１９と熱交換器７の間の配管にも遮断弁２３が設けられている。なお、膨張弁２１が遮断弁２２を兼ねるようにすると、部品点数が低減してコストが低減するので好ましい。
【００２１】
図３に示すように、本実施形態の制御システムは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含むマイクロコンピュータにより構成された空調制御装置としての制御アンプ２４を備えている。制御アンプ２４には、ユニットケース２内にリークした可燃性冷媒の濃度を検出する可燃性冷媒検出センサ２５、及び加速度により衝突を検出する衝突加速度センサ２８が接続されている。
【００２２】
この可燃性冷媒検出センサ２５は、接触酸化型や半導体型の可燃性物質の濃度測定を行うもの、あるいは光センサ等により構成すれば安価であるので好ましい。なお、本実施形態では、可燃性冷媒検出センサ２５は熱交換器７の近傍に設けられている。
【００２３】
制御アンプ２４は、可燃性冷媒検出センサ２５及び衝突加速度センサ２８の検出結果を読み込み、ＲＯＭに格納されたプログラムに基づいて、インテークドア５、ブロワ６、デフロスタドア１４、ベントドア１５、フットドア１６、可燃性冷媒検出センサ２５の触媒を活性化させる加熱ヒータ１７、乗員に可燃性冷媒のリークを報知する警告手段としての表示器１８、遮断弁２２、２３等を制御する。
【００２４】
なお、加熱ヒータ１７は、可燃性冷媒検出センサ２５が接触酸化型のものである場合に備えられるものである。
【００２５】
次に、本実施形態の制御方法を図４、図５のフローチャートに基づいて説明する。
【００２６】
本実施形態では、エンジンキーがＯＮされると、可燃性冷媒検出センサ２５内の加熱ヒータ１７に通電されて可燃性冷媒検出センサ２５が作動し、冷媒リーク濃度の検出を開始する。なお、これに代えて、リモコン等による遠隔的な運転準備（例えばリモコンによるドアロックの解除、リモコンスタート等）がなされたときに可燃性冷媒のリーク検出を開始するようにしてもよい。
【００２７】
制御フローがスタートすると、まずステップＳ１０で、可燃性冷媒検出センサ２５が検出した冷媒リーク濃度を読み込む。次いで、ステップＳ２０において、空調運転中であるかを判定し、ＹＥＳの場合にはステップＳ３０に進む。
【００２８】
次いで、ステップＳ３０において、可燃性冷媒検出センサ２５の検出濃度があらかじめ設定した所定値Ｃ１以上であるか否かを判定し、ＮＯの場合には、ステップＳ４０に進み、通常運転を行い、ステップＳ１０に戻る。このようにすることで、安全性に問題の無い微小リークの場合には空調運転が停止しないようにすることができるので、快適性が向上する。
【００２９】
ステップＳ３０でＹＥＳの場合には、ステップＳ５０に進み、可燃性冷媒検出センサ２５の検出濃度があらかじめ設定した所定値Ｃ２（＞Ｃ１）未満であるか否かを判定する。ＹＥＳの場合には、ステップＳ６０に進み、一時的に、インテークドア５をフル外気側に切り換えて（又はブロワ６の風量を増量して）外気を導入し、ユニットケース２内の冷媒濃度の希釈を行う。
【００３０】
次いで、ステップＳ７０に進み、可燃性冷媒検出センサ２５が検出した冷媒リーク濃度を読み込む。そして、ステップＳ８０に進み、ステップＳ１０で読み込んだ値と比較し、低くなっている場合には、ステップＳ９０に進み、冷媒リーク濃度が所定値Ｃ１以上であるかを判定する。ＹＥＳの場合には空調運転を停止してステップＳ１００に進み、危険度が高い冷媒リークが生じているものとして、その旨を表示器１８に警告し、ステップＳ１０７に進む。
【００３１】
このように、冷媒リーク濃度がＣ１以上であった場合でも、一旦希釈してから再測定を行うようにことで、冷媒リークを正確に検出することができると共に、誤って空調運転が停止するのを防ぐことができる。
【００３２】
なお、過去に冷媒リーク濃度がＣ１以上となった回数を制御アンプ２４に記憶させておき、その回数が所定値に達すると、空調運転の停止や空調起動の阻止を行うようにしてもよい。
【００３３】
なお、ステップＳ８０でＮＯの場合には、ステップＳ１０５に進み、可燃性冷媒検出センサ２５又は外気に異常があるものとして、その旨を表示器１８に警告し、ステップＳ１０７に進む。また、ステップＳ９０でＮＯの場合には、危険度が高い冷媒リークは生じていないものとして、ステップＳ１０に戻る。
【００３４】
次いで、ステップＳ１０７でエンジンコンピュータ（図示せず）からエンジン回転数を読み込むか、又は衝突加速度センサ２８の検出値を読み込み、これに基づいてエンジンＯＦＦであるかを判定し、ＮＯの場合にはステップＳ１１０に進み、可燃性冷媒検出センサ２５が検出した冷媒リーク濃度がＣ２以上であるかを判定し、ＹＥＳの場合には非常に危険度が高い状態であるため、ステップＳ１２０に進み、熱交換器７内の冷媒の回収を行い、インテークドア５を外気導入側に切り換えると共にブロワ６速度を上げて冷媒濃度がＣ２未満になるように希釈する。なお、冷媒回収は、まず遮断弁２２を閉じ、圧縮機１９を駆動して熱交換器７内の冷媒を吸引した後、遮断弁２３を閉じることにより行う。
【００３５】
ステップＳ１０７でＹＥＳの場合にはステップＳ１０８に進み、遮断弁２１、２３を閉じる。これにより冷凍サイクルが遮断され、熱交換器７内の冷媒が増えることがないので、リークした可燃性冷媒の燃焼や爆発の危険性が低減する。また、インテークドア５を外気導入側に切り換えると共にブロワ６の速度をアップしてユニットケース２内の冷媒濃度を希釈する。また、ステップＳ１１０でＮＯの場合にはステップＳ１４０に進み、冷媒回収のみを行う。
【００３６】
ステップＳ２０でＮＯの場合（すなわち空調運転開始前）には、ステップＳ２５に進み、冷媒リーク濃度が所定値Ｃ１以上の場合には、空調運転が起動できないようにし、ステップＳ１００に進み、乗員へ警告を行うと共に、冷媒リーク濃度に応じて冷媒の回収や希釈を行う。また、ステップＳ２５で冷媒リーク濃度がＣ１未満の場合には、危険が無いものとしてステップＳ１０に戻る。
【００３７】
このように、本発明では、ユニットケース２内に設けた可燃性冷媒検出センサ２５によって可燃性冷媒のリーク濃度を検出し、空調運転開始前には冷媒リーク濃度に応じて空調運転の阻止を行い、空調運転中には冷媒リーク濃度に応じて空調運転の停止を行うようにしており、従来のように冷凍サイクルに二次ループを付加していないため、装置を大型化せずに安全性の向上を図ることができる。
【００３８】
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。図６、図７は第２の実施形態の制御方法を示すフローチャートである。なお、以下の各実施形態において、第１の実施形態と同一又は類似の部分には同一の符号を用いており、重複する説明は省略してある。
【００３９】
本実施形態では、ステップＳ１１０で冷媒リーク濃度がＣ２以上の場合には、ステップＳ１５０で遮断弁２１、２３を閉じるようにしている。これにより冷凍サイクルが遮断され、熱交換器７内の冷媒が増えることがないので、リークした可燃性冷媒の燃焼や爆発の危険性が低減する。また、インテークドア５を外気導入側に切り換えると共にブロワ６の速度をアップしてユニットケース２内の冷媒濃度を希釈する。
【００４０】
なお、ステップＳ１１０でＮＯの場合にはステップＳ１７０に進み、冷凍サイクルの遮断のみを行う。
【００４１】
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。図８は第３の実施形態の冷凍サイクルの概略構成図、図９は第３の実施形態の制御ブロック図、図１０、図１１は第３の実施形態の制御方法を示すフローチャートである。
【００４２】
本実施形態では、車室外の熱交換器２０と膨張弁２１とを接続する配管に、可燃性冷媒を外気に放出するためのリリーフ弁２６を設けている。
【００４３】
そして、本実施形態では、ステップＳ１１０で冷媒リーク濃度がＣ２以上の場合には、ステップＳ１８０でリリーフ弁２６を開いて可燃性冷媒を外気に放出する。これにより、熱交換器７内の冷媒が増えることがないので、リークした可燃性冷媒の燃焼や爆発の危険性が低減する。また、インテークドア５を外気導入側に切り換えると共にブロワ６の速度をアップしてユニットケース２内の冷媒濃度を希釈する。
【００４４】
なお、ステップＳ１１０で冷媒濃度がＣ２未満の場合にはステップＳ２００で冷媒放出のみを行う。
【００４５】
なお、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暖房モードを有する車両用空調装置にも適用可能である。図１２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。
【００４６】
冷房運転時には、圧縮機１９から吐出された冷媒は車室外の熱交換器２０で凝縮され、膨張弁２１を介してエバポレータとして機能する熱交換器７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。
【００４７】
一方、暖房運転時には、圧縮機１９から吐出された冷媒は回路切換弁２７によりコンデンサとして機能する熱交換器７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。
【００４８】
なお、第１の実施形態で説明した冷媒回収操作は冷房運転時においてのものであり、暖房運転時の場合には、一旦冷房運転モードにしてから上記冷媒回収操作を行うことになる。
【００４９】
本発明は上記の各実施形態に限定されるものではなく、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。
【００５０】
例えば、駐停車時において、可燃性冷媒検出センサ２５に通電するようにしておくと、空調運転開始時に可燃性冷媒検出センサ２５がスタンバイ状態となっており、可燃性冷媒のリークを迅速かつ正確に検出することができるので、安全性が向上する。
【００５１】
この場合、最終停車から所定時間が経過すると共に冷媒リーク濃度が所定値未満の場合には、次の走行開始までの間、可燃性冷媒検出センサ２５への通電を停止するようにすると、電力消費量を低減することができる。
【００５２】
また、この場合、空調運転開始時に可燃性冷媒検出センサ２５への通電が中止されている場合には、可燃性冷媒検出センサ２５へ再通電してから所定時間経過するまでの間は空調運転を行わないようにすると、安全性の点で好ましい。
【００５３】
また、冷媒回収、冷凍サイクル遮断、冷媒放出等の処理を行った後、冷媒リーク濃度が再び所定値以上となった場合に、冷媒リーク濃度が所定値未満になるようにブロワ６やインテークドア５を調節して冷媒を希釈するようにすると、安全性がさらに向上する。
【００５４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】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。
【図２】第１の実施形態の冷凍サイクルの概略構成図である。
【図３】第１の実施形態の制御ブロック図である。
【図４】第１の実施形態の制御方法を示すフローチャートである。
【図５】第１の実施形態の制御方法を示すフローチャートである。
【図６】第２の実施形態の制御方法を示すフローチャートである。
【図７】第２の実施形態の制御方法を示すフローチャートである。
【図８】第３の実施形態の冷凍サイクルの概略構成図である。
【図９】第３の実施形態の制御ブロック図である。
【図１０】第３の実施形態の制御方法を示すフローチャートである。
【図１１】第３の実施形態の制御方法を示すフローチャートである。
【図１２】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。
【図１３】従来の可燃性冷媒を用いた車両用空調装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００５６】
１    空気通路
２    ユニットケース
１７    加熱ヒータ
１８    表示器（警告手段）
１９    圧縮機
２２    遮断弁
２３    遮断弁
２４    制御アンプ（空調制御装置）
２５    可燃性冷媒検出センサ
２６    リリーフ弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005233577.tif 000009
【図８】
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【図９】
2005233577.tif 000011
【図１０】
2005233577.tif 000012
【図１１】
2005233577.tif 000013
【図１２】
2005233577.tif 000014
【図１３】
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