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WO2000034065A1 - Dispositif de securite pour vehicules - Google Patents

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WO2000034065A1
WO2000034065A1 PCT/JP1998/005468 JP9805468W WO0034065A1 WO 2000034065 A1 WO2000034065 A1 WO 2000034065A1 JP 9805468 W JP9805468 W JP 9805468W WO 0034065 A1 WO0034065 A1 WO 0034065A1
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WO
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carbon dioxide
vehicle
safety device
vehicle safety
evaporator
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Shunichi Furuya
Shunji Muta
Kenji Iijima
Hiroshi Kanai
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Valeo Thermal Systems Japan Corp
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Zexel Valeo Climate Control Corp
Zexel Corp
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Publication date
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    • F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
    • F25B2309/06—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide
    • F25B2309/061—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide with cycle highest pressure above the supercritical pressure

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle safety device for ensuring the safety of occupants when carbon dioxide leaks in a vehicle equipped with an air conditioner using carbon dioxide as a refrigerant.
  • a supercritical vapor compression cycle disclosed in Japanese Patent Publication No. 7-186002 at least comprises a compressor, a cooling device, a throttle device, and an evaporator.
  • the supercritical refrigerants used include, for example, ethylene (C 2 H 4 ), diborane (B, H 6 ), ethane (C 2 H 6 ), nitric oxide (N 20 ), and carbon dioxide. (C 0,) etc. are used, among which carbon dioxide (C 0 2 ) is mainly used.
  • This supercritical vapor compression cycle is one of the non-fluorocarbon refrigeration cycles that can replace the chlorofluorocarbon refrigeration cycle.
  • refrigeration cycles using carbon dioxide are promising alternatives to the chlorofluorocarbon refrigeration cycle.
  • the critical point of carbon dioxide is as low as about 31.1 ° C
  • the outside air temperature may exceed the critical point, especially in summer.
  • the high-pressure line (between the compressor and the throttling means) of the refrigeration cycle naturally becomes a supercritical region. May be over 20 MPa when the temperature is high. Therefore, the refrigeration cycle It is necessary to improve the pressure resistance of each component that composes.
  • the heat exchange capacity and the pressure resistance performance are in conflict, it is difficult to balance them and it is necessary to strike a balance at an appropriate place.
  • VOL% the effect on human health of the carbon dioxide concentration (VOL%) in the hazard information in the “Material Safety Data Sheet” is 3% that reduces workability, 4% causes considerable discomfort, Severe gasping at 5%, especially toxic symptoms after 30 minutes, permissible limit at 7-9%, inability to adjust at 10-11%, especially unconsciousness at about 10 minutes, etc. Is disclosed, and safety measures against carbon dioxide leakage are required.
  • the present invention provides a vehicle safety device which is disposed near an air conditioner mounted on a vehicle and has a function of releasing carbon dioxide to the outside when detecting leakage of carbon dioxide. is there. Disclosure of the invention
  • the present invention provides a vehicle equipped with a vehicle air conditioner having at least an evaporator in an air conditioning duct provided in a vehicle interior and using carbon dioxide as a refrigerant, and Carbon dioxide has been leaked by the carbon dioxide leak detecting means to be detected, a duct communicating the bottom of the vehicle interior with the outside of the cabin, an air blowing means arranged in the duct, and the carbon dioxide leak detecting means.
  • the drive means connects the bottom of the vehicle interior to the outside of the vehicle interior. Since the ventilation means arranged inside the vehicle operates, the carbon dioxide remaining at the bottom of the vehicle cabin can be discharged outside the vehicle cabin, thereby ensuring the safety of the occupants.
  • the duct communicates below the vicinity of the evaporator in the vehicle interior and outside the vehicle interior. This is because the carbon dioxide leaking from the passenger compartment leaks from the vicinity of the evaporator, so that the carbon dioxide leaked from the evaporator can be reliably discharged.
  • the vehicle safety device is provided with a backup power supply unit that is driven by the vehicle battery and is connected when the connection with the vehicle battery is cut off.
  • a backup power supply unit that is driven by the vehicle battery and is connected when the connection with the vehicle battery is cut off.
  • the connection to the main power supply may be interrupted or the main power supply may be damaged. However, it can reliably release the leaked carbon dioxide.
  • the carbon dioxide leak detection means is a carbon dioxide detection sensor arranged in a lower part of a vehicle interior. This is because leakage of carbon dioxide can be reliably detected.
  • the carbon dioxide leak detection means may be a pressure sensor for detecting a pressure of the refrigeration cycle. It is also possible to detect carbon dioxide leaks due to the pressure drop in the refrigeration cycle, so there is no need to provide a special carbon dioxide detection sensor, so it is not possible to specifically detect only carbon dioxide leaks indoors The cost can be significantly reduced.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vehicle air conditioner
  • FIG. 2 (a) is a schematic side view showing a position of a vehicle safety device
  • (b) is a schematic plan view thereof
  • FIG. FIG. 4 is a schematic diagram of a passenger side door provided with a vehicle safety device
  • FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a vehicle safety device
  • FIG. 5 is a flowchart showing an operation of the vehicle safety device.
  • a vehicle air conditioner 1 has an air conditioning duct 2 disposed in a vehicle interior 19 separated from an engine room 18 by a fire board 17.
  • the intake unit 3 is located on the most upstream side of the air conditioning duct 2 and has an inside air inlet 4 communicating with the vehicle interior, an outside air inlet 5 communicating with the outside of the vehicle, and an inside air inlet. 4 and an intake unit 6 for selectively opening and closing the outside air inlet 5 as appropriate.
  • a blower 7 is provided on the downstream side of the intake unit 3, and an evaporator 8 as a cooling heat exchanger is further provided on the downstream side.
  • the air that has passed through the evaporator 8 is diverted by the mix door 10 into air that passes through the heater core 9 that is provided downstream of the evaporator 8 and air that bypasses the heater core. It is mixed at the downstream side and mixed to a desired temperature, and is opened by the mode doors 14, 15, and 16 and opened to the vehicle interior 19, for example, the differential outlet 11, vent The air is blown out from the outlet 12 and the foot outlet 13 into the vehicle interior 19 to control the temperature in the vehicle interior.
  • the refrigeration cycle 20 used in the vehicle air conditioner 1 configured as described above is a supercritical refrigeration cycle using carbon dioxide as a refrigerant, and is a compressor. It consists of at least a heat sink 21, a radiator 22, an expansion valve 23, and an accumulator 24.
  • the temperature of the refrigerant compressed to the supercritical region by the compressor 21 is reduced by the radiator 22 as a gaseous refrigerant, and the pressure is reduced by the expansion valve 23 to generate gas. It becomes a liquid mixing state.
  • the refrigerant in the gas-liquid mixed state is absorbed and evaporated in the evaporator 8 to form a gas-phase refrigerant.
  • the refrigerant is separated into gas and liquid in the accumulator 24 and is sucked into the compressor 21. This constitutes a heat pump cycle in which the absorbed heat is radiated by the radiator 22.
  • the vehicle safety device 40 is provided on the passenger side door at a position below and near the evaporator 8 and 41 is the vehicle side suction port. And 42 indicates a vehicle outlet.
  • the vehicle safety device 40 is, for example, as shown in FIG. 4, and includes an exhaust duct 43 communicating between the cabin-side intake port 41 and the outside vent port 42, and the exhaust duct 43.
  • the blower 4 installed in the inside, the carbon dioxide concentration detection sensor 49 that detects the concentration of carbon dioxide, and the detection result of this carbon dioxide concentration detection sensor 49 are input, and the blower 4 And a control unit 50 for driving the control unit 4.
  • the cabin side suction The entrance 41 is desirably opened at a height of 10 cm or less from the floor of the cabin 19, and the carbon dioxide concentration detection sensor 49 is located near the evaporator 8.
  • the control executed by the control unit 50 is, for example, as shown in FIG.
  • the control started from step 100 is started when the battery (main power supply battery) 45 as the main power supply is connected, regardless of whether the ignition switch is turned on.
  • the detection result of the carbon dioxide concentration detection sensor 49 is read, and it is determined in step 120 whether or not the detection result is a dangerous concentration.
  • the reference value for the determination of the hazardous concentration in this embodiment shall be 5% or more based on the hazard information in the “Product Safety Data Sheet”. Therefore, when the carbon dioxide concentration is less than 5%, the process returns to step 110 and the determination operation of steps 110 and 120 is repeated.
  • step 120 If the carbon dioxide concentration is determined to be a dangerous concentration according to the determination in step 120, proceed to step 130 to operate relay: 2, switch 52 is turned on, and blower 4 4 Is started, ends at step 140, and restarts from step 100 after a predetermined time has elapsed.
  • the vehicle safety device 40 has a backup power supply circuit including a backup power supply battery 48, a relay R 1, and a switch 47.
  • This auxiliary power supply circuit is provided between the relay R 1 provided on the circuit of the main power supply battery 45, the auxiliary power supply battery 48 and the switch 52. It is composed of a b-contact switch 47, so that the b-contact switch 47 returns and the backup power battery 48 is connected at the moment when the connection to the main power battery 45 is cut off. It is something that has become. As a result, the vehicle safety device 40 can be operated even in a state where the connection to the main power supply battery 45 is interrupted due to an accident or the like.
  • a shirt 51 which is opened when the blower 44 is operated and which normally closes the outlet 42 may be provided in the outlet 42 of the vehicle safety device 40.
  • a pressure sensor for detecting the pressure of the refrigeration cycle 20 may be provided instead of the carbon dioxide concentration detection sensor 49. In this case, when the pressure of the refrigeration cycle 20 detected by the pressure sensor decreases, it can be determined that carbon dioxide is leaking.
  • a refrigeration cycle using carbon dioxide as a refrigerant can be used for a vehicle air conditioner instead of a refrigeration cycle using chlorofluorocarbon.

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Description

明 細 車両用安全装置 技術分野
この発明は、 冷媒として二酸化炭素を使用した空調装置を搭載した車 両において、 二酸化炭素が漏れた場合の乗員の安全を確保する車両用安 全装置に関する。 背景技術
二酸化炭素を冷媒として使用する冷凍サイクルとして、 特公平 7 - 1 8 6 0 2号公報に閧示される超臨界蒸気圧縮サイクルは、 圧縮機、 冷却 装置、 絞り手段及び蒸発器から少なく とも構成されるもので、 使用され る超臨界冷媒としては、 例えば、 エチレン （ C2 H4 )、 ディボラン （B , H6 )、 ェタ ン ( C2 H6 )、 酸化窒素 （N2 0 ) 及び二酸化炭素 （ C 0, ) 等が用いられるもので、 その中でも特に二酸化炭素 ( C 02 ) が 主に用いられている。
この超臨界蒸気圧縮サイクルは、 フロン冷凍サイクルに代わるノンフ 口ン冷凍サイクルの一つであり、 特に二酸化炭素を用いた冷凍サイクル は、 フロン冷凍サイクルの代替として有望である。
しかしながら、 二酸化炭素の臨界点は、 約 3 1. 1 °Cと低いため、 特 に夏場においては外気温度が臨界点を越える場合がある。 また、 冷凍サ ィクル運転中においても、 冷凍サイクルの高圧ライ ン （圧縮機から絞り 手段までの間） は、 当然超臨界領域となり、 この臨界点を越える超臨界 領域においては、 圧力は密度と温度によって決定されるので、 温度が高 い場合には 2 0 MP aを超える場合がある。 このため、 冷凍サイクルを 構成する各部品の耐圧を向上させる必要があるが、 特に熱交換器等では 熱交換能力と耐圧性能とが相反するために、 その兼ね合いが難しく、 適 当なところで折り合いをつける必要がある。 このため、 車両の衝突等の 衝撃により冷凍サイクルの各部品が破損することが想定され、 さらに、 最悪の場合この破損により冷媒の二酸化炭素が車室内に漏洩して滞留す ることが想定される。
この二酸化炭素の毒性に関して、 「製品安全データシート」 の有害性 情報における二酸化炭素濃度 （VOL% ) での人体への影響は、 3 %で作 業性の低下、 4 %で相当な不快感、 5 %で重度のあえぎ、 特に 3 0分経 過で中毒症状、 7〜 9 %で許容限界、 1 0〜 1 1 %で調整機能不能、 特 に約 1 0分で意識不明となることなどが開示されており、 二酸化炭素の 漏洩に対する安全対策が必要となる。
このため、 この発明は、 車両に搭載される空調装置の近傍に配され、 二酸化炭素の漏洩を検知した場合に、 二酸化炭素を外部に放出する機能 を備えた車両用安全装置を提供することにある。 発明の開示
したがって、 この発明は、 車室内に配される空調ダク ト内に少なくと もエバポレー夕を有し、 冷媒として二酸化炭素を使用する車両用空調装 置を搭載した車両において、 前記二酸化炭素の漏れを検出する二酸化炭 素漏洩検出手段と、 前記車室内底部と車室外とを連通するダク トと、 該 ダク ト内に配される送風手段と、前記二酸化炭素漏洩検出手段によって、 二酸化炭素が漏洩したと判定された場合に、 前記送風手段を駆動させる 駆動手段とを具備することにある。
これによつて、 二酸化炭素漏洩検出手段によって二酸化炭素の漏れが 険出された場合、 駆動手段によって車室内底部と車室外とを連通するダ ク ト内に配された送風手段が稼動するので、 車室内底部に滞留する二酸 化炭素を車室外に排出することができるので、 乗員の安全を確保するこ とができるものである。
また、 前記ダク トは、 車室内の前記エバポレー夕近傍下方と車室外と を連通することが望ましい。 車室内の漏洩する二 ¾化炭素は、 エバポレ —夕近傍から漏洩することから、 エバポレー夕から漏洩した二酸化炭素 を確実に排出することができるからである。
さらに、 前記車両用安全装置は、 車両用バッテリにて駆動されると共 に、 該車両用バッテリ との間が遮断された場合に接続される予備電源手 段を具備するものである。 事故等による破損を原因とした漏洩の場合、 主電源との間が遮断若しくは主電源の破損が想定されるが、 予備電源手 段を具備することによって、 万一主電源との間が遮断されても、 漏洩し た二酸化炭素を確実に排出することができるものである。
さらにまた、 前記二酸化炭素漏洩検出手段は、 車室内下部に配された 二酸化炭素検出センサであることが望ましい。 二酸化炭素の漏洩を確実 に検出することができるからである。
また、 前記二酸化炭素漏洩検出手段は、 前記冷凍サイクルの圧力を検 出する圧力センサであってもよい。 冷凍サイクルの圧力低下によって二 酸化炭素の漏洩を検出することも可能であるため、 二酸化炭素検出セン サを特別に設ける必要がないため、 特に室内への二酸化炭素の漏洩のみ を検出することはできないもののコス トを大幅に低減することができる ものである。
さらに、 前記車両用安全装置は、 助手席側ドアの下部に設けられるこ とが望ましい。 図面の簡単な説明 第 1図は車両用空調装置の概略構成図であり、 第 2図 （a ) は車両用 安全装置の位置を示した側面該略図、 （b ) は平面該略図であり、 第 3 図は車両用安全装置が設けられた助手席側ドアの概略図であり、 第 4図 は車両用安全装置の概略構成図であり、 第 5図は車両安全装置の動作を 示したフローチャート図である。 発明を実施するための最良の形態
本発明をより詳細に説述するために、 添付図面に従ってこれを説明す る。
第 1図において、 車両用空調装置 1は、 フアイャボード 1 7によって エンジンルーム側 1 8と仕切られた車室内 1 9に配される空調ダク ト 2 を有する。 インテークユニッ ト 3は、 この空調ダク ト 2の最上流側に配 されるもので、 車室内と連通する内気導入口 4と、 車外と連通する外気 導入口 5 とを有し、 また内気導入口 4及び外気導入口 5とを適宜選択的 に開閉するインテ一クユニッ ト 6 とを有する。
前記ィンテークユニッ ト 3の下流側には送風機 7が設けられ、 さらに その下流側には、冷却用熱交換器としてのエバポレー夕 8が設けられる。 このエバポレー夕 8を通過した空気は、 エバポレー夕 8の下流側に設 けられたヒ一夕コア 9を通過する空気とヒータコアをバイパスする空気 にミックス ドア 1 0によって分流され、 前記ヒー夕コアの下流側で混合 されて所望の温度に混合されるもので、 モード ドア 1 4， 1 5 , 1 6に よって開閉される車室内 1 9に開口する吹出口、 たとえばデフ吹出口 1 1、 ベン ト吹出口 1 2及びフッ ト吹出口 1 3から車室内 1 9に吹出して 車室内を温調するものである。
以上のような構成の車両用空調装置 1に用いられる冷凍サイクル 2 0 は、 冷媒として二酸化炭素を使用する超臨界冷凍サイ クルで、 コンプレ ッサ 2 1、 放熱器 2 2、 膨張弁 2 3，及びアキュムレータ 2 4から少な く とも構成されるものである。
この冷凍サイクル 2 0において、 コンプレッサ 2 1によって超臨界領 域まで圧縮された冷媒は、 気相冷媒のまま放熱器 2 2にて温度が下げら れ、 膨張弁 2 3で圧力が下げられて気液混合状態となる。 この気液混合 状態となった冷媒は、エバポレー夕 8にて吸熱蒸発して気相冷媒となり、 アキュムレータ 2 4にて気液分離がなされてコンブレッサ 2 1に吸引さ れるもので、 エバポレー夕 8で吸熱した熱を放熱器 2 2で放熱するヒ一 トポンプサイクルを構成するものである。
以上の構成の車両用空調装置 1において、 車両の衝突や冷凍サイクル
2 0の高圧圧力の異常な上昇等によって、 車室内 1 9の空調ダク ト 2内 に配されたエバポレー夕 8若しくはエバポレー夕 8近傍の配管等が破損 した場合、 冷凍サイクル 2 0内の二酸化炭素が車室内 1 9に漏洩して滞 留することによって乗員の安全が犯される危険性が増大する。
このため、 第 2図 （ a ) , ( b ) で示すように、 車室内 1 9のエバポレ
—夕 8が配される近傍下方に、 車室内下方に滞留する二酸化炭素を排出 する車両用安全装置 4 0を設けることが望ましい。
また、 第 3図で示すものは、 エバポレ一夕 8の近傍下方の位置として、 助手席側ドアに車両用安全装置 4 0を設けたものを示したもので、 4 1 は車室側吸込口を示し、 4 2は車外側吹出口を示すものである。
この車両用安全装置 4 0は、 たとえば第 4図に示すもので、 前記車室 側吸込口 4 1 と車外側吹出口 4 2 とを連通する排気ダク ト 4 3、 この排 気ダク ト 4 3内に配される送風機 4 4、 二酸化炭素の濃度を検出する二 酸化炭素濃度検出センサ 4 9、 及びこの二酸化炭素濃度検出センサ 4 9 の検出結果が入力され、 この検出結果を判断して送風機 4 4を駆動させ るコントロールュニッ ト 5 0とを有するものである。 尚、 前記車室側吸 込口 4 1は、 車室内 1 9の床面から 1 0 c m以内の高さの位置に開口す ることが望ましく、 また、 前記二酸化炭素濃度検出センサ 4 9は、 エバ ポレー夕 8の近傍であると共に、 車室内 1 9の下から約 1 0 c m以内の 位置に設けられることが望ましい。
このコントロールュニッ ト 5 0で実行される制御は、 例えば第 5図で 示すようなものである。 ステップ 1 0 0から開始される制御は、 ィグニ ッシヨンスィッチの投入にかかわらず、 主電源としてのバヅテリ （主電 源バッテリ） 4 5が接続された段階で開始されるもので、 ステップ 1 1 0において、 前記二酸化炭素濃度検出センサ 4 9の検出結果が読み込ま れ、 ステップ 1 2 0でこの検出結果が危険濃度であるか否かの判定を行 う。 この実施の形態における危険濃度の判定の基準値は、 「製品安全デ 一夕シート」 の有害性情報を基に 5 %以上とする。 よって、 二酸化炭素 濃度が 5 %未満の場合には、 ステップ 1 1 0に戻って， ステップ 1 1 0 及びステップ 1 2 0の判定動作が繰り返される。
ステップ 1 2 0の判定によって、 二酸化炭素濃度が危険濃度であると 判定された場合には、 ステップ 1 3 0に進んでリ レー: 2の稼動し、 ス イッチ 5 2が投入され、 送風機 4 4の稼動が開始され、 ステップ 1 4 0 で終了し、 所定時間経過後にステップ 1 0 0から再度開始されるように なっているものである。
これによつて、 二酸化炭素濃度が危険濃度であると判定された場合に は、 送風機 4 4が稼動して車室内 1 9の下部に滞留する二酸化炭素が車 外に排出されるので、 車室内の乗員の安全を確保できるものである。 また、 上記車両用安全装置 4 0は、 予備電源バッテリ 4 8、 リレー R 1及びスィ ツチ 4 7からなる予備電源回路を有するものである。
この予備電源回路は、 主電源バッテリ 4 5の回路上に設けられたリ レ 一 R 1 と予備電源バッテリ 4 8 と前記スィ ツチ 5 2との間に設けられた b接点スィ ツチ 4 7とによって構成されるもので、 主電源バッテリ 4 5 との間が切断された瞬間に b接点スィ ッチ 4 7が復帰して予備電源バッ テリ 4 8が接続されるようになっているものである。 これによつて、 事 故等によって主電源バッテリ 4 5 との間が遮断された状態でも、 車両用 安全装置 4 0を稼動させることができるものである。
さらに、 この車両用安全装置 4 0の吹出口 4 2に、 送風機 4 4の稼動 時に開放されると共に通常は吹出口 4 2を閉鎖するシャツ夕一 5 1を設 けてもよいものである。
また、 前記二酸化炭素濃度検出センサ 4 9に代えて、 冷凍サイクル 2 0の圧力を検出する圧力センサを設けてもよいものである。 この場合、 圧力センサによって検出される冷凍サイクル 2 0の圧力が低下していく 場合に、 二酸化炭素が漏れていると判定することができるものである。 産業上の利用可能性
以上のように、 この発明によれば、 二酸化炭素を冷媒として使用する 冷凍サイクルを具備する車両の車室内に、 何らかの要因で二酸化炭素が 漏洩した場合、 これを検知して車外に放出できるために、 乗員の安全性 を確保できるので、 二酸化炭素を冷媒として使用した冷凍サイクルを、 フロンを用いた冷凍サイクルに代えて車両用空調装置に用いることがで きるものである。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 車室内に配される空調ダク ト内に少なく ともエバポレー夕を有し、 冷媒として二酸化炭素を使用する車両用空調装置を搭載した車両におい て、
前記二酸化炭素の漏れを検出する二酸化炭素漏洩検出手段と、 前記車室内底部と車室外とを連通するダク トと、
該ダク ト内に配される送風手段と、
前記二酸化炭素漏洩検出手段によって、 二酸化炭素が漏洩したと判定 された場合に、 前記送風手段を駆動させる駆動手段とを具備することを 特徴とする車両用安全装置。
2 . 前記ダク トは、 車室内の前記エバポレー夕近傍下方と車室外とを連 通することを特徴とする請求の範囲第 1項記載の車両用安全装置。
3 . 前記車両用安全装置は、 車両用バッテリにて駆動されると共に、 該 車両用バッテリとの間が遮断された場合に接続される予備電源手段を具 備することを特徴とする請求の範囲第 1項又は第 2項記載の車両用安全
4 . 前記二酸化炭素漏洩検出手段は、 車室内下部に配された二酸化炭素 検出センサであることを特徴とする請求の範囲第 1項、 第 2項又は第 3 項記載の車両用安全装置。
5 . 前記二酸化炭素漏洩検出手段は、 前記冷凍サイクルの圧力を検出す る圧力センサであることを特徴とする請求の範囲第 1項、 第 2項又は第 3項記載の車両用安全装置。
6 . 前記エバポレー夕近傍下方は、 助手席側ドアの下部であり、 前記ダ ク トは、 助手席側ドアの下部と車室外とを連通するものであることを特 徴とする請求の範囲第 1項から第 5項いずれか一つに記載の車両用安全
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