JPH024184A - 冷凍サイクル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野］ 本発明は、通過する冷媒量の変化を静電容量の変化とし
て検出し、その静電容量の変化を周波数に変換して出力
する冷媒流量検知手段を備えた冷凍サイクルに関する。

［従来の技術］ 従来より、冷凍サイクル内の冷媒がガス漏れなどにより
不足した場合に、その不足状態を検知する技術として、
発振回路を備えた静電容量式の冷媒流量検知手段を冷凍
サイクルのレシーバと膨脹弁との間に設け、冷媒量の変
化を周波数に変換して冷媒不足を検知する技術がある。

この冷媒流量検知手段は、冷媒量の変化を静電容量の変
化として検出するもので、例えば、ガス漏れなどにより
冷媒量が減少した際には、冷凍サイクルの作動中にレシ
ーバから吐出される液冷媒に気泡状態の冷媒が混入し、
その気泡の割合が多くなるにしたがって冷媒の誘電率が
小さくなる。

その結果、静電容量の容量値が減少し、その変化を周波
数に変換して制御回路に出力することにより冷媒不足を
検知する。

［発明が解決しようとする課題］ しかるに、上述した静電容量式の冷媒流量検知手段は、
冷凍サイクル内に適正量封入された冷媒がガス漏れなど
で減少した際に、誘電率の変化によって冷媒不足を検知
するものである。

従って、冷凍サイクルに適正量以上の冷媒が充填されて
いる場合には誘電率の変化による冷媒の過充填を検知す
ることはできない。このため、上記した静電容量式の冷
媒流量検知手段を用いて冷媒不足と過充填との両方を検
知できる技術の要求があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は
、静電容量式の冷媒流量検知手段を用いて冷媒不足と冷
媒の過充填との両方を検知することのできる冷凍サイク
ルを提供することにある。

［課題を解決するための手段１ 本発明は上記目的を達成するために、冷媒圧縮機、冷媒
凝縮器、レシーバ、膨張弁、および冷媒蒸発；；を環状
に接続して構成される冷凍サイクルにおいて、前記冷媒
凝縮器と前記レシーバとの間に、通過する冷媒量の変化
を静電容量の変化として検出するとともに、その静電容
量の変化を周波数に変換して出力する冷媒流量検知手段
を設けたことを技術的手段とする。

［作用および発明の効果］ 」二記講成よりなる本発明は、冷媒流量検知手段を冷凍
サイクルの冷媒凝縮器とレシーバとの間に設けたことに
より、冷媒凝縮器で凝縮液化されて吐出される冷媒量に
応じて冷媒流量検知手段で検出する静電容量が変化する
。つまり、従来のように気相冷媒と液相冷媒との割合に
応じた誘電率の変化による静電容量の変化を検出するも
のでなく、冷媒凝縮器でＷｔＭ液化されて吐出される冷
媒量に応じて変化する静電容量を検出して冷媒量を検知
するものである。

その結果、適正量以上に冷媒が充填された場合でもその
冷媒量に応じて静電容量の変化を検出することができ、
従って、冷媒不足と冷媒の過充填との両方を検知するこ
とができる。

［実施例］ 次に、本発明の冷凍サイクルを図面に示す一実施例に基
づき説明する。

第１図は、本発明の冷凍サイクルを適用した車両用空気
調和装置の全体構成図である。

本実施例の冷凍サイクル１は、冷媒圧縮機２、冷媒凝縮
器３、レシーバ４、膨張弁５、冷媒蒸発器６から構成さ
れ、それぞれ冷媒配管７によって環状に接続されている
。

冷媒圧縮機２は、電磁クラッチ８を介して車両の走行用
エンジン（図示しない）に連結され、吸入したガス状冷
媒を高温・高圧に圧縮して吐出するとともに冷凍サイク
ル１内を循環させるもので、電磁クラッチ８の通電によ
りＷＡ動される。

冷媒凝縮器３は、冷媒圧縮機２から供給された高温・高
圧の冷媒をエンジンのクーリングファン９による送風を
受けて凝縮液化させる。

レシーバ４は、冷媒凝縮器３で凝縮液化された冷媒を一
時蓄えるとともに、冷房負荷に応じて膨張弁５に液冷媒
を吐出する。

膨張弁５は、レシーバ４から供給された冷媒を減圧膨張
させ、低温・低圧の霧状冷媒として冷媒蒸発器６に吐出
する。

冷媒蒸発！！：ｉ６は、車室内と連通して設けられた空
調ダクト１０内に収納され、膨張弁５で減圧膨張された
霧状冷媒をブロワ１１により供給される送風空気と熱交
換させて蒸発させる。冷媒と熱交換されて冷却された空
気はブロワ１１により空調ダクト１０を介して車室内に
吐出される。

冷媒蒸発器６の出口付近における冷媒配管７には感熱筒
１２が接触して取り付けられており、キャピラリチュー
ブ１３を介して膨張弁５に接続されている。感熱筒１２
は、その内部に冷凍サイクル１を循環する冷媒と同種の
ガス状冷媒（例えばＲ−１２冷媒）が封入されており、
冷媒蒸発２％６の出口における冷媒の温度を感知し、膨
張弁５に圧力変化として伝えるものである。

上記冷凍サイクル１の冷媒凝縮器３とレシーバ４とを接
続する冷媒配管１には、冷凍サイクル１内に封入された
冷媒量を検知するための冷媒流量検知手段である流量セ
ンサ１４が設けられている。

流量センサ１４は、第２図に示すように、小間隙を有し
て層状に配置された複数個の電極１５を内蔵する金属製
（例えば、黄銅製）の取付ブロック１４ａ、この取付ブ
ロック１４ａの上部に０リング１６を介して密着固定さ
れ、内部にプリント基板１７を収容した金属製ホルダ１
４ｂ、および取付ブロック１４ａとろう付けなどにより
結合されるとともに、図示しないジヨイントを介して冷
媒配管７に接続される取付用配管１４Ｃとからなる。

取付ブロック１４ａに内蔵された複数個の電極１５は、
第３図に示すように、それぞれ円板状絶縁基盤（例えば
、フェノール樹脂より構成される）　１５ａの表面に銅
箔などの導電材１５ｂを付着して構成され、その導電材
１５ｂがホルダ１４ｂに支持された２つの電極１８と交
互に半田付けされている。

従って、各電４Ｉ１１５問にはそれぞれ小容量が形成さ
れ、電極１５間を通過する冷媒量の変化を静電容量の変
化として検出する。

２つの電極１５は、その一端側（第２図下側）が導電材
１５ｂと半田付けされることで複数個の電極１５と電気
的に接続されるとともに、他端部が、ホルダ１４ｂ内に
固定されたプリント基板１１に形成された電気回路と電
気的に接続されている。

プリント基板１７に形成された電気回路には、第４図に
示すように、各電極１５間の検知容量を変位容量とする
発振回路１９、および波形整形回路２０が形成され、検
知容量の変化を周波数に変換して制御回路２１に出力す
る。

制御回路２１は、イグニッションスイッチ２２、および
エアコンスイッチ２３の投入により通電され、出力端子
に発振回路１９の発振周波数に応じた直流電圧を生じさ
せる周波数−電圧変換回路（図示しない）を備える。そ
して、流量センサ１４より出力される周波数があらかじ
め設定された値を満足した場合には、表示器２４を点灯
して使用者に表示するとともに、リレー２５を制御して
電磁クラッチ８への通電を遮断する。

なお、本実施例では、［極端な冷媒不足」、［不足気味
１、「適正量」、および１過充填」の４段階に分けて表
示器２４の点灯を行うとともに、極端な冷媒不足時のみ
電磁クラッチ８への通電を遮断するものとして、実験に
より上記４段階の基準となる発振周波数を求めた。

なお、第５図のグラフに流量センサ１４を通過する冷媒
量と発振周波数との関係を示す。

このグラフより、周波数が５００８７以下の場合には極
端な冷媒不足、周波数の平均値が３５００Ｈ７以下の場
合には不足気味、周波数の平均値が３５００Ｈｚ以上、
５０００Ｈｚ以下の場合には適正量、周波数の平均値が
５０００Ｈｚ以上で且つ変動値が２００Ｈｚ以下の場合
には過充填、周波数の平均値が５０００Ｈ７以上で且つ
変動値が２００８７以上の場合には適正量であると判断
して制御する。

ここで、制御回路２１の作動を第６図に示すフロチャー
トに基づき説明する。

冷媒圧縮機２を［＠して冷凍サイクル１を作動させた後
、所定時間経過後に判定を開始する。

まず、ステップ１で流量センサ１４より出力される周波
数が５００Ｈ２以下か否かを判断する。ステップ１の判
断結果がＹＥＳの場合には、冷媒が極端に不足している
と判断して、ステップ２においてリレー２５を介して電
磁クラッチ８への通電を遮断するとともに、極端な冷媒
不足であることを表示する。

ステップ１の判断結果がＮＯの場合には、ステップ３に
おいて流量センサ１４より出力される周波数の平均値が
３５００Ｈ２以下か否がを判断する。ステップ３の判断
結果がＹＥＳの場合には、冷媒が不足気味であると判断
して、ステップ４において冷媒不足であることを表示す
る。

ステップ３の判断結果がＮＯの場合には、ステップ５に
おいて流量センサ１４より出力される周波数の平均値が
５０００Ｈｚ以ｒか否かを判断する。ステップ５の判断
結果がＹＥＳの場合には、冷媒が適正量であると判断し
て、ステップ６において冷媒が適正量であることを表示
する。

ステップ５の判断結果がＮＯの場合には、ステップ１に
おいて流量センサ１４より出力される周波数の変動値が
２００Ｈｚ以下か否かを判断する。ステップ７の判断結
果がＹＥＳの場合には、冷媒の入れ過ぎであると判断し
て、ステップ８において冷媒が過充填であることを表示
する。

ステップ７の判断結果がＮＯの場合には、冷媒が適正量
であると判断して、ステップ９において冷媒が適正量で
あることを表示する。

次に、本実施例の冷凍サイクル１の作動について説明す
る。

イグニッションスイッチ２２、およびエアコンスイッチ
２３の投入により、制御回路２１を介して電磁クラッチ
８が通電され、冷凍サイクル１の冷媒圧縮機２が駆動さ
れる。

冷媒圧縮機２により高温・高圧に圧縮された冷媒が冷媒
凝縮器３に供給され、エンジンのクーリングファン９に
よる送風を受けて凝縮液化する。

液化した冷媒は冷媒凝縮器３よりレシーバ４に供給され
、その後、冷房負荷に応じて膨張弁５に供給される。供
給された冷媒は膨張弁５で減圧膨張され、低温・低圧の
霧状冷媒として冷媒蒸発器６に吐出される。

冷媒蒸発器６では、霧状冷媒とブロワ１１により供給さ
れる送風空気とが熱交換され、冷却された空気がブロワ
１１により空調ダクト１０を介して車室内に吐出されて
車室内を冷房する。空気と熱交換されて蒸発した冷媒は
冷媒圧縮機２に吸入され、以後り記サイクルを繰り返す
。

上記作動において、冷媒凝縮器３で凝縮液化された冷媒
が流量センサ１４を通過する際に、流量センサ１４の電
４ｉｉ１５間を通過する冷媒量に応じて変化する静電容
量を検出する。その静電容量の大きさに応じて発振回路
１９より発振される周波数が５００Ｈ７以下の場合には
、冷凍サイクル１内の冷媒量が極端に不足していると判
断して、制御回路２１によりリレー２５を制御して電磁
クラッチ８への通電を遮断する。同時に表示器２４を点
灯して極端な冷媒不足であることを使用者に表示する。

発振周波数が５ｏｏｎｚ以上、および周波数の平均値が
３５００Ｈ２以下の場合には、冷媒が不足気味であると
判断して冷媒不足を使用者に表示する。

発振周波数の平均値が３５００Ｈ７以上、５０００Ｈ２
以下の場合には、適正量であると判断して適正量である
ことを使用者に表示する。

発振周波数の平均値が５０００Ｈｚ以上、且つ周波数の
変動値が２００１１ｚ以下の場合には、過充填であると
判断して過充填であることを使用者に表示する。

発振周波数の平均値が５０００Ｈｚ以上、且つ変動値が
２００Ｈ２以上の場合には、適正量であると判断して適
正量であることを使用者に表示する。

なお、極端な冷媒不足以外では、電磁クラッチ８への通
電を遮断することなく冷凍サイクル１を作動させ、使用
者への表示のみを行う。

上述のように、静電容量式の流量センサ１４を冷凍サイ
クル１の冷媒凝縮器３とレシーバ４との間に設けたこと
により、冷媒不足とともに冷媒の過充填をも検知するこ
とができる。

第７図に本発明の第２実施例を示す。

本実施例では、第１実施例で示した制御回路２１のフロ
ーチャートにおいて、ステップ５以丁の判断を次のよう
に変更する。

ステップ３の判断結果がＮＯの場合には、ステップ５に
おいて流量センサ１４より出力される周波数の変動値が
１５００Ｈ２以下か否かを判断する。ステップ５の判断
結果がＮＯの場合には、冷媒が不足気味であると判断し
て、ステップ６において冷媒不足であることを表示する
。

ステップ５の判断結果がＹＥＳの場合には、ステップｌ
において流量センサ１４より出力される周波数の変動値
が２００Ｈｚ以下か否かを判断する。ステップ１の判断
結果がＮＯの場合には、冷媒が適正量であると判断して
、ステップ８において冷媒が適正量であることを表示す
る。

ステップ７の判断結果がＹＥＳの場合には、冷媒の入れ
過ぎであると判断して、ステップ９４こおいて冷媒が過
充填であることを表示する。

本実施例のようにステップ５以下の判断処理を変更して
も第１実施例と同様に冷媒不足および冷媒の過充填を検
知することができる。

なお、実施例において示した制御回路２１の判断基準と
なる周波数の値は一例であり、実施例で示した値に限定
する必要はない。

表示器２４を点灯して使用者に表示するようにしたが、
ブザー等を鳴らすようにして使用者に警告しても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の冷凍サイクルを適用した車両用空気調
和装置の全体構成図、第２図は流量センサの断面図、第
３図は第２図で示した流量センサの電極の詳細図、第４
図は流量センサの電気回路図、第５図は冷媒量と発振周
波数とのｒｆＦｉ係を示すグラフ、第６図は制御回路の
作動を示すフローチャー）・、第７図は本発明の第２実
施例で、制御回路の作動を示すフローチャートである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）冷媒圧縮機、冷媒凝縮器、レシーバ、膨脹弁、およ
   び冷媒蒸発器を環状に接続して構成される冷凍サイクル
   において、 前記冷媒凝縮器と前記レシーバとの間に、通過する冷媒
   量の変化を静電容量の変化として検出するとともに、そ
   の静電容量の変化を周波数に変換して出力する冷媒流量
   検知手段を設けたことを特徴とする冷凍サイクル。