JPH04120578U - 空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 空調装置において、冷媒の適正充填時と冷媒
洩れ時とを高精度に検出できるようにする。 【構成】 レシーバタンク８と膨張弁１０との間で導出
管２Ｂの途中に、レシーバタンク８の近傍に位置して冷
媒センサ２１を設けると共に、膨張弁１０の近傍に位置
して冷媒センサ２５を設け、冷媒の充填時には冷媒セン
サ２１を動作させて適正充填時を検出し、その後は冷媒
センサ２５を動作させて冷媒洩れを検出する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、例えば自動車用の冷房装置等に好適に用いられる空調装置に関し、 特に、光学式の冷媒状態検出器等を用いて冷媒の適正充填時と冷媒洩れ時とを高 精度に検出できるようにした空調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、自動車、住宅等には冷房装置、暖房装置等の空調装置が装備され、室 内に暖気または冷気を供給するようになっている。

【０００３】 そこで、図６および図７に従来技術の空調装置としての自動車用の冷房装置を 例に挙げて示す。

【０００４】 図中、１は冷房サイクルを示し、該冷房サイクル１潤滑油を含むはアンモニア 、フレオンガス等の冷媒Ｆが循環する流路を形成した配管２と、該配管２の途中 に冷媒Ｆの循環方向（図中、矢示Ａ方向）に沿って順次設けられたコンプレッサ ３，凝縮器４および蒸発器５とから構成され、該蒸発器５はその吸熱面が運転室 （図示せず）内へと臨むようになっている。一方、コンプレッサ３はエンジン６ と電磁クラッチ７を介して接続され、該電磁クラッチ７はエンジン６の回転をコ ンプレッサ３に伝達するようになっている。そして、冷媒Ｆはコンプレッサ３に より圧縮された後、凝縮器４、蒸発器５を通る間に、順次、高圧気体→高圧液体 →低圧気体と相転移すると共に、該蒸発器５においては液体から気体に相転移す るときに、運転室内から熱を奪って該運転室内を冷房するようになっている。

【０００５】 ８は凝縮器４と蒸発器５との間に位置して配管２の途中に設けられ、液体状態 となった冷媒Ｆを一時的に蓄えるレシーバタンクで、該レシーバタンク８には覗 窓８Ａが設けられ、該覗窓８Ａで冷媒Ｆの液化状況を目視できるようになってい る。

【０００６】 ここで、該レシーバタンク８は図７に示す如く配管２の一部をなす導入管２Ａ と導出管２Ｂとに接続され、その内部には除湿剤９が配設されている。そして、 該レシーバタンク８は凝縮器４からの気液混合冷媒を導入管２Ａを介して導入さ せ、この冷媒Ｆ中の水分を除湿剤９で除湿しつつ、液体（液相）状態の冷媒Ｆを 導出管２Ｂから後述の膨張弁１０側に向けて矢示Ａ方向に流通させるようになっ ている。

【０００７】 １０はレシーバタンク８と蒸発器５との間に位置して配管２の途中に設けられ た膨張弁で、該膨張弁１０は減圧弁等によって構成され、レシーバタンク８から 液相状態となって導出されてくる冷媒Ｆを所定圧まで減圧させて矢示Ａ方向に流 通させる。そして、該膨張弁１０で減圧された冷媒Ｆは蒸発器５内を流通する間 に蒸発し、気相状態となってコンプレッサ３により再び圧縮される。

【０００８】 １１はレシーバタンク８と膨張弁１０との間に位置して配管２の導出管２Ｂ途 中に設けられた冷媒状態検出器としての光学式の冷媒センサを示し、該冷媒セン サ１１は図７に示す如く導出管２Ｂの途中に対向して配設された発光部としての 発光素子１１Ａ受光部としての受光素子１１Ｂからなる光学式検出器により構成 され、導出管２Ｂ内を矢示Ａ方向に流通する冷媒Ｆが液相状態となっているか否 かを検出するようになっている。

【０００９】 即ち、液相状態の冷媒Ｆは光の透過性が高いから、該冷媒センサ１１の受光素 子１１Ｂは発光素子１１Ａからの光を冷媒Ｆを介して受光し、該冷媒センサ１１ からの検出信号としての検出電圧Ｖは後述の図４に示す特性線３０の如く所定電 圧Ｖi よりも高レベルとなる。一方、配管２内の冷媒Ｆが外部に漏れたりして、 配管２内の冷媒Ｆが不足してくると、導出管２Ｂ内を気液混合状態の冷媒Ｆが流 通し、光の透過性が低下するから、冷媒センサ１１は受光素子１１Ｂの受光量が 減少し、検出電圧Ｖが所定電圧Ｖi よりも低下してしまう。

【００１０】 １２は冷媒不足時に冷媒洩れ警報ランプ１３を点灯させる制御回路を示し、該 制御回路１２は入力側が冷媒センサ１１に接続され、出力側が冷媒洩れ警報ラン プ１３に接続されている。そして、該制御回路１２は配管２内の冷媒Ｆが漏洩事 故等により不足してくると、冷媒センサ１１からの検出電圧Ｖが所定電圧Ｖi よ りも低下するから、これに基づいて冷媒洩れ警報ランプ１３を点灯させ、配管２ 内の冷媒Ｆが外部に洩れていることを自動車の運転者等に警報するようになって いる。

【００１１】 このように構成される従来技術では、例えば自動車に冷房サイクル１を実装し た段階で、潤滑油を含むフレオンガス等の冷媒Ｆを配管２内に充填し、エアコン スイッチ（図示せず）の投入によって前記電磁クラッチ７を作動させ、エンジン ６とコンプレッサ３とを連結して冷房サイクル１を稼動させる。これにより、コ ンプレッサ３はエンジン６からの回転出力で駆動され、配管２内の冷媒Ｆを圧縮 しつつ、矢示Ａ方向に流通させる。

【００１２】 そして、この冷媒Ｆは凝縮器４内を流通する間に凝縮されて気液混合状態にな り、レシーバタンク８内で気液分離され、液相状態の冷媒Ｆが膨張弁１０を介し て蒸発器５内に流通し、この蒸発器５内で蒸発（気化）する間に運転室内の熱を 奪いつつ、運転室内を冷房し、気相状態となって再びコンプレッサ３により圧縮 される。

【００１３】 一方、冷媒センサ１１はレシーバタンク８から導出されてくる冷媒Ｆが液相状 態となっているか、否かを検出し、この冷媒Ｆが気液混合状態となってこの冷媒 Ｆ中に気泡が発生し、受光素子１１Ｂの受光量が低下したときには検出電圧Ｖが 所定電圧Ｖi よりも下がるから、制御回路１２は冷媒Ｆの漏洩事故等により冷媒 不足状態が発生したと判別し、冷媒洩れ警報ランプ１３を点灯させることにより 運転者に冷媒洩れまたは冷媒不足を警報する。

【００１４】

【考案が解決しようとする課題】 ところで、上述した従来技術では、冷媒センサ１１をレシーバタンク８と膨張 弁１０との間で配管２の導出管２Ｂ途中にレシーバタンク８側よりに位置して設 け、冷媒センサ１１からの検出電圧Ｖが所定電圧Ｖi よりも低下したか否かで、 冷媒洩れ時を検出するようにしている。

【００１５】 しかし、冷媒センサ１１からの検出電圧Ｖに基づき冷媒洩れ時を検出し、警報 ランプ１３を点灯させた場合でも、実際には配管２内の冷媒Ｆが必ずしも不足状 態とはなっていないことがあり、運転室内を冷房できるにも拘らず、警報ランプ １３が過剰に早く点灯されるという問題がある。

【００１６】 そこで、本考案者は配管２内における冷媒Ｆの状態について実験を重ねたとこ ろ、図７に例示した導出管２Ｂ内の冷媒Ｆは冷媒洩れが僅かでも起きると、レシ ーバタンク８の近傍で気泡が早期に発生し、後述の図４に点線で示す特性線２９ の如く、膨張弁１０の近傍で遅れて気泡が発生し、膨張弁１０近傍での気泡発生 時が本来の冷媒不足時であることを確認できた。

【００１７】 また、冷媒Ｆの充填時についても検討したところ、冷媒不足状態の配管２内に 外部から冷媒Ｆを充填してゆくにつれ、導出管２Ｂ内の冷媒Ｆが気液混合状態か ら漸次液相状態となり、膨張弁１０の近傍では冷媒Ｆ中の気泡が早期に消滅し、 レシーバタンク８の近傍で遅れて気泡が消滅し、レシーバタンク８の近傍で気泡 が消滅したときに配管２内の冷媒Ｆを適正充填状態に設定できることが分かった 。

【００１８】 本考案は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本考案は冷媒の適正 充填時と冷媒洩れ時とを高精度に検出でき、信頼性を向上できるようにした空調 装置を提供することを目的としている。

【００１９】

【課題を解決するための手段】

上述した課題を解決するために本考案が採用する構成の特徴は、レシーバタン クと膨張弁との間の流路途中に、前記レシーバタンク側に位置する第１の冷媒状 態検出器と、前記膨張弁側に位置する第２の冷媒状態検出器とを設け、さらに、 該第１，第２の冷媒状態検出器を選択的に動作させる動作選択手段を設けたこと にある。

【００２０】

【作用】

上記構成により、配管内に冷媒を充填するときに、第１の冷媒状態検出器を動 作させれば、冷媒の適正充填時を正確に検出でき、冷媒洩れを検出するときには 第２の冷媒状態検出器を動作させることにより、本来の冷媒不足時を正確に検出 できる。

【００２１】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図１ないし図５に基づき説明する。なお、実施例では 前述した図６，図７に示す従来技術と同一の構成要素に同一の符号を付し、その 説明を省略するものとする。

【００２２】 而して、図１ないし図４は本考案の第１の実施例を示している。

【００２３】 図中、２１はレシーバタンク８の近傍に位置して配管２の導出管２Ｂ途中に配 設された第１の冷媒状態検出器としての冷媒センサを示し、該冷媒センサ２１は 、導出管２Ｂの途中に接続され、該導出管２Ｂ内に連通する流路穴（図示せず） を備えたセンサ本体２２と、該センサ本体２２の流路穴内に臨むように該センサ 本体２２に取付けられ、発光ダイオード等によって形成された第１の発光素子２ ３とから大略構成され、センサ本体２２には流路穴を挟んで発光素子２３と対向 する受光部側に後述する光ファイバー２４の一端側が接続されている。そして、 該冷媒センサ２１は後述の選択スイッチ３１が閉成されたとき、発光素子２３が 通電されて動作し、発光素子２３から光ファイバー２４の一端側に向けて光を発 光させる。

【００２４】 ２４は一端側がセンサ本体２２の流路穴を挟んで発光素子２３と対向するよう にセンサ本体２２の受光部側に取付けられた光ファイバーを示し、該光ファイバ ー２４は他端側が後述する冷媒センサ２５のセンサ本体２６に接続され、発光素 子２３からの光を後述の受光素子２８に向けて照射させるようになっている。

【００２５】 ２５は膨張弁１０の近傍に位置して導出管２Ｂの途中に配設された第２の冷媒 状態検出器としての冷媒センサを示し、該冷媒センサ２５は、膨張弁１０よりも 上流側で導出管２Ｂの途中に接続され、該導出管２Ｂ内と連通する流路穴（図示 せず）を備えたセンサ本体２６と、該センサ本体２６の流路穴内に臨むように該 センサ本体２６に取付けられ、発光ダイオード等によって形成された第２の発光 素子２７と、センサ本体２６の流路穴を挟んで該発光素子２７と対向するように センサ本体２６に取付けられ、フォトトランジスタまたはフォトダイオード等に よって形成された受光素子２８とから大略構成され、センサ本体２６には受光素 子２８と対向する発光部側に発光素子２７と光ファイバー２４の他端側とが所定 の傾斜角をもって、例えば左右対称となるように位置決めされている。

【００２６】 ここで、該冷媒センサ２５の発光素子２７は後述の選択スイッチ３２を閉成す ることにより、受光素子２８に向けて光を発光し、該受光素子２８は発光素子２ ７からの光の受光量に応じて図４に点線で示す特性線２９の如き検出電圧Ｖを後 述のコントロールユニット３４へと出力する。また、発光素子２７への通電を停 止し、第１の発光素子２３のみに通電を行ったときには、この発光素子２３から の光を受光素子２８が光フィアバー２４を介して受光するようになり、受光素子 ２８は発光素子２３からの光に基づき冷媒センサ２１内を流れる冷媒Ｆの状態に 対応した信号として、図４に実線で示す特性線３０の如き検出電圧Ｖをコントロ ールユニット３４に出力する。

【００２７】 ３１は配管２内に外部から冷媒Ｆを充填するときに閉成される動作選択手段と しての第１の選択スイッチを示し、該選択スイッチ３１は運転者等によって開， 閉成操作され、閉成時にはコントロールユニット３４から第１の発光素子２３に 所定電圧を通電させる。そして、該選択スイッチ３１は冷媒Ｆの充填後には開成 され、発光素子２３への通電を停止させる。

【００２８】 ３２は冷媒Ｆの適正充填後に閉成される動作選択手段としての第２の選択スイ ッチを示し、該選択スイッチ３２は冷媒Ｆの充填時に開成され、第２の発光素子 ２７への通電を停止させることにより、該発光素子２７を消灯させる。そして、 該選択スイッチ３２は冷媒洩れの検出時等に閉成され、第２の発光素子２７に通 電を行うことにより、該発光素子２７から受光素子２８に向けて光を発光させる 。

【００２９】 ３３は自動車の運転室等に設けられる報知手段としての表示装置を示し、該表 示装置３３はコントロールユニット３４からの表示信号により、後述の如く適正 充填表示や冷媒洩れ表示等を行うようになっている。

【００３０】 さらに、３４はマイクロコンピュータ等によって構成されるコントロールユニ ットを示し、該コントロールユニット３４は入力側が第１，第２の選択スイッチ ３１，３２および受光素子２８等に接続され、出力側が第１，第２の発光素子２ ３，２７および表示装置３３等に接続されている。そして、該コントロールユニ ット３４はその記憶回路内に図３に示すプログラム等を格納し、配管２内の冷媒 状態検出処理等を行うようになっている。また、該コントロールユニット３４の 記憶回路にはその記憶エリア３４Ａ内に適正充填判定用の所定電圧Ｖt と冷媒洩 れ判定用の他の所定電圧Ｖi （Ｖi ＜Ｖt ）等とが格納されている。

【００３１】 本実施例による冷房装置は上述の如き構成を有するもので、その基本的作動に ついては従来技術によるものと格別差異はない。

【００３２】 そこで、コントロールユニット３４による冷媒状態検出処理について図３を参 照して説明する。

【００３３】 まず、処理動作がスタートすると、ステップ１で第１の選択スイッチ３１が閉 成されているか否かを判定し、「ＹＥＳ」と判定したときには選択スイッチ３１ が閉成され、配管２内に冷媒Ｆを充填するときであるから、ステップ２に移って 冷媒センサ２１を動作させるべく第１の発光素子２３に通電を行い、該発光素子 ２３から光ファイバー２４の一端側に向けて光を発光させる。そして、該発光素 子２３からの光は光ファイバー２４を介して他の冷媒センサ２５側に導かれ、受 光素子２８に向けて照射される。

【００３４】 この場合、冷媒センサ２５内を流れる冷媒Ｆは図４中に点線で示す特性線２９ からも明らかな如く、冷媒Ｆの充填時には冷媒センサ２５側（特性線２９）は冷 媒センサ２１側（特性線３０）よりも検出電圧Ｖが早期に上昇し、冷媒Ｆ中の気 泡は早期に消滅するので、受光素子２８は冷媒センサ２１側の冷媒状態に対応し た信号として、発光素子２３からの受光量に応じた検出電圧Ｖをコントロールユ ニット３４に出力できる。

【００３５】 そこで、ステップ３では受光素子２８からの検出電圧Ｖを読込み、ステップ４ に移ってこの検出電圧Ｖが所定電圧Ｖt （図４参照）よりも大きいか否かを判定 し、「ＹＥＳ」と判定したときには冷媒センサ２１内を流れる冷媒Ｆ中から気泡 が消滅し、配管２内に充填された冷媒Ｆは適正充填状態となっているから、ステ ップ５に移って表示装置３３に表示信号を出力し、適正充填表示を行わせる。

【００３６】 また、ステップ１で「ＮＯ」と判定したときには冷媒Ｆの充填作業が完了した 後であるから、ステップ６に移って第２の選択スイッチ３２が閉成されているか 否かを判定し、「ＹＥＳ」と判定したときには冷媒洩れを検出するときであるか ら、ステップ７に移って冷媒センサ２５の第２の発光素子２７に通電を行い、該 発光素子２７から受光素子２８に向けて光を発光させる。そして、ステップ８で は受光素子２８からの検出電圧Ｖを読込み、ステップ９に移って図４中の特性線 ２９の如く変化する検出電圧Ｖが所定電圧Ｖi よりも小さくなったか否かを判定 し、「ＹＥＳ」と判定したときには冷媒センサ２５内を流れる冷媒Ｆ中に気泡が 発生し、配管２内の冷媒Ｆが外部に漏洩して冷媒不足状態となっているから、ス テップ１０に移って表示装置３３により冷媒洩れ表示を行わせる。

【００３７】 かくして、本実施例によれば、冷媒Ｆの充填時にはレシーバタンク８の近傍に 設けた冷媒センサ２１を動作させ、冷媒Ｆの適正充填後には膨張弁１０の近傍に 設けた冷媒センサ２５を動作させるようにしたから、冷媒Ｆの適正充填時と冷媒 洩れ時とを高精度に検出でき、信頼性を向上させることができる。

【００３８】 また、冷媒センサ２１の受光部側には光ファイバー２４の一端側を接続し、該 光ファイバー２４の他端側を冷媒センサ２５の発光部側に接続し、該冷媒センサ ２５の受光素子２８により冷媒センサ２１，２５の発光素子２３，２７からの光 を兼用して受光させる構成としたから、冷媒センサ２１の受光部側に受光素子を 設ける必要がなくなり、冷媒センサ２１，２５とコントロールユニット３４とを 接続するリード線の本数を削減でき、コストダウンを図ることができる等、種々 の効果を奏する。

【００３９】 次に、図５は本考案の第２の実施例を示し、本実施例では前記第１の実施例と 同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとするに、本実施 例の特徴は、導出管２Ｂの途中にレシーバタンク８の近傍に位置して第１の冷媒 状態検出器として冷媒センサ４１Ａを設けると共に、膨張弁１０の近傍に位置し て第２の冷媒状態検出器として冷媒センサ４１Ｂを設け、該冷媒センサ４１Ａ， ４１Ｂを、センサ本体４２Ａ，４２Ｂと、該センサ本体４２Ａ，４２Ｂの流路穴 （図示せず）を挟んで該センサ本体４２Ａ，４２Ｂに対向配設される発光素子４ ３Ａ，４３Ｂ、受光素子４４Ａ，４４Ｂとから大略構成したことにある。

【００４０】 かくして、このように構成される本実施例でも、冷媒Ｆの充填時には選択スイ ッチ３１により冷媒センサ４１Ａを動作させ、冷媒洩れの検出時には選択スイッ チ３２により冷媒センサ４１Ｂを動作させることができ、適正充填時と冷媒洩れ 時とを高精度に検出することができる。そして、本実施例では、冷媒センサ４１ Ａにより図４中の特性線３０の如き検出電圧Ｖを取出すことができ、冷媒センサ ４１Ｂにより図４中の特性線２９の如き検出電圧Ｖを取出すことができ、第１の 実施例で用いた光ファイバー２４を不要にできる等の効果を奏する。

【００４１】 なお、前記各実施例では、配管２の導出管２Ｂの途中にそれぞれ冷媒センサ２ １，２５（４１Ａ，４１Ｂ）を接続するものとして述べたが、これに替えて、例 えば冷媒センサ２１（４１Ａ）をレシーバタンク８の導出管２Ｂ側に一体に設け るようにしてもよく、冷媒センサ２５（４１Ｂ）を膨張弁１０の流入側に一体に 設けるようにしてもよい。

【００４２】 また、前記各実施例では、光学式の冷媒センサ２１，２５（４１Ａ，４１Ｂ） を使用する場合を例に挙げて説明したが、本考案はこれに限らず、例えば自己発 熱型サーミスタを用いた冷媒センサ等、配管２内の冷媒Ｆ中に気泡が生じている か否かで冷媒状態を検出するようにした種々の冷媒状態検出器を使用できるもの である。

【００４３】 さらに、前記各実施例では、報知手段として表示装置３３を用いるものとして 述べたが、これに替えて、例えば音声合成装置または報知ランプ、ブザー等の報 知手段を用いて、冷媒Ｆの適正充填時と冷媒洩れ時とを報知するようにしてもよ い。

【００４４】

【考案の効果】

以上詳述した通り本考案によれば、レシーバタンクと膨張弁との間で冷媒の流 路途中に、レシーバタンク側に位置して第１の冷媒状態検出器を設けると共に、 膨張弁側に位置して第２の冷媒状態検出器を設け、第１，第２の冷媒状態検出器 を冷媒の充填時、冷媒洩れ検出時に選択的に動作させるようにしたから、冷媒の 充填時には第１の冷媒状態検出器を動作させることによって適正充填時を高精度 に検出でき、その後は第２の冷媒状態検出器を動作させることによって冷媒洩れ を高精度に検出でき、信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１の実施例による冷房装置を示す冷
媒センサ等の取付け状態説明図である。

【図２】第１の実施例による制御ブロック図である。

【図３】冷媒状態検出処理を示す流れ図である。

【図４】第１，第２の冷媒センサによる検出電圧を示す
特性線図である。

【図５】第２の実施例による冷房装置を示す冷媒センサ
等の取付け状態説明図である。

【図６】従来技術による冷房装置を示す回路構成図であ
る。

【図７】図６に示す冷媒センサ等の取付け状態説明図で
ある。

【符号の説明】

１ 冷房サイクル ２ 配管 ２Ｂ 導出管 ３ コンプレッサ ４ 凝縮器 ５ 蒸発器 ８ レシーバタンク １０ 膨張弁 ２１，２５，４１Ａ，４１Ｂ 冷媒センサ（冷媒状態検
出器） ２３，２７，４３Ａ，４３Ｂ 発光素子 ２８，４４Ａ，４４Ｂ 受光素子 ３１，３２ 選択スイッチ（動作選択手段） ３３ 表示装置 ３４ コントロールユニット

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒が循環する流路と、該流路を形成す
   る配管の途中にそれぞれ設けられた凝縮器および蒸発器
   と、該蒸発器と凝縮器との間に位置して前記配管の途中
   に設けられ、該配管内の冷媒を圧縮し、前記凝縮器に向
   けて吐出させるコンプレッサと、前記凝縮器の下流側に
   位置して前記配管の途中に設けられ、前記凝縮器で凝縮
   された冷媒を一時的に蓄えるレシーバタンクと、該レシ
   ーバタンクと蒸発器との間に位置して前記配管の途中に
   設けられ、該レシーバタンクからの冷媒を減圧させて前
   記蒸発器に向け流通させる膨張弁とからなる空調装置に
   おいて、前記レシーバタンクと膨張弁との間の流路途中
   には、前記レシーバタンク側に位置する第１の冷媒状態
   検出器と、前記膨張弁側に位置する第２の冷媒状態検出
   器とを設け、さらに、該第１，第２の冷媒状態検出器を
   選択的に動作させる動作選択手段を設けたことを特徴と
   する空調装置。