JPH04297768A

JPH04297768A - 空調装置

Info

Publication number: JPH04297768A
Application number: JP8609491A
Authority: JP
Inventors: Susumu Kurihara; 将栗原; Shunji Komatsu; 小松　俊二
Original assignee: Japan Electronic Control Systems Co Ltd; Sanden Corp
Current assignee: Hitachi Ltd; Sanden Corp
Priority date: 1991-03-26
Filing date: 1991-03-26
Publication date: 1992-10-21
Anticipated expiration: 2012-11-26
Also published as: JP2681548B2

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、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、冷媒
中の潤滑油が不足しているか、否かを検出できるように
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４ないし図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は潤滑油を含むアンモニア、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５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５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は図６に示す所
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１
３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】

【発明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、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、冷房サイクル１を稼動していると、コ
ンプレッサ３の圧縮により冷媒Ｆが温度上昇して潤滑油
が冷媒Ｆから分離し、配管２内を流通する冷媒Ｆ中に潤
滑油の不溶解領域が白濁状態となって発生することがあ
り、この場合冷媒センサ１１の受光素子１１Ｂは冷媒Ｆ
の白濁によって受光量が減少し、検出電圧Ｖが図６に示
す特性線１４の如く、例えば時間Ｔｉ程度の短時間だけ
繰返し所定電圧Ｖｉよりも低下してしまう。

【００１５】そこで、本発明者達は配管２内を循環する
冷媒Ｆ中で白濁が発生する原因を鋭意研究した結果、例
えば図７に示す如く冷媒Ｆに含まれる潤滑油の濃度が５
０％程度の場合に、冷媒Ｆが所定温度ｔ０　（例えば、
４０℃）以上になると、潤滑油が冷媒Ｆから分離して潤
滑油の不溶解領域が白濁となって発生し、冷媒温度が所
定温度ｔ０　以下になると、冷媒Ｆ中に発生する白濁が
なくなることが分った。

【００１６】一方、長期に亘って冷房装置を使用してい
るうちには、配管２内の冷媒Ｆが潤滑油と共に徐々に外
部に洩れることがあり、この場合には配管２内に冷媒Ｆ
を補充する必要がある。しかし、一般に補充用の冷媒Ｆ
は潤滑油の含有量が少ない場合が多く、冷媒Ｆの補充を
繰返しているうちに、配管２内の冷媒Ｆ中に含まれる潤
滑油量は非常に少なくなってしまう。そして、冷媒Ｆ中
の潤滑油量が非常に少なくなった状態では、冷媒センサ
１１からの検出電圧Ｖが図６に二点鎖線で示す特性線１
５の如く、所定電圧Ｖｉ以下に繰返し低下することはな
くなり、他の所定電圧Ｖ０　（Ｖ０　＞Ｖｉ）よりも高
くなってしまう。

【００１７】このため従来技術では、冷媒Ｆの補充を繰
返しているうちに、配管２内の冷媒Ｆ中に潤滑油不足が
発生することがあり、潤滑油不足の冷媒Ｆをコンプレッ
サ３により圧縮し続けると、コンプレッサ３は早期に摩
耗し、焼付き等の不具合を起こしてしまうという問題が
ある。

【００１８】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明は冷媒中の潤滑油不足を早期に検
出でき、コンプレッサ等の摩耗を防止でき、安全性や信
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
ために本発明が採用する構成の特徴は、流路の途中に設
けられ、該流路内を循環する冷媒の温度を検出する温度
センサと、該温度センサからの信号に基づき前記流路内
の冷媒が所定温度よりも高いか、否かを判定する温度判
定手段と、該温度判定手段で冷媒が所定温度よりも高い
と判定したときに、冷媒状態検出器からの信号に基づき
前記流路内の冷媒に白濁が発生しているか、否かを判定
することにより、前記冷媒中の潤滑油不足を検出する潤
滑油不足検出手段とを備えたことにある。

【００２０】

【作用】上記構成により、冷媒の温度が所定温度よりも
高くなると、配管内の冷媒中では潤滑油が分離して不溶
解領域が白濁となって発生するが、潤滑油が不足してく
ると白濁は発生しないようになるから、冷媒の温度が所
定温度よりも高くなった時に、流路内の冷媒に白濁が発
生しているか、否かを判定して、冷媒中の潤滑油不足を
早期に検出することができる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図３に基
づき説明する。なお、実施例では前述した図４ないし図
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】図中、２１は導出管２Ｂの途中に位置し、
冷媒センサ１１の近傍に取付けられた温度センサを示し
、該温度センサ２１は導出管２Ｂ内を流れる冷媒Ｆの温
度を検出し、冷媒温度ｔに対応した検出信号を後述のコ
ントロールユニット２３に出力するようになっている。

【００２３】２２は潤滑油の不足時に点灯する潤滑油不
足警報ランプを示し、該潤滑油不足警報ランプ２２は冷
媒洩れ警報ランプ１３と共に自動車の運転室等に設けら
れ、配管２内の冷媒Ｆ中で潤滑油不足が発生した時に、
これを運転者等に知らせるようになっている。

【００２４】２３はマイクロコンピュータ等によって構
成されたコントロールユニットを示し、該コントロール
ユニット２３は入力側が冷媒センサ１１、温度センサ２
１等に接続され、出力側が電磁クラッチ７、冷媒洩れ警
報ランプ１３および潤滑油不足警報ランプ２２等に接続
されている。そして、該コントロールユニット２３はそ
の記憶回路内に図２、図３に示すプログラム等を格納し
、配管２内を流通する冷媒Ｆ中で潤滑油が不足している
か、否かを検出する潤滑油不足検出処理および冷媒状態
判別処理等を行うようになっている。

【００２５】また、該コントロールユニット２３の記憶
回路にはその記憶エリア２３Ａ内に、冷媒センサ１１か
らの検出電圧Ｖが所定レベルよりも低下したか否かを判
定するための所定電圧Ｖｉ　と、潤滑油不足時を白濁の
発生の有、無に基づいて検出するための他の所定電圧Ｖ
０　（Ｖ０　＞Ｖｉ）と、タイマＴおよび白濁判定用の
所定時間Ｔ０　，ＴＳ　と、配管２内の冷媒Ｆ中に所定
量の潤滑油が含まれていれば、白濁が発生すべきはずの
所定温度としての判定温度ｔ１　（ｔ１　＞ｔ０　）等
とがそれぞれ格納され、前記白濁判定用の所定時間Ｔ０
　，ＴＳ　はフローセンサ１１からの検出電圧Ｖが白濁
により低下するときの時間Ｔｉ　よりも長い所定時間Ｔ
０，ＴＳ（Ｔ０　＞ＴＳ　＞Ｔｉ　）に設定されている
。

【００２６】本実施例による空調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。

【００２７】そこで、コントロールユニット２３による
潤滑油不足検出処理および冷媒状態判別処理等について
図２、図３を参照して説明する。

【００２８】まず、エアコンスイッチ（図示せず）の投
入によってコンプレッサ３を作動させ、処理動作をスタ
ートさせると、ステップ１で温度センサ２１から配管２
内を循環する冷媒Ｆの温度、即ち冷媒温度ｔを読込み、
ステップ２に移って冷媒温度ｔが判定温度ｔ１　よりも
高いか、否かを判定し、「ＹＥＳ」と判定したときには
通常白濁が発生するはずの判定温度ｔ１　よりも冷媒温
度ｔが高くなっているから、ステップ３に移ってタイマ
Ｔをスタートさせる。

【００２９】そして、ステップ４では冷媒センサ１１か
ら配管２内を流れる冷媒Ｆの状態に対応した検出電圧Ｖ
を読込み、ステップ５でこの検出電圧Ｖが所定電圧Ｖ０
　よりも大きいか否かを判定し、「ＹＥＳ」と判定した
ときには検出電圧Ｖが高くなっているから、ステップ６
に移ってタイマＴが所定時間Ｔ０　以上経過したか、否
かを判定し、「ＮＯ」と判定したときにはステップ４以
降の処理を続行させる。

【００３０】また、ステップ６で「ＹＥＳ」と判定した
ときには所定時間Ｔ０以上の間、冷媒センサ１１からの
検出電圧Ｖが図６に二点鎖線で示す特性線１５の如く所
定電圧Ｖ０　より大きくなって、白濁が全く発生しない
状態が続いているから、配管２内を循環する冷媒Ｆ中の
潤滑油が大幅に減少していると判定でき、ステップ７に
移って潤滑油不足警報ランプ２２を作動させ、運転者等
に潤滑油不足が発生していることを警報する。そして、
ステップ８ではタイマＴを停止させ、ステップ９に移っ
て電磁クラッチ７によるエンジン６とコンプッレサ３と
の連結を解除し、コンプッレサ３を停止させる。

【００３１】また、ステップ５で「ＮＯ」と判定したと
きには配管２内を流れる冷媒Ｆ中に白濁が発生している
から、ステップ１０に移ってタイマＴを停止させると共
に、ステップ１１で冷媒センサ１１からの検出電圧Ｖが
所定電圧Ｖｉ　よりも低下しているか、否かを判定し、
「ＹＥＳ」と判定したときには検出電圧Ｖが所定電圧Ｖ
ｉ　より低下し、冷媒洩れの可能性があるから、ステッ
プ１２に移ってタイマＴを作動させる。そして、ステッ
プ１３では再び冷媒センサ１１から検出電圧Ｖを読込み
、ステップ１４でステップ１１と同様の処理を行い、「
ＹＥＳ」と判定したときにはステップ１５でタイマＴが
所定時間ＴＳ　を経過したか、否かを判定し、「ＮＯ」
と判定したときにはステップ１３に戻って、これ以降の
処理を続行させる。

【００３２】また、ステップ１５で「ＹＥＳ」と判定し
たときには所定時間ＴＳ　の間、検出電圧Ｖが所定電圧
Ｖｉ　よりも低下し続け、配管２内を流れる冷媒Ｆが冷
媒漏れ事故等により冷媒不足が発生していると判定でき
るから、ステップ１６に移って、冷媒不足を警報すべく
冷媒洩れ警報ランプ１３を点灯させ、冷媒不足を運転者
等に警報すると共に、ステップ９で電磁クラッチ７によ
りエンジン６とコンプレッサ３との連結を解除し、該コ
ンプレッサ３を停止させる。

【００３３】一方、ステップ１１，１４で「ＮＯ」と判
定したときには検出電圧Ｖが図６に示す特性線１４の如
く、例えば時間Ｔｉ（Ｔｉ　＜ＴＳ　）程度の短時間だ
け所定電圧Ｖｉよりも低下しても、その後はこの検出電
圧Ｖが所定電圧Ｖｉ以上となり、配管２内を流れる冷媒
Ｆは適正充填状態にあると判定できるから、ステップ１
に戻ってこれ以降の処理を続行させる。

【００３４】かくして、本実施例によれば、通常白濁が
発生するはずの判定温度ｔ１　よりも冷媒温度ｔが高く
なっているときに、冷媒センサ１１からの検出電圧Ｖが
所定電圧Ｖ０　よりも大きい状態を所定時間Ｔ０　に亘
って維持しているか、否かを判定するようにしたから、
これによって白濁の有、無を確実に判定することができ
、白濁の発生しない状態では冷媒Ｆ中の潤滑油量が大幅
に減少しているものとして、潤滑油不足を早期に検出す
ることができと共に、この場合には潤滑油不足警報ラン
プ２２を点灯させて運転者に即座に報知でき、潤滑油不
足の状態でコンプレッサ３が運転され続けるのを防止で
きる。

【００３５】また、冷媒センサ１１からの検出電圧Ｖが
所定電圧Ｖｉ　よりも低下したときには、所定時間ＴＳ
　の間この検出電圧Ｖの変動をモニタするようにしたか
ら、これによって検出電圧Ｖが所定電圧Ｖｉ　よりも低
下した原因が冷媒Ｆの白濁によるものか、冷媒洩れによ
るものかを確実に判別でき、冷媒洩れ時にはコンプレッ
サ３を停止させ、冷媒洩れ警報ランプ１３を点灯させて
運転者に即座に報知でき、冷媒洩れ時の検出精度を向上
できると共に、コンプレッサ３が長時間に亘って運転さ
れ続けるのを防止でき、焼付き等の発生を抑えてコンプ
レッサ３を保護することができる。

【００３６】従って本実施例によれば、配管２内に循環
する冷媒Ｆ中で潤滑油が不足しているか、否かを即座に
検出でき、潤滑油の不足時にはコンプレッサ３を停止さ
せて焼付き等の不具合を確実に解消することができる。また、冷媒Ｆの白濁時を冷媒洩れとして誤検出するのを
確実に防止でき、冷媒洩れ時の検出精度を向上でき、安
全性や信頼性を高めうる等、種々の効果を奏する。

【００３７】なお、前記実施例では、図２、図３に示す
プログラムのうち、ステップ２が本発明の構成要件であ
る温度判定手段の具体例を示し、ステップ４〜ステップ
６が潤滑油不足検出手段の具体例を示している。

【００３８】また、前記実施例では、潤滑油の不足時に
潤滑油不足警報ランプ２２を点灯させ、冷媒洩れ時には
冷媒洩れ警報ランプ１３を点灯させて、これを運転者に
報知するものとして述べたが、これに替えて、警報ブザ
ー、音声合成装置等を用いて潤滑油不足時や冷媒洩れ時
を報知するようにしてもよい。

【００３９】

【発明の効果】以上詳述した如く、本発明によれば、冷
媒の流路の途中に冷媒温度を検出する温度センサを設け
、該温度センサからの信号に基づき冷媒温度が所定温度
よりも高いときに冷媒状態検出手段からの信号に基づき
流路内の冷媒に白濁が発生しているか、否かを判定し、
これによって潤滑油不足を検出するようにしたから、例
えば所定温度よりも冷媒温度が上昇し、流路内を流れる
冷媒中に潤滑油の不溶解領域が白濁となって発生するは
ずのときに、白濁が発生しない場合を潤滑油の不足時と
して即座に検出でき、コンプレッサを停止させることに
よりコンプレッサの摩耗や焼付きを確実に防止できる等
、種々の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す制御ブロック図である。

【図２】潤滑油不足検出処理および冷媒状態判別処理等
を示す流れ図である。

【図３】図２に続く潤滑油不足検出処理および冷媒状態
判別処理等を示す流れ図である。

【図４】従来技術による冷房装置を示す回路図である。

【図５】レシーバタンク等を示す説明図である。

【図６】冷媒センサの検出電圧を示す特性線図である。

【図７】冷媒中に潤滑油の不溶解領域が発生する状態を
示す潤滑油濃度に対する温度の特性線図である。

【符号の説明】

１　　冷房サイクル２　　配管３　　コンプレッサ４　　凝縮器５　　蒸発器１１　　冷媒センサ（冷媒状態検出器）１１Ａ　　発光
素子（発光部）１１Ｂ　　受光素子（受光部）２１　　温度センサ２２　　潤滑油不足警報ランプ２３　　コントロールユニットＦ　　冷媒

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　潤滑油を含む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、該凝縮器と蒸発器との間に位置して
前記配管の途中に設けられ、該配管内の冷媒を圧縮する
コンプレッサと、該コンプレッサによって圧縮された冷
媒が液相状態となる前記流路途中に設けられ、発光部か
らの光を受光部で受光することにより前記流路内の冷媒
状態を検出する光学式の冷媒状態検出器とからなる空調
装置において、前記流路の途中に設けられ、該流路内を
循環する冷媒の温度を検出する温度センサと、該温度セ
ンサからの信号に基づき前記流路内の冷媒が所定温度よ
りも高いか、否かを判定する温度判定手段と、該温度判
定手段で冷媒が所定温度よりも高いと判定したときに、
前記冷媒状態検出器からの信号に基づき前記流路内の冷
媒に白濁が発生しているか、否かを判定することにより
、前記冷媒中の潤滑油不足を検出する潤滑油不足検出手
段とを備えたことを特徴とする空調装置。