JPH053863U - 空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧力センサと温度センサを用いて冷媒が液相
状態であるか、気相状態であるかを判別することによ
り、冷媒が適正充填であるか、冷媒不足であるかを判定
する。 【構成】 冷媒の循環する配管の途中に冷媒圧力を検出
する圧力センサと、冷媒の温度を検出する温度センサと
を設ける。ステップ１１で温度センサおよび圧力センサ
から検出信号を読込み、ステップ１２でこの検出信号に
基づきマップ値Ｍを読出し、ステップ１３でこのマップ
値Ｍから冷媒が気相状態であるか否かを判定する。そし
て、気相状態であるときにはステップ１５に移って、冷
媒不足を報知すると共に、ステップ１６でコンプレッサ
を停止する。そして、コンプレッサの保護と、冷媒不足
を正確に検出する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、例えば自動車用冷房装置として好適に用いられる空調装置に関し、 特に、冷媒の充填量を判定することが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】 ここで、図６に従来技術の空調装置としての自動車用の冷房装置を示し説明す る。

【０００４】 図中、１は冷房サイクルを示し、該冷房サイクル１はアンモニア，フレオンガ ス等の冷媒Ｆが循環する循環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によって圧縮された後、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。

【０００５】 ここで、コンプレッサ３はエンジン６と電磁クラッチ７を介して連結され、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に伝達するものである。そ して、該電磁クラッチ７は、例えばエアコンスイッチ（図示せず）の投入により 連結され、エンジン６の回転をコンプレッサ３に伝え、該コンプレッサ３を駆動 する。

【０００６】 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。

【０００７】 ９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９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９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】 さらに、１０は前記レシーバタンク８と膨張弁９との間に位置して配管２に設 けられた圧力スイッチを示し、該圧力スイッチ１０は冷媒Ｆの充填後、例えば冷 媒圧力Ｐが２．３ｋｇ／ｃｍ²を越えると閉成され、エアコンスイッチの投入に よりコンプレッサ３を駆動可能状態とし、該コンプレッサ３により冷媒圧力Ｐが ２３ｋｇ／ｃｍ²となるまで、即ち

【０００９】

【数１】 ２．３ｋｇ／ｃｍ²＜Ｐ＜２３ｋｇ／ｃｍ² の範囲で閉成し続ける。

【００１０】 そして、冷媒圧力Ｐが２３ｋｇ／ｃｍ²以上になると、圧力スイッチ１０は自 動的に開成され、電磁クラッチ７の連結を解除してコンプレッサ３を停止させる ことにより、冷媒Ｆがこれ以上の圧力で過剰圧状態になるのを防止する。

【００１１】 また、コンプレッサ３の停止により冷媒圧力Ｐが１８ｋｇ／ｃｍ²まで低下す ると、圧力スイッチ１０は再び閉成され、

【００１２】

【数２】 １８ｋｇ／ｃｍ²＜Ｐ＜２３ｋｇ／ｃｍ² なる範囲でコンプレッサ３を駆動することにより、冷媒Ｆの過剰圧制御を行なう 。

【００１３】 このように構成される従来技術の空調装置においては、まず、冷媒Ｆの充填時 に冷媒圧力Ｐが前記数１により２．３ｋｇ／ｃｍ²を越えると、圧力スイッチ１ ０が閉成してエアコンスイッチによるコンプレッサ３の駆動が可能な状態になる 。そして、この状態でエアコンスイッチを投入すると、コンプレッサ３が駆動さ れ、該コンプレッサ３により配管２内の冷媒Ｆを圧縮しつつ、矢示Ａ方向に流通 させる。

【００１４】 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とな り、レシーバタンク８内で気液分離された後に、液相状態の冷媒Ｆが膨張弁９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 熱を奪うことにより運転室内を冷房し、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。

【００１５】 また、コンプレッサ３はエンジン６により電磁クラッチ７を介して回転駆動さ れるから、エンジン６の回転が上昇すると、コンプレッサ３の回転数も上昇し、 配管２内の冷媒圧力Ｐが上昇するようになり、配管２内に過剰圧が発生した場合 には、配管２等がバーストしたり、コンプレッサ３がオーバヒートして損傷した りすることがある。

【００１６】 そこで、圧力スイッチ１０により配管２内の冷媒圧力Ｐが、例えば２３ｋｇ／ ｃｍ²程度の過剰圧になったときには、コンプレッサ３の電磁クラッチ７を自動 的に解除し、エンジン６の高回転をコンプレッサ３に伝えるのを遮断してコンプ レッサ３を停止させ、コンプレッサ３のオーバヒート防止、配管２等のバースト 防止を図るようになっている。そして、前記数２の如く冷媒圧力Ｐが所定の圧力 範囲となるように過剰圧制御が行なわれる。

【００１７】 一方、冷媒洩れ等により配管２内の冷媒Ｆの充填量が少なくなったときには、 コンプレッサ３を駆動し続けても、冷媒圧力Ｐが前記数２の範囲まで上昇しなく なり、運転室内を所望温度まで冷房できないにも拘らず、コンプレッサ３が駆動 され、コンプレッサ３が焼き付きを起こすようになる。

【００１８】 そこで、圧力スイッチ１０は冷媒圧力Ｐが、

【００１９】

【数３】 Ｐ＜２．１ｋｇ／ｃｍ² となると、自動的に開成してエアコンスイッチの投入時にも、電磁クラッチ７の 連結を解除し、コンプレッサ３を停止させることにより、冷媒不足時のコンプレ ッサ３の焼き付きを防止するようにしている。

【００２０】

【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Ｆの洩れにより冷媒不足状態となった ときには、冷媒圧力Ｐが前記数３の範囲となって圧力スイッチ１０が開成され、 コンプレッサ３を停止状態とすることによって冷媒不足時を検出するようにして いる。しかし、この場合には、冷媒Ｆの充填量が適正充填時の約１０％程度とな ったときであり、既に冷房効率は著しく低下した状態であるから、早期の冷媒洩 れの検出はできないという問題がある。

【００２１】 また、冷媒Ｆの充填時の適正充填量検出においては、作業者がレシーバタンク ８の覗窓８Ａから冷媒Ｆの液化状態により判定するようにしていたが、この方法 では、作業者の人為的な誤差があり、常に一定の冷媒Ｆの充填量を冷房サイクル １内に充填することができず、正確な冷媒充填量を検出することができないとい う問題がある。

【００２２】 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、本考案は冷媒洩れに よる冷媒の充填量不足を早期に検出することができると共に、冷媒充填時の適正 充填量も自動的に検出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。

【００２３】

【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、流路の途中に 設けられ、冷媒の圧力を検出する圧力センサと、前記流路の途中に設けられ、冷 媒の温度を検出する温度センサと、該温度センサおよび圧力センサからの信号に 基づき、冷媒の充填量を判定する冷媒状態判定手段とを備えたことにある。

【００２４】

【作用】

上記構成により、圧力センサおよび温度センサからの信号に基づき冷媒が液相 状態であるか気相状態であるかを判定することにより、冷媒が適正充填量である か、冷媒不足であるかを判定することができる。

【００２５】

【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。

【００２６】 図中、１１はレシーバタンク８と膨張弁９との間に位置して配管２に設けられ た圧力センサを示し、該圧力センサ１１はダイヤフラム式圧力センサ、またはピ エゾ素子，半導体抵抗素子等を用いた圧力センサから構成され、配管２内の冷媒 圧力Ｐを検出する。

【００２７】 １２は前記圧力センサと膨張弁９との間に設けられた温度センサを示し、該温 度センサ１２は冷媒Ｆの温度ｔを検出する。

【００２８】 １３はマイクロコンピュ−タ等によって構成されたコントロ−ルユニットを示 し、該コントロ−ルユニット１３は入出力制御回路１４と、処理回路１５および 記憶回路１６とから大略構成されている。前記入出力制御回路１４の入力側には 圧力センサ１１，温度センサ１２，エアコンスイッチ１７および切換スイッチ１ ８等が接続され、出力側には配管２内の冷媒Ｆの適正充填を報知するランプ等に より構成された適正充填報知装置１９と、冷媒洩れ等により冷媒不足が発生した 時に報知する報知するランプ等により構成された冷媒不足報知装置２０と、電磁 クラッチ７を制御する電磁クラッチ制御回路２１とが接続されている。そして、 前記コントロールユニット１３は記憶回路１６内に図４、図５に示すプログラム 等を格納し、冷媒充填時判定処理および冷媒不足判定処理を行なうようになって いる。また、記憶回路１６の記憶領域１６Ａには図３に示す特性マップ等が格納 されている。なお、切換スイッチ１８は冷媒Ｆの充填時と充填後の冷媒不足判定 時とで選択的に切換えられる。

【００２９】 ここで、図３に基づいて冷媒Ｆの冷媒圧力Ｐと温度ｔの関係による特性マップ について説明する。なお、横軸は冷媒圧力Ｐ、縦軸は温度ｔを示す。

【００３０】 ２２は冷媒Ｆの液相状態と気相状態の境界線を表す飽和曲線を示し、一般には 、該飽和曲線２２の下側が液相状態となり、上側が気相状態となる。ここで、冷 媒Ｆが気相から液相に相転移する飽和曲線２２は冷媒圧力Ｐと温度ｔの関係によ り設定され、配管２内の冷媒Ｆの充填量が少なく、冷媒圧力Ｐが低いときには、 冷媒Ｆは気相状態となり、冷媒Ｆの充填量を増大させ、冷媒圧力Ｐが上昇してく ると、冷媒Ｆは液相状態になる。しかし、この飽和曲線２２の近傍では冷媒Ｆは 気液混合状態となるから、後述の判定境界線２２Ａ，２２Ｂを設定する必要があ る。

【００３１】 即ち、２２Ａ，２２Ｂは判定処理のために設定された判定境界線を示し、該各 判定境界線２２Ａ，２２Ｂは飽和曲線２２を上下に変位させたもので、該各判定 境界線２２Ａ，２２Ｂは冷媒Ｆの適正充填量の＋２０％，−２０％となるように 設定されている。そして、判定境界線２２Ａの下側が冷媒充填時に冷媒Ｆが完全 に液相となっているか否かの判定に用いられ、判定境界線２２Ｂの上側が冷媒不 足判定時に冷媒Ｆが完全に気相状態となっているか否かの判定に用いられる。

【００３２】 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。

【００３３】 次に、コントロ−ルユニット１３による冷媒充填時判定処理および冷媒不足判 定処理について、図４および図５を参照して説明する。

【００３４】 まず、冷媒充填時判定処理を図４に基づいて説明する。

【００３５】 始めに、切換スイッチ１８を冷媒充填処理に切換え、エアコンスイッチ１７を 投入することによってコンプレッサ３を作動させると共に、外部から冷媒Ｆの充 填を開始し、処理動作をスタ−トさせる。

【００３６】 ステップ１で圧力センサ１１および温度センサ１２から配管２内を流れる冷媒 Ｆの冷媒圧力Ｐおよび冷媒Ｆの温度ｔを読込み、ステップ２で記憶領域１６Ａか ら図３に示す特性マップのマップ値Ｍを読出す。

【００３７】 次に、ステップ３に移り、このマップ値Ｍが冷媒圧力Ｐと温度ｔとに基づき液 相状態であるか否か、即ち、図３に示す判定境界線２２Ａの下側にあるか否かを 判定し、「ＮＯ」と判定したときには、冷房サイクル１内に充填される冷媒Ｆの 充填量が適正充填に達していないから、冷媒Ｆの充填作業を続けると共に、ステ ップ１に戻って、これ以降の処理を続行させる。

【００３８】 また、ステップ３で「ＹＥＳ」と判定したときには、冷房サイクル１内に充填 される冷媒Ｆの充填量が適正充填に達していると判定できるから、ステップ４に 移り、ステップ４では、適正充填報知装置１９を作動させ、冷媒Ｆの充填量が適 正充填に達していることを作業者に報知し、この処理を終了する。これにより、 冷媒Ｆの適正充填時を正確に検知することがでる。

【００３９】 次に、冷媒不足判定処理を図５に基づいて説明する。

【００４０】 始めに、切換スイッチ１８を充填後の冷媒不足判定処理に切換え、エアコンス イッチ１７を投入することによってコンプレッサ３を作動させ、冷房サイクル１ を作動させ、処理動作をスタ−トさせる。

【００４１】 ステップ１１で圧力センサ１１および温度センサ１２から配管２内を流れる冷 媒Ｆの冷媒圧力Ｐおよび冷媒Ｆの温度ｔを読込み、ステップ１２で前述のステッ プ２と同様にマップ値Ｍを読出す。

【００４２】 次に、ステップ１３に移り、このマップ値Ｍが気相状態であるか否か、即ち、 図３に示す判定境界線２２Ｂの上側にあるか否かを判定し、「ＮＯ」と判定した ときには、冷房サイクル１内に充填される冷媒Ｆの充填量が適正充填状態を続け ているから、ステップ１４に移って、前記適正充填報知装置１９を作動させ続け 、ステップ１１に戻って、これ以降の処理を続行させる。

【００４３】 また、ステップ１３で「ＹＥＳ」と判定したときには、冷房サイクル１内に充 填された冷媒Ｆの充填量が不足していると判定できるから、ステップ１５に移っ て、冷媒不足報知装置２０を作動させ、配管２内の冷媒Ｆの充填量が冷媒洩れ等 により不足していることを運転者に報知し、ステップ１６では、コンプレッサ３ のオーバヒートを防止するために、電磁クラッチ制御回路２１に電磁クラッチ７ の解除信号を出力し、電磁クラッチ７を解除し、コンプレッサ３の駆動を停止さ せ、この処理を終了する。

【００４４】 これにより、冷媒洩れ等による冷媒不足を検出することができる。

【００４５】 かくして、本実施例によれば、冷媒Ｆが液相となる配管２の途中に冷媒圧力Ｐ を検出する圧力センサ１１と、冷媒の温度ｔを検出する温度センサ１２とを設け 、該温度センサ１２および圧力センサ１１の信号に基づき、冷媒Ｆが気相状態に あるか液相状態にあるかを判定することにより冷媒Ｆの充填量を判定するコント ロールユニット１３を設けたから、従来技術では正確に検出することができなか った冷媒Ｆの適正充填時を正確に検出でき、適正充填報知装置１９を作動させる ことにより、冷媒Ｆの適正充填時を正確に報知することができる。

【００４６】 また、冷媒洩れ等による冷媒不足時においても、従来、冷媒Ｆが配管２内から 殆どなくならなければ検知できなかった冷媒不足を、早期に正確に検出すること ができるから、冷媒不足報知装置１９を作動させて報知すると共に、コンプレッ サ３を停止させ、オーバヒート等の発生を抑えてコンプレッサ３の保護を確実に 図ることができる。

【００４７】 なお、前記実施例では、図４および図５に示すプログラムのうち、ステップ１ 〜ステップ３およびステップ１１〜ステップ１３が本考案の構成要件である冷媒 状態判定手段の具体例を示している。

【００４８】 また、前記実施例では、適正充填報知装置１９および冷媒不足報知装置２０は 報知ランプにより構成するようにして述べたが、これに替えて、報知ブザ−、音 声合成装置等を用いて報知するようにしてもよい。

【００４９】 さらに、判定境界線２２Ａ，２２Ｂを冷媒Ｆの適正充填量の±２０％として設 定したが、適正充填時および冷媒不足の判定を行なう液相状態および気相状態の 設定を、例えば冷媒Ｆの適正充填時の±１０％，±３０％，…と任意に設定する ことも可能である。

【００５０】

【考案の効果】

以上詳述した如く、本考案によれば、冷媒の配管の途中に冷媒の圧力を検出す る圧力センサと、冷媒温度を検出する温度センサとを設け、該温度センサおよび 圧力センサからの信号に基づき充填された冷媒状態が液相状態であるか、気相状 態であるかを判定することにより、冷媒の適正充填時を正確に検出することがで きると共に、冷媒洩れによる冷媒不足においても、早期に確実に検出することが でき、冷媒状態の検出精度を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例による冷房装置を示す回路図で
ある。

【図２】本考案の実施例を示す制御ブロック図である。

【図３】記憶回路の記憶領域内に格納された特性マップ
の説明図である。

【図４】冷媒充填時判定処理を示す流れ図である。

【図５】冷媒不足判定処理を示す流れ図である。

【図６】従来技術による冷房装置を示す回路図である。

【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 ６ エンジン ７ 電磁クラッチ １１ 圧力センサ １２ 温度センサ １３ コントロ−ルユニット １４ 入出力制御回路 １５ 処理回路 １６ 記憶回路 １６Ａ 記憶領域 ２２ 飽和曲線 ２２Ａ，２２Ｂ 判定境界線 Ｆ 冷媒

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【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
   からなる空調装置において、前記流路の途中に設けら
   れ、前記冷媒の圧力を検出する圧力センサと、前記流路
   の途中に設けられ、前記冷媒の温度を検出する温度セン
   サと、該温度センサおよび圧力センサからの信号に基づ
   き、冷媒の充填量を判定する冷媒状態判定手段とを備え
   たことを特徴とする空調装置。