JPS6050366A - 冷房サイクル用冷媒の異常状態警報装置 - 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】 本発明は、自動車用空気調和装置の冷房ザイクル内を循
環する冷媒の過充填及び該冷媒の高ＩＩ５’ｅ常の検出
を行い、警報を発する等の必要な処理を行う装置に関す
る。

一般に自動車用空気調和装置の冷房４ノ、イクル系とし
て、第１図に示すようなものがある。該冷房サイクル内
には冷媒が循Ｉ賀しており、該冷房サイクルは、コンプ
レッサ１と、該コンプレツリ゛１で高温高圧になった気
体状の冷媒を冷却し凝縮さけて高圧の液体にするコンデ
ンサ２と、必要量の冷媒を貯留し、該冷媒中の水分や塵
埃を取り除き該冷媒の気液分離を行うリキッドタンクａ
と、該冷媒を急激に減圧し低圧の気化し易い冷媒にＪる
ための膨張弁４と、該冷媒が蒸発しイ【がら巾室内空気
より熱を奪い車室内空気を冷ＪＪ１するエバポレータ６
と、エバポレータ６の出１−１の冷′媒温１褒を感温し
膨張弁４の開度を調整する感温筒５ど／Ｊｌ　ｌら成る
。

また、図示されていないが、コンプレツ４Ｊ　Ｉ　ＬＬ
、走行用エンジンによりマグネットクラ・ノブ８を介し
て駆動され、車室内が一定渇瓜以下になると、マグネッ
トクラッチの働きにより該コンプレッサの働ぎが停止し
て、車室内の冷え過ぎを防止するように形成されている
。

このような自動車用冷房サイクルでは、コンプレッサが
走行用エンジンにより駆動さｔＬるので、走行状態によ
りコンプレツナ駆動回転数が変動し、冷房サイクル内を
循環する冷媒の循環量や圧ツノが変動するおそれがある
。

冷媒の循環ｍの変動は、リキッドタンク３が必要に応じ
て循環する冷媒の量を調節づるので、ある程度緩和され
る。しかし、冷房リーでクル内に適量の冷媒が充填され
ていない場合は、リキッドタンクがあっても適ｍの冷媒
をす、イクル内に循環させることはできない。特に該冷
媒がリイクル内に過充填された場合は、リキッドタンク
内は液状の冷媒で満杯になり、リキッドタンク内にＪ３
いても冷媒のりブクール（過冷却）が進展し、膨張弁４
を経ても冷媒が蒸発し難い状態となり、エバポレータで
の冷媒の熱吸収が不充分となるため、冷房性能が落ちる
等の不都合が生じる。

また、前述した冷媒の圧力の変動は、例えば、重連が急
に変化してボンプレツリの駆動回転数が急に変動した場
合等に発生Ｊる。特に、冷媒の圧力が異常に高くなった
場合は、冷媒温度も上背し、冷媒に含まれる潤滑油の劣
１ヒ及び冷房性ＯしのＩＩ（下等を引く起すおそれがあ
る。

これらの不都合を事前に解消するために、従来は第２図
に示すように、リキッドタンク３の上部にサイトグラス
７を設けて該サイ１〜グラス７を通して冷媒の流動状態
をｖＡ察し、冷媒ｍの過不足を検出して適正な冷媒を充
填している。この場０、サイトグラス７を通して冷媒中
に気泡が見られる時は、冷媒間の不足を示し、気泡の無
い時は一応冷媒ｍが適正であることを示している。とこ
ろが、冷媒中に気泡が見られない場合は、充填冷媒量が
適正であるときばかりでなく、過充填状態の場合である
とも考えられるので、冷媒の過充填を正確に把えること
は難しいものであった。

また、冷媒の圧力を検出するハイゾレッシャスイッチを
リキッドタンク３に設け、冷媒の圧力が以上に高くなっ
た場合にコンプレツリの鋤きを停止させるようにして、
冷媒の異常高圧を防止１するものむある。しかし、バイ
ブレッジ＋１スイツヂを用いても異常高圧を検知するの
みであり、冷媒の過充填を正確に検知することはでさ４
にい。

本発明は、このような実情に鑑みなされＩごものであり
、冷房性能を低下さぼる冷媒の過充填及び異常高圧を同
一装置により検知し、かつ各々を判別し、それぞれの場
合に必要な処同を行うことのできる装Ｕを提供すること
を目的とする。その特徴とする所は、冷房サイクルの高
ＩＩ側液冷媒を案内づる冷媒通路内に、内部に作動流体
が封入してあり、該作動流体の圧力と前記冷媒どの圧力
差により作動する可動部を有するセン１）を取イ１Ｇノ
、前記可動部と連動して：１ンプレッシをＡンＡフさＶ
るスイッチを前記可動部と連動させ、前記作動流体とし
て、前記冷媒の飽和圧力よりも飽和圧力の高い特性を有
すると共に、前記冷媒のサブクールｍが所定値以上にな
って前記冷媒の圧力の方が前記作動流体の圧力より高り
４′につだ時、及び、前記作動流体の全てが気化状態と
なっている圧力よりも冷媒の圧力の方が高くなった時に
前記ス、イツチを作動させる特性を有する作動流体を用
い、前記スイッチの作動時間を開側し当該作動時間が所
定値以上のときに警報手段を作動させるタイマー回路を
段（）た点にある。

以下、本発明を図面に示１一実施例に基づいて詳細に説
明する。

第３図は本発明に係る冷房シイクル用冷媒の５”４常状
態警報装置の一実施例を示す概略図である。

また、第４図は第３図に示す冷房サイクル用冷媒の異常
状態警報装置を冷房サイクルに設置、Ｊ　／、：　Ｊ、
ｇ百の概略説明図であり、第１図及び第２図にＩ′ｉ−
覆部材と同一部材には同一符号を（＝Ｉ　してある。

第３図に示す冷媒配管１５は第１図におＧＪる″１ンデ
ンサ２と膨張弁４との間に段重Ｊられ１．：？？ｊ　ｈ
配管の一部を示ずものであり１、この中には＾圧の渋冷
媒１２が案内されて循環している。＞ｆ媒配管１５には
これに形成された開口１７により冷媒配管１５内と連通
状態となった空間をｆｊ乃るｌ）−タンク１６が取付け
られており、このケーシング１６には先端が冷媒配管１
５内にまで３！ツる小径部とクータンク１Ｇ内に位置す
る大径部と／Ｊ’　”ｖ　＜＞るセンサ１４が取付けら
れている。

このセン４ノ１４は内部に作動流体′１３が封入されて
おり、この作動流体１３の圧力と冷媒１２の圧力どの圧
ツノ差にＪ：り作動する１１勤部どしてダイアフラム２
３を有する。ケルシンク１Ｇ内に取ｆ」（）られスイッ
チ端子２３を有する固定接片１９ど、ケーシング１６内
に取付（プられかつスイッチ端子１９を有すると共にダ
イアフラム２３ど連動する可動接片２１とからなるスイ
ッチ１０はタイマ回路１１と電気的に接続している。ス
イッチ′１０又はダイアフラム２３はスナップｎ構を有
し、スナップアクレヨンを行なうようになっＣａ２す、
ヒステリシスを持たゼである。すなわら、前記ダイアフ
ラム２３と連動しているスイッチ１０は、ある圧力差で
スイッチが入り、その圧力差と異なる圧力差でスイッチ
が切れるように形成しである。スイッチが入る圧力差を
けツ１〜値と呼び、スイッチが切れる圧力差をＤ　Ｉ　
Ｆ　Ｆ値と呼ぶことにする。

また、前記タイマ回路１１は、警報手段２０及び冷房サ
イクルの一部を形成づる；１ンルッリ１の駆動伝達機構
であるマグネッｊ・クラッチ８と電気的に接続しており
、前記スイッチの作動時間すなわら前記スイッチが入っ
てから切れるＪ：での６．１間をも１側し、該時間によ
り、前記冷媒の異１；１状態が冷媒の過充填によるもの
か異富高圧ににるものかを判別し、前者の場合にはマグ
ネットクラツナ８を作動してコンプレッサの動きを止め
、後者の場合には、コンプレツナの禎きを止めるとＪξ
に警報手段２０の回路を作動さける向きを右づる。

前記センサ１４内に封入しである作動流体１３及び前記
循環冷媒の温度と圧力の関係は第５図に示Ｌ／　Ｔ　ｃ
１５　ル。縦軸ハＩＩ力Ｐ　”’Ｃｉ１５す、１１１ｉ
ＩｌｌＩｌｌは温度゛１である。符＠Ｈ１は作動流体１
３の飽和液線を示し、符り「は循環冷！ｌＫ１２の飽和
液線を示し、作動流体１３の飽和圧力が循環冷媒１２の
飽和Ｌ１−力よりも高いことがわかる。前記セン１）部
に封入しである作動流体１３は、その容量が限られてい
るので、液状の作動流体７３が存在７る間は、・飽和液
ｔｉＱ　Ｉ−１＋上を湿度Ｔの上昇と共に圧ツノが上昇
するが、ある温度以上では作動流体１３がリベて気体と
なるために、温度の上かに対し圧力がほとんど上がしな
くなり、直線ｌ（２上の状態になる。前記作動流体１３
が気体と液体のイノ１存する飽和状態から気体のみの状
態に変化する点をＭ、０、Ｐ点とＪ゛ると、該Ｍ、０．
Ｐ点は前記センサ１４内に封入する作動流体１３の容量
を増減ざけることにＪ、す、調節できる。すなわち、作
動流体′１３３の１１人量を多くした場合は、作動流体
１ζ３が全て気体になる湿度が１−カするのでＭ、Ｏ，
ｆ”＋ｉａは飽和液線Ｈ１上を上昇する。つまり、作動
流体１３の最大圧力であるＭ、ＯｌＰ（Ｍａｘ、□ｐ＋
＋ｒ旧ｉ　ｎ　！Ｉ、ｐｒｅｓｓｕｒｅ　）は、作動流
体１３の封入がを制限することにより、自由に設定する
ことがでさる。

本発明に係る冷房サイクル用冷媒の異常状態警報装置は
上述のような構成なので、以下に述べるような作用効果
を有する。

第６図は第１図に示した冷房４ノイクルをモリエ縮図上
に表わしたもので、縦１ＩＩＩは圧力ρを示し、横軸は
エンタルピｉを示す。図示上符号［は冷媒１２の飽和ガ
ス線を示づ。また、冷房サイクルの１ザイクルは線Ａ−
＋Ｂ−＋Ｃ−Ｄ−）Ｅ→△又＋ａ　１点鎖線Ａ′→Ｂ′
→Ｃ′→［〕′→［′→Δ′で示され、それぞれ正規ｍ
冷媒充填時の１リイクル及び冷媒過充填時の１サイクル
を示づ、、直線１〕）Ｅ→Ｆ及び一点鎖線Ｄ′→［′→
Ｆ′は、二１ンプレッザ１の吐出口から膨張弁４までの
冷媒の状態を示し、直線Ｅ→Ａ及び一点鎖線Ｅ′→△′
は冷媒のサブクール（過冷却）を示づ。冷房サイクル内
に正規量の冷媒が充填されている時（よ、す：）ラドタ
ンク３内冷１１２は、気体と液体が４）Ｉ存し、飽和状
態である飽和液線Ｆ上の点Ｆの状態にある。ところが、
冷媒過充填時では、リキッドタンク３内が液体の冷媒で
満杯になり、リキッドタンク３内においてもサブクール
が進展し、第５図に示すようにサブクールｍが増加環る
。ザブクールが増加した場合の冷媒１２のサブクール状
態変化Ｅ′→Ａ′は第５図に示す直線Ｅ′→Ａ′に相当
づる。

第３図に示すように、作動流体′１３の周囲には冷１１
２が導通しているために作動流体′１３と冷媒１２は同
じ湿度変化をするので１第５図に示すように、冷媒１２
がＥ′→Ａ′に状態変１ヒηると、作動流体１３は１〈
→Ｌのように状態変化し、作動流体１３の圧力の方が冷
媒１２の圧力Ｊζり低くなる。これらのことから、冷房
リイクル内に冷媒を過充填した場合は、サブクールが増
大し、？ナブクールが発生しているリキッドタンク３と
膨張弁４間の配管１５に設けられたセンサ１４内の作動
流体１３の圧力は、該セン９１４周囲にある冷媒１２の
圧力よりも低くなることがわかる。またその圧力の逆転
現象は、該センサ１４内に封入づる作動流体１３の飽和
圧力を変えることにＪ：り調節できること亦わかる。

このように、前記センタ１４内の作動流体１３の圧力が
冷媒１２より低くなると、ダイアフラム２３の働きでス
イッチ端子１８と２２が接続し、タイマー回路１１及び
コンプレッサ１の駆動力伝達機構であるマグネットクラ
ッチ８のスイッチが入る。前記タイマー回路１１のスイ
ッチが入ると、該タイマー回路はスイッチが切れるまで
の時間を計測する。またマグネットクラッチ８のスイッ
チが入るとコンプレツ→Ｊ１は走行用エンジンから駆動
力が伝達されなくなり、作動を停止でる１、該、−１ン
プレツサ１の働きが止まると、冷房す、イクル内の冷媒
の循環が止まる。その場合におりるセ〕／す１４の周囲
の冷媒１２とセンサ１４内の作動流体１３との圧力差の
時間的変化側よ第７図（ｆｌ　＞に示される。第７図（
ａ）に示Ｊように冷媒の過充填の場合には、前記圧力差
がセラ１〜値（前述したＪ、うに、スイッチが入る圧力
差）を超えると、１つＩＦＦ値（前）ホしたように、ス
・イツナが切れる１ｒ力差）になかなかもどらなく＜’
する。これは、冷媒の過充填の場合には、冷媒の圧力が
単にｔ４　＜　’；Ｅ−，）だ場合と異なり、コンプレ
ツ（）１の作動を１Ｆめでも、冷媒はサブクールの状態
を紺持し、ザぐに【、１飽１＋１状態には戻らないので
、比較的に圧力が隣下し４１いためである。そこで前記
タイマー回路により、前記スイッチのオンオフのＲｎを
８１測し、その時間がたとえば第７図（Ｃ）に示すＬＩ
ＨｒＵを超える場合には、第７図（８）に示ずＪ：うに
警報手段２０の回路をオンの状態にする。つＪ、す、冷
房１サイクル内の冷媒が過充填されている場合には、上
述のよ−うにして、警報手段２０の廟きににす、冷媒の
充填を行う作業者又は自動車の運転者に冷媒の過充填状
態を知らｌることができる。

また、本発明による装置では、冷房１サイクル内を循環
する冷ｗ、１２の圧力が中速の急変化等により異常に高
くなった場合は、以下に述べるようにコンプレッサの作
動をオン、オフ１Ｊることができる。

冷１１２が異常に高圧になった状態を第５図に示す符号
Ｅ１点で表わすとすると、その状態を感９Ｊ１するセン
サ１４内の作動流体１３の状態は直線Ｈ２，［にあり、
作動流体１３の圧力は冷媒１２の圧力より低くなる。そ
のためセンソ−１４上部のダイアフラム２３の働きでタ
イマー回路゛１１及びコンプレッサ１の駆動力伝達ＩＩ
椙であるマグネットクラッチ８のスイッチが入る。前記
タイン−回路１′１のスイッチが入ると、該タイマー回
路１′１はスイッチが切れるまでの時１１υをｈ１測づ
る。Ｊ、たマグネットクラッチ８のスイッチが入ると］
ングレッサ１は走行用エンジンから駆動力が伝達され＜
Ｔくなり、作動を停止する。該コンプレツリ１の向きが
止まると、冷房勺イクル内の冷媒の循環が【（−よる。

その場合におけるセン４）１４周囲の冷媒１２とセンサ
１４内の作動流体１３とのｌ［ツノ差の時間的変化は第
８図（ａ　）に示される。第８図（ａ）に示すように、
冷媒の異常高圧の場合には、前記圧力差がセット値を超
えても、ｌ）　ｌ　Ｆ　Ｆ　ｌ直に１ｊぐ戻る。これは
、冷媒の異常＾１［の場合には、冷媒の過充填の場合と
異なり、冷媒の勺ブクールが関係ないので、コンプレツ
リの作動が停止ηると、すぐに冷媒の圧力が下がるため
である。そこで。

前記タイマー回路は、第８図（Ｃ）に示ｔ　Ｊ、うに、
スイッチのオン、オフと其にオン、オフしくスイッチの
作動時間を４測し、その時間が第７図（Ｃ）に示寸時間
１よりも短い場合は、第８図（ｅ）に示すように、警報
手段２ｏの回路をオフ状態のままにする。にた、コンプ
レッサの作動ｌＪＸ第８図（ｄ、）に示すように、前記
スイッチのオン、オフに対応してオフ、オンさせる。

上述の実施例に使用する作動流体′１３どしでは、冷１
１２よりも飽和圧力の高いものなので、例えば冷媒１２
にＲ１２（フロンガス）が用いＪうれている場合は、Ｒ
１２に窒素ガス等を添加して背圧したもの等が用いられ
る。

本発明は、上）ボの実施例に限定されるもので１．１な
く、さらに次のような変形例が考えられる。

前記ウータング１６内のダイアフラム２３の代りにセン
Ｉ／′部上部をべＤ−ズ型に形成し、むン→ＪβＩＳ内
外の差／ＪＥにより、該ベローズが上下動づるようにし
ても良い。この場合もダイス７ノラム２３を使用した場
合ど同１！な作用効果を有する。

また、前記警報手段１１としては、作業者又は運転者の
五感に訴えるものであれば、いがなる手段でも良く、警
報ブザーや警報ランプ等が考えられる。

以上の説明より明らかなように、本発明によれば、冷房
性能を低下させる冷房サイクル内の冷媒の過充填及び異
常高圧を同一装置により検知し、かつ、各々を判別し、
それぞれの場合に必要な処置を行うことができるので、
バーイブレッジ１１スイツヂ等の高価な装置を必要とす
ず、単純で安価な装置で、冷房１ノイクル内冷媒の異常
を検知し、常に冷房性能の良い正常状態で冷房サイクル
を稼動ざＶることができる等のＪぐれた効果を炎づる。

【図面の簡単な説明】

第１図は自動車用冷房サイクルの原理図、第２図はリキ
ッドタンクの構造を示す縦断面図、第３図は本発明に係
る冷房す、イクル用冷媒の貸常払態ｖ！ｆ報装置の一実
施例を示す概略図、第４図（，１第３図に示す装置を冷
房サイクルに設けた場合の原理図、第５図は循環冷媒と
作動流体の温度にＱ＝Ｉ　ｔＩる圧力の関係を示す線図
、第６図はＬす］−線図１に冷房サイクルを表わしたね
図、第７図は冷奴の過充填の場合の本発明による５ｎｉ
ｆｆの作用Ｍ２明図、第８図は冷媒の異常高圧の場合の
本発明による装置の作用説明図である。 １０・・・スイッチ、１１・・・タイマ回ｒ８．７２　
・・・　冷りＹ　１　１３　・・・　作シＶ　流イホ　
、＃４−ｂンサ、　２０−２？　＋１ｉ’／一段。 特許出願人　日本ラヂヱーター株式会社第１図 第３図 第５図 Ｔ（Ｃ’） 第６図 −・−沖餞穏吟　（ 第７図 第８図 旬Ｖ引没二二一一一−一−− 手続？甫正Ｗ、町 昭（０５９年１１月１５日 特許庁長官　志　賀　学　殿 代表者　山口　正 自発補正 ６、補正の対象 明ｉｌｌ書の「発明の詳細な説明」のＩＩ７、補正の内
容 明ｍ書の１発明の詳細な説明」を以下の通り補正づる。 （１）明ＩＩ１円第５頁第３　ｆＴの ［以上に高くなつｌ、：」を 「異常に高くなった」に訂正する。 （２）同第１０頁第４〜５行の 「Ｆは冷媒１２の飽和ガス線」を 「Ｆは冷媒１２の、飽和液線を示し、符５４（３は冷媒
１２の飽和ガス線」に訂正する。 （３）同第１０頁第９〜１０行の 「直線Ｄ−＋Ｅ−Ｆ及び一点鎖線Ｄ′→Ｅ′→Ｆ′は」
を ［直＃１１Ｄ→Ｅ−＋Ａ及び−魚類ＩＤ’−→Ｅ′→Ａ
’　Ｊに訂正する。 〈４）同第１０頁第１９行の 「第５図に示ず」を「第６図に示づ」に訂正づる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 冷房サイクルの高圧側液冷媒を案内する冷媒通路内に、
   内部に作動流体が封入してあり、該作動流体の圧ツノと
   前記冷媒との圧力差により作動Ｊる可動部を有するセン
   サを取付け、前記可動部と連動してコンプレッサをオン
   オフさＩるスイッチを前記可動部と連動させ、前記作動
   流体として、前記冷媒の飽和圧力よりも飽和圧力の高い
   特性を有すると共に、ｈｉ記冷媒のサブクール偵が所定
   値以上になって前記冷媒の圧力の方が前記作動流体の圧
   力より高くなった時、及び前記作動流体の全てが気化状
   態どなっている圧力より−ｂ冷媒の圧力の方が高くなっ
   た時に前記スイッチを作動させる特性を有する作動流体
   を用い、前記スイッチの作動時間を３１測し当該作動時
   間が所定値以上のときにＷ相手段を作動さげるタイマー
   回路を設【ノたことを特徴とする冷房サイクル用冷媒の
   異常状態警報装置。