DE4391398C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Feststellen eines Mangels an Kühlmittel in einer Klima-Anlage - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Technologie zur Präzisionserfassung eines Mangels eines Kühlmittels in einer Klima-Anlage, die zur Verwendung bei Kühlgeräten für Automobile oder ähnliches geeignet ist.

Bei einer Klima-Anlage wird im wesentlichen ein Kühlmittel­ sensor in einem geschlossenen Kreis, in dem das Kühlmittel zirkuliert, installiert, um zu erfassen, ob die Menge an Kühlmittel in dem geschlossenen Kreis ausreichend oder nicht-ausreichend ist. Die vorliegende Erfindung schlägt einen Kühlmittelsensor, der in der nicht-vorveröffentlichten japanischen Patentveröffentlichung Nr. 5-180546 (im folgen­ den als Stand der Technik bezeichnet) offenbart ist, vor, der einen Sensorkörper mit einem Kühlmittelflußwegabschnitt für den Durchgang des Kühlmittels, der in einem Flußweg zwischen einem Kondensator und einem Verdampfer in einem Kühlkreislauf vorgesehen ist, eine Kühlmittelkammer, die in dem Sensorkörper oberhalb des Kühlmittelflußwegabschnitts angeordnet ist und mit dem inneren des Kühlmittelflußwegab­ schnittes in Verbindung steht, und ein wärmeempfindliches Bauteil, das innerhalb der Kühlmittelkammer zum Erfassen, ob das Kühlmittel innerhalb der Kammer in einem flüssigen Zu­ stand ist, vorgesehen ist, umfaßt.

Der Kühlmittelsensor, der wie oben aufgebaut ist, wird in eine Rohrleitung zwischen einem Sammeltank, der das flüssige Kühlmittel, das durch den Kondensator der Klima-Anlage kon­ densiert wurde, enthält, und zwischen einem Expansionsven­ til, wodurch das flüssige Kühlmittel erweitert und verdampft wird, eingepaßt. Mit dem Antreiben der Klima-Anlage geht der Verdichter in Betrieb, und, wenn das in dem Kühlkreislauf zirkulierende Kühlmittel auf eine ausreichende Menge aufge­ füllt ist, wird das Innere des Kühlmittelflußwegabschnitts des Kühlmittelsensors mit dem flüssigen Kühlmittel, das dort hindurchfließt, gefüllt, bis die Oberfläche der Flüssigkeit die obere Oberfläche des Kühlmittelkammerinneren erreicht.

Nachdem das wärmeempfindliche Bauteil innerhalb der Kühl­ mittelkammer in das flüssige Kühlmittel eintaucht, gibt es zu diesem Zeitpunkt aufgrund des Kühlmittels einen be­ deutenden Kühleffekt derart, daß der Widerstandswert von Bauteilen, wie z. B. eines Thermistors (Heißleiter), aus dem das wärmeempfindliche Bauteil hergestellt ist, auf einem niedrigen Temperaturwert gehalten wird. Wenn sich die Menge des Kühlmittels in dem Kühlkreislauf jedoch aufgrund eines Kühlmittellecks, etc. verringert, sinkt der Flüssigkeits­ pegel des Kühlmittels innerhalb der Kühlmittelkammer und das wärmeempfindliche Bauteil liegt oberhalb der Kühlmittel­ flüssigkeitsoberfläche frei. Nachdem der Kühleffekt des gas­ förmigen Kühlmittels geringer ist als der des flüssigen Kühlmittels, steigt die Temperatur des wärmeempfindlichen Bauteiles an, mit einer daraus folgenden Änderung des Wider­ standes, die eine Änderung des Stromes, der durch ein Warn­ gerät läuft, verursacht, wodurch ein Licht eingeschaltet wird, das den Kühlmittelmangel anzeigt.

Mit dem Kühlmittelsensor gemäß dem Stand der Technik ist eine Bewegung der Flüssigkeitsoberfläche des Kühlmittels in der Kühlmittelkammer aufgrund der Schwankungen des Drucks des Kühlmittels in der Rohrleitung, die durch eine Änderung der Verdichterdrehzahl (bei einem Verdichter für ein Auto­ mobil aufgrund einer Änderung der Drehzahl des Motors, der den Verdichter antreibt) verursacht werden, sogar ohne Än­ derung der Kühlmittelmenge nach oben oder nach unten mög­ lich. Als ein Ergebnis hieraus wird der Pegel der Flüssig­ keitsoberfläche des Kühlmittels größer als oder kleiner als der des wärmeempfindlichen Bauteils, wobei das Bauteil mit einer daraus folgenden Änderung des Kühleffekts eingetaucht oder freigelegt wird.

Wenn daher ein Kühlmittelmangel mit einem Kühlmittelsensor erfaßt wird, der z. B. einen Thermistor mit einem hohen Wi­ derstand bei niedrigen Temperaturen als wärmeempfindliches Bauteil verwendet, dann werden die Charakteristika, wie sie in Fig. 6 gezeigt sind, erhalten. In dieser Figur ist die Verdichterdrehzahl durch die horizontale Achse dargestellt, der Strom I in der Warngerätschaltung wird durch die verti­ kale Achse dargestellt und die charakteristischen Kurven B10, B20, B40, B60, B80, B100 und B120 zeigen die Charak­ teristika für die jeweiligen Kühlmittelfüllstand-Prozent­ sätze im Bereich von 10, 20, 40, 60, 80, 100 bis 120%, wobei 100% ideal ist. Der Stromwert 10 in Fig. 6 ist der Wert für den Fall, wenn das Warngerät eine Lampe oder ähnliches akti­ viert, um eine Warnung über nicht-ausreichendes Kühlmittel aus zugeben.

Mit einem solchen Kühlmittelsensor wird sogar, wenn eine ausreichende Füllstandsmenge innerhalb des Kühlkreislaufs 1, bei einem eines Kühlmittelfüllstand-Prozentsatz F von z. B. 60%, wie durch die charakteristische Linie B60 gezeigt, vorhanden ist, aufgrund eines Mangel-Zustands ein Kühlmit­ telmangel berichtet, wenn die Verdichterdrehzahl N kleiner als ungefähr 2000 U/min ist. Durch Erhöhen der Drehzahl wird jedoch fälschlich ein ausreichender Zustand erfaßt, und die Kühlmittelmangelwarnung wird gelöscht. Überdies ist es, in dem Fall an dem extremen Ende des Graphen mit der charakte­ ristischen Linie B10 für den geringen Kühlmittelfüllstand- Prozentsatz, dann unabhängig von der Tatsache, daß ein Kühl­ mittelmangel-Zustand existiert, nicht möglich, genau zu be­ urteilen, ob ein ausreichender Zustand oder Mangelzustand existiert, wenn die Verdichterdrehzahl N oberhalb etwa 5000 U/min ist.

Die JP-A-3-59371 betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen eines Kühlmittellecks eines Kühlzyklusses. Diese bekannte Vorrichtung arbeitet derart, daß nach der Inbetriebnahme eines Kompressors, sobald dieser Betriebsstrom stabilisiert ist, dessen Laststrom durch einen Stromdetektor erfaßt wird.

Der Laststrom wird einem Mikrocomputer zugeführt, der den Laststrom mit einem Referenzlaststrom vergleicht, der dem Laststrom des Kompressors entspricht, wenn der Kühlzyklus mit einem normalen Kühlmittel gefüllt ist. Wenn bestimmt wird, daß der Laststrom kleiner ist als der Referenzlast­ strom, dann wird ein Auslaufen des Kühlmittels bestätigt und der Betrieb des Kompressors wird beendet. Die Vorrichtung zum Erfassen eines Kühlmittellecks führt eine "indirekte" Erfassung eines Kühlmittellecks durch. Diese indirekte Erfassung erfolgt über den Laststrom des Kompressors.

Die JP-A-3-236572 offenbart eine Feuchtigkeitserfassungsvor­ richtung in einem Kühlzyklus. Bei dieser bekannten Vorrich­ tung erzeugt ein Feuchtigkeitssensor ein Ausgangssignal, das an eine Steuerschaltung ausgegeben wird. Die Steuerschaltung vergleicht die Feuchtigkeit während des Betriebs eines Kom­ pressors mit der Feuchtigkeit, nachdem dieser angehalten wurde. Abhängig von der erfaßten Größe wird ein Alarmsignal ausgegeben, wenn bestimmt wird, daß der Feuchtigkeitsgehalt abnormal (zu hoch) ist.

Die JP-A-2-103357 beschreibt ein Erfassungsgerät zum Erfas­ sen eines Dampf-Flüssigkeits-Verhältnisses.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zum Erfassen eines Mangels eines Kühlmittels in einer Klimaanlage zu schaffen, um eine genaue Erfassung unabhängig von einer Verdichterdrehzahl zu ermöglichen, und um einen unbelasteten Betrieb des Verdich­ ters und Probleme, wie z. B. das Festfressen bzw. Blockieren des Verdichters, zu verhindern.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und durch eine Vorrichtung nach Anspruch 2 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

Mit dem obigen Aufbau, zeigt das Ausgangssignal des Kühlmit­ telsensors an, daß die Menge des Kühlmittels die tatsäch­ liche Kühlmittelfüllstandsmenge übersteigt, wenn die Menge an flüssigem Kühlmittel, das in Kontakt mit dem Kühlmittel­ sensor ist, sich mit einem Anstieg der Verdichterdrehzahl erhöht. Nachdem der Beurteilungswert, der der Verdichter­ drehzahl entspricht, jedoch eingestellt ist, um den Betrag der Änderung des Kühlmittelsensorausgangswertes auszuglei­ chen, ermöglicht der Vergleich der Sensorausgabe mit dem Beurteilungswert, daß ein Kühlmittelmangelzustand mit hoher Genauigkeit ohne Einfluß der Drehzahl des Verdichters erfaßt werden kann.

Überdies kann der Aufbau des vorher erwähnten Kühlmittel­ sensors einen Sensorkörper mit einem Kühlmittelflußwegab­ schnitt, der innerhalb der Rohrleitung angeordnet ist, eine Kühlmittelkammer, die innerhalb des Sensorkörpers an einem Ort oberhalb des Kühlmittelflußwegabschnittes angeordnet ist, und die mit dem Kühlmittelflußwegabschnitt in Verbin­ dung steht, und ein wärmeempfindliches Bauteil, das inner­ halb der Kühlmittelkammer zum Erfassen, ob das Kühlmittel innerhalb der Kammer in einem flüssigen Zustand ist, vorge­ sehen ist, umfassen.

Durch Verwendung eines Kühlmittelsensors mit dem obigen Auf­ bau, der ein wärmeempfindliches Bauteil hat, um zu erfas­ sen, ob ein Kühlmittel, das in die Kühlmittelkammer oberhalb des Kühlmittelflußwegabschnittes eintritt, in einem flüs­ sigen Zustand ist, wird der Kühlmittelfluß nicht beeinflußt und eine sehr genaue Erfassung des Kühlmittels ist möglich.

Die Verbindung zwischen der Kühlmittelkammer und dem Kühl­ mittelflußwegabschnitt in dem Kühlmittelsensor kann über eine einengende Öffnung mit kleinem Durchmesser erfolgen. Mit einem solchen Aufbau verursacht die verengende Öffnung mit kleinem Durchmesser einen Widerstand gegenüber dem Fluß des Kühlmittels von der Rohrleitung in die Kühlmittelkammer und von der Kühlmittelkammer in die Rohrleitung. Als ein Ergebnis können Momentanänderungen der Menge des Kühlmittels in der Kühlmittelkammer derart unterdrückt werden, daß die Erfassungsgenauigkeit weiter erhöht werden kann.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung, die die Struktur eines Systems gemäß einem ersten Ausführungsbei­ spiel der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 2 ist eine Längsschnittdarstellung, die die innere Struktur eines Kühlmittelsensors, der in dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet wird, zeigt.

Fig. 3 ist ein charakteristisches Diagramm, das die charakteristischen Kurven zum Bestimmen eines Kühl­ mittelmangel-Zustands in dem ersten Ausführungsbei­ spiel darstellt.

Fig. 4 ist ein Flußdiagramm, das eine Kühlmittelmangeler­ fassungsroutine gemäß dem ersten Ausführungsbei­ spiel darstellt.

Fig. 5 ist eine Längsschnittdarstellung, die einen Kühl­ mittelsensor gemäß einem zweiten Ausführungsbei­ spiel der vorliegenden Erfindung darstellt.

Fig. 6 ist ein Diagramm, daß die charakteristischen Kurven des Kühlmittelsensorerfassungsstromes für jeden Kühlmittelfüllstand-Prozentsatz darstellt.

Es folgt eine Beschreibung der Ausführungsbeispiele der vor­ liegenden Erfindung mit Bezug auf Fig. 1 bis 5. Zuerst er­ folgt eine Beschreibung eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf Fig. 1 bis 4.

Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt ein geschlossener Kühlmittel­ zirkulationskreis 1 in einer Klima-Anlage für ein Automobil eine Rohrleitung 2, die einen Zirkulationskreis, in der ein Kühlmittel F, wie z. B. Ammoniak oder Fleon-Gas, zirkuliert, mit einem Verdichter 3, einem Kondensator 4 und einem Ver­ dampfer 5, die nacheinanderfolgend entlang der Rohrleitung 2 in der Richtung der Zirkulation des Kühlmittels F (in Fig. 1 durch Pfeil A angezeigt) vorgesehen sind, bildet. Der Ver­ dampfer 5 ist so angeordnet, daß seine wärmeabsorbierende Oberfläche in das Fahrabteil eines Fahrzeugs (in der Figur nicht gezeigt) zeigt, während der Verdichter 3 mit einem Motor 6 durch eine Solenoid-Kupplung 7 derart verbunden ist, daß die Drehung des Motors 6 an den Verdichter 3 übertragen wird. Das Kühlmittel F wird durch den Verdichter 3 verdich­ tet und wird einer nachfolgenden Phasenumwandlung unterzo­ gen, während es durch den Kondensator 4 und den Verdampfer 5 fließt, wobei eine Änderung von einem unter Druck stehenden Gas in eine unter Druck stehende Flüssigkeit und dann zu einem Gas mit niedrigem Druck erfolgt. Während der Änderung von einer Flüssigkeit zu einem Gas in dem Verdampfer 5 wird Wärme aus dem Fahrabteil absorbiert, wodurch das Fahrabteil­ innere gekühlt wird.

In diesem Fall ist der Verdichter 3 mit dem Motor 6 durch die Solenoid-Kupplung 7 verbunden, wobei die Solenoid-Kupp­ lung 7 die Drehung des Motors 6 an den Verdichter 3 über­ trägt. Die Solenoid-Kupplung 7 nimmt z. B. durch Schalten eines Schalters für die Klima-Anlage (in der Figur nicht gezeigt) derart Eingriff, daß die Drehung des Motors 6 an den Verdichter 3 übertragen wird, wodurch der Verdichter 3 angetrieben wird.

Ein Sammeltank 8 ist in der Rohrleitung 2 an einem Ort zwischen dem Kondensator 4 und dem Verdampfer 5 zum vorüber­ gehenden Halten des Kühlmittels F, das in einen flüssigen Zustand übergegangen ist, vorgesehen. Der Sammeltank 8 ist mit einem Sichtfenster 8A versehen, wodurch der Flüssig­ keitszustand des Kühlmittels F darin beobachtet werden kann.

Ein Expansionsventil 9 ist in der Rohrleitung an einem Ort zwischen dem Sammeltank 8 und dem Verdampfer 5 vorgesehen. Das Expansionsventil 9 umfaßt ein druckreduzierendes Ventil, das den Druck des flüssigen Kühlmittels F, das aus dem Sam­ meltank 8 entladen wird, auf einen vorbestimmten Druck der­ art reduziert, daß es in die Richtung, die durch einen Pfeil A angezeigt ist, fließt. Das Kühlmittel F, dessen Druck durch das Expansionsventil 9 reduziert wurde, verdampft, während es durch den Verdampfer 5 fließt, wobei es in den gasförmigen Zustand übergeht und nachfolgend durch den Ver­ dichter 3 erneut verdichtet wird.

Ein Kühlmittelsensor 10 ist in der Rohrleitung an einem Ort zwischen dem Sammeltank 8 und dem Expansionsventil 9 vorge­ sehen. Der Kühlmittelsensor 10, wie in Fig. 2 gezeigt, um­ faßt im wesentlichen einen Sensorkörper 11, der später be­ schrieben wird, der die äußere Form des Kühlmittelsensors 10 bildet, einen Kühlmittelflußwegabschnitt 12, der so gebildet ist, daß er durch den Sensorkörper 11 durchführt, eine Kühl­ mittelkammer 17, die in dem Sensorkörper 11 an einem Ort oberhalb des Kühlmittelflußwegabschnittes 12 gebildet ist, und die mit dem Kühlmittelflußwegabschnitt 12 durch eine Beschränkungsöffnung 14 in Verbindung steht, und einen Thermistor 18, der innerhalb der Kühlmittelkammer 17 vorge­ sehen ist.

Der Sensorkörper 11 ist in der einen rechten Winkel bilden­ den parallelen Röhrenform des Äußeren des Kühlmittelsensors 10 gebildet und ist im wesentlichen mit dem Kühlmittelfluß­ wegabschnitt 12, der durch den Sensorkörper von der linken Seitenfläche zu der rechten Seitenfläche, wie in Fig. 2 ge­ zeigt, führt, und der auf den inneren peripheren Oberflächen seiner beiden Enden mit Innengewindeabschnitten 12A, 12A ge­ bildet ist, und mit einer Öffnung 13 mit einem großen Durch­ messer, die an einem Ort oberhalb des Kühlmittelflußwegab­ schnitts 12 gebildet ist, die einen Innengewindeabschnitt 13A auf einer inneren peripheren Oberfläche eines Eintritts­ abschnitts hat, und mit der Beschränkungsöffnung 14 mit kleinen Durchmesser, die so gebildet ist, daß zwischen einem Bodenabschnitt 13B der Öffnung 13 mit großem Durchmesser und dem vorher erwähnten Kühlmittelflußwegabschnitt 12 eine Ver­ bindung besteht, versehen.

Die Rohrleitung 2 wird in beide Innengewindeabschnitte 12A in dem Kühlmittelflußweg 12 derart eingeschraubt, daß das Kühlmittel F in dem Kühlkreislauf 1 mit dem Kühlmittelfluß­ weg 12 in Verbindung steht.

Weiterhin ist eine Abdeckung 15 vorgesehen, um die Öffnung 13 mit großen Durchmesser abzudecken. Die Abdeckung 15 ist zylindrisch geformt und weist einen Außengewindeabschnitt 15A auf, der auf einer äußeren peripheren Oberfläche an des­ sen oberen Ende gebildet ist, und er weist eine O-Ringnut 15B auf, die auf einer äußeren peripheren Oberfläche an des­ sen unterem Ende gebildet ist. Ein paar Öffnungen 15C, 15C für elektrische Anschlußleitungen sind in einer diametral beabstandeten Beziehung zueinander axial durch die Abdeckung 15 gebohrt. Ein O-Ring 16 ist in die O-Ringnut 15B einge­ paßt, wodurch die Öffnung 13 mit großem Durchmesser abge­ dichtet wird.

Die Kühlmittelkammer 17 ist zwischen der Abdeckung 15 und dem Bodenabschnitt 13B der Öffnung 13 mit großem Durchmesser gebildet. Die Kühlmittelkammer 17 ist durch Gewindeschneiden des Außengewindeabschnitts 15A der Abdeckung 15 in den In­ nengewindeabschnitt 13A der Öffnung 13 mit großem Durchmes­ ser in dem Sensorkörper 11 gebildet, und steht mit dem Kühl­ mittelflußwegabschnitt 12 durch die oben erwähnte Beschrän­ kungsöffnung 14 in Verbindung.

Ein wärmeempfindliches Bauelement in der Form des Ther­ mistors 18 ist innerhalb der Kühlmittelkammer 17 angeordnet. Der Thermistor 18 ist durch Einführen von Anschlußleitungen 18A, 18A in die vorher erwähnten jeweiligen Öffnungen für Anschlußleitungen 15C in der Abdeckung 15 unter Verwendung von gestuften, zylindrisch geformten Abdichtungsbaugliedern 19, 19, an der Abdeckung 15 befestigt. Die jeweiligen An­ schlußleitungen 18A führen zu der Außenseite des Kühlmittel­ sensors 10 und sind mit einem extern befestigten Warngerät 33, das später beschrieben wird, verbunden. Der Thermistor 18 ist positionsmäßig innerhalb der Kühlmittelkammer 17 so angeordnet, daß er eine vorbestimmte Höhe H über dem Boden 13B der Öffnung 13 mit großem Durchmesser beabstandet ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel zeigt der Thermistor 18 der­ artige Charakteristika, daß, wenn er als ein Ergebnis eines Stromes I, der in den jeweiligen Anschlußleitungen 18A fließt, selbst-erwärmt ist, die Temperatur ansteigt und der Widerstandswert abfällt, während mit externer Kühlung zu dieser Zeit die Temperatur abfällt und der Widerstandswert ansteigt.

Ein Drehzahlerfassungssensor 31 ist an dem Motor 6 vorge­ sehen. Der Drehzahlerfassungssensor 31 erfaßt die Drehzahl des Motors 6, wodurch die Drehzahl N des Verdichters 3, der mit der Maschine 6 durch die Solenoid-Kupplung 7 verbunden ist, erfaßt wird.

Eine Steuerungseinheit 32 ist zur Beurteilung eines Mangels des Kühlmittels, das den geschlossenen Kühlmittelkreis der Klima-Anlage füllt, auf der Grundlage von Signalen von den verschiedenen Sensoren vorgesehen. Die Eingangsseite der Steuerungseinheit 32 ist mit den jeweiligen Anschlußleitun­ gen 18A des Kühlmittelsensors 10, der in der Rohrleitung 2 vorgesehen ist, und mit dem Drehzahlerfassungssensor 31 ver­ bunden, während die Ausgangsseite mit dem Warngerät 33, das ein Gerät, wie z. B. eine Lampe, umfaßt, verbunden ist. Wei­ terhin ist ein Steuerungsprogramm zur Beurteilung der Kühl­ mittelfüllstandsmenge, wie in Fig. 4 gezeigt, in der Steue­ rungseinheit 32 enthalten, und eine charakteristische Tabelle, wie z. B. in Fig. 3 gezeigt, ist zusammen mit In­ formationen, wie z. B. von Bezugsdrehzahlen N0, die aus der charakteristischen Tabelle berechnet werden, in einem Spei­ cherbereich 32A der Steuerungseinheit 32 gespeichert.

Die charakteristische Tabelle zeigt die charakteristischen Kurven für jede der Drehzahlen N des Verdichters 3, wobei der Kühlmittelfüllstandsprozentsatz B auf der horizontalen Achse dargestellt ist, und der Ausgangsstrom I des Kühl­ mittelsensors 10 auf der vertikalen Achse dargestellt ist.

Angenommen, ein Kühlmittelfüllstandsprozentsatz von 80% sei ein ausreichender Füllstandsprozentsatz, dann kann mit Bezug auf die vorher erwähnte Darstellung aus Fig. 6 der Bereich zur linken der charakteristischen Kurve B80 als ein Bereich mit ausreichendem Füllstand und der Bereich zur rechten als ein Bereich des Kühlmittelmangels angenommen werden. Auf der anderen Seite, kann mit Bezug auf die charakteristische Tabelle aus Fig. 3 gesehen werden, daß auf der Linie für den Kühlmittelfüllstandsprozentsatz von 80% der Erfassungsstrom I variabel ist, wenn die Drehzahl des Verdichters 3 kleiner als 3000 U/min ist, während der Ausgangsstrom I für Dreh­ zahlen über 3000 U/min konstant bleibt.

Nachdem die Linie für den Kühlmittelfüllstandsprozentsatz B80 zur Beurteilung, ob die Kühlmittelfüllstandsmenge aus­ reichend oder nicht-ausreichend ist, eingestellt ist, kann in diesem Fall mit dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, dann, wenn die Drehzahl N des Verdichters 3 über 3000 U/min ansteigt, eine Beurteilungssteuerung unter Verwendung des erfaßten Stromes I nicht ausgeführt werden, da eine Beur­ teilung lediglich möglich ist, wenn die Geschwindigkeit kleiner als 3000 U/min ist. Folglich wird die Drehzahl von 3000 U/min in dem Speicherbereich 32A als die Bezugsdrehzahl N0 gespeichert.

Mit der Charakteristik-Tabelle aus Fig. 3 wird der Beur­ teilungswert bezüglich des Ausgangsstromes 1 durch die Linie für den Kühlmittelfüllstandsprozentsatz B80 auf die Beur­ teilungswerte 1500, 11000, 12000, bis 13000 für die je­ weiligen Drehzahlen von N500, N1000, N2000, bis N3000 des Verdichters 3 eingestellt. Hier werden die jeweiligen Beur­ teilungswerte 1500, bis 13000 im allgemeinen als Beurtei­ lungswerte IN bezeichnet.

Die Klima-Anlage gemäß der vorliegenden Erfindung ist auf diese Art aufgebaut, während die Beurteilungssteuerung der Kühlmittelfüllstandsmenge gemäß der folgenden Beschreibung, mit Bezug auf Fig. 4, entspricht.

Zuerst wird im Schritt 1 die Drehzahl N, die der Drehzahl des Motors 6 entspricht, des Verdichters 3 durch Lesen der Drehzahl des Motors 6 durch den Drehzahlerfassungssensor 31 festgestellt. D.h., der Drehzahlerfassungssensor 31 und die Funktion von Schritt 1 bilden die Drehzahlerfassungsein­ richtung.

Im Schritt 2 wird eine Beurteilung durchgeführt, ob die Drehzahl N kleiner als die Bezugsdrehzahl N0 ist oder nicht. Wenn die Beurteilung "Nein" (N<N0) ist, kehrt die Steuerung zu Schritt 1 zurück und die Ausführung der Beurteilungs­ steuerung der Kühlmittelfüllstandsmenge im Schritt 3 und die nachfolgenden Schritte werden verzögert.

Wenn auf der anderen Seite die Beurteilung im Schritt 2 "Ja" (N<N0) ist, geht die Steuerung zum Schritt 3, und der Be­ urteilungswert IN entsprechend der Drehzahl N wird aus der Charakteristik-Tabelle ausgelesen. D.h., die Charakteri­ stik-Tabelle und die Funktion von Schritt 2 umfassen die Beurteilungswerteinstellungseinrichtung.

Im Schritt 4 wird der Strom I des Thermistors 18 des Kühl­ mittelsensors 10 gelesen, und im Schritt 5 wird eine Beur­ teilung durchgeführt, um festzustellen, ob der Strom I größer als der Beurteilungswert IN ist oder nicht.

Wenn die Beurteilung von Schritt 5 "Ja" (I<IN) ist, dann ex­ istiert ein Mangel-Zustand für das Kühlmittel F in dem ge­ schlossenen Kühlmittelzirkulationskreis 1 und als ein Ergeb­ nis wird das Warngerät 33 wirksam, um den Betreiber über den Kühlmittelmangel zu unterrichten. Die Steuerung kehrt dann zum Schritt 7 zurück.

Mit der Kühlmittelfüllstandsmenge in einem solchen Mangel­ zustand kann sogar dann, wenn der Druck des Kühlmittels F in der Rohrleitung 2 mit der Änderung der Drehzahl N des Ver­ dichters 3 schwankt, was verursacht, daß der Flüssigkeits­ pegel des Kühlmittels F innerhalb der Kühlmittelkammer 17 nach oben und nach unten schwankt, eine fehlerhafte Benach­ richtigung, daß ein ausreichender Füllstandszustand trotz des Kühlmittel-Mangels existiert, zuverlässig verhindert werden, nachdem der Beurteilungswert IN eingestellt ist, um der Drehzahl zu entsprechen. Überdies ist durch Verzögerung der Beurteilungssteuerung, wenn die Drehzahl N über der Be­ zugsdrehzahl N0 ist, eine genauere Beurteilung des Füll­ stand-Zustands des Kühlmittels F innerhalb des Kühlkreis­ laufs 1 möglich.

Durch Einstellen des Beurteilungswertes IN, der der Drehzahl N des Verdichters 3 entspricht, aus der charakteristischen Tabelle, kann dann eine fehlerhafte Benachrichtigung, daß ein ausreichender Zustand trotz der nicht-ausreichenden Füllstandsmenge des Kühlmittels F in dem Kühlkreislauf 1 existiert, zuverlässig verhindert werden, derart, daß ein fehlerhaftes Ausbleiben einer Warnung des Warngeräts 33 verhindert werden kann. Überdies kann ein Betrieb des Ver­ dichters 3 ohne Last zuverlässig derart verhindert werden, daß Probleme, wie z. B. das Festfressen bzw. Blockieren des Verdichters 3, verhindert werden können, und ein Schutz des Verdichters 3 effektiv gesteuert werden kann.

Weiterhin ist der Thermistor 18 auf einer vorbestimmten Höhe H innerhalb der Kühlmittelkammer 17 angeordnet. Nachdem die­ se Höhe H in Beziehung mit der Anordnung des Kühlmittelsen­ sors 10 und in Beziehung mit der Anordnung der Rohrleitung 2 des geschlossenen Kühlmittelzirkulationskreises 1 geeignet eingestellt werden kann, ist ein bestimmter Grad an Freiheit bei der Einstellung der Erfassungssensibilität für den Kühl­ mittelmangel möglich. Nachdem die Erfassungscharakteristika des Kühlmittelsensors 10 unterschiedlich sein werden, muß jedoch bei der Einstellung die charakteristische Tabelle erneut erstellt werden.

Als nächstes folgt mit Bezug auf Fig. 5 eine Beschreibung eines zweiten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein Merkmal dieses Ausführungsbeispiels ist die Verwendung eines Sensors, der eine Verbesserung gegenüber einem Sensor zum Erfassen einer zurückbleibenden Kühlmittel­ menge, der in der ungeprüften japanischen Patentveröffent­ lichung Nr. 3-199873 offenbart ist, darstellt. Bauteile, die denselben Aufbau, wie die in dem ersten Ausführungsbeispiel haben, werden durch die gleichen Bezugszeichen angezeigt und deren Beschreibung wird weggelassen.

Der Kühlmittelsensor 41 umfaßt im wesentlichen ein Anschluß­ bauglied 42 (wird später beschrieben) und einen bolzenför­ migen Sensorabschnitt 45, der auf das Anschlußbauglied 42 montiert ist.

Das Anschlußbauglied 42, das als Sensorkörper agiert, das in der Rohrleitung 2 vorgesehen ist, umfaßt einen Kühlmittel­ flußweg 43, der durch das Anschlußbauglied 42 von links nach rechts führt, mit Gewindeabschnitten 43A, 43A, die in dessen linksseitiger und rechtsseitiger Öffnung zur Verbindung mit der Rohrleitung 2 gebildet sind, und eine Sensorbefesti­ gungsöffnung 44, die axial von oben so gebohrt ist, daß sie mit dem Kühlmittelflußweg 43 in Verbindung steht, und die mit einem Innengewinde auf ihrer inneren peripheren Fläche gebildet ist.

Der Sensorabschnitt 45 hat ein metallisches, röhrenförmiges Gehäuse 46 mit geschlossenem Boden, das mit einem Außenge­ windeabschnitt 46A auf dessen äußerem peripheren vorderen Ende zur gewindemäßigen Ineingriffnahme mit der Sensorbe­ festigungsöffnung 44 gebildet ist, einen Bolzenkopfabschnitt 46B, der auf dessen Basisende gebildet ist, einen zylin­ drisch geformten Sensorhalter 47, der aus einem Harz- Material hergestellt ist, der axial in das Gehäuse 46 einge­ fügt ist, einen Thermistor 48, der als wärmeempfindliches Bauteil dient, der positionsmäßig an einem vorderen Ende des Gehäuses 46 angeordnet ist, mit einer Anschlußleitung 48A, die mit einer Basisplatte 46C des Gehäuses 46 verbunden ist, und mit einer weiteren Anschlußleitung 48B, die mit einer Ausgangsanschlußstange 49 verbunden sind, einer Gummihülse 50, die die offenen Seiten des Gehäuses 46 zusammen mit der Ausgangsanschlußstange 49 bedeckt, und einen Kabelbaum 51 zum Herausführen eines Signals des Thermistors 48 durch die Hülse 50.

Eine Beschränkungsöffnung 52 mit kleinem Durchmesser ist in die Basisplatte 46C des Gehäuses 46 gebohrt, und eine Kühl­ mittelkammer 53 ist zwischen dem unteren Ende des Sensor­ halters 47 und der Basisplatte 46C des Gehäuses 46 gebildet. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt die Dicke der Basisplatte 46C des Gehäuses 46 0,5 mm und der Durchmes­ ser der Beschränkungsöffnung 52 ist innerhalb des Bereichs von 0,15-0,6 mm eingestellt.

Der derartig aufgebaute Kühlmittelsensor 41 kann auf ähnli­ che Weise wie der vorher beschriebene Kühlmittelsensor 10 arbeiten. Wenn das Kühlmittel F in dem Kühlkreislauf 1 aus­ reichend gefüllt ist, fließt es in die Kühlmittelkammer 53 durch die Beschränkungsöffnung 52 und bedeckt und kühlt den Thermistor 48, wodurch der Erfassungsstrom des Sensorab­ schnitts 45 reduziert wird. Im Fall von nicht-ausreichendem Kühlmittel wird die Rate des Kühlungseffektes für den Ther­ mistor 48 jedoch reduziert und der Erfassungsstrom des Sen­ sorabschnitts 45 wird erhöht, nachdem das Kühlmittel F nicht in die Kühlmittelkammer 53 eindringt.

Folglich kann auch mit dem Kühlmittelsensor 41 dieses Aus­ führungsbeispiels eine charakteristische Tabelle, die in etwa die gleiche wie die charakteristische Tabelle, die in Fig. 3 dargestellt ist, ist, erhalten werden, wenn er für die Beurteilungssteuerung des Kühlmittelmangels auf die Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel verwendet wird. Durch Ausführen der Beurteilungssteuerung des Kühlmittel­ mangels, wie in Fig. 4 gezeigt, kann dann auf der Grundlage dieser charakteristischen Tabelle ein Betriebs-Effekt, der gleich zu dem des ersten Ausführungsbeispiels ist, erreicht werden.

Weiterhin kann durch die Verbindung zwischen dem Kühlmittel­ flußweg 43 und der Kühlmittelkammer 53 durch die Beschrän­ kungsöffnung 52 mit kleinem Durchmesser der Bewegung des Kühlmittels F zwischen der Kühlmittelkammer 53 und dem Kühl­ mittelflußweg 43 ein Flußwiderstand auferlegt werden. Als ein Ergebnis können Schwankungen der Flüssigkeitsoberfläche des Kühlmittels F innerhalb der Kühlmittelkammer 53 aufgrund der Veränderung der Drehzahl des Verdichters 3 gelindert werden, und verglichen mit dem ersten Ausführungsbeispiel ist aufgrund der zusätzlichen Funktionen des Erfassens einer zurückbleibenden Kühlmittelmenge eine genauere Erfassung der Füllstandsmenge des Kühlmittels F möglich.

Überdies kann mit dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Einpassen und das Entfernen des Sensorabschnitts 45 leicht ausgeführt werden, nachdem der Kühlmittelsensor 41 mit dem Sensorabschnitt 45, der gewindemäßig an dem Anschlußbauglied 42 befestigt ist, aufgebaut ist, derart, daß eine Instand­ haltung/Ersetzung des Kühlmittelsensors 41 möglich ist.

In den obigen Ausführungsbeispielen wurde die Erfassung der Drehzahl des Verdichters 3 beschrieben, die durch Erfassung der Drehzahl des Motors 6 mit dem Drehzahlerfassungssensor 31 ausgeführt wird. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf das obige Verfahren beschränkt, und die Drehzahl der sich drehenden Welle des Verdichters 3 kann unter Ver­ wendung eines Kurbelwinkelsensors oder durch Vorsehen eines Drehzahlerfassungssensors auf der sich drehenden Welle des Verdichters 3 erfaßt werden.

Überdies umfaßt das Warngerät 33 in den obigen Ausführungs­ beispielen für die Warnung einer nicht-ausreichenden Kühl­ mittelfüllstandsmenge eine Lampe, und die Warnung wird durch das Einschalten der Lampe wirksam. Die Warnung vor einer nicht-ausreichenden Füllstandsmenge kann jedoch unter Ver­ wendung eines Programms, das mit einer Steuerungseinheit und ähnlichem verbunden ist, ausgeführt werden, um den Verdich­ ter 3 anzuhalten, und es kann einen Summer oder eine synthe­ tisch hergestellte Stimme in das Warngerät 33 derart einbaut sein, daß die Warnung durch den Ton des Summers oder einer Stimme wirksam wird.

Wie oben beschrieben, erleidet das flüssige Kühlmittel mit der vorliegenden Erfindung in der Rohrleitung Schwankungen des Drucks, als ein Ergebnis der Drehgeschwindigkeit des Verdichters, derart, daß die Flüssigkeitsoberfläche des Kühlmittels innerhalb des Kühlmittelsensors nach oben und nach unten schwankt. Der Effekt dieser nach oben-/nach un­ ten-Schwankung kann durch Einstellen des Beurteilungswertes so, daß er der Drehzahl des Verdichters entspricht, derart gelindert werden, daß, wenn die Kühlmittelfüllstandsmenge in einem Kühlmittel-Mangelzustand ist, eine fehlerhafte Beur­ teilung eines ausreichenden Zustandes zuverlässig verhindert werden kann. Entsprechend kann die Beurteilung einer aus­ reichenden oder nicht-ausreichenden Kühlmittelfüllstands­ menge unabhängig von der Drehzahl des Verdichters zuverläs­ sig bestimmt werden.

Weiterhin kann durch Verwendung eines Kühlmittelsensors, mit der Kühlmittelkammer, die über dem Kühlmittelflußweg liegt und mit diesem in Verbindung steht, und mit einem Wärme­ empfindlichen Bauteil, das innerhalb der Kühlmittelkammer angeordnet ist, der Kühlmittelzustand mit einer hohen Ge­ nauigkeit erfaßt werden, ohne daß dem Kühlmittelfluß irgend­ ein Einfluß auferlegt wird.

Überdies kann durch die Verbindung zwischen dem Kühlmittel­ flußweg und der Kühlmittelkammer durch eine Beschränkungs­ öffnung mit kleinem Durchmesser die Schwankung der Kühl­ mittelflüssigkeitsoberfläche nach oben und nach unten inner­ halb der Kühlmittelkammer aufgrund der Drehzahländerung des Verdichters derart gelindert werden, daß die Erfassung der Kühlmittelfüllzustandsmenge genauer ausgeführt werden kann.

Claims (4)

1. Verfahren zum Feststellen eines Mangels an Kühlmittel (F) in einer Klima-Anlage, wobei die Klima-Anlage eine Kühlmittelrohrleitung (2), einen Verdichter (3), einen Kondensator (4) und einen Verdampfer (5) umfaßt, die nacheinanderfolgend entlang der Kühlmittelrohrleitung (2) in einer Richtung (A) der Zirkulation des Kühl­ mittels (F) in der Kühlmittelrohrleitung (2) vorgesehen sind, wobei ein Kühlmittelsensor (10; 41) in der Kühl­ mittelrohrleitung (2) zwischen dem Verdampfer (5) und dem Kondensator (4) vorgesehen ist und einen Ausgangs­ wert (I) erzeugt, dessen Größe von der Menge des flüssi­ gen Kühlmittels (F), das mit dem Kühlmittelsensor (10; 41) in Kontakt ist, abhängt, mit folgenden Verfahrens­ schritten:

• - Erfassen der Drehzahl (N) des Verdichters (3);
• - Bestimmen, ob die erfaßte Drehzahl (N) kleiner ist als eine Bezugsdrehzahl (N0), die durch einen Kühlmittel­ füllstand vorbestimmt ist, der als ausreichende Füll­ standsmenge angenommen wird, und oberhalb der eine Be­ urteilung dieses Kühlmittelfüllstands (B) nicht mög­ lich ist;
• - Auslesen eines Beurteilungswertes (IN) aus einer Ta­ belle, die für Drehzahlen (N) Ausgangswerte (I) des Kühlmittelsensors (10; 41) abhängig von Kühlmittel­ füllständen (B) enthält, falls die erfaßte Drehzahl (N) kleiner als die Bezugsdrehzahl (N0) ist, wobei der Beurteilungswert (IN) der Ausgangswert des Kühlmittel­ sensors (10; 41) bei einer Drehzahl (N) und dem vorbe­ stimmten Kühlmittelfüllstand (B) ist;
• - Erfassen des Ausgangswertes (I) des Kühlmittelsensors (10; 41);
• - Bestimmen, ob der erfaßte Ausgangswert größer ist als der Beurteilungswert (IN); und
• - Anzeigen eines Kühlmittelmangels, falls der Ausgangs­ wert (I) den Beurteilungswert (IN) übersteigt.

2. Vorrichtung zum Feststellen eines Mangels an Kühlmittel (F) in einer Klima-Anlage, wobei die Klima-Anlage eine Kühlmittelrohrleitung (2), einen Verdichter (3), einen Kondensator (4) und einen Verdampfer (5) umfaßt, die nacheinanderfolgend entlang der Kühlmittelrohrleitung (2) in einer Richtung (A) der Zirkulation des Kühl­ mittels (F) in der Kühlmittelrohrleitung (2) vorgesehen sind, wobei ein Kühlmittelsensor (10; 41) in der Kühl­ mittelrohrleitung (2) zwischen dem Verdampfer (5) und dem Kondensator (4) vorgesehen ist und einen Ausgangs­ wert (I) erzeugt, dessen Größe von der Menge des flüssi­ gen Kühlmittels (F), das mit dem Kühlmittelsensor (10; 41) in Kontakt ist, abhängt, aufweisend:

• - einen Drehzahlerfassungssensor (31) für die Drehzahl (N) des Verdichters (3);
• - eine Bestimmungseinrichtung (32), in die das Signal des Drehzahlerfassungssensors (31) eingebbar ist, und in der bestimmbar ist, ob die erfaßte Drehzahl (N) kleiner ist als eine Bezugsdrehzahl (N0), die durch einen Kühlmittelfüllstand vorbestimmt ist, der als ausreichende Füllstandsmenge angenommen wird, und oberhalb der eine Beurteilung dieses Kühlmittelfüll­ stands (B) nicht möglich ist;
• - eine Einrichtung (32), in die die Signale des Dreh­ zahlerfassungssensors (31) und des Kühlmittelsensors (10; 41) eingebbar sind, in der ein Beurteilungswert (IN) aus einer Tabelle, die für Drehzahlen (N) Aus­ gangswerte (I) des Kühlmittelsensors (10; 41) abhängig von vorbestimmten Kühlmittelfüllständen (B) enthält, auslesbar ist, falls die Bestimmungseinrichtung fest­ stellt, daß die erfaßte Drehzahl kleiner als die Be­ zugsdrehzahl (N0) ist, wobei der Beurteilungswert (IN) ein Ausgangswert des Kühlmittelsensors (10; 41) bei einer Drehzahl (N) und einem vorbestimmten Kühlmit­ telfüllstand (B) ist, und in der der Ausgangswert (I) des Kühlmittelsensors (10; 41) mit dem Beurteilungs­ wert (IN) vergleichbar ist; und
• - eine Einrichtung (33) zum Anzeigen eines Kühlmittel­ mangels, wenn der Ausgangswert (I) den Beurteilungs­ wert (IN) übersteigt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der der Kühlmit­ telsensor (10; 41) folgende Merkmale aufweist:
einen Sensorkörper (11; 42) mit einem Kühlmittelflußweg (12; 43), der in der Kühlmittelrohrleitung (2) angeord­ net ist;
eine Kühlmittelkammer (17; 53), die in dem Sensorkörper (11; 42) an einem Ort oberhalb des Kühlmittelflußweges (12; 43) vorgesehen und in Verbindung mit dem Kühlmit­ telflußweg (12; 43) ist; und
ein wärmeempfindliches Bauteil (18; 48), das innerhalb der Kühlmittelkammer (17; 53) vorgesehen ist, zum Erfas­ sen, ob das Kühlmittel in der Kühlmittelkammer (17; 53) in einem flüssigen Zustand ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Verbin­ dung zwischen der Kühlmittelkammer (17; 53) des Kühl­ mittelsensors (10; 41) und dem Kühlmittelflußweg (12; 43) durch eine Beschränkungsöffnung (14; 52) mit einem gegenüber der Kühlmittelkammer (17; 53) kleinerem Durch­ messer hergestellt ist.