JP2004205067A - Device of detecting degree of superheat - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸気圧縮式冷凍機内を循環する冷媒の過熱度を検出する過熱度検出装置に関するもので、車両用冷凍機の安全スイッチ等に用いて有効である。
【0002】
【従来の技術発明が解決しようとする課題】
従来の車両用冷凍機では、圧縮機の吐出側に冷媒の温度を検出する温度センサ及び冷媒の圧力を検出する圧力センサを設け、冷媒温度と冷媒圧力とから圧縮機から吐出した冷媒の過熱度を算出し、過熱度が所定値を超えたとき、圧縮機を保護するために、電磁クラッチを切る等して圧縮機を停止させていた。
【0003】
しかし、上記の手段では、2種類のセンサを必要とするので、蒸気圧縮式冷凍機の製造原価低減を図ることが難しい。
【0004】
本発明は、上記点に鑑み、第1には、従来と異なる新規な過熱度検出装置を提供し、第2には、安価な手段にて過熱度を検出することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明では、低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍機に適用され、冷媒の過熱度を検出する過熱度検出装置であって、所定質量の冷媒が封入された密閉空間(14)を構成するとともに、密閉空間(14)側と蒸気圧縮式冷凍機内を循環する冷媒の圧力が作用する作用室(15)とを仕切る変位可能なダイヤフラム(13)と、作用室(15)側に配置され、ダイヤフラム(13)に所定の圧力を作用させる加圧手段(17)と、ダイヤフラム(13)の変位を検出する変位検出手段(19)とを備え、密閉空間(14)内の温度と作用室(15)内の温度が略同等となるように構成されていることを特徴とする。
【0006】
これにより、本発明では、密閉空間(14)の内圧と作用室(15)の内圧との差圧を利用して過熱度を検出することとなるので、2種類のセンサを必要とする従来型の過熱度検出装置に比べて、安価な手段にて過熱度を検出することができる。
【0007】
請求項2に記載の発明では、変位検出手段(19)は、密閉空間(14)内の圧力変動を検出することによりダイヤフラム(13)の変位を間接的に検出することを特徴とするものである。
【0008】
請求項3に記載の発明では、変位検出手段(19)は、ダイヤフラム(13)が密閉空間(14)側に所定量以上変位したときに、信号を発することを特徴とするものである。
【0009】
請求項4に記載の発明では、冷媒を減圧する減圧手段(3)が一体化されていることを特徴とするものである。
【0010】
請求項5に記載の発明では、冷媒を吸入圧縮する圧縮機(1)を備え、低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍機であって、請求項1ないし3のいずれか1つに記載の過熱度検出装置(10)と、過熱度検出装置(10)により冷媒の過熱度が所定値を超えたものと判定されたときに、圧縮機(1)を停止させる停止手段とを備えることを特徴とする。
【0011】
これにより、安価に蒸気圧縮式冷凍機を得ることができる。
【0012】
請求項6に記載の発明では、過熱度検出装置(10)は、低圧側にて過熱度を検出することを特徴とするものである。
【0013】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【0014】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)
本実施形態は、本発明に係る過熱度検出装置10を車両用冷凍機(車両用空調装置)に適用したものであって、図1は蒸気圧縮式冷凍機の模式図であり、図2は過熱度検出装置10の模式図である。
【0015】
蒸気圧縮式冷凍機は、図1に示すように、圧縮機1、放熱器2、減圧器3、蒸発器4及びアキュムレータ5等からなるもので、本実施形態では、減圧器3として、オリフィスやキャピラリーチューブ等の絞り開度が固定された固定絞りが採用するとともに、後述するように過熱度検出装置10に一体化されている。
【0016】
また、圧縮機1は電磁クラッチを介して走行用エンジンから動力を得て稼動するものであり、放熱器2は室外空気と熱交換して圧縮機1から吐出された高温・高圧冷媒を放冷する高圧側熱交換器である。
【0017】
なお、本実施形態では、冷媒としてフロン(R134a)を用いており、高圧側の冷媒圧力は、冷媒の臨界圧力未満であるため、放熱器2内で冷媒は凝縮しながらそのエンタルピを低下させるが、例えば冷媒として二酸化炭素を用いて高圧側の冷媒圧力を臨界圧力以上とした場合には、放熱器2内で冷媒は凝縮することなく、温度を低下させながらそのエンタルピを低下させる。
【0018】
蒸発器4は室内に吹き出す空気通路をなす空調ケーシング6内に収納されて室内に吹き出す空気から吸熱して減圧器3にて減圧された冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器であり、アキュムレータ5は蒸発器4から流出した気相冷媒と液相冷媒とに分離して余剰冷媒を液相冷媒として蓄えるとともに、気相冷媒を圧縮機1の吸入側に供給するものである。
【0019】
因みに、本実施形態では、冷媒中に混合された冷凍機油をアキュムレータ5にて分離、その分離抽出して冷凍機油を気相冷媒と共に圧縮機1に戻している。
【0020】
なお、空調ケーシング6内のうち蒸発器4より空気流れ下流側には、エンジン冷却水等の車両で発生する廃熱を熱源として室内に吹き出す空気を加熱するヒータ7、及びヒータ7を通過する暖風量とヒータ7を迂回する冷風量との風量割合を調節することにより室内に吹き出す空気の温度を調節するエアミックスドア8等が収納されている。
【0021】
次に、図2に基づいて過熱度検出装置10について述べる。
【0022】
ボディ11は、蒸発器4とアキュムレータ5とを繋ぐ冷媒通路12が形成された金属製のブロックであり、本実施形態では、ボディ11に減圧器3、つまり固定絞りも形成されている。
【0023】
ダイヤフラム13は、所定質量の冷媒が封入された密閉空間14を構成するとともに、密閉空間14側と蒸発器4を流出した冷媒の圧力が作用する作用室15とを仕切る変位可能な薄膜部材であり、本実施形態では、リン青銅等の熱伝導率及び引張り強度に優れた銅系金属を採用している。
【0024】
なお、本実施形態では、受け蓋16a及び上蓋16bによりダイヤフラム13を挟んだ状態で両蓋16a、16bを溶接又はろう付けにより接合することによりダイヤフラム13を固定しているとともに、受け蓋16aをボディ11にねじ込み固定している。
【0025】
コイルバネ17は、作用室15側に配置されて、バネ座(バネ受け)18を介してダイヤフラム13に所定の圧力相当の弾性力を作用させる加圧手段をなすもので、位置検出センサ19は、ダイヤフラム13に接触してダイヤフラム13の変位量を直接的に検出する変位検出手段をなすものである。
【0026】
なお、位置検出センサ19の検出信号は、電磁クラッチやエアミックスドア8等の空調機器を制御する電子制御装置に入力されている。
【0027】
次に、本実施形態に係る過熱度検出装置10の作動及び蒸気圧縮式冷凍機の特徴的制御を述べる。
【0028】
密閉空間14内に所定質量の冷媒が封入され、かつ、ダイヤフラム13及びバネ座18を熱伝導率の高い金属製として密閉空間14内の温度と作用室15内の温度が略同等となるように構成しているので、密閉空間14内の圧力、つまり気相冷媒の圧力(ガス圧)は飽和ガス圧となり、ダイヤフラム13のうち密閉空間14側には冷媒の飽和ガス圧が作用する。一方、ダイヤフラム13の作用室15側には、蒸発器4から流出した冷媒圧及びコイルバネ17による圧力が作用する。
【0029】
なお、ダイヤフラム13の変位量は微量であるので、コイルバネ17による圧力は、ダイヤフラム13の位置に寄らず略一定であり、かつ、コイルバネ17による加圧量は、製造バラツキ等を吸収するための微量であるので、実質的に密閉空間14の内圧と作用室15の内圧との差圧によってダイヤフラム13は変位する。
【0030】
したがって、密閉空間14の内圧と作用室15の内圧との差圧、つまりダイヤフラム13の変位量は、蒸発器4の冷媒出口側における過熱度に比例して変化する。つまり、図3に示すようにダイヤフラム13が密閉空間14側に変位するほど過熱度が増大することを意味し、逆に、図4に示すようにダイヤフラム13が作用室15側に変位するほど乾き度が低下することを意味する。
【0031】
そこで、本実施形態では、ダイヤフラム13が密閉空間14側に所定量以上、変位したときには、過熱度が所定値以上になったものとみなして電磁クラッチを切って圧縮機1を停止させる。
【0032】
次に、本実施形態の特徴を述べる。
【0033】
本実施形態では、密閉空間14の内圧と作用室15の内圧との差圧を利用して過熱度を検出するので、2種類のセンサを必要とする従来型の過熱度検出装置に比べて、安価な手段にて過熱度を検出することができる。
【0034】
(第2実施形態)
第1実施形態では、位置検出センサ19をダイヤフラム13に接触してダイヤフラム13の変位量を直接的に検出したが、本実施形態では、ダイヤフラム13が変位すると密閉空間14の体積が変化して圧力が変動することから、位置検出センサ19に代えて密閉空間14内の圧力を検出する圧力センサ19aを配置して間接的にダイヤフラム13の変位量を検出するものである。
【0035】
(第3実施形態)
第1実施形態に係る位置検出センサ19は、ダイヤフラム13の位置、つまり変位を連続的に出力するものであったが、本実施形態は、ダイヤフラム13が過熱度0に相当する基準位置から所定以上、変位したときに電子制御装置に信号を発するスイッチにて変位検出手段を構成したものである。
【0036】
(その他の実施形態)
上述の実施形態では、低圧側で過熱度を検出したが、本発明はこれに限定されるものではなく、高圧側、つまり圧縮機1の吐出側で過熱度を検出してもよい。
【0037】
また、上述の実施形態では、圧縮機1の吸入側にアキュムレータを備える蒸気圧縮式冷凍機であったが、本発明はこれに限定されうものではなく、例えばアキュムレータを廃止して、減圧器3の上流側にレシーバ(受液器)を設けた蒸気圧縮式冷凍機であってもよい。
【0038】
また、上述の実施形態では、減圧器3が過熱度検出装置10に一体化されていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば温度式膨脹弁等の可変絞りを別体として設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機の模式図である。
【図2】本発明の第1実施形態に係る過熱度検出装置の断面図である。
【図3】本発明の第1実施形態に係る過熱度検出装置の断面図である。
【図4】本発明第1の実施形態に係る過熱度検出装置の断面図である。
【図5】本発明の第2実施形態に係る過熱度検出装置の断面図である。
【符号の説明】
3…絞り、10…過熱度検出装置、11…ボディ、12…冷媒通路、
13…ダイヤフラム、14…密閉空間、15…作用室、
17…コイルバネ、18…バネ座。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a superheat degree detecting device for detecting a superheat degree of a refrigerant circulating in a vapor compression refrigerator, and is effective for use in a safety switch of a vehicle refrigerator.
[0002]
[Problems to be solved by the prior art invention]
In a conventional vehicle refrigerator, a temperature sensor for detecting the temperature of the refrigerant and a pressure sensor for detecting the pressure of the refrigerant are provided on the discharge side of the compressor, and the degree of superheat of the refrigerant discharged from the compressor is determined based on the refrigerant temperature and the refrigerant pressure. When the degree of superheat exceeds a predetermined value, the compressor is stopped by, for example, disconnecting an electromagnetic clutch to protect the compressor.
[0003]
However, since the above-described means requires two types of sensors, it is difficult to reduce the manufacturing cost of the vapor compression refrigerator.
[0004]
In view of the above points, the present invention firstly provides a novel superheat degree detection device different from the conventional one, and secondly, an object thereof is to detect the superheat degree by inexpensive means.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the present invention is applied to a vapor compression refrigerator that transfers heat on a low temperature side to a high temperature side, and detects a superheat degree of a refrigerant. A working chamber (15) which forms a sealed space (14) in which a predetermined mass of refrigerant is sealed, and has a closed space (14) side and a pressure of the refrigerant circulating in the vapor compression refrigerator. (13), which is disposed on the side of the working chamber (15) and applies a predetermined pressure to the diaphragm (13); and a displacement for detecting the displacement of the diaphragm (13). And a detecting means (19), wherein the temperature in the closed space (14) is substantially equal to the temperature in the working chamber (15).
[0006]
As a result, in the present invention, the degree of superheat is detected by using the differential pressure between the internal pressure of the sealed space (14) and the internal pressure of the working chamber (15), so that the conventional type requiring two types of sensors is used. The superheat degree can be detected by an inexpensive means as compared with the superheat degree detection device described above.
[0007]
According to the second aspect of the present invention, the displacement detecting means (19) indirectly detects the displacement of the diaphragm (13) by detecting a pressure change in the closed space (14). is there.
[0008]
According to a third aspect of the present invention, the displacement detecting means (19) emits a signal when the diaphragm (13) is displaced by a predetermined amount or more toward the closed space (14).
[0009]
The invention described in
[0010]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a vapor compression refrigerator including a compressor (1) for sucking and compressing a refrigerant, and transferring heat on a low temperature side to a high temperature side. And a stop means for stopping the compressor (1) when the superheat detection device (10) determines that the superheat of the refrigerant has exceeded a predetermined value. It is characterized by having.
[0011]
As a result, a vapor compression refrigerator can be obtained at low cost.
[0012]
According to a sixth aspect of the present invention, the superheat detecting device (10) detects the superheat on the low pressure side.
[0013]
Incidentally, reference numerals in parentheses of the above-mentioned units are examples showing the correspondence with specific units described in the embodiments described later.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(1st Embodiment)
In this embodiment, a superheat
[0015]
As shown in FIG. 1, the vapor compression refrigerator includes a compressor 1, a
[0016]
The compressor 1 operates by receiving power from a traveling engine via an electromagnetic clutch. The
[0017]
In the present embodiment, since chlorofluorocarbon (R134a) is used as the refrigerant and the refrigerant pressure on the high pressure side is lower than the critical pressure of the refrigerant, the enthalpy of the refrigerant is reduced while condensing in the
[0018]
The
[0019]
Incidentally, in the present embodiment, the refrigerating machine oil mixed in the refrigerant is separated by the
[0020]
In the air-
[0021]
Next, the
[0022]
The
[0023]
The
[0024]
In the present embodiment, the
[0025]
The
[0026]
Note that the detection signal of the
[0027]
Next, the operation of the
[0028]
A refrigerant having a predetermined mass is sealed in the closed
[0029]
Since the amount of displacement of the
[0030]
Therefore, the differential pressure between the internal pressure of the closed
[0031]
Therefore, in this embodiment, when the
[0032]
Next, features of the present embodiment will be described.
[0033]
In the present embodiment, the degree of superheat is detected using the differential pressure between the internal pressure of the sealed
[0034]
(2nd Embodiment)
In the first embodiment, the displacement amount of the
[0035]
(Third embodiment)
The
[0036]
(Other embodiments)
In the above embodiment, the degree of superheat was detected on the low pressure side, but the present invention is not limited to this, and the degree of superheat may be detected on the high pressure side, that is, on the discharge side of the compressor 1.
[0037]
Further, in the above-described embodiment, the vapor compression refrigerator including the accumulator on the suction side of the compressor 1 is described. However, the present invention is not limited to this. May be a vapor compression refrigerator provided with a receiver (liquid receiver) upstream of the refrigerator.
[0038]
Further, in the above-described embodiment, the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a vapor compression refrigerator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the superheat detection device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the superheat detection device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of the superheat detection device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a sectional view of a superheat detection device according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
3 ... throttle, 10 ... superheat detection device, 11 ... body, 12 ... refrigerant passage,
13: diaphragm, 14: closed space, 15: working chamber,
17: coil spring, 18: spring seat.
Claims (6)
所定質量の冷媒が封入された密閉空間(14)を構成するとともに、前記密閉空間(14)側と前記蒸気圧縮式冷凍機内を循環する冷媒の圧力が作用する作用室(15)とを仕切る変位可能なダイヤフラム(13)と、
前記作用室(15)側に配置され、前記ダイヤフラム(13)に所定の圧力を作用させる加圧手段(17)と、
前記ダイヤフラム(13)の変位を検出する変位検出手段(19)とを備え、前記密閉空間(14)内の温度と前記作用室(15)内の温度が略同等となるように構成されていることを特徴とする過熱度検出装置。A superheat degree detection device that is applied to a vapor compression refrigerator that moves heat on a low temperature side to a high temperature side and detects a superheat degree of a refrigerant,
Displacement that constitutes a closed space (14) in which a refrigerant of a predetermined mass is sealed, and separates the closed space (14) from the working chamber (15) to which the pressure of the refrigerant circulating in the vapor compression refrigerator acts. A possible diaphragm (13),
Pressurizing means (17) arranged on the side of the working chamber (15) for applying a predetermined pressure to the diaphragm (13);
Displacement detecting means (19) for detecting displacement of the diaphragm (13) is provided so that the temperature in the closed space (14) and the temperature in the working chamber (15) are substantially equal. A superheat degree detection device characterized by the above-mentioned.
請求項1ないし4のいずれか1つに記載の過熱度検出装置(10)と、
前記過熱度検出装置(10)により冷媒の過熱度が所定値を超えたものと判定されたときに、前記圧縮機(1)を停止させる停止手段とを備えることを特徴とする蒸気圧縮式冷凍機。A vapor compression refrigerator including a compressor (1) for sucking and compressing a refrigerant, and transferring heat on a low temperature side to a high temperature side,
A superheat detection device (10) according to any one of claims 1 to 4,
A vapor compression refrigeration system comprising: a stop means for stopping the compressor (1) when the superheat degree detection device (10) determines that the superheat degree of the refrigerant exceeds a predetermined value. Machine.
Priority Applications (1)
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JP2002371647A JP2004205067A (en) | 2002-12-24 | 2002-12-24 | Device of detecting degree of superheat |
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