JP2530258B2

JP2530258B2 - 空調装置

Info

Publication number: JP2530258B2
Application number: JP2412232A
Authority: JP
Inventors: 将栗原; 一光小林; 俊二小松
Original assignee: Unisia Jecs Corp; Sanden Corp
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd; Sanden Corp
Priority date: 1990-12-19
Filing date: 1990-12-19
Publication date: 1996-09-04
Anticipated expiration: 2011-09-04
Also published as: JPH04217762A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車用冷房装
置として好適に用いられる空調装置に関し、特に、流路
中の冷媒状態を検出する光学式の冷媒状態検出器を備え
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５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（図示せず）の回転出力により駆動され
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ようになってい
る。

【０００５】６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６に
は覗窓６Ａが設けられ、該覗窓６Ａ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６は図６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６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７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８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】８はレシーバタンク６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
８は減圧弁等によって構成され、レシーバタンク６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８
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】９はレシーバタンク６と膨張弁８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フローセンサを示し、該フロー
センサ９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９Ａ，受光部として
の受光素子９Ｂ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、該フローセンサ９の受光素子９Ｂは発光素子９
Ａからの光を冷媒Ｆを介して受光し、該フローセンサ９
からの検出信号としての検出電圧Ｖは図７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、フローセンサ９は受光素子
９Ｂ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】１０は冷媒の適正充填時に報知ランプ１１
を点灯させる充填状態判定処理手段としての制御回路を
示し、該制御回路１０は入力側がフローセンサ９に接続
され、出力側が報知ランプ１１に接続されている。そし
て、該制御回路１０は配管２内の冷媒Ｆが適正な充填量
になると、フローセンサ９からの検出電圧Ｖが基準値と
しての基準電圧Ｖi よりも高くなるから、これに基づい
て報知ランプ１１を点灯させ、配管２内の冷媒Ｆが適正
充填量になっていることを作業者等に報知するようにな
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）の投入によってコンプレッサ
３を駆動し、冷房サイクル１を稼動させる。これによ
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。

【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
６内で気液分離され、液相状態の冷媒Ｆが膨張弁８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、フローセンサ９はレシーバタンク６
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が適正充填量に達していないと
きには、冷媒Ｆが気液混合状態となっているから、冷媒
Ｆ中に気泡が発生し、受光素子９Ｂの受光量が低下し、
検出電圧Ｖは基準値となる所定電圧Ｖiよりも下がる。
そこで、制御回路１０は検出電圧Ｖに基づき報知ランプ
１１を消灯させ、作業者に冷媒Ｆの充填量が不足してい
ることを報知する。

【００１４】そして、冷媒充填器（図示せず）を用いて
外部から配管２内に図７の如く冷媒を充填する場合、冷
媒Ｆが適正充填量に達すると、冷媒Ｆが液相状態となっ
て泡消え点Ｐで冷媒Ｆ中の気泡が消え、受光素子９Ｂの
受光量が増大するから、検出電圧Ｖが基準電圧Ｖi より
も高くなり、制御回路１０は報知ランプ１１を点灯させ
て、作業者に冷媒Ｆが適正充填になったことを報知す
る。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術では冷媒充填器等を用いて配管２内に冷媒を充填
する場合に、吐出容量の異なるコンプレッサ３に対して
も、同一の所定電圧Ｖi で適正充填を判定するようにし
ている。しかし、充填される冷媒の適正量はコンプレッ
サ３の吐出容量により異なり、吐出容量の大きいコンプ
レッサ３を用いる場合は冷媒の充填量を少なくする必要
があり、吐出容量の小さいコンプレッサ３を用いる場合
は冷媒の充填量が多くする必要がある。

【００１６】このため、従来技術では、吐出容量の大き
いコンプレッサ３を用いた場合に充填された冷媒量が適
正量よりも多くなって、過充填になり、冷房サイクル１
内の冷媒Ｆの圧力が過剰に高くなり、冷媒漏れを起こし
易くなると共に、コンプレッサ３の負荷が高くなってコ
ンプレッサ３の焼き付きを起こすという問題がある。一
方、吐出容量の小さいコンプレッサ３を用いた場合は充
填された冷媒量が適正量よりも少なくなって、冷媒不足
になり、冷房サイクル１内の冷媒Ｆが冷媒不足のまま循
環されるから、冷房効率が著しく低下するという問題が
ある。

【００１７】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、本発明はコンプレッサの吐出容量に応じ
て冷媒の適正充填用の基準値を変えることにより、冷媒
の過充填および冷媒不足を防止でき、冷媒を適正に充填
して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。

【００１８】

【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、コンプレッサの
吐出側に位置して冷媒の循環する流路の途中に設けら
れ、該流路内を流通する冷媒の流速または流量を検出す
る流速・流量検出手段と、前記流路内に冷媒を充填する
ときに、該流速・流量検出手段からの信号に基づき、前
記コンプレッサの吐出容量に対応した基準値を可変に設
定する基準値設定手段と、前記流路内に充填された冷媒
の適正充填時を、前記冷媒状態検出器からの検出信号が
該基準値設定手段により設定された基準値を越えたか否
かに基づいて判定する充填状態判定手段とを備えたこと
にある。

【００１９】

【作用】上記構成により、流速・流量検出手段からの信
号に基づき、流路内を循環する冷媒の流速または流量を
コンプレッサの吐出容量として検出できるから、この流
速または流量により冷媒の適正充填判定用基準値を可変
に設定でき、コンプレッサの吐出容量が大きい場合に
は、基準値を下げることにより、冷媒状態検出器からの
検出信号が比較的低いレベルのときに適正充填時として
判定し、コンプレッサの吐出容量が小さい場合には、基
準値を上げることにより、冷媒状態検出器からの検出信
号が比較的高いレベルのときに適正充填時として判定で
きる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図４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。

【００２１】図中、２１は冷房サイクル１の外部に設け
られた冷媒充填器を示し、該充填器２１はコンプレッサ
３の上流側の配管２と接続された冷媒導入管２２を介し
て、前記配管２と接続されている。そして、該充填器２
１は冷媒が貯蔵されたボンベと、開閉弁（いずれも図示
せず）とから大略構成され、コンプレッサ３を駆動させ
た状態で、前記開閉弁を開弁することによって、前記ボ
ンベ内の冷媒を導入管２２を介して配管２へと導入し、
冷房サイクル１内に冷媒を充填するようになっている。

【００２２】２３はコンプレッサ３の吐出側に位置し、
冷媒Ｆが循環する配管２の途中に設けられた流速・流量
検出手段としての流量計を示し、該流量計２３はコンプ
レッサ３によって吐出され、配管２内を流通する冷媒Ｆ
の流量Ｑまたは流速ｖ（以下、「流量Ｑ」という）を検
出し、その検出信号を後述するコントロ−ルユニット２
４に出力するようになっている。なお、流量計としては
カルマン渦式流量計，超音波式流量計等の適宜の流速・
流量計を用いることができる。

【００２３】２４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２４は入力側がエアコンスイッチ２５，フロ−
センサ９、流量計２３等に接続され、出力側が報知ラン
プ１１等に接続されている。そして、該コントロ−ルユ
ニット２４はその記憶回路内に図４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が適正充填量に達
しているか否かを判別する適正充填状態判別処理等を行
うようになっている。また、該コントロ−ルユニット２
４の記憶回路にはその記憶エリア２４Ａ内に、流量計２
３で検出した配管２内を流れる冷媒の流量Ｑ（即ち、コ
ンプレッサの吐出容量）に基づいて基準値としての設定
電圧Ｖi0を可変に設定する特性マップ（図３参照）等が
格納されている。

【００２４】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。

【００２５】そこで、コントロ−ルユニット２４による
適正充填状態判別処理について図４を参照して説明す
る。

【００２６】まず、処理を開始することにより、エアコ
ンスイッチ２５を投入してコンプレッサ３を作動させる
と共に、充填器２１の開閉弁を開弁させ、ボンベから冷
媒の充填を開始し、ステップ１で流量計２３から配管２
内を流れる冷媒の流量Ｑを検出し、ステップ２で図３の
特性マップからこの流量Ｑに対応した設定電圧ＶiOを読
み出す。そして、ステップ３でこの設定電圧ＶiOを基準
値としての所定電圧Ｖi として設定する。

【００２７】さらに、ステップ４では、フローセンサ９
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Ｖ
i よりも大きいか否かを判定し、「ＮＯ」と判定したと
きには検出電圧Ｖが所定電圧Ｖi より低下しているか
ら、冷媒不足として報知ランプ１１を消灯させたまま、
ステップ４へ戻り、それ以降の処理を繰返す。そして、
ステップ５で「ＹＥＳ」と判定したときには検出電圧Ｖ
が所定電圧Ｖi よりも高くなり、配管２内に適正量の冷
媒Ｆが充填されていると判定できるから、ステップ６に
移って、報知ランプ１１を点灯させて冷媒Ｆが適正充填
になったことを作業者に報知するようになっている。そ
の後に、コンプレッサ３を停止させると共に、充填器２
１の開閉弁を閉弁することによって、この処理を停止す
る。

【００２８】かくして、本実施例によれば、流量計２３
によって検出される流量Ｑ（即ち、コンプレッサの吐出
容量）が大きい場合には、所定電圧Ｖi を低く設定する
から、冷媒の充填時にコンプレッサ３の吐出容量に対応
させて適正充填量のレベルを下げることができ、報知ラ
ンプ１１により適正充填時を正確に報知することができ
る。そして、配管２内に充填される冷媒量を少なく設定
することができ、冷媒充填時に過充填になるのを確実に
防止することができる。

【００２９】一方、流量計２３によって検出される流量
Ｑ（即ち、コンプレッサの吐出容量）が小さい場合に
は、所定電圧Ｖi を高く設定するから、コンプレッサ３
の吐出容量に対応させて適正充填量のレベルを下げるこ
とができ、報知ランプ１１により適正充填時を正確に報
知することができる。そして、配管２内に充填される冷
媒量を多く設定することができ、冷媒充填時に冷媒不足
になるのを確実に防止することができる。

【００３０】従って本実施例では、コンプレッサ３の吐
出容量に拘らず、常に適正量の冷媒を冷房サイクル１内
に充填することができるから、コンプレッサ３の種類，
形式等の違いによる冷房能力のバラツキを防止すること
ができる。

【００３１】また、従来技術で述べた如く吐出容量の大
きなコンプレッサ３を用いた場合に発生し易い冷媒Ｆの
過充填を防止することができるから、冷房サイクル１内
が過剰圧となるのを防止でき、配管２のバーストおよび
冷媒漏れを効果的に防止することができると共に、コン
プレッサ３に高負荷がかかるのを防止してコンプレッサ
３の保護を図ることができる。この結果、冷房装置の寿
命を効果的に延ばすことができる。

【００３２】なお、前記実施例では、図４に示すプログ
ラムのうち、ステップ１〜ステップ３が本発明の構成要
件である基準値設定手段の具体例を示し、ステップ４〜
ステップ６は充填状態判定手段の具体例を示している。

【００３３】また、前記実施例では、冷媒の適正充填時
に報知ランプ１１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冷媒の適正充填時を報知するよう
にしてもよい。

【００３４】さらに、図４の処理においては、流量計に
よる流量Ｑにより判定処理を行うものとして述べたば流
速ｖによって判定処理を行ってもよいことは勿論であ
る。

【００３５】

【発明の効果】以上詳述した如く、本発明によれば、コ
ンプレッサの吐出側に冷媒の流速または流量を検出する
流速・流量検出手段を設け、該流速・流量検出手段から
の信号に基づき基準値設定手段により冷媒の適正充填に
対応した基準値を可変に設定し、充填状態判定手段によ
って、この基準値と冷媒状態検出器からの検出信号とを
比較し、検出信号が基準値を越えたときに適正充填時と
判定するように構成したから、流速または流量（コンプ
レッサの吐出容量）が大きいには、基準値を低く設定す
ることにより流路内に充填される冷媒量を少なくするこ
とができ、流路内の冷媒が過充填になるのを防止するこ
とができる。一方、流速または流量（コンプレッサの吐
出容量）が小さいには、基準値を高く設定することによ
り流路内に充填される冷媒量を多くすることができ、流
路内の冷媒が冷媒不足になるのを防止することができ
る。これにより、コンプレッサの種類の違いに拘らず、
コンプレッサの吐出容量に応じた適正量の冷媒を正確に
充填することができ、冷房能力のバラツキを防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による冷房装置への冷媒の充填
状態を示す回路図である。

【図２】制御ブロック図である。

【図３】コントロ−ルユニットの記憶エリア内に格納さ
れた冷媒の流量に対する設定電圧の特性マップを示す説
明図である。

【図４】冷媒の適正充填判別処理を示す流れ図である。

【図５】従来技術による冷房装置を示す回路図である。

【図６】レシ−バタンク等を示す説明図である。

【図７】フロ−センサの検出電圧を示す特性線図であ
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９フロ−センサ（冷媒状態検出器）９Ａ発光素子（発光部）９Ｂ受光素子（受光部）２３流量計２４コントロ−ルユニットＦ冷媒

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【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、該コンプレッサにより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、
前記コンプレッサの吐出側に位置して前記流路の途中に
設けられ、該流路内を流通する冷媒の流速または流量を
検出する流速・流量検出手段と、前記流路内に冷媒を充
填するときに、該流速・流量検出手段からの信号に基づ
き、前記コンプレッサの吐出容量に対応した基準値を可
変に設定する基準値設定手段と、前記流路内に充填され
る冷媒の適正充填時を、前記冷媒状態検出器からの検出
信号が該基準値設定手段により設定された基準値を越え
たか否かに基づいて判定する充填状態判定手段とを備え
たことを特徴とする空調装置。