JP2785381B2

JP2785381B2 - 冷房装置の冷媒不足検出装置

Info

Publication number: JP2785381B2
Application number: JP24466589A
Authority: JP
Inventors: 善彦佐野; 久高岡戸; 公昭山口; 宏稲津
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1989-09-20
Filing date: 1989-09-20
Publication date: 1998-08-13
Anticipated expiration: 2013-08-13
Also published as: JPH03110363A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は冷房装置の冷媒不足を検知する冷媒不足検出
装置に関する。

［従来の技術］冷媒が不足した状態で冷房装置を運転すると、冷房の
利きが悪くなることはもちろん、コンプレッサが過熱し
て故障する等の問題を生じる。

そこで、従来は、冷媒循環路中に圧力スイッチを設け
て、一定圧以下でコンプレッサを停止するようにしてい
るが、この方法では、外気温による圧力変動を考慮する
必要があるため、実際には冷媒が殆ど無くなった場合に
しか検出できない。

これを解決するために、例えば日本電装公開技報50−
020（1986年11月15日）、特開昭61−197969号公報、実
開昭62−43268号公報には、冷媒循環路中に一対のサー
ミスタを設けて、これらサーミスタの温度信号の差信号
より冷媒の不足を検出するものが開示されている。

［発明が解決しようとする課題］上記サーミスタを使用した冷媒不足検出は、冷媒の不
足量を定量的に検出できる点で優れているが、フロスト
防止装置の作動時には、一時的に上記温度差信号を変動
するため、冷媒不足を誤検知するという問題があった。

発明者等はかかる課題を解決するために先に平均化手
段を設けた冷媒不足検出装置を提案した（特願昭63−31
5381号）。この装置は上記課題に対してその解決をなし
たものであるが、冷房負荷が比較的小さい場合にはフロ
スト防止のためにコンプレッサが頻繁に停止し、コンプ
レッサの運転が短時間であるため、十分に冷媒不足を検
知できない場合があった。

そこで、本発明は、コンプレッサが比較的長い停止間
隔で繰返し短時間運転される冷房装置において、冷媒不
足を確実に検出できる冷媒不足検出装置を提供すること
を目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明の構成を説明すると、コンプレッサ51膨張弁5
2、およびエバポレータ53を結ぶ冷媒循環路を有する冷
房装置は、上記エバポレータ53の入口側温度を検出する
第１の温度検出手段1Aと、上記エバポレータ53の出口側
温度を検出する第２の温度検出手段1Bと、上記第１の温
度検出手段1Aと第２の温度検出手段1Bよりそれぞれ得ら
れる温度信号の差を算出して温度差信号を発する温度差
算出手段2Aと、一定時間毎に得られる温度差信号のピー
ク値を入力してその平均値を算出し、ピーク平均値を出
力する手段3Aとピーク平均値が所定値を越えて変化した
時に冷媒不足信号を発する手段4Aとを具備している。

［作用］上記構成の装置において、冷媒が十分ある場合には、
コンプレッサ運転時の上記温度差信号は小さく、また、
コンプレッサ停止時にも温度差信号は小さいから、温度
差信号のピーク平均値が所定値を越えることはない。

冷媒が不足し始めると、コンプレッサ運転時の上記温
度差信号は急激に大きくなり、一方、コンプレッサ停止
時には小さくなる。しかして、コンプレッサの間欠的な
運転毎に上記温度差信号は大きなピーク値を示し、これ
らピーク値を平均したピーク平均値が所定値を越えて変
化し、冷媒不足信号が発せられる。

上記ピーク平均値は、比較的長くかつ頻繁なコンプレ
ッサ停止の影響を受けることがないから、確実な冷媒不
足検出が可能である。

［実施例］図は本発明の一実施例を示し、冷房装置はコンプレッ
サ51、コンデンサ54、レシーバ55、膨脹弁52、およびエ
バポレータ53を循環する冷媒循環路を有している。そし
て、エバポレータ53の入口配管P1、その出口配管P2、膨
脹弁52の入口配管P3にそれぞれサーミスタ1A、1B、1Cが
設けてある。各サーミスタ1A〜1Cは、それぞれ抵抗61、
62、63を直列に介して電源に接続されている。

各サーミスタ1A〜1Cの出力電圧はそれぞれ差動増幅回
路を構成するオペアンプ2A、2Bに入力せしめてあり、上
記各出力電圧は測定温度が高くなるにしたがって大きく
なる。しかして、上記オペアンプ2Aからは入口配管P1と
出口配管P2の温度差に応じた温度差信号が出力される。
またオペアンプ2Bからは入口配管P3と入口配管P1の温度
差に応じた温度差信号が出力される。

上記各オペアンプ2A、2Bの後段にはピーク平均値出力
回路3A、3Bが設けてある。これら回路3A、3Bは、上記温
度差信号を入力し、一定時間（例えば一分間）に現れる
温度差信号のピーク値を記憶するとともに、記憶したピ
ーク値の平均値を算出してピーク平均値として出力す
る。

上記ピーク平均値はそれぞれコンパレータ4A、4Bに入
力し、それぞれ参照電圧Va、Vbと比較される。上記入口
配管P1と出口配管P2の温度差は、冷媒量の減少につれて
大きくなり、冷媒量が正常時の20〜30％程度に減少した
時に最大となる。そこで、上記参照電圧Vaは冷媒量が50
％以下となった時に温度差信号がこれを越えるような値
に設定される。また、入口配管P3と入口配管P1の温度差
は、冷媒量が20％程度以下となった時に急激に小さくな
る。そこで、上記参照電圧Vbは冷媒量が上記割合い以下
となった時に温度差信号がこれを上回るような値に設定
される。

上記各参照電圧Va、Vbは外気雰囲気中に設置した感温
抵抗31、32により発生せしめられる。感温抵抗31、32は
温度上昇に伴い抵抗が増加する正特性のものである。こ
れにより、外気温が上昇した場合には、これに伴って上
記参照電圧Va、Vbがそれぞれ上昇して、冷媒不足信号の
誤発信が防止される。

上記コンパレータ4Aの出力はフリップフロップ71のセ
ット端子に入力し、該フリップフロップ71のセット出力
はNANDゲート72に入力している。このNANDゲート72には
タイマ73の出力も入力しており、上記タイマ73は、リセ
ットスイッチ74あるいは電源投入により作動せしめられ
て一定時間「Ｌ」レベルとなる出力を発する。

上記NANDゲート72の出力は次段のNANDゲート75に入力
するとともに、セット優先フリップフロップ76のリセッ
ト端子に入力している。このフリップフロップ76のセッ
ト端子には上記コンパレータ4Bの出力が入力している。
フリップフロップ76の出力は次段のフリップフロップ77
のリセット端子に入力し、該フリップフロップ77の出力
は上記NANDゲート75に入力している。

NANDゲート75はトランジスタ78のベースに接続され、
このトランジスタ78には警報ランプ81とリレーコイル82
が接続されてそれぞれ点灯ないし励磁せしめられる。そ
して、上記リレーコイル82により作動せしめられる常閉
接点82aが上記コンプレッサ51の電磁クラッチ511への給
電線中に介設してある。

上記構成の冷媒不足検出装置の作動を以下に説明す
る。

冷房負荷が小さく、コンプレッサ51が短時間（例えば
３秒〜７秒）運転後、フロスト防止のために比較的長く
停止するサイクルを繰返す場合、冷媒量が十分あると、
コンプレッサ51の運転停止を問わずオペアンプ2Aより出
力される温度差信号の電圧は低く、したがってピーク平
均値出力回路3Aの出力電圧は低い。しかして、コンパレ
ータ4Aの出力およびフリップフロップ71の出力は「Ｌ」
レベル、NANDゲート72の出力は「Ｈ」レベルである。

この時、オペアンプ2Bより出力される温度差信号の電
圧は、コンプレッサ51の運転時には充分低いが、停止時
には高くなって周期的なピーク値を有する。しかして、
このピーク値のみを平均したピーク平均値出力回路3Bの
出力電圧はコンプレッサ51の間欠停止の影響を受けるこ
となく十分低く、コンパレータ2Bの出力は「Ｈ」レベ
ル、フリップフロップ77の出力は「Ｈ」レベルとなる。
したがって、NANDゲート75の出力は「Ｌ」レベルとな
り、トランジスタ78は非導通であって警報ランプ81は消
灯し、リレーコイル82は非励磁状態である。この結果、
電磁クラッチ511は励磁され、コンプレッサ51が運転さ
れる。

ここで、冷媒量が50％を下回ると、コンプレッサ運転
時にサーミスタ1A、1Bで検出される温度差は大きくな
る。この結果、オペアンプ2Aより出力される温度差信号
電圧は高くなり、ピーク平均値出力回路3Aに入力する上
記温度差信号電圧はコンプレッサ運転毎に上昇してピー
ク値を示す。上記一定時間内に得られるこれらピーク値
は記憶され、記憶されたピーク値の平均が算出されてピ
ーク平均値として出力される。このピーク平均値は、コ
ンプレッサ運転時のみの温度差の平均を示しているから
冷媒量低下の良き指標となる。

しかして、上記ピーク平均値が参照電圧Vaを越える
と、コンパレータ4Aから「Ｈ」レベルの冷媒不足信号が
出力され、フリップフロップ71の出力が「Ｈ」レベルと
なる。上記タイマ出力は「Ｈ」レベルとなっているか
ら、NANDゲート72、75の出力はそれぞれ「Ｌ」レベル、
「Ｈ」レベルとなる。かくして、トランジスタ78が導通
し、警報ランプ81が点灯するとともに、電磁クラッチ51
1への通電が停止してコンプレッサ51の運転が止まる。

この状態で、猛暑等により冷房装置の運転がどうして
も必要な場合には、リセットスイッチ74を操作すると、
タイマ73が起動し、該タイマ73より一定時間「Ｌ」レベ
ルの出力が発せられて、NANDゲート72、75の出力がそれ
ぞれ「Ｈ」レベル、「Ｌ」レベルとなり、コンプレッサ
51が強制的に運転される。

なお、上記タイマ73は電源投入時にも起動せしめら
れ、コンプレッサ運転開始時の不安定な状態で、冷媒低
減が誤検出されてコンプレッサ51が停止するのを防止す
る。

冷媒の漏れが激しく、急激にその量が減少する場合に
は、上記サーミスタ1A、1Bの温度差の増大は短時間現れ
るだけであり、コンパレータ4A系では検出できないおそ
れがある。そこで、かかる場合、冷媒量が約20％以下に
なると、コンプレッサ51停止時にはもちろん、起動時に
もサーミスタ1A、1C間の温度差が小さくなる。しかし
て、コンプレッサ51起動毎に大きなピーク値を示してい
たオペアンプ2Bの温度差信号は、そのピーク値が大きく
なり、ピーク平均値出力回路3Bの出力電圧が参照電圧Vb
を上回る。これにより、コンパレータ4Bから「Ｌ」レベ
ルの冷媒不足信号が出力され、フリップフロップ76がセ
ットされるとともにフリップフロップ77はリセットされ
る。しかして、NANDゲート75の出力は「Ｈ」レベルとな
り、警報ランプ81が点灯するとともに、コンプレッサ51
の運転が停止する。

この場合は、リセットスイッチ74によるコンプレッサ
51の短時間運転は、故障する可能性が大きいため、不可
能としてある。

なお、上記実施例において、サーミスタ1Aの設置位置
をエバポレータ53の入口フィンとし、サーミスタ1Bの設
置位置を、上記入口フィンよりも出口側に近い中間フィ
ンとしても良く、特に中間フィンの温度は、冷媒量があ
る値より低下すると急俊に上昇するとともに、その設置
位置が出口に近い程、冷媒量の少しの減少で温度上昇を
生じる。したがって、サーミスタ1Bの中間フィンへの取
付位置を調整することにより、S/N比良好に冷媒量の減
少レベルを知ることができる。

また、上記サーミスタ1Cを、エバポレータ53への吸入
空気路中に設置しても同様の効果が得られる。

上記実施例において、エンジン回転数やエバポレータ
吸入空気温度を検出する回路を設け、エンジン高回転数
や上記吸入空気温度が極端に高い場合には、ピーク平均
値出力回路の作動を一時停止するようになせば、かかる
場合の誤検出を回避することができる。

［発明の効果］以上の如く、本発明の冷媒不足検出装置によれば、コ
ンプレッサが比較的長い停止間隔で短時間運転されるよ
うな場合にも、誤検出を生じることなく、確実に冷媒不
足を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示す装置の全体回路図である。 1A、1B、1C……サーミスタ 2A、2B……オペアンプ（温度差算出手段） 3A、3B……ピーク平均値出力回路（ピーク平均値出力手
段） 4A、4B……コンパレータ（冷媒不足信号発信手段） 51……コンプレッサ 52……膨脹弁 53……エバポレータ 81……警報ランプ 82……リレーコイル

フロントページの続き (72)発明者稲津宏愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地日本電装株式会社内 (56)参考文献実開昭58−103669（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F25B 49/02 520 F25B 49/02 510

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】コンプレッサ、膨張弁、およびエバポレー
タを結ぶ冷媒循環路を有する冷房装置において、上記エ
バポレータの入口側温度を検出する第１の温度検出手段
と、上記エバポレータの出口側温度を検出する第２の温
度検出手段と、上記第１の温度検出手段と第２の温度検
出手段よりそれぞれ得られる温度信号の差を算出して温
度差信号を発する温度差算出手段と、一定時間毎に得ら
れる温度差信号のピーク値を入力してその平均値を算出
し、ピーク平均値を出力する手段と、ピーク平均値が所
定値を越えて変化した時に冷媒不足信号を発する手段と
を具備する冷房装置の冷媒不足検出装置。