JP2841542B2 - 冷房装置の冷媒不足検出装置 - Google Patents

冷房装置の冷媒不足検出装置

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JP2841542B2 JP1237945A JP23794589A JP2841542B2 JP 2841542 B2 JP2841542 B2 JP 2841542B2 JP 1237945 A JP1237945 A JP 1237945A JP 23794589 A JP23794589 A JP 23794589A JP 2841542 B2 JP2841542 B2 JP 2841542B2
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    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
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    • F25B49/005Arrangement or mounting of control or safety devices of safety devices

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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出する冷媒不足検出
装置に関する。
[従来技術] 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
防止装置の作動時や、エンジン回転急減時には、一時的
に上記温度差信号が変動するため、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)。この装置は上記課題に対して有効にその解決を
なしたものであるが、エバポレータの圧力制御(EPR)
を行っている冷房装置では、冷媒不足時にもエバポレー
タ入口側温度の低下が比較的小さいため、検出を有効に
行い得ない場合があった。
そこで、本発明は、エバポレータの圧力制御を行って
いる冷房装置においても、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
52、およびエバポレータ53を結ぶ冷媒循環路を有する冷
媒装置において、冷媒不足検出装置は、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とのうち第1の温度検出手段1Aより得られる
温度信号を所定倍する増幅手段5Aと、増幅された上記温
度信号と上記第2の温度検出手段1Bより得られる温度信
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、上記温度差信号を平均化する平均化手段3Aと、平均
化された温度差信号が所定値を越えて変化した時に冷媒
不足信号を発する冷媒不足信号発信手段4Aとを具備して
いる。
[作用] 上記構成の装置によれば、フロスト防止装置の作動時
やエンジン回転急減時において温度差信号が一時的に大
きく変動しても、平均化手段3Aにより平均化された信号
は上記変動の影響を受けず、したがって、冷媒不足信号
が誤発信されることはない。
そして、上記増幅手段5Aにより、第1の温度検出手段
1Aより得られるエバポレータ入口側温度を所定倍に増幅
しているから、当該温度の変化量も所定倍に増幅され、
一方、第2の温度検出手段1Bより得られるエバポレータ
出口側温度およびその変化は増幅されない。これによ
り、上記温度差信号の変化にエバポレータ入口側温度の
変化を大きく反映せしめることができる。しかして、冷
媒不足時に上記入口側温度の低下が比較的少ないEPR制
御の冷房装置においても、冷媒不足を効果的に検出する
ことが可能となる。
[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、膨張弁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。
サーミスタ1Aの出力電圧は、差動増幅回路を構成する
オペアンプ2Bに直接入力するとともに、非反転増幅回路
を構成するオペアンプ5Aに入力し、ここで所定倍に増幅
されて差動増幅回路を構成するオペアンプ2Aに入力して
いる。他のサーミスタ1B、1Cの出力は、それぞれ上記オ
ペアンプ2A、2Bに直接入力している。上記オペアンプ5A
の増幅率は抵抗91、92の比によって決定され、2倍〜3
倍程度とする。
上記オペアンプ2Aの後段には反転回路を構成するオペ
オンプ6Aが接続され、その出力は次段の平均化手段とし
ての平滑回路3Aへ入力している。平滑回路3Aは抵抗31と
コンデンサ32より構成されており、上記オペアンプ2Bの
後段にも抵抗33とコンデンサ34より構成される同一構成
の平滑回路3Bが設けてある。各平滑信号はコンパレータ
4A、4Bに入力し、それぞれ定電圧Va、Vbと比較される。
ここで、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、上記定電
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する。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、上記定電圧Vbは、冷媒量
が上記割合以下となったときに温度差信号がこれを下回
るような値に設定する。
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。
冷媒量が十分ある場合には、オペアンプ2Aより出力さ
れる温度差信号の電圧は低く、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
圧は高く、コンパレータ4Bの出力は「L」レベル、フリ
ップフロップ77の出力は「H」レベルである。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。したがって、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。
この状態で、例えばフロスト防止装置が作動する等に
より、一時的に冷媒の流通が停止して、上記オペアンプ
2Aの温度差信号の電圧が一時的に下降し、あるいは上記
オペアンプ2Bの温度差信号の電圧が一時的に下降して
も、これら電圧の変動は平滑回路3A、3Bにより吸収さ
れ、コンパレータ4A、4Bの出力状態は変わらない。これ
により、警報が誤報知されることなく、コンプレッサの
運転状態は持続される。
冷媒量が減少して50%を下回ると、エバポレータ出口
側温度が上昇してサーミスタ1Bの出力電圧が大きくな
り、この時、エバポレータ入口側温度はEPR制御されて
いる場合にもある程度は低下してサーミスタ1Aの出力電
圧が小さくなる。この出力電圧はオペアンプ5Aで増幅さ
れており、出力電圧の減少分は増幅倍されてオペアンプ
2Aに入力する。しかして、オペアンプ2Aで算出される温
度差信号はオペアンプ5Aにより所定倍増幅されたサーミ
スタ1Aの出力信号と、上記所定倍増幅がされないサーミ
スタ1Bの出力信号との差であるから、十分絶対値の大き
い負の値となり、これを反転した信号電圧は上記定電圧
Vaを越える。
コンパレータ4Aからは「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、サーミスタ1A、1C間の温度差が小さくなり、オ
ペアンプ2Bの温度差信号電圧が定電圧Vbを下回る。これ
により、コンパレータから「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、NA
ND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。
平均化手段として上記実施例では平滑回路を使用した
が、他の回路構成としても良いことはもちろんである。
上記実施例において、エンジン回転数あるいはエバポ
レータ吸入空気温度を検出する回路を設けて、エンジン
高回転時やエバポレータ吸入空気温度が高い場合には温
度検出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は、フロスト
防止装置の作動やエンジン回転の急減の影響を受けて誤
動作することなく、確実に冷媒量の低下を検出できるも
のであり、特に冷媒不足時の、エバポレータ入口側温度
低下が比較的少ないEPR制御の冷房装置において冷媒不
足の検出を良好になすことができるものである。
また、検出レベルの設定も広い範囲でなすことが可能
である。
【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……平滑回路(平均化手段) 4A、4B……コンパレータ(冷媒不足信号発信手段) 5A……オペアンプ(増幅手段) 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57−81378(JP,U) 実開 昭59−88318(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B60H 1/32

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【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
    出手段とのうち第1の温度検出手段より得られる温度信
    号を所定倍する増幅手段と、増幅された上記温度信号と
    上記第2の温度検出手段より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、上記温度
    差信号を平均化する平均化手段と、平均化された温度差
    信号が所定値を越えて変化した時に冷媒不足信号を発す
    る冷媒不足信号発信手段とを具備する冷房装置の冷媒不
    足検出装置。
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