JP3428648B2 - 空調システム内の冷却剤の量を診断する方法および装置 - Google Patents

空調システム内の冷却剤の量を診断する方法および装置

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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60H1/32—Cooling devices
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、空調システム内の冷却剤の量を診断する方
法および装置に関し、冷却剤を循環のための閉回路内で
蒸発器、液体分離アキュムレータ、コンプレッサ、コン
デンサおよび遮断装置がこの順に互いに直列に接続され
ている。
発明の背景 車内の空調システムは、例えば周囲温度および大気湿
度のように大幅に変化する条件のもとで正常に機能し得
なければならない。また、空調システムの機能は、クロ
ーズドシステム（closed system）内の冷却剤の量によ
って決まる。
空調システム内の機能不良の最も一般的な原因は、冷
却剤の量が多すぎたりあるいは少なすぎたりすることで
ある。空調システムでの少量の漏れを発見することが、
非常に困難になり得る。コンプレッサは、少なすぎる量
の冷却剤で非常に長時間にわたって機能させられると故
障し得る。
冷却剤が少しでも少なければ、以下のよくない結果が
もたらされる。
− コンデンサの後の過冷却（undercooling）が低くな
る。
− 蒸発器の後の過熱（overheating）が高くなる。
− 蒸発圧力が常圧より低くなる。および − コンプレッサの出力温度は常圧よりも高くなる。
一方、冷却剤が過剰であると、以下の否定的な結果が
もたらされる。
− コンデンサの後の過冷却が高くなる。
− 蒸発圧力が常圧より高くなる。
− コンプレッサの出力温度は常圧よりも低くなる。
− 蒸発圧力が常圧よりも高くなる。および − 蒸発器の後の過熱が低くなる。
実際問題として、冷却剤が過剰であるときだけではな
く冷却剤が不足するときは、コンプレッサは冷却剤が適
量であるときよりもより頻繁により長時間にわたって機
能しなければならなくなる。
今までのところ、毛細管を遮断手段として有し、蒸発
器の後に液体分離アキュムレータを有するクローズドシ
ステム内における冷却剤の量を測定するための適切な装
置はない。このため、空調システムを備えた自動車のサ
ービスおよび維持は、通常、冷却剤の量を測定するとき
にシステムから液体を排出しなければならにことを意味
する。システムは狭い通路を有するかなり長い流体ライ
ンを備えているので、この排出は多くの時間を必要とす
る。また、冷却剤を排出したり充填したりすることによ
り、環境に有害な物質を排出する危険が生じる。
米国特許第4757693号には、例えば、不正確な冷却剤
の量による機能不良を検出するための電子回路を有する
空調システムが記載されている。しかし、この空調シス
テムは、コンデンサとエキスパンション・バルブとの間
に冷却剤用のタンクを備えている。
米国特許第4308725号には、そのような貯蔵タンク内
における冷却剤のレベルを指示する検出器が記載されて
いる。
発明の要約 従って、本発明の目的は、冷却剤用のタンクを有さな
い空調システム内の冷却剤の量を迅速かつ容易に診断す
るための方法および装置を提供することである。
この目的は、本発明による方法において以下の点で解
決される。冷却剤の圧力をコンデンサと遮断装置との間
で測定し、冷却剤の温度をコンプレッサの後、かつ蒸発
器の前において測定し、冷却剤の量が基準範囲（refere
nce interval）の内か外かを決定するために測定値を記
憶されている設定値と比較する。本発明による装置は、
コンデンサと遮断装置との間の冷却剤の圧力を検出する
圧力感知手段と、コンプレッサの後および蒸発器の前に
冷却剤の温度をそれぞれ検出する温度感知手段と、圧力
感知手段および温度感知手段からの入力データと、記憶
されている設定値とを比較するように構成されている分
析ユニットとによって特徴づけられている。
本発明の有益な実施態様は、以下の従属クレームから
明らかになるであろう。
図面の簡単な説明 本発明の実施態様は、添付図面を参照しながらさらに
詳細に説明される。
図１は、本発明の第１の実施態様による診断システム
を有する空調システムを示す概略図である。
図２は、本発明の第２の実施態様による診断システム
を類似の方法で示す図である。
図３は、作業場での使用に適した診断システムを示す
図である。
図４は、周囲温度と大気湿度との関数としてシステム
内の冷却剤の量を示す図である。
好ましい実施態様の詳細な説明 図１および図２に示される空調システムは、蒸発器1
0、液体分離アキュムレータ11、コンプレッサ12、コン
デンサ13および遮断装置14を備え、これらは冷却剤の循
環のための閉路内で互いに直列に接続されている。
図１に示されている本発明の第１の実施態様によれ
ば、独立監視ユニット15は、コンプレッサ12を制御する
ための制御リレー16によって、またコンデンサ13と遮断
装置14との間の冷却剤の圧力を検出するための圧力監視
手段17を介して、空調システムに接続されている。さら
に、監視ユニットは、コンプレッサ12後および蒸発器10
前の冷却剤温度を検出するための温度感知手段18および
19をそれぞれ備えている。
監視ユニット15は、デュアルリレー（dual relay）20
によって区画ファンの半速モードおよび全速モードを制
御する。これに加えて、ユニット15はエンジン速度セン
サ21を介してエンジンの動作に関する入力信号と、セン
サ22を介してオン／オフ状態に関する入力信号と、セン
サ23によって区画ファンに関する情報とを受け取る。
ユニット15は、圧力感知手段および温度感知手段17〜
19からの入力データを記憶されている設定値と比較する
ように構成され、入力データがこれらの値からずれてい
ると、車のダッシュボードに警報灯24によって警報指示
が出される。
図２は、本発明の別の実施態様を示している。この実
施態様では、前に記載した実施態様と同様に、コンプレ
ッサ12の周期的な制御をおこない、冷却剤の量が少なく
なったときに自動的に遮断するための自動空調システム
に、監視ユニット25が一体化されている。機能的には、
周囲温度およびエンジン温度に関する情報が得られ、ス
イッチオフ状態のより正確な診断だけでなくコンプレッ
サをタイマーで制御して開始させるために用い得るとい
う点で、本実施例は前の実施例と異なる。
図３は、作業場（workshop）で使用することを意図さ
れた診断ユニット27を示している。診断ユニットは、車
のケーブル29と診断ユニット15;25との通常の接続の間
に実装されているＴコネクタ（Ｔ−connection）28を備
えている。温度センサ30は、蒸発器10とアキュムレータ
11との間の適切な場所に手で取り付けられる。周囲温度
の値は診断計器31に入力される。アイドリング状態で、
かつ室内ファン（compartment fan）が全速で作動して
いる時に診断が行われる。
図４に示される図から、コンプレッサ内の圧力上昇に
対するコンプレッサ内の温度上昇は、冷却剤の量にどの
ように依存するかが明らかである。この関係は、凝縮温
度と蒸発温度との差の関数として表され得る。図のＹ軸
はコンプレッサ後の温度、蒸発器前の温度およびコンプ
レッサ後の飽和圧力と蒸発器前の温度との差に基づいて
いる。４つのグラフは、周囲温度および大気湿度に対す
る様々な動作状態を示している。
冷却剤の充填が不足する場合は、過熱が増加し、それ
によってコンプレッサの入口温度が上昇し、出力温度も
上昇する。
冷却剤の充填が過剰な場合は、蒸発器内で過沸騰（ov
erboiling）が起こり、それによって液体の水滴がコン
プレッサに入り込む。その結果、液体の冷却効果によっ
て出力温度が低下する。
本発明は上記の実施態様に限定されず、他の変形も以
下の請求項の範囲内で可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F25B 49/02 520

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】冷却剤を循環させるための閉じた回路内に
    おいて、蒸発器（10）、液体分離アキュムレータ（1
    1）、コンプレッサ（12）、コンデンサ（13）および遮
    断装置（14）がこの順に互いに直列に接続されている空
    調システム内の冷却剤の量を診断する方法であって、 該冷却剤の圧力は、該コンデンサ（13）と該遮断装置
    （14）との間で測定され、 該冷却剤の温度は、第１の温度感知手段（18）によって
    該コンプレッサ（12）の後で測定され、かつ、第２の温
    度感知手段（19）によって該蒸発器（10）の前で測定さ
    れ、 該冷却剤の量が基準範囲内か基準範囲外かを決定するた
    めに、該測定値は記憶されている設定値と比較され、 該冷却剤の基準量が、該コンプレッサ（12）の後の該冷
    却剤の温度と該蒸発器（10）の前の該冷却剤の温度との
    差を、該コンデンサ（13）と該遮断装置（14）との間に
    おける該冷却剤の圧力に相当する該冷却剤の温度から、
    該蒸発器（10）の前の該冷却剤の温度を引いた差で除算
    する計算によって得られる、方法。
  2. 【請求項２】冷却剤を循環させるための閉じた回路内に
    おいて、蒸発器（10）、液体分離アキュムレータ（1
    1）、コンプレッサ（12）、コンデンサ（13）および遮
    断装置（14）がこの順に互いに直列に接続されている空
    調システム内の冷却剤の量を診断する装置であって、該
    装置は、 該コンデンサ（13）と該遮断装置（14）との間の該冷却
    剤の圧力を検出する圧力感知手段（17）と、 該コンプレッサ（12）の後の該冷却剤の温度を検出する
    第１の温度感知手段（18）と、 該蒸発器（10）の前の該冷却剤の温度を検出する第２の
    温度感知手段（19）と、 分析ユニット（15;25;27）であって、該冷却剤の量を決
    定するために該検出した圧力と該検出した温度との間の
    関係を計算し、かつ、該圧力感知手段（17）と該第１お
    よび第２の温度感知手段（18;19）とからの入力データ
    を記憶されている設定値と比較するように構成されてい
    る分析ユニット（15;25;27）と、 該コンプレッサ（12）の後の該冷却剤の温度と該蒸発器
    （10）の前の該冷却剤の温度との差を、該コンデンサ
    （13）と該遮断装置（14）との間における該冷却剤の圧
    力に相当する該冷却剤の温度から、該蒸発器（10）の前
    の該冷却剤の温度を引いた差で除算する計算によって、
    該冷却剤の量を求める手段と をさらに含む、装置。
  3. 【請求項３】前記分析ユニット（25）が自動空調システ
    ム（26）と一体化されていることを特徴とする、請求項
    ２に記載の装置。
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