JPH01305278A - 車両用冷凍サイクルの圧縮機保護装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は車両用冷凍サイクルに係り、特に、当該冷凍サ
イクルに採用される圧縮機を保護するに適した圧縮機保
護装置に関する。

（従来技術） 従来、例えば車両用ニアコンディショナにおいて、その
冷凍サイクル中の配管系統には、配管としてゴムホース
が使用されたり、或いは、配管と配管との接続にあたり
シール部材としてＯリングが使用されているものがある
。

（発明が解決しようとする課題） しかし、このような構成においては、ゴムホースの周壁
を通し冷媒が外部へ漏洩したり、或いは、配管と配管と
の接続不良のためにその接続部分を通し冷媒が外部へ漏
洩するという不具合が生じることが多い。その結果、圧
縮機が、冷媒不足に伴う冷却能力低下を補うべく過負荷
作動を強制されて寿命短縮或いは故障を招くことがある
。

これに対しては、冷凍サイクルの高圧系統の一部に圧力
スイッチを設けて、この圧力スイッチを、高圧系統内の
冷媒の圧力の不適正な低下時に作動させることにより、
圧縮機を停止させることも考えられる。しかし、かかる
場合、圧縮機が一度作動した後は、冷凍サイクル中の冷
媒が殆ど漏洩してしまうまで高圧系統内の冷媒の圧力が
低下せず圧力スイッチが作動しないことが多いため、圧
縮機は冷媒漏れの厳しい負荷条件下で作動し続けること
になる。

これを解決するにあたっては、特開昭６２−６６０７４
号公報に示されているように、冷凍サイクル中の冷媒の
流量変化に対する静電容量の変化を、凝縮器の冷媒出口
の乾き度として検出する乾き度検出器を採用し、この乾
き度検出器の検出結果に応じ選択的に圧縮機を停止させ
ることが考えられる。しかし、かかる乾き度検出器によ
る場合、そのリード線を高圧系統の配管中に挿入しなけ
ればならないため、この挿入ケ所からの冷媒の漏洩が生
じ信頼性に欠ける。また、特開昭６２−１３１１６８号
公報に示すように、冷凍サイクルのアキュムレータ中の
冷媒の表面レベルの検出によって圧縮機を選択的に停止
させることも考えられるが、かかる場合、冷媒の表面レ
ベルか機械的振動等に起因した揺れを生じ検出精度が悪
くなるという不具合を招く。

そこで、本発明は、このようなことに対処すべく、車両
用冷凍サイクルにおいて、その冷媒の漏洩状態を光学的
に検出し、この検出結果に応じ圧縮手段をその冷媒不足
に伴う不適正な作動から保護するようにした圧縮機保護
装置を提供しようと。

するものである。

（課題を解決するだめの手段） かかる課題の解決にあたり、本発明の構成上の特徴は、
第１図にて例示するごとく、冷媒を封入されて圧縮手段
１ａの選択的作動に応じ前記冷媒を循環するようにした
車両用冷凍サイクル１において、前記冷媒の乾き度を、
同冷媒を透過する光の変化量として検出する光学検出手
段２と、前記検出変化量が許容範囲から外れているとき
圧縮手段１ａの作動を禁止するように制御する制御手段
３とを設けるようにしたことにある。

（作用効果） このように本発明を構成したことにより、冷凍サイクル
１中の冷媒の乾き度を、光学的検出手段２によって、前
記冷媒に対する透過光の変化量として検出し、この検出
変化量が前記許容範囲から外れたとき制御手段３によっ
て圧縮手段１ａの作動を禁止するようにしたので、冷凍
サイクル１の配管系統の接続不良等のために同配管系統
から冷媒が不必要に漏洩しても、圧縮機１ａの作動を即
座に禁止することになり、その結果、圧縮Ｎ　１　ａを
その冷媒不足下での過負荷作動から保護し得る。

かかる場合、冷媒の漏洩を、その乾き度に対する光量変
化として検出するので、冷媒不足状態の発生の有無の誤
検出を伴うことなく、圧縮機１ａの冷媒不足下での作動
禁止を精度よく実現できる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面により説明すると、第２
図は、車両用ニアコンディショナの冷凍サイクルＲｃに
本発明が適用された例を示しており、この冷凍サイクル
ＲＣＧこは、適正量の冷媒が共に封入されている。冷凍
サイクルＲｃは、圧縮機１０を備えており、この圧縮機
１０は、電磁クラッチ２０の選択的係合により、当該車
両のエンジンから■プーリ３０を介し動力を伝達されて
作動し配管Ｐｌ内の冷媒を吸入圧縮して圧縮冷媒として
配管Ｐ２内に吐出する。なお、電磁クラッチ２０はその
電磁コイル２０ａの選択的励磁により係合する。

凝縮器４０は、図示しない冷却ファンによる放熱作用の
もとに配管Ｐ２からの圧縮冷媒を凝縮し凝縮冷媒として
配管Ｐ３内に付与する。気液分離器５０は、配管ｐ４か
らの凝縮冷媒をガス相成分と液相成分に分離し、この液
相成分を冷媒として配管Ｐ４、本発明の要部を構成する
乾き度検出ａ）Ｓ、及び配管Ｐ５を通し膨張弁６０に付
与する。

膨張弁６０は、その温度検出素子６０ａによる配管Ｐｌ
内の冷媒の温度検出結果に応じ、配管Ｐ５からの冷媒を
膨張させて低温低圧の冷媒として配管Ｐ６を通しエバポ
レータ７０に付与する。エバポレータ７０は、その流入
冷媒の蒸発作用に応じ、ブロワ７０ａから当該車両の車
室内に吹出すべき空気流を冷却するとともに同流入冷媒
を配管Ｐｌ内に付与する。なお、各配管Ｐ、〜Ｐ０はそ
れぞれアルミニウム材料により形成されている。

乾き度検出器Ｓは、第２図及び第３図に示すごとく、両
配管Ｐ４．Ｐ５間に同軸的に組付りられている。この乾
き度検出器Ｓは、ケーシング１００を有しており、この
ケーシング１００はアルミニウム材料からなる筒体１０
０ａ及び蓋体１００ｂによって構成されている。筒体Ｌ
　ＯＯａは、その底壁中央に穿設した貫通穴部１０１に
て配管Ｐ５の一端部にロー付けにより嵌着されており、
この筒体１００ａには、蓋体１００ｂがその中央ボス部
１０２を筒体１００ａの開口端部にロー付けにより嵌着
して組付けられている。また、蓋体１００ｂは、その中
央部に穿設した貫通穴部１０３にて、配管Ｐ５の一端部
にロー付けにより嵌着されており、貫通穴部１０３の内
径は貫通穴部１０１の内径に等しい。

ガラス管体１１０は、パイレックスガラス等の透明耐圧
ガラスからなるもので、このガラス管体１１０は、その
外表面をケーシング１００の中空部内表面に左右各一対
のＯリング１１０ａ、１１０ｂ及び１１０ｃ、１１０ｄ
を介し密着させるように、ケーシング１００の中央部内
に同軸的に嵌装されている。かかる場合、ガラス管体１
１０の内径はケーシング１００の各貫通穴部１０１，１
０３の内径に等しい。

発光体１２０は、アルミニウム材料からなる略環状ホル
ダー１２１を有しており、このホルダー１２１は、その
ボス部１２１ａを、ケーシング１００の周壁中央に半径
方向に穿設した貫通穴部１０４に液密的に嵌装し、かつ
そのフランジ部１２１ｂを貫通穴部１０４の外周縁部分
にロー付けにより固着して組付けられている。かかる場
合、ホルダー１２１のボス部１２１ａの先端面はガラス
管１１０の外周面中央に円弧状に密着している。

ホルダー１２１の段付中空穴１２１Ｃの大径部内には、
発光ダイオードを内蔵する発光素子１２２が同軸的に嵌
装されており、この発光素子１２２は、その発光ダイオ
ードから導通により生じるビーム光を段付中空穴２１　
ｃの小径部及びガラス管体１１０の周壁を通し同ガラス
管体１１０の中空部内に入射させる。なお、ホルダー１
２１のフランジ部１２１ｂには、アルミニウム材料から
なる蓋体１２３が段付中空穴１２１ｃの大径部を密封す
べく各ビス１２４，１２４により締着されている。

受光体】３０は、アルミニウム材料からなる略環状ホル
ダー１３１を有しており、このボルダ−１３１は、その
ボス部１３１ａを、ケーシング１００の周壁中央に貫通
穴部１０４に対向して半径方向に穿設した貫通穴部１０
５に液密的に嵌装し、かつそのフランジ部１３１ｂを貫
通穴部１０５の外周縁部分にロー付けにより固着して組
付けられている。かかる場合、ホルダー１３１のボス部
１３１ａの先端面はガラス管体１１０の外周面中央に円
弧状に密着している。ホルダー１３１の段付中空穴１３
１ｃの大径部内には、ホトトランジスタを内蔵する受光
素子１３２が同軸的に嵌装されており、この受光素子１
３２は、ガラス管体１１０及び段付中空穴１３１ｃの小
径部を通し発光素子１２２からのビーム光を前記ホトト
ランジスタにて受光したときこのホトトランジスタの受
光量に伴う導通度合に応じ受光電圧■を発生する。なお
、フランジ部１３１ｂには、蓋体１２３と同様の蓋体１
３３が各ビス１３４，１３４により締着されている。

こ−において、凝縮器４０の冷媒出口の乾き度（以下、
乾き度りという）と受光素子１３２からの受光電圧Ｖと
の関係について説明する。因みに、気液分離器５０内に
冷媒の液相成分が存在している場合には、気液分離器５
０の液媒出口、即ち配管Ｐ４内には完全な液体状態にて
冷媒が存在することが観察される。従って、このような
状態にあっては、発光素子１２２からのビーム光はすべ
てガラス管体１１０を直進透過して受光素子１３２に入
射するので、この受光素子１３２からの受光電圧Ｖは最
大電圧となる。

また冷凍サイクルＲｃ中の冷媒の量が減少すると、凝縮
器４０の冷媒出口の冷媒は、冷媒の減少量に応じた乾き
度りをもつようになることが観察される。こ−に、乾き
度りは、（凝縮器４０の冷媒出口における冷媒のガス相
成分）／（同冷媒出口における冷媒のガス相成分と液相
成分の和）によって表される。従って、乾き度りと冷媒
の減少量とは互いに逆方向に変化するため、乾き度りが
大きい程ガラス管１１０の中空部内の冷媒の流量が減少
し同中空部内のガス相成分による気泡量が多くなる。こ
のことは、ガラス管体１１０の中空部内の気泡量が多い
程（つまり、同中空部内の冷媒の流量が少ない程）発光
素子１２２から受光素子１３２へのビーム光の透過入射
量が減少することを意味する。以上のようなことを前提
として、受光電圧と乾き度りとの関係を調べてみたとこ
ろ、第４図に示すごとく特性曲線ρとして得られた。

但し、Ｄ＝ＯのときＶ　−Ｖ　ｍａｘとなる。また乾き
度りをモリエール線図（第５図参照）との関係で示せば
、符号りは冷媒の飽和状態（つまりＤ＝０）を表し、ま
た符号Ｉ７ｏは冷媒の許容乾き度Ｄｏでの状態を表す。

本実施例では、冷媒の減少数の許容限界に対しり。−０
，０５と定められている。

次に、電磁クラッチ２０のための電気回路構成について
第２図を参照して説明すると、操作スイッチＳＷは、ニ
アコンディショナを作動させるとき操作されて操作信号
を生じる。Ａ−Ｄ変換器２００ａは受光素子１３２から
の受光電圧をディジタル変換しディジタル電圧として発
生する。マイクロコンピュータ２００ｂは、第６図に示
すフローチャートに従い、Ａ−Ｄ変換器２００ａとの協
働によりコンピュータプログラムを実行し、この実行中
において、発光素子１２０の発光ダイオード、電磁コイ
ル２０ａ及び表示ランプＬ、　ａにそれぞれ接続した各
駆動回路２００ｃ、２００ｄ及び２００ｅのための演算
処理をする。但し、コンピュータプログラムはマイクロ
コンピュータ２００ｂのＲ，ＯＭに予め記憶されている
。なお、マイクロコンピュータ２００ｂは、イグニッシ
ョンスイッチＩＧを介しバッテリＢから給電されて作動
状態となり操作スイッチＳＷからの操作信号に応答して
コンピュータプログラムの実行を開始する。

このように構成した本実施例において、イグニッション
スイッチＩＧの閉成により当該車両のエンジンを始動さ
せて同車両を発進させるとともにマイクロコンピュータ
２００ｂを作動状態におく。

しかして、操作スイッチＳＷから操作信号を発生させる
と、マイクロコンピュータ２００ｂが第６図のフローチ
ャートに従いステップ３００にてコンピュータプログラ
ムの実行を開始し、ステップ３１０にて初期化し、ステ
ップ３２０にて、発光素子１２２の発光ダイオードを導
通するに必要な発光信号を発生し、これに応答して駆動
回路２００Ｃが発光素子１２２からその発光ダイオード
の導通によりビーム光を発生さ亡る。すると、この発光
素子１２２からのビーム光が現段階における冷媒の乾き
度Ｄ（第４図参照）に応じガラス管体１１０を通り受光
素子１３２に入射して同受光素子１３２から受光電圧Ｖ
を生じさせる。

コンピュータプログラムがステップ３３０に進むと、マ
イクロコンピュータ２００ｂが、受光素子１３２からの
受光電圧Ｖに基きＡ−Ｄ変換器２００ａから生じるディ
ジタル電圧■を所定電圧Ｖ。と比較する。かかる場合、
所定電圧■。は許容乾き度Ｄｏ　　（第４図参照）に対
応するものとじてマイクロコンピュータ２００ｂのＲＯ
Ｍに予め記憶されている。しかして、■〉Ｖｏであれば
、マイクロコンピュータ２００ｂが、ステップ３３０に
てｒＹＥＳ］と判別し、ステップ３００ａにて計時デー
タＴｙ（ステップ３１０にてＴｙ＝Ｏと初期化済み）に
「１」を加算しこの加算結果を′Ｆｙと更新し、ステッ
プ３４０にて、計時データＴｎ（ステップ３１０にてＴ
ｎ＝Ｏと初期化済み）とステップ３３０ａにおける計時
データＴｙ　（＝１）との和く２（分）の成立のもとに
「ＮＯ」と判別する。かかる場合、ステップ３４０にお
ける判別基準「２〈分）」は、ステップ３３０における
誤判別を防止するに必要な時間としてマイクロコンピュ
ータ２００ｂのＲ，ＯＭに予め記憶されている。

各ステップ３３０．３３０ａ及び３４０における循環演
算中においてＴｙ≧２（分）の成立によりステップ３４
０での判別がｒＹＥｓＪになると、マイクロコンピュー
タ２００ｂが、ステップ３４０ａにて発光信号を消滅し
、ステップ３５０にて、Ｔ　ｒＩ＝　０に基き［ＮＯＪ
と判別し、かつステップ３６０にて、電磁クラッチ２０
の係合に必要な係合信号を発生する。しかして、駆動回
路２００Ｃかマイクロコンピュータ２００　ｂからの発
光信号の消滅に応答して発光素子１２２からのビーム光
の発生を停止させ、また、駆動回路２００ｄがマイクロ
コンピュータ２００ｂからの係合信号に応答して電磁コ
イル２０ａを励磁する。すると、電磁クラッチ２０が電
磁コイル２０　ａの励磁により係合しエンジンの動力を
圧縮機１０に伝達してこれを作動させる。このため、圧
縮機１０が配管Ｐｌ内の冷媒を吸入圧縮し圧縮冷媒とし
て配管Ｐ２内に吐出し、凝縮器４０が配管Ｐ２からの圧
縮冷奴を凝縮し配管Ｐ３内に付与する。なお、このよう
に配管Ｐ３内に付与された凝縮冷媒は、気液分離器５０
、乾き度検出器Ｓ及び膨張弁６０を通し低温低圧の冷媒
としてエバポレータ７０に付与される。

一方、上述のように、コンピュータプログラムかステッ
プ３００での実行開始後ステップ３３０に進行したとき
、■≦■ｏのためにステップ３３０における判別がｒＮ
ｏ、となった場合には、マイクロコンピュータ２００ｂ
が、ステップ３３０ｂにて、計時データＴｎ（ステップ
３１０にてＴｎ＝ｏと初期化済み）に「１」を加算する
とともにこの加算結果をＴｎと更新し、ステップ３４０
にて、Ｔ　ｎ　＋　Ｔ　ｙ　＜　２　（分）に基き「Ｎ
Ｏ」と判別する。しかして、各ステップ３３０，３３０
ｂ及び３４０における循環演算の間に、Ｔｎ≧２（分）
の成立によりステップ３４０での判別が「ＹＥＳ、にな
ると、マイクロコンピュータ２００ｂが、ステップ３４
０ａにて発光信号の消滅により発光素子１２２からのビ
ーム光の発生を停止させ、ステップ３５０にて、ステッ
プ３３０ｂにおけるＴｎ嬌２（分）に基きｒＹＥＳＪと
判別し、ステップ３７０にて表示ランプＬａの点灯に必
要な点灯信号を発生し、かつステップ３８０にて係合信
号の発生を禁止する。すると、駆動回路２００　ｅがマ
イクロコンピュータ２００ｂからの点灯信号に応答して
表示ランプＬａを点灯させて冷凍サイクルＲｃ中の冷媒
不足を表示させるとともに、駆動回路２００ｄがマイク
ロコンピュータ２００ｂからの係合信号の発生禁止に基
き電磁クラッチ２０の非係合に伴う圧縮機１０の停止を
そのまま維持する。

以上説明したように、冷媒の乾き度りと受光素子１３２
からの受光電圧Ｖとの関係が第４図の特性曲線ρにより
特定されることに着目して、マイクロコンピュータ２０
０ｂによるコンピュータプログラムの実行開始毎に、そ
の各実行開始後２（分）間の間、受光素子１３２からの
受光電圧Ｖと所定電圧Ｖｏとの比霊咬判別を行い、Ｖ）
Ｖｏ　（即ち、Ｄ　＜　Ｄ　ｏ　）のときには圧縮機１
０の作動開始を許容し、一方、■≦Ｖｏ（即ち、Ｄ≧Ｄ
ｏ　）のときには圧縮機１０の作動開始を禁止するよう
にしたので、冷凍サイクルＦｊ　ｃにおける冷媒の漏れ
等による不足をマイクロコンピュータ２００ｂの実行開
始毎にチエツクして、圧縮機１０をその冷媒不足下での
作動回避により保護する。

なお、本発明の実施にあたっては、乾き度検出器Ｓを、
両配管Ｐ４．Ｐ５間に限ることなく、例えば、配管Ｐ３
或いはＰ６中に介装して実施してもよい。

また、本発明の実施にあたっては、ニアコンディショナ
の冷凍サイクルに限らず、車両用冷蔵装置の冷凍サイク
ル等の各種冷凍サイクル、或いはアキュムレータサイク
ルを持つ冷凍サイクルにも本発明を適用して実施しても
よい。

また、本発明の実施にあたっては、各ステップ３２０〜
３５０．３７０及び３８０における演算処理を、ステッ
プ３６０における演算処理の繰返し中において行うよう
にしてもよい。

また、本発明の実施にあたっては、ガラス管体１１０中
の冷媒に入射するビーム光の同冷媒に対する反射光、拡
散光を受光素子１３２により受光するように実施しても
よい。

【図面の簡単な説明】

第１図は特許請求の範囲の記載に対する対応図、第２図
は本発明の一実施例を示すブロック図、第３図は第２図
における乾き度検出器の断面図、第４図は冷媒の乾き度
と受光素子の出力との関係を示すグラフ、第５図はモリ
エール線図、及び第６図はマイクロコンピュータの作用
を示すフローチャー１・である。 符号の説明 １０　・・圧縮機、２０・・・電磁クラッチ、２００　
ｂ・・・マイクロコンピュータ、Ｒ，ｃ、・。 冷凍サイクル、Ｓ・・・乾き度検出器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　冷媒を封入されて圧縮手段の選択的作動に応じ前記冷
   媒を循環するようにした車両用冷凍サイクルにおいて、
   前記冷媒の乾き度を、同冷媒を透過する光の変化量とし
   て検出する光学的検出手段と、前記検出変化量が許容範
   囲から外れているとき前記圧縮手段の作動を禁止するよ
   うに制御する制御手段とを設けるようにしたことを特徴
   とする車両用冷凍サイクルの圧縮機保護装置。