JPH035681A - 冷媒不足検出方法 - 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］ 本発明は冷媒不足検出方法に関し、特に冷媒不足を早期
に検出することができ、冷房不良あるいはコンプレッサ
の損傷を有効に防止できる冷媒不足検出方法に関する。

［従来の技術］ 冷凍サイクルの循環路中の冷媒はパツキン等より次第に
漏れ、これが不足すると冷房不良等を生じるため、不足
を検出して適当時期に冷媒を補給する必要がある。そこ
で、この冷媒不足を検出して信号を発する装置を備えた
冷凍機が、特開昭６０−１９４２５９号公報に開示され
ており、ここでは、液冷媒を低温低圧の気液冷媒として
膨張噴出せしめる膨張弁が全開となったことで、冷媒不
足を検出している。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来の検出方法において、膨張弁が
全開になるということは、もはや後段の蒸発器において
スーパーヒートが制御できない程、冷媒が漏出している
ことを示し、冷房能力は大幅に低下しているおそれがあ
る。

本発明はかかる課題を解決するもので、冷房能力が大幅
に低減する以前に冷媒不足を確実に検出して、冷媒補充
を促すことができる冷媒不足検出方法を提供することを
目的とする。

［課題を解決するための手段］ コンプレッサ、コンデンサ、レシーバ、膨張弁、および
蒸発器を冷媒循環路で連結してなる冷凍サイクルの冷媒
不足検出方法は、上記コンプレッサの回転数と容量に冷
媒気体時の比重量を乗じて該コンプレッサを通過する冷
媒の重量流量を算出するとともに、上記膨張弁の開口面
積と前後差圧に冷媒液体時の比重量を乗じて該膨張弁を
通過する冷媒の重量流量を算出し、算出された上記膨張
弁通過冷媒の重量流量が、上記コンプレッサ通過冷媒の
重量流量より大きな値を示す時に冷媒不足とするもので
ある。

［作用］ 上記構成において、冷媒不足が生じていない状態では、
上記膨張弁を通過する冷媒は全て液体であり、算出され
る膨張弁通過冷媒の重１流量は、上記コンプレッサ通過
冷媒の重量流量と一致する。

ここで、冷媒不足を生じると、上記レシーバ内の液体冷
媒の液位は全体的に低下し、レシーバ内の出口管開口が
液面上に露出して上記膨張弁に送給される液体冷媒中に
気体冷媒が混入する。

この気体冷媒が混入した分、蒸発器を流通する冷媒の熱
容量は小さくなり、スーパーヒートを適正範囲に制御す
るために上記膨張弁は開口面積が増大せしめられる。し
かして、この増大した開口面積より算出される上記膨張
弁通過冷媒の重量流量は、上記コンプレッサ通過冷媒の
重量流量よりも大きくなり、冷媒不足が即座に知られる
。

かかる構成によれば、スーパーヒート制御が未だなされ
ている状態で冷媒不足が検出されるから、大幅に冷房能
力が低下する前に冷媒補充等の対策を採ることができる
。

［第１実施例］ 第１図には本発明の冷媒不足検出方法を適用した冷凍サ
イクルの構成を示す。図において、１０はコンプレッサ
で、電磁クラッチ１１を介して自動車エンジン１２によ
り駆動される。コンプレッサ１０の吐出側にはコンデン
サ１３が接続されており、このコンデンサ１３はコンプ
レッサ１０から吹出された気体冷媒を冷却用ファン１４
によって送風される冷却空気により冷却して凝縮する。

冷却ファン１４はモータ１４ａにより駆動される。

コンデンサ１３の下流側には、液体冷媒を溜めるレシー
バ１５が設けられ、該レシーバ１５の出口管１５１は電
気式膨張弁１６に至っている。この膨張弁１６はその弁
開度が電気的に変更されるもので、レシーバ１５からの
液体冷媒を低温低圧の気液２相状態の冷媒として膨張噴
出せしめる。

上記膨張弁１６の下流側には蒸発器１７が接続され、こ
の蒸発器１７は膨張弁１６より供給される気液冷媒と、
送風ファン１８によって送風される車室内ないし車室外
空気とを熱交換して液体冷媒を蒸発させる。冷媒の蒸発
潜熱により冷却された冷風は、ヒータユニット２４を介
して車室内へ吹出す。

ヒータユニット２４には、周知の如く、エンジン冷却水
を熱源とするヒータコア２４１と、ヒータコア２４１の
バイパス路２４２を通過する冷風の風量割合を調節して
車室内への吹出空気温度を調節する温度制御ダンパ２４
３等が内蔵されている。上記蒸発器１７の下流側はコン
プレッサ１０の吸入側に接続されている。

蒸発器１７の冷媒出口配管には温度センサ２１が設けら
れて、蒸発器出口側の冷媒温度ｔｒを検出し、また、蒸
発器１７の冷風出口には温度センサ２６が設けられて、
冷風温度ｔａを検出している。さらに、膨張弁１６の上
流側および蒸発器１７の下流側にそれぞれ圧力センサ２
２．２５が設けられて、この部分の冷媒圧力ＰＨ、ＰＬ
を検出している。

冷媒不足検出の機能を有する制御装置２７が設けられ、
該装置２７は、上記各センサ２１．２２．２５．２６の
信号ｔｒ、ＰＨ、ＰＬ　、ｔａおよびエンジン回転数信
号Ｎｅが入力する入力回路２７ａ、マイクロコンピュー
タ２７ｂ、および上記電磁クラッチ１１と膨張弁１６に
作動信号を出力する出力回路２７ｃより構成されている
。

上記入力回路２７ａはアナログ信号をデジタル信号に変
換するＡ−Ｄ変換器等を内蔵しており、また、出力回路
２７ｃは負荷を駆動するリレー回路等を内蔵している。

マイクロコンピュータ２７ｂはメモリを有し、該メモリ
内には、以下に詳述する制御プログラムがストアされて
いる。

第２図および第３図には制御プログラムのフローチャー
トを示す。

第２図において、ステップ１０１で初期条件を設定し、
続いて上記温度信号ｔａ、ｔｒ、圧力信号ＰＩ　、ＰＨ
およびエンジン回転数Ｎｅを入力する（ステップ１０２
）。ステップ１０３では、フロスト防止のため、温度ｔ
ａが所定値を下回らないように電磁クラッチ１１を０Ｎ
−ＯＦＦして、コンプレッサ１０の運転を制御する。

電磁クラッチＯＮでコンプレッサ１０が作動している状
態で、ステップ１０４で圧力ＰＬにおける飽和温度ｔｓ
を算出し、ステップ１０５でスーパーヒートＳＨ（＝ｔ
　ｒ−ｔ　ｓ　）を算出する。そして、上記スーパーヒ
ートＳＨが目標値ＳＨＯを維持するように、膨張弁１６
の開度（すなわち開口面積）φをＰＩＤ制御等で制御す
る（ステップ１０６）。

コンプレッサ１０が起動してから時間ＴＯが経過したか
判断しくステップ１０７）、経過していなければ一定の
サンプリングタイムＴｗの後、上記ステップ１０２〜１
０７を繰返す。

上記時間Ｔｏが経過して、コンプレッサ起動時の不安定
が解消された後は、第３図のステップ１０９以下に進ん
で冷媒不足の検出を行う。

ステップ１０９にて、圧力ＰＨにおける液体冷媒の比重
量γｅを算出し、ステップ１１０にて、下式により膨張
弁１６を通過する冷媒の重量流量Ｇｒｅを算出する。

Ｇｒｅ＝ＣＩ　Ｘφｘ　ｑ　ｘ　ｆ ここで、Ｃ１は定数である。

ステップ１１１で上記エンジン回転数よりコンプレッサ
１０の回転数を換算し、続いて圧力ＰＬ、温度ｔｒにお
ける気体冷媒の比重量γＳを算出しくステップ１１２）
、ステップ１１３にて、下式によりコンプレッサ１０を
通過する冷媒の重量流量を算出する。

Ｇｒｃ＝Ｃ２ＸＮｃｏＸＶｃｏＸ７ｓ ここで、Ｃ２は定数である。

ステップ１１４では算出された上記重量流量Ｇｒｅ、Ｇ
ｒｃの比ＤＥＬＴを演算し、ステップ１１５で、この比
ＤＥＬＴが一定値ＤＥＬＴｏ　（例えば１．５）より大
きいか判定する。大きくなければ冷媒不足は生じていな
いとして、カウンタ■をリセットしくステップ１１６）
、ステップ１０８へ戻る。

冷媒量が不足して、レシーバ出口管１５１の開口が液面
より露出すると、膨張弁１６に送給される液体冷媒中に
気体冷媒が混入し、冷媒の熱容量が小さくなる。そこで
、スーパーヒートを適正に維持するために膨張弁１６の
開度φは大きくなり、算出される上記重量流量Ｇｒｅが
重量流量Ｇｒｃより大きくなって、上記比ＤＥＬＴが一
定値ＤＥＬＴｏを越える。しかして、ステップ１１７て
′カウントアツプし、ステップ１１８て′カウンタ■の
カウント値にサンプリングタイムＴｗを掛けて冷媒不足
の継続時間を算出し、この継続時間が１分を越えると（
ステップ１１９）冷媒不足と判定して、必要な処置を採
るべく報知する（ステップ１２０）。

［第２実施例］ 本実施例は、可変容量コンプレッサを有する冷凍サイク
ルに本発明を適用したもので、コンプレッサ１０には容
量を変更するアクチュエータ１９が付設してあり、該ア
クチュエータ１９を制御装置２７の出力で操作して上記
コンプレッサ１０の容量を変更する。他の構成は上記第
１実施例と同一であり、制御装置２７の制御動作を示す
第５図、第６図のフローチャートも相違点のみを説明す
る。

すなわち、第１実施例では、冷風温度ｔａが所定値以下
とならないように電磁クラッチ１１によりコンプレッサ
１０を０Ｎ−ＯＦＦ制御していた・が（ステップ１０３
）、本実施例では上記温度ｔａを目標温度ｔａｏに一致
せしめるようにコンプレッサ容量を変更制御する（ステ
ップ２０６）。

この制御は、例えば制御装置２７より所定デユーティ比
のパルス信号を上記アクチュエータ１９に送出すること
により行なわれ、その関係の一例を第７図に示す。これ
により、コンプレッサ１０は熱負荷に応じてその容量が
変更せしめられ、効率的な運転が可能となる。

コンプレッサ１０を通過する冷媒の重量流量Ｇｒｃは、
ステップ２１２で容量制御信号よりコンプレッサ容量Ｖ
ｃｏを算出し、これを基にステップ２１４で既述の式に
より算出する。

他の制御手順は上記第１実施例と同一であり、同様の効
果を奏する。

上記各実施例において、冷媒圧力は飽和温度より算出で
きるから、圧力センサ２２に代えて同じ位置に温度セン
サを設け、また、圧力センサ２５に代えて、膨張弁１６
と蒸発器１７の間に温度センサを設ける構成としても良
い。

［発明の効果］ 以上の如く、本発明の冷媒不足検出方法は、算出したコ
ンプレッサ通過冷媒の重量流量と膨張弁通過冷媒の重量
流量に差異を生じた時に冷媒不足を検出するもので、ス
ーパーヒート制御が未だなされている早期段階で冷媒不
足を検出できるから、冷房能力の大幅低下を生じないう
ちに冷媒の補充が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の第１実施例を示し、第１
図は冷凍サイクルの全体系統図、第２図および第３図は
制御装置の制御フローチャート、第４図ないし第７図は
本発明の第２実施例を示し、第４図は冷凍サイクルの全
体系統図、第５図および第６図は制御装置の制御フロー
チャート、第７図はコンプレッサ容量の変化特性図であ
る。 １０・・・コンプレッサ １３・・・コンデンサ １５・・・レシーバ １６・・・膨張弁 １７・・・蒸発器 ２１．２６・・・温度センサ ２２．２５・・・圧力センサ 第２図 第１図 第３図 第５図 第４図 ４ａ 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. コンプレッサ、コンデンサ、レシーバ、膨張弁、および
   蒸発器を冷媒循環路で連結してなる冷凍サイクルの冷媒
   不足検出方法であって、上記コンプレッサの回転数と容
   量に冷媒気体時の比重量を乗じて該コンプレッサを通過
   する冷媒の重量流量を算出するとともに、上記膨張弁の
   開口面積と前後差圧に冷媒液体時の比重量を乗じて該膨
   張弁を通過する冷媒の重量流量を算出し、算出された上
   記膨張弁通過冷媒の重量流量が、上記コンプレッサ通過
   冷媒の重量流量より大きな値を示す時に冷媒不足とする
   ことを特徴とする冷媒不足検出方法。