JPH04132375U - 空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷媒状態検出器を備えた空調装置において、
配管内の冷媒状態を正確に検出し、常に冷媒が適正充填
か否かを判定できるようにする。 【構成】 ステップ１で冷媒流路内に設けられた圧力ス
イッチ２１からの検出信号を読込み、ステップ２でこの
圧力スイッチ２１からの検出信号が閉成か否かを判定
し、「ＹＥＳ」のときに、ステップ３およびステップ４
の冷媒センサ９からの検出電圧Ｖによる冷媒状態判定処
理を行なう。これにより、冷媒充填時の誤報知を防止
し、正確な冷媒の適正充填量を知ることができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、例えば自動車等に好適に用いられる空調装置に関し、特に、流路中 の冷媒状態を検出する冷媒状態検出器を備えた空調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、自動車，住宅等には冷房装置，暖房装置等の空調装置が装備され、室 内に暖気または冷気を供給するようになっている。

【０００３】 ここで、図５ないし図８に従来技術による空調装置として自動車用の冷房装置 を例に挙げて示す。

【０００４】 図中、１は冷房サイクルを示し、該冷房サイクル１はアンモニア，フレオンガ ス等の冷媒Ｆが循環する循環流路を形成した配管２と、該配管２の途中に冷媒Ｆ の循環方向（図中、矢示Ａ方向）に沿って順次設けられたコンプレッサ３，凝縮 器４および蒸発器５とから構成され、該蒸発器５はその吸熱面が運転室（図示せ ず）内へと臨むようになっている。

【０００５】 一方、コンプレッサ３は駆動源としてのエンジンに電磁クラッチ（いずれも図 示せず）を介して接続され、エンジンの回転で駆動されるようになっている。

【０００６】 そして、冷媒Ｆはコンプレッサ３によって圧縮された後、凝縮器４，蒸発器５ を通る間に、順次、高圧気体→高圧液体→低圧気体と相転移すると共に、該蒸発 器５においては液体から気体に相転移するときに、運転室内から熱を奪って該運 転室内を冷房するようになっている。

【０００７】 ６は凝縮器４と蒸発器５との間に位置して配管２の途中に設けられ、液体状態 となった冷媒Ｆを一時的に蓄えるレシーバタンクを示し、該レシーバタンク６に は覗窓６Ａが設けられ、該覗窓６Ａより冷媒Ｆの液化状況を目視できるようにし ている。

【０００８】 ここで、該レシーバタンク６は図６に示す如く配管２の一部をなす導入管２Ａ と導出管２Ｂとに接続され、その内部には除湿剤７が配設されている。そして、 該レシーバタンク６は凝縮器４からの気液混合状態となった冷媒Ｆを導入管２Ａ を介して導入し、この冷媒Ｆ中の水分を除湿剤７で除湿しつつ、液体（液相）状 態の冷媒Ｆを導出管２Ｂから後述の膨張弁８側に向けて矢示Ａ方向に流通させる ようになっている。

【０００９】 ８はレシーバタンク６と蒸発器５との間に位置して配管２の途中に設けられた 膨張弁で、該膨張弁８は減圧弁等によって構成され、レシーバタンク６から液相 状態となって導出されてくる冷媒Ｆを所定圧まで減圧させて矢示Ａ方向に流通さ せる。そして、該膨張弁８で減圧された冷媒Ｆは蒸発器５内を流通する間に蒸発 し、気相状態となってコンプレッサ３により再び圧縮される。

【００１０】 ９は光学式の冷媒状態検出器としての冷媒センサを示し、該冷媒センサ９は図 ６に示す如く、レシーバタンク６と膨張弁８との間に位置して配管２の導出管２ Ｂの途中に設けられ、内部に冷媒Ｆの流通する冷媒流路が導出管２Ｂの一部をな すように形成されたケーシング（図示せず）と、該ケーシングに設けられ、導出 管２Ｂを径方向から挟むように対向して配設された発光素子９Ａ，受光素子９Ｂ から構成され、該発光素子９Ａからの光を受光素子９Ｂが受光することにより、 導出管２Ｂ内を矢示Ａ方向に流通する冷媒Ｆの状態に応じた検出信号としての検 出電圧Ｖを図７に示す如く出力するようになっている。

【００１１】 そして、該発光素子９Ａおよび受光素子９Ｂは後述する制御回路１０に接続さ れている。

【００１２】 １０は冷媒の適正充填時に報知ランプ１１を点灯させる判定処理手段としての 制御回路を示し、該制御回路１０は運転室（図示せず）内に設けられ、入力側が 冷媒センサ９に接続され、出力側が報知ランプ１１に接続されている。そして、 該制御回路１０は配管２内の冷媒Ｆが適正な充填量になると、冷媒センサ９から の検出電圧Ｖが基準値としての所定電圧Ｖi よりも高くなるから、これに基づい て報知ランプ１１を点灯させ、配管２内の冷媒Ｆが適正充填量になっていること を作業者等に報知するようになっている。

【００１３】 このように構成される従来技術では、例えば自動車に冷房サイクル１を実装し た段階で、潤滑油を含むフレオンガス等の冷媒Ｆを配管２内に充填し、図示しな いエアコンスイッチを投入することによってコンプレッサ３を駆動し、冷房サイ クル１を稼動させる。これにより、コンプレッサ３は配管２内の冷媒Ｆを圧縮し つつ、矢示Ａ方向に流通させる。

【００１４】 そして、この冷媒Ｆは凝縮器４内を流通する間に凝縮されて気液混合状態にな り、レシーバタンク６内で気液分離され、液相状態の冷媒Ｆが膨張弁８を介して 蒸発器５内に流通し、この蒸発器５内で蒸発（気化）する間に運転室内の熱を奪 いつつ、運転室内を冷房し、気相状態となって再びコンプレッサ３により圧縮さ れる。

【００１５】 ここで、冷媒センサ９の各素子９Ａ，９Ｂは導出管２Ｂ内を矢示Ａ方向に流通 する冷媒Ｆが通常は液相状態となるレシーバタンク６と膨張弁８との間に配設さ れ、発光素子９Ａからの光を受光素子９Ｂが冷媒Ｆを介して受光することにより 、導出管２Ｂ内を矢示Ａ方向に流れる冷媒Ｆの状態に応じた検出電圧Ｖを運転室 内の制御回路１０に出力する。

【００１６】 そして、配管２内等に充填された冷媒Ｆが適正な充填量に達しているときには 、導出管２Ｂ内を流れる冷媒Ｆが完全に液相状態となり、発光素子９Ａからの光 は導出管２Ｂ内の冷媒Ｆを透過し、受光素子９Ｂで高い受光量をもって受光され るから、冷媒センサ９からの検出電圧Ｖは図７に示す所定電圧Ｖi よりも高レベ ルとなり、制御回路１０は冷媒センサ９からの検出電圧Ｖに基づき、運転室内に 設けられた報知ランプ１１を点灯させ、作業者等に適正充填時を知らせるもので ある。

【００１７】 また、冷媒充填時に冷媒Ｆが適正充填に達していないとき、または配管２内の 冷媒Ｆが外部に漏洩したりして冷媒不足となったときには、導出管２Ｂ内を流通 する冷媒Ｆが気液混合状態となって気泡が発生し、発光素子９Ａからの光が気泡 によって遮断され、受光素子９Ｂの受光量が低下するから、冷媒センサ９からの 検出電圧Ｖが所定電圧Ｖi よりも低下する。これによって、制御回路１０は前記 報知ランプ１１を消灯させ、未だに適正充填になっていないこと、または冷媒洩 れ等により冷媒不足となっていることを運転者および作業者に知らせることがで きる。

【００１８】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上述した従来技術では、冷媒Ｆの充填時には、コンプレッサ３を作 動させる前に、冷房サイクル１内を真空状態にし、その後に、例えば２００ｇ程 度の冷媒Ｆを予備充填してから、コンプレッサ３を駆動させつつ、適正充填量に 達するまで冷媒Ｆを充填するようにしている。しかし、周囲温度が低い寒冷地等 で冷媒充填を行なう場合には、予備充填時に充填される冷媒Ｆが低温の影響等で 、例えば５０ｇ程度まで少なくなることがあるため、コンプレッサ３を駆動させ てその後の充填作業を行なうときに、予備充填により配管２内に充填された冷媒 Ｆは気相状態のまま気液混合状態（気泡が発生する状態）とはならず、冷媒セン サ９の発光素子９Ａからの光は気相状態の冷媒Ｆを透過して受光素子９Ｂの受光 量が高くなってしまい、図８に示す特性線Ｘの如く充填開始時に一時的に検出電 圧Ｖが所定電圧Ｖi よりも高くなり、報知ランプ１１を点灯させ、冷媒センサ９ は冷媒Ｆが適正充填量に達していると誤判定してしまうという問題がある。

【００１９】 本考案は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本考案は寒冷地等の 低温条件下で空調装置に冷媒充填を行う場合にも、冷媒の適正充填時を正確に検 出できるようにした空調装置を提供することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】

上述した従来技術の課題を解決するために、本考案が採用する構成の特徴は、 流路の途中に設けられ、該流路中の冷媒による圧力を検出する圧力センサと、該 圧力センサからの信号に基づき冷媒による圧力が所定圧力よりも高くなったとき に冷媒状態検出器の検出動作を開始する冷媒状態検出許可手段とを備えたことに ある。

【００２１】

【作用】

上記構成により、ある程度所定量に近い冷媒が配管内に充填されたことを配管 内の圧力が高くなったことにより圧力センサで検知でき、冷媒状態検出器の検出 動作を開始させることができる。

【００２２】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図１ないし図４に基づいて説明する。なお、実施例で は前述した従来技術と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略する ものとする。

【００２３】 図中、２１は配管２の膨張弁８と冷媒センサ９との間に取付けられた圧力セン サとしての圧力スイッチを示し、該圧力スイッチ２１は図２に示す如く、後述す るケーシング２２，継手部２３，ピストン２４およびダイヤフラム２６等から構 成されている。

【００２４】 ２２はケーシングを示し、該ケーシング２２は例えば非導電性の合成樹脂材料 から有底筒状に形成され、後述する調圧ばね２９を収容するばね室２２Ａと、該 ばね室２２Ａの上側に形成され、ピストン２４が摺動可能に挿入されるシリンダ 室２２Ｂと、該シリンダ室２２Ｂの上端側にはピストン２４を抜止めする環状の 抜止部２２Ｃとが形成されている。

【００２５】 ２３は前記ケーシング２２の開口部と配管２とをつなぐ継手部を示し、該継手 部２３は略円錐の筒状に形成され、一方は配管２に穿設された圧力スイッチ取付 穴２Ｃに、他方は前記ケーシング２２の開口部に取付けられ、ケーシング２２を 配管２に接続するようになっている。

【００２６】 ２４は前記ケーシング２２のシリンダ室２２Ｂ内に摺動可能に挿通して設けら れたピストンを示し、該ピストン２４は先端側に設けられた小径の突出部２４Ａ が前記抜止部２２Ｃより上向きに突出している。

【００２７】 ２５，２５は前記ケーシング２２の軸方向にそれぞれ離間して設けられた電極 を示し、該各電極２５は略Ｌ字状に形成され、長尺の部分は後述する制御回路３ ０に図示しないコネクタおよびリード線を介して接続する導出部２５Ａとなって ケーシング２２の下側に突出し、短尺な部分は接点部２５Ｂとなり、該接点部２ ５Ｂはそれぞれ向き合うようにして抜止部２２Ｃ上に突出するように貼着されて いる。

【００２８】 ２６はダイヤフラムを示し、該ダイヤフラム２６は気密性を有する例えばゴム 膜等の可撓性材料によって円形に形成され、該ダイヤフラム２６の外周側は固定 部２６Ａとなり、該固定部２６Ａをケーシング２２の開口部と継手部２３との間 に挟み込むことにより、該ダイヤフラム２６はケーシング２２に固定されている 。２７は前記ダイヤフラム２６の中央に貼着された円形のダイヤフラム受、２８ は該ダイヤフラム受２７とピストン２４の突出部２４Ａとの間に挟持して設けら れた接点板を示し、該接点板２８は金属板により形成され、ピストン２４が下側 に移動することにより前記各電極２５の接点部２５Ｂに当接し、各電極２５を電 気的に接続する。

【００２９】 ２９は、ケーシング２２のばね室２２Ａ内に設けられた調圧ばねを示し、該調 圧ばね２９はピストン２４を下側から予め設定された押圧力でダイヤフラム２６ 側に付勢し、配管２内の冷媒Ｆが気液混合状態となる最小の圧力（以後、所定圧 Ｐｉという）、例えば４〜５Ｋｇ／ｃｍ2 となった時に、ピストン２４が下方に 移動するのを許容するようになっている。

【００３０】 このように構成される圧力スイッチ２１は、配管２内の冷媒Ｆによる圧力Ｐが 所定圧Ｐｉを越えたときにダイヤフラム２６が調圧ばね２９に抗して下側に変位 し、各電極２５を接点板２８によって閉成するようになっており、該圧力スイッ チ２１の閉成，開成状態の信号により、配管２内の圧力Ｐが所定圧Ｐｉに比して 高いか否か判定することができる。

【００３１】 次に、３０は配管２内の冷媒Ｆの充填状態を検出する判定処理手段としての制 御回路を示し、該制御回路３０は図３に示す如く、冷媒状態検出許可手段として の処理回路３１と、各種のスイッチ，センサ類との入出力を行う入出力制御回路 ３２と、記憶回路３３とから大略構成され、制御回路３０の入力側には冷媒セン サ９と圧力スイッチ２１およびエアコンスイッチ３４が接続され、出力側には報 知ランプ１１が接続されている。

【００３２】 ここで、制御回路３０はＲＡＭ，ＲＯＭ，ＣＰＵ等から構成されるマイクロコ ンピュータ（図示せず）からなり、図４に示すプログラムが格納されている。一 方、前記記憶回路３３内には冷媒センサ９からの検出電圧Ｖに基づいて冷媒Ｆの 充填量を判定するための所定電圧Ｖｉ等が格納されている。

【００３３】 本実施例は上述の如き構成を有するもので、空調装置としての基本的作動につ いては従来技術によるものと格別差異はない。

【００３４】 次に、冷房サイクル１への冷媒充填時における制御回路３０の判定処理につい て図４に基づき説明する。

【００３５】 まず、制御回路３０内の処理回路３１はエアコンスイッチ３４のＯＮ動作によ って処理動作がスタートし、ステップ１で圧力スイッチ２１からの信号を読込み 、ステップ２に移行する。

【００３６】 ステップ２では圧力スイッチ２１が閉成されているか否かを判定し、「ＹＥＳ 」と判定されたときには配管２内の冷媒Ｆによる圧力Ｐは所定圧Ｐｉ以上になっ ているから、ステップ３に移り、冷媒センサ９からの検出電圧Ｖを読込み、ステ ップ４に移る。ステップ４では、従来技術で説明したものと同様の手順により冷 媒センサ９からの検出電圧Ｖと所定電圧Ｖi とを比較して、冷媒Ｆが適正量充填 された時点で報知ランプ１１を点灯し、適正充填時を報知する。

【００３７】 一方、ステップ２で「ＮＯ」と判定されたときはステップ１に戻り、ステップ １以降の処理を繰り返す。

【００３８】 以上述べた通り、本実施例では冷房サイクル１の流路を構成する配管２の膨張 弁８と冷媒センサ９の間に、冷媒Ｆが所定圧Ｐｉとなったときに閉成する圧力ス イッチ２１を設け、該圧力スイッチ２１からの信号が閉成状態のとき、冷媒セン サ９の検出電圧Ｖにより冷媒状態の検出動作を開始させる制御回路３０を設けた から、例えば周囲温度が低い寒冷地等で冷房サイクル１に冷媒充填を行なう場合 、予備充填時に充填される冷媒Ｆが少なく、コンプレッサ３を駆動させても、駆 動時初期には冷媒Ｆが気相状態であるから、配管２内の圧力Ｐは所定圧Ｐｉより も低く、圧力スイッチ２１は開成状態となり、制御回路３０は冷媒センサ９から の検出電圧Ｖによる冷媒状態判定処理を中止している。

【００３９】 一方、配管２内の圧力Ｐが所定圧Ｐｉを越えたときは、充填された冷媒Ｆが気 泡を発生し易い気液混合状態となり、圧力スイッチ２１は閉成して制御回路３０ が冷媒センサ９の検出電圧Ｖによる冷媒状態判定処理を開始する。

【００４０】 そして、制御回路３０は冷媒充填時間の経過と共に冷媒状態検出器９からの検 出電圧Ｖが所定電圧Ｖｉよりも高くなった時点を冷媒Ｆの適正充填時と判定し、 報知ランプ１１を点灯して報知する。

【００４１】 従って、従来技術で述べたように配管２内の冷媒Ｆが不足して完全な気相状態 となり、冷媒センサ９の検出電圧Ｖが図８の特性線Ｘに示す如く、充填開始時に 一時的に所定電圧Ｖi を越えることがあっても、適正充填時であると誤って報知 するのを防止することができる。

【００４２】 なお、制御回路３０をマイクロコンピュータ等によりソフト回路によって構成 し、実施例の図４に示す制御処理プログラムのうちステップ１およびステップ２ は冷媒状態検出許可手段の具体例であるが、本考案はこれに限らず、たとえば機 械的なハード回路で構成してもよい。

【００４３】 また、実施例では、圧力センサとして図２に示すダイヤフラム式圧力スイッチ を例示したが、本考案は他の形式の圧力スイッチ、例えば抵抗線歪センサ、半導 体圧力センサ等を用いてもよいものである。

【００４４】 一方、報知手段は報知ランプ１１に限るものではなく、音声合成装置，ブザー 等を用いてもよく、圧力スイッチ２１に換えて圧力センサを用いてもよいことは 勿論である。

【００４５】 さらに、前記実施例では冷媒センサ９に光学式の冷媒センサを用いた場合を例 に挙げて説明したが本考案はこれに限らず自己発熱型の温度センサを冷媒センサ に用いることも可能である。

【００４６】

【考案の効果】

以上詳述した通り、本考案によれば流路の途中に設けられ、該流路中の冷媒に よる圧力を検出する圧力センサと、該圧力センサからの信号に基づき冷媒による 圧力が所定圧力よりも高くなったときに冷媒状態検出器の検出動作を開始する冷 媒状態検出許可手段とを設けたから、流路内の圧力が所定圧に達していないとき には、冷媒状態検出器による冷媒状態判定処理を中止する。

【００４７】 一方、流路内の圧力が所定圧に達したときには、冷媒状態検出許可手段は冷媒 状態検出器からの検出信号に基づいて冷媒の充填量が適正であるか否かを判定す ることができる。

【００４８】 従って、冷媒が極端に不足しているときに、冷媒が適正充填であると判定され る誤判定を確実に防止し、冷媒の適正充填時を正確に判定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例による冷房装置を示す回路図で
ある。

【図２】図１中の圧力スイッチを示す縦断面図である。

【図３】制御回路の構成を示すブロック図である。

【図４】冷媒状態検出許可および判定処理を示す流れ図
である。

【図５】従来技術による冷房装置の回路図である。

【図６】レシーバタンク等を示す説明図である。

【図７】冷媒センサからの検出電圧を示す特性線図であ
る。

【図８】寒冷地での冷媒充填作業時における冷媒センサ
からの検出電圧を示す特性線図である。

【符号の説明】

１ 冷房サイクル ２ 配管 ３ コンプレッサ ４ 凝縮器 ５ 蒸発器 ９ 冷媒センサ（冷媒状態検出器） ２１ 圧力スイッチ（圧力センサ） ３０ 制御回路（判定処理手段） Ｆ 冷媒

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒が循環する流路と、該流路を形成す
   る配管の途中にそれぞれ設けられた凝縮器および蒸発器
   と、該凝縮器と蒸発器との間に位置して前記配管の途中
   に設けられ、該配管内の冷媒を圧縮するコンプレッサ
   と、該コンプレッサによって圧縮された冷媒が液相状態
   となる前記流路途中に設けられた冷媒状態検出器と、該
   冷媒状態検出器からの検出信号に基づき前記配管内に充
   填された冷媒が適正な充填状態にあるか否かを判定する
   判定処理手段とからなる空調装置において、前記流路の
   途中に設けられ、該流路中の冷媒による圧力を検出する
   圧力センサと、該圧力センサからの信号に基づき冷媒に
   よる圧力が所定圧力よりも高くなったときに前記冷媒状
   態検出器の検出動作を開始する冷媒状態検出許可手段と
   を備えたことを特徴とする空調装置。