JPH0428987B2

JPH0428987B2 -

Info

Publication number: JPH0428987B2
Application number: JP15972083A
Authority: JP
Inventors: Hiroyasu Nadamoto; Koichi Yosonara
Original assignee: Calsonic Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 1983-08-31
Filing date: 1983-08-31
Publication date: 1992-05-15
Also published as: JPS6050366A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、自動車用空気調和装置の冷房サイク
ル内を循環する冷媒の過充填及び該冷媒の高圧異
常の検出を行い、警報を発する等の必要な処理を
行う装置に関する。

一般に自動車用空気調和装置の冷房サイクル系
として、第１図に示すようなものがある。該冷房
サイクル内には冷媒が循環しており、該冷房サイ
クルは、コンプレツサ１と、該コンプレツサ１で
高温高圧になつた気体状の冷媒を冷却し凝縮させ
て高圧の液体にするコンデンサ２と、必要量の冷
媒を貯留し、該冷媒中の水分や塵埃を取り除き該
冷媒の気液分離を行うリキツドタンク３と、該冷
媒を急激に減圧し低圧の気化し易い冷媒にするた
めの膨張弁４と、該冷媒が蒸発しながら車室内空
気より熱を奪い車室内空気を冷却するエバポレー
タ６と、エバポレータ６の出口の冷媒温度を感温
し膨張弁４の開度を調整する感温筒５とから成
る。また、図示されていないが、コンプレツサ１
は、走行用エンジンによりマグネツトクラツチ８
を介して駆動され、車室内が一定温度以下になる
と、マグネツトクラツチの働きにより該コンプレ
ツサの働きが停止して、車室内の冷え過ぎを防止
するように形成されている。

このような自動車用冷房サイクルでは、コンプ
レツサが走行用エンジンにより駆動されるので、
走行状態によりコンプレツサ駆動回転数が変動
し、冷房サイクル内を循環する冷媒の循環量や圧
力が変動するおそれがある。

冷媒の循環量の変動は、リキツドタンク３が必
要に応じて循環する冷媒の量を調節するので、あ
る程度緩和される。しかし、冷房サイクル内に適
量の冷媒が充填されていない場合は、リキツドタ
ンクがあつても適量の冷媒をサイクル内に循環さ
せることはできない。特に該冷媒がサイクル内に
過充填された場合は、リキツドタンク内は液状の
冷媒で満杯になり、リキツドタンク内においても
冷媒のサブクール（過冷却）が進展し、膨張弁４
を経ても冷媒が蒸発し難い状態となり、エバポレ
ータでの冷媒の熱吸収が不充分となるため、冷房
性能が落ちる等の不都合が生じる。

また、前述した冷媒の圧力の変動は、例えば、
車連が急に変化してコンプレツサの駆動回転数が
急に変動した場合等に発生する。特に、冷媒の圧
力が異常に高くなつた場合は、冷媒温度も上昇
し、冷媒に含まれる潤滑油の劣化及び冷房性能の
低下等を引く起すおそれがある。

これらの不都合を事前に解消するために、従来
は第２図に示すように、リキツドタンク３の上部
にサイトグラス７を設けて該サイトグラス７を通
して冷媒の流動状態を観察し、冷媒量の過不足を
検出して適正な冷媒を充填している。この場合、
サイトグラス７を通して冷媒中に気泡が見られる
時は、冷媒量の不足を示し、気泡の無い時は一応
冷媒量が適正であることを示している。ところ
が、冷媒中に気泡が見られない場合は、充填冷媒
量が適正であるときばかりでなく、過充填状態の
場合であるとも考えられるので、冷媒の過充填を
正確に把えることは難しいものであつた。

また、冷媒の圧力を検出するハイプレツシヤス
イツチをリキツドタンク３に設け、冷媒の圧力が
異常に高くなつた場合にコンプレツサの働きを停
止させるようにして、冷媒の異常高圧を防止する
ものもある。しかし、ハイプレツシヤスイツチを
用いても異常高圧を検知するのみであり、冷媒の
過充填を正確に検知することはできない。

本発明は、このような実情に鑑みなされたもの
であり、冷房性能を低下させる冷媒の過充填及び
異常高圧を同一装置により検知し、かつ各々を判
別し、それぞれの場合に必要な処置を行うことの
できる装置を提供することを目的とする。その特
徴とする所は、冷房サイクルの高圧側液冷媒を案
内する冷媒通路内に、内部に作動流体が封入して
あり、該作動流体の圧力と前記冷媒との圧力差に
より作動する可動部を有するセンサを取付け、前
記可動部と連動してコンプレツサをオンオフさせ
るスイツチを前記可動部と連動させ、前記作動流
体として、前記冷媒の飽和圧力よりも飽和圧力の
高い特性を有すると共に、前記冷媒のサブクール
量が所定値以上になつて前記冷媒の圧力の方が前
記作動流体の圧力より高くなつた時、及び、前記
作動流体の全てが気化状態となつている圧力より
も冷媒の圧力の方が高くなつた時に前記スイツチ
を作動させる特性を有する作動流体を用い、前記
スイツチの作動時間を計測し当該作動時間が所定
値以上のときに警報手段を作動させるタイマー回
路を設けた点にある。

以下、本発明を図面に示す一実施例に基づいて
詳細に説明する。

第３図は本発明に係る冷房サイクル用冷媒の異
常状態警報装置の一実施例を示す概略図である。
また、第４図は第３図に示す冷房サイクル用冷媒
の異常状態警報装置を冷房サイクルに設けた場合
の概略説明図であり、第１図及び第２図に示す部
材と同一部材には同一符号を付してある。

第３図に示す冷媒配管１５は第１図におけるコ
ンデンサ２と膨張弁４との間に設けられた冷媒配
管の一部を示すものであり、この中には高圧の液
冷媒１２が案内されて循環している。冷媒配管１
５にはこれに形成された開口１７により冷媒配管
１５内と連通状態となつた空間を有するケーシン
グ１６が取付けられており、このケーシング１６
には先端が冷媒配管１５内にまで達する小径部と
ケーシング１６内に位置する大径部とからなるセ
ンサ１４が取付けられている。

このセンサ１４は内部に作動流体１３が封入さ
れており、この作動流体１３の圧力と冷媒１２の
圧力との圧力差により作動する可動部としてダイ
アフラム２３を有する。ケーシング１６内に取付
けられスイツチ端子２２を有する固定接片１９
と、ケーシング１６内に取付けられかつスイツチ
端子１９を有すると共にダイアフラム２３と連動
する可動接片２１とからなるスイツチ１０はタイ
マ回路１１と電気的に接続している。スイツチ１
０又はダイアフラム２３はスナツプ機構を有し、
スナツプアクシヨンを行なうようになつており、
ヒステリシスを持たせてある。すなわち、前記ダ
イアフラム２３と連動しているスイツチ１０は、
ある圧力差でスイツチが入り、その圧力差と異な
る圧力差でスイツチが切れるように形成してあ
る。スイツチが入る圧力差をセツト値と呼び、ス
イツチが切れる圧力差をDIFF値と呼ぶことにす
る。

また、前記タイマ回路１１は、警報手段２０及
び冷房サイクルの一部を形成するコンプレツサ１
の駆動伝達機構であるマグネツトクラツチ８と電
気的に接続しており、前記スイツチの作動時間す
なわち前記スイツチが入つてから切れるまでの時
間を計測し、該時間により、前記冷媒の異常状態
が冷媒の過充填によるものか異常高圧によるもの
かを判別し、前者の場合にはマグネツトクラツチ
８を作動してコンプレツサの動きを止め、後者の
場合には、コンプレツサの働きを止めると共に警
報手段２０の回路を作動させる働きを有する。

前記センサ１４内に封入してある作動流体１３
及び前記循環冷媒の温度と圧力の関係は第５図に
示してある。縦軸は圧力Ｐであり、横軸は温度Ｔ
である。符号H₁は作動流体１３の飽和液線を示
し、符号Ｆは循環冷媒１２の飽和液線を示し、作
動流体１３の飽和圧力が循環冷媒１２の飽和圧力
よりも高いことがわかる。前記センサ部に封入し
てある作動流体１３は、その容量が限られている
ので、液状の作動流体１３が存在する間は、飽和
液線H₁上を温度Ｔの上昇と共に圧力が上昇する
が、ある温度以上では作動流体１３がすべて気体
となるために、温度の上昇に対し圧力がほとんど
上昇しなくなり、直線H₂上の状態になる。前記
作動流体１３が気体と液体の併存する飽和状態か
ら気体のみの状態に変化する点をＭ、Ｏ、Ｐ点と
すると、該Ｍ、Ｏ、Ｐ点は前記センサ１４内に封
入する作動流体１３の容量を増減させることによ
り、調節できる。すなわち、流動流体１３の封入
量を多くした場合は、作動流体１３が全て気体に
なる温度が上昇するのでＭ、Ｏ、Ｐ点は飽和液線
H₁上を上昇する。つまり、作動流体１３の最大
圧力であるＭ、Ｏ、Ｐ（Max、Operating、
Pressure）は、作動流体１３の封入量を制限する
ことにより、自由に設定することができる。

本発明に係る冷房サイクル用冷媒の異常状態警
報装置は上述のような構成なので、以下に述べる
ような作用効果を有する。

第６図は第１図に示した冷房サイクルをモリエ
線図上に表わしたもので、縦軸は圧力Ｐを示し、
横軸はエンタルピｉを示す。図示上符号Ｆは冷媒
１２の飽和液線を示し、符号Ｇは冷媒１２の飽和
ガス線を示す。また、冷房サイクルの１サイクル
は線Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ａ又は１点鎖線A′→
B′→C′→D′→E′→A′で示され、それぞれ正規量
冷媒充填時の１サイクル及び冷媒過充填時の１サ
イクルを示す。直線Ｄ→Ｅ→Ａ及び一点鎖線
D′→E′→A′、コンプレツサ１の吐出口から膨張
弁４までの冷媒の状態を示し、直線Ｅ→Ａ及び一
点鎖線E′→A′は冷媒のサブクール（過冷却）を
示す。冷房サイクル内に正規量の冷媒が充填され
ている時は、リキツドタンク３内冷媒１２は、気
体と液体が併存し、飽和状態である飽和液線Ｆ上
の点Ｅの状態にある。ところが、冷媒過充填時で
は、リキツドタンク３内が液体の冷媒で満杯にな
り、リキツドタンク３内においてもサブクールが
進展し、第６図に示すようにサブクール量が増加
する。サブクールが増加した場合の冷媒１２のサ
ブクール状態変化E′→A′は第５図に示す直線
E′→A′に相当する。第３図に示すように、作動
流体１３の周囲には冷媒１２が導通しているため
に作動流体１３と冷媒１２は同じ温度変化をする
ので、第５図に示すように、冷媒１２がE′→
A′に状態変化すると、作動流体１３はＫ→Ｌの
ように状態変化し、作動流体１３の圧力の方が冷
媒１２の圧力より低くなる。これらのことから、
冷房サイクル内に冷媒を過充填した場合は、サブ
クールが増大し、サブクールが発生しているリキ
ツドタンク３と膨張弁４間の配管１５に設けられ
たセンサ１４内の作動流体１３の圧力は、該セン
サ１４周囲にある冷媒１２の圧力よりも低くなる
ことがわかる。またその圧力の逆転現象は、該セ
ンサ１４内に封入する作動流体１３の飽和圧力を
変えることにより調節できることがわかる。

このように、前記センサ１４内の作動流体１３
の圧力が冷媒１２より低くなると、ダイアフラム
２３の働きでスイツチ端子１８と２２とが接続
し、タイマー回路１１及びコンプレツサ１の駆動
力伝達機構であるマグネツトクラツチ８のスイツ
チが入る。前記タイマー回路１１のスイツチが入
ると、該カイマー回路はスイツチが切れるまでの
時間を計測する。またマグネツトクラツチ８のス
イツチが入るとコンプレツサ１は走行用エンジン
から駆動力が伝達されなくなり、作動を停止す
る。該コンプレツサ１の働きが止まると、冷房サ
イクル内の冷媒の循環が止まる。その場合におけ
るセンサ１４の周囲の冷媒１２とセンサ１４内の
作動流体１３と圧力差の時間的変化は第７図ａに
示される。第７図ａに示すように冷媒の過充填の
場合には、前記圧力差がセツト値（前述したよう
に、スイツチが入る圧力差）を超えると、DIFF
値（前述したように、スイツチが切れる圧力差）
になかなかもどらなくなる。これは、冷媒の過充
填の場合には、冷媒の圧力が単に高くなつた場合
と異なり、コンプレツサ１の作動を止めても、冷
媒はサブクールの状態を維持し、すぐには飽和状
態には戻らないので、比較的に圧力が降下しない
ためである。そこで前記タイマー回路により、前
記スイツチのオンオフの時間を計測し、その時間
がたとえば第７図ｃに示すｔ時間を超える場合に
は、第７図ｅに示すように警報手段２０の回路を
オンの状態にする。つまり、冷房サイクル内の冷
媒が過充填されている場合には、上述のようにし
て、警報手段２０の働きにより、冷媒の充填を行
う作業者又は自動車の運転者に冷媒の過充填状態
を知らせることができる。

また、本発明による装置では、冷房サイクル内
を循環する冷媒１２の圧力が車速の急変化等によ
り異常に高くなつた場合は、以下に述べるよう
に、コンプレツサの作動をオン、オフすることが
できる。

冷媒１２が異常に高圧になつた状態を第５図に
示す符号E₁点で表わすとすると、その状態を感
知するセンサ１４内の作動流体１３の状態は直線
H₂上にあり、作動流体１３の圧力は冷媒１２の
圧力より低くなる。そのためセンサ１４上部のダ
イアフラム２３の働きでタイマー回路１１及びコ
ンプレツサ１の駆動力伝達機構であるマグネツト
クラツチ８のスイツチが入る。前記タイマー回路
１１のスイツチが入ると、該タイマー回路１１は
スイツチが切れるまでの時間を計測する。またマ
グネツトクラツチ８のスイツチが入るとコンプレ
ツサ１は走行用エンジンから駆動力が伝達されな
くなり、作動を停止する。該コンプレツサ１の働
きが止まると、冷房サイクル内の冷媒の循環が止
まる。その場合におけるセンサ１４周囲の冷媒１
２とセンサ１４内の作動流体１３との圧力差の時
間的変化は第８図ａに示される。第８図ａに示す
ように、冷媒の異常高圧の場合には、前記圧力差
がセツト値を超えても、DIFF値にすぐ戻る。こ
れは、冷媒の異常高圧の場合には、冷媒の過充填
の場合と異なり、冷媒のサブクールが関係ないの
で、コンプレツサの作動が停止すると、すぐに冷
媒の圧力が下がるためである。そこで、前記タイ
マー回路は、第８図ｃに示すように、スイツチの
オン、オフと共にオン、オフしてスイツチの作動
時間を計測し、その時間が第７図ｃに示す時間ｔ
よりも短い場合は、第８図ｅに示すように、警報
手段２０の回路をオフ状態のままにする。また、
コンプレツサの作動は、第８図ｄに示すように、
前記スイツチのオン、オフに対応してオフ、オン
させる。

上述の実施例に使用する作動流体１３として
は、冷媒１２よりも飽和圧力の高いものなので、
例えば冷媒１２にR12（フロンガス）が用いられ
ている場合は、R12に窒素ガス等を添加して昇圧
したもの等が用いられる。

本発明は、上述の実施例に限定されるものでは
なく、さらに、次にような変形例が考えられる。

前記ケーシング１６内のダイアフラム２３の代
りにセンサ部上部をベローズ型に形成し、センサ
部内外の差圧により、該ベローズが上下動するよ
うにしても良い。この場合もダイアフラム２３を
使用した場合と同様な作用効果を有する。

また、前記警報手段１１としては、作業者又は
運転者の五感に訴えるものであれば、いかなる手
段でも良く、警報ブザーや警報ランプ等が考えら
れる。

以上の説明より明らかなように、本発明によ
れば、冷房性能を低下させる冷房サイクル内の冷
媒の過充填及び異常高圧を同一装置により検知
し、かつ、色々を判別し、それぞれの場合に必要
な処置を行うことができるので、ハイプレツシヤ
スイツチ等の高価な装置を必要とせず、単純で安
価な装置で、冷房サイクル内冷媒の異常を検知
し、常に冷房性能の良い正常状態で冷房サイクル
を稼動させることができる等のすぐれた効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は自動車用冷房サイクルの原理図、第２
図はリキツドタンクの構造を示す縦断面図、第３
図は本発明に係る冷房サイクル用冷媒の異常状態
警報装置の一実施例を示す概略図、第４図は第３
図に示す装置を冷房サイクルに設けた場合の原理
図、第５図は循環冷媒と作動流体の温度に対する
圧力の関係を示す線図、第６図はモリエ線図上に
冷房サイクルを表わした線図、第７図は冷媒の過
充填の場合の本発明による装置の作用説明図、第
８図は冷媒の異常高圧の場合の本発明による装置
の作用説明図である。１０……スイツチ、１１……タイマ回路、１２
……冷媒、１３……作動流体、１４……センサ、
２０……警報手段。

Claims

【特許請求の範囲】

１冷房サイクルの高圧側液冷媒を案内する冷媒
通路内に、内部に作動流体が封入してあり、該作
動流体の圧力と前記冷媒との圧力差により作動す
る可動部を有するセンサを取付け、前記可動部と
連動してコンプレツサをオンオフさせるスイツチ
を前記可動部と連動させ、前記作動流体として、
前記冷媒の飽和圧力よりも飽和圧力の高い特性を
有すると共に、前記冷媒のサブクール量が所定値
以上となつて前記冷媒の圧力の方が前記作動流体
の圧力より高くなつた時、及び前記作動流体の全
てが気化状態となつている圧力よりも冷媒の圧力
の方が高くなつた時に前記スイツチを作動させる
特性を有する作動流体を用い、前記スイツチの作
動時間を計測し当該作動時間が所定値以上のとき
に警報手段を作動させるタイマー回路を設けたこ
とを特徴とする冷房サイクル用冷媒の異常状態警
報装置。