JPH04324083A - 空調装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車用の冷房
装置等に好適に用いられる空調装置に関し、特に、流路
内の冷媒状態を光学式の冷媒状態検出器で検出するよう
にし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】そこで、図４ないし図６に従来技術の空調
装置としての自動車用の冷房装置を例に挙げて示す。

【０００４】図において、１は冷房サイクルを示し、該
冷房サイクル１は、潤滑油を含むアンモニア、フレオン
ガス等の冷媒Ｆが循環する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とから大略構成され、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】ここで、コンプレッサ３はエンジン６と電
磁クラッチ７を介して接続され、該電磁クラッチ７はエ
ンジン６の回転出力をコンプレッサ３に伝達することに
より該コンプレッサ３を駆動させる。そして、配管２内
の冷媒Ｆはコンプレッサ３により圧縮された後、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。

【０００６】８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で、該レシーバタンク８に
は覗窓８Ａが設けられ、該覗窓８Ａで冷媒Ｆの液化状況
を目視できるようになっている。

【０００７】ここで、該レシーバタンク８は図５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９が配設されている。そし
て、該レシーバタンク８は凝縮器４からの気液混合冷媒
を導入管２Ａを介して導入させ、この冷媒Ｆ中の水分を
除湿剤９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１０側に向けて矢示Ａ方向に
流通させる。

【０００８】１０はレシーバタンク８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１０は減圧弁等によって構成され、レシーバタンク８
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１０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。

【０００９】１１はレシーバタンク８と膨張弁１０との
間に位置して配管２の導出管２Ｂ途中に設けられた冷媒
状態検出器としての光学式の冷媒センサを示し、該冷媒
センサ１１は図５に示す如く、導出管２Ｂの途中に対向
して配設された発光部としての発光素子１１Ａ、受光部
としての受光素子１１Ｂからなる光学式検出器により構
成され、導出管２Ｂ内を矢示Ａ方向に流通する冷媒Ｆが
液相状態となっているか、否かを検出するようになって
いる。

【００１０】即ち、液相状態の冷媒Ｆは光の透過性が高
いから、該冷媒センサ１１の受光素子１１Ｂは発光素子
１１Ａからの光を冷媒Ｆを介して受光し、該冷媒センサ
１１からの検出信号としての検出電圧Ｖは図６に示す所
定電圧Ｖｉ　よりも高レベルとなる。一方、配管２内の
冷媒Ｆが外部に漏れたりして、配管２内の冷媒Ｆが不足
してくると、導出管２Ｂ内を気液混合状態の冷媒Ｆが流
通し、光の透過性が低下するから、冷媒センサ１１は受
光素子１１Ｂの受光量が減少し、検出電圧Ｖが所定電圧
Ｖｉ　よりも低下してしまう。

【００１１】１２は冷媒不足時に警報ランプ１３を点灯
させる制御回路を示し、該制御回路１２は入力側が冷媒
センサ１１に接続され、出力側が警報ランプ１３に接続
されている。そして、該制御回路１２は配管２内の冷媒
Ｆが漏洩事故等により不足してくると、冷媒センサ１１
からの検出電圧Ｖが所定電圧Ｖｉ　よりも低下するから
、これに基づいて警報ランプ１３を点灯させ、配管２内
の冷媒Ｆが外部に洩れていることを自動車の運転者等に
警報するようになっている。

【００１２】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、エア
コンスイッチ（図示せず）の投入によって前記電磁クラ
ッチ７を作動させ、エンジン６とコンプレッサ３とを連
結して冷房サイクル１を稼動させる。これにより、コン
プレッサ３はエンジン６からの回転出力で駆動され、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
。

【００１３】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
８内で気液分離され、液相状態の冷媒Ｆが膨張弁１０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。

【００１４】一方、冷媒センサ１１はレシーバタンク８
から導出されてくる冷媒Ｆが液相状態となっているか、
否かを検出し、この冷媒Ｆが気液混合状態となってこの
冷媒Ｆ中に気泡が発生し、受光素子１１Ｂの受光量が低
下したときには検出電圧Ｖが所定電圧Ｖｉ　よりも下が
るから、制御回路１２は冷媒Ｆの漏洩事故等により冷媒
不足状態が発生したと判別し、警報ランプ１３を点灯さ
せることにより運転者に冷媒漏れ、または冷媒不足を警
報する。

【００１５】

【発明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、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、冷房サイクル１を稼動しているとき等
に、コンプレッサ３の圧縮により冷媒Ｆが温度上昇して
潤滑油が冷媒Ｆから分離し、配管２内を流通する冷媒Ｆ
中に潤滑油の不溶解領域が白濁状態となって発生するこ
とがあり、冷媒センサ１１の受光素子１１Ｂは冷媒Ｆの
白濁によって受光量が減少し、検出電圧Ｖが図６に示す
特性線１４の如く、例えば時間Ｔｉ程度の短時間だけ繰
返し所定電圧Ｖｉ　よりも低下してしまう。

【００１６】このため従来技術では、光学式の冷媒セン
サ１１により冷媒不足時等を検出する場合に、冷媒セン
サ１１からの検出電圧Ｖが冷媒Ｆの白濁時にも所定電圧
Ｖｉよりも低下し、警報ランプ１３が点灯することがあ
り、この原因が冷媒漏れによるものか、白濁によるもの
かを判別できないという問題がある。

【００１７】そこで、本出願人は上記問題を解決するた
めに、先に特願平２−４１１４９４号（以下、先行技術
という）において、タイマを用いた時間制御により冷媒
漏れと白濁とを判別できるようにした空調装置を提案し
た。

【００１８】しかし、本発明者はその後実験を繰返した
ところ、例えば自動車の路上走行時等のようにエンジン
６の回転数が変動する状態では、冷媒センサ１１からの
検出電圧Ｖが冷媒Ｆの白濁時にも前記時間Ｔｉを越えて
比較的長時間に亘り所定電圧Ｖｉ　よりも低下すること
があり、一方、エンジン６のアイドリング時には配管２
内を流れる冷媒Ｆ中に白濁は実質的に発生しないことが
分った。

【００１９】このため、エンジン６の回転数が変動する
状態では先行技術のようにタイマを用いて時間制御を行
ったとしても、冷媒漏れと白濁とを確実に判別するのが
難しいという未解決な問題がある。

【００２０】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明はエンジンが所定の回転数状態と
なったときに、冷媒漏れ等を検出することにより、冷媒
不足時を高精度に検出でき、信頼性を向上できるように
した空調装置を提供することを目的としている。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために本発明が採用する構成の特徴は、エンジンが所定
の回転数状態にあるか、否かを判定する回転数判定手段
と、該回転数判定手段によりエンジンが所定の回転数状
態にあると判定したときに、冷媒状態検出器からの検出
信号に基づき流路内の冷媒が不足しているか、否かを判
定する冷媒不足判定手段とを備えたことにある。

【００２２】

【作用】上記構成により、例えばエンジンの回転数状態
がほぼ一定となるアイドリング時に、冷媒状態検出器か
らの検出信号に基づき配管内の冷媒が不足しているか、
否かを判定するようにすれば、白濁による影響を実質的
になくすことができ、配管内を流れる冷媒の不足時を簡
単に検出することができる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図３に基
づき説明する。なお、実施例では前述した図４ないし図
６に示す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。

【００２４】図中、２１は冷房サイクル１の稼動時に自
動車の運転者等によって手動操作されるエアコンスイッ
チ、２２はレシーバタンク８と膨張弁１０との間に位置
し、配管２の導出管２Ｂ（図５参照）途中に設けられた
光学式の冷媒状態検出手段としての冷媒センサを示し、
該冷媒センサ２２は図２に示す如く、配管２の途中に接
続され、冷媒Ｆの流路の一部を構成する筒状のケーシン
グ２３と、後述の発光素子２７および受光素子２８とか
ら大略構成されている。

【００２５】また、該冷媒センサ２２のケーシング２３
には径方向に対向して筒状の取付部２３Ａ，２３Ａが径
方向外向きに突設され、該各取付部２３Ａの底部側には
ケーシング２３内の流路と連通する径方向の貫通穴２３
Ｂ，２３Ｂが各取付部２３Ａと同軸に穿設されている。 そして、各取付部２３Ａの底部側には該各貫通穴２３Ｂ
の径方向外側に位置して環状のシール溝２３Ｃ，２３Ｃ
が形成され、該各シール溝２３Ｃ内には後述の各Ｏリン
グ２６が装着されている。

【００２６】２４，２４はケーシング２３の各取付部２
３Ａに螺着された素子ホルダを示し、該各素子ホルダ２
４は金属材料により筒状に形成され、その先端側外周に
は取付部２３Ａ内に螺合するおねじ部２４Ａが形成され
ている。そして、該各素子ホルダ２４の内周側には基端
側部位に環状の段部２４Ｂが形成され、該各段部２４Ｂ
は発光素子２７、受光素子２８を各素子ホルダ２４内に
位置決めするようになっている。

【００２７】２５，２５はケーシング２３の各取付部２
３Ａ内にＯリング２６，２６を介して配設されたサイト
グラスを示し、該各サイトグラス２５は透明のガラス材
料等により厚肉の円板状に形成され、各素子ホルダ２４
の先端面とケーシング２３との間に各Ｏリング２６を介
して挟持されている。また、該各Ｏリング２６はケーシ
ング２３の各シール溝２３Ｃ内に装着され、ケーシング
２３と各サイトグラス２５との間をシールすることによ
り、ケーシング２３内を矢示Ａ方向に流通する冷媒Ｆが
各貫通穴２３Ｂから外部に漏洩するのを防止している。

【００２８】２７，２８は各素子ホルダ２４内に挿入さ
れ、該各素子ホルダ２４内に筒状の取付ボルト２９，２
９を介して固定された発光部および受光部を構成する発
光素子および受光素子を示し、該発光素子２７、受光素
子２８は環状の鍔部２７Ａ，２８Ａおよび端子ピン２７
Ｂ，２７Ｂ、２８Ｂ，２８Ｂを有し、鍔部２７Ａ，２８
Ａは各素子ホルダ２４の基端側内周に各取付ボルト２９
を螺着することにより、該各取付ボルト２９の先端面と
各素子ホルダ２４の段部２４Ｂとの間に挟持されている
。

【００２９】そして、該発光素子２７および受光素子２
８はケーシング２３の各取付部２３Ａに各素子ホルダ２
４を介して取付けられ、ケーシング２３の直径方向に各
サイトグラス２５を介して対向配設されている。

【００３０】かくして、冷媒センサ２２は発光素子２７
からの光を受光素子２８が受光することにより、ケーシ
ング２３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を従来技術で述べた冷媒
センサ１１とほぼ同様に出力するようになっている。

【００３１】３０はエンジン６の回転数を検出する回転
数検出手段としてのクランク角センサ、さらに、３１は
マイクロコンピュータ等によって構成されたコントロー
ルユニットを示し、該コントロールユニット３１は入力
側がエアコンスイッチ２１、冷媒センサ２２およびクラ
ンク角センサ３０等に接続され、出力側がコンプレッサ
３および警報ランプ１３等に接続されている。そして、
該コントロールユニット３１はその記憶回路内に図３に
示すプログラム等を格納し、配管２内を流通する冷媒Ｆ
が不足しているか、否かを判別する冷媒状態判別処理等
を行うようになっている。

【００３２】また、該コントロールユニット３１の記憶
回路には記憶エリア３１Ａ内に、クランク角センサ３０
で検出したエンジン回転数Ｎに基づきエンジン６のアイ
ドリング時を判別するための所定回転数Ｎ０　と、冷媒
センサ２２からの検出電圧Ｖが所定レベルよりも低下し
たか否かを判定するための所定電圧Ｖｉ　と、持続時間
Ｔを計数するためのタイマと、冷媒センサ２２からの検
出電圧Ｖが白濁により低下するときの時間Ｔｉ　よりも
長い所定時間Ｔｍ　（Ｔｍ　＞Ｔｉ　）等とがそれぞれ
格納されている。

【００３３】本実施例による空調装置は上述の如き構成
を有するもので、そ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】そこで、コントロールユニット３１による
冷媒状態判別処理等について図３を参照して説明する。

【００３５】まず、エアコンスイッチ２１の投入によっ
てコンプレッサ３を作動させ、処理動作をスタートさせ
ると、ステップ１でクランク角センサ３０からエンジン
回転数Ｎを読込み、ステップ２でエンジン回転数Ｎが所
定回転数Ｎ０　以下であるか、否かを判定し、「ＹＥＳ
」と判定したときにはエンジン６が所定回転数Ｎ０　以
下で回転し、回転数状態がほぼ一定となるアイドリング
時であるから、ステップ３に移ってタイマを零リセット
（Ｔ＝Ｏ）して停止させる。

【００３６】そして、ステップ４で冷媒センサ２２から
配管２内を流れる冷媒Ｆの状態に対応した検出電圧Ｖを
読込み、ステップ５でこの検出電圧Ｖが所定電圧Ｖｉ　
よりも大きいか否かを判定し、「ＹＥＳ」と判定したと
きには検出電圧Ｖが高く、配管２内に適正量の冷媒Ｆが
充填されていると判定できるから、ステップ６でリター
ンさせ、ステップ１以降の処理を続行させる。

【００３７】また、ステップ５で「ＮＯ」と判定したと
きには検出電圧Ｖが所定電圧Ｖｉ　以下に低下している
から、エンジン６のアイドリング時でも万一白濁が発生
した場合の誤検出防止すべく、ステップ７に移ってタイ
マを作動させ、検出電圧Ｖが所定電圧Ｖｉ　以下に低下
し続ける持続時間Ｔを計数する。そして、ステップ８で
この持続時間Ｔが所定時間Ｔｍ　よりも長いか否かを判
定し、「ＮＯ」と判定したときにはステップ９に移って
冷媒センサ２２から再び検出電圧Ｖを読込み、ステップ
５に戻ってこれ以降の処理を続行させる。

【００３８】これにより、検出電圧Ｖが冷媒Ｆの白濁に
基づき低下した場合には、持続時間Ｔが時間Ｔｉ　（Ｔ
ｉ　＜Ｔｍ　）程度となり、所定時間Ｔｍ　を越える前
に検出電圧Ｖは再び上昇し（図６参照）、ステップ５で
「ＹＥＳ」と判定されるから、この場合には白濁が原因
で検出電圧Ｖが低下したものとして判別処理でき、ステ
ップ６に移ってリターンさせる。

【００３９】また、ステップ８で「ＹＥＳ」と判定した
ときには持続時間Ｔが所定時間Ｔｍを越え、検出電圧Ｖ
は低下し続けているから、配管２内の冷媒Ｆが漏洩事故
等によって不足していると判定でき、ステップ１０に移
って警報ランプ１３を点灯させ、運転者に冷媒不足（冷
媒漏れ）を報知すると共に、コンプレッサ３を停止させ
る。

【００４０】一方、ステップ２で「ＮＯ」と判定される
間は、エンジン６が所定回転数Ｎ０よりも高い回転数状
態となり、例えばアイドル状態から加速状態となって回
転数が変動し易い状態であるから、ステップ６に移って
リターンさせ、エンジン６の次なるアイドリング時まで
待機させる。

【００４１】かくして、本実施例によれば、エンジン６
のアイドリング時に冷媒センサ２２からの検出電圧Ｖが
所定電圧Ｖｉ　よりも低下したか、否かを判定し、さら
に、持続時間Ｔを計数することにより、検出電圧Ｖの低
下の原因が冷媒Ｆの白濁によるものか、冷媒漏れによる
ものかを判別処理するようにしたから、前記先行技術で
述べた如くエンジン６の回転数変動により白濁と冷媒漏
れとを判別できなくなるような事態を確実に排除でき、
冷媒漏れ時には警報ランプ１３を点灯させてこれを運転
者に即座に報知でき、冷媒漏れ時の検出精度を向上でき
る。

【００４２】また、冷媒漏れ時にはコンプレッサ３を停
止させるから、コンプレッサ３が長時間に亘って運転さ
れ続けるのを防止でき、焼付き等の発生を抑えてコンプ
レッサ３を保護することができる。

【００４３】従って、本実施例によれば、配管２内に充
填した冷媒Ｆの白濁時に冷媒漏れとして誤検出するのを
確実に防止でき、冷媒漏れ時の検出精度を向上でき、信
頼性を高めうる上に、コンプレッサ３を冷媒漏れ時に保
護できる等、種々の効果を奏する。

【００４４】なお、前記実施例では、図３に示すプログ
ラムのうち、ステップ２が本発明の構成要件である回転
数判定手段の具体例を示し、ステップ５およびステップ
７〜９が冷媒不足判定手段の具体例を示している。

【００４５】また、前記実施例では、エンジン６のアイ
ドリング時に図３中のステップ３〜５およびステップ７
〜９の処理により冷媒漏れを判別するものとしてのべた
が、本発明はこれに限らず、例えば自動車の定速走行時
等のようにエンジン６の回転数がほぼ一定となるときに
冷媒漏れの判別処理を行うようにしてもよい。また、エ
ンジン６のアイドリング時に前記判別処理を行う場合に
は、ステップ７〜９の処理を省略し、ステップ５で「Ｎ
Ｏ」と判定したときにステップ１０に移って警報ランプ
１３を点灯させるようにしてもよい。

【００４６】一方、前記実施例では、クランク角センサ
３０からのエンジン回転数Ｎに基づきエンジン６のアイ
ドリング時を検出するものとして述べたが、これに替え
て、例えばスロットルバルブに付設されるアイドルスイ
ッチ等を用いてエンジン６のアイドリング時を検出する
ようにしてもよい。

【００４７】さらに、前記実施例では、冷媒センサ２２
のケーシング２３を配管２と別体に形成するものとして
述べたが、これに替えて、ケーシング２３を配管２と一
体形成し、各取付部２３Ａ、各貫通穴２３Ｂおよび各シ
ール溝２３Ｃに該当する部分を配管２に予め設けるよう
にしてもよい。

【００４８】さらにまた、前記実施例では、冷媒漏れ時
に警報ランプ１３を点灯させて、これを運転者に報知す
るものとして述べたが、これに替えて、運転者にディス
プレイ、警報ブザー、音声合成装置等を用いて冷媒漏れ
時を報知するようにしてもよい。

【００４９】

【発明の効果】以上詳述した通り本発明によれば、エン
ジンが所定の回転数状態となったときに、冷媒状態検出
器からの検出信号に基づき流路内の冷媒が不足している
か、否かを判定する構成としたから、エンジンの回転数
変動により冷媒不足と白濁とが判別できなくなるような
事態を排除でき、例えばエンジンのアイドリング時に冷
媒不足の判定を行うことにより、冷媒漏れ等による冷媒
不足時を高精度に検出でき、信頼性を向上させることが
できる等、種々の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す制御ブロック図である。

【図２】図１に示す冷媒センサの縦断面図である。

【図３】冷媒状態判別処理等を示す流れ図である。

【図４】従来技術による冷房装置を示す回路図である。

【図５】レシーバタンクおよび冷媒センサ等の取付状態
を示す説明図である。

【図６】冷媒センサの検出電圧を示す特性線図である。

【符号の説明】

２　　配管 ３　　コンプレッサ ４　　凝縮器 ５　　蒸発器 ６　　エンジン ７　　電磁クラッチ ８　　レシーバタンク １０　　膨張弁 １３　　警報ランプ ２２　　冷媒センサ（冷媒状態検出器）２７　　発光素
子（発光部） ２８　　受光素子（受光部） ３０　　クランク角センサ ３１　　コントロールユニット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　潤滑油を含む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べ
   くエンジンによって駆動されるコンプレッサと、該コン
   プレッサにより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、発光部からの光を受光部で受光する
   ことにより前記流路内の冷媒状態を検出する光学式の冷
   媒状態検出器とからなる空調装置において、前記エンジ
   ンが所定の回転数状態にあるか、否かを判定する回転数
   判定手段と、該回転数判定手段によりエンジンが所定の
   回転数状態にあると判定したときに、前記冷媒状態検出
   器からの検出信号に基づき前記流路内の冷媒が不足して
   いるか、否かを判定する冷媒不足判定手段とを備えたこ
   とを特徴とする空調装置。