JPH0460359A - 冷媒不足検出装置 - 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、空調装置の冷凍サイクルを循環する冷媒の不
足を検出する装置に関するものである。

「従来の技術」 従来、この種の冷媒不足検出装置は、例えば特公昭６１
−１４４３０号公報に示される冷凍装置に用いられてい
るものがある。この冷媒不足検出装置は、冷凍サイクル
のレシーバと膨張弁との間に接続される配管の中間部位
上方側に、同配管内に連通ずる室を設け、かつこの室内
に冷媒の気液状態を検出する検出手段を設置している。

そして、この検出手段により検出される気液体積比に基
づいて、冷媒の乾き度を求めこれにより、冷媒の不足を
検出するようにしたものである。

［発明が解決しようとする課題」 しかしながら、上記の装置は配管から室内に流入する冷
媒が均一になりにくく冷媒不足を高精度で検出すること
が困難であり、特に室に形成される冷媒出入口が１箇所
で、しかもその室が配管の上方に設けられるため、冷媒
の気体成分が溜まりやすく、冷凍サイクルの冷媒不足を
検出する装置としては十分な精度を発揮できないことが
あった。

さらに、冷凍サイクルの冷媒不足時には、熱交換器等に
液冷媒が停留して、配管において乾き度が大となる。そ
の現象は、管内流速が小さく外気温が低い程、即ち冷凍
サイクルの負荷が低い程顕著になる事が知られている。

つまり、冷凍サイクルの負荷により冷媒封入量が同じで
も乾き度が相違するため、上記従来装置では冷媒不足を
確実に検出できないという問題点がある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので
、冷凍サイクルの負荷の大小に拘わらず冷媒不足を適確
に検出できる、冷媒不足検出装置を提供することを目的
とするものである。

ｒ課題を解決するための手段Ｊ 上記目的を達成するための具体的手段として、冷凍サイ
クルを循環する冷媒の乾き度を求め、該乾き度が設定乾
き度以上のとき冷媒の不足を検出する冷媒不足検出装置
において、冷凍サイクルの負荷に連動して前記設定乾き
度を補正する設定乾き度補正手段を設けたことを特徴と
する冷媒不足検出装置が提供される。

［作用」 上記冷媒不足検出装置によれば、冷凍サイクルを循環す
る冷媒の乾き度を求め、該乾き度が設定乾き度以上のと
き冷媒不足を検出する。このとき、設定乾き度補正手段
が冷凍サイクルの負荷に連動して前記設定乾き度を補正
する。

「実施例Ｊ （第１実施例） 本発明の第１実施例を添付図面第１〜第３図を参照して
説明する。

第１図は車両用空調装置の冷凍サイクルの概略構成図で
ある。この冷凍サイクルは、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及
び入出力ＩＰ（いずれも図示しない）等から構成される
コントローラ１により、所定の空調制御プログラムに従
い自動制御される。

このため、コントローラ１には図示しない各種センサに
より検出される内外気温、エンジン冷却水温、日射量等
が入力され、温度設定や空調モード等が設定入力される
。冷凍サイクルはコンプレッサ１０を備えており、コン
トローラ１が出力する制御信号により付設の電磁クラッ
チ１１を制御し、当該車両のエンジンからの動力を受け
て作動する。

そして、配管Ｐ１からの冷媒を吸入圧縮し圧縮冷媒とし
て配管Ｐ２内に吐出する６コンデンサ１２は図示しない
冷却ファンの放熱作用のもとに配管Ｐ２からの圧縮冷媒
を凝縮し配管Ｐ、内に流入させる。

レシーバ１３は配管Ｐ、からの凝縮冷媒を気相冷媒と液
相冷媒とに分離し、液相冷媒のみを循環冷媒として配管
Ｐ４内に流入させる。膨張弁１４は、その怒温素子１４
ａの配管Ｐｉ内の冷媒の温度に対する検出結果に応じ、
配管Ｐ、からの循環冷媒を膨張させて配管Ｐ５を通しエ
バポレータ１５内に流入させる。エバポレータ１５は、
その流入冷媒に応じ、当該車両の車室内に吹き出すべき
空気流を冷却するとともに、同流入冷媒を配管Ｐ１内に
流入させる。１６はエバポレータ１５から吹き出される
空気流の温度を検出する温度センサであって、検出温度
がコントローラ１へ入力される。

冷凍サイクルには第１図に示すように、レシーバ１３と
膨張弁１４とを連結する配管Ｐ４に本発明の冷媒不足検
出装置２０が配設されている。この冷媒不足検出装置２
０は、第２図の拡大図に示すように気液分離室２１を設
け、その底壁２２に前記配管Ｐ、の水平配管部Ｐ、′か
ら分岐する分岐路２３を接続する。気液分離室２１の側
壁２４には、上下２本の流出路２５．２６を水平に設け
るとともに、還流Ｒ２７に連通ずる。還流路２７は前記
分岐路２３の分岐位置の下流側で水平配管部Ｐ４′に連
通ずる。上部流出路２５と還流路２７の連通部には、水
平可動弁２８を配置する。水平可動弁２８は弁室２９内
に配置したスプリング３０の弾力により、該水平可動弁
２８に設けた弁孔２８ａを還流路２７の流入口２７ａに
合致させるようにしである。そしてスプリング３０は、
気液分離室２１内の冷媒の圧力Ｐ□に応じて圧縮され水
平可動弁２８を弁室２９内へ後退させて弁孔２８ａの開
度を狭めるようにする。さらに、前記気液分離室２１内
にはフロート３１を配置するとともに、気液分離室２１
の底壁２２の外側にリードスイッチ３２を固定する。フ
ロート３１は気液分離室２１内の液体成分よりも軽く、
かつ気体成分よりも重くなるように、比重を調整して発
泡樹脂材料により形成する。そしてフロート３１の下面
にはマグネット３３を嵌着する。該マグネット３３は、
フロート３２が気液分離室２１内の冷媒の液面に従って
沈下したとき、前記リードスイッチ３２をオンするもの
である。リートスイ・ンチ３２のオン信号は、前記コン
トローラ１に入力される。

尚、冷媒の乾き度Ｘ及び設定乾き度Ｘ。は、以下のよう
に定義される。

冷媒の乾き度Ｘは、 Ｘ−冷媒（以下省略する）の気体成分の重量流量／（液
体成分の重量流量士気体成分の重量流量）と定義され、
設定乾き度Ｘ。は、 Ｘ０＝１／Ｈ＋ＣｌＡｌ／ｃａＡａ、「７−ヲ′ア−）
で定義される。但し、Ｃ１、液体成分の流出係数、Ｃ９
・気体成分の流出係数、Ａ、；上部流出管２５の断面積
、Ａ１：下部流出管２６の断面積、γｌ：液体成分の比
重、γ。気体成分の比重である。

上記構成の本実施例の場合、厳密には冷媒の乾き度でな
く気体成分の体積流量と液体成分の体積流量との比によ
り作動するものであり、実際には密度を考慮すべきで前
記のように定義される乾き度とは一致しないが、本質的
には同じ性格のものである。

以下上記構成の本実施例の作動について説明する。冷凍
サイクルの作動については、既に周知であるので詳細な
説明は省略し、主に冷媒不足装置２０の作動について説
明する。

空調装置が始動され冷凍サイクルが作動すると、冷媒が
冷凍サイクルを循環する。循環冷媒量が十分存在する場
合は、配管Ｐ４内の冷媒は全て液体成分で占められ、気
液分離室２１内にも分岐路２３から循環冷媒が流入して
その液体成分により該気液分離室２１を満たす。このた
め、上部流出管２５及び下部流出管２６から冷媒の液体
成分が流出して、還流管２７に流入し配管Ｐ４′に還流
するとともに、冷媒の液体成分の液面の上昇によりフロ
ート３１が浮上する。この場合の冷媒の乾き度ＸはＯで
ある。

一方、空調装置の長期間の使用により、配管系統等から
冷媒が漏洩して循環する冷媒量が不足すると、レシーバ
１３から配管Ｐ４に流れる循環冷媒中には、気相冷媒の
混入量が増大していく。このため、気液分離室２１内に
占める気体成分の体積が増加して、冷媒の液体成分の体
積が減少し液面が下降する６冷媒の乾き度Ｘが増加して
、設定乾き度Ｘ。以上となるような場合は、冷媒の気体
成分が上部流出路２５のみならず下部流出路２６からも
流出するとともに、フロート３１が気液分離室２１の底
壁２２まで沈下する。その結果フロート３１に嵌着した
マグネット３３により、リードスイッチ３２がオンする
。リードスイッチ３２のオン信号はコントローラ１に入
力され警告灯３４が点灯する。冷凍サイクルの低負荷時
には、上記作動により冷媒不足が検出される。

一方、冷凍サイクルの高負荷時には冷媒圧力ＰＲが高ま
り、気液分離室２１内の圧力が上昇して水平可動弁２８
をスプリング３０の弾力に抗して、弁室２９内へ後退さ
せる（第３図）、すると、還流路２７の流入口２７ａに
合致していた弁孔２８ａが移動して、該弁孔２８ａの開
度を狭める。

このため、上部流出管２５から流出して還流管２７に流
入する冷媒の気体成分の量が少なくなって、気液分離室
２１に溜まる気体成分の量が多くなる。従って、液体成
分の液面が下がりフロート３１が沈下して冷媒不足が検
出される。上記ように冷凍サイクルの高負荷時には、気
液分離室２１に溜まる気体成分の量を増加させ、気液分
離室２１内の乾き度を増加させる。このことは前記設定
乾き度Ｘ。の式についていえば、冷媒の気体成分が流出
する上部流出管２５の断面積Ａｇを狭めることとなり、
設定乾き度ｘ０の値を下げることとなる。これにより、
冷媒不足時において、冷媒の乾き度が高負荷に対して大
となる冷凍サイクルの低負荷時と同レベルで、高負荷時
の冷媒不足を検出することができる。

（第２実施例） 本発明の第２実施例の冷媒不足検出装置４０の構成は、
第４図に示されるように、冷凍サイクルのレシーバ１３
と膨張弁１４間の配管Ｐ、に気液分離室４１を配設し、
該気液分離室４１の下部とコンプレッサ１０の吸い込み
側の配管Ｐ１とを新たな配管Ｐ６により連通させたもの
である。そして、配管Ｐ６の途中には固定の絞り４２を
設ける。

その他、気液体分離室４１内にフロート４３を設け、該
フロート４３に嵌着したマグネット４４により、リード
スイッチ４５をオンして冷媒不足を検出することは、前
記第１実施例と同様である。

上記第２実施例の冷媒不足検出装置４０は、冷凍サイク
ルの高負荷時冷媒圧力Ｐ８とコンプレッサ１０の吸い込
み側の圧力Ｐ３との差圧△Ｐが高まることにより、気液
分離室４１内の下方に溜まる冷媒の液体成分を配管Ｐ、
に流出させ、その液面を下げて気液分離室２１内の乾き
度を増加させる。このことは前記第１実施例で説明した
と同様、結果的に設定乾き度Ｘ。の値を下げることにな
る。

配管Ｐ６に設けた固定絞り４２は、配管Ｐ６により流出
する冷媒の液体成分の量が必要以上に多くならないよう
にするためである。

第５図は、前記第２実施例の変形例を示したもので、配
管Ｐ６に設けた固定絞り４２の代わりに、電磁弁４６を
設けたものである。電磁弁４６は、外気温センサ（図示
せず）により検出される外気温を入力するコントローラ
１の制御信号により、外気温が高い程即ち冷凍サイクル
が高負荷になる程その弁開度を大きくするように制御さ
れる。従って、気液分離室４１からの冷媒の液体成分の
流出量が増加して、気液分離室２１内の乾き度か増加し
、前記と同様冷凍サイクルの高負荷時には設定乾き度ｘ
０の値が下かる。

（第３実施例） 第６図は、本発明の第３実施例を示したものである。冷
媒不足検出装置５０の要部を構成する気液分離室５１の
底壁５２に、冷凍サイクルの配管Ｐ、の水平配管部Ｐ４
′から分岐する分岐路５３を接続する。気液分離室５１
の側壁５４には、上下２本の流出路５５．５６を水平に
設け、それぞれ還流路５７．５８に連通ずる。還流路５
７は前記分岐路５３の分岐位置の下流側で水平配管部Ｐ
４に連通ずる。還流路５８は更にその下流に流路面積を
狭めて形成したベンチュリ部Ｐ４″に連通する。その他
、気液体分離室５１内にフロート５９を設け、該フロー
ト５９に嵌着したマグネット６０により、リードスイッ
チ６１をオンして冷媒不足を検出することは、前記第１
．２実施例と同様である。

冷凍サイクルの高負荷時には、配管Ｐ４内を流れる循環
冷媒の圧力ＰＩＩが高まり流速が上昇する。

すると、配管Ｐ４に形成したベンチュリ部Ｐ４″のベン
チュリ作用（吸引作用）が、低負荷時に比べてより大き
く作用し、気液分離室５１内の下方に溜まる冷媒の液体
成分を下部流出路５６から還流路５８を経由して配管Ｐ
、に流出させる。従って、気液分離室５１の液面を下げ
て見掛は上の乾き度を増加させる。このことは前記第１
実施例で説明したと同様、結果的に設定乾き度ｘ０の値
を下げることになる。

上記各実施例は、冷凍サイクルの高負荷時の冷媒不足の
検出に際しては、見掛は上の乾き度を増加させることに
より、結果的に設定乾き度Ｘ。が下がり、低負荷時には
冷媒不足となり高負荷時には冷媒不足とならない程度の
冷媒量の不足を適確に検出することが可能になる。この
場合、低負荷時及び高負荷時における乾き度Ｘと冷媒不
足量との相関関係等を求めることにより、不足冷媒の絶
対量を検出することも可能になる。

尚、前記循環冷媒の乾き度を、自己発熱式サーミスタを
用いて、その自己発熱により変化する抵抗値により検出
することもできる。

「発明の効果Ｊ 本発明は上記構成を有し、冷凍サイクルを循環する冷媒
の乾き度を求め、該乾き度が所定値以上のとき冷媒不足
を検出する際に、所定値補正手段が冷凍サイクルの負荷
に連動して前記所定値を補正するようにしたから、冷凍
サイクルの負荷の大小に拘わらず適確に冷媒不足を検出
することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明を適用した車両用空調装置の冷凍サイク
ルのブロック図、第２図及び第３区は第１実施例の要部
の拡大断面図、第４図は第２実施例のブロック図、第５
図は第２実施例の変形例のブロック図、第６図は第３実
施例の要部の拡大断面図である。 １１１．コントローラ、　２０．４０．５０　、、冷媒
不足検出装置、　２１．４１．５１　、、、気液分離室
、２５．５５　、、、上部流出路、　２６．５６．、、
下部流出路、　３１．４３．５９．、、フロート、　４
６．。 、電磁弁、　Ｐｌ、Ｐ２．Ｐ３．Ｐｌ、ＰＳ、、、配管
、　Ｐ。 ０．水平配管部、　Ｐ、、、、ベンチュリ部、Ｐ６．、
、新たな配管。 第 図 温度設定 空調モ 第 図 第 図 −］目却１ｇ′吋

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　冷凍サイクルを循環する冷媒の乾き度を求め、該乾き
   度が設定乾き度以上のとき冷媒の不足を検出する冷媒不
   足検出装置において、 冷凍サイクルの負荷に連動して前記設定乾き度を補正す
   る設定乾き度補正手段を設けたことを特徴とする冷媒不
   足検出装置。