JPH0539971A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 サイトグラスでの目視により冷媒の過充填を
防止して、サイクル効率に優れた冷凍装置を提供するこ
とを目的とする。 【構成】 冷媒凝縮器の下流に、冷媒の充填状態を検知
する冷媒充填量検知手段７が設けられている。この冷媒
充填量検知手段７は、冷媒凝縮器より流出する冷媒の温
度変化を圧力変化として検知する感温部７２、この感温
部７２の圧力変化が伝達されて、その圧力変化に応じて
伸縮するベローズ７１、および冷媒の状態を観察するサ
イトグラス７３等より構成されている。感温部７２は、
ベローズ７１と一体に設けられて、ベローズ７１の伸縮
に連動するように設けられ、その感温部７２の挙動をサ
イトグラス７３で観察するように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両用空気調和装置等
に用いられる冷凍装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、車両用空気調和装置等の冷凍装
置では、冷媒の充填を行う際に、レシーバの上部に設け
られたサイトグラスより冷媒の状態を観察しながら冷媒
充填量のチェックが行われている。通常は、冷媒の流れ
に含まれる気泡の有無によって判断し、気泡が消滅して
から一定量封入する方法が採られている。

【０００３】なお、実開昭５０−６０６５７号公報で
は、冷媒量の不足を検出するダイヤフラム機構を備えた
冷媒量警報装置が提案されているが、電気的接点を有し
ているため、接点部の汚れによる接点不良が心配され
る。このため、冷媒充填量のチェックは、サイトグラス
より直接確認できる方法であることが望ましい。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、サイトグラ
スより冷媒の状態を観察しながら行う冷媒充填終了の決
定は、作業者の経験に基づいて判断されるため、作業者
によって冷媒充填量が異なる場合が生じる。特に、車両
用の場合には、市場での適正な管理が困難で、一般的に
過充填になりやすい。

【０００５】その結果、例えば、サイクル効率を向上さ
せるために冷媒凝縮器に過冷却域を持たせた冷凍装置で
は、冷媒の過充填に伴う高圧上昇（図８参照）から冷媒
圧縮機の動力増大を招くことになる。また、冷媒充填量
が少な過ぎる場合には、サイクル効率の低下を招く等の
課題を有していた。

【０００６】本発明は、上記事情に基づいて成されたも
ので、その目的は、冷媒の過充填を防止して、サイクル
効率に優れた冷凍装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、冷媒凝縮器の下流に冷媒の状態を観察す
るサイトグラスを備えるとともに、前記冷媒凝縮器より
流出する冷媒の温度変化を圧力変化として検知する感温
部と、この感温部の圧力変化が伝達されて、その圧力変
化に応じて伸縮するベローズとを備え、前記感温部が、
前記ベローズの伸縮に連動するように設けられるととも
に、その挙動を前記サイトグラスで観察できる位置に配
されたことを技術的手段とする。

【０００８】

【作用】上記構成より成る本発明の冷凍装置は、以下の
作用を奏する。冷媒封入量が少ない時は、冷媒凝縮器か
らガス冷媒の混じった気液二相の冷媒が流出するため、
サイトグラスでは、全体に白く濁った状態が観察され
て、冷媒不足と判断することができる。

【０００９】その後、除々に冷媒を充填して、冷媒凝縮
器の出口側から液冷媒で満たされ始め、冷媒凝縮器から
液冷媒のみが流出するようになると、サイトグラスでは
透明な状態を観察することができる。このとき、冷媒温
度の低下に伴う感温部の圧力変化に応じてベローズが圧
縮されることから、ベローズに連動する感温部の挙動を
サイトグラスで観察することにより、冷媒の充填状態を
判断することができる。

【００１０】

【実施例】次に、本発明の冷凍装置の一実施例を図１な
いし図８を基に説明する。図１は冷凍装置の全体構成図
である。

【００１１】本実施例の冷凍装置１は、冷媒圧縮機２、
冷媒凝縮器３、膨張弁４、冷媒蒸発器５の各機能部品を
備え、それぞれ冷媒配管６により環状に接続されて冷凍
サイクルを構成している。また、冷媒凝縮器３の下流に
は、冷媒の充填状態を検知する冷媒充填量検知手段７
（後述する）が設けられている。

【００１２】冷媒凝縮器３は、冷媒通路を成す偏平チュ
ーブ８と放熱用のコルゲートフィン９とを上下方向に多
数積層して成るコア部と、各偏平チューブ８の両端部に
接続された一対のヘッダ１０、１１とから構成されてい
る。ヘッダ１０、１１は、筒状のヘッダチューブ１０
ａ、１１ａと、このヘッダチューブ１０ａ、１１ａの上
下両端部に被せられるキャップ１０ｂ、１１ｂとから成
る。一方のヘッダ１０（図１左側）は、仕切板１２によ
って内部が上下二段に区画されており、その上段側には
冷媒の流入口となる入口パイプ１３、下段側には冷媒の
流出口となる出口パイプ１４がそれぞれ設けられてい
る。

【００１３】他方のヘッダ１１は、一方のヘッダ１０よ
り内容積が大きく設けられ、ヘッダ１１の内部は、ヘッ
ダチューブ１１ａと一体に設けられた長板１５によって
水平方向に区画されて、上下方向に延びる２つの冷媒流
路１６、１７が構成されている。この２つの冷媒流路１
６、１７は、偏平チューブ８の通路方向（図１の左右方
向）にて、ヘッダチューブ１１ａの偏平チューブ８側と
外側とに形成され、上下両端部でキャップ１１ｂと長板
１５との間の隙間を介して連通されている。なお、２つ
の冷媒流路１６、１７の流路断面積は、図２に示すよう
に、偏平チューブ８側の冷媒流路１６より外側の冷媒流
路１７の方が大きく設けられている。

【００１４】冷媒充填量検知手段７は、冷媒凝縮器３よ
り下流の高圧側冷媒配管６に介在されており、図３に示
すように、外郭を成す本体７０と、この本体７０に収容
されたベローズ７１および感温部７２と、冷媒の状態を
観察するサイトグラス７３等より構成されている。

【００１５】本体７０は、図４に示すように、両側に冷
媒配管６との接続口７０ａ、７０ｂを有するとともに、
冷媒の流れと直交する方向に円筒部７０ｃが形成されて
いる。円筒部７０ｃの開口端にはスクリュー７４がねじ
込まれている。

【００１６】ベローズ７１は、スクリュー７４に固定さ
れた筒状のカバー７５に挿入されて、端部がスクリュー
７４の端面にろう付けされている。ベローズ７１の内部
は真空に保たれており、１ｇ程の液冷媒（例えばＲ１
２、Ｒ１３４ａ）が封入されている。なお、カバー７５
の先端角部には、複数の開口部７５ａが設けられて、カ
バー７５の内外を連通している。

【００１７】感温部７２は、ベローズ７１と一体に設け
られており、カバー７５の先端より突出した状態で、本
体７０を流れる冷媒の流れに晒されている。この感温部
７２は、冷媒凝縮器３で凝縮された冷媒の温度変化を検
知して、その温度変化を圧力変化としてベローズ７１に
伝達する。従って、感温部７２は、ベローズ７１が周囲
との圧力差に応じて伸縮することにより、そのベローズ
７１の伸縮に応じて変位（図３の左右方向）する。

【００１８】サイトグラス７３は、冷媒の状態を観察す
るとともに、感温部７２の挙動を観察できるように、本
体７０の上部にかしめ固定されている。

【００１９】次に、サイクル内への冷媒充填に伴う本実
施例の作用を説明する。サイクル内へ封入された冷媒量
が少ない時は、冷媒凝縮器３の出口からガス冷媒の混じ
った気液二相の冷媒が流出する。従って、サイトグラス
７３では、図５に示すように、気泡が含まれて全体に白
く濁った冷媒の流れを観察することができる。従って、
この状態では冷媒不足であると判断することができる。

【００２０】除々に冷媒を充填していくと、冷媒凝縮器
３の出口側から次第に液冷媒で満たされ始めて過冷却を
持つようになる。ここで、冷媒凝縮器３の上段側から下
段側へ冷媒がＵターンする際に、気液二相の大部分の冷
媒は、他方のヘッダ１１内で偏平チューブ８側の冷媒流
路１６を通って下段側へ流れ、一部の冷媒が、長板１５
とキャップ１１ｂとの隙間を通って外側の冷媒流路１７
へ流れ込む。

【００２１】その後、過冷却域を成すコア部の下段側が
液冷媒で満たされて、冷媒流路１６の上端まで液冷媒が
達すると、図６に示すように、長板１５とキャップ１１
ｂとの隙間を介して、冷媒流路１６より溢れ出た液冷媒
が冷媒流路１７に溜まり始める。このとき、冷媒凝縮器
３からは液冷媒のみが流出しているため、サイトグラス
７３では、流れの中に気泡の含まれていない透明な状態
を見ることができる。

【００２２】従って、サイトグラス７３から、透明な冷
媒中に感温部７２の挙動を観察することが可能となる。
その感温部７２は、冷媒凝縮器３より流出する液冷媒
が、図８に示すように、飽和温度よりも低いサブクール
（過冷度）を持った温度になるため、ベローズ７１内部
の圧力が周囲の圧力よりも低くなり、ベローズ７１の圧
縮に伴ってカバー７５の内部に入り始める（図６に示す
状態）。

【００２３】さらに冷媒を充填して、冷媒凝縮器３より
流出する冷媒のサブクールが大きくなることにより、ベ
ローズ７１の内部と外部との圧力差が大きくなる。これ
により、ベローズ７１がさらに圧縮されて、感温部７２
はカバー７５の内部に隠れるようになる（図７に示す状
態）。

【００２４】これ以上冷媒を封入すると、図８に示すよ
うに、高圧が急激に上昇するため、この時点（図７に示
す状態）では、確実に冷媒の充填を停止する必要があ
る。なお、図８において（１）の範囲は冷媒不足、
（２）の範囲は適正量、（３）の範囲は過充填となる。

【００２５】このように、本実施例では、サイトグラス
７３で感温部７２の挙動を観察しながら冷媒の充填を行
うことにより、冷媒の過充填を防ぐことができる。

【００２６】本実施例では、他方のヘッダ１１内に冷媒
流路１７を形成したが、冷媒流路１７の代わりに、レシ
ーバやパイプ等の別部品で構成しても良い。この場合、
冷媒凝縮器３の上段側で熱交換されたすべての冷媒を、
レシーバあるいはパイプに導いてから後半の過冷却域へ
送り出す構成でも良い。あるいは、レシーバやパイプを
設けることなく、冷媒凝縮器のみのサイクルでも可能で
ある。

【００２７】ベローズ７１の内部に封入する冷媒は、温
度に対して圧力の特性が決まるガスであれば、冷凍サイ
クルに封入される冷媒と同種のＲ１２あるいはＲ１３４
ａ以外でも良い。また、ベローズ７１の内部に活性炭と
不活性ガスとを封入し、温度が下がると、不活性ガスが
活性炭に吸着されて圧力変化を生じることを利用しても
良い。

【００２８】本実施例で示した過冷却域を持つサイクル
以外でも、通常のレシーバサイクルやアキュムレータサ
イクルに本発明を適用することも可能である。

【００２９】

【発明の効果】本発明の冷凍装置は、冷媒の充填作業を
行う作業者の経験に基づくことなく、誰でも容易に、サ
イトグラスでの目視によって冷媒の過充填を防ぐことが
でき、常に、効率的に優れたサイクルを提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】冷凍装置の全体構成図である。

【図２】他方のヘッダチューブの断面図である。

【図３】冷媒充填量検知手段の断面図である。

【図４】図３のＡ視図である。

【図５】本実施例の作動説明図である。

【図６】本実施例の作動説明図である。

【図７】本実施例の作動説明図である。

【図８】冷媒封入量と高圧側圧力、冷媒の飽和温度、お
よび冷媒温度との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 冷凍装置 ３ 冷媒凝縮器 ７１ ベローズ ７２ 感温部 ７３ サイトグラス

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷媒凝縮器の下流に冷媒の状態を観察する
   サイトグラスを備えるとともに、前記冷媒凝縮器より流
   出する冷媒の温度変化を圧力変化として検知する感温部
   と、この感温部の圧力変化が伝達されて、その圧力変化
   に応じて伸縮するベローズとを備え、 前記感温部が、前記ベローズの伸縮に連動するように設
   けられるとともに、その挙動を前記サイトグラスで観察
   できる位置に配された冷凍装置。