JPH0599540A

JPH0599540A - 車両用空調装置の冷媒過充填防止装置

Info

Publication number: JPH0599540A
Application number: JP28348591A
Authority: JP
Inventors: Muneo Sakurada; 宗夫桜田
Original assignee: Zexel Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1991-10-03
Filing date: 1991-10-03
Publication date: 1993-04-20

Abstract

(57)【要約】【目的】冷房サイクルへの冷媒の充填時において、冷
媒の適正充填時を判断して自動的に冷媒の供給を停止す
る。【構成】冷房負荷固定手段によって空調機器の稼動状
態を固定して冷房負荷を一定にし、冷房サイクルの高圧
側の圧力と温度を検出して現実の過冷却度を演算する。
また、外気温度から目標過冷却度を演算し、前記現実の
過冷却度と比較して、現実の過冷却度が目標過冷却度よ
り小さい間は、冷房サイクルに冷媒を補充し、目標過冷
却度と一致した時点で冷媒の補充を停止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、車両用空調装置への
冷媒充填作業時における過充填を防止するための冷媒過
充填防止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両用空調装置において、冷房レ
ベルの低下等の理由によって冷房サイクル内に冷媒の補
充を行う場合、冷媒のサービス缶によって規定量補充し
た後に、冷房サイクルを稼動させて、レシーバタンクの
上部等に設けられたサイドグラスを通過する冷媒の状態
を目視することによって、冷媒の充填量を判断してい
た。即ち、冷媒の流れの中に気泡が含まれていない時
は、冷媒充填量は適正状態であると判断し、冷媒の流れ
の中に気泡が含まれている（気泡が連続的に通過してい
る）時は、冷媒充填量は不足状態である判断するように
していた。

【０００３】また、Ｒ１３４ａを冷媒として、コンプレ
ッサの潤滑油としてポリグレコールオイル等を用いた車
両用空調装置のサイトグラスによる判定においては、コ
ンプレッサの潤滑油が冷媒中に混入することによって、
液冷媒の温度によっては高温二相分離現象が発生し、冷
媒が白濁化することによってサイトグラスを気泡が連続
的に通過するのと相似の減少が観察され、作業者が冷媒
量不足であるという判断ミスをすることがある。これを
防止するために、特開平２−２８７０７０号公報におい
ては、潤滑油の循環率を低下させること、またレシーバ
タンクに供給される冷媒の温度を低下させることによっ
て高温二相分離現象を抑制するものが開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記引例にお
いては、サイトグラスを通過する冷媒を目視により判断
するために、作業者の個人差や誤判断、及び車両用空調
装置の稼動条件及び環境条件の変化によるサイトグラス
を通過する冷媒の状態の変化により、冷媒の過充填や充
填不足が起こり易いという問題点があった。

【０００５】このために、この発明は、冷房サイクルへ
の冷媒の補充時において、冷媒の適正充填時を判断して
自動的に冷媒の供給を停止する車両用空調装置の冷媒過
充填防止装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】しかして、この発明を図
１により説明すると、少なくとも冷房サイクル１００を
構成するエバポレータ８が空調ダクト内に配されて、吸
込空気を冷却する車両用空調装置において、空調機器１
１０及び冷房サイクル１００の制御を固定して、冷房負
荷を一定にする冷房負荷固定手段１２０と、この冷房負
荷固定手段１２０によって一定にされた冷房負荷によっ
て稼動する冷房サイクル１００の高圧側液冷媒流路の圧
力及び温度を検出する冷房サイクル高圧側条件検出手段
１３０と、この冷房サイクル高圧側条件検出手段１３０
によって検出された圧力及び温度から現実の過冷却度を
演算する過冷却度演算手段１４０と、外気温度に基づい
て目標過冷却度を演算する目標過冷却度演算手段１５０
と、前記過冷却度演算手段１４０によって演算された現
実の過冷却度と前記目標過冷却度演算手段１５０によっ
て演算された目標過冷却度とを比較し大小を判定する判
定手段１６０と、この判定手段１６０によって現実の過
冷却度が目標過冷却度より小さいと判定された場合に、
前記冷房サイクル１００に冷媒を供給する冷媒充填手段
１７０と、前記比較手段１６０によって現実の過冷却度
が目標過冷却度と一致したと判定された場合に、前記冷
媒充填手段１７０を停止させる充填停止手段１８０とを
具備することにある。

【０００７】

【作用】したがって、この発明においては、冷房負荷固
定手段によって空調機器の稼動状態を固定して冷房負荷
を一定にし、この状態で稼動する冷房サイクルの高圧側
の圧力及び温度を冷房サイクル高圧側条件検出手段によ
って検出し、この圧力及び温度により現実の過冷却度を
演算する。また外気温度に基づいて目標過冷却度演算手
段により目標過冷却度を演算して、前記現実の過冷却度
と判定手段によって大小を比較し、現実の過冷却度が目
標過冷却度より小さい場合には、冷媒充填手段により冷
房サイクルに冷媒を充填し、現実の過冷却度が目標過冷
却度以上になった場合に充填停止手段によって冷媒の充
填を停止することによって、上記課題が達成できるもの
である。

【０００８】

【実施例】以下、この発明の実施例について図面により
説明する。

【０００９】車両用空調装置１の空調機器１１０は、図
２で示すように空調ダクト２の最上流に内気導入口３と
外気導入口４を有しており、アクチュエータ５によって
駆動される内外気切替ドア６によって内気又は外気が選
択できるようになっている。

【００１０】この内外気切替ドア６の下流には送風機７
が設けられ、この送風機７の稼動によって、内外気切替
ドア６によって開放された内気導入口３又は外気導入口
４から内気又は外気が空調ダクト２の下流側に送風され
るものである。

【００１１】この送風機７の下流には、下記する冷房サ
イクル１００の一部を構成するエバポレータ８が設けら
れ、通過する空気を冷却する。このエバポレータ８の下
流には、上流側にアクチュエータ１１によって駆動する
エアミックスドア１０を具備したヒータコア９が設けら
れ、このエアミックスドア１０の開度によって、エバポ
レータ８によって冷却された空気が、ヒータコア９を通
過する空気とヒータコア９をバイパス（迂回）する空気
に選択されるものである。尚、ヒータコア９には、走行
用エンジン１７の冷却水が、電磁弁１８の開によって供
給されるものである。

【００１２】冷房サイクル１００は、コンプレッサ２８
と、コンデンサ２９と、レシーバタンク３０、感温筒３
２を有する膨張弁３１、及びエバポレータ８が直列に配
管結合されて構成されており、コンプレッサ２８に取付
られた電磁クラッチ３３によって走行用エンジン１７と
ベルトを介して連結されて稼動を開始するものである。

【００１３】また、空調ダクト２の最下流側には、デフ
吹出口１２、ベント吹出口１３、フット吹出口１４が形
成され、アクチュエータ１６によって駆動するモードド
ア１５により適宜開閉されるものである。

【００１４】以上の構成の車両用空調装置１の空調機器
１１０において、内外気切替ドア６によって選択された
外気又は内気は、送風機７の稼動によって空調ダクト２
の下流側に送られ、エバポレータ８を通過することによ
って冷却される。この冷却された空気は、エアミックス
ドア１０によってヒータコア９を通過する空気と迂回す
る空気に分けられ、ヒータコア９を通過することによっ
て加熱された空気と、ヒータコア９を迂回した冷却され
たままの空気は、ヒータコア９の下流側において混合さ
れ、所望の温度に温調された空気になり、モードドア１
５によって選択されたデフ吹出口１２、ベント吹出口１
３、若しくはフット吹出口１４から車室内に吹き出し
て、車室内の温調を行うものである。

【００１５】この車両用空調装置１には空調機器１１０
の制御するために、マイクロコンピュータ１９が設けら
れており、少なくとも車室内温度を検出する温度センサ
２０、外気温度を検出する温度センサ２１、エバポレー
タ温度を検出する温度センサ２２、及び日射量を検出す
る日射センサ２３からの信号から少なくともなる環境信
号がマルチプレクサ（ＭＰＸ）２４及びＡ／Ｄ変換器２
５を介して入力される。尚、このマイクロコンピュータ
１９は、図示しない中央演算処理装置（ＣＰＵ）、ラン
ダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読出専用メモリ（ＲＯ
Ｍ）、入出力ポート（Ｉ／Ｏ）等からなるそれ自体公知
のものである。

【００１６】また、このマイクロコンピュータ１９に
は、操作パネル２６からの設定信号、例えば温度設定信
号、モード設定信号、送風量設定信号等が入力され、前
記環境信号とともに所定のプログラムで処理された後、
出力回路２７を介して空調機器１１０の制御を行うもの
で、具体的には、アクチュエータ５，１１，１６、送風
機７、電磁クラッチ３３、及び電磁弁１８が制御される
ものである。さらにこのマイクロコンピュータ１９は、
下記する冷媒充填制御のプログラムを持っているもので
ある。

【００１７】この車両用空調装置１における冷房サイク
ル１００を図４に示すモリエル線図によって説明する
と、ＡからＢの変化は、コンプレッサ２８による断熱圧
縮を示すもので、コンプレッサ２８によって断熱圧縮さ
れた気体冷媒のエンタルピーｉはi₁からi₂に上昇し、圧
力はＰ₁からＰ₂に上昇する。この高温高圧になった気
体冷媒は、コンデンサ２９において、ファン３４によっ
て送風される空気に放熱することによって液体冷媒とな
り、冷媒の有するエンタルピーｉはi₂からi₃に減少する
（ＢからＥ）。

【００１８】このＢからＥの変化中、Ｄで冷媒は飽和液
となるが、コンデンサ２８では、さらに放熱を続けるた
め冷媒温度は液体の状態で低下していき、ついにはＥの
状態に達する。このＤとＥとの温度差、言い換えると
「ある圧力のもとでその飽和液温度とその圧力での液体
の示す温度差」を過冷却度といい、例えば５℃に設定さ
れている。この過冷却を行うことによって、気体冷媒の
液化を確実に行うことができ、冷房サイクルの効率を上
げることができるものである。

【００１９】この過冷却された液体冷媒は、レシーバタ
ンク３０を通過する際に気液分離され、液冷媒だけが流
出されると共に、レシーバタンク３０内に設けられた図
示しないドライヤによって冷媒中の水分が脱水されるも
のである。尚、このレシーバタンク３０の上部には、サ
イトグラス３５が設けられており、レシーバタンク流出
冷媒の状態を観察することによって冷媒の量の確認がで
きるようになっている。

【００２０】この後、膨張弁３１に達した液冷媒は、一
般に高圧Ｐ₂にある過冷却液であるが、これが膨張弁３
１の狭い弁路を通過する時その抵抗により圧力は高圧Ｐ
₂から低圧Ｐ₁まで下がる。しかし、この変化は瞬間的
に行われるので、冷媒には熱の出入りもなく仕事の出入
りもない。したがってそのエネルギーには変化はなく冷
媒のエンタルピーｉは一定に保たれる。

【００２１】このＥからＦへの変化中、エンタルピーｉ
は変わらず圧力が低下するので、それに伴って冷媒の温
度は下がり、また液体冷媒の一部が蒸気となって体積は
著しく増大し、冷媒は湿り蒸気となる。

【００２２】この湿り蒸気は、エバポレータ８において
エバポレータ８を通過する空気の熱を吸収し、湿り蒸気
から乾燥蒸気に変化する。このＦからＡの変化中、冷媒
のエンタルピーｉは、i₃からi₁まで増大する。この冷媒
は、Ｇで完全に乾燥した蒸気となるが、さらに外部の熱
を吸収し続けて温度を上昇させ、過熱蒸気となる。この
Ｇでの温度とＡでの温度の差を過熱度といい、例えば５
℃に設定する。尚、この過熱度が所定値以上に成らない
ように冷房サイクルの低圧側、例えばエバポレータ８の
出口側に感温筒３２が設けられ、これによって膨張弁３
１の弁路を調節してエバポレータ８にはいる冷媒量を調
節するものである。

【００２３】以上説明した冷房サイクル１００において
は、エバポレータ８によってこのエバポレータ８を通過
する空気から吸収した熱を、コンデンサ２９によってこ
のコンデンサ２９を通過する空気に放熱し、これによっ
てエバポレータ８を通過する空気の冷却を行うものであ
る。

【００２４】この冷房サイクル１００に冷媒を充填する
場合において、冷房サイクル１００の低圧側（膨張弁３
１の吐出側からコンプレッサ２８の吸入口まで）のエバ
ポレータ８の出口側とコンプレッサ２８の吸入側を接続
する配管に途中に、冷媒充填用にセルフシール継手３６
が設けられている。

【００２５】このセルフシール継手３６は、図３に示す
ように、配管３７と、この配管３７の側部に延出して形
成された弁部３８によって構成され、この弁部３８は弁
座３９と、バネ４１と、この弁座３９にバネ４１の付勢
力によって着座する球状の弁４０によって構成され、先
端に形成された結合部４２には、嵌合用の螺子溝が形成
されている。

【００２６】この発明に係る冷媒過充填防止装置は、図
３に示されるように、前記セルフシール継手３６に嵌挿
される接続部５０と、この接続部５０と配管結合される
ゲージマンホールド５１と、このゲージマンホールド５
１に連結される冷媒充填用のサービス缶５２と、接続部
５０に内設された電磁弁５６と、この電磁弁５６を制御
するための出力回路５５とによって構成される冷媒充填
装置７２、及び冷房サイクル１００の高圧側液冷媒（コ
ンデンサ２９の吐出側から膨張弁３１の入り口まで）の
圧力及び温度を検出する圧力センサ及び温度センサから
なる検出装置５３と、この検出手段５３からの信号を入
力回路５４を介して入力し、所定のプログラムにしたが
って処理するマイクロコンピュータ１９と、冷媒補充運
転モードを設定する操作パネル２６に配された設定スイ
ッチ７０とによって構成される冷媒充填制御装置７３に
よって構成されている。尚、この設定スイッチ７０は、
この実施例においては操作パネル２６内に配したが、マ
イクロコンピュータ１９と冷媒充填装置７２内の出力回
路５５との接続端子７１によって接続された場合に冷媒
補充運転モードが設定されるようにしてもよい。

【００２７】前記接続部５０は、励磁コイル５７と、弁
座５８と、弁５９と、バネ６０によって構成される電磁
弁５６と、突設部６１と、前記結合部４２に嵌挿される
結合部６２によって形成され、この結合部６２が前記結
合部４２に嵌挿されることで、前記セルフシール継手３
６の弁４０をバネ４１の付勢力に逆らって押しセルフシ
ール継手３６の流路を開放するものである。

【００２８】前記ゲージマンホールド５１は、通常高圧
側に接続される高圧側端子６３、サービス缶５２が接続
される冷媒接続端子６４、低圧側に接続される低圧側端
子６５、及び高圧ゲージ６６と低圧ゲージ６７、及び高
圧側端子６３と冷媒接続端子６４の連通をＯＮ／ＯＦＦ
する弁６８、及び低圧側端子６５と冷媒接続端子６４の
連通をＯＮ／ＯＦＦする弁６９によって構成されてい
る。

【００２９】以上の構成による車両用空調装置１におい
て、冷房能力の低下等の理由により冷媒の補充を必要と
する場合、先ず冷媒充填装置７２を冷房サイクル１００
に連結し、冷媒補充運転モードの設定スイッチ７０を入
れる。

【００３０】これによって、図５で示すフローチャート
に従ったプログラムがマイクロコンピュータ１９におい
て実行を開始される。先ず、ステップ２１０において、
空調機器１１０の稼動を固定する。具体的には、内外気
切替ドア６を外気導入モードに固定し、送風機７を低速
で回転させる。また、エアミックスドア１０は全閉と
し、吹出モードはベントモードに固定する。また、ＥＣ
Ｕ（エンジン・コントロール・ユニット）７４を介して
エンジン１７の回転を一定にしてコンプレッサ１７の運
転を一定にし、さらにコンデンサファン３４の稼動を一
定にする。

【００３１】これによって、エバポレータ８を通過する
空気の量及びコンデンサ２９を通過する空気の量が一定
となり、コンプレッサ２８の稼動も一定となるため、冷
房負荷を変化させる要因は、外気温度のみとなるもので
ある。

【００３２】ステップ２２０において、この外気温度Ｔ
ｄを入力し、この外気温度Ｔｄによってステップ２３０
において目標過冷却度Ｔ_CAを演算する。冷媒充填量と過
冷却度の関係は、図６に示すように外気温度の高低によ
って過冷却度の立ち上がり時期が変化する。この変化
は、図７に示すように適正充填量に対して、外気温度と
過冷却度は略比例関係となることから、外気温度から目
標過冷却度Ｔ_CAが演算できるものである。

【００３３】ステップ２４０においては、検出手段５３
によって検出された高圧側の圧力Ｐ及び温度Ｔ_SCが入力
され、これによってステップ２５０において現実の過冷
却度Ｔ_CRが演算される。この過冷却度Ｔ_CRは、図４の飽
和液体線上のＤの温度t₁を演算し、Ｅ点での検出した温
度t₂との差を演算することによって現実の過冷却度Ｔ_CR
を演算できるものである。

【００３４】この後、ステップ２６０において、前記目
標過冷却度Ｔ_CAと現実の冷却度Ｔ_CRを比較し、目標過冷
却度Ｔ_CAが大きい場合には、ステップ２７０において電
磁弁５６に通電して冷媒の流路を開放し、冷房サイクル
１００へ冷媒を補充するものである。このステップ２４
０、ステップ２５０、ステップ２６０、及びステップ２
７０の動作は、ステップ２６０において、現実の過冷却
度Ｔ_CRが目標過冷却度Ｔ_CAより大きくなるまで継続さ
れ、現実の過冷却度Ｔ_CRが大きくなった時点で、ステッ
プ２８０に進んで、電磁弁５６への通電が停止され、冷
媒の充填が停止されるものである。

【００３５】これによって、冷房サイクルへの適正な冷
媒の補充が可能となり、過充填や冷媒不足による冷房レ
ベルの低下を防止できるものである。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、外気温度から目標過冷却度を演算し、この目標過冷
却度に現実の過冷却度が一致する時点で冷媒の補充を自
動的に停止するために、サイトグラスによる目視よりも
常に適正な冷媒充填量を冷房サイクルに補充できるた
め、冷房サイクルへの冷媒の過充填や冷媒不足を防止で
きるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示したブロック図である。

【図２】本発明に係る実施例に使用される車両用空調装
置の説明概略図である。

【図３】本発明に係る実施例の冷媒過充填防止装置の説
明概略図である。

【図４】冷房サイクルの特性を示したモリエル線図であ
る。

【図５】マイクロコンピュータで実行される制御のフロ
ーチャート図である。

【図６】外気温度に基づく冷媒充填量と過冷却度の関係
を示したグラフ図である。

【図７】適正充填時の外気温度と過冷却度の関係を示し
たグラフ図である。

【符号の説明】

８エバポレータ２８コンプレッサ２９コンデンサ３０レシーバタンク３１膨張弁１００冷房サイクル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも冷房サイクルを構成するエバ
ポレータが空調ダクト内に配されて、吸込空気を冷却す
る車両用空調装置において、空調機器及び冷房サイクルの制御を固定して、冷房負荷
を一定にする冷房負荷固定手段と、この冷房負荷固定手段によって一定にされた冷房負荷に
よって稼動する冷房サイクルの高圧側液冷媒流路の圧力
及び温度を検出する冷房サイクル高圧側条件検出手段
と、この冷房サイクル高圧側条件検出手段によって検出され
た圧力及び温度から現実の過冷却度を演算する過冷却度
演算手段と、外気温度に基づいて目標過冷却度を演算する目標過冷却
度演算手段と、前記過冷却度演算手段によって演算された現実の過冷却
度と、前記目標過冷却度演算手段によって演算された目
標過冷却度とを比較し大小を判定する判定手段と、この判定手段によって現実の過冷却度が目標過冷却度よ
り小さいと判定された場合に、前記冷房サイクルに冷媒
を供給する冷媒充填手段と、前記比較手段によって現実の過冷却度が目標過冷却度と
一致したと判定された場合に、前記冷媒充填手段を停止
させる充填停止手段とを具備することを特徴とする車両
用空調装置の冷媒過充填防止装置。