JPH07218057A - 冷却設備における冷媒充填レベルの監視方法 - Google Patents

冷却設備における冷媒充填レベルの監視方法

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JPH07218057A
JPH07218057A JP7023301A JP2330195A JPH07218057A JP H07218057 A JPH07218057 A JP H07218057A JP 7023301 A JP7023301 A JP 7023301A JP 2330195 A JP2330195 A JP 2330195A JP H07218057 A JPH07218057 A JP H07218057A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 制御式圧縮機を持った冷却設備に対しても過
冷却値の検出により冷媒充填レベルを確実監視可能。 【構成】 特に自動車用空調設備における冷媒充填レベ
ルの監視方法において、高圧側において時間間隔を置い
て相対圧力と温度が測定され、その測定圧力により冷媒
特殊関数を参考にして対応温度が求められ、その対応温
度から測定温度を減ずることにより、冷媒充填レベルの
大きさとして評価できる冷媒・過冷却値(Uw)が求め
られ、冷却設備の少くとも走行速度(v)が零より大の
所定の運転過程において冷媒充填レベルを判断するため
に最大値(Mw)が関与され、最大値(Mw)がこの運
転過程の始めに(to)最後に求められていた過冷却値
(Uw)に設定され、運転過程経過においてその都度新
たに求められた過冷却値(Uw)に、その時点のものが
それまでの最大値(Mw)より大きいときに設定され
る。これにより確実な充填レベルの監視を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は特許請求の範囲請求項1
の上位概念部分に記載の特に自動車の冷却設備における
冷媒充填レベルの監視方法に関する。
【0002】
【従来の技術】かかる方法はドイツ連邦共和国特許出願
公開第4124363A1号公報で知られている。この
場合、充填レベル監視は過冷却計算原理に基づいて行わ
れている。利用された冷媒の蒸気圧力曲線により測定圧
力から蒸気圧力温度が決定される。蒸気圧力温度と測定
冷媒温度の差を形成することによって過冷却値が計算さ
れる。この過冷却値が現存の冷媒量に対する大きさであ
ることは知られている。
【0003】この処置において、過冷却値が現存の冷媒
量のほかに大気温度、冷却設備内にある凝縮器の効率、
圧縮機回転数および送風即ち冷却並びに圧縮機の種類即
ち制御式か非制御式かの種類に関係することに注意しな
ければならない。この公知の方法はいずれにしても非制
御式圧縮機を持った冷却設備の冷媒充填レベルについ
て、この場合にはそれらすべての影響量が十分正確に検
出できるので、確実な表示を行う。このような全出力で
運転するか遮断される非制御式圧縮機は固定サイクル運
転される。かかる圧縮機が運転しており系統が定常状態
にあるとき、凝縮器が一様に送風され即ち走行速度が一
定している場合、有効に表示する過冷却値が決定させら
れる。その場合外気温度および圧縮機回転数は求められ
た過冷却値に僅かしか影響を与えず、冷媒の不純物例え
ば不純ガスあるいは湿気の過大な分量が大きく作用す
る。このこと(不純物の作用)は相応して適用される蒸
気圧力曲線を利用することによって過冷却計算の際に考
慮される。その結果、外気温度、走行速度、圧縮機運転
状態、凝縮器補助送風機の運転状態および蒸発器温度を
すべてあるいはそれらの幾つかを測定することによっ
て、非制御式圧縮機を持った冷却設備に対して、計算さ
れた過冷却値が冷媒充填レベルに対する確実な大きさと
して関与できる時間範囲が求められる。この場合事情に
より存在する障害量の大きさも検出でき、過冷却評価の
際に考慮できる。従ってこの公知の方法において、時間
間隔を置いて充填レベルを監視するために、過冷却値に
対して準安定状態が認識されるまでの間に過冷却値を求
めることが考えられている。その場合個々の過冷却値あ
るいはその一部が、充填レベルを制御する目的で評価す
るために過冷却値の相対評価なしに関与されている。
【0004】制御式圧縮機を採用する場合、搬送される
冷媒量は数段階であるいは無段階で変化できる。この場
合、公知の過冷却値計算は冷媒充填量について直接的な
表示点を提供しない。かかる圧縮機を強制的に十分長い
時間にわたって遮断したままにし、圧縮機を再投入した
際に確実に全出力で運転し、これによってこの運転過程
に対して確かな搬送量情報を得ることができるが、この
処置は必要な圧縮機停止時間のために便利性が減少す
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、冒頭
に述べた形式の方法を、制御式圧縮機を持った冷却設備
に対しても過冷却値の検出によって冷媒充填レベルが便
利に確実に監視できるようにすることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によればこの目的
は特許請求の範囲請求項1の特徴部分に記載の手段によ
って達成される。
【0007】本発明は、過冷却値が一方では冷媒量の減
少に伴って、他方では系統に障害量が作用しおよびまた
は制御式圧縮機が最大冷媒量より少ない量を搬送すると
きも、常に減少し、増大しないという認識に基づいてい
る。その結果、制御式圧縮機が全出力で搬送し障害量が
作用しないとき、充填レベルを効果的に表示する過冷却
値が常に存在する。しかしこの時点を検出する必要はな
い。さもなければその影響下にある所定の周知の運転状
態が存在するとき、制御式圧縮機による僅かな冷媒量の
搬送およびまたはかかる運転過程中における冷却設備へ
の障害量の作用はせいぜい、この運転過程中に連続して
計算される過冷却値の低下を生ずる。従ってかかる運転
過程における確実な充填レベルの表示は、計算された過
冷却値からその都度の最大値が、この最大値が充填レベ
ルを表しているので、充填レベルの判断に対して関与さ
れることによってできる。
【0008】請求項2における自動車用空調設備に対す
る本発明の実施態様は、走行車が停止している場合、そ
の瞬間に求められた過冷却値が、特に点検作業に対して
望まれるように同時に直ちに冷媒充填レベルに対する大
きさとして関与されるという利点を有する。このことは
普通は最大値を形成することなしでも有用な充填レベル
を表示する。何故ならば、走行車が停止している場合即
ち走行速度が零である場合、冷却設備の凝縮器が僅かし
か送風されず、従って冷却設備の効率が悪くなってお
り、そのために制御式圧縮機が恐らくは全出力で運転す
るからである。
【0009】請求項3における本発明の実施態様は、こ
れによって漸進的冷媒損失およびこれにより場合によっ
て生ずる充填レベルの所定の敷居値以下への低下が認識
できるという利点を有する。このように強制的に連続し
て減少する最大値が充填レベル監視に関与され、充填レ
ベルが一定したままであるときこの最大値は時々再び自
動的に、検出された高い過冷却値によって高められる。
別の運転過程においてかかる自動的な増大が生じないと
き、これは充填レベルがこの運転過程中において減少し
てしまっていることを表示する。
【0010】請求項4に基づいて、冷媒充填レベルを判
断するために関与される最大値がその都度の適当に予め
選択された敷居値時間にわたってその都度の適当に予め
選択された敷居値より小さいままであるとき、過小充填
・警報およびまたは冷却設備の遮断が有利に行われる。
その場合警報および遮断に対する敷居値時間および敷居
値は同じにされるか異なって選択され、その有利な実施
方式は、敷居値時間は同じとし、警報に対して遮断に対
するより大きな敷居値とすることにあり、これによりい
つでも警報は冷却設備の遮断前に行われる。更に目的に
適って請求項5に基づいて、その都度の敷居値時間の進
行は、圧縮機が遮断されているかあるいは走行車が止ま
っている間は止められ、走行車が停止されたときあるい
は最大値が再びその敷居値を超過したとき、敷居値時間
の進行を改めて始動するためにリセットされる。
【0011】
【実施例】以下図に示した本発明の有利な実施例を詳細
に説明する。
【0012】本発明の方法に基づく自動車用空調設備は
制御式圧縮機を有する一般的な構造をしている。かかる
圧縮機は固定サイクル運転でなく、連続的に運転され、
搬送される冷媒量を圧縮機におけるピストン行程の変更
によってその都度の冷媒需要に合わせる。このことは固
定サイクル運転される非制御式圧縮機の場合に生ずる切
換衝撃を回避する。ただし従来一般に過冷却値を計算す
る際に利用する情報、即ち圧縮機が活動しているときの
所定の時点における冷媒流量の大きさのような情報が失
われる。以下に詳述する方法によれば、この最大搬送量
の時点を間接的に検出し、これによって冷媒充填レベル
を確実に推論することができる。これは、その都度求め
られる過冷却値は冷媒量の低下並びに圧縮機出力の低下
および系統内における障害量の発生に伴って減少すると
いう認識に基づいている。この結果、充填レベルを判断
するために利用できる過冷却値を求めるために、圧縮機
の最大搬送出力時点を明確に検出する必要はなくなる。
そのような時間帯は、同じ条件のもとでその過冷却値が
最大であることによっても認識できる。
【0013】従って本発明の方法は基本的には、図1に
示されている処置に応じて時間間隔を置いて求められた
過冷却値から導き出される最大値を冷媒充填レベルを判
断するために関与させている。ただ走行車が停止してい
るときは、その都度最後に求められた過冷却値が充填レ
ベルを判断するために直接関与され即ち評価される。こ
の方法は空調設備の空調操作装置におけるプログラムと
して記憶されている。
【0014】この処置は詳しくは次のように行われる。
空調設備が活動しているとき、普通の方法で連続して所
定の時間間隔でそれぞれ空調設備の高圧側において相対
圧力および温度が測定され、その測定圧力から冷媒特殊
関数を参考にして対応温度が求められ、測定温度を対応
温度から減算することによって冷媒の過冷却値(Uw)
が計算される。図2に時間(t)に関する冷媒過冷却
(Uw)の代表的な関数経過(Uw(t))が示されて
おり、その場合、t=0〜t=t0 の第一時間区域は走
行車が停止している即ち走行速度(v)が零である運転
過程であり、それに続く時間区域(t>t0 )は走行速
度(v)が零より大きな運転過程である。
【0015】この連続して計算された過冷却値(Uw)
から各時点に対して、図1から理解でき以下に詳述する
方式で最大値(Mw)が求められる。例えば時点t=0
で走行車が始動した際に最大値の検出が開始されると
(ステップ1)、まず第一の過冷却値(Uw)が求めら
れる(ステップ2)。そして最大値(Mw)はこの求め
られた第一の過冷却値(Uw)の始めの値に設定される
(ステップ3)。それから走行速度(v)が零である運
転過程にあるか否かを検査される(ステップ4)。これ
が当てはまるとき、最大値(Mw)が不変のままであ
り、プロセスシーケンスが過冷却値(Uw)を改めて検
出するためにステップ2の前に戻される。走行車が停止
している運転過程においては、この時間帯に対して図2
に示されているように、最大値(Mw)および過冷却値
(Uw)がすべての時点で一致しているので、最大値
(Mw)に対する時間経過は過冷却値(Uw)に対する
時間経過に相応している。これに反して走行速度(v)
が零でなく従って走行車が走行している運転過程にある
ことが認識されたとき、同様にまず次の過冷却値(U
w)が求められ、それから質問ステップ6において、い
ま求められた過冷却値(Uw)がそれまでの最大値(M
w)より大きいか否かが検査される。これが当てはまる
とき、最大値(Mw)はこの高い過冷却値(Uw)に設
定される(ステップ7)。そして走行速度についての質
問ステップ4の前に戻され、続くサブシーケンスプログ
ラムが繰り返される。同じことは、質問ステップ6にお
いていま求められた過冷却値(Uw)がそれまでの最大
値(Mw)より大きくないことが確認されたときも当て
はまる。その場合、最大値(Mw)の変化なしに走行速
度についての質問ステップ4に戻される。
【0016】加えて、走行車が走行しており即ち走行速
度(v)が零でない運転過程において進められるプロセ
スシーケンスにおいて、漸進的冷媒損失を検出する目的
でその都度存在する最大値(Mw)に対して図示してい
ない減算計算が考慮されている。その場合、走行速度が
零でない運転過程中において最大値(Mw)は、図1に
示されている計算と並行して、自由に選択できる率ここ
では18秒当たり0.1K即ち1時間当たり20Kに設
定されている率で連続して減少される。なおその率は約
10K/h〜20K/hの範囲にもできる。図1のステ
ップ7において認識された高い過冷却値(Uw)によっ
て予想される最大値(Mw)の上昇は、それに影響され
ないままであり、即ちその上昇は生じ、その後でそれま
での最大値の代わりに上昇した新たな最大値(Mw)が
連続して減少される。
【0017】これにより、走行車が走行している運転過
程即ち走行速度(v)が零より大きい時間帯における最
大値(Mw)の図2に示されている時間経過が説明され
る。この場合時点t=t0 において図1の質問ステップ
4によってこの運転過程の始まりが認識され、最大値
(Mw)は最初は走行車が停止している(v=0)運転
過程において最後に求められた過冷却値(Uw)に設定
されたままである。時点(t1 )における過冷却値の検
出はそれに比べて増大した過冷却値(Uw)を生じ、こ
のことは図1における質問ステップ6によって認識さ
れ、その後最大値(Mw)はいまやこの増大した値に高
められる。時点(t1 )においてこの値から最大値(M
w)は上述した減算計算によって連続して上述したよう
に僅かに減少され、従って時点(t1 )に続く時間帯に
対する時間経過(Mw(t))は僅かな勾配の直線を生
ずる。時点(t3 )までのこの時間帯において更に連続
して求められた過冷却値(Uw)はこの時間帯内ではど
の時点でもこのように決定された最大値(Mw)を超過
しないので、最大値(Mw)が値を高めることはない。
これに対して時点(t3 )においてそこで求められた過
冷却値(Uw(t3 ))はこの時点で存在する最大値
(Mw)を超過し、これにより最大値(Mw)は図1に
おけるステップ7においてこの高い値に高められる。そ
れからこの新たに設定された増大した値から最大値(M
w)は再び好適に選択された18秒当たり0.1Kの率
の漸減に基づいて低下する。
【0018】上述したように求められた最大値(Mw)
は、その瞬間の過冷却値(Uw)を直接関与させる従来
普通の方式の代わりに、冷媒充填レベルを判断するため
に関与される。走行車が停止し即ち走行速度(v)が零
である運転過程においても、その瞬間に存在する最大値
(Mw)が充填レベルに関する評価に対して利用され
る。この運転過程において最大値(Mw)はその都度過
冷却値(Uw)と一致しているので、この運転過程の枠
内においては従来普通の方法と基本的に変わらない。走
行車が停止ている場合に空調設備の圧縮機が僅かしか送
風されず、従って比較的悪い効率となっているので、そ
の変更は不要である。このことは、活動している制御式
圧縮機がどんな場合でもその最大搬送出力の近くで運転
できるようにし、従って走行車が停止している場合、あ
らゆる時点においてその瞬間の過冷却値から充填レベル
についての非常に信頼できる報知が得られる。走行車が
停止しているこの運転過程において、過冷却値(Uw)
が長い時間にわたって所定の敷居値を下回っているとき
も、圧縮機の遮断は行われない。むしろその都度計算さ
れた過冷却値(Uw)は自由に表示され、例えば点検作
業に利用される。
【0019】図2において時点(t0 )で走行車が動か
され、走行速度(v)が零より大きい運転過程が始ま
る。この運転過程において充填レベル監視は上述したよ
うに求められたその瞬間の最大値(Mw)を参考にし
て、それと一般には異なっているその瞬間の過冷却値
(Uw)を参考とせずに行われる。この場合の評価は次
のように実施される。最大値(Mw)がここでは例とし
て挙げるがそれに限定されない図2に一点鎖線で示され
ているような4Kに選択された警報・敷居値(Sm)を
10分間に設定された敷居値時間にわたって下回った場
合、運転手に低すぎる冷媒充填レベルについての予告警
報として過小充填警報が与えられる。最大値(Mw)が
同様に10分間に設定された敷居値時間にわたってもっ
と低い敷居値(Sw)例えば例として挙げるがそれに限
定されない図2に破線で示されているような2Kである
敷居値(Sw)を下回ったとき、冷却設備の遮断が行わ
れる。敷居値時間の進行は、実際の最大値(Mw)がそ
の敷居値を下回ったときに投入される予告警報用ないし
遮断用のタイムリコーダによって求められる。その都度
のタイムリコーダ従ってその敷居値時間の進行は、圧縮
機が遮断されるか走行車が停止されたときに止められ
る。圧縮機が再び投入されるかないしは走行車が再び走
行されるや否や、その都度のタイムリコーダが再始動す
る。最大値(Mw)が敷居値(Sm,Sw)の一つを先
の下回り後に再び超過したとき、新たな継続時間計数に
対して準備するために、そのタイムリコーダは出発値に
リセットされる。このリセットは自動車の点火が遮断さ
れたときにも行われる。
【0020】走行車が走行している図2に示されている
運転過程中に、最大値(Mw)は明らかなように常に両
敷居値(Sm,Sw)より上にあるので、ここに示され
ている時間帯では低すぎる冷媒充填レベルに基づく予告
警報あるいは圧縮機の遮断は行われない。むしろ冷媒充
填レベルは十分である。この時間帯において瞬間的に求
められる過冷却値(Uw)は何度も両敷居値(Sm,S
w)を下回るが、これは制御式圧縮機の搬送出力のその
時その時の減少に起因している。即ち例えば時点(t
2 )において過冷却値(Uw)は走行速度(v)が零よ
り大きい運転過程において初めて好適には2Kの遮断・
敷居値(Sw)以下に下がり、続いて値0Kに接近す
る。しかしこれは上述したように減少された圧縮機出力
に起因し、冷媒充填レベルの低下には起因していない。
これは、上述したようにして求められ最大の圧縮機出力
の時点を表する最大値(Mw)を参考にして充填レベル
を判断することによって考慮に入れられる。従ってこの
最大値(Mw)は減少した圧縮機出力に基づく過冷却値
(Uw)の減少に追従せず、従って充填レベルを監視す
るために効果的に表示する値となる。走行速度(v)が
零でない別の運転過程において漸進的冷媒損失が生じた
とき、このことはまず、瞬間的な過冷却値(Uw)自体
が最大の圧縮機出力において敷居値(Sm,Sw)より
高くならなくなってしまう。従って最大値(Mw)は好
適には18秒当たり0.1Kの漸進的な値の減少に基づ
いて低下する。このことは、最終的にこの最大値(M
w)がまず警報・敷居値(Sm)より下に、そして場合
によっては遮断・敷居値(Sw)より下に低下し、この
ようにして予告警報ないし遮断を生ずることになる。こ
れに対して冷媒損失が生じないとき、或る運転間隔にお
いて圧縮機がその都度少なくとも一時的に最大搬送出力
で運転され、これによって瞬間的な過冷却値(Uw)
は、図2の時点(t3 )に示されている場合のように少
なくとも一時的に再び強く高められ、これによってゆっ
くり低下する最大値(Mw)が再び高い値に上げられる
ので、過小充填警報あるいは圧縮機遮断は行われない。
【0021】なおこの点において、走行速度(v)が零
である運転過程において、この時間帯において瞬間的な
過冷却値(Uw)従って最大値(Mw)が図2における
警報・敷居値(Sm)のような敷居値を下回ったとして
も、予告警報あるいは圧縮機遮断は阻止される。
【0022】本発明に基づく方法は更に、図面に明白に
示していないが過大な冷媒充填レベルの場合に対して警
報および遮断を行うことを可能にし、そのために相応し
た上側敷居値が与えられ、最大値(Mw)が選択された
時間帯にわたってその敷居値を超過したとき、警報ない
し遮断が行われる。
【0023】上述した方法は走行車の空調設備に制御式
圧縮機を利用する場合でも、その冷媒充填レベルの確実
な監視を保証する。勿論、当該技術者において上述の実
施形態を本発明の枠内において変更することができる。
即ち例えば充填レベルの監視は必要な場合にすべての運
転過程に対して利用され、上述した実施例のように走行
速度が零でない運転過程に対してだけでなく、例えば点
検作業に対して自由な過冷却値表示が望まれないときに
も利用できる。更になお、敷居値時間、敷居値および漸
進的な最大値減少に対する減少率のような運転パラメー
タは設備に関係して上述した値と異なった値に設定でき
る。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、制御式圧縮機を持った
冷却設備に対しても確実な充填レベルの監視が行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】自動車の空調設備における冷媒充填レベルを監
視する方法のプログラムの流れ線図。
【図2】本発明の方法に基づいて求められた過冷却値お
よびそこから導き出された充填レベル評価用の最大値の
代表的な時間経過を示した線図。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 冷媒回路を高圧側と低圧側に分ける圧縮
    機を持った冷却設備特に自動車用空調設備における冷媒
    充填レベルの監視方法において、 − 高圧側において時間間隔を置いて相対圧力および温
    度が測定され、 − その測定圧力により冷媒特殊関数を参考にして対応
    温度が求められ、 − その対応温度から測定温度を減ずることにより、冷
    媒充填レベルの大きさとして評価できる冷媒・過冷却値
    (Uw)が求められ、 − 冷却設備の少なくとも予め規定できる運転過程にお
    いて冷媒充填レベルを判断するために最大値(Mw)が
    関与され、この最大値(Mw)がこの運転過程の始めに
    最後に求められていた過冷却値(Uw)に設定され、こ
    の運転過程の経過においてその都度新たに求められた過
    冷却値に、この最後のものがその時点に存在する最大値
    (Mw)より大きいときに設定される、ことを特徴とす
    る冷却設備における冷媒充填レベルの監視方法。
  2. 【請求項2】 冷媒充填レベルを判断するために、 − 走行速度が零である運転条件によって決定される運
    転過程中にはその都度最後に求められた過冷却値(U
    w)が関与され、 − 走行速度が零でない運転条件によって決定される運
    転過程中には最大値(Mw)が関与され、この最大値
    (Mw)がこの運転過程の始めにそれに先行する走行速
    度が零である運転過程中に求められた過冷却値(Uw)
    に設定され、この運転過程の経過においてその都度新た
    に求められた過冷却値に、この最後のものがその時点に
    存在する最大値より大きいときに設定される、ことを特
    徴とする自動車用空調設備における請求項1記載の方
    法。
  3. 【請求項3】 その都度の最大値(Mw)が予め選択さ
    れた時間間隔でその都度予め選択された値だけ減少され
    ることを特徴とする請求項1又は2記載の方法。
  4. 【請求項4】 最大値(Mw)が冷媒充填レベルに対す
    る大きさとして関与される運転過程が存在し、予め選択
    された警報ないし遮断・敷居値より小さい値を予め選択
    された警報ないし遮断・敷居値時間にわたって持続する
    とき、過小充填・警報信号およびまたは冷却設備の遮断
    が行われることを特徴とする請求項1ないし3のいずれ
    か1つに記載の方法。
  5. 【請求項5】 警報ないし遮断・敷居値時間の進行が、 − 圧縮機が遮断されるかまたは走行速度(v)が零で
    ある場合に止められ、 − 最大値(Mw)がその敷居値(Sm,Sw)を超過
    したときまたは点火が遮断されたときリセットされる、
    ことを特徴とする請求項4記載の方法。
JP7023301A 1994-01-19 1995-01-19 冷却設備における冷媒充填レベルの監視方法 Expired - Fee Related JP2736511B2 (ja)

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