JPS6245465B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動車空調用として好適な冷凍装置に
関するもので、冷媒不足を適確に検出し警報する
冷凍装置に関する。

従来、自動車空調用冷凍装置においては、蒸発
器のフロスト防止のために、減圧装置出口から圧
縮機入口に至る低圧側回路の圧力（以下低圧側圧
力と称する）を圧力スイツチにより検出して、低
圧側圧力が一定値以下に低下すると圧縮機を停止
させるようにしたものが提案されている。この冷
凍装置は簡単な圧力スイツチを設けるのみでよく
構成が簡潔であるという利点があり、また低圧側
圧力は外気温の低温時、サイクル封入冷媒量の不
足時にも低下するため、圧力スイツチの作動圧力
を適当に設定することにより外気温の低温時に圧
縮機を停止させる外気温センサ、および冷媒量不
足時に圧縮機を停止させる冷媒量センサとしての
機能を圧力スイツチに兼務させることができると
いう利点を有している。

ところで、上記冷凍装置においては、サイクル
内の冷媒量が不足してくると、低圧側圧力が急激
に低下するため、圧縮機の稼動率が徐々に低下し
ついには圧縮機が停止したままになつてしまう。

それ故、運転者は圧縮機の稼動率の低下や冷房
能力の不足を感知することにより、冷媒不足を感
覚的に知ることができるが、感覚的な感知方法で
あるため、冷媒不足の検出時期が不明確であり、
冷房能力の低下し始める時期を検出することは不
可能である。

本発明は上記点に鑑みてなされたもので、冷媒
不足時には冷凍サイクルの低圧側圧力が圧縮機起
動後、短時間で急激に低下することに着目し、圧
縮機起動後、低圧側圧力が所定値以下に低下する
までの時間と設定時間とを比較して前記時間が設
定時間より短いときは、警報手段を自動的に作動
させるよう構成することにより、冷媒不足を初期
の段階で確実に報知できる冷凍装置を提供するこ
とを目的とする。

以下本発明を図に示す実施例について説明す
る。図面は本発明を自動車空調用冷凍装置に適用
した例を示すもので、第１図において１は圧縮機
で、電磁クラツチ１ａを介して自動車エンジン
（図示せず）により駆動されるようになつてい
る。２は凝縮器で、自動車のエンジンルーム内の
ラジエータ周辺に設置され、フアン２ａにより冷
却されるようになつている。３は減圧装置で、本
例ではキヤピラリチユーブを使用してある。

４は蒸発器で、車室内の計器盤下部等に設置さ
れ、フアン４ａにより送風される車室内または車
室外空気を冷却するためのものであり、その冷却
空気は図示しない吹出口から車室内へ吹出すよう
になつている。５はアキユームレータで、蒸発器
４からの冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離し、ガ
ス冷媒のみを圧縮機１に吸入させるものであり、
自動車のエンジンルーム内に設置されている。

６はアキユムレータ５に取付けられた圧力スイ
ツチで、アキユムレータ５内の冷媒圧力すなわち
低圧側圧力に応じて開閉されるものであり、低圧
側圧力が第１の設定値例えば2.1Kg／cm²Ｇまで低
下すると開状態になり、低圧側圧力が第２の設定
値例えば３Kg／cm²Ｇ以上に上昇すると閉状態にな
るものである。この圧力スイツチ６としてはダイ
ヤフラム式等の公知のものを用いればよい。

７は警報手段として用いた警報ランプで、自動
車の計器盤もしくはその近傍に設置されている。
８は自動車の電源バツテリ、９は冷凍装置の電源
を断続するメインスイツチ、１０は警報ランプ７
の制御回路で、圧力スイツチ６およびメインスイ
ツチ１０と電気的に接続され、圧力スイツチ６の
開閉によつて制御されるものであり、その出力信
号により警報ランプ７が点灯するようになつてい
る。

第２図は上記制御回路１０の具体的構成の一例
を示すもので、この制御回路１０は時限回路１１
を有しており、この時限回路１１には接続点１５
の電位を決定するコンデンサ１３と抵抗１２，１
４が備えられており、またこの接続点１５の電位
と、２個の抵抗１６，１７間の接続点１８の基準
電位とを比較して出力をだす比較器１９が備えら
れている。本例では圧力スイツチ６が閉じてから
1.5秒の設定時間が経過すると比較器１９の出力
信号２０の電位を下げる（すなわち“０”レベル
になる）よう各特性値を選んである。

２１は圧力スイツチ６の信号を反転するための
トランジスタ、２２はそのベース抵抗、２３はコ
レクタ抵抗、２４は電磁クラツチ１ａの逆起電力
吸収用のダイオード２５，２６，２７はNAND回
路として周知の論理回路であり、そして論理回路
２５，２６でＲ―Ｓフリツプフロツプ３０を形成
している。

第３図は上記制御回路１０の各部の電圧波形を
示すもので、論理回路２５，２６よりなるフリツ
プフロツプ３０は圧力スイツチ６の反転信号２８
および時限回路１１の出力信号２０によつてセツ
ト、リセツトされ、その出力信号２９は図に示す
通りである。この出力信号２９と圧力スイツチ６
の反転信号２８との論理和を論理回路２７により
とり、自動車室内の計器盤部の警報ランプ７を点
灯するようになつている。

次に、上記構成になる本発明装置の作動を説明
する。圧縮機１で圧縮されたガス冷媒は凝縮器２
で凝縮して液冷媒となる。この液冷媒は減圧装置
３のキヤピラリチユーブを通過して減圧され蒸発
器４内に流入する。そして、蒸発器４を出た冷媒
はアキユームレータ５内に流入し、ここでガス冷
媒と液冷媒とに分離され、ガス冷媒が圧縮機１に
送られる。蒸発器４によりフアン４ａの送風空気
が冷却され、車室の冷房、除湿等の空調作用が行
なわれる。

ところで、蒸発器４のフロスト防止のために、
冷凍サイクル低圧側圧力を圧力スイツチ６により
検出して、低圧側圧力に応じて圧縮機１の運転を
断続するようになつている。

すなわち、冷凍サイクル内の冷媒量が正常な場
合には、アキユームレータ５内に液冷媒が存在し
蒸発器出口のガス冷媒は過熱度を持つていない。
そして、蒸発器４の熱負荷が高く蒸発器出口の冷
媒温度が高いときは、低圧側圧力も高いため、圧
力スイツチ６は閉成しており、電磁クラツチ１ａ
にはメインスイツチ９、圧力スイツチ６を通して
通電され、圧縮機１が作動する。

一方、蒸発器４の熱負荷が減少して低圧側圧力
が第１の設定値例えば2.1Kg／cm²Ｇ以下に低下す
ると、圧力スイツチ６が開放状態になり、電磁ク
ラツチ１ａへの通電が遮断されるので、圧縮機１
の運転が停止され、蒸発器４のフロストを防止す
る。そして、低圧側圧力が第２の設定値例えば３
Kg／cm²・Ｇ以上に上昇すると、圧力スイツチ６が
閉状態に復帰して圧縮機１が再度運転される。こ
のように、低圧側圧力に応じて圧縮機１の運転が
断続されることにより、蒸発器４のフロストが防
止される。

ところで、サイクル内の冷媒量が正常である場
合には、本発明者らの実験研究によると、圧力ス
イツチ６が閉成して圧縮機１が起動した後、低圧
側圧力が所定値以下に低下するに要する時間すな
わち圧力スイツチ６が閉状態より開状態になるま
での時間（圧力スイツチON時間）は、第４図の
Ａに示すように圧縮機回転数が高くなつても２秒
以上要することがわかつた。この実験事実から、
時限回路１１の設定時間が1.5秒にしてある。い
ま、冷媒量が正常な時に、圧力スイツチ６が閉成
して圧縮機１が起動すると、圧力スイツチ６の反
転信号２８は“０”レベルとなり、フリツプフロ
ツプ３０の出力信号２９は“１”となるが、論理
回路（NAND回路）２７の入力としては上記出力
信号２９の他に反転信号２８があり、この反転信
号２８が“０”のため、論理回路２７の出力信号
３１は“１”となり、ランプ７は点灯しない。そ
して、冷媒量が正常の場合、第４図に示すごとく
圧縮機１が起動してから２秒以上経過しないと圧
力スイツチ６が開状態にならないので、1.5秒経
過した時点で時限回路１１が作動し、その出力信
号２０は“０”になるが、フリツプフロツプ３０
の出力信号は“１”に維持される。その後、圧力
スイツチ６が開状態になると、反転信号２８は即
時“１”になり、これによりフリツプフロツプ３
０の出力信号２９は“０”に反転するが、時限回
路１１の出力信号２０はコンデンサ１３の放電時
間があるため、若干の時間（第３図のtd時間）お
くれ“１”に復帰する。しかし、フリツプフロツ
プ３０の出力信号２９は“０”のままである。論
理回路２７の出力信号３１は圧力スイツチ６の
ON，OFFにかかわらず、“１”レベルに維持さ
れるので、警報ランプ７は点灯しない。

次に、冷媒量が不足してくると、圧力スイツチ
６のON時間は第４図のＢに示すごとく1.5秒以内
になるので、圧力スイツチ６が時限回路１１の設
定時間（1.5秒）以内にON状態からOFF状態とな
り、これに伴つて反転信号２８も“０”から
“１”レベルとなる。このとき、時限回路１１の
出力信号２０はまだ“１”であるので、フリツプ
フロツプ３０の出力信号２９は依然“１”のまま
である。その結果、論理回路２７の出力３１は
“０”となり、警報ランプ７が点灯して冷媒不足
を警報する。

そして、冷媒不足の初期の段階では、圧力スイ
ツチ６のOFFにより圧縮機１が停止すると、低
圧側圧力が上昇して圧力スイツチ６がON状態に
復帰して反転信号28が“０”になるので、論理回
路２７の出力信号３１が“１”となり、警報ラン
プ７が消灯する。従つて、警報ランプ７は圧力ス
イツチ６のON，OFFに伴つて点滅して、警報を
発する。警報ランプ６の点灯時間は冷媒不足が進
行するにつれて長くなる。

なお、上述の実施例では、圧力スイツチON時
間検出値を圧縮機回転数の変化に関係なく1.5秒
に固定したが、冷媒正常時の圧力スイツチON時
間は第４図のＡのごとく圧縮機回転数が低下する
とともに長くなるので、この圧力スイツチON時
間の変化に合わせて、線Ｃのごとく圧力スイツチ
ON時間検出値を変化させるようにすれば、より
早い時期に冷媒不足を検出することができる。

このようにするのには、接続点１８の基準電位
を圧縮機回転数の変化に応じて、第５図のごとく
変化させればよい。第６図はこれを実施するため
の具体的回路の一例を示すもので、３２は圧縮機
１を駆動する自動車エンジンの回転数を検出する
回転数検出回路で、抵抗１６と並列接続したコン
デンサ３２の端子間の電圧がエンジン回転数（圧
縮機回転数）の上昇とともに上昇するように構成
されている。これにより、接続点１８の電位が圧
縮機回転数の上昇とともに低下するようになる。
なお、３４は自動車エンジンの点火装置のイグニ
ツシヨンキースイツチ、３５は点火コイル、３６
は断続接点、３７は点火栓である。前記検出回路
３２は断続接点３６の開閉によりエンジン回転数
に応じて発生する断続パルスを周波数―電圧（Ｆ
―Ｖ）変換してコンデンサ３３の端子間にエンジ
ン回転数に応じた電圧を発生する。

なお、前述の実施例では圧力スイツチ６が圧縮
機１断続用（フロスト防止用）と冷媒不足検出用
の役目を兼ねているが、フロスト防止用として蒸
発器温度を検出するサーミスタ等の感温素子を用
いた温度検出回路を設け、この回路で圧縮機１の
運転を断続させ、圧力スイツチ６は冷媒不足検出
用に専用に設けてもよい。この場合には、圧力ス
イツチ６により低圧側圧力の低下が検出されても
圧縮機１が停止しないので、冷媒不足時には、メ
インスイツチ９の投入により圧縮機１が起動する
時に冷媒不足が検出され、以後圧力スイツチ６は
OFFしたままであるので、警報ランプ７は点灯
したままになる。

また、圧力スイツチ６の設置場所はアキユムレ
ータ５でなくても、低圧側圧力を検出し得る場所
であれば、蒸発器出口配管等どこでもよいことは
いうまでもない。

また、圧力検出手段としては、上記圧力スイツ
チ６に限らず半導体式圧力センサと増幅回路とを
組合せたものでもよい。

以上詳述したように本発明によれば、冷媒不足
時には圧縮機起動後、低圧側圧力が短時間で所定
圧以下に低下するという現象に着目し、圧縮機起
動後に低圧側圧力が所定圧以下に低下するまでの
時間と設定時間とを比較して冷媒不足を検出して
いるから、冷媒不足を初期の段階で確実に検出し
て報知できるという効果が大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すもので、冷凍
サイクルおよび電気回路を包合する全体構成図、
第２図は第１図図示制御回路の具体的回路図、第
３図は第２図の各部波形図、第４図は本発明の作
動説明図、第５図は本発明の他の実施例の作動説
明図、第６図は本発明の他の実施例の要部電気回
路図である。 １…圧縮機、６…圧力検出手段をなす圧力スイ
ツチ、７…警報手段をなす警報ランプ、９…メイ
ンスイツチ、１０…制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 冷凍サイクルの低圧側圧力が所定値以下に低
   下したか否かを検出する圧力検出手段と、この圧
   力検出手段と接続され圧縮機起動後、低圧側圧力
   が所定値以下に低下するまでの時間が設定時間よ
   り短いときのみ出力信号を出す制御回路と、この
   制御回路の出力信号により作動する警報手段とを
   具備することを特徴とする冷凍装置。 ２ 前記圧力検出手段が圧力スイツチよりなり、
   前記制御回路に信号を入力するとともに圧縮機の
   運転を断続する役目を兼務していることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の冷凍装置。 ３ 前記制御回路の設定時間が圧縮機回転数の上
   昇とともに短くなるように構成されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記
   載の冷凍装置。