JPH08219603A - 冷凍サイクル装置およびそれに適用する冷媒不足検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 受液部一体型の冷媒凝縮器を備えた冷凍サイ
クル装置において、正確に冷媒不足を検出できる冷媒不
足検出装置一体型の圧力検知装置を提供する。 【構成】 圧力スイッチ１は、冷凍サイクル装置１１に
おいて受液部一体型の冷媒凝縮器６と膨張弁７との間に
配置される。圧力スイッチ１は、冷媒量不足検出手段１
６と圧力検知手段とを備えている。冷媒量不足検出手段
１６は、フロート２３とフロート２３の周囲に設けられ
た永久磁石２４とハウジング１２の外部に貼られた磁気
検出テープ２５とからなる。冷凍サイクル装置１１中の
冷媒が減少すると、受圧室１４内の冷媒の液面は低下す
る。これに伴い、フロート２３の位置も低下する。フロ
ート２３には永久磁石２４が設けてあることから、フロ
ート２３の位置が低下すると、磁気検出テープ２５が永
久磁石２４の磁気を検出して変色し、冷媒量の不足を検
知することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷媒量不足検出手段を
備える冷凍サイクル装置および冷媒不足検出装置一体型
の圧力検知装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車用空調装置に用いられる冷凍サイ
クル装置としては、冷媒圧縮機、冷媒凝縮器、受液器、
減圧手段である膨張弁、冷媒蒸発器より構成されるもの
がある。従来、このような冷凍サイクル装置中の冷媒量
の不足を検出する手段としては、受液器や、受液器と膨
張弁との間の配管に設けられるサイトグラスが挙げられ
る。冷媒量の不足か否かの判断は、サイトグラスを作業
者が目視観察することによって行われる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の冷凍
サイクル装置に加え、過冷却器を備えた冷凍サイクル装
置の場合、実公平５−４８０３２号公報に開示されてい
るように、部品点数を減らし、搭載スペースを確保する
ために、凝縮器と受液器と過冷却器とを一体化した、受
液部一体型の冷媒凝縮器を備える冷凍サイクル装置装置
が提案されている。

【０００４】前記実公平５−４８０３２号公報で開示さ
れているような構造の冷媒凝縮器を有する冷凍サイクル
装置の場合、冷媒量の不足を検出する手段であるサイト
グラスは冷媒凝縮器の流出口に設けられている。しか
し、このように冷媒凝縮器の一部にサイトグラスが設け
られていると、冷媒凝縮器は主に車両の先端部に設けら
れているために作業者が目視観察しにくいという問題点
がある。また、受液部一体型の冷媒凝縮器と膨張弁との
間の配管に、別体としてサイトグラスを設ける場合、部
品点数が増え、製造コストが増加するといった問題点も
ある。

【０００５】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
で、凝縮器と受液器と過冷却器とを一体化した構造の冷
媒凝縮器を備えた冷凍サイクル装置において、安価な冷
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。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１は、減圧手段と、蒸発器と、圧縮機と、凝
縮部に受液部と過冷却部とを一体化した構造の受液部一
体型の冷媒凝縮器とを備え、該冷媒凝縮器と前記減圧手
段とを接続する配管に設けられた該配管の内部と連通す
る空間部と、該空間部に封入される冷媒の液面に位置す
るフロートと、該フロートの変位を検出する変位検出手
段とを備える冷媒量不足検出手段を備えるという技術的
手段を採用するものである。

【０００７】また、請求項２は、請求項１において、前
記フロートの変位を検出する前記変位検出手段が、前記
フロートに設けられ前記フロートと一体に変位する永久
磁石と、前記永久磁石の磁気を検出する磁気検出手段と
からなるという技術的手段を採用するものである。さら
に、請求項３では、減圧手段と、蒸発器と、圧縮機と、
凝縮部に受液部と過冷却部とを一体化した構造の受液部
一体型の冷媒凝縮器とを備えた冷凍サイクル装置に適用
される、前記冷媒凝縮器と前記減圧手段とを接続する配
管の内部と連通する空間部を有し、前記配管の冷媒の圧
力を検知する圧力検知手段と、前記圧力検知手段の前記
空間部に封入される前記冷媒の液面に位置するフロート
と、該フロートの変位を検出する変位検出手段とを備え
る冷媒量不足検出手段とを備えるという技術的手段を採
用するものである。

【０００８】さらに、請求項４は、請求項３において、
前記圧力検知手段が、前記空間部の上部に周縁部を挟持
したダイヤフラムと、前記ダイヤフラムの変形により前
記冷媒の圧力を検出する圧力検知部とを備えるととも
に、前記変位検出手段が、前記フロートに設けられた永
久磁石と、前記永久磁石の磁気を検出する磁気検出手段
とを備えるという技術的手段を採用するものである。

【０００９】さらに、請求項５は、請求項３または４に
おいて、前記圧力検知部が、前記ダイヤフラムの前記空
間部とは反対の側に設けられ、前記ダイヤフラムの変形
に伴い変位する作動棒と、該作動棒の変位に伴い作動す
る対向する一対の接点を有する接点スイッチとを備える
という技術的手段を採用するものである。さらに、請求
項６は、請求項３ないし５のいずれか１つにおいて、前
記圧力検知手段と前記冷媒量不足検出手段とが、前記空
間部を有するハウジングの内部におさめられるととも
に、前記磁気検出手段が前記ハウジングの外部の所定の
位置に設けられた磁気テープであるという技術的手段を
採用するものである。

【００１０】

【作用及び発明の効果】請求項１に示すように、空間部
は冷媒凝縮器と減圧手段とを接続する配管の内部と連通
しているため、冷凍サイクル装置の冷媒量の変動によ
り、空間部に封入されている冷媒の液面の高さは変動す
る。それに伴って空間部に封入される冷媒の液面に位置
するフロートの位置は変位する。したがって、フロート
の変位を検出することにより、冷媒量不足検出手段は冷
媒量の不足を検知することができる。

【００１１】ところで、過冷却部を備えていない通常の
冷凍サイクル装置では、凝縮器を通過し、凝縮され、液
状となった冷媒は受液器において気液分離されて減圧手
段へと送られる。しかし、受液器を通過した冷媒は液状
ではあるが、飽和状態であるために環境のわずかな変化
により気泡が発生しやすい状態となっている。そのため
冷凍サイクル装置に封入されている冷媒量の変動とは無
関係に、フロートが変位してしまう可能性があり、フロ
ートの変位による正確な冷媒量の不足の検出は難しい。
しかし、請求項１に示すように、過冷却部を備えた冷凍
サイクル装置では、受液部を通過して気液分離された冷
媒は飽和状態で過冷却部へと送られ、さらに過冷却部で
過冷却されることにより、完全に液体となった状態で減
圧手段へと送られる。つまり、冷媒は完全に液状となっ
た状態で冷媒凝縮器と減圧手段とを接続する配管の内部
と連通する空間部に流入する。したがって、環境のわず
かな変化に伴う気泡の発生によるフロートの変位を防止
することができ、誤作動の少ない冷媒量不足検出手段を
備える冷凍サイクル装置とすることができる。

【００１２】また、請求項２では、請求項１と同様の作
用と効果が得られる。さらに、請求項３では、請求項１
と同様の作用と効果が得られるとともに、圧力検知手段
の空間部に冷媒量不足検出手段を設けることから、圧力
検知装置に冷媒量不足検出手段を組み込むことができ
る。したがって、圧力検知手段と冷媒量不足検出手段と
を一体化させることができ、冷媒不足検出装置を別体と
して新たに設ける必要がなく、製造コストを抑えること
ができる。

【００１３】さらに、請求項４、５および６では、請求
項３と同様の作用と効果が得られる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を車両用の空調装置に適用した
実施例を、図面に基づいて説明する。図２は、本発明で
ある冷媒不足検出装置一体型の圧力検出装置である、圧
力スイッチ１を適用する冷凍サイクル装置１１を示すシ
ステム図である。図２に示したように、冷凍サイクル装
置１１は、図示しない電磁クラッチを介して車両の走行
用エンジンによって駆動される圧縮機２、受液部一体型
の冷媒凝縮器６、減圧手段である膨張弁７、蒸発器８の
各機能部品よりなる。各機能部品は、配管９によりそれ
ぞれ結合されている。受液部一体型の冷媒凝縮器６は、
凝縮部３と受液部４と過冷却部５とを一体化した冷媒凝
縮器である。なお、図２および図３に示したように、過
冷却部５と膨張弁７とを接続する配管９には、そのハウ
ジング１２の下部に設けられた連通孔１３により、配管
９の内部と連通した空間部である受圧室１４を備えた圧
力スイッチ１が設けられている。つまり、圧力スイッチ
１は、冷媒凝縮器６と膨張弁７との間に配置される。

【００１５】図３は、受液部一体型の冷媒凝縮器６の斜
視図である。冷媒凝縮器６は、主に凝縮部３と過冷却部
５と受液部４とに区画されている。凝縮部３には、多数
本のフィン付きチューブが上下に並列に配置されてい
る。同様に、凝縮部３の下方に配置される過冷却部５に
も、多数本のフィン付きチューブが上下に並列に配置さ
れている。

【００１６】上下に配置された凝縮部３と過冷却部５と
を挟んで、２本のヘッダーパイプ２６ａ、２６ｂが間隔
を開けて対向配置される。ヘッダーパイプ２６ａは凝縮
部３の入口側に、ヘッダーパイプ２６ｂは凝縮部３の出
口側にそれぞれ配置される。なお、これらのヘッダーパ
イプ２６ａ、２６ｂを凝縮部３と過冷却部５に組付けた
際に、ヘッダーパイプ２６ａ、２６ｂの、凝縮部３と過
冷却部５との境となる高さの部分には、セパレータ２７
（図３中点線で示す）が設けられている。そのため、ヘ
ッダーパイプ２６ａ、２６ｂは、セパレータ２７によっ
て空間的に２つに分断されている。なお、ヘッダーパイ
プ２６ａの上部には冷媒流入口１０ａが設けられ、下部
には冷媒流出口１０ｂが設けられている。一方、ヘッダ
ーパイプ２６ｂの、セパレータ２７を挟んで上下となる
位置には、図示しないが、受液部４と連通する細孔が設
けられている。

【００１７】受液部４はパイプ状で、その長さはヘッダ
ーパイプ２６ｂの長さよりも短く、前述した図示しない
２つの細孔によりヘッダーパイプ２６ｂと連通してい
る。冷媒流入口１０ａを介して、圧縮機２で断熱圧縮さ
れた高温・高圧のガス状の冷媒は冷媒凝縮器６に供給さ
れる。供給された冷媒は、凝縮部３の各フィン付きチュ
ーブを図２中矢印Ａ方向へと流れ、外部の空気と熱交換
して凝縮されて液化し、ヘッダーパイプ２６ｂのセパレ
ータ２７よりも上の空間に流れ込む。この際、冷媒は気
液二相となっている。さらに、この気液二相冷媒は、図
２中矢印Ｂに沿って、細孔を介してヘッダーパイプ２６
ｂと連通している受液部４に流れ込む。この気液二相冷
媒は受液部４にて気液分離され、比重の小さなガス冷媒
は受液部４の上部に、比重の大きな液冷媒は受液部４の
下部に、それぞれたまる。液状の冷媒は、受液部４の下
部に設けられた細孔を経てヘッダーパイプ２６ｂのセパ
レータ２７よりも下の空間へと流れこんだ後、過冷却部
５へと流れ込む。過冷却部５に導入された冷媒は、各フ
ィン付きチューブを図２中矢印Ｃ方向へと流れ、外部の
空気によりさらに冷却されて過冷却状態となる。過冷却
されることにより完全に液状となった冷媒は、さらにヘ
ッダーパイプ２６ａのセパレータ２７よりも下の空間を
経て、冷媒流出口１０ｂヘと至る。冷媒流出口１０ｂを
通過した液状の冷媒は、配管９を通じて膨張弁７へと送
られる。

【００１８】図１は本発明である冷媒不足検出装置一体
型の圧力検出装置である、圧力スイッチ１の断面図であ
る。圧力スイッチ１は、後述する圧力検知手段とと冷媒
量不足検出手段１６とを備えている。圧力検知手段は、
公知であるダイヤフラムの変形により圧力の変化を検知
する圧力スイッチとほぼ同じ構造であり、ハウジング１
２の内部にダイヤフラム１７と圧力検知部１８とが設け
られている。圧力検知部１８は、主に、ダイヤフラム１
７の変形量に応じて上下に可動する作動棒１９と、この
作動棒１９が冷媒の圧力の上昇によって変位することに
より作動する接点スイッチ２０などからなる。ダイヤフ
ラム１７の周縁部はパッキン２１により気密に挟持され
ており、ダイヤフラム１７の下部は、連通孔１３を介し
て配管９と連通した空間部である受圧室１４となってい
る。接点スイッチ２０は、ダイヤフラム１７よりも上部
に設けられている。一方、作動棒１９はダイヤフラム１
７から接点スイッチ２０にむかって、ほぼ垂直に設けら
れている。接点スイッチ２０の電気信号はターミナル２
２を経て図示しない制御装置に送られる。この制御装置
は圧力検知手段が冷媒の圧力の異常な上昇を検知した時
は電磁クラッチへの通電を切り、圧縮機２の運転を停止
するように制御する。ここで、後述する冷媒量不足検出
手段１６を受圧室１４に設けるために、従来の圧力スイ
ッチに比べ、本実施例の受圧室１４は大きくなってい
る。

【００１９】冷媒量不足検出手段１６は、フロート２３
と、フロート２３の変位検出手段である永久磁石２４と
磁気検出テープ２５とからなる。なお、磁気検出テープ
２５は永久磁石２４の磁気検出手段である。フロート２
３は、例えばポリプロピレンなどの樹脂からなり、受圧
室１４に封入された冷媒の液面に浮かんでいる。永久磁
石２４は、冷媒の液面と平行となるように、フロート２
３の周囲に接着剤などで固定されている。

【００２０】ハウジング１２の外側周囲には、例えば、
砂鉄などを利用した磁気検出テープ２５が貼られてい
る。磁気検出テープ２５は、ハウジング１２の外側周囲
の、冷媒量が不足だと判断される際の受圧室１４内の冷
媒の液面の高さと同じ位置に貼られる。なお、磁気検出
テープ２５は、磁石が接近し、磁気を検出すると変色す
る性質をもつ。

【００２１】次に、本実施例の作動について述べる。ま
ず、圧力検知手段の作動について説明する。冷媒の圧力
が異常に上昇すると、連通孔１３を経て受圧室１４に封
入された冷媒の圧力が上昇し、ダイヤフラム１７が上方
に押圧される。これに伴い、作動棒１９は上方に変位
し、接点スイッチ２０が作動する。冷媒の圧力が異常に
上昇すると、このようにして圧力検知手段は冷媒の圧力
の異常な上昇を検知し、圧縮機２の作動を停止する信号
を制御装置に送る。

【００２２】続いて、冷媒量不足検出手段１６の作動に
ついて説明する。冷凍サイクル装置１１中に封入されて
いる冷媒量が適正である場合、配管９と連通している冷
媒不足検出装置１のハウジング１２内の受圧室１４には
冷媒が封入されている。したがって、フロート２３は受
圧室１４の最上部（図１中実線で示されたフロート２３
の位置）に位置する。しかし、冷媒量が不足すると、受
圧室１４の冷媒の液面が下がり、フロート２３は磁気検
出テープ２５が貼られた位置（図１中二点鎖線で示され
たフロート２３の位置）へと移動する。この際、フロー
ト２３の周囲に設けられた永久磁石２４が磁気検出テー
プ２５に接近することによって、磁気検出テープ２５は
変色し、作業者は冷媒量の不足を認識することができ
る。

【００２３】ところで、過冷却部を備えていない通常の
冷凍サイクル装置では、凝縮器を通過し、凝縮され、液
状となった冷媒は、受液器において気液分離されて膨張
弁へと送られる。しかし、受液器を通過した冷媒は液状
ではあるが、飽和状態であるため、環境のわずかな変化
により気泡が発生しやすい状態となっている。このた
め、このような冷凍サイクル装置に、本発明であるフロ
ートの変位により冷媒量の不足を検出する冷媒不足検出
装置を用いても、環境のわずかな変化により発生する気
泡の発生により、フロートが変位してしまい、誤作動が
起こる可能性があり、冷媒量の不足を正確に検出するこ
とができない。しかし、過冷却部５を備えた冷凍サイク
ル装置１１では、受液部４を通過して気液分離された液
冷媒は飽和状態で過冷却部５へと送られ、さらに過冷却
部５で過冷却されることにより、完全に液体となった状
態で膨張弁７へと送られる。つまり、冷媒は完全に液状
となった状態で冷媒凝縮器６と膨張弁７との間に配置さ
れた圧力スイッチ１に流入する。したがって、本発明の
ようなフロート式の圧力スイッチ１を冷媒凝縮器６と膨
張弁７との間に配置することにより、環境のわずかな変
化による誤作動の少ない冷媒量不足検出手段を備える、
冷媒不足検出装置一体型の圧力検知装置とすることがで
きる。

【００２４】また、従来からある圧力スイッチに冷媒不
足検出手段１６を内蔵することができ、圧力検知手段と
冷媒量不足検出手段とを一体化することができるので、
冷媒不足検出装置一体型の圧力スイッチ１の製造コスト
を低く抑えることができる。以上の実施例では、磁気検
出手段として磁気検出テープを用いたが、フロートに設
けられた磁石の磁気を検出できればよく、例えばリード
スイッチなどを磁気検出手段として用いても、同様の効
果が得られる。

【００２５】また、以上の実施例では、フロートの変位
検出手段として磁気検出手段を用いたが、冷媒量の変動
に伴うフロートの変位を検出できればよく、フロートの
変位検出手段は磁気検出手段に限定されるものではな
い。また、以上の実施例では、ダイヤフラムの変形によ
り冷媒の異常な圧力の上昇を検知する圧力スイッチの受
圧室にフロートを設けて、冷媒不足検出装置一体型の圧
力検出装置としたが、冷媒量不足検出手段であるフロー
トを設けることのできる、冷媒凝縮器と減圧手段とを接
続する配管の内部と連通した空間部を有する圧力検知手
段であればよく、圧力検知手段をこれに限定するもので
はない。また、同様に、冷媒量不足検出手段であるフロ
ートを設けることのできる、冷媒凝縮器と減圧手段とを
接続する配管の内部と連通した空間部を有する、何らか
の部品であればよく、冷媒量不足検出手段の設けられる
部分は、圧力検知手段に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明である圧力スイッチ１の断面図である。

【図２】本発明を用いる冷凍装置の冷凍サイクル装置１
１を示すシステム図である。

【図３】本発明である圧力スイッチ１と、冷媒凝縮器６
の斜視図である。

【符号の説明】

１ 冷媒不足検出装置一体型の圧力検知装置である圧力
スイッチ １４ 空間部である受圧室 １６ 冷媒量不足検出手段 ２３ フロート ２４ 変位検出手段である永久磁石 ２５ 磁気検出手段である磁気検出テープ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 減圧手段と、蒸発器と、圧縮機と、凝縮
   部に受液部と過冷却部とを一体化した構造の受液部一体
   型の冷媒凝縮器とを備え、該冷媒凝縮器と前記減圧手段
   とを接続する配管に設けられた該配管の内部と連通する
   空間部と、該空間部に封入される冷媒の液面に位置する
   フロートと、該フロートの変位を検出する変位検出手段
   とを備える冷媒量不足検出手段を備えることを特徴とす
   る冷凍サイクル装置。
2. 【請求項２】 前記フロートの変位を検出する前記変位
   検出手段が、前記フロートに設けられ前記フロートと一
   体に変位する永久磁石と、前記永久磁石の磁気を検出す
   る磁気検出手段とからなることを特徴とする請求項１記
   載の冷凍サイクル装置。
3. 【請求項３】 減圧手段と、蒸発器と、圧縮機と、凝縮
   部に受液部と過冷却部とを一体化した構造の受液部一体
   型の冷媒凝縮器とを備えた冷凍サイクル装置に適用され
   る、 前記冷媒凝縮器と前記減圧手段とを接続する配管の内部
   と連通する空間部を有し、前記配管の冷媒の圧力を検知
   する圧力検知手段と、 前記圧力検知手段の前記空間部に封入される前記冷媒の
   液面に位置するフロートと、該フロートの変位を検出す
   る変位検出手段とを備える冷媒量不足検出手段とを備え
   ることを特徴とする冷媒不足検出装置一体型の圧力検知
   装置。
4. 【請求項４】 前記圧力検知手段が、前記空間部の上部
   に周縁部を挟持したダイヤフラムと、前記ダイヤフラム
   の変形により前記冷媒の圧力を検出する圧力検知部とを
   備えるとともに、前記変位検出手段が、前記フロートに
   設けられた永久磁石と、前記永久磁石の磁気を検出する
   磁気検出手段とを備えることを特徴とする請求項３記載
   の冷媒不足検出装置一体型の圧力検知装置。
5. 【請求項５】 前記圧力検知部が、前記ダイヤフラムの
   前記空間部とは反対の側に設けられ、前記ダイヤフラム
   の変形に伴い変位する作動棒と、該作動棒の変位に伴い
   作動する対向する一対の接点を有する接点スイッチとを
   備えることを特徴とする請求項３または４記載の冷媒不
   足検出装置一体型の圧力検知装置。
6. 【請求項６】前記圧力検知手段と前記冷媒量不足検出手
   段とが、前記空間部を有するハウジングの内部におさめ
   られるとともに、前記磁気検出手段が前記ハウジングの
   外部の所定の位置に設けられた磁気テープであることを
   特徴とする請求項３ないし５のいずれか１つに記載の冷
   媒不足検出装置一体型の圧力検知装置。