JPS63297973A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は冷凍サイクル装置に関し、より詳しく言えば、
冷凍サイクル装置における冷媒不足又は電気式膨張弁の
異常を判定する機能を備えた冷凍サイクル装置に係るも
のであり、例えば自動車用空調装置の冷凍サイクル装置
に用いて好適なものである。

〈従来の技術〉 冷凍サイクル装置においては、例えば配管接続部に常時
振動が加わるなどの理由により、冷媒ガスの漏れが生じ
、冷媒不足という事故が起こりやすい。冷媒ガスの漏れ
が進行すると、冷媒と一緒に冷凍□サイクル装置内を循
環しているコンプレッサ潤滑オイルが各部に滞留してコ
ンプレッサへの潤滑オイルの戻りが悪化し、コンプレッ
サの焼付が生じてしまうという問題が生じるおそれがあ
る。

そこで、冷媒不足を検出してコンプレッサを自動的に停
止させるという対処方が従来から行なわれており、その
−例として、特開昭６０−１９４２５９号公報に開示さ
れているごとき装置が存在する。

この従来例による冷凍サイクル装置は電気式膨張弁を備
えており、この電気式膨張弁を作動させる入力電圧が、
膨張弁の全開またはほぼ全開を指令している時に蒸発器
出口側冷媒温度が所定温度より高くなった場合に、冷媒
不足と判定して、コンプレッサを停止せしめるように構
成されたものである。

（発明が解決しようとする問題点） 前述した従来技術は、電気式膨張弁が全開又は全開に近
い時にのみ冷媒不足を検知するように構成されているの
で、冷媒不足が相当に進行した時でないと冷媒不足を確
実に検知できないという問題があった。従って、冷媒不
足を早い時点に的確に検知することができず、効率の悪
い運転を行なってしまう慣れがあった。更に、従来技術
によったのでは電気式膨張弁の異常を検出することがで
きず、これまた効率の悪い運転の原因になる惧れがあっ
た。

本発明は、従来技術のこのような問題を克服し、冷媒不
足または電気式膨張弁の異常を早い時点で確実に判定す
ることができる冷凍サイクル装置を提供することを目的
とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、かような目的を達成させるために、コンプレ
ツナと、このコンブレラ勺の吐出側に接続され、ガス冷
媒を凝縮する凝縮器と、この凝縮器の出口側に接続され
、液冷媒を溜めるレシーバと、このレシーバの出口側に
接続され、前記液冷媒を減圧膨張させるため弁の開閉を
電気的に制御する電気式膨張弁と、この電気式膨張弁の
出口側と前記コンプレッサの吸入側との間に接続され、
前記膨張弁を通過した冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記
レシーバと前記電気式膨張弁との間における液冷媒の圧
力を検出する圧力センサと、前記蒸発器への冷Ｗ、流吊
を調節するためにデユーティ比が可変のパルス波形入力
電圧を前記電気式膨張弁に供給する制御手段とを具備し
、該制御手段が、前記圧力センサからの検出信号を受領
し、この検出信号の変動幅が所定値未満の場合に冷媒不
足又は電気式膨張弁の異常と判定する判定手段を備えて
いる。

（作用） 冷媒が適正に充填されていて且つ電気式膨張弁が正常で
あるならば、圧力センサからの検出信号は、所定値、例
えば１．０Ｋｙ／α２、以上の変動幅を６って脈動する
が、冷媒不足か、或いは電気式膨張弁の作動不良かが生
ずると、この変動幅が所定値未満となる。これを判定手
段が判定するので、判定結果をその模の制御に用い得る
。

（実施例） 以下、図面に従って本発明の実施例について説明する。

第１図を参照すると、自動車空調用に適した冷凍サイク
ル装置の全体構成が示されている。

吐出容量を変化し得る可変容饋コンプレッサ１は電磁ク
ラッチ８を介して図示していない自動車エンジンによっ
て駆動される。コンプレッサ１の吐出側には、配管によ
り凝縮器２の入口が接続されており、この凝縮器２はコ
ンプレッサ１から吐出されたガス冷媒を冷却用ファン１
１によって送風される冷却空気により冷却して凝縮する
。冷却用ファン１１はモータ１１ａによって駆動されて
いる。

凝縮器２の出口側には、液冷媒を溜めるレシーバ３を介
して電気式膨張弁４が配管により接続されている。この
電気式膨張弁４はその弁１ｍ度が電気的に制御されるも
のであって、レシーバ３からの液冷媒を減圧膨張させる
。電気式膨張弁の一例は前述した特開昭６０−１９４２
５９号公報に開示されているので、ここでは構成を具体
的に説明することは省略する。電気式膨張弁４の下流側
には蒸発器５の入°口が接続されており、この蒸発器５
は電気式膨張弁４を通過した気液２相、冷媒と車室内空
気とを熱交換して液冷媒を蒸発させる。蒸発器５の出口
は配管を介してコンプレッサ１の吸入側に接続されてい
る。

レシーバ３と電気式膨張弁４との間の配管内における液
冷媒の圧力Ｐｄを検出するために圧力センサ７が備えら
れている。また、蒸発器５の入口近傍の配管上には蒸発
器入口側の冷媒温度Ｔ、１を検出するサーミスタから成
る第１の冷媒温度センサ９が配設され、蒸発器５の出口
近傍の配管上には蒸ｑｚ出口側の冷媒温度ＴＥｏを検出
するサーミスタから成る第２の冷媒温度センサ１ｏが配
設されている。圧力センサ７及び第１及び第２の冷媒温
度センナ９，１０の検出信号は制御装置６に入力される
。制ｔｌＩＩ装置６は、検出された冷媒温度”ＥｏとＴ
、ｉとの差を所望のものとするように、デユーティ比Ｄ
ｔｆｉ−調節してパルス波形入力電圧を電気式膨張弁４
に供給する制御手段と、圧力センナ７からの検出信号の
変動幅が所定値未満の場合に冷媒不足又は電気式膨張弁
の異常があると判定し、電磁クラッチ８及びモーター１
ａに供給されている電流を遮断する判定手段とを含んで
いる。

制御装置６はマイクロコンピュータを含んで構成され、
その制御のフローチャートは後に詳述する。

第２図は冷媒が適正量充填されていて且つ電気式膨張弁
４が正常に開開作動されている場合における時間ｔと圧
力センサ７によって検出される液冷媒圧力Ｐ、との関係
を示した図であって、この場合には液冷媒圧力Ｐ、は２
〜３Ｋｙ１口　の変動幅で脈動していることが分る。

第３図は冷媒不足又は電気式膨張弁４が異常である場合
における時間ｔと圧力センサ７によって検出される液冷
媒圧力Ｐ、との関係を示した図であって、この場合には
液冷媒圧力Ｐｄは脈動せずになめらかに変化しているこ
とが分る。

従って、このような坦象を検知することによって、冷媒
不足又は電気式膨張弁４の異常を確実に判定することが
可能である。

液冷媒圧力Ｐｄの変動幅は諸条件（高圧側の圧力と低圧
側の圧力との差、圧力センサの設置位置、等）によって
も異なるが、電気式膨張弁４に与えるパルス波形入力電
圧のデユーティ比り、が０．１＜［）ｔ＜０．９の時に
液冷媒圧力Ｐｄの変動幅が１に９／ｌ＊２以上の場合に
正常と判定し、０．１＜Ｄ、＜０．９の時に液冷媒圧力
Ｐｄの変動幅が１幻／υ２未満の状態が成る時間（例え
ば１分）以上続いた場合に異常（冷媒不足、或いは電気
式膨張弁作動不良）と判定する。液冷媒圧力Ｐ、の変動
幅の検出については、電気式膨張弁４の駆仙周１１（す
なわちパルス波形入力電圧の周ｗ１）毎に、Ｐ、の最大
値、最小値を検出し、その差を変動幅ΔＰ　とする。−
例として、電気式膨張弁４を開から閉にする電圧信号が
電気式膨張弁４に入力された直後における圧力センサ７
からの検出信号と、電気式膨張弁４を開から開にする電
圧信号が電気式膨張弁４に入力された直後における圧力
センサ７からの検出信号との差をとって、液冷媒圧力Ｐ
　の変動幅ΔＰ、が筒用される。

制御装置６が備えているマイクロコンピュータのメモリ
内には以下に説明する演算処理を実行するためのｔＱｌ
ｔｌプログラムが予め記憶されている。

第４図及び第５図に示されたフローチャートによってｕ
ｌＩＩｌ装置６の作動を説明する。

ステップ３００においてスタートし、まず空調ＩＩを作
動させるＡ／ＣスイッチがＯＮであるかどうかがステッ
プ３０１で判定される。Ａ／ＣスイッチがＯＮであれば
ステップ３０２に進み、蒸発器入口の冷媒温度ＴＥｉ及
び蒸発器出口の冷ｔｌＡ潟度ＴＥｏを読み込む。ステッ
プ３０３においては■、。＞Ｏ（’Ｃ）が判定され、”
Ｅｏ≦０（℃）であればステップ３０４に進んで電磁ク
ラッチ８への通電をしゃ断してステップ３０１に戻る。

ＴＥｏ＞Ｏ（℃）であればステップ３０５に進んで電磁
クラッチ８へ通電されているかどうかを判定する。電磁
クラッチ８へ通電されていなければステップ３０６に進
んでＴＥｏ〉１０（℃）であるかどうかを判定し、ＴＥ
ｏ≦１０（℃）であればステップ３０１に戻り、Ｔ、。

＞１０（℃）であればステップ３０７に進んで？１ｉ１
ａクラッチ８へ通電する。

ステップ３０５において電磁クラッチ８へ通電されてい
ると判定された場合、又はステップ３０７にａ３ける処
理がなされた後にデユーティ比Ｄｔが演算される。

デユーティ比Ｄｔを演算するには、ステップ３０８にお
いて、まずＥ””Ｅｏ　　’Ｅｉ−Ｅｎｏが計算される
。ここでＥ。０は所望の温度差を与える定数であり、Ｅ
、は蒸発器５の入口と出口とにおける実際の冷媒の温度
の差（Ｔ、ｏ−Ｔ、、）と、所望の温度差（Ｅｏｏ）と
の偏差である。次に、ステップ（３０９）において、既
に計算されたＥ。を用いて、デユーティ比Ｄｔが次のＰ
ＩＤｆｉｌ１６１式を用いて算出される。

ここにおいて、Ｋ、Ｔ、、’ｒＤは予め実験等により求
めた定数である。ステップ３０９で算出されたデユーテ
ィ比り、を有づるパルス波形入力電圧は電気式膨張弁４
へ出力されるが、電気式膨張弁４を間から１羽にづる電
圧信号が出力された直後と、電気式膨張弁４をＩｆｆか
ら開にする電圧信号が出力された直後とにおいて、圧力
ヒンＩす７からの液冷媒圧力Ｐ、が読み込まれる。

この液冷媒圧力Ｐ、の測定は、第５図に示したように、
制御フローチャート内に割込んで行なわれ、圧力センサ
７からの検出信号を続み込みこれをメモリ内に記憶する
。割込みが解除されるとメ［りに記憶されているＰｄの
測定値を用いてステップ３１０において変動幅ΔＰ、が
口出される。

次にステップ３１１に進み０．１　＜Ｄｔ＜０．９であ
るかどうかが判定され、Ｄ、がこの範囲内になかった場
合はステップ３０１に戻り、Ｄｔがこの範囲内にある場
合にはステップ３１２に進んでΔＰｄ≧１．０（Ｎ９／
ｃａ＋　　）であるかどうかが判定される。ΔＰ、≧１
．０（Ｋ９／ｃＩＲ）であれば正常であることが判定さ
れたわけであるので、次にステップ３０１に戻って前述
したのと同様の処理を繰返えすことになる。ステップ３
１２においてΔｐｄ＜ｉ、０（υ／１　）であった場合
には、冷媒不足か電気式膨張弁が異常であるかのどちら
かであるから、ステップ３１３に進んで電磁クラッチ８
への通電をしゃ断する。この時、冷却用ファン１１のモ
ーター１ａへの通電もしゃ断される。

そして、ステップ３１４に進みＥＮＤとなり、故障した
箇所の修理が行なわれ得るようにされるわけである。

なお、以上の実施例の説明において、コンプレッサ１と
して可変容υ形のものを用いたが、それに限定する必要
はなく、定容多形のものを使用しでも差支えない。また
、デユーティ比り、を第２の冷媒温度センサーｏからの
検出信号と第１の冷媒温度センサ９からの検出信号との
差を所望の値にすべく調節するようにしているが、デユ
ーティ比り、の調節は種々の態様で行ない得る。例えば
、前述した特開昭６０−１９４２５９号公報に開示され
ているような制御によってデユーティ比Ｄｔを調節する
ことができる。

更に、制御手段と判定手段とを備えた制御］表装置をす
べてマイクロコンピュータを用いて構成した場合につい
て説明したが、上記の各手段を、個個の電気回路素子を
組合わせた電気回路によって構成することは勿論可能で
ある。

液冷媒圧力Ｐｄを検出するタイミングについても、以上
の実施例で述べた電気式膨張弁の間から閉、及び閉から
開の直後に限定される必要はなく、例えば圧力センサの
検出信号を連続的に受信しておいて、その最大値、最小
値を検知するようにしてもよい。

また、本発明は自動車空調用に限らず、種々な用途の冷
凍サイクル装置に広く適用することが可能である。

（発明の効果） 本発明は冷媒不足又は電気式膨張弁の異常を早い時森で
確実に検知することを可能ならしめ、冷凍サイクル装置
が効率の悪い運転を行なうことを阻止する。従って、本
発明はコンプレッサの耐久性、冷凍サイクル装置の冷却
能力確保などの点から実用上非常に効果的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である自動車空調装置用の冷
凍ナイクル装置の全体構成図、第２図及び第３図は液冷
媒圧力Ｐ、の変化を示したもので、第２図は正常の場合
、第３図は冷媒不足又は電気式膨張弁の異常がある場合
をそれぞれ示す図、第４図及び第５図は一１ｉＩＩ装置
のマイクロコンピュータによる制御を例示するフローチ
ャートである。 １・・・コンプレッサ、 ２・・・凝縮器、 ３・・・レシーバ、 ４・・・電気式膨張弁、 ５・・・蒸発器、 ６・・・制ｔｌｌ装置、 ７・・・圧カセンザ、 ８・・・電磁クラッチ、 ９・・・第１の冷媒温度センサ、 １０・・・第２の冷媒温度センナ、 １１・・・冷却用ファン、 １１ａ・・・モータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　（ａ）コンプレツサと、 （ｂ）このコンプレツサの吐出側に接続され、ガス冷媒
   を凝縮する凝縮器と、 （ｃ）この凝縮器の出口側に接続され、液冷媒を溜める
   レシーバと、 （ｄ）このレシーバの出口側に接続され、前記液冷媒を
   減圧膨張させるため弁の開閉を電気的に制御する電気式
   膨張弁と、 （ｅ）この電気式膨張弁の出口と前記コンプレツサの吸
   入側との間に接続され、前記膨張弁を通過した冷媒を蒸
   発させる蒸発器と、 （ｆ）前記レシーバと前記電気式膨張弁との間における
   液冷媒の圧力を検出する圧力センサと、 （ｇ）前記蒸発器への冷媒流量を調節するためにデユー
   テイ比が可変のパルス波形入力電圧を前記電気式膨張弁
   に供給する制御手段と、を具備し、該制御手段が、 前記圧力センサからの検出信号を受領し、この検出信号
   の変動幅が所定値未満の場合に冷媒不足又は電気式膨張
   弁の異常と判定する判定手段を備えたことを特徴とする
   冷凍サイクル装置。