(57)【要約】【課題】安価な手段にて過熱度を検出する。【解決手段】所定質量の冷媒が封入された密閉空間１４の内圧と蒸発器出口側の冷媒圧力が作用する作用室１５の内圧との差圧に伴うダイヤフラム１３の変位量に基づいて過熱度を検出する。これにより、温度センサ及び圧力センサを必要とする従来型の過熱度検出装置に比べて、安価な手段にて過熱を検出することができる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍機に適用され、冷媒の過熱度を検出する過熱度検出装置であって、
所定質量の冷媒が封入された密閉空間（１４）を構成するとともに、前記密閉空間（１４）側と前記蒸気圧縮式冷凍機内を循環する冷媒の圧力が作用する作用室（１５）とを仕切る変位可能なダイヤフラム（１３）と、
前記作用室（１５）側に配置され、前記ダイヤフラム（１３）に所定の圧力を作用させる加圧手段（１７）と、
前記ダイヤフラム（１３）の変位を検出する変位検出手段（１９）とを備え、前記密閉空間（１４）内の温度と前記作用室（１５）内の温度が略同等となるように構成されていることを特徴とする過熱度検出装置。
【請求項２】
前記変位検出手段（１９）は、前記密閉空間（１４）内の圧力変動を検出することにより前記ダイヤフラム（１３）の変位を間接的に検出することを特徴とする請求項１に記載の過熱度検出装置。
【請求項３】
前記変位検出手段（１９）は、前記ダイヤフラム（１３）が前記密閉空間（１４）側に所定量以上変位したときに、信号を発することを特徴とする請求項１又は２に記載の過熱度検出装置。
【請求項４】
冷媒を減圧する減圧手段（３）が一体化されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の過熱度検出装置。
【請求項５】
冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１）を備え、低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍機であって、
請求項１ないし４のいずれか１つに記載の過熱度検出装置（１０）と、
前記過熱度検出装置（１０）により冷媒の過熱度が所定値を超えたものと判定されたときに、前記圧縮機（１）を停止させる停止手段とを備えることを特徴とする蒸気圧縮式冷凍機。
【請求項６】
前記過熱度検出装置（１０）は、低圧側にて過熱度を検出することを特徴とする請求項５に記載の蒸気圧縮式冷凍機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸気圧縮式冷凍機内を循環する冷媒の過熱度を検出する過熱度検出装置に関するもので、車両用冷凍機の安全スイッチ等に用いて有効である。
【０００２】
【従来の技術発明が解決しようとする課題】
従来の車両用冷凍機では、圧縮機の吐出側に冷媒の温度を検出する温度センサ及び冷媒の圧力を検出する圧力センサを設け、冷媒温度と冷媒圧力とから圧縮機から吐出した冷媒の過熱度を算出し、過熱度が所定値を超えたとき、圧縮機を保護するために、電磁クラッチを切る等して圧縮機を停止させていた。
【０００３】
しかし、上記の手段では、２種類のセンサを必要とするので、蒸気圧縮式冷凍機の製造原価低減を図ることが難しい。
【０００４】
本発明は、上記点に鑑み、第１には、従来と異なる新規な過熱度検出装置を提供し、第２には、安価な手段にて過熱度を検出することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍機に適用され、冷媒の過熱度を検出する過熱度検出装置であって、所定質量の冷媒が封入された密閉空間（１４）を構成するとともに、密閉空間（１４）側と蒸気圧縮式冷凍機内を循環する冷媒の圧力が作用する作用室（１５）とを仕切る変位可能なダイヤフラム（１３）と、作用室（１５）側に配置され、ダイヤフラム（１３）に所定の圧力を作用させる加圧手段（１７）と、ダイヤフラム（１３）の変位を検出する変位検出手段（１９）とを備え、密閉空間（１４）内の温度と作用室（１５）内の温度が略同等となるように構成されていることを特徴とする。
【０００６】
これにより、本発明では、密閉空間（１４）の内圧と作用室（１５）の内圧との差圧を利用して過熱度を検出することとなるので、２種類のセンサを必要とする従来型の過熱度検出装置に比べて、安価な手段にて過熱度を検出することができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、変位検出手段（１９）は、密閉空間（１４）内の圧力変動を検出することによりダイヤフラム（１３）の変位を間接的に検出することを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３に記載の発明では、変位検出手段（１９）は、ダイヤフラム（１３）が密閉空間（１４）側に所定量以上変位したときに、信号を発することを特徴とするものである。
【０００９】
請求項４に記載の発明では、冷媒を減圧する減圧手段（３）が一体化されていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項５に記載の発明では、冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１）を備え、低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍機であって、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の過熱度検出装置（１０）と、過熱度検出装置（１０）により冷媒の過熱度が所定値を超えたものと判定されたときに、圧縮機（１）を停止させる停止手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
これにより、安価に蒸気圧縮式冷凍機を得ることができる。
【００１２】
請求項６に記載の発明では、過熱度検出装置（１０）は、低圧側にて過熱度を検出することを特徴とするものである。
【００１３】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本実施形態は、本発明に係る過熱度検出装置１０を車両用冷凍機（車両用空調装置）に適用したものであって、図１は蒸気圧縮式冷凍機の模式図であり、図２は過熱度検出装置１０の模式図である。
【００１５】
蒸気圧縮式冷凍機は、図１に示すように、圧縮機１、放熱器２、減圧器３、蒸発器４及びアキュムレータ５等からなるもので、本実施形態では、減圧器３として、オリフィスやキャピラリーチューブ等の絞り開度が固定された固定絞りが採用するとともに、後述するように過熱度検出装置１０に一体化されている。
【００１６】
また、圧縮機１は電磁クラッチを介して走行用エンジンから動力を得て稼動するものであり、放熱器２は室外空気と熱交換して圧縮機１から吐出された高温・高圧冷媒を放冷する高圧側熱交換器である。
【００１７】
なお、本実施形態では、冷媒としてフロン（Ｒ１３４ａ）を用いており、高圧側の冷媒圧力は、冷媒の臨界圧力未満であるため、放熱器２内で冷媒は凝縮しながらそのエンタルピを低下させるが、例えば冷媒として二酸化炭素を用いて高圧側の冷媒圧力を臨界圧力以上とした場合には、放熱器２内で冷媒は凝縮することなく、温度を低下させながらそのエンタルピを低下させる。
【００１８】
蒸発器４は室内に吹き出す空気通路をなす空調ケーシング６内に収納されて室内に吹き出す空気から吸熱して減圧器３にて減圧された冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器であり、アキュムレータ５は蒸発器４から流出した気相冷媒と液相冷媒とに分離して余剰冷媒を液相冷媒として蓄えるとともに、気相冷媒を圧縮機１の吸入側に供給するものである。
【００１９】
因みに、本実施形態では、冷媒中に混合された冷凍機油をアキュムレータ５にて分離、その分離抽出して冷凍機油を気相冷媒と共に圧縮機１に戻している。
【００２０】
なお、空調ケーシング６内のうち蒸発器４より空気流れ下流側には、エンジン冷却水等の車両で発生する廃熱を熱源として室内に吹き出す空気を加熱するヒータ７、及びヒータ７を通過する暖風量とヒータ７を迂回する冷風量との風量割合を調節することにより室内に吹き出す空気の温度を調節するエアミックスドア８等が収納されている。
【００２１】
次に、図２に基づいて過熱度検出装置１０について述べる。
【００２２】
ボディ１１は、蒸発器４とアキュムレータ５とを繋ぐ冷媒通路１２が形成された金属製のブロックであり、本実施形態では、ボディ１１に減圧器３、つまり固定絞りも形成されている。
【００２３】
ダイヤフラム１３は、所定質量の冷媒が封入された密閉空間１４を構成するとともに、密閉空間１４側と蒸発器４を流出した冷媒の圧力が作用する作用室１５とを仕切る変位可能な薄膜部材であり、本実施形態では、リン青銅等の熱伝導率及び引張り強度に優れた銅系金属を採用している。
【００２４】
なお、本実施形態では、受け蓋１６ａ及び上蓋１６ｂによりダイヤフラム１３を挟んだ状態で両蓋１６ａ、１６ｂを溶接又はろう付けにより接合することによりダイヤフラム１３を固定しているとともに、受け蓋１６ａをボディ１１にねじ込み固定している。
【００２５】
コイルバネ１７は、作用室１５側に配置されて、バネ座（バネ受け）１８を介してダイヤフラム１３に所定の圧力相当の弾性力を作用させる加圧手段をなすもので、位置検出センサ１９は、ダイヤフラム１３に接触してダイヤフラム１３の変位量を直接的に検出する変位検出手段をなすものである。
【００２６】
なお、位置検出センサ１９の検出信号は、電磁クラッチやエアミックスドア８等の空調機器を制御する電子制御装置に入力されている。
【００２７】
次に、本実施形態に係る過熱度検出装置１０の作動及び蒸気圧縮式冷凍機の特徴的制御を述べる。
【００２８】
密閉空間１４内に所定質量の冷媒が封入され、かつ、ダイヤフラム１３及びバネ座１８を熱伝導率の高い金属製として密閉空間１４内の温度と作用室１５内の温度が略同等となるように構成しているので、密閉空間１４内の圧力、つまり気相冷媒の圧力（ガス圧）は飽和ガス圧となり、ダイヤフラム１３のうち密閉空間１４側には冷媒の飽和ガス圧が作用する。一方、ダイヤフラム１３の作用室１５側には、蒸発器４から流出した冷媒圧及びコイルバネ１７による圧力が作用する。
【００２９】
なお、ダイヤフラム１３の変位量は微量であるので、コイルバネ１７による圧力は、ダイヤフラム１３の位置に寄らず略一定であり、かつ、コイルバネ１７による加圧量は、製造バラツキ等を吸収するための微量であるので、実質的に密閉空間１４の内圧と作用室１５の内圧との差圧によってダイヤフラム１３は変位する。
【００３０】
したがって、密閉空間１４の内圧と作用室１５の内圧との差圧、つまりダイヤフラム１３の変位量は、蒸発器４の冷媒出口側における過熱度に比例して変化する。つまり、図３に示すようにダイヤフラム１３が密閉空間１４側に変位するほど過熱度が増大することを意味し、逆に、図４に示すようにダイヤフラム１３が作用室１５側に変位するほど乾き度が低下することを意味する。
【００３１】
そこで、本実施形態では、ダイヤフラム１３が密閉空間１４側に所定量以上、変位したときには、過熱度が所定値以上になったものとみなして電磁クラッチを切って圧縮機１を停止させる。
【００３２】
次に、本実施形態の特徴を述べる。
【００３３】
本実施形態では、密閉空間１４の内圧と作用室１５の内圧との差圧を利用して過熱度を検出するので、２種類のセンサを必要とする従来型の過熱度検出装置に比べて、安価な手段にて過熱度を検出することができる。
【００３４】
（第２実施形態）
第１実施形態では、位置検出センサ１９をダイヤフラム１３に接触してダイヤフラム１３の変位量を直接的に検出したが、本実施形態では、ダイヤフラム１３が変位すると密閉空間１４の体積が変化して圧力が変動することから、位置検出センサ１９に代えて密閉空間１４内の圧力を検出する圧力センサ１９ａを配置して間接的にダイヤフラム１３の変位量を検出するものである。
【００３５】
（第３実施形態）
第１実施形態に係る位置検出センサ１９は、ダイヤフラム１３の位置、つまり変位を連続的に出力するものであったが、本実施形態は、ダイヤフラム１３が過熱度０に相当する基準位置から所定以上、変位したときに電子制御装置に信号を発するスイッチにて変位検出手段を構成したものである。
【００３６】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、低圧側で過熱度を検出したが、本発明はこれに限定されるものではなく、高圧側、つまり圧縮機１の吐出側で過熱度を検出してもよい。
【００３７】
また、上述の実施形態では、圧縮機１の吸入側にアキュムレータを備える蒸気圧縮式冷凍機であったが、本発明はこれに限定されうものではなく、例えばアキュムレータを廃止して、減圧器３の上流側にレシーバ（受液器）を設けた蒸気圧縮式冷凍機であってもよい。
【００３８】
また、上述の実施形態では、減圧器３が過熱度検出装置１０に一体化されていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば温度式膨脹弁等の可変絞りを別体として設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機の模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る過熱度検出装置の断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る過熱度検出装置の断面図である。
【図４】本発明第１の実施形態に係る過熱度検出装置の断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る過熱度検出装置の断面図である。
【符号の説明】
３…絞り、１０…過熱度検出装置、１１…ボディ、１２…冷媒通路、
１３…ダイヤフラム、１４…密閉空間、１５…作用室、
１７…コイルバネ、１８…バネ座。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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