制冷循环装置的制作方法

本申请以在2016年8月4日申请的日本申请号2016-153921号为基础，并将其记载内容引用于此。

本发明涉及蒸气压缩式的制冷循环装置。

背景技术

在蒸气压缩式的制冷循环装置中存在如下情况：如果制冷剂中含有水分，则在制冷剂的绝热膨胀时该水分冻结，从而导致构成对制冷剂进行减压的减压机构的膨胀阀以及毛细管被关闭。并且，在制冷循环装置中，如果在循环内析出水分，则会促进结构部件的内部腐蚀。

因此，在制冷循环装置中，在确认制冷剂的状态的检视窗设有根据制冷剂中的水分量变色的湿度指示器(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-48155号公报

然而，湿度指示器仅是根据制冷剂中的水分量来改变颜色，不能定量地把握循环内的制冷剂中含有多少水。因此，难以预测干燥机等需要更换的部件的最佳的更换时刻，目前的情况是经过一段时间后进行部件更换。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种能够定量地把握制冷剂中的水分量的变化的制冷循环装置。

本发明以蒸气压缩式的制冷循环装置为对象。根据本发明的一个观点，制冷循环装置具备：

压缩机，该压缩机对制冷剂进行压缩并排出；

散热器，该散热器使从压缩机排出的制冷剂散热；

减压机构，该减压机构使从散热器流出的制冷剂减压；

蒸发器，该蒸发器使由减压机构减压后的制冷剂蒸发；以及

水分检测装置，该水分检测装置对在循环内循环的包含油的制冷剂中的水分量的变化进行检测。

接着，水分检测装置具有：

一对电极，该一对电极的至少一部分以隔着规定的间隔的方式配置在空间形成部的内部，该空间形成部形成供制冷剂流入的制冷剂流入空间；

吸水部件，该吸水部件配置于一对电极之间，且构成为包含静电容量根据吸水量而变化的吸水物质；以及

测定部，该测定部将一对电极之间的静电容量作为与制冷剂中的水分量具有相关性的物理量而进行定量的测定。

由此，通过测定根据吸水量而变化的静电容量能够定量地把握制冷剂中的水分量的变化。其结果，能够准确地预测伴随着制冷剂中的水分量的增加而需要更换的部件的最佳的更换时刻。

附图说明

图1是实施方式的制冷循环装置的概略结构图。

图2是实施方式的制冷循环装置的水分检测装置的示意的结构图。

图3是放大了水分检测装置的主要部分的示意的放大图。

图4是用于说明吸水部件吸水时的一对电极之间的静电容量的说明图。

图5是表示吸水部件的吸水量与一对电极之间的静电容量的相关关系的特性图。

图6是表示测定部所执行的水分检测处理的流程的流程图。

具体实施方式

根据图1～图6对本发明的一实施方式进行说明。在本实施方式中，对将图1所示的蒸汽压缩式的制冷循环装置10应用于搭载在车辆的空调装置的例子进行说明。

制冷循环装置10具备对制冷剂进行压缩并排出的压缩机11、使从压缩机11排出的制冷剂散热的散热器12、使从散热器12流出的制冷剂减压的减压机构13、以及使由减压机构13减压后的制冷剂蒸发的蒸发器14。

制冷循环装置10由上述的压缩机11、散热器12、减压机构13、蒸发器14等通过制冷剂配管p顺次连接的闭合回路构成。

本实施方式的制冷剂配管p的一部分由具有水分渗透性的橡胶软管构成，以吸收车辆的振动。有水分经由橡胶软管容易渗入的趋势。这样一来，本实施方式的制冷剂配管p的一部分由具有水分渗透性的部件构成。

在本实施方式的制冷循环装置10中，采用hfc系制冷剂r134a作为制冷剂。另外，润滑压缩机11的油(即、冷冻机油)混入制冷剂。该油的一部分与制冷剂一起在循环内循环。

此处，有r134a与水进行反应而容易生成促进在循环内流动的制冷剂的冻结的包合化合物(即、包合物)的趋势。因此，在将r134a用作制冷剂的制冷循环装置10中，需要使制冷剂中的水分浓度降低到规定浓度以下。

因此，本实施方式的制冷循环装置10在循环内的从散热器12的制冷剂出口侧到减压机构13的制冷剂入口侧的制冷剂通路配置有接收器15。并且，在接收器15的内部配置有干燥机16，该干燥机16构成为包含吸附制冷剂中的水分的吸附材料161。

接收器15是对从散热器12流出的制冷剂进行气液分离并将液相状态的制冷剂向减压机构13的制冷剂入口侧导出的气液分离器。本实施方式的接收器15由内置有干燥机16的干燥机一体型的气液分离器构成。

干燥机16配置于接收器15中供制冷剂流通的部位。采用具有多孔质结构的沸石(例如，分子筛)作为干燥机16的吸附材料161。本实施方式的干燥机16内置于接收器15。因此，本实施方式的干燥机16配置于从散热器12的制冷剂出口侧到减压机构13的制冷剂入口侧的制冷剂通路。

此处，在以往的制冷循环装置10中，通过设于确认制冷剂的状态的检视窗的湿度指示器而成为把握制冷剂中的水分的结构。具体而言，以往的制冷循环装置10是通过检视窗来目视确认湿度指示器的颜色，从而成为把握循环内的制冷剂中的水分的结构。

湿度指示器仅根据制冷剂中的水分量改变颜色，并不能定量地把握循环内的制冷剂中含有多少水。因此，难以预测干燥机16等需要更换的部件的最佳的更换时间，目前，经过一段时间后进行部件更换。

对此，本实施方式的制冷循环装置10是能够定量地把握循环内的制冷剂中含有多少水的结构。即，在本实施方式的制冷循环装置10设有检测包含在循环内循环的油的制冷剂中的水分量的变化的水分检测装置20。

以下，参照图2、图3对水分检测装置20进行说明。如图2及图3所示，水分检测装置20具备框体21、一对的电极22、23、吸水部件24、以及测定部25。

框体21是形成供制冷剂流入的制冷剂流入空间211的空间形成部。本实施方式的框体21设于循环内的从散热器12的制冷剂出口侧到减压机构13的制冷剂入口侧的制冷剂通路的中途，以使循环内的液相状态的制冷剂向制冷剂流入空间211流入。

具体而言、框体21设于从内置有干燥机16的接收器15的制冷剂出口侧到减压机构13的制冷剂入口侧的制冷剂通路的中途。即、框体21与循环内的内置有干燥机16的接收器15相比设于制冷剂流体afc的下游侧，且与减压机构13相比设于制冷剂流体afc的上游侧。

一对电极22、23以其一部分暴露于在制冷剂流入空间211流动的制冷剂的方式相对于框体21固定。一对电极22、23隔着规定的间隔而配置。本实施方式的一对电极22、23由相互相对配置的金属制的板状部件构成。另外，一对电极22、23也可以由金属制的圆筒状部件以及配置于该圆筒状部件的中心的金属制的棒状部件构成。

吸水部件24构成为包含静电容量根据吸水量w而变化的吸水物质241。吸水部件24以暴露于在制冷剂流入空间211流动的制冷剂的方式配置于一对的电极22、23之间。具体而言，吸水部件24被一对电极22、23夹持。

本实施方式的吸水物质241由与干燥机16的吸附材料161相同的物质构成。即，本实施方式的吸水物质241与干燥机16的吸附材料161相同地由具有多孔质结构的沸石(例如，分子筛)构成。

并且，吸水部件24以暴露于在制冷剂流入空间211流动的制冷剂的方式配置于框体21的内部。另外，本实施方式的吸水部件24配置于循环内的从干燥机16的制冷剂出口侧到减压机构13的制冷剂入口侧的部位。

此处，在吸水部件24吸附有规定量的水分的情况下，如图4所示，在吸水部件24形成有含有水分的湿润区域和几乎不含水分的干燥区域。另外，在图4中，将一对电极22、23的干燥区域的电极面积图示为a1、将湿润区域的电极面积图示为a2、将干燥区域的介电常数图示为ε1、将湿润区域的介电常数图示为ε2、将一对电极22、23的距离图示为l。

此时，一对电极22、23之间的静电容量c可以由以下的表达式f1表示。

c＝(a1×ε1+a2×ε2)/l…(f1)

此处，制冷剂r134a和作为吸水物质241的沸石的相对介电常数是个位数的值，与水的相对介电常数(例如，80左右)相比非常小。另外，沸石其构成要素的氧化铝(即、al2o3)的相对介电常数为9.5左右，二氧化硅(即、sio2)的相对介电常数为3.8左右。

因此，湿润区域的介电常数ε2与干燥区域的介电常数ε1相比非常大。并且，如果吸水部件24的吸水量w增加，则干燥区域的电极面积a1减少且湿润区域的电极面积a2增加。

因此，一对电极22、23之间的静电容量c与吸水部件24的吸水量w相关联地变化。例如，如图5所示，一对电极22、23之间的静电容量c随着吸水部件24的吸水量w的增加而变大。

返回至图2，测定部25将一对电极22、23之间的静电容量c作为与制冷剂中的水分量具有相关性的物理量而进行定量的测定。本实施方式的测定部25构成为包含电压施加部251、静电容量检测部252、水分量判定部253、输出部254。

电压施加部251对一对电极22、23施加规定频率的交流电压或者脉冲电压。电压施加部251连接于未图示电源，且为通过来自该电源的电力供给而对一对电极22、23施加电压的结构。

在从电压施加部251向一对电极22、23施加电压时，静电容量检测部252对一对电极22、23之间的静电容量c进行检测。另外，静电容量检测部252也可以由硬件和软件的任一个构成。

水分量判定部253基于由静电容量检测部252检测出的静电容量c来判定制冷剂中的水分量是否超过规定的容许水分量。容许水分量是基于实验等而预定的。另外，水分量判定部253也可以由硬件和软件的任一个构成。

输出部254将静电容量检测部252的检测值、水分量判定部253的判定结果等向后述的制冷循环装置10的控制装置50输出。本实施方式的输出部254构成为在水分量判定部253的判定结果显示制冷剂中的水分量超过容许水分量的情况下，将显示该内容的异常信号经由控制装置50向后述的通知部51输出。

接下来，对制冷循环装置10的电子控制部控制装置50进行说明。图1所示的控制装置50由包含处理器50a、存储部(例如，rom、ram)50b的微型计算机以及其周边电路构成。另外，控制装置50的存储部50b由非过渡性实体存储介质构成。

控制装置50基于存储于存储部50b的控制程序进行各种运算、处理。控制装置50对连接于输出侧的压缩机11等各种设备的动作进行控制。

控制装置50在其输入侧连接有包含水分检测装置20的各种传感器组。本实施方式的控制装置50将由水分检测装置20检测出的静电容量c存储于存储部50b。由此，在控制装置50中能够把握循环内的水分量的经时变化。

并且，将循环内的状态通知给用户、维护的作业人员等的通知部51连接于控制装置50。本实施方式的控制装置50在异常信号从水分检测装置20等输入时将该异常信号向通知部51输出。

通知部51具有未图示但将制冷循环装置10的各种错误信息视觉地显示的显示面板。当输入有异常信号时，通知部51将错误信息显示在显示面板上。另外，通知部51不限定于将错误信息视觉地通知的结构，也可以是将错误信息听觉地通知的结构。

接下来，对本实施方式的制冷循环装置10的动作进行说明。当车辆用空调装置的运转开始时，控制装置50使压缩机11动作，从而使制冷剂从压缩机11排出。从压缩机11排出的制冷剂流入散热器12，且与外气进行热交换而冷凝，成为包含液相状态的制冷剂的饱和液态制冷剂。从散热器12流出的制冷剂由接收器15进行气液分离。此时，制冷剂中所含有的水分被接收器15的内部的干燥机16吸附。

被接收器15分离出的液相状态的制冷剂通过水分检测装置20后由减压机构13进行减压。被减压机构13减压后的制冷剂流入蒸发器14从向车室内吹出的空气吸热而蒸发。并且，从蒸发器14流出的制冷剂被吸入压缩机11再次压缩。

此处，本实施方式的制冷循环装置10具备水分检测装置20，构成为能够检测制冷剂中的水分量的变化。以下，参照图6对本实施方式的水分检测装置20的测定部25所执行的水分检测处理的流程进行说明。图6所示的水分检测处理是测定部25在从制冷循环装置10运转开始到运转停止为止的期间的规定的时刻执行的处理。

如图6所示，在步骤s10中，测定部25对一对电极22、23之间的静电容量c进行测定。具体而言，在测定部25中，由电压施加部251对一对电极22、23施加规定的电压，并由静电容量检测部252对一对电极22、23之间的静电容量c进行检测。

接下来，在步骤20中，测定部25将静电容量c与预先设定的基准容量cth进行比较，判定静电容量c是否超过基准容量cth。另外，基准容量cth设定为表示制冷剂中的水分量超过规定的容许水分量的静电容量。

在该判定处理的结果是将静电容量c判定为超过预先设定的基准容量cth的情况下，在步骤30中，测定部25经由控制装置50向通知部51输出表示制冷剂中的水分量超过容许水分量的异常信号。由此，表示制冷剂中的水分量超过容许水分量的意思的错误信息经由通知部51通知给用户、维护的作业人员等。

以上说明的制冷循环装置10具备测定根据吸水量w而变化的静电容量c的水分检测装置20，能够定量地把握制冷剂中的水分量的变化。其结果，在制冷循环装置10中，能够准确地预测随着制冷剂中的水分量的增加而需要更换的部件的最佳的更换时刻。

特别是，本实施方式的水分检测装置20的测定部25是如下那样的结构：在静电容量c达到基准容量cth时，测定部25经由控制装置50向通知部51输出表示制冷剂中的水分量超过容许水分量的异常信号。在这样的结构中，能够在最佳的时刻更换伴随着制冷剂中的水分量的增加而需要更换的部件。

并且，本实施方式的水分检测装置20以使吸水部件24暴露于循环内的液相状态的制冷剂的方式将框体21设于循环内的从散热器12的制冷剂出口侧到减压机构13的制冷剂入口侧的制冷剂通路。

具体而言，本实施方式的水分检测装置20在从干燥机16的制冷剂出口侧到减压机构13的制冷剂入口侧的制冷剂通路设有形成制冷剂流入空间211的框体21。

由此，由于吸水部件24配置于干燥机16与减压机构13之间的制冷剂通路，因此由干燥机16的吸附材料161未完全吸附的水分被吸水部件24吸收。因此，在水分检测装置20中，能够准确地把握干燥机16的吸附材料161的吸附能力不足的状态。这在预测干燥机16的最佳的更换时刻时非常有效。

此外，本实施方式的水分检测装置20的吸水部件24的吸水物质241由与干燥机16的吸附材料161相同的物质构成。这样一来，只要吸水部件24的吸水物质241由与干燥机16的吸附材料161相同的物质构成，就能够准确地把握干燥机16的吸附材料161的吸附能力不足的状态。这在预测干燥机16的最佳的更换时刻时非常有效。

(其他的实施方式)

以上，对本发明的代表性的实施方式进行了说明，然而，本发明不限定于上述的实施方式，例如，能够如下地进行各种变形。

在上述的实施方式中，对通过水分检测装置20来把握干燥机16的制冷剂流下游侧的制冷剂中的水分量的变化的结构进行了举例说明，但不限定于此。水分检测装置20也可以是将干燥机16的吸附材料161的一部分作为吸水部件24从而把握制冷剂中的水分量的变化的结构。即，水分检测装置20也可以与干燥机16一体地构成。在这种情况下，水分检测装置20是将干燥机16的吸附材料161的一部分夹持于一对电极22、23之间的结构即可。

在上述的实施方式中，对通过水分检测装置20的测定部25基于一对电极22、23之间的静电容量c来判定制冷剂中的水分量是否超过容许水分量的结构进行了举例说明，但不限定于此。

制冷循环装置10例如也可以是控制装置50基于一对电极22、23之间的静电容量c来判定制冷剂中的水分量是否超过容许水分量的结构。

并且，制冷循环装置10也可以是将一对电极22、23之间的静电容量c换算为水分量，并判定换算出的水分量是否超过容许水分量的结构。另外，预先规定静电容量c与水分量的关系并将控制映射存储于存储部50b，并基于该控制映射进行静电容量c向水分量的换算即可。

此处，一对电极22、23之间的静电容量c具有根据制冷剂温度的变化进行增减的温度依赖性。因此，在将静电容量c与基准容量cth进行比较时，优选的是，考虑制冷剂温度地对静电容量c以及基准容量cth的任一项进行修正。另外，也可以附加制冷剂温度在规定的温度范围内作为将静电容量c与基准容量cth进行比较时的条件。

像上述的实施方式那样，将水分检测装置20的框体21设于从散热器12的制冷剂出口侧到减压机构13的制冷剂入口侧的制冷剂通路，但不限定于此。水分检测装置20的框体21例如也可以设于从减压机构13的制冷剂出口侧到压缩机11的制冷剂吸入侧的制冷剂通路。

此处，考虑将框体21设于从压缩机11的制冷剂排出侧到散热器12的制冷剂入口侧的制冷剂通路，但是这样的配置方式不是优选的。这是因为，在从压缩机11的制冷剂排出侧到散热器12的制冷剂入口侧的制冷剂通路中流通有高温高压的制冷剂，而担心水分从吸水部件24脱离。

在上述的实施方式中，对吸水部件24的吸水物质241由沸石构成的例子进行了说明，但是不限定于此。吸水部件24的吸水物质241例如也可以由硅胶与高吸水性树脂等其它的物质构成。

像上述的实施方式那样，优选的是，吸水部件24的吸水物质241由与干燥机16的吸附材料161相同的物质构成，但不限定于此。吸水部件24的吸水物质241也可以由与干燥机16的吸附材料161不同的物质构成。

在上述的实施方式中，对采用r134a作为制冷剂的制冷循环装置10进行了举例说明，但不限定于此。例如，也可以采用变暖系数低的r1234yf作为制冷循环装置10的制冷剂。

此处，具有与r134a等制冷剂相比r1234yf的与油的相容性差且难以通过检视窗的湿度指示器来视觉地把握制冷剂的状态的趋势。因此，像本实施方式那样，能够由水分检测装置20定量地检测水分量的变化的结构适于将r1234yf作为制冷剂的制冷循环装置。

在上述的实施方式中，作为接收器15对内置有干燥机16的结构进行了举例说明，但不限定于此。制冷循环装置10也可以是接收器15与干燥机16分别地构成，且在接收器15的制冷剂流下游侧配置有干燥机16的结构。

在上述的实施方式中，对在从制冷循环装置10的运转开始到运转停止为止的期间的规定的时刻测定部25执行水分检测处理的例子进行了说明，但是不限定于此。制冷循环装置10例如也可以是在满足规定的条件时执行水分检测处理的结构。

在上述的实施方式中，对将制冷循环装置10应用于搭载在车辆的空调装置的例子进行了说明，但不限定于此。制冷循环装置10能够应用于除搭载于车辆的空调装置以外的各种各样的装置。

在上述的实施方式中，除了特别明示为必须的情况以及在原理上明显为必须的情况等之外，构成本实施方式的要素不一定是必须的，这是不言而喻的。

在上述的实施方式中，在提及本实施方式的结构要素的个数、数值、数量、范围等的数值时，除了特别明示为必须的情况以及在原理上明显限定为特定的数的情况等之外，不限定于该特定的数。

在上述的实施方式中，在提及结构要素等的形状、位置关系等时，除了特别地明示的情况以及原理上限定为特定的形状、位置关系等的情况等之外，不限定于该形状、位置关系等。

(总结)

根据由上述的实施方式的一部分或者全部示出的第一观点，制冷循环装置具备水分检测装置，该水分检测装置将在循环内循环的包含油的制冷剂中的水分量的变化作为一对电极之间的静电容量的变化而进行检测。

并且，根据第二观点，制冷循环装置的水分检测装置的测定部为以下的结构。即，在一对电极之间的静电容量达到了表示制冷剂中的水分量超过规定的容许水分量的基准容量时，测定部将表示制冷剂中的水分量超过容许水分量的异常信号向通知循环内的状态的通知部输出。在这样的结构中，能够在最佳的时刻更换伴随制冷剂中的水分量的增加而需要更换的部件。

并且，根据第三观点，制冷循环装置的水分检测装置以吸水部件暴露于循环内的液相状态的制冷剂的方式，在循环内的从散热器的制冷剂出口侧到减压机构的制冷剂入口侧的制冷剂通路设有空间形成部。

由此，由于吸水部件配置于循环内的供液相状态的制冷剂所流通的制冷剂通路，因此制冷剂中的水分被吸水部件效率良好地吸附。其结果，在水分检测装置中，能够高精度地把握制冷剂中的水分量的变化。

并且，根据第四观点，制冷循环装置具备干燥机，该干燥机配置于从散热器的制冷剂出口侧到减压机构的制冷剂入口侧的制冷剂通路，且构成为包含吸附制冷剂中的水分的吸附剂。并且，水分检测装置在从干燥机的制冷剂出口侧到减压机构的制冷剂入口侧的制冷剂通路设有空间形成部。

由此，由于吸水部件配置于干燥机与减压机构之间的制冷剂通路，因此由干燥机的吸附剂未完全吸附的水分被吸水部件吸收。因此，在水分检测装置中，能够准确地把握干燥机的吸附剂的吸附能力不足的状态。这在预测干燥机的最佳更换时刻时非常有效。

并且，根据第五观点，制冷循环装置的吸水物质由与吸附剂相同的物质构成。这样一来，只要吸水部件的吸水物质由与吸附剂相同的物质构成，就能够准确地把握干燥机的吸附剂的吸附能力不足的状态。这在预测干燥机的最佳更换时刻时非常有效。