(57)【要約】【課題】サイクル構成機器の仕様によらず、冷媒不足状態を精度良く判定できる冷凍サイクル装置を提供する。【解決手段】サイクルの循環冷媒流量Ｇｒ、外気温Ｔａｍから算出される冷媒側冷房能力Ｑｅｒおよび蒸発器への送風空気量Ｇａ、吸込側空気温度Ｔｅｉｎ、蒸発器の熱交換フィン温度Ｔｅｆ１から算出される空気側冷房能力Ｑｅａが等しくなる蒸発器の冷媒蒸発温度を推定冷媒蒸発温度Ｔｅｆ２として、この推定冷媒蒸発温度Ｔｅｆ２と実際の冷媒蒸発温度として検出された熱交換フィン温度Ｔｅｆ１との差の絶対値が、基準差ＫＴｅｆ以上となっている場合に冷媒不足状態になっていると判定する。これにより、サイクル構成機器の仕様によらず、冷媒不足状態を精度良く判定できる。【選択図】図３
2010048459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１）と、
前記圧縮機（１１）から吐出された冷媒を放熱させる放熱器（１２）と、
前記放熱器（１２）にて放熱した冷媒を減圧させる減圧手段（１３）と、
前記減圧手段（１３）にて減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器（１４）と、
前記蒸発器（１４）へ向けて冷媒と熱交換する空気を送風する送風機（１４ａ）と、
サイクル内を循環する循環冷媒流量に相関を有する物理量を検出する流量検出手段（２０ａ）と、
前記室外空気の温度を検出する外気温検出手段（２１）と、
前記送風機（１４ａ）から送風される送風空気量に相関を有する物理量を検出する送風量検出手段（２０ｂ）と、
前記蒸発器（１４）へ送風される空気の温度を検出する吸込側温度検出手段（２４）と、
前記蒸発器（１４）から吹き出される空気の温度を検出する吹出側温度検出手段（２５）と、
少なくとも前記流量検出手段（２０ａ）により検出された検出循環冷媒流量（Ｇｒ）、および、前記外気温検出手段（２１）により検出された検出外気温（Ｔａｍ）を用いて冷媒側冷房能力（Ｑｅｒ）を算出する冷媒側能力算出手段（Ｓ６）と、
少なくとも前記送風量検出手段（２０ｂ）により検出された検出送風空気量（Ｇａ）、前記吸込側温度検出手段（２４）により検出された検出吸込側空気温度（Ｔｅｉｎ）、および、前記吹出側温度検出手段（２５）により検出された検出吹出側空気温度（Ｔｅｆ１）を用いて空気側冷房能力（Ｑｅａ）を算出する空気側能力算出手段（Ｓ７）と、
前記空気側冷房能力（Ｑｅａ）および前記冷媒側冷房能力（Ｑｅｒ）が等しくなる前記蒸発器（１４）の冷媒蒸発温度を推定冷媒蒸発温度（Ｔｅｆ２）とする蒸発温度推定手段（Ｓ８）と、
サイクル内を循環する冷媒が不足している冷媒不足状態であることを判定する冷媒不足判定手段（Ｓ９）とを備え、
前記冷媒不足判定手段（Ｓ９）は、前記推定冷媒蒸発温度（Ｔｅｆ２）と前記検出吹出側空気温度（Ｔｅｆ１）との差の絶対値が、予め定めた基準差（ＫＴｅｆ）以上となったときに、前記冷媒不足状態であると判定することを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記圧縮機（１１）の冷媒吐出能力を変更する吐出能力変更手段（１１ａ）と、
前記吐出能力変更手段（１１ａ）の作動を制御する吐出能力制御手段（２０ｃ）と、
前記冷媒不足判定手段（Ｓ９）により前記冷媒不足状態であると判定された際に、これをユーザに警告する警告手段（３４）とを備え、
前記吐出能力制御手段（２０ｃ）は、前記冷媒不足状態であると判定されたときであって、かつ、前記検出吹出側空気温度（Ｔｅｆ１）が前記推定冷媒蒸発温度（Ｔｅｆ２）より高いときに、前記冷媒吐出能力を低下させることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記圧縮機（１１）の冷媒吐出能力を変更する吐出能力変更手段（１１ａ）と、
前記吐出能力変更手段（１１ａ）の作動を制御する吐出能力制御手段（２０ｃ）とを備え、
前記吐出能力制御手段（２０ｃ）は、前記冷媒不足状態であると判定されたときに、前記冷媒吐出能力を低下させることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記圧縮機は、吐出容量を変更可能に構成された可変容量型圧縮機（１１）であり、
前記吐出能力変更手段は、前記吐出容量を変更する容量制御弁（１１ａ）であり、
前記流量検出手段は、前記吐出能力制御手段（２０ｃ）から前記容量制御弁（１１ａ）へ出力される制御信号（Ｉｃ）を検出することを特徴とする請求項２または３に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記冷媒不足判定手段（Ｓ９）により前記冷媒不足状態であると判定された際に、これをユーザに警告する警告手段（３４）を備えることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記冷媒側能力算出手段（Ｓ６）は、さらに、前記検出吹出側空気温度（Ｔｅｆ１）を用いて冷媒側冷房能力（Ｑｅｒ）を算出することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
前記空気側能力算出手段（Ｓ７）は、さらに、空気の比熱（Ｃａ）および前記蒸発器（１４）の熱交換効率（φｅ）のうち、少なくとも１つを用いて空気側冷房能力（Ｑｅｒ）を算出することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項８】
前記基準差（ＫＴｅｆ）は、前記検出吹出側空気温度（Ｔｅｆ１）が前記推定冷媒蒸発温度（Ｔｅｆ２）より低いときに、前記冷媒不足判定手段（Ｓ９）が冷媒不足状態であることを判定可能な値に定められていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項９】
前記圧縮機（１１）は、前記冷媒を臨界圧力以上となるまで昇圧することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１０】
前記冷媒は二酸化炭素であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サイクル内を循環する冷媒が不足している冷媒不足状態を判定可能に構成された冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に、サイクル内を循環する冷媒が不足している冷媒不足状態を判定可能に構成された冷凍サイクル装置が開示されている。この特許文献１の冷凍サイクル装置では、圧縮機として、吐出圧力と吸入圧力との差圧ΔＰに応じて吐出容量を変化させる容量制御弁を備える可変容量型圧縮機を採用している。
【０００３】
そして、高圧側圧力センサにより検出された高圧側冷媒圧力Ｐｄから上述の差圧ΔＰを減算した値Ｐｄ−ΔＰを蒸発器における冷媒蒸発圧力として冷媒蒸発温度を求め、この冷媒蒸発温度と蒸発器吹出空気温度センサによって検出された吹出空気温度とを比較することで、冷媒不足状態を判定している。
【特許文献１】特開２００７−１７１１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１の容量制御弁は、特許文献１の段落００４２に記載されているように、制御装置から出力される制御電流値に応じた電磁力を発生させる電磁機構を有しており、この電磁機構による電磁力と上記の差圧による力とのバランスによって弁体部を変位させる構成になっている。
【０００５】
そして、特許文献１の冷凍サイクル装置では、制御電流値を変化させることによって可変容量型圧縮機の吐出容量を制御すると同時に、差圧ΔＰそのものを制御している。つまり、制御電流値を決定することで吐出圧力と吸入圧力との目標差圧が決定されることになるので、この制御電流値に基づいて差圧ΔＰを検出することができる。
【０００６】
しかしながら、特許文献１には、容量制御弁の制御態様が異なる冷凍サイクル装置、あるいは容量制御弁を備えていない冷凍サイクル装置等のように、圧縮機、容量制御弁等のサイクル構成機器の仕様が異なる冷凍サイクル装置における具体的な差圧検出手段について記載されていない。
【０００７】
つまり、特許文献１には、圧縮機、容量制御弁等のサイクル構成機器の仕様が異なる冷凍サイクル装置における冷媒不足状態の判定について一切開示されていない。
【０００８】
上記点に鑑み、本発明は、サイクル構成機器の仕様によらず、冷媒不足状態を精度良く判定できる冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１）と、圧縮機（１１）から吐出された冷媒を放熱させる放熱器（１２）と、放熱器（１２）にて放熱した冷媒を減圧させる減圧手段（１３）と、減圧手段（１３）にて減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器（１４）と、蒸発器（１４）へ向けて冷媒と熱交換する空気を送風する送風機（１４ａ）と、サイクル内を循環する循環冷媒流量に相関を有する物理量を検出する流量検出手段（２０ａ）と、室外空気の温度を検出する外気温検出手段（２１）と、送風機（１４ａ）から送風される送風空気量に相関を有する物理量を検出する送風量検出手段（２０ｂ）と、蒸発器（１４）へ送風される空気の温度を検出する吸込側温度検出手段（２４）と、蒸発器（１４）から吹き出される空気の温度を検出する吹出側温度検出手段（２５）と、少なくとも流量検出手段（２０ａ）により検出された検出循環冷媒流量（Ｇｒ）、および、外気温検出手段（２１）により検出された検出外気温（Ｔａｍ）を用いて冷媒側冷房能力（Ｑｅｒ）を算出する冷媒側能力算出手段（Ｓ６）と、少なくとも送風量検出手段（２０ｂ）により検出された検出送風空気量（Ｇａ）、吸込側温度検出手段（２４）により検出された検出吸込側空気温度（Ｔｅｉｎ）、および、吹出側温度検出手段（２５）により検出された検出吹出側空気温度（Ｔｅｆ１）を用いて空気側冷房能力（Ｑｅａ）を算出する空気側能力算出手段（Ｓ７）と、空気側冷房能力（Ｑｅａ）および冷媒側冷房能力（Ｑｅｒ）が等しくなる蒸発器（１４）の冷媒蒸発温度を推定冷媒蒸発温度（Ｔｅｆ２）とする蒸発温度推定手段（Ｓ８）と、サイクル内を循環する冷媒が不足している冷媒不足状態であることを判定する冷媒不足判定手段（Ｓ９）とを備え、
冷媒不足判定手段（Ｓ９）は、前記推定冷媒蒸発温度（Ｔｅｆ２）と前記検出吹出側空気温度（Ｔｅｆ１）との差の絶対値が、予め定めた基準差（ＫＴｅｆ）以上となったときに、前記冷媒不足状態であると判定する冷凍サイクル装置を特徴とする。
【００１０】
これによれば、空気側冷房能力（Ｑｅａ）および冷媒側冷房能力（Ｑｅｒ）が等しくなる蒸発器（１４）の冷媒蒸発温度を推定冷媒蒸発温度（Ｔｅｆ２）として、この推定冷媒蒸発温度（Ｔｅｆ２）と実際の冷媒蒸発温度と均等な検出吹出側空気温度（Ｔｅｆ１）とを比較することによって、冷媒不足状態を判定しているので、サイクル構成機器の仕様によらず、冷媒不足状態をその程度に応じて精度良く判定できる。
【００１１】
つまり、冷媒が若干不足している場合は、検出吹出側空気温度（Ｔｅｆ１）が蒸発器（１４）流出冷媒の温度よりも低くなるので、冷媒側能力算出手段（Ｓ６）が実際の冷媒側冷房能力よりも小さく冷媒側冷房能力（Ｑｅｒ）を算出する。このため、後述する実施形態に詳述するように、推定冷媒蒸発温度（Ｔｅｆ２）が、検出吹出側空気温度（Ｔｅｆ１）に対して高い値に推定されて、冷媒不足状態を検出できる。
【００１２】
一方、冷媒が大きく不足している場合は、検出吸込側空気温度（Ｔｅｉｎ）と検出吹出側空気温度（Ｔｅｆ１）との差が小さくなるので、空気側能力算出手段（Ｓ７）が実際の空気側冷房能力よりも小さく空気側冷房能力（Ｑｅａ）を算出する。このため、後述する実施形態に詳述するように、推定冷媒蒸発温度（Ｔｅｆ２）が、検出吹出側空気温度（Ｔｅｆ１）に対して低い値に推定され、冷媒不足状態を検出できる。
【００１３】
その結果、サイクル構成機器の仕様によらず、冷媒不足状態をその程度に応じて精度良く判定できる。
【００１４】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の冷凍サイクル装置において、圧縮機（１１）の冷媒吐出能力を変更する吐出能力変更手段（１１ａ）と、吐出能力変更手段（１１ａ）の作動を制御する吐出能力制御手段（２０ｃ）と、冷媒不足判定手段（Ｓ９）により冷媒不足状態であると判定された際に、これをユーザに警告する警告手段（３４）とを備え、吐出能力制御手段（２０ｃ）は、冷媒不足状態であると判定されたときであって、かつ、検出吹出側空気温度（Ｔｅｆ１）が推定冷媒蒸発温度（Ｔｅｆ２）より高いときに、冷媒吐出能力を低下させることを特徴とする。
【００１５】
これによれば、冷媒不足状態であると判定されたときに、これをユーザに認識させることができるだけでなく、検出吹出側空気温度（Ｔｅｆ１）が推定冷媒蒸発温度（Ｔｅｆ２）よりも高いときは、吐出能力制御手段（２０ｃ）が冷媒吐出能力を低下させるので、サイクル内に封入された冷媒が大きく不足している場合には、圧縮機（１１）の保護を図ることができる。
【００１６】
一方、検出吹出側空気温度（Ｔｅｆ１）が推定冷媒蒸発温度（Ｔｅｆ２）よりも高くなっていない場合、すなわち冷媒が若干不足している場合には、圧縮機（１１）の冷媒吐出能力を低下させないので、冷媒不足状態であることをユーザに認識させながらも、冷凍サイクル装置に継続して冷房能力を発揮させることができる。
【００１７】
なお、本請求項の「冷媒吐出能力を低下させる」には、圧縮機（１１）から吐出される冷媒の圧力および流量を低下させることのみを意味するだけでなく、圧縮機（１１）の作動を停止させることも含む意味である。
【００１８】
請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の冷凍サイクル装置において、圧縮機（１１）の冷媒吐出能力を変更する吐出能力変更手段（１１ａ）と、吐出能力変更手段（１１ａ）の作動を制御する吐出能力制御手段（２０ｃ）とを備え、吐出能力制御手段（２０ｃ）は、冷媒不足状態であると判定されたときに、冷媒吐出能力を低下させることを特徴とする。これによれば、冷媒不足状態であると判定されたときに、確実に圧縮機（１１）の保護を図ることができる。
【００１９】
また、具体的に、請求項４に記載の発明のように、請求項２または３に記載の冷凍サイクル装置において、圧縮機は、吐出容量を変更可能に構成された可変容量型圧縮機（１１）であり、吐出能力変更手段は、吐出容量を変更する容量制御弁（１１ａ）であり、流量検出手段は、吐出能力制御手段（２０ｃ）から容量制御弁（１１ａ）へ出力される制御信号（Ｉｃ）を検出することを特徴とする。
【００２０】
これによれば、制御信号（Ｉｃ）は、サイクル内を循環する循環冷媒流量に相関を有する物理量なので、サイクル内を循環する循環冷媒流量を容易に検出できる。
【００２１】
請求項５に記載の発明では、請求項１に記載の冷凍サイクル装置において、前記冷媒不足判定手段（Ｓ９）により前記冷媒不足状態であると判定された際に、これをユーザに警告する警告手段（３４）を備えることを特徴とする。これによれば、冷媒不足状態であると判定されたときに、これをユーザに認識させることができる。
【００２２】
請求項６に記載の発明のように、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置において、冷媒側能力算出手段（Ｓ６）は、さらに、検出吹出側空気温度（Ｔｅｆ１）を用いて冷媒側冷房能力（Ｑｅｒ）を算出するようになっていてもよい。これにより、精度良く冷媒側冷房能力を算出でき、より一層、精度良く冷媒不足状態を判定できる。
【００２３】
請求項７に記載の発明のように、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置において、空気側能力算出手段（Ｓ７）は、さらに、空気の比熱（Ｃａ）および蒸発器（１４）の熱交換効率（φｅ）のうち、少なくとも１つを用いて空気側冷房能力（Ｑｅｒ）を算出するようになっていてもよい。これにより、精度良く空気側冷房能力を算出できるので、より一層、精度良く冷媒不足状態を判定できる。
【００２４】
請求項８に記載の発明のように、請求項１ないし７のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置において、基準差（ＫＴｅｆ）は、検出吹出側空気温度（Ｔｅｆ１）が推定冷媒蒸発温度（Ｔｅｆ２）より低いときに、冷媒不足判定手段（Ｓ９）が冷媒不足状態であることを判定可能な値に定められていることを特徴とする。これにより、冷媒不足状態の程度を確実に精度良く判定できる。
【００２５】
また、上述の特徴の冷凍サイクル装置において、請求項９に記載の発明のように、圧縮機（１１）は、冷媒を臨界圧力以上となるまで昇圧するようになっていてもよいし、請求項１０に記載の発明のように、冷媒は二酸化炭素であってもよい。
【００２６】
なお、この欄および特許請求の範囲に記載した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ものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
（第１実施形態）
図１〜９により、本発明の第１実施形態を説明する。本実施形態では、本発明の冷凍サイクル装置１０を車両用空調装置に適用している。図１は、本実施形態の冷凍サイクル装置１０の全体構成図である。
【００２８】
冷凍サイクル装置１０では、冷媒として二酸化炭素を採用しており、圧縮機１１の吐出冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上（超臨界状態）となる超臨界冷凍サイクルを構成している。さらに、この冷媒には圧縮機１１を潤滑するための冷凍機油が混入されており、この冷凍機油は冷媒とともにサイクルを循環している。
【００２９】
圧縮機１１は、冷凍サイクル装置１０において、冷媒を吸入し、圧縮して吐出するもので、プーリおよびベルトを介して車両走行用エンジン（図示せず）から駆動力が伝達されて回転駆動される。
【００３０】
この圧縮機１１は、後述する空調制御装置２０から出力される制御信号によって吐出容量を連続的に変更可能に構成された周知の斜板式可変容量型圧縮機である。なお、吐出容量とは冷媒の吸入圧縮を行う作動空間の幾何学的な容積、すなわちピストンストロークの上死点と下死点との間のシリンダ容積である。
【００３１】
具体的には、圧縮機１１は、吸入冷媒と吐出冷媒とを導入させる斜板室（図示せず）、斜板室へ導入させる吸入冷媒と吐出冷媒との割合を調整する電磁式容量制御弁１１ａ、斜板室の圧力に応じて傾斜角度を変位させる斜板（図示せず）を有して構成されている。そして、この斜板の傾斜角度に応じてピストンストローク（吐出容量）が変更される。
【００３２】
電磁式容量制御弁１１ａは、圧縮機１１の吸入冷媒圧力と吐出冷媒圧力との差圧による力を発生する圧力応動機構と、この差圧による力と対向する電磁力を発生する電磁機構とを内蔵しており、差圧による力と電磁力との釣り合いによって弁開度（吸入冷媒と吐出冷媒との割合）を調整して斜板室の圧力を変化させる。
【００３３】
また、電磁機構の電磁力は、空調制御装置２０から出力される制御電流Ｉｃによって決定され、制御電流Ｉｃを増加させると、斜板室の圧力が低下して斜板の傾斜角度が増加する。これにより、ピストンストローク（吐出容量）が増加する。逆に、制御電流Ｉｃを減少させると、斜板室の圧力が上昇して斜板の傾斜角度が減少する。これにより、ピストンストローク（吐出容量）が減少する。
【００３４】
そして、この吐出容量の増減に応じて、圧縮機１１の冷媒吐出能力が増減することになるので、本実施形態では、電磁式容量制御弁１１ａが吐出能力変更手段を構成する。また、本実施形態における制御電流Ｉｃと圧縮機１１の吐出流量との関係は、図２の特性図に示されるように、制御電流Ｉｃの増加に伴って増加する。
【００３５】
従って、本実施形態の制御電流Ｉｃは、サイクル内を循環する循環冷媒流量に相関を有する物理量であり、空調制御装置２０では、制御電流Ｉｃを流量検出手段としての流量検出回路２０ａにて検出して循環冷媒流量Ｇｒを求めている。なお、このような循環冷媒流量制御機能を持つように構成された容量制御弁および可変容量型圧縮機については、特開２００１−１７３５５６号公報等を参照することができる。
【００３６】
さらに、本実施形態の圧縮機１１では吐出容量を約０％とすることができるので、上述の如く、圧縮機１１をプーリおよびベルトを介して車両走行用エンジンに常時連結するクラッチレスの構成とすることができる。もちろん、電磁クラッチを介して車両走行用エンジンから動力を伝達できるようにしてもよい。
【００３７】
圧縮機１１の冷媒吐出側には、放熱器１２が接続されている。放熱器１２は、圧縮機１１から吐出された高温高圧冷媒と冷却ファン１２ａにより送風される外気（車室外空気）とを熱交換させて、高圧冷媒を放熱させる放熱用熱交換器である。
【００３８】
冷却ファン１２ａは、後述する空調制御装置２０から出力される制御電圧によって回転数（送風空気量）が制御される電動式送風機である。なお、本実施形態の冷凍サイクル装置１０では、超臨界冷凍サイクルを構成しているので、放熱器１２を通過する冷媒は、凝縮することなく超臨界状態のまま放熱する。
【００３９】
放熱器１２の出口側には、圧力制御弁１３が接続されている。圧力制御弁１３は、放熱器１２から流出した高圧冷媒を減圧させる減圧手段としての機能を果たすとともに、高圧側冷媒圧力が、サイクルの成績係数（ＣＯＰ）を略最大とする目標高圧となるように、弁開度（絞り開度）が機械的機構にて調整される高圧制御手段としての機能を果たす。
【００４０】
具体的には、圧力制御弁１３は、放熱器１２出口側と圧力制御弁１３入口側との間に設けられた感温部１３ａを有し、この感温部１３ａの内部に放熱器１２出口側の高圧冷媒の温度に対応した圧力を発生させ、感温部１３ａの内圧と放熱器１２出口側の冷媒圧力とのバランスで圧力制御弁１３の弁開度を調整するようになっている。
【００４１】
これにより、高圧側冷媒圧力を放熱器１２の出口側の高圧側冷媒温度により決まる目標高圧に調整できる。このような高圧制御機能を持つ圧力制御弁１３については、特開２０００−８１１５７号公報等を参照できる。
【００４２】
圧力制御弁１３の出口側には、蒸発器１４が接続されている。蒸発器１４は、圧力制御弁１３にて減圧された低圧冷媒と送風ファン１４ａから送風された送風空気とを熱交換させて、低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる吸熱用熱交換器である。
【００４３】
また、送風ファン１４ａは、空調制御装置２０から出力される制御電圧ＢＬＶによって回転数（送風空気量）が制御される電動式送風機である。従って、本実施形態の制御電圧ＢＬＶは、送風ファン１４ａから蒸発器１４へ送風される送風空気量に相関を有する物理量であり、空調制御装置２０では、制御電圧ＢＬＶを送風量検出手段としての送風量検出回路２０ｂにて検出して送風空気量Ｇａを求めている。
【００４４】
なお、蒸発器１４は、車両用空調装置の室内空調ユニットにおいて車室内送風空気の空気通路を形成する図示しないケース内に配置されており、このケース内の蒸発器１４の空気流れ下流側には、蒸発器１４にて冷却された送風空気とエンジン冷却水とを熱交換させて送風空気を再加熱する加熱手段であるヒータコア等が配置されている。これにより、空調対象空間である車室内へ吹き出される車室内送風空気が温度調整される。
【００４５】
蒸発器１４の冷媒流出口側には、アキュムレータ１５が接続されている。アキュムレータ１５は、蒸発器１４から流出した冷媒を液相冷媒と気相冷媒に分離するとともに、サイクル内の余剰液相冷媒を蓄える気液分離器である。また、アキュムレータ１５には、気相冷媒を流出させる気相冷媒出口が設けられており、この気相冷媒出口は圧縮機１１の冷媒吸入側に接続されている。
【００４６】
次に、本実施形態の電気制御部の概要を説明する。空調制御装置２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成される。そして、そのＲＯＭ内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、上述の各種電気式アクチュエータ１１ａ、１２ａ、１４ａ等の作動を制御する。
【００４７】
なお、空調制御装置２０は、各種電気式アクチュエータを制御する制御手段が一体に構成されたものであるが、本実施形態では、特に、空調制御装置２０のうち電磁式容量制御弁１１ａの作動を制御するハードウェアおよびソフトウエアの構成を吐出能力制御手段２０ｃとする。
【００４８】
また、空調制御装置２０の入力側には、空調用センサ群２１〜２６および車室内に配置された操作パネル３０が接続されており、空調用センサ群２１〜２６の検出信号および操作パネル３０に設けられた各種操作スイッチ３１〜３３の操作信号等が入力される。
【００４９】
空調用センサ群としては、具体的に、外気温Ｔａｍを検出する外気温センサ２１、内気温Ｔｒを検出する内気温センサ２２、車室内に入射する日射量Ｔｓを検出する日射センサ２３、送風ファン１４ａから蒸発器１４へ向けて送風される吸込側空気温度Ｔｅｉｎを検出する吸込側温度検出手段としての吸込側空気温度センサ２４、蒸発器１４から吹き出される吹出側空気温度を検出する吹出側温度検出手段としての吹出側空気温度センサ２５、圧縮機１１から吐出される吐出冷媒圧力Ｐｄを検出する高圧圧力センサ２６等が設けられる。
【００５０】
なお、本実施形態では、吹出側空気温度センサ２５として、蒸発器１４の熱交換フィンに取り付けられたサーミスタを採用しており、蒸発器１４の冷媒流入口近傍の熱交換フィン温度Ｔｅｆ１を検出している。
【００５１】
操作パネル３０の操作スイッチとしては、具体的に、車両用空調装置の作動指令信号を出力するエアコンスイッチ３１、空調状態の自動制御を要求する自動制御要求信号を出力するオートスイッチ３２、冷却対象空間である車室内の目標温度Ｔｓｅｔを設定する目標温度設定手段をなす温度設定スイッチ３３等が設けられる。
【００５２】
さらに操作パネル３０の表示板には、後述する冷媒不足判定手段によって、サイクル内を循環する冷媒が不足している冷媒不足状態であることが判定された際に、これを乗員に警告する警告手段としての警告灯３４が設けられている。
【００５３】
また、空調制御装置２０の出力側には、圧縮機１１の電磁式容量制御弁１１ａ、冷却ファン１２ａ、送風ファン１４ａの電動モータ等の電気式アクチュエータおよび操作パネル３０の入力側が接続され、これらの機器の作動が空調制御装置２０の出力信号により制御される。
【００５４】
次に、上記構成の本実施形態の作動を図３に基づいて説明する。図３は、空調制御装置２０が実行する制御処理を示すフローチャートである。この制御処理は、図示しない車両の始動スイッチ（イグニッションスイッチ）の投入状態において、オートスイッチ３２が投入（ＯＮ）されるとスタートする。
【００５５】
まず、図３に示すように、ステップＳ１ではフラグ、タイマ等の初期化がなされ、次のステップＳ２にて、センサ群２１〜２６により検出された検出信号、および、操作パネル３０の操作信号を読込む。
【００５６】
次に、ステップＳ３にて、車室内吹出空気の目標吹出温度ＴＡＯを算出する。この目標吹出温度ＴＡＯは空調熱負荷変動および温度設定スイッチ３３により設定した設定温度Ｔｓｅｔに基づいて、下記数式Ｆ１により算出される。
ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ−Ｋｒ×Ｔｒ−Ｋａｍ×Ｔａｍ−Ｋｓ×Ｔｓ＋Ｃ…（Ｆ１）
なお、Ｋｓｅｔ、Ｋｒ、Ｋａｍ、Ｋｓは制御ゲインであり、Ｃは補正用の定数である。
【００５７】
次に、ステップＳ４にて、圧縮機１１を除く、各種空調制御機器の制御状態を決定する。すなわち、空調制御装置２０の出力側に接続された各種電気式アクチュエータのうち、電磁式容量制御弁１１ａを除く、冷却ファン１２ａの電動モータへ出力される制御信号、送風ファン１４ａの電動モータへ出力される制御信号等が決定される。
【００５８】
例えば、送風ファン１４ａの電動モータへ出力される制御信号（制御電圧ＢＬＶ）については、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め空調制御装置２０に記憶された制御マップを参照して、ＴＡＯに応じて適切な送風量となるように決定する。
【００５９】
より具体的には、ＴＡＯの極低温域（最大冷房域）および極高温域（最大暖房域）で制御電圧ＢＬＶを最大値として、送風量を最大風量とする。ＴＡＯが極低温域から中間温度域に向かって上昇、あるいは、ＴＡＯが極高温域から中間温度域に向かって低下するに伴って、制御電圧ＢＬＶを減少させて送風量を減少させる。また、ＴＡＯが所定の中間温度域内に入ると、制御電圧ＢＬＶを最小値として、送風量を最小風量とする。
【００６０】
次に、ステップＳ５にて、蒸発器１４における目標冷媒蒸発温度ＴＥＯを決定するとともに、圧縮機１１の冷媒吐出能力を決定する。具体的には、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め空調制御装置２０に記憶された制御マップを参照して、ＴＡＯの増加に伴って目標冷媒蒸発温度ＴＥＯが増加するように決定する。
【００６１】
そして、吹出側空気温度センサ２５により検出された熱交換フィン温度Ｔｅｆ１と目標冷媒蒸発温度ＴＥＯとの偏差Ｅｎ（Ｔｅ−ＴＥＯ）を算出し、この偏差Ｅｎに基づいて、Ｔｅｆ１がＴＥＯに近づくように比例積分制御（ＰＩ制御）によるフィードバック制御手法によって、電磁式容量制御弁１１ａへ出力する制御電流Ｉｃを決定する。
【００６２】
次に、ステップＳ６にて、冷媒側冷房能力Ｑｅｒが算出される。なお、冷媒側冷房能力Ｑｅｒは、蒸発器１４において冷媒が空気から吸熱する総熱量である。
【００６３】
この冷媒側冷房能力Ｑｅｒは、流量検出回路２０ａにて検出された制御電流Ｉｃから求められる循環冷媒流量Ｇｒ、外気温センサ２１により検出された外気温Ｔａｍ、および、吹出側空気温度センサ２５により検出された熱交換フィン温度Ｔｅｆ１に基づいて、下記数式Ｆ２により算出される。
Ｑｅｒ＝Ｇｒ×Ｉｅ…（Ｆ２）
ここで、Ｉｅは蒸発器１４出口側冷媒の出口側エンタルピＩｅｏと蒸発器１４入口側冷媒の入口側エンタルピＩｅｉとのエンタルピ差である。このＩｅの詳細については、図４により説明する。なお、図４は、本実施形態の冷凍サイクル装置１０の通常運転時における冷媒の状態を示すモリエル線図である。
【００６４】
図４において、点Ｒｏは放熱器１２出口側の冷媒の状態を示している。この点Ｒｏにおける冷媒温度は、一般的に、外気温Ｔａｍと略同等となるので、外気温Ｔａｍから入口側エンタルピＩｅｉを推定できる。また、蒸発器１４の出口にはアキュムレータ１５が接続されているので、熱交換フィン温度Ｔｅｆ１から蒸発器１４の冷媒蒸発圧力を推定し、飽和ガス線との交点から出口側エンタルピＩｅｏを推定することができる。
【００６５】
従って、本実施形態における制御ステップＳ６は、冷媒側能力算出手段を構成している。なお、本実施形態のように冷媒として二酸化炭素を採用する冷凍サイクル装置１０では、飽和ガス線の勾配が大きく、蒸発器１４の冷媒蒸発圧力の変化に対するＩｅｏの変化が小さい。
【００６６】
そこで、Ｉｅｏを固定値として空調制御装置２０に記憶しておき、冷媒側冷房能力Ｑｅｒを算出してもよい。この場合は、吹出側空気温度センサ２５により検出された熱交換フィン温度Ｔｅｆ１を用いることなく、冷媒側冷房能力Ｑｅｒを算出することができる。
【００６７】
次に、ステップＳ７にて、空気側冷房能力Ｑｅａが算出される。なお、空気側冷房能力Ｑｅａは、蒸発器１４において空気が冷媒に放熱する総熱量である。
【００６８】
この空気側冷房能力Ｑｅａは、送風量検出回路２０ｂにより検出された送風空気量Ｇａ、吸込側空気温度センサ２４により検出された吸込側空気温度Ｔｅｉｎ、吹出側空気温度センサ２５により検出された熱交換フィン温度Ｔｅｆ１等に基づいて、下記数式Ｆ３により算出される。
Ｑｅａ＝φｅ・Ｃａ・Ｇａ（Ｔｅｉｎ−Ｔｅｆ１）…（Ｆ３）
ここで、φｅは蒸発器１４の熱交換効率であり、Ｃａは空気の比熱である。
【００６９】
従って、本実施形態における制御ステップＳ７は、空気側能力算出手段を構成している。なお、φｅおよびＣａの代わりに、予め補正用定数として空調制御装置２０に記憶された値を用いて空気側冷房能力Ｑｅａを算出してもよい。
【００７０】
次に、ステップＳ８では、ステップＳ６およびＳ７にて算出された冷媒側冷房能力Ｑｅｒおよび空気側冷房能力Ｑｅａに基づいて、推定蒸発冷媒温度Ｔｅｆ２を推定する。この推定蒸発冷媒温度Ｔｅｆ２の推定の詳細については、図５により説明する。
【００７１】
図５の横軸は蒸発器１４における冷媒蒸発温度（冷媒蒸発圧力）を示し、縦軸は冷房能力を示している。さらに、実線は冷媒蒸発温度による冷媒側冷房能力Ｑｅｒの変化、破線は冷媒蒸発温度による空気側冷房能力Ｑｅａの変化を示している。
【００７２】
前述の如く、冷媒側冷房能力Ｑｅｒは、蒸発器１４において冷媒が空気から吸熱する総熱量であり、空気側冷房能力Ｑｅａは、蒸発器１４において空気が冷媒に放熱する総熱量である。従って、蒸発器１４においては、冷媒側冷房能力Ｑｅｒ＝空気側冷房能力Ｑｅａとなるバランス点（等しくなる点）で熱交換が行われることになる。
【００７３】
そこで、ステップＳ８では、Ｑｅｒ＝Ｑｅａとなる冷媒蒸発温度を推定冷媒蒸発温度Ｔｅｆ２として推定する。従って、本実施形態における制御ステップＳ８は、蒸発温度推定手段を構成している。
【００７４】
次に、ステップＳ９では、推定冷媒蒸発温度Ｔｅｆ２と熱交換フィン温度Ｔｅｆ１との差の絶対値が、予め定めた基準差ＫＴｅｆ以上となっているか否かを判定する。推定冷媒蒸発温度Ｔｅｆ２と熱交換フィン温度Ｔｅｆ１との差の絶対値が基準差ＫＴｅｆ以上となっている場合は、サイクル内を循環する冷媒が不足している冷媒不足状態であるものとしてステップＳ１０へ進む。
【００７５】
従って、本実施形態における制御ステップＳ９は、冷媒不足判定手段を構成している。なお、この基準差ＫＴｅｆの詳細については後述する。さらに、ステップＳ１０では、警告灯３４を点灯させてステップＳ１１へ進む。ステップＳ１１では、推定冷媒蒸発温度Ｔｅｆ２が熱交換フィン温度Ｔｅｆ１より高くなっているか否かを判定する。
【００７６】
ステップＳ１１にて、熱交換フィン温度Ｔｅｆ１が推定冷媒蒸発温度Ｔｅｆ２より高くなっている場合は、蒸発器１４へ流入する冷媒が殆ど気相状態になっている程度に、冷媒が大きく不足しているものとしてステップS１２へ進む。このように冷媒が大きく不足していると、圧縮機１１を潤滑するために冷媒中に混入された冷凍機油を圧縮機１１へ戻すことができなくなり、圧縮機１１の潤滑不足が生じ、その耐久寿命に悪影響を及ぼす。
【００７７】
そこで、ステップＳ１２では、圧縮機１１の冷媒吐出能力を低下させてステップＳ１３へ進む。具体的には、本実施形態のステップＳ１２では、冷媒吐出能力が０となるように制御電流Ｉｃを変更して、実質的に圧縮機１１の作動を停止させる。
【００７８】
一方、ステップＳ１１にて、熱交換フィン温度Ｔｅｆ１が推定冷媒蒸発温度Ｔｅｆ２より高くなっていない場合は、蒸発器１４へ流入する冷媒が気液二相状態になっている程度に、冷媒が若干不足しているものとして、ステップＳ１３へ進む。このように冷媒が若干不足している程度では、圧縮機１１に冷凍機油を戻すことができ、圧縮機１１の耐久寿命に悪影響を及ぼすことはない。
【００７９】
また、ステップＳ９にて、推定冷媒蒸発温度Ｔｅｆ２と熱交換フィン温度Ｔｅｆ１との差の絶対値が基準差ＫＴｅｆ以上となっていない場合は、冷媒不足状態になっていないものとしてステップＳ１３へ進む。
【００８０】
ステップＳ１３では、上記ステップＳ４、Ｓ５、Ｓ１２にて決定された制御状態が得られるように、空調制御装置２０より電気式アクチュエータに対して制御信号が出力される。次のステップＳ１４で制御周期τの間待機し、制御周期τの経過を判定するとステップＳ２に戻るようになっている。
【００８１】
従って、本実施形態では、冷媒不足判定手段を構成する制御ステップＳ９にて、冷媒不足状態になっていないものと判定された場合には、圧縮機１１から吐出された冷媒は、放熱器１２にて放熱し、圧力制御弁１３にて減圧される。この際、圧力制御弁１３の弁開度が、高圧側冷媒圧力がＣＯＰを略最大とする目標高圧となるように制御されるので、高いＣＯＰを発揮させながら冷凍サイクル装置１０を作動させることができる。
【００８２】
圧力制御弁１３にて減圧された冷媒は、蒸発器１４に流入する。そして、蒸発器１４に流入した冷媒は、車室内送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、車室内送風空気を冷却することができる。蒸発器１４にて蒸発した冷媒はアキュムレータ１５にて気液分離されて、アキュムレータ１５から流出した気相冷媒は、圧縮機１１に吸入されて再び圧縮される。
【００８３】
さらに、本実施形態では、冷媒不足判定手段を構成する制御ステップＳ９において、空気側冷房能力Ｑｅａおよび冷媒側冷房能力Ｑｅｒが等しくなる蒸発器１４の冷媒蒸発温度を推定冷媒蒸発温度Ｔｅｆ２として、この推定冷媒蒸発温度Ｔｅｆ２を実際の冷媒蒸発温と均等な熱交換フィン温度Ｔｅｆ１と比較して冷媒不足状態を判定しているので、サイクル構成機器の仕様によらず、冷媒不足状態をその程度に応じて精度良く判定できる。
【００８４】
このことを図６に基づいて、より詳細に説明する。図６は、サイクル内に封入された冷媒の封入量の変化に対する、熱交換フィン温度Ｔｅｆ１の実測値（太実線）、推定冷媒蒸発温度Ｔｅｆ２（太一点鎖線）、圧縮機１１吐出冷媒圧力の実測値（細二点鎖線）、圧縮機１１吸入冷媒圧力の実測値（細一点鎖線）、循環冷媒流量Ｇｒ（細実線）、および、蒸発器１４出口側冷媒の過熱度の実測値（点線）の変化を示すグラフである。なお、図６の横軸は正規封入量に対する冷媒封入量比を示している。
【００８５】
ここで、車両用空調装置に適用される一般的な冷凍サイクル装置では、経時的に発生する冷媒漏れを考慮して、冷凍サイクル装置が適切に冷房能力を発揮できる冷媒封入量よりも多い値を正規封入量としている。例えば、本実施形態では、図６に示すように、正規封入量に対して７０％の封入量となっても、冷房能力を発揮できる。従って、本実施形態では、正規封入量に対して７０％程度以下になっていることを冷媒不足状態とする。
【００８６】
図６に示すように、蒸発器１４へ流入する冷媒が正規封入量に対して６０％〜７０％となる場合、すなわち、蒸発器１４へ流入する冷媒が気液二相状態になっている程度に、冷媒が若干不足している冷媒不足状態では、熱交換フィン温度Ｔｅｆ１の実測値が推定冷媒蒸発温度Ｔｅｆ２よりも急激に低くなる。
【００８７】
これは、冷凍サイクル装置内の冷媒が不足し始めた事によって、サイクル中の必要な冷媒量を確保することができず、サイクル内の冷媒密度が低下するため、低圧圧力がより密度の低い方（圧力の低い方）へ遷移するためである。
【００８８】
一方、蒸発器１４では、冷媒不足状態となっているので、蒸発器１４出口側冷媒の気相冷媒が送風ファン１４ａから送風された送風空気によって加熱されて、蒸発器１４出口側冷媒の過熱度が上昇し始める。このため、蒸発器１４冷媒流入口近傍の熱交換フィン温度の検出値であるＴｅｆ１が蒸発器１４流出冷媒の温度よりも低くなる。
【００８９】
このため、上述の式Ｆ２のエンタルピ差Ｉｅが実際のエンタルピ差よりも小さくなり、制御ステップＳ６で算出される冷媒側冷房能力Ｑｅｒが実際の値よりも小さくなる。従って、冷媒が若干不足している冷媒不足状態では、図７に示すように、冷媒側冷房能力Ｑｅｒ＝空気側冷房能力Ｑｅａとなるバランス点も、実際のバランス点よりも高い温度となり、推定冷媒蒸発温度Ｔｅｆ２が実際の冷媒蒸発温度よりも高い値に推定される。
【００９０】
さらに、蒸発器１４へ流入する冷媒が正規封入量に対して６０％程度よりも少なくなる場合、すなわち、蒸発器１４へ流入する冷媒が殆ど気相状態になっている程度に冷媒が大きく不足している場合は、蒸発器１４において冷媒が殆ど吸熱作用を発揮しないので、吸込側空気温度Ｔｅｉｎと熱交換フィン温度Ｔｅｆ１との差が小さくなる。
【００９１】
このため、上述の式Ｆ３の（Ｔｅｉｎ−Ｔｅｆ１）が小さくなり、制御ステップＳ７で算出される空気側冷房能力Ｑｅａが実際の値よりも小さくなる。従って、冷媒が大きく不足している冷媒不足状態では、図８に示すように、冷媒側冷房能力Ｑｅｒ＝空気側冷房能力Ｑｅａとなるバランス点も、実際のバランス点よりも低い温度となり、推定冷媒蒸発温度Ｔｅｆ２が実際の冷媒蒸発温度よりも低い値に推定される。
【００９２】
そこで、本実施形態では、制御ステップＳ９にて、推定冷媒蒸発温度Ｔｅｆ２と熱交換フィン温度Ｔｅｆ１との差の絶対値が予め定めた基準差ＫＴｅｆ以上となっているか否かを判定しているので、冷媒不足状態であることを確実に判定できる。さらに、制御ステップＳ１１にて、熱交換フィン温度Ｔｅｆ１と推定冷媒蒸発温度Ｔｅｆ２との高低を比較しているので、冷媒不足状態の程度についても精度良く判定できる。
【００９３】
また、本実施形態では、制御ステップＳ９で用いる基準差ＫＴｅｆを、熱交換フィン温度Ｔｅｆ１が推定冷媒蒸発温度Ｔｅｆ２より低いとき、すなわち冷媒が若干不足しているときであっても、冷媒不足状態であることを判定できる値に決定している。従って、冷媒不足状態の程度を、確実に、精度良く判定できる。
【００９４】
具体的には、本実施形態では、図６に示すように、冷媒封入量が６８％程度まで低下した場合を基準として、基準差ＫＴｅｆを５℃と設定しているが、例えば、冷媒封入量が６５％程度まで低下した場合を基準とする場合は、基準差ＫＴｅｆを１０℃程度としても冷媒不足状態であることを判定できる。
【００９５】
なお、本発明者らの検討によれば、この基準差ＫＴｅｆは、本実施形態の如く吹出側空気温度センサ２５として、蒸発器１４の熱交換フィンに取り付けられたサーミスタを採用する場合、サーミスタの蒸発器１４の取付位置に応じて変化させることが望ましいことも判明している。このことを図９を用いて説明する。
【００９６】
図９は、図６に対応するグラフであって、吹出側空気温度センサ２５としてのサーミスタを、蒸発器１４の冷媒流入口近傍の熱交換フィンに取り付けた場合の熱交換フィン温度Ｔｅｆ１（太実線）の変化（図６と同様）と、蒸発器１４の冷媒流路の略中間位置（蒸発器１４冷媒流入口と冷媒流出口との略中間位置）に位置する熱交換フィンに取り付けた場合の熱交換フィン温度Ｔｅｆ１（太二点鎖線）の変化を比較したものである。
【００９７】
なお、図９では、図示の明確化のため、図６に対して、圧縮機１１吐出冷媒圧力の実測値、圧縮機１１吸入冷媒圧力の実測値、循環冷媒流量Ｇｒ（細実線）、および、蒸発器１４出口側冷媒の過熱度の実測値を省略している。
【００９８】
図９に示すように、吹出側空気温度センサ２５としてのサーミスタを冷媒流入口近傍から離して、蒸発器１４の冷媒流路の略中間位置に位置する熱交換フィンに取り付けると、冷媒が若干不足している場合の熱交換フィン温度Ｔｅｆ１の実測値の低下度合が小さくなるとともに、冷媒封入量の低下に伴う熱交換フィン温度Ｔｅｆ１の実測値の温度上昇の開始が早くなる。
【００９９】
このため、サーミスタを蒸発器１４の冷媒流路の略中間位置に位置する熱交換フィンに取り付けると、冷媒流入口近傍の熱交換フィンに取り付ける場合に対して、冷媒不足判定手段（ステップＳ９）にて、冷媒が若干不足している冷媒不足状態を判定しにくくなる。従って、吹出側空気温度センサ２５としてのサーミスタは、蒸発器１４の冷媒流出口近傍よりも蒸発器１４の冷媒流入口近傍に取り付けることが望ましい。
【０１００】
なお、吹出側空気温度センサ２５としてのサーミスタの搭載の都合で、蒸発器１４の冷媒流路の略中間位置に取り付ける場合は、具体的に、冷媒封入量が６８％程度まで低下した場合を基準とする際には、基準差Ｋｔｅｆを３℃程度とし、冷媒封入量が６５％程度まで低下した場合を基準とする際には、基準差Ｋｔｅｆを５℃程度とすればよい。
【０１０１】
さらに、本実施形態では、制御ステップＳ９にて（冷媒不足判定手段）にて、冷媒不足状態であることが検出された場合には、その程度によらず、ステップＳ１０にて、警告灯を点灯させるので、ユーザに冷媒不足状態を認識させることができる。
【０１０２】
しかも、ステップＳ１１にて、冷媒が大きく不足していると判定された場合には、ステップＳ１２にて圧縮機１１を停止させるので、圧縮機１１の潤滑不足を回避して圧縮機１１の保護を図ることができる。
【０１０３】
一方、ステップＳ１１にて、冷媒が若干不足していると判定された場合には、圧縮機１１の冷媒吐出能力を低下させないので、冷媒不足状態であることをユーザに認識させながらも、冷凍サイクル装置に継続して冷房能力を発揮させることができる。
【０１０４】
（第２実施形態）
上述の第１実施形態では、冷媒不足状態であることが判定された場合には、警告灯３４を点灯させ、さらに、冷媒が大きく不足している場合のみ、圧縮機１１を停止させた例を説明したが、本実施形態では、図１０のフローチャートに示すように、冷媒不足状態であることが判定された場合には、警告灯３４を点灯させるとともに、圧縮機１１を停止させている。
【０１０５】
具体的には、本実施形態では、第１実施形態の図３のフローチャートに対して、制御ステップＳ１１を廃止して、制御ステップＳ１０の次に圧縮機１１を停止させる制御ステップＳ１２を実行する。その他の構成および制御は、第１実施形態と同様である。従って、本実施形態では、制御ステップＳ９にて冷媒不足状態であると判定されたときに、確実に圧縮機１１の保護を図ることができる。
【０１０６】
さらに、本実施形態において、制御ステップＳ１２を廃止して、冷媒不足状態であることが判定された場合には、警告灯３４を点灯させるようにしてもよい。
【０１０７】
（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、以下のように種々変形可能である。
【０１０８】
（１）上述の各実施形態では、圧縮機１１として可変容量型圧縮機を採用し、流量検出手段としての流量検出回路２０ａが、サイクル内を循環する循環冷媒流量に相関を有する物理量として、圧縮機１１の容量制御弁１１ａに出力される制御電流Ｉｃを検出した例を説明したが、流量検出手段はこれに限定されない。
【０１０９】
例えば、流量検出手段として、サイクル内を循環する循環冷媒流量を直接検出する流量センサを採用してもよい。具体的には、差圧式流量センサ、熱線式流量センサのような、質量流量センサを採用することができる。
【０１１０】
また、圧縮機１１として、電動圧縮機を採用する場合は、流量検出手段として、電動圧縮機の回転数を検出する回転数センサを採用できる。さらに、電動圧縮機の電動モータに出力される制御信号（制御電圧、制御周波数等）を検出するセンサを採用してもよい。
【０１１１】
（２）上述の各実施形態では、送風量検出手段としての送風量検出回路２０ｂが、送風ファン１４ａから送風される送風空気量に相関を有する物理量として、送風ファン１４ａの電動モータに出力される制御電圧ＢＬＶを検出した例を説明したが、送風量検出手段は、これに限定されない。例えば、送風量検出手段として、蒸発器１４へ送風される送風量を直接検出する流量センサを採用してもよい。
【０１１２】
（３）上述の各実施形態の冷凍サイクル装置１０に対して、放熱器１２出口側冷媒と圧縮機１１吸入側冷媒とを熱交換をさせる内部熱交換器を設けてもよい。これにより、蒸発器１４における入口側冷媒と出口側冷媒とのエンタルピ差（冷凍能力）を増大することができる。
【０１１３】
なお、内部熱交換器を設ける場合は、制御ステップＳ６にて、冷媒側冷房能力Ｑｅｒを算出する際に、内部熱交換器によるエンタルピ差の増大量を数式Ｆ２のエンタルピ差Ｉｅに加算すればよい。また、内部熱交換器における熱交換量相当量は、熱交換フィン温度Ｔｅｆ１、循環冷媒流量Ｇｒ、内部熱交換器の熱交換効率φ等から算出することができる。
【０１１４】
（４）上述の各実施形態では、冷媒不足状態であることが判定された場合に、制御ステップＳ１２にて、実質的に圧縮機１１の作動を停止させた例を説明したが、圧縮機１１の耐久寿命を悪化させない程度に、冷媒吐出能力を低下させて圧縮機１１を継続作動させてもよい。これにより、冷凍サイクル装置の冷房能力は低下するものの、冷凍サイクル装置に継続して冷房能力を発揮させることができる。
【０１１５】
（５）上述の実施形態では、警告手段として警告灯を採用しているが、例えば、音による警告を発する音響機器や振動によって警告を発する振動機器等を採用してもよい。
【０１１６】
（６）上述の実施形態では、本発明の冷凍サイクル装置１０を車両用空調装置に適用した例を説明しているが、本発明の適用はこれに限定されない。例えば、業務用冷蔵冷凍装置、家庭用冷蔵庫等に適用してもよい。また、冷媒も二酸化炭素に限定されることなく、フロン系冷媒、ＨＣ系冷媒を採用してもよい。
【０１１７】
（７）上述の実施形態では、放熱器１２を冷媒と外気とを熱交換させる室外側熱交換器とし、蒸発器１４を室内側熱交換器として車室内の冷却用に適用しているが、蒸発器１４を外気等の熱源から吸熱する室外側熱交換器として構成し、放熱器１２を空気あるいは水等の被加熱流体を加熱する室内側熱交換器として構成するヒートポンプサイクルに本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】第１実施形態の冷凍サイクル装置の全体構成図である。
【図２】第１実施形態の制御電流と循環冷媒流量との関係を示す特性図である。
【図３】第１実施形態の車両用空調装置の制御の示すフローチャートである。
【図４】第１実施形態の冷凍サイクル装置の冷媒の状態を示すモリエル線図である。
【図５】第１実施形態の冷媒側冷房能力および空気側冷房能力の変化を示すグラフである。
【図６】第１実施形態の冷媒封入量の変化に対する熱交換フィン温度、推定冷媒蒸発温度等の変化を示すグラフである。
【図７】第１実施形態の冷媒不足状態における冷媒側冷房能力および空気側冷房能力の変化を示すグラフである。
【図８】第１実施形態の別の冷媒不足状態における冷媒側冷房能力および空気側冷房能力の変化を示すグラフである。
【図９】第１実施形態の吹出側空気温度センサ取付位置による熱交換フィン温度の変化を示すグラフである。
【図１０】第２実施形態の車両用空調装置の制御の示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１９】
１１        圧縮機
１２        放熱器
１３        圧力制御弁
１４        蒸発器
１４ａ      送風ファン
２０ａ      流量検出回路
２０ｂ      送風量検出回路
２１        外気温センサ
２４        吸込側空気温度センサ
２５        吹出側空気温度センサ
３４        警告灯
Ｓ６        冷媒側能力算出手段
Ｓ７        空気側能力算出手段
Ｓ８        蒸発温度推定手段
Ｓ９        冷媒不足判定手段
Ｑｅｒ      冷媒側冷房能力
Ｑｅａ      空気側冷房能力
Ｔｅｆ１    熱交換フィン温度
Ｔｅｆ２    推定冷媒蒸発温度
Ｔｅｉｎ    吸込側空気温度
ＫＴｅｆ    基準差
【図１】
2010048459.tif 000003
【図２】
2010048459.tif 000004
【図３】
2010048459.tif 000005
【図４】
2010048459.tif 000006
【図５】
2010048459.tif 000007
【図６】
2010048459.tif 000008
【図７】
2010048459.tif 000009
【図８】
2010048459.tif 000010
【図９】
2010048459.tif 000011
【図１０】
2010048459.tif 000012