(57)【要約】【課題】ホットガス暖房モード時において、圧縮機起動後、短時間にて冷媒不足を的確に判定できるようにする。【解決手段】暖房モード起動時におけるホットガスヒータサイクルの高圧圧力と、暖房モード起動から所定時間後の時点におけるホットガスヒータサイクルの高圧圧力との圧力差ΔＰｄを算出し、この圧力差ΔＰｄが所定範囲内にある場合を冷媒の正常状態として判定し（Ｓ１６０）、このときは電磁クラッチをＯＮし、圧縮機を作動させる（Ｓ１４０）。一方、圧力差ΔＰｄが所定範囲から外れた場合を冷媒の不足状態として判定し（Ｓ１６０）、電磁クラッチをＯＦＦし、圧縮機を停止する（Ｓ１８０）。【選択図】　　　　図３
2004017681.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機（１０）より吐出された冷媒を、室外熱交換器（１４）、冷房用減圧装置（１６）および室内熱交換器（１８）を通して前記圧縮機（１０）に戻すことで、前記室内熱交換器（１８）を蒸発器として作動させる冷房用冷凍サイクル（Ｃ）と、
前記圧縮機（１０）より吐出された冷媒を、暖房用減圧装置（２１ａ）を有するホットガスバイパス通路（２０）により前記室内熱交換器（１８）に導入した後に前記圧縮機（１０）に戻すことで、前記室内熱交換器（１８）を放熱器として作動させるホットガスヒータサイクル（Ｈ）とを切替可能に構成し、
前記冷房用冷凍サイクル（Ｃ）により前記室内熱交換器（１８）で冷却された空気を車室内へ吹き出すことにより冷房モードを実行し、また、前記ホットガスヒータサイクル（Ｈ）により前記室内熱交換器（１８）で加熱された空気を車室内へ吹き出すことにより暖房モードを実行する冷凍サイクル装置において、
前記暖房モード起動時における前記ホットガスヒータサイクル（Ｈ）の高圧圧力と、前記暖房モード起動から所定時間後の時点における前記ホットガスヒータサイクル（Ｈ）の高圧圧力との圧力差を算出し、
前記圧力差が所定範囲内にある場合を冷媒の正常状態として判定し、前記圧力差が前記所定範囲から外れた場合を冷媒の不足状態として判定することを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記冷媒の不足状態を判定すると前記圧縮機（１０）を停止す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】
前記所定範囲を前記圧縮機（１０）の回転数により補正することを特徴とする請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記圧縮機（１０）を車両エンジン（１２）により駆動するようになっており、
前記冷媒の正常状態を判定したときは、前記車両エンジン（１２）の温度に関係する情報が所定温度以下を示す状態になるまで、前記冷媒の正常状態の判定出力を保持することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記圧縮機（１０）を車両エンジン（１２）により駆動するようになっており、
前記車両エンジン（１２）の起動と連動して前記暖房モードを起動し、前記冷媒の正常状態および不足状態の判定を行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、暖房時には圧縮機吐出ガス冷媒（ホットガス）を室外熱交換器（凝縮器）側をバイパスして室内熱交換器（蒸発器）に直接導入することにより、室内熱交換器をガス冷媒の放熱器として作用させるホットガス暖房機能を発揮する冷凍サイクル装置に関するもので、特に、ホットガス暖房モード時の冷媒不足（洩れ）を的確に判定するものであって、車両用空調装置に用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両用空調装置では冬期暖房時に温水（エンジン冷却水）を暖房用熱交換器に循環させ、この暖房用熱交換器にて温水を熱源として空調空気を加熱するようにしている。この場合、温水温度が低いときには車室内への吹出空気温度が低下して必要な暖房能力が得られない場合がある。
【０００３】
そこで、特開２００１−１２８３０号公報においては、ホットガス暖房機能を発揮できる冷凍サイクル装置が提案されている。この従来装置では、エンジン始動直後のごとく温水温度が所定温度より低いときには、圧縮機吐出ガス冷媒（ホットガス）を室外熱交換器（凝縮器）をバイパスして室内熱交換器（蒸発器）に導入して、室内熱交換器でガス冷媒から空調空気に放熱することにより、補助暖房機能を発揮できるようにしている。
【０００４】
更に、上記公報の従来装置おいては、ホットガス暖房モード時の冷媒不足の判定手段についても提案している。具体的には、図８に示すように、暖房モード運転時の高圧圧力について冷媒不足領域と冷媒正常領域を区画する境界圧力Ｐ０を外気温に応じて決定し、高圧圧力がこの境界圧力Ｐ０より低い領域、すなわち、冷媒不足領域に入っているときを冷媒不足であると判定する。
【０００５】
また、別の判定手段として、暖房モード停止時（圧縮機起動前）における冷媒飽和圧力が図９に示すように外気温に応じて決定されることに着目し、そして、この冷媒飽和圧力が大気圧より高い領域では、暖房モード停止時における冷媒圧力が冷媒飽和圧力より低い領域（図９のＡ領域）に入ると、冷媒不足であると判定する。また、冷媒飽和圧力が大気圧より低い領域では、暖房モード停止時における冷媒圧力が冷媒飽和圧力より高い領域（図９のＢ領域）に入ると、冷媒不足であると判定する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、暖房モード（圧縮機）の起動直後は高圧圧力が上昇する過渡期であって、高圧圧力の変動幅が大きい。そのため、上記従来技術の図８のように、暖房モード運転時の高圧圧力に基づいて冷媒不足を判定するものでは、暖房モードの起動後、所定時間（例えば、３０秒〜１分）経過するまでは冷媒不足の判定を行うことができない。
【０００７】
従って、上記従来技術によると、冷媒不足状態であっても、暖房モードの起動後、３０秒〜１分程度の時間、圧縮機を作動させることとなる。その結果、冷媒不足に伴う潤滑不足を起こして、圧縮機の寿命に悪影響を及ぼす。
【０００８】
また、図９に示す暖房モード停止時における冷媒飽和圧力に基づいて冷媒不足を判定するものでは、冷媒の物性から外気温＝−２０℃〜−３０℃付近の極低温域において冷媒飽和圧力が大気圧と同等になるので、この極低温域では冷媒不足の判定を行うことができない。
【０００９】
従って、外気温＝−２０℃〜−３０℃付近の極低温域では冷媒配管の破損によりサイクル内の冷媒が無くなっているような場合にも、暖房モード（圧縮機）を一旦起動して、暖房モード起動後における高圧圧力に基づいて冷媒不足の判定を行うことになり、やはり、圧縮機の寿命に悪影響を及ぼす。
【００１０】
本発明は上記点に鑑みてなされたもので、ホットガス暖房モード時において、圧縮機起動後、短時間にて冷媒不足を的確に判定できるようにすることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は以下の実験的知見に基づいて上記目的を達成するための技術的手段を案出したものである。
【００１２】
図４は、本発明が行った実験結果をまとめたものであり、横軸はホットガス暖房モード起動後の経過時間（秒）であり、縦軸はホットガス暖房モード起動後における圧縮機吐出側の高圧圧力の変化幅ΔＰｄを示している。
【００１３】
ここで、図４では、暖房モード起動時におけるホットガスヒータサイクル（Ｈ）の高圧圧力を基準値の０ＭＰａＧとして表し、そして、この暖房モード起動時における高圧圧力と、暖房モード起動から所定時間後の時点におけるホットガスヒータサイクル（Ｈ）の高圧圧力との圧力差を変化幅ΔＰｄとして示している。
【００１４】
なお、暖房モード起動時における高圧圧力とは、圧縮機起動前から圧縮機起動時点までの高圧圧力、すなわち、圧縮機の冷媒吐出作用による圧力上昇が実質的に起こる前の冷媒圧力である。
【００１５】
ところで、高圧側配管が破損して冷媒洩れが発生した場合には、ホットガス暖房モード起動後、冷媒の高圧圧力が線▲１▼のように０ＭＰａＧのままで、上昇しない。従って、圧縮機起動後も高圧圧力が０ＭＰａＧのままであることに基づいて高圧側破損による冷媒不足を判定できる。
【００１６】
これに反し、低圧側配管が破損して冷媒洩れが発生した場合には、冷媒の高圧圧力が線▲２▼のように冷媒正常時の圧力上昇範囲よりも高い圧力に上昇するので、この高圧圧力の変化幅の増大に基づいて低圧側破損による冷媒不足を判定できる。上記の冷媒正常時とは、冷凍サイクル内に正規の量の冷媒が充填されている状態を言う。
【００１７】
ここで、低圧側破損により冷媒の高圧圧力が線▲２▼のように冷媒正常時よりも高い圧力に上昇する現象について詳述すると、外気温の低下により冷媒の飽和圧力は前述の図９のように低下し、それに伴って、冷媒の密度が低下していく。そのため、冷媒Ｒ１３４ａの場合、外気温が−１０℃付近より低い極低温域では、冷媒の密度が空気より小さくなる。
【００１８】
そのため、−１０℃付近より低い極低温域において低圧側破損が発生すると、ホットガス暖房モード起動後に、圧縮機が冷媒より密度の大きい空気を吸入して圧縮するので、冷媒の高圧圧力が線▲２▼のように冷媒正常時よりも高い圧力に上昇することになる。
【００１９】
特に、外気温が−２６℃まで低下すると、冷媒飽和圧力（圧縮機停止時の冷媒圧力）が大気圧と同じ値（０ＭＰａＧ）まで低下（前述の図９参照）するので、冷媒正常時には圧縮機が起動することにより吸入圧は−０．０５ＭＰａＧ程度に低下する。しかるに、低圧側破損が発生していると、圧縮機は冷媒より密度の大きい空気を大気圧にて吸入し圧縮するので、低圧側破損の発生時における圧縮機起動後の高圧圧力変化幅は冷媒正常時よりも一層増大する。
【００２０】
なお、図４において、線▲２▼は圧縮機回転数：１５００ｒｐｍ、外気温：−３０℃における測定値であり、圧縮機起動後の極短時間、具体的には５秒経過した時点において、高圧圧力変化幅が冷媒正常時の圧力上昇範囲の上限圧力Ｐ２を上回ることが分かる。この上限圧力Ｐ２は、図４の例では、０．２０ＭＰａＧに設定している。また、圧力上昇範囲の下限圧力Ｐ１は、図４の例では、０．０１ＭＰａＧに設定している。
【００２１】
なお、線▲３▼、▲４▼は冷媒正常時における高圧圧力変化幅の測定値であり、圧縮機起動後、５秒経過した時点において高圧圧力変化幅が下限圧力Ｐ１と上限圧力Ｐ２により決まる所定範囲（斜線部）内に入っている。
【００２２】
図４に示すホットガス暖房モード起動後における高圧圧力の挙動に着目して、請求項１に記載の発明では、暖房モード起動時におけるホットガスヒータサイクル（Ｈ）の高圧圧力と、暖房モード起動から所定時間後の時点におけるホットガスヒータサイクル（Ｈ）の高圧圧力との圧力差を算出し、この圧力差が所定範囲内にある場合を冷媒の正常状態として判定し、圧力差が所定範囲から外れた場合を冷媒の不足状態として判定することを特徴とする。
【００２３】
ところで、ホットガスヒータサイクル（Ｈ）の高圧圧力の変化幅は前述の図４に示すように暖房モード起動後に短時間にて速やかに立ち上がるので、請求項１によれば、暖房モード起動後の極短時間（例えば、５秒）の間に、冷媒の不足状態、正常状態を的確に判定できる。
【００２４】
請求項２に記載の発明では、請求項１において、冷媒の不足状態を判定すると圧縮機（１０）を停止することを特徴とする。
【００２５】
これにより、冷媒不足時には圧縮機（１０）を起動後、極短時間作動させるだけで冷媒不足を判定して、圧縮機（１０）を停止できる。従って、圧縮機（１０）を冷媒不足による潤滑不足状態のままで長時間作動し続けることがなくなり、圧縮機（１０）の耐久寿命を向上できる。
【００２６】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２において、前記所定範囲を圧縮機（１０）の回転数により補正することを特徴とする。
【００２７】
ところで、高圧圧力の上昇度合いは、圧縮機（１０）の回転数変化すなわち、吐出能力の変化により変化する。従って、圧縮機（１０）の回転数変化に応じて前記所定範囲を補正することにより、冷媒不足状態の判定をより的確に行うことができる。
【００２８】
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つにおいて、圧縮機（１０）を車両エンジン（１２）により駆動するようになっており、冷媒の正常状態を判定したときは、車両エンジン（１２）の温度に関係する情報が所定温度以下を示す状態になるまで、冷媒の正常状態の判定出力を保持することを特徴とする。
【００２９】
ところで、車両エンジン（１２）を一旦停止した後に、短時間の経過のみで再度、車両エンジン（１２）を起動して、ホットガス暖房モードを起動する場合がある。このような場合は、車両エンジン（１２）の温度が寒冷時の低温外気温まで低下していないので、ホットガス暖房モード起動時にホットガスヒータサイクル（Ｈ）の構成機器の雰囲気温度が車両エンジン（１２）からの放熱により外気温よりも十分高い温度になっている。
【００３０】
そのため、この雰囲気温度の影響を受けて、ホットガス暖房モード起動時における冷媒不足の誤判定を引き起こすという問題を生じるが、請求項４によると、冷媒の正常状態を一旦判定した時は、車両エンジン（１２）の温度が所定温度以下に低下するまで、冷媒の正常状態の判定出力を保持するから、車両エンジン（１２）からの放熱による雰囲気温度上昇の影響を受けて、冷媒不足の誤判定が生じることを回避できる。
【００３１】
請求項５に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つにおいて、圧縮機（１０）を車両エンジン（１２）により駆動するようになっており、車両エンジン（１２）の起動と連動して暖房モードを起動し、冷媒の正常状態および不足状態の判定を行うことを特徴とする。
【００３２】
ところで、車両エンジン（１２）を起動して、車両エンジン（１２）の温度が中間温度に上昇した後に、ホットガス暖房モードを起動する場合があり、この場合は、やはり、車両エンジン（１２）からの放熱の影響を受けて冷媒不足の誤判定を引き起こすが、請求項５によると、車両エンジン（１２）の起動と連動して暖房モードを起動し、冷媒の正常状態および不足状態の判定を行うから、車両エンジン（１２）の温度が上昇する前に冷媒不足の判定を的確に行うことができる。従って、車両エンジン（１２）からの放熱の影響による冷媒不足の誤判定を回避できる。
【００３３】
なお、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ものである。
【００３４】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１は第１実施形態による車両用空調装置の全体構成を例示している。圧縮機１０は、電磁クラッチ１１を介して水冷式の車両エンジン１２により駆動されるもので、例えば、固定容量型の斜板型圧縮機から構成される。
【００３５】
圧縮機１０の吐出側は冷房用電磁弁１３を介して凝縮器１４に接続され、この凝縮器１４の出口側は冷媒の気液を分離して液冷媒を溜める受液器１５に接続される。凝縮器１４は圧縮機１０等とともに車両エンジンルームに配置され、電動式の冷却ファン１４ａにより送風される外気（冷却空気）と熱交換する室外熱交換器である。
【００３６】
そして、受液器１５の出口側は冷房用減圧装置をなす温度式膨張弁１６に接続されている。この温度式膨張弁１６の出口側は逆止弁１７を介して蒸発器１８に接続されている。蒸発器１８の出口側はアキュームレータ１９を介して圧縮機１０の吸入側に接続されている。
【００３７】
上記した圧縮機１０の吐出側から冷房用電磁弁１３→凝縮器１４→受液器１５→温度式膨張弁１６→逆止弁１７→蒸発器１８→アキュームレータ１９を経て圧縮機１０の吸入側に戻る閉回路により通常の冷房用冷凍サイクルＣが構成される。
【００３８】
温度式膨張弁１６は周知のごとく通常の冷凍サイクル運転時（冷房モード時）に蒸発器１８出口冷媒の過熱度が所定値に維持されるように弁開度（冷媒流量）を調整するものである。アキュームレータ１９は冷媒の気液を分離して液冷媒を溜め、ガス冷媒および底部付近の少量の液冷媒（オイルが溶け込んでいる）を圧縮機１０側へ吸入させる。
【００３９】
一方、圧縮機１０の吐出側と蒸発器１８の入口側との間に、凝縮器１４等をバイパスするホットガスバイパス通路２０が設けてあり、このバイパス通路２０には暖房用電磁弁２１および絞り２１ａが直列に設けてある。この絞り２１ａは暖房用減圧装置をなすものであり、オリフィス、キャピラリチューブ等の固定絞りで構成することができる。圧縮機１０の吐出側から暖房用電磁弁２１→絞り２１ａ→蒸発器１８→アキュームレータ１９を経て圧縮機１０の吸入側に戻る閉回路により暖房用のホットガスヒータサイクルＨが構成される。
【００４０】
車両用空調装置の空調ケース２２は車室内へ向かって空気が流れる空気通路を構成するもので、この空調ケース２２内を電動式の空調用送風機２３により空気が送風される。空調用送風機２３は図示の簡略化のために軸流式で示しているが、実際は遠心式ファンを持つ遠心式送風機である。この空調用送風機２３は送風機駆動回路により制御されるブロワモータ２３ａにより回転駆動される。なお、本実施形態の送風機２３の送風量は、ブロワモータ２３ａに印加するブロワ制御電圧を調整することにより、連続的または段階的に切り替え可能になっている。
【００４１】
また、空調用送風機２３の吸入側には、車室外空気（以下外気と言う）を吸い込むための外気吸込口７０、車室内空気（以下内気と言う）を吸い込むための内気吸込口７１、および内外気切替ドア７２が設けられている。なお、内外気切替ドア７２は内外気切替手段を構成するもので、図示しないリンク機構を介してサーボモータ等のアクチュエータにより駆動されて、外気吸込口７０から外気を吸い込む外気モードと内気吸込口７１から内気を吸い込む内気モードとを少なくとも切り替える。
【００４２】
蒸発器１８は空調ケース２２内に設置される室内熱交換器であって、冷房モード時には冷房用冷凍サイクルＣにより冷媒が循環して、蒸発器１８での冷媒蒸発（吸熱）により空調用送風機２３の送風空気が冷却される。また、暖房モード時には、蒸発器１８はホットガスバイパス通路２０からの高温冷媒ガス（ホットガス）が流入して空気を加熱するので、放熱器としての役割を果たす。
【００４３】
なお、空調ケース２２において蒸発器１８の下方部位には、蒸発器１８で発生する凝縮水を排水する排水口２２ａが設けられ、この排水口２２ａに接続される図示しない排水パイプを通して凝縮水は車室外へ排水される。
【００４４】
空調ケース２２内において蒸発器１８の空気下流側には、車両エンジン１２からの温水（エンジン冷却水）を熱源として送風空気を加熱する温水式の暖房用熱交換器２４が設置されている。この暖房用熱交換器２４への温水回路には温水流れを制御する温水弁２５が備えられている。
【００４５】
ところで、温水式の暖房用熱交換器２４は、車室内の暖房のための主暖房手段をなすものであり、これに対して、ホットガスヒータサイクルＨによる放熱器をなす蒸発器（室内熱交換器）１８は補助暖房手段を構成する。
【００４６】
一方、空調ケース２２の最も空気下流側には、車両フロント窓ガラスの内面に向けて空調風（主に温風）を吹き出すためのデフロスタ（ＤＥＦ）吹出口３１と、車両乗員の顔部（上半身）に向けて空調風（主に冷風）を吹き出すためのフェイス（ＦＡＣＥ）吹出口３２と、車両乗員の足元部（下半身）に向けて空調風（主に温風）を吹き出すためのフット（ＦＯＯＴ）吹出口３３が設けられている。
【００４７】
更に、これらの各吹出口３１〜３３を選択的に開閉する複数個のモード切替ドア３４〜３６が回動可能に設けられている。なお、このモード切替ドア３４〜３６は吹出モード切替手段を構成するものであって、図示しないリンク機構を介してサーボモータ等のアクチュエータにより駆動される。
【００４８】
空調用電子制御装置（以下ＥＣＵという）２６は、マイクロコンピュータとその周辺回路から構成され、予め設定されたプログラムに従って所定の演算処理を行って、電磁弁１３、２１の開閉およびその他の電気機器（１１、１４ａ、２３、２５等）の作動を制御する。
【００４９】
図２は第１実施形態の電気制御ブロック図であり、ＥＣＵ２６には、車両エンジン１２の水温センサ２７ａ、外気温センサ２７ｂ、蒸発器１８の吹出空気温度センサ２７ｃ、圧縮機吐出圧力の圧力センサ２７ｄ、内気温センサ２７ｅ、車室内への日射量を検出する日射センサ２７ｆ等のセンサ群から検出信号が入力される。
【００５０】
また、車室内計器盤付近に設置される空調操作パネル２８から以下の操作スイッチ群の操作信号がＥＣＵ２６に入力される。すなわち、エアコンスイッチ２９ａは冷凍サイクルの圧縮機１０の起動または停止を指令するものであり、冷房モードを設定する冷房スイッチの役割を果たす。ホットガススイッチ２９ｂはホットガスヒータサイクルＨによる暖房モードを設定するもので、暖房スイッチの役割を果たす。
【００５１】
更に、空調操作パネル２８には、空調の吹出モードを切り替える吹出モード切替スイッチ２９ｃ、車室内の温度を所望の温度に設定する温度設定スイッチ（温度設定手段）２９ｄ、送風機２３のオン、オフおよび風量切替を指令するブロワスイッチ２９ｅ、外気モードと内気モードの切替を指令する内外気切替スイッチ２９ｆ等が設置されている。
【００５２】
次に、上記構成において本実施形態の作動を説明する。まず、最初に、冷凍サイクル部分の作動を説明すると、エアコンスイッチ２９ａが投入され、冷房モードが設定されると、ＥＣＵ２６により冷房用電磁弁１３が開状態とされ、暖房用電磁弁２１が閉状態とされる。従って、電磁クラッチ１１が接続状態となり、圧縮機１０が車両エンジン１２にて駆動されると、圧縮機１０の吐出ガス冷媒は開状態の冷房用電磁弁１３を通過して凝縮器１４に流入する。
【００５３】
凝縮器１４では、冷却ファン１４ａにより送風される外気にて冷媒が冷却されて凝縮する。そして、凝縮器１４通過後の冷媒は受液器１５で気液分離され、液冷媒のみが温度式膨張弁１６で減圧されて、低温低圧の気液２相状態となる。
【００５４】
次に、この低圧冷媒は逆止弁１７を通過して蒸発器１８内に流入して送風機２３の送風する空調空気から吸熱して蒸発する。蒸発器１８で冷却された空調空気は車室内へ吹き出して車室内を冷房する。蒸発器１８で蒸発したガス冷媒はアキュームレータ１９を介して圧縮機１０に吸入され、圧縮される。
【００５５】
冬期においてホットガススイッチ２９ｂが投入され、ホットガスヒータサイクルＨによる暖房モードが設定されると、ＥＣＵ２６により冷房用電磁弁１３が閉状態とされ、暖房用電磁弁２１が開状態とされ、ホットガスバイパス通路２０が開通する。このため、圧縮機１０の高温吐出ガス冷媒（過熱ガス冷媒）が開状態の暖房用電磁弁２１を通って絞り２１ａで減圧された後、蒸発器１８に流入する。つまり、圧縮機１０からの過熱ガス冷媒（ホットガス）が凝縮器１４等をバイパスして蒸発器１８に直接導入される。
【００５６】
このとき、逆止弁１７はホットガスバイパス通路２０からのガス冷媒が温度式膨張弁１６側へ流れるのを防止する。従って、冷凍サイクルは、圧縮機１０の吐出側→暖房用電磁弁２１→絞り２１ａ→蒸発器１８→アキュームレータ１９→圧縮機１０の吸入側に戻る閉回路（ホットガスヒータサイクルＨ）にて運転される。
【００５７】
そして、絞り２１ａで減圧された後の過熱ガス冷媒が蒸発器１８にて送風空気に放熱して、送風空気を加熱する。ここで、蒸発器１８にてガス冷媒から放出される熱量は、圧縮機１０の圧縮仕事量に相当するものである。蒸発器１８で放熱したガス冷媒はアキュームレータ１９を介して圧縮機１０に吸入され、圧縮される。
【００５８】
なお、寒冷時におけるエンジン１２の始動直後のように温水温度が低いときは空調用送風機２３を停止状態に維持し、温水が所定温度に上昇した後に、空調用送風機２３は低風量で始動するようにウォームアップ制御される。温水式の暖房用熱交換器２４に温水弁２５を介して温水を流すことにより、蒸発器１８で加熱された送風空気を熱交換器２４において更に加熱することができる。従って、寒冷時においても、蒸発器１８と温水式の暖房用熱交換器２４の両方で加熱された、より温度の高い温風を車室内へ吹き出すことができる。
【００５９】
次に、第１実施形態によるホットガス暖房モードの作動制御を図３により説明する。図３はＥＣＵ２６により実行される制御ルーチンで、冷媒不足判定に基づく圧縮機１０の保護制御を含む暖房モード運転制御の具体例を示す。図３の制御ルーチンは、例えば、車両エンジン１２のイグニッションスイッチ（図示せず）が投入され、かつ、空調操作パネル２８のホットガススイッチ２９ｂの投入によりスタートする。
【００６０】
先ず、ステップＳ１００にて冷房用電磁弁１３を閉弁、暖房用電磁弁２１を開弁状態として、ホットガスヒータサイクルＨによる暖房モードを設定する。次に、ステップＳ１１０にてフラグＦ＝０の初期化を行うとともに、タイマーｔ＝０に初期化して、タイマーｔの計時をスタートする。
【００６１】
次に、ステップＳ１２０にてフラグＦ＝０か判定する。フラグＦは０に初期化されているので、ステップＳ１３０に進み、タイマーｔ＝５秒か判定する。暖房モードの設定直後はステップＳ１３０の判定がＮＯとなり、ステップＳ１４０にて電磁クラッチ１１をＯＮ状態とするので、圧縮機１０が起動してホットガスヒータサイクルＨにより冷媒が循環する。
【００６２】
暖房モードの設定後、タイマーｔの計時が５秒になると、ステップＳ１３０の判定がＹＥＳとなり、ステップＳ１５０に進み、外気温が−１０°Ｃ以下であるか判定する。外気温が−１０°Ｃ以下である時はステップＳ１６０にて冷媒が正常状態であるか不足状態であるか判定を行う。
【００６３】
この冷媒の正常・不足状態の判定は、前述の図４に示す高圧圧力の変化幅ΔＰｄに基づいて行う。すなわち、変化幅ΔＰｄは、暖房モード起動時点（タイマーｔ＝０の時点）におけるホットガスヒータサイクルＨの高圧圧力と、暖房モード起動から所定時間後の時点（タイマーｔ＝５秒の時点）におけるホットガスヒータサイクルＨの高圧圧力との圧力差である。ここで、ホットガスヒータサイクルＨの高圧圧力は、圧縮機１０の吐出側と暖房用減圧装置２１ａとの間の圧力であり、圧力センサ２７ｄにより検出される。
【００６４】
ホットガスヒータサイクルＨにおいて、高圧側配管及び低圧側配管のいずれにも破損等がなく、サイクル内の充填冷媒量が正常であれば、暖房モード起動から５秒経過の時点にて、高圧圧力の変化幅ΔＰｄが図４に示す冷媒正常時の圧力上昇範囲内に位置する。ここで、冷媒正常時の圧力上昇範囲は図４の下限値Ｐ１（例えば、０．０１ＭＰａ）と上限値Ｐ２（例えば、０．２０ＭＰａ）とにより規定される範囲である。
【００６５】
ステップＳ１６０において、Ｐ１≦ΔＰｄ≦Ｐ２であるか判定し、ステップＳ１６０の判定がＹＥＳであるときは充填冷媒量が正常であるので、ステップＳ１４０に進み、電磁クラッチ１１のＯＮ状態、すなわち、圧縮機１０の作動状態を継続する。
【００６６】
これに対し、ホットガスヒータサイクルＨの高圧側配管が破損等していると、高圧圧力が上昇しないので、高圧圧力の変化幅ΔＰｄが図４の線▲１▼のように０となる。その結果、変化幅ΔＰｄが冷媒正常時の圧力上昇範囲の下限値Ｐ１より小さく、ステップＳ１６０の判定がＮＯとなる。
【００６７】
また、ホットガスヒータサイクルＨの低圧側配管が破損等していると、外気温＝−１０°Ｃ以下の極低温時に、圧縮機１０が冷媒よりも密度の大きい空気を吸入、圧縮するので、高圧圧力が図４の線▲２▼のように冷媒正常時よりも高くなり、タイマーｔ＝５秒の時点において、ΔＰｄが冷媒正常時の圧力上昇範囲の上限値Ｐ２より大きくなる。その結果、ステップＳ１６０の判定がＮＯとなる。
【００６８】
従って、ホットガスヒータサイクルＨの高圧側配管および低圧側配管の破損等による冷媒不足時にはステップＳ１６０からステップＳ１７０に進み、フラグＦ＝１とする。これにより、ステップＳ１２０の判定がＮＯとなり、ステップＳ１８０に進み、電磁クラッチ１１をＯＦＦ状態とし、圧縮機１０を停止させる。
【００６９】
なお、フラグＦ＝１の状態は、次回の暖房モード起動時にフラグＦ＝０に初期化されるまで維持されるので、電磁クラッチ１１のＯＦＦ状態（圧縮機１０の停止状態）も次回の暖房モード起動時まで維持される。
【００７０】
以上によると、ホットガスヒータサイクルＨにおいて起動後の高圧圧力の変化幅ΔＰｄに着目して、この変化幅ΔＰｄが所定範囲に入るかどうかにより冷媒不足を判定しているので、暖房モード起動から５秒経過という極めて短時間にて冷媒不足を判定し、冷媒不足時には直ちに圧縮機１０を停止させる。従って、サイクル外への冷媒洩れにより冷媒不足が発生したときに、圧縮機１０が潤滑不足のまま作動し続けることを防止して、圧縮機１０の潤滑不足による耐久寿命低下を未然に防止できる。
【００７１】
なお、タイマーｔ＝５秒の時点において、サイクル内の充填冷媒量が正常であり、ステップＳ１６０の判定がＹＥＳであれば、フラグＦ＝０のまま維持される。そのため、タイマーｔの時間が５秒を上回ると、ステップＳ１３０からステップＳ１４０に進み、電磁クラッチ１１のＯＮ状態、すなわち、圧縮機１０の作動状態を維持する。
【００７２】
また、ステップＳ１５０にて、外気温が−１０°Ｃより高いときはステップＳ１４０に進み、圧縮機１０を作動状態として、ステップＳ１６０による冷媒充填量の不足状態の判定を行わない。これは次の理由からである。すなわち、冷媒がＲ１３４ａの場合、外気温が−１０°Ｃより高い領域では、空気の密度が冷媒の密度より小さくなるので、低圧側配管の破損時に、変化幅ΔＰｄが図４の上限値Ｐ２より大きくならない。このため、外気温が−１０°Ｃより高いときに、ステップＳ１６０による冷媒不足の判定を行うと低圧側配管の破損時にも正常であると誤判定する恐れがある。そこで、この誤判定を回避するために、外気温が−１０°Ｃより高い領域ではステップＳ１６０による冷媒不足の判定を実施しない。
【００７３】
なお、外気温が−１０°Ｃより高い領域では、暖房モード起動前（圧縮機停止時）に前述の図９に示す判定により冷媒不足の判定を行えばよい。すなわち、外気温が−１０°Ｃより高い領域では冷媒不足が起きると、図９の斜線部Ａに示すように冷凍サイクル内の冷媒圧力が外気温により決まる飽和圧力より低い圧力になるので、このサイクル内冷媒圧力の低下を判定することにより冷媒不足を的確に判定できる。
【００７４】
図９に示す冷媒不足の判定は暖房モード起動前に実施するから、図３の制御ルーチンの中にはこの冷媒不足の判定を図示していない。図９の斜線部Ａに示す冷媒圧力（冷媒不足状態）を判定すると、圧縮機１０を起動せず、停止状態のままとする。
【００７５】
なお、ステップＳ１３０において、タイマーｔ＝５秒の判定を行っているが、タイマーｔの時間が５秒＋αという微小な時間幅の中に入っているかどうかを判定してよいことはもちろんである。
【００７６】
また、図４では、冷媒正常時の圧力上昇範囲の上限値Ｐ２を一定値として図示しているが、暖房モード起動後における高圧圧力の変化幅（上昇幅）は圧縮機１０の回転数上昇に応じて増大するから、図５に示すように、上限値Ｐ２を圧縮機回転数＜２０００ｒｐｍの場合、２０００ｒｐｍ≦圧縮機回転数≦３０００ｒｐｍの場合、圧縮機回転数＞３０００ｒｐｍの場合と順次増大させることにより、圧縮機１０の回転数変化による高圧圧力変化をも考慮して、より的確に冷媒不足を判定できる。
【００７７】
（第２実施形態）
第２実施形態は冬期の寒冷時に車両エンジン１２が外気温と同等レベルの低温状態まで温度低下していない状態でホットガス暖房モードを起動する場合における冷媒不足の誤判定を防止するものである。
【００７８】
図６は図５と同様の図であり、冷媒量の正常時における高圧圧力の変化幅ΔＰｄを測定した結果を示す。この変化幅ΔＰｄは、第１実施形態と同様に、ホットガスヒータサイクルＨの起動後、５秒経過時点の高圧圧力の変化幅である。図６において、白丸は、前回のエンジン停止後の経過時間が長くて、車両エンジン１２が外気温付近まで温度低下した状態（ソーク後の状態）にてホットガス暖房モードを起動した場合であり、この場合は変化幅ΔＰｄが圧縮機回転数毎に対応して設定した上限値Ｐ２のいずれよりも低い値となり、冷媒量が正常時であると判定できる。
【００７９】
これに対し、黒丸は外気温＝−２０℃の際に、車両エンジン１２の水温Ｔｗ＝５０℃という状態、換言すると、車両エンジン１２が外気温よりも十分高い中間温度の状態にてホットガス暖房モードを起動した場合である。この場合は、圧縮機回転数＝１５００ｒｐｍであるにもかかわらず、変化幅ΔＰｄが上限値Ｐ２よりも高い値となるので、冷媒不足状態であると誤判定してしまう。
【００８０】
この誤判定は次の理由による。車両エンジン１２の水温Ｔｗが５０℃の中間温度であると、車両エンジン１２を搭載している車両エンジンルーム内の雰囲気温度が車両エンジン１２からの放熱により外気温よりも十分高い温度になっている。そして、車両空調用冷凍サイクルでは圧縮機１０が車両エンジン１２により駆動されるため、蒸発器１８を除く他の機器及び配管類は車両エンジンルーム内に配置され、車両エンジンルーム内の雰囲気温度に晒されている。
【００８１】
その結果、外気温＝−２０℃であっても、圧縮機停止時の冷媒の飽和圧力はエンジン水温Ｔｗ＝５０℃に対応したエンジンルーム内の雰囲気温度により決まる比較的高い圧力になっている。従って、外気温＝−２０℃であっても、ホットガス暖房モードの起動時に冷媒の密度が高い状態になっているので、暖房モードの起動後にホットガスヒータサイクルＨの高圧圧力が短時間で急上昇する。これにより、暖房モード起動後、５秒経過時点での変化幅ΔＰｄが低圧側配管の破損時と同様に、冷媒正常時の上限値Ｐ２よりも高い値（黒丸）になってしまうのである。
【００８２】
上記点に鑑みて、第２実施形態では、ホットガス暖房モードの起動時に冷媒充填量が正常であると一度判定したときは、車両エンジン１２の停止後、車両エンジン１２の温度が外気温と同等温度に低下するに必要な所定時間（例えば、２時間）の間、冷媒充填量が正常であるという判定出力を保持する。
【００８３】
このためには、冷媒充填量が正常であるという判定出力によりスタートするタイマー手段をＥＣＵ２６に備えて、このタイマー手段により計時される所定時間の間、冷媒充填量正常の判定出力を保持するようにすればよい。
【００８４】
なお、タイマー手段により所定時間を計時する代わりに、車両エンジン１２の停止後、車両エンジン１２の温度が所定温度（例えば、０℃）以下に低下するまでの間、冷媒充填量正常の判定出力を保持するようにしてもよい。
【００８５】
要は、車両エンジン１２の温度に関係する情報が所定温度以下を示す状態になるまで冷媒充填量正常の判定出力を保持すればよい。
【００８６】
（第３実施形態）
第２実施形態では冬期の寒冷時に車両エンジン１２が外気温と同等レベルの低温状態まで温度低下していない中間温度の状態でホットガス暖房モードを起動する場合における冷媒不足の誤判定防止について説明したが、車両エンジン１２が起動した後、時間が経過して車両エンジン１２の暖機がある程度進行し、車両エンジン１２の水温Ｔｗが例えば、５０℃付近の中間温度まで上昇した後に、ホットガス暖房モードを起動する場合がある。この場合にも、ホットガス暖房モードの起動時には、車両エンジンルーム内の雰囲気温度が車両エンジン１２からの放熱により外気温よりも十分高い温度になっているので、冷媒量が正常であっても、第２実施形態で説明した理由と同一理由により変化幅ΔＰｄが上限値Ｐ２よりも高い値となり、冷媒不足の誤判定をしてしまう。
【００８７】
そこで、第３実施形態では、寒冷時には車両エンジン１２の起動に連動してホットガス暖房モードを必ず起動して、冷媒量の正常状態および不足状態の判定を行うようにして、上記冷媒不足の誤判定を回避するものである。
【００８８】
図７は第３実施形態による制御ルーチンを示すものであり、図７の制御ルーチンは、寒冷時に車両エンジン１２を起動するとスタートする。具体的には、外気温が所定温度（例えば、５℃）以下で、且つ、エンジン水温Ｔｗが外気温付近の温度まで低下している際に、車両エンジン１２のイグニッションスイッチがＯＮされるとスタートする。図７において、ステップＳ１００〜Ｓ１７０の制御処理は図３と同じである。
【００８９】
ステップＳ１９０は、ホットガス暖房モードの起動後における高圧圧力変化幅ΔＰｄに基づく冷媒不足判定に必要な時間（５秒）を超過したかどうかを判定するものであり、タイマーｔの時間が５秒以内の間のみ、ステップＳ２００にて電磁クラッチ１１をＯＮして圧縮機１０を作動させる。
【００９０】
そして、タイマーｔの時間が５秒になると、ステップＳ１３０、ステップＳ１５０を通過してステップＳ１６０にて、高圧圧力変化幅ΔＰｄに基づく冷媒不足判定を行う。ステップＳ１６０の判定がＮＯとなり、冷媒不足を判定すると、ステップＳ１７０にてフラグＦ＝１とする。これにより、ステップＳ１２０からステップＳ１８０に進み、電磁クラッチ１１をＯＦＦする。フラグＦ＝１の情報（冷媒不足の判定出力）を車両エンジン１２の運転中保持するので、その後、時間が経過してから、ホットガススイッチ２９ｂが投入されてホットガス暖房モードが設定されても、電磁クラッチ１１のＯＦＦ状態が維持される。従って、圧縮機１０が起動せず、圧縮機１０の保護を図ることができる。
【００９１】
また、冷媒量が正常であると、ステップＳ１６０の判定がＹＥＳとなり、フラグＦ＝０のままであるので、ステップＳ１９０からステップＳ２１０に進み、電磁クラッチ１１をＯＦＦする。
【００９２】
なお、第３実施形態では車両エンジン１２の起動と完全に同期してホットガス暖房モードを起動させる場合について説明しているが、車両エンジン１２の起動から若干の時間遅動して、ホットガス暖房モードを起動してもよい。例えば、車両エンジン１２がスターターにより起動され、車両エンジン１２の回転数が所定レベルまで立ち上がり、車両エンジン１２の起動完了を確認した後に、ホットガス暖房モードを起動してもよい。
【００９３】
これによると、車両エンジン１２の起動時に圧縮機１０の駆動負荷がスターターに加わることを回避できる。
【００９４】
ホットガス暖房モードの起動は、車両エンジン１２の起動後の短時間以内であれば、車両エンジンルームの雰囲気温度が実質的に上昇しないので、冷媒不足判定に悪影響を与えない。
【００９５】
（他の実施形態）
なお、上記の実施形態では、冷媒不足を判定したときに、圧縮機１０を停止することのみについて説明したが、圧縮機１０の停止と同時に、冷媒不足を表示するようにしてよい。この冷媒不足の表示手段としては、例えば、冷媒不足時に点灯する表示灯を空調操作パネル２８に設ければよい。
【００９６】
また、上記の実施形態では、空調操作パネル２８に乗員より手動操作される専用のホットガススイッチ２９ｂを備え、このホットガススイッチ２９ｂの投入によりホットガス暖房モードを設定しているが、このような手動操作の専用スイッチ２９ｂを設けずに、例えば、ＥＣＵ２６にて最大暖房状態等を判定してホットガス暖房モードを自動的に起動するようにしてもよい。
【００９７】
また、マニュアル操作式の空調装置においては、冷温風の風量割合を調整するエアミックスドア、ヒータコア温水流量を調整する温水弁等の温度調整手段を手動操作するためのダイアル状あるいはレバー状の温度調整操作部材を空調操作パネル２８に装備するので、この温度調整操作部材を最大暖房位置に操作すると、これに連動してホットガススイッチ２９ｂが投入されるようにしてもよい。これによれば、ホットガススイッチ２９ｂのための専用の操作部材が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の全体構成を示すシステム構成図である。
【図２】第１実施形態の電気制御のブロック図である。
【図３】第１実施形態によるホットガス暖房モード時の冷媒不足判定を示すフローチャートである。
【図４】第１実施形態による冷媒不足判定の考え方の説明図である。
【図５】冷媒正常時における高圧圧力変化幅の上限値を圧縮機回転数により補正する特性を示すグラフである。
【図６】高圧圧力変化幅の実測値を示すグラフである。
【図７】第３実施形態によるホットガス暖房モード時の冷媒不足判定を示すフローチャートである。
【図８】従来技術によるホットガス暖房モード時の冷媒不足判定方法の説明図である。
【図９】従来技術によるホットガス暖房モード時の別の冷媒不足判定方法の説明図である。
【符号の説明】
１０…圧縮機、１４…凝縮器（室外熱交換器）、
１６…温度式膨張弁（冷房用減圧装置）、１８…蒸発器（室内熱交換器）、
２０…ホットガスバイパス通路、２１ａ…絞り（暖房用減圧装置）、
Ｃ…冷房用冷凍サイクル、Ｈ…ホットガスヒータサイクル。
【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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【図６】
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【図７】
2004017681.tif 000009
【図８】
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【図９】
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