JP2018105532A - 空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転モードに関わらず循環冷媒量の不足を精度よく検出する。
【解決手段】空調装置１は、第２開閉弁３０とコンプレッサ２１との間に設けられ冷媒の温度を検出するコンプレッサ吸込温度センサ１２と、第２開閉弁３０とコンプレッサ２１との間に設けられ冷媒の圧力を検出するコンプレッサ吸込圧力センサ１３と、コンプレッサ吸込圧力センサ１３が検出した冷媒圧力における冷媒の飽和温度とコンプレッサ吸込温度センサ１２の検出温度との差から演算した吸入ＳＨに基づいて、循環冷媒量が不足していることを判定する循環冷媒量判定部１９と、を備え、循環冷媒量判定部１９は、冷房運転時には、吸入ＳＨが第１の閾値ＳＨ＿ｃｔを超えると循環冷媒量が不足していると判定し、暖房運転時には、吸入ＳＨが第１の閾値ＳＨ＿ｃｔとは異なる第２の閾値ＳＨ＿ｈｔを超えると循環冷媒量が不足していると判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、空調装置に関するものである。

特許文献１には、冷房モードと暖房モードとに切り換え可能な空調ループが開示されている。この空調ループは、冷房モード時にヒータコアをバイパスするように冷媒の流れを切り換える開閉弁と、暖房モード時に蒸発器をバイパスさせるように冷媒の流れを切り換える開閉弁と、を備える。

特表２０１３−５３５３７２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の空調ループでは、開閉弁の切り換えによって冷媒がバイパスする蒸発器又は内部熱交換器に冷媒が溜まり、各運転モード時に循環冷媒量が不足するおそれがある。循環冷媒量が不足した状態で運転を行うと、循環冷媒量が充分にある状態と比較して、冷房能力又は暖房能力が不足する。

本発明は、運転モードに関わらず循環冷媒量の不足を精度よく検出することを目的とする。

本発明のある態様によれば、空調装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒と外気との間で熱交換を行う室外熱交換器と、空調に用いられる空気の熱を冷媒に吸収させることで冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記圧縮機にて圧縮された冷媒の熱を用いて空調に用いられる空気を加熱する加熱器と、冷房運転時に前記加熱器をバイパスするように冷媒の流路を切り換える第１開閉弁と、暖房運転時に前記蒸発器をバイパスするように冷媒の流路を切り換える第２開閉弁と、前記第２開閉弁と前記圧縮機との間における冷房運転時と暖房運転時とに共に冷媒が流れる位置に設けられて冷媒の温度を検出する冷媒温度検出器と、前記第２開閉弁と前記圧縮機との間における冷房運転時と暖房運転時とに共に冷媒が流れる位置に設けられて冷媒の圧力を検出する冷媒圧力検出器と、前記冷媒圧力検出器が検出した冷媒圧力における冷媒の飽和温度と前記冷媒温度検出器の検出温度との差から演算した過熱度に基づいて、循環冷媒量が不足していることを判定する循環冷媒量判定部と、を備え、前記循環冷媒量判定部は、冷房運転時には、過熱度が第１の閾値を超えると循環冷媒量が不足していると判定し、暖房運転時には、過熱度が前記第１の閾値とは異なる第２の閾値を超えると循環冷媒量が不足していると判定する。

上記態様では、冷房運転時には、第１の閾値を用いて循環冷媒量の不足を判定し、暖房運転時には、第１の閾値とは異なる第２の閾値を用いて循環冷媒量の不足を判定する。したがって、冷房運転時と暖房運転時とにそれぞれ適した閾値を用いることができるので、運転モードに関わらず循環冷媒量の不足を精度よく検出することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る空調装置の構成図である。 図２は、空調装置の制御ブロック図である。 図３は、冷房運転時における空調装置の冷媒の流れを説明する図である。 図４は、暖房運転時における空調装置の冷媒の流れを説明する図である。 図５は、冷房運転時の過熱度について説明するためのモリエル線図である。 図６は、暖房運転時の過熱度について説明するためのモリエル線図である。 図７は、過少冷媒判定のフローチャートである。 図８は、冷媒圧力検出器を用いずに暖房時の過熱度を求める際に用いるΔＴｈと風量との相関を説明するマップである。 図９は、冷媒圧力検出器を用いずに冷房時の過熱度を求める際に用いるΔＴｃと風量との相関を説明するマップである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る空調装置１について説明する。

まず、図１及び図２を参照して、空調装置１の全体構成について説明する。

空調装置１は、冷媒が循環する冷凍サイクル２と、温水が循環する高水温サイクル４と、車室内の空調に利用する空気が通過するＨＶＡＣ（Ｈｅａｔｉｎｇ Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｉｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ）ユニット５と、弁の動作などを制御するコントローラ１０と、を備える。空調装置１は、冷暖房可能なヒートポンプシステムである。空調装置１は、車両（図示省略）に搭載されて車室（図示省略）内の空調を行う。例えば、冷媒にはＨＦＯ−１２３４ｙｆが用いられ、温水には不凍液が用いられる。

冷凍サイクル２は、圧縮機としてのコンプレッサ２１と、加熱器としての水冷コンデンサ２２と、室外熱交換器２３と、リキッドタンク２４と、蒸発器としてのエバポレータ２５と、気液分離器としてのアキュムレータ２６と、これらを冷媒が循環可能となるように接続する冷媒流路２０と、を備える。

コンプレッサ２１は、ガス状冷媒を吸入し圧縮する。これにより、ガス状冷媒は高温高圧になる。

水冷コンデンサ２２は、暖房時に、コンプレッサ２１を通過した後の冷媒を凝縮させる凝縮器として機能する。水冷コンデンサ２２は、コンプレッサ２１によって高温高圧となった冷媒と高水温サイクル４を循環する温水との間で熱交換を行い、冷媒の熱を温水に伝達する。水冷コンデンサ２２は、高水温サイクル４を循環する温水を介して、空調に用いられる空気を加熱する。

室外熱交換器２３は、例えば車両のエンジンルーム（電気自動車においてはモータルーム）内に配置され、冷媒と外気との間で熱交換を行う。室外熱交換器２３は、冷房時には凝縮器として機能し、暖房時には蒸発器として機能する。室外熱交換器２３には、車両の走行や室外ファン３２の回転によって、外気が導入される。

リキッドタンク２４は、冷房時に、室外熱交換器２３を通過して凝縮した冷媒を一時的に溜めると共に、冷媒をガス状（気相）冷媒と液状（液相）冷媒とに気液分離する。リキッドタンク２４からは、分離した液状冷媒のみが第２膨張弁２８へと流れる。

エバポレータ２５は、ＨＶＡＣユニット５内に配置され、冷房時に、エバポレータ２５を通過して空調に用いられる空気の熱を冷媒に吸収させることで、冷媒を蒸発させる。エバポレータ２５によって蒸発した冷媒は、第２膨張弁２８を通ってアキュムレータ２６へ流れる。

アキュムレータ２６は、第２開閉弁３０とコンプレッサ２１との間に設けられる。アキュムレータ２６は、冷媒流路２０を流れる冷媒を一時的に溜めると共に、ガス状冷媒と液状冷媒とに気液分離する。アキュムレータ２６からは、分離したガス状冷媒のみがコンプレッサ２１へと流れる。

冷媒流路２０には、冷媒を減圧膨張させる第１膨張弁２７と、第２膨張弁２８と、が配けられる。また、冷媒流路２０には、開閉によって冷媒の流れを切り換える第１開閉弁２９と、第２開閉弁３０と、が配置される。

第１膨張弁２７は、水冷コンデンサ２２と室外熱交換器２３との間に配置され、水冷コンデンサ２２で凝縮した冷媒を減圧膨張させる。第１膨張弁２７には、例えば、固定絞りや可変絞りが用いられる。固定絞りには、例えば、オリフィスやキャピラリーチューブを用いることができ、予め使用頻度の高い特定の運転条件に対応するように絞り量が設定される。また、可変絞りには、例えば、段階的に又は無段階的に開度を調節できる電磁弁を用いることができる。

第２膨張弁２８は、リキッドタンク２４とエバポレータ２５との間に配置され、リキッドタンク２４から導かれた液状冷媒を減圧膨張させる。第２膨張弁２８には、エバポレータ２５を通過した冷媒の温度に応じて開度が調節される温度式膨張弁が用いられる。

第１開閉弁２９は、冷房時に開かれ、暖房時に閉じられる。第１開閉弁２９が開かれると、コンプレッサ２１によって圧縮された冷媒は、水冷コンデンサ２２及び第１膨張弁２７をバイパスして、室外熱交換器２３へ直接流入する。一方、第１開閉弁２９が閉じられると、コンプレッサ２１によって圧縮された冷媒は、水冷コンデンサ２２及び第１膨張弁２７を通過して室外熱交換器２３へ流入する。

第２開閉弁３０は、暖房時に開かれ、冷房時に閉じられる。第２開閉弁３０が開かれると、室外熱交換器２３で蒸発した冷媒は、リキッドタンク２４，第２膨張弁２８，及びエバポレータ２５をバイパスして、アキュムレータ２６に直接流入する。一方、第２開閉弁３０が閉じられると、室外熱交換器２３で蒸発した冷媒は、リキッドタンク２４，第２膨張弁２８，及びエバポレータ２５を通過して、アキュムレータ２６に流入する。

高水温サイクル４は、ウォータポンプ４１と、ヒータコア４２と、補助加熱器４３と、水冷コンデンサ２２と、これらを温水が循環可能となるように接続する温水流路４０と、を備える。

ウォータポンプ４１は、温水流路４０内の温水を循環させる。

ヒータコア４２は、ＨＶＡＣユニット５内に配置され、暖房時に、ヒータコア４２を通過する空気に温水の熱を吸収させることで、空気を加熱する。

補助加熱器４３は、内部にヒータ（図示省略）を有し、通過する温水を加熱する。ヒータには、例えば、シーズヒータやＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ヒータが用いられる。

ＨＶＡＣユニット５は、空調に利用する空気を冷却又は加熱する。ＨＶＡＣユニット５は、空気を送風するブロワ５２と、ヒータコア４２を通過する空気の量を調整するエアミックスドア５３と、これらを空調に利用する空気が通過可能となるように囲うケース５１と、を備える。ＨＶＡＣユニット５内には、ヒータコア４２とエバポレータ２５とが配置される。ブロワ５２から送風された空気は、ヒータコア４２及びエバポレータ２５内を流れる冷媒との間で熱交換を行う。

ブロワ５２は、ＨＶＡＣユニット５内に空気を送風する送風機である。

エアミックスドア５３は、ＨＶＡＣユニット５内に配置されたヒータコア４２のブロワ５２側に設置される。エアミックスドア５３は、暖房時にヒータコア４２側を開き、冷房時にヒータコア４２側を閉じる。エアミックスドア５３の開度によって、空気とヒータコア４２内の温水との間の熱交換量が調節される。

空調装置１には、吐出圧センサ１１と、冷媒温度検出器としてのコンプレッサ吸込温度センサ１２と、冷媒圧力検出器としてのコンプレッサ吸込圧力センサ１３と、蒸発器温度検出器としてのエバポレータ温度センサ１４と、一対の水温センサ１５，１６と、外気温度検出器としての外気温センサ１７と、が設置されている。

吐出圧センサ１１は、コンプレッサ２１の吐出側の冷媒流路２０に設置され、コンプレッサ２１にて圧縮されたガス状冷媒の圧力を検出する。

コンプレッサ吸込温度センサ１２は、第２開閉弁３０とコンプレッサ２１との間における冷房運転時と暖房運転時とに共に冷媒が流れる位置に設けられる。コンプレッサ吸込温度センサ１２は、冷媒流路２０内の冷媒の温度を検出する。

コンプレッサ吸込圧力センサ１３は、第２開閉弁３０とコンプレッサ２１との間における冷房運転時と暖房運転時とに共に冷媒が流れる位置に設けられる。コンプレッサ吸込圧力センサ１３は、冷媒の圧力を検出する。

コンプレッサ吸込温度センサ１２及びコンプレッサ吸込圧力センサ１３は、アキュムレータ２６の下流に設けられることが望ましい。この場合、アキュムレータ２６内における冷媒圧力及び冷媒温度の変化の影響を受けることなく、コンプレッサ２１に吸い込まれる冷媒の圧力及び温度を精度よく検出することができる。

エバポレータ温度センサ１４は、ＨＶＡＣユニット５のエバポレータ２５の空気流れ下流側に設置され、エバポレータ２５を通過した空気の温度を検出する。なお、エバポレータ温度センサ１４は、エバポレータ２５に直接設置されてもよい。

水温センサ１５は、補助加熱器４３の入口付近の温水流路４０に設置され、補助加熱器４３に導かれる温水の温度を検出する。

水温センサ１６は、補助加熱器４３の出口付近の温水流路４０に設置され、補助加熱器４３を通過してヒータコア４２に導かれる温水の温度を検出する。

外気温センサ１７は、室外熱交換器２３に取り込まれる前の外気の温度を検出する。

コントローラ１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等によって構成され、ＲＯＭに記憶されたプログラムをＣＰＵによって読み出すことで、空調装置１に各種機能を発揮させる。

図２に示すように、コントローラ１０には、吐出圧センサ１１と、コンプレッサ吸込温度センサ１２と、コンプレッサ吸込圧力センサ１３と、エバポレータ温度センサ１４と、水温センサ１５，１６と、外気温センサ１７と、からの信号が入力される。なお、コントローラ１０には、図示しない他のセンサからの信号が入力されてもよい。

コントローラ１０は、入力された信号に基づいて、冷凍サイクル２の制御を実行する。すなわち、コントローラ１０は、図１に破線で示すように、コンプレッサ２１の出力を設定すると共に、第１開閉弁２９及び第２開閉弁３０の開閉制御を実行する。また、コントローラ１０は、図示しない出力信号を送信することで、高水温サイクル４やＨＶＡＣユニット５の制御を実行する。

また、コントローラ１０は、循環冷媒量判定部１９を有する。

循環冷媒量判定部１９は、コンプレッサ吸込圧力センサ１３が検出した冷媒圧力における冷媒の飽和温度とコンプレッサ吸込温度センサ１２の検出温度との差から演算した過熱度（吸入ガス過熱度）に基づいて、循環冷媒量が不足していることを判定する。循環冷媒量の不足の判定については、図５から図９を参照して、後で詳細に説明する。

なお、循環冷媒量判定部１９は、コンプレッサ吸込圧力センサ１３を設けなくても、循環冷媒量が不足していることの判定を行うことができる。この場合、予め作成しておいたマップ（図８及び図９参照）から導出される暖房運転時の室外熱交換器２３の出口の冷媒飽和温度Ｔｅ［℃］又は冷房運転時のエバポレータ２５の出口の冷媒飽和温度Ｔｅ［℃］と、コンプレッサ吸込温度センサ１２が検出した冷媒温度Ｔｃと、を比較する。循環冷媒量判定部１９は、ＴｅとＴｃとの差に基づいて、循環冷媒量が不足していることを判定する。

次に、図３及び図４を参照して、空調装置１の各空調運転モードについて説明する。

＜冷房モード＞
図３に示す冷房モードでは、冷媒流路２０の冷媒が、太実線で示すように循環する。

コントローラ１０は、第２開閉弁３０を閉じた状態にすると共に、第１開閉弁２９を開いた状態にする。これにより、コンプレッサ２１で圧縮されて高温高圧になった冷媒は、第１開閉弁２９を通ってそのまま室外熱交換器２３へと流れる。

室外熱交換器２３へ流れた冷媒は、室外熱交換器２３に導入される外気と熱交換を行い冷却された後、リキッドタンク２４を通って気液分離される。リキッドタンク２４の下流側に接続される第２膨張弁２８には、リキッドタンク２４にて気液分離された冷媒のうち液状冷媒が流通する。

その後、液状冷媒は、第２膨張弁２８で減圧膨張してエバポレータ２５へ流通し、エバポレータ２５を通過する際に空調に利用する空気の熱を吸収することで蒸発する。エバポレータ２５にて蒸発したガス状冷媒は、アキュムレータ２６を介して再びコンプレッサ２１へと流れる。

エバポレータ２５にて冷媒によって冷却された空気は、ＨＶＡＣユニット５の下流に流されて冷房風として用いられる。

なお、エバポレータ２５で空気を冷却することによって空気中の水蒸気を凝縮させ取り除いた後、ヒータコア４２で再加熱することによって、除湿風を得ることもできる（除湿モード）。

＜暖房モード＞
図４に示す暖房モードでは、いわゆる外気吸熱ヒートポンプ運転が実行され、冷媒流路２０の冷媒と温水流路４０の温水とが、太実線で示すようにそれぞれ循環する。

コントローラ１０は、第１開閉弁２９を閉じた状態にすると共に、第２開閉弁３０を開いた状態にする。これにより、コンプレッサ２１で圧縮され高温になった冷媒は、水冷コンデンサ２２へと流れる。

水冷コンデンサ２２へ流れた冷媒は、水冷コンデンサ２２の内部で温水を加熱することにより熱を奪われて低温になった後、第１膨張弁２７を通って減圧膨張することで更に低温となって、室外熱交換器２３へと流れる。室外熱交換器２３へ流れた冷媒は、室外熱交換器２３に導入される外気との間で熱交換を行い加熱された後、そのまま第２開閉弁３０を通って、アキュムレータ２６へと流れて気液分離される。そして、アキュムレータ２６で気液分離された冷媒のうちガス状冷媒が、再びコンプレッサ２１へと流れる。

一方、水冷コンデンサ２２で冷媒によって加熱された温水は、循環してヒータコア４２に流れ、ヒータコア４２の周囲の空気を加熱する。加熱された空気は、ＨＶＡＣユニット５の下流側に流されることで、暖房風として用いられる。

なお、水冷コンデンサ２２で冷媒が十分に温水を加熱できない場合には、外気吸熱ヒートポンプ運転と併用して又は独立して補助加熱器４３を運転させることによって温水を加熱してもよい。

次に、図５から図９を参照して、循環冷媒量判定部１９による冷媒流路２０内の冷媒流量の不足の判定について説明する。

暖房運転時に、ＨＶＡＣユニット５内に送風される空気の温度が低い場合には、冷媒が循環しないエバポレータ２５内に液化した冷媒が溜まり、その分だけ冷媒流路２０内を循環する冷媒流量が不足することがある。また、冷房運転時に、高水温サイクル４の温水流路４０を循環する温水の温度が低い場合には、冷媒が循環しない水冷コンデンサ２２内に液化した冷媒が溜まり、その分だけ冷媒流路２０内を循環する冷媒流量が不足することがある。このような場合には、コンプレッサ２１の負荷が高くなるおそれがあるので、コンプレッサ２１の運転を停止させる。

空調装置１では、コンプレッサ吸込圧力センサ１３が検出した圧力Ｐｓ［Ｐａ］に対応する冷媒飽和温度Ｔｅ［℃］とコンプレッサ吸込温度センサ１２が検出した冷媒温度Ｔｃ［℃］との差が、吸入ガス過熱度（吸入ＳＨ）［Ｋ］である。

冷房運転時には、冷媒は、温度式膨張弁である第２膨張弁２８を通過する。第２膨張弁２８は、エバポレータ２５を通過した冷媒の温度に応じて、吸入ＳＨ（ＳＨ＿ｃ）が５［Ｋ］から１５［Ｋ］程度となるように開度が調節される（図５参照）。

一方、暖房運転時には、冷媒は、固定絞りである第１膨張弁２７を通過する。第１膨張弁２７は、予め使用頻度の高い特定の運転条件に対応するように絞り量が設定される。正常な状態では、暖房運転時の吸入ＳＨ（ＳＨ＿ｈ）は０［Ｋ］である（図６参照）。

一般に、冷媒流路２０内を循環する冷媒の量が不足すると、吸入ＳＨが大きくなることが知られている。そこで、循環冷媒量判定部１９は、冷房運転時には、吸入ＳＨ（ＳＨ＿ｃ）が第１の閾値（ＳＨ＿ｃｔ）を超えると循環冷媒量が不足していると判定し、暖房運転時には、吸入ＳＨ（ＳＨ＿ｈ）が第１の閾値（ＳＨ＿ｃｔ）とは異なる第２の閾値（ＳＨ＿ｈｔ）を超えると循環冷媒量が不足していると判定する。第１の閾値（ＳＨ＿ｃｔ）は、第２の閾値（ＳＨ＿ｈｔ）と比較して大きく設定される。

第１の閾値（ＳＨ＿ｃｔ）は、例えば、１５［Ｋ］よりも少しだけ大きな値に設定される。第２の閾値（ＳＨ＿ｈｔ）は、例えば、０［Ｋ］よりも少しだけ大きな値に設定される。

なお、第２膨張弁２８を温度式膨張弁ではなく固定絞りにした場合であっても、冷房運転時と暖房運転時とで、吸入ＳＨの大きさには差が生じる。よって、第２膨張弁２８は、温度式膨張弁ではなく固定絞りであってもよい。

図７のステップＳ１０１では、運転モードが暖房運転（外気吸熱ヒートポンプ運転）であるか否かを判定する。ステップＳ１０１にて、運転モードが暖房運転であると判定された場合には、ステップＳ１０２へ移行する。運転モードが暖房運転ではないと判定された場合には、ステップＳ１０５へ移行する。

ステップＳ１０２では、循環冷媒量判定部１９が演算した吸入ＳＨ（ＳＨ＿ｈ）が、第２の閾値（ＳＨ＿ｈｔ）以上であるか否かを判定する。ステップＳ１０２にて、吸入ＳＨ（ＳＨ＿ｈ）が、第２の閾値（ＳＨ＿ｈｔ）以上であると判定された場合には、ステップＳ１０３へ移行する。一方、ステップＳ１０２にて、吸入ＳＨ（ＳＨ＿ｈ）が、第２の閾値（ＳＨ＿ｈｔ以上）ではない、即ち第２の閾値（ＳＨ＿ｈｔ）より小さいと判定された場合には、冷媒の循環量は不足していないので、リターンする。

ステップＳ１０３では、冷媒の循環量が不足しているので、コンプレッサ２１の運転を停止させる。そして、ステップＳ１０４では、空調装置１の運転モードを暖房運転から冷房運転に切り換える。これにより、冷媒が循環しないためにエバポレータ２５に溜まった液状冷媒を、冷媒流路２０内に循環させることができる。

また、ステップＳ１０１にて、運転モードが暖房運転ではないと判定された場合には、ステップＳ１０５へ移行する。

ステップＳ１０５では、運転モードが冷房運転であるか否かを判定する。ステップＳ１０５にて、運転モードが冷房運転であると判定された場合には、ステップＳ１０６へ移行する。ステップＳ１０５にて、運転モードが冷房運転ではないと判定された場合には、リターンする。

運転モードが暖房運転でもなく冷房運転でもない場合としては、例えば、冷媒流路２０内の冷媒を循環させずにブロワ５２による送風のみを行う送風モードや、冷媒流路２０内にホットガスを流通させて室外熱交換器２３の着霜を除去する除霜モード等がある。

ステップＳ１０６では、循環冷媒量判定部１９が演算した吸入ＳＨ（ＳＨ＿ｃ）が、第１の閾値（ＳＨ＿ｃｔ）以上であるか否かを判定する。ステップＳ１０６にて、吸入ＳＨ（ＳＨ＿ｃ）が、第１の閾値（ＳＨ＿ｃｔ）以上であると判定された場合には、ステップＳ１０７へ移行する。一方、ステップＳ１０６にて、吸入ＳＨ（ＳＨ＿ｃ）が、第１の閾値（ＳＨ＿ｃｔ）以上ではない、即ち第１の閾値（ＳＨ＿ｃｔ）より小さいと判定された場合には、冷媒の循環量は不足していないので、リターンする。

ステップＳ１０７では、冷媒の循環量が不足しているので、コンプレッサ２１の運転を停止させる。そして、ステップＳ１０８では、空調装置１の運転モードを冷房運転から暖房運転に切り換える。これにより、冷媒が循環しないために水冷コンデンサ２２に溜まった液状冷媒を、冷媒流路２０内に循環させることができる。

以上のように、冷房運転時には、第１の閾値（ＳＨ＿ｃｔ）を用いて循環冷媒量の不足を判定し、暖房運転時には、第１の閾値（ＳＨ＿ｃｔ）とは異なる値に設定される第２の閾値（ＳＨ＿ｈｔ）を用いて循環冷媒量の不足を判定する。したがって、冷房運転時と暖房運転時とにそれぞれ適した閾値を用いることができるので、運転モードに関わらず循環冷媒量の不足を精度よく検出することができる。

次に、コンプレッサ吸込圧力センサ１３を設けない場合について説明する。

冷房の場合にはエバポレータ温度センサ１４が検出した温度Ｔｉｎｔ［℃］と冷媒飽和温度Ｔｅとの差、暖房の場合には外気温センサ１７が検出した外気温Ｔａｍｂ［℃］と冷媒飽和温度Ｔｅとの差について予め台上試験を行い、近似式を取得しておく。そして、吸入ＳＨが所定の数値よりも大きくなった場合に、冷媒流量が不足している（過少冷媒）と判定する。

台上試験は、外気温の変化及び回転数の変化による影響は無視できる程度に小さいものとして、暖房時には外気温０［℃］、冷房時には外気温３５［℃］の各１点について、コンプレッサ２１の回転数を５０［％］に設定して行う。そして、風量ｘ［ｍ³／ｍｉｎ］が１．０［ｍ³／ｍｉｎ］の場合，２．０［ｍ³／ｍｉｎ］の場合，及び３．０［ｍ³／ｍｉｎ］の各々の場合についてΔＴｈ及びΔＴｃを測定する。

ここで、ΔＴｈは、Ｔａｍｂを冷媒飽和温度Ｔｅに換算する際の差であり、ΔＴｃは、Ｔｉｎｔを冷媒飽和温度Ｔｅに換算する際の差である。

図８及び図９に示すように、暖房時の台上試験によって、ΔＴｈ＝ａｘ²＋ｂｘ＋ｃの近似式が得られ、冷房時の台上試験によって、ΔＴｃ＝ｄｘ²＋ｅｘ＋ｆの近似式が得られる。

この近似式を用いると、暖房時の吸入ＳＨであるＳＨ＿ｈは、ＳＨ＿ｈ＝Ｔｃ−｛Ｔａｍｂ−（ａｘ²＋ｂｘ＋ｃ）｝によって求められ、冷房時の吸入ＳＨであるＳＨ＿ｃは、ＳＨ＿ｃ＝Ｔｃ−｛Ｔｉｎｔ−（ｄｘ²＋ｅｘ＋ｆ）｝によって求められる（ａ〜ｆは定数）。これらの式のうち、Ｔｃ，Ｔａｍｂ，Ｔｉｎｔは、コンプレッサ吸込温度センサ１２，外気温センサ１７，エバポレータ温度センサ１４によって各々検出される。よって、風量ｘが分かれば、ＳＨ＿ｃ及びＳＨ＿ｈが求められる。

暖房運転時に室外熱交換器２３を通過する空気の風量ｘは、車両の速度から求められ、冷房運転時にエバポレータ２５を通過する空気の風量ｘは、ブロワ５２の回転数から求められる。よって、コンプレッサ吸込圧力センサ１３を設けなくても、吸入ＳＨを求めることができる。

以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

空調装置１は、冷媒を圧縮するコンプレッサ２１と、冷媒と外気との間で熱交換を行う室外熱交換器２３と、空調に用いられる空気の熱を冷媒に吸収させることで冷媒を蒸発させるエバポレータ２５と、コンプレッサ２１にて圧縮された冷媒の熱を用いて空調に用いられる空気を加熱する水冷コンデンサ２２と、冷房運転時に水冷コンデンサ２２をバイパスするように冷媒の流路を切り換える第１開閉弁２９と、暖房運転時にエバポレータ２５をバイパスするように冷媒の流路を切り換える第２開閉弁３０と、第２開閉弁３０とコンプレッサ２１との間における冷房運転時と暖房運転時とに共に冷媒が流れる位置に設けられて冷媒の温度を検出するコンプレッサ吸込温度センサ１２と、第２開閉弁３０とコンプレッサ２１との間における冷房運転時と暖房運転時とに共に冷媒が流れる位置に設けられて冷媒の圧力を検出するコンプレッサ吸込圧力センサ１３と、コンプレッサ吸込圧力センサ１３が検出した冷媒圧力における冷媒の飽和温度とコンプレッサ吸込温度センサ１２の検出温度との差から演算した過熱度に基づいて、循環冷媒量が不足していることを判定する循環冷媒量判定部１９と、を備える。循環冷媒量判定部１９は、冷房運転時には、吸入ＳＨが第１の閾値ＳＨ＿ｃｔを超えると循環冷媒量が不足していると判定し、暖房運転時には、吸入ＳＨが第１の閾値ＳＨ＿ｃｔとは異なる第２の閾値ＳＨ＿ｈｔを超えると循環冷媒量が不足していると判定する。

これにより、冷房運転時には、第１の閾値（ＳＨ＿ｃｔ）を用いて循環冷媒量の不足を判定し、暖房運転時には、第１の閾値（ＳＨ＿ｃｔ）とは異なる値に設定される第２の閾値（ＳＨ＿ｈｔ）を用いて循環冷媒量の不足を判定する。したがって、冷房運転時と暖房運転時とにそれぞれ適した閾値を用いることができるので、運転モードに関わらず循環冷媒量の不足を精度よく検出することができる。

また、空調装置１は、第２開閉弁３０とコンプレッサ２１との間に設けられて冷媒を気液分離するアキュムレータ２６を備える。コンプレッサ吸込温度センサ１２及びコンプレッサ吸込圧力センサ１３は、アキュムレータ２６の下流に設けられる。

これにより、アキュムレータ２６内における冷媒圧力及び冷媒温度の変化の影響を受けることなく、コンプレッサ２１に吸い込まれる冷媒の圧力及び温度を精度よく検出することができる。

また、空調装置１は、エバポレータ２５の上流に設けられ、エバポレータ２５を通過した冷媒の温度に応じて開度が調節される第２膨張弁２８を備える。第１の閾値（ＳＨ＿ｃｔ）は、第２の閾値（ＳＨ＿ｈｔ）と比較して大きく設定される。

冷媒が温度式膨張弁である第２膨張弁２８を通過する冷房運転時には、冷媒が固定絞りである第１膨張弁２７を通過する暖房運転時と比較して、吸入ＳＨが大きくなる。よって、第１の閾値（ＳＨ＿ｃｔ）を第２の閾値（ＳＨ＿ｈｔ）よりも大きく設定することで、運転モードに関わらず循環冷媒量の不足を精度よく検出することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、上記実施形態は、リキッドタンク２４とアキュムレータ２６とを共通化して単一の気液分離器（図示省略）に設けた場合にも適用可能である。この場合、コンプレッサ吸込温度センサ１２は、共通化された気液分離器の冷媒出口と、コンプレッサ２１の入口と、の間に設けられる。

また、第２膨張弁２８の上流の冷媒とエバポレータ２５の下流の冷媒との間で、温度差を利用して熱交換させる内部熱交換器（図示省略）を設けてもよい。内部熱交換器を設けた場合には、冷房運転時の吸入ＳＨが更に大きくなる。そのため、冷房運転時の吸入ＳＨ（ＳＨ＿ｃ）の閾値は、上記実施形態において冷房運転時に用いた第１の閾値（ＳＨ＿ｃｔ）よりも更に大きな値に設定される。

１ 空調装置
１０ コントローラ
１１ 吐出圧センサ
１２ コンプレッサ吸込温度センサ（冷媒温度検出器）
１３ コンプレッサ吸込圧力センサ（冷媒圧力検出器）
１４ エバポレータ温度センサ（蒸発器温度検出器）
１５ 水温センサ
１６ 水温センサ
１７ 外気温センサ（外気温度検出器）
１９ 循環冷媒量判定部
２０ 冷媒流路
２１ コンプレッサ（圧縮機）
２２ 水冷コンデンサ（加熱器）
２３ 室外熱交換器
２４ リキッドタンク
２５ エバポレータ（蒸発器）
２６ アキュムレータ（気液分離器）
２７ 第１膨張弁
２８ 第２膨張弁（温度式膨張弁）
２９ 第１開閉弁
３０ 第２開閉弁

Claims (3)

1. 空調装置であって、
   冷媒を圧縮する圧縮機と、
   冷媒と外気との間で熱交換を行う室外熱交換器と、
   空調に用いられる空気の熱を冷媒に吸収させることで冷媒を蒸発させる蒸発器と、
   前記圧縮機にて圧縮された冷媒の熱を用いて空調に用いられる空気を加熱する加熱器と、
   冷房運転時に前記加熱器をバイパスするように冷媒の流路を切り換える第１開閉弁と、
   暖房運転時に前記蒸発器をバイパスするように冷媒の流路を切り換える第２開閉弁と、
   前記第２開閉弁と前記圧縮機との間における冷房運転時と暖房運転時とに共に冷媒が流れる位置に設けられて冷媒の温度を検出する冷媒温度検出器と、
   前記第２開閉弁と前記圧縮機との間における冷房運転時と暖房運転時とに共に冷媒が流れる位置に設けられて冷媒の圧力を検出する冷媒圧力検出器と、
   前記冷媒圧力検出器が検出した冷媒圧力における冷媒の飽和温度と前記冷媒温度検出器の検出温度との差から演算した過熱度に基づいて、循環冷媒量が不足していることを判定する循環冷媒量判定部と、を備え、
   前記循環冷媒量判定部は、冷房運転時には、過熱度が第１の閾値を超えると循環冷媒量が不足していると判定し、暖房運転時には、過熱度が前記第１の閾値とは異なる第２の閾値を超えると循環冷媒量が不足していると判定する、
   ことを特徴とする空調装置。
2. 請求項１に記載の空調装置であって、
   前記第２開閉弁と前記圧縮機との間に設けられて冷媒を気液分離する気液分離器を更に備え、
   前記冷媒温度検出器及び前記冷媒圧力検出器は、前記気液分離器の下流に設けられる、
   ことを特徴とする空調装置。
3. 請求項２に記載の空調装置であって、
   前記蒸発器の上流に設けられ、前記蒸発器を通過した冷媒の温度に応じて開度が調節される温度式膨張弁を更に備え、
   前記第１の閾値は、前記第２の閾値と比較して大きく設定される、
   ことを特徴とする空調装置。

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