JP2622627B2 - 空調装置 - Google Patents

空調装置

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JP2622627B2
JP2622627B2 JP3119341A JP11934191A JP2622627B2 JP 2622627 B2 JP2622627 B2 JP 2622627B2 JP 3119341 A JP3119341 A JP 3119341A JP 11934191 A JP11934191 A JP 11934191A JP 2622627 B2 JP2622627 B2 JP 2622627B2
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将 栗原
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株式会社ユニシアジェックス
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車用の冷房
装置等に好適に用いられる空調装置に関し、特に、流路
内の冷媒状態を光学式の冷媒状態検出器で検出するよう
にした空調装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、自動車、住宅等には冷房装置、
暖房装置等の空調装置が装備され、室内に暖気または冷
気を供給するようになっている。
【0003】そこで、図4ないし図6に従来技術の空調
装置としての自動車用の冷房装置を例に挙げて示す。
【0004】図において、1は冷房サイクルを示し、該
冷房サイクル1は、潤滑油を含むアンモニア,フロンガ
等の冷媒Fが循環する流路を形成した配管2と、該配
管2の途中に冷媒Fの循環方向(図中、矢示A方向)に
沿って順次設けられたコンプレッサ3,凝縮器4および
蒸発器5とから大略構成され、該蒸発器5はその吸熱面
が運転室(図示せず)内へと臨んでいる
【0005】ここで、コンプレッサ3はエンジン6と電
磁クラッチ7を介して接続され、該電磁クラッチ7はエ
ンジン6の回転出力をコンプレッサ3に伝達することに
より該コンプレッサ3を駆動させる。そして、配管2内
の冷媒Fはコンプレッサ3により圧縮された後、凝縮器
4、蒸発器5を通る間に、順次、高圧気体→高圧液体→
低圧気体と相転移すると共に、該蒸発器5においては液
体から気体に相転移するときに、運転室内から熱を奪っ
て該運転室内を冷房するようになっている。
【0006】8は凝縮器4と蒸発器5との間に位置して
配管2の途中に設けられ、液体状態となった冷媒Fを一
時的に蓄えるレシーバタンクで、該レシーバタンク8に
は覗窓8Aが設けられ、該覗窓8Aで冷媒Fの液化状況
を目視できるようになっている。
【0007】ここで、該レシーバタンク8は図5に示す
如く配管2の一部をなす導入管2Aと導出管2Bとに接
続され、その内部には除湿剤9が配設されている。そし
て、該レシーバタンク8は凝縮器4からの気液混合冷媒
を導入管2Aを介して導入させ、この冷媒F中の水分を
除湿剤9で除湿しつつ、液体(液相)状態の冷媒Fを導
出管2Bから後述の膨張弁10側に向けて矢示A方向に
流通させる。
【0008】10はレシーバタンク8と蒸発器5との間
に位置して配管2の途中に設けられた膨張弁で、該膨張
弁10は減圧弁等によって構成され、レシーバタンク8
から液相状態となって導出されてくる冷媒Fを所定圧ま
で減圧させて矢示A方向に流通させる。そして、該膨張
弁10で減圧された冷媒Fは蒸発器5内を流通する間に
蒸発し、気相状態となってコンプレッサ3により再び圧
縮される。
【0009】11はレシーバタンク8と膨張弁10との
間に位置して配管2の導出管2B途中に設けられた冷媒
状態検出器としての光学式の冷媒センサを示し、該冷媒
センサ11は図5に示す如く、導出管2Bの途中に対向
して配設された発光部としての発光素子11A、受光部
としての受光素子11Bからなる光学式検出器により構
成され、導出管2B内を矢示A方向に流通する冷媒Fが
液相状態となっているか、否かを検出するようになって
いる。
【0010】即ち、液相状態の冷媒Fは光の透過性が高
いから、該冷媒センサ11の受光素子11Bは発光素子
11Aからの光を冷媒Fを介して受光し、該冷媒センサ
11からの検出信号としての検出電圧Vは図6に示す所
定電圧Vi よりも高レベルとなる。一方、配管2内の冷
媒Fが外部に漏れたりして、配管2内の冷媒Fが不足し
てくると、導出管2B内を気液混合状態の冷媒Fが流通
し、光の透過性が低下するから、冷媒センサ11は受光
素子11Bの受光量が減少し、検出電圧Vが所定電圧V
i よりも低下してしまう。
【0011】12は冷媒不足時に警報ランプ13を点灯
させる制御回路を示し、該制御回路12は入力側が冷媒
センサ11に接続され、出力側が警報ランプ13に接続
されている。そして、該制御回路12は配管2内の冷媒
Fが漏洩事故等により不足してくると、冷媒センサ11
からの検出電圧Vが所定電圧Vi よりも低下するから、
これに基づいて警報ランプ13を点灯させ、配管2内の
冷媒Fが外部に洩れていることを自動車の運転者等に警
報するようになっている。
【0012】このように構成される従来技術では、例え
ば自動車に冷房サイクル1を実装した段階で、潤滑油を
含むフロンガス等の冷媒Fを配管2内に充填し、エアコ
ンスイッチ(図示せず)の投入によって前記電磁クラッ
チ7を作動させ、エンジン6とコンプレッサ3とを連結
して冷房サイクル1を稼働させる。これにより、コンプ
レッサ3はエンジン6からの回転出力で駆動され、配管
2内の冷媒Fを圧縮しつつ、矢示A方向に流通させる。
【0013】そして、この冷媒Fは凝縮器4内を流通す
る間に凝縮されて気液混合状態になり、レシーバタンク
8内で気液分離され、液相状態の冷媒Fが膨張弁10を
介して蒸発器5内に流通し、この蒸発器5内で蒸発(気
化)する間に運転室内の熱を奪いつつ、運転室内を冷房
し、気相状態となって再びコンプレッサ3により圧縮さ
れる。
【0014】一方、冷媒センサ11はレシーバタンク8
から導出されてくる冷媒Fが液相状態となっているか、
否かを検出し、この冷媒Fが気液混合状態となってこの
冷媒F中に気泡が発生し、受光素子11Bの受光量が低
下したときには検出電圧Vが所定電圧Vi よりも下がる
から、制御回路12は冷媒Fの漏洩事故等により冷媒不
足状態が発生したと判別し、警報ランプ13を点灯させ
ることにより運転者に冷媒漏れ、または冷媒不足を警報
する。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術では、潤滑油を含むフロンガス等の冷媒Fを配管
2内に充填し、冷房サイクル1を稼働しているとき等
に、コンプレッサ3の圧縮により冷媒Fが温度上昇して
潤滑油が冷媒Fから分離し、配管2内を流通する冷媒F
中の潤滑油の不溶解領域が白濁状態となって発生するこ
とがあり、冷媒センサ11の受光素子11Bは冷媒Fの
白濁によって受光量が減少し、検出電圧Vが図6に示す
特性線14の如く、例えば時間Ti程度の短時間だけ繰
返し所定電圧Viよりも低下してしまう。
【0016】このため従来技術では、光学式の冷媒セン
サ11により冷媒不足時等を検出する場合に、冷媒セン
サ11からの検出電圧Vが冷媒Fの白濁時にも所定電圧
Viよりも低下し、警報ランプ13が点灯することがあ
り、この原因が冷媒漏れによるものか、白濁によるもの
かを判別できないという問題がある。
【0017】そこで、本出願人は上記問題を解決するた
めに、先に特願平2−411494号(以下、先行技術
という)において、タイマを用いた時間制御により冷媒
漏れと白濁とを判別できるようにした空調装置を提案し
た。
【0018】しかし、本発明者はその後実験を繰返した
ところ、例えば自動車の路上走行時等のようにエンジン
6の回転数が変動する状態では、冷媒センサ11からの
検出電圧Vが冷媒Fの白濁時にも前記時間Tiを越えて
比較的長時間に亘り所定電圧Vi よりも低下することが
あり、一方、エンジン6のアイドリング時には配管2内
を流れる冷媒F中に白濁は実質的に発生しないことが分
った。
【0019】このため、エンジン6の回転数が変動する
状態では先行技術のようにタイマを用いて時間制御を行
ったとしても、冷媒漏れと白濁とを確実に判別するのが
難しいという未解決な問題がある。
【0020】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明はエンジンが所定の回転数状態と
なったときに、冷媒漏れ等を検出することにより、冷媒
不足時を高精度に検出でき、信頼性を向上できるように
した空調装置を提供することを目的としている。
【0021】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために本発明が採用する構成の特徴は、エンジンがほぼ
一定な回転数状態にあるか否かを判定する回転数判定手
段と、該回転数判定手段によりエンジンがほぼ一定な
転数状態にあると判定したときに、前記冷媒状態検出器
からの検出電圧が冷媒不足状態または白濁状態を表す所
定電圧より低下しているか否かを判定する電圧低下判定
手段と、該電圧低下判定手段によって検出電圧が予め定
められた所定電圧より低下したと判定したとき、この検
出電圧の低下時間が冷媒の一時的な白濁によって低下す
る所定時間よりも長いか否かを計測する計時手段と、前
記回転数判定手段によってエンジンがほぼ一定な回転数
状態であり、かつ計時手段によって前記冷媒状態検出器
からの検出電圧の低下状態が予め定められた所定時間以
上持続しているときのみ、前記流路内の冷媒が不足して
いると判定する冷媒不足判定手段とを備えたことにあ
る。
【0022】
【作用】上記構成により、回転数判定手段によってエン
ジンがほぼ一定な回転数状態を継続していると判定され
たときに、電圧低下判定手段は冷媒状態検出器からの検
出電圧が冷媒不足状態または白濁状態を表す所定電圧以
下に低下しているか否かを判定する。該電圧低下判定手
段によって検出電圧が予め定められた所定電圧以下に低
下したと判定したとき、計時手段はこの検出電圧の低
下時間が冷媒の一時的な白濁によって低下する所定時間
よりも長いか否かを計測する。そして、冷媒不足判定手
段は、前記回転数判定手段によってエンジンがほぼ一定
回転数状態であり、かつ計時手段によって前記冷媒状
態検出器からの検出電圧の低下状態が予め定めた所定時
間以上持続しているときのみ、前記流路内の冷媒が不足
として判定する。従って、例えばエンジンの回転数状態
がほぼ一定となるアイドリング時に、冷媒状態検出器か
らの検出電圧に基づき配管内の冷媒が不足しているか、
否かを判定することができ、白濁による影響を実質的に
なくすことができ、配管内を流れる冷媒の不足時を簡単
に検出することができる。
【0023】
【実施例】以下、本発明の実施例を図1ないし図3に基
づき説明する。なお、実施例では前述した図4ないし図
6に示す従来技術と同一の構成要素に同一の符号を付
し、その説明を省略するものとする。
【0024】図中、21は冷房サイクル1の稼動時に自
動車の運転者等によって手動操作されるエアコンスイッ
チ、22はレシーバタンク8と膨張弁10との間に位置
し、配管2の導出管2B(図5参照)途中に設けられた
光学式の冷媒状態検出手段としての冷媒センサを示し、
該冷媒センサ22は図2に示す如く、配管2の途中に接
続され、冷媒Fの流路の一部を構成する筒状のケーシン
グ23と、後述の発光素子27および受光素子28とか
ら大略構成されている。
【0025】また、該冷媒センサ22のケーシング23
には径方向に対向して筒状の取付部23A,23Aが径
方向外向きに突設され、該各取付部23Aの底部側には
ケーシング23内の流路と連通する径方向の貫通穴23
B,23Bが各取付部23Aと同軸に穿設されている。
そして、各取付部23Aの底部側には該各貫通穴23B
の径方向外側に位置して環状のシール溝23C,23C
が形成され、該各シール溝23C内には後述の各Oリン
グ26が装着されている。
【0026】24,24はケーシング23の各取付部2
3Aに螺着された素子ホルダを示し、該各素子ホルダ2
4は金属材料により筒状に形成され、その先端側外周に
は取付部23A内に螺合するおねじ部24Aが形成され
ている。そして、該各素子ホルダ24の内周側には基端
側部位に環状の段部24Bが形成され、該各段部24B
は発光素子27、受光素子28を各素子ホルダ24内に
位置決めするようになっている。
【0027】25,25はケーシング23の各取付部2
3A内にOリング26,26を介して配設されたサイト
グラスを示し、該各サイトグラス25は透明のガラス材
料等により厚肉の円板状に形成され、各素子ホルダ24
の先端面とケーシング23との間に各Oリング26を介
して挟持されている。また、該各Oリング26はケーシ
ング23の各シール溝23C内に装着され、ケーシング
23と各サイトグラス25との間をシールすることによ
り、ケーシング23内を矢示A方向に流通する冷媒Fが
各貫通穴23Bから外部に漏洩するのを防止している。
【0028】27,28は各素子ホルダ24内に挿入さ
れ、該各素子ホルダ24内に筒状の取付ボルト29,2
9を介して固定された発光部および受光部を構成する発
光素子および受光素子を示し、該発光素子27、受光素
子28は環状の鍔部27A,28Aおよび端子ピン27
B,27B、28B,28Bを有し、鍔部27A,28
Aは各素子ホルダ24の基端側内周に各取付ボルト29
を螺着することにより、該各取付ボルト29の先端面と
各素子ホルダ24の段部24Bとの間に挟持されてい
る。
【0029】そして、該発光素子27および受光素子2
8はケーシング23の各取付部23Aに各素子ホルダ2
4を介して取付けられ、ケーシング23の直径方向に各
サイトグラス25を介して対向配設されている。
【0030】かくして、冷媒センサ22は発光素子27
からの光を受光素子28が受光することにより、ケーシ
ング23内を矢示A方向に流通する冷媒Fの状態に応じ
た検出信号としての検出電圧Vを従来技術で述べた冷媒
センサ11とほぼ同様に出力するようになっている。
【0031】30はエンジン6の回転数を検出する回転
数検出手段としてのクランク角センサ、さらに、31は
マイクロコンピュータ等によって構成されたコントロー
ルユニットを示し、該コントロールユニット31は入力
側がエアコンスイッチ21、冷媒センサ22およびクラ
ンク角センサ30等に接続され、出力側がコンプレッサ
3および警報ランプ13等に接続されている。そして、
該コントロールユニット31はその記憶回路内に図3に
示すプログラム等を格納し、配管2内を流通する冷媒F
が不足しているか、否かを判別する冷媒状態判別処理等
を行うようになっている。
【0032】また、該コントロールユニット31の記憶
回路には記憶エリア31A内に、クランク角センサ30
で検出したエンジン回転数Nに基づきエンジン6のアイ
ドリング時を判別するための所定回転数N0 と、冷媒セ
ンサ22からの検出電圧Vが所定レベルよりも低下した
か否かを判定するための所定電圧Vi と、持続時間Tを
計数するためのタイマと、冷媒センサ22からの検出電
圧Vが白濁により低下するときの時間Ti よりも長い所
定時間Tm (Tm >Ti )等とがそれぞれ格納されてい
る。
【0033】本実施例による空調装置は上述の如き構成
を有するもので、その基本的作動については従来技術に
よるものと格別差異はない。
【0034】そこで、コントロールユニット31による
冷媒状態判別処理等について図3を参照して説明する。
【0035】まず、エアコンスイッチ21の投入によっ
てコンプレッサ3を作動させ、処理動作をスタートさせ
ると、ステップ1でクランク角センサ30からエンジン
回転数Nを読込み、ステップ2でエンジン回転数Nが所
定回転数N0 以下であるか、否かを判定し、「YES」
と判定したときにはエンジン6が所定回転数N0 以下で
回転し、回転数状態がほぼ一定となるアイドリング時で
あるから、ステップ3に移ってタイマを零リセット(T
=O)して停止させる。
【0036】そして、ステップ4で冷媒センサ22から
配管2内を流れる冷媒Fの状態に対応した検出電圧Vを
読込み、ステップ5でこの検出電圧Vが所定電圧Vi よ
りも大きいか否かを判定し、「YES」と判定したとき
には検出電圧Vが高く、配管2内に適正量の冷媒Fが充
填されていると判定できるから、ステップ6でリターン
させ、ステップ1以降の処理を続行させる。
【0037】また、ステップ5で「NO」と判定したと
きには検出電圧Vが所定電圧Vi 以下に低下しているか
ら、エンジン6のアイドリング時でも万一白濁が発生し
た場合の誤検出防止すべく、ステップ7に移ってタイマ
を作動させ、検出電圧Vが所定電圧Vi 以下に低下し続
ける持続時間Tを計数する。そして、ステップ8でこの
持続時間Tが所定時間Tm よりも長いか否かを判定し、
「NO」と判定したときにはステップ9に移って冷媒セ
ンサ22から再び検出電圧Vを読込み、ステップ5に戻
ってこれ以降の処理を続行させる。
【0038】これにより、検出電圧Vが冷媒Fの白濁に
基づき低下した場合には、持続時間Tが時間Ti (Ti
<Tm )程度となり、所定時間Tm を越える前に検出電
圧Vは再び上昇し(図6参照)、ステップ5で「YE
S」と判定されるから、この場合には白濁が原因で検出
電圧Vが低下したものとして判別処理でき、ステップ6
に移ってリターンさせる。
【0039】また、ステップ8で「YES」と判定した
ときには持続時間Tが所定時間Tmを越え、検出電圧V
は低下し続けているから、配管2内の冷媒Fが漏洩事故
等によって不足していると判定でき、ステップ10に移
って警報ランプ13を点灯させ、運転者に冷媒不足(冷
媒漏れ)を報知すると共に、コンプレッサ3を停止させ
る。
【0040】一方、ステップ2で「NO」と判定される
間は、エンジン6が所定回転数N0よりも高い回転数状
態となり、例えばアイドル状態から加速状態となって回
転数が変動し易い状態であるから、ステップ6に移って
リターンさせ、エンジン6の次なるアイドリング時まで
待機させる。
【0041】かくして、本実施例によれば、エンジン6
のアイドリング時に冷媒センサ22からの検出電圧Vが
所定電圧Vi よりも低下したか、否かを判定し、さら
に、持続時間Tを計数することにより、検出電圧Vの低
下の原因が冷媒Fの白濁によるものか、冷媒漏れによる
ものかを判別処理するようにしたから、前記先行技術で
述べた如くエンジン6の回転数変動により白濁と冷媒漏
れとを判別できなくなるような事態を確実に排除でき、
冷媒漏れ時には警報ランプ13を点灯させてこれを運転
者に即座に報知でき、冷媒漏れ時の検出精度を向上でき
る。
【0042】また、冷媒漏れ時にはコンプレッサ3を停
止させるから、コンプレッサ3が長時間に亘って運転さ
れ続けるのを防止でき、焼付き等の発生を抑えてコンプ
レッサ3を保護することができる。
【0043】従って、本実施例によれば、配管2内に充
填した冷媒Fの白濁時に冷媒漏れとして誤検出するのを
確実に防止でき、冷媒漏れ時の検出精度を向上でき、信
頼性を高めうる上に、コンプレッサ3を冷媒漏れ時に保
護できる等、種々の効果を奏する。
【0044】なお、前記実施例では、図3に示すプログ
ラムのうち、ステップ2が本発明の構成要件である回転
数判定手段の具体例を示し、ステップ5およびステップ
7〜9が冷媒不足判定手段の具体例を示し、またステッ
プ5は電圧低下判定手段、ステップ7,8は計時手段の
具体例を示している。
【0045】また、前記実施例では、エンジン6のアイ
ドリング時に図3中のステップ3〜5およびステップ7
〜9の処理により冷媒漏れを判別するものとしてのべた
が、本発明はこれに限らず、例えば自動車の定速走行時
等のようにエンジン6の回転数がほぼ一定となるときに
冷媒漏れの判別処理を行うようにしてもよい。また、エ
ンジン6のアイドリング時に前記判別処理を行う場合に
は、ステップ7〜9の処理を省略し、ステップ5で「N
O」と判定したときにステップ10に移って警報ランプ
13を点灯させるようにしてもよい。
【0046】一方、前記実施例では、クランク角センサ
30からのエンジン回転数Nに基づきエンジン6のアイ
ドリング時を検出するものとして述べたが、これに替え
て、例えばスロットルバルブに付設されるアイドルスイ
ッチ等を用いてエンジン6のアイドリング時を検出する
ようにしてもよい。
【0047】さらに、前記実施例では、冷媒センサ22
のケーシング23を配管2と別体に形成するものとして
述べたが、これに替えて、ケーシング23を配管2と一
体形成し、各取付部23A、各貫通穴23Bおよび各シ
ール溝23Cに該当する部分を配管2に予め設けるよう
にしてもよい。
【0048】さらにまた、前記実施例では、冷媒漏れ時
に警報ランプ13を点灯させて、これを運転者に報知す
るものとして述べたが、これに替えて、運転者にディス
プレイ、警報ブザー、音声合成装置等を用いて冷媒漏れ
時を報知するようにしてもよい。
【0049】
【発明の効果】以上詳述した通り本発明によれば、回転
数判定手段によってエンジンがほぼ一定な回転数状態と
なったと判定したときに、電圧低下判定手段が冷媒状態
検出器からの検出電圧が冷媒不足状態または白濁状態を
表す所定電圧以下に低下しているか否かを判定し、この
該電圧低下判定手段によって検出電圧が予め定められた
所定電圧以下に低下したと判定したとき、計時手段が
この検出電圧の低下時間が冷媒の一時的な白濁によって
低下する所定時間よりも長いか否かを計測し、前記回転
数判定手段によってエンジンがほぼ一定回転数状態に
、かつ計時手段によって前記冷媒状態検出器からの
検出電圧の低下状態が予め定めた所定時間以上持続し
計測したときのみ、冷媒不足判定手段が流路内冷媒が
不足と判定する構成としたから、エンジンの回転数変動
が原因で冷媒不足と白濁とが判別できなくなるような事
態を排除でき、例えばエンジンのアイドリング時に冷媒
不足の判定を行うことにより、冷媒漏れ等による冷媒不
足時を高精度に検出でき、信頼性を向上させることがで
きるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す制御ブロック図である。
【図2】図1に示す冷媒センサの縦断面図である。
【図3】冷媒状態判別処理等を示す流れ図である。
【図4】従来技術による冷房装置を示す回路図である。
【図5】レシーバタンクおよび冷媒センサ等の取付状態
を示す説明図である。
【図6】冷媒センサの検出電圧を示す特性線図である。
【符号の説明】
2 配管 3 コンプレッサ 4 凝縮器 5 蒸発器 6 エンジン 7 電磁クラッチ 8 レシーバタンク 10 膨張弁 13 警報ランプ 22 冷媒センサ(冷媒状態検出器) 27 発光素子(発光部) 28 受光素子(受光部) 30 クランク角センサ 31 コントロールユニット

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 潤滑油を含む冷媒が循環する流路と、該
    流路を形成する配管の途中にそれぞれ設けられた凝縮器
    および蒸発器と、該凝縮器と蒸発器との間に位置して前
    記配管の途中に設けられ、該配管内の冷媒を圧縮すべく
    エンジンによって駆動されるコンプレッサと、該コンプ
    レッサにより圧縮された冷媒が液相状態となる前記流路
    途中に設けられ、発光部からの光を受光部で受光するこ
    とにより前記流路内の冷媒状態を検出する光学式の冷媒
    状態検出器とからなる空調装置において、 前記エンジンがほぼ一定な回転数状態にあるか否かを判
    定する回転数判定手段と、 該回転数判定手段によりエンジンがほぼ一定な回転数状
    態にあると判定したときに、前記冷媒状態検出器からの
    検出電圧が冷媒不足状態または白濁状態を表す所定電圧
    より低下しているか否かを判定する電圧低下判定手段
    と、 該電圧低下判定手段によって検出電圧が予め定められた
    所定電圧より低下したと判定したとき、この検出電圧の
    低下時間が冷媒の一時的な白濁によって低下する所定時
    間よりも長いか否かを計測する計時手段と、 前記回転数判定手段によってエンジンがほぼ一定な回転
    数状態であり、かつ計時手段によって前記冷媒状態検出
    器からの検出電圧の低下状態が予め定められた所定時間
    以上持続しているときのみ、前記流路内の冷媒が不足し
    ていると判定する冷媒不足判定手段とを備えたことを特
    徴とする空調装置。
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