JP6079657B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷凍サイクル装置に関するものである。

従来の冷凍サイクル装置にいて、冷媒回路内の冷媒量の適否を判定する技術は、圧縮機を稼動させずに冷媒不足を検出する圧縮機非稼動方式と、圧縮機を稼動して冷媒不足を検出する圧縮機稼動方式の２種類に大別される。

圧縮機非稼動方式の従来技術として、非特許文献１などがある。非特許文献１では、冷媒回路内の冷媒圧力を検出するための圧力センサが用いられている。外気温度０℃に相当する飽和冷媒圧力を設定値とし、圧力センサによって検出される冷媒圧力が設定値以下の場合、冷媒量が不足していると判定して、圧縮機の稼動を止める。これにより、圧縮機の故障を未然防止することができる。

また、圧縮機稼動方式の従来技術として、特許文献１、２、３などがある。特許文献１、２、３では、圧縮機を稼働して冷媒回路内で冷媒を循環させている状態において、冷媒回路を流れる冷媒状態、或いは冷媒回路を構成する機器の運転状態量に基づいて、冷媒回路内の冷媒不足を判定するものである。

例えば、特許文献１には、蒸発器の出口側冷媒の過熱度が所定値になるように膨張弁の開度を調整して、この調整された膨張弁の開度によって冷媒量の適否を判定する実施形態や、過冷却器の出口側冷媒の過冷却度によって冷媒量の適否を判定する実施形態がある。

特開２００６−２９２２１４ 特開２０１０−２２３５４２ 特許４１２４２２８ カーエアコン 熱マネジメント・エコ技術（東京電機大学出版局発行）

本発明者は、上記非特許文献１を基に、冷媒回路内の冷媒圧力を検出する圧力センサと、外気温を検出する外気温センサを用いて、圧縮機の稼動前の圧力センサの検出値が外気温に対応する冷媒飽和圧力以下であるか否かを判定することにより、冷媒量が不足しているか否かを判定する判定手法を検討した。

本発明者の検討によれば、外気温度が高い状態に比べて、外気温度が低い状態では、外気温度の変化量に対する冷媒飽和圧力の変化巾が縮小する。このため、低外気温度（例えば−２０℃）の環境下では、外気温センサの検出温度を用いて、外気温に対応する冷媒飽和圧力を高精度に求めることができない。よって、上記判定手法を外気温度が低い場合に適用した場合には、冷媒量の適否の判定精度が低下して誤判定を招く。このことから、主に低外気温度の環境下で利用される冷凍サイクル装置に上記判定手法を適用することは困難である。

上記特許文献１の判定では、冷媒の過熱度や過冷却度を利用して冷媒不足を判定するものの、判定精度を確保するために、圧縮機の稼動の開始後、冷媒の過熱度や過冷却度が安定した状態で、膨張弁の開度に基づいて判定する必要がある。このため、例えば、実際に冷媒量が不足している場合には、冷媒量が不足している状態で冷媒の過熱度や過冷却度が安定化するまで圧縮機を稼動し続ける必要がある。このため、実際に冷媒量が不足しているか否かの判定中に、圧縮機が故障するという課題がある。

本発明は上記点に鑑みて、冷媒量が不足しているか否かを判定する冷凍サイクル装置において、冷媒量が不足している状態で圧縮機を稼働させる時間を短くすることを目的とする。

上記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、圧縮機から吐出された高温高圧冷媒を放熱させる放熱器（１２）と、放熱器から流出した高温高圧冷媒を減圧させる絞り通路の開度を変更可能に構成された可変絞り機構（１３）と、可変絞り機構にて減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器（１４）と、蒸発器から流出される冷媒を液冷媒とガス冷媒に分離して液冷媒を貯めてガス冷媒を圧縮機の入口に導くアキュムレータ（１５）とを有して冷媒を循環させる冷媒回路（１０ａ）と、
冷媒回路内の冷媒の状態、或いは冷媒回路を構成する機器（１１、１５）の運転状態を検出する検出手段（Ｓ２２０、Ｓ２２０Ａ）と、
放熱器の出口側冷媒が気液二相状態になる開度を絞り通路の開度の初期開度とし、初期開度から時間の経過に伴って絞り通路の開度を縮小しつつ、圧縮機を稼働させる運転実施手段（Ｓ２００、Ｓ２００Ａ、Ｓ２１０）と、
運転実施手段の実行中に検出手段によって検出された検出値に基づいて、冷媒回路内の冷媒量が不足しているか否かを繰り返し判定する冷媒不足判定手段（Ｓ２４０、Ｓ２４０Ａ）と、を備えることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、絞り通路の開度の初期開度を放熱器の出口側冷媒が気液二相状態になる開度としているので、冷媒量が足りている状態から圧縮機の稼働を開始させることが可能になる。したがって、冷媒量が不足した状態で圧縮機を稼働させる期間を短くすることが可能になる。

そして、絞り開度は、その初期開度から時間の経過に伴って縮小方向に調整されることにより、必要冷媒量が連続的に増加し、必要冷媒量が冷媒回路内の冷媒量を超えた時点で、冷媒不足運転となる。ここで、冷媒不足運転に至る前後の冷凍サイクルの運転状態には連続性があるため、冷媒不足運転に至る時点の冷凍サイクルの運転状態は、限りなく安定運転状態に近い状態となる。安定運転状態は、冷凍サイクルが安定した状態である。このため、冷媒量が不足しているか否かを判定する精度を高めることができる。

以上により、冷媒回路内の冷媒量が不足しているか否かを判定する判定精度を高めつつ、冷媒回路内の冷媒量が必要冷媒量よりも少ない状態で圧縮機を運転させる冷媒不足運転の時間を最小限にすることができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で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。

本発明の第１実施形態における冷凍サイクル装置の全体構成を示す図である。 第１実施形態における制御回路の冷凍サイクル運転制御処理を示すフローチャートである。 第１実施形態における制御回路の冷媒不足判定処理を示すフローチャートである。 第１実施形態における圧縮機の回転速度、膨張弁の絞り開度、過冷却度ＳＣ、および過熱度ＳＨのタイミングチャートである。 第１実施形態におけるモリエル線図である。 第１実施形態における絞り開度に対する凝縮器の出口側冷媒の状態量および必要冷媒量の関係を示す図である。 本発明の第２実施形態における制御回路の冷媒不足判定処理を示すフローチャートである。 第２実施形態における圧縮機の回転速度、膨張弁の絞り開度、凝縮圧力のタイミングチャートである。 本発明の第３実施形態における圧縮機の回転速度、膨張弁の絞り開度、圧縮機の消費電力のタイミングチャートである。 本発明の第４実施形態における必要冷媒量と膨張弁の絞り開度との関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１〜図６により、本発明に係る冷凍サイクル装置１０の第１実施形態を説明する。

冷凍サイクル装置１０では、冷媒として通常のフロン系冷媒（具体的には、ＨＦＣ−１３４ａ）を採用しており、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界サイクルを冷凍サイクルとして構成している。なお、本実施形態の冷凍サイクル装置１０は、例えば、車両用空調装置に適用されている。

冷凍サイクル装置１０は、圧縮機１１、凝縮器１２、膨張弁１３、蒸発器１４、およびアキュムレータ１５を備え、冷媒を循環させる冷媒回路１０ａを構成している。なお、本実施形態の冷媒には、圧縮機１１を潤滑するための冷凍機油が混入されている。

具体的には、圧縮機１１は、冷媒を吸入し、圧縮して吐出するものである。圧縮機１１は、電動モータにより圧縮機構を駆動する電動圧縮機であって、電動モータの回転速度を変えることにより冷媒吐出容量を連続的に変更可能に構成されている。

凝縮器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により送風される空気とを熱交換させることにより、高温高圧冷媒を放熱させて高温高圧冷媒を凝縮する放熱用熱交換器である。冷却ファン１２ａは、制御回路２０によって回転速度（送風空気量）が制御される電動式送風機である。

膨張弁１３は、凝縮器１２にて放熱しつつ凝縮された冷媒を減圧膨張させる減圧手段であるとともに、膨張弁１３の冷媒流れ下流側（すなわち、低圧側）へ流出させる冷媒の流量を調整する流量調整手段でもある。具体的には、膨張弁１３は、冷媒を減圧させる絞り通路と、絞り通路の開度（以下、絞り開度という）を変更可能に構成された弁体と、この弁体を駆動して絞り開度を変更させるステッピングモータ等の電動アクチュエータとを有して構成される可変絞り機構である。

蒸発器１４は、膨張弁１３にて減圧された低圧冷媒と送風ファン１４ａから送風される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。送風ファン１４ａは、制御回路２０によって回転速度（すなわち、送風空気量）が制御される電動式送風機である。なお、蒸発器１４としては、例えば、車載空調装置用の冷却用熱交換器を用いることができる。アキュムレータ１５は、蒸発器１４から流出された冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離して、液冷媒を貯めつつ、ガス冷媒を圧縮機１１の入口に導くようになっている。

制御回路２０は、マイクロコンピュータ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等から構成されている。制御回路２０は、センサ１６ａ、１６ｂの検出値や始動スイッチ１８の出力信号に基づいて、圧縮機１１の回転速度を制御しつつ、凝縮器１２の出口側冷媒の過冷却度を目標値に近づけるように膨張弁１３の絞り開度を制御する冷凍サイクル運転制御処理を実行する。制御回路２０は、センサ１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂの検出値に基づいて、冷媒回路１０ａ内の冷媒量の適否を判定する冷媒不足判定処理を実行する。

センサ１６ａは、凝縮器１２の出口および膨張弁１３の入口の間の冷媒の温度を検出する冷媒温度センサである。センサ１６ｂは、凝縮器１２の出口および膨張弁１３の入口の間の冷媒圧力（すなわち、高圧側冷媒圧力）を検出する冷媒圧力センサである。センサ１７ａは、蒸発器１４の出口およびアキュムレータ１５の入口の間の冷媒温度を検出する冷媒温度センサである。センサ１７ｂは、蒸発器１４の出口およびアキュムレータ１５の入口の間の冷媒圧力（すなわち、低圧側冷媒圧力）を検出する冷媒圧力センサである。始動スイッチ１８は、冷媒回路１０ａ（すなわち、圧縮機１１）の作動を開始させるために使用者によって操作されるスイッチである。

次に、本実施形態の作動について説明する。

制御回路２０は、冷媒不足判定処理を冷凍サイクル運転制御処理に先だって実行する。冷媒不足判定処理の実行は、使用者によって始動スイッチ１８がオンされたときに開始される。冷凍サイクル運転制御処理の実行は、後述する冷媒不足判定処理において冷媒回路１０ａの冷媒量が適量であると判定したときに開始される。以下、冷媒不足判定処理に先だって、冷凍サイクル運転制御処理について説明する。

（冷凍サイクル運転制御処理）
制御回路２０は、図２のフローチャートにしたがって、冷凍サイクル運転制御処理を実行する。

まず、圧縮機１１の回転速度を電子制御装置から与えられる指令値に設定する（ステップ１００）。これにより、圧縮機１１は冷媒を吸入して圧縮して吐出する。凝縮器１２は、圧縮機１１から吐出される高温高圧冷媒を放熱しつつ凝縮する。この凝縮された冷媒は、膨張弁１３の絞り通路を通過することにより、減圧膨張される。この膨張弁１３の絞り通路を通過した冷媒は、蒸発器１４において、送風ファン１４ａから送風される送風空気から吸熱する。この吸熱した冷媒は、アキュムレータ１５において、液冷媒とガス冷媒とに分離される。そして、液冷媒はアキュムレータ１５内に貯められて、ガス冷媒は圧縮機１１の入口に導かれる。これにより、冷媒が圧縮機１１→凝縮器１２→膨張弁１３→蒸発器１４→アキュムレータ１５→圧縮機１１の順に循環する。

次に、センサ１６ａ、１６ｂの検出値を読み込む（ステップ１１０）。その後、ステップ１２０においてセンサ１６ａ、１６ｂの検出値に基づいて凝縮器１２の出口側冷媒の過冷却度ＳＣを求める。

具体的には、冷媒圧力−飽和温度マップによって、センサ１６ｂの検出圧力（すなわち、凝縮器１２から流出される冷媒圧力）に対応関係である冷媒の飽和温度（℃）を求める。冷媒圧力−飽和温度マップは、冷媒圧力および冷媒の飽和温度が１対１で特定される関係を示す情報である。このため、冷媒圧力−飽和温度マップにおいて、センサ１６ｂの検出圧力に対応関係にある飽和温度（℃）として選択することになる。次に、この選択された飽和温度（℃）をＴ１とし、センサ１６ａの検出温度（すなわち、凝縮器１２の出口側の冷媒温度）（℃）をＴ２としたときに、（Ｔ１−Ｔ２）を過冷却度ＳＣとして求める。

次に、このように求めた過冷却度ＳＣを目標値に近づけるように膨張弁１３の絞り開度を制御する（ステップ１３０）。例えば、過冷却度ＳＣが目標値よりも大きいときには（すなわち、過冷却度ＳＣ＞目標値）、膨張弁１３の絞り開度を大きくして、膨張弁１３を通過する冷媒流量を増加させる。一方、過冷却度ＳＣが目標値よりも小さいときには（すなわち、過冷却度ＳＣ＜目標値）、膨張弁１３の絞り開度を小さくして、膨張弁１３を通過する冷媒流量を減少させる。これにより、過冷却度ＳＣを目標値に近づけることができる。

このようなステップ１００、１１０、１２０、１３０の各処理を繰り返すことにより、圧縮機１１の回転速度を電子制御装置からの指令値に追従させるように圧縮機１１の回転速度を制御し、かつ過冷却度ＳＣを目標値に近づけることができる。

（冷媒不足判定処理）
制御回路２０は、図３のフローチャートにしたがって、冷媒不足判定処理を実行する。

まず、ステップ２００において、圧縮機１１の回転速度を設定する。圧縮機１１の回転速度は、センサ１６ｂの検出値が凝縮圧力の目標値（以下、目標凝縮圧力という）に一致させるように決められる。凝縮圧力は、圧縮機１１の出口と膨張弁１３の入口との間の高圧側冷媒圧力である。目標凝縮圧力は、凝縮器１２で発揮する所望の加熱能力に関連する圧力値であって、予め設定されたものである。そして、センサ１６ｂの検出値が目標凝縮圧力よりも大きいときには、圧縮機１１の回転速度を下げる。センサ１６ｂの検出値が目標凝縮圧力よりも小さいときには、圧縮機１１の回転速度を上げる。

次に、ステップ２１０において、膨張弁１３の絞り開度を設定する。絞り開度の設定については、後述する。その後、ステップ２２０において、センサ１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂの検出値（すなわち、センサ値）を読み込む。次に、ステップ２３０において、センサ１６ａ、１６ｂの検出値に基づいて、過冷却度ＳＣを求める。過冷却度ＳＣの算出方法は、上記ステップ１２０の算出方法と同じであるため、その説明を省略する。これに加えて、上記ステップ２３０では、センサ１７ａ、１７ｂの検出値に基づいて蒸発器１４の出口側冷媒の過熱度ＳＨを以下の通り求める。

まず、上記冷媒圧力−飽和温度マップによって、センサ１７ｂによって検出される蒸発圧力に対応関係にある冷媒の飽和温度（℃）を求める。蒸発圧力は、膨張弁１３の出口と圧縮機１１の入口との間の低圧側冷媒圧力である。このため、冷媒圧力−飽和温度マップにおいて、センサ１７ｂの検出圧力に対応関係にある飽和温度（℃）として選択することになる。次に、この選択された飽和温度（℃）をＴ４とし、センサ１７ａの検出温度（すなわち、蒸発器１４の出口側の冷媒温度）（℃）をＴ３としたときに、（Ｔ３−Ｔ４）を過熱度ＳＨとして求める。

次に、ステップ２４０において、過冷却度ＳＣと過熱度ＳＨとに基づいて、冷媒回路１０ａ内の冷媒量が不足しているか否かについて次の通り判定する。

すなわち、過冷却度ＳＣが基準値Ｔａよりも小さいか否かを判定し、かつ過熱度ＳＨが基準値Ｔｂよりも大きいか否かを判定する。ここで、過冷却度ＳＣが基準値Ｔａ未満で、かつ過熱度ＳＨが基準値Ｔｂ以上であるときには、冷媒回路１０ａ内の冷媒量が必要冷媒量よりも少なくて、冷媒回路１０ａ内の冷媒量が不足しているとしてＹＥＳと判定する。

一方、過冷却度ＳＣが基準値Ｔａ未満で、かつ過熱度ＳＨが基準値Ｔｂ未満であるときには、冷媒回路１０ａ内の冷媒量が必要冷媒量よりも多いとしてＮＯと判定する。過冷却度ＳＣが基準値Ｔａ以上で、かつ過熱度ＳＨが基準値Ｔｂ以上であるときには、冷媒回路１０ａ内の冷媒量が必要冷媒量よりも多いとしてＮＯと判定する。過冷却度ＳＣが基準値Ｔａ以上で、かつ過熱度ＳＨが基準値Ｔｂ未満であるときには、冷媒回路１０ａ内の冷媒量が必要冷媒量よりも多いとしてＮＯと判定する。

なお、本実施形態の基準値Ｔａとしては、予め決められた温度として例えば１０℃が用いられる。基準値Ｔｂとしては、予め決められた温度として例えば５℃が用いられる。

ここで、必要冷媒量は、冷媒回路１０ａにおいて、冷凍サイクルを作動させるために必要な冷媒量である。つまり、必要冷媒量は、圧縮機１１を稼働した状態で、蒸発器１４で吸熱して熱を凝縮器１２から放熱する際に必要な冷媒量である。必要冷媒量は、後述するように、膨張弁１３の絞り開度が小さくなるほど、多くなる。

このようなステップ２４０においてＮＯと判定したときには、次のステップ２５０において、過冷却度ＳＣが基準値Ｔａ以上であるか否かを判定する。過冷却度ＳＣが基準値Ｔａ未満であるときには、ＮＯと判定してステップ２００に戻る。このため、冷媒回路１０ａ内の冷媒量が必要冷媒量よりも多く、かつ過冷却度ＳＣが基準値Ｔａ未満である限り、ステップ２００、２１０、２２０、２３０、ステップ２４０のＮＯ判定、およびステップ２５０のＮＯ判定を繰り返す。

このことにより、圧縮機１１の回転速度がセンサ１６ｂの検出値によって制御されて、凝縮圧力が目標凝縮圧力に近づくことになる。つまり、凝縮圧力が安定化することになる。

ここで、圧縮機１１を起動してから凝縮圧力が安定状態に至る前では、過冷却度ＳＣおよび過熱度ＳＨが不安定な状態になる（図４（ｃ）（ｄ）参照）。

そこで、本実施形態では、凝縮圧力と目標凝縮圧力との間の差圧ΔＰ（＝｜凝縮圧力−目標凝縮圧力｜）が一定値未満になるタイミングｔａ（図４（ａ）（ｂ）参照）以降において、膨張弁１３の絞り開度を次のように制御する（ステップ２１０）。

すなわち、膨張弁１３の絞り通路を全開した開度（以下、全開開度という）を初期開度とし、初期開度から、ステップ２１０毎に、絞り開度を一定開度ずつ縮小させる。つまり、膨張弁１３の絞り通路を全開した状態から、絞り開度を時間経過に伴って徐々に小さくする。

これにより、絞り開度の初期開度を凝縮器１２の出口側冷媒が気液二相状態になる開度とし、冷媒回路１０ａを構成する機器の運転状態量に関係なく、膨張弁１３の絞り通路を通過する冷媒流量を時間経過に伴って連続的に減らすことになる。なお、機器の運転状態量は、例えば、過冷却度ＳＣ、過熱度ＳＨ、圧縮機１１の消費電力、アキュムレータ１５内の液冷媒量である。

このように圧縮機１１を駆動しつつ、膨張弁１３の絞り開度を初期開度から時間経過に伴って縮小する状態で、センサ１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂの検出値に基づいて過冷却度ＳＣおよび過熱度ＳＨを繰り返し算出する。この算出毎に、過冷却度ＳＣおよび過熱度ＳＨに基づいて、冷媒回路１０ａ内の冷媒量が不足しているか否かを判定する（ステップ２４０）。

その後、ステップ２４０において、冷媒回路１０ａ内の冷媒量が不足しているとして、ＹＥＳと判定したときには、当該冷媒不足判定処理を終了する。この場合には、冷凍サイクル運転制御処理の実行が禁止される。一方、ステップ２５０において、過冷却度ＳＣが基準値Ｔａ以上になると、冷媒回路１０ａ内の冷媒量が必要冷媒量よりも多いとしてＹＥＳと判定して、当該冷媒不足判定処理を終了する。つまり、冷媒回路１０ａの冷媒量が適量である場合には、ステップ２５０においてＹＥＳと判定して、冷凍サイクル運転制御処理を開始する。

次に、本実施形態の膨張弁１３の絞り開度と冷媒回路１０ａの必要冷媒量との関係について図５のモリエル線図を用いて説明する。

まず、図５において縦軸を冷媒圧力として、横軸を比エンタルピ（ｋＪ／ｋｇ）とし、点線（Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ）は絞り開度が比較的小さい場合の冷凍サイクルのサイクルバランス、実線（Ｆ−Ｇ−Ｈ−Ｉ−Ｊ）は絞り開度が比較的大きい場合の冷凍サイクルのサイクルバランスを示す。

図５中のＡ−Ｂ間（或いは、Ｆ−Ｇ間）の工程は、圧縮機１１で冷媒を吸入圧縮する工程である。Ｂ−Ｃ間（或いは、Ｇ−Ｈ間）の工程は、凝縮器１２で冷媒を放熱凝縮する工程である。Ｃ−Ｄ間（或いは、Ｈ−Ｉ間）の工程は、膨張弁１３で冷媒を減圧する工程である。Ｄ−Ｅ間（或いは、Ｉ−Ｊ間）の工程は、蒸発器１４で冷媒が蒸発して吸熱する工程である。Ｅ−Ａ間（或いは、Ｊ−Ｆ間）は、アキュムレータ１５や冷媒配管の圧力損失を示している。

まず、膨張弁１３の絞り開度が小さい場合は、膨張弁１３の流量特性に基づき圧縮機１１で吐出される冷媒流量を流すために必要な前後差圧を確保するよう、凝縮圧力（図５中のＰ１）は上昇し、蒸発圧力（図５中Ｐ２）は低下する。

なお、前後差圧とは、膨張弁１３の入口側冷媒圧力（すなわち、凝縮圧力）と膨張弁１３の出口側冷媒圧力（すなわち、蒸発圧力）との間の差圧である。

そして、凝縮圧力が上昇すると、凝縮器１２における冷媒と空気との温度差が拡大するため、凝縮器１２内の凝縮作用が促進されて凝縮器１２の出口側冷媒は過冷却度が増加する。過冷却度は、飽和液線および点Ｃの間の比エンタルピの差分に相当する。その結果、凝縮器１２の出口付近の冷媒は過冷却状態となるため、冷媒回路１０ａ内の必要冷媒量は増加する。

一方、膨張弁１３の絞り開度を大きくした場合は、凝縮圧力（図５中Ｐ３）が低下し、蒸発圧力（図５中Ｐ４）は上昇する。このため、膨張弁１３の流量特性に基づき圧縮機１１で吐出される冷媒流量を流すために必要な前後差圧が確保される。そして、凝縮圧力が低下すると、凝縮器１２での冷媒と空気の温度差が縮小するため、凝縮器１２内での凝縮作用が抑制されて凝縮器１２の出口側冷媒は乾き度が増加する。乾き度は、液冷媒とガス冷媒を含む冷媒中に含まれるガス冷媒が占める重量比率（ｋｇ／ｋｇ）である。その結果、凝縮器１２の出口付近の冷媒は気液二相状態となるため、冷媒回路１０ａ内の必要冷媒量は減少する。このように膨張弁１３の絞り開度が冷媒回路１０ａ内の必要冷媒量に影響を与えることになる。

次に、上述した膨張弁１３の絞り開度および必要冷媒量の関係を踏まえて、本実施形態の作用効果について図６を参照して説明する。図６は、絞り開度と必要冷媒量Ｈとの間の関係と、凝縮器１２出口側冷媒の状態量（具体的には、過冷却度ＳＣ、乾き度）と必要冷媒量Ｈとの間の関係とを示すグラフである。図６の横軸において飽和液線と交差する点を、過冷却度ＳＣおよび乾き度のそれぞれの基準値としての零（０）としている。

上記特許文献１では、圧縮機１１の起動と共に膨張弁１３の絞り開度はサイクル効率が最大に近づくように凝縮器１２の出口側冷媒が過冷却域となる開度域Ｋ１（図６参照）で調整される。開度域Ｋ１では、冷媒回路１０ａ内の冷媒量（すなわち、残存量）が規定量より少ない状態となる。このため、絞り開度を開度域Ｋ１にして圧縮機１１を起動させた場合、起動時点より冷媒不足運転となり、精度良く冷媒不足を判定できる安定運転状態に至るまで冷媒不足運転を継続する必要がある。安定運転状態は、冷凍サイクルを規定する凝縮圧力、蒸発圧力、過熱度ＳＨ、および過冷却度ＳＣがそれぞれ安定した状態である。

本実施形態では、膨張弁１３の絞り通路を全開した全開開度を膨張弁１３の初期開度としている。このため、凝縮器１２の出口側冷媒が気液二相域となる開度域Ｋ２（図６参照）で膨張弁１３の初期開度が調整されることになる。開度域Ｋ２では、冷媒回路１０ａ内の冷媒量が規定量より少ない状態で圧縮機１１を起動させた場合でも、冷媒不足運転にならない。つまり、冷媒量が足りている状態から圧縮機の稼働を開始させることが可能になる。冷媒不足運転は、冷媒回路１０ａ内の冷媒量が必要冷媒量よりも少ない状態で圧縮機１１を運転させることである。規定量は、必要冷媒量に対して冷媒の余裕量を加算した冷媒量である。したがって、冷媒量が不足した状態で圧縮機を稼働させる期間を短くすることが可能になる。

そして、絞り開度は、その初期開度から経時的に縮小方向に調整されることで必要冷媒量が連続的に増加し、必要冷媒量が冷媒回路１０ａ内の冷媒量を超えた時点Ｋ３（図６参照）で、冷媒不足運転となる。ここで、冷媒不足運転に至る前後の冷凍サイクルの運転状態には連続性があるため、冷媒不足運転に至る時点の冷凍サイクルの運転状態は、限りなく安定運転状態に近い状態になる。つまり、絞り開度が時間経過に伴って縮小されるので、冷凍サイクルの運転状態が徐々に変化して、冷媒不足運転に至る時点の冷凍サイクルの運転状態は、ほぼ安定運転状態となる。安定運転状態は、冷凍サイクルが安定した状態である。このため、冷媒量が不足しているか否かを判定する判定精度を高めることができる。

以上により、冷媒回路１０ａ内の冷媒量が不足しているか否かを判定する判定精度を高めつつ、冷媒回路１０ａ内の冷媒量が必要冷媒量よりも少ない状態で圧縮機１１を運転させる冷媒不足運転の時間を最小限にすることができる。

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、過熱度ＳＨおよび過冷却度ＳＣを用いて冷媒不足を判定する例について説明したが、これに代えて、本実施形態では、凝縮圧力の経時的変化量を用いて冷媒不足を判定する例について説明する。

本実施形態と上記第１実施形態とは、制御回路２０で実行される冷媒不足判定処理が相違する。そこで、本実施形態の制御回路２０で実行される冷媒不足判定処理について説明する。本実施形態の制御回路２０は、図３に代わる図７のフローチャートにしたがって、冷媒不足判定処理を実行する。

まず、ステップ２００Ａにおいて、圧縮機１１の回転速度を設定する。圧縮機１１の回転速度は、一定の目標回転速度に一致させるように決められる。

次のステップ２１０において、膨張弁１３の絞り開度を一定開度ずつ縮小させる。絞り開度の設定処理については、図３のステップ２１０の処理と同じであるため、その説明を省略する。その後、ステップ２２０Ａにおいて、センサ１６ａ、１６ｂの検出値を読み込む。

このとき、ステップ２２０Ａの実行回数をＮとし、Ｎ回目のセンサ１６ｂの検出値を凝縮圧力（Ｎ）とし、（Ｎ−１）回目のセンサ１６ｂの検出値を凝縮圧力（Ｎ−１）とする。ここで、ステップ２１０毎に絞り開度を縮小する開度は、一定となる。（凝縮圧力（Ｎ）−凝縮圧力（Ｎ−１））は、絞り開度の変化量当たりの凝縮圧力の変化量になる。

ここで、絞り開度は、絞り通路を全開したときを１００％とし、絞り通路を全閉したときを０％としたとき、弁体によって変更される絞り通路の開口面積が占める比率を示す百分率である。

次のステップ２４０Ａにおいて、（凝縮圧力（Ｎ）−凝縮圧力（Ｎ−１））が基準値よりも小さいか否かを判定することにより、冷媒回路１０ａ内の冷媒量が不足しているか否かを判定する。その後、（凝縮圧力（Ｎ）−凝縮圧力（Ｎ−１））が基準値よりも大きいときにはＮＯと判定して、次のステップ２５０に移行する。このとき、上記第１実施形態と同様、センサ１６ａ、１６ｂの検出値に基づいて過冷却度ＳＣを算出し、この過冷却度ＳＣが基準値Ｔａ以上であるか否かを判定する。このとき、過冷却度ＳＣが基準値Ｔａ未満であるときには、ステップ２５０でＮＯと判定して、ステップ２００Ａに戻る。

このため、（凝縮圧力（Ｎ）−凝縮圧力（Ｎ−１））が基準値よりも大きく、かつ過冷却度ＳＣが基準値Ｔａ未満である限り、ステップ２００Ａ、２１０、２２０Ａ、ステップ２４０のＮＯ判定、およびステップ２５０のＮＯ判定を繰り返す。

このことにより、圧縮機１１の回転速度が一定の目標回転速度になるように制御されて、凝縮圧力が目標凝縮圧力に近づくことになる。そして、圧縮機１１の回転速度と目標回転速度との差圧ΔＮ（＝｜回転速度−目標回転速度｜）が一定値未満になるタイミングをタイミングｔｂ（図８（ａ）（ｂ）参照）とする。そして、タイミングｔｂ以降において、上記第１実施形態と同様、膨張弁１３の絞り通路を全開した開度を初期開度とし、この初期開度から、ステップ２１０毎に、絞り開度を一定開度ずつ縮小させる。これにより、上記第１実施形態と同様、絞り開度の初期開度を凝縮器１２の出口側冷媒が気液二相状態になる開度とし、膨張弁１３の絞り通路を通過する冷媒流量を時間経過に伴って連続的に減らすことになる。

このように圧縮機１１を駆動しつつ、膨張弁１３の絞り開度を初期開度から時間経過に伴って縮小する状態で、凝縮圧力（Ｎ）をセンサ１６ｂによって繰り返し検出する。この検出毎に、（凝縮圧力（Ｎ）−凝縮圧力（Ｎ−１））に基づいて、冷媒回路１０ａ内の冷媒量が不足しているか否かを判定する（ステップ２４０Ａ）。

その後、ステップ２４０Ａにおいて、冷媒回路１０ａ内の冷媒量が不足しているとして、ＹＥＳと判定したときには、当該冷媒不足判定処理を終了する。この場合には、冷凍サイクル運転制御処理の実行が禁止される。一方、ステップ２５０において、過冷却度ＳＣが基準値Ｔａ以上になると、冷媒回路１０ａ内の冷媒量が必要冷媒量よりも多いとしてＹＥＳと判定して、当該冷媒不足判定処理を終了する。

次に、本実施形態で凝縮圧力に基づき、冷媒回路１０ａ内の冷媒量が不足しているか否かを判定できる理由を、冷媒不足判定処理の実行時における凝縮圧力の経時変化の違いで説明する。

まず、冷媒回路１０ａ内の冷媒量が必要冷媒量よりも多い場合、圧縮機１１を一定の回転速度で稼働させると共に、膨張弁１３の絞り開度を縮小すると、所定の冷媒流量を流すために膨張弁１３の前後差圧は拡大して、凝縮圧力の上昇が促進される（図８（ｃ）中グラフａ参照）。前後差圧とは、膨張弁１３の入口側冷媒圧力と膨張弁１３の出口側冷媒圧力との間の差圧である。

一方、冷媒回路１０ａ内の冷媒量が不足している場合、圧縮機１１を一定の回転速度で稼働させると共に、膨張弁１３の絞り開度を縮小すると、過熱度ＳＨが上昇し圧縮機１１の吸入冷媒密度が低下するため、冷媒流量は低下する。その結果、膨張弁１３の前後差圧は比較的拡大せず、凝縮圧力の上昇は抑制される（図８（ｃ）中グラフｂ参照）。

以上により、ステップ２４０Ａ毎に、（凝縮圧力（Ｎ）−凝縮圧力（Ｎ−１））を、絞り開度の変化量当たりの凝縮圧力の変化量（すなわち、凝縮圧力の経時的変化量）として算出し、（凝縮圧力（Ｎ）−凝縮圧力（Ｎ−１））が基準値より小さくなると、冷媒回路１０ａ内の冷媒量が不足していると判定することができる。

（第３実施形態）
上記第２実施形態では、ステップ２４０において、絞り開度の変化量当たりの凝縮圧力の変化量を用いて冷媒量の不足を判定する例について説明したが、これに代えて、本実施形態では、圧縮機１１の消費電力を用いて冷媒量の不足を判定する例について説明する。

本実施形態では、図７のステップ２４０毎に、圧縮機１１で消費される消費電力を求めるために、インバータ回路から圧縮機１１に流れる交流電流を測定する電流センサと、インバータ回路から圧縮機１１に与えられる交流電圧を測定する電圧センサとを備える。インバータ回路は、圧縮機１１の電動モータを駆動する駆動回路である。

このようなステップ２４０では、電流センサで測定される電流値と電圧センサで測定される電圧値とを用いて圧縮機１１の消費電力を求める。Ｎ回目のステップ２４０で求めた消費電力を消費電力（Ｎ）とし、（Ｎ−１）回目のステップ２４０で求めた消費電力を消費電力（Ｎ−１）とする。消費電力（Ｎ）から消費電力（Ｎ−１）を引いた差分ΔＳ（消費電力（Ｎ）−消費電力（Ｎ−１））を圧縮機１１の消費電力の経時的変化量として求める。

ここで、上記第２実施形態で説明したように、冷媒回路１０ａ内の冷媒量が必要冷媒量よりも多い場合、圧縮機１１を一定の回転速度で稼働させると共に、膨張弁１３の絞り開度を縮小すると、冷媒流量は増大する。このため、圧縮機１１を稼働させるのに必要な動力が増大して、圧縮機１１の消費電力の上昇が促進される（図９（ｃ）中グラフｃ参照）。

一方、冷媒回路１０ａ内の冷媒量が不足している場合、圧縮機１１を一定の回転速度で稼働させると共に、膨張弁１３の絞り開度を縮小すると、過熱度ＳＨが上昇し圧縮機１１の吸入冷媒密度が低下するため、冷媒流量は低下する。このため、圧縮機１１を稼働させるのに必要な動力が低下して、圧縮機１１の消費電力の上昇が抑制される（図９（ｃ）中グラフｄ参照）。

そこで、本実施形態では、冷媒回路１０ａ内の冷媒量が不足しているか否かを判定するために、差分ΔＳが基準値よりも小さいか否かを判定する。例えば、差分ΔＳが基準値よりも小さいときには冷媒回路１０ａ内の冷媒量が不足しているとしてＹＥＳと判定する。差分ΔＳが基準値よりも大きいときには冷媒回路１０ａ内の冷媒量が必要冷媒量よりも多いとしてＮＯと判定する。

以上により、圧縮機１１の消費電力の経時的変化量を用いて冷媒量の不足を判定することができる。

（第４実施形態）
本実施形態では、上記第１〜第３の実施形態において、ステップ２４０で冷媒量が不足しているとしてＹＥＳと判定したときの膨張弁１３の絞り開度を用いて冷媒回路１０ａ内の冷媒量（すなわち、残存量）を求める例について図１０を参照して説明する。図１０は、横軸が膨張弁１３の絞り開度とし、縦軸が冷媒量とし、冷媒回路１０ａ内の必要冷媒量をグラフＨで示している。

本実施形態では、制御回路２０のメモリ（記憶手段）には、絞り開度と必要冷媒量が１対１で特定される関係を示す必要冷媒量マップが冷媒量情報として記憶されている。制御回路２０は、算出手段として、ステップ２４０で冷媒量が不足しているとしてＹＥＳと判定したときの膨張弁１３の絞り開度を検出する。さらに、制御回路２０は、算出手段として、必要冷媒量マップにおいて、この検出した絞り開度に対応関係にある必要冷媒量を冷媒回路１０ａ内の冷媒量（図１０中残存量と記す）として算出する。必要冷媒量マップは、膨張弁１３の絞り開度に対する冷媒量の関係式を示している。

なお、必要冷媒量マップは運転条件や環境条件により一義的には決まらないため、運転条件や環境条件に応じて補正してもよい。

本実施形態では、膨張弁１３の絞り開度によって演算された冷媒回路１０ａ内の冷媒量（残存量）に基づき、以下の（１）、（２）ように、情報を利用者に提供することができる。

（１）冷媒量が不足している情報に併せて、規定量と残存量（検出値）の差分から必要冷媒補充量を求め、この必要冷媒補充量を利用者に提供する。この情報により利用者は、冷媒再充填にあたり補充量を必要最小限にすることができる。

（２）冷媒量が不足していない場合にも、残存量の検出値の記憶蓄積させておくことにより、冷媒量が不足した状態に至る予測時期を推定し、この推定した予測時期を利用者に提供する。

（他の実施形態）
上記第１〜第４実施形態では、ステップ２００において、センサ１６ｂの検出値が目標凝縮圧力に一致させるように圧縮機１１の回転速度を制御した例について説明したが、これに代えて、次のようにしてもよい。

すなわち、圧縮機１１の回転速度は、センサ１７ｂの検出値が蒸発圧力の目標値（以下、目標蒸発圧力という）に一致させるように決められる。目標蒸発圧力は、蒸発器１４で発揮する所望の冷却能力に関連する圧力値であって、予め設定されたものである。そして、センサ１７ｂの検出値が目標蒸発圧力よりも大きいときには、圧縮機１１の回転速度を下げる。センサ１６ｂの検出値が目標凝縮圧力よりも小さいときには、圧縮機１１の回転速度を上げる。これにより、センサ１６ｂの検出値が目標蒸発圧力に一致させるように圧縮機１１の回転速度を制御することができる。

この場合、蒸発圧力と目標蒸発圧力との差圧ΔＰ（＝｜蒸発圧力−目標蒸発圧力｜）が一定値未満になるタイミングにおいて、膨張弁１３の絞り開度を縮小させる制御を開始する。

ここで、センサ１６ｂ（若しくは、１７ｂ）の検出値を目標凝縮圧力（若しくは、目標蒸発圧力）に一致させるように圧縮機１１を制御する場合において、利用者によって目標凝縮圧力（若しくは、目標蒸発圧力）が変更される場合には、冷凍サイクルの安定状態に至るのに要する所要時間が長くなる。冷凍サイクルの安定状態とは、凝縮圧力、蒸発圧力、目標凝縮圧力、および目標蒸発圧力がそれぞれ安定した状態である。

このように、利用者によって目標凝縮圧力（若しくは、目標蒸発圧力）が変更される場合には、上記所要時間が延長されるのを抑制するために、圧縮機１１の回転速度を一定の目標回転速度に一致させるように圧縮機１１を制御してもよい。この場合、圧縮機１１の回転速度と目標回転速度との差圧ΔＮ（＝｜圧縮機１１の回転速度−目標回転速度｜）が一定値未満になるタイミングにおいて、膨張弁１３の絞り開度を縮小させる制御を開始する。

上記第３実施形態では、冷媒回路１０ａを構成する機器の運転状態として、圧縮機１１の消費電力を採用した例について説明したが、これに代えて、次の（３）、（４）、（５）のようにしてもよい。

（３） 冷媒回路１０ａを構成する機器の運転状態として、アキュムレータ１５内の冷媒の液面高さを採用する。この場合、アキュムレータ１５内の冷媒の液面高さが第１閾値未満であるか否かを判定することにより、冷媒回路１０ａ内の冷媒量が不足しているか否かを判定する。

（４） 冷媒回路１０ａを構成する機器の運転状態として、アキュムレータ１５内の冷媒重量を採用する。この場合、アキュムレータ１５内の冷媒重量が第２閾値未満であるか否かを判定することにより、冷媒回路１０ａ内の冷媒量が不足しているか否かを判定する。

（５） 冷媒回路１０ａを構成する機器の運転状態として、アキュムレータ１５内の液冷媒の体積を採用する。この場合、アキュムレータ１５内の液冷媒の体積が第３閾値未満であるか否かを判定することにより、冷媒回路１０ａ内の冷媒量が不足しているか否かを判定する。

上記第１実施形態では、ステップ２４０において、過冷却度ＳＣと過熱度ＳＨとに基づいて、冷媒回路１０ａ内の冷媒量が不足しているか否かについて判定した例について説明したが、これに代えて、次の（６）、（７）、（８）のようにしてもよい。

（６） 過冷却度ＳＣおよび過熱度ＳＨのうち過熱度ＳＨのみに基づいて、冷媒回路１０ａ内の冷媒量が不足しているか否かを繰り返し判定する。そして、過冷却度ＳＣに関係なく、過熱度ＳＨが基準値Ｔｂよりも大きいときには、冷媒回路１０ａ内の冷媒量が必要冷媒量よりも少なくて、冷媒回路１０ａ内の冷媒量が不足していると判定する。一方、過熱度ＳＨが基準値Ｔｂよりも小さいときには、冷媒回路１０ａ内の冷媒量が必要冷媒量よりも多いと判定する。

（７） 過熱度ＳＨの経時的変化量に基づいて、冷媒回路１０ａ内の冷媒量が不足しているか否かを繰り返し判定する。

具体的には、Ｎをステップ２３０の実行回数とし、Ｎ回目のステップ２３０で算出される過熱度ＳＨの算出値を過熱度ＳＨ（Ｎ）とし、（Ｎ−１）回目のステップ２３０で算出される過熱度ＳＨの算出値を過熱度ＳＨ（Ｎ−１）とする。そして、ステップ２３０毎に、過熱度ＳＨ（Ｎ）と過熱度ＳＨ（Ｎ−１）との差分ΔＳＨ｛＝過熱度ＳＨ（Ｎ）−過熱度ＳＨ（Ｎ−１）｝を過熱度ＳＨの経時的変化量として繰り返し求める。

ここで、過熱度ＳＨの経時的変化量が基準値Ｋａ以上であるときには、冷媒回路１０ａ内の冷媒量が必要冷媒量よりも少なくて、冷媒回路１０ａ内の冷媒量が不足していると判定する。一方、過熱度ＳＨの経時的変化量が基準値Ｋａ未満であるときには、冷媒回路１０ａ内の冷媒量が必要冷媒量よりも多いと判定する。

このように過熱度ＳＨの経時的変化量を用いて冷媒回路１０ａ内の冷媒量の適否を判定する場合には、センサ１７ａ、１７ｂの検出値の精度が有る程度低くても、冷媒回路１０ａ内の冷媒量の適否を精度良く判定することができる。
（８） 過熱度ＳＨの経時的変化量と過冷却度ＳＣの経時的変化量とに基づいて、冷媒回路１０ａ内の冷媒量が不足しているか否かを繰り返し判定する。

具体的には、上記（６）と同様、Ｎをステップ２３０の実行回数とし、Ｎ回目のステップ２３０で算出される過熱度ＳＨの算出値を過熱度ＳＨ（Ｎ）とする。（Ｎ−１）回目のステップ２３０で算出される過熱度ＳＨの算出値を過熱度ＳＨ（Ｎ−１）とする。

これに加えて、Ｎ回目のステップ２３０で算出される過冷却度ＳＣの算出値を過冷却度ＳＣ（Ｎ）とし、（Ｎ−１）回目のステップ２３０で算出される過冷却度ＳＣの算出値を過冷却度ＳＣ（Ｎ−１）とする。

そして、Ｎ回目のステップ２３０において、過冷却度ＳＣ（Ｎ）から過冷却度ＳＣ（Ｎ−１）を引いた差分ΔＳＣ｛＝過冷却度ＳＣ（Ｎ）−過冷却度ＳＣ（Ｎ−１）｝を過冷却度ＳＣの経時的変化量として繰り返し求める。これに加えて、過熱度ＳＨ（Ｎ）から過熱度ＳＨ（Ｎ−１）を引いた差分ΔＳＨ｛＝過熱度ＳＨ（Ｎ）−過熱度ＳＨ（Ｎ−１）｝を過熱度ＳＨの経時的変化量として繰り返し求める。

例えば、Ｎ回目のステップ２４０において、過冷却度ＳＣの経時的変化量が基準値Ｋａ未満で、かつ過熱度ＳＨの経時的変化量が基準値Ｋｂ以上であるときに、冷媒回路１０ａ内の冷媒量が不足していると判定する。

一方、Ｎ回目のステップ２４０において、次の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のとき、冷媒回路１０ａ内の冷媒量が必要冷媒量よりも多いと判定する。

（ａ）は、過冷却度ＳＣの経時的変化量が基準値Ｋａ未満で、かつ過熱度ＳＨの経時的変化量が基準値Ｋｂ未満である場合である。（ｂ）は、過冷却度ＳＣの経時的変化量が基準値Ｋａ以上で、かつ過熱度ＳＨの経時的変化量が基準値Ｋｂ未満である場合である。（ｃ）は、過冷却度ＳＣの経時的変化量が基準値Ｋａ以上で、かつ過熱度ＳＨの経時的変化量が基準値Ｋｂ以上である場合である。

（９） 過熱度ＳＨと過冷却度ＳＣの経時的変化量とに基づいて、冷媒回路１０ａ内の冷媒量が不足しているか否かを繰り返し判定する。

具体的には、過冷却度ＳＣの経時的変化量が基準値未満で、かつ過熱度ＳＨが基準値以上であるときに、冷媒回路１０ａ内の冷媒量が不足していると判定する。一方、次の（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）のとき、冷媒回路１０ａ内の冷媒量が必要冷媒量よりも多いと判定する。（ｄ）は、過冷却度ＳＣの経時的変化量が基準値未満で、かつ過熱度ＳＨが基準値未満である場合である。（ｅ）は、過冷却度ＳＣの経時的変化量が基準値以上で、かつ過熱度ＳＨが基準値未満である場合である。（ｆ）は、過冷却度ＳＣの経時的変化量が基準値以上で、かつ過熱度ＳＨが基準値以上である場合である。

（１０） 過熱度ＳＨの経時的変化量と過冷却度ＳＣとに基づいて、冷媒回路１０ａ内の冷媒量が不足しているか否かを繰り返し判定する。

具体的には、過冷却度ＳＣが基準値未満で、かつ過熱度ＳＨの経時的変化量が基準値以上であるときに、冷媒回路１０ａ内の冷媒量が不足していると判定する。一方、次の（ｇ）、（ｈ）、（ｉ）のとき、冷媒回路１０ａ内の冷媒量が必要冷媒量よりも多いと判定する。（ｇ）は、過冷却度ＳＣが基準値未満で、かつ過熱度ＳＨの経時的変化量が基準値未満である場合である。（ｈ）は、過冷却度ＳＣが基準値以上で、かつ過熱度ＳＨの経時的変化量が基準値未満である場合である。（ｉ）は、過冷却度ＳＣが基準値以上で、かつ過熱度ＳＨの経時的変化量が基準値以上である場合である。

さらに、上記第２、第３実施形態では、冷凍サイクル装置において亜臨界サイクルを構成した例について説明したが、これに代えて、冷媒として例えば二酸化炭素を採用して、冷凍サイクル装置において高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超える超臨界サイクルを構成してもよい。同様に、上記（４）、（５）の場合においても、冷凍サイクル装置において高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超える超臨界サイクルを構成してもよい。

上記第１〜第４の実施形態では、膨張弁１３の絞り開度を時間経過に伴って連続的に小さくした例について説明したが、これに代えて、膨張弁１３の絞り開度を時間経過に伴って段階的に小さくしてもよい。

上記第１、第２実施形態では、圧縮機１１として電動圧縮機を用いた例について説明したが、これに代えて、圧縮容量を変化させて冷媒吐出容量を変化させる可変容量型の圧縮機を圧縮機１１として用いてもよい。

上記第１〜第４の実施形態では、冷凍サイクル装置１０を車両用空調装置に適用した例について説明したが、これに代えて、車両用空調装置以外の設置型空調装置、冷蔵庫、冷凍庫などの各種の機器に冷凍サイクル装置１０を適用してもよい。

上記第１〜第４の実施形態では、膨張弁１３の絞り開度を初期開度にした際に、冷媒回路１０ａ内の冷媒量が必要冷媒量よりも多い状態にするために、初期開度を全開開度にした例について説明したが、これに限らず、次のようにしてもよい。

すなわち、冷媒回路１０ａ内の冷媒量が必要冷媒量よりも多い状態になるならば、膨張弁１３の絞り開度において、全開開度に近い開度を初期開度としてもよい。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

以上のように構成した第１〜第４の実施形態において次の（１１）〜（１６）のように本発明の特許請求項の範囲を表現してもよい。
（１１） 冷凍サイクル装置において、検出手段は、運転実施手段の実行中に蒸発器から流出される冷媒の過熱度を繰り返し検出する過熱度検出手段を備える。そして、Ｎ回目に過熱度検出手段が検出した過熱度（Ｎ）とし、（Ｎ−１）回目に過熱度検出手段が検出した過熱度（Ｎ−１）としたときに、冷媒不足判定手段は、過熱度（Ｎ）と過熱度（Ｎ−１）との差分が第１基準値以上であるとき、冷媒回路内の冷媒量が不足していると判定することを特徴とする。
（１２） 冷凍サイクル装置において、検出手段は、運転実施手段の実行中に蒸発器から流出される冷媒の過熱度を繰り返し検出する過熱度検出手段と、運転実施手段の実行中に放熱器から流出される冷媒の過冷却度を繰り返し検出する過冷却度検出手段とを備える。そして、Ｎ回目に過熱度検出手段が検出した過熱度（Ｎ）とし、（Ｎ−１）回目に過熱度検出手段が検出した過熱度（Ｎ−１）とする。Ｎ回目に過冷却度検出手段が検出した過冷却度（Ｎ）とし、（Ｎ−１）回目に過冷却度検出手段が検出した過冷却度（Ｎ−１）とする。冷媒不足判定手段は、過熱度（Ｎ）と過熱度（Ｎ−１）との差分が第１基準値以上であり、かつ過冷却度（Ｎ）と過冷却度（Ｎ−１）との差分が第２基準値未満であるときに、冷媒回路内の冷媒量が不足していると判定することを特徴とする。
（１３） 冷凍サイクル装置において、検出手段は、蒸発器から流出される冷媒の過熱度を繰り返し検出する過熱度検出手段である。そして、冷媒不足判定手段は、過熱度検出手段の検出値が第３基準値以上であるときに、冷媒回路内の冷媒量が不足していると判定することを特徴とする。
（１４） 冷凍サイクル装置において、検出手段は、蒸発器から流出される冷媒の過熱度を繰り返し検出する過熱度検出手段と、放熱器から流出される冷媒の過冷却度を繰り返し検出する過冷却度検出手段とを備える。冷媒不足判定手段は、過熱度検出手段の検出値が第３基準値以上であり、かつ過冷却度検出手段の検出値が第４基準値以下であるときに、冷媒回路内の冷媒量が不足していると判定することを特徴とする。
（１５） 冷凍サイクル装置において、検出手段は、冷媒回路のうち高圧側冷媒圧力を検出する圧力検出手段の検出値に基づいて、絞り通路の開度の変化量当たりの高圧側冷媒圧力の変化量を求める変化量算出手段を備える。冷媒不足判定手段は、変化量算出手段によって求められる高圧側冷媒圧力の変化量が第５基準値以下であるか否かを判定することにより、冷媒回路内の冷媒量が不足しているか否かを判定することを特徴とする。
（１６） 冷凍サイクル装置において、圧縮機は、電動モータにより駆動されて冷媒を圧縮して吐出する電動圧縮機である。検出手段は、電動圧縮機の電動モータに消費される消費電力を機器の運転状態として求める電力検出手段の検出値に基づいて、絞り通路の開度の変化量当たりの消費電力の変化量を求める消費電力変化量算出手段を備える。冷媒不足判定手段は、消費電力変化量算出手段によって求められる消費電力の変化量が第６基準値以下であるか否かを判定することにより、冷媒回路内の冷媒量が不足しているか否かを判定することを特徴とする。

以下、上記第１〜第４実施形態の構成要素と本発明の特許請求の範囲との対応関係について示す。すなわち、圧縮機１１、アキュムレータ１５が冷媒回路を構成する機器に相当し、ステップ２００、２００Ａ、２１０が運転実施手段を構成し、ステップ２４０、２４０Ａが冷媒不足判定手段を構成する。ステップ２２０、２２０Ａが検出手段（過熱度検出手段、過冷却度検出手段）に相当する。

１０ 冷凍サイクル装置
１０ａ 冷媒回路
１１ 圧縮機
１２ 凝縮器（放熱器）
１３ 膨張弁
１４ 蒸発器
１５ アキュムレータ
２０ 制御回路
１６ａ、１６ｂ センサ
１７ａ、１７ｂ センサ
１８ 始動スイッチ

Claims (4)

1. 冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１）と、前記圧縮機から吐出された高温高圧冷媒を放熱させる放熱器（１２）と、前記放熱器から流出した高温高圧冷媒を減圧させる絞り通路の開度を変更可能に構成された可変絞り機構（１３）と、前記可変絞り機構にて減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器（１４）と、前記蒸発器から流出される冷媒を液冷媒とガス冷媒に分離して前記液冷媒を貯めて前記ガス冷媒を前記圧縮機の入口に導くアキュムレータ（１５）とを有して前記冷媒を循環させる冷媒回路（１０ａ）と、
   前記冷媒回路内の前記冷媒の状態、或いは前記冷媒回路を構成する機器（１１、１５）の運転状態を検出する検出手段（Ｓ２２０、Ｓ２２０Ａ）と、
   前記放熱器の出口側冷媒が気液二相状態になる開度を前記絞り通路の開度の初期開度とし、前記初期開度から時間の経過に伴って前記絞り通路の開度を縮小しつつ、前記圧縮機を稼働させる運転実施手段（Ｓ２００、Ｓ２００Ａ、Ｓ２１０）と、
   前記運転実施手段の実行中に前記検出手段によって検出された検出値に基づいて、前記冷媒回路内の冷媒量が不足しているか否かを繰り返し判定する冷媒不足判定手段（Ｓ２４０、Ｓ２４０Ａ）と、を備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。
2. 前記検出手段は、前記運転実施手段の実行中に前記蒸発器から流出される冷媒の過熱度を繰り返し検出する過熱度検出手段を備え、
   前記冷媒不足判定手段は、前記冷媒回路内の冷媒量が不足しているか否かを判定する際に、前記過熱度検出手段によって検出される過熱度、および前記過熱度の経時的変化量のうちいずれか一方を用い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。
3. 前記検出手段は、前記運転実施手段の実行中に前記蒸発器から流出される冷媒の過熱度を繰り返し検出する過熱度検出手段と、
   前記運転実施手段の実行中に前記放熱器から流出される冷媒の過冷却度を繰り返し検出する過冷却度検出手段と、を備え、
   前記冷媒不足判定手段は、前記冷媒回路内の冷媒量が不足しているか否かを判定する際に、前記過熱度検出手段によって検出される過熱度および前記過熱度の経時的変化量のうちいずれか一方と、前記過冷却度検出手段によって検出される過冷却度および前記過冷却度の経時的変化量のうちいずれか一方とを用い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。
4. 前記冷媒回路内に必要である必要冷媒量と前記絞り通路の開度とが１対１で特定される冷媒量情報を記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶される冷媒量情報に基づいて、前記冷媒回路内に冷媒量が不足していると前記冷媒不足判定手段が判定したときの前記絞り通路の開度に対応する前記必要冷媒量を前記冷媒回路内の冷媒量として求める算出手段と、を備え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。

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