JP6338019B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

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本出願は、２０１５年６月２４日に出願された日本出願番号２０１５−１２６７８７号に基づくものであって、ここにその記載内容を援用する。

本開示は、冷凍サイクル装置に関する。

従来、サイクル内の高圧冷媒の圧力に基づいて、サイクル内における冷媒不足を判断し、冷媒不足時に圧縮機の保護するようにしたヒートポンプ式冷暖房装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

具体的には、特許文献１には、圧縮機の運転開始から所定時間経過後のサイクル内における高圧冷媒の圧力が、大気圧よりも僅かに高い圧力値以下である場合に、冷媒不足として圧縮機の運転を停止することが開示されている。

特開平０８−３１３１２３号公報

ところで、冷凍サイクル装置に適用される冷媒は、温度が低くなるに伴って圧力が低下する特性を有する。例えば、Ｒ１３４ａのような冷媒は、外気温が例えば−３０℃以下となる極低温条件下において、高圧冷媒の圧力が大気圧（約１０１．３ｋＰａ）以下となることがある。

このため、特許文献１の如く、サイクル内における高圧冷媒の圧力が大気圧よりも僅かに高い圧力値以下である場合に冷媒不足と判定すると、実際には冷媒の充填量が許容範囲内であっても、判定結果が冷媒不足になってしまうことがある。このことは、圧縮機を不必要に停止させてしまうことになることから好ましくない。

本開示は、外部環境の温度によらず、冷媒の充填量の不足を適切に判定可能な冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明者らは鋭意検討した。この結果、本発明者らは、冷凍サイクル装置のサイクル内に充填された冷媒の充填量が足りている正常状態と、冷媒の充填量が不足している冷媒不足状態とでは、減圧機構の絞り開度を小さくした際の冷凍サイクル装置の挙動が異なるとの知見を得た。

すなわち、サイクル内における冷媒の充填量が足りている正常状態では、圧縮機の稼働時に減圧機構の絞り開度を小さくすると、蒸発器における吸熱量が増加することで、放熱器における放熱能力が増加する傾向があることを本発明者らは見出した。

これに対して、サイクル内における冷媒の充填量が不足している冷媒不足状態では、圧縮機の稼働時に減圧機構の絞り開度を小さくすると、或る絞り開度以下において放熱器における放熱能力が減少する傾向があることを本発明者らは見出した。

本発明者らは、サイクル内における冷媒の充填量が足りている正常状態、および冷媒不足状態における冷凍サイクル装置の挙動の違いに着眼し、上記目的を達成可能な冷凍サイクル装置を案出した。

本開示の１つの観点において、冷凍サイクル装置は、
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
圧縮機から吐出された高圧冷媒を放熱する放熱器と、
放熱器を通過した高圧冷媒を減圧させる減圧機構と、
減圧機構にて減圧された低圧冷媒を蒸発させる蒸発器と、
蒸発器を通過した低圧冷媒の気液を分離して、分離された気相冷媒を圧縮機の吸入口側へ流出させるアキュムレータと、
サイクル内に充填された冷媒の充填量が不足する冷媒不足状態であるか否かを判定する充填量判定処理を実行する充填量判定部と、
圧縮機の稼働状態を制御する圧縮機制御部と、
減圧機構の絞り開度を制御する減圧機構制御部と、を備える。

そして、冷凍サイクル装置の充填量判定部は、圧縮機制御部が圧縮機を稼働させている状態で減圧機構制御部が減圧機構の絞り開度を小さくする際、放熱器における放熱能力が減少傾向を示す場合に、冷媒不足状態であると判定する。

このように、圧縮機の稼働時に減圧機構の絞り開度が小さくした際の放熱器の放熱能力の変化に基づいて、冷媒不足状態であるか否かを判定する構成とすれば、外部環境の温度や冷媒の特性等によらず、冷媒不足状態であるか否かを適切に判定することが可能となる。

ここで、放熱器における放熱能力は、高圧冷媒の圧力に相関して変化する傾向がある。具体的には、放熱器における放熱能力は、高圧冷媒の圧力の低下に伴って減少し、高圧冷媒の圧力の上昇に伴って増加する傾向がある。

そこで、本開示の別の観点において、冷凍サイクル装置は、圧縮機の冷媒吐出口側から減圧機構の冷媒入口側に至る高圧冷媒の圧力を検出する高圧側圧力検出部を備える。そして、冷凍サイクル装置の充填量判定部は、圧縮機制御部が圧縮機を稼働させている状態で減圧機構制御部が減圧機構の絞り開度を小さくする際、高圧冷媒の圧力の変化が減少傾向を示す場合に、冷媒不足状態であると判定する。

このように、放熱器における放熱能力に相関して変化する高圧冷媒の圧力に基づいて、冷媒不足状態であるか否かを判定する構成とすれば、冷媒不足状態であるか否かの判定精度の向上を図ることが可能となる。

第１実施形態に係る冷凍サイクル装置を備える車両用空調装置の全体構成図である。 第１実施形態に係る冷凍サイクル装置の空調制御装置を示すブロック図である。 第１実施形態に係る空調制御装置が実行する空調制御処理の流れを示すフローチャートである。 第１実施形態に係る空調制御装置が実行する通常空調処理の流れを示すフローチャートである。 第１実施形態に係る車両用空調装置の各運転モードにおける低圧側開閉弁の開閉状態を示す図表である。 第１実施形態に係る車両用空調装置の各運転モードにおける各膨張弁の開度を示す図表である。 第１実施形態に係る車両用空調装置の冷房モード時、および除湿暖房モード時における冷媒の流れを示す模式的な構成図である。 第１実施形態に係る車両用空調装置の暖房モード時における冷媒の流れを示す模式的な構成図である。 冷媒の充填量が適正な量である場合の充填量判定処理の実行時における吐出冷媒圧力の変化を示す図表である。 冷媒の充填量が不足している場合の充填量判定処理の実行時における吐出冷媒圧力の変化を示す図表である。 第１膨張弁の絞り開度と凝縮器出口側のエンタルピとの相関特性を示す特性図である。 凝縮器出口側のエンタルピと冷凍サイクル装置における必要冷媒量との関係を示す特性図である。 冷媒の充填量が不足している場合の充填量判定処理の実行時における凝縮器出口側のエンタルピに対する過熱度、および吐出冷媒圧力の変化を示す図表である。 第１実施形態に係る空調制御装置が実行する充填量判定処理の流れを示すフローチャートである。 第２実施形態に係る空調制御装置が実行する空調制御処理の流れを示すフローチャートである。 第３実施形態に係る空調制御装置が実行する空調制御処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、先行する実施形態で説明した事項と同一もしくは均等である部分には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する場合がある。

また、以下の実施形態において、構成要素の一部だけを説明している場合、構成要素の他の部分に関しては、先行する実施形態において説明した構成要素を適用することができる。

さらに、複数の実施形態がある場合は、特に組み合わせに支障が生じない範囲であれば、特に明示していない場合であっても、各実施形態同士を部分的に組み合わせることができる。

（第１実施形態）
まず、第１実施形態について、図１〜図１４を参照して説明する。本実施形態では、本開示の冷凍サイクル装置１０を車両用空調装置１に適用した例について説明する。

本実施形態の車両用空調装置１は、空調対象空間である車室内を冷房する冷房モード、車室内を除湿しながら暖房する除湿暖房モード、車室内を暖房する暖房モードに切替可能に構成されている。

また、本実施形態の車両用空調装置１は、乗員が車両に搭乗した状態で車室内を空調する通常空調の他に、乗員が車両に搭乗する前に、車室内を空調するプレ空調を実行可能に構成されている。本実施形態の車両用空調装置１は、図示しない車載バッテリや、外部電源から供給される電力によりプレ空調を実行するように構成されている。

図１に示すように、本実施形態の車両用空調装置１は、主たる構成要素として、冷凍サイクル装置１０、および室内空調ユニット３０を備えている。

冷凍サイクル装置１０は、圧縮機１１、室内凝縮器１２、第１膨張弁１３、室外熱交換器１４、第２膨張弁１８、室内蒸発器１９、およびアキュムレータ２２を備える蒸気圧縮式の冷凍サイクルで構成されている。

本実施形態の冷凍サイクル装置１０では、冷媒としてＨＦＣ系冷媒（例えば、Ｒ１３４ａ）を採用しており、サイクル内の高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない蒸気圧縮式の亜臨界冷凍サイクルを構成している。勿論、冷媒としては、ＨＦＯ系冷媒（例えば、Ｒ１２３４ｙｆ）等が採用されていてもよい。

冷凍サイクル装置１０の冷媒には、圧縮機１１内部の各種構成要素を潤滑するための潤滑油である冷凍機油が混入されている。潤滑油は、その一部が冷媒とともにサイクルを循環する。

冷凍サイクル装置１０の構成機器である圧縮機１１は、図示しない車両のボンネットの内部空間に配置されている。圧縮機１１は、冷凍サイクル装置１０において、冷媒を吸入し、圧縮して吐出する機能を果たす。

圧縮機１１は、図示しない圧縮機構を図示しない電動モータにて駆動する電動圧縮機で構成されている。圧縮機構としては、スクロール型圧縮機構、ベーン型圧縮機構等の各種圧縮機構を採用することができる。電動モータは、図２に示すインバータ１１ａから出力される交流電流によって、その作動が制御される交流モータである。

圧縮機１１の冷媒吐出口側には、室内凝縮器１２が接続されている。室内凝縮器１２は、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒を放熱する放熱器である。本実施形態の室内凝縮器１２は、後述する室内空調ユニット３０の空調ケース３１内に配置されている。室内凝縮器１２は、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒を送風空気と熱交換させて、室内蒸発器１９を通過した後の送風空気を加熱する熱交換器である。

室内凝縮器１２の冷媒出口側には、第１膨張弁１３が接続されている。第１膨張弁１３は、室内凝縮器１２から流出した高圧冷媒を減圧する減圧機構である。第１膨張弁１３は、絞り開度が変更可能に構成された弁体、および弁体を駆動するアクチュエータを有する。

本実施形態の第１膨張弁１３は、減圧作用を発揮する絞り状態と減圧作用を発揮しない全開状態とに設定可能な可変絞り機構で構成されている。また、第１膨張弁１３は、空調制御装置５０から出力される制御信号によって制御される電気式の可変絞り機構で構成されている。

第１膨張弁１３の冷媒出口側には、室外熱交換器１４が接続されている。室外熱交換器１４は、車両のボンネットの内部空間に配置されて、第１膨張弁１３を通過した冷媒と室外ファン１４ａから送風される車室外空気（すなわち、外気）とを熱交換させる熱交換器である。

室外熱交換器１４は、暖房モード時に、減圧機構である第１膨張弁１３を通過した低圧冷媒を蒸発させる蒸発器として機能する。また、室外熱交換器１４は、少なくとも冷房モード時に、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒を放熱させる放熱器として機能する。本実施形態の冷凍サイクル装置１０では、室外熱交換器１４が減圧機構である第１膨張弁１３を通過した低圧冷媒を蒸発させる蒸発器を構成していると解釈することができる。

ここで、室外ファン１４ａは、外気を室外熱交換器１４に流入させる送風装置である。本実施形態の室外ファン１４ａは、空調制御装置５０から出力される制御信号によって制御される電動ファンで構成されている。

室外熱交換器１４の冷媒出口側には、室外熱交換器１４から流出した冷媒の流れを分岐する低圧側分岐部１５が接続されている。低圧側分岐部１５は、３つの出入口のうち、１つを冷媒流入口とし、残りの２つを冷媒流出口とする三方継手で構成されている。

低圧側分岐部１５には、一方の冷媒流出口に低圧冷媒通路１６が接続され、他方の冷媒流出口に低圧バイパス通路１７が接続されている。低圧冷媒通路１６は、第２膨張弁１８、および室内蒸発器１９を介して後述するアキュムレータ２２へ冷媒を導く冷媒通路である。

第２膨張弁１８は、放熱器として機能する室外熱交換器１４から流出した冷媒を減圧する減圧機構である。本実施形態の第２膨張弁１８は、減圧作用を発揮する絞り状態と、冷媒の流れを遮断する全閉状態とに設定可能な可変絞り機構で構成されている。また、第２膨張弁１８は、第１膨張弁１３と同様に、空調制御装置５０から出力される制御信号によって制御される電気式の可変絞り機構で構成されている。

室内蒸発器１９は、後述する室内空調ユニット３０の空調ケース３１内のうち、室内凝縮器１２の空気流れ上流側に配置されている。室内蒸発器１９は、減圧機構である第２膨張弁１８を通過した低圧冷媒を蒸発させる蒸発器である。本実施形態の室内蒸発器１９は、第２膨張弁１８を通過した低圧冷媒を、室内凝縮器１２を通過する前の送風空気と熱交換させ、低圧冷媒を蒸発させることにより、送風空気を冷却する蒸発器である。

一方、低圧バイパス通路１７は、第２膨張弁１８および室内蒸発器１９を迂回して後述するアキュムレータ２２へ冷媒を導く冷媒通路である。低圧バイパス通路１７には、低圧バイパス通路１７を開閉する低圧側開閉弁２０が設けられている。

ここで、室外熱交換器１４から流出した冷媒は、低圧側開閉弁２０が開き、第２膨張弁１８が全閉状態となっている場合に、低圧バイパス通路１７へ流れる。また、室外熱交換器１４から流出した冷媒は、低圧側開閉弁２０が閉じ、第２膨張弁１８が絞り状態となっている場合に、低圧冷媒通路１６へ流れる。従って、本実施形態では、低圧側開閉弁２０および第２膨張弁１８が、室外熱交換器１４から流出した冷媒の冷媒通路を、低圧冷媒通路１６および低圧バイパス通路１７のいずれかに切り替える通路切替部として機能する。なお、低圧側開閉弁２０は、流路切替弁で構成してもよい。低圧側開閉弁２０を流路切替弁で構成する場合、当該流路切替弁を低圧側分岐部１５や低圧側合流部２１に配置すればよい。

室内蒸発器１９および低圧側開閉弁２０の冷媒流れ下流側には、低圧冷媒通路１６と低圧バイパス通路１７との低圧側合流部２１が接続されている。低圧側合流部２１は、３つの出入口のうち、１つを冷媒流出口とし、残りの２つを冷媒流入口とする三方継手で構成されている。

低圧側合流部２１の冷媒流出口側には、アキュムレータ２２が接続されている。アキュムレータ２２は、その内部に流入した冷媒の気液を分離して、分離された気相冷媒、および冷媒中に含まれる潤滑油を圧縮機１１の冷媒吸入口側に流出させるものである。

また、アキュムレータ２２は、その内部で分離された液相冷媒を、サイクル内の余剰冷媒を貯留する貯留部としても機能する。従って、アキュムレータ２２は、圧縮機１１に液相冷媒が吸入されることを抑制して、圧縮機１１における液圧縮を防止する機能を果たす。

次に、室内空調ユニット３０について説明する。室内空調ユニット３０は、車室内最前部の計器盤（すなわち、インストルメントパネル）の内側に配置されている。室内空調ユニット３０は、その外殻を形成するとともに、車室内への送風空気の空気通路を形成する空調ケース３１を有する。

空調ケース３１の空気流れ最上流側には、車室内空気（すなわち、内気）と外気とを切替導入する内外気切替装置３２が配置されている。内外気切替装置３２は、内気の導入口および外気の導入口の開口面積を、内外気切替ドアで調整することで、空調ケース３１内への内気の風量と外気の風量との風量割合を変化させる装置である。

内外気切替装置３２の空気流れ下流側には、内外気切替装置３２から導入される空気を車室内へ向けて送風する送風機３３が配置されている。送風機３３は、シロッコファン等の遠心ファン３３ａを電動モータ３３ｂにて駆動する電動送風機である。送風機３３は、空調制御装置５０から出力される制御電圧によって送風能力（例えば、回転数）が制御される。

送風機３３の空気流れ下流側には、室内蒸発器１９および室内凝縮器１２が、送風空気の流れに対して、室内蒸発器１９および室内凝縮器１２の順に配置されている。換言すると、室内蒸発器１９は、室内凝縮器１２に対して空気流れ上流側に配置されている。

空調ケース３１内には、室内蒸発器１９通過後の送風空気を、室内凝縮器１２を迂回して流す冷風バイパス通路３４が設けられている。また、空調ケース３１内には、室内蒸発器１９の空気流れ下流側であって、かつ、室内凝縮器１２の空気流れ上流側にエアミックスドア３５が配置されている。

エアミックスドア３５は、室内蒸発器１９通過後の送風空気のうち、室内凝縮器１２を通過させる風量と冷風バイパス通路３４を通過させる風量との風量割合を調整して、車室内へ吹き出す空気の温度を調整する温度調整部として機能する。エアミックスドア３５は、空調制御装置５０から出力される制御信号によって作動が制御される。

また、室内凝縮器１２および冷風バイパス通路３４の空気流れ下流側には、室内凝縮器１２を通過した温風、並びに、冷風バイパス通路３４を通過した冷風を合流させる図示しない合流空間が形成されている。

空調ケース３１の空気流れ最下流部には、合流空間にて合流した送風空気を、車室内へ吹き出す複数の開口穴が形成されている。図示しないが、空調ケース３１には、開口穴として、車両前面の窓ガラスの内面に向けて空気を吹き出すデフロスタ開口穴、車室内の乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すフェイス開口穴、乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフット開口穴が形成されている。

また、図示しないが、各開口穴の空気流れ上流側には、各開口穴の開口面積を調整する吹出モードドアとして、デフロスタドア、フェイスドア、フットドアが配置されている。これら吹出モードドアは、図示しないリンク機構等を介して、空調制御装置５０から出力される制御信号によってその作動が制御されるアクチュエータにより駆動される。

さらに、図示しないが、各開口穴の空気流れ下流側は、それぞれ空気通路を形成するダクトを介して、車室内に設けられたフェイス吹出口、フット吹出口、およびデフロスタ吹出口に接続されている。

次に、本実施形態の冷凍サイクル装置１０の電子制御部について、図２を参照して説明する。空調制御装置５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、およびＲＡＭ等の記憶部を含むマイクロコンピュータとその周辺回路から構成される。空調制御装置５０は、記憶部に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行う。そして、空調制御装置５０は、各種演算、処理に基づいて、出力側に接続された各種空調用の制御機器の作動を制御する。なお、空調制御装置５０の記憶部は、非遷移的実体的記憶媒体で構成される。

空調制御装置５０の入力側には、空調制御用のセンサ群が接続されている。具体的には、空調制御装置５０には、車両内外における環境の状態を検出するセンサとして、内気温を検出する内気センサ、外気温を検出する外気センサ、車室内への日射量を検出する日射センサ等が接続されている。

また、空調制御装置５０には、冷凍サイクル装置１０の作動状態を検出するセンサが接続されている。具体的には、空調制御装置５０には、室内蒸発器１９通過後の空気温度を検出する第１温度センサ５１、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒の温度を検出する第２温度センサ５２、室内凝縮器１２通過後の冷媒圧力を検出する冷媒圧力センサ５３等が接続されている。

本実施形態では、冷媒圧力センサ５３が、圧縮機１１の冷媒吐出口側から減圧機構である第１膨張弁１３の冷媒入口側に至る高圧冷媒の圧力を検出する高圧側圧力検出部を構成する。なお、説明の便宜上、本実施形態では、室内蒸発器１９通過後の空気温度を蒸発器温度Ｔｅと呼ぶことがある。また、本実施形態では、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒の温度を吐出冷媒温度Ｔｈと呼ぶことがある。さらに、本実施形態では、室内凝縮器１２通過後の冷媒圧力を吐出冷媒圧力Ｐｈと呼ぶことがある。

第１温度センサ５１としては、室内蒸発器１９の熱交換フィンの温度を蒸発器温度Ｔｅとして直接的に検出するセンサや、室内蒸発器１９を流れる冷媒の温度を蒸発器温度Ｔｅとして間接的に検出するセンサ等が考えられるが、いずれのセンサを用いてもよい。

また、第２温度センサ５２としては、圧縮機１１の吐出冷媒温度Ｔｈを直接的に検出するセンサや、室内凝縮器１２の熱交換フィンの温度を吐出冷媒温度Ｔｈとして間接的に検出するセンサ等が考えられるが、いずれのセンサを用いてもよい。

空調制御装置５０には、各種空調操作スイッチが配置された操作パネル６０が接続されている。空調制御装置５０には、操作パネル６０の各種空調操作スイッチからの操作信号が入力される。

操作パネル６０には、各種空調操作スイッチとして、車両用空調装置１の作動スイッチ、車室内の目標温度を設定する温度設定スイッチ、室内蒸発器１９で送風空気を冷却するか否かを設定するＡ／Ｃスイッチ等が設けられている。

また、本実施形態の操作パネル６０には、各種制御機器の自動的に制御するオート空調に設定するオート設定スイッチ６０ａ、各種制御機器を乗員の設定により制御するマニュアル空調に設定するマニュアル設定部６０ｂが設けられている。

マニュアル設定部６０ｂには、冷凍サイクル装置１０の運転モードを設定する運転モードスイッチ、送風機３３の送風能力を設定する送風量調整スイッチ、吸込口モードを設定する吸込設定スイッチ、吹出口モードを設定する吹出設定スイッチ等が設けられている。

また、本実施形態の空調制御装置５０には、ユーザである乗員に対して、冷凍サイクル装置１０の異常を報知する報知部７０が接続されている。報知部７０としては、音声により異常を報知する音声式報知部、計器盤の警告灯や、ナビゲーションシステムのディスプレイにより異常状態を表示することにより異常を報知する表示式報知部等が考えられるが、いずれの形式を用いてもよい。

さらに、空調制御装置５０には、乗員が携帯する無線端末９０（例えば、リモコン）や、移動体通信機器（例えば、携帯電話）と制御信号の送受信を行う送受信部５０ａが設けられている。無線端末９０には、プレ空調の開始を要求するプレ空調要求スイッチ９０ａが設けられている。

本実施形態の空調制御装置５０は、出力側に接続された各種制御機器の作動を制御する制御部（例えば、ハードウェアやソフトウェア）、各種判定処理を実行する制御部（例えば、ハードウェアやソフトウェア）を集約した装置である。

例えば、空調制御装置５０のうち、サイクル内に充填された冷媒の充填量が不足する冷媒不足状態であるか否かを判定する充填量判定処理を実行する構成が、充填量判定部５０ｂを構成する。また、空調制御装置５０のうち、インバータ１１ａを介して圧縮機１１の稼働状態を制御する構成が圧縮機制御部５０ｃを構成する。さらに、空調制御装置５０のうち、各膨張弁１３、１８の絞り開度を制御する構成が減圧機構制御部５０ｄを構成する。

次に、上記構成における冷凍サイクル装置１０および車両用空調装置１の作動について説明する。本実施形態の車両用空調装置１は、空調制御装置５０が実行する空調制御処理により、冷房モード、暖房モード、および除湿暖房モードに切り替え可能となっている。

空調制御装置５０が実行する空調制御処理については、図３に示すフローチャートを参照して説明する。空調制御処理は、ユーザである乗員が車両に搭乗しているか否かに関わらず、空調制御装置５０に対して電力が供給されている状態で実行される。なお、図３に示すフローチャートの各ステップは、空調制御装置５０により実現されるものであり、各ステップで実現される機能それぞれを機能実現部として解釈することができる。

まず、空調制御処理では、図３に示すように、空調制御装置５０が、車室内の空調が要求されているか否かを判定する（Ｓ１）。具体的には、操作パネル６０の作動スイッチが投入（例えば、オン）されたか否か、無線端末９０のプレ空調要求スイッチ９０ａが投入（例えば、オン）されたか否かを判定する。

ステップＳ１の判定処理の結果、車室内の空調が要求されていると判定された場合、空調制御装置５０は、車室内の空調要求が、プレ空調であるか否かを判定する（Ｓ２）。具体的には、ステップＳ２の判定処理では、空調制御装置５０に対して、無線端末９０からプレ空調を要求する信号があったか否かを判定する。

ステップＳ２の判定処理の結果、車室内の空調要求が、プレ空調でないと判定された場合、空調制御装置５０は、通常空調処理を実行する（Ｓ３）。ステップＳ３の通常空調処理の詳細については、図４のフローチャートを用いて説明する。

図４に示すように、空調制御装置５０は、まず、記憶部に記憶されたフラグ、タイマ等の初期化や、各種制御機器の初期位置を合わせる初期化処理を行う（Ｓ１００）。この初期化処理では、前回の冷凍サイクル装置１０の運転停止時に記憶部に記憶された値に合わせることもある。

例えば、後述する冷媒不足フラグについては、前回の冷凍サイクル装置１０の運転停止時に記憶部に記憶された値に合わせる。なお、初期化処理は、冷凍サイクル装置１０の運転開始時に一度だけ行われる処理である。つまり、初期化処理は、一度実行されると、その後はスキップされて次の処理（Ｓ１１０）に移行する。

続いて、空調制御装置５０は、操作パネル６０の操作信号を読み込む（Ｓ１１０）。また、空調制御装置５０は、空調制御用のセンサ群の各センサ信号を読み込む（Ｓ１２０）。そして、空調制御装置５０は、ステップＳ１１０、Ｓ１２０の処理で読み込んだ各種信号に基づいて、車室内へ吹き出す送風空気の目標吹出温度ＴＡＯを算出する（Ｓ１３０）。

具体的には、ステップＳ１３０の処理では、以下の数式Ｆ１を用いて目標吹出温度ＴＡＯを算出する。

ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ−Ｋｒ×Ｔｒ−Ｋａｍ×Ｔａｍ−Ｋｓ×Ａｓ＋Ｃ…（Ｆ１）
ここで、Ｔｓｅｔは温度設定スイッチで設定された車室内の目標温度、Ｔｒは内気センサで検出された検出信号、Ｔａｍは外気センサで検出された検出信号、Ａｓは日射センサで検出された検出信号を示している。なお、Ｋｓｅｔ、Ｋｒ、Ｋａｍ、およびＫｓは、制御ゲインであり、Ｃは、補正用の定数である。

続いて、空調制御装置５０は、送風機３３の送風能力を決定する（Ｓ１４０）。ステップＳ１４０の処理では、オート設定スイッチ６０ａがオフされている場合、マニュアル設定部６０ｂの送風量調整スイッチに応じて、送風機３３の送風能力を決定する。

一方、オート設定スイッチ６０ａがオンされている場合、空調制御装置５０は、ステップＳ１３０で算出した目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め記憶部に記憶された制御マップを参照して、送風機３３の送風能力を決定する。

具体的には、本実施形態の空調制御装置５０は、目標吹出温度ＴＡＯが極低温域、および極高温域となる場合に、送風機３３の送風量が多くなるように、送風能力を最大能力付近に決定する。また、本実施形態の空調制御装置５０は、目標吹出温度ＴＡＯが極低温域から中間温度域へ上昇したり、極高温域から中間温度域へ低下したりする場合に、送風機３３の送風量が減少するように、送風能力を最大付近よりも低い能力に決定する。

続いて、空調制御装置５０は、内外気切替装置３２の切替状態を示す吸込口モードを決定する（Ｓ１５０）。ステップＳ１５０の処理では、オート設定スイッチ６０ａがオフされている場合、マニュアル設定部６０ｂの吸込設定スイッチに応じて、吸込口モードを決定する。

一方、オート設定スイッチ６０ａがオンされている場合、空調制御装置５０は、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め記憶部に記憶された制御マップを参照して吸込口モードを決定する。本実施形態の空調制御装置５０は、基本的には、外気を導入する外気モードに吸込口モードを決定する。本実施形態の空調制御装置５０は、目標吹出温度ＴＡＯが極低温域となって高い冷房性能が要求される状況や、目標吹出温度ＴＡＯが極高温域となって高い暖房性能が要求される状況等に内気を導入する内気モードに吸込口モードを決定する。

続いて、空調制御装置５０は、吹出口モードを決定する（Ｓ１６０）。ステップＳ１６０の処理では、オート設定スイッチ６０ａがオフされている場合、マニュアル設定部６０ｂの吹出設定スイッチに応じて、吹出口モードを決定する。

一方、オート設定スイッチ６０ａがオンされている場合、空調制御装置５０は、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め記憶部に記憶された制御マップを参照して吹出口モードを決定する。本実施形態の空調制御装置５０は、目標吹出温度ＴＡＯが高温域から低温域へと低下するに伴って、フットモード→バイレベルモード→フェイスモードへと移行するように吹出口モードを決定する。

続いて、空調制御装置５０は、車両用空調装置１の運転モードを決定する（Ｓ１７０）。ステップＳ１７０の処理では、オート設定スイッチ６０ａがオフされている場合、マニュアル設定部６０ｂの運転モードスイッチに応じて、運転モードを冷房モード、除湿暖房モード、および暖房モードのいずれかに決定する。

一方、オート設定スイッチ６０ａがオンされている場合、空調制御装置５０は、ステップＳ１１０、Ｓ１２０で読み込んだ各種信号、およびステップＳ１３０で算出した目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、運転モードを決定する。

具体的には、ステップＳ１７０の処理では、Ａ／Ｃスイッチがオンされ、且つ、目標吹出温度ＴＡＯが予め定めた冷房基準値よりも低くなっている場合に、室内冷房を行う冷房モードに決定する。また、ステップＳ１７０の処理では、Ａ／Ｃスイッチがオンされ、且つ、目標吹出温度ＴＡＯが冷房基準値以上となっている場合に、室内の除湿暖房を行う除湿暖房モードに決定する。さらに、ステップＳ１７０の処理では、Ａ／Ｃスイッチがオフされ、且つ、目標吹出温度ＴＡＯが暖房基準値以上となっている場合に、室内暖房を行う暖房モードに決定する。

続いて、空調制御装置５０は、ステップＳ１７０で決定した運転モードに基づいて、低圧側開閉弁２０の開閉状態を決定する（Ｓ１８０）。ステップＳ１８０の処理では、図５に示すように、ステップＳ１７０の処理で冷房モードおよび除湿暖房モードに決定された場合に、低圧側開閉弁２０を閉状態に決定する。また、ステップＳ１８０の処理では、ステップＳ１７０の処理で暖房モードに決定された場合に、低圧側開閉弁２０を開状態に決定する。

続いて、空調制御装置５０は、ステップＳ１１０、Ｓ１２０で読み込んだ各種信号、ステップＳ１３０で算出した目標吹出温度ＴＡＯ、およびステップＳ１７０で決定した運転モードに基づいて、圧縮機１１の回転数Ｎｃを決定する（Ｓ１９０）。

ステップＳ１９０の処理では、ステップＳ１７０の処理で冷房モードおよび除湿暖房モードに決定された場合、圧縮機１１の回転数Ｎｃを以下のように決定する。ステップＳ１９０の処理では、まず、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め記憶部に記憶された制御マップを参照して、室内蒸発器１９の目標蒸発器温度ＴＥＯを決定する。目標蒸発器温度ＴＥＯは、室内蒸発器１９の着霜（すなわち、フロスト）を防止するため、着霜温度（例えば、０℃）よりも高い温度（例えば、１℃）以上となるように決定される。

そして、ステップＳ１９０の処理では、目標蒸発器温度ＴＥＯと第１温度センサ５１で検出した蒸発器温度Ｔｅとの偏差に基づいて、蒸発器温度Ｔｅが目標蒸発器温度ＴＥＯに近づくように、圧縮機１１の回転数Ｎｃを決定する。

また、ステップＳ１９０の処理では、ステップＳ９の処理で暖房モードに決定された場合、吐出冷媒圧力Ｐｈ、目標吹出温度ＴＡＯ、および吐出冷媒温度Ｔｈに基づいて、圧縮機１１の回転数Ｎｃを決定する。

具体的には、ステップＳ１９０の処理では、冷媒圧力センサ５３で検出した吐出冷媒圧力Ｐｈおよび目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め記憶部に記憶された制御マップを参照して、吐出冷媒圧力Ｐｈの目標圧力Ｐｈｄを決定する。そして、ステップＳ１９０の処理では、目標圧力Ｐｈｄと吐出冷媒圧力Ｐｈとの偏差に基づいて、吐出冷媒圧力Ｐｈが目標圧力Ｐｈｄに近づくように、圧縮機１１の回転数Ｎｃを決定する。

続いて、空調制御装置５０は、各膨張弁１３、１８の開度を決定する（Ｓ２００）。ステップＳ２００の処理では、ステップＳ１７０の処理で冷房モードおよび除湿暖房モードに決定された場合、図６に示すように、第１膨張弁１３を全開状態とし、第２膨張弁１８を絞り状態に決定する。第２膨張弁１８の絞り開度は、第２膨張弁１８へ流入する冷媒の過冷却度が、目標過冷却温度に近づくように決定される。目標過冷却度は、第２温度センサ５２で検出した吐出冷媒温度Ｔｈ、および冷媒圧力センサ５３で検出した高圧冷媒圧力Ｐｈに基づいて、予め記憶部に記憶された制御マップを参照して、サイクルの成績係数（すなわち、ＣＯＰ）が略最大となるように決定される。

また、ステップＳ２００の処理では、ステップＳ１７０の処理で暖房モードに決定された場合、第１膨張弁１３を絞り状態とし、第２膨張弁１８を全閉状態に決定する。第１膨張弁１３の絞り開度は、第１膨張弁１３へ流入する冷媒の過冷却度が、目標過冷却温度に近づくように決定される。目標過冷却度は、冷房モード等と同様に、第２温度センサ５２の検出値、および冷媒圧力センサ５３の検出値に基づいて決定される。

続いて、空調制御装置５０は、エアミックスドア３５の開度を決定する（Ｓ２１０）。ステップＳ２１０の処理では、冷房モード時に、エアミックスドア３５が室内凝縮器１２の空気通路を閉塞し、室内蒸発器１９を通過後の送風空気の全流量が冷風バイパス通路３４を通過するように決定する。

また、ステップＳ２１０の処理では、除湿暖房モード時や暖房モード時に、エアミックスドア３５が冷風バイパス通路３４を閉塞し、室内蒸発器１９を通過後の送風空気の全流量が室内凝縮器１２を通過するように決定する。

続いて、空調制御装置５０は、ステップＳ１４０〜Ｓ２１０にて決定された制御信号等を各種制御機器へ出力する（Ｓ２２０）。図３に示すステップＳ３の通常空調処理では、以上の如く制御される。このため、冷凍サイクル装置１０は、ステップＳ１７０にて選択された運転モードに応じて、以下のように作動する。

（Ａ）冷房モード
冷房モードでは、空調制御装置５０が、低圧側開閉弁２０を閉状態、第１膨張弁１３を全開状態、および第２膨張弁１８を絞り状態とした状態で、圧縮機１１を稼働させる。このため、冷房モード時には、図７の矢印に示すように、圧縮機１１からの吐出冷媒が、室内凝縮器１２→第１膨張弁１３→室外熱交換器１４→第２膨張弁１８→室内蒸発器１９→アキュムレータ２２の順に流れ、再び圧縮機１１に吸入される。

具体的には、冷房モード時には、圧縮機１１からの吐出冷媒が室内凝縮器１２へ流入する。この際、エアミックスドア３５が室内凝縮器１２の空気通路を閉塞しているので、室内凝縮器１２へ流入した冷媒は殆ど送風空気へ放熱することなく、室内凝縮器１２から流出する。

室内凝縮器１２から流出した冷媒は、第１膨張弁１３が全開状態となっているので、第１膨張弁１３にて殆ど減圧されることなく、室外熱交換器１４へ流入する。室外熱交換器１４へ流入した冷媒は、外気と熱交換して放熱し、目標過冷却度となるまで冷却される。

室外熱交換器１４から流出した冷媒は、低圧側開閉弁２０が閉じ、かつ、第２膨張弁１８が絞り状態となっているので、第２膨張弁１８に流入して低圧冷媒となるまで減圧される。そして、第２膨張弁１８から流出した低圧冷媒は、室内蒸発器１９へ流入し、送風機３３から送風された送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、送風空気が冷却および除湿される。

室内蒸発器１９から流出した冷媒は、アキュムレータ２２へ流入して気液分離される。そして、アキュムレータ２２にて分離された気相冷媒が圧縮機１１に吸入されて再び圧縮される。

ここで、アキュムレータ２２で分離された液相冷媒は、冷凍サイクル装置１０が要求される冷凍能力を発揮するために不要な余剰冷媒として、アキュムレータ２２の内部に貯留される。このことは、除湿暖房モードや暖房モードにおいても同様である。

以上の如く、冷房モードでは、室外熱交換器１４にて冷媒を放熱させ、室内蒸発器１９にて冷媒を蒸発させることで、車室内へ送風する送風空気が冷却される。これにより、車室内の冷房を実現することができる。

（Ｂ）除湿暖房モード
除湿暖房モードでは、空調制御装置５０が、低圧側開閉弁２０を閉状態、第１膨張弁１３を全開状態、および第２膨張弁１８を絞り状態とした状態で、圧縮機１１を稼働させる。このため、除湿暖房モード時には、冷房モード時と同様に、図７の矢印に示すように冷媒が流れる。

具体的には、除湿暖房モード時には、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒が室内凝縮器１２へ流入する。この際、エアミックスドア３５が室内凝縮器１２の空気通路を全開している。このため、室内凝縮器１２に流入した冷媒は、室内蒸発器１９を通過した送風空気と熱交換して放熱する。これにより、送風空気が目標吹出温度ＴＡＯに近づくように加熱される。

室内凝縮器１２から流出した冷媒は、冷房モードと同様に、第１膨張弁１３を介して室外熱交換器１４へ流入する。そして、室外熱交換器１４に流入した冷媒は、外気と熱交換して放熱し、目標過冷却度となるまで冷却される。さらに、室外熱交換器１４を流出した冷媒は、冷房モードと同様に、第２膨張弁１８→室内蒸発器１９→アキュムレータ２２→圧縮機１１の順に流れる。

以上の如く、除湿暖房モードでは、室内凝縮器１２および室外熱交換器１４にて冷媒を放熱させ、室内蒸発器１９にて冷媒を蒸発させることで、室内蒸発器１９にて冷却および除湿された送風空気が、室内凝縮器１２にて加熱される。これにより、車室内の除湿暖房を実現することができる。

（Ｃ）暖房モード
暖房モードでは、空調制御装置５０が、低圧側開閉弁２０を開状態、第１膨張弁１３を絞り状態、および第２膨張弁１８を全閉状態とした状態で、圧縮機１１を稼働させる。このため、暖房モード時には、図８の矢印に示すように、圧縮機１１からの吐出冷媒が、室内凝縮器１２→第１膨張弁１３→室外熱交換器１４→アキュムレータ２２の順に流れ、再び圧縮機１１に吸入される。

具体的には、暖房モード時には、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒が室内凝縮器１２へ流入する。この際、エアミックスドア３５が室内凝縮器１２の空気通路を全開している。このため、室内凝縮器１２に流入した冷媒は、室内蒸発器１９を通過した送風空気と熱交換して放熱する。これにより、送風空気が目標吹出温度ＴＡＯに近づくように加熱される。

室内凝縮器１２から流出した冷媒は、第１膨張弁１３が絞り状態となっているので、第１膨張弁１３に流入して低圧冷媒となるまで減圧される。第１膨張弁１３から流出した低圧冷媒は、室外熱交換器１４へ流入する。室外熱交換器１４へ流入した冷媒は、外気との熱交換によって蒸発する。

室外熱交換器１４から流出した冷媒は、低圧側開閉弁２０が開き、かつ、第２膨張弁１８が全閉状態となっているので、アキュムレータ２２へ流入して気液分離される。そして、アキュムレータ２２にて分離された気相冷媒が圧縮機１１に吸入されて再び圧縮される。

以上の如く、暖房モードでは、室内凝縮器１２にて冷媒を放熱させ、室外熱交換器１４にて冷媒を蒸発させることで、室内蒸発器１９を通過した送風空気が、室内凝縮器１２にて加熱される。これにより、車室内の暖房を実現することができる。

図３に戻り、空調制御装置５０は、ステップＳ３の通常空調処理を行った後、空調処理を終了するか否かを判定する（Ｓ４）。具体的には、ステップＳ４の判定処理では、操作パネル６０により車両用空調装置１の作動停止が要求されたか否かを判定する。

この結果、空調処理を終了すると判定された場合、空調制御装置５０は、各制御機器の作動を停止して空調処理を終了する。一方、空調処理を終了しないと判定された場合、空調制御装置５０は、通常空調処理を継続して実行する。

次に、ステップＳ２の判定処理で、プレ空調であると判定された場合について説明する。ステップＳ２の判定処理でプレ空調であると判定された場合、空調制御装置５０は、充填量判定処理を実行する（Ｓ５）。

充填量判定処理は、サイクル内における冷媒の充填量が不足した冷媒不足状態であるか否かを判定する処理である。具体的な充填量判定処理の処理内容を説明する前に、本実施形態の充填量判定処理における冷媒不足状態の判定手法の考え方を説明する。

まず、サイクル内の冷媒の充填量が足りている正常状態では、圧縮機１１を稼動させた状態で、減圧機構である第１膨張弁１３の絞り開度を小さくすると、室内凝縮器１２における放熱能力が増加する傾向がある。

ここで、吐出冷媒圧力Ｐｈは、室内凝縮器１２における放熱能力に相関性を有する。具体的には、吐出冷媒圧力Ｐｈは、室内凝縮器１２における放熱能力の増加に伴って上昇する。

このため、サイクル内の冷媒の充填量が足りている正常状態では、図９に示すように、圧縮機１１の回転数Ｎｃ等を一定とした状態で、減圧機構である第１膨張弁１３の絞り開度ＥＶＨを徐々に小さくすると、吐出冷媒圧力Ｐｈが上昇する。

これに対して、サイクル内の冷媒の充填量が不足している冷媒不足状態では、圧縮機１１を稼動させた状態で、減圧機構である第１膨張弁１３の絞り開度ＥＶＨを小さくすると、或る絞り開度以下で室内凝縮器１２における放熱能力が減少する傾向がある。

このため、サイクル内の冷媒の充填量が不足した冷媒不足状態では、図１０に示すように、圧縮機１１の回転数Ｎｃ等を一定とした状態で、減圧機構である第１膨張弁１３の絞り開度ＥＶＨを徐々に小さくすると、或る絞り開度以下で、吐出冷媒圧力Ｐｈが低下する。

この点について、以下に詳述する。なお、以下では、説明の便宜上、車両用空調装置１が、暖房モード時の冷媒回路、および送風経路に設定されているものとする。

まず、圧縮機１１を稼働させた状態で、第１膨張弁１３の絞り開度ＥＶＨを徐々に小さくすると、図１１に示すように、室内凝縮器１２の冷媒出口側におけるエンタルピが減少する。これにより、室内凝縮器１２の内部に溜まる冷媒量が増加する。そして、室内凝縮器１２の冷媒出口側のエンタルピが減少し、室内凝縮器１２の内部に保持される冷媒量が増加すると、図１２に示すように、サイクル内で必要とされる必要冷媒量が増加する。

この際、サイクル内の冷媒の充填量が足りている正常状態では、アキュムレータ２２に余剰冷媒が貯留されている。このため、正常状態では、第１膨張弁１３の絞り開度ＥＶＨを小さくしても、圧縮機１１に吸入される冷媒の過熱度ＳＨ（すなわち、スーパーヒート）が殆ど変化しない。

これにより、正常状態では、室内凝縮器１２の冷媒出口側におけるエンタルピの減少に応じて、蒸発器として機能する室外熱交換器１４における吸熱量が増加する。この結果、室内凝縮器１２における放熱能力が増加することで、吐出冷媒圧力Ｐｈも上昇する。

これに対して、サイクル内の冷媒の充填量が不足している冷媒不足状態では、アキュムレータ２２内に余剰冷媒が殆どない。このため、冷媒不足状態となっている場合に第１膨張弁１３の絞り開度ＥＶＨを小さくすると、図１３に示すように、或る絞り開度で、アキュムレータ２２内の余剰冷媒がなくなる。この結果、圧縮機１１に吸入される吸入冷媒に過熱度ＳＨ（すなわち、スーパーヒート）が発生する。

これにより、冷媒不足状態となっている場合には、第１膨張弁１３の絞り開度ＥＶＨを小さくすると、或る絞り開度で圧縮機１１に吸入される冷媒の流量が減少する。この結果、室内凝縮器１２における放熱能力が減少することで、吐出冷媒圧力Ｐｈが低下する。

このように、サイクル内の冷媒の充填量が足りている正常状態となっている場合と冷媒不足状態となっている場合とでは、冷凍サイクル装置１０が異なる挙動を示す。

本実施形態の充填量判定処理では、上述の考えを基礎として、圧縮機１１を稼働させた状態で、第１膨張弁１３の絞り開度ＥＶＨを減少させた際に、室内凝縮器１２における放熱能力が減少傾向を示す場合に、冷媒不足状態であると判定する。

次に、空調制御装置５０が実行するステップＳ５の充填量判定処理の具体的な内容について、図１４のフローチャートを用いて説明する。

図１４に示すように、まず、空調制御装置５０は、充填量判定処理を開始してからの経過時間を計測するためのタイマＴｃｎｔを初期化する（Ｓ５１）。具体的には、タイマＴｃｎｔをゼロに設定する（Ｔｃｎｔ＝０）。

続いて、空調制御装置５０は、冷凍サイクル装置１０を所定の運転モードで起動する共に、室内空調ユニット３０を所定の吸込口モード、および吹出口モードで起動する初期運転処理を実行する（Ｓ５２）。

本実施形態の初期運転処理では、図８に示すように、冷凍サイクル装置１０を暖房モード時の冷媒回路となるように、低圧側開閉弁２０、および各膨張弁１３、１８を制御する。そして、初期運転処理では、第１膨張弁１３の絞り開度ＥＶＨを、予め定められた開度（すなわち、固定開度）に維持する。

また、本実施形態の初期運転処理では、図８に示すように、室内空調ユニット３０が暖房モード時の送風経路となるように、エアミックスドア３５を制御する。そして、初期運転処理では、吸込口モードを外気モード、吹出口モードをフットモードにする。

さらに、初期運転処理では、圧縮機１１を予め個別に設定された基準回転数（すなわち、固定回転数）で稼働させる。さらに、送風機３３および室外ファン１４ａそれぞれを予め個別に設定された基準回転数（すなわち、固定回転数）で稼働させる。

続いて、空調制御装置５０は、初期運転処理を開始してから所定時間を経過したか否かを判定する。具体的には、空調制御装置５０は、タイマＴｃｎｔが予め定めた目標時間Ｔｔｇｔを上回ったか否かを判定する（Ｓ５３）。この目標時間Ｔｔｇｔは、圧縮機１１を稼働させてからサイクル内の圧力状態（例えば、吐出冷媒圧力Ｐｈ）が一定の圧力に安定するまでに要する安定必要時間よりも長い時間に設定されている。

ステップＳ５３の判定処理の結果、タイマＴｃｎｔが目標時間Ｔｔｇｔを上回っていないと判定された場合には、サイクル内の圧力状態（例えば、吐出冷媒圧力Ｐｈ）が安定していないと考えられる。このため、空調制御装置５０は、タイマＴｃｎｔに「１」を加算し（Ｔｃｎｔ＝Ｔｃｎｔ＋１）、タイマＴｃｎｔを更新する（Ｓ５４）。

また、ステップＳ５３の判定処理の結果、タイマＴｃｎｔが目標時間Ｔｔｇｔを上回っていると判定された場合には、サイクル内の圧力状態（例えば、吐出冷媒圧力Ｐｈ）が安定した状態となっていると考えられる。

このため、ステップＳ５３の判定処理にて、タイマＴｃｎｔが目標時間Ｔｔｇｔを上回っていると判定された場合、空調制御装置５０は、第１膨張弁１３の絞り開度ＥＶＨを減少させる（Ｓ５５）。具体的には、ステップＳ５５の処理では、現状の絞り開度ＥＶＨから所定開度α減少させた値を目標開度とし、当該目標開度に近づくように第１膨張弁１３を制御する。

続いて、空調制御装置５０は、第１膨張弁１３の絞り開度ＥＶＨを減少させた際に、吐出冷媒圧力Ｐｈが減少傾向を示すか否かを判定する。具体的には、冷媒圧力センサ５３により今回検出した吐出冷媒圧力Ｐｈ（ｎ）が、前回検出した吐出冷媒圧力Ｐｈ（ｎ−１）よりも小さいか否かを判定する（Ｓ５６）。

この結果、吐出冷媒圧力Ｐｈ（ｎ）が、吐出冷媒圧力Ｐｈ（ｎ−１）よりも小さくないと判定された場合、空調制御装置５０は、第１膨張弁１３の絞り開度ＥＶＨが、予め設定した判定下限開度ＥＶＨ_Ｌｉｍｉｔより小さいか否かを判定する（Ｓ５７）。なお、判定下限開度ＥＶＨ_Ｌｉｍｉｔは、第１膨張弁１３の絞り開度ＥＶＨの最小開度付近に設定されている。

ステップＳ５７の判定処理の結果、第１膨張弁１３の絞り開度ＥＶＨが、判定下限開度ＥＶＨ_Ｌｉｍｉｔより小さくないと判定された場合、空調制御装置５０は、ステップＳ５５に戻り、第１膨張弁１３の絞り開度ＥＶＨを減少させる。

一方、ステップＳ５７の判定処理の結果、第１膨張弁１３の絞り開度ＥＶＨが、判定下限開度ＥＶＨ_Ｌｉｍｉｔより小さいと判定された場合、第１膨張弁１３の絞り開度ＥＶＨを減少させた際に室内凝縮器１２の放熱能力が減少傾向を示していないことになる。

すなわち、ステップＳ５７の判定処理にて第１膨張弁１３の絞り開度ＥＶＨが、判定下限開度ＥＶＨ_Ｌｉｍｉｔより小さいと判定された場合は、サイクル内の冷媒の充填量が足りた正常状態であると判断することができる。このため、本実施形態の空調制御装置５０は、ステップＳ５７の判定処理にて第１膨張弁１３の絞り開度ＥＶＨが、判定下限開度ＥＶＨ_Ｌｉｍｉｔより小さいと判定された場合、冷媒不足フラグを「０」に設定する（Ｓ５８）。そして、空調制御装置５０は、当該冷媒不足フラグの設定値を記憶部に記憶した後、充填量判定処理を終了する。

ここで、冷媒不足フラグは、サイクル内の冷媒の充填量が足りた正常状態であるか、冷媒不足状態であるかを示すフラグである。本実施形態では、サイクル内の冷媒の充填量が足りた正常状態である場合に「０」に設定し、冷媒不足状態である場合に「１」を設定するようにしている。

続いて、ステップＳ５６の判定処理の結果、今回の吐出冷媒圧力Ｐｈ（ｎ）が、前回の吐出冷媒圧力Ｐｈ（ｎ−１）よりも小さいと判定された場合、第１膨張弁１３の絞り開度ＥＶＨを減少させた際に室内凝縮器１２の放熱能力が減少傾向を示していることになる。

すなわち、ステップＳ５６の判定処理の結果、今回の吐出冷媒圧力Ｐｈ（ｎ）が、前回の吐出冷媒圧力Ｐｈ（ｎ−１）よりも小さいと判定された場合は、冷媒不足状態であると判断することができる。このため、本実施形態の空調制御装置５０は、ステップＳ５６の判定処理にて、今回の吐出冷媒圧力Ｐｈ（ｎ）が、前回の吐出冷媒圧力Ｐｈ（ｎ−１）よりも小さいと判定された場合、冷媒不足フラグを「１」に設定する（Ｓ５９）。そして、空調制御装置５０は、冷媒不足フラグの設定値を記憶部に記憶した後、充填量判定処理を終了する。

以上までが、図３のステップＳ５に示す充填量判定処理の説明である。図３に戻り、空調制御装置５０は、ステップＳ５に示す充填量判定処理を実行した後、冷媒不足フラグが「１」に設定されているか否かを判定する（Ｓ６）。

この結果、冷媒不足フラグが「１」に設定されていないと判定された場合、サイクル内の冷媒の充填量が足りた正常状態であることから、空調制御装置５０は、プレ空調処理を実行する（Ｓ７）。プレ空調処理では、オート設定スイッチ６０ａをオンした状態で図３のステップＳ３に示す通常空調処理と同様の制御処理を実行する。

空調制御装置５０は、ステップＳ７のプレ空調処理を実行した後、空調処理を終了するか否かを判定する（Ｓ８）。具体的には、ステップＳ８の判定処理では、操作パネル６０等から車両用空調装置１の作動停止が要求されたか否か、および室内空調を完了したか否かを判定する。

この結果、空調処理を終了すると判定された場合、空調制御装置５０は、各制御機器の作動を停止して空調処理を終了する。また、空調処理を終了しないと判定された場合、空調制御装置５０は、プレ空調処理を継続して実行する。

一方、ステップＳ６の判定処理の結果、冷媒不足フラグが「１」に設定されていると判定された場合、空調制御装置５０は、異常対応処理を実行する（Ｓ９）。この異常対応処理では、圧縮機１１を停止すると共に、報知部７０により冷媒不足状態である旨を乗員に対して報知する。

ここで、冷媒不足状態を解消するためには、冷凍サイクル装置１０に対して冷媒を補充する必要がある。このため、冷凍サイクル装置１０に対して冷媒が補充するまでは、圧縮機１１の稼働を禁止することが望ましい。

以上説明した本実施形態の冷凍サイクル装置１０では、圧縮機１１の稼働時に、減圧機構である第１膨張弁１３の絞り開度ＥＶＨを小さくした際の室内凝縮器１２における放熱能力の変化に基づいて、冷媒不足状態であるか否かを判定する構成としている。

これによれば、外部環境の温度や冷媒の特性によらず、冷媒不足状態であるか否かの判定を適切に行うことが可能となる。特に、本実施形態の如く、外乱の影響を受けにくい、所謂ロバスト性の高い制御処理は、外部環境の変化が大きい条件下等で使用される車両用空調装置１に好適である。

ここで、冷媒不足状態となっている際に、圧縮機１１を稼働させた状態で第１膨張弁１３の絞り開度ＥＶＨを小さくすると、圧縮機１１に吸入される吸入冷媒に過熱度ＳＨが発生する。このため、圧縮機１１を稼働させた状態で、第１膨張弁１３の絞り開度を小さくした際の過熱度ＳＨに基づいて、冷媒不足状態であるか否かを判定することも可能である。

ところが、過熱度ＳＨを検出するためには、サイクルの低圧側にも圧力センサおよび温度センサを追加する必要があり、冷凍サイクル装置１０のコストが増加してしまうことが懸念される。

これに対して、本実施形態では、圧縮機１１を稼働させた状態で、第１膨張弁１３の絞り開度ＥＶＨを小さくした際の冷媒圧力センサ５３で検出した吐出冷媒圧力Ｐｈの変化に基づいて、冷媒不足状態であるか否かを判定する構成としている。このように、既存の冷媒圧力センサ５３の検出値を利用すれば、別途センサを追加する必要がないので、冷凍サイクル装置１０のコスト増加を招くこともない。

また、室内凝縮器１２における放熱能力は、室内凝縮器１２の温度にも相関性を有する。このため、充填量判定処理において、圧縮機１１を稼働させた状態で、第１膨張弁１３の絞り開度ＥＶＨを小さくした際の室内凝縮器１２の温度変化に基づいて、冷媒不足状態であるか否かを判定することも可能である。

ところが、室内凝縮器１２には、第１膨張弁１３の絞り開度ＥＶＨを小さくする際には、室内凝縮器１２の冷媒出口側のエンタルピが減少することで、室内凝縮器１２に温度むらが生じ易くなる。このような温度むらは、冷媒不足状態であるか否かの判定精度に影響することが懸念される。

これに対して、本実施形態の構成は、室内凝縮器１２の温度のような分布が発生しにくい吐出冷媒圧力Ｐｈに基づいて、冷媒不足状態であるか否かを判定する構成であるため、冷媒不足状態であるか否かをより適切に判定することができる。

ここで、冷凍サイクル装置１０の運転モード等が、乗員によるマニュアル設定部６０ｂの操作により変更されると、意図せずに、室内凝縮器１２における放熱能力が変動してしまうことが懸念される。また、車両の走行中は、室外熱交換器１４に流入する空気量が変化することで、意図せずに、室内凝縮器１２における放熱能力が変動してしまうことが懸念される。

これらを鑑みて、本実施形態では、乗員が車両に搭乗していないプレ空調時に、充填量判定処理を実行する構成としている。これによれば、減圧機構である第１膨張弁１３の絞り開度ＥＶＨを小さくした際の室内凝縮器１２における放熱能力の変化に基づいて、冷媒不足状態であるか否かをより適切に判定することが可能となる。

また、本実施形態では、充填量判定処理にて冷媒不足状態と判定された場合、異常対応処理として、圧縮機１１を停止する。これによれば、冷媒不足状態である場合に圧縮機１１が停止するので、圧縮機１１の信頼性を確保することができる。

さらに、本実施形態では、充填量判定処理にて冷媒不足状態と判定された場合、異常対応処理として、冷媒不足状態である旨を乗員に対して報知する構成としている。これによれば、冷媒不足状態であることをユーザに対して適切に認識させることができる。

ここで、本実施形態では、本開示に係る冷凍サイクル装置１０を、操作パネル６０の操作により、オート空調とマニュアル空調とを切替可能な車両用空調装置１に適用する例について説明したが、これに限定されない。本開示に係る冷凍サイクル装置１０は、オート空調を実行する機能がない車両用空調装置１にも適用可能である。

また、本実施形態では、無線端末９０からのプレ空調の開始を要求する信号を受信した際に、空調制御装置５０がプレ空調を実行する例について説明したが、これに限定されない。空調制御装置５０は、例えば、ユーザ等によって予め設定されたプレ空調の開始時刻になった際にプレ空調を実行する構成となっていてもよい。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について、図１５を参照して説明する。本実施形態では、オート空調時に充填量判定処理を実行する点が第１実施形態と相違している。

第１実施形態では、プレ空調による車室内空調を行う際に、充填量判定処理を実行する例を説明した。通常、プレ空調は、冬季や夏季等の如く、車室内の温度が快適な温度から大きく乖離する時期に実施される傾向がある。

一方、プレ空調は、車室内の温度が快適な温度に近い時期には、あまり実施されないことが懸念される。すなわち、充填量判定処理を実行するタイミングをプレ空調時とすると、充填量判定処理の実行回数が少なくなってしまうことが懸念される。

そこで、本実施形態の空調制御装置５０は、オート空調による車室内空調を行う際に、充填量判定処理を実行する。本実施形態の空調制御装置５０が実行する空調制御処理の流れについては、図１５に示すフローチャートを参照して説明する。

図１５に示すように、本実施形態の空調制御処理では、ステップＳ１の判定処理で、車室内の空調が要求されていると判定された場合、空調制御装置５０が、車室内の空調要求が、オート空調であるか否かを判定する（Ｓ１０）。具体的には、ステップＳ１０の判定処理では、オート設定スイッチ６０ａがオンされているか否かを判定する。

ステップＳ１０の判定処理の結果、車室内の空調要求が、オート空調でないと判定された場合、空調制御装置５０は、通常空調処理を実行する（Ｓ３）。ステップＳ３の通常空調処理の内容は、第１実施形態と同様であることから説明を省略する。

一方、ステップＳ１０の判定処理の結果、車室内の空調要求が、オート空調であると判定された場合、空調制御装置５０は、充填量判定処理を実行する（Ｓ５）。ステップＳ５の充填量判定処理の内容は、第１実施形態と同様であることから説明を省略する。

その他の空調制御処理は、第１実施形態と同様である。本実施形態の冷凍サイクル装置１０によれば、第１実施形態と共通の構成要素から奏される作用効果を、第１実施形態と同様に得ることができる。

特に、本実施形態の冷凍サイクル装置１０では、オート空調時に充填量判定処理を実行する構成としている。このため、本実施形態の冷凍サイクル装置１０によれば、車室内の温度が快適な温度に近い時期でおいても、冷媒不足状態であるか否かを適切に判定することが可能となる。

ここで、本実施形態では、オート空調時に充填量判定処理を実行する例について説明したが、これに限らず、例えば、オート空調時に加えて、プレ空調時にも充填量判定処理を実行するようにしてもよい。

また、本実施形態の如く、オート空調時に充填量判定処理を実行する構成では、車両の走行中、室外熱交換器１４に流入する空気量が変化することで、意図せずに、室内凝縮器１２における放熱能力が変動してしまうことが懸念される。このため、充填量判定処理は、オート空調時であって車両が停車している際に実行することが望ましい。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について、図１６を参照して説明する。本実施形態では、通常空調処理を実行する際に、充填量判定処理を実行する点が第１実施形態と相違している。

本実施形態の空調制御装置５０は、通常空調処理を行う際に、充填量判定処理を実行する。本実施形態の空調制御装置５０が実行する空調制御処理の流れについては、図１６に示すフローチャートを参照して説明する。

図１６に示すように、本実施形態の空調制御処理では、ステップＳ３の通常空調処理を実行した後、空調制御装置５０が、各種制御機器の制御状態が安定しているか否かを判定する（Ｓ１１）。具体的には、ステップＳ１１の処理では、各種制御機器へ出力する制御信号が一定となるように維持されているか否かを判定する。

例えば、ステップＳ１１の判定処理では、目標吹出温度ＴＡＯが一定の温度付近に収束し、且つ、運転モード等の設定が、所定時間一定に維持されている場合には、各種制御機器の制御状態が安定していると判定する。

また、ステップＳ１１の判定処理では、目標吹出温度ＴＡＯが一定の温度付近に収束していない場合や、運転モード等の設定が所定時間内に切り替えられている場合には、各種制御機器の制御状態が安定していないと判定する。

ステップＳ１１の判定処理の結果、各種制御機器の制御状態が安定していないと判定された場合、空調制御装置５０は、ステップＳ５の充填量判定処理をスキップして、ステップＳ４の処理に移行する。

一方、ステップＳ１１の判定処理の結果、各種制御機器の制御状態が安定していないと判定された場合、空調制御装置５０は、充填量判定処理を実行する（Ｓ５）。ステップＳ５の充填量判定処理の内容は、第１実施形態と同様であることから説明を省略する。

その他の空調制御処理は、第１実施形態と同様である。本実施形態の冷凍サイクル装置１０によれば、第１実施形態と共通の構成要素から奏される作用効果を、第１実施形態と同様に得ることができる。

特に、本実施形態の冷凍サイクル装置１０では、通常空調処理時において、各種制御機器の制御状態が安定している場合に、充填量判定処理を実行する構成としている。このため、本実施形態の冷凍サイクル装置１０によれば、プレ空調やオート空調等を行うタイミングによらず、冷媒不足状態であるか否かを適切に判定することが可能となる。

ここで、本実施形態の構成においても、車両の走行中、室外熱交換器１４に流入する空気量が変化することで、意図せずに、室内凝縮器１２における放熱能力が変動してしまうことが懸念される。このため、充填量判定処理は、車両が停車している際に実行することが望ましい。

（他の実施形態）
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されるものではなく、適宜変更が可能である。例えば、以下のように種々変形可能である。

（１）上述の各実施形態の如く、充填量判定処理における冷媒不足状態であるか否かは、室内凝縮器１２における放熱量の減少傾向を吐出冷媒圧力Ｐｈの変化に基づいて、判定することが望ましいが、これに限定されない。例えば、充填量判定処理における冷媒不足状態であるか否かは、室内空調ユニット３０からの吹出空気温度ＴＡＶの変化、室内凝縮器１２の温度変化、圧縮機１１に吸入される吸入冷媒の過熱度ＳＨ等に基づいて判定してもよい。

（２）上述の各実施形態の如く、充填量判定処理にて冷媒不足状態と判定された場合には、圧縮機１１を停止することが望ましいが、これに限定されない。例えば、充填量判定処理にて冷媒不足状態と判定された場合、圧縮機１１の回転数Ｎｃを強制的に低下させる等の縮退運転を行うようにしてもよい。

（３）上述の各実施形態の如く、充填量判定処理にて冷媒不足状態と判定された場合には、乗員に対して冷媒不足状態である旨を報知することが望ましいが、これに限定されず、例えば、乗員に対して冷媒不足状態である旨を報知しないようにしてもよい。

（４）上述の各実施形態では、本開示に係る冷凍サイクル装置１０を冷房モード、除湿暖房モード、暖房モードに切替可能な車両用空調装置１に対して適用する例について説明したが、これに限定されない。本開示の冷凍サイクル装置１０は、冷房モード、除湿暖房モード、暖房モードのいずれか１つを実現可能な車両用空調装置１に対して適用してもよい。

（５）上述の各実施形態では、除湿暖房モード時に、空調制御装置５０が、低圧側開閉弁２０を閉状態、第１膨張弁１３を全開状態、および第２膨張弁１８を絞り状態とした状態で、圧縮機１１を稼働させる例について説明したが、これに限定されない。例えば、各膨張弁１３、１８の絞り状態を各種センサ群の検出値に応じて変更するようにしてもよい。このように、各膨張弁１３、１８の絞り状態を変更する構成とすれば、除湿暖房モード時において、室外熱交換器１４を放熱器として機能させるだけでなく、吸熱器として機能させることができる。これにより、室内凝縮器１２における放熱量を調整することが可能となるので、除湿暖房モード時における送風空気の適切な温度調整を図ることができる。

（６）上述の各実施形態では、本開示に係る冷凍サイクル装置１０を車両用空調装置１に適用する例について説明したが、これに限定されない。本開示に係る冷凍サイクル装置１０は、車両用に限定されることなく、定置型空調装置、冷温保存庫、液体加熱冷却装置等に適用してもよい。

（７）上述の実施形態において、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。

（８）上述の実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、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特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されない。

（９）上述の実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されない。

Claims (6)

1. 冷凍サイクル装置であって、
   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圧冷媒を放熱する放熱器（１２）と、
   前記放熱器を通過した前記高圧冷媒を減圧させる減圧機構（１３）と、
   前記減圧機構にて減圧された低圧冷媒を蒸発させる蒸発器（１４）と、
   前記蒸発器を通過した前記低圧冷媒の気液を分離して、分離された気相冷媒を前記圧縮機の吸入口側へ流出させるアキュムレータ（２２）と、
   サイクル内に充填された冷媒の充填量が不足する冷媒不足状態であるか否かを判定する充填量判定処理を実行する充填量判定部（５０ｂ）と、
   前記圧縮機の稼働状態を制御する圧縮機制御部（５０ｃ）と、
   前記減圧機構の絞り開度を制御する減圧機構制御部（５０ｄ）と、を備え、
   前記充填量判定部は、前記圧縮機制御部が前記圧縮機を稼働させている状態で前記減圧機構制御部が前記減圧機構の絞り開度を小さくする際、前記放熱器における放熱能力が減少傾向を示す場合に、前記冷媒不足状態であると判定する冷凍サイクル装置。
2. 前記圧縮機の冷媒吐出口側から前記減圧機構の冷媒入口側に至る高圧冷媒の圧力を検出する高圧側圧力検出部（５３）を備え、
   前記充填量判定部は、前記圧縮機制御部が前記圧縮機を稼働させている状態で前記減圧機構制御部が前記減圧機構の絞り開度を小さくする際、前記高圧冷媒の圧力の変化が減少傾向を示す場合に、前記冷媒不足状態であると判定する請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 車室内を空調する車両用空調装置（１）に適用される冷凍サイクル装置であって、
   前記車両用空調装置は、乗員が車両に搭乗する前に前記圧縮機を稼働させて前記車室内を空調するプレ空調を実行可能に構成されており、
   前記圧縮機制御部および前記減圧機構制御部は、前記プレ空調を実行する際に、前記圧縮機の回転数を一定に維持した状態で、前記減圧機構の絞り開度を小さくするように構成されており、
   前記充填量判定部は、前記プレ空調を実行する際に、前記冷媒不足状態であるか否かを判定する請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
4. 車室内を空調する車両用空調装置（１）に適用される冷凍サイクル装置であって、
   前記車両用空調装置は、前記車室内へ送風する送風空気の温度を自動で調整するオート空調を実行可能に構成されており、
   前記圧縮機制御部および前記減圧機構制御部は、前記オート空調を実行する際に、前記圧縮機の回転数を一定に維持した状態で、前記減圧機構の絞り開度を小さくするように構成されており、
   前記充填量判定部は、前記オート空調を実行する際に、前記冷媒不足状態であるか否かを判定する請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
5. 前記圧縮機制御部は、前記充填量判定部にて前記冷媒不足状態であると判定された際に、前記圧縮機を停止する請求項１ないし４のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
6. 前記充填量判定部にて前記冷媒不足状態であると判定された際に、前記冷媒不足状態であることをユーザに対して報知する報知部（７０）を備える請求項１ないし５のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。

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