JP2009192090A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サイクル内に封入された冷媒封入量の過不足を精度良く推定して、圧縮機の保護を図ることができる冷凍サイクル装置を提供する。
【解決手段】冷媒状態推定手段が、圧縮機１１の吐出冷媒温度Ｔｄおよび吐出冷媒圧力Ｐｄから圧縮機１１吐出冷媒の状態を決定し、この状態から等エントロピ線上で、蒸発器１４のフィン温度Ｔｅから算出される冷媒蒸発圧力まで圧力を低下させた際の冷媒のエンタルピを求める。このエンタルピから気液分離手段出口側冷媒の状態を推定し、さらに、気液分離手段出口側冷媒の状態が基準乾き度ＫＸ以下の気液二相状態である場合は冷媒封入量が過剰であるものとし、気液分離手段出口側冷媒の状態が基準過熱度ＫＳＨ以上の気相状態である場合は冷媒封入量が不足しているものとする。そして、冷媒封入量の過不足が推定された場合は、圧縮機１１の作動を停止させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、蒸発器から流出した冷媒の気液を分離する気液分離手段を備える冷凍サイクル装置に関する。

従来、特許文献１に、サイクル内に封入された冷媒封入量の過不足を推定可能に構成された冷凍サイクル装置が開示されている。この特許文献１の冷凍サイクル装置では、圧力センサによってサイクルの高圧側冷媒圧力を検出し、検出された高圧側冷媒圧力Ｐｄを用いて冷媒封入量の過不足を推定している。そして、冷媒封入量が過剰である、または、不足していると判定した際には、圧縮機の作動を停止させて、圧縮機を保護している。

具体的には、高圧側冷媒圧力Ｐｄが第１設定圧力Ｐａ以上となっている場合は冷媒封入量が過剰であると推定し、圧縮機の起動から所定時間経過後に第２設定圧力Ｐｂ以下となっている場合は冷媒封入量が不足していると推定し、さらに、圧縮機の起動から所定時間経過する前に第３設定圧力Ｐｃ以下となっている場合は冷媒封入量が不足していると推定している。

この際、第１〜第３設定圧力をＰａ＞Ｐｂ＞Ｐｃとなるように設定することで、圧縮機の起動から所定時間経過する前に、冷媒封入量が不足していると誤判定してしまうことを防止している。

可変容量型の圧縮機を備えた冷凍サイクル装置として、特許文献２あるいは特許文献３に開示のものが知られている。
特許第３４０４９９０号公報 特開２００１−１７３５５６号公報 特開２０００−８１１５７号公報

ところで、蒸発器から流出した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側へ流出させる気液分離手段であるアキュムレータを備える冷凍サイクル装置では、上述の冷媒封入量の過不足を精度良く推定する必要がある。その理由は、この種の冷凍サイクル装置では、アキュムレータから圧縮機吸入側へ流出する冷媒が、ほぼ飽和気相状態になっているものとしてサイクルが構成されているからである。

例えば、冷媒封入量が不足していると、アキュムレータから圧縮機吸入側へ流出する冷媒が過熱度を有する気相状態になってしまい、サイクルを循環する冷媒流量が低下して、冷凍サイクル装置が充分な冷凍能力を発揮できなくなる。さらに、圧縮機を潤滑するために冷媒中に混入された冷凍機油を圧縮機へ戻すことができなくなり、圧縮機の潤滑不足を引き起こす。

また、冷媒封入量が過剰になっていると、アキュムレータから圧縮機吸入側へ流出する冷媒が液相状態または気液二層状態になってしまい、いわゆる液圧縮の問題が生じ、圧縮機の耐久寿命に悪影響を及ぼす。

さらに、例えば、臨界温度の低い二酸化炭素を冷媒に使用している車両用空調装置に適用される冷凍サイクル装置では、車両走行用エンジンの停止と同時にエンジン冷却機器類の作動が停止してエンジンルーム内の温度が急激に上昇してしまう、いわゆるデッドソークによって、サイクルの運転停止後にサイクル内に封入された冷媒の温度が上昇してしまう。

このような冷媒の温度上昇が生じると、上述の液圧縮の問題が生じない程度に冷媒封入量が僅かに過剰になっている場合であっても、サイクルの運転停止後にサイクル内の冷媒圧力が異常上昇してしまうことがある。そして、このような冷媒圧力の異常上昇は、サイクル構成機器の破損を招く原因となる。

しかしながら、特許文献１の冷凍サイクル装置のように、高圧側冷媒圧力のみを用いて冷媒封入量の過不足を推定すると、特許文献１の段落０００５に記載されているように、冷凍サイクル装置が設置された環境の温度変化によって、圧縮機の運転可能な高圧側冷媒圧力の範囲が変化してしまう等の理由から充分な推定精度を得ることができない。

本発明は、上記点に鑑み、サイクル内に封入された冷媒封入量の過不足を精度良く推定することができる冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、サイクル内に封入された冷媒封入量の過不足を精度良く推定して、圧縮機の保護を図ることができる冷凍サイクル装置を提供することを第２の目的とする。

また、本発明は、サイクル内に封入された冷媒封入量の過剰となっている場合でも、サイクル構成機器の損傷を防止できる冷凍サイクル装置を提供することを第３の目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために案出されたもので、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（１１）から吐出された冷媒を放熱させる放熱器（１２）と、放熱器（１２）にて放熱された冷媒を減圧膨張させる減圧手段（１３）と、減圧手段（１３）にて減圧膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器（１４）と、蒸発器（１４）から流出した冷媒の気液を分離する気液分離手段（１５）と、圧縮機（１１）吐出冷媒温度に相関を有する物理量を検出する吐出温度検出手段（２６）と、圧縮機（１１）吐出冷媒圧力に相関を有する物理量を検出する吐出圧力検出手段（２５）と、蒸発器（１４）における冷媒蒸発温度に相関を有する物理量を検出する蒸発温度検出手段（２４）と、少なくとも吐出温度検出手段（２６）にて検出された検出吐出温度（Ｔｄ）、吐出圧力検出手段（２５）にて検出された検出吐出圧力（Ｐｄ）、および、蒸発温度検出手段（２４）にて検出された検出蒸発温度（Ｔｅ）を用いて、気液分離手段（１５）出口側の冷媒状態を推定する冷媒状態推定手段（Ｓ７１）とを備える冷凍サイクル装置を特徴とする。

これによれば、冷媒状態推定手段（Ｓ７１）が、少なくとも検出吐出温度（Ｔｄ）、検出吐出圧力（Ｐｄ）、および、検出蒸発温度（Ｔｅ）を用いて、気液分離手段（１５）出口側の冷媒状態を推定するので、高圧側冷媒圧力のみを用いて冷媒封入量の過不足を推定する場合に対して、サイクル内に封入された冷媒封入量の過不足を精度良く推定できる。

すなわち、後述の実施形態に詳述するように、検出吐出温度（Ｔｄ）、検出吐出圧力（Ｐｄ）、および、検出蒸発温度（Ｔｅ）が判れば、冷媒の等エントロピ線から、気液分離手段（１５）から圧縮機（１１）吸入側へ流出する気液分離手段（１５）出口側の冷媒の有するエンタルピを求めることができる。さらに、このエンタルピから気液分離手段（１５）出口側の冷媒の状態を精度良く推定できる。

そして、精度良く推定された気液分離手段（１５）出口側の冷媒の状態が、予め定めた乾き度以下の乾き度を有する気液二相状態であれば冷媒封入量が過剰であると推定し、予め定めた過熱度以上の過熱度を有する気相状態であれば冷媒封入量が不足であると推定することで、サイクル内に封入された冷媒封入量の過不足を精度良く推定できる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の冷凍サイクル装置において、さらに、圧縮機（１１）の冷媒吐出能力を変更する吐出能力変更手段（１１ａ）と、吐出能力変更手段（１１ａ）の作動を制御する吐出能力制御手段（２０ａ）とを備え、吐出能力制御手段（２０ａ）は、冷媒状態推定手段（Ｓ７１）によって、気液分離手段（１５）出口側の冷媒状態が予め定めた基準乾き度（ＫＸ）以下の乾き度を有する気液二相状態、および、予め定めた基準過熱度（ＫＳＨ）以上の過熱度を有する気相状態のうち少なくとも一方の状態であることが推定された際に、圧縮機（１１）の冷媒吐出能力を低減させるように、吐出能力変更手段（１１ａ）の作動を制御することを特徴とする。

これによれば、冷媒状態推定手段（Ｓ７１）によって精度良く推定された気液分離手段（１５）出口側の冷媒の状態が、予め定めた基準乾き度（ＫＸ）以下の乾き度を有する気液二相状態、および、予め定めた基準過熱度（ＫＳＨ）以上の過熱度を有する気相状態のうち少なくとも一方の状態である場合には、吐出能力制御手段（２０ａ）が圧縮機（１１）の冷媒吐出能力を低減させるので、冷媒封入量の過不足時に圧縮機（１１）を作動させた際に生じる不具合を回避して、圧縮機（１１）の保護を図ることができる。

なお、本請求項の「圧縮機（１１）の冷媒吐出能力を低減させる」には、圧縮機（１１）から吐出される冷媒の圧力および流量を低下させることのみを意味するだけでなく、圧縮機（１１）の作動を停止させることも含む意味である。

請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置において、冷媒状態推定手段（Ｓ７１）によって、気液分離手段（１５）出口側の冷媒状態が予め定めた基準乾き度（ＫＸ）以下の乾き度を有する気液二相状態であると推定された際に、これをユーザに警告する警告手段（３４）を備えることを特徴とする。

これによれば、冷媒状態推定手段（Ｓ７１）によって精度良く推定された気液分離手段（１５）出口側の冷媒の状態が、予め定めた乾き度以下の乾き度を有する気液二相状態である場合には、警告手段（３４）がユーザに警告を発するので、サイクル内に封入された冷媒封入量が僅か過剰となっていても、サイクルの運転停止後に冷凍サイクル装置が設置された環境の温度上昇よって、サイクル構成機器が損傷してしまうことを未然に防止できる。

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つに記載の冷凍サイクル装置において、冷媒状態推定手段（Ｓ７１）は、さらに、圧縮機（１１）の圧縮効率（ηｃ）を用いて、気液分離手段（１５）出口側の冷媒状態を推定することを特徴とする。これにより、気液分離手段（１５）出口側の冷媒状態を、より一層、精度良く推定できる。

なお、本請求項における「圧縮効率（ηｃ）」とは、圧縮機（１１）にて冷媒が等エントロピ圧縮された際の冷媒のエンタルピの増加量ΔＨ１としたときに、この増加量ΔＨ１を、実際に圧縮機（１１）にて冷媒が昇圧された際の冷媒のエンタルピ増加分ΔＨ２で除した値である。

請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の冷凍サイクル装置において、圧縮機（１１）の回転数に相関を有する物理量を検出する回転数検出手段（２７）を備え、圧縮効率（ηｃ）は、回転数検出手段（２７）にて検出された検出回転数（Ｎｅ）に基づいて決定される値であることを特徴とする。

ここで、圧縮機（１１）の回転数が増加すると、その摩擦熱によって冷媒の温度が上昇して実際のエンタルピ増加分ΔＨ２が増加するので、圧縮効率（ηｃ）も低下する。従って、検出回転数（Ｎｅ）に基づいて決定される圧縮効率（ηｃ）を用いることで、気液分離手段（１５）出口側の冷媒状態を、より一層、精度良く推定できる。

請求項６に記載の発明では、請求項４または５に記載の冷凍サイクル装置において、圧縮効率（ηｃ）は、検出吐出圧力（Ｐｄ）と圧縮機（１１）の吸入冷媒圧力（Ｐｓ）との差圧（ΔＰ）に基づいて決定される値であることを特徴とする。

ここで、検出吐出圧力（Ｐｄ）と吸入冷媒圧力（Ｐｓ）との差圧（ΔＰ）が増加すると、圧縮機（１１）に摩擦熱が発生しやすく、その摩擦熱によって冷媒の温度が上昇して実際のエンタルピ増加分ΔＨ２が増加するので、圧縮効率（ηｃ）も低下する。従って、差圧（ΔＰ）に基づいて決定される圧縮効率（ηｃ）を用いることで、気液分離手段（１５）出口側の冷媒状態を、より一層、精度良く推定できる。

請求項７に記載の発明では、において、さらに、放熱器（１２）から流出する冷媒と圧縮機（１１）へ吸入される冷媒とを熱交換させる内部熱交換器（１６）を備え、冷媒状態推定手段（Ｓ７１）は、さらに、内部熱交換器（１６）における熱交換量（Ｈｅｘ）を用いて、気液分離手段（１５）出口側の冷媒状態を推定することを特徴とする。

これによれば、内部熱交換器（１６）を備える冷凍サイクル装置であっても、冷媒状態推定手段（Ｓ７１）が、圧縮機（１１）へ吸入される冷媒の内部熱交換器（１６）におけるエンタルピ上昇分を用いて推定するので、気液分離手段（１５）出口側の冷媒状態を精度良く推定できる。

さらに、請求項８に記載の発明のように、熱交換量（Ｈｅｘ）は、圧縮機（１１）の冷媒吐出流量、検出蒸発温度（Ｔｅ）、放熱器（１２）から流出した冷媒の放熱器流出冷媒温度に基づいて決定すれば、容易に熱交換量（Ｈｅｘ）を求めることができる。

また、請求項９に記載の発明のように、圧縮機（１１）は、冷媒を臨界圧力以上となるまで昇圧するようになっていてもよいし、請求項１０に記載の発明のように、冷媒は二酸化炭素であってもよい。特に、二酸化炭素の臨界温度は３１℃程度であるため、サイクルの運転停止後に、冷凍サイクル装置が設置された環境の温度上昇よって、圧力が上昇しやすい。従って、冷媒封入量の過不足を精度良く推定できることは極めて有効である。

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。

（第１実施形態）
図１〜５により、本発明の第１実施形態を説明する。本実施形態では、本発明の冷凍サイクル装置１０を車両用空調装置に適用している。図１は、本実施形態の冷凍サイクル装置１０の全体構成図である。

冷凍サイクル装置１０では、冷媒として二酸化炭素を採用しており、圧縮機１１の吐出冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上（超臨界状態）となる超臨界冷凍サイクルを構成している。さらに、この冷媒には圧縮機１１を潤滑するための冷凍機油が混入されており、この冷凍機油は冷媒とともにサイクルを循環している。

圧縮機１１は、冷凍サイクル装置１０において、冷媒を吸入し、圧縮して吐出するもので、プーリおよびベルトを介して車両走行用エンジン（図示せず）から駆動力が伝達されて回転駆動される。

この圧縮機１１は、後述する空調制御装置２０から出力される制御信号によって吐出容量を連続的に変更可能に構成された周知の斜板式可変容量型圧縮機である。なお、吐出容量とは冷媒の吸入圧縮を行う作動空間の幾何学的な容積、すなわちピストンストロークの上死点と下死点との間のシリンダ容積である。

具体的には、圧縮機１１は、吸入冷媒と吐出冷媒とを導入させる斜板室（図示せず）、斜板室へ導入させる吸入冷媒と吐出冷媒との割合を調整する電磁式容量制御弁１１ａ、斜板室の圧力に応じて傾斜角度を変位させる斜板（図示せず）を有して構成されている。そして、この斜板の傾斜角度に応じてピストンストローク（吐出容量）が変更される。

電磁式容量制御弁１１ａは、圧縮機１１の吸入冷媒圧力と吐出冷媒圧力との差圧による力を発生する圧力応動機構と、この差圧による力と対向する電磁力を発生する電磁機構とを内蔵しており、差圧による力と電磁力との釣り合いによって弁開度（吸入冷媒と吐出冷媒との割合）を調整して斜板室の圧力を変化させる。

また、電磁機構の電磁力は、空調制御装置２０から出力される制御電流Ｉｃによって決定され、制御電流Ｉｃを増加させると、斜板室の圧力が低下し、斜板の傾斜角度が増加する。これにより、ピストンストローク（吐出容量）が増加する。逆に、制御電流Ｉｃを減少させると、斜板室の圧力が上昇し、斜板の傾斜角度が減少する。これにより、ピストンストローク（吐出容量）が減少する。

そして、この吐出容量の増減に応じて、圧縮機１１の吐出流量が増減することになるので、本実施形態では、電磁式容量制御弁１１ａが吐出能力変更手段を構成する。なお、本実施形態における制御電流Ｉｃと圧縮機１１の吐出流量との関係は、図２の特性図に示されるように、制御電流Ｉｃの増加に伴って、圧縮機１１の吐出流量が増加する。

なお、制御電流Ｉｃの出力は、具体的には電流制御回路の構成上、デューティ制御により変化させる方式とするのが通常であるが、制御電流Ｉｃの値をデューティ制御によらず直接、連続的（アナログ的）に変化させてもよい。このように制御電流Ｉｃが調整されることによって、圧縮機１１では、吐出容量を略０％〜１００％の範囲で連続的に変化させることができる。

このような循環冷媒流量制御機能を持つように構成された容量制御弁と可変容量型の圧縮機とについては、特開２００１−１７３５５６号公報等を参照することができる。さらに、本実施形態では、車両走行用エンジンのエンジン回転数を検出する回転数センサ２７も設けられている。従って、制御電流Ｉｃおよびエンジン回転数から求められる圧縮機１１の回転数によって、サイクルを循環する冷媒流量Ｇｒを求めることができる。

また、本実施形態の圧縮機１１では吐出容量を約０％とすることができるので、上述の如く、圧縮機１１をプーリおよびベルトを介して車両走行用エンジンに常時連結するクラッチレスの構成とすることができる。もちろん、電磁クラッチを介して車両走行用エンジンから動力を伝達できるようにしてもよい。

圧縮機１１の冷媒吐出側には、放熱器１２が接続されている。放熱器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により送風される外気（車室外空気）とを熱交換させて、高圧冷媒を放熱させる放熱用熱交換器である。冷却ファン１２ａは、後述する空調制御装置２０から出力される制御電圧によって回転数（送風空気量）が制御される電動式送風機である。

なお、前述の如く、本実施形態の冷凍サイクル装置１０では、超臨界冷凍サイクルを構成しているので、放熱器１２を通過する冷媒は、凝縮することなく超臨界状態のまま放熱する。

放熱器１２の出口側には、圧力制御弁１３が接続されている。圧力制御弁１３は、放熱器１２から流出した高圧冷媒を減圧膨張させる減圧手段であるとともに、高圧側冷媒圧力が目標高圧となるように、弁開度（絞り開度）が機械的機構にて調整されるように構成されている。

具体的には、圧力制御弁１３は、放熱器１２出口側に設けられた感温部１３ａを有し、この感温部１３ａの内部に放熱器１２出口側の高圧冷媒の温度に対応した圧力を発生させ、感温部１３ａの内圧と放熱器１２出口側の冷媒圧力とのバランスで圧力制御弁１３の弁開度を調整するようになっている。

これにより、高圧側冷媒圧力を放熱器１２の出口側の高圧側冷媒温度により決まる目標高圧に調整できる。このような高圧制御機能を持つ圧力制御弁１３と可変容量型の圧縮機との詳細については特開２０００−８１１５７号公報等を参照することができる。

圧力制御弁１３の出口側には、蒸発器１４が接続されている。蒸発器１４は、圧力制御弁１３にて減圧された低圧冷媒と送風ファン１４ａから車室内へ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、空調制御装置２０から出力される制御電圧によって回転数（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は、車両用空調装置の室内空調ユニットにおいて車室内送風空気の空気通路を形成する図示しないケース内に配置されており、このケース内の蒸発器１４の空気流れ下流側には、蒸発器１４にて冷却された送風空気とエンジン冷却水とを熱交換させて送風空気を再加熱する加熱手段であるヒータコア等が配置されている。これにより、空調対象空間である車室内へ吹き出される車室内送風空気が温度調整される。

蒸発器１４の冷媒流出口側には、アキュムレータ１５が接続されている。アキュムレータ１５は、蒸発器１４から流出した冷媒を液相冷媒と気相冷媒に分離するとともに、サイクル内の余剰液相冷媒を蓄える気液分離器である。また、アキュムレータ１５には、気相冷媒を流出させる気相冷媒出口が設けられており、この気相冷媒出口は圧縮機１１の冷媒吸入側に接続されている。

また、気相冷媒出口は、下方側に向かって湾曲するＵ字状の管に形成されており、このＵ字状の管の最下部には、アキュムレータ１５内に溜まった冷凍機油をＵ字状の管内へ吸い込むための冷凍機油穴が設けられている。従って、理想的には、アキュムレータ１５の気相冷媒出口から圧縮機１１の吸入側へ流出する冷媒は、完全な飽和気相状態とはならず、極めて飽和気相状態に近い気液二相状態となる。

次に、本実施形態の電気制御部の概要を説明する。空調制御装置２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成される。そして、そのＲＯＭ内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、上述の各種電気式アクチュエータ１１ａ、１２ａ、１４ａ等の作動を制御する。

なお、空調制御装置２０は、各種電気式アクチュエータを制御する制御手段が一体に構成されたものであるが、本実施形態では、特に、空調制御装置２０のうち電磁式容量制御弁１１ａの作動を制御するハードウェアおよびソフトウェアの構成を吐出能力制御手段２０ａとする。

空調制御装置２０の入力側には、空調用センサ群２１〜２７および車室内に配置された操作パネル３０が接続されており、空調用センサ群２１〜２７の検出信号および操作パネル３０に設けられた各種操作スイッチ３１〜３３の操作信号等が入力される。

空調用センサ群としては、具体的に、外気温Ｔａｍを検出する外気温センサ２１、内気温Ｔｒを検出する内気温センサ２２、車室内に入射する日射量Ｔｓｕｎを検出する日射センサ２３、蒸発器１４のフィン温度Ｔｅを検出する蒸発器温度センサ２４、圧縮機１１から吐出される吐出冷媒圧力Ｐｄを検出する高圧側圧力センサ２５、圧縮機１１から吐出される吐出冷媒温度Ｔｄを検出する高圧側温度センサ２６および回転数センサ２７等が設けられる。

なお、本実施形態では、高圧側圧力センサ２５は、圧縮機１１吐出冷媒圧力に相関を有する吐出圧力検出手段を構成し、高圧側温度センサ２６は、圧縮機１１吐出冷媒温度に相関を有する吐出温度検出手段を構成し、蒸発器温度センサ２４は、蒸発器１４における冷媒蒸発温度に相関を有する物理量を検出する蒸発温度検出手段を構成し、さらに、回転センサ２７は、圧縮機１１の回転数に相関を有する物理量を検出する回転数検出手段を構成している。

また、前述の如く、本実施形態の圧力制御弁１３は、放熱器１２出口側の高圧冷媒温度により決まる目標高圧に近づくように高圧側冷媒圧力を調整するので、放熱器１２出口側の高圧側冷媒温度に近い外気温Ｔａｍを検出する外気温センサ２１は、吐出圧力検出手段として代用することもできる。

さらに、放熱器１２では冷媒と外気とを熱交換させるので、本実施形態の外気温センサ２１は、放熱器１２へ送風される空気の温度を検出する空気温度検出手段としての機能も果たす。

操作パネル３０の操作スイッチとしては、具体的に、車両用空調装置の作動指令信号を出力するエアコンスイッチ３１、空調状態の自動制御を要求する自動制御要求信号を出力するオートスイッチ３２、冷却対象空間である車室内の目標温度Ｔｓｅｔを設定する目標温度設定手段をなす温度設定スイッチ３３等が設けられる。

さらに操作パネルの表示板には、アキュムレータ１５から圧縮機１１吸入側へ流出するアキュムレータ１５出口側の冷媒（以下、気液分離手段出口側冷媒という。）の状態が、予め定めた基準乾き度ＫＸ以下の乾き度を有する気液二相状態、および、予め定めた基準過熱度ＫＳＨ以上の過熱度を有する気相状態になっている場合に、これを乗員に警告する警告手段である警告灯が設けられている。

また、空調制御装置２０の出力側には、圧縮機１１の電磁式容量制御弁１１ａ、冷却ファン１２ａおよび送風ファン１４ａの電動モータ等の電気式アクチュエータおよび操作パネルの入力側が接続され、これらの機器の作動が空調制御装置２０の出力信号により制御される。

次に、上記構成の本実施形態の作動を図３〜５に基づいて説明する。図３、４は、空調制御装置２０が実行する制御処理を示すフローチャートである。この制御処理は、図示しない車両の始動スイッチ（イグニッションスイッチ）の投入状態において、オートスイッチ３２が投入（ＯＮ）されるとスタートする。

まず、図３に示すように、ステップＳ１ではフラグ、タイマ等の初期化がなされ、次のステップＳ２にて、空調用センサ群２１〜２７により検出された検出信号、および、操作パネル３０の操作信号を読込む。

次に、ステップＳ３にて、車室内吹出空気の目標吹出温度ＴＡＯを算出する。この目標吹出温度ＴＡＯは空調熱負荷変動および温度設定スイッチ３３により設定した設定温度Ｔｓｅｔに基づいて、下記数式Ｆ１により算出される。
ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ−Ｋｒ×Ｔｒ−Ｋａｍ×Ｔａｍ−Ｋｓｕｎ×Ｔｓｕｎ＋Ｃ…（Ｆ１）
なお、Ｋｓｅｔ、Ｋｒ、Ｋａｍ、Ｋｓｕｎは制御ゲインであり、Ｃは補正用の定数である。

次に、ステップＳ４にて、圧縮機１１を除く、各種空調制御機器の制御状態を決定する。すなわち、空調制御装置２０の出力側に接続された各種電気式アクチュエータのうち、電磁式容量制御弁１１ａを除く、送風ファン１４ａの電動モータ等へ出力される制御信号が決定される。

例えば、送風ファン１４ａの電動モータへ出力される制御信号（制御電圧）については、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め空調制御装置２０に記憶された制御マップを参照して、ＴＡＯに応じて適切な送風量となるように決定する。

より具体的には、ＴＡＯの極低温域（最大冷房域）および極高温域（最大暖房域）で制御電圧を最大値として、送風量を最大風量とする。ＴＡＯが極低温域から中間温度域に向かって上昇、あるいは、ＴＡＯが極高温域から中間温度域に向かって低下するに伴って、制御電圧を減少させて送風量を減少させる。また、ＴＡＯが所定の中間温度域内に入ると、制御電圧を最小値として、送風量を最小風量とする。

次に、ステップＳ５にて、蒸発器１４における目標冷媒蒸発温度ＴＥＯを決定する。具体的には、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め空調制御装置２０に記憶された制御マップを参照して目標冷媒蒸発温度ＴＥＯを決定する。本実施形態では、ＴＡＯの増加に伴って、ＴＥＯも増加するように決定する。

次に、ステップＳ６にて、圧縮機１１の冷媒吐出能力を決定する。具体的には、蒸発器温度センサ２４にて検出された蒸発器１４のフィン温度Ｔｅと目標冷媒蒸発温度ＴＥＯとの偏差Ｅｎ（Ｔｅ−ＴＥＯ）を算出し、この偏差Ｅｎに基づいて、ＴｅをＴＥＯに近づけるように比例積分制御（ＰＩ制御）によるフィードバック制御手法によって、電磁式容量制御弁１１ａへ出力する制御電流Ｉｃを変更する。

次に、ステップＳ７にて、アキュムレータ１５から圧縮機１１吸入側へ流出する気液分離手段出口側冷媒の状態の推定と、この推定結果によりサイクル内の冷媒封入量の過不足が判定された際の制御が行われる。このステップＳ７の詳細については、図４のフローチャートにより説明する。

まず、ステップＳ７１では、高圧側温度センサ２６にて検出された吐出冷媒温度（検出吐出温度）Ｔｄ、高圧側圧力センサ２５にて検出された吐出冷媒圧力（検出吐出圧力）Ｐｄ、および、蒸発器温度センサ２４にて検出されたフィン温度（検出蒸発温度）Ｔｅを用いて気液分離手段出口側冷媒の状態が推定される。従って、本実施形態では、このステップＳ７１が冷媒状態推定手段を構成している。

ステップＳ７１における気液分離手段出口側冷媒の状態の推定の詳細については、図５のモリエル線図を用いて説明する。まず、吐出冷媒温度Ｔｄおよび吐出冷媒圧力Ｐｄにより、圧縮機１１吐出冷媒の状態（図５の点Ｃｏｕｔ）が決定される。さらに、フィン温度Ｔｅは蒸発器１４における冷媒蒸発温度に相当する値であるから、フィン温度Ｔｅから蒸発器１４における冷媒蒸発圧力Ｐｓが求められる。

ここで、圧縮機１１に吸入された冷媒は、圧縮機１１にて等エントロピ的に圧縮されるので、上述の点Ｃｏｕｔを通過する等エントロピ線上であって、冷媒圧力が冷媒蒸発圧力Ｐｓとなる点（図５の点Ｃｉｎ）から気液分離手段出口側冷媒のエンタルピが求められ、このエンタルピによって気液分離手段出口側冷媒の状態を推定することができる。

なお、本実施形態のようにアキュムレータ１５を備える冷凍サイクル装置では、冷媒封入量の過不足が生じていなければ、理想的には気液分離手段出口側冷媒の状態は、ほぼ飽和ガス線上となる。

従って、例えば、圧縮機１１吐出冷媒の状態が点Ｃｏｕｔ１となっているときは、気液分離手段出口側冷媒のエンタルピが飽和ガス線に到達していないので、冷媒の状態が気液二相状態（図５の点Ｃｉｎ１）となり、圧縮機１１吐出冷媒の状態が点Ｃｏｕｔ２となっているときは、気液分離手段出口側冷媒のエンタルピが飽和ガス線を超えているので、冷媒の状態が過熱度を有する気相状態（図５の点Ｃｉｎ２）となる。

次に、図４に示すように、ステップＳ７２にて、ステップＳ７１にて推定された気液分離手段出口側冷媒の状態Ｃｉｎが予め定めた基準乾き度ＫＸ以下の乾き度を有する気液二相状態になっているか否かが判定される。気液分離手段出口側冷媒の状態Ｃｉｎが予め定めた基準乾き度ＫＸ以下の乾き度を有する気液二相状態になっている場合には、サイクル内に封入された冷媒封入量が過剰であるものとして、ステップＳ７４へ進む。

ステップＳ７４では、警告灯３４を点灯させ、さらに、ステップＳ７５へ進み、圧縮機１１の吐出容量が略０％となるように、すなわち、圧縮機１１の作動を停止させるように電磁式容量制御弁１１ａへ出力される制御電流Ｉｃを変更してステップＳ８へ進む。一方、ステップＳ７２にて、気液分離手段出口側冷媒の状態Ｃｉｎが予め定めた基準乾き度（ＫＸ）以下の乾き度を有する気液二相状態になっていない場合は、ステップＳ７３へ進む。

ステップＳ７３では、気液分離手段出口側冷媒の状態Ｃｉｎが予め定めた基準過熱度ＫＳＨ以上の過熱度を有する気相状態になっているか否かが判定される。気液分離手段出口側冷媒の状態Ｃｉｎが予め定めた基準過熱度ＫＳＨ以上の過熱度を有する気相状態になっている場合には、冷媒封入量が不足しているものとして、ステップＳ７４→Ｓ７５→Ｓ８の順に進む。

一方、ステップＳ７３にて気液分離手段出口側冷媒の状態Ｃｉｎが予め定めた基準過熱度（ＫＳＨ）以上の過熱度を有する気相状態になっていない場合は、冷媒封入量の過不足はないものとして、ステップＳ８へ進む。

ステップＳ８では、上記ステップＳ４、Ｓ７にて決定された制御状態が得られるように、空調制御装置２０より電気式アクチュエータに対して制御信号が出力される。次のステップＳ９で制御周期τの間待機し、制御周期τの経過を判定するとステップＳ２に戻るようになっている。

本実施形態では、上記の如く作動して、冷媒封入量の過不足はないものとされた場合には、圧縮機１１から吐出された冷媒は、放熱器１２→圧力制御弁１３→蒸発器１４→アキュムレータ１５→圧縮機１１の順に循環して、蒸発器１４にて車室内送風空気を冷却できる。

一方、冷媒封入量の過不足が生じているものとされた場合には、吐出能力制御手段２０ａが圧縮機１１の作動を実質的に停止させるので、冷媒封入量の過不足時に圧縮機１１をさせた際に生じる、圧縮機１１の潤滑不足、液圧縮といった不具合を回避して、圧縮機１１の保護を図ることができる。

この際、冷媒状態推定手段を構成する制御ステップＳ７１にて、吐出冷媒温度Ｔｄ、吐出冷媒圧力Ｐｄ、および、フィン温度Ｔｅを用いて、気液分離手段出口側冷媒の状態を推定するので、高圧側冷媒圧力のみを用いて冷媒封入量の過不足を推定する場合に対して、サイクル内に封入された冷媒封入量の過不足を精度良く推定できる。

なお、本実施形態では、冷媒封入量の過不足を精度良く推定するために、具体的に、基準乾き度ＫＸ＝０．８５とし、基準過熱度ＫＳＨ＝１０℃としている。さらに、本発明者らの検討によれば、基準乾き度ＫＸ＝０．９とし、基準過熱度ＫＳＨ＝５℃とすることが好ましいことが判っている。

さらに、冷媒封入量の過不足が推定された場合には、ステップＳ７４にて、警告灯を点灯させるので、ユーザに冷媒封入量の過不足を認識させることができる。これにより、例えば、サイクル内に封入された冷媒封入量が僅か過剰となっている場合であっても、冷媒を抜く等の措置により、サイクルの運転停止後にデッドソークによってサイクル構成機器が損傷してしまうことを未然に防止できる。

（第２実施形態）
上述の実施形態では、冷媒が圧縮機１１にて等エントロピ的に圧縮されることを利用して、図５に示すように等エントロピ線を用いて、気液分離手段出口側冷媒の状態を推定する例を説明したが、本実施形態では、さらに、圧縮機１１の圧縮効率ηｃを用いて、気液分離手段出口側冷媒の状態を推定する例を説明する。

ここで、図６のモリエル線図により、圧縮効率ηｃについて説明する。本実施形態の圧縮効率ηｃは、圧縮機１１にて冷媒が等エントロピ圧縮された際の冷媒のエンタルピの増加量ΔＨ１を、実際に圧縮機１１にて冷媒が昇圧された際の冷媒のエンタルピ増加分ΔＨ２で除した値で定義される。

図６に示すように、理想的な等エントロピ圧縮（図６のＣｉｎ→Ｃｏｕｔ）におけるエンタルピの増加量ΔＨ１は、実際の圧縮機１１にて冷媒が昇圧される圧縮行程（図６のＣｉｎ→Ｃｏｕｔ’）におけるエンタルピ増加分ΔＨ２よりも小さくなる。これは、圧縮機１１の圧縮機構部では摩擦等による動力損失が生じるため、この動力損失によって生じる熱が、冷媒を加熱してしまうからである。

さらに、この圧縮効率ηｃは、図７に示すように、圧縮機１１の回転数の増加に伴って低下し、図８に示すように、圧縮機１１吐出冷媒圧力Ｐｄと吸入冷媒圧力Ｐｓとの圧力差ΔＰの増加に伴って低下する。そこで、本実施形態では、冷媒状態推定手段を構成する制御ステップＳ７１にて、以下のように気液分離手段出口側冷媒の状態を推定する。なお、冷凍サイクル装置１０の全体構成は第１実施形態と同様である。

本実施形態のステップＳ７１では、吐出冷媒温度Ｔｄ、吐出冷媒圧力Ｐｄ、フィン温度Ｔｅに加えて、エンジン回転数を検出する回転数センサ２７にて検出された回転数Ｎｅを用いて気液分離手段出口側冷媒の状態を推定する。前述の如く、回転数センサ２７の検出回転数Ｎｅは、圧縮機１１の回転数に相関を有している。

また、フィン温度Ｔｅは、冷媒蒸発圧力Ｐｓに相関を有しているので、吐出冷媒圧力Ｐｄとフィン温度Ｔｅから圧力差ΔＰを求めることができる。そこで、本実施形態では、検出回転数Ｎｅ、吐出冷媒圧力Ｐｄおよびフィン温度Ｔｅに基づいて、予め記憶された制御マップを参照して圧縮機１１の圧縮効率ηｃを決定する。

さらに、第１実施形態と同様に、圧縮機１１吐出冷媒の状態および蒸発器１４における冷媒蒸発圧力Ｐｓを決定し、圧縮効率ηｃによって補正された等エントロピ線に基づいて、気液分離手段出口側冷媒のエンタルピを求め、このエンタルピによって気液分離手段出口側冷媒の状態を推定する。

より具体的には、第１実施形態と同様に、圧縮機１１吐出冷媒の等エントロピ線上であって、冷媒圧力が冷媒蒸発圧力Ｐｓとなる点の冷媒のエンタルピを仮のエンタルピとする。そして、圧縮機１１吐出冷媒のエンタルピから仮エンタルピを減算した値を仮のエンタルピ増加量とする。

さらに、この仮のエンタルピ増加量を圧縮効率ηｃで除した値を、圧縮機１１吐出冷媒に対する気液分離手段出口側冷媒の実際のエンタルピ増加量とする。そして、圧縮機１１吐出冷媒のエンタルピから実際のエンタルピ増加量を減算することで、気液分離手段出口側冷媒のエンタルピを推定する。

本実施形態では、検出回転数Ｎｅおよび吐出冷媒圧力Ｐｄと吸入冷媒圧力Ｐｓとの差圧ΔＰを用いて圧縮効率ηｃを決定し、この圧縮効率ηｃを用いて気液分離手段出口側冷媒の状態を推定するので、アキュムレータ１５から圧縮機１１吸入側へ流出する冷媒の状態を、より一層、精度良く推定できる。

延いては、サイクル内に封入された冷媒封入量の過不足を、より一層、精度良く推定して、圧縮機の保護を適切に図ることができるとともに、サイクル構成機器が損傷してしまうことを適切に防止できる。

（第３実施形態）
本実施形態の冷凍サイクル装置１０では、図９に示すように、上述の第１実施形態に対して、内部熱交換器１６を設けている。なお、図９は、本実施形態の冷凍サイクル装置１０の全体構成図である。また、図９では、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付している。

内部熱交換器１６は、高圧側冷媒流路１６ａを通過する放熱器１２出口側冷媒と低圧側冷媒流路１６ｂを通過する圧縮機１１吸入側冷媒とを熱交換させて、高圧側冷媒流路１６ａを通過する冷媒を冷却するものである。これにより、蒸発器１４における入口側冷媒のエンタルピと出口側冷媒のエンタルピとのエンタルピ差（冷凍能力）を増大させることができる。

なお、内部熱交換器１６の具体的構成としては、高圧側冷媒流路１６ａと低圧側冷媒流路１６ｂとを形成する冷媒配管同士をろう付け接合して熱交換させる構成や、高圧側冷媒流路１６ａを形成する内側管の外側に低圧側冷媒流路１６ｂを配置する２重管方式の熱交換器構成等を採用できる。

ところで、本実施形態のように、内部熱交換器１６を備えるサイクルでは、蒸発器１４流出冷媒が、放熱器１２出口側冷媒によって加熱された後に圧縮機１１へ吸入される。従って、第１実施形態と同様の手法でアキュムレータ１５から圧縮機１１側へ流出する圧縮機吸入側冷媒の状態を推定すると、内部熱交換器１６の低圧側冷媒流路１６ｂから圧縮機１１側へ流出する冷媒の状態を推定してしまうことになる。

そこで、本実施形態のステップＳ７１では、吐出冷媒温度Ｔｄ、吐出冷媒圧力Ｐｄ、フィン温度Ｔｅに加えて、外気温Ｔａｍ、検出回転数Ｎｅおよび内部熱交換器１６における放熱器１２出口側冷媒と圧縮機１１吸入側冷媒との熱交換量Ｈｅｘを用いて圧縮機吸入側冷媒の状態を推定する。

この熱交換量Ｈｅｘは、圧縮機１１の冷媒吐出流量、フィン温度Ｔｅ、外気温Ｔａｍに基づいて決定することができる。具体的には、下記数式Ｆ２によって、圧縮機１１に吸入される吸入冷媒温度Ｔｓを求める。
Ｔｓ＝ｆ（Ｔｅ、Ｔａｍ、Ｇｒ、φ）…（Ｆ２）
なお、Ｇｒはサイクルを循環する冷媒流量であり、φは内部熱交換器１６の熱交換効率である。

ここで、サイクルを循環する冷媒流量Ｇｒ、すなわち圧縮機１１吐出冷媒流量は、上述の如く、制御電流Ｉｃおよび検出回転数Ｎｅから求められる圧縮機１１の回転数によって求めることができる。さらに、熱交換効率φは、内部熱交換器１６の各冷媒流路１６ａ、１６ｂの長さ、熱伝達率などによって定められる値である。

そして、上記式Ｆ２にて求められた吸入冷媒温度Ｔｓとフィン温度Ｔｅ、すなわち蒸発器１４における冷媒蒸発温度を比較すれば、内部熱交換器１６における気液分離手段出口側冷媒の温度上昇量、すなわち熱交換量Ｈｅｘを求めることができる。

さらに、第１実施形態と同様に、圧縮機１１吐出冷媒の等エントロピ線上であって、冷媒圧力が冷媒蒸発圧力Ｐｓとなる点の冷媒のエンタルピを仮のエンタルピとする。そして、仮エンタルピから熱交換量Ｈｅｘに相当するエンタルピ量を減算することで、気液分離手段出口側冷媒のエンタルピを推定することができる。

本実施形態では、上記の如く、内部熱交換器１６を備える冷凍サイクル装置であっても、第１実施形態と同様に、サイクル内に封入された冷媒封入量の過不足を、精度良く推定して、圧縮機の保護を図ることができるとともに、サイクル構成機器が損傷してしまうことを未然に防止できる。

なお、本実施形態の構成において、第２実施形態と同様に、圧縮効率ηｃを用いて気液分離手段出口側冷媒の状態を推定してもよい。これにより、サイクル内に封入された冷媒封入量の過不足を、より一層、精度良く推定して、圧縮機の保護を適切に図ることができるとともに、サイクル構成機器が損傷してしまうことを適切に防止できる。

（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、以下のように種々変形可能である。

（１）上述の実施形態では、圧縮機として斜板式可変容量型圧縮機１１を採用し、吐出能力変更手段として電磁式容量制御弁１１ａを採用した例を説明したが、圧縮機および吐出能力変更手段は、これに限定されない。例えば、固定容量型の圧縮機および電動モータによって構成された電動圧縮機を採用してもよい。

この場合は、圧縮機の１回転当たりの吐出容量に電動モータの回転数を積算することで、サイクルを循環する冷媒流量Ｇｒを求めることができる。さらに、電動モータの回転数は、電動モータに出力される制御電圧、制御周波数によって検出できるので、回転数センサ２７を設けなくてもよい。

（２）上述の実施形態では、空調制御装置２０から電磁式容量制御弁１１ａに出力される制御電流Ｉｃを用いて、冷媒流量Ｇｒを算出した例を説明したが、サイクルを循環する冷媒流量を検出する流量センサを設けてもよい。この流量センサとしては、具体的に、差圧式流量センサ、熱線式流量センサのような、質量流量センサを採用すればよい。

（３）上述の実施形態では、蒸発温度検出手段として蒸発器１４のフィン温度Ｔｅを検出する蒸発器温度センサ２４を採用した例を説明したが、例えば、蒸発器１４出口配管の表面温度を検出する温度センサ、蒸発器１４内の冷媒温度を直接検出する温度センサ、あるいは、蒸発器１４における冷媒蒸発圧力を検出する圧力センサも蒸発温度検出手段として採用できる。

（４）上述の第２実施形態では、検出回転数Ｎｅおよび吐出冷媒圧力Ｐｄと吸入冷媒圧力Ｐｓとの差圧ΔＰを用いて圧縮効率ηｃを決定した例を説明したが、検出回転数Ｎｅおよび差圧ΔＰのうち、いずれか一方を用いて決定された圧縮効率ηｃを用いてもよい。

（５）上述の実施形態では、図３のフローチャートに示すように、サイクルの運転中に制御周期毎に気液分離手段出口側冷媒の状態を推定して、気液分離手段出口側冷媒の状態の推定を行っているが、サイクルの起動直後のみに気液分離手段出口側冷媒の状態の推定、および、冷媒封入量の過不足の判定を行うようにしてもよい。

（６）上述の実施形態では、警告手段として警告灯を採用しているが、例えば、音による警告を発する音響機器や振動によって警告を発する振動機器等を採用してもよい。

（７）上述の実施形態では、本発明の冷凍サイクル装置１０を車両用空調装置に適用した例を説明しているが、本発明の適用はこれに限定されない。例えば、業務用冷蔵冷凍装置、家庭用冷蔵庫等に適用してもよい。

（８）上述の実施形態では、放熱器１２を冷媒と外気とを熱交換させる室外側熱交換器とし、蒸発器１４を室内側熱交換器として車室内の冷却用に適用しているが、蒸発器１４を外気等の熱源から吸熱する室外側熱交換器として構成し、放熱器１２を空気あるいは水等の被加熱流体を加熱する室内側熱交換器として構成するヒートポンプサイクルに本発明を適用してもよい。

第１実施形態の冷凍サイクル装置の全体構成図である。 制御電流と圧縮機吐出冷媒流量との関係を示す特性図である。 第１実施形態の冷凍サイクル装置の制御の示すフローチャートである。 第１実施形態の冷凍サイクル装置の制御の要部を示すフローチャートである。 第１実施形態の冷媒の状態を示すモリエル線図である。 第２実施形態の圧縮効率を説明するためのモリエル線図である。 圧縮機回転数に対する圧縮効率の変化を示すグラフである。 圧縮機吐出冷媒圧力と吸入冷媒圧力との差圧に対する圧縮効率の変化を示すグラフである。 第３実施形態の冷凍サイクル装置の全体構成図である。

符号の説明

１１ 圧縮機
１１ａ 電磁式容量制御弁
１２ 放熱器
１３ 圧力制御弁
１４ 蒸発器
１５ アキュムレータ
１６ 内部熱交換器
２４ 蒸発器温度センサ
２５ 高圧側圧力センサ
２６ 高圧側温度センサ
２７ 回転センサ
３４ 警告灯
Ｓ７１ 冷媒状態推定手段

Claims (10)

1. 冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１）と、
   前記圧縮機（１１）から吐出された冷媒を放熱させる放熱器（１２）と、
   前記放熱器（１２）にて放熱された冷媒を減圧膨張させる減圧手段（１３）と、
   前記減圧手段（１３）にて減圧膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器（１４）と、
   前記蒸発器（１４）から流出した冷媒の気液を分離する気液分離手段（１５）と、
   前記圧縮機（１１）吐出冷媒温度に相関を有する物理量を検出する吐出温度検出手段（２６）と、
   前記圧縮機（１１）吐出冷媒圧力に相関を有する物理量を検出する吐出圧力検出手段（２５）と、
   前記蒸発器（１４）における冷媒蒸発温度に相関を有する物理量を検出する蒸発温度検出手段（２４）と、
   少なくとも前記吐出温度検出手段（２６）にて検出された検出吐出温度（Ｔｄ）、前記吐出圧力検出手段（２５）にて検出された検出吐出圧力（Ｐｄ）、および、前記蒸発温度検出手段（２４）にて検出された検出蒸発温度（Ｔｅ）を用いて、前記気液分離手段（１５）出口側の冷媒状態を推定する冷媒状態推定手段（Ｓ７１）とを備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。
2. さらに、前記圧縮機（１１）の冷媒吐出能力を変更する吐出能力変更手段（１１ａ）と、
   前記吐出能力変更手段（１１ａ）の作動を制御する吐出能力制御手段（２０ａ）とを備え、
   前記吐出能力制御手段（２０ａ）は、前記冷媒状態推定手段（Ｓ７１）によって、前記気液分離手段（１５）出口側の冷媒状態が予め定めた基準乾き度（ＫＸ）以下の乾き度を有する気液二相状態、および、予め定めた基準過熱度（ＫＳＨ）以上の過熱度を有する気相状態のうち少なくとも一方の状態であることが推定された際に、前記圧縮機（１１）の冷媒吐出能力を低減させるように、前記吐出能力変更手段（１１ａ）の作動を制御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。
3. 前記冷媒状態推定手段（Ｓ７１）によって、前記気液分離手段（１５）出口側の冷媒状態が予め定めた基準乾き度（ＫＸ）以下の乾き度を有する気液二相状態であると推定された際に、これをユーザに警告する警告手段（３４）を備え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。
4. 前記冷媒状態推定手段（Ｓ７１）は、さらに、前記圧縮機（１１）の圧縮効率（ηｃ）を用いて、前記気液分離手段（１５）出口側の冷媒状態を推定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。
5. 前記圧縮機（１１）の回転数に相関を有する物理量を検出する回転数検出手段（２７）を備え、
   前記圧縮効率（ηｃ）は、前記回転数検出手段（２７）にて検出された検出回転数（Ｎｅ）に基づいて決定される値であることを特徴とする請求項４に記載の冷凍サイクル装置。
6. 前記圧縮効率（ηｃ）は、前記検出吐出圧力（Ｐｄ）と前記圧縮機（１１）の吸入冷媒圧力（Ｐｓ）との差圧（ΔＰ）に基づいて決定される値であることを特徴とする請求項４または５に記載の冷凍サイクル装置。
7. さらに、前記放熱器（１２）から流出する冷媒と前記圧縮機（１１）へ吸入される冷媒とを熱交換させる内部熱交換器（１６）を備え、
   前記冷媒状態推定手段（Ｓ７１）は、さらに、前記内部熱交換器（１６）における熱交換量（Ｈｅｘ）を用いて、前記気液分離手段（１５）出口側の冷媒状態を推定することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
8. 前記熱交換量（Ｈｅｘ）は、前記圧縮機（１１）の冷媒吐出流量（Ｇｒ）、前記検出蒸発温度（Ｔｅ）、前記放熱器（１２）から流出した冷媒の放熱器流出冷媒温度に基づいて決定された値であることを特徴とする請求項７に記載の冷凍サイクル装置。
9. 前記圧縮機（１１）は、前記冷媒を臨界圧力以上となるまで昇圧することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
10. 前記冷媒は二酸化炭素であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。

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