JPH10288431A - 冷凍サイクルの流量検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧縮機における潤滑性不足を正確に判定可能
な流量検出装置を提供する。 【解決手段】 圧縮機吸入側冷媒配管に装着される透光
円筒部材１０の第１透光部１０Ａから、光源２９からの
光を入射し、透光円筒部材１０内部を流れる潤滑油が第
１透光部１０Ａからの光を受けて発する蛍光を、第２透
光部１０Ｂから透過させ、この蛍光強度をフォトセンサ
２０にて検出している。このフォトセンサ２０の検出値
は、潤滑油の流量に対応している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍サイクルの圧
縮機へ戻る潤滑油や液冷媒の流量を検出する流量検出装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記した流量検出装置として、例
えば特開平２−１４０５５７号公報には、冷凍サイクル
のうち、気液分離器下流と膨張弁上流との間の液冷媒が
流れる冷媒配管において、冷媒に混入されている潤滑油
の潤滑油流量を検出するものが提案されている。この流
量検出装置は、図７に示すように、アルミニウム材料か
らなる筒状ハウジング１００を備え、この内部に、透光
円筒部材１０がシール部材１３、１４、１５、１６を介
して密着するように、同軸的に嵌着されている。また、
アルミニウム材料からなる小筒状ハウジング１０２が、
筒状ハウジング１００に径方向に嵌合した状態でろう付
け固定されており、この小筒状ハウジング１０２内部に
光源２９が収容されている。光源２９は、定電圧を受け
て紫外線を発光する。

【０００３】また、アルミニウム材料からなる小筒状ハ
ウジング１０３が筒状ハウジング１００に径方向に嵌合
した状態でろう付け固定されており、この小筒状ハウジ
ング１０３内部に光量検出器２０が収容されている。な
お、小筒状ハウジング１０２、１０３の開口端部には、
アルミニウム材料からなる蓋部材１０２ａ、１０３ａが
ビス１０４にて装着されている。

【０００４】そして、ナフテン油等からなる潤滑油は、
紫外線を受けて蛍光を発するアロマ基等の不飽和基を含
むため、潤滑油は、紫外線を受けることにより不飽和基
の流量に応じた蛍光を発し、この蛍光量を蛍光量検出器
２０にて検出する。この蛍光量は潤滑油流量に比例する
ため、この蛍光量が所定値以下であるときに、圧縮機へ
戻る潤滑油が不足している（つまり、圧縮機の潤滑性が
不足する）と判定して圧縮機を停止している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来技
術の流量検出装置では、膨張弁上流における潤滑油の流
量を検出しているが、この流量検出装置と圧縮機との間
に配置される膨張弁や蒸発器の運転条件は種々変化する
ので、実際に圧縮機に吸入される潤滑油の流量も、膨張
弁や蒸発器の運転条件にて種々変化する。よって、流量
検出装置による潤滑油の流量と、実際に圧縮機に吸入さ
れる潤滑油の流量との関係も種々変化するため、上記従
来技術の流量検出装置にて検出される潤滑油の流量に関
して、圧縮機の潤滑性を良好に保つことが可能な流量を
一義的に決めることは困難であり、圧縮機における潤滑
性不足を正確に判定できないことがわかった。

【０００６】本発明は上記点に鑑みてなされたもので、
圧縮機における潤滑性不足を正確に判定可能な流量検出
装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者らは、圧縮機吸入側冷媒配管（Ｐ５、１
０）を流れる潤滑油の流量を検出することを見出した。
すなわち、請求項１ないし７に記載の発明では、光源
（２９）からの光を圧縮機吸入側冷媒配管（Ｐ５、１
０）内部へ入射させる第１透光部（１０Ａ）を、圧縮機
吸入側冷媒配管（Ｐ５、１０）に気密に設け、圧縮機吸
入側冷媒配管（Ｐ５、１０）内部を流れる潤滑油が第１
透光部（１０Ａ）から入射された光を受けて発する蛍光
を、圧縮機吸入側冷媒配管（Ｐ５、１０）外部へ出射さ
せる第２透光部（１０Ｂ）を、圧縮機吸入側冷媒配管
（Ｐ５、１０）に気密に設け、潤滑油の流量を、前記第
２透光部（１０Ｂ）から出射される蛍光の光量として検
出する蛍光量検出手段（２０）を設けたことを特徴とし
ている。

【０００８】このような構成によれば、蛍光量検出手段
（２０）により、圧縮機吸入側冷媒配管（Ｐ５、１０）
を流れる潤滑油の流量、つまり、圧縮機（１）が実際に
吸い込む潤滑油の流量を検出できるので、この検出され
た潤滑油の流量に基づいて、圧縮機（１）における潤滑
性不足を正確に判定でき、圧縮機（１）の潤滑不足によ
る圧縮機（１）の故障を確実に防止できる。

【０００９】なお、圧縮機吸入側冷媒配管（Ｐ５、１
０）を流れる冷媒は、蒸発器（４）における熱交換性能
の変動等により気相であったり気液二相であるため、光
源（２９）からの光のうち圧縮機吸入側冷媒配管（Ｐ
５、１０）内部を透過した透過光の変化量では潤滑油の
流量変化を検出できない。これに対して本発明では、潤
滑油が光を受けて発する蛍光の変化量によって潤滑油の
流量変化を検出している。

【００１０】また、本発明者らは、圧縮機吸入側冷媒配
管（Ｐ５、１０）を流れる冷媒が、蒸発器（４）におけ
る熱交換性能の変動等により気相となったり気液二相と
なったりし、この冷媒が気液二相である場合、液冷媒に
より潤滑油が希釈されて圧縮機（１）の潤滑性が低下す
ることに着目して、圧縮機吸入側の冷媒配管（Ｐ５、１
０）を流れる液冷媒の流量も検出することを見出した。

【００１１】すなわち、請求項２に記載の発明では、第
１透光部（１０Ａ）から入射した光のうち圧縮機吸入側
冷媒配管（Ｐ５、１０）内部を透過した光を、圧縮機吸
入側冷媒配管（Ｐ５、１０）外部へ出射させる第３透光
部（１０Ｃ）を、圧縮機吸入側冷媒配管（Ｐ５、１０）
に気密に設け、透過光量検出手段（２８）により、液冷
媒の流量を、第３透光部（１０Ｃ）から出射される透過
光の光量として検出することを特徴としている。

【００１２】このような構成によれば、透過光量検出手
段（２８）により、圧縮機吸入側冷媒配管（Ｐ５、１
０）を流れる液冷媒の流量を検出できる。このため、上
述のように検出された潤滑油の流量に加えて、液冷媒の
流量も考慮することができるので、圧縮機の潤滑性不足
をより正確に判定でき、圧縮機の故障をより確実に防止
できる。

【００１３】また、請求項３に記載の発明では、上記光
源を１つの光源（２９）から構成し、この１つの光源
（２９）からの光を、第１透光部（１０Ａ）から入射さ
せるとともに、第２透光部（１０Ｂ）および第３透光部
（１０Ｃ）から出射させている。このように、光源（２
９）を１つにすることにより、流量検出装置（Ｓ）が小
型になるとともに、コスト安である。

【００１４】また、請求項４に記載の発明では、光源
（２９）からの光の進行経路（Ｄ）と、蛍光量検出手段
（２０）の受光面の垂線（Ｔ）とが、鋭角的になるよう
に、光源（２９）と蛍光量検出手段（２０）とを配置し
ているので、蛍光量検出手段（２０）に光源（２９）か
らの光が直接入射されることを良好に抑制でき、光源
（２９）からの光を蛍光量検出手段（２０）にて検出す
ることを抑制できる。

【００１５】また、請求項５に記載の発明では、蛍光量
検出手段（２０）と第２透光部（１０Ｂ）との間に、蛍
光を主に透過するフィルタ部材（１９）を設けている。
よって、蛍光以外の光（例えば、光源（２９）の光が第
２透光部（１０Ｂ）にて反射した光等）が蛍光量検出手
段（２０）に入射されるのを抑制できる。また、請求項
６に記載の発明では、蛍光量検出手段（２０）にて検出
された蛍光量、および、透過光量検出手段（２８）にて
検出された透過光量に基づいて、潤滑油と液冷媒との流
量比を算出する流量比算出手段（１１０ａ）を備えてい
る。よって、この算出された流量比に基づいて、圧縮機
（１）の潤滑性不足を判定できる。

【００１６】そして、圧縮機（１）の潤滑性不足を判定
する手段として、請求項７に記載の発明では、蛍光量検
出手段（２０）の検出値が所定値以下であるとき、およ
び、流量比算出手段（１１０ａ）の算出値が所定値以下
であるときのいずれか１つであるとき、圧縮機（１）が
潤滑性不足であると判定する判定手段（１１０ａ）を設
け、さらに、この判定手段（１１０ａ）にて圧縮機
（１）の潤滑性不足が判定されたとき、圧縮機（１）を
停止する圧縮機停止手段（１１０ｂ）を設けている。

【００１７】よって、圧縮機（１）の潤滑性不足が判定
されたときに圧縮機（１）を停止できるので、圧縮機
（１）の故障を確実に防止できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。本実施形態は、図１に示す車両用空
調装置の冷凍サイクルにおいて、液冷媒の流量および潤
滑油の流量を検出する流量検出装置に本発明を適用した
ものである。この冷凍サイクルには、適正量の冷媒（例
えば、ＨＦＣ−１３４ａ）および適正量の潤滑油（コン
プレッサオイル、例えば、ＰＡＧ油、合成油等）が封入
されている。潤滑油には、適正量の蛍光材料が混入させ
てある。

【００１９】なお、本実施形態では、蛍光材料として、
蛍光の発光ピーク波長が５３０ｎｍ、主発光波長が５０
０〜５８０ｎｍの範囲内にあるもの（例えば、栄進化学
製Ｌ−ＤＴ−Ｂ）を使用し、潤滑油に対して蛍光材料を
０．０２５ｗｔ％混入させている。冷凍サイクルは圧縮
機１を備えており、この圧縮機１には、動力伝達を断続
する電磁クラッチ１ａが装着されており、この電磁クラ
ッチ１ａが接続状態になると、図示しない車両エンジン
から動力が伝達されて圧縮機１は作動し、冷媒および潤
滑油を吸入するとともに、潤滑作用を受けて冷媒を圧縮
し、高温高圧のガス冷媒を潤滑油とともに吐出する。

【００２０】圧縮機１から吐出された冷媒および潤滑油
は凝縮器２に流入し、この凝縮器２において、図示しな
い冷却ファンによる空冷作用を受けて上記高温高圧のガ
ス冷媒が凝縮される。この凝縮後の液冷媒は、潤滑油と
ともに受液器３内に流入する。この受液器３は、その内
部に流入した凝縮冷媒を気液分離して、液冷媒のみを潤
滑油とともに流出させる。

【００２１】受液器３の下流側には、液冷媒を気液二相
状態に減圧膨張させる膨張弁４が設けてあり、この膨張
弁４を通過した低温低圧の冷媒は、潤滑油とともに蒸発
器５へ流入し、蒸発する。そして、図示しない送風ファ
ンにて蒸発器５へ送風される送風空気から冷媒の蒸発潜
熱を吸熱することにより、送風空気を冷却し、この冷却
した空気を車室内へ循環させて車室内の冷房をしてい
る。膨張弁４は、周知のごとく、蒸発器５の出口冷媒の
過熱度を所定値に維持するように弁開度が自動調整され
る温度式の膨張弁である。そして、蒸発器５にて蒸発さ
せた冷媒を、潤滑油とともに再び圧縮機１に吸入させて
いる。

【００２２】なお、上記した圧縮機１、凝縮器２、受液
器３、膨張弁４、蒸発器５は、冷媒配管Ｐ１、Ｐ２、Ｐ
３、Ｐ４、Ｐ５にて相互に接続されている。そして、冷
媒配管Ｐ５（つまり、蒸発器５下流で、圧縮機１上流の
冷媒配管、圧縮機吸入側冷媒配管）の途中には、液冷媒
の流量、および、潤滑油の流量を同時に検出する流量検
出装置Ｓが装着されている。

【００２３】次に、流量検出装置Ｓの具体的構造を図２
および図３に基づいて説明する。流量検出装置Ｓは、冷
媒配管Ｐ５の途中に同軸的に組付けられている。この流
量検出装置Ｓは、硼珪酸ガラス、石英ガラス、アルミノ
珪酸ガラス等の透明耐圧材料からなる透光円筒部材１０
を備えている。硼珪酸ガラス、石英ガラス、アルミノ珪
酸ガラス等は、後述する光源２９からの紫外線の透過率
が高いため、この検出装置Ｓの検出精度が良好となる。
また、破壊強度も大きいため、この透光円筒部材１０の
厚みを薄くでき、装置Ｓの小型化を図ることができる。

【００２４】この透光円筒部材１０の一端部１０ａ、他
端部１０ｂには、アルミニウム材料からなる円筒状ハウ
ジング１１、１２の一端部１１ａ、１２ａが外嵌されて
いる。透光円筒部材１０の一端部１０ａ、他端部１０ｂ
側外周と、円筒状ハウジング１１、１２の一端部１１
ａ、１２ａ側内周との間は、ゴム製の（弾性材料からな
る）パッキン１４、１６にてシールされている。また、
円筒状ハウジング１１、１２の一端部１１ａ、１２ａ側
に形成された段付き部１１１、１２１に、透光円筒部材
１０の一端部１０ａ、他端部１０ｂがゴム製のパッキン
１３、１５を介して弾性的に支持されている。

【００２５】ここで、冷媒配管Ｐ５は、流量検出装置Ｓ
が挿入可能となるように、蒸発器側冷媒配管Ｐ５１と圧
縮機側冷媒配管Ｐ５２とに、所定距離を隔てて分離され
ている。冷媒配管Ｐ５１、Ｐ５２の端部はフレアー状と
なっており、ネジ孔を備えたナット５０が外嵌されてい
る。そして、冷媒配管Ｐ５１、Ｐ５２の端部と、円筒状
ハウジング１１、１２の他端部１１ｂ、１２ｂとを当接
させ、ナット５０を、円筒状ハウジング１１、１２の他
端部１１ｂ、１２ｂに形成されたネジ山１１ｃ、１２ｃ
にネジ結合することにより、冷媒配管Ｐ５１、Ｐ５２の
端部と、円筒状ハウジング１１、１２の他端部１１ｂ、
１２ｂとをメタルシールしている。

【００２６】この冷媒配管Ｐ５１、Ｐ５２の内径と、円
筒状ハウジング１１、１２の内径と、透光円筒部材１０
の内径は、全て統一されている。これにより、流量検出
装置Ｓを冷媒配管Ｐ５の途中に装着することによる冷媒
流れの圧損を最小限に抑えている。円筒状ハウジング１
１、１２の外周部全周には、径方向外方へ延びるフラン
ジ部１１２、１２２が一体に備えられている。このフラ
ンジ部１１２、１２２は、正面外形状が略正方形であ
り、このフランジ部１１２、１２２間には、アルミニウ
ム材料からなる４つの長尺板状ハウジング１７、１８、
２４、２５（ハウジング２４、２５は、図３参照）が設
けられている。

【００２７】そして、ハウジング１７、１８の両端部
は、フランジ部１１２、１２２にボルト３０にて締結さ
れている。この両端部とフランジ部１１２、１２２との
間は、図示しないシール部材にてシールされている。ま
た、図３に示すように、ハウジング１７、１８の長手方
向に沿った両側端面に、ハウジング２４、２５の長手方
向に沿った両側端面側が、ボルト３０にて締結されてい
る。このハウジング１７、１８の両側端面とハウジング
２４、２５の両側端面側とは、シール部材３１、３２に
てシールされている。

【００２８】そして、上記した円筒状ハウジング１１、
１２と、ハウジング１７、１８、２４、２５とにより、
透光円筒部材１０の周囲に密閉空間Ｃを形成するカバー
部材１００を構成している。ハウジング２４には、光源
２９を収容する光源収容部２４ａが形成されており、こ
の光源２９の出光方向後方には、光学フィルタ２６およ
びフォトセンサ２７を収容する収容部２４ｂが形成され
ている。光源収容部２４ａと収容部２４ｂとの間には、
光源２９の紫外線が光学フィルタ２６およびフォトセン
サ２７に対して斜めに入射されるような紫外線通路形成
部２４ｃが形成してある。

【００２９】光源２９は、図示しない定電圧電源から定
電圧を受けて紫外線を発光するものである。この光源２
９は、図４に示すように、アルミニウム製の本体部２９
０と、本体部２９０に支持される水銀ランプ２９１（例
えば、浜松ホトニクス製 Ｌ１５４９−０４）とを備え
ている。この水銀ランプ２９１のガラス内壁には蛍光剤
が塗られており、この蛍光剤は、２５４ｎｍの水銀スペ
クトルにて励起されることにより、ピーク波長が３５１
ｎｍ、主発光波長域が３００〜４００ｎｍの紫外線を発
光する。つまり、この紫外線が、水銀ランプ２９１の発
する光である。なお、２５４ｎｍの水銀スペクトルは人
体に有害であるが、蛍光剤にて吸収されるために、２５
４ｎｍの水銀スペクトルがかなり低減される。

【００３０】光学フィルタ２６は、光源２９からの光の
うち、所定波長（例えば、２８０〜４００ｎｍ）の光の
みを透過させるものであり、最大透過率の波長が３５５
ｎｍ、最大透過率が４７％、半値幅が５５ｎｍの紫外線
透過可視吸収フィルタからなる（例えば、東芝硝子製
ＵＶ−Ｄ３６Ａ）。この光学フィルタ２６は、厚さが例
えば３ｍｍ程度のガラス板であるが、この光学フィルタ
２６を、収容部２４ｂに形成される支持部２４ｄに支持
させつつ、ゴム製パッキン３４にて弾性的に支持するこ
とにより、検出装置Ｓに加わる外的衝撃等により光学フ
ィルタ２６が破損するのを抑制している。

【００３１】フォトセンサ２７は、光学フィルタ２６を
通過した紫外線の強度を検出するものであり、紫外域か
ら可視域までを精度よく測定でき、かつ、赤外感度が抑
制された板状のシリコンフォトダイオード（例えば、浜
松ホトニクス製 Ｓ１２２７−１６ＢＲ）からなる。こ
のフォトセンサ２７の受光面（図３中右側面）を光源２
９に対向させるとともに、この受光面が光学フィルタ２
６に接着固定されている。

【００３２】なお、光源２９からの光は、透光円筒部材
１０にて反射して、さらにこの反射光が光学フィルタ２
６にて反射する恐れがあり、このため、フォトセンサ２
７を光学フィルタ２６から離して設けると、フォトセン
サ２７に、光学フィルタ２６からの反射光が入射され
て、紫外線の強度を精度よく検出できなくなる恐れがあ
る。これに対して本実施形態では、フォトセンサ２７を
光学フィルタ２６に接着固定することにより、上記恐れ
を防止している。

【００３３】また、光源２９からの紫外線は光源２９近
傍の温度変化によって出力特性が変化するため、フォト
センサ２７にて光源２９からの紫外線の強度を測定し、
後述するフォトセンサ２０、２８の検出値の補正を行な
うようにしている。具体的には、フォトセンサ２０、２
８の検出値を、フォトセンサ２７の検出値にて割ること
により、補正している。

【００３４】ハウジング２４とシール部材３１との間に
は、遮光性および剛性を有する材料（例えば鉄）からな
る遮光支持板３３が配置されている。なお、ハウジング
２４と遮光支持板３３、および、遮光支持板３３とシー
ル部材３１とは、接着されている。遮光支持板３３に
は、光源２９の光を透光円筒部材１０の第１透光部１０
Ａへ照射するための透光窓３３０が開口形成されてい
る。この第１透光部１０Ａを透過した光は、透光円筒部
材１０内部に入射される。なお、第１透光部１０Ａと
は、透光円筒部材１０のうち光源２９の光が入射される
部位のことである。

【００３５】また、ハウジング１７には、光学フィルタ
（フィルタ部材）１９、フォトセンサ（蛍光量検出手
段）２０、および、ゴム製の絶縁シール部材２１を重ね
て収容する収容部１７ａが形成されている。収容部１７
ａのうち、透光円筒部材１０側部位の内壁に形成された
枠状の支持部１７ｂと、収容部１７ａのうち、透光円筒
部材１０の反対側部位を覆う金属製（例えばアルミニウ
ム）の押さえ板２２との間に、光学フィルタ１９、フォ
トセンサ２０、および、絶縁シール部材２１が、順に配
置されて支持されている。押さえ板２２は、ボルト２３
にて長尺厚板状ハウジング１７に装着されている。

【００３６】そして、第１透光部１０Ａから入射された
光を潤滑油が受けて発する蛍光が、透光円筒部材１０の
第２透光部１０Ｂを経て、光学フィルタ１９およびフォ
トセンサ２０へ入射される。なお、第２透光部１０Ｂと
は、透光円筒部材１０のうち、支持部１７ｂの内側に形
成される矩形状の開口部１７ｃに入射される光を出射す
る部位であり、開口部１７ｃに対向する部位およびその
近傍である。

【００３７】光学フィルタ１９は、透光円筒部材１０か
らの光のうち、所定波長（例えば、４８０〜６００ｎ
ｍ）の光を主に透過させるものであり、最大透過率の波
長が５３０ｎｍ、最大透過率が４２％、半値幅が４８ｎ
ｍのバンドパスフィルタ（例えば、富士写真フィルム製
ＢＰＮ−５３）からなる。この光学フィルタ１９は、
厚さが例えば０．２ｍｍ程度のトリアセテートを主成分
とする板状フィルタである。そして、光学フィルタ１９
の受光面（図３中下面）を透光円筒部材１０の第２透光
部１０Ｂに対向させている。ここで、光学フィルタ１９
の受光面、つまり、フォトセンサ２０の受光面（図３中
下面）の垂線Ｔと、紫外線通路形成部２４ｃにて形成さ
れる光源２９の進行経路Ｄとが、鋭角的に配置されるよ
うに、光源２９、光学フィルタ１９、および、フォトセ
ンサ２０が配置されている。この結果、フォトセンサ２
０に光源２９からの光が直接入射されることを良好に抑
制でき、光源２９からの光をフォトセンサ２０にて検出
することを防止できる。

【００３８】なお、波長が４８０〜６００ｎｍの光を主
に透過させる光学フィルタ１９により、波長が２８０〜
４００ｎｍの光を主に透過させる光学フィルタ２６を透
過した光が、フォトセンサ２０へ入射されるのを抑制で
きる。よって、光学フィルタ２６を透過した光と、後述
する潤滑油からの蛍光とを良好に分離できる。よって、
このフォトセンサ２０の検出精度は良好である。また、
フォトセンサ２０は、光学フィルタ１９を通過した蛍光
の蛍光強度Ａを検出するものであり、紫外域から可視域
までを精度よく測定でき、かつ、赤外感度が抑制された
シリコンフォトダイオード（例えば、浜松ホトニクス製
Ｓ１２２７−１０１０ＢＲ）からなる。

【００３９】また、ハウジング２５のうち、透光円筒部
材１０を中心にして光源２９と点対称な位置には、フォ
トセンサ（透過光量検出手段）２８を収容する収容部２
５ａが形成されている。ハウジング２５とパッキン３２
との間には、遮光性および剛性を有する材料（例えば
鉄）からなり、フォトセンサ２８を支持する遮光支持板
３５が配置されている。この遮光支持板３５には、フォ
トセンサ２８に光を入射可能とする開口部３５０が形成
されており、この開口部３５０の縁部にてフォトセンサ
２８の外周部を支持している。なお、ハウジング２５と
遮光支持板３５、および、遮光支持板３５とパッキン３
２とは接着されている。

【００４０】フォトセンサ２８は、透光円筒部材１０か
らの光（透過光）の透過光強度Ｂを検出するものであ
り、上記したフォトセンサ２０と同様のシリコンフォト
ダイオードからなる。そして、第１透光部１０Ａから入
射された光のうち透光円筒部材１０内部を透過した光
（つまり、液冷媒および潤滑油に吸収および散乱されな
かった光）が、第３透光部１０Ｃを経て、フォトセンサ
２８（つまり、遮光支持板３５の開口部３５内側）に入
射される。

【００４１】上記したフォトセンサ２０、２７、２８
は、図示しない一対のリード端子を有し、このリード端
子を、図示しないアンプに繋ぐことにより、フォトセン
サ２０、２７、２８の受光電圧を検出するようになって
いる。また、透光円筒部材１０は、請求項でいう第１、
第２、第３透光部を構成するとともに、圧縮機吸入側冷
媒配管をも構成している。

【００４２】ここで、第２透光部１０Ｂから出射される
蛍光の蛍光強度Ａと、透光円筒部材１０を流れる潤滑油
の流量Ｑ（つまり、潤滑油に含まれる蛍光材料の流量）
とは、図５のグラフに示すような関係にある。つまり、
透光円筒部材１０を流れる潤滑油は、入射紫外線により
流量Ｑに比例した蛍光強度Ａをもって蛍光（５００〜５
８０ｎｍの主発光波長を持つ）を散乱的に発し、この蛍
光がフォトセンサ２０に入射される。そして、フォトセ
ンサ２０は、蛍光強度Ａをもった蛍光を受光することに
より、受光電圧Ｖを生じる。

【００４３】また、第３透光部１０Ｃから出射される透
過光の透過光強度Ｂと、透光円筒部材１０を流れる液冷
媒の流量Ｒとは、図６のグラフに示すような関係にあ
る。つまり、透光円筒部材１０内を流れる液冷媒の流量
Ｒに対応して透光円筒部材１０内における入射紫外線の
散乱量が変化するために、透光円筒部材１０に入射され
る入射紫外線のうち透光円筒部材１０を透過して透光円
筒部材１０からフォトセンサ２８へ向かって出射する光
（透過光）は、液冷媒の流量Ｒに対応した透過光強度Ｂ
をもってフォトセンサ２８へ入射する。このフォトセン
サ２８は、透過光強度Ｂをもった透過光を受光すること
により、受光電圧Ｅを生じる。なお、潤滑油による紫外
線の吸収量は、液冷媒による紫外線の散乱量に比べて非
常に小さいため、第３透光部１０Ｃから出射される透過
光の透過光強度Ｂにより、液冷媒の流量Ｒを検出できる
のである。

【００４４】そして、車両に搭載される電気制御装置
（図１参照）１１０は、上記フォトセンサ２０、２８に
て生じた受光電圧Ｖ、Ｅを読み込み、この読み込んだ情
報に基づいて演算手段１１０ａにて演算を行い、この演
算結果に基づいて、駆動制御手段１１０ｂにより電磁ク
ラッチ１ａの接続状態（つまり、圧縮機１の作動停止）
を駆動制御する。

【００４５】以下に、演算手段１１０ａおよび駆動制御
手段１１０ｂの作動を詳しく説明する。まず、電気制御
装置１１０のＲＯＭには、所定電圧Ｖ₀ および所定電圧
比Ｈ₀が予め記憶されている。上記所定電圧Ｖ₀ は所定
蛍光強度Ａ₀ に対応し、この所定蛍光強度Ａ₀ は、圧縮
機１の潤滑性不足を招く潤滑油流量の上限値である所定
流量Ｑ₀ （例えば、１ｋｇ／ｈ）に対応する。上記所定
電圧比Ｈ₀ は所定光強度比に対応し、この所定光強度比
は、圧縮機１の潤滑性不足を招く潤滑油と液冷媒との流
量比（潤滑油流量／液冷媒流量）の上限値である所定流
量比（例えば、１／１０）に対応する。

【００４６】そして、演算手段１１０ａは、受光電圧Ｖ
と受光電圧Ｅとの電圧比（受光電圧Ｖ／受光電圧Ｅ）Ｈ
を算出して、この電圧比Ｈと所定電圧比Ｈ₀ とを比較す
るとともに、受光電圧Ｖと所定電圧Ｖ₀ とを比較する。
なお、演算手段１１０ａは、上記電圧比Ｈを算出するこ
とにより、潤滑油と液冷媒との流量比（潤滑油流量／液
冷媒流量）を算出する流量比算出手段を構成している。

【００４７】そして、演算手段１１０ａにより、Ｖ＞Ｖ
₀ （つまり、潤滑油の流量Ｑが上記所定流量Ｑ₀ よりも
大きい）であり、かつ、Ｈ＞Ｈ₀ （つまり、潤滑油と液
冷媒との流量比が、上記所定流量比よりも大きい）であ
ると判定されると、圧縮機１の潤滑が良好に行なわれる
と判定して、駆動制御手段１１０ｂは、圧縮機１の電磁
クラッチ１ａを接続状態とする接続用信号を発生する。
これにより、電磁クラッチ１ａが接続状態となり、圧縮
機１が作動する。

【００４８】また、演算手段１１０ａにより、Ｖ≦Ｖ₀
（つまり、潤滑油の流量Ｑが上記所定流量Ｑ₀ 以下であ
る）、および、Ｈ≦Ｈ₀ （つまり、潤滑油と液冷媒との
流量比が、上記所定流量比以下である）のいずれか一方
が判定されると、圧縮機１が潤滑性不足であると判定
し、この判定を受けて駆動制御手段１１０ｂは、圧縮機
１の電磁クラッチ１ａを非接続状態とする非接続用信号
を発生する。これにより、電磁クラッチ１ａが非接続状
態となり、圧縮機１が停止する。

【００４９】そして、冷媒配管Ｐ５を流れる潤滑油の流
量に対応するフォトセンサ２０の受光電圧Ｖに基づい
て、圧縮機１における潤滑性不足を正確に判定できるの
で、圧縮機１の潤滑性不足による圧縮機１の故障を確実
に防止できる。また、フォトセンサ２０の受光電圧Ｖに
加えて、冷媒配管Ｐ５を流れる液冷媒の流量に対応する
フォトセンサ２８の受光電圧Ｅも検出することにより、
圧縮機の潤滑性不足をより正確に判定でき、圧縮機１の
故障をより確実に防止できる。

【００５０】なお、演算手段１１０ａは、Ｖ≦Ｖ₀ およ
びＨ≦Ｈ₀ のいずれか一方であるとき、圧縮機１が潤滑
性不足であると判定する判定手段を構成している。ま
た、駆動制御手段１１０ｂは、演算手段１１０ａにて圧
縮機１の潤滑性不足が判定されたとき、圧縮機１を停止
する圧縮機停止手段を構成している。 （他の実施形態）まず、透光円筒部材１０の表面および
カバー部材１００の内壁面において、光源２９からの光
が反射してフォトセンサ２０、２７、２８側へ入射され
るのを抑制するために、透光円筒部材１０の表面および
カバー部材１００の内壁面に、反射防止層を形成しても
よい。具体的には、透光円筒部材１０の表面やカバー部
材１００の内壁面に、黒色系の光吸収層を形成してもよ
いし、透光円筒部材１０の表面やカバー部材１００の内
壁面に、光を乱反射させる光拡散層を形成してもよい。

【００５１】また、上記実施形態では、潤滑油の流量Ｑ
の減少や、上記流量比の減少により圧縮機１を停止して
いたが、他の種々の制御を行なってもよい。例えば、蒸
発器５に送風する送風量を増加して熱交換を促進し、蒸
発器５における冷媒蒸発量を増加させてもよいし、膨張
弁４により、膨張弁開度を小さくして冷媒流量を減少さ
せて冷媒を完全に蒸発させてもよいし、膨張弁開度を大
きくして潤滑油流量を増加させてもよい。

【００５２】また、液冷媒の流量Ｒが多いと、圧縮機１
の吸い込み作動が良好に行なわれなくなることに着目し
て、受光電圧Ｅを所定電圧Ｅ₀ と比較することにより、
圧縮機１の作動停止を制御してもよい。なお、所定電圧
Ｅ₀ は所定透過光強度Ｂ₀ に対応し、この所定透過光強
度Ｂ₀ は、圧縮機１の吸い込み作動が良好に行なわれな
くなるような液冷媒の流量の上限値である所定流量Ｒ₀
（例えば、１０ｋｇ／ｈ）に対応する。

【００５３】また、上記実施形態では、第３透光部１０
Ｃから出射される透過光の透過光強度Ｂを、液冷媒の流
量に対応させて検出していたが、第３透光部１０Ｃから
出射される透過光の透過光強度Ｂを、液冷媒および潤滑
油の流量に対応させて検出し、この検出値と、蛍光強度
Ａにて検出される潤滑油の流量とを用いて、圧縮機１の
潤滑性を良好に保つよう制御してもよい。

【００５４】また、実験室内に配置される実験用の冷凍
サイクルに本発明の流量検出装置Ｓを適用してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の冷凍サイクルの全体構成図および電気
ブロック図である。

【図２】本発明の第１の実施形態の流量検出装置の断面
図である。

【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。

【図４】第１の実施形態における流量検出装置の構成部
品の配置関係を示す図である。

【図５】潤滑油の流量と蛍光強度との関係を示すグラフ
である。

【図６】液冷媒の流量と透過光強度との関係を示すグラ
フである。

【図７】従来技術に係わる流量検出装置の断面図であ
る。

【符号の説明】

１…圧縮機、２…凝縮器、４…膨張弁、５…蒸発器、Ｐ
５…冷媒配管（圧縮機吸入側冷媒配管）、１０…透光円
筒部材、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ…第１、第２、第３透
光部、２９…光源、２０…フォトセンサ（蛍光量検出手
段）、２８…フォトセンサ（透過光量検出手段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 沓名 喜代治 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 稲垣 英人 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 斎藤 昭則 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機（１）、凝縮器（２）、膨張弁
   （４）、蒸発器（５）を順次冷媒配管（Ｐ１〜Ｐ５、１
   ０）にて接続してなる冷凍サイクルのうち、蒸発器
   （５）と圧縮機（１）との間の圧縮機吸入側冷媒配管
   （Ｐ５、１０）に設けられる冷凍サイクルの流量検出装
   置であって、 光源（２９）と、 前記圧縮機吸入側冷媒配管（Ｐ５、１０）に気密に設け
   られ、前記光源（２９）からの光を前記圧縮機吸入側冷
   媒配管（Ｐ５、１０）内部へ入射させる第１透光部（１
   ０Ａ）と、 前記圧縮機吸入側冷媒配管（Ｐ５、１０）に気密に設け
   られ、この圧縮機吸入側冷媒配管（Ｐ５、１０）内部を
   流れる潤滑油が前記第１透光部（１０Ａ）から入射され
   た光を受けて発する蛍光を、前記圧縮機吸入側冷媒配管
   （Ｐ５、１０）外部へ出射させる第２透光部（１０Ｂ）
   と、 前記潤滑油の流量を、前記第２透光部（１０Ｂ）から出
   射される蛍光の光量として検出する蛍光量検出手段（２
   ０）とを備えることを特徴とする冷凍サイクルの流量検
   出装置。
2. 【請求項２】 前記圧縮機吸入側冷媒配管（Ｐ５、１
   ０）に気密に設けられ、前記第１透光部（１０Ａ）から
   入射した光のうち、前記圧縮機吸入側冷媒配管（Ｐ５、
   １０）内部を透過した光を、前記圧縮機吸入側冷媒配管
   （Ｐ５、１０）外部へ出射させる第３透光部（１０Ｃ）
   と、 液冷媒の流量を、前記第３透光部（１０Ｃ）から出射さ
   れる透過光の光量として検出する透過光量検出手段（２
   ８）とを備えることを特徴とする請求項１に記載の冷凍
   サイクルの流量検出装置。
3. 【請求項３】 前記光源は１つの光源（２９）から構成
   されており、 この１つの光源（２９）からの光を、前記第１透光部
   （１０Ａ）から入射させるとともに、前記第２透光部
   （１０Ｂ）および前記第３透光部（１０Ｃ）から出射さ
   せることを特徴とする請求項２に記載の冷凍サイクルの
   流量検出装置。
4. 【請求項４】 前記光源（２９）からの光の進行経路
   （Ｄ）と、前記蛍光量検出手段（２０）の受光面の垂線
   （Ｔ）とが、鋭角的に配置されるように、前記光源（２
   ９）および前記蛍光量検出手段（２０）が配置されてい
   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の流量検出装置。
5. 【請求項５】 前記蛍光量検出手段（２０）と前記第２
   透光部（１０Ｂ）との間には、前記蛍光を主に透過する
   フィルタ部材（１９）を設けてあることを特徴とする請
   求項１ないし４のいずれか１つに記載の冷凍サイクルの
   流量検出装置。
6. 【請求項６】 前記蛍光量検出手段（２０）にて検出さ
   れた蛍光量、および、前記透過光量検出手段（２８）に
   て検出された透過光量に基づいて、前記潤滑油と前記液
   冷媒との流量比を算出する流量比算出手段（１１０ａ）
   を備えていることを特徴とする請求項２ないし５のいず
   れか１つに記載の冷凍サイクルの流量検出装置。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の冷凍サイクルの流量検
   出装置と、 前記蛍光量検出手段（２０）の検出値が所定値以下であ
   るとき、および、前記流量比算出手段（１１０ａ）の算
   出値が所定値以下であるときのいずれか一方であると
   き、前記圧縮機（１）が潤滑性不足であると判定する判
   定手段（１１０ａ）と、 前記判定手段（１１０ａ）にて前記圧縮機（１）の潤滑
   性不足が判定されたとき、前記圧縮機（１）を停止する
   圧縮機停止手段（１１０ｂ）とを備えていることを特徴
   とする冷凍サイクルの制御装置。