JP2022156740A - 油濃度検出システム - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機内に設けられる油濃度センサによる冷凍機油の濃度の測定値の精度を向上させる。【解決手段】濃度検出システム（1）は、圧縮機（10）内の冷媒と冷凍機油とを含む流体中に配置される油濃度センサ（55）と、油濃度センサ（55）の検出値と、冷凍機油の油濃度との関係を示す所定の関係式に基づいて、冷凍機油の濃度を示す第１指標を求める測定部（101）と、冷媒が過熱状態であるときの冷凍機油の飽和濃度を示す第２指標を求めると共に、同一の過熱度における第１指標と第２指標との差に基づいて所定の関係式を補正する補正部（102）とを備え、補正部（102）は、補正された所定の関係式に基づいて、第１指標を補正する。【選択図】図５

Description

本開示は、油濃度検出システムに関するものである。

空気調和装置などの冷凍装置が備える圧縮機には、内部に冷凍機油が貯留されている。冷凍機油は、圧縮機内の軸受などの摺動部を潤滑する。冷凍機油の油濃度は、運転中の圧縮機内の冷媒が溶け込むことによって変化する。冷凍機油の濃度が低下すると、潤滑不良に陥る場合があるため、運転中の圧縮機内の冷凍機油の濃度を把握する必要がある。特許文献１に記載の圧縮機には、油濃度センサが設けられている。

特開平４－１７９８７６号公報

圧縮機内の冷凍機油の濃度を正確に把握するためには、冷凍機油の比較的小さな濃度変化を検出できる高性能なセンサが必要になる。しかし、このような高性能なセンサは、比較的大型であり設置スペースが限られた圧縮機内に設けることが困難な場合がある。

本開示の目的は、圧縮機内に設けられる油濃度センサによる冷凍機油の濃度の測定値の精度を向上させることにある。

本開示の第１の態様は、
圧縮機（10）内の冷媒と冷凍機油とを含む流体中に配置される油濃度センサ（55）と、
前記油濃度センサ（55）の検出値と、冷凍機油の濃度との関係を示す所定の関係式に基づいて、前記冷凍機油の濃度を示す第１指標を求める測定部（101）と、
前記冷媒が過熱状態であるときの前記冷凍機油の飽和濃度を示す第２指標を求めると共に、同一の過熱度における前記第１指標と前記第２指標との差に基づいて前記所定の関係式を補正する補正部（102）とを備え、
前記補正部（102）は、補正された前記所定の関係式に基づいて、前記第１指標を補正する濃度検出システムである。

第１の態様では、冷媒が過熱状態であるとき、冷凍機油の実際の濃度と理論値（飽和油濃度）との誤差は比較的小さいと推定される。このことにより、冷媒が過熱状態であるときの冷凍機油の飽和濃度（第２指標）を実際の冷媒濃度と一致するとみなし、過熱状態の冷凍機油の濃度の理論値と、油濃度センサ（55）による第１測定値との差に基づいて所定の関係式を補正する。この補正された所定の関係式に基づいて冷凍機油の濃度の測定値（第１測定値）を補正することにより、冷凍機油の測定値の精度を向上できる。

第２の態様は、第１の態様において、
冷媒の過熱状態は、前記圧縮機（10）の吐出冷媒の過熱度が３０℃以上のである状態である。

第２の態様では、吐出冷媒の過熱度が３０℃以上ついていると、より冷凍機油の実際の濃度と理論値（飽和油濃度）との誤差は比較的小さいと推定できる。そのため、このような過熱度における飽和油濃度に基づいて関係式を補正することにより冷媒の油濃度（冷媒濃度）の測定値の精度を向上できる。

第３の態様は、第１または第２の態様において
前記補正部（102）は、圧縮機（10）内の冷媒が過熱状態であるときの冷媒の高圧圧力と温度とに基づいて、前記第２指標を求める。

第３の態様では、第２指標を冷媒の高圧圧力と温度とに基づいて求めることができる。

第４の態様は、第１～第３の態様のいずれか１つにおいて、
前記濃度検出システム（1）は、冷凍サイクルを行う冷凍装置（2）に適用され、
前記補正部（102）は、前記冷凍装置（2）の冷凍サイクル中に、前記冷媒が過熱状態になる度に、前記第２指標に基づいて、前記所定の関係式を補正する。

第４の態様では、冷媒が過熱状態になる度に、所定の関係式が補正される。このことにより、圧縮機（10）の運転中における冷凍機油の濃度の測定値の精度を向上できる。

第５の態様は、第１～第４の態様のいずれか１つにおいて、
前記油濃度センサ（55）は、前記圧縮機（10）内の冷凍機油を貯留する油溜まり部（17）に設けられる。

第５の態様では、油溜まり部（17）に貯留された冷凍油の濃度を測定できる。

第６の態様は、圧縮機（10）内の冷媒と冷凍機油とを含む流体中に配置される油濃度センサ（55）と、
前記油濃度センサ（55）の検出値と、冷凍機油の濃度との関係を示す所定の関係式に基づいて、前記冷凍機油の濃度を示す第１指標を求める測定部（101）と、
前記圧縮機（10）の回転数に基づいて、前記第１指標を補正する補正部（102）とを備える濃度検出システムである。

第６の態様では、圧縮機（10）の回転により油溜まり部では冷凍機油の旋回流が生じる。冷凍機油の流れが早くとなると、油濃度センサ（55）の検出値に誤差が生じやすくなる。しかし、圧縮機の回転数に基づいて求められた冷凍機油の流速と圧力とからセンサ値の誤差を補正するため、比較的精度の高い冷凍機油の油濃度の測定値を得ることができる。

第７の態様は、
圧縮機（10）内の冷媒と冷凍機油とを含む流体中に配置される油濃度センサ（55）と、
前記油濃度センサ（55）の検出値と前記冷凍機油の濃度との関係を示す所定の関係式に基づいて、前記冷凍機油の濃度を示す第１指標を求める測定部（101）とを備え、
前記所定の関係式は、前記流体の温度に基づいて定まり、
前記流体の温度は、前記圧縮機（10）の吐出冷媒の温度、前記圧縮機（10）の吸入冷媒の温度、高圧圧力、低圧圧力、または前記圧縮機（10）の回転数に基づいて推定される濃度検出システムである。

第７の態様では、流体の温度を検出する温度センサを不要にできる。冷媒の温度や圧力など複数のパラメータで推定することにより、測定値の信頼性を向上できる。

第８の態様は、
圧縮機（10）内に配置され、冷媒または冷凍機油を検出することにより第１出力値を出力する油濃度センサ（55）と、
前記油濃度センサ（55）に接続され、かつ、第２出力値を出力する回路基板（110）と、
前記回路基板（110）が出力した第２出力値に基づいて、冷媒と冷凍機油とのを含む流体中の冷凍機油濃度を示す第１指標を求める測定部（101）とを備え、
前記回路基板（110）は、
前記圧縮機（10）外に配置され、
前記油濃度センサ（55）から入力された前記第１出力値に対して、該油濃度センサ（55）の個体差に応じた補正処理を行うことで前記第２出力値を出力する濃度検出システムである。

第８の態様では、回路基板（110）は圧縮機（10）外に配置されるため圧縮機（10）からの入熱を避けることができる。補正処理により第２出力値に生じる誤差が抑えられる結果、測定部が測定する冷媒濃度または油濃度の値の精度を向上できる。

第９の態様は、第８の態様において、
前記回路基板（110）は、所定の補正係数に基づいて、前記補正処理を行う。

第９の態様では、回路基板（110）は、補正係数に基づいて補正処理を行うことができる。

第１０の態様は、第８または第９の態様において、
前記回路基板（110）は、前記圧縮機（10）と熱絶縁されている。

第１０の態様では、圧縮機（10）から回路基板（110）への入熱を抑えることができる。

第１１の態様は、
圧縮機（10）内の冷媒と冷凍機油とを含む流体中に配置される油濃度センサ（55）と、
前記油濃度センサ（55）に対して、前記圧縮機（10）から吐出された冷媒ガスを吹き付ける吹付機構（K）とを備える濃度検出システムである。

第１１の態様では、吹付機構（K）により、油濃度センサ（55）が冷媒ガスに吹き付けられるため、油濃度センサ（55）に汚れが付着することを抑制できる。

第１２の態様は、第１１の態様において、
前記吹付機構（K）は、
前記圧縮機（10）の吐出管（19）から分岐するとともに前記油濃度センサ（55）に対して開口する分岐管（65）と、
前記分岐管（65）を開閉する第１弁（67）を備える。

第１２の態様では、第１弁（67）を開放することにより分岐管（65）の冷媒ガスを油濃度センサ（55）に吹き付けることができる。

第１３の態様は、第１２の態様において、
前記圧縮機（10）内の冷媒の圧力が前記分岐管（65）内の冷媒の圧力よりも低くなる第１条件が成立した状態で、前記第１弁（67）を開放する第１動作を行う。

第１３の態様では、第１条件が成立すると第１動作によって、分岐管（65）内の冷媒ガスは圧縮機（10）内に流入する。このことにより、油濃度センサ（55）に対して冷媒ガスを吹き付けることができる。

第１４の態様は、第１３の態様において、
前記第１条件は、前記圧縮機（10）の運転が停止した状態である。

第１４の態様では、圧縮機（10）の運転が停止したときに第１動作を行うことができる。

第１５の態様は、第１３または第１４の態様において、
前記第１条件が成立し、かつ、前記圧縮機（10）の運転中に前記油濃度センサの検出値が異常値を示すと前記第１動作を行う。

第１５の態様では、例えば、最初にキャリブレーションを行った値を基準値とする。運転回数を重ねるごとに油濃度センサ（55）に汚れが付着することに起因する油濃度の測定値のずれが所定の範囲を超えると、異常とみなして第１動作が行われる。このことにより、引き続き油濃度を測定を継続できる。

図１は、実施形態１の冷凍装置が備える冷媒回路の構成図である。 図２は、実施形態１の圧縮機の断面を示す図である。 図３は、実施形態１の制御装置の構成を示すブロック図である。 図４は、冷媒の吐出温度と冷媒濃度との関係を示すグラフである。 図５は、実施形態１の第１データの補正を説明するためのグラフである。 図６は、実施形態１の第１データの補正処理のフローチャートである。 図７は、実施形態１の変形例１の第１データの補正を説明するためのグラフである。 図８は、実施形態２の濃度検出システムの構成を示す概略図である。 図９は、実施形態２の第１基板の構成を示すブロック図である。 図１０は、実施形態２に係る油濃度センサ（55）ごとの補正について説明するためのグラフである。 図１１は、実施形態３に係る吹付機構の構成を示す冷媒回路の一部を拡大した図である。 図１２は、実施形態３に係る吹付機構の動作を示すフローチャートである。

《実施形態１》
本実施例の濃度検出システム（1）は、冷凍サイクルを行う冷凍装置（2）に適用される。具体的に、濃度検出システム（1）は、冷凍装置（2）に設けられる圧縮機（10）内の冷凍機油の油濃度を測定する。冷凍装置（2）は、例えば、空気調和機（2）である。

－空気調和機－
図１に示すように、空気調和機（2）は、冷媒回路（3）を有する。冷媒回路（3）は、主として、圧縮機（10）、室外熱交換器（4）、膨張弁（5）、室内熱交換器（6）、および四方切換弁（7）を有する。冷媒回路（3）には、冷媒が充填される。空気調和機（2）は、室外機（8）と室内機（9）との間で冷媒を循環させて冷凍サイクルを行い、室内空間の空気調和を行う。

空気調和機（1）は、冷房運転と暖房運転とを切り換える。冷房運転では、冷媒回路（3）は、室外熱交換器（4）が放熱器または凝縮器として機能し、室内熱交換器（6）が蒸発器として機能する冷凍サイクルを行う。暖房運転では、室内熱交換器（6）が放熱器または凝縮器として機能し、室外熱交換器（4）が蒸発器として機能する冷凍サイクルを行う。

室外機（8）は、圧縮機（10）、室外熱交換器（4）、膨張弁（5）、および四方切換弁（7）を有する。

圧縮機（10）は、低圧のガス冷媒を吸入し圧縮する。圧縮機（10）は、圧縮した冷媒を吐出する。圧縮機（10）の詳細は後述する。

室外熱交換器（4）は、室外空気と、冷媒とを熱交換させる。

膨張弁（5）は、冷媒を減圧する。膨張弁（5）は、開度が調節可能な電動膨張弁である。

四方切換弁（7）は、第１ポート（P1）と第２ポート（P2）と第３ポート（P3）と第４ポート（P4）とを有する。四方切換弁（7）は、第１状態（図１の実線で示す状態）と、第２状態（図１の破線で示す状態）とに切り換わる。四方切換弁（7）が第１状態と第２状態とに切り換わることによって、空気調和機（2）は、冷房運転と暖房運転とを切り換えて運転する。

室内機（9）は、室内熱交換器（6）を有する。室内熱交換器（6）は、室内空気と、冷媒とを熱交換させる。

〈センサ〉
空気調和機（2）は、各種のセンサを有する。例えば、空気調和機（2）は、吐出温度センサ（51）、吸入温度センサ（54）、高圧圧力センサ（52）、低圧圧力センサ、および油濃度センサ（55）を有する。吐出温度センサ（51）は、圧縮機（10）の吐出管（19）の冷媒の温度を検出する。吸入温度センサ（54）は、圧縮機（10）の吸入管（18）の冷媒の温度を検出する。高圧圧力センサ（52）は、圧縮機（10）の吐出圧力（冷媒回路（3）の高圧圧力）を検出する。低圧圧力センサ（53）は、圧縮機（10）の吸入圧力（冷媒回路（3）の低圧圧力）を検出する。
油濃度センサ（55）については後述する。

高圧圧力センサ（52）及び吐出温度センサ（51）は、圧縮機（10）の吐出過熱度（DSH）を検出するための吐出過熱度検知部を構成する。具体的に、高圧圧力センサ（52）で検出された高圧圧力（HP）に相当する飽和温度と、吐出温度センサ（51）の検出温度との差により、吐出過熱度（DSH）が求められる。

〈制御装置〉
図２に示すように、空気調和機（1）は、制御装置（100）を備える。制御装置（100）は、運転指令に応じて、空気調和機（2）が有する各種の機器を制御する。制御装置（100）には、各種のセンサの検出値が入力される。制御装置（100）は、測定部（101）、第１補正部（102）、第１記憶部（103）および推定部（104）を有する。測定部（101）、第１補正部（102）、第１記憶部（103）および推定部（104）の詳細は後述する。

制御装置（100）は、マイクロコンピュータと、該マイクロコンピュータを動作させるためのソフトウエアを格納するメモリディバイス（具体的には半導体メモリ）とを用いて構成されている。

〈表示部〉
空気調和機（1）は、表示部（48）を有する。表示部（48）は、本例の濃度検出システム（1）により測定された圧縮機（10）内の冷凍機油の濃度を表示する。

－圧縮機－
図３に示すように、本実施形態の圧縮機（10）はスクロール圧縮機である。圧縮機（21）は、低圧のガス冷媒を吸入し、圧縮する。圧縮機（21）は、圧縮した冷媒を吐出する。圧縮機（21）は、インバータ回路から電動機へ電力が供給される、可変容量式である。言い換えると、圧縮機（21）は、電動機の運転周波数（回転数）が調節可能に構成される。

圧縮機（10）は、ケーシング（11）と、圧縮機構（30）と、圧縮機構（30）を駆動する駆動機構（20）とを備えている。

ケーシング（11）は、両端が閉塞された縦長円筒状の密閉容器で構成されており、円筒状の胴部（12）と、胴部（12）の上端側に固定された上部鏡板（13）と、胴部（12）の下端側に固定された下部鏡板（14）とを備えている。

ケーシング（11）の内部空間は、ケーシング（11）の内周面に接合されたハウジング（50）によって上下に区画されている。ハウジング（50）よりも上側の空間が上部空間部（15）を構成し、ハウジング（50）よりも下側の空間が下部空間部（16）を構成する。

ケーシング（11）における下部空間部（16）の底部には、スクロール圧縮機（10）の摺動部分を潤滑する油が貯留される油溜まり部（17）が設けられている。

ケーシング（11）には、吸入管（18）及び吐出管（19）が取り付けられている。吸入管（18）は、上部鏡板（13）の上部を貫通している。吸入管（18）の一端部は、回転式の圧縮機構（30）が有する吸入管継手（47）に接続されている。吐出管（19）は、胴部（12）を貫通している。吐出管（19）の端部は、ケーシング（11）の下部空間部（16）に開口している。

駆動機構（20）は、モータ（21）と、駆動軸（23）とを備えている。モータ（21）は、下部空間部（16）に収容されている。モータ（21）は、円筒状に形成されたステータ（21a）及びロータ（21b）を備えている。ステータ（21a）は、胴部（12）に固定される。ステータ（21a）の中空部には、ロータ（21b）が配置されている。ロータ（21b）の中空部には、ロータ（21b）を貫通するように駆動軸（23）が固定されている。ロータ（21b）と駆動軸（23）が一体で回転する。

駆動軸（23）は、上下方向に延びる主軸部（24）と、主軸部（24）の上側に設けられた偏心部（25）とを有する。主軸部（24）および偏心部（25）は、一体に形成される。主軸部（24）は、下部軸受部（28）に回転自在に支持されている。下部軸受部（28）は、胴部（12）の下端付近に固定される。主軸部（24）の上端部分は、軸受部（56）に回転自在に支持されている。軸受部（56）は、ハウジング（50）に設けられる。

駆動軸（23）の下端部には、給油ポンプ（26）が設けられている。給油ポンプ（26）の吸込口は、ケーシング（11）の油溜まり部（17）に開口している。給油ポンプ（26）の吐出口は、駆動軸（23）の内部に設けられた給油路（27）に接続されている。給油ポンプ（26）によってケーシング（11）の油溜まり部（17）から吸い上げられた油は、スクロール圧縮機（10）の摺動部分へ供給される。

圧縮機構（30）は、可動スクロール（35）および固定スクロール（40）を有する。固定スクロール（40）は、ハウジング（50）とボルトで締結されている。可動スクロール（35）は、固定スクロール（40）とハウジング（50）との間で旋回自在に収容されている。

可動スクロール（35）は、略円板状の可動側鏡板部（36）を有している。可動側鏡板部（36）の上面に可動側ラップ（37）が形成される。可動側ラップ（37）は、可動側鏡板部（36）の中心付近から径方向外方へ渦巻き状に延びる壁体である。

固定スクロール（40）は、略円板状の固定側鏡板部（41）を有している。固定側鏡板部（41）の下面に固定側ラップ（42）が形成される。固定側ラップ（42）は、固定側鏡板部（41）の中心付近から径方向外方へ渦巻き状に延び、且つ可動スクロール（35）の可動側ラップ（37）と噛み合うように形成された壁体である。固定側ラップ（42）と可動側ラップ（37）との間に圧縮室（31）が形成されている。

固定スクロール（40）の固定側鏡板部（41）には、固定側ラップ（42）の中心付近に、吐出ポート（32）が形成されている。吐出ポート（32）の下端は、圧縮室（31）の吐出位置に開口している。吐出ポート（32）の上端は、固定スクロール（40）の上部に区画された吐出室（46）に開口している。

〈濃度検出システム〉
本実施形態の油濃度の濃度検出システム（1）について説明する。本実施形態の濃度検出システム（1）は、電極が検出する静電容量値に基づいて冷凍機油の濃度を測定する。具体的に、濃度検出システム（1）は、油濃度センサ（55）、測定部（101）、第１記憶部（103）および第１補正部（102）を含む（図２参照）。

〈油濃度センサ〉
油濃度センサ（55）は、圧縮機（10）内の冷媒と冷凍機油とを含む流体中の冷媒濃度または冷凍機油の濃度を検出する。油濃度センサ（55）は、圧縮機（10）内の冷媒と冷凍機油とを含む流体中に配置される。具体的に、油濃度センサ（55）は、圧縮機（10）の油溜まり部（17）に配置される。より具体的に、油濃度センサ（55）における冷媒濃度または冷凍機油の濃度を検出する検出用電極が油溜まり部（17）の流体中に配置される。検出用電極では、冷凍機油の濃度に応じて電極の電荷が変化する。この電荷の変化に応じて静電容量値が変化する。油濃度センサ（55）は、静電容量値を検出値として出力する。この静電容量値は、本開示の油濃度センサ（55）の検出値である。

〈第１記憶部〉
第１記憶部（103）には、静電容量値と、冷媒および冷凍機油を含む流体中の冷媒濃度（以下では、単に冷媒濃度と呼ぶ）との関係を示す第１データが保存される。第１データは、本開示の所定の関係式である。ここで、冷媒濃度Ｃ（％）は、Ｃ＝１００－冷凍機油の濃度Ｃｒ（％）で示すことができる。そのため、第１データは、油濃度センサ（55）の検出値（静電容量値）と、冷凍機油の濃度との関係をも示す。例えば、第１データは、静電容量値と冷媒濃度との関係を示す検量線である。検量線は、一次関数で表される（図５参照）。静電容量値と冷媒濃度との関係は、冷媒および冷凍機油を含む流体の温度によって異なる。そのため、第１記憶部（103）は、流体の温度によって異なる第１データを複数有する。

〈測定部〉
測定部（101）は、冷凍機油の濃度を求める。具体的に、測定部（101）は、冷凍機油の濃度を示す第１指標である冷媒濃度を測定する。上述の通り、冷凍機油の濃度Ｃｒ（％）は、Ｃｒ＝１００－冷媒濃度Ｃ（％）により求められる。測定部（101）は、冷凍機油の温度に対応する第１データと、油濃度センサ（55）が検出した静電容量値とに基づいて、冷凍機油の濃度を求める。

〈第１補正部〉
第１補正部（102）は、冷媒が過熱状態であるときの冷媒の飽和濃度である飽和冷媒濃度を求める。第１補正部（102）は、本開示の補正部（102）である。飽和冷媒濃度は、冷媒が過熱状態であるときの冷凍機油の飽和濃度を示す本開示の第２指標である。飽和冷媒濃度は、圧縮機（10）内の冷媒が過熱状態であるときの冷媒の圧力および流体の温度に基づいて求められる。冷媒が過熱状態であるとは、ここでは、圧縮機（10）の吐出冷媒の過熱度が３０℃以上の状態をいう。

第１補正部（102）は、第１記憶部（103）から抽出された流体の温度に対応する第１データを飽和冷媒濃度に基づいて補正する。第１補正部（102）は、補正した第１データに基づいて、測定部（101）により求められた冷媒濃度を補正する。第１データの具体的な補正の処理については後述する。

〈推定部〉
推定部（104）は、圧縮機（10）内の冷媒および冷凍機油を含む流体の温度を推定する。具体的に、推定部（104）は、吐出冷媒の温度、圧縮機（10）の吸入冷媒の温度、冷媒の高圧圧力、冷媒の低圧圧力、または圧縮機（10）の回転数に基づいて、流体の温度を推定する。推定された流体の温度に基づいて、第１記憶部（103）に保存される第１データが選択される。

－冷凍機油の濃度の測定－
圧縮機の油溜まりでは、冷媒ガスが冷凍機油に溶けている。運転中の圧縮機において、冷凍機油の濃度は変化するため、油濃度に応じた量の冷凍機油を摺動部に供給することが望ましい。誤検知により冷凍機油の濃度の測定値が実際の濃度よりも高いと、必要な量の冷凍機油が摺動部に供給されず、摺動部において潤滑不良が生じるおそれがあるからである。

圧縮機の油溜まりに油濃度センサを設けることで油溜まり内の冷凍機油の濃度を測定できる。このような油濃度センサには、該センサの検出値と油濃度との関係を示すデータ（関係式）に基づいて油濃度が求められる。しかし、運転中の圧縮機内では、冷凍機油の温度や圧力が変化するため、関係式に基づいて測定された油濃度の精度は必ずしも高いとは言えない。また、油濃度センサには、個体差があるため、油濃度センサによって測定値がばらつくおそれがある。

このことに対し、本実施形態の冷凍機油の油濃度検出システム（1）では、油濃度センサ（55）の検出値と冷媒濃度との関係を示す第１データを補正する。補正された第１データに基づいて、冷凍機油の濃度を求める。以下、具体的に説明する。

図４に示すように、飽和冷媒濃度（実線）と冷媒濃度の実際の値（点）とは、冷媒の過熱領域において吐出過熱度Ｔが高くなるほど近づく関係にある。例えば、飽和冷媒濃度と冷媒濃度の実際の値とが一致すると推定される吐出過熱度Ｔ_０は３０℃以上である。

図５に示すように、第１記憶部（103）は、冷凍機油の温度に応じた補正前の第１データである検量線（細線）を有する。第１補正部（102）は、吐出過熱度Ｔ（Ｔ≧Ｔ_０）の冷媒濃度Ｃと飽和冷媒濃度Ｃｓとを求め、ＣｓからＣを引いた値を補正値ΔＣとして、補正前の検量線（細線）上の冷媒濃度ＣにΔＣを加えた点（Ｃ＋ΔＣ）をプロットする。図４の例では、ΔＣは負の値となるため、Ｃ＋ΔＣの値は、Ｃの値よりも低い。補正部（102）は、プロットした点（Ｃ＋ΔＣ）を通るように検量線の傾きを変えずに検量線を補正する（太線）。補正部（102）は、補正した新たな検量線（太線）に基づいて、冷凍機油の油濃度を求める。

〈補正のフロー〉
本実施形態の濃度検出システム（1）が行う冷凍機油の濃度の補正フローについて、図６を参照しながら説明する。

ステップST1では、制御装置（100）は、圧縮機（10）内の冷媒の吐出過熱度Ｔが３０℃以上であるかを判定する。吐出過熱度が３０℃以上であると判定されると、ステップST2が実行される。吐出過熱度が３０℃以上でないと判定されると、ステップST1が再び実行される。

ステップST2では、制御装置（100）は、吐出過熱度Ｔにおける冷媒濃度Ｃを測定する。

ステップST3では、制御装置（100）は、吐出過熱度Ｔにおける飽和冷媒濃度Ｃｓを求める。

ステップST4では、制御装置（100）は、ステップST2及びステップST3により求められた飽和冷媒濃度Ｃｓから冷媒濃度Ｃを引いた補正値ΔＣを求める。

ステップST5では、制御装置（100）は、検量線（第１データ）を補正する。具体的に、制御装置（100）は、検量線の傾きを変更せずに、冷媒濃度Ｃに補正値ΔＣを加えた点を通るように検量線（第１データ）を補正する。

ステップST6では、制御装置（100）は、ステップST5において補正した検量線（第１データ）と油濃度センサ（55）で検出した静電容量値とに基づいて、冷凍機油の濃度を測定する。

このように、上記フローを繰り返すことにより冷凍サイクルにおいて冷媒が過熱領域に入るごとに、検量線（第１データ）を補正することができる。

－実施形態の効果－
本実施形態の濃度検出システム（1）は、油濃度センサ（55）の検出値と冷媒濃度との関係を示す第１データ（所定の関係式）に基づいて、冷媒濃度（第１指標）を求める測定部（101）を備える。また、濃度検出システム（1）は、冷媒が過熱状態であるときの飽和冷媒濃度（第２指標）を求めると共に、同一の過熱度における冷媒濃度と飽和冷媒濃度との差に基づいて第１データを補正する第１補正部（102）とを備える。第１補正部（102）は、補正された第１データに基づいて、冷媒濃度を補正する。

冷媒が過熱状態であるとき、冷凍機油の実際の濃度と理論値である飽和油濃度との誤差は比較的小さいと推定される。このことにより、冷媒が過熱状態であるときの冷媒の飽和濃度（第２指標）を実際の冷媒濃度と一致するとみなすことができる。従って、同一の過熱度における冷媒濃度の測定値（第１指標）と飽和冷媒濃度（第２指標）との差を補正値としたときに、冷媒濃度（第１指標）は、実際の冷媒濃度よりもその補正値分ずれていると推定できる。このことより、第１データ（所定の関係式）を補正値に基づいて補正することで、より圧縮機（10）内の流体中の冷媒濃度（冷凍機油濃度）の実際の濃度に近い値を求めることができる。このように、過熱状態にある冷媒に基づいて第１データを補正することで、冷凍機油の濃度の測定値の精度を向上できる。

本実施形態の濃度検出システム（1）では、冷媒の過熱状態は、圧縮機（10）の吐出冷媒の過熱度が３０℃以上のである状態である。このことにより、吐出冷媒の過熱度が３０℃以上であると、冷媒濃度の実際の値と飽和油濃度との誤差は比較的小さいと推定できる。このような過熱度における冷媒濃度に基づいて第１データを補正することにより、油濃度の測定値の精度を向上できる。

本実施形態の濃度検出システム（1）は、冷凍サイクルを行う冷凍装置（2）に適用される。補正部（102）は、冷凍装置（2）の冷凍サイクル中に、冷媒が過熱状態になる度に、第２指標に基づいて、第１データを補正する。これにより、冷媒が過熱状態になる度に、第１データ（検量線）を補正できる。このことにより、圧縮機（10）の運転中において、リアルタイムで精度の高い油濃度を把握できる。

本実施形態の濃度検出システム（1）では、第１補正部（102）は、圧縮機（10）内の冷媒が過熱状態であるときの冷媒の高圧圧力と温度とに基づいて第２指標を求める。このように冷凍機油の飽和濃度または飽和冷媒濃度は、圧縮機（10）内の冷媒の高圧圧力と温度とに基づいて求めることができる。

本実施形態の濃度検出システム（1）では、油濃度センサ（55）の検出値と冷凍機油の濃度との関係を示す第１データ（所定の関係式）は、圧縮機（10）内の冷媒と冷凍機油とを含む流体の温度に基づいて定まり、流体の温度は、圧縮機（10）の吐出冷媒の温度、圧縮機（10）の吸入冷媒の温度、高圧圧力、低圧圧力、または圧縮機（10）の回転数に基づいて推定される。このことにより、流体の温度を検出する温度センサを設けることなく、流体の温度を把握できる。特に、温度センサでは誤検知が生じ得るところ、このようなパラメータにより推定される流体の温度は誤検知を防止できる。また複数のパラメータにより流体の温度を推定することによって、流体温度の推定値の信頼性を向上できる。

本実施形態の濃度検出システム（1）では、油濃度センサ（55）は、圧縮機（10）内の冷凍機油を貯留する油溜まり部（17）に設けられる。油濃度センサ（55）は油溜まり部（17）に浸かっているため、冷凍機油の油濃度を安定的に測定できる。

〈実施形態１の変形例１〉
本例の濃度検出システム（1）では、上記実施形態１の第１データ（検量線）の補正の処理が異なる。具体的に、上記実施形態のフロー（図６）におけるステップST5の処理が異なる。以下、以下具体的に説明する。

本例のステップST5では、測定部（101）は、吐出過熱度Ｔにおける飽和冷媒濃度Ｃｓと測定値Ｃとの差である補正値ΔＣを求める。

補正部（102）は、検量線の測定値ＣからΔＣ加えた点をプロットし、該プロットした点と検量線の切片（冷媒濃度が０％の静電容量値）とを通るように検量線を補正する。

本例においても、吐出冷媒が過熱状態であるときの飽和冷媒濃度に基づいて検量線を補正する。このような第１データ（検量線）の補正により、油濃度の測定値の精度が向上する。

《実施形態１の変形例２》
本例の濃度検出システム（1）は、上記実施形態１に加え、運転中の圧縮機（10）の油溜まり部（17）の冷凍機油の流速と圧力とに基づいて冷凍機油の濃度を補正する。

ここで、油濃度センサ（55）の電極間に存在する流体の誘電率によって、静電容量値は変動する。流体の誘電率は、流体の密度に依存する。流体の密度は、圧縮機内の冷媒の圧力が高いほど高くなる。そのため、圧縮機内の冷媒の圧力に基づいて冷凍機油の濃度の測定値を補正することで、該冷凍機油濃度の測定値の精度が向上する。

さらに、圧縮機（10）が回転すると、油溜まり部（17）では冷凍機油の旋回流が発生する。油濃度センサ（55）の電極間を流れる冷凍機油の流速によって、静電容量値が変動する。そのため、冷凍機油の流速に基づいて冷凍機油の濃度の測定値を補正することで、該冷凍機油濃度の測定値の精度が向上する。

本例の第１補正部（102）は、圧縮機（10）の回転数に基づいて、流体の流速を求める。例えば、本例の第１記憶部（103）は、圧縮機（10）の回転数と流体の流速との関係を示す第２データを有する。第１補正部（102）は、吐出側の高圧圧力と吸入側の低圧圧力との差に基づいて圧縮機（10）内の圧力を求める。

第１補正部（102）は、第２データにより求められた流体の流速、および圧縮機（10）内の冷媒の圧力に加え、流体の温度および過熱状態の冷媒の飽和濃度に基づいて、第１データを補正する。この補正された第１データに基づいて、測定部（101）は冷凍機油濃度を求める。このように、上記実施形態１の補正処理に加えて、流体の流速と冷媒の圧力とを考慮して第１データを補正することで、冷凍機油の測定値の信頼性をより向上できる。

《実施形態２》
図８および図９に示すように、本実施形態２の濃度検出システム（1）は、油濃度センサ（55）と制御装置（100）との間に接続される第１基板（110）を有する。油濃度センサ（55）は、第１出力値を出力する。第１出力値は、例えば、油濃度センサ（55）の電極における充放電の時間や、一定時間の間における充放電の回数である。

第１基板（110）は、本開示の回路基板（110）である。以下、本実施形態の濃度検出システム（1）について、上記実施形態と異なる構成を説明する。

〈第１基板〉
第１基板（110）は、圧縮機（10）外に配置される。第１基板（110）は、圧縮機（10）と熱絶縁されている。具体的に、第１基板（110）は、圧縮機（10）のケーシング（11）と熱絶縁されている。第１基板（110）は、絶縁体により覆われている。第１基板（110）は、油濃度センサ（55）に接続される。第１基板（110）は、油濃度センサ（55）から入力された第１出力値に対して、油濃度センサ（55）の個体差に応じた補正処理を行うことで制御装置（100）へ第２出力値を出力する。第２出力値は、例えば、静電容量値である。
以下、第１基板（110）について具体的に説明する。

第１基板（110）は、第２記憶部（111）と第２補正部（112）とを備える。

第２記憶部（111）は、所定の補正係数を有する。この補正係数は、油濃度センサ（55）によって異なる。例えば、図１０に示すように、各油濃度センサ（55）には、固有の補正係数を有する第１出力値と第２出力値との関係式を有する。この関係式は１次関数で表され、補正係数は関係式の傾きを表す。補正係数は、油濃度センサ（55）の個体差を抑えるように設定される。例えば、油濃度センサ（55）Ａと油濃度センサ（55）Ｂとに個体差がある場合、同一の第１検出値が入力されるにも関わらず油濃度センサ（55）Ａと油濃度センサ（55）Ｂとは異なる第２出力値（静電容量値）を出力する。このような第２出力値のばらつきを抑えるように油濃度センサ（55）ごとに異なる補正係数が設定される。

〈配線〉
配線（61）は、油濃度センサ（55）に接続される。具体的に、配線（61）は、ケーシング（11）の内側と外側とを挿通する挿通孔に設けられる。配線（61）の一端は、挿通孔のケーシング（11）内側の開口付近まで延びており、油濃度センサ（55）に接続される。配線（61）の他端は、第１基板（110）に接続される。

〈制御装置〉
本例の制御装置（100）の測定部（101）は、第１基板（110）が出力した第２出力値（静電容量値）に基づいて、流体中の冷凍機油の濃度を求める。本例の補正部（102）は、過熱状態の吐出冷媒の冷媒濃度に基づいて補正された上記実施形態１の第１データ（検量線）に基づいて、第１基板（110）から入力された静電容量値（第２出力値）から、冷凍機油の油濃度を求める。

本例によると、第１基板（110）は絶縁体で覆われ、かつ、圧縮機（10）外に配置されているため、圧縮機（10）からの入熱を避けることができる。このことにより圧縮機（10）から発する熱により回路基板（110）に不具合が生じることを抑制できる。

加えて、第１基板（110）が有する補正係数に基づいた補正処理により静電容量値に生じる誤差が抑えられる結果、測定部（101）が求める油濃度の精度を向上できる。加えて、油濃度センサ（55）間で測定誤差を抑えるように、油濃度センサ（55）ごとに異なる補正係数が設定される。この補正係数により、油濃度センサ（55）ごとに発生する油濃度の測定値の個体差が抑えられ、油濃度の測定値の信頼性を向上できる。

加えて、圧縮機（10）からの入熱を抑えつつ、油濃度センサ（55）と第１基板（110）との間の配線（61）の距離を短くすることで、第１出力値に生じるノイズを低減できる。

《実施形態３》
実施形態３の濃度検出システム（1）は、油濃度センサ（55）の検出用電極に圧縮機（10）から吐出された冷媒ガスを吹き付ける吹付機構（K）を備える。以下では、上記実施形態１及び上記実施形態２と異なる構成について説明する。

〈吹付機構〉
図１１に示すように、吹付機構（K）は、分岐管（65）と第１開閉弁（66）と第２開閉弁（67）とを有する。

分岐管（65）の流入端は、吐出管（19）に接続される。分岐管（65）の流出端は、ケーシング（11）を挿通して、ケーシング（11）内部に配置される。具体的に、分岐管（65）の流出端の開口は、油濃度センサ（55）の電極に向くように配置される。

第１開閉弁（66）及び第２開閉弁（67）は、分岐管（65）を開閉する。第１開閉弁（66）は、分岐管（65）における流出端よりも流入端に近い位置に配置される。第２開閉弁（67）は、分岐管（65）のおける第１開閉弁（66）よりも下流側に配置される。第２開閉弁（67）は、本開示の第１弁（67）である。第１開閉弁（66）及び第２開閉弁（67）は、制御装置（100）により制御される。

〈吹付機構の動作〉
吹付機構（K）は、分岐管（65）内の冷媒ガスを電極に吹き付けることによって、電極に付着した汚れなどを吹き飛ばす。以下、吹付機構（K）の動作について説明する。

圧縮機（10）の運転中に、第１開閉弁（66）を開け、第２開閉弁（67）を閉じる。このことで、吐出管（19）を流れる高圧の冷媒ガスは分岐管（65）に流入する。その後、第２開閉弁（67）閉じた状態で、第１開閉弁（66）を閉じる。このことで、第１開閉弁（66）から第２開閉弁（67）までの間の分岐管（65）内に、高圧の冷媒ガスが閉じ込められる。

この状態で、第１条件及び第２条件が成立すると、制御装置（100）は、第２開閉弁（67）を開放する第１動作を行う。第１条件は、圧縮機（10）内の冷媒の圧力が分岐管（65）内の冷媒の圧力よりも低くなる条件である。第１条件は、例えば、圧縮機（10）が停止した状態で成立する。第２条件は、圧縮機の運転中に油濃度センサ（55）の検出値が異常値を示す条件である。ここで、異常値とは、具体的に、圧縮機（10）の運転中において、油濃度センサ（55）の検出値が所定の閾値から外れた値のことをいう。

第１動作により、分岐管（65）内の冷媒ガスは、圧縮機（10）内に流出する。分岐管（65）の流出端の開口は、油濃度センサ（55）の電極に向いている。そのため、油濃度センサ（55）の電極は冷媒ガスにより吹き付けられる。

〈吹付機構の制御〉
以下、本例の濃度検出システム（1）の制御について図１２を参照しながら説明する。

ステップST21では、制御装置（100）は、圧縮機（10）の運転時において第１開閉弁（66）を開け、第２開閉弁（67）を閉じる。

ステップST22では、制御装置（100）は、所定の時間経過後に第１開閉弁（66）及び第２開閉弁（67）を閉じる。

ステップST23では、制御装置（100）は、第１条件及び第２条件の両方が成立したか否かを判定する。第１条件及び第２条件の両方が成立したと判定されると、ステップST24が実行される。第１条件及び第２条件の少なくとも一方が成立しないと判定されると、再びステップST23が行われる。

ステップST24では、制御装置（100）は、第１開閉弁（66）を閉じた状態で、第２開閉弁（67）を開ける。

ステップST25では、制御装置（100）は、測定部（101）が測定した油濃度を補正する。ここでは、補正部（102）は、上述した実施形態及び変形例のいずれかに基づいて冷凍機油の油濃度を補正する。

本例の濃度検出システム（1）によると、第１動作によって、分岐管（65）の冷媒ガスを吹き付けることにより、油濃度センサ（55）に付着した汚れを除去できる。このことにより、油濃度センサ（55）が検出する冷媒濃度および冷凍機油濃度の値の精度を向上できる。

加えて、圧縮機（10）の運転を継続すると、冷凍機油の濃度は、最初に行ったキャリブレーション時の値よりもずれていく。このキャリブレション時の冷凍機油の濃度を基準値とし、この基準値から所定の閾値を超えた冷凍機油の測定値を異常値としたときに、冷凍機油の測定値が異常値を示した場合（第２条件が成立した場合）に第１動作を行うことで、冷凍機の測定値を所定の閾値内に収めることができる。

このように、本例の濃度検出システム（1）では、圧縮機（10）の運転回数を重ねることに起因する冷凍機油の測定値のずれ（経時的なずれ）を第１動作を行うことで比較的簡便に補正できる。加えて、第１動作を行うだけで油濃度センサ（55）の汚れを除去できるため、油濃度センサ（55）のメンテナンスをする作業負担を抑えることができる。

《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。

濃度検出システム（1）は、流体の温度を検出する温度センサを有していてもよい。これにより、直接油溜まり部（17）の流体の温度を検出できる。

上記実施形態１において、第１データ（検量線）の補正は、冷媒が過熱状態になる度に行わなくてもよい。また、複数回測定した測定値Ｃの平均値と飽和濃度Ｃｓとに基づいて補正値ΔＣを求めてよい。

上記実施形態において、第１指標は冷凍機油の濃度であってもよい。

以上、実施形態および変形例を説明したが、特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。また、以上の実施形態および変形例は、本開示の対象の機能を損なわない限り、適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。以上に述べた「第１」、「第２」、…という記載は、これらの記載が付与された語句を区別するために用いられており、その語句の数や順序までも限定するものではない。

以上説明したように、本開示は、濃度検出システムについて有用である。

１ 濃度検出システム
２ 冷凍装置
１０ 圧縮機
１１ ケーシング
１７ 油溜まり部
１９ 吐出管
５５ 油濃度センサ
６５ 分岐管
６７ 第２開閉弁（第１弁）
１０１ 測定部
１０２ 第１補正部（補正部）
１１０ 第１基板（回路基板）

Claims (15)

1. 圧縮機（10）内の冷媒と冷凍機油とを含む流体中に配置される油濃度センサ（55）と、
   前記油濃度センサ（55）の検出値と、冷凍機油の油濃度との関係を示す所定の関係式に基づいて、前記冷凍機油の濃度を示す第１指標を求める測定部（101）と、
   前記冷媒が過熱状態であるときの前記冷凍機油の飽和油濃度を示す第２指標を求めると共に、同一の過熱度における前記第１指標と前記第２指標との差に基づいて前記所定の関係式を補正する補正部（102）とを備え、
   前記補正部（102）は、補正された前記所定の関係式に基づいて、前記第１指標を補正する濃度検出システム。
2. 請求項１に記載の濃度検出システムにおいて、
   冷媒の過熱状態は、前記圧縮機（10）の吐出冷媒の過熱度が３０℃以上のである状態である濃度検出システム。
3. 請求項１または２に記載の濃度検出システムにおいて、
   前記補正部（102）は、圧縮機（10）内の冷媒が過熱状態であるときの冷媒の高圧圧力と温度とに基づいて、前記第２指標を求める濃度検出システム。
4. 請求項１～３のいずれか１つに記載の濃度検出システムにおいて、
   前記濃度検出システム（1）は、冷凍サイクルを行う冷凍装置（2）に適用され、
   前記補正部（102）は、前記冷凍装置（2）の冷凍サイクル中に、前記冷媒が過熱状態になる度に、前記第２指標に基づいて、前記所定の関係式を補正する
   濃度検出システム。
5. 請求項１～４のいずれか１つに記載の濃度検出システムにおいて、
   前記油濃度センサ（55）は、前記圧縮機（10）内の冷凍機油を貯留する油溜まり部（17）に設けられる濃度検出システム。
6. 圧縮機（10）内の冷媒と冷凍機油とを含む流体中に配置される油濃度センサ（55）と、
   前記油濃度センサ（55）の検出値と、冷凍機油の濃度との関係を示す所定の関係式に基づいて、前記冷凍機油の濃度を示す第１指標を求める測定部（101）と、
   前記圧縮機（10）の回転数に基づいて、前記第１指標を補正する補正部（102）と
   を備える濃度検出システム。
7. 圧縮機（10）内の冷媒と冷凍機油とを含む流体中に配置される油濃度センサ（55）と、
   前記油濃度センサ（55）の検出値と前記冷凍機油の濃度との関係を示す所定の関係式に基づいて、前記冷凍機油の濃度を示す第１指標を求める測定部（101）とを備え、
   前記所定の関係式は、前記流体の温度に基づいて定まり、
   前記流体の温度は、前記圧縮機（10）の吐出冷媒の温度、前記圧縮機（10）の吸入冷媒の温度、高圧圧力、低圧圧力、または前記圧縮機（10）の回転数に基づいて推定される
   濃度検出システム。
8. 圧縮機（10）内に配置され、冷媒または冷凍機油を検出することにより第１出力値を出力する油濃度センサ（55）と、
   前記油濃度センサ（55）に接続され、かつ、第２出力値を出力する回路基板（110）と、
   前記回路基板が出力した第２出力値に基づいて、冷媒と冷凍機油とを含む流体中の冷凍機油濃度を示す第１指標を求める測定部（101）とを備え、
   前記回路基板（110）は、
   前記圧縮機（10）外に配置され、
   前記油濃度センサ（55）から入力された前記第１出力値に対して、該油濃度センサ（55）の個体差に応じた補正処理を行うことで前記第２出力値を出力する
   濃度検出システム。
9. 請求項８に記載の濃度検出システムにおいて、
   前記回路基板（110）は、所定の補正係数に基づいて、前記補正処理を行う
   濃度検出システム。
10. 請求項８または９に記載の濃度検出システムにおいて、
    前記回路基板（110）は、前記圧縮機（10）と熱絶縁されている濃度検出システム。
11. 圧縮機（10）内の冷媒と冷凍機油とを含む流体中に配置される油濃度センサ（55）と、
    前記油濃度センサ（55）に対して、前記圧縮機（10）から吐出された冷媒ガスを吹き付ける吹付機構（K）とを備える濃度検出システム。
12. 請求項１１に記載の濃度検出システムにおいて、
    前記吹付機構（K）は、
    前記圧縮機（10）の吐出管（19）から分岐するとともに前記油濃度センサ（55）に対して開口する分岐管（65）と、
    前記分岐管（65）を開閉する第１弁（67）を備える濃度検出システム。
13. 請求項１２に記載の濃度検出システムにおいて、
    前記圧縮機（10）内の冷媒の圧力が前記分岐管（65）内の冷媒の圧力よりも低くなる第１条件が成立した状態で、前記第１弁（67）を開放する第１動作を行う濃度検出システム。
14. 請求項１３に記載の濃度検出システムにおいて、
    前記第１条件は、前記圧縮機（10）の運転が停止した状態である濃度検出システム。
15. 請求項１３または１４に記載の濃度検出システムにおいて、
    前記第１条件が成立し、かつ、前記圧縮機（10）の運転中に前記油濃度センサ（55）の検出値が異常値を示すと前記第１動作を行う濃度検出システム。

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