JP3601243B2 - Refrigeration cycle flow rate detection device - Google Patents
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Description
【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、10)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、10)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、10)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(P5、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、10)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、10)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(29)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500〜580nm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、P3、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11a、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11、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29は、図4に示すように、アルミニウム製の本体部290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351nm、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、254nm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355nm、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29に対向させるとともに、この受光面が光学フィルタ26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26にて反射する恐れがあり、このため、フォトセンサ27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、28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10A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17a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、480〜600nm)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48nm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25a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32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(500〜580nm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>V0 (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10C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、
P5…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)。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a flow rate detection device for detecting a flow rate of lubricating oil and liquid refrigerant returning to a compressor of a refrigeration cycle.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as the above-mentioned flow rate detecting device, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-140557 discloses that in a refrigeration cycle, liquid refrigerant is mixed with refrigerant in a refrigerant pipe in which liquid refrigerant flows between a gas-liquid separator downstream and an expansion valve upstream. One that detects the lubricating oil flow rate of the lubricating oil has been proposed. As shown in FIG. 7, this flow rate detection device includes a
[0003]
Further, a small
[0004]
And, since the lubricating oil composed of naphthenic oil or the like contains unsaturated groups such as aroma groups that emit fluorescence upon receiving ultraviolet rays, the lubricating oil emits fluorescence according to the flow rate of the unsaturated groups upon receiving ultraviolet rays, This fluorescence amount is detected by the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the above-mentioned conventional flow rate detecting device, the flow rate of the lubricating oil upstream of the expansion valve is detected. However, operating conditions of the expansion valve and the evaporator disposed between the flow rate detecting device and the compressor are various. Therefore, the flow rate of the lubricating oil actually sucked into the compressor also changes variously depending on the operating conditions of the expansion valve and the evaporator. Therefore, since the relationship between the flow rate of the lubricating oil by the flow rate detecting device and the flow rate of the lubricating oil actually sucked into the compressor also changes variously, the flow rate of the lubricating oil detected by the above-described conventional flow rate detecting device is changed. It has been found that it is difficult to unambiguously determine the flow rate at which the lubrication of the compressor can be maintained satisfactorily, and it is not possible to accurately determine insufficient lubrication in the compressor.
[0006]
The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a flow rate detection device capable of accurately determining insufficient lubrication in a compressor.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present inventors have found that the flow rate of lubricating oil flowing through the compressor suction-side refrigerant pipes (P5, P10) is detected. That is, according to the first to seventh aspects of the present invention, the first light transmitting portion (10A) for causing the light from the light source (29) to enter the inside of the compressor suction side refrigerant pipe (P5, 10) is connected to the compressor suction side. Lubricating oil is provided in the refrigerant pipes (P5, 10) in an airtight manner, and the lubricating oil flowing inside the compressor suction-side refrigerant pipes (P5, 10) compresses the fluorescence emitted by receiving the light incident from the first light transmitting portion (10A). A second light-transmitting portion (10B) for emitting light to the outside of the compressor suction-side refrigerant pipes (P5, 10) is provided in the compressor suction-side refrigerant pipes (P5, 10) in an airtight manner, and the flow rate of the lubricating oil is controlled by the second transmission section. It is characterized in that a fluorescent light amount detecting means (20) for detecting the amount of fluorescent light emitted from the light section (10B) is provided.
[0008]
According to such a configuration, the flow rate of the lubricating oil flowing through the compressor suction side refrigerant pipes (P5, 10), that is, the flow rate of the lubricating oil actually sucked by the compressor (1), is detected by the fluorescence amount detecting means (20). Can be accurately determined on the basis of the detected flow rate of the lubricating oil, and the lack of lubricity in the compressor (1) can be accurately determined, and the failure of the compressor (1) due to the lack of lubrication in the compressor (1) can be reliably determined. Can be prevented.
[0009]
Since the refrigerant flowing through the compressor suction-side refrigerant pipes (P5, 10) is in a gas phase or a gas-liquid two-phase due to a change in heat exchange performance in the evaporator (4), the refrigerant from the light source (29) A change in the flow rate of the lubricating oil cannot be detected based on the amount of change in the transmitted light of the light that has passed through the compressor suction side refrigerant pipes (P5, 10). On the other hand, in the present invention, the change in the flow rate of the lubricating oil is detected based on the amount of change in the fluorescence emitted by the lubricating oil receiving light.
[0010]
In addition, the present inventors have found that the refrigerant flowing through the compressor suction side refrigerant pipes (P5, 10) becomes gas phase or gas-liquid two-phase due to fluctuations in heat exchange performance in the evaporator (4). When this refrigerant is in a gas-liquid two-phase state, paying attention to the fact that the lubricating oil is diluted by the liquid refrigerant and the lubricity of the compressor (1) is reduced, the refrigerant piping (P5, 10) on the compressor suction side It has also been found that the flow rate of the liquid refrigerant flowing through is also detected.
[0011]
That is, in the invention described in
[0012]
According to such a configuration, the flow rate of the liquid refrigerant flowing through the compressor suction side refrigerant pipes (P5, 10) can be detected by the transmitted light amount detection means (28). For this reason, in addition to the flow rate of the lubricating oil detected as described above, the flow rate of the liquid refrigerant can be considered, so that the lack of lubricity of the compressor can be determined more accurately, and the failure of the compressor can be more reliably determined. Can be prevented.
[0013]
Further, in the invention according to claim 3, the light source is constituted by one light source (29), and the light from the one light source (29) is made to enter from the first light transmitting portion (10A). The light is emitted from the second light transmitting portion (10B) and the third light transmitting portion (10C). Thus, by using only one light source (29), the flow rate detection device (S) can be reduced in size and cost can be reduced.
[0014]
Further, in the invention according to claim 4, the traveling path (D) of the light from the light source (29) and the perpendicular (T) of the light receiving surface of the fluorescence amount detecting means (20) are formed to be acute. Since the light source (29) and the fluorescence amount detecting means (20) are arranged, it is possible to satisfactorily prevent the light from the light source (29) from directly entering the fluorescence amount detecting means (20). It is possible to suppress the detection of the light from (29) by the fluorescence amount detection means (20).
[0015]
According to the fifth aspect of the present invention, a filter member (19) that mainly transmits fluorescence is provided between the fluorescence amount detection means (20) and the second light transmitting portion (10B). Therefore, it is possible to prevent light other than the fluorescent light (for example, the light of the light source (29) reflected by the second light transmitting portion (10B)) from being incident on the fluorescent light amount detecting means (20).
Further, in the invention according to claim 6, the lubricating oil and the liquid are determined based on the amount of fluorescence detected by the amount of fluorescence detecting means (20) and the amount of transmitted light detected by the transmitted light amount detecting means (28). A flow ratio calculating means (110a) for calculating a flow ratio with the refrigerant is provided. Therefore, it is possible to determine the lack of lubricity of the compressor (1) based on the calculated flow ratio.
[0016]
In the invention according to claim 7, when the detected value of the fluorescent light amount detecting means (20) is equal to or less than a predetermined value, and as a means for determining the insufficient lubricating property of the compressor (1), When the calculated value of (110a) is equal to or less than a predetermined value, a judging means (110a) for judging that the compressor (1) has insufficient lubrication is provided. A compressor stop means (110b) for stopping the compressor (1) when it is determined in 110a) that the lubricity of the compressor (1) is insufficient is provided.
[0017]
Therefore, the compressor (1) can be stopped when it is determined that the lubricity of the compressor (1) is insufficient, so that the failure of the compressor (1) can be reliably prevented.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention shown in the drawings will be described.
In the present embodiment, the present invention is applied to a flow rate detection device that detects a flow rate of a liquid refrigerant and a flow rate of a lubricating oil in the refrigeration cycle of the vehicle air conditioner shown in FIG. This refrigeration cycle is filled with an appropriate amount of refrigerant (for example, HFC-134a) and an appropriate amount of lubricating oil (compressor oil, for example, PAG oil, synthetic oil, etc.). An appropriate amount of fluorescent material is mixed in the lubricating oil.
[0019]
In the present embodiment, a fluorescent material having an emission peak wavelength of fluorescence in the range of 530 nm and a main emission wavelength in the range of 500 to 580 nm (for example, L-DT-B manufactured by Eishin Chemical Co., Ltd.) is used as the fluorescent material. 0.025% by weight of a fluorescent material is mixed in.
The refrigerating cycle includes a
[0020]
The refrigerant and the lubricating oil discharged from the
[0021]
On the downstream side of the receiver 3, an expansion valve 4 for reducing and expanding the liquid refrigerant into a gas-liquid two-phase state is provided. The low-temperature and low-pressure refrigerant passing through the expansion valve 4 is sent to the
[0022]
The
[0023]
Next, a specific structure of the flow rate detection device S will be described with reference to FIGS.
The flow rate detection device S is coaxially mounted in the middle of the refrigerant pipe P5. The flow rate detection device S includes a light-transmitting
[0024]
One
[0025]
Here, the refrigerant pipe P5 is separated by a predetermined distance from the evaporator-side refrigerant pipe P51 and the compressor-side refrigerant pipe P52 so that the flow rate detection device S can be inserted. The ends of the refrigerant pipes P51 and P52 are in a flare shape, and a
[0026]
The inner diameters of the refrigerant pipes P51 and P52, the inner diameters of the
[0027]
Both ends of the
[0028]
The
The
[0029]
The
[0030]
The
[0031]
The
[0032]
The light from the
[0033]
Since the output characteristics of the ultraviolet light from the
[0034]
A light-shielding
[0035]
The
A metal (for example, aluminum) that covers a frame-shaped
[0036]
Then, the fluorescence emitted by the lubricating oil receiving the light incident from the first
[0037]
The
[0038]
The
[0039]
In the
[0040]
The
[0041]
Each of the
[0042]
Here, the fluorescence intensity A of the fluorescence emitted from the second
[0043]
Further, the transmitted light intensity B of the transmitted light emitted from the third light transmitting portion 10C and the flow rate R of the liquid refrigerant flowing through the light transmitting
[0044]
Then, the electric control device (see FIG. 1) 110 mounted on the vehicle reads the received light voltages V and E generated by the
[0045]
Hereinafter, the operation of the
First, a predetermined voltage V 0 and a predetermined voltage ratio H 0 are stored in the ROM of the
[0046]
The calculation means 110a calculates the voltage ratio (receiving voltage V / receiving voltage E) H between the light receiving voltage V receiving voltage E, as well as comparing the voltage ratio H and the predetermined voltage ratio H 0, light It compares the voltage V and the predetermined voltage V 0. The calculating means 110a constitutes a flow ratio calculating means for calculating the above-mentioned voltage ratio H to calculate a flow ratio between the lubricating oil and the liquid refrigerant (lubricating oil flow rate / liquid refrigerant flow rate).
[0047]
Then, the calculating
[0048]
Further, the
[0049]
Then, based on the received light voltage V of the
Further, by detecting the light receiving voltage E of the
[0050]
The
(Other embodiments)
First, on the surface of the light transmitting
[0051]
Further, in the above-described embodiment, the
[0052]
Further, the flow rate R of the liquid refrigerant is large, focusing on the suction operation of the
[0053]
In the above embodiment, the transmitted light intensity B of the transmitted light emitted from the third light transmitting unit 10C is detected in accordance with the flow rate of the liquid refrigerant. However, the transmitted light intensity B is emitted from the third light transmitting unit 10C. The transmitted light intensity B of the transmitted light is detected in accordance with the flow rates of the liquid refrigerant and the lubricating oil, and the lubrication of the
[0054]
Further, the flow rate detection device S of the present invention may be applied to an experimental refrigeration cycle arranged in a laboratory.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram and an electric block diagram of a refrigeration cycle of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the flow rate detection device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of FIG. 2;
FIG. 4 is a diagram illustrating an arrangement relationship of components of the flow rate detection device according to the first embodiment.
FIG. 5 is a graph showing a relationship between a flow rate of a lubricating oil and a fluorescence intensity.
FIG. 6 is a graph showing a relationship between a flow rate of a liquid refrigerant and a transmitted light intensity.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a flow rate detection device according to the related art.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
P5: refrigerant pipe (compressor suction side refrigerant pipe), 10: translucent cylindrical member,
10A, 10B, 10C: first, second, and third light transmitting portions; 29, light source;
20 ... photo sensor (fluorescence amount detecting means),
28 Photosensor (transmitted light amount detecting means).
Claims (7)
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(10A)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(20)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。Of the refrigerating cycle in which the compressor (1), the condenser (2), the expansion valve (4), and the evaporator (5) are sequentially connected by refrigerant pipes (P1 to P5, 10), the evaporator (5) A flow rate detection device for a refrigeration cycle provided in a compressor suction side refrigerant pipe (P5, 10) between the compressor and the compressor (1),
A light source (29);
A first light-transmitting portion (10A) that is provided airtightly in the compressor suction-side refrigerant pipe (P5, 10) and allows light from the light source (29) to enter the compressor suction-side refrigerant pipe (P5, 10). )When,
The lubricating oil which is provided in the compressor suction side refrigerant pipes (P5, 10) in an airtight manner and which flows inside the compressor suction side refrigerant pipes (P5, 10) is incident on the first light transmitting portion (10A). A second light-transmitting portion (10B) for emitting fluorescence emitted upon receiving the light to the outside of the compressor suction-side refrigerant pipe (P5, 10);
A flow rate detecting device for a refrigeration cycle, comprising: a fluorescent light amount detecting means (20) for detecting a flow amount of the lubricating oil as a light amount of fluorescent light emitted from the second light transmitting portion (10B).
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(28)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。The compressor suction-side refrigerant pipes (P5, 10) are airtightly provided in the compressor suction-side refrigerant pipes (P5, 10), and transmitted through the compressor suction-side refrigerant pipes (P5, 10) of the light incident from the first light transmitting portion (10A). A third light-transmitting portion (10C) for emitting light to the outside of the compressor suction-side refrigerant pipe (P5, 10);
2. The refrigeration cycle according to claim 1, further comprising: a transmitted light amount detection unit configured to detect a flow rate of the liquid refrigerant as an amount of transmitted light emitted from the third light transmitting unit. Flow detector.
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。The light source comprises one light source (29);
The light from the one light source (29) is caused to enter from the first light transmitting portion (10A) and is emitted from the second light transmitting portion (10B) and the third light transmitting portion (10C). The flow rate detection device for a refrigeration cycle according to claim 2.
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。A flow rate detection device for a refrigeration cycle according to claim 6,
When the detected value of the fluorescence amount detecting means (20) is equal to or less than a predetermined value and / or when the calculated value of the flow rate ratio calculating means (110a) is equal to or less than a predetermined value, the compressor Determining means (110a) for determining that (1) is insufficient in lubricity;
A compressor stopping means (110b) for stopping the compressor (1) when the judging means (110a) judges insufficient lubricity of the compressor (1). Refrigeration cycle control device.
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