(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の流れる流体配管（Ｐ５、１０）における流体の流量を検出する流量検出装置であって、
光源（２９）と、
前記流体配管（Ｐ５、１０）に設けられ、前記光源（２９）からの光を流体に向けて入射させる入射用透光部（１０Ａ）と、
前記流体配管（Ｐ５、１０）に設けられ、前記入射用透光部（１０Ａ）から流体に向けて入射された光を、前記流体配管（Ｐ５、１０）外部へ出射させる第１出射用透光部（１０Ｂ）と、
前記流体配管（Ｐ５、１０）において、前記第１出射用透光部（１０Ｂ）と流体の流れ方向に所定距離（Ｌ）を隔てて配され、前記入射用透光部（１０Ａ）から流体に向けて入射された光を、前記流体配管（Ｐ５、１０）外部へ出射させる第２出射用透光部（１０Ｃ）と、
前記第１出射用透光部（１０Ｂ）から出射された光を受光し、この受光量の変化に基づいて、前記第１出射用透光部（１０Ｂ）近傍における流体の質量変化を検出する第１光学的検出手段（２０１）と、
前記第２出射用透光部（１０Ｃ）から出射された光を受光し、この受光量の変化に基づいて、前記第２出射用透光部（１０Ｃ）近傍における流体の質量変化を検出する第２光学的検出手段（２０２）と、
前記第１光学的検出手段（２０１）の検出値と前記第２光学的検出手段（２０２）の検出値との位相差（θ）を算出する位相差算出手段（Ｓ１５、Ｓ２０）と、
前記位相差算出手段（Ｓ１５、Ｓ２０）にて算出される位相差（θ）と、前記所定距離（Ｌ）に基づいて、流体の流速（Ｖ）を算出する流速算出手段（Ｓ３０）と、
前記流速算出手段（Ｓ３０）にて算出される流速（Ｖ）と、前記第１光学的検出手段（２０１）および前記第２光学的検出手段（２０２）の少なくとも一方の検出値（Ａ）に基づいて、流体の流量（Ｑ）を算出する流量算出手段（Ｓ４０、Ｓ５０）とを備えることを特徴とする流量検出装置。
【請求項２】
前記流体配管は、圧縮機（１）、凝縮器（２）、膨張弁（４）、蒸発器（５）を接続するとともに、流体として潤滑油および冷媒が流れる冷媒配管（Ｐ１〜Ｐ５、１０）からなり、
前記第１光学的検出手段（２０１）および前記第２光学的検出手段（２０２）は、前記第１出射用透光部（１０Ｂ）および前記第２出射用透光部（１０Ｃ）近傍における潤滑油および冷媒の一方の質量変化を検出し、
前記流速算出手段（Ｓ３０）により、潤滑油および冷媒の一方の流速（Ｖ）を算出し、
前記流量算出手段（Ｓ４０）により、潤滑油および冷媒の一方の流量（Ｑ）を算出することを特徴とする請求項１に記載の流量検出装置。
【請求項３】
前記冷媒配管（Ｐ５、１０）のうち、前記第１出射用透光部（１０Ｂ）および前記第２出射用透光部（１０Ｃ）の近傍に設けられ、前記入射用透光部（１０Ａ）から潤滑油および冷媒に向けて入射された光を、前記冷媒配管（Ｐ５、１０）外部へ出射させる第３出射用透光部（１０Ｄ）と、
前記第３出射用透光部（１０Ｄ）から出射された光を受光し、この受光量の変化に基づいて、前記第３出射用透光部（１０Ｄ）近傍における潤滑油および冷媒の他方の質量変化を検出する第３光学的検出手段（２８）と、
前記第３出射用透光部（１０Ｄ）の検出値（Ｂ）と、前記流速算出手段（Ｓ３０）にて算出される流速（Ｖ）とに基づいて、潤滑油および冷媒の他方の流量（Ｐ）を算出する流量算出手段（Ｓ５０）とを備えることを特徴とする請求項２に記載の流量検出装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の流量検出装置と、
前記流量算出手段（Ｓ４０、Ｓ５０）にて算出される流量（Ｐ、Ｑ）が所定値（Ｐ０  、Ｑ０  ）以上であるか否かを判定する判定手段（Ｓ６０、Ｓ７０）と、
前記判定手段（Ｓ６０、Ｓ７０）の判定結果に基づいて、前記圧縮機（１）の作動停止を制御する制御手段（Ｓ８０、Ｓ９０）とを備えることを特徴とする冷凍サイクルの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体の流量を検出する流体流量検出装置に関するものであり、特に、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用いて好適である。
【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（流体）が流れる冷媒配管（流体配管）において、冷媒に混入されている潤滑油（流体）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】
ここで、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量に応じた蛍光を発する。そして、上記光量検出器２０により上記蛍光の強度を検出し、この検出された蛍光強度により、光量検出器２０に対向する部位に存在する潤滑油の量（質量）を検出できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、本発明者は、どのように潤滑油が冷凍サイクルを循環しているかを知るために、実験室において、冷凍サイクルを循環する潤滑油の流量を検出することを試みている。ここで、潤滑油の流速は圧縮機の回転数の変化に伴い変化するため、上記従来技術の光量検出器２０にて検出される潤滑油の質量が一定であっても、光量検出器２０に対向する部位を流れる潤滑油の流量が変化している場合もある。
【０００６】
これに対して、本発明者は、圧縮機の回転数を種々変化させたときの潤滑油の流速を予め実験にて検出して、圧縮機の回転数と潤滑油の流速との関係を見出しておき、実際に冷凍サイクルを作動させるとき、上記光量検出器２０にて潤滑油の質量を検出するとともに、このときの圧縮機の回転数を検出して潤滑油の流速を見出すことにより、潤滑油の流量を検出することを考案した。
【０００７】
ところが、圧縮機の回転数が急激に増減するときと、圧縮機の回転数が徐々に増減するときとでは、圧縮機の回転数が同じであっても潤滑油の流速が異なるため、上記実験にて見出した関係を常に適用できるわけではない。よって、この方法では、潤滑油（流体）の流量を正確に検出できない。
本発明は上記点に鑑みてなされたもので、流体の流量を正確に検出することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明者は、流体の流量を正確に検出するためには、光量検出手段により流体の質量を検出するとともに、このときの潤滑油の流速を検出する必要があることに着目して、以下に述べる発明を見出した。
すなわち、請求項１ないし４に記載の発明では、流体の流れる流体配管（Ｐ５、１０）に、光源（２９）からの光を入射させる入射用透光部（１０Ａ）と、光を出射させる第１出射用透光部（１０Ｂ）と、第１出射用透光部（１０Ｂ）と流体の流れ方向に所定距離（Ｌ）を隔てて配される第２出射用透光部（１０Ｃ）とを設け、
第１、第２出射用透光部（１０Ｂ）、（１０Ｃ）から出射された光を受光する第１、第２光学的検出手段（２０１）、（２０２）の受光量の変化に基づいて、第１、第２出射用透光部（１０Ｂ）、（１０Ｃ）近傍における流体の質量変化を検出し、
位相差算出手段（Ｓ１５、Ｓ２０）により、第１光学的検出手段（２０１）の検出値と第２光学的検出手段（２０２）の検出値との位相差（θ）を算出し、流速算出手段（Ｓ３０）により、位相差（θ）と上記所定距離（Ｌ）に基づいて流体の流速（Ｖ）を算出し、流量算出手段（Ｓ４０、Ｓ５０）により、流速（Ｖ）と、上記両光学的検出手段（２０１）、（２０２）の少なくとも一方の検出値（Ａ）に基づいて、流体の流量（Ｑ）を算出することを特徴としている。
【０００９】
このように、流体流れ方向に所定距離（Ｌ）を隔てて上記両出射用透光部（１０Ｂ）、（１０Ｃ）を配し、これら両透光部（１０Ｂ）、（１０Ｃ）近傍における流体の質量変化を検出して、この検出値の位相差（θ）を算出することにより、常に流体の流速（Ｖ）を算出し、常に流体の流量（Ｑ）を算出している。従って、流体の流量（Ｑ）を常に正確に検出できる。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明では、上記流体配管は、圧縮機（１）、凝縮器（２）、膨張弁（４）、蒸発器（５）を接続するとともに、流体として潤滑油および冷媒が流れる冷媒配管（Ｐ１〜Ｐ５、１０）からなり、第１、第２光学的検出手段（２０１）、（２０２）は、第１、第２出射用透光部（１０Ｂ）、（１０Ｃ）近傍における潤滑油および冷媒の一方の質量変化を検出し、流速算出手段（Ｓ３０）により、潤滑油および冷媒の一方の流速（Ｖ）を算出し、流量算出手段（Ｓ４０、Ｓ５０）により、潤滑油および冷媒の一方の流量（Ｑ）を算出することを特徴としている。
【００１１】
このようにして、潤滑油および冷媒の一方の流量（Ｑ）を常に正確に検出できる。
また、請求項３に記載の発明では、冷媒配管（Ｐ５、１０）のうち、第１出射用透光部（１０Ｂ）および前記第２出射用透光部（１０Ｃ）の近傍に、入射用透光部（１０Ａ）から潤滑油および冷媒に向けて入射された光を、冷媒配管（Ｐ５、１０）外部へ出射させる第３出射用透光部（１０Ｄ）を設け、第３出射用透光部（１０Ｄ）から出射された光を受光する第３光学的検出手段（２８）の受光量の変化に基づいて、第３出射用透光部（１０Ｄ）近傍における潤滑油および冷媒の他方の質量変化を検出し、
流量算出手段（Ｓ４０、Ｓ５０）により、第３出射用透光部（１０Ｄ）の検出値（Ｂ）と、上記流速算出手段（Ｓ３０）にて算出される流速（Ｖ）とに基づいて、潤滑油および冷媒の他方の流量（Ｐ）を算出することを特徴としている。
【００１２】
ここで、上記流速算出手段（Ｓ３０）にて算出される潤滑油の流速（Ｖ）は、冷媒の流速と同じであるとみなすことができるので、この潤滑油の流速（Ｖ）および第３出射用透光部（１０Ｄ）の検出値（つまり、冷媒の質量）に基づいて、冷媒の流量（Ｐ）も常に正確に算出できる。
また、請求項４に記載の発明では、請求項２または３に記載の流量検出装置において、流量算出手段（Ｓ４０、Ｓ５０）にて算出される流量（Ｐ、Ｑ）が所定値（Ｐ０  、Ｑ０  ）以上であるか否かを判定する判定手段（Ｓ６０、Ｓ７０）の判定結果に基づいて、圧縮機（１）の作動停止を制御手段（Ｓ８０、Ｓ９０）にて制御している。
【００１３】
このように、常に正確に検出される潤滑油または冷媒の流量に基づいて、圧縮機（１）の作動停止を制御することにより、常に正確に圧縮機（１）の故障を抑制できる。
【００１４】
【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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
次に、流量検出装置Ｓの具体的構造を図２ないし図４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。この透光円筒部材１０は、請求項でいう入射用透光部、および、第１、第２、第３出射用透光部を構成するとともに、請求項でいう冷媒配管を構成している。
【００２０】
ここで、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。
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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２０１、２０２、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２０１、２０２、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。
【００２９】
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の入射用透光部１０Ａへ照射するための透光窓３３０が開口形成されている。この入射用透光部１０Ａを透過した光は、透光円筒部材１０内部の冷媒および潤滑油に向けて入射される。なお、入射用透光部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。
【００３０】
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（光学的検出手段、蛍光量検出手段）２０１、２０２、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。なお、フォトセンサ２０１、２０２は、冷媒流れ方向（図２中左右方向）に所定距離Ｌを隔てて配置されており、絶縁シール部材２１に設けた凹形状の収容部２１１、２１２に収容されている。また、これらセンサ２０１、２０２と、透光円筒部材１０との間の距離は同じである。
【００３１】
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２０１、２０２、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。
【００３２】
そして、入射用透光部１０Ａから入射された光を潤滑油が受けて発する蛍光は、透光円筒部材１０の第１出射用透光部１０Ｂから出射して、光学フィルタ１９を経てフォトセンサ２０１に受光されるとともに、透光円筒部材１０の第２出射用透光部１０Ｃから出射して、光学フィルタ１９を経てフォトセンサ２０２に受光される。なお、第１、第２出射用透光部１０Ｂ、１０Ｃとは、透光円筒部材１０のうち、フォトセンサ２０１、２０２に受光される光を出射する部位であり、フォトセンサ２０１、２０２に対向する部位およびその近傍である。
【００３３】
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。
【００３４】
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の出射用透光部１０Ｂ、１０Ｃに対向させている。ここで、光学フィルタ１９の受光面の垂線Ｔ、つまり、フォトセンサ２０２（２０１）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２０２（２０１）が配置されている。この結果、フォトセンサ２０２（２０１）に光源２９からの光（つまり、第１、第２出射用透光部１０Ｂ、１０Ｃ以外の部位からの光）が直接入射されることを良好に抑制でき、光源２９からの光を直接フォトセンサ２０２（２０１）にて検出することを防止できる。
【００３５】
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２０１、２０２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２０１、２０２の検出精度は良好である。
【００３６】
また、センサ２０１とセンサ２０２とは同一のものを使用しており、光学フィルタ１９を通過した蛍光の蛍光強度を検出するものである。具体的に、フォトセンサ２０１、２０２は、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  Ｓ１２２７−１６ＢＲ）からなる。
【００３７】
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。
【００３８】
フォトセンサ２８は、透光円筒部材１０からの光（透過光）の透過光強度を検出するものであり、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。そして、入射用透光部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出射用透光部１０Ｄ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。なお、第３出射用透光部１０Ｄとは、透光円筒部材１０のうち、開口部３５を経てフォトセンサ２８に受光される光を出射する部位である。
【００３９】
上記したフォトセンサ２０１、２０２、２７、２８は、図示しない一対のリード端子を有しており、このリード端子は、図１に示すアンプ２０１ａ、２０２ａ、２７ａ、２８ａを介して、電気制御装置１１０に内蔵される図示しないＡ／Ｄ変換器に電気的に接続されている。これにより、フォトセンサ２０１、２０２、２７、２８の検出値（受光電圧）は、上記アンプ２０１ａ、２０２ａ、２７ａ、２８ａにて増幅され、上記Ａ／Ｄ変換器にてＡ／Ｄ変換されて、図５に示すようなデータとして電気制御装置１１０に読み込まれる。そして、電気制御装置１１０は、読み込んだ情報に基づいて、潤滑油の流量Ｑおよび冷媒の流量Ｐを算出して、圧縮機１の作動の制御を行なう。
【００４０】
次に、上記した電気制御装置１１０による制御について、図５および図６に基づいて説明する。なお、図６に示すフローチャートは、図示しない冷房スイッチのオン信号が電気制御装置１１０に入力されることによりスタートする。
まず、図６中ステップＳ１０において、フォトセンサ２０１、２０２の検出値をアンプ２０１ａ、２０２ａにて増幅させたものを、微少時間ε毎に所定時間Ｔ０の間読み込み、図５に示すような検出波形（多数のデータの集まり）を得る。なお、上記微少時間εとは、フォトセンサ２０１、２０２の検出波形の位相差（例えば１２ｍｓ）に比べて微少な時間（例えば０．１ｍｓ）のことであり、上記所定時間Ｔ０とは、後述する参照時間Ｔ１＋最大ずらし時間Ｔ３に対応する時間（例えば３００ｍｓ）のことである。
【００４１】
次に、図６中ステップＳ１５において、フォトセンサ２０１の検出波形とフォトセンサ２０２の検出波形の相関値Ｒを算出する。相関値Ｒは、以下に示す数式１から算出されるものであり、フォトセンサ２０１の検出波形とフォトセンサ２０２の検出波形の相関性（換言すれば類似性）を示す値である。
【００４２】
【数１】
0003601260.tif 000002
【００４３】
なお、ｎ：参照データ数（つまり、参照時間Ｔ１に対応する）、ｆｉ  ：フォトセンサ２０１のデータ、ｇｉ  ：フォトセンサ２０２のデータ、ｆａｖ：フォトセンサ２０１のデータのうち、参照データ数ｎ分のデータの平均値、ｇａｖ：フォトセンサ２０２のデータのうち、参照データ数ｎ分のデータの平均値である。
この相関値Ｒを算出するためには、まず、ｆａｖ、ｇａｖを算出し（ステップ１）、次に、数式１における分子（つまり、ｆｉ  とｇｉ  の共分散）および分母（つまり、ｆｉ  の分散とｇｉ  の分散の積の平方根）をそれぞれ算出し（ステップ２）、その後、算出した分子を分母で割る（ステップ３）。
【００４４】
そして、フォトセンサ２０１の検出波形のうち、参照データ数ｎ（つまり、参照時間Ｔ１）分のデータに対応する波形（以下、第１データ波形という）と、フォトセンサ２０２の検出波形のうち、参照データ数ｎ分のデータに対応する波形（以下、第２データ波形という）について、互いのデータ波形のずらし時間Ｔ２がゼロのときから最大ずらし時間Ｔ３となるまで、上記微少時間ε毎に上記相関値Ｒを算出する。
【００４５】
次に、ステップＳ２０において、上記相関値Ｒに基づいて、フォトセンサ２０１の検出波形とフォトセンサ２０２の検出波形の位相差θを決定する。なお、ステップＳ１５、Ｓ２０により、請求項でいう位相差算出手段を構成している。
ここで、相関値Ｒ＝１のときは上記両データ波形が一致していることを意味し、相関値Ｒ＝−１のときは上記両データ波形が逆転していることを意味するが、上記両センサ２０１、２０２の検出波形は、図５に示すように周期や振幅が一定ではなく、完全に一致することはないため、完全に相関値Ｒが１や−１となることはない。よって、ステップＳ１５において、上記微少時間ε毎に算出された多数の相関値Ｒの中で、最も１に近い相関値Ｒを見出し、この相関値Ｒとなるときを、上記両データが略一致しているとし、この相関値Ｒとなるときのずらし時間Ｔ２を位相差θとしている。
【００４６】
なお、上記参照時間Ｔ１が短かすぎても長すぎても（つまり、上記参照データ数ｎが少なすぎても多すぎても）、両センサ２０１、２０２の相関性を良好に判断できなくなるため、本実施形態では、相関性を良好に判断できるように、参照時間Ｔ１を例えば２５０ｍｓ程度としている。
また、上記最大ずらし時間Ｔ３は、上記位相差θ（本実施形態では１２ｍｓ）よりも長めに設定する必要があるが、必要以上に長くすると計算に時間がかかるため、本実施形態では例えば３０〜５０ｍｓとしている。
【００４７】
また、フォトセンサ２０１とフォトセンサ２０２との間の距離（上記所定距離Ｌ）が大きすぎると、これらセンサ２０１、２０２の検出波形の位相差θが大きくなり、この位相差θを算出する時間（つまり、上記最大ずらし時間Ｔ３）が長くなるため、本実施形態では、上記所定距離Ｌを７ｍｍ程度としている。
次に、図６中ステップＳ３０において、潤滑油の流速Ｖを算出する。流速Ｖは、以下に示す数式２から算出されるものである。
【００４８】
【数２】Ｖ＝Ｌ／θ
次に、図６中ステップＳ４０において、潤滑油の流量Ｑを算出する。流量Ｑは、以下に示す数式３から算出されるものである。
【００４９】
【数３】Ｑ＝α×Ａ×Ｖ
なお、Ａ：平均値ｆａｖと平均値ｇａｖの平均値（フォトセンサ２０１、２０２のデータの平均値）、α：平均値Ａを、冷媒配管Ｐ５における単位長さ当たりの潤滑油の質量Ｍに変換するための係数である。ここで、上記潤滑油の質量Ｍとフォトセンサ２０１、２０２のデータＡ０との間には、Ｍ≒α×Ａ０の関係があることが実験にて確認されているので、本実施形態では、Ｍ＝α×Ａと近似している。
【００５０】
次に、図６中ステップＳ５０において、液冷媒の流量Ｐを算出する。流量Ｐは、以下に示す数式４から算出されるものである。
【００５１】
【数４】Ｐ＝β×Ｂ×Ｖ
なお、Ｂ：フォトセンサ２８の検出値、β：フォトセンサ２８のデータＢを、冷媒配管Ｐ５における単位長さ当たりの液冷媒の質量Ｎに変換するのための係数である。ここで、上記液冷媒の質量ＮとデータＢとの間には、Ｎ≒β×Ｂの関係があることが実験にて確認されているので、本実施形態では、Ｎ＝β×Ｂと近似している。また、液冷媒の流速は上記した潤滑油の流速Ｖと同じであると見なされるため、この潤滑油の流速Ｖを用いて液冷媒の流量Ｐを算出している。
【００５２】
そして、図６中ステップＳ６０において、潤滑油の流量Ｑが所定流量Ｑ０  以上であるか否かを判定し、潤滑油の流量Ｑが所定流量Ｑ０  以上（判定結果がＹＥＳ）であれば、圧縮機１の潤滑が良好に行なわれると判定してステップＳ７０に進む。このステップＳ７０では、液冷媒の流量Ｐが所定流量Ｐ０  より小さいか否かを判定し、液冷媒の流量Ｐが所定流量Ｐ０  より小さいとき（判定結果がＹＥＳ）、圧縮機１の吸い込み作動が良好に行なわれると判定して、ステップＳ８０に進み、圧縮機１をオンとする（つまり、電磁クラッチ１ａを接続状態とする）。
【００５３】
また、ステップＳ６０において判定結果がＮＯである場合、圧縮機１の潤滑が不十分であると判定して、圧縮機１をオフとする（つまり、電磁クラッチ１ａを非接続状態とする）。また、ステップＳ７０において判定結果がＮＯである場合、圧縮機１の吸い込み作動が良好に行なわれなくなると判定して、圧縮機１をオフとする（つまり、電磁クラッチ１ａを非接続状態とする）。
【００５４】
（他の実施形態）
まず、上記実施形態では、流量Ｐ、Ｑに基づいて圧縮機１のオンオフ（作動停止）を制御していたが、これに限定されることはなく、実験室において、冷凍サイクルを循環する潤滑油の流量を検出、確認する、といった適用方法にとどめてもよい。
【００５５】
この場合、冷凍サイクルの作動時に流量Ｐ、Ｑを知る必要がない場合、冷凍サイクルの作動時には、センサ２０１、２０２の検出値を読み込むだけとし、冷凍サイクルを停止させてから、センサ２０１、２０２の検出値に基づいて流量Ｐ、Ｑの算出を行なってもよい。
また、上記実施形態では、Ｍ＝α×Ａと近似していたが、より正確に流量を検出したいときは、質量Ｍとセンサ２０１、２０２のデータＡとの関係を示すマップを電気制御装置１１０の内部に予め記憶させておき、このマップに基づいて、検出値Ａから質量Ｍを見出してもよい。なお、液冷媒の質量Ｎについても同様である。
【００５６】
また、潤滑油の流量Ｑと液冷媒の流量Ｐとの流量比Ｑ／Ｐに基づいて、圧縮機１のオンオフを制御してもよい。すなわち、上記流量比Ｑ／Ｐが所定流量比以上であるときは、圧縮機１の潤滑が良好に行なわれると判定して圧縮機をオンとし、上記流量比Ｑ／Ｐが所定流量比より小さいときは、圧縮機１の潤滑が不十分であると判定して圧縮機をオフとしてもよい。
【００５７】
また、上記実施形態では、冷媒配管Ｐ５に本発明を適用していたが、この冷媒配管Ｐ５以外の冷媒配管Ｐ１〜Ｐ４や、他の種々の流体配管に適用してもよい。また、上記実施形態では、上記蛍光を受光する２つのフォトセンサ２０１、２０２を設けることにより、潤滑油の流速を算出していたが、常に液冷媒が流れる冷媒配管に本発明を適用する場合、上記透過光を受光する２つのフォトセンサを設けることにより、液冷媒の流速を算出してもよい。この場合、蛍光を受光するフォトセンサを１つとし、このフォトセンサの検出値と、液冷媒の流速とから、潤滑油の流量を算出してもよい。
【００５８】
また、上記実施形態では、上記平均値ｆａｖと上記平均値ｇａｖの平均値を用いて潤滑油の流量Ｑを算出していたが、上記平均値ｆａｖまたは上記平均値ｇａｖを用いてもよいし、ｆｉ  およびｇｉ  の少なくとも１つを用いてもよい。
【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】本発明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】フォトセンサ２０１、２０２の配置構造を示すとともに、フォトセンサ２０１、２０２の検出波形の一例を示すグラフである。
【図６】本発明の実施形態における作動を説明するフローチャートである。
【図７】従来技術における流量検出装置の断面図である。
【符号の説明】
Ｐ５…冷媒配管（流体配管）、１０…透光円筒部材（流体配管）、
２９…光源、１０Ａ…入射用透光部、
１０Ｂ、１０Ｃ…第１、第２出射用透光部、
２０１、２０２…フォトセンサ（第１、第２光学的検出手段）。
【図１】
0003601260.tif 000003
【図２】
0003601260.tif 000004
【図３】
0003601260.tif 000005
【図４】
0003601260.tif 000006
【図５】
0003601260.tif 000007
【図６】
0003601260.tif 000008
【図７】
0003601260.tif 000009