(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサシステムであって、
第１或いは第２の状態を表す信号を発生する二値センサと、
前記二値センサに通信可能に接続され、前記第１或いは第２の状態を表す信号を受信し、サンプリング時間中に前記第１の状態と第２の状態との間の移行回数をモニタするサンプリング回路と、
前記サンプリング回路に通信可能に接続され、前記サンプリング回路の出力に応答して、経時的に前記サンプリングされた移行回数を累積する積分回路と、
前記積分回路に通信可能に接続され、前記積分回路の出力に応答して、前記累積された移行回数を表すアナログ信号を発生する信号生成回路とを備え、
該センサシステムが用いられるシステムの動作が停止しているとき、該センサシステムは、前記第１或いは第２の状態を表す二値信号を前記システムに出力し、
前記システムが動作しているとき、該センサシステムは、前記累積された移行回数を表すアナログ信号を前記システムに出力することを特徴とするセンサシステム。
【請求項２】
前記積分回路が、積分が実行される第１のレベルの累積された移行値を選択することを特徴とする請求項１に記載のセンサシステム。
【請求項３】
前記積分回路が、前記累積された移行値が消去される第２のレベルの累積された移行値を備えることを特徴とする請求項２に記載のセンサシステム。
【請求項４】
前記第２のレベルが前記第１のレベルより低いことを特徴とする請求項３に記載のセンサシステム。
【請求項５】
前記サンプリング回路が、前記二値センサに通信可能に接続され、かつ前記第１或いは第２の状態を表す信号を受信するフィルタと、前記フィルタに通信可能に接続される分圧器と、前記分圧器に通信可能に接続され、所定の速度を有するサンプリング部と、前記サンプリング部に通信可能に接続されるアナログ／デジタルコンバータとを備え、全ての構成部品が順次接続されることを特徴とする請求項４に記載の二値センサ。
【請求項６】
デジタルセンサをアナログセンサとして使用するための方法であって、
デジタルセンサで二値状態を測定する過程と、
前記測定された二値状態が第１の二値状態或いは第２の二値状態のいずれかを示す二値信号を、前記デジタルセンサから連続して伝送する過程と、
前記デジタルセンサに通信可能に接続されるサンプリング回路で、前記伝送された信号を受信し、ビットカウントを確定するために第１のサンプリング速度で前記伝送された信号をサンプリングする過程と、
前記サンプリング回路に通信可能に接続される積分回路で、前記サンプリング回路の出力に応答して、経時的に前記ビットカウントの積を積分する過程と、
前記積分回路に通信可能に接続される信号生成回路で、前記積分回路の出力に応答して、前記積分されたビットカウント累積値を表すアナログ信号を発生する過程とを有し、
該デジタルセンサが用いられるシステムの動作が停止しているとき、該デジタルセンサは、前記第１の二値状態或いは第２の二値状態のいずれかを示す二値信号を前記システムに出力し、
前記システムが動作しているとき、該デジタルセンサは、前記積分されたビットカウント累積値を表すアナログ信号を前記システムに出力することを特徴とする方法。
【請求項７】
前記積分する過程が、前記ビットカウントが第１の所定レベルより大きい場合にのみ実行され、また前記累積された積分値が、前記ビットカウントが前記第１の所定レベルより低い第２の所定レベル未満の場合に消去されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記サンプリング過程及び積分過程が所定の速度で発生し、また前記サンプリング速度が前記積分速度と同じになるように選択されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記サンプリングされた信号を、前記サンプリング回路に通信可能に接続されたフィルタで平滑化する過程をさらに有することを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
デジタルセンサをアナログセンサとして用いるための回路であって、
第１或いは第２の状態を有する二値信号を発生するデジタルセンサと、
前記デジタルセンサに通信可能に接続され、前記二値信号を受信し、直ちに前記二値信号の状態をサンプリングし、前記サンプリングされた信号をビットカウントを表す信号に変換するサンプリング回路と、
前記サンプリング回路に通信可能に接続され、前記サンプリング回路の出力に応答して、経時的に前記ビットカウントを積分する積分回路と、
前記積分回路に通信可能に接続され、前記積分回路の出力に応答して、前記累積された積分値を表すアナログ信号を伝送する回路とを備え、
該デジタルセンサが用いられるシステムの動作が停止しているとき、該デジタルセンサは、前記第１或いは第２の状態を有する二値信号を前記システムに出力し、
前記システムが動作しているとき、該デジタルセンサは、前記累積された積分値を表すアナログ信号を前記システムに出力することを特徴とする回路。
【請求項１１】
前記サンプリング回路にフィルタ及び分圧器をさらに備え、また前記積分回路に積分器コントローラを備え、それにより、前記積分回路で、前記ビットカウントが、第１のビットカウントレベル以上で積分を実行し、また第２のビットカウントレベル未満で前記累積された積分値を消去することを特徴とする請求項１０に記載の回路。
【請求項１２】
前記デジタルセンサが光学式液体レベルセンサであることを特徴とする請求項１１に記載の回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
本発明は同じ譲受人に譲渡され、同日出願された、Ronald W. Okoren, Sean A. Smith, Daniel C. Leaver, John R. Moilanen, Paul D. Ulland及びMichael D. Careyの発明による「Oil Flow Protection Scheme」という名称の米国特許出願＿＿＿＿＿に関連する。
【０００２】
本発明は空調或いは冷凍システムの液体レベルセンサに関する。そのシステムは、二値センサを用いてアナログ出力を供給する能動的で、信頼性の高いシステムである。
【０００３】
本発明は、空調システムのスクリュー圧縮器を潤滑することに関して議論されるが、本応用例は全てのシステムに適用されるものと考えられる。多くの他の圧縮器と同様に、スクリュー圧縮器においても、ベアリングを潤滑してベアリングの長期的な劣化を防ぐために、油流を供給する必要がある。さらに油流は、ロータを密封してスクリュー圧縮器の性能低下を防ぎ、またロータを冷却して摩擦による発熱を防ぐためにも必要とされる。
【０００４】
圧縮器では、ベアリングを潤滑し、その耐用年数を長くするために油流が必要とされる。さらにスクリュー圧縮器及びスクロール圧縮器では、油流によりロータを密封しているが、仮に密封されない場合には圧縮器の性能が低下してしまう。またロータを冷却しつつ潤滑することにより摩擦による発熱を防ぐことができ、さらにロータの径方向への膨らみ及びロータと隣接する圧縮器部品との干渉を防ぐことができる。油流循環システム故障時に、まだ圧縮器が動作し続ければ、最終的には圧縮器が損傷することになろう。
【０００５】
Oltman等に付与された米国特許第５，４３１，０２５号及び第５，３４７，８２５号はいずれも圧縮器の注油低下時の保護装置に関するものである。本質的にいずれの特許も、油流システム内の液体の温度と飽和状態の冷媒の温度とを比較し、比較した結果、温度差が範囲外にある場合には、圧縮器を停止するための信号を発生する方法を開示する。これらの特許は本出願と同じ譲受人に譲渡されており、参照して本明細書の一部としている。
【０００６】
油量（すなわち重量比で冷媒の３０％未満）中に潤滑油流が多くなるようにするシステムが望まれる。
【０００７】
発明の概要
本発明の目的、特徴及び利点は、従来のシステムの問題点を解決することである。
【０００８】
本発明の目的、特徴及び利点は、システムの動作停止時に二値状態を与え、またシステムの動作時にアナログ状態を与える二値センサを提供することである。
【０００９】
本発明の目的、特徴及び利点は、二値センサを用いてアナログ信号を供給することである。
【００１０】
本発明の目的、特徴及び利点は、圧縮器の潤滑油流の量及び質の両方を検査する油保護システムを提供することである。
【００１１】
さらに本発明の目的、特徴及び利点は、始動時に油量を検査するために圧縮器潤滑油給送ラインの１つに液体レベルセンサを配設し、さらにその液体レベルセンサを用いて圧縮器動作中に油の品質を検査することである。
【００１２】
本発明の目的、特徴及び利点は、通常一定の高さで液体の存否を検査するために始動時にのみ用いられる液体レベルセンサを動的環境で用いて、液体蒸気混合物の品質を判定することである。
【００１３】
本発明の目的、特徴及び利点は、始動時に圧縮器に既に潤滑油が存在する状態、或いは圧縮器始動前に圧縮器に潤滑油を給送するライン内に直ちに利用可能な潤滑油が貯留している状態のいずれかを確保することである。
【００１４】
本発明の目的、特徴及び利点は、所定の時間内の圧縮器動作中に圧縮器潤滑油給送ライン内に潤滑油流が存在することを確保することである。
【００１５】
本発明の目的、特徴及び利点は、圧縮器への潤滑油給送ライン内の油流が蒸気ではなく液体であることを確保することである。
【００１６】
さらに本発明の目的、特徴及び利点は、ある正常な量の泡沫が存在する場合でも液体の流れを確保することである。
【００１７】
本発明の目的、特徴及び利点は、潤滑油給送ライン内の油流の質を高品質にすることである。
【００１８】
さらに本発明の目的、特徴と及び利点は、高品質の油流が重量比で冷媒の３０％未満であることを確保することである。
【００１９】
本発明の目的、特徴及び利点は、反転始動或いは他の正常な一時的状態を考慮する油保護システムを提供することである。
【００２０】
本発明の目的、特徴及び利点は、圧縮器用の油保護システムに関連する部品の動作中に検査可能な場合に検査を行い、油流が明らかに発生すべきでない場合に油流が生じないことを検査することである。
【００２１】
本発明はセンサシステムを提供する。そのセンサシステムは第１或いは第２の状態を表す信号を発生する二値センサと、サンプリング時間中に第１の状態と第２の状態との間の移行回数をモニタするために通信可能に二値センサに接続されるサンプリング回路と、全時間に渡ってサンプリングされた移行回数を累積するための積分回路と、累積された移行回数を表すアナログ信号を発生するための信号生成回路とを備える。
【００２２】
さらに本発明はセンサを利用するための方法も提供する。その方法は、状態を検出する過程と、検出された状態を表す第１の状態或いは第２の状態のいずれかを有する二値信号を伝送する過程と、原動機が第１或いは第２のいずれのモードであるかを判定する過程と、二値信号の第１或いは第２の状態に応じて第１の動作モードで原動機を動作させる過程と、第１の状態と第２の状態との間の二値信号の移行速度に応じて、第２の動作モードで原動機を動作させる過程とを有する。
【００２３】
さらに本発明はコントローラ及びセンサを提供する。コントローラ及びセンサは液体の存否をモニタし、かつ液体の存否を示す二値信号を供給する液体レベルセンサと、そのセンサに通信可能な状態で接続され、二値信号を受信するコントローラとを備える。そのコントローラは、存在指示信号と非存在指示信号との間の二値信号の移行速度をサンプリングし、さらにサンプリングされた信号をアナログ信号に変換するための構成部品を備える。またコントローラはそのアナログ信号を積分し、その積分された累積値に応じて制御信号を発生するための構成部品も備える。
【００２４】
さらに本発明はデジタルセンサをアナログセンサとして用いるための回路を提供する。その回路は第１或いは第２の状態を有する二値信号を発生するデジタルセンサと、二値信号を受信し、直ちに受信した二値信号の状態をサンプリングし、そのサンプリングされた信号を、ビットカウントを表す信号に変換するためのサンプリング回路と、そのビットカウントを全時間に渡って積分するための積分回路と、その累積された積分値を表すアナログ信号を伝送するための回路とを備える。
【００２５】
さらに本発明はデジタルセンサをアナログセンサとして利用するための方法も提供する。その方法は、デジタルセンサを用いて二値状態を測定する過程と、第１の二値状態或いは第２の二値状態のいずれかを表す二値信号を連続して伝送する過程と、第１のサンプリング速度で伝送された信号をサンプリングし、ビットカウントを判定する過程と、全時間に渡ってビットカウントの値を積分する過程と、積分されたビットカウント累積値を表すアナログ信号を発生する過程とを有する。
【００２６】
発明の詳細な説明
図１は空調或いは冷凍システム１０を示す。システム１０は３つのサブシステム、すなわち流体の温度を調整する温度調整システム１２（幅広の二重線により示される）と、調整システム１２の機械部品を潤滑する潤滑システム１６（幅狭の二重線により示される）と、調整システム１２及び潤滑システム１６の動作を調整し、かつ制御する制御システム１８（一本線により示される）とを備える。
【００２７】
調整システム１２は、冷媒を圧縮し、その圧縮した冷媒と潤滑油とを、圧縮器ロータ２１及び圧縮器ベアリング２３から圧縮器吐出口２２を介して１つ以上の油分離器２４まで配向する圧縮器２０を備える。典型的な圧縮器は、Roach等に付与された米国特許第５，３４１，６５８号、Lakowske等に付与された米国特許第５，２０１，６４８号及びAndersen等に付与された米国特許第５，２０３，６８５号に示されており、一方典型的な油分離器はBoehde等に付与された米国特許第５，５０２，９８４号及びCareyに付与された米国特許第５，０２９，４４８号に示されており、そのいずれも本発明と同じ譲受人に譲渡されており、その全てをここで参照して本明細書の一部としている。
【００２８】
油分離器２４では、潤滑油及び冷媒が、主に潤滑油からなる混合物と主に冷媒からなる混合物とに分離される。主に冷媒からなる混合物（少量の潤滑油を含む）は、コンジット２６により凝縮器２８まで配向され、その中で冷媒は高温の蒸気から高温の液体に凝縮される。高温の液体冷媒はコンジット３０を通り、膨張弁３２に至る。膨張弁３２は、凝縮器２８からの高温液体冷媒の流れを制御して調整システムの動作を調整する。また膨張弁３２を出た高温液体冷媒はコンジット３４に入り、その中である量の液体冷媒が瞬時に蒸発して高温蒸気となり、一定量のより低温の液体冷媒が残される。蒸気及び液体冷媒からなる混合物は、液体蒸気分離器３６に入り、その中で高温蒸気が分離され、圧縮器２０に配向されることが望ましい。冷却された液体混合物は液体蒸気分離器３６を出て、コンジット３８を介して蒸発器４０に入り、その中でその冷媒が流体を冷却し、その過程で冷媒は気化する。主に冷媒からなる混合物中に残された潤滑油は、蒸発器４０の底部４４に残留、かつ貯留する。コンジット４２は高温の蒸気状の冷媒を蒸発器４０から圧縮器２０に戻し、温度調整サイクルが継続される。
【００２９】
潤滑システム１６は圧縮器２０を備えており、圧縮器２０において圧縮器ロータ２１及び圧縮器ベアリング２３に冷媒が注入或いは供給される。その潤滑油は冷媒と混合し、潤滑油／冷媒混合物が圧縮器吐出口２２を通り油分離器２４に吐出される。油分離器２４は潤滑油／冷媒混合物を分離し、主に潤滑油からなる混合物と主に冷媒からなる混合物とを生成する。主に潤滑油からなる混合物はコンジット５０を介して油溜め５２に配向される。油溜め５２は通気口５４と、油加熱器５６とを備える。主に潤滑油からなる混合物は、油溜め５２から、コンジット５８、油濾過器６０、オプションの油冷却器６２及び逆流を防止するためにコンジット５８内に配設される逆止め弁６４を通って流動する。またコンジット５８はコンジット５８内を流れる潤滑油流を自動制御するための注油ラインマスターソレノイド６６を備えており、さらに手動式のサービス弁６８も備えている。最終的にコンジット５８は主に潤滑油からなる混合物を大容量の縦型ライン７０に配向し、ライン７０が圧縮器停止中の油溜めとして機能する。縦型ライン７０は圧縮器ロータ２１に潤滑油を供給するロータ給送ライン７２と、圧縮器ベアリング２３に潤滑油を供給するベアリング給送ライン７４とを備える。ロータ給送ライン７２は、AC&R Components of Chatham, ILから市販されるＳ−９４００シリーズレベルスイッチのような光学式油検出器７６を備え、また潤滑油を供給或いは除去するための給油サービスポート７８も備える。ベアリング給送ライン７４は逆止め弁８０と制流器（レストリクタ）オリフィス８２を備える。オリフィス８２にかかる差圧を測定するために、制流器オリフィス周囲に差圧スイッチ８４が配設される。
【００３０】
また潤滑システム１６は蒸発器４０の底部４４から貯留した潤滑油を戻すための油戻しガスポンプ８６も備える。油戻しガスポンプ８６は、蒸発器４０において冷媒が蒸発するのに応じて、冷媒混合物から蓄積した潤滑油を戻す。その蓄積した潤滑油はコンジット９６及び濾過器９８を通り、圧縮器２０に戻される。また油戻しガスポンプには通気口ライン８８及び凝縮器圧力コンジット９２が係合しており、通気口ライン８８及び凝縮器圧力コンジット９２の動作はそれぞれ給送（フィル）ソレノイド弁９０及び排出（ドレイン）ソレノイド弁９４により制御されている。これは、同じ譲受人に譲渡された１９９７年２月１８日出願の「Oil Return from Evaporator to Compressor in a Refrigeration System」という名称の米国特許出願第０８／８０１，５４５号に詳述されており、ここで参照して本明細書の一部としている。
【００３１】
制御システム１８は単一のコントローラ或いは協動する複数のコントローラとして実現可能なコントローラ１００を備える。コントローラ１００は、圧縮器２０の動作及び容量を制御するために、電気信号線１０２により圧縮器２０と通信可能に接続されている。またコントローラ１００は電気信号線１０４を介して膨張弁の動作を制御しており、さらに電気信号線１０６を介して油加熱器５６，注油ラインマスターソレノイド６６及びソレノイド弁９０並びに９４の動作を制御する。またコントローラ１００は、潤滑油／冷媒混合物の吐出温度を検出するために圧縮器吐出口２２に配置される圧縮器吐出口温度センサ１１０にコントローラ１００を接続する電気信号線１０８と、飽和した凝縮器の温度を検出するために飽和凝縮器温度センサ１３０にコントローラ１００を接続する電気信号線１３２とを備える。またコントローラ１００は、差圧を示す信号を受信するために電気信号線１１２により差圧センサ８４に接続される。またコントローラ１００は、油、冷媒或いは泡沫の存在を表す信号を受信するために電気信号線１１４により光学式油検出器７６に接続される。またコントローラ１００は、蒸発器４０に係合し、任意の従来通りの方法で蒸発器４０にかかるΔＴを検出するために電気信号線１２２によりコントローラ１００に接続されるセンサ１２０等の種々の他のセンサも備える。
【００３２】
大容量縦型ライン７０は動作停止時に圧縮器２０付近の油を取り込むために配設される。油検出器センサ７６より油を検出し、圧縮器始動時に利用可能な最低限の油量が確保されるまで、制御システム１８は圧縮器の始動を許可しないであろう。また油流差圧センサ８４は、停止中にスイッチ故障や結線不具合を監視するために検査される。
【００３３】
圧縮器動作中に、最適に動作するために、油保護システムの３つの基本的な部品全てが必要とされる。これらの基本部品は差圧センサ８４、油検出器センサ７６及び吐出口温度センサ１１０である。
【００３４】
吐出口温度センサ１１０は常時モニタされ、センサ１３０により判定された飽和凝縮器温度と比較される。飽和凝縮器温度と吐出口温度とを比較することにより吐出の過熱が判定される。過熱の度合いが低い状態は、油分離器２４が潤滑油と共に液体冷媒を分離し始めており、その結果主に潤滑油からなる混合物が薄められた状態になっていることを示唆する。その過熱が長期間に渡って低すぎると判断した場合にシステム１０が安全に停止するように、コントローラ１００は「移行時間（time to trip）」の積分値を有する。引き続き動作することが許容されない過熱値及び合計の移行点積分値はそれぞれ実際のシステムにおける実験から決定される。
【００３５】
差圧センサ８４はベアリング給送ライン７４においてオリフィス８２及び逆止め弁８０にかかる圧力を検出する。差圧センサ８４は所望の最小油流速度に関連する切替点に較正されており、基本的にセンサ８４はその最小油流速度の存否を示している。オリフィス８２は、ロータ２１への油流と比較してベアリング２３への油流の平衡状態を保つとともに、実際の油流を示すために圧力を降下させるように機能する。従来の圧縮器２０は圧縮器内にオリフィスが配置されていたため、圧縮器２０の外側にオリフィス８２を取り出すことにより、油が低圧状態で存在し、それによりベアリング２３を潤滑するために潤滑油が圧縮器２０に入る前により多くの冷媒が蒸気として放出される休止時間（dwell time）を延長することにより油の品質を改善する。休止時間を長くすることにより、潤滑油内にまだ残されていた液体冷媒をより蒸発させることができ、非常に濃縮された潤滑油を含む液体を用いて圧縮器２０を潤滑できるようになる。圧力センサ８４は正常動作時に常時モニタされ、所定時間（例えば２分間）以上の間、油が存在しない場合にはシステム１０を停止する。
【００３６】
油検出器センサ７６は以前には二値レベルスイッチとしてのみ用いられてきたが、本発明ではさらに泡沫品質用のアナログセンサとして用いられる。これが以下に示される。
【００３７】
大部分の正常な動作状態では、ロータ給送ライン７２の油流は少量の蒸気しか含まず、少量の気泡或いは泡沫しか含まないため概ね透明である。ある動作状態では、ライン７２に泡沫が生じることは正常であり、油が主要な潤滑油システム１６から失われ、油溜め５２の油のレベルが降下するのに応じて、非常に乾燥した泡沫が生じる状態とは区別されなければならない。
【００３８】
図２を参照すると、センサ７６は、ロータ給送ライン７２に露出した境界面１５６を有する円錐形のガラス製プリズム１５４とともに、赤外線ＬＥＤ１５０及び整合する赤外線検出器１５２を用いている。ガラス／蒸気境界面を光が通過する際の光の屈折率に関連する特性が、ガラス／液体境界面とは異なることにより、ＬＥＤ１５０からの光は、蒸気がロータ給送ライン７２に存在する場合には検出器１５２に戻るように反射され、油がロータ給送ライン７２に存在する場合には周辺にのみ反射される。その際検出器１５２は個別の二値出力用のオープンコレクタトランジスタを制御する。ライン１６０の液体レベルにより示されるようにオフ状態（すなわち高出力）は乾燥状態を示しているが、一方ライン１６２の液体レベルにより示されるようにオン状態（すなわち低出力）は湿潤状態を示す。その概念はBarbierに付与された米国特許第５，２７８，４２６号により明示されるように既に特許が付与されており、その開示内容をここで参照して本明細書の一部としている。これらの以前に使用例では、センサは、液体レベルが既に安定した状態である始動時にのみ用いられていたため、液体レベルライン１６０及び１６２により図示されるように、液体レベルは境界面１５６に対して検出することができた。しかしながら圧縮器２０が一旦動作を開始すれば、大容量縦型ライン７０及びロータ給送ライン７２の内部は、液体潤滑油及び冷媒からなる動的な混合物となり、蒸気状の冷媒が気泡１６４により示される泡沫状混合物となる。従来ではセンサ７６は、検出できるほど安定した液体レベルが存在しなかったため、それ以上は用いることはできなかった。本発明により従来のセンサが泡沫の品質を検出するために動的な環境において用いられるようになり、確実に圧縮器を動作させるのに十分な量の冷媒が泡沫状態で存在する場合でも検査が可能になる。
【００３９】
検出器１５２の感度を制御するためにセンサ７６の内部部品に小変更を加え、さらにＬＥＤ１５０から出力されるＬＥＤ光を調整するために較正プロセスに小変更を加えることにより、センサ７６を泡沫判定に用いることができる。センサ７６の内部部品は、検出器１５２が所望の範囲内の利得を有するように選択される。所望の利得及び所望の範囲は、検出が行われる環境に基づいて実験的に決定され、任意の特定の潤滑油及び冷媒の組み合わせにより変わるであろう。所望の利得及び範囲の基準を満たす検出器１５２のみがセンサ７６に用いられる。ＬＥＤ１５０の輝度は、その所望の基準に対して正確な出力が得られるように較正される。その較正された輝度は、特に検出される潤滑油及び冷媒の組み合わせを含む検出環境に応じて変わるであろう。
【００４０】
上記のように較正されたセンサ７６を本発明の油保護システムに用いる場合、泡沫流の性質が不規則であり、プリズム１５４上を移動して検出器１５２に向かって光を反射する少量の蒸気泡沫１６４に迅速に応答するため、較正されたセンサ７６により生成される信号は非常に雑音が多くなる。ロータ給送ライン７２内に泡沫１５８の蒸気含有量が増加するのに応じて、センサ７６からの信号のＤＣレベルが上昇する。
【００４１】
図３はコントローラ１００においてセンサ７６からの信号を処理するためのブロック図２００を示す。この信号は、泡沫含有量を表すアナログ値を生成するために特別にフィルタをかけることによりコントローラ１００で処理される。移行時間（time to trip）関数はコントローラ１００のソフトウェアにおいて実装されており、時間積分が開始された泡沫含有量レベル及びコンプレッサ動作が終了した積分値に対する最終的な移行値を定義している。保護レベルの値は実験的に決定された。
【００４２】
センサ７６からの信号は電気信号線２０２上に与えられ、一次フィルタ及び分圧器２０４を通して、信号を粗くフィルタリングし、２４ＶＤＣ信号を５ＶＤＣ信号に変換する。図３に示されるように、フィルタ及び分圧器２０４はプルアップ抵抗２０６、２００ｋΩ抵抗２０８、３０．１ｋΩ抵抗２１０、０．１μＦコンデンサ２１２、ダイオード２１４及び２１６、１００ｋΩ抵抗２１８及び１５μＦコンデンサ２２０を備える。当然ではあるが、これらの値はその応用例に依存しており、応用例に応じて変わるであろう。
【００４３】
フィルタ及び分圧器２０４を通過した後、信号はサンプリング回路２２２により２００ｍｓｅｃの速度でサンプリングされ、その後信号はアナログ／デジタル変換器２２４において１０ビットのデジタル信号に変換される。その結果生じたデジタル信号は６．４ｓｅｃの時定数を有する無限インパルス応答フィルタ２２６に入力される。このフィルタ２２６は、処理中の履歴サンプルの最後の３２サンプルを取得し、以下の式によりそのサンプルを平均することによりそのデジタル信号を平滑化する。
【００４４】
フィルタ通過後の信号＝最後の信号の１／３２＋以前の平均値の３１／３２
フィルタ２２６からのフィルタリングされた信号は現在の供給電圧の変動を補償し、２４ＶＤＣ供給電圧の変動により生じる誤差を防ぐ２４Ｖ補償装置２２８に供給される。これらの誤差は典型的には１９ＶＤＣ〜２６ＶＤＣの範囲にある。
【００４５】
その補償された信号は、積分器制御部２４０、オフセット及び時間スケーリングブロック２４２及び積分器２４４を通る。好適な実施例では、積分速度がサンプリング回路２２により用いられる２００ｍｓｅｃのサンプリング速度と同じであるため時間スケーリングは不要である。そうでない場合は、ある速度からなるデータは他の速度でサンプリングされたデータに等しくなるように調整し、変換し、同期させなければならない。
【００４６】
ブロック２４２のオフセット部分を用いて、所望の潤滑油品質のレベルを確立する。当然ではあるが、多数のそのようなレベルを確立することができ、また累積された積分値を従来のアナログ信号として用いることもできる。
【００４７】
積分器制御部２４０は７７８ビットカウントからなる必須の積分レベルを規定しており、このレベルは乾燥した泡沫を多量の潤滑油を含んだ泡沫と区別する実験により決定されたオフセットレベルであり、３．８ＶＤＣに相当する。積分レベル７７８は始動時に生じる可能性がある一時的なレベル及びラインレベルに生じるあらゆる他の一時的な変動を回避するように実験的に選択される。積分はこのレベル以上で行われ、ビットカウントが７７８より大きい状態に間、積分器２４４はビットカウント×時間の積を連続して積分するであろう。新しいビットカウントの積分は、５７３ビットカウントと７７８ビットカウントとの間で終了するが、補償された信号の０．８ＶＤＣに等しいビットカウントレベルが５７３ビットカウント未満に降下するまで、既に積分された全値は保持されるであろう。ビットカウント測定値が５７３ビットカウント未満に降下する場合、積分器２４４において累積された積分値は消去される。５７３ビットカウントと７７８ビットカウントとの間では、累積された積分値は保持されるが、新しい積分値は加えられないであろう。７７８ビットカウントより大きい値でのみ積分器制御部２４０はビットカウントを累積することができる。
【００４８】
合計された積分値はアナログ信号としてコンパレータ２４６に供給され、積分されたビットカウントが３２００ビットカウント秒より大きくなる度にコンパレータ２４６が起動する。この起動カウントは実験的に決定され、任意の特定のシステム或いは応用例において変更されるであろう。起動カウントが設定値を超えた場合に、保護動作が必要となるであろう。
【００４９】
本質的には、泡沫により高い状態と低い状態との間で多数の移行が生じ、そのような泡沫により生じた多数の移行回数は「チャタリング」として処理され、またコンジット７２の流体の状態を表すアナログ信号を確定するために測定される。こうして二値センサ７６は、泡沫１６４の品質を表すアナログ出力を与える。上記のように新しい利用法を、始動時或いは静的状態とは異なる動的状態に適用する。
【００５０】
デジタル信号ではなくアナログ信号を供給するために、新しい方法で利用される二値センサを記載してきた。本発明を種々の他の応用例に適用すること、特に静的及び動的要件の両方が存在し、液体及び蒸気性流体をモニタする応用例に適用することを含むセンサの種々の変更例は明らかであり、それは当業者には理解されよう。さらに本発明は、コンジット内に一定品質の泡沫が存在し、それを測定することが望まれる多くの環境に適用するための液体レベルセンサに関して一般化することができる。また、特に図３の実施回路及び図２に示される選択されたセンサへの変更例及び代替例を考慮すれば、他の変更例及び代替例も明らかであろう。全てのそのような変更例及び代替例は、添付した請求項の精神及び範囲内に入るものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  温度調整サブシステムと、潤滑サブシステムと、制御サブシステムとを備え、また本発明の油保護システムを備える空調或いは冷凍システムのブロック図である。
【図２】  本発明による液体レベルセンサの破断図である。
【図３】  図２の液体レベルセンサから受信した信号を処理するためのブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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