JPH0454417A

JPH0454417A - コンプレッサの液面検出装置

Info

Publication number: JPH0454417A
Application number: JP2162736A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Koshihara; 腰原　和美
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-06-22
Filing date: 1990-06-22
Publication date: 1992-02-21

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）この発明は冷凍サイクルに組み込まれるコンプレッサの
液面検出装置に係り、特に静電容量型液面検出器を備え
たコンプレッサの液面検出装置に関する。

（従来の技術）室内を冷暖房する空気調和装置や各種の冷凍機械には、
コンプレッサからの吐出冷媒を循環させる冷凍サイクル
が備えられている。冷凍サイクルに組み込まれるコンプ
レッサは、密閉ケーシング内に電動機と圧縮機構とがそ
れぞれ組み込まれ、圧縮機構は電動機により出力シャフ
トを介して駆動され、冷媒の圧縮作用を行なうようにな
っている。

また、コンプレッサの密閉ケーシング内底部には潤滑油
が貯溜されており、この潤滑油は出力シャフトの下部に
設けられたオイルポンプ装置にょり圧縮機構の軸受等の
摺動部に供給され、各摺動部を潤滑している。また、密
閉ケーシングの下部外側面にはサイトグラスが設けられ
、このサイトグラスにて密閉ケーシング底部に貯溜され
た潤滑油の液面レベルを目視により確認し、検出してい
る。

（発明が解決しようとする課題）従来のコンプレッサでは密閉ケーシング内底部に貯溜さ
れた潤滑油の液面レベルを、サイトグラスにより目視確
認等を行なって検出しているが、密閉ケーシングのサイ
トグラスの取付には高圧での液密性が要求される一方、
液面検出にサイトグラスを用いるとその取付工数が増加
し、取付に困難性を伴う。また、サイトグラスは潤滑油
の液面レベルを目視により行なうため、個人差が大きく
、液面レベルの正確な記録が困難であったり、サイトグ
ラスの大きさで目視可能な高さ範囲が定まり、潤滑油の
液面レベルの変動が大きいとき、大きなサイトグラスを
必要とする問題があった。

この発明は上述した事情を考慮してなされたもので、静
電容量型曲面検出器により潤滑油の液面レベルを電気的
に正確に検出可能なコンプレッサの液面検出装置を提供
することを目的とする。

この発明の他の目的は潤滑油の液面レベルを電気的に検
出するとともに潤滑油に含まれる冷媒の混合比も測定で
きるコンプレッサの液面検出装置を提供するにある。

この発明のさらに別の目的は潤滑油の液面レベルや冷媒
との混合比を電気的に測定し、液面レベルの記録を容易
にするとともに、液面レベルの一定保持や冷媒混合比の
低下を図るようにコンプレッサの運転制御を行ない得る
コンプレッサの液面検出装置を提供するにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）この発明に係るコンプレッサの液面検出装置は、上述し
た課題を解決するためにコンプレッサの密閉ケーシング
内下部に静電容量型液面検出器を設け、この液面検出器
は同一幅で長さの異なる複数枚の電極板を共通の電極板
にそれぞれ対向配置して冷媒・油混合比センサおよび液
面センサを構成したものである。

また、この発明に係るコンプレッサの液面検出装置は、
上述した課題を解決するために、液面検出器は同一幅で
長さの異なる３枚の電極板を有し、上記電極板のうち最
も長い電極板を共通の電極板に形成し、この電極板と最
も短い電極板の下端を揃えて対向配置して冷媒・油混合
比センサを構成し、前記量も短い電極板の上方に中間の
電極板を最も長い電極板に対向配置して液面センサを構
成したものである。

（作用）このコンプレッサの液面検出装置は、密閉ケーシング内
の下部に静電容量型液面検出器を設け、この液面検出器
は複数枚の電極板を共通の電極板にそれぞれ対向配置し
て冷媒・油混合比センサおよび液面センサを構成したの
で、両センサを一体あるいは一体的に形成できて構造が
簡素化される一方、密閉ケーシング底部に貯溜される潤
滑油の液面レベルを電気的に正確に検出することができ
るとともに、冷媒と油の混合比も測定することができる
。

また、静電容量型液面検出器は同一幅で長さの異なる３
枚の電極板を所定の組み合せで対向配置することにより
、下方に冷媒・油混合比センサを、このセンサの上方に
潤滑油の液面レベルを検出する液面センサを形成したの
で、各センサの構成が簡単で潤滑油の液面レベルや油と
冷媒の混合比を電気的に測定できる。このため、液面検
出器をＣＰＵやマイコン等からなるコントローラに接続
することが可能でコンプレッサの運転を制御し、潤滑油
の液面を一定保持したり、冷媒の混合比を低下させるこ
とが可能となったり、液面検出器を記録装置に接続する
ことにより、液面レベルの記録が可能となる。

（実施例）以下、この発明に係るコンプレッサの液面検出装置の一
実施例について添付図面を参照して説明する。

第１図は室内を冷暖房する空気調和装置や各種冷凍機械
の冷凍サイクルに組み込まれるコンプレッサ１０を示す
。このコンプレッサ１０は密閉ケーシング１１内上部に
電動機１２が収容されるとともに、その下部に電動機１
２にて駆動される圧縮機構１３が収容される。電動機１
２は密閉ケーシング１１に固定されるステータ１４と出
力シャフト１５に軸装されるロータ１６とを有し、電動
機１２への通電によりロータ１６が回転駆動せしめられ
る。ロータ１６の回転駆動力は出力シャフト１５を介し
て圧縮機構１３に伝達され、圧縮機構１３を駆動させる
ようになっている。

圧縮機構１３はシリンダブロック１８のシリンダ室１９
内にピストン２０を偏心回転自在に収容したロータリ型
圧縮機構を図示しているが、このロータリ型に代えてレ
シプロタイプのものであってもよい。

８カシヤフト１５は圧縮機構１３のメインベアリング２
１とサブベアリング２２により回転自在に支持される一
方、出力シャフト１５の下部にオイルポンプ装置２４が
設けられ、このオイルポンプ装置２４で密閉ケーシング
１１の底部に貯溜された潤滑油２５を圧縮機構１３の各
摺動部に供給し、各摺動部を潤滑するようになっている
。

また、密閉ケーシング１１内には静電容量型液面検出器
２６が設置される。液面検出器２６は第２図および第３
図に示すように同一幅で長さの異なる複数枚、図示例で
は３枚の電極板２７．　２８゜２９を有し、これらの電
極板２７．２８．２９により冷媒・油混合比センサ３０
が下方に、そのセンサ上方に潤滑油の油面センサ３１が
それぞれ形成される。

冷媒・油混合比センサ３０は、各電極板のうち、最も長
い電極板２７を共通の電極板に構成し、この電極板２７
と最も短い電極板２９との下端を揃えて所定の間隔ｄで
対向配置することにより構成され、最も短かい電極板２
９の上方に中間の電極板２８が配設される。この中間の
電極板２８と最も長い電極板２７とは所定の間隔ｄで対
向配置されて潤滑油の液面センサ３１が構成される。　
このように冷媒・油混合比センサ３０と液面センサ３１
とは一体あるいは一体的に構成され、各センサ３０．３
１から密閉ケーシング１１外に導出されるリード線３２
により対向する電極板２７と２９；２７と２８間のセン
サ出力を測定することができ、このセンサ出力により、
冷媒と潤滑油の混合比（重量％）と潤滑油の液面レベル
を測定することができる。各センサ出力はＣＰＵやマイ
コン等のコントローラ３５に入力され、コンプレッサ１
０の運転制御をするようになっている。

なお、冷媒・油混合比・センサ３０は密閉ケーシング１
１内底部に貯溜される潤滑油２５中に浸漬状態に設置さ
れ、潤滑油２５の液面レベルは液面センサ２８の高さ方
向Ｙで調節制御される。

次に、静電容量型液面検出器の作用を説明する。

一般に、誘電体の比誘電率εは、真空中の静電容量をＣ
Ｏ１比誘比誘電率状電体中の静電容量をＣとすると、 ε＝　Ｃ／　Ｃｏ　　　　　　　　　　・・・・・・（
１）で表わされる。

また、第４図に示すように、比誘電率εの誘電体中の画
電極板ａ、　　ｂ間の表面積Ａに電圧Ｖを加えた場合、
電解の強さＥは単位長さ当りの電位であるから、画電極
板ａ、　　ｂ間の間隔を１とすると、Ｅ＝Ｖ／オ　　　
　　　　　　・・・・・・（２）で表わされ、画電極板
ａ、　　ｂ間の電束密度りはＤ＝εＥ　＝　Ｑ／Ａ　　
　　　　　・・・・・・（３）但し、Ｑ：電気量で、また、電極板ａとｂの間の静電容量Ｃは、Ｃ＝Ｑ／
Ｖ＝　εＡ／ｊ！　　　　　−−−−−−（４）で表わ
すことができる。

今、冷媒・油混合比センサ３０の静電容量をＣ１、液面
センサ３１の静電容量をＣ２、冷媒の比誘電率をεＲＥ
’潤滑油の比誘電率をε。１１とすると、密閉ケーシン
グ１１内の冷媒と潤滑油の混合液の比誘電率ε　　は、ｍｌ！ ε　　＝　Ｃ１／　Ｃｏ　　　　　叫・・（５）ｍＩ！また、冷媒と潤滑油の混合比Ｂ（重量％）は、Ｂ＝冷媒
／（冷媒＋潤滑油）　・・・・・・（６）でそれぞれ表
わされる。

このとき、冷媒・油の混合液の比誘電率ε。１工は、 ε　　＝Ｂ１１εＲＥ＋（１−Ｂ）ε。ｉｆ＋１１１！＝Ｂ（５ＲＥ　　Ｅ　ｏＨ＋　）　＋　５０・・・・・
・　（７）となり、この（７）式より冷媒と潤滑油の混合比Ｂは、Ｂ＝（ε　　−ε。、、　）　／　（εＲＥ−ε。１ｆ
）ＩＩ！で表わされる。

一方、コンプレッサ１０の密閉ケーシング１１内に貯溜
される潤滑油２４の液面高さは次式で求められる。

冷媒のガス状比誘電率をε　　、液面センサ３ＥＧ１の横幅をＸｌその高さ（最も短い電極板の高さ）７１
両電極板２７．２８間の間隔をｄとし、混合液（１！Ｉ
滑油）に漬っている高さ（長さ）をＺとすると、液面センサ３１の静電容量ｃ２は、第（４）式％式％）但し、ε０は真空の誘電率である。

となり、この第（９）式より液面高さＺは、（ε　、　
−ε　　）　　　・・・・・・（１０）！１１１１　　
　　　ＲＥＧとなる。この第（１０）式より液面センサ３１の取付高
さを考慮すると、潤滑油の液面レベルを測定することが
できる。

しかして、静電容量型冷媒・油混合比センサ３０および
液面センサ３１からのセンサ出力により冷媒・油の混合
比や潤滑油の液面レベルを電気的に正確に検出すること
ができる。また、各センサ３０．３１からのセンサ出力
をＣＰＵ、マイコン等からなるコントローラ３５に入力
させ、このコントローラ３５の出力によりコンプレッサ
１０の運転制御（インバータによる周波数運転制御であ
ってもよい。）を行なう。

コンプレッサ１０の具体的な運転制御は、例えば次のよ
うにして行なう。

液面センサ３１からのセンサ出力により潤滑油の液面が
所定レベル以下に低下した液面低下信号がコントローラ
３５に入力されると、コントローラ３５はコンプレッサ
１０を５０Ｈｚ　〜６０Ｈｚの連続運転を行ない、冷凍
サイクル内の潤滑油をコンプレッサｌＯの内部に戻し、
潤滑油の油面を正常位置に復帰させる。

また、冷媒・油混合比センサ３０から、冷媒と潤滑油の
混合比Ｂが５０％を超えるセンサ出力信号が入力された
ときも、同様にコンプレッサ１０は５０Ｈｚ〜６０Ｈｚ
の連続運転を行ってコンプレッサ１０の温度を上昇させ
、混合比Ｂを低下させる（潤滑油の寝込んだ冷媒を取り
出す）ようになっている。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、この発明に係るコンプレッサの液
面検出装置においては、密閉ケーシング内下部に静電容
量型液面検出器を設け、この液面検出器は複数枚の電極
板を共通の電極板にそれぞれ対向配置して冷媒・油混合
比センサおよび液面センサを構成したので、両センサを
一体あるいは一体的に形成でき、構造が簡素化される一
方、密閉ケーシング内の底部に貯溜される潤滑油の液面
高さと、冷媒と潤滑油の混合比を電気的に正確に検出す
ることができる。また、センサ出力を記録することによ
り混合比や液面レベルを記録させることができる。

また、静電容量型液面検出器は同一幅で長さが異なる３
枚の電極板を適宜組み合せて対向配置することにより、
下方に冷媒・油混合比センサをその上方に液面センサを
それぞれ形成することができ、構造が簡単で液面検出器
の設置が容易になるとともに、各センサをコントローラ
に接続することが可能であるから、潤滑油の液面レベル
の一定保持や冷媒混合比の低下を図るようにコンプレッ
サの運転制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るコンプレッサの液面検出装置の
一実施例を示す図、第２図は上記コンプレッサに組み込
まれる静電容量型液面検出器を示す図、第３図は第２図
のＡ方向矢視を示す図、第４図は静電容量型液面検出器
の検出原理を説明する図である。１０・・・コンプレッサ、１１・・・密閉ケーシング、
１２・・・電動機、１３・・・圧縮機構、１５・・・出
力シャフト、１８・・・シリンダブロック、２０・・・
ピストン、２１．２２・・・ベアリング、２６・・・静
電容量型液面検出器、２７．２８．２９・・・電極板、
３０・・・冷媒・油混合比センサ、３１・・・液面セン
サ、３５・・・コントローラ。

Claims

【特許請求の範囲】

１．コンプレッサの密閉ケーシング内下部に静電容量型
液面検出器を設け、この液面検出器は同一幅で長さの異
なる複数枚の電極板を共通の電極板にそれぞれ対向配置
して冷媒・油混合比センサおよび液面センサを構成した
ことを特徴とするコンプレッサの液面検出装置。
２．液面検出器は同一幅で長さの異なる３枚の電極板を
有し、上記電極板のうち最も長い電極板を共通の電極板
に形成し、この電極板と最も短い電極板の下端を揃えて
対向配置して冷媒・油混合比センサを構成し、前記最も
短い電極板の上方に中間の電極板を最も長い電極板に対
向配置して液面センサを構成したことを特徴するコンプ
レッサの液面検出装置。