JPWO2018229886A1 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

冷凍サイクル装置は、液冷媒又は冷凍機油である液体を貯留する液溜め部と、前記液溜め部に設けられ、前記液溜め部内の液面の高さの検出に用いられる検出装置（２０）と、を備え、前記検出装置は、前記液溜め部内の液面の高さの検出に用いられる情報を生成するセンサ部（２０３）を有し、前記センサ部の上面（２０３ａ）は、上方に凸となる曲面に形成されている、あるいは、水平面に対して傾いている。

Description

本発明は、液冷媒又は冷凍機油である液体を貯留する液溜め部と、該液溜め部内の液面の高さの検出に用いられる検出装置と、を備えた冷凍サイクル装置に関する。

従来、液冷媒又は冷凍機油である液体を貯留する液溜め部を備えた冷凍サイクル装置が知られている。このような冷凍サイクル装置においては、液溜め部に、該液溜め部内の液面の高さの検出に用いられる検出装置が設けられている。

液溜め部内の液面の高さを検出装置で検出する液面検出機構は、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された液面検出機構は、液体及び気体が収容される容器と、上端部が容器の上面部に接続されて固定された支持材と、支持材の下端部に取り付けられた発熱抵抗体（発熱素子）と、発熱抵抗体の両端にかかる電圧を検出する電圧計と、を有している。

液面高さを検出する際のセンサ部となる発熱抵抗体が容器内の液体に浸漬しているときと、液体に浸漬しておらず、気体に接触しているときとでは、電圧計で検出される電圧値が異なる。そこで、特許文献１に記載の液量検出機構は、発熱抵抗体が液体に浸漬しているか否かにより相違する電圧値に基づいて、容器内の液面の高さが発熱抵抗体よりも上方に存在するか下方に存在するかを検出することができる。

特開昭５９−２７２２３号公報

冷凍サイクル装置においては、該冷凍サイクル装置の運転中、液溜め部内の気体が存在する領域には、つまり液溜め部内における液面よりも上方の領域には、ガス状冷媒だけでなく、液溜め部内に貯留される液体が滴状になって存在する。このため、従来の冷凍サイクル装置においては、この滴状の液体が検出装置のセンサ部である発熱抵抗体に付着して滞留したままの状態になり、発熱抵抗体が液体に浸漬していると誤判定してしまう場合がある。すなわち、従来の冷凍サイクル装置は、液面が発熱抵抗体よりも下方に存在するにもかかわらず、液面が発熱抵抗体よりも上方に位置していると誤判定してしまうという課題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、液溜め部内の液面高さの誤判定を防止できる冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。

本発明に係る冷凍サイクル装置は、液冷媒又は冷凍機油である液体を貯留する液溜め部と、前記液溜め部に設けられ、前記液溜め部内の液面の高さの検出に用いられる検出装置と、を備え、前記検出装置は、前記液溜め部内の液面の高さの検出に用いられる情報を生成するセンサ部を有し、前記センサ部の上面は、上方に凸となる曲面に形成されている、あるいは、水平面に対して傾いている。

本発明に係る冷凍サイクル装置は、センサ部に液滴が付着しても、該センサ部に液滴が滞留することを防止できる。このため、本発明に係る冷凍サイクル装置は、液溜め部内の液面高さの誤判定を防止することができる。

本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路構成等の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置が有する液溜め部の構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置が有する液溜め部の構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の検出装置が有する各構成の機能を説明するための図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置が有する検出装置の構成の一例を示す図であり、当該検出装置が液溜め部内に設置された状態を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置が有する検出装置の構成の一例を示す図であり、当該検出装置が液溜め部内に設置された状態を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置が有する検出装置の構成の一例を示す図であり、当該検出装置が液溜め部内に設置された状態を示す図である。 比較例となる検出装置の構成の一例を示す図であり、当該検出装置が液溜め部内に設置された状態を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置が有する検出装置の構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置が有する検出装置の構成の別の一例を示す斜視図である。 本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置が有する検出装置の構成の別の一例を示す斜視図である。 本発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置において、発信面及び受信面に親水処理が施された検出装置のセンサ部近傍を示す要部拡大図である。 本発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置において、発信面及び受信面に疎水処理又は撥水処理が施された検出装置のセンサ部近傍を示す要部拡大図である。 比較例であり、発信面及び受信面に親水処理、疎水処理及び撥水処理のいずれも施されていない検出装置のセンサ部近傍を示す要部拡大図である。 本発明の実施の形態４に係る冷凍サイクル装置における検出装置の設置構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態４に係る冷凍サイクル装置における検出装置の設置構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態４に係る冷凍サイクル装置における検出装置の設置構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態５に係る冷凍サイクル装置において、表面に親水処理が施された熱電素子近傍を示す要部拡大図である。 本発明の実施の形態５に係る冷凍サイクル装置において、表面に疎水処理又は撥水処理が施された熱電素子近傍を示す要部拡大図である。 比較例であり、表面に親水処理、疎水処理及び撥水処理のいずれも施されていない熱電素子近傍を示す要部拡大図である。 本発明の実施の形態６に係る冷凍サイクル装置の圧縮機の構成の一例を概略的に示す縦断面図である。 本発明の実施の形態６に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路構成等の一例を示す図である。 図２２に示す冷凍サイクル装置に用いられるオイルセパレータの構成の一例を概略的に示す縦断面図である。

以下、各実施の形態において、本発明に係る冷凍サイクル装置の一例について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する各実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実物とは異なる場合がある。また、以下、特に説明しない限り、同一の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路構成等の一例を示す図である。図１を参照して、冷凍サイクル装置１の冷媒回路等について説明する。

冷凍サイクル装置１は、圧縮機１１と、凝縮器１２と、絞り装置１３と、蒸発器１４と、液溜め部１５と、液溜め部１５内の液面の高さの検出に用いられる検出装置２０と、制御装置５０とを主に有している。冷凍サイクル装置１は、図中矢印で示すように、冷媒回路を圧縮機１１、凝縮器１２、絞り装置１３、蒸発器１４及び液溜め部１５の順に流れる冷媒を備えている。

圧縮機１１は、ガス冷媒を高温高圧に圧縮して吐出する機能を有するものである。圧縮機１１は、冷媒吸入側が液溜め部１５に接続され、冷媒吐出側が凝縮器１２に接続されている。圧縮機１１は、例えば、インバータ圧縮機等で構成することができる。

凝縮器１２（放熱器）は、該凝縮器１２を流れる冷媒と熱交換対象とを熱交換させ、冷媒を凝縮させて高圧液冷媒にするものである。例えば、冷凍サイクル装置１を空気調和装置として用い、該空気調和装置で冷房運転を行う場合、熱交換対象は室外空気となる。この際、凝縮器１２を流れる冷媒と室外空気との熱交換を促進するため、凝縮器１２の近傍に、室外空気を凝縮器１２に送風する送風機を設けてもよい。この送風機は、凝縮器１２と共に室外機に搭載される。

絞り装置１３は、冷媒を減圧させるものであり、例えばキャピラリーチューブ、あるいは、開度を調整することができる絞り弁等で構成することができる。絞り装置１３は、上流側が凝縮器１２に接続され、下流側が蒸発器１４に接続されている。

蒸発器１４は、該蒸発器１４を流れる冷媒と熱交換対象とを熱交換させ、冷媒を蒸発させるものである。蒸発器１４は、上流側が絞り装置１３に接続され、下流側が液溜め部１５に接続されている。例えば、冷凍サイクル装置１を空気調和装置として用い、該空気調和装置で冷房運転を行う場合、熱交換対象は室内空気となる。この際、蒸発器１４を流れる冷媒と室内空気との熱交換を促進するため、蒸発器１４の近傍に、室内空気を蒸発器１４に送風する送風機を設けてもよい。この送風機は、蒸発器１４と共に室内機に搭載される。

液溜め部１５は、液冷媒を貯留するものである。液溜め部１５は、上流側が蒸発器１４に接続され、下流側が圧縮機１１の吸入側に接続されている。以下、図２及び図３を用いて、液溜め部１５の一例を説明する。

図２及び図３は、本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置が有する液溜め部の構成の一例を示す図である。なお、図２（ａ）は、液溜め部１５の縦断面図となっている。図２（ｂ）は、液溜め部１５の容器１５Ａの側面図となっている。図３（ａ）は、液溜め部１５の縦断面図となっている。図３（ｂ）は、液溜め部１５の容器１５Ａの底面図となっている。また、図２及び図３は、容器１５Ａ内に液冷媒Ｌ及びガス冷媒Ｇが存在している状態を模式的に示している。以下、図２及び図３を参照して、液溜め部１５の構成について説明する。

液溜め部１５は、液冷媒を貯留する容器１５Ａを有している。図２では、縦断面が円形状となる円筒状の容器１５Ａを例示している。また、図３では、横断面が円形状となる円筒状の容器１５Ａを例示している。なお、容器１５Ａの形状は、特に限定されない。また、液溜め部１５は、一方の端部が蒸発器１４と接続された入口管１５１を有している。入口管１５１は、途中部が例えば容器１５Ａの上部に固定されている。そして、入口管１５１は、例えば他方の端部等、容器１５Ａ内に配置されている箇所に開口部を有している。すなわち、蒸発器１４から流出した冷媒は、この開口部から、容器１５Ａ内へ流入する。蒸発器１４から容器１５Ａ内へ流入する冷媒が気液二相状態となっている場合、容器１５Ａ内へ流入した気液二相状態の冷媒は、液冷媒とガス冷媒とに分離する。そして、液冷媒は容器１５Ａ内の下部に貯留され、ガス冷媒は容器１５Ａ内の上部に貯留される。

また、液溜め部１５は、一方の端部が圧縮機１１の吸入側に接続された出口管１５２を有している。出口管１５２は、途中部が例えば容器１５Ａの上部に固定されている。そして、出口管１５２は、例えば他方の端部等、容器１５Ａ内においてガス冷媒が存在する領域に配置されている箇所に開口部を有している。すなわち、液溜め部１５内に貯留されているガス冷媒は、この開口部から出口管１５２へ流入し、圧縮機１１に吸入される。

再び図１を参照すると、検出装置２０は、液溜め部１５に貯留された液冷媒の液面高さを検出するのに利用される。検出装置２０は、液溜め部１５内の液面の高さの検出に用いられる情報を生成するセンサ部を有している。そして、液溜め部１５内の液面の高さは、センサ部によって生成された情報に基づいて、制御装置５０で算出される。後述のように、本実施の形態１では、検出装置２０のセンサ部として、温度によって抵抗値が変化する熱電素子を用いている。以下、図４を用いて、本実施の形態１に係る検出装置２０が有する各構成の機能について説明する。
なお、図４は、検出装置２０が有する各構成の機能を説明するための図であり、検出装置２０が有する各構成の形状及び配置等を限定するものではない。また、図１では、検出装置２０は、液溜め部１５の上部から内部に設置されている。しかしながら、この設置構成は、本実施の形態１に係る検出装置２０の設置構成を限定するものではない。例えば、液溜め部１５内の側面に、検出装置２０を設置する構成でもよい。

図４は、本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の検出装置が有する各構成の機能を説明するための図である。
検出装置２０は、温度によって抵抗値が変化する熱電素子２０３と、一端が該熱電素子２０３と電気的に接続された２本の通電体２０２と、を備えている。そして、検出装置２０の各通電体２０２の他端は、電線２０１を介して、制御装置５０と電気的に接続されている。なお、本実施の形態１及び以下の実施の形態では、電線２０１は、検出装置２０に電力を供給する電力供給用電線と、検出装置２０と制御装置５０との間で情報の伝達を行う通信用電線との総称とする。すなわち、電線２０１は、電力供給用電線及び通信用電線のうちの少なくとも一方で構成されているものとする。なお、検出装置２０と制御装置５０との間での情報の伝達は、無線で行われてもよい。

熱電素子２０３は、電線２０１及び通電体２０２を介して制御装置５０から供給される電力によって自ら発熱する、自己発熱式の熱電素子である。熱電素子２０３として、例えば、素子温度により素子抵抗が変化することを利用したＮＴＣサーミスタ又はＰＴＣサーミスタ等の熱電素子を用いることができる。なお、ＮＴＣとは、「ｎｅｇａｔｉｖｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ」の略であり、ＰＴＣとは、「ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ」の略である。

熱電素子２０３は、制御装置５０から供給される電力により発熱する。熱電素子２０３は、自身の有する熱（温度）と、自身の抵抗値との間に一定の関連性がある。例えば、熱電素子２０３がＰＴＣサーミスタである場合には、自身の温度と抵抗値との間には比例関係が成立する。また、熱電素子２０３がＮＴＣサーミスタである場合には、自身の温度と抵抗値との間には反比例の関係が成立する。

例えば、熱電素子２０３が発熱式のＰＴＣサーミスタである場合には、熱電素子２０３の温度が増大するほどに熱電素子２０３の抵抗値が増大することになる。熱電素子２０３が液冷媒に触れている場合には、ガス冷媒に触れている場合よりも、熱電素子２０３の温度が低下することになるので、それに対応して熱電素子２０３の抵抗値も低下する。逆に、熱電素子２０３がガス冷媒に触れており、そのガス冷媒の速度がそれほど大きくない場合には、液冷媒に触れている場合よりも、抵抗値が高くなる。

このように、検出装置２０の熱電素子２０３が液冷媒に触れているか、ガス冷媒に触れているかによって、熱電素子２０３の抵抗値が相違することになる。この抵抗値の相違により、液溜め部１５内の液冷媒の液面高さが熱電素子２０３よりも上方に存在するか下方に存在するかを検出することができる。すなわち、本実施の形態１に係る検出装置２０においては、センサ部である熱電素子２０３は、液溜め部１５内の液面の高さの検出に用いられる情報として、液面の高さによって変化する抵抗値を生成する。

再び図１を参照する。制御装置５０は、専用のハードウェア、又はメモリに格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）で構成されている。なお、ＣＰＵは、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、又はプロセッサともいう。

制御装置５０が専用のハードウェアである場合、制御装置５０は、例えば、単一回路、複合回路、ＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄ−ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ）、又はこれらを組み合わせたものが該当する。制御装置５０が実現する各機能部のそれぞれを、個別のハードウェアで実現してもよいし、各機能部を一つのハードウェアで実現してもよい。

制御装置５０がＣＰＵの場合、制御装置５０が実行する各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェア及びファームウェアはプログラムとして記述され、メモリに格納される。ＣＰＵは、メモリに格納されたプログラムを読み出して実行することにより、制御装置５０の各機能を実現する。ここで、メモリは、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、又はＥＥＰＲＯＭ等の、不揮発性又は揮発性の半導体メモリである。

なお、制御装置５０の機能の一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェア又はファームウェアで実現するようにしてもよい。

本実施の形態１に係る制御装置５０は、液溜め部１５に貯留された液冷媒の液面高さを検出するための機能部として、電力供給部５１、液面高さを算出する算出部５２、及び記憶部５３を有する。電力供給部５１は、検出装置２０に電力を供給するものである。算出部５２は、検出装置２０のセンサ部で生成された液面の高さの検出に用いられる情報に基づき、液溜め部１５に貯留された液冷媒の液面高さを検出するものである。記憶部５３は、センサ部で生成された情報から液溜め部１５内の液冷媒の液面高さを算出するためのデータ等を記憶しているものである。

例えば、算出部５２は、熱電素子２０３に供給されている電圧値及び電流値等から、熱電素子２０３の抵抗値を演算する。また、算出部５２は、熱電素子２０３の抵抗値から、記憶部５３に記憶されている所定のテーブルを用いて熱電素子２０３の温度を演算する。そして、算出部５２は、熱電素子２０３の温度に基づいて、液溜め部１５に貯留された液冷媒の液面高さがどこにあるかを算出する。詳しくは、算出部５２は、液溜め部１５に貯留された液冷媒の液面高さが熱電素子２０３よりも上方に存在するか下方に存在するかを算出する。なお、記憶部５３に記憶されている所定のテーブルとは、熱電素子２０３の抵抗値と温度との関係を示すテーブルである。

なお、例えば、電力供給部５１は、熱電素子２０３に間欠的に電力を供給する構成としてもよい。そして、算出部５２は、熱電素子２０３の温度の上昇度合いにより、液溜め部１５に貯留された液冷媒の液面高さがどこにあるかを算出してもよい。

また例えば、算出部５２は、熱電素子２０３の温度が規定温度に達するまでの時間から、液溜め部１５に貯留された液冷媒の液面高さがどこにあるかを算出してもよい。

また例えば、算出部５２は、熱電素子２０３の抵抗値を温度に換算せず、熱電素子２０３の抵抗値に基づいて、液溜め部１５に貯留された液冷媒の液面高さがどこにあるかを算出してもよい。

また、制御装置５０は、機能部として、判定部を有していてもよい。判定部は、例えば、算出部５２が算出した液冷媒の液面高さに基づいて、液溜め部１５内の液冷媒が容器１５Ａからオーバーフローするか否かを判定する。また例えば、判定部は、算出部５２が算出した液冷媒の液面高さに基づいて、冷凍サイクル装置１の冷媒回路に充填されている冷媒が漏洩しているか否かを判定する。冷凍サイクル装置１を設置した後に冷媒を充填する際、算出部５２が算出した液冷媒の液面高さに基づいて冷媒の充填量を算出する機能部等を、制御装置５０に設けてもよい。

ここで、液溜め部１５に流入してくる液冷媒の一部は、滴状となって液溜め部１５に流入してくる場合がある。そして、この滴状の液冷媒が、検出装置２０の熱電素子２０３に付着する場合がある。また、液溜め部１５内の液冷媒が減少し、熱電素子２０３が液冷媒に浸漬した状態から浸漬しない状態となった場合にも、滴状の液冷媒が熱電素子２０３に付着する場合がある。このように滴状の液冷媒が熱電素子２０３に付着した場合、滴状の液冷媒が熱電素子２０３に滞留したままの状態になっていると、算出部５２は、熱電素子２０３が液冷媒に浸漬していると誤判定してしまう場合がある。すなわち、算出部５２は、液冷媒の液面が熱電素子２０３よりも下方に存在するにもかかわらず、液冷媒の液面が熱電素子２０３よりも上方に位置していると誤判定してしまうという場合がある。

そして、液溜め部１５内の液冷媒の液面高さを誤判定した場合には、例えば次のような不都合が発生する場合がある。

例えば、従来、冷媒回路の低圧側に液溜め部を設けた冷凍サイクル装置において、該液溜め部に貯留されている液冷媒の量が多い場合、蒸発器の出口過熱度を高めにして、過熱ガス化した冷媒を液溜め部内に流入させる制御を行う場合がある。液溜め部に貯留されていた液冷媒の一部を、冷媒回路の高圧側となる凝縮器に貯留させるためである。本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１においてこのような制御を行った際、液溜め部１５内の液面位置を誤判定してしまうと、次のような課題が発生してしまう。詳しくは、液溜め部１５内の液冷媒の液面が熱電素子２０３よりも下方に存在するにもかかわらず、液冷媒の液面が熱電素子２０３よりも上方に位置していると誤判定してしまうと、必要以上の液冷媒が凝縮器１２に集まってしまう。このため、冷媒回路の高圧側の圧力が過度に上昇し、冷凍サイクル装置１は、正常に運転できなくなってしまう。
そこで、本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１においては、熱電素子２０３を次のような形状としている。

図５〜図７は、本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置が有する検出装置の構成の一例を示す図であり、当該検出装置が液溜め部内に設置された状態を示す図である。また、図８は、比較例となる検出装置の構成の一例を示す図であり、当該検出装置が液溜め部内に設置された状態を示す図である。

図５及び図６に示すように、本実施の形態１に係る検出装置２０の熱電素子２０３の上面２０３ａは、上方に凸となる曲面に形成されている。あるいは、図７に示すように、本実施の形態１に係る検出装置２０の熱電素子２０３の上面２０３ａは、水平面に対して傾いている。

液溜め部１５内の液冷媒が減少し、熱電素子２０３が液冷媒に浸漬した状態から浸漬しない状態となった場合に、滴状の液冷媒は、熱電素子２０３の上面２０３ａに滞留しやすい。例えば、図８に示す比較例では、熱電素子２０３の上面２０３ａは、平面に形成され、水平面に対して平行となっている。このような熱電素子２０３においては、滴状の液冷媒が熱電素子２０３の上面２０３ａに滞留してしまう。このため、算出部５２は、熱電素子２０３が液冷媒に浸漬していると誤判定してしまう。すなわち、算出部５２は、液冷媒の液面が熱電素子２０３よりも下方に存在するにもかかわらず、液冷媒の液面が熱電素子２０３よりも上方に位置していると誤判定してしまう。

一方、本実施の形態１に係る検出装置２０においては、熱電素子２０３の上面２０３ａが上方に凸となる曲面となっているか、あるいは水平面に対して傾いている。したがって、熱電素子２０３の上面２０３ａに滴状の液冷媒が付着しても、滴状の液冷媒は上面２０３ａからすぐに滑り落ちる。このため、本実施の形態１に係る検出装置２０においては、滴状の液冷媒が熱電素子２０３に滞留することを防止できる。したがって、本実施の形態１に係る検出装置２０においては、液溜め部１５内の液冷媒の液面が熱電素子２０３よりも下方に存在するにもかかわらず、液冷媒の液面が熱電素子２０３よりも上方に位置していると誤判定してしまうことを防止できる。

以上、本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１は、液冷媒を貯留する液溜め部１５と、液溜め部１５に設けられ、液溜め部１５内の液面の高さの検出に用いられる検出装置２０と、を備えている。また、検出装置２０は、液溜め部１５内の液面の高さの検出に用いられる情報を生成するセンサ部として熱電素子２０３を有している。そして、熱電素子２０３の上面２０３ａは、上方に凸となる曲面に形成されている、あるいは、水平面に対して傾いている。

このため、本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１は、滴状の液冷媒が熱電素子２０３に滞留することを防止できる。このため、本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１は、液溜め部１５内の液冷媒の液面が熱電素子２０３よりも下方に存在するにもかかわらず、液冷媒の液面が熱電素子２０３よりも上方に位置していると誤判定してしまうことを防止できる。すなわち、本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１は、算出部５２が液溜め部１５内の液冷媒の液面高さを誤判定してしまうことを防止できる。

このため、例えば、液溜め部１５の容器１５Ａから液冷媒がオーバーフローするか否かの検出に検出装置２０を用いた場合、本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１は、液溜め部１５の容器１５Ａから液冷媒がオーバーフローするか否かの誤検出を防止できる。したがって、本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１は、圧縮機１１への液冷媒の戻りを防止でき、圧縮機１１の故障を防止できるので、圧縮機１１の信頼性を高めることができる。

また例えば、冷凍サイクル装置１設置後の冷媒充填時、冷媒充填量の把握に検出装置２０を用いた場合、本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１は、液溜め部１５の容器１５Ａ内の液量を把握できることから、冷媒回路への冷媒の過充填を防止することができる。

また例えば、液溜め部１５内の液冷媒の量の変化を検出装置２０を用いて検出し、冷媒回路内からの冷媒漏洩を検知する場合、本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１は、冷媒漏洩を的確に検出することができる。このため、冷媒が大気へ放出されることを抑制できるので、地球温暖化を抑制することができる。また、可燃性冷媒を冷媒回路内に充填する冷凍サイクル装置においては、冷媒漏洩を適切に検出することが特に重要となる。このため、可燃性冷媒を冷媒回路内に充填する冷凍サイクル装置として本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１を採用することは、非常に有用である。

なお、本実施の形態１に係る検出装置２０においては、自己発熱式の熱電素子２０３を用いた。すなわち、センサ部である熱電素子２０３が、加熱部の機能も有する構成となっていた。しかしながら、本実施の形態１に係る検出装置２０は、センサ部である熱電素子２０３として自己発熱式でない熱電素子を用い、加熱部を熱電素子２０３とは別に備えていてもよい。この場合、加熱部として、例えば、抵抗体等を採用することができる。また、熱電素子２０３として、サーミスタ等、種々の熱電素子を採用することができる。熱電素子２０３に加熱部を接触させ、該加熱部に通電して熱電素子２０３を加熱することにより、自己発熱式の熱電素子２０３を用いた場合と同様の機能を果たすことができる。

また、本実施の形態１では、液溜め部１５内に検出装置２０を１つのみ設置した。しかしながら、液溜め部１５内に複数の検出装置２０を設置してもよい。例えば、検出装置２０のそれぞれの熱電素子２０３が異なる高さとなるように、各検出装置２０を配置することにより、液溜め部１５内の液面高さをより正確に把握できるようになる。

実施の形態２．
検出装置２０のセンサ部は、熱電素子２０３に限定されるものではない。発信部及び受信部を有するセンサ部を備えた検出装置を、冷凍サイクル装置１に搭載される検出装置２０として用いてもよい。この場合、検出装置２０のセンサ部を以下のように構成することにより、液溜め部１５内の液面高さの誤判定を防止できる。なお、本実施の形態２において、特に記述しない項目については実施の形態１と同様とし、同一の機能及び構成については同一の符号を用いて述べることとする。

本実施の形態２に係る検出装置２０は、発信部及び受信部を有するセンサ部を備えている。発信部は、発信面２０９を有し、発信面２０９から信号を出力するものである。受信部は、受信面２１０を有し、発信部から出力された信号を受信面２１０から受けるものである。このようなセンサ部を有する検出装置としては、例えば、静電容量式検出装置、光学式検出装置、及び超音波式検出装置がある。

図９は、本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置が有する検出装置の構成の一例を示す図である。なお、図９（ａ）は、検出装置２０を示す斜視図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）に符号Ｗで示す電極板２０４の上面２０４ａ近傍を矢印Ｘ方向から観察した側面図である。また、図９（ｃ）は、図９（ａ）に符号Ｙで示す電極板２０４の上面２０４ａ近傍を矢印Ｚ方向から観察した側面図である。

図９に示す検出装置２０は、静電容量式検出装置である。この検出装置２０は、センサ部として、互いの表面が対向する２枚の電極板２０４を有している。これらの電極板２０４は、通電体２０２及び電線２０１を介して制御装置５０と接続されている。このように構成された検出装置２０においては、２枚の電極板２０４に通電し、電極板２０４間の静電容量を計測する。液溜め部１５内の液冷媒の液面高さが変化すると、電極板２０４間の液冷媒に接する部分とガス冷媒に接する部分の割合が変化する。この結果、液冷媒とガス冷媒とは比誘電率に差があるため、電極板２０４間の静電容量が変化する。このため、制御装置５０の算出部５２は、電極板２０４間の静電容量に基づき、液溜め部１５内の液冷媒の液面高さを算出することができる。

すなわち、静電容量式の検出装置２０のセンサ部は、液溜め部１５内の液面の高さの検出に用いられる情報として、電極板２０４間の静電容量を生成する。ここで、静電容量式の検出装置２０においては、２枚の電極板２０４に通電することにより、電極板２０４間の誘電体が分極する。そして、一方の電極板２０４はプラスに帯電し、他方の電極板２０４はマイナスに帯電する。つまり、２枚の電極板２０４の一方が、センサ部の発信部に相当する。また、２枚の電極板２０４の他方が、センサ部の受信部に相当する。また、一方の電極板２０４側から他方の電極板２０４側に変位する電子が、信号に相当する。また、一方の電極板２０４おける他方の電極板２０４と対向する表面が、発信面２０９に相当する。また、他方の電極板２０４おける一方の電極板２０４と対向する表面が、受信面２１０に相当する。

また、本実施の形態２に係る静電容量式の検出装置２０においては、各電極板２０４の上面２０４ａは、上方に凸となる曲面に形成されている、あるいは、水平面に対して傾いている。図９に示す一例では、発信面２０９を有する電極板２０４の上面２０４ａは、発信面２０９側の端部から発信面２０９側とは反対側の端部に向かって下降するように、傾いている。また、図９に示す一例では、受信面２１０を有する電極板２０４の上面２０４ａは、受信面２１０側の端部から受信面２１０側とは反対側の端部に向かって下降するように、傾いている。

ここで、電極板２０４の上面２０４ａに液冷媒が滞留した場合、上面２０４ａに滞留していた多量の液冷媒が電極板２０４間に一気に流れ落ち、発信面２０９と受信面２１０との間に、液冷媒がブリッジしてしまうことが懸念される。ブリッジとは、発信面２０９及び受信面２１０の双方に接触した状態で、液冷媒が表面張力によって発信面２０９と受信面２１０との間に滞留することである。このような場合、算出部５２は、電極板２０４の周囲がガス冷媒であるにもかかわらず、電極板２０４が液冷媒に浸漬していると誤判定してしまう。すなわち、算出部５２は、液溜め部１５内の液冷媒の液面高さを誤判定してしまう。

一方、本実施の形態２に係る静電容量式の検出装置２０においては、各電極板２０４の上面２０４ａが上方に凸となる曲面となっているか、あるいは水平面に対して傾いている。したがって、各電極板２０４の上面２０４ａに滴状の液冷媒が付着しても、滴状の液冷媒は上面２０４ａからすぐに滑り落ちる。このため、本実施の形態２に係る静電容量式の検出装置２０においては、発信面２０９と受信面２１０との間に液冷媒がブリッジしてしまうことを防止できる。したがって、本実施の形態２に係る静電容量式の検出装置２０においては、算出部５２が液溜め部１５内の液冷媒の液面高さを誤判定してしまうことを防止できる。

図１０は、本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置が有する検出装置の構成の別の一例を示す斜視図である。
図１０に示す検出装置２０は、超音波式検出装置（超音波振動式検出装置）である。この検出装置２０は、センサ部として、発信部２０５及び受信部２０６を有している。そして、発信部２０５の発信面２０９と受信部２０６の受信面２１０とが対向するように、発信部２０５及び受信部２０６は配置されている。このように構成された検出装置２０においては、発信部２０５は、発信面２０９から超音波の波動を発信する。そして、受信部２０６は、受信面２１０から、超音波の波動を受ける。発信面２０９と受信面２１０との間に液冷媒がある場合とガス冷媒がある場合とでは、受信部２０６が受信する超音波の波動の減衰量が異なる。このため、制御装置５０の算出部５２は、受信部２０６が受信する超音波の波動の減衰量に基づき、液溜め部１５内の液冷媒の液面高さを算出することができる。

すなわち、超音波式の検出装置２０のセンサ部は、液溜め部１５内の液面の高さの検出に用いられる情報として、受信部２０６が受信する超音波の波動の減衰量を生成する。つまり、発信部２０５から発信される超音波の波動が、信号に相当する。

また、本実施の形態２に係る超音波式の検出装置２０においては、発信部２０５の上面２０５ａ及び受信部２０６の上面２０６ａは、上方に凸となる曲面に形成されている、あるいは、水平面に対して傾いている。図１０に示す一例では、発信部２０５の上面２０５ａは、発信面２０９側の端部から発信面２０９側とは反対側の端部に向かって下降するように、傾いている。また、図１０に示す一例では、受信部２０６の上面２０６ａは、受信面２１０側の端部から受信面２１０側とは反対側の端部に向かって下降するように、傾いている。

ここで、発信部２０５の上面２０５ａ及び受信部２０６の上面２０６ａに液冷媒が滞留した場合、発信部２０５の上面２０５ａ及び受信部２０６の上面２０６ａに滞留していた多量の液冷媒が、発信部２０５と受信部２０６との間に一気に流れ落ちる。このような場合、発信面２０９と受信面２１０との間に、液冷媒がブリッジしてしまうことが懸念される。そして、このような場合、算出部５２は、発信部２０５及び受信部２０６の周囲がガス冷媒であるにもかかわらず、発信部２０５及び受信部２０６が液冷媒に浸漬していると誤判定してしまう。すなわち、算出部５２は、液溜め部１５内の液冷媒の液面高さを誤判定してしまう。

一方、本実施の形態２に係る超音波式の検出装置２０においては、発信部２０５の上面２０５ａ及び受信部２０６の上面２０６ａが上方に凸となる曲面となっているか、あるいは水平面に対して傾いている。したがって、発信部２０５の上面２０５ａ及び受信部２０６の上面２０６ａに滴状の液冷媒が付着しても、滴状の液冷媒は発信部２０５の上面２０５ａ及び受信部２０６の上面２０６ａからすぐに滑り落ちる。このため、本実施の形態２に係る超音波式の検出装置２０においては、発信面２０９と受信面２１０との間に液冷媒がブリッジしてしまうことを防止できる。したがって、本実施の形態２に係る超音波式の検出装置２０においては、算出部５２が液溜め部１５内の液冷媒の液面高さを誤判定してしまうことを防止できる。

図１１は、本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置が有する検出装置の構成の別の一例を示す斜視図である。
図１１に示す検出装置２０は、光学式検出装置である。この検出装置２０は、センサ部として、発信部２０７及び受信部２０８を有している。そして、発信部２０７の発信面２０９と受信部２０８の受信面２１０とが対向するように、発信部２０７及び受信部２０８は配置されている。このように構成された検出装置２０においては、発信部２０７は、発信面２０９から光を発する。そして、受信部２０８は、受信面２１０から、受光する。液冷媒とガス冷媒とでは、光の透過量が異なる。このため、発信面２０９と受信面２１０との間に液冷媒がある場合とガス冷媒がある場合とでは、受信部２０８での受光量が異なる。このため、制御装置５０の算出部５２は、受信部２０８での受光量に基づき、液溜め部１５内の液冷媒の液面高さを算出することができる。

すなわち、光学式の検出装置２０のセンサ部は、液溜め部１５内の液面の高さの検出に用いられる情報として、受信部２０８での受光量を生成する。つまり、発信部２０７から発せられる光が、信号に相当する。

また、本実施の形態２に係る光学式の検出装置２０においては、発信部２０７の上面２０７ａ及び受信部２０８の上面２０８ａは、上方に凸となる曲面に形成されている、あるいは、水平面に対して傾いている。図１１に示す一例では、発信部２０７の上面２０７ａは、発信面２０９側の端部から発信面２０９側とは反対側の端部に向かって下降するように、傾いている。また、図１１に示す一例では、受信部２０８の上面２０８ａは、受信面２１０側の端部から受信面２１０側とは反対側の端部に向かって下降するように、傾いている。

ここで、発信部２０７の上面２０７ａ及び受信部２０８の上面２０８ａに液冷媒が滞留した場合、発信部２０７の上面２０７ａ及び受信部２０８の上面２０８ａに滞留していた多量の液冷媒が、発信部２０７と受信部２０８との間に一気に流れ落ちる。このような場合、発信面２０９と受信面２１０との間に、液冷媒がブリッジしてしまうことが懸念される。そして、このような場合、算出部５２は、発信部２０７及び受信部２０８の周囲がガス冷媒であるにもかかわらず、発信部２０７及び受信部２０８が液冷媒に浸漬していると誤判定してしまう。すなわち、算出部５２は、液溜め部１５内の液冷媒の液面高さを誤判定してしまう。

一方、本実施の形態２に係る光学式の検出装置２０においては、発信部２０７の上面２０７ａ及び受信部２０８の上面２０８ａが上方に凸となる曲面となっているか、あるいは水平面に対して傾いている。したがって、発信部２０７の上面２０７ａ及び受信部２０８の上面２０８ａに滴状の液冷媒が付着しても、滴状の液冷媒は発信部２０７の上面２０７ａ及び受信部２０８の上面２０８ａからすぐに滑り落ちる。このため、本実施の形態２に係る光学式の検出装置２０においては、発信面２０９と受信面２１０との間に液冷媒がブリッジしてしまうことを防止できる。したがって、本実施の形態２に係る光学式の検出装置２０においては、算出部５２が液溜め部１５内の液冷媒の液面高さを誤判定してしまうことを防止できる。

以上、本実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１においても、実施の形態１と同様に、検出装置２０のセンサ部の上面が、上方に凸となる曲面に形成されている、あるいは、水平面に対して傾いている。このため、本実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１も、実施の形態１と同様に、算出部５２が液溜め部１５内の液冷媒の液面高さを誤判定してしまうことを防止できる。

実施の形態３．
発信部及び受信部を有するセンサ部を備えた検出装置２０を冷凍サイクル装置１に用いる場合、発信面２０９及び受信面２１０の表面に親水処理、疎水処理又は撥水処理のいずれかを施してもよい。発信面２０９及び受信面２１０の表面に親水処理、疎水処理又は撥水処理のいずれかを施すことにより、液溜め部１５内の液面高さの誤判定をさらに防止することができる。なお、本実施の形態３において、特に記述しない項目については実施の形態１又は実施の形態２と同様とし、同一の機能及び構成については同一の符号を用いて述べることとする。

本実施の形態３に係る検出装置２０においては、発信面２０９及び受信面２１０の表面に、親水処理、疎水処理又は撥水処理のいずれかが施されている。換言すると、発信面２０９及び受信面２１０の表面は、親水状態、疎水状態又は撥水状態のいずれかの状態となっている。

図１２は、本発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置において、発信面及び受信面に親水処理が施された検出装置のセンサ部近傍を示す要部拡大図である。図１３は、本発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置において、発信面及び受信面に疎水処理又は撥水処理が施された検出装置のセンサ部近傍を示す要部拡大図である。また、図１４は、比較例であり、発信面及び受信面に親水処理、疎水処理及び撥水処理のいずれも施されていない検出装置のセンサ部近傍を示す要部拡大図である。なお、図１２〜図１４は、検出装置２０の一例として、静電容量式の検出装置２０を示している。

図１４に示す比較例に係る検出装置２０のセンサ部（２枚の電極板２０４）は、発信面２０９及び受信面２１０に、親水処理、疎水処理及び撥水処理のいずれも施されていない。このような比較例に係る検出装置２０においては、発信面２０９と受信面２１０との間の距離が小さい場合等には、発信面２０９と受信面２１０との間に液冷媒がブリッジしてしまうことがある。詳しくは、比較例に係る検出装置２０は、液溜め部１５内の液冷媒が減少し、検出装置２０のセンサ部が液冷媒に浸漬した状態から浸漬しない状態となった際、発信面２０９と受信面２１０との間に液冷媒がブリッジしてしまうことがある。したがって、比較例に係る検出装置２０を用いた場合、算出部５２は、センサ部の周囲がガス冷媒であるにもかかわらず、センサ部が液冷媒に浸漬していると誤判定してしまう場合がある。すなわち、比較例に係る検出装置２０を用いた場合、算出部５２は、液溜め部１５内の液冷媒の液面高さを誤判定してしまう場合がある。

一方、図１２に示す本実施の形態３に係る検出装置２０においては、発信面２０９及び受信面２１０の表面が親水状態となっている。このため、検出装置２０のセンサ部が液冷媒に浸漬した状態から浸漬しない状態となった際、発信面２０９と受信面２１０との間で液冷媒はブリッジしない。このため、発信面２０９及び受信面２１０の表面が親水状態となった本実施の形態３に係る検出装置２０においては、発信面２０９及び受信面２１０の表面に滴状の液冷媒が付着しても、滴状の液冷媒は、重力によってすぐに落下する。すなわち、発信面２０９及び受信面２１０の表面に滞留しない。このため、発信面２０９及び受信面２１０の表面が親水状態となった本実施の形態３に係る検出装置２０を用いた場合、算出部５２が液溜め部１５内の液冷媒の液面高さを誤判定してしまうことをさらに防止できる。ここで、本実施の形態３では、接触角が４５°以下になる状態を、親水状態とする。接触角とは、静止液体の自由表面が固体表面に接触する場所において、液面と固体表面とがなす角度を意味する。

また、図１３に示す本実施の形態３に係る検出装置２０においては、発信面２０９及び受信面２１０の表面が疎水状態又は撥水状態なっている。このため、発信面２０９及び受信面２１０の表面に滴状の液冷媒が付着した際、これら表面と滴状の液冷媒との接地面積が小さくなる。このため、発信面２０９及び受信面２１０の表面が疎水状態又は撥水状態となった本実施の形態３に係る検出装置２０においては、発信面２０９及び受信面２１０の表面に滴状の液冷媒が付着しても、滴状の液冷媒は、重力によってすぐに落下する。すなわち、発信面２０９及び受信面２１０の表面に滞留しない。このため、発信面２０９及び受信面２１０の表面が疎水状態又は撥水状態となった本実施の形態３に係る検出装置２０を用いた場合、算出部５２が液溜め部１５内の液冷媒の液面高さを誤判定してしまうことをさらに防止できる。ここで、本実施の形態３では、熱電素子２０３の表面に疎水処理を施すことにより、接触角が９０°以上になっている状態を、疎水状態とする。また、本実施の形態３では、熱電素子２０３の表面に撥水処理を施すことにより、接触角が９０°以上になっている状態を、撥水状態とする。

なお、図１２及び図１３では、発信面２０９及び受信面２１０が水平面に対して傾くように、センサ部を設けている。しかしながら、発信面２０９及び受信面２１０の表面に付着した滴状の液冷媒が液溜め部１５内のガス冷媒の流れによって移動できる場合、発信面２０９及び受信面２１０が水平面に対して平行となるように、センサ部を設けてもよい。滴状の液冷媒が発信面２０９及び受信面２１０の表面に滞留することを防止でき、算出部５２が液溜め部１５内の液冷媒の液面高さを誤判定してしまうことを防止できる。

以上、本実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１においては、検出装置２０の発信面２０９及び受信面２１０は、親水状態、疎水状態又は撥水状態のいずれかの状態となっている。したがって、本実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１は、算出部５２が液溜め部１５内の液冷媒の液面高さを誤判定してしまうことをさらに防止できる。

実施の形態４．
実施の形態３で示した検出装置２０を冷凍サイクル装置１に搭載する場合、センサ部の設置姿勢を以下のようにするとよい。滴状の液冷媒が発信面２０９及び受信面２１０の表面に滞留することをより防止でき、算出部５２が液溜め部１５内の液冷媒の液面高さを誤判定してしまうことをより防止できる。なお、本実施の形態４において、特に記述しない項目については実施の形態３と同様とし、同一の機能及び構成については同一の符号を用いて述べることとする。また、本実施の形態４では、検出装置２０の一例として、静電容量式の検出装置２０を用い、センサ部の好適な設置姿勢を説明する。

図１５〜図１７は、本発明の実施の形態４に係る冷凍サイクル装置における検出装置の設置構成の一例を示す図である。なお、図１５〜図１７では、検出装置２０の設置構成が見やすいように、液溜め部１５の入口管１５１及び出口管１５２の図示を省略している。また、図１５（ａ）は、内部に検出装置２０が設置された液溜め部１５の縦断面図となっている。より詳しくは、図１５（ａ）は、図１５（ｃ）のＡ−Ａ位置での縦断面図となっている。図１５（ｂ）は、図１５（ａ）のＢ−Ｂ位置での縦断面図となっている。図１５（ｃ）は、図１５（ａ）のＣ−Ｃ位置での横断面図となっている。また、図１６及び図１７は、内部に検出装置２０が設置された液溜め部１５の縦断面図となっている。

実施の形態３で示した検出装置２０を液溜め部１５内に設置する場合、図１５〜図１７に示すような姿勢で設置することが好ましい。詳しくは、検出装置２０は、センサ部（２枚の電極板２０４）の発信面２０９及び受信面２１０が水平面に対して傾いて配置されていることが好ましい。また、図１５に示すように、検出装置２０は、センサ部の発信面２０９及び受信面２１０が垂直に配置されていることがより好ましい。

このように検出装置２０を液溜め部１５内に設けることにより、発信面２０９及び受信面２１０の表面に付着した滴状の液冷媒は、重力により、発信面２０９及び受信面２１０から落下する。すなわち、このように検出装置２０を液溜め部１５内に設けることにより、発信面２０９及び受信面２１０の表面に付着した滴状の液冷媒を排除する際、重力を用いることができる。したがって、このように検出装置２０を液溜め部１５内に設けることにより、滴状の液冷媒が発信面２０９及び受信面２１０の表面に滞留することをより防止でき、算出部５２が液溜め部１５内の液冷媒の液面高さを誤判定してしまうことをより防止できる。

実施の形態５．
センサ部として熱電素子２０３を備えた検出装置２０を冷凍サイクル装置１に用いる場合においても、熱電素子２０３の表面に親水処理、疎水処理又は撥水処理のいずれかを施すことにより、液溜め部１５内の液面高さの誤判定をさらに防止することができる。なお、本実施の形態５において、特に記述しない項目については実施の形態１〜実施の形態４のいずれかと同様とし、同一の機能及び構成については同一の符号を用いて述べることとする。

本実施の形態５に係る検出装置２０は、熱電素子２０３の表面に、親水処理、疎水処理又は撥水処理のいずれかが施されている。換言すると、熱電素子２０３の表面は、親水状態、疎水状態又は撥水状態のいずれかの状態となっている。

図１８は、本発明の実施の形態５に係る冷凍サイクル装置において、表面に親水処理が施された熱電素子近傍を示す要部拡大図である。図１９は、本発明の実施の形態５に係る冷凍サイクル装置において、表面に疎水処理又は撥水処理が施された熱電素子近傍を示す要部拡大図である。また、図２０は、比較例であり、表面に親水処理、疎水処理及び撥水処理のいずれも施されていない熱電素子近傍を示す要部拡大図である。

図２０に示す比較例に係る検出装置２０の熱電素子２０３は、熱電素子２０３の表面に、親水処理、疎水処理及び撥水処理のいずれも施されていない。このような比較例に係る検出装置２０においては、熱電素子２０３の近傍に液溜め部１５の容器１５Ａ等の部材が配置されている場合、熱電素子２０３の近傍に配置された部材と熱電素子２０３との間に、液冷媒がブリッジしてしまうことがある。詳しくは、比較例に係る検出装置２０は、液溜め部１５内の液冷媒が減少し、熱電素子２０３が液冷媒に浸漬した状態から浸漬しない状態となると、熱電素子２０３の近傍に配置された部材と熱電素子２０３との間に、液冷媒がブリッジしてしまうことがある。したがって、比較例に係る検出装置２０を用いた場合、算出部５２は、熱電素子２０３の周囲がガス冷媒であるにもかかわらず、熱電素子２０３が液冷媒に浸漬していると誤判定してしまう。すなわち、比較例に係る検出装置２０を用いた場合、算出部５２は、液溜め部１５内の液冷媒の液面高さを誤判定してしまう。

一方、図１８に示す本実施の形態５に係る検出装置２０においては、熱電素子２０３の表面が親水状態となっている。このため、熱電素子２０３が液冷媒に浸漬した状態から浸漬しない状態となった場合、熱電素子２０３の近傍に配置された部材と熱電素子２０３との間で、液冷媒はブリッジしない。このため、熱電素子２０３の表面が親水状態となった本実施の形態５に係る検出装置２０においては、熱電素子２０３の表面に滴状の液冷媒が付着しても、滴状の液冷媒は、重力によってすぐに落下し、熱電素子２０３の表面に滞留しない。このため、熱電素子２０３の表面が親水状態となった本実施の形態５に係る検出装置２０を用いた場合、算出部５２が液溜め部１５内の液冷媒の液面高さを誤判定してしまうことをさらに防止できる。なお、本実施の形態５では、接触角が４５°以下になる状態を、親水状態とする。

また、図１９に示すように、熱電素子２０３の表面が疎水状態又は撥水状態となった本実施の形態５に係る検出装置２０においては、熱電素子２０３の表面に滴状の液冷媒が付着した際、熱電素子２０３の表面と滴状の液冷媒との接地面積が小さくなる。このため、熱電素子２０３の表面が疎水状態又は撥水状態となった本実施の形態５に係る検出装置２０においては、熱電素子２０３の表面に滴状の液冷媒が付着しても、滴状の液冷媒は、重力によってすぐに落下し、熱電素子２０３の表面に滞留しない。このため、熱電素子２０３の表面が疎水状態又は撥水状態となった本実施の形態５に係る検出装置２０を用いた場合、算出部５２が液溜め部１５内の液冷媒の液面高さを誤判定してしまうことをさらに防止できる。なお、本実施の形態５では、熱電素子２０３の表面に疎水処理を施すことにより、接触角が９０°以上になっている状態を、疎水状態とする。また、本実施の形態５では、熱電素子２０３の表面に撥水処理を施すことにより、接触角が９０°以上になっている状態を、撥水状態とする。

以上、本実施の形態５に係る冷凍サイクル装置１においては、熱電素子２０３の表面が親水状態、疎水状態又は撥水状態のいずれかの状態となっている。したがって、本実施の形態５に係る冷凍サイクル装置１は、算出部５２が液溜め部１５内の液冷媒の液面高さを誤判定してしまうことをさらに防止できる。

実施の形態６．
本発明に係る液溜め部は、つまり検出装置２０が設けられる液溜め部は、上述した液溜め部１５に限定されるものではない。本発明に係る液溜め部は、冷媒回路において液冷媒又は冷凍機油を貯留する液溜め部であればよい。本実施の形態６では、上述した液溜め部１５以外の液溜め部に検出装置２０を設ける例のいくつかを紹介する。なお、本実施の形態６において、特に記述しない項目については実施の形態１〜実施の形態５のいずれかと同様とし、同一の機能及び構成については同一の符号を用いて述べることとする。

図２１は、本発明の実施の形態６に係る冷凍サイクル装置の圧縮機の構成の一例を概略的に示す縦断面図である。
図２１に示す圧縮機１１は、容器１１Ａ、吸入部１１０、吐出部１１１、圧縮部１１２、モータ部１１３、軸部１１４、及び液溜め部１１５を有している。液溜め部１１５は、容器１１Ａの底部に設けられ、圧縮部１１２に供給される冷凍機油を貯留するものである。また、軸部１１４は、圧縮部１１２とモータ部１１３とを接続し、圧縮部１１２にモータ部１１３の回転力を伝達するものである。この軸部１１４には、液溜め部１１５に貯留された冷凍機油を吸引する油ポンプ、該油ポンプで吸引された冷凍機油を圧縮部１１２へ導く流路が設けられている。

吸入部１１０で吸入されたガス冷媒がモータ部１１３の回転力により圧縮部１１２で圧縮され、高圧高温ガス冷媒が吐出部１１１から吐出される。冷媒が圧縮される際には、圧縮部１１２の摩擦を軽減するため、液溜め部１１５に貯留されている冷凍機油が、軸部１１４の流路を通じて圧縮部１１２に供給される。圧縮部１１２に供給された冷凍機油は、圧縮部１１２の潤滑に用いられた後に、図中矢印で示すように部品の隙間から滲み出て滴下し、液溜め部１１５に貯留される。

液溜め部１１５に貯留されている冷凍機油が多すぎると、モータ部１１３の少なくとも一部が、冷凍機油に浸漬する。このため、モータ部１１３が回転する際、冷凍機油が抵抗となるため、圧縮機１１の効率が低下する。一方、液溜め部１１５に貯留されている冷凍機油が少なすぎると、圧縮部１１２に冷凍機油を十分に供給することができなくなる。このため、圧縮部１１２の摩擦が大きくなり、圧縮機１１が故障してしまう場合がある。

したがって、液溜め部１１５に貯留される冷凍機油を適正量に制御する必要がある。このため、図２１に示す圧縮機１１においては、液溜め部１１５に貯留される冷凍機油の量を把握するために、検出装置２０が液溜め部１１５に設置されている。なお、液溜め部１１５に設置される検出装置２０の数は、任意である。例えば、液溜め部１１５に１つの検出装置２０を設置し、該検出装置２０によって冷凍機油の必要最低量（必要最低液面高さ）を検出することにより、圧縮機１１の故障を防止できる。また例えば、図２１に示すように、液溜め部１１５に複数の検出装置２０を設置することにより、検出装置２０によって、モータ部１１３が浸漬しない冷凍機油の最高液面高さを検出することもできる。これにより、圧縮機１１の故障を防止しつつ、圧縮機１１の効率の低下を防止することもできる。

ここで、圧縮機１１の液溜め部１１５に設置された検出装置２０には、圧縮機１１の駆動中、検出装置２０の上方に配置された圧縮部１１２から、冷凍機油が滴下してくる。このため、検出装置２０のセンサ部に、滴状の冷凍機油が付着しやすい。つまり、圧縮機１１の液溜め部１１５に設置された検出装置２０は、冷凍機油の液面がセンサ部よりも下方に存在するにもかかわらず、冷凍機油の液面がセンサ部よりも上方に位置していると誤判定しやすい条件下に設置されている。そして、冷凍機油の液面高さが誤判定された場合、圧縮機１１の冷凍機油が枯渇し、潤滑不良により圧縮機焼き付き等の故障を発生させてしまう。

しかしながら、実施の形態１〜実施の形態５の説明でわかるように、検出装置２０は、センサ部に滴状の冷凍機油が付着しても、滴状の冷凍機油がセンサ部に滞留することを防止できる。つまり、検出装置２０は、冷凍機油の液面高さの誤判定を防止できる。したがって、図２１に示す圧縮機１１は、故障を防止できる。

図２２は、本発明の実施の形態６に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路構成等の一例を示す図である。また、図２３は、図２２に示す冷凍サイクル装置に用いられるオイルセパレータの構成の一例を概略的に示す縦断面図である。

図２２に示す冷凍サイクル装置１は、圧縮機１１と凝縮器１２との間に、オイルセパレータ１６を備えている。圧縮機１１から吐出されたガス冷媒中には、冷凍機油が混在している。オイルセパレータ１６は、冷凍機油とガス冷媒とを分離し、冷凍機油を圧縮機１１の吸入側へ戻すものである。なお、図２２には、冷凍サイクル装置１を空気調和装置として用いる際に凝縮器１２に送風する、送風機１２Ａも図示している。また、図２２には、冷凍サイクル装置１を空気調和装置として用いる際に蒸発器１４に送風する、送風機１４Ａも図示している。

図２２及び図２３に示すように、オイルセパレータ１６は、容器１６Ａ、配管１６１，１６２、バイパス配管１６３、及び開閉弁１７を備えている。容器１６Ａは、ガス冷媒から分離された冷凍機油を貯留するものである。容器１６Ａの内部には、貯留された冷凍機油の液面高さを検出するため、検出装置２０が設置されている。すなわち、図２２に示す冷凍サイクル装置１は、オイルセパレータ１６を、本発明に係る液溜め部として用いている。

配管１６１は、圧縮機１１の吐出側と容器１６Ａとを接続する配管である。配管１６２は、容器１６Ａの例えば上部と凝縮器１２とを接続し、容器１６Ａ内のガス冷媒を凝縮器１２へ送る配管である。バイパス配管１６３は、容器１６Ａの例えば下部と圧縮機１１の吸入側とを接続し、容器１６Ａ内に貯留された冷凍機油を圧縮機１１の吸入側へ戻す配管である。開閉弁１７は、バイパス配管１６３に設けられ、バイパス配管１６３の流路を開閉する弁である。

オイルセパレータ１６で分離された冷凍機油を圧縮機１１の吸引側に戻す際、圧縮機１１が吸入するガス冷媒の温度が上昇する。このため、オイルセパレータ１６で分離された冷凍機油を圧縮機１１の吸引側に常時戻す構成にすると、冷凍サイクル装置１の効率が低下する。このため、図２２に示す冷凍サイクル装置１は、オイルセパレータ１６の容器１６Ａに検出装置２０を設置している。そして、図２２に示す冷凍サイクル装置１は、冷凍機油が一定量溜まったことを検知すると、開閉弁１７を開いてバイパス配管１６３の流路を開き、冷凍機油を圧縮機１１の吸引側に戻す制御を行う。

ここで、冷凍サイクル装置１の運転中、オイルセパレータ１６の容器１６Ａ内は、ガス冷媒に混在した滴状の冷凍機油が飛散している状態となる。このため、検出装置２０のセンサ部に、滴状の冷凍機油が付着しやすい。つまり、検出装置２０は、冷凍機油の液面がセンサ部よりも下方に存在するにもかかわらず、冷凍機油の液面がセンサ部よりも上方に位置していると誤判定しやすい条件下に設置されている。そして、冷凍機油の液面高さが誤判定された場合、頻繁に冷凍機油を圧縮機１１の吸引側に戻すこととなり、冷凍サイクル装置１の効率が低下する。また、圧縮機１１が吸入するガス冷媒の温度が上昇しすぎて過熱度が大きくなった場合、圧縮機１１が吐出するガス冷媒の温度が過度に上昇してしまい、圧縮機１１の故障を誘発する場合もある。

しかしながら、実施の形態１〜実施の形態５の説明でわかるように、検出装置２０は、センサ部に滴状の冷凍機油が付着しても、滴状の冷凍機油がセンサ部に滞留することを防止できる。つまり、検出装置２０は、冷凍機油の液面高さの誤判定を防止できる。したがって、図２２に示す冷凍サイクル装置１は、冷凍サイクル装置１の効率低下を防止でき、圧縮機１１の故障を防止できる。

なお、実施の形態１〜実施の形態６に記載の各構成は、適宜組み合わせることができる。

また、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 冷凍サイクル装置、１１ 圧縮機、１１Ａ 容器、１２ 凝縮器、１３ 絞り装置、１４ 蒸発器、１５ 液溜め部、１５Ａ 容器、１６ オイルセパレータ、１６Ａ 容器、１７ 開閉弁、２０ 検出装置、５０ 制御装置、５１ 電力供給部、５２ 算出部、５３ 記憶部、１１０ 吸入部、１１１ 吐出部、１１２ 圧縮部、１１３ モータ部、１１４ 軸部、１１５ 液溜め部、１５１ 入口管、１５２ 出口管、１６１ 配管、１６２ 配管、１６３ バイパス配管、２０１ 電線 ２０２ 通電体、２０３ 熱電素子、２０３ａ 上面、２０４ 電極板、２０４ａ 上面、２０５ 発信部、２０５ａ 上面、２０６ 受信部、２０６ａ 上面、２０７ 発信部、２０７ａ 上面、２０８ 受信部、２０８ａ 上面、２０９ 発信面、２１０ 受信面。

本発明に係る冷凍サイクル装置は、液冷媒又は冷凍機油である液体を貯留する液溜め部と、前記液溜め部に設けられ、前記液溜め部内の液面の高さの検出に用いられる検出装置と、を備え、前記検出装置は、前記液溜め部内の液面の高さの検出に用いられる情報を生成するセンサ部を有し、前記センサ部の上面は、水平面に対して傾いている。

Claims (8)

1. 液冷媒又は冷凍機油である液体を貯留する液溜め部と、
   前記液溜め部に設けられ、前記液溜め部内の液面の高さの検出に用いられる検出装置と、
   を備え、
   前記検出装置は、前記液溜め部内の液面の高さの検出に用いられる情報を生成するセンサ部を有し、
   前記センサ部の上面は、上方に凸となる曲面に形成されている、あるいは、水平面に対して傾いている冷凍サイクル装置。
2. 前記センサ部は、
   発信面を有し、前記発信面から信号を出力する発信部と、
   受信面を有し、前記発信部から出力された前記信号を前記受信面から受ける受信部と、
   を備え、
   前記発信面及び前記受信面の表面が親水状態である請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 前記センサ部は、
   発信面を有し、前記発信面から信号を出力する発信部と、
   受信面を有し、前記発信部から出力された前記信号を前記受信面から受ける受信部と、
   を備え、
   前記発信面及び前記受信面の表面が疎水状態又は撥水状態である請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
4. 前記検出装置は、静電容量式検出装置、光学式検出装置、又は超音波式検出装置である請求項２又は請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
5. 前記発信面及び前記受信面は、水平面に対して傾いて配置されている請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
6. 前記発信面及び前記受信面は、垂直に配置されている請求項５に記載の冷凍サイクル装置。
7. 前記センサ部は、温度によって抵抗値が変化する熱電素子であり、
   前記熱電素子の表面が親水状態である請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
8. 前記センサ部は、温度によって抵抗値が変化する熱電素子であり、
   前記熱電素子の表面が疎水状態又は撥水状態である請求項１に記載の冷凍サイクル装置。

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