JP2006083739A - オイルレベルセンサ及び電動圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】油面検出時に、サーミスタ周りの雰囲気を安定させることで、誤動作を減らし安定したオイルセンサの動作を実現する。
【解決手段】密閉型の圧縮機において、サーミスタを外側のシェルとしてセラミックなど熱伝導率の低い物質で囲うことにより周囲の流れや温度変化の影響をなくす。また、内側シェルとして熱伝導率の良い物質やフィンを挿入することにより上側サーミスタの周囲温度をオイル温度と近い値にし、オイルセンサとして安定した動作を実現する。
【選択図】図１

Description

本発明は、オイルレベルの異常低下を検知するオイルレベルセンサ、及びそれを用いた電動圧縮機に関する。

従来、圧縮機構と電動機とを溶接構造のハウジングに密閉して形成される密閉型圧縮機が知られている。この密閉型圧縮機は、冷媒が漏洩せず、水分の侵入等のおそれも無いことから高い信頼性を有し、空調機や冷蔵庫に広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。

上記密閉型圧縮機では、ハウジング内に貯留する冷凍機油を圧縮機構や軸受等に供給して潤滑を行うようにしている。ところが、ハウジング内の冷凍機油は、圧縮されたガス冷媒と共に圧縮機から吐出される。通常、冷凍機油は冷媒回路を循環して再び圧縮機に戻るため、ハウジングにおける冷凍機油の貯留量は確保される。しかしながら、運転状態によっては冷凍機油の貯留量が変動し、冷凍機油の貯留量が不足して潤滑不良に至る危険がある。

上述の問題に対し、ハウジング内における油面の位置をセンサ等で検出し、冷凍機油の貯留量不足を検知して圧縮機を保護するという提案がなされている。つまり、油面の低下を検出すると、圧縮機を停止し、冷媒回路から冷凍機油を回収する運転を行う等の保護動作を行い、圧縮機の破損を回避するというものである。

オイルレベルセンサの使用方法として、潤滑オイルが貯留されるハウジングに、第１の温度検知素子と第２の温度検知素子とを上下に分けて配置したもので、両温度検知素子が検知する温度の差によって上記潤滑オイルのオイルレベルを検知するようになっているものがある（例えば、特許文献２参照）。

この場合、潤滑オイルの油面が波立つ場合や、両温度検知素子に潤滑オイルがかかることにより検知温度が変化し、それによってオイルレベルの判断を誤る可能性があった。

これに対して、温度検知素子を上下の開口部を有するだけのケースで覆うようにしたものがある。このものによれば、潤滑オイルの油面が波立っても、温度検知素子に潤滑オイルがかかることがケースによって避けられ、温度検知素子の検知温度に変化をきたさない（例えば、特許文献３参照）。
特開平６−１５９２７４号公報 特開２００１−１２３５１号公報 特開平４−１０３８８７号公報

しかしながら、ハウジング内における油面の位置を検出しようとすると、温度検知素子を囲うシェルが密閉型圧縮機内部の複雑な流れや温度分布にさらされ、上側温度検知素子の放熱量が安定せず、オイルレベルセンサの誤作動の原因になっていた。

また、本発明におけるオイルレベルセンサは、上側温度検知素子及び下側温度検知素子との放熱量の差で油面を検出する。オイルレベルセンサは冷媒中と油中での熱伝達率の差を利用する。熱伝達率は周囲雰囲気によって変化する。上側温度検知素子及び下側温度検知素子は密閉圧縮機内でそれぞれ異なった雰囲気にさらされている。そのため、オイルセンサは安定した動作を行い辛くなっている。上下温度検知素子周りの雰囲気を近づけ、冷媒とオイルの物性値の差から放熱量を検出する方がオイルレベルセンサとして安定して動作するには好ましい。そのため、温度検知素子周りの流速や温度を上下で近づける必要がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、圧縮機の構成を簡素に維持しつつハウジング内における油面の位置を確実に検出し、併せて、かかる圧縮機を用いて冷凍装置の信頼性向上を図ることにある。

密閉型圧縮機内部の複雑な流れや温度分布による誤動作を解決するため、第１の手段として、本発明のオイルレベルセンサは断熱性の高いシェルで温度検知素子を覆う。

これによって密閉型圧縮機内部の複雑な流動場や温度分布の影響によるオイルレベルセンサの誤動作を防ぐことが出来る。

第２の手段として、断熱性の高いシェルの内側に熱伝導率の高い物質を挿入する。これによって、シェル内部の温度を油温に近づけ、オイルレベルセンサとして安定した動作を可能にする。

本発明のオイルレベルセンサは、密閉型圧縮機内部の複雑な流動場によるオイルレベルセンサの誤動作を抑制することができる。

第１の発明は、電動機と該電動機で駆動される圧縮機構とがハウジングに収納され、ハウジング内に貯留する冷凍機油により潤滑される密閉型圧縮機を対象とする。オイルレベルセンサは上側の開口部と下側の開口部とを有するケースと、ケースの内部の上側に設けられた第１の温度検知素子と、ケース内部の下側に位置させて設けられた第２の温度検知素子を具備し、第１の温度検知素子が定常運転時の平常オイルレベルより下側に位置し、第２の温度検知素子が定常運転時の下限オイルレベル以下の位置に位置するようにして使用されるオイルレベルセンサで、上下温度検知素子を熱伝導率の低いシェルで囲うことにより周囲雰囲気（温度、流速等）の影響による誤作動を抑える。このことによって、オイルレベルセンサとして安定した動作を実現するものである。

第２の発明は、第１の発明のオイルレベルセンサにおいて、熱伝導率の低いシェルの内側に熱伝導率の高い物質でシェルを作ることにより、シェル内部の温度をオイルの温度に近づけることを特徴とする。外側シェル内部に、内側シェルとして熱伝導率の高い物質を挿入することによって、上下温度検知素子周りの環境は、冷媒中及び油中にあるということ意外は近い雰囲気になる。そのため、温度検知素子の放熱量に冷媒とオイルとの物性値による差が生じ、オイルレベルセンサとして常に安定してオイルレベルを検知することが出来る。

第３の発明は内側シェルの形状をフィンにし、より、上下温度検知素子周りの雰囲気を近づけようとするものである。フィンを用いることによりシェル内の温度はオイルの温度と近くなり、より安定したオイルレベルセンサとしての動作を実現する。

（実施の形態１）
図１は、本発明第１の実施の形態におけるオイルレベルセンサ３の断面図を示すものである。オイルレベルセンサ３は上側温度検知素子５、下側温度検知素子６、端子７及びケース８で構成されている。下側温度検知素子６は常に油中にある。上側温度検知素子５は冷媒中及び油中にあり、上下温度検知素子の放熱量の差からオイルレベルを検知する。

図２は、は本発明の実施の形態におけるオイルレベルセンサ３の取り付けを示す図である。図２において、オイルレベルセンサ３は上下軸受や胴シェル２に固定される。そして、上部に取り付けられたターミナル１により信号を外部へ取り出す。

以上のように構成されたオイルレベルセンサ３について、以下その動作、作用を説明する。オイルレベルセンサ３は上側温度検知素子５が冷媒雰囲気中、下側温度検知素子６がオイル中に常に存在するように設置されている。オイルレベルセンサ３は上下温度検知素子の奪われる熱量の差で検知する。冷媒とオイルとの物性値の差を利用してオイルの油面位置を検出するには、温度検知素子周囲の雰囲気（温度、流速等）を近づける必要がある。温度検知素子周りの雰囲気を近づけるため、２つの温度検知素子を熱伝導率の低い外側シェル４によって囲う。このことにより、密閉型圧縮機内部の複雑な流動場及び温度分布の影響をシェル４内部で少なくする。温度検知素子を熱伝導率の低い外側シェル４（例えばセラミックや合成樹脂）で囲うことにより、シェル内部の温度をオイルの温度により近づける。このことにより、上下温度検知素子の放熱量の差は冷媒とオイルの物性値に依存するものになる。上下温度検知素子の放熱は熱伝導が支配的なため、放熱量は冷媒とオイルの物性値に大きく依存するものになる。そのため、オイルレベルセンサ３は温度検知素子周りの雰囲気に影響されず、オイルレベルセンサとして誤動作を抑えることができる。

また、図３の様にシェルを２重構造として、外側シェル４の内側に内側シェルとして熱伝導率の高い物質やフィンなどを挿入する。熱伝導率の高い物質を挿入することにより、シェル内部の雰囲気温度をオイルの温度と近い値にすることができる。そのため、上側温度検知素子５と下側温度検知素子６周りの雰囲気温度を近い値に出来、オイルレベルセンサとして安定した動作を実現する。

以上のように、本発明にかかわるオイルレベルセンサは、油面の検出が誤検知なく確実に行えるので、密閉型圧縮機に限らず、耐圧容器や各種配管内の油面や他の液面の確認や制御にも適用できる。

本発明の実施の形態１に係るオイルセンサの断面図 本発明の実施の形態に係る圧縮機の概略構成図 本発明の実施の形態２及び３に係るオイルセンサの断面図

符号の説明

１ ターミナル
２ 胴シェル
３ オイルレベルセンサ
４ 外側シェル
５ 上側温度検知センサ
６ 下側温度検知センサ
７ 端子
８ 内側シェル

Claims (4)

1. 上側の開口部と下側の開口部とを有するケースと、ケースの内部の上側に設けられた第１の温度検知素子と、ケース内部の下側に位置させて設けられた第２の温度検知素子を具備し、第１の温度検知素子が定常運転時の平常オイルレベルより下側に位置し、第２の温度検知素子が定常運転時の下限オイルレベル位置に位置するようにして使用されるオイルレベルセンサで、上下温度検知素子を熱伝導率の低いシェルで囲うことを特徴とするオイルレベルセンサ。
2. 請求項１記載のオイルレベルセンサにおいて、シェルの内側に熱伝導率の高い材料でシェルを作ることを特徴とする請求項１記載のオイルレベルセンサ。
3. 請求項２記載のオイルレベルセンサにおいて、内側シェルにフィンを配置することを特徴とするオイルレベルセンサ。
4. 請求項１乃至３記載のオイルレベルセンサを有する電動圧縮機。