JP6516442B2 - 液体検知器、圧縮機及び空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、空気調和機に用いられる圧縮機の潤滑油の液面高さの検知などに用いられる静電容量式の液体検知器、この液体検知器を有する圧縮機、及び、この圧縮機を備える空気調和機に関する。

空気調和機は、室外熱交換器及び室内熱交換器と、これらの間に設けられた膨張弁と圧縮機とを備えている。空気調和機の冷凍サイクルでは、一例として、室外熱交換器を通過した液状の冷媒が、膨張弁でガス状になることにより温度が低下して冷気となり室内熱交換器に導かれる。そして、室内熱交換器により室内の空気に熱（低温）を移したガス状の冷媒は、圧縮機で圧縮されて高温・高圧状態となり、室外熱交換器により室外の空気に熱（高温）を移すことにより再び液状になる。

このような空気調和機に用いられる圧縮機として、ロータリー方式やスクロール方式などを採用したものがある。例えば、特許文献１に開示されたロータリー方式の圧縮機は、作動室が形成されたシリンダと当該作動室に収容された環状ピストンとを有する圧縮部がタンク状の圧縮機筐体内に配設されており、この環状ピストンが外周面の一部を作動室の周壁面に当接しながら回転されることにより、作動室内に導入された冷媒の圧縮が行われる。

特許文献１に開示された圧縮機では、シリンダやピストンなどの摺動部品の潤滑及び微小隙間のシール（封止）などのために圧縮機筐体内に潤滑油が収容されている。そして、この潤滑油が何らかの原因により所定量より少なくなると圧縮機の動作に支障をきたすため、潤滑油の量を監視する必要がある。このような潤滑油の量の監視に用いることができるセンサが、例えば、特許文献２に開示されている。

図１４に示すように、特許文献２に開示されたセンサ（図中、符号９０１で示す）は、基板体９０２に取り付けられた一対の導電ピン９０４の端部に、互いに間隔をあけて平行に配置された一対の帯状の電極板９０５が取り付けられている。そして、一対の電極板９０５の間の潤滑油の有無により導電ピン９０４間の静電容量が変化するので、このセンサ９０１を圧縮機筐体内の適切な高さ位置に設けることで、潤滑油の量が所定量以上あるか否かを検知することができる。

特開２０１２−２０７５８５号公報 特開２０１３−９２４９１号公報

上述した従来のセンサは、一対の電極板の間の潤滑油の有無を静電容量の変化により検出するものであるが、一対の電極板の対向間隔が狭すぎると、圧縮機内で潤滑油が少なくなっても、潤滑油が一対の電極板の間に付着して残ることがあり、実際には油面のレベルが油切れの状態でも正常レベルと検出してしまう虞がある。また、これを解消するために電極板の対向間隔を大きくすると、所望の静電容量を得るために電極板の面積を大きくしなければならず、センサ自体が大型化するという問題がある。

そこで、本発明は、潤滑油等の液体の液面高さの誤検知を防止しながら、静電容量を精度良く検出できる静電容量式の液体検知器、この液体検知器を有する圧縮機、及び、この圧縮機を備えた空気調和機を提供することを目的とする。

請求項１の液体検知器は、複数の電極板の間の静電容量により液体を検知する液体検知器であって、前記複数の電極板が、互いに同一の円板状に形成されているとともに、少なくとも、対向間隔を第１の間隔とした一対の電極板からなる第１の電極対と、対向間隔を前記第１の間隔より狭い第２の間隔とした一対の電極板からなる第２の電極対とを構成していることを特徴とする。

請求項２の液体検知器は、前記筐体の壁部に設けられた貫通穴を塞ぐように当該壁部に取り付けられるベースと、前記筐体内に少なくとも一部が配置されるように前記ベースの一つの面から突出して取り付けられた複数の導電端子と、を有し、前記複数の電極板が、前記ベースに沿って互いに平行に配置されるように、前記複数の導電端子のうちの対応する導電端子の前記一部にそれぞれ取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の液体検知器である。

請求項３の液体検知器は、請求項１または２に記載の液体検知器であって、前記複数の電極板のそれぞれが、円板状又は正多角形板状に形成されていることを特徴とする。

請求項４の圧縮機は、筐体と、前記筐体内に設けられた圧縮部と、前記筐体内に収容された潤滑油を検知する液体検知部とを有する圧縮機であって、前記液体検知部が、請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体検知器を含んで構成されていることを特徴とする。

請求項５の空気調和機は、室内熱交換器、室外熱交換器、膨張弁及び圧縮機を含む冷媒回路を備えた空気調和機であって、前記圧縮機が、請求項４に記載の圧縮機で構成されていることを特徴とする。

請求項１、４、５に記載された発明によれば、対向間隔の広い第１の電極対では液体の切れがよいので、この第１の電極対により潤滑油等の液体の液面高さを誤検知することなく検知でき、かつ、対向間隔の狭い第２の電極対では所望の静電容量を得ることができるので、静電容量を精度良く検出できる。

請求項２に記載された発明によれば、複数の電極板が、ベースに沿って互いに平行に配置されるように、複数の導電端子のうちの対応する導電端子における一部にそれぞれ取り付けられている。このようにしたことから、複数の電極板が導電端子からこの導電端子の軸方向に大きく突出することがなくなり、例えば振動等により導電端子に加わるモーメント（あるいは荷重）を抑えることができるので、導電端子をベースに取り付ける部分に集中する荷重を小さくすることができる。そのため、取付スペースを小さくできるとともに、破損による故障を抑制できる。また、また、一つの電極板に対して互いに平行な３つ以上の複数の導電端子を設けることにより、電極板と平行な面における断面二次モーメントが大きくなり、堅牢な構造となる。

請求項３に記載された発明によれば、前記複数の電極板のそれぞれが、円板状又は正多角形板状に形成されている。このようにしたことから、例えば、複数の電極板が帯板状に形成されている構成では、ベースを筐体に取り付けたときの取付角度（筐体の貫通穴の貫通方向を回転軸とする回転角度）にばらつきがあると、液体が複数の電極板に接する高さにもばらつきが生じるので、検出精度にもばらつきが生ずるおそれがあるが、複数の電極板が円板状又は正多角形板状に形成されていることで、液体が複数の電極板に接する高さを取付角度によらず概ね一定にすることができ、検出精度のばらつきを抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係る液体検知器としての検知素子部を有する液体検知ユニットの正面図である。 図１のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。 図１の液体検知ユニットが有する検知素子部の背面図である。 図１の液体検知ユニットが有する検知制御部の正面図である。 図１の液体検知ユニットの電気回路の概略を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る液体検知器としての検知素子部の断面図である。 図６の検知素子部の背面図である。 図６の液体検知ユニットの電気回路の概略を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る液体検知器としての検知素子部の正面図である。 図９のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。 図９の検知素子部の平面図である。 本発明の一実施形態に係る圧縮機の断面図である。 本発明の一実施形態に係る空気調和機の概略構成を示す図である。 従来の液面センサの斜視図である。

（液体検知器の実施形態）
以下に、本発明の実施形態に係る液体検知器について図１〜図１１を参照して説明する。図１〜図５は第１実施形態の液体検知器としての検知素子部を有する液体検知ユニットを示す。この液体検知ユニットは、例えば、後述する圧縮機の筐体の側壁に取り付けられて、当該筐体に収容された潤滑油の液面高さや、潤滑油への不純物の混入程度などの検知に用いられる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る検知素子部を有する液体検知ユニットの正面図である。図２は、図１のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。図３は、図１の液体検知ユニットが有する検知素子部の背面図である。図４は、図１の液体検知ユニットが有する検知制御部の正面図である。図５は、図１の液体検知ユニットの電気回路の概略を示す図である。

この液体検知ユニット（図中、符号１で示す）は、図１〜図４に示すように、液体検知器としての検知素子部１０と、検知制御部５０（図２）とを有している。検知素子部１０と検知制御部５０とは、一対のコネクタとして互いに嵌合可能に構成されている。

検知素子部１０は、ベース２０と、複数の導電端子３０と、４枚の電極板４０と、を有している。

ベース２０は、例えば、ステンレス鋼などの金属を材料として構成されており、ベース本体部２１と、円筒部２２と、フランジ部２３と、を一体に有しており、さらに、後述する複数の導電端子３０を固定するハーメチックガラス２４を有している。

ベース本体部２１は、円板状に形成されている。円筒部２２は、ベース本体部２１と同軸となるようにベース本体部２１の一方の面２１ａに突出して設けられている。ベース本体部２１における円筒部２２の内側の箇所には、一方の面２１ａと他方の面２１ｂとを貫通する複数の貫通穴２１ｃが形成されている。フランジ部２３は、ベース本体部２１の半径方向に突出するように、当該ベース本体部２１の周面２１ｄの全体にわたって設けられている。フランジ部２３におけるベース本体部２１の他方の面２１ｂと同一方向を向く取付面２３ａは、環状の平面であって、後述する圧縮機１０１の筐体５０２に取り付ける際に、当該筐体５０２の「壁部」としての側壁部５０３に設けられた貫通穴５０３ａを囲み当該側壁部５０３の外面に全体が密に接するように配置される。ハーメチックガラス２４は、複数の貫通穴２１ｃ内に固着されている。

複数の導電端子３０は、例えば、ニッケル合金などの導電性の金属を材料とし構成されており、それぞれが真っ直ぐに伸びる棒状に形成されている。複数の導電端子３０のそれぞれは、対応する上記貫通穴２１ｃに挿通されており、ハーメチックガラス２４によりベース本体部２１と電気的に絶縁された状態で当該ベース本体部２１に固定して取り付けられている。なお、導電端子３０をベース本体部２１に固定するために、ハーメチックガラス２４に代えて別の絶縁材を用いてもよい。複数の導電端子３０は、それぞれの一部３１がベース本体部２１の他方の面２１ｂから垂直に突出して配置され、他の一部３２が円筒部２２内の底面から垂直に突出して配置されている。各導電端子３０の他の一部３２は、後述する検知制御部５０との嵌合時にオス端子として検知制御部５０のメス端子と接触される。

本実施形態において、導電端子３０を１２本有し、４種類の長さのものを含んでいる。具体的には、複数の導電端子のうち３本が一番長く形成され（図中、符号３０ｍＬで示す）、３本が二番目に長く形成され（図中、符号３０Ｌで示す）、３本が二番目に短く形成され（図中、符号３０Ｓで示す）、３本が一番短く形成されている（図中、符号３０ｍＳで示す）。３本の導電端子３０ｍＬ、３本の導電端子３０Ｌ、３本の導電端子３０Ｓ、３本の導電端子３０ｍＳは、正面方向から見て、正十二角形の各頂点となるように周方向に互い違いに配置されている。そして、各３本の端子は、周方向に１２０°の角度で離間するように配置されている。複数の導電端子３０（３０ｍＬ、３０Ｌ、３０Ｓ、３０ｍＳ）は、それぞれの他の一部３２の長さが同一となるように、ベース本体部２１に固定されており、これにより、３本の導電端子３０ｍＬの一部３１と、３本の導電端子３０Ｌの一部３１と、３本の導電端子３０Ｓの一部３１と、３本の導電端子３０ｍＳの一部３１は、互いの長さが異なるようにされている。

４枚の電極板４０は、例えば、ステンレス鋼などの導電性の金属を材料として構成されており、それぞれが同一の円板状に形成されている。４枚の電極板４０のうちの一番外側の電極板４０ｍＬは、上述した３本の導電端子３０ｍＬのそれぞれの一部３１の先端に固定して取り付けられている。二番目に外側の電極板４０Ｌは、上述した３本の導電端子３０Ｌのそれぞれの一部３１の先端に固定して取り付けられている。二番目に内側の電極板４０Ｓは、上述した３本の導電端子３０Ｓのそれぞれの一部３１の先端に固定して取り付けられている。一番内側の電極板４０ｍＳは、上述した３本の導電端子３０ｍＳのそれぞれの一部３１の先端に固定して取り付けられている。

電極板４０Ｌにおける３本の導電端子３０ｍＬに対応する箇所には、これら３本の導電端子３０ｍＬを挿通する貫通穴４０ａが設けられている。各貫通穴４０ａは、導電端子３０ｍＬと電極板４０Ｌとが接触しないように形成されている。また、電極板４０Ｓにおける６本の導電端子３０ｍＬ，３０Ｌに対応する箇所には、これら６本の導電端子３０ｍＬ，３０Ｌを挿通する貫通穴４０ａが設けられている。各貫通穴４０ａは、導電端子３０ｍＬ，３０Ｌと電極板４０Ｓとが接触しないように形成されている。さらに、電極板４０ｍＳにおける９本の導電端子３０ｍＬ，３０Ｌ，３０Ｓに対応する箇所には、これら９本の導電端子３０ｍＬ，３０Ｌ，３０Ｓを挿通する貫通穴４０ａが設けられている。各貫通穴４０ａは、導電端子３０ｍＬ，３０Ｌ，３０Ｓと電極板４０ｍＳとが接触しないように形成されている。各貫通穴４０ａは、導電端子３０ｍＬ，３０Ｌ，３０Ｓを挿通した状態で絶縁材で塞がれていてもよい。

各電極板４０は、例えば、溶接やろう付けなどによって各導電端子３０に取り付けられている。このように、長さの異なる導電端子３０ｍＬの一部３１及び導電端子３０Ｌの一部３１のそれぞれの先端に、一方の電極板４０ｍＬ及び他方の電極板４０Ｌが取り付けられることにより、これら電極板４０ｍＬ、４０Ｌは、互いに間隔をあけて平行に配置される。また、長さの異なる導電端子３０Ｓの一部３１及び導電端子３０ｍＳの一部３１のそれぞれの先端に、一方の電極板４０Ｓ及び他方の電極板４０ｍＳが取り付けられることにより、これら電極板４０Ｓ、４０ｍＳは、互いに間隔をあけて平行に配置される。また、電極板４０ｍＬ、４０Ｌ、４０Ｓ、４０ｍＳは、フランジ部２３の取付面２３ａとも平行に配置される。このように、各電極板４０は、対応する各導電端子３０に対して直角に配置されるとともに、ベース本体部２１の他方の面２１ｂに沿って、この他方の面２１ｂと平行に配置されている。

検知制御部５０は、ハウジング６０と、ケース７０と、制御基板８０と、を有している。

ハウジング６０は、例えば、合成樹脂を材料として構成されており、ハウジング本体部６１と、円柱部６２と、基板収容部６３と、を一体に有しており、さらに、シール部材６４を有している。

ハウジング本体部６１は、円板状に形成されている。円柱部６２は、ハウジング本体部６１と同軸となるようにハウジング本体部６１の一方の面６１ａに突出して設けられている。円柱部６２は、嵌合時に検知素子部１０の円筒部２２内に収容されるように、その外径が円筒部２２の内径と略同一にされ、その高さが円筒部２２の深さと略同一にされている。円柱部６２には、その端面６２ａにおける複数の導電端子３０に対応する箇所に開口し、メス端子（図示なし）を収容する端子孔６２ｂが形成されている。基板収容部６３は、ハウジング本体部６１の他方の面６１ｂに四角筒状に突出して設けられている。基板収容部６３は、例えば、円筒形状など、その内側に後述する制御基板８０を収容できるものであれば、その形状は任意である。

シール部材６４は、例えばシリコーンゴムなどを材料として環状に形成され、ハウジング本体部６１の一方の面６１ａに円筒部２２を囲むように一部を露出して埋め込まれている。このシール部材６４は、嵌合時に検知素子部１０の円筒部２２の端面２２ａによって押しつぶされて、検知素子部１０と検知制御部５０との間をシール（封止）する。

ケース７０は、例えば、合成樹脂を材料として構成されており、円筒状の周壁部７１と、周壁部７１の一端を塞ぐ底壁部７２と、を一体に有している。

周壁部７１は、嵌合時に検知素子部１０の円筒部２２を収容するように、その内径が円筒部２２の外径と略同一にされている。また、周壁部７１の内周面には、嵌合時に円筒部２２の外周面に形成された係止受孔（図示なし）に係止する係止爪（図示なし）が突出して形成されている。底壁部７２には、基板収容部６３を嵌め込み可能なように当該基板収容部６３の平面視形状と略同一形状（本実施形態においては、四角形状）に形成された嵌込孔７２ａが形成されている。

制御基板８０は、静電容量を検知する検知回路を構成する各種電子部品がプリント基板に実装されてなる電子基板である。制御基板８０は、基板収容部６３内に収容固定されており、リード線８５を通じて上位の制御装置（図示なし）と接続されている。制御基板８０は、端子孔６２ｂに収容されたメス端子（図示なし）と接続されており、このメス端子が導電端子３０の他の一部３２（即ち、オス端子）と接触した状態において、一対の電極板４０ｍＬ，４０Ｌ間の静電容量と、他の一対の電極板４０Ｓ，４０ｍＳ間の静電容量を検知して、それぞれ当該静電容量に応じた検知信号をリード線８５を通じて出力するように構成されている。制御基板８０では、例えば、時定数や共振回路における共振周波数などに基づいて静電容量を検知し、静電容量の大きさに応じて変化する電圧信号（検知信号）を出力する。

検知素子部１０と検知制御部５０とは、図２に示す状態からさらに互いを近づけて嵌合させることにより、検知素子部１０の導電端子３０（オス端子）と検知制御部５０のハウジング６０内のメス端子とが接触して電気的に接続され、一対の電極板４０間の液体状態に応じて変化する静電容量に応じた検知信号を出力する液体検知ユニット１を構成する。ここで、「液体状態」とは、液体の有無の他、例えば、液体に混入している不純物の割合なども含む。

図５に示すように、検知素子部１０は、一対の電極板４０ｍＬ，４０Ｌ間と、一対の電極板４０Ｓ，４０ｍＳ間とに、それぞれ電荷を蓄える２つのキャパシタとみなすことができる。そして、液体検知ユニット１は、一対の電極板４０ｍＬ，４０Ｌ間の静電容量と、一対の電極板４０Ｓ，４０ｍＳ間の静電容量とをそれぞれ検知して、検知した静電容量に応じた二種の検知信号を出力する。この検知信号に基づいて、検知素子部１０が取り付けられた高さにおける液体の有無、即ち、液面高さを検出することができる。また、検知信号が示す静電容量の値によって液体に混入している不純物の割合を検出することもできる。なお、電極板４０ｍＬ，４０ｍＳは、「ＧＮＤ」で示すグランド端子（フレームグランド）に接続され、電極板４０Ｌ，４０Ｓは、「＋」で示す信号端子に接続されている。

ここで、図２に示すように、一対の電極板４０Ｓ，４０ｍＳの対向間隔（第１の間隔）は広く、一対の電極板４０ｍＬ，４０Ｌの対向間隔（第２の間隔）は狭くなっている。即ち、複数の電極板４０において、対向間隔を第１の間隔とした一対の電極板４０Ｓ，４０ｍＳは「第１の電極対」を構成しており、対向間隔を第１の間隔より狭い第２の間隔とした一対の電極板４０ｍＬ，４０Ｌは「第２の電極対」を構成している。なお、一番内側の電極板４０ｍＳとベース本体部２１の他方の面２１ｂとの対向間隔は、一対の電極板４０Ｓ，４０ｍＳの対向間隔（第１の間隔）よりも広くなっている。

そして、対向間隔の広い一対の電極板４０Ｓ，４０ｍＳ（第１の電極対）に対応する検知信号により、液体の有無、即ち、液面高さを検出する。これにより、この実施形態では、圧縮機の油の切れを検出することができる。なお、油の切れが検出されたら、圧縮機は停止させる。

また、対向間隔の狭い一対の電極板４０ｍＬ，４０Ｌ（第２の電極対）に対応する検知信号により、液体に混入している不純物の割合を検出する。この不純物の割合は、この実施形態では圧縮機の内部の油の比誘電率として検出する。これにより、圧縮機において、冷媒と油がどの程度混合されているかを判定する。

このように、液体の有無の検出には、対向間隔の広い一対の電極板４０Ｓ，４０ｍＳを用いているので、液体が無くなった場合には、一対の電極板４０Ｓ，４０ｍＳの間から液体が確実に無くなり、さらに、電極板４０ｍＳと他方の面２１ｂとの間からも液体が確実に無くなり、液体の無し状態を確実に検出することができる。また、不純物の割合（油の比誘電率）を検出するためには、対向間隔の狭い一対の電極板４０ｍＬ，４０Ｌを用いているので、静電容量を精度良く検出することができる。このため、不純物の割合（油の比誘電率）を精度良く検出することができる。なお、この静電容量から不純物の割合（油の比誘電率）を求めるときは、一対の電極板４０Ｓ，４０ｍＳで検出される液面の高さ、即ち、電極板４０ｍＬ，４０Ｌ間の液面の高さに応じて、静電容量を不純物の割合に換算する。

また、信号端子（＋）に接続された電極板４０Ｌ，４０Ｓは、グランド端子（ＧＮＤ）に接続された電極板４０ｍＬ，４０ｍＳに挟まれているので、ベース本体部２１等における浮遊電荷の影響を受けずに静電容量を精度良く検出できる。

次に、上述した第１実施形態の液体検知ユニット１における作用について説明する。

液体検知ユニット１の検知素子部１０は、例えば、図１２に示すように、後述する圧縮機１０１の筐体５０２における鉛直方向に沿う「壁部」としての側壁部５０３に取り付けられる。具体的には、筐体５０２の側壁部５０３には、検知素子部１０のベース本体部２１の外径より大きく、フランジ部２３の外径より小さい円形状の貫通穴５０３ａが形成されており、この貫通穴５０３ａから複数の導電端子３０の一部３１及び４枚の電極板４０を筐体５０２内に挿入して、フランジ部２３の取付面２３ａ全体を側壁部５０３の外面に当接させる。そして、フランジ部２３を側壁部５０３に溶接して貫通穴５０３ａを塞いだのち、検知素子部１０に検知制御部５０を嵌合させる。

このとき、検知素子部１０の４枚の電極板４０は、筐体５０２内において鉛直方向にそって互いに平行に配置される。そのため、例えば、図１４に示す従来の構成のように電極板９０５が帯板状で筐体内側に向かって延在する構成に比べて、４枚の電極板４０が筐体５０２内側に大きく突出することがなく、また、各導電端子３０におけるハーメチックガラス２４で支持されている部分に集中する荷重が小さくなる。

また、４枚の電極板４０とフランジ部２３の取付面２３ａとが互いに平行に配置されている。そのため、ベース２０がその軸を中心とする回転方向にずれて側壁部５０３に取り付けられた場合、即ち、ベース２０の取付角度にずれがある場合でも、取付面２３ａが鉛直方向に沿う側壁部５０３と平行に配置されるため、４枚の電極板４０についても鉛直方向に沿って配置される。

また、４枚の電極板４０が、円板状に形成されている。そのため、例えば、４枚の電極板４０が仮に帯板状に形成されている構成の場合では、ベース２０がその軸を中心とする回転方向にずれて側壁部５０３に取り付けられると、即ち、ベース２０の取付角度にずれがあると、ずれの程度によって筐体５０２内の液体に接する高さが異なってしまうが、円板状に形成されていることで、取り付けに回転方向のずれがあっても、液体に接する高さが一定となる。

以上より、本実施形態によれば、４枚の電極板４０が、圧縮機１０１の筐体５０２内に鉛直方向に沿って互いに平行に配置されるように、複数の導電端子３０のうちの対応する導電端子３０における筐体５０２内に配置された一部３１にそれぞれ取り付けられている。このようにしたことから、４枚の電極板４０が筐体５０２内側に大きく突出することがなくなり、また、導電端子３０をベース２０に取り付ける部分、即ち、ハーメチックガラス２４で支持されている部分に集中する荷重を小さくすることができる。そのため、取付スペースを小さくできるとともに、破損による故障を抑制できる。

また、４枚の電極板４０が、フランジ部２３の取付面２３ａと平行に配置される。このようにしたことから、ベース２０を筐体５０２に取り付けたときの取付角度にばらつき（ずれ）があった場合でも、４枚の電極板４０が確実に鉛直方向に沿って配置される。そのため、４枚の電極板４０間の液体のきれ（液体の残りにくさ）に差が生じることによる検出精度のばらつきを抑制することができる。

また、４枚の電極板４０のそれぞれが、円板状に形成されている。このようにしたことから、例えば、４枚の電極板４０が帯板状に形成されている構成では、ベース２０を筐体５０２に取り付けたときの取付角度にばらつき（ずれ）があると、液体が４枚の電極板４０に接する高さにもばらつきが生じるので、検出精度にもばらつきが生ずるおそれがあるが、４枚の電極板４０が円板状に形成されていることで、液体が４枚の電極板４０に接する高さを取付角度によらず一定にすることができ、検出精度のばらつきを抑制することができる。

上述した実施形態では、４枚の電極板４０を有する構成であったが、これに限定するものではない。図６は、本発明の第２実施形態に係る液体検知器としての検知素子部の断面図である。図７は図６の検知素子部の背面図である。図８は図６の液体検知ユニットの電気回路の概略を示す図である。この第２実施形態では、３枚の電極板４０を有する構成の検知素子部１０Ａとしている。この検知素子部１０Ａは、導電端子３０を９本有し、３種類の長さのものを含んでいる。即ち、複数の導電端子のうち３本が長く形成され（図中、符号３０Ｌで示す）、これら３本より他の３本が短く形成され（図中、符号３０Ｍで示す）、残りの３本がさらに短く形成されている（図中、符号３０Ｓで示す）。各導電端子３０Ｌ、３０Ｍ、３０Ｓは、正面方向から見て、正九角形の各頂点となるように周方向に順に配置されている。複数の導電端子３０（３０Ｌ、３０Ｍ、３０Ｓ）は、それぞれの他の一部３２の長さが同一となるように、ベース本体部２１に固定されており、これにより、各導電端子３０Ｌ、３０Ｍ、３０Ｓの一部３１は、互いの長さが異なるようにされている。３枚の電極板４０のうちの１つの電極板４０Ｌは、上述した３本の導電端子３０Ｌのそれぞれの一部３１の先端に固定して取り付けられており、他の１つの電極板４０Ｍは、他の３本の導電端子３０Ｍのそれぞれの一部３１の先端に固定して取り付けられており、残りの１つの電極板４０Ｓは、残りの３本の導電端子３０Ｓのそれぞれの一部３１の先端に固定して取り付けられている。これにより、電極板４０Ｌと電極板４０Ｍとの間、及び、電極板４０Ｍと電極板４０Ｓとの間に間隔が設けられるとともに、互いに平行に配置される。

この第２実施形態では、図６に示すように、一対の電極板４０Ｓ，４０Ｍの対向間隔（第１の間隔）は広く、一対の電極板４０Ｍ，４０Ｌの対向間隔（第２の間隔）は狭くなっている。即ち、電極板４０Ｍは共通電極であり、対向間隔を第１の間隔とした一対の電極板４０Ｓ，４０Ｍは「第１の電極対」を構成しており、対向間隔を第１の間隔より狭い第２の間隔とした一対の電極板４０Ｍ，４０Ｌは「第２の電極対」を構成している。なお、一番内側の電極板４０Ｓとベース本体部２１の他方の面２１ｂとの対向間隔は、一対の電極板４０Ｓ，４０Ｍの対向間隔（第１の間隔）よりも広くなっている。

図８に示すように、検知素子部１０Ａは、一対の電極板４０Ｌ，４０Ｍ間と、一対の電極板４０Ｓ，４０Ｍ間とに、それぞれ電荷を蓄える２つのキャパシタとみなすことができる。そして、前記第１実施形態と同様に、対向間隔の広い一対の電極板４０Ｓ，４Ｍ（第１の電極対）に対応する検知信号により、液体の有無、即ち、液面高さを検出する。また、対向間隔の狭い一対の電極板４０Ｍ，４０Ｌ（第２の電極対）に対応する検知信号により、液体に混入している不純物の割合を検出する。なお、この第２実施形態では、電極板４０Ｍは、「ＧＮＤ」で示すグランド端子（フレームグランド）に接続され、電極板４０Ｌ，４０Ｓは、「＋」で示す信号端子に接続されている。

このように、この第２実施形態でも、液体の有無の検出には、対向間隔の広い一対の電極板４０Ｓ，４０Ｍを用いているので、液体が無くなった場合には、一対の電極板４０Ｓ，４０Ｍの間から液体が確実に無くなり、さらに、電極板４０Ｓと他方の面２１ｂとの間からも液体が確実に無くなり、液体の無し状態を確実に検出することができる。また、不純物の割合（油の比誘電率）を検出するためには、対向間隔の狭い一対の電極板４０Ｍ，４０Ｌを用いているので、静電容量を精度良く検出することができる。

なお、この第２実施形態では、信号端子（＋）に接続された電極板４０Ｓがベース本体部２１側に配置されているので、ベース本体部２１等における浮遊電荷の影響を受ける可能性もあるが、仮に浮遊電荷の影響を受けても、この電極板４０Ｓは液体の有無の検出に用いるものであり、静電容量を精度良く検出する必要がなく、問題はない。

上述した実施形態では、各電極板４０が円板状に形成された構成であったが、これに限定されるものではなく、電極板４０は、それら形状や大きさなどについて任意である。但し、液体が複数の電極板４０に接する高さのばらつきを抑制する、即ち、検出精度のばらつきを抑制する観点から、電極板４０は、円板状又は正三角形板状、正方形板状、正六角形板状若しくは正八角形板状などの正多角形板状に形成されていることが好ましい。

また、上述した実施形態では、ベース２０のフランジ２３の取付面２３ａを、圧縮機１０１の側壁部５０３の外面に当接した状態で溶接する構成であったが、これに限定されるものではない。例えば、フランジ２３を省略し、ベース２０のベース本体部２１における他方の面２１ｂの周縁部分を全周にわたって圧縮機１０１の側壁部の外面に当接した状態で溶接する構成や、または、側壁部５０３とベース２０とをネジ構造で固定するとともにフレアシール構造で封止するなど、本発明の目的に反しない限り、側壁部５０３の貫通穴５０３ａを塞ぐように当該側壁部５０３にベース２０を固定して取り付ける構造であれば、取付構造は任意である。

また、上述した実施形態では、導電端子３０が水平に配置されかつ鉛直方向に沿うようにこれら導電端子３０に直交して電極板４０が取り付けられた構成であったが、これに限定されるものではない。例えば、鉛直方向と平行でない側壁部に取り付けられた場合においても、複数の電極板４０が鉛直方向に沿うように、導電端子３０の形状や、導電端子３０と電極板４０とがなす角度を適宜設定した構成であってもよい。

また、上述した実施形態では、検知素子部１０と検知制御部５０とが別体であり、これらが一対のコネクタとして嵌合可能に構成されていたが、これに限定されるものではなく、検知素子部１０と検知制御部５０とを一体として構成した液体検知ユニットであってもよい。この構成においては、液体検知ユニットが液体検知器に相当する。

図９は本発明の第３実施形態に係る液体検知器としての検知素子部の正面図である。図１０は図９のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。図１１は、図９の検知素子部の平面図である。この検知素子部１０Ｂは、ベース１２０と、複数の導電端子１３０と、３枚の電極板１４０と、を有している。

ベース１２０は、例えば、ステンレス鋼などの金属を材料として構成されており、軸線Ｌを中心軸とする回転対称な形状となっている。そして、ベース本体部１２１と、空洞部１２３を囲う円筒部１２２とを一体に有しており、さらに、４本の導電端子１３０を固定するハーメチックガラス１２４を有している。

ベース本体部１２１は円板状に形成され、円筒部１２２は、ベース本体部１２１と同軸となるようにベース本体部１２１の外周縁に突出して設けられている。ベース本体部１２１には、外側の一方の面１２１ａと空洞部１２３の底面となる他方の面１２１ｂとを貫通する４つの貫通穴１２１ｃが形成されており、この貫通穴１２１ｃ内にハーメチックガラス１２４が固着されている。円筒部１２２におけるベース本体部１２１の他方の面１２１ｂと同一方向を向く取付面１２２ａは、環状の平面であって、前記実施形態と同様に圧縮機１０１の筐体５０２に取り付ける際に、当該筐体５０２の側壁部５０３に設けられた貫通穴５０３ａを囲み当該側壁部５０３の外面に全体が密に接するように配置される。なお、この第３実施形態の場合には、上記貫通穴５０３ａの径を小さくできる。

４本の導電端子１３０は、例えば、ニッケル合金などの導電性の金属を材料とし構成されており、それぞれが真っ直ぐに伸びる棒状に形成されている。４本の導電端子１３０のそれぞれは、対応する上記貫通穴１２１ｃに挿通され、ハーメチックガラス１２４によりベース本体部１２１と電気的に絶縁された状態で当該ベース本体部１２１に固定して取り付けられている。なお、導電端子１３０をベース本体部１２１に固定するために、ハーメチックガラス１２４に代えて別の絶縁材を用いてもよい。

４本の導電端子１３０は、それぞれの一部１３１がベース本体部１２１の他方の面１２１ｂから垂直に突出して配置され、他の一部１３２がベース本体部１２１の一方の面１２１ａから垂直に突出して配置されている。各導電端子１３０の他の一部１３２は、図示しない検知制御部との嵌合時にオス端子として検知制御部のメス端子と接触される。

４本の導電端子１３０は同じ長さであり、図９及び図１０において下部の導電端子１３０（図中、符号１３０Ａで示す）と、上部の導電端子１３０（図中、符号１３０Ｂで示す）とは、それぞれ一本づつであり、上下の軸線上に配置されている。図９及び図１０において導電端子１３０Ａ，１３０Ｂの間の導電端子１３０（図中、符号１３０Ｃで示す）は２本あり、上記の上下の軸線に対して対象な位置で導電端子１３０Ａ側寄りに配置されている。

３枚の電極板１４０は、例えば、ステンレス鋼などの導電性の金属を材料として構成されており、それぞれが同一の帯板状に形成されている。３枚の電極板１４０のうちの下部側の電極板１４０Ａは、導電端子１３０Ａの一部１３１に固定して取り付けられ、上部側の電極板１４０Ｂは、導電端子１３０Ｂの一部１３１に固定して取り付けられている。また、内側のの電極板１４０Ｃは、２本の導電端子１３０Ｃのそれぞれの一部１３１に固定して取り付けられている。電極板１４０Ａ，１４０Ｂは、その長手方向の中心軸上にて導電端子１３０Ａ，１３０Ｂにそれぞれ固定され、電極板１４０Ｃは、その長手方向の両縁にて導電端子１３０Ｃにそれぞれ固定されている。なお、電極板１４０Ｃは、電極板１４０Ａ，１４０Ｂよりも幅が僅かに大きくなっている。また、各電極板１４０は、例えば、溶接やろう付けなどによって各導電端子１３０に取り付けられている。

以上の構成により、電極板１４０Ａ，１４０Ｂ，１４０Ｃは、互いに間隔をあけて平行に配置される。また、一対の電極板１４０Ａ，１４０Ｃの対向間隔（第１の間隔）は広く、一対の電極板１４０Ｂ，１４０Ｃの対向間隔（第２の間隔）は狭くなっている。即ち、電極板１４０Ｃは共通電極であり、対向間隔を第１の間隔とした一対の電極板１４０Ａ，１４０Ｃは「第１の電極対」を構成しており、対向間隔を第１の間隔より狭い第２の間隔とした一対の電極板１４０Ｂ，１４０Ｃは「第２の電極対」を構成している。

そして、前記実施形態と同様に、対向間隔の広い一対の電極板１４０Ａ，１４０Ｃ（第１の電極対）に対応する検知信号により、液体の有無、即ち、液面高さを検出する。また、対向間隔の狭い一対の電極板１４０Ｂ，１４０Ｃ（第２の電極対）に対応する検知信号により、液体に混入している不純物の割合を検出する。

この実施形態の検知素子部１０Ｂは、電極板１４０Ａ，１４０Ｂ，１４０Ｃが帯板状の形状で、ベース１２０の軸線Ｌ及び導電端子１３０の軸と平行に配置されている。したがって、圧縮機１０１の筐体５０２に取り付ける際に、軸線Ｌ回りの角度を設定することで、電極板１４０Ａ，１４０Ｂ，１４０Ｃを水平に配置したり、鉛直方向に沿って互いに平行に配置することもできる。特に、鉛直方向に沿って配置することで、電極対での潤滑油の切れがよくなる。また、電極板１４０Ａ，１４０Ｂ，１４０Ｃが帯板状の形状であることから、電極板１４０Ａ，１４０Ｂ，１４０Ｃの長さによって必要な面積を確保できるので、幅を小さくでき、圧縮機の前記貫通穴５０３ａの径を小さくできる。

（圧縮機の実施形態）
以下に、本発明の一実施形態に係る圧縮機について、図１２を参照して説明する。図１２は、本発明の一実施形態に係る圧縮機の断面図である。この圧縮機は、例えば、空気調和機の冷媒回路に設けられて、冷媒回路内の冷媒の循環等のために用いられる。

圧縮機１０１は、ロータリー方式を採用しており、筐体５０２内に、モータ固定子５１１及びモータ回転子５１２を有するモータ部５１０と、シリンダ５２１及びシリンダ５２１に形成された作動室５２２に収容された環状ピストン５２５を有する圧縮部５２０と、が配設されている。モータ回転子５１２と環状ピストン５２５とは、クランク軸５３０によって連結されている。また、筐体５０２内に、圧縮部５２０等の潤滑等のための潤滑油Ｋが収容されている。

圧縮機１０１は、モータ部５１０によってクランク軸５３０が回転されると、環状ピストン５２５が、その外周面の一部を作動室５２２の周壁面に接しながら回転される。環状ピストン５２５の回転に応じて、吸入管５４１から吸入マフラ５４２、導入管５４３を通じて、作動室５２２内に冷媒が導入される。そして、この冷媒が作動室５２２内において環状ピストン５２５によって圧縮されて、吐出マフラ５４４、筐体５０２、吐出管５４５を通じて圧縮機１０１外部に導出される。

また、圧縮機１０１は、上述した液体検知ユニット１を有している。液体検知ユニット１の検知素子部１０は、筐体５０２における鉛直方向に沿う側壁部５０３に取り付けられている。具体的には、検知素子部１０は、側壁部５０３に設けられた貫通穴５０３ａに複数の導電端子３０の一部３１及び一対の電極板４０が挿入されるとともに、ベース２０のフランジ部２３の取付面２３ａ全体が貫通穴５０３ａの周囲において側壁部５０３の外面に接した状態で、当該フランジ部２３が溶接により固定されている。

検知素子部１０の４枚の電極板４０は、筐体５０２内において鉛直方向に沿って互いに平行に配置されている。検知素子部１０は、潤滑油Ｋが適量となる正常状態において４枚の電極板４０の全体が液面下に沈み、潤滑油Ｋが不足している異常状態において４枚の電極板４０の一部又は全体が液面上に露出するように配置されている。

以上より本実施形態によれば、上述した液体検知ユニット１を有しているので、検知素子部１０の取付スペースを小さくできるとともに、破損による故障を抑制でき、そのため、小型で故障の少ないものとすることができる。

上述した実施形態では、ロータリー方式を採用した構成であったが、これに限定されるものではなく、例えば、スクロール方式など他の方式を採用した構成のものであってもよい。

（空気調和機の実施形態）
以下に、本発明の一実施形態に係る空気調和機について、図１３を参照して説明する。図１３は、本発明の一実施形態に係る空気調和機の概略構成を示す図である。この空気調和機は、例えば、家屋や商業施設などに設けられるエアコン等として用いられる。

空気調和機２０１は、室内熱交換器２１１と、室外熱交換器２１２と、膨張弁２１３と、上述した圧縮機１０１と、流路切換弁２１５とを含む冷媒回路２１０を備えている。

空気調和機２０１の冷凍サイクルの流路は流路切換弁２１５により「冷房モード」および「暖房モード」の２通りの流路に切換えられる。冷房モードでは、図１３に実線の矢印で示すように、圧縮機１０１で圧縮された冷媒は流路切換弁２１５から室外熱交換器２１２に流入され、膨張弁２１３に流入される。そして、この膨張弁２１３で冷媒が膨張され、室内熱交換器２１１に流入される。この室内熱交換器２１１に流入された冷媒は、流路切換弁２１５を介して圧縮機１０１に流入される。一方、暖房モードでは、図１３に破線の矢印で示すように、圧縮機１０１で圧縮された冷媒は流路切換弁２１５から室内熱交換器２１１に流入され、膨張弁２１３に流入される。そして、この膨張弁２１３で冷媒が膨張され、室外熱交換器２１２、流路切換弁２１５、圧縮機１０１の順に循環される。

冷房モードでは、室外熱交換器２１２が凝縮器として機能し、室内熱交換器２１１が蒸発器として機能し、室内の冷房がなされる。また、暖房モードでは、室外熱交換器２１２が蒸発器として機能し、室内熱交換器２１１が凝縮器として機能し、室内の暖房がなされる。

以上より、本実施形態によれば、上述した液体検知ユニット１を有する圧縮機１０１を備えているので、小型で故障の少ない空気調和機２０１とすることができる。

以上の実施形態では、第１の電極対と第２の電極対との２対の電極対のみを有する例について説明したが、この第１の電極対と第２の電極対とを備えていれば、３対以上の複数の電極対を備えたものでもよい。

以上の実施形態では、導電端子３０，１３０は棒状のものであるが、これに限らず、導電端子は、電極板４０，１４０と一体に形成した、あるいは別体に形成した、帯状のものでもよい。

以上の実施形態では、液体検知ユニットを圧縮機の側壁部に取り付ける例について説明したが筐体の底部やその他の箇所に取り付けるようにしてもよい。

なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の液体検知器、圧縮機及び空気調和機の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。

１ 液体検知ユニット
１０、１０Ａ 検知素子部（液体検知器）
２０ ベース
２３ａ 取付面
２４ ハーメチックガラス
３０ 導電端子
３１ 導電端子の一部
３２ 導電端子の他の一部
４０ 電極板
５０ 検知制御部
１２０ ベース
１２４ ハーメチックガラス
１３０ 導電端子
１３１ 導電端子の一部
１３２ 導電端子の他の一部
１４０ 電極板
１０１ 圧縮機
５０２ 筐体
５０３ 側壁部（壁部）
５０３ａ 貫通穴
２０１ 空気調和機
２１０ 冷媒回路
２１１ 室内熱交換器
２１２ 室外熱交換器
２１３ 膨張弁
２１５ 流路切換弁
Ｋ 潤滑油

Claims (5)

1. 複数の電極板の間の静電容量により、筐体内に収容された液体を検知する液体検知器であって、
   前記複数の電極板が、互いに同一の円板状に形成されるとともに前記筐体の壁部に沿って互いに平行に配置され、少なくとも、対向間隔を第１の間隔とした一対の電極板からなる第１の電極対と、対向間隔を前記第１の間隔より狭い第２の間隔とした一対の電極板からなる第２の電極対とを構成していることを特徴とする液体検知器。
2. 前記筐体の壁部に設けられた貫通穴を塞ぐように当該壁部に取り付けられるベースと、
   前記筐体内に少なくとも一部が配置されるように前記ベースの一つの面から突出して取り付けられた複数の導電端子と、を有し、
   前記複数の電極板が、前記ベースに沿って互いに平行に配置されるように、前記複数の導電端子のうちの対応する導電端子の前記一部にそれぞれ取り付けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の液体検知器。
3. 前記複数の電極板のそれぞれが、円板状又は正多角形板状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液体検知器。
4. 筐体と、前記筐体内に設けられた圧縮部と、前記筐体内に収容された潤滑油を検知する液体検知部とを有する圧縮機であって、
   前記液体検知部が、請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体検知器を含んで構成されていることを特徴とする圧縮機。
5. 室内熱交換器、室外熱交換器、膨張弁及び圧縮機を含む冷媒回路を備えた空気調和機で
   あって、前記圧縮機が、請求項４に記載の圧縮機で構成されていることを特徴とする空気
   調和機。

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