JPH0251129B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、各種装置例えば冷凍装置の油の状
態を正または負抵抗特性温度素子等の液面検出素
子を用いて検出する液面検出装置の改良に関する
ものである。

従来、この種の液面検出装置の検出素子として
は、サーミスタを用い、サーミスタ１個もしくは
サーミスタ２個を用いてサーミスタの特性である
気液における放熱係数の差異により気中では極端
に自己加熱されサーミスタ素子の温度が急上昇
し、サーミスタ抵抗が低下する特性を検出して液
面位置に取付けた液面検出素子により油面位置を
判断していた。

しかしサーミスタ１個を用いるものにあつて
は、液面検出サーミスタの抵抗変化を電圧値で把
え、所定の電圧値を設定し、液面検出すなわち液
面検出サーミスタが気中にあるか液中にあるかを
判断するものであるが、検出する液面部分の液温
度が均一ではなく０℃〜100℃間で変化する場合、
自己加熱しない正常な温度特性の場合においても
サーミスタの抵抗はサーミスタの初期抵抗を０
℃、30KΩとしたとき100℃においては、1KΩ以
下となる温度特性を有するため液面低下によつて
検出サーミスタが気中にあるための抵抗低下か液
自体の温度上昇によるための抵抗低下かの区別が
つかず０℃の時は正常に動作しても80〜100℃で
は動作不良となり、液面位置が確保されているに
もかかかわらず液面低下の誤警報を発したりする
ことが多く、使用可能な液温度領域が極端に狭か
つた。またこれを防止するため所定の比較電圧値
を極端に低下させ、液面検出サーミスタ回路の印
加電圧を極端に高くしてサーミスタの消費電力を
増大させ、自己発熱による抵抗変化を大きくとつ
た場合サーミスタ自体の劣化もしくはサーミスタ
周囲液体、油の劣化、炭化を招き検出特性が悪く
なるばかりか回路自体の消費電力も増大するなど
不都合が多かつた。

またサーミスタ素子を２個使用するものにあつ
て１個のサーミスタは自己発熱用に供し他の１個
は温度補償用に供するため、上記欠点は解消され
るがサーミスタ２個を用いているため次の欠点を
有していた。第１図に示す如くサーミスタ素子２
個を平行位置に設置する場合は液面位置として検
出できるが、サーミスタ素子２個を垂直方向に設
置する場合、上側が自己加熱側となるか下側が自
己加熱側になるかによつて、検出液面位置が相違
する欠点を有していた。また圧縮機内部の油面位
置検出などの場合の様に耐圧気密封止した接手内
に２個のサーミスタを挿入しようとすれば、狭小
面積部に２個のサーミスタを挿入するため構成が
複残困難になり高価格となるばかりかサーミスタ
とサーミスタを保護するハウジング部との隙間が
狭小となるため、検出油の種類もしくは、油の温
度によつては、狭小部に毛細管現象により油が枯
渇しているにもかかわらず油が残留するため正確
な油面検出が困難になることも多々あつた。

また、サーミスタ素子を２個使用するため、サ
ーミスタ価格も高くなるばかりか、電子回路構成
も１個は自己加熱用、１個は周囲温度（液温度）
補正のため、複雑な構成となるため回路も大きく
なり、価格も高くなり、２個のサーミスタ間の特
性のバラツキ（初期抵抗及び熱放散定数）による
差異も誤差要因となり調整を必要とする等の欠点
を有していた。

この発明は１個の液面検出素子の電圧出力信号
の発生する電圧値を平滑修正し所定の時定数を有
して保持しこれを分圧信号と上記液面検出素子か
らの電圧信号とを比較することにより、１個の液
面検出素子でもつて油面位置を確実に検出するこ
とができる液検出装置を提供しようとするもので
ある。

以下第３図に示すこの発明の一実施例について
説明する。第３図において、２ａは液面検出素子
で、その構成を第２図に示す。第２図において、
１は収納用接手本体、２はこの本体１内に収納さ
れたビード形サーミスタ素子、３はシール部材、
５はビード形サーミスタ素子２に接続されたリー
ド線、６はビード形サーミスタ素子２の保護部材
であり圧縮機内の油面位置検出の場合など狭小部
に管用もしくは平行ねじ接手として、ねじ込むこ
とにより直接油中もしくは気中にビード形サーミ
スタ素子２が突出するため熱応答性も良く油中及
び気中の抵抗変化をすばやく把握することができ
る。７は降圧用トランス、８は整流回路、９は平
滑コンデンサ、１０は安定化電源回路、１１は液
面検出素子２ａへ過大電流流入防止用制限抵抗、
１３は高入力インピーダンスを有するFET入力
形の演算増幅器であり、この場合インピーダンス
変換回路を構成している。１４は演算増幅器１３
の出力電圧値を数秒もしくは数10秒間保持するた
めのコンデンサ、１５は演算増幅器１３、コンデ
ンサ１４及びダイオードで構成された刻々と変化
する温度状態に対応した電圧値を平滑修正しなが
ら保持する電圧ホールド回路、１６は液の枯渇特
性とサーミスタ素子２の加熱特性、コンデンサ１
４の電圧保持時間等によつて抵抗値と抵抗値の比
が決定される比較的高抵抗の抵抗１７，１８を有
しコンデンサ１４に充電された電圧を徐々に放電
する機能、即ち電圧放電回路１５における所定の
保持電圧を維持する放電路を形成する一方、電圧
保持回路１５で検出された電圧信号を抵抗１７，
１８の抵抗比によつて分圧する回路を兼ね備えた
分圧回路、１９は分圧回路で分圧された電圧ホー
ルド回路１４の出力電圧と液面検出素子２ａから
出た直接の信号電圧とを比較する比較回路であり
これもコンデンサ１４の電圧値をできるだけ長時
間保持させるため高入力インピーダンスの比較器
が用いられている。２０は出力回路であり、比較
器１９の出力変化により出力継電器２１が、トラ
ンジスタ２２によりON／OFFされ、この回路例
においては液面有りすなわち液中に検出素子１２
が浸漬されている場合出力継電器２１はON状態
すなわち接点２１ａは閉状態にあり、検出素子１
２が気中に出た場合、出力継電器２１はOFF状
態となる。

次に動作について上述の第２図、第３図および
第３図の各部の電圧信号を示す第４図を用いて説
明する。演算増幅器１３構成はインピーダンス変
換回路と称し、インピーダンスが実用上無限大に
加えて、ダイオードを取付けているため等価回路
的には、コンデンサー１４に充電された電圧は、
分圧用の抵抗１７，１８で放電回路を構成してい
る。これを液の温度状態で説明すると、今、コン
デンサー１４電圧値をVc、ａ点の電圧値をVaと
すると、液温度が、低下傾向にある場合にはVc
値はVa＞Vcの状態で充電を続け常に上昇傾向に
あり安定した時点でVa₁＝Vc₁の同一電圧で平滑
される。

次に液温度が上昇傾向にある場合Va＜Vcの状
態で電圧保持されるが、比較的高抵抗で構成の抵
抗１７，１８を経て、放電され最終的に同一電圧
値Va₂＝Vc₂となる。この液面検出素子２ａ関連
でのａ点の電圧は検出素子の特性で温度が上昇す
ると抵抗値は減少しVa₁＞Va₂となる。第４図の
縦軸は電圧、横軸は時間変化を示し実線は液面検
出素子２ａの抵抗変化を電圧に置換して時間遅れ
なく電圧信号として取り出すａ点の電圧値を示
し、破線は液面検出素子２ａの通常液中に浸漬し
て冷却された抵抗値の高い状態の場合の電圧値を
コンデンサ１４にアナログ電圧値として記憶（電
圧ホールド）されたｂ点の電圧値を示し第３図に
示した比較器１９によつてａ点電圧値とｂ点電圧
値を比較する。すなわち液面検出素子２ａが液中
に浸漬された状態においては、ａ点電圧値とｂ点
電圧値の電圧差は一定値を保持する様に回路構成
しており、電圧差は、第３図の分圧回路１６の高
抵抗１７と１８の比によつて決定され、しかもこ
の電圧差の比は、浸漬油部分の温度が、第４図に
示す様に大きく変化してもほど一定値あるという
特性を有する。すなわちｂ点の電圧値により、２
個の検出素子を用いた場合の温度補正と同等の効
果を有するわけである。しかるに、液面が低下し
て油検出素子１２が気中にさらされると、油中浸
漬した場合適当な冷却作用により自己発熱がおさ
えられていたに比較して気中の場合、冷却媒体が
なきため急速に自己発熱し、検出素子２の抵抗も
低下して検出素子２の両端のａ点信号電圧は急速
に低下するが、Ｂ点の電圧値は、液面低下する前
の電圧値を数秒〜数十秒保持しており非常に緩慢
な動作であるため、比較器１９によつてａ点、ｂ
点の電圧値を比較すればａ点電流の変化により液
面低下を検知することができる。また検出素子が
１個であるため温度補正と自己発熱間の特性変化
もない。

このため比較的低消費電力により、非常に広い
油温度領域０℃〜100℃の液面低下すなわち液面
位置を検出することが可能である。

また上記実施例では液面低下時のみ出力回路２
０を通じて外部へ継電器の接点による信号発生例
を示したが、第５図の如く液面低下信号を微分回
路２５によりパルス信号化してIC２６等により
構成された自己保持回路２５により一度液面が低
下すれば、その信号を検出して液面低下を記憶保
持する。すなわち液面低下を検出すれば、圧縮機
を再度リセツトされるまで停止させることも可能
である。

なお実施例では、主に油面の低下検出を目的と
して述べているか、潤滑油を貯溜するオイルパン
を有する機器すべてに適用可能なことは勿論のこ
と、液面管理を必要とする分野にも適用可能であ
りかつ、供水装置の断水検知などにも同様の効果
を有する。

以上の様にこの発明によれば、１個の液面検出
素子の電圧出力信号の刻々と変化する電圧を検出
保持し分圧した分圧信号と液面検出素子からの電
圧信号とを比較することにより、液面を検知して
いるので、液面検出装置が小形軽量安価に構成で
き、かつ精度も高く、広範囲な液温度域での使用
に対しても誤動作せず信頼性が向上される等効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の液面検出素子を示す構成図、
第２図は第３図に示される液面検出素子の一実施
例を示す構成図、第３図はこの発明の一実施例を
示す回路図、第４図は第３図の各部の電圧信号の
電圧変化特性図、第５図は、この発明の他の実施
例を示す回路図である。 図中２ａは液面検出素子、１５は電圧ホールド
回路、１６は分圧回路、１９は比較器である。な
お図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 液面検出位置に配設された液中にあるか否か
   によつて抵抗が変化し且つ所定の電流が流れるこ
   とによつて上記抵抗の変化に応じた電圧信号を発
   生する１個の液面検出素子と、この液面検出素子
   の電圧信号を液の温度状態に対応して常時検出し
   発生する電圧値を平滑修正し所定の時定数を有し
   て保持する電圧ホールド回路と、上記電圧値の上
   記平滑修正と所定時定数に関与する放電路を形成
   し且つ上記電圧ホールド回路で検出された電圧信
   号を分圧する分圧回路と、この分圧回路で分圧さ
   れた分圧値と上記液面検出素子からの信号電圧値
   とを比較し、比較値に応じて出力信号を発生する
   比較器とを備えていることを特徴とする液面検出
   装置。