JPH03175180A - 圧縮機 - Google Patents

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） この発明は圧縮機に係り、特に潤滑油及び冷媒の状態を
検知する静電容量式検出器を備えた圧縮機に関する。

（従来の技術） 一般に、ヒートポンプ装置は、液化しやすいガス（冷媒
ガス）を圧縮機で圧縮せしめて高圧高温状態にした後に
、凝縮器で放熱して液化させ、この冷媒液を膨張器で膨
張させ、蒸発器で周囲の被冷却媒体より熱を奪って気化
させ、再び圧縮機に吸入する冷凍サイクルを実現してい
る。

第１２図は、このようなヒートポンプ装置に用いられる
圧縮機の従来例を示している。同図中、１は密閉容器で
あり、その下方側部には、冷媒ガスの吸入管２が取付け
られ、上部中央には吐出管３が取付けられている。吸入
管２が上述の蒸発器に接続され、吐出管３が凝縮器に接
続されている。

密閉容器１内には、底部側にロータリコンプレッサ機構
からなる圧縮機構部４が装備され、その上部には、これ
を駆動するための電動機５が装備されている。６は電動
機の回転軸、７はロータ、８はステータ、９はステータ
巻線、１１はリード線、１２は外部端子である。また、
１３は圧縮機構部のシリンダ、１４は副軸、１５は副軸
受けである。

１６は機潤滑油であり、密閉容器１の底部に貯留されて
いる。１６ａは潤滑油液面である。潤滑油１６は、圧縮
機の運転中に、上方に汲上げられ、密閉容器１内を循環
することにより圧縮機構部４及び電動機５の回転部及び
摺動部を潤滑するようになっている。

ところで、ヒートポンプ装置では、特に冬期等において
、装置が停止している期間で装置周囲の温度が下がった
場合、サイクル中の冷媒ガスが液化して圧縮機内へ液状
で戻る、いわゆる寝込み現象が起る。ａ矢印は、この冷
媒の液戻り方向を示している。圧縮機が寝込みの状態に
なると、元来圧縮機内に入っている潤滑油１６が冷媒で
希釈される。この状態で圧縮機が運転された場合、初期
的には潤滑油１６の粘性が低下しているために、潤滑が
不十分になって圧縮機内の回転部及び摺動部のロック事
故や摩耗故障が起り易い。そして、さらに運転が続けら
れると、圧縮機の発熱による潤滑油の加熱等により潤滑
油中に溶込んでいた冷媒が沸騰し、潤滑油が発泡現象を
起して吐出管３より冷媒ガスと共に圧縮機外へ吐出され
ることが確認されている。この結果、圧縮機内の潤滑油
が減少して回転部及び摺動部のロック事故や摩耗故障を
引起こし寿命を低下させることになる。

このため、従来から潤滑油中の冷媒溶込み量や潤滑油油
面等の潤滑油の状態を圧縮機構部４下方の密閉容器１の
内側壁に近い位置に設けた一対の平行平板電極を用いて
その誘電率の変化で検出し、その出力を用いてロックや
摩耗事故を防止するように圧縮機の負荷を軽減させる等
の冷凍サイクルを制御する手段が講じられている。また
、１７は圧縮機をヒートアップして潤滑油中に溶込んで
いる冷媒を気化させるための巻線ヒータである。

（発明が解決しようとする課題） 従来の圧縮機では、潤滑油中への冷媒の溶込み量や潤滑
油油面等の潤滑油の状態を一対の平行平板電極を用いて
検出していた。しかし、一対の平行平板電極では、次に
述べるように、潤滑油中への冷媒の溶込み量と潤滑油曲
面とを同時に検知することはできず、それぞれ独立した
専用の検出器が必要になってしまう。

即ち、まず第１３図に示すように、一対の平行平板電極
１８を圧縮機内の潤滑油の減少限界である枯渇レベルｂ
以下に埋没するように設けた場合、潤滑油１６への冷媒
溶込み量（潤滑油の稀釈度）は検知できるが、潤滑油の
枯渇状態は検知不可能である。

また、第１４図に示すように、一対の平行平板電極１８
を潤滑油枯渇レベル５以上で且つ通常の潤滑油曲面レベ
ル１６ａ間に設置した場合は、潤滑油の枯渇検知（潤滑
油の油面検知）は可能であるが、潤滑油に冷媒が溶込ん
だ場合を考慮すると、液冷媒の比誘電率は６．６で潤滑
油の比誘電率は２であり、液冷媒の比誘電率は潤滑油の
それに対して３倍以上も大きいため、潤滑油中への冷媒
の溶込みが起っているのか、正味の潤滑油油面が上昇し
ているのか判別するのは困難となる。また、潤滑油液面
１６ａより上部に検出器を設けたとしても潤滑油の油面
は測定できないことは言うまでもない。

したがって、従来の圧縮機では潤滑油中への冷媒の溶込
み量と潤滑油油面とは、一対の平行平板電極で同時に正
確に検知することは寝込みによる静電容量の増大を考慮
すると極めて困難である。

このため、正確な冷凍サイクルの制御が困難になり、圧
縮機の信頼性の低下を招くという問題があった。一方、
潤滑油中への冷媒の溶込み量と潤滑油曲面とをそれぞれ
独立した検出器を用いて同時に検知するようにした場合
には、狭い密閉容器内において検出器の配役領域がスペ
ース的に大きくなってしまうとともに、雨検出器の位置
決め等に手数がかかる。さらに、検出器の出力を外部へ
取出すためのそれぞれ独立したハーメチックシールから
なるターミナル（端子）が必要になってコスト而でも不
利となる。

そこで、この発明は、潤滑油中への冷媒の溶込み量と潤
滑油油面とを小形で且つ出力取出し用端子数の少ない静
電容量式検出器を用いて同時に正確に検知することがで
きて高信頼性の得られる圧縮機を提供することを目的と
する。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明は上記課題をｊ１９決するために、容器内に電
動機部及び該電動機部で駆動される圧縮機構部とこれら
を潤滑する潤滑油とが収容され、当該容器内に吸入した
冷媒を圧縮して吐出するとともに当該潤滑油及び冷媒の
状態を静電容量の変化として検知する静電容量式検出器
を備えた圧縮機であって、前記静電容量式検出器におけ
る対向電極の一方は共通電極とし、他方は複数に分割し
て当該各分割部により前記潤滑油の枯渇レベルを検知す
る枯渇検知部及び該潤滑油への冷媒溶込み量を検知する
冷媒溶込み全検知部を構成してなることを要旨とする。

また、前記静電容量式検出器における他方の電極の分割
点は、前記潤滑油の枯渇レベル近傍に形成してなること
もこの発明の要旨として包含する。

（作用） 静電容量式検出器における対向電極の一方は共通電極と
され、他方は複数に分割されてその各分割部により枯渇
検知部と冷媒溶込み全検知部とが構成され、枯渇検知部
で潤滑油の枯渇レベルが検知され、これと同時に冷媒溶
込み全検知部で潤滑油への冷媒溶込み量が検知される。

そして、潤滑油中への冷媒の溶込みが起っても、冷媒溶
込み全検知部で検知された冷媒溶込み量から、その時の
油量を判定することができて潤滑油中への冷媒の溶込み
量と潤滑油の枯渇レベル即ち曲面とを同時に正確に検知
することが可能となり、これらの検出値から冷凍サイク
ルを正確に制御することが可能となる。

また、静電容量式検出器は、その一方の電極が、分割さ
れた他方の電極に対し兼用してなる構成のため、その出
力取出し用端子の一部を共通化することができて出力取
出し用端子数を少なくすることが可能となる。

したがって、冷凍サイクルの正確な制御と、ハーメチッ
クシール等で構成される出力取出し用端子数が少なくな
ること等により、圧縮機の信頼性の向上が可能となる。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図ないし第６図は、この発明の第１実施例を示す図
である。

なお、以下の各実施例を示す図において、前記第１２図
ないし第１４図における部材及び部位等と同一ないし均
等のものは、前記と同一符号を以って示し、重複した説
明を省略する。

この実施例では、密閉容器１内における圧縮機溝部のシ
リンダ１３下方の狭い位置に次のような構造の静電容量
式検出器２０が配設されている。

即ち、静電容量式検出器２０における対向した平行平板
電極のうちの一方の電極は共通の兼用電極２１とされ、
他方の電極は、分割部２４により上部電極２２と下部電
極２３に分割されている。

そして、上部電極２２と兼用電極２１で潤滑油の枯渇レ
ベルを検知する枯渇検知部が構成され、下部電極２３と
兼用電極２１で潤滑油への冷媒溶込み量（稀釈度）を検
知する冷媒溶込み全検知部が構成されている。２５はス
ペーサ用絶縁体である。

第２図は、静電容量式検出器２０の等両回路を示してい
る。Ｃｏは上部電極静電容量値、Ｃ「は下部電極静電容
量値、２６は上部電極出力端子、２７は下部電極出力端
子、２８は兼用電極出力端子であり、２つの検知部に対
し出力端子数は３個となっている。

第３図は、静電容量式検出器２０を、上部電極２２の下
端が潤滑油枯渇レベルｂに位置するように密閉容器１内
のシリンダ１３下方に取付けた状態を示している。同図
は、潤滑油１６の油面が上部電極２２の上端を満たすレ
ベルにある場合を示している。ここで潤滑油油面が順次
低下し、油面枯渇レベルｂまで低下した場合の上部電極
２２及び下部電極２３の静電容量特性を第４図に示す。

同図中、ｄは上部電極２２の上端潤滑部レベル、ｅは下
部電極２３の上端潤滑油レベルである。油面の低下に伴
ない上部電極２３の静電容量値が徐々に低下し、油面が
枯渇レベルｂに達すると静電容量は最低値となりこれ以
上下がらないことより潤滑油油面の枯渇状態を検知する
ことができる。

また、ある潤滑油レベルｆで冷媒の寝込みが起った場合
は、冷媒の比誘電率が潤滑油のそれより３倍以上大きい
ために、第５図に示すように静電容量は大幅に増大し、
上部電極２２のその静電容量値から判断すると潤滑油は
十分あるかのように見えるが、この実施例では一体化し
た下部電極２３で潤滑油の稀釈度も同時に測定すること
が可能であるため、どの程度の冷媒が溶込んで潤滑油が
稀釈され液面が上昇しているかが検知でき、その稀釈度
からその時の油量を判定し正確な冷凍サイクル制御を行
うことができ、圧縮機はもとより空気調和装置の信頼性
を大幅に向上することが可能となる。

また、第３図の電極取付は例では、兼用電極出力端子２
８をハーメチックシールの専用取出し端子で密閉容器外
へ導いていたが、密閉容器本体は通常導体であることか
ら第６図に示すように、兼用電極出力端子２８は密閉容
器本体へ直接電気的に接続することも可能である。この
ような構造を用いることにより端子数をさらに削減する
ことができ、コスト低減及び信頼性向上の点で一層有利
となる。

次に、第７図ないし第９図には、この発明の第２実施例
における静電容量式検出器３０を示す。

この実施例の静電容量式検出器３０は、第７図及び第８
図に示すように、上部電極２２及び下部電極２３を間に
挟むようにして２枚の兼用電極２１．２９が設けられて
いる。この２枚の兼用電極２１．２９を並列接続するこ
とにより静電容量値の増大を図ることができ、静電容量
の変化をさらに大きく取出すことができる。この静電容
量式検出器３０の密閉容器内への取付は態様を第８図に
示す。また、この静電容量式検出器３ｏにおいても、出
力端子部に前記第６図と同様な接続を施すことによりコ
スト低減及び信頼性向上と共に、密閉容器と電極間の浮
遊静電容量をも取除くことができ対ノイズ性も向上する
。このときの取付は構造例を第９図に示す。

上述した各実施例における静電容量式検出器において、
上部電極２２では第１Ｏ図に示すように潤滑油の粘性か
ら表面張力によりその電極の下端以下に油面がきても潤
滑油が残留し、検知精度を低下させる場合が考えられる
。これに対しては、第１１図に示すように、上部電極２
２の下端の電極間距離を広げた構造の静電容量式検出器
４０とすることにより容易に解決が可能である。

Ｃ発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、静電容量式検
出器における対向電極の一方を共通電極とし、他方を複
数に分割してその分割部により枯渇検知部と冷媒溶込み
量検知部とを構成し、枯渇検知部で潤滑油の枯渇レベル
を検知し、冷媒溶込み量検知部で潤滑油への冷媒溶込み
量を検知するようにしたため、潤滑油中への冷媒の溶込
みが起っても、冷媒溶込み量検知部で検知した冷媒溶込
み量から、その時の油量を判定することができて潤滑油
中への冷媒の溶込み量と潤滑油の枯渇レベル即ち油面と
を正確に検知することが可能となり、これらの検出値か
ら冷凍サイクルを正確に制御することができる。また、
静電容量式検出器は小形に構成することができて容器内
の狭い取付はスペースに対し容易取付は性が得られ、さ
らには出力取出し用端子数を少なくすることができる。

したがって、冷凍サイクルの正確な制御と、ハーメチッ
クシール等で構成される出力取出し用端子数の減少等−
とが相まって圧縮機の信頼性を顕著に向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図はこの発明に係る圧縮機の第１実施
例を示すもので、第１図は静電容量式検出器部分の斜視
図、第２図は上記静電容量式検出器の等価回路を示す回
路図、第３図は密閉容器内への上記静電容量式検出器の
取付は態様の一例を示す構成図、第４図は上記静電容量
式検出器の出力特性を示す特性図、第５図は寝込み時の
上記静電容量式検出器の出力特性を示す特性図、第６図
は密閉容器内への静電容量式検出器の取付は態様の他の
例を示す構成図、第７図ないし第９図はこの発明の第２
実施例を示すもので、第７図は静電容量式検出器部分の
斜視図、第８図は密閉容器内への上記静電容量式検出器
の取付は態様の一例を示す構成図、第９図は密閉容器内
への上記静電容量式検出器の取付は態様の他の例を示す
構成図、第１０図は潤滑油の表面張力による影響を示す
図、１：密閉容器、　　２：吸入管、 ３：吐出管、　　４：圧縮機構部、 ５：電動機、　　１６：潤滑油、 ２０．３０．４０：静電容量式検出器、２１．２９：兼
用電極（共通電極）、 ２２：上部電極、　　２３：下部電極、２６：上部電極
出力端子、 ２７：下部電極出力端子、 ２８　： 兼用電極出力端子。 代な入ブ心士三好秀和 とコ 第 図 第 図 第３図 澗 滑油油面 第４図 ｂ ｆ 液 面 第 ５　図 第６図 第 図 （０） 第 図 （ｂ） 第 図 第 図 第１０図 とコ 第 図 第 １２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）容器内に電動機部及び該電動機部で駆動される圧
   縮機構部とこれらを潤滑する潤滑油とが収容され、当該
   容器内に吸入した冷媒を圧縮して吐出するとともに当該
   潤滑油及び冷媒の状態を静電容量の変化として検知する
   静電容量式検出器を備えた圧縮機であって、 前記静電容量式検出器における対向電極の一方は共通電
   極とし、他方は複数に分割して当該各分割部により前記
   潤滑油の枯渇レベルを検知する枯渇検知部及び該潤滑油
   への冷媒溶込み量を検知する冷媒溶込み量検知部を構成
   してなることを特徴とする圧縮機。
2. （２）前記静電容量式検出器における他方の電極の分割
   点は、前記潤滑油の枯渇レベル近傍に形成してなること
   を特徴とする請求項１記載の圧縮機。