JP6735882B2 - 液体検知ユニット、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ユニット、この液体検知ユニットを有する圧縮機、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１２に示すように、この特許文献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、この静電容量は、例えば圧縮機を制御するコントローラの検出回路で検出される。このため、一対の導電ピン９０４に電線を繋ぎ、上記コントローラに対して電線を介して接続される。しかしながら、上記従来のセンサの構造では、上記電線による静電容量が電極板９０５による静電容量に結合されるため、電極板９０５における静電容量に対するバイアスが大きく、コントローラで検知される静電容量のＳ／Ｎ比が悪く、例えば潤滑油等の液体の液面高さの誤検知を生じるという問題がある。

そこで、本発明は、静電容量を精度良く検出できる静電容量式の液体検知ユニット、この液体検知ユニットを有する圧縮機、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の液体検知ユニットは、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ユニットであって、前記電極板が取り付けられた複数の導電端子と、前記導電端子を介して前記電極板の間の静電容量を検知して当該静電容量に応じた検知信号を出力する検知回路と、前記複数の導電端子と前記検知回路を収めることができるユニットケースと、円筒状の周壁部、及び、該周壁部の一端を塞ぐ底壁部を備えたケースと、を有し、前記導電端子と、前記導電端子に電気的に接続された前記検知回路をユニットケースにて一体とし、複数の前記電極板のそれぞれに対し、複数の前記導電端子が、他の前記電極板とは独立に設けられており、前記導電端子は、前記電極板と反対側の端部がオス端子となっており、前記検知回路には、メス端子が接続されており、前記オス端子と前記メス端子とが接触することにより、前記検知回路が前記電極板の間の静電容量を検知し、前記ユニットケースが、前記複数の導電端子を取り付けたベースと、前記検知回路を収容固定したハウジングとで構成され、前記ユニットケースが、前記ベースと前記ハウジングとにより一対のコネクタとして互いに嵌合可能とされ、前記ベースが、前記導電端子が配置される円筒部を有し、前記ハウジングが、前記メス端子が形成された円柱部を有し、前記円柱部が前記円筒部内に収容されることで嵌合するとともに、前記ケースが前記ベースとの間に前記ハウジングを挟み込み、前記円筒部が前記周壁部内に収容されることで嵌合することを特徴とする。

参考発明の液体検知ユニットは、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ユニットであって、前記電極板が取り付けられた複数の導電端子と、前記導電端子を介して前記電極板の間の静電容量を検知して当該静電容量に応じた検知信号を出力する検知回路と、前記複数の導電端子と前記検知回路を収めることができるユニットケースと、を有し、前記導電端子と、前記導電端子に電気的に接続された前記検知回路をユニットケースにて一体とし、前記ユニットケースが、前記複数の導電端子が取り付けられるとともに前記検知回路を収容固定した第１ケースと、検知対象の液体を収容する筺体及び前記第１ケース間に介在される金属製の第２ケースと、で構成され、前記第１ケース及び前記第２ケースのうちの、一方に雄ねじと円錐台の側面の形状をしたシール面が形成され、他方に雌ねじとすり鉢状のシール面が形成され、前記第１ケースと第２ケースとを前記雄ねじ及び雌ねじで締結することにより、該第１ケースに取り付けられた前記導電端子及び電極板を前記第２ケースの前記筺体内に連通する開口部に挿通するとともに、該第１ケース及び第２ケースの前記両シール面により金属シール構造をとることを特徴とする。

請求項２の液体検知ユニットは、筐体内に収容された液体の検知に用いられる請求項１に記載の液体検知ユニットであって、前記ユニットケースが、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、前記複数の導電端子が、前記筐体内に少なくとも一部が配置されるように前記ユニットケースの一つの面から突出して取り付けられ、前記複数の電極板が、前記ユニットケースの一つの面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３の液体検知ユニットは、請求項１又は２に記載の液体検知ユニットであって、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ユニット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、液体検知ユニットのユニットケースと一体とした検知回路が導電端子のみを介して複数の電極板における静電容量を感知し、該静電容量に応じた検知信号を出力するので、電極板における静電容量に対する他の要因によるバイアスが小さくなり、検知される静電容量のＳ／Ｎ比が良くなる。したがって、静電容量を精度良く検出できる。

また、ユニットケースがベースとハウジングとにより一対のコネクタとして互いに嵌合可能とされているので、例えば、検知対象の液体を収容する筺体にベースを溶接した後、検知回路を収容固定したハウジングをベースにコネクタ接続することで、検知回路に溶接時の熱等が影響することなく、検知回路の破損を防止することができる。

参考発明によれば、ユニットケースは、第１ケースのシール面と第２ケースのシール面とにより金属シール構造をとるので、検知対象の液体を収容する筺体に第２ケースを溶接した後、検知回路を収容固定した第１ケースを第２ケースに金属シール構造にて取り付けることで、検知回路に溶接時の熱等が影響することなく、検知回路の破損を防止することができる。

請求項２に記載された発明によれば、複数の電極板が、筐体内に鉛直方向に沿って互いに平行に配置されるように、複数の導電端子のうちの対応する導電端子における筐体内に配置された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、複数の電極板が筐体内側に大きく突出することがなくなり、また、導電端子をユニットケ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。

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、ユニットケ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ユニットの正面図である。 図６のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。 図６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６の液体検知ユニットを圧縮機に取り付けるフレアナット及び液体検知ユニットを示す断面図である。 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。

（液体検知ユニットの実施形態）
以下に、本発明の第１実施形態に係る液体検知ユニットについて、図１〜図５を参照して説明する。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、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、後述のベース２０とハウジング６０とにより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。この実施形態ではベース２０とハウジング６０が「ユニットケース」を構成している。

検知素子部１０は、ベース２０と、複数の導電端子３０と、３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（図３）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１０２に取り付ける際に、当該筐体１０２の「壁部」としての側壁部１０３に設けられた貫通穴１０３ａを囲み当該側壁部１０３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９本有し、３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。そして、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。３枚の電極板４０のうちの外側の電極板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。中央の電極板４０Ｍは、上述した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いる。また、内側の電極板４０Ｓは、他の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４０Ｓと電極板４０Ｍ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。

電極板４０Ｍにおける３本の導電端子３０Ｌに対応する箇所には、これら３本の導電端子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３０Ｌと電極板４０Ｍ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３０Ｌ，３０Ｍに対応する箇所には、これら６本の導電端子３０Ｌ，３０Ｍ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３０Ｌ，３０Ｍと電極板４０Ｓ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３０Ｌ，３０Ｍ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３０Ｌの一部３１及び導電端子３０Ｍの一部３１のそれぞれの先端に、一方の電極板４０Ｌ及び他方の電極板４０Ｍが取り付けられることにより、これら電極板４０Ｌ、４０Ｍ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３０Ｍの一部３１及び導電端子３０Ｓの一部３１のそれぞれの先端に、一方の電極板４０Ｍ及び他方の電極板４０Ｓが取り付けられることにより、これら電極板４０Ｍ、４０Ｓは、互いに間隔をあけて平行に配置される。また、電極板４０Ｌ，４０Ｍ，４０Ｓ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、「検知回路」としての制御基板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４０Ｌ，４０Ｍ間の静電容量と、他の一対の電極板４０Ｓ，４０Ｍ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。即ち、液体検知ユニット１は制御基板８０により「検知回路」をハウジング６０と一体としている。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４０Ｌ，４０Ｍ間と、一対の電極板４０Ｍ，４０Ｓ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４０Ｌ，４０Ｍ間の静電容量と、一対の電極板４０Ｓ，４０Ｍ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、この第１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。

この例では、図２に示すように、一対の電極板４０Ｓ，４０Ｍの対向間隔は広く、一対の電極板４０Ｌ，４０Ｍの対向間隔は狭くなっている。即ち、複数の電極板４０において電極板４０Ｍは共通電極であり、対向間隔を広くした一対の電極板４０Ｓ，４０Ｍは「第１の電極対」を構成し、対向間隔を狭くした一対の電極板４０Ｌ，４０Ｍ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，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。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４０Ｌ，４０Ｍ（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，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４０Ｌ，４０Ｍ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，４０Ｍで検出される液面の高さ、即ち、電極板４０Ｌ，４０Ｍ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。なお、この実施形態では、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。

ここで、制御基板８０は、検知素子部１０の導電端子３０に直接接続されている。そして、制御基板８０は、導電端子３０のみを介して複数の電極板４０における静電容量を感知し、検知回路内部でその静電容量に応じた電圧信号に変換する。そして、この電圧信号に対して各種の処理を施して、液面高さに対応する電圧信号（検知信号）を測定結果として、上位の制御装置に出力する。また、静電容量に応じた不純物の割合に対応する電圧信号（検知信号）を測定結果として上位の制御装置に出力する。

以上のように、制御基板８０は、検知素子部１０の導電端子３０に直接接続されており、この制御基板８０は、導電端子３０のみを介して複数の電極板４０における静電容量を感知し、検知回路内部でその静電容量に応じた電圧信号に変換する。このように、検知回路（制御基板８０）が液体検知ユニット１のユニットケースと一体としたことにより、この検知回路が感知する静電容量の殆どは一対の電極板４０によるものである。導電端子３０は棒状で、長さも検知素子部１０の長さ程度であるため、この導電端子３０による静電容量は極めて小さい。即ち、電極板４０における静電容量に対する他の要因によるバイアスが小さいため、制御基板８０で検知される静電容量のＳ／Ｎ比が良くなる。

また、液体検知ユニット１の検知素子部１０は、例えば、図１０に示すように、後述する圧縮機１０１の筐体１０２における鉛直方向に沿う側壁部１０３に取り付けられる。具体的には、筐体１０２の側壁部１０３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１０３ａが形成されており、この貫通穴１０３ａ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１０２内に挿入して、フランジ部２３の取付面２３ａ全体を側壁部１０３の外面に当接させる。そして、フランジ部２３を側壁部１０３に溶接して貫通穴１０３ａを塞ぐ。次に、検知素子部１０を圧縮機１０１に溶接した後、この検知素子部１０に検知制御部５０を嵌合させる。

このように、検知素子部１０と検知制御部５０とを、一対のコネクタとしてコネクタ接続するよう構成されているので、検知素子部１０の溶接時には、「検知回路」（制御基板８０）を有する検知制御部５０に溶接時の熱等が影響することない。したがって、制御基板８０即ち検知回路も破損することがない。

次に、本発明の第２実施形態に係る液体検知ユニットについて、図６〜図９を参照して説明する。この第２実施形態の液体検知ユニットも第１実施形態と同様に、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６は、本発明の第２実施形態に係る液体検知ユニットの正面図である。図７は、図６のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。図８は、図６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９は、図６の液体検知ユニットを圧縮機に取り付けるフレアナット及び液体検知ユニットを示す断面図である。

この液体検知ユニット（図中、符号１Ａで示す）は、図６〜図８に示すように、検知素子部１０Ａと、検知制御部５０Ａ（図７）とを有している。

検知素子部１０Ａは、「第１ケース」としての継手ユニット２０Ａと、複数の導電端子３０と、３枚の電極板４０と、を有している。なお、導電端子３０、電極板４０及び制御基板８０の概略構成は第１実施形態と同様であるので、これらの要素は第１実施形態と同符号を付記する。

継手ユニット２０Ａ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いる。この継手ユニット２０Ａは、軸線Ｐを中心軸とする円柱形状のフレア継手部２５と、六角柱として形成した六角頭部２６とを一体に有している。さらに、複数の導電端子３０を固定するハーメチックガラス２７を有している。この実施形態では継手ユニット２０Ａと後述の「第２ケース」としてのフレアナット２００が「ユニットケース」を構成している。

フレア継手部２５には、その外周に雄ねじ２５ａが形成されるとともに、先端の外周に円錐台の側面の形状をしたシール面２５ｂが形成されている。また、フレア継手部２５は、シール面２５ｂの内側に先端凹部２５１を有するとともに、六角頭部２６側にコネクタ凹部２５２を有している。さらに、フレア継手部２５には、先端凹部２５１の底面とコネクタ凹部２５２の底面とを貫通する複数の貫通穴２５ｃ（図８）が形成されている。

複数の導電端子３０は第１実施形態と同様にニッケル合金などの導電性の金属材料にて、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２５ｃに挿通されており、ハーメチックガラス２７によりフレア継手部２５と電気的に絶縁された状態で当該フレア継手部２５に固定して取り付けられている。なお、導電端子３０をフレア継手部２５に固定するために、ハーメチックガラス２７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が先端凹部２５１の底面から垂直に突出して配置され、他の一部３２がコネクタ凹部２５２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５０Ａとの嵌合時にオス端子として検知制御部５０Ａのメス端子と接触される。

第１実施形態と同様に、導電端子３０は９本有し、長く形成された３本の導電端子３０Ｌと、これらより短く形成された他の３本の導電端子３０Ｍと、さらに短く形成された残りの３本の導電端子３０Ｓとで構成されている。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、各導電端子３０Ｌ，３０Ｍ，３０Ｓは、コネクタ凹部２５２側の長さが同一となるようにフレア継手部２５に軸線Ｐと平行に固定されている。これにより、各導電端子３０Ｌ，３０Ｍ，３０Ｓの先端凹部２５１側の端部は、互いの長さが異なるようにされている。

また、３枚の電極板４０も第１実施形態と同様であり、ステンレス鋼などの導電性の金属材料にて構成され、それぞれが同一の円板状に形成されている。そして、外側の電極板４０Ｌは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、中央の電極板４０Ｍは、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、内側の電極板４０Ｓは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。なお、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。

これにより、電極板４０Ｌ、電極板４０Ｍ及び電極板４０Ｓは、それらの間に間隔が設け、互いに平行に配置されるとともに、軸線Ｐと直角に配置されている。なお、図には現れていないが、電極板４０Ｍには導電端子３０Ｌと接触しないように貫通穴が形成され、電極板４０Ｓには導電端子３０Ｌ，３０Ｍと接触しないように貫通穴が形成されている。

検知制御部５０Ａは、「検知回路」としての制御基板８０と、円柱状のコネクタ９０と、を有している。

コネクタ９０は、フレア継手部２５と同軸となるようにコネクタ凹部２５２内に設けられている。コネクタ９０には、その端面９０ａ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９０ｂ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、六角頭部２６の基板収容部２６１内に収容されて図示しない部材により固定されている。そして、制御基板８０は、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、コネクタ９０の端子孔９０ｂ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４０Ｌ，４０Ｍ間の静電容量と、他の一対の電極板４０Ｓ，４０Ｍ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。

このように、この第２実施形態においても、検知素子部１０Ａと検知制御部５０Ａとは、第１実施形態と同様に、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。また、液体検知ユニット１Ａは制御基板８０により「検知回路」をユニットケースと一体としている。なお、この第２実施形態における液体検知ユニット１の電気回路は図５と同様である。

この第２実施形態でも、対向間隔の広い一対の電極板４０Ｓ，４０Ｍ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、圧縮機の油の切れを検出することができる。また、対向間隔の狭い一対の電極板４０Ｌ，４０Ｍ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（圧縮機の内部の油の比誘電率）を検出することができる。

以上のように、制御基板８０は、検知素子部１０の導電端子３０に直接接続されており、この制御基板８０は、導電端子３０のみを介して複数の電極板４０における静電容量を感知し、検知回路内部でその静電容量に応じた電圧信号に変換する。このように、第１実施形態と同様に、制御基板８０が液体検知ユニット１（ユニットケース）と一体としていることにより、この制御基板８０が感知する静電容量の殆どは一対の電極板４０によるものであり、導電端子３０による静電容量は極めて小さい。したがって、検知回路（制御基板８０）で検知される静電容量のＳ／Ｎ比が良くなる。

図９は第２実施形態に係る液体検知ユニットを圧縮機に取り付けるフレアナット及び液体検知ユニットを示す断面図である。なお、図９において液体検知ユニット１Ａの符号の表記を一部省略してある。このフレアナット２００はステンレス鋼などの金属を材料として構成されており、薄型円柱部２１０と、六角柱として形成した六角頭部２２０とを一体に形成したものである。薄型円柱部２１０には軸線Ｐを中心とする円形の開口部２１１が形成され、六角頭部２２０には軸線Ｐを中心として、上記開口部２１１に連通するねじ穴２２１が形成されている。ねじ穴２２１の内周には、フレア継手部２５の雄ねじ２５ａに螺合する雌ねじ２２２が形成されている。また、ねじ穴２２１の開口部２１１の外周となる底部はすり鉢状のシール面２２１ａとなっている。

六角頭部２２０における薄型円柱部２１０側の面は軸線Ｐに直交する取付面２２３は環状の平面である。このフレアナット２００を後述する圧縮機１０１の筐体１０２に取り付ける際に、当該筐体１０２の側壁部１０３に設けられた貫通穴１０３ａ内に、薄型円柱部２１０を嵌合させ、取付面２２３によって該貫通穴１０３ａの外周を囲み当該側壁部１０３の外面に取付面２２３の全体が密に接するように配置される。そして、取付面２２３の外周全周に亘って、六角頭部２２０と側壁部１０３との間を溶接することで、当該フレアナット２００が圧縮機１０１の筐体１０２に固定される。

このフレアナット２００を筐体１０２に溶接して固定した後、液体検知ユニット１Ａのフレア継手部２５を六角頭部２２０のねじ穴２２１に嵌合して、雄ねじ２５ａを雌ねじ２２２にねじ込み、フレア継手部２５のシール面２５ｂをシール面２２１ａに圧接させて、シール面２５ｂとシール面２２１ａとによって金属シールする。シール面２５ｂとシール面２２１ａとの間に別途のシール部材を介在させてもよい。なお、液体検知ユニット１Ａを溶接後のフレアナット２００にねじ込む際には、フレアナット２００の六角頭部２２０をスパナ等で保持し、液体検知ユニット１Ａの六角頭部２６をスパナ等で保持してねじ込む。

以上のように、液体検知ユニット１Ａをフレアナット２００を介して圧縮機１０１に取り付けると、電極板４０の部分が薄型円柱部２１０の開口部２１１から筐体１０２内に内に挿入された状態となる。このように、検知回路（制御基板８０）を一体とした液体検知ユニット１Ａは、フレアナット２００に対して、金属シール構造（フレアシール構造）で取付けるよう構成されているので、フレアナット２００の溶接時には、「検知回路」（制御基板８０）を一体とした液体検知ユニット１Ａに溶接時の熱等の影響を防止できる。したがって、制御基板８０即ち検知回路も破損することがない。

この第２実施形態では、ユニットケースが、複数の導電端子３０を取り付けた金属製で円柱形状のフレア継手部２５を有するとともに検知回路を収容固定した継手ユニット２０Ａ（第１ケース）と、検知対象の液体を収容する筺体及び継手ユニット２０Ａ間に介在される金属製のフレアナット２００（第２ケース）と、で構成され、フレア継手部２５には、外周に雄ねじ２５ａが形成されるとともに、電極板４０が配置される側の先端の外周に円錐台の側面の形状をしたシール面２５ｂが形成され、フレアナット２００には、端部の開口部２１１に連通するねじ穴２２１の内周に雄ねじ２５ａに螺合する雌ねじ２２２が形成されるとともに、ねじ穴２２１の開口部２１１の外周となる底部にすり鉢状のシール面２２１ａが形成され、フレア継手部２５のシール面２５ｂと、フレアナット２００のシール面２２１ａとにより金属シール構造をとるようにしている。

しかし、変形例として、圧縮機の筐体に溶接されるフレアナット側に、円柱形状の継手でその外周に雄ねじが形成され中心に開口部を有する継手を設け、さらのこの継手の端部に円錐台の側面の形状をしたシール面を形成し、導電端子が取り付けられるとともに検知回路を収容固定した継手ユニット側に上記雄ねじに螺合する雌ねじを設けるとともに、この雌ねじの端部にすり鉢状のシール面を形成するようにしてもよい。そして、継手ユニット側の導電端子及び電極板をフレアナット側の開口部に挿通するようにしてもよい。

上述した実施形態では、３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。例えば、４枚の電極板を有する構成、５枚以上の電極板を有する構成でもよい。

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、上述した第１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て液体検知ユニットであってもよい。

（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１０を参照して説明する。図１０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１０２内に、モータ固定子１１１及びモータ回転子１１２を有するモータ部１１０と、シリンダ１２１及びシリンダ１２１に形成された作動室１２２に収容された環状ピストン１２５を有する圧縮部１２０と、が配設されている。モータ回転子１１２と環状ピストン１２５とは、クランク軸１３０によって連結されている。また、筐体１０２内に、圧縮部１２０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１１０によってクランク軸１３０が回転されると、環状ピストン１２５が、その外周面の一部を作動室１２２の周壁面に接しながら回転される。環状ピストン１２５の回転に応じて、吸入管１４１から吸入マフラ１４２、導入管１４３を通じて、作動室１２２内に冷媒が導入される。そして、この冷媒が作動室１２２内において環状ピストン１２５によって圧縮されて、吐出マフラ１４４、筐体１０２、吐出管１４５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１０２における鉛直方向に沿う側壁部１０３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１０３に設けられた貫通穴１０３ａに複数の導電端子３０の一部３１及び二対の電極板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１０３ａの周囲において側壁部１０３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３枚の電極板４０は、筐体１０２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３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３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。なお、図１０は第１実施形態の液体検知ユニット１を有している例を示しているが、第２実施形態の液体検知ユニット１Ａも、上記圧図１０の縮機１０１に対して、前記図９について説明したとおりに取り付けられるものである。

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１１を参照して説明する。図１１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１１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１１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、導電端子３０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ユニット、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。

１，１Ａ 液体検知ユニット
１０、１０Ａ 検知素子部
２０ ベース（ユニットケース）
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
６０ ハウジング（ユニットケース）
２０Ａ 継手ユニット（ユニットケース）
２５ａ 雄ねじ
２５ｂ シール面
２００ フレアナット（ユニットケース）
２２１ａ シール面
２２２ 雌ねじ
１０１ 圧縮機
１０２ 筐体
１０３ 側壁部（壁部）
１０３ａ 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液体を検知する液体検知ユニットであって、
   前記電極板が取り付けられた複数の導電端子と、
   前記導電端子を介して前記電極板の間の静電容量を検知して当該静電容量に応じた検知信号を出力する検知回路と、
   前記複数の導電端子と前記検知回路を収めることができるユニットケースと、
   円筒状の周壁部、及び、該周壁部の一端を塞ぐ底壁部を備えたケースと、
   を有し、
   前記導電端子と、前記導電端子に電気的に接続された前記検知回路をユニットケースにて一体とし、
   複数の前記電極板のそれぞれに対し、複数の前記導電端子が、他の前記電極板とは独立に設けられており、
   前記導電端子は、前記電極板と反対側の端部がオス端子となっており、
   前記検知回路には、メス端子が接続されており、
   前記オス端子と前記メス端子とが接触することにより、前記検知回路が前記電極板の間の静電容量を検知し、
   前記ユニットケースが、前記複数の導電端子を取り付けたベースと、前記検知回路を収容固定したハウジングとで構成され、前記ユニットケースが、前記ベースと前記ハウジングとにより一対のコネクタとして互いに嵌合可能とされ、
   前記ベースが、前記導電端子が配置される円筒部を有し、
   前記ハウジングが、前記メス端子が形成された円柱部を有し、
   前記円柱部が前記円筒部内に収容されることで嵌合するとともに、前記ケースが前記ベースとの間に前記ハウジングを挟み込み、前記円筒部が前記周壁部内に収容されることで嵌合することを特徴とする液体検知ユニット。
2. 筐体内に収容された液体の検知に用いられる請求項１に記載の液体検知ユニットであって、
   前記ユニットケースが、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、
   前記複数の導電端子が、前記筐体内に少なくとも一部が配置されるように前記ユニットケースの一つの面から突出して取り付けられ、
   前記複数の電極板が、前記ユニットケースの一つの面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に記載の液体検知ユニット。
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又は２に記載の液体検知ユニット。
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ユニット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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