JPH01187379A - 庄縮機の温度制御装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、温度制御技術さらには空気の相対湿度（以下
、単に湿度と称する）との関連で温度を制御する装置に
関し、例えば空気圧縮機における加温の制御に利用して
効果的な技術に関する。

［従来の技術］ 従来、空気圧縮機例えば、小型コンプレッサでは、加圧
により露点が上昇し、コンプレッサの加圧シリンダー内
に露が生じ、昇順が破損するおそれがあった。そこで、
コンプレッサの潤滑油を加熱し、圧縮機内の加圧空気を
間接的に加温していた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、加温を常に行なう従来の方式にあっては
、湿度が充分に低い場合にも加温されるため、加圧空気
が過剰に加熱されることになり。

省エネルギー上好ましくなかった。また、適切な加熱が
行なわれないことから、シリンダ内に露が生じ、ドレン
抜きの必要もあった。

さらに、冬期などには暖気運転の時間が長く必要となり
、好ましい運転が必ずしもできなかった。

特に、湿度および温度の変化が激しいわが国においては
、空気圧縮機における結露を防止するための加圧空気の
適切な加温制御が非常に困難である。しかも、加圧空気
の適切な加温制御には加圧空気の露点の算出が必要であ
るが、現在市販されている湿度センサは、出力電圧と検
出湿度との関係がリニアでないとともに、加圧空気の露
点が吸入空気の温度と湿度の２つのパラメータによって
変わってしまうので、リニア回路による露点の算出が困
難であるという問題点があった。

この発明は上記のような背景の下になされたもので、そ
の目的とするところは、過剰な加熱を防止し、しかもシ
リンダ内における結露を生じさせないような適切な加温
を行なう空気圧縮機用の油温コントローラを提供するこ
とにある。

［課題を解決するための手段］ この発明は、加圧空気の露点と吸入空気の温度との関係
を示す曲線は、温度によらず同一の形状であり、任意の
温度での曲線を温度に応じて上下に平行移動させれば、
湿度と露点との関係を近似できることに着目して、油温
および吸入空気の温度検出回路とともに、湿度センサの
出力電圧を特定の温度での湿度−露点特性曲線に近似さ
せる補正回路と、この補正回路の出力電圧に基準温度と
検出した吸入空気温度の差に応じた電圧を加算して露点
を算出する露点算出回路と、算出された露点と油温とを
比較して油温が露点よりも高いときもしくは油温が所定
の温度（例えば７０℃）を越えたときにヒータによる加
熱を中止させる信号を発生するヒータ訃動制御回路とに
より空気圧縮機用の温度コントローラを構成した。

［作用］ 上記手段によれば、湿度センサからの検出信号を補正回
路に入れることによって、直ちに近似的な露点温度を得
ることができ、これに基づいて油温が露点よりも高くな
ったときや油温が所定の温度を越えたときにヒータによ
る加熱が中止されるため、加圧空気の過剰な加温が防止
されるとともに、油温が露点よりも低い間はヒータによ
る加熱が継続されるため、シリンダ内の結露が防止され
る。

［実施例］ 第１図には、本発明を空気圧縮機の油温コントローラに
適用した場合の一実施例が示されている。

なお、この実施例の油温コントローラによって制御され
る圧縮機は、機内を循環する潤滑油を加熱するヒータを
有し、潤滑油によって加圧空気を間接的に加温できるよ
うに構成されている。

そこで、この実施例の油温コントローラは、外部センサ
として吸入空気の温度を検出する吸気温センサＲＴ、と
、圧縮機内を循環する潤滑油の温度を検出する油温セン
サＲ・ｒ２と、吸入空気の湿度を検出する湿度センサＨ
５を有しており、これらのセンサの検出信号に基づいて
ヒータのオン・オフ等の制御を行ない、シリンダ内での
結露を防止するようになっている。

上記温度センサＲ・ｒ□、ＲＴ２としてサーミスタを用
い、温度センサＦ（Ｓとしては電圧出力形湿度モジュー
ルタイプのセンサを用いる。第１図に示されている実施
例において、符号１１で示されているのは、吸気温セン
サＲＴ、と演算増幅器ＡＭＰ□、ＡＭＰ、等で構成され
、センサの出力電圧が温度と正比例するように直線補正
してから、基準温度（例えば３０℃）との差温に比例し
た負電圧を出力する吸気温検出回路である。また、符号
１２で示されているのは、油温センサＲＴ２と演算増幅
器ＡＭＰ、、ＡＭＰ４．ＡＭＰｓ等で構成され、センサ
の出力を直線補正した電圧（ただし負電圧）を出力する
油温検出回路である。

一方、湿度センサＨＳに対応して、その出力を折線近似
により補正する補正回路１３が設けら九ている。すなわ
ち、この実施例で使用される湿度センサＨ５は、その湿
度−出力特性がリニアでなく、第２図に実線Ａで示すよ
うな曲線となる。

ところで、この実施例の油温コントローラでは、油温の
制御にあたり加圧空気の露点を知る必要があるが、吸入
空気の湿度と露点との関係は、第３図に示すように吸気
温に応じて変わる。つまり、露点は吸入空気の湿度と温
度の２つのパラメータによって変化する。従って、湿度
センサの出力のみによって単純に露点を決定することは
できない。

しかるに、第３図に着目すれば明らかなように、湿度が
３０〜８０％の範囲では、いずれの曲ｍａ　ｒｂ、ｃも
ほぼ同一の形をなし、任意の温度（例えば３０℃）の曲
線を上下に平行移動させれば他の温度での曲線と一致す
る。そして、この平行移動の量は、吸気温度と露点との
関係を示す第４図のグラフより容易に知ることができる
。例えば、第３図の気温２０℃の曲線すを、気温３０℃
の曲線ａの平行移動で近似する場合、その上下移動量Δ
は、第４図において、吸気温の２０℃と３０℃を示す縦
方向のケイ線と湿度８０％の特性直線ｄとの各交点の露
点差δ　（この場合、約１３℃）を縦軸の露点温度の目
盛から読み取ることで知ることができる。

なお、第４図より湿度を一定とすると露点は吸気温に比
例し、その比例定数はほぼ同一であることが分かる。

そこで、実施例の油温コントローラでは、湿度センサＨ
Ｓの出力特性を、折線近似増幅回路からなる補正回路１
３によって、吸気温３０℃のときの湿度−露点特性の曲
線（第３図に符号Ｂで示す）に折線近似させた後、次段
の加算回路からなる露点算出回路１４により、基準温度
３０℃と吸気温との差温度に対応した露点温度差分を加
算して、露点を得るようになっている。

ここで、補正回路１３における折線近似について説明す
ると、オペアンプＡＭＰ、を含む演算回路１３ａは、湿
度センサ１（Ｓの出力電圧から、第２図の曲線Ｂとレベ
ルを合わせるため１．３２Ｖを引き、それから低湿域で
の傾きを曲線Ｂと合わせるために２．５倍するようにな
っている。

上記１．３２Ｖのレベルシフト量はオペアンプＡＭＰ、
。で発生する。これによって、オペアンプＡＭＰ、の出
力は、第２図に符号Ｃで示すような傾向になる。しかし
、これではある湿度以上になると、所望の特性曲線Ｂか
ら大きくはずれてしまう。

そこで、オペアンプＡＭＰ、の出力電圧が所定レベル（
第２図において湿度４５％に相当の′重圧Ｖａ）を超え
ると、オペアンプＡＭＰ、を含む演算回路１３ｂが動作
され、オペアンプＡＭＰ、の出力特性を示す曲線Ｂの傾
きを小さくして、曲線りのように補正する。さらに、オ
ペアンプＡＭＰ７の出力特性を示す曲！１１Ｄも湿度８
０％を超えると、所望の特性曲線Ｂと交差し、ずれが増
大する。

そこで、湿度７２％を超えるとオペアンプＡＭＰ、を含
む演算回路１３ｃを動作させて、曲線りの傾きを大きく
して曲線Ｅのように補正する。その結果、補正回路１３
からは、曲線Ｂに近づくように折線近似した曲線Ｃ’　
−Ｄ″−Ｅで示されるような特性の電圧が出力される。

この出力曲線は、第３図の吸気温３０℃での湿度−露点
特性曲線の３０％〜９０％の範囲の形と近似している。

従って、補正回路１３の出力に、吸気温検出回路１１で
検出した基準温度との差部分の電圧を、オペアンプＡＭ
ｒ’９を含む加算回路からなる露点算出回路１４で加え
てやることにより、露点を得ることができる。

オペアンプＡＭＰＧの出力が一定電圧以上になったとき
に上記補正回路１３ｂ、１３ｃを動作させるため、ボル
テージフォロワや非反転増＠回路からなる動作開始手段
１５ａと１５ｂが設けられている。

上記露点算出回路１４の出力電圧はボルテージフォロワ
１７を介して露点モニタ装置（図示省略）へ送られ、加
圧空気の露点を常時モニタできるようになっている。ま
た、露点算出回路１４の出力電圧は、オペアンプＡＭＰ
ｉ。を含む加算回路からなる比較回路１６に供給され、
前記油温検出回路１２から供給される検出油温に比例し
た負電圧と加算されて両者の差がとられ、その結果、油
温が露点よりも低い間はロウレベルの信号を出力し、油
温か露点よりも高くなるとハイレベルの信号を出力する
ようになっている。

これとともに、油温検出回路１２の出力は、比較基準電
圧発生回路ＣＡＭＰ１□）と加算回路（ＡＭＰ工２）と
からなる比較回路１８によって常時監視されており、油
温が７０℃以下の間はロウレベルの信号を出力し、油温
が７０℃を超えるとハイレベルの信号を出力するように
なっている。

上記比較回路１６と１８の出力はＮＯＲゲート１９に供
給され、このＮＯＲゲート１９の出力信号によって、図
示しない潤滑油加熱用ヒータを旺動するスイッチトラン
ジスタＴｒ、をオン・オフ制御するようになっている。

従って、油温か露点よりも高くなるか、もしくは油温が
７０℃よりも高くなると、ＮＯＲゲート１９の出力信号
がハイレベルからロウレベルに変化してヒータのスイッ
チをオフさせる。

空気圧縮機では、吸入空気の温度が３０℃、湿度が８０
％のときつまり露点は７０℃のときが、条件としては最
悪と考えられる。そこで、上記実施例では加温が７０℃
を超えると、ヒータへの給電を切ることにより、加圧空
気の過剰な加熱を防止するとともに、機械の信頼性を保
つようにしてｌいる。

なお、上記実施例において、加温検出回路１２の出力電
圧は一〇、］Ｖ／℃の割合で変化するように各索子の定
数が設定されている。

さらに、この実施例では、油温検出回路１２で検出され
た電圧が、比較基ｆＩ４４！電圧発生回路（ＡＭＰよ、
）と加算回路（ＡＭＰ１４）とからなる比較回路２０に
供給され、油温か１０５℃以上になると、オペアンプＡ
ＭＰ、４の出力がロウレベルからハイレベルに変化して
、ＮＯＲゲート２１を介してスイッチトランジスタＴｒ
、をオフさせ圧縮機全体の電源を遮断するようになって
いる。

これによって、圧縮機の異常な加熱状態（オーバーヒー
ト）を回避し、安全性および信頼性を確保することがで
きる。

なお、上記実施例においては、吸気温検出回路１１や油
温検出回路１２．補正回路１３、バイアス回路１５ａ、
１５ｂ、比較回路１８．２０に対し、基準となる＋５ｖ
の電圧を供給するための」、（準電圧発生回路２２が設
けられている。

なお、上記実施例では加圧空気を加温する潤滑油の温度
を検出し、その油温が加圧空気の露点よりも高くなった
場合にヒータによる加熱を中止するようにしているが、
油温の変わりに加圧空気の温度を直接検出して、その温
度が露点を超えた場合にヒータによる加熱を中止させる
ようにしてもよい。

また、上記実施例の圧縮機では潤滑油によって間接的に
加圧空気を加温しているが、加圧空気を直接加熱するヒ
ータを設けるようにしてもよい。

さらに、上記実施例では本発明を空気圧縮機の温度制御
装置に適用したものについて説明したが、この発明はそ
れに限定されるものでなく、植物栽培用の温室内の温度
調節や自動車の窓ガラスの曇り止めのための空気温度調
節、冷蔵庫の霜取り等空気の露点と関連した温度制御を
行なう場合に利用することができる。

［発明の効果コ 以上説明したようにこの発明は、加圧空気を加温するた
めの加熱手段を備えた圧縮機において、吸入空気の温度
を検出する吸気温検出回路と、吸入空気の湿度を検出す
る湿度検出手段およびその出力を補正する補正回路と、
補正後の検出湿度および吸気温とから加圧空気の露点を
算出する露点算出回路とを有し、加圧空気の温度が露点
よりも高くなったときに上記加熱手段による加温を停止
させるようにしたので、湿度センサからの検出信号を補
正回路に入れることによって、直ちに近似的な露点温度
を得ることができ、これに基づいて油温が露点よりも高
くなったときに、加圧空気の過剰な加温が防止されると
ともに、油温か露点よりも低い間はヒータによる加熱が
継続されるため、シリンダ内の結露が防止される。その
結果、省エネルギー化を図るとともに、結露による部品
の劣化を防止して装置の寿命を長くすることができると
いう効果がある。

また、圧縮機内を循環する潤滑油を加熱するヒータを有
し、上記加圧空気の加温が潤滑油によって行なわれるよ
うにされた圧縮機において、潤滑油の温度を検出する油
温検出回路を備え、検出された油温が７０℃や１０５℃
のような所定の温度を超えたときに加熱や圧縮機の動作
を停止させるようにしたので、露点をはるかに超えるよ
うな無駄な加熱および異常な加熱状態での運転が防止さ
れ、圧縮機の信頼性が確保されるようになる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明を空気圧縮機の油温コントローラに適用
した場合の一実施例を示す回路図。 第２図は実施例の油温コントローラに使用する湿度セン
サの出力特性とそめ補正電圧を示す湿度−電圧特性図、 第３図は吸入空気の湿度と加圧空気の露点との関係を示
す湿度−露点特性図、 第４図は吸入空気の温度と加圧空気の露点との関係を示
す温度−露点特性図である。 １１・・・・吸気温検出回路、１２・・・・油温検出回
路、１３・・・・補正回路、１４・・・・露点算出回路
、１６．１８．２０・・・・比較回路（加算回路）、２
２・・・・基準電圧発生回路。 第　２　図 昏ず　入埋こチ、已Ｓ虐（’／６）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）加圧空気を加温するための加熱手段を備えた圧縮
   機において、吸入空気の温度を検出する吸気温検出回路
   と、吸入空気の相対湿度を検出する湿度検出手段および
   その出力を補正する補正回路と、補正後の検出湿度およ
   び吸気温とから加圧空気の露点を算出する露点算出回路
   とを有し、加圧空気の温度が露点よりも高くなったとき
   に上記加熱手段による加温を停止させるように構成され
   てなることを特徴とする圧縮機の温度制御装置。