(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑油等の油を使用しない圧縮機本体ブロックと、この圧縮機本体ブロックを駆動する電動機と、前記圧縮機本体ブロックの吐出温度を検出するサーミスタと、前記サーミスタで検出した吐出温度に基づいて前記電動機、警報装置等を制御する制御装置とを備え、前記圧縮機本体ブロックの吐出管の途中に両端が開口したサーミスタ装着管を接続し、前記サーミスタ装着管の両端開口から二つの前記サーミスタの検知部を挿入して両者を近接して吐出路中に配置し、前記少なくとも一方のサーミスタで吐出温度の異常高温を検出して前記電動機、前記警報装置等を制御すると共に、前記二つのサーミスタの検出温度を比較してその差が所定値以上の場合にサーミスタ断線と判断して前記電動機、前記警報装置等を制御することを特徴とするオイルフリー圧縮機。
【請求項２】
前記サーミスタ装着管は、前記圧縮機本体ブロックの吐出管の圧縮機本体ブロック近傍に接続すると共に、前記圧縮機本体ブロックに略平行に配置し、前記二つのサーミスタはその長手方向を前記圧縮機本体ブロックに略平行に装着したことを特徴とする請求項１に記載のオイルフリー圧縮機。
【請求項３】
潤滑油等の油を使用しない圧縮機本体ブロックと、この圧縮機本体ブロックを駆動する電動機と、前記圧縮機本体ブロックの吐出温度を検出するサーミスタと、前記サーミスタで検出した吐出温度に基づいて前記電動機、警報装置等を制御する制御装置と、前記圧縮機本体ブロックの吐出圧力を検出して前記電動機を自動停止する圧力開閉器とを備え、前記サーミスタで吐出温度の異常高温を検出して前記電動機、前記警報装置等を制御すると共に、前記圧力開閉器が所定圧力になったときに前記サーミスタの検出温度が所定温度以下の場合に前記サーミスタ断線の判断を行うことを特徴とするオイルフリー圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オイルフリー圧縮機に係わり、特に空気圧縮や冷凍・空調用等に用いられるオイルフリー圧縮機に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のオイルフリー圧縮機としては、圧縮機本体ブロックの温度を検出する熱電対の信号を温度調節器により変換する温度センサを用いたものがある（従来技術１）。また、吐出部よりも温度の低い部分、例えばクーラにより冷却した後の部分に温度スイッチを設けたものがある（従来技術２）。そして、オイルフリー圧縮機における吐出温度センサは、吐出温度が異常な高温になった場合に、電動機及び圧縮機を停止したり、警報を出したりすると共に、さらには吐出温度を表示したりするために用いるものである。また、温度センサ自身の断線を検知することが必要である。
【０００３】
なお、圧縮機の吐出温度を検知して冷凍サイクルを制御するものとして、特開平７−１５８５８２号公報に記載されたものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来技術１のオイルフリー圧縮機は、熱電対と温度調節器を組み合わせて用いるため、高価なものであった。また、従来技術２のオイルフリー圧縮機は、吐出温度を直接測るものではなく、吐出温度の表示ができないものであった。
【０００５】
本発明は、サーミスタを用いて安価にすることができ、しかも吐出温度の異常高温の検出及びサーミスタ断線の検出を確実に行うことのできる信頼性に優れたオイルフリー圧縮機を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の特徴は、潤滑油等の油を使用しない圧縮機本体ブロックと、この圧縮機本体ブロックを駆動する電動機と、前記圧縮機本体ブロックの吐出温度を検出するサーミスタと、前記サーミスタで検出した吐出温度に基づいて前記電動機、警報装置等を制御する制御装置とを備え、前記圧縮機本体ブロックの吐出管の途中に両端が開口したサーミスタ装着管を接続し、前記サーミスタ装着管の両端開口から二つの前記サーミスタの検知部を挿入して両者を近接して吐出路中に配置し、前記少なくとも一方のサーミスタで吐出温度の異常高温を検出して前記電動機、前記警報装置等を制御すると共に、前記二つのサーミスタの検出温度を比較してその差が所定値以上の場合にサーミスタ断線と判断して前記電動機、前記警報装置等を制御する構成にしたものである。
【０００９】
好ましくは、前記サーミスタ装着管は、前記圧縮機本体ブロックの吐出管の圧縮機本体ブロック近傍に接続すると共に、前記圧縮機本体ブロックに略平行に配置し、前記二つのサーミスタはその長手方向を前記圧縮機本体ブロックに略平行に装着した構成にしたものである。
【００１０】
本発明の第２の特徴は、潤滑油等の油を使用しない圧縮機本体ブロックと、この圧縮機本体ブロックを駆動する電動機と、前記圧縮機本体ブロックの吐出温度を検出するサーミスタと、前記サーミスタで検出した吐出温度に基づいて前記電動機、警報装置等を制御する制御装置と、前記圧縮機本体ブロックの吐出圧力を検出して前記電動機を自動停止する圧力開閉器とを備え、前記サーミスタで吐出温度の異常高温を検出して前記電動機、前記警報装置等を制御すると共に、前記圧力開閉器が所定圧力になったときに前記サーミスタ断線の判断を行う構成にしたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のオイルフリー圧縮機の各実施例を図１から図８を用いて説明する。
【００１３】
まず、本発明の第１実施例を図１から図６を用いて説明する。図１は本発明の第1実施例の両歯型オイルフリースクロール圧縮機を示す縦断面概略図、図２は図１のオイルフリー圧縮機の制御回路を示す図、図３は図1のオイルフリー圧縮機に用いる圧縮機本体ブロック部の横断面図、図４は図１のオイルフリー圧縮機の圧縮機本体ブロック部のサーミスタ取付詳細構造を示す平面図、図５は図１のオイルフリー圧縮機に用いるサーミスタの温度−抵抗特性図、図６は図１のオイルフリー圧縮機の制御フローチャート図である。
【００１４】
図１に示すように電動機１０は、電動機ベース２１上に載置され、両側に回転軸１０ａ、１０ｂ突出して設けている。電動機ベース２１は基台２２に防振ゴム２３を介して載置されている。これにより電動機１０から基台２２への振動伝達を防止している。圧縮機本体ブロック１２は、電動機１０の上方に配置され、電動機１０の回転軸１０ｂにＶベルト１１を介して連結されて電動機１０の動力により駆動され、流体を圧縮して吐出管２４に吐出す。また、圧縮機本体ブロック１２は、潤滑油等の油を使用しないオイルフリータイプのものである。圧縮機本体ブロック１２の吐出口９に接続された吐出管２４は、その中間に逆止弁２５を介在してクーラ１３に接続されている。圧縮機本体ブロック１２にて圧縮された圧縮流体は、クーラ１３により冷却され、例えば２００℃乃至４００℃程度から５５℃程度に冷却される。クーラ１３の出口管２６はドライヤ１４に接続され、クーラ１３にて冷却された圧縮流体はドライヤ１４を経て吐出される。冷却ファン１５は、電動機１０の回転軸１０ａに装着され、筐体２７の吸込み口２７ａから外気を吸込んで吐出し口２７ｂより吐出すように運転され、電動機１０、圧縮機本体ブロック１２及びクーラ１３を冷却する。圧縮機本体ブロック１２の吐出温度を検知するためのサーミスタ１６、１７は、圧縮機本体ブロック１２の吐出部に設けられ、具体的には吐出管２４に装着されている。サーミスタ１６、１７の取付構造は、図１では模式的に示してあり、詳細は後述する図４に示す通りである。
【００１５】
図２に示すように、電動機１０は、制御装置３０で制御される開閉器３１を介して交流電源３２に接続されている。マイコンより構成される制御装置３０は、サーミスタ１６、１７で測定した吐出温度を常時読み込んで、吐出温度が異常高温に達した時、またはサーミスタ１６、１７が断線した時に開閉器３０を開路し、警報装置３３に異常温度表示、または故障表示するように制御すると共に、警報装置３３に表示するように制御する。
【００１６】
図３に示すように、圧縮機本体ブロック１２は、鏡板の両面にスクロールラップを設けた旋回スクロール１、この旋回スクロール１のラップと組み合わせることにより圧縮作動室を形成するスクロールラップを設けた左固定スクロール２および右固定スクロール３、旋回スクロール１を駆動する主クランク４およびこの主クランク４と同期回転する補助クランク５、この主クランク４と補助クランク５との同期を取るためのタイミングベルト６、タイミングプーリ７、電動機１０からの動力により主クランク４を駆動するＶプーリ８から構成されている。旋回スクロール１の中央部には左右の圧縮作動室を連通する孔１ａが形成されている。また、右固定スクロール３の中央部には、圧縮された流体を吐出する吐出口９が形成されている。前記圧縮作動室は旋回スクロール１と固定スクロール２、３との相対運動により中心方向に移動するに従いその容積を減少すると共に、外周側から吸入した流体を圧縮して固定スクロール３の吐出口９から吐出する。
【００１７】
図４に示すように、圧縮機本体ブロック１２の吐出口９に接続された吐出管２４の途中部分には開口端を有するサーミスタ装着管２４ａが接続されている。このサーミスタ装着管２４ａは、吐出管２４の圧縮機本体ブロック近傍に直交して接続され、圧縮機本体ブロック１２の側面に略平行延びるように配置される。サーミスタ１６、１７は、その検知部がこのサーミスタ装着管２４ａの両側開口端から吐出路中にそれぞれ挿入され、サーミスタ装着管２４ａに装着されている。このサーミスタ装着管２４ａは、吐出管２４の圧縮機本体ブロック１２の近傍に吐出管路の一部を構成するように接続されている。即ち、サーミスタ装着管２４ａは、その一側端部側に圧縮機本体ブロック側の吐出管２４が接続され、その他側端部側に反対側の吐出管２４が接続されている。これにより、サーミスタ１６、１７の先端の温度検知部分が近接して同じ温度の圧縮流体と確実に接触するように対向している。
【００１８】
サーミスタ１６、１７は、次に述べる理由のために、図５に示す温度−抵抗特性を備えたものが使用される。即ち、オイルフリー圧縮機は、吐出温度が異常高温であると判断する温度が、潤滑油を用いる圧縮機と比較して、Ａ部に示すような非常に高い温度であり、例えば３００℃を吐出温度の異常高温と設定した場合には、吐出温度測定用のサーミスタ１６、１７は、その３００℃の部分の検出精度を確保するために、その部分の抵抗値の変化がある大きさ以上であることが必要である。
【００１９】
一般的に、サーミスタの特性は、Ｒ2＝Ｒ1exp｛Ｂ＝（１／Ｔ2−１／Ｔ1）｝と定義される。（ここで、 Ｔ1及びＴ2は任意の温度、 Ｒ1及びＲ2は温度Ｔ1及びＴ2の時の抵抗値、Ｂは定数である）。この特性式から明らかなように、吐出温度の異常高温におけるサーミスタ１６、１７の抵抗値の検出精度を確保するために、サーミスタの３００℃付近の抵抗値の変化を大きくすると、一般的な使用状態の室温における抵抗値が非常に大きいものとなり、例えば室温２０℃では１０００ｋΩを越えてしまうことになる。この抵抗値を、例えばＤＣ５Ｖの回路で読み込んだ場合には、非常に小さな電流、０．００５ｍＡ程度の電流しか流れないことになる。このため、オイルフリー圧縮機がサーミスタ断線であると判断するための温度を、一般的な使用状態の室温より若干低いＢ部の温度、例えば−３０℃に設定した場合において、同一サーミスタで、オイルフリー圧縮機における吐出温度の異常高温の検出と、サーミスタ断線の温度の検出とを行おうとすれば、−３０℃のサーミスタの抵抗値を読み込んだ場合に流れる小さな電流と、前記室温２０℃の場合に流れる小さな電流とを区別して測定することが困難であった。
【００２０】
そこで、本発明の第１実施例では、二つのサーミスタ１６、１７の検出結果を比較してその差が所定値以上の場合にサーミスタ断線と判断し、サーミスタを用いても確実な測定が行なえるようにしたものである。
【００２１】
この点を図６のフローチャートを用いて説明する。運転を開始すると（Ｓ１）、サーミスタ１６で吐出温度の検出を行なう（Ｓ２）。その検出温度t1が設定された吐出温度の異常高温３００℃以下であるかを比較し（Ｓ３）、３００℃を越えている場合には吐出温度の異常高温またはサーミスタ短絡の何れかと判断して検出温度t1が３５０℃以下であるかを比較する（Ｓ８）。なお、このサーミスタ短絡を判断する温度３５０℃は吐出温度の異常高温３００℃に＋５０℃を基準としたものである。ステップＳ８で、検出温度t1３５０℃以下の場合には吐出温度の異常高温と判断して開閉器３１を開路し（Ｓ１０）、ステップ２に戻り、一方、検出温度t1が３５０℃を越える場合にはサーミスタ１６の短絡と判断して開閉器３１を開路すると共に（Ｓ１１）、故障表示（警報表示）する（Ｓ１２）。ステップ３で、検出温度t1が３００℃以下の場合には、サーミスタ１７で吐出温度の検出を行なう（Ｓ４）。その検出温度t2が３００℃以下であるかを比較し（Ｓ５）、検出温度t2が３００℃を越えている場合には吐出温度の異常高温またはサーミスタ短絡と判断して検出温度t2が３５０℃以下であるかを比較する（Ｓ９）。この比較で、検出温度t2が３５０℃以下の場合には吐出温度の異常高温と判断して開閉器３１を開路し（Ｓ１０）、ステップ２に戻る。一方、検出温度t2が３５０度を越える場合にはサーミスタ１７の短絡と判断して開閉器３１を開路すると共に（Ｓ１１）、故障表示（故障表示）する（Ｓ１２）。ステップ５で、検出温度t2が３００℃以下の場合には、サーミスタ１６の検出温度t1とサーミスタ１７の検出温度t2との差Δtを計算する（Ｓ６）。この温度差Δtが２０℃以下であるかを比較し（Ｓ７）、温度差Δtが２０℃を越えている場合にはサーミスタ１６、１７の断線と判断して開閉器３１を開路すると共に（Ｓ１１）、故障表示(警報表示)する（Ｓ１２）。ステップ７で、温度差Δtが２０℃以下の場合には、ステップＳ２に戻る。ステップＳ１２の後は、リセットスイッチの入力の有無を監視し（Ｓ１３）、リセットスイッチの入力があれば、運転開始に戻る。
【００２２】
本発明においては、圧縮機本体ブロック１２の吐出温度を検出するサーミスタ１６、１７を設け、このサーミスタ１６、１７で検出した吐出温度に基づいて制御するようにしたので、安価なものとすることができる。また、サーミスタ１６、１７を複数個設け、少なくとも一方のサーミスタ１６，１７で吐出温度の異常高温を検出して制御すると共に、複数個のサーミスタ１６、１７の検出温度を比較してその差が所定値以上の際にサーミスタ断線と判断して制御するようにしたので、吐出温度の異常高温の検出精度を確保しつつ、サーミスタ断線を一般的な室温を検出する場合と区別することができる。これにより、サーミスタ１６，１７を用いて安価で、しかも吐出温度の異常高温の検出及びサーミスタ断線の検出を確実に行うことのできる信頼性に優れたオイルフリー圧縮機を得ることができる。
【００２３】
さらには、圧縮機本体ブロック１２の吐出管２４の圧縮機本体ブロック近傍に、サーミスタ１６，１７の検知部を収納する長さを有しかつ開口端を有するサーミスタ装着管部２４ａを設け、サーミスタ装着管部２４ａ内にその開口端から前記サーミスタ１６、１７の検知部を挿入して吐出路中に配置したので、サーミスタ１６，１７の簡単な装着構造が得られ、圧縮機本体ブロック１２から吐出された直後の圧縮流体の温度を直接精度よく測定でき、信頼性に優れたオイルフリー圧縮機を得ることができる。
【００２４】
また、圧縮機本体ブロック１２の吐出管２４の途中に両端が開口したサーミスタ装着管２４ａを接続し、サーミスタ装着管２４ａの両端開口から二つのサーミスタ１６、１７の検知部を挿入して両者を近接して吐出路中に配置したので、二つのサーミスタ１６，１７の簡単な装着構造が得られ、圧縮機本体ブロック１２から吐出された圧縮流体の温度を直接精度よくかつ二つのサーミスタ１６，１７がほぼ同じ温度を測定でき、信頼性に優れたオイルフリー圧縮機を得ることができる。
【００２５】
さらには、サーミスタ装着管２４ａは、圧縮機本体ブロック１２の吐出管２４の圧縮機本体ブロック近傍に接続すると共に、圧縮機本体ブロック１２に略平行に配置し、かつ二つのサーミスタ１６、１７はその長手方向を圧縮機本体ブロック１２に略平行に装着したので、二つのサーミスタ１６，１７の取付部分を圧縮機本体ブロック１２から大きく突出することなく配置することができる。
【００２６】
次に、本発明の第２実施例を図7を用いて説明する。図７は本発明の第２実施例の両歯型オイルフリースクロール圧縮機における運転中の吐出圧力の推移の一例を示す図である。この両歯型オイルフリースクロール圧縮機は、次に述べる点以外の部分については第１実施例と同じである。
【００２７】
このオイルフリー圧縮機の容量制御は、図７に示すように、運転を開始すると吐出圧力が設定した第1の所定圧力０．６９ＭＰａに上昇するまでＤ部のように任意に吐出圧力が変化する。第1の所定圧力０．６９ＭＰａに上昇すると、圧力開閉器が作動して電動機、即ち圧縮機が自動停止し、Ｅ部のように吐出圧力が変化して第2の所定圧力０．５９ＭＰａに圧力が下がると、圧力開閉器が作動して運転を再開する。その後は、Ｆ部に示すように任意に吐出圧力が変化する。このように、この第2実施例のオイルフリー圧縮機は圧力開閉器式である。一般的に吐出温度は吐出圧力が高いほど高温となるので、吐出圧力が第1の所定圧力０．６９ＭＰａのＥ点においては吐出温度もある温度以上（例えば１００℃以上）になる。そこでＥ点に達したときに、吐出温度をサーミスタで測定してその温度が１００℃以下の場合はサーミスタが断線しているという判断をし、圧縮機及び電動機を停止させることができる。これによれば、サーミスタ一つでその断線の測定をすることができと共に、簡単なプログラムで温度制御ができる。従って、安価で、信頼性に優れたオイルフリー圧縮機が得られる。
【００２８】
次に、参考例を図８を用いて説明する。図８は参考例の両歯型オイルフリースクロール圧縮機に用いるサーミスタと抵抗の並列回路おける温度−抵抗特性図である。この温度−抵抗特性図は、図５に示す特性を有するサーミスタと並列に４００ｋΩの抵抗を接続した場合のものである。このように、４００ｋΩの抵抗を並列した場合のサーミスタとの合成抵抗は最大で４００ｋΩとなる。そのためＤＶ５Ｖの回路で読み込んだ場合の電流値は０．１２５ｍＡである。このため高温部Ｇ部での測定精度を保ちながら低温部Ｈ部での読み込みが室温と区別して可能となるため、サーミスタ一つで温度制御ができる。従って、安価で、信頼性に優れたオイルフリー圧縮機が得られる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、サーミスタを用いて安価で、しかも吐出温度の異常高温の検出及びサーミスタ断線の検出を確実に行うことのできる信頼性に優れたオイルフリー圧縮機を得ることができる。
【００３０】
また、サーミスタ装着管部の開口端からサーミスタの検知部を挿入して吐出路中に配置しているので、サーミスタの簡単な装着構造が得られ、圧縮流体の温度を直接精度よく測定できる。さらに、サーミスタ装着管の両端開口から二つのサーミスタの検知部を挿入して両者を近接して吐出路中に配置しているので、二つのサーミスタの簡単な装着構造が得られ、二つのサーミスタがほぼ同じ温度を測定できる。しかも、サーミスタ装着管及びサーミスタを圧縮機本体ブロックに略平行に配置しているので、サーミスタの取付部分を圧縮機本体ブロックから大きく突出することなく配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第1実施例の両歯型オイルフリースクロール圧縮機を示す縦断面概略図である。
【図２】図1のオイルフリー圧縮機の制御回路を示す図である。
【図３】図1のオイルフリー圧縮機に用いる圧縮機本体ブロック部の横断面図である。
【図４】図1のオイルフリー圧縮機の圧縮機本体ブロック部のサーミスタ取付詳細構造を示す平面図である。
【図５】図1のオイルフリー圧縮機に用いるサーミスタの温度−抵抗特性図である。
【図６】図1のオイルフリー圧縮機の制御フローチャート図である。
【図７】本発明の第2実施例の両歯型オイルフリースクロール圧縮機における運転中の吐出圧力の推移の一例を示す図である。
【図８】参考例の両歯型オイルフリースクロール圧縮機に用いるサーミスタと抵抗の並列回路おける温度−抵抗特性図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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