(57)【要約】【課題】本発明は、公知の各方法に比べ、多くのさまざまな側面において改良された、圧縮空気ユニットの制御方法を提供することを目的とする。【解決手段】  少なくとも１つの制御可能なドレン弁（８、２７、３７、または３９）を備えた圧縮空気ユニットを制御する方法であって、上記ドレン弁（８、２７、３７、または３９）の供給側のシステムパラメータではないシステムパラメータに少なくとも基づき、上記ドレン弁（８、２７、３７、または３９）を制御するステップを含むことを特徴とする方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの制御可能なドレン弁（８、２７、３７、または３９）を備えた圧縮空気ユニットを制御する方法であって、前記ドレン弁（８、２７、３７、または３９）の供給側のシステムパラメータではないシステムパラメータに少なくとも基づき、前記ドレン弁（８、２７、３７、または３９）を制御するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記システムパラメータは、システム温度またはシステム圧力の測定値で構成されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記システムパラメータは、測定可能な物理的パラメータに基づき生成された内部ステータス信号で構成されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ドレン弁（８、２７、３７、または３９）の供給側の液面レベルを測定するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記供給側の圧力値が互いに異なる２つのドレン弁（８、２７、３７、および３９）が同時に開かないように、前記それぞれのドレン弁（８、２７、３７、および３９）の供給側の圧力を求めるステップと、別のドレン弁（８、２７、３７、および３９）の供給側の圧力を求めるステップとをさらに含むことを特徴とする、請求項１乃至４の何れか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記圧縮空気ユニット（１）の一部である２つの異なるドレン弁（８、２７、３７、および３９）が決して同時に開かないように、前記２つのドレン弁（８、２７、３７、および３９）を制御するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１乃至４の何れか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記それぞれのドレン弁（８、２７、３７、および３９）の供給側の液面レベルを測定し、これに基づき、ドレン弁（８、２７、３７、および３９）のいずれかを開くか開かないかを決定するステップを含むことを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
気体を吹き出させる、および／または圧力を下げる、ために、前記ドレン弁（８、２７、３７、または３９）の少なくとも１つを用いるステップを含むことを特徴とする、先行する請求項の何れか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記ドレン弁（８、２７、３７、および３９）を制御するために、コントローラ（４１）を用いることを特徴とする、先行する請求項の何れか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記コントローラ（４１）が意図したように前記システムパラメータが変化しないために不適正な測定値が前記コントローラ（４１）によって登録された場合、警報を発生させ、前記求められたシステムパラメータが考慮されるステップを含むことを特徴とする、先行する請求項の何れか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記ドレン弁（８、２７、３７、および３９）から排出された凝縮液の量を求めるステップを含むことを特徴とする、先行する請求項の何れか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記方法を適用可能にする圧縮空気ユニットであって、制御可能な方法でコントローラ（４１）に接続されたドレン弁（８、２７、３７または３９）を少なくとも１つ備え、前記ドレン弁（８、２７、３７、または３９）の供給側のシステムパラメータではないシステムパラメータを少なくとも求めるための検出手段が前記コントローラ（４１）にさらに接続され、前記コントローラ（４１）は、前記求められたシステムパラメータに基づき前記ドレン弁（８、２７、３７、または３９）を制御するためのアルゴリズムを含むことを特徴とする圧縮空気ユニット。
【請求項１３】
前記検出手段は、前記ドレン弁（８、２７、３７、および／または３９）の供給側に設けられた圧力センサ（４２、４３、４４、および／または４５）を少なくとも１つ備えることを特徴とする、請求項１２に記載の圧縮空気ユニット。
【請求項１４】
前記検出手段は、前記ドレン弁の供給側に設けられたドレン弁（８、２７、３７、および３９）ごとに圧力センサ（４２〜４５）を備えることを特徴とする、請求項１２または１３に記載の圧縮空気ユニット。
【請求項１５】
前記検出手段は、前記ドレン弁（８、２７、３７、および／または３９）の供給側の液面レベルを求めるようにさらに設計されることを特徴とする、請求項１２乃至１４の何れか１項に記載の圧縮空気ユニット。
【請求項１６】
前記ドレン弁（８、２７、３７、および／または３９）は、水分離器（６および／または２５）、乾燥器（１１）、または冷却器（５または２４）の一部であるか、あるいはその供給側が前記水分離器（６および／または２５）、前記乾燥器（１１）、または前記冷却器（５または２４）に接続されることを特徴とする、請求項１２乃至１５の何れか１項に記載の圧縮空気ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンプレッサユニット、ドライヤユニットなどの圧縮空気ユニットを制御するための方法、並びにこのような方法を適用するための圧縮空気ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
米国特許第６，５８８，４４３号明細書により、圧縮空気ユニットを制御するための方法、特に凝縮液を多段コンプレッサユニットから排出するための方法、は既に知られている。この方法によると、各圧力段の冷却器内に形成された凝縮液は、当該圧力段の下流にこのために設けられたドレン管を介して排出される。
【０００３】
米国特許第６，５８８，４４３号明細書に記載のこのような方法の欠点の１つは、多くの弁を必要とし、弁および接続部がいくつも存在するために、このような方法を適用するための装置が嵩張ることである。このような方法の別の欠点は、凝縮液の排出以外の機能を実施するために使用できないことである。
【０００４】
欧州特許出願公開第０，３９１，２５０号明細書により、設定レベルに達するまで凝縮液を排出するために使用できる装置が知られている。この排出は、凝縮液が別の事前設定された最大レベルにコレクタ内で達すると直ちに開始される。
【０００５】
この構成の欠点の１つは、他の測定信号が考慮されないことであり、このような構成は、単一のコレクタから到来した凝縮液を無蓋貯留槽に排出するためにのみ適しており、他の機能を実施するために使用できないことである。
【０００６】
米国特許第６，１９６，２５３号明細書は、ドレン弁の入り口に凝縮液が現れると直ちにこの凝縮液を排出するドレン弁について説明している。ただし、このような弁装置の欠点は、凝縮液を単一の貯留槽から無蓋貯留槽に排出するためにしか使用できないことである。別の欠点は、大きな容積がないことである。これは、大量の凝縮液を排出するには、多くの作業サイクルが必要になることを意味する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、公知の各方法に比べ、多くのさまざまな側面において改良された、圧縮空気ユニットの制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このため、本発明は、制御可能なドレン弁を少なくとも１つ備えた圧縮空気ユニットを制御する方法であって、このドレン弁の供給側のシステムパラメータではないシステムパラメータに少なくとも基づき、このドレン弁を制御するステップを含むことを特徴とする方法に関する。
【０００９】
本願明細書において、ドレン弁の供給側とは、その弁の入り口側、言い換えると、そのドレン弁に対して上流側、を意味する。
【００１０】
この場合、ドレン弁とは、凝縮液を排出するために使用可能な弁を意味するが、このような弁を他の機能にも使用することを排除するものではない。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による方法の利点の１つは、必要な弁の数が限られているため、単純でコンパクトな構成を実現できる点である。
【００１２】
これにより、上記のシステムパラメータは、圧縮空気ユニットに現れる測定可能な物理的パラメータ、すなわち温度値、圧力値、液面レベルなど、あるいは測定可能な物理的パラメータに基づき生成された内部ステータス信号、で構成される。
【００１３】
このような内部ステータス信号とは、コントローラ内で計算された、または物理的パラメータの測定によって求められた、信号を意味する。このような用途の一例は、特定の測定可能な物理的パラメータの登録に基づき始動するタイマによって制御を実現することである。
【００１４】
本発明による方法の利点の１つは、これまではブローオフ弁などの別個の構成要素によって実現されていた特定の機能をドレン弁によって実行できるため、特定の構成要素が不要になることである。
【００１５】
したがって、例えば、中間冷却器内の圧力が特定の限界値を超えたことが検出されると、この中間冷却器の圧力はこの中間冷却器に設けられた制御可能なドレン弁から吹き出される。
【００１６】
本発明の特異な一特徴によると、本方法は、圧縮空気ユニットの一部である少なくとも２つのドレン弁の供給側の圧力を求めるステップと、供給側の圧力値が互いに異なる２つのドレン弁が同時に開かないように個々のドレン弁を制御するステップとをさらに含む。
【００１７】
この特定の方法の利点の１つは、２つのドレン弁の同時開放が回避されるため、圧縮空気ユニットの一部から圧力がより低い別の部分への凝縮液の流入が防止されることである。
【００１８】
本発明の別の特異な特徴によると、本方法は、圧縮空気ユニットの一部である２つの異なるドレン弁が決して同時に開かないように、これらのドレン弁を制御するステップを含む。
【００１９】
これは、例えば、上記それぞれのドレン弁の供給側の液面レベルを測定し、それに基づき、ドレン弁を開くか開かないかを決定することによって実現できる。
【００２０】
本発明は、上記の方法を適用可能にする圧縮空気ユニットにさらに関する。この圧縮空気ユニットは、本発明の特定の特徴によると、制御可能な方法でコントローラに接続されたドレン弁を少なくとも１つ備え、上記ドレン弁の供給側のシステムパラメータではない少なくとも１つのシステムパラメータを求めるための検出手段が上記コントローラにさらに接続され、上記コントローラは、このようにして求められた上記システムパラメータに基づきドレン弁を制御するためのアルゴリズムを備える。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による圧縮空気ユニットを示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の特徴をより良く説明するために、唯一の添付図面を参照しながら、圧縮空気ユニットを制御するための本発明による以下の好適な方法、並びにこのような方法を適用するための圧縮空気ユニット、を限定的な意図は一切なしに単なる例として説明する。
【００２３】
図１に示した圧縮空気ユニット１は、吸い込み管路３に接続された低圧段２と低圧段２の出口側に接続された高圧段４とを有する二段圧縮機を備えている。
【００２４】
低圧段２と高圧段４との間に、中間冷却器５と第１の液体分離器６とが設けられ、第１の液体分離器６には第１のドレン管７が接続され、第１のドレン弁８が第１のドレン管７に設けられている。
【００２５】
高圧段４の圧縮空気管路９には、逆止弁１０が設けられている。逆止弁１０は、高圧段４の流れを圧縮空気管路９において可能にし、二段圧縮機がオフに切り替えられると、上記二段圧縮機の下流に位置する、依然として圧力下にある各構成要素から吸い込み管路３への圧縮気体の逆流を防止する。
【００２６】
本例において、圧縮空気ユニット１は、二段圧縮機から到来する気体を乾燥させるための乾燥装置をさらに備えており、この乾燥装置は、主に、ベルギー特許第１，００５，６４号明細書に記載されている、乾燥ゾーン１３と、再生ゾーン１４と、乾燥ゾーン１３と再生ゾーン１４とに交互に導かれる吸着および／または吸収媒体が内部に設けられた円筒形の乾燥要素１６で構築されたロータ１５とを有する圧力容器１２で構成された種類の乾燥器１１で構成されている。
【００２７】
さらに、乾燥器１１は、主ダクト１７を備えている。主ダクト１７は、圧縮空気管路９に接続され、乾燥器１１を高圧段４の出口に接続し、混合装置１８内に開口している。混合装置１８の出口は、上記乾燥ゾーン１３の入り口に接続されている。
【００２８】
乾燥ゾーン１３の出口は出口管路１９によってコンシューマ網２０に接続されている。出口管路１９とコンシューマ網２０とは逆止弁２１によって分離されている。
【００２９】
圧縮空気管路９はサイドダクトによって再生ゾーン１４の入り口に連結されている。
【００３０】
この再生ゾーン１４は、軸の両側でスクリーン２３によって遮断されたロータ１５のセクタで構成されている。ロータ６の残りの部分は乾燥ゾーンを形成している。
【００３１】
上記の主ダクト１７には、この場合、最終冷却器２４と、この最終冷却器２４の下流に設けられた第２の液体分離器２５とが設けられている。最終冷却器２４は、第２のドレン管２６を備え、第２のドレン弁２７が第２のドレン管２６に設けられている。
【００３２】
混合装置１８は、公知のように、噴射管２８と混合管２９とを備えたエゼクタで構成されている。噴射管２８と混合管２９との間に吸い込み口３０が設けられている。混合管２９は、乾燥ゾーン１３の入り口に開口している。
【００３３】
混合装置１８は、この場合、公知の方法で、ロータ１５の駆動軸として用いられる。そのため、混合管２９は、継手によって混合管２９に接続された軸を介して、図示されていないモータに接続されている。
【００３４】
上記の乾燥器１１の出口管路１９は、通例どおり、バイパス３１によって主ダクト１７に接続可能である。バイパス３１は、この場合、主ダクト１７、出口管路１９、およびサイドダクト２２と同じように、遮断弁３２を備えている。
【００３５】
再生ゾーン１４の出口は、冷却管３３を介して圧力容器１２の内部空間３４に接続され、内部空間３４は上記吸い込み口３０に接続されている。
【００３６】
この冷却管３３には、再生冷却器３５が設けられている。再生冷却器３５は、例えば空冷式であるが、必ずしも空冷式である必要はない。再生冷却器３５は、原理上、如何なる種類の熱交換器の形状でも有しうる。
【００３７】
圧力容器１２には、第３のドレン管３６が接続され、この場合、第３のドレン弁３７が第３のドレン管３６に設けられている。
【００３８】
また、乾燥ゾーン１３の入り口には、この場合、第４のドレン管３８が接続され、第４のドレン弁３９が第４のドレン管３８に設けられている。
【００３９】
上記ドレン管７、２６、３６、および３８の各々は、この例においては、単一の共通貯留槽４０に接続されるが、必ずしもそうする必要はない。ただし、本発明によると、いくつかの貯留槽を設けること、および／または無蓋貯留槽を使用すること、も可能である。
【００４０】
圧縮空気ユニット１は、コントローラ４１をさらに備えている。コントローラ４１には、ドレン弁８、２７、３７、および３９が制御可能に接続されている。さらに、コントローラ４１には、特定の制御可能なドレン弁の供給側のシステムパラメータではないシステムパラメータと、この場合、いくつかのシステムパラメータ、すなわち、それぞれのドレン弁８、２７、３７、および３９の供給側の液面レベルおよびシステム圧力の測定値と、を少なくとも求めるための検出手段が接続されている。
【００４１】
このため、上記の検出手段は、４つの圧力センサ４２〜４５を備えている。圧力センサ４２〜４５は、上記ドレン弁８、２７、３７、および３９の供給側にそれぞれ設けられている。
【００４２】
この例において、第１の圧力センサ４２は中間冷却器５に設けられ、第２の圧力センサ４３は最終冷却器２４に設けられ、第３の圧力センサ４４は空間３４内の圧力を測定し、第４の圧力センサ４５は、乾燥ゾーン１３の入り口の圧力を測定するように、取り付けられている。
【００４３】
さらに、検出手段は、この場合、液体分離器６、２５にそれぞれ設けられた２つのレベルセンサ４６および４７と、乾燥器１１内のドレン弁３７、３９の供給側にそれぞれ設けられた２つのレベルセンサ４８および４９とを備えている。これらのレベルセンサ４６〜４９の各々は、上記のコントローラ４１にも接続されている。
【００４４】
本発明は、図示の圧力センサおよびレベルセンサの使用に限定されるものではなく、他の構成も可能である。したがって、例えば１つまたはいくつかのレベルセンサを省くことも可能である。
【００４５】
本発明の適用による圧縮空気ユニット１の動作は、以下のように極めて単純である。
【００４６】
二段圧縮機が始動されると、気体、例えば空気、が吸い込み管路３から吸い込まれる。この気体は、最初に低圧段２によって圧縮され、次に中間冷却器５と第１の液体分離器６とを介して高圧段４に押しやられ、高圧段４でさらに圧縮される。
【００４７】
圧力上昇とそれに続く中間冷却器５での圧縮気体の温度降下との組み合わせにより、気体流中の水蒸気が、公知のように、凝縮しうる。その結果、液滴が気体流中に形成される。この液滴は第１の液体分離器６において気体流から分離される。
【００４８】
第１の液体分離器６のすぐ下流において１００％飽和しているこの圧縮気体には、高圧段４による圧縮と最終冷却器２４の通過とにより凝縮液滴が再び形成され、この凝縮液滴は第２の液体分離器２５において気体流から除去される。
【００４９】
第２の液体分離器２５を出た圧縮された飽和気体は、次に乾燥器１１に流れ込む。ここで、乾燥される気体は混合装置１８に導かれ、その後、湿気を気体から吸着および／または吸収する吸着および／または吸収媒体によって乾燥される。
【００５０】
乾燥した気体は、その後、出口管路１９からコンシューマ網２０に導かれる。
【００５１】
吸着および／または吸収媒体の再生を可能にするために、公知のように、ロータ１５がモータによって低速で駆動される。これにより、吸着および／または吸収媒体は、乾燥ゾーン１３および再生ゾーン１４に交互に導かれる。
【００５２】
サイドダクト２２は、乾燥させる気体の一部を圧縮空気管路９から再生ゾーン１４に導く。この部分の気体は、主ダクト１７を通過していないため、最終冷却器２４によって冷却されていない。
【００５３】
この結果、この乾燥させる気体は、依然として比較的高温であり、飽和していないため、再生ゾーン１４の通過に伴い、吸着および／または吸収媒体から湿気を吸収できる。
【００５４】
再生ゾーン１４の出口において、この気体は冷却管３３を介して再生冷却器３５に導かれ、その後、空間３４から吸い込み口３０を介して混合管２９に吸い込まれ、ここで、この気体は主ダクト１７からの乾燥させる気体と混合される。
【００５５】
圧縮空気ユニットを制御するための本発明による方法は、凝縮液をドレン弁８、２７、３７、または３９を介して貯留槽４０に排出するように、対象となるドレン弁８、２７、３７、または３９の供給側のシステムパラメータではないシステムパラメータに少なくとも基づき、ドレン弁８、２７、３７、または３９を制御するステップを含む。
【００５６】
このため、コントローラ４１は、少なくとも１つのドレン弁、この場合はすべてのドレン弁８、２７、３７、および３９、をこのように制御するためのアルゴリズムを備える。
【００５７】
上記のシステムパラメータは、この場合、それぞれのドレン弁８、２７、３７、および３９の供給側のシステム圧力の測定値を含む。これらの測定値は、それぞれの圧力センサ４２〜４５によって求められる。ただし、本例においては、ドレン弁６および２５の供給側の液面レベルも考慮される。
【００５８】
供給側の圧力値が互いに異なる２つのドレン弁８、２７、３７、および３９が同時に開かないように、さまざまなドレン弁８、２７、３７、および３９がコントローラ４１によって制御されることが好ましい。
【００５９】
ただし、ドレン弁８、２７、３７、および３９が決して同時に開かないように、ドレン弁８、２７、３７、および３９を制御することも可能である。この制御は、例えばこれらのドレン弁８、２７、３７、および３９の供給側の液面レベルを測定し、これに基づきドレン弁８、２７、３７、または３９を開くか開かないかを決定することによって行うことができる。
【００６０】
本方法は、この場合、ドレン弁８、２７、３７、および３９の供給側の液面レベルを求め、測定された液面レベルが事前設定された限界値を超えるや否や当該ドレン弁８、２７、３７、または３９を開くステップをさらに含む。
【００６１】
これは、上記のコントローラ４１によって実現できる。この方法を適用する場合、コントローラ４１は、このためのレベルセンサ４６〜４９に接続され、ドレン弁８、２７、３７、および３９の供給側でそれぞれ測定された圧力値を常に考慮することができる。
【００６２】
本発明の特異な一特徴によると、さまざまなドレン弁８、２７、３７、および３９を中央コントローラ４１によって制御することによって、これらのドレン弁８、２７、３７、および３９を凝縮液の排出以外の機能、例えば気体の吹き出しなど、のために使用することもできる。
【００６３】
圧縮空気ユニット１の所与の例において、これは、例えば乾燥器を停止中に再生するために適用できる。この場合、乾燥装置１６を介して送られる気体をドレン弁３７および／または３９から吹き出させることができる。
【００６４】
例えば、中間冷却器の容積を空にするために中間冷却器の圧力を吹き出させるには、中間冷却器５の直後、すなわち下流、に設けられたドレン弁８を用いることもできる。
【００６５】
本発明による方法は、コントローラ４１が意図したように上記パラメータが変化しないために不適正な測定値が上記コントローラ４１によって登録された場合、警報を発生させるステップをさらに含むことが好ましい。この場合、ドレン弁の供給側の液面レベルとは異なる上記システムパラメータが少なくとも考慮され、場合によってはドレン弁の供給側の液面レベルも考慮される。
【００６６】
この一例は、高すぎる液面レベルが当該レベルセンサによって検出されたためにドレン弁８または２７の一方がコントローラ４１によって開かれ、もう一方のドレン弁８または２７の供給側のレベルセンサ４６または４７が液体を検出しなくなった場合、ドレン弁８または２７、あるいはレベルセンサ４６または４７、のどちらか一方の配線が正しく行われていなかったことを容易に推測できる。
【００６７】
本発明による圧縮空気ユニット１の利点の１つは、ドレン弁８、２７、３７、および３９から排出された凝縮液の量を求めることができる点である。
【００６８】
圧縮機内で期待される凝縮液の量は、吸い込まれた空気の湿度、質量流量、圧力値、および温度に基づき計算可能である。
【００６９】
これらのデータは、測定値に基づき測定または計算可能であり、実際に排出された凝縮液の量と共に利用可能である。この排出された凝縮液の量が計算された凝縮液の量より少ない場合は、例えば水分離器が正常に動作していないことを示している場合がある。
【００７０】
分離された凝縮液の量が計算値より多い場合は、例えば、液体回路から気体側への液体漏出があることを示している場合がある。
【００７１】
凝縮液を排出するための本発明による方法の別の利点は、凝縮液貯留槽内の圧力が大気圧未満に下がりうる状況においては、逆止弁を圧縮機内またはユニット内に一切設ける必要がない点である。これは、コントローラ４１によって検出可能であり、コントローラ４１はこれを考慮して当該ドレン弁を制御するため、逆止弁は排液口では不要になる。
【００７２】
上記の例においては、ドレン弁８、２７、３７、および３９を制御するために用いられる主なシステムパラメータは、システム圧力と液面レベルとで構成されているが、本発明によると、このために他のシステムパラメータ、例えば温度値など、の使用、あるいはさまざまなパラメータの組み合わせの使用、が排除されるものではない。
【００７３】
当然のことながら、ドレン弁の制御の根拠となる上記システムパラメータまたはシステムパラメータ群が何れか他の方法で測定され、計算され、または求められることを排除するものではない。
【００７４】
また、測定値と計算値との組み合わせを１つまたはいくつかのシステムパラメータとして使用することも１つの選択肢である。
【００７５】
本発明は、例として説明し、添付図面によって例示した方法および装置に限定されるものでは決してなく、本発明によるこのような方法およびこのような方法を適用するための装置は、多くの異なる方法で実現可能であり、これらも依然として本発明の範囲内に含まれるものとする。
【図１】
2014222111.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成26年8月6日(2014.8.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮空気ユニットからの凝縮液を排出するための少なくとも２つの制御可能なドレン弁（８、２７、３７、または３９）を備え、該ドレン弁はそれぞれのドレン管（７、２６、３６、または３８）を介して幾つかの貯留槽（４０）に繋がれている圧縮空気ユニットを制御する方法であって、前記ドレン弁（８、２７、３７、または３９）の供給側のシステムパラメータではないシステムパラメータに少なくとも基づき、前記ドレン弁（８、２７、３７、または３９）の少なくとも１つを制御するステップを含み、さらに該方法が
−それぞれのドレン弁（８，２７，３７および３９）の供給側の圧力を求め、供給側の圧力が異なる２つのドレン弁（８，２７，３７および３９）が同時に開かないように個々のドレン弁を制御するステップ、または
−圧縮空気ユニットの１部である２つのドレン弁が決して同時に開くことがないようなやり方でそれらの弁を制御するステップ
のうちの１つを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記システムパラメータは、システム温度またはシステム圧力の測定値で構成されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記システムパラメータは、測定可能な物理的パラメータに基づき生成された内部ステータス信号で構成されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ドレン弁（８、２７、３７、または３９）の供給側の液面レベルを測定するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記それぞれのドレン弁（８、２７、３７、および３９）の供給側の液面レベルを測定し、これに基づき、ドレン弁（８、２７、３７、および３９）のいずれかを開くか開かないかを決定するステップを含むことを特徴とする、請求項１乃至４の何れか１項に記載の方法。
【請求項６】
気体を吹き出させる、および／または圧力を下げる、ために、前記ドレン弁（８、２７、３７、または３９）の少なくとも１つを用いるステップを含むことを特徴とする、請求項１乃至５の何れか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記ドレン弁（８、２７、３７、および３９）を制御するために、コントローラ（４１）を用いることを特徴とする、請求項１乃至６の何れか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記コントローラ（４１）が意図したように前記システムパラメータが変化しないために不適正な測定値が前記コントローラによって登録された場合、警報を発生させ、前記求められたシステムパラメータが考慮されるステップを含むことを特徴とする、請求項１乃至７の何れか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記ドレン弁（８、２７、３７、および３９）から排出された凝縮液の量を求めるステップを含むことを特徴とする、請求項１乃至８の何れか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法を適用可能にする圧縮空気ユニットであって、制御可能な方法でコントローラ（４１）に接続されたドレン弁（８、２７、３７または３９）を少なくとも２つ備え、前記ドレン弁（８、２７、３７、または３９）の供給側のシステムパラメータではないシステムパラメータを少なくとも求めるための検出手段が前記コントローラ（４１）にさらに接続され、前記コントローラ（４１）は、前記求められたシステムパラメータに基づき前記ドレン弁（８、２７、３７、または３９）の少なくとも１つを制御するためのアルゴリズムを含むことを特徴とする圧縮空気ユニット。
【請求項１１】
前記検出手段は、前記ドレン弁（８、２７、３７、および／または３９）の供給側に設けられた圧力センサ（４２、４３、４４、および／または４５）を少なくとも１つ備えることを特徴とする、請求項１０に記載の圧縮空気ユニット。
【請求項１２】
前記検出手段は、前記ドレン弁の供給側に設けられたドレン弁（８、２７、３７、および３９）ごとに圧力センサ（４２〜４５）を備えることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の圧縮空気ユニット。
【請求項１３】
前記検出手段は、前記ドレン弁（８、２７、３７、および／または３９）の供給側の液面レベルを求めるようにさらに設計されることを特徴とする、請求項１０乃至１２の何れか１項に記載の圧縮空気ユニット。
【請求項１４】
前記ドレン弁（８、２７、３７、および／または３９）は、水分離器（６および／または２５）、乾燥器（１１）、または冷却器（５または２４）の一部であるか、あるいはその供給側が前記水分離器（６および／または２５）、前記乾燥器（１１）、または前記冷却器（５または２４）に接続されることを特徴とする、請求項１０乃至１３の何れか１項に記載の圧縮空気ユニット。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンプレッサユニット、ドライヤユニットなどの圧縮空気ユニットを制御するための方法、並びにこのような方法を適用するための圧縮空気ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
米国特許第６，５８８，４４３号明細書により、圧縮空気ユニットを制御するための方法、特に凝縮液を多段コンプレッサユニットから排出するための方法、は既に知られている。この方法によると、各圧力段の冷却器内に形成された凝縮液は、当該圧力段の下流にこのために設けられたドレン管を介して排出される。
【０００３】
米国特許第６，５８８，４４３号明細書に記載のこのような方法の欠点の１つは、多くの弁を必要とし、弁および接続部がいくつも存在するために、このような方法を適用するための装置が嵩張ることである。このような方法の別の欠点は、凝縮液の排出以外の機能を実施するために使用できないことである。
【０００４】
欧州特許出願公開第０，３９１，２５０号明細書により、設定レベルに達するまで凝縮液を排出するために使用できる装置が知られている。この排出は、凝縮液が別の事前設定された最大レベルにコレクタ内で達すると直ちに開始される。
【０００５】
この構成の欠点の１つは、他の測定信号が考慮されないことであり、このような構成は、単一のコレクタから到来した凝縮液を無蓋貯留槽に排出するためにのみ適しており、他の機能を実施するために使用できないことである。
【０００６】
米国特許第６，１９６，２５３号明細書は、ドレン弁の入り口に凝縮液が現れると直ちにこの凝縮液を排出するドレン弁について説明している。ただし、このような弁装置の欠点は、凝縮液を単一の貯留槽から無蓋貯留槽に排出するためにしか使用できないことである。別の欠点は、大きな容積がないことである。これは、大量の凝縮液を排出するには、多くの作業サイクルが必要になることを意味する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、公知の各方法に比べ、多くのさまざまな側面において改良された、圧縮空気ユニットの制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このため、本発明は、制御可能なドレン弁を少なくとも２つ備えた圧縮空気ユニットを制御する方法であって、その方法が該ドレン弁の供給側のシステムパラメータではないシステムパラメータに少なくとも基づき該ドレン弁の少なくとも１つを制御するステップを含み、さらに該方法が
−それぞれのドレン弁の供給側の圧力を求め、供給側の圧力が異なる２つのドレン弁が同時に開かないように個々のドレン弁を制御するステップ、または
−圧縮空気ユニットの１部である２つのドレン弁が決して同時に開くことがないようなやり方でそれらの弁を制御するステップ
のうちの１つを含むことを特徴とする方法に関するものである。
【０００９】
本願明細書において、ドレン弁の供給側とは、その弁の入り口側、言い換えると、そのドレン弁に対して上流側、を意味する。
【００１０】
この場合、ドレン弁とは、凝縮液を排出するために使用可能な弁を意味するが、このような弁を他の機能にも使用することを排除するものではない。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による方法の利点の１つは、必要な弁の数が限られているため、単純でコンパクトな構成を実現できる点である。
【００１２】
これにより、上記のシステムパラメータは、圧縮空気ユニットに現れる測定可能な物理的パラメータ、すなわち温度値、圧力値、液面レベルなど、あるいは測定可能な物理的パラメータに基づき生成された内部ステータス信号、で構成される。
【００１３】
このような内部ステータス信号とは、コントローラ内で計算された、または物理的パラメータの測定によって求められた、信号を意味する。このような用途の一例は、特定の測定可能な物理的パラメータの登録に基づき始動するタイマによって制御を実現することである。
【００１４】
本発明による方法の可能な利点の１つは、これまではブローオフ弁などの別個の構成要素によって実現されていた特定の機能をドレン弁によって実行できるため、特定の構成要素が不要になることである。
【００１５】
したがって、例えば、中間冷却器内の圧力が特定の限界値を超えたことが検出されると、この中間冷却器の圧力はこの中間冷却器に設けられた制御可能なドレン弁から吹き出される。
【００１６】
本発明によれば、本方法は、圧縮空気ユニットの一部である少なくとも２つのドレン弁の供給側の圧力を求めるステップと、供給側の圧力値が互いに異なる２つのドレン弁が同時に開かないように個々のドレン弁を制御するステップとをさらに含む。
【００１７】
この特定の方法の利点の１つは、２つのドレン弁の同時開放が回避されるため、圧縮空気ユニットの一部から圧力がより低い別の部分への凝縮液の流入が防止されることである。
【００１８】
本発明によれば、本方法は、圧縮空気ユニットの一部である２つの異なるドレン弁が決して同時に開かないように、これらのドレン弁を制御するステップを含む。
【００１９】
これは、例えば、上記それぞれのドレン弁の供給側の液面レベルを測定し、それに基づき、ドレン弁を開くか開かないかを決定することによって実現できる。
【００２０】
本発明は、さらに、上記の方法を適用可能にする圧縮空気ユニットに関する。この圧縮空気ユニットは、コントローラに接続されたドレン弁を少なくとも２つ備え、上記ドレン弁のうちの１つの弁の供給側のシステムパラメータではないシステムパラメータを少なくとも１つ求めるための検出手段が上記コントローラにさらに接続され、上記コントローラは、このようにして求められた上記システムパラメータに基づき該ドレン弁の少なくとも１つを制御するためのアルゴリズムを備える。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による圧縮空気ユニットを示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の特徴をより良く説明するために、唯一の添付図面を参照しながら、圧縮空気ユニットを制御するための本発明による以下の好適な方法、並びにこのような方法を適用するための圧縮空気ユニット、を限定的な意図は一切なしに単なる例として説明する。
【００２３】
図１に示した圧縮空気ユニット１は、吸い込み管路３に接続された低圧段２と低圧段２の出口側に接続された高圧段４とを有する二段圧縮機を備えている。
【００２４】
低圧段２と高圧段４との間に、中間冷却器５と第１の液体分離器６とが設けられ、第１の液体分離器６には第１のドレン管７が接続され、第１のドレン弁８が第１のドレン管７に設けられている。
【００２５】
高圧段４の圧縮空気管路９には、逆止弁１０が設けられている。逆止弁１０は、高圧段４の流れを圧縮空気管路９において可能にし、二段圧縮機がオフに切り替えられると、上記二段圧縮機の下流に位置する、依然として圧力下にある各構成要素から吸い込み管路３への圧縮気体の逆流を防止する。
【００２６】
本例において、圧縮空気ユニット１は、二段圧縮機から到来する気体を乾燥させるための乾燥装置をさらに備えており、この乾燥装置は、主に、ベルギー特許第１，００５，６４号明細書に記載されている、乾燥ゾーン１３と、再生ゾーン１４と、乾燥ゾーン１３と再生ゾーン１４とに交互に導かれる吸着および／または吸収媒体が内部に設けられた円筒形の乾燥要素１６で構築されたロータ１５とを有する圧力容器１２で構成された種類の乾燥器１１で構成されている。
【００２７】
さらに、乾燥器１１は、主ダクト１７を備えている。主ダクト１７は、圧縮空気管路９に接続され、乾燥器１１を高圧段４の出口に接続し、混合装置１８内に開口している。混合装置１８の出口は、上記乾燥ゾーン１３の入り口に接続されている。
【００２８】
乾燥ゾーン１３の出口は出口管路１９によってコンシューマ網２０に接続されている。出口管路１９とコンシューマ網２０とは逆止弁２１によって分離されている。
【００２９】
圧縮空気管路９はサイドダクトによって再生ゾーン１４の入り口に連結されている。
【００３０】
この再生ゾーン１４は、軸の両側でスクリーン２３によって遮断されたロータ１５のセクタで構成されている。ロータ６の残りの部分は乾燥ゾーンを形成している。
【００３１】
上記の主ダクト１７には、この場合、最終冷却器２４と、この最終冷却器２４の下流に設けられた第２の液体分離器２５とが設けられている。最終冷却器２４は、第２のドレン管２６を備え、第２のドレン弁２７が第２のドレン管２６に設けられている。
【００３２】
混合装置１８は、公知のように、噴射管２８と混合管２９とを備えたエゼクタで構成されている。噴射管２８と混合管２９との間に吸い込み口３０が設けられている。混合管２９は、乾燥ゾーン１３の入り口に開口している。
【００３３】
混合装置１８は、この場合、公知の方法で、ロータ１５の駆動軸として用いられる。そのため、混合管２９は、継手によって混合管２９に接続された軸を介して、図示されていないモータに接続されている。
【００３４】
上記の乾燥器１１の出口管路１９は、通例どおり、バイパス３１によって主ダクト１７に接続可能である。バイパス３１は、この場合、主ダクト１７、出口管路１９、およびサイドダクト２２と同じように、遮断弁３２を備えている。
【００３５】
再生ゾーン１４の出口は、冷却管３３を介して圧力容器１２の内部空間３４に接続され、内部空間３４は上記吸い込み口３０に接続されている。
【００３６】
この冷却管３３には、再生冷却器３５が設けられている。再生冷却器３５は、例えば空冷式であるが、必ずしも空冷式である必要はない。再生冷却器３５は、原理上、如何なる種類の熱交換器の形状でも有しうる。
【００３７】
圧力容器１２には、第３のドレン管３６が接続され、この場合、第３のドレン弁３７が第３のドレン管３６に設けられている。
【００３８】
また、乾燥ゾーン１３の入り口には、この場合、第４のドレン管３８が接続され、第４のドレン弁３９が第４のドレン管３８に設けられている。
【００３９】
上記ドレン管７、２６、３６、および３８の各々は、この例においては、単一の共通貯留槽４０に接続されるが、必ずしもそうする必要はない。ただし、本発明によると、いくつかの貯留槽を設けること、および／または無蓋貯留槽を使用すること、も可能である。
【００４０】
圧縮空気ユニット１は、コントローラ４１をさらに備えている。コントローラ４１には、ドレン弁８、２７、３７、および３９が制御可能に接続されている。さらに、コントローラ４１には、特定の制御可能なドレン弁の供給側のシステムパラメータではないシステムパラメータと、この場合、いくつかのシステムパラメータ、すなわち、それぞれのドレン弁８、２７、３７、および３９の供給側の液面レベルおよびシステム圧力の測定値と、を少なくとも求めるための検出手段が接続されている。
【００４１】
このため、上記の検出手段は、４つの圧力センサ４２〜４５を備えている。圧力センサ４２〜４５は、上記ドレン弁８、２７、３７、および３９の供給側にそれぞれ設けられている。
【００４２】
この例において、第１の圧力センサ４２は中間冷却器５に設けられ、第２の圧力センサ４３は最終冷却器２４に設けられ、第３の圧力センサ４４は空間３４内の圧力を測定し、第４の圧力センサ４５は、乾燥ゾーン１３の入り口の圧力を測定するように、取り付けられている。
【００４３】
さらに、検出手段は、この場合、液体分離器６、２５にそれぞれ設けられた２つのレベルセンサ４６および４７と、乾燥器１１内のドレン弁３７、３９の供給側にそれぞれ設けられた２つのレベルセンサ４８および４９とを備えている。これらのレベルセンサ４６〜４９の各々は、上記のコントローラ４１にも接続されている。
【００４４】
本発明は、図示の圧力センサおよびレベルセンサの使用に限定されるものではなく、他の構成も可能である。したがって、例えば１つまたはいくつかのレベルセンサを省くことも可能である。
【００４５】
本発明の適用による圧縮空気ユニット１の動作は、以下のように極めて単純である。
【００４６】
二段圧縮機が始動されると、気体、例えば空気、が吸い込み管路３から吸い込まれる。この気体は、最初に低圧段２によって圧縮され、次に中間冷却器５と第１の液体分離器６とを介して高圧段４に押しやられ、高圧段４でさらに圧縮される。
【００４７】
圧力上昇とそれに続く中間冷却器５での圧縮気体の温度降下との組み合わせにより、気体流中の水蒸気が、公知のように、凝縮しうる。その結果、液滴が気体流中に形成される。この液滴は第１の液体分離器６において気体流から分離される。
【００４８】
第１の液体分離器６のすぐ下流において１００％飽和しているこの圧縮気体には、高圧段４による圧縮と最終冷却器２４の通過とにより凝縮液滴が再び形成され、この凝縮液滴は第２の液体分離器２５において気体流から除去される。
【００４９】
第２の液体分離器２５を出た圧縮された飽和気体は、次に乾燥器１１に流れ込む。ここで、乾燥される気体は混合装置１８に導かれ、その後、湿気を気体から吸着および／または吸収する吸着および／または吸収媒体によって乾燥される。
【００５０】
乾燥した気体は、その後、出口管路１９からコンシューマ網２０に導かれる。
【００５１】
吸着および／または吸収媒体の再生を可能にするために、公知のように、ロータ１５がモータによって低速で駆動される。これにより、吸着および／または吸収媒体は、乾燥ゾーン１３および再生ゾーン１４に交互に導かれる。
【００５２】
サイドダクト２２は、乾燥させる気体の一部を圧縮空気管路９から再生ゾーン１４に導く。この部分の気体は、主ダクト１７を通過していないため、最終冷却器２４によって冷却されていない。
【００５３】
この結果、この乾燥させる気体は、依然として比較的高温であり、飽和していないため、再生ゾーン１４の通過に伴い、吸着および／または吸収媒体から湿気を吸収できる。
【００５４】
再生ゾーン１４の出口において、この気体は冷却管３３を介して再生冷却器３５に導かれ、その後、空間３４から吸い込み口３０を介して混合管２９に吸い込まれ、ここで、この気体は主ダクト１７からの乾燥させる気体と混合される。
【００５５】
圧縮空気ユニットを制御するための本発明による方法は、凝縮液をドレン弁８、２７、３７、または３９を介して貯留槽４０に排出するように、対象となるドレン弁８、２７、３７、または３９の供給側のシステムパラメータではないシステムパラメータに少なくとも基づき、ドレン弁８、２７、３７、または３９の少なくとも１つを制御するステップを含む。
【００５６】
このため、コントローラ４１は、少なくとも１つのドレン弁、この場合はすべてのドレン弁８、２７、３７、および３９、をこのように制御するためのアルゴリズムを備える。
【００５７】
上記のシステムパラメータは、この場合、それぞれのドレン弁８、２７、３７、および３９の供給側のシステム圧力の測定値を含む。これらの測定値は、それぞれの圧力センサ４２〜４５によって求められる。ただし、本例においては、ドレン弁６および２５の供給側の液面レベルも考慮される。
【００５８】
供給側の圧力値が互いに異なる２つのドレン弁８、２７、３７、および３９が同時に開かないように、さまざまなドレン弁８、２７、３７、および３９がコントローラ４１によって制御される。
【００５９】
ただし、ドレン弁８、２７、３７、および３９が決して同時に開かないように、ドレン弁８、２７、３７、および３９を制御することも可能である。この制御は、例えばこれらのドレン弁８、２７、３７、および３９の供給側の液面レベルを測定し、これに基づきドレン弁８、２７、３７、または３９を開くか開かないかを決定することによって行うことができる。
【００６０】
本方法は、この場合、ドレン弁８、２７、３７、および３９の供給側の液面レベルを求め、測定された液面レベルが事前設定された限界値を超えるや否や当該ドレン弁８、２７、３７、または３９を開くステップをさらに含む。
【００６１】
これは、上記のコントローラ４１によって実現できる。この方法を適用する場合、コントローラ４１は、このためのレベルセンサ４６〜４９に接続され、ドレン弁８、２７、３７、および３９の供給側でそれぞれ測定された圧力値を常に考慮することができる。
【００６２】
本発明の特異な一特徴によると、さまざまなドレン弁８、２７、３７、および３９を中央コントローラ４１によって制御することによって、これらのドレン弁８、２７、３７、および３９を凝縮液の排出以外の機能、例えば気体の吹き出しなど、のために使用することもできる。
【００６３】
圧縮空気ユニット１の所与の例において、これは、例えば乾燥器を停止中に再生するために適用できる。この場合、乾燥装置１６を介して送られる気体をドレン弁３７および／または３９から吹き出させることができる。
【００６４】
例えば、中間冷却器の容積を空にするために中間冷却器の圧力を吹き出させるには、中間冷却器５の直後、すなわち下流、に設けられたドレン弁８を用いることもできる。
【００６５】
本発明による方法は、コントローラ４１が意図したように上記パラメータが変化しないために不適正な測定値が上記コントローラ４１によって登録された場合、警報を発生させるステップをさらに含むことが好ましい。この場合、ドレン弁の供給側の液面レベルとは異なる上記システムパラメータが少なくとも考慮され、場合によってはドレン弁の供給側の液面レベルも考慮される。
【００６６】
この一例は、高すぎる液面レベルが当該レベルセンサによって検出されたためにドレン弁８または２７の一方がコントローラ４１によって開かれ、もう一方のドレン弁８または２７の供給側のレベルセンサ４６または４７が液体を検出しなくなった場合、ドレン弁８または２７、あるいはレベルセンサ４６または４７、のどちらか一方の配線が正しく行われていなかったことを容易に推測できる。
【００６７】
本発明による圧縮空気ユニット１の利点の１つは、ドレン弁８、２７、３７、および３９から排出された凝縮液の量を求めることができる点である。
【００６８】
圧縮機内で期待される凝縮液の量は、吸い込まれた空気の湿度、質量流量、圧力値、および温度に基づき計算可能である。
【００６９】
これらのデータは、測定値に基づき測定または計算可能であり、実際に排出された凝縮液の量と共に利用可能である。この排出された凝縮液の量が計算された凝縮液の量より少ない場合は、例えば水分離器が正常に動作していないことを示している場合がある。
【００７０】
分離された凝縮液の量が計算値より多い場合は、例えば、液体回路から気体側への液体漏出があることを示している場合がある。
【００７１】
凝縮液を排出するための本発明による方法の別の利点は、凝縮液貯留槽内の圧力が大気圧未満に下がりうる状況においては、逆止弁を圧縮機内またはユニット内に一切設ける必要がない点である。これは、コントローラ４１によって検出可能であり、コントローラ４１はこれを考慮して当該ドレン弁を制御するため、逆止弁は排液口では不要になる。
【００７２】
上記の例においては、ドレン弁８、２７、３７、および３９を制御するために用いられる主なシステムパラメータは、システム圧力と液面レベルとで構成されているが、本発明によると、このために他のシステムパラメータ、例えば温度値など、の使用、あるいはさまざまなパラメータの組み合わせの使用、が排除されるものではない。
【００７３】
当然のことながら、ドレン弁の制御の根拠となる上記システムパラメータまたはシステムパラメータ群が何れか他の方法で測定され、計算され、または求められることを排除するものではない。
【００７４】
また、測定値と計算値との組み合わせを１つまたはいくつかのシステムパラメータとして使用することも１つの選択肢である。
【００７５】
本発明は、例として説明し、添付図面によって例示した方法および装置に限定されるものでは決してなく、本発明によるこのような方法およびこのような方法を適用するための装置は、多くの異なる方法で実現可能であり、これらも依然として本発明の範囲内に含まれるものとする。
【外国語明細書】
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