(57)【要約】【課題】圧縮空気発生装置に用いられるドレン弁開閉装置において、圧力変動に対応する作業員の負担を軽減する構成を提供する。【解決手段】ドレン弁開閉装置１は、出力側配管１１０に設けられる自動ドレン弁１２と、出力側配管１１０の圧力を計測する制御用圧力計１０と、外気温度を検知する温度センサ１４と、自動ドレン弁１２を制御する制御装置２０と、を備える。制御装置２０は、制御用圧力計１０によって測定される圧力値が予め設定される整定値（所定範囲）から外れ、かつ、温度センサ１４によって検出された所定時間における温度変化量が所定の基準より大きい場合に自動ドレン弁１２を開状態に制御し、自動ドレン弁１２が開状態に制御された状態で制御用圧力計１０によって測定される圧力値が整定値（所定範囲）内になると自動ドレン弁１２を開状態から閉状態に制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンプレッサによって生成された圧縮空気を出力側配管により負荷側に送る圧縮空気発生装置に用いられるドレン弁開閉装置であって、
前記出力側配管に設けられる自動ドレン弁と、
前記出力側配管の圧力を計測する制御用圧力計と、
外気温度を検知する温度センサと、
前記自動ドレン弁を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記制御用圧力計によって測定される圧力値が予め設定される所定範囲から外れ、かつ、前記温度センサによって検出された所定時間における温度変化量が所定の基準より大きい場合に前記自動ドレン弁を開状態に制御し、
前記自動ドレン弁が開状態に制御された状態で前記制御用圧力計によって測定される圧力値が前記所定範囲内になると前記自動ドレン弁を開状態から閉状態に制御するドレン弁開閉装置。
【請求項２】
前記制御装置は、
前記自動ドレン弁が開状態になってから予め設定される規定時間を過ぎた場合も、前記自動ドレン弁を開状態から閉状態に制御する請求項１に記載のドレン弁開閉装置。
【請求項３】
前記出力側配管には減圧弁が設けられ、
前記制御用圧力計及び前記自動ドレン弁は、前記減圧弁の下流側に設けられる請求項１又は２に記載のドレン弁開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮空気発生装置に用いられるドレン弁開閉装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、圧縮空気発生装置において、圧力異常を検出すると警報によって異常を報知する技術が知られている（例えば特許文献１）。図４を参照し、この種の圧縮空気発生装置において、コンプレッサの二次側での圧力異常を検出する構成について説明する。図４は、従来の圧縮空気発生装置５００の構成を示す説明図である。
【０００３】
図４に示すように、圧縮空気発生装置５００は、コンプレッサ１０２と、減圧弁１０４と、出力側配管１１０と、一次側圧力測定用配管１１２と、二次側圧力測定用配管１１４と、一次側圧力計１２０と、一次側高圧警報用圧力スイッチ１２２と、一次側低圧警報用圧力スイッチ１２４と、二次側安全弁１３０と、二次側圧力計１４０と、二次側高圧警報用圧力スイッチ１４２と、二次側低圧警報用圧力スイッチ１４４と、ドレン弁１５０と、を備えている。
【０００４】
圧縮空気発生装置５００において、コンプレッサ１０２から出力される圧縮空気の圧力が上昇し、この圧力が、下流に設置される機器（負荷）の耐圧基準となる設定圧力を越えると、下流の機器が損傷するおそれがある。そこで、従来、二次側高圧警報用圧力スイッチ１４２が設けられ、この二次側高圧警報用圧力スイッチ１４２が警報器を作動させて警報を発生させることにより、作業員に異常が発生している旨を報知している。そして、警報を認識した作業員が、出力側配管１１０における二次側の圧力を下げることによって、下流に設置されている機器が保護される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平３−１５９１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
出力側配管１１０における二次側の圧力が上昇する原因としては、コンプレッサ１０２の故障や外気温の変化等が考えられる。コンプレッサ１０２の故障の場合には、短時間で圧力が上昇するため、作業員が二次側安全弁１３０を早急に操作することによって圧力放出が行われる。外気温の変化の場合には、作業員が、ドレン弁１５０を手動で開けることによって圧力放出が行われる。このドレン弁１５０は、出力側配管１１０における二次側圧力測定用配管１１４に対して下流側の所定部位から分岐するドレン配管１５２に設けられ、ドレン配管１５２を開閉することにより、出力側配管１１０の内部を流れるドレンを外部に抜き取るものである。
【０００７】
上述の外気温の変化の場合には、警報発生の原因が圧縮空気発生装置自体の故障でないにもかかわらず、作業員は、警報発生の原因が圧縮空気発生装置の故障にあるものとして扱ってしまい、圧縮空気発生装置を調べるために現場に出動する、と言った余分な手間を作業員に掛けさせるおそれがある。外気温の変化に起因する警報は、朝・昼の気温差が大きい時期に頻繁に発生し易くなるため、外気温の変化に起因する警報が発生する度にドレン弁を開けるために現場に赴くことが作業員の大きな負担となっていた。
【０００８】
本発明は、圧縮空気発生装置に用いられるドレン弁開閉装置において、圧力変動に対応する作業員の負担を軽減する構成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】
【０００９】
本発明は、コンプレッサによって生成された圧縮空気を出力側配管により負荷側に送る圧縮空気発生装置に用いられるドレン弁開閉装置であって、前記出力側配管に設けられる自動ドレン弁と、前記出力側配管の圧力を計測する制御用圧力計と、外気温度を検知する温度センサと、前記自動ドレン弁を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記制御用圧力計によって測定される圧力値が予め設定される所定範囲から外れ、かつ、前記温度センサによって検出された所定時間における温度変化量が所定の基準より大きい場合に前記自動ドレン弁を開状態に制御し、前記自動ドレン弁が開状態に制御された状態で前記制御用圧力計によって測定される圧力値が前記所定範囲内になると前記自動ドレン弁を開状態から閉状態に制御するドレン弁開閉装置に関する。
【００１０】
前記制御装置は、前記自動ドレン弁が開状態になってから予め設定される規定時間を過ぎた場合も、前記自動ドレン弁を開状態から閉状態に制御することが好ましい。
【００１１】
前記出力側配管には減圧弁が設けられ、前記制御用圧力計及び前記自動ドレン弁は、前記減圧弁の下流側に設けられることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の圧縮空気発生装置に用いられるドレン弁開閉装置によれば、圧力変動に対応する作業員の負担を効果的に軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るドレン弁開閉装置１が用いられる圧縮空気発生装置１００の構成を示す図である。
【図２】自動ドレン弁１２の制御系を示すブロック図である。
【図３】自動ドレン弁１２の制御装置２０で実行される処理を示すフローチャートである。
【図４】従来の圧縮空気発生装置５００の構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るドレン弁開閉装置１が用いられる圧縮空気発生装置１００の構成を示す図である。なお、図１において、図４に示す従来の圧縮空気発生装置１００と同一の構成については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する場合がある。
【００１５】
まず、本実施形態の用いられるドレン弁開閉装置１が用いられる圧縮空気発生装置１００について説明する。圧縮空気発生装置１００は、コンプレッサによって生成された圧縮空気を出力側配管により負荷側に送る機能を有する。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態の圧縮空気発生装置１００は、コンプレッサ１０２と、減圧弁１０４と、出力側配管１１０と、一次側圧力測定用配管１１２と、二次側圧力測定用配管１１４と、一次側圧力計１２０と、一次側高圧警報用圧力スイッチ１２２と、一次側低圧警報用圧力スイッチ１２４と、二次側安全弁１３０と、二次側圧力計１４０と、二次側高圧警報用圧力スイッチ１４２と、二次側低圧警報用圧力スイッチ１４４と、ドレン弁開閉装置１と、を備えている。
【００１７】
コンプレッサ１０２は、圧縮空気を発生させて出力側配管１１０に送り出すものである。本実施形態のコンプレッサ１０２は、サクションフィルタ２１１と、シリンダ２１２と、冷却器２１３と、ドレン分離器２１４と、１段安全弁２１５と、２段安全弁２１６と、逆止弁２１７と、ガバナー式アンローダ２１８と、ドレン自動排出弁２１９と、ドレン出口２２０と、タンク２２１等を備える。
【００１８】
減圧弁１０４は、出力側配管１１０を通る圧縮空気の圧力（以下、一次側圧力と称する）を、下流の機器（負荷）に適する圧力（以下、二次側圧力と称する）に減圧するものである。
【００１９】
一次側圧力測定用配管１１２は、出力側配管１１０における減圧弁１０４に対して上流側の所定部位から分岐する。二次側圧力測定用配管１１４は、出力側配管１１０における減圧弁１０４に対して下流側の所定部位から分岐する。
【００２０】
一次側圧力計１２０、一次側高圧警報用圧力スイッチ１２２及び一次側低圧警報用圧力スイッチ１２４は、一次側圧力測定用配管１１２に並列に設けられる。一次側圧力計１２０は、一次側圧力を測定する。
【００２１】
一次側高圧警報用圧力スイッチ１２２は、一次側圧力が予め設定した高圧の閾値を越えた場合に警報器を作動させる。一次側低圧警報用圧力スイッチ１２４は、一次側圧力が予め設定した低圧の閾値を越えた場合に警報器を作動させる。二次側安全弁１３０は、出力側配管１１０における減圧弁１０４に対して下流側の所定部位に、出力側配管１１０に対して並列に設置される。
【００２２】
二次側圧力計１４０、二次側高圧警報用圧力スイッチ１４２及び二次側低圧警報用圧力スイッチ１４４は、二次側圧力測定用配管１１４に並列に設けられる。二次側圧力計１４０は、二次側圧力を測定する。
【００２３】
二次側高圧警報用圧力スイッチ１４２は、二次側圧力が予め設定した高圧の閾値を越えた場合に警報器を作動させる。二次側低圧警報用圧力スイッチ１４４は、二次側圧力が予め設定した低圧の閾値を越えた場合に警報器を作動させる。
【００２４】
次に、本実施形態のドレン弁開閉装置１について説明する。ドレン弁開閉装置１は、制御用圧力計１０と、自動ドレン弁１２と、温度センサ１４と、制御装置２０と、を備えている。
【００２５】
ドレン弁開閉装置１は、図４に示す圧縮空気発生装置１００における、ドレン弁１５０の代わりに、図１に示すように減圧弁１０４に対して下流側に設けられている。具体的に、制御用圧力計１０は、ドレン配管１５２に設けられ、ドレン配管１５２を通る圧縮空気の二次側圧力を測定する。なお、ドレン配管１５２は、減圧弁１０４に対して下流側で出力側配管１１０から分岐しているため、制御用圧力計１０は、出力側配管１１０の二次側圧力を測定することになる。
【００２６】
自動ドレン弁１２は、ドレン配管１５２に設けられ、ドレン配管１５２の流路を自動的に開閉する。自動ドレン弁１２が開放されることにより、出力側配管１１０内のドレンが抜き取られるとともに二次側圧力が減圧される。
【００２７】
温度センサ１４は、自動ドレン弁１２付近の気温を測定する。なお、温度センサ１４の設置場所は、ドレン配管１５２の内外を問わず適宜変更可能である。
【００２８】
図２は、自動ドレン弁１２の制御系を示すブロック図である。制御装置２０は、自動ドレン弁１２を制御するＣＰＵ２２と、ＣＰＵ２２に所定の機能を実行させるための各種のプログラムや、各種のデータが記憶されている記憶部２４と、を備えている。
【００２９】
ＣＰＵ２２は、記憶部２４に記憶されているプログラムを実行することにより、自動ドレン弁１２を開放するか閉鎖するかを判定する判定部２２ａ、自動ドレン弁１２を駆動制御する開閉制御部２２ｂ、現在時刻を計時する時計部２２ｃ、自動ドレン弁１２の開放時間を計測するドレン弁タイマ部２２ｄ、及びコンプレッサ１０２の連続運転時間を計測するコンプレッサタイマ部２２ｅとしての機能を果たす。
【００３０】
制御装置２０には、制御用圧力計１０及び温度センサ１４が接続されている。判定部２２ａは、制御用圧力計１０から送信される圧力情報及び温度センサ１４から送信される温度情報に基づいて自動ドレン弁１２を開放するか閉鎖するかを判定する。開閉制御部２２ｂは、判定部２２ａの判定結果に基づいて自動ドレン弁１２に駆動命令を送信する。自動ドレン弁１２は、制御装置２０からの駆動命令に基づいて開放、閉鎖する。
【００３１】
図３は、自動ドレン弁１２の制御装置２０で実行される処理を示すフローチャートである。図３に示す処理は所定のタイミングで実行される。
【００３２】
まず、図３に示すように、ＣＰＵ２２は、制御用圧力計１０及び温度センサ１４から圧力情報及び温度情報を取得し、更に圧力情報及び温度情報の受信時刻を時計部２２ｃから取得し、圧力情報及び温度情報と受信時刻とを関連付けて記憶部２４に累積記憶する（ステップＳ１０）。なお、記憶部２４に累積記憶した圧力情報及び温度情報は、所定の時刻（例えば、午前中０時）に到達した時点で自動的に消去してもよい。
【００３３】
次に、ＣＰＵ２２（判定部２２ａ）は、自動ドレン弁１２が閉じているか否かを判定し（ステップＳ１２）、自動ドレン弁１２が閉じている場合に（ステップＳ１２のＹＥＳ）、ＣＰＵ２２は、最新の二次側圧力値と予め定められた整定値（所定範囲）とを比較し（ステップＳ１４）、二次側圧力値が高い場合にステップＳ１６に処理を移行する。二次側圧力値が高くない場合には本処理を終了する。
【００３４】
なお、ステップＳ１２において、ＣＰＵ２２が、自動ドレン弁１２が閉じていると判断しない場合（自動ドレン弁１２が開いている場合）に（ステップＳ１２のＮＯ）、後述するステップＳ２０に処理を移す。
【００３５】
ステップＳ１６において、ＣＰＵ２２（判定部２２ａ）は、記憶部２４に記憶されている所定時間内の温度情報から、任意に設定された時間の測定温度（第１時間の第１温度）と、最新の測定温度（第２時間の第２温度）とを取得して温度の変化量を求め、この温度の偏差と基準値とを比較する。本実施形態では、制御用圧力計１０の動作時の測定温度に対し、任意の比較時間前までの測定間隔毎の温度差を比較し、基準値以上となると変化過大を検出する。
【００３６】
ＣＰＵ２２は、温度差が基準値以上となった場合に変化過大と判断し（ステップＳ１６のＹＥＳ）、自動ドレン弁１２に開放を指示する駆動命令を送信するとともに、ドレン弁タイマ部２２ｄの計時を開始する（ステップＳ１８）、ステップＳ２０に処理を移す。ＣＰＵ２２（判定部２２ａ）が、温度差が基準値以上となっていないと判断した場合には、本処理を終了する。この場合は、コンプレッサ１０２に故障が発生した可能性があるため、いずれ二次側高圧警報用圧力スイッチ１４２が作動して、警報器から警報出力される。
【００３７】
ここで、ステップＳ１２において用いられる自動ドレン弁１２の制御用圧力計１０の整定値については、装置故障が発生する圧力、言い換えれば二次側高圧警報用圧力スイッチ１４２が作動して高圧警報を発生させる圧力より低い値を設定することにより、自動ドレン弁１２が「開」で装置故障を発生させないようにしている。本実施形態によれば、二次側圧力が１５．０ｋｇｆ／ｃｍ２で、装置故障（高圧警報）が発生する圧力が１６．５ｋｇｆ／ｃｍ２であることから、整定値は１６．０ｋｇｆ／ｃｍ２に設定される。つまり、整定値が１６．０ｋｇｆ／ｃｍ２であるため、二次側圧力が整定値を越えた場合に、外気温の偏差に基づいて自動ドレン弁１２を「開」とするか否かが決定される。そして、外気温の偏差が基準値を越えた場合に自動ドレン弁１２が「開」になり、二次側圧力が減圧される。このように、コンプレッサ１０２や自動ドレン弁１２あるいは制御装置２０が故障していない限り、二次側圧力が１６．５ｋｇｆ／ｃｍ２以上にならないため、二次側高圧警報用圧力スイッチ１４２が作動して警報が出力されることはない。
【００３８】
また、ステップＳ１６において用いられる基準値については、１日における最大の気温差と比較するための最大基準値と、１時間毎の温度差と比較するための比較基準値とが設定されている。最大の気温差は、記憶部２４に記憶される１日の外気温における最大値と最小値との差を求めることにより取得される。
【００３９】
なお、１日において最低気温となる時刻は概ね日の出前であり、最低気温となる時刻は概ね午後２時ごろであることから、時刻に基づいて最大の気温差を求めてもよい。本実施形態によれば、前者の整定値は２０℃に設定される。後者の比較基準値については適宜設定される。
【００４０】
次に、ステップＳ２０において、ＣＰＵ２２は、規定時間内に二次側圧力値が整定値以下に復帰したか否かを判定する。具体的に、ＣＰＵ２２は、ドレン弁タイマ部２２ｄが予め設定した時間を計時するまでに、二次側圧力値が整定値以下になった場合に、異常から正常に復帰したと判定する。ＣＰＵ２２が、整定値以下に復帰したと判定した場合には（ステップＳ２０のＹＥＳ）、自動ドレン弁１２に閉鎖を指示する駆動命令を送信するとともに、ドレン弁タイマ部２２ｄの計時を終了し、計時値をリセットして（ステップＳ２２）、本処理を終了する。
【００４１】
ＣＰＵ２２が、規定時間内に二次側圧力が整定値以下に復帰していないと判定した場合には、コンプレッサ１０２に長時間運転が発生しているか否かを判定する（ステップＳ２６）。具体的に、ＣＰＵ２２は、コンプレッサタイマ部２２ｅが予め設定された規定時間を計時している場合に、長時間運転が発生していると判定する。
【００４２】
ＣＰＵ２２が、コンプレッサ１０２に長時間運転が発生していると判定した場合には、ステップＳ２２に処理を移して、自動ドレン弁１２に閉鎖を指示する駆動命令を送信するとともに、ドレン弁タイマ部２２ｄの計時を終了する。ＣＰＵ２２が、コンプレッサ１０２に長時間運転が発生していると判定しない場合には、警報器に駆動命令を出力して警報を発生させて（ステップＳ２８）、本処理を終了する。
【００４３】
なお、コンプレッサ１０２に長時間運転が発生している場合には、コンプレッサ１０２が故障しているとみなすことが可能になり、自動ドレン弁１２を閉鎖することによって、所定時間経過後、二次側高圧警報用圧力スイッチ１４２が作動して警報が出力される。このため、ステップＳ２８の処理は省略可能である。
【００４４】
以上説明した本実施形態のドレン弁開閉装置１によれば、以下のような効果を奏する。
本実施形態のドレン弁開閉装置１は、出力側配管１１０に設けられる自動ドレン弁１２と、出力側配管１１０の圧力を計測する制御用圧力計１０と、外気温度を検知する温度センサ１４と、自動ドレン弁１２を制御する制御装置２０と、を備える。制御装置２０は、制御用圧力計１０によって測定される圧力値が予め設定される整定値（所定範囲）から外れ、かつ、温度センサ１４によって検出された所定時間における温度変化量が所定の基準より大きい場合に自動ドレン弁１２を開状態に制御し、自動ドレン弁１２が開状態に制御された状態で制御用圧力計１０によって測定される圧力値が整定値（所定範囲）内になると自動ドレン弁１２を開状態から閉状態に制御する。
【００４５】
これにより、コンプレッサ１０２に故障が生じて高圧状態となっている場合には、一次側高圧警報用圧力スイッチ１２２あるいは二次側高圧警報用圧力スイッチ１４２が作動して警報が発生する。また、外気温の変化により、二次側圧力が整定値以上の高圧になった場合には、制御装置２０が自動ドレン弁１２を駆動制御して自動的に開放される。これにより二次側圧力が減圧され、二次側圧力が整定値以下に戻った場合に、自動ドレン弁１２が閉鎖される。
【００４６】
このように、所定時間における温度変化を監視して自動ドレン弁を駆動制御することにより、例えば、二次側圧力が異常な場合に警報を発生させる圧縮空気発生装置において、コンプレッサが故障していないにもかかわらず、外気温の変化によって二次側圧力が予め設定した範囲を越えて警報が不要に発生する事態を効果的に防止することができる。その結果、不要な警報による作業員の不要な対応を低減することが可能になり、作業員の負担が軽減される。
【００４７】
制御装置２０は、自動ドレン弁１２が開状態になってから予め設定される規定時間を過ぎた場合も、自動ドレン弁１２を開状態から閉状態に制御する。
【００４８】
これにより、自動ドレン弁１２を開状態にしたにもかかわらず、所定範囲内にならない場合はコンプレッサ１０２に故障が生じていることが考えられる。このような場合、故障原因ではない自動ドレン弁１２を閉じる必要があるが、本実施形態の構成によれば自動的に自動ドレン弁１２が閉鎖制御されるので、作業員の手を煩わせることもない。
【００４９】
出力側配管１１０には減圧弁１０４が設けられ、制御用圧力計１０及び自動ドレン弁１２は、減圧弁１０４の下流側に設けられる。
【００５０】
これにより、制御用圧力計１０が温度変動による圧力変動の影響を受け易い下流側（二次側）に配置されるので、自動ドレン弁１２の開閉制御をより一層正確に行うことができる。
【００５１】
このように、外気温の変化により、コンプレッサ１０２が故障していないにもかかわらず二次側圧力が整定値以上の高圧になった場合に警報が発生することがなくなるため、不要な警報の発生を効果的に防止することが可能になり、作業員は警報に対応する不要な作業を行う必要がなくなる。したがって、作業員の負担を軽減することが可能になる。
【００５２】
また、図４に示すように、従来の既設の圧縮空気発生装置におけるドレン弁の代わりに、減圧弁１０４に対して下流側に、制御用圧力計１０と、自動ドレン弁１２を取り付けるという、簡単な作業により、本実施形態のドレン弁開閉装置１を圧縮空気発生装置１００に設置することが可能になる。
【００５３】
以上、本発明の好ましい一実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１  ドレン弁開閉装置
１０  制御用圧力計
１２  自動ドレン弁
１４  温度センサ
２０  制御装置
１００  圧縮空気発生装置
１０２  コンプレッサ
１０４  減圧弁
１１０  出力側配管
１２２  一次側高圧警報用圧力スイッチ
１４２  二次側高圧警報用圧力スイッチ
【図１】
2017107360.tif 000003
【図２】
2017107360.tif 000004
【図３】
2017107360.tif 000005
【図４】
2017107360.tif 000006