(57)【要約】【課題】省エネルギ化に優れた生産システムを提供すること。【解決手段】生産システム１は、蒸気機関２とコンプレッサ３とモータ５Ａおよびモータ５Ｂとを備える。コンプレッサ３は、蒸気機関２に接続され、蒸気機関２を動力源として作動する第１の接続状態と、第１の接続状態が解除され、蒸気機関２を動力源とする作動が停止する第１の解除状態と、モータ５Ａおよびモータ５Ｂに接続され、モータ５Ａおよびモータ５Ｂを動力源として作動する第２の接続状態と、第２の接続状態が解除され、モータ５Ａおよびモータ５Ｂを動力源とする作動が停止する第２の解除状態とのいずれかに切り換えられる。【選択図】図１
2017106380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスを圧縮して圧縮ガスを排出するコンプレッサと、
蒸気を作動流体として作動して、動力を伝達する蒸気機関と、
通電により作動して、動力を伝達する電力機器とを備え、
前記コンプレッサは、前記蒸気機関に接続され、該蒸気機関を動力源として作動する第１の接続状態と、
前記第１の接続状態が解除され、前記蒸気機関を動力源とする作動が停止する第１の解除状態と、
前記電力機器に接続され、該電力機器を動力源として作動する第２の接続状態と、
前記第２の接続状態が解除され、前記電力機器を動力源とする作動が停止する第２の解除状態とのいずれかに切り換えられることを特徴とする生産システム。
【請求項２】
前記コンプレッサは、前記第１の接続状態にあるときに、前記第２の解除状態にある請求項１に記載の生産システム。
【請求項３】
前記コンプレッサは、前記第２の接続状態にあるときに、前記第１の解除状態にある請求項１または２に記載の生産システム。
【請求項４】
前記蒸気機関に供給される前記蒸気の圧力を検出する検出部を備え、
前記圧力が閾値を超えた場合、前記第１の接続状態とし、前記圧力が閾値以下である場合、前記第２の接続状態とする請求項２または３に記載の生産システム。
【請求項５】
前記第１の接続状態と前記第１の解除状態との切り換えを行なう第１のクラッチと、
前記第２の接続状態と前記第２の解除状態との切り換えを行なう第２のクラッチとを備える請求項１ないし４のいずれか１項に記載の生産システム。
【請求項６】
前記蒸気機関は、棒状をなし、その外周部の周方向に沿って螺旋状に形成されたネジ山を有するスクリューを一対備え、該一対のスクリューの前記ネジ山同士が噛み合い、該噛み合うネジ山同士の間を前記作動流体が通過することにより作動するよう構成されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の生産システム。
【請求項７】
前記電力機器は、モータである請求項１ないし６のいずれか１項に記載の生産システム。
【請求項８】
前記第１の接続状態で前記蒸気機関から前記コンプレッサへの動力を調整する動力調整機構を備える請求項１ないし７のいずれか１項に記載の生産システム。
【請求項９】
前記動力調整機構は、トランスミッションまたはトルクリミッタである請求項８に記載の生産システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生産システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、プラスチック製品を製造する工場内には、コンプレッサ（例えば、特許文献１参照）が設置されていることがある。コンプレッサは、圧縮空気を作動流体として使用する機器に圧縮空気を供給する供給源となっている。
【０００３】
コンプレッサは、主に電力を供給することにより作動するよう構成されている。このため、コンプレッサを使用すればするほど、それに比例して電気料金がかさんでしまっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５３２２６７６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、省エネルギ化に優れた生産システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的は、下記（１）〜（９）の本発明により達成される。
（１）  ガスを圧縮して圧縮ガスを排出するコンプレッサと、
蒸気を作動流体として作動して、動力を伝達する蒸気機関と、
通電により作動して、動力を伝達する電力機器とを備え、
前記コンプレッサは、前記蒸気機関に接続され、該蒸気機関を動力源として作動する第１の接続状態と、
前記第１の接続状態が解除され、前記蒸気機関を動力源とする作動が停止する第１の解除状態と、
前記電力機器に接続され、該電力機器を動力源として作動する第２の接続状態と、
前記第２の接続状態が解除され、前記電力機器を動力源とする作動が停止する第２の解除状態とのいずれかに切り換えられることを特徴とする生産システム。
【０００７】
（２）  前記コンプレッサは、前記第１の接続状態にあるときに、前記第２の解除状態にある上記（１）に記載の生産システム。
【０００８】
（３）  前記コンプレッサは、前記第２の接続状態にあるときに、前記第１の解除状態にある上記（１）または（２）に記載の生産システム。
【０００９】
（４）  前記蒸気機関に供給される前記蒸気の圧力を検出する検出部を備え、
前記圧力が閾値を超えた場合、前記第１の接続状態とし、前記圧力が閾値以下である場合、前記第２の接続状態とする上記（２）または（３）に記載の生産システム。
【００１０】
（５）  前記第１の接続状態と前記第１の解除状態との切り換えを行なう第１のクラッチと、
前記第２の接続状態と前記第２の解除状態との切り換えを行なう第２のクラッチとを備える上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の生産システム。
【００１１】
（６）  前記蒸気機関は、棒状をなし、その外周部の周方向に沿って螺旋状に形成されたネジ山を有するスクリューを一対備え、該一対のスクリューの前記ネジ山同士が噛み合い、該噛み合うネジ山同士の間を前記作動流体が通過することにより作動するよう構成されている上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の生産システム。
【００１２】
（７）  前記電力機器は、モータである上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の生産システム。
【００１３】
（８）  前記第１の接続状態で前記蒸気機関から前記コンプレッサへの動力を調整する
動力調整機構を備える上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の生産システム。
【００１４】
（９）  前記動力調整機構は、トランスミッションまたはトルクリミッタである上記（８）に記載の生産システム。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、省エネルギ化に優れた生産システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の生産システム（第１実施形態）の作動状態を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明の生産システム（第１実施形態）の作動状態を示す概略図である。
【図３】図３は、本発明の生産システム（第１実施形態）の作動状態を示す概略図である。
【図４】図４は、本発明の生産システム（第１実施形態）の作動状態を示す概略図である。
【図５】図５は、本発明の生産システム（第１実施形態）の作動状態を示す概略図である。
【図６】図６は、本発明の生産システム（第１実施形態）が備える第１のユニットの制御プログラムを示すフローチャートである。
【図７】図７は、本発明の生産システム（第１実施形態）が備える第２のユニットの制御プログラムを示すフローチャートである。
【図８】図８は、本発明の生産システム（第２実施形態）の作動状態を示す概略図である。
【図９】図９は、本発明の生産システム（第２実施形態）の作動状態を示す概略図である。
【図１０】図１０は、本発明の生産システム（第３実施形態）の作動状態を示す概略図である。
【図１１】図１１は、本発明の生産システム（第３実施形態）の作動状態を示す概略図である。
【図１２】図１２は、図１０中の二点鎖線で囲まれた領域［Ａ］の拡大詳細断面図である。
【図１３】図１３は、図１１中の二点鎖線で囲まれた領域［Ｂ］の拡大詳細断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の生産システムを添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
＜第１実施形態＞
図１〜図５は、それぞれ、本発明の生産システム（第１実施形態）の作動状態を示す概略図である。図６は、本発明の生産システム（第１実施形態）が備える第１のユニットの制御プログラムを示すフローチャートである。図７は、本発明の生産システム（第１実施形態）が備える第２のユニットの制御プログラムを示すフローチャートである。
【００１９】
図１〜図５に示す生産システム１は、例えばプラスチック製品を製造する工場内に設置して用いることができる。この生産システム１は、蒸気機関２と、コンプレッサ３と、第１の電力機器としての発電機（ダイナモ）４Ａおよび発電機（ダイナモ）４Ｂと、第２の電力機器としてのモータ（電動機）５Ａおよびモータ（電動機）５Ｂとを備えている。図示の構成では、蒸気機関２とコンプレッサ３とが隣接して配置されている。蒸気機関２のコンプレッサ３と反対側には、発電機４Ａ、発電機４Ｂが隣接して配置されている。また、コンプレッサ３の蒸気機関２と反対側には、モータ５Ａ、モータ５Ｂが隣接して配置されている。
【００２０】
また、生産システム１は、第１のユニット１０Ａと第２のユニット１０Ｂとに分けることもできる。第１のユニット１０Ａは、蒸気機関２と、コンプレッサ３と、発電機４Ａおよび発電機４Ｂとを構成要件とし、蒸気機関２をコンプレッサ３、発電機４Ａ、発電機４Ｂの動力源とするものである。第２のユニット１０Ｂは、蒸気機関２と、コンプレッサ３と、モータ５Ａおよびモータ５Ｂとを構成要件とし、蒸気機関２、モータ５Ａ、モータ５Ｂをコンプレッサ３の動力源とするものである。
【００２１】
以下、各部の構成について説明する。
蒸気機関２は、蒸気ＳＴを作動流体として作動するものである。蒸気機関２は、２つのスクリュー２１Ａおよびスクリュー２１Ｂと、ハウジング２２とを有している。
【００２２】
スクリュー２１Ａおよびスクリュー２１Ｂは、それぞれ、棒状をなす部材で構成され、平行に並んで配置されている。また、この棒状部材の外周部には、その周方向に沿ってネジ山２１１が螺旋状に形成されている。これにより、スクリュー２１Ａのネジ山２１１と、スクリュー２１Ｂのネジ山２１１とが噛み合うことができる。そして、噛み合うネジ山２１１同士の間を蒸気ＳＴが通過することにより、スクリュー２１Ａとスクリュー２１Ｂとが互いに反対方向に回転することができる。この回転力は、図２や図３に示す状態ではコンプレッサ３の動力として用いられ、図３や図４に示す状態では発電機４Ａ、発電機４Ｂの動力として用いられる。
【００２３】
ハウジング２２は、スクリュー２１Ａおよびスクリュー２１Ｂをそれぞれ回転可能に支持、収納するものである。このハウジング２２には、蒸気ＳＴが供給される供給用配管２３と、蒸気ＳＴが排出される排出用配管２４とが気密的に接続されている。
【００２４】
供給用配管２３は、その上流側に設けられた、例えばボイラ等のような蒸気発生装置（図示せず）からの蒸気ＳＴが通過してくる。そして、この蒸気ＳＴは、ハウジング２２内に流入して、スクリュー２１Ａおよびスクリュー２１Ｂの回転に供される。
【００２５】
排出用配管２４は、スクリュー２１Ａおよびスクリュー２１Ｂの回転に供された蒸気ＳＴがハウジング２２内から流出することができる。そして、この排出用配管２４を通過した蒸気ＳＴは、当該排出用配管２４よりも下流側に設けられた、例えば熱交換器等に供給される。
【００２６】
このように生産システム１では、蒸気ＳＴは、蒸気機関２で使用される１次使用と、その後熱交換器等で使用される２次使用とが可能となっている。
【００２７】
また、供給用配管２３の途中には、圧力センサ２５が設けられている。圧力センサ２５は、蒸気機関２に供給される直前の蒸気ＳＴの圧力を検出する検出部である。圧力センサ２５としては、特に限定されず、例えば、ピエゾ効果を利用した構成のものを用いることができる。
【００２８】
コンプレッサ３は、ガス（空気）ＧＳを圧縮して圧縮ガス（圧縮空気）ＣＧを排出するものである。コンプレッサ３は、２つのスクリュー３１Ａおよびスクリュー３１Ｂと、ハウジング３２とを有している。
【００２９】
スクリュー３１Ａおよびスクリュー３１Ｂは、それぞれ、棒状をなす部材で構成され、平行に並んで配置されている。また、この棒状部材の外周部には、その周方向に沿ってネジ山３１１が螺旋状に形成されている。これにより、スクリュー３１Ａのネジ山３１１と、スクリュー３１Ｂのネジ山３１１とが噛み合うことができる。そして、スクリュー３１Ａとスクリュー３１Ｂとが互いに反対方向に回転することにより、ガスＧＳをハウジング３２内に吸引することができる。その後、ガスＧＳは、ハウジング３２内で圧縮されることなり、圧縮ガスＣＧとしてハウジング３２から排出される。なお、スクリュー３１Ａおよびスクリュー３１Ｂの回転力は、図２や図３に示す状態では蒸気機関２から得られ、図５に示す状態ではモータ５Ａ、５Ｂから得られる。
【００３０】
ハウジング３２は、スクリュー３１Ａおよびスクリュー３１Ｂをそれぞれ回転可能に支持、収納するものである。このハウジング３２には、ガスＧＳが吸引される吸引用配管３３と、圧縮ガスＣＧが排出される排出用配管３４とが気密的に接続されている。
【００３１】
吸引用配管３３は、その上流側にエアフィルタが設けられているのが好ましい。これにより、吸引されるガスＧＳ内に埃や塵等の異物が混入するのを防止することができる。
【００３２】
排出用配管３４を通過した圧縮ガスＣＧは、当該排出用配管３４よりも下流側に設けられた、例えばエアガンやエアモータ等のような空圧機器に供給される。エアガンに供給された圧縮ガスＣＧは、例えばプラスチック製品上の埃等を吹き飛ばすのに用いられる。また、エアモータに供給された圧縮ガスＣＧは、当該エアモータの作動流体として用いられる。
【００３３】
発電機４Ａ、発電機４Ｂは、図３や図４に示す状態で、蒸気機関２からの機械的エネルギを電気エネルギに変換する、すなわち、例えば電磁誘導を利用して機械的エネルギから電気エネルギを得る電力機器である。これにより、電力を発生させることができる。
【００３４】
また、発電機４Ａは、蓄電池１１と電気的に接続されている。これにより、蓄電池１１で充電することができる。そして、充電された蓄電池１１は、本実施形態ではモータ５Ａ、モータ５Ｂに電力を供給する電力供給源（電源）として用いられる。なお、蓄電池１１と、モータ５Ａ、モータ５Ｂとの間には、モータ５Ａ、モータ５Ｂへの電力供給とその供給停止とを切り換えるスイッチ１２が設けられている。蓄電池１１としては、特に限定されず、例えば、鉛蓄電池、リチウムイオン電池、ニッケル・水素電池等が挙げられる。
【００３５】
発電機４Ｂは、前記工場内の各種設備（例えば空調設備等）と電気的に接続されている。これにより、各種設備を作動させることができる。
【００３６】
モータ５Ａ、モータ５Ｂは、通電により作動する電力機器である。図５に示すように、モータ５Ａは、コンプレッサ３のスクリュー３１Ａに接続可能であり、この接続状態でスクリュー３１Ａに動力を伝達して、当該スクリュー３１Ａを回転させることができる。これと同期して、モータ５Ｂは、コンプレッサ３のスクリュー３１Ｂに接続可能であり、この接続状態でスクリュー３１Ｂに動力を伝達して、当該スクリュー３１Ｂを回転させることができる。モータ５Ａ、モータ５Ｂとしては、特に限定されず、例えば、サーボモータ等が挙げられる。
【００３７】
また、モータ５Ａ、モータ５Ｂは、外部の電力供給源（外部電源）１３と電気的に接続されている。これにより、モータ５Ａ、モータ５Ｂは、それぞれ、電力供給源１３から電力が供給されて、作動することができる。なお、電力供給源１３と、モータ５Ａ、モータ５Ｂとの間には、モータ５Ａ、モータ５Ｂへの電力供給とその供給停止とを切り換えるスイッチ１４が設けられている。
【００３８】
このように生産システム１では、モータ５Ａ、モータ５Ｂは、電力供給源１３、蓄電池１１のいずれからも電力の供給を受けることができる。
【００３９】
さて、生産システム１では、蒸気機関２と、コンプレッサ３と、発電機４Ａおよび発電機４Ｂと、モータ５Ａおよびモータ５Ｂとの各構造体が図１〜図５に示すいずれかの状態を取り得るよう構成されている。
【００４０】
図１に示す状態は、蒸気機関２と、コンプレッサ３と、発電機４Ａおよび発電機４Ｂと、モータ５Ａおよびモータ５Ｂとがそれぞれ未だ接続されていない状態となっている。この状態は、例えばプラスチック製品の製造ラインを一旦停止するときに用いられる。
【００４１】
図２に示す状態は、蒸気機関２とコンプレッサ３とが接続されているが、他の構造体同士は、未だ接続されていない。
【００４２】
蒸気機関２とコンプレッサ３とが接続された状態では、コンプレッサ３は、蒸気機関２を動力源として作動することができる。以下この状態を「蒸気機関−コンプレッサ接続状態（第１の接続状態）」と言う。また、蒸気機関−コンプレッサ接続状態（第１の接続状態）が解除されると、蒸気機関２を動力源とするコンプレッサ３の作動が停止する。以下この状態を「蒸気機関−コンプレッサ接続解除状態（第１の解除状態）」と言う。
【００４３】
生産システム１では、蒸気機関−コンプレッサ接続状態（第１の接続状態）と、蒸気機関−コンプレッサ接続解除状態（第１の解除状態）とに切り換えることでき、その切り換えをクラッチ（第１のクラッチ）６Ａが担っている。
【００４４】
クラッチ（第１のクラッチ）６Ａは、蒸気機関２側の２つの第１のクラッチ板６１１および第１のクラッチ板６１２と、コンプレッサ３側の２つの第２のクラッチ板６１３および第２のクラッチ板６１４とを有している。第１のクラッチ板６１１は、蒸気機関２のスクリュー２１Ａとシャフト６１５を介して連結されている。第１のクラッチ板６１２は、蒸気機関２のスクリュー２１Ｂとシャフト６１６を介して連結されている。第２のクラッチ板６１３は、コンプレッサ３のスクリュー３１Ａとシャフト６１７を介して連結されている。このシャフト６１７は、第２のクラッチ板６１３を第１のクラッチ板６１１に対して接近・離間させることができる。これにより、蒸気機関−コンプレッサ接続状態（第１の接続状態）では、第２のクラッチ板６１３が第１のクラッチ板６１１に押し付けられ、よって、蒸気機関２のスクリュー２１Ａの回転力（動力）がコンプレッサ３のスクリュー３１Ａに伝達される。これにより、スクリュー３１Ａが回転することとなる。同様に、第２のクラッチ板６１４もコンプレッサ３のスクリュー３１Ｂとシャフト６１８を介して連結されている。このシャフト６１８は、第２のクラッチ板６１４を第１のクラッチ板６１２に対して接近・離間させることができる。これにより、蒸気機関−コンプレッサ接続状態（第１の接続状態）では、第２のクラッチ板６１４が第１のクラッチ板６１２に押し付けられ、よって、蒸気機関２のスクリュー２１Ｂの回転力（動力）がコンプレッサ３のスクリュー３１Ｂに伝達される。これにより、スクリュー３１Ｂが回転することとなる。
【００４５】
このような構成のクラッチ（第１のクラッチ）６Ａにより、蒸気機関２とコンプレッサ３との間の状態の切り換えを安定して確実に行なうことができる。
【００４６】
図３に示す状態は、蒸気機関−コンプレッサ接続状態（第１の接続状態）となっており、さらに蒸気機関２と発電機４Ａおよび発電機４Ｂとが接続されている。なお、コンプレッサ３とモータ５Ａおよびモータ５Ｂとは、未だ接続されていない。
【００４７】
蒸気機関２と発電機４Ａおよび発電機４Ｂとが接続された状態では、発電機４Ａおよび発電機４Ｂは、蒸気機関２を動力源として作動することができる。以下この状態を「蒸気機関−発電機接続状態」と言う。また、蒸気機関−発電機接続状態が解除されると、蒸気機関２を動力源とする発電機４Ａおよび発電機４Ｂの作動が停止する。以下この状態を「蒸気機関−発電機接続解除状態」と言う。
【００４８】
生産システム１では、蒸気機関−発電機接続状態と、蒸気機関−発電機接続解除状態とに切り換えることができ、その切り換えをクラッチ６Ｂが担っている。
【００４９】
クラッチ６Ｂは、蒸気機関２側の２つの第１のクラッチ板６２１および第１のクラッチ板６２２と、発電機４Ａ、発電機４Ｂ側の２つの第２のクラッチ板６２３および第２のクラッチ板６２４とを有している。第１のクラッチ板６２１は、蒸気機関２のスクリュー２１Ａとシャフト６２５を介して連結されている。第１のクラッチ板６２２は、蒸気機関２のスクリュー２１Ｂとシャフト６２６を介して連結されている。第２のクラッチ板６２３は、発電機４Ａとシャフト６２７を介して連結されている。このシャフト６２７は、第２のクラッチ板６２３を第１のクラッチ板６２１に対して接近・離間させることができる。これにより、蒸気機関−発電機接続状態では、第２のクラッチ板６２３が第１のクラッチ板６２１に押し付けられ、よって、蒸気機関２のスクリュー２１Ａの回転力（動力）が発電機４Ａに伝達される。これにより、発電機４Ａが発電可能な状態となる。同様に、第２のクラッチ板６２４も発電機４Ｂとシャフト６２８を介して連結されている。このシャフト６２８は、第２のクラッチ板６２４を第１のクラッチ板６２２に対して接近・離間させることができる。これにより、蒸気機関−発電機接続状態では、第２のクラッチ板６２４が第１のクラッチ板６２２に押し付けられ、よって、蒸気機関２のスクリュー２１Ｂの回転力（動力）が発電機４Ｂに伝達される。これにより、発電機４Ｂが発電可能な状態となる。
【００５０】
このような構成のクラッチ６Ｂにより、蒸気機関２と発電機４Ａおよび発電機４Ｂとの間の状態の切り換えを安定して確実に行なうことができる。
【００５１】
なお、図２、図３に示すように、生産システム１では、蒸気機関−コンプレッサ接続状態（第１の接続状態）にあるとき、蒸気機関−発電機接続状態、蒸気機関−発電機接続解除状態のいずれも取り得る。また、図４、図５に示すように、蒸気機関−コンプレッサ接続解除状態（第１の解除状態）にあるときも、蒸気機関−発電機接続状態、蒸気機関−発電機接続解除状態のいずれも取り得る。そして、生産システム１がどのような条件下でどちらの状態を取り得るかについては、後述する。
【００５２】
図４に示す状態は、蒸気機関−発電機接続状態となっているが、他の構造体同士は、未だ接続されていない。
【００５３】
以上のように生産システム１（第１のユニット１０Ａ）では、蒸気機関２をコンプレッサ３の動力源とするか（図２に参照）、蒸気機関２を発電機４Ａおよび発電機４Ｂの動力源とするか（図４参照）、蒸気機関２を両者、すなわち、コンプレッサ３と発電機４Ａおよび発電機４Ｂとの双方の動力源とするか（図３参照）を選択することができる。
【００５４】
そして、この選択は、蒸気機関２がどの程度作動しているのかに依存する。蒸気機関２が少なくともコンプレッサ３を作動させるのに十分な程度に作動している場合には、図２に示すように、蒸気機関−コンプレッサ接続状態（第１の接続状態）とするとともに、蒸気機関−発電機接続解除状態として、コンプレッサ３を確実に作動させることができる。また、蒸気機関２が少なくとも発電機４Ａおよび発電機４Ｂを作動させるのに十分な程度に作動している場合には、図４に示すように、蒸気機関−発電機接続状態とするとともに、蒸気機関−コンプレッサ接続解除状態（第１の解除状態）として、発電機４Ａおよび発電機４Ｂを確実に作動させることができる。また、蒸気機関２がコンプレッサ３と発電機４Ａおよび発電機４Ｂとの双方を作動させるのに十分な程度に作動している場合には、図３に示すように、蒸気機関−コンプレッサ接続状態（第１の接続状態）とするとともに、蒸気機関−発電機接続状態として、これら双方を確実に作動させることができる。
【００５５】
このように生産システム１では、蒸気機関２の作動の程度に応じて、第１のユニット１０Ａ内での状態を切り換えることができ、よって、蒸気機関２から得られるエネルギの無駄を抑制することができる。従って、生産システム１は省エネルギ化に優れたものとなっていると言うことができる。
【００５６】
以下、本実施形態における第１のユニット１０Ａの制御プログラムを図６に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００５７】
第１のユニット１０Ａが蒸気機関−コンプレッサ接続状態（第１の接続状態）か否かを判断する（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１において蒸気機関−コンプレッサ接続状態（第１の接続状態）であると判断した場合には、圧力センサ２５で供給用配管２３内の蒸気ＳＴの圧力Ｐ２５を検出して（ステップＳ１０２）、圧力Ｐ２５が閾値Ｐ０‐１以下であるか否かを判断する（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０３での判断の結果、圧力Ｐ２５が閾値Ｐ０‐１以下であると判断した場合には、蒸気機関−発電機接続解除状態とする（ステップＳ１０４）。このとき、第１のユニット１０Ａは、図２に示す状態となる。一方、ステップＳ１０３での判断の結果、圧力Ｐ２５が閾値Ｐ０‐１以下ではないと判断した場合には、圧力Ｐ２５が閾値Ｐ０‐１を超えたとみなして、蒸気機関−発電機接続状態とする（ステップＳ１０５）。このとき、第１のユニット１０Ａは、図３に示す状態となる。なお、閾値Ｐ０‐１は、蒸気機関２が、コンプレッサ３を十分に作動させることができる程度に作動しているが、その作動は、発電機４Ａおよび発電機４Ｂを作動させるまでには至っていないときの値である。
【００５８】
ステップＳ１０１での判断の結果、蒸気機関−コンプレッサ接続状態（第１の接続状態）ではないと判断した場合には、蒸気機関−コンプレッサ接続解除状態であるか否かを判断する（ステップＳ１０６）。ステップＳ１０６において蒸気機関−コンプレッサ接続解除状態であると判断した場合には、圧力Ｐ２５を検出して（ステップＳ１０７）、圧力Ｐ２５が閾値Ｐ０‐２以下であるか否かを判断する（ステップＳ１０８）。ステップＳ１０８での判断の結果、圧力Ｐ２５が閾値Ｐ０‐２以下であると判断した場合には、蒸気機関−発電機接続解除状態とする（ステップＳ１０９）。このとき、第１のユニット１０Ａは、図１に示す状態となる。一方、ステップＳ１０８での判断の結果、圧力Ｐ２５が閾値Ｐ０‐２以下ではないと判断した場合には、圧力Ｐ２５が閾値Ｐ０‐２を超えたとみなして、蒸気機関−発電機接続状態とする（ステップＳ１１０）。このとき、第１のユニット１０Ａは、図４に示す状態となる。なお、閾値Ｐ０‐２は、蒸気機関２が、コンプレッサ３も、発電機４Ａおよび発電機４Ｂもいずれも作動させるまでには至っていないときの値である。
【００５９】
図５に示す状態は、コンプレッサ３とモータ５Ａおよびモータ５Ｂとが接続されているが、他の構造体同士は、未だ接続されていない。
【００６０】
コンプレッサ３とモータ５Ａおよびモータ５Ｂとが接続された状態では、コンプレッサ３は、モータ５Ａおよびモータ５Ｂを動力源として作動することができる。以下この状態を「コンプレッサ−モータ接続状態（第２の接続状態）」と言う。また、コンプレッサ−モータ接続状態（第２の接続状態）が解除されると、モータ５Ａおよびモータ５Ｂを動力源とするコンプレッサ３の作動が停止する。以下この状態を「コンプレッサ−モータ接続解除状態（第２の解除状態）」と言う。
【００６１】
生産システム１では、コンプレッサ−モータ接続状態（第２の接続状態）と、コンプレッサ−モータ接続解除状態（第２の解除状態）とに切り換えることができ、その切り換えをクラッチ（第２のクラッチ）６Ｃが担っている。
【００６２】
クラッチ（第２のクラッチ）６Ｃは、モータ５Ａ、モータ５Ｂ側の２つの第１のクラッチ板６３１および第１のクラッチ板６３２と、コンプレッサ３側の２つの第２のクラッチ板６３３および第２のクラッチ板６３４とを有している。第１のクラッチ板６３１は、モータ５Ａとシャフト６３５を介して連結されている。第１のクラッチ板６３２は、モータ５Ｂとシャフト６３６を介して連結されている。第２のクラッチ板６３３は、コンプレッサ３のスクリュー３１Ａとシャフト６３７を介して連結されている。このシャフト６３７は、第２のクラッチ板６３３を第１のクラッチ板６３１に対して接近・離間させることができる。これにより、コンプレッサ−モータ接続状態（第２の接続状態）では、第２のクラッチ板６３３が第１のクラッチ板６３１に押し付けられ、よって、モータ５Ａの回転力（動力）がスクリュー３１Ａに伝達される。これにより、スクリュー３１Ａが回転することとなる。同様に、第２のクラッチ板６３４もコンプレッサ３のスクリュー３１Ｂとシャフト６３８を介して連結されている。このシャフト６３８は、第２のクラッチ板６３４を第１のクラッチ板６３２に対して接近・離間させることができる。これにより、コンプレッサ−モータ接続状態（第２の接続状態）では、第２のクラッチ板６３４が第１のクラッチ板６３２に押し付けられ、よって、モータ５Ｂの回転力（動力）がスクリュー３１Ｂに伝達される。これにより、スクリュー３１Ｂが回転することとなる。
【００６３】
このような構成のクラッチ（第２のクラッチ）６Ｃにより、コンプレッサ３とモータ５Ａおよびモータ５Ｂとの間の状態の切り換えを安定して確実に行なうことができる。
【００６４】
以上のように生産システム１（第２のユニット１０Ｂ）では、コンプレッサ３の動力源としては、蒸気機関２か、または、モータ５Ａおよびモータ５Ｂのどちらもなり得るが、どちらかで十分であるため、択一的である（ハイブリッド）。すなわち、図２、図３に示すように、コンプレッサ３は、蒸気機関−コンプレッサ接続状態（第１の接続状態）にあるときには、コンプレッサ−モータ接続解除状態（第２の解除状態）となる。また、図５に示すように、コンプレッサ３は、コンプレッサ−モータ接続状態（第２の接続状態）にあるとき、蒸気機関−コンプレッサ接続解除状態（第１の解除状態）となる。
【００６５】
例えばコンプレッサ３がコンプレッサ−モータ接続状態（第２の接続状態）にあるとき、コンプレッサ３を作動させると、その分だけは、電気料金がかかる。この状態で蒸気機関２がコンプレッサ３を作動させるのに十分な程度に作動している場合、コンプレッサ−モータ接続解除状態（第２の解除状態）とするとともに、蒸気機関−コンプレッサ接続状態（第１の接続状態）とすれば、それ以上の電気料金の加算を抑制することができる。これにより、生産システム１での省エネルギ化を図ることができる。
【００６６】
以下、本実施形態における第２のユニット１０Ｂの制御プログラムを図７に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００６７】
圧力センサ２５で供給用配管２３内の蒸気ＳＴの圧力Ｐ２５を検出して（ステップＳ２０１）、圧力Ｐ２５が閾値Ｐ０‐３を超えたか否かを判断する（ステップＳ２０２）。ステップＳ２０２において圧力Ｐ２５が閾値Ｐ０‐３を超えたと判断した場合には、蒸気機関−コンプレッサ接続状態（第１の接続状態）とする（ステップＳ２０３）。このとき、第２のユニット１０Ｂは、図２や図３に示す状態となる。一方、ステップＳ２０２での判断の結果、圧力Ｐ２５が閾値Ｐ０‐３を超えていないと判断した場合には、圧力Ｐ２５が閾値Ｐ０‐３以下とみなして、コンプレッサ−モータ接続状態（第２の接続状態）とする（ステップＳ２０４）。このとき、第２のユニット１０Ｂは、図５に示す状態となる。なお、閾値Ｐ０‐３は、蒸気機関２が、コンプレッサ３を十分に作動させることができる程度に作動しているときの値である。
【００６８】
＜第２実施形態＞
図８および図９は、それぞれ、本発明の生産システム（第２実施形態）の作動状態を示す概略図である。
【００６９】
以下、これらの図を参照して本発明の生産システムの第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、動力調整機構を備えること以外は前記第１実施形態と同様である。
【００７０】
図８に示すように、本実施形態では、蒸気機関２とコンプレッサ３との間には、クラッチ６Ａに連結された第１の動力調整機構７Ａが設けられている。第１の動力調整機構７Ａは、蒸気機関−コンプレッサ接続状態（第１の接続状態）で蒸気機関２からコンプレッサ３への動力を調整するものであり、互いに噛み合う複数の歯車を有するトランスミッションである。
【００７１】
前述したように、蒸気機関２の上流側には、ボイラが設けられている。ボイラは、その作動状態によっては、発生する蒸気量が一定ではなく、経時的に変化してしまう場合がある。このため、前記ボイラで蒸気量の変化が生じると、それ伴って、蒸気機関２の作動も変化するが、第１の動力調整機構７Ａにより、蒸気機関２からコンプレッサ３への動力が一定になるように調整される。これにより、コンプレッサ３は作動し続けることができる。
【００７２】
なお、第１の動力調整機構７Ａとしては、本実施形態ではトランスミッションであったが、これに限定されず、トランスミッションを省略し、クラッチ６Ａをトルクリミッタで構成してもよい。
【００７３】
図９に示すように、蒸気機関２と、発電機４Ａおよび発電機４Ｂとの間には、クラッチ６Ｂに連結された第２の動力調整機構７Ｂが設けられている。第２の動力調整機構７Ｂは、蒸気機関−発電機接続状態で蒸気機関２から発電機４Ａおよび発電機４Ｂへの動力を調整するものであり、互いに噛み合う複数の歯車を有するトランスミッションである。
【００７４】
前記と同様に前記ボイラで蒸気量の変化が生じると、それに伴って、蒸気機関２の作動も変化するが、第２の動力調整機構７Ｂにより、蒸気機関２から発電機４Ａおよび発電機４Ｂへの動力が一定になるように調整される。これにより、発電機４Ａおよび発電機４Ｂでの充電を継続することができる。
【００７５】
なお、第２の動力調整機構７Ｂとしては、本実施形態ではトランスミッションであったが、これに限定されず、トランスミッションを省略し、クラッチ６Ｂをトルクリミッタで構成してもよい。
【００７６】
＜第３実施形態＞
図１０および図１１は、それぞれ、本発明の生産システム（第３実施形態）の作動状態を示す概略図である。図１２は、図１０中の二点鎖線で囲まれた領域［Ａ］の拡大詳細断面図である。図１３は、図１１中の二点鎖線で囲まれた領域［Ｂ］の拡大詳細断面図である。
【００７７】
以下、これらの図を参照して本発明の生産システムの第３実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００７８】
本実施形態は、蒸気機関とコンプレッサとの接続態様と、蒸気機関と発電機との接続態様とがそれぞれ異なること以外は前記第１実施形態と同様である。
【００７９】
図１０、図１１に示すように、本実施形態では、蒸気機関２とコンプレッサ３との間は、クラッチ（第１のクラッチ）６Ｄとベルト機構８とによって、蒸気機関−コンプレッサ接続状態（図１１参照）と、蒸気機関−コンプレッサ接続解除状態（図１０参照）とを取り得るよう構成されている。
【００８０】
また、本実施形態では、発電機４Ｂが省略されており、蒸気機関２と発電機４Ａとの間は、蒸気機関−発電機接続状態が維持されている。
【００８１】
図１０〜図１３に示すように、クラッチ６Ｄは、１本のシャフト６４と、シャフト６４上を移動可能に支持された移動体６５とを有している。
【００８２】
シャフト６４は、蒸気機関２のスクリュー２１Ａと発電機４Ａとを接続する部材である。このシャフト６４を介して蒸気機関−発電機接続状態となり、スクリュー２１Ａの回転力が発電機４Ａに伝達することとなる。これにより、発電機４Ａが作動して、発電することができる。また、シャフト６４には、キー溝６４１が形成されている。
【００８３】
なお、発電機４Ａは、その構成によっては、蒸気機関−発電機接続状態であっても、発電が停止した状態を取り得る場合もある。
【００８４】
図１２、図１３に示すように、移動体６５は、筒状をなす本体部６５１と、本体部６５１の蒸気機関２側に配置された第１のクラッチ板６５２とを有している。
【００８５】
本体部６５１には、シャフト６４が挿通している。また、本体部６５１には、キー（図示せず）が配されている。このキーは、シャフト６４のキー溝６４１と嵌合しており、当該キー溝６４１に沿って摺動することができる。これにより、移動体６５（本体部６５１）は、シャフト６４の長手方向（図１０〜図１３中の左右方向）に沿って移動することができる。また、前記キーがキー溝６４１と嵌合していることにより、移動体６５がシャフト６４に対して回転するのが規制される。これにより、移動体６５は、シャフト６４が回転すれば、当該シャフト６４とともに回転し、シャフト６４の回転が停止すれば、当該シャフト６４とともに停止する。
【００８６】
第１のクラッチ板６５２は、本体部６５１に対して固定されている。そして、第１のクラッチ板６５２は、移動体６５の移動に伴って、ベルト機構８のプーリ８１に固定された第２のクラッチ板６６に対して接近、離間することができる。
【００８７】
図１０、図１１に示すように、ベルト機構８は、蒸気機関２側のプーリ８１と、コンプレッサ３側のプーリ８２と、プーリ８１とプーリ８２とに掛け回されたタイミングベルト８３とを有している。なお、ベルト機構８としては、本実施形態においてはタイミングベルトおよびプーリの構成であったが、これに限定されず、チェーンおよびスプロケットを用いた伝達機構や、複数の歯車を用いた伝達機構で構成してもよい。
【００８８】
図１２、図１３に示すように、プーリ８１は、その内側にベアリング８４を介してシャフト６４が挿通しており、当該シャフト６４上の移動体６５に対して蒸気機関２側に配置されている。また、プーリ８１の蒸気機関２側には、ストッパ８５がプーリ８１に隣接して配置されている。ストッパ８５は、シャフト６４に対して止めネジ８６（いわゆる「イモネジ（イモビス）」）を介して固定されている。一方、プーリ８１のコンプレッサ３側にも、ストッパ８７がプーリ８１に隣接して配置されている。ストッパ８７は、シャフト６４に対して止めネジ８８を介して固定されている。このようなストッパ８５およびストッパ８７により、プーリ８１がシャフト６４の長手方向に沿って移動するのが規制される。
【００８９】
プーリ８２は、コンプレッサ３のスクリュー３１Ａに接続されたシャフト３５に対して固定されている。
【００９０】
タイミングベルト８３は、プーリ８１とプーリ８２とに掛け回されており、プーリ８１が回転すれば、それと同期してプーリ８２を回転させることができる、すなわち、プーリ８１の回転力をプーリ８２に伝達することができる。
【００９１】
次に、蒸気機関−コンプレッサ接続状態（図１１、図１３参照）と蒸気機関−コンプレッサ接続解除状態（図１０、図１２参照）との切り換え動作について説明する。
【００９２】
まず、図１０、図１２に示すように、蒸気機関−コンプレッサ接続解除状態では、クラッチ６Ｄの移動体６５がベルト機構８のプーリ８１から離間している。これにより、シャフト６４が回転したとしても、その回転力がプーリ８１に伝達されるのが防止され、結果、シャフト６４が空回りすることとなる。よって、プーリ８１は、シャフト６４に対して停止したままとなる。
【００９３】
そして、この蒸気機関−コンプレッサ接続解除状態から蒸気機関−コンプレッサ接続状態に切り換えるには、図１１、図１３に示すように、クラッチ６Ｄの移動体６５をベルト機構８のプーリ８１に接近させる。これにより、移動体６５の第１のクラッチ板６５２とプーリ８１の第２のクラッチ板６６とが当接し合い（噛み合い）、蒸気機関−コンプレッサ接続状態となる。そして、この状態でシャフト６４が回転することにより、その回転力は、移動体６５からプーリ８１に伝達されて、当該プーリ８１が回転する。これにより、ベルト機構８を介してコンプレッサ３を作動させることができ、よって、コンプレッサ３は、蒸気機関２を動力源とした作動が可能となる。
【００９４】
また、移動体６５を前記とは反対の動作とすることにより、再度、蒸気機関−コンプレッサ接続解除状態に切り換えることができる。
【００９５】
なお、本実施形態では、モータ５Ａおよびモータ５Ｂのうちの一方を省略することができる（図１０、図１１に示す構成ではモータ５Ｂを省略した状態となっている）。また、コンプレッサ３とモータ５Ａとの間のクラッチ６Ｃも省略することもできる。この場合、常時コンプレッサ−モータ接続状態となるが、モータ５Ａへの電圧印加を停止しておけば、モータ５Ａを動力源としたコンプレッサ３の動作を規制することができる。
【００９６】
以上、本発明の生産システムを図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、生産システムを構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
【００９７】
また、本発明の生産システムは、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
【符号の説明】
【００９８】
１            生産システム
２            蒸気機関
２１Ａ        スクリュー
２１Ｂ        スクリュー
２１１        ネジ山
２２          ハウジング
２３          供給用配管
２４          排出用配管
２５          圧力センサ
３            コンプレッサ
３１Ａ        スクリュー
３１Ｂ        スクリュー
３１１        ネジ山
３２          ハウジング
３３          吸引用配管
３４          排出用配管
３５          シャフト
４Ａ          発電機（ダイナモ）
４Ｂ          発電機（ダイナモ）
５Ａ          モータ（電動機）
５Ｂ          モータ（電動機）
６Ａ          クラッチ（第１のクラッチ）
６１１        第１のクラッチ板
６１２        第１のクラッチ板
６１３        第２のクラッチ板
６１４        第２のクラッチ板
６１５        シャフト
６１６        シャフト
６１７        シャフト
６１８        シャフト
６Ｂ          クラッチ
６２１        第１のクラッチ板
６２２        第１のクラッチ板
６２３        第２のクラッチ板
６２４        第２のクラッチ板
６２５        シャフト
６２６        シャフト
６２７        シャフト
６２８        シャフト
６Ｃ          クラッチ（第２のクラッチ）
６３１        第１のクラッチ板
６３２        第１のクラッチ板
６３３        第２のクラッチ板
６３４        第２のクラッチ板
６３５        シャフト
６３６        シャフト
６３７        シャフト
６３８        シャフト
６Ｄ          クラッチ（第１のクラッチ）
６４          シャフト
６４１        キー溝
６５          移動体
６５１        本体部
６５２        第１のクラッチ板
６６          第２のクラッチ板
７Ａ          第１の動力調整機構
７Ｂ          第２の動力調整機構
８            ベルト機構
８１          プーリ
８２          プーリ
８３          タイミングベルト
８４          ベアリング
８５          ストッパ
８６          止めネジ
８７          ストッパ
８８          止めネジ
１０Ａ        第１のユニット
１０Ｂ        第２のユニット
１１          蓄電池
１２          スイッチ
１３          電力供給源（外部電源）
１４          スイッチ
ＣＧ          圧縮ガス（圧縮空気）
ＧＳ          ガス（空気）
Ｐ０−１      閾値
Ｐ０−２      閾値
Ｐ０−３      閾値
Ｐ２５        圧力
ＳＴ          蒸気
Ｓ１０１〜Ｓ１１０  ステップ
Ｓ２０１〜Ｓ２０４  ステップ
【図１】
2017106380.tif 000003
【図２】
2017106380.tif 000004
【図３】
2017106380.tif 000005
【図４】
2017106380.tif 000006
【図５】
2017106380.tif 000007
【図６】
2017106380.tif 000008
【図７】
2017106380.tif 000009
【図８】
2017106380.tif 000010
【図９】
2017106380.tif 000011
【図１０】
2017106380.tif 000012
【図１１】
2017106380.tif 000013
【図１２】
2017106380.tif 000014
【図１３】
2017106380.tif 000015