JP3179477B2 - 湿度制御装置を備えた空気乾燥機用のチャージ／パージ制御装置 - Google Patents

湿度制御装置を備えた空気乾燥機用のチャージ／パージ制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、圧縮空気装置に使用される空気乾燥機チャ
ージング（押込）サイクル及びパージング（排出）サイ
クルを制御する装置に関する。
圧縮空気装置は多くの機械装置に使用されており、特
に重機のブレーキ装置の作動及び工業的制御装置の作動
に有効である。これらの圧縮空気装置は、大気を圧縮し
て貯蔵リザーバにチャージする空気圧縮機を有してい
る。圧縮空気ブレーキ装置では、空気圧縮機は車両のエ
ンジンにより駆動される。ガバナが貯蔵リザーバ内の圧
力に応答し、貯蔵リザーバ内の圧力レベルが所定の圧力
レベルに到達すると圧縮機をアンローディング（除荷）
すなわち非作動状態にする。また、ガバナは、リザーバ
内の圧力が既定の基準レベルまで低下すると圧縮機を作
動状態すなわちローディング（負荷）する。自動車に使
用されている幾つかの圧縮機は、貯蔵リザーバ内の圧力
レベルに応答して係合及び係合解除する電磁クラッチを
介して駆動され、作動状態呼び非作動状態にされる。
圧縮空気装置に空気乾燥機を設けて、空気圧縮機によ
り発生される圧縮空気が貯蔵リザーバに導かれる前に乾
燥させることが一般的になっている。これらの空気乾燥
機は一般に乾燥剤を有しており、該乾燥剤に空気が通さ
れる。圧縮機が非作動状態にされるとき少量の空気が分
離され、乾燥剤の再生すなわちパージングに使用され
る。しかしながら、既存の圧縮空気装置は、圧縮機がア
ンローディングすなわち非作動状態にある全時間に亘っ
て乾燥剤が連続的にパージされる構成の空気乾燥機を使
用している。しかしながら、圧縮空気装置は、広範囲に
変化する圧縮機ローディングサイクルをもつ種々の用途
に使用されている。例えば、そのような多くの圧縮空気
装置は、一度に数時間連続的にハイウェイ速度で走行す
る大型の幹線輸送トラックのブレーキ装置の作動に使用
されているが、このような車両の圧縮機は車両の走行時
間の90％以上においてアンロード状態すなわち非作動状
態にある。このことは、パージ弁が殆ど連続的に開放さ
れており、従って乾燥剤を大気にベント（排出）させて
いるだけでなく、空気乾燥機の入口と圧縮機の出口とを
連通させているラインをもベントさせていることを意味
している。圧縮機の入口とターボチャージャの出口とを
連結することは一般的であり、従って、圧縮機には大気
圧又は大気圧以上の空気が最初に供給されるため、乾燥
剤の再生中、空気乾燥機の開放したパージ制御弁は、圧
縮機の入口空気を大気にベントする通路を形成する。こ
れにより、車両にターボチャージャ又はスーパーチャー
ジャが設けられている場合にはエンジンの作動効率が低
下してしまう。
この様な圧縮空気装置は、路線バスのブレーキ、ドア
等を作動させるのにも使用されている。これらの車両は
多量の圧縮空気を必要とし、空気圧縮機は滅多にアンロ
ード状態にはされない。空気乾燥機は、これがアンロー
ド状態すなわち非作動状態になっている場合にのみパー
ジされるため、長いチャージングサイクルをもつ圧縮空
気装置の空気の品質が低下され、エア作動形機器に悪影
響を与える。
本発明は、空気乾燥機のチャージングサイクル及びパ
ージングサイクルを制御する電子制御装置を設けること
により、従来技術の空気乾燥機に使用されている機械的
パージ弁に固有の問題を解決するものである。本発明の
圧縮空気装置はまた、リザーバ内に貯蔵された圧縮空気
の湿度を連続的にモニタリングする湿度制御装置をも有
している。この湿度制御装置は圧縮機のアンローディン
グ及び乾燥剤のパージングを開始して、乾燥剤を頻繁に
パージングさせ、高品質の空気を確保する。リザーバの
圧力レベルが危険性のあるほど低い場合にはパージング
を防止するオーバーライトが設けられている。
本発明の上記及び他の利点は、添付図面に関連して述
べる以下の記載から明らかになるであろう。
第１図は、本発明の教示に従って構成された空気乾燥
機のチャージ／パージ制御装置を備えた圧縮空気装置を
示す概略図である。
第２図は、第１図の圧縮空気装置に使用される電子制
御装置を示す概略図である。
図示のように、全体を番号10で示す圧縮空気装置は、
慣用的な自動車用の空気圧縮機12を有しており、該空気
圧縮機12は、入口すなわち吸込口14と、出口すなわち吐
出口16と、圧縮空気を必要としない時間（期間）は空気
圧縮機12をアンロードする慣用的なアンローダ18とを備
えている。アンローダ18は、ライン20を介して該アンロ
ーダ18に伝達される圧力信号に応答して圧縮機12のロー
ディング及びアンローディングを行う。圧縮機12は車両
のエンジン（図示せず）により駆動プーリ22を介して駆
動される。別の構成として、アンローダ18の代わりに、
駆動プーリ22に慣用的な設計の電磁クラッチ機構を設け
ることができる。従って、その場合には、アンローダ18
によってではなく、電磁クラッチ22の係合及び係合解除
により圧縮機12が作動状態及び非作動状態にされる。入
口14はエアクリーナ（図示せず）を介して大気と連通さ
せることができる。或いは、圧縮機12を駆動するエンジ
ンにターボチャージャ又はスーパーチャージャが設けら
れている場合には、入口14をこれらの装置の出口におけ
る加圧空気と連通させることもできる。
空気圧縮機12の出口すなわち吐出口16は、空気乾燥機
26を介して慣用的な貯蔵リザーバ24に連通している。空
気乾燥機26は、この中に収容された乾燥剤容器（キャニ
スタ）30を有している。空気乾燥機26の入口すなわち吸
込口32は空気乾燥機26内に空気を導入し、出口すなわち
吐出口34は貯蔵リザーバ24に連通している導管と通じて
いる。空気乾燥機26は、乾燥剤をパージさせるパージ弁
（空気抜き弁）35により大気に連通されている。パージ
弁35は、制御ポート27に通じる圧力信号により付勢さ
れ、空気乾燥機26のパージングを行う。
ライン20には慣用的なソレノイド弁36が設けられてお
り、該ソレノイド弁36はアンローダ18の制御ポートと貯
蔵リザーバ24とを連通させている。ソレノイド弁36は電
子制御装置38により制御される。電子制御装置38につい
ては、第２図に関連して後で詳述する。電子制御装置38
は、ソレノイド弁36に接続された出力ポート40と、パー
ジ制御弁28（該弁28もソレノイド制御される）に接続さ
れた別の出力ポート42と、運転室に取り付けられた警報
装置（図示せず）に接続された第３出力ポート44とを有
している。ソレノイド弁（パージ制御弁）28は慣用的な
三方ソレノイド弁であり、非付勢状態では空気乾燥機26
の制御ポート27を大気ベント29に連通させ、パージ制御
弁28とリザーバ24との間の連通を遮断する。しかしなが
ら、出力ポート42に信号が発生している場合にはパージ
制御弁28が付勢され、これにより、ベント29が閉鎖され
てリザーバ24と制御ポート27との間の連通が開始され、
空気乾燥機26のパージが行われる。電子制御装置38はま
た入力ターミナル54を有している。この入力ターミナル
54は貯蔵リザーバ24内の圧力レベルを測定し、該圧力レ
ベルに従って変化する圧力信号を発生する。
次に第２図を参照して、電子制御装置38の詳細を説明
する。圧力センサ56からの信号（該信号は入力ターミナ
ル54で受ける）は、低圧警報比較器60に伝達される。比
較器60は、圧力センサ56の出力と、入力62で受けた所定
の基準値とを比較し、圧力センサ56により発生された信
号の値が入力62に設定された閾値以下に低下した場合に
出力信号を発生する。比較器60からの出力信号は低圧警
報駆動回路64を付勢し、該駆動回路64はターミナル（第
３出力ポート）44に信号を発生する（この信号は、低圧
警報インジケータを作動させる）。
圧力センサ56の出力はまたは圧縮機アンローディング
比較器66にも伝達される。該比較器66は、圧力センサ56
の出力と、入力67に設定された所定の閾値とを比較す
る。センサ増幅器58の出力が入力67に設定された閾値を
超えると、比較器66は圧縮機アンローダ駆動回路72のタ
ーミナル70に伝達される圧力制御信号を発生する。圧縮
機アンローダ駆動回路72は、そのターミナル70の圧力制
御信号に応答してターミナル（出力ポート）40に圧縮機
制御信号を発生し、該圧縮機制御信号はソレノイド弁36
に伝達される。ソレノイド弁36は圧縮機制御信号に応答
して、リザーバ24とアンローダ18の入力ポートとの間の
連通を開放し、これにより、アンローダ18により圧縮機
12のアンローディングを行わせる信号を伝達する。駆動
プーリ22に電磁クラッチが設けられた別の実施例におい
ては、ターミナル40を直接電磁クラッチに接続し、該電
磁クラッチが、車両のエンジンによる駆動係合から圧縮
機12を解除させるように構成することもできる。圧縮機
アンローディング比較器66により圧力制御信号が発生さ
れると、入力67における基準レベルが既定の基準レベル
（当業者により良く知られているように、この既定の基
準レベルは所定の圧力レベルより低い）にシフトされ
る。従って、圧力信号が既定の圧力レベル以下に低下す
ると、圧力制御信号が終了する。
比較器66の出力は、空気乾燥機パージタイマ76の入力
ターミナル74にも接続されている。空気乾燥機パージタ
イマ76の別の入力ターミナル78は比較器80の出力に接続
されている。比較器80は、湿度センサ82により発生され
且つ入力ターミナル84に伝達された湿度信号を比較す
る。湿度センサ82は空気リザーバ24に取り付けられてお
り、該リザーバ24内に貯蔵された空気の湿度の関数とし
て変化する湿度信号を発生する。湿度センサ82は慣用的
なものであり且つ当業者に良く知られた形式のものであ
る。比較器80は、入力ターミナル84の信号と所定の基準
レベル入力とを比較する。基準レベル86は、リザーバ24
内の空気の所望の湿度レベル（すなわち、空気の含水率
が充分に低くて、空気中の水分がリザーバ24内に貯蔵さ
れた圧縮空気を使用する装置に悪影響を及ぼさない湿度
レベル）を示すものである。ターミナル84における湿度
信号が基準レベル86に設定されたレベル以上に増大する
と、比較器80が湿度制御信号を発生し、該湿度制御信号
はパージタイマ76の入力ターミナル78に伝達される。空
気乾燥機パージタイマ76はターミナル74又は78のいずれ
かの信号に応答して、空気乾燥機パージ駆動回路90に伝
達される信号を発生する。空気乾燥機パージ駆動回路90
はターミナル88からの信号に応答して、ターミナル（出
力ポート）42にソレノイド弁28を作動する信号を発生す
る。空気乾燥機パージタイマ76は所定時間だけ信号を発
生し、この所定時間の終時にターミナル88の信号を消失
させる。しかしながら、空気乾燥機パージタイマ76は、
そのリセットターミナル91の信号に応答して、所定時間
の終時以前にターミナル88の信号を消失させる。空気乾
燥機パージタイマ76のターミナル88の信号は圧縮機アン
ローダ駆動回路72のターミナル92にも伝達される。圧縮
機アンローダ駆動回路72は、ターミナル70に伝達された
圧力制御信号又はターミナル92に伝達されたパージ制御
信号のいずれかに応答して、ターミナル40に圧縮機制御
信号を発生する。
空気乾燥機パージタイマ76のリセットターミナル91
は、リセット圧力比較器94の出力に接続されている。こ
の比較器94の入力は、圧力センサ56により発生されるタ
ーミナル54の圧力信号に接続されている。比較器94は、
圧力信号と、入力96のリセット圧力限度とを比較する。
入力96のこのリセット圧力限度は、リザーバ24内の圧力
レベルをこれ以下には低下させるべきではない低い圧力
を表す。
作動に際し、低圧警報駆動回路64がリザーバ24内の危
険性のある低圧レベルに応答して比較器60により作動さ
れ、運転者に装置の故障を警告する。リザーバ24内の圧
力レベルが比較器66の入力ターミナル67における所定の
圧力レベルまで上昇すると、空気圧縮機12を非作動状態
にしなければならない。従って、比較器66は、圧縮機ア
ンローダ駆動回路72のターミナル70に伝達される圧力制
御信号を発生する。圧縮機アンローダ駆動回路72は、タ
ーミナル70の信号に応答してソレノイド弁36を作動し、
上記のように空気圧縮機12をアンローディングする圧縮
機制御信号をターミナル40に発生する。
比較器66からの信号はまた、空気乾燥機パージタイマ
76のターミナル74に伝達される。空気乾燥機パージタイ
マ76はターミナル74の信号に応答して、ターミナル88に
前述の信号を所定時間発生する。この信号は空気乾燥機
パージ駆動回路90に伝達され、該駆動回路90は、前述の
ようにパージ制御弁28を付勢するパージ制御信号を出力
ターミナル42に発生する。ターミナル88の信号は圧縮機
アンローダ駆動回路72のターミナル92にも伝達される。
リザーバ24内の圧力が既定の基準レベル（該基準レベル
において、比較器66はタイマ76がタイムアウトする前に
圧力制御信号を消失させる）以下に低下すると、圧縮機
12が非作動状態にされる。これは、圧縮機アンローダ駆
動回路72がターミナル92の信号に応答して、ターミナル
70に信号が存在しない場合でもターミナル40に圧縮機制
御信号を維持するからである。従って、リザーバ24内の
圧力レベルが比較器94のターミナル96に確立された危険
性のある低いリセットレベルまで低下しない限り、圧縮
機12のアンローディング時の空気乾燥機26の完全な再生
が保証される。リザーバ24内の圧力レベルがターミナル
96のリセット圧力レベル以下に低下すると、比較器94は
空気乾燥機パージタイマ76のリセットターミナル91に伝
達される信号を発生する。空気乾燥機パージタイマ76
は、リセットターミナル91の信号に応答してタイマをリ
セットし、これによりタイマ76がタイムアウトする前に
空気乾燥機パージサイクルを終了させる。
リザーバ24内の圧力レベルが所定の圧力レベル以下に
維持され、このため比較器66により圧縮機制御信号が発
生されない場合でも、リザーバ24内の圧縮空気の湿度レ
ベルが比較器80のターミナルに設定された所定の設定値
を超えるならば、空気乾燥機26の再生が行われる。湿度
センサ82が、湿度設定点86の湿度レベルを超える湿度レ
ベルを表す信号を発生する場合には、比較器80はタイマ
76のターミナル78に伝達される湿度制御信号を発生す
る。タイマ76はターミナル74又はターミナル78のいずれ
かの信号に応答するため、パージタイマ76は、過大の湿
度レベルに応答してそのタイミングサイクルを開始す
る。従ってターミナル88に制御信号が発生し、該制御信
号は、空気乾燥機パージ駆動回路90（該駆動回路90は、
パージ制御弁28を作動させて乾燥剤のパージを行わせる
パージ制御信号をターミナル42に発生する）と、圧縮機
12をアンロードすなわち非作動状態にすべくソレノイド
弁36を作動する圧力制御信号をターミナル40に発生する
圧縮機アンローダ駆動回路72のターミナル92との両方に
伝達される。圧縮機アンローダ駆動回路72はタイマ76か
らの信号に応答し、空気リザーバ24内の圧力レベルが、
比較器66が圧力制御信号を発生する圧力レベル以下にあ
る場合でも圧縮機12をアンローディングすなわち非作動
状態にする。従って、圧力レベルが入力96に設定された
リセット圧力レベル以上に維持される限り、リザーバ24
内に高品位の空気が確保される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クリーダー ロバート デイル アメリカ合衆国 オハイオ州 44880 サリヴァン ロード 581 タウンシッ プ ７ (56)参考文献 特開 昭62−72128（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−65635（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01D 53/26 101 B60T 17/00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】圧縮空気装置であって、 空気を圧縮する空気圧縮機（12）と、圧縮空気を貯蔵す
    る貯蔵リザーバ（24）とを備え、前記空気圧縮機（12）
    が前記貯蔵リザーバ（24）に連結された圧縮空気出口
    （16）と、圧縮機制御信号に応答して前記貯蔵リザーバ
    （24）内の圧力レベルが所定の圧力レベルに到達すると
    前記空気圧縮機（12）を非作動状態にし且つ前記貯蔵リ
    ザーバ（24）内の圧力レベルが既定の圧力レベルまで低
    下すると前記空気圧縮機（12）を再び作動状態にする非
    作動状態化手段とを有し、 さらに、前記圧縮空気出口（16）と前記貯蔵リザーバ
    （24）との間に連結され前記貯蔵リザーバ（24）に連通
    している前記圧縮空気に同伴された水分を除去する空気
    乾燥機（26）を備え、該空気乾燥機（26）が、前記空気
    圧縮機（12）が非作動状態にされたとき周期的なパージ
    ングを要する乾燥剤（30）と、パージングング制御信号
    に応答して前記乾燥剤（30）をパージングするパージン
    グ弁手段（35）と、前記貯蔵リザーバ内の前記圧縮空気
    の水分を連続的に検出し前記パージング制御信号を生成
    する湿度制御手段（38、82）であって、前記リザーバ内
    の前記圧縮空気の水分が所定のレベルを超えると前記乾
    燥機（26）をパージングする湿度制御手段（38、82）と
    を有する圧縮空気装置であって、 前記湿度制御手段（38、82）が、さらに、前記圧縮機
    （12）をアンローディングするように前記圧縮機制御信
    号を生成するものであり、前記圧縮空気装置が、前記リ
    ザーバ（24）内の圧力レベルが、前記所定のレベルより
    低い所定リセット圧力レベルより低くなったとき、リセ
    ット信号を生成する手段（56、38）と、該リセット信号
    に応答して前記パージ制御信号を停止させ前記圧縮機制
    御信号により前記圧縮機（12）を作動状態にする手段
    （28）とを有し、これによって、リザーバ圧力が低いと
    きには前記空気乾燥機のパージングを防止することを特
    徴とする圧縮空気装置。
  2. 【請求項２】前記湿度制御手段（38、82）が、前記貯蔵
    リザーバ内の圧縮空気の湿度レベルの関数として変化す
    る湿度信号を生成する検出手段（82）と、前記湿度信号
    を、基準湿度値を示す信号と比較し、そして、前記湿度
    信号が前記基準湿度値を越える湿度レベルを示すときに
    は湿度制御信号を生成する手段（80）と、前記湿度制御
    信号およびリセット信号に応答して、前記リセット信号
    が生成されない場合に、前記圧縮機制御信号およびパー
    ジング制御信号を生成する手段（72、90）とを有してい
    る、請求の範囲第１項に記載の圧縮空気装置。
  3. 【請求項３】前記空気圧縮装置が、前記パージング制御
    信号の生成後に、所定時間の経過後の前記湿度制御信号
    に応答して、前記圧縮機制御信号およびパージング制御
    信号を停止させる手段（76）を更に有している、請求の
    範囲第２項に記載の圧縮空気装置。
  4. 【請求項４】前記圧縮空気装置が、前記リザーバ（24）
    内の圧力レベルを検出し且つ前記リザーバ（24）内の圧
    力レベルに応じて変化する圧力信号を生成する圧力検出
    手段（56）と、該圧力信号に応答して、前記リザーバ
    （24）内の圧力レベルが所定レベルを超えたときに圧力
    制御信号を生成する手段（66）と、前記圧力制御信号お
    よび湿度制御信号の両方に応答する手段（72、90）であ
    って、前記圧力制御信号および湿度制御信号のいずれか
    の生成に応答して、前記圧縮機制御信号およびパージン
    グ制御信号を生成する手段（72、90）とを、更に、有し
    ている請求の範囲第２項に記載の圧縮空気装置。
  5. 【請求項５】前記圧縮制御信号および前記湿度制御信号
    のいずれかの生成に応答して、前記パージング制御信号
    を所定時間、制限する手段（76）を更に有している請求
    の範囲第４項に記載の圧縮空気装置。
JP50963790A 1990-04-12 1990-06-26 湿度制御装置を備えた空気乾燥機用のチャージ／パージ制御装置 Expired - Fee Related JP3179477B2 (ja)

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