JP4110093B2 - 圧縮気体の供給のためのシステム、およびコンプレッサーが圧縮気体の供給のためのシステムにおいて作動状態であるか確認するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前提文に従う圧縮気体供給システム、および請求項５の前提文に従う、コンプレッサーが圧縮気体の供給のためのシステムにおいて作動しているか否かを確認するための方法に関する

圧縮空気供給システムは、一般に、コンプレッサー、圧縮空気ライン、および１つ以上の圧縮空気タンクを備え、これらは、コンプレッサーから供給される。このコンプレッサーは、通常、第１の制御部品により制御される。この制御部品は、コンプレッサーが作動している（すなわち、圧縮気体を圧縮空気タンクに供給する）場合に、コンプレッサーを第１の作動状態に設定し、そしてコンプレッサーが作動していない場合に、コンプレッサーを第２の非作動状態に設定するように配置される。例えば、米国特許第４ ８６３ ３５５号に見られるような公知の設計において、第１の制御部品は、タンクに接続された圧力センサに接続され、第１の制御部品は、圧力センサにより測定される圧力に依存して、コンプレッサーを作動状態または停止状態に設定する。

従って、先行技術は、圧縮気体の供給のためのシステムにおいてコンプレッサーを制御するためのシステムを備える。このようなシステムは、コンプレッサーが、実際に、このシステムにおいて、圧縮空気をタンクに供給するか否かを検証する可能性を欠く。このことは、コンプレッサーが正常運転しているのか、していないのかの認識が、制御システムから得ることが出来ないことを意味する。なぜならば、これは、コンプレッサーに対する起動の信号を送るのみであり、その後に、圧縮気体が、加圧タンクに送達されているか否かは無視されるからである。

（発明の簡単な開示）
本発明の目的は、コンプレッサーが圧縮気体を、システム内に備えられた加圧タンクに送達しているのか、していないのかを確認することが可能である、圧縮気体の供給のためのシステムを利用可能にすることである。

この目的は、請求項１の特徴付けの箇所に従う、圧縮空気の供給のためのシステムによって達成される。このシステムが、加圧タンクに配置される圧力センサに信号伝達の観点で接続される第２の制御部品を備え、そしてこの第２の制御部品が、コンプレッサーが、圧力センサにより記録された圧力、および加圧タンク内の圧力の変化を介して作動していることを確立するように配置されるという事実に基づいて、圧縮気体が加圧タンクに送達されているか否かを確認することが可能である。好ましい実施形態に従って、この認識は、圧縮空気の冷却のためのシステムを制御するために用いられ得る。第２の実施形態に従って、この認識はまた、コンプレッサーが、第１の制御部品および第２の制御部品からの制御指示と比較することにより、正常運転しているか否かに関する情報を提供するために用いられ得る。ここで、コンプレッサーが作動状態であることを第１の制御部品が示し、そしてコンプレッサーが停止状態にあることを第２の制御部品が示す場合（またはその反対）に、機能エラーが見出される。第３の実施形態に従って、この認識はまた、空気乾燥器内の乾燥剤カートリッジを交換するため、および／またはコンプレッサーを交換するための予防的整備に関する情報として用いられ得る。

これらの目的はまた、請求項５の特徴付けの箇所に従う方法により達成され得る。

本発明は、添付の図面を参照して以下により詳細に記載される。

（例示的実施形態）
図１は、圧縮気体の供給のためのシステムの模式図である。このシステムは、従来の型のコンプレッサー２を備え、従って、本明細書中ではあまり詳細には記載されない。コンプレッサー２は、アウトレットポート３を有し、このアウトレットポート３に対して、空気ライン４が接続される。この圧縮空気ラインは、１以上の加圧タンク６へのインレットポート５へ、アウトレットポート３を接続する。コンプレッサー２のアウトレットポートと加圧タンク６のインレットポート５との間に、１以上の作動状態構成部品（例えば、空気乾燥器）を接続することが可能である。このシステムは、さらに、第１の制御部品７を備え、この制御部品７は、従来の様式でコンプレッサー６を制御するように配置される。第１の制御ユニットは、従来の型であり、従って、本明細書中ではあまり詳細には記載されない。これは、例えば、以下の書類のいずれかに記載されるように設計される：日本国実用新案公開公報５９−１４８９１（１９８４）、日本国特許公開公報１５８３９２（１９８４）または米国特許第４ ８６３ ３５５号。従って、図１に示されるように、第１の制御部品は、加圧タンク６に配置された圧力センサ８に接続され得る。

従って、第１の制御部品は、コンプレッサーが作動するように制御され、それにより、圧縮気体が加圧タンクに送達される場合に作動位置、およびコンプレッサーが作動しないように制御される場合に作動停止位置を選ぶように配置される。従って、コンプレッサー２は、一方では、コンプレッサーが圧縮空気システムに圧縮空気を供給する場合に作動状態モードで作動し、そして他方では、コンプレッサーがシステムに圧縮空気を供給しない場合に解放または作動停止されるように設計される。このことは、当業者に周知の多数の方法で達成され得る。１つの実施形態に従って、バルブがコンプレッサー内に位置しているシリンダー空間の間で開けられ得、コンプレッサーの容積効率が低下する。従って、コンプレッサーは、この状態で、システム圧を超える圧力で圧縮空気を発生することが出来ない。第２の実施形態に従って、コンプレッサーのシリンダー空間を周囲の気圧に連絡するバルブが開けられる。第３の可能性は、解放可能なトランスミッションを介してコンプレッサーを駆動することである。

システムはさらに、第２の制御部品９を備え、この制御部品９は、信号伝達の観点から、加圧タンク６に配置された圧力センサ１０に接続される。加圧センサ１０は、第１の制御部品に使用される圧力センサからなり得るか、またはこれは、別個の圧力センサであり得る。好ましい実施形態では、別個の圧力センサが使用され、このセンサは、システムにおいてエラーが存在するか否かの検証の信頼性を増加させる。

第２の制御部品９は、いかに記載されるように、コンプレッサーが圧力センサにより記録される圧力、および加圧タンク中の圧力の変化によって、作動していることを確証するように配置される。

従って、実際には、コンプレッサーに対する制御信号を発生しない、第２の制御部品は、コンプレッサーが圧力センサ１０により作動していることを確証する。この圧力センサ１０は、加圧タンクに取り付けられ、加圧タンク６内の圧力および圧力変化を記録する。このことは、以下の事実により達成される：加圧タンク６において、第１の限界値未満の圧力を加圧センサ１０が記録する場合に、コンプレッサー２が作動していると第２の制御部品９が確証すること；加圧タンク６において、第２の限界値より上の圧力を圧力センサ１０が記録する場合に、コンプレッサーが作動していないと第２の制御部品９が確証すること；ならびに、加圧タンク６において、第１の限界値と第２の限界値との間の圧力を圧力センサ１０が記録し、かつ圧力が上昇していることをこのセンサ１０が記録する場合に、コンプレッサー２が作動していると第２の制御部品９が確証すること；および加圧タンク６において、第１の限界値と第２の限界値との間の圧力を圧力センサ１０が記録し、かつ圧力が低下しているか、または一定であることをこのセンサが記録する場合に、コンプレッサー２が作動していないと第２の制御部品９が確証すること。本発明の１つの実施形態に従って、制御部品はまた、圧力が下限値より上に上昇しない場合に、機能的エラーの危険性があると確証し、そして圧力が上限値よりも上に上昇する場合にエラーが存在すると確証するように配置される。

図２は、コンプレッサーが加圧タンク６に空気を供給している場合に、コンプレッサー２が作動状態位置で駆動されているか否かを決定する方法の模式図である。第１の工程４０は、加圧タンク内の圧力が第１の限界値Ｐ_ｍａｘの上であるか否かを決定する。Ｐ_ｍａｘの上である場合、コンプレッサーは作動停止状態である。第２の工程４１では、圧力が第２の限界値Ｐ_ｍｉｎ未満であるか否かを決定する。Ｐ_ｍｉｎ未満の場合、コンプレッサーは作動状態である。第３の工程４２において、タンクにおける圧力が上昇しているか否かが、注目される。圧力が上昇している場合、コンプレッサーは作動状態である。その他の場合は、コンプレッサーは作動停止状態である。

図３は、本発明に従う圧縮気体の供給のためのシステムが使用される、ファン制御により圧縮空気を冷却するためのシステムの模式図である。このシステムは、従来の型のコンプレッサー２を備え、従って、本明細書中であまり詳細には記載されない。コンプレッサー２は、アウトレットポート３を有し、このアウトレットポート３に対して、圧縮空気ライン４が接続される。この圧縮空気ラインは、第１の作動状態の構成部品１２のインレットポート１１へ、アウトレットポートを接続する。第１の作動状態の構成部品１２は、好ましくは、空気乾燥器からなる。空気乾燥器１２はまた、第１のアウトレットポート１３を有し、このアウトレットポート１３に対して、第２の圧縮空気ライン１４が接続される。第２の圧縮空気ライン１４は、空気乾燥器１２を、加圧タンク６に対するインレットポート５に連結する。その後、加圧タンク６は、一組の空気消費部品（示さず）を提供する。代替の実施形態では、第１の作動状態の構成部品は、回路分割バルブからなり、この回路分割バルブは、圧縮空気システムを、２つ以上の別々の回路に分割する。圧縮空気の供給のためのシステムはまた、１を超える加圧タンクを備え得る。示される例示的実施形態では、空気乾燥器１２はまた、第２のアウトレットポート１５を有し、このアウトレットポート１５は、第３の圧縮空気ライン１６によって、コンプレッサー２の解放機構に接続され、そしてこの解放機構に対する空気式信号を送達する手段として作動する。

圧縮空気の供給のためのシステムは、制御可能なファン１７を有する、このファンは、制御ユニット１８により制御される。ファン１７の制御は、ファン１７が、少なくとも作動および停止し得ような制御であるか、あるいは、この制御は、ファンの回転の速度が制御され得るような制御であり得る。本発明の１つの実施形態に従って、ファン１７は、速度調節された電気モーターにより駆動されるが、これはまた、可変トランスミッションを介して別の型のモーター（例えば、内燃機関２０）に機械的に連結され得る。この可変トランスミッションは、当業者に周知の様式で設計され得る。例えば、回転の速度は、モーター２０からファン１７の回転軸へと出力を伝達する、ビスカスクラッチを介して制御され得る。

示される例示的実施形態では、ファン１７は、内燃機関２０の冷却システム内に備えられる制御可能なファンである。この冷却システムは、内燃機関の内部に配置された一組の冷却チャネル（示さず）、インレットチャネルおよびアウトレットチャネル１８を備え、このインレットチャネルおよびアウトレットチャネル１８は、内燃機関２０からラジエター１９へと冷却液を導く。この冷却システムはまた、一般的に、インレットチャネルに取り付けられたポンプ２１を備える。ファン１７は、好ましくは、クーラー１９の下流に備え付けられ、このことは、このシステムが車両に取り付けられる場合、迫り来る風は、ラジエター１９に対して冷却効果を発揮することを意味する。

コンプレッサー２を第１の作動状態構成部品１２に接続する圧縮空気ライン４は、ファン１７により発生される空気の流れを通過するように位置付けられ、このことは、ファンが、コンプレッサーにより圧縮され、それにより加熱された空気を、第１の作動状態の構成部品１２に達する前に、冷却し得ることを意味する。圧縮空気ライン４は、好ましくは、コンプレッサーのアウトレットポート３と第１の作動状態構成部品のインレットポート１１との間で、連続的に下降する経路を有する方法で位置づけられる。このことは、水が集まることが出来るポケットが存在せず、それにより、寒冷な気候において、氷栓の形成が回避されることを意味する。連続的に下降する経路とは、平らな台の上に設置される場合、この平らな台とラインとの間の垂直の距離が、アウトレットポート３からインレットポート１１への経路に沿って減少することを意味することを意図する。

制御ユニット１８は、さらに、コンプレッサー２により送達される圧縮空気の冷却の必要性を確証し、そして冷却の必要性がある場合、制御可能なファン１７に対する作動信号を発生するように配置され、その結果、第１の作動状態構成部品は、コンプレッサーから供給された圧縮空気による熱的過負荷から保護される。

圧縮空気ラインに対する冷却の必要性は、コンプレッサー２の作動状態に関する情報から見積もられる。この情報は、コンプレッサーが作動状態であるか否かに関する情報を含み、作動状態とは、コンプレッサーが圧縮空気システムに空気を供給することを意味する。コンプレッサーの回転の速度に関する情報もまた用いられる。なぜならば、圧縮空気の温度は、回転の速度の増加に伴って上昇するからである。

従って、コンプレッサー２は、一方では、コンプレッサーが圧縮空気システムに圧縮空気を供給する作動状態オペレーティングモードにおいて作動するように設計され、他方では、コンプレッサーがこのシステムに供給を行わない場合、解放または作動状態停止となる。このことは、当業者が精通している多数の方法で行われ得る。１つの実施形態に従って、バルブがコンプレッサー内に位置付けられているシリンダー空間の間で開けられ得、この場合、コンプレッサーの容積効率が減少し、そしてこの状態でのコンプレッサーは、システム圧を超える圧力において圧縮空気を発生することが出来ない。第２の実施形態に従って、コンプレッサーのシリンダー空間を周囲の気圧と連絡するバルブが、解放される。第３の可能性は、解放可能なトランスミッションによりコンプレッサーを駆動することである。

制御ユニット１８は、上記に従って、第２の制御部品９を備え、これは、コンプセッサーに対する制御信号を実際に発生することなく、タンク６内の圧力および圧力変化を記録する、圧力タンク６に取り付けられる圧力センサ１０によって、コンプレッサーが作動していると確証する。圧力センサが第１の限界値よりも低い圧力を、圧力タンク内で記録する場合、コンプレッサーが作動していると、制御ユニットが確証するという事実；圧力センサが第２の限界値よりも高い圧力を、圧力タンク内で記録する場合、コンプレッサーが作動していないと、制御ユニットが確証するという事実；ならびに、圧力センサが第１の限界値と第２の限界値との間の圧力を、圧力タンク内で記録し、かつこのセンサが圧力の上昇を記録する場合、コンプレッサーが作動していると、制御ユニットが確証するという事実；および圧力センサが第１の限界値と第２の限界値との間の圧力を、圧力タンク内で記録し、かつこのセンサが圧力低下または一定圧力を記録する場合、コンプレッサーが作動していないと、制御ユニットが確証するという事実によって、達成される。

図４は、本発明の１つの実施形態に従う、冷却の必要があるか否かを確証するために行われる、工程の概略的な表示である。第１の方法工程３０は、コンプレッサー２が空気をこのシステムに供給しているか否かを確証する。コンプレッサーが作動していない場合、冷却の必要性はない。第２の工程３１は、コンプレッサーの回転速度が特定の限界値を超えているか否かを決定する。コンプレッサーが内燃機関によって駆動される、１つの実施形態において、この内燃機関の回転速度は記録され、回転速度が内燃機関のアイドリング速度（これは、約７００ｒｐｍの速度に対応する）を越える場合に、冷却の必要性があり得る。第３の工程３２は、車外温度が特定の限界値を超えるか否かを決定する。車外温度がこの限界値を超えた場合にのみ、冷却の必要性がある。１つの実施形態に従って、この限界値は、０℃に設定される。第４の工程３３は、圧縮気体システムが取り付けられている車両が限界値を超えた速度で走るか否かを決定する。この速度がこの限界値より低い場合にのみ、冷却の必要性がある。１つの実施形態に従って、この限界値は、５０ｋｍ／時間に設定される。工程１〜４に従うチェックが実行され、そして肯定的回答を得る場合、第５の工程３４において、制御ユニットは、電気制御されたファンに対する作動信号を発生する。

図５は、冷却の必要性があるか否かを確証するための代替の実施形態を示す。第１の方法工程３０において、コンプレッサー２が空気をこのシステムに供給するか否かが確証される。このことは、上記の方法のうちの１つに従って確証され得る。コンプレッサーが作動していない場合、冷却の必要性はない。第２の工程３１では、コンプレッサーの回転速度が、特定の限界値を超えているか否かが決定される。コンプレッサーが内燃機関により駆動される１つの実施形態において、内燃機関の回転速度は記録され、そして回転速度が内燃機関のアイドリング速度（これは、約７００ｒｐｍの速度に対応する）を超える場合に、冷却の必要性があり得る。第３の工程３５において、車外温度Ｔおよび車両速度のパラメーターが、速度および車外温度のパラメーターにおける制御関数についての入力データとして使用される。これらの２つの値の組み合わせに依存して、冷却の必要性があるか否かを示す出力信号が発生される。第４の工程３６において、制御ユニット１８は、冷却の必要性がある場合に、制御可能なファンに対する作動信号を発生する。

本発明の上記に示される実施形態に制限されるのではなく、添付の特許請求の範囲の範囲内で変更され得る。

図１は、圧縮気体の供給のためのシステムの模式図を示す。 図２は、圧縮気体の供給のためのシステムにおけるコンプレッサーが作動しているか、作動していないかを確立するための方法の模式図を示す。 図３は、ファン制御による圧縮空気の冷却のためのシステムの模式図を示す。ここで、本発明に従う圧縮気体の供給のためのシステムが用いられる。 図４は、冷却の必要性を確立するための方法の模式図を示す。 図５は、冷却の必要性を確立するための代替の方法の模式図を示す。

Claims (2)

1. 圧縮気体を供給するためのシステムであって、該システムは、１つ以上の圧力タンク（６）、コンプレッサー（２）を備え、該コンプレッサー（２）は、第１の制御部品（７）によって制御され得、かつ該圧縮気体を該圧力タンク（６）に供給するように配置され、ここで、該第１の制御部品（７）は、該コンプレッサー（２）が作動するように制御され、それによって圧縮気体が該圧力タンク（６）に送達される場合、作動状態を採用するように配置され、そして該コンプレッサー（２）が作動しないように制御される場合、非作動状態を採用するように配置されるシステムであって、
   該システムは、該圧力タンク（６）内に配置される圧力センサ（１０）に、信号伝達の観点で接続されている第２の制御部品（９）を備えること、ならびに、
   該第２の制御部品（９）は、該圧力センサ（１０）による、該圧力タンク（６）内の記録された圧力および該圧力タンク（６）内の圧力変化の分析によって、該コンプレッサー（２）が作動していると確証するように配置されること、
   によって特徴付けられ、（ｉ）該第２の制御部品（９）は、該圧縮センサ（１０）が上限界値より低い圧力を記録した場合、該コンプレッサー（２）が作動していると確証するように配置されることによって特徴付けられ、（ｉｉ）該第２の制御部品（９）は、該圧縮センサ（１０）が下限値より高い圧力を記録した場合、該コンプレッサー（２）が作動していないことを確証するように配置されることによって特徴付けられ、（ｉｉｉ）該第２の制御部品（９）は、該圧縮センサ（１０）が該上限値と該下限値との間の圧力を記録し、かつ該圧力センサ（１０）が、圧力の上昇を記録する場合、該コンプレッサー（２）が作動していると確証するように配置されること、ならびに（ｉｖ）該圧力センサ（１０）が、該上限値と該下限値との間の圧力を記録し、かつ該圧力センサ（１０）が、該圧力の降下または一定圧力を記録する場合、該コンプレッサー（２）が作動していないと確証することによって特徴付けられる、システム。
2. コンプレッサー（２）が、圧縮気体を供給するためのシステムにおいて作動しているか否かを確認するための方法であって、該方法は、以下：
   １つ以上の圧力タンク（６）；
   第１の制御部品（７）によって制御され得、かつ該圧力タンク（６）に圧縮気体を供給するように配置された、コンプレッサー（２）、
   を備え、ここで、該第１の制御部品（７）は、該コンプレッサー（２）が作動するように制御され、それによって該圧縮気体が該圧力タンク（６）に送達される場合、作動状態を採用するように配置され、そして該コンプレッサー（２）が作動しないように制御される場合、非作動状態を採用するように配置され、
   該方法は、
   圧縮センサ（１０）に、信号伝達の観点で接続されている第２の制御部品（９）が、圧力タンク（６）内の圧力および圧力変化を記録すること；
   該圧力センサ（１０）が上限値より低い圧力を記録する場合、該コンプレッサー（２）が作動していると、該第２の制御部品（９）が確証すること；
   該圧力センサ（１０）が下限値よりも高い圧力を記録する場合、該コンプレッサー（２）が作動していないと、該第２の制御部品（９）が確証すること；
   該圧力センサ（１０）が該上限値と該下限値との間の圧力を記録し、かつ該センサ（１０）が、圧力の上昇を記録する場合、該コンプレッサー（２）が作動していると、該第２の制御部品（９）が確証すること；
   該圧力センサ（１０）が該上限値と該下限値との間の圧力を記録し、かつ該センサ（１０）が、圧力の減少または一定圧力を記録する場合、該コンプレッサー（２）が作動していないと、該第２の制御部品（９）が確証すること、
   によって特徴付けられる、方法。

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