JP5344700B2 - 圧縮空気装置を制御する方法ならびに該方法を使用するための制御器および圧縮空気装置 - Google Patents

Description

本発明は、圧縮空気装置を制御する方法に関する。

特に、本発明は、少なくとも一つの共通の制御できる要素を有する複数の圧縮空気ネットワークから成る圧縮空気装置を制御する方法に関する。

圧縮空気装置という言葉は、ここでは圧縮ガスを使用する任意の装置を意味するものとする。この圧縮ガスは、必ずしも圧縮空気のみには限定されない。

従来、一つまたは複数の圧縮空気ユーザーが前記圧縮空気ネットワークに接続されているかいないかにもとづいて、前記圧縮空気ネットワークの共通の遮断弁を手動で開放または閉鎖することだけが公知である。

そのような公知の方法の欠点は、かなり費用がかかるということである。作業者が常に前記弁の開放と閉鎖のために準備していなければならないからである。

そのような公知の方法のもう一つの欠点は、前記圧縮空気ネットワークの要素が多量のエネルギーを消費し、割合に速く摩耗し、また、供給される圧縮空気の圧力、流量、温度および/または露点が割合に大きく変動する、ということである。

本発明の目的は、前記およびその他の欠点のひとつまたはいくつかを克服することである。

そのために、本発明は、
少なくとも一つの共通に制御できる要素を有する複数の圧縮空気ネットワークから成る圧縮空気装置を制御する方法であって、
前記圧縮空気ネットワークのうち少なくとも一つに関する測定データにもとづいて、少なくとも前記共通の要素が、少なくとも一つの制御器によって制御されること、
を特徴とする方法、
に関する。

本発明によるそのような方法の利点は、前記共通の制御できる要素の連続調節を行うことにより、エネルギー消費を少なくすることができ、供給される圧縮空気の圧力、流量および/または露点の変動が防がれる、ということである。

その結果、この圧縮空気装置においては、柔軟性が大きく、入手費用が小さく、運転費用が小さくなる。

本発明によるそのような方法のもう一つの利点は、作業員を少なくすることができる一方で、正確な連続制御ができる、ということである。

制御は、前記圧縮空気ネットワークのうち少なくとも一つに関する測定データにもとづいて行われるので、圧縮空気ユーザーの必要に非常に迅速かつ正確に応じることができ、また、供給される圧縮空気の多数の物理的状態パラメータをチェックすることができる。

本発明は、また、
複数の圧縮空気ネットワークの部分である少なくとも一つの共通に制御できる要素への接続がなされている制御器であって、
前記制御器が、一つのアルゴリズムを備え、このアルゴリズムが、前記圧縮空気ネットワークのうち少なくとも一つに関する測定データにもとづいて、前記方法により、少なくとも前記共通の要素を制御すること、
を特徴とする制御器、
にも関する。

最後に、本発明は、さらに、
少なくとも一つの共通に制御できる要素を有する複数の圧縮空気ネットワークから成る、前記方法を適用する圧縮空気装置であって、
少なくとも前記共通の制御できる要素が、該要素を制御するための少なくとも一つの制御器に接続されていること、
を特徴とする圧縮空気装置、
にも関する。

以下、本発明の特徴をさらに十分に説明するために、本発明の方法の好ましい実施形態について、添付の図面を参照しつつ説明する。

この場合、前記圧縮空気装置は二つの圧縮空気ネットワーク2および3から成る。

ここでは、第一の圧縮空気ネットワーク2は、第一の圧縮機4および該第一の圧縮機と並列に接続された第二の圧縮機5を有する。これらの圧縮機は、それぞれの出口流路に接続され、第一の圧縮空気管6によって、圧力センサー8に接続された第一の圧力容器7に接続されている。

前記第一の圧力容器7は、その出口を通じて、同一の圧力要件を有する第一および第二の圧縮空気ユーザー9および10それぞれに接続されている。

最後に、第一の圧縮空気ネットワーク2は、第三の圧縮機11を有し、該圧縮機11の出口は、制御できる弁12を通じて、圧縮機4および5と第一の圧力容器7との間で前記第一の圧縮空気管6に接続されている。

第二の圧縮空気ネットワーク3は、第四の圧縮機13および該第四の圧縮機と並列に接続された第五の圧縮機14を有し、前記圧縮機13および14それぞれの出口は、共通の第二の圧縮空気管15により、第二の圧力容器16に接続されている。圧力容器16には、圧力センサー17が備えられ、また、容器16の出口は第三の圧縮空気ユーザー18に接続されている。この場合、ユーザー18は、前記第一および第二の圧縮空気ユーザー9および10とは異なる圧力要件を有するが、必ずしもそうでなくても良い。

最後に、前記第三の圧縮機11は、第二の圧縮空気ネットワーク3にも属しており、圧縮機11の出口側は、制御される弁19を通じて、前記圧縮機13および14と第二の圧力容器16との間で、前記第二の圧縮空気管15に接続されている。

ここでは、前記圧縮機4、5、11、13および14のそれぞれは、制御できるようにされている。たとえば、制御器20に接続された、回転速度が調節できるモーター(図示せず)によって、公知のやり方で駆動される。

ここでは、前記弁12および19も制御できるようにされている。たとえば、やはり前記制御器20に接続されたサーボモーター(図示せず)によって、駆動される。

ここでは、前記圧力センサー8および17も、前記制御器20に接続されている。

圧縮空気装置1を制御する方法の特徴は、圧縮空気ネットワーク2および3のうち少なくとも一つによって与えられる測定データにもとづいて、この場合、圧力センサー8および17によって与えられる測定データにもとづいて、前記制御器20が、少なくとも共通の圧縮機11を制御し、また好ましくは、必ずしも必要ではないが、制御できる弁12および19をも制御する。

ここでは、他の圧縮機4、5、13および14もこの制御器20によって制御されるが、本発明においては、これは必ずしも必要でない。

圧縮空気装置を制御する本発明の方法は、好ましくは、集中制御とする。すなわち、少なくとも一つの制御器が、圧縮空気装置1のすべての制御される要素の動作条件を決定する。

しかし、明らかに、本発明の方法では、分散制御も使用できる。その場合、複数の制御器が使用され、これらのうちどれかが、すべての制御できる要素の動作条件を決定するということはない。

また、本発明の方法は順次的なものとすることができ、このとき、圧縮空気装置1のいくつかの制御可能要素を所定の順序に配列して制御する。

そのような順次的な方法の場合、いつでも、すでに作動している要素によって圧縮空気ユーザー9、10および/または18の需要に合わせることができないとき、あるいはまた、圧縮空気装置1の十分な作動状態が保証できないときには、前記順序における後続要素が作動させられる。

逆に、前記圧縮空気ユーザー9、10および/または18の需要に合わせるのに、要素すべての作動はもはや必要でない場合、前記順序における最後の要素がオフにされる。

本発明においては、異なった種類の要素、たとえば圧縮空気供給源、圧縮空気ユーザー、圧縮空気用の処理装置および圧縮空気弁を、要素の種類ごとに別々に順序配列することができるが、これらの異なった種類のものを区別しないで順序配列することもできる。

本発明においては、それぞれの順序は作業者が設定することができ、かつ/または決定できる変数、たとえば非限定例として、時刻、日付、圧力、流量、露点、空気の質および/または温度のうち一つまたは複数のものにもとづいて決定することができる。

本発明の独自の特徴によれば、圧縮空気装置1のそれぞれの制御できる要素を制御し、各要素がある時間間隔だけ作動して、これらの異なる要素の摩耗が交互に起こるようにし、圧縮空気装置1の寿命が延びるようにすることができる。

前記時間の設定値は、作業者が入力することができ、かつ/またはこれらの設定値は、決定できる変数、たとえば非限定例として、時刻、日付、圧力、流量、露点、空気の質および/または温度のうちの一つまたは複数のものにもとづくものとすることができる。

本発明の方法においては、好ましくは、圧縮空気装置1のそれぞれの要素の保守が確実に同時に実施できるようなアルゴリズムが実行される。

圧縮空気装置1のそれぞれの要素の制御は、保守要件に影響するいろいろなパラメータにもとづいて実行でき、たとえば特に、作動時間数および作動条件にもとづいて実行できる。

本発明の好ましい特徴によれば、圧縮空気装置1の制御のための方法に対して、エネルギー節約アルゴリズムが使用される。このアルゴリズムにおいては、圧縮空気装置1の少なくとも一部の最適エネルギー消費が、この装置の要素の一つまたはいくつかのものの動作点を、エネルギー消費が最小限に抑えられ、しかも圧縮空気装置1の十分な動作が保証されるように設定することによって得られる。

一つの選択肢として、本発明の方法は、圧縮空気装置1の要素が、運転費用、たとえば圧縮空気装置1の要素および/または圧縮空気装置1の全体のエネルギー消費、保守、修理と交換、その他の費用が常に最小限に抑えられるようなやり方で制御されるように実施することができる。

最後に、本発明の方法の使用のために、一つの制御アルゴリズムを使用し、前記制御器20により、圧縮空気装置1が、一つまたはいくつかのパラメータが、たとえば非限定例として、温度、圧力、露点、体積、空気の質および流量がある目標値(directional value)に一致するように制御されるか、または、適当な要素を制御することにより、これらのパラメータのうち一つまたはいくつかがある範囲内に保たれるように制御されるようにすることができる。

ここに示す例では、圧縮空気ネットワーク2および3の共通要素は、圧縮機11であるが、明らかに、本発明はそのようなものに限定されるものではなく、前記共通に制御できる要素は、各種要素、すなわち、圧縮空気ユーザー、圧縮空気供給源、圧縮空気用の処理装置、または圧縮空気弁の少なくとも一つまたはこれらの組合せとすることができる。

圧縮空気ユーザーという言葉は、あらゆる圧縮空気を使用するもの、たとえば圧縮空気工具を意味する。

圧縮空気供給源という言葉は、圧縮ガスの任意の供給源、たとえばスクリュータイプ圧縮機、ピストン圧縮機、ファン、その他を意味するが、これらの供給源は圧縮空気の供給源に限られず、他の任意の種類の圧縮ガスの供給源を意味しうるものとする。

圧縮空気用の処理装置という言葉は、圧縮空気の質または物理パラメータを変えることを意図する任意の装置、たとえば乾燥機、熱交換器、フィルター、水分および油分離器、その他を意味する。

圧縮空気弁という言葉は、制御できる弁、弁、遮断弁、混合栓(mixing tap)、絞り弁、その他の任意の可能な実施形態を意味する。

ここに示した例では、前記圧縮機4、5、11、13および14、弁12および19ならびに圧力センサー8および17は、導線(physical pipe)によって、前記制御器20に接続されている。明らかに、そのような接続は、無線で行うこともでき、また、必ずしも直接の接続とする必要はなく、間接に、たとえば独立した通信装置によって、接続することもできる。

本発明においては、圧縮空気ネットワーク2および3のそれぞれの要素ならびに制御器20は、通信ネットワークによって通信することもできる。

明らかに、前記制御器20は独立の装置とすることができるが、また、内蔵要素とすることもできる。これらの内蔵要素は、演算装置、メモリ、スクリーン、周辺装置および/またはデータ入力のためのセンサーおよび/または信号の送受信のための通信部品のうちの一つまたはいくつかから成ることができるが、そうでなくても良い。

当然のことながら、本発明の方法は、一つだけの制御器20の使用に限定されるものではなく、複数の制御器を使用して、圧縮空気装置1の共通要素または非共通要素を制御することができる。

本発明は、例として説明した方法のみに限定されるものではない。逆に、圧縮空気装置を制御する本発明の方法ならびに該方法を使用するための制御器および圧縮空気装置は、本発明の範囲を逸脱することのないあらゆる種類の変形を加えて具体化することができる。

本発明の方法によって制御される圧縮空気装置1を示す図である。

1 圧縮空気装置
2 第一の圧縮空気ネットワーク
3 第二の圧縮空気ネットワーク
4 第一の圧縮機
5 第二の圧縮機
6 第一の圧縮空気管
7 第一の圧力容器
8 圧力センサー
9 圧縮空気ユーザー
10 圧縮空気ユーザー
11 第三の圧縮機
12 制御できる弁
13 第四の圧縮機
14 第五の圧縮機
15 第二の圧縮空気管
16 第二の圧力容器
17 圧力センサー
18 第三の圧縮空気ユーザー
19 制御される弁
20 制御器

Claims (16)

1. 第一の圧縮空気管(6)を介して第一の圧力容器(7)に接続する１つ以上の第一の圧縮機(4, 5)を有する第一の圧縮空気ネットワーク(2)と、第二の圧縮空気管(15)を介して第二の圧力容器(16)に接続する１つ以上の第二の圧縮機(13, 14)を有する第二の圧縮空気ネットワーク(3)と、から成る圧縮空気装置を制御する方法であって、前記第一及び第二の圧縮空気ネットワーク(2および3)が少なくとも一つの共通に制御できる要素を有する、方法において、
   前記圧縮空気ネットワーク(2および3)のうち少なくとも一つに関する測定データにもとづいて、少なくとも前記共通の要素(11)が、少なくとも一つの制御器(20)によって制御されること、
   を特徴とする方法。
2. 当該共通要素が、各種要素、すなわち、圧縮空気ユーザー、圧縮空気供給源(11)、圧縮空気のための処理装置または圧縮空気弁のうち少なくとも一つから成ることを特徴とする請求項1に記載の方法。
3. 当該圧縮空気ネットワーク(2および3)が、少なくとも一つの制御器(20)によって制御される複数の共通要素を備えていることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
4. 集中制御されており、言い換えると、少なくとも一つの制御器が圧縮空気装置(1)のすべての制御される要素の動作条件を決定することを特徴とする請求項1から3の中のいずれか一つに記載の方法。
5. 分散制御されており、言い換えると、複数の制御器が使用され、これらのうちどれも、圧縮空気装置(1)のすべての制御できる要素の動作条件を決定することはないということを特徴とする請求項1から3の中のいずれか一つに記載の方法。
6. 順次的なものであり、言い換えると、圧縮空気装置(1)の当該制御できる要素のいくつかを、所定の順序に並べ、圧縮空気ネットワーク(2および3)の圧縮空気消費量にもとづき、前記順序にしたがって、当該制御できる要素のスイッチをオンもしくはオフすることを特徴とする請求項1から5の中のいずれか一つに記載の方法。
7. いろいろな種類の要素が種類ごとに別々に順序配列されることを特徴とする請求項6に記載の方法。
8. いろいろな種類の要素が種類にかまわずに順序配列されることを特徴とする請求項6に記載の方法。
9. 当該制御できる要素のいろいろな順序が作業者によって設定され、かつ/または、決定できる変数にもとづいて、たとえば非限定例として、時刻、日付、圧力、流量、露点、空気の質および/または温度のうち一つ以上のものにもとづいて、定められることを特徴とする請求項6に記載の方法。
10. 圧縮空気装置(1)のいろいろな制御できる要素が、それぞれがある時間間隔だけ動作するように制御されることを特徴とする請求項1から9の中のいずれか一つに記載の方法。
11. 圧縮空気装置(1)の要素が、環境パラメータにもとづいて、前記要素が同時に動作状態になるように制御され、これらの要素の保守を同時に行うことができることを特徴とする請求項1から10の中のいずれか一つに記載の方法。
12. エネルギー節約アルゴリズムを使用し、それにより、圧縮空気装置(1)の少なくとも一部の最適エネルギー消費が、装置(1)の一つまたは複数の要素の動作点を、エネルギー消費が最小限に抑えられるように設定することによって得られることを特徴とする請求項1から11の中のいずれか一つに記載の方法。
13. 運転費用、たとえば、圧縮空気装置(1)の要素および/または圧縮空気装置全体のエネルギー消費費用、保守費用、修理と交換にかかる費用、その他が常に最小限に抑えられることを保証するアルゴリズムを備えることを特徴とする請求項1から12の中のいずれか一つに記載の方法。
14. 制御アルゴリズムを使用し、それにより、圧縮空気装置(1)が、当該制御器(20)によって圧縮空気装置(1)の適当な要素を制御することにより、一つまたは複数のパラメータがある目標値に一致するか、あるいはこれらのパラメータの一つまたは複数のものがある範囲内に保たれるように制御されることを特徴とする請求項1から13の中のいずれか一つに記載の方法。
15. 複数の圧縮空気ネットワーク(2および3)の部分である少なくとも一つの共通に制御できる要素への接続がなされている制御器であって、
    前記制御器(20)が、一つのアルゴリズムを備え、このアルゴリズムが、前記圧縮空気ネットワーク(2および3)のうち少なくとも一つに関する測定データにもとづいて、請求項1から14の中のいずれか一つに記載の方法により、少なくとも前記共通の要素(11)を制御すること、
    を特徴とする制御器。
16. 少なくとも一つの共通に制御できる要素を有する複数の圧縮空気ネットワーク(2および3)から成る圧縮空気装置であって、
    少なくとも前記共通の制御できる要素が少なくとも一つの制御器(20)に接続されて、請求項1から14の中のいずれか一つに記載の方法により、前記要素が制御されるようになっていること、
    を特徴とする圧縮空気装置。

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