JP6065361B2 - 空気圧縮装置とその制御方法 - Google Patents
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Description
この空気圧縮装置は、空気とともに空気中の水分を同時に吸い込むため、圧縮空気には多量の水蒸気が含まれている。圧縮空気中の水蒸気量は、一定ではなく温度によって変化するため、使用環境における温度降下が激しいと水滴が発生する。このドレンが空圧機器に供給されると、故障の原因となるので、圧縮空気から水蒸気を除去して空圧機器に乾燥した圧縮空気を供給する必要がある。
そのため、乾燥した圧縮空気を得るために、冷凍式ドライヤが広く用いられている。冷凍式ドライヤは、管路途中に設置され、圧縮空気に含まれている水分を除去するための除湿装置として用いられるものである。
上記のような冷凍式ドライヤを用いる空気圧縮装置は、例えば、特許文献1に開示されている。
そのため、圧縮空気が水滴を含むのを防ぐために、空気圧縮装置用の冷凍式ドライヤは、常時運転させるという運用が行われていた。
しかし、この場合、冷凍式ドライヤによる消費電力が低減できないという問題点があった。
(A)圧力センサによって検出した圧縮空気の圧力が、停止圧力を上回った後に圧縮機及び冷凍式ドライヤを停止し、かつ圧縮機再起動圧力を下回ったときに、圧縮機を再起動し、
(B)さらに、圧縮機の再起動時に圧縮空気中に水滴を生じない温度まで冷凍式ドライヤの熱交換器を冷却するのに必要なドライヤ冷却必要時間を確保するように、冷凍式ドライヤの再起動を圧縮機の再起動よりも先行させ、
前記(B)において、圧力センサによって検出した圧力が、ドライヤ再起動圧力を下回ったときに、冷凍式ドライヤを再起動する、ことを特徴とする空気圧縮装置の制御方法が提供される。
(A)圧力センサによって検出した圧縮空気の圧力が、停止圧力を上回った後に圧縮機及び冷凍式ドライヤを停止し、かつ圧縮機再起動圧力を下回ったときに、圧縮機を再起動し、
(B)さらに、圧縮機の再起動時に圧縮空気中に水滴を生じない温度まで冷凍式ドライヤの熱交換器を冷却するのに必要なドライヤ冷却必要時間を確保するように、冷凍式ドライヤの再起動を圧縮機の再起動よりも先行させ、
前記(B)において、圧力センサによって検出した圧力が、所定のドライヤ再起動圧力を所定時間連続して下回ったときに、冷凍式ドライヤを再起動する。
(A)圧力センサによって検出した圧縮空気の圧力が、停止圧力を上回った後に圧縮機及び冷凍式ドライヤを停止し、かつ圧縮機再起動圧力を下回ったときに、圧縮機を再起動し、
(B)さらに、圧縮機の再起動時に圧縮空気中に水滴を生じない温度まで冷凍式ドライヤの熱交換器を冷却するのに必要なドライヤ冷却必要時間を確保するように、冷凍式ドライヤの再起動を圧縮機の再起動よりも先行させ、
前記(B)において、圧力センサによって検出した圧力が、ドライヤ再起動圧力を下回り、かつドライヤの停止時間が次のドライヤ起動までに必要なドライヤ停止必要時間を経過している場合に、冷凍式ドライヤを再起動する。
(A)圧力センサによって検出した圧縮空気の圧力が、停止圧力を上回った後に圧縮機及び冷凍式ドライヤを停止し、かつ圧縮機再起動圧力を下回ったときに、圧縮機を再起動し、
(B)さらに、圧縮機の再起動時に圧縮空気中に水滴を生じない温度まで冷凍式ドライヤの熱交換器を冷却するのに必要なドライヤ冷却必要時間を確保するように、冷凍式ドライヤの再起動を圧縮機の再起動よりも先行させ、
前記(B)において、
(B1)圧力センサによって検出した圧力についての圧力変化率を計測し、
(B2)前記圧力変化率に従った場合において、圧力センサによって検出した圧力が所定の圧縮機再起動圧力と等しくなる時間を計算し、
(B3)前記計算によって求めた時間が冷凍式ドライヤの冷却必要時間と等しくなったときに冷凍式ドライヤを再起動する。
前記空気圧縮装置が含む冷凍式ドライヤを停止するステップと、
前記空気圧縮装置の圧縮空気の圧力が、ドライヤ冷却必要時間を確保するように定めたドライヤ再起動圧力以下となった場合に、前記冷凍式ドライヤを再起動するステップと、
前記冷凍式ドライヤを再起動した後に、前記圧縮機を再起動するステップと、を有する。
冷凍式ドライヤと、を有する空気圧縮装置であって、
前記空気圧縮装置の圧縮空気の圧力が、ドライヤ冷却必要時間を確保するように定めたドライヤ再起動圧力以下となった場合に前記冷凍式ドライヤが再起動され、
前記冷凍式ドライヤが再起動された後に前記圧縮機が再起動される、空気圧縮装置が提供される。
また、本発明の実施形態によると、前記冷凍式ドライヤの再起動及び、前記圧縮機の再起動を行う制御装置をさらに備える。
この図において、本発明の空気圧縮装置10は、圧縮機1、タンク2、冷凍式ドライヤ3、圧力センサ4、制御装置5を備える。
タンク2は、圧縮機1において注入された液体(潤滑剤である水)を圧縮空気と分離するために用いられるものであり、脈動を抑止する効果がある。
例えば圧縮機はターボ圧縮機やレシプロ圧縮機等であってもよく、潤滑方法は油潤滑やドライ式であってもよい。
この冷凍式ドライヤ3は、例えば、圧縮空気を熱交換器により0℃近くまで冷却し、水分を凝縮させる方法等によって、圧縮空気から水分の除去を行う。
そのため、この冷凍式ドライヤ3は、一旦停止を行った場合には、熱交換器の温度が上昇して露点を確保できない状態になるため、圧縮機の再起動を行う前には除湿が可能である低温の状態に戻すことが好ましい。
圧縮空気の圧力は圧縮機1の運転又は停止状態によって変動するため、これを圧力センサ4によって計測することによって、制御装置5において、冷凍式ドライヤの再起動時点等を決定するための判断材料とすることができる。
これ以外にも、例えば冷凍式ドライヤ3について外部に設置する別置のものを用いる構成であってもよい。
従来は、圧力が所定の停止圧力PHを超えた後、設定された時間t1を経過すると圧縮機は自動停止し、その後圧力が所定の圧縮機再起動圧力PLを下回ったときに、圧縮機の運転を再開するように制御されていた。
また、冷凍式ドライヤについては、圧縮機がいつ再起動しても露点が確保できるように常時運転させていた。
これに対し、本発明においては、圧縮機の再起動時において露点を確保し、かつ、不必要なときには冷凍式ドライヤを停止させておくことが可能な制御を行っている。
この例においては、あらかじめ冷凍式ドライヤ3を再起動させる圧力について所定のドライヤ再起動圧力PDを設定しておき、圧縮機1と冷凍式ドライヤ3の停止後、圧力センサ4で計測した圧力が所定のドライヤ再起動圧力PDまで下がったときに冷凍式ドライヤ3を再起動させるものである。
その後、圧力センサ4で計測した圧力が所定の圧縮機再起動圧力PLまで下がったときに圧縮機1を再起動させるものである。
ここで「ドライヤ冷却必要時間ts1」とは、熱交換器内の温度を圧縮機再起動時に圧縮空気中に水滴を生じない温度まで冷却するのに必要な冷却時間である。この冷却時間が経過する前に圧縮機が再起動すると、冷却不足により圧縮空気の露点が確保できず、圧縮空気中に水滴が生じるおそれがある。
圧力センサ4で計測している圧力は、実際は細かく上下している。そのため、第1実施形態において、圧力センサ4で計測している圧力がドライヤ再起動圧力PDを下回っても、それが一時的な低下である可能性があり、かかる場合には、冷凍式ドライヤ3の再起動を早めてしまうことになるため、その分電力を無駄に消費してしまうことが考えられる。
そこで、この実施形態においては、圧力センサ4で計測している圧力が、ドライヤ再起動圧力PDを所定時間t2継続して下回ったときに冷凍式ドライヤ3の再起動を行うこととしたものである。
なおこの場合でも、圧縮機が再起動するまでにドライヤ冷却必要時間ts1を確保できるようにすることが望ましい。
冷凍式ドライヤ3を一旦停止させた後、これを再起動するためには、冷凍式ドライヤ3をドライヤ停止必要時間ts2の間停止させることが必要になる。
ここで「ドライヤ停止必要時間ts2」とは、ドライヤが1度停止してから、次のドライヤ起動までに必要な停止時間である。この停止時間が経過しないうちにドライヤを再起動すると、ドライヤが故障するおそれがある。
この場合、操作盤に警告メッセージを表示するなどして使用者に設定の見直しを促すようにしておくことが望ましい。
さらに、使用者が警告を確認するまでの期間は、それ以降の運用方法について、暫定的に冷凍式ドライヤ3を常時運転に切替える等の対策を講じることができる。
また、冷凍式ドライヤの頻繁な運転及び停止を行うことによる故障等を避けるために、再起動時のみではなく、運転を開始してから所定時間経過してない状態で再停止することも不可とするように制御してもよい。
なおこの場合でも、圧縮機が再起動するまでにドライヤ冷却必要時間ts1を確保できるようにすることが望ましい。
この図において、(A)は露点確保不良時の運転状態、(B)はその対策後の運転状態を示している。
上述した第1実施形態から第3実施形態において、図7(A)に示すように、ドライヤ再起動後、ドライヤ冷却必要時間ts1が経過する前に圧縮機が再起動した場合は、圧縮機再起動時のドライヤ熱交換器の冷却が不十分であるため、露点を確保することができない可能性がある。
この場合、図7(B)に示すように、ドライヤ再起動圧力PDを圧縮機停止圧力PHまでの範囲内で所定値ΔPだけ大きくして冷凍式ドライヤ3の先行起動タイミングを早めることで冷却時間を確保することができる。
所定値ΔPは、例えば予め設定するのがよい。
この実施形態は、圧縮機及び冷凍式ドライヤが停止状態に入った後において、圧力センサ4で計測している圧力の変化率を随時測定し、これを利用して冷凍式ドライヤ3の再起動時間を求めるものである。
(1)ある時刻tXの圧力をPX、Δt前の圧力とPXの差をΔpとする。この場合、tXでの圧力変化率はΔp/Δtとなる。
(2)圧力が所定の圧縮再起動圧力(PL)に達する時刻をtX+t3とすると、時間差t3は、t3=(PX−PL)・(Δt/Δp)で求められる。
(3)ドライヤ冷却必要時間ts1とt3を比較し、t3=ts1が成立した時、ドライヤを再起動する。
また、ドライヤ冷却必要時間ts1は、試験で求めても良いし、温度・湿度・圧力・運転状態等から求めても良い。
3 冷凍式ドライヤ、4 圧力センサ、
5 制御装置、6 外部制御装置、
10 空気圧縮装置
Claims (9)
- 冷凍式ドライヤを有する空気圧縮装置の制御方法であって、
(A)圧力センサによって検出した圧縮空気の圧力が、停止圧力を上回った後に圧縮機及び冷凍式ドライヤを停止し、かつ圧縮機再起動圧力を下回ったときに、圧縮機を再起動し、
(B)さらに、圧縮機の再起動時に圧縮空気中に水滴を生じない温度まで冷凍式ドライヤの熱交換器を冷却するのに必要なドライヤ冷却必要時間を確保するように、冷凍式ドライヤの再起動を圧縮機の再起動よりも先行させ、
前記(B)において、圧力センサによって検出した圧力が、ドライヤ再起動圧力を下回ったときに、冷凍式ドライヤを再起動する、ことを特徴とする空気圧縮装置の制御方法。 - 冷凍式ドライヤを有する空気圧縮装置の制御方法であって、
(A)圧力センサによって検出した圧縮空気の圧力が、停止圧力を上回った後に圧縮機及び冷凍式ドライヤを停止し、かつ圧縮機再起動圧力を下回ったときに、圧縮機を再起動し、
(B)さらに、圧縮機の再起動時に圧縮空気中に水滴を生じない温度まで冷凍式ドライヤの熱交換器を冷却するのに必要なドライヤ冷却必要時間を確保するように、冷凍式ドライヤの再起動を圧縮機の再起動よりも先行させ、
前記(B)において、圧力センサによって検出した圧力が、所定のドライヤ再起動圧力を所定時間連続して下回ったときに、冷凍式ドライヤを再起動する、ことを特徴とする空気圧縮装置の制御方法。 - 冷凍式ドライヤを有する空気圧縮装置の制御方法であって、
(A)圧力センサによって検出した圧縮空気の圧力が、停止圧力を上回った後に圧縮機及び冷凍式ドライヤを停止し、かつ圧縮機再起動圧力を下回ったときに、圧縮機を再起動し、
(B)さらに、圧縮機の再起動時に圧縮空気中に水滴を生じない温度まで冷凍式ドライヤの熱交換器を冷却するのに必要なドライヤ冷却必要時間を確保するように、冷凍式ドライヤの再起動を圧縮機の再起動よりも先行させ、
前記(B)において、圧力センサによって検出した圧力が、ドライヤ再起動圧力を下回り、かつドライヤの停止時間が次のドライヤ起動までに必要なドライヤ停止必要時間を経過している場合に、冷凍式ドライヤを再起動する、ことを特徴とする空気圧縮装置の制御方法。 - ドライヤ再起動圧力から圧縮機再起動圧力に至るまでの時間が、ドライヤ冷却必要時間よりも短い場合、ドライヤ再起動圧力を圧縮機停止圧力までの範囲内で高く再設定する、ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の空気圧縮装置の制御方法。
- ドライヤ再起動圧力から圧縮機再起動圧力に至るまでの時間が、ドライヤ冷却必要時間よりも短い場合は警告を発する、ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の空気圧縮装置の制御方法。
- 冷凍式ドライヤを有する空気圧縮装置の制御方法であって、
(A)圧力センサによって検出した圧縮空気の圧力が、停止圧力を上回った後に圧縮機及び冷凍式ドライヤを停止し、かつ圧縮機再起動圧力を下回ったときに、圧縮機を再起動し、
(B)さらに、圧縮機の再起動時に圧縮空気中に水滴を生じない温度まで冷凍式ドライヤの熱交換器を冷却するのに必要なドライヤ冷却必要時間を確保するように、冷凍式ドライヤの再起動を圧縮機の再起動よりも先行させ、
前記(B)において、
(B1)圧力センサによって検出した圧力についての圧力変化率を計測し、
(B2)前記圧力変化率に従った場合において、圧力センサによって検出した圧力が所定の圧縮機再起動圧力と等しくなる時間を計算し、
(B3)前記計算によって求めた時間が冷凍式ドライヤの冷却必要時間と等しくなったときに冷凍式ドライヤを再起動する、ことを特徴とする空気圧縮装置の制御方法。 - 空気圧縮装置が含む圧縮機を停止するステップと、
前記空気圧縮装置が含む冷凍式ドライヤを停止するステップと、
前記空気圧縮装置の圧縮空気の圧力が、ドライヤ冷却必要時間を確保するように定めたドライヤ再起動圧力以下となった場合に、前記冷凍式ドライヤを再起動するステップと、
前記冷凍式ドライヤを再起動した後に、前記圧縮機を再起動するステップと、を有する、空気圧縮装置の制御方法。 - 圧縮機と、
冷凍式ドライヤと、を有する空気圧縮装置であって、
前記空気圧縮装置の圧縮空気の圧力が、ドライヤ冷却必要時間を確保するように定めたドライヤ再起動圧力以下となった場合に前記冷凍式ドライヤが再起動され、
前記冷凍式ドライヤが再起動された後に前記圧縮機が再起動される、空気圧縮装置。 - 前記冷凍式ドライヤの再起動及び、前記圧縮機の再起動を行う制御装置をさらに備える、請求項8に記載の空気圧縮装置。
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