特表 2024-527694 搬送される流体質量流量を差圧測定により制御する方法及び流体が流れる設備

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-07-26

(54)【発明の名称】搬送される流体質量流量を差圧測定により制御する方法及び流体が流れる設備

(51)【国際特許分類】

   F04D 27/00 20060101AFI20240719BHJP

   F04D 29/00 20060101ALI20240719BHJP

【ＦＩ】

F04D27/00 101M

F04D29/00 A

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023577715

(86)(22)【出願日】2022-06-08

(85)【翻訳文提出日】2023-12-25

(86)【国際出願番号】 EP2022065525

(87)【国際公開番号】W WO2022263251

(87)【国際公開日】2022-12-22

(31)【優先権主張番号】102021115471.5

(32)【優先日】2021-06-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】518294616

【氏名又は名称】ベーエムアー・ブラウンシュバイキッシェ・マシネンバウアンシュタルト・ゲーエムベーハー

【氏名又は名称原語表記】ＢＭＡ Ｂｒａｕｎｓｃｈｗｅｉｇｉｓｃｈｅ Ｍａｓｃｈｉｎｅｎｂａｕａｎｓｔａｌｔ ＧｍｂＨ

(74)【代理人】

【識別番号】110003708

【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所

(72)【発明者】

【氏名】カスペルス、ゲラルト

(72)【発明者】

【氏名】ハフェマン、ハルトムート

【テーマコード（参考）】

3H021

3H130

【Ｆターム（参考）】

3H021BA06

3H021BA20

3H021CA01

3H021DA06

3H021DA28

3H130AA13

3H130AA27

3H130AB26

3H130AB60

3H130AC30

3H130BA72G

3H130BA72J

3H130DF01X

3H130DF03X

3H130DG03X

3H130ED05G

3H130ED05J

(57)【要約】

本発明は、入口（２）と、流れ方向で前記入口（２）の下流に接続された駆動装置（４）を有する少なくとも１つのベンチレータ（３）と、ベンチレータ（３）により搬送される流体又は搬送される空気の出口（５）と、ベンチレータ（３）と出口（５）との間の圧力損失部（６）と、少なくとも１つの計算モジュール（９ａ、９ｂ）及び少なくとも１つの制御器（２２ａ、２２ｂ）に結合された少なくとも１つのセンサ（７、８）と、を備え、ベンチレータ（３）の駆動装置（４）が制御器を介してセンサ値に基づいて制御される、流体又は空気が流れる設備（１）において搬送された流体又は空気の質量流量を制御する方法に関し、第１の圧力センサ（７）が流れ方向でベンチレータ（３）の上流に配置され、第２の圧力センサ（８）が流れ方向で圧力損失部（６）の下流に配置され、ベンチレータ（３）は、２つの圧力センサ（７、８）の間の測定圧力差に基づいて回転数が制御される。
【選択図】１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体又は空気が流れる設備（１）において搬送される流体又は空気の質量流量を制御する方法であって、
前記設備（１）が、入口（２）と、流れ方向で前記入口（２）の下流に接続された駆動装置（４）を有する少なくとも１つのベンチレータ（３）と、前記ベンチレータ（３）により搬送される流体又は搬送される空気の出口（５）と、前記ベンチレータ（３）と前記出口（５）との間の圧力損失部（６）と、少なくとも１つの計算モジュール（９ａ、９ｂ）に結合された少なくとも１つのセンサ（７、８）と、少なくとも１つの制御器（２２ａ、２２ｂ）と、を備え、
前記ベンチレータ（３）の前記駆動装置（４）が前記制御器を介してセンサ値に基づいて制御される、方法において、
第１の圧力センサ（７）が流れ方向で前記ベンチレータ（３）の上流に配置され、第２の圧力センサ（８）が流れ方向で前記圧力損失部（６）の下流に配置され、前記ベンチレータ（３）は、前記第１、第２の圧力センサ（７、８）の間の測定圧力差に基づいて回転数が制御されることを特徴とする、方法。

【請求項2】

前記第１の圧力センサ（７）の上流の前記流体又は空気は、少なくとも１つの流体又は空気処理ユニット（１０）により処理されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記ベンチレータ（３）の下流の前記流体又は空気は、少なくとも１つの流体又は空気処理器（１１）により処理されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。

【請求項4】

様々に処理された流体又は様々に処理された空気が複数のベンチレータ（３、１３）によって前記圧力損失部（６）に供給されることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項5】

前記圧力損失部（６）において、前記流体又は前記空気は材料処理装置（１２）を通して導かれることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

流体又は空気の量を適応させるために、前記計算モジュール（９ａ、９ｂ）に格納された特性曲線マップから前記駆動装置（４）の必要な回転数が決定されることを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項7】

入口（２）と、流れ方向で前記入口（２）の下流に接続された駆動装置（４）を有する少なくとも１つのベンチレータ（３）と、前記ベンチレータ（３）により搬送される流体又は搬送される空気の出口（５）と、前記ベンチレータ（３）と前記出口（５）との間の圧力損失部（６）と、少なくとも１つの計算モジュール（９ａ、９ｂ）に結合された少なくとも１つのセンサ（７、８）と、少なくとも１つの制御器（２２ａ、２２ｂ）と、を備える設備（１）であって、前記ベンチレータ（３）の前記駆動装置（４）が前記制御器を介してセンサ値に基づいて制御される、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法を実行するための流体又は空気が流れる設備（１）において、
第１の圧力センサ（７）が流れ方向で前記ベンチレータ（３）の上流に配置され、第２の圧力センサ（８）が流れ方向で前記圧力損失部（６）の下流に配置され、前記第１、第２の圧力センサ（７、８）が前記制御器（２２ａ、２２ｂ）に結合され、前記制御器は、測定圧力センサ値から算出された圧力差に基づいてベンチレータ回転数を変更することによって前記駆動装置（４）を制御することを特徴とする、流体又は空気が流れる設備。

【請求項8】

流れ方向で前記第１の圧力センサ（７）の上流に少なくとも１つの流体又は空気処理ユニット（１０）が配置されていることを特徴とする、請求項７に記載の流体又は空気が流れる設備。

【請求項9】

流れ方向で前記ベンチレータ（３）の下流に少なくとも１つの流体又は空気処理装置（１２）が配置されていることを特徴とする、請求項７又は８に記載の流体又は空気が流れる設備。

【請求項10】

流れ方向で前記第１の圧力センサ（７）の下流で、分岐ライン（１４）が、流体又は空気を前記圧力損失部（６）に搬送する第２のベンチレータ（１３）に通じていることを特徴とする、請求項７～９のいずれか一項に記載の流体又は空気が流れる設備。

【請求項11】

材料供給接続部を有する材料処理装置（１２）、特にドライヤが前記圧力損失部（６）に配置されていることを特徴とする、請求項７～１０のいずれか一項に記載の流体又は空気が流れる設備。

【請求項12】

前記第２の圧力センサ（８）は、前記圧力損失部（６）の端に直接位置決めされていることを特徴とする、請求項７～１１のいずれか一項に記載の流体又は空気が流れる設備。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、入口と、流れ方向で入口の下流に接続された駆動装置を有する少なくとも１つのベンチレータと、ベンチレータにより搬送される流体又は搬送される空気の出口と、ベンチレータと出口との間の圧力損失部と、少なくとも１つの計算モジュール及び少なくとも１つの制御器に結合された少なくとも１つのセンサと、を備え、ベンチレータの駆動装置が制御器を介してセンサ値に基づいて制御される、流体が流れる設備において搬送される流体質量流量を制御する方法に関する。本発明は、入口と、流れ方向で入口の下流に接続された駆動装置を有する少なくとも１つのベンチレータと、ベンチレータにより搬送される流体又は搬送される空気の出口と、ベンチレータと出口との間の圧力損失部と、少なくとも１つの計算モジュール及び少なくとも１つの制御器に結合された少なくとも１つのセンサと、を備え、ベンチレータの駆動装置が制御器を介してセンサ値に基づいて制御される、そのような方法を実行するための流体が流れる設備にも関する。流体とは、特に気体媒体、特に空気、蒸気及び他の気体、気体混合物、或いは小さな液体粒子及び／又は固体粒子の混入物を含む気体と理解される。

【背景技術】

【0002】

多くのプロセスや設備では、ベンチレータにより空気又は気体流体を搬送する、及びこれを使用する必要がある。搬送される空気は、例えば、冷却、加熱、乾燥、材料の輸送、混合のために、或いは材料処理又は加工の他の目的で用いられる。これらの加工プロセス及び処理プロセスにおける重要なファクタは、使用される流体又は空気の量、或いは流体又は空気の質量流量である。例えば、生産物の乾燥には、吸湿若しくは又は放湿を設定できることから、通過する流体又は空気の体積流量は重要な量である。流体又は空気の体積流量、或いは流体又は空気の量の変更は、ベンチレータの回転数を変化させることによって行われる。その場合、計算上の流体又は空気の体積流量は、ベンチレータ特性曲線を介して決定され、ベンチレータ特性曲線は、測定されるか、又はベンチレータの製造元により提供される。ベンチレータの特性曲線には、決まったベンチレータ回転数での圧力発生と体積流量との関係が示される。ベンチレータの回転数が様々に異なる場合、特性曲線も異なり、それにより、回転数を変化させることによって、より広い範囲の可能な体積流量を含む特性マップを作成できる。一定の体積流量又は体積流量の正確な設定は、所望の結果と経済的なプロセスを達成するために有利である。

【0003】

ベンチレータと圧縮空気又は流体が使用される設備内で、測定プローブにより流体又は空気の質量流量、或いは流体又は空気の体積流量の測定が行われる。欧州特許出願公開第３２８７６４１号公報から、ベンチレータの体積流量によって駆動される羽根車がベンチレータの吹き出し部に配置される、ベンチレータの体積流量制御方法が知られている。羽根車の回転数が検出され、ベンチレータの体積流量の基準値として用いられる。駆動モータパラメータ又はベンチレータホイール回転数が、ベンチレータパラメータとして検出され、ベンチレータパラメータに応じて体積流量の補正関数が定められる。したがって、体積流量を制御するために、羽根車風速計を用いて体積流量を測定する必要がある。

【0004】

中国特許第１０５０５２２４号公報は、ベンチレータを備えた乾燥設備の制御に関するものであり、制御ユニットは体積流量測定器具、圧力センサ、サーボモータ、及びデータ処理器を有する。体積流量測定器具と圧力センサは、ドライヤの空気入口で体積流量と圧力を検出するために使用される。検出データはデータ処理器に伝送される。センサデータに応じて、制御信号を介してサーボモータを作動させて、通過開口の大きさを変化させる。

【0005】

米国特許第１０１８４６８０号公報は、搬送すべき空気の所定の目標量が最初に制御ユニットに入力される、ベンチレータのモータを制御する方法に関する。モータは、平衡状態に達するまで、予め設定されたトルクで動作する。設定トルクでモータにより生成された空気体積が決定され、調整係数が算出され、続いて、所望の空気質量流量を達成するためにトルクを適応させる。

【0006】

従来技術から知られている方法は、複雑であるか、或いは制御弁又は体積流量測定器具を必要とするかのいずれかである。特に体積流量測定器具は、構造的及びプロセス技術的パラメータを必要とするが、これはコストをかけてしか実現できない。体積流量測定器具から安定した測定信号を得るには、毎秒約２０メートルという比較的高い最小流体速度を達成しなければならない。更に、流体又は空気を送るための入口区間と出口区間が必要であり、それらの長さはパイプライン配管と、体積流量測定器具が設けられた流路の直径とに依存する。流路径が例えば５００ミリメートルの場合、必要な測定区間の長さは、直線流路で８メートルになる。これらのパラメータが遵守されない場合、測定の精度が損なわれる。正確な測定値が所望される場合、これは構造の複雑さ、したがってコストの増加を意味する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】欧州特許出願公開第３２８７６４１号公報

【特許文献2】中国特許第１０５０５２２４号公報

【特許文献3】米国特許第１０１８４６８０号公報

【発明の概要】

【0008】

本発明の課題は、安価で後付け可能に簡単な流体又は空気の質量流量の制御を達成することができる、流体又は空気が流れる設備における流体又は空気の質量流量を制御する方法、並びに方法を実行するための流体又は空気が流れる設備を提供することである。

【0009】

本発明によれば、上記課題は主請求項の特徴を有する方法及び並列請求項の特徴を有する設備によって解決される。本発明の有利な実施形態及び発展形態は、従属請求項、以下の説明、及び図に開示されている。

【0010】

入口と、流れ方向で入口の下流に接続された駆動装置を有する少なくとも１つのベンチレータと、ベンチレータにより搬送される流体又は搬送される空気の出口と、ベンチレータと出口との間の圧力損失部と、少なくとも１つの計算モジュール及び少なくとも１つの制御器に結合された少なくとも１つのセンサと、を備え、ベンチレータの駆動装置が制御器を介してセンサ値に基づいて制御される、搬送される流体又は空気質量流量を制御する方法並びに流体又は空気が流れる設備は、第１の圧力センサが流れ方向でベンチレータの上流に配置され、第２の圧力センサが流れ方向で圧力損失部の下流に配置され、ベンチレータが２つの圧力センサの間の測定圧力差に基づいて回転数が制御されることを企図する。この方法を用いて、流路に沿った２箇所での圧力の簡単な測定によって、それぞれのベンチレータの駆動装置をどのように制御する必要があるのか、すなわちそれぞれ必要とされる流体又は空気の量を提供するために、より高い回転数又は出力にする必要があるのか、或いはより低い回転数又は出力かを簡単に決定することができる。制御量を決定するために流量センサが必要とされないか、又は使用されず、それによって、必要とされる流体又は空気の流路長が従来の方法と比べて短縮されることにより、コストが節減されるとともに、必要とされる構造空間が縮小される。流量センサを省略することで、全体として、所要スペースが大幅に削減される。更に、流量センサでは、汚れが避けられないことから不可避であった保守の手間が圧力センサでは生じない。２つの圧力センサは、設備内の必要な箇所及び位置に簡単に取付け及び後付けできるので、センサを取り付けることによる大幅な構造上の変更を行うことなく、流体又は空気の質量流量の改善された制御を達成することができる。

【0011】

一発展形態は、流体又は空気は、第１の圧力センサの上流で少なくとも１つの流体又は空気処理ユニットにより、例えば冷却、フィルタ及び／又は乾燥器によって処理される。この流体又は空気処理ユニット、或いはこれらの流体又は空気処理ユニットは、設備において流体又は空気を更に利用するために必要とされる流体又は空気の品質を提供する。第１の圧力センサの上流におけるこれらの空気処理ユニット又は少なくとも１つの処理ユニットの配置は、これらの取付体又はユニットが第１の測定値の決定、したがって制御量を決定するための重要なパラメータに影響を及ぼすことを防ぐ。

【0012】

一発展形態は、ベンチレータによって搬送される流体又はベンチレータによって搬送される空気の各プロセスに必要とされる性質を保証するために、ベンチレータの下流の流体又は空気が少なくとも処理器を介して処理され、特に湿気、温度及び／又は汚れに関して設定されることを企図する。温度は、例えば、並列の換気系統からの別の温度の冷気又は流体を加熱及び／又は混合することによって実現できる。このために、様々に処理された空気又は様々に処理された流体が複数のベンチレータによって圧力損失部に供給されることが企図されている。その場合、第１の圧力センサは、第１の圧力測定値を決定するために、両方又は多数のベンチレータの上流に配置されている。

【0013】

方法の一発展形態では、１つ又は複数のベンチレータの下流の空気又は流体は、圧力損失部内で、材料処理装置を通して導かれ、そこで例えば材料の乾燥、冷却、分離、又はその他の処理のために用いられる。材料処理装置は、例えば、ドラムドライヤ、ドラム冷却器、及び／又は分離器であり得、圧力損失部の一部であるか、又は圧力損失部を形成する。使用される材料は、特に食品、バイオマス、又は化学品を加工する産業の湿ったバルク材である。

【0014】

一発展形態は、２つのセンサ間の測定及び決定された圧力差が所定の値から逸脱した場合に、制御の範囲内で流体又は空気の量を適応させるために、計算モジュールに格納された特性曲線マップから駆動装置の必要な回転数が決定されることを企図する。各ベンチレータには、測定された、又は製造元によって決定された特性曲線が存在し、特性曲線は、各ベンチレータの特定の回転数での流体又は空気のスループットと圧力発生との関係を示す。ベンチレータに関する差圧が測定され、かつベンチレータの回転数が既知の場合、流体又は空気のスループット、したがって流体又は空気の質量流をそれぞれの特性曲線をもとにして決定できる。ベンチレータの回転数が変更されると、新しい特性曲線が生成される。これらの新しい特性曲線は、製造元によって提供されているか、或いは測定されるか、又は計算法により修正され、それにより、特定の流体又は空気のスループットに対して回転数が様々に異なる場合に、空気が流れる設備の圧力損失を示す特性曲線マップが得られる。この特性曲線マップを制御に利用するために、それぞれの回転数での、差圧と流体又は空気のスループットとの関係が使用される。

【0015】

上述のように、入口と、流れ方向で入口の下流に接続された駆動装置を有する少なくとも１つのベンチレータと、ベンチレータにより搬送される流体又は搬送される空気の出口と、ベンチレータと出口との間の圧力損失部と、計算モジュール及び少なくとも１つの制御器に結合された少なくとも１つのセンサと、を備え、ベンチレータの駆動装置が制御器を介してセンサ値に基づいて制御される、方法を実行するための流体又は空気が流れる設備は、第１の圧力センサが流れ方向でベンチレータの上流に配置され、第２の圧力センサが流れ方向で圧力損失部の下流に配置され、２つの圧力センサが制御器に結合され、制御器は、測定圧力センサ値から算出された圧力差に基づいてベンチレータ回転数を変更することによって駆動装置を制御することを企図する。２つのセンサのうちの１つをベンチレータの上流に、もう１つを圧力損失部に配置することは、保守が少なく、堅牢で後付け可能な設計を可能にし、この設計により、流れのある設備における流体又は空気の量の正確な制御が可能になる。流体又は空気の品質に関係なく圧力測定を実行できるため、粉塵を含む空気又は粉塵を含む（ｓｔａｂｈａｌｔｉｇ）流体でもシステムを使用することができる。今はない圧力センサを後付けするために、流路に孔を開けて、対応するセンサを組付けさえすればよく、流体又は空気の流れを調和させるための入口区間と出口区間を考慮する必要はない。圧力センサが設備に既にあるが、乾燥器の負圧の制御又は給気フィルタの負荷の監視など、これまで別のタスクに使用されていた場合は、センサを追加する必要はない。既存のセンサを本発明の意味で利用することができる。

【0016】

必要とされる流体又は空気の品質を改善又は設定するために、少なくとも１つの流体又は空気処理ユニットを第１の圧力センサの上流に配置することができる。プロセス媒体のより細かい設定及び適応のために、特に材料処理プロセスの過程で異なる温度又は温度変化を設定できるようにするため、少なくとも１つの流体又は空気処理装置（Ｆｌｕｉｄ－ｏｄｅｒ Ｌｕｆｔａｕｆｂｅｒｅｉｔｕｎｇｓｖｏｒｒｉｃｈｔｕｎｇ）をベンチレータの下流に配置することができる。

【0017】

異なる流体又は空気の品質の混合を簡単にするために、流れ方向で第１の圧力センサの下流で、分岐ラインが第２のベンチレータに、或いは同様に流体又は空気を圧力損失部に搬送する更なるベンチレータに通じていてもよい。その場合、制御の範囲内で両方のベンチレータが観察及び考慮される。分岐は、第１のベンチレータの上流で行われることが好ましい。

【0018】

一発展形態では、材料処理装置、特に材料供給接続部を有するドライヤが圧力損失部に配置されている。処理される材料は、材料供給接続部を介して装置に供給される。別個の材料出口が設けられていない場合は、供給接続部を通して材料を再び取り出すこともできる。１つの入口と１つの出口がある場合、連続的な材料処理を行うこともできる。

【0019】

一発展形態において、第２の圧力センサは、圧力損失部の端に直接、例えば材料処理装置の端に位置決めされ、それによって、設備のパイプライン内の更なる圧力損失が測定に影響を及ぼさないため、圧力差を決定する精度を高くなる。

【0020】

以下、図面を用いて本発明の一実施例を詳しく説明する。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】ドラムドライヤの空気量制御の概略図である。

【図2】図１のベンチレータを制御するための信号フロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

図１において、例えば化学品、湿ったバルク材、又は加工産業の他の生産物を乾燥又は冷却するなど、前段の加工段階からの材料の処理及び／又はコンディショニングのための設備１を示す。設備１は、導入される流体、例えば新鮮な空気又は他の気体媒体の入口２を有する。以下に、空気について述べる場合、その記述は、基本的にすべての気体流体に適用され、特に蒸気にも適用される。

【0023】

流れ方向で入口２の上流に２つの空気処理ユニット１０が配置され、これらは設備１が動作する建物の外側に配置することもできる。空気処理ユニット１０は、例えば、耐候装置、フィルタ、フィンなどの流れに影響を与える構成部品、除湿器、熱交換器、凍害防止器、又は迂回器である。流体は、空気処理ユニット１０を通して、電気モータ４により駆動されるベンチレータ３を介して主ライン２１に吸い込まれる。ベンチレータ３は、主ライン２１を通る流体を流れ方向で下流に配置された空気処理器１１の方へ押す。この空気処理器１１により、例えば流体を、特にその温度に関して設定することができ、特に熱交換器を介して加熱又は冷却することができる。空気処理器１１としての熱交換器を熱媒体が流れ、その流量を制御弁１９を介して変化させることができる。例えば、供給される加熱蒸気又は冷媒の量を変化させることができ、それによって流体に伝達可能な、又は流体から除去される熱量を設定することができる。

【0024】

流体は、空気処理器１１を通り抜けた後、図示の実施例ではドラムドライヤとして形成された材料処理装置１２に供給される。材料処理装置１２内で、それぞれの材料の処理が流体を用いて、好ましくは向流原理で行われる。空気処理器１１及び主ライン２１を通して導かれる流体量の他に、更なる流体流が材料処理装置１２へ導かれる。図示の実施例では、更なる処理を受けない流体流は、主ライン２１の入口の領域にある別個の分岐ライン１４を介して材料処理装置１２へ導かれる。

【0025】

分岐ライン１４は、更なる流体処理が行われる前に、入口２の直後で主ライン２１から分岐する。分岐ライン１４内には、駆動装置１６としての制御されたモータを介して動かされる第２のベンチレータ１３が配置されている。空気処理ユニット１０によって前処理された流体は、分岐ライン１４を介して材料処理装置１２の別個の入口に導入され、そこで主ライン２１からの別の流体流と混合される。特に冷気は、分岐ライン１４によって材料処理装置１２に供給される。分岐ライン１４を閉じることもでき、それにより流体は主ライン２１のみを通って材料処理装置１２に導入される。基本的に、空気処理器１１が流体又は空気を冷却するために使用されることも可能である。主ライン２１と分岐ライン１４とで流体の処理が異なることによって、材料処理装置１２のための流体の品質を設定することができる。流体の品質は、ベンチレータ３、１３の駆動装置４、１６を相応に閉ループ制御又は開ループ制御することによって設定される。

【0026】

材料の予定された処理は材料処理装置１２内で行われ、例えば、材料が冷却、乾燥、分離、又は加熱される。すでに上記したように、材料の処理は、好ましくは向流で行われ、すなわち、処理された材料が流体の入口の領域において材料処理装置１２から出て行き、流体のための出口端で材料供給が行われる。加工又は処理される材料の入口及び出口はどちらも図示されていない。材料処理装置１２の端には、流体が出て行く空気出口１５又は流体出口１５が形成されている。材料処理装置１２の入口と空気出口１５との間で圧力損失が生じ、したがってこの領域を圧力損失部６と呼ぶことができる。流体は、この空気出口１５から、別の駆動されるベンチレータ２３を介して、例えばサイクロン分離器、フィルタ器、別の熱交換器などの清浄器２０を通って吸い込まれる。次いで、プロセス空気又はプロセス流体は、清浄器２０から周囲環境中に放出されるか、又は更なる利用又は使用に供給される。

【0027】

設備１のパイプライン内に２つの圧力センサ７、８が配置され、第１のセンサ７は、入口２から空気処理器１１を通って材料処理装置１２に通じる主ライン２１内にある。第１のセンサ７は、流れ方向で空気処理ユニット１０の後方、入口２の下流、及びベンチレータ３の上流に配置されている。第２のセンサ８は、出口ラインにおいて空気出口１５の下流及び清浄器２０への出口５の上流に配置されている。変形形態では、第１のセンサ７は流れ方向で入口２の下流の分岐ライン１４の上流に配置され、それによって入口２から出口５までの設備１全体にわたる圧力降下をより良く検出できる。すなわち、第１の圧力センサ７の第１の測定箇所は、空気処理ユニット１０の下流にあるが、考えられる分岐ライン１４の上流、及びベンチレータ３、１３の上流にあり、第２の圧力センサ８による第２の測定箇所は、有利には空気出口１５に直接設けられ、それにより、圧力降下を検出する場合に、材料処理装置１２からの出口の下流のパイプライン内の更なる圧力降下が考慮されない。それによって、ベンチレータ３、１３の制御にとって重要な設備１全体の圧力降下のみが極めて正確に検出される。

【0028】

両方のセンサ７、８はそれぞれ計算モジュール９ａ、９ｂに接続され、計算モジュール内で、センサ７、８により取得される値を介してそれぞれ供給される空気量又は流体量の算定が行われる。好ましくはＰＩＤコントローラとして形成されたそれぞれ割り当てられた制御器２２ａ、２２ｂへの計算モジュール９ａ、９ｂの出力量は、現在計算されている流体量である。

【0029】

ベンチレータ３を介して１つの流体流のみを制御する必要がある場合、コントローラ２２ｂが１つだけ必要であり、例えば２つの異なった流体品質を混合するために、ベンチレータ３、１３が２つより多い場合、対応する数のコントローラ２２ａ、２２ｂが設けられる。入力信号としてのセンサ７、８のセンサ値に基づいて、流れる冷気及び流れる温風の値が計算モジュール９ａ、９ｂ内で算出され、実際値として制御器２２ａ、２２ｂに伝送される。制御器２２ａ、２２ｂは、実際値を必要な目標値と比較し、制御器２２ａ、２２ｂの出力をそれぞれの駆動装置４、１６の周波数変換器に伝送する。駆動装置が周波数制御される場合、制御値としての値は、それぞれの駆動モータ４、１６のための電流の周波数である。この制御により、ベンチレータ３、１３の駆動装置４、１６が別々に制御され、それにより異なる量の冷気及び温風が材料処理器（Ｍａｔｅｒｉａｌａｕｆｂｅｒｅｉｔｕｎｇｓｅｉｎｒｉｃｈｔｕｎｇ）１２に供給される。図示の体積流量制御回路は、それぞれの駆動装置４、１６の限界回転数に達すると、スイッチング信号又はアラーム信号を出力することができ、それにより、例えばフィルタが交換される、又は処理される材料の材料量が変更される。必要とされる空気量又は流体量は、処理される生産物の量によって異なる。

【0030】

図２において、主ライン２１におけるベンチレータの図示される実施例においてベンチレータ３を制御するための信号フロー図が示される。それに対応して、分岐ライン１４における第２のベンチレータ１３の制御が行われる。入口２の直後の設備１における圧力のための第１のセンサ７のセンサ値Ｘ１と、設備１の出口５の直前の、より良くは材料処理装置１２からの空気出口１５の直後の第２のセンサ８のセンサ値Ｘ２とが組み合わせられて共通圧力値Ｙ１とされ、共通圧力値Ｙ１を算出するために、圧力損失の追加値Ｙ６が使用され、この追加値は、制御値発信器１８の設定された目標値から算出できる。共通圧力値Ｙ１は、プロセス値Ｙ５を算出するために使用され、ベンチレータ１３と測定位置との間の追加の抵抗が数値表現Ｙ４及びＹ５により共通圧力値Ｙ１の計算に加えられる。数値表現Ｙ４及びＹ５は、計算モジュールに問題なく統合できる単純な多項式である。そこから、ベンチレータ３の駆動装置４の可変入力信号として、体積流量制御回路の出力値Ｙ２全体が求められる。図示の実施例では、体積流量制御回路はＰＩＤコントローラ２２ｂとして形成されている。出力値Ｙ２は、駆動装置４の周波数制御されたモータの電流の周波数値を制御量として表す。周波数を変更することによって、モータ４の回転数が変化し、それにより、ベンチレータ３の空気スループットも変化する。

【0031】

ベンチレータ３、１３の既知の回転数と組み合わせたセンサ７、８の圧力センサ値から、ドラムドライヤ若しくは材料処理器１２を通り抜ける現在の空気量又は流体量を決定することが可能である。空気量又は流体量は、体積流量制御回路の事前に設定された目標値と比較され、偏差がある場合は、制御量としての周波数を変更することによって適応が達成される。それぞれのモータ４の限界回転数に達すると、警告信号が発せられ、材料スループットが自動的に低減されるか、又は他の措置が講じられ、例えば設備がオフに切り替えられる。

【0032】

設備１を設計するには、ベンチレータ３、１３の動作パラメータを知る必要がある。各ベンチレータ３、１３について、測定によって特性曲線を決定することができる。この特性曲線は、特定の回転数での空気スループットと圧力発生との関係を示す。空気スループットと圧力発生と回転数の関係から、ベンチレータに関する回転数と測定差圧とを知った上で、それぞれの特性曲線をもとにして空気スループットを決定することが可能である。通常、材料処理装置を通り抜ける流体量若しくは空気量は、流体が流れる設備における材料の処理にとって決定的に重要であるため、既知の差圧とベンチレータの同様に既知の回転数を介して、関連する特性曲線をもとにして空気スループットを正確に決定することができる。１つ又は複数のベンチレータの回転数が変化すると、それに応じて特性曲線が異なり、これらの特性曲線は、経験的に決定されるか、又はモデルを用いた算定法で修正することができる。したがって、複数の特性曲線から特性曲線マップが算出され、これがベンチレータを制御するために利用される。その場合、ベンチレータの回転数を変化させた場合に差圧と空気スループットとの関係の数値表現が決定され、次いで、これらの数値表現は、それぞれの計算モジュール９で使用される。

【0033】

ベンチレータ３、１３の制御は、２つのセンサ７、８の間の測定差圧のみに基づいて行われ、特に、設備１内の空気量測定又は流体量測定は必要でなく、それによって必要な改造のための高いコストを節約できる。設備を設計する際に、圧力損失部での、若しくは材料処理器１２内での予想される圧力損失の算出又は推定の必要はなく、むしろ簡単な圧力測定によって、駆動装置４、１６の最適化された制御を達成することができ、かつ材料処理のために必要とされる流体量の最適化された提供が行われる。

【符号の説明】

【0034】

１ 設備
２ 入口
３ ベンチレータ
４ 駆動装置
５ 出口
６ 圧力損失部
７ センサ
８ センサ
９ａ、９ｂ 計算モジュール
１０ 空気処理ユニット
１１ 空気処理器
１２ 材料処理装置
１３ ベンチレータ
１４ 分岐ライン
１５ 空気出口
１６ 駆動装置
１９ バルブ
２０ 清浄装置
２１ 主ライン
２２ａ、２２ｂ 制御器
２３ ベンチレータ

【図1】

【図2】

【手続補正書】

【提出日】2024-02-16

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体又は空気が流れる設備（１）において搬送される流体又は空気の質量流量を制御する方法であって、
前記設備（１）が、入口（２）と、流れ方向で前記入口（２）の下流に接続された駆動装置（４）を有する少なくとも１つのベンチレータ（３）と、前記ベンチレータ（３）により搬送される流体又は搬送される空気の出口（５）と、前記ベンチレータ（３）と前記出口（５）との間の圧力損失部（６）と、少なくとも１つの計算モジュール（９ａ、９ｂ）に結合された少なくとも１つのセンサ（７、８）と、少なくとも１つの制御器（２２ａ、２２ｂ）と、を備え、
前記ベンチレータ（３）の前記駆動装置（４）が前記制御器を介してセンサ値に基づいて制御される、方法において、
第１の圧力センサ（７）が流れ方向で前記ベンチレータ（３）の上流に配置され、第２の圧力センサ（８）が流れ方向で前記圧力損失部（６）の下流に配置され、前記ベンチレータ（３）は、前記第１、第２の圧力センサ（７、８）の間の測定圧力差に基づいて回転数が制御されることを特徴とする、方法。

【請求項2】

前記第１の圧力センサ（７）の上流の前記流体又は空気は、少なくとも１つの流体又は空気処理ユニット（１０）により処理されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記ベンチレータ（３）の下流の前記流体又は空気は、少なくとも１つの流体又は空気処理器（１１）により処理されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。

【請求項4】

様々に処理された流体又は様々に処理された空気が複数のベンチレータ（３、１３）によって前記圧力損失部（６）に供給されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。

【請求項5】

前記圧力損失部（６）において、前記流体又は前記空気は材料処理装置（１２）を通して導かれることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。

【請求項6】

流体又は空気の量を適応させるために、前記計算モジュール（９ａ、９ｂ）に格納された特性曲線マップから前記駆動装置（４）の必要な回転数が決定されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。

【請求項7】

入口（２）と、流れ方向で前記入口（２）の下流に接続された駆動装置（４）を有する少なくとも１つのベンチレータ（３）と、前記ベンチレータ（３）により搬送される流体又は搬送される空気の出口（５）と、前記ベンチレータ（３）と前記出口（５）との間の圧力損失部（６）と、少なくとも１つの計算モジュール（９ａ、９ｂ）に結合された少なくとも１つのセンサ（７、８）と、少なくとも１つの制御器（２２ａ、２２ｂ）と、を備える設備（１）であって、前記ベンチレータ（３）の前記駆動装置（４）が前記制御器を介してセンサ値に基づいて制御される、流体又は空気が流れる設備（１）において、
第１の圧力センサ（７）が流れ方向で前記ベンチレータ（３）の上流に配置され、第２の圧力センサ（８）が流れ方向で前記圧力損失部（６）の下流に配置され、前記第１、第２の圧力センサ（７、８）が前記制御器（２２ａ、２２ｂ）に結合され、前記制御器は、測定圧力センサ値から算出された圧力差に基づいてベンチレータ回転数を変更することによって前記駆動装置（４）を制御することを特徴とする、流体又は空気が流れる設備。

【請求項8】

流れ方向で前記第１の圧力センサ（７）の上流に少なくとも１つの流体又は空気処理ユニット（１０）が配置されていることを特徴とする、請求項７に記載の流体又は空気が流れる設備。

【請求項9】

流れ方向で前記ベンチレータ（３）の下流に少なくとも１つの流体又は空気処理装置（１２）が配置されていることを特徴とする、請求項７又は８に記載の流体又は空気が流れる設備。

【請求項10】

流れ方向で前記第１の圧力センサ（７）の下流で、分岐ライン（１４）が、流体又は空気を前記圧力損失部（６）に搬送する第２のベンチレータ（１３）に通じていることを特徴とする、請求項７又は８に記載の流体又は空気が流れる設備。

【請求項11】

材料供給接続部を有する材料処理装置（１２）、特にドライヤが前記圧力損失部（６）に配置されていることを特徴とする、請求項７又は８に記載の流体又は空気が流れる設備。

【請求項12】

前記第２の圧力センサ（８）は、前記圧力損失部（６）の端に直接位置決めされていることを特徴とする、請求項７又は８に記載の流体又は空気が流れる設備。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３４

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0034】

１ 設備
２ 入口
３ ベンチレータ
４ 駆動装置
５ 出口
６ 圧力損失部
７ センサ
８ センサ
９ａ、９ｂ 計算モジュール
１０ 空気処理ユニット
１１ 空気処理器
１２ 材料処理装置
１３ ベンチレータ
１４ 分岐ライン
１５ 空気出口
１６ 駆動装置
１９ バルブ
２０ 清浄装置
２１ 主ライン
２２ａ、２２ｂ 制御器
２３ ベンチレータ
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載の事項を、そのまま、付記しておく。
［１］ 流体又は空気が流れる設備（１）において搬送される流体又は空気の質量流量を制御する方法であって、
前記設備（１）が、入口（２）と、流れ方向で前記入口（２）の下流に接続された駆動装置（４）を有する少なくとも１つのベンチレータ（３）と、前記ベンチレータ（３）により搬送される流体又は搬送される空気の出口（５）と、前記ベンチレータ（３）と前記出口（５）との間の圧力損失部（６）と、少なくとも１つの計算モジュール（９ａ、９ｂ）に結合された少なくとも１つのセンサ（７、８）と、少なくとも１つの制御器（２２ａ、２２ｂ）と、を備え、
前記ベンチレータ（３）の前記駆動装置（４）が前記制御器を介してセンサ値に基づいて制御される、方法において、
第１の圧力センサ（７）が流れ方向で前記ベンチレータ（３）の上流に配置され、第２の圧力センサ（８）が流れ方向で前記圧力損失部（６）の下流に配置され、前記ベンチレータ（３）は、前記第１、第２の圧力センサ（７、８）の間の測定圧力差に基づいて回転数が制御されることを特徴とする、方法。
［２］ 前記第１の圧力センサ（７）の上流の前記流体又は空気は、少なくとも１つの流体又は空気処理ユニット（１０）により処理されることを特徴とする、［１］に記載の方法。
［３］ 前記ベンチレータ（３）の下流の前記流体又は空気は、少なくとも１つの流体又は空気処理器（１１）により処理されることを特徴とする、［１］又は［２］に記載の方法。
［４］ 様々に処理された流体又は様々に処理された空気が複数のベンチレータ（３、１３）によって前記圧力損失部（６）に供給されることを特徴とする、［１］～［３］のいずれか一項に記載の方法。
［５］ 前記圧力損失部（６）において、前記流体又は前記空気は材料処理装置（１２）を通して導かれることを特徴とする、［１］～［４］のいずれか一項に記載の方法。
［６］ 流体又は空気の量を適応させるために、前記計算モジュール（９ａ、９ｂ）に格納された特性曲線マップから前記駆動装置（４）の必要な回転数が決定されることを特徴とする、［１］～［５］のいずれか一項に記載の方法。
［７］ 入口（２）と、流れ方向で前記入口（２）の下流に接続された駆動装置（４）を有する少なくとも１つのベンチレータ（３）と、前記ベンチレータ（３）により搬送される流体又は搬送される空気の出口（５）と、前記ベンチレータ（３）と前記出口（５）との間の圧力損失部（６）と、少なくとも１つの計算モジュール（９ａ、９ｂ）に結合された少なくとも１つのセンサ（７、８）と、少なくとも１つの制御器（２２ａ、２２ｂ）と、を備える設備（１）であって、前記ベンチレータ（３）の前記駆動装置（４）が前記制御器を介してセンサ値に基づいて制御される、［１］～［６］のいずれか一項に記載の方法を実行するための流体又は空気が流れる設備（１）において、
第１の圧力センサ（７）が流れ方向で前記ベンチレータ（３）の上流に配置され、第２の圧力センサ（８）が流れ方向で前記圧力損失部（６）の下流に配置され、前記第１、第２の圧力センサ（７、８）が前記制御器（２２ａ、２２ｂ）に結合され、前記制御器は、測定圧力センサ値から算出された圧力差に基づいてベンチレータ回転数を変更することによって前記駆動装置（４）を制御することを特徴とする、流体又は空気が流れる設備。
［８］ 流れ方向で前記第１の圧力センサ（７）の上流に少なくとも１つの流体又は空気処理ユニット（１０）が配置されていることを特徴とする、［７］に記載の流体又は空気が流れる設備。
［９］ 流れ方向で前記ベンチレータ（３）の下流に少なくとも１つの流体又は空気処理装置（１２）が配置されていることを特徴とする、［７］又は［８］に記載の流体又は空気が流れる設備。
［１０］ 流れ方向で前記第１の圧力センサ（７）の下流で、分岐ライン（１４）が、流体又は空気を前記圧力損失部（６）に搬送する第２のベンチレータ（１３）に通じていることを特徴とする、［７］～［９］のいずれか一項に記載の流体又は空気が流れる設備。
［１１］ 材料供給接続部を有する材料処理装置（１２）、特にドライヤが前記圧力損失部（６）に配置されていることを特徴とする、［７］～［１０］のいずれか一項に記載の流体又は空気が流れる設備。
［１２］ 前記第２の圧力センサ（８）は、前記圧力損失部（６）の端に直接位置決めされていることを特徴とする、［７］～［１１］のいずれか一項に記載の流体又は空気が流れる設備。

【国際調査報告】