JPH032992B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はサージ制御システム、特に抄紙の脱水
に利用することができるような遠心排風機を可変
速で電気駆動するサージ制御システムに関するも
のである。

［発明の背景］ 抄紙製造業界では、真空あるいは吸入管システ
ムを用いて脱水することが良く知られている。か
かるシステムではしばしばフエルトを通過させる
時に脱水させるために先の細い吸入スロツトに吸
入管を結合したものを用いている。このタイプの
システムには、脱水時に必要な真空状態を作る数
多くの装置がある。これらの装置としては、例え
ば、液封ポンプ、容積式ポンプ及び遠心排風機あ
るいは送風機がある。このタイプの装置は、多く
の情況と操作パラメータを記憶し特殊な用途に最
も適合させることができ、あらゆるタイプの真空
ポンプを選択することができるので、効果的に組
合せることにより本システムに活用でき、通常好
ましいものである。

この点に関して、一般に真空ポンプはフエルト
新しい時には吸入管の真空状態が最大になるよう
にされている。この真空ポンプは通常、新しいフ
エルトを脱水するために最大速度で運転する。そ
の脱水工程の間フエルト繊維が空〓を満たすた
め、脱水に要する真空レベルが高くなり、浸透性
が低下することになる。しかしながら、フエルト
の浸透性が低下すると、真空ポンプの容量は一定
であるため、真空レベルは自動的に高められる。

従来から真空状態を高めると共に経済効率を良
くし、その結果エネルギの省力化が図るという利
点から多くのシステムが提案されている。すなわ
ち、1981年12月29日に発行された米国特許番号第
4308077号、1982年５月11日に発行された米国特
許番号第4329201号及び1981年６月19日発行の米
国特許番号第4398996号があり、これを参照する。
例えば、米国特許番号第4398996号等に記載され
ているように、可変可能な液封ポンプの流量を一
定に保つものとして、可変速駆動モータを備え、
吸入管の真空レベルを高くすると伴に可変速駆動
モータを駆動するものがある。このモータはフエ
ルトの浸透性が低下すると、真空ポンプの駆動速
度を低くする。そのため吸入管内部を所望の真空
レベルに保つことができる。また吸入管内部を所
望の真空レベルに維持している間は、ポンプを低
速駆動するため、低駆動馬力を供給すればよいの
で、それにより電力の節約も出来る。

かかる装置を適当な例に適用する場合に申し分
のないものであることがわかるが、脱水システム
では、さらに効率良好でしかもエネルギの節約が
図れるものを提供することが望まれる。特に容積
式ポンプユニツトと比較して遠心排風機あるいは
送風機に利用できるような脱水システムを提供す
ることが望まれている。

1984年１月31日提出の米国同時継続出願番号第
575447号では、効率が良くなるように遠心排風水
機を改良したものが提案されている。つまり、フ
エルトの浸透性が低下するとき排風機の駆動速度
が自動的に調整できるようにしたものである。か
かるタイプの排風機用の可変速モータ駆動が通常
一般に用いられている。モータの最大速度は、モ
ータを流れる最大電流と最大周波数を設定するこ
とにより一定の限界が定められる。例えば、可変
周波数駆動モータの場合に、最大速度及び最大電
流は帰還ループを用いて自動的に制御することが
可能である。

先行技術にはあらゆる排風機を組合わせたもの
の例はなく、サージの発生によつてしばしば、シ
ステムに重大な損害を与えることがある。多くの
異なつたタイプのサージ制御装置を用いる場合
に、自動サージ制御装置で行なうことが望まし
い。特に抄紙製造のアプリケーシヨンに遠心排風
機を可変速駆動で使う場合に効果的である。この
時にはサージ点が速度に応じて変更できるため、
サージを検出するのに特別な信号を用いる必要が
なくなる。

［本発明の要約］ 本発明は脱水を行なう際に用いる遠心排風機を
可変速で駆動するための可変速駆動用の自動用サ
ージ制御装置を提供することを主な目的とする。

本発明のその他の目的は、比較的簡単な構成に
すると共に低価格を実現し、特にどのような情況
においても特に有用なサージ制御装置を提供する
ことである。

本発明は可変速駆動の遠心排風機に用いるため
の自動サージ制御装置を提供するものである。こ
の排風機は、脱水用に用いられるものであり、フ
エルトの浸透性の変化により、吸入する空気の流
量（すなわち、吸気スロツト等における流量）が
減少した時には、排風機の速度は自動的に増加す
る。もし例えば、吸入スロツトを完全に閉じれ
ば、排風機はその最大速度まで自動的に速度が上
昇する。かかるシステムにおいては、設定された
その最大速度に達した後も遠心排風機にサージが
発生しないようになつている。それゆえ、サージ
は排風機の最大速度でのみ制御される。

排風機をその最大速度で操作する時には、空気
の流量の低下につれて、電力が低下するようにな
つている。サージの発生による損害を取り除くに
は、電力（hP）、電流を出力する（アンプ）ある
いは予め設定された設定値より下になるように周
波数を落とし、排風機が最大速度で運転する時の
排風機の制御量を検出する。そこで、制御パネル
はサージ弁を開き排風機に空気を入れ、空気の流
出を妨げられるようにしている。このようにして
サージの発生から排風機を守つている。

［好ましい具体例の詳細な説明］ 描写部１０から見えるものは、抄紙用フエルト
１４あるいは類似した繊維を脱水するため１ない
しは数本の吸入管を用いる抄紙製造機械のよく知
られたタイプである。吸気管を数本用いるとうこ
とは、すでに米国特許第4329201号で述べられて
いるものである。これは抄紙製造機械の圧縮部に
吸入管を共通に配列したものである。

典型的な吸入管１２としては、フエルトあるい
は繊維を通す前記吸入管の上端部に開口部を形成
するスロツト１８と溝部１６より成るものであ
る。出力管２０は通常液体が通過するようになつ
ており、出力管２０はガス分離器２２と連結され
ている。このガス分離器２２はその下方に設けた
足部から液体溜部まで分離した液体を送るための
底出口部を備えている。ガス分離器２２は遠心分
離器の場合、真空ポンプ２６と連結されている連
結管２４によつて順番に連結される。かかる排風
機としては、13206ニユーヨーク シラキユー
ス・イーストウツド駅留、私書箱214号クラーク
ソン産業株式会社の製造部門によつて製造された
フオフマン空気ろ過システムがある。先の会社に
よつて発行された出版物CBE−378番の『遠心排
風機と排風機』を参照すると、普通排風機上に特
定の基礎物質を置く。

かかるシステムのうちで典型的なものとして
は、真空及び必要な時にサージを発生しないよう
にするためにリリーフ弁あるいはサージ弁を分離
器２２と排風機２６の間に配置したものがある。
またこのシステムにはサイレンサ３２，３４が備
えられている。

常用の駆動軸３６は、後述するように広範な速
度を選択し調整及び駆動を行なう排風機２６と可
変速駆動手段３８とを連結するものである。

駆動手段３８は可変速駆動ACモータ８及び下
記によつて製造されたものが含まれることを注記
する。すなわち、44117オハイオ州クリーブラン
ド、エクレード通り24703リライアンス電気株式
会社製の（Ａ−Ｃ VS駆動、負荷マスタXE、
ACモータ、とマツクスパツクを加えたもの）。日
本東京都港区三田３丁目13−12東芝株式会社製の
（MFパツク）。77041テキサス州ウエスト・リト
ル・ヨーク道り 東芝／ヒユーストン国際株式会
社製の（ESP−130シリーズ）。その他に、コネチ
カツト州 オレンジ パラメチツク株式会社製の
駆動手段がある。

駆動手段３８は通常の制御パネル４０と結合部
４０までが電線等で接続される。制御パネル４０
は連結部４４を通つてサージ弁２８が連結されて
いるが、このサージ弁２８は連結管２４とも順番
に連結されている。

この装置が駆動すると、フエルトを通過する空
気の流れは時間と共に減少することがわかる。

上記したように、フエルトが通ると空気の流れ
は時間と共に低下する。これまでは容積式ポンプ
ユニツトによつて排水を行なつていたが、本実施
例ではフエルトの浸透性が低下するように真空ポ
ンプの回転速度を下げ、その電力供給部にポンプ
速度を測定する機能を持たせたので駆動電力を節
約する有効な方法が提供できる。典型的な可変速
駆動装置においては、通常最大速度になるまで運
転させ、そして所望の速度まで低下させるには、
その速度を自動的にゆつくりと低下させることに
より行なう。

もし排風機の速度が急激に低下すると、遠心排
風機の操作が適当に行なわれなくなる。このため
容積式ポンプユニツトを一定に保たせる変わりに
真空レベルを低下させる。

排風機の速度をゆつくりと下げると、可変速モ
ータ３８は吸入管でより高い真空度が得られ、フ
エルトの浸透性が低下するまで速度が上がる。

この際、フエルトを通過する空気の流量は少な
くなり、空気の流量が少ない点で真空度を高める
には、同じトルクあるいは駆動パワーを維持して
いる間に、排風機の駆動速度を高くすることが必
要になる。前述の特許出願に記載されたシステム
では、可変速度で運転する排風機によりフエルト
を脱水する吸入管に真空を与え、バルブを捻るこ
とによつて空気の流量を調整するようにしてい
る。この場合はむしろ新しいフエルトから古いフ
エルトを通し、フエルトを脱水する吸入管が所望
の真空状態になるように排風機を可変速で駆動す
ることが要求される。また、かかる駆動システム
では微細繊維の脱水を行う間、すなわち軽量繊維
の時にはゆつくりとした速度で行い、重量繊維の
ときは高速で駆動させるというように排水機の速
度を自動的に調整するが要求される。

ACモータをかかるシステムに採用する場合、
モータの速度はそのACモータの周波数特性によ
つて広い範囲にわたつて選択することができる。
これは前述のACモータの多くに共通する標準的
な特徴である。

駆動モータ３８の操作は、所望のレベルに電流
および／あるいは周波数を調整する帰還ループを
用いて自動的に制御することが可能である。この
モータの最大速度は過負荷が避けられるように最
大電流あるいは設定周波数の最大速度によつて一
定の限界が設けられる。

前述のようにフエルト繊維はその間〓が満たさ
れるようにして、（水の流れを減らし）浸透性が
少なくなるようにする。脱水を増やすには真空レ
ベルが得られるようにすることにより達成され
る。流れを一定に保つには、可変真空液封型のポ
ンプが用いられる。ポンプの馬力が増加すると、
それにつれて真空レベルが増加しフエルト繊維の
浸透性が上昇する。しかしながら、遠心排風機で
は、使用寿命の尽きた浸透性の低下したフエルト
繊維を通過することによつて空気の流量が低下す
ると、馬力が低下する。

可変速駆動装置を備えた排風機の速度は、空気
の流量の低下に伴つて自動的に増加するようにな
つている。第２図は可変速排風機の性能曲線を示
すものである。この図より明確なように、排風機
の速度に応じてサージ点が変化する。すなわち、
サージ点での馬力（hP）は図に示される様に、
それぞれの回転数によつて異なる。その際、排風
機がサージ領域に入るのを示す特別な信号という
ものは無いが、第２図の性能曲線をモニターすれ
ば、十分である。

しかしながら、かかるシステムを採用した排風
機の速度は空気の流通量の低下に伴つて自動的に
増加することができる。それゆえ排風機は最大速
度に達した後まで、特別なアプリケーシヨンに基
づくように予め定めることができ、サージを発生
しないようにすることができる。従つて、制御パ
ネル４０を通じて最大速度時における排風機をモ
ニタすることにより、その時の電力、電流及び周
波数を知ることができる。所定の値より落ちる
と、制御パネル４０からはサージ弁２８を開く信
号が送られ、空気の流量がさらに減少するのを防
止するため排風機に空気を吸入する。このように
して、排風機２６にサージが発生しないようにし
ている。

例えば、もし排風機２６が最大速度4200RPM
で回転し、出力82馬力（hP）以下で運転される
場合、排風機はサージ領域に入つてしまう。した
がつて制御パネル４０は、排風機の速度が
4200RPMで可変駆動モータ３８の馬力出力が80
馬力以下であることを検知するとサージ弁２８に
信号を送り、弁を開いて、第１図に示されるよう
に、排風機２６にサイレンサ３２を通して外部の
空気を導入する。それによつて空気の流量低下が
抑えられると共に排風機に発生するサージを抑え
ることができる。馬力が82馬力（hP）以上にな
ると制御パネルからの信号によつてサージ弁が閉
じる。死バンド制御領域（例えば：80−82馬力）
では、バルブの制御を行うことができない。最大
速度では、特別の排風機を含めアプリケーシヨン
が広く行なわれる。特定の最大速度を持つた性能
曲線で排風機を駆動すると、ただちに製造に利用
することができる。排風機の速度をモニタするた
めの回転センサは可変駆動エンジンの出力電力を
モニタするものである。

さらに、モータの回転に必要な電流、あるいは
周波数が馬力の変わりにモニタされる。

このように、本発明の上述の目的及び利点はき
わめて効果的なものであることがわかる。この詳
細は好ましい具体例に示したものである。尚、本
発明は従属クレームによつて明らかにされた範囲
に限定されるものではないことは言うまでもな
い。

【図面の簡単な説明】

本発明の目的及び利点は上記したものである
が、この記載は図面を参照すべきである。第１図
は抄紙製造機械の一部を示す真空制御装置の概略
図で、本発明を具体的に説明するためのもので、
第２図は特定の可変速遠心排風機における代表的
な性能曲線を示すものである。 符号の簡単な説明、１２は吸入管、１４はフエ
ルト、１８はスロツト、２６は遠心排風機、２８
はサージ弁、３８は可変速駆動モータ、４０は制
御手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 吸入管と、可変速駆動モータと、該可変速駆
   動モータにより駆動され、前記吸入管に接続さ
   れ、前記吸入管に接続されたスロツトを通過する
   抄紙フエルトを脱水するため、水分を吸引する遠
   心排風機とを有し、前記フエルトの浸透性が低下
   し、吸引する空気の流量が低下した時には、前記
   駆動モータによつて前記遠心排風機の速度を、予
   め設定された最大速度に上げる抄紙機の脱水装置
   におけるサージ制御システムにおいて、 前記遠心排風機に外部の空気を導入するサージ
   バルブと、 前記遠心排風機が、予め設定された最大速度に
   なつた時を検知し、 前記最大速度になつた時にサージの発生する前
   記駆動モータの予め設定された負荷を監視し、 前記遠心排風機が最大速度で駆動されている時
   に前記サージの発生する、予め設定された負荷を
   検知した時、前記サージバルブに信号を送り、前
   記遠心排風機に外部の空気を導入することによ
   り、前記遠心排風機のサージの発生を防止する制
   御手段を有することを特徴とするサージ制御シス
   テム。 ２ 前記フエルトが、抄紙製造業界で用いられる
   抄紙用フエルトであることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のサージ制御システム。 ３ 前記可変速駆動モータがACモータであり、
   前記制御手段は、その消費電流、または周波数、
   または馬力を監視することにより前記負荷を監視
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のサージ制御システム。 ４ 吸入パイプと、サージバルブと、可変速駆動
   モータと該可変速駆動モータにより駆動され、前
   記吸入パイプに接続され、前記吸入パイプのスロ
   ツトを通過するフエルトの水分を吸引して、脱水
   する遠心排風機とを有し、前記フエルトの浸透性
   が低下し、吸入する空気の流量が低下した時に
   は、前記可変速駆動モータにより前記遠心排風機
   の速度を上げる吸引脱水装置を備えた抄紙機にお
   けるサージ制御システムにおいて、 前記遠心排風機の速度を予め設定した最大速度
   に限定し、 前記遠心排風機の前記予め設定された最大速度
   を検知し、 前記遠心排風機がサージの発生する前記最大速
   度で駆動されている時の前記駆動モータの予め設
   定された負荷を監視し、 前記遠心排風機が前記最大速度で駆動され、前
   記駆動モータが前記予め定められた負荷となつた
   時、前記遠心排風機がサージを発生することを防
   ぐため、前記サージバルブを開いて、前記遠心排
   風機に外部の空気を導入することを特徴とするサ
   ージ制御システム。 ５ 前記駆動モータとしてACモータを用い、そ
   の消費電流、または周波数、または馬力を監視す
   ることにより、前記負荷を検知することを特徴と
   する特許請求の範囲第４項記載のサージ制御シス
   テム。