(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024066745
(43)【公開日】2024-05-16
(54)【発明の名称】監視システム
(51)【国際特許分類】
F04B 51/00 20060101AFI20240509BHJP
F04B 49/10 20060101ALI20240509BHJP
【FI】
F04B51/00
F04B49/10 331Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022176400
(22)【出願日】2022-11-02
(71)【出願人】
【識別番号】000175272
【氏名又は名称】三浦工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110004082
【氏名又は名称】弁理士法人北大阪特許事務所
(74)【代理人】
【識別番号】100141092
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 英生
(72)【発明者】
【氏名】井上 陽貴
【テーマコード(参考)】
3H145
【Fターム(参考)】
3H145AA26
3H145AA42
3H145BA42
3H145BA43
3H145CA26
3H145EA20
3H145EA37
3H145EA50
3H145FA16
3H145FA20
(57)【要約】
【課題】エアコンプレッサのフィルタ類の詰まり度合を、エネルギーの利用効率の観点から監視することが可能となる監視システムを提供する。
【解決手段】モータによって駆動され空気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機構と、前記空気または圧縮空気から異物を除去するフィルタ類と、を備えたエアコンプレッサに関して、監視動作を行う監視システムであって、前記監視動作は、前記フィルタ類の詰まりの進行に伴う前記エアコンプレッサの比エネルギーの増加度合を監視する動作である監視システムとする。
【選択図】
図4
【特許請求の範囲】
【請求項1】
モータによって駆動され空気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機構と、前記空気または圧縮空気から異物を除去するフィルタ類と、を備えたエアコンプレッサに関して、監視動作を行う監視システムであって、
前記監視動作は、
前記フィルタ類の詰まりの進行に伴う前記エアコンプレッサの比エネルギーの増加度合を監視する動作であることを特徴とする監視システム。
【請求項2】
前記監視動作は、
所定期間における前記比エネルギーの増加による前記圧縮空気の生成コストの増加分を算出し、当該生成コストの増加分が前記フィルタ類の交換に要するコストに達したか否かを判定する動作を含むことを特徴とする請求項1に記載の監視システム。
【請求項3】
前記フィルタ類は、前記エアコンプレッサの外部から吸込まれる前記空気から異物を除去する吸込フィルタを含み、
前記吸込フィルタの二次側圧力が所定閾値を超えたときに、前記監視動作を開始することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の監視システム。
【請求項4】
前記フィルタ類は、前記圧縮空気から異物を除去するエアフィルタを含み、
前記エアフィルタの一次側圧力と二次側圧力の差が所定閾値を超えたときに、前記監視動作を開始することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の監視システム。
【請求項5】
前記エアコンプレッサは給油式であり、
前記フィルタ類は、前記圧縮空気からオイルミストを除去するオイルセパレータエレメントを含み、
前記オイルセパレータエレメントの一次側圧力と二次側圧力の差が所定閾値を超えたときに、前記監視動作を開始することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の監視システム。
【請求項6】
複数の前記エアコンプレッサそれぞれに対応して設けられる各通信ユニットと、
前記各通信ユニットとの通信が可能であるサーバと、を備え、
前記各通信ユニットは、対応する前記エアコンプレッサの比エネルギーに関する情報を前記サーバに送信し、
前記サーバは、前記各通信ユニットから受信する情報に基づいて、複数の前記エアコンプレッサそれぞれについて前記監視動作を行うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、エアコンプレッサに関して監視動作を行う監視システムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、圧縮空気を利用する各分野においてエアコンプレッサが利用されている。エアコンプレッサとしては、モータを用いて空気を圧縮するように構成された圧縮機構を備えるものが広く利用されている。またエアコンプレッサには、圧縮前または圧縮後の空気から異物を除去するフィルタ類を設けることが一般的である。
【0003】
例えば特許文献1には、筐体の内部に電動機や圧縮機本体などを配置した圧縮機であって、圧縮機本体の吸込側に吸込フィルタを設けたものが開示されている。このようなフィルタ類を設けたエアコンプレッサにおいては、長期使用による塵埃等の付着や堆積によってフィルタ類の詰まり度合が進行する。
【0004】
フィルタ類の詰まり度合が進み過ぎると、エアコンプレッサにおける故障や動作不良等の不具合を招く虞がある。そのためフィルタ類を設けたエアコンプレッサに関しては、フィルタ類の詰まり度合を検知するために通気時の圧力損失(例えば、フィルタの一次圧力と二次圧力の差)を監視し、この圧力損失が所定閾値を超えた場合に、フィルタ類の交換時期を報知するようにしたシステムも提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
フィルタ類の詰まり度合については、上述のとおり圧力損失の観点から監視できるが、種々の理由により、これとは別の観点からの監視が必要となる場合もある。特に、エアコンプレッサの省エネを重視する場合には、フィルタ類の詰まり度合をエネルギーの利用効率の観点から監視できることが要望される。
【0007】
本発明は上述した問題点に鑑み、エアコンプレッサのフィルタ類の詰まり度合を、エネルギーの利用効率の観点から監視することが可能となる監視システムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明に係る監視システムは、モータによって駆動され空気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機構と、前記空気または圧縮空気から異物を除去するフィルタ類と、を備えたエアコンプレッサに関して、監視動作を行う監視システムであって、前記監視動作は、前記フィルタ類の詰まりの進行に伴う前記エアコンプレッサの比エネルギーの増加度合を監視する動作である構成とする。
【0009】
上記構成としてより具体的には、前記監視動作は、所定期間における前記比エネルギーの増加による前記圧縮空気の生成コストの増加分を算出し、当該生成コストの増加分が前記フィルタ類の交換に要するコストに達したか否かを判定する動作を含む構成としても良い。
【0010】
上記構成としてより具体的には、前記フィルタ類は、前記エアコンプレッサの外部から吸込まれる前記空気から異物を除去する吸込フィルタを含み、前記吸込フィルタの二次側圧力が所定閾値を超えたときに、前記監視動作を開始する構成としても良い。
【0011】
上記構成としてより具体的には、前記フィルタ類は、前記圧縮空気から異物を除去するエアフィルタを含み、前記エアフィルタの一次側圧力と二次側圧力の差が所定閾値を超えたときに、前記監視動作を開始する構成としても良い。
【0012】
上記構成としてより具体的には、前記エアコンプレッサは給油式であり、前記フィルタ類は、前記圧縮空気からオイルミストを除去するオイルセパレータエレメントを含み、前記オイルセパレータエレメントの一次側圧力と二次側圧力の差が所定閾値を超えたときに、前記監視動作を開始する構成としても良い。
【0013】
上記構成としてより具体的には、複数の前記エアコンプレッサそれぞれに対応して設けられる各通信ユニットと、前記各通信ユニットとの通信が可能であるサーバと、を備え、前記各通信ユニットは、対応する前記エアコンプレッサの比エネルギーに関する情報を前記サーバに送信し、前記サーバは、前記各通信ユニットから受信する情報に基づいて、複数の前記エアコンプレッサそれぞれについて前記監視動作を行う構成としても良い。
【発明の効果】
【0014】
本発明に係る監視システムによれば、エアコンプレッサのフィルタ類の詰まり度合を、エネルギーの利用効率の観点から監視することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【
図1】本実施形態に係る監視システム900の概略的な構成図である。
【
図2】本実施形態に係るエアコンプレッサ100の概略的な構成図である。
【
図3】データ収集動作に関するフローチャートである。
【
図4】状況判別動作に関するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の一実施形態について各図面を参照しながら説明する。なお本実施形態に係る監視システムは、複数のエアコンプレッサそれぞれに関して監視動作を行うシステムとなっている。
【0017】
1.監視システムの構成等
まず本実施形態に係る監視システムの構成等について説明する。
図1は、本実施形態に係る監視システム900の概略的な構成を例示している。監視システム900は、LAN(Local Area Network)300、およびサーバ500を含むように構成されている。LAN300は、メッシュ型の無線ネットワーク210を含むように構成されている。
【0018】
無線ネットワーク210は、複数のエアコンプレッサ100それぞれに一対一に対応して設けられた子機(以下、「通信ユニット200」と称する。)、中継機201、および親機202の各通信機(ノード)を用いて構成された通信ネットワークである。無線ネットワーク210は、例えば工場のようなローカルエリア内に配置された複数のノード間で無線通信することが可能であり、また直接電波が届かない場合においては、その間にあるノードが中継して相互通信が可能である。
【0019】
無線ネットワーク210の通信プロトコルの1つの特徴は、複数のノードを経由(ホップ)することで目的のノードまでパケットを送る、マルチホップ機能を有することにある。従って、距離的な理由等により電波が届きにくい場所に通信ユニット200を設置する場合であっても、中継機201を設けることで、他のノードとの相互通信が可能となる。また、新たな通信ユニット200を追加する場合、配線工事負担が少なく、通信ネットワークを容易に拡張することができる。さらに、ノードをメッシュ状に配置することにより、仮にあるノードに障害が発生した場合であっても、他の正常なノードを介して通信を可能とすることができる。
【0020】
LAN300においては、全ての通信ユニット200は無線ネットワーク210を介して親機202に接続され、更に親機202は、データ回線終端装置203およびインターネット400を介してサーバ500に接続されている。これによりサーバ500は、各通信ユニット200との通信が可能となっている。各通信ユニット200から送信される情報は、LAN300とインターネット400を介してサーバ500に送られることになる。
【0021】
このように監視システム900では、各通信ユニット200から送信される情報を、サーバ500に収集させることができる。なお必要に応じて、サーバ500には、インターネット400を介して更に別のLANを接続させ、監視システム900の規模を拡張させることも可能である。
【0022】
各通信ユニット200は、自機に対応するエアコンプレッサ100(後述する制御装置10)との通信が可能であり、当該エアコンプレッサ100に関するモニタデータ群(各項目のモニタ結果のデータ)を取得し、装置IDとともに当該モニタデータ群をサーバ500へ送信することができる。なお当該装置IDは、当該エアコンプレッサ100を他のエアコンプレッサ100から識別可能とする情報である。
【0023】
サーバ500は、各通信ユニット200から受信する情報に基づいて、複数のエアコンプレッサ100それぞれについての監視を行うことが可能である。なおサーバ500には、全てのエアコンプレッサ100についての装置IDが予め登録されており、装置IDごとに情報の記録等を行うことが可能である。監視システム900の動作については、改めて詳細に説明する。
【0024】
2.エアコンプレッサの構成等
次に、エアコンプレッサ100の構成等について説明する。
図2は、エアコンプレッサ100の概略的な構成を示している。
【0025】
本図に示すようにエアコンプレッサ100は、圧縮機構1、オイルセパレータ2、自動温度調節弁3、オイルクーラ4、オイルフィルタ6、インバータ7、吸込フィルタ8、冷却ファン9、および制御装置10の各要素が、筐体20の内部に配置された構成となっている。圧縮機構1は、圧縮機本体51および電気モータ52などを有している。またエアコンプレッサ100には、筐体20の外部に配置されたエアフィルタ30も設けられている。
【0026】
本実施形態の例では、エアコンプレッサ100は給油式のエアコンプレッサとして構成され、外部から吸込んだ空気Aaを圧縮機本体51により圧縮して圧縮空気Abとし、これを例えば各種の空圧機器などへ吐出することが可能である。なお、エアコンプレッサ100は、本発明の趣旨を逸脱しない限り種々の構成を採用することが可能であり、オイルフリー式のエアコンプレッサとして構成されても良い。
【0027】
また筐体20は、大気中の塵埃を除去するためのダストフィルタを介して通気可能に形成されている。より具体的には、筐体20の少なくとも一部には内外の通気を可能とする通気口が設けられており、この通気口を外側から覆うようにダストフィルタが配置されている。
【0028】
図2において、白抜矢印は空気Aaおよび圧縮空気Abの経路を概略的に示し、太線矢印は潤滑油Luが循環する潤滑油循環回路Xを概略的に示している。本実施形態では、圧縮機本体51から出た圧縮空気Abは、オイルセパレータ2を通った後、更にエアフィルタ30を通って外部へ吐出される。なお、圧縮空気Abの吐出ラインには、不図示の空気流量センサが設けられており、圧縮空気Abの空気流量Q[m
3/min]を継続的に検知することが可能となっている。この空気流量Qの検知情報は制御装置10へ送られる。また制御装置10は、空気流量Qの情報に基づいて、これまでに吐出した圧縮空気Abの総量である積算空気量V[m
3]を算出する。
【0029】
また
図2に示す潤滑油循環回路Xは、圧縮機構1において潤滑油Luを用いて摩擦緩和や冷却がなされる所定箇所(圧縮機本体51など)を通り、潤滑油Luを循環させる経路である。潤滑油循環回路Xは、圧縮機本体51からオイルセパレータ2、自動温度調節弁3、オイルクーラ4、およびオイルフィルタ6を順に通って、潤滑油Luが圧縮機本体51へ流れる経路を有する。また潤滑油循環回路Xは、オイルクーラ4およびオイルフィルタ6の間の位置と自動温度調節弁3とを繋ぐ補助経路Xaを有する。
【0030】
圧縮機本体51は、電気モータ52によって駆動され、空気Aaを圧縮して圧縮空気Abを生成するように動作する。本実施形態の例では、圧縮機本体51として回転式(スクリュ式)の圧縮機が採用されており、圧縮機本体51では潤滑油Luを用いて、スクリュロータの摩擦緩和と冷却(圧縮熱や摩擦熱の除去)を行うことが可能となっている。また、圧縮機本体51により生成された圧縮空気Abには、潤滑油Luが含まれる。
【0031】
電気モータ52は、外部から供給される交流電力(商用電源等)で回転駆動するように構成されており、圧縮機本体51のロータを駆動させる。電気モータ52の駆動回路には不図示の電力センサが設けられており、電気モータ52を駆動する電力Lを継続的に検知することが可能となっている。この電力Lの検知情報は制御装置10へ送られる。なお、インバータ7に電力センシングの機能が設けられている場合は、上記の電力センサの代わりにこの機能を利用して、電力Lが継続的に検知されるようにしても良い。
【0032】
なおエアコンプレッサ100の種類について、本実施形態では、電気モータ52(メインモータ)の駆動周波数の制御によって空気圧縮量が調整できるインバータ機が採用されているが、その代わりに、ロード運転(圧縮空気を作る状態)とアンロード運転(空運転で待機する状態)を繰返すように制御されるロード・アンロード機のエアコンプレッサを採用することも可能である。エアコンプレッサ100として、ロード・アンロード機のエアコンプレッサが採用されている場合には、電気モータ52の動力線に電力センサを接続することにより、上述した電力Lが継続的に検知されるようにしても良い。
【0033】
オイルセパレータ2は、エレメント21(オイルミスト除去用のフィルタ)を有しており、圧縮機本体51から圧縮空気Abを受け、この圧縮空気Abに含まれる潤滑油Lu(オイルミスト)をエレメント21によって分離させて一時的に貯留する。なおここでのオイルミストは、圧縮空気Abに混ざった異物に相当する。また、圧縮機本体51からオイルセパレータ2に至る潤滑油循環回路Xの部分は、圧縮空気Abに含まれた潤滑油Luの経路である。
【0034】
自動温度調節弁3は、潤滑油Luの温度を調節する役割を果たす三方弁である。本実施形態の例の自動温度調節弁3は、例えば潤滑油Luの温度が所定の基準値より低いときに、補助経路Xaを通る潤滑油Luの量が増えるように動作する。これにより、オイルクーラ4を通る潤滑油Luの量を減らし、潤滑油Luの温度低下を抑えることが可能である。
【0035】
オイルクーラ4は、水冷によって潤滑油Luを冷却する水冷オイルクーラ、および空冷によって潤滑油Luを冷却する空冷オイルクーラを有する。水冷オイルクーラは、潤滑油Luに含まれる排熱を回収するもので、潤滑油Luと冷却水との熱交換によって潤滑油Luを一次冷却しつつ、冷却水を温水化する。なお水冷オイルクーラで生成された温水は、工場内でボイラ給水などとして利用される。
【0036】
空冷オイルクーラは、水冷オイルクーラを通過後の潤滑油Luを通すようにし、潤滑油Luと冷却用空気(冷却ファン9の動作により筐体20内部に吸入される外気)との熱交換によって潤滑油Luを二次冷却するように構成される。なおオイルクーラ4は、水冷オイルクーラと空冷オイルクーラの一方のみを有するようにしても良い。またオイルフィルタ6は、潤滑油Luから鉄錆やスラッジ等の不純物を除去するフィルタである。
【0037】
なお、潤滑油循環回路Xを循環する潤滑油Luは、圧縮機本体51において摩擦緩和の役割を果たした後、オイルセパレータ2に流入して圧縮空気Abから分離される。この潤滑油Luは、オイルセパレータ2に一時的に貯留した後、自動温度調節弁3を経て、オイルクーラ4を通過する際に冷却される。この冷却された潤滑油Luは、オイルフィルタ6において不純物が除去された後、圧縮機構1に流入して必要箇所での摩擦緩和や冷却に利用され、圧縮機本体51に戻る。
【0038】
また、オイルセパレータ2で分離された圧縮空気Abは、筐体20内に配置されたアフタークーラ(図示省略)によって冷却された後、外部に送気されるようになっている。アフタークーラは、水冷によって圧縮空気Abを冷却する水冷アフタークーラ、および空冷によって圧縮空気Abを冷却する空冷オイルクーラを有するのが好ましい。水冷アフタークーラは、圧縮空気Abに含まれる排熱を回収するもので、圧縮空気Abと冷却水との熱交換によって圧縮空気Abを一次冷却しつつ、冷却水を温水化する。なお冷却水は、水冷オイルクーラと水冷アフタークーラに対して直列に通水しても良いし、並列に通水するようにしても良い。
【0039】
空冷アフタークーラは、水冷アフタークーラを通過後の圧縮空気Abを通すようにし、圧縮空気Abと冷却用空気(冷却ファン9の動作により筐体20内部に吸入される外気)との熱交換によって圧縮空気Abを二次冷却するように構成される。なおアフタークーラは、水冷アフタークーラと空冷アフタークーラの一方のみを有するようにしても良い。
【0040】
インバータ7は、外部から電気モータ52へ供給される交流電力の電力変換動作を行う装置である。なお、インバータ7の動作は制御装置10によって制御可能となっており、これにより制御装置10は、電気モータ52の駆動周波数を制御することが可能である。駆動周波数を高くするほど電気モータ52の回転速度が上がり、圧縮機本体51での圧縮空気Abの生成量が増大することになる。
【0041】
吸込フィルタ8は、圧縮機本体51への空気Aaの吸気経路(吸気調整弁の一次側)に設けられ、粉塵を除去するフィルタである。筐体20外部から吸い込まれた空気Aaは、吸込フィルタ8を通過する際に粉塵が除去され、圧縮機本体51に送られることになる。冷却ファン9は、筐体20の内部が冷却されるように通気を促進させると共に、上述した空冷オイルクーラおよび空冷アフタークーラに冷却用空気を送風するファンである。エアフィルタ30は、水冷および空冷アフタークーラで冷却後の圧縮空気Abから粒子を除去するフィルタとして機能する。なおエアフィルタ30の前段には、図示しないドレントラップが配置されており、圧縮空気Abから凝縮水(ドレン)を除去したドライエアがエアフィルタ30に送られる。
【0042】
制御装置10は、エアコンプレッサ100が正常に動作するように、エアコンプレッサ100の各部の制御および監視を行う。また、制御装置10は、エアコンプレッサ100に対応する通信ユニット200(
図1を参照)との通信が可能である。
【0043】
制御装置10は、例えば圧縮空気Abの需要量等に応じて、電気モータ52の駆動周波数を制御する。これにより、圧縮空気Abの需要量が増大するほど駆動周波数を上げて、より多くの圧縮空気Abを生成することが可能となる。なお制御装置10は、圧縮機本体51の有負荷/無負荷の接点信号である負荷状態信号Smを継続的に出力することが可能である。負荷状態信号Smは、圧縮機本体51の有負荷時(圧縮空気Abの生成時)にはONとなり、圧縮機本体51の無負荷時(圧縮空気Abを生成していない時)にはOFFとなる。また制御装置10は、筐体20内の所定箇所(本実施形態の例ではオイルセパレータ2の内部)の温度が一定に保たれるように、冷却ファン9を駆動させる。
【0044】
また先述のとおり、エアコンプレッサ100の吸気から送気に至る空気系統には、空気Aaまたは圧縮空気Abから異物を除去するフィルタ類として、吸込フィルタ8、エレメント21、およびエアフィルタ30が設けられている。エアコンプレッサ100は、これらのフィルタ類の通風抵抗(塵埃等が詰まることによる閉塞)の度合を検知する圧力センサを有する。
【0045】
具体的に説明すると、吸込フィルタ8については、その二次側の圧力Psを検知する圧力センサが設けられている。当該圧力センサは圧力Psを継続的に検知して、この検知情報を制御装置10へ送るようになっている。なお吸込フィルタ8が詰まると、圧縮機本体51の圧縮室への空気Aaの引込量が外気の吸込量を上回り、圧力Psは負圧に変化する。
【0046】
エレメント21については、オイルセパレータ2における内部圧力Poと吐出圧力Pdの圧力差ΔPe(=内部圧力Po-吐出圧力Pd)を検知する圧力センサが設けられている。当該圧力センサは圧力差ΔPeを継続的に検知して、この検知情報を制御装置10へ送るようになっている。なお、吐出圧力Pdを一定とする制御が実行されている状態でエレメント21が詰まると、内部圧力Poが上昇して圧力差ΔPeが増加する。
【0047】
エアフィルタ30については、一次圧力P1と二次圧力P2の圧力差ΔPf(=一次圧力P1-二次圧力P2)を検知する圧力センサが設けられている。当該圧力センサは圧力差ΔPfを継続的に検知して、この検知情報を制御装置10へ送るようになっている。なおエアフィルタ30が詰まると、二次圧力P2が下降して圧力差ΔPfが増加する。
【0048】
圧力Ps、圧力差ΔPe、および圧力差ΔPfのそれぞれには個別に閾値αが設定されており、制御装置10は、上述した各圧力センサの何れかの検出値が閾値αを超えたときに、当該検出値に対応するフィルタ類の交換が必要である旨を報知する。この閾値αの値は、主に、エアコンプレッサ100における故障や動作不良等の不具合を防ぐ観点から決定されている。
【0049】
ここで、エアコンプレッサ100におけるエネルギーの利用効率に着目すると、フィルタ類の詰まりの進行に伴ってエアコンプレッサ100の比エネルギー(圧縮空気Abの製造時の比エネルギー)が増加すれば、その分、エネルギーの利用効率が悪化することになる。そして上述した各圧力センサの検出値が閾値αを超えているか否かに関わらず、エネルギーの利用効率の悪化による所定期間の製造コストの上昇分がフィルタ類の交換コスト以上となった場合には、フィルタ類の交換を行うことが望ましいと考えられる。
【0050】
そこで監視システム900は、フィルタ類の詰まりの進行に伴うエアコンプレッサ100の比エネルギーの増加度合を監視し、このようなフィルタ類の交換を可能とする動作を行う。以下、監視システム900の動作の具体的内容について詳細について説明する。
【0051】
3.監視システムの動作等
監視システム900は、各エアコンプレッサ100のフィルタ類のメンテナンスの要否に関する監視動作を実行する。本実施形態の例では、監視システム900は、各エアコンプレッサ100のモニタデータ群Mをサーバ500に収集させるデータ収集動作、および、モニタデータ群Mに基づいて所定条件が満たされたか否かの判別を行う状況判別動作を実行する。
【0052】
まずデータ収集動作について、
図3に示すフローチャートを参照しながら以下に説明する。各通信ユニット200は、対応するエアコンプレッサ100の主電源がONになると、モニタデータ群Mの取得動作を開始する(ステップS11)。本実施形態でのモニタデータ群Mには、先述した負荷状態信号Sm、空気流量Q、積算空気量V、電力L、圧力Ps、圧力差ΔPe、および圧力差ΔPfの各モニタデータが含まれる。なお各モニタデータは、何れも所定周期(例えば1分間隔)で同期して逐次取得された値(時系列データ)を含み、各モニタデータにおける全ての値には、その値が取得された日時の情報も付随している。各通信ユニット200は、対応するエアコンプレッサ100の制御装置10からモニタデータ群Mを継続的に受信して取得し、サーバ500へ送信するまで一時的に記録する。
【0053】
また各通信ユニット200は、モニタデータ群Mの取得動作を実行しながら、モニタデータ群Mの送信タイミングの到来を監視する(ステップS12)。そしてこの送信タイミングが到来する度に(ステップS12のYes)、各通信ユニット200は、前回の送信後に新たに記録したモニタデータ群Mを、対応するエアコンプレッサ100の装置IDとともにサーバ500へ送信する(ステップS13)。本実施形態の例では、各通信ユニット200は、一定周期(例えば、30~120分の周期)でモニタデータ群Mをサーバ500へ送信するように設定されており、この周期ごとに、新たに記録したモニタデータ群Mをサーバ500へ送信する。
【0054】
一方で、サーバ500は、各通信ユニット200からのモニタデータ群Mおよび装置IDの受信を待機する(ステップS21)。そして、何れかの通信ユニット200からモニタデータ群Mおよび装置IDを受信する度に(ステップS21のYes)、サーバ500は、受信したモニタデータ群Mのうち負荷状態信号SmがONであった日時に対応するものを、当該装置IDに関するモニタデータ群Mとして記録する(ステップS22)。なお、負荷状態信号SmがOFFであった日時に対応するモニタデータ群Mについては、例えば「NO DATA」として記録されるようにしても良い。
【0055】
次にサーバ500は、今回記録されたモニタデータ群Mのうちの圧力関連データ(すなわち、圧力Ps、圧力差ΔPe、および圧力差ΔPfのデータ)の何れかの値が、予防保全用の設定値Yを超えているか否かを判別する(ステップS23)。予防保全用の設定値Yは、圧力Ps、圧力差ΔPe、および圧力差ΔPfのそれぞれに予め個別に設定された値(Y1,Y2,Y3)であり、対応するフィルタ類の通風抵抗の度合がある程度進んだ状態に対応した値である。設定値Yは、先述した閾値αよりも低いレベルに設定されている。なおステップS23の動作は、圧力Ps、圧力差ΔPe、および圧力差ΔPfの何れか一つのみに着目し、その値が設定値Yを超えているか否かを判別する動作としても良い。
【0056】
圧力関連データの何れかの値が設定値Yを超えていた場合(ステップS23のYes)、サーバ500は、今回受信した装置IDに対応する状況判別実行フラグ(状況判別動作の実行対象であるか否かを示すフラグ)を「ON」に更新する(ステップS24)。すなわち、サーバ500は、装置IDごとに、状況判別実行フラグ(初期値は「OFF」)の情報を予め記録保持しており、ステップS24の動作によって、今回受信した装置IDに対応する状況判別実行フラグが「ON」に更新される。
【0057】
なお、ステップS24の動作を行った後、或いは、圧力関連データの何れの値も設定値Yを超えていなかった場合には(ステップS23のNo)、サーバ500は、ステップS21の動作を繰返す。このような一連のデータ収集動作(ステップS11~S24)が行われることにより、各エアコンプレッサ100に関するモニタデータ群Mの情報を、サーバ500に収集させることが可能である。
【0058】
次に状況判別動作について、
図4に示すフローチャートを参照しながら以下に説明する。この状況判別動作は、本実施形態の例では、1日に1回の頻度で定期的に実行される。
【0059】
サーバ500は、状況判別実行フラグがONである全ての装置IDのうち、まず最初の装置IDを処理対象IDに設定する(ステップS31)。そしてサーバ500は、現在の処理対象IDについて、前日の1日分の代表エネルギー差ΔWrを算出する(ステップS32)。
【0060】
より具体的に説明すると、サーバ500は、収集された前日の1日分の空気流量Qと電力Lのモニタデータから比エネルギーW(=電力L/空気流量Q)の時系列データを求め、更に、比エネルギーWと基準比エネルギーW0との差分ΔW(=比エネルギーW-基準比エネルギーW0:比エネルギーの増加分に相当する)を計算する。なお基準比エネルギーW0は、全てのフィルタ類が詰まりの無い新品相当状態であるときの比エネルギーW(例えば、新設試運転日またはオーバーホール実施日の比エネルギーW)の値として、予めサーバ500に登録されている情報である。
【0061】
そしてサーバ500は、計算された前日の1日分の差分ΔWの時系列データから中間値または最大値をピックアップし、これを代表エネルギー差ΔWrとする。なお代表エネルギー差ΔWrは、フィルタ類の詰まりの進行に伴うエアコンプレッサ100の比エネルギーの増加度合と見ることができる。
【0062】
次にサーバ500は、前日の1日分の過剰製造コストC[¥]を算出する(ステップS33)。具体的に説明すると、サーバ500は、まず下記の式により過剰製造単価Z[¥/m3]を算出する。
Z[¥/m3]=ΔWr[kW/(m3/min)]×60×E[¥/kWh]
但し上記の式におけるEは、エアコンプレッサ100に電力を供給する電力会社の電力単価Eであり、サーバ500に予め登録されている情報である。サーバ500に登録される電力単価Eは、変動に対応できるように随時更新されるようにしても良い。なお、過剰製造単価Zは、フィルタ類の詰まりの進行に伴うエアコンプレッサ100の比エネルギーの増加によって、無駄に生じる分の(エネルギーロスの分の)製造コストと見ることができる。
【0063】
更にサーバ500は、過剰製造単価Z[¥/m3]に積算空気量差ΔV[m3]を乗じて、過剰製造コストC[¥]を算出し、これを前日の日付とともに記録保持する。なお積算空気量差ΔVは、前日の1日分のうちに吐出された圧縮空気Abの総量に相当し、前日の最終の時点における積算空気量Vと最初の時点における積算空気量Vとの差分として算出される。なお、上記のようにして算出される過剰製造コストCは、フィルタ類の詰まりによって余計に必要となる前日の1日分の電気料金に相当する。
【0064】
次にサーバ500は、前日までの所定期間H(例えば、1~2週間の範囲内で予め設定された期間)における過剰製造コストCの積算値ΣCを算出する(ステップS34)。例えば所定期間Hが7日間に設定されている場合、サーバ500は、7日前から前日までの7日間の各日の過剰製造コストCを積算して積算値ΣCを算出する。
【0065】
次にサーバ500は、今回算出された積算値ΣCが、フィルタ類の交換コストFに達したか否かを判別する(ステップS35)。この交換コストFは、交換対象のフィルタ類についての交換に要するコストとして設定される。交換対象のフィルタ類は、例えば、圧力関連データの何れかの値が先述した設定値Yを超えているものに対応するフィルタ類に決定されるようにしても良い。
【0066】
この場合、圧力Psが設定値Y1を超えていれば吸込フィルタ8を含み、圧力差ΔPeが設定値Y2を超えていればエレメント21を含み、圧力差ΔPfが設定値Y3を超えていればエアフィルタ30を含むように、交換対象のフィルタ類が決定される。そしてこの例では、仮に圧力Psと圧力差ΔPeの2項目の値が設定値Y1,Y2を超えていれば、交換対象のフィルタ類は吸込フィルタ8とエレメント21ということになり、上述した交換コストFは、吸込フィルタ8とエレメント21の交換に要するコストとして設定される。
【0067】
なおこの例では、サーバ500は、通風抵抗の度合がある程度進んだフィルタ類のみを交換対象のフィルタ類に決定し、これに基づいて交換コストFを設定することができる。但し、どのフィルタ類を交換対象のフィルタ類とするかは特に限定されるものではなく、全てのフィルタ類を交換対象のフィルタ類としても良い。
【0068】
また、交換コストFは、各種フィルタ類の部品コスト(フィルタ類の販売額、または仕入れ価格と利益の合計額など)のみとしても良く、当該部品コストと作業コスト(例えば、交換作業の作業手数料、作業者の出向手数料、および作業業者の利益の合計額)としても良い。部品コストおよび作業コストの情報はサーバ500に予め登録されており、サーバ500は当該情報を用いて、交換コストFを求めることが可能である。
【0069】
積算値ΣCが交換コストFに達した場合には、所定期間Hにおける過剰製造コストCの合計が交換コストFと同等以上になったと見ることができ、現時点でフィルタ類を交換すれば、そのコストは概ね所定期間Hで回収できると見込まれる。そのためこの場合には、エネルギーの利用効率向上(エネルギーロスの削減)の観点から、フィルタ類の交換が強く推奨されることになる。
【0070】
そこで、積算値ΣCが交換コストFに達していた場合は(ステップS35のYes)、サーバ500は、現在の処理対象IDについての予防保全フラグを「ON」に更新する(ステップS36)。
【0071】
すなわち、サーバ500は、装置IDごとに、予防保全フラグ(初期値は「OFF」)の情報を予め記録保持しており、ステップS36の動作によって、現在の処理対象IDに対応する予防保全フラグが「ON」に更新される。なおサーバ500は、ステップS36の動作を行った後、次の装置ID(状況判別実行フラグがONである装置IDのうち、未だ処理対象IDに設定されていないもの)を処理対象IDに設定した上で(ステップS37)、ステップS32の動作を再度実行する。
【0072】
一方で、積算値ΣCが交換コストFに達していなかった場合には(ステップS35のNo)、サーバ500は、ステップS36の動作を行うことなく、ステップS37の動作を実行した上で、ステップS32の動作を再度実行する。なお、ステップS37の動作を行う段階で、状況判別実行フラグがONである全ての装置IDが既に処理対象IDに設定済みとなっていれば、今回の状況判別動作は終了する。
【0073】
このような一連の状況判別動作(ステップS31~S37)が行われることにより、サーバ500は、モニタデータ群Mを利用して、各エアコンプレッサ100におけるフィルタ類の詰まりの進行に伴う比エネルギーの増加度合を監視し、エネルギーの利用効率向上の観点からフィルタ類の交換が強く推奨されるか否かを判別することができる。
【0074】
サーバ500に記録保持されている装置IDごとの予防保全フラグの状況は、各エアコンプレッサ100のメンテナンス業務を請け負う事業者(設備管理代行者)等によって確認可能であり、どのエアコンプレッサ100についてフィルタ類の交換が強く推奨されるかを容易に把握することが可能となっている。これにより、例えば上記事業者の下でメンテナンス作業を担うフィールドエンジニアは、ある装置IDについての予防保全フラグがONになった場合、その装置IDに対応するエアコンプレッサ100のフィルタ類の交換を行動計画に組み入れることができる。なお、予防保全フラグ「ON」になった装置IDに関しては、例えばフィルタ類の交換の実施後に、状況判別実行フラグおよび予防保全フラグを「OFF」へ更新することにより、再度の監視が行われるようにすることが可能である。
【0075】
4.その他
以上に説明したとおり本実施形態に係る監視システム900は、電気モータ52によって駆動され空気Aaを圧縮して圧縮空気Abを生成する圧縮機構1と、空気Aaまたは圧縮空気Abから異物を除去するフィルタ類と、を備えたエアコンプレッサ100に関して、監視動作を行うシステムとなっている。更にこの監視動作は、フィルタ類の詰まりの進行に伴うエアコンプレッサ100の比エネルギーの増加度合を監視する動作となっている。そのため監視システム900によれば、エアコンプレッサ100のフィルタ類の詰まり度合を、エネルギーの利用効率の観点から監視することが可能となっている。
【0076】
また当該監視動作は、積算値ΣC(所定期間Hにおけるエアコンプレッサ100の比エネルギーの増加による圧縮空気Abの生成コストの増加分)を算出し、この積算値ΣCが交換コストF(フィルタ類の交換に要するコスト)に達したか否かを判定する動作を含んでいる。そのため、エネルギーの利用効率向上の観点から、フィルタ類の交換が強く推奨される状況であるかを判別することが可能となっている。
【0077】
また上述したフィルタ類は、エアコンプレッサ100の外部から吸込まれる空気Aaから異物を除去する吸込フィルタ8を含んでおり、吸込フィルタ8の二次側圧力Psが設定値Y(所定閾値)を超えたときに、前記監視動作が開始されるようになっている。更に上述したフィルタ類は、圧縮空気Abから異物を除去するエアフィルタ30を含んでおり、エアフィルタ30の一次側圧力と二次側圧力の差ΔPfが設定値Y(所定閾値)を超えたときにも、前記監視動作が開始されるようになっている。更に上述したフィルタ類は、圧縮空気Abからオイルミストを除去するエレメント21(オイルセパレータエレメント)を含んでおり、エレメント21の一次側圧力と二次側圧力の差ΔPeが設定値Y(所定閾値)を超えたときにも、監視動作が開始されるようになっている。
【0078】
また監視システム900は、複数のエアコンプレッサ100それぞれに対応して設けられる各通信ユニット200と、各通信ユニット200との通信が可能であるサーバ500と、を備える。そして、各通信ユニット200は、対応するエアコンプレッサ100の比エネルギーに関する情報をサーバ500に送信し、サーバ500は、各通信ユニット200から受信する情報に基づいて、複数のエアコンプレッサ100それぞれについて監視動作を行う。
【0079】
そのため監視システム900によれば、複数のエアコンプレッサ100それぞれの監視をサーバ500で行うことができ、効率の良い監視を実現させることが可能である。なお、例えば複数台のエアコンプレッサ100が工場内に分散設置されているような場合、通信ユニット200からサーバ500への送信データには、当該通信ユニット200に対応したエアコンプレッサ100の位置情報を含めるようにしても良い。
【0080】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の構成は上記実施形態に限られず、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。
【符号の説明】
【0081】
1 圧縮機構
2 オイルセパレータ
3 自動温度調節弁
4 オイルクーラ
6 オイルフィルタ
7 インバータ
8 吸込フィルタ
9 冷却ファン
10 制御装置
20 筐体
30 エアフィルタ
51 圧縮機本体
52 電気モータ
100 エアコンプレッサ
200 通信ユニット
201 中継機
202 親機
203 データ回線終端装置
210 無線ネットワーク
300 LAN
400 インターネット
500 サーバ
900 監視システム
Aa 空気
Ab 圧縮空気
Lu 潤滑油
X 潤滑油循環回路
Xa 補助経路