特許 7590744 空気供給機の異常検知装置及び空気供給機の異常検知方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-19

(45)【発行日】2024-11-27

(54)【発明の名称】空気供給機の異常検知装置及び空気供給機の異常検知方法

(51)【国際特許分類】

   F04D 27/00 20060101AFI20241120BHJP

   F04B 49/10 20060101ALI20241120BHJP

【ＦＩ】

F04D27/00 H

F04B49/10 331G

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2024064340

(22)【出願日】2024-04-12

【審査請求日】2024-04-12

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】524141212

【氏名又は名称】株式会社岡山市環境整備協会

(73)【特許権者】

【識別番号】503306711

【氏名又は名称】株式会社アウルホールディングス

(74)【代理人】

【識別番号】110003085

【氏名又は名称】弁理士法人森特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】八田 高志

【審査官】岩田 健一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－１８９９８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５７－０７１７８１（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｄ ２７／００

Ｆ０４Ｂ ４９／１０

Ｆ０４Ｃ ２８／２８

Ｃ０２Ｆ ３／００

Ｃ０２Ｆ ３／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エア配管を経て水中に空気を供給する空気供給機の異常検知装置であって、
前記エア配管の表面温度を測定する第１温度センサーが第１断熱材に内蔵された配管側センサーユニットと、
大気温度を測定する第２温度センサーが第２断熱材に内蔵された大気側センサーユニットとを備えており、
前記第１温度センサーと前記第２温度センサーは、前記エア配管の表面温度と、前記大気温度との差が所定の温度差以下となったときに前記空気供給機の異常を検知するために用いるものであり、
前記配管側センサーユニットは、前記空気供給機の外部において、前記エア配管に取り付けられ、前記大気側センサーユニットは、前記配管側センサーユニットに取り付けられることを特徴とする空気供給機の異常検知装置。

【請求項2】

エア配管を経て水中に空気を供給する空気供給機の異常検知方法であって、
前記エア配管の表面温度を測定する第１温度センサーが第１断熱材に内蔵された配管側センサーユニットと、
大気温度を測定する第２温度センサーが第２断熱材に内蔵された大気側センサーユニットとを用い、
第１温度センサーで測定した前記エア配管の表面温度と、前記第２温度センサーで測定した前記大気温度との差が所定の温度差以下となったときに前記空気供給機の異常を検知し、
前記配管側センサーユニットは、前記空気供給機の外部において、前記エア配管に取り付けられ、前記大気側センサーユニットは、前記配管側センサーユニットに取り付けられることを特徴とする空気供給機の異常検知方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ブロワー又は送風機と呼ばれる空気供給機の異常検知に関する。

【背景技術】

【0002】

水槽や浄化槽へ空気供給機を用いて空気を供給することが行われている。例えば、浄化槽においては、ブロワーと呼ばれる空気供給機が用いられ、ブロワーから浄化槽の接触ばっ気槽に空気が供給される。このことにより、液体と空気を接触させてばっ気し、接触材である好気性微生物に汚水が循環接触して浄化が行われる。したがって、ブロワーが故障すると浄化槽が正常に機能しなくなるため、ブロワーの異常検知を速やかに行う必要がある。

【0003】

この点、特許文献１に記載の浄化槽用ブロワー等の保守点検システムは、ブロワー等の機器の駆動モータに給電する電線にＣＴコイルを装着することで、電流値の変化を検知することにより、ブロワーやポンプの異常を把握することができるようにしている。また、特許文献２に記載の汚水浄化装置用の異常検知装置は、送風機の吸気側に発生する吸気圧を利用し、吸気圧の変化から浄化槽および送風機の異常を検知し、管理者などに報知することができるようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】実用新案登録第３２３５５８５号公報

【文献】特許第４３７７５１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載の保守点検システムのように、電流検知器を用いると、電流検知器自体が高価である上、電流検知器を装着するためにブロワーの分解作業が必要であり、取り付けに手間がかかった。特許文献２に記載の異常検知装置においては、差圧スイッチを内蔵した装置ボックスと専用の吸気チューブが必要であった。このため、全体として高価になる上、長さ調整を伴う吸気チューブの装着等が必要であり、取り付けに手間がかかるものであった。

【0006】

本発明は、前記のような従来の問題を解決するものであり、低コストかつ取り付け容易な空気供給機の異常検知装置及び異常検知方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記目的を達成するために、本発明の空気供給機の異常検知装置は、エア配管を経て水中に空気を供給する空気供給機の異常検知装置であって、前記エア配管の表面温度を測定する第１温度センサーと、大気温度を測定する第２温度センサーとを備えており、前記第１温度センサーと前記第２温度センサーは、前記エア配管の表面温度と、前記大気温度との差から前記空気供給機の異常を検知するために用いるものであることを特徴とする。

【0008】

本発明の空気供給機の異常検知方法は、エア配管を経て水中に空気を供給する空気供給機の異常検知方法であって、前記エア配管の表面温度を測定する第１温度センサーと、大気温度を測定する第２温度センサーとを用い、第１温度センサーで測定した前記エア配管の表面温度と、前記第２温度センサーで測定した前記大気温度との差から前記空気供給機の異常を検知することを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、既存の設備に改造を加えることなく、空気供給機の異常検知が実施可能になる。また、異常検知は、温度センサーによる温度データに基づくものであるので、高価な電流検知センサーや圧力検知センサーは不要になる。すなわち、本発明によれば、低コストかつ取り付け容易な空気供給機の異常検知装置及び異常検知方法が実現可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態に係る空気供給機の異常検知装置を用いた異常検知システムの全体図。

【図2】本発明の一実施形態において、ブロワー及び異常検知装置を示す拡大斜視図。

【図3】本発明の一実施形態において、検出結果及び演算結果の一例を示した図。

【図4】本発明の一実施形態に係る異常検知装置のデータ処理の流れに、管理者の作業の流れを追加したフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明は、空気供給機の異常検知に関するものである。空気供給機の異常は、例えば駆動部や吐出弁・吸入弁の故障によるものである。空気供給機は、例えばブロワー又は送風機と呼ばれるものであり、本実施形態ではエアポンプやファンにより空気が吐出されるものを想定している。本実施形態では、異常検知の対象を浄化槽に用いるブロワーの例で説明しているが、これに限るものではなく、液体中に空気を吹き込むための空気供給機であればよい。例えば、空気供給機は、水槽や生け簀の水中に空気を吹き込むためのものであってもよい。

【0012】

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態に係る空気供給機の異常検知装置（以下、単に「異常検知装置」という。）１を用いた異常検知システムの全体図である。異常検知装置１は、浄化槽２０に用いるブロワー３０の異常を検知するものである。浄化槽２０は、嫌気ろ床槽第１槽２１、嫌気ろ床槽第２槽２２、接触ばっき槽２３、沈殿槽２４及び消毒槽２５を備えている。

【0013】

嫌気ろ床槽第１槽２１及び嫌気ろ床槽第２槽２２において、ろ材２６、２７が汚水に含まれる浮遊物を取り除き、酸素を必要としない嫌気性微生物が汚水中の有機物を分解し、浄化する。接触ばっき槽２３には、ブロワー３０に接続されたエア配管３１からの空気が吹き込まれ、汚水がばっきされながら、接触材２８に循環接触する。このことにより、汚水は接触材２８に付着する好気性微生物により、さらに浄化される。

【0014】

接触ばっき槽２３を経た処理水は、沈殿槽２４に流入し、固形物は沈殿し、上澄み水は消毒槽２５へ送り出される。消毒槽２５では、処理水は塩素消毒され、衛生的に安全な水となって放流される。

【0015】

図１において、ブロワー３０のエア配管３１側には異常検知装置１が設置されている。異常検知装置１は、配管側センサーユニット２、大気側センサーユニット３及び無線電送器４を備えている。図２はブロワー３０及び異常検知装置１を示す拡大斜視図である。配管側センサーユニット２は、筒状の断熱材５の内周面に第１温度センサー６を配置したものである。図２に示した配管側センサーユニット２の装着状態においては、第１温度センサー６はエア配管３１に接触している。第１温度センサー６の種類は特に限定はなく、対象物の表面温度を測定できるものであればよい。

【0016】

断熱材５には切り込み７が形成されており、切り込み７において、断熱材５を開くことができ、断熱材５のエア配管３１への着脱が容易になる。第１温度センサー６は断熱材５に予め固定しておいてもいが、断熱材５のエア配管３１への装着時に、断熱材５の内周面に配置してもよい。また、温度センサー５を固定具で配管３１に取り付けてから、断熱材５を装着してもよい。断熱材５を用いているのは、第１温度センサー６がエア配管３１以外の温度を検知しないようにするためであり、断熱材５は筒状に限るものではない。別途カバーを設ける等、他の構成により、第１温度センサー６がエア配管３１以外の温度を検知しないようにした場合は、断熱材５を省いてもよい。

【0017】

大気側センサーユニット３は、筒状の断熱材８の内周面に第２温度センサー９を配置したものである。第２温度センサー９の種類は特に限定はなく、大気温度を測定できるものであればよく、配管側センサーユニット２に用いる第１温度センサー６と同一物を用いてもよい。断熱材８を用いているのは、直射日光を避けるためであり、断熱材８は筒状に限るものではない。また、直射日光の影響を受けにくい環境であれば、断熱材８を省いてもよい。例えば、風通しのよい日陰に設置する場合や、別途日除けを設置した場合等が挙げられる。

【0018】

図２では、固定具１０により、配管側センサーユニット２に、大気側センサーユニット３を固定している。このことにより、両ユニットがエア配管３１に取り付けられている。固定具１０は金属製バンドでもよく、樹脂製バンドでもよい。また、取り付け方法は図２の例に限るものではなく、第１温度センサー６及び第２温度センサー９の位置が安定する方法であれば、他の方法であってもよい。

【0019】

第１温度センサー６及び第２温度センサー９の測定値は無線電送器４に入力される。無線電送器４は、計測手段１１と通信手段（通信モジュール）１２を備えている。計測手段１１は、第１温度センサー６及び第２温度センサー９の測定値をデジタル変換して通信モジュール１２に出力する。通信モジュール１２は、これらのデジタル変換された温度データをアンテナ１３を経て、基地局４０（図１参照）へ送信する。

【0020】

後述するとおり、図１において、基地局４０へ送信された温度データは、ユーザー端末４２及び管理者端末４３へ送信される。これらの端末において、第１温度センサー６によるエア配管３１の表面温度Ｔ１と第２温度センサー９による大気温度Ｔ２との差が演算される。本願発明者は、ブロワー３０等の空気供給手段の異常検知方法について、研究及び実験を繰り返した結果、ブロワー３０等で空気を浄化槽２０等の水中に送るときに、圧縮熱により空気の温度が、例えば１５～１７℃程度上昇することに着目した。すなわち、空気供給手段が正常運転している際は、エア配管３１内を流動する空気の温度は、大気温度よりも所定範囲の温度だけ高くなる。したがって、空気供給手段が故障により異常運転している際は、エア配管３１内を流動する空気の温度と大気温度との差は正常運転のときよりも小さくなる。本願発明者は、この現象に着目し、空気供給機のエア配管表面温度と大気温度との温度差に基づく空気供給機の異常検知装置及び空気供給機の異常検知方法を導き出した。

【0021】

すなわち、本実施形態に係る異常検知は、エア配管表面温度Ｔ１（℃）と大気温度Ｔ２（℃）との温度差が所定の温度差Ｔ３（℃）以下となったときに、空気供給機（図１及び図２ではブロワー３０）に異常が生じていると判断するものである。所定の温度差Ｔ３（℃）は、空気供給機の仕様に応じて、予め求めた値でもよく、空気供給機の設置場所において、測定して求めた値でもよい。本実施形態では、Ｔ１（℃）はエア配管３１内の気中温度ではなく、エア配管３１の表面温度であるので、エア配管３１の加工や改造を伴うことなく、第１温度センサー６を設置することができる。

【0022】

図３に、検出結果及び演算結果の一例を示している。計測手段１１は、所定の時間間隔で、第１温度センサー６及び第２温度センサー９からの測定値を検出し、図１に示したユーザー端末４２及び管理者端末４３において、温度データから温度差ΔＴ（℃）を算出する。ΔＴは、エア配管表面温度Ｔ１（℃）と大気温度Ｔ２（℃）との差（Ｔ１－Ｔ２）である。ユーザー端末４２及び管理者端末４３は、温度差ΔＴがＴ３（℃）よりも大きいと正常と判断し、温度差ΔＴがＴ３以下であると異常と判断する。図３の例では、時刻ｔ１００に至る前は、温度差ΔＴがＴ３よりも大きく正常であるが、時刻ｔ１００においてΔＴがＴ３以下となり、異常が検出されている。

【0023】

以下、図４に示したフローチャートを参照しながら、図１に示した浄化槽２０に用いるブロワー３０の異常検知システムについて、時系列的に説明する。図４は、図１に示した異常検知システムにおけるデータ処理の流れに、管理者の作業の流れを追加したフローチャートである。図１において、浄化槽２０及びブロワー３０の運転が開始すると（図４のステップ１００）、接触ばっき槽２３にエア配管３１からの空気が吹き込まれる。この間、図２に示した第１温度センサー６により、エア配管３１の表面温度が測定され、第２温度センサー９により、大気温度が測定される（図４のステップ１０１）。

【0024】

図２に示した計測手段１１は、第１温度センサー６からの測定値を温度データＴ１にデジタル変換し、第２温度センサー９からの測定値を温度データＴ２にデジタル変換する。温度データＴ１及びＴ２は、通信手段１２に出力する。通信手段１２は、これらの温度データＴ１、Ｔ２をアンテナ１３を経て、基地局４０へ送信する（図４のステップ１０２）。図１において、基地局４０から送信された温度データＴ１、Ｔ２はインターネットを介してクラウド４１上のサーバーに保存される。サーバ上の温度データＴ１、Ｔ２は、インターネットを介して、ユーザ端末４２及び管理者端末４３で受信可能である（図４のステップ１０３）。

【0025】

ユーザ端末４２及び管理者端末４３において、温度データＴ１、Ｔ２から温度差ΔＴ（Ｔ１－Ｔ２）を算出する（図４のステップ１０４）。管理者は、管理者端末４３の表示から、ブロワー３０に異常が生じているか否かを確認する（図４のステップ１０５）。例えば、端末４３の表示画面が図３に準じたものに設定していた場合は、管理者は判定欄の「異常」表示により異常を確認する。「異常」表示は、文字でもよいがマーク等でもよく、色を変えたり、警告音を鳴らしたりするものでもよい。ユーザ端末４２においても、管理者端末４３と同様の内容が表示がされるので、ユーザが異常を確認することも可能である。

【0026】

異常を確認した管理者は、現地確認のために、現地へ保守点検者を派遣する（図４のステップ１０６）。保守点検者は、異常が確認された場合は、必要に応じて運転を停止する（図４のステップ１０７）。以後、保守点検者はブロワー３０の点検を行い、修理のための準備を行っていく。

【0027】

図１では、浄化槽２０の図示は１つであるが、多数の浄化槽２０のそれぞれのブロワー３０に、異常検知装置１を設置した場合は、多数の浄化槽２０の各ユーザのユーザ端末４２で測定結果を確認できるとともに、管理者は管理者端末４３で、多数の浄化槽２０の測定結果を一元管理することが可能となる。

【0028】

前記実施形態では、ユーザ端末４２及び管理者端末４３において、温度差ΔＴ（Ｔ１－Ｔ２）を算出しているが、計測手段１１で算出してもよく、クラウド４１上のサーバで算出してもよい。また、前記実施形態では、異常検知装置１は、通信手段１２を含む無線電送器４を備えたものであったが、通信手段１２を省いたものであってもよい。この場合は、無線電送器４に代えて、計測手段１１による演算結果を表示する表示器を用いれば、当該設備のユーザーは異常を知ることが可能になる。

【0029】

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明によれば、既存の設備に改造を加えることなく、空気供給機の異常検知が実施可能になる。また、異常検知は、温度センサーによる温度データに基づくものであるので、高価な電流検知センサーや圧力検知センサーは不要になる。すなわち、本発明によれば、低コストかつ取り付け容易な空気供給機の異常検知装置及び異常検知方法が実現可能になる。

【符号の説明】

【0030】

１ 空気供給機の異常検知装置
２ 配管側センサーユニット
３ 大気側センサーユニット
４ 無線電送器
６ 第１温度センサー
９ 第２温度センサー
１１ 計測手段
１２ 通信手段
３０ ブロワー
３１ エア配管

【要約】

【課題】低コストかつ取り付け容易な空気供給機の異常検知装置及び異常検知方法を提供する。
【解決手段】エア配管３１を経て水中に空気を供給する空気供給機３０の異常検知装置１であって、エア配管３１の表面温度を測定する第１温度センサー６と、大気温度を測定する第２温度センサー９とを備えており、第１温度センサー６と第２温度センサー９は、エア配管３１の表面温度と、大気温度との差から空気供給機３０の異常を検知するために用いるものである。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】