(57)【要約】【課題】  「省電力の度合い」を正確に算出可能な支援システムの一例を開示する。【解決手段】  販売又は運用の対象となる制御システムを新システムとし、当該新システム以外の制御システムを旧システムとしたとき、設備を新システムにて稼働させる場合と設備を旧システムにて稼働させる場合とを切り替える切替装置と、新システムにて設備が稼働したときの当該設備の運転情報を検出する第１運転情報検出部と、旧システムにて設備が稼働したときの当該設備の運転情報を検出する第２運転情報検出部とを備える。これにより、当該支援システムでは、現実に稼働したときの運転情報が検出されるので、上記のビジネスモデルを利用する者は、正確な「省電力の度合い」を得ることが可能となり得る。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも電動式アクチュエータを含む設備を制御するための制御システムの販売又は運用時に用いられる支援システムにおいて、
販売又は運用の対象となる制御システムを新システムとし、当該新システム以外の制御システムを旧システムとしたとき、前記設備を前記新システムにて稼働させる場合と前記設備を前記旧システムにて稼働させる場合とを切り替える切替装置と、
前記新システムにて前記設備が稼働したときの当該設備の運転情報を検出する第１運転情報検出部と、
前記旧システムにて前記設備が稼働したときの当該設備の運転情報を検出する第２運転情報検出部と
を備える支援システム。
【請求項２】
前記第１運転情報検出部及び前記第２運転情報検出部が検出した運転情報を予め決められた記憶装置に送信する送信部を備える請求項１に記載の支援システム。
【請求項３】
前記記憶装置に記憶された運転情報を利用して、予め決められた項目について前記新システムと前記旧システムとを比較し、当該項目についての比較情報を出力する比較情報出力部を備える請求項２に記載の支援システム。
【請求項４】
前記電動式アクチュエータの消費電力を変動させる原因となるパラメータのうち予め決められたパラメータを原因指標とし、
前記旧システムにて前記設備が稼働したときの前記原因指標を旧システム稼働時指標とし、前記新システムにて前記設備が稼働したときの前記原因指標を新システム稼働時指標とした場合、
前記旧システム稼働時指標と前記新システム稼働時指標との差が予め決められた差を超えているときに、前記比較情報の出力を停止させる比較出力停止部を備える請求項３に記載の支援システム。
【請求項５】
前記切替装置は、予め決められた日程表に従って制御システムを切り替える請求項１ないし４のいずれか１項に記載の支援システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電動式アクチュエータを含む設備を制御するための制御システムの販売又は運用時に用いられる支援システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１に記載の発明では、省電力を実現するための施策を提供する者（以下、提供者という。）が、顧客の設備を改善し、又は新たな設備に提供することにより、省電力を達成したならば、その省電力の度合いに応じて、提供者と顧客との間で省電力による利益を配分するビジネスモデルが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３９７６９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のビジネスモデルにおいては、「省電力の度合い」に応じて利益が配分されるので、「省電力の度合い」を正確に算出する必要がある。本開示は、左記点に鑑み、「省電力の度合い」を正確に算出可能な支援システムの一例を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
少なくとも電動式アクチュエータを含む設備を制御するための制御システムの販売又は運用時に用いられる支援システムは、例えば、以下の構成要件のうち少なくとも１つを備えることが望ましい。
【０００６】
すなわち、当該構成要件は、販売又は運用の対象となる制御システムを新システムとし、当該新システム以外の制御システムを旧システムとしたとき、設備を新システムにて稼働させる場合と設備を旧システムにて稼働させる場合とを切り替える切替装置（１１）と、新システムにて設備が稼働したときの当該設備の運転情報を検出する第１運転情報検出部（１２）と、旧システムにて設備が稼働したときの当該設備の運転情報を検出する第２運転情報検出部（１３）とを備えることである。
【０００７】
これにより、当該支援システムでは、現実に稼働したときの運転情報が検出されるので、上記のビジネスモデルを利用する者は、正確な「省電力の度合い」を得ることが可能となり得る。
【０００８】
因みに、上記各括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的構成等との対応関係を示す一例であり、本開示は上記括弧内の符号に示された具体的構成等に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態に係る下水処理設備の概要を示す図である。
【図２】第１実施形態に係る支援システムの概要を示す図である。
【図３】第２実施形態に係る切替装置の概要作動を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の「発明の実施形態」は、本開示の技術的範囲に属する実施形態の一例を示すものである。つまり、特許請求の範囲に記載された発明特定事項等は、下記の実施形態に示された具体的構成や構造等に限定されるものではない。
【００１１】
少なくとも符号が付されて説明された部材又は部位は、「１つの」等の断りがされた場合を除き、少なくとも１つ設けられている。つまり、「１つの」等の断りがない場合には、当該部材は２以上設けられていてもよい。本開示に示された支援システムは、少なくとも符号が付されて説明された機能要素を備える。
【００１２】
（第１実施形態）
１．支援システムの適用対象設備
本実施形態は、オキシデーションディッチ方式の下水処理設備の販売又は運用時に用いられる支援システムに本開示に係る支援システムの一例が適用されたものである。当該下水処理設備は、例えば特開２０１８−１６４８７５号公報に記載された下水処理設備と同じである。
【００１３】
具体的には、当該下水処理設備１は、図１に示されるように、汚水槽２、撹拌装置３、送風装置４、第１酸素量検出器５Ａ等を少なくとも備える。汚水槽２は、処理対象となる汚水が流入する。当該汚水槽２は、略楕円状又は長円状の水路２Ａを構成する。汚水は当該水路２Ａ内を循環する。図１に示される汚水槽２では、汚水は左回りに循環する。
【００１４】
撹拌装置３は、汚水槽２の汚水を撹拌させるとともに、当該汚水の撹拌流速を調整する。本実施形態では、複数の撹拌装置３が設けられている。各撹拌装置３は、軸流ファン状のプロペラ、電動モータ（図示せず。）、及び駆動用インバータ（図示せず。）等を有して構成されている。
【００１５】
電動モータは、プロペラ毎に設けられて当該プロペラを回転させる。つまり、各電動モータは、電動式アクチュエータの一例である。駆動用インバータは、各電動モータを駆動させる駆動回路である。当該駆動用インバータは、駆動電流周波数を予め決められた範囲内において連続的に変化させることにより、プロペラの回転数を連続的に変更させる。
【００１６】
送風装置４は、汚水槽２の汚水に曝気用の空気を供給する。当該送風装置４はブロワ４Ａ及び散気装置４Ｂ等を有して構成される。ブロワ４Ａは、大気中の空気を吸引して汚水槽２に送風する。散気装置４Ｂは、ブロワ４Ａにより送風された空気を微粒化して汚水への酸素の溶け込みを促進させる。
【００１７】
駆動用インバータ４Ｃ（以下、ブロワインバータ４Ｃという）は、ブロワ４Ａを回転させる電動モータ（図示せず。）を駆動する。ブロワインバータ４Ｃは、駆動電流周波数を予め決められた範囲内において連続的に変化させることにより、ブロワ４Ａの回転数、つまり汚水に供給する供給空気量を連続的に変更させる。なお、ブロワ４Ａ用の電動モータも電動式アクチュエータの一例である。
【００１８】
＜旧システム＞
第１酸素量検出器５Ａは、送風装置４により空気が供給される前の汚水に溶存する酸素量を検出する。制御装置６は、第１酸素量検出器５Ａにより検出された溶存酸素量を利用して、撹拌装置３及び送風装置４の作動、つまり撹拌流速及び供給空気量を制御する。以下、当該制御システムを旧システムという。
【００１９】
＜新システム＞
新システムは、上記の構成に加えて、第２酸素量検出器５Ｂ及び水質分析装置７等を少なくとも備える。第２酸素量検出器５Ｂは、送風装置４により空気が供給された後の汚水に溶存する酸素量を検出する。
【００２０】
なお、本実施形態に係る汚水槽２では汚水が水路２Ａを循環している。したがって、第２酸素量検出器５Ｂは、水路２Ａのうち送風装置４により空気（酸素）が供給されるゾーン、つまり散気装置４Ｂより汚水流れ下流側にて溶存酸素量を検出する。第１酸素量検出器５Ａは散気装置４Ｂより汚水流れ上流側にて溶存酸素量を検出する。
【００２１】
水質分析装置７は、汚水に含まれる予め決められた物質の濃度を検出する。当該水質分析装置７は、散気装置４Ｂより汚水流れ下流側に設けられている。当該「物質」とは、アンモニア態窒素等の「水の汚れ度合い」を示すパラメータを成す物質である。なお、アンモニア態窒素の濃度が大きくなるほど、汚れ度合いの大きい水、つまり汚れた水となる。
【００２２】
第２の制御装置８は、制御装置６と協働して撹拌流速及び供給空気量を制御する。つまり、本実施形態に係る新システムは、第１酸素量検出器５Ａ及び第２酸素量検出器５Ｂにより検出された溶存酸素量、並びに水質分析装置７により検出された値（本実施形態では、アンモニア態窒素の濃度）を利用した撹拌流速及び供給空気量の制御である。
【００２３】
なお、制御装置６及び第２の制御装置８は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を有して構成されたコンピュータにて構成されている。撹拌装置３及び送風装置４の作動を制御するためのソフトウェア（プログラム）は、ＲＯＭ等の不揮発性記憶部（図示せず。）に予め記憶されている。
【００２４】
２．支援システムの構成（図２参照）
本実施形態に係る支援システムは、第２の制御装置８（以下、設備制御装置８という。）、及び外部制御装置９等が協働することにより作動する。外部制御装置９は、下水処理設備１以外の場所（例えば、監視センタや営業本部）に設置されたコンピュータ（演算装置）である。
【００２５】
設備制御装置８と外部制御装置９とは、有線通信又は無線通信を介して互いに情報の送受信が可能である。記憶装置１０は、設備制御装置８又は外部制御装置９から命令を受けて情報を記憶及び出力が可能な装置である。
【００２６】
本実施形態に係る記憶装置１０は、有線通信又は無線通信を介して設備制御装置８及び外部制御装置９との間で情報の送受信が可能な場所に設けられている。なお、記憶装置１０の物理的な設置場所は、不問である。
【００２７】
本実施形態に係る支援システムは、切替装置１１、第１運転情報検出部１２、第２運転情報検出部１３、送信部１４及び比較情報出力部１５等を備える。切替装置１１は、下水処理設備１を新システムにて稼働させる場合と当該下水処理設備１を旧システムにて稼働させる場合とを切り替えるための装置である。
【００２８】
なお、本実施形態に係る切替装置１１は、設備制御装置８に設けられた手動式の切り替えスイッチである。つまり、切替装置１１は、支援システムを利用する者（以下、利用者という。）が、例えば、予め決められた日程表に従って手動操作する。
【００２９】
第１運転情報検出部１２は、新システムにて下水処理設備１が稼働したときの当該下水処理設備１の運転情報を検出する。第２運転情報検出部１３は、旧システムにて下水処理設備１が稼働したときの当該下水処理設備１の運転情報を検出する。
【００３０】
本実施形態における上記「運転情報」は、例えば、「少なくとも下水処理設備１の消費電力を含む情報」である。なお、本実施形態に係る第１運転情報検出部１２及び第２運転情報検出部１３は、設備制御装置８及びソフトウェア等により構成されている。当該ソフトウェアは、ＲＯＭ等の不揮発性記憶部（図示せず。）に予め記憶されている。
【００３１】
送信部１４は、第１運転情報検出部１２及び第２運転情報検出部１３が検出した運転情報を記憶装置１０に送信する。本実施形態に係る送信部１４は、設備制御装置８及びソフトウェア等により構成されている。当該ソフトウェアは、ＲＯＭ等の不揮発性記憶部（図示せず。）に予め記憶されている。
【００３２】
比較情報出力部１５は、記憶装置１０に記憶された運転情報を利用して、予め決められた項目について新システムと旧システムとを比較して当該項目についての比較情報を出力する。本実施形態に係る比較情報出力部１５は、外部制御装置９及びソフトウェア等により構成されている。
【００３３】
当該ソフトウェアは、ＲＯＭ等の不揮発性記憶部（図示せず。）に予め記憶されている。なお、出力される比較情報は、電子データ及び印刷物等、その出力形式は不問である。そして、出力された比較情報は、少なくとも所定期間は、不揮発性記憶部（図示せず。）に記憶保存される。
【００３４】
「予め決められた項目」とは、例えば、「省エネルギー率」、「省エネルギー量」、「省エネルギー金額」等である。つまり、「予め決められた項目」とは、上記のビジネスモデルにおける「省電力の度合い」を意味する項目である。
【００３５】
３．本実施形態に係る支援システムの作動及び特徴
設備制御装置８は、第１運転情報検出部１２に検出された運転情報（以下、新システム情報という。）及び第２運転情報検出部１３に検出された運転情報（以下、旧システム情報という。）を記憶装置１０に送信する。
【００３６】
つまり、下水処理設備１が新システムで稼働しているときには、新システム情報が記憶装置１０に送信される。下水処理設備１が旧システムで稼働しているときには、旧システム情報が記憶装置１０に送信される。
【００３７】
記憶装置１０は、送信されてきた新システム情報又は旧システム情報を記憶する。外部制御装置９は、利用者から命令が入力されたとき、又は予め決められた日程に従って上記の比較情報を出力する。
【００３８】
これにより、当該支援システムでは、現実に稼働したときの運転情報が検出されるので、上記のビジネスモデルを利用する者は、正確な「省電力の度合い」を得ることが可能となり得る。
【００３９】
（第２実施形態）
上述の実施形態に係る切替装置１１は、利用者が手動操作により制御システムを切り替える構成であった。これに対して、本実施形態に係る支援システムは、切替装置１１が自動的に制御システムを切り替える構成である。
【００４０】
以下の説明は、上述の実施形態に係る支援システムと本実施形態に係る支援システムとの相違点に関する説明である。なお、上述の実施形態と同一の構成要件等は、上述の実施形態と同一の符号が付されている。このため、本実施形態では、重複する説明は省略されている。
【００４１】
＜切替装置等の概略作動＞
本実施形態に係る切替装置１１は、予め決められた日程表に従って制御システムを自動的に切り替える。「予め決められた日程表」とは、例えば、月の第１週及び第３週は新システムにて下水処理設備１を稼働させ、月の第２週及び第４週は旧システムにて下水処理設備１を稼働させる場合等である。
【００４２】
なお、「予め決められた日程」とは、（ａ）上記のように「事前に決められた固定的な日程」は勿論のこと、（ｂ）例えば、外部制御装置９が「原因指標」をパラメータとして作動するアルゴリズム（例えば、人工知能）を用いて自動作成された日程等であってもよい。
【００４３】
さらに、支援システムは、旧システム稼働時指標と新システム稼働時指標との差が予め決められた差を超えているときに、比較情報の出力を停止させる比較出力停止機能を備える。
【００４４】
比較出力停止機能は、設備制御装置８又は外部制御装置９及びソフトウェア等により実現されている。なお、当該ソフトウェアは、ＲＯＭ等の不揮発性記憶部（図示せず。）に予め記憶されている。
【００４５】
前記旧システム稼働時指標とは、旧システムにて下水処理設備１が稼働したときの原因指標をいう。前記新システム稼働時指標とは、新システムにて下水処理設備１が稼働したときの原因指標をいう。
【００４６】
原因指標とは、上記電動モータ等の電動式アクチュエータの消費電力を変動させる原因となるパラメータのうち予め決められたパラメータをいう。なお、本実施形態では、原因指標として「アンモニア態窒素濃度の変化率」を採用している。
【００４７】
つまり、アンモニア態窒素の濃度が高くなると、水の汚れ度合いが大きくなるので、旧システム及び新システムのいずれのシステムであっても、撹拌流速及び供給空気量が増大する。したがって、アンモニア態窒素濃度の変化率が変化すると、これに連動して消費電力も変動する。
【００４８】
＜切替装置等の詳細作動＞
図３は、切替装置１１による制御システムの自動切替制御の一例を示すフローチャートである。自動切替制御は、設備制御装置８及び外部制御装置９（以下、制御装置８、９と記す。）が協働することにより実行される。
【００４９】
自動切替制御を実行するためのソフトウェアは、ＲＯＭ等の不揮発性記憶部（図示せず。）に予め記憶されている。なお、下水処理設備１は、標準（通常）運転状態では、新システムにて稼働している。
【００５０】
制御装置８、９は、水質分析装置７を利用してアンモニア態窒素の濃度を取得した後（Ｓ１）、比較対象期間が開始したか否かを判定する（Ｓ３）。比較対象期間とは、上記「予め決められた日程表」に基づく期間である。
【００５１】
制御装置８、９は、比較対象期間が開始していないと判定した場合には（Ｓ３：ＮＯ）、アンモニア態窒素の濃度を取得する（Ｓ１）。制御装置８、９は、比較対象期間が開始したと判定した場合には（Ｓ３：ＹＥＳ）、制御システムを新システムから旧システムに切り替える（Ｓ５）。
【００５２】
次に、制御装置８、９は、アンモニア態窒素の濃度を取得した後（Ｓ７）、比較対象期間が終了したか否かを判定する（Ｓ９）。制御装置８、９は、比較対象期間が終了していないと判定した場合には（Ｓ９：ＮＯ）、アンモニア態窒素の濃度を取得する（Ｓ７）。
【００５３】
制御装置８、９は、比較対象期間が終了したと判定した場合には（Ｓ９：ＹＥＳ）、旧システム稼働時指標（旧システム稼働時のアンモニア態窒素濃度の変化率）と新システム稼働時指標（新システム稼働時のアンモニア態窒素濃度の変化率）とを比較する（Ｓ１１）。
【００５４】
制御装置８、９は、新システム稼働時指標と新システム稼働時指標との差の絶対値が予め決められた範囲内であると判定した場合には（Ｓ１１：ＹＥＳ）、制御装置８、９は、当該比較対象期間内に取得された運転情報を利用して比較情報を出力する（Ｓ１３）。
【００５５】
制御装置８、９は、新システム稼働時指標と新システム稼働時指標との差の絶対値が予め決められた範囲を超えていると判定した場合には（Ｓ１１：ＮＯ）、制御装置８、９は、当該比較対象期間内に取得された運転情報に基づく比較情報の出力を停止させる（Ｓ１５）。
【００５６】
Ｓ１３又はＳ１５の終了後、制御装置８、９は、制御システムを新システムに切り替えた後（Ｓ１７）、再び、Ｓ１を実行する。
＜本実施形態に係る支援システムの特徴＞
本実施形態に係る切替装置１１は、旧システム稼働時指標と新システム稼働時指標との差が予め決められた差を超えているときに、比較情報の出力を停止させる。これにより、当該支援システムでは、現実に稼働したときの運転情報が検出されるので、上記のビジネスモデルを利用する者は、正確な「省電力の度合い」を得ることが可能となり得る。
【００５７】
（その他の実施形態）
上述の実施形態に係る記憶装置１０は、通信回線を介して制御装置８、９に接続されたものであった。しかし、本開示はこれに限定されるものではない。すなわち、当該開示は、例えば、記憶装置１０が設備制御装置８又は外部制御装置９に直接的に接続された構成であってもよい。
【００５８】
なお、上記構成に係る支援システムの送信部１４は、設備制御装置８又は外部制御装置９に直接的に接続された記憶装置１０に第１運転情報検出部１２及び第２運転情報検出部１３が検出した運転情報を送信する。
【００５９】
上述の実施形態に係る支援システムでは、送信部１４及び比較情報出力部１５が設けられていた。しかし、本開示はこれに限定されるものではない。すなわち、当該開示は、例えば、送信部１４及び比較情報出力部１５のうち少なくとも一方が廃止された構成であってもよい。
【００６０】
なお、送信部１４及び比較情報出力部１５のうち少なくとも一方が廃止された支援システムにおいては、第１運転情報検出部１２及び第２運転情報検出部１３により検出された運転情報は、利用者により処理される。
【００６１】
第２実施形態に係る切替装置１１は、予め決められた日程表に従って制御システムを切り替えた。しかし、本開示はこれに限定されるものではない。すなわち、当該開示は、例えば、原因指標を利用して制御システムを切り替える構成であってもよい。
【００６２】
上述の実施形態では、下水処理設備１に本開示に係る支援システムを適用した。しかし、本開示はこれに限定されるものではない。すなわち、当該開示は、例えば、（１）上下水道設備、（２）ビル等の大型建物用空調設備、及び（３）製造設備等にも適用可能である。
【００６３】
上述の実施形態では、電動式アクチュエータとして電動モータが想定されていた。しかし、本開示はこれに限定されるものではない。すなわち、当該開示は、例えば、電動モータ以外の電気機器を電動式アクチュエータとした設備にも適用可能である。
【００６４】
上述の実施形態では、下水処理設備用の原因指標として、アンモニア態窒素濃度を利用した。しかし、本開示はこれに限定されるものではない。すなわち、当該開示は、下水処理設備１の場合には、例えば、（１）汚水の水温、（２）外気温度、（３）亜硝酸態窒素濃度又は硝酸態窒素濃度、（４）全窒素濃度、（５）りん濃度、（６）溶存酸素量濃度、（７）ＣＯＤ濃度、（８）ＭＬＳＳ濃度、又は（９）酸素消費速度等を原因指標としてもよい。
【００６５】
なお、空調設備の原因指標としては、例えば、（１）外気温度、（２）湿度、（３）二酸化炭素濃度、（４）清浄度、（５）気流、（６）流量、（７）圧力及び（８）水量の状態等がある。製造設備の原因指標としては、例えば、需要、又は在庫量等がある。
【００６６】
上述の実施形態に係る原因指標は、直接的に検出測定した値を用いた。しかし、本開示はこれに限定されるものではない。すなわち、当該開示は、例えば、他の指標を検出し、当該検出指標から算出又は予測した値、つまり間接的に測定した値を原因指標としてもよい。
【００６７】
さらに、本開示は、上述の実施形態に記載された開示の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。したがって、上述した複数の実施形態のうち少なくとも２つの実施形態が組み合わせられた構成、又は上述の実施形態において、図示された構成要件もしくは符号を付して説明された構成要件のうちいずれかが廃止された構成でもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１… 下水処理設備  ２… 汚水槽  ２Ａ… 水路
３… 撹拌装置  ４… 送風装置
５Ａ… 第１酸素量検出器  ５Ｂ… 第２酸素量検出器
６… 制御装置  ７… 水質分析装置  ８… 制御装置
９… 外部制御装置  １０… 記憶装置  １１… 切替装置
１２… 第１運転情報検出部  １３… 第２運転情報検出部
１４… 送信部  １５… 比較情報出力部
【図１】
2020177555.tif 000003
【図２】
2020177555.tif 000004
【図３】
2020177555.tif 000005