(57)【要約】【課題】配線工事負担が少なく、信頼性の高い通信が可能な圧縮機台数制御システムを提供する。【解決手段】複数台の圧縮機２と、これら圧縮機２を制御する台数制御器５とを備え、圧縮機２と台数制御器５との間の通信に、圧縮空気配管６内を伝送路とした無線通信を用いる。圧縮空気配管６を無線伝送路として用いることで、新たな配線工事が不要である。また、圧縮空気配管６内は外部からシールドされた伝搬路であるため、他の無線機器からの干渉は受けず、また逆に外部への影響も出ず、安定した通信が可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数台の圧縮機と、これら圧縮機を制御する台数制御器とを備え、
前記圧縮機と前記台数制御器との間の通信に、圧縮空気配管内を伝送路とした無線通信を用いた
ことを特徴とする圧縮機台数制御システム。
【請求項２】
前記各圧縮機から圧縮空気が供給されると共に圧縮空気利用機器へ圧縮空気を送るエアタンクと、このエアタンクに設けられて圧縮空気の圧力を検出する圧力センサとをさらに備え、
前記台数制御器は、前記圧力センサの検出圧力に基づき前記圧縮機の運転台数を変更し、
前記各圧縮機からの圧縮空気配管は、前記エアタンクの側で一つの共通管にまとめられており、
前記台数制御器は、前記共通管に設けた無線機と電気的に接続されており、
前記各圧縮機は、そこからの圧縮空気配管に設けた無線機と電気的に接続されており、
前記各無線機間は、圧縮空気配管内で無線通信する
ことを特徴とする請求項１に記載の圧縮機台数制御システム。
【請求項３】
前記圧縮空気配管内で、台数制御情報の他、電力も伝送する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧縮機台数制御システム。
【請求項４】
前記電力は、前記台数制御器の側から前記各圧縮機の側へ送電され、前記各圧縮機の側の制御機器またはセンサの動作電力とされる
ことを特徴とする請求項３に記載の圧縮機台数制御システム。
【請求項５】
前記無線通信を行う無線機は、周波数帯域の異なる複数の誘電体チップアンテナを備えて構成される
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧縮機台数制御システム。
【請求項６】
前記圧縮空気配管内に電波障害部がある場合、その前後に前記誘電体チップアンテナを配置し、その誘電体チップアンテナ同士を前記圧縮空気配管外で電気的に接続した
ことを特徴とする請求項５に記載の圧縮機台数制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数台の空気圧縮機を台数制御器で制御する圧縮機台数制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数台の空気圧縮機を備え、圧縮空気の使用負荷に応じて圧縮機の運転台数を変更する圧縮機台数制御システムは公知である。この種の圧縮機台数制御システムでは、台数制御器は、各圧縮機の状態監視や動作指示に多くの配線が必要であり、配線工事負担が大きい。
【０００３】
この課題を解決するために、無線通信を用いる場合、配線工事負担はなくなるものの、他の無線機器との干渉やノイズの影響などがあり、通信の信頼性に劣る。また、圧縮機台数制御システムでは、インバータ機器や大電力機器が多く存在し得るため、電力線通信を用いることはできない。
【０００４】
一方、たとえば下記特許文献１に開示されるように、各種配管内で無線通信を行うことは公知である。しかしながら、従来、このような配管内通信を圧縮機台数制御システムに用いたものはない。従来技術は、基本的に一本の配管内で無線通信するものであり、複数の圧縮機との接続が必要な圧縮機台数制御システムにそのまま用いることはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２２８６９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、配線工事負担が少なく、信頼性の高い通信が可能な圧縮機台数制御システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、複数台の圧縮機と、これら圧縮機を制御する台数制御器とを備え、前記圧縮機と前記台数制御器との間の通信に、圧縮空気配管内を伝送路とした無線通信を用いたことを特徴とする圧縮機台数制御システムである。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、圧縮機と台数制御器との間の通信に、圧縮空気配管内を伝送路とした無線通信が用いられる。圧縮空気配管を用いることで、新たに配管や配線をする工事負担がない。さらに、圧縮空気配管内は外部からシールドされた伝搬路であるため、他の無線機器からの干渉は受けず、また逆に外部への影響も出ないので、安定した通信が可能となる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記各圧縮機から圧縮空気が供給されると共に圧縮空気利用機器へ圧縮空気を送るエアタンクと、このエアタンクに設けられて圧縮空気の圧力を検出する圧力センサとをさらに備え、前記台数制御器は、前記圧力センサの検出圧力に基づき前記圧縮機の運転台数を変更し、前記各圧縮機からの圧縮空気配管は、前記エアタンクの側で一つの共通管にまとめられており、前記台数制御器は、前記共通管に設けた無線機と電気的に接続されており、前記各圧縮機は、そこからの圧縮空気配管に設けた無線機と電気的に接続されており、前記各無線機間は、圧縮空気配管内で無線通信することを特徴とする請求項１に記載の圧縮機台数制御システムである。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、各圧縮機からの圧縮空気配管は、エアタンクの側で一つの共通管にまとめられており、その共通管に設けた台数制御器側無線機と、各圧縮機からの圧縮空気配管に設けた圧縮機側無線機とが、圧縮空気配管内において無線通信される。このような構成によれば、エアタンクの側から各圧縮機に圧縮空気配管が分岐される構成でも、圧縮機の台数制御を容易に確実に行うことができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、前記圧縮空気配管内で、台数制御情報の他、電力も伝送することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧縮機台数制御システムである。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、新たに電気配線することなく、圧縮空気配管を用いて電力を伝送することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、前記電力は、前記台数制御器の側から前記各圧縮機の側へ送電され、前記各圧縮機の側の制御機器またはセンサの動作電力とされることを特徴とする請求項３に記載の圧縮機台数制御システムである。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、台数制御器の側から各圧縮機の側の制御機器（入出力機器（Ｉ／Ｏ機器）を含む）やセンサ類に、電気配線することなく、動作電力を伝送することができる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、前記無線通信を行う無線機は、周波数帯域の異なる複数の誘電体チップアンテナを備えて構成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧縮機台数制御システムである。
【００１６】
請求項５に記載の発明によれば、周波数帯域の異なる複数の誘電体チップアンテナを用いることで、圧縮空気配管内の圧力損失を低減し、広帯域に対応した無線通信を行うことができる。
【００１７】
さらに、請求項６に記載の発明は、前記圧縮空気配管内に電波障害部がある場合、その前後に前記誘電体チップアンテナを配置し、その誘電体チップアンテナ同士を前記圧縮空気配管外で電気的に接続したことを特徴とする請求項５に記載の圧縮機台数制御システムである。
【００１８】
請求項６に記載の発明によれば、圧縮空気配管にエアフィルタ、ドレンセパレータまたはバルブなどが設けられていても、それにより電波が遮断されることなく、圧縮空気配管を用いた無線通信が可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、配線工事負担が少なく、信頼性の高い通信が可能な圧縮機台数制御システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の圧縮機台数制御システムの一実施例を示す概略図である。
【図２】図１の圧縮機台数制御システムで用いられる無線機のアンテナの一例を示す概略斜視図であり、圧縮空気配管の一部を切り出して示している。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の圧縮機台数制御システム１の一実施例を示す概略図である。本実施例の圧縮機台数制御システム１は、複数台（図示例では三台）の圧縮機２と、これら圧縮機２から圧縮空気が供給されるエアタンク３と、このエアタンク３内の圧力を検出する圧力センサ４と、この圧力センサ４の検出圧力などに基づき前記各圧縮機２を制御する台数制御器５とを備える。なお、圧力センサ４に加えて、圧縮空気配管に空気流量計を設置し、台数制御器５による制御に用いてもよい。
【００２２】
各圧縮機２は、外気を吸入し圧縮して吐出する。各圧縮機２からの圧縮空気は、圧縮空気配管６を介して共通のエアタンク３へ供給され、そのエアタンク３内の圧縮空気は、一または複数の各種の圧縮空気利用機器７へ送られる。
【００２３】
台数制御器５は、圧力センサ４の検出圧力に基づき圧縮空気の使用負荷を監視し、その使用負荷の増減に応じて、圧縮機２の運転台数を変更する。なお、場合により、各圧縮機２は、発停を制御されるだけでなく、たとえばインバータ制御により容量を制御されてもよい。
【００２４】
このような台数制御を行うために、台数制御器５と各圧縮機２とは通信可能とされている。台数制御器５と各圧縮機２との間でやり取りされる情報（信号）の典型例として、次のものがある。まず、台数制御器５から各圧縮機２への情報として、圧縮機２を発停するための台数制御情報がある。逆に、各圧縮機２から台数制御器５への情報として、その圧縮機２側においての動作状態（ロード／アンロード）情報、および何らかの不具合などが生じた場合の報知情報（警報）がある。その他、台数制御器５から各圧縮機２への情報、または各圧縮機２から台数制御器５への情報として、各圧縮機２を台数制御の対象に含めるか否かの切替情報（ローカルかリモートかの切替情報）などがある。
【００２５】
圧縮機台数制御システム１では、複数台の圧縮機２を制御する関係上、上述の各情報には、各圧縮機２に固有の識別情報（ＩＤ）が付されている。たとえば、台数制御器５から各圧縮機２へ送信される情報に、識別情報を付しておくことで、各圧縮機２は、自己への制御情報か否かを識別でき、自己への制御情報である場合にはそれに沿って発停などを切り替える。一方、各圧縮機２から台数制御器５へ送信される情報に、識別情報を付しておくことで、台数制御器５は、どの圧縮機２からの情報かを識別することができる。
【００２６】
台数制御器５と各圧縮機２との間の通信には、少なくとも一部に、圧縮空気配管６内を伝送路とした無線通信が用いられる。本実施例では、各圧縮機２からの圧縮空気配管６は、エアタンク３の側で一つの共通管６ａにまとめられており、その共通管６ａに台数制御器側無線機８が設けられ、その台数制御器側無線機８と台数制御器５とが有線または無線で電気的に接続されている。一方、各圧縮機２は、その出口部つまり圧縮空気配管６に、圧縮機側無線機９が設けられており、その圧縮機側無線機９と圧縮機（より具体的にはその制御器）２とが有線または無線で電気的に接続されている。そして、台数制御器側無線機８と各圧縮機側無線機９とは、圧縮空気配管６内で無線通信する。台数制御器側無線機８をエアタンク３やそれより下流の圧縮空気配管に設けるのではなく、前記共通管６ａに設けることで、台数制御器５と各圧縮機２との無線通信を容易に確実に行うことができる。
【００２７】
さらに、場合により、エアタンク３の出口側（下流側）の圧縮空気配管に第二の台数制御器側無線機を設ける一方、圧縮空気利用機器７の入口側の圧縮空気配管に負荷機器側無線機を設けておき、台数制御器側無線機は台数制御器５に接続し、負荷機器側無線機は圧縮空気利用機器（より具体的にはその制御器）７に接続しておいてもよい。そして、両無線機間は圧縮空気配管内で無線通信させることで、圧縮空気利用機器７の動作情報を台数制御器５が取得可能とし、圧縮空気利用機器７の動作情報を台数制御器５による制御に用いてもよい。この場合において、圧縮空気利用機器７が複数台ある場合、エアタンク３から各圧縮空気利用機器７への圧縮空気配管は、エアタンク３側で共通管としておき、その共通管に台数制御器側無線機を設けておくのが望ましい。
【００２８】
圧縮空気配管６は、形状的には円形導波管とみなすことができ、遮断周波数以上（所定波長以下）では良好に電波を伝搬する。各圧縮機２への配管形状は様々で、且つ分岐もあり、伝搬モードは様々に変化するが、送受信電波の周波数を広範囲に変動させるチャープ波（時間掃引）を用いることで、様々な伝搬モードを持つ圧縮空気配管６内で無線通信が可能となる。なお、チャープ波に代えて、広範囲な周波数帯を用いるスペクトラム拡散通信、またはＯＦＤＭ周波数分割多重通信などを用いてもよい。
【００２９】
本実施例の圧縮機台数制御システム１によれば、新たに配線を設けることなく圧縮機２の台数制御が可能となる。この際、建物のレイアウトの影響を受けず、圧縮空気配管６が繋がる機器と通信できる。さらに、圧縮空気配管６内は外部からシールドされた伝搬路であるため、他の無線機器からの干渉は受けず、また逆に外部への影響も出ず、安定した通信が可能となる。また、前述した遮断周波数（所定波長）との関係で、細管部へは電波が進入せず、不要伝搬しない。さらに、台数制御情報のみならず、電力情報、アラーム情報、その他管理情報も、秘匿性の高い状態で通信することができる。
【００３０】
ところで、各圧縮機２側の制御機器（Ｉ／Ｏ機器を含む）やセンサ類の動作電力を、その圧縮機２側（つまり台数制御システム１の末端側）で供給する場合、電力配線の煩雑さが残る。そこで、圧縮空気配管６内において、台数制御情報の他、電力も伝送してもよい。つまり、圧縮空気配管６内に情報伝達と同時に電力も伝送し、末端機器の動作電力とする。円形導波管とみなせる圧縮空気配管６は損失が少なく、また外部への漏洩もないことから、送信出力を上げることが可能であり、電磁波での電力供給が可能である。このような構成の場合、末端の制御機器やセンサ類に電気配線することなく、動作電力を伝送でき、併せて通信も可能となり、配線負担がなくなる。
【００３１】
より具体的には、台数制御器側無線機８が送電器を備えるか送電器としても機能する一方、各圧縮機側無線機９が受電器を備えるか受電器としても機能する。そして、受電器では、たとえば、ＤＣ変換回路を備え、受電した交流を直流に変換して、各センサなどへ給電する。なお、ここでは、台数制御器５側から各圧縮機２側に送電する例について説明しているが、これとは逆に、いずれかの圧縮機２側から、他の圧縮機２や台数制御器５側（たとえば圧力センサ４）に送電するようにしてもよい。
【００３２】
台数制御器５側から各圧縮機２側に電力を送る構成としておけば、たとえば、特定の圧縮機２が停電により停止した場合でも、その旨、台数制御器５に情報を返すことができることになる。よって、台数制御器５では、その停電した圧縮機２を外した状態で、他の圧縮機２を台数制御すればよい。
【００３３】
また、各圧縮機２側において、圧縮機２の出口付近に圧力センサや空気流量計を設けたい場合があるが、そのセンサの動作電力を台数制御器５側から容易に供給することができる。よって、各圧縮機２側におけるセンサの設置が容易となる。
【００３４】
図２は、本実施例の圧縮機台数制御システム１で用いられる前記各無線機８，９のアンテナの一例を示す概略斜視図であり、圧縮空気配管６の一部を切り出して示している。
【００３５】
前記各情報（場合により電力も）を送受信するアンテナ（電磁波励振器）は、空気圧損が最小となる形状が望ましい。また、様々な配管形状、分岐配管へ対応するため、前述したように極めて広帯域のチャープ波などを搬送波に用いる場合は、同アンテナも広帯域特性であることが必要である。そこで、本実施例では、図２に示すように、無線通信を行う無線機８，９は、周波数帯域の異なる複数の誘電体チップアンテナ１０を備えて構成される。
【００３６】
具体的には、各周波数帯域ごとの誘電体チップアンテナ１０を複数配置したアンテナアレー１０Ａを作成し、配管内面に配置する構造とする。たとえば、〜１ＧＨｚまで、１〜４ＧＨｚまで、４〜６ＧＨｚまでなどに分けた複数の誘電体チップアンテナ１０を、適宜の配置で圧縮空気配管６の内周面に沿うよう設置すればよい。
【００３７】
ところで、圧縮空気配管６内には、エアフィルタやバルブなどの電波障害部１１がある場合があり、その場合、その箇所で電波の伝搬が妨害され、大幅減衰または遮断されるおそれがある。そこで、図１に示すように、圧縮空気配管６内に電波障害部１１がある場合、その前後に誘電体チップアンテナ１０（アンテナアレー１０Ａ）を配置し、その誘電体チップアンテナ１０（アンテナアレー１０Ａ）同士を圧縮空気配管６外で電気的に接続するのがよい。つまり、電波障害部１１の前後のアンテナ同士を、直結、または増幅器１２で増幅して接続することで、電波障害部１１を中継すればよい。この際、誘電体チップアンテナ１０間に、整合器を設けてもよい。なお、電波障害部１１としては、エアフィルタ、ドレンセパレータやバルブの他、流量センサや逆止弁などがあり得る。
【００３８】
本発明の圧縮機台数制御システム１は、前記実施例の構成に限らず適宜変更可能である。特に、圧縮機２と台数制御器５との間の通信に、圧縮空気配管６内を伝送路とした無線通信を用いるのであれば、その他の構成および制御は適宜に変更可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１  圧縮機台数制御システム
２  圧縮機
３  エアタンク
４  圧力センサ
５  台数制御器
６  圧縮空気配管
６ａ  共通管
７  圧縮空気利用機器
８  台数制御器側無線機
９  圧縮機側無線機
１０  誘電体チップアンテナ
１０Ａ  アンテナアレー
１１  電波障害部
１２  増幅器
【図１】
2014163264.tif 000003
【図２】
2014163264.tif 000004