(57)【要約】  ニューマティックシステムを監視するための方法及び装置である。前記ニューマティックシステムに接続された監視機器、前記ニューマティックシステムのガスから電気エネルギーを生成するように構成された環境発電システム、及び制御装置を使用して、任意の数のパラメータが監視される。前記監視機器は、任意の数のパラメータを検出するように構成された任意の数のセンサーを備えている。前記制御装置は、前記任意の数のセンサー及び前記環境発電ユニットと通信を行い、前記任意の数のセンサーによって検出される前記任意の数のセンサーの測定値を処理し、前記環境発電ユニットの作動を制御するように構成されている。前記任意の数のセンサー及び前記制御装置は、前記環境発電ユニットによって電力供給される。前記監視機器は、前記環境発電ユニットによって生成される電気エネルギーを使用して電力供給される。
2013505513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意の数のパラメータを検出するように構成された任意の数のセンサーと、
ニューマティックシステム内の圧縮ガスから電気エネルギーを生成するように構成された環境発電ユニットと、
前記任意の数のセンサー及び前記環境発電ユニットに接続された制御装置であって、前記任意の数のセンサーによって検出された任意の数のパラメータの測定値を処理するように構成され、且つ前記任意の数のセンサー及び前記制御装置が前記環境発電ユニットによって電力供給されている制御装置と
を備えた装置。
【請求項２】
前記電気エネルギーを保存するように構成されたバッテリーシステムをさらに備えた、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
入力及び出力を有するハウジングであって、前記入力がガス配管の第一区間の前記圧縮ガスを受け入れるように構成され、且つ前記出力が前記ガス配管の第二区間に前記圧縮ガスを送出するように構成されているハウジングと、
前記入力と通信を行う第一チャネルと、
前記出力と通信を行う第二チャネルと、
前記環境発電ユニットと通信を行う第三チャネルと、
前記第一チャネル、前記第二チャネル、及び前記第三チャネルに接続されたバルブであって、前記第一チャネル内の前記圧縮ガスの流れを、前記第二チャネル及び前記第三チャネルの少なくとも一つに振り向けるように構成されたバルブと
をさらに備えた、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記制御装置と通信を行うように構成されたコンピュータシステムをさらに備えた、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記制御装置が、特定用途向け集積回路、中央処理装置、及びプロセッサユニットのうちの少なくとも一つである、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記任意の数のセンサーが、湿度センサー、流量センサー、及び圧力センサーのうちの一つである、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
ニューマティックシステムを監視する方法であって、
前記ニューマティックシステムに接続された監視機器を使用して任意の数のパラメータを監視するステップであって、前記監視機器が、前記任意の数のパラメータを検出するように構成された任意の数のセンサーと、前記ニューマティックシステムのガスから電気エネルギーを生成するように構成された環境発電ユニットと、前記任意の数のセンサー及び前記環境発電ユニットと通信を行う制御装置とを含み、前記制御装置が、前記任意の数のセンサーによって検出される任意の数のパラメータの測定値を処理し、前記環境発電ユニットの作動を制御するように構成されている、監視するステップ、ならびに
前記環境発電ユニットによって生成された前記電気エネルギーを使用して監視機器に電力供給するステップ
を含む方法。
【請求項８】
遠隔地へ前記測定値を送信するステップをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記測定値を前記任意の数のセンサーからアナログ信号として受信して、前記制御装置が該アナログ信号をデジタル信号に変換する、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記測定値を無線通信リンクを介して前記遠隔地に送信する、請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は概して環境発電ユニットに関し、具体的には、流体の運動から電気エネルギーを生成する環境発電ユニットに関する。より一層具体的には、本開示はニューマティックシステムからの電気エネルギーの生成、及びニューマティックシステムの監視を行う方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ニューマティックシステムは圧縮ガスを利用して、力学的エネルギーを生成する。例えば、ニューマティックシステムは製造及び装置を操作する環境の整備にしばしば利用される。例えば、ドリル、研磨機、締結具取り付けツール、リベットガン、及び／又は他の装置は、圧縮ガスを利用して操作することができる。ニューマティックシステムが使用される環境では、ガス配管によってガスコンプレッサシステムは装置に接続される。ニューマティックシステムは、空気、ヘリウム、ネオン、窒素、及び他の適切なガスなどの圧縮ガスを使用することができる。
【０００３】
ニューマティックシステムは、他の種類のシステムと比較して動作寿命が長く、整備要件が少ない。
【０００４】
ニューマティックシステムは整備要件が少ないが、このようなシステムの監視であっても、整備が必要となる性能の劣化は特定できることがさらに望ましい。例えば、ニューマティックシステムに接続される装置が異なれば、操作に必要となる圧力量は異なる。一又は複数のガス配管の圧力が、ガス配管に連結された装置に必要とされている圧力を下回る場合には、整備が必要となることがある。この整備には、故障する恐れがあるガス配管の特定が含まれることがある。整備にはまた、別のガス配管によって供給される圧力量の調整が含まれることがある。
【０００５】
これらのシステムの監視は監視機器を使用して実施される。これらの監視機器は多くの場合、電力で稼動する。電線路は監視機器が設置される位置に取り付けられて、監視機器を作動させる電力を供給する。これらの監視機器は、ニューマティックシステムの様々なコンポーネントを監視することができる。例えば、ガス配管は、ガス、流量、圧力、湿度などのパラメータ、及び／又は他の適切なパラメータに対して監視可能になっている。これらの監視機器は、パラメータが望ましいレベル又は範囲内にあるかどうかを判断するため、人間オペレータが読み取ることができる表示部を有する。
【０００６】
監視機器の取り付けは、設置場所によっては困難になることがある。一部の設置場所は手で触れることが困難になることがある。手で触れることが困難な設置場所は、取り付けがさらに困難になるだけでなく、整備のための評価又はパラメータの読み取りもさらに困難になることがある。さらに、取り付ける監視機器の数に応じて、監視機器に電力を供給するために必要な導線の数が大量になること、又は電源に接続することが困難になることがある。
【０００７】
解決策の一つはバッテリーを使用する監視機器を用いることである。しかしながら、バッテリーを使用している場合には、この種類の監視システムの維持費は増大する。バッテリーは消耗時に整備が必要となる。
【０００８】
したがって、上述の一又は複数の問題点に加えて、起こりうる他の問題点をも考慮に入れた方法及び装置を有することは有利であろう。
【発明の概要】
【０００９】
有利な一実施形態では、装置は、任意の数のパラメータを検出するように構成された任意の数のセンサー、環境発電ユニット、及び任意の数のセンサー並びに環境発電ユニットに接続された制御装置を備える。環境発電ユニットは、ニューマティックシステムの圧縮ガスから電気エネルギーを生成するように構成されている。制御装置は、任意の数のセンサーによって検出される任意の数のパラメータの測定値を処理するように構成されている。任意の数のセンサー及び制御装置は環境発電ユニットによって電力供給される。
【００１０】
他の有利な実施形態では、装置は、流体システム、環境発電ユニット、及び制御装置の任意の数のパラメータを検出するように構成された任意の数のセンサーを備える。環境発電ユニットは、流体システムの流体から電気エネルギーを生成するように構成されている。制御装置は、任意の数のセンサー及び環境発電ユニットと通信を行う。制御装置は、任意の数のセンサーによって検出される任意の数のパラメータの測定値を処理し、環境発電ユニットの作動を制御するように構成されている。任意の数のセンサー及び制御装置は、環境発電ユニットによって生成された電気エネルギーによって電力供給される。
【００１１】
さらに別の有利な実施形態では、ニューマティックシステムの監視のための方法が提示されている。ニューマティックシステムに接続された監視機器、ニューマティックシステム内のガスから電気エネルギーを生成するように構成された環境発電ユニット、及び制御装置を用いて、任意の数のパラメータが監視される。監視機器は、任意の数のパラメータを検出するように構成された任意の数のセンサーを有する。制御装置は、任意の数のセンサー及び環境発電ユニットと通信を行っており、さらに任意の数のセンサーによって検出された任意の数のパラメータに対して測定値を処理し、又環境発電ユニットの作動を制御するように構成されている。任意の数のセンサー及び制御装置は、環境発電ユニットによって電力供給される。監視機器は、環境発電ユニットによって生成された電気エネルギーを利用して電力供給されている。
【００１２】
特徴、機能、及び利点は、本開示の様々な実施形態において独立に、又は以下の説明及び図面を参照してさらなる詳細が提示される、さらに別の実施形態と組み合わせて、達成することができる。
【００１３】
１．  任意の数のパラメータを検出するように構成された任意の数のセンサーと；
ニューマティックシステム内の圧縮ガスから電気エネルギーを生成するように構成された環境発電ユニットと；
前記任意の数のセンサー及び前記環境発電ユニットに接続された制御装置であって、前記任意の数のセンサーによって検出された任意の数のパラメータの測定値を処理するように構成され、且つ前記任意の数のセンサー及び前記制御装置が前記環境発電ユニットによって電力供給されている制御装置と
を備えた、装置。
【００１４】
２．  前記電気エネルギーを保存するように構成されたバッテリーシステムをさらに備えた、請求項１に記載の装置。
【００１５】
３．  入力及び出力を有するハウジングであって、前記入力がガス配管の第一区間の前記圧縮ガスを受け入れるように構成され、且つ前記ガス配管の第二区間に前記圧縮ガスを送出するように構成されているハウジングと；
前記入力と通信を行う第一チャネルと；
前記出力と通信を行う第二チャネルと；
前記環境発電ユニットと通信を行う第三チャネルと；
前記第一チャネル、前記第二チャネル、及び前記第三チャネルに接続されたバルブであって、前記第一チャネル内の前記圧縮ガスの流れを、前記第二チャネル及び前記第三チャネルの少なくとも一つに振り向けるように構成されたバルブと
をさらに備えた、請求項１に記載の装置。
【００１６】
４．  前記環境発電ユニットが、タービンユニット経由の前記圧縮ガスの流れから電流を生成するように構成されたタービンユニットを備えた、請求項３に記載の装置。
【００１７】
５．  前記制御装置と通信を行うように構成されたコンピュータシステムをさらに備えた、請求項１に記載の装置。
【００１８】
６．  前記制御装置が、少なくとも一つの無線通信リンク及び有線通信リンクを使用して、コンピュータシステムと通信を行うように構成された、請求項１に記載の装置。
【００１９】
７．  前記制御装置が、指針に基づいて前記バッテリーシステムの充電を制御するように構成された、請求項２に記載の装置。
【００２０】
８．  前記制御装置が、前記バッテリーシステムの充電レベルが下限を下回る場合にバッテリーシステムの充電を開始し、又前記バッテリーシステムの充電レベルが上限を超える場合にバッテリーシステムの充電を停止するように、前記指針が構成された、請求項７に記載の装置。
【００２１】
９．  前記制御装置が、前記指針における前記バッテリーシステムの任意の数の充電及び放電曲線を使用することによって、前記バッテリーシステムの充電及び放電を制御するように、前記指針が構成された、請求項７に記載の装置。
【００２２】
１０．  前記制御装置が、コンピュータシステムに測定値を送ることによって、該測定値を処理するように構成された、請求項１に記載の装置。
【００２３】
１１．  前記制御装置が、前記測定値を分析することによって、該測定値を処理するように構成された、請求項１に記載の装置。
【００２４】
１２．  前記任意の数のパラメータが、前記ニューマティックシステムの少なくとも一つ及び該ニューマティックシステムが配置されている環境に対して存在する、請求項１に記載の装置。
【００２５】
１３．  前記制御装置が、特定用途向け集積回路、中央処理装置、及びプロセッサユニットのうちの少なくとも一つである、請求項１に記載の装置。
【００２６】
１４．  前記任意の数のセンサーが、湿度センサー、流量センサー、及び圧力センサーのうちの少なくとも一つである、請求項１に記載の装置。
【００２７】
１５．  前記ニューマティックシステムをさらに備えている、請求項１に記載の装置。
【００２８】
１６．  流体システムの任意の数のパラメータを検出するように構成された任意の数のセンサーと；
前記流体システムの流体から電気エネルギーを生成するように構成された環境発電ユニットと；
前記任意の数のセンサー及び前記環境発電ユニットと通信を行う制御装置であって、前記制御装置が前記任意の数のセンサーによって検出される前記任意の数のパラメータの測定値を処理し、前記環境発電ユニットの作動を制御するように構成され、且つ前記任意の数のセンサー及び前記制御装置が前記環境発電ユニットによって生成された前記電気エネルギーによって電力供給されている制御装置と
を備えている装置。
【００２９】
１７．  前記液体システムが、油圧システム及びニューマティックシステムの一つから選択されている、請求項１６に記載の装置。
【００３０】
１８．  ニューマティックシステムを監視する方法であって、
前記ニューマティックシステムに接続された監視機器を使用して任意の数のパラメータを監視するステップであって、前記監視機器が、前記任意の数のパラメータを検出するように構成された任意の数のセンサーと、前記ニューマティックシステムのガスから電気エネルギーを生成するように構成された環境発電ユニットと、前記任意の数のセンサー及び前記環境発電ユニットと通信を行う制御装置とを含み、前記制御装置が、前記任意の数のセンサーによって検出される任意の数のパラメータの測定値を処理し、前記環境発電ユニットの作動を制御するように構成されている、監視するステップ、ならびに
前記環境発電ユニットによって生成された前記電気エネルギーを使用して監視機器に電力供給するステップ
を含む、方法。
【００３１】
１９．  遠隔地へ前記測定値を送信するステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【００３２】
２０．  測定値が任意の数のセンサーからアナログ信号として受信され、前記制御装置が該アナログ信号をデジタル信号に変換する、請求項１８に記載の方法。
【００３３】
２１．  測定値が無線通信リンクを介して前記遠隔地に送信される、請求項１９に記載の方法。
【００３４】
２２．  前記監視機器を前記ニューマティックシステムに設置するステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【００３５】
２３．  前記環境発電ユニットを使用して、前記監視機器のバッテリーシステムを充電するステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【００３６】
２４．  前記任意の数のセンサー及び前記制御装置が前記環境発電ユニットによって電力供給される、請求項１８に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
有利な実施形態の特徴と考えられる新規特性は、添付の請求項に記載されている。しかしながら、好ましい使用態様、さらなる目的、及びその利点に加えて、有利な実施形態は、以下に示す本開示の有利な実施形態の詳細な説明を参照し、添付図面と併せて読むことによって、最もよく理解される。
【００３８】
【図１】図１は、実施可能な有利な一実施形態による航空機の製造及び保守方法を示している。
【図２】図２は、有利な一実施形態による航空機を示している。
【図３】図３は、有利な一実施形態による監視環境を示している。
【図４】図４は、有利な一実施形態による監視機器を示している。
【図５】図５は、有利な一実施形態による監視機器を示している。
【図６】図６は、有利な一実施形態による監視機器を示している。
【図７】図７は、有利な一実施形態による監視機器の設置プロセスのフロー図を示している。
【図８】図８は、有利な一実施形態によるニューマティックシステムの監視プロセスのフロー図を示している。
【図９】図９は、有利な一実施形態による環境発電ユニットの制御プロセスのフロー図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
添付図面に更に詳細に示すように、本開示の実施形態は、図１に示される航空機の製造及び保守方法１００、及び図２に示される航空機２００の観点から説明することができる。最初に図１に注目すると、有利な一実施形態による航空機の製造及び保守方法が図解されている。製造前の段階では、航空機の製造及び保守方法１００は、図２の航空機２００の仕様及び設計１０２と、材料調達１０４とを含むことができる。
【００４０】
製造段階では、図２の航空機２００のコンポーネント及びサブアセンブリの製造１０６と、システムインテグレーション１０８とが行われる。その後、図２の航空機２００は認可及び納品１１０を経て運航１１２される。顧客により運航１１２される間に、図２の航空機２００は定期的な整備及び保守１１４（改造、再構成、改修、及び他の整備又は保守も含みうる）を受ける。
【００４１】
航空機の製造及び保守方法１００の各プロセスは、システムインテグレーター、第三者、及び／又はオペレータによって実施又は実行されうる。このような例では、オペレータは顧客である。本明細書の目的のために、システムインテグレーターは、限定しないが、任意の数の航空機製造者、及び主要システムの下請業者を含むことができ、第三者は、限定しないが、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含むことができ、オペレータは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などでありうる。
【００４２】
ここで図２を参照するに、有利な実施形態を実施可能な航空機が図解されている。この実施例では、航空機２００は、図１の航空機の製造及び保守方法１００によって製造されて、複数のシステム２０４と内装２０６とを有する機体２０２を含むことができる。システム２０４の実施例には、推進システム２０８、電気システム２１０、油圧システム２１２、及び環境システム２１４のうちの一又は複数が含まれる。任意の数の他のシステムが含まれてもよい。
【００４３】
航空宇宙産業の実施例を示したが、種々の有利な実施形態を、自動車産業又は造船業などの他の産業に適用することができる。別の実施例として、種々の有利な実施形態を、さらに別の製造、保守、及び建造環境で実施することができる。例えば、種々の有利な実施形態を、造船施設、自動車製造プラント、船舶、宇宙船、航空機、整備施設、及び／又は他の適切な環境で実施することができる。
【００４４】
本明細書に具現化される装置及び方法は、図１の航空機の製造及び保守方法１００の少なくとも一つの段階で採用することができる。本明細書において、「少なくとも一つの」という語句がアイテムのリストと共に使用されるとき、列挙されたアイテムの一又は複数の様々な組み合わせが使用可能であり、且つリスト中のいずれかのアイテムが一つだけあればよいことを意味する。例えば、「アイテムＡ、アイテムＢ、及びアイテムＣのうちの少なくとも一つ」には、例えば、限定しないが、「アイテムＡ」、又は「アイテムＡとアイテムＢ」が含まれる。この例には、「アイテムＡとアイテムＢとアイテムＣ」、又は「アイテムＢとアイテムＣ」も含まれる。
【００４５】
一実施例では、図１のコンポーネント及びサブアセンブリの製造１０６において製造されるコンポーネント又はサブアセンブリは、航空機２００が図１の運航１１２段階にある間に製造されるコンポーネント又はサブアセンブリと同様の方法で作製又は製造することができる。また別の実施例では、任意の数の装置の実施形態、方法の実施形態、又はそれらの組み合わせをが、図１のコンポーネント及びサブアセンブリの製造１０６、及びシステムインテグレーション１０８といった製造段階において利用可能である。
【００４６】
アイテムに言及して「任意の数の」というとき、それは、「一又は複数の」アイテムを意味する。例えば、任意の数の装置の実施形態は、一又は複数の装置の実施形態である。任意の数の装置の実施形態、方法の実施形態、又はそれらの組み合わせは、航空機２００が図１に示す運航１１２の段階、及び／又は整備及び保守１１４段階の間に利用することができる。任意の数の種々の有利な実施形態の使用は、航空機２００の組み付けを実質的に効率化する、及び／又は航空機２００の組み付けコストを削減することができる。
【００４７】
任意の数の種々の有利な実施形態を、航空機の製造及び保守方法１００の一又は複数のステップで実施することができる。例えば、種々の有利な実施形態を使用して、コンポーネント及びサブアセンブリの製造１０６、システムインテグレーション１０８、及び整備及び保守１１４などの際に用いられる装置への電力供給に使用される流体システムの監視を行うことができる。
【００４８】
種々の有利な実施形態は、任意の数の種々の検討事項を認識し、考慮に入れている。例えば、種々の有利な実施形態は、現在使用されている監視機器では人間オペレータによるさらなる作業が必要になることを認識し、考慮に入れている。現在のところ、人間オペレータは、様々な場所に配置されているニューマティックシステムのパラメータに関する測定値を行うため、各監視機器まで移動している。場所によっては、測定時に手を伸ばして表示を読むことが困難になることがある。例えば、一部の監視機器は、装置を操作するためにニューマティックシステムが配置されている建物の垂木のガス配管と共に配置されることがある。
【００４９】
種々の有利な実施形態は、現在利用可能なニューマティックシステムの監視機器が、電力用として電線又は再充電できないバッテリーを使用する監視機器を含むことを認識し、考慮に入れている。電線の使用により、機器の設置及び整備の費用が増大する結果となる。さらに、バッテリーは様々な時間間隔で整備することが必要となる。
【００５０】
さらに、この整備は、監視機器の配置によっては一層困難になることがある。別の実施例として、人間オペレータによる整備では容易に近寄ることができない装置の背後に配置された監視機器に関しては、整備が必要となることがある。
【００５１】
したがって、種々の有利な実施形態は、ニューマティックシステムなどの流体システム監視のための方法及び装置を提供する。一つの有利な実施形態では、装置は任意の数のセンサー、環境発電ユニット、及び制御装置を含む。任意の数のセンサーは、流体システムの任意の数のパラメータを検出するように構成されている。環境発電ユニットは、流体システムの流体からエネルギーを生成して電気エネルギーにするように構成されている。制御装置は、任意の数のセンサー及び環境発電システムに接続されている。制御装置は、任意の数のセンサーによって検出された任意の数のパラメータの測定値を処理するように構成されている。任意の数のセンサー及び制御装置は、環境発電ユニットによって生成される電気エネルギーによって電力供給されている。
【００５２】
さらに、制御装置は無線通信リンクを介して、コンピュータシステムと通信することもできる。その結果、人間オペレータにとってより便利な位置で、測定を行う様々な装置からの情報を受信し、分析し、及び／又は提示することができる。
【００５３】
図３を参照するに、有利な一実施形態による監視環境が図解されている。この実施例では、監視環境３００は、航空機の製造及び保守方法１００で使用することができる環境の一例となっている。監視環境３００は、図２の航空機２００の製造及び／又は整備に使用することもできる。例えば、監視環境３００は、コンポーネント及びサブアセンブリの製造１０６、システムインテグレーション１０８、整備及び保守１１４、及び／又は他の適切な作業時に使用することができる。
【００５４】
この実施例では、監視環境３００は、少なくとも一つの製造施設３０２、整備施設３０４、及び／又は他の適切な場所を含むことができる。監視環境３００は、流体システム３０６及び装置３０８を含む。装置３０８は、例えば、限定しないが、ドリル、研磨機、締結具取り付けツール、リベット、塗装具、のこぎり、及び／又は他の適切な装置を含むことができる。
【００５５】
流体システム３０６は電力３１０を供給して、装置３０８を作動する。電力３１０は、図示した実施例では力学的エネルギーすなわち運動エネルギーの形態をとる。流体システム３０６は、これらの実施例では、ニューマティックシステム３１２の形態をとる。言うまでもなく、流体システム３０６は、例えば、限定しないが、電力３１０の生成に流体が使用される油圧システム３１４及び／又は他の適切なタイプのシステムなど、他の形態をとることができる。
【００５６】
この特定の実施例では、ニューマティックシステム３１２は、任意の数のコンプレッサ３１６、ガス配管３１８、バルブ３２０、制御装置３２２、及び監視システム３２４を含む。言うまでもなく、図示されていない他のコンポーネントがニューマティックシステム３１２に含まれることもある。例えば、ニューマティックシステム３１２はまた、ガス配管３１８に装置３０８を接続する連結器、スイッチ、ブースターユニット、タイマー、及び／又は他の適切なコンポーネントを含むことができる。
【００５７】
任意の数のコンプレッサ３１６は、ガス３２６に圧力３２８を加えて、圧縮ガス３３０を生成する。圧縮ガス３３０の圧力３２８は、図示した実施例では、約８０ポンド／平方インチ〜約１００ポンド／平方インチの値である。ガス配管３１８の異なる配管中の圧縮ガス３３０に対して、特定の圧力レベルを選択すること、又は圧力レベルの範囲を提示することができる。
【００５８】
これらの実施例では、圧縮ガス３３０は、空気、不活性ガス、窒素、ヘリウム、又は他の適切な種類のガスの中の少なくとも一つから選択することができる。選択される特定のガスの種類は、装置、製造要件、及び／又は安全性要件に応じて決まる。
【００５９】
ガス配管３１８は、圧縮ガス３３０を任意の数のコンプレッサ３１６から装置３０８まで供給する。装置３０８は圧縮ガス３３０を使用して稼動される。ガス配管３１８の圧縮ガス３３０の流れは、この実施例ではバルブ３２０を使用して制御されている。バルブ３２０は、圧縮ガス３３０の流れをガス配管３１８の異なる配管に選択的に振り向けるのに使用することができる。さらに、バルブ３２０はまた、ガス配管３１８の異なる配管内の圧縮ガス３３０の圧力３２８を変更するのに使用することができる。
【００６０】
この実施例では、監視システム３２４は、ニューマティックシステム３１２の任意の数のパラメータ３３２を監視する。任意の数のパラメータ３３２は、例えば、限定しないが、圧力、気流、湿気、粒状物質の量、及び／又は他の適切なパラメータを含むことができる。任意の数のパラメータ３３２として選択されたパラメータは、これらの実施例では、監視環境３００のニューマティックシステム３１２及び／又は装置３０８の性能に影響を及ぼすパラメータである。言うまでもなく、他の種類のパラメータを選択することもできる。
【００６１】
監視システム３２４はニューマティックシステム３１２内に配置されている。これらの実施例では、監視システム３２４は任意の数の監視機器３３４及びコンピュータシステム３４６を含む。任意の数の監視機器３３４は任意の数のパラメータ３３２を検出する。
【００６２】
任意の数のパラメータ３３２が検出されるため、任意の数のパラメータ３３２を含む測定値３３８は、任意の数の監視機器３３４によってコンピュータシステム３４６に送信される。コンピュータシステム３４６は、相互に通信を行う一又は複数のコンピュータであってもよい。これらの実施例では、任意の数の監視機器３３４は、任意の数の通信リンク３４０を使用して、コンピュータシステム３４６に測定値３３８を送信する。
【００６３】
任意の数の通信リンク３４０は様々な形態をとることができる。例えば、限定しないが、任意の数の通信リンク３４０は、任意の数の有線リンク３４２、任意の数の無線リンク３４４、及び／又は他の適切な種類の通信リンクの形態をとることができる。これらの実施例では、任意の数の無線リンク３４４を使用して、監視環境３００内で必要となる配線の量を低減することができる。さらに、任意の数の無線リンク３４４を使用することにより、任意の数の監視機器３３４の設置に必要となる労力も低減することができる。
【００６４】
図示したこれらの実施例では、任意の数の監視機器３３４は、ニューマティックシステム３１２から電力を生成するため、遠く離れた電源に接続される配線又はケーブルを必要としない。より具体的には、これらの実施例では、任意の数の監視機器３３４は、ニューマティックシステム３１２を流れる圧縮ガス３３０を使用して電力３３６を生成する。任意の数の監視機器３３４は、圧縮ガス３３０が任意の数の監視機器３３４を流れ、任意の数の監視機器３３４に対して電力を生成するように、ニューマティックシステム３１２に関連付け又は接続されている。一つの実施例として、任意の数の監視機器３３４を、ガス配管３１８の配管に取り付け又は配置することができる。
【００６５】
結果として、任意の数の監視機器３３４を作動させるための電線及びバッテリーは不要になる。また、この種類のシステムの設置に要する作業量も削減することができる。さらに、監視機器にバッテリーを使用する監視システムと比較して、整備要件も軽減することができる。この種類の実施により、バッテリーの整備は軽減又はなくすことができる。
【００６６】
図３の監視環境３００の図解は、他の有利な実施形態を実施できる方法に対して、物理的又は構造的な制限を示唆することを意図したものではない。図示したコンポーネントに追加して、及び／又は図示したコンポーネントの代わりに、他のコンポーネントを使用することができる。一部のコンポーネントは、いくつかの有利な実施形態では不要となることがある。また、一部の機能コンポーネントを説明するため、ブロックが提示されている。種々の有利な実施形態で実施する場合には、一又は複数のブロックを結合すること及び／又は異なるブロックに分割することができる。
【００６７】
例えば、他の有利な実施形態では、任意の数の監視機器３３４を、ガス配管３１８の配管ではなく他の場所に配置することができる。一部の有利な実施形態では、一又は複数の監視機器３３４をバルブ３２０に取り付けることができる。
【００６８】
別の実施例として、任意の数の監視機器３３４を、製造施設３０２及び整備施設３０４に追加して又は代わりに、他の環境に導入することができる。例えば、種々の有利な実施形態を他の種類のプラットフォームで実施することができる。例えば、限定しないが、他の有利な実施形態を、移動式プラットフォーム、固定式プラットフォーム、陸上構造物、水中構造物、宇宙構造物に適用することができる。より具体的には、種々の有利な実施形態を、例えば、限定しないが、潜水艦、バス、人員運搬車、戦車、列車、自動車、宇宙船、宇宙ステーション、人工衛星、水上艦、発電所、ダム、ビル、及び／又は他の適切なプラットフォームに適用することができる。
【００６９】
ここで図４を参照するに、有利な実施形態で監視機器が図解されている。この実施例では、監視機器４００は、図３の任意の数の監視機器３３４のうちの一つの監視機器に対する実施の一例である。
【００７０】
図示したように、監視機器４００は任意の数のセンサー４０２、環境発電ユニット４０４、制御装置４０６、バッテリーシステム４０８、及びハウジング４１０を備えている。これらの実施例では、任意の数のセンサー４０２、環境発電ユニット４０４、制御装置４０６、無線通信ユニット４０９、及びバッテリーシステム４０８は、ハウジング４１０に付随している。
【００７１】
この実施例では、ハウジング４１０はガス配管４１２に接続されている。ガス配管４１２は、図３のガス配管３１８のうちの一つのガス配管の一例である。
【００７２】
任意の数のセンサー４０２のうちの一つのセンサーは、物理量を測定し、その測定値を信号に変換する機器である。任意の数のセンサー４０２は、例えば、限定しないが、粒状物質センサー、流量センサー、湿度センサー、温度センサー、圧力センサー、二酸化炭素センサー、マイクロフォン、水素センサー、粒子検出器、及び／又は他の適切な種類のセンサーを含む。
【００７３】
この実施例では、制御装置４０６は監視機器４００の作動を制御する。制御装置４０６は任意の数の異なる種類の機器を使用して実施することができる。例えば、制御装置４０６は、プロセッサ、マルチコアプロセッサ、複数のプロセッサ、特定用途向け集積回路、デジタル信号プロセッサ、及び／又は他の適切な種類の機器であってもよい。制御装置４０６は監視機器４００の任意の数のセンサー４０２に接続されている。制御装置４０６は任意の数のセンサー４０２によって生成されるアナログ信号を検出する。制御装置４０６はアナログ信号４１４をデジタル信号４１６に変換する。アナログ信号４１４及びデジタル信号４１６のどちらか一方又は両方は、測定値４１８を形成することができる。
【００７４】
環境発電ユニット４０４は電気エネルギー４２２を生成する。電気エネルギー４２２は、任意の数のセンサー４０２、制御装置４０６、及び無線通信ユニット４０９に電力供給するため電力を生成する。いくつかの有利な実施形態では、環境発電ユニット４０４から制御装置４０６に送られる電流４２６のレベルを制御するため、回路を提示することができる。例えば、その回路は、制御装置４０６に送られる電圧レベル及び電流４２６のレベルを制御することによって、制御装置４０６に供給される電力を制御することができる。
【００７５】
環境発電ユニット４０４は力学的エネルギー４２４を電気エネルギー４２２に変換する。力学的エネルギー４２４は、これらの実施例の圧縮ガス４２８の運動及び／又は膨張の中に存在する。力学的エネルギー４２４は、ガス配管４１２内の圧縮ガス４２８の運動によって示される。さらに、力学的エネルギー４２４は、環境発電ユニット４０４の圧縮ガス４２８の膨張からも示すことができる。
【００７６】
電気エネルギー４２２は電流４２６の形態をとる。電流４２６は、任意の数のセンサー４０２、制御装置４０６、無線通信ユニット４０９、及びバッテリーシステム４０８に送られる。
【００７７】
バッテリーシステム４０８は、バッテリー管理システム４３０及び任意の数のバッテリー４３２を含む。電流４２６は、バッテリー管理システム４３０を介して任意の数のバッテリー４３２の充電に使用される。いくつかの有利な実施形態では、環境発電ユニット４０４は、バッテリーシステム４０８介して電流４２６を送り、制御装置４０６に電力供給する。
【００７８】
バッテリー管理システム４３０による任意の数のバッテリー４３２の充電及び放電は、これらの実施例では制御装置４０６によって制御されている。任意の数のバッテリー４３２の充電及び放電は、指針４３４を使用して制御されている。指針４３４は、これらの実施例では、任意の数の充電曲線４３６及び任意の数の放電曲線４３８を含む。これらの異なる曲線は、任意の数のバッテリー４３２の性能及び／又は寿命を改善する方法で、任意の数のバッテリー４３２の充電及び放電にそれぞれ使用することができる。
【００７９】
これらの実施例では、測定値４１８は、無線通信リンクを網羅する無線通信ユニット４０９によって、図３のコンピュータシステム３４６などのコンピュータシステムに送信される。
【００８０】
図４の監視機器４００の図解は、他の有利な実施形態を実施できる方法に対して、物理的又は構造的な制限を示唆することを意図したものではない。図示したコンポーネントに追加して、及び／又は図示したコンポーネントの代わりに、他のコンポーネントを使用することができる。一部のコンポーネントは、いくつかの有利な実施形態では不要となることがある。また、一部の機能コンポーネントを説明するため、ブロックが提示されている。種々の有利な実施形態で実施する場合には、一又は複数のブロックを結合すること及び／又は異なるブロックに分割することができる。
【００８１】
例えば、いくつかの有利な実施形態では、制御装置４０６の一部として無線通信ユニット４０９を実施することができる。別の実施例として、いくつかの有利な実施形態では、制御装置４０６の一部としてバッテリー管理システム４３０も実施することができる。さらに他の有利な実施形態では、監視機器４００は、メモリ及び／又は記憶装置などの他のコンポーネントを含むことができる。
【００８２】
別の実施例として、指針４３４によって制御装置４０６は、バッテリーシステム４０８の充電レベルが下限を下回る場合にバッテリーシステム４０８の充電を開始し、又バッテリーシステムの充電レベルが上限を超える場合にバッテリーシステム４０８の充電を停止する。上限及び下限は同一の値又は異なる値を有することができる。
【００８３】
図５を参照すると、有利な一実施形態による監視機器が図解されている。監視機器５００は、図３の任意の数の監視機器３３４及び図４の監視機器４００に関する実施の一例となっている。
【００８４】
この実施例では、監視機器５００は、任意の数のセンサー５０２、環境発電ユニット５０４、制御装置５０６、無線通信ユニット５０８、バッテリーシステム５１０、及びハウジング５１２を備えている。任意の数のセンサー５０２、環境発電ユニット５０４、制御装置５０６、無線通信ユニット５０８、及びバッテリーシステム５１０は、これらの実施例ではハウジング５１２内部に配置されている。
【００８５】
図示したように、監視機器５００はガス配管５２２に接続されている。ガス配管５２２は、図３のガス配管３１８のうちの一つのガス配管の一例である。ハウジング５１２は入力ポート５２４及び出力ポート５２６を有する。
【００８６】
ガス配管５２２の区画５２８は入力ポート５２４に接続されている。ガス配管５２２の区画５３０は出力ポート５２６に接続されている。この実施例では、圧縮ガス５３２は、ガス配管５２２内の矢印５３５の方向へ移動して、ハウジング５１２の入力ポート５２４の中に入る。チャネル５３４、チャネル５３６、及びチャネル５３８が、ハウジング５１２内にある。これらのチャネルは、ハウジング５１２内の圧縮ガス５３２の流れを促進するように構成されている。
【００８７】
チャネル５３４は入力ポート５２４及びバルブ５４０に接続されている。チャネル５３６はバルブ５４０及び出力ポート５２６に接続されている。チャネル５３８はバルブ５４０及び環境発電ユニット５０４に接続されている。バルブ５４０はチャネル５３４、５３６、及び５３８内の圧縮ガスの流れを制御する。例えば、バルブ５４０は最初の位置でチャネル５３４からガスが流れるのを防止することができる。別の位置では、バルブ５４０は圧縮ガス５３２をチャネル５３４経由でチャネル５３６に流すことができる。また別の位置では、バルブ５４０は圧縮ガス５３２をチャネル５３４からチャネル５３８に流すことができる。さらに、バルブ５４０は異なる量の圧縮ガスをチャネル５３４からチャネル５３６及びチャネル５３８の双方に流すことができる別の位置を有している。
【００８８】
圧縮ガス５３２がチャネル５３８を経由して環境発電ユニット５０４に流れる場合、環境発電ユニット５０４は、任意の数のセンサー５０２、制御装置５０６、及び無線通信ユニット５０８に電力供給するため電力を生成する。さらに、環境発電ユニット５０４はまた、バッテリーシステム５１０を充電するため電気エネルギーを生成する。
【００８９】
これらの実施例では、電気エネルギーは電流の形態で生成される。この電流は、これらの実施例では、バッテリーシステム５１０を経由して制御装置５０６に流れる。制御装置５０６は任意の数のセンサー５０２に接続されている。電流は制御装置５０６から任意の数のセンサー５０２に流れ、任意の数のセンサー５０２に電力を供給することができる。同じように、制御装置５０６は無線通信ユニット５０８に接続されている。環境発電ユニット５０４によって生成された電流は、制御装置５０６を経由して無線通信ユニット５０８に流れる。
【００９０】
この実施例では、環境発電ユニット５０４はタービンユニット５４２の形態をとる。タービンユニット５４２は、任意の数のブレード、プロペラ、及び／又は圧縮ガス５３２が環境発電ユニット５０４を通過することによって回転する機器を含む。
【００９１】
チャネル５３６は、これらの実施例では、排気５４６に通じている。排気５４６は出力ポートで、圧縮ガス５３２を換気すること又は大気中に放出することができる。
【００９２】
これらの実施例では、任意の数のセンサー５０２はパラメータを検出するように配置され、圧縮ガス５３２がチャネル５３６を通過する際に、圧縮ガス５３２の測定値に対してアナログ信号を生成する。さらに、いくつかの有利な実施形態では、監視機器５００はまた任意の数のセンサー５４８を含むことができる。任意の数のセンサー５４８は、ガス配管５２２内の状態に関するパラメータ以外のパラメータを検出するため、ハウジング５１２の外装５５０又は遠隔地に配置することができる。
【００９３】
例えば、任意の数のセンサー５４８は、温度、湿度、二酸化炭素レベルなどのパラメータ、及び／又は周辺環境又は監視機器５００のハウジング５１２の外の適切なパラメータを検出することができる。さらに別の有利な実施形態では、任意の数のセンサー５４８は、機器の作動又は他の対象物に関するデータを取得するためのビデオカメラを含むことができる。
【００９４】
ここで図６を参照するに、有利な実施形態で監視機器が図解されている。監視機器６００は、図３の任意の数の監視機器３３４及び図４の監視機器４００に対する実施の一例である。この実施例に見られるように、監視機器６００は、センサー６０２、環境発電ユニット６０４、制御装置６０６、無線通信ユニット６０８、バッテリーシステム６１０、及びハウジング６１２を含む。
【００９５】
ハウジング６１２は入力ポート６１４及び出力ポート６１６を有する。入力ポート６１４はガス配管６２０のセンサー６１８に接続されている。出力ポート６１６はガス配管６２０の区画６２２に接続されている。圧縮ガス６２４は、区画６１８から入力ポート６１４へ、矢印６２６の方向に流れる。これらの実施例では、センサー６０２は圧力センサー６２８、流量センサー６３０、及び湿度センサー６３２を含む。センサー６０２は、ハウジング６１２内のチャネル６４２を流れる圧縮ガス６２４のパラメータを検出する。
【００９６】
センサー６０２は制御装置６０６に接続されており、制御装置はセンサー６０２を使用して行った測定の値を、無線通信ユニット６０８を使用して無線通信リンク全体に送信する。
【００９７】
環境発電ユニット６０４はチャネル６４２に接続されており、チャネル６４２の矢印６２６の方向に向かう圧縮ガス６２４の流れから電気エネルギーを生成する。この電気エネルギーは、制御装置６０６に電力供給するため、制御装置６０６に送られる電流の形態をとる。また、この電流はバッテリーシステムを経由して送られ、バッテリーシステムは電気エネルギーを保存すること、及び／又は制御装置６０６に電気エネルギーを送ることもできる。制御装置６０６に送られた電流は、これらの実施例ではセンサー６０２に電力供給するため、制御装置６０６を介してセンサー６０２に送られる。
【００９８】
図５の監視機器５００及び図６の監視機器６００の図解は、図３の任意の数の監視機器３３４及び図４の監視機器４００に関する実施の一例を意図したものに過ぎない。図５の監視機器５００及び図６の監視機器６００に示した以外の他の有利な実施形態では、他の構成及びコンポーネントを提示することができる。例えば、いくつかの有利な実施形態では、入力ポート５２４はガス配管の区画ではなくバルブに接続することができる。
【００９９】
ここで図７を参照するに、有利な実施形態による監視機器の設置プロセスのフロー図が図解されている。図７に図解されたプロセスは、図３の監視環境３００などの環境に監視機器を設置するように実施することができる。
【０１００】
前記プロセスは監視機器の位置を選択することによって開始される（操作７００）。その後、前記位置の中で未処理の位置が処理のため選択される（操作７０２）。監視機器は選択した位置に設置される（操作７０４）。この選択位置は、例えば、ガス配管、バルブ、又は他の適切な位置とすることができる。ガス配管の場合、監視機器をガス配管に沿って挿入することもできる。
【０１０１】
その後、前記位置の中にさらに未処理の位置があるか否かの判断が行われる（操作７０６）。さらに未処理の位置がある場合には、プロセスは操作７０２に戻る。未処理の位置がない場合には、プロセスは終了する。
【０１０２】
次に図８を参照するに、有利な一実施形態によるニューマティックシステムの監視プロセスのフロー図が図解されている。図８に図解したプロセスは、図３のニューマティックシステム３１２を監視するため、図３の監視環境３００などの環境で実施することができる。
【０１０３】
前記プロセスは、ニューマティックシステムに接続された監視機器を使用して、任意の数のパラメータを監視することによって開始される（操作８００）。前記プロセスは、監視機器内の環境発電ユニットによって生成された電気エネルギーを使用して、前記監視機器に対して選択的に電力を生成する（操作８０２）。この実施例では、監視機器用の電力は、監視機器内のバッテリーシステムの充電レベルなどの条件に基づいて、選択的に生成することができる。
【０１０４】
任意の数のパラメータに対して測定を行ったか否かの判断が行われる（操作８０４）。これらの実施例では、任意の数のパラメータに対して任意の数のセンサーで検出されたアナログ信号を受信することによって測定を行うことができる。他の有利な実施形態では、アナログ信号をデジタル信号に変換するときに測定を行うことができる。さらに別の有利な実施形態では、デジタルの点滅信号、及び／又はアナログ信号の処理が行われた後に、測定を行ったとみなすことができる。例えば、フィルタ処理、サンプリングなどの操作、及び／又は他の適切な操作を実施して、操作８０４の測定を行うことができる。
【０１０５】
測定が行われた場合、前記プロセスは無線通信リンクを介して遠隔地に測定値を送信する（操作８０６）。プロセスは次に上述の操作８００に戻る。測定が行われなかった場合も、プロセスは上述の操作８００に戻る。
【０１０６】
ここで図９を参照するに、有利な実施形態による環境発電ユニットの制御プロセスのフロー図が図解されている。図９に図解されているプロセスは、図８の操作８０２のより詳細なプロセスである。前記プロセスは図４の監視機器４００と共に実施することができる。具体的には、制御装置４０６を使用して前記プロセスを実施して、図４の環境発電ユニット４０４を制御することができる。
【０１０７】
前記プロセスは、バッテリーシステムの充電が望ましいレベルを下回っているかどうかを判断することによって開始される（操作９００）。望ましいレベルを選択して、バッテリーシステムの寿命を延ばすことができる。この望ましいレベルは、例えば、限定しないが、０パーセント、１０パーセント、２０パーセント、又は他の適切な充電レベルに充電されたバッテリーとすることができる。この実施例では、バッテリーシステムは図４のバッテリーシステム４０８を使用して実施することができる。さらに、制御装置４０６は、バッテリー測定システム４３０から受信した入力に基づいて判断することができる。
【０１０８】
バッテリーシステムの充電が希望するレベル以上の場合には、プロセスは操作９００に戻る。希望するレベル未満の場合には、環境発電ユニットが作動しているかどうかを判断する（操作９０２）。この実施例では、環境発電ユニットが電力を受け取っていない又は待機状態にある場合には、環境発電ユニットは作動していないことがある。環境発電ユニットが作動している場合には、操作は操作９０２に戻る。環境発電ユニットが作動していない場合には、プロセスは環境発電ユニットを作動させる指令を送る（操作９０４）。
【０１０９】
その後、プロセスはバッテリーシステムの充電が希望するレベルを上回っているかどうかを判断する（操作９０６）。操作９０４の希望するレベルを選択して、バッテリーシステムの寿命を延ばすことができる。例えば、この希望するレベルは、限定しないが、８０パーセント、９０パーセント、１００パーセント、又は他の適切な充電レベルとすることができる。
【０１１０】
バッテリーシステムの充電が希望するレベル以上でない場合には、プロセスは操作９０６に戻る。バッテリーシステムの充電が希望するレベルを上回っている場合には、プロセスは環境発電ユニットの作動を停止する指令を送る（操作９０８）。環境発電ユニットの電力が切断されている場合又は環境発電ユニットが待機中の場合には、環境発電ユニットは作動を停止することができる。その後、プロセスは操作９００に戻る。
【０１１１】
異なる実施形態で図解されているフロー図及びブロック図は、別の有利な実施形態で実施可能な装置及び方法の構造、機能、及び操作を示している。これに関連して、フロー図又はブロック図の各ブロックは、モジュール、セグメント、機能、及び／又は、操作又はステップの一部を示している。いくつかの代替的な実施では、ブロックに記されている一又は複数の機能は、図に記されているものとは異なる順番で現れる。例えば、場合によっては、連続して示されている２個のブロックを略同時に実行すること、又は関連する機能によっては逆順で実行することができる。また、フロー図又はブロック図に図示されているブロックに加えて、他のブロックを追加することもできる。
【０１１２】
例えば、電力の生成及びバッテリーシステムの充電を、測定値の監視の実施と同時に実施することができる。
【０１１３】
したがって、種々の有利な実施形態は、ニューマティックシステムの監視のための方法及び装置を提供する。一つの有利な実施形態では、装置は任意の数のセンサー、環境発電ユニット、及び制御装置を備えている。前記任意の数のセンサーは任意の数のパラメータを検出するように構成されている。前記環境発電ユニットは、前記ニューマティックシステムの圧縮ガスから電気エネルギーを生成するように構成されている。前記制御装置は任意の数のセンサー及び前記環境発電ユニットに接続されている。前記制御装置は、前記任意の数のセンサーによって検出された任意の数のパラメータの測定値を処理するように構成されている。任意の数のセンサー及び前記制御装置は、前記環境発電ユニットによって電力供給されている。
【０１１４】
種々の有利な実施形態はまた、ニューマティックシステムなどのシステムの種々の部分を監視する能力を提供する。監視は、希望するパラメータの測定値を取得し、処理を行うためにこれらの測定値を送るのに必要となる導線の本数を削減するような方法で、実施される。さらに、種々の有利な実施形態は、種々の監視システム内で環境発電ユニットを用いることにより、システムへの電力供給に必要となる導線の本数を削減する。
【０１１５】
例えば、いくつかの有利な実施形態では、監視機器は環境発電ユニットを必要としない。それどころか、監視機器は、２つの監視機器にエネルギーを供給するように構成されている環境発電ユニットを含む他の監視機器に接続することができる。
【０１１６】
種々の有利な実施形態の説明は、図解及び説明を目的として提示したもので、開示された形態に実施形態を網羅すること又は限定することを意図していない。多くの修正及び変更が、当業者には自明であろう。さらに、種々の有利な実施形態は、他の有利な実施形態と比較して種々の利点を提供することができる。選択された一又は複数の実施形態は、実施形態の原理、実際の用途を最もよく説明するため、及び他の当業者に対し、様々な実施形態の開示と、考慮される特定の用途に適した様々な修正との理解を促すために選択及び記述されている
【図１】
2013505513.tif 000003
【図２】
2013505513.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2013505513.tif 000009
【図８】
2013505513.tif 000010
【図９】
2013505513.tif 000011
【国際調査報告】
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2013505513.tif 000013
2013505513.tif 000014