(57)【要約】【課題】各種機器における圧縮空気の要求流量の変化に対して適切に対応することができ、需要部に圧縮空気を安定供給に寄与する圧縮空気監視システムを提供する。【解決手段】駆動源として圧縮空気を使用する機器Ｄに対して供給される圧縮空気の状態を監視するシステムであって、機器Ｄに対して圧縮空気を供給する圧縮空気供給部ＳＦの状態を監視する供給側監視部１０と、機器Ｄに供給される圧縮空気の状態を監視する需要側監視部２０と、を備えており、需要側監視部２０で検出した圧縮空気の圧力および流量に関する需要部情報が供給側監視部１０に送信されるようになっており、供給側監視部１０が、需要部情報に基づいて、機器Ｄに供給される圧縮空気の状態を判断する機能を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源として圧縮空気を使用する機器に対して供給される圧縮空気の状態を監視するシステムであって、
前記機器に対して圧縮空気を供給する圧縮空気供給部の状態を監視する供給側監視部と、
前記機器に供給される圧縮空気の状態を監視する需要側監視部と、を備えており、
前記需要側監視部で検出した圧縮空気の圧力および流量に関する需要部情報が前記供給側監視部に送信されるようになっており、
該供給側監視部が、
前記需要部情報に基づいて、前記機器に供給される圧縮空気の状態を判断する機能を有している
ことを特徴とする圧縮空気監視システム。
【請求項２】
前記供給側監視部は、
前記圧縮空気の状態として、前記機器に供給される圧縮空気の圧力がしきい値より低下した場合を異常と判断する
ことを特徴とする請求項１記載の圧縮空気監視システム。
【請求項３】
前記供給側監視部は、
前記圧縮空気の状態として、該圧縮空気の流量の移動平均値がしきい値より増加した場合を異常と判断する
ことを特徴とする請求項１記載の圧縮空気監視システム。
【請求項４】
前記需要側監視部および／または前記供給側監視部は、
前記需要側監視部が圧縮空気の状態の異常を検出すると、警報を発報する警報手段を備えている
ことを特徴とする請求項１、２または３記載の圧縮空気監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮空気監視システムに関する。さらに詳しくは、分散型制御システムを用いて、空気圧縮機により製造される圧縮空気を安定供給するための圧縮空気監視システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
工場等においては、圧縮空気は、例えば、エアシリンダやエアブロー等の様々な機器の駆動源として使用されている。また、工場内では、圧縮空気を駆動源として使用する機器（以下、需要部という）が非常に多数設置されているため、圧縮空気を安定供給することは、工場の安定稼働において非常に重要である。
【０００３】
一般的には、工場内で使用される圧縮空気は、まず、空気圧縮機により大気を圧縮して製造され、一旦、リザーバータンクに貯蔵された後、配管を通して各需要部に供給される。かかる構成であるので、リザーバータンク内の圧縮空気の圧力が低下すると、需要部が要求する圧力および流量の圧縮空気を需要部に供給できなくなる。したがって、リザーバータンクや配管の圧力を検出して、検出した圧力が所定の圧力以下になると、空気圧縮機によってリザーバータンクに圧縮空気が供給されるように制御されている。
【０００４】
しかし、リザーバータンクに複数の需要部が接続されている場合には、同時に稼働する需要部の数や各需要部における要求流量が変化する。このため、需要部が要求する圧縮空気の量が急激に増加した場合には、リザーバータンクから十分な量の圧縮空気を供給できない可能性がある。
【０００５】
かかる問題を解決する方法として、特許文献１には、各生産設備の消費流量の時系列データと各生産設備のタクトタイムとを記憶しているデータベースと、各生産設備の消費流量の時系列データと各生産設備のタクトタイムとを使用して総消費流量の時系列変化をシミュレートした結果から、総消費流量が閾値以下になる区間の中で最大となる最大稼働有効区間と、最大稼働有効区間において各生産設備の最初と最後のタクト開始時間とを特定する設備稼働スケジュール決定部と、各生産設備の稼働を制御する稼働制御部を備えた工場の可動システムが開示されている。
そして、特許文献１には、生産設備のいずれかを、最初のタクト開始時間で稼働開始させ、最後のタクト開始時間で稼働停止させることを最大稼働有効区間の周期で繰り返し行うことによって、不測の圧力低下を未然に防止し、省エネルギで安定稼働することができる旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１２８６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかるに、特許文献１の技術は、生産設備の稼働開始や停止を制御することによって不測の圧力低下を防止するものであり、総消費流量の時系列変化をシミュレートするため、システムが非常に複雑になる。
また、特許文献１の技術は、あくまでも圧縮空気の消費量をシミュレートした結果に基づいて各生産設備の稼働をコントロールしているだけであり、想定外の要求流量の変動などに対する対応することは非常に難しい。
【０００８】
そして、生産設備などにおいて、需要部における圧縮空気の圧力や流量の状況を時系列で監視して、その情報を利用して空気圧縮機等の作動を制御することは実施されていないため、需要部における圧縮空気の要求流量の変化に対して適切に対応することはできていない。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑み、各種機器における圧縮空気の要求流量の変化に対して適切に対応することができ、需要部に対する圧縮空気の安定供給に寄与する圧縮空気監視システム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】
【００１０】
第１発明の圧縮空気監視システムは、駆動源として圧縮空気を使用する機器に対して供給される圧縮空気の状態を監視するシステムであって、前記機器に対して圧縮空気を供給する圧縮空気供給部の状態を監視する供給側監視部と、前記機器に供給される圧縮空気の状態を監視する需要側監視部と、を備えており、前記需要側監視部で検出した圧縮空気の圧力および流量に関する需要部情報が前記供給側監視部に送信されるようになっており、該供給側監視部が、前記需要部情報に基づいて、前記機器に供給される圧縮空気の状態を判断する機能を有していることを特徴とする。
第２発明の圧縮空気監視システムは、第１発明において、前記供給側監視部は、前記圧縮空気の状態として、前記機器に供給される圧縮空気の圧力がしきい値より低下した場合を異常と判断することを特徴とする。
第３発明の圧縮空気監視システムは、第１発明において、前記供給側監視部は、前記圧縮空気の状態として、該圧縮空気の流量の移動平均値がしきい値より増加した場合を異常と判断することを特徴とする。
第４発明の圧縮空気監視システムは、第１、第２または第３発明において、前記需要側監視部および／または前記供給側監視部は、前記需要側監視部が圧縮空気の状態の異常を検出すると、警報を発報する警報手段を備えていることを特徴とする。
【００１１】
第１〜第３発明によれば、需要側監視部から送信される需要部情報に基づいて供給側監視部が機器側における圧縮空気の圧力および流量などの状態を判断するので、圧縮空気供給部の作動を制御しやすくなる。したがって、需要部における圧縮空気の要求流量の変化に対して適切に対応することができるから、需要部に圧縮空気を安定供給することが可能となる。
第４発明によれば、作業者に圧縮空気の状態が異常であることを把握させることができるので、迅速に異常状態から正常な状態に復帰させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の圧縮空気監視システム１の概略構成図である。
【図２】本発明の圧縮空気監視システム１の作動フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
本発明の圧縮空気監視システムは、工場などにおいて圧縮空気の供給状態を監視するためのシステムであって、需要側における圧縮空気の状態の変化を供給側で適切に把握できるようにしたことに特徴を有している。
【００１４】
なお、本発明の圧縮空気監視システムを採用する設備はとくに限定されないが、例えば、工場や化学プラントなどのように圧縮空気によって多数の機器を作動する設備において、圧縮空気の状態を監視するシステムとして使用することができる。
【００１５】
また、本発明の圧縮空気監視システムを採用する設備として、圧縮空気を供給する機器の作動状態を全て自動制御する設備や、かかる機器の作動状態を一部手動で調整する設備、また、かかる機器の作動状態を全て手動で調整する設備のいずれも採用することができる。
以下では、本発明の圧縮空気監視システムを、圧縮空気を供給する機器の作動状態を一部手動で調整する設備に採用した場合を説明する。
【００１６】
（本実施形態の圧縮空気監視システム１）
以下、本実施形態の圧縮空気監視システム１について説明する。
【００１７】
（設備ＰＬ）
まず、本実施形態の圧縮空気監視システム１が設けられた設備ＰＬについて説明する。
図１において、符号ＳＦは、圧縮空気監視システム１が設けられた設備ＰＬにおける圧縮空気供給部を示しており、符号ＣＦは圧縮空気監視システム１が設けられた設備ＰＬにおける需要部を示している。
圧縮空気供給部ＳＦと需要部ＣＦとは、配管Ｌによって接続されており、圧縮空気供給部ＳＦで製造された圧縮空気が需要部ＣＦに供給されるようになっている。
【００１８】
図１に示すように、需要部ＣＦは、複数の機器Ｄを備えている。複数の機器Ｄは、圧縮空気によって作動する機器であり、例えば、各種装置などに設けられているエアシリンダやエアブローなどであるが、とくに限定されない。
【００１９】
図１に示すように、圧縮空気供給部ＳＦには、複数の空気圧縮機ＣＰと、複数のリザーバータンクＲＴが設けられている。
【００２０】
複数の空気圧縮機ＣＰは、圧縮空気を製造する機器である。
複数の空気圧縮機ＣＰは、配管などによって、複数のリザーバータンクＲＴに接続されている。
複数のリザーバータンクＲＴは、複数の空気圧縮機ＣＰによって製造された圧縮空気を貯蔵するものである。この複数のリザーバータンクＲＴは、複数の空気圧縮機ＣＰと配管で接続されている。
【００２１】
複数のリザーバータンクＲＴには、それぞれタンク内の圧力を計測するための圧力計が設けられている。
また、圧縮空気供給部ＳＦと需要部ＣＦとを接続する配管Ｌにおいて、圧縮空気供給部ＳＦ側の配管には、圧力計Ｐｓおよび流量計Ｆｓが設けられている。この圧力計Ｐｓおよび流量計Ｆｓは、実質的に、圧縮空気供給部ＳＦの複数のリザーバータンクＲＴから配管Ｌに供給される圧縮空気の圧力および流量を測定している。
【００２２】
そして、各圧力計Ｐｓが測定した圧縮空気の圧力の情報や、各流量計Ｆｓが測定した圧縮空気の流量の情報は、図示しない供給側制御部に送信されている。この供給側制御部は、前述した情報に基づいて、圧縮空気供給部ＳＦの配管に設けられているバルブの開閉を制御して、需要部ＣＦ（言い換えれば配管Ｌ）に供給する圧縮空気の流量を調整している。また、供給側制御部は、リザーバータンクＲＴ内の圧縮空気が所定の圧力以上となるように複数の空気圧縮機ＣＰの作動も制御している。
【００２３】
一方、圧縮空気供給部ＳＦと需要部ＣＦとを接続する配管Ｌにおいて、需要部ＣＦ側の配管Ｌには、圧力計Ｐｃおよび流量計Ｆｃが設けられている。この圧力計Ｐｃおよび流量計Ｆｃは、実質的に、需要部ＣＦの複数の機器Ｄに対して配管から供給される圧縮空気の圧力および流量を測定している。
【００２４】
そして、各圧力計Ｐｃが測定した圧縮空気の圧力の情報や、各流量計Ｆｃが測定した圧縮空気の流量の情報は、図示しない需要側制御部に供給されている。この需要側制御部は、前述した情報に基づいて、需要部ＣＦの複数の機器Ｄの作動を制御するものである。
【００２５】
なお、需要部ＣＦの各機器Ｄの作動が、各機器Ｄが設けられている装置などによってそれぞれ独立して制御されている場合には、需要側制御部は設けなくてもよい。
【００２６】
（本実施形態の圧縮空気監視システム１）
本実施形態の圧縮空気監視システム１は、上述した圧縮空気供給部ＳＦにおける圧縮空気の状態を監視する供給側監視部１０、需要部ＣＦの作動を制御する需要側監視部２０、および両監視部１０，２０を監視する統合制御部２を備えている。
【００２７】
（統合制御部２）
まず、統合制御部２は、供給側監視部１０と需要側監視部２０に接続されている。この統合制御部２の主たる機能は、上位のコンピュータ、例えばプロセスコンピュータへの情報送信である。
また、統合制御部２は、供給側監視部１０と需要側監視部２０と間における情報交換を制御する機能を有している。例えば、需要側監視部２０によって検出された需要部ＣＦにおける圧縮空気の状態を供給側監視部１０に対して送信する機能を有している。具体的には、需要部ＣＦ側の配管Ｌに設けられた圧力計Ｐｃおよび流量計Ｆｃが検出した圧縮空気の圧力や流量に関する情報を供給側監視部１０に送信する機能を有している。
【００２８】
（需要側監視部２０）
図１に示すように、需要側監視部２０は、需要側検出部２１を備えている。
この需要側検出部２１は、需要部ＣＦにおける各機器Ｄに供給される圧縮空気の状態を検出する機能を有している。具体的には、需要側検出部２１は、圧力計Ｐｃが検出した圧縮空気の圧力や流量計Ｆｃが検出した圧縮空気の流量に関する情報を、統合制御部２に送信する機能を有している。つまり、圧力計Ｐｃが検出した圧縮空気の圧力や流量計Ｆｃが検出した圧縮空気の流量に関する情報は、統合制御部２を介して、需要側検出部２１から供給側監視部１０に供給されるのである。
【００２９】
また、需要側監視部２０は、後述する供給側監視部１０から警報信号が送信されると、作業者が知覚できる警報を発する警報部２３を備えている。この警報部２３が発する警報はとくに限定されないが、例えば、サイレンなどの音による警報や、インジケータランプの点灯などを挙げることができる。
【００３０】
なお、需要側監視部２０は、圧力計Ｐｃおよび流量計Ｆｃが検出した圧縮空気の圧力や流量に関する情報を表示するモニター２４等を備えていてもよい。すると、作業者が、目視で、需要部ＣＦにおける圧縮空気の状況を把握できる。
【００３１】
（供給側監視部１０）
図１に示すように、供給側監視部１０は、供給側検出部１１と、演算部１２、警報部１３と、を備えている。
【００３２】
まず、警報部１３は、後述するように、供給側検出部１１や演算部１２から警報信号が送信されると、作業者が知覚できる警報を発するものである。この警報部１３が発する警報はとくに限定されないが、例えば、サイレンなどの音による警報や、インジケータランプの点灯などを挙げることができる。
【００３３】
供給側検出部１１は、圧縮空気供給部ＳＦにおける圧縮空気の状態を監視するものである。具体的には、供給側検出部１１は、圧力計Ｐｓが検出した圧縮空気の圧力や流量計Ｆｓが検出した圧縮空気の流量に関する情報に基づいて、複数のリザーバータンクＲＴから配管Ｌに供給されている圧縮空気の圧力や流量が正常であるか否かを判断する機能を有している。また。供給側検出部１１は、複数のリザーバータンクＲＴの圧力の情報に基づいて、複数のリザーバータンクＲＴ内が適切な圧力となっているか否かを判断する機能も有している。
【００３４】
供給側検出部１１によって、圧縮空気供給部ＳＦにおける圧縮空気の状態が異常と判断される状況は多々ある。例えば、配管やリザーバータンクＲＴから圧縮空気が漏れている場合には、圧力計Ｐｓが検出する圧力の低下やリザーバータンクＲＴの圧力の低下によりその異常を検出することができる可能性がある。また、リザーバータンクＲＴの圧力低下からは、空気圧縮機ＣＰによる圧縮空気の供給不良が想定されるので、空気圧縮機ＣＰの故障を検出することができる可能性がある。もちろん、供給側検出部１１によって異常と判断される状況は、上記のごとき現象や状況に限定されないのは、いうまでもない。
【００３５】
そして、供給側検出部１１は、圧縮空気供給部ＳＦにおける圧縮空気の状態が異常と判断されると、警報信号を警報部１３に送信する機能を有している。
【００３６】
また、演算部１２は、統合制御部２を介して需要側検出部２１から送信される情報、つまり、圧力計Ｐｃが検出した圧縮空気の圧力や流量計Ｆｃが検出した圧縮空気の流量に関する情報を演算して、需要部ＣＦにおける圧縮空気の状態を判断する機能を有している。具体的には、需要部ＣＦにおける各機器Ｄの作動状況の変化によって圧縮空気の圧力が低下したり流量が増加したりした場合において、その圧力および流量の変動が所定の範囲を越えた場合に、需要部ＣＦにおける圧縮空気の状態が異常であると演算部１２が判断する機能を有している。
【００３７】
例えば、需要部ＣＦにおける圧縮空気の圧力の瞬時値が、所定の圧力値よりも低下した場合に需要部ＣＦにおける圧縮空気の状態が異常であると判断することができる。
また、需要部ＣＦにおける圧縮空気の流量の移動平均値が、所定の圧力値よりも増加した場合に需要部ＣＦにおける圧縮空気の状態が異常であると判断することができる。
【００３８】
そして、供給側検出部１１は、需要部ＣＦにおける圧縮空気の状態が異常と判断されると、上述したように、警報信号を需要側監視部２０の警報部２３に送信するとともに、警報部１３にも警報信号を送信する機能を有している。つまり、需要部ＣＦにおける圧縮空気の状態を、警報によって、供給側の作業者も把握できるのである。
【００３９】
以上のごとく、本実施形態の圧縮空気監視システム１では、需要部ＣＦにおける圧縮空気の状態を、需要部ＣＦに圧縮空気を供給する供給側で判断しているので、圧縮空気供給部ＳＦの作動を制御しやすくなる。
すると、需要部ＣＦにおける圧縮空気の要求流量の変化に対して、圧縮空気供給部ＳＦから供給する圧縮空気の状態を適切に対応させることができるから、需要部ＣＦに圧縮空気を安定供給することが可能となる。
【００４０】
なお、供給側監視部１０は、リザーバータンクＲＴの圧力や圧力計Ｐｓおよび流量計Ｆｓが検出した圧縮空気の圧力や流量に関する情報を表示するモニター１４等を備えていてもよい。すると、作業者が、目視で、圧縮空気供給部ＳＦにおける圧縮空気の状況を把握できる。
また、供給側監視部１０は、統合制御部２を介して需要側検出部２１から送信される情報（つまり、圧力計Ｐｃが検出した圧縮空気の圧力や流量計Ｆｃが検出した圧縮空気の流量に関する情報）もモニター等に表示するようにしてもよい。すると、供給側の作業者が、目視で、需要部ＣＦにおける圧縮空気の状況を把握できる。
【００４１】
（本実施形態の圧縮空気監視システム１の監視作業説明）
つぎに、図２に基づいて、本実施形態の圧縮空気監視システム１による監視作業を説明する。
【００４２】
図２に示すように、需要側監視部２０は、圧力計Ｐｃおよび流量計Ｆｃからの送信される信号を検出すると、圧縮空気の圧力および流量に関する情報（需要側圧縮空気情報）を統合制御部２に送信する。
すると、統合制御部２は、需要側圧縮空気情報を供給側監視部１０の演算部１２に送信する。
【００４３】
演算部１２では、需要側圧縮空気情報を記憶しているしきい値と比較して（比較処理Ｓ１）、圧力がしきい値以上であり、流量がしきい値以下である場合には、統合制御部２から次の信号が送信されるまで待機する。
【００４４】
一方、圧力がしきい値以下となった場合（および／または流量がしきい値を上回った場合）には、誤作動防止のためのタイマー（チャタリング防止用タイマー）を起動する。
そして、圧力がしきい値を下回った状態（および／または流量がしきい値を上回った状態）を継続する時間を計測する（検証処理Ｓ２）、
【００４５】
そして、継続時間（つまり、タイマーのカウント数）が規定時間以下（例えば、１秒以下）であれば、異常が生じなかった、または、異常が生じていたが設備の稼働に問題が生じない程度であったと判断して、統合制御部２から次の信号が送信されるまで待機する状態に復帰する。
【００４６】
一方、継続時間が規定時間以上（例えば、１秒以上）となると、演算部１２が警報信号を発信する。
【００４７】
すると、警報信号は供給側監視部１０の警報部１３に送信されるとともに、統合制御部２を介して、需要側監視部２０の警報部２３にも送信される。（警報発信処理Ｓ３）。
【００４８】
すると、需要部ＣＦの圧縮空気の状態を監視している供給側監視部１０だけでなく、需要側監視部２０でも、需要部ＣＦの圧縮空気の状態を把握することができる。
【００４９】
そして、異常状態をが解消されると、再び通常の監視状態に復帰して、需要部ＣＦの圧縮空気の状態が監視されるのである。
【００５０】
（圧力および流量のしきい値について）
供給側検出部１１や演算部１２が異常と判断する圧力のしきい値（下限値）や、流量のしきい値（上限値）はとくに限定されず、各設備ＰＬに応じて適切に設定すればよい。
とくに、圧力のしきい値や流量のしきい値を変更できるようにしておけば、設備ＰＬの稼働状況などに応じて適切な値に変更できるので、好ましい。この場合、需要部ＣＦの圧縮空気の圧力のしきい値や流量のしきい値は、供給側監視部１０側で設定できるようにしてもよいし、需要側監視部２０側で設定できるようにしてもよい。供給側監視部１０側で設定できるようにしておけば、常に適した供給量を維持できる点で好ましく、需要側監視部２０側で設定できるようにしておけば、需要側の異常に即座に対応できる点で好ましい。
【００５１】
（警報部１３，２３の作動について）
警報部１３，２３に、警報停止ボタンなどを設けてもよい。この場合、警報情報が送信されたのち、警報に気がついた作業者が警報を停止すれば、他の作業者は、誰かが異常に対処していることを把握できるので、必要以上の作業者が異常に対応して、作業効率が低下することを防ぐことができる。
一方、警報停止ボタンなどを設けると、警報だけを停止して、復帰作業を忘れてしまう可能性もある。したがって、復帰作業を確実に実行させる上では、警報情報が送信されたのち、通常の状態に復帰するまで警報が継続するようにしてもよい。
【００５２】
（自動による圧縮空気供給部ＳＦの各機器の制御）
供給側監視部１０は、検出した異常に関する情報を供給側制御部に送信するようにしてもよい。この場合、送信された情報に基づいて、供給側制御部が自動で圧縮空気供給部ＳＦの各機器、つまり、配管に設けられているバルブの開閉や複数の空気圧縮機ＣＰの作動を制御させることも可能となる。すると、圧縮空気の状態が異常状態になっても、供給側制御部によって自動で正常な状態に戻すことも可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明の圧縮空気監視システムは、工場や化学プラントなどのように圧縮空気によって多数の機器を作動する設備において圧縮空気の状態を監視するシステムに適している。
【符号の説明】
【００５４】
１    圧縮空気監視システム
１０    供給側監視部
１１    供給側検出部
１２    演算部
１３    警報部
２０    需要側監視部
２１    需要側検出部
２３    警報部
Ｄ    機器
Ｌ    配管
Ｆ    流量計（
Ｐ    圧力計
ＣＦ    需要部
ＳＦ    圧縮空気供給部
ＰＬ    設備
ＲＴ    レシーバータンク
ＣＰ    空気圧縮機
【図１】
2015125451.tif 000003
【図２】
2015125451.tif 000004