(57)【要約】【課題】複雑な演算を伴うことなく、圧縮機の故障、停止、性能劣化などの異常を早期に検出することを可能とする制御装置を提供する。【解決手段】制御装置２０は、圧力スイング吸着精製装置１０の吸着筒１１、１２を筒切替周期ごとに切り替えて選択している。また、制御装置２０は、圧縮機１０１からの吐出流量値を流量計１０２から得て、吐出流量値の変化を示す値を算出し、算出した変化を示す値と所定の閾値とに基づいて異常の有無を判定し、異常有りと判定した場合に、調節バルブＶ３０を制御する。【選択図】図１
2008018307.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸着剤が入れられた少なくとも２つの吸着筒を有する吸着精製装置と、所定の間隔で前記吸着筒を切り替えていずれかを選択する制御装置と、前記制御装置が選択した吸着筒に対して圧縮ガスを送り込み、送り込んだ圧縮ガスを前記吸着剤により所定のガスに分離精製するとともに、選択されていない吸着筒の吸着剤の再生を行う吸着精製システムにおける制御装置であって、
前記圧縮ガスの流量値または圧力値に基づいて、前記流量値または前記圧力値の変化を示す値を算出する演算手段と、
前記演算手段が算出する前記変化を示す値と所定の閾値とに基づいて異常の有無を判定する判定手段と、
前記判定手段が異常有りと判定した場合に、当該異常を示す情報を出力する出力手段と、
を備えたことを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記演算手段は、
前記圧縮ガスの流量値または圧力値を移動平均した移動平均値を算出し、
前記判定手段は、
前記演算手段が算出する移動平均値と所定の閾値とに基づいて異常の有無を判定する
ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記演算手段は、
移動平均の時間幅を前記所定の間隔に一致させて、前記圧縮ガスの流量値または圧力値を移動平均した移動平均値を算出する
ことを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記演算手段は、
所定時間ごとに得られる前記圧縮ガスの流量値または圧力値を積算し、積算した値を前記所定時間に応じた値で除算し、
前記判定手段は、
前記演算手段が除算することにより得られる値と所定の閾値とに基づいて異常の有無を判定する
ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項５】
前記演算手段は、
前記所定時間を前記所定の間隔に一致させて、前記所定時間ごとに得られる前記圧縮ガスの流量値または圧力値を積算し、積算した値を前記所定時間に応じた値で除算する
ことを特徴とする請求項４に記載の制御装置。
【請求項６】
前記吸着精製装置には、分離精製されたガスの排出を調節する調節バルブが装着されており、
前記出力手段は、
前記判定手段が異常有りと判定した場合に、前記調節バルブに対して前記異常に応じた制御を行う指示信号を出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項７】
吸着剤が入れられた少なくとも２つの吸着筒を有する吸着精製装置に対して、所定の間隔で前記吸着筒を切り替えていずれかを選択し、選択した吸着筒に対して圧縮ガスを送り込むことで前記圧縮ガスを前記吸着剤により所定のガスに分離精製するとともに、選択されていない吸着筒の吸着剤の再生を行う吸着精製システムにおける異常検出方法であって、
前記圧縮ガスの流量値または圧力値に基づいて、前記流量値または前記圧力値の変化を示す値を算出する演算ステップと、
前記演算ステップにて算出された前記変化を示す値と所定の閾値とに基づいて異常の有無を判定する判定ステップと、
前記判定ステップにて異常有りと判定された場合に、当該異常を示す情報を出力する出力ステップと、
を含むことを特徴とする異常検出方法。
【請求項８】
前記演算ステップは、
前記圧縮ガスの流量値または圧力値を移動平均した移動平均値を算出し、
前記判定ステップは、
前記演算ステップにて算出された移動平均値と所定の閾値とに基づいて異常の有無を判定する
ことを特徴とする請求項７に記載の制御装置。
【請求項９】
前記演算ステップは、
移動平均の時間幅を前記所定の間隔に一致させて、前記圧縮ガスの流量値または圧力値を移動平均した移動平均値を算出する
ことを特徴とする請求項８に記載の制御装置。
【請求項１０】
前記演算ステップは、
所定時間ごとに得られる前記圧縮ガスの流量値または圧力値を積算し、積算した値を前記所定時間に応じた値で除算し、
前記判定ステップは、
前記演算ステップにて除算されることにより得られる値と所定の閾値とに基づいて異常の有無を判定する
ことを特徴とする請求項７に記載の制御装置。
【請求項１１】
前記演算ステップは、
前記所定時間を前記所定の間隔に一致させて、前記所定時間ごとに得られる前記圧縮ガスの流量値または圧力値を積算し、積算した値を前記所定時間に応じた値で除算する
ことを特徴とする請求項１０に記載の制御装置。
【請求項１２】
前記吸着精製装置には、分離精製されたガスの排出を調節する調節バルブが装着されており、
前記出力ステップは、
前記判定ステップにて、異常有りと判定された場合に、前記調節バルブに対して前記異常に応じた制御を行う指示信号を出力する
ことを特徴とする請求項７に記載の異常検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸着剤を用いてガスの分離生成行う吸着精製装置の制御に用いられる制御装置、及び異常検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、吸着剤を使用してガスの分離精製を行う吸着精製システムでは、２筒切替方式により、一方の吸着筒にてガスの分離精製を行いつつ、他方の吸着筒にて吸着剤の再生を行い、これらの吸着筒を順次切り替えることで、連続してガスの分離精製を行うことを可能としている。
【０００３】
ところで、吸着精製システムにおける、故障、停止、性能劣化などの主な原因として、吸着剤が入れられた吸着筒に圧縮ガスを送り込む圧縮機の故障や停止に伴うものが多いことが知られている。しかし、吸着精製システムでは、吸着筒の切替動作に伴い、均圧、吸着、再生工程を行うため、圧縮機の吐出流量や吐出圧力に周期的な変動が存在し、この変動のために早期に圧縮機の異常を検出することが困難であるという問題があった。
【０００４】
例えば、吐出流量値または吐出圧力値がある一定の閾値より低下した場合に警報を出力する構成を導入した場合、吸着筒切替動作に伴う流量値の周期的な変動により誤検出しないよう、閾値を変動の最低値より低く設定する必要がある。しかし、このような設定では、多くの場合、圧縮機が故障する直前の状態しか警報として検出できず、システムを緊急停止させなければならなかった。
【０００５】
これまでに、この問題を解決して、早期に圧縮機の故障や停止などの異常を検出することを可能とするいくつかの技術が提案されている。
【０００６】
例えば、特許文献１に示される技術では、吸着筒切替時に圧縮機から出力されるガスの圧縮値や吸着筒内の圧縮値などの整合性を確認することにより異常検出することを可能とするものである。また、特許文献２に示される技術は、冷凍サイクル監視システムに関する異常検出の構成であるが、温度や冷媒などのシステムにおける複数の計測量からマハラノビスの距離に基づいて異常であるか否かを検出するものである。
【特許文献１】特許第３６１４７８６号公報
【特許文献２】特開２００５−２０７６４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に示される技術では、瞬時値を比較対象としているため、圧縮機の性能劣化が原因で、徐々に吐出流量が低下する場合、異常を事前検知することが難しいという問題がある。
【０００８】
また、特許文献２に示される技術を、吸着精製システムに適用した場合、比較対象であるマハラノビスの距離に過去のデータの変化が含まれているため、圧縮機の異常を早期に検出することができる。ここで、マハラノビスの距離の算出には相関行列の逆行列演算などの複雑な演算を伴うことから、現実的な早期検出を行うためには高性能なコントローラが必要となる。しかし、吸着精製システムで多く用いられているＰＬＣ(Programmable Logic Control)等の汎用コントローラには、そのような複雑な演算を行えるだけの性能を有しておらず、現状のシステムに対して容易に導入できないという問題がある。
【０００９】
また、特許文献２に示されている技術以外にも、比較的大規模なシステムにおいて実用化されている故障の早期検出の技術が存在するが、特許文献２と同じく複雑な演算を行うため、ＤＣＳ(Distributed Control System)等の高性能なコントローラによって構成しなければならないという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、複雑な演算を伴うことなく、圧縮機の故障、停止、性能劣化などの異常を早期に検出することを可能とする制御装置、及び異常検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記問題を解決するために、本発明は、吸着剤が入れられた少なくとも２つの吸着筒を有する吸着精製装置と、所定の間隔で前記吸着筒を切り替えていずれかを選択する制御装置と、前記制御装置が選択した吸着筒に対して圧縮ガスを送り込み、送り込んだ圧縮ガスを前記吸着剤により所定のガスに分離精製するとともに、選択されていない吸着筒の吸着剤の再生を行う吸着精製システムにおける制御装置であって、前記圧縮ガスの流量値または圧力値に基づいて、前記流量値または前記圧力値の変化を示す値を算出する演算手段と、前記演算手段が算出する前記変化を示す値と所定の閾値とに基づいて異常の有無を判定する判定手段と、前記判定手段が異常有りと判定した場合に、当該異常を示す情報を出力する出力手段と、を備えたことを特徴とする制御装置である。
【００１２】
本発明は、上記に記載の発明において、前記演算手段は、前記圧縮ガスの流量値または圧力値を移動平均した移動平均値を算出し、前記判定手段は、前記演算手段が算出する移動平均値と所定の閾値とに基づいて異常の有無を判定することを特徴とする。
【００１３】
本発明は、上記に記載の発明において、前記演算手段は、移動平均の時間幅を前記所定の間隔に一致させて、前記圧縮ガスの流量値または圧力値を移動平均した移動平均値を算出することを特徴とする。
【００１４】
本発明は、上記に記載の発明において、前記演算手段は、所定時間ごとに得られる前記圧縮ガスの流量値または圧力値を積算し、積算した値を前記所定時間に応じた値で除算し、前記判定手段は、前記演算手段が除算することにより得られる値と所定の閾値とに基づいて異常の有無を判定することを特徴とする。
【００１５】
本発明は、上記に記載の発明において、前記演算手段は、前記所定時間を前記所定の間隔に一致させて、前記所定時間ごとに得られる前記圧縮ガスの流量値または圧力値を積算し、積算した値を前記所定時間に応じた値で除算することを特徴とする。
【００１６】
本発明は、上記に記載の発明において、前記吸着精製装置には、分離精製されたガスの排出を調節する調節バルブが装着されており、前記出力手段は、前記判定手段が異常有りと判定した場合に、前記調節バルブに対して前記異常に応じた制御を行う指示信号を出力することを特徴とする。
【００１７】
本発明は、吸着剤が入れられた少なくとも２つの吸着筒を有する吸着精製装置に対して、所定の間隔で前記吸着筒を切り替えていずれかを選択し、選択した吸着筒に対して圧縮ガスを送り込むことで前記圧縮ガスを前記吸着剤により所定のガスに分離精製するとともに、選択されていない吸着筒の吸着剤の再生を行う吸着精製システムにおける異常検出方法であって、前記圧縮ガスの流量値または圧力値に基づいて、前記流量値または前記圧力値の変化を示す値を算出する演算ステップと、前記演算ステップにて算出された前記変化を示す値と所定の閾値とに基づいて異常の有無を判定する判定ステップと、前記判定ステップにて異常有りと判定された場合に、当該異常を示す情報を出力する出力ステップと、を含むことを特徴とする異常検出方法である。
【００１８】
本発明は、上記に記載の発明において、前記演算ステップは、前記圧縮ガスの流量値または圧力値を移動平均した移動平均値を算出し、前記判定ステップは、前記演算ステップにて算出された移動平均値と所定の閾値とに基づいて異常の有無を判定することを特徴とする。
【００１９】
本発明は、上記に記載の発明において、前記演算ステップは、移動平均の時間幅を前記所定の間隔に一致させて、前記圧縮ガスの流量値または圧力値を移動平均した移動平均値を算出することを特徴とする。
【００２０】
本発明は、上記に記載の発明において、前記演算ステップは、所定時間ごとに得られる前記圧縮ガスの流量値または圧力値を積算し、積算した値を前記所定時間に応じた値で除算し、前記判定ステップは、前記演算ステップにて除算されることにより得られる値と所定の閾値とに基づいて異常の有無を判定することを特徴とする。
【００２１】
本発明は、上記に記載の発明において、前記演算ステップは、前記所定時間を前記所定の間隔に一致させて、前記所定時間ごとに得られる前記圧縮ガスの流量値または圧力値を積算し、積算した値を前記所定時間に応じた値で除算することを特徴とする。
【００２２】
本発明は、上記に記載の発明において、前記吸着精製装置には、分離精製されたガスの排出を調節する調節バルブが装着されており、前記出力ステップは、前記判定ステップにて、異常有りと判定された場合に、前記調節バルブに対して前記異常に応じた制御を行う指示信号を出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
この発明によれば、吸着精製システムにおける制御装置は、圧縮ガスの流量値または圧力に基づいて流量値または圧力値の変化を示す値、例えば、流量値または圧力値の移動平均値や、流量値あるいは圧力値の積算値を所定時間に応じた値で除算した値を算出し、算出した流量値または圧力値の変化を示す値と所定の閾値とに基づいて異常の有無を判定し、異常有りと判定した場合に、当該異常を示す情報を出力する構成とした。これにより、吸着筒の切替により発生する吐出流量値または吐出圧力値の変動を打ち消すことができ、正常であるか異常であるかを、所定の閾値により複雑な演算を伴うことなく検出することが可能となる。
【００２４】
また、本発明によれば、異常有りと判定した場合に、吸着精製装置に対して異常に応じた制御を行う指示信号を出力する構成とした。これにより、発生した異常に応じて、吸着精製装置に減量運転をさせたり、停止させたりすることが可能となる。
【００２５】
また、本発明によれば、移動平均の時間幅、または、流量値または圧力値を積算して、所定時間に応じた値で除算する場合の所定時間を、筒切り替えの所定の間隔に一致させる構成とした。これにより、吸着筒の切替により発生する流量値の変動をほぼ完全に打ち消すことが可能となり、より正確に正常であるか異常であるかを検出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態による圧力スイング吸着精製システム１を示す概略ブロック図である。圧力スイング吸着精製システム１において、原料タンク１００は、分離精製の対象となるガスが蓄積される。なお、原料が空気の場合には、原料タンク１００を構成に含めないようにすることもできる。
【００２７】
圧縮機１０１は、原料タンク１００に蓄積されるガスを圧縮して圧縮ガスとして吐出する。流量計１０２は、マスフロメータ等が適用され、当該圧縮機１０１から出力される圧縮ガスの流量値を測定し、アナログの流量値信号として出力する。圧力スイング吸着精製装置１０は、温度を一定として吸着圧力を変動させることによりガスの吸着分離を行うＰＳＡ（Pressure Swing Adsorption）方式により、圧縮機１０１から吐出されるガスを分離精製する。制御装置２０は、流量計１０２からの流量値に基づいて当該圧力スイング吸着精製装置１０に具備されるバルブＶ１０〜Ｖ１７の動作の制御、及び分離精製されたガス、すなわち製品を取り出すための調節バルブＶ３０の開閉の制御を行う。
【００２８】
圧力スイング吸着精製装置１０において、吸着筒１１、１２には、圧縮機１０１から吐出される圧縮ガスを分離精製して所定のガスを製品として出力するための吸着剤が蓄積される。バルブＶ１０〜Ｖ１７は、制御装置２０からの指示信号に従って開閉され、当該開閉により、予め定められる筒切替周期ごとに吸着筒１１と１２のいずれか一方が交互に切り替えられ、切り替えられた方の吸着筒に、圧縮機１０１から吐出される圧縮ガスが充填される。
【００２９】
図２は、第１実施形態による制御装置２０の内部構成を示した図である。制御装置２０は、アナログ信号を処理してリレー接点によりデジタル信号を出力する指示計３０と、指示計３０のリレー接点から出力されるデジタル信号に対して処理を行うデジタル信号処理コントローラ３５とから構成されている。
【００３０】
指示計３０は、機能部として演算部３１と判定部３２とを備えている。演算部３１は、流量計１０２から出力される流量値に対して前述した筒切替周期に相当する時間の移動平均値を算出する。判定部３２は、予め定められる警報設定値と演算部３１が算出した移動平均値とを比較し、移動平均値が警報設定値以下となった場合、リレー接点をＯＮとしてデジタル信号を出力する。ここで、警報設定値としては、吐出量の最大値×１０／１００などの値が適用される。
【００３１】
デジタル信号処理コントローラ３５は、例えば、デジタル信号に基づいて処理を行うＰＬＣやシーケンサー等が適用され、指示計３０の判定部３２からデジタル信号が入力されると、圧縮機吐出流量異常警報を報知するための出力や、調節バルブＶ３０を制御する警報時動作指示信号を出力する。
【００３２】
なお、調節バルブＶ３０の制御とは具体的には、調節バルブＶ３０を制御して調節バルブＶ３０から流出する製品流量を減量させることであり、これにより圧縮機１０１の吐出流量も減少するため、圧縮機１０１を減量運転させることができる。
【００３３】
ここで、圧力スイング吸着精製システム１の正常な分離精製を行っている場合の動作について説明する。以下の例では、原料タンク１００には、大気が蓄積され、吸着筒１１、１２には、酸素を吸着する吸着剤が蓄積され、製品として窒素が出力される例について説明する。
【００３４】
制御装置２０は、前述した筒切替周期で、圧力スイング吸着精製装置１０のバルブＶ１０〜Ｖ１７の開閉を制御するための指示信号を圧力スイング吸着精製装置１０に入力しており、吸着筒１１、１２は、当該指示信号に基づいて交互に切り替えられ、いずれか一方に圧縮機１０１から圧縮ガスが充填される。まず、吸着筒１１に圧縮機１０１から吐出される圧縮ガスが充填されるとする。圧縮ガスが充填される吸着筒１１に蓄積される吸着剤は、圧縮ガスの酸素を吸着し、吸着筒１１の上部から窒素を出力し、バルブ１７と、調節バルブＶ３０を通じて、窒素が製品として出力される。圧縮ガスが吸着筒１１に充填されている間、圧縮ガスが充填されない吸着筒１２では、吸着剤の再生が行われる。そして、次の筒切替周期において、吸着剤の再生が行われた吸着筒１２に対して圧縮機１０１により圧縮ガスが充填され、他方の吸着筒１１では吸着剤の再生が行われる。この動作が繰り返されることにより、連続して調節バルブＶ３０を通じて窒素が得られることになる。
【００３５】
次に、図３を参照しつつ、第１実施形態の制御装置２０による異常検出方法について説明する。流量計１０２から出力される圧縮ガスの流量値を示したアナログの流量値信号が制御装置２０の指示計３０に入力される。指示計３０の演算部３１は、流量計１０２から入力される流量値に対して筒切替周期ごとに移動平均演算処理を行い、移動平均値を算出し、算出した流量の移動平均値を判定部３２に入力する（ステップＳａ１）。
【００３６】
ここで、移動平均値は、時刻ｔにおける流量値をＸ（ｔ）とした場合、筒切替時間（Ｔ）の間に、連続して入力される流量値の合計（Ｘ（ｎ−Ｔ）＋Ｘ（ｎ−（Ｔ−１））＋…＋Ｘ（ｎ））を除算することにより算出される。
【００３７】
判定部３２は、演算部３１から圧縮ガス流量の移動平均値が入力されると、入力された移動平均値と、予め定められる警報設定値とを比較し、移動平均値が警報設定値を超えている場合には、正常であるとして、演算部３１から入力される移動平均値と警報設定値との比較を継続する（ステップＳａ２：Ｎｏ）。移動平均値が警報設定値以下となった場合（ステップＳａ２：Ｙｅｓ）、判定部３２は、リレー接点をＯＮとしてデジタル信号を出力する（ステップＳａ３）。
【００３８】
デジタル信号処理コントローラ３５は、デジタル信号が入力されるか否かを監視しており（ステップＳａ３）、デジタル信号が入力されると、圧縮機吐出流量異常警報を報知するための出力や、調節バルブＶ３０を制御するため上述した警報時動作指示信号を出力する（ステップＳａ５）。
【００３９】
次に、図４から図７を参照しつつ、第１実施形態の異常検出方法による圧縮スイング吸着精製システム１における効果について説明する。
【００４０】
図４は、異常として検出される故障が発生する５１日前の圧縮機１０１からの吐出流量と、故障当日の圧縮機１０１からの吐出流量とを示したグラフであり、縦軸は、吐出流量（単位：ｓｃｃｍ）、横軸は、時間を示している。破線で示される故障５１日前データＬ４１及び実線で示される故障当日データＬ４２が示す吐出流量の波型の変動は、圧力スイング吸着精製装置１０の筒切替動作によるものであり、筒切替周期ごとに吸着筒１１、１２の切替が発生する。
【００４１】
図４において、故障５１日前データＬ４１及び故障当日データＬ４２の最小値となる時点にて、吸着筒１１、１２の切替が行われており、切替後に、吸着剤の再生が終了した吸着筒に大量のガスが流入するため吐出流量値が増加する。その後、吸着筒内の圧力が上昇するため、それに合わせて吐出流量値が減少し、筒切替周期経過の時点で切替が行われる。このような筒切替の動作により、吐出流量値の時間変動は波型となる。また、故障当日データＬ４２にて、吐出流量が０に変化している時点Ｐ１が、故障発生した時点である。なお、故障５１日前データＬ４１と故障当日データＬ４２にて、筒切替周期のタイミングがずれているが、このずれは、２つのグラフを見やすくするためにずらしたものである。
【００４２】
図４に示す波型で変動するデータに対して、吐出流量値にて警報設定値を設定すると誤検出を招くことになる。すなわち、異常時のデータである故障当日データＬ４２では、故障発生前から、既に吐出流量の最大値が正常時のデータである故障５１日前データＬ４１の吐出流量の最大値よりも小さくなっており、この差分を検出できれば、故障の早期検出を行うことができる。しかし、故障５１日前データＬ４１の最小値は、故障当日データＬ４２の最大値よりも低い値である。そのため、故障当日データＬ４２の最大値の付近にて警報設定値を設定すると、故障５１日前データＬ４１のデータにおいて最小値に至る途中で異常であるとして誤検出されてしまうことになる。
【００４３】
図５は、異常として検出される故障が発生するまでに数日における吐出流量の１日分の平均値を示したグラフである。故障が発生する１７８日前、５７日前、５１日前のグラフと、３７日前、２９日前、５日前、故障当日のグラフを比較した場合、３７日前、２９日前、５日前、故障当日のデータにおいて、５１日前以前のデータと比べて、平均流量値が、７０００〜１００００［ｓｃｃｍ］低い値になっていることが示されている。すなわち、圧縮機１０２からの吐出流量の平均値の変化は、吸着筒の切り替えによる変動を打ち消した状態で、故障の発生を早期に示していることになり、平均値の変化を検出することにより、異常を発生させる故障を早期に検出することができることになる。
【００４４】
次に、図６及び図７は、一定の時間ごとの流量値の移動平均を示したグラフである。図６は、筒切替周期の約半分である６０回分の流量値データの移動平均を算出した場合のグラフであり、図７は、筒切替周期分の流量値の移動平均を算出した場合のグラフである。図６及び図７において、故障５１日前データＬ６１、Ｌ７１（破線）は、同じデータを示しており、故障当日データＬ６２、Ｌ７２（実線）も同じデータを示している。
【００４５】
図６に示す６０回分の移動平均を行った場合では、筒切替による波型の変化による影響が依然として残っており、故障５１日前移動平均データＬ６３（実線に白丸）の最小値が、故障当日移動平均データＬ６４（実線に黒四角）の最大値となっているため、故障５１日前移動平均データＬ６３の最小値以下に警報設定値を設定することで誤検出を防ぐことができるが、故障当日移動平均データＬ６４の最大値付近に警報設定値を設定してしまうと、誤検出を招いてしまうことになる。
【００４６】
一方、図７に示す筒切替周期分の移動平均では、故障５１日前移動平均データＬ７３（実線に白丸）及び故障当日移動平均データＬ７４（実線に黒四角）において、筒切替による波型の変化による影響が移動平均を算出することで打ち消されており、故障５１日前移動平均データＬ７３と、故障当日移動平均データＬ７４とは吐出流量値にて観測した場合、重複する部分がなく、警報設定値を故障５１日前移動平均データＬ７３と、故障当日移動平均データＬ７４の間の値に設定することで、誤検出なく故障を検出することが可能となる。
【００４７】
上記の第１実施形態の構成により、圧縮機１０１の圧縮ガスの流量値の移動平均値を算出することで、筒切替による波型の流量値の変化を打ち消すことができ、誤検出することなく、圧縮スイング吸着精製装置１０の異常を早期に検出することが可能となる。
【００４８】
また、第１実施形態の構成では、従来のように複雑な演算を必要としないため、第１実施形態に示したマスフロメータなどの指示計３０や、ＰＬＣなどのデジタル信号処理コントローラ３５などの汎用コントローラにて構成することが可能となる。
【００４９】
また、第１実施形態の構成では、判定部３２の処理において、移動平均値が警報設定値以下となった場合、すなわち異常と判定した場合に、リレー接点をＯＮとしてデジタル信号を出力するようにしているが、本発明はこの実施形態に限られず、正常時にリレー接点をＯＮとし、異常時にリレー接点をＯＦＦとしてもよい。
【００５０】
（第２実施形態）
次に、図８及び図９を参照しつつ、本発明の第２実施形態について説明する。図８は、第２実施形態による制御装置２０ａの内部の機能構成を示した図である。制御装置２０ａは、ＤＣＳ等のアナログ信号処理機能付きのコントローラであり、演算部３１ａと判定部３２ａと出力部３３ａとを備えている。第１実施形態の制御装置２０との違いは、第１実施形態では、指示計３０とデジタル信号処理コントローラ３５の２つに分かれていた機能を、１つの装置にて構成されている点である。なお、制御装置２０ａ以外の圧力スイング吸着精製システム１の構成は、第１実施形態と同様である。
【００５１】
演算部３１ａは、流量計１０２から出力されるアナログ信号の流量値信号に基づいて、移動平均値を算出する。判定部３２ａは、予め定められる警報設定値と演算部３１ａが算出した移動平均値とを比較し、移動平均値が警報設定値以下となった場合、出力部３３ａに異常検出信号の入力を行う。出力部３３ａは、第１実施形態のデジタル信号処理コントローラ３５に相当する機能部であり、判定部３２から異常検出信号が入力されると、圧縮機吐出流量異常警報を報知するための出力や、調節バルブＶ３０を制御する警報時動作指示信号を出力する。
【００５２】
次に、図９を参照しつつ、第２実施形態の制御装置２０ａによる異常検出方法について説明する。流量計１０２から出力される圧縮ガスの流量値を含むアナログの流量値信号が制御装置２０ａの演算部３１ａに入力される。演算部３１ａは、入力される流量値に対して筒切替周期ごとに移動平均演算処理を行い、移動平均値を算出し、算出した流量の移動平均値を判定部３２ａに入力する（ステップＳｂ１）。
【００５３】
判定部３２ａは、演算部３１ａから圧縮ガス流量の移動平均値が入力されると、入力された移動平均値と、予め定められる警報設定値とを比較し、移動平均値が警報設定値を超えている場合には、正常であるとして、演算部３１ａから入力される移動平均値と警報設定値との比較を継続する（ステップＳｂ２：Ｎｏ）。移動平均値が警報設定値以下となった場合、判定部３２は、異常検出信号を出力部３３ａに出力する（ステップＳｂ２：Ｙｅｓ）。
【００５４】
出力部３３ａは、判定部３２ａから異常検出信号が入力されると、圧縮機吐出流量異常警報を報知するための出力や、調節バルブＶ３０を制御する警報時動作指示信号を出力する（ステップＳｂ３）。
【００５５】
上記の第２実施形態の構成により、第１実施形態と同じく、圧縮機１０１の圧縮ガスの流量値の移動平均値を算出することで、筒切替による波型の流量値の変化を打ち消すことができ、誤検出することなく、圧縮スイング吸着精製装置１０の異常を検出することが可能となる。
【００５６】
また、第２実施形態の制御装置２０ａは、ＤＣＳ等の高価な装置であるが、このような装置についても流量値の移動平均値を用いる手段を適用することができる。
【００５７】
また、上記の第１及び第２の実施形態の構成により、故障の早期検出を行えることから、調節バルブＶ３０を制御して、圧縮機１０１を減量運転させることで、圧縮機１０１への負荷を軽減することができ、故障までの時間を延長することができる。故障までの時間を延長させることで、圧力スイング吸着精製システム１における停止や圧縮機１０１の交換を計画して実施することができ、圧縮機破損に伴う圧力スイング吸着精製装置１０への悪影響やシステムの急停止を防ぐことが可能となる。なお、調節バルブＶ３０を制御して、製品流量を減量する量としては、正常時の圧縮機吐出流量に対する異常時の吐出流量減少分の割合を１００％時の製品流量に乗算した値などが理想的な値となる。
【００５８】
また、第１実施形態のデジタル信号処理コントローラ３５や第２実施形態の出力部３３ａからの指示信号の出力による減量運転の実施することで圧力スイング吸着精製装置１０の停止までの日数延長を図ることが可能となる。
【００５９】
また、第１及び第２実施形態において、移動平均値の算出に用いる期間として筒切替周期を適用して説明したが、本発明はこれに限られず、正常時の流量値の移動平均値の最小値と、異常時の流量値の移動平均値の最大値とが重ならないような移動平均値を算出可能な期間であればどのような期間を設定してもよい。
【００６０】
また、第１及び第２実施形態において、吸着精製の方式として、ＰＳＡ方式として説明したが、吸着精製装置には、ＴＳＡ変動吸着方式（Thermal Swing Adsorption）を用いるようにしてもよい。
【００６１】
また、第１及び第２実施形態において、制御装置２０及び２０ａは、流量計１０２から出力される流量値に基づいて演算を行って制御を行うようにしているが、本発明は、この実施形態に限られず、吐出流量値と同じく筒切替により変動する吐出圧力値に基づいて制御するようにしてもよい。
【００６２】
また、上述した第１及び第２実施形態では、吐出流量値の移動平均値を算出し、算出した移動平均値に基づいて制御を行う構成としているが、本発明はこれらの実施形態に限られず、吐出流量値または吐出圧力値の変化を示す値であればどのような値を用いてもよい。例えば、筒切替周期において得られる全ての吐出流量値を積算し、積算した値を、筒切替周期の間に得られる吐出流量値のサンプル数で除算して得られた値と、所定の閾値と比較して異常の有無を判定させるようにしてもよい。このとき、具体的な演算部３１、３１ａ及び判定部３２、３２ａの構成としては、判定を筒切替周期ごとに１回行い、判定終了後に、積算値を０にクリアする構成となる。また、前述した移動平均の場合と同じく、演算及び判定を行う間隔は、筒切替周期に限られず、正常時の積算値の最小値と、異常時の積算値の最大値とが重ならないような積算値を算出可能な期間であればどのような期間を設定してもよい。
【００６３】
また、本発明に記載の演算手段は、演算部３１、３１ａに相当し、判定部３２は、判定手段３２、３２ａに相当し、出力手段は、デジタル信号処理コントローラ３５、出力部３３ａに相当する。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】第１実施形態における圧力スイング吸着精製システムを示すブロック図である。
【図２】第１実施形態における制御装置の内部構成を示すブロック図である。
【図３】第１実施形態における制御装置の動作を示したフローチャートである。
【図４】第１実施形態における圧縮ガスの流量値の変動を示したグラフである。
【図５】第１実施形態における圧縮ガスの流量値の１日平均の値を示すグラフである。
【図６】第１実施形態における圧縮ガスの流量値の筒切替周期分の半分の時間での移動平均値を示すグラフである。
【図７】第１実施形態における圧縮ガスの流量値の筒切替周期分の時間での移動平均値を示すグラフである。
【図８】第２実施形態における制御装置の内部構成を示すブロック図である。
【図９】第２実施形態における制御装置の動作を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００６５】
１    圧力スイング吸着精製システム
１０  圧力スイング吸着精製装置
１１  吸着筒
１２  吸着筒
Ｖ１０〜Ｖ１７  バルブ
２０  制御装置
１００  原料タンク
１０１  圧縮機
１０２  流量計
Ｖ３０  調節バルブ
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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