(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気タンクと、該空気タンクに圧縮空気を送り込むコンプレッサーと、前記空気タンクの空気圧を検出する圧力センサーと、前記コンプレッサーを駆動するモータと、該モータを制御する駆動制御器を備える空気圧縮機において、
前記空気圧縮機を制御する制御基板が、マイクロコンピュータをなし、このマイクロコンピュータは、前記圧力センサの信号を入力し、かつ前記モータを制御する駆動制御器に制御信号を出力する中央処理手段と、該中央処理手段にデータを入出力する通信手段と、該中央処理手段に予め制御手順を定めてある、複数の空気圧縮機を群制御する群制御手段と、同じく中央制御手段に予め制御手順を定めてある、自機を単独に制御する単独制御手段と、親機と子機の指定手段を有し、かつ自機を親機モードもしくは子機モードのいずれにするかを判別する親子機判別手段を備えてなることを特徴とする空気圧縮機。
【請求項２】
制御基板が、通信手段によって送受信されるデータの中から、自機及び他機の運転、停止、負荷、無負荷等の運転情報、並びに正常、異常等の運転状態情報等を取得して、その情報を表示する表示器と、表示目標機を指定する目標機指定手段を具備する制御監視手段を備えている請求項１記載の空気圧縮機。
【請求項３】
制御基板が、通信手段によって送受信されるデータの中から、自機及び他機が送出する運転、停止、負荷、無負荷、及び圧力センサーの出力値等の運転情報、並びに正常、異常等の運転状態情報を時系列に取得して、その取得情報を順次保存する制御履歴データメモリを備えている請求項１もしくは２記載の空気圧縮機。
【請求項４】
制御基板が、空気圧縮機の番号を複数設定して、群制御対象機をグループ化するグループ設定手段を備えている請求項１〜３のいずれかに記載の空気圧縮機。
【請求項５】
通信手段が、シリアル双方向通信手段である請求項１〜４のいずれかに記載の空気圧縮機。
【請求項６】
通信手段が、シリアル双方向光通信手段である請求項１〜４のいずれかに記載の空気圧縮機。
【請求項７】
通信手段が、無線式双方向通信手段である請求項１〜４のいずれかに記載の空気圧縮機。
【請求項８】
通信手段が、中央監視制御装置に接続してある請求項１〜７のいずれかに記載の空気圧縮機。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の空気圧縮機を複数備え、各空気圧縮機の空気タンクを、共通吐出空気配管をもって共通接続した空気タンクに、各空気圧縮機に設けた制御基板と同じ制御基板を設け、空気タンクの圧力センサの信号を該制御基板の中央処理手段に入力するとともに、該制御基板の通信手段を、各空気圧縮機の通信手段のいずれかに接続してなる群制御空気圧縮システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数台を並列運転するのに適する空気圧縮機と、その空気圧縮機を複数台使用して構成した、群制御空気圧縮システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数の空気圧縮機を運転制御する場合には、図４に示すように、各空気圧縮機(01)がそれぞれ独自に行う単独制御とは別に、各空気圧縮機(01)それぞれを、調和のとれた群制御を行うための群制御装置(02)が必要である。
【０００３】
この群制御装置(02)は、各空気圧縮機(01)とは独立したことろに設けられているため、この群制御装置(02)と各空気圧縮機(01)との間には、圧力制御用の信号回線(03)、異常が発生したとき緊急停止等の制御を行う緊急制御回線(04)、通常の運転・停止等の制御を行う制御回線(05)と、それぞれ少なくとも３組の信号回線を用意する必要がある。
【０００４】
各圧縮機(01)は、空気タンク(06)と、該空気タンク(06)に圧縮空気を送り込むコンプレッサー(07)と、前記空気タンク(06)の空気圧を検出する圧力センサー(08)と、前記コンプレッサー(07)を駆動するモータ(09)と、該モータ(09)を制御する駆動制御器(010)を備えている。
【０００５】
各空気圧縮機(01)の空気タンク(06)は、共通の吐出空気配管(011)により連結されて、共通の空気タンク(012)に接続されており、該空気タンク(012)の空気圧は、圧力センサ(013)により群制御装置(02)に送られる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の群制御において、空気圧縮機(01)の数が増えると、配線数の多さによる経費の増大、並びに配線の接続に要する工数等の増大を招くとともに、配線経路が複雑になることから、保守点検の手間が増し、しかも、回線の複雑さによる信頼性の低下を招き、また故障時の故障機の切り離し運転が面倒である。
【０００７】
特に、群制御装置(02)が故障した場合には、制御ができなくなり、各空気圧縮機(01)は、不調和の状態で運転され、共通の空気タンク(012)の空気圧の計測値が、各空気圧縮機(01)に反映されることなく運転される。
このような、故障の場合に対応させて、すぐに交換できる群制御装置(02)の代替え機を、常に準備しておくのは難しい。
【０００８】
本発明の目的は、専用の群制御装置(02)を設ける必要をなくし、かつ空気圧縮機の数が増えても、信号配線の数が増えることがないようにした空気圧縮機と、その群制御装置を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、上記課題は、次のようにして解決される。
(１) 空気タンクと、該空気タンクに圧縮空気を送り込むコンプレッサーと、前記空気タンクの空気圧を検出する圧力センサーと、前記コンプレッサーを駆動するモータと、該モータを制御する駆動制御器を備える空気圧縮機において、前記空気圧縮機を制御する制御基板が、マイクロコンピュータをなし、このマイクロコンピュータは、前記圧力センサの信号を入力し、かつ前記モータを制御する駆動制御器に制御信号を出力する中央処理手段と、該中央処理手段にデータを入出力する通信手段と、該中央処理手段に予め制御手順を定めてある、複数の空気圧縮機を群制御する群制御手段と、同じく中央制御手段に予め制御手順を定めてある、自機を単独に制御する単独制御手段と、親機と子機の指定手段を有し、かつ自機を親機モードもしくは子機モードのいずれにするかを判別する親子機判別手段を備える。
【００１０】
(２) 上記(１)項において、制御基板が、通信手段によって送受信されるデータの中から、自機及び他機の運転、停止、負荷、無負荷等の運転情報、並びに正常、異常等の運転状態情報等を取得して、その情報を表示する表示器と、表示目標機を指定する目標機指定手段を具備する制御監視手段を備える。
【００１１】
(３) 上記(１)もしくは(２)項において、制御基板が、通信手段によって送受信されるデータの中から、自機及び他機が送出する運転、停止、負荷、無負荷、及び圧力センサーの出力値等の運転情報、並びに正常、異常等の運転状態情報を時系列に取得して、その取得情報を順次保存する制御履歴データメモリを備える。
【００１２】
(４) 上記(１)〜(３)項のいずれかにおいて、制御基板が、空気圧縮機の番号を複数設定して、群制御対象機をグループ化するグループ設定手段を備える。
【００１３】
(５) 上記(１)〜(４)項のいずれかにおいて、通信手段が、シリアル双方向通信手段であるものとする。
【００１４】
(６) 上記(１)〜(４)項のいずれかにおいて、通信手段が、シリアル双方向光通信手段であるものとする。
【００１５】
(７) 上記(１)〜(４)項のいずれかにおいて、通信手段が、無線式双方向通信手段であるものとする。
【００１６】
(８) 上記(１)〜(７)項のいずれかにおいて、通信手段が、中央監視制御装置に接続してあるものとする。
【００１７】
(９) 上記(１)〜(８)項のいずれかに記載の空気圧縮機を複数備え、各空気圧縮機の空気タンクを、共通吐出空気配管をもって共通接続した空気タンクに、各空気圧縮機に設けた制御基板と同じ制御基板を設け、空気タンクの圧力センサの信号を該制御基板の中央処理手段に入力するとともに、該制御基板の通信手段を、各空気圧縮機の通信手段のいずれかに接続する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る群制御システムと、それに使用される空気圧縮機の一実施形態を述べる。
【００１９】
図１は、群制御システムの一実施要領を示すブロック図で、図２は、それに使用されている空気圧縮機のブロック図である。
【００２０】
図１において、(１)は、複数の空気圧縮機、(２)は、複数の空気圧縮機(１)で圧縮された、各空気圧縮機(１)の空気タンク(３)に蓄えられた圧縮空気を、共通吐出空気配管(４)に接続された集合空気タンク(５)に集め、この共通の集合空気タンク(５)から、圧縮空気を需要側に提供する圧縮空気集合部である。
【００２１】
空気圧縮機(１)は、図２に示す如く、前記空気タンク(３)と、該空気タンク(３)に圧縮空気を送り込むコンプレッサー(６)と、前記空気タンク(３)の空気圧を検出する圧力センサー(７)と、前記コンプレッサー(６)を駆動するモータ(８)と、該モータ(８)を制御する駆動制御器(９)を備えている。
【００２２】
モータ(８)を制御する駆動制御器(９)は、主にモータ(８)の駆動電力を投入したり遮断したりする電磁開閉器等からなり、この駆動制御器(９)においては、マイクロコンピュータをなす制御基板(10)からの小電力の制御信号により、大電力のモータ(８)を制御しうるように、電磁開閉器と補助リレーなどを複合的に組み合わせて構成されている。
【００２３】
制御基板(10)は、マイクロコンピュータをなし、前記圧力センサ(７)の信号を入力し、かつ前記モータ(８)を制御する駆動制御器(９)に制御信号を出力する中央処理手段(11)と、該中央処理手段(11)にデータを入出力する通信手段(12)と、該中央処理手段(11)に予め制御手順を定めてある、複数の空気圧縮機(１)を群制御する群制御手段(13)と、同じく中央制御手段(11)に予め制御手順を定めてある、自機を単独に制御する単独制御手段(14)と、親機子機指定手段(15)を有し、かつ自機を親機モードもしくは子機モードのいずれにするかを判別する親子機判別手段(16)を備えている。
【００２４】
さらに制御基板(10)は、通信手段(12)によって送受信されるデータの中から、自機及び他機の運転、停止、負荷、無負荷等の運転情報、並びに正常、異常等の運転状態情報等を取得して、その情報を表示する表示器(17)と、表示目標機を指定する目標機指定手段(18)を具備する制御監視手段(19)を備えている
【００２５】
さらに制御基板(10)は、通信手段(12)によって送受信されるデータの中から、自機及び他機が送出する運転、停止、負荷、無負荷、及び圧力センサー(７)の出力値等の運転情報、並びに正常、異常等の運転状態情報を時系列に取得して、その取得情報を順次保存する制御履歴データメモリ(20)を備えている。
【００２６】
さらに制御基板(10)は、空気圧縮機(１)の番号をグループ番号設定手段(21)により複数設定して、群制御対象機をグループ化するためのグループ設定手段(22)を備えている。
【００２７】
上述の制御基板(10)は、各空気圧縮機(１)が、全て同一内容のものを、持ち合っているとともに、群制御に係る共通の集合空気タンク(５)を有する圧縮空気集合部(２)にも、同一内容の制御基板(10)が設けられ、この制御基板(10)の中央処理手段(11)には、集合空気タンク(５)の圧力センサ(23)の出力信号が入力し、その制御基板(10)の通信手段(12)は、各空気圧縮機(１)のいずれかに接続されている。
【００２８】
上述のように構成された各空気圧縮機(１)は、以下のように、単独制御、群制御、グループ群制御等が、各制御基板(10)の各設定によって、容易にモード変更されて実施可能となっている。
【００２９】
図１は、群制御システムを実施するときの最も標準的な各空気圧縮機(１)の配置を示し、各空気圧縮機(１)の各通信手段(12)は、直列的に順次接続される。
【００３０】
通信手段(12)は、各制御基板(10)間の通信ラインが、シリアル双方向（全二重通信）の通信を可能にしており、各空気圧縮機(１)(１)間のデータの送受信は、上り、下り双方に送りうるようになっている。
各通信手段(12)間の通信ラインは、導線、光ケーブル、無線のいずれであってもよい。
【００３１】
また、圧縮空気集合部(２)に設けた制御基板(10)の通信手段(12)の一方は、遠隔操作中央監視制御装置(24)に接続され、緊急時の制御や、稼働状況の監視などに、通信手段(12)で送受信されるデータを監視している。
【００３２】
図１に示す各空気圧縮機(１)のいずれかを、単独制御にする場合、親機子機指定手段(15)を親機に設定して、グループ番号設定手段(21)に、自機の番号のみを設定すると、グループ設定手段(22)が、他の親機の群制御に係る拘束から、自機の制御を切り離す。
【００３３】
これにより、自機は、単独制御モードとなって、中央処理手段(11)の制御は、単独制御手段(14)に移され、圧力センサー(７)の出力信号に応じて、駆動制御器(９)に制御信号を送り、モータ(８)をオンーオフ駆動する単独制御になる。
【００３４】
各空気圧縮機(１)のいずれかを親機とし、他を子機として群制御するには、まず親機とする空気圧縮機(１)の親機子機指定手段(15)を、親機に設定する。この際、グループ番号設定手段(21)には、グループ番号無し、もしくは全機の番号を指定し、これにより、グループ設定手段(22)は、グループ無し、もしくは全機を１グループに設定する。
【００３５】
他の各空気圧縮機(１)の親機子機指定手段(15)には、全て子機に設定し、それぞれのグループ番号設定手段(21)には、親機と同様に、グループ番号無し、もしくは全機の番号を指定する。
【００３６】
これにより、親機を指定した空気圧縮機(１)の中央処理手段(11)が、それの群制御手段(13)に制御が移されて、自機を含めて他の各空気圧縮機(１)を群生御する。
【００３７】
この群制御に際して、圧縮空気集合部(２)の制御基板(10)から、その制御基板(10)に入力している集合空気タンク(５)の圧力センサ(23)の出力信号を、通信回線を介して親機が受け取り、全体の空気圧縮系を群制御する。
【００３８】
また、群制御手段(13)は、各子機の空気圧縮機(１)が、圧力スイッチ制御機の場合は圧力スイッチ制御運転、アンローダ制御機の場合はアンローダ制御運転で運転するように、予め設定されている。
【００３９】
親機となる空気圧縮機(１)が故障した場合、その故障した親機は、親子機判別手段(16)により、該親機を子機として自動的に設定変更するか、もしくは故障機として設定を変更し、その設定変更の信号を中央処理手段(11)に送り、中央処理手段(11)は、通信手段(12)を介して全機にそのデータを送る。
【００４０】
各空気圧縮機(１)の親子機判別手段(16)には、番号等に基づいて、代替え親機となりうる優先順位が定められ、予め設定した親機が故障すると、自動的に次の親機を親子機判別手段(16)が自動設定し、速やかに代替え親機を設定して、群制御の安定を保つ。
【００４１】
この際、各空気圧縮機(１)の制御基板(10)に、制御履歴データメモリ(20)を設けておくことにより、故障した親機と同等の制御データの履歴を記録しておくことができ、引き続き制御を引き継いで親機となる空気圧縮機(１)は、複数の空気圧縮機(１)の現在の状況把握が確実に行え、群制御を引き継ぐことによる制御の不安定性を確実に除去することができる。
【００４２】
各空気圧縮機(１)の制御基板(10)には、群制御されている複数の空気圧縮機(１)のいずれかに、故障などの異常を生じたとき、もしくは、故障まではいかないが、若干の不具合を生じている空気圧縮機(１)があることを検知して、警報等を発する制御監視手段(19)が設けられている。この制御監視手段(19)には、空気圧値や番号、その他のデータを数値表示する表示器(17)と、データを表示しようとする目標の番号を指定する目標機指定手段(18)が設けられている。
【００４３】
これにより、親機もしくはいずれかの子機が警報を発したときには、保守要員が、最も近くにある空気圧縮機(１)の表示器(17)を見ることにより、故障機や異常機を速やかに確認することができ、その後の対応を速やかに行って、事故の拡大を防ぐことができる。
【００４４】
図３は、適数の空気圧縮機(１)を、１つのグループとして組み合わせ、そのグループを群制御を行う群制御システムの実施要領を示すブロック図である。
【００４５】
図３において、１点鎖線で囲まれた複数の空気圧縮機(１)は、それぞれが１つのグループを形成している。このグループ化は、各グループを形成する各空気圧縮機(１)における制御基板(10)のグループ番号設定手段(21)に、同一グループとする空気圧縮機(１)の番号を、それぞれ自機を含めて同じように指定する。
【００４６】
これにより、グループ設定手段(22)が、そこに設定された番号のものを１グループとして認識する。
さらに、そのグループの中で親機とするべき空気圧縮機(１)を、親機子機指定手段(15)に指定し、他の空気圧縮機(１)を、それの親機子機指定手段(15)に、子機として指定する。
【００４７】
このように、グループ番号設定手段(21)を介して、グループ設定手段(22)で複数の空気圧縮機(１)をグループ化することにより、空気圧縮機(１)の設置位置や圧縮能力の差異に関わらす、任意のグループ化が可能になり、多数の空気圧縮機(１)を、同時に高効率に稼動させることが可能となる。
【００４８】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、複数の空気圧縮機を使用するとき、自由に組み合わせして、群制御を容易に行うことができ、その際、親機をいずれに設定しても群制御の制御状態に偏差を生じることなく、かつ、親機が故障すれば、いずれの子機も、速やかに代替え親機として作動することができる。
【００４９】
請求項２記載の発明によれば、親機もしくはいずれかの子機が警報を発したときには、保守要員が、最も近くにある空気圧縮機の表示器を見ることにより、故障機や異常機を速やかに確認することができ、その後の対応を速やかに行って、事故の拡大を防止することができる。
【００５０】
請求項３記載の発明によれば、各空気圧縮機の制御基板に、制御履歴データメモリを設けておくことにより、親機と同等の制御データの履歴を常に記録しておくことができ、親機が故障して代替えに指定されたとき、引き続き制御を引き継いで親機となる空気圧縮機は、複数の空気圧縮機の現在の状況把握が確実に行え、群制御を引き継ぐことによる制御の不安定性を確実に除去することができる。
【００５１】
請求項４記載の発明によれば、多数の空気圧縮機使用して空気圧縮を行うとき、多数の空気圧縮機中から、所要の空気圧縮機を選別してグループ化し、そのグループ化した複数の空気圧縮機を群制御することが容易となり、かつグループ番号設定手段を介して、グループ設定手段で複数の空気圧縮機をグループ化することにより、空気圧縮機の設置位置や圧縮能力の差異に拘わらず、任意のグループ化が可能になり、多数の空気圧縮機を、同時に高効率に稼動することが可能となる。
【００５２】
請求項５〜７記載の発明によれば、各空気圧縮機それぞれが、各機の稼働状況データや制御状態のデータを、互いに同一内容の履歴データをして、常に持ち合うことが容易にできる。
【００５３】
請求項６記載の発明によれば、電気雑音の多い設置環境においても、通信データの信頼性を損なうことなく、群制御を安定に行うことができる。
【００５４】
請求項７記載の発明によれば、多数の空気圧縮機間の通信配線を行う必要がないので、保守点検が容易であり、かつ空気圧縮機の移動が容易になる。
【００５５】
請求項８記載の発明によれば、多数の空気圧縮機を群制御している制御状態を、親機として各子機の空気圧縮機制御していると同等のデータを、中央監視制御装置が監視するので、必要に応じて、群制御に緊急割り込み制御を行うことができ、群制御空気圧縮システムの故障による他システムへの波及効果を、未然に防止することができる。
【００５６】
請求項９記載の発明によれば、構造的に主体をなす主要部を持つた親機を持ちいることなく、各子機が親機を代替えする機能をもち、常に親機となりうる状態を保ちつつ、子機のいずれか１つが親機の働きをして、群制御を行う空気圧縮システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、群制御システムの一実施要領を示すブロック図である。
【図２】図１に使用されている空気圧縮機のブロック図である。
【図３】図２に示す空気圧縮機を複数使用し、グループ化した群制御システムの実施要領を示すブロック図である。
【図４】従来の群制御システム並びにそれに使用する空気圧縮機のブロック図である。
【符号の説明】
(１)空気圧縮機
(２)圧縮空気集合部
(３)空気タンク
(４)共通吐出空気配管
(５)集合空気タンク
(６)コンプレッサー
(７)圧力センサー
(８)モータ
(９)駆動制御器
(10)制御基板
(11)中央処理手段
(12)通信手段
(13)群制御手段
(14)単独制御手段
(15)親機子機指定手段
(16)親子機判別手段
(17)表示器
(19)制御監視手段
(20)制御履歴データメモリ
(21)グループ番号設定手段
(22)グループ設定手段
(23)圧力センサ
(24)遠隔操作中央監視制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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