JP7005766B2

JP7005766B2 - 圧縮機及び監視システム

Info

Publication number: JP7005766B2
Application number: JP2020530035A
Authority: JP
Inventors: 雄也太田; 智夫鈴木; 良郎安齊
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2018-07-10
Filing date: 2019-06-04
Publication date: 2022-01-24
Anticipated expiration: 2039-06-04
Also published as: JPWO2020012829A1; US20210293239A1; US11761443B2; WO2020012829A1

Description

本発明は、低圧段圧縮機本体、インタークーラ、及び高圧段圧縮機本体を備えた圧縮機と監視システムに関する。

空気を圧縮する低圧段圧縮機本体と、低圧段圧縮機本体から吐出された圧縮空気を冷却するインタークーラと、インタークーラで冷却された圧縮空気を更に圧縮する高圧段圧縮機本体とを備えた多段型の圧縮機が利用されている。特許文献１は多段型圧縮機の一例である。

特開２００１－１５３０８０号公報

多段型圧縮機は、例えば、低圧段圧縮機本体の吐出側かつインタークーラの上流側における圧縮空気の温度を検出する温度センサと、低圧段圧縮機本体の吐出側における圧縮空気の圧力を検出する圧力センサと、高圧圧縮機本体の吸入側かつインタークーラの下流側における圧縮空気の温度を検出する温度センサと、高圧段圧縮機本体の吐出側における圧縮空気の温度を検出する温度センサと、高圧段圧縮機本体の吐出側における圧縮空気の圧力を検出する圧力センサと、制御装置と、報知装置とを備える。制御装置は、前述したセンサのうちのいずれかの検出値が所定の正常範囲より高い場合に異常が生じていると判定し、報知装置を制御して異常を報知する。これにより、圧縮機の使用者は、センサの検出値の異常を知ることができる。しかしながら、センサの検出値の異常の原因を特定することが容易でなかった。

本発明は、上記事柄に鑑みてなされたものであり、センサの検出値の異常の原因を特定することを課題の一つとするものである。

上記課題を解決するために、特許請求の範囲に記載の構成を適用する。本発明は、上記課題を解決するための手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、気体を圧縮する低圧段圧縮機本体と、前記低圧段圧縮機本体から吐出された圧縮気体を冷却媒体によって冷却するインタークーラと、前記インタークーラで冷却された圧縮気体を更に圧縮する高圧段圧縮機本体とを備えた圧縮機において、前記低圧段圧縮機本体の吐出側かつ前記インタークーラの上流側における圧縮気体の温度を検出する第１の温度センサと、前記低圧段圧縮機本体の吐出側における圧縮気体の圧力を検出する第１の圧力センサと、前記高圧段圧縮機本体の吸入側かつ前記インタークーラの下流側における圧縮気体の温度を検出する第２の温度センサと、前記高圧段圧縮機本体の吐出側における圧縮気体の温度を検出する第３の温度センサと、前記第１の温度センサの検出温度、前記第１の圧力センサの検出圧力、前記第２の温度センサの検出温度、及び前記第３の温度センサの検出温度からなる複数の検出値にそれぞれ対応して予め設定された正常範囲を記憶し、前記複数の検出値がそれぞれの正常範囲にあるか否かを判定し、前記複数の検出値のうちの１つの検出値が正常範囲にないと判定した場合に、その判定結果と、前記複数の検出値のうちの残りの全ての検出値がそれぞれの正常範囲にあるか否かの判定結果とによって異常の原因を推定する制御装置と、前記制御装置で推定された異常の原因を報知する報知装置とを備える。

本発明によれば、センサの検出値の異常の原因を特定することができる。

なお、上記以外の課題、構成及び効果は、以下の説明により明らかにされる。

本発明の一実施形態の圧縮機の構成を表す概略図である。本発明の一実施形態の制御装置による異常の原因の推定方法を説明するための図である。本発明の一実施形態の制御装置による圧縮空気の漏れの推定手順の具体例を表すフローチャートである。本発明の一実施形態の制御装置による冷却水の温度の上昇又は低下と高圧段圧縮機本体の回転数の低下の推定手順の具体例を表すフローチャートである。本発明の他の実施形態の監視システムの構成を表す概略図である。

本発明の一実施形態の圧縮機を、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本実施形態の圧縮機の構成を表す概略図である。

本実施形態の圧縮機１は、電動機２と、電動機２によって駆動され、空気（気体）を吸入して圧縮する低圧段圧縮機本体３と、低圧段圧縮機本体３の吸入側に設けられた吸気フィルタ４と、低圧段圧縮機本体３から吐出された圧縮空気（圧縮気体）を冷却するインタークーラ５と、電動機２によって駆動され、インタークーラ５で冷却された圧縮空気を吸入して更に圧縮する高圧段圧縮機本体６と、高圧段圧縮機本体６から吐出された圧縮空気を冷却するアフタークーラ７と、制御装置８と、表示装置９とを備える。なお、圧縮機１は、前述した機器を収納したパッケージ形の圧縮機ユニットであってもよい。

低圧段圧縮機本体３は、図示しないものの、例えば雌雄一対のスクリューロータと、スクリューロータを収納するケーシングとを備えており、スクリューロータの歯溝に圧縮室が形成されている。圧縮室は、ロータの回転に伴ってロータの軸方向に移動すると共に、吸入過程、圧縮過程、及び吐出過程を順次行う。高圧段圧縮機本体６の構成も、低圧段圧縮機本体３の構成とほぼ同じである。

インタークーラ５及びアフタークーラ７は、冷却水ライン１０を介し供給された冷却水（冷却媒体）によって圧縮空気を冷却する。アフタークーラ７で冷却された圧縮空気は、その使用先であるユーザの機器に供給される。

制御装置８は、プログラムに基づいて演算処理や制御処理を実行する演算制御部（例えばＣＰＵ）と、プログラムや演算処理の結果を記憶する記憶部（例えばＲＯＭ、ＲＡＭ）等を有するものである。

低圧段圧縮機本体３の吐出側かつインタークーラ５の上流側には温度センサ１１Ａが設けられており、温度センサ１１Ａで検出された圧縮空気の温度Ｔ１（低圧段吐出温度）が制御装置８へ出力される。低圧段圧縮機本体３の吐出側（詳細には、図示のようにインタークーラ５の上流側でもよいし、あるいは、インタークーラ５の下流側でもよい）には圧力センサ１２Ａが設けられており、圧力センサ１２Ａで検出された圧縮空気の圧力Ｐ１（低圧段）が制御装置８へ出力される。高圧段圧縮機本体６の吸入側かつインタークーラ５の下流側には温度センサ１１Ｂが設けられており、温度センサ１１Ｂで検出された圧縮空気の温度Ｔ２が制御装置８へ出力される。

高圧段圧縮機本体６の吐出側（詳細には、図示のようにアフタークーラ７の上流側でもよいし、あるいは、アフタークーラ７の下流側でもよい）には温度センサ１１Ｃが設けられており、温度センサ１１Ｃで検出された圧縮空気の温度Ｔ３が制御装置８へ出力される。高圧段圧縮機本体６の吐出側（詳細には、図示のようにアフタークーラ７の下流側でもよいし、あるいは、アフタークーラ７の上流側でもよい）には圧力センサ１２Ｂが設けられており、圧力センサ１２Ｂで検出された圧縮空気の圧力Ｐ２が制御装置８へ出力される。

制御装置８は、例えば運転スイッチ（図示せず）の操作に応じて、電動機２を制御する。また、制御装置８は、温度センサ１１Ａの検出温度Ｔ１、圧力センサ１２Ａの検出圧力Ｐ１、温度センサ１１Ｂの検出温度Ｔ２、温度センサ１１Ｃの検出温度Ｔ３、及び圧力センサ１２Ｂの検出圧力Ｐ２に異常が生じているか否かを判定すると共に、異常の原因を推定する。詳しく説明すると、制御装置８は、各センサの検出値に対応して予め設定された所定の正常範囲を記憶しており、各センサの検出値が所定の正常範囲にあるか否かを判定し、所定の正常範囲になければ、所定の正常範囲より高いか低いかを判定する。そして、図２で示すように、それらの判定結果に基づいて異常の原因（詳細には、圧縮空気の漏れ、冷却水の温度の上昇又は低下、高圧段圧縮機本体６の回転数の低下など）を推定する。

まず、本実施形態の制御装置８による圧縮空気の漏れの推定手順を、図３を用いて説明する。図３は、本実施形態の制御装置８による圧縮空気の漏れの推定手順の具体例を表すフローチャートである。なお、制御装置８は、後述するステップＳ１０１～Ｓ１０４、Ｓ１０６，Ｓ１０８～Ｓ１１２の順番を変更してもよいし、あるいは、例えばセンサの検出値に対する判定結果の組み合わせを図２で示すテーブルと比較する方式で推定してもよいことは言うまでもない。

制御装置８は、温度センサ１１Ａの検出温度Ｔ１が所定の正常範囲にあり、圧力センサ１２Ａの検出圧力Ｐ１が所定の正常範囲より低く、かつ温度センサ１１Ｃの検出温度Ｔ３が所定の正常範囲より高い場合に、ステップＳ１０１、Ｓ１０２、及びＳ１０３の判定がＹＥＳとなってステップＳ１０４に移る。更に、温度センサ１１Ｂの検出温度Ｔ２が所定の正常範囲より低い場合に、ステップＳ１０４の判定がＹＥＳとなってステップＳ１０５に移る。制御装置８は、ステップＳ１０５にて、異常の原因として、インタークーラ５の上流側の圧縮空気の漏れ、若しくは吸気フィルタ４の目詰りを推定し、これを報知する指令を表示装置９へ出力する。表示装置９は、その指令に応じて、例えば「インタークーラの上流側の圧縮空気の漏れ、若しくは吸気フィルタの目詰り」のメッセージを表示する。

制御装置８が、上述した判定結果に基づき、異常の原因として、インタークーラ５の上流側の圧縮空気の漏れ、若しくは吸気フィルタ４の目詰りを推定できる理由について説明する。インタークーラ５の上流側の圧縮空気の漏れが発生すると、低圧段圧縮機本体３から高圧段圧縮機本体６までの配管内の空気量が少なくなる。あるいは、吸気フィルタ４の目詰りが発生すると、低圧段圧縮機本体３の吸入空気量が減少するため、低圧段圧縮機本体３から高圧段圧縮機本体６までの配管に供給される空気量が少なくなる。低圧段圧縮機本体３から高圧段圧縮機本体６までの配管の体積は一定であることから、温度Ｔ１が一定の状態であれば、空気量の減少に伴い圧力Ｐ１が減少する。また、インタークーラ５に供給される空気量が少なくなるため、インタークーラ５で過剰に冷却が行われ、インタークーラ５の下流側では温度Ｔ２が低下する。更に、圧力Ｐ１の減少に伴い高圧段圧縮機本体６の圧縮比が上昇して温度Ｔ３が高くなる。

制御装置８は、温度センサ１１Ａの検出温度Ｔ１が所定の正常範囲にあり、圧力センサ１２Ａの検出圧力Ｐ１が所定の正常範囲より低く、かつ温度センサ１１Ｃの検出温度Ｔ３が所定の正常範囲より高い場合に、ステップＳ１０１、Ｓ１０２、及びＳ１０３の判定がＹＥＳとなってステップＳ１０４に移る。更に、温度センサ１１Ｂの検出温度Ｔ２が所定の正常範囲にある場合に、ステップＳ１０４の判定がＮＯとなってステップＳ１０６に移り、ステップＳ１０６の判定がＹＥＳとなってステップＳ１０７に移る。制御装置８は、ステップＳ１０７にて、異常の原因として、インタークーラ５の内部若しくは下流側の圧縮空気の漏れを推定し、これを報知する指令を表示装置９へ出力する。表示装置９は、その指令に応じて、例えば「インタークーラの内部若しくは下流側の圧縮空気の漏れ」のメッセージを表示する。

制御装置８が、上述した判定結果に基づき、異常の原因として、インタークーラ５の内部若しくは下流側の圧縮空気の漏れを推定できる理由について説明する。インタークーラ５の内部若しくは下流側の圧縮空気の漏れが発生すると、低圧段圧縮機本体３から高圧段圧縮機本体６までの配管内の空気量が少なくなる。低圧段圧縮機本体３から高圧段圧縮機本体６までの配管の体積は一定であることから、温度Ｔ１が一定の状態であれば、空気量の減少に伴い圧力Ｐ１が減少する。また、インタークーラ５で正常に冷却が行われるため、温度Ｔ２は正常値を示す。そして、圧力Ｐ１の減少に伴い高圧段圧縮機本体６の圧縮比が上昇して温度Ｔ３が高くなる。

制御装置８は、温度センサ１１Ａの検出温度Ｔ１が所定の正常範囲にある場合に、ステップＳ１０１の判定がＹＥＳとなってステップＳ１０２に移る。更に、圧力センサ１２Ａの検出圧力Ｐ１が所定の正常範囲にある場合に、ステップＳ１０２の判定がＮＯとなってステップＳ１０８に移り、ステップＳ１０８の判定がＹＥＳとなってステップＳ１０９に移る。更に、温度センサ１１Ｂの検出温度Ｔ２が所定の正常範囲にあり、温度センサ１１Ｃの検出温度Ｔ３が所定の正常範囲にあり、かつ圧力センサ１２Ｂの検出圧力Ｐ２が所定の正常範囲より低い場合に、ステップＳ１０９、Ｓ１１０及びＳ１１１の判定がＹＥＳとなってステップＳ１１２に移る。

制御装置８は、ステップＳ１１２にて、ユーザの圧縮空気使用量が増大したか否かを判定する。詳しく説明すると、制御装置８は、ユーザの圧縮空気使用量の統計やスケジュール等に関する情報を記憶しており、この情報に基づいて、圧力センサ１２Ｂの検出圧力Ｐ２に対する所定の正常範囲の下限値より低い閾値を演算して設定する。そして、圧力センサ１２Ｂの検出圧力Ｐ２が所定の正常範囲の下限値未満かつ閾値以上であれば、ユーザの圧縮空気使用量が増加したと判定する。一方、圧力センサ１２Ｂの検出圧力Ｐ２が閾値未満であれば、ユーザの圧縮空気使用量が増加していないと判定して、ステップＳ１１３に移る。制御装置８は、ステップＳ１１３にて、異常の原因として、高圧段圧縮機本体６の下流側の圧縮空気の漏れを推定し、これを報知する指令を表示装置９へ出力する。表示装置９は、その指令に応じて、例えば「高圧段圧縮機本体の下流側の圧縮空気の漏れ」のメッセージを表示する。

制御装置８が、上述した判定結果に基づき、高圧段圧縮機本体６の下流側の圧縮空気の漏れを推定できる理由について説明する。温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３と圧力Ｐ１が正常値を示す場合は、吸気フィルタ４の目詰まりが発生していなく、インタークーラ５の上流側、内部、若しくは下流側の圧縮空気の漏れも発生していないと考えられる。そして、圧力Ｐ２が低い値を示す場合は、ユーザの圧縮空気の使用量が増大したか、若しくは、高圧段圧縮機本体６の下流側で圧縮空気が漏れていることが予想される。そして、ユーザの圧縮空気の使用量が増大していないのであれば、高圧段圧縮機本体６の下流側の圧縮空気の漏れが発生していると考えられる。

なお、制御装置８は、上述したステップＳ１１２の判定、すなわち、ユーザの圧縮空気使用量が増大したか否かの判定を行わずに、ステップＳ１１３に移ってもよい。この場合、制御装置８は、ステップＳ１１３にて、異常の原因として、高圧段圧縮機本体６の下流側の圧縮空気の漏れ、若しくは圧縮空気使用量の増大を推定し、これを報知する指令を表示装置９へ出力する。表示装置９は、その指令に応じて、例えば「高圧段圧縮機本体の下流側の圧縮空気の漏れ、若しくは圧縮空気使用量の増大」のメッセージを表示する。

制御装置８は、ステップＳ１０５、Ｓ１０７、又はＳ１１３にて異常の原因を推定して表示装置９で報知した後、ステップＳ１０１に直ちに若しくは所定時間経過後に戻り、センサの検出値に異常が生じているか否かの判定を継続する。なお、制御装置８は、同じ異常の原因を推定しても、所定時間が経過するまでは表示装置９で再報知しないように設定されてもよい。また、制御装置８は、センサの検出値に異常が生じていると判定するものの、異常の原因を推定できない場合（すなわち、ステップＳ１０６、Ｓ１０８、又はＳ１１３に到達しない場合）、表示装置９でセンサの検出値の異常を報知してもよい。詳しく説明すると、例えばステップＳ１０１の判定がＮＯとなる場合などに、ステップＳ１１４に移ってもよい。制御装置８は、ステップＳ１１４にて、センサの検出値の異常を報知する指令を表示装置９へ出力する。表示装置９は、その指令に応じて、センサの検出値の異常を表示する。

次に、本実施形態の制御装置８による冷却水の温度の上昇又は低下と高圧段圧縮機本体６の回転数の低下の推定手順を、図４を用いて説明する。図４は、本実施形態の制御装置８による冷却水の温度の上昇又は低下と高圧段圧縮機本体６の回転数の低下の推定手順の具体例を表すフローチャートである。なお、制御装置８は、後述するステップＳ１２１～Ｓ１２４、Ｓ１２６～Ｓ１２８、Ｓ１３０、Ｓ１３１の順番を変更してもよいし、あるいは、例えばセンサの検出値に対する判定結果の組み合わせを図２で示すテーブルと比較する方式で推定してもよいことは言うまでもない。

制御装置８は、温度センサ１１Ａの検出温度Ｔ１が所定の正常範囲にあり、かつ温度センサ１１Ｂの検出温度Ｔ２が所定の正常範囲より高い場合に、ステップＳ１２１及びＳ１２２の判定がＹＥＳとなってステップＳ１２３に移る。更に、圧力センサ１２Ａの検出圧力Ｐ１が所定の正常範囲より高く、かつ温度センサ１１Ｃの検出温度Ｔ３が所定の正常範囲より高い場合に、ステップＳ１２３及びＳ１２４の判定がＹＥＳとなってステップＳ１２５に移る。制御装置８は、ステップＳ１２５にて、異常の原因として、インタークーラ５に供給された冷却水の温度の上昇、インタークーラ５の汚れによる冷却性能の低下、冷却水の不足、若しくは冷却水の凍結を推定し、これを報知する指令を表示装置９へ出力する。表示装置９は、その指令に応じて、例えば「冷却水の温度の上昇、インタークーラの汚れによる冷却性能の低下、冷却水の不足、若しくは冷却水の凍結」のメッセージを表示する。

制御装置８が、上述した判定結果に基づき、異常の原因として、インタークーラ５に供給された冷却水の温度の上昇、インタークーラ５の汚れによる冷却性能の低下、冷却水の不足、若しくは冷却水の凍結を推定できる理由について説明する。冷却水の温度の上昇、インタークーラ５の汚れによる冷却性能の低下、冷却水の不足、若しくは冷却水の凍結は、いずれもインタークーラ５の冷却不足を示している。そのため、インタークーラ５の上流側における圧縮空気の温度Ｔ１が正常値を示すものの、インタークーラ５の下流側における圧縮空気の温度Ｔ２が高い値を示す。低圧段圧縮機本体３から高圧段圧縮機本体６までの配管の体積は一定であるから、温度Ｔ２が高くなると圧力Ｐ１も高くなる。また、高圧段圧縮機本体６に吸入される空気の温度Ｔ２が高いため、高圧段圧縮機本体６から吐出される圧縮空気の温度Ｔ３も高い値を示す。

制御装置８は、温度センサ１１Ａの検出温度Ｔ１が所定の正常範囲にある場合に、ステップＳ１２１の判定がＹＥＳとなってステップＳ１２２に移る。更に、温度センサ１１Ｂの検出温度Ｔ２が所定の正常範囲より低い場合に、ステップＳ１２２の判定がＮＯとなってステップＳ１２６に移り、ステップＳ１２６の判定がＹＥＳとなってステップＳ１２７に移る。更に、圧力センサ１２Ａの検出圧力Ｐ１が所定の正常範囲より低く、かつ温度センサ１１Ｃの検出温度Ｔ３が所定の正常範囲より低い場合に、ステップＳ１２７及びＳ１２８の判定がＹＥＳとなってステップＳ１２９に移る。制御装置８は、ステップＳ１２９にて、異常の原因として、インタークーラ５に供給された冷却水の温度の低下を推定し、これを報知する指令を表示装置９へ出力する。表示装置９は、その指令に応じて、例えば「冷却水の温度の低下」のメッセージを表示する。

制御装置８が、上述した判定結果に基づき、異常の原因として、インタークーラ５に供給された冷却水の温度の低下を推定できる理由について説明する。冷却水の温度の低下は、インタークーラ５の冷却過剰を示している。そのため、インタークーラ５の上流側における圧縮空気の温度Ｔ１が正常値を示すものの、インタークーラ５の下流側における圧縮空気の温度Ｔ２が低い値を示す。低圧段圧縮機本体３から高圧段圧縮機本体６までの配管の体積は一定であるから、温度Ｔ２が低くなると圧力Ｐ１も低くなる。また、高圧段圧縮機本体６に吸入される空気の温度Ｔ２が低いため、高圧段圧縮機本体６から吐出される圧縮空気の温度Ｔ３も低い値を示す。

制御装置８は、温度センサ１１Ａの検出温度Ｔ１が所定の正常範囲にある場合に、ステップＳ１２１の判定がＹＥＳとなってステップＳ１２２に移る。更に、温度センサ１１Ｂの検出温度Ｔ２が所定の正常範囲にある場合に、ステップＳ１２２及びＳ１２６の判定がＮＯとなってステップＳ１３０に移る。更に、圧力センサ１２Ａの検出圧力Ｐ１が所定の正常範囲より高く、かつ温度センサ１１Ｃの検出温度Ｔ３が所定の正常範囲より低い場合に、ステップＳ１３０及びＳ１３１の判定がＹＥＳとなってステップＳ１３２に移る。制御装置８は、ステップＳ１３２にて、異常の原因として、高圧段圧縮機本体６の回転数が所定の正常範囲より低下したことを推定し、これを報知する指令を表示装置９へ出力する。表示装置９は、その指令に応じて、例えば「高圧段圧縮機本体の回転数の低下」のメッセージを表示する。

制御装置８が、上述した判定結果に基づき、異常の原因として、高圧段圧縮機本体６の回転数の低下を推定できる理由について説明する。低圧段圧縮機本体３が正常に動作しているものの、高圧段圧縮機本体６の回転数が低下した場合、高圧段圧縮機本体６の吸込風量が減少することから、低圧段圧縮機本体３から高圧段圧縮機本体６までの配管内の空気量が多くなる。低圧段圧縮機本体３から高圧段圧縮機本体６までの配管の体積は一定であることから、温度Ｔ１が一定の状態であれば、空気量の増加に伴い圧力Ｐ１が高くなる。温度Ｔ２は、この場合の空気量の増加に伴う影響が小さいため、正常範囲に収まる。また、高圧段圧縮機本体６の回転数が低下した場合、圧縮室から漏れる空気が増大して、圧縮効率が低下する。これにより、圧力Ｐ２及び温度Ｔ３が低下する。

制御装置８は、ステップＳ１２５、Ｓ１２９、又はＳ１３２にて異常の原因を推定して表示装置９で報知した後、ステップＳ１２１に直ちに若しくは所定時間経過後に戻り、センサの検出値に異常が生じているか否かの判定を継続する。なお、制御装置８は、同じ異常の原因を推定しても、所定時間が経過するまでは表示装置９で再報知しないように設定されてもよい。また、制御装置８は、センサの検出値に異常が生じていると判定するものの、異常の原因を推定できない場合（すなわち、ステップＳ１２５、Ｓ１２９、又はＳ１３２に到達しない場合）、表示装置９でセンサの検出値の異常を報知してもよい。詳しく説明すると、例えばステップＳ１２１の判定がＮＯとなる場合などに、ステップＳ１３３に移ってもよい。制御装置８は、ステップＳ１３３にて、センサの検出値の異常を報知する指令を表示装置９へ出力する。表示装置９は、その指令に応じて、センサの検出値の異常を表示する。

以上のように本実施形態においては、センサ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１２Ａ，１２Ｂのうちのいずれかの検出値に異常が生じた場合に、異常の原因を特定することができる。また、異常の原因を特定するために、例えば冷却水の温度や高圧段圧縮機本体６の回転数を検出するセンサを追加する必要がないので、コストの低減を図ることができる。

本実施形態の効果について補足説明する。インタークーラ５の上流側の圧縮空気の漏れ若しくは吸気フィルタ４の目詰まりが発生した場合だけでなく、インタークーラ５の内部若しくは下流側の圧縮空気の漏れが発生した場合も、圧力センサ１２Ａの検出圧力Ｐ１が所定の正常範囲より低くなり、温度センサ１１Ｃの検出温度Ｔ３が所定の正常範囲より高くなる。そこで、本実施形態においては、前述した条件に加えて、温度センサ１１Ｂの検出温度Ｔ２が所定の正常範囲より低ければ、インタークーラ５の上流側の圧縮空気の漏れ若しくは吸気フィルタ４の目詰まりと推定し、前述した条件に加えて、温度センサ１１Ｂの検出温度Ｔ２が所定の正常範囲にあれば、インタークーラ５の内部若しくは下流側の圧縮空気の漏れと推定する。したがって、異常の原因を判別することができる。

また、インタークーラ５の上流側の圧縮空気の漏れ若しくは吸気フィルタ４の目詰まりが発生した場合だけでなく、インタークーラ５に供給された冷却水の温度の低下が発生した場合も、圧力センサ１２Ａの検出圧力Ｐ１が所定の正常範囲より低くなり、温度センサ１１Ｂの検出温度Ｔ２が所定の正常範囲より低くなる。そこで、本実施形態においては、前述した条件に加えて、温度センサ１１Ｃの検出温度Ｔ３が所定の正常範囲より高ければ、インタークーラ５の上流側の圧縮空気の漏れ若しくは吸気フィルタ４の目詰まりと推定し、前述した条件に加えて、温度センサ１１Ｃの検出温度Ｔ３が所定の正常範囲より低ければ、冷却水の温度の低下と推定する。したがって、異常の原因を判別することができる。

また、高圧段圧縮機本体６の下流側の圧縮空気の漏れ若しくは圧縮空気の使用量の増大が発生した場合だけでなく、高圧段圧縮機本体６の回転数の低下が発生した場合も、温度センサ１１Ｂの検出温度Ｔ２が所定の正常範囲にあり、圧力センサ１２Ｂの検出圧力Ｐ２が所定の正常範囲より低くなる。そこで、本実施形態においては、前述した条件に加えて、圧力センサ１２Ａの検出圧力Ｐ１が所定の正常範囲にあり、温度センサ１１Ｃの検出温度Ｔ３が所定の正常範囲にあれば、高圧段圧縮機本体６の下流側の圧縮空気の漏れと推定し、前述した条件に加えて、圧力センサ１２Ａの検出圧力Ｐ１が所定の正常範囲より高く、温度センサ１１Ｃの検出温度Ｔ３が所定の正常範囲より低ければ、高圧段圧縮機本体６の回転数の低下と推定する。したがって、異常の原因を判別することができる。

なお、上記一実施形態において特に説明しなかったが、制御装置８は、圧縮機の運転状態や設置環境、ユーザによる設定などに応じて、各センサの検出値に対する所定の正常範囲を変更してもよい。圧縮機の負荷運転と無負荷運転が切り替わった直後は、圧縮機内の温度や圧力が定常状態とは異なる。そのため、圧縮機の運転状態に応じて所定の正常範囲を変更した場合に、所定時間、上述した報知を行わなくてもよい。同様に、他の理由によって所定の正常範囲を変更した場合も、所定時間、上述した報知を行わなくてもよい。

また、上記一実施形態において特に説明しなかったが、制御装置８は、センサの検出値に異常が生じていると判定した場合に、必要に応じて、電動機２を停止させてもよい。すなわち、センサの検出値が、所定の正常範囲の上限値又はこれより高く設定された所定の閾値に達した場合に、電動機２を停止させてもよい。また、センサの検出値が、所定の正常範囲の下限値又はこれより低く設定された所定の閾値に達した場合に、電動機２を停止させてもよい。

本発明の他の実施形態の監視システムを、図５を用いて説明する。なお、本実施形態において、上記一実施形態と同等の部分は同一の符号を付し、適宜、説明を省略する。

図５は、本実施形態の監視システムの構成を表す概略図である。

本実施形態の監視システムは、圧縮機１Ａと、この圧縮機１Ａを監視する監視サーバ２１と、監視サーバ２１から送信された情報を受信する端末機３１と、を備える。

圧縮機１Ａは、図５で示さないものの、上述した圧縮機１と同様、電動機２、低圧段圧縮機本体３、吸気フィルタ４、インタークーラ５、高圧段圧縮機本体６、アフタークーラ７、制御装置８、表示装置９、冷却水ライン１０、温度センサ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ、及び圧力センサ１２Ａ，１２Ｂを備える。但し、本実施形態の制御装置８は、異常の原因を推定する機能を有しなくてもよい。圧縮機１Ａは、図５で示すように、温度センサ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ及び圧力センサ１２Ａ，１２Ｂの検出結果を送信する通信装置１３を備える。

監視サーバ２１は、通信網２０（詳細には、例えばインターネット等の広域ネットワークやＬＡＮ等の狭域ネットワーク）を介して温度センサ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ及び圧力センサ１２Ａ，１２Ｂの検出結果を受信する通信装置２２と、制御装置２３と、表示装置２４と、記憶装置２５とを備える。制御装置２３は、制御装置８と同様、演算制御部（例えばＣＰＵ）と記憶部（例えばＲＯＭ、ＲＡＭ）等を有する。また、制御装置２３は、上記一実施形態の制御装置８と同様、温度センサ１１Ａの検出温度Ｔ１、圧力センサ１２Ａの検出圧力Ｐ１、温度センサ１１Ｂの検出温度Ｔ２、温度センサ１１Ｃの検出温度Ｔ３、及び圧力センサ１２Ｂの検出圧力Ｐ２に異常が生じているか否かを判定すると共に、異常の原因を推定する。そして、推定した異常の原因を表示装置２４に表示させる。記憶装置２５は、通信装置２２で受信された温度センサ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ及び圧力センサ１２Ａ，１２Ｂの検出結果を時系列的に記憶すると共に、制御装置２３で推定された異常の原因を記憶するようになっている。

監視サーバ２１の通信装置２２は、制御装置２３で推定された異常の原因を、温度センサ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ及び圧力センサ１２Ａ，１２Ｂの検出結果などと共に送信する。端末機３１は、監視サーバ２１から送信された情報を通信網２０を介して受信する通信装置３２と、制御装置３３と、表示装置３４と、記憶装置３５とを備える。制御装置３３は、制御装置８と同様、演算制御部（例えばＣＰＵ）と記憶部（例えばＲＯＭ、ＲＡＭ）等を有する。また、制御装置３３は、通信装置３２で受信された異常の原因や温度センサ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ及び圧力センサ１２Ａ，１２Ｂの検出結果などを処理し、それらを表示装置３４に表示させる。記憶装置３５は、通信装置３２で受信された異常の原因や温度センサ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ及び圧力センサ１２Ａ，１２Ｂの検出結果を時系列的に記憶するようになっている。

以上のように構成された本実施形態においても、上記一実施形態と同様、センサ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１２Ａ，１２Ｂのうちのいずれかの検出値に異常が生じた場合に、異常の原因を特定することができる。

なお、上記実施形態において、異常の原因を報知する報知装置は、異常の原因を表示する表示装置９、２４、又は３４である場合を例にとって説明したが、これに限られず、本発明の趣旨及び技術思想を逸脱しない範囲内で変形が可能である。報知装置は、例えば異常の原因を音声出力する音声出力装置でもよい。

また、上記実施形態において、制御装置８又は２３は、異常の原因として、インタークーラ５の上流側の圧縮空気の漏れ若しくは吸気フィルタ４の目詰まり、インタークーラ５の内部若しくは下流側の圧縮空気の漏れ、高圧段圧縮機本体６の下流側の圧縮空気の漏れ若しくは圧縮空気の使用量の増大、インタークーラ５の冷却不足、インタークーラ５の冷却過剰、及び高圧段圧縮機本体６の回転数の低下を推定する場合を例にとって説明したが、これに限られず、本発明の趣旨及び技術思想を逸脱しない範囲内で変形が可能である。すなわち、制御装置８又は２３は、インタークーラ５の上流側の圧縮空気の漏れ若しくは吸気フィルタ４の目詰まり、インタークーラ５の内部若しくは下流側の圧縮空気の漏れ、高圧段圧縮機本体６の下流側の圧縮空気の漏れ若しくは圧縮空気の使用量の増大、インタークーラ５の冷却不足、インタークーラ５の冷却過剰、及び高圧段圧縮機本体６の回転数の低下のうちのいずれかを推定するものであってもよい。制御装置８又は２３が高圧段圧縮機本体６の下流側の圧縮空気の漏れを推定しないのであれば、圧縮機１又は１Ａに圧力センサ１２Ｂが設けられなくてもよい。

また、上記実施形態において、インタークーラ５及びアフタークーラ７は、冷却水ライン１０を介し供給された冷却水によって圧縮空気を冷却する場合を例にとって説明したが、これに限られず、本発明の趣旨及び技術思想を逸脱しない範囲内で変形が可能である。インタークーラ及びアフタークーラは、例えば、冷却ファンで誘起された冷却風によって圧縮空気を冷却してもよい。このような変形例では、制御装置８又は２３は、異常の原因として、インタークーラに供給された冷却風（冷却媒体）の温度の上昇又は低下などを推定してもよい。

また、上記実施形態において、圧縮機本体３又は６は、スクリューロータ型であって、雌雄一対のスクリューロータを備えた場合を例にとって説明したが、これに限られず、本発明の趣旨及び技術思想を逸脱しない範囲内で変形が可能である。圧縮機本体３又は６は、例えば１つ又は３つ以上のスクリューロータを備えてもよい。また、圧縮機本体３又は６は、例えばスクロール型であってもよい。また、圧縮機本体３又は６は、空気以外の気体を圧縮するものであってもよい。

１，１Ａ…圧縮機、３…低圧段圧縮機本体、４…吸気フィルタ、５…インタークーラ、６…高圧段圧縮機本体、８…制御装置、９…表示装置（報知装置）、１０…冷却水ライン、１１Ａ…温度センサ（第１の温度センサ）、１１Ｂ…温度センサ（第２の温度センサ）、１１Ｃ…温度センサ（第３の温度センサ）、１２Ａ…圧力センサ（第１の圧力センサ）、１２Ｂ…圧力センサ（第２の圧力センサ）、１３…通信装置、２１…監視サーバ、２２…通信装置、２３…制御装置、２４…表示装置（報知装置）、３１…端末機、３４…表示装置（報知装置）

Claims

気体を圧縮する低圧段圧縮機本体と、前記低圧段圧縮機本体から吐出された圧縮気体を冷却媒体によって冷却するインタークーラと、前記インタークーラで冷却された圧縮気体を更に圧縮する高圧段圧縮機本体とを備えた圧縮機において、
前記低圧段圧縮機本体の吐出側かつ前記インタークーラの上流側における圧縮気体の温度を検出する第１の温度センサと、
前記低圧段圧縮機本体の吐出側における圧縮気体の圧力を検出する第１の圧力センサと、
前記高圧段圧縮機本体の吸入側かつ前記インタークーラの下流側における圧縮気体の温度を検出する第２の温度センサと、
前記高圧段圧縮機本体の吐出側における圧縮気体の温度を検出する第３の温度センサと、
前記第１の温度センサの検出温度、前記第１の圧力センサの検出圧力、前記第２の温度センサの検出温度、及び前記第３の温度センサの検出温度からなる複数の検出値にそれぞれ対応して予め設定された正常範囲を記憶し、前記複数の検出値がそれぞれの正常範囲にあるか否かを判定し、前記複数の検出値のうちの１つの検出値が正常範囲にないと判定した場合に、その判定結果と、前記複数の検出値のうちの残りの全ての検出値がそれぞれの正常範囲にあるか否かの判定結果とによって異常の原因を推定する制御装置と、
前記制御装置で推定された異常の原因を報知する報知装置とを備えたことを特徴とする圧縮機。
請求項１に記載の圧縮機において、
前記制御装置は、
前記第１の温度センサの検出温度が所定の正常範囲にあり、前記第１の圧力センサの検出圧力が所定の正常範囲より低く、前記第２の温度センサの検出温度が所定の正常範囲より低く、かつ前記第３の温度センサの検出温度が所定の正常範囲より高い場合に、異常の原因として、前記インタークーラの上流側の圧縮気体の漏れ、若しくは前記低圧段圧縮機本体の吸入側に設けられた吸気フィルタの目詰まりを推定することを特徴とする圧縮機。
請求項１に記載の圧縮機において、
前記制御装置は、
前記第１の温度センサの検出温度が所定の正常範囲にあり、前記第１の圧力センサの検出圧力が所定の正常範囲より低く、前記第２の温度センサの検出温度が所定の正常範囲にあり、かつ前記第３の温度センサの検出温度が所定の正常範囲より高い場合に、異常の原因として、前記インタークーラの内部若しくは下流側の圧縮気体の漏れを推定することを特徴とする圧縮機。
請求項１に記載の圧縮機において、
前記高圧段圧縮機本体の吐出側における圧縮気体の圧力を検出する第２の圧力センサを更に備え、
前記制御装置は、
前記第２の圧力センサの検出圧力に異常が生じているか否かを更に判定し、
前記第１の温度センサの検出温度が所定の正常範囲にあり、前記第１の圧力センサの検出圧力が所定の正常範囲にあり、前記第２の温度センサの検出温度が所定の正常範囲にあり、前記第３の温度センサの検出温度が所定の正常範囲にあり、かつ前記第２の圧力センサの検出圧力が所定の正常範囲より低い場合に、異常の原因として、前記高圧段圧縮機本体の下流側の圧縮気体の漏れ、若しくは圧縮気体の使用量の増大を推定することを特徴とする圧縮機。
請求項１に記載の圧縮機において、
前記制御装置は、
前記第１の温度センサの検出温度が所定の正常範囲にあり、前記第１の圧力センサの検出圧力が所定の正常範囲より高く、前記第２の温度センサの検出温度が所定の正常範囲より高く、かつ前記第３の温度センサの検出温度が所定の正常範囲より高い場合に、異常の原因として、前記インタークーラの冷却不足を推定することを特徴とする圧縮機。
請求項１に記載の圧縮機において、
前記制御装置は、
前記第１の温度センサの検出温度が所定の正常範囲にあり、前記第１の圧力センサの検出圧力が所定の正常範囲より低く、前記第２の温度センサの検出温度が所定の正常範囲より低く、かつ前記第３の温度センサの検出温度が所定の正常範囲より低い場合に、異常の原因として、前記インタークーラの冷却過剰を推定することを特徴とする圧縮機。
請求項１に記載の圧縮機において、
前記制御装置は、
前記第１の温度センサの検出温度が所定の正常範囲にあり、前記第１の圧力センサの検出圧力が所定の正常範囲より高く、前記第２の温度センサの検出温度が所定の正常範囲にあり、かつ前記第３の温度センサの検出温度が所定の正常範囲より低い場合に、異常の原因として、前記高圧段圧縮機本体の回転数が所定の正常範囲より低下したことを推定することを特徴とする圧縮機。
気体を圧縮する低圧段圧縮機本体と、前記低圧段圧縮機本体から吐出された圧縮気体を冷却するインタークーラと、前記インタークーラで冷却された圧縮気体を更に圧縮する高圧段圧縮機本体と、前記低圧段圧縮機本体の吐出側かつ前記インタークーラの上流側における圧縮気体の温度を検出する第１の温度センサと、前記低圧段圧縮機本体の吐出側における圧縮気体の圧力を検出する第１の圧力センサと、前記高圧段圧縮機本体の吸入側かつ前記インタークーラの下流側における圧縮気体の温度を検出する第２の温度センサと、前記高圧段圧縮機本体の吐出側における圧縮気体の温度を検出する第３の温度センサと、前記第１の温度センサ、前記第１の圧力センサ、前記第２の温度センサ、及び前記第３の温度センサの検出結果を送信する通信装置とを備えた圧縮機と、
前記第１の温度センサ、前記第１の圧力センサ、前記第２の温度センサ、及び前記第３の温度センサの検出結果を受信する通信装置と、前記第１の温度センサの検出温度、前記第１の圧力センサの検出圧力、前記第２の温度センサの検出温度、及び前記第３の温度センサの検出温度からなる複数の検出値にそれぞれ対応して予め設定された正常範囲を記憶し、前記複数の検出値がそれぞれの正常範囲にあるか否かを判定し、前記複数の検出値のうちの１つの検出値が正常範囲にないと判定した場合に、その判定結果と、前記複数の検出値のうちの残りの全ての検出値がそれぞれの正常範囲にあるか否かの判定結果とによって異常の原因を推定する制御装置と、前記制御装置で推定された異常の原因を報知する報知装置とを備えた監視サーバと、
を備えたことを特徴とする監視システム。
請求項８に記載の監視システムにおいて、
前記監視サーバの前記制御装置は、
前記第１の温度センサの検出温度が所定の正常範囲にあり、前記第１の圧力センサの検出圧力が所定の正常範囲より低く、前記第２の温度センサの検出温度が所定の正常範囲より低く、かつ前記第３の温度センサの検出温度が所定の正常範囲より高い場合に、異常の原因として、前記インタークーラの上流側の圧縮気体の漏れ、若しくは前記低圧段圧縮機本体の吸入側に設けられた吸気フィルタの目詰まりを推定することを特徴とする監視システム。
請求項８に記載の監視システムにおいて、
前記監視サーバの前記制御装置は、
前記第１の温度センサの検出温度が所定の正常範囲にあり、前記第１の圧力センサの検出圧力が所定の正常範囲より低く、前記第２の温度センサの検出温度が所定の正常範囲にあり、かつ前記第３の温度センサの検出温度が所定の正常範囲より高い場合に、異常の原因として、前記インタークーラの内部若しくは下流側の圧縮気体の漏れを推定することを特徴とする監視システム。
請求項８に記載の監視システムにおいて、
前記圧縮機は、前記高圧段圧縮機本体の吐出側における圧縮気体の圧力を検出する第２の圧力センサを更に備え、
前記監視サーバの前記制御装置は、
前記第２の圧力センサの検出圧力に異常が生じているか否かを更に判定し、
前記第１の温度センサの検出温度が所定の正常範囲にあり、前記第１の圧力センサの検出圧力が所定の正常範囲にあり、前記第２の温度センサの検出温度が所定の正常範囲にあり、前記第３の温度センサの検出温度が所定の正常範囲にあり、かつ前記第２の圧力センサの検出圧力が所定の正常範囲より低い場合に、異常の原因として、前記高圧段圧縮機本体の下流側の圧縮気体の漏れ、若しくは圧縮気体の使用量の増大を推定することを特徴とする監視システム。
請求項８に記載の監視システムにおいて、
前記監視サーバの前記制御装置は、
前記第１の温度センサの検出温度が所定の正常範囲にあり、前記第１の圧力センサの検出圧力が所定の正常範囲より高く、前記第２の温度センサの検出温度が所定の正常範囲より高く、かつ前記第３の温度センサの検出温度が所定の正常範囲より高い場合に、異常の原因として、前記インタークーラの冷却不足を推定することを特徴とする監視システム。
請求項８に記載の監視システムにおいて、
前記監視サーバの前記制御装置は、
前記第１の温度センサの検出温度が所定の正常範囲にあり、前記第１の圧力センサの検出圧力が所定の正常範囲より低く、前記第２の温度センサの検出温度が所定の正常範囲より低く、かつ前記第３の温度センサの検出温度が所定の正常範囲より低い場合に、異常の原因として、前記インタークーラの冷却過剰を推定することを特徴とする監視システム。
請求項８に記載の監視システムにおいて、
前記監視サーバの前記制御装置は、
前記第１の温度センサの検出温度が所定の正常範囲にあり、前記第１の圧力センサの検出圧力が所定の正常範囲より高く、前記第２の温度センサの検出温度が所定の正常範囲にあり、かつ前記第３の温度センサの検出温度が所定の正常範囲より低い場合に、異常の原因として、前記高圧段圧縮機本体の回転数が所定の正常範囲より低下したことを推定することを特徴とする監視システム。
請求項８に記載の監視システムにおいて、
端末機を更に備え、
前記端末機は、前記監視サーバの前記通信装置から送信された情報として、前記監視サーバの前記制御装置で推定された異常の原因を受信する通信装置と、前記通信装置で受信された異常の原因を報知する報知装置とを備えたことを特徴とする監視システム。