一軸偏心ねじポンプの遠隔モニタリングシステム

本発明は、無線相互通信型ネットワークを用いることにより、複数台設置された一軸偏心ねじポンプの動作状況を遠隔モニタリングすることを可能とした遠隔モニタリングシステムに関する。

従来、下記特許文献1に開示されているマンホールポンプ場管理システムなどにおいて、ポンプの異常を検知する方策が講じられている。下記特許文献1に係る管理システムは、マンホールポンプ場の故障を簡易に予測可能とし、保守管理者の負担を軽減するためのものである。この管理システムにおいては、マンホールポンプ場に設けられたポンプの1日の平均運転時間が、設置当初の所定期間における1日当たりの平均運転時間に対して所定倍以上になるなどした場合に、ポンプが故障に至る可能性が高いと判断し、点検を促すこととしている。

特開2002−266421号公報

しかしながら、上記特許文献1に開示されている管理システムは、ポンプが設置された箇所においてポンプの故障予測を行うものに過ぎず、遠隔地においてポンプの動作状態をモニタリングできるものではない。また一般的に、一軸偏心ねじポンプ等のポンプは単一の設置領域内に複数台設置されることが多いため、各ポンプを一元的にモニタリングできるシステムの提供が求められている。しかしながら、上記特許文献1には、このような課題、及び当該課題を解決する方策についてについて何ら開示も示唆もなされていない。

また、特許文献1に開示されている技術を応用して複数台のポンプを、遠隔地に設けられたモニタリング手段においてモニタリングしようとする場合、各ポンプあるいはポンプに設けられたセンサ等とモニタリング手段との間で一対一で情報通信を行う方策が考えられる。このような方策を採用した場合、複数台のポンプを一元的にモニタリングするために、ポンプの台数分の情報通信回線が必要となり、煩雑な情報通信網を構築せねばならないという問題がある。また、ポンプの台数分の情報通信回線を敷設するための初期コスト、及びポンプの異常検出のために情報通信を行うためのランニングコストが高くつくという問題がある。

そこで、本発明は、所定領域内に設置された複数の一軸偏心ねじポンプの動作状況を遠隔地に設置されたモニタリング手段によってモニタリング可能としつつ、モニタリングに要する初期コスト、及びランニングコストを最小限に抑制可能な一軸偏心ねじポンプの遠隔モニタリングシステムの提供を目的とした。

上述した課題を解決すべく提供される本発明は、所定領域内に複数設置された一軸偏心ねじポンプの動作状況を、インターネット網に接続された前記所定領域外のモニタリング手段においてモニタリングするための一軸偏心ねじポンプの遠隔モニタリングシステムである。本発明の遠隔モニタリングシステムは、無線により相互通信可能であって、ローカルエリア内において独自のマルチホップネットワークである通信ネットワークを構築するノードとして機能する無線相互通信手段と、インターネット網に接続可能なインターネット接続手段と、前記一軸偏心ねじポンプの動作状況を検出して動作状況検出情報として出力可能な動作状況検出手段とを備えている。本発明の遠隔モニタリングシステムは、前記無線相互通信手段が前記一軸偏心ねじポンプ毎に設けられており、前記無線相互通信手段による相互通信により前記動作状況検出情報を送受信可能な通信ネットワークが構築されると共に、当該通信ネットワーク内において送受信された動作状況検出情報が前記無線相互通信手段のうちの一つによって構成された情報集約手段に集約され、前記インターネット接続手段を通じて前記インターネット網に送信され、前記モニタリング手段においてモニタリング可能な状態になり、前記無線相互通信手段が、通電停止状態で待機し、前記動作状況検出手段の検出情報の送受信を行う際に通電状態になることを特徴としている。

本発明の一軸偏心ねじポンプの遠隔モニタリングシステムにおいては、各一軸偏心ねじポンプに設けられた無線相互通信手段によって独自の通信ネットワークを構築し、この通信ネットワークを介して一軸偏心ねじポンプの動作状況を示す動作状況検出情報を送受信することができる。また、複数設けられた無線相互通信手段のうちの一つが情報集約手段として機能し、前述した通信ネットワークにおいて送受信されている動作状況検出情報を集約することができる。さらに、情報集約手段に集約された動作状況検出情報が、インターネット接続手段を介して送信され、モニタリング手段においてモニタリング可能な状態になる。そのため、本発明の遠隔モニタリングシステムにおいては、複数設けられた一軸偏心ねじポンプのそれぞれにインターネット通信手段を設けることなく、各一軸偏心ねじポンプの動作状況についてモニタリング手段においてモニタリングすることが可能となる。従って、本発明の遠隔モニタリングシステムは、インターネット通信手段の設置コスト、及び通信コストを最小限に抑制することができる。

また、本発明の遠隔モニタリングシステムは、一軸偏心ねじポンプが異常状態になっていることを検出する用途だけでなく、一軸偏心ねじポンプの出力低下を検知し、部品の交換等のメンテナンスを行うべきか否か等を事前に報知するための用途にも用いることができる。このように、メンテナンスの要否を予め報知できるようにすることにより、一軸偏心ねじポンプを停止させねばならない期間を最小限に抑制し、工場のライン等が停止せざるを得ない状況になることを防止できる。

また、同様の知見に基づいて提供される本発明は、回転動力を発生させることが可能な駆動機と、前記駆動機側から伝達されてきた回転動力により偏心回転する雄ねじ型のロータと、前記ロータを挿通可能であり、内周面が雌ねじ型に形成されたステータとを備えた一軸偏心ねじポンプの遠隔モニタリングシステムである。本発明の一軸偏心ねじポンプの遠隔モニタリングシステムは、前記一軸偏心ねじポンプの動作状況を動作状況検出情報として検出可能な動作状況検出手段と、所定領域内に設置された複数の一軸偏心ねじポンプの一部又は全部に設けられ、無線により相互通信可能であってローカルエリア内において独自のマルチホップネットワークである通信ネットワークを構築するノードとして機能し、無線による相互通信により前記動作状況検出情報を送受信可能な無線相互通信手段と、前記無線相互通信手段のそれぞれをノードとして構築されたローカルネットワークをインターネット網に接続するインターネット接続手段とを有する。本遠隔モニタリングシステムにおいては、前記無線相互通信手段のうち少なくとも一つが、前記ローカルネットワーク内において送受信された前記動作状況検出情報を集約する情報集約手段として機能する。前記情報集約手段として機能する前記無線相互通信手段に集約された前記動作状況検出情報が、前記インターネット接続手段を介して前記インターネット網に向けて送信される。これにより、前記インターネット網に接続された前記所定領域外のモニタリング手段において前記一軸偏心ねじポンプの動作状況をモニタリング可能な状態となる。また、前記無線相互通信手段が、通電停止状態で待機し、前記動作状況検出手段の検出情報の送受信を行う際に通電状態になる。

本発明の一軸偏心ねじポンプの遠隔モニタリングシステムにおいては、所定領域内に設置された一軸偏心ねじポンプの動作状況を動作状況検出手段によって検出し、動作状況検出情報として出力することができる。また、本遠隔モニタリングシステムにおいては、動作状況検出手段から出力された動作状況検出情報が、各無線相互通信手段をノードとして構築されるローカルネットワーク内において送受信され、情報集約手段として機能する無線相互通信手段に集約される。さらに、本遠隔モニタリングシステムにおいては、所定の無線相互通信手段に集約された動作状況検出情報が、インターネット接続手段を介して送信されることにより、モニタリング手段においてモニタリング可能な状態になる。そのため、本発明の遠隔モニタリングシステムによれば、複数設けられた一軸偏心ねじポンプ毎にインターネット通信手段を設けなくても、各一軸偏心ねじポンプの動作状況についての検出結果をモニタリング手段において把握することが可能である。従って、本発明の遠隔モニタリングシステムは、インターネット通信手段の設置コスト、及び通信コストを最小限に抑制することができる。

また、本発明の遠隔モニタリングシステムは、一軸偏心ねじポンプが異常状態になったことを検出するだけでなく、一軸偏心ねじポンプの出力低下等の挙動を察知し、部品の交換等のメンテナンスの要否の判断あるいは報知等にも用いることが可能である。このように、メンテナンスの要否判断あるいは報知を予め実施可能とすることにより、一軸偏心ねじポンプの停止期間を最小限に抑制し、工場のライン等が停止せざるを得ない状況になることを防止できる。

上述した本発明の一軸偏心ねじポンプの遠隔モニタリングシステムにおいては、無線相互通信手段が、通電停止状態で待機し、前記動作状況検出手段の検出情報の送受信を行う際に通電状態になるものであることが望ましい。

かかる構成によれば、無線相互通信手段における消費電力を最小限に抑制することができる。これにより、本発明の一軸偏心ねじポンプの遠隔モニタリングシステムのランニングコストを最小限に抑制することができる。また、無線相互通信手段の電源として、例えば乾電池等のポータブル型の電源を用いた場合についても、電源の交換を行うことなく長期間に亘って使用することができ、メンテナンスの手間を最小限に抑制できる。

ここで、本発明の遠隔モニタリングシステムにおいて監視対象となる一軸偏心ねじポンプは、雌ねじ型のステータに挿入された雄ねじ型のロータを回転させることにより流動物を圧送するものである。そのため、ロータを回転させる駆動機の駆動状況、具体的には駆動機の回転トルク、回転周波数、あるいは回転数を検出することにより、一軸偏心ねじポンプの動作状況をモニタリングすることが可能である。

上述した知見に基づいて提供される本発明の一軸偏心ねじポンプの遠隔モニタリングシステムは、前記動作状況検出手段が、前記一軸偏心ねじポンプを駆動する駆動機の回転トルク、回転周波数、及び回転数のいずれか一つ又は複数を検出可能なものである。

かかる構成とすることにより、一軸偏心ねじポンプの動作状況を適切にモニタリングすることができる。

なお、一軸偏心ねじポンプは、ステータに挿通されたロータが回転することにより流動物を圧送するものであるため、長期間に亘って使用することによりステータあるいはロータが摩耗することが想定される。また、ステータあるいはロータの摩耗等の影響により、ロータを回転させるために要する駆動機の回転トルク、回転周波数、あるいは回転数が変動することが想定される。そのため、一軸偏心ねじポンプにおいては、運転状況に応じて、駆動機の回転トルク、回転周波数、あるいは回転数の適正値も変動することになる。従って、駆動機の回転トルク、回転周波数、あるいは回転数に基づいて一軸偏心ねじポンプの動作状況をモニタリングする場合には、積算運転時間に応じて異常判定用として設定される閾値を増減させる等、運転状況を加味できるように方策を講じた上で異常判定を行うことにより、より一層モニタリング精度を向上させることが可能となる。

本発明の一軸偏心ねじポンプの遠隔モニタリングシステムにおいて、前記動作状況検出手段は、前記一軸偏心ねじポンプに対して流出入する流動物に関する情報を検出可能なものであっても良い。具体的には、前記動作状況検出手段は、前記一軸偏心ねじポンプにおける吐出圧、流入圧、圧送対象である流動物の物性、当該流動物の流量等、流動物に関する情報を一つあるいは複数検出可能なものであっても良い。

かかる構成によれば、一軸偏心ねじポンプに流出入する流動物に関する情報に基づき、各一軸偏心ねじポンプの動作状況を正確にモニタリングすることができる。また、上述した構成によれば、一軸偏心ねじポンプが接続されている搬送系統における流動物の圧送不良等についてもモニタリングすることが可能となる。

上述した本発明の一軸偏心ねじポンプの遠隔モニタリングシステムにおいては、前記動作状況検出手段が、前記一軸偏心ねじポンプの動作状況が異常であるか否かを判定可能なものであり、前記判定結果が前記動作状況検出情報として送受信されることが好ましい。

本発明の遠隔モニタリングシステムにおいては、各一軸偏心ねじポンプの動作状態を示す検知データをそのまま送受信するのではなく、各動作状況検出手段において一軸偏心ねじポンプの動作状況について判定を行った上、その判定結果を送信する構成とすることとしている。そのため、本発明の遠隔モニタリングシステムにおいては、ローカルネットワーク内における通信データ容量が最小限で済み、通信障害等の発生を防止できる。

また、本発明の一軸偏心ねじポンプの遠隔モニタリングシステムは、複数の一軸偏心ねじポンプの一部が、無線相互通信手段を有さず、前記インターネット接続手段を備えたものであり、当該インターネット接続手段を介して前記ローカルネットワーク内において送受信された前記動作状況検出情報が前記インターネット網に向けて送信されることを特徴とするものであっても良い。

かかる構成とした場合、無線相互通信手段を備えていない一軸偏心ねじポンプに設けられたインターネット接続手段を、無線相互通信手段によって構築されたローカルネットワーク内において送受信されている動作状況検出情報をインターネット網に向けて送信するための手段として活用することができる。また、無線相互通信手段を備えていない一軸偏心ねじポンプに無線相互通信手段を新たに設ける必要がない。従って、上述した構成によれば、一軸偏心ねじポンプの遠隔モニタリングシステムの構成をシンプルなものとし、設置コストを最小限に抑制することができる。

本発明の一軸偏心ねじポンプの遠隔モニタリングシステムにおいては、前記インターネット接続手段が、移動体通信システムにより情報通信可能なものであることが望ましい。

かかる構成によれば、一軸偏心ねじポンプが設置されている領域に、本発明の遠隔モニタリングシステムとは別に敷設されている構内通信網(LAN:Local Area Network)、あるいはイントラネット等の通信網を利用することなく、一軸偏心ねじポンプの動作状況に関する検出情報をインターネット接続手段によって送信することができる。従って、本発明の遠隔モニタリングシステムは、別途設けられた構内通信網等との接続を考慮することなく設置することが可能である。

また、同様の知見に基づいて提供される本発明は、所定領域内に複数設置された容積型ポンプの動作状況を、インターネット網に接続された前記所定領域外のモニタリング手段においてモニタリングするための容積型ポンプの遠隔モニタリングシステムである。本発明の容積型ポンプの遠隔モニタリングシステムは、無線により相互通信可能であって、ローカルエリア内において独自のマルチホップネットワークである通信ネットワークを構築するノードとして機能する無線相互通信手段と、インターネット網に接続可能なインターネット接続手段と、前記容積型ポンプの動作状況を検出して動作状況検出情報として出力可能な動作状況検出手段とを備えている。本発明の容積型ポンプの遠隔モニタリングシステムは、前記無線相互通信手段が前記容積型ポンプ毎に設けられており、前記無線相互通信手段による相互通信により前記動作状況検出情報を送受信可能な通信ネットワークが構築されると共に、当該通信ネットワーク内において送受信された前記動作状況検出情報が前記無線相互通信手段のうちの一つによって構築された情報集約手段に集約され、前記インターネット接続手段を通じて前記インターネット網に送信され、前記モニタリング手段においてモニタリング可能な状態になり、前記無線相互通信手段が、通電停止状態で待機し、前記動作状況検出手段の検出情報の送受信を行う際に通電状態になることを特徴としている。

本発明によれば、所定領域内に設置された複数の一軸偏心ねじポンプの動作状況を遠隔地に設置されたモニタリング手段によってモニタリング可能としつつ、モニタリングに要する初期コスト、及びランニングコストを最小限に抑制可能な一軸偏心ねじポンプの遠隔モニタリングシステムを提供できる。

本発明の一実施形態に係る一軸偏心ねじポンプの遠隔モニタリングシステムのシステム概念図である。

一軸偏心ねじポンプの断面図である。

(a)は一軸偏心ねじポンプに対して接続されたコンピュータの装置構成図、(b)は一軸偏心ねじポンプに対して接続されたセルコンピュータの装置構成図である。

(a)〜(d)はそれぞれモニタリング手段において一軸偏心ねじポンプの異常が検知された場合に表示されるピクトグラムの一例を示す画像図である。

変形例に係る一軸偏心ねじポンプの遠隔モニタリングシステムのシステム概念図である。

(a)は異常発生した一軸偏心ねじポンプの所在地の表示方法を示す画像図、(b)は異常状態である一軸偏心ねじポンプの動作挙動を示すための画像図、(c)〜(e)は一軸偏心ねじポンプの異常箇所及び異常態様を示すためのピクトグラムの一例を示す画像図である。

続いて、本発明の一実施形態に係る一軸偏心ねじポンプの遠隔モニタリングシステム1(以下、単に「遠隔モニタリングシステム1」とも称す)について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明においては、遠隔モニタリングシステム1の詳細について説明するのに先立って、本遠隔モニタリングシステム1のモニタリング対象である一軸偏心ねじポンプ100の構造について概略を説明する。

≪一軸偏心ねじポンプ100について≫ 図2に示すように、一軸偏心ねじポンプ100は、一軸偏心ねじポンプ機構110を主要部として構成される、いわゆる回転容積型のポンプである。図2に示すように、一軸偏心ねじポンプ110は、ケーシング152の内部にステータ166、ロータ172、及び動力伝達機構178等を収容した構成とされている。ケーシング152は、金属製で筒状の部材であり、長手方向一端側に第一開口部154が設けられている。また、ケーシング152の外周部分には、第二開口部164が設けられている。第二開口部164は、ケーシング152の長手方向中間部分に位置する中間部160においてケーシング152の内部空間に連通している。

第一開口部154及び第二開口部164は、それぞれポンプ機構110の吸込口および吐出口として機能する部分である。一軸偏心ねじポンプ100は、ロータ172を正方向に回転させることにより、第一開口部154を吐出口、第二開口部164を吸込口として機能させることができる。また、ロータ172を逆方向に回転させることにより、第一開口部154を吸込口、第二開口部164を吐出口として機能させることができる。

ステータ166は、ゴム等の弾性体、又は樹脂等によって形成された略円筒形の外観形状を有する部材である。ステータ166の内周壁170は、n条で単段あるいは多段の雌ネジ形状とされている。本実施形態においては、ステータ166は、2条で多段の雌ねじ形状とされている。また、ステータ166の貫通孔168は、ステータ166の長手方向のいずれの位置において断面視しても、その断面形状(開口形状)が略長円形となるように形成されている。

ロータ172は、金属製の軸体であり、n−1条で単段あるいは多段の雌ネジ形状とされている。本実施形態においては、ロータ172は、1条で偏心した雄ねじ形状とされている。ロータ172は、長手方向のいずれの位置で断面視しても、その断面形状が略真円形となるように形成されている。ロータ172は、上述したステータ166に形成された貫通孔168に挿通され、貫通孔168の内部において自由に偏心回転可能とされている。

ロータ172をステータ166に対して挿通すると、ロータ172の外周壁174とステータ166の内周壁170とが両者の接線で密接した状態になり、ステータ166の内周壁170とロータ172の外周壁との間に流体搬送路176(キャビティ)が形成される。流体搬送路176は、ステータ166やロータ172の長手方向に向けて螺旋状に伸びている。

流体搬送路176は、ロータ172をステータ166の貫通孔168内において回転させると、ステータ166内を回転しながらステータ166の長手方向に進む。そのため、ロータ172を回転させると、ステータ166の一端側から流体搬送路176内に流体を吸い込むと共に、この流体を流体搬送路176内に閉じこめた状態でステータ166の他端側に向けて移送し、ステータ166の他端側において吐出させることが可能である。本実施形態のポンプ機構110は、ロータ172を正方向に回転させることにより使用され、第二開口部164から吸い込んだ粘性液を圧送し、第一開口部154から吐出することが可能とされている。

動力伝達機構178は、駆動機196から上述したロータ172に対して動力を伝達するためのものである。動力伝達機構178は、動力伝達部180と偏心回転部182とを有する。動力伝達部180は、ケーシング152の長手方向の一端側に設けられている。また、偏心回転部182は、動力伝達部180とステータ取付部156との間に形成された中間部160に設けられている。偏心回転部182は、動力伝達部180とロータ172とを動力伝達可能なように接続する部分である。偏心回転部182は、従来公知のカップリングロッドや、スクリューロッドなどによって構成された連結軸188を備えている。そのため、偏心回転部182は、駆動機196を作動させることにより発生した回転動力をロータ172に伝達させ、ロータ172を偏心回転させることが可能である。

また、図1に示すように一軸偏心ねじポンプ100には、動作制御用のコントローラ200が接続されている。コントローラ200は、インバータ回路202と、PLC204(Programmable Logique Controller)を備えている。また、遠隔モニタリングシステム1によるモニタリング対象として複数設けられた一軸偏心ねじポンプ100のうちの一台には後に詳述するコンピュータ210が搭載されたコントローラ200(以下、「コントローラ200a」とも称す)が用いられている。また、他の一軸偏心ねじポンプ100には、コンピュータ210に代えて後に詳述するセルコンピュータ220が搭載されたコントローラ200(以下、「コントローラ200b」とも称す)が用いられている。

≪遠隔モニタリングシステム1について≫ 遠隔モニタリングシステム1は、例えば一軸偏心ねじポンプ100の製造メーカーあるいは保守点検業者が、顧客である一軸偏心ねじポンプ100のユーザーの工場敷地内に複数設置されている一軸偏心ねじポンプ100を遠隔地においてモニタリングする等の使用形態で使用されるものである。遠隔モニタリングシステム1は、一軸偏心ねじポンプ100の製造メーカーあるいは保守点検業者が、顧客が使用している一軸偏心ねじポンプ100の動作状況がいかなる状況であるのかを逐次把握し、適切なメンテナンス時期の示唆を行うこと、あるいは不具合に対して迅速に対応すること等の目的で使用することができる。

続いて、遠隔モニタリングシステム1の具体的構成について説明する。図1のシステム概念図に示すように、遠隔モニタリングシステム1は、工場あるいは作業場等の所定領域内に設置された複数の一軸偏心ねじポンプ100の動作状況を遠隔地に設置されたモニタリング手段50によってモニタリングするためのシステムである。遠隔モニタリングシステム1は、一軸偏心ねじポンプ100側に設置される無線相互通信手段10、動作状況検出手段20、インターネット接続手段30と、遠隔地に設置されるモニタリング手段50とに大別される。

無線相互通信手段10は、ローカルエリア内に複数設置されている一軸偏心ねじポンプ100毎に設置される端末であり、ローカルエリア内において独自のマルチホップネットワーク(以下、「通信ネットワークN」とも称す)を構築するノードとして機能する。無線相互通信手段10は、無線PAN(Personal Area Network)を構築するノード端末によって構成することができる。本実施形態においては、ローカルエリア内に構築される無線PANの規格としてZigBee(登録商標)が採用されている。また、通信ネットワークNは、一軸偏心ねじポンプ100の遠隔モニタリング用に独自に構築された通信ネットワークであり、一軸偏心ねじポンプ100が設置されている工場等に既存のローカルエリアネットワーク網(LAN)等のネットワーク網から独立している。

具体的には、遠隔モニタリングシステム1を一軸偏心ねじポンプ100の製造メーカーあるいは保守点検業者が、顧客(ユーザー)側の工場敷地内等に設置されている一軸偏心ねじポンプ100をモニタリングするために用いる例においては、顧客によって敷地内に敷設しているローカルエリアネットワーク網(LAN)とは別に、モニタリング用のデータ通信に用いるための通信ネットワークとして、通信ネットワークNが構築される。そのため、一軸偏心ねじポンプ100のモニタリング用に用いるデータは、原則として顧客側のローカルエリアネットワーク網(LAN)等の情報インフラストラクチャを利用することなく通信される。

各一軸偏心ねじポンプ100に取り付けられている無線相互通信手段10は、その機能に応じてコーディネータ10a(情報集約手段)と、ルータ10bと、エンドデバイス10cとに大別される。コーディネータ10aに分類される無線相互通信手段10(以下、単に「コーディネータ10a」とも称す)は、通信ネットワークN内において送受信された情報を集約する情報集約機能を有するものである。また、ルータ10bに分類される無線相互通信手段10(以下、単に「ルータ10b」とも称す)は、通信ネットワークN内において中継機能を発揮するものである。また、エンドデバイス10cに分類される無線相互通信手段10(以下、単に「エンドデバイス10c」とも称す)は、通信ネットワークNにおいて末端をなすものであり、中継機能を発揮しない点においてルータ10bと相違する。

コーディネータ10aは、通信ネットワークNの立ち上げ、及びルータ機能を発揮することができ、通信ネットワークNにおいてノードとして機能する全ての無線相互通信手段10の動作管理を行うことができる。また、ルータ10bは、通信ネットワークNを立ち上げることはできないが、ルータ機能を発揮すると共に、自身の子ノードとして機能する無線相互通信手段10の動作管理を行うことができる。エンドデバイス10cは、自身の動作管理を行うことができるものの、通信ネットワークNを立ち上げることができず、ルータ機能を発揮することもできない。コーディネータ10a以外の無線相互通信手段10は、常時は通電停止状態で待機し、情報の送受信等を行う際にのみ通電状態になる。

動作状況検出手段20は、一軸偏心ねじポンプ100の動作状況を検出し、動作状況検出情報として出力するためのものであり、各一軸偏心ねじポンプ100に対応するように設けられている。動作状況検出手段20は、各種のセンサ等によって構成される検知部22と、検知部22の検知データに基づいて異常判定を行うための異常判定部24とに大別される。

検知部22は、一軸偏心ねじポンプ100の駆動機196の回転トルク、回転周波数、あるいは回転数を検出可能なものによって構成することができる。具体的には、検知部22は、駆動機196の駆動制御を行うインバータから取得したデータに基づき、回転トルク、回転周波数、あるいは回転数を検出可能なものとすることができる。また、検知部22は、一軸偏心ねじポンプ100における吐出圧、流入圧、圧送対象である流動物の物性(温度、粘度、ph等)、流動物の流量等、流動物に関する情報を検出可能なセンサによって構成することが可能である。

異常判定部24は、検知部22において取得されたデータに基づき、一軸偏心ねじポンプ100の動作状況が異常であるか否かを判定するためのものである。具体的には、異常判定部24は、駆動機196の駆動状態を示すデータ(回転トルク、回転周波数、あるいは回転数等)が所定の許容範囲外である場合に、一軸偏心ねじポンプ100の動作状況が異常であると判定することができる。また、異常判定部24は、一軸偏心ねじポンプ100に流出入する流動物に関する情報(吐出圧、流入圧、物性、流量等)が所定の許容範囲外である場合に一軸偏心ねじポンプ100の動作状況が異常であると判定することができる。

動作状況検出手段20は、上述した検知部22によって取得された検知データ、及び検知データを処理することにより導出されたデータのいずれか一方又は双方を動作状況検出情報として出力することができる。検知データに基づき導出されるデータとしては、例えば異常判定部24において導出された異常判定結果を示すデータ(以下、「異常判定データ」とも称す)が該当する。本実施形態では、異常判定部24により導出された異常判定データが、動作状況検出情報として動作状況検出手段20から出力される。

上述した無線相互通信手段10及び動作状況検出手段20の異常判定部24は、外部I/Oコネクタ等と共にセルコンピュータ220としてユニット化された状態で一軸偏心ねじポンプ100毎に設けられている。また、動作状況検出手段20の検知部22は、セルコンピュータ220に対して電気的に接続されている。セルコンピュータ220は、別途設けられた電池等の電源に対して接続されている。

インターネット接続手段30は、通信ネットワークN及びインターネット網を接続するゲートウェイ32としての機能と、移動体通信システムによりインターネット網を介して情報通信可能とする通信端末34としての機能とを有する。インターネット接続手段30は、モニタリング対象として複数設けられた一軸偏心ねじポンプ100のうちの一台(以下、系外一軸偏心ねじポンプ101とも称す)のコントローラ200に設けられたコンピュータ210によって構成することができる。

具体的には、図3に示すように、コンピュータ210は、コンピュータ220が備えている無線相互通信手段10に代えてインターネット通信手段30を備えている。そのため、系外一軸偏心ねじポンプ101と除く他の一軸偏心ねじポンプ100との間においては、通信ネットワークNを構築することはできない。一方、インターネット通信手段30に設けられたゲートウェイ32は、通信ネットワークNにおいてコーディネータ10aとして機能する無線相互通信手段10において集約されて出力された動作状況検出情報を受信することができる。また、系外一軸偏心ねじポンプ100用のコンピュータ210には、セルコンピュータ220と同様に動作検出手段20が設けられている。そのため、インターネット通信手段30は、ゲートウェイ32において受信された動作状況検出情報を、系外一軸偏心ねじポンプ101についての動作状況検出情報と共に通信端末34を介してインターネット網に向けて送信することができる。

モニタリング手段50は、インターネット網に接続されたサーバあるいはパーソナルコンピュータ等によって構成される端末である。本実施形態においては、モニタリング手段50は、サーバ50aに対してパーソナルコンピュータからなるクライアント端末50b(クライアントコンピュータ)をデータ通信可能なように有線あるいは無線により接続した構成とされている。モニタリング手段50においては、上述した通信端末34を介してインターネット網に送信された動作状況検出情報をサーバ50aにおいて受信し、各一軸偏心ねじポンプ100の動作状況をクライアント端末50bにおいて所定のビューア等を用いてモニタリングすることができる。

モニタリング手段50における各一軸偏心ねじポンプ100に係る動作状況の表示形態としては、例えば文字あるいはグラフを用いて表示する他、いわゆるピクトグラム等を利用して表示することも可能である。具体的には、モニタリング対象である一軸偏心ねじポンプ100をそれぞれピクトグラムにより表示し、異常が検出された一軸偏心ねじポンプ100に相当するピクトグラムを他とは異なる表示形態で表示する等しても良い。具体的には、異常が検出された一軸偏心ねじポンプ100に相当するピクトグラムを、他のものとは異なる色で表示すること、あるいは点滅表示すること等しても良い。また、ピクトグラムによる警告表示と、文字あるいはグラフ等を用いた他の形態による警告表示、あるいは音等による警告を併用することとしても良い。このようにしてピクトグラムを用いた警告を行うことにより、多数存在する一軸偏心ねじポンプ100から、異常が発生しているものを直感的かつ的確に把握することができる。

また、一軸偏心ねじポンプ100における異常を検出した場合に、図4(a)〜(d)に示すようなピクトグラムを表示して報知することも可能である。具体的には、一軸偏心ねじポンプ100の吸込口(第二開口部164)において噛み込みが発生している場合には、駆動機196の回転トルクが許容範囲を超えて大きくなる。この場合、図4(a)に示すように、吸込口(第二開口部164)をピクトグラム化した表示したものをモニタリング手段50に表示することにより、流動物の噛み込みが発生していることを直感的に把握可能な状態で報知できる。

同様に、検知部22として流量センサが設けられている場合に、流動物の流量が検出されない場合には、一軸偏心ねじポンプ100を流動物が流れていない、液無し運転状態であるものと想定される。そのため、この場合には、図4(b)に示すように液体搬送路176をピクトグラム化したものをモニタリング手段50に表示することにより、液無し運転状態であることを直感的に把握可能な状態で報知することが可能である。また、一軸偏心ねじポンプ100に接続された配管において詰まりが発生している場合には、流動物の流れが検知部22によって検出できないものと想定される。この場合には、図4(c)に示すように配管が詰まっていることを示すピクトグラムを表示することにより、配管詰まり状態であることを報知できる。また、一軸偏心ねじポンプ100に接続された配管に設けられたバルブが閉状態である場合には、圧力が所定範囲を超えて高くなることが想定される。そのため、検知部22により所定範囲を超えて高圧状態になっていることが検出された場合には、図4(d)に示すようなバルブが閉状態であることを模式的に示したピクトグラムを表示することにより、その旨を報知することが可能である。

また、モニタリング対象である一軸偏心ねじポンプ100のうち、いずれの箇所において異常が発生しているかを特定可能である場合には、図4(b)に示すように異常が発生している一軸偏心ねじポンプ100を示すピクトグラムにおいて、異常が発生している箇所を他の箇所とは異なる表示形態で表示する等しても良い。このように、一軸偏心ねじポンプ100を細かく分類して異常発生が疑われる箇所をピクトグラムを用いて表示することにより、異常が発生している箇所をモニタリングを実施している作業者が直感的かつ的確に把握することができる。

また、異常が検出された一軸偏心ねじポンプ100をモニタリング手段50に表示した後、この一軸偏心ねじポンプ100を示すピクトグラムをクリック等して選択することにより図4(b)に示すように異常箇所を示すためのピクトグラムが表示されるようにしても良い。このような構成とすることにより、先ずモニタリング対象である複数の一軸偏心ねじポンプ100のうちいずれにおいて異常が発生しているのかを特定し、その後いずれの箇所において異常が発生しているのかを手順を追って特定することができ、異常発生箇所及び原因の特定作業をより一層円滑に実施することが可能となる。

上述したように、本実施形態の遠隔モニタリングシステム1においては、各一軸偏心ねじポンプ100についての動作状況検出情報を、無線相互通信手段10により構築された通信ネットワークN内において送受信させ、コーディネータ10aに集約することができる。また、遠隔モニタリングシステム1においては、コーディネータ10aに集約された動作状況検出情報を、インターネット接続手段30を介して送信することにより、モニタリング手段50においてモニタリング可能な状態になる。そのため、遠隔モニタリングシステム1によれば、複数設けられた一軸偏心ねじポンプ100毎にインターネットによる通信手段を設けなくても、各一軸偏心ねじポンプ100の動作状況をモニタリング手段50において把握することが可能である。従って、本実施形態の遠隔モニタリングシステム1は、インターネット通信手段の設置コスト、及び通信コストを最小限に抑制することができる。

また、本実施形態の遠隔モニタリングシステム1において、無線相互通信手段10は、通電停止状態で待機し、動作状況検出手段20の検出情報の送受信を行う際に通電状態になるものである。そのため、遠隔モニタリングシステム1によれば、無線相互通信手段10における消費電力を最小限に抑制することができる。従って、遠隔モニタリングシステム1のランニングコストが最小限で済む。また、無線相互通信手段10を搭載したセルコンピュータ220の電源を乾電池等のポータブル型電源あるいは小容量の電源を用いたとしても、電源の交換を行うことなく長期間に亘って使用することができる。これにより、無線相互通信手段10及びこれを搭載したセルコンピュータ220のメンテナンスの手間を最小限に抑制できる。

なお、本実施形態においては、セルコンピュータ220の電源として電池を用いる例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば一軸偏心ねじポンプ100の駆動機196に接続された電源等をセルコンピュータ220用として流用することも可能である。また、本実施形態においては、省電力を目的として常時においては無線相互通信手段10を通電停止状態で待機させる例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、常時通電状態で待機するものであっても良い。

上述したように、遠隔モニタリングシステム1においては、動作状況検出手段20の検知部22により一軸偏心ねじポンプ100の駆動機196について回転トルク、回転周波数、あるいは回転数を検出可能とした場合、一軸偏心ねじポンプ100の動作状況を適切にモニタリングすることができる。また、検知部22により一軸偏心ねじポンプ100に対して流出入する流動物に関する情報、具体的には吐出圧、流入圧、圧送対象である流動物の物性、流動物の流量等を検出可能とした場合についても、一軸偏心ねじポンプ100の動作状況を適切にモニタリングすることができる。さらに、一軸偏心ねじポンプ100に対して流出入する流動物の状況についてモニタリングすることにより、一軸偏心ねじポンプ100が接続されている流動物の搬送系統における圧送不良等についてもモニタリングすることが可能となる。

なお、駆動機196について検出する回転トルク、回転周波数、あるいは回転数等のデータは単一種であっても良いが、複数種のデータを取得することにより、より一層モニタリング精度を向上させることができる。同様に、一軸偏心ねじポンプ100に流出入する流動物についての情報についても、単一種であっても良いが、複数種の情報を取得することにより、モニタリング精度の向上が見込める。さらに、回転トルク等の駆動機196についての情報、及び流動物の流量等の流動物に関する情報のうちいずれか一方のみを検出部22において検出することとしても良いが、これらの情報を複合的に取得することにより、一軸偏心ねじポンプ100の動作状況を多角的に検討することが可能となり、モニタリング精度の更なる向上が見込める。

また、本実施形態の遠隔モニタリングシステム1においては、動作状況検出手段20に異常判定部24が設けられており、検知部22において取得された検知データに基づき一軸偏心ねじポンプ100の動作状況が異常であるか否かを判定可能とされている。また、遠隔モニタリングシステム1においては、異常判定部24による判定結果を動作状況検出情報として無線相互通信手段10により送受信することとしている。そのため、遠隔モニタリングシステム1においては、通信ネットワークN内における通信データ容量を最小限に抑制し、通信障害等の発生を防止できる。

なお、本実施形態では、一軸偏心ねじポンプ100毎に設けられたセルコンピュータ220に異常判定部24を設け、異常判定部24において導出された判定結果を送受信する構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。具体的には、異常判定部24を通信ネットワークNから離れた場所に存在するモニタリング手段50側に設け、モニタリング手段50側において一軸偏心ねじポンプ100の異常判定を行うこととしても良い。この場合、検知部22による検知情報を通信ネットワークN及びインターネット網を介して逐次モニタリング手段50側に送信することにより、一軸偏心ねじポンプ100の動作状況が異常であるか否かをモニタリングすることが可能となる。このような構成とした場合、各一軸偏心ねじポンプ100の動作異常判定をモニタリング手段50側において集約して行うことが可能となる。これにより、セルコンピュータ220の構成を簡略化し、セルコンピュータ220における情報処理に要する負荷を低減することが可能となる。

また、本実施形態においては、異常判定部24を設けることにより、一軸偏心ねじポンプ100の動作状況が異常であるか否かを判定可能なものとした構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、異常判定部24のように異常判定を行うものを設けず、検知部22による検知情報をモニタリング手段50側において確認できる構成としても良い。

上述した遠隔モニタリングシステム1においては、一軸偏心ねじポンプ100が異常状態になっていることを異常判定部24において検出し、モニタリング手段50において確認できる構成とされているが、本発明はこれに限定されるものではない。具体的には、駆動機196の回転トルク等の検知データ、あるいは一軸偏心ねじポンプ100における吐出圧等の検知データ等に基づき、一軸偏心ねじポンプ100の出力低下を検知し、一軸偏心ねじポンプ100の動作状況が異常状態になるよりも前にメンテナンスの要否をモニタリング手段50において報知可能な構成としても良い。このように、メンテナンスの要否を予め報知できるようにすることにより、一軸偏心ねじポンプ100の停止期間を最小限に抑制し、工場のライン等が停止せざるを得ない状況になることを防止できる。

また、上述した異常判定部24において異常判定を実施する際に用いられる基準(閾値)は、単一であっても複数であっても良い。また、基準(閾値)を複数設ける場合には、例えば一軸偏心ねじポンプ100の動作状況が完全に異常になったことを検知するための基準と、一軸偏心ねじポンプ100のメンテナンスを促すための基準のように、用途毎に設定する等しても良い。

上述した遠隔モニタリングシステム1においては、工場の敷地等の所定領域内に設置された複数の一軸偏心ねじポンプ100のうちの一台(系外一軸偏心ねじポンプ101)が、無線相互通信手段10を搭載したセルコンピュータ220ではなく、インターネット通信手段30を搭載したコンピュータ210を備えたものとされており、このコンピュータ210をインターネット網を介して動作状況検出情報を送受信するためのデバイスとして活用している。そのため、遠隔モニタリングシステム1は、ゲートウェイ32等のインターネット網を利用した通信に必要な構成を別途設ける必要がなく、設置コストを最小限に抑制できる。

なお、本実施形態では、インターネット通信手段30を搭載したコンピュータ210を備えた系外一軸偏心ねじポンプ101を通信ネットワークNの系外に設け、このコンピュータ210が備えるインターネット接続手段30をインターネット接続に利用する令を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。

具体的には、コンピュータ210を備えた系外一軸偏心ねじポンプ101を設ける代わりに、インターネット通信手段30をなすゲートウェイ32及び通信端末34に相当するものを別途設けた構成としても良い。このような構成とし、一軸偏心ねじポンプ100毎にセルコンピュータ220を設けることにより、全ての一軸偏心ねじポンプ100を通信ネットワークN内に配置することができる。この場合についても、通信ネットワークN内において送受信された動作状況検出情報をコーディネータ10aとして機能する無線相互通信手段10に集約し、ゲートウェイ32及び通信端末34を介して送受信することが可能である。

上述した遠隔モニタリングシステム1においては、インターネット接続手段30として、移動体通信システムにより情報通信可能なものを採用していることから、既存の構内通信網(LAN:Local Area Network)、あるいはイントラネット等の通信網を利用することなく、インターネット網を介して動作状況検出情報を送受信することができる。従って、本実施形態の遠隔モニタリングシステム1は、別途設けられた構内通信網等との接続を考慮することなく設置することが可能である。なお、本実施形態においては、インターネット接続手段30として移動体通信システムにより情報通信可能なものを採用した例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、例えば既存の構内通信網をインターネット網に接続するために利用可能である等して移動体通信システムによる情報通信を行わなくてもインターネット網に接続可能な場合には、移動体通信システムを利用する必要はない。

本実施形態においては、無線PAN(Personal Area Network)Nの規格としてZigBee(登録商標)を採用した例を示したが、その他の規格からなる通信形態を採用しても良い。すなわち、無線相互通信手段10は、無線による相互通信が可能なものであれば良く、ZigBee(登録商標)による無線通信端末ではなく、無線LAN端末等によって構成されても良い。

また、本実施形態においては、コンピュータ210,220がコントローラ200a,200bの一部として構成される構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、コンピュータ210,220がコントローラ200a,200bとは別に設けられた構成であっても良い(図5参照)。このような構成とすることにより、一軸偏心ねじポンプ100の運転用としてコンピュータ210,220に相当する機能を持たないコントローラ200a,200bが別途準備されている場合であっても、このコントローラ200a,200bとは別にコンピュータ210,220を増設することにより、上記と同様の遠隔モニタリングシステム1を構築し、各一軸偏心ねじポンプ100の動作をインターネット網を介してモニタリングすることが可能となる。

また、本実施形態においては、セルコンピュータ220に無線相互通信手段10を搭載した構成を例示したが、無線相互通信手段10は必ずしもセルコンピュータ220に搭載されている必要はない。具体的には、無線相互通信手段10は、セルコンピュータ220、及びコントローラ200a,200bから独立したものとして構成されても良い。また、無線相互通信手段10は、セルコンピュータ220とは別の構成部材としてコントローラ200a,200bに搭載されていても良い。

本実施形態においては、工場などの所定領域側から各一軸偏心ねじポンプ100の駆動機196の回転トルク等のデータをモニタリング手段50側において受信し、各一軸偏心ねじポンプ100の動作状況を診断した結果を遠隔モニタリングシステム1の管理者が閲覧可能なものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。具体的には、一軸偏心ねじポンプ100のユーザ、あるいは保守メンテナンスを行う作業者が所有している携帯電話、PDA(Personal Digital Assistants)端末、あるいはスマートフォン等をクライアント端末50bとして用い、予め付与されたID番号やパスワードを用いて適宜サーバ50a側にアクセス可能な構成としておき、ユーザあるいは保守メンテナンス作業者等についても各一軸偏心ねじポンプ100の動作状況を把握できるようにしても良い。また、モニタリング対象である一軸偏心ねじポンプ100において異常が発生した場合に、異常発生を知らせる報知データを予め登録されている一軸偏心ねじポンプ100のユーザ、あるいは保守メンテナンスを行う作業者等が所有するクライアント端末50bに送信するようにしても良い。

また、本実施形態においては、コンピュータ210,220に設けられた異常判定部24により、工場などの所定領域側において一軸偏心ねじポンプ100の異常判定を行い、その結果をモニタリング手段50側に送信する形態について例示したが、本発明はこれに限定される訳ではない。具体的には、サーバ50aを異常判定部24に相当する機能を備えたものとし、一軸偏心ねじポンプ100の動作状況を示すデータをモニタリング手段50のサーバ50a側に集めて異常判定を行い、その判定結果をクライアント端末50bにおいて閲覧等をすることが可能な構成としても良い。

上述したピクトグラム表示による異常報知方法は、本発明の一例を示したものに過ぎず、ピクトグラムを用いつつ他に様々な形態で異常報知することが可能である。具体的には、モニタリング対象である一軸偏心ねじポンプ100の設置領域が日本国内各所に点在している場合には、図6(a)のように地図上に設置領域の所在を示す印(位置標識)をクライアント端末50bのモニタに表示する。また、一軸偏心ねじポンプ100の異常が発生した場合には、その所在地を示す位置標識を点滅させる、あるいは位置標識の表示色を変更する等、表示形態を変更する。この際、異常状態である一軸偏心ねじポンプ100が存在する旨を音声等で報知する事としても良い。

また、図6(a)のように一軸偏心ねじポンプ100の所在地を地図表示した場合には、モニタリング手段50側において異常発生を示す位置標識を選択(クリック)することにより、例えば図6(b)のように異常状態である一軸偏心ねじポンプ100の動作挙動を示すデータを数値あるいはグラフ等により確認可能な構成としてもよい。さらに、図6(b)に表示された異常確認ボタンを選択(クリック)等することにより、例えば図6(c),(d)に示すようなピクトグラムを用いて、一軸偏心ねじポンプ100のいずれの箇所においてどのような異常が生じているのかを直感的に把握可能なように表示することとしても良い。具体的には、流動物の供給が滞り、一軸偏心ねじポンプ100が空運転状態である場合には、図6(c)に示すように、空運転である旨を示す表示(図中の「DRY」表示)を表示して報知することが可能である。また、吐出口近傍において流動物の詰まりが発生した場合には、吐出口近傍に詰まりが発生したことを示す印を重ねて表示することにより、異常箇所及び異常態様を直感的に報知することが可能である。

また、図6(c)〜(e)に示すように、一軸偏心ねじポンプ100を示すピクトグラムを装置構成に応じて適宜変更することが好ましい。すなわち、流動物供給用のホッパ等を備えていない一軸偏心ねじポンプ100については図6(c)のように示すと共に、流動物供給用のホッパを備えているものを図6(d)のように示すようにしても良い。さらに、一軸偏心ねじポンプ100の中間部160内にスクリューを設けた場合には、図6(e)のようなピクトグラムによって表示することとしても良い。このように、一軸偏心ねじポンプ100の装置構成に応じてピクトグラムを相違させることにより、例えばスクリューにおいて問題が生じた場合にスクリューの箇所にエラー表示を行う等、装置構成に応じて直感的かつ適切な報知を行うことが可能となる。

本発明の遠隔モニタリングシステムは、所定領域内に設置された複数の一軸偏心ねじポンプの動作状況を遠隔地に設置されたモニタリング手段によってモニタリングすることにより一軸偏心ねじポンプの保守点検を行う業務等に有効利用することができる。

具体的には、本発明の遠隔モニタリングシステムは、一軸偏心ねじポンプの製造メーカーあるいは保守点検業者が、顧客の工場敷地内に複数設置されている一軸偏心ねじポンプを、メンテナンス時期の示唆を行うこと、あるいは不具合に対して迅速に対応すること等を目的として、遠隔地においてモニタリングするために使用することができる。また、本発明の遠隔モニタリングシステムにおいては、無線相互通信手段によりモニタリング用のデータ通信に用いるための通信ネットワークが構築されるため、顧客側の工場敷地内等に敷設されている情報インフラストラクチャを利用することなく一軸偏心ねじポンプの遠隔モニタリングを実施することができる。

1 遠隔モニタリングシステム 10 無線相互通信手段 10a コーディネータ 10b ルータ 10c エンドデバイス 20 動作状況検出手段 22 検知部 24 異常判定部 30 インターネット接続手段 32 ゲートウェイ 34 通信端末 50 モニタリング手段 100 一軸偏心ねじポンプ 220 セルコンピュータ N 通信ネットワーク