(57)【要約】【課題】コンタミネーションの心配がなく、また既設の洗浄対象物に対してもこれを改造することなく容易に適用可能な洗浄装置の異常検出装置及び異常検出方法、さらに洗浄システム、品質管理システムを提供する。【解決手段】回転しながら槽１０１の内壁面１０３に洗浄液を噴射する洗浄装置５１の異常検出装置１１であって、洗浄液が槽１０１の内壁面１０３に衝突することにより槽１０１に表れる振動を検出する振動センサー１５と、振動センサー１５で検出された振動データを周波数分析する周波数分析部、周波数分析によって得られる周波数データと予め定める閾値とから洗浄装置５１の異常を検出する異常検出部を有するデータ処理装置２１と、を備え、振動センサー１５は、槽１０１の外壁面１０５に接するように取付けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転しながら被洗浄体の内壁面に洗浄液を噴射する洗浄装置の異常検出装置であって、
前記洗浄液が前記被洗浄体の内壁面に衝突することにより前記被洗浄体に表れる変化量を検出するセンサーと、
前記センサーで検出された前記変化量を周波数分析する周波数分析部と、
前記周波数分析によって得られる周波数データと予め定める閾値とから洗浄装置の異常を検出する異常検出部と、
を備え、
前記センサーは、前記被洗浄体の外壁面に接するように取付けられ、又は前記被洗浄体の外壁面に近接した位置に取付けられていることを特徴とする洗浄装置の異常検出装置。
【請求項２】
前記変化量が振動であり、前記センサーが振動センサーであることを特徴とする請求項１に記載の洗浄装置の異常検出装置。
【請求項３】
前記洗浄装置は、ランスパイプと、
前記ランスパイプに装着され、回転しながら被洗浄体の内壁面に洗浄液を噴射する洗浄ノズルと、
を有し、
前記洗浄ノズルは、前記ランスパイプの軸心周りに回転可能で、かつ前記ランスパイプの軸心の直交方向に回転可能なことを特徴とする請求項１又は２に記載の洗浄装置の異常検出装置。
【請求項４】
前記ランスパイプ及び前記洗浄ノズルを備える洗浄装置において、
１のランスパイプ及び当該ランスパイプに取付けられる洗浄ノズルを１系統としたとき、同一の被洗浄体に２系統以上の洗浄系統が設けられ、
前記センサーは、洗浄系統と同数装着されていることを特徴とする請求項３に記載の洗浄装置の異常検出装置。
【請求項５】
前記異常検出部は、前記洗浄装置の動作を制御する洗浄制御装置から洗浄状態に関するデータを得て、洗浄状態が安定状態にあるか否か判断し、洗浄状態が安定状態にあるとき前記洗浄装置の異常の有無を判断することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の洗浄装置の異常検出装置。
【請求項６】
回転しながら被洗浄体の内壁面に洗浄液を噴射する洗浄装置の異常検出方法であって、
センサーを用い、前記洗浄液が前記被洗浄体の内壁面に衝突することにより前記被洗浄体に表れる変化量を検出する変化量検出ステップと、
前記変化量検出ステップで検出された前記変化量を周波数分析する周波数分析ステップと、
前記周波数分析ステップによって得られる周波数データと予め定める閾値とから洗浄装置の異常を検出する異常検出ステップと、
を備え、
前記センサーは、前記被洗浄体の外壁面に接するように取付けられ、又は前記被洗浄体の外壁面に近接した位置に取付けられていることを特徴とする洗浄装置の異常検出方法。
【請求項７】
回転しながら洗浄液を噴射する洗浄装置と、
前記洗浄装置の動作を制御する洗浄制御装置と、
請求項１から５のいずれか１項に記載の洗浄装置の異常検出装置と、
を備えることを特徴とする洗浄システム。
【請求項８】
製造工程と洗浄工程とを有する製造装置の品質管理システムであって、
製造装置と、
前記製造装置の運転を制御する製造制御装置と、
請求項７に記載の洗浄システムと、
を備え、
前記被洗浄体が、前記製造装置であり、
前記製造制御装置は、前記洗浄装置の異常検出装置が検出する洗浄装置の異常の有無に基づき製品の品質を管理することを特徴とする製造装置の品質管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンク、装置等の内部に回転しながら洗浄液を噴射する洗浄装置の異常検出装置及び異常検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タンク等の内部を洗浄する装置として、洗浄ノズルを回転させながらタンク等の内壁面に洗浄液あるいは洗浄水を噴射し洗浄する洗浄装置がある。洗浄ノズルには種々のものが開発されており、ランスパイプの軸心に直交する方向に自転しつつ、ランスパイプの軸周りに公転する３Ｄノズルが知られている。また洗浄ノズルの自転も高圧洗浄液の噴射反力によるもの、外部駆動手段によるものがある（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
回転式洗浄ノズルを備える洗浄装置の場合、洗浄ノズルの回転不具合は洗浄ムラ、洗浄不良等に直結するため洗浄ノズルが正常に回転しているか否かは非常に重要であり、これまでに洗浄ノズルの回転が正常か否かを検出する方法がいくつか提案されている。
【０００４】
例えば、洗浄対象容器の内壁面に圧力検知素子を設置し、圧力検知素子により洗浄液の接触による圧力変化を検知することで洗浄異常発生の有無を判定する方法がある（例えば特許文献２参照）。また回転式洗浄ノズルとは別に流体ジェット流を噴射する回転検知用ノズルを設け、回転検知用ノズルから噴射される流体ジェット流を洗浄ノズルの回転に同期して周期的に遮断／通過させ、回転検知用ノズルから噴射される流体の圧力を検出することで回転式洗浄ノズルの回転の正常、異常を検出する方法がある（例えば特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２７９９０８号公報
【特許文献２】特開平８−１９７０２７号公報
【特許文献３】特開平９−１７４００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２及び特許文献３に記載の異常検出方法のように、洗浄対象物の内部にセンサー、検出装置を設置する方法は、これを設置することによりデッドスペースが生じ洗浄不良を発生し、あるいはコンタミネーションを引き起こす恐れがあり好ましくない。また洗浄対象物の内部にセンサー、検出装置を設置する方法では、信号線、配管等を外部に取出す必要が生じ、シール対策が必要となる。
【０００７】
また既設の反応槽等の場合、スペース的にあるいは物理的に内部にセンサー、検出装置を設置することができない場合もある。センサー、検出装置を設置するために洗浄対象物を改造する必要が生じるような場合、特に洗浄対象物が第一種圧力容器等の場合には、これを改造することは法的な制約も受け容易ではない。
【０００８】
本発明の目的は、コンタミネーションの心配がなく、また既設の洗浄対象物に対してもこれを改造することなく容易に適用可能な洗浄装置の異常検出装置及び異常検出方法、さらに洗浄システム、製造装置の品質管理システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、回転しながら被洗浄体の内壁面に洗浄液を噴射する洗浄装置の異常検出装置であって、前記洗浄液が前記被洗浄体の内壁面に衝突することにより前記被洗浄体に表れる変化量を検出するセンサーと、前記センサーで検出された前記変化量を周波数分析する周波数分析部と、前記周波数分析によって得られる周波数データと予め定める閾値とから洗浄装置の異常を検出する異常検出部と、を備え、前記センサーは、前記被洗浄体の外壁面に接するように取付けられ、又は前記被洗浄体の外壁面に近接した位置に取付けられていることを特徴とする洗浄装置の異常検出装置である。
【００１０】
本発明の洗浄装置の異常検出装置において、前記変化量が振動であり、前記センサーが振動センサーであることを特徴とする。
【００１１】
また本発明の洗浄装置の異常検出装置において、前記洗浄装置は、ランスパイプと、前記ランスパイプに装着され、回転しながら被洗浄体の内壁面に洗浄液を噴射する洗浄ノズルと、を有し、前記洗浄ノズルは、前記ランスパイプの軸心周りに回転可能で、かつ前記ランスパイプの軸心の直交方向に回転可能なことを特徴とする。
【００１２】
また本発明の洗浄装置の異常検出装置は、前記ランスパイプ及び前記洗浄ノズルを備える洗浄装置において、１のランスパイプ及び当該ランスパイプに取付けられる洗浄ノズルを１系統としたとき、同一の被洗浄体に２系統以上の洗浄系統が設けられ、前記センサーは、洗浄系統と同数装着されていることを特徴とする。
【００１３】
また本発明の洗浄装置の異常検出装置において、前記異常検出部は、前記洗浄装置の動作を制御する洗浄制御装置から洗浄状態に関するデータを得て、洗浄状態が安定状態にあるか否か判断し、洗浄状態が安定状態にあるとき前記洗浄装置の異常の有無を判断することを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、回転しながら被洗浄体の内壁面に洗浄液を噴射する洗浄装置の異常検出方法であって、センサーを用い、前記洗浄液が前記被洗浄体の内壁面に衝突することにより前記被洗浄体に表れる変化量を検出する変化量検出ステップと、前記変化量検出ステップで検出された前記変化量を周波数分析する周波数分析ステップと、前記周波数分析ステップによって得られる周波数データと予め定める閾値とから洗浄装置の異常を検出する異常検出ステップと、を備え、前記センサーは、前記被洗浄体の外壁面に接するように取付けられ、又は前記被洗浄体の外壁面に近接した位置に取付けられていることを特徴とする洗浄装置の異常検出方法である。
【００１５】
また本発明は、回転しながら洗浄液を噴射する洗浄装置と、前記洗浄装置の動作を制御する洗浄制御装置と、前記異常検出装置と、を備えることを特徴とする洗浄システムである。
【００１６】
また本発明は、製造工程と洗浄工程とを有する製造装置の品質管理システムであって、製造装置と、前記製造装置の運転を制御する製造制御装置と、前記洗浄システムと、を備え、前記被洗浄体が、前記製造装置であり、前記製造制御装置は、前記洗浄装置の異常検出装置が検出する洗浄装置の異常の有無に基づき製品の品質を管理することを特徴とする製造装置の品質管理システムである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、コンタミネーションの心配がなく、また既設の洗浄対象物に対してもこれを改造することなく容易に適用可能な洗浄装置の異常検出装置及び異常検出方法、さらに洗浄システム、製造装置の品質管理システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態の洗浄装置の異常検出装置１１を備える洗浄システム１の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態の洗浄装置の異常検出装置１１のデータ処理装置２１の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の洗浄装置の異常検出要領を説明するための図であって、ノズル５４から噴射される洗浄液の距離と圧力との関係を示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態の洗浄装置の異常検出装置１１のデータ処理装置２１の異常検出手順を示すフロー図である。
【図５】本発明の第１実施形態の洗浄装置の異常検出装置１１の検出結果の一例を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態の洗浄装置の異常検出装置１２を備える洗浄システム２の構成を示す模式図である。
【図７】本発明の第３実施形態の製造装置の品質管理システム５の構成を示す模式図及び洗浄装置の異常と品質管理との関係を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、本発明の第１実施形態の洗浄装置の異常検出装置１１を備える洗浄システム１の構成を示す模式図、図２は、本発明の第１実施形態の洗浄装置の異常検出装置１１のデータ処理装置２１の構成を示すブロック図である。図３は、本発明の洗浄装置の異常検出要領を説明するための図であって、ノズル５４から噴射される洗浄液の距離と圧力との関係を示す図である。
【００２０】
図１に示す洗浄システム１は、被洗浄体である槽１０１に挿入され、回転しながら槽１０１の内壁面１０３に洗浄液を噴射し洗浄する洗浄装置５１と、洗浄装置５１の動作を制御する洗浄制御装置７１と、洗浄装置５１の異常を検出する異常検出装置１１、結果を表示するモニター４１を備える。本洗浄システム１では、洗浄制御装置７１、異常検出装置１１のデータ処理装置２１及びモニター４１が、自動洗浄装置制御盤１２１に組み込まれているが、データ処理装置２１あるいはデータ処理装置２１及びモニター４１は、自動洗浄装置制御盤１２１に組み込まれていなくてもよい。この点は、第２実施形態の洗浄システム２においても同じである。
【００２１】
図１では、洗浄対象物である被洗浄体としてジャケット無しの槽１０１を示すが、本洗浄システム１において、被洗浄体は特定の物に限定されるものではない。被洗浄体として重合釜、反応槽、撹拌槽、貯槽などの槽類、搭類、タンク、容器、食品製造装置などの装置類、配管類などが挙げられる。また被洗浄体である槽類において撹拌機、ジャケット、冷却用コイル等の有無も問われない。
【００２２】
洗浄装置５１は、回転式の洗浄ノズル５３と、洗浄ノズル５３を回転自在に支持するランスパイプ５５とを含み、ランスパイプ５５を通じて供給される高圧の洗浄液を洗浄ノズル５３を介して槽１０１の内壁面１０３に噴射する。洗浄装置５１は、槽１０１の上部に設けられた取付座１１１を介して取付けられ、ランスパイプ５５を上下動可能に構成されている。洗浄液は、特定の洗浄液に限定されるものではなく洗浄水であってもよい。
【００２３】
洗浄ノズル５３は、２本のノズル５４を有し、ランスパイプ５５の先端部に回転自在に取付けられている。この洗浄ノズル５３は、ランスパイプ５５を通じて供給される高圧の洗浄液をノズル５４から噴出する反力により、ランスパイプ５５の軸心に直交する方向に自転しつつ、ランスパイプ５５の軸周りに公転するいわゆる３Ｄノズルである。
【００２４】
ここでは高圧の洗浄液をノズル５４から噴射する反力により回転する洗浄装置５１を示すが、洗浄装置５１はこれに限定されるものではなく、洗浄ノズル５３が外部からの駆動により自転及び／又は公転するものであってもよい。またランスパイプ５５を備えず、上下動しない洗浄装置５１であってもよい。また槽１０１に対する取付け要領等も特に問われない。要すれば回転しながら洗浄対象物である被洗浄体に洗浄液を噴射する洗浄装置であればよい。
【００２５】
洗浄制御装置７１は、洗浄装置５１の動作を制御する装置であり、洗浄のタイミング、洗浄時間、ランスパイプ５５の上昇又は下降を制御する。
【００２６】
異常検出装置１１は、洗浄装置５１の異常を検出する装置であり、洗浄に伴う槽１０１の振動を検出する振動センサー１５と、振動センサー１５から送られる信号を処理、分析するデータ処理装置２１とを備え、洗浄装置５１の状態をモニター４１に表示する。
【００２７】
振動センサー１５は、洗浄装置５１から噴射される洗浄液が槽１０１の内壁面１０３に衝突することにより槽１０１に発生する振動を検出するセンサーであり、槽１０１の外壁面１０５に密着するように取付けられている。振動センサー１５は、加速度センサー、超音波センサーなど公知のセンサーを使用することができる。なお、振動センサー１５は、防爆仕様など使用環境に適したセンサーを使用する必要があることは当然である。
【００２８】
振動センサー１５は、槽１０１の振動を精度よく検出できるのであれば、槽１０１の外壁面１０５に直接密着させる方法以外に、取付座、治具等を介して外壁面１０５に取付けられていてもよい。このように振動センサー１５を槽１０１の外壁面１０５に取付けることでコンタミネーション及びシールの問題、さらには槽１０１の改造の問題を回避することができる。
【００２９】
振動センサー１５の槽１０１に対する取付け位置は、洗浄液が槽１０１の内壁面１０３に衝突することにより槽１０１に発生する振動を精度よく検出できる位置がよい。槽１０１の形状、槽１０１に接続する配管等により振動を精度よく検出できる位置も異なるが、振動の減衰等の点から一般的には洗浄ノズル５３との距離が近い位置がよいであろう。
【００３０】
データ処理装置２１は、入出力部２３、記憶部２５、周波数分析部２７、データ処理部２９を備え、振動センサー１５から送られる信号を処理、分析し、洗浄装置５１の正常／異常を判断し、これら結果をモニター４１に表示可能に送信する。
【００３１】
データ処理装置２１は、洗浄制御装置７１と接続し、洗浄制御装置７１から洗浄装置５１の洗浄スケジュール等を得て記憶部２５に保存する。記憶部２５には、洗浄スケジュール等に関するデータの他、振動センサー１５から送られる振動データ、周波数分析部２７が算出する周波数スペクトルデータ、さらにはキーボード、タッチパネル等の入出力部２３から入力される洗浄装置５１の正常／異常を判断するための設定値（閾値）等が保存される。
【００３２】
周波数分析部２７は、振動センサー１５が検出する振動データを高速フーリエ変換し、周波数スペクトルを算出する。データ処理部２９は、周波数分析部２７が算出する周波数データと洗浄装置５１の正常、異常を判断するための設定値（閾値）とから洗浄装置５１の正常、異常を判定し、あるいは洗浄装置５１の正常、異常を判定可能なデータをモニター４１に送信する。洗浄装置５１の正常／異常の判定要領については後述する。
【００３３】
以上からなるデータ処理装置２１は、コンピュータ、プログラマブルロジックコントローラを等を用いて実現される。振動データの分析、洗浄装置５１の正常／異常を判断する手順等は、予めプログラミング化され、記憶部２５に保存される。
【００３４】
次に洗浄装置５１の正常／異常の判定要領を説明する。
【００３５】
洗浄ノズル５３が、ノズル５４出口で一定の圧力Ｐ０でかつ一定の回転数ｎで回転しながら洗浄液を槽の内壁面１０３に噴射する場合、洗浄点Ａは、洗浄ノズル５３の回転に伴って移動する。洗浄点Ａが移動することによってノズル５４と洗浄点Ａとの距離Ｌは変化する（図１参照）。ノズル５４から噴射される洗浄液の圧力Ｐｍは、図３に例示されるようにノズル５４からの距離によって変化するため、洗浄点Ａでの洗浄液の圧力Ｐｍも変化することになる。つまり洗浄液の圧力Ｐｍは、洗浄ノズル５３の回転数ｎに依存して変化し、結果、槽１０１に加わる衝撃力も洗浄ノズル５３の回転数ｎに依存して変化することとなる。
【００３６】
洗浄液が槽の内壁面１０３に衝突することで発生する振動、つまり洗浄点Ａで発生した振動は、槽壁１０７を伝播し加速度センサー１５が設置された観測点Ｂに到達する。槽壁１０７を伝播する振動は、距離が長いほど減衰し易い。一方で洗浄点Ａと観測点Ｂとの距離は洗浄ノズル５３の回転に伴って変化するため、観測点Ｂで検出される振動の大きさは、洗浄ノズル５３の回転数ｎに依存して変化することとなる。つまり観測点Ｂでの振動の変化を観測することで、洗浄ノズル５３の回転数ｎを観測することができる。
【００３７】
次に洗浄装置５１の正常／異常の判定手順を説明する。図４は、本発明の第１実施形態の異常検出装置１１のデータ処理装置２１の異常検出手順を示すフロー図である。ここでは、槽が反応槽１０１で反応工程後、洗浄工程に移行するものとする。ここに示す洗浄装置５１の正常／異常の判定手順は代表例であり、これに限定されるものではない。なお、洗浄装置５１の正常／異常を判断するための設定値（閾値）は、予め設定されているものとする。
【００３８】
洗浄装置５１の正常／異常を判断するための設定値（閾値）は、入出力部２３を介して設定される。設定値には、誤差を考慮し正常周波数の下限値Ｆ１と上限値Ｆ２が入力される。また振動（信号）の大きさも下限値Ｓ１が設定される（図５参照）。設定値として用いる正常周波数の下限値Ｆ１、正常周波数の上限値Ｆ２、振動（信号）の大きさの下限値Ｓ１は、洗浄装置５１が正常に動作しているときの振動データから得られる周波数スペクトルに基づいて決定される。
【００３９】
データ処理装置２１は、洗浄制御装置７１からデータを得て反応槽１０１が洗浄工程であるか否か確認し（ステップＳ１）、洗浄工程であると判断すると、周波数分析部２７を介して振動センサー１５が検出する振動データから周波数スペクトルを算出し、記憶部２５に保存する（ステップＳ２）。
【００４０】
洗浄装置５１の正常／異常を判定するには、洗浄液が反応槽１０１の内壁面１０３に衝突することに起因する振動をできるだけ正確に検出することが望ましい。このためには洗浄装置５１が安定して動作しているときの振動データを使用するのがよい。データ処理部２９は、以下の手順に従い、記憶部２５に保存された周波数スペクトルデータのうち洗浄装置５１が安定して動作しているときのデータを読み出し、洗浄装置５１の正常／異常を判断する。
【００４１】
ランスパイプ５５を備え、ランスパイプ５５を上昇又は下降させることで洗浄ノズル５３の位置を変更する洗浄装置５１の場合、ランスパイプ５５が移動している最中は、洗浄状態が正常ではなく振動周期が不安定となる。またランスパイプ５５の移動が終了してもしばらくの間は、槽１０１の振動状態が安定しない。
【００４２】
そこでデータ処理部２９は、洗浄ノズル５３が移動中であり振動状態或いは検出信号が不安定となる区間を無判定区間、洗浄ノズル５３が移動状態から停止状態に変わった後一時的に振動状態或いは検出信号が安定しない区間を判定保留区間、判定保留区間後に現れる振動周期が安定した区間を判定区間に区分し、判定区間のデータを使用し、洗浄装置５１の正常／異常を判定し（ステップＳ３〜ステップＳ５）、結果をモニター４１に送信する。洗浄装置５１が無判定区間、判定保留区間、判定区間のいずれの区間であるかは、洗浄制御装置７１から得る洗浄スケジュール等に基づきデータ処理部２９が判断する。これによりランスパイプ５５を備える洗浄装置５１であっても精度よく正常／異常を判定することができる。
【００４３】
図５に結果の一例を示す。図５（ａ）〜（ｃ）は、モニター４１に示される監視画面の一例であり、振動データを高速フーリエ変換し得られた周波数スペクトルと警報設定範囲が表示される。図５（ａ）〜（ｃ）の横軸は周波数、縦軸は信号（スペクトル）の大きさを表し、警報設定範囲は、入出力部２３を介して設定された設定値（閾値）に基づくものである。
【００４４】
図５（ａ）の監視画面では、正常周波数の下限値Ｆ１と上限値Ｆ２との間にピーク周波数（図中Ｉ部）があり、この周波数の信号の強さは、下限値Ｓ１を上回っている。この結果から、洗浄ノズル５３が正常に回転し、洗浄液が正常に噴射されていることが分かる。
【００４５】
図５（ｂ）の監視画面では、正常周波数の下限値Ｆ１よりも小さいピーク周波数（図中ＩＩ部）が表れ、逆に正常周波数の下限値Ｆ１と上限値Ｆ２との間には、信号の強さの下限値Ｓ１を上回る信号はなく、洗浄ノズル５３が正常でないことが分かる。ピーク周波数が正常周波数の下限値Ｆ１よりも小さい位置に表れていることから洗浄ノズル５３の回転数不足であることが分かる。
【００４６】
本洗浄ノズル５３のように高圧の洗浄液をノズル５４から噴出する反力により自転する洗浄ノズル５３の場合、回転数不足の原因としては、ノズル５４の閉塞、軸受・歯車など回転機構部の不具合、供給される洗浄液の供給量又は圧力不足、振動センサー１５の固定不具合等が推測される。逆に、ピーク周波数が正常周波数の上限値Ｆ２を上回る場合には、洗浄ノズル５３の回転が正常時を上回っており、ブレーキシューの摩耗、振動センサー１５の固定不具合等が推測される。
【００４７】
図５（ｃ）の監視画面では、監視範囲内全てにおいて信号の強さの下限値Ｓ１を上回る信号はなく、洗浄に伴う振動が発生していないこととなる。このことから洗浄ノズル５３が回転せず停止していることが推測される。
【００４８】
本実施形態に示す洗浄ノズル５３は、高圧の洗浄液をノズル５４から噴出する反力により自転する洗浄ノズルであるため、ノズルが閉塞気味となると周波数及び信号の強さとも小さくなる。洗浄ノズル５３が外部からの駆動により回転する場合、ノズル５４が閉塞気味となっても回転数は正常で洗浄液の噴射力が低下する。このような場合には、周波数の大きさは正常値の範囲内で、信号の大きさのみが小さくなる。
【００４９】
本実施形態では周波数分析部２７において、振動センサー１５が検出する振動データを高速フーリエ変換し、周波数スペクトルを求めているが、振動センサー１５が検出する振動データをフィルターに通しノイズを除去し、その後に周波数スペクトルを算出してもよい。ノイズの除去には公知の方法を使用することができる。
【００５０】
図６は、本発明の第２実施形態の洗浄装置の異常検出装置１２を備える洗浄システム２の構成図である。図１〜図５に示す本発明の第１実施形態の洗浄装置の異常検出装置１１を備える洗浄システム１と同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５１】
本発明の第２実施形態の洗浄装置の異常検出装置１２の構成と第１実施形態の洗浄装置の異常検出装置１１の構成とは基本的に同一であり、洗浄システム２の構成と洗浄システム１の構成も基本的に同じであるが、第２実施形態の異常検出装置１２は、１つの槽１０１に２つ（２系統）の洗浄装置５１（５１ａ、５１ｂ）を備える洗浄装置を対象とするため、振動センサ１５ａ、１５ｂが２つ取付けられている点で異なる。
【００５２】
槽１０１には、２本のランスパイプ５５（５５ａ、５５ｂ）と各ランスパイプ５５の先端に取付けられた洗浄ノズル５３（５３ａ、５３ｂ）とで構成されるａ系統及びｂ系統からなる２系統の洗浄装置５１ａ、５１ｂが取付けられている。各系統の洗浄装置５１の構成は、第１実施形態の洗浄装置５１と同じである。２系統からなる洗浄装置５１は、洗浄制御装置７１がａ系統及びｂ系統を交互に運転するように制御する。
【００５３】
１つの槽１０１に２系統の洗浄装置５１を備えていてもａ系統及びｂ系統の洗浄装置５１から同時に洗浄液が噴射されないため、洗浄液が槽１０１の内壁面１０３に衝突することで発生する振動は、１つの洗浄装置５１を備える第１実施形態と同じである。このため第１実施形態と同様に１つの振動センサー１５で振動を検出することも可能であるが、１つの槽１０１に２系統の洗浄装置５１ａ、５１ｂを設ける場合、配置上いずれのランスパイプ５５ａ、５５ｂも槽１０１の中心から偏心した位置に設置され、１つの振動センサー１５では各系統の洗浄ノズル５３ａ、５３ｂとの距離が遠くなる。
【００５４】
本実施形態ではａ系統用及びｂ系統用の振動センサー１５ａ、１５ｂを各系統の洗浄ノズル５３ａ、５３ｂから近い位置とすべく、各系統のランスパイプ５５ａ、５５ｂの取付座１１１ａ、１１１ｂの近傍に取付けている。振動センサー１５ａ、１５ｂと洗浄ノズル５３ａ、５３ｂとの距離を短くすることで洗浄装置５１の正常／異常の判定精度が向上する。
【００５５】
データ処理装置２１は、２系統の洗浄装置５１のうちいずれの系統が動作しているかを洗浄制御装置７１から得て、動作している方の系統に近い振動センサー１５ａ、１５ｂのデータを使用し、第１実施形態と同様の手順、要領で洗浄装置５１ａ、５１ｂの正常／異常を判定する。
【００５６】
第１及び第２実施形態に示すように本発明の洗浄装置の異常検出装置は、等速円運動する回転式の洗浄ノズルから噴射される洗浄液が被洗浄体の内壁面に衝突することで発生する振動を振動センサーで検出し、これを周波数分析し、洗浄装置の正常／異常を判定するため構成が簡単で安価であり、既設の反応槽等に対しても容易に適用することができる。
【００５７】
また本発明の洗浄装置の異常検出装置は、振動センサーを被洗浄体の外壁面、又は外壁面近傍に取付けるためコンタミネーション及びシールの問題、さらには被洗浄体の改造の問題を回避することができる。さらに本洗浄装置の異常検出装置は、洗浄装置が回転式であればよく、被洗浄体も槽以外に装置、配管等に使用可能なため幅広く適用することができる。
【００５８】
第２実施形態の洗浄装置の異常検出装置では、１の槽に２つの洗浄系統を備える例を示したが、１の槽に設けられる洗浄系統は３以上であってもよく、その場合には、洗浄系統と同数の振動センサーを、各系統の洗浄装置に近い槽の外壁面又は外壁面近傍に取付けるのがよい。
【００５９】
図７は、本発明の第３実施形態の製造装置の品質管理システム５の構成を示す模式図及び洗浄装置の異常と品質管理との関係を説明するための図である。図１〜図５に示す本発明の第１実施形態の洗浄装置の異常検出装置１１を備える洗浄システム１と同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。本品質管理システム５では、異常検出装置１１のデータ処理装置２１が、製造制御装置１５３等と同じ制御盤に組み込まれているが、データ処理装置２１と製造制御装置１５３とが同じ制御盤に組み込まれていなくてもよい。
【００６０】
第１実施形態に示す洗浄装置の異常検出装置１１は、振動データから算出した周波数スペクトルを基に、周波数及びそのスペクトルの大きさから洗浄装置５１の正常／異常を判定する。このとき周波数及びそのスペクトルの大きさから洗浄装置５１の異常原因が推測されることは既に説明の通りである。第３実施形態の製造装置の品質管理システム５は、洗浄装置の異常検出により製品の品質管理を行うものである。
【００６１】
品質管理システム５は、製品を製造する製造装置１５１と、製造装置１５１の運転を制御する製造制御装置１５３と、製造装置１５１に取付けられた洗浄装置５１と、洗浄装置５１の動作を制御する洗浄制御装置７１と、洗浄装置５１の異常を検出する異常検出装置１１とを備える。
【００６２】
製造制御装置１５３は、製造装置１５１の他、洗浄制御装置７１及びデータ処理装置２１ともデータを送受信可能に接続し、洗浄、異常検出も含めた製造装置全体の運転を制御・管理する。さらに製造制御装置１５３は、下記要領で洗浄不足、洗浄装置５１の異常発生時期を予測する。これらにより製品の品質の管理・維持及び安定供給が可能となる。
【００６３】
異常検出装置１１から得られる周波数のスペクトル値が、洗浄装置５１の正常動作時の下限スペクトル値Ｓ１を下回ると、洗浄圧力不足あるいは洗浄液の供給不足が推測される。また周波数が洗浄装置５１の正常動作時の周波数の下限値Ｆ１を下回ると、洗浄装置５１の回転不足が推測される（図７（ｂ）参照）。これらの状況は、いずれも洗浄不足を招き、結果、製品の品質低下につながる恐れがある。
【００６４】
異常検出装置１１から得られる周波数のスペクトル値が、洗浄装置５１の正常動作時の範囲であっても、周波数の大きさ及び／又はスペクトル値が経時的に見て下限値に近づく傾向を示す場合には、今後、洗浄不足を招く恐れがある。つまり振動の周波数スペクトルの経時変化から洗浄装置５１の異常発生時期が予測可能となる。これによりトラブル発生前に対策を講じることも可能となる。
【００６５】
以上、第１〜第３実施形態を用いて本発明の洗浄装置の異常検出装置及び異常検出方法、洗浄システム、さらには製造装置の品質管理システムについて説明したが、本発明の洗浄装置の異常検出装置及び異常検出方法、洗浄システム、品質管理システムは、上記実施形態に限定されるものではなく、要旨を変更しない範囲で変形して使用することができる。
【００６６】
上記実施形態では、回転式の洗浄装置の回転と洗浄液が被洗浄体の内壁面に衝突することで発生する振動との相関関係を利用して、被洗浄体の振動を検出、分析することで回転式の洗浄装置の異常を検出するが、振動に代えて、洗浄液が被洗浄体の内壁面に衝突することにより被洗浄体に表れる変化量を利用して回転式の洗浄装置の異常を検出してもよい。
【００６７】
具体的には、前記変化量として、洗浄液が被洗浄体の内壁面に衝突することにより起こる被洗浄体の外壁面の位置の変化量を使用する。センサーにはレーザー変位計を使用し、以降、振動の場合と同じ要領で回転式の洗浄装置の異常を検出することができる。この他、洗浄液が被洗浄体の内壁面に衝突することにより発生する音を、マイク等の音響センサーで検出し、回転式の洗浄装置の異常を検出してもよい。
【００６８】
これらで使用するセンサーは、いずれも非接触タイプのセンサーであるので被洗浄体への設置が容易となる。また振動センサーと同様に、センサーは被洗浄体の外に配置されるのでコンタミネーション及びシールの問題、さらには被洗浄対象物の改造の問題を回避することができる。
【００６９】
以上のとおり、図面を参照しながら好適な実施形態を説明したが、当業者であれば、本明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更及び修正を容易に想定するであろう。従って、そのような変更及び修正は、請求の範囲から定まる発明の範囲内のものと解釈される。
【符号の説明】
【００７０】
１，２  洗浄システム
５  品質管理システム
１１，１２  洗浄装置の異常検出装置
１５，１５ａ，１５ｂ  振動センサー
２１  データ処理装置
２３  入出力部
２５  記憶部
２７  周波数分析部
２９  データ処理部
４１  モニター
５１，５１ａ，５１ｂ  洗浄装置
５３，５３ａ，５３ｂ  洗浄ノズル
５４，５４ａ，５４ｂ  ノズル
５５，５５ａ，５５ｂ  ランスパイプ
７１  洗浄制御装置
１０１  槽，反応槽
１０３  内壁面
１０５  外壁面
１５１  製造装置
１５３  製造制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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