(57)【要約】【課題】給電や検出結果の出力を簡便に行うことができ、低コストで装置の動作状態を検出することが可能なセンサを提供する。【解決手段】センサ１は、動作に伴ってエアーを排出する装置２のエアー排出口３に装着され、エアー排出口３から排出されたエアーを取り込むエアー取込部１０と、一端がエアー取込部１０に連結され、一端から他端に向かってエアー取込部１０に取り込まれたエアーが流通する流通路２０と、流通路２０の他端に連結され、他端におけるエアーの圧力の変化を検出するエレクトレットコンデンサマイクロフォン３０と、エレクトレットコンデンサマイクロフォン３０を収容し、エレクトレットコンデンサマイクロフォン３０に給電する給電端子４１及びエレクトレットコンデンサマイクロフォン３０の検出結果を出力する出力端子４２を有するプラグ４０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動作に伴ってエアーを排出する装置のエアー排出口に装着され、前記エアー排出口から排出されたエアーを取り込むエアー取込部と、
一端が前記エアー取込部に連結され、前記一端から他端に向かって前記エアー取込部に取り込まれた前記エアーが流通する流通路と、
前記流通路の他端に連結され、前記他端における前記エアーの圧力の変化を検出するエレクトレットコンデンサマイクロフォンと、
前記エレクトレットコンデンサマイクロフォンを収容し、前記エレクトレットコンデンサマイクロフォンに給電する給電端子及び前記エレクトレットコンデンサマイクロフォンの検出結果を出力する出力端子を有するプラグと、
を備えるセンサ。
【請求項２】
前記流通路は、シリコン製チューブである請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
前記エレクトレットコンデンサマイクロフォンの検出結果と予め設定された閾値とを比較して、前記装置が動作中であるか否かを判定する判定部を更に備える請求項１又は２に記載のセンサ。
【請求項４】
前記判定部の判定結果を周囲に明示する明示部を更に備える請求項３に記載のセンサ。
【請求項５】
前記プラグは、通信機能を有する携帯端末のジャックと嵌合可能に構成される請求項１から４のいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載のセンサと、
前記センサにより検出された前記装置の動作状態を示す動作状態情報が伝達される携帯端末と、
を備えた動作状態監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動作に伴ってエアーを排出する装置の動作状態を検出するセンサ、及び当該センサを用いて動作中にエアーを排出する装置の動作状態を監視する動作状態監視システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
物の作製時や製造時に用いられる工作装置や製造装置（以下「装置」とする）が設けられる設備にあっては、当該装置の運転が自動化されているため、設備内の作業者が少ないケースがある。係る場合、装置の動作状態（運転状況）を監視するために監視用ユニットを別途設けることが考えられるが、上記装置の大型化や、コストアップの要因となってしまう。このような装置の運転状況の監視に利用可能な技術として、例えば特許文献１及び２に記載のものがある。
【０００３】
特許文献１には、例えば燃料ガスの計量や、半導体製造プロセスに使用される気体の流量計測用の気体流量計の性能評価を行う気体流量計の流量計測性能評価装置が記載されている。当該流量計測性能評価装置は、性能評価の対象となる検定対象流量計素子の圧力取出口にコンデンサマイクロフォンを取り付け、このコンデンサマイクロフォンにより検定対象流量計素子内の静圧変化を検知し、検知結果として得られた電気信号に基づき検定対象流量計素子の評価を行っている。
【０００４】
特許文献２には、圧力変化を安定して計測することを目的とした圧力センサが記載されている。この圧力センサは、受圧部と当該受圧部と結合された感圧素子とを有している。受圧部は可撓性のパイプチューブを用いて構成され、先端部が閉じられている。感圧素子はエレクトレットコンデンサマイクロフォンを用いて構成され、パイプチューブの内圧の変化を検出する。パイプチューブに外面から圧力が加えられるとエレクトレットコンデンサマイクロフォンの振動板と背電極とで形成される静電容量が変化し、この静電容量の変化は電気信号としてリード線から外部に出力される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−３３３０４号公報
【特許文献２】特開２００２−１３１１４７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１に記載の流量計測性能評価装置は、検定対象流量計素子内の静圧変化を検知するためにコンデンサマイクロフォンを利用している。このようなコンデンサマイクロフォンを上記装置の流量計に取り付けて装置の運転状況の監視を行うことが考えられる。しかしながら、特許文献１に記載の流量計測性能評価装置は、コンデンサマイクロフォンを取り付けるにあたって、流量計に専用の圧力取出口が必要となる。このため、装置に用いられる流量計が圧力取出口を備えていない場合には、圧力取出口を有する流量計に変更しなければならず、コストアップの要因となる。また、流量計を備えていない装置の運転状況の監視を行うことはできない。
【０００７】
また、特許文献２に記載の圧力センサでは、エレクトレットコンデンサマイクロフォンは素子ケーシングに収容されており、検出結果はリード線で外部に出力される。このため、エレクトレットコンデンサマイクロフォンへの給電や検出結果の出力を簡便に行うことができない。
【０００８】
そこで、流量計の有無に拘らず、給電や検出結果の出力を簡便に行うことができ、低コストで装置の動作状態を検出することが可能なセンサ、及びこのようなセンサを用いた装置の動作状態を監視する動作状態監視システムが求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るセンサの特徴構成は、動作に伴ってエアーを排出する装置のエアー排出口に装着され、前記エアー排出口から排出されたエアーを取り込むエアー取込部と、一端が前記エアー取込部に連結され、前記一端から他端に向かって前記エアー取込部に取り込まれた前記エアーが流通する流通路と、前記流通路の他端に連結され、前記他端における前記エアーの圧力の変化を検出するエレクトレットコンデンサマイクロフォンと、前記エレクトレットコンデンサマイクロフォンを収容し、前記エレクトレットコンデンサマイクロフォンに給電する給電端子及び前記エレクトレットコンデンサマイクロフォンの検出結果を出力する出力端子を有するプラグと、を備えている点にある。
【００１０】
このような特徴構成とすれば、エレクトレットコンデンサマイクロフォンを圧力センサとして用い、流通路の他端におけるエアーの圧力の変化を検出することが可能となる。したがって、装置の動作状態を低コストで容易に検出することが可能となる。また、汎用性の高いプラグを用いて給電端子や出力端子が形成されているので、センサへの給電やセンサの検出結果の出力を簡便に行うことが可能となる。
【００１１】
また、前記流通路は、シリコン製チューブであると好適である。
【００１２】
シリコンは、耐環境性に優れた素材である。このため、このような構成とすれば、装置がセンサにとって厳しい環境で使用されている場合であっても、装置から離間した位置までシリコン製チューブを引き回すことにより、流通路の他端におけるエアーの圧力の変化の検出を安定して行うことが可能となる。また、配置上の自由度を向上することもできる。
【００１３】
また、前記エレクトレットコンデンサマイクロフォンの検出結果と予め設定された閾値とを比較して、前記装置が動作中であるか否かを判定する判定部を更に備えると好適である。
【００１４】
このような構成とすれば、装置が動作中であるか否かを容易に判定することができる。
【００１５】
また、前記判定部の判定結果を周囲に明示する明示部を更に備えると好適である。
【００１６】
このような構成とすれば、判定部の判定結果を容易に外部に伝達することが可能となる。
【００１７】
また、前記プラグは、通信機能を有する携帯端末のジャックと嵌合可能に構成されると好適である。
【００１８】
このような構成とすれば、携帯端末を介して、給電を行ったり検出結果を通信により伝達したりすることが可能となる。したがって、センサの利便性を向上することができる。また、携帯端末に検出結果を順次記憶しておくことで、所定時間に亘る装置の動作状態（稼働状況）をモニタリングすることが可能となる。
【００１９】
また、本発明に係る動作状態監視システムの特徴構成は、前記センサと、前記センサにより検出された前記装置の動作状態を示す動作状態情報が伝達される携帯端末と、を備えている点にある。
【００２０】
このような特徴構成とすれば、装置の稼働状況をモニタリングすることができる。また、通信モジュールと組み合わせることで、携帯端末から離間した位置においても、容易に装置の稼働状況を把握することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】センサの構成を模式的に示す図である。
【図２】検出部の検出結果の一例を示す図である。
【図３】判定部の構成を示す図である。
【図４】判定部の他の構成を示す図である。
【図５】判定部の他の構成を示す図である。
【図６】動作状態監視システムの構成を示す図である。
【図７】その他の実施形態に係る動作状態監視システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
１．センサ
本発明に係るセンサは、動作に伴ってエアーを排出する装置の動作状態をモニタリングできるように構成されている。以下、本実施形態のセンサ１について説明する。
【００２３】
図１は、本実施形態に係るセンサ１の構成を模式的に示した図である。図１に示されるように、本実施形態のセンサ１は、エアー取込部１０、流通路２０、エレクトレットコンデンサマイクロフォン３０、フォーンプラグ（「プラグ」の一例）４０、判定部５０を備えて構成される。
【００２４】
エアー取込部１０は、動作に伴ってエアーを排出する装置２のエアー排出口３に装着され、エアー排出口３から排出されたエアーを取り込む。物の作製時や製造時に用いられる工作機械や製造機械の中には、当該工作機械や製造機械の運転中に圧縮空気を生成するコンプレッサや、当該工作機械や製造機械を冷却する冷却器を備えているものがある。このようなコンプレッサや冷却器を備えた工作機械や製造機械は、動作に伴ってエアーを排出する。本実施形態では、「動作を伴ってエアーを排出する装置２」とは、このような工作機械や製造機械が相当する。
【００２５】
装置２には、上記エアーを排出するエアー排出口３が設けられている。エアー取込部１０は、当該エアー排出口３から排出されるエアーを取り込むことができるように、エアー排出口３に装着される。なお、装置２によっては、エアーの排出時に周囲に発する音の大きさを低減するためにエアー排出口３にサイレンサーが設けられていることがある。この場合には、サイレンサーの排出口にエアー取込部１０を装着すると良い。
【００２６】
流通路２０は、一端がエアー取込部１０に連結され、一端から他端に向かってエアー取込部１０に取り込まれたエアーが流通する。「一端がエアー取込部１０に連結され」とは、エアー取込部１０から取り込まれたエアーが流通路２０に導入されるように、流通路２０の一端がエアー取込部１０に取り付けられている状態をいう。ここで、本実施形態では、流通路２０はシリコン製チューブを用いて構成される。このようなチューブ状の流通路２０の一端には、装置２の動作に伴って順次、エアーが導入される。このため、エアー取込部１０から流通路２０の一端に導入されたエアーは、流通路２０の他端に向かって流通する。
【００２７】
エレクトレットコンデンサマイクロフォン３０は、流通路２０の他端に連結され、他端におけるエアーの圧力の変化を検出する。エレクトレットコンデンサマイクロフォン３０は、振動板と背極板とを互いに対向するように配置してコンデンサを形成し、振動板の動きに応じた振動板と背極板との間の静電容量の変化によって、振動板の動きを電気信号に変換するものである。このようなエレクトレットコンデンサマイクロフォン３０は公知であるので、詳細な説明は省略する。
【００２８】
「流通路２０の他端に連結され」とは、流通路２０の一端から他端に向かって流通してきたエアーがエレクトレットコンデンサマイクロフォン３０の振動板にあたるように、エレクトレットコンデンサマイクロフォン３０が流通路２０の他端に取り付けられている状態をいう。装置２の動作に伴ってエアーが排出され、流通路２０にエアーが導入される。これにより、流通路２０内の圧力が変化する。エレクトレットコンデンサマイクロフォン３０は、このような流通路２０内の圧力の変化を、流通路２０の他端において検出し、電気信号として出力する。このようなエレクトレットコンデンサマイクロフォン３０の検出結果の一例が図２に示される。図２の例では、装置２のエアーの排出サイクルの１周期分がＴで示され、装置２のエアーの排出が周期的に行われていることが理解される。
【００２９】
判定部５０は、エレクトレットコンデンサマイクロフォン３０の検出結果と予め設定された閾値とを比較して、装置２が動作中であるか否かを判定する。エレクトレットコンデンサマイクロフォン３０の検出結果とは、上述したエレクトレットコンデンサマイクロフォン３０が出力する電気信号である。判定部５０には、装置２が動作中であるか否かの判定基準となる予め設定された閾値が記憶されており、エレクトレットコンデンサマイクロフォン３０の検出結果が判定部５０に伝達されると、当該検出結果と閾値とを比較する。判定部５０は、検出結果（電気信号の振幅値）が閾値以上である場合は装置２が動作中であると判定し、検出結果（電気信号の振幅値）が閾値未満である場合は装置２が動作中でないと判定する。もちろん、判定部５０は、検出結果（電気信号の振幅値）が閾値以下である場合は装置２が動作中であると判定し、検出結果（電気信号の振幅値）が閾値より大きい場合は装置２が動作中でないと判定するように構成することも可能である。
【００３０】
図３には、電子部品を用いて判定部５０を構成した場合の回路構成の一例が示される。図３の例では、エレクトレットコンデンサマイクロフォン３０の振幅に応じてトランジスタが駆動するように構成され、トランジスタがオフ動作時に出力端子からハイ信号を出力する。
【００３１】
図３のトランジスタを用いた回路構成に代えて、図４のようにリセットＩＣを用いて構成することも可能である。この場合には、上述した閾値は、リセットＩＣの検出電圧にあたり、検出結果が検出電圧以上となった場合に出力端子からハイ信号を出力する。
【００３２】
更には、図３のトランジスタを用いた回路構成に代えて、図５のようにオペアンプ及びコンパレータを用いて構成することも可能である。この場合でも、図３の例と同様に、エレクトレットコンデンサマイクロフォン３０の振幅に応じて出力端子からハイ信号を出力することが可能である。なお、図５の例では、閾値はＶ２及びＶ３で設定可能であるが、Ｖ１＞Ｖ３＞Ｖ２とすると好適である。
【００３３】
図示はしないが、判定部５０の判定結果を周囲に明示する明示部を更に備えるように構成することも可能である。具体的には、図３−図５の出力端子に対して、ＬＥＤ、ブザー、無線モジュールの少なくともいずれか１つを接続すると良い。この場合には、判定部５０の判定結果を外部に明示（報知）することが可能となる。
【００３４】
図１に戻り、フォーンプラグ４０は、エレクトレットコンデンサマイクロフォン３０及び判定部５０を収容し、エレクトレットコンデンサマイクロフォン３０に給電する給電端子４１及びエレクトレットコンデンサマイクロフォン３０の検出結果を出力する出力端子４２を有する。フォーンプラグ４０とは、所謂ヘッドフォンやイヤフォン等のように筐体から３極端子や４極端子を突出するように形成されたプラグである。本実施形態では、上述したように判定部５０を備えることからフォーンプラグ４０内にエレクトレットコンデンサマイクロフォン３０と共に、判定部５０も収容される。なお、判定部５０はフォーンプラグ４０内に収容しないで構成することも可能である。
【００３５】
上述したように、フォーンプラグ４０は３極端子あるいは４極端子（図１の例では３極端子）を備えているが、これらの端子のうちの２つは、エレクトレットコンデンサマイクロフォン３０に給電する給電端子４１（接地端子を含む）として利用され、残りの端子のうちの１つはエレクトレットコンデンサマイクロフォン３０の検出結果としての判定部５０の判定結果を出力する出力端子４２として利用される。
【００３６】
以上のようにセンサ１を構成し、動作に伴ってエアーを排出する装置２に装着することにより、装置２の稼働状況をモニタリングすることが可能となる。
【００３７】
２．動作状態監視システム
次に、本発明に係る動作状態監視システムについて説明する。動作状態監視システムは、上述したセンサ１を用いて構成される。以下、本実施形態の動作状態監視システム１００について説明する。
【００３８】
図６は、本実施形態に係る動作状態監視システム１００の構成を模式的に示した図である。図６に示されるように、本実施形態の動作状態監視システム１００は、センサ１と、携帯端末２００とを備えて構成される。
【００３９】
動作状態監視システム１００では、センサ１は上述したものが用いられる。携帯端末２００は、センサ１により検出された装置２の動作状態を示す動作状態情報が伝達される。センサ１により検出された装置２の動作状態を示す動作状態情報とは、判定部５０の判定結果に相当する。ここで、センサ１はフォーンプラグ４０を備え、フォーンプラグ４０が有する出力端子４２を介して判定部５０の判定結果が出力される。そこで、フォーンプラグ４０は、携帯端末２００のフォーンジャック２０５（「ジャック」の一例）と嵌合可能に構成すると好適である。これにより、センサ１と携帯端末２００とを簡便に接続することが可能となる。この場合、エレクトレットコンデンサマイクロフォン３０への給電は、フォーンプラグ４０の給電端子４１を介して携帯端末２００から行うと良い。また、例えば図６に示すように、携帯端末２００の表示画面２０１にエレクトレットコンデンサマイクロフォン３０の出力結果２０２や、信号レベル２０３を表示すると好適である。これにより、携帯端末２００の表示画面２０１を確認することにより、装置２の動作状態をモニタリングすることが可能となる。
【００４０】
例えば、携帯端末２００は通信機能を有するように構成することも可能である。これにより、センサ１の検出結果を、携帯端末２００を介して他の装置に伝達することが可能となる。
【００４１】
３．その他の実施形態
上記実施形態では、流通路２０は、シリコン製チューブであるとして説明したが、シリコン製チューブ以外の材料を用いて流通路２０を構成することも可能である。
【００４２】
上記実施形態では、判定部５０がフォーンプラグ４０に収容されているとして説明したが、判定部５０はフォーンプラグ４０に収容されないように構成することも可能である。この場合には、例えばセンサ１はエレクトレットコンデンサマイクロフォン３０の出力結果を出力するように構成し、当該出力結果が伝達された携帯端末２００に設けられた判定部５０が判定するように構成することが可能である。
【００４３】
上記実施形態では、フォーンプラグ４０は、通信機能を有する携帯端末２００のフォーンジャック２０５と嵌合可能に構成されるとして説明したが、携帯端末２００は通信機能を有さなくても良い。この場合には、携帯端末２００の表示画面２０１をユーザが確認することで装置２の動作状態をモニタリングすることが可能である。
【００４４】
上記実施形態では、プラグとしてフォーンプラグ４０を例に挙げ、ジャックとしてフォーンジャック２０５を例に挙げて説明したが、プラグ及びジャックは他のコネクタ（例えばＵＳＢ Ｔｙｐｅ−Ｃ（登録商標）規格のコネクタ）を用いて構成することも可能である。
【００４５】
上記実施形態では、フォーンプラグ４０は３極端子あるいは４極端子（図１の例では３極端子）を備えているとして説明したが、フォーンプラグ４０は、例えば出力端子４２及び給電端子４１を有する端子部分と、エレクトレットコンデンサマイクロフォン３０及び判定部５０を内包するボディ部分との間に延長用のケーブルを設けても良い。
【００４６】
上記実施形態における動作状態監視システム１００では、センサ１が携帯端末２００と接続されるとして説明したが、携帯端末２００としてスマートフォン３００を用いることも可能である。この場合には、図７に示されるように、フォーンプラグ４０が有する接続端子の極数は４極とすると良く、具体的には信号端子４３を追加すると良い。また、このような構成にあっては、センサ１をスマートフォン３００に接続することでイヤホンマイクと同様の処理が行われるので、圧力変化の出力をオーディオの出力と認識し、その波形をスマートフォン３００で読み取ったり、例えばスマートフォン３００にインストールされているアプリケーションを用いて閾値を設定して判断することが可能となる。係る場合、スマートフォン３００が判定部５０を有し、スマートフォン３００側で判定を行うことが可能となるため、フォーンプラグ４０内の判定部５０は不要となる。その後、出力結果に応じてカメラを起動したり、所定の通知を行う等して、スマートフォン３００の特徴を活かした対応が可能となる。なお、４極の接続端子の並び順は、図７の例に限定されず、適宜変更することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、動作に伴ってエアーを排出する装置の動作状態を検出するセンサ、及び当該センサを用いて動作中にエアーを排出する装置の動作状態を監視する動作状態監視システムに用いることが可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１：センサ
２：装置
３：エアー排出口
１０：エアー取込部
２０：流通路
３０：エレクトレットコンデンサマイクロフォン
４０：フォーンプラグ（プラグ）
４１：給電端子
４２：出力端子
５０：判定部
１００：動作状態監視システム
２００：携帯端末
２０５：フォーンジャック（ジャック）
【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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