(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロフォンと、
前記マイクロフォンを収容するケースと、
前記ケースに設けられて、回転軸及び前記回転軸を支持する軸受を具備する回転機械の前記軸受または前記軸受の振動が伝播して振動する部材に密着可能に形成される密着部と、
前記密着部の前記軸受または前記部材に密着する面から前記密着部を貫通して前記ケース内まで延びる、一軸を中心とする孔部と、
前記ケースに収容されて、一方の主面が前記一軸方向で前記孔部に対向する基板と、
を具備し、
前記マイクロフォンは、空気の振動を受けて変位する振動部を具備し、
前記振動部は、前記一軸上に配置され、
前記マイクロフォンは、チップに構成され、前記基板の他方の主面の前記振動部が前記一軸上に配置される位置に、前記振動部を前記一方の主面側に向けた姿勢で実装され、
前記基板は、前記一軸を中心とする貫通孔が形成され、前記マイクロフォンの検出結果を増幅する増幅回路が設けられ、信号線が接続され、前記マイクロフォンの検出結果に応じた信号を、前記信号線を介して出力し、
前記密着部が前記軸受または前記部材に密着された状態で、前記軸受または前記部材のうち前記密着部が密着された一方から前記振動部までの距離が、前記マイクロフォンの最高応答周波数の半波長以下である、
軸受異常検出装置。
【請求項２】
前記面は、前記一軸が前記回転軸の軸方向に直交する姿勢で前記軸受または前記部材に密着され、または、前記一軸が前記回転軸の軸方向に平行な姿勢で前記軸受または前記部材に密着される、
請求項１に記載の軸受異常検出装置。
【請求項３】
前記ケースは、取付金具により前記軸受側に固定される、
請求項１に記載の軸受異常検出装置。
【請求項４】
前記孔部は、前記振動部側に向かって縮径する形状に形成される、
請求項１に記載の軸受異常検出装置。
【請求項５】
前記貫通孔は、前記振動部に向かって漸次縮径する、請求項１に記載の軸受異常検出装置。
【請求項６】
異常の判断に用いる初期データ、運転データ、及び閾値を記憶する記憶部と、
前記軸受が正常である運転初期に、前記マイクロフォンの検出結果から得られた前記初期データと、前記初期データが記憶されたのち、前記回転機械の駆動毎に前記マイクロフォンの検出結果から得られる前記運転データとを比較し、前記運転データが前記初期データより前記閾値以上大きいと、前記軸受に異常があると判断する制御部と、
を備える請求項１に記載の軸受異常検出装置。
【請求項７】
前記回転機械は、ポンプ及びモータを備えるポンプ装置を複数備える給水装置の前記ポンプまたは前記モータであり、
前記制御部は、前記複数のポンプ装置のいずれか１台のみが駆動する単独運転時に、異常の判断を行う、請求項６に記載の軸受異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受の異常を検出する軸受異常検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従前から、ビル等の給水先に給水する給水装置として、ポンプと、ポンプを駆動するモータと、を備える構成が知られている。このような給水装置は、例えば長期の運転により、モータの転がり軸受の外輪及び内輪の転動体が転がる軌道面や転動体の表面に傷が生じたり、転がり軸受に塵埃が浸入したり、または、転がり軸受のグリースが不足することによる潤滑不足が生じたりする場合がある。軸受は、これらの異常が生じると、異常がない場合に比較して振動が大きくなる。
【０００３】
この為、軸受の振動を振動センサで検出し、この検出結果に基づいて軸受の異常を判断する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、ポンプなどの検出対象が生じる音を音響センサで検出し、この検出結果に基づいて検出対象の異常を判断する技術も知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１８８６３７号公報
【特許文献２】特開平７−１２６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した振動センサにより軸受の振動を検出する技術には、以下の問題があった。すなわち、給水装置が複数のポンプ装置を備える構成の場合、複数のポンプ装置が互いに隣接して配置されることから、センサが、検出対象の軸受以外の振動も検出する虞がある。検出対象の軸受以外の振動を検出することで、異常の検出の精度が低くなるという問題がある。さらに、組み込み制御用の廉価な振動センサは、計測器用に作られた振動ピックアップと異なり、その最高応答周波数が１０００（Ｈｚ）と低いため、ポンプ装置の軸受の異常を検出できないという問題もあった。
【０００６】
また、音響センサにより音を検出する技術は、検出対象の音に加えて、検出対象以外の音を検出してしまい、結果、異常の検出の精度が低くなるという問題がある。さらに、音響センサをポンプ装置に近接配置して、音を検出する手法では、軸受の異常に起因する騒音の変化が小さく、軸受の異常を検出できないという問題もあった。
【０００７】
そこで本発明は、回転機械の軸受の異常の検出精度を向上できる軸受異常検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態に係る軸受異常検出装置は、マイクロフォンと、前記マイクロフォンを収容するケースと、前記ケースに設けられて、回転軸及び前記回転軸を支持する軸受を具備する回転機械の前記軸受または前記軸受の振動が伝播して振動する部材に密着可能に形成される密着部と、前記密着部の前記軸受または前記部材に密着する面から前記密着部を貫通して前記ケース内まで延びる、一軸を中心とする孔部と、前記ケースに収容されて、一方の主面が前記一軸方向で前記孔部に対向する基板と、を備える。前記マイクロフォンは、空気の振動を受けて変位する振動部を備える。前記振動部は、前記一軸上に配置される。前記マイクロフォンは、チップに構成され、前記基板の他方の主面の前記振動部が前記一軸上に配置される位置に、前記振動部を前記一方の主面側に向けた姿勢で実装される。前記基板は、前記一軸を中心とする貫通孔が形成され、前記マイクロフォンの検出結果を増幅する増幅回路が設けられ、信号線が接続され、前記マイクロフォンの検出結果に応じた信号を、前記信号線を介して出力する。前記密着部が前記軸受または前記部材に密着された状態で、前記軸受または前記部材のうち前記密着部が密着された一方から前記振動部までの距離が、前記マイクロフォンの最高応答周波数の半波長以下である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、回転機械の軸受の異常の検出精度を向上できる軸受異常検出装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る給水装置の構成を示す正面図。
【図２】同給水装置の構成を一部断面で示す側面図。
【図３】同給水装置に用いられる異常検出装置の異常検出器及びその近傍の構成を一部断面で示す側面図。
【図４】同異常検出装置の構成を示すブロック図。
【図５】同異常検出器及び取付金具の構成を示す正面図。
【図６】同異常検出器及び同取付金具の構成を示す断面図。
【図７】同異常検出装置に用いられる記憶部に記憶される閾値を示す説明図。
【図８】同記憶部に記憶される、同異常検出器の検出値をフーリエ変換することで得られる所定周波数帯域の振幅スペクトルの最大ピーク値を示す説明図。
【図９】同異常検出器のモータに対する固定の変形例を一部断面で示す側面図。
【図１０】同異常検出器のモータに対する固定の変形例を一部断面で示す側面図。
【図１１】同異常検出器のモータに対する固定の変形例を一部断面で示す側面図。
【図１２】同異常検出器のモータに対する固定の変形例を一部断面で示す側面図。
【図１３】同異常検出器が同ポンプに用いられるケーシングカバーに固定される構成を一部断面で示す側面図。
【図１４】同異常検出器が横型のポンプ装置のモータに用いられるモータブラケットに固定される構成を示す正面図。
【図１５】同異常検出器が同モータに用いられるフレーム本体に固定される構成を一部断面で示す正面図。
【図１６】同異常検出器の変形例の構成を示す正面図。
【図１７】同異常検出器及び取付金具の構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の第１の実施形態に係る給水装置１０を、図１乃至図８を用いて説明する。  
図１は、給水装置１０の構成を示す正面図である。図２は、給水装置１０の構成を一部断面で示す側面図である。図２は、給水装置１０に用いられるポンプ３２の構成を示す断面図である。図３は、給水装置１０に用いられる異常検出器１４０及びその近傍の構成を一部断面で示す側面図である。図４は、給水装置１０に用いられる軸受異常検出装置１３０の構成を示すブロック図である。図５は、軸受異常検出装置１３０に用いられる異常検出器１４０の構成を示す正面図である。図６は、異常検出器１４０及び取付金具１４４の構成を示す断面図である。図７は、軸受異常検出装置１３０に用いられる記憶部１５０に記憶される閾値を示す説明図である。図８は、記憶部１５０に記憶される、異常検出器１４０の検出値をフーリエ変換することで得られる所定周波数帯域の振幅スペクトルの最大ピーク値を示す説明図である。
【００１２】
図１及び図２に示すように、給水装置１０は、ベース２０と、ベース２０上に配置された複数のポンプ装置３０と、複数のポンプ装置３０の二次側にそれぞれ接続される複数の吐出管４０と、各吐出管４０に設けられる複数の逆止弁５０と、各吐出管４０に設けられる複数の開閉弁６０と、複数の吐出管４０を連結する連結管７０と、連結管７０に設けられる接続管８０と、接続管８０に設けられる蓄圧装置９０と、各ポンプ装置３０の二次側の流量をそれぞれ検出する複数の流量検出器１００と、連結管７０内の圧力を検出する圧力検出器１１０と、各ポンプ装置３０の動作を制御する制御装置１２０と、を備える。
【００１３】
また、給水装置１０は、給水装置１０に用いられる回転機械の軸受の異常を検出する軸受異常検出装置１３０を備える。回転機械は、回転軸と、回転軸を支持する軸受と、を備える機械である。給水装置１０に用いられる回転機械は、例えば、ポンプ装置３０に用いられるモータ３１及びポンプ３２である。給水装置１０は、ポンプ装置３０により水源の水を圧送し、吐出管４０及び連結管７０を介して給水先に給水する。
【００１４】
ポンプ装置３０は、モータ３１と、ポンプ３２と、モータ３１及びポンプ３２を接続する主軸３３と、軸封装置３４と、を備える。ポンプ装置３０は、一次側が、受水槽等の水源に接続される。ポンプ装置３０は、例えば、主軸３３が重力方向に沿って延設され、モータ３１がポンプ３２の上部に配置された、所謂立型多段タービンポンプである。ポンプ装置３０は、例えば３台設けられる。
【００１５】
モータ３１は、制御装置１２０に収納されたインバータに電気的に接続される。モータ３１は、例えば、モータフレーム３５と、固定子と、回転子と、回転軸３６と、ポンプ直結側の軸受３７と、反直結側の軸受５と、を備える。ポンプ直結側の軸受３７は、ポンプ３２側に配置される軸受である。反直結側の軸受５は、軸受３７を挟んでポンプ３２とは反対側に配置される軸受である。
【００１６】
モータフレーム３５は、例えば、内部に固定子及び回転子を収納するフレーム本体３８と、フレーム本体３８のポンプ３２側に固定され、ポンプ直結側の軸受３７が固定され、ポンプ３２の上部に固定されるモータブラケット３９と、を備える。
【００１７】
フレーム本体３８は、ポンプ３２側が開口を有する筒状に構成される。  
図３に示すように、モータブラケット３９は、筒状に構成されるブラケット本体３９ａと、ブラケット本体３９ａの一端に設けられる底壁部３９ｂと、を有する。
【００１８】
ブラケット本体３９ａは、例えば、円筒状に構成される。ブラケット本体３９ａの内周面は、嵌め合いにより軸受３７を固定可能に形成される。ブラケット本体３９ａは、例えばフランジ３９ｃを有する。フランジ３９ｃは、図１及び図２に示すように、例えばボルト等の固定部材３９ｄにより、フレーム本体３８に固定される。底壁部３９ｂは、回転軸３６の一部を配置する孔が形成される。
【００１９】
固定子及び回転子は、フレーム本体３８内に収容される。  
回転軸３６は、回転子に固定される。回転軸３６は、主軸３３に連結される。
【００２０】
図３に示すように、ポンプ直結側の軸受３７は、例えば転がり軸受である。軸受３７は、外輪３７ａと、内輪３７ｂと、玉等の複数の転動体３７ｃと、を備える。
【００２１】
外輪３７ａは、嵌め合いによりモータブラケット３９の内周面に固定される。また、外輪３７ａは、例えば、押え板３７ｄにより、モータブラケット３９に固定される。具体的には、外輪３７ａは、押え板３７ｄが回転軸３６の軸方向に当接することで、回転軸３６の軸方向に固定される。押え板３７ｄは、ボルト等の固定部材３７ｅにより、モータブラケット３９に固定される。
【００２２】
内輪３７ｂは、内側に回転軸３６を挿通し、回転軸３６に固定される。複数の転動体３７ｃは、外輪３７ａ及び内輪３７ｂのそれぞれの軌道面間に配置され、外輪３７ａ及び内輪３７ｂに保持される。
【００２３】
図１及び図２に示すように、ポンプ３２は、例えば、下端側に吸込口３２ａ及び吐出口３２ｂを有する。ポンプ３２は、吸込口３２ａが受水槽等の水源に流体的に接続され、吐出口３２ｂが吐出管４０に接続される。
【００２４】
ポンプ３２は、例えば、吸込口３２ａ及び吐出口３２ｂを構成するケーシング３２ｃと、ケーシング３２ｃ上に複数配置される中間ケーシングと、中間ケーシング上に配置されるケーシングカバー３２ｄと、複数の中間ケーシング内に配置され、主軸３３に固定される複数のインペラと、ケーシングカバー３２ｄに設けられ、複数の中間ケーシングを覆う管ケーシング３２ｅと、を備える。
【００２５】
ケーシングカバー３２ｄは、ポンプ３２の上面を覆うとともに、例えば、ボルト等の固定部材３２ｆを介してモータ３１のモータブラケット３９が固定される。具体的には、ケーシングカバー３２ｄは、その上部に、モータブラケット３９が載置される。固定部材３２ｆは、例えば、ケーシングカバー３２ｄの上部とモータ３１の下部を固定する。
【００２６】
管ケーシング３２ｅは、ケーシング３２ｃ及びケーシングカバー３２ｄ間に設けられ、内周面と複数のポンプケーシングの外周面との間に、ケーシングカバー３２ｄからケーシング３２ｃの吐出口３２ｂへの流路を構成する。
【００２７】
主軸３３は、例えば、軸継手３３ａ等を介してモータ３１の回転軸３６に連結される。  
軸封装置３４は、ケーシングカバー３２ｄ及び主軸３３の間を軸封する。軸封装置３４は、例えば、メカニカルシールである。
【００２８】
図２に示すように、吐出管４０は、一端が各ポンプ３２の吐出口３２ｂに、他端が連結管７０に、それぞれ接続される。吐出管４０は、例えば、少なくとも一部が重力方向に沿って延設される。
【００２９】
逆止弁５０は、ポンプ３２の二次側であって、且つ、連結管７０の一次側に、例えば、各吐出管４０にそれぞれ設けられる。逆止弁５０は、吐出管４０内でポンプ３２へ向かう水の逆流を防止する。
【００３０】
開閉弁６０は、例えば、吐出管４０と連結管７０との接続部に隣接する位置に設けられる。開閉弁６０は、吐出管４０から連結管７０に連続する流路を開放または閉止する。
【００３１】
図１及び図２に示すように、連結管７０は、複数の吐出管４０の他端を連結する。また、連結管７０は、給水先に連通する配管が接続される。連結管７０は、各吐出管４０を通過した水を合流させ、接続された配管に連通する二次側への流路を形成する。
【００３２】
図１に示すように、蓄圧装置９０は、接続管８０に例えば複数設けられる。蓄圧装置９０は、接続管８０を介して連結管７０に流体的に連続する。
【００３３】
流量検出器１００は、各ポンプ３２の二次側の流量を検出可能に、例えば各吐出管４０にそれぞれ設けられる。流量検出器１００は、信号線等を介して制御基板１２２に電気的に接続される。流量検出器１００は、検出した流量を信号に変換し、信号を制御基板１２２に送信する。
【００３４】
圧力検出器１１０は、連結管７０に設けられる。圧力検出器１１０は、連結管７０内の圧力を検出可能に構成される。圧力検出器１１０は、信号線等を介して制御基板１２２に電気的に接続される。圧力検出器１１０は、検出した圧力を信号に変換し、信号を制御基板１２２に送信する。
【００３５】
制御装置１２０は、ボックス１２１と、ボックス１２１内に収容される制御基板１２２と、を備える。制御基板１２２は、流量検出器１００と、圧力検出器１１０とが、電気的に接続される。制御基板１２２は、流量検出器１００及び圧力検出器１１０の検出結果に基づいて、ポンプ装置３０を制御する。
【００３６】
図４に示すように、軸受異常検出装置１３０は、給水装置１０に用いられる回転機械の軸受の振動により生じる空気の振動を可能に構成される異常検出器１４０と、軸受の異常の判断に用いる閾値を記憶する記憶部１５０と、異常検出器１４０の検出結果と記憶部１５０に記憶された閾値との比較に基づいて軸受の異常の判断を行う制御部１６０と、を備える。軸受異常検出装置１３０は、例えば、ポンプ装置３０が備える回転機械の一例であるモータ３１の軸受３７の異常を検出する。
【００３７】
軸受３７は、異常が生じると、正常な状態に比較して大きく振動する。軸受３７の異常は、例えば、外輪３７ａ及び内輪３７ｂの転動体３７ｃが転がる軌道面や転動体３７ｃに傷が生じることや、複数の転動体３７ｃの間に塵埃等の異物が浸入することにより発生する。
【００３８】
軸受３７は、軌道面や転動体３７ｃの傷が生じることにより、回転軸３６の軸方向に直交する方向に、正常な状態に比較して大きく振動する。軸受３７は、複数の転動体３７ｃの間に塵埃等の異物が浸入することにより、回転軸３６の軸方向に直交する方向に、正常な状態に比較して大きく振動する。軸受３７の振動は、軸受３７が固定されるモータブラケット３９に伝わり、モータブラケット３９を振動させる。
【００３９】
異常検出器１４０は、本実施形態では、軸受３７の振動を、直接的または間接的に検出する、音響センサである。なお、ここで言う間接的に検出するとは、軸受３７の振動が伝播して振動する部材の振動により生じる空気の振動を検出することである。
【００４０】
本実施形態では、異常検出器１４０は、一例として、軸受３７の振動が伝播する部材の一例であるモータブラケット３９の振動による空気の振動を検出することで、軸受３７の振動を間接的に検出する。
【００４１】
異常検出器１４０は、例えば、給水装置１０が備える複数のポンプ装置３０のそれぞれに、１つずつ設けられる。図５及び図６に示すように、異常検出器１４０は、マイクロフォン１４１と、基板１４３と、マイクロフォン１４１及び基板１４３を収容するケース１４２と、ケース１４２に設けられる密閉カバー１４８と、を備える。
【００４２】
マイクロフォン１４１は、空気の振動を電気信号に変換可能に構成される。本実施形態では、マイクロフォン１４１は、一例としてチップとして構成されており、基板１４３に実装される。マイクロフォン１４１は、具体的には、マイクロフォンケース１４１ａと、マイクロフォンケース１４１ａに収容される変換器１４１ｂと、を含む。
【００４３】
マイクロフォンケース１４１ａは、孔１４１ｃが形成される。孔１４１ｃは、変換器１４１ｂの後述する振動部１４１ｄに空気の振動を伝播する為の孔である。
【００４４】
変換器１４１ｂは、空気の振動を受けて振動する振動板等の振動部１４１ｄを備え、振動部１４１ｄの振動により、空気の振動を電気信号に変換する。振動部１４１ｄは、孔１４１ｃと対向配置される。すなわち、孔１４１ｃ外の空気の振動は、孔１４１ｃ及び振動部１４１ｄの間の空気を介して、振動部１４１ｄに伝播される。
【００４５】
このように構成されるマイクロフォン１４１の変換器１４１ｂは、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）マイクロフォン、コンデンサ型のマイクロフォン、圧電マイクである。コンデンサ型のマイクロフォンは、例えばエレクトレットコンデンサマイクである。なお、マイクロフォン１４１の構成は、限定されない。マイクロフォン１４１は、空気の振動を電気信号に変換可能であればよい。
【００４６】
このように構成されるマイクロフォン１４１は、この孔１４１ｃが基板１４３側に向く姿勢で、基板１４３に実装される。マイクロフォン１４１は、振動部１４１ｄの振動により、空気の振動を検出する。マイクロフォンは、検出結果に応じた信号を出力する。
【００４７】
基板１４３は、例えば、電源ノイズ対策の為のコンデンサや、マイクロフォン１４１の検出結果を増幅する増幅回路が設けられる。基板１４３は、図６に示すように、信号線１４３ｂが接続される。また、基板１４３は、マイクロフォン１４１の検出結果に応じた信号を、信号線１４３ｂを介して出力する。
【００４８】
また、基板１４３のマイクロフォン１４１の孔１４１ｃと対向する部位には、孔１４３ａが形成される。孔１４３ａは、孔１４１ｃに連通する。孔１４３ａは、基板１４３を貫通する。孔１４３ａは、マイクロフォン１４１の孔１４１ｃを介して振動部１４１ｄと対向する。マイクロフォン１４１のマイクロフォンケース１４１ａの孔１４１ｃは、例えば孔１４３ａと同軸に配置される。また、振動部１４１ｄは、例えば、孔１４３ａの軸線上に配置される。孔１４３ａは、例えば、基板１４３のマイクロフォン１４１が実装される主面とは反対側の面からマイクロフォン１４１が実施される面に向かって縮径する孔に形成される。孔１４３ａのマイクロフォン１４１側の一端の内径は、マイクロフォン１４１のマイクロフォンケース１４１ａの、振動部１４１ｄに対向する孔１４１ｃと同径または略同径に形成される。
【００４９】
ケース１４２は、例えば取付金具１４４により、モータブラケット３９の外周面に接触する位置に固定される。
【００５０】
ケース１４２は、内部に、マイクロフォン１４１及び基板１４３を収容する収容スペースＳを有する。ケース１４２は、例えば、ケース本体１４６と、ケースカバー１４７と、を備える。
【００５１】
ケース本体１４６は、ケースカバー１４７との間に収容スペースＳを構成する。ケース本体１４６は、例えば一面が開口する矩形の箱状に形成される。ケース本体１４６の内面には、例えば、リブ１４６ａが形成される。リブ１４６ａは、ケースカバー１４７との間に基板１４３を狭持することで、基板１４３をケース１４２に固定する。
【００５２】
ケースカバー１４７は、ケース本体１４６の開口端面に設けられる。ケースカバー１４７は、ケース本体１４６との間を密閉する。ケースカバー１４７は、例えば、ねじ等の固定部材１４７ａにより、ケースカバー１４７に固定される。ケースカバー１４７には、密閉カバー１４８の一部を配置する孔１４７ｂが形成される。孔１４７ｂは、ケースカバー１４７を貫通しており、収容スペースＳに連通する。また、孔１４７ｂは、その軸方向で、基板１４３の孔１４３ａと並ぶ。孔１４７ｂは、例えば、孔１４３ａと同軸に配置される。
【００５３】
密閉カバー１４８は、ケースカバー１４７に設けられる。密閉カバー１４８は、モータブラケット３９の外周面等の接触対象に密着可能な弾性体から形成される。密閉カバー１４８は、例えばゴムから形成される。
【００５４】
密閉カバー１４８は、例えば、一部がケースカバー１４７の孔１４７ｂに配置される筒状の本体１４８ａと、本体１４８ａの孔１４７ｂからケース１４２外に出る部分に設けられるフランジ部１４８ｂと、を有する。
【００５５】
本体１４８ａは、孔１４７ｂの内面との間を密閉する。本体１４８ａの基板１４３側の端面は、基板１４３の、マイクロフォン１４１が実装される一方の主面に対して他方の主面に当接する。本体１４８ａは、例えば、円筒状に構成される。本体１４８ａの内径は、基板１４３側に向かって漸次縮径する。
【００５６】
本体１４８ａは、基板１４３の孔１４３ａと同軸に配置される。本体１４８ａの基板１４３側の一端の内径は、孔１４３ａの密閉カバー１４８側の内径と同径または略同径に形成される。このように、本体１４８ａの孔１４８ｄ、及び基板１４３の孔１４３ａは、互いに連続する。
【００５７】
フランジ部１４８ｂは、例えば環状に構成される。フランジ部１４８ｂは、ケースカバー１４７との間を密閉する。
【００５８】
本体１４８ａ及びフランジ部１４８ｂのモータブラケット３９側の端面１４８ｃは、軸受３７または軸受３７の振動を受けて振動する部材に密着される面に構成される。本実施形態では、端面１４８ｃは、一例として、モータブラケット３９の外周面に密着する面に構成される。端面１４８ｃは、例えば、モータブラケット３９の外周面に押し付けられることでモータブラケット３９の外周面に倣って変形してモータブラケット３９の外周面に密着する。端面１４８ｃは、例えば、モータブラケット３９の外周面など、接触対象にならう曲面に形成されてもよい。
【００５９】
このように、密閉カバー１４８が、ゴム等の弾性体で構成されることで、端面１４８ｃが接触対象に応じて変形可能であり、結果、端面１４８ｃが接触対象に密着される。
【００６０】
このように、本実施形態では、孔１４８ｄ及び孔１４３ａにより、密閉カバー１４８のモータブラケット３９の外周面に密着する端面１４８ｃから、ケース１４２内まで延びる孔が構成される。
【００６１】
このように構成される異常検出器１４０は、密閉カバー１４８の端面１４８ｃがモータブラケット３９の外周面に密着する位置に設置された状態で、モータブラケット３９の外周面からマイクロフォン１４１の振動部１４１ｄまでの距離が、マイクロフォン１４１の最高応答周波数の半波長以下となる長さとなるよう、構成される。
【００６２】
本実施形態では、マイクロフォン１４１の最高応答周波数が例えば１０ｋ（Ｈｚ）であり、モータブラケット３９の外周面に密着する位置に設置されたときに、モータブラケット３９の外周面からマイクロフォン１４１の振動部１４１ｄまでの距離が、半波長となる１７ｍｍ以下例えば１５ｍｍとなるように、ケース１４２の構成、マイクロフォン１４１の位置が設定される。このように、最高応答周波数が１０ｋ（Ｈｚ）である廉価な組み込み制御用のマイクロフォンをマイクロフォン１４１として採用しても、その最高応答周波数は、ポンプ装置３０の軸受３７の異常を検出可能な周波数帯域を有している。そして、モータブラケット３９に密着して設置されることにより、軸受３７の異常に起因する振動を、間接的に検出可能となる。
【００６３】
なお、モータブラケット３９の外周面からマイクロフォン１４１の振動部１４１ｄまでの距離を、マイクロフォン１４１の最高応答周波数１０ｋ（Ｈｚ）の半波長１７ｍｍ以下となる長さとすることにより、音波の山が、孔１４８ｄ及び孔１４３ａの壁面に当たって減衰することがなく、高周波帯域まで確実に音圧を検出することが可能となる。
【００６４】
このように構成される異常検出器１４０は、図２に示すように、例えば、モータブラケット３９に、取付金具１４４により固定される。モータブラケット３９は、異常検出器１４０が固定されるポンプ３２側の軸受３７側の一例である。
【００６５】
取付金具１４４は、図３に示すように、軸受３７側に固定されることで、異常検出器１４０を、孔１４８ｄ，１４３ａの軸方向が回転軸３６に直交する方向に平行となる姿勢で、密閉カバー１４８の端面１４８ｃをモータブラケット３９の外周面に密着させる。
【００６６】
図３及び図６に示すように、取付金具１４４は、例えば、ポンプ３２のケーシングカバー３２ｄをモータ３１に固定する固定部材３２ｆにより、ケーシングカバー３２ｄに固定される。ケーシングカバー３２ｄは、軸受３７側の一例である。軸受３７側は、軸受３７、または軸受３７を有する回転機械であるモータ３１に限定されず、これらの周囲の構成も含む。
【００６７】
取付金具１４４は、図６に示すように、例えば、側面視でＬ字形状に構成される。具体的には、取付金具１４４は、第１部分１４４ａと、第２部分１４４ｂと、を有する。
【００６８】
第１部分１４４ａは、固定部材３２ｆが挿通される孔１４４ｃが形成される。第２部分は、異常検出器１４０が固定される。異常検出器１４０は、例えば、ねじ等の固定部材１４４ｄにより固定される。
【００６９】
記憶部１５０は、例えば、ボックス１２１内に収容される。記憶部１５０は、例えば、制御基板１２２の基板上に設けられる。なお、記憶部１５０は、制御基板１２２の基板上に設けられることに限定されない。
【００７０】
記憶部１５０は、モータ３１の軸受３７の異常を判断する為、回転速度範囲と、所定周波数帯域と、閾値と、初期データと、運転データと、を記憶する。初期データは、給水装置１０が設置現場に設置されたのち、モータ３１の軸受が正常である運転初期に、異常検出器１４０の複数回の検出結果から得られ、運転データは初期データが記憶されたのち、異常検出器１４０の検出結果から、モータ３１の駆動毎に得られる。
【００７１】
各データは、異常検出器１４０の検出結果をフーリエ変換して得られる所定周波数帯域内の振幅スペクトルの最大ピーク値であり、初期データと運転データの最大ピーク値同士が比較される。そして、運転データの最大ピーク値が、初期データの最大ピーク値より、閾値以上大きいと、異常と判断される。
【００７２】
なお、ここでいう回転速度範囲は、モータ３１の最低回転速度から最高回転速度までの回転速度を複数に分けたものである。
【００７３】
初期データ及び運転データについてより具体的に説明すると、初期データとは、給水装置１０が設置現場に設置された後、モータ３１の初期に駆動されたときの、検出器１４０の検出値をフーリエ変換することで得られる所定周波数帯域の振幅スペクトルの最大ピーク値である。ここで言う初期の駆動とは、例えば、給水装置１０が設置現場に設置された後の初回の駆動、または、給水装置１０が設置された後の初回を含む所定の複数回の駆動である。ここで言う、所定の複数回は、例えば２回や３回であり、任意に決定できる。初期の駆動回数は、初回の１回または所定の複数回を任意に設定できる。
【００７４】
例えば、初期の駆動が１回に設定される場合は、初回の駆動時の検出器１４０の検出値に基づく振幅スペクトルの最大ピーク値が初期データとして記憶部１５０に記憶される。
【００７５】
初期の駆動が複数回例えば３回である場合は、初回の駆動時の検出器１４０の検出値に基づく振幅スペクトルの最大ピーク値、２回目の駆動時の検出器１４０の検出値に基づく振幅スペクトルの最大ピーク値、及び３回目の駆動時の検出器１４０の検出値に基づく振幅スペクトルの最大ピーク値のうち最大値が、初期データとして記憶される。または、初回の駆動時の検出器１４０の検出値に基づく振幅スペクトルの最大ピーク値、２回目の駆動時の検出器１４０の検出値に基づく振幅スペクトルの最大ピーク値、及び３回目の駆動時の検出器１４０の検出値に基づく振幅スペクトルの最大ピーク値の平均値が、初期データＦとして記憶される。
【００７６】
運転データとは、モータ３１の初期の駆動以降の駆動、すなわち初期と設定された回数以降のモータ３１の駆動時の検出器１４０の検出値に基づく振幅スペクトルの最大ピーク値であり、記憶部１５０に更新される。例えば、初期として３回が設定されている場合は、モータ３１の４回目の駆動時の検出器１４０の検出値に基づく振幅スペクトルの最大ピーク値が運転データとして記憶され、その後モータ３１の５回目の駆動時の検出器１４０の検出値に基づく振幅スペクトルの最大ピーク値が演算されると、運転データが記憶部１５０に更新される。
【００７７】
ここでいう所定周波数帯域は、軸受３７に異常が生じたときに、振幅、すなわち振動の強さが大きくなる周波数を含む帯域である。本実施形態では、軸受３７は異常が生じると、フーリエ変換して得られる振幅スペクトルにおいて、周波数２６５０（Ｈｚ）の値が、正常時に比較して大きくなる。この為、本実施形態では、所定周波数帯域は、例えば、２５００〜３５００（Ｈｚ）である。
【００７８】
閾値は、例えば、軸受３７の異常の程度を複数の段階で判断できるよう、複数設定される。本実施形態では、閾値は、例えば、軸受３７の軽故障と、軽故障より程度が重い重故障と、を判断する為に、第１の閾値と、第２の閾値と、を有する。軽故障は、例えば、軸受３７の異常の程度が軸受３７の交換を要する程度ではないが、じきに交換を要する異常の程度となる可能性がある状態である。重故障は、例えば、軸受３７の効果を要する状態である。異常検出器１４０の検出結果をフーリエ変換して得られる２５００〜３５００（Ｈｚ）の振幅スペクトルの最大ピーク値の初期データと運転データの差が第１の閾値以上であって、第２の閾値未満であると、軽故障と判断される。異常検出器１４０の検出結果をフーリエ変換して得られる２５００〜３５００（Ｈｚ）の振幅スペクトルの最大ピーク値の初期データと運転データの差が第２の閾値以上であると、重故障と判断される。
【００７９】
第１の閾値及び第２の閾値は、モータ３１の最低回転速度から最高回転速度までの回転速度範囲を複数に分けたもののそれぞれに設定される。本実施形態では、モータ３１の最低回転速度５３（Ｈｚ）から最高回転速度７５（Ｈｚ）までの回転速度を、１２に分けた範囲に設定される。
【００８０】
具体的には、図７に示すように、５３〜５４（Ｈｚ）の回転速度範囲に設定される第１の閾値は、１０ｄＢであり、第２の閾値は、１６ｄＢである。５４〜５６（Ｈｚ）の回転速度範囲に設定される第１の閾値は、６ｄＢであり、第２の閾値は、１２ｄＢである。５６〜５８（Ｈｚ）の回転速度範囲に設定される第１の閾値は、６ｄＢであり、第２の閾値は、１２ｄＢである。すなわち、軸受異常の評価試験により５４〜５６（Ｈｚ）の回転速度範囲では、軸受の異常に伴う振幅スペクトルの増加が小さいと判断したため、閾値を小さくして検出感度を高めている。なお、ｄＢ単位で表現しているため、Ｌ（ｄＢ）＝２０ｌｏｇ１０（Ｘ）であり、電圧振幅の比率Ｘ＝Ｎ＾Ｌとなり、第１，第２の閾値は、単純な比率となっている。
【００８１】
具体的には、１０ｄＢは、比率３．２であり、１６ｄＢは、比率６．３であり、６ｄＢは、比率２であり、１２ｄＢは、比率４である。
【００８２】
なお、図７に示すように、他の回転速度範囲である、５８〜７５（Ｈｚ）の回転速度範囲を複数分けたもののそれぞれにも、第１の閾値及び第２の閾値も示されている。なお、第１の閾値を１０ｄＢとし、第２の閾値を１６ｄＢとして、軸受異常の評価試験を行わないこととすれば、未知のポンプを含め、様々な種類のポンプに対応できる。
【００８３】
また、記憶部１５０は、異常検出器１４０の検出結果をフーリエ変換して得られる所定周波数帯域の振幅スペクトルの最大ピーク値を、モータ３１の回転速度に応じて記憶する領域であるデータテーブルを有する。
【００８４】
図８は、モータ３１の軸受３７が正常である運転初期に記憶部１５０に記憶された初期データの回転速度別の、異常検出器１４０の検出結果をフーリエ変換して得られる所定周波数帯域の振幅スペクトルの最大ピーク値の一例を説明する説明図である。
【００８５】
図８に示すように、一例として、モータ３１が回転速度５３〜５４（Ｈｚ）の回転速度範囲で駆動しているときの所定時間、例えば３秒間での異常検出器１４０の検出結果をフーリエ変換して得られる所定周波数帯域、例えば２５００〜３５００（Ｈｚ）の振幅スペクトルの最大ピーク値が７６．３ｄＢであり、この値が記憶部１５０に記憶される。
【００８６】
また、モータ３１の回転速度５４〜５６（Ｈｚ）の回転速度範囲で駆動しているときの所定時間、例えば３秒間での異常検出器１４０の検出結果をフーリエ変換して得られる所定周波数帯域、例えば２５００〜３５００（Ｈｚ）の振幅スペクトルの最大ピーク値が８２．６ｄＢであり、この値が記憶部１５０に記憶される。
【００８７】
また、モータ３１の回転速度５６〜５８（Ｈｚ）の回転速度範囲で駆動しているときの所定時間、例えば３秒間での異常検出器１４０の検出結果をフーリエ変換して得られる所定周波数帯域、例えば２５００〜３５００（Ｈｚ）の振幅スペクトルの最大ピーク値が７７．７ｄＢであり、この値が記憶部１５０に記憶される。なお、図８には、モータ３１の他の回転速度範囲での、異常検出器１４０の検出結果をフーリエ変換して得られる所定周波数帯域の振幅スペクトルの最大ピーク値が示されている。すなわち、図８は、全ての回転速度範囲で、初期データを取得した例を示している。
【００８８】
制御部１６０は、例えばボックス１２１内に収容される。制御部１６０は、信号線１４３ｂを介して、マイクロフォン１４１の検出信号が送信される。制御部１６０は、制御基板１２２から、駆動しているポンプ装置３０の情報を受信する。駆動しているポンプ装置３０の情報は、駆動しているポンプ装置３０を号機ナンバー、及び駆動しているポンプ装置３０のモータ３１の回転速度である。
【００８９】
制御部１６０は、制御基板１２２から、駆動しているポンプ装置３０の情報を受信すると、所定の時間間隔、例えば１分間隔で、異常検出器１４０により所定時間、例えば３秒間の検出結果をフーリエ変換して得られる所定周波数帯域、例えば２５００〜３５００（Ｈｚ）の振幅スペクトルの最大ピーク値を、モータ３１の回転速度に応じて記憶部１５０に更新する。
【００９０】
また、制御部１６０は、振幅スペクトルの最大ピーク値を更新すると、この更新した運転データより初期データを減算して、第１の閾値及び第２の閾値と比較して、異常を判断する。
【００９１】
具体的には、制御部１６０は、運転データより初期データを減算した値が、第１の閾値以上であり、第２の閾値未満であると軽故障と判断して、軸受３７に軽故障があることを示す信号を制御基板１２２に送信する。制御部１６０は、運転データより初期データを減算した値が第２の閾値以上であると、重故障があると判断し、軸受３７に重故障があることを示す異常信号を制御基板１２２に送信する。
【００９２】
次に、異常検出器１４０の動作を説明する。
【００９３】
モータ３１の駆動により軸受３７が振動すると、軸受３７の振動は、モータブラケット３９に伝わる。モータブラケット３９の振動は、異常検出器１４０のケース１４２の孔１４８ｄ、及び基板１４３の孔１４３ａ内の空気を振動させる。孔１４８ｄ，１４３ａ内の空気の振動は、マイクロフォン１４１のマイクロフォンケース１４１ａの孔１４１ｃを介して振動部１４１ｄに伝わる。マイクロフォン１４１は、振動部１４１ｄの振動することで、空気の振動を電気信号に変換する。異常検出器１４０は、この電気信号を検出信号として、制御部１６０に送信する。
【００９４】
制御部１６０は、ポンプ装置３０が駆動されると、制御基板１２２から、駆動しているポンプ３２の情報を受信する。また、制御部１６０は、異常検出器１４０のから検出信号を受信する。
【００９５】
制御部１６０は、駆動しているポンプ装置３０が１台のみであるときに、所定の時間間隔、例えば１分間隔で、異常検出器１４０の所定時間の検出結果をフーリエ変換して得られる所定周波数である２５００〜３５００（Ｈｚ）帯域の振幅スペクトルの最大ピーク値を、制御基板１２２から受信したモータ３１の回転速度の情報に基づいて、記憶部１５０に記憶する。
【００９６】
次に、制御部１６０は、振幅スペクトルの最大ピーク値を記憶部１５０に記憶すると、運転データより初期データを減算した値と、第１の閾値及び第２の閾値を比較する。制御部１６０は、運転データより初期データを減算した値が、第１の閾値以上であり、かつ第２の閾値未満であると、軸受３７に軽故障が生じていると判断し、軽故障信号を制御基板１２２に送信する。制御部１６０は、運転データより初期データを減算した値が第２の閾値以上であると軸受３７に重故障が生じていると判断して制御基板１２２に重故障信号を送信する。
【００９７】
制御基板１２２は、制御部１６０から、軸受３７の軽故障または重故障を知らせる信号を受信すると、スピーカや表示部等の報知手段により、周囲に報知し、故障信号を給水装置１０の管理を行う管理室の表示盤などの外部装置に送信する。
【００９８】
このように構成される異常検出器１４０によれば、異常検出器１４０は、モータブラケット３９の外周面に密着することで当該外周面との間を密閉して孔１４８ｄを密封する密閉カバー１４８を備える。そして、密閉カバー１４８が、弾性体で形成される。
【００９９】
この為、異常の検出対象となる軸受３７以外の外部騒音により、密閉カバー１４８の外側の周囲の空気が振動しても、この空気振動は、密閉カバー１４８により遮蔽されることで、密閉カバー１４８内に伝わらない。結果、軸受３７以外の外部騒音に起因して孔１４８ｄ，１４３ａ内の空気が振動することを防止できるので、異常検出器１４０の異常の検出精度を向上できる。
【０１００】
さらに、異常検出器１４０は、軸受３７の振動により生じる空気の振動を検出できる位置に、ケース１４２の孔１４８ｄ，１４３ａの軸方向が回転軸３６の軸方向に直交する姿勢で、配置される。
【０１０１】
この為、軸受３７の外輪３７ａ及び内輪３７ｂの軌道面や転動体３７ｃの傷が生じることや、複数の転動体３７ｃの間に塵埃等の異物が浸入するといった異常による、軸受３７の回転軸３６の軸方向に直交する方向の振動を効率よく検出することが可能となる。この為、軸受３７の異常の検出精度を向上できる。
【０１０２】
さらに、異常検出器１４０は、取付金具１４４により、異常検出器１４０による異常の検出対象となる軸受３７側の一例であるモータブラケット３９に固定される。このように、異常検出器１４０が取付金具１４４を介してモータブラケット３９に固定されることで、モータブラケット３９の振動が異常検出器１４０に伝わることを抑制できる。すなわち、異常検出器１４０及びモータブラケット３９の間に取付金具１４４が設けられることで、取付金具１４４により、モータブラケット３９の振動の一部が吸収される。結果、異常検出器１４０自体が振動することを抑制できるので、軸受３７の異常の検出精度を向上できる。
【０１０３】
さらに、孔１４８ｄ，１４３ａは、軸線上にマイクロフォン１４１の振動部１４１ｄが配置され、マイクロフォン１４１の振動部１４１ｄに向かって漸次縮径する孔に形成される。この為、孔１４８ｄ，１４３ａ内の空気の振動が効率よくマイクロフォン１４１の振動部１４１ｄに伝わるので、軸受３７の異常の検出精度が向上する。
【０１０４】
さらに、マイクロフォン１４１が基板１４３に実装され、マイクロフォン１４１が基板１４３の孔１４８ｄ側の主面に対して反対側の主面に実装される構成であっても、基板１４３に、孔１４８ｄに連続する孔１４３ａが形成されることで、異常検出器１４０は軸受３７の振動を効率よく検出できる。
【０１０５】
さらに、制御部１６０は、制御基板１２２より、駆動しているポンプ装置３０が１台のときに、軸受３７の異常の判断を行う。この為、検出対象となる軸受３７を備えるポンプ装置以外のポンプ装置３０の振動による影響を受けないので、軸受３７の異常の検出精度を向上できる。
【０１０６】
上述したように、本発明の一実施形態に係る給水装置１０によれば、マイクロフォン１４１を備える異常検出器１４０を、モータブラケット３９に密着して設置することにより、回転機械が備える軸受の異常の検出精度を向上できる。
【０１０７】
なお、本発明は上述した例に限定されない。上述した例では、異常検出器１４０は、ケーシングカバー３２ｄをモータブラケット３９に固定する固定部材３２ｆ及び取付金具１４４を用いて、モータブラケット３９に固定される構成が一例として説明されたが、これに限定されない。異常検出器１４０は、取付金具１４４を用いず、直接、モータブラケット３９に固定されてもよい。この構成の例としては、図９に示す変形例のように、異常検出器１４０は、ねじ等の固定部材１７０により、ケーシングカバー３２ｄに固定されてもよい。
【０１０８】
具体的には、異常検出器１４０のケース本体１４６の、基板１４３を避けた部位の一部に、固定部材１７０を挿通する孔１７１が形成される。そして、ケーシングカバー３２ｄの例えば上部の外周面に、取付座３２ｄ１が形成される。
【０１０９】
取付座３２ｄ１は、例えば、ケーシングカバー３２ｄの外周面の取付座３２ｄ１以外の部位に比較して外方に突出する形状に構成される。取付座３２ｄ１の、モータブラケット３９の外周面の周方向に沿う端面３２ｄ２は、異常検出器１４０が取り付けられる取付面に構成される。
【０１１０】
端面３２ｄ２は、例えば、モータブラケット３９の外周面よりも外方に位置する。端面３２ｄ２は、異常検出器１４０が安定して取り付けられる面に形成される。端面３２ｄ２は、異常検出器１４０の接触する部分に沿った面に形成される。
【０１１１】
本実施形態では、端面３２ｄ２にケース本体１４６の一部が接触する。この為、端面３２ｄ２は、ケース本体１４６の接触する面に沿った面、例えば平面に形成される。取付座３２ｄ１には、固定部材１７０が固定される固定部１７２である例えばねじ孔が形成される。
【０１１２】
図９に示す変形例では、異常検出器１４０は、ケース本体１４６を取付座３２ｄ１の端面３２ｄ２に当接させて、固定部材１７０をケース本体１４６の孔１７１に挿通させてケーシングカバー３２ｄの固定部１７２に固定することで、ケーシングカバー３２ｄの取付座３２ｄ１に、密閉カバー１４８の端面１４８ｃがモータブラケット３９の外周面に密着した状態で固定される。
【０１１３】
このように、取付金具１４４を用いない構成では、異常検出器１４０が固定される取付座３２ｄ１を形成することで、異常検出器１４０を安定して固定できる。
【０１１４】
または、異常検出器１４０は、図１０に示す変形例のように、モータブラケット３９をフレーム本体３８に連結する固定部材３９ｄ及び取付金具１４４Ａを用いて、モータブラケット３９に固定されてもよい。
【０１１５】
例えば、取付金具１４４Ａは、側面視でＬ字形状に形成される。取付金具１４４Ａは、モータブラケット３９のフランジ３９ｃ及び固定部材３９ｄの間に狭持される第３部分１４４ｅと、異常検出器１４０が固定される第４の部分１４４ｆと、を有する。
【０１１６】
また、上述した例では、異常検出器１４０は、軸受３７の、回転軸３６の軸方向に直交する方向の振動による空気の振動を検出可能に、例えばモータブラケット３９の外周面に、孔１４８ｄ，１４３ａの軸方向が回転軸３６の軸方向に直交する方向に沿う姿勢で、密閉カバー１４８の端面１４８ｃが密着される構成が一例として説明されたが、これに限定されない。
【０１１７】
他の例では、異常検出器１４０は、軸受３７の、回転軸３６の軸方向の振動により生じる空気の振動を検出可能に、モータブラケット３９に密着して固定されてもよい。すなわち、異常検出器１４０は、軸受３７または軸受３７の振動が伝播する部材に、孔１４８ｄ，１４３ａの軸方向が回転軸３６の軸方向に平行な姿勢で、端面１４８ｃが密着されてもよい。
【０１１８】
この例として、図１１に示す変形例のように、異常検出器１４０は、取付金具１４４Ｂと、固定部材３２ｆと、により固定されてもよい。具体的には、取付金具１４４Ｂは、例えば平板状に構成され、異常検出器１４０を、密閉カバー１４８の端面１４８ｃがモータブラケット３９の下面に密着し、孔１４８ｄ，１４３ａの軸方向が回転軸３６の軸方向に平行となる姿勢で、ケーシングカバー３２ｄに固定する。また、異常検出器１４０の孔１４８ｄ，１４３ａは、孔１４８ｄ，１４３ａの軸方向が回転軸３６の軸方向に、軸受３７と並ぶ位置に配置されてもよい。
【０１１９】
または、図１２に示す変形例のように、異常検出器１４０は、押え板３７ｄをモータブラケット３９に固定する固定部材３７ｅを用いて、密閉カバー１４８の端面１４８ｃがモータブラケット３９の下端面に密着し、孔１４８ｄ，１４３ａの軸方向が回転軸３６の軸方向に平行となる姿勢で、モータブラケット３９に固定されてもよい。
【０１２０】
また、上述の例では、異常検出器１４０は、軸受３７の振動が伝播する部材の一例であるモータブラケット３９に、密閉カバー１４８の端面１４８ｃが密着される構成が、一例として説明されたが、これに限定されない。他の例では、異常検出器１４０は、軸受３７の振動が伝播する部材の他の例であるケーシングカバー３２ｄに、密閉カバー１４８の端面１４８ｃが密着する構成であってもよい。
【０１２１】
この例として、図１３に示す変形例のように、異常検出器１４０は、密閉カバー１４８の端面１４８ｃが、孔１４８ｄ，１４３ａの軸方向が回転軸３６の軸方向に直交する姿勢で、ケーシングカバー３２ｄの外周面に密着されてもよい。
【０１２２】
具体的には、異常検出器１４０のケース本体１４６の基板１４３を避けた部分の一部には、ねじ等の固定部材１４６ｂが挿通可能な孔１４６ｃが形成される。ケーシングカバー３２ｄの外周面の一部には、図９に示す変形例のように取付座３２ｄ１が形成される。なお、この変形例では、密閉カバー１４８の端面１４８ｃがケーシングカバー３２ｄの外周面に密着されるので、取付座３２ｄ１は、端面３２ｄ２が、モータブラケット３９の外周面よりも径方向で外方に位置するよう突出する形状でなくてよい。取付座３２ｄ１には、固定部材１４６ｂが固定されるねじ孔等の固定部１４６ｄが形成される。異常検出器１４０は、ケース本体１４６の孔１４６ｃを挿通した固定部材１４６ｂが固定部１４６ｄに固定されることで、ケーシングカバー３２ｄに固定される。
【０１２３】
また、上述した例では、異常検出器１４０は、立型のポンプ装置に用いられる回転機械に設けられる構成が一例として説明されたが、これに限定されない。他の例では、異常検出器１４０は、図１４に示す変形例のように、回転軸３６が水平方向に沿って延設される横型のポンプ装置３０の回転機械の一例であるモータ３１の軸受３７の振動により生じる空気の振動を検出する構成であってもよい。なお、図１４に示す横型のポンプ装置３０は、図１に示すポンプ装置０と同様の構成を有しており、同一の機能を有する構成には同一の符号を付している。
【０１２４】
図１４に示す変形例では、異常検出器１４０の密閉カバー１４８の端面１４８ｃは、孔１４８ｄ、１４３ａの軸方向が、回転軸３６に直交する姿勢で、モータブラケット３９の外周面に密着される。また、異常検出器１４０は、図３に示す構成と同様に、固定部材３２ｆ及び取付金具１４４を用いて、モータブラケット３９に固定される。
【０１２５】
また、上述した例では、異常検出器１４０は、モータ３１のポンプ３２側に配置される軸受３７の振動により生じる空気の振動を検出する構成が一例として説明されたが、これに限定されない。他の例では、異常検出器１４０は、モータ３１のポンプ３２とは反対側に配置される軸受３７Ａの振動に起因する音を検出可能な位置に固定されてもよい。軸受３７Ａは、すなわち、反直結側の軸受の一例である。
【０１２６】
この例として、異常検出器１４０は、図１４に示す横型のポンプ装置３０を用いて説明すると、図１４に示すポンプ装置３０の軸受３７Ａの近傍を拡大して示す図１５に示すように、例えば、モータフレーム３５のフレーム本体３８の外周面の、軸受３７Ａの振動が伝播する部位に、密閉カバー１４８の端面１４８ｃが密着される構成であってもよい。
【０１２７】
具体的に説明すると、フレーム本体３８の外周面に、異常検出器１４０が固定される取付座３８ａが形成される。取付座３８ａは、密閉カバー１４８の端面１４８ｃが、フレーム本体３８の外周面の例えば回転軸３６の軸方向に直交する方向で軸受３７Ａと並ぶ部位に密着可能に構成される。
【０１２８】
取付座３８ａは、異常検出器１４０が取付可能に形成される。取付座３８ａは、例えば、取付座３８ａの周囲に比較して、回転軸３６の径方向で外方に突出する形状に構成される。取付座３８ａの端面３８ｂは、異常検出器１４０のケース１４２のケース本体１４６の表面が当接される取付面に構成される。端面３８ｂは、ケース本体１４６の表面に沿った面に形成される。
【０１２９】
取付座３８ａには、ねじ等の固定部材２００が螺合するねじ穴３８ｃが形成される。ケース本体１４６には、固定部材２００を挿通する孔２０１が形成される。
【０１３０】
この変形例では、異常検出器１４０は、ケース本体１４６が取付座３８ａの端面３８ｂに当接されることで、密閉カバー１４８の端面１４８ｃが、フレーム本体３８の外周面に、孔１４８ｄ，１４３ａの軸方向が回転軸３６の軸方向に直交する姿勢で密着する。この状態で、固定部材２００を取付座３８ａのねじ穴３８ｃに螺合することで、異常検出器１４０が固定される。
【０１３１】
この構成によれば、異常検出器１４０は、フレーム本体３８を介して、軸受３７Ａの回転軸３６の軸方向に直交する方向の振動により生じる空気の振動を検出する。
【０１３２】
また、上述の例では、異常検出器１４０は、回転機械の一例であるモータ３１の軸受３７の振動を、例えばモータブラケット３９を介して検出する構成が一例として説明されたが、これに限定されない。他の例では、異常検出器１４０は、軸受３７の振動により生じる空気の振動を、他の構成を介さずに直接検出する構成であってもよい。具体例としては、異常検出器１４０は、密閉カバー１４８の端面１４８ｃが軸受３７の外輪３７ａの外周面に密着して固定されてもよい。
【０１３３】
また、上述の例では、異常検出器１４０は、空気の振動のみを検出する構成が一例として説明されたが、これに限定されない。異常検出器１４０は、他の例では、空気の振動の検出に加えて、他の情報を検出可能に構成されてもよい。
【０１３４】
この例として、図１６及び図１７に示すように、異常検出器１４０は、回転機械の軸受の異常に起因する温度を検出可能に構成されてもよい。具体的には、異常検出器１４０は、サーミスタ等の温度センサ１８０をさらに備える。温度センサ１８０は、例えば、密閉カバー１４８の端面１４８ｃが、モータブラケット３９の外周面等の密着する対象に密着した状態で、当該対象に例えば当接することで対象の温度を検出可能に設けられる。なお、温度センサ１８０は、対象に接触せずに対象の温度を検出可能な構成である場合は、対象に接触しなくてもよい。
【０１３５】
このように、温度センサ１８０を備える構成であることで、制御部１６０は、温度センサ１８０により温度を検出する対象例えばモータブラケット３９の温度が、軸受３７に異常が生じていると判断できる温度例えば８０度以上となると、異常を知らせる信号、例えば軽故障信号や重故障信号を制御基板１２２に送信してもよい。そして、制御基板１２２は、制御部１６０から受信した信号に応じて、モータ３１の駆動を停止してもよい。
【０１３６】
または、温度センサ１８０は、さらに外気の温度を検出可能に構成されてもよい。この構成の場合、制御部１６０は、外気とモータブラケット３９の温度との差が、軸受３７に異常が生じていると判断できる温度差例えば４０度以上であると、異常を知らせる信号を制御基板１２２に送信してもよい。
【０１３７】
また、上述の例では、異常検出器１４０は、ポンプ装置３０が備える回転機械の一例であるモータ３１の軸受３７の振動により生じる空気の振動を検出する構成が一例として説明されたが、これに限定されない。他の構成では、ポンプ装置３０のモータ３１の回転軸３６と軸継手３３ａにより主軸３３が締結されたポンプ３２が有するポンプ軸受の振動により生じる空気の振動を検出する構成であってもよい。このポンプ軸受は、例えば主軸３３の回転を支持する。具体的には、異常検出器１４０の密閉カバー１４８の端面１４８ｃを、ポンプ３２が有するポンプ軸受に密着させる構成であってもよい。または、異常検出器１４０の密閉カバー１４８の端面１４８ｃを、ポンプ３２が有するポンプ軸受の振動が伝播する部材に密着させる構成であってもよい。この構成によれば、異常検出器１４０は、ポンプ軸受の振動により生じる空気の振動を検出可能、または、ポンプ軸受の振動が伝播する部材の振動により生じる空気の振動を検出可能となる。
【０１３８】
または、異常検出器１４０は、ポンプ装置３０以外の装置に用いられる回転機械の軸受の振動により生じる空気の振動を検出する構成であってもよい。
【０１３９】
また、上述の例では、制御部１６０は、回転機械側の制御部の一例である制御基板１２２からの、回転機械の駆動情報に基づいて、ポンプ装置３０の駆動を判断し、異常検出器１４０の検出結果に基づいて異常の判断を行う構成が一例として説明されたが、これに限定されない。他の例では、制御部１６０は、制御基板１２２からのポンプ装置３０の駆動情報に基づいてモータ３１の駆動を判断することに代えて、異常検出器１４０の検出結果が、予め設定された所定値以上であると回転機械の駆動が開始されたと判断してもよい。この例として、制御部１６０は、例えば、異常検出器１４０の周波数１００〜１００００（Ｈｚ）の検出結果が、７０ｄＢ以上であると、モータ３１が駆動していると判断して、軸受３７の異常の判断を行う。
【０１４０】
また、上述の例では、軸受３７の異常の判断に用いられる所定周波数帯域２５００〜３５００（Ｈｚ）が、記憶部１５０に予め記憶される構成が一例として説明されているが、これに限定されない。他の例では、初期データと運転データにおける複数の所定周波数帯域、例えば、２５００〜３５００（Ｈｚ）に加えて、３５００〜６０００（Ｈｚ）、６０００〜８５００（Ｈｚ）の各周波数帯域内の振幅スペクトルの最大ピーク値同士を比較してもよい。
【０１４１】
具体的には、制御部１６０は、モータ３１の回転速度にひもづけて、所定周波数帯域毎に、第１の閾値及び第２の閾値を定めて、記憶する。そして、制御部１６０は、回転速度範囲に応じて、所定周波数帯域毎の初期データを記憶する。そして、制御部１６０は、運転データの各所定周波数帯域の振幅スペクトルの最大ピーク値より、初期データの各所定周波数帯域の振幅スペクトルの最大ピーク値を減算した値と、第１の閾値及び第２の閾値と比較して、異常を判断する。
【０１４２】
また、上述の例では、１つの軸受３７に対して１つの異常検出器１４０が設けられる構成が一例として説明されたが、これに限定されない。他の例では、１つの軸受３７に対して複数の異常検出器１４０が設けられてもよい。この例として、１つのポンプ装置３０が２つの異常検出器１４０を備え、一方の異常検出器１４０が、図３に示すように、孔１４８ｄ，１４３ａの軸方向が回転軸３６の軸方向に直交する姿勢で密閉カバー１４８の端面１４８ｃをモータブラケット３９の外周面に密着させ、他方の異常検出器１４０が、図１２に示すように、孔１４８ｄ，１４３ａの軸方向が回転軸３６の軸方向に平行となる姿勢で密閉カバー１４８の端面１４８ｃをモータブラケット３９の下面に密着させてもよい。
【０１４３】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明と同等の記載を付記する。
［１］
マイクロフォンと、
前記マイクロフォンを収容するケースと、
前記ケースに設けられて、回転軸及び前記回転軸を支持する軸受を具備する回転機械の前記軸受または前記軸受の振動が伝播して振動する部材に密着可能に形成される密着部と、
前記密着部の前記軸受または前記部材に密着する面から前記密着部を貫通して前記ケース内まで延びる、一軸を中心とする孔部と、
を具備する軸受異常検出装置。
［２］
前記面は、前記一軸が前記回転軸の軸方向に直交する姿勢で前記軸受または前記部材に密着され、または、前記一軸が前記回転軸の軸方向に平行な姿勢で前記軸受または前記部材に密着される、
［１］に記載の軸受異常検出装置。
［３］
前記ケースは、取付金具により前記軸受側に固定される、
［１］に記載の軸受異常検出装置。
［４］
前記マイクロフォンは、空気の振動を受けて変位する振動部を具備し、
前記振動部は、前記一軸上に配置され、
前記孔部は、前記振動部側に向かって縮径する形状に形成される、
［１］に記載の軸受異常検出装置。
［５］
前記ケースに収容されて、一方の主面が前記一軸方向で前記孔部に対向する基板を備え、
前記マイクロフォンは、チップに構成され、前記基板の他方の主面の前記振動部が前記一軸上に配置される位置に、前記振動部を前記一方の主面側に向けた姿勢で実装され、
前記基板は、前記一軸を中心とする貫通孔が形成される、
［４］に記載の軸受異常検出装置。
［６］
前記貫通孔は、前記振動部に向かって漸次縮径する、［５］に記載の軸受異常検出装置。
［７］
異常の判断に用いる初期データ、運転データ、及び閾値を記憶する記憶部と、
前記軸受が正常である運転初期に、前記マイクロフォンの検出結果から得られた前記初期データと、前記初期データが記憶されたのち、前記回転機械の駆動毎に前記マイクロフォンの検出結果から得られる前記運転データとを比較し、前記運転データが前記初期データより前記閾値以上大きいと、前記軸受に異常があると判断する制御部と、
を備える［１］に記載の軸受異常検出装置。
［８］
前記回転機械は、ポンプ及びモータを備えるポンプ装置を複数備える給水装置の前記ポンプまたは前記モータであり、
前記制御部は、前記複数のポンプ装置のいずれか１台のみが駆動する単独運転時に、異常の判断を行う、［７］に記載の軸受異常検出装置。
【符号の説明】
【０１４４】
１０…給水装置、３０…ポンプ装置、３１…モータ、３２…ポンプ、３７…軸受、３７ａ…外輪、３７Ａ…軸受、３７ｂ…内輪、３７ｃ…転動体、３９…モータブラケット、１２０…制御装置、１３０…軸受異常検出装置、１４０…異常検出器、１４１…マイクロフォン、１４２…ケース、１４３…基板、１４３ｂ…信号線、１４４…取付金具、１４４Ａ…取付金具、１４４Ｂ…取付金具、１４６…ケース本体、１４７…ケースカバー、１４８…密閉カバー、１４８ａ…本体、１４８ｂ…フランジ部、１４８ｃ…端面、１５０…記憶部、１６０…制御部、１８０…温度センサ、Ｓ…収容スペース。
【要約】
【課題】回転機械の軸受の異常の検出精度を向上できる軸受異常検出装置を提供すること。
【解決手段】軸受異常検出装置１３０は、異常検出器１４０を備える。異常検出器１４０は、振動部１４１ｄを有するマイクロフォン１４１と、マイクロフォン１４１を収容するケース１４２と、ケース１４２に設けられて、回転軸３６及び回転軸３６を支持する軸受３７を備えるモータ３１の軸受３７または軸受３７の振動が伝播して振動するモータブラケット３９に密着可能に形成される密閉カバー１４８と、密閉カバー１４８の端面１４８ｃからケース１４２内まで延びる、一軸を中心とする孔１４８ｄを備える。
【選択図】      図３【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0006805314.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
0006805314.tif 000016
【図１６】
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【図１７】
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