(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部で流体の圧縮と膨張の少なくとも一方が行われる部屋を有する対象装置における前記流体の圧力状態を監視する監視装置であって、
前記対象装置に設けられ、前記部屋の内部と外部との間の熱流束を検出する熱流束センサ（１０、１０ａ、１０ｂ）と、
前記熱流束センサの検出結果に基づいて、前記流体の圧力状態を判定する判定部（１２）とを備え、
前記対象装置は、流体圧を動力とする流体圧駆動機器（２０、４０）であり、
前記流体圧駆動機器は、内部空間を有するハウジング（２２）と、前記内部空間に配置された作動部材（２４）とを備え、
前記ハウジングの内部空間は、前記作動部材によって２つの部屋（２２２、２２３）に仕切られており、
前記作動部材は、前記２つの部屋の一方に供給された流体を動力として移動し、
前記熱流束センサは、前記２つの部屋の少なくとも一方の部屋の内部と外部との間の熱流束を検出する監視装置。
【請求項２】
内部で流体の圧縮と膨張の少なくとも一方が行われる部屋を有する対象装置における前記流体の圧力状態を監視する監視装置であって、
前記対象装置に設けられ、前記部屋の内部と外部との間の熱流束を検出する熱流束センサ（１０）と、
前記熱流束センサの検出結果に基づいて、前記流体の圧力状態を判定する判定部（１２）とを備え、
前記対象装置は、前記流体を制御する流体制御機器（５０）であり、
前記流体制御機器は、内部に前記流体の流路（５３）を形成する流路形成部材（５１）と、前記流路を開閉する弁体（５２）とを備え、
前記部屋は、前記流路のうち前記弁体よりも流体流れ上流側の上流側流路（５３ａ）である監視装置。
【請求項３】
内部で流体の圧縮と膨張の少なくとも一方が行われる部屋を有する対象装置における前記流体の圧力状態を監視する監視装置であって、
前記対象装置に設けられ、前記部屋の内部と外部との間の熱流束を検出する熱流束センサ（１０）と、
前記熱流束センサの検出結果に基づいて、前記流体の圧力状態を判定する判定部（１２）とを備え、
前記対象装置は、機械の稼働部の衝撃または振動を前記流体の流体抵抗で減衰させる緩衝機器（６０）であり、
前記緩衝機器は、前記流体が存在する前記部屋（６７、６８、６９）を有する監視装置。
【請求項４】
内部で流体の圧縮と膨張の少なくとも一方が行われる部屋を有する対象装置における前記流体の圧力状態を監視する監視装置であって、
前記対象装置に設けられ、前記部屋の内部と外部との間の熱流束を検出する熱流束センサ（１０）と、
前記熱流束センサの検出結果に基づいて、前記流体の圧力状態を判定する判定部（１２）とを備え、
前記対象装置は、増圧された前記流体を蓄える圧力タンク（７０）であり、
前記圧力タンクは、内部に前記流体を蓄える容器（７１）を備え、
前記部屋（７４）は、前記容器の内部である監視装置。
【請求項５】
前記判定部（１２）は、前記熱流束センサの検出結果に基づく前記熱流束の検出値と、所定の閾値とを比較し、この比較結果に基づいて、前記流体の圧力状態を判定する請求項１ないし４のいずれか１つに記載の監視装置。
【請求項６】
内部で流体の圧縮と膨張の少なくとも一方が行われる部屋（２２２、２２３、５３ａ、６７、６８、６９、７４）を有する対象装置（２０、４０、５０、６０、７０）における前記流体の圧力状態を監視する監視装置であって、
前記対象装置に設けられ、前記部屋の内部と外部との間の熱流束を検出する熱流束センサ（１０、１０ａ、１０ｂ）と、
前記熱流束センサの検出結果に基づいて、前記流体の圧力状態を判定する判定部（１２）とを備え、
前記判定部（１２）は、前記熱流束センサの検出結果に基づく前記熱流束の検出値と、所定の閾値とを比較し、この比較結果に基づいて、前記流体の圧力状態を判定する監視装置。
【請求項７】
前記閾値は、前記熱流束の正常時における変化を表す少なくとも１つの正常時変化波形と、前記熱流束の異常時における変化を表す少なくとも１つの異常時変化波形とに対応付けられている請求項５または６に記載の監視装置。
【請求項８】
前記閾値は、複数の閾値を含んでおり、また、前記少なくとも１つの異常時変化波形も複数の異常時変化波形を含んでおり、前記複数の閾値はそれぞれ、前記少なくとも１つの正常時変化波形、および前記複数の異常時変化波形における対応する異常時変化波形、に対応付けられている請求項７に記載の監視装置。
【請求項９】
内部で流体の圧縮と膨張の少なくとも一方が行われる部屋を有する対象装置の異常を診断する異常診断装置であって、
前記対象装置に設けられ、前記部屋の内部と外部との間の熱流束を検出する熱流束センサ（１０、１０ａ、１０ｂ）と、
前記熱流束センサの検出結果に基づいて、前記対象装置に異常が有るか否かを判定する判定部（１２）とを備え、
前記対象装置は、流体圧を動力とする流体圧駆動機器（２０、４０）であり、
前記流体圧駆動機器は、内部空間を有するハウジング（２２）と、前記内部空間に配置された作動部材（２４）とを備え、
前記ハウジングの内部空間は、前記作動部材によって２つの部屋（２２２、２２３）に仕切られており、
前記作動部材は、前記２つの部屋の一方に供給された流体を動力として移動し、
前記熱流束センサは、前記２つの部屋の少なくとも一方の部屋の内部と外部との間の熱流束を検出する異常診断装置。
【請求項１０】
内部で流体の圧縮と膨張の少なくとも一方が行われる部屋を有する対象装置の異常を診断する異常診断装置であって、
前記対象装置に設けられ、前記部屋の内部と外部との間の熱流束を検出する熱流束センサ（１０）と、
前記熱流束センサの検出結果に基づいて、前記対象装置に異常が有るか否かを判定する判定部（１２）とを備え、
前記対象装置は、前記流体を制御する流体制御機器（５０）であり、
前記流体制御機器は、内部に前記流体の流路（５３）を形成する流路形成部材（５１）と、前記流路を開閉する弁体（５２）とを備え、
前記部屋は、前記流路のうち前記弁体よりも流体流れ上流側の上流側流路（５３ａ）である異常診断装置。
【請求項１１】
内部で流体の圧縮と膨張の少なくとも一方が行われる部屋を有する対象装置の異常を診断する異常診断装置であって、
前記対象装置に設けられ、前記部屋の内部と外部との間の熱流束を検出する熱流束センサ（１０）と、
前記熱流束センサの検出結果に基づいて、前記対象装置に異常が有るか否かを判定する判定部（１２）とを備え、
前記対象装置は、機械の稼働部の衝撃または振動を前記流体の流体抵抗で減衰させる緩衝機器（６０）であり、
前記緩衝機器は、前記流体が存在する前記部屋（６７、６８、６９）を有する異常診断装置。
【請求項１２】
内部で流体の圧縮と膨張の少なくとも一方が行われる部屋を有する対象装置の異常を診断する異常診断装置であって、
前記対象装置に設けられ、前記部屋の内部と外部との間の熱流束を検出する熱流束センサ（１０）と、
前記熱流束センサの検出結果に基づいて、前記対象装置に異常が有るか否かを判定する判定部（１２）とを備え、
前記対象装置は、増圧された前記流体を蓄える圧力タンク（７０）であり、
前記圧力タンクは、内部に前記流体を蓄える容器（７１）を備え、
前記部屋（７４）は、前記容器の内部である異常診断装置。
【請求項１３】
前記判定部（１２）は、前記熱流束センサの検出結果に基づく前記熱流束の検出値と、所定の閾値とを比較し、この比較結果に基づいて、前記対象装置に異常が有るか否かを判定する請求項９ないし１２のいずれか１つに記載の異常診断装置。
【請求項１４】
前記閾値は、前記熱流束の正常時における変化を表す少なくとも１つの正常時変化波形と、前記熱流束の異常時における変化を表す少なくとも１つの異常時変化波形とに対応付けられている請求項１３に記載の異常診断装置。
【請求項１５】
前記閾値は、複数の閾値を含んでおり、また、前記少なくとも１つの異常時変化波形も複数の異常時変化波形を含んでおり、前記複数の閾値はそれぞれ、前記少なくとも１つの正常時変化波形、および前記複数の異常時変化波形における対応する異常時変化波形、に対応付けられている請求項１４に記載の異常診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の圧力状態を監視する監視装置および対象装置の異常の有無を診断する異常診断装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱流束を検出する熱流束センサとして、例えば、特許文献１に開示されたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５３７６０８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、空気圧、油圧、水圧などの流体圧を動力としてピストンを往復運動させる動力シリンダがある。動力シリンダは、流体圧駆動機器とも呼ばれる。動力シリンダのうち空気圧を動力とするエアシリンダは、生産設備のアクチュエータとして用いられている。
【０００５】
動力シリンダは、シリンダの内部空間がピストンによって２つの部屋に仕切られている。２つの部屋の一方に圧縮された流体が供給される。２つの部屋の他方から流体が排出される。２つの部屋に対する流体の供給と排出とが切り替えられることで、ピストンが往復運動する。２つの部屋のそれぞれでは、流体が圧縮されたり、膨張したりして、流体の圧力状態が変化する。
【０００６】
このような動力シリンダの異常の有無を診断する異常診断装置として、部屋の内部の流体の圧力状態から異常の有無を診断できる異常診断装置の実現が望まれる。この実現のためには、部屋の壁に穴をあけて圧力計を取り付けることが考えられる。しかし、発明者の詳細な検討の結果、以下の課題が見出された。すなわち、圧力変化が生じる部屋の壁に穴をあけることは、部屋の内部の状態に影響が生じるため、好ましくない。このため、部屋の壁に穴をあけて計測器を取り付けなくても、部屋の内部の流体の圧力状態から異常の有無を診断できる異常診断装置の実現が望まれる。
【０００７】
なお、この課題は、動力シリンダを診断対象とする異常診断装置に限られず、内部で流体が圧縮または膨張される部屋を備える動力シリンダ以外の対象装置を診断対象とする異常診断装置においても、同様に言えることである。また、上記した異常診断装置と同様に、内部で流体の圧縮と膨張の少なくとも一方が行われる部屋を有する対象装置における流体の圧力状態を監視する監視装置においても、部屋の壁に穴をあけて計測器を取り付けずに、流体の圧力状態を監視できる監視装置の実現が望まれる。
【０００８】
上記点に鑑みて、本発明は、部屋の壁に穴をあけて計測器を取り付けなくても、流体の圧力状態を監視できる監視装置を提供することを目的とする。さらに、本発明は、部屋の内部の流体の状態から異常診断を行うことができる異常診断装置を提供することをもう一つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１〜４、６に記載の発明では、
内部で流体の圧縮と膨張の少なくとも一方が行われる部屋（２２２、２２３、５３ａ、６７、６８、６９、７４）を有する対象装置（２０、４０、５０、６０、７０）における流体の圧力状態を監視する監視装置は、
対象装置に設けられ、部屋の内部と外部との間の熱流束を検出する熱流束センサ（１０、１０ａ、１０ｂ）と、
熱流束センサの検出結果に基づいて、流体の圧力状態を判定する判定部（１２）とを備える。
さらに、請求項１に記載の発明では、
対象装置は、流体圧を動力とする流体圧駆動機器（２０、４０）であり、
流体圧駆動機器は、内部空間を有するハウジング（２２）と、内部空間に配置された作動部材（２４）とを備え、
ハウジングの内部空間は、作動部材によって２つの部屋（２２２、２２３）に仕切られており、
作動部材は、２つの部屋の一方に供給された流体を動力として移動し、
熱流束センサは、２つの部屋の少なくとも一方の部屋の内部と外部との間の熱流束を検出する。
また、請求項２に記載の発明では、
対象装置は、流体を制御する流体制御機器（５０）であり、
流体制御機器は、内部に流体の流路（５３）を形成する流路形成部材（５１）と、流路を開閉する弁体（５２）とを備え、
部屋は、流路のうち弁体よりも流体流れ上流側の上流側流路（５３ａ）である。
また、請求項３に記載の発明では、
対象装置は、機械の稼働部の衝撃または振動を流体の流体抵抗で減衰させる緩衝機器（６０）であり、
緩衝機器は、流体が存在する部屋（６７、６８、６９）を有する。
また、請求項４に記載の発明では、
対象装置は、増圧された流体を蓄える圧力タンク（７０）であり、
圧力タンクは、内部に流体を蓄える容器（７１）を備え、
部屋（７４）は、容器の内部である。
また、請求項６に記載の発明では、判定部（１２）は、熱流束センサの検出結果に基づく熱流束の検出値と、所定の閾値とを比較し、この比較結果に基づいて、流体の圧力状態を判定する。
【００１０】
請求項１〜４、６に記載の発明おいて、流体の圧縮とは、圧縮前と比較して、流体の圧力が上昇し、流体の温度が上昇する現象を指している。ここでいう流体の膨張とは、膨張前と比較して、流体の圧力が低下し、流体の温度が低下する現象を指している。
【００１１】
部屋の内部で流体の圧縮と膨張の少なくとも一方が行われて、部屋の内部の流体の圧力状態が変化すると、その状態変化に応じて、部屋の内部と外部との間の熱流束が変化する。そこで、部屋の内部と外部の間の熱流束を検出し、この検出結果から流体の圧力状態を判定することができる。
【００１２】
そして、部屋の内部と外部との間の熱流束は、部屋の壁に穴をあけなくても検出できる。したがって、これらの監視装置によれば、部屋の壁に穴をあけて計測器を取り付けなくても、部屋の内部の流体の圧力状態を監視することができる。
【００１３】
また、上記目的を達成するため、請求項９〜１２に記載の発明では、
内部で流体の圧縮と膨張の少なくとも一方が行われる部屋（２２２、２２３、５３ａ、６７、６８、６９、７４）を有する対象装置（２０、４０、５０、６０、７０）の異常を診断する異常診断装置は、
対象装置に設けられ、部屋の内部と外部との間の熱流束を検出する熱流束センサ（１０、１０ａ、１０ｂ）と、
熱流束センサの検出結果に基づいて、対象装置に異常が有るか否かを判定する判定部（１２）とを備える。
さらに、請求項９に記載の発明では、
対象装置は、流体圧を動力とする流体圧駆動機器（２０、４０）であり、
流体圧駆動機器は、内部空間を有するハウジング（２２）と、内部空間に配置された作動部材（２４）とを備え、
ハウジングの内部空間は、作動部材によって２つの部屋（２２２、２２３）に仕切られており、
作動部材は、２つの部屋の一方に供給された流体を動力として移動し、
熱流束センサは、２つの部屋の少なくとも一方の部屋の内部と外部との間の熱流束を検出する。
また、請求項１０に記載の発明では、
対象装置は、流体を制御する流体制御機器（５０）であり、
流体制御機器は、内部に流体の流路（５３）を形成する流路形成部材（５１）と、流路を開閉する弁体（５２）とを備え、
部屋は、流路のうち弁体よりも流体流れ上流側の上流側流路（５３ａ）である。
また、請求項１１に記載の発明では、
対象装置は、機械の稼働部の衝撃または振動を流体の流体抵抗で減衰させる緩衝機器（６０）であり、
緩衝機器は、流体が存在する部屋（６７、６８、６９）を有する。
また、請求項１２に記載の発明では、
対象装置は、増圧された流体を蓄える圧力タンク（７０）であり、
圧力タンクは、内部に流体を蓄える容器（７１）を備え、
部屋（７４）は、容器の内部である。
【００１４】
請求項９〜１２に記載の発明おいて、流体の圧縮とは、圧縮前と比較して、流体の圧力が上昇し、流体の温度が上昇する現象を指している。ここでいう流体の膨張とは、膨張前と比較して、流体の圧力が低下し、流体の温度が低下する現象を指している。
【００１５】
部屋の内部で流体の圧縮と膨張の少なくとも一方が行われて、部屋の内部の流体の圧力状態が変化すると、その状態変化に応じて、部屋の内部と外部との間の熱流束が変化する。この熱流束の変化の仕方は、対象装置が正常な場合と対象装置に異常が有る場合とで異なる。そこで、部屋の内部と外部の間の熱流束を検出し、この検出結果から対象装置に異常があるか否かを判定することができる。
【００１６】
そして、部屋の内部と外部との間の熱流束は、部屋の壁に穴をあけなくても検出できる。したがって、これらの異常診断装置によれば、部屋の壁に穴をあけて計測器を取り付けなくても、部屋の内部の流体の状態から異常診断を行うことができる。
【００１７】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態における異常診断装置とエアシリンダを示す図である。
【図２】図１中の熱流束センサの平面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線での断面図である。
【図４Ａ】第１実施形態の正常例１の期間Ｐ１におけるエアシリンダの断面図である。
【図４Ｂ】第１実施形態の正常例１の期間Ｐ２におけるエアシリンダの断面図である。
【図４Ｃ】第１実施形態の正常例１の期間Ｐ３におけるエアシリンダの断面図である。
【図４Ｄ】第１実施形態の正常例１の期間Ｐ４におけるエアシリンダの断面図である。
【図５】第１実施形態の正常例１における時間経過に伴う熱流束の変化を示す図である。
【図６Ａ】第１実施形態の正常例２の期間Ｐ５におけるエアシリンダの断面図である。
【図６Ｂ】第１実施形態の正常例２の期間Ｐ６におけるエアシリンダの断面図である。
【図６Ｃ】第１実施形態の正常例２の期間Ｐ７におけるエアシリンダの断面図である。
【図６Ｄ】第１実施形態の正常例２の期間Ｐ８におけるエアシリンダの断面図である。
【図７】第１実施形態の正常例２における時間経過に伴う熱流束の変化を示す図である。
【図８Ａ】第１実施形態の正常例３の期間Ｐ１１におけるエアシリンダの断面図である。
【図８Ｂ】第１実施形態の正常例３の期間Ｐ１２におけるエアシリンダの断面図である。
【図８Ｃ】第１実施形態の正常例３の期間Ｐ１３におけるエアシリンダの断面図である。
【図８Ｄ】第１実施形態の正常例３の期間Ｐ１４におけるエアシリンダの断面図である。
【図９】第１実施形態の正常例３における時間経過に伴う熱流束の変化を示す図である。
【図１０】第１実施形態の異常例１の期間Ｐｘ１におけるエアシリンダの断面図である。
【図１１】第１実施形態の異常例１における時間経過に伴う熱流束の変化を示す図である。
【図１２】第１実施形態の異常例２におけるエアシリンダの断面図である。
【図１３】第１実施形態の異常例２における時間経過に伴う熱流束の変化を示す図である。
【図１４】第１実施形態の異常例３におけるエアシリンダの断面図である。
【図１５】第１実施形態の異常例３における時間経過に伴う熱流束の変化を示す図である。
【図１６】第１実施形態における異常診断制御を示すフローチャートである。
【図１７】第１実施形態における異常の有無の判定方法を説明するための図である。
【図１８】第１実施形態における異常の有無の判定方法を説明するための図である。
【図１９】第１実施形態における異常の有無の判定方法を説明するための図である。
【図２０】第２実施形態における異常診断装置の一部である熱流束センサとエアシリンダを示す図である。
【図２１】第２実施形態の正常例１における時間経過に伴う熱流束の変化を示す図である。
【図２２】第３実施形態における異常の有無の判定方法を説明するための図である。
【図２３】第４実施形態における異常の有無の判定方法を説明するための図である。
【図２４Ａ】第５実施形態の正常時の期間Ｐ２１におけるエアシリンダの断面図である。
【図２４Ｂ】第５実施形態の正常時の期間Ｐ２２におけるエアシリンダの断面図である。
【図２４Ｃ】第５実施形態の正常時の期間Ｐ２３におけるエアシリンダの断面図である。
【図２４Ｄ】第５実施形態の正常時の期間Ｐ２４におけるエアシリンダの断面図である。
【図２５】第５実施形態の正常時における時間経過に伴う熱流束の変化を示す図である。
【図２６】他の実施形態におけるボールバルブの断面図である。
【図２７】他の実施形態におけるボールバルブの断面図である。
【図２８】他の実施形態におけるショックアブソーバの断面図である。
【図２９】他の実施形態における圧力タンクの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
【００２０】
（第１実施形態）
本実施形態では、監視装置としての異常診断装置について説明する。図１に示すように、本実施形態の異常診断装置１は、対象装置としてのエアシリンダ２０の異常を診断する。
【００２１】
エアシリンダ２０は、空気圧を動力として、ピストン２４を往復運動させる動力シリンダである。エアシリンダ２０は、シリンダ２２と、ピストン２４と、ピストンロッド２６とを備えている。シリンダ２２と、ピストン２４と、ピストンロッド２６とは、金属製である。
【００２２】
シリンダ２２は、円筒状の内部空間（すなわち、部屋）２２１を有するハウジングである。このため、シリンダ２２は、シリンダハウジングとも呼ばれる。部屋２２１は、ピストン２４により第１室２２２と第２室２２３の２つの部屋に仕切られている。第１室２２２は、ピストン２４のピストンロッド２６側とは反対側の部屋である。第２室２２３は、ピストン２４のピストンロッド２６側の部屋である。シリンダ２２には、第１室２２２に連通する第１開口部２２４が形成されている。シリンダ２２には、第２室２２３に連通する第２開口部２２５が形成されている。
【００２３】
ピストン２４は、部屋２２１の内部に配置されている。ピストン２４の側面にはゴム製のシール部材２４１が取り付けられている。シール部材２４１によってピストン２４とシリンダ２２との間がシールされている。シール部材２４１によってピストン２４がシリンダ２２の内面に対して摺動する。
【００２４】
ピストンロッド２６は、ピストン２４と連動する軸部材である。シリンダ２２は、第３開口部２２６が形成されている。ピストンロッド２６は第３開口部２２６を通っている。第３開口部２２６を構成する内壁面にゴム製のシール部材２２７が取り付けられている。シール部材２２７によってピストンロッド２６とシリンダ２２との間がシールされている。シール部材２２７によってピストンロッド２６がシリンダ２２の内面に対して摺動する。
【００２５】
シリンダ２２の第１開口部２２４および第２開口部２２５には、図示しない流路切替弁が接続されている。流路切替弁は、第１開口部２２４と第２開口部２２５のそれぞれに対して、図示しない空気供給流路と空気排出流路との接続を切り替えるものである。空気供給流路は、圧縮された空気の供給源である図示しない空気圧縮機に接続される。空気排出流路は、大気に開放されている。流路切替弁によって、第１室２２２に圧縮空気が供給されるとともに、第２室２２３が大気に開放された第１状態と、第１室２２２が大気に開放されるとともに、第２室２２３に圧縮空気が供給される第２状態とが切り替えられる。
【００２６】
また、第１開口部２２４に連なる流路と第２開口部２２５に連なる流路には、それぞれ、図示しない流量調整弁が設けられている。流量調整弁は、供給される圧縮空気の流量を調整することにより、ピストン２４の動作速度を変更するスピードコントローラである。
【００２７】
図１に示すように、異常診断装置１は、熱流束センサ１０と、制御装置１２と、表示装置１４とを備えている。
【００２８】
熱流束センサ１０は、シリンダ２２の内部と外部との間の熱流束を検出する。熱流束センサ１０は、シリンダ２２の外面に取り付けられている。本実施形態では、熱流束センサ１０として、第１熱流束センサ１０ａと、第２熱流束センサ１０ｂとを用いている。第１熱流束センサ１０ａは、シリンダ２２の外面のうち第１室２２２に最も近い部位に配置されている。第１熱流束センサ１０ａは、第１室２２２の内部と外部との間の熱流束を検出する。第２熱流束センサ１０ｂは、シリンダ２２の外面のうち第２室２２３に最も近い部位に配置されている。第２熱流束センサ１０ｂは、第２室２２３の内部と外部との間の熱流束を検出する。熱流束センサ１０は、平板形状である。熱流束センサ１０の内部構造については後述する。熱流束センサ１０は、制御装置１２の入力側に接続されている。
【００２９】
制御装置１２は、エアシリンダ２０の異常診断制御を行う。この異常診断制御は、熱流束センサ１０の検出結果に基づいて、エアシリンダ２０に異常が有るか否かを判定するものである。したがって、制御装置１２が、熱流束センサ１０の検出結果に基づいて、装置に異常があるか否かを判定する判定部を構成している。
【００３０】
制御装置１２の出力側には、表示装置１４が接続されている。制御装置１２は、異常が有るときに、異常が有ることを表示装置１４に表示させる。制御装置１２は、マイクロコンピュータ、記憶装置等を有して構成される。
【００３１】
表示装置１４は、異常が有ることをユーザに報知するための報知装置である。表示装置１４としては、液晶ディスプレイ等が用いられる。
【００３２】
図２、３に示すように、熱流束センサ１０は、絶縁基材１００、表面保護部材１１０、裏面保護部材１２０が一体化され、この一体化されたものの内部で第１、第２層間接続部材１３０、１４０が交互に直列に接続された構造を有する。なお、図２では、表面保護部材１１０を省略している。絶縁基材１００、表面保護部材１１０、裏面保護部材１２０は、フィルム状であって、熱可塑性樹脂等の可撓性を有する樹脂材料で構成されている。絶縁基材１００は、その厚さ方向に貫通する複数の第１、第２ビアホール１０１、１０２が形成されている。第１、第２ビアホール１０１、１０２に互いに異なる金属や半導体等の熱電材料で構成された第１、第２層間接続部材１３０、１４０が埋め込まれている。絶縁基材１００の表面１００ａに配置された表面導体パターン１１１によって第１、第２層間接続部材１３０、１４０の一方の接続部が構成されている。絶縁基材１００の裏面１００ｂに配置された裏面導体パターン１２１によって第１、第２層間接続部材１３０、１４０の他方の接続部が構成されている。
【００３３】
熱流束センサ１０の厚さ方向にて、熱流束が熱流束センサ１０を通過すると、第１、第２層間接続部材１３０、１４０の一方の接続部と他方の接続部に温度差が生じる。これにより、ゼーベック効果によって第１、第２層間接続部材１３０、１４０に熱起電力が発生する。熱流束センサ１０は、この熱起電力（例えば、電圧）をセンサ信号として出力する。
【００３４】
次に、エアシリンダ２０が正常に動作するときの時間経過に伴う熱流束変化について説明する。
（正常例１）
正常例１は、図４Ａ〜４Ｄに示すように、エアシリンダ２０の伸縮方向（すなわち、ピストン２４の移動方向）が左右方向であって、エアシリンダ２０が縮んだ状態から伸びた状態に変わる場合である。この場合の熱流束変化は、図５に示す波形となる。図５の横軸は、エアシリンダ２０への圧縮空気の供給開始からの経過時間である。図５の縦軸は、第１熱流束センサ１０ａ、第２熱流束センサ１０ｂが検出する熱流束の大きさを示している。部屋の内部から外部に向かう熱流束を＋側としている。部屋の外部から内部に向かう熱流束を−側としている。また、図５中の期間Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４は、それぞれ、エアシリンダ２０の状態が図４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄに示す状態のときに対応している。
【００３５】
期間Ｐ１では、図４Ａに示すように、エアシリンダ２０が縮んだ状態から伸びた状態となるために、第１室２２２に圧縮空気が供給され、第２室２２３は大気開放される。このとき、第２室２２３は、伸びた状態から縮んだ状態となる際に供給された圧縮空気が存在する状態から大気開放された状態となる。期間Ｐ１では、シール部材２４１、２２７の静止摩擦により、ピストン２４は動き出さない。第１室２２２の圧力が上昇することで、第１室２２２の空気が圧縮され加熱される。このため、第１室２２２の内部から外部に向かう熱流束が増加する。これにより、第１熱流束センサ１０ａが検出する熱流束（以下、第１熱流束という）は、＋側で増加する。一方、第２室２２３は、大気開放によって減圧することで、第１室２２２の空気が膨張し冷却される。このため、外部から第２室２２３の内部に向かう熱流束が増加する。これにより、第２熱流束センサ１０ｂが検出する熱流束（以下、第２熱流束という）は、−（マイナス）の値となり、―側で絶対値が増加する。
【００３６】
期間Ｐ２では、図４Ｂに示すように、第１室２２２と第２室２２３の圧力差が高まり、ピストン２４が動き始める。ピストン２４が動き始めることで、第１室２２２の空気が膨張し、第１室２２２の圧力が低下する。このため、第１室２２２の空気が冷却される。これにより、第１熱流束が減少する。逆に、第２室２２３は、空気が圧縮されるため、減圧状態が緩やかになる。このため、第２熱流束の変化が緩やかになる。
【００３７】
期間Ｐ３では、図４Ｃに示すように、図示しないストッパによって、ピストン２４が停止する。このため、第１室２２２の空気の膨張が止まり、再び、第１室２２２の圧力が上昇する。空気が圧縮されて加熱されることにより、第１熱流束が＋側で増加する。一方、ピストン２４の停止により、第２室２２３の空気の圧縮も止まる。このため、第２室２２３の減圧がより進む。これにより、第２熱流束の−側での絶対値の増加が急になる。
【００３８】
期間Ｐ４では、図４Ｄに示すように、第１室２２２が所定の圧力となるまで、圧縮空気が供給される。第１室２２２が所定の圧力になると、圧縮空気の供給が停止された状態となる。これにより、第１室２２２の空気の加熱が飽和し、第１熱流束が徐々に小さくなって０に近づいていく。第２室２２３は、大気圧の状態に近づいていく。これにより、第２熱流束が徐々に小さくなって０に近づいていく。
（正常例２）
正常例２は、図６Ａ〜６Ｄに示すように、エアシリンダ２０の伸縮方向が左右方向であって、エアシリンダ２０が伸びた状態から縮んだ状態に変わる場合である。この場合の熱流束変化は、図７に示す波形となる。図７の横軸は、エアシリンダ２０への圧縮空気の供給開始からの経過期間を示している。図７の縦軸は、図５の縦軸と同じである。また、図７中の期間Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７、Ｐ８は、それぞれ、エアシリンダ２０の状態が図６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄに示す状態のときに対応している。
【００３９】
期間Ｐ５では、図６Ａに示すように、エアシリンダ２０が伸びた状態から縮んだ状態となるために、第２室２２３に圧縮空気が供給され、第１室２２２は大気開放される。期間Ｐ６では、図６Ｂに示すように、第１室２２２と第２室２２３の圧力差が高まり、ピストン２４が動き始める。期間Ｐ７では、図６Ｃに示すように、図示しないストッパによって、ピストン２４が停止する。期間Ｐ８では、図６Ｄに示すように、第２室２２３が所定の圧力となるまで、圧縮空気が供給される。第２室２２３が所定の圧力になると、圧縮空気の供給が停止された状態となる。
【００４０】
正常例２でのピストン２４の動きは、正常例１でのピストン２４の動きと反対の動きとなる。このため、図７に示すように、第１熱流束の波形と第２熱流束の波形は、正常例１での第１熱流束の波形と第２熱流束の波形と反対の関係となる。すなわち、正常例２の第１熱流束の波形は、正常例１の第２熱流束の波形と同じである。正常例２の第２熱流束の波形は、正常例１の第１熱流束の波形と同じである。
（正常例３）
正常例３は、図８Ａ〜８Ｄに示すように、エアシリンダ２０の伸縮方向が左右方向であって、エアシリンダ２０が伸びる際に、ワーク３０を押す仕事をする場合である。この場合の熱流束変化は、図９に示す波形となる。図９の横軸と縦軸は、それぞれ、図５の縦軸と横軸と同じである。また、図９中の期間Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ１４は、それぞれ、エアシリンダ２０の状態が図８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄに示す状態のときに対応している。
【００４１】
期間Ｐ１１では、図８Ａに示すように、正常例１の期間Ｐ１と同様に、第１室２２２に圧縮空気が供給され、第２室２２３は大気開放される。そして、正常例１の期間Ｐ１と同様に、ピストン２４が動き始める。したがって、期間Ｐ１１では、第１熱流束および第２熱流束は、正常例１の期間Ｐ１、Ｐ２と同様の波形を描く。
【００４２】
期間Ｐ１２では、図８Ｂに示すように、ピストンロッド２６がワーク３０に突き当たり、ピストン２４が停止する。ワーク３０が静止摩擦によって停止の状態を維持し続けている間、第１室２２２の圧力が上昇する。このため、第１室２２２の空気が圧縮され加熱される。これにより、第１熱流束が＋側で増加する。一方、第２室２２３は、大気解放による減圧がより進む。このため、第２熱流束の−側での絶対値の増加が急になる。
【００４３】
期間Ｐ１３では、図８Ｃに示すように、ワーク３０が動き始める。ワーク３０、すなわち、ピストン２４が動き始めることで、第１室２２２の空気が膨張し、第１室２２２の圧力が低下する。このため、第１室２２２の空気が冷却される。これにより、第１熱流束が減少する。逆に、第２室２２３は、空気が圧縮されるため、減圧状態が緩やかになる。このため、第２熱流束の変化が緩やかになる。
【００４４】
期間Ｐ１４では、正常例１の期間Ｐ３と同様に、図示しないストッパによって、ピストン２４が停止する。その後、正常例１の期間Ｐ４と同様に、圧縮空気の供給が停止された状態となる。したがって、期間Ｐ１４では、第１熱流束および第２熱流束は、正常例１の期間Ｐ３、Ｐ４と同様の波形を描く。
【００４５】
次に、エアシリンダ２０の動作に異常が生じたときの時間経過に伴う熱流束の変化について説明する。
（異常例１）
異常例１は、正常例１に対応する異常例である。異常例１は、図１０に示すように、エアシリンダ２０が縮んだ状態から伸びた状態に変わる途中で異物３０Ａに衝突した場合である。この場合の熱流束変化は、図１１に示す波形となる。
【００４６】
図１１の期間Ｐｘ１では、図１０に示すように、ピストンロッド２６が異物に衝突する。このとき、第１室２２２の圧力が上昇する。すなわち、空気が圧縮され加熱される。このため、期間Ｐｘ１では、第１熱流束が＋側で増大する。一方、第２室２２３は、大気開放により、減圧が進む。すなわち、空気の膨張による冷却が急に進む。このため、第２熱流束は、−側で絶対値が増大する。
【００４７】
したがって、図１１に示すように、異常例１での熱流束の波形は、図５に示す正常例１の波形とは異なる。
（異常例２）
異常例２は、正常例１に対応する異常例である。異常例２は、図１２に示すように、エアシリンダ２０が可動プレート３１を動かす場合に、摺動摩擦抵抗によってピストン２４の動作が遅延する異常例である。
【００４８】
可動プレート３１は、リニアブッシュ３２、３３を介して、２本のロッド３４、３５に沿って移動するように構成されている。リニアブッシュ３２、３３は、直線状部材である２本のロッドに沿って動くガイド部材である。リニアブッシュ３２、３３は、可動プレート３１に固定されている。可動プレート３１は、ピストンロッド２６に固定されている。ピストンロッド２６が移動することで、可動プレート３１が移動する。
【００４９】
リニアブッシュ３２、３３と２本のロッド３４、３５との間には、潤滑剤が塗布されている。この潤滑剤が劣化すると、リニアブッシュ３２、３３の摺動摩擦抵抗が大きくなる。このため、ピストン２４の動作が遅延する。
【００５０】
この場合の熱流束変化は、図１３に示す波形となる。摺動摩擦抵抗が大きくなると、ピストン２４が移動することによる第１室２２２での空気の膨張冷却の効果が小さくなる。また、エアシリンダ２０が伸びきるまでの時間が長くなる。図１３の期間Ｐｘ２では、第１熱流束の変化は、正常例１と比較して、緩やかになるとともに、第１熱流束の増加が生じる時間が遅くなる。また、第２熱流束の変化は、正常例１と比較して、第２熱流束の絶対値の増加が生じる時間が遅くなる。
【００５１】
したがって、図１３に示すように、異常例２での熱流束の波形は、図５に示す正常例１の波形とは異なる。
（異常例３）
異常例３は、正常例３に対応する異常例である。異常例３は、図１４に示すように、エアシリンダ２０が伸びてワーク３０を押す場合において、設備の何らかの異常により、押すはずのワーク３０が存在しない場合である。この場合の熱流束変化は、図１５に示す波形となる。
【００５２】
図１５中の期間Ｐｘ３では、ワーク３０が存在しないので、第１熱流束と第２熱流束の変化は、それぞれ、正常例１と同様の波形となる。
【００５３】
次に、制御装置１２が行う異常診断制御について説明する。
【００５４】
制御装置１２は、図１６に示すように、熱流束センサ１０の検出結果に基づいて、異常診断を行う。なお、図１６中に示した各ステップは、各種機能を実現する機能実現部を構成するものである。また、図１６に示す異常診断制御は、第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂに対して別々に行われる。第１熱流束センサ１０ａを用いた異常診断制御と、第２熱流束センサ１０ｂを用いた異常診断制御は、実質的に同じである。したがって、以下では、第１熱流束センサ１０ａを用いた異常診断制御について説明する。
【００５５】
具体的には、ステップＳ１で、第１熱流束センサ１０ａの検出値を取得する。このとき、第１熱流束センサ１０ａから入力されたセンサ信号から熱流束の値を算出する。算出した熱流束値を検出値として用いる。なお、検出値として、熱流束値を用いる代わりに、熱流束センサ１０から出力された電圧の値を用いてもよい。
【００５６】
続いて、ステップＳ２で、検出値と閾値とを比較して、異常が有るか否かを判定する。このとき、エアシリンダ２０への圧縮空気の供給開始から経過時間が所定時間のときの検出値と、その所定時間での閾値と比較する。この閾値は、所定時間に応じて設定される判定基準である。そして、検出値が閾値を超えたとき、または、検出値が閾値を下回ったときに、異常が有ると判定する。
【００５７】
例えば、異常例１を検出するためには、図１７に示すように、所定時間としての時間Ｔ１の検出値ｑｘと、時間Ｔ１における閾値ｑｔｈ１とを比較する。図１７では、図１１に示す異常例１の第１熱流束の波形と、正常例１の第１熱流束の波形を示している。異常が有るとき、時間Ｔ１での検出値ｑｘは閾値ｑｔｈ１を超える。したがって、検出値ｑｘが閾値ｑｔｈ１を超えた場合に、異常が有ると判定する。
【００５８】
また、異常例２を検出するためには、図１８に示すように、所定時間としての時間Ｔ２の検出値ｑｘと、時間Ｔ２における閾値ｑｔｈ２とを比較する。図１８では、図１３に示す異常例２の第１熱流束の波形と、正常例１の第１熱流束の波形を示している。異常が有るとき、時間Ｔ２での検出値ｑｘは閾値ｑｔｈ２を下回る。したがって、検出値ｑｘが閾値ｑｔｈ２を下回った場合に、異常が有ると判定する。
【００５９】
また、異常例３を検出するためには、図１９に示すように、所定時間としての時間Ｔ３の検出値ｑｘと、時間Ｔ３における閾値ｑｔｈ３とを比較する。図１９では、図１５に示す異常例３の第１熱流束の波形と、正常例１の第１熱流束の波形を示している。異常が有るとき、時間Ｔ３での検出値ｑｘは閾値ｑｔｈ３を下回る。したがって、検出値ｑｘが閾値ｑｔｈ３を下回った場合に、異常が有ると判定する。
【００６０】
なお、ステップＳ２の判定においては、複数の異なる所定時間での検出値を閾値と比較して判定してもよい。このとき、所定時間を異常の原因毎に設定することが好ましい。これにより、異常の原因を特定することが可能となる。例えば、図１７の時間Ｔ１のときの検出値が閾値よりも高いか否かを判定する。図１８の時間Ｔ２のときの検出値が閾値よりも低いか否かを判定する。この両方の判定を行うことで、異常が有る場合には、異常の原因が異常例１と異常例２のどちらであるかの特定が可能となる。
【００６１】
異常が有ると判定した場合、ステップＳ３で、表示装置１４に異常が有ることの表示をさせるための制御信号を出力する。これにより、保守作業員に異常を報知する。この結果、保守作業員が必要な措置を施すことができる。
【００６２】
以上の説明の通り、本実施形態の異常診断装置１は、第１熱流束センサ１０ａと、第２熱流束センサ１０ｂと、制御装置１２とを備えている。制御装置１２は、第１熱流束センサ１０ａの検出結果と判定基準とを比較して、エアシリンダ２０に異常が有るか否かを判定する。制御装置１２は、第２熱流束センサ１０ｂの検出結果と判定基準とを比較して、エアシリンダ２０に異常が有るか否かを判定する。
【００６３】
上述の通り、エアシリンダ２０の稼働中では、第１室２２２および第２室２２３の内部で、空気が圧縮または膨張されて空気の状態が変化する。この空気の状態の変化に応じて、第１室２２２の内部と外部との間の熱流束および第２室２２３の内部と外部との間の熱流束が変化する。そこで、第１室２２２の内部と外部との間の熱流束を第１熱流束センサ１０ａで検出する。第２室２２３の内部と外部との間の熱流束を第２熱流束センサ１０ｂで検出する。そして、これらの検出結果と判定基準とを比較することで、エアシリンダ２０に異常があるか否かを判定することができる。なお、検出結果と判定基準とを比較して判定することは、第１室２２２の内部および第２室２２３の内部の空気の圧力状態を判定していることに等しい。
【００６４】
また、第１室２２２と第２室２２３のそれぞれの部屋の内部と外部との間の熱流束は、部屋の壁に穴をあけなくても、部屋の外に設置した第１熱流束センサ１０ａおよび第２熱流束センサ１０ｂによって検出できる。したがって、本実施形態の異常診断装置１によれば、計測器の取り付けのために、部屋の壁に穴をあけなくてもよい。
【００６５】
ところで、本実施形態の異常診断装置１とは異なる方法で異常診断を行うものとして、ピストン２４の位置を検出する位置センサを用いる方法が考えられる。この位置センサは、磁気センサであり、一般的にオートスイッチと呼ばれる。具体的には、オートスイッチとタイマーによって、ピストンが動き始めてから停止位置に到達するまでの時間を測定する。測定時間を予め設定された所定時間と比較する。測定時間が所定時間よりも長い、または、短いときに異常と判定する。
【００６６】
しかし、この位置センサを用いる方法では、ピストンの動作途中に異常があっても、ピストンが停止位置に到達する時間が正常時と変わらない場合、異常と判定することができない。
【００６７】
これに対して、本実施形態の異常診断装置１は、熱流束センサ１０の検出結果に基づいて、異常の有無を診断する。ピストン２４の動作途中に異常があれば、正常時と比較して、熱流束の変化の仕方が変わる。したがって、本実施形態の異常診断装置１によれば、ピストンの動作途中に異常があって、ピストンが停止位置に到達する時間が正常時と変わらない場合であっても、異常と判定することができる。
【００６８】
また、本実施形態の異常診断装置１が行う異常診断は、エアシリンダ２０の初期設定の適正判定に利用可能である。例えば、故障したエアシリンダ２０を新たなエアシリンダ２０に交換した場合、ピストンの動作速度を交換前と一致させるために、流量調整弁を調整する必要がある。そこで、流量調整弁の調整後に、上記した異常診断を行う。これにより、流量調整弁の調整具合が適正か否かを判定することができる。このため、ピストン２４の移動速度の再現性を得ることができる。
【００６９】
また、本実施形態の異常診断装置１が行う異常診断は、エアシリンダ２０によって摺動機構を動かす装置における摺動機構の組み付けの適正判定に利用できる。例えば、異常例２で説明したエアシリンダ２０が可動プレートを動かす装置の組み付けにおいては、２本のロッドの平行度を出す必要がある。この平行度が出ていないと、２本のロッドとリニアブッシュとの間の摺動抵抗が大きくなる。このため、熱流束の変化は、異常例２の波形となる。そこで、組み付け後に、上記した異常診断を行う。これにより、組み付けが適正に行われたか否かを判定することができる。
【００７０】
（第２実施形態）
本実施形態の異常診断装置１は、熱流束センサ１０の取り付け位置が、第１実施形態の異常診断装置１と異なる。
【００７１】
図２０に示すように、本実施形態の異常診断装置１は、エアシリンダとしてのロッドレスシリンダ４０を診断対象としている。ロッドレスシリンダ４０は、シリンダ２２に接続された第１ジョイントブロック４１および第２ジョイントブロック４２を備えている。第１ジョイントブロック４１は、第１開口部２２４と図示しない配管とを接続する。第２ジョイントブロック４２は、第２開口部２２５と図示しない配管とを接続する。第１ジョイントブロック４１および第２ジョイントブロック４２は、金属製である。
【００７２】
第１熱流束センサ１０ａは、第１ジョイントブロック４１の外面に取り付けられている。第２熱流束センサ１０ｂは、第２ジョイントブロック４２の外面に取り付けられている。正常例１の場合の第１熱流束の変化および第２熱流束の変化は、図２１に示す波形となる。図２１に示すように、熱流束センサ１０をシリンダ２２の部屋２２１から離れた箇所に設けても、熱流束の変化を検出することができる。
【００７３】
このように、部屋２２１の内部と外部との間の熱流束は、熱が伝わる範囲内であれば、部屋２２１から離れた場所でも測定できる。このため、熱流束センサ１０を用いる異常診断装置１は、熱流束センサ１０の取付場所に自由度がある。
【００７４】
（第３実施形態）
本実施形態の異常診断装置１は、異常診断制御における図１６のステップＳ２での判定の仕方が第１実施形態の異常診断制御と異なる。
【００７５】
本実施形態では、熱流束センサ１０の検出結果として、ステップＳ１で取得した検出値が閾値に到達した時間を用いる。到達時間は、タイマーによって測定される。測定した到達時間を予め定められた判定時間と比較する。
【００７６】
例えば、異常例２を検出するために、図２２に示すように、熱流束センサ１０の検出値が閾値ｑｔｈに到達した到達時間Ｔｘと判定時間Ｔｔｈとを比較する。判定時間Ｔｔｈは、正常例１の熱流束波形に基づいて設定される。到達時間Ｔｘが判定時間Ｔｔｈよりも遅い場合、異常が有ると判定する。
【００７７】
このようにして、エアシリンダ２０に異常が有るか否かを判定することもできる。
【００７８】
（第４実施形態）
本実施形態の異常診断装置１は、異常診断制御における図１６のステップＳ２での判定の仕方が第１、第３実施形態の異常診断制御と異なる。
【００７９】
本実施形態では、図２３に示すように、熱流束センサ１０の検出結果として、エアシリンダ２０の１サイクル全体にわたる時間に対する熱流束の変化を示す熱流束波形を用いる。１サイクルとは、ピストン２４の一方の停止位置から他方の停止位置までの移動期間である。また、判定基準として、正常時の波形に基づいて設定される判定領域を用いる。この領域は、正常時の波形に対して、縦軸の検出値を所定値だけ大きくした上限波形と、正常時の波形に対して、縦軸の検出値を所定値だけ小さくした下限波形との間の判定領域である。そして、検出した熱流束波形が判定領域をはみ出した場合に、異常があると判定する。このようにして、エアシリンダ２０に異常が有るか否かを判定することもできる。
【００８０】
なお、判定の仕方を次のように変更してもよい。すなわち、検出した熱流束波形と正常時の熱流束波形の各時間における差の積分値を算出する。積分値を判定値と比較して、積分値が判定値を超えた場合に、異常が有ると判定する。（第５実施形態）
本実施形態の異常診断装置１は、図２４Ａ〜２４Ｄに示すように、異常診断対象のエアシリンダ２０の伸縮方向が上下方向である点が、第１実施形態と異なる。
【００８１】
エアシリンダ２０が上下方向に伸縮する場合の正常時の熱流束変化は、図２５に示す波形となる。図２５の横軸は、第１室２２２への圧縮空気の供給開始からの経過時間である。図２５の横軸は、エアシリンダ２０が伸びた後、縮んで元の状態に戻るまでの１サイクルの期間を示している。図２５の縦軸は、図５の横軸と同じである。また、図２５中の期間Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ２４は、それぞれ、エアシリンダ２０の状態が図２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄに示す状態のときに対応している。
【００８２】
図２５の期間Ｐ２１では、図２４Ａに示すように、エアシリンダ２０が縮んだ状態から下方向に伸びた状態となるために、第１室２２２に圧縮空気が供給され、第２室２２３は大気開放される。そして、第１室２２２の圧力上昇とピストン２４およびピストンロッド２６の自重とによって、ピストン２４が下方向に動き出す。第１室２２２は、ピストン２４が動き始めるまで、空気が圧縮され加熱される。第１室２２２は、ピストン２４が動き始めると、空気が膨張し冷却される。このため、第１熱流束は、＋側で急激に増加した後、減少する。第２室２２３は、ピストン２４が下がることで、空気が、一瞬、圧縮され加熱される。その後、第２室２２３は、大気開放によって減圧が進み、空気が膨張して冷却される。このため、第２熱流束は、＋側で増加した後、減少し、−の値に転じる。
【００８３】
期間Ｐ２２では、図２４Ｂに示すように、図示しないストッパによって、ピストン２４が停止する。そして、第１室２２２は、所定の圧力で一定となる。これにより、第１室２２２の空気の加熱が飽和する。このため、第１熱流束が徐々に小さくなって０に近づいていく。第２室２２３は、大気圧の状態となる。このため、第２熱流束が徐々に小さくなって０に近づいていく。
【００８４】
期間Ｐ２３では、図２４Ｃに示すように、エアシリンダ２０が伸びた状態から縮んだ状態となるために、第２室２２３に圧縮空気が供給され、第１室２２２は大気開放される。第２室２２３の圧力上昇によってピストン２４が上に動き出す。第２室２２３は、ピストン２４が動き始めるまで、空気が圧縮され加熱される。第２室２２３は、ピストン２４が動き始めると、空気が膨張し冷却される。このため、第２熱流束は、＋側で急激に増加した後、減少する。第１室２２２は、大気開放によって減圧が進み、空気が膨張して冷却される。このため、第１熱流束は、−側で絶対値が増加する。
【００８５】
期間Ｐ２４では、図２４Ｄに示すように、図示しないストッパによって、ピストン２４が停止する。そして、第２室２２３は、所定の圧力で一定となる。これにより、第２室２２３の空気の加熱が飽和する。このため、第２熱流束が徐々に小さくなって０に近づいていく。第１室２２２は、大気圧の状態となる。このため、第１熱流束の絶対値が徐々に小さくなって０に近づいていく。
【００８６】
本実施形態においても第１実施形態と同様に、制御装置１２が異常診断制御を行う。すなわち、制御装置１２は、上記した正常時の熱収束変化に基づいて予め設定された判断基準を用いて、熱流束センサの検出結果と判断基準とを比較して、エアシリンダ２０に異常が有るか否かを判定する。このようにして、エアシリンダ２０の異常診断を行うことができる。
【００８７】
（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、下記のように、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
【００８８】
（１）上記各実施形態では、熱流束センサ１０として、第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂを用いていたが、第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂの一方のみを用いるようにしてもよい。エアシリンダ２０の異常時では、第１室２２２と第２室２２２３のどちらにおいても、時間に対する熱流束変化が正常時と異なるからである。
【００８９】
（２）上記各実施形態では、異常診断の対象である対象装置が、エアシリンダ、すなわち、直線動作を行う空気圧駆動機器であったが、対象装置は、空気圧によって作動部材が直線動作以外の動作を行う空気圧駆動機器であってもよい。直線動作以外の動作を行う空気圧駆動機器は、エアシリンダと同様に、内部空間を有するハウジングと、この内部空間に配置された作動部材とを備える。ハウジングの内部空間は、作動部材によって２つの部屋に仕切られている。作動部材は、作動部材を挟む２つの部屋の一方に供給された圧縮空気を動力として移動する。
【００９０】
また、駆動機器は、空気圧を動力とする場合に限られず、油圧、水圧等の空気圧以外の流体圧を動力とする流体圧駆動機器であってもよい。この流体圧駆動機器は、作動部材を挟む２つの部屋の一方に供給された流体を動力として、作動部材が移動するものである。部屋に供給された流体が圧縮または膨張されることで、部屋の内部と外部との間の熱流束が変化する。そこで、この熱流束の変化を熱流センサで検出することで、駆動機器の異常の有無を診断することができる。
【００９１】
また、対象装置は、流体圧駆動機器に限られない。内部で流体の圧縮と膨張の少なくとも一方が行われる部屋を有する装置は、部屋の内部と外部との間の熱流束が変化する。したがって、上記した異常診断装置１は、内部で流体の圧縮と膨張の少なくとも一方が行われる部屋を有する対象装置に対して、異常診断を行うことができる。
【００９２】
このような対象装置としては、例えば、流体バルブ、ショックアブソーバ、圧力タンクが挙げられる。
【００９３】
流体バルブは、流体を通したり、止めたり、制御したりするため、流体の流路を開閉することのできる可動機構を持つ機器である。流体バルブとしては、ボールバルブがある。
【００９４】
図２６、２７に示すように、ボールバルブ５０は、ボデー５１と、ボール５２とを備える。ボデー５１は、内部に流体の流路５３を形成する流路形成部材である。ボール５２は、流路５３を開閉する球状の弁体である。また、ボールバルブ５０は、図示しないシール材を備える。
【００９５】
ボール５２が軸心５４を中心に９０度回転することで、流路５３が開閉される。図２６に示すように、ボール５２が流路５３を開いた状態から閉じた状態に切り替えられると、流路５３のうちボール５２よりも上流側の上流側流路５３ａでは、切替前と比較して、流体の圧力が増大する。このため、流体が圧縮される。その反対に、図２７に示すように、ボール５２が流路５３を閉じた状態から開いた状態に切り替えられると、上流側流路５３ａでは、切替前と比較して、流体の圧力が減少する。このため、流体が膨張する。
【００９６】
このように、上流側流路５３ａでは、ボールバルブ５０の開閉の切替動作によって、流体の圧縮や膨張が行われる。このため、上流側流路５３ａとボデー５１の外部との間の熱流束が変化する。したがって、ボールバルブ５０では、上流側流路５３ａが、流体の圧縮と膨張の少なくとも一方が行われる部屋に相当する。上流側流路５３ａは、弁体によって仕切られた部屋の１つである。
【００９７】
ここで、ボールバルブ５０に代表される流体バルブは、弁体の破損、異物の噛みこみ、シール材の劣化などが原因で動作不良、すなわち、異常が生じる場合がある。この異常の有無を診断するためには、流路途中に圧力計や流量計などの計測器を設ける場合が考えられる。
【００９８】
この場合、流体バルブに対して後付けで計測器を設けるために、流路を構成する壁に穴をあけることが考えられる。しかし、気密性が重要な場合には、穴をあけて計測器を設けることが許されない。また、圧力計や流量計などの計測器を設ける場合、計測器が流体に触れるため、流体の種類によっては、耐薬品性の関係で使用できる計測器が限られる。または、流体の種類によっては、計測器を設けることができない。
【００９９】
そこで、ボデー５１の外面のうち上流側流路５３ａに近い部位に、熱流束センサ１０が設置される。熱流束センサ１０は、上流側流路５３ａとボデー５１の外部との間の熱流束を検出する。制御装置１２は、この熱流束の検出結果に基づいて、ボールバルブ５０に異常が有るか否かを判定する。
【０１００】
これによれば、ボデー５１に穴をあけて計測器を取り付けなくても、異常の有無を診断することができる。また、熱流束センサ１０はボデー５１の外部に取り付けられる。このため、熱流束センサ１０は流体に触れなくてすむ。これにより、流体の種類にかかわらず、ボールバルブ５０の異常の有無を診断することができる。
【０１０１】
ショックアブソーバは、機械の稼働部の衝撃、振動を減衰させ、騒音、損傷を軽減する緩衝機器である。ショックアブソーバとしては、ツインチューブ式のショックアブソーバがある。
【０１０２】
図２８に示すように、ツインチューブ式のショックアブソーバ６０は、アウターチューブ６１と、インナーチューブ６２と、ピストン６３と、ピストンロッド６４と、オイル６５と、ガス６６とを備える。
【０１０３】
インナーチューブ６２は、アウターチューブ６１の内部に配置されている。インナーチューブ６２は、底部に設けられたベースバルブ６２ａを有している。ピストン６３は、インナーチューブ６２の内部に配置されている。ピストン６３は、ピストンバルブ６３ａを有している。ピストンロッド６４は、ピストン６３に連なっている。
【０１０４】
オイル６５は、インナーチューブ６２の内部およびアウターチューブ６１とインナーチューブ６２との間に配置されている。したがって、インナーチューブ６２の内部が、オイル６５が存在するオイル室６７である。アウターチューブ６１とインナーチューブ６２との間のうちオイル６５が存在する部屋がオイル室６８である。ガス６６は、アウターチューブ６１とインナーチューブ６２との間に配置されている。したがって、アウターチューブ６１とインナーチューブ６２との間のうちガス６６が存在する部屋が、ガス室６９である。
【０１０５】
ショックアブソーバ６０の減衰力は、オイル６５がピストンバルブ６３ａおよびベースバルブ６２ａを通過するときの流体抵抗によって発生する。ピストンロッド６４が衝撃を受けて下降すると、オイル６５がピストンバルブ６３ａおよびベースバルブ６２ａを通過することで、衝撃が減衰される。このとき、オイル６５およびガス６６の圧力が増大する。すなわち、オイル６５およびガス６６が圧縮される。また、ピストンロッド６４が上昇すると、オイル６５およびガス６６の圧力が減少する。すなわち、オイル６５およびガス６６が膨張する。したがって、オイル室６７、６８およびガス室６９のそれぞれが、流体の圧縮と膨張の少なくとも一方が行われる部屋に相当する。
【０１０６】
ここで、ショックアブソーバ６０は、シール材の劣化などが原因のガス漏れにより動作不良、すなわち、異常が生じる場合がある。この異常の有無を診断するために、アウターチューブ６１に穴をあけて圧力計を設けることが考えられる。しかし、アウターチューブ６１の内部の圧力は、ショックアブソーバ６０が想定される衝撃力を吸収できるように、設定されている。このため、アウターチューブ６１に穴をあけて後付けで圧力計を設けることは好ましくない。
【０１０７】
そこで、アウターチューブ６１の外面のうちオイル室６７、６８に近い部位に、熱流束センサ１０が設置される。熱流束センサ１０は、オイル室６７、６８と外部との間の熱流束を検出する。または、アウターチューブ６１の外面のうちガス室６９に近い部位に、熱流束センサ１０が設置される。熱流束センサ１０は、ガス室６９の内部と外部との間の熱流束を検出する。制御装置１２は、熱流束センサ１０の検出結果に基づいて、ショックアブソーバ６０に異常が有るか否かを判定する。
【０１０８】
これによれば、アウターチューブ６１に穴をあけて圧力計を取り付けなくても、ショックアブソーバ６０の異常の有無を診断することができる。
【０１０９】
圧力タンクは、増圧された空気やオイルなどの流体を蓄えるための機器である。図２９に示すように、圧力タンク７０は、内部に流体を蓄える容器７１を備える。容器７１は、流体の入口７２および出口７３を有する。容器７１の内部が、流体を蓄える部屋７４である。また、圧力タンク７０は、図示しないが、容器７１の接続部等を封止するシール材を備える。
【０１１０】
部屋７４の圧力変化により、流体が圧縮または膨張する。したがって、部屋７４が、流体の圧縮と膨張の少なくとも一方が行われる部屋に相当する。
【０１１１】
ここで、圧力タンク７０は、シール材の劣化などが原因で、内部の流体のもれ、すなわち、異常が生じる場合がある。この異常の有無を診断するために、容器７１に穴をあけて圧力計を設けることが考えられる。しかし、容器７１の気密性が重要な場合には、容器７１に穴をあけて圧力計を設けることが許されない。また、流体の種類によっては耐薬品性の関係で使用できる計測器が限られたりする。
【０１１２】
そこで、容器７１の外面に、熱流束センサ１０が設置される。熱流束センサ１０は、部屋７４の内部と外部との間の熱流束を検出する。制御装置１２は、この熱流束の検出結果に基づいて、圧力タンク７０に異常が有るか否かを判定する。
【０１１３】
これによれば、容器７１に穴をあけて圧力計を取り付けなくても、異常の有無を診断することができる。また、熱流束センサ１０は容器７１の外部に取り付けられる。このため、流体の種類にかかわらず、圧力タンク７０の異常の有無を診断することができる。
【０１１４】
（３）上記各実施形態では、異常診断装置に本発明の特徴的構成を適用したが、異常診断装置以外の他の監視装置に本発明の特徴的構成を適用してもよい。すなわち、上記各実施形態では、制御装置１２が、熱流束センサ１０の検出結果に基づいて、対象装置に異常が有るか否かを判定していた。これに対して、制御装置１２が、熱流束センサ１０の検出結果に基づいて、対象装置における流体の圧力状態を判定するようにしてもよい。
【０１１５】
流体の圧力状態を判定することには、流体の圧力状態が複数の所定状態のいずれかに変化する場合において、流体の圧力状態が複数の所定状態のいずれに該当するかを判定することが含まれる。
【０１１６】
例えば、第１実施形態で説明したエアシリンダ２０において、空気の圧力状態が、図４Ａに示す状態、図４Ｂに示す状態、図４Ｃに示す状態の順に変化する場合、上述の通り、図５の期間Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に示すように、熱流束が変化する。そこで、制御装置１２は、熱流束センサ１０の検出結果に基づいて、空気の圧力状態が、図４Ａに示す状態、図４Ｂに示す状態、図４Ｃに示す状態のいずれに該当するかを判定することができる。そして、制御装置１２は、この判定結果と、空気の圧力状態とピストン２４の位置との関係とに基づいて、ピストン２４の位置を検出することができる。
【０１１７】
（４）上記各実施形態では、熱流束センサ１０として、図２、３に示す構造のものを用いたが、他の構造のものを用いてもよい。
【０１１８】
（５）上記各実施形態では、報知装置として、表示装置１４を用いたが、ブザー等の音の発生装置を用いてもよい。
【０１１９】
（６）上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
（まとめ）
上記各実施形態の一部または全部で示された第１の観点によれば、監視装置は、熱流層束センサと、判定部とを備える。監視装置は、内部で流体の圧縮と膨張の少なくとも一方が行われる部屋を有する対象装置における流体の圧力状態を監視する。熱流束センサは、対象装置に設けられる。熱流速センサは、部屋の内部と外部との間の熱流束を検出する。判定部は、熱流束センサの検出結果に基づいて、流体の圧力状態を判定する。
【０１２０】
また、第２の観点によれば、監視装置の対象装置は、内部空間を有するハウジングと、その内部空間に配置された作動部材とを備える。ハウジングは、その内部空間が作動部材によって２つの部屋に仕切られている。作動部材は、２つの部屋の一方に供給された流体を動力として移動する。熱流束センサは、２つの部屋の少なくとも一方の部屋の内部と外部との間の熱流束を検出する。監視装置は、このような具体的な構成を有する対象装置における流体の圧力状態を監視できる。
【０１２１】
また、第３の観点によれば、異常診断装置は、熱流束センサと、判定部とを備える。熱流束センサは、内部で流体が圧縮または膨張される部屋を有する対象装置に設けられる。熱流束センサは、部屋の内部と外部との間の熱流束を検出する。判定部は、熱流束センサの検出結果に基づいて、対象装置に異常が有るか否かを判定する。
【０１２２】
また、第４の観点によれば、異常診断装置の対象装置は、内部空間を有するハウジングと、その内部空間に配置された作動部材とを備える。ハウジングは、その内部空間が作動部材によって２つの部屋に仕切られている。作動部材は、２つの部屋の一方に供給された流体を動力として移動する。熱流束センサは、２つの部屋の少なくとも一方の部屋の内部と外部との間の熱流束を検出する。異常診断装置は、このような具体的な構成を有する対象装置の異常診断を行うことができる。
【符号の説明】
【０１２３】
１      異常診断装置
１０    熱流束センサ
１２    制御装置
２０    エアシリンダ
２２    シリンダ
２４    ピストン
４０    ロッドレスシリンダ
【図１】
0006406298.tif 000002
【図２】
0006406298.tif 000003
【図３】
0006406298.tif 000004
【図４Ａ】
0006406298.tif 000005
【図４Ｂ】
0006406298.tif 000006
【図４Ｃ】
0006406298.tif 000007
【図４Ｄ】
0006406298.tif 000008
【図５】
0006406298.tif 000009
【図６Ａ】
0006406298.tif 000010
【図６Ｂ】
0006406298.tif 000011
【図６Ｃ】
0006406298.tif 000012
【図６Ｄ】
0006406298.tif 000013
【図７】
0006406298.tif 000014
【図８Ａ】
0006406298.tif 000015
【図８Ｂ】
0006406298.tif 000016
【図８Ｃ】
0006406298.tif 000017
【図８Ｄ】
0006406298.tif 000018
【図９】
0006406298.tif 000019
【図１０】
0006406298.tif 000020
【図１１】
0006406298.tif 000021
【図１２】
0006406298.tif 000022
【図１３】
0006406298.tif 000023
【図１４】
0006406298.tif 000024
【図１５】
0006406298.tif 000025
【図１６】
0006406298.tif 000026
【図１７】
0006406298.tif 000027
【図１８】
0006406298.tif 000028
【図１９】
0006406298.tif 000029
【図２０】
0006406298.tif 000030
【図２１】
0006406298.tif 000031
【図２２】
0006406298.tif 000032
【図２３】
0006406298.tif 000033
【図２４Ａ】
0006406298.tif 000034
【図２４Ｂ】
0006406298.tif 000035
【図２４Ｃ】
0006406298.tif 000036
【図２４Ｄ】
0006406298.tif 000037
【図２５】
0006406298.tif 000038
【図２６】
0006406298.tif 000039
【図２７】
0006406298.tif 000040
【図２８】
0006406298.tif 000041
【図２９】
0006406298.tif 000042