(57)【要約】【課題】  マグネットカップリングの脱調の前兆を検知することにより、運転状態に合わせて十分な動力を確保することが可能な脱調検知装置及び燃料供給装置を提供することを目的とする。【解決手段】  燃料供給装置の運転状態に関する情報を取得するデータ受信部２と、マグネットカップリングの脱調の前兆を検知する場合に参照される閾値情報が格納されている記憶部４と、燃料供給装置の運転状態に関する情報に基づいて、脱調に関する物理量を演算する演算部３と、脱調に関する物理量と閾値情報とに基づいて脱調の前兆を検知し、該検知結果に基づいて脱調前兆信号を出力する脱調前兆検知部５とを備える。【選択図】      図１
2005224041.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、前記モータにより駆動される第１の回転体に設けられた主動磁石と、前記主動磁石と隔壁を介して対向配置されることによりマグネットカップリングされて、前記主動磁石の回転に伴って回転する従動磁石と、前記従動磁石を支持する第２の回転体の回転を利用することにより酸素又は水素を圧縮させるインペラと、前記インペラによって圧縮された酸素又は水素を燃料電池へ供給する燃料供給装置に用いられ、前記マグネットカップリングの脱調を防止する脱調防止装置であって、
前記燃料供給装置の運転状態に関する情報を取得する情報取得手段と、
前記マグネットカップリングの脱調の前兆を検知する場合に参照される閾値情報が格納されている記憶手段と、
前記燃料供給装置の運転状態に関する情報に基づいて、前記脱調に関する物理量を演算する演算手段と、
前記脱調に関する物理量と前記閾値情報とに基づいて前記脱調の前兆を検知し、該検知結果に基づいて脱調前兆信号を出力する脱調前兆検知手段と
を具備することを特徴とする脱調防止装置。
【請求項２】
前記脱調に関する物理量は、前記主動磁石又は前記従動磁石の回転に関する物理量であることを特徴とする請求項１に記載の脱調防止装置。
【請求項３】
前記脱調に関する物理量は、前記燃料供給装置の振動に関する物理量であることを特徴とする請求項１に記載の脱調防止装置。
【請求項４】
前記脱調前兆検知手段は、前記インペラのベーンの枚数に応じた所定の周波数成分の前記振動に関する物理量に基づいて脱調の前兆を検知することを特徴とする請求項３に記載の脱調防止装置。
【請求項５】
前記脱調に関する物理量は、前記燃料供給装置の表面温度の変化量であることを特徴とする請求項１に記載の脱調防止装置。
【請求項６】
前記脱調に関する物理量は、前記モータ電流の変化量であることを特徴とする請求項１に記載の脱調防止装置。
【請求項７】
前記脱調前兆検知手段から前記脱調前兆信号を受信した場合に、外部に対して脱調が生ずる可能性がある旨を通知する通知手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかの項に記載の脱調防止装置。
【請求項８】
前記脱調前兆検知手段から前記脱調前兆信号を受信した場合に、前記モータの駆動を制御するモータ制御部に対して、モータの駆動を抑制させるための抑制制御信号を出力する抑制信号出力手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかの項に記載の脱調防止装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれかに記載の脱調防止装置を備えることを特徴とする燃料供給装置。
【請求項１０】
モータと、前記モータにより駆動される第１の回転体に設けられた主動磁石と、前記主動磁石と隔壁を介して対向配置されることによりマグネットカップリングされ、前記主動磁石の回転に伴って回転する従動磁石と、前記従動磁石を支持する第２の回転体の回転を利用することにより酸素又は水素を圧縮させるインペラと、前記インペラによって圧縮された酸素又は水素を燃料電池へ供給する燃料供給装置に用いられ、前記マグネットカップリングの脱調を防止する脱調防止方法であって、
前記燃料供給装置の運転状態に関する情報を取得する過程と、
前記マグネットカップリングの脱調の前兆を検知する場合に参照される閾値情報が格納されている記憶手段と、
前記燃料供給装置の運転状態に関する情報に基づいて、前記脱調に関する物理量を演算する過程と、
前記脱調に関する物理量と予め設定されている所定の閾値情報とに基づいて前記脱調の前兆を検知する過程と、
前記検知結果に基づいて脱調前兆信号を出力する過程と
を具備することを特徴とする脱調防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に酸素や水素を供給するための燃料供給装置に使用されるマグネットカップリングの脱調を予測する脱調防止装置に係り、特に、自律型水中ロボットに搭載される燃料電池に用いられる脱調防止装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、比較的深い海域や湖沼における水中調査作業では、自律型水中ロボット（以下「ＡＵＶ(Autonomous
Underwater Vehicle)」という。）が利用されはじめており、様々な成果を出しつつある。
このＡＵＶは、エネルギーを簡単に補給することができないため、燃料として例えば燃料電池や二次電池等が使用されている。この燃料電池は、通常、所定の圧力に圧縮された水素や酸素等の燃料を燃料電池へ供給するために、ブロアや圧縮機等の燃料供給装置を備えている。
ところで、上述したような燃料供給装置では、密閉されたケーシング内を流通する水素や酸素等の燃料に塵等が侵入するのを防ぐとともに、過大トルクによるモータ焼付け等の安全性の面から外部の回転動力を非接触でケーシング内部へと伝達させることができるマグネットカップリングが利用されている。
このマグネットカップリングは、機械的な接続により動力を伝達させるのではなく、磁気的な接続により動力を伝達させるものであり、一般的には、次のような形で用いられる。例えば、モータの駆動力が伝達される回転体に電磁石（以下「主動磁石」という。）を配置するとともに、被回転体には、主動磁石と対向する位置に電磁石（以下「従動磁石」という。）を配置する。これにより、主動磁石と従動磁石とが磁気的に接続され、即ち、マグネットカップリングされて、主動磁石が配置された回転体の回転に追従して、非接触状態で従動磁石が配置された被回転体が回転する。
このようにマグネットカップリングは、主動磁石と従動磁石との間の磁気的な接続であるから、振動や回転数の変動などにより、磁気的な接続が切断されるという現象（以下「脱調」という）が生じ得る。このような脱調状態に陥ると、動力が伝達できなくなるため、燃料供給装置が正常に運転できなくなり、燃料電池への燃料供給が停止してしまう。従って、特に、外部からのエネルギー補給が困難であるＡＵＶ等に搭載される場合には、マグネットカップリングの脱調を確実に防止する必要がある。
【０００３】
このようなマグネットカップリングの脱調を防止する技術として、例えば、特開２００１−４１１６６号公報（特許文献１）がある。この特許文献１には、モータ駆動電流を所定値以下になるように抑制制御することにより、マグネットカップリングの脱調を防止する遠心式液体ポンプ装置が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−４１１６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１の発明では、モータ駆動電流を予め設定されている所定の値以下になるようにモータを抑制駆動しているため、十分な動力が得られないという問題がある。
たしかに、特許文献１のように人工心臓に用いられるような遠心式液体ポンプ装置は、比較的小型であるため、抑制制御を行っても十分な動力を得られるとも考えられる。
しかしながら、ＡＵＶ等に搭載されるような大型の燃料電池に対して燃料を供給する燃料供給装置では、脱調を防ぎながら、運転状態に合わせて十分な動力を確保することが好ましい。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、マグネットカップリングの脱調の前兆を検知することにより、運転状態に合わせて十分な動力を確保することが可能な脱調検知装置及び燃料供給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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明の脱調防止装置は、モータと、前記モータにより駆動される第１の回転体に設けられた主動磁石と、前記主動磁石と隔壁を介して対向配置されることによりマグネットカップリングされて、前記主動磁石の回転に伴って回転する従動磁石と、前記従動磁石を支持する第２の回転体の回転を利用することにより酸素又は水素を圧縮させるインペラと、前記インペラによって圧縮された酸素又は水素を燃料電池へ供給する燃料供給装置に用いられ、前記マグネットカップリングの脱調を防止する脱調防止装置であって、前記燃料供給装置の運転状態に関する情報を取得する情報取得手段と、前記マグネットカップリングの脱調の前兆を検知する場合に参照される閾値情報が格納されている記憶手段と、前記燃料供給装置の運転状態に関する情報に基づいて、前記脱調に関する物理量を演算する演算手段と、前記脱調に関する物理量と前記閾値情報とに基づいて前記脱調の前兆を検知し、該検知結果に基づいて脱調前兆信号を出力する脱調前兆検知手段とを具備することを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、情報取得手段により、燃料電池へ水素や酸素等を供給する燃料供給装置の運転状態に関する情報が取得され、この運転状態に関する情報に基づいて、演算手段により脱調に関する物理量が演算される。一方、記憶手段には、脱調の前兆を検知するための閾値情報が予め格納されている。そして、脱調前兆検知手段により、演算手段により演算された前記脱調に関する物理量と記憶手段に格納されている閾値情報とが比較されることにより、脱調の前兆検知が行われる。
これにより、脱調が生じそうな状態にあることを検知することが可能となるので、脱調が実際に生じてしまう前に何らかの対処を行うことができ、脱調を未然に防止することができる。
なお、本発明では、マグネットカップリングとは、例えば、主動磁石と従動磁石との間の磁気的な接続をいい、この磁気的な接続が切断されることをマグネットカップリングの脱調という。
【０００８】
上記発明において、前記脱調に関する物理量は、前記主動磁石又は従動磁石の回転に関する物理量であることを特徴とする。
【０００９】
マグネットカップリングの脱調は、前記主動磁石又は従動磁石の回転状態に起因する。従って、この主動磁石又は従動磁石の回転に関する物理量を所定の閾値情報と比較することにより、脱調の前兆を確実に検知することが可能となる。
具体的には、第１の回転体を回転可能に支持している軸受の周速や周圧、モータに流れる電流等に基づいて脱調の前兆が検知される。
【００１０】
上記発明において、前記脱調に関する物理量は、前記燃料供給装置の振動に関する物理量であることを特徴とする。
【００１１】
マグネットカップリングの脱調は、燃料供給装置の振動に起因する。従って、脱調に関する物理量として燃料供給装置の振動、例えば振動振幅に関する物理量を適用することにより、脱調の前兆を確実に検知することが可能となる。具体的には、振動振幅の加速度に基づいて脱調の前兆が検知される。
【００１２】
上記発明において、前記脱調前兆検知手段は、前記インペラのベーンの枚数に応じた所定の周波数成分の前記振動に関する物理量に基づいて脱調の前兆を検知することが好ましい。
【００１３】
振動に関する物理量では、インペラのベーンの枚数に応じた所定の周波数に大きな変動が生ずる。従って、最も変動が大きな周波数成分における該物理量を所定の閾値と比較することにより、効率良く脱調の前兆を検知することが可能となる。
この結果、脱調の前兆検知に係る処理時間を大幅に低減させることができる。
【００１４】
上記発明において、前記脱調に関する物理量は、前記燃料供給装置の表面温度の変化量であることを特徴とする。
【００１５】
発明者らは、マグネットカップリングの脱調検証において、脱調の前兆として、燃料供給装置の表面温度が急激に上昇することを発見した。従って、燃料供給装置の表面温度の変化量を脱調に関する物理量として所定の閾値と比較することにより、脱調の前兆を検知することが可能となる。
【００１６】
上記発明において、前記脱調に関する物理量は、前記モータ電流の変化量であることを特徴とする。
【００１７】
発明者らは、マグネットカップリングの脱調検証において、脱調の前兆として、モータ電流が急激に上昇することを発見した。従って、モータ電流の変化量を脱調に関する物理量として所定の閾値と比較することにより、脱調の前兆を検知することが可能となる。これにより、脱調を未然に防止することができる。
【００１８】
上記発明において、前記脱調前兆信号を受信した場合に、外部に対して脱調が生ずる可能性がある旨を通知する通知手段を備えることを特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、脱調が生ずる可能性があることを外部に対して通知する通知手段を備えるので、外部に対して脱調の可能性があることを即時的に伝えることができる。
これにより、外部の者が何らかの対応をすることにより、脱調を未然に防ぐことが可能となる。
なお、通知の手法としては、例えば、ランプの点灯等による視覚的に通知する手法や、警報器の鳴動等のように聴覚的に通知する手法の他、無線或いは有線を介して、外部に設置された表示装置に脱調の可能性がある旨を表示させる等の手法も含まれる。
【００２０】
上記発明において、前記脱調前兆検知手段から前記脱調前兆信号を受信した場合に、前記モータの駆動を制御するモータ制御部に対して、モータの駆動を抑制させるための抑制制御信号を出力する抑制信号出力手段を備えることを特徴とする。
【００２１】
本発明によれば、脱調の前兆が検知された旨を示す脱調前兆信号を受信した場合に、モータを制御するモータ制御部に対してモータ駆動を抑制させるための抑制制御信号を出力する制御手段を備えているので、脱調が実際に生じる前に、主動磁石及び従動磁石の回転を抑制することができる。これにより、マグネットカップリングの脱調を未然に防ぐことが可能となる。
【００２２】
また、請求項１から請求項９のいずれかに記載の脱調防止装置は、燃料供給装置に使用されるのに好適なものである。この脱調防止装置により、マグネットカップリングの脱調を防止することができるため、常に安定した燃料供給を行うことができる。
なお、燃料供給装置としては、例えば、ブロア装置や圧縮器等が挙げられる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の脱調防止装置によれば、脱調が生じそうな状態にあることを確実に検出することができる。これにより、脱調を未然に防ぎながら、燃料供給装置の機能を十分に発揮させることが可能となり、安定した液体又は気体の供給を実現させることができる。
また、脱調の前兆検知を判定する際に、脱調に影響を及ぼす要素を脱調の物理量として演算し、この脱調の物理量と予め検証により得た閾値情報とを比較することにより、確実に脱調の前兆を検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に、本発明にかかる脱調防止装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。
まず、本発明の一実施形態に係る脱調防止装置が脱調を防止するマグネットカップリングを備える燃料供給装置の構成について図５を参照して説明する。
図５は、本実施形態に係る燃料供給装置の縦断面図である。
本実施形態に係る燃料供給装置は、図５に示すように、酸素又は水素からなる燃料を圧縮して吐出するブロア２０と、ブロア２０を駆動する駆動装置３０とを備えている。
ブロア２０は、密閉されたケーシング３９内に、軸受２２により回転可能に支持されたインペラ２１を備えている。本実施形態においては、インペラ２１は、４枚のベーン（図示略）を備えている。
一方、駆動装置３０は、モータ３１と、密閉されたケーシング３９内に回転可能に支持された内転体（第２の回転体）３７と、ケーシング３９外部に、軸受４０によって回転可能に支持された外転体（第１の回転体）３４と、モータ３１の駆動力を外転体３４に伝達するベルト３３とを備えている。
上記外転体３４の内周には、主動磁石３６が全周に渡って設けられている。また、内転体３７の外周には、主動磁石３６と対向するように従動磁石３８が全周に渡って設けられている。また、内転体３７と外転体３４との間に配されるケーシング３９の側壁は隔壁３９ｂを構成している。また、上記内転体３７は、ブロア２０のインペラ２１に連結されている。
【００２５】
上述したような構成により、モータ３１の回転動力がベルト３３を介して外転体３４に伝達されると、ケーシング３９外部において外転体３４及び主動磁石３６が回転する。そして、この主動磁石３６の回転に追従するように、主動磁石３６とマグネットカップリングされている、即ち、磁気的に接続されている従動磁石３８が回転し、外転体３４と内転体３７とが非接触の状態でそれぞれ回転する。
この内転体３７の回転動力は、内転体３７に連結されているインペラ２１へ伝達され、インペラ２１が回転することにより、４枚のベーンにより水素又は酸素が圧縮される。そして、圧縮された水素又は酸素は、ブロア２０の内部に形成された流路を通り吐出口２３から吐出されることとなる。
【００２６】
また、上記駆動装置３０及びブロア２０には、マグネットカップリングの脱調を防止する脱調防止装置（図示略）に対して、燃料供給装置の運転状態に関する種々の情報を提供するために、各種センサが取り付けられている。
具体的には、ブロア２０の下側には、振動を検出する振動センサ２４が設置されており、また、ブロア２０の外壁には表面温度を検出する温度センサ２５が設置されている。また、インペラ２１への吸入圧力Piを検出する吸入圧力センサ（図示略）、及び吐出口２３から吐出される吐出圧力Poを検出する吐出圧力センサ（図示略）がそれぞれ設けられている。ここで、温度センサ２５としては、例えば、熱電対等が挙げられる。
これら各種センサは、所定時間間隔でそれぞれ振動、表面温度、吸入圧力、吐出圧力を検出し、検出結果を後述の脱調防止装置へ供給する。
【００２７】
次に、本発明の一実施形態に係る脱調防止装置について図１を参照して説明する。
図１に示す脱調防止装置１は、上述した駆動装置３０に使用されているマグネットカップリングの脱調、言い換えると、主動磁石３６と従動磁石３８との磁気的接続が切断される現象を防止するための装置である。
図１において、脱調防止装置１には、上述の燃料供給装置の構成要素である駆動装置３０及びブロア２０に設けられた各種センサにより検出された吐出圧力Po、吸入圧力Pi、表面温度、振動信号が伝達される。更に、上記駆動装置３０のモータ３１（図５参照）を制御するためのモータ制御部５０からモータ電流、モータ回転数が伝達される。
これらの外部センサから伝達されてきた各種データ（燃料供給装置の運転状態に関する情報）は、脱調防止装置１内のデータ受信部（情報取得手段）２により受信され、演算部（演算手段）３へ出力される。
演算部３は、データ受信部２から受信した上記情報（以下「運転状態情報」という。）に基づいて、脱調に関する物理量を演算するとともに、これらの物理量に対応する閾値情報を記憶部（記憶手段）４から取得し、演算結果と閾値情報とを脱調前兆検知部（脱調前兆検知手段）５へ出力する。
脱調前兆検知部５は、演算部３から受け取った脱調に関する物理量と閾値情報とを比較することにより、脱調の前兆を検知し、その検知結果に基づいて脱調前兆信号を通知部（通知手段）６及び抑制信号出力部（抑制信号出力手段）７へ伝送する。
通知部６は、脱調前兆検知部５から脱調前兆信号を受信した場合に、外部に対して脱調が生ずる可能性がある旨を通知する。
一方、抑制信号出力部７は、脱調前兆検知部５から脱調前兆信号を受信した場合に、モータ３１（図５参照）の駆動を抑制する旨を知らせる抑制信号をモータ制御部５０へ出力する。
また、パラメータ設定部８は、演算部３に対して記憶部４に格納されている閾値情報の新規設定、変更の指示を出すことにより、記憶部４に格納されている閾値情報を間接的に追加、削除、変更するための手段である。具体的には、パラメータ設定部８は入力装置を備えており、当該脱調防止装置の設計者或いは操作者により当該入力装置から所定の入力が行われた場合に、この入力指示に従って記憶部４の情報等の書き換えを行う指示を演算部３に対して出力する。なお、パラメータ設定部８と演算部３とは、有線又は無線のいずれにより接続されていてもよく、また、専用線或いはネットワークを介して接続されていても良い。
【００２８】
次に、上記記憶部４に格納されている閾値情報について詳しく説明する。
記憶部４には、マグネットカップリングの脱調の前兆を検知するために必要となる脱調に関する物理量に対する閾値情報が格納されている。例えば、脱調前兆領域Ａテーブル、脱調前兆領域Ｂテーブル、振動閾値、モータ電流変化量閾値、及び表面温度変化量閾値等が格納されている。
【００２９】
まず、脱調が生ずる原因の一つとして、外転体３４及び内転体３７の回転状態が挙げられる。従って、これらの回転状態を示すパラメータに基づいて、脱調前兆領域Ａテーブル及び脱調前兆領域Ｂテーブルを作成した。
脱調前兆領域Ａテーブルは、図２に示すように、軸受４０の周速とモータ電流とをパラメータとし、これらのパラメータによって、以下のように定められた領域である。
まず、脱調の検証実験において、実際に脱調したときの周速とモータ電流との関係をプロットし、プロットに基づいて脱調線（図２中実線）を得る。そして、この脱調線に所定の余裕を持たせたせる形で脱調前兆線（図中一点鎖線）を決定し、この脱調前兆線と脱調線との間の領域を脱調前兆領域Ａとする。
なお、ここでは、横軸を軸受４０の周速、縦軸をモータ電流として脱調前兆領域Ａを決定したが、横軸をモータ電流、縦軸を周速として脱調前兆領域Ａを特定しても良い。
なお、上記脱調前兆領域Ａテーブルに代えて、脱調前兆線の一次関係式を閾値情報として備えていても良い。
【００３０】
脱調前兆領域Ｂテーブルは、図３に示すように、軸受４０の周速と面圧とをパラメータとし、これらのパラメータによって、以下のように定められた領域である。
まず、脱調の検証実験において、実際に脱調したときの周速と面圧との関係をプロットし、プロットに基づいて脱調線（図３中実線）を得る。そして、この脱調線に所定の余裕を持たせたせる形で脱調前兆線（図中一点鎖線）を決定し、この脱調前兆線と脱調線との間の領域を脱調前兆領域Ｂとする。
なお、ここでは、横軸を軸受４０の周速、縦軸を面圧として脱調前兆領域Ｂを決定したが、横軸を面圧、縦軸を周速として脱調前兆領域Ｂを特定しても良い。
なお、上記脱調前兆領域Ｂテーブルに代えて、脱調前兆線の一次関係式を閾値情報として備えていても良い。
【００３１】
振動閾値は、ブロア２０の振動レベルの閾値を定めたものである。マグネットカップリングの脱調は、燃料供給装置の振動にも起因する。従って、燃料供給装置の一例としてブロアの振動を監視し、このブロアの振動レベルが振動閾値を超えた場合に、脱調の前兆であると判定する。この振動閾値は、脱調が実際に起こる振幅よりも小さめに設定されている。例えば、本実施形態においては、図４に示すように、脱調が実際に起こる振動レベルが10m/s2であった場合、その半分の値である5m/s2に振動閾値を設定している。
【００３２】
モータ電流変化量閾値は、モータ電流の所定時間当たりの変化量の閾値である。マグネットカップリングに脱調が生ずる場合、モータ電流が急激に変化していることが検証により確認された。従って、モータ電流変化量閾値として、脱調が生じる電流変化量よりも小さい値を設定することにより、脱調の前兆を検知することができる。例えば、本実施形態においては、0.8℃／分に設定されている。
【００３３】
表面温度変化量閾値は、表面温度の所定時間当たりの変化量の閾値である。マグネットカップリングに脱調が生ずる場合、モータ電流が急激に変化していることが検証により確認された。従って、表面温度変化量閾値として、脱調が生じる表面温度変化量よりも小さい値を設定することにより、脱調の前兆を検知することができる。例えば、本実施形態においては、0.1Ａ（アンペア）に設定されている。
なお、上述したように、モータ電流及び表面温度について、絶対値ではなく、変化量を見ているのは、絶対値に関係なく、これらの値が急激に変化した場合に脱調が生ずるためである。
【００３４】
次に、上述した構成からなる脱調防止装置の動作について説明する。
まず、データ受信部２には、ブロア２０等に設置された各種センサから吐出圧力、表面温度、振動、吸入圧力が所定の時間間隔で入力されるとともに、モータ制御部５０からモータ電流とモータ回転数とが所定の時間間隔で入力される。データ受信部２は、入力されたこれらのデータを演算部３へ出力する。
演算部３は、まず、データ受信部２から受信したモータ回転数に基づいて、軸受４０の周速を演算する。具体的には、次の（１）式に基づいて軸受４０の周速を求める。
周速＝r´ω＝r´・（2πｘ／60）      （１）
上記（１）式において、r´は軸受４０（図５参照）の軸半径、xはモータ回転数である。ここで、r´及びπは固有値として演算部３の内部メモリに格納されているため、xにデータ受信部２から得たモータ回転数の値を代入することにより、周速を求めることができる。
次に、演算部３は、記憶部４から脱調前兆領域Ａテーブル（図２参照）を読み出す。そして、読み出したテーブル、先ほどの演算結果である周速、及びデータ受信部２から得たモータ電流を脱調前兆検知部５へ出力する。
脱調前兆検知部５は、演算部３から入力された脱調前兆領域Ａテーブルにおいて、モータ電流と周速とによって特定される点が脱調前兆領域Ａ内であるか否かを判断する。
この結果、脱調前兆領域Ａ内であった場合には、通知部６及び抑制信号出力部７に対して脱調前兆信号を出力する。
【００３５】
次に、演算部３は、軸受４０の面圧と周速とに基づく脱調前兆検知を実行させるべく、記憶部４から脱調前兆領域Ｂテーブルを読み出す。
続いて、データ受信部２から入力されたモータ回転数、モータ電流、吸入圧力、及び吐出圧力を用いて、軸受４０の面圧を演算する。
具体的には、以下に示す（２）式に基づいて軸受４０の面圧を求める。
面圧（kgf/cm2）={2rl×（Po−Pi）−m}/（2w×2r´）      （２）
上記（２）式において、rは外転体３４（図５参照）の半径、lは外転体３４の長さ、Poは吐出圧力、Piは吸入圧力、mは外転体３４の重量、wは軸受４０の幅、r´は軸受４０の軸半径である。これらr、l、m、w、及びr´については、固有値として演算部３の内部メモリに予め格納されている。
演算部３は、上記（２）式を用いて面圧を演算すると、この演算結果とともに、先ほど記憶部４から読み出した脱調前兆領域Ｂテーブルを脱調前兆検知部５へ出力する。また、上述の脱調前兆領域Ａに基づく脱調前兆検知処理において演算された軸受４０の周速についても、上記情報と共に脱調前兆検知部５へ出力する。
脱調前兆検知部５は、演算部３から入力された軸受４０の周速と面圧と脱調前兆領域Ｂテーブルとに基づいて、現在の燃料供給装置の運転状態が脱調前兆状態か否かを判断する。
具体的には、脱調前兆検知部５は、演算部３から入力された脱調前兆領域Ｂテーブルにおいて、周速と面圧とによって特定される点が脱調前兆領域Ｂ内であるか否かを判断する。
この結果、脱調前兆領域Ｂ内であった場合には、通知部６及び抑制信号出力部７に対して脱調前兆信号を出力する。
【００３６】
次に、演算部３は、振動信号に基づく脱調前兆検知を実行させるべく、記憶部４から振動レベル閾値を読み出す。
続いて、データ受信部２から入力された振動データに基づいて、振動レベル（m/s2）を演算する。
この場合において、振動信号には、燃料供給装置が備えるインペラ２１（図５参照）のベーンの枚数に応じて、所定の周波数に大きな変動が生ずる。従って、最も変動が大きな周波数成分における振幅を演算することにより、その他の演算を省略することができる。具体的には、本実施形態に係る燃料供給装置のインペラ２１は４枚のベーンを備えているため、４倍にあたる周波数成分を振動信号から抽出し、この抽出した周波数成分の振幅に基づいて振動レベル（m/s2）を演算する。
続いて、演算部３は、演算した振動レベルと記憶部４から読み出した振動レベル閾値とを脱調前兆検知部５へ出力する。
脱調前兆検知部５は、演算部３から入力された振動レベルと振動レベル閾値とを比較し、振動レベルが振動レベル閾値以上であった場合に、通知部６及び抑制信号出力部７に脱調前兆信号を出力する。
【００３７】
次に、演算部３は、表面温度に基づく脱調前兆検知を実行させるべく、記憶部４から表面温度変化量閾値を読み出す。
続いて、データ受信部２から入力された表面温度と前回取得した前回表面温度とに基づいて、温度変化量を演算する。
続いて、演算部３は、演算した温度変化量と記憶部４から読み出した表面温度変化量閾値とを脱調前兆検知部５へ出力する。
脱調前兆検知部５は、演算部３から入力された温度変化量と、表面温度変化量閾値とを比較し、温度変化量が閾値以上であった場合に、通知部６及び抑制信号出力部７に脱調前兆信号を出力する。
【００３８】
次に、演算部３は、表面温度に基づく脱調前兆検知を実行させるべく、記憶部４から表面温度変化量閾値を読み出す。
続いて、データ受信部２から入力された表面温度と前回取得した前回表面温度とに基づいて、温度変化量を演算する。
続いて、演算部３は、演算した温度変化量と記憶部４から読み出した表面温度変化量閾値とを脱調前兆検知部５へ出力する。
脱調前兆検知部５は、演算部３から入力された温度変化量と、表面温度変化量閾値とを比較し、温度変化量が閾値以上であった場合に、通知部６及び抑制信号出力部７に脱調前兆信号を出力する。
演算部３は、上述したような演算処理をデータ受信部２から新たなデータが送られてくる度に行い、また、脱調前兆検知部５が演算部３から入力される各種情報に基づいて脱調前兆検知処理を行うことにより、脱調の兆しを早期に検知することが可能となる。
【００３９】
そして、脱調前兆検知部５によって上述したような検知処理が行われた結果、脱調前兆信号が通知部６に出力された場合には、通知部６は、脱調が生ずる可能性がある旨を外部に対して通知する。なお、通知の方法としては、例えば、ランプの点灯や、警報器の鳴動等による装置外への報知やネットワークを介した情報発信が挙げられる。また、例えば、本実施形態に係る燃料供給装置が水中調査作業を行うＡＵＶに搭載されている場合には、当該ＡＵＶを制御している地上制御室に警報機等を設置しておき、その警報器に対して無線又は有線により信号を発信することにより、警報器等を作動させるようにしてもよい。また、地上制御室に設置されている表示装置に対して脱調の前兆検知の旨を表示させるようにしてもよい。
また、脱調前兆検知部５から脱調前兆信号が抑制信号出力部７へ出力された場合には、抑制信号出力部７は、モータ制御部５０に対してモータの制御を抑制させる信号を出力する。なお、この抑制信号は、脱調の前兆度合いに応じて変化させても良い。例えば、脱調の前兆領域を例に挙げると、脱調前兆線に近いところで脱調の前兆が検知された場合と、脱調線に近い位置で脱調の前兆が検知された場合とで、脱調前兆検知部５から出力される脱調前兆信号のレベルを変化させる。そして、その信号のレベルに応じて、抑制させる程度を変化させるようにしても良い。
【００４０】
なお、上述の演算部３及び脱調前兆検知部５は、ＣＰＵ等の中央演算処理装置がＲＯＭやＲＡＭ等の主記憶装置に上記各部の機能を実現させるための各種プログラムを読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、実現されるものである。
ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
【００４１】
以上説明したように、本実施形態に係る脱調防止装置によれば、マグネットカップリングの脱調の前兆を検知する場合に参照される閾値情報が格納されている記憶部４と、燃料供給装置の運転状態に関する情報に基づいて、脱調に関する物理量を演算する演算部３と、脱調に関する物理量と閾値情報とに基づいて脱調の前兆を検知し、その検知結果に基づいて脱調前兆信号を出力する脱調前兆検知部５とを備えるので、脱調が生じそうな状態にあることを確実に検出することができる。これにより、脱調を未然に防ぎながら、燃料供給装置の機能を十分に発揮させることが可能となり、安定した液体又は気体の供給を実現させることができる。
また、脱調が生ずる可能性があることを外部に対して通知する通知部６を備えるので、外部の者に対して速やかに脱調の前兆が検知されたことを通知することが可能となる。これにより、脱調を未然に防止するための迅速な対応が可能になる。
また、脱調の前兆が検知された旨を示す脱調前兆信号を受信した場合に、モータを制御するモータ制御部５０に対してモータ駆動を抑制させるための抑制制御信号を出力する制御手段を備えているので、脱調が実際に生じる前に、主動磁石及び従動磁石の回転を抑制することができる。これにより、マグネットカップリングの脱調を未然に防ぐことが可能となる。
また、軸受４０の周速や面圧に基づいて脱調の前兆検知を行っていたが、ブロア２０側に備えられている軸受２２の周速や面圧に基づいて脱調の前兆検知を行うようにしても良い。
【００４２】
なお本発明は、上述の実施形態に限定されない。
例えば、脱調防止装置１には、モータ制御部５０からモータ回転数の検出データが供給されるような構成に代わって、モータ軸の回転数を物理的に検出するセンサを設け、該センサから検出値を取得するようにしても良い。具体的には、モータ軸、又は外転体の回転軸に、回転数を検出する回転数センサを設けることにより実現できる。この回転数センサとしては、例えば、光学的に回転数を検出するロータリエンコーダ等が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態に係る脱調防止装置の構成を示すブロック図である。
【図２】記憶部に格納されている脱調前兆領域Ａテーブルの一例を示す図である。
【図３】記憶部に格納されている脱調前兆領域Ｂテーブルの一例を示す図である。
【図４】記憶部に格納されている振動レベル閾値の一例を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る燃料供給装置の縦断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  脱調防止装置
２  データ受信部
３  演算部
４  記憶部
５  脱調前兆検知部
６  通知部
７  抑制信号出力部
５０  モータ制御部
２０  ブロア
２１  インペラ
３０  駆動装置
３１  モータ
３４  外転体
３６  主動磁石
３７  内転体
３８  従動磁石
【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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