(57)【要約】加熱、換気、および空調機器である場合がある、エネルギー変換機器用の診断ツールは、機器の動作シーケンス内のイベントシーケンスの音響シグネチャを特定し、識別し、履歴をとるための、出力手段（５）に連結する音受信用トランスジューサ（１）を備える。受信された音響シグネチャと、適切な方法で、かつ、複数のイベント発生のシーケンスの正しい位置で、イベント発生が発生したかどうかを判断するための記憶されたデータとを比較することによって、個々のイベントの発生が特定される。
2006500668.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
標準使用時に、２つ以上の動作イベントを所定のシーケンスで実施する種類のエネルギー変換機器を監視する方法であって、前記イベントはそれぞれ、異なる音響シグネチャを有する該方法において、該方法は、
音受信用トランスジューサを設けるステップと、
２つ以上の動作イベント中に、前記機器によって放出された音信号を受信するように前記トランスジューサを配置するステップと、
前記機器によって放出された前記音に応答する、出力手段を前記音受信用トランスジューサと関連して設けるステップと、
前記受信された音信号と、事前に確立されたデータと、を比較する監視手段を採用するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記監視手段は、動作イベントを示す各音響シグネチャが、前記機器の標準動作シーケンス内の、前記動作イベントの標準位置か、または、複数の標準位置のうちの１つの位置で発生したかどうかを判断するように動作する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記監視手段は、前記機器が正しく機能することを示す動作シーケンスを備え、記憶し、異なる音響シグネチャの発生順序を、前記１つまたはそれぞれの記憶された動作シーケンスと比較するように動作する請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記監視手段は、動作イベントを示す音響シグネチャが前記動作イベントの標準性能に付随するかどうかを判断するように動作する先行する請求項のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５】
前記出力手段は、前記機器によるか、または、単一動作イベントによって放出された前記音の発生に応答し、前記機器が適切に機能することに付随する前記音プロファイルまたは前記動作イベントから逸脱する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記出力手段は、前記放出された音が、事前に確立されたしきいレベルを超える場合にだけ応答する請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記機器は、前記機器を前記周囲環境から保護する保護格納部を備え、前記保護格納部内で、前記２つ以上の動作イベントが発生し、方法は、前記格納部内に前記音受信用トランスジューサを設けるステップを含む先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記機器の前記動作シーケンス内のイベントの前記音響シグネチャに関連する信号を遠隔のデータ処理手段に送信する前記出力手段を採用するステップを含む先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記出力手段からの信号の前記送信は、定期的に毎日発生する請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記音受信用トランスジューサは、流体の流れを含む１つの動作イベントから、および、機械式または電気機械式デバイスの動作を含む第２の動作イベントからの音信号を受信するために採用される先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記流体の流れイベントは、燃焼プロセスに関連する請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記監視手段は、発生したイベントの前記タイプを確立するために動作イベントの前記シグネチャを採用し、その後、前記動作イベントが、前記機器の標準動作シーケンスの正しい位置で発生したことを検証する先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記機器によって放出された音が、前記機器が適切に機能することに付随する音プロファイルから逸脱する時に、遠隔のデータ処理手段を介して、実質的に直接的か、実質的に間接的のいずれかで、前記出力手段は警報動作を生ずる先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記警報は、前記機器の周辺での可聴警報である請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
警報は前記機器から離れた位置で作動する請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記監視手段は、動作イベントの前記音響シグネチャが、前記動作イベントが適切に機能することに付随する音響シグネチャから所定量だけ逸脱する場合に、前記機器の停止を引き起こすように動作する先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記格納部内に、複数の音受信用トランスジューサを設けるステップを含む先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
１つのトランスジューサは、前記１つまたはそれぞれの他のトランスジューサの周波数応答と異なる周波数応答を有するように選択される請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
非音響タイプのトランスジューサからの信号を、前記監視手段に供給するステップを含む先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
実質的に、特許請求の範囲で前に記載された、請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
標準使用時に、２つ以上の動作イベントを所定のシーケンスで実施する種類のエネルギー変換機器用の診断ツールであって、前記イベントはそれぞれ、異なる音響シグネチャを有し、診断ツールは、請求項１による方法を実施するようになされている診断ツール。
【請求項２２】
標準使用時に、２つ以上の動作イベントを所定のシーケンスで実施する種類のエネルギー変換機器用の診断ツールであって、前記イベントはそれぞれ、異なる音響シグネチャを有し、診断ツールは、前記機器の前記動作シーケンス内の前記動作イベントの音響シグネチャを特定し、識別し、履歴をとるための、出力および監視手段に連結する音受信用トランスジューサを備え、前記監視手段は、前記受信された音響シグネチャを事前に確立されたデータと比較するように動作する診断ツール。
【請求項２３】
前記機器の前記動作シーケンス内の動作イベントの前記音響シグネチャに関連する信号を、遠隔のデータ処理手段に送信する手段が設けられる請求２２に記載の診断ツール。
【請求項２４】
前記エネルギー変換機器は、前記動作イベントが中で発生する保護格納部を備え、前記１つまたはそれぞれの音受信用トランスジューサは、前記格納部内に設けられる請求項２２または請求項２３に記載の診断ツール。
【請求項２５】
少なくとも２つの音受信用トランスジューサを備え、前記音受信用トランスジューサの少なくとも１つは、前記１つまたはそれぞれの他の音受信用トランスジューサの周波数応答と異なる周波数応答を有する請求項２２から２４のいずれか１項に記載の診断ツール。
【請求項２６】
前記出力および監視手段は、流体の流れを含む１つの動作イベント、および、機械式または電気機械式動作を含む第２の動作イベントの前記音響シグネチャに関連する情報を受信する請求項２２から２５のいずれか１項に記載の診断ツール。
【請求項２７】
前記音受信用トランスジューサは、燃焼イベントに関連する前記音響シグネチャを受容する請求項２２から２６のいずれか１項に記載の診断ツール。
【請求項２８】
前記出力または監視手段は、音以外の信号に応答する種類のトランスジューサが連結されている請求項２２から２７のいずれか１項に記載の診断ツール。
【請求項２９】
実質的に明細書に記載される、請求項２２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギー変換機器を監視する診断ツールおよび方法に関し、特に、排他的ではないが、２以上の形態のエネルギーおよび／または媒体を利用する機器用のツールに関する。診断ツールは、たとえば、加熱、換気、および空調機器と共に使用することができる。
【背景技術】
【０００２】
益々、診断ツールが機器の制御システムに埋め込まれている。これによって、サービスエンジニアが、故障を早く診断することが可能になるだけでなく、結合性技術の急速な増加に伴って、診断データを、電話または他の通信チャネルを介して「バックエンド」システムに送ることができ、バックエンドシステムで、各機器で提供することが経済的である処理パワーを超える処理パワーを使用して、精巧な診断または予測アルゴリズムを実行することができる。
【０００３】
サービスプロバイダにとっての予測診断ツールの利点は、故障修理が、顧客の建物への１回の訪問で達成することができることであり、一方、システムの予測的な特性は、予測整備を、年１回のサービス訪問中に行うことができることを意味する。
【０００４】
顧客の利点は、システムの問題が減ることおよび故障修理がより迅速になることを含む。
現在、これらのシステムは主に、新しい機器に適用され、インストールされたこれらデバイスの母集団が、サービスプロバイダにとって経済的な意味をなすレベルに達する前に何年もかかることになることを意味する。
【０００５】
本発明が関係しようとする１つのタイプの機器は、加熱源のために燃焼プロセスを採用する加熱および空調機器であり、本発明は、家庭用集中暖房ボイラで使用するため変更可能な診断ツールを提供しようとする。
家庭用加熱システムなどのタイプのシステムでは、制御機能のシーケンスが、機器の安全な動作にとって重要である。これらのタイプの機器のための国際規格の多くは、適用しなければならない正しい動作シーケンスを指示する。
【０００６】
そのため、このシーケンスを監視すること、ならびに、シーケンスの変動およびシーケンスへの割り込みを検出することは、意味があり、かつ、重要な診断データを提供する。
改良された診断デバイスの使用によって、元の機器の装置の一部として設けられる、埋め込み式診断ツールに利用でき、また該診断ツールから得られたデータを複製することは、機器の制御システム内での、制御に対するアクセスおよびセンサ信号を獲得することをこれまで必要としてきた。このアクティビティの侵入的な特性は、制御の統一性をそこなう可能性があるか、または、少なくとも、インストールに非常に時間がかかる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、変更診断ツールとして使用するのに好適で、既存の機器に容易にインストールすることができる診断ツールおよび方法を提供しようとする。本発明はまた、従来の埋め込み式システムを使用して入手できるデータに付加されるか、それとは異なるが、たとえ改善されていなくても、同じ機能を提供するデータを、機器から抽出することができる診断ツールおよび方法を提供しようとする。本発明の別の目的は、機器の制御システムへの侵入が最少であり、そのため、インストールが簡単である診断ツールおよび方法を提供しようとする。
【０００８】
さらなる目的は、少なくとも２つのタイプの動作に関連するデータを提供することができる診断ツールおよび方法を提供することであり、１つのタイプの動作は、流体の流れの動作であり、他の動作は、機械式または電気機械式動作のうちの一方である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様によれば、エネルギー変換機器用の診断ツールが提供され、前記診断ツールは、機器の動作シーケンス内のイベントの音響シグネチャを特定し、識別し、記録するための、別法として、本明細書で出力手段と呼ばれる音認識エンジンに連結される音受信用トランスジューサを備える。
【００１０】
「イベント」という言葉は、本明細書では、機器のオペレーティングシステムまたは制御システムの１つまたは複数の構成要素の状態の変化を包含するのに使用される。例として、図１は、簡単な家庭用ガス集中暖房ボイラの典型的なイベントシーケンスを表にする。
【００１１】
音認識エンジンは、それ自体知られている音声認識タイプのシステムの改造物であってよい。移動電話および音声タグ付けまたは制御を必要とする他の応用に一般に見出されるこれらのシステムは、背景雑音の存在下で非常に頑強であり、その技術は、益々よく知られ、信頼性が高くなっている。
【００１２】
本発明の別の態様によれば、エネルギー変換機器を監視する方法が提供され、前記方法は、
−音受信用トランスジューサを設けること、
−前記トランスジューサを配置することであって、それによって、機器によって放出された音信号を受信する、配置すること、および、
−音受信用トランスジューサと連結し、機器によって放出される音に応答する出力手段を設けることを含む。
【００１３】
本発明の診断ツールおよび方法は、複数のイベント（または、動作）を監視するために採用されることができ、複数のイベントはそれぞれ、それ自身の個々の音響シグネチャを有する。その音響シグネチャが採用されて、機器の動作シーケンスの全体または全体のうちの一部の中の特定のイベントの発生が特定されることができる。監視手段は、特定のイベントを示す音響シグネチャが、機器の動作シーケンスの正しい位置で発生したことを検証するように動作することができる。そのため、監視手段は、異なる音響シグネチャの発生順序を、機器が正しく機能することを示す記憶された動作シーケンスと比較することができる。特に、たとえば、機器が、いくつかの動作モードで正しく機能することが可能である場合、これらのモードのそれぞれにおいて機器が正しく機能することに関連する動作シーケンスに関する情報を記憶することができ、監視手段は、実際の動作シーケンスをこれらの記憶したシーケンスのそれぞれと比較して、実際の動作シーケンスが、これらの記憶されたシーケンスのうちの１つと対応しているかどうかを確定し、その後、整備、装置交換、または、停止の可能性のある必要に対して警報を出すことができる。付加的に、または、別法として、監視手段は、イベントのシグネチャの変化を監視するように動作し、それによって、たとえば、そのイベントに関連する装置が、整備または交換を必要とする時、あるいは、停止の必要がある時を特定することができる。
【００１４】
本発明の方法は、機器の少なくとも一部が適正に機能することに付随する音プロファイルを確立することを含み、前記出力手段は、機器によって放出され、前記音プロファイルから逸脱する音の発生に応答することができる。出力手段は、放出された音（たとえば、音の周波数、持続期間、または、レベルのいずれか）が、しきいレベルを超える（以上または以下）場合にだけ応答することができる。
【００１５】
本明細書における音信号への言及は、限定はしないが、人の耳に対して可聴の音信号を含む。「音信号（複数可）」という表現は、本明細書では、ガスを通して伝達される圧力波信号の任意の周波数を指すのに使用される。
【００１６】
出力手段は、機器の動作シーケンス内のイベントの音響シグネチャを特定し、識別し、記録するか、または、音響シグネチャに関連する信号を遠隔のデータ処理手段に送信するための、機器の周辺で動作する手段を備えることができる。
【００１７】
プロファイルは、受信された音と時間の間の実質的にただ１つの関係（たとえば、一定時間間隔にわたる音レベルの変動または均一性）に固有であってよい。別法として、音プロファイルは、音レベルおよび／または持続期間の上限および下限を含んでもよく、それによって、その全てが、機器が適切に機能することに付随する複数の特定の関係を包含する。
【００１８】
プロファイルは、音レベル上限および音レベル下限を含むプロファイルであってよく、上限と下限の差は、監視されたイベントの典型的な期間にわたって不均に変動する。
本発明による、エネルギー変換機器を監視する診断ツールおよび方法は、傾向分析、または、緊急でない監視、たとえば、複数の顧客からデータを受信する、いわゆる「バックエンド」コンピュータシステムによる監視のために採用されてもよい。データは、出力手段から、定期的たとえば毎日送信されて、たとえば、データが、許容可能な音プロファイル内に全てあるイベントに関連する時でさえも、集中暖房ボイラ内で起こったことに関する情報を提供することができる。たとえば、ファンモータの使用期間に関するデータが送信され、たとえば毎日の報告が、その後、中央に位置するバックエンドコンピュータパワーによって吸収されて、ボイラ性能の任意の意味のある変動を分析するか、または、サービスを受ける必要を強調させることができる。さらなる例として、データが吸収されて、機器の次のルーチンサービスの時に、広く使用されたファンモータなどの任意の１つの構成要素の予防的な交換の必要の可能性があるかどうかについて時宜を得た指示が提供されてもよい。
【００１９】
付加的に、または、別法として、機器に設けられる診断ツールは、所定のプロファイルから逸脱し、機器の少なくとも構成要素の一部の故障または差し迫った故障を示す音プロファイルを検出する場合に、機器の周辺か、遠く離れた中央監視ステーションのいずれかで、警報音を生成する手段を組み込んでもよい。
【００２０】
態様のうちの１つでは、本発明は、機器制御システムへの侵入が最少である診断ツールを提供しようとするが、それは、絶対必要な要件ではなく、本発明は、任意選択で、診断ツールが、音プロファイルの変化に応答するソフトウェアまたは同様な手段を組み込むか、または、関連させ、それによって、その変化が所定の制限の外にある場合、機器が停止されるか、または、警報信号が生成されることを想定する。
【００２１】
音受信用トランスジューサを採用して、燃焼炎の周波数スペクトル（すなわち、音シグネチャ）を監視するのを容易にしてもよい。標準動作時に、炎は、複数の周波数を含む音を生成することになり、個々の周波数の有無、および／または、音レベル、あるいは、周波数帯域を検出するために、監視が行われてもよい。
【００２２】
出力手段は、音レベル、周波数、または時間間隔の逸脱のうちのいずれかの、音プロファイルからの任意の１箇所の逸脱がある場合、音プロファイルからの逸脱に応答するか、または、２つ以上の逸脱がある場合にだけ、応答し、出力信号を供給するようになされていてもよい。反応の速さは、付加的に、または、別法として、前記逸脱の大きさ、または発生の数／頻度の関数であってよい。
【００２３】
出力手段は、音プロファイルの一部を形成する事前に確立された音信号のシーケンスからの任意の逸脱を監視し、応答してもよい。音プロファイルは単に、単一の音源または単一のタイプの音源（たとえば、ガスバーナ、または、電気機械式リレースイッチ）、あるいは、複数の音源または複数のタイプの音源からの音プロファイルであってよい。
【００２４】
エネルギー変換機器は、流体の使用を含む種類であってよく、音受信用トランスジューサは、前記流体の流れによって生成される音に応答するようになされていてもよい。エネルギー変換機器は、たとえば、パイプを通る液体またはガスの流れ、あるいは、たとえば、燃焼ゾーンへ向かうかまたはそこを通る、ガスまたは液体燃料の流れ、あるいは、燃焼ゾーンからの燃焼生成物の流れの音に応答してもよい。音受信用トランスジューサは、熱伝達媒体、たとえば、集中暖房ラジエータを通って流れる水、または、導管で送られる空気システムの空気によって放出される音に応答してもよい。しかし、本発明は、流体の流を含むエネルギー変換機器の監視の使用に限定されない。別法として、または、付加的に、本発明は、たとえば、電力を機械式運動に変換する、または、その逆を行うエネルギー変換機器に適用されてもよい。
【００２５】
本発明は、複数の音源からの信号を受信するために、単一の音受信用トランスジューサの使用を想定する。これらの音源は全て、単一の格納部（たとえば、水ポンプも収容する場合がある集中暖房ボイラのキャビネット）内に収容されてもよく、前記トランスジューサは、その格納部内に位置してもよい。トランスジューサは、２つの音源の第１の音源の物理的に近くに位置してもよく、その場合、一般的な標準動作モードか、（可能性のある）検出モードのいずれかのモード中に前記第１の音源によって放出された音レベルは、２つの音源の第２の音源からの音レベルより小さい。
【００２６】
本発明は、複数の音源からの信号を受信するために、単一の音受信用トランスジューサの使用を想定するが、それは、本発明の絶対必要な要件ではない。本発明は、それぞれが、単一か、複数のいずれかの音源から音を受信する、２つ以上の音受信用トランスジューサが設けられてもよいことを想定する。２つ以上の音受信用トランスジューサの場合、一方は、他方の音受信用トランスジューサの１つまたはそれぞれと異なる特性を有してもよい。そのため、一方は、低周波音（燃焼炎から生ずる低周波音など）に優先的に感度があるようになされており、一方、別のものは、高周波音（電気機械式リレースイッチなど）に優先的に感度があるようになされていてもよい。２つ以上の音受信用トランスジューサが設けられる場合、音受信用トランスジューサは、それぞれが、最も有利に検出するようになされている音源の比較的近くにあるように、互いに並んで配置されるか、または、優先的に別々に位置してもよい。
【００２７】
本発明の診断ツールおよび方法は、音受信用トランスジューサを排他的に使用することに限定されず、前記音トランスジューサは、音受信用トランスジューサの使用によって得ることができない付加的なデータを提供する他のタイプのトランスジューサと共に採用されてもよい。そのため、たとえば、燃焼炎が、かなりの期間、連続して動作していることが妥当であることを確認するのに、必ずしも音の監視だけが適しているわけではなく、炎が、前記連続動作の中にある必要があるかどうかを確定するために、集中暖房ラジエータから家庭用ボイラへの水の戻りの流れの中に、温度センサなどの別のタイプのトランスジューサを設ける必要があると考えてもよい。
【００２８】
診断ツールを採用して、たとえば、サービスを受けた直後の、ボイラが、正しくかつ効率よく動作していることがわかっている時に、イベントシーケンスまたは音プロファイルを記録し、後続の測定値と比較するために、基準としてこのシーケンスまたはプロファイルを使用してもよい。後続のデータの記録物は、診断ツール内の、好ましくは不揮発性メモリに収集され、ツールによって使用されて、診断情報が抽出されるか、または、通信チャネルを通して、ローカルかまたはリモート監視デバイス、たとえば、計算システムへ送信される、規定された通りのデ−タストリームとして利用されることができる。
【００２９】
診断ツールを採用して、機器の個々の要素または要素の組み合わせが監視されてもよく、時間に伴う音響シグネチャの変動は、重要な診断データを提供する可能性がある。例は、たとえば、ガス弁の閉塞状態を検出するために燃焼炎を監視すること、または、たとえば、羽根車の汚損を検出するためにファンを監視することである。
【００３０】
機器または機器の一部の故障が起こった場合に、診断ツールを採用して、イベントシーケンス内の、故障が発生した場所を参照して故障モードを分析し、たとえば、故障した構成要素を特定するための、重要な診断情報を抽出してもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明による診断ツールのブロック略図である図２を参照して、実施例によって、本発明の一実施形態がここで述べられるであろう。
本発明のこの実施形態は、家庭用湿式タイプ集中暖房システムのガス燃料集中暖房ボイラの動作を監視する診断ツールの使用に関する。
【００３２】
診断ツールは、音認識エンジン（２）の形態の出力手段に連結したマイクロフォンセンサの形態の音受信用トランスジューサ（１）を備える。認識ユニット（２）は、イベントの音響シグネチャを認識し、そのイベントが、ボイラの動作シーケンス内の正しい位置で発生したかどうかを確定することによって、集中暖房ガスボイラのイベントシーケンス内の個々のイベントを特定するように調整され、プログラムされる。
【００３３】
この音響センサシステムは、機器についての診断情報を得るために、単独か、または、他の（たとえば、非音響）センサと共に使用されることができる。
不揮発性メモリ（３）が、処理されたデータを記憶するために設けられる。不揮発性メモリ（３）は、標準動作時の特定のイベントに関連する音響シグネチャの範囲の１つまたはそれぞれに関係しており、整備に対する差し迫った必要がないことを示すだけである標準からの逸脱と、ボイラの停止を必要とする標準からの逸脱を識別するための記憶されたデータを含む。メモリ（３）はまた、ボイラの標準動作中に発生する１つまたは複数の動作シーケンスに関する記憶されたデータを含む。
【００３４】
認識エンジン（２）からのデータを処理し、時間に関するイベントシーケンスになるようにメモリ内で前記データを編成し、記憶し、機器の故障を認識し、故障が発生したシーケンス内の位置に関する診断情報を分析し、警報シーケンスを開始し、即座の警報メッセージを送信し、システムの構成要素の個々の要素の音響シグネチャを監視し、これらのシグネチャの変動を診断データまたは効率の尺度として記録し、外部システムへのデータの送信を開始し、制御するための処理ユニット（４）が診断ツールの一部として設けられる。
【００３５】
通信チャネル（５）は、ローカルまたはリモートの計算システムに診断データを、即座に、規定された通りに、または、定期的に通信するために設けられる。
図１のシーケンスの一覧において、シーケンス１〜２７は、外部サーモスタットが電力をボイラに切り換える時に発生する動作イベントの全サイクルを表す。その後、その電力供給が維持され、ボイラは、ボイラサーモスタットによって提供される制御（水の温度に応答する）に応答して、シーケンス４〜２１を循環する。処理ユニット（４）は、シーケンス１〜２７とシーケンス４〜２１の両方の動作が正しいことを監視するように動作する。ユニット（４）は、ユニット（４）内のメモリ内に、これらのシーケンスの両方の首尾よい動作に関連する基準データ、および、同様に、受信された音響情報が、所定の基準データから事前に確立された程度だけ逸脱する場合に、整備の要求を作動させるか、または、ボイラを停止させる必要に関連するデータを記憶している。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は簡単な家庭用ガス集中暖房ボイラの典型的なイベントシーケンスを表にしたものである。
【図２】図２は本発明による診断ツールのブロック略図である。
【図１】
2006500668.tif 000003
【図２】
2006500668.tif 000004
【国際調査報告】
2006500668.tif 000005
2006500668.tif 000006
2006500668.tif 000007