JP7845151B2 - 設備状態監視システム - Google Patents

Description

本発明は、設備の異常を検出する設備状態監視システムに関するものである。

従来より、圧電素子がケーシングに配置された圧電装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、この圧電素子は、振動領域を有する構成とされており、振動領域に印加される音圧に応じた検出信号を送信する。そして、上記のような圧電装置は、設備の状態に応じて発生する音圧が振動領域に印加されるように、設備としての加工設備や搬送設備等に取り付けられる。

特許第７１５６５５８号公報

上記のような圧電装置を設備に取り付けて設備の異常を検出する場合には、例えば、圧電素子と接続される制御部を備え、制御部にて検出信号に基づいた設備の異常判定を行うようにすることが考えられる。この場合、制御部は、検出信号と所定の閾値範囲とを比較し、検出信号が閾値範囲外であれば設備に異常が発生していると判定する。

しかしながら、検出信号は、圧電装置自体に異常が発生することで閾値範囲外となる可能性がある。したがって、このような異常判定では、設備に異常が発生していないにも関わらず異常であると誤判定する可能性がある。

本発明は上記点に鑑み、誤判定することを抑制できる設備状態監視システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための請求項１では、設備状態監視システムであって、設備（３０）の状態に応じた検出信号を送信するセンサ素子（１０）を有するセンサ装置（Ｓ１０）と、検出信号に基づいて所定の処理を行う制御部（２１０）と、を備え、制御部は、検出信号と設備の状態を把握するための第１閾値範囲とを比較し、検出信号が第１閾値範囲外にある際に検出信号が異常であると判定する第１異常判定と、第１異常判定で異常であると判定した際にセンサ装置の特性を示す信号であり、検出信号と異なる特性信号とセンサ装置の状態を把握するための第２閾値範囲とを比較し、特性信号が第２閾値範囲外にある際に特性信号が異常であり、センサ装置に異常が発生していると判定する第２異常判定と、を行う。

これによれば、検出信号が第１閾値範囲外にある場合、センサ装置の特性に基づく特性信号が第２閾値範囲内にあるか否かを判定する第２異常判定を行う。このため、センサ装置に異常があるにも関わらずに設備が異常であると判定することを抑制でき、設備が異常であると誤判定することを抑制できる。

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

第１実施形態における設備状態監視システムのブロック図である。 圧電素子の断面図である。 圧電素子の平面図である。 圧電装置の断面図である。 第１判定部が実行するフローチャートである。 第２判定部が実行するフローチャートである。 第１実施形態の変形例における設備状態監視システムのブロック図である。 第２実施形態における設備状態監視システムのブロック図である。 圧電素子の平面図である。 圧電装置の断面図である。 第２判定部が実行するフローチャートである。 第２実施形態の変形例における圧電装置の断面図である。 第３実施形態における設備状態監視システムのブロック図である。 第２判定部が実行するフローチャートである。

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。

（第１実施形態）
第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態の設備状態監視システムは、所定の製造物を製造する設備に備えられ、設備の異常を検出するのに用いられると好適である。例えば、本実施形態の設備状態監視システムは、刃具を有する加工設備に備えられ、刃具の摩耗や破壊等の異常を検出するのに利用される。但し、判定対象となる設備３０は、適宜変更可能であり、搬送設備等であってもよい。

設備状態監視システムＳ１は、図１に示されるように、圧電素子１０および制御部２１０を有する回路部２０等を備えて構成されている。なお、本実施形態では、圧電素子１０および回路部２０は、後述するケーシング３００内に共に配置され、一体化された圧電装置Ｓ１０を構成する。また、本実施形態では、圧電素子１０がセンサ素子に相当する。

圧電装置Ｓ１０（すなわち、圧電素子１０）は、設備３０に備えられて設備３０にて発生する音圧に応じた検出信号を出力する。なお、本実施形態の設備３０は、上記のように刃具を有する加工設備とされている。

以下、本実施形態の圧電素子１０について、図２および図３を参照しつつ説明する。圧電素子１０は、支持体１１０と、振動部１２０とを備え、平面形状が矩形状とされている。支持体１１０は、一面１１１ａおよび他面１１１ｂを有する支持基板１１１と、支持基板１１１の一面１１１ａ上に形成された絶縁膜１１２とを有している。なお、支持基板１１１は、例えば、シリコン基板等で構成され、絶縁膜１１２は、酸化膜等で構成されている。

振動部１２０は、支持体１１０上に配置されている。そして、支持体１１０には、振動部１２０における内縁側を浮遊させるための凹部１１０ａが形成されている。このため、振動部１２０は、支持体１１０上に配置された支持領域１２１ａと、支持領域１２１ａと繋がっていると共に凹部１１０ａ上で浮遊する浮遊領域１２１ｂとを有する構成となっている。なお、本実施形態の凹部１１０ａは、振動部１２０側の開口端の形状が平面矩形状とされている。したがって、浮遊領域１２１ｂの全体は、平面矩形状とされている。

浮遊領域１２１ｂには、当該浮遊領域１２１ｂを厚さ方向に貫通するスリット１３０が形成されている。本実施形態のスリット１３０は、浮遊領域１２１ｂを４分割するように形成されている。詳しくは、スリット１３０は、浮遊領域１２１ｂの中心部Ｃ１を通り、浮遊領域１２１ｂの相対する角部に向かって延設されるように、２本形成されている。言い換えると、スリット１３０は、平面矩形状とされた浮遊領域１２１ｂの各角部から中心部Ｃ１に向かって延設されると共に、中心部Ｃ１にて各スリット１３０が交差するように形成されている。これにより、浮遊領域１２１ｂは、略平面三角形状とされた４つの振動領域１２２に分離されている。特に限定されるものではないが、本実施形態では、各振動領域１２２同士の間隔（すなわち、スリット１３０の幅）が１μｍ程度とされている。

そして、各振動領域１２２は、支持領域１２１ａ側の端部が固定端とされ、支持領域１２１ａと反対側の先端部が自由端とされたカンチレバーとされている。以下では、振動領域１２２における支持体１１０と反対側の面を振動領域１２２の一面１２２ａとし、振動領域１２２における支持体１１０側の面を振動領域１２２の他面１２２ｂとして説明する。

振動部１２０は、圧電膜１４０および圧電膜１４０と接続される電極膜１５０を有する構成とされている。具体的には、圧電膜１４０は、下層圧電膜１４１と、下層圧電膜１４１上に積層される上層圧電膜１４２とを有している。なお、下層圧電膜１４１および上層圧電膜１４２は、窒化スカンジウムアルミニウム（ＳｃＡｌＮ）や、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の鉛フリーの圧電セラミックス等を用いて構成されている。

電極膜１５０は、圧電膜１４０と接続されるように振動領域１２２の所定箇所に形成されており、モリブデン、銅、プラチナ、白金、チタン等を用いて構成されている。本実施形態では、電極膜１５０として、下層圧電膜１４１の下方に形成された下層電極膜１５１と、下層圧電膜１４１と上層圧電膜１４２との間に形成された中間電極膜１５２と、上層圧電膜１４２の上方に形成された上層電極膜１５３とが形成されている。なお、下層電極膜１５１と中間電極膜１５２とは、下層圧電膜１４１を挟んで対向するように配置されている。中間電極膜１５２と上層電極膜１５３とは、上層圧電膜１４２を挟んで対向するように配置されている。そして、下層電極膜１５１、中間電極膜１５２、および上層電極膜１５３は、振動領域１２２の一面１２２ａに対する法線方向において（以下では、単に法線方向ともいう）、同様の形状とされている。なお、振動領域１２２の一面１２２ａに対する法線方向においてとは、言い換えると、振動領域１２２の一面１２２ａに対する法線方向から視たときということもできる。

ここで、上記のように振動領域１２２が片持ち支持されている場合、振動領域１２２（すなわち、圧電膜１４０）が振動した際に発生する応力は、振動領域１２２が支持されている固定端側が自由端側より大きくなり易い。このため、振動領域１２２は、応力が大きくなり易い第１領域Ｒ１と、応力が小さくなり易い第２領域Ｒ２とに分けられている。そして、本実施形態では、第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２のそれぞれに電極膜１５０が形成されている。なお、第１領域Ｒ１に形成される電極膜１５０と第２領域Ｒ２に形成される電極膜１５０とは、互いに絶縁された状態となっている。

そして、第１領域Ｒ１に形成されている電極膜１５０は、特に図示しないが、支持領域１２１ａに形成された配線等を介し、図示しない電極部と接続されている。本実施形態では、各振動領域１２２の第１領域Ｒ１における電荷の変化を１つの検出信号として出力するように、各振動領域１２２におけるそれぞれの下層電極膜１５１、中間電極膜１５２、上層電極膜１５３が電極部と接続されている。

また、第２領域Ｒ２に形成された下層電極膜１５１、中間電極膜１５２、および上層電極膜１５３は、各電極部と電気的に接続されておらず、フローティング状態となっている。このため、第２領域Ｒ２に形成される下層電極膜１５１、中間電極膜１５２、および上層電極膜１５３は、必ずしも必要ではないが、本実施形態では、下層圧電膜１４１および上層圧電膜１４２のうちの第２領域Ｒ２に位置する部分を保護するために設けてある。

なお、第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２に形成されている下層電極膜１５１、中間電極膜１５２、および上層電極膜１５３は、それぞれスリット１３０に達しないように形成されている。つまり、下層電極膜１５１、中間電極膜１５２、および上層電極膜１５３は、振動領域１２２におけるスリット１３０から露出する側面よりも内側で終端するように形成されている。言い換えると、下層電極膜１５１、中間電極膜１５２、および上層電極膜１５３は、振動領域１２２の一面１２２ａに対する法線方向において、スリット１３０よりも内側に配置されている。

さらに、本実施形態の振動部１２０は、下層圧電膜１４１および下層電極膜１５１が配置される下地膜１６０を有している。つまり、支持体１１０上には、下地膜１６０を介して圧電膜１４０および電極膜１５０が配置されている。そして、本実施形態では、各振動領域１２２の他面１２２ｂが下地膜１６０で構成されている。

下地膜１６０は、必ずしも必要なものではないが、下層圧電膜１４１等を成膜する際の結晶成長をし易くするために備えられている。なお、本実施形態では、下地膜１６０は窒化アルミニウム等で構成される。また、圧電膜１４０は、厚さが１μｍ程度とされており、下地膜１６０は、厚さが数十ｎｍ程度とされている。つまり、下地膜１６０は、圧電膜１４０に対して極めて薄くされている。

以上が本実施形態における圧電素子１０の構成である。このような圧電素子１０は、各振動領域１２２に音圧が印加されると、各振動領域１２２が振動する。この場合、例えば、各振動領域１２２の自由端側が上方に変位した場合、下層圧電膜１４１には引張応力が発生する共に上層圧電膜１４２には圧縮応力が発生し、下層圧電膜１４１および上層圧電膜１４２の電荷が変化する。したがって、下層圧電膜１４１および上層圧電膜１４２の電荷に基づいて振動領域１２２に印加された音圧が検出される。

この際、振動領域１２２（すなわち、圧電膜１４０）に発生する応力は、自由端側では応力が解放されるため、固定端側の方が自由端側より大きくなる。つまり、自由端側は、電荷の発生が少なくなり、信号とノイズの比であるＳＮ比が小さくなり易い。このため、本実施形態の圧電素子１０では、上記のように、各振動領域１２２が、応力が大きくなり易い第１領域Ｒ１と、応力が小さくなり易い第２領域Ｒ２とに分けられている。そして、圧電素子１０では、第１領域Ｒ１に配置されている下層電極膜１５１、上層電極膜１５３、中間電極膜１５２から第１領域Ｒ１に位置する下層圧電膜１４１および上層圧電膜１４２に発生する電荷が取り出されるようにしている。これにより、ノイズの影響が大きくなることを抑制できる。

回路部２０は、図１に示されるように、増幅部２００および制御部２１０等を有する構成とされている。

そして、圧電素子１０および回路部２０は、本実施形態では図４に示されるように、共にケーシング３００に収容されて圧電装置Ｓ１０を構成している。具体的には、ケーシング３００は、圧電素子１０および回路部２０が搭載されるプリント基板３１０と、圧電素子１０および回路部２０を収容するようにプリント基板３１０に固定される蓋部３２０とを有している。なお、プリント基板３１０は、被実装部材ともいえる。

プリント基板３１０は、特に図示しないが、配線部やスルーホール電極等が適宜形成された構成とされており、必要に応じて図示しないコンデンサ等の電子部品等も搭載されている。圧電素子１０は、支持基板１１１の他面１１１ｂが接着剤等の接合部材３３０を介してプリント基板３１０の一面３１０ａに搭載されている。そして、本実施形態では、プリント基板３１０のうちの振動領域１２２と対向する部分に貫通孔３１１が形成されている。

回路部２０は、導電性部材で構成される接合部材３４０を介してプリント基板３１０の一面３１０ａに搭載されている。そして、圧電素子１０と回路部２０とは、ボンディングワイヤ３０１を介して電気的に接続されている。蓋部３２０は、金属、プラスチック、樹脂等で構成されており、圧電素子１０および回路部２０を収容するように、図示しない接着剤等の接合部材を介してプリント基板３１０に固定されている。

このような圧電装置Ｓ１０は、設備３０から発生する音圧が貫通孔３１１を介して振動領域１２２に印加されるように配置される。そして、圧電素子１０は、貫通孔３１１から導入された音圧（すなわち、圧力）に応じた検出信号を回路部２０に送信する。

次に、本実施形態の回路部２０の構成について具体的に説明する。回路部２０は、上記のように増幅部２００および制御部２１０等を有する構成とされている。

増幅部２００は、圧電素子１０からの検出信号を受信すると、検出信号を増幅して制御部２１０および外部回路部４０に送信する。

制御部２１０は、ＣＰＵや、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ等の非遷移的実体的記憶媒体で構成される記憶部等を備えたマイクロコンピュータ等で構成されており、判定部２２０および特性取得部２３０を有している。ＣＰＵは、Central Processing Unitの略であり、ＲＯＭは、Read Only Memoryの略であり、ＲＡＭは、Random Access Memoryの略であり、ＨＤＤはHard Disk Driveの略である。ＲＯＭ等の記憶媒体は、非遷移的実体的記憶媒体である。

本実施形態の判定部２２０は、第１判定部２２１および第２判定部２２２を有している。第１判定部２２１は、増幅された検出信号と所定の第１閾値範囲とを比較する第１異常判定を行う。具体的には、第２判定部２２２は、検出信号が第１閾値範囲内であれば検出信号が正常であると判定し、検出信号が第１閾値範囲外であれば検出信号が異常であると判定する。例えば、設備３０における刃具の状態を検出する場合、刃具の摩耗が大きくなると貫通孔３１１から導入される音圧が大きくなる。したがって、第１判定部２２１は、検出信号が大きくなって第１閾値範囲外となると検出信号が異常であると判定する。そして、第１判定部２２１は、検出信号が異常であると判定すると、第２判定部２２２に特性判定信号を送信する。また、第１判定部２２１は、検出信号が第１閾値範囲内であると判定した場合には、設備３０が正常であるため、外部回路部４０に正常信号を送信する。なお、第１閾値範囲は、例えば、刃具の摩耗を検出できるように、刃具の材質や形状等に基づいて適宜設定される。

第２判定部２２２は、第１判定部２２１から特性判定信号を受信すると、特性取得部２３０に特性取得信号を送信する。そして、第２判定部２２２は、後述するように、特性取得部２３０から特性信号を受信すると、特性信号と第２閾値範囲とを比較する第２異常判定を行う。具体的には、第２判定部２２２は、特性信号が第２閾値範囲内であれば特性信号が正常であると判定し、特性信号が第２閾値範囲外であれば特性信号が異常であると判定する。より詳しくは、第２判定部２２２は、特性信号が第２閾値範囲内であれば圧電装置Ｓ１０が正常であると判定すると共に設備３０が異常であると判定し、特性信号が第２閾値範囲外であれば圧電装置Ｓ１０が異常であると共に設備３０が正常であると判定する。つまり、第２判定部２２２は、圧電装置Ｓ１０の自己診断を行う。例えば、上記のような圧電素子１０では、振動領域１２２に異物が付着したり、振動領域１２２が破損したり等すると、質量が増加するために共振周波数が変化する。したがって、第２判定部２２２は、共振周波数に基づく特性信号が変化して第２閾値範囲外となると異常であると判定する。なお、第２閾値範囲は、振動領域１２２の感度等に基づいて適宜設定される。

そして、第２判定部２２２は、圧電装置Ｓ１０が正常であると判定した場合には、設備３０が異常であることを示す設備異常信号を外部回路部４０に送信する。また、第２判定部２２２は、圧電装置Ｓ１０が異常であると判定した場合には、圧電装置Ｓ１０が異常であることを示す圧電装置異常信号を外部回路部４０に送信する。

特性取得部２３０は、本実施形態では、抵抗、コイル、コンデンサ等を有するＲＬＣ回路を備えて構成されている。そして、特性取得部２３０は、第２判定部２２２から特性取得信号を受信すると、圧電素子１０の特性を示す特性信号を送信する。本実施形態では、特性取得部２３０は、圧電素子１０における振動領域１２２の共振周波数に基づく特性信号を第２判定部２２２に送信する。なお、振動領域１２２の共振周波数に基づく特性信号は、上記のように、振動領域１２２に異物が付着したり、振動領域１２２が破損したり等すると変化する。

外部回路部４０は、受信する信号に応じて所定の処理を行う。例えば、外部回路部４０は、作業者が視認可能な表示装置等に接続され、表示装置に設備３０および圧電装置Ｓ１０の状態を表示させる。

具体的には、外部回路部４０は、第１判定部２２１から正常信号を受信した場合には、設備３０および圧電装置Ｓ１０が正常である内容を表示させる。一方、外部回路部４０は、第２判定部２２２から設備異常信号を受信した場合には、表示装置に設備３０に異常が発生している内容を表示させる。また、外部回路部４０は、第２判定部２２２から圧電装置異常信号を受信した場合には、表示装置に圧電装置Ｓ１０に異常が発生している内容を表示させる。

以上が本実施形態における設備状態監視システムの構成である。次に、上記制御部２１０が実行する作動について説明する。まず、第１判定部２２１の作動について、図５を参照しつつ説明する。

第１判定部２２１は、ステップＳ１０１にて、増幅部２００から増幅された検出信号を受信する。次に、第１判定部２２１は、ステップＳ１０２にて、判定タイミングか否かを判定する。例えば、判定タイミングは、設備３０の稼働開始時や稼働終了時、所定タイミング毎とされる。但し、第１判定部２２１の判定タイミングは、適宜変更可能である。そして、第１判定部２２１は、判定タイミングでないと判定した場合には（すなわち、ステップＳ１０２：ＮＯ）、そのまま処理を終了する。

第１判定部２２１は、判定タイミングであると判定した場合には（すなわち、ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、ステップＳ１０３にて、検出信号と第１閾値範囲とを比較する第１異常判定を行う。そして、第１判定部２２１は、検出信号が第１閾値範囲内であり、検出信号に異常がないと判定した場合には（すなわち、ステップＳ１０３：ＮＯ）、ステップＳ１０４にて正常信号を外部回路部４０に送信して処理を終了する。一方、第１判定部２２１は、検出信号が第１閾値範囲外であって検出信号に異常があると判定した場合には（すなわち、ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、ステップＳ１０５にて特性判定信号を第２判定部２２２に送信して処理を終了する。

以上が第１判定部２２１の作動である。次に、第２判定部２２２の作動について、図６を参照しつつ説明する。

第２判定部２２２は、ステップＳ２０１にて、特性判定信号を受信したか否かを判定し、特性判定信号を受信していないと判定した場合には（すなわち、ステップＳ２０１：ＮＯ）、処理を終了する。一方、第２判定部２２２は、特性判定信号を受信したと判定した場合には（すなわち、ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、ステップＳ２０２にて特性取得部２３０に特性取得信号を送信する。これにより、特性取得部２３０が圧電素子１０における振動領域１２２の共振周波数に基づく特性信号を第２判定部２２２に送信する。なお、上記のように、振動領域１２２に基づく特性信号は、振動領域１２２に異物が付着したり、振動領域１２２が破損したり等すると変化する。

次に、第２判定部２２２は、ステップＳ２０３にて、特性信号を受信したか否かを判定し、特性信号を受信していないと判定した場合には（すなわち、ステップＳ２０３：ＮＯ）、再びステップＳ２０３の処理を実行する。すなわち、第２判定部２２２は、特性信号を受信するまで待機する。

第２判定部２２２は、特性信号を受信したと判定した場合には（すなわち、ステップＳ２０３：ＹＥＳ）、ステップＳ２０４にて、特性信号と第２閾値範囲とを比較する第２異常判定を行う。つまり、圧電装置Ｓ１０の自己診断を行う。そして、第２判定部２２２は、特性信号が第２閾値範囲内にないと判定した場合には（すなわち、ステップＳ２０４：ＹＥＳ）、特性信号が異常であるため、ステップＳ２０５にて圧電装置Ｓ１０が異常であることを示す圧電装置異常信号を外部回路部４０に送信する。一方、第２判定部２２２は、特性信号が第２閾値範囲内にあると判定した場合には（すなわち、ステップＳ２０４：ＮＯ）、特性信号が正常であるため、設備３０に異常があると判定し、ステップＳ２０６にて設備３０に異常があることを示す設備異常信号を外部回路部４０に送信する。

以上説明した本実施形態によれば、検出信号が第１閾値範囲外にある場合、圧電装置Ｓ１０の特性に基づく特性信号が第２閾値範囲内にあるか否かを判定する第２異常判定を行う。このため、圧電装置Ｓ１０に異常があるにも関わらずに設備３０が異常であると判定することを抑制できる。つまり、設備３０が異常であると誤判定することを抑制できる。

（第１実施形態の変形例）
第１実施形態の変形例について説明する。上記第１実施形態において、図７に示されるように、音圧を発生させる音源等で構成され、特性取得部２３０と接続される特性作動部２４０を備えるようにしてもよい。なお、特性作動部２４０は、振動領域１２２における共振周波数に対応できるように、複数の異なる周波数の音圧を発生可能な構成とされる。この場合、特性取得部２３０は、特性取得信号を受信すると、特性作動部２４０を作動させることで発生する検出信号に基づいて圧電素子１０の共振周波数に基づく特性信号を導出し、導出した特性信号を第２判定部２２２に送信する構成とすればよい。このように、機械的に特性信号としての共振周波数を取得するようにしてもよい。

（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対し、復帰作動を行うようにしたものである。その他に関しては、第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

本実施形態では、図８に示されるように、設備状態監視システムＳ１は、素子用復帰部２５０、ケーシング用復帰部２６０、および復帰作動部２７０をさらに備えている。

具体的には、本実施形態の圧電素子１０は、図９に示されるように、各振動領域１２２に、素子用復帰部２５０として、温度に応じた温度検出信号を出力する温度検出素子２５１、および通電されることで発熱する発熱素子２５２が配置されている。本実施形態では、各振動領域１２２の第２領域Ｒ２に温度検出素子２５１および発熱素子２５２が形成されている。より詳しくは、本実施形態では、第２領域Ｒ２には、中間電極膜１５２が形成されていない。そして、温度検出素子２５１および発熱素子２５２は、下層圧電膜１４１と上層圧電膜１４２との間に位置する部分に形成されている。つまり、温度検出素子２５１および発熱素子２５２は、上記第１実施形態における中間電極膜１５２が形成されていた部分に形成されている。

なお、温度検出素子２５１は、例えば、温度に応じて抵抗値が変化する感温抵抗体を用いて構成され、発熱素子２５２は、例えば、通電されることで発熱する発熱抵抗体を用いて構成される。本実施形態では、温度検出素子２５１および発熱素子２５２は、例えば、白金で構成される。

また、ケーシング３００には、図１０に示されるように、ケーシング用復帰部２６０として、温度検出部２６１、発熱部２６２、および振動部２６３が備えられている。

発熱部２６２は、例えば、抵抗加熱式ヒータ等で構成されている。温度検出部２６１は、サーミスタ等で構成されている。振動部２６３は、圧電素子等で構成されている。そして、図示を省略しているが、温度検出部２６１、発熱部２６２、および振動部２６３は、それぞれ回路部２０とワイヤ等を介して電気的に接続されている。

なお、図１０では、振動部２６３がケーシング３００内に配置され、温度検出部２６１および発熱部２６２がケーシング３００外に配置されている例を示している。しかしながら、これらの配置場所は特に限定されるものではなく、振動部２６３がケーシング３００外に配置されていてもよいし、温度検出部２６１および発熱部２６２がケーシング３００内に配置されていてもよい。

復帰作動部２７０は、素子用復帰部２５０およびケーシング用復帰部２６０と接続されており、後述するように第２判定部２２２から復帰開始信号を受信すると、素子用復帰部２５０およびケーシング用復帰部２６０を作動させる。

具体的には、復帰作動部２７０は、圧電素子１０の温度検出素子２５１および発熱素子２５２を制御し、温度検出素子２５１（すなわち、圧電素子１０）の温度が所定温度となるようにする。これにより、水等の異物が振動領域１２２に付着している場合には、水等の異物を蒸発させることができる。また、復帰作動部２７０は、圧電素子１０に所定電圧を印加し、振動領域１２２を振動させる。これにより、振動領域１２２に異物等が付着している場合には、異物を払い落とすことができる。なお、本実施形態では、素子用復帰部２５０に対する対象体が圧電素子１０となる。

同様に、復帰作動部２７０は、ケーシング３００に配置されている温度検出部２６１および発熱部２６２を制御し、温度検出部２６１（すなわち、ケーシング３００）の温度が所定温度となるようにする。これにより、水等の異物がケーシング３００に付着している場合には、水等の異物を蒸発させることができる。また、復帰作動部２７０は、ケーシング３００に配置されている振動部２６３に所定電圧を印加し、ケーシング３００を振動させる。これにより、水等の異物がケーシング３００に付着している場合には、水等の異物を払い落とすことができる。なお、ケーシング３００に付着している異物は、特にケーシング３００の貫通孔３１１に付着していると導入される音圧が変化するため、検出信号に対する影響が大きくなる。また、本実施形態では、ケーシング用復帰部に対する対象体がケーシング３００となる。

第２判定部２２２は、特性判定信号を受信すると、復帰作動部２７０に復帰開始信号を送信する。これにより、復帰作動部２７０は、上記作動を行う。そして、第２判定部２２２は、復帰処理を行った後の特性信号と第２閾値範囲とを比較する第２異常判定を行う。

以上が本実施形態における設備状態監視システムＳ１の構成である。次に、本実施形態における第２判定部２２２の作動について、図１１を参照しつつ説明する。なお、上記第１実施形態と同様の部分については、説明を省略する。

第２判定部２２２は、ステップＳ２０１にて特性判定信号を受信したと判定すると（すなわち、Ｓ２０１：ＹＥＳ）、ステップＳ２１０にて、復帰開始信号を復帰作動部２７０に送信する。これにより、復帰作動部２７０は、素子用復帰部２５０およびケーシング用復帰部２６０を作動させ、異物等が付着している場合には異物を除去する作動を行う。

その後、ステップＳ２１１にて、所定の復帰時間が経過したか否かを判定する。すなわち、復帰作動が完了したか否かを判定する。復帰時間が経過していないと判定した場合には（すなわち、ステップＳ２１１：ＮＯ）、再びステップＳ２１１の処理を行う。つまり、復帰時間が経過するまで待機する。

第２判定部２２２は、復帰時間が経過したと判定した場合には（すなわち、ステップＳ２１１：ＹＥＳ）、ステップＳ２０２～ステップＳ２０６の処理を行う。この場合、ステップＳ２０４の処理では、復帰作動が行われた後の特性信号と第２閾値とを比較する。つまり、異物等が付着していることを抑制した特性信号と第２閾値とを比較する。したがって、特性信号に対する異常判定の精度を向上できる。

以上説明した本実施形態によれば、検出信号が第１閾値範囲外にある場合、圧電装置Ｓ１０の特性に基づく特性信号が第２閾値範囲内にあるか否かを判定する第２異常判定を行う。このため、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（１）本実施形態では、第２異常判定を行う前に圧電装置Ｓ１０の復帰作動を行っている。このため、圧電装置Ｓ１０に異物等が付着していることによる異常を除くことができ、さらに圧電装置Ｓ１０が異常であると誤判定することを抑制できる。

（第２実施形態の変形例）
上記第２実施形態の変形例について説明する。上記第２実施形態において、第２判定部２２２は、復帰開始信号を送信していない場合、振動領域１２２が所定温度で一定となるように温度検出素子２５１および発熱素子２５２を制御する調整信号を復帰作動部２７０に送信してもよい。同様に、第２判定部２２２は、復帰開始信号を送信していない場合、ケーシング３００が所定温度で一定となるように温度検出部２６１および発熱部２６２を制御する調整信号を復帰作動部２７０に送信してもよい。これにより、圧電素子１０からの検出信号は、所定温度で維持された状態での信号となる。したがって、検出精度がばらつくことを抑制できる。

また、素子用復帰部２５０およびケーシング用復帰部２６０の構成は適宜変更可能である。例えば、ケーシング用復帰部２６０は、図１２に示されるように、ケーシング３００の貫通孔３１１に所定の風圧を印加するエアブロー装置２６４で構成されていてもよい。また、特に図示しないが、ケーシング３００に、圧電素子１０に風圧を印加するエアブロー装置が配置されていてもよい。さらに、素子用復帰部２５０は、温度検出素子２５１および発熱素子２５２のうちの発熱素子２５２のみを有する構成としてもよいし、ケーシング用復帰部２６０は、温度検出部２６１および発熱部２６２のうちの発熱部２６２のみを有する構成としてもよい。

さらに、上記第２実施形態では、復帰部として素子用復帰部２５０およびケーシング用復帰部２６０を備える例について説明したが、素子用復帰部２５０およびケーシング用復帰部２６０のいずれか一方のみを備える構成としてもよい。

（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対し、設備３０の周囲状態を検出するようにしたものである。その他に関しては、第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

本実施形態の設備状態監視システムＳ１は、図１３に示されるように、周囲用検出部としての周囲用温度検出部２８０を備えている。周囲用温度検出部２８０は、サーミスタ等で構成され、第２判定部２２２と接続されている。そして、周囲用温度検出部２８０は、例えば、設備３０の近傍に配置され、設備３０の周囲の状態（すなわち、温度）に応じた状態信号を第２判定部２２２に送信する。

第２判定部２２２は、特性判定信号を受信すると、状態信号と第３閾値範囲とを比較する第３異常判定を行う。具体的には、第２判定部２２２は、状態信号が第３閾値範囲内であれば状態信号が正常であると判定し、状態信号が第３閾値範囲外であれば状態信号が異常であると判定する。より詳しくは、第２判定部２２２は、状態信号が第３閾値範囲内であれば設備３０の周囲状態が正常であると判定し、状態信号が第３閾値範囲外であれば周囲状態が異常であると判定する。そして、第２判定部２２２は、状態信号が第３閾値範囲外であると判定した場合には、周囲状態が異常であるため、外部回路部４０に周囲異常信号を送信する。

なお、設備３０の周囲状態が異常である場合とは、設備３０や設備３０周辺の装置等が異常に高温になっている場合等である。また、第３閾値範囲は、通常使用時に設備３０の周囲の温度がなり得る範囲に基づいて設定される。

外部回路部４０は、第２判定部２２２から周囲異常信号を受信した場合には、表示装置に設備３０の周囲温度が異常である内容を表示させる。

以上が本実施形態における設備状態監視システムＳ１の構成である。次に、本実施形態における第２判定部２２２の作動について、図１４を参照しつつ説明する。なお、上記第１実施形態と同様の部分については、説明を省略する。

第２判定部２２２は、ステップＳ２０１にて特性判定信号を受信すると、ステップＳ２２０にて、状態信号と第３閾値範囲とを比較する第３異常判定を行う。

そして、第２判定部２２２は、状態信号が第３閾値範囲内にないと判定した場合には（すなわち、ステップＳ２２０：ＹＥＳ）、設備３０の周囲状態が異常であるため、ステップＳ２２１にて周囲異常信号を外部回路部４０に送信する。一方、第２判定部２２２は、状態信号が第３値範囲内にあると判定した場合には（すなわち、ステップＳ２００：ＮＯ）、設備３０の周囲状態は正常であるため、ステップＳ２０２～Ｓ２０６の処理を行う。

以上説明した本実施形態によれば、検出信号が第１閾値範囲外にある場合、圧電装置Ｓ１０の特性に基づく特性信号が第２閾値範囲内にあるか否かを判定する第２異常判定を行う。このため、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（１）本実施形態では、検出信号に異常がある場合、周囲状態を判定するようにしている。このため、周囲の影響も加味でき、さらに誤判定をすることを抑制できる。

（第３実施形態の変形例）
上記第３実施形態の変形例について説明する。上記第３実施形態では、周囲用検出部として周囲用温度検出部２８０が備えられる例について説明した。しかしながら、周囲用検出部の構成は適宜変更可能であり、例えば、周囲の湿度を検出する湿度検出部、周囲の振動を検出する振動検出部、周囲の音を検出する音検出部、および周囲の照度を検出する照度検出部等で構成されていてもよい。

また、上記第３実施形態では、周囲用検出部としての周囲用温度検出部２８０が設備３０の周囲に配置される例について説明した。しかしながら、周囲用検出部は、圧電装置Ｓ１０内に配置されていてもよい。なお、圧電装置Ｓ１０は、設備３０の状態に応じた検出信号を出力するものであり、設備３０の周囲に配置される。このため、周囲用温度検出部２８０が圧電装置Ｓ１０内に配置されていても、周囲用温度検出部２８０は、設備３０の周囲の状態に応じた状態信号を送信するといえる。

さらに、上記第３実施形態では、第２異常判定を行う前に第３異常判定を行う例を説明したが、第２異常判定を行った後に第３異常判定を行うようにしてもよい。

（他の実施形態）
本開示は、実施形態に準拠して記述されたが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

例えば、上記各実施形態では、制御部２１０が第１判定部２２１および第２判定部２２２を有する構成を例に挙げて説明したが、第１判定部２２１および第２判定部２２２は一体化されていてもよい。

また、上記各実施形態では、制御部２１０が回路部２０に搭載されている例について説明したが、制御部２１０は、例えば、外部回路部４０に備えられていてもよい。さらに、回路部２０は、ケーシング３００外に配置されていてもよい。

さらに、上記各実施形態では、センサ素子としての圧電素子１０を有する例について説明したが、センサ素子は、加速度検出素子、角速度検出素子、温度検出素子、光検出素子、湿度検出素子等で構成されていてもよい。また、異なる物理量に応じた検出信号が送信されるように、センサ素子を複数備えるようにしてもよい。例えば、圧電素子および湿度検出素子等を備え、各検出信号を組み合わせて上記判定を行うようにしてもよい。これによれば、さらに誤判定することを抑制できる。

本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

（本発明の特徴）
[請求項１]
設備状態監視システムであって、
設備（３０）の状態に応じた検出信号を送信するセンサ素子（１０）を有するセンサ装置（Ｓ１０）と、
前記検出信号に基づいて所定の処理を行う制御部（２１０）と、を備え、
前記制御部は、前記検出信号と前記設備の状態を把握するための第１閾値範囲とを比較し、前記検出信号が第１閾値範囲外にある際に前記検出信号が異常であると判定する第１異常判定と、前記第１異常判定で異常であると判定した際に前記センサ装置の特性を示す特性信号と前記センサ装置の状態を把握するための第２閾値範囲とを比較し、前記特性信号が第２閾値範囲外にある際に前記特性信号が異常であり、前記センサ装置に異常が発生していると判定する第２異常判定と、を行う設備状態監視システム。
［請求項２］
前記センサ装置に備えられる復帰部（２５０、２６０）を有し、
前記制御部は、前記第１異常判定で異常であると判定した際、前記第２異常判定を行う前に、前記復帰部を制御して前記センサ装置の状態を復帰させる復帰作動を行わせ、前記復帰作動が終了した後に、前記第２異常判定を行う請求項１に記載の設備状態監視システム。
［請求項３］
前記センサ装置は、前記センサ素子と、前記センサ素子を収容するケーシング（３００）とを有し、
前記復帰部は、前記センサ素子に備えられて前記センサ素子の状態を復帰させるセンサ素子用復帰部（２５０）である請求項１または２に記載の設備状態監視システム。
［請求項４］
前記センサ装置は、前記センサ素子と、前記センサ素子を収容するケーシング（３００）とを有し、
前記復帰部は、前記ケーシングに備えられて前記ケーシングの状態を復帰させるケーシング用復帰部（２６０）である請求項１または２に記載の設備状態監視システム。
［請求項５］
前記復帰部は、発熱して対象体を加熱するものである請求項３または４に記載の設備状態監視システム。
［請求項６］
前記復帰部は、対象体を振動させるものである請求項３ないし５のいずれか１つに記載の設備状態監視システム。
［請求項７］
前記復帰部は、対象体に風圧を印加するものである請求項３ないし６のいずれか１つに記載の設備状態監視システム。
［請求項８］
前記設備の周囲に応じた状態信号を送信する周囲用検出部（２７０）を有し、
前記制御部は、前記第１異常判定で異常であると判定した際、前記状態信号と前記設備の周囲状態を把握するための第３閾値範囲とを比較し、前記状態信号が前記第３閾値範囲外にある際に前記設備の周囲状態が異常であると判定する第３異常判定を行う請求項１ないし７のいずれか１つに記載の設備状態監視システム。
［請求項９］
前記センサ素子は、複数備えられ、異なる物理量に応じた前記検出信号をそれぞれ送信する請求項１ないし８のいずれか１つに記載の設備状態監視システム。

１０ 圧電素子（センサ素子）
３０ 設備
２２０ 制御部
Ｓ１０ 圧電装置（センサ装置）

Claims (9)

1. 設備状態監視システムであって、
   設備（３０）の状態に応じた検出信号を送信するセンサ素子（１０）を有するセンサ装置（Ｓ１０）と、
   前記検出信号に基づいて所定の処理を行う制御部（２１０）と、を備え、
   前記制御部は、前記検出信号と前記設備の状態を把握するための第１閾値範囲とを比較し、前記検出信号が第１閾値範囲外にある際に前記検出信号が異常であると判定する第１異常判定と、前記第１異常判定で異常であると判定した際に前記センサ装置の特性を示す信号であり、前記検出信号と異なる特性信号と前記センサ装置の状態を把握するための第２閾値範囲とを比較し、前記特性信号が第２閾値範囲外にある際に前記特性信号が異常であり、前記センサ装置に異常が発生していると判定する第２異常判定と、を行う設備状態監視システム。
2. 前記センサ装置に備えられる復帰部（２５０、２６０）を有し、
   前記制御部は、前記第１異常判定で異常であると判定した際、前記第２異常判定を行う前に、前記復帰部を制御して前記センサ装置の状態を復帰させる復帰作動を行わせ、前記復帰作動が終了した後に、前記第２異常判定を行う請求項１に記載の設備状態監視システム。
3. 前記センサ装置は、前記センサ素子と、前記センサ素子を収容するケーシング（３００）とを有し、
   前記復帰部は、前記センサ素子に備えられて前記センサ素子の状態を復帰させるセンサ素子用復帰部（２５０）である請求項２に記載の設備状態監視システム。
4. 前記センサ装置は、前記センサ素子と、前記センサ素子を収容するケーシング（３００）とを有し、
   前記復帰部は、前記ケーシングに備えられて前記ケーシングの状態を復帰させるケーシング用復帰部（２６０）である請求項２に記載の設備状態監視システム。
5. 前記復帰部は、発熱して対象体を加熱するものである請求項３または４に記載の設備状態監視システム。
6. 前記復帰部は、対象体を振動させるものである請求項３または４に記載の設備状態監視システム。
7. 前記復帰部は、対象体に風圧を印加するものである請求項３または４に記載の設備状態監視システム。
8. 前記設備の周囲に応じた状態信号を送信する周囲用検出部（２７０）を有し、
   前記制御部は、前記第１異常判定で異常であると判定した際、前記状態信号と前記設備の周囲状態を把握するための第３閾値範囲とを比較し、前記状態信号が前記第３閾値範囲外にある際に前記設備の周囲状態が異常であると判定する第３異常判定を行う請求項１ないし４のいずれか１つに記載の設備状態監視システム。
9. 前記センサ素子は、複数備えられ、異なる物理量に応じた前記検出信号をそれぞれ送信する請求項１ないし４のいずれか１つに記載の設備状態監視システム。