(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022135868
(43)【公開日】2022-09-15
(54)【発明の名称】振動監視装置、過給機、及び振動監視方法
(51)【国際特許分類】
G01M 99/00 20110101AFI20220908BHJP
G01H 17/00 20060101ALI20220908BHJP
【ＦＩ】
G01M99/00 A
G01H17/00 A
【審査請求】有
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021117896
(22)【出願日】2021-07-16
(31)【優先権主張番号】P 2021035140
(32)【優先日】2021-03-05
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】518131296
【氏名又は名称】三菱重工マリンマシナリ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000785
【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】吉田 正
(72)【発明者】
【氏名】西村 英高
(72)【発明者】
【氏名】田中 彬史
(72)【発明者】
【氏名】小川 真司
(72)【発明者】
【氏名】冨田 勲
(72)【発明者】
【氏名】水田 徹
(72)【発明者】
【氏名】佐々木 領士
【テーマコード（参考）】
2G024
2G064
【Ｆターム（参考）】
2G024AD04
2G024AD05
2G024BA27
2G024CA09
2G024DA09
2G024FA06
2G024FA14
2G024FA15
2G064AA14
2G064AB02
2G064AB22
2G064BA02
2G064CC03
(57)【要約】
【課題】回転軸の回転信号から回転軸の振動を評価することができる。
【解決手段】振動監視装置は、回転軸の回転に同期した回転信号を出力する回転センサと、回転信号から算出される回転軸の回転数に対応するフィルタ指令値を出力する出力装置と、回転信号とフィルタ指令値とが入力されることで、フィルタ指令値に応じて設定される通過帯域の信号を回転軸の振動情報を取得可能な振動信号として回転信号から抽出する少なくとも１つのフィルタと、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】振動監視装置は、回転軸の回転に同期した回転信号を出力する回転センサと、回転信号から算出される回転軸の回転数に対応するフィルタ指令値を出力する出力装置と、回転信号とフィルタ指令値とが入力されることで、フィルタ指令値に応じて設定される通過帯域の信号を回転軸の振動情報を取得可能な振動信号として回転信号から抽出する少なくとも１つのフィルタと、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転軸の回転に同期した回転信号を出力する回転センサと、
前記回転信号から算出される前記回転軸の回転数に対応するフィルタ指令値を出力する出力装置と、
前記回転信号と前記フィルタ指令値とが入力されることで、前記フィルタ指令値に応じて設定される通過帯域の信号を前記回転軸の振動情報を取得可能な振動信号として前記回転信号から抽出する少なくとも１つのフィルタと、
を備える、振動監視装置。
前記回転信号から算出される前記回転軸の回転数に対応するフィルタ指令値を出力する出力装置と、
前記回転信号と前記フィルタ指令値とが入力されることで、前記フィルタ指令値に応じて設定される通過帯域の信号を前記回転軸の振動情報を取得可能な振動信号として前記回転信号から抽出する少なくとも１つのフィルタと、
を備える、振動監視装置。
【請求項2】
前記少なくとも１つのフィルタは、第１ローパスフィルタを含み、
前記第１ローパスフィルタは、前記回転信号と前記フィルタ指令値とが入力されることで、前記フィルタ指令値に応じて設定される第１遮断周波数よりも小さい通過帯域の信号を前記振動信号として抽出する、
請求項１に記載の振動監視装置。
前記第１ローパスフィルタは、前記回転信号と前記フィルタ指令値とが入力されることで、前記フィルタ指令値に応じて設定される第１遮断周波数よりも小さい通過帯域の信号を前記振動信号として抽出する、
請求項１に記載の振動監視装置。
【請求項3】
前記少なくとも１つのフィルタは、前記第１遮断周波数よりも小さい第２遮断周波数を有する第２ローパスフィルタを更に備える、
請求項２に記載の振動監視装置。
請求項２に記載の振動監視装置。
【請求項4】
前記第２ローパスフィルタは、前記第１ローパスフィルタによって抽出された前記振動信号が入力されることで、前記第２遮断周波数よりも小さい通過帯域の信号を前記回転軸の浮き上がり情報を取得可能な浮上信号として前記振動信号から抽出する、
請求項３に記載の振動監視装置。
請求項３に記載の振動監視装置。
【請求項5】
前記少なくとも１つのフィルタは、バンドパスフィルタを含み、
前記バンドパスフィルタは、前記回転信号と前記フィルタ指令値とが入力されることで、前記フィルタ指令値に応じて設定される中心周波数を含む通過帯域の信号を前記振動信号として前記回転信号から抽出する、請求項１から４の何れか一項に記載の振動監視装置。
前記バンドパスフィルタは、前記回転信号と前記フィルタ指令値とが入力されることで、前記フィルタ指令値に応じて設定される中心周波数を含む通過帯域の信号を前記振動信号として前記回転信号から抽出する、請求項１から４の何れか一項に記載の振動監視装置。
【請求項6】
前記中心周波数をＦｃ、前記回転軸の回転数をＣとすると、０．８Ｃ≦Ｆｃ≦１．２Ｃを満たす、請求項５に記載の振動監視装置。
【請求項7】
前記回転信号と、前記バンドパスフィルタによって抽出された前記振動信号とに基づいて、前記振動信号の振幅と、前記回転信号を基準とした前記振動信号の位相角とを表示する表示部を更に備える、請求項５又は６に記載の振動監視装置。
【請求項8】
前記フィルタ指令値は、前記回転信号から算出される前記回転軸の前記回転数を変換した電流値又は電圧値である、
請求項１から７の何れか一項に記載の振動監視装置。
請求項１から７の何れか一項に記載の振動監視装置。
【請求項9】
前記回転軸は、前記回転信号がパルス波形を有するように構成されるマーカ部を含む、
請求項１から８の何れか一項に記載の振動監視装置。
請求項１から８の何れか一項に記載の振動監視装置。
【請求項10】
前記マーカ部は、前記回転軸の外周面に形成される少なくとも２つ以上の溝を含み、
前記回転センサは、前記回転軸の前記外周面に渦電流を発生させることで前記回転軸の前記外周面までの距離を検出する渦電流式変位センサである、
請求項９に記載の振動監視装置。
前記回転センサは、前記回転軸の前記外周面に渦電流を発生させることで前記回転軸の前記外周面までの距離を検出する渦電流式変位センサである、
請求項９に記載の振動監視装置。
【請求項11】
前記マーカ部は、前記回転軸の外周面に形成される少なくとも２つ以上の溝を含み、
前記回転センサは、前記回転軸の前記外周面にレーザー光を照射して、前記レーザー光の反射光により前記回転軸の前記外周面までの距離を検出するレーザー式変位センサである、
請求項９に記載の振動監視装置。
前記回転センサは、前記回転軸の前記外周面にレーザー光を照射して、前記レーザー光の反射光により前記回転軸の前記外周面までの距離を検出するレーザー式変位センサである、
請求項９に記載の振動監視装置。
【請求項12】
請求項１から１１の何れか一項に記載の振動監視装置と、
前記回転軸の一端部に設けられる圧縮機と、
前記回転軸の他端部に設けられるタービンと、を備える、
過給機。
前記回転軸の一端部に設けられる圧縮機と、
前記回転軸の他端部に設けられるタービンと、を備える、
過給機。
【請求項13】
エンジンの振動を検出するための加速度センサと、
前記加速度センサの出力から取得された前記エンジンの振動情報と、前記少なくとも１つのフィルタによって抽出された前記振動信号から取得された前記回転軸の振動情報とを同時に表示する表示部と、
を更に備える、請求項１２に記載の過給機。
前記加速度センサの出力から取得された前記エンジンの振動情報と、前記少なくとも１つのフィルタによって抽出された前記振動信号から取得された前記回転軸の振動情報とを同時に表示する表示部と、
を更に備える、請求項１２に記載の過給機。
【請求項14】
前記回転軸を回転可能に支持する軸受と、
前記軸受の温度を検出する軸受温度センサと、
前記過給機における潤滑油の出口の温度を検出する潤滑油出口温度センサと、
前記軸受温度センサによって検出された前記軸受の温度と、前記潤滑油出口温度センサによって検出された前記潤滑油の出口の温度と、前記少なくとも１つのフィルタによって抽出された前記振動信号から取得された前記回転軸の振動情報とを同時に表示する表示部と、
を備える、請求項１２又は１３に記載の過給機。
前記軸受の温度を検出する軸受温度センサと、
前記過給機における潤滑油の出口の温度を検出する潤滑油出口温度センサと、
前記軸受温度センサによって検出された前記軸受の温度と、前記潤滑油出口温度センサによって検出された前記潤滑油の出口の温度と、前記少なくとも１つのフィルタによって抽出された前記振動信号から取得された前記回転軸の振動情報とを同時に表示する表示部と、
を備える、請求項１２又は１３に記載の過給機。
【請求項15】
回転軸の回転に同期した回転信号を出力するステップと、
前記回転信号から算出される前記回転軸の回転数に対応するフィルタ指令値を出力するステップと、
前記回転信号と前記フィルタ指令値とが入力されることで、前記フィルタ指令値に応じて設定される通過帯域の信号を前記回転軸の振動情報を取得可能な振動信号として前記回転信号から抽出するステップと、を備える、
振動監視方法。
前記回転信号から算出される前記回転軸の回転数に対応するフィルタ指令値を出力するステップと、
前記回転信号と前記フィルタ指令値とが入力されることで、前記フィルタ指令値に応じて設定される通過帯域の信号を前記回転軸の振動情報を取得可能な振動信号として前記回転信号から抽出するステップと、を備える、
振動監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、振動監視装置、過給機、及び振動監視方法に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、特許文献１には、圧縮機羽根車（回転体）の回転に同期した回転信号を出力し、この出力した回転体の回転信号のピーク値の変化から回転体の振動を演算する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１３－２２４８４７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、回転軸の振動を直接的に検出可能な振動センサを設けることなく、回転軸の振動を監視したいという要望がある。しかしながら、回転軸の回転信号から回転軸の振動に関する情報を取得する手法が確立されていなかった。
【0005】
本開示は、上述の課題に鑑みてなされたものであって、回転軸の回転信号から回転軸の振動を評価することができる振動監視装置、及び振動監視方法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】
上記目的を達成するため、本開示に係る振動監視装置は、
回転軸の回転に同期した回転信号を出力する回転センサと、
前記回転信号から算出される前記回転軸の回転数に対応するフィルタ指令値を出力する出力装置と、
前記回転信号と前記フィルタ指令値とが入力されることで、前記フィルタ指令値に応じて設定される通過帯域の信号を前記回転軸の振動情報を取得可能な振動信号として前記回転信号から抽出する少なくとも１つのフィルタと、を備える。
回転軸の回転に同期した回転信号を出力する回転センサと、
前記回転信号から算出される前記回転軸の回転数に対応するフィルタ指令値を出力する出力装置と、
前記回転信号と前記フィルタ指令値とが入力されることで、前記フィルタ指令値に応じて設定される通過帯域の信号を前記回転軸の振動情報を取得可能な振動信号として前記回転信号から抽出する少なくとも１つのフィルタと、を備える。
【0007】
上記目的を達成するため、本開示に係る振動監視方法は、
回転軸の回転に同期した回転信号を出力するステップと、
前記回転信号から算出される前記回転軸の回転数に対応するフィルタ指令値を出力するステップと、
前記回転信号と前記フィルタ指令値とが入力されることで、前記フィルタ指令値に応じて設定される通過帯域の信号を前記回転軸の振動情報を取得可能な振動信号として前記回転信号から抽出するステップと、を備える。
回転軸の回転に同期した回転信号を出力するステップと、
前記回転信号から算出される前記回転軸の回転数に対応するフィルタ指令値を出力するステップと、
前記回転信号と前記フィルタ指令値とが入力されることで、前記フィルタ指令値に応じて設定される通過帯域の信号を前記回転軸の振動情報を取得可能な振動信号として前記回転信号から抽出するステップと、を備える。
【発明の効果】
【0008】
本開示の振動監視装置及び振動監視方法によれば、回転軸の回転信号から回転軸の振動を評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】第１実施形態に係る振動監視装置を適用した過給機の構成を概略的に示す図である。
【図2】第１実施形態に係るマーカ部の構成を概略的に示す図である。
【図3】第１実施形態に係る回転センサが出力する回転信号の波形図である。
【図4】第１実施形態に係る出力装置の概略的な機能ブロック図である。
【図6】第１実施形態に係る第１ローパスフィルタの特性表を示す図である。
【図7】第１実施形態に係る振動信号の波形図である。
【図8】第２実施形態に係る振動監視装置の構成を概略的に示す図である。
【図9】本開示に係る振動監視方法のフローチャートである。
【図10】第３実施形態に係る振動監視装置の構成を概略的に示す図である。
【図11】バンドパスフィルタの振幅－周波数特性を示す図である。
【図12】第１ローパスフィルタによって抽出された振動信号、バンドパスフィルタによって抽出された振動信号、及び回転軸の振動によって発生する正味の実振動信号の各々の波形を示す波形図である。
【図13】第４実施形態に係る振動監視装置の構成の一部を概略的に示す図である。
【図14】第５実施形態に係る振動監視装置の構成の一部を概略的に示す図である。
【図15】表示部の表示内容の一例を示す図である。
【図16】第６実施形態に係る振動監視装置の構成の一部を概略的に示す図である。
【図17】表示部の表示内容の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本開示の実施の形態による振動監視装置、過給機、及び振動監視方法について、図面に基づいて説明する。かかる実施の形態は、本開示の一態様を示すものであり、この開示を限定するものではなく、本開示の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。
【0011】
＜第１実施形態＞
（過給機の構成）
図１は、第１実施形態に係る振動監視装置１を適用した過給機１００の構成を概略的に示す図である。過給機１００は、特に限定されないが、例えば、船舶に搭載され、エンジンの吸気を過給するための排気ターボ過給機である。本開示では、この排気ターボ過給機を例にして説明する。
（過給機の構成）
図１は、第１実施形態に係る振動監視装置１を適用した過給機１００の構成を概略的に示す図である。過給機１００は、特に限定されないが、例えば、船舶に搭載され、エンジンの吸気を過給するための排気ターボ過給機である。本開示では、この排気ターボ過給機を例にして説明する。
【0012】
図１に示すように、過給機１００は、回転軸１０２と、圧縮機１０４と、タービン１０６と、第１実施形態に係る振動監視装置１と、を備える。回転軸１０２の軸線Ｏ方向における一端部（図１において左端部）には、圧縮機１０４が設けられている。回転軸１０２の軸線Ｏ方向における他端部（図１において右端部）には、タービン１０６が設けられている。回転軸１０２は、圧縮機１０４とタービン１０６とを連結している。
【0013】
圧縮機１０４は、吸気を圧縮して不図示のエンジンに供給する。タービン１０６は、エンジンから排出された排ガスがタービン１０６を通過する際に、排ガスのエネルギをタービン１０６の回転エネルギに変換する。そして、回転軸１０２は、タービン１０６の回転とともに軸線Ｏを中心として回転する。圧縮機１０４は、回転軸１０２が回転することで駆動する。
【0014】
図１に例示する形態では、回転軸１０２は、後述する回転信号Ａがパルス波形を有するように構成されるマーカ部１０８を含む。マーカ部１０８は、軸線Ｏ方向において、圧縮機１０４とタービン１０６との間に設けられている。マーカ部１０８は、軸線Ｏ方向において、圧縮機１０４とタービン１０６との間のうちタービン１０６側に設けられている。幾つかの実施形態では、マーカ部１０８は、軸線Ｏ方向において、圧縮機１０４より回転軸１０２の一端側に設けられる。
【0015】
マーカ部１０８の構成例について説明する。図２は、第１実施形態に係るマーカ部１０８の構成を概略的に示す図である。図２に例示する形態では、回転軸１０２は、内側回転体１１０と、外側回転体１１２と、を含む。回転軸１０２の内側回転体１１０は、タービン１０６の回転とともに軸線Ｏを中心として回転する。外側回転体１１２は、内側回転体１１０が嵌め込まれる孔１１４が形成されている。言い換えると、外側回転体１１２は、内側回転体１１０の外周面を覆うように、内側回転体１１０に取り付けられている。外側回転体１１２は、孔１１４に嵌め込まれている内側回転体１１０が回転するとともに回転する。外側回転体１１２は、外周面１１６に形成される溝１１８を含む。溝１１８が非形成であるとき、外側回転体１１２の外周面１１６は円形状を有している。溝１１８は、この円形状の外周面１１６の一部１１７から軸線Ｏに向かって切り欠くことで形成される。図２に例示する形態では、外側回転体１１２は２つの溝１１８を含んでおり、外周面１１６は長円形状を有している。一方の溝１１８は、軸線Ｏを挟んで他方の溝１１８とは反対側に位置している。外側回転体１１２は、軸線Ｏを中心として左右対称となるように、２つの溝１１８が形成されている。このような外側回転体１１２がマーカ部１０８に相当する。
【0016】
尚、マーカ部１０８は、回転信号Ａがパルス波形を有するように構成されるのであれば、図２に例示する形態に限定されない。例えば、マーカ部１０８（外側回転体１１２）は、溝１１８に代わり、外周面１１６の一部１１７より径方向外側に向かって突出する突出部を含んでもよい。
【0017】
（第１実施形態に係る振動監視装置の構成）
図１に示すように、振動監視装置１は、回転センサ２と、出力装置４と、第１ローパスフィルタ６と、を備える。出力装置４及び第１ローパスフィルタ６のそれぞれは、回転センサ２と電気的に接続されており、回転センサ２の出力値（回転信号Ａ）を取得できるようになっている。第１ローパスフィルタ６は、出力装置４と電気的に接続されており、出力装置４の出力値（フィルタ指令値Ｄ）を取得できるようになっている。
図１に示すように、振動監視装置１は、回転センサ２と、出力装置４と、第１ローパスフィルタ６と、を備える。出力装置４及び第１ローパスフィルタ６のそれぞれは、回転センサ２と電気的に接続されており、回転センサ２の出力値（回転信号Ａ）を取得できるようになっている。第１ローパスフィルタ６は、出力装置４と電気的に接続されており、出力装置４の出力値（フィルタ指令値Ｄ）を取得できるようになっている。
【0018】
回転センサ２は、回転軸１０２の回転に同期した回転信号Ａを出力する。回転センサ２は、回転軸１０２の外周面１１６に渦電流を発生させることで回転軸１０２の外周面１１６までの距離ｄを検出する渦電流式変位センサである。より具体的には、この回転センサ２は、高周波磁束を発生するコイルにより構成され、該コイルから発生した高周波磁束によって、ターゲット（測定対象）である回転軸１０２の外周面１１６に発生する渦電流の変化をコイルのインピーダンスの変化として検出する。即ち、回転センサ２は、回転軸１０２の回転に伴う距離ｄの変化をコイルのインピーダンスの変化として検出するもので、回転軸１０２の外周面１１６が最も回転センサ２に接近する際に最大の出力が得られる構成となっている。
【0019】
尚、回転センサ２は、渦電流式変位センサに限定されない。幾つかの実施形態では、回転センサ２は、レーザー光を照射するレーザーヘッドを備え、該レーザーヘッドから回転軸１０２の外周面１１６にレーザー光を照射して、このレーザー光の反射光によりレーザーヘッドから回転軸１０２の外周面１１６までの距離を検出するレーザー式変位センサである。
【0020】
図３は、第１実施形態に係る回転センサ２が出力する回転信号Ａの波形図である。図３に示すように、回転信号Ａは、上述した回転軸１０２のマーカ部１０８（外側回転体１１２）が溝１１８を含んでいるので、回転軸１０２の回転に伴って形成されるパルス波形を有する。即ち、回転軸１０２の回転中において、回転センサ２と溝１１８とが互いに対向する際に変位が大きく変化する。一方で、回転軸１０２の回転中において、回転センサ２と溝１１８とが互いに対向していない際には、変位の変化は小さい。第１実施形態では、マーカ部１０８は２つの溝１１８を有しているので、回転軸１０２の１回転中に２つのパルス（波形の変位が大きく変化する部分１２０）が出現している。
【0021】
出力装置４は、回転信号Ａから算出される回転軸１０２の回転数Ｃに対応するフィルタ指令値Ｄを出力する。このような、出力装置４は、電子制御装置などのコンピュータであって、図示しないＣＰＵやＧＰＵといったプロセッサ、ＲＯＭやＲＡＭといったメモリ、及びＩ／Ｏインターフェイスなどを備える。出力装置４は、メモリにロードされたプログラムの命令に従ってプロセッサが動作（演算等）することで、出力装置４が備える各機能部を実現する。図４を参照して、第１実施形態に係る出力装置４の各機能部について説明する。
【0022】
【0023】
図５は、図３の回転信号Ａを分周した回転パルス信号Ｂの波形図である。図５に示すように、分周部１２２は、回転センサ２が出力した回転信号Ａを分周して、回転軸１０２の１回転中に１つのパルス（波形の変位が大きく変化する部分１３０）を含む回転パルス信号Ｂに変換する。
【0024】
カウンタ部１２４は、単位時間当たりにおける回転パルス信号Ｂに含まれるパルスの回数をカウントし、回転軸１０２の回転数Ｃを算出する。表示部１２６は、カウンタ部１２４が算出した回転軸１０２の回転数Ｃを、モニタのような表示装置に表示させる。尚、表示装置は、出力装置４に含まれてもよいし、出力装置４とは別体に設けられてもよい。
【0025】
フィルタ指令値出力部８は、カウンタ部１２４が算出した回転軸１０２の回転数Ｃに対応するフィルタ指令値Ｄを出力する。第１実施形態では、フィルタ指令値Ｄは、回転軸１０２の回転数Ｃを予め設定されている変換方法で変換した電圧値である。この変換方法は、後述する第１ローパスフィルタ６の特性に基づいて設定される。第１実施形態では、回転軸１０２の回転数Ｃが大きくなると、フィルタ指令値Ｄ（電圧値）も大きくなる。幾つかの実施形態では、回転軸１０２の回転数Ｃとフィルタ指令値Ｄとは互いに比例する。幾つかの実施形態では、フィルタ指令値Ｄは、回転軸１０２の回転数Ｃを予め設定されている変換方法で変換した電流値である。
【0026】
図１に示すように、第１ローパスフィルタ６は、回転信号Ａとフィルタ指令値Ｄとが入力されることで、振動信号Ｅを出力（抽出）する。この振動信号Ｅは、回転軸１０２の振動情報を取得可能な信号である。振動情報は、例えば、振動数、振動の大きさ、または振動の速度などである。
【0027】
第１ローパスフィルタ６は、フィルタ指令値Ｄ（電圧値）に応じて第１遮断周波数Ｐ１が設定されるように構成されている。第１ローパスフィルタ６は、回転センサ２が出力した回転信号Ａのうち、第１遮断周波数Ｐ１よりも小さい回転信号Ａを通過させ、第１遮断周波数Ｐ１以上の回転信号Ａを遮断する。第１ローパスフィルタ６は、この第１遮断周波数Ｐ１よりも小さい回転信号Ａを振動信号Ｅとして抽出する。このように、第１ローパスフィルタ６における信号の通過帯域（第１遮断周波数Ｐ１よりも小さい周波数帯）は、フィルタ指令値Ｄに応じて設定され、第１ローパスフィルタ６は、フィルタ指令値Ｄに応じて設定される通過帯域の信号を、回転信号Ａから振動信号Ｅとして抽出する。
【0028】
ここで、第１遮断周波数Ｐ１の設定について説明する。図６は、第１実施形態に係る第１ローパスフィルタ６の特性表を示す図である。図６において、横軸は対数目盛で示された周波数であり、縦軸はデシベル値を示している。図６において、電圧値（フィルタ指令値Ｄ）が０．０１Ｖである場合の第１ローパスフィルタ６の特性をＶ１、電圧値が０．１Ｖである場合の第１ローパスフィルタ６の特性をＶ２、電圧値が１Ｖである場合の第１ローパスフィルタ６の特性をＶ３、電圧値が１０Ｖである場合の第１ローパスフィルタ６の特性をＶ４で示している。
【0029】
デシベル値は信号強度に相当し、デシベル値が０未満である場合、第１ローパスフィルタ６が抽出する振動信号Ｅは減衰している。図６に示すように、各電圧値（Ｖ１～Ｖ４）において、周波数が大きくなるほどデシベル値が減少しており、振動信号Ｅの減衰率が大きくなっている。より具体的には、第１ローパスフィルタ６に入力される電圧値が０．１Ｖである場合（図６におけるＶ２）、第１ローパスフィルタ６に入力される回転信号Ａのうち、１ｋＨｚ以上の回転信号Ａを遮断することで振動信号Ｅを抽出する。第１実施形態では、第１ローパスフィルタ６は、デシベル値が０となるように第１遮断周波数Ｐ１を設定する。例えば、第１ローパスフィルタ６は、電圧値が０．１Ｖである場合、第１遮断周波数を１ｋＨｚに設定する。
【0030】
（第１実施形態に係る振動監視装置の作用・効果）
本発明者らによれば、図７に示すように、回転軸１０２の回転信号Ａから第１遮断周波数Ｐ１よりも小さい回転信号Ａ（振動信号Ｅ）を抽出すると、回転軸１０２の振動によって発生する正味の実振動信号Ｚの波形と類似する。また、本発明者らによれば、回転軸１０２の回転数Ｃに応じて第１遮断周波数Ｐ１を設定することで、回転信号Ａから振動信号Ｅを高精度に抽出できることを見出した。
本発明者らによれば、図７に示すように、回転軸１０２の回転信号Ａから第１遮断周波数Ｐ１よりも小さい回転信号Ａ（振動信号Ｅ）を抽出すると、回転軸１０２の振動によって発生する正味の実振動信号Ｚの波形と類似する。また、本発明者らによれば、回転軸１０２の回転数Ｃに応じて第１遮断周波数Ｐ１を設定することで、回転信号Ａから振動信号Ｅを高精度に抽出できることを見出した。
【0031】
第１実施形態によれば、図１に示すように、第１ローパスフィルタ６は、回転軸１０２の回転信号Ａとフィルタ指令値Ｄとが入力されることで、フィルタ指令値Ｄに応じて設定される第１遮断周波数Ｐ１よりも小さい回転軸１０２の回転信号Ａを振動信号Ｅとして抽出する。このため、回転軸１０２の回転信号Ａから回転軸１０２の振動を評価することができる。また、回転軸１０２の振動を直接的に検出可能な振動センサを設けることなく、回転軸１０２の振動を監視することができる。
【0032】
尚、不図示であるが、幾つかの実施形態では、振動監視装置１は、第１ローパスフィルタ６によって抽出された振動信号Ｅから振動情報（振動数、振動の大きさ、振動の速さなど）を取得し、この振動情報を通知する振動通知装置をさらに備える。このような振動通知装置は、例えば、振動情報を表示するモニタであってもよいし、振動信号Ｅから取得した振動情報が予め設定されている閾値を超えた場合、警告音や警告灯を発生させる警告装置であってもよい。
【0033】
第１実施形態によれば、フィルタ指令値Ｄは回転軸１０２の回転数Ｃに対応している値であるため、回転軸１０２の回転数Ｃに応じて第１遮断周波数Ｐ１が設定される。具体的には、回転軸１０２の回転数Ｃが大きくなると、第１遮断周波数Ｐ１も大きくなる。このように、第１遮断周波数Ｐ１は、回転軸１０２の回転数Ｃに追従するように設定されるので、回転信号Ａから振動信号Ｅを高精度に抽出できる。
【0034】
第１ローパスフィルタ６は、電圧値に応じて第１遮断周波数Ｐ１が設定可能である場合が多い。第１実施形態によれば、フィルタ指令値Ｄは電圧値であるので、第１遮断周波数Ｐ１を回転軸１０２の回転数Ｃに応じて任意に設定することができる。また、このような第１ローパスフィルタ６は、一般的に安価で市販されているので、振動監視装置１の設置コストの増加を抑制することができる。
【0035】
第１実施形態によれば、回転軸１０２はマーカ部１０８を含むので、回転センサ２は、マーカ部１０８を含まない回転軸１０２から回転信号Ａを出力する場合と比較して、精度の高い回転信号Ａを出力することができる。
【0036】
第１実施形態によれば、回転センサ２は、渦電流式センサを適用することができる。また、第１実施形態によれば、回転軸１０２の外周面１１６には２つの溝１１８が形成されているので、回転センサ２は、回転軸１０２の１回転中に２つのパルスを有する回転信号Ａを出力する。過給機１００の回転軸１０２のような高速回転体は、回転軸１０２の軸断面視において１つの溝１１８だけが形成されていると、アンバランスな形状を有することになり、この回転軸１０２のアンバランスな形状が回転軸１０２の振動を大きくする原因となる虞がある。これに対して、第１実施形態で例示するように、回転軸１０２の外周面１１６に２つの溝１１８を形成することで、回転軸１０２がアンバランスな形状を有することを抑制できる。尚、幾つかの実施形態では、回転軸１０２の外周面１１６には１つの溝１１８が形成されており、回転軸１０２にタービン１０６及び圧縮機１０４が取り付けられると、１つの溝１１８だけが形成されることによるアンバランスの影響を低減するようになっている。この場合、出力装置４は分周部１２２を含んでいなくてもよい。
【0037】
過給機１００の運転中、過給機１００に設けられた回転軸１０２の回転数Ｃは変動していることが多い。第１実施形態によれば、振動監視装置１の第１ローパスフィルタ６は、回転軸１０２の回転数Ｃに応じて第１遮断周波数Ｐ１が設定される。このため、過給機１００が振動監視装置１を備えることで、過給機１００の回転軸１０２の回転信号Ａから過給機１００の回転軸１０２の振動を評価可能な過給機１００を提供することができる。尚、船舶に搭載される排気ターボ過給機は回転軸１０２の回転数Ｃが特に変動しやすいので、排気ターボ過給機に本開示に係る振動監視装置１を適用することは非常に有効である。
【0038】
＜第２実施形態＞
本開示の第２実施形態に係る振動監視装置１について説明する。第２実施形態は、第２ローパスフィルタ１０をさらに備えている点で第１実施形態とは異なるが、それ以外の構成は第１実施形態で説明した構成と同じである。第２実施形態において、第１実施形態の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
本開示の第２実施形態に係る振動監視装置１について説明する。第２実施形態は、第２ローパスフィルタ１０をさらに備えている点で第１実施形態とは異なるが、それ以外の構成は第１実施形態で説明した構成と同じである。第２実施形態において、第１実施形態の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0039】
【0040】
図８に例示する形態では、第２ローパスフィルタ１０は、第１ローパスフィルタ６と電気的に接続されており、第１ローパスフィルタ６から抽出された振動信号Ｅが入力される。第２ローパスフィルタ１０は、振動信号Ｅが入力されることで、浮上信号Ｆを出力（抽出）する。この浮上信号Ｆは、回転軸１０２の浮き上がり情報を取得可能な信号である。浮き上がり情報は、例えば、回転軸１０２が無回転であるときの回転軸１０２の上下方向の位置と回転軸１０２が回転しているときの回転軸１０２の上下方向の位置との差（浮き上がり量）である。
【0041】
第２ローパスフィルタ１０は、第１遮断周波数Ｐ１よりも小さい第２遮断周波数Ｐ２を有する。この第２遮断周波数Ｐ２は、固定値であってもよい。幾つかの実施形態では、第２遮断周波数Ｐ２は、１０Ｈｚ未満である。第２遮断周波数Ｐ２を１０Ｈｚ未満とすることで、回転軸１０２の回転同期振動の影響、他機器における外乱の影響を除去できる。
【0042】
第２ローパスフィルタ１０は、振動信号Ｅのうち、第２遮断周波数Ｐ２よりも小さい振動信号Ｅを通過させ、第２遮断周波数Ｐ２以上の振動信号Ｅを遮断する。第２ローパスフィルタ１０は、この第２遮断周波数Ｐ２よりも小さい振動信号Ｅを浮上信号Ｆとして抽出する。このように、第２ローパスフィルタ１０における信号の通過帯域（第２遮断周波数Ｐ２よりも小さい周波数帯）は、フィルタ指令値Ｄに応じて設定され、第２ローパスフィルタ１０は、フィルタ指令値Ｄに応じて設定される通過帯域の信号を、回転信号Ａから浮上信号Ｆとして抽出する。
【0043】
（第２実施形態に係る振動監視装置の作用・効果）
本発明者らによれば、振動信号Ｅから第２遮断周波数Ｐ２よりも小さい振動信号Ｅを抽出すると、直流成分の信号が抽出され、この直流成分の信号が浮上信号Ｆに相当することを見出した。第２実施形態によれば、第２ローパスフィルタ１０は、振動信号Ｅが入力されることで第２遮断周波数Ｐ２よりも小さい振動信号Ｅを浮上信号Ｆとして抽出する。このため、回転軸１０２の回転信号Ａから回転軸１０２の浮き上がりを評価することができる。
本発明者らによれば、振動信号Ｅから第２遮断周波数Ｐ２よりも小さい振動信号Ｅを抽出すると、直流成分の信号が抽出され、この直流成分の信号が浮上信号Ｆに相当することを見出した。第２実施形態によれば、第２ローパスフィルタ１０は、振動信号Ｅが入力されることで第２遮断周波数Ｐ２よりも小さい振動信号Ｅを浮上信号Ｆとして抽出する。このため、回転軸１０２の回転信号Ａから回転軸１０２の浮き上がりを評価することができる。
【0044】
尚、第２実施形態では、第２ローパスフィルタ１０は、振動信号Ｅが入力されるように構成されていたが、本開示はこの形態に限定されない。幾つかの実施形態では、第２ローパスフィルタ１０は回転センサ２と電気的に接続されており、回転センサ２が出力した回転信号Ａが入力される。そして、第２ローパスフィルタ１０は、回転信号Ａが入力されることで、浮上信号Ｆを出力（抽出）する。不図示であるが、幾つかの実施形態では、振動監視装置１は、浮上信号Ｆから浮き上がり情報を取得し、この浮き上がり情報を通知する浮上量通知装置をさらに備える。
【0045】
（振動監視方法）
図９は、本開示に係る振動監視方法のフローチャートである。図９に示すように、振動監視方法は、回転信号出力ステップＳ２と、フィルタ指令値出力ステップＳ４と、抽出ステップＳ６と、を備える。
図９は、本開示に係る振動監視方法のフローチャートである。図９に示すように、振動監視方法は、回転信号出力ステップＳ２と、フィルタ指令値出力ステップＳ４と、抽出ステップＳ６と、を備える。
【0046】
上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。
【0047】
回転信号出力ステップＳ２では、回転軸１０２の回転に同期した回転信号Ａを出力する。フィルタ指令値出力ステップＳ４では、回転信号Ａから算出される回転軸１０２の回転数Ｃに対応するフィルタ指令値Ｄを出力する。抽出ステップＳ６では、回転信号Ａとフィルタ指令値Ｄとが入力されることで、フィルタ指令値Ｄに応じて設定される第１遮断周波数Ｐ１よりも小さい回転信号Ａを回転軸１０２の振動情報を取得可能な振動信号Ｅとして抽出する。このような振動監視方法によれば、回転軸１０２の回転信号Ａから回転軸１０２の振動を評価することができる。
【0048】
＜第３実施形態＞
本開示の第３実施形態に係る振動監視装置１について説明する。第３実施形態に係る振動監視装置１において、第１実施形態に係る振動監視装置１の各構成と共通の符号は、特記しない限り第１実施形態に係る振動監視装置１の各構成と同様の構成を示すものとし、説明を省略する。
本開示の第３実施形態に係る振動監視装置１について説明する。第３実施形態に係る振動監視装置１において、第１実施形態に係る振動監視装置１の各構成と共通の符号は、特記しない限り第１実施形態に係る振動監視装置１の各構成と同様の構成を示すものとし、説明を省略する。
【0049】
（第３実施形態に係る振動監視装置の構成）
図１０は、第３実施形態に係る振動監視装置１の構成を概略的に示す図である。図１０に示すように、振動監視装置１は、第１実施形態に係る構成に加えて、バンドパスフィルタ２０を更に備える。
図１０は、第３実施形態に係る振動監視装置１の構成を概略的に示す図である。図１０に示すように、振動監視装置１は、第１実施形態に係る構成に加えて、バンドパスフィルタ２０を更に備える。
【0050】
バンドパスフィルタ２０は、回転センサ２によって出力された回転信号Ａと出力装置４によって出力されたフィルタ指令値Ｄとがバンドパスフィルタ２０に入力されることで、フィルタ指令値Ｄに応じて設定される通過帯域の信号Ｇを回転軸の振動情報を取得可能な振動信号Ｇとして回転信号Ａから抽出し、振動信号Ｇを出力する。この振動情報は、例えば振動信号Ｇの振動数、振動の大きさ（振幅）、または振動の速度などである。なお、図１０に示す例では、フィルタ指令値Ｄは出力装置４から第１ローパスフィルタ６を介してバンドパスフィルタ２０に入力されているが、フィルタ指令値Ｄは出力装置４から第１ローパスフィルタ６を介さずにバンドパスフィルタ２０に入力されてもよい。
【0051】
図１１は、バンドパスフィルタ２０の振幅－周波数特性を示す図である。図１１において、横軸は対数目盛で示された周波数であり、縦軸はデシベル値を示している。図１１において、電圧値（フィルタ指令値Ｄ）が０．１Ｖである場合のバンドパスフィルタ２０の特性をＶ５、電圧値が１Ｖである場合のバンドパスフィルタ２０の特性をＶ６、電圧値が１０Ｖである場合のバンドパスフィルタ２０の特性をＶ７で示している。
【0052】
図１１において、デシベル値は信号強度に相当し、デシベル値が０未満である場合、バンドパスフィルタ２０が抽出する振動信号Ｅは減衰している。図１１に示すように、各電圧値（Ｖ５～Ｖ７）において、バンドパスフィルタ２０の通過帯域の中心周波数Ｆｃから周波数が離れるにつれてデシベル値が減少しており、振動信号Ｇの減衰率が大きくなっている。この中心周波数Ｆｃは、出力装置４によって出力されたフィルタ指令値Ｄ（回転数Ｃに対応する値）に応じて設定される。具体的には、この中心周波数Ｆｃは、出力装置４のカウンタ部１２４（図４参照）によってカウントされた回転軸１０２の回転数Ｃに一致又はほぼ一致するように設定される。例えばバンドパスフィルタ２０は、フィルタ指令値Ｄに応じて、０．８Ｃ≦Ｆｃ≦１．２Ｃを満たすように振動信号Ｇを減衰させてもよい。また、回転軸１０２の回転数Ｃとフィルタ指令値Ｄとが比例する場合には、フィルタ指令値Ｄと中心周波数Ｆｃとが比例するように中心周波数Ｆｃが設定されてもよい。また、バンドパスフィルタ２０の通過帯域の上限及び下限は、フィルタ指令値Ｄに応じて中心周波数Ｆｃの両側に設定される。
【0053】
（第３実施形態に係る振動監視装置の作用・効果）
図１２は、第１ローパスフィルタ６によって抽出された振動信号Ｅ、バンドパスフィルタ２０によって抽出された振動信号Ｇ、及び回転軸１０２の振動によって発生する正味の実振動信号Ｚの各々の波形を示す波形図である。上述のように、第３実施形態では、バンドパスフィルタ２０の通過帯域の中心周波数Ｆｃが回転軸１０２の回転数Ｃに一致又はほぼ一致するように（例えば０．８Ｃ≦Ｆｃ≦１．２Ｃを満たすように）設定される。このため、図１２に示すように、バンドパスフィルタ２０によって抽出された振動信号Ｇは、回転軸１０２の振動によって発生する正味の実振動信号Ｚの波形と類似しており、振動信号Ｇに基づいて回転軸１０２の回転に同期した振動（回転数Ｃの１倍の振動数を有する振動）を高精度に評価することができる。これにより、過給機１００のロータのアンバランス（例えばスケール付着によるアンバランス）、ロータの曲がり、ロータと車室との接触等を評価及び判定することが可能となり、過給機１００の最適なメンテナンスの提案や故障を未然に防止すること等が可能となる。
図１２は、第１ローパスフィルタ６によって抽出された振動信号Ｅ、バンドパスフィルタ２０によって抽出された振動信号Ｇ、及び回転軸１０２の振動によって発生する正味の実振動信号Ｚの各々の波形を示す波形図である。上述のように、第３実施形態では、バンドパスフィルタ２０の通過帯域の中心周波数Ｆｃが回転軸１０２の回転数Ｃに一致又はほぼ一致するように（例えば０．８Ｃ≦Ｆｃ≦１．２Ｃを満たすように）設定される。このため、図１２に示すように、バンドパスフィルタ２０によって抽出された振動信号Ｇは、回転軸１０２の振動によって発生する正味の実振動信号Ｚの波形と類似しており、振動信号Ｇに基づいて回転軸１０２の回転に同期した振動（回転数Ｃの１倍の振動数を有する振動）を高精度に評価することができる。これにより、過給機１００のロータのアンバランス（例えばスケール付着によるアンバランス）、ロータの曲がり、ロータと車室との接触等を評価及び判定することが可能となり、過給機１００の最適なメンテナンスの提案や故障を未然に防止すること等が可能となる。
【0054】
尚、不図示であるが、第３実施形態では、振動監視装置１は、第１ローパスフィルタ６によって抽出された振動信号Ｅ及びバンドパスフィルタ２０によって抽出された振動信号Ｇの各々から振動情報（振動数、振動の大きさ、振動の速さなど）を取得し、この振動情報を通知する振動通知装置を更に備える。このような振動通知装置は、例えば、振動情報を表示するモニタであってもよいし、振動信号Ｅから取得した振動情報が予め設定されている閾値を超えた場合、警告音や警告灯を発生させる警告装置であってもよい。
【0055】
＜第４実施形態＞
本開示の第４実施形態に係る振動監視装置１について説明する。第４実施形態に係る振動監視装置１において、第３実施形態に係る振動監視装置１の各構成と共通の符号は、特記しない限り第３実施形態に係る振動監視装置１の各構成と同様の構成を示すものとし、説明を省略する。
本開示の第４実施形態に係る振動監視装置１について説明する。第４実施形態に係る振動監視装置１において、第３実施形態に係る振動監視装置１の各構成と共通の符号は、特記しない限り第３実施形態に係る振動監視装置１の各構成と同様の構成を示すものとし、説明を省略する。
【0056】
（第４実施形態に係る振動監視装置の構成）
図１３は、第４実施形態に係る振動監視装置１の構成の一部を概略的に示す図である。図１３に示すように、振動監視装置１は、第３実施形態に係る構成に加えて、ベクトルモニタ３０（表示装置）を更に備える。
図１３は、第４実施形態に係る振動監視装置１の構成の一部を概略的に示す図である。図１３に示すように、振動監視装置１は、第３実施形態に係る構成に加えて、ベクトルモニタ３０（表示装置）を更に備える。
【0057】
ベクトルモニタ３０には、回転センサ２の出力信号（図示する例では分周部１２２の出力である回転パルス信号Ｂ）と、バンドパスフィルタ２０によって抽出された振動信号Ｇとが入力される。ベクトルモニタ３０は、入力されたこれらの信号（回転パルス信号Ｂ及び振動信号Ｇ）に基づいて、振動信号Ｇの振幅と振動信号Ｇの位相角（例えば回転パルス信号Ｂのパルス１３０を基準とした位相角）とを検出する検出部３２と、検出部３２によって検出した振動信号Ｇの振幅と振動信号Ｇの位相角とを表示する表示部３４とを含む。
【0058】
（第４実施形態に係る振動監視装置の作用・効果）
回転軸１０２の回転に同期した振動（回転数Ｃの１倍の振動数を有する振動）の振幅及び位相を検出して表示部３４に表示することにより、回転軸１０２の回転に同期した振動を高精度に評価することができ、例えば過給機１００の軸系の危険速度、接触事象、上述のアンバランスの判定を高精度に行うことが可能となる。
回転軸１０２の回転に同期した振動（回転数Ｃの１倍の振動数を有する振動）の振幅及び位相を検出して表示部３４に表示することにより、回転軸１０２の回転に同期した振動を高精度に評価することができ、例えば過給機１００の軸系の危険速度、接触事象、上述のアンバランスの判定を高精度に行うことが可能となる。
【0059】
＜第５実施形態＞
本開示の第５実施形態に係る振動監視装置１について説明する。第５実施形態に係る振動監視装置１において、第３実施形態に係る振動監視装置１の各構成と共通の符号は、特記しない限り第３実施形態に係る振動監視装置１の各構成と同様の構成を示すものとし、説明を省略する。
本開示の第５実施形態に係る振動監視装置１について説明する。第５実施形態に係る振動監視装置１において、第３実施形態に係る振動監視装置１の各構成と共通の符号は、特記しない限り第３実施形態に係る振動監視装置１の各構成と同様の構成を示すものとし、説明を省略する。
【0060】
（第５実施形態に係る振動監視装置の構成）
図１４は、第５実施形態に係る振動監視装置１の構成の一部を概略的に示す図である。第５実施形態に係る振動監視装置１は、第３実施形態に係る構成に加えて、過給機１００に接続されたエンジン（不図示）の振動を検出するためのＭＥＭＳセンサ４０（ＭＥＭＳ： Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）を更に備える。ＭＥＭＳセンサ４０はエンジンの振動を検出するための加速度センサである。
図１４は、第５実施形態に係る振動監視装置１の構成の一部を概略的に示す図である。第５実施形態に係る振動監視装置１は、第３実施形態に係る構成に加えて、過給機１００に接続されたエンジン（不図示）の振動を検出するためのＭＥＭＳセンサ４０（ＭＥＭＳ： Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）を更に備える。ＭＥＭＳセンサ４０はエンジンの振動を検出するための加速度センサである。
【0061】
第５実施形態に係る振動監視装置１は、回転センサ２を収容する筐体４２（ジャンクションボックス）を備えており、ＭＥＭＳセンサ４０は、回転センサ２とともに筐体４２の内部に設置されている。筐体４２は、例えば過給機１００とエンジンとの間に配置されており、過給機１００がエンジンの上に取り付けられている場合には、過給機１００の下部に筐体４２が配置される。
【0062】
また、振動監視装置１は、ＭＥＭＳセンサ４０の出力から取得されたエンジンの振動情報と、第１ローパスフィルタ６によって抽出された振動信号Ｅから取得された回転軸１０２の振動情報と、バンドパスフィルタ２０によって抽出された振動信号Ｇから取得された回転軸１０２の振動情報と、を同時に表示するように構成された表示部４４を備える。これらの振動情報は、例えば振動数、振動の大きさ（振幅）、または振動の速度などである。
【0063】
図１５は、表示部４４の表示内容の一例を示す図である。図１５に示す例では、表示部４４は、ＭＥＭＳセンサ４０の出力から取得されたエンジンの振動情報として、エンジンの振動の振幅を表示している。また、表示部４４は、第１ローパスフィルタ６によって抽出された振動信号Ｅから取得された回転軸１０２の振動情報として、振動信号Ｅの振幅（オーバーオール振幅）を表示している。また、表示部４４は、バンドパスフィルタ２０によって抽出された振動信号Ｇから取得された回転軸１０２の振動情報として、振動信号Ｇの振幅（回転１倍振幅：回転数Ｃの１倍の振動数を有する振動の振幅）を表示している。
【0064】
（第５実施形態に係る振動監視装置の作用・効果）
ＭＥＭＳセンサ４０でエンジンの振動情報を間接的に取得でき、エンジンの振動情報と過給機１００の回転軸１０２の振動情報とを表示部４４に同時に表示させることにより、過給機１００の回転軸１０２の振動とエンジンの振動とを混同せずに評価することができるため、過給機１００の回転軸１０２の振動を精度良く評価して判定することができる。また、ＭＥＭＳセンサ４０は安価であり、仮設の振動センサを設置することなく過給機１００の回転軸１０２の振動を安価且つ精度良く評価することができる。
ＭＥＭＳセンサ４０でエンジンの振動情報を間接的に取得でき、エンジンの振動情報と過給機１００の回転軸１０２の振動情報とを表示部４４に同時に表示させることにより、過給機１００の回転軸１０２の振動とエンジンの振動とを混同せずに評価することができるため、過給機１００の回転軸１０２の振動を精度良く評価して判定することができる。また、ＭＥＭＳセンサ４０は安価であり、仮設の振動センサを設置することなく過給機１００の回転軸１０２の振動を安価且つ精度良く評価することができる。
【0065】
なお、幾つかの実施形態では、図１４に示す例において、ＭＥＭＳセンサ４０の出力から取得されたエンジンの振動情報と、第１ローパスフィルタ６によって抽出された振動信号Ｅから取得された回転軸１０２の振動情報と、バンドパスフィルタ２０によって抽出された振動信号Ｇから取得された回転軸１０２の振動情報と、を収録するように構成されたデータ収録部を、表示部４４に代えて又は表示部４４とともに、備えていてもよい。
【0066】
＜第６実施形態＞
本開示の第６実施形態に係る振動監視装置１について説明する。第６実施形態に係る振動監視装置１において、第５実施形態に係る振動監視装置１の各構成と共通の符号は、特記しない限り第３実施形態に係る振動監視装置１の各構成と同様の構成を示すものとし、説明を省略する。
本開示の第６実施形態に係る振動監視装置１について説明する。第６実施形態に係る振動監視装置１において、第５実施形態に係る振動監視装置１の各構成と共通の符号は、特記しない限り第３実施形態に係る振動監視装置１の各構成と同様の構成を示すものとし、説明を省略する。
【0067】
（第６実施形態に係る振動監視装置の構成）
図１６は、第６実施形態に係る振動監視装置１の構成の一部を概略的に示す図である。図１６に示すように、第６実施形態に係る振動監視装置１は、第５実施形態に係る構成に加えて、過給機１００における回転軸１０２（図１０参照）を回転可能に支持する軸受５０の温度を検出する軸受温度センサ５２と、過給機１００における潤滑油（軸受５０に供給された潤滑油）の出口の温度を検出する潤滑油出口温度センサ５４とを更に備える。
図１６は、第６実施形態に係る振動監視装置１の構成の一部を概略的に示す図である。図１６に示すように、第６実施形態に係る振動監視装置１は、第５実施形態に係る構成に加えて、過給機１００における回転軸１０２（図１０参照）を回転可能に支持する軸受５０の温度を検出する軸受温度センサ５２と、過給機１００における潤滑油（軸受５０に供給された潤滑油）の出口の温度を検出する潤滑油出口温度センサ５４とを更に備える。
【0068】
第６実施形態における表示部４４は、ＭＥＭＳセンサ４０の出力から取得されたエンジンの振動情報と、第１ローパスフィルタ６によって抽出された振動信号Ｅから取得された回転軸１０２の振動情報と、バンドパスフィルタ２０によって抽出された振動信号Ｇから取得された回転軸１０２の振動情報と、軸受温度センサ５２によって検出された軸受５０の温度と、潤滑油出口温度センサ５４によって検出された過給機１００の潤滑油の出口における潤滑油の温度とを同時に表示する。
【0069】
図１７は、表示部４４の表示内容の一例を示す図である。図１７に示す例では、表示部４４は、図１５に例示した内容に加えて、軸受５０の温度（軸受温度）と、過給機１００の潤滑油の出口における潤滑油の温度（潤滑油出口温度）とを同時に表示している。
【0070】
（第６実施形態に係る振動監視装置の作用・効果）
第５実施形態で説明した効果が得られるとともに、軸受５０の温度と過給機１００における潤滑油の出口の温度とから過給機１００の状態を精度良く評価することができ、過給機１００の予防保全の評価精度の向上に繋がる。
第５実施形態で説明した効果が得られるとともに、軸受５０の温度と過給機１００における潤滑油の出口の温度とから過給機１００の状態を精度良く評価することができ、過給機１００の予防保全の評価精度の向上に繋がる。
【0071】
なお、幾つかの実施形態では、図１６に示す例において、ＭＥＭＳセンサ４０の出力に基づくエンジンの振動情報と、第１ローパスフィルタ６によって抽出された振動信号Ｅから取得された回転軸１０２の振動情報と、バンドパスフィルタ２０によって抽出された振動信号Ｇから取得された回転軸１０２の振動情報と、軸受温度センサ５２によって検出された軸受５０の温度と、潤滑油出口温度センサ５４によって検出された過給機１００における潤滑油の出口の温度と、を収録するように構成されたデータ収録部（不図示）を、表示部４４に代えて又は表示部４４とともに、備えていてもよい。
【0072】
なお、本開示は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。例えば、上述した第３実施形態では、振動監視装置１は、第１ローパスフィルタ６とバンドパスフィルタ２０とを備える構成を例示したが、振動監視装置１は、第１ローパスフィルタ６、第２ローパスフィルタ１０及びバンドパスフィルタ２０のうち少なくとも１つのフィルタを備えていればよい。
【0073】
上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。
【0074】
［１］本開示に係る振動監視装置（１）は、
回転軸（１０２）の回転に同期した回転信号（Ａ）を出力する回転センサ（２）と、
前記回転信号から算出される前記回転軸の回転数（Ｃ）に対応するフィルタ指令値（Ｄ）を出力する出力装置（４）と、
前記回転信号と前記フィルタ指令値とが入力されることで、前記フィルタ指令値に応じて設定される通過帯域の信号（Ｅ又はＧ）を前記回転軸の振動情報を取得可能な振動信号（Ｅ又はＧ）として前記回転信号から抽出する少なくとも１つのフィルタ（６，１０，２０）と、
を備える。
回転軸（１０２）の回転に同期した回転信号（Ａ）を出力する回転センサ（２）と、
前記回転信号から算出される前記回転軸の回転数（Ｃ）に対応するフィルタ指令値（Ｄ）を出力する出力装置（４）と、
前記回転信号と前記フィルタ指令値とが入力されることで、前記フィルタ指令値に応じて設定される通過帯域の信号（Ｅ又はＧ）を前記回転軸の振動情報を取得可能な振動信号（Ｅ又はＧ）として前記回転信号から抽出する少なくとも１つのフィルタ（６，１０，２０）と、
を備える。
【0075】
上記〔１〕に記載の構成によれば、少なくとも１つのフィルタの通過帯域を回転軸の回転数に応じて適切に設定することにより、回転軸の回転に同期した回転信号から回転軸の振動の評価に適した通過帯域の信号を抽出することができる。このため、回転軸の回転信号から回転軸の振動を評価することができる。
【0076】
〔２〕幾つかの実施形態では、上記〔１〕に記載の構成において、
前記少なくとも１つのフィルタは、第１ローパスフィルタ（６）を含み、
前記第１ローパスフィルタは、前記回転信号と前記フィルタ指令値とが入力されることで、前記フィルタ指令値に応じて設定される第１遮断周波数（Ｐ１）よりも小さい通過帯域の信号（Ｅ）を前記振動信号（Ｅ）として抽出する。
前記少なくとも１つのフィルタは、第１ローパスフィルタ（６）を含み、
前記第１ローパスフィルタは、前記回転信号と前記フィルタ指令値とが入力されることで、前記フィルタ指令値に応じて設定される第１遮断周波数（Ｐ１）よりも小さい通過帯域の信号（Ｅ）を前記振動信号（Ｅ）として抽出する。
【0077】
本発明者らによれば、回転軸の回転信号から第１遮断周波数よりも小さい回転信号を抽出すると、回転軸の振動によって発生する正味の実振動信号と波形が類似することを見出した。また、本発明者らによれば、回転軸の回転数に応じて第１遮断周波数を設定することで、回転信号から振動信号を高精度に抽出できることを見出した。上記［２］に記載の構成によれば、第１ローパスフィルタは、回転軸の回転信号とフィルタ指令値とが入力されることで、フィルタ指令値に応じて設定される第１遮断周波数よりも小さい回転軸の回転信号を振動信号として抽出する。このため、回転軸の回転信号から回転軸の振動を評価することができる。
【0078】
また、上記［２］に記載の構成によれば、フィルタ指令値は回転軸の回転数に対応している値であるため、回転軸の回転数に応じて第１遮断周波数が設定される。つまり、第１遮断周波数は回転数に追従するように設定されるので、回転軸の回転信号から振動信号を高精度に抽出できる。
【0079】
［３］幾つかの実施形態では、上記［２］に記載の構成において、
前記少なくとも１つのフィルタは、前記第１遮断周波数よりも小さい第２遮断周波数（Ｐ２）を有する第２ローパスフィルタ（１０）を更に備える。
前記少なくとも１つのフィルタは、前記第１遮断周波数よりも小さい第２遮断周波数（Ｐ２）を有する第２ローパスフィルタ（１０）を更に備える。
【0080】
上記［３］に記載の構成によれば、第２遮断周波数よりも小さい信号（例えば、第２遮断周波数よりも小さい振動信号）を抽出することができる。
【0081】
［４］幾つかの実施形態では、上記［３］に記載の構成において、
前記第２ローパスフィルタは、前記第１ローパスフィルタによって抽出された前記振動信号が入力されることで前記第２遮断周波数よりも小さい通過帯域の信号（Ｅ）を前記回転軸の浮き上がり情報を取得可能な浮上信号（Ｆ）として抽出する。
前記第２ローパスフィルタは、前記第１ローパスフィルタによって抽出された前記振動信号が入力されることで前記第２遮断周波数よりも小さい通過帯域の信号（Ｅ）を前記回転軸の浮き上がり情報を取得可能な浮上信号（Ｆ）として抽出する。
【0082】
本発明者らによれば、振動信号から第２遮断周波数よりも小さい振動信号を抽出すると、回転軸の浮き上がり情報を取得可能な浮上信号に相当することを見出した。上記［４］に記載の構成によれば、第２ローパスフィルタは、更に第２遮断周波数で振動信号を削除して直流信号（浮上信号）として抽出する。このため、回転軸の回転信号から回転軸の浮き上がりを評価することができる。
【0083】
［５］幾つかの実施形態では、上記［１］から［４］の何れか１つに記載の構成において、
前記少なくとも１つのフィルタは、バンドパスフィルタを含み、
前記バンドパスフィルタは、前記回転信号と前記フィルタ指令値とが入力されることで、前記フィルタ指令値に応じて設定される中心周波数（Ｆｃ）を含む通過帯域の信号（Ｇ）を前記振動信号（Ｇ）として前記回転信号から抽出する。
前記少なくとも１つのフィルタは、バンドパスフィルタを含み、
前記バンドパスフィルタは、前記回転信号と前記フィルタ指令値とが入力されることで、前記フィルタ指令値に応じて設定される中心周波数（Ｆｃ）を含む通過帯域の信号（Ｇ）を前記振動信号（Ｇ）として前記回転信号から抽出する。
【0084】
上記［５］に記載の構成によれば、バンドパスフィルタの通過帯域の中心周波数を回転軸の回転数と同一又は略同一に設定することにより、バンドパスフィルタによって抽出された振動信号に基づいて回転軸の回転に同期した振動（回転数Ｃの１倍又は略１倍の振動数を有する振動）を高精度に評価することができる。これにより、過給機のロータのアンバランス（例えばスケール付着によるアンバランス）、ロータの曲がり、又はロータと車室との接触等を評価及び判定することが可能となり、過給機の最適なメンテナンスの提案や故障を未然に防止すること等が可能となる。
【0085】
［６］幾つかの実施形態では、上記［５］に記載の構成において、
前記中心周波数をＦｃ、前記回転軸の回転数をＣとすると、０．８Ｃ≦Ｆｃ≦１．２Ｃを満たす。
前記中心周波数をＦｃ、前記回転軸の回転数をＣとすると、０．８Ｃ≦Ｆｃ≦１．２Ｃを満たす。
【0086】
上記［６］に記載の構成によれば、バンドパスフィルタの通過帯域の中心周波数が回転軸の回転数と同一又は略同一（０．８Ｃ≦Ｆｃ≦１．２Ｃ）に設定されるため、バンドパスフィルタによって抽出された振動信号に基づいて回転軸の回転に同期した振動を高精度に評価することができる。これにより、過給機のロータのアンバランス、ロータの曲がり、又はロータと車室との接触等を評価及び判定することが可能となり、過給機の最適なメンテナンスの提案や故障を未然に防止すること等が可能となる。
【0087】
［７］幾つかの実施形態では、［５］又は［６］に記載の構成において、
前記回転信号と、前記バンドパスフィルタによって抽出された前記振動信号とに基づいて、前記振動信号の振幅と、前記回転信号を基準とした前記振動信号の位相角とを表示する表示部（３４）を更に備える。
前記回転信号と、前記バンドパスフィルタによって抽出された前記振動信号とに基づいて、前記振動信号の振幅と、前記回転信号を基準とした前記振動信号の位相角とを表示する表示部（３４）を更に備える。
【0088】
上記［７］に記載の構成によれば、回転軸の回転に同期した振動（回転数Ｃの１倍の振動数を有する振動）の振幅及び位相を検出して表示部に表示することにより、回転軸の回転に同期した振動を高精度に評価することができ、例えば過給機の軸系の危険速度、接触事象、上述のアンバランスの判定を高精度に行うことが可能となる。
【0089】
［８］幾つかの実施形態では、上記［１］から［７］の何れか１つに記載の構成において、
前記フィルタ指令値は、前記回転信号から算出される前記回転軸の前記回転数を変換した電流値又は電圧値である。
前記フィルタ指令値は、前記回転信号から算出される前記回転軸の前記回転数を変換した電流値又は電圧値である。
【0090】
第１ローパスフィルタは、電流値又は電圧値に応じて第１遮断周波数が設定可能である場合が多い。上記［８］に記載の構成によれば、フィルタ指令値は電流値又は電圧値であるので、第１遮断周波数を回転数に応じて任意に設定することができる。また、上述したような第１ローパスフィルタは、一般的に安価で市販されているので、コストの増加を抑制することができる。
【0091】
［９］幾つかの実施形態では、上記［１］から［８］の何れか１つに記載の構成において、
前記回転軸は、前記回転信号がパルス波形を有するように構成されるマーカ部（１０８）を含む。
前記回転軸は、前記回転信号がパルス波形を有するように構成されるマーカ部（１０８）を含む。
【0092】
上記［９］に記載の構成によれば、回転軸はマーカ部を含むので、回転センサは、マーカ部を含まない回転軸から回転信号を出力する場合と比較して、精度の高い回転信号を出力することができる。
【0093】
［１０］幾つかの実施形態では、上記［９］に記載の構成において、
前記マーカ部は、前記回転軸の外周面（１１６）に形成される少なくとも２つ以上の溝（１１８）を含み、
前記回転センサは、前記回転軸の前記外周面に渦電流を発生させることで前記回転軸の前記外周面までの距離（ｄ）を検出する渦電流式変位センサである。
前記マーカ部は、前記回転軸の外周面（１１６）に形成される少なくとも２つ以上の溝（１１８）を含み、
前記回転センサは、前記回転軸の前記外周面に渦電流を発生させることで前記回転軸の前記外周面までの距離（ｄ）を検出する渦電流式変位センサである。
【0094】
上記［１０］に記載の構成によれば、回転センサは渦電流式センサを適用することができる。また、回転軸の外周面には少なくとも２つ以上の溝が形成されているので、回転センサは、回転軸の１回転中に２つ以上のパルスを有する回転信号を出力するので、回転軸の１回転中に１つのパルスを有する回転信号を出力する場合と比較して、振動信号を高精度に抽出できる。
【0095】
［１１］幾つかの実施形態では、上記［９］に記載の構成において、
前記マーカ部は、前記回転軸の外周面に形成される少なくとも２つ以上の溝を含み、
前記回転センサは、前記回転軸の前記外周面にレーザー光を照射して、前記レーザー光の反射光により前記回転軸の前記外周面までの距離を検出するレーザー式変位センサである。
前記マーカ部は、前記回転軸の外周面に形成される少なくとも２つ以上の溝を含み、
前記回転センサは、前記回転軸の前記外周面にレーザー光を照射して、前記レーザー光の反射光により前記回転軸の前記外周面までの距離を検出するレーザー式変位センサである。
【0096】
上記［１１］に記載の構成によれば、回転センサは、レーザー式変位センサを適用することができる。
【0097】
［１２］本開示に係る過給機（１００）は、
上記［１］から［１１］の何れか１つに記載の振動監視装置と、
前記回転軸の一端部に設けられる圧縮機（１０４）と、
前記回転軸の他端部に設けられるタービン（１０６）と、を備える。
上記［１］から［１１］の何れか１つに記載の振動監視装置と、
前記回転軸の一端部に設けられる圧縮機（１０４）と、
前記回転軸の他端部に設けられるタービン（１０６）と、を備える。
【0098】
過給機の運転中、過給機に設けられた回転軸の回転数は変動していることが多い。上記［１２］に記載の構成によれば、振動監視装置の第１ローパスフィルタは、回転軸の回転数に応じて第１遮断周波数が設定される。このため、過給機が振動監視装置を備えることで、過給機の回転軸の回転信号から過給機の回転軸の振動を評価可能な過給機を提供することができる。
【0099】
［１３］幾つかの実施形態では、上記［１２］に記載の構成において、
エンジンの振動を検出するための加速度センサと、
前記加速度センサの出力から取得された前記エンジンの振動情報と、前記少なくとも１つのフィルタによって抽出された前記振動信号から取得された前記回転軸の振動情報とを同時に表示する表示部（４４）と、
を更に備える。
エンジンの振動を検出するための加速度センサと、
前記加速度センサの出力から取得された前記エンジンの振動情報と、前記少なくとも１つのフィルタによって抽出された前記振動信号から取得された前記回転軸の振動情報とを同時に表示する表示部（４４）と、
を更に備える。
【0100】
上記［１３］に記載の構成によれば、加速度センサでエンジンの振動情報を間接的に取得でき、エンジンの振動情報と過給機の回転軸の振動情報とを表示部に同時に表示させることにより、過給機の回転軸の振動とエンジンの振動とを混同せずに評価することができるため、過給機の回転軸の振動を精度良く評価して判定することができる。また、例えば加速度センサとしてＭＥＭＳセンサを用いる場合、ＭＥＭＳセンサは安価であるため、過給機の回転軸の振動を安価且つ精度良く評価することができる。
【0101】
［１４］幾つかの実施形態では、上記［１２］又は〔１３〕に記載の構成において、
前記回転軸を回転可能に支持する軸受（５０）と、
前記軸受の温度を検出する軸受温度センサ（５２）と、
前記過給機における潤滑油の出口の温度を検出する潤滑油出口温度センサ（５４）と、
前記軸受温度センサによって検出された前記軸受の温度と、前記潤滑油温度センサによって検出された前記潤滑油の出口の温度と、前記少なくとも１つのフィルタによって抽出された前記振動信号から取得された前記回転軸の振動情報とを同時に表示する表示部（４４）と、
を備える。
前記回転軸を回転可能に支持する軸受（５０）と、
前記軸受の温度を検出する軸受温度センサ（５２）と、
前記過給機における潤滑油の出口の温度を検出する潤滑油出口温度センサ（５４）と、
前記軸受温度センサによって検出された前記軸受の温度と、前記潤滑油温度センサによって検出された前記潤滑油の出口の温度と、前記少なくとも１つのフィルタによって抽出された前記振動信号から取得された前記回転軸の振動情報とを同時に表示する表示部（４４）と、
を備える。
【0102】
上記［１４］に記載の構成によれば、軸受の温度情報と過給機における潤滑油の出口の温度情報とから過給機の状態を精度良く評価することができ、過給機の予防保全の評価精度の向上に繋がる。
【0103】
［１５］本開示に係る振動監視方法は、
回転軸の回転に同期した回転信号を出力するステップ（Ｓ２）と、
前記回転信号から算出される前記回転軸の回転数に対応するフィルタ指令値を出力するステップ（Ｓ４）と、
前記回転信号と前記フィルタ指令値とが入力されることで、前記フィルタ指令値に応じて設定される通過帯域の信号を前記回転軸の振動情報を取得可能な振動信号として前記回転信号から抽出するステップ（Ｓ６）と、を備える。
回転軸の回転に同期した回転信号を出力するステップ（Ｓ２）と、
前記回転信号から算出される前記回転軸の回転数に対応するフィルタ指令値を出力するステップ（Ｓ４）と、
前記回転信号と前記フィルタ指令値とが入力されることで、前記フィルタ指令値に応じて設定される通過帯域の信号を前記回転軸の振動情報を取得可能な振動信号として前記回転信号から抽出するステップ（Ｓ６）と、を備える。
【0104】
上記［１５］に記載の方法によれば、少なくとも１つのフィルタの通過帯域を回転軸の回転数に応じて適切に設定することにより、回転軸の回転に同期した回転信号から回転軸の振動の評価に適した通過帯域の信号を抽出することができる。このため、回転軸の回転信号から回転軸の振動を評価することができる。
【符号の説明】
【0105】
１ 振動監視装置
２ 回転センサ
４ 出力装置
６ 第１ローパスフィルタ
１０ 第２ローパスフィルタ
２０ バンドパスフィルタ
３０ ベクトルモニタ
３２ 検出部
３４，４４，１２６ 表示部
４０ センサ
４２ 筐体
５０ 軸受
５２ 軸受温度センサ
５４ 潤滑油出口温度センサ
１００ 過給機
１０２ 回転軸
１０４ 圧縮機
１０６ タービン
１０８ マーカ部
１１６ 回転軸の外周面
１１８ 溝
１３０ パルス
Ａ 回転信号
Ｃ 回転数
Ｄ フィルタ指令値
Ｅ 振動信号
Ｆ 浮上信号
Ｇ 振動信号
ｄ 距離
Ｓ２ 回転信号出力ステップ
Ｓ４ フィルタ指令値出力ステップ
Ｓ６ 抽出ステップ
２ 回転センサ
４ 出力装置
６ 第１ローパスフィルタ
１０ 第２ローパスフィルタ
２０ バンドパスフィルタ
３０ ベクトルモニタ
３２ 検出部
３４，４４，１２６ 表示部
４０ センサ
４２ 筐体
５０ 軸受
５２ 軸受温度センサ
５４ 潤滑油出口温度センサ
１００ 過給機
１０２ 回転軸
１０４ 圧縮機
１０６ タービン
１０８ マーカ部
１１６ 回転軸の外周面
１１８ 溝
１３０ パルス
Ａ 回転信号
Ｃ 回転数
Ｄ フィルタ指令値
Ｅ 振動信号
Ｆ 浮上信号
Ｇ 振動信号
ｄ 距離
Ｓ２ 回転信号出力ステップ
Ｓ４ フィルタ指令値出力ステップ
Ｓ６ 抽出ステップ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】