特許 7699285 状態監視装置、ポンプ、状態監視プログラム、状態監視方法、および周波数帯設定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-06-18

(45)【発行日】2025-06-26

(54)【発明の名称】状態監視装置、ポンプ、状態監視プログラム、状態監視方法、および周波数帯設定方法

(51)【国際特許分類】

   G01M 99/00 20110101AFI20250619BHJP

   G01H 17/00 20060101ALI20250619BHJP

【ＦＩ】

G01M99/00 A

G01H17/00 A

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2024225731

(22)【出願日】2024-12-20

【審査請求日】2024-12-25

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000226242

【氏名又は名称】日機装株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100141173

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 啓一

(72)【発明者】

【氏名】田中 琢也

【審査官】川野 汐音

(56)【参考文献】

【文献】特表２００１－５０５３１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第７１３８８１７（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特許第７５００８９２（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開２０１７－１４２１５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２４／０３３７１８０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００４／０１９９４８０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｈ １／００－１７／００

Ｇ０１Ｍ １３／００－１３／０４５

Ｇ０１Ｍ ９９／００

Ｆ０４Ｄ １／００－１３／１６

Ｆ０４Ｄ １７／００－１９／０２

Ｆ０４Ｄ ２１／００－２５／１６

Ｆ０４Ｄ ２９／００－３５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ポンプのモータのステータに対するロータの位置の変位に対応する磁束変化を検出する複数の検出コイルから出力される検出信号に基づいて、前記ポンプの監視対象の状態を監視する状態監視装置であって、
複数の前記検出コイルは、
前記ロータのラジアル方向における前記変位に対応する前記磁束変化を検出可能に、前記ステータに取り付けられて、
前記磁束変化を示す前記検出信号を出力して、
前記検出信号が合成される一対の前記検出コイル、
を含み、
一対の前記検出コイルそれぞれは、前記ロータのスラスト方向において同じ位置、および、前記ロータの周方向において異なる位置、に配置されて、
一対の前記検出コイルから出力された前記検出信号が差分を得るように合成された第１合成信号と、一対の前記検出コイルから出力された前記検出信号が重畳されるように合成された第２合成信号と、のうち、少なくとも一方を、経時的に取得する取得部と、
前記取得部に取得された信号にＦＦＴ処理を実行して、監視スペクトルを生成するスペクトル生成部と、
前記監視対象に対して予め設定されている少なくとも１個の監視周波数帯と、前記監視スペクトルの比較対象となる基準スペクトルと、を記憶する記憶部と、
前記監視周波数帯における、最新の前記監視スペクトルと、前記基準スペクトルと、の比較に基づいて、前記監視周波数帯に対応する前記監視対象の前記状態が正常か異常かを判定する判定部と、
を有してなる、
状態監視装置。

【請求項2】

複数の前記検出コイルは、
一対の前記検出コイルとして機能して、前記第１合成信号の基となる前記検出信号を出力する一対の第１検出コイルと、
一対の前記検出コイルとして機能して、前記第２合成信号の基となる前記検出信号を出力する一対の第２検出コイルと、
を含み、
前記第１検出コイルは、前記第２検出コイルとは異なる位置に配置されて、
前記取得部は、前記第１合成信号と前記第２合成信号とを経時的に取得して、
前記監視スペクトルは、
前記第１合成信号に前記ＦＦＴ処理が実行されて生成された第１監視スペクトルと、
前記第２合成信号に前記ＦＦＴ処理が実行されて生成された第２監視スペクトルと、
を含み、
前記基準スペクトルは、
前記第１監視スペクトルの比較対象となる第１基準スペクトルと、
前記第２監視スペクトルの比較対象となる第２基準スペクトルと、
を含む、
請求項１に記載の状態監視装置。

【請求項3】

前記監視対象の仕様に基づいて設定されたパラメータに基づいて、前記監視対象ごとに理論監視周波数帯を算出する理論監視周波数帯算出部と、
前記ポンプに設定される前記ロータの設定回転数と、前記ポンプが動作しているときに測定された前記ロータの測定回転数と、に基づいて、補正値を算出する補正値算出部と、
前記理論監視周波数帯を前記補正値で補正をして、前記監視周波数帯を算出する補正部と、
を有してなる、
請求項１または２に記載の状態監視装置。

【請求項4】

前記取得部は、所定のサンプリング周波数で前記信号を取得して、
前記サンプリング周波数は、前記ロータのロータバーに流れる誘導電流により発生する磁束の変化に対応するロータ回転成分周波数の２倍以上に設定されて、
前記補正値算出部は、
前記監視スペクトルに基づいて、前記測定回転数により定まる前記ロータ回転成分周波数を取得して、
前記設定回転数により定まる理論上の前記ロータ回転成分周波数と、前記測定回転数により定まる前記ロータ回転成分周波数と、に基づいて、前記補正値を算出する、
請求項３に記載の状態監視装置。

【請求項5】

前記基準スペクトルは、経時的に生成された前記監視スペクトルのうち、いずれか１個の前記監視スペクトルであり、
前記判定部は、前記監視周波数帯における、ピークスペクトルの位置、強度または形状のうち、少なくとも１種に基づいて、前記状態を判定する、
請求項１に記載の状態監視装置。

【請求項6】

前記監視スペクトルは、
前記ポンプの駆動電源の駆動周波数を示す電源ピークと、
前記監視対象ごとに定まる監視周波数を示す監視ピークと、
を含み、
前記監視ピークの基本波周波数が、前記電源ピークの基本波周波数を中心とする所定周波数範囲内に位置しているとき、前記監視対象の前記監視周波数帯は、前記監視ピークのｎ次（ｎは３以上の整数）の高調波周波数が、前記電源ピークのｎ次の高調波周波数を中心とする前記所定周波数範囲外に位置する、ｎ次の高調波のスペクトルのピークに基づいて、設定される、
請求項１に記載の状態監視装置。

【請求項7】

前記監視対象は、
前記モータの回転軸、
および／または、
前記回転軸に当接して、前記回転軸の回転に応じて位置が周期的に変位する変位部材と、
を含む、
請求項１に記載の状態監視装置。

【請求項8】

前記第１合成信号と前記第２合成信号とのうち、少なくとも一方に所定の信号処理を実行する信号処理部、
を有してなり、
前記取得部は、前記信号処理後の前記第１合成信号と、前記信号処理後の前記第２合成信号と、のうち、少なくとも一方を、経時的に取得する、
請求項１に記載の状態監視装置。

【請求項9】

前記信号処理は、フィルタ処理と、絶対値化処理と、包絡線化処理と、微分処理と、を含む、
請求項８に記載の状態監視装置。

【請求項10】

ポンプのモータのステータに対するロータの位置の変位に対応する磁束変化を検出する１個の検出コイルのみから出力される検出信号に基づいて、前記ポンプの監視対象の状態を監視する状態監視装置であって、
前記検出コイルは、
前記ロータのラジアル方向における前記変位に対応する前記磁束変化を検出可能に、前記ステータに取り付けられて、
前記磁束変化を示す前記検出信号を出力して、
前記検出信号を経時的に取得する取得部と、
前記取得部に取得された前記検出信号にＦＦＴ処理を実行して、監視スペクトルを生成するスペクトル生成部と、
前記監視対象に対して予め設定されている少なくとも１個の監視周波数帯と、前記監視スペクトルの比較対象となる基準スペクトルと、を記憶する記憶部と、
前記監視周波数帯における、最新の前記監視スペクトルと、前記基準スペクトルと、の比較に基づいて、前記監視周波数帯に対応する前記監視対象の前記状態が正常か異常かを判定する判定部と、
を有してなる、
状態監視装置。

【請求項11】

ロータと、前記ロータを回転させるステータと、前記ロータと共に回転する回転軸と、を備えるモータと、
前記回転軸を支持する軸受と、
前記ステータに対する前記ロータの位置の変位に対応する磁束変化を検出する少なくとも１個の検出コイルと、
前記検出コイルの検出信号に基づいて、前記ポンプの監視対象の状態を監視する、請求項１または１０に記載の状態監視装置と、
を有してなる、
ポンプ。

【請求項12】

コンピュータを、請求項１または１０に記載の状態監視装置として機能させる、
状態監視プログラム。

【請求項13】

ポンプのモータのステータに対するロータの位置の変位に対応する磁束変化を検出する複数の検出コイルから出力される検出信号に基づいて、前記ポンプの監視対象の状態を監視する状態監視装置により実行される状態監視方法であって、
複数の前記検出コイルは、
前記ロータのラジアル方向における前記変位に対応する前記磁束変化を検出可能に、前記ステータに取り付けられて、
前記磁束変化を示す前記検出信号を出力して、
前記検出信号が合成される一対の前記検出コイル、
を含み、
前記状態監視装置は、
前記監視対象に対して予め設定されている少なくとも１個の監視周波数帯と、基準スペクトルと、を記憶する記憶部、
を備えて、
前記状態監視方法は、
前記状態監視装置が、一対の前記検出コイルから出力された前記検出信号が差分を得るように合成された第１合成信号と、一対の前記検出コイルから出力された前記検出信号が重畳されるように合成された第２合成信号と、のうち、少なくとも一方を、経時的に取得する信号取得ステップと、
前記状態監視装置が、前記信号取得ステップで取得された信号にＦＦＴ処理を実行して、監視スペクトルを生成する監視スペクトル生成ステップと、
前記状態監視装置が、前記監視周波数帯における、最新の前記監視スペクトルと、前記基準スペクトルと、の比較に基づいて、前記監視周波数帯に対応する前記監視対象の前記状態が正常か異常かを判定する判定ステップと、
を含む、
状態監視方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、状態監視装置、ポンプ、状態監視プログラム、状態監視方法、および周波数帯設定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ポンプは、工場やプラントなどで液体を送液するために、比較的長期間にわたり使用される。そのため、ポンプの構成部材、特に、回転する部材（例えば、軸受など）には、負荷が長期間加えられる。これらの部材が破損すると、ポンプの稼働が停止する。そのため、これらの部材の状態の監視は、重要である。ポンプの部材の状態の監視装置として、軸受の摩耗状態を電気的に監視する装置が、知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第７１３８８１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示されている装置は、ステータの端部に取り付けられた検出コイルの検出信号を用いて、ロータの回転時の磁束変化を測定することにより、軸受の摩耗により生じる、ラジアル方向およびスラスト方向におけるステータに対するロータの位置関係の変位を測定している。この変位は、軸受の摩耗量に対応している。そのため、同装置は、軸受の摩耗量を正確に監視できる。本願の発明者は、この検出信号を用いることにより、ステータに対するロータの位置の周期的な変位（すなわち、振動）として現れる部材（監視対象）の状態であれば、軸受の摩耗量以外においても監視可能であるとの発想に至った。

【0005】

本発明は、ロータの位置の周期的な変位として現れるポンプの監視対象の状態を監視可能な状態監視装置、ポンプ、状態監視プログラム、状態監視方法、および周波数帯設定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】

本発明の一実施態様における状態監視装置は、ポンプのモータのステータに対するロータの位置の変位に対応する磁束変化を検出する複数の検出コイルから出力される検出信号に基づいて、前記ポンプの監視対象の状態を監視する状態監視装置であって、複数の前記検出コイルは、前記ロータのラジアル方向における前記変位に対応する前記磁束変化を検出可能に、前記ステータに取り付けられて、前記磁束変化を示す前記検出信号を出力して、前記検出信号が合成される一対の前記検出コイル、を含み、一対の前記検出コイルそれぞれは、前記ロータのスラスト方向において同じ位置、および、前記ロータの周方向において異なる位置、に配置されて、一対の前記検出コイルから出力された前記検出信号が差分を得るように合成された第１合成信号と、一対の前記検出コイルから出力された前記検出信号が重畳されるように合成された第２合成信号と、のうち、少なくとも一方を、経時的に取得する取得部と、前記取得部に取得された信号にＦＦＴ処理を実行して、監視スペクトルを生成するスペクトル生成部と、前記監視対象に対して予め設定されている少なくとも１個の監視周波数帯と、前記監視スペクトルの比較対象となる基準スペクトルと、を記憶する記憶部と、前記監視周波数帯における、最新の前記監視スペクトルと、前記基準スペクトルと、の比較に基づいて、前記監視周波数帯に対応する前記監視対象の前記状態が正常か異常かを判定する判定部と、を有してなる。

【0007】

本発明の一実施態様における状態監視装置は、ポンプのモータのステータに対するロータの位置の変位に対応する磁束変化を検出する１個の検出コイルのみから出力される検出信号に基づいて、前記ポンプの監視対象の状態を監視する状態監視装置であって、前記検出コイルは、前記ロータのラジアル方向における前記変位に対応する前記磁束変化を検出可能に、前記ステータに取り付けられて、前記磁束変化を示す前記検出信号を出力して、前記検出信号を経時的に取得する取得部と、前記取得部に取得された前記検出信号にＦＦＴ処理を実行して、監視スペクトルを生成するスペクトル生成部と、前記監視対象に対して予め設定されている少なくとも１個の監視周波数帯と、前記監視スペクトルの比較対象となる基準スペクトルと、を記憶する記憶部と、前記監視周波数帯における、最新の前記監視スペクトルと、前記基準スペクトルと、の比較に基づいて、前記監視周波数帯に対応する前記監視対象の前記状態が正常か異常かを判定する判定部と、を有してなる。

【0008】

本発明の一実施態様におけるポンプは、ロータと、前記ロータを回転させるステータと、前記ロータと共に回転する回転軸と、を備えるモータと、前記回転軸を支持する軸受と、前記ステータに対する前記ロータの位置の変位に対応する磁束変化を検出する少なくとも１個の検出コイルと、前記検出コイルの検出信号に基づいて、前記ポンプの監視対象の状態を監視する、上記の各実施態様に記載の状態監視装置と、を有してなる。

【0009】

本発明の一実施態様における状態監視プログラムは、コンピュータを、上記の各実施態様に記載の状態監視装置として機能させる。

【0010】

本発明の一実施態様における状態監視方法は、ポンプのモータのステータに対するロータの位置の変位に対応する磁束変化を検出する複数の検出コイルから出力される検出信号に基づいて、前記ポンプの監視対象の状態を監視する状態監視装置により実行される状態監視方法であって、複数の前記検出コイルは、前記ロータのラジアル方向における前記変位に対応する前記磁束変化を検出可能に、前記ステータに取り付けられて、前記磁束変化を示す前記検出信号を出力して、前記検出信号が合成される一対の検出コイル、を含み、前記状態監視装置は、前記監視対象に対して予め設定されている少なくとも１個の監視周波数帯と、基準スペクトルと、を記憶する記憶部、を備えて、前記状態監視方法は、前記状態監視装置が、一対の前記検出コイルから出力された前記検出信号が差分を得るように合成された第１合成信号と、一対の前記検出コイルから出力された前記検出信号が重畳されるように合成された第２合成信号と、のうち、少なくとも一方を、経時的に取得する信号取得ステップと、前記状態監視装置が、前記信号取得ステップで取得された信号にＦＦＴ処理を実行して、監視スペクトルを生成する監視スペクトル生成ステップと、前記状態監視装置が、前記監視周波数帯における、最新の前記監視スペクトルと、前記基準スペクトルと、の比較に基づいて、前記監視周波数帯に対応する前記監視対象の前記状態が正常か異常かを判定する判定ステップと、を含む。

【0011】

本発明の一実施態様における周波数帯設定方法は、ポンプのモータのステータに対するロータの位置の変位に対応する磁束変化を検出する少なくとも１個の検出コイルそれぞれの検出信号に基づいて、前記ポンプの監視対象の状態を監視する状態監視装置により実行される前記監視対象の監視周波数帯の設定をする周波数帯設定方法であって、前記検出コイルは、前記ロータのラジアル方向における前記変位に対応する前記磁束変化を検出可能に、前記ステータに取り付けられて、前記磁束変化を示す前記検出信号を出力して、前記周波数帯設定方法は、前記状態監視装置が、前記監視対象の仕様に基づくパラメータを取得するパラメータ取得ステップと、前記状態監視装置が、前記パラメータに基づいて、前記監視対象ごとに理論監視周波数帯を算出する理論監視周波数帯算出ステップと、前記状態監視装置が、前記ポンプが動作しているときに測定された前記ロータの測定回転数により定まるロータ回転成分周波数を取得する回転成分取得ステップと、前記状態監視装置が、前記ポンプに設定される前記ロータの設定回転数により定まるロータ回転成分周波数と、前記測定回転数により定まる前記ロータ回転成分周波数と、に基づいて、補正値を算出する補正値算出ステップと、前記状態監視装置が、前記理論監視周波数帯を前記補正値で補正をして、前記監視周波数帯を算出する補正ステップと、を含む。

【発明の効果】

【0012】

本発明は、ロータの位置の周期的な変位として現れるポンプの監視対象の状態を監視できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明に係るポンプの実施の形態を示す、同ポンプの断面図である。

【図2】本発明に係る状態監視装置の実施の形態を示す、状態監視装置の機能ブロック図である。

【図3】上記状態監視装置の検出コイルの配置を示す、上記ポンプのステータコアの模式斜視図である。

【図4】図３のうち、Ａ部の拡大斜視図である。

【図5】上記検出コイルの検出信号の一例を示す模式図である。

【図6】（ａ）上記状態監視装置により生成された監視スペクトルの一例を示す周波数特性図であり、（ｂ）比較スペクトルの一例を示す周波数特性図である。

【図7】上記状態監視装置に用いられる例外的な監視周波数帯を示す模式図である。

【図8】上記状態監視装置の記憶部に記憶されている情報の一例を示す模式図である。

【図9】上記記憶部に記憶されている別の情報の一例を示す模式図である。

【図10】上記状態監視装置の動作の一例を示すフローチャートである。

【図11】上記動作に含まれる初期調整処理の一例を示すフローチャートである。

【図12】上記動作に含まれる状態監視処理の一例を示すフローチャートである。

【図13】（ａ）上記状態監視装置により生成された監視スペクトルの一例を示す周波数特性図であり、（ｂ）比較スペクトルの一例を示す周波数特性図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明に係る状態監視装置（以下「本装置」という。）、ポンプ、状態監視プログラム（以下「本プログラム」という。）、状態監視方法（以下「本監視方法」という。）、および周波数帯設定方法（以下「本設定方法」という。）の実施の形態が、以下に説明される。以下の説明において、各図面は、適宜参照される。各図面において、同一の部材および要素については同一の符号が付されて、重複する説明は省略される。また、各要素の寸法比率は、説明の便宜上、誇張されている場合が有り、各図面に示されている比率に限定されない。

【0015】

以下の説明において、本発明に係るポンプの一例として、サブマージドポンプが説明される。同ポンプは、液化ガスが貯蔵されている貯蔵タンクに取り付けられていて、液化ガスを貯蔵タンクから外部へ送液する。すなわち、サブマージドポンプは本発明に係るポンプの一例であり、液化ガスは本発明における取扱液の一例である。

【0016】

以下の説明において、「下方」は重力方向であり、「上方」は下方の反対方向である。

【0017】

●ポンプ●
●ポンプの構成
先ず、本発明に係るポンプの構成が、説明される。

【0018】

図１は、本発明に係るポンプの実施の形態を示す、同ポンプの断面図である。
同図は、回転軸３０（後述）の軸心に沿って切断されたポンプ１の切断面を示している。同図は、一部の部材を非断面で示している。

【0019】

ポンプ１は、貯蔵タンク（不図示。以下同じ。）内に貯蔵されている取扱液をポンプコラムＣ内へ吐出する。ポンプ１は、貯蔵タンクの天井から貯蔵タンク内に延設されているポンプコラムＣの下部に収容されていて、取扱液に浸漬されている。ポンプ１の構成は、本装置４の有無を除き、公知のサブマージドポンプの構成と共通している。ポンプ１は、筐体２、モータ部３、本装置４、インペラ５１，５２、ディフューザ６１，６２を有してなる。ポンプ１は、本発明に係るポンプの一例である。

【0020】

筐体２は、モータ部３、インペラ５１，５２、およびディフューザ６１，６２を収容する。筐体２の形状は、上下方向に沿う略円筒状である。筐体２は、吸込口２１および吐出口（不図示。以下同じ。）を備える。筐体２の下端部は、縮径されていて、吸込口２１を形成している。

【0021】

モータ部３は、所定の駆動電圧・駆動周波数で駆動して、インペラ５１，５２を回転させる。モータ部３は、回転軸３０、軸受３１，３２、ロータ３３、およびステータ３４を備える。

【0022】

回転軸３０は、ロータ３３の回転により回転して、回転動力をインペラ５１，５２に伝達する。回転軸３０の形状は、上下方向に沿う円柱状である。回転軸３０は、ロータ３３に挿通されている。回転軸３０の下部３０ａは、ロータ３３から下方向に向けて延出されている。

【0023】

以下の説明において、「スラスト方向」は回転軸３０の軸方向であり、「ラジアル方向」は回転軸３０の半径方向であり、「周方向」は回転軸３０の円周方向である。

【0024】

軸受３１は、ロータ３３の上方向に配置されていて、回転軸３０を回転自在に支持している。軸受３２は、ロータ３３の下方向に配置されていて、回転軸３０を回転自在に支持している。軸受３１は、例えば、内輪３１ａ、外輪３１ｂ、複数の転動体３１ｃ、および保持器（不図示。以下同じ。）を備える公知の転がり軸受である。軸受３２は、例えば、内輪３２ａ、外輪３２ｂ、複数の転動体３２ｃ、および保持器（不図示。以下同じ。）を備える公知の転がり軸受である。

【0025】

ロータ３３は、ステータ３４に生じる回転磁界により回転する。ロータ３３の形状は、円筒状である。ロータ３３は、周方向においてロータ３３の外周縁部に等間隔で埋設されている複数（本実施の形態では２８個）の棒状のロータバー３３ａを備える。軸受３１，３２が摩耗していないとき、ロータ３３は、ステータ３４に対して初期位置に配置されている。本実施の形態において、ラジアル方向において、「初期位置」は、ステータ３４の中心とロータ３３の中心とが一致している位置である。

【0026】

ステータ３４は、ロータ３３を回転させる回転磁界を生成する。ステータ３４の形状は、略円筒状である。ステータ３４は、ステータコア３４ａ、および複数のモータ巻線３４ｂを備える。

【0027】

ステータコア３４ａは、モータ巻線３４ｂを保持する。ステータコア３４ａの形状は、円筒状である。ステータコア３４ａは、複数の歯部３４ｃ（図４参照。以下同じ。）を備える。

【0028】

歯部３４ｃは、モータ巻線３４ｂが挿通されるスロット３４ｄ（図４参照。以下同じ。）を形成している。周方向において、歯部３４ｃは、ステータコア３４ａの内周縁部に等間隔で配置されている。モータ巻線３４ｂは、スロット３４ｄに挿通されていて、例えば、インバータなどの電源装置（不図示）に接続されている。

【0029】

本装置４は、ステータ３４に対するロータ３３の位置の周期的な変位（機械的な位置変化：すなわち、振動）に対応する磁束変化を検出することにより、監視対象の状態を監視する。本装置４の具体的な構成は、後述される。

【0030】

「監視対象」は、本装置４により状態が監視される対象（ポンプ１の構成部材）である。監視対象は、回転軸３０、および、回転軸３０に当接していて、回転軸３０の回転に応じて、ステータ３４に対する位置が周期的に変位する部材（以下「変位部材」という。）を含む。変位部材は、例えば、ロータ３３、軸受３１，３２およびインペラ５１，５２である。監視対象は、より広義には、その状態がラジアル方向におけるロータ３３の位置の周期的な変位として現れる部材を含む。例えば、監視対象が振動しているとき、同監視対象に異常（例えば、摩耗、破損、異物付着、機械的な負荷の増加など）が生じると、その振動は変化（例えば、周波数の変化、振幅の変化など）する。この振動がロータ３３に伝達されると、その状態は、ラジアル方向におけるロータ３３の位置の周期的な変位として現れる。

【0031】

「状態」は、正常と異常とを含む。

【0032】

回転軸３０は、ロータ３３が回転すると、ロータ３３の回転数と同じ回転数で、周期的に変動（回転）する。回転軸３０は軸受３１，３２に支持されていて、軸受３１，３２はラジアル方向において僅かに遊びを有している。また、回転軸３０の形状は、円柱状であるが、誤差の無い真の円柱状ではない。したがって、回転軸３０が回転するとき、回転軸３０およびロータ３３の位置は、これらが正常であっても、ラジアル方向に僅かに周期的に変位（振動）している。また、変位部材の位置は、回転軸３０の回転に応じて周期的に変位している。この位置の周期的な変位は、回転軸３０の振動、すなわち、ラジアル方向におけるロータ３３の位置の周期的な変位として現れる。さらに、変位部材以外にも、ポンプ１の構成部材のうち、一部の部材の振動は、回転軸３０を介してロータ３３に伝達されて、ラジアル方向におけるロータ３３の位置の周期的な変位として現れる。さらにまた、ポンプ１の構成部材ではなく、取扱液に生じるキャビテーションや圧力変動も、インペラ５１，５２および回転軸３０を介してロータ３３に伝達されて、ラジアル方向におけるロータ３３の位置の周期的な変位として現れる。本装置４は、これらの周期的な変位（振動）をラジアル方向におけるロータ３３の位置の周期的な変位として、検出コイルＣ１～Ｃ４（図２参照。）により検出できる。

【0033】

インペラ５１，５２は、回転軸３０の下部３０ａに取り付けられている。インペラ５１は、吸込口２１の上方向に隣接して配置されている。インペラ５２は、インペラ５１の上方向に配置されている。

【0034】

ディフューザ６１，６２は、筐体２に取り付けられている。ディフューザ６１は、インペラ５１とインペラ５２との間に、これらに隣接して配置されている。ディフューザ６２は、インペラ５２の上方向に、インペラ５２に隣接して配置されている。

【0035】

●状態監視装置●
●状態監視装置の構成
次に、本装置４の構成が説明される。以下の説明において、図１は、適宜参照される。

【0036】

図２は、本装置４の実施の形態を示す、本装置４の機能ブロック図である。

【0037】

本装置４は、４つの検出コイルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４、接続部４０、信号処理部４１ａ，４１ｂ、制御部４２、記憶部４３、および表示部４４を備える。接続部４０、信号処理部４１ａ，４１ｂ、および制御部４２は、例えば、マイクロコンピュータにより実現されている。

【0038】

なお、本発明において、モータ部３が検出コイルＣ１～Ｃ４を備えていてもよい。

【0039】

図３は、検出コイルＣ１～Ｃ４の配置を示す、ステータコア３４ａの模式斜視図である。
図４は、図３のうち、Ａ部の拡大斜視図である。

【0040】

検出コイルＣ１～Ｃ４は、ラジアル方向におけるステータ３４に対するロータ３３の位置の変位（位置関係の変位、周期的な変位を含む）に対応する磁束変化を検出して、磁束変化を示す検出信号を出力する。検出コイルＣ１～Ｃ４の形状は、扁平なボビン状である。検出コイルＣ１～Ｃ４は、ラジアル方向におけるロータ３３の位置の変位に対応する磁束変化を検出可能に、ステータ３４の歯部３４ｃの上下端部に形成されている切欠き３４ｅに取り付けられている。

【0041】

周方向において、検出コイルＣ１，Ｃ２は、歯部３４ｃの上端部（スラスト方向において同じ位置）に等角度間隔で取り付けられている。すなわち、周方向における検出コイルＣ１，Ｃ２の角度間隔は「１８０°」であり、検出コイルＣ１は検出コイルＣ２に対して向かい合うように配置されている。周方向において、検出コイルＣ３，Ｃ４は、歯部３４ｃの下端部に等角度間隔で取り付けられている。すなわち、周方向における検出コイルＣ３，Ｃ４の角度間隔は「１８０°」であり、検出コイルＣ３は検出コイルＣ４に対して向かい合うように配置されている。すなわち、ラジアル方向（径方向）において、検出コイルＣ１，Ｃ３は、対応する検出コイルＣ２，Ｃ４と向かい合うように配置されている。

【0042】

なお、本発明において、検出コイルＣ２は、検出コイルＣ１と異なる位置に配置されていればよい。すなわち、例えば、周方向における検出コイルＣ１，Ｃ２の角度間隔は、「９０°」でもよい。ここで、周方向における検出コイルＣ１，Ｃ２の角度間隔は、「９０°」以上であるとよく、より好ましくは「１８０°」であるとよい。周方向における検出コイルＣ１，Ｃ２の角度間隔が「１８０°」のとき、後述のとおり、各検出信号の基本波成分は、逆位相となり、打ち消される。この関係は、検出コイルＣ３，Ｃ４にも同様に適用される。また、検出コイルＣ３，Ｃ４は、検出コイルＣ１，Ｃ２と異なる位置に配置されていればよい。

【0043】

図５は、検出信号の一例を示す模式図である。

【0044】

検出コイルＣ１～Ｃ４の検出信号は、モータ部３の主磁束の変化に対応する波形（以下「基本波成分」という。）、およびロータバー３３ａに流れる誘導電流により発生する磁束の変化に対応する波形（以下「高調波成分」という。）を含んでいる。基本波成分はモータ部３の駆動電源の駆動電圧により発生して、その周波数は駆動電圧の駆動周波数と同じである。高調波成分はロータバー３３ａに流れる誘導電流により発生して、その周波数は駆動周波数およびロータバー３３ａの数により定まる。すなわち、例えば、次の条件（駆動周波数：６０Ｈｚ、ロータバー３３ａの数：２８個）では、ロータ３３が１回転する間に検出コイルＣ１～Ｃ４それぞれはロータバー３３ａによる磁束の変化を２８回検出する。そのため、高調波成分の周波数は、「６０Ｈｚ×２８＝１．６８ｋＨｚ」となる。このように、基本波成分の周波数は、駆動周波数に基づいて定まる。高調波成分の周波数は、駆動周波数、およびロータバー３３ａの数に基づいて定まる。ここで、モータ部３（ロータ３３）の回転数は、駆動周波数に比例する。そのため、換言すれば、高調波成分の周波数は、ロータ３３の回転数、およびロータバー３３ａの数に基づいて定まる。高調波成分の周波数は、本発明におけるロータ回転成分周波数の一例である。

【0045】

以下の説明において、図１～図３が主に参照される。
検出コイルＣ１～Ｃ４は、ラジアル方向におけるロータ３３の位置の変位（位置関係の変位、周期的な変位を含む）に対応する磁束変化を検出することにより、ラジアル方向におけるロータ３３の位置の変位を検出する。検出コイルＣ１は、共通経路Ｌｃ１および検出コイルＣ２に電気的に接続されている。検出コイルＣ２は、接続部５０を介して信号経路Ｌ１１に電気的に接続されている。検出コイルＣ１，Ｃ２は、その検出信号の差分が得られるように（検出信号が打ち消し合うように）直列に接続されていて、本発明における一対の検出コイルとして機能している。検出コイルＣ３は、共通経路Ｌｃ２および検出コイルＣ４に電気的に接続されている。検出コイルＣ４は、接続部５０を介して信号経路Ｌ１２に電気的に接続されている。検出コイルＣ３，Ｃ４は、その検出信号が重畳するように直列に接続されていて、本発明における一対の検出コイルとして機能している。検出コイルＣ１，Ｃ２は、本発明における一対の第１検出コイルの一例である。検出コイルＣ３，Ｃ４は、本発明における一対の第２検出コイルの一例である。

【0046】

高調波成分の信号レベルは、ラジアル方向において、ロータ３３が検出コイルＣ１～Ｃ４に近づくと増加して、ロータ３３が検出コイルＣ１～Ｃ４から遠ざかると減少する。一方、基本波成分の信号レベルは、増減しない。このように、検出コイルＣ１～Ｃ４の検出信号は、ラジアル方向におけるロータ３３の位置の変位に応じて変化する特性を有する。本発明は、この検出信号の特性を用いることにより、ラジアル方向におけるロータ３３の位置の周期的な変位として現れる監視対象の状態を監視できる。

【0047】

ここで、例えば、ロータ３３が検出コイルＣ１に近づいたとき、検出コイルＣ２の高調波成分の信号レベルの増加量は、周方向における検出コイルＣ１，Ｃ２の角度間隔が「９０°」よりも小さくなるにつれて大きくなり、検出コイルＣ１の高調波成分の信号レベルの増加量に近づく。一方、検出コイルＣ２の高調波成分の信号レベルの減少量は、周方向における検出コイルＣ１，Ｃ２の角度間隔が「９０°」よりも大きくなるにつれて大きくなり、検出コイルＣ１の高調波成分の信号レベルの増加量に近づく。この関係は、検出コイルＣ３，Ｃ４にも同様に適用される。

【0048】

検出コイルＣ１，Ｃ２それぞれの検出信号がその差分を得るように（打ち消し合うように）合成されると、その合成信号（以下「合成信号（Ｓ１２）」という。）では、基本波成分は、打ち消される。また、高調波成分の信号レベルの差分値は、周方向における検出コイルＣ１，Ｃ２の角度間隔が「１８０°」に近づくにつれて増加する。この差分値は、変位量の増加に応じて増加する。本実施の形態では、周方向における検出コイルＣ１，Ｃ２の角度間隔は「１８０°」であるため、本装置４は、この差分値により、ロータ３３の下部の位置のラジアル方向の変位量を検出可能である。ラジアル方向の変位量の検出方法は、公知である。そのため、その詳細な説明は、省略される。このように、検出コイルＣ１，Ｃ２は、合成信号（Ｓ１２）の基となる検出信号を出力する。合成信号（Ｓ１２）は、本発明における第１合成信号の一例である。

【0049】

一方、検出コイルＣ３，Ｃ４それぞれの検出信号が重畳するように（加算されるように）合成されると、その合成信号（以下「合成信号（Ｓ３４）」という。）では、基本波成分は加算されて、その信号レベルは検出信号の基本波成分の信号レベルの約２倍となる。また、高調波成分の信号レベルの加算値は、周方向における検出コイルＣ３，Ｃ４の角度間隔が「１８０°」に近づくにつれて小さくなる。このように、検出コイルＣ３，Ｃ４は、合成信号（Ｓ３４）の元となる検出信号を出力する。合成信号（Ｓ３４）は、本発明における第２合成信号の一例である。

【0050】

接続部４０は、検出コイルＣ２，Ｃ４が接続されているインターフェイスである。接続部４０には、共通経路Ｌｃ１，Ｌｃ２、検出コイルＣ２，Ｃ４、および信号経路Ｌ１１，Ｌ１２が接続されている。共通経路Ｌｃ１，Ｌｃ２は、接続部４０を介して、グラウンドに接続されている。

【0051】

信号処理部４１ａ，４１ｂは、各合成信号（Ｓ１２，Ｓ３４）に所定の信号処理（例えば、第１フィルタ処理、絶対値化処理、第２フィルタ処理、包絡線処理、微分処理、およびＡ／Ｄ変換処理）を実行する。信号処理部４１ａ，４１ｂは、例えば、第１フィルタ回路（例えば、バンドパスフィルタまたはローパスフィルタ）、絶対値化回路、第２フィルタ回路（例えば、ローパスフィルタ）、包絡線検波回路、微分処理、およびＡ／Ｄ変換回路を備える。信号処理部４１ａは、信号経路Ｌ１１に接続されていて、合成信号（Ｓ１２）に所定の信号処理を実行する。信号処理部４１ｂは、信号経路Ｌ１２に接続されていて、合成信号（Ｓ３４）に所定の信号処理を実行する。

【0052】

ここで、各合成信号（Ｓ１２，Ｓ３４）は、位置の周期的な変位を示す信号である。同信号に微分処理が実行されることにより、微分処理後の信号は速度を示す信号となる。また、速度を示す信号にさらに微分処理が実行されることにより、微分処理後の信号は加速度を示す信号となる。それぞれの信号には得意とする振動現象や周波数帯が、ある。そのため、監視対象とする現象に合わせてこれらの処理が実行されることにより、監視対象の状態をより高精度に監視できる。

【0053】

制御部４２は、本装置４全体の動作を制御する。制御部４２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４２ａなどのプロセッサ、ＣＰＵ４２ａの作業領域として機能するＲＡＭ（Random Access Memory）４２ｂなどの揮発性メモリ、および、本プログラムなどの各種情報を記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）４２ｃなどの不揮発性メモリ、を備える。制御部４２は、取得部４２０、スペクトル生成部４２１、第１算出部４２２、第２算出部４２３、補正部４２４、判定部４２５、および表示制御部４２６を備える。

【0054】

制御部４２では、本プログラムが動作して、本プログラムが本装置４のハードウェア資源と協働して、後述される本監視方法を実現している。また、制御部４２を構成しているプロセッサ（ＣＰＵ４２ａ）に本プログラムを実行させることにより、本プログラムは同プロセッサを取得部４２０、スペクトル生成部４２１、第１算出部４２２、第２算出部４２３、補正部４２４、および判定部４２５として機能させて、同プロセッサに本監視方法を実行させることができる。さらに、コンピュータに本プログラムを実行させることにより、本プログラムは、コンピュータを本装置４として機能させることができる。

【0055】

なお、本発明において、本プログラムは、記憶部４３に記憶されていてもよい。また、本プログラムは、インストール可能なファイル形式、または、実行可能なファイル形式で非一時的な記憶媒体（例えば、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ(Digital Versatile Disc)、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリなど）に記憶されていて、専用の読み込み媒体を介して本装置４に提供されてもよい。

【0056】

取得部４２０は、信号処理後の各合成信号（Ｓ１２，Ｓ３４）を経時的に取得する。取得部４２０の具体的な動作は、後述される。

【0057】

スペクトル生成部４２１は、取得部４２０に取得された信号（合成信号（Ｓ１２，Ｓ３４））にＦＦＴ処理を実行して、監視スペクトルを生成する。スペクトル生成部４２１の具体的な動作は、後述される。

【0058】

「監視スペクトル」は、各合成信号（Ｓ１２，Ｓ３４）に含まれる各周波数成分の強度を示している。監視スペクトルは、基本波成分、高周波成分、および監視対象に対応する振動成分（例えば、回転周波数など）を含む。監視スペクトルの周波数の分解能は、スペクトル生成部４２１により、監視対象に合わせて、適宜変更されている。すなわち、同分解能は、監視対象に合わせて、適宜設定されている。このように、監視スペクトルの分解能を可変とすることにより、例えば、監視ピーク（後述）の位置（周波数）の位置ずれを判定したい監視対象の分解能は高分解能として、その判定が不要な監視対象の分解能は低分解能とする、などの分解能の使い分けが可能となる。その結果、演算負荷が必要最低限となり、メモリの使用量が削減可能となる。本実施の形態では、監視スペクトルは、合成信号（Ｓ１２）に基づいて生成される第１監視スペクトルと、合成信号（Ｓ３４）に基づいて生成される第２監視スペクトルと、を含む。

【0059】

図６（ａ）は本装置４により生成された監視スペクトルの一例を示す周波数特性図であり、（ｂ）は比較例となるスペクトル（以下「比較スペクトル」という。）の一例を示す周波数特性図である。
同図（ａ）は、第１監視スペクトルを示している。同図（ｂ）は、ポンプ１に取り付けられた加速度センサの信号にＦＦＴ処理を実行することにより得られた比較スペクトルを示している。

【0060】

図６（ａ）に示されるとおり、監視スペクトルでは、駆動周波数のピーク（以下「電源ピーク」という。）が強く現れている。特に、奇数次の高調波の電源ピークが強く現れていて、偶数次の高調波の電源ピークの強度は奇数次の高調波の電源ピークの強度の半分以下となっている。また、図６（ａ）（ｂ）に示されるとおり、監視スペクトルでは、１１次以上の奇数次の高調波の電源ピークも十分な強度を有している。一方、比較スペクトルでは、１１次以上の高調波は、減衰していて、抽出可能な程度の強度を有していない。また、奇数次および偶数次の高調波の電源ピークの強度に傾向はみられない。監視スペクトルに現れている現象は、監視スペクトルが２個の検出コイルＣ１，Ｃ２の合成信号であることに起因している。図６（ａ）において、「ｆｂ１」は転動体３１ｃの自転周波数の７次の高調波の監視ピークを示していて、「ｆｂ２」は転動体３２ｃの自転周波数の７次の高調波の監視ピークを示している。一方、図６（ｂ）には「ｆｂ１」「ｆｂ２」に対応する監視ピークは現れていない。このように、監視スペクトルでは、抽出可能な強度を有する高次の監視ピークも現れているが、比較スペクトルでは、同様な監視ピークは現れていない。本装置４では、監視スペクトルが用いられることにより、加速度センサでは実現し得ない高次の高調波の監視ピークを用いた監視対象の状態の監視が実現可能となる。

【0061】

ここで、第１監視スペクトルに現れる各監視ピークの大部分の位置は、第２監視スペクトルに現れる各監視ピークの位置と共通する。しかし、本発明の発明者は、一部の監視ピークは、第１監視スペクトルまたは第２監視スペクトルのいずれか一方にのみ現れていること、を発見した。また、本発明の発明者は、第１監視スペクトルおよび第２監視スペクトル共通する監視ピークの強度が異なること、を発見した。これは、合成信号（Ｓ１２）と合成信号（Ｓ３４）との合成方法が異なることに起因するものと、推察される。本装置４は、２種の合成信号（Ｓ１２，Ｓ３４）を用いることで、より多種の監視対象の状態を監視できる。

【0062】

以下の説明において、図１および図２が主に参照される。
第１算出部４２２は、監視対象の仕様に基づいて設定されたパラメータに基づいて、監視対象ごとに理論監視周波数帯を算出する。第１算出部４２２の具体的な動作は、後述される。第１算出部４２２は、本発明における理論周波数帯算出部の一例である。

【0063】

「パラメータ」は、監視対象の仕様に含まれる数値であり、理論監視周波数の算出に必要となる数値である。パラメータは、例えば、監視対象が軸受３１，３２の場合、内輪３１ａ，３２ａの外径、外輪３１ｂ，３２ｂの内径、転動体３１ｃ，３２ｃの直径・数・接触角・回転周波数（または、回転軸３０の回転周波数）などである。また、パラメータは、例えば、監視対象がインペラ５１，５２の場合、翼数、回転周波数などである。パラメータは、例えば、ポンプ１の出荷前に、予め本装置４に設定（入力）されていて、記憶部４３に記憶されている。

【0064】

「理論監視周波数」は、監視対象の位置の周期的な変位を示す理論上の周波数である。理論監視周波数は、例えば、ロータ３３が設定回転数（後述）で回転しているときの監視対象の振動数である。理論監視周波数は、例えば、公知の計算式にパラメータが入力されることにより、算出される。すなわち、例えば、監視対象が軸受３１であるとき、理論監視周波数は、内輪転動体通過周波数（内輪パルス発生周波数）、外輪転動体通過周波数（外輪パルス発生周波数）、転動体自転周波数、または、転動体公転周波数などである。監視対象が軸受３１の一部（例えば、内輪３１ａと転動体３１ｃとの接触面）であるとき、理論監視周波数は、その一部に対応する周波数（例えば、内輪転動体通過周波数）である。また、例えば、監視対象がインペラ５１，５２の場合、理論監視周波数は、インペラ５１，５２の回転周波数である。

【0065】

「理論監視周波数帯」は、理論監視周波数を含む所定範囲の周波数帯である。理論監視周波数帯は、例えば、理論監視周波数を中心として±数Ｈｚ（例えば、±５Ｈｚ）の範囲に設定される。理論監視周波数帯は監視対象に対応していて、その数は、例えば、監視対象の数以上である。

【0066】

第２算出部４２３は、ロータ３３の設定回転数および測定回転数に基づいて、補正値を算出する。第２算出部４２３の具体的な動作は、後述される。第２算出部４２３は、本発明における補正値算出部の一例である。

【0067】

「設定回転数」は、例えば、ポンプ１に設定されているポンプ１の回転数（すなわち、ロータ３３の回転数）である。設定回転数は、例えば、駆動周波数に基づいて予め設定されていて、例えば、記憶部４３に記憶されている。

【0068】

「測定回転数」は、実際にポンプ１が動作しているとき（ロータ３３が回転しているとき）に測定されるポンプ１の回転数（すなわち、ロータ３３の回転数）である。一般的に、電磁力で動作するポンプ１では、回転磁界の速度とロータ３３の速度との間に速度差が生じる「すべり」という現象が、生じる。この「すべり」は、ロータ３３の回転数や負荷が増加すると、大きくなる。「すべり」が生じると、測定回転数は設定回転数に対して小さくなる。

【0069】

「補正値」は、理論監視周波数帯を、「すべり」が生じているポンプ１における実際の監視周波数帯へと補正をするための係数である。理論監視周波数は、ロータ３３が設定回転数で回転している前提で算出される。そのため、ロータ３３が測定回転数で回転しているときの実際の監視周波数は、「すべり」の影響により、理論監視周波数よりも僅かに小さい。そのため、ポンプ１が動作しているとき（「すべり」が生じているとき）の監視対象の状態を正確に監視するためには、理論監視周波数を実際の監視周波数に合わせるような補正が必要となる。補正値は、例えば、設定回転数と測定回転数との比である。本実施の形態では、補正値は、設定回転数により定まるロータ回転成分周波数（算出された高調波成分：以下「理論回転成分」という。）と、測定回転数により定まるロータ回転成分周波数（計測された高調波成分：以下「測定回転成分」という。）と、の比である。換言すれば、測定回転成分は、「すべり」が生じているときのロータ回転成分周波数である。監視スペクトルは、高調波成分（ロータ回転成分）を含む。そのため、本装置４は、監視スペクトルに基づいて、「すべり」が生じているときの高調波成分の周波数（ロータ回転成分周波数）を取得することにより、補正値を算出できる。

【0070】

補正部４２４は、理論監視周波数帯を補正値で補正をして、監視周波数帯を算出する。補正部４２４の具体的な動作は、後述される。

【0071】

「監視周波数帯」は、「すべり」が考慮された実際の監視周波数を含む所定範囲の周波数帯である。監視周波数帯は、例えば、監視周波数を中心として±数Ｈｚの範囲に設定される。監視周波数帯の数は、理論監視周波数帯の数と同じである。

【0072】

前述のとおり、検出コイルＣ１～Ｃ４の検出信号は、基本波成分を含んでいる。また、ポンプ１では、１個の回転軸３０がモータ軸とポンプ軸とを兼用している。すなわち、ポンプ１では、ポンプの構成とモータの構成とが一体となっている。そのため、検出信号に基づいて生成される監視スペクトルには、駆動電源の駆動周波数が強く現れる。監視スペクトルにおいて、監視周波数のピーク（以下「監視ピーク」という。）の強度は、駆動周波数のピーク（以下「電源ピーク」という。）の強度よりも、弱い、したがって、監視ピークの基本波周波数が電源ピークの基本波周波数を中心とする所定周波数範囲内に位置していると、監視ピークは、電源ピークに包含されてしまう。この場合、周波数の分解能が非常に高く設定されている場合、監視ピークは源現ピークから区別（抽出）できる。しかし、周波数の分解能が高く設定されにつれて、ＦＦＴ解析などの処理時間・負荷が増大し得る。一方、周波数の分解能が低く設定されている場合、監視ピークは電源ピークから区別（抽出）できない。ここで、基本波周波数における監視ピークと電源ピークとの間隔（周波数）は、高調波の次数に比例して大きくなる。そのため、周波数の分解能が低く設定されている場合、このような監視対象の監視周波数帯は、監視ピークが区別可能となるまで同間隔が大きくなるような高次の高調波を中心とする（含まれる）周波数帯に設定されるとよい。すなわち、監視周波数帯は、監視ピークのｎ次（ｎは３以上の整数）の高調波周波数が、電源ピークのｎ次の高調波周波数を中心とする所定周波数範囲外に位置する、ｎ次の高調波のスペクトルのピークに基づいて、設定される。すなわち、例えば、所定周波数範囲が「±ｂ」Ｈｚであり、基本波周波数における電源ピークと監視ピークとの間隔が「ａ」Ｈｚ（ａ＜ｂ）であるとき、監視周波数帯は、例外的に、「ｎ×ａ＞ｂ」の関係を満たすｎ次の高調波周波数を含むように設定される。

【0073】

図７は、本装置４に用いられる例外的な監視周波数帯を示す模式図である。
同図は、「ｎ×ａ＞ｂ」の関係を満たすことにより、ｎ次の高調波周波数において、監視ピークは、電源ピークから分離して、容易に区別可能であること、を示している。

【0074】

以下の説明において、図２が主に参照される。
判定部４２５は、監視周波数帯における、監視スペクトルと、基準スペクトルと、の比較に基づいて、監視周波数帯に対応する監視対象の状態が正常か異常かを判定する。判定部４２５の具体的な動作は、後述される。

【0075】

「基準スペクトル」は、監視スペクトルの比較対象となるスペクトルである。基準スペクトルは、例えば、本装置４（スペクトル生成部４２１）により経時的に生成された監視スペクトルのうち、いずれか１個の監視スペクトルである。本実施の形態では、基準スペクトルは、監視対象の状態が正常であるときに生成された監視スペクトルである。基準スペクトルは、第１監視スペクトルの比較対象となる第１基準スペクトルと、第２監視スペクトルの比較対象となる第２基準スペクトルと、を含む。

【0076】

「比較に基づく判定」は、監視ピークの位置、強度、または形状のうち、少なくとも１種に対して実行される。

【0077】

表示制御部４２６は、判定部４２５の判定結果に基づいて、表示部４４の表示を制御する。表示制御部４２６の具体的な動作は、後述される。

【0078】

記憶部４３は、本装置４の動作に必要な情報（例えば、理論監視周波数帯、監視周波数帯、補正値、基準スペクトル、など）を記憶する。記憶部４３は、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）やフラッシュメモリなどの不揮発性メモリである。

【0079】

図８は、記憶部４３に記憶されている情報（理論監視周波数帯、監視周波数帯）の一例を示す模式図である。
同図は、記憶部４３が複数の理論監視周波数帯および監視周波数帯を記憶していること、を示している。同図は、例えば、監視対象「Ａ」の理論監視周波数が「Ａ２」であり、監視対象「Ａ」の理論監視周波数帯が「Ａ１」～「Ａ３」であること、を示している。

【0080】

図９は、記憶部４３に記憶されている別の情報（補正値）の一例を示す模式図である。
同図は、理論回転成分が「Ｘ」であり、測定回転成分が「Ｙ」であり、補正値が「Ｚ」であること、を示している。補正値「Ｚ」は、例えば、「Ｙ／Ｘ」である。

【0081】

以下の説明において、図２が主に参照される。
表示部４４は、監視対象の状態を表示する。表示部４４は、例えば、監視対象ごとに、その状態を「緑（正常）」と「赤（異常）」とで表示する。

【0082】

●ポンプの動作
次に、ポンプ１の動作が、本装置４の動作を中心に以下に説明される。以下の説明において、図１，図２は、適宜参照される。

【0083】

図１０は、本装置４の動作の一例を示すフローチャートである。

【0084】

本装置４は、初期調整処理（ＳＴ１）を実行して、次いで、状態監視処理（ＳＴ２）を実行する。

【0085】

●初期調整処理
図１１は、初期調整処理（ＳＴ１）の一例を示すフローチャートである。

【0086】

「初期調整処理（ＳＴ１）」は、状態監視処理（ＳＴ２）の実行前に、監視周波数帯を算出するために実行される処理である。初期調整処理（ＳＴ１）は、例えば、ポンプ１の出荷前や、ポンプ１のメンテナンス後に実行される。すなわち、初期調整処理（ＳＴ１）は、監視対象が正常な状態において実行される。本装置４が初期調整処理（ＳＴ１）を実行することにより、本装置４は、「すべり」に対応する監視周波数帯に基づいて、監視対象の状態を監視できる。初期調整処理（ＳＴ１）は、本設定方法の一例である。

【0087】

先ず、取得部４２０は、監視対象の各パラメータを取得する（ＳＴ１１：パラメータ取得ステップ）。前述のとおり、パラメータは、予め本装置４に設定されていて、記憶部４３に記憶されている。

【0088】

次いで、第１算出部４２２は、監視対象ごとに理論監視周波数帯を算出する（ＳＴ１２：第１算出ステップ）。前述のとおり、理論監視周波数は、パラメータと、公知の計算式と、に基づいて、算出される。第１算出部４２２は、算出された理論監視周波数を中心とする所定範囲の周波数帯を理論監視周波数帯として算出する。算出された理論監視周波数帯は、例えば、監視対象に関連付けられて、記憶部４３に記憶されている。このとき、第１算出部４２２は、ロータ回転成分周波数を含む理論監視周波数帯も算出する。第１算出ステップは、本発明における理論監視周波数帯算出ステップの一例である。

【0089】

次いで、ポンプ１の動作が開始されて、取得部４２０は、ポンプ１が動作しているとき（すなわち、「すべり」が生じているとき）の合成信号（Ｓ１２，Ｓ３４）を取得する（ＳＴ１３：信号取得ステップ）。この取得は、所定のサンプリング周波数で実行される。サンプリング周波数は、ロータ回転成分周波数の２倍以上（例えば、５ｋＨｚ）に設定されている。ポンプ１の動作中、モータ部３には駆動電源が供給されていて、ロータ３３、回転軸３０およびインペラ５１，５２は所定の回転数（測定回転数）で回転している。

【0090】

次いで、スペクトル生成部４２１は、取得部４２０に取得された合成信号（Ｓ１２）にＦＦＴ処理を実行して第１監視スペクトルを生成して、取得部４２０に取得された合成信号（Ｓ３４）にＦＦＴ処理を実行して第２監視スペクトルを生成する（ＳＴ１４：基準スペクトル生成ステップ）。第１監視スペクトルは第１基準スペクトルとして記憶部４３に記憶されて、第２監視スペクトルは第２基準スペクトルとして記憶部４３に記憶される。換言すれば、第１基準スペクトルおよび第２基準スペクトルは、経時的に取得される監視スペクトルのうち、監視対象の状態が正常であるときに（最初に）取得された監視スペクトルである。

【0091】

次いで、第２算出部４２３は、第１基準スペクトルおよび第２基準スペクトルのうち、少なくとも一方に基づいて、ロータ回転成分周波数（すなわち、測定回転成分）を取得する（ＳＴ１５：回転成分取得ステップ）。前述のとおり、設定回転成分は、駆動周波数およびロータバー３３ａの数に基づいて算出できる。第２算出部４２３は、例えば、算出された設定回転成分を中心とする理論監視周波数帯において、設定回転成分に最も近いピークの周波数を測定回転成分として取得する。

【0092】

次いで、第２算出部４２３は、設定回転成分および測定回転成分に基づいて、補正値を算出する（ＳＴ１６：第２算出ステップ）。前述のとおり、補正値は、設定回転成分と測定回転成分との比である。設定回転成分は、設定上の駆動周波数、すなわち、設定回転数に比例する。測定回転成分は、実際の駆動周波数、すなわち、測定回転数に比例する。したがって、補正値は、設定回転数と測定回転数との比でもある。補正値は、例えば、設定回転成分および測定回転成分に関連付けられて、記憶部４３に記憶される。第２算出ステップは、本発明における補正値算出ステップの一例である。

【0093】

次いで、補正部４２４は、理論監視周波数帯を補正値で補正をして、監視周波数帯を算出する（ＳＴ１７：補正ステップ）。補正部４２４は、例えば、理論監視周波数帯に補正値を乗算することにより、その理論監視周波数帯に対応する監視周波数帯を算出する。監視周波数帯は、監視対象に関連付けられて、記憶部４３に記憶される。

【0094】

●状態監視処理
図１２は、状態監視処理（ＳＴ２）の一例を示すフローチャートである。

【0095】

「状態監視処理（ＳＴ２）」は、ポンプ１の動作中、監視対象の状態を監視する処理である。状態監視処理（ＳＴ２）は、本監視方法の一例である。

【0096】

先ず、取得部４２０は、信号処理後の各合成信号（Ｓ１２，Ｓ３４）を経時的に取得する（ＳＴ２１：信号取得ステップ）。各合成信号（Ｓ１２，Ｓ３４）は、所定の時間間隔（例えば、１回／１時間）で取得される。

【0097】

次いで、スペクトル生成部４２１は、取得部４２０に取得された合成信号（Ｓ１２）にＦＦＴ処理を実行して第１監視スペクトルを生成して、取得部４２０に取得された合成信号（Ｓ３４）にＦＦＴ処理を実行して第２監視スペクトルを生成する（ＳＴ２２：監視スペクトル生成ステップ）。第１監視スペクトルおよび第２監視スペクトルは、記憶部４３に記憶される。

【0098】

図１３（ａ）は本装置４により生成された監視スペクトル（第２監視スペクトル）の一例を示す周波数特性図であり、（ｂ）は比較スペクトルの一例を示す周波数特性図である。

【0099】

同図は、監視周波数（外輪転動体通過周波数：約１２８Ｈｚ）において、異常時の第２監視スペクトルのピークの強度が、正常時の同強度よりも高くなっていることを示している。また、同図は、監視周波数における第２監視スペクトルの強度のピークが、比較スペクトルの強度のピークと同様に変動していること、を示している。

【0100】

次いで、判定部４２５は、最新の第１監視スペクトルから監視周波数帯のスペクトル（以下「個別監視スペクトル」という。）を取得して、最新の第２監視スペクトルから個別監視スペクトルを取得する（ＳＴ２３）。個別監視スペクトルは、監視対象（監視周波数帯）ごとに取得される。

【0101】

次いで、判定部４２５は、第１基準スペクトルから監視周波数帯に対応する周波数帯（以下「基準監視周波数帯」という。）のスペクトル（以下「個別基準監視スペクトル」という。）を取得して、第２基準スペクトルから個別基準監視スペクトルを取得する（ＳＴ２４）。個別基準スペクトルは、監視対象（基準監視周波数帯）ごとに取得される。

【0102】

なお、本発明において、個別基準スペクトルは、予め取得されて、記憶部４３に記憶されていてもよい。

【0103】

次いで、判定部４２５は、監視対象（監視周波数帯）ごとに、個別監視スペクトルと、同個別監視スペクトルに対応する個別基準監視スペクトルと、を比較する（ＳＴ２５：比較ステップ）。前述のとおり、比較は、監視ピークの強度、位置、または形状のうち、少なくとも１種に対して実行される。

【0104】

次いで、判定部４２５は、比較結果と、所定の閾値と、を比較して、例えば、比較結果が所定の閾値以内か否かを判定する（ＳＴ２６：判定処理）。監視対象の状態が異常であるとき、その監視対象に対応する監視ピークの強度は、大きく変動する。そのため、判定部４２５は、強度の変動量が所定の閾値よりも大きいとき、「その監視対象の状態が異常である」と判定できる。同様に、監視対象の状態が異常であるとき、その監視対象に対応する監視ピークの位置（周波数）は、変動し得る。例えば、監視対象が転動体３１ｃ，３２ｃであるとき、転動体３１ｃ，３２ｃにスラスト方向の負荷が加えられると、転動体３１ｃ，３２ｃの接触角が変化して、監視ピークの位置は僅かに変動する。そのため、判定部４２５は、位置の変動量が所定の閾値よりも大きいとき、「その監視対象の状態が異常である」と判定できる。また、ＦＦＴ処理は、特定期間の平均値で演算される。そのため、「すべり」が付加に応じて連続的に変化すると、監視ピークの形状（スペクトルの形状）は変動する（鈍る）。ここで、監視スペクトルは、分解能（例えば、１Ｈｚ）単位の離散値の集合である。そのため、監視ピークの形状は、監視ピークの前後の強度の大小関係に基づいて、認識可能である。判定部４２５は、個別監視スペクトルおよび個別基準監視スペクトルの積分値を算出することにより、各形状を面積として認識して、これらを比較できる。所定の閾値は、予め決定されていて、記憶部４３に記憶されている。

【0105】

比較結果が所定の閾値以内であるとき（ＳＴ２６の「Ｙ」）、判定部４２５は「監視対象の状態は正常である」と判定して、表示制御部４２６は表示部４４に「正常」を表示させる（ＳＴ２７）。

【0106】

一方、比較結果が所定の閾値よりも大きいとき（ＳＴ２６の「Ｎ」）、判定部４２５は「監視対象の状態は異常である」と判定して、表示制御部４２６は表示部４４に「異常」を表示させる（ＳＴ２８）。

【0107】

●まとめ
以上説明された実施の形態によれば、本装置４は、４個の検出コイルＣ１～Ｃ２、取得部４２０、スペクトル生成部４２１、判定部４２５、および記憶部４３を備える。検出コイルＣ１～Ｃ４は、一対の検出コイルＣ１，Ｃ２、および、一対の検出コイルＣ３，Ｃ４を含む。検出コイルＣ１，Ｃ２は、その検出信号の差分が得られるように直列に接続されている。検出コイルＣ３，Ｃ４は、その検出信号が重畳されるように直列に接続される。検出コイルＣ１～Ｃ４は、スラスト方向において同じ位置、および、周方向において異なる位置、に配置されている。検出コイルＣ１、Ｃ２は、検出コイルＣ３，Ｃ４と異なる位置に配置されている。取得部４２０は、各合成信号（Ｓ１２，Ｓ３４）を経時的に取得する。スペクトル生成部４２１は、取得部４２０に取得された信号（各合成信号（Ｓ１２，Ｓ３４））にＦＦＴ処理を実行して、監視スペクトルを生成する。判定部４２５は、監視周波数帯における、最新の監視スペクトルと、基準スペクトルと、の比較に基づいて、監視周波数帯に対応する監視対象の状態が正常か異常かを判定する。記憶部４３は、監視対象に対して予め設定されている監視周波数帯、および基準スペクトルを記憶している。監視スペクトルは、第１監視スペクトルおよび第２監視スペクトルを含む。基準スペクトルは、第１基準スペクトルおよび第２基準スペクトルを含む。この構成によれば、本装置４は、ラジアル方向におけるロータ３３の位置の周期的な変位として現れる監視対象の状態を、監視できる。また、監視スペクトルは、各合成信号（Ｓ１２，Ｓ３４）に基づいて、生成されている。そのため、監視スペクトルには、比較スペクトルでは現れない高次の高調波も現れている。したがって、本装置４は、監視スペクトルを用いることにより、加速度センサでは実現し得ない高次の高調波の監視ピークに基づいた状態の監視を実現できる。

【0108】

また、以上説明された実施の形態によれば、本装置４は、第１算出部４２２、第２算出部４２３、および補正部４２４を備える。この構成によれば、本装置４は、「すべり」により理論監視周波数帯が実際の監視周波数帯とずれていても、補正値による補正により、同監視周波数帯により監視対象の状態を監視できる。換言すれば、本装置４は、「すべり」に対応した監視対象の状態監視を実現する。

【0109】

さらに、以上説明された実施の形態によれば、取得部４２０は、所定のサンプリング周波数で信号を取得する。サンプリング周波数は、ロータ回転成分周波数の２倍以上に設定されている。第２算出部４２３は、監視スペクトルに基づいて、測定回転成分を取得して、設定回転成分および測定回転成分に基づいて、補正値を算出する。この構成によれば、本装置４は、容易かつ正確に補正値を算出できる。

【0110】

さらにまた、以上説明された実施の形態によれば、基準スペクトルは、経時的に生成された監視スペクトルのうち、監視対象の状態が正常であるときに（最初に）取得された監視スペクトルである。判定部４２５は、監視周波数帯における、監視ピークの位置、強度または形状のうち、少なくとも１種に基づいて、状態を判定する。前述のとおり、監視対象は、その状態がラジアル方向におけるロータ３３の位置の周期的な変位として現れる部材である。そのため、監視対象の状態は、監視ピークの位置、強度または形状の変動により判定可能である。したがって、本装置４は、監視ピークの比較により、監視対象の状態を容易に監視できる。

【0111】

さらにまた、以上説明された実施の形態によれば、監視スペクトルは、電源ピークおよび監視ピークを含む。監視ピークの基本波周波数が、電源ピークの基本波周波数を中心とする所定周波数範囲内に位置しているとき、監視対象の監視周波数帯は、監視ピークのｎ（ｎは３以上の整数）次の高調波周波数が、電源ピークのｎ次の高調波周波数を中心とする所定周波数範囲外に位置する、ｎ次の高調波のスペクトルのピークに基づいて、設定される。この構成によれば、基本波周波数において、監視ピークが電源ピークに包含されていても、ｎ次の高調波周波数において、監視ピークは、電源ピークから分離して、容易に区別される。その結果、本装置４は、基本波周波数において、監視ピークが電源ピークに包含されている監視対象であっても、その状態を監視できる。

【0112】

さらにまた、以上説明された実施の形態によれば、本装置４は、信号処理部４１ａ，４１ｂを備える。信号処理は、フィルタ処理、絶対値化処理、包絡線化処理、および微分処理を含む。この構成によれば、監視スペクトルにおいて、監視ピークは、強調される。そのため、本装置４による状態の監視精度は、向上する。また、監視対象とする現象に合わせて微分処理が実行されることにより、監視対象の状態をより高精度に監視できる。

【0113】

さらにまた、以上説明された実施の形態によれば、ポンプ１は、回転軸３０、軸受３１，３２、ロータ３３、ステータ３４、検出コイルＣ１～Ｃ４、および本装置４を備える。この構成によれば、ポンプ１は、本装置４により監視対象の状態を監視できる。

【0114】

●その他の実施形態●
●検出コイル
なお、本発明において、検出コイルＣ１～Ｃ４の数は、「４」に限定されない。すなわち、例えば、本装置４は、一組の検出コイルＣ１，Ｃ２、または一組の検出コイルＣ３，Ｃ４のいずれか一方のみを備えていてもよい。この構成でも、本装置４は、共通する監視ピークに基づいて、監視対象の状態を監視できる。

【0115】

また、本発明において、本装置４は、検出コイルＣ１～Ｃ４のうち、いずれか１個（例えば、検出コイルＣ１）のみを備えていてもよい。この場合、初期調整処理（ＳＴ１）および状態監視処理（ＳＴ２）では、各合成信号（Ｓ１２，Ｓ３４）に代えて検出信号が用いられる。すなわち、監視周波数帯（理論監視周波数帯、補正値）および基準スペクトルは、検出コイルＣ１の検出信号に対応して設定される。取得部４２０は、検出コイルＣ１の検出信号を経時的に取得する。スペクトル生成部４２１は、取得部４２０に取得された検出信号にＦＦＴ処理を実行して監視スペクトルを生成する。判定部４２５は、監視周波数帯における、最新の監視スペクトルと、基準スペクトルと、の比較に基づいて、監視周波数帯に対応する監視対象の状態が正常か異常かを判定する。この構成では、高次の高調波の監視ピークを用いた一部の監視対象の状態の監視は、難しい。しかし、本装置４は、その監視対象を除く他の監視対象の状態を監視できる。

【0116】

さらに、本発明において、検出コイルＣ１～Ｃ４の位置は、ラジアル方向におけるロータ３３の位置の変位に対応する磁束変化を検出可能な位置であればよく、ステータ３４の上下端部に限定されない。すなわち、例えば、スラスト方向において、検出コイルＣ１～Ｃ４は、歯部３４ｃのいずれの位置に配置されていてもよい。また、例えば、検出コイルＣ３，Ｃ４は、歯部３４ｃの下端部に配置されていてもよい。

【0117】

さらにまた、本発明において、検出コイルＣ１，Ｃ２および検出コイルＣ３，Ｃ４は、直列に接続されていなくてもよい。この場合、本装置４は、検出コイルＣ１，Ｃ２の検出信号を、その差分が得られるように合成する合成回路（例えば、減算回路）、および、検出コイルＣ３，Ｃ４の検出信号を、重畳するように合成する合成回路（例えば、加算回路）を備える。

【0118】

さらにまた、本発明において、検出コイルＣ１～Ｃ４の構成は、異なっていてもよい。すなわち、例えば、検出コイルＣ１，Ｃ２の巻き数は、検出コイルＣ３，Ｃ４の巻き数と異なっていてもよい。

【0119】

さらにまた、本発明において、検出コイルＣ１，Ｃ２は、その検出信号が重畳するように直列に接続されていてもよい。

【0120】

さらにまた、本発明において、検出コイルＣ３，Ｃ４は、その検出信号の差分が得られるように直列に接続されていてもよい。

【0121】

●信号処理部
さらにまた、本発明において、本装置４は、信号処理部４１ａ，４１ｂを備えていなくてもよい。この場合、本装置４は、各合成信号（Ｓ１２，Ｓ３４）をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部を備える。取得部４２０は、デジタル信号に変換された各合成信号（Ｓ１２，Ｓ３４）を取得する。

【0122】

さらにまた、本発明において、信号処理部４１ａ，４１ｂが実行する信号処理は、監視ピークが抽出可能な処理であればよく、第１フィルタ処理、絶対値化処理、第２フィルタ処理、包絡線処理、微分処理、およびＡ／Ｄ変換処理に限定されない。

【0123】

さらにまた、本発明において、所定の信号処理は、Ａ／Ｄ変換後に実行されてもよい。

【0124】

さらにまた、本発明において、本装置４は、信号処理部４１ａまたは信号処理部４１ｂのいずれか一方のみを備えていてもよい。

【0125】

●制御部
さらにまた、本発明において、取得部４２０が信号を取得するサンプリング周波数は、第２算出部４２３がロータ回転成分周波数を取得可能な周波数であればよい。

【0126】

さらにまた、本発明において、制御部４２は、第１算出部４２２を備えていなくてもよい。この構成では、理論監視周波数は、例えば、外部機器（例えば、コンピュータなど）により、ポンプ１の出荷前に予め算出されていて、記憶部４３に記憶されている。

【0127】

さらにまた、本発明において、制御部４２は、第２算出部４２３および補正部４２４を備えていなくてもよい。この構成では、理論監視周波数帯は、監視周波数帯として取り扱われてもよい。この理論監視周波数帯の周波数範囲は、「すべり」に対応して、比較的広く設定されてもよい。また、監視周波数帯は、例えば、外部機器により、ポンプ１の出荷前に予め算出されていて、記憶部４３に記憶されていてもよい。

【0128】

さらにまた、本発明において、理論監視周波数帯（監視周波数帯）は、理論監視周波数（監視周波数）を中心として±数％の範囲に設定されていてもよい。

【0129】

さらにまた、本発明において、１個の監視対象に対して、１個の監視周波数帯が設定されていてもよく、複数の監視周波数帯が設定されていてもよい。

【0130】

さらにまた、本発明において、補正値は、設定回転数と測定回転数との比でもよく、または、駆動周波数と実測される駆動周波数との比でもよい。

【0131】

さらにまた、本発明において、補正値は、監視スペクトルが生成されるタイミングで更新されてもよい。この場合、監視周波数帯は、更新された補正値により更新されてもよい。すなわち、補正値は、状態監視処理（ＳＴ２）でも使用されてもよい。

【0132】

さらにまた、本発明において、補正値の比の分子と分母とが逆のとき、補正部４２４は、理論監視周波数帯を補正値で割算することにより、監視周波数帯を算出してもよい。

【0133】

さらにまた、本発明において、基準スペクトルは、経時的に生成された監視スペクトルのうち、１個の監視スペクトルであればよく、初期調整処理（ＳＴ１）中に生成された監視スペクトルに限定されない。

【0134】

さらにまた、本発明において、基準スペクトルが生成されるタイミングは、ポンプ１の監視対象が確実に正常であるタイミング（例えば、ポンプ１の初稼働後、ポンプ１のメンテナンス後）でもよい。

【0135】

さらにまた、本発明において、判定部４２５は、監視対象の正常および異常以外の状態が監視ピークとして現れていれば、その状態の有無も判定してもよい。

【0136】

●ポンプ
さらにまた、本発明において、ポンプ１は、検出コイルＣ１～Ｃ４が取り付け可能なポンプであればよく、サブマージドポンプに限定されない。

【0137】

さらにまた、本発明において、ポンプ１が備えるインペラ５１，５２の数は、「２」に限定されない。

【0138】

さらにまた、本発明において、軸受３１，３２は、転がり軸受に限定されない。

【0139】

●その他
さらにまた、本発明において、監視対象（異常の内容）は、ロータバー３３ａ（ロータバー３３ａ切れ）、回転軸３０（回転軸３０のミスアライメント）、または、モータ部３（絶縁不良）でもよい。また、監視対象がインペラ５１，５２であるとき、本装置４は、インペラ５１，５２の振動としてロータ３３に伝達されるキャビテーションの有無をインペラ５１，５２の状態として監視してもよい。

【0140】

さらにまた、本発明において、監視対象は、ポンプ１の設置環境に応じて任意に設定されていればよく、本実施の形態に限定されない。すなわち、例えば、監視対象は、回転軸３０のみでもよく、または、変位部材のみでよよい。

【0141】

●本発明の実施態様●
次に、以上説明した各実施形態から把握される本発明の実施態様について、各実施形態において記載された用語と符号とを援用しつつ、以下に記載する。

【0142】

本発明の第１の実施態様は、ポンプ（例えば、ポンプ１）のモータ（例えば、モータ部３）のステータ（例えば、ステータ３４）に対するロータ（例えば、ロータ３３）の位置の変位に対応する磁束変化を検出する複数の検出コイル（例えば、検出コイルＣ１～Ｃ４）から出力される検出信号に基づいて、前記ポンプの監視対象（例えば、回転軸３０、軸受３１，３２、ロータ３３、インペラ５１，５２）の状態を監視する状態監視装置（例えば、状態監視装置４）であって、複数の前記検出コイルは、前記ロータのラジアル方向における前記変位に対応する前記磁束変化を検出可能に、前記ステータに取り付けられて、前記磁束変化を示す前記検出信号を出力して、前記検出信号が合成される一対の前記検出コイル（例えば、検出コイルＣ１，Ｃ２、検出コイルＣ３，Ｃ４）、を含み、一対の前記検出コイルそれぞれは、前記ロータのスラスト方向において同じ位置、および、前記ロータの周方向において異なる位置、に配置されて、一対の前記検出コイルから出力された前記検出信号が差分を得るように合成された第１合成信号（例えば、合成信号（Ｓ１２））と、一対の前記検出コイルから出力された前記検出信号が重畳されるように合成された第２合成信号（例えば、合成信号（Ｓ３４））と、のうち、少なくとも一方を、経時的に取得する取得部（例えば、取得部４２０）と、前記取得部に取得された信号にＦＦＴ処理を実行して、監視スペクトルを生成するスペクトル生成部（例えば、スペクトル生成部４２１）と、前記監視対象に対して予め設定されている少なくとも１個の監視周波数帯と、前記監視スペクトルの比較対象となる基準スペクトルと、を記憶する記憶部（例えば、記憶部４３）と、前記監視周波数帯における、最新の前記監視スペクトルと、前記基準スペクトルと、の比較に基づいて、前記監視周波数帯に対応する前記監視対象の前記状態が正常か異常かを判定する判定部（例えば、判定部４２５）と、を有してなる、状態監視装置である。
この構成によれば、本装置は、ラジアル方向におけるロータの位置の周期的な変位として現れる監視対象の状態を、監視できる。

【0143】

本発明の第２の実施態様は、第１の実施態様において、複数の前記検出コイルは、一対の前記検出コイルとして機能して、前記第１合成信号の基となる前記検出信号を出力する一対の第１検出コイル（例えば、検出コイルＣ１，Ｃ２）と、一対の前記検出コイルとして機能して、前記第２合成信号の基となる前記検出信号を出力する一対の第２検出コイル（例えば、検出コイルＣ３，Ｃ４）と、を含み、前記第１検出コイルは、前記第２検出コイルとは異なる位置に配置されて、前記取得部は、前記第１合成信号と前記第２合成信号とを経時的に取得して、前記監視スペクトルは、前記第１合成信号に前記ＦＦＴ処理が実行されて生成された第１監視スペクトルと、前記第２合成信号に前記ＦＦＴ処理が実行されて生成された第２監視スペクトルと、を含み、前記基準スペクトルは、前記第１監視スペクトルの比較対象となる第１基準スペクトルと、前記第２監視スペクトルの比較対象となる第２基準スペクトルと、を含む、状態監視装置である。
この構成によれば、本装置は、２種の合成信号を用いることで、より多種の監視対象の状態を監視できる。

【0144】

本発明の第３の実施態様は、第１または第２の実施態様において、前記監視対象の仕様に基づいて設定されたパラメータに基づいて、前記監視対象ごとに理論監視周波数帯を算出する理論監視周波数帯算出部（例えば、第１算出部４２２）と、前記ポンプに設定される前記ロータの設定回転数と、前記ポンプが動作しているときに測定された前記ロータの測定回転数と、に基づいて、補正値を算出する補正値算出部（例えば、第２算出部４２３）と、前記理論監視周波数帯を前記補正値で補正をして、前記監視周波数帯を算出する補正部（例えば、補正部４２４）と、を有してなる、状態監視装置である。
この構成によれば、本装置は、「すべり」に対応した監視対象の状態監視を実現する。

【0145】

本発明の第４の実施態様は、第３の実施態様において、前記取得部は、所定のサンプリング周波数で前記信号を取得して、前記サンプリング周波数は、前記ロータのロータバー（例えば、ロータバー３３ａ）に流れる誘導電流により発生する磁束の変化に対応するロータ回転成分周波数の２倍以上に設定されて、前記補正値算出部は、前記監視スペクトルに基づいて、前記測定回転数により定まる前記ロータ回転成分周波数を取得して、前記設定回転数により定まる理論上の前記ロータ回転成分周波数と、前記測定回転数により定まる前記ロータ回転成分周波数と、に基づいて、前記補正値を算出する、状態監視装置である。
この構成によれば、本装置は、容易かつ正確に補正値を算出できる。

【0146】

本発明の第５の実施態様は、第１の実施態様において、前記基準スペクトルは、経時的に生成された前記監視スペクトルのうち、いずれか１個の前記監視スペクトルであり、前記判定部は、前記監視周波数帯における、ピークスペクトルの位置、強度または形状のうち、少なくとも１種に基づいて、前記状態を判定する、状態監視装置である。
この構成によれば、本装置は、監視ピークの比較により、監視対象の状態を容易に監視できる。

【0147】

本発明の第６の実施態様は、第１の実施態様において、前記監視スペクトルは、前記ポンプの駆動電源の駆動周波数を示す電源ピークと、前記監視対象ごとに定まる監視周波数を示す監視ピークと、を含み、前記監視ピークの基本波周波数が、前記電源ピークの基本波周波数を中心とする所定周波数範囲内に位置しているとき、前記監視対象の前記監視周波数帯は、前記監視ピークのｎ次（ｎは３以上の整数）の高調波周波数が、前記電源ピークのｎ次の高調波周波数を中心とする前記所定周波数範囲外に位置する、ｎ次の高調波のスペクトルのピークに基づいて、設定される、状態監視装置である。
この構成によれば、本装置は、基本波周波数において、監視ピークが電源ピークに包含されている監視対象であっても、その状態を監視できる。

【0148】

本発明の第７の実施態様は、第１の実施態様において、前記監視対象は、前記モータの回転軸（例えば、回転軸３０）、および／または、前記回転軸に当接して、前記回転軸の回転に応じて周期的に位置が変位する変位部材（例えば、ロータ３３、軸受３１，３２、インペラ５１，５２）と、を含む、状態監視装置である。
この構成によれば、本装置は、回転軸、ロータ、軸受、およびインペラの状態を、監視できる。

【0149】

本発明の第８の実施態様は、第１の実施態様において、前記第１合成信号と前記第２合成信号とのうち、少なくとも一方に所定の信号処理を実行する信号処理部（例えば、信号処理部４１ａ，４１ｂ）、を有してなり、前記取得部は、前記信号処理後の前記第１合成信号と、前記信号処理後の前記第２合成信号と、のうち、少なくとも一方を、経時的に取得する、状態監視装置である。
この構成によれば、本装置による状態の監視精度は、向上する。

【0150】

本発明の第９の実施態様は、第８の実施態様において、前記信号処理は、フィルタ処理と、絶対値化処理と、包絡線化処理と、微分処理と、を含む、状態監視装置である。
この構成によれば、本装置による状態の監視精度は、向上する。

【0151】

本発明の第１０の実施態様は、ポンプ（例えば、ポンプ１）のモータ（例えば、モータ部３）のステータ（例えば、ステータ３４）に対するロータ（例えば、ロータ３３）の位置の変位に対応する磁束変化を検出する少なくとも１個の検出コイル（例えば、検出コイルＣ１）から出力される検出信号に基づいて、前記ポンプの監視対象（例えば、回転軸３０、軸受３１，３２、ロータ３３、インペラ５１，５２）の状態を監視する状態監視装置（例えば、状態監視装置４）であって、前記検出コイルは、前記ロータのラジアル方向における前記変位に対応する前記磁束変化を検出可能に、前記ステータに取り付けられて、前記磁束変化を示す前記検出信号を出力して、前記検出信号を経時的に取得する取得部（例えば、取得部４２０）と、前記取得部に取得された前記検出信号にＦＦＴ処理を実行して、監視スペクトルを生成するスペクトル生成部（例えば、スペクトル生成部４２１）と、前記監視対象に対して予め設定されている少なくとも１個の監視周波数帯と、前記監視スペクトルの比較対象となる基準スペクトルと、を記憶する記憶部（例えば、記憶部４３）と、前記監視周波数帯における、最新の前記監視スペクトルと、前記基準スペクトルと、の比較に基づいて、前記監視周波数帯に対応する前記監視対象の前記状態が正常か異常かを判定する判定部（例えば、判定部４２５）と、を有してなる、状態監視装置である。
この構成によれば、本装置は、ラジアル方向におけるロータの位置の周期的な変位として現れる監視対象の状態を、監視できる。

【0152】

本発明の第１１の実施態様は、ロータ（例えば、ロータ３３）と、前記ロータを回転させるステータ（例えば、ステータ３４）と、前記ロータと共に回転する回転軸（例えば、回転軸３０）と、を備えるモータと、前記回転軸を支持する軸受（例えば、軸受３１，３２）と、前記ステータに対する前記ロータの位置の変位に対応する磁束変化を検出する少なくとも１個の検出コイル（例えば、検出コイルＣ１～Ｃ４）と、前記検出コイルの検出信号に基づいて、前記ポンプの監視対象の状態を監視する、請求項１または１０に記載の状態監視装置（例えば、状態監視装置４）と、を有してなる、ポンプ（例えば、ポンプ１）である。
この構成によれば、ポンプは、本装置により監視対象の状態を監視できる。

【0153】

本発明の第１２の実施態様は、コンピュータを、第１または第１０の実施態様に記載の状態監視装置として機能させる、状態監視プログラムである。
この構成によれば、コンピュータは、本発明に係る状態監視装置として機能する。

【0154】

本発明の第１３の実施態様は、ポンプ（例えば、ポンプ１）のモータ（例えば、モータ部３）のステータ（例えば、ステータ３４）に対するロータ（例えば、ロータ３３）の位置の変位に対応する磁束変化を検出する複数の検出コイル（例えば、検出コイルＣ１～Ｃ４）から出力される検出信号に基づいて、前記ポンプの監視対象（例えば、回転軸３０、軸受３１，３２、ロータ３３、インペラ５１，５２）の状態を監視する状態監視装置（例えば、状態監視装置４）により実行される状態監視方法（例えば、状態監視処理（ＳＴ２））であって、複数の前記検出コイルは、前記ロータのラジアル方向における前記変位に対応する前記磁束変化を検出可能に、前記ステータに取り付けられて、前記磁束変化を示す前記検出信号を出力して、前記検出信号が合成される一対の前記検出コイル（例えば、検出コイルＣ１，Ｃ２、検出コイルＣ３，Ｃ４）、を含み、前記状態監視装置は、前記監視対象に対して予め設定されている少なくとも１個の監視周波数帯と、基準スペクトルと、を記憶する記憶部（例えば、記憶部４３）、を備えて、前記状態監視方法は、前記状態監視装置が、一対の前記検出コイルから出力された前記検出信号が差分を得るように合成された第１合成信号（例えば、合成信号（Ｓ１２））と、一対の前記検出コイルから出力された前記検出信号が重畳されるように合成された第２合成信号（例えば、合成信号（Ｓ３４））と、のうち、少なくとも一方を、経時的に取得する信号取得ステップ（例えば、信号取得ステップ（ＳＴ２１））と、前記状態監視装置が、前記信号取得ステップで取得された前記信号にＦＦＴ処理を実行して、監視スペクトルを生成する監視スペクトル生成ステップ（例えば、監視スペクトル生成ステップ（ＳＴ２２））と、前記状態監視装置が、前記監視周波数帯における、最新の前記監視スペクトルと、前記基準スペクトルと、の比較に基づいて、前記監視周波数帯に対応する前記監視対象の前記状態が正常か異常かを判定する判定ステップ（例えば、判定ステップ（ＳＴ２６））と、を含む、状態監視方法である。
この構成によれば、本装置は、ラジアル方向におけるロータの位置の周期的な変位として現れる監視対象の状態を、監視できる。

【0155】

本発明の第１４の実施態様は、ポンプ（例えば、ポンプ１）のモータ（例えば、モータ部３）のステータ（例えば、ステータ３４）に対するロータ（例えば、ロータ３３）の位置の変位に対応する磁束変化を検出する複数の検出コイル（例えば、検出コイルＣ１～Ｃ４）から出力される検出信号に基づいて、前記ポンプの監視対象（例えば、回転軸３０、軸受３１，３２、ロータ３３、インペラ５１，５２）の状態を監視する状態監視装置（例えば、状態監視装置４）により実行される前記監視対象の監視周波数帯の設定をする周波数帯設定方法（例えば、初期調整処理（ＳＴ１））であって、前記検出コイルは、前記ロータのラジアル方向における前記変位に対応する前記磁束変化を検出可能に、前記ステータに取り付けられて、前記磁束変化を示す前記検出信号を出力して、前記周波数帯設定方法は、前記状態監視装置が、前記監視対象の仕様に基づくパラメータを取得するパラメータ取得ステップ（例えば、パラメータ取得ステップ（ＳＴ１１））と、前記状態監視装置が、前記パラメータに基づいて、前記監視対象ごとに理論監視周波数帯を算出する理論監視周波数帯算出ステップ（例えば、第１算出ステップ（ＳＴ１２））と、前記状態監視装置が、前記ポンプが動作しているときに測定された前記ロータの測定回転数により定まるロータ回転成分周波数を取得する回転成分取得ステップ（例えば、回転成分取得ステップ（ＳＴ１５））と、前記状態監視装置が、前記ポンプに設定される前記ロータの設定回転数により定まるロータ回転成分周波数と、前記測定回転数により定まる前記ロータ回転成分周波数と、に基づいて、補正値を算出する補正値算出ステップ（例えば、第２算出ステップ（ＳＴ１６））と、前記状態監視装置が、前記理論監視周波数帯を前記補正値で補正をして、前記監視周波数帯を算出する補正ステップ（例えば、補正ステップ（ＳＴ１７））と、を含む、周波数帯設定方法である。
この構成によれば、本装置は、「すべり」に対応した監視対象の状態監視を実現する。

【符号の説明】

【0156】

１ ポンプ
３ モータ部（モータ）
３０ 回転軸（監視対象）
３１ 軸受（監視対象、変位部材）
３２ 軸受（監視対象、変位部材）
３３ ロータ（監視対象、変位部材）
３４ ステータ
４ 状態監視装置
４１ａ 信号処理部
４１ｂ 信号処理部
４２０ 取得部
４２１ スペクトル生成部
４２２ 第１算出部（理論監視周波数帯算出部）
４２３ 第２算出部（補正値算出部）
４２４ 補正部
４２５ 判定部
４３ 記憶部
５１ インペラ（監視対象、変位部材）
５２ インペラ（監視対象、変位部材）
Ｃ１ 検出コイル（第１検出コイル）
Ｃ２ 検出コイル（第１検出コイル）
Ｃ３ 検出コイル（第２検出コイル）
Ｃ４ 検出コイル（第２検出コイル）

【要約】      （修正有）

【課題】ロータの位置の周期的な変位として現れるポンプの監視対象の状態を監視する。
【解決手段】本発明に係る状態監視装置４は、ポンプのモータのステータに対するロータの位置の変位に対応する磁束変化を検出する複数の検出コイルＣ１～Ｃ４から出力される検出信号に基づいて、ポンプの監視対象の状態を監視する。状態監視装置４は、第１合成信号と第２合成信号とのうち少なくとも一方を経時的に取得する取得部４２０と、取得部に取得された信号にＦＦＴ処理を実行して、監視スペクトルを生成するスペクトル生成部４２１と、監視対象に対して予め設定されている監視周波数帯と、監視スペクトルの比較対象となる基準スペクトルと、を記憶する記憶部４３と、監視周波数帯における、最新の監視スペクトルと基準スペクトルとの比較に基づいて、監視周波数帯に対応する監視対象の状態が正常か異常かを判定する判定部４２５と、を有してなる。
【選択図】図２

【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】