JP2021004763A - 異常検知装置、異常検知方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】元圧に関係なく、エア漏れを検知することができる。【解決手段】異常検知装置は、エアバルブの上流側の圧力を取得する圧力取得部と、前記エアバルブが開状態であるときの前記圧力の第１代表値と、前記エアバルブが閉状態であるときの前記圧力の第２代表値との比に基づいて、前記エアバルブの異常を検知する。【選択図】図３

Description

本発明は、エアバルブ等における異常を検知する異常検知装置等に関する。

エアバルブ等のバルブにおいては、弁の開閉によって流体の流路への供給を調節しており、弁が流路を閉じているときには、弁が流路に密接して弁がバルブ内の流路を流れる流体を完全に閉止するように作られている。しかし、長期間使用している間に弁が劣化し、摩耗し又は侵蝕されて、弁と流路との間に隙間が生じて、バルブは流体漏れを生じる。

そこで、バルブの閉状態における流体の漏れなどの異常を検知する異常検知装置が従来から知られている。

例えば、特許文献１には、エバポガスパージシステムにおける流体漏れの異常、バルブ開固着、およびバルブ開固着等の異常を検知する異常検知装置が記載されている。

特開２０１６−００３５７５号公報（２０１６年１月１２日公開）

しかしながら、上述の特許文献１に記載された従来技術は、元圧が変われば、正確に流体漏れの異常を検知できない。

また、バルブの下流に設けた流量センサで流体漏れを検知する場合、流路に直列に流量センサを設ける必要があり、流路の抵抗が増加する。

本発明の一態様は、元圧に関係なく、簡便な構成で、流体漏れなどの異常を検知することができる異常検知装置等を実現することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る異常検知装置は、エアバルブの上流側の圧力を取得する圧力取得部と、前記エアバルブが第１状態であるときの前記圧力の第１代表値と、前記エアバルブが第２状態であるときの前記圧力の第２代表値との比に基づいて、前記エアバルブの異常を検知する。

上記構成によれば、エアバルブが第１状態であるときの前記圧力の第１代表値と、前記エアバルブが第２状態であるときの前記圧力の第２代表値との比に基づいて異常を検知することができるので、元圧に関係なく、正確にバルブの異常を検知することができる。

前記一側面に係る異常検知装置において、前記第１状態は、開状態であり、前記第２状態は、閉状態であってもよい。

上記構成によれば、エアバルブが開状態であるときの前記圧力の第１代表値と、前記エアバルブが閉状態であるときの前記圧力の第２代表値との比に基づいて異常を検知することができるので、元圧に関係なく、正確にバルブの異常を検知することができる。

前記一側面に係る異常検知装置において、前記第１代表値は、前記エアバルブが開状態であるときの前記圧力の平均値であってもよい。

上記構成によれば、第１代表値としてエアバルブが開状態であるときの圧力の平均値を用いることができるので、正確にバルブの異常を検知することができる。

前記一側面に係る異常検知装置において、前記第１代表値は、前記エアバルブが開いてから所定時間経過後の前記圧力の値であってもよい。

上記構成によれば、第１代表値としてエアバルブが開いてから所定時間経過後の安定した圧力の値を用いることができるので、正確にバルブの異常を検知することができる。

前記一側面に係る異常検知装置において、前記第１代表値は、前記エアバルブが閉じる直前の前記圧力の値であってもよい。

上記構成によれば、第１代表値として前記エアバルブが閉じる直前の前記圧力の値を用いることができるので、正確にバルブの異常を検知することができる。

前記一側面に係る異常検知装置において、前記第１代表値は、前記エアバルブが開状態であるときの前記圧力の最大値であってもよい。

上記構成によれば、第１代表値として前記エアバルブが開状態であるときの前記圧力の最大値を用いることができるので、正確にバルブの異常を検知することができる。

前記一側面に係る異常検知装置において、前記第２代表値は、前記エアバルブが閉状態であるときの前記圧力の平均値であってもよい。

上記構成によれば、第２代表値としてエアバルブが閉状態であるときの圧力の平均値を用いることができるので、正確にバルブの異常を検知することができる。

前記一側面に係る異常検知装置において、前記第２代表値は、前記エアバルブが閉じてから所定時間経過後の前記圧力の値であってもよい。

上記構成によれば、第２代表値としてエアバルブが閉じてから所定時間経過後の安定した圧力の値を用いることができるので、正確にバルブの異常を検知することができる。

前記一側面に係る異常検知装置において、前記第２代表値は、前記エアバルブが開く直前の前記圧力の値であってもよい。

上記構成によれば、第２代表値として前記エアバルブが開く直前の前記圧力の値を用いることができるので、正確にバルブの異常を検知することができる。

前記一側面に係る異常検知装置において、前記第２代表値は、前記エアバルブが閉状態であるときの前記圧力の最大値であってもよい。

上記構成によれば、第２代表値として前記エアバルブが閉状態であるときの前記圧力の最大値を用いることができるので、正確にバルブの異常を検知することができる。

前記一側面に係る異常検知装置において、前記エアバルブを対象エアバルブとして含む複数のエアバルブであって、上流側が互いに接続されている前記複数のエアバルブを有する装置について、前記圧力取得部は、前記対象エアバルブの上流側の圧力を取得し、前記異常検知部は、前記複数のエアバルブの全てが閉じているときの前記対象エアバルブの上流側の圧力の前記第１代表値と、前記複数のエアバルブのうち１つの前記対象エアバルブのみが開いているときの前記圧力の前記第２代表値の比に基づいて、前記対象エアバルブの異常を検知してもよい。

上記構成によれば、上流側で互いに接続されている複数のエアバルブのそれぞれについて流体漏れの異常を、一つの圧力センサで検知することができる。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る異常検知方法は、エアバルブの上流側の圧力を取得する圧力取得工程と、前記エアバルブが第１状態であるときの前記圧力の第１代表値と、前記エアバルブが第２状態であるときの前記圧力の第２代表値との比に基づいて、前記エアバルブの異常を検知する異常検知工程とを含む。

上記構成によれば、本発明の一態様に係る異常検知装置と同様の効果が得られる。

前記一側面に係る異常検知方法において、前記エアバルブを対象エアバルブとして含む複数のエアバルブであって、上流側が互いに接続されている前記複数のエアバルブを有する装置について、前記圧力取得工程は、前記対象エアバルブの上流側の圧力を取得し、異常検知工程は、前記複数のエアバルブの全てが閉じているときの前記対象エアバルブの上流側の圧力前記第１代表値と、前記複数のエアバルブのうち１つの前記対象エアバルブのみが開いているときの前記圧力の前記第２代表値の比に基づいて、前記対象エアバルブの異常を検知してもよい。

上記構成によれば、上流側で互いに接続されている複数のエアバルブのそれぞれについて流体漏れの異常を、一つの圧力センサで検知することができる。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るプログラムは、異常検知装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムであって、上記圧力取得部および上記異常検知部としてコンピュータを機能させるためのプログラムであってもよい。

上記構成によれば、本発明の一態様に係る異常検知装置と同様の効果が得られる。

本発明の一態様によれば、エアバルブが開状態であるときの圧力の第１代表値と、エアバルブが閉状態であるときの前記圧力の第２代表値との比を用いることで、元圧の変動による影響を軽減し、正確に異常を検知することができる。

本発明の実施形態１に係る異常検知装置を備えたシステムの構成を示す図である。 本発明の実施形態１に係る異常検知装置備えたシステムの圧力センサによる異常検知の原理を説明するためのグラフである。 本発明の実施形態１に係る異常検知装置の構成の詳細を示したシステムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態１に係る異常検知装置を適用するエアオペレートバルブの開閉動作および電磁弁への開閉指示のタイミングを示すタイムチャートである。 図４に対応する圧力センサで検知される圧力の値の推移を示すグラフである。 本発明の実施形態１に係る異常検知装置を備えたシステムに備えられたバルブのリーク量および圧力比率の関係を示したグラフである。 本発明の実施形態１に係る異常検知装置における圧力の第１代表値および第２代表値として用いられる圧力の値の一例を示すグラフである。 本発明の実施形態１に係る異常検知装置における圧力の第１代表値および第２代表値として用いられる圧力の値の一例を示すグラフである。 本発明の実施形態１に係る異常検知装置における圧力の第１代表値および第２代表値として用いられる圧力の値の一例を示すグラフである。 本発明の実施形態１に係る異常検知装置が実行する処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態２に係る異常検知装置を備えたシステムの構成を示す図である。 本発明の実施形態１に係る異常検知装置が適用可能なバルブの一例を示す構成図である。 本発明の実施形態１に係る異常検知装置が適用可能なバルブの一例を示す構成図である。 本発明の実施形態１に係る異常検知装置が適用可能なバルブの一例を示す構成図である。 本発明の実施形態１に係る異常検知装置が適用可能なバルブの一例を示す構成図である。 本発明の実施形態１に係る異常検知装置が適用可能なバルブの一例を示す構成図である。 本発明の実施形態１に係る異常検知装置が適用可能なバルブの一例を示す構成図である。

以下、本発明の一側面に係る実施の形態（以下、「本実施形態」とも表記する）を、図面に基づいて説明する。

〔実施形態１〕
§１ 適用例
図１は本発明の一実施形態に係る異常検知装置１００を備えたシステム１の構成の一例を示す図であり、図２はシステム１の圧力センサ２０１による異常検知の原理を説明するためのグラフである。まず、図１および図２を用いて実施形態の異常検知装置１００を備えるシステム１の適用例について説明する。

システム１は、エアオペレートバルブ２０３を備えるシステムである。エアオペレートバルブ２０３においては、電磁弁２０２を開閉することにより、制御流体をバルブに供給および供給停止を切り替えることによって、被制御流体（例えば空気）の流路内での流れを調整する弁を開閉する。ただし、本発明の異常検知装置は、弁摩耗により流体漏れが生じるバルブならば様々なバルブ（電磁弁等）に適用することができ、エアオペレートバルブに限られない。

システム１は、エアオペレートバルブ２０３、圧力センサ２０１、ＰＬＣ１０６，異常検知装置１００およびモニタ１０５を備える。

圧力センサ２０１は、エアオペレートバルブ２０３より上流側の流路に設置され、エアオペレートバルブが開状態（第１状態）である場合および閉状態（第２状態）である場合のそれぞれの圧力を測定する。

ＰＬＣ１０６は、電磁弁２０２の開閉を制御するとともに、圧力センサ２０１から送信される圧力のデータを取得する。ＰＬＣ１０６は、圧力のデータを異常検知装置１００に送信する。

異常検知装置１００では、ＰＬＣ１０６から取得した圧力のデータに基づいて、バルブが開状態である場合および閉状態である場合それぞれの代表値を取得する。

ここで、図２には、圧力センサ２０１で測定された圧力の時間推移を示す。図２でグラフの横軸は時間、縦軸は圧力センサ２０１で測定された圧力Ｐである。図２に示すように、エアオペレートバルブ２０３が開状態の場合には、流路に流体（被制御流体）が自由に流れるため、圧力の値は相対的に低い。エアオペレートバルブ２０３が閉状態になると、流路内の流体の流れが止まるため、エアオペレートバルブ２０３より上流側では、圧力が急激に高まり、やがてほぼ一定の値に落ち着く。このとき、エアオペレートバルブ２０３が開状態であるときの圧力とエアオペレートバルブ２０３が閉状態であるときの圧力差をΔＰ、流量差をΔＱ、抵抗をＲ（定数）とすると以下の式が成立する。
ΔＰ＝Ｒ×ΔＱ
つまり、圧力差ΔＰと流量差ΔＱは比例するため、流量差が増えれば、圧力差も増加する。

しかし、エアオペレートバルブ２０３が摩耗すると流体漏れが発生し、閉状態でも流体が流れるため、エアオペレートバルブ２０３の開閉時の流量差ΔＱが小さくなる。結果として、閉状態でも上流側の圧力が低くなり、圧力差ΔＰも小さくなっていく。

ここで、元圧（エアオペレートバルブより上流の被制御流体の供給圧力）が変われば、元圧の影響で圧力の変動が起き、流体漏れに関係なく圧力センサの値が変化してしまう。

したがって、本発明の実施形態では、エアオペレートバルブ２０３が開状態であるときの圧力と、前記エアオペレートバルブ２０３が閉状態であるときの前記圧力の比に基づいて、エアオペレートバルブ２０３の異常を検知する。例えば、予め、正常に動作しているエアオペレートバルブ２０３について開状態での圧力の値と閉状態における圧力の値を求め、これらに比率について適切な値を閾値として設定しておく。そして、エアオペレートバルブ２０３を通常通りに動作させて、開状態での圧力の値と閉状態における圧力の値を測定し、これらの比と前記閾値を比較することによって、エアオペレートバルブ２０３の流体漏れの異常を検知する。元圧が変化すると、開状態での圧力も閉状態での圧力も共に変動するため、開状態での圧力と閉状態での圧力との比は、ほとんど変化しない。

このような構成によれば、元圧に関わらず、エアオペレートバルブ２０３の流体漏れの異常を正確に検知することができる。

§２ 構成例
（異常検知装置１００を含むシステム１の構成）
図３は、異常検知装置１００を含むシステム１の構成を示したブロック図である。以下に、図３を参照して異常検知装置１００を含むシステム１の構成について説明する。

システム１は、異常検知装置１００、ＰＬＣ１０６、空圧装置２００、およびモニタ１０５を備えている。

空圧装置２００は、電磁弁２０２、エアオペレートバルブ２０３、および圧力センサ２０１を備える。電磁弁２０２は、ＰＬＣ１０６からの指令を受けて開閉する。これにより、エアオペレートバルブ２０３の制御ポートへの制御流体の供給／供給停止が切り替えられる。制御流体の供給／供給停止によって、エアオペレートバルブ２０３の被制御流体の流路の開閉が切り替えられる。

圧力センサ２０１は、空圧装置２００のエアオペレートバルブ２０３よりも上流の流路（被制御流体の流路）に配置される。圧力センサ２０１は、電磁弁２０２が開状態（すなわちエアオペレートバルブ２０３が開状態）である場合の圧力および電磁弁２０２が閉状態（すなわちエアオペレートバルブ２０３が閉状態）である場合の圧力を測定する。

ＰＬＣ１０６は、電磁弁２０２の開閉を制御する。さらに、ＰＬＣ１０６は、圧力センサ２０１から、圧力のデータを取得する。ＰＬＣ１０６は、圧力センサ２０１からの圧力のデータを、異常検知装置１００の圧力取得部１０１に送信する。

異常検知装置１００は、圧力取得部１０１、特徴量演算部１０２、異常検知部１０３、および異常通知部１０４を備える。

圧力取得部１０１は、ＰＬＣ１０６を介して、圧力センサ２０１で検知したエアオペレートバルブ２０３の上流側の被制御流体の圧力を取得する。この場合、圧力取得部１０１は、上述したように、圧力センサ２０１で検知した圧力データそのものを取得してもよいし、後述するように、ＰＬＣ１０６または外部サーバなどで算出されたエアオペレートバルブ２０３が開状態であるときの圧力の第１代表値、エアオペレートバルブ２０３が閉状態であるときの圧力の第２代表値およびそれらから算出される特徴量を取得してもよい。圧力の第１代表値、第２代表値および特徴量については後述する。

圧力取得部１０１は、取得した圧力を特徴量演算部１０２に送信する。特徴量演算部１０２は、圧力取得部１０１から取得した圧力にデータに基づいて、エアオペレートバルブ２０３が開状態であるときの圧力の第１代表値、エアオペレートバルブ２０３が閉状態であるときの圧力の第２代表値、および特徴量を算出する。これらの算出の仕方については後述する。さらに、特徴量演算部１０２は、算出したこれらの値を異常検知部１０３に送信する。なお、前述したように、ＰＬＣ１０６または外部サーバで、圧力の第１代表値、第２代表値、および特徴量を算出する構成である場合には、特徴量演算部１０２を別に設けなくてもよい。

異常検知部１０３は、特徴量演算部１０２またはＰＬＣ１０６または外部サーバから、圧力の第１代表値、第２代表値、および特徴量を取得する。異常検知部１０３は、圧力の第１代表値と圧力の第２代表値との比に基づいて、エアオペレートバルブ２０３の異常を検知する。例えば、異常検知部１０３は、圧力の第１代表値と圧力の第２代表値との比と閾値を比較することによって、エアオペレートバルブ２０３の異常を検知する。閾値の設定については後述する。異常検知部１０３は、異常の検知結果を、異常通知部１０４に送信する。異常通知部１０４は、異常の検知結果をモニタ１０５に送信する。

モニタ１０５が、異常検知装置１００の異常検知部１０３がエアオペレートバルブ２０３の異常を検知したことを示す情報を受信したときには、ＰＬＣ１０６は、モニタ１０５に異常を知らせるアラート表示を行わせる。

なお、上記では、ＰＬＣ１０６と異常検知装置１００は別体であったが、ＰＬＣ１０６が異常検知装置１００を含む構成であってもよい。

（圧力変動）
図４は、実施形態１に係る異常検知装置１００を備えたシステム１における、ＰＬＣ１０６から電磁弁２０２への開閉指示、およびそれに伴うエアオペレートバルブ２０３の開閉動作のタイミングを示すタイムチャートである。また、図５は、図４の一部に対応する、圧力センサ２０１で検知される圧力の値の推移を示すグラフである。図５の前半（左）が開状態で、後半（右）が閉状態での圧力を示している。

図４に示すように、ＰＬＣ１０６からは一定の周期で電磁弁２０２に対して開閉指令が出される。しかし、図４に示すように、実際のエアオペレートバルブ２０３の開閉動作は、ＰＬＣ１０６からの開閉指令に対して時間差が生じる。

これが一因となって、図５に示すように、圧力センサ２０１で検知される圧力の値は、エアオペレートバルブ２０３が１サイクルの開状態の間、および閉状態の間で一定ではなく変動する。例えば、ＰＬＣ１０６からの指令によりエアオペレートバルブ２０３が開状態から閉状態に移行するとき、指令からわずかに遅れて圧力が上昇する。そして、エアオペレートバルブ２０３が閉じた直後に圧力は最大となるが、その後、ほぼ一定の値に安定する。したがって、後述するように、圧力の第１代表値Ｐ１および第２代表値Ｐ２として様々な値を選択することができる。

（第１代表値Ｐ１および第２代表値Ｐ２の比率および異常検知）
上述したように本実施形態では、異常検知部１０３は、エアオペレートバルブ２０３が第１（開）状態であるときの圧力の第１代表値Ｐ１と、エアオペレートバルブ２０３が第２（閉）状態であるときの圧力の第２代表値Ｐ２との比（以下、特徴量と呼ぶこともある）に基づいて、エアオペレートバルブ２０３の異常を検知する。例えば、異常検知部１０３は、圧力の第１代表値Ｐ１と圧力の第２代表値Ｐ２との比と閾値を比較することによってエアオペレートバルブ２０３の異常を検知する。

図６は、横軸にエアオペレートバルブ２０３内の流体のリーク量を取り、縦軸に特徴量（この場合はＰ２／Ｐ１）を取ったグラフである。圧力は、閉状態である場合の方が開状態である場合よりも大きいから、特徴量：Ｐ２／Ｐ１＞１であり、エアバルブの流体漏れが少ないほどＰ２／Ｐ１の値は大きい。したがって、正常な状態のエアオペレートバルブ２０３について、予め、第１代表値Ｐ１および第２代表値Ｐ２を測定しておき、適切な特徴量：Ｐ２／Ｐ１の閾値Ｐを設定する。その後、通常通りにエアオペレートバルブ２０３を動作させ、圧力センサ２０１で圧力の推移を検知し、開閉のサイクルごとに特徴量：Ｐ２／Ｐ１を算出し、閾値Ｐを境にして、特徴量：Ｐ２／Ｐ１＞閾値の場合には、エアオペレートバルブ２０３は正常と判定でき、特徴量：Ｐ２／Ｐ１≦閾値の場合には、エアオペレートバルブ２０３の異常を検知できる。

（第１代表値および第２代表値の選択）
上述したように、バルブが開状態である間も、閉状態である間も、圧力は一定ではなく、変動する。したがって、上記特徴量（圧力の第１代表値と圧力の第２代表値の比率）を算出する場合に、変動する値のうち様々な値を選択することができる。変動する圧力の値のうち、バルブが開状態であるときの圧力の第１代表値およびバルブが閉状態であるときの圧力の第２代表値の選択の例を図７から図９を参照して例示する。

図７〜図９は、エアオペレートバルブ２０３が開状態／閉状態のときの上流側の圧力を示す図である。横軸は時間、縦軸は圧力（ｋＰａ）を示す。図中の「開」「閉」は、それぞれエアオペレートバルブ２０３が開状態である期間、閉状態である期間を示す。

図７に示すように、第１代表値は、エアオペレートバルブ２０３が閉じる直前の圧力の値Ａ１であり、第２代表値は、前記エアオペレートバルブ２０３が閉状態であるときの圧力の最大値Ｂ１であってもよい。

また、図８に示すように、第１代表値は、エアオペレートバルブ２０３が開状態である期間Ａ２の圧力の平均値であり、第２代表値は、前記エアオペレートバルブ２０３が閉状態である期間Ｂ２の前記圧力の平均値であってもよい。

また、図９に示すように、第１代表値は、エアオペレートバルブ２０３が開状態である期間Ａ２の圧力の平均値であり、第２代表値は、前記エアオペレートバルブ２０３が閉状態であるときの圧力の最大値Ｂ１であってもよい。

他にも、圧力の第１代表値は、エアオペレートバルブ２０３が開いてから所定時間経過後（例えば、圧力変動が安定した頃）の圧力の値、または、エアオペレートバルブ２０３が開状態であるときの前記圧力の最大値であってもよい。また、圧力の第２代表値は、エアオペレートバルブ２０３が開いてから所定時間経過後（例えば、圧力変動が安定した頃）の圧力の値、または、エアオペレートバルブ２０３が開く直前の圧力の値であってもよい。また、第１代表値と第２代表値の組み合わせは、これらの任意の組み合わせであってよい。
§３ 動作例
図１０は、本発明の一側面の異常検知装置１００が実行する処理の一例を示すフローチャートである。以下に、図１０を用いて、異常検知装置１００における異常検知処理の流れについて説明する。

（ステップＳ１０）
まず、ステップＳ１０において、正常のエアオペレートバルブ２０３を動作させる。

（ステップＳ１２）
続いて、ステップＳ１２において、圧力センサ２０１が、正常状態でのエアオペレートバルブ２０３の上流側の圧力を測定し、圧力のデータを収集する。収集されたデータは、ＰＬＣ１０６を介して、異常検知装置１００の圧力取得部１０１に送信される。これにより、異常検知装置１００の圧力取得部１０１は、エアオペレートバルブの上流側の圧力を取得する。なお、圧力取得部１０１は、生の圧力データを直接圧力センサから取得してもよいが、外部サーバ等で算出された第１代表値、第２代表値を取得してもよい。圧力取得部１０１で取得された圧力の値は、特徴量演算部１０２に供給される。

（ステップＳ１４）
ステップＳ１４では、特徴量演算部１０２が、圧力取得部１０１から取得した圧力の値を基にして、前記エアオペレートバルブ２０３が開状態であるときの圧力の第１代表値と、エアバルブが閉状態であるときの前記圧力の第２代表値、およびこれらの比（特徴量）を算出する。

（ステップＳ１６）
ステップＳ１６では、特徴量演算部１０２が、圧力の第１代表値および第２代表値の比に基づいて閾値を設定する。

（ステップＳ１８）
続いて、ステップＳ１８では、ＰＬＣ１０６が、エアオペレートバルブ２０３を通常通り動作させ、動作の監視を開始する。具体的には、圧力センサ２０１が圧力測定を行い、圧力データをＰＬＣ１０６を介して、異常検知装置１００の圧力取得部１０１に送信する。
圧力取得部１０１は、取得した圧力データを、特徴量演算部１０２に送信する。

（ステップＳ２０）
ステップＳ２０では、特徴量演算部１０２が、取得した圧力データを基にエアオペレートバルブ２０３の開閉のサイクルごとの特徴量（圧力の第２代表値Ｐ２／圧力の第１代表値Ｐ１）を取得（算出）する。その後、特徴量の算出結果を異常検知部１０３に送信する。

（ステップＳ２２）
ステップＳ２２では、異常検知部１０３は、特徴量とステップＳ１６で設定された閾値を比較して、エアオペレートバルブ２０３に異常があるか否かを判定する。異常検知部１０３は、特徴量（圧力の第２代表値Ｐ２／圧力の第１代表値Ｐ１）が閾値より大きければ、エアオペレートバルブ２０３が正常であると判定し、特徴量が閾値以下であれば、エアオペレートバルブ２０３が異常であると判定する。異常検知部１０３は、判定結果を、異常通知部１０４に送信する。

異常検知部１０３が、エアオペレートバルブ２０３が正常であると判定した場合には（ステップＳ２２でＹＥＳ）、ステップＳ１８に戻って、エアオペレートバルブ２０３の動作監視を継続する。

異常検知部１０３が、エアオペレートバルブ２０３が異常であると判定した場合には（ステップＳ２２でＮＯ）、ステップＳ２４に進む。

（ステップＳ２４）
ステップＳ２４では、異常通知部１０４がモニタ１０５にエアオペレートバルブ２０３の異常を示す信号を送る。この場合、ＰＬＣ１０６が、モニタ１０５に、エアオペレートバルブ２０３の異常を示すアラート表示をさせる。なお、エアオペレートバルブ２０３の異常を報知するには、モニタ１０５への表示に限られず、アラート音を発生させてもよい。

以上説明したように、実施形態１では、１つの圧力センサ２０１によって、簡便な構成で、動作中のエアオペレートバルブ２０３の異常を検知することができる。また、流量センサを必要としないため、流路の抵抗を増加させずにすむ。異常検知装置１００は、開状態の圧力と閉状態の圧力との比を特徴量として用いるため、元圧の変動の影響を抑制して異常検知をすることができる。

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。上記実施形態１では、エアオペレートバルブ２０３を１つのみを備えるシステム１の異常を検知する異常検知装置１００について説明した。本発明の異常検知装置は、これに限られず、複数のエアオペレートバルブが上流側で接続されているシステムにおいても、適用することができる。以下の実施形態２では、３つのエアオペレートバルブ、異常検知装置および異常検知方法について説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

図１１は、実施形態２のシステム２の概略構成を示す図である。システム２は、上流側が互いに接続された３つのエアオペレートバルブ２０３Ａ、２０３Ｂ、および２０３Ｃを備える。また、流路の接続点より上流側の位置Ｐ１に、圧力センサ２０１が備えられている。但し、圧力センサ２０１は、位置Ｐ１に限定されず、図１１の接続点と各エアオペレートバルブ２０３Ａ、２０３Ｂ、および２０３Ｃの間の位置Ｐ２、Ｐ３、またはＰ４に備えられてもよい。これ以外のシステム２の構成は、システム１の構成と同じである。なお図１１では、エアオペレートバルブ２０３Ａ、２０３Ｂ、および２０３Ｃのそれぞれを制御する複数の電磁弁の図示を省略している。ＰＬＣは、エアオペレートバルブ２０３Ａ、２０３Ｂ、および２０３Ｃをそれぞれ独立に制御可能である。

システム２において、例えば、エアオペレートバルブ２０３Ａの異常を検知する場合には、圧力取得部１０１は、エアオペレートバルブ２０３Ａの上流側の圧力を取得する。

ＰＬＣ１０６は、全てのエアオペレートバルブ２０３Ａ〜２０３Ｃを閉じた状態で、圧力を測定する。次に、エアオペレートバルブ２０３Ａのみ開いた状態で、圧力を測定する。そして、異常検知部１０３は、複数のエアオペレートバルブ２０３Ａ〜２０３Ｃのうちエアオペレートバルブ２０３Ａのみが開いているときの上流側の圧力の第１代表値と、複数のエアオペレートバルブ２０３Ａ〜２０３Ｃの全てが閉じているときのエアオペレートバルブ２０３Ａの上流側の圧力の第２代表値との比に基づいて、エアオペレートバルブ２０３Ａの異常を検知する。このとき第１代表値および第２代表値は、上述した実施形態１と同様に、選択することができる。

システム２に含まれる他のエアオペレートバルブ２０３Ｂおよび２０３Ｃについて異常を検知する場合にも、上記と同様に、全てのエアオペレートバルブ２０３Ａ〜２０３Ｃを閉じた状態での圧力、および対象となるエアオペレートバルブ２０３Ｂまたは２０３Ｃのみを開いた状態の圧力を測定し、それぞれの代表値の比率に基づいて、それぞれのエアオペレートバルブの異常を検知することができる。

上述したように、本実施形態の異常検知装置によれば、１つのセンサ２０１で、複数のエアオペレートバルブ２０３それぞれの異常を検知することができる。

〔その他の実施形態〕
以上の実施形態では、エアオペレートバルブ２０３を例にして説明したが、本発明の異常検知装置は、これに限定されず、バルブのパッキンの摩耗等により流体漏れが生じ得るバルブならば、あらゆるバルブに適用することができる。例えば、ソレノイドバルブ、フィンガーバルブなどにも適用可能である。

また、本発明の一態様の異常検知装置は、図１２から図１７に示すように、２つ、あるいは、３つ以上のポートを有するバルブに適用することができる。

図１２および図１３は、２つのポート（ポートＡおよび上流に繋がる供給ポートＰ）備えるバルブを示す。図１２のように、ピストンが上がった状態では、供給ポートＰからバルブ内に流体が供給される。図１３のように、ピストンが上がった状態では、ポートＡが閉じられるため、流体の供給が停止される。

図１４および図１５は、３つのポート（ポートＡおよび上流に繋がる供給ポートＰ、下流に繋がる排出ポートＲ）備えるバルブを示す。図１４のように、ピストンが上がった状態では、供給ポートＰからバルブ内に流体が供給される。図１５のように、ピストンが上がった状態では、ポートＡの上流側が閉じられるため、流体の供給が停止される。

図１６および図１７は、５つのポート（ポートＡ、Ｂおよび上流に繋がる供給ポートＰ、下流に繋がる２つの排出ポートＲ、Ｒ）備えるバルブを示す。図１６のように、ピストンが右端に位置した状態（第１状態）では、供給ポートＰからポートＡに流体が供給され、ポートＢは排出ポートＲ２に繋がる。図１７のように、ピストンが左端に位置した状態（第２状態）では、供給ポートＰからポートＢに流体が供給され、ポートＡは排出ポートＲ１に繋がる。例えば、ポートＡに繋がる空圧機器とポートＢに繋がる空圧機器とでエアの使用量が異なれば、第１状態と第２状態とで、バルブの上流において圧力差が生じる。それゆえ、本発明の一態様の異常検知装置は、上述の実施形態と同様の方法で、バルブの異常を検知することができる。

上述のような、ポートを２つあるいは３つ以上有するバルブにおいても、バルブの開閉に伴って、バルブの摩耗が生じるため、本発明の一態様の異常検知装置を用いて、流体漏れの異常を検知ことができる。

〔ソフトウェアによる実現例〕
異常検知装置１００の制御ブロック（特に圧力取得部１０１および異常検知部１０３）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。

後者の場合、異常検知装置１００は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータを備えている。このコンピュータは、例えば１つ以上のプロセッサを備えていると共に、上記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えている。そして、上記コンピュータにおいて、上記プロセッサが上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記プロセッサとしては、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いることができる。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の他、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などをさらに備えていてもよい。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１００・・異常検知装置
１０１・・圧力取得部
１０２・・特徴量演算部
１０３・・異常検知部
１０４・・異常通知部
１０５・・モニタ
１０６・・ＰＬＣ
２００・・空圧装置
２０１・・圧力センサ
２０２・・電磁弁
２０３・・エアオペレートバルブ

Claims (14)

1. エアバルブの上流側の圧力を取得する圧力取得部と、
   前記エアバルブが第１状態であるときの前記圧力の第１代表値と、前記エアバルブが第２状態であるときの前記圧力の第２代表値との比に基づいて、前記エアバルブの異常を検知する異常検知部とを備える、異常検知装置。
2. 前記第１状態は、開状態であり、前記第２状態は、閉状態である、請求項１に記載の異常検知装置。
3. 前記第１代表値は、前記エアバルブが開状態であるときの前記圧力の平均値である、請求項１または２に記載の異常検知装置。
4. 前記第１代表値は、前記エアバルブが開いてから所定時間経過後の前記圧力の値である、請求項１または２に記載の異常検知装置。
5. 前記第１代表値は、前記エアバルブが閉じる直前の前記圧力の値である、請求項１または２に記載の異常検知装置。
6. 前記第１代表値は、前記エアバルブが開状態であるときの前記圧力の最大値である、請求項１または２に記載の異常検知装置。
7. 前記第２代表値は、前記エアバルブが閉状態であるときの前記圧力の平均値である、請求項１から６の何れか１項に記載の異常検知装置。
8. 前記第２代表値は、前記エアバルブが閉じてから所定時間経過後の前記圧力の値である、請求項１から６の何れか１項に記載の異常検知装置。
9. 前記第２代表値は、前記エアバルブが開く直前の前記圧力の値である、請求項１から６の何れか１項に記載の異常検知装置。
10. 前記第２代表値は、前記エアバルブが閉状態であるときの前記圧力の最大値である、請求項１から６の何れか１項に記載の異常検知装置。
11. 前記エアバルブを対象エアバルブとして含む複数のエアバルブであって、上流側が互いに接続されている前記複数のエアバルブを有する装置について、
    前記圧力取得部は、前記対象エアバルブの上流側の圧力を取得し、
    前記異常検知部は、前記複数のエアバルブのうち１つの前記対象エアバルブのみが開いているときの上流側の圧力の前記第１代表値と、前記複数のエアバルブの全てが閉じているときの前記対象エアバルブの上流側の圧力の前記第２代表値の比に基づいて、前記対象エアバルブの異常を検知する請求項１に記載の異常検知装置。
12. エアバルブの上流側の圧力を取得する圧力取得工程と、
    前記エアバルブが第１状態であるときの前記圧力の第１代表値と、前記エアバルブが第２状態であるときの前記圧力の第２代表値との比に基づいて、前記エアバルブの異常を検知する異常検知工程とを含む、異常検知方法。
13. 前記エアバルブを対象エアバルブとして含む複数のエアバルブであって、上流側が互いに接続されている前記複数のエアバルブを有する装置について、
    前記圧力取得工程は、前記対象エアバルブの上流側の圧力を取得し、
    異常検知工程は、前記複数のエアバルブのうち１つの前記対象エアバルブのみが開いているときの上流側の圧力の前記第１代表値と、前記複数のエアバルブの全てが閉じているときの前記対象エアバルブの上流側の圧力の前記第２代表値の比に基づいて、前記対象エアバルブの異常を検知する請求項１２に記載の異常検知方法。
14. 請求項１に記載の異常検知装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムであって、上記圧力取得部および上記異常検知部としてコンピュータを機能させるためのプログラム。

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