JP2021009056A - 状態推定システム - Google Patents

Abstract

【課題】稼動時に発熱する機器を対象物として、対象物の状態を適切に推定すること。
【解決手段】状態推定システム１は、熱電発電装置２と、熱電発電装置２の外部に存在する管理コンピュータ１００とを備える。熱電発電装置２において、第一温度センサ８は、対象物の周囲の温度を検出し、第二温度センサ９は、対象物の温度を検出し、２つの温度センサの検出データに基づいた温度差ΔＴを示す送信信号を管理コンピュータ１００に送信する。管理コンピュータ１００において、熱負荷算出部１０３は、温度データ取得部１０２が取得した温度差ΔＴを示す送信信号に基づいて、温度差ΔＴの積算量を対象物の熱負荷として算出し、推定部１０４は、対象物の熱負荷に基づいて機器の状態を推定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、状態推定システムに関する。

例えば、建設機械または工場設備に設置された機器のような対象物の保守のタイミングを、対象物の通電時間または運転時間の積算に基づいて、推定する技術が知られている。また、熱量を算出して積算し、熱量消費の変動状況を把握する、建物の冷暖房システム等に用いられる積算熱量計が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、累積使用時間、温度や湿度、及び照度についての情報によって、消耗部品の交換時期を算出する技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１６−１０９５４４号公報 特開２００９−２５１４８８号公報

対象物の通電時間または運転時間の積算に基づいて、保守のタイミングを含む対象物の状態を推定する場合、対象物ごとの負荷の状態が反映されないので、正確に推定することが難しいおそれがある。そこで、対象物の状態を適切に推定することが望まれる。

本発明の態様は、対象物の状態を適切に推定することを目的とする。

本発明の態様に従えば、対象物の熱負荷を検出する熱負荷検出部と、前記熱負荷検出部が検出した前記対象物の熱負荷に基づいて、前記対象物の状態を推定する推定部と、を備える状態推定システムが提供される。

本発明の態様によれば、対象物の状態を適切に推定することができる。

図１は、第１実施形態に係る状態推定システムを示すブロック図である。 図２は、熱電発電装置を示す断面図である。 図３は、機器の出力と機器と周囲との温度差との相関関係を説明する図である。 図４は、機器と周囲との温度差と機器の運転可能な時間との相関関係を説明する図である。 図５は、第１実施形態に係る状態推定システムの管理コンピュータにおける処理の一例を示すフローチャートである。 図６は、第２実施形態に係る状態推定システムの管理コンピュータにおける処理の一例を示すフローチャートである。 図７は、第３実施形態に係る状態推定システムを示すブロック図である。 図８は、第３実施形態に係る状態推定システムの管理コンピュータにおける処理の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

［第１実施形態］
＜状態推定システム＞
図１は、第１実施形態に係る状態推定システム１を示すブロック図である。状態推定システム１は、例えば、建設機械または工場設備に設置された機器Ｍ（図２参照）のような対象物の状態を推定する。対象物の状態は、例えば、対象物が保守を行う状態であるか否かのような保守のタイミングを推定する。対象物の状態は、例えば、対象物の劣化の度合いに応じて段階的に推定してもよい。機器Ｍは、例えば、モータまたはギヤを含む、稼動時に発熱する機器である。図１に示すように、状態推定システム１は、熱電発電装置２と、熱電発電装置２の外部に存在する管理コンピュータ１００とを備える。

＜熱電発電装置＞
図２は、熱電発電装置２を示す断面図である。熱電発電装置２は、例えば、建設機械または工場設備に配置された機器Ｍに設置される。熱電発電装置２は、機器Ｍの温度を検出して、検出した温度を示す信号を無線電波で外部に送信する。機器Ｍは、熱電発電装置２の熱源として機能する。

図２に示すように、熱電発電装置２は、受熱板３と、放熱板４と、壁部５と、伝熱部材６と、熱電発電モジュール７と、第一温度センサ８と、第二温度センサ９と、マイクロコンピュータ１０と、コンデンサ（蓄電部）２１と、送信機（送信部）２２（図１参照）と、基板３１とを備える。熱電発電装置２は、後述する管理コンピュータ１００の温度データ取得部１０２と熱負荷算出部１０３とともに、機器Ｍの熱負荷を検出する熱負荷検出部２００として機能する。本実施形態では、熱負荷検出部２００は、機器Ｍの温度と機器Ｍの周囲の温度との温度差ΔＴの積算量を熱負荷として検出する。

受熱板３は、機器Ｍに設置される。受熱板３は、板状の部材である。受熱板３は、例えばアルミニウムまたは銅を含む金属材料によって形成される。受熱板３は、機器Ｍからの熱を受けとる。受熱板３の熱は、伝熱部材６を介して、熱電発電モジュール７に伝導される。

放熱板４は、Ｚ軸方向において、受熱板３と向かい合い、離間して設置される。放熱板４は、板状の部材である。放熱板４は、例えばアルミニウムまたは銅を含む金属材料によって形成される。放熱板４は、熱電発電モジュール７からの熱を受けとる。放熱板４の熱は、熱電発電装置２の周囲の大気空間に放熱される。

壁部５は、Ｚ軸方向視において角筒形状である。壁部５は、受熱板３と放熱板４との周りを囲んで設置される。壁部５と受熱板３と放熱板４とによって、内部に空間を有する箱形状が形成される。壁部５は、断熱性及び電波透過性を有する合成樹脂材料によって形成される。

受熱板３の周縁部と壁部５の−Ｚ側の端部との連結部にはシール部材５１が設置される。放熱板４の周縁部と壁部５の＋Ｚ側の端部との連結部にはシール部材５２が設置される。シール部材５１及びシール部材５２は、例えばＯリングを含む。シール部材５１及びシール部材５２によって、熱電発電装置２が密閉される。これにより、熱電発電装置２の内部への異物の侵入が規制される。

伝熱部材６は、受熱板３から＋Ｚ側へ向かって立設されている。伝熱部材６は、受熱板３と熱電発電モジュール７とを接続する。伝熱部材６は、受熱板３の熱を熱電発電モジュール７に伝導する。伝熱部材６は、例えばアルミニウムまたは銅を含む金属材料によって形成される。伝熱部材６は、Ｚ軸方向に長い柱形状である。

熱電発電モジュール７は、ゼーベック効果を利用して電力を発生する。熱電発電モジュール７は、放熱板４に設置される。熱電発電モジュール７の−Ｚ側の端面７１が熱源によって加熱されると、熱電発電モジュール７の−Ｚ側の端面７１と＋Ｚ側の端面７２との間に温度差が発生する。端面７１と端面７２との間に発生する温度差によって、熱電発電モジュール７は電力を発生する。熱電発電モジュール７は、受熱板３に設置されてもよい。熱電発電モジュール７の詳細な構成は後述する。

第一温度センサ８は、放熱板４に設置される。第一温度センサ８は、機器Ｍの周囲の温度を検出する。第一温度センサ８は、熱電発電モジュール７が発生する電力によって駆動する。

第二温度センサ９は、受熱板３に設置される。第二温度センサ９は、機器Ｍの温度を検出する。第二温度センサ９は、熱電発電モジュール７が発生する電力によって駆動する。

コンデンサ２１は、熱電発電モジュール７から発生した電荷を蓄電する。コンデンサ２１は、蓄えられた電力が所定量を超えると、第一温度センサ８及び第二温度センサ９、マイクロコンピュータ１０、及び送信機２２を駆動する。

送信機２２は、第一温度センサ８及び第二温度センサ９の検出データに基づく送信信号を無線で送信する。送信機２２は、熱電発電モジュール７が発生する電力によって駆動する。送信機２２は、コンデンサ２１からの放電によって駆動する。送信機２２は、基板３１に設置される。

送信機２２は、マイクロコンピュータ１０の処理部１２によって生成された、第一温度センサ８及び第二温度センサ９の検出データに基づく送信信号を、所定時間ごとに管理コンピュータ１００に送信する。所定時間は、例えば、数１０秒程度である。

または、送信機２２は、コンデンサ２１に蓄えられた電力が所定量を超えるごとに、検出データに基づく送信信号を管理コンピュータ１００に送信してもよい。

基板３１は、制御基板を含む。基板３１は、受熱板３と放熱板４との間に設置される。基板３１は、支持部材３１Ｂを介して放熱板４に接続される。

＜マイクロコンピュータ＞
図１に戻って、マイクロコンピュータ１０は、熱電発電装置２を制御する。マイクロコンピュータ１０は、熱電発電モジュール７が発生する電力によって駆動する。マイクロコンピュータ１０は、検出データ取得部１１と、処理部１２とを有する。マイクロコンピュータ１０は、基板３１に設置される。

検出データ取得部１１は、第一温度センサ８及び第二温度センサ９の検出データを取得する。検出データ取得部１１によって取得された第一温度センサ８及び第二温度センサ９の検出データは、処理部１２によって処理されて、送信機２２によって管理コンピュータ１００に送信される。

処理部１２は、検出データ取得部１１によって取得された検出データに基づいて、管理コンピュータ１００へ送信する送信信号を生成する。本実施形態では、処理部１２は、検出データ取得部１１によって取得された検出データに基づいて、第二温度センサ９によって検出された受熱板３の温度と、第一温度センサ８によって検出された放熱板４の温度との温度差ΔＴを示す送信信号を生成する。生成された送信信号は、送信機２２を介して、管理コンピュータ１００へ送信される。

ΔＴは、次の式１によって示される。Ｔｈは、第二温度センサ９が検出した熱電発電モジュール７の受熱板３の温度である。Ｔｃは、第一温度センサ８が検出した放熱板４の温度である。
ΔＴ＝Ｔｈ−Ｔｃ・・・（１）

＜熱電発電装置の動作＞
このように構成された熱電発電装置２の動作の一例について説明する。状態推定システム１が起動している間、熱電発電装置２が動作する。

機器Ｍの駆動時、機器Ｍは発熱する。機器Ｍの熱は、受熱板３及び伝熱部材６を介して熱電発電モジュール７に伝導される。熱を受けとった熱電発電モジュール７は、端面７１と端面７２との間に発生する温度差によって発電する。熱電発電モジュール７が発生する電力によって、第一温度センサ８及び第二温度センサ９、マイクロコンピュータ１０、及び送信機２２が駆動する。第一温度センサ８は、機器Ｍの周囲の温度を検出する。第二温度センサ９は、機器Ｍの温度を検出する。マイクロコンピュータ１０は、検出データ取得部１１によって、第一温度センサ８及び第二温度センサ９から検出データを取得する。マイクロコンピュータ１０は、処理部１２によって、第一温度センサ８及び第二温度センサ９の検出データに基づいた、温度差ΔＴを示す送信信号を生成する。送信機２２は、温度差ΔＴを示す送信信号を管理コンピュータ１００に送信する。

＜管理コンピュータ＞
管理コンピュータ１００は、熱電発電装置２の外部であって、例えば、機器Ｍの状態を含む建設機械または工場設備の状態を管理する管理センタに設置される。管理コンピュータ１００は、受信部１０１と、温度データ取得部１０２と、熱負荷算出部１０３と、推定部１０４とを有する。管理コンピュータ１００の温度データ取得部１０２と熱負荷算出部１０３は、熱電発電装置２とともに、熱負荷検出部２００として機能する。

受信部１０１は、熱電発電装置２からデータを無線で受信する。

温度データ取得部１０２は、熱電発電装置２から、機器Ｍに関する温度データを取得する。より詳しくは、温度データ取得部１０２は、熱電発電装置２の送信機２２から、受信部１０１を介して、第一温度センサ８及び第二温度センサ９の検出データに基づく送信信号を取得する。

熱負荷算出部１０３は、機器Ｍの熱負荷を算出する。本実施形態では、熱負荷算出部１０３は、温度データ取得部１０２が取得した機器Ｍの温度を示す検出データに基づく送信信号から、機器Ｍの熱負荷を算出する。より詳しくは、熱負荷算出部１０３は、温度データ取得部１０２が取得した、熱電発電装置２の第二温度センサ９によって検出された受熱板３の温度と、第一温度センサ８によって検出された放熱板４の温度との温度差ΔＴを示す送信信号に基づいて、温度差ΔＴの積算量を機器Ｍの熱負荷として算出する。

熱負荷算出部１０３は、熱電発電装置２から送信された出力値を積算することによって温度差ΔＴの積算量を算出し、機器Ｍの熱負荷としてもよい。

温度差ΔＴを積分することによって、単なる機器Ｍの運転時間ではなく、機器Ｍの動作負荷を加味した運転時間が、機器Ｍの熱負荷として算出される。

図３は、機器Ｍの出力と機器Ｍと周囲との温度との相関関係を説明する図である。図３（ａ）は、機器Ｍが稼働してから停止するまでの出力を示す。図３（ａ）に示すように、機器Ｍは、時間Ｔ０において稼働して、時間Ｔ１から時間Ｔ２まで、出力が一定の状態であり、時間Ｔ２において停止動作を開始して、時間Ｔ３において停止する。図３（ｂ）は、熱源である機器Ｍの温度を太い実線によって示し、機器Ｍの温度と機器Ｍの周囲の温度との温度差ΔＴを実線によって示す。温度差ΔＴを示す実線と横軸とで囲まれた領域の面積は、温度差ΔＴの積算量を示す。図３（ｂ）に示すように、機器Ｍの温度は、機器Ｍの出力、言い換えると、機器Ｍの動作負荷に応じて変化する。温度差ΔＴは、機器Ｍの温度に応じて変化する。図３（ｃ）は、熱電発電装置２から出力される温度差ΔＴを示す送信信号の出力を示す。図３（ｃ）に示すように、熱電発電装置２からの出力である温度差ΔＴを示す送信信号は、所定時間間隔で送信される。

推定部１０４は、熱負荷検出部２００が検出した機器Ｍの熱負荷に基づいて、機器Ｍの状態を推定する。より詳しくは、推定部１０４は、熱負荷算出部１０３が算出した機器Ｍの熱負荷に基づいて、機器Ｍの状態を推定する。本実施形態では、推定部１０４は、熱負荷算出部１０３が算出した熱負荷としての温度差ΔＴの積算量に基づいて、機器Ｍの状態を推定する。機器Ｍの状態は、良否として推定してもよいし、状態を段階的に推定してもよい。

例えば、推定部１０４は、温度差ΔＴの積算量が閾値以上である場合、機器Ｍの状態を点検が必要な「不良」と推定し、温度差ΔＴの積算量が閾値未満である場合、機器Ｍの状態を点検が必要ではない「良好」と推定する。

例えば、推定部１０４は、温度差ΔＴの積算量が第一閾値以上である場合、機器Ｍの状態を点検が必要ではない「注意」と推定し、温度差ΔＴの積算量が第一閾値より大きい第二閾値以上である場合、機器Ｍの状態を点検が必要である「要点検」と推定し、温度差ΔＴの積算量が第二閾値より大きい第三閾値以上である場合、機器Ｍの状態を交換が必要な「要交換」と推定する。推定部１０４は、温度差ΔＴの積算量が第一閾値未満である場合、機器Ｍの状態を点検が必要ではない「良好」と推定する。

また、推定部１０４は、温度差ΔＴの積算量に加えて、機器Ｍの運転時間に基づいて、機器Ｍの状態を推定してもよい。例えば、推定部１０４は、温度差ΔＴの積算量が閾値以上であり、かつ、機器Ｍの運転時間が運転可能な時間以上である場合、機器Ｍの状態を点検が必要な「不良」と推定してもよい。

図４は、温度差ΔＴと機器Ｍの運転可能な時間との相関関係を説明する図である。図４には、温度差ΔＴが大きくなるほど、機器Ｍが運転可能な時間が短くなることが示されている。温度差ΔＴが大きいほど、機器Ｍの動作負荷が大きくなるためである。

＜管理コンピュータの処理＞
次に、図５を用いて、管理コンピュータ１００の処理の一例について説明する。図５は、第１実施形態に係る状態推定システム１の管理コンピュータ１００における処理の一例を示すフローチャートである。状態推定システム１が起動している間、管理コンピュータ１００は動作する。

管理コンピュータ１００は、温度データ取得部１０２は、受信部１０１を介して、温度データを取得する（ステップＳ１１）。より詳しくは、管理コンピュータ１００は、温度データ取得部１０２によって、熱電発電装置２から、受信部１０１を介して、第一温度センサ８及び第二温度センサ９の検出データに基づく送信信号を取得する。本実施形態では、送信信号として、第二温度センサ９によって検出された受熱板３の温度と、第一温度センサ８によって検出された放熱板４の温度との温度差ΔＴを示す信号が取得される。管理コンピュータ１００は、ステップＳ１２へ進む。

管理コンピュータ１００は、熱負荷算出部１０３によって、温度差ΔＴの積算量を機器Ｍの熱負荷として算出する（ステップＳ１２）。より詳しくは、熱負荷算出部１０３によって、第二温度センサ９によって検出された受熱板３の温度と、第一温度センサ８によって検出された放熱板４の温度との温度差ΔＴを示す送信信号に基づいて、温度差ΔＴの積算量を機器Ｍの熱負荷として算出する。管理コンピュータ１００は、ステップＳ１３へ進む。

管理コンピュータ１００は、推定部１０４によって、熱負荷算出部１０３が算出した温度差ΔＴの積算量に基づいて、機器Ｍの状態を推定する（ステップＳ１３）。

＜効果＞
以上説明したように、本実施形態は、熱負荷検出部２００として機能する、機器Ｍの温度を検出する、熱電発電装置２の第一温度センサ８及び第二温度センサ９と、管理コンピュータ１００の熱負荷算出部１０３とを有する。本実施形態は、熱負荷算出部１０３が算出した機器Ｍの熱負荷に基づいて、機器Ｍの状態を推定する推定部１０４を有する。本実施形態によれば、機器Ｍの熱負荷に基づいて、機器Ｍの状態を適切に推定することができる。本実施形態によれば、機器Ｍごとに、保守タイミングを適切に推定することができる。

本実施形態では、熱負荷算出部１０３は、第二温度センサ９によって検出された受熱板３の温度と、第一温度センサ８によって検出された放熱板４の温度との温度差ΔＴの積算量を熱負荷として算出する。本実施形態よれば、機器Ｍの単なる運転時間ではなく、機器Ｍの動作負荷を加味した運転時間によって、機器Ｍの状態を適切に推定することができる。

本実施形態では、例えば、機器Ｍに急激な温度変化が生じた場合、温度差ΔＴも急激に変化する。これにより、本実施形態によれば、機器Ｍに急激な温度変化が生じた場合にも、機器Ｍの状態を適切に推定することができる。本実施形態は、機器Ｍの負荷の状態に応じて、機器Ｍの状態を適切に推定することができる。

本実施形態では、機器Ｍにおける温度の検出と、検出した検出データの送信とを、機器Ｍに設置した熱電発電装置２によって行う。本実施形態では、熱電発電モジュール７が、機器Ｍの発熱によって発電する。本実施形態では、熱電発電モジュール７によって駆動される温度センサが、温度を検出する。また、本実施形態では、熱電発電モジュール７によって駆動される送信機２２が、温度センサの検出データに基づく送信信号を無線で送信する。本実施形態によれば、機器Ｍにおける温度の検出と、検出した検出データの送信とにおいて、電源及びバッテリを不要とし、検出データを送信するためのケーブルも不要とすることができる。本実施形態は、バッテリ式の温度センサと異なり、バッテリの使用可能時間を確保するために、温度の検出間隔を長くしたり、検出データの送信頻度を低くすることなく、検出データを適切に取得することができる。また、本実施形態によれば、設置場所が限定されずに、様々な設置場所の様々な機器Ｍに適用することができる。

本実施形態では、機器Ｍに熱電発電装置２を設置すると、管理コンピュータ１００に第一温度センサ８及び第二温度センサ９の検出データに基づく送信信号が送信される。本実施形態では、管理コンピュータ１００は、受信した検出データに基づいて、機器Ｍの状態を適切に推定することができる。

また、機器Ｍが複数存在する場合、複数の機器Ｍに熱電発電装置２をそれぞれ設置するだけで、管理コンピュータ１００は、複数の機器Ｍの状態をそれぞれ推定することができる。

［第２実施形態］
図６は、第２実施形態に係る状態推定システム１の管理コンピュータ１００における処理の一例を示すフローチャートである。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。第２実施形態は、管理コンピュータ１００の熱負荷算出部１０３及び推定部１０４における処理が、第１実施形態と異なる。本実施形態では、熱負荷検出部２００は、機器Ｍの温度と機器Ｍの周囲の温度との温度差ΔＴの単位時間当たりの変化量を熱負荷として検出する。

＜管理コンピュータ＞
熱負荷算出部１０３は、第二温度センサ９によって検出された受熱板３の温度と、第一温度センサ８によって検出された放熱板４の温度との温度差ΔＴの単位時間当たりの変化量、言い換えると温度差ΔＴの傾きを熱負荷として算出する。

熱負荷算出部１０３は、熱電発電装置２から送信された出力値に基づいて、温度差ΔＴの傾きを算出してもよい。図３（ｃ）においてプロットされた各出力値の差分が温度差ΔＴの傾きである。

推定部１０４は、温度差ΔＴの単位時間当たりの変化量に基づいて、機器Ｍの状態を推定する。

表１を用いて、温度差ΔＴの「ロバスト性」について説明する。表１は、環境温度と温度差ΔＴを示す。Ｔａは、機器Ｍが設置された建設機械または工場設備の周囲の温度を示す環境温度である。Ｔｃは、第一温度センサ８が検出した放熱板４の温度である。Ｔｈは、第二温度センサ９が検出した熱電発電モジュール７の受熱板３の温度である。環境温度Ｔａは、常に一定ではなく、１日の中で温度が変化する。Ｔｃ、Ｔｈは、環境温度Ｔａの温度変化に加えて、機器Ｍの出力の変化に応じてそれぞれ温度が変化する。表１に示す例では、ＴｈとＴｃとの差である温度差ΔＴは、常に８℃で一定である。このように、ＴｈとＴｃとの差である温度差ΔＴは、周囲の温度によらず一定になる、「ロバスト性」を有する。

機器Ｍの出力が増加したり減少したりして、機器Ｍのみ温度が変化した場合、温度差ΔＴが変化して、温度差ΔＴの傾きが変化する。温度差ΔＴに変化が生じて、温度差ΔＴの傾きに許容範囲以上の変化が生じた場合、機器Ｍ及び機器Ｍを含む系全体に問題が生じて、機器Ｍの温度変化として現れたと推定される。

例えば、推定部１０４は、温度差ΔＴの単位時間当たりの変化量が閾値以上である場合、機器Ｍの状態を「不良（急激な温度変化あり）」と推定し、温度差ΔＴの単位時間当たりの変化量が閾値未満である場合、機器Ｍの状態を「良好」と推定する。

＜管理コンピュータの処理＞
次に、図６を用いて、管理コンピュータ１００の処理の一例について説明する。ステップＳ２１は、図５に示すフローチャートのステップＳ１１と同様の処理を行う。

管理コンピュータ１００は、熱負荷算出部１０３によって、温度差ΔＴの単位時間当たりの変化量を機器Ｍの熱負荷として算出する（ステップＳ２２）。より詳しくは、熱負荷算出部１０３によって、第二温度センサ９によって検出された受熱板３の温度と、第一温度センサ８によって検出された放熱板４の温度との温度差ΔＴを示す送信信号に基づいて、温度差ΔＴの単位時間当たりの変化量を機器Ｍの熱負荷として算出する。管理コンピュータ１００は、ステップＳ２３へ進む。

管理コンピュータ１００は、推定部１０４によって、熱負荷算出部１０３が算出した温度差ΔＴの単位時間当たりの変化量に基づいて、機器Ｍの状態を推定する（ステップＳ２３）。

＜効果＞
以上説明したように、本実施形態は、第二温度センサ９によって検出された受熱板３の温度と、第一温度センサ８によって検出された放熱板４の温度との温度差ΔＴの単位時間当たりの変化量を熱負荷として算出する。本実施形態によれば、温度差ΔＴの単位時間当たりの変化量に基づいて、機器Ｍの状態を適切に推定することができる。本実施形態によれば、機器Ｍ及び機器Ｍを含む系全体に問題が生じて、機器Ｍの温度変化として現れた場合に、機器Ｍの状態を適切に推定することができる。このように、本実施形態によれば、機器Ｍ及び機器Ｍを含む系全体の急激な変化を、機器Ｍの状態の推定において考慮することができる。

［第３実施形態］
図７は、第３実施形態に係る状態推定システム１Ａを示すブロック図である。図８は、第３実施形態に係る状態推定システム１Ａの管理コンピュータ１００Ａにおける処理の一例を示すフローチャートである。第３実施形態は、熱電発電装置２Ａと、管理コンピュータ１００Ａとの構成が、第１実施形態と異なる。

＜熱電発電装置＞
熱電発電装置２Ａは、受熱板３と、放熱板４と、壁部５と、伝熱部材６と、熱電発電モジュール７と、マイクロコンピュータ１０Ａと、コンデンサ２１と、送信機２２と、基板３１とを備える。熱電発電装置２Ａの熱電発電モジュール７とコンデンサ２１と送信機２２とは、後述する管理コンピュータ１００Ａの受信部１０１と熱負荷算出部１０３Ａとともに、熱負荷検出部２００Ａとして機能する。

マイクロコンピュータ１０Ａは、送信制御部１３Ａを有する。送信制御部１３Ａは、コンデンサ２１に蓄えられた電力が所定量を超えて、送信機２２を駆動する際に、送信機２２から送信する送信信号を生成する。送信信号は、毎回同じ信号でも、送信ごとに異なる信号でもよい。例えば、送信信号は、現在時刻、送信回数、熱電発電装置２Ａを識別する情報などを含んでもよい。

＜管理コンピュータ＞
管理コンピュータ１００Ａは、受信部１０１と、熱負荷算出部１０３Ａと、推定部１０４Ａとを有する。

熱負荷算出部１０３Ａは、受信部１０１が熱電発電装置２Ａの送信機２２からデータを受信した回数に基づいて、送信機２２の単位時間当たりの送信回数である送信頻度を機器Ｍの熱負荷として算出する。

ここで、熱電発電モジュール７は、上述したように、受熱板３と放熱板４との間に温度差ΔＴが発生することによって電力を発生する。コンデンサ２１は、熱電発電モジュール７から発生した電荷を蓄電し、蓄えた電力が所定量を超えると、送信機２２を駆動する。これらにより、機器Ｍの熱負荷が大きくなるほど、送信機２２の送信頻度が高くなる。すなわち、機器Ｍの熱負荷が変化すると、送信頻度が変化する。また、送信頻度が高いことは、温度差ΔＴが大きいことを示す。このように、温度差ΔＴに応じて、送信頻度が変化する。

推定部１０４Ａは、熱負荷算出部１０３Ａが算出した熱電発電装置２Ａの送信機２２の送信頻度に基づいて、機器Ｍの状態を推定する。

例えば、推定部１０４Ａは、送信機２２の送信頻度が閾値以上である場合、機器Ｍの状態を「不良（急激な温度変化あり）」と推定し、送信機２２の送信頻度が閾値未満である場合、機器Ｍの状態を「良好」と推定する。

＜管理コンピュータの処理＞
次に、図８を用いて、管理コンピュータ１００Ａの処理の一例について説明する。

管理コンピュータ１００Ａは、受信部１０１によって、熱電発電装置２Ａからデータを受信する（ステップＳ３１）。管理コンピュータ１００Ａは、ステップＳ３２へ進む。

管理コンピュータ１００Ａは、熱負荷算出部１０３Ａによって、熱電発電装置２Ａの送信機２２からの送信頻度を機器Ｍの熱負荷として算出する（ステップＳ３２）。より詳しくは、熱負荷算出部１０３Ａによって、熱電発電装置２Ａの送信機２２から受信部１０１がデータを受信した頻度、言い換えると、熱電発電装置２Ａの送信機２２がデータを送信した送信頻度を機器Ｍの熱負荷として算出する。管理コンピュータ１００Ａは、ステップＳ３３へ進む。

管理コンピュータ１００Ａは、推定部１０４Ａによって、熱負荷算出部１０３Ａが算出した、熱電発電装置２Ａの送信機２２がデータを送信した送信頻度に基づいて、機器Ｍの状態を推定する（ステップＳ３３）。

＜効果＞
以上説明したように、本実施形態は、熱負荷検出部２００Ａとして機能する、熱電発電モジュール７と、熱電発電モジュール７から発生した電荷を蓄電するコンデンサ２１と、コンデンサ２１からの放電によって駆動する送信機２２と、送信機２２の送信頻度を機器Ｍの熱負荷として算出する熱負荷算出部１０３Ａとを有する。推定部１０４Ａは、熱負荷算出部１０３Ａが算出した送信機２２の送信頻度に基づいて、機器Ｍの状態を推定する。本実施形態によれば、送信機２２の送信頻度に基づいて、機器Ｍの状態を適切に推定することができる。本実施形態によれば、機器Ｍ及び機器Ｍを含む系全体の急激な変化を、機器Ｍの状態の推定において考慮することができる。

＜変形例＞
上記の各実施形態において、マイクロコンピュータ１０が、管理コンピュータ１００の機能を有していてもよい。

上記の第一実施形態、第二実施形態では、熱電発電装置２によって、機器Ｍにおける温度の検出と、検出した検出データの送信とを行うものとして説明したが、これに限定されない。電源またはバッテリから供給される電力で駆動する温度センサと、電源またはバッテリから供給される電力で駆動し、有線で管理コンピュータ１００に検出データを送信する送信機とを使用してもよい。

上記の各実施形態では、熱電発電装置２の処理部１２において、第二温度センサ９によって検出された受熱板３の温度と、第一温度センサ８によって検出された放熱板４の温度との温度差ΔＴを示す送信信号を生成し、温度差ΔＴを示す送信信号を熱電発電装置２から管理コンピュータ１００に送信するものとして説明したが、これに限定されない。熱電発電装置２の処理部１２が第一温度センサ８及び第二温度センサ９の各検出データを示す送信信号を生成し、管理コンピュータ１００に送信して、管理コンピュータ１００の温度データ取得部１０２において、取得した各検出データから温度差ΔＴを算出してもよい。

１…状態推定システム、２…熱電発電装置、３…受熱板、４…放熱板、５…壁部、６…伝熱部材、７…熱電発電モジュール、８…第一温度センサ、９…第二温度センサ、１０…マイクロコンピュータ、１１…検出データ取得部、２１…コンデンサ（蓄電部）、２２…送信機（送信部）、３１…基板、３１Ｂ…支持部材、５１…シール部材、５２…シール部材、７１…端面、７２…端面、１００…管理コンピュータ、１０１…受信部、１０２…温度データ取得部、１０３…熱負荷算出部、１０４…推定部、２００…熱負荷検出部、Ｍ…機器。

Claims (6)

1. 対象物の熱負荷を検出する熱負荷検出部と、
   前記熱負荷検出部が検出した前記対象物の熱負荷に基づいて、前記対象物の状態を推定する推定部と、
   を備える状態推定システム。
2. 前記熱負荷検出部は、前記対象物の温度と前記対象物の周囲の温度との温度差の積算量を前記熱負荷として検出する、
   請求項１に記載の状態推定システム。
3. 前記熱負荷検出部は、前記対象物の温度と前記対象物の周囲の温度との温度差の単位時間当たりの変化量を前記熱負荷として検出する、
   請求項１に記載の状態推定システム。
4. 前記熱負荷検出部は、前記対象物の温度を検出する温度センサと、前記温度センサが検出した前記対象物の温度に基づいて前記対象物の熱負荷を算出する熱負荷算出部と、を有し、
   前記推定部は、前記熱負荷算出部が算出した前記熱負荷に基づいて、前記対象物の状態を推定する、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の状態推定システム。
5. 前記熱負荷検出部は、前記対象物の温度と前記対象物の周囲の温度との温度差によって発電する熱電発電モジュールと、前記熱電発電モジュールから発生した電荷を蓄電する蓄電部と、前記蓄電部からの放電によって駆動する送信部と、を有する、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の状態推定システム。
6. 前記熱負荷検出部は、前記対象物の温度と前記対象物の周囲の温度との温度差によって発電する熱電発電モジュールと、前記熱電発電モジュールから発生した電荷を蓄電する蓄電部と、前記蓄電部からの放電によって駆動する送信部と、前記送信部の送信頻度を前記対象物の熱負荷として算出する熱負荷算出部と、を有し、
   前記推定部は、前記熱負荷算出部が算出した前記送信部の送信頻度に基づいて、前記対象物の状態を推定する、
   請求項１に記載の状態推定システム。

Images