JP6559500B2

JP6559500B2 - 防爆モータ

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Publication number: JP6559500B2
Application number: JP2015164035A
Authority: JP
Inventors: 関家　一馬; 一馬関家
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2015-08-21
Filing date: 2015-08-21
Publication date: 2019-08-14
Anticipated expiration: 2035-08-21
Also published as: JP2017040627A

Description

本発明は、防爆モータに関する。

可燃性ガス等の引火性を有する雰囲気が充満されることにより、引火の危険性がある場所に設置されるモータとして、防爆容器内に電動モータが収容された防爆モータが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平５−２１９６８１号公報

防爆モータは、引火性を有する雰囲気中で使用されるため、電動モータを収容する防爆容器が気密に保たれている事が非常に重要である。しかしながら、各種製造工程等で防爆モータの稼働中に、作業者等が誤って防爆容器を叩いたり、作業者等が防爆容器に衝突したりして、防爆容器に衝撃を加えてしまう恐れがある。この場合、特許文献１に示された防爆モータは、防爆容器が破損したとしても、確実に破損を検知する事が困難であった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、防爆容器が破損したことを容易に把握することができる防爆モータを提供することにある。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の防爆モータは、電動モータと、該電動モータを収容する防爆容器と、を備える防爆モータであって、音波を受振する受振手段と、該受振手段で受振した音波の音調が所定の範囲であるか否かを判定する判定手段と、該判定手段で音調が前記所定の範囲外であると判定された場合、報知信号を発する報知手段と、超音波発振手段と、から構成される異常検知器と、を備え、該受振手段は、該超音波発振手段が発振した超音波を該防爆容器を介して受振し、該判定手段は、該受振手段が受振した該電動モータの音波の音調が前記所定の範囲外の際に、該超音波発振手段で超音波を発振し、該防爆容器を介した超音波の音調が前記所定の範囲外であった場合、該防爆容器の破損有りと判断し、超音波の音調が前記所定の範囲内であった場合、該電動モータの不調と判断することを特徴とする。

本発明の防爆モータは、電動モータと、該電動モータを収容する防爆容器と、を備える防爆モータであって、音波を受振する受振手段と、該受振手段で受振した音波の音調が所定の範囲であるか否かを判定する判定手段と、該判定手段で音調が前記所定の範囲外であると判定された場合、報知信号を発する報知手段と、超音波発振手段と、から構成される異常検知器を備え、該受振手段は、該電動モータの音波を該防爆容器を介して受振し、該判定手段は、該受振手段が受振した該電動モータの音波の音調が前記所定の範囲外の際に、該超音波発振手段で超音波を発振し、該防爆容器を介した超音波の音調が前記所定の範囲外であった場合、該防爆容器の破損有りと判断し、超音波の音調が前記所定の範囲内であった場合、該電動モータの不調と判断することを特徴とする。

そこで、本願発明の防爆モータは、受振手段が受振した音波の音調が所定の範囲であるか否かを判定する判定手段を備えているため、防爆容器が僅かに破損したとしても、防爆容器が破損したことを容易に把握することができるという効果を奏する。

図１は、実施形態１に係る防爆モータの概略の構成例を示す図である。図２は、実施形態１に係る防爆モータの受振手段の音調の検知結果の一例を示す図である。図３は、実施形態１に係る防爆モータの防爆容器に破損が生じた状態の概略を示す図である。図４は、実施形態２に係る防爆モータの概略の構成例を示す図である。図５は、実施形態２に係る防爆モータの判定手段のフローチャートの一例を示す図である。図６は、実施形態３に係る防爆モータの判定手段のフローチャートの一例を示す図である。図７は、実施形態２及び実施形態３の変形例に係る防爆モータの概略の構成例を示す図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

〔実施形態１〕
本発明の実施形態１に係る防爆モータを図面に基いて説明する。図１は、実施形態１に係る防爆モータの概略の構成例を示す図である。図２は、実施形態１に係る防爆モータの受振手段の音調の検知結果の一例を示す図である。図３は、実施形態１に係る防爆モータの防爆容器に破損が生じた状態の概略を示す図である。

実施形態１に係る防爆モータ１は、揮発性塗料を扱う塗装現場、その他、可燃性ガス等の引火性を有する雰囲気が充満することにより引火の危険がある場所に設置されるものである。防爆モータ１は、図１に示すように、電動モータ１０と、電動モータ１０を収容する防爆容器２０とを備える。

電動モータ１０は、ロータとステータとを備えるモータ本体１１が防爆容器２０内に収容され、ロータとともに回転する出力軸１２が防爆容器２０外に配置されている。防爆容器２０は、アルミニウム合金、鉄などにより構成され、箱状に形成されている。防爆容器２０は、電動モータ１０のモータ本体１１を収容している。防爆容器２０は、内部が密閉されて、気密に保たれている。防爆容器２０は、鋳物により製造される。

また、防爆モータ１は、図１に示すように、音波を受振する受振手段３１と、判定手段３２と、報知手段３３とから構成される異常検知器３０を備える。

受振手段３１は、防爆容器２０に取り付けられている。実施形態１において、受振手段３１は、防爆容器２０の内壁面２１に取り付けられているが、これに限定されない。実施形態１において、受振手段３１は、電動モータ１０が発生する音波である音及び振動を防爆容器２０を介して受振するものである。即ち、本明細書でいう音波とは、人間や動物の可聴周波数である空中を伝播する弾性波である音と、気体、液体、固体を問わず、弾性体を伝播するあらゆる弾性波である振動とを総称するものである。受振手段３１は、電動モータ１０が発生及び防爆容器２０が伝搬又は反射した音波である音を検知するマイクロフォン、及び防爆容器２０を伝搬する音波である振動を検知可能な振動センサにより構成される。受振手段３１の検知した音及び振動は、ＦＦＴ（ｆａｓｔｆｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ）アナライザーにより周波数が解析され、判定手段３２により音調である周波数帯が所定の範囲内であるか否か判定される。即ち、本明細書でいう音波の音調とは、音波の周波数毎の大きさ（例えば音量）を示すものである。

判定手段３２は、受振手段３１で受信した音波である音及び振動の音調である周波数帯が所定の範囲内であるか否かを判定するものである。判定手段３２は、例えば制御プログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、制御プログラムを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＣＰＵの作業領域として使用されるＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＣＰＵにより情報が書き込まれる不揮発性メモリと、を備えたコンピュータである。判定手段３２は、例えば、図２中に二点鎖線で示す受振手段３１が検知しＦＦＴアナライザーにより周波数が解析された音及び振動の所定の音量Ｘを超える周波数の下限値Ｃ及び上限値Ｄの、防爆容器２０に異常（破損）がない時の予め定められた下限値Ａ及び上限値Ｂとの差Δｆ１、差Δｆ２が所定値を超えるか否かを判定することで、受振手段３１で受信した音波である音及び振動の音調である周波数帯が所定の範囲内であるか否かを判定する。

判定手段３２は、下限値Ｃの下限値Ａとの差Δｆ１と、上限値Ｄの上限値Ｂとの差Δｆ２との双方が所定値以下であると、受振手段３１で受信した音波である音及び振動の音調である周波数帯が所定の範囲内であると判定し、防爆容器２０に異常が無いと判定する。判定手段３２は、下限値Ｃの下限値Ａとの差Δｆ１と、上限値Ｄの上限値Ｂとの差Δｆ２との少なくとも一方が所定値を超えると、受振手段３１で受信した音波である音及び振動の音調である周波数帯が所定の範囲外であると判定し、防爆容器２０に異常（破損）があると判定する。判定手段３２は、防爆容器２０に異常（破損）があると判定すると、報知手段３３に防爆容器２０が異常である旨を示す信号を出力するとともに、電動モータ１０を停止する。

報知手段３３は、判定手段３２で音調である音及び振動が所定の範囲外であると判定された場合、報知信号を発して、オペレータに防爆容器２０に異常（破損）があることを報知するものである。報知手段３３は、防爆容器２０の外壁面２２に取り付けられている。報知手段３３は、通常時には青色光を発する点灯手段とスピーカのうち少なくとも一方により構成される。報知手段３３は、判定手段３２から防爆容器２０が異常である旨を示す信号が入力した防爆容器２０の異常時に、点灯手段により構成されている場合には報知信号として赤色光を発する又は点滅する。報知手段３３は、判定手段３２から防爆容器２０が異常である旨を示す信号が入力した防爆容器２０の異常時に、スピーカにより構成されている場合には、報知信号として音を発する。また、報知手段３３は、防爆容器２０の異常時に、報知信号を送信する無線送信機と、無線送信機からの報知信号を受振して、液晶表示パネルなどにより構成される表示手段に防爆容器２０が異常である警告を表示する端末装置とを備えてもよい。また、この場合、無線ネットワークを介して多数の端末装置の表示手段に防爆容器２０が異常である警告を表示してもよい。

次に、前述した実施形態１に係る防爆モータ１の動作を説明する。防爆モータ１は、電動モータ１０が駆動されると、電動モータ１０が発生した音及び振動が防爆容器２０に伝搬する。そして、受振手段３１が、防爆容器２０に伝搬した音及び振動を検知し、検知した結果をＦＦＴアナライザーにより周波数解析した後、判定手段３２に出力する。

判定手段３２は、受振手段３１で受信した音波である音及び振動の音調である周波数帯が所定の範囲内であるか否かを判定する。このとき、例えば、図３に示すように、防爆容器２０の一部に亀裂ＣＲなどの破損が生じると、この亀裂ＣＲによって音及び振動が伝搬できなくなり、受振手段３１が検知しＦＦＴアナライザーにより周波数が解析された音及び振動の所定の音量Ｘを超える周波数の下限値Ｃ及び上限値Ｄの下限値Ａ及び上限値Ｂとの差Δｆ１、差Δｆ２の少なくとも一方が所定値を超えることとなる。すると、報知手段３３が、オペレータに防爆容器２０が異常である旨を報知し、判定手段３２が電動モータ１０を停止する。

以上のように、実施形態１に係る防爆モータ１は、電動モータ１０が発生する音及び振動を防爆容器２０を介して受振する受振手段３１と、受振手段３１で受振した音及び振動の周波数帯が所定の範囲内であるか否かを判定する判定手段３２とを備える。このため、防爆モータ１は、防爆容器２０が僅かに破損すると、受振手段３１が受振する音及び振動の周波数帯が変化するために、受振手段３１で受振した音及び振動の周波数帯が所定の範囲外であると判定手段３２が判定することができる。したがって、防爆モータ１は、防爆容器２０が破損したことを容易に把握することができる。

〔実施形態２〕
本発明の実施形態２に係る防爆モータを図面に基いて説明する。図４は、実施形態２に係る防爆モータの概略の構成例を示す図である。図５は、実施形態２に係る防爆モータの判定手段のフローチャートの一例を示す図である。なお、図４及び図５において、実施形態１と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。

実施形態２に係る防爆モータ１−２は、図４に示すように、異常検知器３０が超音波発振手段４０を備える。超音波発振手段４０は、防爆容器２０に取り付けられている。実施形態２において、超音波発振手段４０は、防爆容器２０の内壁面２１に取り付けられているが、これに限定されない。超音波発振手段４０は、周知のスピーカ及び圧電素子により構成され、電圧が印加されることで、２０ｋＨｚ（キロヘルツ）以上の超音波を発振するとともに、防爆容器２０を２０ｋＨｚ以上の周波数で振動させる。

実施形態２に係る防爆モータ１の判定手段３２が記憶した下限値Ａ、上限値Ｂ、差Δｆ１、差Δｆ２は、防爆容器２０に異常が無い時に超音波発振手段４０が超音波を発振するとともに防爆容器２０を振動させた時に応じた値である。実施形態２に係る受振手段３１は、超音波発振手段４０が発振した超音波及び振動を防爆容器２０を介して受振する。

次に、前述した実施形態２に係る防爆モータ１の動作を説明する。まず、判定手段３２が、電動モータ１０が駆動しているか否かを判定する（ステップＳＴ１）。判定手段３２は、電動モータ１０が駆動していないと判定する（ステップＳＴ１：Ｎｏ）と、前回、超音波発振手段４０を駆動してから所定時間経過したか否かを判定する（ステップＳＴ２）。判定手段３２は、前回、超音波発振手段４０を駆動してから所定時間経過したと判定する（ステップＳＴ２：Ｙｅｓ）と、超音波発振手段４０に所定時間電圧を印加して、超音波発振手段４０を所定時間駆動する。そして、受振手段３１が、防爆容器２０に伝搬した超音波及び振動を検知し、検知した結果をＦＦＴアナライザーにより周波数解析した後、判定手段３２に出力する（ステップＳＴ３）。

判定手段３２は、受振手段３１で受信した音波である超音波及び振動の音調である周波数帯が所定の範囲内であるか否か、即ち、防爆容器２０に異常があるか否かを判定する（ステップＳＴ４）。判定手段３２は、受振手段３１で受信した音波である超音波及び振動の音調である周波数帯が所定の範囲外である、即ち、防爆容器２０に異常があると判定する（ステップＳＴ４：Ｙｅｓ）と、報知手段３３が、オペレータに防爆容器２０が異常である旨を報知し、判定手段３２が電動モータ１０を停止する（ステップＳＴ５）。

また、判定手段３２は、電動モータ１０が駆動していると判定した場合（ステップＳＴ１：Ｙｅｓ）と、前回、超音波発振手段４０を駆動してから所定時間経過していないと判定した場合（ステップＳＴ２：Ｎｏ）と、受振手段３１で受信した音波である音及び振動の音調である周波数帯が所定の範囲内である、即ち、防爆容器２０に異常がないと判定した場合（ステップＳＴ４：Ｎｏ）とには、ステップＳＴ１に戻る。こうして、実施形態２に係る防爆モータ１は、電動モータ１０が停止している状態で、所定時間毎に、超音波発振手段４０から超音波を発振するとともに防爆容器２０を振動させて、防爆容器２０の異常の有無を把握する。

以上のように、実施形態２に係る防爆モータ１−２は、超音波発振手段４０が発振した超音波及び振動を防爆容器２０を介して受振する受振手段３１と、受振手段３１で受振した超音波及び振動の周波数帯が所定の範囲であるか否かを判定する判定手段３２とを備える。このため、実施形態２に係る防爆モータ１−２は、実施形態１と同様に、防爆容器２０が破損したことを容易に把握することができる。

また、実施形態２に係る防爆モータ１−２は、電動モータ１０が停止している時に超音波発振手段４０が超音波を発振するとともに防爆容器２０を振動させて、防爆容器２０の異常を把握する。このために、防爆モータ１−２は、電動モータ１０の停止中に防爆容器２０の異常を把握することができるので、引火の虞を抑制することができる。

〔実施形態３〕
本発明の実施形態３に係る防爆モータを図面に基いて説明する。図６は、実施形態３に係る防爆モータの判定手段のフローチャートの一例を示す図である。なお、図６において、実施形態１と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。

実施形態３に係る防爆モータ１は、実施形態２と同様に、異常検知器３０が超音波発振手段４０を備える。実施形態３に係る防爆モータ１の判定手段３２は、電動モータ１０が駆動し超音波発振手段４０が駆動していない状態において、防爆容器２０に異常が無い時の下限値Ａ、上限値Ｂ、差Δｆ１、差Δｆ２と、電動モータ１０と超音波発振手段４０との双方が駆動した状態において、防爆容器２０に異常が無い時の下限値Ａ、上限値Ｂ、差Δｆ１、差Δｆ２と、を記憶している。

次に、前述した実施形態３に係る防爆モータ１の動作を説明する。まず、判定手段３２が、電動モータ１０が駆動しているか否かを判定する（ステップＳＴ１）。判定手段３２は、電動モータ１０が駆動していると判定する（ステップＳＴ１：Ｙｅｓ）と、受振手段３１が防爆容器２０に伝搬した音及び振動を検知し、検知した結果をＦＦＴアナライザーにより周波数解析した後、判定手段３２に出力する。判定手段３２は、受振手段３１で受信した音波である音及び振動の音調である周波数帯が所定の範囲外であるか否かを判定する（ステップＳＴ１０）。

判定手段３２は、受振手段３１で受信した音波である音及び振動の音調である周波数帯が所定の範囲外であると判定する（ステップＳＴ１０：Ｙｅｓ）と、超音波発振手段４０に所定時間電圧を印加して、超音波発振手段４０を所定時間駆動する。即ち、判定手段３２は、受振手段３１で受信した電動モータ１０の音波である音及び振動の音調である周波数帯が所定の範囲外の際に、超音波発振手段４０で超音波を発振する。そして、受振手段３１が、音、音波及び防爆容器２０に伝搬した振動を検知し、検知した結果をＦＦＴアナライザーにより周波数解析した後、判定手段３２に出力する（ステップＳＴ１１）。

判定手段３２は、受振手段３１で受信した音波である音、超音波及び振動の音調である周波数帯が所定の範囲内であるか否か、即ち、防爆容器２０に異常があるか否かを判定する（ステップＳＴ１２）。判定手段３２は、受振手段３１で受信した音波である音、超音波及び振動の音調である周波数帯が所定の範囲外である、即ち、防爆容器２０に異常があると判定する（ステップＳＴ１２：Ｙｅｓ）と、防爆容器２０に異常があると判定して、報知手段３３が、オペレータに防爆容器２０が異常である旨を報知し、判定手段３２が電動モータ１０を停止する（ステップＳＴ１３）。即ち、判定手段３２は、防爆容器２０を介して超音波及び振動の音調が所定の範囲外であった場合、防爆容器２０の破損ありと判断する。なお、この場合、電動モータ１０の駆動中の受振手段３１で受信した音波である音及び振動の音調である周波数帯が所定の範囲外であっても（ステップＳＴ１０：Ｙｅｓ）、超音波発振手段４０が超音波を発振した際に防爆容器２０の破損ありと判断するため、電動モータ１０に異常なしとは判定できない。

判定手段３２は、受振手段３１で受信した音波である音、超音波及び振動の音調である周波数帯が所定の範囲内である、即ち、防爆容器２０に異常がないと判定する（ステップＳＴ１２：Ｎｏ）と、電動モータ１０に異常があると判定して、報知手段３３が、オペレータに電動モータ１０が異常である旨を報知し、判定手段３２が電動モータ１０を停止する（ステップＳＴ１４）。即ち、判定手段３２は、防爆容器２０を介して超音波及び振動の音調が所定の範囲内であった場合、電動モータ１０の不調と判断する。

また、判定手段３２は、電動モータ１０が駆動していないと判定した場合（ステップＳＴ１：Ｎｏ）と、受振手段３１で受信した音波である音及び振動の音調である周波数帯が所定の範囲内である、即ち、防爆容器２０に異常がないと判定した場合（ステップＳＴ１０：Ｎｏ）とには、ステップＳＴ１に戻る。こうして、実施形態３に係る防爆モータ１は、電動モータ１０が駆動している状態で、受振手段３１で受信した音波である音及び振動の音調である周波数帯が所定の範囲外であると、超音波発振手段４０により防爆容器２０を振動させる。

以上のように、実施形態３に係る防爆モータ１は、超音波発振手段４０が発振した超音波及び振動を防爆容器２０を介して受振する受振手段３１と、受振手段３１で受振した長音波及び振動の周波数帯が所定の範囲であるか否かを判定する判定手段３２とを備えるため、防爆容器２０が僅かに破損したとしても、防爆容器２０が破損したことを容易に把握することができる。

また、実施形態３に係る防爆モータ１は、電動モータ１０が駆動した時に受振手段３１で受振した振動の周波数帯が所定の範囲外になると、超音波発振手段４０が防爆容器２０を振動させる。このために、防爆モータ１は、防爆容器２０の異常にくわえて、電動モータ１０の異常を把握することができる。

〔変形例〕
本発明の実施形態２及び実施形態３の変形例に係る防爆モータを図面に基いて説明する。図７は、実施形態２及び実施形態３の変形例に係る防爆モータの概略の構成例を示す図である。なお、図７において、実施形態１〜実施形態３と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。

実施形態２及び実施形態３の変形例に係る防爆モータ１−４は、図７に示すように、超音波発振手段４０を防爆容器２０の外壁面２２でかつ出力軸１２の近傍に配置している。変形例に係る防爆モータ１は、実施形態２及び実施形態３と同様に、防爆容器２０が破損したことを容易に把握することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１，１−２，１−４防爆モータ
１０電動モータ
２０防爆容器
３０異常検知器
３１受振手段
３２判定手段
３３報知手段
４０超音波発振手段

Claims

電動モータと、該電動モータを収容する防爆容器と、を備える防爆モータであって、
音波を受振する受振手段と、
該受振手段で受振した音波の音調が所定の範囲であるか否かを判定する判定手段と、
該判定手段で音調が前記所定の範囲外であると判定された場合、報知信号を発する報知手段と、
超音波発振手段と、から構成される異常検知器と、を備え、
該受振手段は、該超音波発振手段が発振した超音波を該防爆容器を介して受振し、
該判定手段は、
該受振手段が受振した該電動モータの音波の音調が前記所定の範囲外の際に、該超音波発振手段で超音波を発振し、
該防爆容器を介した超音波の音調が前記所定の範囲外であった場合、該防爆容器の破損有りと判断し、
超音波の音調が前記所定の範囲内であった場合、該電動モータの不調と判断する防爆モータ。
電動モータと、該電動モータを収容する防爆容器と、を備える防爆モータであって、
音波を受振する受振手段と、
該受振手段で受振した音波の音調が所定の範囲であるか否かを判定する判定手段と、
該判定手段で音調が前記所定の範囲外であると判定された場合、報知信号を発する報知手段と、
超音波発振手段と、から構成される異常検知器を備え、
該受振手段は、該電動モータの音波を該防爆容器を介して受振し、
該判定手段は、
該受振手段が受振した該電動モータの音波の音調が前記所定の範囲外の際に、該超音波発振手段で超音波を発振し、
該防爆容器を介した超音波の音調が前記所定の範囲外であった場合、該防爆容器の破損有りと判断し、
超音波の音調が前記所定の範囲内であった場合、該電動モータの不調と判断する防爆モータ。