JP2019124531A - Dust deposition detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気機器、電気設備等に付着又は堆積している塵埃の程度を把握するための塵埃堆積検知装置に関する。 The present invention relates to a dust accumulation detection device for grasping the degree of dust adhering to or accumulated on an electric device, an electric facility or the like.
電気機器又は電気設備において、外部から塵埃が飛来して堆積すると、電気機器又は電気設備の動作不良、絶縁劣化のリスクが高まる。これら機器、設備の正常動作を担保するためには、定期的に清掃を行なう等の処置を実施する必要がある。 In the electrical device or the electrical equipment, dust coming from the outside and accumulated increases the risk of malfunction of the electrical device or the electrical equipment or deterioration of the insulation. In order to secure the normal operation of these devices and equipment, it is necessary to implement measures such as periodic cleaning.
塵埃の付着程度を評価する技術が知られている。例えば、下記特許文献1には、2つの電極の上に、湿度が高くなると電流が流れ易くなる感湿膜を形成したものを2組用意し、一方は塩分が付着する環境に設置し、他方は塩分が付着し難い環境に設置する。各組の電極間に流れる電流値を測定し比較することにより、汚損(塩分付着)の程度を判定する。 Techniques for evaluating the degree of dust adhesion are known. For example, in Patent Document 1 below, two sets of two electrodes formed with a humidity sensitive film on which current easily flows when humidity gets higher are prepared, and one is installed in an environment where salt adheres, Should be installed in an environment where it is difficult for salt to adhere. By measuring and comparing the current values flowing between the electrodes of each set, the degree of contamination (salt adhesion) is determined.
また、下記特許文献2には、空調ダクト内に光透過性を有する板(粉塵堆積板)を設け、それを挟んで光源及び光センサを配置し、粉塵堆積板の透過光の減少量として、粉塵の堆積を検知する。 Further, in Patent Document 2 below, a light transmitting plate (dust accumulation plate) is provided in the air conditioning duct, and a light source and an optical sensor are disposed with the plate interposed therebetween, and the reduction amount of the transmitted light of the dust accumulation plate is Detect the accumulation of dust.
しかし、特許文献1では、塩分、又は塩分を含む塵埃しか検知できない問題がある。一般的な塵埃の付着による接触不良、又は機器の動作不良のリスクを検知するには不十分である。 However, in Patent Document 1, there is a problem that only salt or dust containing salt can be detected. It is not sufficient to detect the risk of contact failure due to general dust adhesion or malfunction of the device.
特許文献2では、光源及び光検知器の温度依存性及び経時劣化が考慮されていない。常時通風があり暗所でなければ有効な検知が行なえない、光源と光検知器とを対向して配置することが必要であり、部品点数の低減が容易ではないという問題もある。 In Patent Document 2, the temperature dependence and the deterioration with time of the light source and the light detector are not taken into consideration. There is also a problem that it is necessary to place the light source and the photodetector opposite to each other, and it is not easy to reduce the number of parts.
したがって、本発明は、塵埃の種類によらず、塵埃の堆積を検知できる塵埃堆積検知装置を提供することを第1の目的とする。また、本発明は、検知器の温度依存性及び経時劣化の影響を除去して、精度よく塵埃の堆積を検知できる塵埃堆積検知装置を提供することを第2の目的とする。 Therefore, a first object of the present invention is to provide a dust accumulation detection device capable of detecting accumulation of dust regardless of the type of dust. Another object of the present invention is to provide a dust accumulation detection device capable of detecting accumulation of dust with high accuracy by removing the influence of temperature dependency of the detector and deterioration with time.
本発明の第1の局面に係る塵埃堆積検知装置は、電気機器の所定部分の面に光を照射する発光部と、所定部分を透過した光又は所定部分により反射された光を検知する光検知部と、発光部から所定部分に光を照射した状態で、光検知部により検知された光の強度と、発光部の照射光の強度との比率に応じて、所定部分における塵埃堆積の程度を評価する評価部とを含む。発光部から出力され所定部分に照射される光、又は、光検知部により検知される光が、所定部分の面と成す角度は、5度以上45度以下の範囲である。 In the dust deposition detecting device according to the first aspect of the present invention, a light emitting unit for emitting light to a surface of a predetermined portion of an electric device, and a light detection for detecting light transmitted through the predetermined portion or light reflected by the predetermined portion The degree of dust accumulation on the predetermined portion is determined according to the ratio of the intensity of the light detected by the light detection portion to the intensity of the irradiation light of the light emitting portion in a state where the light is irradiated to the predetermined portion from the light emitting portion. And an evaluation unit to be evaluated. The angle formed by the light emitted from the light emitting unit and irradiated to the predetermined portion or the light detected by the light detecting unit with the surface of the predetermined portion is in the range of 5 degrees to 45 degrees.
これにより、塵埃の種類を問わず、電気機器に堆積している塵埃の程度を評価することができる。 Thereby, regardless of the type of dust, it is possible to evaluate the degree of dust deposited on the electrical device.
本発明の第2の局面に係る塵埃堆積検知装置は、電気機器の所定部分に光を照射する発光部と、所定部分を透過した光又は所定部分により反射された光を検知する光検知部と、発光部の点灯及び消灯を制御する制御部と、制御部が発光部を点灯させた状態で光検知部により検知された光の強度と、発光部の照射光の強度とに応じて、所定部分における塵埃堆積の程度を評価する評価部と、発光部から光を出力しない状態で光検知部により検知された光の強度が所定のしきい値以下であるか否かを判定する判定部とを含む。判定部により所定のしきい値以下であると判定されたことを受けて、評価部は、塵埃堆積の程度を評価する。 A dust accumulation detection device according to a second aspect of the present invention includes a light emitting unit that irradiates light to a predetermined part of an electric device, and a light detection unit that detects light transmitted through the predetermined part or light reflected by the predetermined part. And a control unit that controls lighting and extinguishing of the light emitting unit, and a predetermined value according to the intensity of light detected by the light detecting unit in a state where the light emitting unit is turned on by the control unit and the intensity of irradiation light of the light emitting unit. An evaluation unit that evaluates the degree of dust accumulation in the part; and a determination unit that determines whether the intensity of light detected by the light detection unit is less than or equal to a predetermined threshold when the light emission unit does not output light including. The evaluation unit evaluates the degree of dust accumulation based on the judgment that the judgment unit judges that the difference is equal to or less than the predetermined threshold value.
これにより、環境光の影響を受けずに測定することができるので、塵埃堆積の程度をより精度よく評価することができる。 As a result, measurement can be performed without being affected by ambient light, so that the degree of dust accumulation can be evaluated more accurately.
好ましくは、塵埃堆積検知装置は、発光部及び光検知部による光学的構成と同じ光学的構成を有する校正用発光部及び校正用光検知部をさらに含む。校正用発光部及び校正用光検知部は、塵埃が堆積し難い環境に配置される。評価部は、校正用発光部から光を出力した状態で校正用光検知部により検知された光の強度と、校正用発光部の照射光の強度とを考慮して、塵埃堆積の程度を評価する。 Preferably, the dust accumulation detection device further includes a calibration light emission unit and a calibration light detection unit having the same optical configuration as the light configuration of the light emission unit and the light detection unit. The light emitting unit for calibration and the light detection unit for calibration are disposed in an environment in which dust is not easily accumulated. The evaluation unit evaluates the degree of dust accumulation in consideration of the intensity of light detected by the calibration light detection unit in a state where light is output from the calibration light emission unit and the intensity of the irradiation light of the calibration light emission unit. Do.
これにより、温度依存性及び経時劣化の影響を除去して、精度よく塵埃堆積の程度を評価することができる。 As a result, it is possible to accurately evaluate the degree of dust accumulation by removing the effects of temperature dependency and time-dependent deterioration.
より好ましくは、塵埃堆積検知装置は、所定部分により散乱される光を検知する散乱光検知部をさらに含み、評価部は、塵埃堆積の程度が所定の値よりも小さい場合に、散乱光検知部により検知された光の強度と、発光部の照射光の強度との比率に応じて、所定部分における塵埃堆積の程度を評価する。 More preferably, the dust accumulation detection device further includes a scattered light detection unit that detects light scattered by the predetermined portion, and the evaluation unit detects the scattered light detection unit when the degree of the dust accumulation is smaller than a predetermined value. The degree of dust accumulation in a predetermined portion is evaluated according to the ratio of the intensity of light detected by the light source to the intensity of light emitted from the light emitting unit.
これにより、塵埃の堆積量が比較的少ない段階でも塵埃を検知することができる。 This makes it possible to detect dust even at a stage where the amount of dust accumulation is relatively small.
さらに好ましくは、塵埃堆積検知装置は、塵埃堆積検知装置の周囲から光検知部に向かう光を遮光する遮光部と、空気の流れを生成する気流生成部とをさらに含む。遮光部は、気流発生部により生成された気流を、所定部分に向かわせるように配置される。 More preferably, the dust accumulation detection device further includes a light shielding portion that shields light traveling from the periphery of the dust accumulation detection device to the light detection portion, and an air flow generation portion that generates a flow of air. The light shielding portion is disposed to direct the air flow generated by the air flow generation portion to a predetermined portion.
これにより、塵埃の堆積を加速させることができ、より早い段階で、点検の必要性を検知でき、受光部への環境光の入射を遮ることができ、測定値における環境光の影響を抑制することができ、塵埃堆積の程度をより精度よく評価することができる。 Thereby, accumulation of dust can be accelerated, the necessity of inspection can be detected at an earlier stage, incidence of ambient light to the light receiving unit can be blocked, and the influence of ambient light on the measured value can be suppressed. The degree of dust deposition can be evaluated more accurately.
好ましくは、所定部分は、少なくとも断面L字型の反射面を含む複数の反射面を有し、発光部及び光検知部は、発光部から出力された光が、複数の反射面により反射された後、光検知部により検知されるように配置されている。 Preferably, the predetermined portion has a plurality of reflecting surfaces including at least a reflecting surface having an L-shaped cross section, and the light emitting unit and the light detecting unit reflect light output from the light emitting unit by the plurality of reflecting surfaces. It is arranged to be detected by the light detection unit later.
これにより、発光部及び光検知部を近くに配置することができ、塵埃堆積検知装置を小型にすることができ、発光部及び光検知部を対向させる必要がなく、設計の自由度を増大させることができる。 As a result, the light emitting unit and the light detecting unit can be disposed close to each other, the dust accumulation detecting device can be miniaturized, and the light emitting unit and the light detecting unit do not have to be opposed to each other. be able to.
より好ましくは、塵埃堆積検知装置は、発光部の放射光の波長を変更する機構をさらに含む。 More preferably, the dust accumulation detector further includes a mechanism for changing the wavelength of the light emitted from the light emitting unit.
これにより、塵埃の種類に応じて、適切に塵埃の堆積を検知することができる。 Thereby, according to the kind of dust, accumulation of dust can be detected appropriately.
さらに好ましくは、塵埃堆積検知装置は、所定部分を撮像する撮像部をさらに含み、所定部分は、腐食性ガスにより腐食され得る金属により形成される。 More preferably, the dust deposition detection device further includes an imaging unit that images a predetermined portion, and the predetermined portion is formed of a metal that can be corroded by a corrosive gas.
これにより、塵埃堆積検知装置に、腐食ガスセンサとしての機能を持たせることができる。 Thus, the dust accumulation detection device can be provided with a function as a corrosive gas sensor.
好ましくは、塵埃堆積検知装置は、塩分付着センサをさらに含む。 Preferably, the dust accumulation detection device further includes a salt deposition sensor.
これにより、特にリスクが高い塩分を含む塵埃を検知でき、総合的なリスク管理が可能になる。 This makes it possible to detect dust that contains particularly high risk salt, and enables comprehensive risk management.
本発明によれば、塵埃の種類を問わず、塵埃を検知することができ、機器のリスク管理を効率的に行なうことができる。また、温度依存性及び経時劣化の影響を除去して、精度よく塵埃堆積の程度を評価することができる。 According to the present invention, regardless of the type of dust, dust can be detected, and risk management of equipment can be efficiently performed. In addition, it is possible to evaluate the degree of dust accumulation with high accuracy by removing the influence of temperature dependency and time-dependent deterioration.
以下の実施の形態では、同一の部品には同一の参照番号を付してある。それらの名称及び機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。 In the following embodiments, the same parts are given the same reference numerals. Their names and functions are also identical. Therefore, detailed description about them will not be repeated.
(第1の実施の形態)
(塵埃堆積検知装置の構成)
図1を参照して、本発明の第1の実施の形態に係る塵埃堆積検知装置100は、光を放射する発光部102、発光部102に電力を供給する電源部104、光を検知する光検知部106、制御部108、記憶部110、及びタイマ112を含む。塵埃堆積検知装置100は、各部を作動させるための電源等(図示せず)をも含む。
First Embodiment
(Configuration of dust accumulation detector)
Referring to FIG. 1, the dust
発光部102は、例えばLEDである。発光部102は、LEDに限らず、所定時間(例えば1〜数秒程度)、所定方向に、所定強度の光を安定して出力できる発光素子であればよい。電源部104は、制御部108による制御を受けて、発光部102に、発光部102を点灯させるための電力を供給する。
The
光検知部106は、例えばフォトトランジスタである。光検知部106は、フォトトランジスタに限らず、発光部102から放射される光を検知し、その強度(光量)に応じた大きさの電気信号を出力できる素子であればよい。光検知部106は、発光部102の放射光の中心波長を、検出感度の中心付近に有することが好ましい。
The
発光部102と光検知部106との間には、平板の光透過部材200が配置されている。具体的には、図2を参照して、光透過部材200は、その周囲を平板状の保持部材120により保持され、保持部材120は、例えば複数の柱状の支持部材122により電気機器の平坦部250の上に支持されている。図1及び図2には、堆積された塵埃202を示している。
A flat
発光部102から放射される光の強度が最大である方向(以下、光軸ともいう)は、光透過部材200の面に対して角度θで斜めに入射する。光検知部106は、光透過部材200を通過した光を効率よく検知できるように、発光部102に対して対向するように配置されている。角度θは、好ましくは5〜45度であり、より好ましくは10〜35度である。
A direction in which the intensity of light emitted from the
制御部108は、CPU(Central Processing Unit)であり、電源部104の出力を制御して、発光部102を点灯又は消灯させる。例えば、制御部108が電源部104に対してハイレベルの信号を出力すると、電源部104は発光部102に電力を供給する。これにより、発光部102が点灯する。制御部108が電源部104に対してローレベルの信号を出力すると、電源部104は発光部102への電力供給を停止する。これにより、点灯していた発光部102は消灯する。
The
また、制御部108は、所定のタイミングで、光検知部106の出力信号を取得する。例えば、光検知部106がA/D変換機能を有していれば、制御部108は、光検知部106から出力されるデジタルデータを取得する。光検知部106がアナログ信号を出力すれば、制御部108は、入力されるアナログ信号を所定の時間間隔でサンプリングして、デジタルデータを生成する。
Further, the
記憶部110は、制御部108から入力されるデータを記憶する揮発性又は不揮発性のメモリである。タイマ112は、制御部108からの要求を受けて、現在時刻を出力する。
The
(塵埃堆積の検知処理)
以下に、図3を参照して、図1の塵埃堆積検知装置100により、電気機器における塵埃堆積の程度を評価する処理に関して説明する。図3のプログラムは、制御部108により実行される。そのプログラムは、例えば、予め記憶部110に記憶されていればよい。
(Detection processing of dust accumulation)
In the following, with reference to FIG. 3, a process of evaluating the degree of dust accumulation in the electric device by the dust
ここでは、記憶部110には、測定の時間間隔ΔT、所定のしきい値Th1、及びメッセージが予め記憶されているとする。測定の時間間隔ΔTは、塵埃の堆積速度、塵埃が電気機器に及ぼす影響の程度等に応じて決定される。例えば、数時間〜24時間の範囲の値である。僅かの塵埃の堆積でも、機器の性能、安全性等に重大な影響を与える場合には、比較的短い時間が設定されることが好ましい。
Here, in the
しきい値Th1は、例えば、塵埃の堆積により光検知部106が検知する発光部102の光量が低下し、塵埃を除去するメンテナンス(清掃等)を行なう必要があると判断されるときの光量に対応する。しきい値Th1は、例えば、初期(機器の設置時)の測定値を基準とし、それに対する比率として設定することができる。初期の光検知部106による測定値は、発光部102の照射光の強度を表す基準値と考えられ、基準値A0として記憶部110に記憶しておく。
The threshold value Th1 is, for example, the light amount when the light amount of the
ステップ300において、制御部108は、初期設定として、タイマ112から現在時刻を取得し、記憶部110に開始時刻として記憶させる。
In
ステップ302において、制御部108は、タイマ112から現在時刻を取得し、ステップ300で記憶した開始時刻との時間差を算出する。
In
ステップ304において、制御部108は、ステップ300で算出した時間差と、記憶部110に記憶されている測定の時間間隔ΔTとを比較することにより、測定時刻になったか否かを判定する。即ち、制御部108は、時間差が測定の時間間隔ΔT以上であれば、測定時刻になったと判定し、ステップ306に移行する。そうでなければ(時間差が測定の時間間隔ΔT未満)、制御はステップ314に移行する。
In
ステップ306において、制御部108は、現在の開始時刻を更新する。即ち、制御部108は、ステップ302で取得した現在時刻を、記憶部110の開始時刻に上書きする。
In
ステップ308において、制御部108は、発光部102を点灯させ、光検知部106からの出力信号を取得する。具体的には、制御部108は、上記したように、電源部104にハイレベルの信号を出力して(電源部104から発光部102に電力を供給)、発光部102を点灯させ、その状態で、光検知部106からの出力信号を、測定値A1として取得する。光検知部106の出力信号を取得すると、制御部108は、電源部104にローレベルの信号を出力して(電源部104から発光部102への電力供給を停止)、発光部102を消灯させる。
In
ステップ310において、制御部108は、ステップ308で取得した測定値A1を、記憶部110から読出した基準値A0で除した値(A1/A0)が、記憶部110に記憶されているしきい値Th1以下であるか否かを判定する。しきい値Th1以下であることは、塵埃堆積が、メンテナンスを行なう必要がある程度まで進んでいることを意味する。しきい値Th1以下であると判定されると、制御はステップ312に移行する。そうでなければ、制御はステップ314に移行する。
In
ステップ312において、制御部108は、塵埃堆積検知装置100から所定のメッセージを読出して、提示する。例えば、メンテナンスを行なう必要がある旨のメッセージを提示する。塵埃堆積検知装置100が音響出力装置又は画像表示装置を備えていれば、メッセージを音響又は画像として提示することができる。塵埃堆積検知装置100から外部の音響出力装置又は画像表示装置に、提示するメッセージを表すデータを出力してもよい。
In
ステップ314において、制御部108は、終了の指示を受けたか否かを判定する。終了の指示を受けた場合、本プログラムは終了する。そうでなければ、制御はステップ302に戻り、上記の処理を繰返す。終了の指示は、例えば、塵埃堆積検知装置100の電源をオフする操作により行なわれる。
In
以上により、塵埃堆積検知装置100は、予め定められた時間間隔ΔTで、発光部102を点灯させた状態で光透過部材200及び塵埃202を通過する光量を光検知部106により測定し、測定値の基準値(初期値)に対する比率をしきい値Th1と比較する。測定値は光透過部材200の塵埃202の存在による影響を受け、それは、塩分を含む塵埃か否か等、塵埃の種類にはよらず、主に堆積の程度(堆積量)による。したがって、塵埃堆積検知装置100は、塵埃の種類を問わず、光透過部材200に堆積している塵埃の程度を評価することができる。機器の光透過部材200付近には、同程度の塵埃が堆積していると考えられるので、光検知部106の測定値がしきい値Th1以下になれば、塵埃堆積検知装置100は、メンテナンスを推奨するメッセージ等を提示することができる。しきい値Th1を適切に設定しておけば、塵埃の堆積により、機器の性能及び安全性の低下等が生じる前に、メンテナンスにより塵埃を除去するように促すことができ、機器を適切に管理できる。
As described above, the dust
発光部102からの光を、光透過部材200に対して斜めに入射させることにより、塵埃の堆積層を通過する光路を長くすることができるので、塵埃の堆積量が少ない段階でも、光検知部106により測定される光量は比較的小さい値となる。したがって、より早い段階で、塵埃の堆積を検知することができ、早目にメッセージを提示することができる。
By making the light from the
上記では、発光部102と光検知部106とを、塵埃202が堆積する光透過部材200の面を挟んで配置し、塵埃堆積層の一方の面から光を照射し、塵埃堆積層の他方の面に出力する光量を測定する場合を説明したがこれに限定されない。発光部102及び光検知部106の配置は任意であり、塵埃堆積の検知対象となる電気機器の部位、その周囲の構造、空きスペース等に応じて適宜変更することができる。
In the above, the
例えば、図4に示すように、発光部102及び光検知部106を配置してもよい。この場合にも、発光部102の放射光は、塵埃202及び光透過部材200を通って、光検知部106により検知される。光検知部106により測定される光量は、光透過部材200の上に堆積している塵埃202の量に応じて変化し、塵埃202の堆積量が多くなれば、より小さくなる。したがって、図4の構成を用いても、図3と同様の処理により、塵埃の種類によらずに、塵埃堆積の程度に応じて、適切な時期にメンテナンスを促すことができる。なお、発光部102からの放射光が光透過部材200の面と成す角度θは、図2に関して上記した角度であることが好ましい。
For example, as shown in FIG. 4, the
また、図5に示すように、発光部102及び光検知部106を共に、塵埃202が堆積する光透過部材200の面の側に配置してもよい。図5では、図2の光透過部材200に代えて光反射部材204を設けている。塵埃202が堆積する光反射部材204の面は、発光部102からの光を反射する鏡面になっている。図5の構成であれば、図2に示した支持部材122はなくてもよく、光反射部材204を直接平坦部250の上に配置することができる。
Further, as shown in FIG. 5, both the
発光部102の放射光は、塵埃202を通過した後光反射部材204により反射され、塵埃202を通過した後、光検知部106により検知される。光検知部106により測定される光量は、光反射部材204の上に堆積している塵埃202の量に応じて変化し、塵埃202の堆積量が多くなれば、より小さくなる。したがって、図5の構成を用いても、図3と同様の処理により、塵埃の種類によらずに、塵埃堆積の程度に応じて、適切な時期にメンテナンスを促すことができる。発光部102の放射光が光反射部材204の面と成す角度θは、図2に関して上記した角度であることが好ましい。
The emitted light of the
また、図6の(A)に示すように、図2の光透過部材200に代えて、断面L字型のL字型光反射部材206を設けてもよい。L字型光反射部材206の、発光部102側の直交する2つの面は、発光部102からの光を反射する鏡面になっている。発光部102からの光は、塵埃202を通過した後、L字型光反射部材206により反射され、再度塵埃202を通過した後、L字型光反射部材206により反射され、発光部102の光軸と平行に戻り、光検知部106により検知される。光検知部106により測定される光量は、L字型光反射部材206の上に堆積している塵埃202の量に応じて変化し、塵埃202の堆積量が多くなれば、より小さくなる。したがって、図6の(A)の構成を用いても、図3と同様の処理により、塵埃の種類によらずに、塵埃堆積の程度に応じて、適切な時期にメンテナンスを促すことができる。発光部102の放射光がL字型光反射部材206の塵埃202が堆積する面と成す角度θは、図2に関して上記した角度であることが好ましい。
Further, as shown in FIG. 6A, an L-shaped
図6の(A)のように構成することにより、光検知部106を発光部102の近くに配置することができ、図2、図4及び図5の構成よりもコンパクトになる。また、例えば、LED及びフォトトランジスタを1つのパッケージに収容した素子である、公知のフォトリフレクタを使用することができ、部品点数を低減することができる。
By configuring as shown in FIG. 6A, the
なお、断面L字型とは、2つの面が直交している場合に限らず、略直交している場合をも意味する。即ち、L字型反射部材206を構成する2つの反射面の成す角度は90度に限定されず、90度に近い角度であってもよい。そのような場合にも、発光部102からの光は、L字型光反射部材206により2回反射され、発光部102の光軸と略平行に戻るので、発光部102及び光検知部106を近くに配置することができる。
The L-shaped cross section means not only the case where the two planes are orthogonal but also the case where the two planes are substantially orthogonal. That is, the angle between the two reflecting surfaces of the L-shaped reflecting
また、図6の(A)において発光部102と光検知部106とを入替えて配置した図6の(B)に示すような構成であってもよい。図6の(B)において、発光部102の放射光は、L字型光反射部材206により反射された後、塵埃202を通過し、L字型光反射部材206により反射されて再度塵埃202を通過した後、発光部102の光軸と平行に戻り、光検知部106により検知される。この場合、発光部102から放射され、L字型光反射部材206の面により2回反射された後の光が光検知部106に入射する方向と、L字型光反射部材206の塵埃202が堆積する面と成す角度θは、上記したように、好ましくは5〜45度であり、より好ましくは10〜35度である。
Further, the configuration shown in FIG. 6B in which the
発光部102からの放射光が、L字型反射部材206を構成する2つの反射面に直交する面内にない場合には、L字型光反射部材206により2回反射された後の光路は、図6の(A)及び(B)に示したように発光部102の光軸と平行にはならない。しかし、そのような場合にも、L字型光反射部材206により2回反射された後の光を反射する反射面をさらに設ければ、その反射面の位置及び角度を調整することにより、塵埃の堆積に影響することなく、反射された後の光路を発光部102の光軸と平行にすることができる。したがって、発光部102及び光検知部106を近くに配置することができる。
If the light emitted from the
また、図7に示すように、発光部102及び光検知部106を配置してもよい。発光部102の放射光は、光透過部材208及び塵埃202を通過した後、光反射部材210により反射されて、光検知部106により検知される。光検知部106により測定される光量は、光透過部材208の上に堆積している塵埃202の量に応じて変化し、塵埃202の堆積量が多くなれば、より小さくなる。したがって、図7の構成を用いても、図3と同様の処理により、塵埃の種類によらずに、塵埃堆積の程度に応じて、適切な時期にメンテナンスを促すことができる。発光部102の放射光が光透過部材208の面と成す角度θは、図2に関して上記した角度であることが好ましい。
Further, as shown in FIG. 7, the
上記では、塵埃202を通過した発光部102の放射光を光検知部106で検知する場合を説明したが、これに限定されない。図8に示すように、図2の構成に加えて散乱光検知部124を備えてもよい。散乱光検知部124は、光検知部106と同様の素子であり、例えばフォトトランジスタである。発光部102からの光は、光透過部材200を通過した後、塵埃202を通過して光検知部106に検知されるが、一部の光は、塵埃の粒子により散乱される。散乱光は、図8において下向きの複数の矢印で示すように、発光部102の側にも放射されるので、その光を散乱光検知部124により検知できる。光透過部材200上に塵埃202が堆積していなければ、発光部102から放射された殆どの光は光検知部106により検知され、散乱光検知部124により散乱光は検知できないが、光透過部材200上に塵埃202が堆積し始めると散乱が生じ、散乱光検知部124により検知可能になる。光検知部106の測定値では、ある程度塵埃が堆積しなければ、塵埃を検知することは難しいが、塵埃の堆積量が比較的少ない段階でも散乱光検知部124により塵埃を検知することができる。散乱光検知部124による測定は、微量な塵埃を検知するのに有効である。
Although the case where the
散乱光検知部124の測定値に関するしきい値Thsは、光検知部106の測定値に関するしきい値Th1とは別の値に設定される。そして、散乱光検知部124の測定値が、しきい値Ths以上になれば、塵埃が堆積したと判定し、上記と同様に所定のメッセージを提示することができる。しきい値Thsは、例えば光の強度(光量)、又は基準値(例えば、塵埃堆積検知装置の設置時における発光部102の放射光強度)に対する比率として設定され得る。
The threshold value Ths related to the measurement value of the scattered
散乱光を検出するための散乱光検知部124の位置は、光透過部材200の面に対して発光部102と同じ側であればよいが、発光部102の光の一部は光透過部材200の面で反射されるので、その反射光が散乱光検知部124に入射しない位置であることが好ましい。即ち、図8において、散乱光検知部124の左右方向の位置は、発光部102の光が光透過部材200に入射する位置とほぼ同じ位置、又は、それよりも発光部102の側であることが好ましい。
The position of the scattered
また、測定値は、塵埃の大きさ、及び発光部102の放射光の波長の影響を受ける。例えば、波長が粒子の大きさよりも十分に大きければ、散乱光は生じ難い。したがって、発光部102から放射する波長を変化させることにより、塵埃の種類(例えば、粒子の大きさ)に応じて、塵埃堆積の程度をより適切に検知することが可能になる。
Also, the measured value is affected by the size of dust and the wavelength of the light emitted from the
(第2の実施の形態)
上記した第1の実施の形態では、測定値には温度依存性があり、測定値は経時劣化の影響を受ける。第2の実施の形態は、検知器の温度依存性及び経時劣化の影響を除去するためのものである。
Second Embodiment
In the first embodiment described above, the measured value has temperature dependency, and the measured value is affected by aging. The second embodiment is for removing the effects of temperature dependency and aging of the detector.
(塵埃堆積検知装置の構成)
図9を参照して、本発明の第2の実施の形態に係る塵埃堆積検知装置130は、第1発光部132、第1光検知部134、電源部104、制御部108、記憶部110、タイマ112、第2発光部138及び第2光検知部140を含む。塵埃堆積検知装置130は、各部を作動させるための電源等(図示せず)をも含む。
(Configuration of dust accumulation detector)
Referring to FIG. 9, the dust
第1発光部132及び第1光検知部134はそれぞれ、図1の発光部102及び光検知部106に対応し、光透過部材200及び塵埃202に対して、図1及び図2の発光部102及び光検知部106と同様に配置されている。即ち、第1発光部132、第1光検知部134、電源部104、光検知部106、制御部108、記憶部110及びタイマ112は、図1と同様に構成され、同じ機能を有する。したがって、これらに関する重複説明は繰返さない。
The first
塵埃堆積検知装置130(図9)が、塵埃堆積検知装置100(図1)と異なる点は、第2発光部138及び第2光検知部140を含む点である。電源部104は、制御部108からの制御を受けて、第2発光部138にも電力を供給する。第2発光部138は、電源部104から電力供給を受けて点灯し、電力供給が停止されると消灯する。第2発光部138の放射光は第2光検知部140により検知され、第2光検知部140から出力される測定信号は、制御部108に入力される。
The dust accumulation detector 130 (FIG. 9) differs from the dust accumulation detector 100 (FIG. 1) in that it includes a
ここでは、第2発光部138及び第2光検知部140の構成を校正系142といい、第1発光部132及び第1光検知部134の測定系136と区別する。測定系136と校正系142との違いは、光透過部材200及び塵埃202が含まれるか否かである。
Here, the configuration of the second
第2発光部138は、第1発光部132と同じ種類の素子であり、第2光検知部140は、第1光検知部134と同じ種類の素子である。ここで同じ種類の素子とは、例えば、第1発光部132及び第2発光部138にLEDを使用する場合、同じメーカの同じ品番のLEDを使用する。また、第1光検知部134及び第2光検知部140にフォトトランジスタを使用する場合、同じメーカの同じ品番のフォトトランジスタを使用する。
The second
第2発光部138及び第2光検知部140は、具体的には図10のように配置されている。第2発光部138及び第2光検知部140は、防塵部材144により周囲を囲まれており、塵埃が発生し難くなっている。第2発光部138及び第2光検知部140は、第1発光部132及び第1光検知部134と、光学的に同じ構成になっている。即ち、第2発光部138及び第2光検知部140は、第1発光部132及び第1光検知部134と同じ距離だけ離隔され、第1発光部132及び第1光検知部134と同様に対向して配置されている。したがって、電源部104から同じ電力が第1発光部132及び第2発光部138に供給されると、測定系136において光透過部材200及び塵埃202が無く、素子の特性値のバラツキ、配置誤差等を無視できるとすれば、第1光検知部134及び第2光検知部140の測定値は同じ値になる。
Specifically, the
塵埃堆積検知装置130を含む電気機器が設置された時点では、光透過部材200には塵埃202は堆積していないので、上記のように、第1光検知部134及び第2光検知部140の測定値は同じ値である。その後、時間が経過すると、測定系136においては、光透過部材200上に塵埃202が堆積するので、第1光検知部134の測定値は減少するが、校正系142の第2光検知部140の測定値は、防塵部材144により塵埃の影響を受けない。
When the electric device including the
第1発光部132及び第2発光部138は経時変化により光量が減少し、第1光検知部134及び第2光検知部140の検知感度も経時変化により低下する。また、温度環境の変化により、第1発光部132及び第2発光部138の光量、並びに、第1光検知部134及び第2光検知部140の検知感度は影響を受ける。しかし、経時変化及び温度環境の変化は、測定系136及び校正系142の測定値に同様に影響する。よって、第1光検知部134及び第2光検知部140の測定値の違いは、塵埃202の堆積によるものであり、第1光検知部134及び第2光検知部140の測定値の違いから、測定系136における塵埃202の堆積の程度を評価することができる。
The light amount of the first
(塵埃堆積の検知処理)
以下に、図11を参照して、図9の塵埃堆積検知装置130により、温度依存性及び経時劣化の影響を除去して、対象機器における塵埃堆積の程度を評価する処理に関して、具体的に説明する。図11のプログラムは、制御部108により実行される。そのプログラムは、例えば、予め記憶部110に記憶されていればよい。
(Detection processing of dust accumulation)
Hereinafter, with reference to FIG. 11, the
図11が図3と異なる点は、ステップ308(図3)がステップ400〜404で代替されていることだけである。したがって、ここでは、主としてステップ400〜404に関して説明する。
FIG. 11 differs from FIG. 3 only in that step 308 (FIG. 3) is replaced by steps 400-404. Therefore, here, the
記憶部110には、第1の実施の形態と同様に、測定の時間間隔ΔT、基準値(初期の測定値)A0、第1しきい値(基準値に対する比率)Th1、及びメッセージが予め記憶されているとする。
As in the first embodiment, the
第1の実施の形態と同様に、ステップ300〜304の処理が繰返され、測定時刻になると、ステップ306の処理が実行された後、ステップ400において、制御部108は、測定系136による光量の測定を実行する。即ち、制御部108は、第1発光部132を点灯させ、第1光検知部134の出力信号を取得する。具体的には、制御部108は、電源部104にハイレベルの信号を出力して(電源部104から第1発光部132に電力を供給)、第1発光部132を点灯させ、その状態で、第1光検知部134からの出力信号を、測定値A1として取得する。第1光検知部134の出力信号を取得すると、制御部108は、電源部104にローレベルの信号を出力して(電源部104から第1発光部132への電力供給を停止)、第1発光部132を消灯させる。
As in the first embodiment, the processes of
ステップ402において、制御部108は、校正系142による光量の測定を実行する。即ち、制御部108は、第2発光部138を点灯させ、第2光検知部140の出力信号を取得する。具体的には、制御部108は、電源部104にハイレベルの信号を出力して(電源部104から第2発光部138に電力を供給)、第2発光部138を点灯させ、その状態で、第2光検知部140からの出力信号を、測定値A2として取得する。第2光検知部140の出力信号を取得すると、制御部108は、電源部104にローレベルの信号を出力して(電源部104から第2発光部138への電力供給を停止)、第2発光部138を消灯させる。
In
ステップ404において、制御部108は、ステップ400で取得した測定値A1を、ステップ402で取得した測定値A2で除して、比率(A1/A2)を算出する。
In
この比率を用いて、以下、第1の実施の形態と同様に、ステップ310〜314の処理を実行する。
Subsequently, the processes of
上記したように、測定値(光強度)は、測定時の温度に依存し、経時劣化の影響を受け、塵埃の量に依存する。それぞれの影響をα、β、γで表すと、測定系の測定値A1は、A1=α・β・γ・A0となる。また、上記したように、校正系の初期値は、測定系の初期値A0と同じであると考えられるので、校正系の測定値A2は、A2=α・β・A0となる。これらの式から、γ=A1/A2となる。即ち、測定系の測定値A1を校正系の測定値A2で除した値により、測定時の温度の影響及び経時劣化の影響を除外して、塵埃の量を評価することができる。 As described above, the measured value (light intensity) depends on the temperature at the time of measurement, is affected by deterioration with time, and depends on the amount of dust. When the respective effects are represented by α, β and γ, the measured value A1 of the measurement system is A1 = α · β · γ · A0. Further, as described above, since the initial value of the calibration system is considered to be the same as the initial value A0 of the measurement system, the measurement value A2 of the calibration system is A2 = α · β · A0. From these equations, γ = A1 / A2. That is, the amount of dust can be evaluated by excluding the influence of temperature at the time of measurement and the influence of aging with the value obtained by dividing the measurement value A1 of the measurement system by the measurement value A2 of the calibration system.
したがって、第1の実施の形態の塵埃堆積検知装置100と同様に、塵埃堆積検知装置130は、塵埃の種類を問わず、光透過部材200に堆積している塵埃の程度を評価することができる。しきい値Th1以下になれば、塵埃堆積検知装置130は所定のメッセージを提示することができる。しきい値Th1を適切に設定しておけば、塵埃の堆積により、機器の性能及び安全性の低下等が生じる前に、メンテナンスにより塵埃を除去するように促すことができ、機器を適切に管理できる。特に、温度依存性及び経時劣化の影響が除去された測定結果を使用するので、精度よく塵埃堆積の程度を評価することができる。
Therefore, similar to the dust
(変形例1)
上記では、所定の時間が経過すると、測定を行なう場合を説明したが、電気機器が、日照又は照明の影響を受ける環境に設置されていれば、時間帯によっては、第1光検知部134及び第2光検知部140が環境光の影響を受けて、正確に塵埃堆積の程度を評価できない可能性がある。そのような場合には、塵埃堆積検知装置130は、図12のフローチャートで示された処理を行なうことが好ましい。図12のフローチャートでは、暗い環境になったときにのみ測定が行なわれる。
(Modification 1)
In the above, the case where the measurement is performed after the predetermined time has been described, but if the electric device is installed in an environment affected by sunshine or illumination, depending on the time zone, the first
ここでは、記憶部110には、予め第2しきい値Th2が記憶されているとする。第2しきい値Th2は、夜間等の暗い環境において第1光検知部134で測定した値と同等の値である。
Here, it is assumed that the second threshold value Th2 is stored in advance in the
図12は、図11において、ステップ306及びステップ400の間にステップ500及びステップ502が追加されたものである。ステップ300〜304の処理を繰返し、測定時刻になると、ステップ306の処理が実行された後、ステップ500において、制御部108は、例えば、第1発光部132を消灯させたまま、第1光検知部134からの出力信号を、測定値として取得する。
In FIG. 12,
ステップ502において、制御部108は、ステップ502で得られた測定値が、記憶部110から読出した第2しきい値Th2以下であるか否かを判定する。第2しきい値Th2以下であれば、制御はステップ400に移行し、それ以降のステップの処理が実行される。そうでなければ、制御はステップ314に移行する。
In
これにより、塵埃堆積検知装置130は、第1発光部132を点灯させずに第1光検知部134で測定した値が、第2しきい値Th2以下である場合、即ち、暗い環境である場合にのみ、上記したように測定系136及び校正系142により測定を行なうので、塵埃堆積の程度をより精度よく評価することができる。
Accordingly, when the dust
(変形例2)
上記では、電気機器の通常の使用状態で、塵埃堆積の程度を評価する場合を説明したが、図13に示すように、塵埃堆積を加速させてもよい。図13では、図6の(A)に示した構成を採用し、さらに、ヒータ212、及び光検知部106の受光部への環境光の入射を防ぐように配置された遮光・気流誘導板214を備えている。ヒータ212に通電すると、その周囲の空気が加熱されて上昇気流が発生し、遮光・気流誘導板214が設けられていることにより、図13に矢印で示す空気の流れが発生する。したがって、図13の右側に配置されているL字型光反射部材206の上に塵埃202が堆積し易くなる。なお、図6の(B)に示した構成を採用して、図13と同様に、ヒータ212及び遮光・気流誘導板214を備えてもよい。
(Modification 2)
Although the case where the degree of dust accumulation is evaluated in the normal use state of the electric device has been described above, dust accumulation may be accelerated as shown in FIG. In FIG. 13, a light shielding /
このように塵埃堆積を加速することにより、より早い段階で、点検の必要性を検知できる。また、遮光・気流誘導板214により、光検知部106の受光部への環境光の入射を遮ることができ、光検知部106の測定値における環境光の影響を抑制することができる。したがって、塵埃堆積の程度をより精度よく評価することができる。
By accelerating dust accumulation in this manner, the need for inspection can be detected earlier. In addition, the light shielding / air
(変形例3)
電気機器によっては、腐食性のガスが使用されることがある。また、腐食性のガスが発生し易い環境で、電気機器が使用されることもある。したがって、塵埃堆積の程度の評価に加えて、腐食ガスによる影響を評価できれば好ましい。
(Modification 3)
Depending on the electrical equipment, corrosive gases may be used. In addition, electrical devices may be used in environments where corrosive gases are likely to be generated. Therefore, in addition to the evaluation of the degree of dust accumulation, it is preferable if the influence of the corrosive gas can be evaluated.
そのためには、例えば、図14に示すように、図5の光反射部材204に代えて金属部材216を設け、さらに撮像部146を設ける。金属部材216は、発光部102の放射光を反射させるように鏡面状に形成されており、例えば銀(Ag)又は銅(Cu)で形成されている。
For that purpose, for example, as shown in FIG. 14, a
例えば、図3のステップ308、図11のステップ400で測定するときに、同時に撮像部146により、金属部材216の表面を撮影し、撮像された画像を液晶パネル等の表示装置に表示させる。銀又は銅は、硫化水素ガスにより腐食されると黒化するので、撮像部146により撮像された金属部材216の画像の色により、硫化水素ガスによる腐食の程度を評価することができる。
For example, at the time of measurement in
腐食性ガスは、硫化水素ガス以外に、亜硫酸ガス、塩素ガス等があるが、検出対象に応じた金属で金属部材216を形成すれば、同様に金属部材216表面の色の変化により、腐食の程度を評価することができる。例えば、亜硫酸ガスであれば、鉄ニッケル合金を用いることができる。
The corrosive gas is sulfur dioxide gas, chlorine gas, etc. in addition to hydrogen sulfide gas, but if the
また、公知の塩分付着センサ(特許文献1参照)と組合せてもよい。塩分付着センサにより、特にリスクが高い塩分を含む塵埃を検知でき、上記した塵埃堆積の検知と合わせて、電気機器の総合的なリスク管理が可能になる。 Moreover, you may combine with a well-known salt adhesion sensor (refer patent document 1). The salt deposition sensor can detect particularly high risk dirt containing salt, and together with the above-described detection of dust deposition, it is possible to perform comprehensive risk management of the electric device.
以上、実施の形態を説明することにより本発明を説明したが、上記した実施の形態は例示であって、本発明は上記した実施の形態のみに制限されるわけではない。本発明の範囲は、発明の詳細な説明の記載を参酌した上で、特許請求の範囲の各請求項によって示され、そこに記載された文言と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含む。 Although the present invention has been described above by describing the embodiment, the above-described embodiment is an exemplification, and the present invention is not limited to the above-described embodiment. The scope of the present invention is defined by each claim of the claims in consideration of the description of the detailed description of the invention, and all the changes within the meaning and range equivalent to the words and phrases described therein Including.
100、130 塵埃堆積検知装置
102 発光部
104 電源部
106 光検知部
108 制御部
110 記憶部
112 タイマ
120 保持部材
122 支持部材
124 散乱光検知部
132 第1発光部
134 第1光検知部
136 測定系
138 第2発光部
140 第2光検知部
142 校正系
144 防塵部材
146 撮像部
200、208 光透過部材
202 塵埃
204、210 光反射部材
206 L字型光反射部材
212 ヒータ
214 遮光・気流誘導板
216 金属部材
250 平坦部
100, 130
Claims (6)
前記所定部分を透過した光又は前記所定部分により反射された光を検知する光検知手段と、
前記発光手段から前記所定部分に光を照射した状態で、前記光検知手段により検知された光の強度と、前記発光手段の照射光の強度との比率に応じて、前記所定部分における塵埃堆積の程度を評価する評価手段とを含み、
前記発光手段から出力され前記所定部分に照射される光、又は、前記光検知手段により検知される光が、前記所定部分の面と成す角度は、5度以上45度以下の範囲であることを特徴とする塵埃堆積検知装置。 Light emitting means for emitting light to a surface of a predetermined part of the electrical device;
A light detection unit that detects light transmitted through the predetermined portion or light reflected by the predetermined portion;
According to the ratio of the intensity of the light detected by the light detecting means to the intensity of the light emitted by the light emitting means in the state where the predetermined part is irradiated with light from the light emitting means, the dust is accumulated on the predetermined part And evaluation means for evaluating the degree,
The angle formed by the light emitted from the light emitting means and irradiated to the predetermined part or the light detected by the light detecting means with the surface of the predetermined part is in the range of 5 degrees to 45 degrees. Dust accumulation detector that features.
前記所定部分を透過した光又は前記所定部分により反射された光を検知する光検知手段と、
前記発光手段の点灯及び消灯を制御する制御手段と、
前記制御手段が前記発光手段を点灯させた状態で前記光検知手段により検知された光の強度と、前記発光手段の照射光の強度とに応じて、前記所定部分における塵埃堆積の程度を評価する評価手段と、
前記発光手段から光を出力しない状態で前記光検知手段により検知された光の強度が所定のしきい値以下であるか否かを判定する判定手段とを含み、
前記判定手段により前記所定のしきい値以下であると判定されたことを受けて、前記評価手段は、前記塵埃堆積の程度を評価することを特徴とする塵埃堆積検知装置。 Light emitting means for emitting light to a predetermined part of the electrical device;
A light detection unit that detects light transmitted through the predetermined portion or light reflected by the predetermined portion;
Control means for controlling lighting and extinguishing of the light emitting means;
The control unit evaluates the degree of dust accumulation on the predetermined portion according to the intensity of the light detected by the light detection unit and the intensity of the irradiation light of the light emission unit in a state in which the control unit lights the light emission unit Evaluation means,
Determining means for determining whether the intensity of light detected by the light detection means is less than or equal to a predetermined threshold value in a state where the light emission means does not output light;
A dust deposition detecting device characterized in that the evaluation means evaluates the degree of dust accumulation in response to the judgment that the judgment means is less than or equal to the predetermined threshold value.
前記校正用発光手段及び前記校正用光検知手段は、塵埃が堆積し難い環境に配置され、
前記評価手段は、前記校正用発光手段から光を出力した状態で前記校正用光検知手段により検知された光の強度と、前記校正用発光手段の照射光の強度とを考慮して、前記塵埃堆積の程度を評価することを特徴とする請求項1又は2に記載の塵埃堆積検知装置。 It further includes a light emitting means for calibration and a light detection means for calibration having the same optical configuration as the optical configuration of the light emitting means and the light detection means,
The calibration light emitting means and the calibration light detection means are disposed in an environment where dust is less likely to deposit.
The evaluation means considers the intensity of light detected by the calibration light detection means in the state where light is output from the calibration light emission means, and the dust in consideration of the intensity of the irradiation light of the calibration light emission means. The dust accumulation detector according to claim 1 or 2, wherein the degree of accumulation is evaluated.
前記評価手段は、塵埃堆積の程度が所定の値よりも小さい場合に、前記散乱光検知手段により検知された光の強度と、前記発光手段の照射光の強度との比率に応じて、前記所定部分における塵埃堆積の程度を評価することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の塵埃堆積検知装置。 It further includes scattered light detection means for detecting light scattered by the predetermined portion,
When the degree of dust accumulation is smaller than a predetermined value, the evaluation means determines the predetermined according to a ratio between the intensity of light detected by the scattered light detection means and the intensity of light emitted by the light emission means. The dust accumulation detector according to any one of claims 1 to 3, wherein the degree of dust accumulation in the part is evaluated.
空気の流れを生成する気流生成手段とをさらに含み、
前記遮光手段は、前記気流発生手段により生成された気流を、前記所定部分に向かわせるように配置されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の塵埃堆積検知装置。 A light shielding means for shielding light from the periphery of the dust accumulation detector toward the light detection means;
And air flow generating means for generating an air flow,
5. The dust accumulation detector according to any one of claims 1 to 4, wherein the light shielding means is arranged to direct the air flow generated by the air flow generation means to the predetermined portion.
前記発光手段及び前記光検知手段は、前記発光手段から出力された光が、前記複数の反射面により反射された後、前記光検知手段により検知されるように配置されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の塵埃堆積検知装置。 The predetermined portion has a plurality of reflective surfaces including at least a reflective surface having an L-shaped cross section,
The light emitting means and the light detecting means are arranged such that the light output from the light emitting means is detected by the light detecting means after being reflected by the plurality of reflecting surfaces. The dust accumulation detection device according to any one of claims 1 to 5.
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