JP2022113016A - 監視装置 - Google Patents

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武彦 瀬川
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Abstract

【課題】ダストの付着による監視装置の視野の低下を改善する。【解決手段】本発明の一態様に係る監視装置（１００）は、レンズ（４）と、レンズ（４）の周面を覆うカバー（５）と、誘電体バリア放電により生成されるプラズマ（Ｐ）および誘起噴流（Ｆ）の少なくとも一方をカバー（５）の中心軸（Ｃ）へ向けて発生させる第１電極（７１）を含み、プラズマ（Ｐ）および誘起噴流（Ｆ）の少なくとも一方によりダスト（Ｄ）を除去するプラズマアクチュエータ（７）とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、監視装置に関し、より詳細には炉内を監視するための監視装置に関する。
従来、ごみ焼却施設等の燃焼炉には、炉内の状態を監視するための監視装置が配置される。この種の監視装置では燃焼によってレンズ等にダスト（汚れ）が付着するため、ダストの付着を防止または除去するための技術が提案されている。
例えば、特許文献１には、レンズチューブの先端部側へ向かって防塵用ガスを放出する技術が開示されている。また、特許文献２には、レンズチューブの先端部側に、回転可能な羽根付き透明体（プロペラ機構）を取り付ける技術が開示されている。
実開平５－６４７０００号公報 特開平２００４－９６６７５号公報
しかしながら、特許文献１の技術では、ダストの付着を十分に防止することができず、定期的に手作業によるダストの除去作業（吹き飛ばし作業）が必要であった。さらに、手作業でも落とせないダスト（開口部の内周部に入り込んでいるダスト等）があり、撮像画像の視野が一部欠けることがあった。
また、特許文献２の技術では、プロペラ機構の追加により機構部分のメンテナンスが必要となり、さらにプロペラ機構のカメラへの映り込みが生じる等、適用が困難であった。
本発明の一態様は、頻繁にメンテナンスを行うことなく、ダストの付着による視野の低下を改善することができる監視装置を提供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監視装置は、炉内を監視する監視装置であって、前記炉内からの光をカメラへ導く導光部と、前記導光部の周面を覆い、前記炉内側の先端部に前記光を通過させる開口部を有する筒状のカバーと、誘電体バリア放電により生成されるプラズマ、および前記プラズマに起因して誘起される噴流の少なくとも一方を前記カバーの中心軸へ向けて発生させる第１電極を含み、前記プラズマおよび前記噴流の少なくとも一方により前記監視装置の前記炉内に面する表面または前記監視装置の内部に付着したダストを除去するプラズマアクチュエータと、を備える。
本発明の一態様によれば、頻繁にメンテナンスを行うことなく、ダストの付着による視野の低下を改善することができる監視装置を提供することができる。
実施形態１に係る監視装置を炉に取り付けた状態を示す断面図である。 図１に示される監視装置の要部を示す断面部である。 図１に示される監視装置を先端部側から見たときの正面図である。 図２に示される監視装置の変形例の要部を示す断面部である。 図４に示される監視装置の変形例の要部を示す断面部である。 図２に示される監視装置の変形例の要部を示す断面部である。 実施形態２に係る監視装置の要部を示す断面部である。 実施形態３に係る監視装置の要部を示す断面部である。 図８に示される監視装置の開口部近傍を拡大した模式図である。 図８に示される監視装置を先端部側から見たときの模式図である。 実施形態４に係る監視装置の要部を示す断面部である。 図１１に示される監視装置を先端部側から見たときの模式図である。 実施形態５に係る監視装置の要部を示す断面部である。 図１３に示される監視装置を先端部側から見たときの模式図である。 図１３に示される監視装置の変形例の要部を示す断面部である。 実施形態６に係る監視装置の要部を示す断面部である。 図１６に示される監視装置の変形例の要部を示す断面部である。 実施形態７に係る監視装置の要部を示す断面部である。 実施形態８に係る監視装置の要部を示す断面部である。 実施形態９に係る監視装置の要部を示す断面部である。 図２０に示される監視装置を先端部側から見たときの模式図である。 実施形態１０に係る監視装置の要部を示す断面部である。 実施形態１１に係る監視装置の要部を示す断面部である。
〔実施形態１〕
以下、本発明の一実施形態について、図１～図６を参照して説明する。ただし、以下の説明は本発明に係る監視装置の一例であり、本発明の技術的範囲は図示例に限定されるものではない。
（監視装置の概要）
まず、図１を参照して、本実施形態に係る監視装置１００の概要を説明する。図１は、本実施形態に係る監視装置１００を炉１に取り付けた状態を示す断面図である。なお、以下の説明では、炉１の炉内１１に面する側（図１の左側）を先端部側、該先端部側とは反対側（図１の右側）を基端部側と称する場合がある。
図１に示す炉１は、例えば燃焼炉または溶融炉等であり、炉内１１は高温雰囲気に晒される。監視装置１００は、炉内１１の状態を監視するために、炉１の側壁または上壁等である炉壁１２に取り付けられる。図示の例では、炉壁１２の厚み方向に形成された取付孔１３に筒状の取付具２が設けられ、取付具２を介して、監視装置１００の先端部側が取付孔１３に挿設される。
この取付具２には、防塵用の第１シーリングエアＡ１を、取付具２の内部へ導入するための第１通気孔２１が形成される。第１通気孔２１から導入された第１シーリングエアＡ１は、監視装置１００のカバー５の外周面と取付具２の内周面との間の隙間を基端部側から先端部側へ向かって流れ、取付具２の先端部側から排出される。第１シーリングエアＡ１を取付具２の内部へ導入することより、炉内１１で発生したダストが炉内１１に面する監視装置１００の表面に付着することを防止すると共に、カバー５を冷却してレンズ（導光部）４の温度が過度に上昇することを防止する。
監視装置１００は、カメラ３と、炉内１１からの光をカメラ３へ導くレンズ４と、レンズ４の外周面（周面）を覆う筒状のカバー５と、後述するプラズマアクチュエータが搭載されるアタッチメント６とを備える。カメラ３は、レンズ４の基端部側に接続され、レンズ４によって導かれる光に基づいて炉内１１の状態を撮影する。カメラ３としては、例えば、ＣＣＤカメラ等が用いられる。レンズ４とカバー５とは、各々の中心軸Ｃを一致させて配置される。カバー５の先端部には、光を通過させる開口部５１が形成される。アタッチメント６は、カバー５の開口部５１の周囲を囲むように、カバー５の先端部に着脱可能に取り付けられる。
この監視装置１００には、防塵用の第２シーリングエアＡ２をカバー５の内部へ導入するための第２通気孔５２が形成される。第２通気孔５２から導入された第２シーリングエアＡ２は、レンズ４の外周面とカバー５の内周面との間の隙間を基端部側から先端部側へ向かって流れ、カバー５の先端部に形成された開口部５１から排出される。第２シーリングエアＡ２により、炉内１１で発生したダストが炉内１１に面する監視装置１００の表面に付着することを防止すると共に、レンズ４を冷却してレンズ４の温度が過度に上昇することを防止する。
監視装置１００では、第１シーリングエアＡ１および第２シーリングエアＡ２により、炉内１１で発生したダストが監視装置１００に付着することを防止している。しかし、ダストの付着を完全に防止することはできず、炉内１１に面する監視装置１００の表面にダストが付着し得る。監視装置１００にダストが付着した場合、カメラ３の撮像画像の視野が一部欠ける可能性があり、炉内１１の状態を適切に監視することが困難となる。
そこで、監視装置１００は、プラズマアクチュエータを搭載し、プラズマアクチュエータによる誘電体バリア放電（ＤＢＤ：Dielectric Barrier Discharge）によって監視装置１００に付着したダストを除去することにより、ダストの付着による視野の低下を改善している。
なお、図１の例では、炉１の炉壁１２に対して中心軸Ｃが鉛直に交わる角度で、監視装置１００を炉壁１２に取り付けている。ただし、炉壁１２に対して中心軸Ｃが斜めに交わる角度で、監視装置１００を炉壁１２に取り付けてもよい。
（監視装置の構成）
次に、図２および図３を参照して、本実施形態に係る監視装置１００の要部を具体的に説明する。図２は、図１に示される監視装置１００の要部を示す断面部である。図３は、図１に示される監視装置１００を先端部側から見たときの正面図である。図２および図３に示すように、監視装置１００では、レンズ４の外周面を覆うカバー５の先端部側に、アタッチメント６が取り付けられる。このアタッチメント６には、プラズマアクチュエータ７の第１電極７１および第２電極７２が配置される。
レンズ４は、略円柱状のレンズチューブである。レンズ４は、カメラ３で鮮明な映像が撮影できるように光の焦点位置を調整する機能を有する。レンズ４は、例えば複数枚のレンズが組み合わされた構成であってもよい。
カバー５は、導電性を有する筒状部材である。カバー５は、例えばＳＵＳ等の金属管から構成される。カバー５は、レンズ４の先端部側から基端部側に至るまでの略全長を覆うように配置される。カバー５の先端部は中心軸Ｃ側へ曲線的に屈曲しており、この先端部に中心軸Ｃ上に中心を有する円形の開口部５１が形成される。この開口部５１は、カバー５の内径よりも小径に形成される。このように、開口部５１の開口面積を相対的に小さくすることにより、炉内１１で発生したダストＤが開口部５１を通ってカバー５の内部へ浸入しにくくなる。開口部５１を囲む周縁部には、中心軸Ｃに対して基端部側へ傾斜した傾斜面５３が形成される。
アタッチメント６は、プラズマアクチュエータ７をカバー５に取り付けるための取付具である。本実施形態では、アタッチメント６は、誘電体（絶縁体）から構成される。誘電体（絶縁体）としては、マシナブルセラミック、高温同時焼成セラミック（HTCC：High Temperature Co‐fired Ceramics）、低温同時焼成セラミック（LTCC：Low Temperature Co‐fired Ceramics）またはこれらの積層パッケージ、或いは、サファイアガラス等が挙げられる。アタッチメント６は、カバー５の外周面に嵌合する円筒状の筒状部６１と、筒状部６１の先端部側に設けられた円盤状の先端壁６２との２つの部材から構成される。先端壁６２には、中心軸Ｃ上に中心を有する円形の開口部６３が形成される。このアタッチメント６の開口部６３は、監視装置１００を先端部にカバー５の傾斜面５３が露出するように、カバー５の開口部５１よりも大径に形成される。炉内１１からの光は、アタッチメント６の開口部６３とカバー５の開口部５１とを通って、レンズ４へ入射する。
プラズマアクチュエータ７は、誘電体バリア放電によりプラズマＰおよび誘起噴流（噴流）Ｆを発生させる装置である。プラズマアクチュエータ７は、第１電極７１および第２電極７２を含む。第１電極７１および第２電極７２の各々は、環状（リング状）であり、中心軸Ｃ上に中心を有するように配置される。第１電極７１は第２電極７２よりも大径に形成されており、第１電極７１の内径が第２電極７２の外径とほぼ等しくなっている。
第１電極７１および第２電極７２は、その一部に一つまたは複数の間隙（ギャップ）を有していてもよい。例えば複数の間隙によって電極がセグメントに分離される場合、各セグメントを同電位に保つことで、全体として環状に配置された電極を形成することができる。このように電極をセグメント化する顕著な効果として、間隙の位置を中心軸Ｃの周方向に一定角度ずらして各電極を配置することにより、中心軸Ｃの周りを旋回する誘起噴流Ｆを発生させることができる点が挙げられる。なお、第１電極７１および第２電極７２は、円形の環状形状に限定されない。第１電極７１および第２電極７２は、例えば多角形等の円形以外の環状形状であってもよい。
第１電極７１および第２電極７２は、アタッチメント６の先端壁６２を挟んで配置される。第１電極７１は、アタッチメント６のうち、先端壁６２の先端部側の表面６ａに配置される。なお、第１電極７１は、アタッチメント６に一部または全部が埋め込まれて配置されていてもよい。また、第２電極７２は、アタッチメント６のうち、先端壁６２の基端部側（表面６ａとは反対側）の裏面６ｂに配置される。より詳細には、第２電極７２は、カバー５とアタッチメント６との間に形成される隙間に、カバー５の先端部に接触した状態で、裏面６ｂに配置される。
これらの第１電極７１および第２電極７２は、交流電源ＰＳと電気的に接続される。交流電源ＰＳは、例えば正弦波形またはパルス波形等の高電圧を高周波数で出力可能な電源である。図示の例では、第１電極７１は、第１配線Ｌ１を介して、交流電源ＰＳと電気的に接続される。第１配線Ｌ１は、一端が交流電源ＰＳと接続され、他端がアタッチメント６に形成された配線用の貫通孔６４を通って第１電極７１に接続される。また、第２電極７２は、導電性のカバー５および第２配線Ｌ２を介して、交流電源ＰＳと電気的に接続される。第２配線Ｌ２は、一端が交流電源ＰＳと接続され、他端が導電性のカバー５のカバーに接続される。
なお、アタッチメント６に第１配線Ｌ１を通す貫通孔６４を形成することは必須ではない。この場合、アタッチメント６の外部を通して第１配線Ｌ１の他端を第１電極７１に接続し、第１電極７１と交流電源ＰＳとを電気的に接続すればよい。
プラズマアクチュエータ７は、誘電体から構成されるアタッチメント６の先端壁６２を挟んで環状の第１電極７１と環状の第２電極７２とが上述の通り配置される。このため、交流電源ＰＳによって高周波電圧を印加することにより、アタッチメント６の表面６ａに沿って誘電体バリア放電が発生する。これにより、環状の第１電極７１の内径側エッジ近傍にプラズマＰが生成される。また、プラズマＰの生成に起因する荷電粒子が電界によって加速され、周囲の空気が誘導されることにより、中心軸Ｃへ向かう誘起噴流Ｆが発生する。
プラズマアクチュエータ７は、誘電体バリア放電によるプラズマＰおよび誘起噴流Ｆの少なくともいずれかによって監視装置１００に付着したダストＤを除去する。例えば、プラズマアクチュエータ７は、誘電体バリア放電によるプラズマＰによって監視装置１００に付着したダストＤを分解する。また、プラズマアクチュエータ７は、誘電体バリア放電による誘起噴流Ｆによって監視装置１００に付着したダストＤを飛散させる。或いは、プラズマアクチュエータ７は、誘電体バリア放電によるプラズマＰおよび誘起噴流Ｆの双方によって監視装置１００に付着したダストＤを分解し、飛散させる。
このため、プラズマアクチュエータ７によれば、従来対応できなかったダストＤの除去が可能となり、ダストＤの付着による監視装置１００の視野の低下を改善することができる。
なお、上述した説明では、誘電体から構成されるアタッチメント６が筒状部６１および先端壁６２の２つの部材から構成される例を示した。ただし、アタッチメント６は、筒状部６１と先端壁６２とが一体的に形成された１つの部材からなっていてもよい。また、プラズマアクチュエータ７が誘電体バリア放電を発生させるためには、少なくとも先端壁６２が、絶縁性が高い誘電体から構成されていればよい。このため、筒状部６１は絶縁性が高い誘電体以外の材料から構成されてもよい。これにより、アタッチメント６の製造コストを低減することができる。
（監視装置の制御）
次に、監視装置１００の制御の一例について説明する。監視装置１００は、プラズマアクチュエータ７を制御して、連続的または断続的に誘電体バリア放電を発生させてもよい。また、監視装置１００は、ダストＤの付着状態またはダストＤの発生量等に応じて誘電体バリア放電を発生させてもよい。
例えば、監視装置１００は、カメラ３による撮像画像を処理して、撮像画像にダストＤが付着していると判断した場合、誘電体バリア放電を発生させてもよい。
また、監視装置１００は、炉１への投入ごみ量、火格子速度、蒸発量等をセンサで検知し、検知した値に応じた飛灰発生量を予測して誘電体バリア放電を発生させてもよい。
また、監視装置１００は、ダストＤの付着の度合い、位置に応じて誘電体バリア放電の電流の強弱、頻度、気流（誘起噴流Ｆ）の向きを調整してもよい。
また、監視装置１００は、誘起噴流Ｆを最大化するように複数の第１電極７１を備え、電体バリア放電の発生タイミングを調整してもよい。
（監視装置の効果）
以上のように、本実施形態に係る監視装置１００は、炉内１１からの光をカメラ３へ導くレンズ４と、レンズ４の外周面を覆い、炉内１１側の先端部に光を通過させる開口部５１を有する筒状のカバー５と、誘電体バリア放電により生成されるプラズマＰ、およびプラズマＰに起因して誘起される誘起噴流Ｆの少なくとも一方をカバー５の中心軸Ｃへ向けて発生させる第１電極７１を含み、プラズマＰおよび誘起噴流Ｆの少なくとも一方により監視装置１００の炉内１１に面する表面に付着したダストＤを除去するプラズマアクチュエータ７と、を備える。
監視装置１００では、誘電体バリア放電により監視装置１００に付着したダストＤを除去するため、これまで対応できなかったダストＤの除去が可能となる。従って、本実施形態によれば、頻繁にメンテナンスを行うことなく、ダストＤの付着による視野の低下を改善することができる監視装置１００を実現することができる。
なお、監視装置１００では、第１電極７１は、カバー５の開口部５１または開口部５１より炉内１１側に配置されることが好ましい。これにより、特にダストＤが付着しやすいカバー５の開口部５１またはその近傍に誘電体バリア放電を発生させ、ダストＤを除去することができる。
また、監視装置１００では、プラズマアクチュエータ７は、環状の第１電極７１が、カバー５の開口部５１と同心状に配置されることが好ましい。これにより、カバー５の開口部５１近傍に誘電体バリア放電を発生させてダストＤを除去することができる。
また、監視装置１００では、プラズマアクチュエータ７は、アタッチメント６に設けられることが好ましい。これにより、カバー５に対するプラズマアクチュエータ７の着脱が容易となり、監視装置１００のメンテナンス性が向上する。
また、監視装置１００では、アタッチメント６は、誘電体から構成されることが好ましい。これにより、アタッチメント６を、誘電体バリア放電に必要な誘電体として機能させることができる。従って、監視装置１００（プラズマアクチュエータ７）の部品数を減らして、装置構成を簡略化することができる。
（変形例）
図４は、図２に示される監視装置１００の変形例である監視装置１００ａの要部を示す断面部である。図４に示すように、監視装置１００ａでは、カバー５の先端部側が中心軸Ｃ側へ屈曲しておらず、先端部にカバー５の内径と同径の開口部５１が形成される。
アタッチメント６は、筒状部６１と先端壁６２とが一体的に形成された１つの部材から構成される。アタッチメント６の開口部６３は、カバー５の開口部５１よりも小径に形成される。アタッチメント６の表面６ａには、中心軸Ｃに対して基端部側へ傾斜した傾斜面６５が、開口部６３を囲む周縁部に形成される。また、アタッチメント６の裏面６ｂには、レンズ４側（基端部側）へ突出した環状突起６６が開口部６３を囲む周縁部に形成される。第２電極７２は、裏面６ｂのうち、環状突起６６を除く部分に配置される。また、この第２電極７２のうち、環状突起６６側に位置する部分を覆うように、耐火性を有する絶縁パテ８が配置される。
ここで、プラズマアクチュエータ７により誘電体バリア放電を発生させた場合、アタッチメント６の表面６ａに沿って沿面放電する。このため、第１電極７１と第２電極７２との沿面距離が近いと、第１電極７１と第２電極７２とが短絡する可能性がある。このため、短絡を防止するためには、第１電極７１と第２電極７２との沿面距離をできるだけ大きく確保することが好ましい。しかし、配置スペース等の問題から、第１電極７１と第２電極７２との沿面距離を十分に確保することができない場合が想定される。
そこで、監視装置１００ａは、環状突起６６および絶縁パテ８を備え、これらによって第１電極７１と第２電極７２との短絡を防止している。これにより、監視装置１００ａの装置構成を大型化することなく、第１電極７１と第２電極７２との短絡を好適に防止することができる。
図５は、図４に示される監視装置１００ａの変形例である監視装置１００ｂの要部を示す断面部である。図５に示すように、監視装置１００ｂでは、カバー５とアタッチメント６との間にわたって第２電極７２が配置され、第２電極７２の一部がカバー５の外周面に露出している。このため、監視装置１００ｂでは、カバー５を介さずに第２電極７２と交流電源ＰＳとを第２配線Ｌ２によって直接接続することで、第２電極７２と交流電源ＰＳとが電気的に接続される。従って、監視装置１００ｂでは、カバー５が導電性を有する必要性がなく、導電性を有しない材料でカバー５を構成することができる。
図６は、図２に示される監視装置１００の変形例である監視装置１００ｃの要部を示す断面部である。図６に示すように、監視装置１００ｃでは、カバー５は、その先端部側が中心軸Ｃ側へ略９０度の角度で屈曲している。このため、カバー５の先端部にアタッチメント６を取り付けた際、カバー５とアタッチメント６との間に隙間がほぼ形成されないようになっている。
監視装置１００ｃでは、導電性のカバー５が第２電極７２として機能する。これにより、アタッチメント６に第２電極７２を配置する必要性がなくなり、監視装置１００の部品数を減らして、装置構成を簡略化することができる。
なお、一般的にプラズマＰは、ガス密度が小さいほど発生しやすい。カバー５の内部は、外部（炉内１１）に比べて相対的にガス密度が大きいため、プラズマＰが発生しにくい環境になることが多い。このため、プラズマＰに起因して誘起される誘起噴流Ｆがカバー５の内部に回り込む危険性はカバー５の内部圧力次第では低減できる可能性がある。従って、絶縁パテ８を配置することは必須ではない。ただし、万が一、誘起噴流Ｆの回り込みが起きた場合に備えて絶縁パテ８を配置することが短絡をより確実に防止する観点から好ましい。
〔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。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。
（監視装置の構成）
図７は、本実施形態に係る監視装置１０１の要部を示す断面部である。監視装置１０１は、カバー５がセラミックコーティングされている点において、上述した監視装置と主に異なっている。
図７に示すように、監視装置１０１では、導電性のカバー５が第２電極７２として機能する。カバー５の表面には、セラミック層５４が形成される。セラミック層５４によってカバー５をコーティングすることにより、誘電体バリア放電による第１電極７１とカバー５との短絡が防止される。
なお、カバー５の先端部およびその近傍だけにセラミック層５４が形成されていてもよい。誘電体バリア放電を発生させた場合、アタッチメント６の表面６ａに沿って沿面放電する。このため、カバー５の先端部およびその近傍だけにセラミック層５４を形成したとしても、誘電体バリア放電による第１電極７１とカバー５との短絡を防止することができる。
（監視装置の効果）
以上のように、本実施形態に係る監視装置１０１では、カバー５にセラミック層５４が形成される。このため、プラズマアクチュエータ７の第２電極７２として導電性のカバー５を機能させた場合、誘電体バリア放電による短絡が防止される。従って、監視装置１０１の安全性を高めることができる。
〔実施形態３〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。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。
（監視装置の構成）
図８は、本実施形態に係る監視装置１０２の要部を示す断面部である。図９は、図８に示される監視装置１０２の開口部５１近傍を拡大した模式図である。図１０は、図８に示される監視装置１０２を先端部側から見たときの模式図である。監視装置１０２は、アタッチメント６がカバー５と一体的に構成されている点において、上述した監視装置と主に異なっている。
図８～図１０に示すように、監視装置１０２ではアタッチメント６がカバー５と一体的に構成されており、カバー５にプラズマアクチュエータ７が搭載される。カバー５は、サファイアガラス等の絶縁性が高い誘電体（絶縁性を有する材料）から構成される。カバー５の先端部側には、開口部５１を挟んで対向する位置に第１収容凹部５５と第２収容凹部５６とが、カバー５の外周面から開口部５１へ向かって形成される。第１収容凹部５５と第２収容凹部５６とは、各々の底部（奥部）５５ａ・５６ａが開口部５１を挟んで互いに対向する。
プラズマアクチュエータ７は、板状の第１電極７１および板状の第２電極７２を含む。第１電極７１は、第１収容凹部５５の底部５５ａに収容される。また、第２電極７２は、第２収容凹部５６の底部５６ａに収容される。第１電極７１と第２電極７２とは、開口部６３（中心軸Ｃ）を挟んで互いに対向する。
プラズマアクチュエータ７は、誘電体から構成されるカバー５を挟んで第１電極７１と第２電極７２とが配置される。このため、交流電源ＰＳによって高周波電圧を印加することによって、第１電極７１と第２電極７２との間に誘電体バリア放電が発生し、プラズマＰが生成される。これにより、カバー５に開口部５１に付着したダストＤを除去することができる。
なお、第１電極７１および第２電極７２の表面に凹凸を形成するセレーション化を行ってもよい。これにより、誘電体バリア放電をより均一に発生させることができる。
また、カバー５はサファイアガラス以外の材料から構成されていてもよい。カバー５は、例えば石英ガラスまたはマシナブルセラミック等から構成されてもよい。これにより、カバー５の製造コストを低減することができる。
また、中心軸Ｃ方向におけるカバー５の開口部５１（第１電極７１および第２電極７２）の長さＤｈが大きすぎる場合、カメラ３による撮像画像に影響を与える可能性がある。このため、長さＤｈは、撮像画像に影響を与えない程度の大きさに適宜設定される。
また、第１電極７１と第２電極７２との間隔Ｄｓが大きすぎる場合、誘電体バリア放電を発生させるために高電圧を印加することが必要となる。このため、間隔Ｄｓは、開口部５１の寸法、印加する電圧等に基づいて、適宜設定される。
（監視装置の効果）
以上のように、本実施形態に係る監視装置１０２では、第１電極７１と第２電極７２とは、カバー５の開口部５１（中心軸Ｃ）を挟んで配置される。従って、監視装置１０２によれば、カバー５の開口部５１に付着したダストＤを誘電体バリア放電により除去することができる。また、監視装置１０２によれば、アタッチメント６を省略することができるため、監視装置１０２の部品数を減らして、装置構成を簡略化することができる。
〔実施形態４〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。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。
（監視装置の構成）
図１１は、本実施形態に係る監視装置１０３の要部を示す断面部である。図１２は、図１１に示される監視装置１０３を先端部側から見たときの模式図である。監視装置１０３は、第１電極７１および第２電極７２がアタッチメント６に埋め込まれている点において、上述した監視装置と主に異なっている。
監視装置１０３では、カバー５は金属から構成され、アタッチメント６はマシナブルセラミックから構成される。図１１および図１２に示すように、アタッチメント６の先端壁６２には、開口部６３を挟んで互いに対向する位置に円形の第１収容凹部６７と第２収容凹部６８とが、アタッチメント６の外周面から開口部６３へ向かって形成される。第１収容凹部６７と第２収容凹部６８とは、各々の底部（奥部）６７ａ・６８ａが開口部６３を挟んで互いに対向する。
プラズマアクチュエータ７は、柱状の第１電極７１と柱状の第２電極７２とを含む。第１電極７１は、サファイアガラスから構成される有底円筒状のサファイアガラスチューブ７３に挿入される。第１電極７１は、サファイアガラスチューブ７３に挿入された状態で第１収容凹部６７に収容される。また、第２電極７２は、第２収容凹部６８に収容される。第１電極７１と第２電極７２とは、開口部６３（中心軸Ｃ）を挟んで互いに対向する。
プラズマアクチュエータ７は、サファイアガラスチューブ７３とマシナブルセラミックから構成されるアタッチメント６とを挟んで、第１電極７１と第２電極７２とが配置される。このため、交流電源ＰＳによって高周波電圧を印加することによって、第１電極７１と第２電極７２との間に誘電体バリア放電が発生し、プラズマＰが生成される。これにより、カバー５に開口部５１に付着したダストＤを除去することができる。
なお、第１電極７１だけでなく第２電極７２にもサファイアガラスチューブ７３が取り付けられていてもよい。ただし、第２電極７２にサファイアガラスチューブ７３を取り付けないことにより、第１電極７１と第２電極７２との間隔Ｄｓが小さくなる。従って、誘電体バリア放電を発生させるための電圧を抑えることができる。
（監視装置の効果）
以上のように、本実施形態に係る監視装置１０３では、プラズマアクチュエータ７は、柱状の第１電極７１および柱状の第２電極７２を含み、これらの第１電極７１と第２電極７２とがカバー５の開口部５１（中心軸Ｃ）を挟んで配置される。従って、監視装置１０３によれば、カバー５の開口部５１に付着したダストＤを誘電体バリア放電により除去することができる。
〔実施形態５〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。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。
（監視装置の構成）
図１３は、本実施形態に係る監視装置１０４の要部を示す断面部である。図１４は、図１３に示される監視装置１０４を先端部側から見たときの模式図である。監視装置１０４は、第１電極７１が紐状の金属線から構成される点において、上述した監視装置と主に異なっている。
図１３および図１４に示すように、監視装置１０４では、プラズマアクチュエータ７は、紐状の金属線から構成される２つの第１電極７１を含む。第１電極７１の各々は、サファイアガラスから構成される円筒状のサファイアガラスチューブ７３に挿入される。サファイアガラスチューブ７３の一端は、絶縁パテ８によって閉止される。なお、サファイアガラスチューブ７３に代えて、例えばセラミック等の絶縁性を有する材料で構成された絶縁管を使用することも可能である。
これらの第１電極７１は、カバー５の先端部側の表面５ａに、開口部５１（中心軸Ｃ）を挟んで互いに平行に配置される。このため、交流電源ＰＳによって高周波電圧を印加することにより、カバー５の表面５ａに沿って誘電体バリア放電が発生し、紐状の第１電極７１の各々の側面近傍にプラズマＰが生成される。また、プラズマＰによって周囲の空気が誘導されることにより、中心軸Ｃへ向かう誘起噴流Ｆと、中心軸Ｃとは反対側へ向かう誘起噴流Ｆとが発生する。これにより、カバー５に開口部５１に付着したダストＤを除去することができる。
（監視装置の効果）
以上のように、本実施形態に係る監視装置１０４では、プラズマアクチュエータ７は、２つの線状の第１電極７１を含み、これら２つの第１電極７１はカバー５の開口部５１（中心軸Ｃ）を挟んで配置される。従って、監視装置１０４によれば、カバー５の開口部５１に付着したダストＤを誘電体バリア放電によって除去することができる。
（変形例）
図１５は、図１３に示される監視装置１０４の変形例である監視装置１０４ａの要部を示す断面部である。図１５に示すように、監視装置１０４ａでは、カバー５の開口部５１（中心軸Ｃ）を挟んで互いに互いに対向する２つの第１電極７１の外側に、サファイアガラスチューブ７３を挟んで絶縁パテ８がさらに設けられる。この絶縁パテ８を設けることにより、カバー５の開口部５１（中心軸Ｃ）とは反対側へ誘電体バリア放電が発生することが阻害されるため、開口部５１（中心軸Ｃ）へ向けて誘電体バリア放電を発生させることができる。
〔実施形態６〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。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。
（監視装置の構成）
図１６は、本実施形態に係る監視装置１０５の要部を示す断面部である。監視装置１０５は、第１電極７１がコイル状の金属線から構成される備える点において、上述した監視装置と主に異なっている。
図１６に示すように、監視装置１０２では、アタッチメント６は、その表面６ａから炉内１１へ突出するように形成された環状の収容凹部６９を備える。収容凹部６９は、開口部６３（中心軸Ｃ）とは反対方向に開口しており、開口部６３を囲むように環状に設けられる。アタッチメント６は、マシナブルセラミック、サファイアガラス等の誘電体から構成される。
プラズマアクチュエータ７は、コイル状金属線から構成される第１電極７１を含む。コイル状の第１電極７１は、アタッチメント６の収容凹部６９の底部（奥部）６９ａに巻き付けられた状態で収容凹部６９に配置される。すなわち、コイル状の第１電極７１は、カバー５の開口部５１（中心軸Ｃ）を囲んで配置される。このため、交流電源ＰＳによって高周波電圧を印加することにより、アタッチメント６の表面６ａに沿って誘電体バリア放電が発生し、コイル状の第１電極７１の内径側近傍にプラズマＰが生成される。また、プラズマＰによって周囲の空気が誘導されることにより、中心軸Ｃへ向かう誘起噴流Ｆが発生する。これにより、カバー５に開口部５１に付着したダストＤを除去することができる。
（監視装置の効果）
以上のように、本実施形態に係る監視装置１０５では、プラズマアクチュエータ７はコイル状の第１電極７１を含み、コイル状の第１電極７１はカバー５の開口部５１を囲んで配置される。従って、監視装置１０５によれば、アタッチメント６の開口部６３に付着したダストＤを、誘電体バリア放電によって除去することができる。
（変形例）
図１７は、図１６に示される監視装置１０５の変形例である監視装置１０５ａの要部を示す断面部である。図１７に示すように、監視装置１０５ａでは、アタッチメント６の収容凹部６９が、アタッチメント６の他の部分（筒状部６１および先端壁６２）とは異なる材料から構成される。例えば、アタッチメント６は、収容凹部６９がサファイアガラスから構成され、収容凹部６９を除く部分がマシナブルセラミックから構成されるハイブリッド構造である。このように、収容凹部６９を除く部分をマシナブルセラミックで構成することにより、アタッチメント６の製造コストを低減することができる。
〔実施形態７〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。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。
（監視装置の構成）
図１８は、本実施形態に係る監視装置１０６の要部を示す断面部である。監視装置１０６は、誘電体９によってアタッチメント６の開口部６３が閉止される点において、上述した監視装置と主に異なっている。
図１８に示すように、監視装置１０６では、プラズマアクチュエータ７は、誘電体９を含む。誘電体９は、その中心部分がレンズ４の視野を確保するために透明になっている。誘電体９には、第１電極７１および第２電極７２が中心軸Ｃの方向に２つずつ交互に配置される。２組の第１電極７１および第２電極７２は、例えば誘電体９の先端部側および基端部側に、誘電体９の周囲を囲むように配置される。誘電体９は、アタッチメント６の開口部６３を閉止するように配置される。このため、アタッチメント６の周壁には排気口６０が形成され、排気口６０から第２シーリングエアＡ２が排出されるようになっている。
また、監視装置１０６は、アタッチメント６の開口部６３の先端部側に沿って気流を噴き付けるためのブローＢを備える。ブローＢは、プラズマアクチュエータ７の誘電体バリア放電による誘起噴流Ｆによって除去できないダストＤを飛散させる。
プラズマアクチュエータ７は、第１電極７１および第２電極７２の各々が誘電体９を挟んで配置される。このため、交流電源ＰＳによって高周波電圧を印加することにより、誘電体バリア放電が発生し、第１電極７１および第２電極７２の各々の間にプラズマＰが生成される。
（監視装置の効果）
以上のように、本実施形態に係る監視装置１０６では、アタッチメント６の開口部６３を閉止するように、誘電体９が配置される。従って、監視装置１０６によれば、炉内１１で発生したダストＤが監視装置１０６の内部へ浸入しにくくなり、ダストＤがレンズ４およびカバー５に付着することを防止することができる。
〔実施形態８〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。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。
（監視装置の構成）
図１９は、本実施形態に係る監視装置１０７の要部を示す断面部である。監視装置１０７は、第１電極７１および第２電極７２がカバー５の周壁に配置される点において、上述した監視装置と主に異なっている。
図１９に示すように、監視装置１０７では、プラズマアクチュエータ７は、柱状の第１電極７１と柱状の第２電極７２とを含む。第１電極７１は、サファイアガラスから構成される有底円筒状のサファイアガラスチューブ７３に挿入される。第１電極７１は、サファイアガラスチューブ７３に挿入された状態で、カバー５の周壁５７に厚み方向に貫設される。また、第２電極７２は、カバー５の周壁５７に厚み方向に貫設される。第１電極７１と第２電極７２とは、レンズ４を挟んで互いに対向する位置に配置される。このため、交流電源ＰＳによって高周波電圧を印加することにより誘電体バリア放電が発生し、第１電極７１と第２電極７２との間にプラズマＰが生成される。また、プラズマＰによって周囲の空気が誘導されることにより、第１電極７１からレンズ４へ向かう誘起噴流Ｆが発生する。これにより、誘電体バリア放電によってレンズ４の先端部に付着したダストＤを除去することができる。
なお、第１電極７１および第２電極７２の形状は、柱状に限定されない。第１電極７１および第２電極７２は、例えば板状等の柱状以外の形状であってもよい。また、監視装置１０７においても、第２電極７２として導電性のカバー５を機能させてもよい。
（監視装置の効果）
以上のように、本実施形態に係る監視装置１０７では、第１電極７１と第２電極７２とは、レンズ４の外周面を覆うカバー５の周壁に配置され、レンズ４を挟んで対向して配置される。従って、監視装置１０７によれば、カバー５の内部に誘電体バリア放電を発生させ、カバー５の内部に侵入してレンズ４に付着したダストＤを誘電体バリア放電によって除去することができる。
〔実施形態９〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。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。
（監視装置の構成）
図２０は、本実施形態に係る監視装置１０８の要部を示す断面部である。図２１は、図２０に示される監視装置１０８を先端部側から見たときの模式図である。監視装置１０８は、誘電体（絶縁体）から構成される誘電体板１０を備える点において、上述した監視装置と主に異なっている。
図２０に示すように、監視装置１０８では、プラズマアクチュエータ７は、環状の誘電体板１０を備える。誘電体板１０は、マシナブルセラミック、サファイアガラス等の誘電体（絶縁体）から構成される。誘電体板１０は、中心軸Ｃ上に中心を有する環状（リング状）であり、カバー５の開口部５１に設置される。
第１電極７１および第２電極７２の各々は、環状（リング状）であり、中心軸Ｃ上に中心を有するように各々が配置される。第１電極７１は第２電極７２よりも大径に形成されており、第１電極７１の内径が第２電極７２の外形とほぼ等しくなっている。
第１電極７１と第２電極７２とは、誘電体板１０を挟んで配置される。第１電極７１が、誘電体板１０の先端部側の表面１０ａに配置され、第２電極７２が誘電体板１０の基端部側（表面１０ａとは反対側）の裏面１０ｂに配置される。
プラズマアクチュエータ７は、誘電体板１０を挟んで環状の第１電極７１と環状の第２電極７２とが上述の通り配置される。このため、交流電源ＰＳによって高周波電圧を印加することにより、誘電体板１０の表面１０ａに沿って誘電体バリア放電が発生し、環状の第１電極７１の内径側エッジ近傍にプラズマＰが生成される。また、プラズマＰによって周囲の空気が誘導されることにより、中心軸Ｃへ向かう誘起噴流Ｆが発生する。
このため、プラズマアクチュエータ７によれば、従来対応できなかったダストＤの除去が可能となり、ダストＤの付着による監視装置１００の視野の低下を改善することができる。
（監視装置の効果）
以上のように、本実施形態に係る監視装置１０８では、第１電極７１と第２電極７２とは、カバー５の開口部５１に設置される誘電体板１０に、該誘電体板１０を挟んで対向して配置される。従って、監視装置１０８によれば、特にダストＤが付着しやすいカバー５の開口部５１に誘電体バリア放電を発生させ、ダストＤを除去することができる。
〔実施形態１０〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。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。
（監視装置の構成）
図２２は、本実施形態に係る監視装置１０９の要部を示す断面部である。監視装置１０９は、第１配線Ｌ１および第２配線Ｌ２が、アタッチメント６の内周面または周壁の内部に配置される点において、上述した監視装置と主に異なっている。
図２２に示すように、監視装置１０９では、第１電極７１と交流電源ＰＳとを電気的に接続する第１配線Ｌ１が、絶縁体から構成されるアタッチメント６の内周面に螺旋状に配置される。また、第２電極７２と交流電源ＰＳとを電気的に接続する第２配線Ｌ２が、筒状のアタッチメント６の内周面に螺旋状に配置される。これにより、第１配線Ｌ１および第２配線Ｌ２が、アタッチメント６の内周面に二重螺旋状に配置される。
このように、第１配線Ｌ１および第２配線Ｌ２が、アタッチメント６の内周面に配置されることにより、例えばアタッチメント６に配線用の貫通孔６４（図２参照）を形成する加工が不要となる。また、アタッチメント６の外部を通して第１配線Ｌ１および第２配線Ｌ２を配線することが不要となり、第１配線Ｌ１および第２配線Ｌ２が監視装置１０９の外部に露出しなくなる。
（監視装置の効果）
以上のように、本実施形態に係る監視装置１０９では、第１配線Ｌ１および第２配線Ｌ２が、アタッチメント６の内周面または周壁の内部に配置される。従って、監視装置１０９によれば、アタッチメント６の加工が容易となると共に、監視装置１０９の安全性を向上させることができる。
〔実施形態１１〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。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。
（監視装置の構成）
図２３は、本実施形態に係る監視装置１１０の要部を示す断面部である。監視装置１１０は複数のプラズマアクチュエータ７が間隔をあけて配置される点において、上述した監視装置と主に異なっている。
図２３に示すように、監視装置１１０は、第１電極７１、第２電極７２、および誘電体板１０を含むプラズマアクチュエータ７を複数備える（図２３の例では４つ）。複数のプラズマアクチュエータ７は、中心軸Ｃ上に中心を有するようにアタッチメント６に配置される。複数のプラズマアクチュエータ７のうち、１つがアタッチメント６の開口部６３または開口部６３付近の内周面に設置され、３つがアタッチメント６の内周面に、中心軸Ｃの方向に間隔をあけて設置される。
プラズマアクチュエータ７の各々の電極は、アタッチメント６の内周面または周壁の内部に配置される第１配線Ｌ１および第２配線Ｌ２を介して、交流電源ＰＳと電気的に接続される。
アタッチメント６の内周面に設置される３つのプラズマアクチュエータ７は、先端部側に位置する誘電体板１０の幅（カバー５の半径方向の幅）が最も小さく、基端部側に位置する誘電体板１０の幅が最も大きくなるように、誘電体板１０の各々の幅が先端部側から基端部側へ向かって大きくなっている。このため、カバー５に近いプラズマアクチュエータ７ほど、誘電体バリア放電によるプラズマＰおよび誘起噴流Ｆをより効率的に中心軸Ｃへ向かわせることができる。
（監視装置の効果）
以上のように、本実施形態に係る監視装置１１０は、複数のプラズマアクチュエータ７を備える。従って、監視装置１１０によれば、より多くの誘電体バリア放電を発生させることができる。また、監視装置１１０によれば、誘起噴流Ｆを最大化するように各プラズマアクチュエータ７を制御することで、電体バリア放電の発生タイミングを調整することができる。
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。
３ カメラ
４ レンズ（導光部）
５ カバー（第２電極）
６ アタッチメント
７ プラズマアクチュエータ
１１ 炉内
７１ 第１電極
７２ 第２電極
１００，１００ａ～１００ｃ，１０１～１０４，１０４ａ，１０５，１０５ａ，１０６～１１０ 監視装置
Ｄ ダスト
Ｆ 誘起噴流（噴流）
Ｐ プラズマ

Claims (9)

  1. 炉内を監視する監視装置であって、
    前記炉内からの光をカメラへ導く導光部と、
    前記導光部の周面を覆い、前記炉内側の先端部に前記光を通過させる開口部を有する筒状のカバーと、
    誘電体バリア放電により生成されるプラズマ、および前記プラズマに起因して誘起される噴流の少なくとも一方を前記カバーの中心軸へ向けて発生させる第１電極を含み、前記プラズマおよび前記噴流の少なくとも一方により前記監視装置の前記炉内に面する表面または前記監視装置の内部に付着したダストを除去するプラズマアクチュエータと、
    を備える監視装置。
  2. 前記第１電極は、前記開口部または前記開口部より前記炉内側に配置される請求項１に記載の監視装置。
  3. 前記プラズマアクチュエータは、環状の前記第１電極を含み、
    前記第１電極は、前記開口部と同心状に配置される請求項２に記載の監視装置。
  4. 前記プラズマアクチュエータは、２つの前記第１電極を含み、
    ２つの前記第１電極は、前記中心軸を挟んで配置される請求項２に記載の監視装置。
  5. 前記プラズマアクチュエータは、第２電極をさらに含み、
    前記第１電極と前記第２電極とは、前記中心軸を挟んで配置される請求項２に記載の監視装置。
  6. 前記先端部側に取り付けられ、前記開口部に対応する位置が開口したアタッチメントをさらに備え、
    前記プラズマアクチュエータは、前記アタッチメントに設けられる請求項１から５までのいずれか１項に記載の監視装置。
  7. 前記アタッチメントは、誘電体から構成される請求項６に記載の監視装置。
  8. 前記第１電極は、前記周面を覆う前記カバーの周壁に配置され、前記導光部へ向けて前記プラズマおよび前記噴流の少なくとも一方を発生させる請求項１に記載の監視装置。
  9. 前記プラズマアクチュエータは、第２電極をさらに含み、
    前記第１電極と前記第２電極とは、前記導光部を挟んで配置される請求項８に記載の監視装置。
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