JP2023047583A - 放電管診断装置および放電管診断システム - Google Patents

Abstract

【課題】現地で放電管の診断を行う。
【解決手段】実施形態の放電管診断装置は、誘電体と前記誘電体に重ねられた金属膜とを有する放電部を含む放電管の内部に挿入された発光部から照射され前記放電部を透過した光を受光する受光部と、前記受光部による受光によって得られるデータに基づいて、所定の指標値を算出する制御部と、前記所定の指標値を表示する表示部と、少なくとも前記制御部、および、前記表示部に電力を供給する電源と、前記受光部、前記制御部、前記表示部、および、前記電源のそれぞれを収容または保持する携帯型の筐体と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、放電管診断装置および放電管診断システムに関する。

オゾン発生装置は、例えば、誘電体と誘電体に重ねられた金属膜を有する放電部を含む放電管に電力を供給することでオゾンを発生させる。この放電管では、放電時間の経過に応じて金属膜が次第に消失するという劣化が起きる。この劣化状態とオゾンの生成効率には強い相関があるので、放電管の劣化状態を正確に知ることは重要である。従来技術として、例えば、施設に設置された放電管診断装置で放電管を診断するという手法がある。

特開２０１７－１６００６８号公報 特開２０２１－１２１５９号公報

しかしながら、上述の従来技術では、現地で放電管の診断を行うことができないという問題がある。

そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、現地で放電管の診断を行うことができる放電管診断装置および放電管診断システムを提供することを課題とする。

実施形態の放電管診断装置は、誘電体と前記誘電体に重ねられた金属膜とを有する放電部を含む放電管の内部に挿入された発光部から照射され前記放電部を透過した光を受光する受光部と、前記受光部による受光によって得られるデータに基づいて、所定の指標値を算出する制御部と、前記所定の指標値を表示する表示部と、少なくとも前記制御部、および、前記表示部に電力を供給する電源と、前記受光部、前記制御部、前記表示部、および、前記電源のそれぞれを収容または保持する携帯型の筐体と、を備える。

図１は、第１実施形態の放電管診断システムを模式的に示す全体構成図である。 図２は、第１実施形態の放電管診断装置の機能構成等を示す図である。 図３は、第２実施形態の放電管診断システムを模式的に示す全体構成図である。 図４は、第３実施形態の放電管診断装置の機能構成等を示す図である。

以下、図面を参照して、実施形態について説明する。以下に示される実施形態の構成（技術的特徴）、ならびに当該構成によってもたらされる作用および効果は、あくまで例である。本発明は、以下の実施形態に開示される構成以外によっても実現可能であるとともに、基本的な構成によって得られる種々の効果のうち少なくとも一つを得ることが可能である。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の放電管診断システムＳを模式的に示す全体構成図である。図２は、第１実施形態の放電管診断装置１の機能構成等を示す図である。なお、図２において、放電管１００と遮光部１１については図１のＡ－Ａ断面図であり、放電管診断装置１については機能構成図である。放電管診断システムＳは、放電管診断装置１と、遮光部１１と、発光部２１と、円盤２２と、を備える。

診断対象は、オゾン発生装置に設けられる放電管１００である。放電管１００は、一端部が閉じられ他端部が開放された略円筒状（筒状）で、ガラス材１０１（誘電体）と、ガラス材１０１に重ねられた金属材１０２（金属膜）とを有する放電部を含む。なお、図１では、図示を簡略化するために金属材１０２が放電管１００の左側端部まで設けられているが、実際には、金属材１０２は放電管１００の左側端部付近には設けられていなくてもよい。

ガラス材１０１は、具体的には、例えば、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、高ケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラス等の誘電体材料であり、電気的な絶縁性を有する。金属材１０２は、ガラス材１０１の内面に重ねられている。金属材１０２は、具体的には、例えば、ステンレス、ニッケル、カーボン、アルミニウム等の導電性材料であり、導電性を有する。金属材１０２は、導電性材料をスパッタリング、溶射、蒸着、無電解メッキ、電解メッキ、塗料塗布等することによりガラス材１０１の内面に密着されている。金属材１０２は、高圧電極として機能する。

発光部２１は、放電管１００の内部に挿入され、放電管１００の内面に向かって一定の強さの光を照射する。発光部２１は、例えば、複数の青色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を並べたＬＥＤテープランプである。なお、発光部２１は、これに限定されず、他の色のＬＥＤや，白熱球、蛍光灯、水銀灯、紫外線ランプ、赤外線ランプ等であってもよい。

また、中心部に穴を有する２つの円盤２２（直径は放電管１００の内径よりも少し短い。）が、棒状の発光部２１の２か所に取り付けられている。これにより、発光部２１を放電管１００の内部に挿入したときに、発光部２１が放電管１００内において円形の断面における中心に位置し、発光部２１から受光部５までの距離を一定に維持できる。なお、円盤２２は、放電管１００の内面を傷つけないように、例えば、ゴム材やプラスチック材などで作られる。なお、円盤２２の個数は２つに限定されず、３つ以上であってもよい。また、円盤２２の取り付け位置は、図１に示す位置に限定されず、放電管１００内に挿入した発光部２１を放電管１００内の円形の断面における中心に位置させることができるのであれば、任意の位置でよい。

放電管診断装置１は、光強度測定器であり、筐体２と、スイッチ３と、表示部４（表示器）と、受光部５と、ポテンショメータ６と、制御部７と、電源８と、を備える。

筐体２は、スイッチ３、表示部４、受光部５、ポテンショメータ６、制御部７、電源８のそれぞれを収容または保持する携帯型の筐体である。

スイッチ３は、放電管診断装置１のオン／オフを切り替えるための操作部である。

表示部４は、各種情報を表示する。表示部４は、例えば、制御部７からの指示信号に基づいて表示を行うＬＥＤやＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などであり、文字や数字を表示する。表示部４は、例えば、所定の指標値（詳細は後述）を表示する。

受光部５は、放電管診断装置１の底部に配置され、放電管１００に近接または接した状態で、放電管１００の内部に挿入された発光部２１から照射され放電部を透過した光を受光する。受光部５は、例えば、１以上の受光素子を有する。受光素子は、例えば、フォトダイオードである。なお、受光素子は、フォトダイオードに限定されない。受光素子は、光の種類に応じた素子が用いられてよい。

また、受光部５が発光部２１から照射される光以外の光を受光しないように、遮光部１１が配置（形成）される。遮光部１１は、受光部５に対応する部分が穴になっていて、発光部２１から照射される光以外の光（外部の光）が受光部５に届かないように遮光する役割を果たす。遮光部１１は、例えば、遮光機能を有する布（スカート）である。遮光部１１は、例えば、筐体２に対して固定されているが、これに限定されず、固定されていなくてもよい。

ポテンショメータ６は、作業者が放電管診断装置１を放電管１００の軸方向や周方向に移動させたときの移動量を検出する。

制御部７は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などの制御装置である。制御部７は、受光部５による受光によって得られるデータに基づいて、所定の指標値を算出する。制御部７は、所定の指標値として、例えば、受光部５による受光量に応じた電流値を測定する。また、制御部７は、信号の増幅機能を有していてもよい。

放電管１００における金属材１０２は、放電時間の経過に伴い薄くなっていき最終的には消失することから、上述の電流値によってその消失度合いを評価することができる。

電源８は、表示部４、ポテンショメータ６、制御部７等に電力を供給する。

次に、放電管診断システムＳを用いた放電管１００の診断の作業工程について説明する。まず、作業者は、オゾン発生装置から診断対象の放電管１００を取り外す。次に、作業者は、放電管１００の内面および外面の汚れや付着物の有無を確認する。放電管１００の汚れや付着物が有る場合には、作業者がそれらを拭き取る。

次に、作業者は、２つの円盤２２を取り付けてある発光部２１を放電管１００の内部に挿入してから発光させる。また、作業者は、放電管１００の診断部分に放電管診断装置１を配置する。その場合に、受光部５に外部からの不要な光が侵入しないように、例えば、放電管診断装置１を放電管１００に接触させる。

そして、作業者は、放電管診断装置１を用いて上述の電流値の測定を行う。具体的には、作業者は、放電管診断装置１を用いて放電管１００のある位置で電流値を測定し、その後、放電管診断装置１を所定方向に所定距離だけ移動して、再度、放電管診断装置１を用いて電流値の測定を行う。これを繰り返す。

放電部の金属材１０２が損傷（劣化）していない場合、発光部２１からの光は放電部を通過しないので、受光部５は受光せず、電流値は０アンペアと測定されて表示部４に表示される。一方、金属材１０２が完全に損傷した場合、発光部２１からの光はガラス材１０１を通過してそのまま受光部５に届き、そのときの光量に対応する電流値が測定されて表示部４に表示される。このときの電流値が光透過率１００％に対応し、金属材１０２が一部損傷している場合にはその損傷の程度に応じて電流値が変化するので、作業者は表示部４に表示された電流値を見ることで、金属材１０２の損傷の度合いを認識できる。

このように、第１実施形態の放電管診断システムＳによれば、作業者が携帯可能な放電管診断装置１や発光部２１を用いることで、現地で放電管１００の診断を行うことができる。そして、放電管１００の劣化状態を、受光部５の受光により得られるデータ、すなわち客観的な情報に基づいて診断することができる。これにより、放電管１００の交換の最適な時期を判断することができ、オゾン発生装置の適切な保守管理の実現が可能となる。よって、例えば、寿命に達していない健全な放電管１００を交換したり、逆に寿命に到達している放電管１００を交換せずにそのまま使用したりすることを抑制することができる。したがって、例えば、まだ使用可能な放電管１００を一定周期で交換する事態を回避できるので、無駄な出費の発生を抑制することができる。

（第１実施形態の変形例１）
受光部５は、発光部２１から照射される光の波長の光だけを通過させるバンドパスフィルタを備えてもよい。例えば、広い範囲の波長の光を含む太陽光の届かない屋内であれば、このバンドパスフィルタを用いることで、遮光部１１を省略することができる。また、診断精度を向上させることができる。

（第１実施形態の変形例２）
電流値を測定、表示する代わりに、光透過率を測定、表示するようにしてもよい。例えば、金属材１０２が一部損傷している場合にはその損傷の程度に応じて光透過率が変化するので、光透過率１００％を基準に０～１００％の範囲で光透過率を表示部４に表示する。

その場合、制御部７は、所定の指標値として、受光部５による受光量に応じた透過率を算出する。また、受光部５は、発光部２１による発光量と受光部５による受光量との関係を校正する構成機能を有する。

作業者は、放電管診断装置１の校正作業を行う。具体的には、発光部２１の発光量に応じて光の透過率が変動するため、ある一定の環境下で発光部２１による発光量と受光部５による受光量との関係を測定し、これらの関係が所定の関係になるように校正する。これにより、診断精度を向上させることができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。第１実施形態と同様の事項については、説明を適宜省略する。図３は、第２実施形態の放電管診断システムＳを模式的に示す全体構成図である。

図３に示すように、放電管診断装置１に対して遮光部１２が設けられる。遮光部１２は、例えば、内部に穴を有する薄い四角形の形状で、ゴム材やプラスチック材で作られることで柔軟性があり、放電管１００の表面の湾曲面に密着することができる。これにより、受光部５に対する外部からの不要な光の侵入をより防ぐことができる。

なお、図３では遮光部１１を図示していないが、外部からの不要な光が放電管１００の劣化部分から放電管１００の内部に侵入し、その反射光が受光部５に入ることも考えられるので、図２に示す遮光部１１を併せて用いてもよい。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。第１実施形態と同様の事項については、説明を適宜省略する。図４は、第３実施形態の放電管診断装置１の機能構成等を示す図である。図４に示すように、受光部としてカメラ９を用いる。この場合、制御部７は、カメラ９による撮影によって得られる画像データに基づいて、所定の指標値を算出する。以下、具体的に説明する。

カメラ９は、発光部２１から照射させた光を画像として捕らえる手段であり、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）カメラなどである。金属材１０２に損傷が無い場合には、光が放電部を通過しないことから、カメラ９による撮影画像は黒い画像となる。このときの黒い画像を光透過率０％とする。また、金属材１０２がない状態でのカメラ９による撮影画像は白い画像となる。このときの白い画像を光透過率１００％とする。金属材１０２が一部損傷している場合には、白と黒が混在している画像が撮影される。例えば、このときの白と黒の画像の面積比率を計算することで、光透過率を算出することができる。このようにして、画像データに基づいて放電管１００を診断することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均などの範囲に含まれる。

１…放電管診断装置、２…筐体、３…スイッチ、４…表示部、５…受光部、６…ポテンショメータ、７…制御部、８…電源、９…カメラ、１１…遮光部、１２…遮光部、２１…発光部、２２…円盤、１００…放電管、１０１…ガラス材、１０２…金属材、Ｓ…放電管診断システム

Claims (7)

1. 誘電体と前記誘電体に重ねられた金属膜とを有する放電部を含む放電管の内部に挿入された発光部から照射され前記放電部を透過した光を受光する受光部と、
   前記受光部による受光によって得られるデータに基づいて、所定の指標値を算出する制御部と、
   前記所定の指標値を表示する表示部と、
   少なくとも前記制御部、および、前記表示部に電力を供給する電源と、
   前記受光部、前記制御部、前記表示部、および、前記電源のそれぞれを収容または保持する携帯型の筐体と、
   を備える放電管診断装置。
2. 前記制御部は、前記所定の指標値として、前記受光部による受光量に応じた電流値を測定する、請求項１に記載の放電管診断装置。
3. 前記受光部は、カメラであり、
   前記制御部は、前記カメラによる撮影によって得られる画像データに基づいて、前記所定の指標値を算出する、請求項１に記載の放電管診断装置。
4. 前記受光部は、前記発光部から照射される光の波長の光だけを通過させるバンドパスフィルタを備える、請求項１に記載の放電管診断装置。
5. 前記制御部は、前記所定の指標値として、前記受光部による受光量に応じた透過率を算出し、
   前記受光部は、前記発光部による発光量と前記受光部による受光量との関係を校正する構成機能を有する、請求項１に記載の放電管診断装置。
6. 前記受光部の周囲に形成され、外部の光が前記受光部に入るのを防ぐための遮光部をさらに備える、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の放電管診断装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の放電管診断装置と、前記発光部と、を備える放電管診断システム。
   
   
   

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