JP7155525B2 - 塵埃堆積検知装置 - Google Patents

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。

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。

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。

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。

特許第５４８８７５５号公報 特開平１０－１７０４３８号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本発明の第１の実施の形態に係る塵埃堆積検知装置の概略構成を示すブロック図である。 塵埃の堆積を検知するための光学的な配置例を示す断面図である。 図１の塵埃堆積検知装置による塵埃堆積検知処理を示すフローチャートである。 塵埃の堆積を検知するための光学的な配置例を示す断面図である。 塵埃の堆積を検知するための光学的な配置例を示す断面図である。 塵埃の堆積を検知するための光学的な配置例を示す断面図である。 塵埃の堆積を検知するための光学的な配置例を示す断面図である。 散乱光検知部を備えた構成例を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る塵埃堆積検知装置の概略構成を示すブロック図である。 校正系の構成を示す断面図である。 図９の塵埃堆積検知装置による塵埃堆積検知処理を示すフローチャートである。 変形例を示すフローチャートである。 変形例を示す断面図である。 ガスによる腐食を検知するための構成例を示す断面図である。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims (6)

1. 電気機器の所定部分の面に光を照射する発光手段と、
   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度以下の範囲であり、
   前記所定部分は、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、
   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塵埃堆積検知装置。
2. 電気機器の所定部分に光を照射する発光手段と、
   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し、
   前記所定部分は、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、
   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塵埃堆積検知装置。
3. 電気機器の所定部分の面に光を照射する発光手段と、
   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度以下の範囲であり、
   前記発光手段及び前記光検知手段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手段及び校正用光検知手段をさらに含み、
   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塵埃堆積検知装置。
4. 電気機器の所定部分に光を照射する発光手段と、
   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し、
   前記発光手段及び前記光検知手段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手段及び校正用光検知手段をさらに含み、
   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塵埃堆積検知装置。
5. 電気機器の所定部分の面に光を照射する発光手段と、
   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む塵埃堆積検知装置であって、
   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度以下の範囲であり、
   前記塵埃堆積検知装置の周囲から前記光検知手段に向かう光を遮光する遮光手段と、
   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、前記気流生成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塵埃堆積検知装置。
6. 電気機器の所定部分に光を照射する発光手段と、
   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む塵埃堆積検知装置であって、
   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し、
   前記塵埃堆積検知装置の周囲から前記光検知手段に向かう光を遮光する遮光手段と、
   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、前記気流生成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塵埃堆積検知装置。

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