JP7199314B2 - 放電管診断装置、放電管診断方法、およびプログラム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、放電管診断装置、放電管診断方法、およびプログラムに関する。

オゾン発生装置は、誘電体と誘電体に重ねられた金属膜とを有した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。

特開２０１７－１６００６８号公報

この種のオゾン発生装置の放電管は、放電時間の経過に応じて金属膜が次第に消失することによりオゾンの生成効率が低下する場合がある。放電管の劣化状況が分かれば適切な時期に放電管を交換することができる。しかしながら、従来では、放電管の劣化状況の確認は作業員の目視で行なわれているため、作業員によって劣化状況の判断が異なったものになる場合がある。そこで、放電管の劣化状況を客観的な指標に基づいて診断することができれば有意義である。

実施形態の放電管診断装置は、発光部と、光検出器と、診断部と、を備える。前記発光部は、誘電体と前記誘電体に重ねられた金属膜とを有した放電部を含む放電管の内側と外側とのうち一方に光を照射する。前記光検出器は、前記放電管の内側と外側とのうちの前記発光部によって光が照射されない方に位置し、前記発光部から照射され前記放電部を透過した前記光を受光する。前記診断部は、前記放電管の診断対象範囲を複数の領域に区切った各領域について前記光検出器による前記光の受光により得られる前記放電管の透過率を求め、前記複数の領域の総数に対して前記求めた透過率が第１閾値を超えた領域の数の割合が所定の寿命閾値に達すると、所定の性能を満たさないと診断する。

図１は、実施形態の放電管診断装置の一例の斜視図である。 図２は、実施形態の放電管診断装置の診断対象である放電管の一例の断面図である。 図３は、実施形態の放電管診断装置の一例の一部の断面図である。 図４は、実施形態の放電管診断装置の一例の一部の詳細断面図である。 図５は、実施形態の放電管診断装置における制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 図６は、実施形態の放電管診断装置における制御装置の機能構成の一例を示す図である。 図７は、実施形態の放電管の放電時間経過に伴う光の透過率の変化を示す図である。 図８は、実施形態の放電管診断装置の制御装置が実行する放電管診断処理の一例のフローチャートである。 図９は、実施形態の放電管における放電部の光の透過率を示す図である。 図１０は、実施形態の放電管診断処理における二次元マッピングを説明するための図である。 図１１は、実施形態の放電管診断処理における二次元マッピングデータの一例を示す図である。 図１２は、図１１のXII部の拡大図である。 図１３は、実施形態の放電管診断処理における二次元マッピングデータの一例を示す図であって、閾値を超える光の透過率の領域を他の領域と区別して示す二次元マッピングデータの図である。 図１４は、図１３のXIV部の拡大図である。 図１５は、実施形態の放電管診断処理における複数の二次元マッピングデータの一例を示す図であって、互いに閾値が異なる複数の二次元マッピングデータの図である。 図１６は、実施形態の放電管の放電の様子を撮影した画像データの一例を示す図である。 図１７は、実施形態の放電管診断処理における二次元マッピングデータの一例を示す図である。 図１８は、実施形態の放電管における放電経過時間と透過率超過面積率との関係を示す図である。 図１９は、実施形態の放電管の放電時間経過に伴う金属膜の放電に寄与しない面積の変化を示す図である。

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、あくまで一例である。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。

図１は、実施形態の放電管診断装置１の一例の斜視図である。図１に示される放電管診断装置１は、放電管１００の劣化状態を診断するものである。以下の説明では、図１に示されるように、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸が定義される。Ｘ軸とＹ軸とＺ軸とは、互いに直交する。

ここで、放電管診断装置１の診断対象である放電管１００について図２を参照して説明する。図２は、実施形態の放電管診断装置１の診断対象である放電管１００の一例の断面図である。

放電管１００は、オゾン発生装置に設けられる。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）に形成されている。詳細には、放電管１００は、円筒部１００ａと、円筒部１００ａの一端部を閉じた閉部１００ｂと、を有する。また、放電管１００は、誘電体１００ｃと、金属膜１００ｄと、を有する。誘電体１００ｃは、一端部が閉じられ他端部が開放された略円筒状（筒状）に形成され、円筒部１００ａの一部および閉部１００ｂの一部を構成している。誘電体１００ｃ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を含み、電気的な絶縁性を有する。金属膜１００ｄは、誘電体１００ｃの内面に重ねられている。金属膜１００ｄは、一端部が閉じられ他端部が開放された略円筒状（筒状）に形成され、円筒部１００ａの一部および閉部１００ｂの一部を構成している。金属膜１００ｄは、例えば、ステンレスや、ニッケル、カーボン、アルミニウム等の導電性の材料を含み、導電性を有する。金属膜１００ｄは、導電性の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誘電体１００ｃの内面に密着されている。金属膜１００ｄは、高圧電極として機能する。誘電体１００ｃと金属膜１００ｄとの積層部によって、放電部１００ｅが構成されている。

オゾン発生装置におけるオゾン発生原理を説明する。オゾン発生装置では、放電管１００と所定の放電ギャップを隔てて接地電極が配置されている。電源装置から高周波高電圧が高圧電極に印加され、放電ギャップにて原料ガス中の酸素分子からオゾン分子が生成される。

次に、放電管診断装置１について図１，３，４を参照して詳細に説明する。ここで、図３は、実施形態の放電管診断装置１の一例の一部の断面図である。図４は、実施形態の放電管診断装置１の一例の一部の詳細断面図である。なお、図４ではハッチングが省略されている。

図１に示されるように、放電管診断装置１は、発光部２と、複数の受光部３と、支持部４と、を備える。複数の受光部３は、複数の光検出器３Ａ－１～３Ａ－６と、カメラ３Ｂと、を含む。換言すると、受光部３は、複数の光検出器３Ａ－１～３Ａ－６と、カメラ３Ｂとの総称である。以後、複数の光検出器３Ａ－１～３Ａ－６の総称として、光検出器３Ａを用いる。

放電管診断装置１は、暗室内に設置されてもよいし、光を遮蔽する暗室ケース内に収容されてもよいし、暗室内に設置された暗室ケース内に収容されてもよい。放電管診断装置１が暗室ケース内に収容された場合には、暗室ケースの扉が開かれた状態で、暗室ケースに対する放電管１００の出し入れが可能である。

支持部４は、発光部２および複数の受光部３（光検出器３Ａ、カメラ３Ｂ）と放電管１００との相対移動を可能に、発光部２、複数の受光部３、および放電管１００を支持している。

支持部４は、放電管１００が置かれるステージ１１と、移動体１２と、を有する。ステージ１１は、放電管１００の中心軸の軸方向がＸ方向に沿うように放電管１００を支持している。ステージ１１は、放電管１００の中心軸を中心として放電管１００を回転可能に支持している。

移動体１２は、二つのロッド１２ａ，１２ｂと、二つのプレート１２ｃ，１２ｄと、を有する。二つのロッド１２ａ，１２ｂは、Ｘ方向に互いに平行に延びている、二つのロッド１２ａ，１２ｂは、Ｘ方向と交差する方向に互いに間隔を空けて設けられている。二つのロッド１２ａ，１２ｂのＸ方向の端部は、プレート１２ｃによって連結されている。また、ロッド１２ｂのＸ方向の反対方向の端部には、プレート１２ｄが固定されている。

ロッド１２ａのＸ方向の反対方向の端部には、発光部２が設けられている。また、プレート１２ｄには、複数の受光部３（光検出器３Ａ、カメラ３Ｂ）が設けられている。

また、図３に示されるように、ロッド１２ａには、滑車１３が設けられている。また、放電管診断装置１には、放電管１００と移動体１２との相対移動距離を計測可能な距離センサ３０（図５参照）が設けられている。この距離センサ３０の計測結果により、移動体１２のＸ方向の位置決めを行なうことができる。また、放電管診断装置１には、放電管１００の周方向における放電管１００と移動体１２との相対回転角度を計測可能な角度センサ３１（図５参照）が設けられている。この角度センサ３１の計測結果により、放電管１００の周方向での受光部３の位置決めを行なうことができる。

図１，３に示されるように、ロッド１２ａおよび発光部２は、放電管１００の内側に位置し、滑車１３が放電管１００の円筒部１００ａの内面に接触する。また、ロッド１２ｂ、プレート１２ｃ，１２ｄ、および複数の受光部３は、放電管１００の外側に位置する。

移動体１２は、ステージ１１に対してＸ方向およびＸ方向と反対方向に移動可能に設けられている。したがって、移動体１２がＸ方向またはＸ方向と反対方向に移動することにより、発光部２および複数の受光部３が一体となってＸ方向またはＸ方向と反対方向に移動する。このとき、放電管１００はステージ１１に支持されて移動しない。よって、発光部２および複数の受光部３が一体となって、放電管１００に対して相対移動する。移動体１２の移動は、例えば手動によってなされる。なお、移動体１２の移動をモータ等の駆動源の駆動力によって行なってもよい。

発光部２は、放電管１００の内側から放電管１００の内面に向かって一定の強さの光を照射する。発光部２は、放電管１００の内面に放電管１００の中心軸を中心とした環状の光を照射可能なリング状に構成されている。発光部２は、例えば青色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）である。なお、発光部２は、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。

複数の光検出器３Ａは、それぞれ、一または複数の受光素子を有している。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られない。受光素子は、光の種類に応じた素子が用いられてよい。複数の光検出器３Ａは、ロッド１２ａの周方向すなわち放電管１００の円筒部１００ａの周方向に並べられている。複数の光検出器３Ａは、ロッド１２ａの周方向の半分に対して光の検出が可能に並べられている。すなわち放電管１００の円筒部１００ａの周方向に並べられている。図２，３に示されるように、光検出器３Ａは、放電管１００の放電部１００ｅに対して発光部２の反対側に位置している。すなわち、光検出器３Ａと発光部２との間に放電管１００（放電部１００ｅ）が位置している。また、ロッド１２ａの径方向での光検出器３Ａの位置調整は、以下のようになされる。すなわち、放電管１００の円筒部１００ａ上の光検出器３Ａは、放電管１００の円筒部１００ａの外面と接触するように調整ネジ１４によって位置調整がされる。

図４に示されるように、光検出器３Ａは、発光部２から照射され放電部１００ｅを透過した光を受光する。なお、図４の矢印は、発光部２から照射された光の進行方向を示す。光検出器３Ａは、光の検出結果としての受光量を放電部１００ｅの光の透過率に変換して、制御装置２０（図５参照）に出力する。透過率は、光の受光によって得られるデータの一例である。

カメラ３Ｂは、複数の受光素子を有する。カメラ３Ｂは、ラインカメラであってもよいしエリアカメラであってもよい。カメラ３Ｂは、光検出器３Ａと同様に、放電管１００の放電部１００ｅに対して発光部２の反対側に位置している。すなわち、カメラ３Ｂと発光部２との間に放電管１００（放電部１００ｅ）が位置している。

カメラ３Ｂは、放電管１００の放電部１００ｅを外側から撮影する。この撮影において、カメラ３Ｂは、発光部２から照射され放電部１００ｅを透過した光を受光する。カメラ３Ｂによる放電管１００の撮影によって得られる画像データは、放電部１００ｅの光の透過具合の結果を示すデータである。カメラ３Ｂは、得られた画像データを制御装置２０（図５参照）に出力する。画像データは、光の受光により得られるデータの一例である。

図５は、実施形態の放電管診断装置１における制御装置２０のハードウェア構成の一例を示す図である。図５に示されるように、放電管診断装置１は、制御装置２０を備える。制御装置２０は、放電管診断装置１の各部の制御および各種の演算を行なう。

図５に示すように、制御装置２０は、プロセッサ２１、表示部２２、操作部２３、発光部コントローラ２４、光検出器コントローラ２５、カメラコントローラ２６、センサコントローラ２８、通信部２７、および記憶部２９を備える。プロセッサ２１および記憶部２９は、コンピュータを構成している。

プロセッサ２１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などの制御装置である。表示部２２は、表示装置の一例であり、例えば、液晶ディスプレイ、タッチパネル式ディスプレイなどの表示デバイス（出力装置）によって実現される。操作部２３は、キーボードやポインティングデバイスなどの入力デバイス（入力装置）によって実現される。なお、操作部２３は、表示部２２の画面上に設けられるタッチパネルであってもよい。

発光部コントローラ２４は、発光部２に接続され、プロセッサ２１の制御の下、発光部２の動作を制御する。光検出器コントローラ２５は、複数の光検出器３Ａに接続され、プロセッサ２１の制御の下、複数の光検出器３Ａの動作を制御する。カメラコントローラ２６は、カメラ３Ｂに接続され、プロセッサ２１の制御の下、カメラ３Ｂの動作を制御する。センサコントローラ２８は、距離センサ３０および角度センサ３１に接続され、プロセッサ２１の制御の下、距離センサ３０および角度センサ３１の動作を制御する。

通信部２７は、不図示の他装置と接続するための通信インタフェースである。通信部２７は、プロセッサ２１の制御の下、他装置との間で各種データの授受を行う。

記憶部２９は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）などの主記憶装置、フラッシュメモリなどの半導体メモリ素子やハードディスクなどの補助記憶装置によって実現される。記憶部２９は、放電管診断装置１の動作に係るプログラムや設定情報などを記憶する。

次に、図６を参照して、制御装置２０の機能構成について説明する。ここで、図６は、制御装置２０の機能構成の一例を示す図である。かかる機能構成は、プロセッサ２１が、記憶部２９に記憶されたプログラムを実行することで実現されるソフトウェア構成としてもよいし、プロセッサ２１などが備える専用回路によって実現されるハードウェア構成であってもよい。

図６に示すように、制御装置２０は、取得部４１および診断部４２を機能構成として備える。取得部４１および診断部４２は、放電管１００の劣化診断処理（放電管診断方法）を実行する。劣化状況の診断には、光検出器３Ａの検出結果を用いる診断方法と、カメラ３Ｂの検出結果を用いる診断方法とがある。制御装置２０は、光検出器３Ａの検出結果を用いる診断方法と、カメラ３Ｂの検出結果を用いる診断方法とを選択的に実行することができる。以下、光検出器３Ａの検出結果を用いる診断方法を説明し、次に、カメラ３Ｂの検出結果を用いる診断方法を説明する。

（光検出器３Ａの検出結果を用いる診断方法）

取得部４１は、光検出器コントローラ２５を介して、光検出器３Ａの検出結果、すなわち受光量を取得する。

診断部４２は、光検出器３Ａの光の受光により得られるデータに基づいて、放電管１００の劣化状況を診断する。

詳細には、診断部４２は、取得部４１が取得した光検出器３Ａの受光量から光の透過率を算出する。発光部２から発せられる光の量である光量をIinとし、放電部１００ｅの金属膜１００ｄを通過し光検出器３Ａに照射される光の量である光量をIoutとすると、放電部１００ｅの光の透過率は、以下の式１のように定義される。
透過率＝（１－（Iin－Iout）／Iin）×１００（％）・・・（式１）

放電部１００ｅの金属膜１００ｄ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、光の透過率の測定によりその消失度合いを評価することができる。ここで、図７は、放電管１００の放電時間経過に伴う光の透過率の変化を示す図であり、横軸は、放電経過時間を示し、縦軸は、透過率超過面積率を示している。透過率超過面積率は、放電部１００ｅにおいて光の透過率が計測された全領域に対する閾値を超えた光の透過率の領域の割合である。図７では、放電部１００ｅの金属膜１００ｄは、透過率超過面積率が所定の寿命閾値に達すると寿命になることを示している。ここで、放電部１００ｅは、定格のオゾン発生量が得られなくなった場合が寿命である。このことから、放電部１００ｅ全体の透過率超過面積率から放電部１００ｅ全体のオゾン生成効率や定格値のオゾン発生量が確保できるかを算出することができる。

次に、制御装置２０が行なう処理を詳細に説明する。ここで、図８は、制御装置２０が実行する放電管診断処理の一例を示すフローチャートである。

まずは、放電管診断処理の前提を説明する。作業員が、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、作業員が、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、作業員がそれらを拭き取る。次に、作業員が、放電管１００を放電管診断装置１にセットする。

次に、作業員が、放電管診断装置１の校正作業を行なう。具体的には、発光部２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２の発光量と光検出器３Ａの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。

次に、作業員は、放電管１００を放電管診断装置１にセットしたときに、放電管１００の基準点を定める。これは、次回の光の透過率の測定時（再測定時）に今回の光の透過率の測定と同様な測定ができるようにするためである。

そして、作業員は、放電管診断装置１を操作して放電管１００の放電部１００ｅの光の透過率の測定を行なう。具体的には、作業員は、移動体１２がある位置に位置した状態で光の透過率の測定が終わると、光検出器３Ａの受光素子のＸ方向の長さ（幅）の分だけ移動体１２をＸ方向に移動させて、再度放電管診断装置１を操作して光の透過率の測定を行なう。これを繰り返して、放電部１００ｅの円筒部１００ａの半周の光の透過率の測定を行なう。次に、作業員は、放電管１００を放電管１００の中心軸を中心として１８０度回転させて、上記と同様に、放電部１００ｅの円筒部１００ａの残りの半周分の略全域の光の透過率の測定を行なう。これにより、光検出器３Ａが放電部１００ｅの円筒部１００ａの全周に対して発光部２からの光の検出を行なう。以下、取得部４１および診断部４２の動作を説明する。

図８に示されるように、取得部４１は、放電管１００の劣化状況の診断のために用いるデータを取得する（Ｓ１）。具体的には、取得部４１は、光検出器３Ａの検出結果、すなわち受光量を全て取得する（Ｓ１）。

次に、診断部４２が、取得部４１によって取得された受光量に基づいて診断（劣化診断）を行なう（Ｓ２）。まずは、診断部４２は、上記式１により、取得部４１によって取得された受光量を光の透過率に変換する。当該光の透過率は、折れ線グラフによって表すことができる。ここで、図９は、実施形態の放電管１００における放電部１００ｅの光の透過率を示す図である。図９における距離は、基準位置からの支持部４の移動距離を示し、ＰＤ－１～ＰＤ－６は、光検出器３Ａ－１～３Ａ－６を示す。そして、図９は、各移動距離におけるＰＤ－１～ＰＤ－６の受光量を光の透過率（％）に変換したものである。これにより、診断部４２でどの距離のどの角度で劣化があるかを判断することができる。

次に、診断部４２は、光の透過率を二次元マッピングする。ここで、図１０は、実施形態の放電管診断処理における二次元マッピングを説明するための図である。図１１は、実施形態の放電管診断処理における二次元マッピングデータＤの一例を示す図である。図１２は、図１１のXII部の拡大図である。

図１０に示されるように、二次元マッピングは、放電部１００ｅの円筒部１００ａを平面状に展開した二次元平面に光の透過率をマッピングする（示す）処理である。この処理により図１１に示される二次元マッピングデータＤが生成される。図１１の（ａ）は、基準位置からの支持部４の移動距離、すなわちＸ座標位置を示し、図１１の（ｂ）は、放電部１００ｅの円筒部１００ａの周方向の半分の全域の光の透過率を示し、図１１の（ｃ）は、放電部１００ｅの他方の半分の全域の光の透過率を示している。図１１の二次元マッピングデータＤは、行列状に配置された複数の四角形領域Ｄａを含む。四角形領域Ｄａの大きさは、光検出器３Ａの受光素子の受光面の大きさに対応する。すなわち、二次元マッピングデータＤは、放電部１００ｅにおける光の透過率の各測定点をそれぞれ一つの四角形領域Ｄａで表したデータである。また、四角形領域Ｄａには、光の透過率の数値が表示されている。なお、図１１では、数値は、「・・・」で表されている。光の透過率が比較的高い四角形領域Ｄａは、金属膜１００ｄの消失が進行しており、放電に寄与しないため、オゾン発生能力が低下している。

次に、診断部４２は、二次元マッピングデータＤから閾値を超える光の透過率の四角形領域Ｄａを抽出し、抽出した四角形領域Ｄａを他の四角形領域Ｄａ（閾値以下の光の透過率の四角形領域Ｄａ）とは区別して示すように二次元マッピングデータＤを加工する。ここで、図１３は、実施形態の放電管診断処理における二次元マッピングデータＤの一例を示す図であって、閾値を超える光の透過率の領域（四角形領域Ｄａ）を他の領域（四角形領域Ｄａ）と区別して示す二次元マッピングデータＤの図である。図１４は、図１３のXIV部の拡大図である。図１３，１４の例では、閾値を超える光の透過率の四角形領域Ｄａにハッチングが付され、閾値以下の光の透過率の四角形領域Ｄａにはハッチングが付されていない。ハッチングが付されていないことは、白色が付されていることを示し、ハッチングが付されていることは、白色とは異なる色、例えば赤色や黄色等が付されていることを示す。診断部４２は、このような二次元マッピングデータＤを表示部２２に表示させる。これにより、光の透過率が閾値を超えた四角形領域Ｄａを視覚的に把握しやすい。

図１５は、実施形態の放電管診断処理における複数の二次元マッピングデータＤの一例を示す図であって、互いに閾値が異なる複数の二次元マッピングデータＤの図である。図１５の（Ａ）は、閾値が第１閾値の場合の二次元マッピングデータＤであり、図１５の（Ｂ）は、閾値が第１閾値よりも低い第２閾値の場合の二次元マッピングデータＤであり、図１５の（Ｃ）は、閾値が第２閾値よりも低い第３閾値の場合の二次元マッピングデータＤである。図１５から分かるように、閾値を低くするほど、閾値を超える光の透過率の四角形領域Ｄａが増える。ここで、放電管１００の種類により適切な閾値は異なる場合があることから、上記の複数の閾値（第１～第３の閾値）の結果と実測の放電面積とを比較して、どの閾値を採用するかを決定することができる。また、閾値の水準を変えることで、現時点での放電性能の評価だけでなく、今後の放電管１００における劣化が進行する部位を予測することができる。すなわち、放電管１００の劣化の予測を行なうことができる。

診断部４２は、Ｓ２で作成した、閾値を超えた光の透過率の四角形領域Ｄａを閾値以下の四角形領域Ｄａと区別して示す二次元マッピングデータＤを、診断結果として表示部２２に表示させる（Ｓ３）。

図１６は、実施形態の放電管１００の放電の様子を撮影した画像データの一例を示す。図１６の放電管１００は、図１５に二次元マッピングデータＤが示された放電管１００と同じものである。図１６の放電管１００における白色の領域は、放電が行なわれている領域であり、図１６の放電管１００における黒色の領域は、放電が行なわれないか放電が弱い領域である。図１６と図１５とから、図１５において第１閾値（Ａ）を超えた光の透過率の四角形領域Ｄａは、実際に放電が行なわれない領域と略一致することが分かる。

図１７は、実施形態の放電管診断処理における二次元マッピングデータＤの一例を示す図である。図１７の例では、光の透過率が第１範囲の四角形領域Ｄａと、光の透過率が第１範囲を超える第２範囲の四角形領域Ｄａと、光の透過率が第２範囲を超える第３範囲の四角形領域Ｄａとにそれぞれ異なるハッチングが付されている。それぞれのハッチングは、固有の色が付されていることを示す。すなわち、図１７は、光の透過率が色のグラデーションによって光の透過率の違いを示している。

図１８は、実施形態の放電管１００における放電経過時間と透過率超過面積率との関係を示す図である。図１８の横軸は、放電経過時間を示し、縦軸は、透過率超過面積率を示している。放電透過率超過面積率は、放電部１００ｅにおいて光の透過率が計測された全領域に対する閾値を超えた光の透過率の領域の割合である。図１８の第１閾値超過面積率、第２閾値超過面積率、第３閾値超過面積率は、それぞれ、光の透過率の閾値が第１閾値～第３閾値の場合の結果を示している。図１８および図７に示される結果より、放電部１００ｅすなわち放電管１００の寿命予測を行なうことができる。

（カメラ３Ｂの検出結果を用いる診断方法）
次に、カメラ３Ｂの検出結果を用いる診断方法を説明する。

この場合の作業員が行なう作業は、光検出器３Ａの検出結果を用いる診断方法と同様である。ただし、カメラ３Ｂにて放電管１００の放電部１００ｅの略全域を撮影できるように支持部４を移動させる。

また、図８のフローチャートでは、取得部４１は、カメラ３Ｂの検出結果、すなわち画像データを全て取得する（Ｓ１）。

次に、診断部４２が、取得部４１によって取得された画像データに基づいて診断（劣化診断）を行なう（Ｓ２）。ここで、画像データは、発光部２から照射された光の放電部１００ｅの透過状況を輝度値で示すデータである。放電部１００ｅにおける金属膜１００ｄの消失度合いが大きい部分程、対応する画像データの領域が明るくなり（輝度値が大きくなり）、放電部１００ｅにおける金属膜１００ｄの消失度合いが小さい程、対応する画像データの領域が暗くなる（輝度値が小さくなる）というように、光の透過状況が画像データに濃淡で現れる。輝度値が閾値を超える領域は、放電しない。よって、画像データの濃淡を画像解析することにより、輝度値が所定の閾値以上の領域、すなわち放電に寄与しない放電部１００ｅの面積を算出することができる。このことから、放電部１００ｅにおける金属膜１００ｄの画像データを画像解析することで放電部１００ｅ全体の何％が放電に寄与しているかが分かり、放電部１００ｅ全体のオゾン生成効率やオゾン発生量が定格値になっているかを算出することができる。

ここで、図１９は、放電管１００の放電時間経過に伴う金属膜１００ｄの放電に寄与しない面積の変化を示す図であり、放電部１００ｅは、放電に寄与しない面積が所定値以上に達すると定格のオゾン発生量が確保できない。

図８に戻って、診断部４２は、撮影した放電部１００ｅの内面または外面の全体面積（全体領域）に対する放電に寄与しない面積（領域）の割合を算出して、算出結果を診断結果として表示部２２に表示する（Ｓ３）。このとき、撮影した放電部１００ｅの全体面積に対する放電に寄与しない面積の割合が閾値を超えた場合には、その旨を診断結果として表示部２２に表示する。また、診断部４２は、Ｓ１で取得された複数の撮影データを、放電部１００ｅの円筒部１００ａを平面状に展開した二次元平面上に配置して、二次元マッピングデータとし、当該二次元マッピングデータを表示部２２に表示させることができる。すなわち、診断部４２は、複数の撮影データにおける各画素のデータ（輝度値）を、放電部１００ｅの円筒部１００ａを平面状に展開した二次元平面にマッピングすることができる。このようなカメラ３Ｂの検出結果を用いる診断方法においても、光検出器３Ａの検出結果を用いる診断方法と同様に、図１８のような放電管１００における放電経過時間と放電に寄与しない面積との関係が得られる。

以上のように、実施形態では、放電管診断装置１は、発光部２と、受光部３（光検出器３Ａ、カメラ３Ｂ）と、診断部４２と、を備える。発光部２は、誘電体１００ｃと誘電体１００ｃに重ねられた金属膜１００ｄとを有した放電部１００ｅを含む放電管１００の内側と外側とのうち一方に位置し放電部１００ｅに光を照射する。診断部４２は、放電管１００の内側と外側とのうち他方に位置し発光部２から照射され放電部１００ｅを透過した光を受光する。診断部４２は、受光部３（光検出器３Ａ、カメラ３Ｂ）の光の受光により得られるデータに基づいて、放電管１００の劣化状況を診断する。よって、本実施形態によれば、放電管１００の劣化状況を、受光部３（光検出器３Ａ、カメラ３Ｂ）の光の受光により得られるデータ、すなわち客観的な指標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、経年寿命に達していない健全な放電管１００を交換したり、逆に経年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、まだ使用可能なものを一定周期で交換しなくて済むので、無駄な出費が発生することを抑制することができる。

また、本実施形態では、受光部３は、光検出器３Ａであり、データは、放電管１００の光の透過率である。よって、光の透過率に基づいて放電管１００を診断することができる。

また、本実施形態では、受光部３は、カメラ３Ｂであり、データは、カメラ３Ｂの放電管１００の撮影によって得られた画像データである。よって、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。

また、本実施形態では、診断部４２は、データを二次元マッピングした二次元マッピングデータＤ（出力データ）を表示部２２に表示させる。よって、診断結果が分かりやすい。

また、本実施形態では、発光部２および受光部３（光検出器３Ａ、カメラ３Ｂ）と放電管１００との相対移動を可能に、発光部２、受光部３（光検出器３Ａ、カメラ３Ｂ）、および放電管１００を支持する支持部４を備える。よって、支持部４によって、発光部２および受光部３と放電管１００とを相対移動させることができる。

なお、制御装置２０で実行される上記処理を実行するためのプログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ、メモリカード、ＤＶＤ、フレキシブルディスク（ＦＤ）等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記憶されてコンピュータプログラムプロダクトとして提供されるようにしてもよい。また、制御装置２０で実行される上記処理を実行するためのプログラムを、インターネットなどのネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するようにしてもよい。また、制御装置２０で実行される上記処理を実行するためのプログラムを、インターネットなどのネットワーク経由で提供または配布するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、放電管１００の内側に発光部２が位置し、放電管１００の外側に受光部３（光検出器３Ａ、カメラ３Ｂ）が位置した例が示されたが、これに限定されてない。例えば、放電管１００の外側に発光部２が位置し、放電管１００の内側に受光部３（光検出器３Ａ、カメラ３Ｂ）が位置していてもよい。また、光検出器３Ａおよびカメラ３Ｂの数は、上記実施形態の例に限定されない。

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…発光部、３…受光部、３Ａ－１～３Ａ－６…光検出器、３Ｂ…カメラ、４…支持部、４２…診断部、１００ｃ…誘電体、１００ｄ…金属膜、１００ｅ…放電部、１００…放電管、１００ａ…円筒部、Ｄ…二次元マッピングデータ（出力データ）。

Claims (10)

1. 誘電体と前記誘電体に重ねられた金属膜とを有した放電部を含む放電管の内側と外側とのうち一方に光を照射する発光部と、
   前記放電管の内側と外側とのうちの前記発光部によって光が照射されない方に位置し、前記発光部から照射され前記放電部を透過した前記光を受光する光検出器と、
   前記放電管の診断対象範囲を複数の領域に区切った各領域について前記光検出器による前記光の受光により得られる前記放電管の透過率を求め、前記複数の領域の総数に対して前記求めた透過率が第１閾値を超えた領域の数の割合が所定の寿命閾値に達すると、所定の性能を満たさないと診断する診断部と、
   を備えた放電管診断装置。
2. 誘電体と前記誘電体に重ねられた金属膜とを有した放電部を含む放電管の内側と外側とのうち一方に光を照射する発光部と、
   前記放電管の内側と外側とのうちの前記発光部によって光が照射されない方に位置し、前記発光部から照射され前記放電部を透過した前記光を受光するカメラと、
   前記放電管の診断対象範囲を複数の領域に区切った各領域について前記カメラによる前記光の受光により得られる前記放電管を透過した光の輝度値を求め、前記複数の領域の総数に対して前記求めた輝度値が第２閾値を超えた領域の数の割合が所定の寿命閾値に達すると、所定の性能を満たさないと診断する診断部と、
   を備えた放電管診断装置。
3. 前記診断部は、前記透過率が前記第１閾値より大きいときと否とで異なる表示態様とし、前記放電管の円筒部を平面状に展開した二次元平面にマッピングして表示部に表示させる、
   請求項１に記載の放電管診断装置。
4. 前記診断部は、前記輝度値が前記第２閾値より大きいときと否とで異なる表示態様とし、前記放電管の円筒部を平面状に展開した二次元平面にマッピングして表示部に表示させる、
   請求項２に記載の放電管診断装置。
5. 前記発光部および前記光検出器と前記放電管との相対移動を可能に、前記発光部、前記光検出器、および前記放電管を支持する支持部を備えた、
   請求項１又は３に記載の放電管診断装置。
6. 前記発光部および前記カメラと前記放電管との相対移動を可能に、前記発光部、前記カメラ、および前記放電管を支持する支持部を備えた、
   請求項２又は４に記載の放電管診断装置。
7. 前記放電管は、オゾン発生器で用いられる、
   請求項１又は２に記載の放電管診断装置。
8. 前記金属膜は、ステンレスもしくはニッケルで形成されている、
   請求項１又は２に記載の放電管診断装置。
9. 発光部が、誘電体と前記誘電体に重ねられた金属膜とを有した放電部を含む放電管の内側と外側とのうち一方に光を照射し、
   前記放電管の内側と外側とのうちの前記発光部によって光が照射されない方に位置する光検出器が、前記発光部から照射され前記放電部を透過した前記光を受光し、
   診断部が、前記放電管の診断対象範囲を複数の領域に区切った各領域について前記光検出器による前記光の受光により得られる前記放電管の透過率を求め、前記複数の領域の総数に対して前記求めた透過率が第１閾値を超えた領域の数の割合が所定の寿命閾値に達すると、所定の性能を満たさないと診断する、
   放電管診断方法。
10. 誘電体と前記誘電体に重ねられた金属膜とを有した放電部を含む放電管の内側と外側とのうち一方に光を照射する発光部と、
    前記放電管の内側と外側とのうちの前記発光部によって光が照射されない方に位置し、前記発光部から照射され前記放電部を透過した前記光を受光する光検出器と、
    を備えた放電管診断装置、に設けられたコンピュータを、
    前記放電管の診断対象範囲を複数の領域に区切った各領域について前記光検出器による前記光の受光により得られる前記放電管の透過率を求め、前記複数の領域の総数に対して前記求めた透過率が第１閾値を超えた領域の数の割合が所定の寿命閾値に達すると、所定の性能を満たさないと診断する診断部、
    として機能させるためのプログラム。

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