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公開番号2024141655
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-10
出願番号2023053431
出願日2023-03-29
発明の名称堆積塵埃量算出装置および堆積塵埃量算出方法
出願人株式会社東芝,東芝インフラシステムズ株式会社
代理人弁理士法人志賀国際特許事務所
主分類G01N 5/02 20060101AFI20241003BHJP(測定;試験)
要約【課題】本発明が解決しようとする課題は、塵埃の吸湿性に鑑みて堆積塵埃の量を計算できる堆積塵埃量算出装置および堆積塵埃量算出方法を提供することである。
【解決手段】堆積塵埃量算出装置は、記憶部と、堆積塵埃量算出部とを持つ。記憶部は、第1水晶振動子の周波数変動と堆積塵埃の量との関係を規定する第1検量線関数を、堆積塵埃におけるイオン性物質の濃度ごとに記憶する。堆積塵埃量算出部は、堆積塵埃におけるイオン性物質の濃度に対応する第1検量線関数に基づいて、堆積塵埃の量を算出する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
第１水晶板と前記第１水晶板を挟む第１金属からなる第１電極対を備える第１水晶振動子と、前記第１水晶振動子の共振周波数を出力する第１周波数計測回路と、を備える塵埃センサを用いて堆積塵埃の量を算出する堆積塵埃量算出装置であって、
前記第１水晶振動子の周波数変動と堆積塵埃の量との関係を規定する第１検量線関数を、前記堆積塵埃におけるイオン性物質の濃度ごとに記憶する記憶部と、
前記堆積塵埃におけるイオン性物質の濃度に対応する第１検量線関数に基づいて、前記堆積塵埃の量を算出する堆積塵埃量算出部と
を備える堆積塵埃量算出装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記塵埃センサは、第２水晶板と前記第２水晶板を挟む、前記第１金属よりイオン化傾向が低い第２金属からなる第２電極対を備える第２水晶振動子と、前記第２水晶振動子の共振周波数を出力する第２周波数計測回路とをさらに備え、
前記記憶部は、前記第２水晶振動子の周波数変動と堆積塵埃の量との関係を規定する第２検量線関数を、前記堆積塵埃におけるイオン性物質の濃度ごとに記憶し、
複数の候補濃度について前記第１検量線関数と前記第２検量線関数とから前記堆積塵埃の量を算出し、前記堆積塵埃の量の差が最も小さい候補濃度を前記堆積塵埃におけるイオン性物質の濃度と推定する濃度推定部を備え、
前記堆積塵埃量算出部は、推定された前記濃度に対応する前記第１検量線関数に基づいて前記堆積塵埃の量を算出する
請求項１に記載の堆積塵埃量算出装置。
【請求項３】
前記堆積塵埃におけるイオン性物質の量を算出するイオン性物質量算出部を備え、
前記濃度推定部は、前記イオン性物質の量と、前記複数の候補濃度ごとに前記第１検量線関数から求めた前記堆積塵埃の量とに基づいて、前記複数の候補濃度を絞り込み、絞り込まれた前記候補濃度から前記堆積塵埃におけるイオン性物質の濃度を推定する
請求項２に記載の堆積塵埃量算出装置。
【請求項４】
前記イオン性物質量算出部は、前記第１水晶振動子の周波数変動と前記第２水晶振動子の周波数変動の差分とイオン性物質の量との関係を規定する第３検量線関数に基づいて、前記堆積塵埃におけるイオン性物質の量を算出する
請求項３に記載の堆積塵埃量算出装置。
【請求項５】
前記濃度推定部は、前記塵埃センサによる複数の計測結果の散布度に基づいて、前記イオン性物質の濃度を推定する
を備える請求項２から請求項４の何れか１項に記載の堆積塵埃量算出装置。
【請求項６】
第１水晶板と前記第１水晶板を挟む第１金属からなる第１電極対を備える第１水晶振動子と、前記第１水晶振動子の共振周波数を出力する第１周波数計測回路と、を備える塵埃センサを用いた堆積塵埃量算出方法であって、
前記第１水晶振動子の周波数変動と堆積塵埃の量との関係を規定する第１検量線関数を、前記堆積塵埃におけるイオン性物質の濃度ごとに記憶するステップと、
前記堆積塵埃におけるイオン性物質の濃度に対応する第１検量線関数に基づいて、前記堆積塵埃の量を算出するステップと
を備える堆積塵埃量算出方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は堆積塵埃量算出装置および堆積塵埃量算出方法に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
電力設備は社会のインフラストラクチャを支える重要な設備であり、長期にわたり安定して稼動できることを求められる。安定稼動のためには、電力設備の劣化状態を把握し、保全・更新を計画的に実施する必要がある。電力設備の導体支持またはバリヤなどに用いられる絶縁材料は、材料自体の経年劣化や、設置環境に浮遊する塵埃または水分の付着などで絶縁特性が低下する。絶縁特性が低下すると放電やトラッキングを生じて設備停止に至る虞もあることから、絶縁材料の状態は電力設備の劣化を診断するためのバロメータになる。
【０００３】
絶縁抵抗値を下げる要因である、絶縁材料表面に付着した塵埃や水分を測定する手段として水晶振動子マイクロバランス法（ＱＣＭ法）が知られている。ＱＣＭセンサは、電極表面に物質が付着することによりその質量変化に応じて共振周波数が変化し、周波数の変化量と質量の変化量をSauerbreyの式により換算することできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第５９５１２９９号公報
特許第５８３６９０４号公報
特許第５８７２６４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、発明者による実験により、同じ質量の堆積物であっても水晶振動子センサ電極への吸着状態によって、水晶振動子の共振周波数に差が表れることがわかった。具体的には、吸湿性の低い塵埃が堆積している場合、質量当たりの周波数変動が小さく、塩分のように吸湿性の高い塵埃が堆積している場合、質量当たりの周波数変動が大きいことが分かった。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、塵埃の吸湿性に鑑みて堆積塵埃の量を計算できる堆積塵埃量算出装置および堆積塵埃量算出方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の堆積塵埃量算出装置は、塵埃センサを用いて堆積塵埃の量を算出する。塵埃センサは、第１水晶振動子と第１周波数計測回路とを持つ。第１水晶振動子は、第１水晶板と第１水晶板を挟む第１金属からなる第１電極対を持つ。第１周波数計測回路は、第１水晶振動子の共振周波数を出力する。堆積塵埃量算出装置は、記憶部と算出部とを持つ。記憶部は、第１水晶振動子の周波数変動と堆積塵埃の量との関係を規定する第１検量線関数を、堆積塵埃におけるイオン性物質の濃度ごとに記憶する。算出部は、堆積塵埃におけるイオン性物質の濃度に対応する第１検量線関数に基づいて、堆積塵埃の量を算出する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
第１の実施形態に係る堆積塵埃量計測システムの構成を示す概略図。
第１の実施形態に係る塵埃センサの内部構造を示す斜視図。
第１の実施形態における、堆積塵埃におけるイオン性物質の濃度と、金電極振動子と銅電極振動子の周波数変動差分と、堆積塵埃に含まれるイオン性物質の質量との関係を示す図。
第１の実施形態における、堆積塵埃におけるイオン性物質の濃度と、金電極振動子の周波数変動と、堆積塵埃の質量との関係を示す図。
第１の実施形態に係る堆積塵埃量算出装置の構成を示す概略ブロック図。
第１の実施形態に係る第１検量線決定関数と第２検量線決定関数とを示す図。
第１の実施形態に係る堆積塵埃量計測システムの動作を示すフローチャート。
第１の実施形態に係る差分由来イオン性物質量と金電極由来イオン性物質量との関係の例を示す図。
少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態の堆積塵埃量算出装置および堆積塵埃量算出方法を、図面を参照して説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る堆積塵埃量計測システム１０の構成を示す概略図である。
堆積塵埃量計測システム１０は、塵埃センサ２０と、堆積塵埃量算出装置３０とを有する。なお、第１の実施形態の堆積塵埃量計測システム１０では、塵埃センサ２０と堆積塵埃量算出装置３０が有線で接続している。なお、塵埃センサ２０と堆積塵埃量算出装置３０とは無線で接続していてもよいし、インターネットなどのネットワークを介して接続していてもよい。塵埃センサ２０は、汚損状態を推定する対象物Ｏの近傍に設置される。堆積塵埃量算出装置３０は、塵埃センサ２０に付着した塩分量を算出し、対象物Ｏの汚損状態を推定する。
（【００１１】以降は省略されています）

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