特開 2024-141655 堆積塵埃量算出装置および堆積塵埃量算出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024141655

(43)【公開日】2024-10-10

(54)【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

(51)【国際特許分類】

   G01N 5/02 20060101AFI20241003BHJP

   G01N 17/00 20060101ALN20241003BHJP

【ＦＩ】

G01N5/02 D

G01N5/02 A

G01N17/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023053431

(22)【出願日】2023-03-29

(71)【出願人】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(71)【出願人】

【識別番号】598076591

【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 広崇

(72)【発明者】

【氏名】茶円 豊

(72)【発明者】

【氏名】長 広明

(72)【発明者】

【氏名】原口 智

(72)【発明者】

【氏名】水出 隆

【テーマコード（参考）】

2G050

【Ｆターム（参考）】

2G050AA04

2G050BA04

2G050BA06

2G050CA01

2G050EA01

2G050EA02

2G050EB02

(57)【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。

【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。

【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】

【特許文献1】特許第５９５１２９９号公報

【特許文献2】特許第５８３６９０４号公報

【特許文献3】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】

【図1】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。

【図2】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。

【図3】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。

【図4】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。

【図5】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。

【図6】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。

【図7】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。

【図8】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。

【図9】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】

図２は、第１の実施形態に係る塵埃センサ２０の内部構造を示す斜視図である。塵埃センサ２０は、金電極振動子２１と、銅電極振動子２２と温湿度センサ２３とを備える。金電極振動子２１と銅電極振動子２２は互いに隣接していて、同一の環境に配置される。

【0012】

金電極振動子２１は、第１金電極２１１と、第２金電極２１２と、水晶板２１３と、支持板２１４と、発振回路２１５と、周波数計測回路２１６とを備える。第１金電極２１１及び第２金電極２１２は、金で構成される電極である。水晶板２１３は、第１金電極２１１と第２金電極２１２とで挟まれる。第１金電極２１１の端子と第２金電極２１２の端子は、支持板２１４に差し込まれて第１金電極２１１が上面を向くように支持される。発振回路２１５は、第１金電極２１１と第２金電極２１２との間に電圧を印加する。第１金電極２１１と第２金電極２１２との間に電圧が印加されることで、水晶板２１３が振動し、電気信号を出力する。周波数計測回路２１６は、金電極振動子２１が出力する電気信号の周波数を計測する。

【0013】

銅電極振動子２２は、第１銅電極２２１と、第２銅電極２２２と、水晶板２２３と、支持板２２４と、発振回路２２５と、周波数計測回路２２６とを備える。第１銅電極２２１及び第２銅電極２２２は、銅で構成される電極である。水晶板２２３は、第１銅電極２２１と第２銅電極２２２とで挟まれる。第１銅電極２２１の端子と第２銅電極２２２の端子は、支持板２２４に差し込まれて第１銅電極２２１が上面を向くように支持される。発振回路２２５は、第１銅電極２２１と第２銅電極２２２との間に電圧を印加する。第１銅電極２２１と第２銅電極２２２との間に電圧が印加されることで、水晶板２２３が振動し、電気信号を出力する。周波数計測回路２２６は、銅電極振動子２２が出力する電気信号の周波数を計測する。

【0014】

温湿度センサ２３は、銅電極振動子２２の近傍に設けられ、銅電極振動子２２の周囲の温度及び相対湿度を計測する。

【0015】

金電極振動子２１および銅電極振動子２２は、例えば、ＱＣＭセンサである。金電極振動子２１および銅電極振動子２２は、初期状態において、電極の質量変化が同じである場合、共振周波数の初期状態からの変動が等しくなるように予め校正されている。以下、共振周波数の初期状態からの変動のことを、「周波数変動」ともいう。

【0016】

銅は、金よりもイオン化傾向（標準電極電位）が高い。すなわち、銅は、金と比較して、塩などのイオン性の汚損物質によって腐食が起こりやすい金属である。そのため、金電極振動子２１の第１金電極２１１と、銅電極振動子２２の第１銅電極２２１の両者に塩分が付着したときは、第１銅電極２２１に腐食生成物が生成されやすい。そして、その腐食生成物の生成量による第１銅電極２２１の質量の変化に応じて銅電極振動子２２の周波数変動が金電極振動子２１の周波数変動に比べて大きくなる。第１銅電極２２１は、イオン性の汚損物質が付着することで、銅電極振動子２２の共振周波数を金電極振動子２１の周波数変動に比べて大きく変化させる作用を有する。

【0017】

金電極振動子２１と銅電極振動子２２のそれぞれに非イオン性の塵埃のみが同じ質量だけ付着した場合、金電極振動子２１と銅電極振動子２２の周波数変動は同程度となる。つまり、金電極振動子２１の周波数変動と銅電極振動子２２の周波数変動の差分はゼロに近い値となる。以下、金電極振動子２１の周波数変動と銅電極振動子２２の周波数変動の差分を、「周波数変動差分」ともいう。

【0018】

他方、金電極振動子２１と銅電極振動子２２のそれぞれにイオン性の塵埃が同じ質量だけ付着した場合、銅電極振動子２２に腐食生成物が生成されることで金電極振動子２１の周波数変動と比較して銅電極振動子２２の周波数変動が大きくなる。つまり、金電極振動子２１と銅電極振動子２２の周波数変動差分は腐食生成物の量に応じて増加する。図３は、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２１と銅電極振動子２２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である。図３に示すように、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は、イオン性物質の濃度によらないことがわかる。このことから、第１実施形態に係る堆積塵埃量算出装置３０は、図４に示す関係を示す検量線関数と周波数変動差分に基づいて対象物Ｏにおける堆積塵埃におけるイオン性物質の量を計算することができる。

【0019】

金はイオン化傾向（標準電極電位）が小さく、塩などのイオン性物質による腐食が生じにくい金属である。そのため、金電極振動子２１に塵埃が堆積した場合、塵埃に含まれるイオン性物質の量によらず、堆積塵埃の質量に従った周波数変動が生じる。このことから、第１の実施形態に係る堆積塵埃量算出装置３０は、金電極振動子２１の周波数変動に基づいて対象物Ｏにおける堆積塵埃の量を計算する。

【0020】

一方で、発明者は、金電極振動子２１と堆積塵埃との密着性によって周波数変動が異なるという知見を見出した。イオン性物質は非イオン性物質と比較して吸湿性が高いため、金電極振動子２１の堆積塵埃におけるイオン性物質の割合が多いほど、堆積塵埃の量に対する周波数変動が大きくなる。図４は、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２１の周波数変動と、堆積塵埃の質量との関係を示す図である。図４に示すように、堆積塵埃におけるイオン性物質の濃度が高いほど、金電極振動子２１の周波数変動から堆積塵埃の質量を求めるための検量線関数の傾きが大きくなる。そこで、第１の実施形態に係る堆積塵埃量算出装置３０は、堆積塵埃におけるイオン性物質の濃度から特定される検量線関数と金電極振動子２１の周波数変動とに基づいて対象物Ｏにおける堆積塵埃の量を計算する。

【0021】

また、金電極振動子２１および銅電極振動子２２の共振周波数は環境の温度の影響を受ける。これは、水晶振動子が温度特性を有するためである。そのため、予め水晶振動子の温度特性を特定しておき、堆積塵埃量算出装置３０がこれを用いて金電極振動子２１および銅電極振動子２２の共振周波数を補正する。なお、銅電極振動子２２の温度特性として、公知のＡＴカット水晶の温度特性（温度と周波数偏差との関係）を用いてもよい。一般的なＡＴカット水晶の温度特性は、２５℃に変曲点を持つ三次関数で表される。

【0022】

図５は、第１の実施形態に係る堆積塵埃量算出装置３０の構成を示す概略ブロック図である。
堆積塵埃量算出装置３０は、データベース３１、データ取得部３２、補正部３３、イオン性物質量算出部３４、堆積塵埃量算出部３５、濃度推定部３６、履歴記憶部３７、報知部３８を有する。

【0023】

データベース３１には、金電極振動子２１および銅電極振動子２２の初期周波数、金電極振動子２１および銅電極振動子２２の温度特性関数と、第１検量線決定関数と、第２検量線決定関数と、第３検量線関数とが記録される。

【0024】

図６は、第１の実施形態に係る第１検量線決定関数ｇ_Ａｕ（ｘ）と第２検量線決定関数ｇ_Ｃｕ（ｘ）とを示す図である。
第１検量線決定関数ｇ_Ａｕ（ｘ）は、堆積塵埃におけるイオン性物質の濃度と第１検量線関数の傾きとの関係を示す関数である。第１検量線関数は、図４に示すような金電極振動子２１の周波数変動から堆積塵埃の質量を求めるための検量線関数である。第１検量線決定関数ｇ_Ａｕ（ｘ）を記憶することは、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ことと等価である。

【0025】

第２検量線決定関数ｇ_Ｃｕ（ｘ）は、堆積塵埃におけるイオン性物質の濃度と第２検量線関数の傾きとの関係を示す関数である。第２検量線関数は、銅電極振動子２２の周波数変動から堆積塵埃の質量を求めるための検量線関数である。銅電極振動子２２はイオン性物質によって腐食するため、第２検量線関数の傾きは、第１検量線関数の傾きより大きくなる。第２検量線決定関数ｇ_Ｃｕ（ｘ）を記憶することは、第２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ことと等価である。

【0026】

第３検量線関数は、図３に示す金電極振動子２１と銅電極振動子２２の周波数変動差分から堆積塵埃におけるイオン性物質の質量を求めるための検量線関数である。

【0027】

データ取得部３２は、塵埃センサ２０から計測データを一定の時間ステップで読み出す。時間ステップは、特に制限はないが、例えば１分である。具体的には、データ取得部３２は、周波数計測回路２１６が計測した金電極振動子２１の共振周波数、周波数計測回路２２６が計測した銅電極振動子２２の共振周波数、並びに温湿度センサ２３が計測した温度および相対湿度を取得する。

【0028】

補正部３３は、データ取得部３２が取得した温度の計測データと、データベース３１に記録された温度特性関数とに基づいて、データ取得部３２が取得した金電極振動子２１および銅電極振動子２２の共振周波数を補正する。具体的には、補正部３３は、温度特性関数に温度を代入することで周波数偏差を求め、共振周波数を基準温度（例えば２５℃）の共振周波数に補正する。
また補正部３３は、金電極振動子２１および銅電極振動子２２の周波数変動、ならびに周波数変動差分を算出する。具体的には、補正部３３は、以下の手順で計算を行う。まず補正部３３は、補正された金電極振動子２１の共振周波数と、データベース３１に記憶された金電極振動子２１の初期周波数との差を、金電極振動子２１の周波数変動として求める。また補正部３３は、補正された銅電極振動子２２の共振周波数と、データベース３１に記憶された銅電極振動子２２の初期周波数との差を、銅電極振動子２２の周波数変動として求める。補正部３３は、金電極振動子２１の周波数変動と銅電極振動子２２の周波数変動の差を周波数変動差分として求める。

【0029】

イオン性物質量算出部３４は、金電極振動子２１と銅電極振動子２２との周波数変動差分と、第３検量線関数とに基づいて、堆積塵埃におけるイオン性物質の質量を計算する。

【0030】

堆積塵埃量算出部３５は、堆積塵埃におけるイオン性物質の濃度と第１検量線決定関数とから第１検量線関数を求め、金電極振動子２１の周波数変動と第１検量線関数とに基づいて、堆積塵埃の質量を計算する。また堆積塵埃量算出部３５は、堆積塵埃におけるイオン性物質の濃度と第２検量線決定関数とから第２検量線関数を求め、銅電極振動子２２の周波数変動と第２検量線関数とに基づいて、堆積塵埃の質量を計算する。

【0031】

濃度推定部３６は、イオン性物質量算出部３４および堆積塵埃量算出部３５の計算結果に基づいて堆積塵埃におけるイオン性物質の濃度を推定する。
履歴記憶部３７は、第１検量線関数の推定履歴を記憶する。

【0032】

報知部３８は、堆積塵埃量算出部３５が計算した堆積塵埃の質量が所定の閾値を超えた場合に、塵埃センサ２０の清掃を促すアラームを出力する。また、報知部３８は、イオン性物質量算出部３４によって算出されたイオン性物質の堆積量に応じたアラームを出力してもよい。アラームは、ディスプレイへの出力によってなされてもよいし、音声によって出力されてもよいし、他の端末への通信によってなされてもよい。

【0033】

図７は、第１の実施形態に係る堆積塵埃量計測システム１０の動作を示すフローチャートである。
まず、データ取得部３２は、塵埃センサ２０から金電極振動子２１の共振周波数、銅電極振動子２２の共振周波数および温度の計測データを読み出す（ステップＳ１）。補正部３３は、ステップＳ１で取得した温度の計測データと、データベース３１に記録された温度特性関数とに基づいて、金電極振動子２１および銅電極振動子２２の共振周波数を補正する（ステップＳ２）。次に、補正部３３は、補正された金電極振動子２１および銅電極振動子２２の共振周波数を用いて、金電極振動子２１および銅電極振動子２２の周波数変動、ならびに周波数変動差分を算出する（ステップＳ３）。

【0034】

イオン性物質量算出部３４は、ステップＳ３で算出した周波数変動差分と、データベース３１に記録された第３検量線関数とに基づいて、堆積塵埃におけるイオン性物質の質量を計算する（ステップＳ４）。以下、周波数変動差分に基づいて算出したイオン性物質の質量を差分由来イオン性物質量という。

【0035】

次に、堆積塵埃量算出部３５は、０％から１００％までの複数のイオン性物質の候補濃度を１つずつ選択し（ステップＳ５）、候補濃度毎に以下のステップＳ５からステップＳ７の計算を行う。堆積塵埃量算出部３５は、ステップＳ５で選択した候補濃度とデータベース３１が記憶する第１検量線決定関数とから第１検量線関数の傾きを求めることで、第１検量線関数を決定する（ステップＳ６）。堆積塵埃量算出部３５は、金電極振動子２１の周波数変動と第１検量線関数とに基づいて、堆積塵埃の質量を計算する（ステップＳ７）。以下、金電極振動子２１の周波数変動に基づいて算出した堆積塵埃の質量を金電極由来塵埃質量という。そして堆積塵埃量算出部３５は、ステップＳ７で算出した金電極由来塵埃質量にステップＳ５で選択した候補濃度を乗算することで、堆積塵埃におけるイオン性物質の質量を計算する（ステップＳ８）。以下、金電極振動子２１の周波数変動に基づいて算出したイオン性物質の質量を金電極由来イオン性物質量という。

【0036】

堆積塵埃量算出部３５が候補濃度ごとの金電極由来イオン性物質量を求めると、濃度推定部３６は、ステップＳ４で算出した差分由来イオン性物質量との差が所定の閾値より低い金電極由来イオン性物質量に係る候補濃度を特定する（ステップＳ９）。図８は、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である。図８に示すように、候補濃度と金電極由来イオン性物質量との関係は単調関数ではなく、２つの極値を有する関数となる。そのため、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差がゼロとなる候補濃度が最大で３つ存在し得る。

【0037】

濃度推定部３６は、ステップＳ９で絞り込んだ候補濃度が複数存在するか否かを判定する（ステップＳ１０）。絞り込んだ候補濃度が複数存在する場合（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、堆積塵埃量算出部３５は、絞り込んだ候補濃度を１つずつ選択し（ステップＳ１１）、候補濃度毎に以下のステップＳ１２からステップＳ１３の計算を行う。堆積塵埃量算出部３５は、ステップＳ１１で選択した候補濃度とデータベース３１が記憶する第２検量線決定関数とから第２検量線関数の傾きを求めることで、第２検量線関数を決定する（ステップＳ１２）。堆積塵埃量算出部３５は、銅電極振動子２２の周波数変動と第２検量線関数とに基づいて、堆積塵埃の質量を計算する（ステップＳ１３）。以下、銅電極振動子２２の周波数変動に基づいて算出した堆積塵埃の質量を銅電極由来塵埃質量という。
堆積塵埃量算出部３５が候補濃度ごとの銅電極由来塵埃質量を求めると、濃度推定部３６は、絞り込んだ候補濃度のうち、金電極由来塵埃質量と銅電極由来塵埃質量との差が最も小さい候補濃度を特定する（ステップＳ１４）。

【0038】

濃度推定部３６は、ステップＳ９で特定された唯一の候補濃度、またはステップＳ１４で特定された１つの候補濃度に対応する第１検量線関数を特定し、これを履歴記憶部３７に記録する（ステップＳ１５）。濃度推定部３６は、履歴記憶部３７に記録された複数の第１検量線関数の散布度が小さくなるように、第１検量線関数を決定する（ステップＳ１６）。例えば、濃度推定部３６は、履歴記憶部３７に記録された複数の第１検量線関数の傾きの平均値や中央値により第１検量線決定関数を決定してよい。

【0039】

堆積塵埃量算出部３５は、ステップＳ１６で決定した第１検量線関数に基づいて、ステップＳ３で算出した金電極振動子２１の周波数変動から堆積塵埃の質量を算出する（ステップＳ１７）。報知部３８は、ステップＳ１７で計算した堆積塵埃の質量が所定の閾値を超えるか否かを判定する（ステップＳ１８）。堆積塵埃の質量が閾値を超える場合（ステップＳ１８：ＹＥＳ）、報知部３８は塵埃センサ２０の清掃を促すアラームを出力する（ステップＳ１９）。他方、堆積塵埃の質量が閾値を超えない場合（ステップＳ１８：ＮＯ）、報知部３８はアラームを出力しない。

【0040】

このように、第１の実施形態によれば、堆積塵埃量算出装置３０のデータベース３１は、堆積塵埃におけるイオン性物質の濃度ごとの、金電極振動子２１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、第１検量線決定関数として記憶する。堆積塵埃量算出部３５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。これにより、堆積塵埃量算出装置３０は、堆積塵埃におけるイオン性物質に起因する塵埃の金電極振動子２１への吸着の度合いによらずに、堆積塵埃の量を算出することができる。

【0041】

また、第１の実施形態によれば、データベース３１は、堆積塵埃におけるイオン性物質の濃度ごとの、銅電極振動子２２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、第２検量線決定関数として記憶する。濃度推定部３６は、複数の候補濃度について第１検量線関数と第２検量線関数とから金電極由来塵埃量および銅電極由来塵埃量をそれぞれ算出し、金電極由来塵埃量と銅電極由来塵埃量の差が最も小さくなる候補濃度を堆積塵埃におけるイオン性物質の濃度と推定する。堆積塵埃量算出部３５は、推定された濃度に対応する第１検量線関数に基づいて堆積塵埃の量を算出する。これにより、堆積塵埃量算出装置３０は、堆積塵埃におけるイオン性物質の濃度が未知である場合に、イオン性物質の濃度を推定し、堆積塵埃の量を算出することができる。

【0042】

なお、他の実施形態においては、これに限られず、例えば対象物Ｏの雰囲気における塵埃の成分が既知または計測可能である場合、堆積塵埃量算出装置３０は当該成分に応じたイオン性物質の濃度から第１検量線関数を決定してもよい。

【0043】

また、第１の実施形態によれば、イオン性物質量算出部３４は、堆積塵埃におけるイオン性物質の量を算出する。具体的には、イオン性物質量算出部３４は、金電極振動子２１の周波数変動と銅電極振動子２２の周波数変動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、堆積塵埃におけるイオン性物質の量（差分由来イオン性物質量）を算出する。濃度推定部３６は、差分由来イオン性物質量と、複数の候補濃度ごとの金電極由来イオン性物質量とに基づいて、複数の候補濃度を絞り込み、絞り込まれた候補濃度から堆積塵埃におけるイオン性物質の濃度を推定する。これにより、堆積塵埃量算出装置３０は濃度の推定の計算量を抑えることができる。

【0044】

なお、他の実施形態においては、これに限られず、例えばイオン性物質量算出部３４は、銅電極振動子２２の周波数変動に基づいて堆積塵埃におけるイオン性物質の量を求めてもよい。また他の実施形態においては、イオン性物質量算出部３４は、周波数変動差分の変化量に基づいて堆積塵埃におけるイオン性物質の量を求めてもよい。

【0045】

また、他の実施形態においては、堆積塵埃量算出部３５が全ての候補濃度について金電極由来塵埃量と銅電極由来塵埃量を求め、濃度推定部３６がその差が最も小さい候補濃度を特定することで、イオン性物質の質量を求めずに濃度を推定してもよい。ただし、第１の実施形態の手法の方が濃度の推定に係る計算量は小さい。

【0046】

また、第１の実施形態によれば、濃度推定部３６は、塵埃センサ２０による複数の計測結果の散布度に基づいて、イオン性物質の濃度を推定する。具体的には、濃度推定部３６は、過去の第１検量線関数の傾きの平均によって、第１検量線関数の傾き、すなわちイオン性物質の濃度を決定する。これにより、堆積塵埃量算出装置３０は、第１検量線関数の決定における計測の誤差の影響を小さくすることができる。

【0047】

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、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。これにより、塵埃の吸湿性に鑑みて堆積塵埃の量を計算することができる。

【0048】

図９は、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である。
コンピュータ５０は、プロセッサ５１、メインメモリ５３、ストレージ５５、インタフェース５７を備える。
上述の堆積塵埃量算出装置３０は、コンピュータ５０に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ５５に記憶されている。プロセッサ５１は、プログラムをストレージ５５から読み出してメインメモリ５３に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、プロセッサ５１は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域をメインメモリ５３に確保する。プロセッサ５１の例としては、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphic Processing Unit）、マイクロプロセッサなどが挙げられる。

【0049】

プログラムは、コンピュータ５０に発揮させる機能の一部を実現するためのものであってもよい。例えば、プログラムは、ストレージに既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせ、または他の装置に実装された他のプログラムとの組み合わせによって機能を発揮させるものであってもよい。なお、他の実施形態においては、コンピュータ５０は、上記構成に加えて、または上記構成に代えてＰＬＤ（Programmable Logic Device）などのカスタムＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）を備えてもよい。ＰＬＤの例としては、ＰＡＬ(Programmable Array Logic)、ＧＡＬ(Generic Array Logic)、ＣＰＬＤ(Complex Programmable Logic Device)、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）が挙げられる。この場合、プロセッサ５１によって実現される機能の一部または全部が当該集積回路によって実現されてよい。このような集積回路も、プロセッサの一例に含まれる。また、他の実施形態においては、コンピュータ５０は、１または複数のコンピュータ上で仮想化されたものであってもよい。

【0050】

ストレージ５５の例としては、磁気ディスク、光磁気ディスク、光ディスク、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ５５は、コンピュータ５０のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース５７または通信回線を介してコンピュータ５０に接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ５０に配信される場合、配信を受けたコンピュータ５０が当該プログラムをメインメモリ５３に展開し、上記処理を実行してもよい。少なくとも１つの実施形態において、ストレージ５５は、一時的でない有形の記憶媒体である。

【0051】

また、当該プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、当該プログラムは、前述した機能をストレージ５５に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

【0052】

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同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【0053】

例えば、第１水晶振動子である金電極振動子２１の電極は金であり、第２水晶振動子である銅電極振動子２２の電極は銅であるが、これに限られない。第２水晶振動子の電極は、第１水晶振動子の電極よりもイオン化傾向（標準電極電位）が大きい金属であればよい。すなわち、第２水晶振動子の電極は、第１水晶振動子の電極と比較して、イオン性の汚損物質によって腐食が起こりやすい金属であることが好ましい。

【0054】

例えば、第１水晶振動子の電極は、銀（標準電極電位：＋０．７９９Ｖ）又は白金（標準電極電位：＋１．１８８Ｖ）であってよい。第２水晶振動子の電極は、アルミニウム（標準電極電位：－１．６８Ｖ）であってもよい。

【符号の説明】

【0055】

１０…堆積塵埃量計測システム ２０…塵埃センサ ２１…金電極振動子 ２１１…第１金電極 ２１２…第２金電極 ２１３…水晶板 ２１４…支持板 ２１５…発振回路 ２１６…周波数計測回路 ２２…銅電極振動子 ２２１…第１銅電極 ２２２…第２銅電極 ２２３…水晶板 ２２４…支持板 ２２５…発振回路 ２２６…周波数計測回路 ２３…温湿度センサ ３０…堆積塵埃量算出装置 ３１…データベース ３２…データ取得部 ３３…補正部 ３４…イオン性物質量算出部 ３５…堆積塵埃量算出部 ３６…濃度推定部 ３７…履歴記憶部 ３８…報知部 ５０…コンピュータ ５１…プロセッサ ５３…メインメモリ ５５…ストレージ ５７…インタフェース Ｏ…対象物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】