JP2000292076A

JP2000292076A - 高温物体の観察装置

Info

Publication number: JP2000292076A
Application number: JP11102609A
Authority: JP
Inventors: Hideji Shinoki; 秀次篠木; Shoji Yamasumi; 章司山炭; Masashi Yoshimura; 雅司吉村
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1999-04-09
Filing date: 1999-04-09
Publication date: 2000-10-20

Abstract

(57)【要約】【課題】観察対象に対する十分な視野が確保でき、高
温においても輻射光やゆらぎ等の影響を受けにくい高温
物体の観察装置を提供する。【解決手段】観察対象を収納する加熱炉1と、観察対
象に紫外線を照射する紫外線照明3と、紫外線に対して
感度を有するカメラ2とを具える。加熱炉1は、紫外線を
透過する照明用窓6と、カメラ2が装着されるカメラ用窓
7とを具える。ここで、各窓6、7から観察対象に向かっ
て広がる空間が形成されている。紫外線を照明に用いる
ことで、周囲からの輻射光の影響を排除する。また、窓
6、7から観察対象までの空間を末広がりに構成すること
で窓6、7を大きくすることなく広い視野を確保すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高温物体の観察装
置に関するものである。特に、1800℃以上の高温におい
ても観察対象物を明確にとらえることができる観察装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高温物体を観察する技術としては、特開
平8-252669号公報および特開平10-317010号公報記載の
ものが知られている。

【０００３】前者は、高温材料にレーザ照明を照射し、
このレーザの波長を超える波長の輻射はフィルタを用い
て遮断することで高温材料をカメラで撮像する技術であ
る。この発明が適用される高温材料の温度は500〜1000
℃程度である（段落番号0009）。

【０００４】後者は、加熱炉内の被熱処理物に窓を通し
て外部から照明を照射し、カメラで撮像・画像処理し
て、被熱処理物の形状・変形量を測定する技術である。
この発明が適用される被熱処理物の温度は1300℃程度で
ある（段落番号0034）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一方、アルミナ系セラ
ミックス材料のような酸化物系セラミックス及び窒化ケ
イ素のような非酸化物の収縮・変形は1400〜1770℃付近
で起こるため、これを観察しようとすれば1800℃以上の
大気または不活性雰囲気下にある高温物体の状態を撮像
する技術が必要になる。

【０００６】このような高温物体の撮像を行うには、観
察対象からの光を透過する窓の耐性を確保しつつ、加熱
炉の断熱材が撮像の障害にならないようにしなければな
らない。通常、加熱炉における観察用窓は断熱材に径が
一様の孔を設けて円筒状の空間を形成し、窓からこの円
筒状空間を通して観察対象を撮像する。そのため、観察
できる範囲が限られる。

【０００７】また、加圧または大気圧雰囲気中では、加
熱炉内の対流のために画像がゆらぐという問題がある。

【０００８】従って、本発明の主目的は、観察対象に対
する十分な視野が確保でき、高温においても輻射光やゆ
らぎ等の影響を受けにくい高温物体の観察装置を提供す
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明高温物体の観察装
置は、観察対象を収納する加熱炉と、観察対象に紫外線
を照射する照明装置と、紫外線に対して感度を有する撮
像装置とを具えることを特徴とする。

【００１０】ここで、加熱炉は、紫外線を透過する複数
の窓と、各窓から観察対象に向かって広がる空間とを有
する構成が望ましい。この空間は周囲と遮断するために
末広がりの筒状の側壁を具え、かつこの空間における窓
と観察対象との間には障害物が存在しないようにする。
この空間の形状は円錐、角錐などが最適である。窓から
観察対象までの空間を末広がりに構成することで広い視
野を確保することができる。

【００１１】窓は、一般に照明用の窓と撮像装置用の窓
の２つを設ける。一方の窓からの照明照射範囲と、他方
の窓に設置した撮像装置の視野範囲とが重複するように
構成し、この重複範囲に観察対象を配置すれば良い。な
お、加熱炉の使用温度領域は室温〜2200℃程度が望まし
く、特に1800℃以上の温度域での観察に好適である。

【００１２】また、照明装置は、紫外線を照射するもの
であれば特に限定はない。紫外線の波長は200〜400nm程
度が好適である。

【００１３】撮像装置は、加熱中における加熱対象の挙
動を詳細に把握できるよう、連続的に又は適宜な間隔で
撮像を行うカメラを用いることが好ましい。カメラとし
てはCCDカメラ等が利用できる。そして、紫外線を透過
するレンズと、このレンズの光軸上に配置されて紫外線
以外の光を遮断するフィルタとを具えることが好まし
い。これにより、紫外線のみを撮像装置に入光させるこ
とができる。フィルタの装着位置はレンズの前面、背面
などいずれでも良い。

【００１４】さらに、撮像装置から出力される画像を記
録する記録装置を具えることも望ましい。これにより、
加熱中の加熱対象の挙動を詳細に記録することができ
る。又、画面上に位置の変更が可能なマークを表示さ
せ、加熱前の対象物の端部に合せておくことで、加熱対
象の挙動がより明確になる。記録装置には、半導体メモ
リ、光磁気ディスクなどの利用が挙げられる。

【００１５】このような構成の観察装置は、照明に紫外
線を用いることで、観察対象以外の物体からの輻射光の
影響を排除して観察対象を明確にとらえることができ
る。高温状態に置かれた観察対象からは輻射エネルギー
が輻射されるが、周囲の物体からも輻射があるため、通
常のカメラでは観察対象と周囲との差異を明確にとらえ
ることが難しい。輻射エネルギーは長波長側（赤外域）
で大きく、短波長側（紫外域）では小さい。そのため、
加熱炉の外部から短波長の照明（紫外線）を照射し、受
光系（カメラやレンズ）で紫外線のみを受光すれば、主
に周囲の物体からの輻射光をカットして観察対象のみを
とらえるとらえることができる。

【００１６】また、窓の耐性と観察対象の視野を十分確
保することもできる。一般に、炉内を撮像するに当たっ
て、窓を大きくすると高温にさらされる窓の耐性を確保
することが難しくなる。逆に窓を小さくすると、炉内の
観察できる範囲が狭くなる。そこで、窓を小さくし、窓
から観察対象に向かって広がる空間を形成することで窓
の耐性と観察対象の広視野を兼備することができる。こ
の空間には、周囲と遮断するために末広がりの筒状の側
壁を設けることで炉内の対流によるゆらぎ（陽炎）の影
響を防止して明確な撮像を行うことができる。

【００１７】

【発明の実施の態様】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図１は本発明観察装置の概略外観図、図２は同装
置における窓付近の断面図である。

【００１８】図1に示すように、この観察装置は、加熱
炉1と、カメラ2、紫外線照明3、画像記録装置4およびモ
ニタ5を具えている。

【００１９】加熱炉1は、内部に観察対象を収納して所
定の温度・圧力に調整できる容器で、パイプ状の胴部
と、胴部の両端部に装着される半球状の蓋部および底部
を具えている。ここでは室温〜2200℃に加熱できるもの
を用意した。この加熱炉1の側面には、照明用窓6とカメ
ラ用窓7の２つの窓が設けられている。

【００２０】各窓6、7は加熱炉の胴部から側方に突出し
た筒部8、9の先端に取り付けられている。これら両筒部
はほぼＶ型に配置され、照明用窓6からの照明照射範囲
と、カメラ用窓7に設置した撮像装置の視野範囲とが加
熱炉内で重複するように構成されている。観察対象は、
この重複範囲Ｓに設置された台（図示せず）上に載置さ
れる。

【００２１】各窓周辺の詳細を図２に示す。加熱炉1の
内部には断熱材10が配置され、断熱材10の外周は、内部
に冷却水が循環される水冷ジャケット11で構成されてい
る。加熱炉1の胴部から窓6、7に至る各筒部8、9も水冷
ジャケット11に覆われて、窓6、7が過度の高温にさらさ
れないようにした。この各筒部8、9の内部は窓側が狭
く、加熱炉内部側が広い円錐状の空間として形成され、
この円錐状空間に対応した孔10Aが断熱材10にも形成さ
れている。すなわち、窓6、7と観察対象との間には障害
物が存在しない。円錐状空間における炉内側、すなわち
広がった側の外径は観察対象の大きさに合わせて適切な
視野が確保できる程度に設定すれば良い。従って、窓
6、7の大きさは極力小さくしながらも炉内の視野は十分
確保することができる。また、断熱材10と水冷ジャケッ
ト11との間で、かつ円錐状空間に対向する位置には仕切
り板12を設け、加熱時の対流の影響ができるだけ円錐状
空間内に及ばないように構成した。

【００２２】一方、カメラ2はカメラ用窓7に対向して配
置される。ここではCCDカメラを用いた。通常のカメラ
用レンズは可視光領域で使用される設計のため紫外線は
減衰する。ここでは、紫外線も透過するレンズを使用し
た。そして、カメラ2のレンズの前面に可視光線〜赤外
線を遮断するフィルタ13を装着し、紫外線のみをカメラ
2に入射できるようにした。このカメラ2は画像記録装置
4に接続され、さらに同記録装置4がモニタ5に接続され
ている。そのため、撮像された画像を順次記録装置4に
記録すると共に、モニタ5により炉内の観察対象の状態
をリアルタイムに観察することができる。

【００２３】また、紫外線照明3は照明用窓6に接続され
ている。ここでは、波長が約200〜400nmの紫外線を照射
できる照明とし、かつレンズを介して照射範囲が適宜に
限定された照明を用いた。

【００２４】このような装置で観察を行う場合、炉内に
観察対象を設置し、所要の温度に加熱して、紫外線照明
3を観察対象に照射しながらカメラ2で観察対象の撮像を
行う。紫外線照明3から照射された紫外線は観察対象に
反射して、その一部はカメラ用窓7に入射する。その
際、観察対象以外の物体からの輻射光はフィルタ13によ
りカットされるため、観察対象からの紫外線のみをカメ
ラ2が捕らえることにより観察対象と周囲とを明確に区
別できる撮像を行うことができる。

【００２５】（試験例）上記の装置を用いて室温から22
00℃まで昇温する過程の撮像を行った。観察対象はアル
ミナ板とした。図３にその結果を示す。（A）は室温、
（B）は1200℃、（C）は1800℃における観察結果であ
る。図において、上部の白い薄層がアルミナ板で、その
直下に白く見えているのはアルミナ板を載置した台であ
る。この写真から明らかなように、1200℃、1800℃のい
ずれの場合も室温と同様に鮮明な観察が可能なことがわ
かる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明装置によれ
ば、照明に紫外線を用いることで、観察対象以外の物体
からの輻射光の影響を排除して観察対象を明確にとらえ
ることができる。また、窓を小さくし、窓から観察対象
に向かって広がる空間を形成することで窓の耐性と観察
対象の広視野を兼備することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明観察装置の概略外観図である。

【図２】本発明観察装置における窓付近の断面図であ
る。

【図３】（A）は室温におけるアルミナ板を示す写真、
（B）は1200℃におけるアルミナ板を示す写真、（C）は
1800℃におけるアルミナ板を示す写真である。

【符号の説明】

1 加熱炉 2 カメラ 3 紫外線照明 4 画像記録装置 5 モニタ 6 照明用窓 7 カメラ用窓 8、9 筒部 10 断熱材 11 水冷ジャケット 12 仕切り板 13 フィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉村雅司兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号住友電気工業株式会社伊丹製作所内Ｆターム(参考） 2G051 BA05 CA03 CA04 CC07 2G065 AB05 BA04 BB25 CA01 CA05 DA20 4K056 AA09 AA11 CA10 FA11 FA23 FA25

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】観察対象を収納する加熱炉と、観察対象に紫外線を照射する照明装置と、紫外線に対して感度を有する撮像装置とを具えることを
特徴とする高温物体の観察装置。
【請求項２】撮像装置は、紫外線を透過するレンズ
と、このレンズの光軸上に配置されて紫外線以外の光を
遮断するフィルタとを具えることを特徴とする請求項1
記載の高温物体の観察装置。
【請求項３】加熱炉は、紫外線を透過する複数の窓
と、各窓から観察対象に向かって広がる空間とを有し、この空間は周囲と遮断するために末広がりの筒状の側壁
を具え、かつこの空間における窓と観察対象との間には
障害物が存在しないことを特徴とする請求項１記載の高
温物体の観察装置。
【請求項４】撮像装置から出力される画像を記録する
記録装置を具えることを特徴とする請求項１記載の高温
物体の観察装置。
【請求項５】紫外線の波長が200〜400nmであることを
特徴とする請求項１記載の高温物体の観察装置。
【請求項６】加熱炉の使用温度領域が室温〜2200℃で
あることを特徴とする請求項１記載の高温物体の観察装
置。