JP5895263B2 - 観察窓の汚れ防止装置 - Google Patents

Description

本発明は、監視カメラや炉内を観察する観察用機器に備えられた観察窓の前方にガス体を流過させて観察窓の汚れを防止すべくした観察窓の汚れ防止装置に関するものである。

この種の観察窓の汚れ防止装置を示す従来の技術の第１の例としては、特開２００７−１９２４９７号公開特許公報に開示された技術がある。
これについて説明すれば、図３に示すように、観察用機器２は先端を炉内側に向けた筒状本体１の後端部に取付けられ、先端の開口部１ａを通じて炉内を観察する。筒状本体１内には透明板３を取り付けている。そして筒状本体１の壁部にパージガス配管４を接続し、それにパージガス注入口４ａを順次設けるとともに、該パージガス注入口４ａの下方部には炉内へ向かうパージガスの流路断面積を小さくするための複数の孔５ａを形成した多孔板５を設け、前記透明板３への異物の付着を防止する構造としている。
前記透明板３としては耐熱性の透明ガラスや透明樹脂が用いられ、またパージガスとしては例えば５〜１０ｋｇ／ｍ^２程度の窒素ガスが用いられる。また、観察用機器２としては紫外線を検出するウルトラビジョンが用いられる。なお、図中６は紫外線のみを選択するためのフィルタであるという技術である。

この種の観察窓の汚れ防止装置を示す従来の技術の第２の例としては、特開２０００−２５７８５３号公開特許公報に開示された技術がある。
これについて説明すれば、図４に示すように、炉壁７に設けられた取り付け金具８に、窓体９が取りつけられている。窓体９には、２つの網状体１０、１１が設けられ、パージ用空気吹き込み管１２から吹き込まれたパージ用空気は、この２つの網状体１０、１１を通過することにより層流となって炉内側に流れる。パージ用空気が層流となる部分があるので、炉内ガスや塵埃が、少なくとも網状体１０を越えて内側に流れ込むことがなく、耐熱ガラス１３が汚れることがない。従って、ＣＣＤカメラ１４により、耐熱ガラス１３を通して、長期間炉内の計測、監視を行うことができるという技術である。

特開２００７−１９２４９７号公開特許公報 特開２０００−２５７８５３号公開特許公報

従来の技術は、叙上した構成、作用であるので次の課題が存在した。
すなわち、上述した従来の技術の第１の例によれば、観察用機器２の先端方向に多孔板５や透明板３を配置してあり該多孔板５自体が撮像する際に邪魔となりカメラ装置としての観察用機器２が具有する性能を発揮することができないという問題点があった。観察用機器２の窓に汚れが付着すればこの部分にパージガス等が流過しないので汚れたままの状態となり炉内を観察できないこととなる。これを防止すべく観察用機器２の窓の直前に汚れ防止機能を有するフード等を配置すれば観察用窓装置自体が大型化を余儀なくされるという問題点があった。

また、従来の技術の第２の例によれば、ＣＣＤカメラ１４の前方に耐熱ガラス１３を介して窓体９内に網状体１０，１１が設けられ該網状体１０，１１自体がＣＣＤカメラ１４で撮像する際に遮蔽物になりＣＣＤカメラ１４で前方を鮮明に撮像することが不可能であるという問題点があった。また、該ＣＣＤカメラ１４と窓体装置とが別異に構成され装置全体が大型化となり例えば、工作機械工場等に設置すれば加工作業を妨害し実用に供しないという問題点があった。

前述した第１の例及び第２の例を含めた従来の技術では、霧や埃が浮遊し水滴や油滴などが飛散する環境で使用するカメラ装置はそれに付設したレンズが汚れるのを防ぐためには、視界前方に空気を流す手法が考えられるが、均質な空気流を流送することは困難であり、逆に空気の流れが均質でない場合、空気の乱れによって汚れを増長させることがあり、一方、レンズの前方に防汚装置がある場合、装置が長大となり、工作機械筐体内で加工作業の邪魔になるという課題が存在した。

本発明はかかる問題点を解決すべく創作したものであり、撮像器を設置する周りに緩衝体を配置することで観察窓の前方から吹出すガス体の流れを安定させて、撮像を遮蔽することなく観察用窓装置の小型化を図り、観察用窓装置に回転駆動体を配置することでシャッターを制御し、ガス吹出孔から吐出するガス体を制御し、常に観察窓の汚れを防止することを目的としたものであり、次の構成、手段から成立する。

すなわち、請求項１に記載の発明によれば、撮像器を内蔵しかつ入射光を透過する観察窓を有した第１ケースと、前記第１ケースを被包する第２ケースと、前記第１ケースと前記第２ケースとの間に形成した円筒状膨張室と、前記円筒状膨張室に収容する円筒状緩衝体と、前記第２ケースの壁部に備えかつ前記円筒状膨張室に連通するガス体供給管と、該第２ケースの部位に成形したガス吹出孔と、該ガス吹出孔の開口部に覆設するシャッターと、前記第２ケースの壁面に固定しかつ該シャッターを開閉制御する回転駆動体とでなり、前記ガス体供給管及び前記緩衝体を経由して前記観察窓の前方の前記ガス吹出孔からガス体を吐出することを特徴とする。

本発明に係る観察窓の汚れ防止装置は、叙上の構成を有するので次の効果がある。

すなわち、請求項１に記載の発明によれば、撮像器を内蔵しかつ入射光を透過する観察窓を有した第１ケースと、前記第１ケースを被包する第２ケースと、前記第１ケースと前記第２ケースとの間に形成した円筒状膨張室と、前記円筒状膨張室に収容する円筒状緩衝体と、前記第２ケースの壁部に備えかつ前記円筒状膨張室に連通するガス体供給管と、該第２ケースの部位に成形したガス吹出孔と、該ガス吹出孔の開口部に覆設するシャッターと、前記第２ケースの壁面に固定しかつ該シャッターを開閉制御する回転駆動体とでなり、前記ガス体供給管及び前記緩衝体を経由して前記観察窓の前方の前記ガス吹出孔からガス体を吐出することを特徴とする観察窓の汚れ防止装置を提供する。
このような構成としたので、第１ケースと第２ケースとの間に膨張室を設けることで、光軸方向の観察用窓装置の寸法を短く設定できると共に工作機内での設置が容易であり、加工作業をする際に邪魔にならないうえにガス吹出孔では流れが安定し、効果的にレンズ窓の汚れを防止できるという効果がある。また、膨張室に密着状態で緩衝体を入れることで、汚れ防止効果を向上でき、加えて、断続的な撮像が必要な場合に於いて、ある期間で撮像器を使用しないときに回転駆動体を作動しシャッターを回転させてガス吹出孔を閉止することによりガス体はガス吹出孔から吐出させないこととし、ガス体の供給を休止しても観察窓は汚れが付着すること無く清浄に保たれると共にガス体を無駄に流すことなく、観察用窓装置の運転コストを下げることができるという効果がある。

本発明に係る観察窓の汚れ防止装置に於ける実施の形態を示す垂直断面図である。 本発明に係る観察窓の汚れ防止装置に於ける実施例を示す垂直断面図である。 従来の技術に於ける第１の例の概要を示す断面図である。 従来の技術に於ける第２の例の概要を示す断面図である。

以下、本発明に係る観察窓の汚れ防止装置の実施の形態について、添付図面に基づき詳細に説明する。

図１は本発明に係る観察窓の汚れ防止装置の一例を示す垂直断面図であり、これに基づいて説明し、本発明を明らかにする。
１５は観察用窓装置であって、大概して第１ケース１６と、該第１ケース１６を被包する第２ケース１７と、前記第１ケース１６に入射光を透過しかつ前記第１ケース１６の前方に配置した観察窓１８とを備えている。

前記第１ケース１６と前記第２ケース１７との間には膨張室１９を形成している。前記第１ケース１６は例えば図１に示すように下方部の外面に２つの段差１６ａ，１６ｂを形成し、全体の形状が略円筒状に形成されている。前記第１ケース１６の上方部つまり前方には透明状の観察窓１８がある。前記第１ケース１６は内部に例えばカメラレンズ２０Ａ及びＣＣＤカメラ等のカメラ２０Ｂでなる撮像器２０を内蔵している。前記観察窓１８は例えば耐熱性の透明ガラスや透明樹脂で構成される。

前記第２ケース１７の前端につまり観察窓１８の前方の部位に例えば略円筒状のガス吹出孔１７Ａを形成している。前記第２ケース１７の全体形状は例えば前記第１ケース１６と略同一形状の円筒状で構成され、その下端部１７ａが前記第１ケース１６の段差１６ｂに当接し固定されている。前記膨張室１９には緩衝体２１が収容されている。該緩衝体２１はガス体２２を流過させ例えば、円筒状であってその構造が例えば、ブリヂストン製エバーライト（商品名）ＳＦエーテルタイプ、ＱＲ−１０、細孔２１ａの条件は４〜５０個/２５ｍｍを使用し、三次元の骨格網状の細孔２１ａを群列・接続した連続多孔体でかつスポンジ状で形成されている。それ故に緩衝体２１を膨張室１９に収容した際、緩衝体２１は前記第１ケース１６の外面と前記第２ケース１７の内面とに密着される構成となっている。

２３はガス体供給管であり、前記第２ケース１７の壁部に配置・固定すると共に前記膨張室１９に臨ませ、ガス体２２を本発明に係る観察用窓装置１５の外部から取入れる。ここでガス体２２は、圧縮空気やパージガス、例えば５ないし１０ｋｇ／ｍ^２程度の窒素ガス等が使用される。

次に本発明に係る観察窓の汚れ防止装置の作用等を図１に基づいて説明する。
ガス体２２は、ガス体供給管２３から第１ケース１６の外周と第２ケース１７の内周により作られる二重構造空間、つまり膨張室１９に配置した緩衝体２１を通過し、ガス吹出孔１７Ａに到達する。ガス体供給管２３を通過した直後にガス体２２の流れの乱れや膨張室１９内で圧力差が生じていたとしても、緩衝体２１を通過させることによって、観察窓１８の前面を通過しガス吹出孔１７Ａにおけるガス体２２の流れが安定し、ガス吹出孔１７Ａから出たガス体２２の流速分布の均一化が図られ、渦の発生を抑制できる。そして周囲の汚れを巻き込むことなく観察窓１８を清浄に保つことができる。

本発明に係る観察窓の汚れ防止装置の実施例について、図２に基づき説明する。

図２は本発明に係る観察窓の汚れ防止装置の実施例を示す垂直断面図である。前記第１ケース１６と前記第２ケース１７との間には膨張室１９を形成している。前記第１ケース１６は例えば図２に示すように下方部の外面に２つの段差１６ａ，１６ｂを形成し、全体の形状が略円筒状に形成されている。前記第１ケース１６の上方部つまり前方には透明状の観察窓１８がある。前記第１ケース１６は内部に例えばカメラレンズ２０Ａ及びＣＣＤカメラ等のカメラ２０Ｂでなる撮像器２０を内蔵している。前記観察窓１８は例えば耐熱性の透明ガラスや透明樹脂で構成される。

前記第２ケース１７の前端につまり観察窓１８の前方の部位に例えば略円筒状のガス吹出孔１７Ａを形成している。前記第２ケース１７の全体形状は例えば前記第１ケース１６と略同一形状の円筒状で構成され、その下端部１７ａが前記第１ケース１６の段差１６ｂに当接し固定されている。前記膨張室１９には緩衝体２１が収容されている。該緩衝体２１はガス体２２を流過させ例えば、円筒状であってその構造が例えば、ブリヂストン製エバーライト（商品名）ＳＦエーテルタイプ、ＱＲ−１０、細孔２１ａの条件は４〜５０個/２５ｍｍを使用し、三次元の骨格網状の細孔２１ａを群列・接続した連続多孔体でかつスポンジ状で形成されている。それ故に緩衝体２１を膨張室１９に収容した際、緩衝体２１は前記第１ケース１６の外面と前記第２ケース１７の内面とに密着される構成となっている。
また、前記の緩衝体２１の細孔２１ａは、４〜５０個／２５ｍｍかつその空隙率は１０％以上とすれば効率的に観察窓の汚れを払拭することができる。この場合、例えば前記細孔２１ａは８〜１４個／２５ｍｍで空隙率９７％のものを適用する。

上述した構成に於いて２４はシャッターであり、ガス吹出孔１７Ａの開口部に覆設している。該シャッター２４は電気モータ等の回転駆動体２５の回転軸部２５ａに係合され、ガス吹出孔１７Ａの開口部を開閉自在に制御する。前記回転駆動体２５は例えば図２に示すように前記第２ケース１７の壁面１７ｂに固定されている。

次に本発明に係る観察窓の汚れ防止装置の実施例の作用等を説明する。断続的な撮像が必要な場合に於いて、ある期間で撮像器２０を使用しないときに回転駆動体２５を作動しシャッター２４を回転させてガス吹出孔１７Ａを閉止する。ガス体２２は図示するようにガス吹出孔１７Ａから吐出しない。ガス体２２の供給を休止しても観察窓１８は汚れが付着すること無く清浄に保たれる。これによってガス体２２を無駄に流すことなく、観察用窓装置１５の運転コストを下げることができる。
ほかの構成や作用については上述した実施の形態の項で説明したものと略同一でありその説明を省略する。

カメラレンズ及びＣＣＤカメラ等のカメラでなる撮像器を内蔵した各種の観察窓の汚れ防止装置に適用できるばかりか、工具観察装置以外の劣悪環境下での監視や、観察する装置に適用可能でありその適用範囲は広いものである。

１５ 観察用窓装置
１６ 第１ケース
１６ａ 段差
１６ｂ 段差
１７ 第２ケース
１７ａ 下端部
１７ｂ 壁面
１７Ａ ガス吹出孔
１８ 観察窓
１９ 膨張室
２０ 撮像器
２０Ａ カメラレンズ
２０Ｂ カメラ
２１ 緩衝体
２１ａ 細孔
２２ ガス体
２３ ガス体供給管
２４ シャッター
２５ 回転駆動体
２５ａ 回転軸部

Claims (1)

1. 撮像器を内蔵しかつ入射光を透過する観察窓を有した第１ケースと、前記第１ケースを被包する第２ケースと、前記第１ケースと前記第２ケースとの間に形成した円筒状膨張室と、前記円筒状膨張室に収容する円筒状緩衝体と、前記第２ケースの壁部に備えかつ前記円筒状膨張室に連通するガス体供給管と、該第２ケースの部位に成形したガス吹出孔と、該ガス吹出孔の開口部に覆設するシャッターと、前記第２ケースの壁面に固定しかつ該シャッターを開閉制御する回転駆動体とでなり、前記ガス体供給管及び前記緩衝体を経由して前記観察窓の前方の前記ガス吹出孔からガス体を吐出することを特徴とする観察窓の汚れ防止装置。

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