JP7415986B2 - 防塵装置及び監視装置 - Google Patents

Description

本開示は、監視機器を粉塵から保護する防塵装置、及び、この防塵装置を備える監視装置に関する。本開示は、特に原料ヤードなどの粉塵の多い屋外に設置される監視機器において、監視機器の監視面への粉塵付着を抑止する防塵装置及び監視装置に関する。ここで、監視機器の監視面とは、監視機器がセンサを含む場合に、センサの検出面であり得る。例えば監視機器がイメージセンサを含んで構成される場合に、監視面は受光面が対応する。また、本開示は、特に下方に非遮蔽部を有して画角を確保しながら、監視面への粉塵付着を抑止する防塵装置及び監視装置に関する。非遮蔽部は、例えば開口又はセンサによって検出される信号を透過する部材で構成され得る。

従来、原料ヤードなどの粉塵環境における設備の搬送トラブル、火災などを防止するために設置する監視用カメラ及びセンサ機器などの監視機器では、監視面への粉塵付着による汚れなどにより監視及び測定が困難となったり、機器本体が故障したりするなどの問題が発生する。図１は、原料ヤードのベルト装置（監視対象の一例）の稼働状況を監視するために設置する監視機器１の従来の設置例を示す。ベルト装置は、コンベアベルト２によって、粉状搬送物３を運搬する。監視機器１は、ベルト装置が検出領域である画角αの範囲に含まれるように、ベルト装置の上方に設けられている。

ここで、監視機器を粉塵から保護するために、防塵装置が設けられることがある。防塵装置の構成例として、例えば特許文献１は、箱型構造のカバーで機器を完全密封することで外気の進入を防止する装置を開示する。また、例えば特許文献２は、機器をカバーで覆い、カバー内に霧状の水滴を噴霧することによって粉塵を沈着させるとともに、周辺の粉塵を吸気ダクトで吸引する装置を開示する。

特開平６－２７７８６８号公報 特開平９－１３３６３号公報

しかし、屋外環境に設置する監視機器においては、監視用カメラ及びセンサ機器の画角（視野角）を確保する必要がある。そのため、監視機器を完全密封することはできない。また、機器の故障を防ぐため、液体を噴射することはできない。よって、上記の防塵装置の構成を適用することは困難である。

本開示は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、原料ヤードなど粉塵の多い屋外環境に設置する監視機器の監視面への粉塵付着を抑止することを目的とするものである。

本開示の一実施形態に係る防塵装置は、
監視対象を監視する監視機器を粉塵から保護する防塵装置であって、
前記監視機器の監視面の周囲を囲むとともに前記監視機器の検出方向へ延び、前記監視機器の前記監視面の画角の範囲に非遮蔽部が形成されたカバー部材を、有し、
前記カバー部材の外周面は、前記検出方向に対して傾斜した傾斜形状又は湾曲形状である。

本開示の一実施形態に係る監視装置は、
上記の防塵装置と、
前記監視機器と、を有する。

本開示によれば、原料ヤードなど粉塵の多い屋外環境に設置する監視機器の監視面への粉塵付着を抑止する防塵装置及び監視装置が提供される。

図１は、ベルト装置を監視対象とする監視機器の設置例である。 図２は、本開示の一実施形態に係る防塵装置の構成を例示する外観斜視図である。 図３は、図２の断面を示す図である。 図４は、図２の別の断面を示す図である。 図５は、本開示の一実施形態に係る防塵装置を説明するための断面図である。 図６は、本開示の一実施形態に係る防塵装置における空気の流れを説明する図である。 図７は、本開示の一実施形態の防塵装置における粉塵付着抑制効果を示す図である。 図８は、本開示の一実施形態の防塵装置における粉塵付着抑制効果を示す図である。 図９は、本開示の一実施形態の防塵装置における粉塵付着抑制効果を示す図である。 図１０は、本開示の一実施形態の防塵装置における粉塵付着抑制効果を示す図である。 図１１は、変形例の防塵装置を示す断面図である。 図１２は、別の変形例の防塵装置を示す断面図である。

以下、図面を参照して本開示の一実施形態に係る防塵装置１０（図２参照）及び監視装置が説明される。

以下の実施形態では、監視機器１の一例として、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ－ｏｆ－Ｆｌｉｇｈｔ）センサを含む場合について説明する。ＴＯＦセンサは、超音波パルスを発信し、センサの視野角（ＦｏＶ：Ｆｉｅｌｄ ｏｆ Ｖｉｅｗ）にある対象物から返ってきた反射波を受信する。監視機器１は、反射波を受信するまでの時間と、音の速度と、に基づいて演算装置によって、対象物との距離を計算してよい。ここで、演算装置は、例えば監視機器１に内蔵されたプロセッサであってよい。

図２は、本開示の一実施形態の防塵装置１０の全体像である。図３は本開示の防塵装置１０の図２に示されるＡ－Ａ線に沿った断面を示す図である。図４は本開示の防塵装置１０の図２に示されるＢ－Ｂ線に沿った断面を示す図である。防塵装置１０は、以下に説明するように監視機器１を覆うカバーであって、監視機器１を粉塵から保護する装置である。本実施形態に係る監視装置は、防塵装置１０と監視機器１とを有して構成される。

ここで、図２－図４に示すように、防塵装置１０及び監視装置に対して、直交座標を定めることができる。本実施形態において、ｚ軸方向は、監視機器１の監視面の中心軸方向、すなわち監視機器１が視野角である画角αをもって監視対象を検出する中心の方向（検出方向）に沿っている。換言すると、本実施形態において、防塵装置１０及び監視装置の検出方向はｚ軸正方向である。ｘ軸方向は、図３に示す監視装置の断面を与える方向であって、Ａ－Ａ線に沿った方向である。ｙ軸方向は、図４に示す監視装置の断面を与える方向であって、Ｂ－Ｂ線に沿った方向である。図２－図４の例では、ｘ軸方向が長手方向（断面の幅が広い）に対応し、ｙ軸方向が直交する短手方向（断面の幅が狭い）に対応する。その他の図面における直交座標は、同様の意味を有する。

上記のように、従来の原料ヤードでの監視機器１において、監視面への粉塵付着による汚れなどにより監視及び測定の困難さ、機器の故障並びに寿命低下などの問題が発生している。

そこで、図３、図４のように、防塵装置１０は、粉塵からの保護のために、監視機器１の外周を樹脂材料又は金属材料で構成された箱型形状のカバー部材１０１で囲い込む。カバー部材１０１は、監視機器１の周囲から監視機器１の検出方向（ｚ軸正方向）へ延びている。カバー部材１０１の外に露出する面を、以下において外周面１０２と称することがある。カバー部材１０１の、外周面１０２と反対側の内部の面を、以下において内周面１０３と称することがある。また、防塵装置１０は、監視機器１の監視面に面する領域であって、監視面の中心から画角αによって規定される領域（画角範囲）ではセンサ光が妨げられないように非遮蔽部１０４が設けられている。つまり、防塵装置１０は、概して、非遮蔽部１０４が形成されたカバー部材１０１を備えて構成される。本実施形態において、非遮蔽部１０４は、図５のように画角αを確保するように開放されている（開口である）。ただし、非遮蔽部１０４は、開口に限定されず、例えば少なくとも一部が、監視機器１が備えるセンサが検出する信号を透過させる部材で構成されてよい。非遮蔽部１０４は、例えば透明なガラス板などで覆われていてよい。また、本実施形態において、監視機器１の検出方向は下方である（図１参照）。そのため、本実施形態において、検出方向を鉛直下方向の言葉に置き換えることが可能である。

ここで、画角αは、図３の断面の方向において画角α１が対応し、図４の断面の方向において画角α２が対応する。画角α１と画角α２とは、異なる角度であってよいし、同じ角度であってよい。一例として、画角α１は８０°である。一例として、画角α２は６０°である。また、本実施形態において、防塵装置１０の形状は、ｘ軸方向が長手方向であって、ｙ軸方向が短手方向であるが、ｘ軸方向とｙ軸方向の対応が逆であってよい。また、防塵装置１０の形状は、ｘ軸方向及びｙ軸方向の幅が同じであってよい。

本実施形態において、カバー部材１０１の外周面１０２は、検出方向に対して傾斜する傾斜形状である。ここで、図５に示す例では、加工を容易とするため、カバー部材１０１の外周面１０２の傾斜角度が画角αと同じ角度となっている。このように、カバー部材１０１の外周面１０２を傾斜形状とすることで、粉塵風（図６の風２０参照）がカバー部材１０１の外周面１０２に衝突した際の衝撃を緩和することができるとともに、粉塵風を傾斜に沿って誘導（整流）することができ、カバー部材１０１の内部への粉塵の進入を抑制することができる。ここで、傾斜角度は、画角αと同じ角度に限定されない。例えば、傾斜角度は、粉塵風の衝撃をさらに緩和するように、画角αより大きい角度に設定されてよい。

また、図３、図４のように、カバー部材１０１の内部において、画角範囲に形成された非遮蔽部１０４とカバー部材１０１の内周面１０３との間には、空洞部が形成されている。この空洞部には、空洞部を検出方向に区画する隔壁１１が設けられている。図５のように、隔壁１１は、所定の間隔（間隔ｂ）で層状に設けられている。隔壁１１は、本実施形態においてスリット板であるが、板状の部材に限定されず、別の形状であってよい。また、隔壁１１は複数であれば、特定の数に限定されない。例えば間隔ｂは、カバー部材１０１の高さであるｈを、隔壁１１の数（又はそれより大きい整数）で割った値で定められてよい。また、隔壁１１の間隔は、本実施形態のように全て等しくてよいし、少なくとも一部の間隔が他と異なっていてよい。

また、図３、図４のように、カバー部材１０１の外周面１０２の検出方向の側（監視機器１から離れた側）の端部１２には、丸め加工が施されている。本実施形態では、カバー部材１０１の外周面１０２の下端部に丸め加工が施されている。図５のように、丸め加工は、加工部分の外周面１０２が半径ｒのＲ形状（円弧状）であるように行われてよい。

図６は、防塵装置１０における空気の流れを説明する図である。上記のカバー部材１０１の外周面１０２の傾斜形状、層状の隔壁１１及び端部１２の丸め加工は、以下に説明するような効果を生じる。図６に示すように、粉塵が含まれた横向きの風２０が防塵装置１０のカバー部材１０１の外周面１０２（図３、図４参照）に衝突する。カバー部材１０１の外周面１０２の傾斜形状に沿って、風２０は向きを非遮蔽部１０４（図３、図４参照）とは逆の方向（図６の例では上方向）に変える。そのため、防塵装置１０は、風２０の非遮蔽部１０４から内部への進入を生じにくくして、監視機器１の監視面への粉塵付着を防止する。また、防塵装置１０は、外周面１０２が横向きの風２０に対して傾斜しているため、監視機器１に加わる風２０による力（衝撃）を軽減させて、監視機器１の耐久性を高め、長寿命化させる。

また、端部１２の丸め加工は、直進した一部の風２０の気流を誘導して、非遮蔽部１０４の付近にエアカーテン２１を形成する。このことによって、非遮蔽部１０４から防塵装置１０の内部への粉塵の進入を抑制することができる。

また、図６に示すように、仮にカバー部材１０１の内部に進入した風２０によって粉塵を含む剥離渦流２２が形成された場合にも、隔壁１１の層状構造の干渉によって隔壁層（隔壁１１で挟まれた空間）の内部に生じる副次剥離渦流２３が剥離渦流２２を弱める。このことによって、監視機器１の監視面への粉塵付着を抑制することができる。

ここで、図６に示すように、防塵装置１０の風２０が衝突する側と反対側（図６の例では左側）に剥離渦流２４が生じることがある。しかし、剥離渦流２４は防塵装置１０の外部で生じるため、監視機器１の監視面への粉塵付着については影響しない。

図７から図１０は、長さが１５６ｍｍ、高さが６３ｍｍ、画角α（図３のα１及び図４のα２）が８０°のセンサ（監視機器１に対応）に、防塵装置１０を取り付けた場合における粉塵付着抑制効果の一例を示す。図７は防塵装置１０の周辺の風２０の流れ場を示すものである。また、図８は防塵装置１０の周辺の粉塵の粒跡線を示すものである。

図７、図８、図９及び図１０のいずれの場合も、防塵装置１０は、カバー部材１０１の高さ（図５のｈ）が２１０ｍｍ、カバー部材１０１の検出方向に対するそれぞれの傾斜角度が４０°となっている。図７、図８、図９及び図１０に示すように、センサの周囲にカバー部材１０１を設けることで、カバー部材１０１の内部への粉塵の進入が低減し、監視面への粉塵付着の抑止効果が得られた。

ここで、図７及び図９は、間隔（図５のｂ）が３０ｍｍで防塵装置１０の内部の空洞部に隔壁１１を２層設けている。また、図７及び図９の防塵装置１０は、半径（図５のｒ）が６０ｍｍで、カバー部材１０１の検出方向の側の端部１２が丸め加工されている。図８及び図１０の防塵装置１０は、空洞部に隔壁１１を設けず、かつ、端部１２に丸め加工をしない防塵装置１０である。

隔壁１１を設けるとともに丸め加工を施した場合、図７に示すように、カバー部材１０１の検出方向の側の端部１２に誘導加速された気流が非遮蔽部１０４にエアカーテン２１を形成する。同時に、カバー部材１０１の内部に進入した剥離渦流２２が弱められる。図８との対比から明らかなように、隔壁１１及び丸め加工によって、上記のような更なる効果が生じる。また、隔壁１１を設けるとともに、丸め加工を施した場合、図９に示すように、防塵装置１０のカバー部材１０１の内部に粉塵の進入痕跡がほとんどない。図１０との対比から明らかなように、隔壁１１及び丸め加工によって、粉塵の進入を大きく低減し、監視機器１の監視面への粉塵付着をさらに抑止する効果が生じる。

このようにして、本開示によれば、原料ヤードなどでの屋外監視用電子機器の防塵装置１０として、監視機器１の監視面への粉塵付着を的確に抑制することができる防塵装置１０を得ることができる。そのため、粉塵付着による監視用電子機器の測定困難、故障及び寿命低下などを防止することが可能になる。

本開示の実施形態について、諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、上記の実施形態に限定されるものでなく、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形又は修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。

例えば、上記実施形態では、監視機器１としてのＴＯＦセンサによって監視対象としての粉塵搬送用ベルト装置を監視する例を説明したが、監視機器１はＴＯＦセンサに限られない。監視機器１は、監視カメラ、レーザーセンサ、光電式カラーセンサ、超音波センサ、画像判別センサなど、各種の撮像装置及びセンサを適用することが可能である。また、監視対象も搬送ベルトに限らず、粉体貯蔵設備での付着物検知及び荷下がり検知など、様々な部材の監視に適用することが可能である。

また、上記実施形態では、カバー部材１０１の外周面１０２が傾斜形状となっていたが、図１１及び図１２に示すように、カバー部材１０１の外周面１０２が、検出方向に湾曲した湾曲形状でも、粉塵風が衝突した際の衝撃を緩和することができるとともに、粉塵風を傾斜に沿って誘導（整流）する効果を得ることができる。その結果、非遮蔽部１０４から内部への進入を生じにくくして、監視機器１の監視面への粉塵付着を防止することができる。図示を省略するが、カバー部材１０１の外周面１０２が、検出方向に直交する方向に湾曲した湾曲形状でも、検出方向に湾曲した湾曲形状の場合と同様の効果を得ることができる。検出方向に直交する方向に湾曲した湾曲形状は、例えば円柱形状である。

また、上記実施形態では、監視機器１の側面及び下面を囲むようにカバー部材１０１が取り付けられていたが、カバー部材１０１は少なくとも監視機器１の監視面（上記実施形態では下面）を囲んでいればよい。また、カバー部材１０１は、監視機器１の上面を含む監視機器１の全体を覆っていてよい。監視機器１の監視面は、上記のようにセンサの検出面であり得る。また、監視機器１の監視面は、センサの受光面に像を結像させるカメラのレンズまで含むとしてよい。

１ 監視機器
２ コンベアベルト
３ 粉状搬送物
１０ 防塵装置
１１ 隔壁
１２ 端部
２０ 風
２１ エアカーテン
２２ 剥離渦流
２３ 副次剥離渦流
２４ 剥離渦流
１０１ カバー部材
１０２ 外周面
１０３ 内周面
１０４ 非遮蔽部

Claims (6)

1. 監視対象を監視する監視機器を粉塵から保護する防塵装置であって、
   前記監視機器の監視面の周囲を囲むとともに前記監視機器の検出方向へ延び、前記監視機器の前記監視面の画角の範囲に、前記監視面が露出する開口である非遮蔽部が形成されたカバー部材を、有し、
   前記カバー部材の外周面は、前記検出方向に向かって広がるように傾斜した傾斜形状であり、
   前記カバー部材の外周面の前記検出方向の側の端部には、丸め加工が施されている、防塵装置。
2. 前記監視面は、前記監視機器の下面に設けられ、
   前記検出方向は、鉛直下方向である、請求項１に記載の防塵装置。
3. 前記カバー部材の内周面と前記非遮蔽部との間には、空洞部が形成され、
   前記空洞部は、前記空洞部を前記検出方向に区画する隔壁が設けられている、請求項１又は２に記載の防塵装置。
4. 前記隔壁は、前記空洞部において前記検出方向に所定の間隔で複数設けられている、請求項３に記載の防塵装置。
5. 前記カバー部材は、樹脂材料又は金属材料で構成されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の防塵装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の防塵装置と、
   前記監視機器と、を有する、監視装置。

Images