(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台部に形成された光導入窓を取り囲む形状にて形成されており、空気を注入するための注入口と、前記光導入窓の周縁から前記光導入窓の中心に向かう方向に前記空気を吐出させるための吹き出し口が複数形成されている空気溜まりと、
前記基台部から所定の距離だけ離れた位置に、前記光導入窓を取り囲む形状にて形成されるフランジと、
前記フランジと前記基台部によってできる空間に収納され、前記吹き出し口の出口に設けられ、オープンセル構造を有するスポンジで形成されるパージフィルタと
を具備する、防塵機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば赤外線カメラや赤外線センサ等の光学系に適用する、防塵機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像装置や光学センサは、産業用途において生産物の検査や測定等に使用されている。撮影や測定の対象となる物品の周囲には、粉塵が含まれる場合もある。
出願人は、粉塵が大量に充満する環境内で稼働する赤外線カメラを製造し、需要者に納入している。
【０００３】
本発明に関係すると思われる先行技術文献を特許文献１に挙げる。
特許文献１には、光学観測装置におけるエアパージ装置の技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２３２９７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
粉塵が充満する環境内では、赤外線カメラは防爆ケースに収められ、光学系はガラスで密閉される。そして、カメラの窓に清浄空気を常時吹き付け、粉塵の付着を防いでいる。特許文献１はそういった粉塵の付着を防止する機構の一例である。
しかしながら従来の手法では、カメラの窓に粉塵の付着を防止しきれず、定期的に清掃を行う手間が生じていた。
【０００６】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、極めて簡単な構造で、かつ低価格で、粉塵の付着をほぼ完全に防止することができる、光学系に適用する防塵機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の防塵機構は、基台部に形成された光導入窓を取り囲む形状にて形成されており、空気を注入するための注入口と、光導入窓の周縁から光導入窓の中心に向かう方向に空気を吐出させるための吹き出し口が複数形成されている空気溜まりと、基台部から所定の距離だけ離れた位置に、光導入窓を取り囲む形状にて形成されるフランジと、フランジと基台部によってできる空間に収納され、吹き出し口の出口に設けられ、オープンセル構造を有するスポンジで形成されるパージフィルタとを具備する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の防塵機構によれば、極めて簡単な構造で、かつ低価格で、光学系に対する粉塵の付着をほぼ完全に防止することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態の例である、防塵機構を有する赤外線カメラの外観図である。
【図２】防塵機構の分解斜視図である。
【図３】防塵機構を構成するベース部材の上面図と、横断面図である。
【図４】防塵機構を構成する本体の上面図と、横断面図と、下面図である。
【図５】防塵機構を組み立てた状態の横断面図である。
【図６】パージフィルタの一部拡大図である。
【図７】空気溜まり５０１とパージフィルタによる空気の流れを示す概略図である。
【図８】第一の実験である、防塵機構の防塵効果を確認する実験の状態を説明する写真である。
【図９】パージフィルタがない状態の、防塵機構の防塵効果を確認する実験の実験結果を示す写真である。
【図１０】パージフィルタを適用した状態の、防塵機構の防塵効果を確認する実験の実験結果を示す写真である。
【図１１】試験用に作成した第一パージフィルタと、第二パージフィルタと、第三パージフィルタの写真である。
【図１２】第二の実験の実験結果の表である。
【図１３】第二の実験にて用いた、別形態の防塵機構を有する赤外線カメラの、良好な実験結果を示した際の写真と、不良な実験結果を示した際の写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、本発明の実施形態である、防塵機構１０２を有する赤外線カメラ１０１の外観図である。
図示しない赤外線カメラセンサー部はアルミダイカスト製の防爆ケース１０３に収められている。円筒形の防爆ケース１０３はその両側面をマウンタ１０４にネジ止めされる。
防爆ケース１０３の前面には、本発明に係る防塵機構１０２が取り付けられている。
【００１１】
図２は、防塵機構１０２の分解斜視図である。
図３Ａは、防塵機構１０２を構成するベース部材２０１の上面図である。図３Ｂは、防塵機構１０２を構成するベース部材２０１の横断面図である。
図４Ａは、防塵機構１０２を構成する本体２０２の上面図である。図４Ｂは、防塵機構１０２を構成する本体２０２の横断面図である。図４Ｃは、防塵機構１０２を構成する本体２０２の下面図である。
図５は、防塵機構１０２を組み立てた状態の横断面図である。なお、空気の流れを矢印にて図示している。
【００１２】
図２と図５を見てわかるように、防塵機構１０２は、防爆ケース１０３の前面に設けられている基台部１０５に、第一パッキン２０３、パージフィルタ２０４、本体２０２、第二パッキン２０５、そしてベース部材２０１の順に積み重なっている。その際、ベース部材２０１の開口部２０１ｃに本体２０２が貫通する。そして防塵機構１０２は、ベース部材２０１と第一パッキン２０３にそれぞれ設けられている３個のネジ穴２０１ａ及び２０３ａを通じて、基台部１０５にネジ止めされる。このネジ止めによってベース部材２０１と本体２０２及びベース部材２０１と基台部１０５との間に圧着力が加わり、この圧着力によって第一パッキン２０３及び第二パッキン２０５の気密性が達成される。
【００１３】
円筒形状のベース部材２０１と本体２０２はアルミニウム合金の削り出し等で形成される。基台部１０５の中心には円形の光導入窓１０５ａが設けられており、赤外線は、本体２０２の開口部２０２ｅと、この光導入窓１０５ａを通じて、防爆ケース１０３内の図示しない赤外線カメラセンサー部に入射される。つまり、防塵機構１０２は基台部１０５の光導入窓１０５ａを取り囲む形状になる。
【００１４】
図２、図３、図４及び図５を見てわかるように、円筒形の本体２０２にはフード２０２ａと、プーリー状の凹部２０２ｂが設けられている。この凹部２０２ｂは円筒形のベース部材２０１と組み合わされ、またベース部材２０１と本体２０２が第二パッキン２０５を挟み、第一パッキン２０３によってベース部材２０１と本体２０２との嵌合部分が塞がれることで、空気溜まり５０１を形成する。そして、ベース部材２０１の横には空気の注入口２０１ｂが設けられている。更に、本体２０２の凹部２０２ｂには４箇所に空気の吹き出し口２０２ｃが設けられている。
【００１５】
エアコンプレッサー等の機械にてベース部材２０１の注入口２０１ｂから注入される空気は、空気溜まり５０１を経て、本体２０２の吹き出し口２０２ｃから吐出される。
吹き出し口２０２ｃの近傍にはフランジ２０２ｄが設けられている。このフランジ２０２ｄは、基台部１０５と組み合わされることで、パージフィルタ２０４を収納する機能を持つ。
【００１６】
図６は、パージフィルタ２０４を有する防塵機構１０２の一部拡大断面図である。
図７は、空気溜まり５０１とパージフィルタ２０４による空気の流れを示す概略図である。なお、図６及び図７共に、空気の流れを矢印で示している。
【００１７】
パージフィルタ２０４はスポンジよりなる円筒形状のフィルタである。吹き出し口２０２ｃから吐出される空気は、パージフィルタ２０４を通過することで、その勢いがパージフィルタ２０４の内面全体に分散される。すなわちパージフィルタ２０４は、パージフィルタ２０４から吐出される空気の勢いを均一化させることにより、乱気流の発生を防ぎ、光学系に対する粉塵の付着を効果的に防止する。
パージフィルタ２０４に用いるスポンジは、空気を透過する機能を持たせるため、スポンジを構成する発泡セルが穴開き状態である、オープンセル構造を有していることが必要である。
【００１８】
［パージフィルタ２０４の防塵効果を確認するための実験］
これより、パージフィルタ２０４の防塵効果を確認するために行った第一の実験とその結果を説明する。
図８は、第一の実験である、防塵機構１０２の防塵効果を確認する実験の状態を説明する写真である。
図９は、パージフィルタ２０４がない状態の、防塵機構１０２の防塵効果を確認する実験の実験結果を示す写真である。
図１０は、パージフィルタ２０４を適用した状態の、防塵機構１０２の防塵効果を確認する実験の実験結果を示す写真である。
【００１９】
第一の実験は、底面積が１平方メートル、高さ１．５メートルの閉鎖空間を形成する実験装置に、防塵機構１０２を装着した赤外線カメラ１０１を置いて行われた。この実験装置は、石炭貯留サイロの環境を簡易的に再現した装置である。そして、防塵機構１０２に所定の空気圧の空気をエアコンプレッサーで注入する。その後、実験装置内に石炭粉を封入し、ファンで撹拌する。図８に示すように、紙を防塵機構１０２と基台部１０５との間に挿入して、紙に石炭粉がどの程度付着するかを確認することにより、行われた。
【００２０】
パージフィルタ２０４は、株式会社イノアックコーポレーション製「ＭＦ−５０」（ウレタンフォーム、密度３０±５ｋｇ／ｍ３、セル数約５０±５個／２５ｍｍ）を使用した。
エアコンプレッサーによる空気の吐出量は、２０リットル／分、４０リットル／分、６０リットル／分、８０リットル／分の４パターンで実験を行った。
【００２１】
図９を見てわかるように、パージフィルタ２０４を適用しない状態では、２０リットル／分から８０リットル／分の全てにおいて、石炭粉の付着は免れなかった。
そして、図１０を見てわかるように、パージフィルタ２０４を適用した状態では、２０リットル／分から８０リットル／分のいずれの場合にも、石炭粉は全く付着しなかった。
この実験結果より、パージフィルタ２０４を吹き出し口２０２ｃに挿入することで、石炭粉を光学系に寄せ付けないという、防塵機構１０２本来の機能が発揮されることが判明した。恐らく、パージフィルタ２０４が吹き出し口２０２ｃ近傍における乱気流の発生を防いだものと推測される。
【００２２】
［パージフィルタ２０４の種類と防塵効果を確認するための実験］
これより、パージフィルタ２０４の種類と防塵効果との関係を確認するために行った第二の実験とその結果を説明する。
図１１Ａは、試験用に作成した第一パージフィルタの写真である。この第一パージフィルタとしては、株式会社イノアックコーポレーション製「ＭＦ−８」（ウレタンフォーム、密度３０±５ｋｇ／ｍ３、セル数約８±２個／２５ｍｍ）を使用した。
図１１Ｂは、試験用に作成した第二パージフィルタの写真である。この第二パージフィルタとしては、株式会社イノアックコーポレーション製「ＭＦ−２０」（ウレタンフォーム、密度３０±５ｋｇ／ｍ３、セル数約２０±４個／２５ｍｍ）を使用した。
図１１Ｃは、試験用に作成した第三パージフィルタの写真である。この第三パージフィルタとしては、第一の実験と同じ「ＭＦ−５０」を使用した。
【００２３】
第二の実験も、第一の実験と同様の実験装置を用いて行った。但し、防塵機構１０２と基台部１０５との間に紙は挿入せず、その代わりに実験装置の外から赤外線源として簡易黒体炉を設置し、赤外線カメラ１０１を稼働して、石炭粉を撹拌する前と後の温度を計測した。また、光学系を保護するフィルタ面をウェスで拭き取り、粉塵の付着の有無も目視で確認した。
図１２は、第二の実験の実験結果の表である。
表を見て明らかなように、ＭＦ−８のような目が粗すぎるスポンジをパージフィルタ２０４として利用した場合、粉塵が光学系に付着し、計測した温度が低下してしまった。すなわち、防塵機構１０２本来の機能が発揮されなかった。恐らく、目が粗すぎるスポンジでは乱気流の発生を防ぐことができなかったものと考えられる。
逆に、ＭＦ−２０では、空気の流量を８２リットル／分から６１リットル／分に落としても、粉塵は光学系に付着せず、赤外線の測定は正確な値を示した。
更にＭＦ−５０では、空気の流量を８２リットル／分から４１リットル／分に落としても、粉塵は光学系に付着せず、赤外線の測定は正確な値を示した。
この実験結果より、パージフィルタ２０４の目の粗さは、乱気流の発生を防ぐ程度に密であることが要求されることが判明した。
【００２４】
図１３Ａは、第二の実験にて用いた、別形態の防塵機構１０２を有する赤外線カメラ１０１の、良好な実験結果を示した写真である。
図１３Ｂは、第二の実験にて用いた、別形態の防塵機構１０２を有する赤外線カメラ１０１の、不良な実験結果を示した写真である。
図１３Ａ及び図１３Ｂに示す防塵機構１０２は、図１から図１２まで説明した防塵機構１０２とは異なり、フード２０２ａを有しておらず、光導入窓の１０５ａ直径は８７ｍｍである。この防塵機構１０２の場合、パージフィルタ２０４はＭＦ−５０で、空気の吐出量は８０リットル／分でのみ、図１３Ａに示すような良好な結果であった。パージフィルタ２０４がこれより目が粗いか、あるいは空気の吐出量が８０リットル／分に満たない場合、図１３Ｂに示すように、光学系に石炭粉が付着した。
【００２５】
図１１、図１２、図１３に渡る第二の実験の結果から、本体２０２の太さは細い程、注入する空気の空気圧を下げられることがわかる。また、フード２０２ａの長さ（深さ）も長い程、注入する空気の空気圧を下げられる。しかしながら、本体２０２の太さとフード２０２ａの長さは画角を制限するので、本体２０２の太さとフード２０２ａの長さは、赤外線カメラが必要とする画角を狭めない程度に設計する必要がある。逆に言えば、空気圧を強くすることで、フード２０２ａを不要にすることも、赤外線カメラに必要な画角を得られるだけ、本体２０２の太さを太くすることもできる。
【００２６】
本実施形態は、以下のような応用が可能である。
（１）上述の実施形態では、本体２０２に設けられる吹き出し口２０２ｃの数が４個であった。吹き出し口２０２ｃの数は、パージフィルタ２０４で気流が均一化される効果も考慮しつつ、吹き出し口２０２ｃ同士の距離を考慮して、適切な数を決定することが好ましい。したがって、本体２０２の口径が大きい程、吹き出し口２０２ｃの数を増やすことが好ましい。
【００２７】
（２）上述の実施形態では、光導入窓１０５ａが円形であったので、防塵機構１０２も円筒形状であったが、防塵機構１０２の形状は光導入窓１０５ａの形状に概ね依存する。光導入窓１０５ａが長方形であれば、防塵機構１０２もその光導入窓１０５ａを取り囲むべく、長方形に形成することが好ましい。但し、防塵機構１０２から吐出される空気の勢いが十分であるならば、必ずしも形状に囚われる必要はなく、画角を妨げない範囲で自由な形状に形成してもよい。
【００２８】
（３）本発明の防塵機構１０２に必要な要素は、光導入窓１０５ａを取り囲む形状にて形成されており、空気を注入するための注入口２０１ｂと、光導入窓１０５ａに対向する位置に吹き出し口２０２ｃが複数形成されている空気溜まり５０１と、空気溜まり５０１の吹き出し口２０２ｃと光導入窓１０５ａとの間に充填される、オープンセル構造を有するスポンジで形成されるパージフィルタ２０４である。
上述の実施形態では、光導入窓１０５ａを取り囲む形状の空気溜まり５０１を、アルミニウム合金製の本体２０２とベース部材２０１、そして第一パッキン２０３と第二パッキン２０５を組み合わせることで形成したが、空気溜まり５０１の実現方法は必ずしもこれに限定されない。例えば、農業で使用される灌水チューブのような、一端が閉じて、等間隔に穴が開けられているホースを光導入窓１０５ａの周囲に這わせるように配置してもよい。また、そのようなホースを空気溜まり５０１として用いる場合は、ホースにフランジ２０２ｄの代用となる、パージフィルタ２０４の脱落を防止するための抑え部材を設けることが望ましい。
【００２９】
本発明の実施形態においては、撮像装置または光学センサに適用する防塵機構１０２を開示した。
光学系の光導入窓１０５ａに気流を当てるための吹き出し口２０２ｃが複数形成されている空気溜まり５０１を設ける。そしてこの吹き出し口２０２ｃに、スポンジよりなるパージフィルタ２０４を挟む。パージフィルタ２０４を通過した気流は均一化され、乱気流の発生が抑えられることにより、光学系に対する粉塵の付着を効果的に防止する。
本発明により、これまで定期的な分解清掃が必要だった赤外線カメラ１０１が、パージフィルタ２０４の劣化に伴う交換のみ行えばよく、メンテナンス作業が大幅に楽になった。
【００３０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、他の変形例、応用例を含む。
【符号の説明】
【００３１】
１０１…赤外線カメラ、１０２…防塵機構、１０３…防爆ケース、１０４…マウンタ、１０５…基台部、１０５ａ…光導入窓、２０１…ベース部材、２０１ｂ…注入口、２０２…本体、２０２ｃ…吹き出し口、２０２ｄ…フランジ、２０３…第一パッキン、２０４…パージフィルタ、２０５…第二パッキン、５０１…空気溜まり
【図１】
0006560590.tif 000002
【図２】
0006560590.tif 000003
【図３】
0006560590.tif 000004
【図４】
0006560590.tif 000005
【図５】
0006560590.tif 000006
【図６】
0006560590.tif 000007
【図７】
0006560590.tif 000008
【図８】
0006560590.tif 000009
【図９】
0006560590.tif 000010
【図１０】
0006560590.tif 000011
【図１１】
0006560590.tif 000012
【図１２】
0006560590.tif 000013
【図１３】
0006560590.tif 000014