(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学観測器を収納するハウジング本体と、光学観測器のレンズの前面に対向して配置された透光板と、透光板の周囲を囲繞すると共に前方に延びるフード手段と、フード手段の内周部にエアを供給するエア供給室とを備えた光学観測装置において、前記フード手段(5)は、透光板(4)から前方に延びる筒状のスリーブ手段(23)と、該スリーブ手段の外周に位置する小径部(31a)から前方の大径部(31b)に向けて次第に拡径しつつ延びる拡開ガイド筒(31)を配置しており、スリーブ手段(23)の先端に拡開ガイド筒(31)の小径部(31a)よりも前方に突出する環状の層流突縁部(27)を延設することにより、透光板(4)の前面に臨む第一エア供給部(17a)から供給されるエアを該透光板(4)の前面に沿わしめると共に、前記スリーブ手段(23)の内周部と層流突縁部(27)により拘束された束状流として前方に流動せしめる第一エア流路と、スリーブ手段(23)の外周部に臨む第二エア供給部(26a)から供給されるエアを前記層流突縁部(27)を介して広げると共に、拡開ガイド筒(31)の内周部に沿う筒状流として前方に流動せしめる第二エア流路を構成して成ることを特徴とする光学観測装置におけるエアパージ装置。
【請求項２】
光学観測器を収納するハウジング本体と、光学観測器のレンズの前面に対向して配置された透光板と、透光板の周囲を囲繞すると共に前方に延びるフード手段と、フード手段の内周部にエアを供給するエア供給室とを備えた光学観測装置において、前記フード手段(5)は、透光板(4)から前方に延びる筒状のスリーブ手段(23)と、該スリーブ手段の外周に位置する小径部(31a)から前方の大径部(31b)に向けて次第に拡径しつつ延びる拡開ガイド筒(31)と、拡開ガイド筒の大径部から前方に向けて次第に縮径しつつ延びる縮径ガイド筒(33)を配置しており、スリーブ手段(23)の先端に拡開ガイド筒(31)の小径部(31a)よりも前方に突出する環状の層流突縁部(27)を延設することにより、透光板(4)の前面に臨む第一エア供給部(17a)から供給されるエアを該透光板(4)の前面に沿わしめると共に、前記スリーブ手段(23)の内周部と層流突縁部(27)により拘束された束状流として前方に流動せしめる第一エア流路と、スリーブ手段(23)の外周部に臨む第二エア供給部(26a)から供給されるエアを前記層流突縁部(27)を介して広げると共に、拡開ガイド筒(31)の内周部に沿って拡径した後に縮径ガイド筒(33)の内周部に沿って縮径される筒状流として前方に流動せしめる第二エア流路を構成して成り、スリーブ手段の内径Ｄ１と縮径ガイド筒の先端の内径Ｄ２をＤ１≦Ｄ２となるように構成して成ることを特徴とする光学観測装置におけるエアパージ装置。
【請求項３】
第一エア供給部(17a)及び第二エア供給部(26a)は、それぞれ焼結金属多孔体から成るエアフィルタ材(17)(26)により構成されて成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学観測装置におけるエアパージ装置。
【請求項４】
層流突縁部(27)の端面は、外周縁から内周縁に至り次第に前方に向かうように傾斜するテーパ面(27a)を形成して成ることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の光学観測装置におけるエアパージ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＣＤカメラ等の光学観測器を収納した光学観測装置において、粉塵等により汚染された外気を除去するためのエアパージ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人においては、各種物体の表面を複数台のＣＣＤカメラで観測することにより該物体の表面形状や体積等を測定するシステムを開発し提供している。また、従来より、ＩＴＶカメラにより道路等を観測する監視システムや、物体の表面を放射温度計で観測することにより該物体の温度を測定する測温システムが公知である。そこで、本明細書において使用する「観測」の語は、このような測定や監視のために行われる光学的な観測を広く含む意味であり、「光学観測器」又は「光学観測装置」の語は、主として工業用又は産業用の観測のために使用されるＣＣＤカメラやＩＴＶカメラ、更に放射温度計等を含む光学的な機器又は装置を広く意味する。
【０００３】
ところで、このような光学観測装置は、通常、光学観測器を収納するハウジング本体と、光学観測器のレンズの前面に対向して配置された透光板と、透光板の周囲を囲繞すると共に前方に延びるフード手段と、フード手段の内周部にエアを供給するエア供給室とを備えており、エアにより、透光板の表面が粉塵等の異物により汚損されることを防止している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術において、フード手段の内周部に供給されたエアは、透光板の前面を経た後、フード手段の前方に向けて放出される。従って、清浄なエアが多量に供給されている限り、透光板は粉塵等の異物による汚損から保護され、透光板の良好な透明度を維持しながら光学観測器の本来の機能を持続せしめることができる。
【０００５】
然しながら、常に多量のエアを供給し続けるためには、コンプレッサ又はブロワ等のエア供給源が大容量で大型のものとなり、装置が大型化すると共に原価コスト及びランニングコストが高くつくという問題がある。
【０００６】
従って、エア供給源は、相対的に小型化することが望ましい。然しながら、従来技術の場合、エアの供給量が減少すると、外部の汚染された外気がフード手段の内部空間に容易に進入してしまい、透光板の表面を汚損するという問題がある。
【０００７】
特に、従来技術の場合、供給されたエアがフード手段の前方に向けて放出される一方において、フード手段の前面開口部から外気を巻き込んでしまい、フード手段の内部空間で攪拌流を生じながら滞留するため、たとえ外部から進入した外気が少量であっても、透光板の表面に汚損による曇りを生じるという問題がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、上記課題を解決した光学観測装置におけるエアパージ装置を提供するものであり、フード手段の内周部に供給された清浄なエアは、透光板の前面を清掃しながらエアカーテンを形成した後、軸方向の束状流としてフード手段の前方に向けて流動せしめられる第一エア流路と、該第一エア流路から独立せしめられ、フード手段の内周部において進行方向に向けて次第に径を広げる筒状流としてフード手段の前方に向けて流動せしめられる第二エア流路を形成する。従って、第一エア流路を流動するエアと第二エア流路を流動するエアを相互に独立せしめ、エアの混合ないし合流による攪拌流の発生と滞留を防止する。換言すれば、汚染された外気がフード手段の内部空間に進入することを好適に防止し、万一、フード手段の内部空間に外気が進入したとしても、滞留せしめることはなく、速やかに外部に放出する。
【０００９】
更に、第二エア流路の筒状流は、フード手段の内周部において次第に拡径された後に次第に縮径されることが好ましく、これによりフード手段の前面開口部における外気の巻き込みを好適に防止する。そして、万一、フード手段の前面開口縁において外気の巻き込みが生じたとしても、外気をフード手段の内部空間に進入せしめることはなく、速やかに外部に放出する。
【００１０】
そこで、このような特徴を達成するために、本発明が第一の手段として構成したところは、光学観測器を収納するハウジング本体と、光学観測器のレンズの前面に対向して配置された透光板と、透光板の周囲を囲繞すると共に前方に延びるフード手段と、フード手段の内周部にエアを供給するエア供給室とを備えた光学観測装置において、前記フード手段は、透光板から前方に延びる筒状のスリーブ手段と、該スリーブ手段の外周に位置する小径部から前方の大径部に向けて次第に拡径しつつ延びる拡開ガイド筒を配置しており、スリーブ手段の先端に拡開ガイド筒の小径部よりも前方に突出する環状の層流突縁部を延設することにより、透光板の前面に臨む第一エア供給部から供給されるエアを該透光板の前面に沿わしめると共に、前記スリーブ手段の内周部と層流突縁部により拘束された束状流として前方に流動せしめる第一エア流路と、スリーブ手段の外周部に臨む第二エア供給部から供給されるエアを前記層流突縁部を介して広げると共に、拡開ガイド筒の内周部に沿う筒状流として前方に流動せしめる第二エア流路を構成して成る点にある。
【００１１】
また、本発明が第二の手段として構成したところは、光学観測器を収納するハウジング本体と、光学観測器のレンズの前面に対向して配置された透光板と、透光板の周囲を囲繞すると共に前方に延びるフード手段と、フード手段の内周部にエアを供給するエア供給室とを備えた光学観測装置において、前記フード手段は、透光板から前方に延びる筒状のスリーブ手段と、該スリーブ手段の外周に位置する小径部から前方の大径部に向けて次第に拡径しつつ延びる拡開ガイド筒と、拡開ガイド筒の大径部から前方に向けて次第に縮径しつつ延びる縮径ガイド筒を配置しており、スリーブ手段の先端に拡開ガイド筒の小径部よりも前方に突出する環状の層流突縁部を延設することにより、透光板の前面に臨む第一エア供給部から供給されるエアを該透光板の前面に沿わしめると共に、前記スリーブ手段の内周部と層流突縁部により拘束された束状流として前方に流動せしめる第一エア流路と、スリーブ手段の外周部に臨む第二エア供給部から供給されるエアを前記層流突縁部を介して広げると共に、拡開ガイド筒の内周部に沿って拡径した後に縮径ガイド筒の内周部に沿って縮径される筒状流として前方に流動せしめる第二エア流路を構成して成り、スリーブ手段の内径Ｄ１と縮径ガイド筒の先端の内径Ｄ２をＤ１≦Ｄ２となるように構成して成る点にある。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態において、第一エア供給部及び第二エア供給部は、それぞれ焼結金属多孔体から成るエアフィルタ材により構成されている。
【００１３】
そして、スリーブ手段の層流突縁部は、突出長さＬのもとで、第一エア流路の束状流と第二エア流路の筒状流を、少なくとも第二エア流路の上流端において相互に干渉せしめないように機能する。
【００１４】
層流突縁部の端面は、外周縁から内周縁に至り次第に前方に向かうように傾斜するテーパ面を形成することが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下図面に基づいて本発明の実施形態を詳述する。
【００１６】
（第１実施形態）
図１に示すように、光学観測装置は、光学観測器１を収納するハウジング本体２と、光学観測器１のレンズ３の前面に対向して配置された透明板から成る透光板４と、透光板４の周囲を囲繞すると共に前方に延びるフード手段５と、フード手段５の内周部にエアを供給するエア供給室６とを備えている。図例の場合、光学観測器１は、ＣＣＤカメラにより構成され、透光板４は、赤外線フィルタガラスから成るが、このような構成に限定されない。
【００１７】
ハウジング本体２は、前端に固定リング７を備えた内外筒体８ａ、８ｂから成る断熱構造とされ、内部に設けたマウント部材９に光学観測器１を着脱自在に取付けている。固定リング７の内周にはシール手段１０を介して保持リング１１が嵌入され、該保持リング１１のスリーブ部１２の内周にＯリング等のシールリング１３を介して透光板４を保持せしめている。
【００１８】
図２に示すように、保持リング１１は、透光板４の周縁部の前面との間に環状室１４を形成する環状壁１５を有し、該環状壁１５の内周縁から前方に向けて突出する筒部１６を備え、筒部１６と透光板４の間に介装した第一エアフィルタ材１７により環状室１４の内周部を閉鎖しており、この第一エアフィルタ材１７の内周面により後述するエアの第一エア供給部１７ａを構成する。尚、環状壁１５には通孔２２が形成されている。図例の場合、保持リング１１のスリーブ部１２には、座リング１８を介して押さえリング１９がネジ手段２０により螺着され、これにより第一エアフィルタ材１７と透光板４を組み付けた状態で、保持リング１１を固定リング７の内周部にネジ手段２１を介して着脱自在に螺着せしめるように構成されている。
【００１９】
フード手段５の内部空間における中心近傍には筒状のスリーブ手段２３が配置されており、該スリーブ手段２３は、保持リング１１の筒部１６の先端に気密状に固着されており、前記環状壁１５の前面との間に区画室２４を形成するフランジ２５を備えると共に、該フランジ２５の前面に第二エアフィルタ材２６を重ね合わせて配置し、スリーブ手段２３の先端に環状の層流突縁部２７を延設している。尚、フランジ２５の外周には通気空間２８が形成されている。
【００２０】
フード手段５は、ハウジング本体２に設けられた固定リング７に対してパッキン２９を介して着脱自在に取付固着された外套部材３０により構成されると共に、内部空間に拡開ガイド筒３１を配置しており、該外套部材３０と拡開ガイド筒３１との間にエア供給室６を形成している。尚、図示省略しているが、外套部材３０に設けたポート３２にエア供給管が連結され、コンプレッサ又はブロワ等のエア供給源から清浄なエアがエア供給室６に送り込まれる。
【００２１】
拡開ガイド筒３１は、スリーブ手段２３の外周に位置する小径部３１ａから前方の大径部３１ｂに向けて次第に拡径しつつ延びるラッパ形状に形成されており、小径部３１ａをスリーブ手段２３の外周面よりも外径方向に僅かに離隔した位置で第二エアフィルタ材２６の表面に密接せしめている。従って、第二エアフィルタ材２６の内周縁部は、拡開ガイド筒３１の小径部３１ａとスリーブ手段２３の間に露出せしめられており、この露出部分により後述するエアの第二エア供給部２６ａを構成する。
【００２２】
更に、フード手段５には縮径ガイド筒３３が配置されており、該縮径ガイド筒３３は、拡開ガイド筒３１の大径部３１ｂに連設され、前方に向けて次第に縮径しつつ延びる逆ラッパ形状に形成されている。尚、図示実施例の場合、拡開ガイド筒３１と縮径ガイド筒３３の鍔部３４、３５が重ね合わせられ、外套部材３０にボルト等の固着手段３６を介して着脱自在に固着されている。
【００２３】
（第一エア流路）
上記構成によれば、エア供給室６に送り込まれた清浄なエアは、通気空間２８を介して区画室２４に供給された後、通孔２２を介して環状室１４に供給され、第一エアフィルタ材１７を介して第一エア供給部１７ａから透光板４の前面に沿って求心方向に供給される。この際、図示のように、エア供給室６の容積Ｃ１と、区画室２４の容積Ｃ２と、環状室１４の容積Ｃ３は、Ｃ１＞Ｃ２＞Ｃ３となるように形成され、次第にエアの圧力を高めるように構成されている。第一エアフィルタ材１７は、図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、焼結金属多孔体により構成されており、リング状に成形した焼結金属多孔体の両側縁を切削又は研磨することにより、両側縁の面を目詰まりせしめた非多孔面１７ｂ、１７ｂとし、これにより外周面から進入したエアを内周面からだけ流出可能となるように形成している。
【００２４】
従って、第一エア供給部１７ａから求心方向に進出されるエアは、周方向に連続して結合された膜状を成してエアカーテンを形成し、透光板４の前面を清掃すると共に保護する。そこで、エアは、透光板４の前面を経た後、前方に流動せしめられる際、保持リング１１の筒部１６と、層流突縁部２７を含むスリーブ手段２３との全体により形成された円筒の内周面に拘束された束状流を形成し、軸方向に向かう束状流として前方に流動せしめられる第一エア流路を構成する。この際、図２に示すように、層流突縁部２７の端面は、外周縁から内周縁に至り次第に前方に向かうように傾斜するテーパ面２７ａを形成しており、従って、図示鎖線で示すように、層流突縁部２７の前方外周方向から巻き込まれる攪拌流Ｘ１が生じたとしても、該攪拌流Ｘ１は、テーパ面２７ａにより求心方向に案内され、第一エア流路の束状流と合流して速やかに前方に放出されるので、層流突縁部２７の前方において滞留することはない。
【００２５】
（第二エア流路）
更に、エア供給室６の清浄なエアは、第二エアフィルタ材２６を介して第二エア供給部２６ａからスリーブ手段２３の外周部に向けて供給される。第二エアフィルタ材２６は、図３（Ｃ）（Ｄ）に示すように、焼結金属多孔体により構成されており、環状のディスク形状に成形した焼結金属多孔体の内外周縁を切削又は研磨することにより、内外周縁の面を目詰まりせしめた非多孔面２６ｂ、２６ｂとし、これにより側面から進入したエアを側面からだけ進出可能となるように形成している。従って、図２に示すように、スリーブ手段２３の外周部に装着された第二エアフィルタ材２６は、エア供給室６に臨ましめられた広い側面からエアを好適に受け取るが、反対の側面をフランジ２５により閉塞されているので、第二エア供給部２６ａだけからエアを流出する。
【００２６】
そこで、第二エア供給部２６ａから流出するエアは、スリーブ手段２３の外周部と拡開ガイド筒３１の小径部３１ａの内周部との間における狭い環状空間に向けて流出され、周方向に連続して結合された膜状の環状流を形成するが、内周側を層流突縁部２７により拘束されているので、環状の輪を広げるように拡大しながら拡開ガイド筒３１の内周部に沿って前方に流動せしめられる筒状流を形成すると共に、縮径ガイド筒３３の内周部に沿って縮径しながら前方に流動せしめられる筒状流を形成する第二エア流路を構成する。
【００２７】
図２に示すように、層流突縁部２７は、スリーブ手段２３の内周に沿うエアの束状流から成る第一エア流路と、拡開ガイド筒３１の内周に沿うエアの筒状流から成る第二エア流路を、少なくとも第二エア流路の上流端において相互に干渉せしめない突出長さＬを有することが好ましく、従って、第二エア供給部２６ａから流出したエアは、第一エア流路の影響を受けることなく、好適に拡開ガイド筒３１に沿わしめられながら前述のような筒状流を形成する。
【００２８】
ところで、第二エア流路を構成するエアの筒状流は、拡開ガイド筒３１により拡径された後、縮径ガイド筒３３により縮径されるため、縮径ガイド筒３３の開口縁の近傍において、エアを圧縮されながら開口端から外部に放出される。このため、開口縁の部分においては、エアから成る筒状流の筒厚が厚くなるように形成され、これにより外部からの外気進入防止効果を高める。
【００２９】
その一方において、縮径ガイド筒３３により縮径されるエアの筒状流は、図２に鎖線で示すように、外部からの風等による抵抗その他に起因して、巻き込み状の攪拌流Ｘ２を生じる可能性がある。この点に関して、スリーブ手段２３の内径Ｄ１と縮径ガイド筒３３の先端の内径Ｄ２は、Ｄ１≦Ｄ２（好ましくはＤ１＝Ｄ２又はＤ１≒Ｄ２）となるように構成されており（図１参照）、従って、攪拌流Ｘ２は、流動方向を反転するように向きを変える以前に、第一エア流路を構成する束状流のエア（図２に符号Ｙで示す）により前方へ押し流され、放出されるので、フード手段５の内部に進入したり、滞留するようなことはない。
【００３０】
（第２実施形態）
図４は、第二エア流路を形成するための第二エア供給部２６ａの構成に関する第２実施形態を示している。この第２実施形態において、第二エアフィルタ材２６は、スリーブ手段２３の外周面との間に隙間を形成するように配置され、該隙間により第二エア供給部２６ａを構成している。そこで、スリーブ手段２３のフランジ２５は、第二エアフィルタ材２６に対面する凹溝３７を形成しており、該凹溝３７を第二エア供給部２６ａに連通せしめている。その他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００３１】
この第２実施形態によれば、スリーブ手段２３の外周面のうち、凹溝３７の開口部（第二エア供給部２６ａ）から前方の領域が層流突縁部２７として機能するので、スリーブ手段２３の全体の軸長寸法が同じであっても、第１実施形態の場合に比して、層流突縁部２７の突出長さＬが長くなり、第一エア流路の干渉を受けることなく筒状流を形成するための第二エア流路を構成する上で有利になるという利点がある。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１に記載の本発明によれば、第一エア供給部１７ａから供給されるエアは、透光板４の前面を清掃しながらエアカーテンを形成した後、筒状のスリーブ手段２３により拘束された軸方向の束状流としてフード手段５の前方に向けて流動せしめられる第一エア流路を構成する。そして、第二エア供給部２６ａから供給されるエアは、少なくとも上流端において、スリーブ手段２３の層流突縁部２７により第一エア流路から独立せしめられ、拡開ガイド筒３１により進行方向に向けて次第に径を広げる筒状流を好適に形成し、フード手段５の前方に向けて流動せしめる第二エア流路を構成する。即ち、スリーブ手段２３の層流突縁部２７は、請求項４に記載のように、第一エア流路の束状流と第二エア流路の筒状流を、少なくとも第二エア流路の上流端において相互に干渉せしめない突出長さＬを有するように構成されているので、第一エア流路を流動するエアと第二エア流路を流動するエアは、層流突縁部２７により相互の独立性を保たれ、エアの混合ないし合流による攪拌流の発生と滞留を可及的に防止する。従って、フード手段５の内部は、汚染された外気の進入と滞留が確実に防止されており、その結果、光学観測装置の長期間にわたる連続運転の後においても、透光板４の表面をクリーンに維持することができる。
【００３３】
そして、請求項２に記載の本発明によれば、前記効果に加えて、第二エア流路の筒状流は、拡開ガイド筒３１により次第に拡径された後、縮径ガイド筒３３により次第に縮径され、筒状流の筒厚を厚くした状態で外部に放出されるので、縮径ガイド筒３３の開口縁における外気の巻き込みを好適に防止する。この際、スリーブ手段２３の内径Ｄ１と縮径ガイド筒３３の先端開口の内径Ｄ２は、Ｄ１≦Ｄ２（好ましくはＤ１＝Ｄ２又はＤ１≒Ｄ２）となるように構成されているので、万一、縮径ガイド筒３３の先端開口縁において外気の巻き込みが生じたとしても、外気を内部に進入せしめることはなく、第一エア流路の束状流と第二エア流路の筒状流により好適に前方に放出できるという効果がある。
【００３４】
また、請求項３に記載の本発明によれば、第一エア供給部１７ａから供給されるエアは、焼結金属多孔体から成る第一エアフィルタ材１７により、透光板４の前面に沿って、周方向に連続し結合された膜状のエアカーテンを構成するので、透光板４の清掃効果と保護効果に優れる。同様に、第二エア供給部２６ａから供給されるエアは、焼結金属多孔体から成る第二エアフィルタ材２６により、周方向に連続し結合した環状膜として流出されるので、拡開ガイド筒３１に沿う筒状流を好適に形成することができる。しかも、焼結金属多孔体によりエアを確実に清浄化できるという利点がある。
【００３５】
更に、請求項５に記載の本発明によれば、フード手段５の内部空間において、層流突縁部２７の前方外周方向から巻き込まれる攪拌流Ｘ１が生じるような場合においても、層流突縁部２７の先端面に形成したテーパ面２７ａにより、該攪拌流Ｘ１を求心方向に案内し、第一エア流路の束状流と合流させて速やかに前方に放出するので、層流突縁部２７の前方にエアの滞留を生じることがないという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す断面図である。
【図２】第１実施形態の要部を作用と共に示す拡大断面図である。
【図３】エア供給部を構成するエアフィルタを示しており、（Ａ）は第一エアフィルタ材の斜視図、（Ｂ）は第一エアフィルタ材のＡ−Ａ断面図、（Ｃ）は第二エアフィルタ材の斜視図、（Ｄ）は第二エアフィルタ材のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態の要部を作用と共に示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１    光学観測器
２    ハウジング本体
３    レンズ
４    透光板
５    フード手段
６    エア供給室
１４    環状室
１６    筒部
１７    第一エアフィルタ材
１７ａ  第一エア供給部
２３    スリーブ手段
２４    区画室
２５    フランジ
２６    第二エアフィルタ材
２６ａ  第二エア供給部
２７    層流突縁部
２７ａ  テーパ面
３０    外套部材
３１    拡開ガイド筒
３１ａ  小径部
３１ｂ  大径部
３３    縮径ガイド筒
３７    凹溝
【図１】
0004077634.tif 000002
【図２】
0004077634.tif 000003
【図３】
0004077634.tif 000004
【図４】
0004077634.tif 000005