(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端側部に第１の開口を有する第１の中空体と、該第１の中空体に遊嵌しかつ第１の開口に対峙する第２の開口を有する第２の中空体と、該第２の中空体に遊嵌しかつ第２の開口に対峙する第３の開口を有する第３の中空体と、各開口に嵌入固着されかつ第３の中空体の外方と第１の中空体の内方とを連通する監視孔を穿設した窓部材と、受光部が第１の中空体の先端を向くように第１の中空体の軸線方向中間部分に内装したカメラと、第１の中空体の先端内部に配置されかつ第３の中空体の外方から監視孔を経て第１の中空体の内方に入射する光をカメラの受光部へ入射させ得る反射鏡と、第１の中空体に設けられかつ外部から第１の中空体の内方へ冷却ガスを供給し得る冷却ガス供給口と、第２の中空体に設けられかつ外部から第１の中空体と第２の中空体との間に形成される冷却水通路へ冷却水を供給し得る冷却水供給口と、第２の中空体に設けられかつ前記の冷却水通路から外部へ冷却水を排出させ得る冷却水排出口と、第２の中空体と第３の中空体との間に形成される断熱空間に充填した断熱材とを備え、広角レンズ機能を有しかつレンズ中心が外部に設定されたレンズ集合体を、レンズ中心が反射鏡の反射面に位置するように、カメラの受光部と反射鏡との間に配置し、カメラの受光部および反射鏡を汚損し得る高温ガス雰囲気になるチャンバに前記の第３の中空体を、窓部材がチャンバの内方に位置するように取り付けたことを特徴とする監視装置。
【請求項２】
窓部材の監視孔の近傍に連通する冷却ガス供給管を有し、該冷却ガス供給管が、断熱空間に挿通されていることを特徴とする請求項１に記載の監視装置。
【請求項３】
チャンバ内が高温ガス雰囲気になるときに、冷却水供給口から冷却水通路へ冷却水を供給するとともに、冷却水通路に供給される冷却水を冷却水排出口より排出し、冷却ガス供給口から第１の中空体の内方へ冷却ガスを、チャンバよりも第１の中空体の内圧がやや高くなるように供給することを特徴とする請求項１に記載の監視装置の使用方法。
【請求項４】
チャンバ内が高温ガス雰囲気になるときに、冷却水供給口から冷却水通路へ冷却水を供給するとともに、冷却水通路に供給される冷却水を冷却水排出口より排出し、冷却ガス供給口から第１の中空体の内方へ冷却ガスを、チャンバよりも第１の中空体の内圧がやや高くなるように供給し、冷却ガス供給管によって窓部材の監視孔の近傍へ冷却ガスを供給することを特徴とする請求項２に記載の監視装置の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はカメラの受光部を汚損し得る高温ガス雰囲気中に設置する監視装置およびその使用方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガラスを板状に成形する際には、溶融槽に貯留された溶融状態の錫層に溶融状態のガラスを流し込んで、厚さが均一なガラス層を錫層に浮遊させ、温度低下に伴って板状に硬化したガラスを錫層から引き出すようにしている。
【０００３】
上記の作業は、大気圧よりも若干高い内圧になるように窒素ガスで無酸化ガス雰囲気に保たれかつ温度が７００℃〜１０００℃になるチャンバの内部で行なわれるので、ガラス層や錫層の状態を直接目視することはできない。
そこで、ＣＣＤカメラおよび広角レンズを水冷構造のケーシングに内装してチャンバ内部に設置し、ＣＣＤカメラで撮影したガラス層や錫層を、チャンバ外部に設置したモニタに画像表示して監視することが検討されている。
また、このようなＣＣＤカメラを用いた監視装置では、ＣＣＤカメラの視軸を折り曲げる反射鏡を設けて、監視装置の小型化を図ることが望まれる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、水冷構造のケーシングでＣＣＤカメラの温度上昇を抑制すると、ケーシング自体の温度が低くなることに起因して、チャンバ内部に蒸気化して拡散している錫が、ケーシングの撮影用の透明部材に蒸着してＣＣＤカメラの視野が遮られることになる。
また、蒸気化した錫がケーシング外面で凝縮し、液状になった錫がガラス層に滴下することが懸念される。
さらに、ＣＣＤカメラの視軸を反射鏡で折り曲げると、ＣＣＤカメラの画角が狭まり、ガラス層および錫層を全般的に監視できない。
【０００５】
本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、カメラの受光部を汚損し得る高温ガス雰囲気中への設置に適した監視装置およびその使用方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明は、先端側部に第１の開口を有する第１の中空体と、該第１の中空体に遊嵌しかつ第１の開口に対峙する第２の開口を有する第２の中空体と、該第２の中空体に遊嵌しかつ第２の開口に対峙する第３の開口を有する第３の中空体と、各開口に嵌入固着されかつ第３の中空体の外方と第１の中空体の内方とを連通する監視孔を穿設した窓部材と、受光部が第１の中空体の先端を向くように第１の中空体の軸線方向中間部分に内装したカメラと、第１の中空体の先端内部に配置されかつ第３の中空体の外方から監視孔を経て第１の中空体の内方に入射する光をカメラの受光部へ入射させ得る反射鏡と、第１の中空体に設けられかつ外部から第１の中空体の内方へ冷却ガスを供給し得る冷却ガス供給口と、第２の中空体に設けられかつ外部から第１の中空体と第２の中空体との間に形成される冷却水通路へ冷却水を供給し得る冷却水供給口と、第２の中空体に設けられかつ前記の冷却水通路から外部へ冷却水を排出させ得る冷却水排出口と、第２の中空体と第３の中空体との間に形成される断熱空間に充填した断熱材とを備え、広角レンズ機能を有しかつレンズ中心が外部に設定されたレンズ集合体を、レンズ中心が反射鏡の反射面に位置するように、カメラの受光部と反射鏡との間に配置し、カメラの受光部および反射鏡を汚損し得る高温ガス雰囲気になるチャンバに前記の第３の中空体を、窓部材がチャンバの内方に位置するように取り付けた監視装置を提供する。
【０００７】
また、窓部材の監視孔の近傍に連通する冷却ガス供給管を有し、該冷却ガス供給管が、断熱空間に挿通されている監視装置を提供する。
【０００８】
チャンバ内が高温ガス雰囲気になるときに、冷却水供給口から冷却水通路へ冷却水を供給するとともに、冷却水通路に供給される冷却水を冷却水排出口より排出し、冷却ガス供給口から第１の中空体の内方へ冷却ガスを、チャンバよりも第１の中空体の内圧がやや高くなるように供給する監視装置の使用方法を提供する。
【０００９】
また、チャンバ内が高温ガス雰囲気になるときに、冷却水供給口から冷却水通路へ冷却水を供給するとともに、冷却水通路に供給される冷却水を冷却水排出口より排出し、冷却ガス供給口から第１の中空体の内方へ冷却ガスを、チャンバよりも第１の中空体の内圧がやや高くなるように供給し、冷却ガス供給管によって窓部材の監視孔の近傍へ冷却ガスを供給する監視装置の使用方法を提供する。
【００１０】
本発明の監視装置では、冷却水供給口に供給した冷却水が、冷却水通路および冷却水排出口を経て外部へ至る間に、断熱材で遮られずに第３の中空体から第２の中空体に伝達される熱を吸収し、第１の中空体の温度上昇を抑制する。
また、冷却ガス供給口に供給した冷却ガスが、第１の中空体の内方から窓部材の監視孔を経て第３の中空体の外方へと流れ、チャンバよりも第１の中空体の内圧を高く保ち、チャンバから第１の中空体の内方への高温ガスの流入を防ぐとともに、カメラおよび反射鏡を風冷してこれらの温度上昇を抑制する。
さらに、広角レンズ機能を有しかつレンズ中心が外部に設定されたレンズ集合体により、反射鏡を介してのカメラの画角の拡大を図る。
【００１１】
冷却ガス供給管を設けた場合には、該冷却ガス供給管から窓部材の監視孔の近傍へ供給される冷却ガスが、窓部材の監視孔から第１の中空体の内方への高温ガスの流入を効果的に防ぐとともに、窓部材から第１の中空体への熱伝達、ならびに窓部材の監視孔から第１の中空体の内方への入熱を抑制する。
【００１２】
本発明の監視装置の使用方法では、冷却水通路を流通する冷却水によって、第３の中空体から第２の冷却体へ伝達される熱を吸収する。
また、チャンバよりも第１の中空体の内圧がやや高くなるように、第１の中空体の内方へ冷却ガスを供給し、窓部材の監視窓から外部へ流出する冷却ガスの緩やかな流れを形成させ、チャンバから第１の中空体の内方への高温ガスの流入を防ぐとともに、カメラおよび反射鏡を風冷してこれらの温度上昇を抑制する。
【００１３】
冷却ガス供給管から窓部材の監視孔の近傍に冷却ガスを供給する場合には、当該冷却ガスによって窓部材の監視孔から第１の中空体の内方への高温ガスの流入を効果的に防ぐとともに、窓部材から第１の中空体への熱伝達、ならびに窓部材の監視孔から第１の中空体の内方への入熱を抑制する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の監視装置の実施の形態の一例を示す縦断面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ矢視図、図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図である。
【００１５】
図１から図３に示す監視装置は、第１の中空体１、第２の中空体２、第３の中空体３、窓部材４、ＣＣＤカメラ５、反射鏡６、およびレンズ集合体７とを備えている。
【００１６】
第１の中空体１は、ほぼ水平に延びかつ先端下部に第１の開口８が穿設された筒体９と、該筒体９の先端を閉塞する端板１０によって構成されている。
【００１７】
第２の中空体２は、ほぼ水平に延びかつ先端下部に第２の開口１１が穿設された筒体１２と、該筒体１２の先端を閉塞する端板１３とによって構成されている。
この第２の中空体２は、第２の開口１１が第１の開口８に対峙するように第１の中空体１に遊嵌し、第１の中空体１の外側面と第２の中空体２の内側面とで冷却水通路１４を形成している。
【００１８】
第１の中空体１の筒体９と第２の中空体２の筒体１２の基端には、同一の端板１５が取り外し可能に装着されている。
端板１５の中央部には、外部から第１の中空体１の内方へ冷却ガス（窒素ガス）Ｇを供給するための冷却ガス供給口１６が設けられている。
【００１９】
第２の中空体２の基端上部には、外部から冷却水通路１４へ冷却水Ｗを供給するための冷却水供給口１７が取り付けられ、第２の中空体２の基端下部には、冷却水通路１４から外部へ冷却水Ｗを排出するための冷却水排出口１８が設けられている。
さらに、冷却水通路１４は、第１の中空体１に沿ってほぼ水平に延びる仕切部材１９によって上下に二分されており、冷却水供給口１７から供給される冷却水Ｗが、第１の中空体１の先端部を経て冷却水排出口１８へ導かれるようになっている。
【００２０】
第３の中空体３は、ほぼ水平に延びかつ先端下部に第３の開口２０が穿設された筒体２１と、該筒体２１の先端を閉塞する端板２２とによって構成されており、筒体２１の長さは、前記の筒体９，１２に比べて短くなっている。
この第３の中空体３は、第３の開口２０が第２の開口１１に対峙するように第２の中空体２に遊嵌し、第２の中空体２の外側面と第３の中空体３の内側面とで断熱空間２３を形成している。
また、筒体２１の中空体３の基端には、筒体１２に外接する環状の端板２４が固着されている。
【００２１】
断熱空間２３には、端板２４を貫通して冷却ガス供給管２５が挿通され、また、断熱材２６が充填されている。
【００２２】
窓部材４は、上下方向に貫通する監視孔２７を有しかつ前記の開口８，１１，２０に嵌入固着されており、監視孔２７を介して第１の中空体１の内方と第３の中空体３の外方とが連通するようになっている。
窓部材４の縁部には、前記の冷却ガス供給管２５の端部が貫通しており、この冷却ガス供給管２５によって窓部材４の監視孔２７の近傍へ冷却ガス（窒素ガス）Ｇが供給されるようになっている。
【００２３】
ＣＣＤカメラ５は、受光部２８が第１の中空体１の先端を向くように、筒体９の軸線方向中間部分に内装されている。
【００２４】
反射鏡６は、第３の中空体３の外方から窓部材４の監視孔２７を経て第１の中空体１の内方に入射する光を、ＣＣＤカメラ５の受光部２８へ入射させ得るように、筒体９の先端部に内装されている。
【００２５】
レンズ集合体７は、広角レンズ機能を有しかつレンズ中心が外部に設定されるように複数のレンズを組み合わせたものであり、レンズ中心が反射鏡６の反射面２９に位置するように、ＣＣＤカメラ５の受光部２８と反射鏡６との間に配置されている。
【００２６】
上述したＣＣＤカメラ５、反射鏡６およびレンズ集合体７は、端板１０に設けた係止部材３０に係合して第１の中空体１に内装される支持部材３１に取り付けられている。
【００２７】
さらに、内部が金属（錫）蒸気を含みかつ温度が７００℃〜１０００℃の窒素雰囲気になるチャンバ３２に、前記の第３の中空体３を構成する筒体２１を、窓部材４がチャンバ３２の内方に位置するように取り付けている。
なお、ＣＣＤカメラ５には、チャンバ３２の外方に設置したモニタ（図示せず）がケーブルを介して接続されている。
【００２８】
チャンバ３２の内部を、温度が７００℃〜１０００℃の窒素雰囲気にする際には、冷却水供給口１７に冷却水Ｗを供給し、また、冷却ガス供給口１６および冷却ガス供給管２５にそれぞれ常温の冷却ガスＧを供給する。
【００２９】
冷却水供給口１７に供給された冷却水Ｗは、冷却水通路１４の上側部分、第１の中空体１の先端部分、冷却水通路１４の下側部分、および冷却水排出口１８を経て外部へ至る間に、断熱材２６で遮られずに第３の中空体３から第２の中空体２に伝達される熱を吸収し、第１の中空体１の温度上昇を抑制する。
【００３０】
冷却ガス供給口１６に対する冷却ガスＧの供給量は、チャンバ３２よりも第１の中空体１の内圧がやや高く保たれて、冷却ガスＧが第１の中空体１の内方から窓部材４の監視孔２７を経て第３の中空体３の外方へと緩やかに流れるようにする。
これにより、チャンバ３２から第１の中空体１の内方への金属蒸気化した錫を含んだ高温ガスの流入が抑止されるとともに、ＣＣＤカメラ５および反射鏡６が風冷されてこれらの温度上昇が抑制され、また、冷却ガスＧが必要以上に消費されることがない。
【００３１】
冷却ガス供給管２５に供給された冷却ガスＧは、窓部材４の監視孔２７の近傍へ流れ、窓部材４の監視孔２７から第１の中空体１の内方へ高温ガスの流入が効果的に抑止される。
さらに、窓部材４から第１の中空体１への熱伝達、ならびに窓部材４の監視孔２７から第１の中空体１の内方への入熱が抑制される。
【００３２】
また、ＣＣＤカメラ５と反射鏡６との間にレンズ集合体７を介在させているので、入熱源である窓部材４の監視孔２７に対してＣＣＤカメラ５が遠ざけられることになる。
【００３３】
これにより、チャンバ３２の内部温度が７００℃〜１０００℃でも、ＣＣＤカメラ５の周囲の温度が３０℃程度に保たれ、ＣＣＤカメラ５の機能に支障が生じることがない。
【００３４】
また、反射鏡６の周囲の温度が２００℃未満程度に保たれ、反射鏡６に対する錫の蒸着が生じることがない。
【００３５】
さらに、第３の中空体３の外面は、反射鏡６の周囲に比べて高温になるため、チャンバ３２の内部で蒸気化している錫が第３の中空体３の外面で凝縮して滴下することがない。
【００３６】
チャンバ３２の内部状態を監視する際には、ＣＣＤカメラ５およびモニタを作動させると、ＣＣＤカメラ５で撮影されたチャンバ３２の内部の対象物が、チャンバ３２の外部に設置したモニタに画像表示される。
【００３７】
また、図１から図３に示す監視装置では、レンズ集合体７のレンズ中心を反射鏡６の反射面２９に位置させているので、反射鏡６を介してのＣＣＤカメラ５の画角θが７０゜程度になり、チャンバ３２の内部の対象物を広範囲にわたって監視することが可能になる。
【００３８】
なお、本発明の監視装置およびその使用方法は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変更を加え得ることは勿論である。
【００３９】
本発明の実施の形態では、チャンバに充填される無酸化ガスに合せて、冷却ガスに窒素ガスを用いているが、窒素ガス以外の他の無酸化ガスを冷却ガスとして用いることもできる。
また、監視装置の使用条件によっては、冷却ガス供給管を装備しなくてもよい。
さらに、冷却水および冷却ガスの流量を適宜設定すれば、ごみ焼却炉や溶鉱炉などの内部温度が３００℃〜１７００℃程度になる種々の産業設備に用いることができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の監視装置およびその使用方法においては、下記のような種々の優れた効果を奏し得る。
【００４１】
（１）冷却水通路を流通する冷却水により、第１の中空体の温度上昇を抑制し、第１の中空体の内方から窓部材の監視孔を経て外部に流出する冷却ガスにより、カメラ、レンズ集合体および反射鏡を風冷するので、これらの温度上昇を抑制することができる。
【００４２】
（２）第１の中空体の内方から窓部材の監視孔を経て外部に流出する冷却ガスにより、チャンバから第１の中空体の内方への高温ガスの流入を防ぐので、カメラおよび反射鏡などが高温ガスで汚損されることがない。
【００４３】
（３）第３の中空体の外面温度がチャンバ内の雰囲気温度に対して極端に低下することがなく、高温ガスに蒸気化した金属が含まれている場合には、当該金属の凝縮滴下が生じない。
【００４４】
（４）広角レンズ機能を有しかつレンズ中心が外部に設定されたレンズ集合体を、レンズ中心が反射鏡の反射面に位置するように配置しているので、反射鏡を介してのカメラの画角の拡大を図ることができる。
【００４５】
（５）冷却ガス供給管から窓部材の監視孔の近傍へ冷却ガスを供給する場合には、チャンバから第１の中空体の内方への高温ガスの流入を効果的に防ぐことができ、また、窓部材から第１の中空体への熱伝達、並びに窓部材の監視孔から第１の中空体の内方への入熱を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の監視装置の実施の形態の一例を示す縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図である。
【符号の説明】
１    第１の中空体
２    第２の中空体
３    第３の中空体
４    窓部材
５    ＣＣＤカメラ（カメラ）
６    反射鏡
７    レンズ集合体
８    第１の開口
１１  第２の開口
１４  冷却水通路
１６  冷却ガス供給口
１７  冷却水供給口
１８  冷却水排出口
２０  第３の開口
２３  断熱空間
２５  冷却ガス供給管
２６  断熱材
２７  監視孔
２８  受光部
２９  反射面
３２  チャンバ
Ｇ    冷却ガス
Ｗ    冷却水
【図１】
0004032498.tif 000002
【図２】
0004032498.tif 000003
【図３】
0004032498.tif 000004