(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
視察装置が視野からの光を受ける光学的平面と、視野を取り囲むよう該光学的平面から視察方向前方に突出するとともに、ガス流ノズルを構成する内周面を有する管状シュラウドと、浄化ガスをノズルに導入して前記光学的平面を汚染からシールドする浄化ガス手段とから成り、該浄化ガス手段を、浄化ガスを前記光学的平面に隣接したノズルへと送給してノズル内に第１浄化ガス流を生み出す第１ガス送給手段と、ノズル前端に隣接してノズルに形成したガス出口手段からノズル前端にわたって浄化ガスを送給し、第１浄化ガス流のガスを乗せてノズルを介し前方へと引き寄せる第２浄化ガス流とする第２ガス送給手段を備え、第２浄化ガス流を一端から他端へとノズルにわたってノズル前方へと向けた結果として第２浄化ガス流がノズルの反第２ガス出口手段側の位置でノズル前方縁にわたって流れることによりノズルから逃げ出るように、ノズルの反第２ガス出口手段側の位置のノズル縁を前方外方に湾曲させたことを特徴とする液位モニター用光学的視察装置。
【請求項２】
第２浄化ガス流が第１浄化ガス流よりも大きくなるよう第２ガス送給手段を構成した、請求項１に記載の液位モニター用光学的視察装置。
【請求項３】
第１及び第２浄化ガス流が同一のガスからなる、請求項１又は２に記載の液位モニター用光学的視察装置。
【請求項４】
第１ガス送給手段を、光学的平面に隣接したノズルまわりに周方向に離間した複数のガス出口ポートで構成した、請求項１乃至３のいずれかに記載の液位モニター用光学的視察装置。
【請求項５】
第１ガス送給手段を、光学的平面に隣接したノズルの周方向に延びる環状長孔出口で構成した、請求項１乃至３のいずれかに記載の液位モニター用光学的視察装置。
【請求項６】
浄化ガスをノズルの略半径方向内方に向けるよう第１ガス送給手段を構成した、請求項１乃至５のいずれかに記載の液位モニター用光学的視察装置。
【請求項７】
第２ガス送給手段を、ノズルの片側に形成した弧状の長孔出口で構成した、請求項１乃至６のいずれかに記載の液位モニター用光学的視察装置。
【請求項８】
第２ガス送給手段の長孔出口がノズル周方向に９０°〜１８０°の範囲の弧にわたって延びる、請求項７に記載の液位モニター用光学的視察装置。
【請求項９】
第２ガス送給手段の長孔出口がガス流の方向にノズルへと末広がり状になっている、請求項７又は８に記載の液位モニター用光学的視察装置。
【請求項１０】
第２ガス送給手段を、９０°〜１８０°の範囲の弧にわたってノズル周方向に離間した一連の個々のポート出口で構成した、請求項１乃至６のいずれかに記載の液位モニター用光学的視察装置。
【請求項１１】
ノズルが視察方向前方に末広がり状となっている、請求項１乃至１０のいずれかに記載の液位モニター用光学的視察装置。
【請求項１２】
光学的平面が視察装置の保護窓の表面である、請求項１乃至１１のいずれかに記載の液位モニター用光学的視察装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はカメラ等の視察装置が視野からの光を受ける光学的平面を略汚染のない状態に保持する液位モニター用光学的視察装置(optical viewing apparatus)に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
遠隔ビデオカメラやその他の、ボアスコープ等の遠隔視察装置の助けを借りて、工程中の産物や材料を視覚的に検査するのが必要又は望ましい工業用工程が多数ある。
【０００３】
遠隔視察の適用可能な例としては、例えば、高炉内部の視察、金属鋳造機のタンデイッシュ等の構成要素中の溶融金属高さの測定、ストリップ鋳造機又は圧延機内の高温金属ストリップの視察等がある。
【０００４】
斯かる適用においては、カメラの対物レンズやレンズの前に位置した保護窓を急速に汚染し得る夥しい量の塵等の微粒子材料を含む厳しい環境内にカメラ等の視察装置を据え付けねばならないことがしばしばである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
カメラに浄化システムを備え、カメラレンズや保護窓の直前に取付けたノズル内へと浄化ガスを延入させ、微粒子材料や煙気がレンズや保護窓の光学的平面に達するのを防ぐ浄化ガス流パターンとすることが公知である。
【０００６】
しかしながら、汚染物質を担持して光学的平面に接触する逆渦流(back eddies)のないガス流を生み出すことは極く困難であるし、従来設計では浄化ガス流を非常に綿密に制御しない限り、逆渦流を引起こしてしまい、塵粒子の光学的平面への付着を促進し、視野に塵粒子を堆積させ又は光学的平面の擦り取りを生じさせ得ることが判明している。
【０００７】
本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、斯かる逆渦流の生成を最小限にし、光学的平面に対して優れた浄化作用を呈する光学的視察装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の液位モニター用光学的視察装置においては、視察装置が視野からの光を受ける光学的平面と、視野を取り囲むよう該光学的平面から視察方向前方に突出するとともに、ガス流ノズルを構成する内周面を有する管状シュラウドと、浄化ガスをノズルに導入して前記光学的平面を汚染からシールドする浄化ガス手段とから成り、該浄化ガス手段を、浄化ガスを前記光学的平面に隣接したノズルへと送給してノズル内に第１浄化ガス流を生み出す第１ガス送給手段と、ノズル前端に隣接してノズルに形成したガス出口手段からノズル前端にわたって浄化ガスを送給し、第１浄化ガス流のガスを乗せてノズルを介し前方へと引き寄せる第２浄化ガス流とする第２ガス送給手段を備え、第２浄化ガス流を一端から他端へとノズルにわたってノズル前方へと向けた結果として第２浄化ガス流がノズルの反第２ガス出口手段側の位置でノズル前方縁にわたって流れることによりノズルから逃げ出るように、ノズルの反第２ガス出口手段側の位置のノズル縁を前方外方に湾曲させている。
【０００９】
好ましくは、ノズルは視察方向前方に末広がり状とする。
【００１０】
好ましくは、第２浄化ガス流が第１浄化ガス流よりも大きくなるよう第２ガス送給手段を構成する。
【００１１】
両方の浄化ガス流は例えば圧縮空気やアルゴン等の同一ガスでもよいが、両ガス流を相異なるガスの流れとすることも可能である。
【００１２】
第１ガス送給手段を、光学的平面に隣接してノズルまわりに周方向に離間した複数のガス出口ポートで構成することができる。
【００１３】
又は、第１ガス送給手段を、光学的平面に隣接したノズルの周方向に延びる環状長孔出口で構成することができる。
【００１４】
そのような出口ポート又は長孔を、浄化ガスをノズルの略半径方向内方に向けるよう構成することができる。
【００１８】
第２ガス送給手段をノズルの片側に形成した弧状長孔出口で構成することができる。
【００１９】
該長孔出口はノズル周方向に９０°〜１８０°の範囲の弧にわたって延びることができ、ガス流の方向にノズルへと末広がり状とすることができる。
【００２０】
又は、第２ガス送給手段を、９０°〜１８０°の範囲の弧にわたってノズル周方向に離間した一連の個々のポート出口で構成することができる。
【００２１】
前記の光学的平面を、カメラやその他のボアスコープ又は内視鏡等の光学的視察装置の対物レンズの表面とすることができる。
【００２２】
又は、光学的平面を、カメラレンズ等のレンズの前に配した窓の略平らな面とすることができ、その場合には窓は光学的フィルターとしても働くことができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をより充分に説明するため、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ詳細に記述する。
【００２４】
図示した装置では、ビデオカメラ１１がカメラハウジング１２内に取付けられている。
【００２５】
ビデオカメラ１１は、全く従来の構成のものであってよく、その内部構成は図示しない。
【００２６】
適当なカメラの１つとして、名古屋のエルモ株式会社が製造するエルモＭＰ４８１ＰＡＬ ＣＣＤカラービデオマイクロカメラがある。
【００２７】
ビデオカメラ１１を構成するのは、カメラ内部構造を収容する管体１３であって、ケーブル２０により遠隔地にある在来の信号処理装置及び視覚的表示スクリーンに接続される。
【００２８】
管体１３の前端は、カメラの対物レンズを保護し且つ光学的フィルターとしても働き得る板窓１４によって閉じられる。
【００２９】
板窓１４として適切な材料としては、各種ガラス、溶融シリカ、石英、サファイア等があり、サファイアは溶融金属等の非常に高温な材料の検査に装置を使う場合に熱抵抗性があるので特に有用である。
【００３０】
そのような用途においては、板窓は可視光線の強度を減らすフィルターとして働くことができ、赤外線被覆を施すことにより赤外線輻射を反射させてＣＣＤ素子を熱焼損や飽和(burn-out or saturation)から保護することができる。
【００３１】
カメラハウジング１２は、ビデオカメラ１１を厳しい高温環境から保護するよう設計されている。
【００３２】
カメラハウジング１２は、強固なつくりになっており、ビデオカメラ１１を過熱から保護する冷却水循環システムが組込まれている。
【００３３】
ビデオカメラ１１の前端を保護するシュラウド３１と、シュラウド３１の内部を浄化するガス浄化システム（第１ガス送給手段４１、第２ガス送給手段４３）も組入れられていて、煙気、塵等の汚染物質の進入によって板窓１４が汚染されるのが防がれる。
【００３４】
カメラハウジング１２を構成するのは、嵌合し合った内筒ピース１６及び外筒ピース１７であり、その内側に冷却水ジャケット１８がある。
【００３５】
冷却水ジャケット１８の外周部は、溝付とすることにより冷却水ジャケット１８と内筒ピース１６との間に水冷通路１９を形成する。
【００３６】
内筒ピース１６及び外筒ピース１７は、嵌合し合い、背板２１及び固定ねじ２２，２３により一体保持されて、ビデオカメラ１１を取り囲む複合のハウジング筒を形成する。
【００３７】
冷却水は、内筒ピース１６の後部に接続された入水管２４を介して水冷通路１９に供給される。
【００３８】
出水管（図示せず）も入水管２４のすぐ横に隣接して設けられて内筒ピース１６に接続され、冷却水ジャケット１８の溝は、入水管２４からの水流がハウジング筒全長に沿って水冷通路１９を流れて出水管へと戻されるよう形成される。
【００３９】
ハウジング筒に嵌合する外スリーブ２５は、ねじ２６により外筒ピース１７に固定されて複雑形状を形成し、本発明の一部を構成しない仕方で取付設備に嵌合されるようになっている。
【００４０】
カメラ本体の前端には、シュラウド３１が組込まれる。
【００４１】
シュラウド３１を構成するのは、外管３２と内ノズルピース３３であり、これらは、溶接３４により接合される。
【００４２】
シュラウド３１の外管３２は、嵌合ねじ山３５により外スリーブ２５に外嵌される。
【００４３】
この捩じ込み作用により内シュラウドピース３６が、内ノズルピース３３と外筒ピース１７の前端との間にクランプされる。
【００４４】
内シュラウドピース３６と内ノズルピース３３の内面は略載頭円錐形であり、これらが一緒になって連続して前方外方へと末広がり状のノズルを形成し、そのノズルに浄化ガス手段から浄化ガスが導入されて汚染物質の進入が防がれる。
【００４５】
浄化ガス手段を構成するのは、汚染を防がれるべき板窓１４の外部光学的平面４２に隣接してノズルに浄化ガスを供給する第１ガス送給手段４１と、ノズルの前端にわたって浄化ガスを供給する第２ガス送給手段４３である。
【００４６】
第１ガス送給手段４１を構成するのは、内シュラウドピース３６の内部に形成され板窓１４のまわりに周方向に離間した一連のガス出口ポート４４である。
【００４７】
ガス出口ポート４４は、内シュラウドピース３６を介して半径方向外方に延び、内外筒ピース１６，１７間に形成された環状ガス供給室４５に連通する。
【００４８】
環状ガス供給室４５には、浄化ガス入管４６から浄化ガスが供給される。
【００４９】
浄化ガスは圧縮空気であってよいが、用途によってはアルゴン等の不活性ガス等、他のガスを使わなければならない場合もある。
【００５０】
第２ガス送給手段４３を構成するのは、内ノズルピース３３の前端、ノズル片側に形成された弧状の長孔出口４７であり、該長孔出口４７には、内ノズルピース３３とシュラウド３１の外管３２との間に形成された室４８から浄化ガスが供給される。
【００５１】
室４８への浄化ガスの供給は、外管３２に接続されたガス入管４９によって行なわれる。
【００５２】
ガス入管４９を介して弧状の長孔出口４７に供給される浄化ガスは、一連のガス出口ポート４４を介して供給されるのと同じ種類のガスでよいが、場合によっては第１ガス送給手段４１と第２ガス送給手段４３に相異なるガスを導入することも可能である。
【００５３】
ガス出口ポート４４を介して供給される浄化ガスは、漸次圧力が低下する流れでノズルに沿って前方外方へ延び、ノズルを介して板窓１４に汚染物質が進入するのを防ぐバリヤとなる。
【００５４】
逆渦流のない滑らかに延びるガス流を生み出すためには、ノズルの円錐角を、０°〜３０°の範囲とするのが好ましく、ノズル長さは、ノズル最小径の少なくとも３倍とすべきである。
【００５５】
第２ガス送給手段４３は、弧状の長孔出口４７から浄化ガスカーテン流５１を生み出す。
【００５６】
この浄化ガスカーテン流５１は、ノズル外端にわたって延び、ノズルの反長孔出口４７側の縁５２にわたって流れることによりノズルから逃げ出る。
【００５７】
この位置でノズルの縁５２が外方に曲げられていて縁まわりのガス流の滑らかな流れを促す。
【００５８】
この位置での縁５２の湾曲により浄化ガスカーテン流５１の湾曲縁への追従が促される結果、ガス流全体がノズルから横方向に流れ出る。
【００５９】
このガス流は、ガス出口ポート４４から出てきた内流からの浄化ガスを乗せてもいるので、ガス全部がシュラウド３１の側部に排出され、ガスはシュラウド３１からはっきり前方へは射出されない。
【００６０】
この特徴は、溶融金属等の液体溜めの液位を測定する場合等、装置をガス流で乱され得る表面に最接近させるべき場合に特に重要となり得る。
【００６１】
最も重要なのは、ガス出口ポート４４を介して送給されたガスが、長孔出口４７により造られた横方向カーテン流に乗せられることにより、ガス出口ポート４４から流れるガスがノズルに沿って前方に吸引され、このことにより、汚染物質の進入をもたらし得るノズル内の逆渦流発生の可能性が事実上なくなる。
【００６２】
この効果を高めるために、長孔出口４７を介したガス流をガス出口ポート４４を介したガス流よりも実質的に大きくすることが好ましく、そうすれば、長孔出口４７から出た横方向カーテン流はガス出口ポート４４から出たガスの全マスフローを乗せるのに充分な速度とマスフローを有する。
【００６３】
長孔出口４７から出たカーテン流が、ノズルの横方向に滑らかに流れるのを確保するためには、長孔出口４７が、ノズル表面に対し略垂直にノズルへと射出される安定した流れを生み出すのに充分な内部長さを有することが重要である。
【００６４】
このことの助けとするため、長孔出口４７は流れ方向に末広がり状に形成して、逃げ出る浄化ガスが長孔出口４７に沿って膨張するようにする。
【００６５】
【実施例】
本発明に応じて構成・操作される典型的な装置では、重要な寸法・操作パラメータは次のようである。
【００６６】
【表１】
ノズルの円錐角                            ４２°
ノズル長さ                                ３５ｍｍ
ガス出口ポート４４                        １２×１ｍｍ径
長孔出口４７                              １０６°弧×１．５ｍｍ
浄化ガス                                  圧縮空気／アルゴン等
内外のポート４４，４７を介する全ガス流    ９．５ｍ3／時以上
カメラハウジング１２に供給されるガス圧    ２００ＫＰａ
冷却水供給圧                              ２５０ＫＰａ以上
ハウジング１２を流れる冷却水量            ２５０ＫＰａで６リットル／ｍ
【００６７】
以上のような寸法・操作パラメータによれば、図示した装置を連続ストリップ鋳造機の鋳造溜め内の溶融鋼の液位をモニターするのに用い得ること及びカメラ窓を本質的に汚染することなしに溶融鋼表面に非常に接近させることができることが判明した。
【００６８】
しかしながらこの特定の適用は単に例示のためであって、本発明の装置を厳しい環境での遠隔視察を行なうのに用い得るその他多くの工業的適用があると了解すべきである。
【００６９】
装置の詳細は適用によって異なる。
【００７０】
例えば、例えばビデオカメラ１１を内視鏡ヘッドやボアスコープ等他の視覚的画像装置に置き換え得る場合もある。
【００７１】
また、光学的平面４２とは、カメラの対物レンズ又はカメラの対物レンズの視察方向前方に位置した保護窓表面等である。
【００７２】
なお、本発明の液位モニター用光学的視察装置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種々の変更を加え得ることは勿論である。
【００７３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の液位モニター用光学的視察装置によれば、第１ガス送給手段により浄化ガスを光学的平面に隣接したノズルへと送給してノズル内に第１浄化ガス流を生み出し、更に、第２ガス送給手段により前記の第１浄化ガス流のガスを第２浄化ガス流に乗せてノズルを介し前方へと引き寄せるので、シュラウドの内方における逆渦流の生成を最小限にすることが可能となり、光学的平面への塵粒子の付着を効果的に抑止できる、という優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の液位モニター用光学的視察装置の実施の形態の一例をビデオカメラに適用した場合の縦断面図である。
【図２】  本発明の液位モニター用光学的視察装置の実施の形態の一例をビデオカメラに適用した場合の正面図である。
【符号の説明】
１１ ビデオカメラ（視察装置）
１４ 窓板（保護窓）
３１ シュラウド
４１ 第１ガス送給手段
４２ 光学的平面
４３ 第２ガス送給手段
４４ ガス出口ポート
４５ 環状ガス供給室（環状長孔出口）
４７ 長孔出口（ガス出口手段）
５２ 縁
【図１】
0003765504.tif 000002
【図２】
0003765504.tif 000003