JPH05180581A - 炉内モニタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】透光窓を介してタイトボックス内をモニタする
に際し、透光窓の曇りと連結手段の破損問題を解消す
る。 【構成】ガラスレンズ５を可動シール部材７ｃを用いて
空間Ｓ内に封入する。可動シール部材７ｃはシート面７
ａ及び保持具６に対して非拘束であり、タイトボックス
２の熱歪による変位を吸収すると同時に、差圧フローガ
スの空間Ｓへの流入を許容する。その流入時に、案内面
７ｄに沿ってガラスレンズ５の内面５ｂに差圧フローガ
スを導き、その部位をパージさせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工業炉一般に適用して
炉内の処理物の状態変化をモニタするために有用となる
炉内モニタ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】工業炉一般において、処理中の炉内試料
をモニタしたいという強い要望が従来からある。そこで
近時においては、炉内モニタ装置として、炉壁およびタ
イトボックスに開口部を設け、炉壁の開口部にガラス窓
などの透光窓を取着して、その窓を介して炉内を覗き込
めるようにしたものが考えられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
構成は、ガラス窓の内面をタイトボックス内若しくはそ
れとの連通空間内に気密に封入しておく必要がある。し
かして、単に炉壁とタイトボックスの間を筒体などの連
結部材を用いて機械的に連結した場合には、タイトボッ
クス内に充満するワックス等の炉内ガスがガラス窓の内
面付近に達してガラスを曇らせ、この曇りにより炉内の
試料が見辛くなり、モニタが困難になるという問題を生
じる。また、タイトボックスは常温から千数百度の間で
使用され温度変化に伴って膨脹、収縮するのが通例であ
るが、そのような単純な連結構造がとられると、タイト
ボックスの熱歪により炉壁に対するタイトボックスの相
対変位が生じた場合に、連結部にこじれ力が働いて連結
部材が外れ、ワックス等がタイトボックス外に流出して
炉内汚染を進行させるという深刻な問題に発展する。さ
らに、炉の目的からして炉内は可及的に均等加熱される
ことが望ましいのであるが、逆にこのような均熱化が進
むほど、試料を含めた炉内全体からの赤外領域の発光現
象により試料に陰影（コントラスト）が付きにくくな
り、たとえ曇りのない透光窓から覗き込んでも形状の識
別が困難となるケースを生じ得る。

【０００４】本発明は、これらの不具合を伴うことなく
炉内の試料を適切にモニタできるようにした炉内モニタ
装置を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、かかる目的を
達成するために、次のような構成を採用したものであ
る。

【０００６】すなわち、本発明に係る炉内モニタ装置
は、炉内に配置され開口部を有するタイトボックスと、
炉壁の気密性を保って該炉壁に保持され前記開口部に対
設される透光窓と、この透光窓と前記タイトボックスの
間に配設され透光窓の内面をタイトボックス内若しくは
それとの連通空間内に封入する連結手段とを具備してな
る装置である。そして、前記連結手段を、透光窓に対す
るタイトボックスの相対変位を許容し且つタイトボック
スの外部から内部へ差圧フローガスの流通を許容する可
動シール部材を主体に構成し、その可動シール部材を通
過した差圧フローガスを経過的に透光窓の内面に導くよ
うにしたことを特徴とする。

【０００７】炉内の均熱化によって試料の輪郭が不鮮明
になることを防止するためには、透光窓の外面側から開
口部を介してタイトボックス内に紫外線を照射する投光
手段と、タイトボックス内から開口部を介して放出され
る光を透光窓の外面側において受光しそのうち紫外線を
選択的に取り出す受光手段とを設けることが有効とな
る。

【０００８】簡便な構成で紫外線選択機能を具備するた
めには、その受光手段に赤外線除去フィルタを設けてお
くか、その受光手段を赤外線に反応せず紫外線に反応す
る程度の感度に設定しておくこと等が有効となる。

【０００９】

【作用】このような構成のものであると、可動シール部
材を通過し経過的に透光窓の内面に導かれた差圧フロー
ガス流は、透光窓の内面付近に存在するワックス等の処
理ガスをタイトボックス内に向かって逸散させるパージ
ガスとして作用することになる。このため、透光窓の内
面をタイトボックス内若しくはそれとの連通空間内に封
入しても、その透光窓が炉内ガスにより曇るという不都
合を解消することができる。しかも、このものは炉壁に
固着される透光窓とこの透光窓に対面するタイトボック
スの間を可動シール部材を有した連結手段を介して相対
変位可能に接続するものであるため、タイトボックスに
膨脹、収縮が生じても、連結手段にこじれ力が働くこと
がなく、可動シール部材による適切なシール効果を保持
することができる。

【００１０】一方、タイトボックス内に向けて紫外線を
投光し、タイトボックス内から放出される紫外線反射光
を取り出すように構成すれば、赤外線の影響を排除した
状態、すなわち、赤外線が存在せず暗室のタイトボック
ス内に白色光が照射したときと同じ状態で、試料に陰影
をつけることができる。このため、タイトボックス内が
均熱化した状態にあっても、試料の輪郭を鮮明に捉える
ことが可能になる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の第１実施例を、図１を参照し
て説明する。

【００１２】この炉内モニタ装置は、炉１内に、開口部
２ａを有したタイトボックス２を配置するとともに、炉
１の外壁をなす炉壁３とその内側の断熱材４とを貫通さ
せて炉１外より透光窓５を有した保持具６を挿入し、こ
の保持具６と前記タイトボックス１の間を連結手段７を
介して連結している。

【００１３】タイトボックス２は、筒状本体２ｂの開口
端に試料挿脱用の蓋体２ｃを接合してなるグラファイト
製のもので、本体２ｂの底部に、炉１外の排気手段に直
接連通する排気系路８が接続されている。この排気系路
８は、タイトボックス２内のワックスベーパ等を排気す
るのは勿論であるが、炉壁３底部のガス導入口３ａを介
して炉１内に導入された不活性ガス等をタイトボックス
２の接合隙間２ｄを介してタイトボックス２内に流入さ
せ排気する役割をも果たす。このように、タイトボック
ス２外にガスを導入しタイトボックス２内より排気する
手法を一般に差圧フロー方式と称し、タイトボックス２
内に存在するワックスベーパ等の炉１への漏出を防止し
て、断熱材４、炉壁３、ヒータ９などの炉内構成要素を
汚染から有効に保護する。また、前記タイトボックス２
の内部にシャフト１０に支持されたターンテーブル１１
を配設し、そのターンテーブル１１に試料Ｗを載設し
て、シャフト１０の炉貫通端に接続したモータ１２によ
って駆動するようにしている。

【００１４】保持具６は、２重筒構造を有するもので、
外筒６ａの先端部に気密に透光窓たるガラスレンズ５を
装着するとともに、そのガラスレンズ５の外面５ａに、
基端部６ｂから内筒６ｃ内に挿入した受光器たる光ファ
イバケーブル１３の受感部１３ａを近接配置している。
また、外筒６ａの基端近傍部および内筒６ｃの基端近傍
部にはそれぞれ冷却液導入口６ｄおよび冷却液導出口６
ｅが設けられ、冷却液導入口６ｄから導入した冷却液
を、図中矢印（破線）に示すごとく、外筒６ａと内筒６
ｃの間の環状隙間に沿ってガラスレンズ５の外面５ａま
で導き、そこから内筒６ｃと光ファイバケーブル１３の
間の円環状隙間に送り込み、しかる後、冷却液導出口６
ｅから排出するようにしている。これによりガラスレン
ズ５は耐熱温度以下に冷却される。

【００１５】連結手段７は、タイトボックス２の開口部
２ａに装着したシート面７ａを有する受枠７ｂと、前記
保持具６の先端外周に遊嵌されその保持具６の外面を長
手方向に摺動しながら前記シート面７ａに対して着脱す
るワッシャ状の可動シール部材７ｃとから構成されてお
り、可動シール部材７ｃよりもシート面７ａの径を若干
大径なものにしている。この可動シール部材７ｃは通
常、タイトボックス２の内外圧力差に付勢されてシート
面７ａに添接し、ガラスレンズ５の内面５ｂをタイトボ
ックス２との連通空間Ｓ内に封入する役割を果たすが、
その添接力はさほど大きいものでないため、可動シール
部材７ｃとシート面７ａの隙間を介して若干量の差圧フ
ローガスの流通を許容するようになっている。また、受
枠７ｂには、可動シール部材７ｃを通過した後の差圧フ
ローガスを経過的にガラスレンズ５の内面５ｂ近傍に導
くための案内面７ｄが形成してある。

【００１６】なお、光ファイバケーブル１３に受光され
た光は、他端においてカメラや目視等により受光され
る。

【００１７】このような構成のものであると、ガス導入
口３ａより導入されたガスの一部は、図中矢印（実線）
に沿って可動シール部材７ｃとシート面７ａとの隙間を
通過し、ガラスレンズ５の内面５ｂ付近を経過的に通過
した後、タイトボックス２内を経て排気系路８より排気
されることになる。その際、タイトボックス２内の処理
ガス、たとえばワックスベーパがガラスレンズ５の内面
５ｂ近傍に存在していても、そのワックスベーパは差圧
フローガスによってその場所からタイトボックス２内に
向かってパージされる。このため、図示のようにガラス
レンズ５をタイトボックス２の開口部２ａに対面配置し
ても、そのガラスレンズ５がワックスベーパ等により曇
るという不都合を解消することができる。このように視
認性が良好となる上に、この実施例はガラスレンズ５を
タイトボックス２に対して極力近づけ、そのガラスレン
ズ５に入光する光を光ファイバケーブル１３を介して取
り出すようにしている。このため、従来の覗き窓から見
る視野よりも格段に広角な視野でタイトボックス２内を
観察することができ、カメラ等で受光しそれに画像処理
などを施せば一層鮮明な画像を再生することもできる。
さらに、図示のものは試料Ｗがターンテーブル１１上で
回転可能であるので、ガラスレンズ５を１箇所にのみ設
けておいても全方位からの観測を行うことが可能にな
る。

【００１８】一方、このものはガラスレンズ５の内面５
ｂを可動シール部材７ｃを有した連結手段７を介してタ
イトボックス２内若しくはそれとの連通空間Ｓ内に封入
しているので、タイトボックス２の膨脹、収縮に伴って
ガラスレンズ５に対するタイトボックス２の位置が３次
元方向に相対変位しても、可動シール部材７ｃがシート
面７ａ上を相対的にスライドするか、あるは可動シール
部材７ｃが保持具６の外周を相対的に進退するかして、
その変位を吸収する。このため、この構造においてはタ
イトボックス２の熱歪に影響されることなく適切なシー
ル性を保持することができる。

【００１９】なお、ガラスレンズ５に対する冷却効果が
小さい場合には、ガラス５と光ファイバケーブル１３と
の間に冷却液を導入して冷却効果を高めることもでき
る。また、タイトボックス２内が暗室もしくはそれに近
い状態にあったり、高温時の発光により試料の輪郭が不
鮮明になる場合などのために、光ファイバケーブル１３
の束の一部を投光用として用い、その光により試料Ｗに
陰影をつけて、反射光を残りの束で捕らえるようにして
もよい。その場合の光源としては紫外線ランプ等が好適
となる。紫外線ランプを用いた場合には、赤外線の影響
を排除した状態、すなわち、赤外線が存在せず暗室のタ
イトボックス２内に白色光が照射したときと同じ状態
で、試料Ｗに陰影をつけることができる。このため、タ
イトボックス２内が均熱化した状態にあっても、試料Ｗ
のみの輪郭を鮮明に捉えることが可能になる。

【００２０】次に、本発明の第２実施例を、図２を参照
して説明する。

【００２１】このものは、炉１０１内に配置され開口部
１０２ａを有するタイトボックス１０２と、炉壁１０３
の気密性を保って該炉壁１０３に保持具１０６を介して
保持され前記開口部１０２ａに対設される透光窓たるガ
ラスレンズ１０５と、このガラスレンズ１０５と前記タ
イトボックス１０２の間に配設されガラスレンズ１０５
の内面１０５ｂをタイトボックス１０２との連通空間Ｓ
内に封入する連結手段１０７とを具備してなる。連結手
段１０７は、タイトボックス１０２の開口部１０２ａを
包囲する位置に止着したラッパ状のグラフォイル成形体
１０７ａと、前記保持具１０６の内面に形成したシート
面１０６ａと、前記グラフォイル成形体１０７ａの外周
に相対摺動可能に遊嵌されタイトボックス２の内外圧力
差およびバネ１０９により前記シート面１０６ａに着座
させられる可動シール部材１０７ｃとから構成され、可
動シール部材１０７ｃの径よりもシート面１０６ａの径
を若干大径なものにしている。１１０は前記ガラスレン
ズ１０５の外面に対設されたＣＣＤカメラである。

【００２２】このような構成によっても、ガラスレンズ
１０５の内面１０５ｂ近傍に存在するワックスベーパ等
を可動シール部材１０７ｃとシート面１０６ａとの隙間
より流入した差圧フローガスによってその場所からパー
ジし、ガラスレンズ１０５の視認性を良好にすることが
できる。また、グラフォイル成形体１０７ａをラッパ状
にしているので、従来の覗き窓から見る視野よりも遥か
に広角な視野でタイトボックス１０２内を観察すること
ができる。勿論、この実施例においても、タイトボック
ス１０２の膨脹、収縮に伴ってガラスレンズ１０５に対
するタイトボックス１０２の３次元方向の相対変位が生
じても、それが可動シール部材１０７ｃにおいて吸収さ
れるため、タイトボックス１０２の熱歪に影響されるこ
となく適切なシール性を保持することが可能である。ま
た、この構成はガラスレンズ１０５をタイトボックス１
０２から遠ざけて配置したため、該レンズ１０５に対す
る冷却は従来から炉壁１０３に付帯するウォータジャケ
ット１１１において行うことができ、別段の冷却機構を
不要にできる効果もある。

【００２３】なお、この実施例においても、前記ガラス
レンズ１０５の近くに透光手段たる紫外線ランプ１１２
を配置し、ハーフミラー１１３を介してガラスレンズ１
０５と同じ方向からタイトボックス１０２内の試料に投
光し、反射光を赤外線フィルタ１１４を介して受光手段
たるカメラ１１０で受光することなども有効になる。こ
のように構成した場合には、赤外線の影響を排除した状
態、すなわち、赤外線が存在せず暗室のタイトボックス
１０２内に白色光が照射したときと同じ状態で、試料に
陰影をつけることができる。このため、タイトボックス
１０２内が均熱化した状態にあっても、試料の輪郭を鮮
明に捉えることが可能になる。また、対流による像のゆ
らぎは画像信号を平均化処理することにより効果的に除
去される。

【００２４】以上、本発明の実施例について説明した
が、透光窓や可動シール部材の具体的な構造や材質等
は、図示例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を
逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

【００２５】

【発明の効果】本発明の炉内モニタ装置は、以上説明し
た構成であるから、透光窓の内面をタイトボックス内若
しくはそれとの連通空間内に封入してもその透光窓が炉
内ガスにより曇るという不都合を解消することができ
る。しかも、タイトボックスに膨脹、収縮が生じた際に
連結手段の可動シール部材によりその変位を吸収するこ
とができるので、適切なシール効果を持続させることが
できる。さらに、炉内から放出される光のうち赤外線を
カットし、試料にあてた紫外線の反射光のみを選択して
試料を見ることもできるので、タイトボックス内が均熱
化した状態にあっても、試料の輪郭を鮮明に捉えて観測
することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す模式的な断面図。

【図２】本発明の他の実施例を示す模式的な断面図。

【符号の説明】

１、１０１…炉 ２、１０２…タイトボックス ２ａ、１０２ａ…開口部 ３、１０３…炉壁 ５、１０５…透光窓（ガラスレンズ） ５ｂ、１０５ｂ…内面 ７、１０７…連結手段 ７ｃ、１０７ｃ…可動シール部材 Ｓ…連通空間 １１０…受光手段（カメラ） １１２…投光手段（紫外線ランプ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 秀一 京都市中京区西ノ京桑原町１番地 株式会 社島津製作所三条工場内 (72)発明者 中村 治夫 京都市中京区西ノ京桑原町１番地 株式会 社島津製作所三条工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】炉内に配置され開口部を有するタイトボッ
   クスと、炉壁の気密性を保って該炉壁に保持され前記開
   口部に対設される透光窓と、この透光窓と前記タイトボ
   ックスの間に配設され透光窓の内面をタイトボックス内
   若しくはそれとの連通空間内に封入する連結手段とを具
   備してなる炉内モニタ装置であって、前記連結手段を、
   透光窓に対するタイトボックスの相対変位を許容し且つ
   タイトボックスの外部から内部へ差圧フローガスの流通
   を許容する可動シール部材を主体に構成し、その可動シ
   ール部材を通過した差圧フローガスを経過的に透光窓の
   内面に導くようにしたことを特徴とする炉内モニタ装
   置。
2. 【請求項２】炉内に配置され開口部を有するタイトボッ
   クスと、炉壁の気密性を保って該炉壁に保持され前記開
   口部に対設される透光窓とを具備してなる炉内モニタ装
   置において、前記透光窓の外面側から開口部を介してタ
   イトボックス内に紫外線を照射する投光手段と、タイト
   ボックス内から開口部を介して放出される光を透光窓の
   外面側において受光しそのうち紫外線を選択的に取り出
   す受光手段とを設けたことを特徴とする炉内モニタ装
   置。