JP2013514529A - 温度制御装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、制御すべき領域を画定する壁（８）の開口（２）内に取り付けられるように構成された温度制御装置（１）において、開口（２）内に適合するように構成された１つのフレーム（４）であって、上記開口上に取り付けられための手段と、開口（２）において壁が密閉されることを保証する密閉手段とを有するフレーム（４）と、１つのフレーム（４）内に収容されるとともに、赤外線を受信し、且つ該赤外線を電気信号に変換するように構成されたヒートセンサ（５）と、フレーム内に収容され、監視すべき領域からヒートセンサ（５）に向けて送られる赤外線をフォーカスするために、フレームに強固に連結される光学システム（６）とを備える、温度制御装置（１）に関する。また、本発明は、開口と、チャンバに設置される少なくとも１つの上記のような温度制御装置とを備える、チャンバに関する。さらに、本発明は、上記のような温度制御装置を、監視すべき領域を画定する壁の開口内に取り付けるための方法に関する。
【選択図】図３

Description

本発明は、壁によって画定された領域に設置された対象物の温度を監視するための温度制御装置に関する。

特に、本発明は、密閉された筐体内に設置された対象物の温度監視に関する。

いくつかのアプリケーションに関しては、壁を通して対象物の温度を監視する必要がある。これは、特に、キャビネット内に設置された電子機器の場合に必要となり、この場合、温度は、如何なる問題をも検知するように、定期的に監視される必要がある。

電子機器（特に、高電圧および中電圧の装置）は、発火、または爆発さえ発生させる、変動するインテンシティーの電気アークに曝され得る。さらに、発火の約４０％は、電気設備において発生していることが明らかとなっている。このように、安全に関する明確な理由のために、このタイプの装置の温度を、定期的且つ確実に監視することが重要である。

これらの危険を効果的に防止するために、赤外線サーモグラフィーを用いて電子機器の重要領域を周期的に検査することが知られている。これらの周期的な検査を行うことを可能とするために、適当な位置に位置決めされた１以上の窓、または観察ポートを、電子機器の外壁に設けることが、特に知られている。

これらの窓によって、赤外線が透過可能となり、その結果、赤外線カメラによって、電子機器の状態を、上記窓を通して監視することが可能となる。図１は、このような先行技術を示しており、ここでは、電子機器を収容するためのキャビネットに、このような窓が設けられており、赤外線カメラが、キャビネット内部の赤外線画像を取得するように、上記観察窓の反対側に配置されている。このような窓は、文献ＦＲ２ ７４３ １５３号に、特に記載されている。このようなポートの使用は、特に有利である。明らかに、観察ポートを使用することによって、電子機器を収容するキャビネットの隔壁を解体する作業を行うことを回避することができる。さらに、完全に安全な状態で高信頼性の監視を実行するために監視対象の電子機器のスイッチを切ることなく、通常の電気的状態の下で、監視を実行することができる。

しかしながら、この監視方法は、適格なオペレータと、赤外線カメラを配置、セッティングする操作を必要とし、これにより、電子機器の赤外線画像を即座に取得することができない。さらに、この方法は、キャビネット内に収容された電子機器の温度を連続的に監視することに対しては、不適である。

本発明の目的は、壁によって画定された領域の温度を監視するための装置であって、赤外線サーモグラフィーを用いて迅速に温度の監視を行うのに適した装置を提供することによって、これらの課題を改善することである。

この目的のために、第１の態様によれば、本発明は、監視すべき領域を画定する壁の開口内に取り付けられるように構成された温度監視装置において、開口内に嵌合するように構成された１つのフレームであって、開口上に取り付けるための手段と、壁上にフレームを取り付け、且つ開口において壁が密閉されることを保証する密閉手段とを有するフレームと、１つのフレーム内に収容されるとともに、赤外線を受信し、且つ該赤外線を電気信号に変換するように構成されたヒートセンサとを備える、温度監視装置に関する。

有利には、本装置は、フレーム内に収容され、監視すべき領域からヒートセンサに向けて送られる赤外線をフォーカスするために、フレームに強固に連結される光学システムをさらに備える。

このようにして、赤外線サーモグラフィー監視が、実際に、各監視動作のための特定のセッティング作業を要することなく迅速に実行され得るように、温度監視装置を、上記壁に恒久的に取り付けることができる。特に、ヒートセンサがフレームに一体的に組み込まれ、且つ該フレームが上記壁に取り付けられているので、カメラの設置とセッティングを行うことが不要となる。本装置は、分離されたカメラを用いることなく、サーマル画像を直接取得することを可能とする。

さらに、本装置は、上記壁上に恒久的に取り付けられるので、筐体内の対象物の温度を連続的に監視するのに適している。

最後に、この温度監視装置は、上記壁への密着性に影響することがなく、これにより、塵埃、水分、または他の外部物質が、該壁において監視対象領域内に混入することを防止する。

有利には、光学システムは、装置の前壁を形成し、該前壁は、壁と監視すべき領域との間に位置決めされるように構成される。このように、光学システムが監視領域に対して近接していることによって、より広範な領域を監視することが可能となる。

一実施形態において、装置は、フレームに密接して取り付けられ、光学システムを位置決めするための中央孔を有する支持ディスクを備える。この支持ディスクは、光学システムとともに、装置の前壁を形成する。有利には、光学システムは、広範な領域を監視するために、支持ディスクに対して前方に突出する。

有利な一実施形態において、光学システムは、広角レンズである。

有利には、装置は、フレーム内に収容され、ヒートセンサからの信号を処理するためのカードをさらに備える。さらに、装置は、フレーム内に収容され、該装置の後面まで延在する、赤外線画像を表示するための手段を備える。このように、監視用の全ての要素は、同じ壁組立作業の間に取り付けるのに適した、単一の組み立て体を形成する。

一実施形態において、装置は、処理カードに連結され、監視すべき領域におけるオーバーヒートを報知するアラームを生成するように構成された、組み込み警告システムを備える。

一実施形態において、装置は、電力供給コネクタを受け入れるように構成されたコネクタを備える。このように、本装置は、内部電源を必要とすることがなく、且つ、外部電源に容易に連結することができる。また、バッテリー電力のシステムによる電力供給が想定され得る。

一実施形態において、装置は、コンピュータまたは外部装置とデータを交換するためのＵＳＢポートを備える。

一実施形態において、装置は、本体と、開口内に挿入されるように構成された、円筒状のネジ状リングとを有するフレームと、ネジ状リング上に取り付けられるように構成されたナットであって、フレームの本体と、該ナットとの間で壁を挟み込む、ナットとを備える。これらの取り付け手段は、本装置の迅速且つ確実な取り付けを可能とする。

有利には、装置は、壁と、フレームの本体との間において、ネジ状リング上に取り付けられ、開口において壁の密接性を確保するＯリングを備える。

装置は、壁に取り付けられ、壁とナットとの間に挿入される、自己接着性の平坦なシールをさらに備える。

第２の態様によれば、本発明は、開口と、該開口に固定された、少なくとも１つの、本発明の第１の態様に係る温度監視装置と、を有する壁を備える筐体に関する。

最後に、第３の態様によれば、本発明は、本発明の第１の態様に係る温度監視装置を、監視すべき領域を画定する壁の開口内に取り付けるための方法であって、フレームを開口内に嵌合させるステップと、装置を壁上に取り付けるステップとを備える方法に関する。

有利には、温度監視装置は、光学システムが上記監視すべき領域に向けて突出するように配置される。

観察ポートと、筐体内の監視対象となる赤外線画像を取得するために、該ポートの反対側に配置された赤外線カメラとを備えた、先行技術に係る温度監視組み立て体の概略図を示す。 本発明に係る温度監視装置の概略図である。 本発明の一実施形態に係る温度監視装置の分解断面図である。 本発明に係る温度監視装置の分解前方斜視図である。 本発明に係る温度監視装置の分解側面図である。 本発明に係る温度監視装置の分解後方斜視図である。 本発明の一実施形態に係る装置の取り付け手段と密閉手段を詳細に示す断面図である。

本発明のさらなる目的および利点は、添付の図面を参照して、以下の記載により明らかとなるであろう。

本発明に係る温度監視装置１は、壁８上に形成された開口２の内部に取り付けられるように構成されており、該壁８は、監視されるべき領域を画定している部材である。この壁は、例えば筐体３の部材であって、筐体３の内部に、監視されるべき対象物が収容されている。例えば、監視対象の筐体は、回路ブレーカ、ヒューズ、トランス、電動モータ、および／または、容量性ベンチを有する電子キャビネットである。しかしながら、本発明は、電子機器の温度監視に限定されるものではなく、例えば、産業プロセス（例えば、食品プロセス）、または人間（医療または監獄セクター）の監視用としても適用可能である。

壁８は、一般的には円形の輪郭を有する開口２を有しており、該開口２によって、本発明に係る監視装置１の設置が可能となる。明らかに、開口２の位置は、筐体３の内部にて観察されるべき対象物の位置に基づいて、決定されている。図２において、温度が監視されるべき対象物は、電球１２として表されている。

本発明に係る装置１は、フレーム４を備え、該フレーム４は、上記開口２に嵌合され、且つ、開口２に密接して取り付けられるように構成されている。この目的のために、フレーム４は、上記開口上の取り付け手段と、上記開口２において、筐体３の内部と外部との間における壁８の密接性を確保するための密閉手段を有する。図示されているように、フレーム４は、１つの部材からなる。

図示された実施形態においては、フレーム４は、本体４ａと、その前側において、上記開口２内に挿入されるように構成された、円筒状のネジ状リング４ｂとを有する。本体４ａは、ネジ状リング４ｂよりも大きな寸法を有しており、これにより、上記開口２内にネジ状リング４ｂが挿入されたときに、本体４ａは、筐体３の壁８に対して圧接する。さらに、本装置を壁８上に取り付けるために、ネジ状リングが開口２内に挿入されたときに、ナット１２が、筐体３の内側を介して、ネジ状リング４ｂ上に取り付けられる。

ネジ状リング４ｂは、有利には、本装置の整列を保証するための平坦なスポットを含む。明らかに、この場合においては、開口２は、ネジ状リング４ｂに対して相補的な形状を有している。

さらに、本装置の組み立ての密接性を保証するために、本装置は、特に図７に図示された、２つのシール１３ａ、１３ｂを備える。第１のシール１３ａは、壁８の外面と、本体４ａのベアリング面１４との間に挿入されたＯリング１３ａである。さらに、第２のシール１３ｂは、壁８の内面上に接着された自己接着性の平坦なシールであって、上記壁とナット１２との間に挿入されている。有利には、用いられているシール１３ａ、１３ｂは、アクリロニトリル ブタジエン、または他の同等の合成物質のいずれかからなる。

筐体３の壁８上における、このように密接した組み立て構造によって、本装置は、塵埃、水分、または他の外部の物体が、筐体３内に入り込んでしまうのを防ぐことができる。しかしながら、本発明の範囲を逸脱することなく、他のタイプの取り付け手段、および／または密閉手段を想定可能である。

さらに、温度監視装置１は、図３に示されている、光学システム６とヒートセンサ５を備える。光学システム６は、筐体３からヒートセンサ５に向けた赤外線をフォーカスするために用いられる。ヒートセンサ５は、上記赤外線を受信し、該赤外線を電気信号に変換する。このように、単一のフレーム４は、ヒートセンサ５および光学システム６を収容するのに適しており、壁８上における装置１の密接な取り付けを保証する。図示されたフレームは、ヒートセンサからの電気信号を出力するための全ての要素を収容するハウジングの形態として実現されており、この場合においては、円筒状である。

光学システム６は、フレーム４に収容されており、筐体３内に位置決めされるように構成されている。筐体３内における光学システム６のこの配置によって、より多くの赤外線を捕捉する角度を得ることが可能となる。好ましくは、光学システム６は、広角レンズである。このような光学システムにおける捕捉角度は、典型的には、１２０°〜１６０°の範囲である。光学システム６は、赤外線に対して透過性を有し、典型的には、０．３〜１３μｍの範囲の波長を有する電磁波に対して透過性を有している。

図示された実施形態において、本装置は、中央孔を有する支持ディスク７を備え、該中央孔において、光学システム６が位置決めされている。光学システム６は、シリコーン接着剤、またはシール付きクランプ（ともに図示せず）によって、上記支持ディスク７に対して密接して取り付けられる。光学システム６は、支持ディスク７から筐体３の内部に向けて突出する。この支持ディスク７は、フレーム４上に密接して取り付けられる。同様に、支持ディスク７は、シリコーン接着剤または圧着クランプによって、フレーム４上に取り付けられてもよい。支持ディスク７は、光学システム６とともに、装置１の前壁を形成している。

特定の一実施形態において、光学システム６は、特に、例えばセレン化亜鉛またはフッ化バリウムから作製されてもよい。本発明によれば、光学システム６は、筐体３の内部に配置され、これにより、塵埃や水分といった外部からの攻撃に対して部分的に保護されることとなる。このように、本発明により、光学システム６の製造上、広範な材料を用いることが可能となる。特に、例えば携帯カメラに一般的に用いられている材料よりも感光性である材料を用いることが可能となる。

ヒートセンサ５は、フレーム４内に収容され、該フレーム４に強固に固定される。ヒートセンサ５は、例えば、非冷却量子井戸型赤外線検知器（ＱＷＩＰ ｄｅｔｅｃｔｏｒ）、または新世代非冷却マイクロボロメータである。ヒートセンサ５は、適切に中心に位置決めされた支持カード５’上に設置されている。支持カード５’は、例えば、案内ロッド１５ａ、１５ｂと係合する孔を有しており、該案内ロッド１５ａ、１５ｂは、ヒートセンサ５を中心に位置決めするために、フレーム４に強固に連結されている。非冷却ヒートセンサの使用は、例えば液体窒素のような相当の冷却源と、ヒートセンサおよび冷却装置のための特定のハウジングとを要する。

また、装置１は、赤外線処理カード９を備え、該赤外線処理カード９は、同じフレーム４に収容され、筐体３の内部の赤外線画像を取得するように、ヒート検知器５からの信号を取得、処理するのに適した構成となっている。この処理カード９は、取得およびアナログ／デジタル変換手段、ならびに、ビデオ信号出力および伝達インターフェースを有する。また、この処理カード９は、圧縮手段、およびＵＳＢ出力インターフェースを有する。

有利には、処理カード９は、赤外線画像の各ポイントに温度を割り当てるのに適した、信号を分析するための手段を有する。有利には、本装置は、組み込み警告システムを備え、該警告システムは、上記処理カード９に連結され、コンポーネントのオーバーヒートを使用者に報知するための警告信号を生成するのに適した構成となっている。

さらに、装置１は、監視対象の設置、および／または、赤外線画像ログに関する情報を記録するメモリをさらに備える。

温度監視装置１は、図５および図６により明確に示されているように、赤外線画像を表示するための手段１０を備える。この手段１０は、処理カード９の出力インターフェースに連結されている。これら手段は、観測対象の機器の赤外線画像１９を直接観察するのに適している。また、表示手段１０は、フレーム４に収容されており、本装置の後面まで延在している。図示された実施形態においては、装置１は、ディスク１６を備え、該ディスク１６は、表示手段を収容するための孔を有しており、該表示手段１０とともに監視装置の後面を形成している。例えば、表示手段１０は、ＬＣＤスクリーンからなる。また、本発明の一実施形態によれば、装置１は、その後面に複数のコントロールキーを備え、該コントロールキーは、例えば、指定された領域の温度を取得し、または、装置１を操作するためのソフトウェアのメニューにおいてナビゲートするように、スクリーン上のポインタを移動させるのに適した構成となっている。

有利には、表示手段を保護するために、装置１は、図３に示された、取り外し可能なカバー１１を備え、該カバー１１は、フレーム上に位置決めされ、装置１の後面を覆うように配置されている。この保護カバー１１は、フレームの本体４ｂと同じ輪郭を有しており、例えば、ネジまたは磁力によってフレームに取り付けられている。

さらに、図示された実施形態においては、装置１は、電力供給コネクタを受けるように構成されたコネクタ１７を備える。このコネクタ１７は、フレーム４に形成された孔に設置されている。このように、本発明に係る装置１は、内部電源を備えておらず、携帯電源、および監視対象の筐体３内に収容された電源のいずれかによって、電力供給され得る。

さらに、本発明の特定の一実施形態においては、装置は、ＵＳＢポート１８を備え、該ＵＳＢポート１８は、フレーム４内に収容され、処理カード９に連結されている。このＵＳＢポート１８は、データの交換、特に赤外線画像の交換を可能とするために、コンピュータ、または、データ記録装置もしくはプリンタ装置といったコンピュータ装置に、監視装置を連結させるのに適した構成となっている。

本発明は、実施例として上記に説明された。当業者が、本発明の範囲を逸脱することなく、本発明の代替的な実施形態を製造可能であることは、明らかである。

Claims (19)

1. 監視すべき領域を画定する壁（８）の開口（２）内に取り付けられるように構成された温度監視装置（１）において、
   前記開口（２）内に嵌合させるように構成された１つのフレーム（４）であって、前記開口上に取り付けられるための手段と、前記壁（８）上に前記フレームを取り付け、且つ前記開口（２）において前記壁が密閉されることを保証する密閉手段と、を有する、フレーム（４）と、
   前記１つのフレーム（４）内に収容されるとともに、赤外線を受信し、且つ該赤外線を電気信号に変換するように構成されたヒートセンサ（５）と、を備える、温度監視装置（１）。
2. 前記フレーム内に収容され、前記監視すべき領域から前記ヒートセンサ（５）に向けて送られる赤外線をフォーカスするために、前記フレームに強固に連結される光学システム（６）をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の温度監視装置（１）。
3. 前記光学システム（６）は、前記温度監視装置の前壁を形成し、前記壁（８）と前記監視すべき領域との間に位置決めされるように構成されることを特徴とする、請求項２に記載の温度監視装置（１）。
4. 前記フレーム（４）に密接して取り付けられ、前記光学システム（６）を位置決めするための中央孔を有する支持ディスク（７）を備えることを特徴とする、請求項３に記載の温度監視装置（１）。
5. 前記光学システム（６）は、前記支持ディスク（７）に対して前方に突出することを特徴とする、請求項４に記載の温度監視装置（１）。
6. 前記光学システム（６）は、広角レンズであることを特徴とする、請求項２〜５のいずれか１項に記載の温度監視装置（１）。
7. 前記フレーム（４）内に収容され、前記ヒートセンサ（５）からの信号を処理するためのカード（９）をさらに備えることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の温度監視装置（１）。
8. 前記処理カード（９）に連結され、前記監視すべき領域におけるオーバーヒートを報知するアラームを生成するように構成された、組み込み警告システムを備えることを特徴とする、請求項７に記載の温度監視装置（１）。
9. 前記フレーム（４）内に収容され、前記温度監視装置の後面まで延在する、赤外線画像を表示するための手段（１０）を備えることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の温度監視装置（１）。
10. 前記温度監視装置の後面を覆うように配置された、前記表示手段（１０）の取り外し可能な保護カバー（１１）を備えることを特徴とする、請求項９に記載の温度監視装置（１）。
11. 電力供給コネクタを受け入れるように構成されたコネクタ（１７）を備えることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の温度監視装置（１）。
12. ＵＳＢポート（１８）を備えることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の温度監視装置（１）。
13. 前記ヒートセンサは、非冷却型のセンサであることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の温度監視装置（１）。
14. 本体（４ａ）と、前記開口内に挿入されるように構成された、円筒状のネジ状リング（４ｂ）と、を有するフレーム（４）と、
    前記ネジ状リング（４ｂ）上に取り付けられるように構成されたナット（１２）であって、前記フレーム（４）の前記本体（４ａ）と、該ナット（１２）との間で前記壁（８）を挟み込む、ナット（１２）と、を備えることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の温度監視装置（１）。
15. 前記壁（８）と、前記フレーム（４）の前記本体（４ａ）との間において、前記ネジ状リング（４ｂ）上に取り付けられ、前記開口（２）において前記壁（８）の密接性を確保するＯリング（１３ａ）を備えることを特徴とする、請求項１４に記載の温度監視装置（１）。
16. 前記壁（８）に取り付けられ、前記壁（８）と前記ナット（１２）との間に挿入される、自己接着性の平坦なシール（１３ｂ）を備えることを特徴とする、請求項１５に記載の温度監視装置（１）。
17. 開口（２）と、該開口（２）に固定された、少なくとも１つの請求項１〜１６のいずれか１項に記載の温度監視装置（１）と、を有する壁（８）を備える、筐体。
18. 請求項１〜１７のいずれか１項に記載の温度監視装置（１）を、監視すべき領域を画定する壁（８）の開口（２）内に取り付けるための方法であって、
    前記フレームを前記開口内に嵌合させるステップと、
    前記温度監視装置（１）を前記壁（８）上に取り付けるステップと、を備える、方法。
19. 前記温度監視装置（１）は、光学システム（６）が前記監視すべき領域に向けて突出するように配置されることを特徴とする、請求項１８に記載の方法。

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