JPH08273430A - 光源装置の冷却構造および冷却制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、圧延体と光源部の間で圧延体の輻
射熱を遮断部材で遮断して、光源部から投光された光を
透過する透過部材の表面に冷却流体を流して光源部を冷
却することで、圧延体の輻射熱を遮断部材で遮断でき、
かつ、透過部材の表面に冷却流体を流して光源部を冷却
することができる光源装置の冷却構造を提供することを
目的としている。 【構成】 遮熱板１３を圧延体１と光源部７の間で、圧
延体１から光源部７に輻射される輻射熱を遮断するよう
に配置するとともに、遮熱板１３に圧延体１から飛散さ
れるグリスやスラッジ等がガラス板１７に付着すること
を防止するために突起形状部１５を設け、光源部７の上
部に設けられた配管９から冷却された水や気体等の冷却
流体１１をガラス板１７の表面に流して光源部７を冷却
するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄鋼、非鉄金属、箔、
フィルム、シート等の圧延された圧延体の幅を計測する
際に用いる光源装置の冷却構造および冷却制御装置に関
し、特に、冷却流体を流して光源部を冷却する光源装置
の冷却構造および冷却制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光源装置の冷却構造および冷却制
御装置については、図７および図８に示すものが知られ
ている。

【０００３】このものは、鉄鋼、非鉄金属、箔、フィル
ム、シート等の圧延された非測定物の幅を計測する圧延
計測器２００である。この圧延計測器２００は、圧延体
２０１を挟んで検出部２０３と光源部２０５から構成さ
れる。光源部２０５から光が投光されると、光路上に存
在する圧延体２０１によってその幅分だけ光は遮られて
検出部２０３のカメラ２０７に到達する。そこで、複数
台のカメラ２０７によって圧延体２０１の幅を計測する
ものである。

【０００４】図７（ａ）に示すものは、圧延体２０１の
幅を計測するための圧延計測器２００の光源部２０５の
位置を示すものであり、従来は圧延体２０１から光源部
２０５に向かって輻射される輻射熱の影響を減少させる
ため、圧延体２０１と光源部２０５との距離ｌを可能な
限り長くするように設定していた。そこで、所定光路を
確保するために光源２０９の長さを図７（ａ）に示すよ
うに長くせざるを得ず、結果として光源部２０５の大型
化や重量増加に繋がっていた。

【０００５】また、圧延体２０１が鉄鋼の場合には、図
７（ｂ）に示すように、ミルから飛散するグリスやスラ
ッジ等が光源部２０５に付着することがあつた。このた
め、光源部２０５に設けられた光を透過させるガラス板
２２３の全面に配管２２１から水を大量に散水してグリ
スやスラッジ等の付着を防いでいた。また、この散水に
よって光源部２０５およびガラス板２２３の冷却を兼用
するものであった。

【０００６】さらに、、図７（ｃ）に示すように、光源
部２０５には、光源２０９の熱と大量の散水とから発生
する温度差に起因するガラス板２２３の内面の結露を防
止するとともに、光源部２０５の内部に周囲の汚染した
空気２２５の浸入を防いで清浄空間を保持するために、
周囲空気より若干高い圧力の乾燥空気２２７を導入し、
ガラス板２２３が内圧によって破損しないように乾燥空
気を排出していた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図７（ａ）に示すよう
な光源装置の冷却構造にあっては、例えば高温に赤熱し
た鋼板において、圧延体２０１と光源部２０５とが比較
的距離を保った場合には有効であった。

【０００８】しかしながら、両者の距離が接近して圧延
体２０１からの輻射熱による影響が無視できなくなる場
合には、光源部２０５内と周囲との熱バランスが崩れて
光源部２０５内部の温度を上昇させ光源部２０５の構造
に影響を与え、さらに、図７（ｃ）に示すように、乾燥
空気２２７の導入が絶たれた場合には、周囲汚染空気が
浸入してガラス板２２３の内面が結露して圧延体２０１
の幅の計測ができなくなるといった問題があった。この
ため、メンテナンスと乾燥空気の管理には格段の注意が
必要であった。

【０００９】また、図８（ａ）に示すものは、光源部２
０５の上面部分とガラス板２２３との接合部分２３１の
様子を示している。高温にさらされるこの接合部分２３
１は、光源部２０５の構成部材とガラス板２２３との線
膨張係数の相違に起因した長さの変化を吸収するため
に、特殊な粘着剤または固着剤で固着していた。このた
め接合部分は平坦な平面が得られないと、図８（ｂ）に
示すように接合部分２３１の極めて小さい突起によって
ガラス板２２３の面上に水が流れない現象２４１が発生
して圧延体２０１から飛散したグリスやスラッジ等が付
着するといった問題があった。また、ガラス板２２３の
面上に異物２４３が固着しても同様な現象が発生してい
た。

【００１０】さらに、ガラス板２２３の面上の水流を一
定流にするため、配管２２１から散水した水を助走させ
る区間が必要であり、光源部２０５の大型化に繋がって
いた。また、圧延体２０１から飛散した異物２４３がガ
ラス板２２３に固着した場合には、水が流れない部分２
４５ができガラス板２２３を破損させる原因になってい
た。さらに、カメラ２０７がこの異物を圧延体２０１の
端部分として検出して圧延体２０１の幅検出に支障をき
たすといった問題があった。

【００１１】そこで、請求項１，３，４記載の発明は、
圧延体と光源部の間で圧延体の輻射熱を遮断部材で遮断
して、光源部から投光された光を透過する透過部材の表
面に冷却流体を流して光源部を冷却することで、圧延体
の輻射熱を遮断部材で遮断でき、かつ、透過部材の表面
に冷却流体を流して光源部を冷却することができる光源
装置の冷却構造を提供することを目的としている。

【００１２】そこで、請求項２記載の発明は、光源部の
内部温度を検知して、光源部の内部温度と予め設定され
た温度とに基づいた光源部に適した内部温度にするため
の制御信号に応じて光源部の内部を冷却することで、光
源部に適した内部温度にするように光源部を冷却するこ
とができる光源装置の冷却制御装置を提供することを目
的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
上記課題を解決するため、圧延体に向かって光を上方に
投光する光源部を備え、光源部から投光された光を透過
する透過部材の表面に冷却流体を流して光源部を冷却す
る光源装置の冷却構造において、圧延体と光源部の間で
圧延体の輻射熱を遮断する遮断部材を備えたことを特徴
とする。

【００１４】請求項２記載の発明は、上記課題を解決す
るため、圧延体に向かって光を投光する光源部を備え、
光源部が発生した熱を冷却する光源装置の冷却制御装置
において、光源部の内部温度を検知する温度検知手段
と、検知された光源部の内部温度と予め設定された温度
とに基づいて光源部に適した内部温度にするための制御
信号を発生する制御手段と、制御信号に応じて光源部の
内部を冷却する冷却手段と、を備えたことを特徴とす
る。

【００１５】請求項３記載の発明は、上記課題を解決す
るため、前記光源部の箱体部材および前記透過部材に極
めて近い粘性係数を有して光源部と透過部材の間の接合
部分を覆うシートを備え、光源部上方から冷却流体を流
して光源部から透過部材に至る経路を冷却することを特
徴とする。

【００１６】請求項４記載の発明は、上記課題を解決す
るため、前記光源部と前記遮断部材の間で前記光源部か
ら投光された光の光路を覆って光源部から投光された光
を透過する第２の透過部材を備え、第２の透過部材の内
部に冷却流体を流して光源部を冷却することを特徴とす
る。

【００１７】

【作用】請求項１記載の発明では、圧延体と光源部の間
で圧延体の輻射熱を遮断部材で遮断して、光源部から投
光された光を透過する透過部材の表面に冷却流体を流し
て光源部を冷却するように構成するので、圧延体の輻射
熱を遮断部材で遮断でき、かつ、透過部材の表面に冷却
流体を流して光源部を冷却することができる。

【００１８】請求項２記載の発明では、光源部の内部温
度を温度検知手段で検知し、検知された光源部の内部温
度と予め設定された温度とに基づいて制御手段で光源部
に適した内部温度にするための制御信号を発生し、この
制御信号に応じて光源部に適した内部温度に光源部を冷
却手段で冷却するように構成するので、光源部に適した
内部温度にするように光源部を冷却することができる。

【００１９】請求項３記載の発明では、光源部の箱体部
材および透過部材に極めて近い粘性係数を有するシート
で光源部と透過部材の間の接合部分を覆い、光源部上方
から冷却流体を流して光源部および透過部材を冷却する
ように構成するので、光源部からシート上を通過して透
過部材へと至る冷却流体が流れる経路の粘性係数を極め
て近くでき、この経路上に安定した冷却流体の流れを作
ることができ、光源部および透過部材を冷却することが
できる。

【００２０】請求項４記載の発明では、光源部と遮断部
材の間で光源部から投光された光の光路を第２の透過部
材で覆って光源部から投光された光を透過させるととも
に、第２の透過部材の内部に冷却流体を流して光源部を
冷却するように構成するので、光源部から投光された光
を透過でき、かつ、冷却流体を流して光源部を冷却する
ことができる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００２２】（実施例１）まず、本発明（請求項１）に
係わる光源装置の冷却構造のシステム構成について説明
する。

【００２３】図１は本発明（請求項１）の一実施例であ
る光源装置の外部冷却構造を示す断面図である。

【００２４】図１に示すように、光源装置１００の外部
冷却構造は、光源３、光源部７、配管９、遮熱板１３お
よびガラス板１７から構成される。

【００２５】光源３は、蛍光管を有し、光を発光させる
ものであり、一般的には蛍光管の全光束は周囲温度に影
響される。例えば、蛍光管の周囲温度が２０℃前後で最
大光束になり、周囲温度が２０℃から上昇または下降す
る程に全光束は減少するものである。従って、蛍光管の
周囲温度を最適値に保持することで全光束を最大限に発
光させることができる。

【００２６】光源部７は、斜め上方の圧延体１に光源３
で発光された光を投光するものである。配管９は、供給
された水や気体等の冷却流体１１をガラス板１７に流す
ための配管である。

【００２７】遮熱板１３は、圧延体１から輻射される輻
射熱を遮断して光源部７が加熱されることを防止すると
ともに、遮熱板１３に突起形状部１５を設けて圧延体１
から飛散されるグリスやスラッジ等がガラス板１７に付
着することを防止するものである。ガラス板１７は、光
源３が発光した光を透過するものである。

【００２８】次に、図２は本発明（請求項１）の一実施
例である光源装置の外部冷却構造を示す上面透視図であ
る。

【００２９】図２に示すように、光源装置１００の外部
冷却構造の新な特徴的部分は、流量コントローラ２１お
よび流量調整弁２５から構成される。

【００３０】流量コントローラ２１は、導入された水や
気体等の冷却流体２３を流量調整弁２５を介して配管９
に供給するための流量信号を発生して流量調整弁２５を
制御するものである。流量調整弁２５は、流量コントロ
ーラ２１から指定された流量信号に応じて配管９に供給
する冷却流体２３の流量を制限するものである。

【００３１】次に、図１および図２を参照して本実施例
（請求項１）に係る光源装置の外部冷却構造の作用効果
を説明する。

【００３２】まず、図１に示すように、遮熱板１３を圧
延体１と光源部７の間で、圧延体１から光源部７に輻射
される輻射熱を遮断するように配置するとともに、遮熱
板１３（遮断部材）に圧延体１から飛散されるグリスや
スラッジ等がガラス板１７（透過部材）に付着すること
を防止するために突起形状部１５を設ける。

【００３３】一方、図２に示すように、流量コントロー
ラ２１で導入された水や気体等の冷却流体２３の流量を
制限するための流量信号を発生し、流量調整弁２５で指
定された流量信号に応じて配管９に供給する冷却流体２
３の流量を制限して、冷却流体２３を配管９に供給す
る。

【００３４】次に、図１に示すように、光源部７の上部
に設けられた配管９から冷却された水や気体等の冷却流
体１１をガラス板１７の表面に流して光源部７を冷却す
るとともに、遮熱板１３の突起形状部１５で阻止できな
かった圧延体１から飛散されるグリスやスラッジ等を冷
却流体１１で流すことで、圧延体１の輻射熱を遮熱板１
３で遮断でき、かつ、ガラス板１７の表面に冷却流体１
１を流して光源部７を冷却でき、さらに、圧延体１から
飛散されるグリスやスラッジ等がガラス板１７に付着す
ることを防止できる。

【００３５】（実施例２）本実施例では、本発明（請求
項２）の特徴部分を具体的に説明する。

【００３６】次に、図３は本発明（請求項２）の一実施
例である光源装置の内部冷却構造を示す図である。

【００３７】図３に示すように、光源装置の内部冷却構
造は、導入口３１、排出口３３、温度センサ３５、温度
コントローラ３７、元弁３９、コントローラ４１および
冷却器４３から構成される。

【００３８】導入口３１は、光源部７内に周囲の汚染さ
れた空気が浸入することを防ぐため、周囲空気の圧力よ
りも若干高い圧力で外部から光源部７内部に乾燥流体を
導入する導入口である。排出口３３は、光源部７内部の
光源３やガラス板１７が加圧されることによって破損す
ることを防ぐため、光源部７内部の気体圧力を自然調整
する排出口である。

【００３９】温度センサ３５は、光源部７内部の蛍光管
の周囲温度を検知して温度信号を温度コントローラ３７
に知らせるものである。温度コントローラ３７は、光源
部７内部の冷却状態を予め設定された温度に保持するた
め、温度センサ３５から送られた温度信号に基づいて制
御信号を発生してコントローラ４１に送出するものであ
る。なお、この設定温度は、光源３に用いる蛍光管の全
光束が最大値になるような適切な温度である必要があ
り、蛍光管の特性（周囲温度−全光束特性）に依存する
ものである。

【００４０】元弁３９は、コントローラ４１に供給する
冷却流体４５の流量を制限するものである。コントロー
ラ４１は、温度コントローラ３７から送出された制御信
号に対応する流量の冷却流体４５を導入して冷却器４３
に供給するものである。冷却器４３は、コントローラ４
１から供給された冷却流体４５によって光源部７内部の
乾燥流体を冷却するものである。

【００４１】次に、図３を参照して本実施例（請求項
２）に係る光源装置の内部冷却構造の作用効果を説明す
る。

【００４２】まず、光源部７の内部温度として光源部７
に用いる蛍光管の周囲温度を温度センサ３５（温度検知
手段）で検知し、検知された光源部７の内部温度と予め
設定された蛍光管の最適発光温度とに基づいて温度コン
トローラ３７（制御手段）で蛍光管に適した内部温度に
するための制御信号を発生し、この制御信号に応じて光
源部７の内部を冷却器４３（冷却手段）で冷却するよう
に構成するので、光源部１が最大限に全光束を発光でき
るよう内部温度に冷却して、光源部に最適の内部温度を
保持することができる。

【００４３】（実施例３）本実施例では、本発明（請求
項３）の特徴部分を具体的に説明する。

【００４４】次に、図４は本発明（請求項３）の一実施
例である光源装置の外部冷却構造を示す図である。

【００４５】図４に示すように、光源装置の外部冷却構
造は、固着部５１およびシート５３から構成される。

【００４６】固着部５１は、高温にさらされる光源部７
の箱体部材とガラス板１７との接合部分の線膨張係数の
相違に起因した長さの変化を吸収するために、特殊な粘
着剤または固着剤で固着されたものであり、一般的に凸
形状を示すものである。

【００４７】シート５３は、光源部の箱体部材とガラス
板１７の間の凸形状の個着部５１を大きなＲ形状で覆っ
て安定した冷却流体の流れを作るために、光源部７の箱
体部材およびガラス板１７に極めて近い粘性係数を有す
るものである。

【００４８】次に、図４を参照して本実施例（請求項
３）に係る光源装置の外部冷却構造の作用効果を説明す
る。

【００４９】まず、光源部７の箱体部材およびガラス板
１７（透過部材）に極めて近い粘性係数を有するシート
５３で光源部７とガラス板１７の間の凸形状の接合部分
を大きなＲ形状で覆い、光源部上方から冷却流体１１を
流して光源部７およびガラス板１７を冷却するように構
成するので、光源部７からシート５３上を通過してガラ
ス板１７へと至る冷却流体１１が流れる経路の粘性係数
を極めて近くでき、この経路上に安定した冷却流体１１
の流れを作ることができ、光源部７およびガラス板１７
を冷却することができる。

【００５０】（実施例４）本実施例では、本発明（請求
項４）の特徴部分を具体的に説明する。

【００５１】次に、図５は本発明（請求項４）の一実施
例である光源装置の外部冷却構造を示す図である。

【００５２】図５に示すように、光源装置の外部冷却構
造は、導入管６１および水冷ジャケット６５から構成さ
れる。

【００５３】導入管６１は、冷却水６３を水冷ジャケッ
ト６５に供給するための導入管である。水冷ジャケット
６５は、ガラス板６７で光源３を覆って光路５を保護す
るとともに、導入管６１を経由して供給された冷却水６
３を順次に貯水して下部に設けられた排出口６９から冷
却水６３を排出するものである。

【００５４】次に、図５を参照して本実施例（請求項
４）に係る光源装置の外部冷却構造の作用効果を説明す
る。

【００５５】光源部７と遮熱板１３（遮断部材）の間で
光源部７から投光された光の光路５を水冷ジャケット６
５（第２の透過部材）で覆って光源部７から投光された
光を透過させるとともに、水冷ジャケット６５の内部に
冷却水６３を流して光源部７を冷却するように構成する
ので、光源部７から投光された光を透過でき、かつ、冷
却水６３を流して光源部７を冷却することができる。

【００５６】（実施例５）本実施例では、本発明に係る
光源装置の外部冷却構造の特徴部分を具体的に説明す
る。

【００５７】次に、図６は本発明に係る光源装置の外部
冷却構造を示す図である。

【００５８】図６に示すように、光源装置の外部冷却構
造は、構造体７１および二次配管７５から構成される。

【００５９】構造体７１は、光源部７上にガラス板１７
の端部を一部えぐるようにして突起した光源部７の構造
上不可欠な凸形状のものである。二次配管７５は、構造
体７１の外周部分に設けられ、供給された水１１をガラ
ス板１７に流すための配管である。

【００６０】次に、図６を参照して本実施例に係る光源
装置の外部冷却構造の作用効果を説明する。

【００６１】次に、図６に示すように、光源部７の上部
に設けられた配管９から冷却された水や気体等の冷却流
体１１をガラス板１７の表面に流して光源部７を冷却す
る。しかしながら、図６（ａ）に示すように、配管９か
ら流された水１１は構造体７１の存在によってガラス板
１７の右端部７３に到達できないので、この部分に圧延
体１から飛散されるグリスやスラッジ等が付着してい
た。

【００６２】そこで、従来は図６（ｂ）に示すように、
構造体７１の外周部分に設けられた二次配管７５によっ
て供給された水１１をガラス板１７の右端部７３に流し
ていた。しかしながら、二次配管７５から直接に水１１
を光源部７やガラス板１７に散水していたので、ガラス
板１７上で水流が相互に干渉しあい乱流となって細波を
立て、その結果、光源３から出た光が細波によって屈折
され圧延体１の計測に支障をきたすといったことがあっ
た。

【００６３】次に、図６（ｃ）に示ものは、二次配管７
５から構造体７１の壁面に水１１を散水することで、こ
の壁面に沿って下降した水流がガラス板１７上に流れる
ので、図６（ｃ）に示すような乱流による細波の発生を
防止でき、その結果、光源３から出た光を安定して圧延
体１に照射することができ、さらに、圧延体１から飛散
されるグリスやスラッジ等がガラス板１７に付着するこ
とを防止できる。

【００６４】

【発明の効果】請求項１，３，４記載の発明によれば、
圧延体と光源部の間で圧延体の輻射熱を遮断部材で遮断
して、光源部から投光された光を透過する透過部材の表
面に冷却流体を流して光源部を冷却することで、圧延体
の輻射熱を遮断部材で遮断でき、かつ、透過部材の表面
に冷却流体を流して光源部を冷却することができる。

【００６５】また、請求項２記載の発明によれば、光源
部の内部温度を検知して、光源部の内部温度と予め設定
された温度とに基づいた光源部に適した内部温度にする
ための制御信号に応じて光源部の内部を冷却でき、光源
部に適した内部温度にするように光源部を冷却すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明（請求項１）の一実施例である光源装置
の外部冷却構造を示す断面図である。

【図２】本発明（請求項１）の一実施例である光源装置
の外部冷却構造を示す上面透視図である。

【図３】本発明（請求項２）の一実施例である光源装置
の内部冷却構造を示す図である。

【図４】本発明（請求項３）の一実施例である光源装置
の外部冷却構造を示す図である。

【図５】本発明（請求項４）の一実施例である光源装置
の外部冷却構造を示す図である。

【図６】本発明に係る光源装置の外部冷却構造を示す図
である。

【図７】従来の光源装置の冷却構造を示す図である。

【図８】従来の光源装置の冷却構造を示す図である。

【符号の説明】

１３ 遮熱板 ３５ 温度センサ ３７ 温度コントローラ ４３ 冷却器 ５３ シート ６５ 水冷ジャケット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 後藤 義人 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者 鈴木 忠雄 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧延体に向かって光を上方に投光する光源
   部を備え、光源部から投光された光を透過する透過部材
   の表面に冷却流体を流して光源部を冷却する光源装置の
   冷却構造において、 圧延体と光源部の間で圧延体の輻射熱を遮断する遮断部
   材を備えたことを特徴とする光源装置の冷却構造。
2. 【請求項２】圧延体に向かって光を投光する光源部を備
   え、光源部が発生した熱を冷却する光源装置の冷却制御
   装置において、 光源部の内部温度を検知する温度検知手段と、 検知された光源部の内部温度と予め設定された温度とに
   基づいて光源部に適した内部温度にするための制御信号
   を発生する制御手段と、 制御信号に応じて光源部の内部を冷却する冷却手段と、
   を備えたことを特徴とする光源装置の冷却制御装置。
3. 【請求項３】前記光源部の箱体部材および前記透過部材
   に極めて近い粘性係数を有して光源部と透過部材の間の
   接合部分を覆うシートを備え、 光源部上方から冷却流体を流して光源部から透過部材に
   至る経路を冷却することを特徴とする請求項１記載の光
   源装置の冷却構造。
4. 【請求項４】前記光源部と前記遮断部材の間で前記光源
   部から投光された光の光路を覆って光源部から投光され
   た光を透過する第２の透過部材を備え、 第２の透過部材の内部に冷却流体を流して光源部を冷却
   することを特徴とする請求項１記載の光源装置の冷却構
   造。