JP3951032B2 - 観察装置およびこれを用いた観察設備 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子炉等の装置、機器の内部を光学的に観察、検査する観察装置に関する。さらに特定すれば、本発明は観察装置の挿入部分が狭隘な場合でも容易に装置内に挿入できる観察装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、各種の装置や機器の内部を光学的に観察し検査することが行われている。このような光学的な検査は、この装置の開口部から光学観察装置を挿入して行われる。
【０００３】
ところで、従来のこのような観察装置は、その細長状の本体の先端部に対物レンズ等の光学素子を設けるとともに、観察する機器の内部を照明する照明ユニットが設けられている。また、上記の観察用の光学系は、その視線が上記の本体の中心軸に対して任意の方向に傾けることができるように構成されている。また、この光学系の対物レンズ等は上記の本体の先端部の中心に配置され、また上記の照明ユニットはこの光学系を囲んでその周囲に配置された複数の投光ランプ等の光源を備えており、この光学系で観察可能な全周にわたって光を照射するように構成されている。
【０００４】
しかし、上記のような従来の光学観察装置では、上記のように、その本体の先端部の中心に光学系の対物レンズ等が配置され、その周囲に照明ユニットの光源等を配置してあるので、その径が大きくならざるを得ない。また、従来の観察装置の照明ユニットは、光学系の観察範囲全体をカバーする全周に亘って光を放射するので、その消費電力が大きく、発生する熱量も大きいのでその冷却が困難となり、これが観察装置の小形化、細径化を阻害する一因ともなっていた。
【０００５】
一方で、観察すべき装置や機器は複雑となり、観察装置を挿入するための挿入口の開口部は狭隘化している。特に、原子炉等の原子力機器では、内部が放射線雰囲気であるため、このような観察装置を挿入するための開口部は小さい方が好ましく、このような観察装置の細径化が特に要望されている。
【０００６】
また、上記のような原子力機器では、内部が高温、真空、放射線、強磁場等の雰囲気であるため、観察装置にはこれらの厳しい雰囲気に耐えるため、高い耐熱性、耐真空性、耐放射線性、耐磁場性等が要求される。さらに、これらの原子力機器では、観察装置での検査の際に、内部と外部とを可能な限り遮断することが要求される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上の事情に基づいてなされたもので、細径化が可能であり、また厳しい雰囲気に耐えるための信頼性が高く、また構造も簡単である観察装置を提供するとともに、およびこのような観察装置を用いて原子力機器等の内部を観察できる観察設備を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明の観察装置は、長尺状の本体と、この本体に設けられた観察用の光学系およびこの本体の先端部に設けられ上記の光学系の視線を変更する可動ミラーと、この本体の先端部に設けられた照明ユニットとを備えたものにおいて、上記の光学系統および可動ミラーは上記の本体の中心部にその中心軸線に対して同軸状に配置されており、また前記の照明ユニットは上記の可動ミラーより先端側にこの本体と同軸状に配置されており、また上記の照明ユニットを上記の本体の中心軸線から偏心した位置にある回動中心軸まわりに回動させる照明回動機構とを具備したものである。
【０００９】
したがって、上記の光学系およびその可動ミラー、照明ユニット等はすべてこの観察装置の本体の中心軸線上に同軸状に配置されるので、この本体の部分を細径化することができ、狭隘な開口部から装置内部に容易に挿入することが可能となる。そして、この本体部分を装置内に挿入した後、上記の照明ユニットを回動中心軸まわりに回動すると、この回動中心軸は本体の中心軸線から偏心しているので、この照明ユニットが本体の側方に展開されるように移動する。したがって、この照明ユニットが光学系の視野の妨げになることがなく、正確、確実な観察が可能となる。
【００１０】
また、請求項２に記載の本発明の観察装置は、前記の可動ミラーを前記の本体の中心軸線まわりに回動させるミラー回転機構と、この可動ミラーを前記の本体の中心軸線と直交する傾動中心軸まわりに傾動させるミラー傾動機構とを備え、これらミラー回転機構とミラー傾動機構は、共通のモータにより選択的に駆動されるものである。
【００１１】
したがって、比較的大形の機器であるモータが１個で済むので、この観察装置をより小形かつ細径化することができる。なお、上記の可動ミラーの本体中心軸線まわりにの回転すなわち光学系の視線の中心軸線まわりの回転と、可動ミラーの傾動すなわち光学系の視線の傾動とは、通常は同時に操作されることはないので、このように１個のモータで選択的に駆動するように構成しても、操作上では支障を生じることはない。
【００１２】
また、請求項３に記載の本発明の観察装置は、前記の可動ミラーを前記の本体の中心軸線と直交する傾動中心軸まわりに傾動させて前記の光学系の視線の方向を変更するミラー傾動機構を備え、また前記の照明ユニットを前記の本体の中心軸線と直交する傾動中心軸まわりに傾動させる照明傾動機構とを備え、上記のミラー傾動機構と上記の照明傾動機構とは、上記の可動ミラーによる光学系の視線の方向と照明ユニットの照明方向とが互いに合致するように連動されているものである。
【００１３】
したがって、この照明ユニットは、光学系の視線方向に光を照射するので、この光学系の視野内を良好な状態で照明でき、また不必要な部分に光を照射する必要もないので、消費電力や発熱量が低減し、小形化、細径化が容易となる。
【００１４】
また、請求項４に記載の本発明の観察装置は、前記の照明ユニットは、前記の光学系の視野角に対応した範囲にのみ光を照射する指向性の照明ユニットである。したがって、この照明ユニットの光源ランプ等は小形で消費電力の少ないものですみ、より小形化、細径化を達成することができる。
【００１５】
また、請求項５に記載の本発明の観察装置は、前記の可動ミラーは、ミラー回転機構およびミラー傾動機構を介してモータにより駆動されるものであり、また前記の照明回動機構は内部に流体圧が供給される金属材料からなるベローズにより駆動されるものであり、上記のモータは前記の本体の上端部に配置され、また上記のベローズは前記の光学系の周囲に配置されているものである。
【００１６】
したがって、電気的な機器であるモータが本体の上端部に配置されているので、観察・検査すべき装置や機器が原子炉等の場合に、このモータに受ける放射線の影響を最小とし、耐放射線性を高めることができる。また、このようにモータを配置すると、ミラー回動機構の駆動源を配置する空間が制約されるが、この駆動源は金属材料で形成したベローズを使用しており、このベローズは小形化、細径化が容易で、本体中心部の光学系の周囲に配置することができるとともに、放射線の影響を受けることがない。なお、このようなベローズによる駆動は、モータによる駆動より駆動精度が低いが、この照明ユニットの回動作動は、本体と同軸位置への格納、側方への展開、の単純な作動であるので、その駆動にベローズを使用しても支障はない。
【００１７】
また、請求項６に記載の本発明の観察設備は、前記の観察装置を収容するとともに少なくとも一端部に開口を有する密閉形のコンテナと、このコンテナの上記開口を密閉するとともに開放可能な密閉扉機構と、上記のコンテナ内に設けられ上記の観察装置をこのコンテナ内から送出して観察すべき装置内に挿入するとともにこの観察装置をこのコンテナ内に回収する送出・回収機構とを具備したものである。
【００１８】
したがって、このコンテナを観察・検査すべき機器の開口部に装着すれば、このコンテナ内で観察装置の挿入、観察、回収の全作業を行うことができ、たとえばこの機器が原子力機器等の場合でも、その内部の密封性を損なうことなく観察・検査作業を行うことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の一実施形態を説明する。この実施形態のものは、たとえば原子炉等に内部を観察・検査するのに適した光学式の観察装置と、この観察装置を用いて原子炉等の内部を遮蔽状態で観察・検査することができる観察設備に関するものである。
【００２０】
図１には、この観察装置を用いて原子炉内の観察作業を実施している状態を示す。すなわち、図中の１は、トカマク形の核融合炉の真空容器である。この真空容器１の上部には、内部を観察する観察装置を挿入するための開口部２が設けられている。なお、図には詳細には記載されていないが、この開口部２には適宜の遮蔽機構が設けられている。
【００２１】
また、この真空容器１の上方、たとえば作業フロア３には、観察装置の挿入・引抜装置４が設けられている。そして、この挿入・引抜装置４により、本発明の実施形態の観察装置５が吊り下げられ、上記の開口部２から真空容器１内に挿入され、また引き抜かれる。
【００２２】
次に、この実施形態の観察装置５の構成を説明する。まず、この観察装置５を構成する主要な要素と、その作動を説明する。この観察装置５は、長尺状の円筒形の本体１０を備えている。なお、図２にはこの本体１０の上部を縦断面で示し、また図３にはこの本体１０の下部を縦断面で示す。
【００２３】
この円筒形の本体１０内には、その中心軸線と同軸状に、円筒形の内筒１１が設けられ、この内筒１１の外周面と本体１０の内周面との間には、環状の隙間が形成されている。上記の内筒１１内には、観察用の光学系が収容されている。この内筒１１の下端部には、たとえばこの光学系の対物レンズユニット１２が設けられ、またこの内筒１１の上端部すなわち本体１０の上端部には、ＣＣＤカメラ等の撮像機器１３が取り付けられている。また、この内筒１１内にはリレーレンズ等が収容されている。
【００２４】
なお、上記の本体１０の上端には、吊下げ金具１５が取り付けられ、この吊下げ金具１５にワイヤ、その他の吊下げ部材が接続され、前記の挿入・引抜き装置４により、この観察装置５が上下に昇降され、上記の真空容器１内に挿入、引抜きがなされる。
【００２５】
上記の対物レンズユニット１２は、上記の本体１０の下端部の中心にその中心軸線と同軸状に配置され、その光軸は鉛直下向きである。そして、この対物レンズユニット１２で撮影された画像は、内筒１１内のリレーレンズ等により上記の撮像機器１３に送られ、電気信号に変換され、図示しない電線等を介してモニタ（図示せず）に送られる。
【００２６】
また、この対物レンズユニット１２のさらに下方には、可動ミラー１４が設けられている。この可動ミラー１４は、フレーム１６を介して上記の内筒１１の先端部に取り付けられている。そして、この可動ミラー１４は上記の本体１０の中心軸線と直交する傾動中心軸まわりに回動し、この中心軸線に対して傾斜、すなわち傾動するように構成されている。そして、この可動ミラー１４により光が反射され、上記の光学系の視線を本体１０の中心軸線に対して角度を持って径方向に偏向する。
【００２７】
また、上記の内筒１１は、その中心軸線まわりに回転自在に支承されており、この内筒１１とともに上記の可動ミラー１４が中心軸線まわりに回転することにより、光学系の視線を周方向に移動させる。また、この可動ミラー１４が上記の傾動中心軸まわりに傾動することにより、光学系の視線を上下方向に移動させるように構成されている。
【００２８】
また、上記の可動ミラー１４よりさらに下方すなわち先端側には、照明ユニット２０が設けられている。この照明ユニット２０には、光源として投光ランプ２１が設けられている。また、この照明ユニット２０は、ホルダ２２を介して、上記の内筒１１のフレーム１６に取り付けられている。そして、このホルダ２２は上記のフレーム１６に対して、本体１０の中心軸線と直交する傾動中心軸まわりに上下に傾動自在に支承され、このホルダ２２とともに上記の照明ユニット２０も上下方向に傾動するように構成されている。
【００２９】
したがって、この照明ユニット２０は、上記の可動ミラー１４とともに本体１０の中心軸線まわりに回転し、また可動ミラー１４の上下方向の傾動と所定の関係で上下方向に傾動し、これにより光学系の視野の移動に追従してこの照明ユニット２０の照明方向も移動する。なお、この実施形態では、上記の可動ミラー１４の傾動中心軸と、照明ユニット２０の傾動中心軸とは、同一の軸線上に配列されている。
【００３０】
なお、上記の可動ミラー１４の幅は、上記の本体１０の外径より小さく形成され、またこの実施形態では、上記のフレーム１６、ホルダ２２、照明ユニット２０等はこの本体１０の外径と略同じ径に設定されており、かつこれらは上記の本体１０の中心軸線と同軸状に配置されている。したがって、上記の本体１０の外周面より外側に突出している部分はなく、この観察装置５の本体１０の細径化が達成されている。
【００３１】
また、この照明ユニット２０は、上記のホルダ２２に対して、図７に示す回動中心軸８２まわりに回動自在に支承されている。この回動中心軸８２は、上記の本体１０および内筒１１の中心軸線に対して偏心した位置に配置されている。したがって、この照明ユニット２０が、上記の回動中心軸８２を中心にして回動されることにより、この照明ユニット２０が本体１０の中心軸線より離れるように側方に振り出されて展開する。よって、観察時にこの照明ユニット２０を上記のように側方に振り出すことにより、この照明ユニット２０が光学系の視野を妨げることが防止される。
【００３２】
次に、上記のような可動ミラー１４や照明ユニット２０等を駆動する機構について説明する。まず、上記の可動ミラー１４を内筒１１とともに本体１０の中心軸線まわり回転させるミラー回転機構３０の構成を図２、図３、図４および図５を参照して説明する。なお、図４および図５には、このミラー回転機構３０を模式化して示す。
【００３３】
まず、上記の本体１０の上端部で、前記のＣＣＤカメラ等の撮像器機１３の上方には、この本体１０と同軸状にステッピングモータ等のモータ２５が設けられ、その出力軸には切替えクラッチ２６に連結されている。また、上記のモータ２５と同軸状に、リングギア３１が支承されており、このリングギア３１は上記の切替えクラッチ２６を介して上記のモータ２５と選択的に連結される。
【００３４】
また、上記の内筒１１の上端部にもリングギア３５が取り付けられている。そして、上記のリングギア３１とこのリングギア３５とは、連結ギア３２，３４と連結軸３３とを介して連結されている。なお、上記の連結ギア３２，３４および連結軸３３は、上記の内筒１１の外周面と本体１０の内周面との間の環状の空間内に収容されている。
【００３５】
したがって、上記のモータ２５により、上記の切替えクラッチ２６、リングギア３１、連結ギア３２、連結軸３３、連結ギア３４、リングギア３５を介して上記の内筒１１が回転され、その下端部のフレーム１６に取り付けられている可動ミラー１４が回転し、光学系の視線を周方向に移動させる。また、このフレーム１６にホルダ２２を介して取り付けられている照明ユニットもこれとともに回転し、光学系の視線の方向に追従して光を照射する。
【００３６】
次に、上記の可動ミラー１４を上下方向に傾動させるミラー傾動機構４０を図２、図３、図４、図５および図６を参照して説明する。なお、図４および図５には、このミラー傾動機構４０を模式化して示し、また図６には、このミラー傾動機構４０の一部を示す。
【００３７】
上記のモータ２５は、このミラー傾動機構４０の駆動源として兼用されている。そして、このモータ２５と同軸状に、リングギア４１が設けられ、このリングギア４１は前記の切替えクラッチ２６を介して前記のモータ２５に選択的に連結される。
【００３８】
また、前記の内筒１１の外周面と本体１０の内周面との間には、この内筒１１を囲む円筒状の連結筒４６が設けられ、この連結筒４６はこの内筒１１とは独立して回転するように支承されている。そして、この連結筒４６の上端部にはリングギア４５が取り付けられている。そして、このリングギア４５と上記のリングギア４１とは、前記のミラー回転機構３０と同様の構造の連結ギア４２，４４および連結軸４３により連結されている。したがって、上記のモータ２５により、この連結軸４６が回転駆動される。
【００３９】
また、上記の内筒１１の下部を囲んで、円筒状の摺動筒４７が設けられ、この摺動筒４７は、この内筒１１および本体１０に対してその軸方向に摺動自在に支承されている。そして、この摺動筒４７と上記の連結筒４６とは、スクリュー部４８およびスクリューナット部４９を介して連結されている。したがって、上記の連結筒４６が回転すると、この摺動筒４７が軸方向に移動する。
【００４０】
また、上記の内筒１１の下端部のフレーム１６内には、軸方向に移動自在にラック５１が設けられており、このラック５１の上端部は連結部材５０を介して上記の摺動筒４７に連結されている。また、前記の可動ミラー１４は、本体１０の中心軸線に直交する方向に配置された傾動中心軸５３に連結されており、この傾動中心軸５３にはピニオン５３が取り付けられており、このピニオン５３は上記のラック５１に噛合している。したがって、上記の摺動筒４７が軸方向に移動すると、上記の連結部材５０を介して上記のラック５１が軸方向に移動し、これによりピニオン５２が回動し、可動ミラー１４が傾動中心軸５３まわりに上下方向に傾動する。
【００４１】
また、この実施形態では、前述した照明ユニット２０と、この可動ミラー１４との上下方向の傾動作動は、機械的な連結により所定の関係で同期するように構成されている。以下、図６を参照して、この照明ユニット２０を傾動させる照明傾動機構６０と、この照明傾動機構６０とミラー傾動機構４０とを同期させる構成を説明する。
【００４２】
すなわち、この照明ユニット２０のホルダ２２は、内筒１１側のフレーム１６に対して、傾動中心軸６３を介して回動自在に支承されている。なお、この照明ユニット２０の傾動中心軸６３は、前述したように、可動ミラー１４の傾動中心軸５３と同一軸線上に配置されている。そして、この傾動中心軸６３にはピニオン６２が取り付けられている。また、前記の連結部材５０には、ラック６１が取り付けられ、このラック６１は上記のピニオン６３と噛合している。
【００４３】
したがって、上記の連結部材５０とともに、前記のミラー傾動機構４０のラック５１と、照明傾動機構６０のラック６１とは同期して軸方向に移動し、これによりピニオン５２，６２がそれぞれ回動し、可動ミラー１４および照明ユニット２０が傾動する。そして、上記の照明傾動機構６０のピニオン６１は、ミラー傾動機構４０のピニオン５２の径の半分の径に設定され、これにより照明ユニット２０は可動ミラー１４の２倍の角度だけ傾動する。そして、これによりこの可動ミラー１４による光学系の視線の傾動角度と、照明ユニット２０の傾動角度とが一致する。
【００４４】
すなわち、上記の可動ミラー１４で反射される光の入射光と反射光とのなす反射角は、この傾動ミラー１４の傾動角度の２倍である。したがって、この可動ミラー１４の傾動角度と照明ユニット２０の傾動角度を上記のような関係とすることにより、この可動ミラー１４による光学系の視線の傾動角度と、照明ユニット２０の傾動角度とが常に一致し、光学系の視線の方向に正確に光を照射することができる。
【００４５】
このように、可動ミラー１４と照明ユニット２０との傾動角度を機械的に同期させる構造は、これらの傾動角度の同期制御に電気的な角度検出器や回路を必要としないため、核融合炉の真空容器内のような放射線雰囲気内で使用する場合でも誤作動を生じることがなく、信頼性が高い。
【００４６】
次に、上記の照明ユニット２０を前記の回動軸２３まわりに回動させる照明回動機構７０の構成を図３および図７を参照して説明する。なお、図７にはこの照明回動機構７０を模式的に示す。
【００４７】
前述のように、上記の本体１０の上部内には、内筒１１の上端部に装着されたＣＣＤカメラ等の撮像器機１３が配置され、さらにその上にはモータ２５が配置されているので、この本体１０の上部には、この照明ユニット２０を回動させる機構を配置する空間を確保することが困難である。また、この本体１０の下部は、たとえば原子炉等の内部に挿入された場合に、放射線の影響を受けるので、モータ等の電気的な器機を配置すると、この観察装置の耐放射線性を損なう。
【００４８】
このような事情から、この照明回動機構７０は以下のように構成されている。すなわち、この照明回動機構７０の駆動源としては、金属薄板材を溶接して構成され、内部に供給される流体圧により伸縮するベローズ７１を使用している。このようなベローズ７１は、上記の本体１０の下部における前記の摺動筒４７の外周面と本体１０の内周面との間の環状の隙間に配置されている。なお、この本体１０を細径化するために、上記の環状の隙間は狭いので、このベローズ７１は細い径のものを複数個たとえば４個を並列に連結し、これらのベローズ７１は上記の環状の隙間内に周方向に所定間隔で配置されている。
【００４９】
これらのベローズ７１の下端は、環状をなす固定部材７２に取り付けられ、この固定部材７２は上記の本体１０の内面に固定されている。また、これらのベローズ７１内には、この観察装置とは別体の流体供給制御装置（図示せず）から配管８１を介して流体圧たとえば空気圧が供給され、この空気圧により伸張する。なお、この供給された空気が排気されることによりこれらベローズ７１は自身の弾性力により短縮する。
【００５０】
また、これらのベローズ７１の上端は環状をなす可動部材７３に連結されている。この可動部材７３は、上記の本体１０に対して軸方向に摺動する。そして、この可動部材７３には複数の連結ロッド７４が連結され、これらの連結ロッド７４は上記の固定部材７２を摺動自在に貫通し、この固定部材７２の下方に配置された摺動部材７５を介して駆動ワイヤ７６に連結されている。
【００５１】
また、前記の照明ユニット２０の回動中心となる前述の回動中心軸８２には、駆動プーリ８３が回動自在に支承されており、この駆動プーリ８３はこの照明ユニット２０と一体的に回動する。そして、上記の駆動ワイヤ７６は、案内プーリ７７，７８，７９に案内されてこの本体１０の下端まで導かれ、上記の駆動プーリ８３に巻回されてこの駆動プーリ８３に固定され、さらに戻しスプリング８０を介して照明ユニット２０に固定されている。
【００５２】
なお、上記の案内プーリ７７，７８の間で案内された駆動ワイヤ７６は、上記の可動ミラー１４やこの照明ユニット２０のホルダ２２の傾動中心軸と同軸状に配列されている。したがって、これらが傾動しても、この駆動ワイヤ７６は上記に案内プーリ７７，７８の間で案内されている部分がわずかに捩り変形されるだけである。
【００５３】
上記のような照明回動機構７０は、上記のベローズ７１が短縮している場合には、上記の駆動ワイヤ７６の張力が解除されており、上記の照明ユニット２０は上記の戻しスプリング８０の弾性力により、本体１の先端部と同軸状の位置に格納されている。そして、この本体１０が原子炉内等に挿入されて観察をする場合には、上記のベローズ７１内に空気圧が供給され、これらが伸張する。これにより、上記の駆動ワイヤ７６が牽引され、上記の駆動プーリ８３が回動し、戻しスプリング８０の付勢力に抗してこの照明ユニット２０が側方に振り出され、光学系の視野を妨げない位置まで移動する。
【００５４】
また、この照明回動機構７０は、上記のようにベローズ７１を駆動源としており、このベローズ７１は電気回路や電子回路を備えていないので、放射線、熱、磁界等の影響を受けることがない。したがって、この照明回動機構７０を本体１０の先端部に配置することが可能となる。また、このベローズ７１は、モータ等と相違し、細径が可能であるので、上記のように摺動筒と本体の間のような狭い空間に効率的に配置することができる。
【００５５】
なお、このようなベローズ７１は、その駆動作動、すなわち伸縮の精度が上記のモータ２５のように高くはない。しかし、この照明回動機構７０は照明ユニット２０を収納状態と展開状態との間で移動させるだけで、その作動の精度はあまり必要ないので、このようなベローズ７１を使用しても支障はない。
【００５６】
また、この実施形態では、上記の照明ユニット２０に装着されている光源ランプ２１は、指向性を有している。そして、この光源ランプ２１の光の照射範囲は、上記の光学系の視野とほぼ一致している。したがって、不必要な部分に光を照射することがなく、これらの光源ランプ２１の出力が低くてすみ、消費電力を低減できるとともに、発熱量が少ないので、この照明ユニット２０をより小形化し、本体１０をより細径化することができる。
【００５７】
なお、本発明の観察装置は、必ずしも上記の実施形態のものには限定されず、各部は本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更することが可能である。
【００５８】
また次に、図８を参照して、上記のような観察装置を使用して原子炉等の原子力器機の内部を観察・検査する観察設備を説明する。この観察設備は、上記のような原子力器機、または化学的な器機等において、内部と外部とを遮断したまま観察作業を行うことができる設備である。
【００５９】
図８中の９０は密閉形のコンテナであって、このコンテナ９０はこの観察装置５を完全に収容可能な寸法を有している。そして、このコンテナ９０の一端部には開口９５が形成されている。このコンテナ９０は、用途に応じて、放射線遮蔽性、ガスの密閉性、その他の機能を有している。
【００６０】
また、このコンテナ９０内には、このコンテナ９０内に収容した観察装置５を上記の開口９５から送り出し、また送り出した観察装置５を再びこのコンテナ９０内に回収することができる送出・回収機構９１が設けられている。なお、この実施形態では、上記の送出・回収機構９１は、上記の観察装置５を吊下げて昇降させるホイスト装置が使用されている。この送出・回収機構９１は、遠隔的に操作可能なものである。
【００６１】
また、このコンテナ９０の一端部の開口９５の部分には密閉扉機構９４が設けられている。この密閉扉機構９４は、この開口９５を開閉する密閉扉９２と、この密閉扉９２を開閉駆動する開閉機構９３を備え、この開口９５を開閉する。なお、この密閉扉９２も上記のコンテナ９０と同様に、用途に応じて、放射線遮蔽性、ガスの密閉性、その他の機能を有している。また、上記の開閉機構９３も上記の送出・回収機構９１と同様に、遠隔的に操作可能なものである。
【００６２】
このような観察設備は、上記のコンテナ９０内に観察装置５を収容し、その開口９５をたとえば図１の作業フロア３の挿入・引抜装置４に接続する。なお、このコンテナ９０は、その開口９５に上記の挿入・引抜装置４を予め一体的に装着したものでも良い。
【００６３】
そして、上記の密閉扉９２を開放し、送出・回収機構９１により観察装置５を下方に送り出す。そして、この観察装置５は上記の挿入・引抜装置４に引き渡され、前述のように核融合炉の内部を観察・検査する。そして、観察作業が終了したら、挿入・引抜装置４により観察装置５を引抜き、ついで送出・回収機構９１によりこの観察装置５をコンテナ９０内に回収し、上記の密閉扉９２により開口９５を閉塞する。そして、この観察装置５はこのコンテナ９０ごと移送され、適宜の設備により除染されたのち、保守、管理がなされる。
【００６４】
このような観察設備は、観察する器機たとえば原子炉内と外部とを遮断したまま観察作業を行うことができ、作業員の被曝線量を低減することができる。また、化学的な器機等の内部を観察する場合でも、この器機の内部の物質の拡散を効果的に防止することができる。
【００６５】
【発明の効果】
請求項１に記載の本発明の観察装置は、照明ユニットや光学系の可動ミラー等が本体の中心軸線上に同軸状に配置されるので、この本体の部分を細径化することができ、狭隘な開口部から装置内部に容易に挿入することが可能となる。そして、この本体部分を装置内に挿入した後、照明ユニットが本体の側方に展開されるように移動し、この照明ユニットが光学系の視野の妨げになることがなく、正確、確実な観察が可能となる。
【００６６】
また、請求項２に記載の本発明の観察装置は、前記の可動ミラーのミラー回転機構とミラー傾動機構は、共通のモータにより選択的に駆動されるので、モータが１個で済み、この観察装置をより小形かつ細径化することができる。
【００６７】
また、請求項３に記載の本発明の観察装置は、ミラー傾動機構と照明傾動機構とにより、上記の可動ミラーによる光学系の視線の方向と照明ユニットの照明方向とが互いに合致するように連動されるので、この光学系の視野内を良好な状態で照明でき、また不必要な部分に光を照射する必要もないので、消費電力や発熱量が低減し、小形化、細径化が容易となる。
【００６８】
また、請求項４に記載の本発明の観察装置は、光学系の視野角に対応した範囲にのみ光を照射する指向性の照明ユニットであるから、光源ランプ等は小形で消費電力の少ないものですみ、より小形化、細径化を達成することができる。
【００６９】
また、請求項５に記載の本発明の観察装置は、照明回動機構は内部に流体圧が供給される金属材料からなるベローズにより駆動されるものであり、このベローズは小形化、細径化が容易で、本体中心部の光学系の周囲に配置することができるとともに、放射線の影響を受けることがない。
【００７０】
また、請求項６に記載の本発明の観察設備は、前記の観察装置を密閉形のコンテナ内に収容するとともに、このコンテナの開口を密閉することができるので、たとえばこの機器が原子力機器等の場合でも、その内部の密封性を損なうことなく観察・検査作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の観察装置と観察すべき真空容器の縦断面図。
【図２】本発明の実施形態の観察装置の上部の縦断面図。
【図３】本発明の実施形態の観察装置の下部の縦断面図。
【図４】ミラー回動機構およびミラー傾動機構の構成を示す概略図。
【図５】ミラー回動機構およびミラー傾動機構の構成を示す概略図。
【図６】ミラー傾動機構および照明傾動機構の一部の斜視図。
【図７】照明回動機構の構成を示す概略図。
【図８】本発明の観察設備の概略的な縦断面図。
【符号の説明】
５ 観察装置
１０ 本体
１１ 内筒
１３ ＣＣＤカメラ
１４ 可動ミラー
２０ 照明ユニット
２５ モータ
３０ ミラー回転機構
４０ ミラー傾動機構
６０ 照明傾動機構
７０ 照明回動機構
７１ ベローズ
８２ 回動中心軸
９０ コンテナ
９１ 送出・回収機構
９２ 密閉扉
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子炉等の装置、機器の内部を光学的に観察、検査する観察装置に関する。さらに特定すれば、本発明は観察装置の挿入部分が狭隘な場合でも容易に装置内に挿入できる観察装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、各種の装置や機器の内部を光学的に観察し検査することが行われている。このような光学的な検査は、この装置の開口部から光学観察装置を挿入して行われる。
【０００３】
ところで、従来のこのような観察装置は、その細長状の本体の先端部に対物レンズ等の光学素子を設けるとともに、観察する機器の内部を照明する照明ユニットが設けられている。また、上記の観察用の光学系は、その視線が上記の本体の中心軸に対して任意の方向に傾けることができるように構成されている。また、この光学系の対物レンズ等は上記の本体の先端部の中心に配置され、また上記の照明ユニットはこの光学系を囲んでその周囲に配置された複数の投光ランプ等の光源を備えており、この光学系で観察可能な全周にわたって光を照射するように構成されている。
【０００４】
しかし、上記のような従来の光学観察装置では、上記のように、その本体の先端部の中心に光学系の対物レンズ等が配置され、その周囲に照明ユニットの光源等を配置してあるので、その径が大きくならざるを得ない。また、従来の観察装置の照明ユニットは、光学系の観察範囲全体をカバーする全周に亘って光を放射するので、その消費電力が大きく、発生する熱量も大きいのでその冷却が困難となり、これが観察装置の小形化、細径化を阻害する一因ともなっていた。
【０００５】
一方で、観察すべき装置や機器は複雑となり、観察装置を挿入するための挿入口の開口部は狭隘化している。特に、原子炉等の原子力機器では、内部が放射線雰囲気であるため、このような観察装置を挿入するための開口部は小さい方が好ましく、このような観察装置の細径化が特に要望されている。
【０００６】
また、上記のような原子力機器では、内部が高温、真空、放射線、強磁場等の雰囲気であるため、観察装置にはこれらの厳しい雰囲気に耐えるため、高い耐熱性、耐真空性、耐放射線性、耐磁場性等が要求される。さらに、これらの原子力機器では、観察装置での検査の際に、内部と外部とを可能な限り遮断することが要求される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上の事情に基づいてなされたもので、細径化が可能であり、また厳しい雰囲気に耐えるための信頼性が高く、また構造も簡単である観察装置を提供するとともに、およびこのような観察装置を用いて原子力機器等の内部を観察できる観察設備を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明の観察装置は、長尺状の本体と、この本体に設けられた観察用の光学系およびこの本体の先端部に設けられ上記の光学系の視線を変更する可動ミラーと、この本体の先端部に設けられた照明ユニットとを備えたものにおいて、上記の光学系統および可動ミラーは上記の本体の中心部にその中心軸線に対して同軸状に配置されており、また前記の照明ユニットは上記の可動ミラーより先端側にこの本体と同軸状に配置されており、また上記の照明ユニットを上記の本体の中心軸線から偏心した位置にある回動中心軸まわりに回動させる照明回動機構とを具備したものである。
【０００９】
したがって、上記の光学系およびその可動ミラー、照明ユニット等はすべてこの観察装置の本体の中心軸線上に同軸状に配置されるので、この本体の部分を細径化することができ、狭隘な開口部から装置内部に容易に挿入することが可能となる。そして、この本体部分を装置内に挿入した後、上記の照明ユニットを回動中心軸まわりに回動すると、この回動中心軸は本体の中心軸線から偏心しているので、この照明ユニットが本体の側方に展開されるように移動する。したがって、この照明ユニットが光学系の視野の妨げになることがなく、正確、確実な観察が可能となる。
【００１０】
また、請求項２に記載の本発明の観察装置は、前記の可動ミラーを前記の本体の中心軸線まわりに回動させるミラー回転機構と、この可動ミラーを前記の本体の中心軸線と直交する傾動中心軸まわりに傾動させるミラー傾動機構とを備え、これらミラー回転機構とミラー傾動機構は、共通のモータにより選択的に駆動されるものである。
【００１１】
したがって、比較的大形の機器であるモータが１個で済むので、この観察装置をより小形かつ細径化することができる。なお、上記の可動ミラーの本体中心軸線まわりにの回転すなわち光学系の視線の中心軸線まわりの回転と、可動ミラーの傾動すなわち光学系の視線の傾動とは、通常は同時に操作されることはないので、このように１個のモータで選択的に駆動するように構成しても、操作上では支障を生じることはない。
【００１２】
また、請求項３に記載の本発明の観察装置は、前記の可動ミラーを前記の本体の中心軸線と直交する傾動中心軸まわりに傾動させて前記の光学系の視線の方向を変更するミラー傾動機構を備え、また前記の照明ユニットを前記の本体の中心軸線と直交する傾動中心軸まわりに傾動させる照明傾動機構とを備え、上記のミラー傾動機構と上記の照明傾動機構とは、上記の可動ミラーによる光学系の視線の方向と照明ユニットの照明方向とが互いに合致するように連動されているものである。
【００１３】
したがって、この照明ユニットは、光学系の視線方向に光を照射するので、この光学系の視野内を良好な状態で照明でき、また不必要な部分に光を照射する必要もないので、消費電力や発熱量が低減し、小形化、細径化が容易となる。
【００１４】
また、請求項４に記載の本発明の観察装置は、前記の照明ユニットは、前記の光学系の視野角に対応した範囲にのみ光を照射する指向性の照明ユニットである。したがって、この照明ユニットの光源ランプ等は小形で消費電力の少ないものですみ、より小形化、細径化を達成することができる。
【００１５】
また、請求項５に記載の本発明の観察装置は、前記の可動ミラーは、ミラー回転機構およびミラー傾動機構を介してモータにより駆動されるものであり、また前記の照明回動機構は内部に流体圧が供給される金属材料からなるベローズにより駆動されるものであり、上記のモータは前記の本体の上端部に配置され、また上記のベローズは前記の光学系の周囲に配置されているものである。
【００１６】
したがって、電気的な機器であるモータが本体の上端部に配置されているので、観察・検査すべき装置や機器が原子炉等の場合に、このモータに受ける放射線の影響を最小とし、耐放射線性を高めることができる。また、このようにモータを配置すると、ミラー回動機構の駆動源を配置する空間が制約されるが、この駆動源は金属材料で形成したベローズを使用しており、このベローズは小形化、細径化が容易で、本体中心部の光学系の周囲に配置することができるとともに、放射線の影響を受けることがない。なお、このようなベローズによる駆動は、モータによる駆動より駆動精度が低いが、この照明ユニットの回動作動は、本体と同軸位置への格納、側方への展開、の単純な作動であるので、その駆動にベローズを使用しても支障はない。
【００１７】
また、請求項６に記載の本発明の観察設備は、前記の観察装置を収容するとともに少なくとも一端部に開口を有する密閉形のコンテナと、このコンテナの上記開口を密閉するとともに開放可能な密閉扉機構と、上記のコンテナ内に設けられ上記の観察装置をこのコンテナ内から送出して観察すべき装置内に挿入するとともにこの観察装置をこのコンテナ内に回収する送出・回収機構とを具備したものである。
【００１８】
したがって、このコンテナを観察・検査すべき機器の開口部に装着すれば、このコンテナ内で観察装置の挿入、観察、回収の全作業を行うことができ、たとえばこの機器が原子力機器等の場合でも、その内部の密封性を損なうことなく観察・検査作業を行うことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の一実施形態を説明する。この実施形態のものは、たとえば原子炉等に内部を観察・検査するのに適した光学式の観察装置と、この観察装置を用いて原子炉等の内部を遮蔽状態で観察・検査することができる観察設備に関するものである。
【００２０】
図１には、この観察装置を用いて原子炉内の観察作業を実施している状態を示す。すなわち、図中の１は、トカマク形の核融合炉の真空容器である。この真空容器１の上部には、内部を観察する観察装置を挿入するための開口部２が設けられている。なお、図には詳細には記載されていないが、この開口部２には適宜の遮蔽機構が設けられている。
【００２１】
また、この真空容器１の上方、たとえば作業フロア３には、観察装置の挿入・引抜装置４が設けられている。そして、この挿入・引抜装置４により、本発明の実施形態の観察装置５が吊り下げられ、上記の開口部２から真空容器１内に挿入され、また引き抜かれる。
【００２２】
次に、この実施形態の観察装置５の構成を説明する。まず、この観察装置５を構成する主要な要素と、その作動を説明する。この観察装置５は、長尺状の円筒形の本体１０を備えている。なお、図２にはこの本体１０の上部を縦断面で示し、また図３にはこの本体１０の下部を縦断面で示す。
【００２３】
この円筒形の本体１０内には、その中心軸線と同軸状に、円筒形の内筒１１が設けられ、この内筒１１の外周面と本体１０の内周面との間には、環状の隙間が形成されている。上記の内筒１１内には、観察用の光学系が収容されている。この内筒１１の下端部には、たとえばこの光学系の対物レンズユニット１２が設けられ、またこの内筒１１の上端部すなわち本体１０の上端部には、ＣＣＤカメラ等の撮像機器１３が取り付けられている。また、この内筒１１内にはリレーレンズ等が収容されている。
【００２４】
なお、上記の本体１０の上端には、吊下げ金具１５が取り付けられ、この吊下げ金具１５にワイヤ、その他の吊下げ部材が接続され、前記の挿入・引抜き装置４により、この観察装置５が上下に昇降され、上記の真空容器１内に挿入、引抜きがなされる。
【００２５】
上記の対物レンズユニット１２は、上記の本体１０の下端部の中心にその中心軸線と同軸状に配置され、その光軸は鉛直下向きである。そして、この対物レンズユニット１２で撮影された画像は、内筒１１内のリレーレンズ等により上記の撮像機器１３に送られ、電気信号に変換され、図示しない電線等を介してモニタ（図示せず）に送られる。
【００２６】
また、この対物レンズユニット１２のさらに下方には、可動ミラー１４が設けられている。この可動ミラー１４は、フレーム１６を介して上記の内筒１１の先端部に取り付けられている。そして、この可動ミラー１４は上記の本体１０の中心軸線と直交する傾動中心軸まわりに回動し、この中心軸線に対して傾斜、すなわち傾動するように構成されている。そして、この可動ミラー１４により光が反射され、上記の光学系の視線を本体１０の中心軸線に対して角度を持って径方向に偏向する。
【００２７】
また、上記の内筒１１は、その中心軸線まわりに回転自在に支承されており、この内筒１１とともに上記の可動ミラー１４が中心軸線まわりに回転することにより、光学系の視線を周方向に移動させる。また、この可動ミラー１４が上記の傾動中心軸まわりに傾動することにより、光学系の視線を上下方向に移動させるように構成されている。
【００２８】
また、上記の可動ミラー１４よりさらに下方すなわち先端側には、照明ユニット２０が設けられている。この照明ユニット２０には、光源として投光ランプ２１が設けられている。また、この照明ユニット２０は、ホルダ２２を介して、上記の内筒１１のフレーム１６に取り付けられている。そして、このホルダ２２は上記のフレーム１６に対して、本体１０の中心軸線と直交する傾動中心軸まわりに上下に傾動自在に支承され、このホルダ２２とともに上記の照明ユニット２０も上下方向に傾動するように構成されている。
【００２９】
したがって、この照明ユニット２０は、上記の可動ミラー１４とともに本体１０の中心軸線まわりに回転し、また可動ミラー１４の上下方向の傾動と所定の関係で上下方向に傾動し、これにより光学系の視野の移動に追従してこの照明ユニット２０の照明方向も移動する。なお、この実施形態では、上記の可動ミラー１４の傾動中心軸と、照明ユニット２０の傾動中心軸とは、同一の軸線上に配列されている。
【００３０】
なお、上記の可動ミラー１４の幅は、上記の本体１０の外径より小さく形成され、またこの実施形態では、上記のフレーム１６、ホルダ２２、照明ユニット２０等はこの本体１０の外径と略同じ径に設定されており、かつこれらは上記の本体１０の中心軸線と同軸状に配置されている。したがって、上記の本体１０の外周面より外側に突出している部分はなく、この観察装置５の本体１０の細径化が達成されている。
【００３１】
また、この照明ユニット２０は、上記のホルダ２２に対して、図７に示す回動中心軸８２まわりに回動自在に支承されている。この回動中心軸８２は、上記の本体１０および内筒１１の中心軸線に対して偏心した位置に配置されている。したがって、この照明ユニット２０が、上記の回動中心軸８２を中心にして回動されることにより、この照明ユニット２０が本体１０の中心軸線より離れるように側方に振り出されて展開する。よって、観察時にこの照明ユニット２０を上記のように側方に振り出すことにより、この照明ユニット２０が光学系の視野を妨げることが防止される。
【００３２】
次に、上記のような可動ミラー１４や照明ユニット２０等を駆動する機構について説明する。まず、上記の可動ミラー１４を内筒１１とともに本体１０の中心軸線まわり回転させるミラー回転機構３０の構成を図２、図３、図４および図５を参照して説明する。なお、図４および図５には、このミラー回転機構３０を模式化して示す。
【００３３】
まず、上記の本体１０の上端部で、前記のＣＣＤカメラ等の撮像器機１３の上方には、この本体１０と同軸状にステッピングモータ等のモータ２５が設けられ、その出力軸には切替えクラッチ２６に連結されている。また、上記のモータ２５と同軸状に、リングギア３１が支承されており、このリングギア３１は上記の切替えクラッチ２６を介して上記のモータ２５と選択的に連結される。
【００３４】
また、上記の内筒１１の上端部にもリングギア３５が取り付けられている。そして、上記のリングギア３１とこのリングギア３５とは、連結ギア３２，３４と連結軸３３とを介して連結されている。なお、上記の連結ギア３２，３４および連結軸３３は、上記の内筒１１の外周面と本体１０の内周面との間の環状の空間内に収容されている。
【００３５】
したがって、上記のモータ２５により、上記の切替えクラッチ２６、リングギア３１、連結ギア３２、連結軸３３、連結ギア３４、リングギア３５を介して上記の内筒１１が回転され、その下端部のフレーム１６に取り付けられている可動ミラー１４が回転し、光学系の視線を周方向に移動させる。また、このフレーム１６にホルダ２２を介して取り付けられている照明ユニットもこれとともに回転し、光学系の視線の方向に追従して光を照射する。
【００３６】
次に、上記の可動ミラー１４を上下方向に傾動させるミラー傾動機構４０を図２、図３、図４、図５および図６を参照して説明する。なお、図４および図５には、このミラー傾動機構４０を模式化して示し、また図６には、このミラー傾動機構４０の一部を示す。
【００３７】
上記のモータ２５は、このミラー傾動機構４０の駆動源として兼用されている。そして、このモータ２５と同軸状に、リングギア４１が設けられ、このリングギア４１は前記の切替えクラッチ２６を介して前記のモータ２５に選択的に連結される。
【００３８】
また、前記の内筒１１の外周面と本体１０の内周面との間には、この内筒１１を囲む円筒状の連結筒４６が設けられ、この連結筒４６はこの内筒１１とは独立して回転するように支承されている。そして、この連結筒４６の上端部にはリングギア４５が取り付けられている。そして、このリングギア４５と上記のリングギア４１とは、前記のミラー回転機構３０と同様の構造の連結ギア４２，４４および連結軸４３により連結されている。したがって、上記のモータ２５により、この連結軸４６が回転駆動される。
【００３９】
また、上記の内筒１１の下部を囲んで、円筒状の摺動筒４７が設けられ、この摺動筒４７は、この内筒１１および本体１０に対してその軸方向に摺動自在に支承されている。そして、この摺動筒４７と上記の連結筒４６とは、スクリュー部４８およびスクリューナット部４９を介して連結されている。したがって、上記の連結筒４６が回転すると、この摺動筒４７が軸方向に移動する。
【００４０】
また、上記の内筒１１の下端部のフレーム１６内には、軸方向に移動自在にラック５１が設けられており、このラック５１の上端部は連結部材５０を介して上記の摺動筒４７に連結されている。また、前記の可動ミラー１４は、本体１０の中心軸線に直交する方向に配置された傾動中心軸５３に連結されており、この傾動中心軸５３にはピニオン５３が取り付けられており、このピニオン５３は上記のラック５１に噛合している。したがって、上記の摺動筒４７が軸方向に移動すると、上記の連結部材５０を介して上記のラック５１が軸方向に移動し、これによりピニオン５２が回動し、可動ミラー１４が傾動中心軸５３まわりに上下方向に傾動する。
【００４１】
また、この実施形態では、前述した照明ユニット２０と、この可動ミラー１４との上下方向の傾動作動は、機械的な連結により所定の関係で同期するように構成されている。以下、図６を参照して、この照明ユニット２０を傾動させる照明傾動機構６０と、この照明傾動機構６０とミラー傾動機構４０とを同期させる構成を説明する。
【００４２】
すなわち、この照明ユニット２０のホルダ２２は、内筒１１側のフレーム１６に対して、傾動中心軸６３を介して回動自在に支承されている。なお、この照明ユニット２０の傾動中心軸６３は、前述したように、可動ミラー１４の傾動中心軸５３と同一軸線上に配置されている。そして、この傾動中心軸６３にはピニオン６２が取り付けられている。また、前記の連結部材５０には、ラック６１が取り付けられ、このラック６１は上記のピニオン６３と噛合している。
【００４３】
したがって、上記の連結部材５０とともに、前記のミラー傾動機構４０のラック５１と、照明傾動機構６０のラック６１とは同期して軸方向に移動し、これによりピニオン５２，６２がそれぞれ回動し、可動ミラー１４および照明ユニット２０が傾動する。そして、上記の照明傾動機構６０のピニオン６１は、ミラー傾動機構４０のピニオン５２の径の半分の径に設定され、これにより照明ユニット２０は可動ミラー１４の２倍の角度だけ傾動する。そして、これによりこの可動ミラー１４による光学系の視線の傾動角度と、照明ユニット２０の傾動角度とが一致する。
【００４４】
すなわち、上記の可動ミラー１４で反射される光の入射光と反射光とのなす反射角は、この傾動ミラー１４の傾動角度の２倍である。したがって、この可動ミラー１４の傾動角度と照明ユニット２０の傾動角度を上記のような関係とすることにより、この可動ミラー１４による光学系の視線の傾動角度と、照明ユニット２０の傾動角度とが常に一致し、光学系の視線の方向に正確に光を照射することができる。
【００４５】
このように、可動ミラー１４と照明ユニット２０との傾動角度を機械的に同期させる構造は、これらの傾動角度の同期制御に電気的な角度検出器や回路を必要としないため、核融合炉の真空容器内のような放射線雰囲気内で使用する場合でも誤作動を生じることがなく、信頼性が高い。
【００４６】
次に、上記の照明ユニット２０を前記の回動軸２３まわりに回動させる照明回動機構７０の構成を図３および図７を参照して説明する。なお、図７にはこの照明回動機構７０を模式的に示す。
【００４７】
前述のように、上記の本体１０の上部内には、内筒１１の上端部に装着されたＣＣＤカメラ等の撮像器機１３が配置され、さらにその上にはモータ２５が配置されているので、この本体１０の上部には、この照明ユニット２０を回動させる機構を配置する空間を確保することが困難である。また、この本体１０の下部は、たとえば原子炉等の内部に挿入された場合に、放射線の影響を受けるので、モータ等の電気的な器機を配置すると、この観察装置の耐放射線性を損なう。
【００４８】
このような事情から、この照明回動機構７０は以下のように構成されている。すなわち、この照明回動機構７０の駆動源としては、金属薄板材を溶接して構成され、内部に供給される流体圧により伸縮するベローズ７１を使用している。このようなベローズ７１は、上記の本体１０の下部における前記の摺動筒４７の外周面と本体１０の内周面との間の環状の隙間に配置されている。なお、この本体１０を細径化するために、上記の環状の隙間は狭いので、このベローズ７１は細い径のものを複数個たとえば４個を並列に連結し、これらのベローズ７１は上記の環状の隙間内に周方向に所定間隔で配置されている。
【００４９】
これらのベローズ７１の下端は、環状をなす固定部材７２に取り付けられ、この固定部材７２は上記の本体１０の内面に固定されている。また、これらのベローズ７１内には、この観察装置とは別体の流体供給制御装置（図示せず）から配管８１を介して流体圧たとえば空気圧が供給され、この空気圧により伸張する。なお、この供給された空気が排気されることによりこれらベローズ７１は自身の弾性力により短縮する。
【００５０】
また、これらのベローズ７１の上端は環状をなす可動部材７３に連結されている。この可動部材７３は、上記の本体１０に対して軸方向に摺動する。そして、この可動部材７３には複数の連結ロッド７４が連結され、これらの連結ロッド７４は上記の固定部材７２を摺動自在に貫通し、この固定部材７２の下方に配置された摺動部材７５を介して駆動ワイヤ７６に連結されている。
【００５１】
また、前記の照明ユニット２０の回動中心となる前述の回動中心軸８２には、駆動プーリ８３が回動自在に支承されており、この駆動プーリ８３はこの照明ユニット２０と一体的に回動する。そして、上記の駆動ワイヤ７６は、案内プーリ７７，７８，７９に案内されてこの本体１０の下端まで導かれ、上記の駆動プーリ８３に巻回されてこの駆動プーリ８３に固定され、さらに戻しスプリング８０を介して照明ユニット２０に固定されている。
【００５２】
なお、上記の案内プーリ７７，７８の間で案内された駆動ワイヤ７６は、上記の可動ミラー１４やこの照明ユニット２０のホルダ２２の傾動中心軸と同軸状に配列されている。したがって、これらが傾動しても、この駆動ワイヤ７６は上記に案内プーリ７７，７８の間で案内されている部分がわずかに捩り変形されるだけである。
【００５３】
上記のような照明回動機構７０は、上記のベローズ７１が短縮している場合には、上記の駆動ワイヤ７６の張力が解除されており、上記の照明ユニット２０は上記の戻しスプリング８０の弾性力により、本体１の先端部と同軸状の位置に格納されている。そして、この本体１０が原子炉内等に挿入されて観察をする場合には、上記のベローズ７１内に空気圧が供給され、これらが伸張する。これにより、上記の駆動ワイヤ７６が牽引され、上記の駆動プーリ８３が回動し、戻しスプリング８０の付勢力に抗してこの照明ユニット２０が側方に振り出され、光学系の視野を妨げない位置まで移動する。
【００５４】
また、この照明回動機構７０は、上記のようにベローズ７１を駆動源としており、このベローズ７１は電気回路や電子回路を備えていないので、放射線、熱、磁界等の影響を受けることがない。したがって、この照明回動機構７０を本体１０の先端部に配置することが可能となる。また、このベローズ７１は、モータ等と相違し、細径が可能であるので、上記のように摺動筒と本体の間のような狭い空間に効率的に配置することができる。
【００５５】
なお、このようなベローズ７１は、その駆動作動、すなわち伸縮の精度が上記のモータ２５のように高くはない。しかし、この照明回動機構７０は照明ユニット２０を収納状態と展開状態との間で移動させるだけで、その作動の精度はあまり必要ないので、このようなベローズ７１を使用しても支障はない。
【００５６】
また、この実施形態では、上記の照明ユニット２０に装着されている光源ランプ２１は、指向性を有している。そして、この光源ランプ２１の光の照射範囲は、上記の光学系の視野とほぼ一致している。したがって、不必要な部分に光を照射することがなく、これらの光源ランプ２１の出力が低くてすみ、消費電力を低減できるとともに、発熱量が少ないので、この照明ユニット２０をより小形化し、本体１０をより細径化することができる。
【００５７】
なお、本発明の観察装置は、必ずしも上記の実施形態のものには限定されず、各部は本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更することが可能である。
【００５８】
また次に、図８を参照して、上記のような観察装置を使用して原子炉等の原子力器機の内部を観察・検査する観察設備を説明する。この観察設備は、上記のような原子力器機、または化学的な器機等において、内部と外部とを遮断したまま観察作業を行うことができる設備である。
【００５９】
図８中の９０は密閉形のコンテナであって、このコンテナ９０はこの観察装置５を完全に収容可能な寸法を有している。そして、このコンテナ９０の一端部には開口９５が形成されている。このコンテナ９０は、用途に応じて、放射線遮蔽性、ガスの密閉性、その他の機能を有している。
【００６０】
また、このコンテナ９０内には、このコンテナ９０内に収容した観察装置５を上記の開口９５から送り出し、また送り出した観察装置５を再びこのコンテナ９０内に回収することができる送出・回収機構９１が設けられている。なお、この実施形態では、上記の送出・回収機構９１は、上記の観察装置５を吊下げて昇降させるホイスト装置が使用されている。この送出・回収機構９１は、遠隔的に操作可能なものである。
【００６１】
また、このコンテナ９０の一端部の開口９５の部分には密閉扉機構９４が設けられている。この密閉扉機構９４は、この開口９５を開閉する密閉扉９２と、この密閉扉９２を開閉駆動する開閉機構９３を備え、この開口９５を開閉する。なお、この密閉扉９２も上記のコンテナ９０と同様に、用途に応じて、放射線遮蔽性、ガスの密閉性、その他の機能を有している。また、上記の開閉機構９３も上記の送出・回収機構９１と同様に、遠隔的に操作可能なものである。
【００６２】
このような観察設備は、上記のコンテナ９０内に観察装置５を収容し、その開口９５をたとえば図１の作業フロア３の挿入・引抜装置４に接続する。なお、このコンテナ９０は、その開口９５に上記の挿入・引抜装置４を予め一体的に装着したものでも良い。
【００６３】
そして、上記の密閉扉９２を開放し、送出・回収機構９１により観察装置５を下方に送り出す。そして、この観察装置５は上記の挿入・引抜装置４に引き渡され、前述のように核融合炉の内部を観察・検査する。そして、観察作業が終了したら、挿入・引抜装置４により観察装置５を引抜き、ついで送出・回収機構９１によりこの観察装置５をコンテナ９０内に回収し、上記の密閉扉９２により開口９５を閉塞する。そして、この観察装置５はこのコンテナ９０ごと移送され、適宜の設備により除染されたのち、保守、管理がなされる。
【００６４】
このような観察設備は、観察する器機たとえば原子炉内と外部とを遮断したまま観察作業を行うことができ、作業員の被曝線量を低減することができる。また、化学的な器機等の内部を観察する場合でも、この器機の内部の物質の拡散を効果的に防止することができる。
【００６５】
【発明の効果】
請求項１に記載の本発明の観察装置は、照明ユニットや光学系の可動ミラー等が本体の中心軸線上に同軸状に配置されるので、この本体の部分を細径化することができ、狭隘な開口部から装置内部に容易に挿入することが可能となる。そして、この本体部分を装置内に挿入した後、照明ユニットが本体の側方に展開されるように移動し、この照明ユニットが光学系の視野の妨げになることがなく、正確、確実な観察が可能となる。
【００６６】
また、請求項２に記載の本発明の観察装置は、前記の可動ミラーのミラー回転機構とミラー傾動機構は、共通のモータにより選択的に駆動されるので、モータが１個で済み、この観察装置をより小形かつ細径化することができる。
【００６７】
また、請求項３に記載の本発明の観察装置は、ミラー傾動機構と照明傾動機構とにより、上記の可動ミラーによる光学系の視線の方向と照明ユニットの照明方向とが互いに合致するように連動されるので、この光学系の視野内を良好な状態で照明でき、また不必要な部分に光を照射する必要もないので、消費電力や発熱量が低減し、小形化、細径化が容易となる。
【００６８】
また、請求項４に記載の本発明の観察装置は、光学系の視野角に対応した範囲にのみ光を照射する指向性の照明ユニットであるから、光源ランプ等は小形で消費電力の少ないものですみ、より小形化、細径化を達成することができる。
【００６９】
また、請求項５に記載の本発明の観察装置は、照明回動機構は内部に流体圧が供給される金属材料からなるベローズにより駆動されるものであり、このベローズは小形化、細径化が容易で、本体中心部の光学系の周囲に配置することができるとともに、放射線の影響を受けることがない。
【００７０】
また、請求項６に記載の本発明の観察設備は、前記の観察装置を密閉形のコンテナ内に収容するとともに、このコンテナの開口を密閉することができるので、たとえばこの機器が原子力機器等の場合でも、その内部の密封性を損なうことなく観察・検査作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の観察装置と観察すべき真空容器の縦断面図。
【図２】本発明の実施形態の観察装置の上部の縦断面図。
【図３】本発明の実施形態の観察装置の下部の縦断面図。
【図４】ミラー回動機構およびミラー傾動機構の構成を示す概略図。
【図５】ミラー回動機構およびミラー傾動機構の構成を示す概略図。
【図６】ミラー傾動機構および照明傾動機構の一部の斜視図。
【図７】照明回動機構の構成を示す概略図。
【図８】本発明の観察設備の概略的な縦断面図。
【符号の説明】
５ 観察装置
１０ 本体
１１ 内筒
１３ ＣＣＤカメラ
１４ 可動ミラー
２０ 照明ユニット
２５ モータ
３０ ミラー回転機構
４０ ミラー傾動機構
６０ 照明傾動機構
７０ 照明回動機構
７１ ベローズ
８２ 回動中心軸
９０ コンテナ
９１ 送出・回収機構
９２ 密閉扉
Claims (6)
- 長尺状の本体と、この本体に設けられた観察用の光学系およびこの本体の先端部に設けられ上記の光学系の視線を変更する可動ミラーと、この本体の先端部に設けられた照明ユニットとを備えたものにおいて、
上記の光学系統および可動ミラーは上記の本体の中心部にその中心軸線に対して同軸状に配置されており、また前記の照明ユニットは上記の可動ミラーより先端側にこの本体と同軸状に配置されており、また上記の照明ユニットを上記の本体の中心軸線から偏心した位置にある回動中心軸まわりに回動させる照明回動機構とを具備したことを特徴とする観察装置。 - 前記の可動ミラーを前記の本体の中心軸線まわりに回動させるミラー回転機構と、この可動ミラーを前記の本体の中心軸線と直交する傾動中心軸まわりに傾動させるミラー傾動機構とを備え、これらミラー回転機構とミラー傾動機構は、共通のモータにより選択的に駆動されるものであることを特徴とする請求項１の観察装置。
- 前記の可動ミラーを前記の本体の中心軸線と直交する傾動中心軸まわりに傾動させて前記の光学系の視線の方向を変更するミラー傾動機構を備え、また前記の照明ユニットを前記の本体の中心軸線と直交する傾動中心軸まわりに傾動させる照明傾動機構とを備え、上記のミラー傾動機構と上記の照明傾動機構とは、上記の可動ミラーによる光学系の視線の方向と照明ユニットの照明方向とが互いに合致するように連動されていることを特徴とする請求項１の観察装置。
- 前記の照明ユニットは、前記の光学系の視野角に対応した範囲にのみ光を照射する指向性の照明ユニットであることを特徴とする請求項３の観察装置。
- 前記の可動ミラーは、ミラー回転機構およびミラー傾動機構を介してモータにより駆動されるものであり、また前記の照明回動機構は内部に流体圧が供給される金属材料からなるベローズにより駆動されるものであり、上記のモータは前記の本体の上端部に配置され、また上記のベローズは前記の光学系の周囲に配置されていることを特徴とする請求項１の観察装置。
- 前記の請求項１の観察装置と、この観察装置を収容するとともに少なくとも一端部に開口を有する密閉形のコンテナと、このコンテナの上記開口を密閉するとともに開放可能な密閉扉機構と、上記のコンテナ内に設けられ上記の観察装置をこのコンテナ内から送出して観察すべき装置内に挿入するとともにこの観察装置をこのコンテナ内に回収する送出・回収機構とを具備したことを特徴とする観察設備。
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