JP7277745B2 - 冷却機構、観察装置および観察方法 - Google Patents

Description

本発明は、密閉型の加熱炉内に装入される装置に設けられる冷却機構、この冷却機構を備える観察装置、この観察装置を使用した観察方法に関する。

密閉型の加熱炉（以下、「雰囲気炉」と記載する。）内に装入される装置として、例えば、熱風炉等の窯炉設備において、高温雰囲気中で窯炉設備に内張りされた耐火物の観察を行う観察装置がある。雰囲気炉内に装入される観察装置は、高温雰囲気中に曝されることから、撮像装置や光源等の観察機器を窯炉設備内の熱から保護するために、冷却機構が設けられる。

このような冷却機構として、例えば、特許文献１および２には、撮像装置等を内蔵した箱体内に冷却ガスを流すとともに、箱体に設けられた水冷ジャケットにより冷却する構造が開示されている。この構造では、外部から冷却水を水冷ジャケットに注水し、外部に冷却水を排水することができるように構成されている。

また、例えば、特許文献３には、撮像装置等を内蔵した箱体内に冷却ガスを流すとともに、箱体を、その外周壁内に冷却水が流れる水冷筒とすることが開示されている。

さらに、例えば、特許文献４には、二重管の内管の内側に観察機器を内封するとともに冷却気体を導入し、かつ、内管と外管の間に冷却水を導入する冷却機構が開示されている。

特開２０１０－１３３９５０号公報 特開２０１１－１１２３０６号公報 特開２０１２－２３００４７号公報 特開２００７－２７８６２７号公報

しかしながら、上記特許文献１および２のように、水冷ジャケットを設置した構造、あるいは、上記特許文献３および４のように、二重管構造（または水冷筒）とし、内管と外管の間（または水冷筒の外周壁内）を冷却水が循環する構造では、観察装置が大型化し、重量が増加する。そのため、観察装置を人手で運搬し、観察箇所に設置および操作することなどができず、重機が必要となるなど、簡便な取り回しが不可能となる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、冷却機構の軽量化を図ることにより、密閉型の加熱炉内に装入される装置の簡便な取り回しを可能とする冷却機構、この冷却機構を備える観察装置、この観察装置を使用した観察方法を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明は、密閉型の加熱炉内に装入される装置に設けられる冷却機構であって、前記装置のケーシングの外部に配置され、液体の冷媒が供給される冷却管と、前記ケーシングの外周面および前記冷却管を被覆する耐火繊維からなる断熱材と、を備え、前記冷却管は、前記断熱材の層内に配置された前記冷媒の吐出口を有することを特徴としている。

本発明によれば、液体の冷媒の供給をケーシングの外部に設けた単管構造の冷却管を通じて行い、その外側を軽量な耐火繊維からなる断熱材で覆うことにより、人手で簡便な取り回しが可能となる程まで、密閉型の加熱炉内に装入される装置の大幅な軽量化を実現できる。また、冷媒の吐出口が、断熱材の層内に配置されることで、冷却管に設けられた吐出口から断熱材中に浸み出した冷媒は、断熱材中で拡散し、断熱材の層全体に行き渡る。断熱材の層全体に行き渡った冷媒は、高温雰囲気内で気化し、その気化熱により観察装置を効果的に冷却することができる。

前記冷却機構は、前記ケーシングの内部に冷却ガスを供給する冷却ガス供給手段をさらに備え、前記冷却ガス供給手段から供給された冷却ガスは、前記ケーシングの内部を通過しながら前記ケーシングの内部空間および前記ケーシングの内部に設置された機器を冷却し、前記ケーシングの外部へ排出されるようにしてもよい。

前記冷媒は、前記冷却管に連続的に供給されてもよい。

前記冷媒は、水であることが好ましい。

前記冷却管は、前記ケーシングの外周に沿って配置された１本または２本以上の直管であり、前記吐出口は、前記冷却管の先端に設けられてもよい。

また、前記冷却管は、前記ケーシングの外周に沿って配置された１本または２本以上の直管であり、前記吐出口は、前記冷却管の側面に設けられてもよい。

前記冷却管の側面に前記吐出口が複数設けられている場合に、前記吐出口は、前記冷却管の長さ方向に均等に配置されてもよい。

あるいは、前記冷却管の側面に前記吐出口が複数設けられている場合に、前記吐出口は、前記冷却管の長さ方向において特定の位置に偏って配置されてもよい。

直管の前記冷却管が２本以上配置されている場合に、前記冷却管の先端の位置が前記冷却管の長さ方向に均等に配置されるように、前記冷却管が配置されてもよい。

あるいは、直管の前記冷却管が２本以上配置されている場合に、前記冷却管の先端の位置が前記冷却管の長さ方向において特定の位置に偏って配置されるように、前記冷却管が配置されてもよい。

直管の前記冷却管が２本以上配置されている場合に、前記冷却管が前記ケーシングの外周方向に均等に配置されてもよい。

あるいは、直管の前記冷却管が２本以上配置されている場合に、前記冷却管が前記ケーシングの外周方向において特定の位置に偏って配置されてもよい。

また、前記冷却管は、前記ケーシングの外周に沿って螺旋状に巻き付くように配置された曲管であり、前記吐出口は、前記冷却管の側面に設けられてもよい。

曲管の前記冷却管の側面に前記吐出口が複数設けられている場合に、前記吐出口は、螺旋状の前記冷却管の長さ方向に均等に配置されてもよい。

あるいは、曲管の前記冷却管の側面に前記吐出口が複数設けられている場合に、前記吐出口は、螺旋状の前記冷却管の長さ方向において特定の位置に偏って配置されてもよい。

また、前記の目的を達成するため、本発明は、密閉型の加熱炉内の観察装置であって、筒状のケーシングと、前記ケーシングの内部に設置され、撮像装置、光源および検出器からなる群より選択される少なくとも１種の機器と、上述した冷却機構と、を備え、前記ケーシングには、窓部が設けられていることを特徴としている。

本発明によれば、液体の冷媒の供給をケーシングの外部に設けた単管構造の冷却管を通じて行い、その外側を軽量な耐火繊維からなる断熱材で覆うことにより、人手で簡便な取り回しが可能となる程まで、密閉型の加熱炉内に装入される装置の大幅な軽量化を実現できる。また、冷媒の吐出口が、断熱材の層内に配置されることで、冷却管に設けられた吐出口から断熱材中に浸み出した冷媒は、断熱材中で拡散し、断熱材の層全体に行き渡る。断熱材の層全体に行き渡った冷媒は、高温雰囲気内で気化し、その気化熱により観察装置を効果的に冷却することができる。

前記観察装置において、前記ケーシングは、金属管であり、前記ケーシングの内部には、前記撮像装置または前記光源が設置され、前記窓部は、前記金属管の先端に設けられてもよい。

前記観察装置において、前記ケーシングは、金属管であり、前記ケーシングの内部には、前記撮像装置および前記光源が設置され、前記窓部は、前記金属管の側面に設けられてもよい。

また、前記の目的を達成するため、本発明は、上述した観察装置を使用した密閉型の加熱炉内の観察方法であって、前記窓部を通して、前記光源が前記加熱炉内を照明し、前記窓部を通して、前記撮像装置が前記加熱炉内を撮像することを特徴としている。

本発明によれば、軽量な耐火繊維からなる断熱材によりケーシングの外周面および冷却管を被覆し、かつ、液体の冷媒の吐出口を軽量な耐火繊維からなる断熱材の層内に配置することにより、人手で簡便な取り回しが可能となる程まで、密閉型の加熱炉内に装入される装置の大幅な軽量化を実現できる。

本発明の第１の実施形態に係る観察装置の全体構成を示す部分断面図である。 同実施形態に係る冷却機構の構成の一例を示す斜視図である。 同実施形態に係る観察装置の変更例の全体構成を示す部分断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る冷却機構の構成の一例を示す斜視図である。 本発明の第３の実施形態に係る冷却機構の構成の一例を示す斜視図である。 実施例２で使用した熱風炉および観察装置の概略構成を示す部分断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

［第１の実施形態］
まず、図１および図２を参照しながら、本発明の第１の実施形態に係る密閉型の加熱炉（以下、密閉型の加熱炉を「雰囲気炉」と記載する。）内に装入される装置の一例としての観察装置およびこの観察装置を使用した観察方法について説明する。図１は、本実施形態に係る観察装置１００の全体構成を示す部分断面図である。図２は、本実施形態に係る冷却機構の構成の一例を示す斜視図である。なお、図２には、説明の便宜のため、観察装置１００の構成のうちケーシング１および冷却管１１０を示し、他の構成については図示を省略している。

（観察装置１００の構成）
図１に示すように、本実施形態に係る観察装置１００は、高温雰囲気にある雰囲気炉内の観察装置であり、ケーシング１と、雰囲気炉内の観察に用いられる各種機器（本実施形態では、観察機器）と、冷却機構とを備える。観察装置１００としては、例えば、熱風炉等の窯炉設備において、高温雰囲気中で窯炉設備に内張りされた耐火物の観察を行う観察装置がある。雰囲気炉内に装入される観察装置は、高温雰囲気中に曝されることから、撮像装置や光源等の観察機器を窯炉設備内の熱から保護するために、冷却機構が設けられる。

なお、本明細書でいう「高温雰囲気」とは、雰囲気温度が１００℃以上の雰囲気のことをいい、例えば、観察装置１００を熱風炉内に内張りされた耐火物の観察に用いる場合には、熱風炉内の雰囲気温度は、１２００℃前後となる。

また、本実施形態に係る観察装置１００を装入する雰囲気炉の例としては、熱風炉、コークス炉、高炉（炉頂部）、電気炉、均熱炉、焼鈍炉、連続焼鈍炉、焼準炉等の密閉型の加熱炉であれば、特に制限されない。

＜ケーシング１＞
ケーシング１の内部には、カメラ２等の撮像装置、ライト等の光源、レーザ変位計等の検出器（センサ）などが設置される。ケーシング１の形状は、筒状であれば特に制限されず、例えば、円筒状でもよく、角筒状でもよい。ケーシング１の材質は、高温雰囲気に装入しても溶融しない程度の耐熱性を有していれば問題ないが、ケーシング１の素材としては、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６等）、鋼、アルミナなどが挙げられる。図１には、ケーシング１が金属管（例えば、ＳＵＳ管）である例が示されている。

ここで、ケーシング１の先端は開放されており、その開放された先端には、窓部９が設けられている。図１に示した観察装置１００では、窓部９を通してカメラ２が雰囲気炉内を撮像する。また、ケーシング１内にキセノンライト等の光源（図示せず。）が設けられている場合には、窓部９を通して光源が雰囲気炉内を照明する。

窓部９の材質としては、透明な材質であれば特に制限はされないが、窓部９の素材として、例えば、耐熱性に優れた石英ガラス等が用いられる。また、窓部９の内側には、フィルタ８が設けられていてもよい。フィルタ８を使用することで、カメラ２により可視光波長内での観察を行うことが可能となる。なお、フィルタ８としては、例えば、ＩＲ（近赤外線）カットフィルタ、ＵＶカットフィルタ、バンドパスフィルタ等が挙げられ、これらのフィルタを１枚または複数枚組み合わせて使用することができる。

また、ケーシング１の先端部は、図１に示すように、外管部１ａと内管部１ｂとからなる二重管構造となっており、内管部１ｂには、ケーシング１の周方向に貫通する１または２以上の貫通孔１ｃが設けられている。

＜観察機器＞
本実施形態に係るケーシング１の内部に設置される機器としては、例えば、カメラ２等の撮像装置、キセノンライト等の光源、レーザ変位計（レーザー測距器）の検出器等の観察機器のうちの１種を単独で使用してもよく、または２種以上を併用してもよい。これらの観察機器以外にも、ケーシング１の内部に設置される機器としては、各種観察（観測）装置、検査（検出）装置、測定（計測）装置、分析装置、試験装置等が挙げられる。

図１に示した例では、ケーシング１の内部には、カメラ２が設置されている。カメラ２は、例えば、直視型の円筒形マイクロカメラであり、カメラ本体２１と、カメラ本体２１の先端に取り付けられたレンズ２２と、カメラ本体２１の後端に接続されたケーブル２３とを有する。カメラ本体２１内には、ＣＣＤ等の撮像素子が内蔵されている。また、レンズ２２には、レンズ２２の焦点距離を伸ばすため、テレコンバータ（図示せず。）が取り付けられていてもよい。さらに、カメラ本体２１は、ケーブル２３によりカメラコントールユニット（図示せず。）に接続される。なお、カメラ２のような円筒形マイクロカメラの代わりに、例えば、ファイバースコープや、ファイバースコープの先端にＣＣＤを配置したビデオスコープ等を用いてもよい。観察装置１００の軽量化を図る観点からは、可能な限り小型の撮像装置等の機器を使用することが好ましい。

また、カメラ本体２１は、例えば、ケーシング１の内周面に固定された支持板２４にネジ等により固定および支持されている。支持板２４には、ケーシング１の軸方向に貫通する１または２以上の貫通孔２４ａが設けられている。

＜冷却機構＞
本実施形態に係る冷却機構は、図１および図２に示すように、密閉型の加熱炉（雰囲気炉）内に装入される装置である観察装置１００に設けられ、冷却管１１０と、断熱材１２０とを有する。

冷却管１１０は、ケーシング１の外部に配置され、液体の冷媒が外部から供給される。冷却管１１０は、例えば、冷却管固定部材１１１等により、ケーシング１の外周面に固定されるとともに、連結チューブ（図示せず。）等により、冷却水等の冷媒を供給する冷媒供給ポンプ（図示せず。）等に接続される。本実施形態では、冷却管１１０として、複数（図２に示した例では、４本）の直管１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄが金属管であるケーシング１の外周に沿って配置されている。また、冷却管１１０の先端は開口となっており、この開口が、外部から供給された冷媒の吐出口１１０ａとなっている。なお、冷却管１１０の材質としては、例えば、熱伝導性に優れる鋼、銅、アルミニウム等が用いられる。

断熱材１２０は、ケーシング１の外周面および冷却管１１０を被覆するように配置される。断熱材１２０は、ケーシング１の外周面および冷却管１１０のうち、少なくとも雰囲気炉内に装入される部分に被覆されていればよいが、ケーシング１の外周面および冷却管１１０の全部に被覆されていても差し支えない。断熱材１２０としては、例えば、セラミックファイバー等の耐火繊維のブランケットが用いられる。

本実施形態に係る冷却機構においては、冷媒の吐出口１１０ａは、断熱材１２０の層内に配置される。したがって、冷却管１１０に供給された液体の冷媒（例えば、冷却水）は、冷却管１１０の先端の開口である吐出口１１０ａから断熱材１２０層内に吐出され、断熱材１２０中に浸み出す。このようにして断熱材１２０中に浸み出した冷媒は、図１の矢印Ｄに示すように、毛細管現象等により断熱材１２０中で拡散し、断熱材１２０の層全体に行き渡る。断熱材１２０の層全体に行き渡った冷媒は、高温雰囲気内で気化し、その気化熱により観察装置１００のケーシング１を冷却する。詳細には、断熱材１２０中に存在する冷媒が気化する際に、ケーシング１から気化熱に相当する熱を奪うことにより、ケーシング１が冷却される。以上のように、冷却管１１０の吐出口１１０ａが断熱材１２０の層内に配置されることで、断熱材１２０の層全体に行き渡った冷媒が気化し、ケーシング１の全体（少なくとも、断熱材１２０により被覆されている部分）を効果的に冷却することができる。

冷媒としては、水が最適である。水は、潜熱（気化熱）が大きいことから、冷媒として水（冷却水）を使用することにより、冷却能力が高まるためである。また、水は、表面張力が高いことから、冷媒として水を使用すると、毛細管現象により断熱材１２０中に拡散しやすいためである。ただし、水以外の冷媒であっても、上述したように断熱材１２０の層全体に拡散可能であり、気化熱によりケーシング１を冷却可能な液体であれば、本実施形態における冷媒として使用可能である。

また、冷媒を冷却管１１０に連続的に供給することで、断熱材１２０中に常に冷媒を存在させておくことができるようになるため、観察装置１００における観察の間、ケーシング１に対する冷却能力を維持することができる。

ここで、冷却管１１０の本数は、１本以上であることが必須である。ただし、冷却管１１０が１本のみであると、冷却管１１０に供給される冷却水等の冷媒の流量にもよるが、断熱材１２０の層全体に冷媒を拡散させて行き渡らせる（断熱材１２０の全面に冷媒を浸み出させる）ことが困難となる恐れがある。冷媒を確実に断熱材１２０の層全体に拡散させて行き渡らせるためには、冷却管１１０の本数は、３本以上であることが好ましく、４本以上であることがより好ましい。

また、冷却管１１０が２本以上配置されている場合に、冷却管１１０の先端の吐出口１１０ａの位置が冷却管１１０の長さ方向に均等に配置されるように、冷却管１１０が配置されてもよい。このように配置するためには、例えば、冷却管１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄの順に、冷却管１１０の長さが長くなるようにし、かつ、冷却管１１０Ａと冷却管１１０Ｂの長さの差と、冷却管１１０Ｂと冷却管１１０Ｃの長さの差と、冷却管１１０Ｃと冷却管１１０Ｄの長さの差とが等しくなるようにすればよい。このように、吐出口１１０ａの位置が均等に配置されることにより、ケーシング１の長さ方向全体を満遍なく均等に冷却することができる。

一方、冷却管１１０が２本以上配置されている場合に、冷却管１１０の先端の吐出口１１０ａの位置が冷却管１１０の長さ方向において特定の位置に偏って配置されるように、冷却管１１０が配置されてもよい。このように、吐出口１１０ａの位置が特定の位置に偏ってランダムに配置されることにより、カメラ２等の撮像装置、ライト等の光源、その他の観察機器の近傍など、冷却能力を強めたい部位を集中的に冷却することができる。

また、冷却管１１０が２本以上配置されている場合に、冷却管１１０がケーシング１の外周（ケーシング１が円筒形の場合には円周）方向に均等に配置されてもよい。このように冷却管１１０が均等に配置されることにより、ケーシング１の外周方向全体を満遍なく均等に冷却することができる。

一方、冷却管１１０が２本以上配置されている場合に、冷却管１１０がケーシング１の外周方向において特定の位置に偏って配置されてもよい。このように冷却管１１０がランダムに配置されることにより、カメラ２等の撮像装置、ライト等の光源、その他の観察機器の近傍など、冷却能力を強めたい部位を集中的に冷却することができる。

また、冷却管１１０が２本以上（例えば、図２に示すように４本）配置されている場合に、各冷却管１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄに供給する冷媒の流量を変えてもよい。例えば、ケーシング１の先端部に設置されているカメラ２の近傍の冷却能力を高めることで、カメラ２を熱による損傷から保護したいような場合には、吐出口１１０ａがケーシング１の先端まで延びている冷却管１１０Ｄ、１１０Ｃ等に供給する冷媒の流量を増加させてもよい。また、例えば、観察装置１００を熱風炉、高炉等の炉頂から装入したような場合、炉内の上方の輻射熱が高くなることから、ケーシング１の後端側の温度が上昇しやすい。そこで、吐出口１１０ａが輻射熱の大きなケーシング１の後端側に位置する冷却管１１０Ａ、１１０Ｂ等に供給する冷媒の流量を増加させてもよい。

また、観察装置１００は、冷却機構として、ケーシング１の内部に冷却ガスを供給する冷却ガス供給手段をさらに備えていてもよい。冷却ガス供給手段としては、例えば、ケーシング１の外部に設置されたエアクーラー（図示せず。）等が使用できる。このエアクーラー等の冷却ガス供給手段から、ケーシング１の内部と連通する配管（図示せず。）を介して、ケーシング１の内部に後端側から先端側に向けてエア等の冷却ガスが流される。冷却ガスは、ケーシング１の内部を通過しながらケーシング１の内部空間およびケーシング１の内部に設置されたカメラ２等の機器を冷却し、ケーシング１の外部へ排出される。また、冷却ガスは、ケーシング１に設けられた窓部９からの輻射熱からカメラ２等の観察機器を保護するために用いられる。

より詳細には、冷却ガス供給手段から供給された冷却ガスは、ケーシング１の後端側から、支持板２４に設けられた貫通孔２４ａを通過し、内管部１ｂに設けられた貫通孔１ｃから、外管部１ａと内管部１ｂとの間の空間である冷却ガス流路１ｄを通過し、ケーシング１の先端部からケーシング１の外部に排出される。このように、貫通孔１ｃは、冷却ガスをケーシング１の外部に排出するためのガス抜き孔となっている。なお、通常、冷却ガスとしてはエアが用いられるが、エア以外にも、窒素、アルゴン等の不活性ガスも冷却ガスとして用いることが可能である。

（観察装置１００Ｖの構成）
次に、図３を参照しながら、本実施形態の変更例に係る観察装置１００Ｖの構成を述べる。図３は、本実施形態に係る観察装置１００Ｖの変更例の全体構成を示す部分断面図である。観察装置１００Ｖは、ケーシング１Ｖが金属管であることは、上述した観察装置１００と同様であるが、ケーシング１Ｖの内部には、撮像装置としてのカメラ２および光源としてのライト３の両方が設置され、窓部９Ａ、９Ｂが、ケーシング１Ｖの側面に設けられている点で、観察装置１００と相違する例である。

＜ケーシング１Ｖ＞
図３に示すように、ケーシング１Ｖの内部には、カメラ２およびライト３が設置される。ケーシング１Ｖの形状は、筒状であれば特に制限されず、例えば、円筒状でもよく、角筒状でもよい。ケーシング１Ｖの材質は、ケーシング１と同様である。図３には、ケーシング１Ｖが金属管（例えば、ＳＵＳ管）である例が示されている。

ここで、ケーシング１Ｖの先端は閉塞された平坦面１Ｖａとなっており、ケーシング１Ｖの側面には、２つの窓部９Ａ、９Ｂが設けられている。図３に示した観察装置１００Ｖでは、窓部９Ａを通してカメラ２が雰囲気炉内を撮像でき、窓部９Ｂを通してライト３が雰囲気炉内を照明できるように、窓部９Ａはカメラ２の近傍に、窓部９Ｂはライト３の近傍に、それぞれ配置されている。

窓部９Ａ、９Ｂの材質は、観察装置１００における窓部９と同様である。また、窓部９Ａ、９Ｂの内側には、それぞれ、フィルタ８Ａ、８Ｂが設けられていてもよいことは、観察装置１００と同様である。なお、フィルタ８Ａ、８Ｂとしては、第１の実施形態に係るフィルタ８と同様のフィルタを用いることができる。

＜観察機器＞
本変更例に係るケーシング１Ｖの内部に設置される機器としては、例えば、カメラ２等の撮像装置、ライト３等の光源、レーザ変位計（レーザー測距器）の検出器等の観察機器のうちの１種を単独で使用してもよく、または２種以上を併用してもよい。これらの観察機器以外にも、ケーシング１の内部に設置される機器としては、各種観察（観測）装置、検査（検出）装置、測定（計測）装置、分析装置、試験装置等が挙げられる。

図３に示した例では、ケーシング１Ｖの内部には、カメラ２およびライト３が設置されている。カメラ２は、上述したように、直視型の円筒形マイクロカメラである。カメラ２は、支持棒２５によりケーシング１Ｖの内部に固定される。

ライト３は、例えば、光源が設けられる本体部３１と、本体部３１を支持する支持部３２と、ライト３を外部電源と接続する配線３３とからなり、ケーシング１Ｖの中心軸方向に配光するライトである。このようなライトとしては、例えば、キセノンライト、発光ダイオード（ＬＥＤ）等を使用できる。ライト３は、支持棒３４によりケーシング１Ｖ内に固定される。

以上のように、カメラ２が直視型のカメラであり、ライト３がケーシング１Ｖの中心軸方向に配光するライトであるような場合には、ケーシング１Ｖの側面に設けられた窓部９Ａ、９Ｂからは、撮像や照明ができない。そこで、本変更例に係る観察装置１００Ｖは、反射鏡４および反射鏡６が設けられている。反射鏡４、６は、それぞれ、回転軸４ａ、６ａを中心に回動可能に設置されており、カメラ２に入射する光の角度、ライト３から出射された光の反射光の角度を変更できるように構成されている。なお、反射鏡４、６の回動は、それぞれ、モータ５、７の動力により行われる。また、モータ５、７は、それぞれ、ケーシング１の内周面に固定された支持板５１、７１にネジ等により固定および支持されている。支持板７１には、ケーシング１Ｖの軸方向に貫通する１または２以上の貫通孔７１ａが設けられている。

以上のような構成により、カメラ２は、雰囲気炉内から窓部９Ａおよびフィルタ８Ａを通過して入射した光が反射鏡４により反射され、その反射光がレンズ２２に入射することにより、雰囲気炉内の耐火物等を撮像する。また、ライト３は、本体部３１の光源から出射された光が反射鏡６により反射され、その反射光がフィルタ８Ｂおよび窓部９Ｂを通過することで、雰囲気炉内の耐火物等を照明する。

なお、観察装置１００Ｖの軽量化を図る観点からは、可能な限り小型の撮像装置、光源等の機器を使用することが好ましい点は、観察装置１００の場合と同様である。

＜冷却機構＞
観察装置１００Ｖに設けられる冷却機構は、図３に示すように、観察装置１００と同様に、冷却管１１０と、断熱材１２０とを有する。冷却管１１０および断熱材１２０は、観察装置１００に設けられているものと同様であるので、詳細な説明を省略する。

なお、本変更例に係る観察装置１００Ｖのように、窓部９Ａ、９Ｂがケーシング１の側面に設けられた側面視の観察装置を雰囲気炉に装入した場合、窓部９Ａ、９Ｂの周辺の輻射熱が大きくなる傾向にある。このような場合には、窓部９Ａ、９Ｂの周辺の冷却能力を特に高めることが好ましい。そこで、窓部９Ａ、９Ｂの上部（後端側）に、複数の冷却管１１０の吐出口１１０ａが配置されるように、吐出口１１０ａの位置が、窓部９Ａ、９Ｂの周辺に偏って配置されるようにしてもよい。ただし、この際、吐出口１１０ａから吐出された冷媒が窓部９Ａ、９Ｂを濡らし、その冷媒が気化する際に窓部９Ａ、９Ｂが曇らないようにすることに留意することが好ましい。

また、観察装置１００Ｖは、冷却機構として、ケーシング１Ｖの内部に冷却ガスを供給する冷却ガス供給手段をさらに備えていてもよい。冷却ガス供給手段としては、例えば、ケーシング１Ｖの外部に設置されたエアクーラー（図示せず。）等が使用できる。このエアクーラー等の冷却ガス供給手段から、ケーシング１Ｖの内部と連通する配管（図示せず。）を介して、ケーシング１Ｖの内部に後端側から先端側に向けてエア等の冷却ガスが流される。冷却ガスは、ケーシング１Ｖの内部を通過しながらケーシング１Ｖの内部空間およびケーシング１Ｖの内部に設置されたカメラ２、ライト３等の機器を冷却し、ケーシング１Ｖの外部へ排出される。

また、観察装置１００Ｖでは、上述したように、ケーシング１Ｖの先端は閉塞された平坦面１Ｖａとなっており、図３に示すように、支持板５１およびケーシング１Ｖの先端の平坦面１Ｖａを貫通するように、冷却ガス流路１３０が設けられている。冷却ガス流路１３０の両端は開放されており、それぞれ、冷却ガスの流入口１３０ａおよび排出口１３０ｂとなっている。

より詳細には、図３に示すように、冷却ガス供給手段から供給された冷却ガスは、ケーシング１Ｖの後端側から、支持板７１に設けられた貫通孔７１ａを通過し、ケーシング１Ｖ内を先端側に向かって流れる。さらに、冷却ガスは、流入口１３０ａから冷却ガス流路１３０に進入し、冷却ガス流路１３０を流れた後に、窓部９Ａ、９Ｂの周縁部に設けられた貫通孔（図示せず。）または排出口１３０ｂからケーシング１Ｖの外部に排出される。このように、冷却ガス流路１３０の流入口１３０ａおよび排出口１３０ｂは、冷却ガスをケーシング１Ｖの外部に排出するためのガス抜き孔となっている。なお、使用可能な冷却ガスの種類は、観察装置１００の場合と同様である。

（観察装置１００、１００Ｖの作用効果）
以上のように、本実施形態に係る観察装置１００およびその変更例に係る観察装置１００Ｖによれば、液体の冷媒の供給をケーシング１の外部に設けた単管構造の冷却管１１０を通じて行い、その外側を軽量な耐火繊維からなる断熱材１２０で覆うことにより、大幅な軽量化を図ることができる。

また、断熱材１２０に連続的に冷媒を供給可能な冷却機構の構造とすることで、液体の冷媒（例えば、水）の気化熱を利用した連続的な冷却が可能となる。さらに、冷却管１１０に供給する水量を調整することで、冷却能力を調整可能である。以上の構成により、従来の冷却水が循環する構造の冷却機構を有する観察装置に比べてさらなる軽量化を図ることができる。その結果、観察装置を取り扱う際に、重機を使用する必要がなくなり、人手で簡易に取り回しが可能となる。

（観察装置１００、１００Ｖを使用した観察方法）
次に、上述した観察装置１００、１００Ｖを使用した本実施形態に係る密閉型の加熱炉（雰囲気炉）内の観察方法について説明する。

観察装置１００を使用した雰囲気炉内の観察方法においては、ケーシング１の先端に設けられた窓部９を通して、カメラ２が雰囲気炉（加熱炉）内（例えば、熱風炉等の窯炉設備に内張りされた耐火物の状態）を撮像する。この際、ケーシング１の内部にライト３等の光源が設置された装置を観察装置１００と共に雰囲気炉内に装入し、ケーシング１の先端に設けられた窓部９を通して、ライト３等の光源が雰囲気炉（加熱炉）内（例えば、熱風炉等の窯炉設備に内張りされた耐火物）を照明するようにしてもよい。

また、観察装置１００Ｖを使用した雰囲気炉内の観察方法においては、ケーシング１の側面に設けられた窓部９Ｂを通して、ライト３が雰囲気炉（加熱炉）内（例えば、熱風炉等の窯炉設備に内張りされた耐火物）を照明する。また、ライト３から出射された光を利用して、ケーシング１の側面に設けられた窓部９Ａを通して、カメラ２が雰囲気炉（加熱炉）内（例えば、熱風炉等の窯炉設備に内張りされた耐火物の状態）を撮像する。

［第２の実施形態］
次に、図４を参照しながら、本発明の第２の実施形態に係る密閉型の加熱炉（雰囲気炉）内に装入される装置の一例としての観察装置およびこの観察装置を使用した観察方法について説明する。図４は、本実施形態に係る冷却機構の構成の一例を示す斜視図である。なお、図４には、説明の便宜のため、観察装置２００の構成のうちケーシング１および冷却管２１０を示し、他の構成については図示を省略している。また、上述した第１実施形態と共通する説明は適宜省略する。

（観察装置２００の構成）
本実施形態に係る観察装置２００は、高温雰囲気にある雰囲気炉内の観察装置であり、ケーシング１と、雰囲気炉内の観察に用いられる各種機器（本実施形態では、観察機器）と、冷却機構とを備える。

ケーシング１および雰囲気炉内の観察に用いられる各種機器については、上述した第１の実施形態と同じものを用いることができ、具体的には、図１に示す観察装置１００または図３に示す観察装置１００Ｖと同じものを使用できる。言い換えると、本実施形態に係る冷却機構は、図１に示す観察装置１００と同様のケーシング１または図３に示す観察装置１００Ｖと同様のケーシング１Ｖのいずれに設けられてもよい。以下、本実施形態に係る冷却機構がケーシング１に設けられている場合を例に挙げて説明する。

＜冷却機構＞
本実施形態に係る冷却機構は、図１および図４に示すように、密閉型の加熱炉（雰囲気炉）内に装入される装置である観察装置１００に設けられ、冷却管２１０と、断熱材１２０とを有する。

冷却管２１０は、ケーシング１の外部に配置され、液体の冷媒が外部から供給される。本実施形態では、冷却管２１０として、複数（図４に示した例では、４本）の直管２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃ、２１０Ｄが金属管であるケーシング１の外周に沿って配置されている。また、冷却管２１０の先端は閉塞されており、外部から供給された冷媒の吐出口２１１は、冷却管２１０の側面に複数設けられている。このように、吐出口２１１が冷却管２１０の先端ではなく側面に設けられることにより、毛細管現象によらずとも、冷却管２１０に供給された冷媒が、ケーシング１を被覆する断熱材１２０の層全体に拡散して行き渡るようにすることが可能となる。

吐出口２１１は、１本の冷却管２１０に対して少なくとも１つ設けられていればよいが、本実施形態に係る冷却機構の冷却能力を高めるためには、１本の冷却管２１０に対して複数の吐出口２１１が設けられていることが好ましい。なお、冷却管２１０のその他の構成については、上述した冷却管１１０と同様である。

本実施形態では、断熱材１２０は、ケーシング１の外周面および冷却管２１０を被覆するように配置される。断熱材１２０は、ケーシング１の外周面および冷却管２１０のうち、少なくとも雰囲気炉内に装入される部分に被覆されていればよいが、ケーシング１の外周面および冷却管２１０の全部に被覆されていても差し支えない。

本実施形態に係る冷却機構においても、冷媒の吐出口２１１は、断熱材１２０の層内に配置される。したがって、冷却管２１０に供給された液体の冷媒（例えば、冷却水）は、冷却管２１０の側面に設けられた吐出口２１１から断熱材１２０層内に吐出され、断熱材１２０中に浸み出す。このようにして断熱材１２０中に浸み出した冷媒は、第１実施形態の場合と同様に、断熱材１２０中で拡散し、断熱材１２０の層全体に行き渡る。断熱材１２０の層全体に行き渡った冷媒は、高温雰囲気内で気化し、その気化熱により観察装置２００のケーシング１を冷却する。以上のように、冷却管２１０の吐出口２１１が断熱材１２０の層内に配置されることで、断熱材１２０の層全体に行き渡った冷媒が気化し、ケーシング１の全体（少なくとも、断熱材１２０により被覆されている部分）を冷却することができる。

ここで、冷却管２１０の本数は、１本以上であることが必須であるが、冷媒を確実に断熱材１２０の層全体に拡散させて行き渡らせるためには、冷却管２１０の本数は、３本以上であることが好ましく、４本以上であることがより好ましい点は、冷却管１１０と同様である。

また、冷却管２１０が２本以上配置されている場合に、冷却管２１０の先端の到達位置が冷却管２１０の長さ方向に均等に配置されるように、冷却管２１０が配置されてもよい。このように配置するためには、例えば、冷却管２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃ、２１０Ｄの順に、冷却管２１０の長さが長くなるようにし、かつ、冷却管２１０Ａと冷却管２１０Ｂの長さの差と、冷却管２１０Ｂと冷却管２１０Ｃの長さの差と、冷却管２１０Ｃと冷却管２１０Ｄの長さの差とが等しくなるようにすればよい。このように構成することで、吐出口２１１の位置がケーシング１の長さ方向に均等に配置されることになり、ケーシング１の長さ方向全体を満遍なく均等に冷却することができる。

一方、冷却管２１０が２本以上配置されている場合に、冷却管２１０の先端の到達位置が冷却管２１０の長さ方向において特定の位置に偏って配置されるように、冷却管２１０が配置されてもよい。このように構成することで、吐出口２１１の位置がケーシング１の長さ方向において特定の位置に偏ってランダムに配置される。その結果、カメラ２等の撮像装置、ライト３等の光源、その他の観察機器の近傍など、冷却能力を強めたい部位を集中的に冷却することができる。

また、冷却管２１０が２本以上配置されている場合に、冷却管２１０がケーシング１の外周（ケーシング１が円筒形の場合には円周）方向に均等に配置されてもよい。このように冷却管２１０が均等に配置されることにより、ケーシング１の外周方向全体を満遍なく均等に冷却することができる。

一方、冷却管２１０が２本以上配置されている場合に、冷却管２１０がケーシング１の外周方向において特定の位置に偏って配置されてもよい。このように冷却管２１０がランダムに配置されることにより、カメラ２等の撮像装置、ライト３等の光源、その他の観察機器の近傍など、冷却能力を強めたい部位を集中的に冷却することができる。

また、各冷却管２１０の側面に、吐出口２１１が複数設けられている場合に、吐出口２１１が冷却管２１０の長さ方向に均等に配置されてもよい。このように、吐出口２１１が均等に配置されることにより、ケーシング１の長さ方向全体を満遍なく均等に冷却することができる。

一方、各冷却管２１０の側面に、吐出口２１１が複数設けられている場合に、吐出口２１１が冷却管２１０の長さ方向において特定の位置に偏って配置されてもよい。このように、吐出口２１１が特定の位置に偏ってランダムに配置されることにより、カメラ２等の撮像装置、ライト３等の光源、その他の観察機器の近傍など、冷却能力を強めたい部位を集中的に冷却することができる。

なお、冷却管２１０が２本以上（例えば、図２に示すように４本）配置されている場合に、各冷却管２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃ、２１０Ｄに供給する冷媒の流量を変えてもよいことは、第１実施形態と同様である。

また、観察装置２００も、観察装置１００と同様に、冷却機構として、ケーシング１の内部に冷却ガスを供給する冷却ガス供給手段をさらに備えていてもよい。冷却ガス供給手段の詳細は、第１実施形態で述べた通りである。

（観察装置２００を使用した観察方法）
次に、上述した観察装置２００を使用した本実施形態に係る密閉型の加熱炉（雰囲気炉）内の観察方法について説明する。

観察装置２００を使用した本実施形態に係る雰囲気炉内の観察方法においては、ケーシング１の先端に設けられた窓部９を通して、カメラ２が雰囲気炉（加熱炉）内（例えば、熱風炉等の窯炉設備に内張りされた耐火物の状態）を撮像する。この際、ケーシング１の内部にライト３等の光源が設置された装置を観察装置２００と共に雰囲気炉内に装入し、ケーシング１の先端に設けられた窓部９を通して、ライト３等の光源が雰囲気炉（加熱炉）内（例えば、熱風炉等の窯炉設備に内張りされた耐火物）を照明するようにしてもよい。

［第３の実施形態］
次に、図５を参照しながら、本発明の第３の実施形態に係る密閉型の加熱炉（雰囲気炉）内に装入される装置の一例としての観察装置およびこの観察装置を使用した観察方法について説明する。図５は、本実施形態に係る冷却機構の構成の一例を示す斜視図である。なお、図５には、説明の便宜のため、観察装置３００の構成のうちケーシング１および冷却管３１０を示し、他の構成については図示を省略している。また、上述した第１実施形態と共通する説明は適宜省略する。

（観察装置３００の構成）
本実施形態に係る観察装置３００は、高温雰囲気にある雰囲気炉内の観察装置であり、ケーシング１と、雰囲気炉内の観察に用いられる各種機器（本実施形態では、観察機器）と、冷却機構とを備える。

ケーシング１および雰囲気炉内の観察に用いられる各種機器については、上述した第１の実施形態と同じものを用いることができ、具体的には、図１に示す観察装置１００または図３に示す観察装置１００Ｖと同じものを使用できる。言い換えると、本実施形態に係る冷却機構は、図１に示す観察装置１００と同様のケーシング１または図３に示す観察装置１００Ｖと同様のケーシング１Ｖのいずれに設けられてもよい。以下、本実施形態に係る冷却機構がケーシング１に設けられている場合を例に挙げて説明する。

＜冷却機構＞
本実施形態に係る冷却機構は、図１および図５に示すように、密閉型の加熱炉（雰囲気炉）内に装入される装置である観察装置１００に設けられ、冷却管３１０と、断熱材１２０とを有する。

冷却管３１０は、ケーシング１の外部に配置され、液体の冷媒が外部から供給される。本実施形態では、冷却管３１０として、１本の金属製の曲管がケーシング１の外周に沿って螺旋状に巻き付くように配置されている。また、冷却管３１０の先端は開口となっており、この開口が、外部から供給された冷媒の吐出口３１０ａとなっている。また、冷却管３１０の側面にも、外部から供給された冷媒の吐出口３１１が複数設けられている。このように、吐出口３１１が冷却管３１０の先端ではなく側面に設けられることにより、毛細管現象によらずとも、冷却管３１０に供給された冷媒が、ケーシング１を被覆する断熱材１２０の層全体に拡散して行き渡るようにすることが可能となる。

吐出口３１１は、冷却管３１０に対して少なくとも１つ設けられていればよいが、本実施形態に係る冷却機構の冷却能力を高めるためには、冷却管３１０に対して複数の吐出口３１１が設けられていることが好ましい。なお、冷却管３１０のその他の構成については、上述した冷却管１１０と同様である。

本実施形態では、断熱材１２０は、ケーシング１の外周面および冷却管３１０を被覆するように配置される。断熱材１２０は、ケーシング１の外周面および冷却管３１０のうち、少なくとも雰囲気炉内に装入される部分に被覆されていればよいが、ケーシング１の外周面および冷却管３１０の全部に被覆されていても差し支えない。

本実施形態に係る冷却機構においても、冷媒の吐出口３１１は、断熱材１２０の層内に配置される。したがって、冷却管３１０に供給された液体の冷媒（例えば、冷却水）は、冷却管３１０の側面に設けられた吐出口３１１から断熱材１２０層内に吐出され、断熱材１２０中に浸み出す。このようにして断熱材１２０中に浸み出した冷媒は、第１実施形態の場合と同様に、断熱材１２０中で拡散し、断熱材１２０の層全体に行き渡る。断熱材１２０の層全体に行き渡った冷媒は、高温雰囲気内で気化し、その気化熱により観察装置３００のケーシング１を冷却する。以上のように、冷却管３１０の吐出口３１１が断熱材１２０の層内に配置されることで、断熱材１２０の層全体に行き渡った冷媒が気化し、ケーシング１の全体（少なくとも、断熱材１２０により被覆されている部分）を冷却することができる。

また、各冷却管３１０の側面に、吐出口３１１が複数設けられている場合に、吐出口３１１が螺旋状の冷却管３１０の長さ方向（言い換えると、ケーシング１の長さ方向および外周方向）に均等に配置されてもよい。このように、吐出口３１１が均等に配置されることにより、ケーシング１の長さ方向および外周方向全体を満遍なく均等に冷却することができる。

一方、各冷却管３１０の側面に、吐出口３１１が複数設けられている場合に、吐出口３１１が螺旋状の冷却管３１０の長さ方向（言い換えると、ケーシング１の長さ方向および外周方向）において特定の位置に偏って配置されてもよい。このように、吐出口３１１が特定の位置に偏ってランダムに配置されることにより、カメラ２等の撮像装置、ライト３等の光源、その他の観察機器の近傍など、冷却能力を強めたい部位を集中的に冷却することができる。

また、観察装置３００も、観察装置１００と同様に、冷却機構として、ケーシング１の内部に冷却ガスを供給する冷却ガス供給手段をさらに備えていてもよい。冷却ガス供給手段の詳細は、第１実施形態で述べた通りである。

（観察装置３００を使用した観察方法）
次に、上述した観察装置３００を使用した本実施形態に係る密閉型の加熱炉（雰囲気炉）内の観察方法について説明する。

観察装置３００を使用した本実施形態に係る雰囲気炉内の観察方法においては、ケーシング１の先端に設けられた窓部９を通して、カメラ２が雰囲気炉（加熱炉）内（例えば、熱風炉等の窯炉設備に内張りされた耐火物の状態）を撮像する。この際、ケーシング１の内部にライト３等の光源が設置された装置を観察装置３００と共に雰囲気炉内に装入し、ケーシング１の先端に設けられた窓部９を通して、ライト３等の光源が雰囲気炉（加熱炉）内（例えば、熱風炉等の窯炉設備に内張りされた耐火物）を照明するようにしてもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

上述した第１、第２および第３実施形態では、ケーシング１内に冷却ガスを供給していたが、このような場合に限られず、ケーシング１内に冷却ガスを必ずしも供給しなくてもよく、少なくとも液体の冷媒による冷却機構が設けられていればよい。

また、上述した第１、第２および第３実施形態では、ケーシング１内に撮像装置または光源が設置されるか、あるいは、ケーシング１Ｖ内に撮像装置および光源が設置される場合を例に挙げたが、このような場合に限られず、例えば、ケーシング１内にレーザ変位計（レーザ測距器）を設置し、雰囲気炉に内張りされた耐火れんがの損耗量をレーザ変位計により測定可能な観察装置であってもよい。

また、上述した第２の実施形態では、冷却管２１０の先端が閉塞されている場合を例に挙げて説明したが、このような場合に限られず、例えば、冷却管２１０の先端が開口となっており、この開口が、冷媒の吐出口となるように構成してもよい。

また、上述した第３の実施形態では、冷却管３１０の先端が開口となっており、この開口が、冷媒の吐出口３１０ａとなっている場合を例に挙げて説明したが、このような場合に限られず、例えば、冷却管３１０の先端が閉塞されており、液体の冷媒の吐出口が、冷却管３１０の側面に設けられた吐出口３１１のみであってもよい。

また、上述した実施形態では述べられていないが、例えば、ケーシング１の先端に温度センサ等を取り付け、この温度センサが、ケーシング１の温度が所定の閾値よりも高くなっていることを検知した場合には、液体の冷媒および／または冷却ガスの流量を増加させ、温度センサが、ケーシング１の温度が所定の閾値よりも低くなっていることを検知した場合には、液体の冷媒および／または冷却ガスの流量を減少させるように制御してもよい。

（実施例１：ラボ実験）
上述した本発明の実施の形態にかかる冷却機構の冷却能力を確認するため、以下のラボ実験を実施した。本実施例では、観察装置として、図１および図２に示す第１の実施形態に係る観察装置１００を用いた。ケーシング１としては、円筒状のＳＵＳ管を用い、ケーシング１のサイズは、φ５０ｍｍ×７ｍであった。

以上の観察装置１００を用い、実験用小型炉に対して、ケーシング１の先端部分のみを装入し、冷却機構を機能させたときの温度を測定した。実験条件としては、観察装置１００を装入した実験用小型炉内の雰囲気温度を１０００℃とし、冷却ガスとして用いたエアの流量を５５０Ｌ／分とし、液体の冷媒として用いた冷却水の流量を７０ｍＬ／分とした状態を約３０分間維持した後、エアの流量を４００Ｌ／分に低下させて約５分間維持したときの、内管部１ｂの外側（冷却ガス流路１ｄ）およびカメラ２の温度変化を観察した。その後、エアの流量を５５０Ｌ／分に戻し、定常状態となった後に、液体の冷媒として用いた冷却水の流量（４本の冷却管１１０に供給された冷却水の流量の合計）を７０ｍＬ／分から４０ｍＬ／分に低下させて約８分間維持したときの、内管部１ｂの外側（冷却ガス流路１ｄ）およびカメラ２の温度変化を観察した。

その結果、エアの流量を低下させたときは、内管部１ｂの外側（冷却ガス流路１ｄ）の温度が約２３℃から約２８℃に上昇し、カメラ２の温度が約２３℃から約２４℃に上昇した。なお、エアの流量の低下は約５分間のみ維持したが、エアの流量の低下状態を５分間を超えて維持した場合には、カメラ２、ライト３等の観察機器が故障する６０℃～７０℃程度まで内管部１ｂの外側（冷却ガス流路１ｄ）の温度が上昇することが予想された。また、冷却水の流量を低下させたときは、内管部１ｂの外側（冷却ガス流路１ｄ）の温度が約２４℃でほとんど変化がなく、カメラ２の温度が約２３℃から約２４℃に上昇した。

以上の結果から、冷却ガスとして用いるエアの流量を５５０Ｌ／分に維持し、液体の冷媒として用いる冷却水の流量を７０ｍＬ／分に維持することで、カメラ２の温度を約２３℃～２４℃に保持できることがわかった。

（実施例２：実機試験）
次に、実施例１のラボ実験の結果に基づき、上述した本発明の実施の形態にかかる冷却機構の冷却能力を確認するため、以下の実機試験を実施した。本実施例では、観察装置として、実施例１のラボ実験と同じ観察装置１００を用いた。

この観察装置１００を用い、図６に示すように、熱風炉（休風日に試験を実施）１０に対して、ケーシング１の先端部分の断熱材１２０で被覆した部分を熱風炉１０の側壁に設けられた貫通孔１０ａから装入し、冷却機構を機能させたときの温度を測定した。なお、本実施例では、熱風炉１０の側壁に設けられた貫通孔１０ａから観察装置１００を装入したが、図６に示すように、熱風炉１０の頂部に設けられた貫通孔１０ｂから観察装置１００を装入してもよい。熱風炉１０の外壁は鉄皮１１からなり、鉄皮１１に耐火物１２が内張りされている。観察装置１００を装入した熱風炉内の雰囲気温度は約１２００℃であった。また、実施例１の実験結果に基づき、冷却ガスとして用いたエアを５５０Ｌ／分の流量でケーシング１の内部に連続的に供給し、液体の冷媒として用いた冷却水を７０ｍＬ／分の流量で冷却管１１０に連続的に供給した。

この状態で、観察装置１００を熱風炉１０内に約６分間のみ装入したところ、内管部１ｂの外側（冷却ガス流路１ｄ）の温度が約２４℃から約３８℃に上昇し、カメラ２の温度が約１７℃から約３８℃に上昇した。

以上の結果から、炉内の雰囲気温度が約１２００℃の熱風炉１０に観察装置１００を用いて炉内の耐火物１２の観察を実施する場合、冷却ガスとして用いるエアの流量を５５０Ｌ／分とし、液体の冷媒として用いる冷却水の流量を７０ｍＬ／分とすることで、本実施例の条件では少なくとも約６分間であれば、カメラ２等の観察機器が故障しない程度に温度上昇を抑制する冷却能力があることがわかった。なお、通常、５分程度あれば、熱風炉１０内の耐火物１２の観察時間としては十分であるが、冷却ガスおよび冷却水の流量を調節することで、観察装置１００の炉内への装入時間を必要に応じて延長することができる。

本発明は、密閉型の加熱炉内に装入される装置に設けられる冷却機構、この冷却機構を備える観察装置、この観察装置を使用した観察方法に有用である。

１、１Ｖ ケーシング
１ａ 外管部
１ｂ 内管部
１ｃ 貫通孔（ガス抜き孔）
１ｄ 冷却ガス流路
１Ｖａ 平坦面
２ カメラ
３ ライト
４、６ 反射鏡
４ａ、６ａ 回転軸
５、７ モータ
８、８Ａ、８Ｂ フィルタ
９、９Ａ、９Ｂ 窓部
１０ 熱風炉
１０ａ 貫通孔
１１ 鉄皮
１２ 耐火物
２１ カメラ本体
２２ レンズ
２３ ケーブル
２４ 支持板
２４ａ 貫通孔
２５ 支持棒
３１ 本体部
３２ 支持部
３３ 配線
３４ 支持棒
５１、７１ 支持板
７１ａ 貫通孔
１００、１００Ｖ、２００、３００ 観察装置
１１０、２１０、３１０ 冷却管
１１０ａ、２１１、３１０ａ、３１１ 吐出口
１１１ 冷却管固定部材
１２０ 断熱材
１３０ ガス流路（ガス抜き孔）
１３０ａ 流入口
１３０ｂ 排出口

Claims (17)

1. 密閉型の加熱炉内に装入される装置に設けられる冷却機構であって、
   前記装置のケーシングの外部に配置され、液体の冷媒が供給される冷却管と、
   前記ケーシングの外周面および前記冷却管を被覆する耐火繊維からなる断熱材と、
   を備え、
   前記冷却管は、前記断熱材の層内に配置された前記冷媒の吐出口を有することを特徴とする、冷却機構。
2. 前記ケーシングの内部に冷却ガスを供給する冷却ガス供給手段をさらに備え、
   前記冷却ガス供給手段から供給された冷却ガスは、前記ケーシングの内部を通過しながら前記ケーシングの内部空間および前記ケーシングの内部に設置された機器を冷却し、前記ケーシングの外部へ排出されることを特徴とする、請求項１に記載の冷却機構。
3. 前記冷媒は、前記冷却管に連続的に供給されることを特徴とする、請求項１または２に記載の冷却機構。
4. 前記冷媒は、水であることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の冷却機構。
5. 前記冷却管は、前記ケーシングの外周に沿って配置された１本または２本以上の直管であり、
   前記吐出口は、前記冷却管の先端に設けられることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の冷却機構。
6. 前記冷却管は、前記ケーシングの外周に沿って配置された１本または２本以上の直管であり、
   前記吐出口は、前記冷却管の側面に設けられることを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載の冷却機構。
7. 前記吐出口が複数設けられている場合に、前記吐出口は、前記冷却管の長さ方向に均等に配置されることを特徴とする、請求項６に記載の冷却機構。
8. 前記冷却管が２本以上配置されている場合に、前記冷却管の先端の位置が前記冷却管の長さ方向に均等に配置されるように、前記冷却管が配置されることを特徴とする、請求項５～７のいずれか一項に記載の冷却機構。
9. 前記冷却管が２本以上配置されている場合に、前記冷却管の先端の位置が前記冷却管の長さ方向において特定の位置に偏って配置されるように、前記冷却管が配置されることを特徴とする、請求項５～７のいずれか一項に記載の冷却機構。
10. 前記冷却管が２本以上配置されている場合に、前記冷却管が前記ケーシングの外周方向に均等に配置されることを特徴とする、請求項５～９のいずれか一項に記載の冷却機構。
11. 前記冷却管は、前記ケーシングの外周に沿って螺旋状に巻き付くように配置された曲管であり、
    前記吐出口は、前記冷却管の側面に設けられることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の冷却機構。
12. 前記吐出口が複数設けられている場合に、前記吐出口は、螺旋状の前記冷却管の長さ方向に均等に配置されることを特徴とする、請求項１１に記載の冷却機構。
13. 前記吐出口が複数設けられている場合に、前記吐出口は、螺旋状の前記冷却管の長さ方向において特定の位置に偏って配置されることを特徴とする、請求項１１に記載の冷却機構。
14. 密閉型の加熱炉内の観察装置であって、
    筒状のケーシングと、
    前記ケーシングの内部に設置され、撮像装置、光源および検出器からなる群より選択される少なくとも１種の機器と、
    請求項１～１３のいずれか一項に記載の冷却機構と、
    を備え、
    前記ケーシングには、窓部が設けられていることを特徴とする、観察装置。
15. 前記ケーシングは、金属管であり、
    前記ケーシングの内部には、前記撮像装置または前記光源が設置され、
    前記窓部は、前記金属管の先端に設けられることを特徴とする、請求項１４に記載の観察装置。
16. 前記ケーシングは、金属管であり、
    前記ケーシングの内部には、前記撮像装置および前記光源が設置され、
    前記窓部は、前記金属管の側面に設けられることを特徴とする、請求項１４に記載の観察装置。
17. 請求項１４～１６のいずれか一項に記載の観察装置を使用した密閉型の加熱炉内の観察方法であって、
    前記窓部を通して、前記光源が前記加熱炉内を照明し、
    前記窓部を通して、前記撮像装置が前記加熱炉内を撮像することを特徴とする、観察方法。

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