JP2002294243A - コークス炉内部観察装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コークス炉における高温かつ管状若しくは溝
状の内部構造の内表面を観察する観察装置において、観
察対象の表面状態を一括して把握することができ、十分
な解像度を得ることのできる観察装置を提供する。ま
た、挿入口手前に自由空間の乏しい内部構造の内表面を
観察することのできる観察装置を提供する。 【解決手段】 観察装置先端には観察装置１の長手方向
を視野方向とした撮像装置３を配置し、撮像装置１の視
野前方に円錐状の鏡６を有し、撮像装置３の環状の撮像
素子３３は構造物内表面の線状の観察個所３１を観察
し、観察装置内部を信号通信及び電源ケーブル７を貫通
させてなることを特徴とする観察装置。観察装置１の外
周部２は同軸の３重管フレキシブルホース（２４、２
５、２６）によって冷却水流路が形成されて可撓性を有
し、該冷却水流路は往路２７、復路２８、及び観察装置
先端部における折り返し部２９からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コークス炉におけ
る狭隘な又は管状若しくは溝状の内部構造の内部を観察
する観察装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】コークス炉においては、その内部に多数
の燃焼室や煙道が配置され、その内部が高温にさらさ
れ、煉瓦表面が損傷するため、該損傷状況を観察し、損
傷状況に応じて煉瓦表面を補修する必要が生じる。これ
らコークス炉内の燃焼室や煙道は、通常は極めて狭隘で
あり、また高温状態で観察・補修を行う必要がある。

【０００３】コークス炉に関しては、図６に示すよう
に、コークスを炭化するための炭化室１３、多数の炭化
室と交互に配置される燃焼室１４、蓄熱室と燃焼室の中
間高さに設けられ横方向からＣＯＧを供給するダクト
（ＣＯＧガンダクト１７）、地下室から蓄熱室の支柱
（ピラウォール）を垂直に貫通し燃焼室に燃料ガスを供
給するダクト１９、ソールフリュー部１８などが構成さ
れている。炭化室１３については、その幅はきわめて狭
いとはいえ、炭化室の窯口から炭化室の高さ以内の高さ
を有する観察装置や補修装置を挿入することが可能であ
り、種々の炭化室観察・補修装置が提案されている。例
えば、特開平１１−１０６７５５号公報においては、炭
化室内に挿入した観察装置で炭化室内を観察しながら移
動し、移動中に得られた画像を結合して炉壁全体の観察
画像を得ることのできる発明が記載されている。

【０００４】コークス炉の構造のうちで炭化室以外、即
ち、上記燃焼室１４、ＣＯＧガンダクト１７、燃料ガス
供給ダクト１９、ソールフリュー部１８については、炉
体表面の開口部は狭く、奥行きが極めて深く、その形状
は筒形又は矩形の管状若しくは溝状の形状であり、炭化
室１３の場合のような大型の観察装置を挿入することは
不可能である。

【０００５】特開２０００−１３６３８６公報において
は、コークス炉の燃焼室を観察・補修する装置として、
燃焼室天井のフリュー孔を通して燃焼室内に挿入される
とともに軸線回りに旋回可能なカメラランスを有する観
察装置が開示されている。カメラランスは、フリュー孔
から挿入可能にするために小断面であり、燃焼室内の全
高さを観察するための長さを有しており、カメラランス
は冷却水で冷却される。カメラランスの先端にＣＣＤカ
メラが配置される。ＣＣＤカメラの視野方向はカメララ
ンスの軸線と垂直であって燃焼室の壁面に向いており、
カメラランスを軸線回りに３６０°旋回して壁面の全周
を観察することができる。カメラでの観察状況をモニタ
ーで目視確認し、補修すべき個所を発見する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】コークス炉内の管状若
しくは溝状の内部構造の内表面を観察する観察装置にお
いて、特開２０００−１３６３８６公報に記載の発明の
ように、観察カメラが軸心と垂直に壁面を向き、カメラ
ランスを旋回させて壁面の全周を観察する場合において
は、要補修個所の確認はモニターを用いた目視確認とな
る。これでは、同時に観察できるのは内表面のごく一部
であり、観察対象としている構造物の全内周面の状況を
一括して把握することは困難である。

【０００７】内周面の広い範囲を一視野に収めるため、
カメラの視野をカメラランスの軸心の方向に向け、浅い
角度で壁面を視野に入れて撮影することができる。この
ようにして撮影した内壁の画像は、カメラにごく近い側
は視野に入らず、反対にカメラから遠い側の画像は撮影
範囲は小さくしか写らず、必要な解像度が得られない。
また、このような撮影方法では、全視野にわたってフォ
ーカスを合わせることは困難である。

【０００８】高温かつ深さの深い管状の内部構造を観察
する場合において、該内部構造が直線状であれば、内部
に挿入するための観察装置も長い直線状の装置とするこ
とができる。特開２０００−１３６３８６公報に記載の
発明においては、カメラランスは、フリュー孔から挿入
して燃焼室内を観察するのに十分な長さを有し、かつ冷
却水によって冷却する構造となっている。ただし、この
ような装置を用いるためには、挿入口の手前に長くて直
線状のカメラランスを配置するための十分に広い自由空
間がなければならない。挿入口の手前に十分な自由空間
が存在しない場合には、たとえ内部構造が直線状であっ
ても、カメラランスを挿入することは不可能である。

【０００９】本発明は、コークス炉における高温かつ管
状若しくは溝状の内部構造の内表面を観察する観察装置
において、観察対象とする全内周面の表面状態を一括し
て把握することができ、かついずれの部分においても十
分な解像度を得ることのできる観察装置を提供すること
を第１の目的とする。また、高温かつ挿入口手前に自由
空間の乏しい、管状若しくは溝状の内部構造の内表面を
観察することのできる観察装置を提供することを第２の
目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明の要旨とす
るところは以下のとおりである。 （１）コークス炉の内部構造１１の内表面１０を観察す
る観察装置１であって、観察装置１は可撓性を有する管
状の形状を有し、観察装置１の外周部２は同軸の３重管
フレキシブルホース（２４、２５、２６）によって冷却
水流路が形成され、該冷却水流路は往路２７、復路２
８、及び観察装置先端部における折り返し部２９からな
り、観察装置１の先端に撮像装置３を配置し、観察装置
内部を信号通信及び電源ケーブル７を貫通させてなるこ
とを特徴とする観察装置。 （２）コークス炉の内部構造１１の内表面１０を観察す
る観察装置１であって、観察装置先端には観察装置１の
長手方向を視野方向とした撮像装置３を配置し、撮像装
置３はコークス炉内表面の特定の個所全周を線状に観察
し、観察装置内部を信号通信及び電源ケーブル７を貫通
させてなることを特徴とする観察装置。 （３）前記撮像装置１の視野前方に円錐状の鏡６を有
し、鏡６の円錐頂部は撮像装置３の方向を向き、観察装
置円周方向全周の映像が鏡に反射して前記撮像装置によ
って観察可能であることを特徴とする上記（２）に記載
の観察装置。 （４）コークス炉の内部構造１１の内表面１０を観察す
る観察装置１であって、観察装置１は可撓性を有する管
状の形状を有し、観察装置１の外周部２は同軸の３重管
フレキシブルホースによって冷却水流路が形成され、該
冷却水流路は往路２７、復路２８、及び観察装置先端部
における折り返し部２９からなり、該観察装置の先端に
撮像装置３を配置してなることを特徴とする上記（２）
又は（３）に記載の観察装置。 （５）観察装置１の先端に光源９を有し、光源９からの
光を前記円錐状の鏡６に反射させて観察装置円周方向全
周に光を照射して観察部位を観察することを特徴とする
上記（３）又は（４）に記載の観察装置。 （６）観察装置内部の前記信号通信及び電源ケーブル７
を貫通する空間に外部から冷却ガス３０を送り、冷却ガ
ス３０を観察装置１の先端から吹き出して前記円錐状の
鏡６に吹き付けることを特徴とする上記（３）乃至
（５）のいずれかに記載の観察装置。 （７）前記撮像装置３はＣＣＤカメラであり、該ＣＣＤ
カメラの撮像素子は環状に配置された撮像素子であり、
該環状の撮像素子３３によって内周面の線状の観察個所
３１を撮像することを特徴とする上記（２）乃至（６）
のいずれかに記載の観察装置。 （８）環状の撮像素子として１次元ＣＣＤ素子を有する
ことを特徴とする上記（７）に記載の観察装置。 （９）前記撮像装置３はＣＣＤカメラであり、該ＣＣＤ
カメラが有する２次元の撮像素子のうちの環状の部分を
観察対象として選択し、該環状の部分によって内周面の
線状の観察個所３１を撮像することを特徴とする上記
（２）乃至（６）のいずれかに記載の観察装置。 （１０）観察装置１をその軸方向に移動しつつ観察装置
円周方向全周を前記環状の撮像素子３３又は撮像素子の
うちの環状の部分によって撮像し、該撮像結果を矩形画
像３５として展開し、矩形画像３５のうちの一方の辺を
観察装置円周方向全周と対応させ、他方の辺を軸方向移
動位置と対応させることを特徴とする上記（２）乃至
（９）のいずれかに記載の観察装置。 （１１）観察装置１の軸方向移動速度又は観察装置の軸
方向位置を計測し、該計測結果に基づき、前記矩形画像
３５の他方の辺の位置を観察部位と対応させることを特
徴とする上記（１０）に記載の観察装置。 （１２）高温のコークス炉内部を観察する観察装置１で
あって、観察部位と前記撮像装置との間に熱線を反射す
るフィルター３６を設けることを特徴とする上記（１）
乃至（１１）のいずれかに記載の観察装置。 （１３）前記照明装置８又は光源９は観察部位の自然光
より強いエネルギーの照明を照射することを特徴とする
上記（１）乃至（１２）のいずれかに記載の観察装置。 （１４）観察装置先端にぶれ防止ガイドを有することを
特徴とする上記（１）乃至（１３）のいずれかに記載の
観察装置。

【００１１】本発明の上記（１）において、図５に示す
ように、観察装置１は可撓性を有する管状の形状を有
し、観察装置１の外周部２は同軸の３重管フレキシブル
ホース（２４、２５、２６）によって冷却水流路が形成
され、冷却水流路は往路２７、復路２８、及び観察装置
先端部における折り返し部２９からなる。外周部２をフ
レキシブルホースで構成しているので観察装置１は可撓
性を有する。フレキシブルホースは３重になっており、
フレキシブルホース外管２４とフレキシブルホース仕切
り管２５の間の空間を冷却水往路２７又は復路２８と
し、フレキシブルホース仕切り管２５とフレキシブルホ
ース内管２６の間の空間を冷却水の復路２８又は往路２
７とする。観察装置先端部に冷却水の折り返し部２９を
有するので、往路２７から注入した冷却水が復路２８を
通って循環することができる。観察装置が可撓性を有す
るため、挿入口の手前に十分な自由空間が存在しない場
合でも、観察装置を挿入することが可能になる。また、
観察個所の内部空間が直線状ではなく狭隘な曲がり形状
を有する場合においても、本発明によって観察装置をた
わませることにより、観察装置を内部空間の奥まで挿入
することが可能になる。

【００１２】本発明の上記（２）において、図２に示す
ように、観察装置先端には観察装置の長手方向を視野方
向とした撮像装置３を配置し、該撮像装置３はコークス
炉内周表面の特定の個所全周を線状に観察する（３
１）。観察装置１をその軸線方向に一定速度で移動しつ
つ撮像を行い、時間軸を観察個所の軸線方向位置とし、
上記線状の観察個所３１の撮像結果を軸線方向に垂直な
方向として２次元に展開すれば、観察装置の移動範囲内
において、観察個所の内表面の全周を展開した撮像結果
を得ることができる。

【００１３】上記（２）のように撮像装置３の視野方向
を観察装置１の軸線方向に向けた場合、撮像装置３は壁
面を角度の低い斜め方向から観察することになり、観察
装置１の位置や角度のわずかなずれが撮像結果の大きな
ぶれにつながる。本発明の上記（３）においては、図１
に示すように、上記（２）の撮像装置３の視野前方に円
錐状の鏡６を有し、鏡６の円錐頂部を撮像装置の方向を
向ける。これにより観察装置円周方向全周の映像が鏡６
に反射して撮像装置３によって観察可能になる。鏡の反
射を利用しつつ構造物内周表面の特定の個所全周につい
て、線状の観察個所３１を観察する。即ち、鏡６を利用
することにより、壁面の全周にわたって壁面にほぼ垂直
方向に観察することになるので、観察装置１の位置や角
度が若干ずれても撮像結果のぶれを小さく留めることが
できる。また、円錐状の鏡６を利用することにより、壁
面の全周の映像をひとつの撮像装置３でとらえることが
可能になる。

【００１４】撮像装置において、本発明の上記（７）の
ようにＣＣＤカメラの撮像素子を環状に配置すれば、構
造物内周表面の特定の個所全周の映像を該環状の撮像素
子３３において結像させることにより、該撮像装置は構
造物内周表面の特定の個所全周を線状に観察することが
可能になる。本発明の上記（９）のように、２次元の撮
像素子のうちの環状の部分を観察対象として選択し、該
環状の部分によって観察装置の円周方向全周の線状部分
を撮像してもよい。

【００１５】

【発明の実施の形態】第１に、本発明の上記（２）
（３）（５）〜（１４）について、図１〜４に基づいて
説明する。

【００１６】観察装置１は、コークス炉内の高温の管状
又は溝状の内部構造１０に挿入するため、細長い円筒状
の外部形状を有し、観察装置１の外周部２は水冷構造と
する。図３に示すように、外周部２の内部構造を外管２
１、仕切り管２２、内管２３の３重管構造とし、内管２
３と仕切り管２２の間を冷却水の往路２７、外管２１と
仕切り管２２の間を冷却水の復路２８とする。往路２７
と復路２８はこの逆にしてもかまわないが、ケーブル７
が貫通する空間の温度を低く保つためには、前者の方が
好ましい。外周部２の先端に冷却水の折り返し部２９を
設けることにより、外周部２の内部に冷却水を通水し、
観察装置を冷却することができる。

【００１７】観察装置１先端の内部には、撮像装置３を
設ける。撮像装置３の内部には対物レンズ５及び撮像面
４を有する。本発明においては、撮像面４のうち、環状
の撮像素子３３の部分に結像した映像のみを観察対象と
する。観察装置１の外周部２の内側には、撮像装置３と
外部の機器との間を結合する信号通信及び電源のケーブ
ル７が収納される。

【００１８】図１に示す実施の形態は本発明の上記
（３）に対応し、撮像装置３の視野前方に円錐状の鏡６
を有し、円錐状の鏡６の円錐頂部は撮像装置３の方向を
向いている。撮像面４から対物レンズ５を通過した光路
３２は、円錐状の鏡６の表面で反射し、内部構造１１の
内周面１０上にある線状の観察個所３１に到る。このよ
うな光路３２を形成する結果として、線状の観察個所３
１の像は、撮像面４の上の環状の撮像素子３３の部分に
結像することとなる。従って、環状の撮像素子３３の部
分で得られた撮像情報を用いれば、内周面１０の線状の
観察個所３１の映像を得ることができる。即ち、内周面
１０全周の映像を一度に撮像面４の上に得ることができ
る。

【００１９】光路３２と内周面１０との間の角度はほぼ
垂直とすることができる。従って、たとえ観察装置１の
先端の位置が内部構造１１の中で若干ぶれたとしても、
撮像位置としての線状の観察個所３１の位置はほとんど
ぶれを生じない。観察装置１先端の方向が若干ぶれた場
合においても、撮像位置のぶれはわずかである。従っ
て、観察装置のぶれをそれほど気にせずに観察を行うこ
とが可能である。

【００２０】こうして得られた内周面１０の線状の観察
個所３１の画像情報を用い、内周面１０表面の映像を得
るための方法について図４に基づいて説明する。図４
（ａ）において、時刻ｔ１に観察装置１は内周面１０の
Ａ１〜Ａ４に対応する線状の観察個所を撮像している。
観察装置１は一定速度で内部構造内を移動し、時刻ｔ２
において内周面１０のＢ１〜Ｂ４に対応する線状の観察
個所を撮影している。撮像結果を図４（ｂ）のように展
開する。時刻ｔ１のＡ１〜Ａ４の撮像結果が図４（ｂ）
のＡ１〜Ａ４（〜Ａ１）の位置に表示される。時刻ｔ１
からｔ２にかけて連続的にあるいは短い間隔毎に撮像さ
れた結果が図４（ｂ）の上に順次位置を変えて表示さ
れ、時刻ｔ２における画像はＢ１〜Ｂ４（〜Ｂ１）の位
置に表示される。以上のように得られた表示像は、本発
明の上記（１０）における矩形画像３５に対応する。ま
た、本発明の上記（１１）のように、観察装置１の軸方
向移動速度又は観察装置の軸方向位置を計測し、該計測
結果に基づき、矩形画像３５の他方の辺の位置を観察部
位と対応させることにより、図４（ｂ）における矩形画
像３５の縦軸の長さは、観察装置１の移動速度と経過時
間とによって内部構造の内周面１０の軸方向長さに対応
させることができる。図４（ａ）において内周面１０に
存在した傷３４ａ、３４ｂは、図４（ｂ）の表示におい
て傷３４ａ、３４ｂとして表示される。矩形画像３５の
表示は、ＣＲＴや液晶表示装置のようなコンピュータデ
ィスプレイに表示することもでき、また印刷装置によっ
て印刷することもできる。

【００２１】このように、本発明によれば、コークス炉
における管状又は溝状の内部構造の内周面を、ゆがみの
ない展開図として得ることができ、この展開図において
観察された内表面の傷状況に基づき、内表面の補修計画
を正確に立案することが可能になる。

【００２２】図２に示す実施の形態は本発明の上記
（２）に対応し、撮像装置３は内部構造１１の内表面１
０を直接観察する。撮像面４の環状の撮像素子３３の部
分に結像するのは、内表面１０のうちの線状の観察個所
３３の部分である。即ち、内表面１０上の線状の観察個
所３３の映像を環状の撮像素子３３に結像し、該環状の
撮像素子３３によって得られた撮像情報を用いる。この
方法によっても、本発明の上記（３）同様、図４（ｂ）
に示すような内表面の展開図として観察結果を表示する
ことが可能である。

【００２３】本発明の上記（７）のように、撮像装置３
はＣＣＤカメラとし、ＣＣＤカメラの撮像素子は環状に
配置された撮像素子とし、該環状の撮像素子３３によっ
て内周面１０の線状の観察個所３１を撮像すると好まし
い。ＣＣＤカメラは小型化が容易であり、かつ安価に入
手することができるからである。また、本発明の上記
（８）のように、環状の撮像素子３３として１次元ＣＣ
Ｄ素子を用いると好ましい。さらに、本発明の上記
（９）のように、ＣＣＤカメラは２次元の撮像素子を有
し、２次元の撮像素子のうちの環状の部分を観察対象と
して選択し、該環状の撮像素子３３の部分によって内周
面の線状の観察個所３１を撮像することもできる。２次
元の撮像素子を有するＣＣＤカメラは、民生品あるいは
工業用カメラとして極めて容易に入手することができ
る。２次元の撮像素子で撮像した映像情報の内、環状の
撮像素子３３の部分で撮像した情報のみを抽出すること
は、画像処理装置の回路的対応あるいはソフト的対応に
よって容易に行うことができる。

【００２４】内部構造１１の内表面１０が高温に熱せら
れている場合には、該内表面１０の自発光のみに基づい
て撮像することも可能である。内表面の自発光が少な
く、かつ外部からの光が十分に到達しない場合は、図２
に示すように観察装置１の先端に撮像装置３とともに照
明装置８を配置し、観察個所を照明して観察を行うと好
ましい。特に、円錐状の鏡６を有する本発明において
は、本発明の上記（５）にあるように、観察装置１の先
端に光源９を有し（図３）、該光源９からの光を前記円
錐状の鏡６に反射させて観察装置円周方向全周に光を照
射して線状の観察個所３１を観察すると好ましい。内表
面１０に対してほぼ垂直に光を照射することが可能であ
り、少ない光量でも十分な照明効果を得ることができ
る。

【００２５】照明装置８又は光源９による光の照射につ
いては、本発明の上記（１３）のように、観察部位の自
然光より強いエネルギーの照明を照射するとよい。

【００２６】円錐状の鏡６を用いる本発明において、観
察個所の内部構造が高温の場合には、円錐状の鏡６を冷
却する必要がある。本発明の上記（６）のように、観察
装置内部の前記信号通信及び電源ケーブル７を貫通する
空間に外部から冷却ガス３０を送り、冷却ガス３０を観
察装置１の先端から吹き出して円錐状の鏡６に吹き付け
ることにより、円錐状の鏡６を冷却することができる。
円錐状の鏡６をステンレス鋼によって製造した場合にお
いて、上記のように冷却ガス３０を吹き付けることによ
って円錐状の鏡６を冷却することにより、内部構造１１
の温度が８００℃程度であっても観察を行うことができ
る。

【００２７】観察個所の内表面１０が極めて高温である
場合には、内表面１０からの輻射熱で観察装置１が破損
しないように保護する必要がある。本発明の上記（１
２）にあるように、観察部位と撮像装置１との間に熱線
を反射するフィルター３６を設けることにより（図
５）、観察装置１を輻射熱から保護することができる。
フィルター３６としては、例えば石英ガラスに金属を蒸
着したものを用いると良い。

【００２８】内周面を撮像しながら観察装置１を軸方向
に移動するに際し、観察装置がぶれると撮像結果のぶれ
につながる。図１に示す実施の形態ではぶれの影響は小
さいが、それでも観察装置のぶれが少ないほど良好な画
像を得ることができる。図２に示す実施の形態では、特
に観察装置のぶれを小さくする必要がある。壁面をスム
ーズに上下動可能にするため、本発明の上記（１４）に
あるようにぶれ防止ガイドを設け、ぶれ防止ガイドとし
てローラーガイドを装置外周に設けたり、水平ダクトに
挿入する場合には、装置下面にローラーやそりを設ける
ことが有効である。

【００２９】本発明の上記（１）（４）について図５に
基づいて説明する。

【００３０】コークス炉の高温かつ深さの深い管状の内
部構造を観察する場合において、挿入口の手前に十分な
自由空間が存在しない場合には、たとえ内部構造が直線
状であっても、観察装置を内部構造の深さに対応した直
線状の装置としたのでは、観察装置を挿入することがで
きない。

【００３１】本発明の上記（１）において、観察装置１
の外周部２は同軸の３重管フレキシブルホース（２４、
２５、２６）によって冷却水流路が形成され、冷却水流
路は往路２７、復路２８、及び観察装置先端部における
折り返し部２９からなる。外周部２をフレキシブルホー
スで構成しているので、管状の形状をした観察装置１は
可撓性を有する。フレキシブルホースは３重になってお
り、フレキシブルホース外管２４とフレキシブルホース
仕切り管２５の間の空間を冷却水往路２７又は復路２８
とし、フレキシブルホース仕切り管２５とフレキシブル
ホース内管２６の間の空間を冷却水の復路２８又は往路
２７とする。観察装置先端部に冷却水の折り返し部２９
を有するので、往路２７から注入した冷却水が復路２８
を通って循環することができる。観察装置が可撓性を有
するため、挿入口の手前に十分な自由空間が存在しない
場合でも、観察装置を挿入することが可能になる。ま
た、観察個所の内部空間が直線状ではなく狭隘な曲がり
形状を有する場合においても、本発明によって観察装置
をたわませることにより、観察装置を内部空間の奥まで
挿入することが可能になる。

【００３２】本発明で用いるフレキシブルホースとして
は、薄層ステンレス鋼板を用いることができる。内管に
はシリコン・テフロン（登録商標）等のゴムを用いるこ
とも可能であるが、冷却水を圧入して循環させるために
２〜３ｋｇ／ｃｍ²の圧力が必要であるため、ステンレ
ス製の方が好ましい。

【００３３】観察装置１が可撓性を有するので、観察対
象としての内部構造に挿入して撮像を行っている状態に
おいて観察装置１がぶれないように固定することが肝要
である。例えば、本発明の上記（１４）におけるぶれ防
止ガイドとしてスキー板状のそりを観察装置１の外面に
複数設置しておくことも有効である。

【００３４】本発明の上記（１）による観察装置におい
ては、撮像装置３として、図５に示すように通常の２次
元ＣＣＤカメラを用いた撮像を行い、該撮像画像を観察
することによって内部構造の内周面を観察しても良い。
また、本発明の上記（４）にあるように、本発明の上記
（２）と同様、図２に示すように内表面１０の線状の観
察個所３１を環状の撮像素子３３によって撮像する方法
を用いてもよく、更に本発明の上記（３）と同様、図１
に示すように観察装置先端に円錐状の鏡６を設け、該鏡
に反射させて内表面１０の線状の観察個所３１を環状の
撮像素子３３によって撮像する方法を用いても良い。

【００３５】コークス炉の燃焼室１４の内表面を観察す
る観察装置に本発明を適用する場合においては、燃焼室
の上方に十分な自由空間を確保することができるので、
図７（ａ）に示すように、コークス炉１２の炉上に横移
動装置４１を設け、横移動装置４１の上に昇降装置４２
を設け、昇降装置４２によって長い管状の観察装置１を
昇降させて観察装置１を燃焼室挿入口１６から挿入し、
観察装置１の先端に設けた撮像装置３によって内部の観
察を行うことができる。

【００３６】コークス炉のＣＯＧガンダクト１７、ダク
ト１９の内表面を観察する観察装置に本発明を適用する
場合においては、入口の手前に十分な自由空間を確保す
ることができないので、図７（ｂ）に示すようにフレキ
シブルホースを用いた可撓性を有する観察装置１を用い
て観察を行う必要がある。

【００３７】

【実施例】（実施例１）コークス炉の蓄熱室部１５は、
熱交換し易いスロット状煉瓦と全体の上部荷重を支える
壁煉瓦（ピラウォールという）から構成されるが、壁煉
瓦の中を貫通して地下室から燃焼室１４に熱交換用スロ
ット煉瓦を介さずに燃料ガスを供給するダクト１９があ
る。一般的にはCOGが使用されるがこのダクト１９は、
操業中の温度変化により亀裂や欠損が発生しやすい。

【００３８】本実施例では、この内径１４０ｍｍ長さ７
ｍのＣＯＧダクト１９内の亀裂状態を把握するために、
本発明の観察装置１を採用した。

【００３９】観察装置外径を80mmφに抑え、フレキシブ
ルホース外管２４は薄層ステンレス製の蛇腹ホースを採
用した。この部位は、下部温度は200〜400℃、上部は80
0℃前後と急激に温度が変化している。そのため3重管の
ホースに冷却水を通しその中心部に冷風を送りながら観
察装置内部に撮像装置を内蔵し、冷却ホースの先端約30
mmのところにステンレス製円錐状の鏡６を設置した。撮
像装置及び円錐状の鏡の部分は図１に示すとおりであ
り、フレキシブルホースによる外形は図５に示すとおり
である。

【００４０】地下室は、高さが2mと低く、ダクト長は７
ｍと長いために剛体の観察装置であった場合は、挿入が
不可能であった。今回の可撓性を有する観察装置を用い
たことにより、内部状態を鮮明に把握することができ
た。このダクト径は140mmφであるのに対して装置外形
は80mφであることから装置のぶれが課題となったが、
装置外管２４の先端部にぶれ防止ガイドとして円周方向
3箇所金属性ソリを設けた。この長さは100mmで先端部と
後端部はスキー板の先端部構造に類似したベンド形状と
した。

【００４１】このぶれ防止ガイドの部位は冷却構造とし
ていないが、観察所要時間が数分間であることから耐熱
性は問題なかった。この試験の前にローラー構造のぶれ
防止ガイドを設置したが、直径7mmφ程度の小さいロー
ラーしか設置できない為に、亀裂部があった場合、動き
が鈍くなる結果となった。先端の円錐状の鏡６はステン
レス製としたが、3重管中心部を通す冷却空気３０によ
り冷却されて高温雰囲気に耐えることができた。更に、
データスキャンは上昇途中、０．０５秒毎にシャッター
を切る方式にセットした。この部位の煉瓦構造がわかっ
ているために画像から損傷部位を特定することは、容易
であった。

【００４２】また、円錐状の鏡の耐熱性を高めるため
に、装置外管２４の延長上に表面に熱線反射加工をした
石英ガラス製円筒状ダクトを設置した。このダクトは、
冷却空気を拡散させずに円錐状の鏡まで到達する狙い
と、微粉塵を含む雰囲気の排除、周辺ダクトからの熱線
を抑えることを目的に設置した。その結果、円錐状の鏡
の温度上昇も500℃以下に抑えることができ、安定した
画像を得ることができた。

【００４３】（実施例２）次に、本発明の観察装置をソ
ールフリュー１８内の観察に使用した。この部位の温度
条件は200℃〜400℃、断面形状は200×450と大きな矩形
構造であった。自発光が無く暗いために、この観察装置
先端に光源９としてＬＥＤを設置し、円錐状の鏡を介し
て照明を観察したいダクト内壁面に照射した。この部位
の傷は側面と上面の3面に多いために、本法が有効であ
った。水平ダクトであるために、本発明装置の下部にぶ
れ防止ガイドとして２輪の足を設け、スムーズに挿入可
能な構造とした。観察装置のフレキシブルホース３重管
からなる主要構造は実施例１と同じとしたが、ダクト内
に挿入する速度は一定とし、１ｍｍ毎のシャッター速度
として、得られた画像は奥行き方向1スキャンデータ毎
に1mm幅の画像情報を貼り合わせて展開図を作成する手
法とした。この結果、ソールフリュー内損傷状態、たと
えば目地開きなどが良く観察できた。また、この部位に
おいては、本法の変化型として観察視野を挿入装置と９
０度曲げ側面を見る装置でも可能であったが、上面・側
面の奥行き方向での関係を把握する意味では、本発明の
方法がすぐれていた。

【００４４】（実施例３）次にＣＯＧガンダクト１７に
て本発明の観察装置を用いて観察した。観察装置１をＣ
ＯＧガンダクト１７に挿入する状況を図７（ｂ）に示
す。この部位は温度850℃、直径130ｍｍであり、奥行き
は15ｍと長く壁面の亀裂観察を目的として、本装置を水
平に用いた。この場合も、フレキシブルホース外管２４
の先端部下部に2本のソリを設け、その他の条件は実施
例１と同様とした。水量は約100リットル／分程度と
し、中心部に通す冷却空気は200リットル／分とした。
上記実施例１、実施例２と同様、ＣＯＧガンダクト内の
損傷状況を的確に把握し、補修計画を立案することがで
きた。

【００４５】

【発明の効果】本発明は、管状若しくは溝状の内部構造
の内表面を観察する観察装置において、観察装置先端に
設けた撮像装置で構造物内周表面の特定の個所全周を線
状に観察し，観察装置をその軸線方向に一定速度で移動
しつつ撮像を行い、時間軸を観察個所の軸線方向位置と
し、上記線状の撮像結果を軸線方向に垂直な方向として
２次元に展開することにより、観察装置の移動範囲内に
おいて、観察個所の内表面の全周を展開した撮像結果を
得ることができる。

【００４６】本発明はまた、撮像装置の視野前方に円錐
状の鏡を設け、鏡の円錐頂部を撮像装置の方向を向ける
ことにより、鏡部分の観察装置円周方向全周の映像が鏡
に反射して撮像装置によって観察可能になり、壁面の全
周にわたって壁面にほぼ垂直方向に観察することになる
ので、観察装置の位置や角度が若干ずれても撮像結果の
ぶれを小さく留めることができる。

【００４７】本発明は更に、観察装置の外周部を３重管
フレキシブルホースで構成することにより、観察装置を
冷却水で冷却しつつ可撓性を持たせることができ、観察
装置の挿入口の手前に十分な自由空間が存在しない場合
でも、観察装置を挿入することが可能になる。また、観
察個所の内部空間が直線状ではなく狭隘な曲がり形状を
有する場合においても、本発明によって観察装置をたわ
ませることにより、観察装置を内部空間の奥まで挿入す
ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の円錐状の鏡を有する観察装置を示す斜
視図である。

【図２】本発明の観察装置を示す斜視図である。

【図３】本発明の観察装置を示す斜視部分断面図であ
る。

【図４】本発明の観察装置による内周面観察状況を示す
図であり、（ａ）は観察中の観察装置、（ｂ）は観察結
果を示す図である。

【図５】本発明のフレキシブルホースを有する観察装置
の斜視図である。

【図６】コークス炉の斜視断面図である。

【図７】本発明の観察装置をコークス炉の観察に使用す
る状況を示す概念図であり、（ａ）は燃焼室を観察する
状況を示す図、（ｂ）はＣＯＧダクト内を観察する状況
を示す図である。

【符号の説明】

１ 観察装置 ２ 外周部 ３ 撮像装置 ４ 撮像面 ５ 対物レンズ ６ 円錐状の鏡 ７ ケーブル ８ 照明装置 ９ 光源 １０ 内表面 １１ 内部構造 １２ コークス炉 １３ 炭化室 １４ 燃焼室 １５ 蓄熱室 １６ 燃焼室挿入口 １７ ＣＯＧガンダクト １８ ソールフリュー １９ ダクト ２１ 外管 ２２ 仕切り管 ２３ 内管 ２４ フレキシブルホース外管 ２５ フレキシブルホース仕切り管 ２６ フレキシブルホース内管 ２７ 往路 ２８ 復路 ２９ 折り返し部 ３０ 冷却ガス ３１ 線状の観察個所 ３２ 光路 ３３ 環状の撮像素子 ３４ 傷 ３５ 矩形画像 ３６ フィルター ４１ 横移動装置 ４２ 昇降装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｂ 23/26 Ｇ０２Ｂ 23/26 Ｃ Ｂ Ｈ０４Ｎ 5/225 Ｈ０４Ｎ 5/225 Ｃ Ｄ // Ｈ０４Ｎ 101:00 101:00 (72)発明者 内藤 修治 富津市新富20−１ 新日本製鐵株式会社技 術開発本部内 (72)発明者 杉浦 雅人 富津市新富20−１ 新日本製鐵株式会社技 術開発本部内 Ｆターム(参考） 2H040 AA03 AA04 BA02 BA14 BA22 CA03 CA22 CA23 CA25 DA03 DA16 DA51 DA55 DA57 GA03 GA04 GA10 GA12 4H012 EA00 5C022 AA01 AC42 AC64

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コークス炉内部構造の内表面を観察する
   観察装置であって、該観察装置は可撓性を有する管状の
   形状を有し、該観察装置の外周部は同軸の３重管フレキ
   シブルホースによって冷却水流路が形成され、該冷却水
   流路は往路、復路、及び観察装置先端部における折り返
   し部からなり、該観察装置の先端に撮像装置を配置し、
   観察装置内部を信号通信及び電源ケーブルを貫通させて
   なることを特徴とする観察装置。
2. 【請求項２】 コークス炉内部構造の内表面を観察する
   観察装置であって、観察装置先端には観察装置の長手方
   向を視野方向とした撮像装置を配置し、該撮像装置はコ
   ークス炉内表面の特定の個所全周を線状に観察し、観察
   装置内部を信号通信及び電源ケーブルを貫通させてなる
   ことを特徴とする観察装置。
3. 【請求項３】 前記撮像装置の視野前方に円錐状の鏡を
   有し、該鏡の円錐頂部は撮像装置の方向を向き、観察装
   置円周方向全周の映像が鏡に反射して前記撮像装置によ
   って観察可能であることを特徴とする請求項２に記載の
   観察装置。
4. 【請求項４】 コークス炉内部構造の内表面を観察する
   観察装置であって、該観察装置は可撓性を有する管状の
   形状を有し、該観察装置の外周部は同軸の３重管フレキ
   シブルホースによって冷却水流路が形成され、該冷却水
   流路は往路、復路、及び観察装置先端部における折り返
   し部からなり、該観察装置の先端に撮像装置を配置して
   なることを特徴とする請求項２又は３に記載の観察装
   置。
5. 【請求項５】 観察装置の先端に光源を有し、該光源か
   らの光を前記円錐状の鏡に反射させて観察装置円周方向
   全周に光を照射して観察部位を観察することを特徴とす
   る請求項３又は４に記載の観察装置。
6. 【請求項６】 観察装置内部の前記信号通信及び電源ケ
   ーブルを貫通する空間に外部から冷却ガスを送り、該冷
   却ガスを観察装置の先端から吹き出して前記円錐状の鏡
   に吹き付けることを特徴とする請求項３乃至５のいずれ
   かに記載の観察装置。
7. 【請求項７】 前記撮像装置はＣＣＤカメラであり、該
   ＣＣＤカメラの撮像素子は環状に配置された撮像素子で
   あり、該環状の撮像素子によって内周面の線状の観察個
   所を撮像することを特徴とする請求項２乃至６のいずれ
   かに記載の観察装置。
8. 【請求項８】 環状の撮像素子として１次元ＣＣＤ素子
   を有することを特徴とする請求項７に記載の観察装置。
9. 【請求項９】 前記撮像装置はＣＣＤカメラであり、該
   ＣＣＤカメラが有する２次元の撮像素子のうちの環状の
   部分を観察対象として選択し、該環状の部分によって内
   周面の線状の観察個所を撮像することを特徴とする請求
   項２乃至６のいずれかに記載の観察装置。
10. 【請求項１０】 観察装置をその軸方向に移動しつつ観
    察装置円周方向全周を前記環状の撮像素子又は撮像素子
    のうちの環状の部分によって撮像し、該撮像結果を矩形
    画像として展開し、該矩形画像のうちの一方の辺を観察
    装置円周方向全周と対応させ、他方の辺を軸方向移動位
    置と対応させることを特徴とする請求項２乃至９のいず
    れかに記載の観察装置。
11. 【請求項１１】 観察装置の軸方向移動速度又は観察装
    置の軸方向位置を計測し、該計測結果に基づき、前記矩
    形画像の他方の辺の位置を観察部位と対応させることを
    特徴とする請求項１０に記載の観察装置。
12. 【請求項１２】 高温のコークス炉内部を観察する観察
    装置であって、観察部位と前記撮像装置との間に熱線を
    反射するフィルターを設けることを特徴とする請求項１
    乃至１１のいずれかに記載の観察装置。
13. 【請求項１３】 前記照明装置又は光源は観察部位の自
    然光より強いエネルギーの照明を照射することを特徴と
    する請求項１乃至１２のいずれかに記載の観察装置。
14. 【請求項１４】 観察装置先端にぶれ防止ガイドを有す
    ることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載
    の観察装置。