JP2003268377A - 炉壁観察装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 コークス炉炭化室等の相対する炉壁の表面を
観察する炉壁観察装置において、装置が小型軽量でかつ
冷却水配管等を必要とせず、壁面における必要な観察範
囲を観察することができ、撮像した炉壁画像情報と撮像
位置情報とを結合することを可能にするとともに、撮像
結果を迅速に利用して炉壁補修計画を立案することので
きる炉壁観察装置を提供する。 【解決手段】 断熱容器３内に撮像装置８を収納し、断
熱容器３の外側に鏡面２ａ，２ｂを配置し、鏡面に反射
して映る炉壁表面の映像を前記撮像装置によって撮像す
ることを特徴とする炉壁観察装置。鏡面は、内部に冷却
水６を収容する容器１１の表面に構成されてなる。撮像
装置８で撮像した情報を断熱容器内のワイヤレス伝送送
信機１８からワイヤレス伝送受信機に送信し、炉外のデ
ータ記録装置に記録する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コークス炉炭化室
をはじめとする高温の炉壁を観察する炉壁観察装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】コークス炉の炭化室をはじめとする高温
の炉室においては、炉室を構成する炉壁が耐火物で構成
され、該耐火物の劣化状況を的確に把握することが必要
である。特にコークス炉の炭化室は、過酷な条件下で通
常２０年以上の長期間にわたって連続操業されるもので
あり、炭化室を構成する耐火煉瓦は熱的、化学的および
機械的要因によって徐々に劣化する。そのため耐火煉瓦
の劣化に起因するコークスの押し詰まりが生じたり、耐
火煉瓦が脱落したりする。このような耐火煉瓦の脱落な
どの事故が生じるとその補修は困難であり、操業に著し
い影響が及ぼされる。従って、炭化室内の特に炉壁を構
成する耐火煉瓦の状況を常時把握しておくことは、コー
クス炉操業管理上極めて重要である。

【０００３】炭化室炉壁の比較的に小さな損傷部は耐火
物を溶射して埋め、レンガ欠落部には耐火レンガをはめ
込んで目地に耐火物を溶射して修復する。このため、炭
化室内が赤熱している状況において、必要な解像度で表
面を観察し、損傷を発見して位置を把握することが重要
である。

【０００４】操業の合間の短時間を利用してコークス炉
窯口から炉内壁を観察する方法では、炉内が高温である
ので窯口の外から内部を観察せざるをえず、炭化室は上
述のように炉の奥行きが深いのに対して幅が狭いので、
炉奥の内壁耐火物は遠方から浅い角度での観察となり、
表面の観察は非常に難しい。

【０００５】特開平３−１０５１９５号公報では、コー
クス炉炭化室の窯口よりカメラ（通常の２次元ＩＴＶカ
メラ）を搭載したカメラ搬送用ブームを炉内に挿入し、
炉長方向に移動しながら炉内壁面を撮影する方法が開示
されている。炭化室の幅は非常に狭いので、カメラを炭
化室内壁に正対したのではカメラと内壁との距離が得ら
れず、撮影範囲が狭くなって必要な範囲の画像が得られ
ないので、カメラを壁面に対して斜めに取り付けて浅い
角度で壁面を視野に入れて撮影する。特開２００１−３
０５８公報に記載のものも、炉壁に対して斜めの方向か
らカメラで撮像している。特開２００１−１１４６５公
報においては、断熱容器内に収容したビデオカメラを炉
壁に垂直に向けて撮像を行っている。

【０００６】上記特開２００１−３０５８公報及び特開
２００１−１１４６５公報に記載のものは、撮像カメラ
やデータ収録装置を断熱容器の内部に収納している。炉
外からの冷却水供給は行わず、従って冷却水配管を必要
としない。測定及び得られた画像データや測定データの
収録を断熱容器内の検査ユニットの内部にて完結せし
め、高温下にある炭化室内における信号線及び給電線等
の配設を不要とし、これらの配線の水冷構造を必要とし
ない簡素な構成にして壁面検査を実現する。

【０００７】特開昭６１−１１４０８５号公報において
は、水冷ボックス内にプリズムとテレビカメラを内蔵
し、水冷ボックスの観察窓を通してプリズムに反射して
映る炉内状況をテレビカメラに撮影する方法が開示され
ている。

【０００８】特開平３−１０５１９６号公報に記載のも
のは、コークス押出機の押出ラムヘッドに耐火性鏡面を
配設し、鏡面に映される炭化室内壁面の映像を、ズーム
レンズをそなえた望遠テレビカメラで撮像する。望遠テ
レビカメラは炭化室の炉外に配設され、窯口を通して炉
内の鏡面に映る映像を撮像する。押出ラムヘッドを炭化
室の窯口から反対側窯口まで移動することにより、炭化
室内全域壁面の状況を、画像情報として位置情報と合わ
せて収録することができる。鏡面とカメラとの間の距離
に合わせてズームレンズの拡大率及び焦点を調整するこ
とができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】特開平３−１０５１９
５号公報や特開２００１−３０５８公報に記載のもの
は、このようにして撮影した内壁の画像は、カメラを壁
面に対して斜めに取り付けて浅い角度で壁面を視野に入
れて撮影するので、カメラに近い側の画像は撮影範囲が
狭く、反対にカメラから遠い側の画像は撮影範囲は広い
が対象が小さくしか写らず、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。上記公報で
は、得られた斜視像を画像処理してあたかも炉壁に対し
て正対させて撮影したような正面画像に変換する発明が
開示されているが、このような画像処理を行っても、遠
方を撮影した部分の解像度が十分に得られない点、全視
野にわたってフォーカスを合わせることが困難である点
は変らない。さらに、このような斜め方向からの観察で
は、炉壁表面における縦方向の細い割れやレンガ間の目
地開きが見えにくい。

【００１０】特開２００１−１１４６５公報に記載のビ
デオカメラを炉壁に垂直に向けて撮像を行う方法におい
ては、炭化室の左右炉壁間は間隔が極めて狭く、ビデオ
カメラのレンズと炉壁との距離を十分にとることができ
ず、ビデオカメラ１視野で撮像できる炉壁表面の範囲が
極めて狭くなる。

【００１１】上記特開２００１−３０５８公報及び特開
２００１−１１４６５公報に記載された、撮像カメラや
データ収録装置を断熱容器の内部に収納する方法におい
ては、装置を軽量化して押出機等の移動装置に簡単に着
脱できる利点を有する。一方、断熱容器内の装置は炉外
の装置との間で信号の授受ができないので、得られた画
像情報を撮像カメラの位置情報と結合することができ
ず、画像情報から得られた損傷個所が炉内のどの位置に
存在するのかを正確に把握することが難しい。また、収
録したデータは断熱容器から取り出して再生する必要が
あるので、炉外に取り出した断熱容器が十分に冷却する
までデータを再生することができない。そのため、複数
の炭化室を観察したい場合には作業効率が悪い。

【００１２】また、断熱容器といえども単に断熱材によ
って熱を遮断するのみであるため、コークス炉のように
高温状態の炉内に滞在できる時間はせいぜい３分程度で
ある。コークス炉の押出機を炉内に挿入し炉内を１往復
するだけでも通常は３分程度の時間を必要とする。従っ
て、炉内に滞在できる時間が最大で３分では余裕時間が
少なく、押出しに時間を要すと撮像装置等の電子機器が
破損することも考えられる。

【００１３】特開昭６１−１１４０８５号公報に記載さ
れた、ボックス内にプリズムとテレビカメラを内蔵する
方法においては、十分に広い炉壁面領域を撮像しようと
すると、ボックスに開口する観察窓の大きさを大きくす
る必要がある。水冷ボックスを用いずに上記断熱容器を
用いる場合には、この大きな観察窓から浸入する熱によ
る断熱容器内部の温度上昇が激しく、高温の炉内に観察
に必要な時間だけ滞在することができなくなる。

【００１４】特開平３−１０５１９６号公報に記載の、
押出ラムヘッドに耐火性鏡面を配設し、炉外にそなえた
望遠テレビカメラで鏡面に映る炉壁映像を撮像する方法
においては、特にテレビカメラから遠い側の窯口付近を
撮像する際には鏡面とテレビカメラとの間の距離が大き
くなる。炭化室内は粉塵が多いので、鏡面に映る壁面の
映像を炉外のカメラで撮像することは困難である。ま
た、耐火性鏡面は、常温の炉外から高温の炉内に挿入す
る際の急激な昇温で変形を生じるので、挿入前に予熱装
置で予熱しておく必要もある。また、高温の炉内雰囲気
に曝されることにより、鏡面の表面に曇りが生じ、長期
間にわたって光学的性能を維持することができない。

【００１５】本発明は、コークス炉炭化室等の相対する
炉壁の表面を観察する炉壁観察装置において、装置が小
型軽量でかつ冷却水配管等を必要とせず、押出機等の移
動装置に簡単に着脱でき、なおかつ壁面における必要な
観察範囲を観察することができ、十分な耐久性を有する
炉壁観察装置を提供することを第１の目的とする。

【００１６】本発明はまた、小型軽量かつ簡便という利
点を保持しつつ、撮像した炉壁画像情報と撮像位置情報
とを結合することを可能にするとともに、撮像結果を迅
速に利用して炉壁補修計画を立案することのできる炉壁
観察装置を提供することを第２の目的とする。

【００１７】本発明はさらに、小型軽量かつ簡便という
利点を保持しつつ、高温の炉内滞在時間を十分に確保す
ることのできる炉壁観察装置を提供することを第３の目
的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたものであり、その要旨とするとこ
ろは以下のとおりである。 （１）相対する炉壁４２の表面を観察する炉壁観察装置
において、断熱容器３内に撮像装置８を収納し、断熱容
器３の外側に鏡面２を配置し、鏡面２に反射して映る炉
壁表面の映像を前記撮像装置によって撮像することを特
徴とする炉壁観察装置。 （２）鏡面２は、角度の異なった２枚の鏡面から構成さ
れ、各鏡面によって相対する炉壁４２の各表面が映し出
されることを特徴とする上記（１）に記載の炉壁観察装
置。 （３）鏡面２は、内部に冷却水６を収容する容器１１の
表面に構成されてなることを特徴とする上記（１）又は
（２）に記載の炉壁観察装置。 （４）断熱容器３内にはワイヤレス伝送送信機１８を収
納し、炉外にはワイヤレス伝送受信機２１とデータ記録
装置２２とを配置し、撮像装置８で撮像した情報をワイ
ヤレス伝送送信機１８からワイヤレス伝送受信機２１に
送信し、データ記録装置２２に記録することを特徴とす
る上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の炉壁観察装
置。 （５）断熱容器３内にデータ記録装置２２を収納し、撮
像装置８で撮像した情報をデータ記録装置２２に記録す
ることを特徴とする上記（１）乃至（３）のいずれかに
記載の炉壁観察装置。 （６）データ記録装置２２には、撮像装置８の炉内位置
情報が併せて記録されることを特徴とする上記（４）又
は（５）に記載の炉壁観察装置。 （７）断熱容器３は、吸熱能力を有する液体７を充填し
たジャケット５と、さらにその外側を覆う断熱材４とを
有することを特徴とする上記（１）乃至（６）のいずれ
かに記載の炉壁観察装置。 （８）撮像装置８を炉の奥行方向に移動しつつ撮像を行
い、該撮像データを前記データ記録装置２２に記録する
ことを特徴とする上記（１）乃至（７）のいずれかに記
載の炉壁観察装置。 （９）データ記録装置２２は、前記撮像を行った複数の
撮像データを結合し、炉の奥行方向の広い領域の画像を
得ることを特徴とする上記（８）に記載の炉壁観察装
置。

【００１９】（１０）炉壁４２はコークス炉炭化室４１
の炉壁であり、断熱容器３及び鏡面２をコークス炉の押
出機４３に設置することを特徴とする上記（１）乃至
（９）のいずれかに記載の炉壁観察装置。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明を図１〜図７に基づいて説
明する。本発明は、狭い間隔で相対する高温の炉壁４２
を有する炉、例えばコークス炉炭化室４１の内部におい
て使用する炉壁観察装置を対象とする。

【００２１】撮像装置８としては、ＣＣＤカメラとそれ
を制御するカメラコントローラなどを用いることができ
る。撮像装置８の視野方向を図２、図４に示すように炉
壁４２に平行に配置すると良い。そして、撮像装置８の
視野方向に鏡面２を配置し、鏡面の角度は、撮像装置８
の位置から観察したときに炉壁表面の映像が鏡面２に映
るごとく調整する。通常は、図４に示すように、鏡面２
と炉壁４２との角度を４５°とすれば、炉壁表面を垂直
な方向から見た映像を得ることができるので好ましい。
従来のように、炉壁を斜め方向から観察する方法におい
ては、炉壁表面における縦方向の細い割れやレンガ間の
目地開きが見えにくいという問題があったが、本発明は
壁面を正面観察に近い状態で撮像することができるの
で、縦方向の細かい割れやレンガ間の目地開きを明確に
とらえることができるようになる。もちろん、炉壁を斜
めの方向から見た方が炉壁表面の凹凸を明瞭に観察でき
るような特別の場合には、鏡面と炉壁との角度を４５°
以外の開度とすることによって対応することができる。

【００２２】炉内観察中において、通常は撮像装置８と
鏡面２との距離を一定とする。撮像装置８と鏡面２との
距離を長くするほど、炉壁に平行な方向の有効鏡面長さ
を長くすることができ、鏡面を観察する撮像装置視野１
３の範囲（長辺側長さ）を広くすることができる。一
方、炉壁に垂直な方向、即ち幅方向の有効鏡面幅につい
ては、炉壁の間隔が狭いので広くすることができず、撮
像装置視野１３の範囲（短辺側長さ）を広げることはで
きない。コークス炉炭化室の観察においては、炉壁表面
での撮像装置視野１３の長辺側長さを５００〜６００ｍ
ｍ程度とすると、一般的なＣＣＤカメラで損傷検出に十
分な空間分解能約１ｍｍの観察ができる。炉壁表面での
撮像装置視野１３の短辺側長さは、炉壁を垂直方向から
観察する場合、１５０〜２００ｍｍ程度となる。

【００２３】鏡面２の配置方向としては、図２〜４に示
すように、鏡面の長手方向を炉の高さ方向、即ち炉の奥
行方向と直角の方向とすると良い。炉の奥行方向は炉壁
４２を観察しつつ炉壁観察装置１を移動する方向であ
り、移動しながら観察を行うことによって炉の奥行方向
の炉壁観察結果を蓄積することができる。従って、鏡面
の長手方向を炉の奥行方向（移動方向）と直角の方向と
することにより、炉壁表面の撮像情報を最大限に採取す
ることができる。

【００２４】本発明において、図１〜図５に示すように
撮像装置８をはじめとする電子機器は断熱容器３内に収
納し、鏡面２は断熱容器３の外側に配置する。断熱容器
３に対しては、炉外からの冷却水の供給や電源配線・信
号配線の接続を有しない。従って、炉内に設置する炉壁
観察装置を軽量かつ小型化することができ、炉内に挿入
し移動する構造物、例えばコークス炉炭化室４１のコー
クス押出機４３に容易に着脱することが可能である（図
２）。図４に示すように、断熱容器３はその表面を断熱
材４によって被覆し、短時間であれば高温の炉内に滞在
して内部の電子機器を正常に作動させることができる。
コークス炉炭化室４１であれば、炉内に３分間滞在する
ことが可能であり、炉壁観察装置１を装着したコークス
押出機４３を炉内に挿入し、炉の奥行方向全長を観察し
て炉外に抽出するための最低限の時間を確保することが
できる。断熱容器３を被覆する断熱材４としては、例え
ばセラミックファイバーボードまたはケイ酸カルシウム
ボード等を用いることができる。

【００２５】本発明においては、鏡面２を断熱容器３の
外側に配置するので、観察装置の視野を確保するための
断熱容器３の観察窓１６を最小限の大きさに留めること
ができる。プリズムをボックス内に収納する従来技術に
おいては、ボックスに設置する観察窓の大きさを大きく
する必要があり、本発明のように断熱容器３を用いる場
合には観察窓から容器内に浸入する輻射熱によって容器
内の温度が急速に上昇する問題があったが、本発明のよ
うに鏡面２を断熱容器３の外側に配置した結果として、
観察窓１６を小さくできるので、ここから浸入する輻射
熱を最小限に留め、断熱容器内の温度上昇を防止するこ
とができる。観察窓１６には石英ガラス等の耐熱ガラス
を装着する。耐熱ガラスは金属蒸着等の手段によって外
部からの輻射熱を反射する機能を有することが好まし
い。

【００２６】本発明の鏡面２としては、図４（ａ）に示
すように１枚の鏡面として一方の炉壁４２ａを観察する
こととしても良い。一方、上記（２）の発明にあるよう
に（図４（ｂ））、角度の異なった２枚の鏡面（２ａ、
２ｂ）から構成され、各鏡面によって相対する炉壁（４
２ａ、４２ｂ）の各表面が映し出されるようにすると好
ましい。図２、図４（ｂ）に示す例においては、第１の
鏡面２ａは第１の壁面４２ａ表面を映し出し、第２の鏡
面２ｂは第２の壁面４２ｂ表面を映し出し、両者を単一
の撮像装置８によって同時に撮像することができる。こ
れにより、１台の撮像装置８を収納した炉壁観察装置を
用い、炉の奥行方向に１回移動することにより、左右両
側の炉壁表面観察結果を得ることができる。また、左右
の炉壁を同時に見比べることが可能になる。さらに、左
右の炉壁を１台の撮像装置８で観察できるので、断熱容
器内に２台の撮像装置を収容する場合に比較し、断熱容
器の観察窓１６の開口面積を小さくすることができ、輻
射熱が断熱容器内に浸入して温度が上昇する割合が小さ
くなる。

【００２７】本発明の鏡面２は断熱容器３の外側に配置
されるので、鏡面２は炉内の高温雰囲気に直接曝され
る。本発明の上記（３）においては、図４（ｂ）に示す
ように、内部に冷却水６を収容する容器１１の表面を鏡
面２とする。本発明の炉壁観察装置が高温の炉内に滞在
する時間は短時間であり、このような時間内であれば、
容器１１内の冷却水６が温度上昇し沸騰して容器１１を
沸騰冷却し、容器１１の温度を冷却水の沸点（水を用い
た場合には１００℃）以下に保持することができ、容器
表面に形成した鏡面２の光学的性能を長期間にわたって
維持することができると共に、鏡面２の平面度を同じく
長期間にわたって維持することができる。本発明は、鏡
面２の冷却のために炉外から冷却水を供給する必要がな
く、また鏡面の予熱装置を用いる必要がないので、コー
クス押出機等の移動装置に簡単に装着することが可能で
ある。

【００２８】内部に冷却水６を収容する容器１１は、図
２、図４（ｂ）に示すように断面矩形の長い形状とし、
４面の外面のうちの２面を鏡面２とし、残り２面につい
ては必要に応じて断熱材１２で断熱すると良い。容器１
１そのものをステンレス鋼製としてその表面を研磨加工
して鏡面仕上げにするのが簡単である。

【００２９】断熱容器内の撮像装置８で撮像した映像
は、データ記録装置に記録し、最終的に記録したデータ
を用いて炉壁の画像情報を作成することが必要である。
データ記録装置２２は、本発明の上記（５）にあるよう
に断熱容器内に収納しても良い（図４）。一方、本発明
の上記（４）にあるように、断熱容器内にはワイヤレス
伝送送信機１８を収納し、炉外にワイヤレス伝送受信機
２１とデータ記録装置２２とを配置するとより好ましい
（図５、図３）。撮像装置８で撮像した情報をワイヤレ
ス伝送送信機１８からワイヤレス伝送受信機２１に送信
し、データ記録装置２２に記録する。データ記録装置２
２においては、記録用コンピュータなどの記録装置３０
に記録すると同時に画像表示装置３１にて撮像画像を表
示するようにすれば、炉壁観察装置を炉内に挿入して観
察すると同時に観察結果を確認することができる。１０
００℃の炉内から戻ってきた断熱容器は外側が高温にな
っているので、時間をおいてからでないと内部のデータ
を取り出すことができない。それに対し、本発明（４）
では炉壁観察装置を炉内から抽出して装置の冷却をまっ
て画像データを取り出すという手間が必要ないので、迅
速に炉壁の状況を確認することができる。また、炭化室
炉内から抽出した炉壁観察装置を、すぐに次の炭化室の
観察に使用することが可能になる。

【００３０】炉内の断熱容器から炉外へのワイヤレス伝
送については、電磁波を用いた無線送信、あるいは可視
光や赤外線などの光を用いたワイヤレス伝送を用いるこ
とができる。ワイヤレス伝送を行う場合、断熱容器３の
炉外側に向いた壁には伝送用の窓１７を設ける。窓１７
には耐熱ガラスを装着し、伝送媒体として電磁波を用い
る場合には、外部からの輻射熱侵入を防止するためのコ
ーティングには金属膜コーティングは用いず、シリカコ
ーティングのような非電導性材料のコーティングを行
う。

【００３１】図７に示すように、ワイヤレス伝送にデジ
タル信号を電波で伝送するデジタル無線送受信機（２
７、２８）を採用することができる。撮像装置８からは
アナログの画像信号が出力されるので、この信号をＡ／
Ｄ変換器２６でデジタル信号とし、このデジタル信号を
デジタル無線送信機２７で送信し、炉外のデジタル無線
受信機２８で受信する。受信したデジタル信号はＤ／Ａ
変換器２９でアナログ信号に変換して画像表示装置３１
などの記録計に出力したり、あるいはデジタル信号のま
まで記録装置３０などに記録することができる。

【００３２】断熱容器内にワイヤレス伝送送信機１８を
配置した場合、撮像情報を断熱容器から外部のワイヤレ
ス伝送受信機２１に伝送し、そのデータを外部のデータ
記録装置２２に記録する。その際、本発明の上記（６）
にあるように、撮像情報とともに、撮像装置の炉内位置
情報（炉内水平方向の撮像現在位置データ３５）を同時
にデータ記録装置２２に記録することもできる。外部デ
ータ記録装置２２は炉外に配置されているので、撮像装
置８を搭載した押出機４３の現在位置データから撮像装
置８の撮像現在位置データ３５を算出して取り込むこと
ができるからである。その結果、外部データ記録装置２
２においてリアルタイムに水平方向の撮像位置と撮像デ
ータとを対応させることが可能になり、観察中において
即座に炉内の損傷個所や要補修個所を特定することがで
きる。

【００３３】上記とは逆に、断熱容器内にデータ記録装
置２２とワイヤレス伝送受信機を設置し、外部から断熱
容器に対して断熱容器の炉内挿入時刻および炉内水平方
向の撮像現在位置データ３５を常時ワイヤレス送信し、
撮像データと炉内水平方向の撮像現在位置データ３５を
同時に断熱容器内のデータ記録装置２２に記録すること
もできる。

【００３４】ワイヤレス伝送送信機１８及びワイヤレス
伝送受信機２１には、送信と受信の両方の機能を兼ね備
えた送受信機を用いても良い。

【００３５】断熱容器３は、本発明の上記（７）にある
ように（図１）、吸熱能力を有する液体７を充填したジ
ャケット５と、さらにその外側を覆う断熱材４とを有す
ることとすると好ましい。一般に、液体は質量・体積あ
たりの熱容量の大きいものを選択することができる。工
業的に最も容易に入手できかつ吸熱材料として最適な液
体として、水を用いることが好ましい。断熱容器３を高
温の炉内に挿入した際、断熱容器の外側を断熱材４が覆
っているので、断熱材４を通過して内部に浸入する熱量
を小さくすることができる。さらに、断熱材４の内側に
は吸熱能力を有する液体７を充填したジャケット５が存
在するので、内部に浸入した熱はまずこの液体７、例え
ば水の温度を上昇するのに費やされる。水は熱容量が大
きいため、断熱容器内部の温度上昇を遅らせることがで
きる。更に、水の温度が１００℃に達すると沸騰により
大量の気化熱を奪うため、断熱容器内部の温度が１００
℃を超えることはない。水の温度が１００℃に到達して
沸騰を開始した際の水蒸気を放出するため、断熱容器３
の上部には開放口を設けるかあるいは安全弁を設けると
良い。本発明の炉壁観察装置においては、炉内での炉壁
観察中には液体を供給排出するための配管が接続されて
いない点が特徴である。

【００３６】コークス炉の炉幅は通常４００ｍｍ程度で
あり、本発明の炉壁観察装置はこのスペースに余裕を持
って挿入可能な寸法とする必要がある。吸熱液体として
水を用いる場合、水を収納するジャケットは炉幅方向で
水の占める幅を左右それぞれ４０ｍｍ程度とする。断熱
容器外周の断熱材４としては、例えばセラミックファイ
バーボードを用い、断熱材４の厚さを３０ｍｍ程度とす
ることができる。炉壁観察装置の外部寸法をＬ５００ｍ
ｍ×Ｗ３００ｍｍ×Ｈ５００ｍｍとしたとき、炉壁観察
装置を収納する内部空間はＬ３８０ｍｍ×Ｗ１６０ｍｍ
×Ｈ３００ｍｍ程度となる。

【００３７】このような形状を有する炉壁観察装置を炉
内温度１０００℃のコークス炉炭化室４１に挿入したと
き、炉壁観察装置を収納する内部空間の温度は、挿入後
経過時間ごとに、３分後２５℃、５分後４０℃、７分後
５５℃となる。断熱容器内に収容する各種電子機器の通
常使用温度上限は５０℃であるから、高温の炉内に５分
間は滞在することが可能である。

【００３８】本発明の炉壁観察装置によるコークス炉炭
化室の炉壁観察においては、例えばコークス押出機４３
に本発明の炉壁観察装置１を搭載して測定を行う場合、
押出機はレールの上を移動しながら乾留が完了した炭化
室のコークスを押し出す作業を５〜１０分間隔で連続し
て次々と繰り返していき、この作業の中で多数の炭化室
の炉壁観察を行うこととなる。１回の炭化室挿入によっ
て断熱容器内の液体は温度が上昇しているので、時間を
おかずにこのまま次の炭化室に挿入しての測定を行う
と、断熱容器内の液体７の温度は逐次上昇し、炉内滞在
可能時間が短くなる。図６に示すように、本発明の断熱
容器３の下部に内部の液体を排出するための排出口２３
を設けておき、炉壁観察が完了する毎に温度が上昇した
内部の液体を排出して温度が低い新しい液体を投入する
ことにより、液体の温度上昇を防止できる。新しい液体
投入時に注入口２４から冷えた液体を供給しつつ排出口
２３からの排出を継続すれば、断熱容器自身の温度も低
下させることができる。この結果、各回毎に十分な炉内
滞在時間を確保することができる。

【００３９】断熱容器内にワイヤレス伝送送信機１８を
配置した場合、さらに図７に示すように断熱容器内に断
熱容器の温度やジャケット内の液体温度を測定する温度
計３６を設置し、測定した温度をワイヤレス伝送送信機
１８によって炉外に送信することもできる。これによ
り、炉外において現時点の炉壁観察装置の温度を把握す
ることができ、温度が管理上限に近づいたときには測定
を中止して炉壁観察装置を炉外に引き出すことにより、
異常高温による炉壁観察装置の損傷を未然に防ぐことも
できる。

【００４０】本発明の炉壁観察装置は、予め炉内の観察
位置を定め、当該位置の炉壁を静止画として撮像しても
良い。これにより、損傷の発生が予測された炉壁位置の
状況を画像としてとらえることができる。

【００４１】一方、本発明の上記（８）にあるように、
撮像装置８を炉の奥行方向に移動しつつ撮像を行い、撮
像データをデータ記録装置２２に記録することとすると
より好ましい。撮像装置８の炉奥行方向移動は、例えば
図３に示すように、撮像装置８を収納した断熱容器３を
コークス炉炭化室４１のコークス押出機４３に装着し、
ラム駆動装置４６の動作によってコークス押出機４３を
一定速度で炉内に挿入しあるいは抽出する動作によって
行う。連続的に撮像を行いつつ撮像装置８を移動し、撮
像結果を動画として観察することが可能である。

【００４２】より好ましくは、本発明の上記（９）にあ
るように、撮像装置８を炉の奥行方向に移動しつつ撮像
を行い、データ記録装置２２に記録した撮像データを加
工して結合することにより、炉の奥行方向の広い範囲を
１枚の静止画像として取り出すことも可能である。例え
ばコークス押出機の移動速度が３００ｍｍ／秒であっ
て、撮像装置の静止画像撮像間隔が１／３０秒の場合、
１枚の静止画像撮像から次の静止画像撮像までの間に撮
像装置は１０ｍｍ移動する。従って、１枚の静止画像の
幅方向（炉の奥行方向）の撮像範囲を１０ｍｍとし、次
々と撮像する静止画をつなぎ合わせれば、コークス押出
機を移動する全長にわたって、炉壁表面画像を連続した
１枚の静止画像として入手することができる。あるい
は、幅方向の撮像範囲を１００ｍｍとし、静止画像撮像
間隔を１／３秒として撮像することもできる。図９に
は、隣り合った８枚の静止画像を画像接合位置１５にお
いて接合し、広い領域の画像１４とした炉壁画面を示
す。このデータ処理は、データ記録装置２２において行
うことができる。

【００４３】断熱容器内にワイヤレス伝送送信機１８を
配置した場合であって、撮像情報を断熱容器から外部の
ワイヤレス伝送受信機２１に伝送し、そのデータを外部
のデータ記録装置２２に記録するとともに、撮像装置の
炉内位置情報（炉内水平方向の撮像現在位置データ３
５）を同時にデータ記録装置２２に記録する本発明にお
いては、撮像装置８を炉の奥行方向に移動しつつ撮像を
行い、炉内位置情報に基づいて静止画像を選択すること
ができる。幅方向１００ｍｍピッチで静止画像を採取
し、この静止画像をつなぎ合わせて炉の奥行方向広い範
囲の炉壁画像を作成する場合を例にとって説明する。撮
像した静止画像を例えば１／３０秒ピッチで順次外部の
データ記録装置に伝送する。炉外のデータ記録装置２２
では、炉内位置情報に基づき、撮像装置が１００ｍｍピ
ッチの静止画像採取位置に到達する毎に、その時点で受
信した静止画像を選択する。これにより、結果として幅
方向１００ｍｍピッチで静止画像を採取し、この静止画
像をつなぎ合わせることによって炉の奥行方向広い範囲
の炉壁画像を作成することが可能である。この方法であ
れば、断熱容器を搭載したコークス押出機の走行速度が
たとえ変動したとしても、等間隔で静止画像を入手する
ことができる。

【００４４】断熱容器内にはワイヤレス伝送受信機を配
置し、炉内位置情報を炉外から断熱容器に伝送する場合
においては、断熱容器内で上記と同様のデータ処理を行
うこととすればよい。また、断熱容器内と炉外の両方に
送受信を行うことのできるワイヤレス伝送送受信機を配
置した場合であれば、炉内位置情報を炉外から断熱容器
に伝送し、断熱容器内において一定間隔毎に静止画像を
選択し、選択した静止画像のみを炉外にワイヤレス伝送
送信することもできる。

【００４５】撮像装置８を炉の奥行方向に移動しつつ撮
像を行って静止画像を採取し、この静止画像をつなぎ合
わせて炉の奥行方向広い範囲の炉壁画像を作成する本発
明において、隣り合った静止画像同士の間に重複部分が
生じるように撮像を行うこともできる。例えば、幅方向
で概略１００ｍｍピッチで撮像を行い、各静止画像の幅
方向サイズを１５０ｍｍとしておけば、５０ｍｍの重複
部分が生じる。重複部分においては、炉壁の同じ部分を
撮像しているので、炉壁の映像に基づいてパターンマッ
チング処理によって２つの画像を正確に位置合わせして
一致させることができる。この手法を用いれば、各静止
画像を撮像した炉内位置情報に若干のずれがあったとし
ても、そのずれを自動的に修正して正確な炉の奥行方向
広い範囲の炉壁画像を作成することができる。さらに
は、炉内位置情報を用いることができない場合において
も、隣り合う画像で重複部分がある時系列採取した画像
群に対して、画像の重なり代をパターンマッチング処理
で決定して次々と連結し、正確な炉壁画像を作成するこ
とが可能である。

【００４６】例えばコークス炉炭化室を観察する場合に
おいては、炉壁は高温のため自発光しており、撮像装置
はこの自発光光を撮像することによって炉壁を観察する
ことができる。そして、撮像装置として通常のＣＣＤカ
メラを用いた場合、シャッタースピードを１／１０００
秒程度として撮像することができる。この程度の速いシ
ャッタースピードであれば、コークス押出機の移動速度
３００ｍｍ／秒においてもカメラぶれのない鮮明な画像
を得ることが可能である。

【００４７】以上のように、炉の奥行方向については、
撮像装置を移動装置と共に移動することによってその全
長にわたる炉壁表面を１枚の静止画に収めることができ
る。一方、炉の高さ方向については、鏡面と撮像装置と
の距離にもよるが、通常は５００〜６００ｍｍ程度の範
囲が撮像範囲となる。従って、炉の高さ方向については
１回あたりに撮像できる範囲は限定される。一方、例え
ばコークス炉炭化室においては、炉壁耐火物の損傷が特
に激しいのは、例えば炉高方向の石炭装入ライン近傍に
限定される。従って、本発明の炉壁観察装置の設置位置
を、石炭装入ライン近傍を観察することのできる位置と
すれば、たとえ炉高方向の観察範囲が限定されるにして
も十分に有用なデータを得ることができる。もちろん、
コークス押出機に高さ方向に複数の炉壁観察装置を設置
することにより、１回当たりに炉高方向広い範囲で炉壁
を観察することも可能である。

【００４８】本発明の炉壁観察装置は形状がコンパクト
かつ軽量であり、冷却配管等の設置が不要なので、押出
機に取り付ける高さは任意に変更することが容易であ
り、所定の各高さ毎に取り付け位置を変えて測定を行う
ことにより、炉高全体の炉壁観察データを得ることも可
能である。

【００４９】本発明の炉壁観察装置は測定中は外部から
動作電源を供給することができないので、断熱容器内に
は電源装置１０を有する。撮像装置８やデータ記録装置
２２、ワイヤレス伝送送信機１８はこの電源装置１０か
ら供給される電力によって作動する。電源装置１０とし
ては、乾電池、充電式蓄電池等を用いることができる。

【００５０】電源装置１０として充電できない電池を用
いると、電池交換のたびに断熱容器を開放する必要があ
る。また電源装置１０として充電可能な電源を用いる場
合においても、充電ケーブル接続プラグが断熱容器内部
に位置する場合には充電のたびに断熱容器を開放するこ
とが必要となる。電源装置として充電可能な電源を用
い、さらに図６に示すように充電ケーブル接続プラグ２
５を断熱容器３の外部に備えることにより、断熱容器を
開放せずに充電することが可能になり、作業性を改善す
ることができる。充電ケーブル接続プラグ２５は、炉内
挿入時には断熱材蓋３４でその外部を覆い、充電時に断
熱材蓋３４のみを取り外して充電ケーブルを接続するよ
うにしても良い。

【００５１】

【実施例】コークス炉炭化室の炉壁の表面を観察する目
的で、図１に示す炉壁観察装置を用いた。炉壁観察装置
１の外形寸法は、高さ５００ｍｍ、幅３００ｍｍ、長さ
５００ｍｍであり、総重量は約５０ｋｇである。

【００５２】炉壁観察装置の断熱容器３としては、外周
に断熱材４としてセラミックファイバーボードを用い、
断熱材４の厚さは３０ｍｍとした。断熱材４の内側に
は、ステンレス鋼製のジャケット５を配置した。ジャケ
ット内には合計３０リットルの水７を充填した。断熱容
器３の炉壁に面する部分において、水７の層の厚さは４
０ｍｍである。

【００５３】断熱容器３の内部には撮像装置８としてＣ
ＣＤカメラを配置した。撮像装置８で撮像した画像信号
は、ワイヤレス伝送送信機１８によって炉外に送信され
る。断熱容器３及び断熱材４には観察窓１６及び伝送窓
１７を配置し、観察窓１６には金属蒸着を行った石英ガ
ラスをはめ込んでいる。また、電源装置１０として充電
式蓄電池を配置し、撮像装置８、ワイヤレス伝送送信機
１８及びそれらを制御する制御装置に対する供給電源と
した。

【００５４】断熱容器の前方には図１に示すように鏡面
２を配置する。鏡面２の長手方向は炉の高さ方向とし、
２枚の鏡面２は炉壁４２との角度を４５°とし、左右の
炉壁４２を同時に撮像装置８の視野にとらえることがで
きる。撮像装置視野１３は、左右の炉壁毎に長辺側長さ
が６００ｍｍ、短辺側長さが２００ｍｍとなるように鏡
面を配置した。鏡面２は内部に冷却水６を収容するステ
ンレス鋼板製の容器１１の表面を鏡面研磨したものを用
いた。容器１１は、図２に示すように断面矩形の長い形
状とし、４面の外面のうちの２面を鏡面２とし、残り２
面については断熱材１２で断熱する構造とした。

【００５５】炉壁観察装置１と鏡面２を押出機４３に取
り付けた。炉壁観察装置１の総重量が約５０ｋｇと比較
的軽量であり、更に冷却水配管や信号ケーブルを配置す
る必要がないので、押し出しラム１４の高さ方向の任意
の位置に容易に取り付けることが可能である。本実施例
においては、図２に示すように、押し出しラム１４の後
面の炉壁観察装置１の位置に支持装置１５を用いて取り
付けるか、あるいはラムビーム４７の上の炉壁観察装置
１’の位置に取り付け位置を設定し、各高さにおいて順
次炉幅測定を実施することにより、広い範囲の炉幅測定
データを採取することができた。

【００５６】ワイヤレス伝送にはデジタル信号の電波を
用いた無線通信を採用している。撮像装置８の出力及び
測定ユニット内の温度を測定する温度計３６の出力をＡ
／Ｄ変換器２６によってディジタル信号に変換し、デジ
タル信号無線送信機２７に送る。デジタル信号無線送信
機２７がワイヤレス伝送送信機１８として機能し、ワイ
ヤレス伝送信号１９を炉外のワイヤレス伝送受信機２１
に送る。断熱容器３の電波が通過する部分には伝送窓１
７を設け、シリカコーティングを施した石英ガラスを配
置している。シリカコーティングによって炉からの輻射
熱を遮断し、かつ金属コーティングではないので電波の
伝搬を阻害することがない。

【００５７】炉外にはワイヤレス伝送受信機２１として
デジタル信号無線受信機２８が配置され、データ記録装
置２２として記録装置３０及び画像処理装置３１が配置
される。デジタル信号無線受信機２８で受信したデジタ
ル信号をＤ／Ａ変換器２９及び記録装置３０に伝送す
る。記録装置３０に送られたデータはコンピュータ内に
記録され、Ｄ／Ａ変換器２９から出力するアナログ信号
は画像処理装置３１に送られ、リアルタイムに測定され
た撮像信号を解析しやすい画像情報として加工する。デ
ータ記録装置２２には押し出しラム１４の現在位置デー
タに基づいて求められた撮像現在位置データ３５も送ら
れてきているので、このデータも記録装置３０と画像処
理装置３１に送られる。画像処理装置３１においては、
各時刻に撮像された撮像情報を撮像現在位置３５に基づ
いて並べ、炭化室の奥行方向全長を１枚の静止画像とし
て生成することができ、炉壁損傷の発生個所を特定する
ことができる。具体的には、押出機４３の移動に伴い、
撮像現在位置データ３５が１５０ｍｍ増加する毎に、伝
送された静止画像を画像処理装置３１に取り込む。静止
画像の炉幅方向（短辺側）長さは２００ｍｍなので、隣
り合った画像は５０ｍｍの重複部分を有する。この重複
部分を用いてパターンマッチング処理を行い、画像の重
なりについて微調整を行うことができる。このようにし
て炭化室の奥行方向全長を１枚の静止画像として生成す
る。

【００５８】炉壁観察結果の一例を図８に示す。図８
（ａ）は、撮像装置全体視野９において、鏡面２ａに映
った炉壁４２ａの映像、及び鏡面２ｂに映った炉壁４２
ｂの映像である。いずれにおいても、レンガ４８の目地
４９が明確に識別されている。図８（ｂ）は炉壁４２に
損傷が発生している箇所の観察結果である。正常な目地
４９以外に目地開き５０が観察される。また、炉壁縦割
れ５１が観察される。さらに、図８（ｃ）に示すよう
に、炉壁のカーボン付着５２も観察することができる。
さらに、押出機４３の移動に伴って連続的に取得した静
止画像を結合することにより、炉の奥行方向広い領域の
炉壁画像を得ることができる。図９には、隣り合った８
枚の静止画像を画像接合位置１５において接合し、広い
領域の画像１４とした炉壁画面を示す。全長画像は損傷
部位の特定が容易であり、さらに全体的な損傷状況が一
見して把握できるので、炉体診断・管理を行う上で有用
である。

【００５９】測定中にデータ記録装置２２に逐次データ
が伝送されるので、測定完了後に断熱容器３を開ける必
要がなく、測定の作業性を大幅に向上することができ
た。また測定中にリアルタイムで炉壁損傷をキャッチ
し、当該損傷の発生個所も正確に特定することができる
ので、遅滞なく当該炭化室の補修計画を立案することが
できた。

【００６０】一つの炭化室の炉壁観察を完了した後に続
けて次の炭化室の炉壁観察を行う前に、断熱容器下部の
排出口２３を開き、温度が上昇した冷却水７を排出する
と同時に上部の注入口２４から常温の水を注水した。１
５リットルの水を注水して断熱容器３の温度を低下させ
た後、断熱容器下部の排出口２３を閉じ、断熱容器内に
水７を充填した。このように毎回断熱容器３と断熱容器
内の水７の温度を十分に下げてから次の測定を行ったの
で、連続して炭化室の炉壁観察を行う際にも毎回５分以
上の測定時間を確保することができた。

【００６１】測定ユニット内の電源装置１０として用い
る充電式蓄電池は、連続して５室の炭化室の炉幅測定が
可能な容量を有している。充電に際しては、断熱容器外
部に配置した充電ケーブル接続プラグ２５に充電ケーブ
ルを接続して行うことができるので、充電のために断熱
容器を開放する必要がなく、良好な作業性のもとで充電
を行うことができた。

【００６２】

【発明の効果】本発明は、コークス炉炭化室等の相対す
る炉壁の表面を観察する炉壁観察装置において、断熱容
器内に撮像装置を収納し、断熱容器の外側に鏡面を配置
し、鏡面に反射して映る炉壁表面の映像を前記撮像装置
によって撮像することにより、装置が小型軽量でかつ冷
却水配管等を必要とせず、押出機等の移動装置に簡単に
着脱でき、かつ壁面における必要な観察範囲を観察する
ことができる。内部に冷却水を収容する容器の表面に鏡
面を形成することにより、鏡面は十分な耐久性を有す
る。

【００６３】本発明はまた、ワイヤレス伝送送受信機を
用いて炉外にてデータを記録することにより、小型軽量
かつ簡便という利点を保持しつつ、撮像した炉壁画像情
報と撮像位置情報とを結合することを可能にするととも
に、撮像結果を迅速に利用して炉壁補修計画を立案する
ことができる。

【００６４】本発明はさらに、連続して採取した静止画
像をつなぎ合わせることによって炉の奥行方向広い領域
の炉壁画像を得ることができ、広い領域の画像は損傷部
位の特定が容易であり、さらに全体的な損傷状況が一見
して把握できるので、炉体診断・管理を行う上で有用で
ある。

【００６５】本発明はさらに、吸熱能力を有する液体を
充填したジャケットと、さらにその外側を覆う断熱材と
を有する断熱容器を用いることにより、小型軽量かつ簡
便という利点を保持しつつ、高温の炉内滞在時間を十分
に確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】液体を充填したジャケットを有する本発明の炉
壁観察装置を示す平面断面図である。

【図２】本発明の炉壁観察装置を示す斜視図である。

【図３】コークス押出機に設置した本発明の炉壁観察装
置を示す側面図である。

【図４】本発明の炉壁観察装置を示す平面断面図であ
り、（ａ）は１枚の鏡面を有する場合、（ｂ）は２枚の
鏡面を有する場合の図である。

【図５】ワイヤレス伝送送信機を有する本発明の炉壁観
察装置を示す平面断面図である。

【図６】液体を充填したジャケットを有する本発明の断
熱容器を示す側面断面図である。

【図７】ワイヤレス伝送送受信機を有する本発明の機器
接続状況を示す概念図である。

【図８】本発明の炉壁観察装置での観察結果例を示す図
である。

【図９】本発明の炉壁観察装置での観察結果例を示す図
である。

【符号の説明】

１ 炉壁観察装置 ２ 鏡面 ３ 断熱容器 ４ 断熱材 ５ ジャケット ６ 冷却水 ７ 水（液体） ８ 撮像装置 ９ 撮像装置全体視野 １０ 電源装置 １１ 容器 １２ 断熱材 １３ 撮像装置視野 １４ 広い領域の画像 １５ 画像接合位置 １６ 観測窓 １７ 伝送窓 １８ ワイヤレス伝送送信機 １９ ワイヤレス伝送信号 ２１ ワイヤレス伝送受信機 ２２ データ記録装置 ２３ 排出口 ２４ 注入口 ２５ 充電ケーブル接続プラグ ２６ Ａ／Ｄ変換器 ２７ デジタル信号無線送信機 ２８ デジタル信号無線受信機 ２９ Ｄ／Ａ変換器 ３０ 記録装置 ３１ 画像処理装置 ３４ 断熱材蓋 ３５ 撮像現在位置データ ３６ 温度計 ３７ フィルター ４１ コークス炉炭化室 ４２ 炉壁 ４３ 押出機 ４４ 押出ラム ４５ 支持装置 ４６ ラム駆動装置 ４７ ラムビーム ４８ レンガ ４９ 目地 ５０ 目地開き ５１ 炉壁縦割れ ５２ カーボン付着

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 横溝 正彦 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 境田 道隆 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） 4H012 EA00

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相対する炉壁の表面を観察する炉壁観察
   装置において、断熱容器内に撮像装置を収納し、前記断
   熱容器の外側に鏡面を配置し、該鏡面に反射して映る炉
   壁表面の映像を前記撮像装置によって撮像することを特
   徴とする炉壁観察装置。
2. 【請求項２】 前記鏡面は、角度の異なった２枚の鏡面
   から構成され、各鏡面によって相対する炉壁の各表面が
   映し出されることを特徴とする請求項１に記載の炉壁観
   察装置。
3. 【請求項３】 前記鏡面は、内部に冷却水を収容する容
   器の表面に構成されてなることを特徴とする請求項１又
   は２に記載の炉壁観察装置。
4. 【請求項４】 前記断熱容器内にはワイヤレス伝送送信
   機を収納し、炉外にはワイヤレス伝送受信機とデータ記
   録装置とを配置し、前記撮像装置で撮像した情報を前記
   ワイヤレス伝送送信機からワイヤレス伝送受信機に送信
   し、データ記録装置に記録することを特徴とする請求項
   １乃至３のいずれかに記載の炉壁観察装置。
5. 【請求項５】 前記断熱容器内にデータ記録装置を収納
   し、前記撮像装置で撮像した情報をデータ記録装置に記
   録することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記
   載の炉壁観察装置。
6. 【請求項６】 前記データ記録装置には、撮像装置の炉
   内位置情報が併せて記録されることを特徴とする請求項
   ４又は５に記載の炉壁観察装置。
7. 【請求項７】 前記断熱容器は、吸熱能力を有する液体
   を充填したジャケットと、さらにその外側を覆う断熱材
   とを有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか
   に記載の炉壁観察装置。
8. 【請求項８】 前記撮像装置を炉の奥行方向に移動しつ
   つ撮像を行い、該撮像データを前記データ記録装置に記
   録することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記
   載の炉壁観察装置。
9. 【請求項９】 前記データ記録装置は、前記撮像を行っ
   た複数の撮像データを結合し、炉の奥行方向の広い領域
   の画像を得ることを特徴とする請求項８に記載の炉壁観
   察装置。
10. 【請求項１０】 前記炉壁はコークス炉炭化室の炉壁で
    あり、前記断熱容器及び鏡面をコークス炉の押出機に設
    置することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記
    載の炉壁観察装置。