JP2015169365A - 炉内監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】頻繁にメンテナンスを行うことなく、異物による監視精度の低下を防止し得る炉内監視装置を提供する。【解決手段】炉内監視装置１は、カメラ６と、カメラ６に光を導くレンズ部７と、レンズ部７の外周面を覆うように配設され、内部に冷却媒体が流通する冷却部８とを備え、レンズ部７を炉内２側に向けた状態で、炉壁３の第１の耐火物４に設けられた取付孔５に取り付けられている。第１の耐火物４よりも熱伝導度の低い第２の耐火物９が、冷却部８の外周面と取付孔５の内周面の間に、冷却部８の外周面１７ａを覆うように配設されている。【選択図】図１

Description

本発明は、高温雰囲気に晒される炉内を監視するための装置に関する。

例えば、ガラス溶融炉などの燃焼炉において、炉内の状態を監視するために炉内監視装置が配置されているのが通例である。

この種の炉内監視装置は、カメラと、カメラに光を導くためのレンズ部とを備え、レンズ部を炉内側に向けた状態で、耐火物からなる炉壁に設けられた取付孔の内部に挿入された状態で取り付けられる。

しかしながら、このままの状態では、炉内の高温雰囲気によって、レンズ部が熱変形するなどの不具合が生じ、炉内監視装置の寿命が極端に短くなるという問題が生じる。

そこで、例えば、特許文献１では、炉内の高温雰囲気からレンズ部を保護するために、内部に冷却媒体（冷却水及び冷却空気）が流通する冷却部を取付孔（監視用孔）の内周面とレンズ部の外周面との間に配設し、レンズ部の外周面を冷却部で覆うことが開示されている。ここで、レンズ部の外周面を覆う冷却部は二重管構造となっており、レンズ部側となる内側に冷却空気が供給され、取付孔側となる外側に冷却水が供給されるようになっている。

特開平５−４８９３６号公報

しかしながら、ガラス溶融炉など炉の場合、取付孔が設けられた炉壁が、耐熱性や加工性の観点などから比較的熱伝導度の高い耐火物で形成される場合が多く、特許文献１のように、レンズ部の外周面と取付孔の内周面の間に冷却部を配設した場合、レンズ部と一緒に取付孔を構成する炉壁も冷却されてしまう。

このように取付孔を構成する炉壁が冷却されると、取付孔の炉内側の開口部近傍において炉内の雰囲気が炉壁によって冷却され、炉内の雰囲気中に含まれるガラス原料や他の異物成分が固化して付着する。付着した異物（ダスト）は、炉壁が冷却されている間、取付孔の炉内側の開口部近傍において徐々に大きく成長し、導光部に入射すべき光を遮断してしまう。その結果、炉内の監視すべき領域に異物によって死角が形成され、監視精度が低下するという問題が生じ得る。したがって、正確な炉内監視を継続するために、頻繁に炉内監視装置を取付孔から取り外して異物を除去する清掃作業が必要となり、メンテナンスが非常に面倒になる。

以上の実情に鑑み、本発明は、頻繁にメンテナンスを行うことなく、異物による監視精度の低下を防止し得る炉内監視装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために創案された本発明は、カメラと、前記カメラに光を導く導光部と、前記導光部の外周面を覆うように配設され、内部に冷却媒体が流通する冷却部とを備え、前記導光部を炉内側に向けた状態で、炉壁を構成する耐火物に設けられた取付孔に取り付けられる炉内監視装置において、前記取付孔が設けられた耐火物よりも熱伝導度の低い耐火物が、前記冷却部の外周面と前記取付孔の内周面の間に、前記冷却部の外周面を覆うように配設されていることを特徴とする。

このような構成によれば、冷却部の外周面と取付孔の内周面の間に、取付孔が設けられた耐火物よりも冷えにくい別の耐火物が介在する。そのため、冷却部でレンズ部を冷却しても、冷却部の冷却作用が、取付孔が設けられた耐火物、すなわち炉壁に伝わりにくくなる。したがって、取付孔の炉内側の開口部近傍において、炉内の雰囲気が冷却されるのを抑制することができ、当該領域に雰囲気中のガラス原料や他の異物成分が固化して付着するのを低減することができる。付言すれば、取付孔の炉内側の開口部近傍に異物が付着しても、雰囲気温度を高く維持できるため、付着した異物が熱によって溶けて消失し、異物の成長を阻止できる。したがって、異物を除去するための清掃作業を伴うメンテナンスの頻度を可及的に低減しつつ、炉内を長期間に亘って正確に監視することが可能となる。

上記の構成において、前記熱伝導度の低い耐火物が、前記冷却部の炉内に面する先端面を覆う蓋部を有していることが好ましい。

このようにすれば、冷却部の炉内に面する先端面によって、炉内の雰囲気が冷却されるのを防止することができる。そのため、取付孔の炉内側の開口部近傍における異物の付着をより確実に防止することができる。また、導光部の炉内に面する先端面に熱伝導度の低い耐火物を接近させることができるので、導光部の先端面に雰囲気中の異物が固化して付着するのも防止することができる。

上記の構成において、前記熱伝導度の低い耐火物が、前記取付孔の炉外側まで連続していることが好ましい。

このようにすれば、冷却部によって取付孔が設けられた耐火物（炉壁）が冷却されるのをより確実に防止することができる。そのため、取付孔の炉内側の開口部近傍における異物の付着もより確実に低減することができる。

上記の構成において、前記熱伝導度の低い耐火物が、焼成煉瓦であることが好ましい。

このようにすれば、取付孔の炉内側の開口部近傍における雰囲気の冷却を防止するのに適した熱伝導度を容易に付与することができる。

上記課題を解決するために創案された本発明は、カメラと、前記カメラに光を導く導光部と、前記導光部の外周面を覆うように配設され、内部に冷却媒体が流通する冷却部とを備えた炉内監視装置において、前記冷却部の外周面が、焼成煉瓦からなる耐火物で覆われていることを特徴とする。

このような構成によれば、冷却部の外周面を覆う耐火物の熱伝導度が、焼成煉瓦の性質に起因して、相対的に低い値になる。そのため、炉壁を構成する耐火物に設けられた取付孔に取り付けた場合に、冷却部の外周面を覆う耐火物の熱伝導度が、取付孔の炉内側の開口部近傍における雰囲気の冷却を防止するのに適した値となる。したがって、取付孔の炉内側の開口部近傍において、雰囲気中の異物が固化して付着するのを低減することができる。

上記の構成において、前記耐火物が、前記冷却部の炉内に面する先端面を覆う蓋部を有することが好ましい。

このようにすれば、既に述べた対応する構成と同様の作用効果を享受できる。

上記の構成において、前記耐火物の熱伝導度が、２．０ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃以下であることが好ましい。

このようによれば、炉壁を構成する耐火物に設けられた取付孔に取り付けた場合に、冷却部の外周面を覆う耐火物の熱伝導度が、取付孔の炉内側の開口部近傍における雰囲気の冷却を防止するのに適した値となる。したがって、取付孔の炉内側の開口部近傍において、雰囲気中の異物が固化して付着するのを低減することができる。

以上のように本発明によれば、取付孔の炉内側の開口部近傍において異物が付着するのを抑制できるので、異物によって炉内の監視精度が低下するのを防止することができる。

本発明の一実施形態に係る炉内監視装置をガラス溶融炉に取り付けた状態を示す縦断面図である。 図１の炉内監視装置を炉内側から見た正面図である。 図１の炉内監視装置の炉内に面する先端部を拡大して示す縦断面図である。 本実施形態に係る炉内監視装置の変形例を示す縦断面図である。 本実施形態に係る炉内監視装置の変形例を示す縦断面図である。

以下、本発明の一実施形態を添付図面を参照して説明する。

図１に示すように、本実施形態に係る炉内監視装置１は、ガラス溶融炉の炉内２を監視するために、炉壁３の一部を構成する耐火物（以下、第１の耐火物という。）４に設けられた取付孔５に取り付けられる。この炉内監視装置１によって、例えば、溶融ガラスＧの状態、炉内２のガラス原料の状態、バーナーの火炎の状態などが監視される。

炉内監視装置１は、カメラ６と、カメラ６に光を導く導光部としてのレンズ部７と、レンズ部７の外周面を覆うように配設され、レンズ部７を冷却する冷却部８と、冷却部８の外周面と取付孔５の内周面の間に配設される耐火物（以下、第２の耐火物という。）９とを備えている。

カメラ６は、レンズ部７によって導かれる光に基づいて炉内の状態を撮影する。カメラ６としては、例えば、ＣＣＤカメラなどが用いられる。

レンズ部７は、内部に複数枚のレンズが収容されたレンズチューブで構成され、カメラ６で鮮明な映像が撮影できるように光の焦点位置を調整する機能を有する。

冷却部８は、二重管構造であり、内管１０と外管１１の間の空間１２，１３に冷却媒体としての冷却水が流通するようになっている。冷却部８は、レンズ部７の炉内２に面する先端側から炉外１４の基端側に至るまでの略全長を覆うように配設されている。冷却部８の内部を流通する冷却水は、冷却部８の基端側に設けられた冷却水供給口１５から内管１０と外管１１の間の空間１２内に供給されるとともに、矢印Ａ方向に沿って冷却部８の先端側へと搬送された後、内管１０と外管１１の間の空間１３を矢印Ｂ方向に沿って冷却部８の基端側へと搬送され、冷却部８の基端側に設けられた冷却水排出口１６から排出される。すなわち、冷却部８内を流通する冷却水は、基端→先端→基端の順に循環するようになっている。なお、空間１２，１３は、例えば、円筒面状の空間を上下２つに区分しつつ、その区分した２つの空間を冷却部８の先端部において互いに連通させることによって形成されている。

第２の耐火物９は、第１の耐火物４よりも熱伝導度の低い耐火物で形成されている。具体的には、第２の耐火物９の熱伝導度が、第１の耐火物４の熱伝導度の１／２倍以下であることが好ましい。この実施形態では、第１の耐火物４は電鋳煉瓦で形成されており、第２の耐火物９は電鋳煉瓦よりも一般的に熱伝導度が低くなる焼成煉瓦で形成されている。

第２の耐火物９の熱伝導度は、２．０ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃以下であることが好ましく、０．５ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃以上２．０ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃以下であることがより好ましい。なお、第１の耐火物４の熱伝導度は、例えば、２．０ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃以上６．０ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃程度である。

第２の耐火物９は、冷却部８の外周面１７ａを覆う筒部１８と、炉内２に面する冷却部８の先端面１７ｂを覆う蓋部１９とを備えている。

筒部１８は、取付孔５に直接接触した状態で、取付孔５に嵌合されている。

筒部１８は、取付孔５の炉外１４側に食み出している。筒部１８の食み出した部分には、炉内監視装置１が炉内２側へ落下するのを防止するためにフランジ部２０が設けられている。

筒部１８の厚みは、この実施形態では３０ｍｍであるが、例えば２０〜４０ｍｍ程度であることが好ましい。

蓋部１９は、筒部１８の先端部から半径方向内方側に延び、冷却部８の先端面１７ｂを覆っている。この実施形態では、冷却部８の先端面１７ｂの一部がテーパ面とされているため、蓋部１９の内面も、冷却部８の先端面１７ｂのテーパ面に倣ったテーパ面とされている。

蓋部１９は、中心部にレンズ部７の先端面２１に光を導くための覗き孔２２を有する。覗き孔２２は、視野角αを有するレンズ部７の視野が蹴られない程度の大きさとされており、図２に示すように、炉内２側から見た場合に、レンズ部７の先端面２１全体が、覗き孔２２を通じて確認できるようになっている。なお、蓋部１９の覗き孔２２は、図１では開口面積が一定の円筒状の孔を図示しているが、炉内２に向かって開口面積が広がるような部分円すい状の孔であってもよい。このようにすれば、蓋部１９の覗き孔２２をレンズ部７の先端面２１により接近させることができる。

図１に示すように、レンズ部７及び冷却部８のそれぞれの先端部は、取付孔５の炉内２側の開口部から炉外１４側に向かって僅かに退避した状態で、取付孔５内に収容されている。また同様に、第２の耐火物９の蓋部１９も、取付孔５の炉内２側の開口部から炉外１４側に向かって僅かに退避した状態で、取付孔５内に収容されている。

ここで、この実施形態では、レンズ部７の外周面と冷却部８の内周面との間、および冷却部８の外周面と第２の耐火物９の内周面との間に、それぞれ円筒面状の隙間２３，２４が形成されている。これらの隙間２３，２４にはパージエアー供給口２５，２６からバージエアーが供給される。それぞれの隙間２３，２４に供給されたパージエアーは、矢印Ｃ方向に沿って先端側へ搬送された後、レンズ部７の先端面２１の前方（炉内２側）に噴射される。なお、パージエアーは省略してもよい。この際、レンズ部７の外周面と冷却部８の内周面を密着させるとともに、冷却部８の外周面と第２の耐火物９の内周面を密着させることで、パージエアーの流路を構成する隙間２３，２４自体を省略してもよい。

以上のように構成された本実施形態に係る炉内監視装置１によれば、冷却部８の先端面１７ｂ及び外周面１７ａが、第１の耐火物４よりも熱伝導度の低い第２の耐火物９の筒部１８及び蓋部１９によって覆われているので、冷却部８によってレンズ部７を冷却する際に、第１の耐火物４が冷却されるのを抑制することができる。そのため、取付孔５の炉内２側の開口部近傍において、炉内２の雰囲気が冷却されるのを抑制することができる。ここで、取付孔５の炉内２側の開口部近傍の温度は、例えば、１４００〜１６００℃に維持される。その結果、図３に示すように、雰囲気中に含まれるガラス原料や他の異物成分が冷却固化され、取付孔５の炉内２側の開口部近傍に異物Ｘが付着するという事態を防止することができる。また、仮に異物Ｘが付着したとしても、取付孔５の炉内２側の開口部近傍の雰囲気が冷却部８によって冷却されすぎることがないので、異物Ｘが熱で溶けて消失する。そのため、付着した異物Ｘが大きく成長するのを阻止することもできる。

また、この実施形態では、第２の耐火物９の蓋部１９によって、冷却部８の先端面１７ｂが覆われているため、第２の耐火物９をレンズ部７の先端面２１に接近させることができる。その結果、レンズ部７の先端面２１近傍の雰囲気が冷えすぎるのを抑えることもでき、レンズ部７の先端面２１近傍に異物Ｙが付着するのを防止することもできる。

したがって、異物Ｘ，Ｙによって監視エリアに死角が形成されることがなく、炉内２を正確に監視することができる。また、異物Ｘ，Ｙの付着を防止できるので、異物Ｘ，Ｙを除去する清掃作業をほとんど行う必要がなく、炉内監視装置１を限りなくメンテナンスフリーに近づけることができる。

ここで、図３に一点鎖線で記載した異物Ｘ，Ｙは、説明のために仮想的に示したものである。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の形態で実施することができる。

上記の実施形態では、第２の耐火物９の筒部１８が、取付孔５の炉外１４側から食み出している場合を説明したが、図４に示すように、筒部１８は炉外１４側に食み出していなくてもよい。この場合、筒部１８は、少なくとも冷却部８の先端部に設けられていることが好ましく、例えば、冷却部８の先端部から冷却部８の全長の１／３以上、好ましくは１／２以上を覆っていることが好ましい。

上記の実施形態では、レンズ部７及び冷却部８のそれぞれの先端部を、取付孔５の炉内２側の開口部から炉外１４側に向かって退避させた場合を説明したが、これらの先端部は取付孔５の炉内２側の開口部から炉内２側に向かって飛び出していてもよい。このようにすれば、レンズ部７の先端面２１近傍の雰囲気が冷却されにくくなるため、レンズ部７の先端面２１に異物（図３の符号Ｙを参照）が付着しにくくなる。

上記の実施形態では、第２の耐火物９の蓋部１９の内面にテーパ面を設ける場合を説明したが、図５に示すように、蓋部１９の内面を半径方向と平行な平面から構成してもよい。

上記の実施形態では、第２の耐火物９が筒部１８と蓋部１９とから構成される場合を説明したが、蓋部１９は省略してもよい。

上記の実施形態では、導光部としてレンズ部（レンズチューブ）７を用いる場合を説明したが、導光部として光ファイバーなどを用いてもよい。

上記の実施形態では、炉内監視装置１を炉の側面に取り付ける場合を図示して説明したが、炉内監視装置１は炉の上部に取り付けてもよい。

上記の実施形態では、炉内監視装置１をガラス溶融炉に適用する場合を説明したが、ごみ焼却炉などの他の燃焼炉に適用してもよい。

１ 炉内監視装置
２ 炉内
３ 炉壁
４ 第１の耐火物
５ 取付孔
６ カメラ
７ レンズ部
８ 冷却部
９ 第２の耐火物
１４ 炉外
１５ 冷却水供給口
１６ 冷却水排出口
１８ 筒部
１９ 蓋部
２０ フランジ部
２２ 覗き孔
２５，２６ パージエアー供給口

Claims (7)

1. カメラと、前記カメラに光を導く導光部と、前記導光部の外周面を覆うように配設され、内部に冷却媒体が流通する冷却部とを備え、前記導光部を炉内側に向けた状態で、炉壁を構成する耐火物に設けられた取付孔に取り付けられる炉内監視装置において、
   前記取付孔が設けられた耐火物よりも熱伝導度の低い耐火物が、前記冷却部の外周面と前記取付孔の内周面の間に、前記冷却部の外周面を覆うように配設されていることを特徴とする炉内監視装置。
2. 前記熱伝導度の低い耐火物が、前記冷却部の炉内に面する先端面を覆う蓋部を有していることを特徴とする請求項１に記載の炉内監視装置。
3. 前記熱伝導度の低い耐火物が、前記取付孔の炉外側まで連続していることを特徴とする請求項１又は２に記載の炉内監視装置。
4. 前記熱伝導度の低い耐火物が、焼成煉瓦であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の炉内監視装置。
5. カメラと、前記カメラに光を導く導光部と、前記導光部の外周面を覆うように配設され、内部に冷却媒体が流通する冷却部とを備えた炉内監視装置において、
   前記冷却部の外周面が、焼成煉瓦からなる耐火物で覆われていることを特徴とする炉内監視装置。
6. 前記耐火物が、前記冷却部の炉内に面する先端面を覆う蓋部を有することを特徴とする請求項５に記載の炉内監視装置。
7. 前記耐火物の熱伝導度が、２．０ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃以下であることを特徴とする請求項５又は６に記載の炉内監視装置。

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