JP2769555B2 - 熱間炉内観察装置 - Google Patents

熱間炉内観察装置

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JP2769555B2 JP24895293A JP24895293A JP2769555B2 JP 2769555 B2 JP2769555 B2 JP 2769555B2 JP 24895293 A JP24895293 A JP 24895293A JP 24895293 A JP24895293 A JP 24895293A JP 2769555 B2 JP2769555 B2 JP 2769555B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、熱間の炉内の観察装置
に係り、特に非高温たとえば炉内温度が750℃以下で
ある炉内の観察に適した観察装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、熱間で使用する炉内耐火物は長
期操業に伴い逐次損耗して行く。したがって、操業の安
定性のために、炉内耐火物の損耗状況を正確に把握して
おくことが必要である。ところが、操業中の炉内は高温
であるために、炉内耐火物の状況を直接観察することは
困難である。
【0003】そこで、従来は、熱間炉内耐火物の損耗状
況を観察するのに、鉄皮温度の測定、レーザービームや
超音波の利用による測定を行っていた。
【0004】しかし、これらの方法はいずれも間接的な
観察方法であるため、炉内耐火物の表面形状や残存厚さ
を正確に把握することができない。そこで、本出願人
は、先の実開平5-27598 号公報において炉内を広範囲に
直接観察できる熱間炉内観察装置を開示した。
【0005】この装置は、同心円状に配設された内管と
外管とからなる2重管の内管内に、反射鏡およびこの反
射鏡を睨む位置にCCDカメラが配設されるとともに、
管体の外部の光を入射するための入射窓が形成されたも
ので、この入射窓より入射した光線を、反射鏡にて反射
し、その反射光をCCDカメラで撮像するするようにし
ている。さらに、この装置においては、前記の反射鏡
は、管体の軸方向に対する角度が可変自在とされている
ため、炉内の広範囲を撮像することが可能とされてい
る。また、内管と外管との間隙には冷却水が給排水さ
れ、内管内には冷却エアーが供給されており、主に内管
内に設けたCCDカメラを熱から保護している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報にお
ける炉内観察装置においては、熱風炉内などの炉内温度
がたとえば850℃以上と高温の場合には、炉内の明る
さが確保できるため、撮像が可能であるが、炉内の温度
がたとえば750℃以下と非高温である場合は、炉内が
暗く、炉内の撮影が不可能となるものである。
【0007】そこで、たとえば特開昭63-122933 号公報
に開示されているように、ケースの外面に突出して照明
ランプを固定状態で設けたとしても、この照明ランプで
は、照明方向が一定であるために、広範囲の照明および
観察を行うことができない。
【0008】一方、後に詳述する本発明の観察装置の炉
内への挿入を想定して、挿入孔を炉に予め形成している
ものではないために、60mmφ程度の極めて小さい既設
孔を利用せざるを得ない。そこで、熱間炉内観察装置の
外径は50mmφ程度にする必要がある。
【0009】したがって、本発明の課題は、非高温の炉
内に対しても適確に炉内の広範囲の状況を撮像でき、装
置外径が小さいものとなる熱間炉内観察装置を提供する
ことにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題は、同心状に配
設された内管と外管との2重構造からなる管体の母線方
向に離間してそれぞれ外管および内管の壁を貫き、かつ
外管と内管との間隙を仕切って光照射窓および光入射窓
が形成され、前記内管内に、管体の軸方向に向いた光源
と、この光源からの光を反射し、前記光照射窓を通して
外部に出射させる照射光反射鏡とからなる光源系と;前
記光入射窓を通して入射光を反射する入射光反射鏡と、
この入射光反射鏡を睨むカメラとからなる撮像系とが直
列的に配設され、前記内管および外管との間隙には、冷
却水給排水孔が連通され、前記内管内には、冷却用エア
ー供給孔が連通されており、前記入射光反射鏡および前
記照射光反射鏡は、前記管体の軸心に対する角度が可変
自在に設けられていることで解決できる。
【0011】
【作用】本発明においては、内管および外管との間隙に
冷却水が流通され、かつ内管内に冷却用エアーが供給さ
れるので、カメラを確実に熱から保護できる。また、光
源からの光を照射光反射鏡にて反射させて光照射窓から
出射させて炉内の対象部位を照射できる。このとき、照
射光反射鏡は管体の軸心に対する角度が可変自在に設け
られているので、その角度範囲内の広い範囲を照射でき
る。さらに、照明部位での反射光を、入射光反射鏡の管
体の軸心に対する角度を変えながら、カメラにより捉え
ることにより、照射部位の変更に応じた撮像を適確に行
うことができる。
【0012】さらに、本発明においては、特に光照射窓
および光入射窓を管体の母線方向に離間して開口させ、
光源と照射光反射鏡とからなる光源系と、入射光反射鏡
とカメラとからなる撮像系とを直列的に配設したので、
装置の外径を小さくでき、小さい既設孔からでも、装置
の挿入が可能となる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面により具体的に
説明する。図1は本発明に係る熱間炉内観察装置(以下
炉内観察装置という)の断面図、図2はその平面図、図
3は、図1のIII −III 矢視図である。
【0014】炉内観察装置1は、内管2Aおよび外管2
Bからなる管体2を有している。この管体2には、炉内
を照射するための照射光を透過する光照射窓3と、炉内
からの光を入射する光入射窓4が形成されている。この
光照射窓3および光入射窓4は、管体2の母線方向に離
間して開口しており、壁3A、4Aにより内管2Aと外
管2Bとの間隙を仕切って形成されている。また、内管
2A内には、先端から基端に向けて順に照射光反射鏡
6、照射用ランプ5、入射光反射鏡8、CCDカメラ7
が設けられており、照射用ランプ5が発した光が、照射
光反射鏡6により反射され、光照射窓3を通って、炉内
を照射する。一方、照射部位からの光入射窓4より入射
する光は、入射光反射鏡8により反射され、CCDカメ
ラ7に受像される。
【0015】この炉内観察装置1は、たとえば図4に示
す設備の観察に適用される。すなわち、コークス乾式消
火設備(COQ)1での発生熱を廃熱ボイラー32によ
り回収する設備において、これらを繋ぐ煙道33の途中
に除塵格子34を設け、この除塵格子34で払い落とさ
れたダストをホッパー35で受けるとき、除塵格子34
の表面およびホッパー35の入口部分を観察するもので
ある。
【0016】この観察のために、煙道33に形成された
既設の小孔36より、本発明に係る炉内観察装置1を挿
入する。煙道33内の温度は約750℃である。観察装
置1の挿入長さとしては、輻射による入熱や操作性を考
慮すると、3500〜4500mm程度とされる。
【0017】かかる条件の下では、観察したい部位は図
4のa方向やb方向ではなく、cおよびd方向である。
したがって、たとえば出射光と管体2とのなす角度が1
0〜45度(照射光反射鏡6と管体2とのなす角度αが
5〜22.5度)の範囲で照射させ、入射光と管体2と
のなす角度が10〜60度(入射光反射鏡6と管体2と
のなす角度βが5〜30度)の範囲で観察できるように
する。
【0018】そこで、本発明では照射用反射鏡6および
入射用反射鏡8が、管体2の軸心に対する角度が可変自
在となるように管体2に対して支持されている。すなわ
ち、照射用反射鏡6の基端側底面は、内管2Aの内壁底
面にスプリング等の付勢部材9により内管2A内面に付
勢されており、他端側底面は操作ワイヤー10と連結さ
れている。付勢部材9と操作ワイヤー10と中間におい
て、照射光反射鏡6が傾動支持軸11により軸支されて
いる。また、この操作ワイヤー10の末端側は、ローラ
ーガイド12を通過して傾斜角度調整用ボルト13に連
結されている。
【0019】したがって、照射光反射鏡6の角度調整に
あたっては、調整用ボルト13に螺合された調整用ナッ
ト14を正逆回転させることにより行うことができる。
一方、入射光反射鏡8も同様の構成により、管体2の軸
心に対する角度が可変自在となるように支持されてい
る。
【0020】また、主にカメラ7の熱保護のために、内
管2Aと外管2Bとの間隙に連通して、冷却水を給水す
るための給水孔15、その間隙から冷却水を排出するた
めの排水孔16が形成されており、冷却水を前記間隙に
流通させて、内管2A内への入熱を遮断している。さら
に、内管2A内に冷却用エアーを供給するために、冷却
用空気挿入孔17が形成され、内管2A内を冷却してい
る。
【0021】なお、光照射窓3、光入射窓4に熱線吸収
ガラス等を配設すると、このガラスにより光の屈折が起
こり、像が多重となってしまうことがあるため、光照射
窓3、光入射窓4には、ガラス材を配設しないことが望
ましい。照射用ランプ5およびCCDカメラ7を直接光
照射窓3および光入射窓4に臨ませないで、輻射熱の大
部分を反射させ、照射用ランプ5およびCCDカメラ7
を輻射熱から保護し、かつ冷却水の流通部分に設置する
ことにより保護するために、光照射窓3および光入射窓
4に反射鏡6、8を臨ませる。反射鏡6、8としては、
表面を鏡面として仕上げられたSUS製等の金属製のも
のを用いることが望ましい。なお、この金属製とは、耐
熱材料を金属で被覆したようなものも含み、表面が金属
製であればよく、たとえば上記のSUSに代えて耐熱製
のセラミックスにアルミ等の金属材料の蒸着を施したも
のを用いてもよい。
【0022】また、冷却水を効率的に循環させるため、
光照射窓3および光入射窓4を内管2Aと外管2Bとの
間隙の長さ方向の途中に形成するとともに、光照射窓3
および光入射窓4の管軸心を挟んだ反対側において、上
記の間隙を実質的に全長にわたって仕切る第1仕切板1
9と、光照射窓3および光入射窓4を通る管軸方向に沿
って、基端側から光照射窓3近くまで延在させて第2仕
切り板18を設け、給水孔15および排水孔16の位置
を第2仕切り板18の先端より基端側とした。
【0023】その結果、給水孔15より流れ込んだ冷却
水は、第1仕切板19および第2仕切板18で仕切られ
た内管2Aと外管2Bとの側方の給水側間隙を矢印にし
たがって流れ、やがて第2仕切板18と光照射窓3の基
端側壁3Aとの間を通り抜けて、排水側間隙に至る。ま
たその通り抜けに際して抵抗があるために、先端蓋20
と光照射窓3の先端側壁3Aとの間隙に対しても、図の
2の矢印で示すように通り抜けて排水側間隙に流れ込
み、やがて排水孔16より排出される。したがって、装
置の先端部までよく冷却される。
【0024】一方、冷却エアー供給孔17よる供給され
た冷却ガスは、内管2A内に配設されている照射用ラン
プ5、CCDカメラ7および反射鏡6、8を冷却した
後、光入射窓4および光照射窓3より放出され、空冷が
なされる。
【0025】
【発明の効果】以上の説明から明らかな如く、本発明に
よれば、非高温の炉内に対しても適確に炉内の広範囲の
状況を撮像でき、装置外径が小さいものとなり、既設の
小孔を通して挿入できるなどの利点がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる観察装置の縦断面図である。
【図2】その平面図である。
【図3】そのIII −III 線断面図である。
【図4】本発明装置の設置例の概要図である。
【符号の説明】
1…炉内観察装置、2…管体、2A…内管、2B…外
管、3…光照射窓、4…光入射窓、5…照射用ランプ、
6…照射光反射鏡、7…CCDカメラ、8…入射光反射
鏡、10…ワイヤー、11…傾動支持軸、12…ガイ
ド、13…調整用ボルト、14…調整用ナット。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 椎名 良美 茨城県鹿島郡鹿島町大字光3番地 住友 金属工業株式会社鹿島製鉄所内 (72)発明者 吉田 晴亮 茨城県鹿島郡鹿島町大字光字光3番地 鹿島プラント工業株式会社内 (72)発明者 安部 伸洋 茨城県鹿島郡鹿島町大字光字光3番地 鹿島プラント工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−274385(JP,A) 特開 平1−145514(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F27D 21/02 G01B 11/24 G01N 21/88 H04N 7/18

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】同心状に配設された内管と外管との2重構
    造からなる管体の母線方向に離間してそれぞれ外管およ
    び内管の壁を貫き、かつ外管と内管との間隙を仕切って
    光照射窓および光入射窓が形成され、 前記内管内に、管体の軸方向に向いた光源と、この光源
    からの光を反射し、前記光照射窓を通して外部に出射さ
    せる照射光反射鏡とからなる光源系と;前記光入射窓を
    通して入射光を反射する入射光反射鏡と、この入射光反
    射鏡を睨むカメラとからなる撮像系とが直列的に配設さ
    れ、 前記内管および外管との間隙には、冷却水給排水孔が連
    通され、前記内管内には、冷却用エアー供給孔が連通さ
    れており、 前記入射光反射鏡および前記照射光反射鏡は、前記管体
    の軸心に対する角度が可変自在に設けられていることを
    特徴とする熱間炉内観察装置。
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