JP4750961B2

JP4750961B2 - コークス炉内部観察装置

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Publication number: JP4750961B2
Application number: JP2001096648A
Authority: JP
Inventors: 正彦横溝; 道隆境田; 修治内藤; 雅人杉浦
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2001-03-29
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2021-03-29
Also published as: JP2002294243A

Description

【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を貫通させてなり、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観察装置。
（２）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（１）に記載の観察装置。
（３）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（１）又は（２）に記載の観察装置。
（４）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（３）に記載の観察装置。
（５）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（１）乃至（４）のいずれかに記載の観察装置。
（６）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（１）乃至（５）のいずれかに記載の観察装置。
（７）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（６）に記載の観察装置。
（８）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（１）乃至（５）のいずれかに記載の観察装置。
（９）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（６）乃至（８）のいずれかに記載の観察装置。
（１０）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（９）に記載の観察装置。
（１１）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（１０）のいずれかに記載の観察装置。
（１２）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（１１）のいずれかに記載の観察装置。
【００１１】
本発明の上記（２）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。
【００１２】
図２において、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（３１）。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（１）においては、図１に示すように、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（６）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（８）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（１）（３）〜（１２）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２１、仕切り管２２、内管２３の３重管構造とし、内管２３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（１）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３１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（９）における矩形画像３５に対応する。また、本発明の上記（１０）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、撮像装置３は内部構造１１の内表面１０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、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（６）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（７）のように、環状の撮像素子３３として１次元ＣＣＤ素子を用いると好ましい。さらに、本発明の上記（８）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（３）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（４）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（５）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（１１）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（１２）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（２）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（２）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（１２）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（２）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、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（１）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る。
【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７ｍ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800℃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30mm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７ｍ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９０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ＣＯＧ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
１７ＣＯＧ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

Claims

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り、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観察装置。
前記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１に記載の観察装置。
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１又は２に記載の観察装置。
前記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３に記載の観察装置。
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１乃至４のいずれかに記載の観察装置。
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１乃至５のいずれかに記載の観察装置。
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６に記載の観察装置。
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１乃至５のいずれかに記載の観察装置。
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６乃至８のいずれかに記載の観察装置。
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９に記載の観察装置。
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１０のいずれかに記載の観察装置。
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１１のいずれかに記載の観察装置。