JP5465932B2 - 炉内状態監視装置 - Google Patents

Description

本発明は、高炉等の高温雰囲気炉内の状態を、肉眼と撮影手段とで同時に観察することができる炉内状態監視装置に関する。

例えば高炉等の高温雰囲気炉内の状態を観察するため、従来では燃焼室の壁に覗き穴を開けて観察する方法を採っていた。
しかしながら、観察者の肉眼では長時間の観察に耐えることが出来ず、疲労による誤判断も生じやすい。そこで図３に示すように、肉眼及び撮影手段によって同時に炉内を観察することができる炉内状態監視装置（「炉内観察装置」とも称する。）が開発されている。

図３に示す炉内状態監視装置２は、高温雰囲気炉１の炉壁１１に形成された覗き穴１２に取り付けられる直管体である監視管２１と、監視管２１に垂直に挿入されている肉眼観察手段２２と、監視管２１内に固定されている撮影手段２４と、肉眼観察手段２２の挿入端に、覗き穴１２から入った光線の一部を肉眼観察手段２２へ誘導することができるように配置構成されている分光手段２３とを備えている。

この炉内状態監視装置では、覗き穴１２から入った光線／影像が同時に肉眼観察手段２２及び撮影手段２４に送られるので、肉眼及び撮影の同時監視が可能となっている。

特開２０００−１２１２５５号公報 特開２００２−１０５４６４号公報

しかしながら上記従来の炉内状態監視装置２では、その撮影手段２４が直管体の監視管２１において、覗き穴１２に取り付けられる一端側から遠く離れた他端近くの管内に配置されている。従って作業中の高温雰囲気炉が振動すると、これによりその撮影手段２４が大きく揺れ、撮影範囲が位置ずれを生じることがある。
また、撮影手段２４が大きく揺れると、撮影手段２４が正当な配置位置からずれてしまい、故障を生じやすくなる。

このように一旦、撮影手段２４が故障した場合、修理を行うには当該撮影手段２４を含む監視管２１の全体を炉壁１１側から取り外す必要があり、その操作が相当に煩わしいという欠点がある。また、このように監視管２１を取り外すことで、肉眼による炉内の監視も不可能となる。
以上のように、炉内状態監視装置においては解決すべき課題が存在している。

本発明は上記課題を解決すべくなされたものであって、撮影手段を用いて良好な精度で炉内を撮影できるとともに、当該撮影手段を従来よりも効率よく取り扱うことのできる炉内状態監視装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、高温雰囲気炉の炉壁に形成された覗き穴を通して炉内状態を監視するための炉内状態監視装置であって、直管体であり、その一端が取付端として前記炉壁に前記覗き穴に面するように取り付けられ、他端が監視端として炉内状態の監視に使用される直接監視管と、前記直接監視管の側面に対し、外部より取り外し可能に取り付けられているカメラ手段と、前記直接監視管内に、前記覗き穴から入って前記取付端から前記監視端へ伝わる光線の一部を前記カメラ手段へ誘導するように配置構成された分光手段とを備える構成とした。

ここで前記直接監視管は、前記取付端を有している取付端ブロックと、前記監視端を有している監視端ブロックと、前記取付端ブロックと前記監視端ブロックとの間に配されたコネクタブロックとを備えており、該取付端ブロック、監視端ブロック及びコネクタブロックは、いずれも通孔が形成され、それらの通孔が前記覗き穴からの光線の光通路となるように連通しており、また、前記カメラ手段は、前記監視端ブロックに挿し込むように取り付けることもできる。

また、前記カメラ手段は、外から前記直接監視管に取り外し可能に取り付けられているカメラケースと、該カメラケース内に収容されているイメージキャプチャーユニットとを備えており、前記カメラケースの前記直接監視管に挿し込むように取り付けられている固定端部には、前記直接監視管の取付端及び監視端にそれぞれ向かって開けられている第１と第２の光通過孔が形成され、また、前記分光手段は、前記固定端部内の前記第１と第２の光通過孔の間に配置されている構成を採ることもできる。

さらに前記分光手段は、前記固定端部内に配置されている分光レンズユニットと、上下から前記分光レンズユニットを挟んで固定している定位座及び振動吸収パッドと、を備えており、また、前記定位座は剛性材からなり、前記振動吸収パッドは緩衝材から構成することもできる。
また、前記光通路の、前記取付端ブロックと前記コネクタブロックとの間には、フィルターレンズが配置されており、該フィルターレンズの、前記覗き穴側の面には、透明のマイカシートを配設することもできる。

さらに前記カメラ手段には、前記イメージキャプチャーユニットを冷却するための冷却ユニットを配設することも可能である。
前記イメージキャプチャーユニットとしては、ビデオカメラを使用することもできる。

上記構成を持つ本発明の炉内状態監視装置では、カメラ手段は従来構成（図３参照）のように直管体状の監視管の覗き穴側一端（取付端）から遠く離れた他端（監視端）近くの管内に配置されず、監視管の側面（具体的には前記監視端より前記取付端に近い位置など）に取り付けられる。このため、高温雰囲気炉が振動しても、この振動によってカメラ手段に及ぶ揺れ範囲（振動幅）は比較的狭い。これにより、カメラ手段の配設位置ずれや故障の発生が生じにくく、良好な撮影精度で監視を継続して行うことができる。

さらに、万一カメラ手段に故障が発生した場合には、カメラ手段を炉壁側から監視管ごと取り外す必要がなく、監視管からカメラ手段を独立に取り外して修理することが可能である。
したがって本発明によれば、容易にカメラ手段を取り外せる分、その取り扱い性やメンテナンス性が格段に向上されている。

また、たとえカメラ手段を取り外しても、肉眼による監視は継続して行うことができる利点もある。

本発明の炉内状態監視装置の構成例を示す側面断面図である。 本発明の炉内状態監視装置におけるカメラ手段の構成例を示す正面断面図である。 従来の炉内状態監視装置の一例の構成を示す断面図である。

以下図１、図２を参照しながら、本発明の実施の形態における炉内状態監視装置３について詳しく説明する。図１は炉内状態監視装置３の側面断面図であり、図２は当該装置３におけるカメラ手段３２周辺の正面断面図である。
図１に示す炉内状態監視装置３は、高温雰囲気炉４の炉壁に形成された覗き穴４１を通して炉内状態を監視することに使われるものである。主として、覗き穴４１に対して取り付けられる直接監視管３１と、外部から直接監視管３１に取り外し可能に取り付けられているカメラ手段３２と、直接監視管３１の内部に配置されている分光手段３３とを備えている。

直接監視管３１は直管体として形成され、その両端のうち一端側が、覗き穴４１に面するように高温雰囲気炉４の炉壁に取り付けられる取付端３１５であり、他端側が肉眼による観察／監視に使用される監視端３１６として構成されている。
また、該直接監視管３１は、取付端３１５を有している取付端ブロック３１１と、監視端３１６を有している監視端ブロック３１３と、取付端ブロック３１１と監視端ブロック３１３との間のコネクタブロック３１２との３つのブロックにより組み立てられ、且つ分解可能に構成されている。

該取付端ブロック３１１、監視端ブロック３１３及びコネクタブロック３１２にはいずれも通孔が形成されていて、互いに組み合わせられることで直接監視管３１の管状体を構成すると共に、それらの各通孔が互いに連通し合って、覗き穴４１からの光線／影像が監視端３１６まで伝わる光通路３１４が形成されるようになっている。
この他、光通路３１４の前記取付端ブロック３１１と前記コネクタブロック３１２との間には、人間の目に有害な光線を濾過できるフィルターレンズ３４１が配置される。また、該フィルターレンズ３４１が対向する前記覗き穴４１側の面には透明のマイカシート３４２が貼着されている。

以下、カメラ手段３２及び分光手段３３について、図１を図２とあわせて参照しながら説明する。
カメラ手段３２は、主に直接監視管３１の監視端ブロック３１３の上方から、取り外し可能に取り付けられているカメラケース３２０と、該カメラケース３２０内に収容されているイメージキャプチャーユニット３２５とを備えている。

カメラケース３２０は、上下の両端が開口された中空チューブ体３２１と、チューブ体３２１の上端の開口部を覆うキャップ３２２とからなる。チューブ体３２１の下端部は、固定端部３２６として監視端ブロック３１３に挿し込んで、監視端ブロック３１３に取り付けられるように構成されている。
また、キャップ３２２には吊りリング３２３が取り付けられているので、カメラ手段３２を取り外す時に利用することができる。

ここで、監視端ブロック３１３に挿し込まれた固定端部３２６は光通路３１４と交差している。このため監視端ブロック３１３には、光通路３１４を遮断しないよう、取付端３１５及び監視端３１６にそれぞれ向かって、第１と第２の光通過孔３２６ａ、３２６ｂが開けられている。
イメージキャプチャーユニット３２５は、そのカメラヘッド３２５Ａが前記監視端ブロック３１３に面するようにチューブ体３２１内に配置されると共に、カメラケース３２０の外部からチューブ体３２１内に挿し込まれた複数本（図１では２本差し込まれているが、この本数に限定されない）の締め付けボルト３２７により締め付け固定されている。ちなみにイメージキャプチャーユニット３２５としては公知の各種撮影手段を用いることができるが、この実施の形態においてはビデオカメラが使用されている。

この他、カメラ手段３２には冷却ガスをチューブ体３２１内に注入し、イメージキャプチャーユニット３２５を冷却するための冷却ユニット３２４を更に備えている。
続いて分光手段３３は、カメラケース３２０の固定端部３２６内において、第１と第２の光通過孔３２６ａ、３２６ｂの間に配置された分光レンズユニット３３１と、上下から分光レンズユニット３３１を挟んで固定する定位座３３２及び振動吸収パッド３３３とを備えてなる。

分光レンズユニット３３１は、覗き穴４１から該直接監視管３１に進入して取付端から監視端へ伝わる光線の一部をカメラ手段３２のイメージキャプチャーユニット３２５へ誘導できるように構成されている。具体的な構成としては、一枚または複数枚のレンズにより構成されたレンズセットを使用することができる。また、定位座３３２は剛性材で構成するとともに、振動吸収パッド３３３は緩衝材で構成することが好ましい。

上記構成を有する本発明の炉内状態監視装置３では、カメラ手段３２と監視端３１６の少なくともいずれかを利用することにより、高温雰囲気炉４の炉内状態を長時間監視し続けることができる。また、カメラ手段３２を単独に取り外せるように構成されているため、非常に取り扱い性及びメンテナンス性が向上されている。従って、万一カメラ手段３２に不具合が生じた場合には、カメラ手段３２を直接監視管３１から取り外すだけでよく、この際に直接監視管３１まで取り外す必要はない。この構成により、従来のように撮影手段が故障した際には炉内状態監視装置全体を炉壁から取り外さなければ処理できなかった問題点を良好に解決している。

また、カメラ手段３２を取り外したのちも、直接監視管３１の監視端３１６から引き続き肉眼にて炉内を監視することができ、監視を中断する必要はない。
さらに炉内状態監視装置３では、カメラ手段３２は上から直接監視管３１に挿し込むように取り付けられている。したがって、特別な取り付け手段を用いる必要がなく、重力を利用した速やかな脱着操作が可能である。加えて、取り付け時には高い安定性を発揮できる。また図1に示すようにカメラ手段３２の外面に吊りリング３２３を配設すれば、予め当該吊りリング３２３を用いてカメラ手段３２をワイヤー等で吊るしておくことで、脱着後にカメラ手段３２を宙吊り状態で修理することもでき、優れた取り扱い性及び作業効率が発揮される。したがって、修理にかかるコスト及び修理時間の短縮を促進することも可能となっている。

さらに炉内状態監視装置３では、分光手段３３における分光レンズユニット３３１を定位座３３２及び振動吸収パッド３３３により上下から挟んで固定している。このため、位置ずれや破損に対する耐性が高く、長寿命化を図って長期にわたり安定した使用を継続できる利点がある。

上記のように、本発明は従来の炉内状態監視装置が持つ様々の欠点を克服した炉内状態監視装置を提供できる。従って、例えば高炉、転炉、焼成炉、焼却ボイラー、発電用ボイラー、その他高温度雰囲気炉内の状態を監視／観察するのに有用な炉内状態監視装置を提供することができる。

１ 高温雰囲気炉
２、３ 炉内状態監視装置
４ 高温雰囲気炉
３１ 直接監視管
３２ カメラ手段
３３ 分光手段
４１ 覗き穴
３１１ 取付端ブロック
３１２ コネクタブロック
３１３ 監視端ブロック
３１５ 取付端
３１６ 監視端
３１４ 光通路
３２０ カメラケース
３２１ チューブ体
３２２ キャップ
３２３ 吊りリング
３２４ 冷却ユニット
３２５ イメージキャプチャーユニット
３２５Ａ カメラヘッド
３２６ 固定端部
３２６ａ 第１の光通過孔
３２６ｂ 第２の光通過孔
３２７ 締め付けボルト
３３１ 分光レンズユニット
３３２ 定位座
３３３ 振動吸収パッド
３４１ フィルターレンズ
３４２ マイカシート

Claims (6)

1. 高温雰囲気炉の炉壁に形成された覗き穴を通して炉内状態を監視するための炉内状態監視装置であって、
   直管体であり、その一端が取付端として前記炉壁に前記覗き穴に面するように取り付けられ、他端が監視端として炉内状態の監視に使用される直接監視管と、
   前記直接監視管の側面に対し、外部より取り外し可能に取り付けられているカメラ手段と、
   前記直接監視管内に、前記覗き穴から入って前記取付端から前記監視端へ伝わる光線の一部を前記カメラ手段へ誘導するように配置構成された分光手段と、
   を備えており、
   前記直接監視管は、
   前記取付端を有している取付端ブロックと、
   前記監視端を有している監視端ブロックと、
   前記取付端ブロックと前記監視端ブロックとの間に配されたコネクタブロックと、
   を備えており、
   該取付端ブロック、監視端ブロック及びコネクタブロックは、いずれも通孔が形成され、それらの通孔が前記覗き穴からの光線の光通路となるように連通しており、
   また、前記カメラ手段は、前記監視端ブロックに挿し込むように取り付けられている
   ことを特徴とする炉内状態監視装置。
2. 前記カメラ手段は、外から前記直接監視管に取り外し可能に取り付けられているカメラケースと、
   該カメラケース内に収容されているイメージキャプチャーユニットとを備えており、
   前記カメラケースの前記直接監視管に挿し込むように取り付けられている固定端部には、前記直接監視管の取付端及び監視端にそれぞれ向かって開けられている第１と第２の光通過孔が形成され、
   また、前記分光手段は、前記固定端部内の前記第１と第２の光通過孔の間に配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の炉内状態監視装置。
3. 前記分光手段は、前記固定端部内に配置されている分光レンズユニットと、
   上下から前記分光レンズユニットを挟んで固定している定位座及び振動吸収パッドと、を備えており、
   また、前記定位座は剛性材からなり、前記振動吸収パッドは緩衝材からなっている
   ことを特徴とする請求項２に記載の炉内状態監視装置。
4. 前記光通路の、前記取付端ブロックと前記コネクタブロックとの間には、フィルターレンズが配置されており、
   該フィルターレンズの、前記覗き穴側の面には、透明のマイカシートが貼ってある
   ことを特徴とする請求項３に記載の炉内状態監視装置。
5. 前記カメラ手段には、前記イメージキャプチャーユニットを冷却するための冷却ユニットが配設されている
   ことを特徴とする請求項４に記載の炉内状態監視装置。
6. 前記イメージキャプチャーユニットとして、ビデオカメラが使用されている
   ことを特徴とする請求項５に記載の炉内状態監視装置。

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