JP6310367B2 - 煙道調査装置 - Google Patents

Description

本発明は、煙突に接続される水平な煙道内部を、排煙が流れる高炉設備等の稼働中であっても調査することが可能な煙道調査装置に関する。

高温の排煙が流れる煙道内部の様子を調査する技術として、特許文献１及び特許文献２が知られている。特許文献１の「煤塵濃度測定装置」は、大口径の煙道或いは高濃度の煤塵を含む流体に対しても煤塵濃度を確実に測定でき、且つ光軸調整作業を工場等で予め実施し得、測定精度の向上並びにコスト削減を図ることができ、更に、煙道に生じる経年的な歪の影響を受けることなく、光軸を常に一定に保持し得、メンテナンスコストの削減をも図り得る煤塵濃度測定装置を提供することを課題とし、管状で中間部に流体流通空間が形成された光通過管状体を、その軸線が煙道の流体流通方向と略直交する方向に延び且つ流体流通空間が煙道内に位置するよう、煙道の壁面を貫通させて配置し、前記光通過管状体の一端側から流体流通空間を流れる流体に対し光を投射して光透過率を求めるよう構成している。

特許文献２の「煙道炎検知システム」は、簡易な構成および制御で、煙道内の炎を正確で確実に検知すると共に、部品の故障や汚れを自己診断できる煙道炎検知システムの提供を課題とし、紫外線検知器、紫外線発光器、シャッタ、および制御器を備える。シャッタは、紫外線検知器への煙道内の炎からの紫外線の光路を開閉する。制御器は、紫外線発光器を設定タイミングで作動させる一方、紫外線検知器による紫外線の検知の有無に基づき、紫外線検知器および紫外線発光器の異常や汚れ、透明ガラスの汚れの有無を検知する。また、制御器は、紫外線発光器を作動させていないにも拘わらず、紫外線検知器により紫外線が検知された場合、シャッタを閉じて紫外線検知器による紫外線の検知の有無を確認することで、煙道内の炎か、紫外線検知器の自己放電かを判別するようにしている。

特開２００４−３１７１４８号公報 特開２００７−３２９８８号公報

いずれの特許文献も、煙道内部の様子を調査するものであるが、煙道内部の構造的な劣化状況を調査し得るものではなかった。すなわち、製鉄所の高炉設備等では、長年に亘る使用により、煙道の内側が次第に劣化していくため、この内部の劣化状態を調査する必要がある。

高炉設備等の稼働を停止して調査するのでは、稼働効率が低下してしまうため、好ましくない。他方、高炉設備等の稼働を維持しつつ調査を行うためには、流れる排煙によって２５０℃程度にも達する高温な煙道内部で調査を実施し得る調査装置の案出が望まれる。

本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、煙突に接続される水平な煙道内部を、排煙が流れる高炉設備等の稼働中であっても調査することが可能な煙道調査装置を提供することを目的とする。

本発明にかかる煙道調査装置は、煙突に接続される水平な煙道内部を調査するための煙道調査装置であって、上記煙道内部を走行する耐熱性の走行体と、該走行体に搭載され、上記煙道内部を撮影するための撮影装置と、上記走行体に上記撮影装置を覆って設けられた耐熱性の透明キャノピーと、上記走行体に搭載された耐熱性の照明装置と、上記煙道外部から上記キャノピー内部へ冷却用の冷媒を供給し、上記撮影装置及び上記照明装置に給電し、上記走行体に走行駆動力を伝達し、また該煙道外部との間で該撮影装置とデータの送受信を行うための耐熱性のフレキシブルホースとを備えたことを特徴とする。

前記フレキシブルホースは内部に、冷媒が流通される空隙を有することを特徴とする。

前記キャノピーの外側に冷媒を噴き付ける冷媒噴出部が備えられることを特徴とする。

前記フレキシブルホースの内部には、前記キャノピーへ冷媒を供給するための冷媒供給用フレキシブルパイプ、前記撮影装置及び前記照明装置へ給電するための給電用フレキシブルケーブル、前記走行体に走行駆動力を伝達するための動力伝達用フレキシブルシャフト、並びに上記撮影装置とデータの送受信を行うための通信用フレキシブルケーブルが内蔵されることを特徴とする。

前記フレキシブルホースは、前記煙道外部に設置され、冷媒供給部、給電部、動力発生部、並びに通信制御部を備える制御設備に接続されることを特徴とする。

前記撮影装置、前記キャノピー及び前記照明装置を備える前記走行体は、前記煙道に形成した開口部を当該煙道外部から開放可能に覆う耐熱性カバーで区画形成した前室から該煙道内部に向かって走行されることを特徴とする。

本発明にかかる煙道調査装置にあっては、煙突に接続される水平な煙道内部を、排煙が流れる高炉設備等の稼働中であっても調査することができる。

本発明に係る煙道調査装置の好適な一実施形態を示す使用状態の側面図である。 図１中Ａ−Ａ線矢視断面図である。 図１に示した煙道調査装置の側面図である。 図１に示した煙道調査装置の正面図である。 図１に示した煙道調査装置に用いられるフレキシブルホースの断面図である。 本発明に係る煙道調査装置の変形例を示す側面図である。 図６に示した煙道調査装置に用いられるフレキシブルホースの断面図である。

以下に、本発明にかかる煙道調査装置の好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る煙道調査装置１の使用状態を示す側面図である。図２は、煙道２の縦断面を示す、図１中Ａ−Ａ線矢視断面図である。図３は、図１に示した煙道調査装置１の側面図である。図４は、図１に示した煙道調査装置１の正面図である。図５は、図１に示した煙道調査装置１に用いられるフレキシブルホース３の断面図である。

図１及び図２に示すように、高炉設備の燃焼部分と煙突とを接続する水平な煙道２は、鉄筋コンクリート製の中空シャフト４の内周面に耐火材５を内設することで構成されている。この耐火材５は、高温の排煙に晒されて経年的に劣化することから、煙道２内部の劣化状況を調査する必要がある。

煙道調査装置１は、煙道２外部から煙道２内部に送り込まれ、調査を実施するために煙道２内部で走行される。煙道調査装置１は図３及び図４に示すように、主に、煙道２内部を走行するための走行体６と、煙道２内部を撮影するための撮影装置７と、透明なキャノピー８と、照明装置９と、走行体６に一端が接続され、他端が煙道２外部へ引き出されるフレキシブルホース３とから構成される。

煙道調査装置１は、煙道２内部の雰囲気に晒される露出部分はすべて耐熱材料で形成される。少なくとも走行体６、キャノピー８、照明装置９及びフレキシブルホース３は、耐熱性とされる。耐熱性としては、煙道２内部の温度が２５０℃程度であるので、この程度の温度に耐え得る性能を備えていればよい。

走行体６は、ボディ１０と、ボディ１０を支持するシャーシ１１と、シャーシ１１に搭載された動力伝達機構１２と、シャーシ１１に支持されると共に、動力伝達機構１２から伝達される動力で駆動され、不陸があっても走行可能な無限軌道１３とから構成される。動力伝達機構１２は、方向転換用の左右一対のクラッチ（図示せず）や減速機１４を含む。

動力伝達機構１２には、フレキシブルホース３から走行駆動力が伝達されるようになっている。走行体６は、動力伝達機構１２に伝達される走行駆動力で無限軌道１３が駆動されることにより、煙道２内部を走行する。

撮影装置７は、走行体６のボディ１０に搭載される。撮影装置７は、回転駆動自在なターンテーブル１５上にテレビカメラ１６が設置されて構成されている。テレビカメラ１６は、回転駆動されるターンテーブル１５により回転されて、搭載位置周囲の画像を撮影するようになっている。撮影装置７の画像データは、フレキシブルホース３へ送り込まれる。

キャノピー８は、撮影装置７による撮影のために透明な耐熱ガラスで形成される。キャノピー８は、煙道２内部の高温かつ粉塵を含む雰囲気から撮影装置７を保護するために、走行体６のボディ１０に当該撮影装置７を覆って開閉自在に設けられる。また、照明装置９は、撮影装置７の後方から走行体６の走行方向前方を照らすように、キャノピー８の後方に位置させて走行体６のボディ１０に搭載される。

煙道調査装置１には、煙道２外部からキャノピー８内部や走行体６へ冷却用の冷却空気や冷却水などの冷媒を供給し、撮影装置７及び照明装置９に給電し、走行体６に走行駆動力を伝達し、また煙道２外部との間で撮影装置７とデータの送受信を行うための耐熱性のフレキシブルホース３が備えられる。

図５に示すように、フレキシブルホース３の内部には具体的には、キャノピー８や走行体６へ冷却空気や冷却水などの冷媒を供給するための冷媒供給用フレキシブルパイプ１７，１８、撮影装置７及び照明装置９へ給電するための給電用フレキシブルケーブル１９，２０、走行体６に走行駆動力を伝達するための動力伝達用フレキシブルシャフト２１、並びに撮影装置７とデータの送受信を行うための通信用フレキシブルケーブル２２，２３が内蔵される。図示例にあっては、フレキシブルチューブ３の内面には、耐熱チューブ２４が内張りされている。

冷媒供給用フレキシブルパイプ１７，１８で供給される冷媒、例えば冷却空気は、キャノピー８に導入されてキャノピー８内部を５０℃程度まで冷却し、これにより撮影装置７の温度上昇を防止する。走行体６のボディ１０には、煙道２内部に流通する排煙に晒されて汚損され易いキャノピー８外側を清浄に維持するために、キャノピー８内部を冷却した冷却空気を当該キャノピー８の外側に吹き付ける冷媒噴出部２５が設けられる。

冷却水は、走行体６に供給されて、ボディ１０やシャーシ１１、動力伝達機構１２などを冷却する。走行体６には、供給された冷却水を排水する排水部が形成される。給電用フレキシブルケーブル１９，２０は、ターンテーブル１５やテレビカメラ１６を作動させたり、照明装置９を点灯するために、撮影装置７及び照明装置９に電力を供給する。図示例にあっては、給電用フレキシブルケーブル１９，２０は、交流用と直流用の２種類が内蔵されている。

動力伝達用フレキシブルシャフト２１は、走行体６の動力伝達機構１２へ回転駆動力を伝達する。また、フレキシブルホース３内には、走行体６を方向転換するために使用される左右一対のクラッチを制御するために、一対のクラッチワイヤ２６，２７が内蔵される。

通信用フレキシブルケーブル２２，２３としては、映像ケーブルと通信ケーブルの２種類が内蔵されている。映像ケーブル２２は、テレビカメラ１６で撮影した映像データを送信するのに用いられる。通信ケーブル２３は、撮影装置７の作動制御データの送信や撮影装置７からの応答データの受信、照明装置９のＯＮ・ＯＦＦ操作信号の送信に用いられる。フレキシブルホース３を利用した有線による制御により、煙道調査装置１を適切に遠隔操作することができる。

フレキシブルホース３には、内部に収納されているパイプ１７，１８やケーブル１９，２０、２２，２３、シャフト２１などの相互間に空隙Ｓが存在する。この空隙Ｓには、フレキシブルホース３内部を冷却するために、冷却空気などの冷媒が供給される。空隙Ｓに供給された冷媒は、フレキシブルホース３の走行体側端部近傍に形成された孔部から煙道２内部に排出される。

煙道２には図１に示すように、煙道調査装置１、すなわちキャノピー８及び照明装置９を備える走行体６を煙道２に送り込むための開口部２８が形成される。また煙道２外部には、開口部２８を覆うために、当該開口部２８を開放可能に耐熱性カバー２９が設置される。

耐熱性カバー２９は、煙道調査装置１全体を収容可能な前室３０を形成する。カバー２９には、フレキシブルホース３を煙道２外部へ引き出すための孔部３１が形成される。カバー２９を取り外して前室３０に煙道調査装置１を設置し、その後、カバー２９で開口部２８を覆うことで、煙道２が封鎖される。

カバー２９で開口部２８を覆って封鎖される煙道２外部には、フレキシブルホース３と接続される制御設備３２が設置される。制御設備３２は主に、冷媒供給部、給電部、動力発生部、並びに通信制御部を備える。

冷媒供給部は、冷却空気や冷却水を生成する冷凍機及び冷却空気送風ファン、冷却水用ポンプなどから構成され、冷却空気や冷却水を冷媒供給用フレキシブルパイプ１７，１８へ送り込む。また、冷媒は、フレキシブルホース３の空隙Ｓにも送り込まれる。給電部は、給電用フレキシブルケーブル１９，２０に接続され、商用の交流電力やＡＣ／ＤＣコンバータで変換した直流電力を供給する。

動力発生部は、電動モータなどから構成され、これに接続された動力伝達用フレキシブルシャフト２１を回転駆動する。動力発生部には、走行体６の走行駆動との関係で、クラッチワイヤ２６，２７の操作端も配設される。

通信制御部は、通信用フレキシブルケーブル２２，２３と接続される。通信制御部は、画像データを表示するためのモニタや画像データを記憶するためのメモリを備え、制御命令を出力することができるパーソナルコンピュータ等から構成され、撮影装置７から映像ケーブル２２を介して送信されてくる画像データを、煙道２外部で見たり、保存したりすることができる。また、通信制御部は、通信ケーブル２３を介して、撮影装置７とデータの送受信をしたり、照明装置９を操作するようになっている。

次に、本実施形態に係る煙道調査装置１の作用について説明する。調査を行う際には、煙道調査装置１を耐熱性カバー２９内部の前室３０に配置した後、フレキシブルホース３を利用した制御設備３２からの有線による遠隔操作で当該煙道調査装置１を開口部２８から煙道２内部へ走行する。煙道２内部では、煙道調査装置１は、制御設備３２からの制御により、撮影による調査を実施する。

具体的には、撮影装置７及び照明装置９は、給電用フレキシブルケーブル１９，２０で供給される電力で作動し、照明装置９で明るく照らし出した煙道２内部を撮影装置７で撮影する。撮影装置７では、通信用フレキシブルケーブル２２，２３を利用した送受信により、ターンテーブル１５が回転したりテレビカメラ１６が自在に動かされ、撮影した画像データを送信する。

煙道２外部の制御設備３２では、送られてくる画像データをモニタで見ながら、遠隔制御で走行体６を走行しつつ、調査を続ける。走行体６は、動力伝達用フレキシブルシャフト２１から伝達される動力で無限軌道１３が駆動されることによって走行する。左右一対のクラッチワイヤ２６，２７の操作で、走行体６の走行方向が転換される。

さらに、調査中においては、走行体６やキャノピー８には、冷媒供給用フレキシブルパイプ１７，１８を介して、継続して冷却空気や冷却水などの冷媒が供給され、煙道調査装置１を煙道２内部の高熱から保護する。フレキシブルホース３内の空隙Ｓにも、冷媒が連続的に供給される。

以上説明した本実施形態に係る煙道調査装置１は、煙突に接続される水平な煙道２内部を調査するための煙道調査装置１であって、煙道２内部を走行する耐熱性の走行体６と、走行体６に搭載され、煙道２内部を撮影するための撮影装置７と、走行体６に撮影装置７を覆って設けられた耐熱性の透明キャノピー８と、走行体６に搭載された耐熱性の照明装置９と、煙道２外部からキャノピー８内部や走行体６へ冷媒を供給し、撮影装置７及び照明装置８に給電し、走行体６に走行駆動力を伝達し、また煙道２外部との間で撮影装置７とデータの送受信を行うための耐熱性のフレキシブルホース３とを備えたので、排煙が流れる高炉設備の稼働中であっても調査することができ、高炉設備の稼働効率を低下させることなく、いつでも、そして長時間にわたり煙道２内部の劣化状態等の調査を行うことができる。

フレキシブルホース３は内部に、冷媒が流通される空隙Ｓを有するので、有線による遠隔操作を保証するフレキシブルホース３が熱的損傷受けることを防止することができる。

キャノピー８の外側に冷媒を噴き付ける冷媒噴出部２５を備えたので、煙道２内部に流通する排煙に晒されて汚損され易いキャノピー８の外側を常に清浄に維持することができ、円滑かつ確実に撮影装置７で煙道２内部を撮影することができる。

フレキシブルホース３を、煙道２外部に設置され、冷媒供給部、給電部、動力発生部、並びに通信制御部を備える制御設備３２に接続するようにしたので、煙道２外部という安全な位置から煙道調査装置１を適切に運転し、撮影装置７により撮影することができる。

撮影装置７、キャノピー８及び照明装置９を備える走行体６は、煙道２に形成した開口部２８を当該煙道２外部から開放可能に覆う耐熱性カバー２９で区画形成した前室３０から煙道２内部に向かって走行されるので、煙道調査装置１を煙道２内部へ送り込む作業を安全に行うことができる。

図６及び図７には、上記実施形態の変形例が示されている。上記実施形態では、外部に設置した制御設備３２に動力発生部を備え、動力発生部から動力伝達用フレキシブルシャフト２１で動力を伝達して、走行体６の無限軌道１３を駆動し、走行体６を走行するようにしていたが、これに代えて、走行体６に、無限軌道１３を駆動する駆動モータ３３を搭載するようにしても良い。この場合、耐熱性のフレキシブルホース３は、走行体６に走行駆動力を伝達することに代えて、駆動モータ３３を駆動する駆動電力を給電する。具体的には、フレキシブルホース３内部には、動力伝達用フレキシブルシャフト２１に代えて、フレキシブルな動力ケーブル３４が内蔵され、この動力ケーブル３４の一端が走行体６の駆動モータ３３に、他端が制御設備３２の給電部に接続される。これにより、走行体６は、これに設けた駆動モータ３３で走行される。このような変形例であっても、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。特に、フレキシブルホース３内部に、動きを伝達する動力伝達用フレキシブルシャフト２１がないので、フレキシブルホース３の信頼性を向上することができる。

上記実施形態及び変形例にあっては、走行体６に撮影装置７及び照明装置９のみを搭載する場合について説明したが、断面計測機など、各種機器を走行体６に搭載して、煙道２内部に対する各種の調査を実施できるようにしても良いことはもちろんである。

１ 煙道調査装置
２ 煙道
３ フレキシブルホース
６ 走行体
７ 撮影装置
８ キャノピー
９ 照明装置
１７，１８ 冷媒供給用フレキシブルパイプ
１９，２０ 給電用フレキシブルケーブル
２１ 動力伝達用フレキシブルシャフト
２２，２３ 通信用フレキシブルケーブル
２５ 冷媒噴出部
２８ 開口部
２９ カバー
３０ 前室
３２ 制御設備
３３ 駆動モータ
Ｓ 空隙

Claims (7)

1. 煙突に接続される水平な煙道内部を調査するための煙道調査装置であって、上記煙道内部を走行する耐熱性の走行体と、該走行体に搭載され、上記煙道内部を撮影するための撮影装置と、上記走行体に上記撮影装置を覆って設けられた耐熱性の透明キャノピーと、上記走行体に搭載された耐熱性の照明装置と、上記煙道外部から上記キャノピー内部へ冷却用の冷媒を供給し、上記撮影装置及び上記照明装置に給電し、上記走行体に走行駆動力を伝達し、また該煙道外部との間で該撮影装置とデータの送受信を行うための耐熱性のフレキシブルホースとを備えたことを特徴とする煙道調査装置。
2. 前記フレキシブルホースは内部に、冷媒が流通される空隙を有することを特徴とする請求項１に記載の煙道調査装置。
3. 前記キャノピーの外側に冷媒を噴き付ける冷媒噴出部が備えられることを特徴とする請求項１または２に記載の煙道調査装置。
4. 前記フレキシブルホースの内部には、前記キャノピーへ冷媒を供給するための冷媒供給用フレキシブルパイプ、前記撮影装置及び前記照明装置へ給電するための給電用フレキシブルケーブル、前記走行体に走行駆動力を伝達するための動力伝達用フレキシブルシャフト、並びに上記撮影装置とデータの送受信を行うための通信用フレキシブルケーブルが内蔵されることを特徴とする請求項１〜３いずれかの項に記載の煙道調査装置。
5. 前記フレキシブルホースは、前記煙道外部に設置され、冷媒供給部、給電部、動力発生部、並びに通信制御部を備える制御設備に接続されることを特徴とする請求項１〜４いずれかの項に記載の煙道調査装置。
6. 前記撮影装置、前記キャノピー及び前記照明装置を備える前記走行体は、前記煙道に形成した開口部を当該煙道外部から開放可能に覆う耐熱性カバーで区画形成した前室から該煙道内部に向かって走行されることを特徴とする請求項１〜５いずれかの項に記載の煙道調査装置。
7. 前記走行体には、これを走行させる駆動モータが搭載され、前記耐熱性のフレキシブルホースは、上記走行体に走行駆動力を伝達することに代えて、上記駆動モータを駆動する駆動電力を給電することを特徴とする請求項１〜３または６いずれかの項に記載の煙道調査装置。

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