WO2003066775A1

WO2003066775A1 - Furnace wall observation device and furnace wall shape measuring device

Info

Publication number: WO2003066775A1
Application number: PCT/JP2003/000072
Authority: WO
Inventors: Masato Sugiura; Hizuru Egawa; Shuji Naito; Masahiko Yokomizo; Michitaka Sakaida; Manabu Kuninaga
Original assignee: Nippon Steel Corporation
Priority date: 2002-01-09
Filing date: 2003-01-08
Publication date: 2003-08-14
Also published as: EP1473350B1; BR0302581B1; AU2003201914A1; BR0302581A; EP1473350A1; AU2003201914B2; KR100615106B1; CN1290969C; EP1473350A4; CN1496397A; KR20030080249A

Description

明細書炉壁観察及び炉壁形状測定装置〔技術分野〕

本発明は、コークス炉の炭化室の炉壁をはじめとする、高温の炉壁を観察する炉壁観察装置、及び、高温の炉壁の表面形状を測定する炉壁形状測定装置に関するものである。

〔背景技術〕

コークス炉の炭化室をはじめとする高温の炉室においては、炉室を構成する炉壁が耐火物で構成され、該耐火物の劣化状況を的確に把握することが必要である。特に、コークス炉の炭化室は、過酷な条件下で、通常 20年以上の長期間にわたって連続操業されるものであり、炭化室を構成する耐火煉瓦は熱的、化学的及び機械的要因によつて徐々に劣化する。

そのため、耐火煉瓦の劣化に起因するコータスの押し詰まりが生じたり、耐火煉瓦が脱落したりする。このような耐火煉瓦の脱落などの事故が生じると、その補修は困難であり、操業に著しい影響が及ぼされる。従って、炭化室内の特に炉壁を構成する耐火煉瓦の状況を常時把握しておくことは、コークス炉操業管理上極めて重要であ "3

操業の合間の短時間を利用してコークス炉の窯口から炉内の壁を人が目視で観察する方法では、炉内が高温であることから窯口の外から内部を観察せざるをえず、しかも、炭化室は炉の奥行きが深いのに対して幅が狭いので、炉奥の内壁耐火物を遠方から浅い角度で観察することとなり、表面の観察は非常に難しい。より正確に炉壁煉瓦の状況を把握する手段として、炉壁の映像を撮像する方法と炉壁の凹凸形状を測定する方法とがある。

炉壁の映像を撮像すれば、煉瓦の亀裂や目地切れの状況を二次元の視覚的に捉えることができる。また、カーボン付着部は、周囲の煉瓦露出部に比較して輝度が高いので、炉壁の映像から存在位置を確認することができる。炉壁の凹凸形状を測定することにより、煉瓦の損耗状況を定量的に把握することができる。

炭化室の炉壁における比較的小さな損傷部には、耐火物を溶射して埋め、レンガ欠落部には、耐火レンガをはめ込んで目地に耐火物を溶射して修復する。このため、炭化室内が赤熱している状況において、必要な解像度で表面を観察し、損傷を発見して位置を把握することが重要である。

炉壁の映像を撮像する方法としては、次のようなものがある。特開平 3 — 105195号公報には、コークス炉炭化室の窯口よりカメラ（通常の 2次元 I TV カメラ）を搭載したカメラ搬送用ブームを炉内に挿入し、炉長方向に移動しながら炉内壁面を撮影する方法が開示されている。炭化室の幅は非常に狭いので、カメラを炭化室内壁に正対したのでは、カメラと内壁との距離が得られず、撮影範囲が狭くなって必要な範囲の画像が得られないので、カメラを壁面に対して斜めに取り付けて、浅い角度で壁面を視野に入れて撮影する。

特開 2001— 3058号公報に記載の方法においても、炉壁に対して斜めの方向からカメラで撮像している。特開 2001 -11465公報記載の方法においては、断熱容器内に収容したビデオカメラを炉壁に垂直に向けて撮像を行っている。

上記特開 2001― 3058公報及び特開 2001 - 11465公報に記載の方法においては、撮像カメラやデータ収録装置を断熱容器の內部に収納している。炉外からの冷却水供給は行わず、従って、冷却水配管を必要としない。測定、及び、得られた画像データや測定データの収録を、断熱容器内の検査ユニットの内部にて完結せしめ、高温下にある炭化室内における信号線及び給電線等の配設を不要とし、これらの配線の水冷構造を必要としない簡素な構成にして壁面検査を実現する。

特開昭 61— 114085号公報には、水冷ボックス内にプリズムとテレビカメラを内蔵し、水冷ボックスの観察窓を通してプリズムに反射して映る炉内状況をテレビカメラに写しだす方法が開示されている特開平 3 —105196号公報に記載の方法においては、コークス押出機の押出ラムへッドに耐火性鏡面を配設し、鏡面に映される炭化室内壁面の映像を、ズームレンズをそなえた望遠テレビカメラで撮像する。望遠テレビカメラは、炭化室の炉外に配設され、窯口を通して炉内の鏡面に映る映像を撮像する。押出ラムへッドを炭化室の窯口から反対側窯口まで移動することにより、炭化室内全域壁面の状況を、画像情報として位置情報と合わせて収録することができる。鏡面とカメラとの間の距離に合わせて、ズームレンズの拡大率及び焦点を調整することができる。

特開平 3 — 105195号公報ゃ特開 2001— 3058公報に記載の方法においては、カメラを壁面に対して斜めに取り付けて浅い角度で壁面を視野に入れて撮影するので、カメラに近い側の画像は撮影範囲が狭く、反対にカメラから遠い側の画像は、撮影範囲は広いが対象が小さくしか写らず、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、全視野にわたつてフォーカスを合わせることは困難である。

上記公報記載の方法においては、得られた斜視像を画像処理して、あたかも、炉壁に対して正対させて撮影したような正面画像に変換するが、このような画像処理を行っても、遠方を撮影した部分の解像度が十分に得られない点、及び、全視野にわたってフォーカスを合わせることが困難である点は変らない。さらに、このような斜め方向からの観察では、炉壁表面における縦方向の細い割れや、レンガ間の目地開きが見えにくレ、。

特開 2001-11465公報に記載のビデオ力メラを炉壁に垂直に向けて撮像を行う方法においては、炭化室の左右炉壁間の間隔が極めて狭いことから、ビデオカメラのレンズと炉壁との距離を十分にとることができず、ビデオカメラの 1視野で撮像できる炉壁表面の範囲が極めて狭くなる。

上記特開 2001— 3058公報及び特開 2001-11465公報に記載された、撮像カメラやデータ収録装置を断熱容器の内部に収納する方法においては、装置を軽量化して押出機等の移動装置に簡単に着脱できる利点を有する。一方、断熱容器内の装置は、炉外の装置との間で信号の授受ができないので、得られた画像情報を撮像カメラの位置情報と直接結合することができず、画像情報から損傷個所が炉内のどの位置に存在するのかを正確に把握することが難しい。

また、収録したデータは、断熱容器から取り出して再生する必要があるので、炉外に取り出した断熱容器が十分に冷却するまでデ一タを再生することができない。そのため、複数の炭化室を観察したい場合には、作業効率が悪い。

また、断熱容器といえども、単に断熱材によって熱を遮断するのみであるから、コ一クス炉のように高温状態の炉内に滞在できる時間は、せいぜい 3分程度である。コークス炉の押出機を炉内に挿入し、炉内を 1往復するだけでも、通常は、 3分程度の時間を必要とする。従って、炉内に滞在できる時間が最大で 3分では、余裕時間が少なく、押出しに時間を要すると、撮像装置等の電子機器が破損することも考えられる。

特開昭 61— 114085号公報に記載された、ボックス内にプリズムとテレビカメラを内蔵する方法においては、十分に広い炉壁面領域を撮像しょうとすると、ボックスに開口する観察窓の大きさを大きくする必要がある。水冷ボックスを用いずに断熱容器を用いる場合には、この大きな観察窓から侵入する熱により断熱容器内部の温度が著しく上昇し、高温の炉内に観察に必要な時間だけ滞在することができなくなる。

特開平 3— 105196号公報に記載の、押出ラムへッドに耐火性鏡面を配設し、炉外にそなえた望遠テレビカメラで鏡面に映る炉壁映像を撮像する方法においては、特に、テレビカメラから遠い側の窯口付近を撮像する際には、鏡面とテレビカメラとの間の距離が大きくなる。炭化室内は粉塵が多いので、鏡面に映る壁面の映像を炉外のカメラで撮像することは困難である。

また、耐火性の鏡面は、常温の炉外から高温の炉内に挿入する際の急激な温度上昇で変形するので、挿入前に予熱装置で予熱しておく必要もある。また、高温の炉内雰囲気に曝されることにより、鏡面の表面に曇りが生じ、長期間にわたって光学的性能を維持することができない。

炉壁の凹凸形状を測定する方法において、コークス炉の炭化室については、従来から炉幅計が用いられている。コークス炉の炭化室の炉壁のように狭い炉室において、左右の炉壁が平行に相対している場合には、炉壁耐火物が損耗したり、あるいは、コークス押出し時に受ける側圧で炉壁が変形すれば、両炉壁間の距離が増大する。従って、両炉壁間の距離を測定することにより、炉壁を構成する耐火物の健全度合いを推定することができる。

炉内に距離計を設置し、この距離計と炉壁との間の距離を測定する場合、該距離計を炉内の定まった位置に正確に位置せしめることが必要である。一方、上記のように炉壁間の距離を測定する方法においては、たとえ、炉壁測定装置の横ぶれがあっても、炉壁間の距離の測定値には、大きな誤差を与えない。従って、炉壁間の距離を測定する方法においては、測定装置の位置あわせを厳密に行う必要がなく、例えば、コークス炉押し出し機の押し出しラムに炉幅測定装置を取り付けることによって炉幅を測定することができる。

このような炉幅測定装置として、例えば、特開昭 62— 293112号公報には、コークス押出機のラム等に、それぞれの炉壁に指向する 1 対又は複数対の非接触式距離計を設け、その取り付け位置から左右の壁を同時に測定し、その合計距離から炭化室の幅を連続測長するものが記載されている。押し出し機を水平移動することによって、炭化室炉壁幅を連続的に測定することができる。

しかし、上記炉幅を測定する方法においては、左右の炉壁それぞれの凹凸を独立して評価することができない。特開平 8 - 73860 号公報に記載されたコークス炉隔壁の損傷部測定方法においては、コ —クス炉上方の装炭口や視き孔から内部に挿入されるプローブを準備し、該プローブ中に配置した投光部から隔壁に、投光軸角度 0で線状光を投光し、隔壁を撮像部で撮像し、映像における線状光の変位量から隔壁の変位及び損傷部の幅、損傷部の凹凸量を測定する。

プローブは、冷却水を循環することによって冷却される。隔壁の映像は、プローブ内に配置されたプリズムで直角に曲げられ、撮像部で撮像する。プローブの側面には、投光部からの投光と撮像部での撮像を行うため、耐熱性ガラスを取り付けた窓が開口されているこの方法は、各炉壁の損耗量を独立で評価することができるが、コークス炉上方の装炭口などからプローブを挿入するので、 1 回の測定で 1箇所の装炭口などの下方部分しか測定することができず、炭化室の長手方向の広い範囲の炉壁状況を短時間で評価することが困難である。

コークス炉の炭化室の炉壁をはじめとする高温の炉壁状況を評価する方法において、炉幅測定あるいは線状光による凹凸の測定では、炉壁における線状の部分について、定量的な煉瓦損耗量の評価とすることができるものの、二次元的な炉壁全体の状況を把握することができない。逆に、炉壁の映像を撮像する方法では、二次元的な炉壁全体状況は把握できるものの、定量的な損耗量を把握することができない。

炉幅が狭まる原因としては、煉瓦壁面自体の変形と、カーボン付着があるが、炉幅測定あるいは線状光による凹凸の測定において、炉幅が狭まっていることがわかっても、いずれの原因で炉幅が狭まつているかを特定することができない。カーボン付着であればエア一を吹き付けて燃焼除去させればいいが、壁面自体の変形であれば、場合によっては大規模な補修作業が必要になる。

特開平 8 — 73860 号公報に記載された、プローブ内に撮像部とプリズムを内蔵する方法においては、特開昭 61— 114085号公報に記載された方法と同様に、十分に広い炉壁面領域を撮像しょうとすると、ボックスやプローブに開口する観察窓の大きさを大きくする必要がめる。

水冷ボックスを用いずに断熱容器を用いる場合には、この大きな観察窓から侵入する熱により、断熱容器内部の温度が著しく上昇し、観察装置が高温の炉内に観察に必要な時間だけ滞在することができなくなる。

〔発明の開示〕本発明は、コークス炉の炭化室等の相対する炉壁の表面を観察する炉壁観察装置において、装置が小型軽量でかつ冷却水配管等を必要とせず、押出機等の移動装置に簡単に着脱でき、なおかつ、壁面における必要な観察範囲を観察することができ、十分な耐久性を有する炉壁観察装置を提供することを第 1 の目的とする。

本発明は、また、上記炉壁観察装置において、小型軽量かつ簡便という利点を保持しつつ、撮像した炉壁画像情報と撮像位置情報とを結合することを可能にするとともに、撮像結果を迅速に利用して、炉壁補修計画を立案することのできる炉壁観察装置を提供することを第 2の目的とする。

本発明は、さらに、上記炉壁観察装置において、小型軽量かつ簡便という利点を保持しつつ、高温の炉内滞在時間を十分に確保することのできる炉壁観察装置を提供することを第 3の目的とする。

さらに、本発明は、コ一クス炉の炭化室の高温の炉壁をはじめとする、相対する炉壁の表面形状を測定する炉壁形状測定装置において、炉壁の二次元的広い範囲の状況を映像によつて評価することができるとともに、特定の箇所について損耗状況を定量的に評価することができる炉壁形状測定装置であって、さらに、装置が小型軽量でかつ冷却水配管等を必要とせず、押出機等の移動装置に簡単に着脱でき、なおかつ壁面における必要な観察範囲を観察することができ、十分な耐久性を有する炉壁形状測定装置を提供することを第 4 の目的とする。

本発明は、また、上記炉壁形状測定装置において、小型軽量かつ簡便という利点を保持しつつ、撮像した炉壁画像情報と撮像位置情報とを結合することを可能にするとともに、撮像結果を迅速に利用して、炉壁補修計画を立案することのできる炉壁形状測定装置を提供することを第 5の目的とする。本発明は、さらに、上記炉壁形状測定装置において、小型軽量かつ簡便という利点を保持しつつ、高温の炉内滞在時間を十分に確保することのできる炉壁形状測定装置を提供することを第 6の目的とする。

本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、本発明の炉壁観察装置の要旨とするところは、以下のとおりである。

( 1 ) 相対する炉壁の表面を観察する炉壁観察装置において、断熱容器内に撮像装置を収納し、該断熱容器の外側に鏡面を配置し、鏡面に反射して映る炉壁表面の映像を上記撮像装置によつて撮像することを特徴とする炉壁観察装置。

( 2 ) 前記鏡面は、角度の異なった 2枚の鏡面から構成され、各鏡面によって、相対する炉壁の各表面が映し出されることを特徴とする前記（ 1 ) に記載の炉壁観察装置。

( 3 ) 前記鏡面は、内部に冷却水を収容する容器の表面に構成されてなることを特徴とする前記（ 1 ) 又は（ 2 ) に記載の炉壁観察装置。

( 4 ) 前記断熱容器内にはワイヤレス伝送送信機を収納し、炉外には、ワイヤレス伝送受信機とデータ記録装置を配置し、前記撮像装置で撮像した情報を上記ワイャレス伝送送信機からワイヤレス伝送受信機に送信し、データ記録装置に記録することを特徴とする前記（ 1 ) 乃至（ 3 ) のいずれかに記載の炉壁観察装置。

( 5 ) 前記断熱容器内にデータ記録装置を収納し、前記撮像装置で撮像した情報をデータ記録装置に記録することを特徴とする前記

( 1 ) 乃至（ 3 ) のいずれかに記載の炉壁観察装置。

( 6 ) 前記データ記録装置には、撮像装置の炉内位置情報が併せて記録されることを特徴とする前記（ 4 ) 又は（ 5 ) に記載の炉壁観察装置。 ( 7 ) 前記断熱容器は、吸熱能力を有する液体を充填したジャケットと、さらに、その外側を覆う断熱材 4 とを有することを特徴とする前記（ 1 ) 乃至（ 6 ) のいずれかに記載の炉壁観察装置。

( 8 ) 前記撮像装置を炉の奥行方向に移動しつつ撮像を行い、該撮像データを前記データ記録装置に記録することを特徴とする前記

( 1 ) 乃至（ 7 ) のいずれかに記載の炉壁観察装置。

( 9 ) 前記データ記録装置は、前記撮像を行った複数の撮像データを結合し、炉の奥行方向の広い領域における画像を得ることを特徴とする前記（ 8 ) に記載の炉壁観察装置。

(10) 前記炉壁はコークス炉の炭化室の炉壁であり、前記断熱容器及び鏡面を、コークス炉の押出機に設置することを特徴とする前記（ 1 ) 乃至（ 9 ) のいずれかに記載の炉壁観察装置。

また、本発明の炉壁形状測定装置の要旨とするところは、以下の通りである。

(11) 相対する炉壁の表面形状を測定する炉壁形状測定装置において、断熱容器内に光ビーム照射装置と撮像装置を収納し、断熱容器の外側に鏡面を配置し、上記光ビーム照射装置から炉壁に対して斜め方向から光ビームを照射し、上記鏡面に反射して映る炉壁表面の映像であって光ビーム反射光を含む映像を上記撮像装置によって撮像し、光ビーム反射光の位置に基づいて炉壁形状を測定することを特徴とする炉壁形状測定装置。

(12) 前記炉壁に照射する光ビームは、炉壁に対して線状に照射することを特徴とする前記（11) に記載の炉壁形状測定装置。

(13) 前記光ビーム照射装置から、直接、炉壁に光ビームを照射し、炉壁に照射された線状光の方向は、壁面と鏡面の交線に、ほぼ平行であることを特徴とする前記（12) に記載の炉壁形状測定装置 ( 14) 前記光ビーム照射装置から前記鏡面に反射させて光ビームを照射し、炉壁に照射された線状光の方向は、壁面と鏡面の交線に、ほぼ直交することを特徴とする前記（12 ) に記載の炉壁形状測定装置。

( 15) 前記光ビーム照射装置は、波長 550nm以下の光を照射するレーザー光照射装置であり、前記撮像装置はカラー撮像装置であることを特徴とする前記（11 ) 乃至（14) のいずれかに記載の炉壁形状測定装置。

( 16) 前記撮像装置で撮像した画像を画像処理して、光ビーム反射光の位置から炉壁形状を測定するに際し、波長 550nm以下の光成分を強調して画像処理することを特徴とする前記（15) に記載の炉壁形状測定装置。

( 17) 前記光ビームを照射する炉壁表面の自発光強度を測定する手段を有し、該測定した自発光強度に応じて、前記光ビーム照射装置から照射する光ビームの強度を調整することを特徴とする前記（ 11 ) 乃至（16) のいずれかに記載の炉壁形状測定装置。

( 18) 前記断熱容器内には複数の光ビーム照射装置を備え、各光ビーム照射装置は相対する炉壁の各表面に光ビームを照射し、前記鏡面は、角度の異なった 2枚の鏡面から構成され、各鏡面によって相対する炉壁の各表面であって光ビーム反射光を含む面が映し出されることを特徴とする前記（11 ) 乃至（17 ) のいずれかに記載の炉壁形状測定装置。

( 19) 前記鏡面は、内部に冷却水を収容する容器の表面に構成されていることを特徴とする前記（11 ) 乃至（18) のいずれかに記載の炉壁形状測定装置。

( 20) 前記断熱容器内にはワイヤレス伝送送信機を収納し、炉外には、ワイヤレス伝送受信機とデータ記録装置を配置し、前記撮像装置で撮像した情報を前記ワイヤレス伝送送信機からワイヤレス伝送受信機に送信し、データ記録装置に記録することを特徴とする前記（11 ) 乃至（19) のいずれかに記載の炉壁形状測定装置。

( 21 ) 前記断熱容器内にデータ記録装置を収納し、前記撮像装置で撮像した情報をデータ記録装置に記録することを特徴とする前記

( 11) 乃至（20) のいずれかに記載の炉壁形状測定装置。

( 22) 前記データ記録装置には、撮像装置の炉内位置情報が併せて記録されることを特徴とする前記（20) 又は（21 ) に記載の炉壁形状測定装置。

( 23) 前記断熱容器は、吸熱能力を有する液体を充填したジャケットと、さらに、その外側を覆う断熱材とを有することを特徴とする前記（11 ) 乃至（22) のいずれかに記載の炉壁形状測定装置。

( 24) 前記炉壁はコークス炉炭化室の炉壁であり、前記断熱容器及び鏡面を、コークス炉の押出機に設置することを特徴とする前記

( 11 ) 乃至（23) のいずれかに記載の炉壁形状測定装置。

〔図面の簡単な説明〕

図 1 は、液体を充填したジャケットを有する本発明の炉壁観察装置を示す平面図である。

図 2は、本発明の炉壁観察装置を示す斜視図である。

図 3は、コークス押出機に設置した本発明の炉壁観察装置又は炉壁形状測定装置を示す側面図である。

図 4は、 1枚の鏡面を有する本発明の炉壁観察装置を示す平面図である。

図 5は、 2枚の鏡面を有する本発明の炉壁観察装置を示す平面図である。

図 6は、ワイヤレス伝送送信機を有する本発明の炉壁観察装置を示す平面図である。

図 7は、液体を充填したジャケットを有する本発明の断熱容器を示す側面図である。

図 8は、ワイヤレス伝送送受信機を有する本発明の機器接続状況を示す概念図である。

図 9は、本発明の炉壁観察装置で観察した結果の一例を示す図である。（ a ) は、 2枚の鏡面に映った両炉壁の映像を示す図であり、 ( b ) は、炉壁に損傷が発生している箇所の映像を示す図であり、また（ c ) は、炉壁へのカーボン付着の状況を示す映像を示す図である。

図 10は、本発明の炉壁観察装置で観察した結果の他の一例を示す図である。

図 11は、本発明の炉壁形状測定装置を示す平面図である。

図 12は、 2枚の鏡を有する本発明の炉壁形状測定装置の概略を示す斜視図である。（ a ) は、当該装置全体の概略を示す図であり、 ( b ) は、一つの光ビーム照射装置に着目した場合の概略を示す図である。

図 13は、炉壁に対して斜め方向から照射する光ビームの状況を示す概念図である。

図 14は、炉壁に対して斜め方向から線状に照射する光ビームの状況を示す概念図でる。（ a ) は炉壁を横からみた図であり、（ b ) は A— A矢視図、（ c ) は B— B矢視図である。

図 15は、炉壁に対して斜め方向から線状に照射する光ビームを鏡面に反射させて照射する状況を示す概念図である。（ a ) は全体の概念図、（ b ) は光ビーム系に着目した B— B矢視図である。

図 16は、 1枚の鏡面を有する本発明の炉壁形状測定装置を示す平面図である。図 17は、 2枚の鏡面を有する本発明の炉壁形状測定装置を示す平面図である。

図 18は、ワイャレス伝送送信機を有する本発明の炉壁形状測定装置を示す平面図である。

図 19は、液体を充填したジャケットを有する本発明の断熱容器を示す側面図である。

図 20は、本発明の炉壁形状測定装置で観察した結果の一例を示す図である。（ a ) は、 2枚の鏡面に映った両炉壁の映像を示す図であり、（ b ) は、炉壁に損傷が発生している箇所の映像を示す図である。

図 21は、本発明の炉壁形状測定装置で観察した結果の他の一例を示す図である。（ a ) は、 2枚の鏡面に映った両炉壁の映像を示す図であり、（ b ) は、炉壁に損傷が発生している箇所の映像を示す図であり、また（ c ) は、炉壁へのカーボン付着の状況を示す映像を示す図である。

図 22は、本発明の炉壁形状測定装置で観察した結果の他の一例を示す図である。

図 23は、自発光強度に応じて、光ビーム照射装置から照射する光ビームの強度を調整する本発明を示す図である。

〔発明を実施するための最良の形態〕

( 1 ) まず、本発明の炉壁観察装置を図 1〜図 8に基づいて説明する。

本発明の炉壁観察装置（以下「本発明観察装置」ということがある。）は、狭い間隔で相対する高温の炉壁 42 a及び 42 bを有する炉、例えば、コークス炉の炭化室 41の内部において使用する炉壁観察装置を対象とする。撮像装置 8 としては、 CCD カメラとそれを制御するカメラコントローラなどを用いることができる。撮像装置 8の視野方向を、図 2 、図 4及び図 5に示すように、炉壁 42 a及び 42 bに平行に配置すると良い。そして、撮像装置 8の視野方向に鏡面 2、又は、 2 a及び 2 b を配置し、鏡面の角度は、撮像装置 8の位置から観察したときに炉壁表面の映像が鏡面 2、又は、 2 a及び 2 bに映るごとく調整する。

通常、図 4及び図 5に示すように、鏡面 2、又は、 2 a及び 2 b と炉壁 42 a及び 42 b との角度を 45° とすれば、炉壁表面を垂直な方向から見た映像を得ることができるので好ましい。

従来のように、炉壁を斜め方向から観察する方法においては、炉壁表面における縦方向の細い割れやレンガ間の目地開きが見えにくいという問題があつたが、本発明観察装置においては、壁面を正面観察に近い状態で撮像することができるので、縦方向の細かい割れやレンガ間の目地開きを明確にとらえることができる。

もちろん、炉壁を斜めの方向から見た方が炉壁表面の凹凸を明瞭に観察できる場合には、鏡面と炉壁との角度を、 45° 以外の角度とすることができる。

炉内の観察中において、通常は、撮像装置 8 と鏡面 2、又は、 2 a及び 2 b との距離を一定とする。撮像装置 8 と鏡面 2、又は、 2 a及び 2 b との距離を長くすると、炉壁に平行な方向の有効鏡面長さを長くすることができ、鏡面を観察する撮像装置の視野 13、又は、 13 a及び 13 bの範囲（長辺側長さ）を広くすることができる。一方、炉壁に垂直な方向、即ち、幅方向の有効鏡面幅については、炉壁の間隔が狭いことから広くすることができず、撮像装置の視野 13、又は、 13 a及び 13 bの範囲（短辺側長さ）を広げることはできない。コークス炉の炭化室の観察においては、炉壁表面での撮像装置視野 13、又は、 13 a及び 13 bの長辺側長さを 500〜600mm程度とすると、一般的な CCD カメラで、損傷検出に十分な空間分解能約 1 mmの観察ができる。炉壁表面での撮像装置視野 13、又は、 13 a及び 13 bの短辺側長さは、炉壁を垂直方向から観察する場合、 150〜200mm程度となる。

鏡面 2、又は、 2 a及び 2 bの配置方向としては、図 1 〜 5に示すように、鏡面の長手方向を炉の高さ方向、即ち、炉の奥行方向と直角の方向とすると良い。炉の奥行方向は、炉壁 42 a及び Z又は 42 b を観察しつつ炉壁観察装置 1 を移動する方向であり、移動しながら観察を行うことによって、炉の奥行方向の炉壁観察結果を蓄積することができる。

従って、鏡面の長手方向を炉の奥行方向（移動方向）と直角の方向とすることにより、炉壁表面の撮像情報を最大限に採取することができる。

本発明において、図 1 、及び、図 4 〜 6に示すように、撮像装置 8 をはじめとする電子機器は、断熱容器 3内に収納し、鏡面 2、又は、 2 a及び 2 bは、断熱容器 3の外側に配置する。断熱容器 3に対しては、炉外から冷却水を供給しないし、また、電源配線 · 信号配線の接続もしない。

従って、炉内に設置する炉壁観察装置を軽量かつ小型化することができ、炉内に挿入し移動する構造物、例えば、コークス炉炭化室 41のコークス押出機 43に容易に着脱することが可能である（図 3 、参照）。

図 4及び図 5に示すように、断熱容器 3 は、その表面が断熱材 4 によって被覆されていて、短時間であれば、高温の炉内に滞在して内部の電子機器を正常に作動させることができる。コ一クス炉の炭化室 41の中であれば、炉内に 3分間滞在することが可能であるので、炉壁観察装置 1 を装着したコークス押出機 43を炉内に挿入し、炉の奥行方向全長を観察して炉外に抽出するための最低限の時間を確保することができる。

断熱容器 3 を被覆する断熱材 4 としては、例えば、セラミックフアイバーボードまたはケィ酸カルシウムボード等を用いることができる。

本発明観察装置においては、鏡面 2、又は、 2 a及び 2 b を断熱容器 3の外側に配置するので、観察装置の視野を確保するための断熱容器 3の観察窓 16を、最小限の大きさに留めることができる。

プリズムをボックス内に収納する従来技術においては、ボックスに設置する観察窓の大きさを大きくする必要があり、断熱容器 3 を用いる場合には、観察窓から容器内に侵入する輻射熱によって容器内の温度が急速に上昇する問題があつたが、本発明観察装置のように、鏡面 2、又は、 2 a及び 2 b を断熱容器 3の外側に配置した結果として、観察窓 16を小さくできるので、ここから浸入する輻射熱を最小限に留め、断熱容器内の温度上昇を防止することができる。観察窓 16には、石英ガラス等の耐熱ガラスを装着する。耐熱ガラスは、金属蒸着等の手段によって、外部からの可視光を透過して、輻射熱を反射する機能を有することが好ましい。

本発明観察装置においては、図 4 に示すように、鏡面を 1枚の鏡面 2 として、一方の炉壁 42 a を観察するようにしても良い。一方、前記（ 2 ) の本発明観察装置のように（図 5、参照）、鏡面を、角度の異なった 2枚の鏡面（ 2 a， 2 b ) で構成し、各鏡面によって相対する炉壁（42 a， 42 b ) の各表面が映し出されるようにすることも好ましい。

図 2及び図 5に示す本発明観察装置においては、第 1 の鏡面 2 a は第 1 の壁面 42 a の表面を映し出し、第 2の鏡面 2 bは第 2の壁面 42 bの表面を映し出し、両者を単一の撮像装置 8によって同時に撮像することができる。

これにより、 1 台の撮像装置 8 を収納した炉壁観察装置を、炉の奥行方向に 1 回移動することにより、左右両側の炉壁表面観察結果を得ることができる。また、左右の炉壁を同時に見比べることが可能になる。

さらに、左右の炉壁を 1 台の撮像装置 8で観察できるので、断熱容器の内部に 2台の撮像装置を収容する場合に比較し、断熱容器の観察窓 16の開口面積を小さくすることができ、輻射熱が断熱容器内に浸入して温度が上昇する割合が小さくなる。

本発明観察装置の鏡面は、断熱容器 3の外側に配置されるので、鏡面は、炉内の高温雰囲気に、直接、曝される。前記（ 3 ) の本発明観察装置においては、図 5及び図 6に示すように、内部に冷却水 6 を収容する容器 11の表面を鏡面（ 2 a及び 2 b ) とする。

本発明観察装置が高温の炉内に滞在する時間は短時間であり、このような時間内であれば、容器 11内の冷却水 6が、温度上昇し沸騰して容器 11を沸縢冷却し、容器 11の温度を冷却水の沸点（100°C ) に保持することができ、容器表面に形成した鏡面 2及び 2 bの光学的性能を、長期間にわたって維持することができると共に、鏡面 2 及び 2 bの平面度を、同じく、長期間にわたって維持することができる。

本発明観察装置は、鏡面 2 a及び 2 bの冷却のために、炉外から冷却水を供給する必要がなく、また、鏡面の予熱装置を用いる必要がないので、コークス押出機等の移動装置に簡単に装着することが可能である。

内部に冷却水 6 を収容する容器 11は、図 2、図 5、及び、図 6に示すように、断面矩形の長い形状とし、 4面の外面のうちの 2面を鏡面（ 2 a， 2 b ) とし、残り 2面については必要に応じて断熱材 12で断熱すると良い。容器 11そのものをステンレス鋼製として、その表面を研磨加工して、鏡面仕上げにするのが簡単である。

断熱容器内の撮像装置 8で撮像した映像は、データ記録装置に記録し、最終的に記録したデータを用いて、炉壁の画像情報を作成することが必要である。データ記録装置 22は、前記（ 5 ) の本発明観察装置のように、断熱容器内に収納しても良い（図 5、参照）。

さらに、前記（ 4 ) の本発明観察装置のように、断熱容器内にヮィャレス伝送送信機 18を収納し、炉外にワイヤレス伝送受信機 21とデータ記録装置 22とを配置するとより好ましい（図 3及び図 6、参照）。

撮像装置 8で撮像した情報をワイヤレス伝送送信機 18からワイャレス伝送受信機 21に送信し、データ記録装置 22に記録する。データ記録装置 22においては、記録用コンピュータなどの処理装置 30に記録すると同時に、画像表示装置 31にて撮像画像を表示するようにすれば、炉壁観察装置を炉内に挿入して観察すると同時に観察結果を確認することができる。

1000°Cの炉内から戻ってきた断熱容器は、外側が高温になっているので、時間をおいてからでないとの内部のデータを取り出すことができない。それに対し、前記（ 4 ) の本発明観察装置では、炉壁観察装置を炉内から抽出した後、該装置の冷却をまって画像データを取り出すという手間が必要ないので、迅速に炉壁の状況を確認することができる。

また、コ一クス炉の炭化室から抽出した炉壁観察装置を、すぐに、次の炭化室の観察に使用することが可能になる。

炉内の断熱容器から炉外へのワイャレス伝送については、電磁波を用いた無線送信、あるいは、可視光や赤外線などの光を用いたヮィャレス伝送を用いることができる。ワイヤレス伝送を行う場合、断熱容器 3 の炉外側に向いた壁には、図 6に示すように、伝送用の窓 17を設ける。

窓 17には耐熱ガラスを装着し、伝送媒体として電磁波を用いる場合には、外部からの輻射熱浸入を防止するためのコーティングには金属膜コーティングは用いず、シリカコーティングのような非電導性材料のコーティングを行う。

図 8 に示すように、ワイヤレス伝送にデジタル信号を電波で伝送するデジタル無線送受信機（27， 28) を採用することができる。撮像装置 8からはアナ口グの画像信号が出力されるので、この信号を A / D変換器 26でデジタル信号とし、このデジタル信号をデジタル無線送信機 27で送信し、炉外のデジタル無線受信機 28で受信する。受信したデジタル信号は、 D Z A変換器 29でアナ口グ信号に変換して画像表示装置 31に出力したり、あるいは、デジタル信号のままで、処理装置 30などに入力することができる。

断熱容器内にワイヤレス伝送送信機 18を配置した場合、撮像情報を断熱容器から、外部のワイヤレス伝送受信機 21に伝送し、そのデータを、外部のデータ記録装置 22に記録する。

その際、前記（ 6 ) の本発明観察装置のように、撮像情報とともに、撮像装置の炉内位置情報（炉内水平方向の撮像現在位置データ 35) を同時にデータ記録装置 22に記録することもできる。

外部データ記録装置 22は、炉外に配置されているので、撮像装置 8 を搭載した押出機 43の現在位置データから撮像装置 8 の撮像現在位置データ 35を算出して取り込むことができるからである。

その結果、外部データ記録装置 22において、リアルタイムに水平方向の撮像位置と撮像データとを対応させることが可能になり、観察中において、即座に、炉内の損傷個所や要補修個所を特定することができる。

上記とは逆に、断熱容器内にデータ記録装置 22とワイヤレス伝送受信機 21を設置し、外部から断熱容器に対して断熱容器の炉内挿入時刻及び炉内水平方向の撮像現在位置データ 35を、常時、ワイヤレス送信し、撮像データと炉内水平方向の撮像現在位置データ 35を、同時に、断熱容器内のデータ記録装置 22に記録することもできる。

ワイャレス伝送送信機 18及びワイャレス伝送受信機 21には、送信と受信の両方の機能を兼ね備えた送受信機を用いても良い。

断熱容器 3は、前記（ 7 ) の本発明観察装置のように（図 1 、参照）、吸熱能力を有する液体 7 を充填したジャケット 5 と、さらに、その外側を覆う断熱材 4 とを有するものが好ましい。

一般に、液体は質量 · 体積あたりの熱容量の大きいものを選択することができる。工業的に最も容易に入手でき、かつ、吸熱材料として最適な液体として、水を用いることが好ましい。

断熱容器 3 を高温の炉内に挿入した際、断熱容器の外側を断熱材 4が覆っているので、断熱材 4を通過して内部に侵入する熱量を小さくすることができる。

さらに、断熱材 4 の内側には、吸熱能力を有する液体 7 を充填したジャケット 5が存在するので、内部に浸入した熱は、まず、この液体 7、例えば、水の温度を上昇するのに費やされる。

水は熱容量が大きいため、断熱容器内部の温度上昇を遅らせることができる。更に、水の温度が 100°Cに達すると、沸騰により大量の気化熱を奪うので、断熱容器内部の温度が 100°Cを超えることはない。

水の温度が 100°Cに到達して沸騰を開始した際の水蒸気を放出するため、断熱容器 3の上部には、開放口を設ける力、あるいは、安全弁を設けると良い。本発明観察装置においては、炉内での炉壁観察中に液体を供給又は排出するための配管が接続されていない点が特徴である。

コークス炉の炉幅は、通常、 400匪程度であり、本発明観察装置は、このスペースに余裕を持って挿入可能な寸法とする必要がある。吸熱液体として水を用いる場合、水を収納するジャケットは、炉幅方向で、水の占める幅を左右それぞれ 40mm程度とする。

断熱容器 3の外周の断熱材 4 としては、例えば、セラミックファィバーボードを用い、断熱材 4の厚さを 30mm程度とすることができる。

炉壁観察装置の外部寸法を L500mm X W300mm X H500mmとしたとき、炉壁観察装置を収納する内部空間は、 L380mm X W160mm X H300mm程度となる。

このような形状を有する炉壁観察装置を、炉内温度 1000°Cのコークス炉の炭化室 41に挿入したとき、炉壁観察装置を収納する内部空間の温度は、挿入後の経過時間に従い、 3分後 25°C、 5分後 40°C、 7分後 55°Cとなる。断熱容器内に収容する各種電子機器の通常使用温度上限は 50°C程度であるから、高温の炉内に、少なくとも 5分間は滞在することが可能である。

本発明観察装置によるコークス炉の炭化室の炉壁観察においては、例えば、コータス押出機 43に本発明の炉壁観察装置 1 を搭載して測定を行う場合、コータス押出機 43の台車 40は、レールの上を移動しながら、乾留が完了した炭化室のコークスを押し出す作業を、 5 〜： 10分間隔で連続して次々と繰り返していき、この作業の中で、多数の炭化室の炉壁観察を行うこととなる。

1 回の炭化室への挿入によって、断熱容器内の液体は温度が上昇しているので、時間をおかずに、このまま次の炭化室に挿入して測定を行うと、断熱容器 3内の液体 7の温度は逐次上昇し、炉内滞在可能時間が短くなる。

図 7 に示すように、断熱容器 3の下部に、内部の液体を排出するための排出口 23を設けておき、炉壁観察が完了する毎に、温度が上昇した内部の液体を排出して、温度が低い新しい液体を投入することにより、液体の温度上昇を防止できる。新しい液体投入時に注入口 24から冷えた液体を供給しつつ排出口 23からの排出を継続すれば、断熱容器自身の温度も低下させることができる。この結果、各測定毎に十分な炉内滞在時間を確保することができる。

断熱容器内にワイヤレス伝送送信機 18を配置した場合、さらに、図 8に示すように、断熱容器内に断熱容器の温度やジャケット内の液体温度を測定する温度計 36を設置し、測定した温度を、ワイヤレス伝送送信機 18によつて炉外に送信することもできる。

これにより、炉外において、現時点の炉壁観察装置の温度を把握することができ、温度が管理上限に近づいたときには、測定を中止して炉壁観察装置を炉外に引き出すことにより、異常高温による炉壁観察装置の損傷を未燃に防ぐこともできる。

本発明観察装置は、予め炉内における観察位置を定め、当該位置の炉壁を静止画として撮像しても良い。これにより、損傷の発生が予測された炉壁位置の状況を画像としてとらえることができる。

一方、前記（ 8 ) の本発明観察装置のように、撮像装置 8 を、炉の奥行方向に移動しつつ撮像を.行い、撮像データをデータ記録装置 22に記録することがより好ましい。

撮像装置 8の炉の奥行方向への移動は、例えば、図 3 に示すように、撮像装置 8 を収納した炉壁観察装置 1 を、コークス炉の炭化室 41のコークス押出機 43に装着し、ラム駆動装置 46の動作によって、コークス押出機 43を一定速度で炉内に挿入し、あるいは、抽出する動作によって行う。

連続的に撮像を行いつつ撮像装置 8を移動し、撮像結果を動画として観察することが可能である。

より好ましくは、前記（ 9 ) の本発明観察装置のように、撮像装置 8を炉の奥行方向に移動しつつ撮像を行い、データ記録装置 22に記録した撮像データを加工して結合することにより、炉の奥行方向の広い範囲を、 1枚の静止画像として取り出すことも可能である。例えば、コークス押出機の移動速度が 300mmZ秒であって、撮像装置の静止画像撮像間隔が 1 30秒の場合、 1枚の静止画像撮像から次の静止画像撮像までの間に撮像装置は 10mm移動する。

従って、 1枚の静止画像の幅方向（炉の奥行方向）の撮像範囲を 10mmとし、次々と撮像する静止画をつなぎ合わせれば、コ一クス押出機を移動する全長にわたって、炉壁表面画像を連続した 1枚の静止画像として入手することができる。

あるいは、幅方向の撮像範囲を 100mmとし、静止画像撮像間隔を 1ノ 3秒として撮像することもできる。図 10には、隣り合った 8枚の静止画像を画像接合位置 15において接合し、広い領域の画像 14とした炉壁画面を示す。このデータ処理は、データ記録装置 22において行うことができる。

断熱容器内にワイャレス伝送送信機 18を配置した場合であって、撮像情報を断熱容器から外部のワイヤレス伝送受信機 21に伝送し、そのデータを外部のデータ記録装置 22に記録するとともに、撮像装置の炉内位置情報（炉内水平方向の撮像現在位置データ 35) を同時にデータ記録装置 22に記録する本発明観察装置においては、撮像装置 8を炉の奥行方向に移動しつつ撮像を行い、炉内位置情報に基づいて静止画像を選択することができる。

幅方向 100mmピッチで静止画像を採取し、この静止画像をつなぎ合わせて炉の奥行方向広い範囲の炉壁画像を作成する場合を例にとつて説明する。

撮像した静止画像を、例えば、 1 30秒ピッチで、順次、外部のデータ記録装置に伝送する。炉外のデータ記録装置 22では、炉内位置情報に基づき、撮像装置が 100mmピッチの静止画像採取位置に到達する毎に、その時点で受信した静止画像を選択する。

これにより、結果として、幅方向 100mmピッチで静止画像を採取し、この静止画像をつなぎ合わせることによって、炉の奥行方向の広い範囲にわたる炉壁画像を作成することが可能である。この方法であれば、断熱容器を搭載したコークス押出機の走行速度が、たとえ変動したとしても、等間隔で静止画像を入手することができる。断熱容器内にワイャレス伝送受信機を配置し、炉内位置情報を炉外から断熱容器に伝送する場合においては、断熱容器内で、上記と同様のデータ処理を行うとよい。

また、断熱容器内と炉外の両方に送受信を行うことのできるワイャレス伝送受信機を配置した場合であれば、炉内位置情報を炉外から断熱容器に伝送し、断熱容器内において一定間隔毎に静止画像を選択し、選択した静止画像のみを炉外にワイヤレス伝送送信することもできる。

撮像装置 8を炉の奥行方向に移動しつつ撮像を行って静止画像を採取し、この静止画像をつなぎ合わせて、炉の奥行方向の広い範囲にわたる炉壁画像を作成する本発明観察装置においては、隣り合つた静止画像同士の間に重複部分が生じるように撮像を行うこともできる。

例えば、幅方向で概略 100mmピッチで撮像を行い、各静止画像の幅方向サイズを 150mmとしておけば、 50mmの重複部分が生じる。重複部分においては、炉壁の同じ部分を撮像しているので、炉壁の映像に基づいてパターンマッチング処理によって 2つの画像を正確に位置合わせして一致させることができる。

この手法を用いれば、各静止画像を撮像した炉内位置情報に若干のずれがあつたとしても、そのずれを自動的に修正して、正確な炉の奥行方向広い範囲の炉壁画像を作成することができる。

さらには、炉内位置情報を用いることができない場合においても、隣り合う画像で重複部分がある時系列採取した画像群に対して、画像の重なり代をパターンマッチング処理で決定して、次々と連結し、正確な炉壁画像を作成することが可能である。

例えば、コークス炉の炭化室を観察する場合においては、炉壁は高温のため自発光しており、撮像装置でこの自発光を撮像す ¾ことによって、炉壁を観察することができる。

そして、撮像装置として、通常の C CD カメラを用いた場合、シャッタースピードを 1 / 1000秒程度として撮像することができる。この程度の速いシャッタースピードであれば、コ一クス押出機の移動速度 300mm/秒においても、カメラぶれのない鮮明な画像を得ることが可能である。

以上のように、炉の奥行方向については、撮像装置を移動装置と共に移動することによって、その全長にわたる炉壁表面を、 1枚の静止画に収めることができる。

一方、炉の高さ方向については、鏡面と撮像装置との距離にもよるが、通常は 500〜600mm程度の範囲が撮像範囲となる。従って、炉の高さ方向については、 1 回あたりに撮像できる範囲は限定される一方、例えば、コークス炉の炭化室において、炉壁耐火物の損傷が特に厳しい部分は、例えば、炉高方向の石炭装入ライン近傍などに限定される。従って、本発明観察装置を、石炭装入ライン近傍を観察することのできる位置に設置すれば、たとえ炉高方向の観察範囲が限定されるにしても、十分に有用なデータを得ることができる。もちろん、コークス押出機に高さ方向に複数の炉壁観察装置を設置することにより、 1 回当たりに、炉高方向における広い範囲で炉壁を観察することも可能である。

本発明観察装置は、形状がコンパクトかつ軽量であり、冷却配管等の設置が不要なので、押出機に取り付ける高さは任意に変更することが容易であり、また、所定の各高さ毎に取り付け位置を変えて測定を行い、炉高全体の炉壁観察データを得ることも可能である。本発明観察装置においては、測定中は、外部から動作電源を供給することができないので、断熱容器内には電源装置 10を有する。撮像装置 8やデータ記録装置 22、ワイヤレス伝送送信機 18は、この電源装置 10から供給される電力によって作動する。電源装置 10としては、乾電池、充電式蓄電池等を用いることができる。

電源装置 10として充電できない電池を用いると、電池交換のたびに断熱容器を開放する必要がある。また、電源装置 10として充電可能な電源を用いる場合においても、充電ケーブル接続プラグが断熱容器内部に位置する場合には、充電のたびに断熱容器を開放することが必要となる。

電源装置として充電可能な電源を用い、さらに、図 7に示すように、充電ケーブル接続ブラグ 25を断熱容器 3の外部に備えることにより、断熱容器を開放せずに充電することが可能になり、作業性を改善することができる。

充電ケーブル接続プラグ 25は、炉内挿入時には断熱材蓋 34でその外部を覆い、充電時に断熱材蓋 34のみを取り外して、充電ケーブルを接続するようにしても良い。ここで、本発明観察装置の実施例を示す。

(実施例）

コークス炉の炭化室の炉壁の表面を観察する目的で、図 1 に示す炉壁観察装置を用いた。炉壁観察装置 1 の外形寸法は、高さ 500mm 、幅 300mm、長さ 500mmであり、総重量は約 50kgである。

炉壁観察装置の断熱容器 3 として、外周に、断熱材 4 として、セラミックファイバ一ボードを被覆したものを用いた。断熱材の厚さは 30mmとした。断熱材の内側には、ステンレス鋼製のジャケットを配置した。ジャケット内には、合計 30リットルの水 7 を充填した。断熱容器 3の炉壁に面する部分において、水の層の厚さは 40mmである。

断熱容器の内部には、撮像装置 8 として CCD カメラを配置した。撮像装置で撮像した画像信号は、ワイャレス伝送送信機 18によって、炉外に送信される。断熱容器及び断熱材には、観察窓 16及び伝送窓 17を配置し、観察窓には、金属蒸着を行った石英ガラスをはめ込んでいる。また、電源装置 10として充電式蓄電池を配置し、撮像装置、ワイヤレス伝送送信機、及び、それらを制御する制御装置に対する供給電源とした。

断熱容器の前方には、図 1 に示すように、鏡面 2 a及び 2 b を配置する。鏡面の長手方向は炉の高さ方向とし、 2枚の鏡面 2 a及び 2 bは、炉壁 42との角度を 45° とし、左右の炉壁 42 a及び 42 b を、同時に、撮像装置 8の視野にとらえることができる。この鏡面の配置により撮像装置の視野 13 a及び 13 b は、左右の炉壁毎に、長辺側の長さが 600mm、短辺側の長さが 200mmとなる。

鏡面は、内部に冷却水 6 を収容するステンレス鋼板製の容器 11の表面を鏡面研磨したものを用いた。容器 11は、図 2に示すように、断面矩形の長い形状とし、 4面の外面のうちの 2面を鏡面とし、残り 2面については、断熱材 12で断熱する構造とした。

炉壁観察装置と鏡面を押出機 43に取り付けた。炉壁観察装置の総重量は約 50kgと比較的軽量であり、更に、冷却水配管や信号ケープルを配置する必要がないので、押出しラム 44の高さ方向の任意の位置に容易に取り付けることが可能である。

本実施例においては、図 3に示すように、押出しラム 44の後面の炉壁観察装置 1 の位置に、支持装置 45を用いて取り付けるか、あるいは、ラムビーム 47の上の炉壁観察装置 1 ' の位置に取り付ける。このように、各高さにおいて、順次、炉壁観察を実施することにより、広い範囲での炉壁観察データを採取することができた。

ワイヤレス伝送には、デジタル信号の電波を用いた無線通信を採用した。撮像装置の出力及び測定ュニット内の温度を測定する温度計 36の出力を、 A Z D変換器 26によってデジタル信号に変換し、デジタル信号無線送信機 27に送る。デジタル信号無線送信機 27が、ヮィャレス伝送送信機 18として機能し、ワイヤレス伝送信号 19を炉外のワイヤレス伝送受信機 21に送る。

断熱容器において、電波が通過する部分には、伝送窓 17を設け、シリカコーティングを施した石英ガラスを配置した。このシリカコ一ティングは、炉からの輻射熱を遮断し、かつ、金属コーティングではないので電波の伝搬を阻害しない。

炉外には、ワイヤレス伝送受信機 21として、デジタル信号無線受信機 28が配置され、データ記録装置 22として、処理装置 30及び画像表示装置 31が配置される。デジタル信号無線受信機 28で受信したデジタル信号は、 D / A変換器 29及び処理装置 30に伝送される。

処理装置 30に送られたデータは、コンピュータ内に記録されるとともに、撮像信号が解析しやすい画像情報として加工される D / A 変換器 29から出力するアナ口グ信号は、画像表示装置 31に送られるデータ記録装置 22には、押出しラム 44の現在位置データに基づいて求められた撮像現在位置データ 35も送られてきているので、このデータも処理装置 30と画像表示装置 31に送られる。

画像表示装置 31においては、各時刻に撮像された撮像情報を撮像現在位置データ 35に基づいて並べ、炭化室の奥行方向の全長にわたる 1枚の静止画像を生成することができ、炉壁損傷の発生個所を特定することができる。

具体的には、押出機 43の移動に伴い、撮像現在位置データ 35が、 150mm 増加する毎に、伝送された静止画像を処理装置 30に取り込む。静止画像の炉幅方向（短辺側）長さは 200mmであるので、隣り合つた画像は、 50mmの重複部分を有する。

この重複部分を用いてパターンマッチング処理を行い、画像の重なりについて微調整を行うことができる。このようにして、炭化室の奥行方向の全長にわたる 1枚の静止画像を生成することができる炉壁を観察した結果の一例を図 9に示す。図 9の（ a ) は、撮像装置の全体の視野 9において、鏡面 2 a に映った炉壁 42 aの映像、及び、鏡面 2 b に映った炉壁 42 bの映像である。いずれの映像においても、レンガ 48の目地 49が明確に識別されている。

図 9の（ b ) は、炉壁に損傷が発生している箇所を観察した映像である。正常な目地 49以外に目地開き 50が観察される。また、炉壁縦割れ 51が観察される。また、図 9における（ c ) に示す映像においては、炉壁の力一ボン付着 52も観察することができる。

さらに、押出機 43の移動に伴って連続的に取得した静止画像を結合することにより、炉の奥行方向において、広い領域で炉壁画像を得ることができる。図 10には、隣り合った 8枚の静止画像を画像接合位置 15において接合し、広い領域の画像 14とした炉壁画面を示す。広い領域の画像においては、損傷部位の特定が容易であり、さらに、全体的な損傷状況を一見して把握できるので、炉体診断 · 管理を行う上で有用である。

測定中に、データ記録装置 22に逐次データが伝送されるので、測定完了後に断熱容器を開ける必要がなく、測定の作業性を大幅に向上することができた。また、測定中にリアルタイムで炉壁損傷をキャツチし、当該損傷の発生個所も正確に特定することができたので、遅滞なく当該炭化室の補修計画を立案することができた。

一つの炭化室の炉壁観察を完了した後に、続けて、次の炭化室の炉壁観察を行う前に、断熱容器下部の排出口 23を開き、温度が上昇した冷却水 7 を排出すると同時に、上部の注入口 24から常温の水を注水した。 15リットルの水を注水して、断熱容器 3の温度を低下させた後、断熱容器下部の排出口 23を閉じ、断熱容器内に水を充填した。

このように、毎回、断熱容器と断熱容器内の水の温度を十分に下げてから、次の測定を行ったので、連続して炭化室の炉壁観察を行う際にも、毎回 5分以上の測定時間を確保することができた。

測定ユニット内の電源装置 10として用いる充電式蓄電池は、連続して 10室の炭化室の炉幅測定が可能な容量を有している。充電に際しては、断熱容器外部に配置した充電ケーブル接続ブラグ 25に充電ケーブルを接続して行うことができるので、充電のために断熱容器を開放する必要がなく、良好な作業性のもとで、充電を行うことができた。

( 2 ) 次に、本発明の炉壁形状測定装置（以下「本発明測定装置」とレ、うことがある。）を図 3、図 8、及び、図 11〜図 23に基づいて説明する。

図 11に示すように、本発明の炉壁形状測定装置 61は、その内部に、光ビーム照射装置 62 a及び 62 b と撮像装置 8 を収納している。炉壁形状測定装置 61を炉壁 42 a及び 42 b に近接して配置する。コークス炉の炭化室内に炉壁形状測定装置 61を挿入する場合においては、相対する炉壁（42 a， 42 b ) 間の距離が狭いので、炭化室の幅中央に挿入して、両方の炉壁に近接して配置する。

光ビーム照射装置 62 a及び 62 bから、炉壁 42 a及び 42 bに対して、斜め方向から光ビーム 63 a及び 63 b を照射する。図 11では、角度 Θで光ビームを照射している。炉壁表面においての光ビームが照射された部分は、光ビームが反射して発光し、ビームスポット 64 a及び 64 b となる。

撮像装置 8 は、この光ビーム反射光を含む炉壁表面を、極力炉壁に垂直な方向から撮像する目的で配置される。撮像装置 8 としては、 CCD カメラとそれを制御するカメラコントローラなどを用いることができる。撮像装置 8の視野方向を、図 11及び図 12に示すように、炉壁 42 a及び 42 bに平行に配置すると良い。

そして、撮像装置 8の視野方向に、鏡面を配置し、鏡面の角度は、撮像装置 8の位置から観察したときに、炉壁表面の映像が鏡面に映るごとく調整する。

通常は、図 11に示すように、鏡面 2 a及び 2 b と炉壁 42 a及び 42 b との角度を 45° とすれば、炉壁表面を垂直な方向から見た映像を得ることができるので好ましい。もちろん、炉壁を斜めの方向から見た方が、炉壁表面の凹凸を明瞭に観察できるような場合には、鏡面と炉壁との角度を 45° 以外の角度とすることもできる。

炉内の形状測定中において、通常は、撮像装置と鏡面との距離を一定とする。撮像装置と鏡面との距離を長くするほど、炉壁に平行な方向の有効鏡面長さを長くすることができ、鏡面を観察する撮像装置視野 13の範囲（長辺側の長さ）を広くすることができる。

一方、炉壁に垂直な方向、即ち、幅方向の有効鏡面幅については、炉壁の間隔が狭いので、広くすることができず、撮像装置視野 13 の範囲（短辺側の長さ）を広げることはできない。

コークス炉の炭化室の観察においては、炉壁表面での撮像装置視野 13の長辺側長さを 500〜600mm程度とすると、一般的な CCD カメラで、損傷検出に十分な空間分解能約 1 mmの観察ができる。炉壁表面での撮像装置視野 13の短辺側の長さは、炉壁を垂直方向から観察する場合、 150〜 200mm程度となる。

図 13に示すように、光ビーム 63は、光ビーム照射装置 62から炉壁表面 66 bに対して斜め方向から照射する。図 13においては、角度 0 で照射している。そのため、炉壁形状測定装置 61 (光ビーム照射装置 62) と炉壁との間の距離が Δ χだけ変化すると、光ビーム 63と炉壁表面 66 b とが交差するポイント（光ビームスポット）の位置が 64 aから 64 bに変化し、光ビーム反射光の位置が Δ yだけ変化する。撮像装置 8は、光ビーム反射光を含む炉壁表面 66を撮像しているので、炉壁形状測定装置 61と炉壁 42との間の距離の変化、即ち、炉壁の変形は、撮像画像内における光ビーム反射光の位置の変化としてとらえることができる。

従って、撮像装置 8 によって得られた画像によって、炉壁の二次元的に広い範囲の状況を評価することができるとともに、特定の箇所、即ち、光ビーム照射位置において損耗状況を定量的に評価することができる。

光ビーム照射装置 62から照射する光ビーム 63は、スポット的光ビームとすることができる。これにより、炉壁の 1点について、炉壁形状測定装置 61との間の距離を評価することができる。一方、光ビーム照射装置 62から照射する光ビーム 63は、図 14の（ a ) 及び（ b ) に示すように、炉壁に照射したときに反射光が線状光 65になるように照射しても良い。光ビーム光源としてレーザー光のようなスポット光源を用いる場合には、スポット光を 1軸方向のみに広げることができる円筒面レンズを光源の前に配置することで、このような線状光 65を発生する光ビームとすることができる。例えば、図 14の（ c ) に示すように、炉壁表面 66に溝状の損耗箇所 67が存在する場合、この炉壁表面 66に光ビーム 63を照射して、線状光 65を発生させたとき、損耗箇所 67に対応し、図 14の（ b ) に示すように、線状光 65にドリフト 68を見ることができる。

損耗箇所 67の深さが Δ Xであれば、ドリフト 68の大きさ Δ yは、 Δ y = Δ X / t an Θ の関係となる。これにより、線状の反射光が発生する線状の部分において、表面の凹凸を定量的に把握することが可能になる。

奥行きが長いコークス炉の炭化室 41に、一方の端から炉壁形状測定装置 61を挿入する場合においては、炉壁形状測定装置 61と炉壁表面（炉壁基準面） 66との間隔を、常に、一定に保持することは困難である。ここで、炉壁基準面とは、炉壁表面 66が損耗していないときの基準面を意味し、炉壁損耗量がゼ口における炉壁表面と考えればよい。従って、光ビーム 63をスポットビームとした場合には、反射する光ビームスポット 64における炉壁表面 66と炉壁形状測定装置 61との間の距離は特定できるが、炉壁損耗量の絶対値を特定することには困難が伴う。

一方、炉壁表面 66において、どこが健全部でどこが損耗発生部であるかは、撮像装置 8 によって撮像した画像を観察することによつて、概略は、知ることが可能である。

本発明測定装置は、炉壁の二次元的な広い範囲の状況を映像によつて評価することと、特定の箇所において損耗状況を定量的に評価することを、同時に行うことができるので、光ビーム照射によって、線状の反射光を発生させた場合においては、線状の部分の中に、炉壁の健全部と損耗発生部を、ともに含ませることが可能である。

このような測定を行えば、線状光 65の範囲内において、炉壁表面 66における相対的な凹凸量を特定することができる。従って、本発明測定装置においては、たとえ、炉壁形状測定装置 61と炉壁基準面との間の距離を特定できなくても、健全部と損耗発生部との間の相対的な深さの差を特定し、損耗発生部における損耗量を特定することが可能になる。

炉壁に当たって線状光 65を発生する光ビーム 63が含まれる面を、ここでは、光ビーム面という。線状光 65の位置は、当然、光ビーム面と炉壁表面 66とが交差する線と一致する。

また、図 14の（ b ) 及び ( c ) に示すように、線状光 65を発生する光ビーム 63のうちで、ビームの幅方向中央のスポットビームを中心ビーム 69としたとき、中心ビーム 69を含む面であって、炉壁表面 66に垂直な面を、ここでは、中心ビーム垂直面という。

光ビーム面と中心ビーム垂直面とが平行、即ち、一致する場合には、炉壁表面 66に凹凸があつたとしても、反射光は直線のままであり、反射光を観察しても、炉壁の損耗量を評価することができない光ビーム面と中心ビーム垂直面とが、相互に直角となる場合に炉壁表面 66の凹凸を、線状光 65の位置の変化、即ち、ドリフト 68を最も効率的に検出することができる。図 14の（ b ) 及び（ c ) に示す例では、光ビーム面と中心ビーム垂直面とは、相互に直角となっている。

炉壁が構成する平面と鏡面が構成する平面とが交差する線を、ここでは、交線 70とする。図 12 ( b ) に示す例では、交線 70は垂直方向の線となる。

図 12の（ a ) に示すように、光ビーム照射装置 62 a及び 62 b を撮像装置 8 の近傍に配置し、光ビーム 63 a及び 63 b を鏡面 2 a及び 2 bに反射させずに、直接、炉壁表面 66に照射する場合について考える。.

この場合、線状光 65の方向が、交線 70と直交してしまうと、この場合は、上記光ビーム面と中心ビーム垂直面とが平行となる場合に相当し、炉壁の損耗量を評価することができない。

効率的に凹凸を検出できる形態、即ち、光ビーム面と中心ビーム垂直面とが相互に直角となる形態とするためには、同じく、図 12の ( a ) にあるように、炉壁に照射された線状光 65の方向が、上記壁面と鏡面の交線 70に、ほぼ平行になるようにすると良い。

次に、図 15の（ a ) 及び（ b ) に示すように、光ビーム照射装置 62から鏡面 2 bに反射させて、光ビーム 63を炉壁表面 66に照射させる場合を考える。鏡面 2 bに反射させつつ炉壁表面 66に対して、斜め方向から光ビームを照射するためには、図 15の（ a ) に示すように、光ビーム照射装置 62と撮像装置 8 を、離して配置する必要がある。

離す方向は、上記壁面と鏡面の交線 70に平行な方向である。このとき、鏡面 2 bに映る光ビーム照射装置 62を炉壁表面 66の位置から見ると、光ビーム照射装置 62は、図 15の（ a ) における 62 a の位置に見える。このような配置で、線状光 65の方向が交線 70と平行となつてしまうと、この場合は、上記光ビーム面と中心ビーム垂直面とが平行となる場合に相当し、炉壁の損耗量を評価することができなレ、。

効率的に凹凸を検出できる形態、即ち、光ビーム面と中心ビーム垂直面とが相互に直角となる形態とするためには、図 15の（ a ) に示すように、炉壁に照射された線状光 65の方向を壁面と鏡面の交線 70に、ほぼ直交させると良い。

光ビーム照射装置 62として、レーザー光照射装置（レーザー光源 ) を用いると好ましい。レーザ一光源であれば、細いスポット光でかつ強力な光ビームを発生することができるからである。炉壁に照射して線状の反射光となるような光ビームとするためには、円筒面レンズなどを使い、スポット光を 1軸方向のみに広げればよい。広がり角、すなわち、炉壁面での線状反射光の長さは、円筒面レンズの焦点距離で定まる。

高温の炭化室の内部において、炉壁表面 66は、自発光で赤色領域に発光している。特に、カーボン付着部 52は、燃焼して高温となつており、赤色の発光強度が強い。レーザー光の波長が赤色領域であると、炉壁表面の自発光に負けて、光ビーム反射光の検出が難しくなる。

断熱容器内に搭載可能な小型レーザー光源として、従来から用いられていたものは、赤色レーザーダイオードであり、波長は 633nm または 670nmであった。これでは、炉壁表面 66の自発光と共通する波長領域であり、カーボン付着部 52のような高温領域では、光ビーム反射光を十分に検出できないことがある。

本発明測定装置においては、光ビーム照射装置 62を、波長 550nm 以下の光を照射するレーザー光照射装置とし、撮像装置 8 をカラー撮像装置とすると好ましい。波長を 550nm以下とすれば、炉壁表面 66の自発光の強い波長領域と異なるので、撮像したカラ一画像において、線状光が強調されて表示される。

また、撮像した画像から、画像処理によって、波長 550nm以下の成分を強調して取り出すことにより、線状光 65を、より明確化することができる。

高温の炉壁の自発光による映像を撮像する場合の本発明測定装置において、自発光の強度は、炉壁の温度によって変動する。炉壁の温度が高ければ、自発光による炉壁の輝度が高く、炉壁の温度が低ければ、炉壁の輝度は低くなる。特に、力一ボン付着部分は、力一ボン燃焼のために高温となり、当該部分の輝度が高い。

撮像装置 8においては、炉壁表面の輝度に応じ、光学系の絞りを調節したり、あるいは、露光時間を調節することによって、最適な炉壁表面の映像を得ることができる。通常は、撮像装置 8の自動露光機能によって、自動的に最適な映像を得ることができる。

一方、光ビーム照射装置 62によつて照射する光ビーム 63の強度が一定であると、炉壁の温度が著しく高い場合には、炉壁表面の自発光が光ビーム反射光より高い輝度となり、撮像装置 8 の露光は、炉壁表面 66の輝度によって定まるので、光ビーム反射光が、相対的に暗くなり、これを十分に捉えることができず、光ビーム反射光の位置を特定することができない。

逆に、炉壁の温度が低い場合には、炉壁表面の自発光の低い輝度にあわせて撮像装置の露光調整を行うので、光ビーム反射光が強すぎてハレーションを起こし、光ビーム反射光の位置を、正確に特定することができない。

本発明測定装置においては、光ビームを照射する炉壁表面の自発光強度を測定する手段を有しているので、該測定した自発光強度に応じて、光ビーム照射装置 62から照射する光ビーム 63の強度を調整することができ、この問題を解決することができる。

炉壁表面の自発光強度が高いときには、光ビーム 63の強度を強くし、撮像装置 8によって光ビーム反射光の位置を正確に捉えることが可能になる。また、炉壁表面の自発光強度が低いときには、光ビーム 63の強度を弱くし、光ビーム反射光のハレーションを防止することができる。

光ビーム照射装置 62への電力供給は、断熱容器内に収納された電源装置 10から供給される。電源装置 10の充電から次の充電までの使用期間を長くするために、光ビーム照射装置 62の電力消費量は少ないほど好ましい。

本発明測定装置のように、炉壁の自発光強度に応じて光ビームの強度を調整すれば、光ビーム照射装置 62の電力消費量を低減することが可能である。

炉壁表面の自発光強度の測定においては、撮像装置 8の自動露光装置の評価結果をそのまま使うことも可能である。あるいは、図 23 に示すように、光量計 71を、撮像装置 8 とは別に、光量を測定する手段として設けても良い。また、炉壁表面 66の温度を測定し、温度から、プランクの黒体放射式に基づき自発光強度を推定しても良い本発明測定装置は炉内を移動するので、温度測定手段として、放射温度計を用いるのが好ましい。さらに、自発光強度の測定に当たつては、可視光全波長の平均光強度を測定しても良いが、照射する光ビームの波長を中心とする波長領域の光強度のみを取り出して測定しても良い。

自発光強度を測定するに際し、光ビームを照射する炉壁表面において、撮像装置 8で撮像する撮像装置の視野 13における平均光強度を測定することも可能である。また、撮像装置の視野 13のうちの光ビームを照射する領域に限定して、光強度を測定しても良い。

本発明測定装置においては、炉壁における線状の部分について、定量的な炉壁表面の凹凸量の評価ができるとともに、該線状部分を含む二次元的な炉壁全体状況を、映像として把握することができる。その結果、例えば、炉壁表面に膨らみが生じているデータが得られた場合においては、その膨らみが、煉瓦壁面自体の変形によるのか、カーボン付着によるのかを、画像に基づいて明確に区別することができる。

従って、形状測定結果に基づいて的確な補修計画を立案することが可能になる。具体的には、カーボン付着であれば、エアーを吹き付けて燃焼除去することとし、壁面自体の変形であれば、場合によつては、大規模な補修作業計画を立案することとなる。

鏡面の配置方向としては、図 12の（ b ) に示すように、炉壁と鏡面の交線 70を、炉の高さ方向、即ち、炉の奥行方向と直角の方向とすると良い。炉の奥行方向は、炉壁 42 a及び 42 bを観察しつつ、炉壁形状測定装置 61を移動する方向であり、移動しながら観察を行うことによって、炉の奥行方向における炉壁形状測定結果を蓄積することができる。

従って、炉壁と鏡面の交線を、炉の奥行方向（移動方向）と直角の方向とすることにより、炉壁表面の撮像情報を最大限に採取することができる。

本発明測定装置において、図 11、及び、図 16〜図 18に示すように、光ビーム照射装置 62や撮像装置 8 をはじめとする電子機器は、断熱容器 3内に収納し、鏡面 2、又は、 2 a及び 2 bは断熱容器 3の外側に配置する。断熱容器 3に対しては、炉外から冷却水を供給しないし、また、電源配線 · 信号配線を接続しない。

従って、炉内に設置する炉壁形状測定装置 61を軽量かつ小型化することができ、炉内に挿入し移動する構造物、例えば、コ一クス炉の炭化室 41のコークス押出機 43に容易に着脱することが可能である (図 3、参照）。

図 16及び図 17に示すように、断熱容器 3は、その表面が断熱材 4 によって被覆されているので、短時間であれば、高温の炉内に滞在して内部の電子機器を正常に作動させることができる。

断熱容器 3は、コークス炉の炭化室 41の内部に 3分間滞在することが可能であるので、炉壁形状測定装置 61を装着したコークス押出機 43を炉内に挿入し、炉の奥行方向の全長にわたり炉壁を観察して炉外に抽出するための最低限の時間を確保することができる。

断熱容器 3 を被覆する断熱材 4 としては、例えば、セラミックフアイバーボードまたはケィ酸カルシウムポード等を用いることができる。

本発明測定装置においては、鏡面 2、又は、 2 a及び 2 b を断熱容器 3の外側に配置するので、撮像装置の視野を確保するための断熱容器 3の観察窓 16を最小限の大きさに留めることができる。

プリズムをボックス内に収納して広い視野を確保しようとする従来技術においては、ボックスに設置する観察窓の大きさを大きくする必要があり、断熱容器を用いる場合には、観察窓から容器内に侵入する輻射熱によって容器内の温度が急速に上昇する問題があったが、本発明測定装置のように、鏡面を断熱容器の外側に配置した結果として、観察窓 16を小さくできるので、ここから浸入する輻射熱を最小限に留め、断熱容器内の温度上昇を防止することができる。観察窓 16には、石英ガラス等の耐熱ガラスを装着する。耐熱ガラスは、金属蒸着等の手段によって、外部からの輻射熱を反射する機能を有するものが好ましい。

本発明測定装置においては、図 16の（ a ) に示すように、 1枚の鏡面を用い、一方の炉壁 42 a を観察するようにしても良い。この場合、光ビーム照射装置 62も、観察する一方の炉壁 42 a にのみ光ビーム 63を照射することとなる。

また、図 17に示すように、断熱容器内に、複数の光ビーム照射装置 62 a及び 62 bを備え、相対する炉壁表面 66 a及び 66 bに光ビーム 63 a及び 63 bを照射し、角度の異なる 2枚の鏡面 2 a及び 2 bによつて、相対する炉壁 42 a及び 42 b の光ビーム反射光を含む面を映し出すようにすると好ましい。

図 12及び図 17に示す例においては、第 1の鏡面 2 aは第 1の炉壁 42 aの表面を映し出し、第 2の鏡面 2 bは第 2の炉壁 42 bの表面を映し出し、两者を、単一の撮像装置 8によって同時に撮像することができる。

これにより、 1台の撮像装置 8 と 2台の光ビーム照射装置 62 a及び 62 bを収納した炉壁形状測定装置 61を用い、炉の奥行方向に 1 回移動させることにより、左右両側の炉壁表面形状を測定することができる。

また、上記移動により、左右の炉壁を同時に見比べることが可能になる。さらに、左右の炉壁を 1台の撮像装置 8で観察できるので、断熱容器内に、 2台の撮像装置を収容する場合に比較し、断熱容器の観察窓 16の開口面積を小さくすることができ、輻射熱が断熱容器内に浸入して温度が上昇する割合を小さくできる。

炉壁形状測定装置をコークス炉の押出機などに装着し、コークス炉の炭化室の一方の端から挿入して炭化室内の測定を行うに際して、炉壁形状測定装置を、両側の炉壁基準面の中心に正確に配置することは困難であり、中心からの外れが発生することとなる。

従って、一方の炉壁にのみ光ビームを照射する場合には、現実の炉壁表面が、炉壁基準面からどれだけ損耗したかの絶対値を得ることは困難である。

2台の光ビーム照射装置と 2枚の鏡面によって左右両側の炉壁表面形状を同時に測定する本発明測定装置においては、炉壁形状測定装置と左右両側の炉壁表面の測定部位までの距離を、同時に測定することができる。この測定値から、左右両側の炉壁表面の測定部位間の距離を算出できる。

損耗が発生していない初期段階での炉壁間の距離はわかっているので、この測定値に基づき、左右両側の合計損耗量が算出できることになる。少なくとも、左右両側の観察部位が局所的損耗の観察されない健全部位であれば、左右均等に損耗が進行していると考えられるので、測定された合計損耗量の半分が、健全部位の炉壁損耗量として評価できる。

線状光 65の観察によつて、線状光発生範囲内における健全部位と局所損耗部の間の相対的な損耗量の差を検出でき、上記のように、健全部位の炉壁損耗量も評価できるので、これらの値を用いて、局所的損耗部の損耗量絶対値をも推定することが可能になる。

本発明測定装置において、鏡面は、断熱容器 3の外側に配置されるので、鏡面は、炉内の高温雰囲気に直接曝される。本発明測定装置においては、図 17に示すように、内部に冷却水 6 を収容する容器 11の表面を鏡面 2 a及び 2 b とする。

本発明測定装置 61が高温の炉内に滞在する時間は短時間であり、このような時間内であれば、容器 Π内の冷却水 6の温度が上昇し沸騰して、容器 11を沸騰冷却し、容器 11の温度を冷却水の沸点（100 °C ) に保持することができ、容器表面に形成した鏡面 2 a及び 2 b の光学的性能を長期間にわたって維持することができると共に、鏡面 2 a及び 2 bの平面度を、同じく、長期間にわたって維持することができる。

本発明測定装置においては、鏡面 2 a及び 2 b を冷却するために炉外から冷却水を供給する必要がなく、また、鏡面を予熱する予熱装置を用いる必要もないので、コークス押出機等の移動装置に簡単に装着することが可能である。内部に冷却水 6 を収容する容器 11は、図 12及び図 17に示すように、断面矩形の長い形状とし、 4面の外面のうちの 2面を鏡面とし、残り 2面については、必要に応じて、断熱材 12で断熱すると良い。容器 11そのものは、鋼製とし、鏡面とすべき 2面に鏡面仕上げしたステンレス鋼板を張り付けて構成することができる。また、容器 11そのものをステンレス鋼製として、その表面を、鏡面仕上げしても良い。

断熱容器内の撮像装置 8で撮像した映像は、データ記録装置 22に記録し、最終的に記録したデータを用いて炉壁の画像情報を作成することが必要である。データ記録装置 22は、断熱容器内に収納しても良い（図 16及び 17、参照）。

一方、断熱容器内には、ワイヤレス伝送送信機 18を収納し、炉外にワイヤレス伝送受信機 21とデータ記録装置 22を配置すると、より好ましい（図 3及び 18、参照）。

撮像装置 8で撮像した情報を、ワイャレス伝送送信機 18から炉外に配置されたワイヤレス伝送受信機 21に送信し、データ記録装置 22 に記録する。データ記録装置 22においては、記録用コンピュータなどの処理装置 30に入力すると同時に、画像表示装置 31にて撮像画像を表示するようにすれば、炉壁形状測定装置を炉内に挿入して観察すると同時に、観察結果を確認することができる。

1000°Cの炉内から戻ってきた断熱容器 3は、外側が高温になっているので、時間をおいてからでないと、内部のデータを取り出すことができない。それに対し、上記の送受信システムを採用すれば、炉壁形状測定装置 61を炉内から抽出して、装置の冷却をまって画像データを取り出すという手間が必要なくなるので、迅速に炉壁の状況を確認することができる。また、炭化室の内部から抽出した炉壁形状測定装置 61を、すぐに、次の炭化室の観察に使用することが可能になる。

炉内の断熱容器から炉外へのヮィャレス伝送については、電磁波を用いた無線送信、あるいは、可視光や赤外線などの光を用いたヮィャレス伝送を用いることができる。

ワイヤレス伝送を行う場合、断熱容器の炉外側に向いた壁には、伝送用の窓 17を設ける。窓 17には、耐熱ガラスを装着し、伝送媒体として電磁波を用いる場合には、外部からの輻射熱侵入を防止するためのコーティングとして、金属膜コーティングは用いず、シリカコ一ティングのような非電導性材料のコーティングを用いる。

図 8に示すように、ワイヤレス伝送にデジタル信号を電波で伝送するデジタル信号無線送受信機（27， 28) を採用することができる。撮像装置 8からは、アナログの画像信号が出力されるので、この信号を、 A Z D変換器 26でデジタル信号に変換し、このデジタル信号を、デジタル信号無線送信機 27で送信し、炉外のデジタル信号無線受信機 28で受信する。

受信したデジタル信号は D / A変換器 29でアナログ信号に変換して画像表示装置 31に出力したり、あるいは、デジタル信号のままで、処理装置 30などに入力する。

断熱容器内にワイャレス伝送送信機 18を配置した場合、撮像装置を断熱容器から外部のワイャレス伝送受信機 21に伝送し、そのデータを、外部のデータ記録装置 22に記録する。その際、撮像情報とともに、撮像装置の炉内位置情報（炉內水平方向の撮像現在位置データ 35) を、同時に、データ記録装置 22に記録することもできる。外部のデータ記録装置 22は、炉外に配置されているので、撮像装置 8 を搭載した押出機 43の現在位置データから、撮像装置 8の撮像現在位置データ 35を算出して取り込むことができるからである。

その結果、外部のデータ記録装置 22において、リアルタイムに水平方向の撮像位置と撮像データとを対応させることが可能になり、観察中において、即座に、炉内の損傷個所や要補修個所を特定することができる。

上記とは逆に、断熱容器内にデータ記録装置 22とワイヤレス伝送受信機 21を設置し、外部から、断熱容器に対して、断熱容器の炉内挿入時刻及び炉内水平方向の撮像現在位置データ 35を、常時、ワイャレス送信し、撮像データと炉内水平方向の撮像現在位置データ 35 を、同時に、断熱容器内のデータ記録装置 22に記録することもできる。

ワイヤレス伝送送信機 18及びワイヤレス伝送受信機 21には、送信と受信の両方の機能を兼ね備えた送受信機を用いても良い。

断熱容器 3は、図 11及び図 19に示すように、吸熱能力を有する液体 7 を充填したジャケット 5 と、さらに、その外側を覆う断熱材 4 とを有するものが好ましい。

一般に、液体は、質量 · 体積あたりの熱容量の大きいものを選択することができる。工業的に最も容易に入手でき、かつ、吸熱材料として最適な液体として、水が好ましい。

断熱容器 3 の外側は断熱材 4で覆われているので、断熱容器 3 を高温の炉内に挿入した際、断熱材 4を通過して内部に浸入する熱量を小さくすることができる。

さらに、断熱材 4の内側には、吸熱能力を有する液体 7 を充填したジャケット 5が存在するので、内部に浸入した熱は、まず、この液体 7、例えば、水の温度を上昇するのに費やされる。水は熱容量が大きいので、断熱容器内部の温度上昇を遅らせることができる。更に、水の温度が 100°Cに達すると沸騰により大量の気化熱を奪うので、断熱容器内部の温度が 100°Cを超えることはない。水の温度が 100°Cに到達して沸騰を開始した際の水蒸気を放出するため、断熱容器 3の上部には、開放口を設けるか、あるいは、安全弁を設けると良い。

本発明測定装置においては、炉内での炉壁形状測定中に、液体を供給排出するための配管が接続されていない点が特徴である。

コ一クス炉の炭化室 41の炉幅は、通常 400mm程度であり、本発明測定装置は、このスペースに余裕をもって挿入可能な寸法とする必要がある。吸熱液体として水を用いる場合、水を収納するジャケットは、炉幅方向で、水の占める幅を、左右それぞれ、 40mm程度とする。

断熱容器外周の断熱材 4 としては、例えば、セラミックファイバ一ボードを用い、断熱材 4の厚さを 30mm程度とする。炉壁形状測定装置の外部寸法を、 L500mm X W300mm X H500mmとしたとき、炉壁形状測定装置を収納する内部空間は、 L380mm X W160mm X H300mm程度となる。

このような形状の本発明測定装置を、炉内温度 1000°Cのコ一クス炉の炭化室 41に挿入したとき、炉壁形状測定装置を収納する内部空間の温度は、挿入後、経過時間ごとに、 3分後 25°C、 5分後 40°C、 7分後 55°Cとなる。断熱容器内に収容する各種電子機器の通常使用温度上限は 50°C程度であるから、高温の炉内に、少なくとも 5分間は滞在することが可能である。

本発明測定装置による、コークス炉の炭化室の炉壁形状測定においては、例えば、コークス押出機 43に本発明炉壁測定装置 61を搭載して測定を行う場合は、押出機 43の台車 40は、レールの上を移動しながら、乾留が完了した炭化室のコ一クスを押し出す作業を 5 〜： 10 分間隔で連続して次々と繰り返していくと同時に、多数の炭化室の炉壁形状測定を行うこととなる。

1 回の炭化室挿入によって、断熱容器内の液体は温度が上昇しているので、時間をおかずに、このまま、次の炭化室に挿入すると、断熱容器内の液体 7の温度は逐次上昇し、炉内における滞在可能時間は短くなる。

図 19に示すように、断熱容器 3の下部に、内部の液体を排出するための排出口 23を設けておき、炉壁形状測定が完了する毎に、温度が上昇した内部の液体を排出して、温度が低い新しい液体を投入することにより、液体の温度上昇を防止できる。

新しい液体を投入する時に、注入口 24から冷えた液体を供給しつつ、排出口 23からの排出を継続すれば、断熱容器自身の温度も低下させることができる。この結果、各回毎に、十分な炉内滞在時間を確保することができる。

断熱容器内にワイヤレス伝送送信機 18を配置した場合、さらに、図 8 に示すように、断熱容器内に断熱容器の温度ゃジャケット内の液体温度を測定する温度計 36を設置し、測定した温度を、ワイヤレス伝送送信機 18によって、炉外に送信することもできる。

これにより、炉外において、現時点の炉壁形状測定装置の内部温度を把握することができ、温度が管理上限に近づいたときには測定を中止して、炉壁形状測定装置を炉外に引き出して、異常高温による炉壁形状測定装置の損傷を未然に防ぐこともできる。

本発明測定装置は、予め、炉内の観察位置を定め、当該位置の炉壁を静止画として撮像しても良い。これにより、損傷の発生が予測された炉壁位置の状況を画像としてとらえることができる。

また、撮像装置 8 を炉の奥行方向に移動しつつ撮像を行い、撮像データをデータ記録装置 22に記録することがより好ましい。撮像装置 8の炉の奥行方向への移動は、例えば、図 3に示すように、撮像装置 8等を収納した断熱容器 3 をコークス押出機 43に装着し、ラム駆動装置 46の動作によって、コ一クス押出機 43を一定速度で炉内に挿入しあるいは抽出する動作によって行う。連続的に撮像を行いつつ撮像装置 8を移動し、撮像結果を動画として観察することも可能である。

より好ましくは、撮像装置 8を炉の奥行方向に移動し.つつ撮像を行い、データ記録装置 22に記録した撮像データを加工して結合することにより、炉の奥行方向における広い範囲の画像を、 1枚の静止画像として取り出すことも可能である。例えば、コータス押出機の移動速度を 300mm Z秒として、幅方向の撮像範囲を 100mmとし、静止画像撮像間隔を 1 3秒として撮像することができる。

図 22に、隣り合った 8枚の静止画像を、画像接合位置 73において接合し、広い領域の画像 72とした炉壁画面を示す。この広い領域の画像の中には、 100mm ピッチの静止画像毎に、光ビーム照射装置 62 で照射した光ビーム反射光が映し出されている。

図 22に示すように、光ビーム反射光が線状光 65であり、線状光 65 の方向が炉の奥行方向に平行であれば、全体として長い 1本の線状光として、連続して映し出される。光ビーム反射光が線状光であり、線状光の方向が炉の高さ方向に平行であれば、 100mm ピッチで、高さ方向に向いた線状光が映し出される。このデータ処理は、データ記録装置 22において行うことができる。

断熱容器内にワイャレス伝送送信機 18を配置した場合であって、撮像情報を断熱容器から外部のワイャレス伝送受信機 21に伝送し、そのデータを、外部のデータ記録装置 22に記録するとともに、撮像装置の炉内位置情報（炉内水平方向の撮像現在位置データ 35 ) を、同時に、データ記録装置 22に記録する本発明測定装置においては、撮像装置 8を、炉の奥行方向に移動しつつ撮像を行い、炉内位置情報に基づいて静止画像を選択することができる。

幅方向 100mmピッチで静止画像を採取し、この静止画像をつなぎ合わせて、炉の奥行方向における広い範囲での炉壁画像を作成する場合を例にとって説明する。撮像した静止画像を、例えば、 1 30 秒ピッチで、順次、外部のデータ記録装置に伝送する。

炉外のデータ記録装置 22では、炉内位置情報に基づき、撮像装置が 100mmピッチの静止画像採取位置に到達する毎に、その時点で受信した静止画像を選択する。

これにより、結果として、幅方向 100龍ピッチで静止画像を採取し、この静止画像をつなぎ合わせることによって、炉の奥行方向における広い範囲での炉壁画像を作成することが可能である。この方法であれば、断熱容器を搭載したコークス押出機の走行速度が、たとえ変動したとしても、等間隔で静止画像を入手することができる断熱容器内にワイャレス伝送受信機を配置し、炉内位置情報を炉外から断熱容器に伝送する場合においては、断熱容器内で、上記と同様のデータ処理を行えばよい。

また、断熱容器内と炉外の両方に送受信を行うことのできるワイャレス伝送送受信機を配置した場合には、炉内位置情報を、炉外から断熱容器に伝送し、断熱容器内において、一定間隔毎に静止画像を選択し、選択した静止画像のみを、炉外にワイヤレス伝送送信することもできる。

撮像装置 8を炉の奥行方向に移動しつつ撮像を行って静止画像を採取し、この静止画像をつなぎ合わせて炉の奥行方向における広い範囲での炉壁画像を作成する本発明測定装置においては、隣り合つた静止画像同士の間に重複部分が生じるように撮像を行うこともできる。

例えば、幅方向で概略 100mmピッチで撮像を行い、各静止画像の幅方向サイズを 150mmとしておけば、 50mmの重複部分が生じる。重複部分においては、炉壁の同じ部分を撮像しているので、炉壁の映像に基づいて、パターンマツチング処理によって 2つの画像を正確に位置合わせして一致させることができる。

この手法を用いれば、各静止画像を撮像した炉内位置情報に若干のずれがあつたとしても、そのずれを自動的に修正して、正確な炉の奥行方向における広い範囲での炉壁画像を作成することができる

例えば、コークス炉炭化室を観察する場合において、炉壁は高温のため赤熱自発光しているので、撮像装置で、この自発光を撮像することにより、炉壁を観察することができる。そして、撮像装置として、通常の CCD カメラを用いた場合、シャッタースピードを 1 Z 1000秒程度として撮像することができる。

この程度の速いシャッタースピードであれば、コークス押出機の移動速度 SOOmmZ秒においても、カメラぶれのない鮮明な画像を得ることが可能である。

次に、撮像した光ビーム画像を画像解析して、定量的な形状測定を行う具体的方法について述べる。緑色レーザーをビーム光源に使用したとする。カラー CCD カメラの各カラ一成分、即ち、 R (赤）、 G (緑）、 B (青）の各成分を分解して記録装置 30に取り込む。形状測定の画像解析は、レーザー波長に対応した G成分画像について実行する。 G成分画像では、炉壁自発光は非常に弱く、光ビ一ム反射光は明るく観察される。したがって、 2値化処理により、光ビーム反射光の線分を抽出することができる。炉壁煉瓦に全く損傷がなく平坦であれば、この線分は直線であるが、図 14の（ a ) ， ( b ) 及び（ c ) に示すように、炉壁に Δ χの凹みがあると、光ビーム反射光の線分には Δ yの変形が生じる。そこで、画像上で変形量△ yの画素数をカウントする。

カメラが炉壁に対して鉛直方向から撮像している場合であれば、 Δ X = t an θ X Δ y の関係から Δ χ を求めることができる。なお、画像上の画素数と実際の距離との関係は、予め求めておく。

炉の奥行方向については、撮像装置を移動装置と共に移動することによって、その全長にわたる炉壁表面を 1枚の静止画に収めることができる。炉の高さ方向については、鏡面と撮像装置との距離にもよるが、通常は、 500〜600mm程度の範囲が撮像範囲となる。従つて、炉の高さ方向については、 1 回あたりに撮像できる範囲は限定される。

コークス炉炭化室において、炉壁耐火物の損傷が特に激しいのは、例えば、炉高方向の石炭装入ライン近傍のように、限られた部位であることが多い。

従って、本発明測定位置の設置位置を、石炭装入ライン近傍を観察することのできる位置とすれば、たとえ炉高方向の観察範囲が限定されるにしても、十分に有用なデータを得ることができる。

もちろん、コークス押出機に高さ方向に複数の炉壁形状測定装置を設置することにより、 1 回当たりに炉高方向の広い範囲で、炉壁を観察することも可能である。

本発明測定装置は、形状がコンパクトかつ軽量であり、冷却配管等の設置が不要なので、押出機に取り付ける高さは任意に変更することが容易であり、また、所定の各高さ毎に取り付け位置を変えて測定を行うことにより、炉高全体の炉壁形状測定データを得ることも可能である。本発明測定装置は、測定中は、外部から動作電源を供給することができないので、断熱容器内に電源装置 10を備えている。光ビーム照射装置 62、撮像装置 8やデータ記録装置 22、ワイヤレス伝送送信機 18は、この電源装置 10から供給される電力によって作動する。電源装置 10としては、乾電池、充電式蓄電池等を用いることができる電源装置 10として充電できない電池を用いると、電池交換のたびに断熱容器を開放する必要がある。また、電源装置 10として充電可能な電源を用いる場合においても、充電ケーブル接続プラグが断熱容器内部に位置する場合には、充電のたびに断熱容器を開放することが必要となる。

電源装置として充電可能な電源を用い、さらに、図 19に示すように、充電ケーブル接続プラグ 25を断熱容器 3の外部に備えることにより、断熱容器を開放せずに充電することが可能になり、作業性を改善することができる。

充電ケーブル接続プラグ 25は、炉内揷入時には、断熱材蓋 34で、その外部を覆い、充電時には、断熱材蓋 34のみを取り外して、充電ケーブルを接続するようにしても良い。

ここで、本発明測定装置の実施例を示す。

(実施例）

コ一クス炉炭化室の炉壁の表面を観察する目的で、図 11に示す炉壁形状測定装置を用いた。炉壁形状測定装置 61の外形寸法は、高さ 500mm , 幅 300mm , 長さ 500mmであり、総重量は約 50kgである。炉壁形状測定装置の断熱容器 3 として、外周に、断熱材 4 として、セラミックファイバーボードを被覆したものを用いた。

断熱材の厚さは 30mmとした。断熱材の内側には、ステンレス鋼製のジャケット 5 を配置した。ジャケット内には、合計 30リットルの水 7 を充填した。断熱容器 3の炉壁に面する部分において、水の層の厚さは 40mmである。

断熱容器の内部には、光ビーム照射装置として、波長 532nmの 2 台の小型レーザ一光照射装置を配置し、撮像装置 8 としてカラー CC D カメラを配置した。撮像装置で撮像した画像信号は、ワイヤレス伝送送信機 18によって、炉外に送信される。

断熱容器及び断熱材には、観察窓 16及び伝送窓 17を配置し、観察窓 16には、金属蒸着を行った石英ガラスをはめ込んだ。

また、電源装置 10として充電式蓄電池を配置し、撮像装置、光ビーム照射装置、ワイヤレス伝送送信機、及び、それらを制御する制御装置に対する供給電源とした。光ビーム照射装置としては、波長 405nmの青色半導体レーザーを使っても良い。

図 23に示すように、断熱容器 3内の撮像装置 8の近傍には、光量計 71を配置する。光量計 71は、フォトダイオードを受光素子とし、撮像装置 8 と、ほぼ同じ視野の炉壁表面における平均光量（自発光強度）を測定する。光量計からの信号は、光ビーム照射装置の電圧制御装置 75に送られる。

電圧制御装置 75は、光量計の信号に基づき、光ビーム照射装置であるレーザーに供給する電源の電圧を調整する。光量計 71の出力とレーザー印加電圧の関係については、予め実験的に調べておき、炉壁の自発光強度に応じた最適な強度でレーザー照射を行うことが可能である。

断熱容器 3の前方には、図 11に示すように、鏡面 2 a及び 2 b を配置する。炉壁表面 66と鏡面の交線 70の方向は、炉の高さ方向とし、 2枚の鏡面 2 a及び 2 bは、炉壁 42 a及び 42 b との角度を 45° とし、左右の炉壁 42 a及び 42 b を、同時に、撮像装置 8の視野にとらえることができる。この鏡面の配置により、撮像装置の視野 13 a及び 13 b は、左右の炉壁毎に、長辺側の長さが 600min、短辺側の長さが 200mmとなる。鏡面は、内部に冷却水 6 を収容するステンレス鋼板製の容器 11の表面を鏡面研磨したものを用いた。容器 11は、図 2の（ a ) に示すように、断面矩形の長い形状とし、 4面の外面のうちの 2面を鏡面とし、残り 2面については、断熱材 12で断熱する構造とした。

光ビーム照射装置 62 a及び 62 bの配置位置は、第 1 の実施例では、図 12の（ a ) に示すように、撮像装置 8 と同じ高さとし、線状光 65を発生する光ビーム 63を照射した。中心ビーム 69の照射方向は水平方向であって、炉壁表面 66との角度 0 = 30° として、斜め方向から照射した。

線状光 65は、炉壁表面 66において、高さ方向に向いており、炉壁表面 66での線状光 65の長さは 200mmである。

第 2の実施例では、図 15の（ a ) 及び（ b ) に示すように、光ビーム照射装置 62を、撮像装置 8 より上方に配置し、光ビーム 63を、鏡面に反射させて炉壁表面 66に照射した。

中心ビーム 69の照射方向は水平方向であって、炉壁表面 66との角度 0 = 60° として、斜め方向から照射した。線状光 65は、炉壁表面 66において、炉の奥行方向に向いており、炉壁表面 66での線状光 65 の長さは 200mmである。

炉壁形状測定装置と鏡面を押出機 43に取り付けた。炉壁形状測定装置の総重量は約 50kgと比較的軽量であり、更に、冷却水配管や信号ケーブルを配置する必要がないので、押出ラム 44の高さ方向の任意の位置に容易に取り付けることが可能である。

本実施例においては、図 3 に示すように、押出ラム 44の後面の炉壁形状測定装置 61の位置に支持装置 45を用いて取り付けるか、あるいは、ラムビーム 47の上の炉壁形状測定装置 61 ' の位置に取り付ける。このように、各高さにおいて、順次、炉壁形状測定を実施することにより、広い範囲での炉壁形状測定データを採取することができた。

ワイヤレス伝送には、デジタル信号の電波を用いた無線通信を採用した。撮像装置の出力及び測定ユニット内の温度を測定する温度計 36の出力を、 A / D変換器 26によってデジタル信号に変換し、デジタル信号無線送信機 27に送る。デジタル信号無線送信機 27がワイャレス伝送送信機 18として機能し、ワイャレス伝送信号 19を炉外のワイヤレス伝送受信機 21に送る。

断熱容器において、電波が通過する部分には、伝送窓 17を設け、シリカコーティングを施した石英ガラスを配置した。シリカコーテイングは、炉からの輻射熱を遮断し、かつ、金属コーティングではないので電波の伝搬を阻害しない。

炉外には、ワイヤレス伝送受信機 21として、デジタル信号無線受信機 28が配置され、データ記録装置 22として、処理装置 30及び画像表示装置 31が配置される。デジタル信号無線受信機 28で受信したデジタル信号は D Z A変換器 29及び処理装置 30に伝送される。

処理装置 30に送られたデータは、コンピュータ内に記録され、 D A変換器 29から出力するアナ口グ信号は、画像表示装置 31に送られ、リアルタイムに測定された撮像信号を解析しやすい画像情報として加工する。

データ記録装置 22には、押出しラム 44の現在位置データに基づいて求められた撮像現在位置データ 35も送られてきているので、このデータも処理装置 30と画像表示装置 31に送られる。

処理装置 30においては、各時刻に撮像された撮像情報を撮像現在位置データ 35に基づいて並べ、炭化室の奥行方向の全長にわたる 1 枚の静止画像を生成することができ、炉壁損傷の発生個所を特定することができる。

具体的には、押出機 43の移動に伴い、撮像現在位置データ 35が、 150mm 増加する毎に、伝送された静止画像を処理装置 30に取り込む。静止画像の炉幅方向（短辺側）長さは 200龍であるので、隣り合つた画像は、 50mmの重複部分を有する。この重複部分を用いてバタ —ンマツチング処理を行い、画像の重なりについて微調整を行うことができる。このようにして、炭化室の奥行方向の全長にわたる 1 枚の静止画像を生成することができる。

炉の奥行き方向において 150mmピッチで採取された静止画の 1枚 1枚には、光ビーム照射装置の照射光によつて生じた線状光 65が映つている。処理装置 30において、波長 532nm付近の光が強調されたカラ」成分の画像について、二値化処理によつて線状光 65の情報のみを取り出し、この線状光 65の情報を、再度、元の画像に取り込むことができる。

これにより、画像全体としては、炉壁の影像を鮮明に写しだし、同時に、光ビーム照射による線状光 65も、その中に明確に写し出すことができる。各静止画毎に、写し出された線状光のドリフト状況を評価し、線状光の範囲内における局所損耗部の損耗深さを算出することができる。

第 1 の実施例における炉壁観察結果を図 20の（ a ) 及び（ b ) に示す。この例では、線状光の方向は、炉壁表面と鏡面の交線 70に平行に、即ち、炉の高さ方向に配置している。図 20の（ a ) は、撮像装置の全体の視野 9において、鏡面 2 a に映った炉壁 42 aの映像、及び、鏡面 2 bに映った炉壁 42 bの映像である。

いずれにおいても、レンガ 48の目地 49が明確に識別されているとともに、光ビーム照射による線状光 65 a及び 65 bが映し出されている。図 20の（ b ) は、炉壁に損傷が発生している箇所を観察した映像である。正常な目地 49以外に、レンガー部欠損 76が観察される。レンガ一部欠損 76を縦断して、線状光 65が映し出されており、線状光 65のドリフト 68力ら、レンガー部欠損 76の損耗量を含めた形状を、定量的に評価することができる。

第 2 の実施例における炉壁観察結果を図 21の（ a ) ， ( b ) 及び ( c ) に示す。この例では、線状光の方向は、炉壁表面と鏡面の交線 70に直交して、即ち、炉の奥行方向に配置している。図 21の（ a ) は、撮像装置の全体の視野 9において、鏡面 2 a に映った炉壁 42 aの映像、及び、鏡面 2 bに映った炉壁 42 bの映像である。

いずれにおいても、レンガ 48の目地 49が明確に識別されているとともに、光ビーム照射による線状光 65 a及び 65 bが映し出されている。

図 21の（ b ) は、炉壁に損傷が発生している箇所を観察した映像である。正常な目地 49以外に、目地開き 50、炉壁縦割れ 51が観察される。目地開き 50及び炉壁縦割れ 51を横断して、線状光 65が映し出されており、線状光 65のドリフト 68 c及び 68 d力、ら、目地開き 50と炉壁縦割れ 51の損耗量を含めた形状を定量的に評価することができる。

図 21の（ c ) に示す映像においては、カーボン付着 52が観察され、カーボン付着 52を横断して、線状光 65が映し出されている。線状光 65のドリフト 68 eから、カーボン付着 52の付着量を定量的に評価することができる。

さらに、押出機 43の移動に伴って連続的に取得した静止画像を結合することにより、炉の奥行方向において広い領域での炉壁画像を得ることができる。

図 22には、隣り合った 8枚の静止画像を画像接合位置 73において接合し、広い領域の画像 72とした炉壁画面を示す。光ビーム照射による線状光 65は、炉の奥行方向に平行に配置され、奥行方向にほぼ連続した一直線として観察される。

線状光 65におけるドリフト 68 a， 68 b及び 68 c から、損耗部の損耗量ゃカーボン付着の付着量を定量的に評価することができる。広い領域の画像においては、損傷部位の特定が容易であり、さらに、全体的な損傷状況を一見して把握できるので、炉体診断 · 管理を行う上で有用である。

一つの炭化室の炉壁観察を完了した後に、続けて、次の炭化室の炉壁観察を行う前に、断熱容器下部の排出口 23を開き、温度が上昇した冷却水 7 を排出すると同時に、上部の注入口 24から常温の水を注水した。

15リットルの水を注水して、断熱容器 3の温度を低下させた後、断熱容器下部の排出口 23を閉じ、断熱容器内に水を充填した。このように、毎回断熱容器と断熱容器内の水の温度を十分に下げてから、次の測定を行ったので、連続して炭化室の炉壁観察を行う際にも、毎回 5分以上の測定時間を確保することができた。

測定ユニット內の電源装置 10として用いる充電式蓄電池は、連続して 10室の炭化室の炉幅測定が可能な容量を有している。充電に際しては、断熱容器外部に配置した充電ケーブル接続ブラグ 25に充電ケーブルを接続して行うことができるので、充電のために断熱容器を開放する必要がなく、良好な作業性のもとで充電を行うことができた

〔産業上の利用可能性〕

本発明の炉壁観察装置、及び、炉壁形状測定装置においては、断熱容器内に撮像装置を収納し、断熱容器の外側に鏡面を配置し、鏡面に反射して映る炉壁表面の映像を前記撮像装置によって撮像することにより、装置が小型軽量でかつ冷却水配管等を必要とせず、押出機等の移動装置に簡単に着脱でき、かつ壁面における必要な観察範囲を観察することができる。

本発明の炉壁形状測定装置においては、光ビーム照射装置から炉壁に対して斜め方向から光ビームを照射し、鏡面に反射して映る炉壁表面の映像であって光ビーム反射光を含む映像を撮像装置によつて撮像し、光ビーム反射光の位置に基づいて炉壁形状を測定することにより、炉壁の二次元的広い範囲の状況を映像によつて評価することができるとともに、特定の箇所について損耗状況を定量的に評価することができる。

また、本発明の両装置によれば、ワイヤレス伝送送受信機を用いて炉外にてデータを記録することにより、小型軽量かつ簡便という利点を保持しつつ、撮像した炉壁画像情報と撮像位置情報とを結合することを可能にするとともに、撮像結果を迅速に利用して炉壁補修計画を立案することができる。

また、本発明の両装置によれば、連続して採取した静止画像をつなぎ合わせることによつて炉の奥行方向広い領域の炉壁画像を得ることができる。広い領域の画像においては、損傷部位の特定が容易であり、さらに、全体的な損傷状況を一見して把握できるので、炉体診断 · 管理を行う上で有用である。

さらに、本発明の両装置によれば、吸熱能力を有する液体を充填したジャケットと、さらに、その外側を覆う断熱材とを有する断熱容器を用いることにより、小型で軽量、かつ、簡便という利点を保持しつつ、高温の炉內滞在時間を十分に確保することができる。

Claims

求の範囲

1 . 相対する炉壁の表面を観察する炉壁観察装置において、断熱容器内に撮像装置を収納し、該断熱容器の外側に鏡面を配置し、該鏡面に反射して映る炉壁表面の映像を上記撮像装置によって撮像することを特徴とする炉壁観察装置。

き ρ青

2 . 前記鏡面は、角度の異なった 2枚の鏡面から構成され、各鏡面によって、相対する炉壁の各表面が映し出されることを特徴とする請求の範囲 1 に記載の炉壁観察装置。

3 . 前記鏡面は、内部に冷却水を収容する容器の表面に構成されてなることを特徴とする請求の範囲 1又は 2 に記載の炉壁観察装置

4 . 前記断熱容器内にはワイヤレス伝送送信機を収納し、炉外には、ワイヤレス伝送受信機とデータ記録装置を配置し、前記撮像装置で撮像した情報を上記ワイヤレス伝送送信機からワイヤレス伝送受信機に送信し、データ記録装置に記録することを特徴とする請求の範囲 1 乃至 3のいずれかに記載の炉壁観察装置。

5 . 前記断熱容器内にデータ記録装置を収納し、前記撮像装置で撮像した情報をデータ記録装置に記録することを特徴とする請求の範囲 1乃至 3のいずれかに記載の炉壁観察装置。

6 . 前記データ記録装置には、撮像装置の炉内位置情報が併せて記録されることを特徴とする請求の範囲 4又は 5 に記載の炉壁観察

7 . 前記断熱容器は、吸熱能力を有する液体を充填したジャケットと、さらに、その外側を覆う断熱材とを有することを特徴とする請求の範囲 1 乃至 6のいずれかに記載の炉壁観察装置。

8 . 前記撮像装置を炉の奥行方向に移動しつつ撮像を行い、該撮像データを前記データ記録装置に記録することを特徴とする請求の範囲 1 乃至 7のいずれかに記載の炉壁観察装置。

9 . 前記データ記録装置は、前記撮像を行った複数の撮像データを結合し、炉の奥行方向の広い領域における画像を得ることを特徴とする請求の範囲 8に記載の炉壁観察装置。

10. 前記炉壁はコ一クス炉の炭化室の炉壁であり、前記断熱容器及び鏡面を、コークス炉の押出機に設置することを特徴とする請求の範囲 1 乃至 9のいずれかに記載の炉壁観察装置。

11 . 相対する炉壁の表面形状を測定する炉壁形状測定装置において、断熱容器内に光ビーム照射装置と撮像装置を収納し、前記断熱容器の外側に鏡面を配置し、上記光ビーム照射装置から炉壁に対して斜め方向から光ビームを照射し、上記鏡面に反射して映る炉壁表面の映像であって光ビーム反射光を含む映像を上記撮像装置によつて撮像し、光ビーム反射光の位置に基づいて炉壁形状を測定することを特徴とする炉壁形状測定装置。

12 . 前記炉壁に照射する光ビームは、炉壁に対して線状に照射することを特徴とする請求の範囲 11に記載の炉壁形状測定装置。

13. 前記光ビーム照射装置から、直接、炉壁に光ビームを照射し、炉壁に照射された線状光の方向は壁面と鏡面の交線に、ほぼ平行であることを特徴とする請求の範囲 12に記載の炉壁形状測定装置。

14. 前記光ビーム照射装置から前記鏡面に反射させて光ビームを照射し、炉壁に照射された線状光の方向は、壁面と鏡面の交線に、ほぼ直交することを特徴とする請求の範囲 12に記載の炉壁形状測定

15. 前記光ビーム照射装置は、波長 550nm以下の光を照射するレ一ザ一光照射装置であり、前記撮像装置は力ラー撮像装置であることを特徴とする請求の範囲 11乃至 14のいずれかに記載の炉壁形状測定装置。

16. 前記撮像装置で撮像した画像を画像処理して、光ビーム反射光の位置から炉壁形状を測定するに際し、波長 550nm以下の光成分を強調して画像処理することを特徴とする請求の範囲 15に記載の炉壁形状測定装置。

17 . 前記光ビームを照射する炉壁表面の自発光強度を測定する手段を有し、該測定した自発光強度に応じて、前記光ビーム照射装置から照射する光ビームの強度を調整することを特徴とする請求の範囲 11乃至 16のいずれかに記載の炉壁形状測定装置。

18 . 前記断熱容器内には複数の光ビーム照射装置を備え、各光ビーム照射装置は相対する炉壁の各表面に光ビームを照射し、前記鏡面は、角度の異なった 2枚の鏡面から構成され、各鏡面によって相対する炉壁の各表面であって光ビーム反射光を含む面が映し出されることを特徴とする請求の範囲 11乃至 17のいずれかに記載の炉壁形状測定装置。

19. 前記鏡面は、内部に冷却水を収容する容器の表面に構成されていることを特徴とする請求の範囲 11乃至 18のいずれかに記載の炉壁形状測定装置。

20. 前記断熱容器内にはワイヤレス伝送送信機を収納し、炉外には、ワイヤレス伝送受信機とデータ記録装置を配置し、前記撮像装置で撮像した情報を前記ワイャレス伝送送信機からワイヤレス伝送受信機に送信し、データ記録装置に記録することを特徴とする請求の範囲 11乃至 19のいずれかに記載の炉壁形状測定装置。

21 . 前記断熱容器内にデータ記録装置を収納し、前記撮像装置で撮像した情報をデータ記録装置に記録することを特徴とする請求の範囲 11乃至 20のいずれかに記載の炉壁形状測定装置。

22. 前記データ記録装置には、撮像装置の炉内位置情報が併せて記録されることを特徴とする請求の範囲 20又は 21に記載の炉壁形状測定装置。

23. 前記断熱容器は、吸熱能力を有する液体を充填したジャケッ卜と、さらに、その外側を覆う断熱材とを有することを特徴とする請求の範囲 11乃至 22のいずれかに記載の炉壁形状測定装置。

24. 前記炉壁はコークス炉炭化室の炉壁であり、前記断熱容器及び鏡面を、コークス炉の押出機に設置することを特徴とする請求の範囲 11乃至 23のいずれかに記載の炉壁形状測定装置。