炉内観察装置およびそれを備えた押出ラム
【課題】高温の炉内を精度良く観察することができる炉内観察装置を提供する。
【解決手段】冷却用空気の導入部とその冷却用空気が冷却に供せられた後、排出される排出部とを有する筺体１３と、この筺体１３内の排出部近傍に収納される撮像装置２０とを有し、この撮像装置２０は、撮像素子１６と、吸熱面側が撮像素子本体の周囲を取り囲んだ状態で配置されるプレート状の熱電冷却素子１８と、撮像素子本体と熱電冷却素子１８の吸熱面側との隙間を埋める熱伝導ブロック１７と、熱電冷却素子１８の放熱面側に形成された冷却フィン１９とを一体化してなることを特徴とする炉内観察装置である。
【解決手段】冷却用空気の導入部とその冷却用空気が冷却に供せられた後、排出される排出部とを有する筺体１３と、この筺体１３内の排出部近傍に収納される撮像装置２０とを有し、この撮像装置２０は、撮像素子１６と、吸熱面側が撮像素子本体の周囲を取り囲んだ状態で配置されるプレート状の熱電冷却素子１８と、撮像素子本体と熱電冷却素子１８の吸熱面側との隙間を埋める熱伝導ブロック１７と、熱電冷却素子１８の放熱面側に形成された冷却フィン１９とを一体化してなることを特徴とする炉内観察装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温の炉内を観察するための炉内観察装置およびコークス炉の炉内観察に好適な炉内観察装置付き押出ラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コークス炉は炭化室と燃焼室が炉団方向に交互に配置されている構造からなり、コークス炉の炉上を炉団方向に走行する石炭装入車から炭化室内に石炭が装入され、燃焼室の熱をその炭化室に伝えることにより装入された石炭を乾留しコークスを製造するようになっている。
【０００３】
この種のコークス炉の多くは築炉から３０年を経過し老朽化しており、炭化室の壁面を構築している耐火煉瓦は、炉壁損傷部分に付着したカーボンがコークス押出し或いは石炭装入によって剥離し、炉壁がさらに損傷するといったサイクルを繰り返しており、炉壁が変形する等、操業を阻害する要因が顕在化しつつある。
【０００４】
特に、カーボンの付着状態は日々の操業においても微妙に異なっており、炉壁の状態を観察することは安定操業を得るために極めて重要な検査項目になっている。
【０００５】
この炉内観察は、図６に示すようにコークス押出しが行われている時、具体的には、炉蓋が外され、炭化室５０で乾留された赤熱コークス５１を、ラムビーム５２先端のラムヘッド５３により炉外に待機しているガイド車（図示しない）に押し出している間に行われ、通常、押出機運転室５４の位置からオペレータ５５の目視によって行われている。
【０００６】
また、炉内観察においては、炉内温度が約１１００℃と高温であり炉の間近まで近寄れないこと、炉幅は４５０ｍｍ前後と狭いのに対し奥行きは約１５ｍと長く視界が悪いこと、また、操業度にもよるが炉内を観察できる時間が約２〜１０分程度と制限されていること等、制約も多い。このような事情から、熟練したオペレータ５５であっても目視で炉内全体を観察することは不可能とされている。なお、図中５６は炉壁に付着したカーボンを示しており、各石炭装入孔５７の下方に付着する傾向がある。
【０００７】
そこで、水冷または空冷されたカメラを炉内に挿入し、炉外のモニタ画面で壁面の損傷状態を観察する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
この種の炉内観察装置は、図７に示すように、外側冷却筒６０と内側冷却筒６１からなる二重筒状の冷却筒６２を有し、この冷却筒６２先端部の一方側面には耐熱ガラスからなる観察窓６３が設けられている。
【０００９】
この観察窓６３と対向して反射鏡６４が配置され、反射鏡６４によって折り曲げられた光路はズームレンズ６５に案内され、それにより、ズームアップされた炉壁がＣＣＤカメラ６６によって撮影できるようになっている。
【００１０】
また、冷却筒６２の内壁にはペルチェ効果を発生させる複数の電子冷却素子体６７が配設されており、ＣＣＤカメラ６６等を高温から保護するようになっている。
【特許文献１】実開平５−２７５９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記した炉内観察装置によれば、熟練者でなくとも炉内の奥部まで観察することが可能になる。しかしながら、この炉内観察装置では反射鏡６４等を使用して炉壁を間接的に観察する構成上、振動が加わっただけでモニタ画面に映し出される画像が乱れたり、焦点がずれたりする等、炉内観察を正確に行えない場合がある。
【００１２】
また、反射鏡６４からズームレンズ６５までの光路を長く取る必要があるため、炉内観察装置が大型化するという問題もある。
【００１３】
このように反射鏡６４を用いて炉内を間接的に観察する理由は、二重筒状を構成していない観察窓６３近傍にＣＣＤカメラ６６を配置すると、ＣＣＤカメラ６６が高温に曝されて故障してしまうからである。また、電子冷却素子体６７による冷却は空気を介しての間接冷却となるため冷却速度が遅く温度制御が難しい。しかも、密閉室内での冷却であるために空気が撹拌されず、均一な冷却効果、必要とする温度降下が得られない。なお、この電子冷却素子体６７の能力を高めようとしても冷却筒６２内のスペースが限られているため、電子冷却素子体６７のサイズを大きくすることは不可能である。
【００１４】
本発明は以上のような従来の炉内観察装置における課題を考慮してなされたものであり、第一の目的は、高温の炉内を精度良く観察することができる炉内観察装置を提供することにあり、第二の目的は、コンパクト化を図ることによりラムビームに炉内観察装置を設置できるようにした炉内観察装置付き押出ラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、冷却用空気の導入部とその冷却用空気が冷却に供せられた後、排出される排出部とを有する筺体と、この筺体内の上記排出部近傍に収納される撮像装置とを有し、上記撮像装置は、撮像素子と、吸熱面側が撮像素子本体の周囲を取り囲んだ状態で配置されるプレート状の熱電冷却素子と、撮像素子本体と熱電冷却素子の吸熱面側との隙間を埋める熱伝導体と、熱電冷却素子の放熱面に形成された冷却フィンとを一体化してなる炉内観察装置である。
【００１６】
本発明において、上記撮像装置を筒状の断熱部を介して筺体内に収納し、この断熱部外壁と上記筺体内壁との間に冷却用空気を流すための冷却通路を形成すれば、筺体内に侵入してくる熱を吸収して排出部から排出することができる。
【００１７】
また、上記筺体内壁には断熱材を貼着することが好ましい。
【００１８】
また、上記筺体の前面において撮像素子のレンズと対向する位置に観察窓を設け、この観察窓を、耐熱ガラスと赤外線吸収フィルタと赤外線反射フィルタとの積層体から構成することが好ましい。
【００１９】
また、上記冷却フィンの外周部を筒状の断熱部によって閉塞することにより、各冷却フィンの隙間を冷却空気を流すための第二の冷却通路とすることができる。上記冷却通路に冷却用空気を通過させて筺体外部からの熱の侵入を抑制した状態で、第二の冷却通路に冷却用空気を通過させることで冷却フィンの冷却効率を高めることができ、それにより熱電冷却素子を安定動作させることが可能になる。
【００２０】
また、上記筒状の断熱部における冷却用空気の流れの下流側に、第二の冷却通路を通過した冷却用空気の流れを観察窓側に向けて方向転換する方向転換部を形成することができる。方向転換された冷却用空気により、観察窓に付着した粉塵等を吹き飛ばすことができる。
【００２１】
本発明は、上記構成を有する炉内観察装置を、コークス炉に配置される押出ラムのラムビームに設置した炉内観察装置付き押出ラムである。
【００２２】
上記炉内観察装置付き押出ラムでは、ラムビームに敷設された断熱配管内に、冷却用空気を炉内観察装置に供給するホースと、撮像素子および熱電冷却素子に電源を供給するとともに撮影画像を出力するためのケーブルと、熱電冷却素子の温度制御を行うための制御信号を送信するケーブルを収納することが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の炉内観察装置によれば、高温の炉内を精度良く観察することができる。
【００２４】
また、本発明の炉内観察装置付き押出ラムによれば、コンパクト化が図れるためラムビームに設置することができ、日々のコークス押出し作業時において常時、炭化室内を精度良く観察することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面に示した実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本発明に係る炉内観察装置をコークス押出し機のラムビームに設置した場合の構成を示したものである。
【００２７】
同図においてコークス押出し機は、ラムヘッド１と、このラムヘッド１を水平方向に往復移動させるためのラムビーム２とを有する押出ラム３を備えており、コークス炉内で乾留された赤熱コークスをラムヘッド１によって炉外に押し出すようになっている。
【００２８】
ラムビーム２上で且つラムヘッド１寄りには支持スタンド４が立設されており、この支持スタンド４に炉内観察装置５が設置されている。
【００２９】
なお、図中、Ａは押出ラム３の押し出し方向を示している。また、Ｂは炉内観察装置５による観察方向を示し、θａは炉内観察装置５に搭載されているＣＣＤカメラ（後述する）の画角を示している。
【００３０】
炉内観察装置５の信号系統は、巻取装置６のドラム一方側から巻き解かれた信号／電源ケーブル７を介して図示しない押出機運転室内のコントローラと接続され、炉内の映像は運転室内で観察することができ、必要な場合にはその映像を記録装置に記録することができるようになっている。
【００３１】
上記信号系統とは、具体的には、ＣＣＤカメラおよび熱電冷却素子に電源を供給する電源ライン、ＣＣＤカメラによって撮影された画像信号を出力する出力ライン、熱電冷却素子を温度制御するための制御信号ライン等が含まれる。
【００３２】
炉内観察装置５の冷却系統は、同じ巻取装置６のドラム他方側から巻き解かれたホース８を介して冷却用空気を貯留するタンク９と接続されており、このタンク９には冷却用空気を所定圧（配管等の圧力損失で失われる圧力を供給できる圧力、例えば０．４〜０．７ＭＰａ）に保持するためのコンプレッサ１０が接続されている。上記巻取装置６、タンク９およびコンプレッサ１０は押出機に搭載されている。
【００３３】
１１はＣＣＤカメラ（後述する）用の画像変換装置、熱電冷却素子（後述する）の電源供給装置を含む変換器・温度制御装置であり、炉内の熱の影響が及ばないラムビーム２後端部に配置されている。
【００３４】
また、信号／電源ケーブル７およびホース８は、ラムビーム２後端部よりラムビーム２内に敷設された断熱配管１２内を通り、ラムビーム２先端側に設置された炉内観察装置５に接続されている。なお、信号／電源ケーブル７は耐熱ケーブルを使用している。
【００３５】
図２は上記炉内観察装置５を拡大して示したものである。
【００３６】
同図において、炉内観察装置５は断熱された箱形の筺体１３を有し、この筺体１３内にＣＣＤカメラ、熱電冷却素子、温度管理用の熱電対等、必要最小限の装置を組み合わせた撮像装置としての電子冷却装置付きカメラを収納している。
【００３７】
詳しくは、筺体１３は角筒部１３ａと、この角筒部１３ａの後側端面（観察方向Ｂに対して後側となる）を閉塞する後面板１３ｂと、前側に配置される前面板１３ｃとから構成されている。角筒部１３ａの内面および後面板１３ｂの内面にはそれぞれセラミック製の断熱材１４が貼着されている。
【００３８】
後面板１３ｂには配管１２を接続するための接続部１５が備えられており、配管１２を通じて冷却用空気ｃａが筺体１３内に導入されるようになっている。また、信号／電源ケーブル７に収容された撮影ケーブル７ａを通じて画像信号が出力され、制御ケーブル７ｂを通じて熱電冷却素子を温度制御するための制御信号が送信されるようになっている。なお、上記接続部１５における配管１２は冷却用空気ｃａの導入部として機能する。
【００３９】
図３(ａ)は電子冷却装置付きカメラ２０の構成を、一部切欠きを有する斜視図で示したものであり、同図(ｂ)はその正面図を示したものである。
【００４０】
図３(ａ)において、電子冷却装置付きカメラ２０は、撮像素子としてのＣＣＤカメラ１６と、このＣＣＤカメラ１６の周囲に配置される熱伝導体１７と、各熱電動体１７の外側に配置される熱電冷却素子群１８と、さらにそれらの熱電冷却素子群１８の外側に配置される冷却フィン群１９とを一体化した構造から構成されている。
【００４１】
ＣＣＤカメラ１６は例えば有効画素数４０万画素の１／２型ＣＣＤを搭載した小型カラーＣＣＤカメラを使用することができる。なお、ＣＣＤカメラ１６の有効画素数については４０万画素程度あれば炉内の観察が可能であるが、もちろんそれ以上の画素数を有するＣＣＤカメラを使用してもよい。また、炉内では左右の壁面を撮影するために広角系のレンズを装着しているが、炉内壁面のクローズアップが必要な場合にはズームレンズを装着するなど、目的にあったレンズを装着して撮影することが可能である。
【００４２】
このＣＣＤカメラ１６の本体を取り囲むようにしてその周囲に熱伝導体１７として４つのアルミニウム製熱伝導ブロック１７ａ〜１７ｄが配置されている、ただし、手前側の熱伝導ブロック１７ｄについては内部構成を説明する都合上、取り外している。
【００４３】
熱伝導ブロック１７ａ〜１７ｄの各外面にはそれぞれ熱電冷却素子１８ａ〜１８ｄ（図では１８ｃおよび１８ｄの一部が現れている）が密着した状態で配置されており、熱伝導ブロック１７ａ〜１７ｄの周囲を籠状に覆っている。
【００４４】
図３(ｂ)において、各熱電冷却素子１８ａ〜１８ｄは、プレート状のペルチェ素子を二層配置することによって構成されており、熱電冷却素子１８ａを代表して説明すると、吸熱面１８ｅをＣＣＤカメラ１６側に向け、放熱面１８ｆを冷却フィン１９ａ側に向けて配置している。
【００４５】
このように構成することにより、ＣＣＤカメラ１６本体の表面温度は、熱伝導ブロック１７ａ〜１７ｄを通じ熱電冷却素子群１８によって制御されることになる。
【００４６】
熱伝導ブロック１７ａ〜１７ｄで囲まれ、さらに熱電冷却素子群１８で囲まれたＣＣＤカメラ１６は、熱伝導部材からなる角筒状のケース１９ｅ内に収納される。このケース１９ｅの外壁各面には冷却フィン群１９を構成している冷却フィン１９ａ〜１９ｄが形成されており、熱電冷却素子１８の発熱を放熱するようになっている。
【００４７】
なお、ケース１９ｅの内壁と熱伝導ブロック１７ａ〜１７ｄとの間に生じる隙間は断熱材３０で塞がれ、冷却用空気ｃａが冷却フィン１９ａ〜１９ｄ以外に流れないようになっている。
【００４８】
このようにユニット化された電子冷却装置付きカメラ（以下カメラユニットと略称する）２０は、筺体１３の前側に収納される。
【００４９】
図２に戻って説明する。
【００５０】
筺体１３内の前側には、筺体１３の角筒部１３ａ各内壁から所定の隙間を空けた状態で一回り小さい角筒状の仕切部材（筒状の断熱部）２１が収納されており、この仕切部材２１はステンレス製の薄板とセラミックから構成されている。上記隙間は冷却用空気ｃａの一部を筺体内壁に沿って流すための冷却通路Ｐａとなっている。なお、仕切部材２１と筺体内壁とは筺体長手方向に沿って配置された複数の棒状部材によって部分的に接続されている。
【００５１】
この仕切部材２１内に上記カメラユニット２０が収納されている。
【００５２】
カメラユニット２０が収納された状態で冷却フィン群１９のフィン外周端と仕切部材２１の内壁とが接続され、冷却フィン群１９の各冷却フィンの隙間にも冷却用空気ｃａが流れるようになる。これらの冷却フィンの隙間は第二の冷却通路Ｐｂ（図３(ａ)参照）を構成する。
【００５３】
また、上記仕切部材２１の前側端部（方向転換部）２１ａは、筺体１３の筒軸方向と直交する方向に所定長さＬ字状に折り曲げられており、その先端は上下および左右とも角度θｂ（図４参照）に開いたテーパに形成されている。この角度θｂはＣＣＤカメラ１６のレンズ１６ａの画角θａより若干広く設定されている。
【００５４】
この前側端部２１ａと平行に、カメラユニット２０の前側端部にはプレート状のフィルタ支持部材２２が配置され、このフィルタ支持部材２２の中心に穿設された孔部に、後述するフィルタ群が配置されている。
【００５５】
なお、図中、３０はＣＣＤカメラ１６の本体周囲を被覆している断熱材であり、冷却フィン群１９を断熱している。
【００５６】
図４は観察窓およびその周辺の構造を拡大して示したものである。
【００５７】
同図において、２３は耐熱ガラスの内側に赤外線反射フィルタを重ね合わせた複層フィルタをさらに積層した耐熱ガラスであり、この耐熱ガラス２３から隙間Ｓを空けてその内側に赤外線吸収フィルタ・赤外線反射フィルタ・耐熱ガラスを、スペーサを介して組み合わせ（２４〜２６）配置することにより観察窓が構成されている。この耐熱ガラス２６に対してＣＣＤカメラ１６のレンズ１６ａが対向するようになっている。
【００５８】
また、前側端部２１ａがＬ字状に折り曲げられていることによって冷却用空気ｃａは第二の冷却通路Ｐｂを通過した後、その向きが９０°変更され、フィルタ支持部材２２と前側端部２１ａとの間の隙間Ｄを流れて耐熱ガラス２３の中心で合流し外側に向けて中央部開口２７から筺体１３の外部に放出される。
【００５９】
また、フィルタ支持部材２２と前側端部２１ａとの間の隙間を上向きに流れる冷却用空気ｃａは耐熱ガラス２３の前後両側を分岐して流れ、下向きに流れる冷却用空気ｃａと合流する。それにより、耐熱ガラス２３をその両面から効率良く冷却することができるとともに、耐熱ガラス２３の外面に付着した粉塵等を冷却用空気ｃａによって吹き飛ばすことができるようになっている。
【００６０】
一方、冷却通路Ｐａを流れた冷却用空気ｃａは前面板１３ｃに形成されているスリット状開口から筺体１３の外部に放出されるようになっている。
【００６１】
図５は前面板１３ｃに形成されたスリット状開口の配置を示したものである。
【００６２】
同図においてスリット状開口１３ｄは、前面板１３ｃの上下および左右に合計４箇所、正方形状に配置されている。各スリット状開口１３ｄにはそのサイズより若干大きなサイズを有する帯板状部材からなるカバー２８が備えられている。
【００６３】
このカバー２８はねじ２９を緩めることによってスリット状開口１３ｄの長手方向と直交する方向（矢印Ｃ方向）に移動させることができ、それにより、スリット状開口１３ｄから吹き出される冷却用空気ｃａの流量を調節することができるようになっている。これにより、長期使用により冷却空気量のバランスが変化した場合にも、状況に合わせてバランス調整が可能になる。なお、冷却空気ｃａの吹出量の測定は観測前に測定され、所定の開度に設定される。
【００６４】
上記中央部開口２７および上記スリット状開口１３ｄは、冷却用空気ｃａが冷却に供せられた後、排出される排出部を構成する。
【００６５】
ところで、冷却用空気ｃａをラムビーム２の先端側に設置された炉内観察装置５に供給する場合、冷却用空気ｃａを供給するホースを断熱配管１２内に収納したとしても、炉内観察装置５に到達した時点で供給した冷却用空気ｃａの温度は１００℃程度に昇温してしまう。
【００６６】
このように昇温した冷却用空気ｃａが筺体１３内に導入されると、ＣＣＤカメラ１６の表面温度を上昇させてしまうが、ＣＣＤカメラ１６の動作温度範囲は通常、０〜＋４０℃であるため、１００℃に昇温した冷却用空気ｃａの温度を６０℃程度降下させる必要がある。
【００６７】
従来の炉内観察装置には冷却手段として装置内にペルチェ素子を複数配設したものもあるが、単にペルチェ素子を配置したものは、まず、ＣＣＤカメラが配置されている装置内の空間を冷却し、冷却された雰囲気によって間接的にＣＣＤカメラを冷却するものであるから、６０℃程度に降下させることは不可能である。
【００６８】
これに対し、本発明の炉内観察装置５では、ＣＣＤカメラ１６に対し熱伝導体１７を介して熱電冷却素子１８の吸熱側を密着させ、その熱電冷却素子１８の放熱側に冷却フィン群１９を取り付けて一体化することで熱電冷却素子１８を高効率で冷却動作させるように構成している。
【００６９】
具体的には、ＣＣＤカメラ１６の表面温度を熱電対で監視し、４０℃を超える場合には熱電冷却素子１８をＯＮ動作させる。熱電冷却素子１８をＯＮ動作させると、放熱側温度は冷却用空気ｃａの温度と略同じ温度であるから熱電冷却素子１８は安定してＣＣＤカメラ１６を冷却することができる。それにより、ＣＣＤカメラ１６の表面温度を４０℃以下に保つことが可能になり、ＣＣＤカメラ１６を安定動作させることが可能になる。
【００７０】
また、筺体１３外部から炉内観察装置５内に侵入する熱は、まず筺体１３内壁に貼着されている断熱材１４によって遮断され、熱の一部がその断熱材１４を通過したとしても冷却通路Ｐａを流れる冷却用空気によってそのほとんどが奪われる。そのため、第二の冷却通路Ｐｂに配置されている冷却フィン群１９を通過する冷却用空気ｃａに与える影響は少ない。
【００７１】
次に、上記構成を有する炉内観察装置５の動作について説明する。
【００７２】
炭化室で乾留された赤熱コークス５１を炉外に押し出す押出作業において炉蓋が外されると、図１に示した押出ラム３が炭化室内に挿入され、ラムビーム２先端のラムヘッド１によって赤熱コークスが押し出される。
【００７３】
押出ラム３が炭化室内を移動していく際、押出ラム３の挿入方向と逆向に設置されている炉内観察装置５は炭化室の炉壁を押出機側からガイド車側に向けて、押出ラム３の位置信号情報のもとに連続的に撮影していく。
【００７４】
炉内観察装置５には冷却用空気ｃａが配管１２を通じて常時供給されており、炉内観察装置５に供給された冷却用空気ｃａは、図２に示したように冷却通路Ｐａと第二の冷却通路Ｐｂとに別れて筺体１３内を流れる。
【００７５】
冷却通路Ｐａを流れる冷却用空気ｃａは、筺体１３内壁に貼着された断熱材１４を通過して筺体１３内に侵入してくる熱を吸収し、熱交換に供せられた冷却用空気ｃａは前面板１３ｃに設けられたスリット状開口１３ｄから筺体１３外部に放出される。
【００７６】
カメラユニット２０内のＣＣＤカメラ１６はその周囲に配設された熱伝導ブロック１７ａ〜１７ｄを介して熱電冷却素子１８ａ〜１８ｄの吸熱側と接触しているため、熱電冷却素子１８ａ〜１８ｄが温度制御されることによって冷却される。
【００７７】
また、熱電冷却素子１８ａ〜１８ｄの発熱は冷却フィン１９ａ〜１９ｄに伝達され、これらの冷却フィン１９ａ〜１９ｄが配置されている第二の冷却通路Ｐｂには冷却用空気ｃａが常時流れているため、熱電冷却素子１８ａ〜１８ｄによって生じた発熱はその冷却空気ｃａによって放熱される。
【００７８】
第二の冷却通路Ｐｂを通過して熱交換に供せられた冷却用空気ｃａは、さらに、仕切部材２１の前側端部とフィルタ支持部材２２との隙間Ｄを流れることにより、その向きを耐熱ガラス２３に集中する方向に変換し、耐熱ガラス２３の表面に粉塵等が付着することを防止する。
【００７９】
また、第二の冷却通路Ｐｂを通過した冷却用空気ｃａの一部は耐熱ガラス２３と赤外線吸収フィルタ２４との間に設けられた隙間にも流れ、それにより耐熱ガラス２３を効率良く冷却するようになっている。
【００８０】
また、上記炉内観察装置５は、押出ラム３によるコークス押出し時（片方向のみ）に動作させるものであってもよく、また、コークス押出し時と押出ラム３の戻り時（両方向）に動作させるものであってもよい。
【００８１】
また、上記実施形態ではコークス炉の炉内を観察する場合を例に取り説明したが、これに限らず、本発明の炉内観察装置は、転炉、焼成炉、焼却ボイラー、発電用ボイラー、その他の高温の炉内を観察する場合に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明に係る炉内観察装置を押出ラムに設置した状態を示す側面図である。
【図２】図１に示す炉内観察装置の拡大縦断面図である。
【図３】(ａ)は炉内観察装置に組み込まれるカメラユニットの構成を示す一部切り欠きを有する斜視図、(ｂ)はその正面図である。
【図４】図２に示す炉内観察装置のフィルタ部分およびその周辺構造を示す要部拡大図である。
【図５】炉内観察装置の前面側の構成を示す正面図である。
【図６】コークス押出し作業時に行われる従来の炉内観察方法を説明する側面図である。
【図７】従来の炉内観察装置の内部構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８３】
１ ラムヘッド
２ ラムビーム
３ 押出ラム
４ 支持スタンド
５ 炉内観察装置
６ 巻取装置
７ 信号／電源ケーブル
８ ホース
９ タンク
１０ コンプレッサ
１１ 変換器・温度制御装置
１２ 配管
１３ 筺体
１４ 断熱材
１５ 接続部
１６ ＣＣＤカメラ
１７ 熱伝導体
１７ａ〜１７ｄ 熱伝導ブロック
１８ 熱電冷却素子群
１８ａ〜１８ｄ 熱電冷却素子
１９ 冷却フィン群
１９ａ〜１９ｄ 冷却フィン
２０ カメラユニット（電子冷却装置付きカメラ）
２１ 仕切部材
２２ フィルタ支持部材
２３ 耐熱ガラス
２７ 中央部開口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温の炉内を観察するための炉内観察装置およびコークス炉の炉内観察に好適な炉内観察装置付き押出ラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コークス炉は炭化室と燃焼室が炉団方向に交互に配置されている構造からなり、コークス炉の炉上を炉団方向に走行する石炭装入車から炭化室内に石炭が装入され、燃焼室の熱をその炭化室に伝えることにより装入された石炭を乾留しコークスを製造するようになっている。
【０００３】
この種のコークス炉の多くは築炉から３０年を経過し老朽化しており、炭化室の壁面を構築している耐火煉瓦は、炉壁損傷部分に付着したカーボンがコークス押出し或いは石炭装入によって剥離し、炉壁がさらに損傷するといったサイクルを繰り返しており、炉壁が変形する等、操業を阻害する要因が顕在化しつつある。
【０００４】
特に、カーボンの付着状態は日々の操業においても微妙に異なっており、炉壁の状態を観察することは安定操業を得るために極めて重要な検査項目になっている。
【０００５】
この炉内観察は、図６に示すようにコークス押出しが行われている時、具体的には、炉蓋が外され、炭化室５０で乾留された赤熱コークス５１を、ラムビーム５２先端のラムヘッド５３により炉外に待機しているガイド車（図示しない）に押し出している間に行われ、通常、押出機運転室５４の位置からオペレータ５５の目視によって行われている。
【０００６】
また、炉内観察においては、炉内温度が約１１００℃と高温であり炉の間近まで近寄れないこと、炉幅は４５０ｍｍ前後と狭いのに対し奥行きは約１５ｍと長く視界が悪いこと、また、操業度にもよるが炉内を観察できる時間が約２〜１０分程度と制限されていること等、制約も多い。このような事情から、熟練したオペレータ５５であっても目視で炉内全体を観察することは不可能とされている。なお、図中５６は炉壁に付着したカーボンを示しており、各石炭装入孔５７の下方に付着する傾向がある。
【０００７】
そこで、水冷または空冷されたカメラを炉内に挿入し、炉外のモニタ画面で壁面の損傷状態を観察する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
この種の炉内観察装置は、図７に示すように、外側冷却筒６０と内側冷却筒６１からなる二重筒状の冷却筒６２を有し、この冷却筒６２先端部の一方側面には耐熱ガラスからなる観察窓６３が設けられている。
【０００９】
この観察窓６３と対向して反射鏡６４が配置され、反射鏡６４によって折り曲げられた光路はズームレンズ６５に案内され、それにより、ズームアップされた炉壁がＣＣＤカメラ６６によって撮影できるようになっている。
【００１０】
また、冷却筒６２の内壁にはペルチェ効果を発生させる複数の電子冷却素子体６７が配設されており、ＣＣＤカメラ６６等を高温から保護するようになっている。
【特許文献１】実開平５−２７５９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記した炉内観察装置によれば、熟練者でなくとも炉内の奥部まで観察することが可能になる。しかしながら、この炉内観察装置では反射鏡６４等を使用して炉壁を間接的に観察する構成上、振動が加わっただけでモニタ画面に映し出される画像が乱れたり、焦点がずれたりする等、炉内観察を正確に行えない場合がある。
【００１２】
また、反射鏡６４からズームレンズ６５までの光路を長く取る必要があるため、炉内観察装置が大型化するという問題もある。
【００１３】
このように反射鏡６４を用いて炉内を間接的に観察する理由は、二重筒状を構成していない観察窓６３近傍にＣＣＤカメラ６６を配置すると、ＣＣＤカメラ６６が高温に曝されて故障してしまうからである。また、電子冷却素子体６７による冷却は空気を介しての間接冷却となるため冷却速度が遅く温度制御が難しい。しかも、密閉室内での冷却であるために空気が撹拌されず、均一な冷却効果、必要とする温度降下が得られない。なお、この電子冷却素子体６７の能力を高めようとしても冷却筒６２内のスペースが限られているため、電子冷却素子体６７のサイズを大きくすることは不可能である。
【００１４】
本発明は以上のような従来の炉内観察装置における課題を考慮してなされたものであり、第一の目的は、高温の炉内を精度良く観察することができる炉内観察装置を提供することにあり、第二の目的は、コンパクト化を図ることによりラムビームに炉内観察装置を設置できるようにした炉内観察装置付き押出ラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、冷却用空気の導入部とその冷却用空気が冷却に供せられた後、排出される排出部とを有する筺体と、この筺体内の上記排出部近傍に収納される撮像装置とを有し、上記撮像装置は、撮像素子と、吸熱面側が撮像素子本体の周囲を取り囲んだ状態で配置されるプレート状の熱電冷却素子と、撮像素子本体と熱電冷却素子の吸熱面側との隙間を埋める熱伝導体と、熱電冷却素子の放熱面に形成された冷却フィンとを一体化してなる炉内観察装置である。
【００１６】
本発明において、上記撮像装置を筒状の断熱部を介して筺体内に収納し、この断熱部外壁と上記筺体内壁との間に冷却用空気を流すための冷却通路を形成すれば、筺体内に侵入してくる熱を吸収して排出部から排出することができる。
【００１７】
また、上記筺体内壁には断熱材を貼着することが好ましい。
【００１８】
また、上記筺体の前面において撮像素子のレンズと対向する位置に観察窓を設け、この観察窓を、耐熱ガラスと赤外線吸収フィルタと赤外線反射フィルタとの積層体から構成することが好ましい。
【００１９】
また、上記冷却フィンの外周部を筒状の断熱部によって閉塞することにより、各冷却フィンの隙間を冷却空気を流すための第二の冷却通路とすることができる。上記冷却通路に冷却用空気を通過させて筺体外部からの熱の侵入を抑制した状態で、第二の冷却通路に冷却用空気を通過させることで冷却フィンの冷却効率を高めることができ、それにより熱電冷却素子を安定動作させることが可能になる。
【００２０】
また、上記筒状の断熱部における冷却用空気の流れの下流側に、第二の冷却通路を通過した冷却用空気の流れを観察窓側に向けて方向転換する方向転換部を形成することができる。方向転換された冷却用空気により、観察窓に付着した粉塵等を吹き飛ばすことができる。
【００２１】
本発明は、上記構成を有する炉内観察装置を、コークス炉に配置される押出ラムのラムビームに設置した炉内観察装置付き押出ラムである。
【００２２】
上記炉内観察装置付き押出ラムでは、ラムビームに敷設された断熱配管内に、冷却用空気を炉内観察装置に供給するホースと、撮像素子および熱電冷却素子に電源を供給するとともに撮影画像を出力するためのケーブルと、熱電冷却素子の温度制御を行うための制御信号を送信するケーブルを収納することが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の炉内観察装置によれば、高温の炉内を精度良く観察することができる。
【００２４】
また、本発明の炉内観察装置付き押出ラムによれば、コンパクト化が図れるためラムビームに設置することができ、日々のコークス押出し作業時において常時、炭化室内を精度良く観察することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面に示した実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本発明に係る炉内観察装置をコークス押出し機のラムビームに設置した場合の構成を示したものである。
【００２７】
同図においてコークス押出し機は、ラムヘッド１と、このラムヘッド１を水平方向に往復移動させるためのラムビーム２とを有する押出ラム３を備えており、コークス炉内で乾留された赤熱コークスをラムヘッド１によって炉外に押し出すようになっている。
【００２８】
ラムビーム２上で且つラムヘッド１寄りには支持スタンド４が立設されており、この支持スタンド４に炉内観察装置５が設置されている。
【００２９】
なお、図中、Ａは押出ラム３の押し出し方向を示している。また、Ｂは炉内観察装置５による観察方向を示し、θａは炉内観察装置５に搭載されているＣＣＤカメラ（後述する）の画角を示している。
【００３０】
炉内観察装置５の信号系統は、巻取装置６のドラム一方側から巻き解かれた信号／電源ケーブル７を介して図示しない押出機運転室内のコントローラと接続され、炉内の映像は運転室内で観察することができ、必要な場合にはその映像を記録装置に記録することができるようになっている。
【００３１】
上記信号系統とは、具体的には、ＣＣＤカメラおよび熱電冷却素子に電源を供給する電源ライン、ＣＣＤカメラによって撮影された画像信号を出力する出力ライン、熱電冷却素子を温度制御するための制御信号ライン等が含まれる。
【００３２】
炉内観察装置５の冷却系統は、同じ巻取装置６のドラム他方側から巻き解かれたホース８を介して冷却用空気を貯留するタンク９と接続されており、このタンク９には冷却用空気を所定圧（配管等の圧力損失で失われる圧力を供給できる圧力、例えば０．４〜０．７ＭＰａ）に保持するためのコンプレッサ１０が接続されている。上記巻取装置６、タンク９およびコンプレッサ１０は押出機に搭載されている。
【００３３】
１１はＣＣＤカメラ（後述する）用の画像変換装置、熱電冷却素子（後述する）の電源供給装置を含む変換器・温度制御装置であり、炉内の熱の影響が及ばないラムビーム２後端部に配置されている。
【００３４】
また、信号／電源ケーブル７およびホース８は、ラムビーム２後端部よりラムビーム２内に敷設された断熱配管１２内を通り、ラムビーム２先端側に設置された炉内観察装置５に接続されている。なお、信号／電源ケーブル７は耐熱ケーブルを使用している。
【００３５】
図２は上記炉内観察装置５を拡大して示したものである。
【００３６】
同図において、炉内観察装置５は断熱された箱形の筺体１３を有し、この筺体１３内にＣＣＤカメラ、熱電冷却素子、温度管理用の熱電対等、必要最小限の装置を組み合わせた撮像装置としての電子冷却装置付きカメラを収納している。
【００３７】
詳しくは、筺体１３は角筒部１３ａと、この角筒部１３ａの後側端面（観察方向Ｂに対して後側となる）を閉塞する後面板１３ｂと、前側に配置される前面板１３ｃとから構成されている。角筒部１３ａの内面および後面板１３ｂの内面にはそれぞれセラミック製の断熱材１４が貼着されている。
【００３８】
後面板１３ｂには配管１２を接続するための接続部１５が備えられており、配管１２を通じて冷却用空気ｃａが筺体１３内に導入されるようになっている。また、信号／電源ケーブル７に収容された撮影ケーブル７ａを通じて画像信号が出力され、制御ケーブル７ｂを通じて熱電冷却素子を温度制御するための制御信号が送信されるようになっている。なお、上記接続部１５における配管１２は冷却用空気ｃａの導入部として機能する。
【００３９】
図３(ａ)は電子冷却装置付きカメラ２０の構成を、一部切欠きを有する斜視図で示したものであり、同図(ｂ)はその正面図を示したものである。
【００４０】
図３(ａ)において、電子冷却装置付きカメラ２０は、撮像素子としてのＣＣＤカメラ１６と、このＣＣＤカメラ１６の周囲に配置される熱伝導体１７と、各熱電動体１７の外側に配置される熱電冷却素子群１８と、さらにそれらの熱電冷却素子群１８の外側に配置される冷却フィン群１９とを一体化した構造から構成されている。
【００４１】
ＣＣＤカメラ１６は例えば有効画素数４０万画素の１／２型ＣＣＤを搭載した小型カラーＣＣＤカメラを使用することができる。なお、ＣＣＤカメラ１６の有効画素数については４０万画素程度あれば炉内の観察が可能であるが、もちろんそれ以上の画素数を有するＣＣＤカメラを使用してもよい。また、炉内では左右の壁面を撮影するために広角系のレンズを装着しているが、炉内壁面のクローズアップが必要な場合にはズームレンズを装着するなど、目的にあったレンズを装着して撮影することが可能である。
【００４２】
このＣＣＤカメラ１６の本体を取り囲むようにしてその周囲に熱伝導体１７として４つのアルミニウム製熱伝導ブロック１７ａ〜１７ｄが配置されている、ただし、手前側の熱伝導ブロック１７ｄについては内部構成を説明する都合上、取り外している。
【００４３】
熱伝導ブロック１７ａ〜１７ｄの各外面にはそれぞれ熱電冷却素子１８ａ〜１８ｄ（図では１８ｃおよび１８ｄの一部が現れている）が密着した状態で配置されており、熱伝導ブロック１７ａ〜１７ｄの周囲を籠状に覆っている。
【００４４】
図３(ｂ)において、各熱電冷却素子１８ａ〜１８ｄは、プレート状のペルチェ素子を二層配置することによって構成されており、熱電冷却素子１８ａを代表して説明すると、吸熱面１８ｅをＣＣＤカメラ１６側に向け、放熱面１８ｆを冷却フィン１９ａ側に向けて配置している。
【００４５】
このように構成することにより、ＣＣＤカメラ１６本体の表面温度は、熱伝導ブロック１７ａ〜１７ｄを通じ熱電冷却素子群１８によって制御されることになる。
【００４６】
熱伝導ブロック１７ａ〜１７ｄで囲まれ、さらに熱電冷却素子群１８で囲まれたＣＣＤカメラ１６は、熱伝導部材からなる角筒状のケース１９ｅ内に収納される。このケース１９ｅの外壁各面には冷却フィン群１９を構成している冷却フィン１９ａ〜１９ｄが形成されており、熱電冷却素子１８の発熱を放熱するようになっている。
【００４７】
なお、ケース１９ｅの内壁と熱伝導ブロック１７ａ〜１７ｄとの間に生じる隙間は断熱材３０で塞がれ、冷却用空気ｃａが冷却フィン１９ａ〜１９ｄ以外に流れないようになっている。
【００４８】
このようにユニット化された電子冷却装置付きカメラ（以下カメラユニットと略称する）２０は、筺体１３の前側に収納される。
【００４９】
図２に戻って説明する。
【００５０】
筺体１３内の前側には、筺体１３の角筒部１３ａ各内壁から所定の隙間を空けた状態で一回り小さい角筒状の仕切部材（筒状の断熱部）２１が収納されており、この仕切部材２１はステンレス製の薄板とセラミックから構成されている。上記隙間は冷却用空気ｃａの一部を筺体内壁に沿って流すための冷却通路Ｐａとなっている。なお、仕切部材２１と筺体内壁とは筺体長手方向に沿って配置された複数の棒状部材によって部分的に接続されている。
【００５１】
この仕切部材２１内に上記カメラユニット２０が収納されている。
【００５２】
カメラユニット２０が収納された状態で冷却フィン群１９のフィン外周端と仕切部材２１の内壁とが接続され、冷却フィン群１９の各冷却フィンの隙間にも冷却用空気ｃａが流れるようになる。これらの冷却フィンの隙間は第二の冷却通路Ｐｂ（図３(ａ)参照）を構成する。
【００５３】
また、上記仕切部材２１の前側端部（方向転換部）２１ａは、筺体１３の筒軸方向と直交する方向に所定長さＬ字状に折り曲げられており、その先端は上下および左右とも角度θｂ（図４参照）に開いたテーパに形成されている。この角度θｂはＣＣＤカメラ１６のレンズ１６ａの画角θａより若干広く設定されている。
【００５４】
この前側端部２１ａと平行に、カメラユニット２０の前側端部にはプレート状のフィルタ支持部材２２が配置され、このフィルタ支持部材２２の中心に穿設された孔部に、後述するフィルタ群が配置されている。
【００５５】
なお、図中、３０はＣＣＤカメラ１６の本体周囲を被覆している断熱材であり、冷却フィン群１９を断熱している。
【００５６】
図４は観察窓およびその周辺の構造を拡大して示したものである。
【００５７】
同図において、２３は耐熱ガラスの内側に赤外線反射フィルタを重ね合わせた複層フィルタをさらに積層した耐熱ガラスであり、この耐熱ガラス２３から隙間Ｓを空けてその内側に赤外線吸収フィルタ・赤外線反射フィルタ・耐熱ガラスを、スペーサを介して組み合わせ（２４〜２６）配置することにより観察窓が構成されている。この耐熱ガラス２６に対してＣＣＤカメラ１６のレンズ１６ａが対向するようになっている。
【００５８】
また、前側端部２１ａがＬ字状に折り曲げられていることによって冷却用空気ｃａは第二の冷却通路Ｐｂを通過した後、その向きが９０°変更され、フィルタ支持部材２２と前側端部２１ａとの間の隙間Ｄを流れて耐熱ガラス２３の中心で合流し外側に向けて中央部開口２７から筺体１３の外部に放出される。
【００５９】
また、フィルタ支持部材２２と前側端部２１ａとの間の隙間を上向きに流れる冷却用空気ｃａは耐熱ガラス２３の前後両側を分岐して流れ、下向きに流れる冷却用空気ｃａと合流する。それにより、耐熱ガラス２３をその両面から効率良く冷却することができるとともに、耐熱ガラス２３の外面に付着した粉塵等を冷却用空気ｃａによって吹き飛ばすことができるようになっている。
【００６０】
一方、冷却通路Ｐａを流れた冷却用空気ｃａは前面板１３ｃに形成されているスリット状開口から筺体１３の外部に放出されるようになっている。
【００６１】
図５は前面板１３ｃに形成されたスリット状開口の配置を示したものである。
【００６２】
同図においてスリット状開口１３ｄは、前面板１３ｃの上下および左右に合計４箇所、正方形状に配置されている。各スリット状開口１３ｄにはそのサイズより若干大きなサイズを有する帯板状部材からなるカバー２８が備えられている。
【００６３】
このカバー２８はねじ２９を緩めることによってスリット状開口１３ｄの長手方向と直交する方向（矢印Ｃ方向）に移動させることができ、それにより、スリット状開口１３ｄから吹き出される冷却用空気ｃａの流量を調節することができるようになっている。これにより、長期使用により冷却空気量のバランスが変化した場合にも、状況に合わせてバランス調整が可能になる。なお、冷却空気ｃａの吹出量の測定は観測前に測定され、所定の開度に設定される。
【００６４】
上記中央部開口２７および上記スリット状開口１３ｄは、冷却用空気ｃａが冷却に供せられた後、排出される排出部を構成する。
【００６５】
ところで、冷却用空気ｃａをラムビーム２の先端側に設置された炉内観察装置５に供給する場合、冷却用空気ｃａを供給するホースを断熱配管１２内に収納したとしても、炉内観察装置５に到達した時点で供給した冷却用空気ｃａの温度は１００℃程度に昇温してしまう。
【００６６】
このように昇温した冷却用空気ｃａが筺体１３内に導入されると、ＣＣＤカメラ１６の表面温度を上昇させてしまうが、ＣＣＤカメラ１６の動作温度範囲は通常、０〜＋４０℃であるため、１００℃に昇温した冷却用空気ｃａの温度を６０℃程度降下させる必要がある。
【００６７】
従来の炉内観察装置には冷却手段として装置内にペルチェ素子を複数配設したものもあるが、単にペルチェ素子を配置したものは、まず、ＣＣＤカメラが配置されている装置内の空間を冷却し、冷却された雰囲気によって間接的にＣＣＤカメラを冷却するものであるから、６０℃程度に降下させることは不可能である。
【００６８】
これに対し、本発明の炉内観察装置５では、ＣＣＤカメラ１６に対し熱伝導体１７を介して熱電冷却素子１８の吸熱側を密着させ、その熱電冷却素子１８の放熱側に冷却フィン群１９を取り付けて一体化することで熱電冷却素子１８を高効率で冷却動作させるように構成している。
【００６９】
具体的には、ＣＣＤカメラ１６の表面温度を熱電対で監視し、４０℃を超える場合には熱電冷却素子１８をＯＮ動作させる。熱電冷却素子１８をＯＮ動作させると、放熱側温度は冷却用空気ｃａの温度と略同じ温度であるから熱電冷却素子１８は安定してＣＣＤカメラ１６を冷却することができる。それにより、ＣＣＤカメラ１６の表面温度を４０℃以下に保つことが可能になり、ＣＣＤカメラ１６を安定動作させることが可能になる。
【００７０】
また、筺体１３外部から炉内観察装置５内に侵入する熱は、まず筺体１３内壁に貼着されている断熱材１４によって遮断され、熱の一部がその断熱材１４を通過したとしても冷却通路Ｐａを流れる冷却用空気によってそのほとんどが奪われる。そのため、第二の冷却通路Ｐｂに配置されている冷却フィン群１９を通過する冷却用空気ｃａに与える影響は少ない。
【００７１】
次に、上記構成を有する炉内観察装置５の動作について説明する。
【００７２】
炭化室で乾留された赤熱コークス５１を炉外に押し出す押出作業において炉蓋が外されると、図１に示した押出ラム３が炭化室内に挿入され、ラムビーム２先端のラムヘッド１によって赤熱コークスが押し出される。
【００７３】
押出ラム３が炭化室内を移動していく際、押出ラム３の挿入方向と逆向に設置されている炉内観察装置５は炭化室の炉壁を押出機側からガイド車側に向けて、押出ラム３の位置信号情報のもとに連続的に撮影していく。
【００７４】
炉内観察装置５には冷却用空気ｃａが配管１２を通じて常時供給されており、炉内観察装置５に供給された冷却用空気ｃａは、図２に示したように冷却通路Ｐａと第二の冷却通路Ｐｂとに別れて筺体１３内を流れる。
【００７５】
冷却通路Ｐａを流れる冷却用空気ｃａは、筺体１３内壁に貼着された断熱材１４を通過して筺体１３内に侵入してくる熱を吸収し、熱交換に供せられた冷却用空気ｃａは前面板１３ｃに設けられたスリット状開口１３ｄから筺体１３外部に放出される。
【００７６】
カメラユニット２０内のＣＣＤカメラ１６はその周囲に配設された熱伝導ブロック１７ａ〜１７ｄを介して熱電冷却素子１８ａ〜１８ｄの吸熱側と接触しているため、熱電冷却素子１８ａ〜１８ｄが温度制御されることによって冷却される。
【００７７】
また、熱電冷却素子１８ａ〜１８ｄの発熱は冷却フィン１９ａ〜１９ｄに伝達され、これらの冷却フィン１９ａ〜１９ｄが配置されている第二の冷却通路Ｐｂには冷却用空気ｃａが常時流れているため、熱電冷却素子１８ａ〜１８ｄによって生じた発熱はその冷却空気ｃａによって放熱される。
【００７８】
第二の冷却通路Ｐｂを通過して熱交換に供せられた冷却用空気ｃａは、さらに、仕切部材２１の前側端部とフィルタ支持部材２２との隙間Ｄを流れることにより、その向きを耐熱ガラス２３に集中する方向に変換し、耐熱ガラス２３の表面に粉塵等が付着することを防止する。
【００７９】
また、第二の冷却通路Ｐｂを通過した冷却用空気ｃａの一部は耐熱ガラス２３と赤外線吸収フィルタ２４との間に設けられた隙間にも流れ、それにより耐熱ガラス２３を効率良く冷却するようになっている。
【００８０】
また、上記炉内観察装置５は、押出ラム３によるコークス押出し時（片方向のみ）に動作させるものであってもよく、また、コークス押出し時と押出ラム３の戻り時（両方向）に動作させるものであってもよい。
【００８１】
また、上記実施形態ではコークス炉の炉内を観察する場合を例に取り説明したが、これに限らず、本発明の炉内観察装置は、転炉、焼成炉、焼却ボイラー、発電用ボイラー、その他の高温の炉内を観察する場合に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明に係る炉内観察装置を押出ラムに設置した状態を示す側面図である。
【図２】図１に示す炉内観察装置の拡大縦断面図である。
【図３】(ａ)は炉内観察装置に組み込まれるカメラユニットの構成を示す一部切り欠きを有する斜視図、(ｂ)はその正面図である。
【図４】図２に示す炉内観察装置のフィルタ部分およびその周辺構造を示す要部拡大図である。
【図５】炉内観察装置の前面側の構成を示す正面図である。
【図６】コークス押出し作業時に行われる従来の炉内観察方法を説明する側面図である。
【図７】従来の炉内観察装置の内部構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８３】
１ ラムヘッド
２ ラムビーム
３ 押出ラム
４ 支持スタンド
５ 炉内観察装置
６ 巻取装置
７ 信号／電源ケーブル
８ ホース
９ タンク
１０ コンプレッサ
１１ 変換器・温度制御装置
１２ 配管
１３ 筺体
１４ 断熱材
１５ 接続部
１６ ＣＣＤカメラ
１７ 熱伝導体
１７ａ〜１７ｄ 熱伝導ブロック
１８ 熱電冷却素子群
１８ａ〜１８ｄ 熱電冷却素子
１９ 冷却フィン群
１９ａ〜１９ｄ 冷却フィン
２０ カメラユニット（電子冷却装置付きカメラ）
２１ 仕切部材
２２ フィルタ支持部材
２３ 耐熱ガラス
２７ 中央部開口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却用空気の導入部とその冷却用空気が冷却に供せられた後、排出される排出部とを有する筺体と、この筺体内の上記排出部近傍に収納される撮像装置とを有し、
上記撮像装置は、
撮像素子と、
吸熱面側が上記撮像素子本体の周囲を取り囲んだ状態で配置されるプレート状の熱電冷却素子と、
上記撮像素子本体と上記熱電冷却素子の吸熱面側との隙間を埋める熱伝導体と、
上記熱電冷却素子の放熱面側に形成された冷却フィンとを一体化してなることを特徴とする炉内観察装置。
【請求項２】
上記撮像装置が筒状の断熱部を介して上記筺体内に収納され、この断熱部外壁と上記筺体内壁との間に冷却用空気を流すための冷却通路が形成されている請求項１記載の炉内観察装置。
【請求項３】
上記筺体内壁に断熱材が貼着されている請求項２記載の炉内観察装置。
【請求項４】
上記筺体の前面において上記撮像素子のレンズと対向する位置に観察窓が設けられ、この観察窓が、耐熱ガラスと赤外線吸収フィルタと赤外線反射フィルタとの積層体から構成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の炉内観察装置。
【請求項５】
上記冷却フィンの外周部が上記筒状の断熱部によって閉塞され、各冷却フィンの隙間が冷却空気を流すための第二の冷却通路を構成している請求項２〜４のいずれか１項に記載の炉内観察装置。
【請求項６】
上記筒状の断熱部における冷却用空気の流れの下流側に、上記第二の冷却通路を通過した冷却用空気の流れを上記観察窓側に向けて方向転換する方向転換部が形成されている請求項５記載の炉内観察装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の炉内観察装置を、コークス炉に配置される押出ラムのラムビームに設置したことを特徴とする炉内観察装置付き押出ラム。
【請求項８】
上記ラムビームに敷設された断熱配管内に、冷却用空気を上記炉内観察装置に供給するホースと、上記撮像素子および熱電冷却素子に電源を供給するとともに撮影画像を出力するためのケーブルと、上記熱電冷却素子の温度制御を行うための制御信号を送信するケーブルが収納されている請求項７記載の炉内観察装置付き押出ラム。
【請求項１】
冷却用空気の導入部とその冷却用空気が冷却に供せられた後、排出される排出部とを有する筺体と、この筺体内の上記排出部近傍に収納される撮像装置とを有し、
上記撮像装置は、
撮像素子と、
吸熱面側が上記撮像素子本体の周囲を取り囲んだ状態で配置されるプレート状の熱電冷却素子と、
上記撮像素子本体と上記熱電冷却素子の吸熱面側との隙間を埋める熱伝導体と、
上記熱電冷却素子の放熱面側に形成された冷却フィンとを一体化してなることを特徴とする炉内観察装置。
【請求項２】
上記撮像装置が筒状の断熱部を介して上記筺体内に収納され、この断熱部外壁と上記筺体内壁との間に冷却用空気を流すための冷却通路が形成されている請求項１記載の炉内観察装置。
【請求項３】
上記筺体内壁に断熱材が貼着されている請求項２記載の炉内観察装置。
【請求項４】
上記筺体の前面において上記撮像素子のレンズと対向する位置に観察窓が設けられ、この観察窓が、耐熱ガラスと赤外線吸収フィルタと赤外線反射フィルタとの積層体から構成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の炉内観察装置。
【請求項５】
上記冷却フィンの外周部が上記筒状の断熱部によって閉塞され、各冷却フィンの隙間が冷却空気を流すための第二の冷却通路を構成している請求項２〜４のいずれか１項に記載の炉内観察装置。
【請求項６】
上記筒状の断熱部における冷却用空気の流れの下流側に、上記第二の冷却通路を通過した冷却用空気の流れを上記観察窓側に向けて方向転換する方向転換部が形成されている請求項５記載の炉内観察装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の炉内観察装置を、コークス炉に配置される押出ラムのラムビームに設置したことを特徴とする炉内観察装置付き押出ラム。
【請求項８】
上記ラムビームに敷設された断熱配管内に、冷却用空気を上記炉内観察装置に供給するホースと、上記撮像素子および熱電冷却素子に電源を供給するとともに撮影画像を出力するためのケーブルと、上記熱電冷却素子の温度制御を行うための制御信号を送信するケーブルが収納されている請求項７記載の炉内観察装置付き押出ラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−２２５２６６（Ｐ２００７−２２５２６６Ａ）
【公開日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５０４５４（Ｐ２００６−５０４５４）
【出願日】平成１８年２月２７日（２００６．２．２７）
【出願人】（０００１５６９６１）関西熱化学株式会社 (117)
【出願人】（５０２３６９７４６）住重機器システム株式会社 (29)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月２７日（２００６．２．２７）
【出願人】（０００１５６９６１）関西熱化学株式会社 (117)
【出願人】（５０２３６９７４６）住重機器システム株式会社 (29)
【Ｆターム（参考）】
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