JPH0643680Y2

JPH0643680Y2 - 熱間観察装置

Info

Publication number: JPH0643680Y2
Application number: JP1990051080U
Authority: JP
Inventors: 定雄小泓; 正昭木庭; 幸雄佐藤; 清二金澤; 繁宍戸
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-05-16
Filing date: 1990-05-16
Publication date: 1994-11-14
Anticipated expiration: 2004-11-14
Also published as: JPH0411400U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は、各種炉設備、たとえば高炉、熱風炉、混銑
車、鍋、転炉、真空脱ガス炉、加熱炉等における炉内耐
火物の損傷状況を観察する場合などにおける熱間観察装
置に関する。

〔従来の技術〕

前記の各種炉設備においては、長期操業に伴い炉壁を構
成する耐火煉瓦は逐次損耗するため、炉補修時期等を計
るため等のメンテナンス上の必要性から炉内耐火煉瓦の
損傷状況を常時または定期的に観察することが重要であ
る。

前記熱間観察装置としては、各種設備毎に専用の観察装
置が提案または開発され、実用に供されている。たとえ
ば、炉内観察用装置としては、特開昭63-122933号公報
において、カメラケースを二重水冷構造として水冷する
とともに、ケース内部に冷却用ガスを供給し、さらにガ
ラス面からの輻射熱によるカメラの内部損傷を防ぐため
に前記ガラス構成に特徴のある観察装置が開示されてい
る。この場合、カメラの位置は固定である。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら、前記炉内観察用装置は、耐熱性に優れ、
また比較的小型で高温炉では有効であるが、基本的には
水冷冷却構造のため重量が嵩み、人力操作が困難であ
る。さらに、カメラケースの位置が固定のため、視点を
変更する場合、カメラおよびこれを収納するケースなど
装置全体の方向および位置を調節することが必要であ
り、操作性がきわめて悪い。

そこで本考案の課題は、軽量でかつ可搬性に富み、人力
により操作可能であるとともに、カメラ視軸方向調整を
容易にすることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題は、柄となる管状部材の先端に先端筒を固設
し、この先端筒の一部に透視窓を設けるとともに、先端
筒内に前記透視窓を介して外部を睨むカメラが内蔵され
た熱間観察装置であって、前記カメラをカメラケース内に収容するとともに、この
カメラケースの側部に前記カメラの視線方向に照射方向
を合致させた照明装置を一体的に付設し、かつ前記カメ
ラケースの先端部を先端筒内に設けられた支持材によっ
て回動自在に支持するとともに、前記カメラケースの基
端部に連結したワイヤー状操作部材を前記管状部材の内
部を通して熱間観察装置の外部まで導出し、人手による
前記ワイヤー状操作部材の押し引き操作のみにより前記
カメラを傾動自在とし、かつ、前記管状部材の基端より熱間観察装置の内空間に
冷却ガスを供給し全体冷却すると同時に、別途独立の冷
却ガス供給路により前記カメラケース内に冷却ガスを供
給して前記カメラを直接的に冷却するようにしたことで
解決できる。

〔作用〕

本考案においては、カメラを照明装置を一体的に備えた
カメラケースに収容し、このカメラケースの先端部を回
動自在に支持するとともに、カメラケースの基端部に連
結したワイヤー状操作部材を外部から手操作することに
より、カメラの傾動角を調整できるようにしてある。こ
の場合、傾動手段としてシリンダー等の駆動手段を用い
ることもできるが、重量が嵩むとともに、視方向の微調
整も困難である。しかし、本願のように傾動動作を手操
作により行うこととしたため、装置を軽量化するとがで
き可搬性に富むものとなるとともに、微妙な角度調整も
容易に行うことができる。また、カメラケースに対し一
体的にカメラの視線と照射方向を合わせた照明装置を備
えるため、カメラの視線が変わっても、観察部位を自動
的に照らすことができる。さらにカメラケースの先端部
において回動支持され吊持状態となっているため、前述
のワイヤー状操作部材による小さな力によってスムーズ
に傾動させることができると共に、傾動角の範囲を大き
くとることができる。なお、前記柄となる管状部材の長
手方向軸を回転軸とする回転方向の調整は、作業員の手
操作によって行われる。

また、本考案においては、管状部材の基端より熱間観察
装置の内空間に冷却ガスを供給し全体冷却すると同時
に、別途独立の冷却ガス供給路により前記カメラケース
内に冷却ガスを供給してカメラを直接的に冷却する。こ
の種の熱間観察装置の場合には、最初に高温の輻射熱に
よってカメラの内部構造に損傷を来たし易いが、本考案
に従って、観察装置内の全体冷却と同時に、特に損傷し
易いカメラに対して冷却ガスを供給して該カメラの局部
冷却を行うことにより、最も合理的かつ効果的に冷却を
行うことができる。また、柄となる管状部材も冷却され
るため、作業者は前記管状部材を手に持って操作するこ
とができる。さらに、本考案においては、冷却媒体とし
て、冷却水ではなく、冷却ガスを用いているため、点検
時における重量的負担がなく、一人でも簡単に観察装置
を運搬し操作することができる。

〔具体例〕

以下本考案を図面を参照しながら実施例によりさらに詳
説する。

第１図は本考案に係る熱間観察装置を示し、第２図は第
１図のII-II線矢視図である。

熱間観察装置１の先端部にはカメラを内蔵する先端筒２
が設けられている。この先端筒２の前面端は斜めに切断
され、この斜め端面には前面塞ぎ板３が取り付けられて
いる。この前面塞ぎ板３には、先端筒２内部に供給され
る冷却ガスのガス抜き孔3a、3aが形成されるとともに、
開口3bを形成されており、さらにこの開口3bの外側外周
部分には全周に渡って、Ｌ字状の固定片3cが設けられ、
この固定片3cにより耐熱ガラスＧが固定されている。

前記固定片3cの内方の前面塞ぎ板３部分には適宜の間隔
でガス抜き孔3dが形成されており、このガス抜き孔3dを
通る冷却ガスがさらに前記固定片3cと耐熱ガラスＧとの
隙間を縫って外に流れるため、耐熱ガラスＧ回りの冷却
が効果的に行われるようになっている。また、前記先端
筒２の内外周面および前面塞ぎ板３のガラスＧを除く内
外面には耐熱材を巻き、耐熱性の向上が図られている。

一方、先端筒２の後端側は、背面塞ぎ板４が先端筒２に
対してボルト4a、4a…により取付けられている。この背
面塞ぎ板４には、さらに先端筒２内部に連通する、柄と
なる第１ガス供給管５および第２ガス供給管６が設けら
れている。前記第１ガス供給管５は、この供給管５を通
じて、先端筒２内部へ冷却ガスが供給されるとともに、
後述するカメラ傾動角調節針金13、カメラ８の信号ケー
ブル12aおよび照明用電源ケーブル12bの外部連通管とし
て機能する。さらに、点検者はこの第１ガス供給管５を
持って操作を行うことができる。前記第１ガス供給管５
としては、たとえば呼び径50Aのガス管を用いることが
でき、その長さについては、好ましくは2m以上とされ
る。また、断熱を図るため、先端筒２と同様に耐熱材を
巻くことが望ましい。

一方、前記第２ガス供給管６は、後述するように、カメ
ラ８を囲むカメラケース内部に冷却ガスを供給するため
のガス管であり、たとえば呼び径8Aのガス管を用いるこ
とができる。

前述したガス供給管５、６への冷却ガスの供給量は、炉
温度との関係で適宜決定されるが、好ましくは３Nm³/mi
n以上とされる。

次に、カメラの支持構造について詳述する。なお、本具
体例においては、カメラ８と一体固定的に照明７が並設
されており、これらは一体連動的に動くようになってい
る。

カメラ８および照明７の支持をするために、前記背面塞
ぎ板４から先端筒２長手方向に延在し、その先端部で前
面塞ぎ板３方向に屈曲した支持部材10が設けられてお
り、この支持部材10の先端部において、前記照明７およ
びカメラ８が回転軸10aにより回動自在に取り付けられ
ている。

カメラ８は、第２図に示されるように、カメラケース９
の内部に遊嵌されており、このカメラケース９側方に固
着された連結金具9aにより照明７がカメラ８と同一視線
方向に向けて一体的に固定されている。前記カメラ８と
しては、たとえばCCDカラーカメラを使用することがで
きる。なお、形状寸法が許されれば、前記カメラ８と照
明７とのガラスＧは、照明光の乱反射により映像が不明
瞭となる場合があるため、別々のガラス面とするのが望
ましい。また、炉温度が高温の場合、たとえば600℃以
上の場合には照明は不要である。

前記カメラケース９の基端部には、カメラケース９内部
に連通してガスホース11が接続され、その他端部は第２
ガス供給管６に接続されており、このガスホース11を介
してカメラケース９内に冷却ガスが供給され、カメラ８
の熱に対する保護が図られている。

また、前記カメラケース９の底部には連結金具9bが設け
られており、この連結金具9bには本考案にいう操作部材
を構成する傾動角調節針金13が連結されている。この傾
動角調節針金13の他方端はガイド13aを滑動通過して前
記第１ガス供給管５を通り外部に連通されている。ま
た、前記カメラ８および照明７からの信号・電源ケーブ
ル12a、12bについても同様に前記第１ガス供給管５を通
り外部に連通されており、前記信号ケーブル12aは外部
に設置されたモニター14に接続されている。

以上のように構成された装置においては、外部において
点検者による人力によって傾動角調節針金13を押し引き
することにより、カメラ８および照明７の傾動調整が成
される。たとえば、傾動角調節針金13を引き出すと、カ
メラ８および照明７は回転軸10aを中心にして回転し、
第１図仮想線位置から実線の位置に変更され、水平線を
基準とする傾動角θが小さくなり、逆に傾動角調節針金
13を押し込むと、カメラ８および照明７は傾動角θが大
きくなるように傾動する。

一方、前記傾動角調節針金13は、第１ガス供給管５内に
設けられた針金保持装置15に貫通されており、前記保持
装置15に取付けられ、回転により前進するボルト15aに
より、前記傾動角調節針金13は前記ボルト15aの先端面
により固定されて所定位置で保持されるようになってい
る。

本考案装置１の操作に当たっては、第６図に示されるよ
うに、炉たとえば熱風炉の側面部マンホールに開けられ
た、たとえば250φ程度の孔より、点検者は熱間観察装
置１の第１ガス供給管５部分を持ち、先端筒２を炉内に
挿入し、カメラ８の視方向調整、すなわち観察装置１自
体の長手軸方向回りの回転量の調整（以下、ランス回転
方位角という）およびカメラ８の傾動角調整を行いつ
つ、モニター14によって内部観察を行う。

ところで、先端筒２の冷却については、前述したように
先端筒２内部に供給される冷却ガスによる全体冷却の
他、カメラケース９内部に供給される冷却ガスによる局
部冷却を行いつつ、高温炉内壁面損傷状況を観察する
が、たとえばさらに冷却効率を高めたい場合には、前記
先端筒２内部にドライアイスを入れ、一時的に冷却強化
を図ることもできる。冷却ガスとしては、空気、特に乾
燥空気（ガラス面曇り防止）を用いることができるとと
もに、窒素ガスなども用いることができる。

〔実施例〕

前記具体例に示される熱間観察装置１を用いて第３図に
示される熱風炉蓄熱室50の焼熱室52へ至る連絡管51回り
のレンガ積み損傷状況について点検した。

前記熱風炉蓄熱室50の既設マンホールHS1、HS2部にコア
ードリルにより250φの孔を穿孔し、この孔より前記連
絡管51回りのレンガ積み損傷状況を観察した。なお、観
察は熱風炉徐冷期間に行い、その間の炉内温度は200〜4
00℃であった。また、観察部位は、第３図に示されるＡ
〜Ｄ点の４点とした。Ａ点は連絡管51入口の上方端、Ｂ
およびＤ点は連絡管51入口の左右端、Ｃ点は連絡管51入
口の下方端である。

次に、前述した具体例に示す熱間観察装置１を前記マン
ホールHS1、HS2より蓄熱室50内に挿入し観察する際のカ
メラ８の視方向の調整を幾何学的に説明する。

先ず、座標については、第４図に示される幾何平面図に
おいて先端筒２を原点Ｏとし、水平方向をＸ軸、鉛直方
向をＹ軸、紙面を貫く方向をＺ軸とした場合、前記Ａ〜
Ｄ点の座標（ｘ、ｙ、ｚ）は製作図面等より第１表に示
される値となる。観察点の座標が既知となれば、ランス
回転方位角ψおよびカメラ８の傾動角θが計算により決
定される。

以下、前記カメラ視方向角ψ、θの算出計算について第
５図に基づいて説明する。

第５図に示される円部はＸ−Ｚ面における座標系を表
し、カメラ設置座標をＯ、観察点座標をＰとした場合に
ランス回転方位角ψは（ｘ、ｚ）より下式（１）により
決定される。

ψ＝tan^-1（z/x）………（１）観察点Ｐは、観察装置１を水平面から左回りにψだけ回
転したOP面上に存在する。したがって、前述の計算によ
りランスの回転方位角ψが決定されたならば、カメラ傾
動角θは、第５図上方において示されるOP軸−Ｙ座標の
図中のθとして表される。したがって、この傾動角θは
（ｒ、ｙ）より下式（２）により決定される。

θ＝tan^-1（r/y）………（２）また、カメラ８の可視範囲ｍは、原点Ｏから観察点Ｐま
での距離ｌが計算されれば、レンズ口径によって計算さ
れる。

以上の計算により、前記Ａ〜Ｄ点に関する回転方位角ψ
および傾動角θが決定されるが、実際の点検操作に際し
ては、前述した観察装置１では、正確な角度の測定・調
整は不可能であるため、目安として使用するのみで後は
感に頼らざるを得ない。しかし、観察装置１の製作に際
してはカメラ８の傾動可能範囲の設定をする必要があ
り、また可視範囲ｍの把握等のためには前述した計算を
行うことは重要な意味を持つ。前記観察点Ａ〜Ｄ点の回
転方位角ψ、傾動角θ並びに可視範囲ｍについての計算
結果一覧表を第１表に示す。

第１表から明らかなように、本具体例における蓄熱室50
の観察に際しては、カメラ８の必要傾動角範囲θは20〜
76°であるため、本具体装置１においては、θ＝20〜76
°の範囲で傾動できるように製作してあり、この傾動範
囲内において良好に観察を行うことができた。

〔考案の効果〕

以上詳説したように、本考案によれば、軽量でかつ可搬
性に富み、人力により操作可能であるとともに、カメラ
視軸方向調整が容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る熱間観察装置を示す図、第２図は
第１図のII-II線矢視図、第３図は本考案装置によりレ
ンガ積み損傷状況の観察を実施した熱風炉蓄熱室の縦断
面図、第４図は第３図に示される熱風炉蓄熱室における
観察点位置を幾何的説明するための平面図、第５図は熱
風炉蓄熱室観察におけるランス回転方位角ψおよびカメ
ラの傾動角θを説明するための幾何学的説明図、第６図
は炉内観察の作業状況図である。１……熱間観察装置、２……先端筒、３……前面塞ぎ
板、４……背面塞ぎ板、５……第１ガス供給管、６……
第２ガス供給管、７……照明、８……カメラ、９……カ
メラケース、10……支持金物、11……ガスホース、12a
……信号ケーブル、12a……電源ケーブル、13……傾動
角調節針金、14……モニター、Ｇ……耐熱ガラス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者金澤清二茨城県鹿島郡鹿島町大字光３番地住友金属工業株式会社鹿島製鉄所内 (72)考案者宍戸繁茨城県鹿島郡鹿島町大字光３番地住友金属工業株式会社鹿島製鉄所内 (56)参考文献特開昭63−122933（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−162181（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−56780（ＪＰ，Ａ)

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】柄となる管状部材の先端に先端筒を固設
し、この先端筒の一部に透視窓を設けるとともに、先端
筒内に前記透視窓を介して外部を睨むカメラが内蔵され
た熱間観察装置であって、前記カメラをカメラケース内に収容するとともに、この
カメラケースの側部に前記カメラの視線方向に照射方向
を合致させた照明装置を一体的に付設し、かつ前記カメ
ラケースの先端部を先端筒内に設けられた支持材によっ
て回動自在に支持するとともに、前記カメラケースの基
端部に連結したワイヤー状操作部材を前記管状部材の内
部を通して熱間観察装置の外部まで導出し、人手による
前記ワイヤー状操作部材の押し引き操作のみにより前記
カメラを傾動自在とし、かつ、前記管状部材の基端より熱間観察装置の内空間に
冷却ガスを供給し全体冷却すると同時に、別途独立の冷
却ガス供給路により前記カメラケース内に冷却ガスを供
給して前記カメラを直接的に冷却するようにしたことを
特徴とする熱間観察装置。