JPH089599Y2 - 熱間炉内観察装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、熱風炉など窯炉等の炉
内耐火物の損耗状況を広範囲に観察する熱間炉内観察装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、熱風炉など窯炉等の炉内耐火物
は長期操業に伴い逐次損耗して行く。したがって、操業
に支障を来すことがないように、炉内耐火物の損耗状況
を正確に把握しておくことが必要である。

【０００３】ところが、一般に使用中の炉内は高温であ
るため、炉内の状況を直接観察することは困難を極め
る。そのため、従来は、熱間炉内耐火物の損耗状況を観
察するのに、鉄皮温度の測定、レーザービームや超音波
の利用による測定を行っていた。しかし、これらの方法
はいずれも間接的な観察方法であるため、炉内耐火物の
表面形状や残存厚さを正確に把握することができない。

【０００４】そこで、最近になって、炉内を直接観察す
る熱間炉内観察装置が開発され、実用に供されている。
この熱間炉内観察装置については、たとえば特公昭61-3
8993号や特開昭 63-122933号公報等に提案されている。

【０００５】前者には、同心円状に配設された内管と給
水管と排水管からなる３重管と、前記内管の一方端部に
設けられた光入射窓と、この光入射窓の他方端部におい
て前記給水管および排水管と連通された冷却水給排水孔
と、前記内管に連通された冷却用エアー供給孔と、前記
光入射窓を睨むように前記内管内に配設されたカメラと
を備えた装置が開示されている。

【０００６】一方、後者には、同心円状に配設された内
管と外管とからなる２重管と、この２重管における外管
および内管を貫き、それらの間隙を仕切る光入射窓と、
この光入射窓より入射した光線を反射する内管内に配設
された反射鏡と、この反射鏡を睨むように前記内管内に
配設されたカメラと、前記間隙に連通された冷却水給排
水孔と、前記内管内に連通された冷却用エアー供給孔と
を備えるとともに、前記光入射窓に熱線反射ガラスや熱
線吸収ガラスが配設された装置が開示されている。この
場合、反射鏡は固定的である。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】ところで、熱風炉など
窯炉等には、概して熱間炉内観察装置を挿入する挿入孔
が設けられておらず、既設孔の径はたとえば６０mmφと
極めて小さい。したがって、熱間炉内観察装置を既設孔
に挿入するためには、装置外径を５０mmφ以下にする必
要がある。炉内の温度約1200℃の場合、熱間炉内観察装
置の挿入長さは、輻射入熱により2000〜3000mmと限定さ
れる。その結果、上記各公報記載の装置のように被写体
に対し直視（ａ方向）または直角（ｂ方向）にカメラを
セットしたものでは、観察可能範囲が限られてしまい、
所望とする被写体（たとえば最も損耗の著しい連結管２
２部）の映像を得られなくなる（図５参照）。

【０００８】一方、特開昭 63-122933号記載の装置にお
いては、輻射熱によるカメラの損傷を防ぐために、熱線
反射ガラスや熱線吸収ガラス等のガラス材を配設してい
るが、光入射窓より斜めに入射した光線はそれらのガラ
スによって屈折してしまい、その結果、像が多重になっ
てしまう。

【０００９】また、前述の理由により装置外径を５０mm
φ以下にしなければならないことから、特開昭61-38993
号公報のように給水管と排水管からなる２重水冷構造と
した場合には、冷却水流路の断面積が極端に狭くなるの
で、流体摩擦抵抗が大きくなり、後述の本考案例のよう
に仕切りがないため、基部側でバイパスして、装置先端
まで冷却水が流れにくくなり、冷却効果を著しく低下さ
せてしまう。

【００１０】そこで、本考案の主たる目的は、カメラを
輻射熱より確実に保護することはも ちろん、観察可能範
囲を拡大し、しかもその観察領域の変更を連続的かつ簡
易に行えるようにし、もって炉内耐火物の広範囲な損耗
状況を正確に映像化できる熱間炉内観察装置を提供する
ことにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題は、同心円状に
配設された内管と外管とからなる２重管と、この２重管
における外管および内管を貫き、それらの間隙を仕切る
光入射窓と、この光入射窓より入射した光線を反射する
内管内に配された反射鏡と、この反射鏡を睨むようにこ
の反射鏡より前記内管内基端側後方に配設されたカメラ
と、前記間隙に連通された冷却水給排水孔と、前記内管
内に連通された冷却用エアー供給孔とを備えた熱間炉内
観察装置であって、前記光入射窓は、前記２重管の側部
のみに設けられ、 前記反射鏡は、前記内管の軸心に対し
て傾斜した状態で傾動軸により軸支され、 この傾動軸か
ら離れた長手方向端部において、反射鏡の連結部を構成
し、この連結部に操作ワイヤーを連結し、他端側を内管
の軸方向に延在させて外部から前後進操作自在に内管に
対して取付け、 前記操作ワイヤーの前後進により前記反
射鏡の傾斜角度を連続的に可変自在に構成したことで解
決できる。

【００１２】ここに、前記傾動軸を挟んで長手方向両端
部において、反射鏡の第１連結部および第２連結部を構
成し、前記第１連結部に前記操作ワイヤーを連結し、前
記第２連結部と内管とを内管の内面側に付勢するスプリ
ングにより連結することができる。

【００１３】また、前記傾動軸を挟んで長手方向両端部
において、反射鏡の第１連結部および第２連結部を構成
し、前記第１連結部に前記操作ワイヤーを連結し、前記
第２連結部に第２ワイヤーを連結し、他端側を内管の軸
方向に延在させて内管に対して取付け、前記反射鏡の保
持をなした構成とすることもできる。

【００１４】

【作用】本考案装置においては、同心円状に配設された
内管と外管とからなる２重管と、この２重管における外
管および内管を貫き、それらの間隙を仕切る光入射窓
と、この光入射窓より入射した光線を反射する内管内に
配された反射鏡と、この反射鏡を睨むように前記内管内
に配設されたカメラと、前記間隙に連通された冷却水給
排水孔と、前記内管内に連通された冷却用エアー供給孔
とを備えた熱間炉内観察装置にあって、前記反射鏡を前
記管の軸心に対する角度が可変自在に設けたので、観察
可能角度範囲を拡大することができ、所望とする広範囲
の被写体の映像を得ることができる。

【００１５】前述のとおり、熱風炉などの既設孔に挿入
するためには、装置の外径が５０mmφ以下にする必要が
ある。そして、図５に示すように、被写体に対し直視
（ａ方向）または直角（ｂ方向）にカメラをセットした
ものでは、たとえば特開昭６３−２６３３９０号公報に
示された装置を用いて、直視（ａ方向）または直角視
（ｂ方向）の両方向から睨んだとしても、観察可能範囲
が限られてしまい、所望とする被写体、たとえば熱風炉
において最も損耗の著しい連結管２２部の映像を得られ
なくなる。

【００１６】さらに、既設孔は狭くかつ壁厚が厚いの
で、特開昭６２−５６７８０号のように装置全体を傾斜
させて炉内を観察することも不可能である。

【００１７】そこで、本考案では、反射鏡を前記管の軸
心に対する角度を連続的に可変することで、広範囲の映
像を得ようとするものである。

【００１８】また、反射鏡の傾斜角度を調整する場合に
おいて、モータ類を駆動手段として機構的に反射鏡と連
結することが考えられるが、これでは、熱の影響による
耐久性に乏しく、しかも、複雑化しがちな連結機構が管
の内部に設ける必要があり、装置の外径が大きくなり、
到底採用できない。

【００１９】そこで、本考案では、反射鏡を、前記内管
の軸心に対して傾斜した状態で傾動軸により軸支させ、
この傾動軸から離れた長手方向端部において、反射鏡の
連結部を構成し、この連結部に操作ワイヤーを連結し、
他端側を内管の軸方向に延在させて外部から前後進操作
自在に内管に対して取付け、この操作ワイヤーの前後進
により前記反射鏡の傾斜角度を連続的に可変自在に構成
した。

【００２０】したがって、操作ワイヤーの前後進により
反射鏡を連続的に可変調整できるので、炉内を広範囲に
任意に観察できる。また、構造的に簡素であり、かつ熱
の影響が少なくなるので、耐久性に優れたものとなる。

【００２１】さらに、操作ワイヤーは手動により前後進
させるようになしたので、機構的な連結手段が不要とな
り、内管内のスペース、特に反射鏡を可能な限り広い範
囲内を傾動させる場合において、操作ワイヤー自体が占
めるスペースはごく僅かであるので、装置の外径を大き
くすることがない。

【００２２】なお、本考案の具体例においては、ガラス
による屈折をなくすために、前記光入射窓にガラス材を
配設することなく、開口のままとし、前記反射鏡を金属
製とすることができる。これは、熱線吸収ガラスが、ガ
ラスにやや多量の鉄分を含ませて熱線を吸収しようとす
るものであるのに対して、反射鏡を金属製とすることに
より、熱線吸収ガラスとほぼ同様の熱線吸収効果を生じ
させることを企図するものである。これによって、光入
射窓にガラス材を配設することなく、開口のままとした
としても、カメラに入射する熱線量を低減でき、そのカ
メラの保護を図ることができる。

【００２３】さらに、本考案の具体例によれば、前記光
入射窓を間隙の長さ方向の途中に形成し、前記光入射窓
の管軸心を挟んだ反対側において、前記間隙を実質的に
全長にわたって仕切る第１仕切りと、前記光入射窓を通
る管軸方向に沿って、基端側から光入射窓近くまで延在
して前記間隙を仕切る第２仕切りとを設け、前記冷却水
給排水孔の入口および出口位置を第２仕切りの先端より
基端側としたため、装置先端まで冷却水が容易に流れ、
冷却効果を高めることができる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例によりさら
に具体的に説明する。図１は本考案の熱間炉内観察装置
の縦断面図、図２はその平面図、図３は図１のＡ−Ａ線
矢視図である。

【００２５】熱間炉内観察装置（以下、単に観察装置と
いう）１は主に、同心円状に配設された内管２と外管３
とからなる２重管と、この２重管における外管３および
内管２を貫き、それらの間隙を壁４Ａにより仕切る光入
射窓４と、この光入射窓４より入射した光線を反射する
内管２内に配された金属製の反射鏡５と、この反射鏡５
を睨むように前記内管内に配設されたＣＣＤカメラ６
と、前記間隙に連通された冷却水給水孔７および排水孔
８と、前記内管２内に連通された冷却用エアー供給孔９
とで構成されている。この場合、装置外径は既設孔に挿
入できるように５０mm以下とされるのが好ましい。

【００２６】かかる装置の使用に際しては、図５に示す
ように、連結管２２を介して燃焼室２１と連結された蓄
熱器２０の既設孔２３に観察装置１を挿入し、蓄熱器２
０の内壁観察が行われる。

【００２７】しかしながら、前述のように、もし、反射
鏡５が固定されていると、輻射熱により観察装置１の挿
入長さが限定されてしまうため、連結管２２部を観察す
ることは不可能である。そこで、本考案では、反射鏡５
を管の軸心に対する角度αが５〜22.5°すなわち図５の
ｃ〜ｄの角度範囲内で可変自在とした。

【００２８】反射鏡５は内管２の長手方向中央部におい
て傾動軸１７により軸承されている。この傾動軸１７を
挟んで長手方向両端部において、反射鏡の第１連結部５
Ａお よび第２連結部５Ｂが形成されている。反射鏡５の
基端側の第２連結部５Ｂ側は、内管２の内壁底面にスプ
リング等の支持部材１０により内管２内面に付勢されて
おり、他方の第１連結部５Ａは操作ワイヤー１１と連結
されている。また、この操作ワイヤー１１の他方端は、
ガイド１２を滑動通過して調整用ボルト１３に連結され
ている。したがって、反射鏡５の角度調整に当たって
は、調整用ボルト１３に嵌合された調整用ナット１４を
回転させるだけで容易に角度を変えることができるよう
に構成されている。

【００２９】図４は反射鏡５の他の角度調整手段を示す
縦断面図で、反射鏡５の基端側底面は、第１連結部５Ａ
を介して第１ワイヤー３０と連結されており、他方底面
は第２連結部５Ｂを介して第２ワイヤー１１’と連結さ
れている。さらに、第１ワイヤー３０と第２ワイヤー１
１’との取付部との中間において、反射鏡５が傾動軸１
７’により軸承されている。また、第１ワイヤー３０の
他方端は、ガイド３１に案内されて固定用ボルト３２に
より固定されており、第２ワイヤー１１’の他方端は、
ガイド１２’を滑動通過して調整用ボルト１３’に連結
されている。反射鏡５の角度調整は、調整用ボルト１
３’に嵌合された調整用ナット１４’を回転させて、第
１ワイヤー３０と第２ワイヤー１１’との長さのバラン
スにより行うようになっている。

【００３０】一方、前述のように、光入射窓４に熱線吸
収ガラス等を設けると、光の屈折が起こり、像が多重に
なるため、光入射窓４にガラス材を配設することなく、
ＣＣＤカメラ６を輻射熱から保護するために、本考案の
具体例では、反射鏡５を鏡面仕上げしたＳＵＳ等の金属
製とした。なお、本考案にいう金属製とは、耐熱性材料
を金属で被覆したようなものも含み、表面が金属製であ
ればよく、前記ＳＵＳに代えてたとえば耐熱性セラミッ
クスにアルミなどの金属材料の蒸着を施したものを用い
ることもできる。

【００３１】また、本装置においては、冷却水による冷
却効果を高めるために、光入射窓４を間隙の長さ方向の
途中に形成し、光入射窓４の管軸心を挟んだ反対側にお
いて、前記間隙を実質的に全長にわたって仕切る第１仕
切板１５と、光入射窓４を通る管軸方向に沿って、基端
側から光入射窓４近くまで延在して前記間隙を仕切る第
２仕切板１６とを設け、給水孔７および排水孔８の位置
を第２仕切板１６の先端より基端側とした。

【００３２】その結果、給水孔７より流れ込んだ冷却水
は、第１仕切板１５および第２仕切板１６で仕切られた
内管２と外管３との側方の給水側間隙を矢印にしたがっ
て流れ、やがて第２仕切板１６と光入射窓４の壁４Ａと
の間隙を、図２の矢印で示されているように通り抜け
て、排水側間隙に至り、またその通り抜けに際して抵抗
があり、かつ上側においては、光入射窓４の壁４Ａと先
端蓋１８との間が開口しているために、図２の矢印で示
すように、その間隙に向かって前方に流れて行き、その
後その間隙を通って排水側間隙に流れ込み、やがて排水
孔８より排出される。したがって、装置の先端部まで良
く冷却される。一方、冷却用エアー供給孔９より供給さ
れた冷却用ガスは、ＣＣＤカメラ６および反射鏡５を冷
却した後、光入射窓４より放出され、空冷がなされる。

【００３３】ちなみに、本考案による実施例では、熱風
炉休風日（1200℃）時間にして３０分間観察しても、５
０℃以下に保つことができ、かつ正常に観察できた。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、本考案によれば、カメラ
を収納する内管内を５０℃以下に保つことができるとと
もに、熱風炉の既設孔がφ６０mmと小さい径でも観察可
能範囲が広く、しかもその観察領域の変更を連続的かつ
簡易に行えるようにし、もって炉内耐火物の広範囲な損
耗状況を正確に映像化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の炉内観察装置の縦断面図である。

【図２】図１の装置の平面図である。

【図３】Ａ−Ａ線矢視図である。

【図４】反射鏡の他の角度調整手段を示す縦断面図であ
る。

【図５】本考案の装置の設置状態図である。

【符号の説明】

１…熱間炉内観察装置、２…内管、３…外管、４…光入
射窓、５…反射鏡、５Ａ…第１連結部、５Ｂ…第２連結
部、６…ＣＣＤカメラ、７…給水孔、８…排水孔、９…
冷却用エアー供給孔、１５ …第１仕切板、１６…第２
仕切板、１７…傾動軸。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 谷澤 安則 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 栗山 壽志 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 吉田 晴亮 茨城県鹿島郡鹿島町大字光字光３番地 鹿 島プラント工業株式会社内 (72)考案者 飯岡 拓雄 茨城県鹿島郡鹿島町大字光字光３番地 鹿 島プラント工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−263390（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−56780（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−179600（ＪＰ，Ｕ)

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】同心円状に配設された内管と外管とからな
   る２重管と、この２重管における外管および内管を貫
   き、それらの間隙を仕切る光入射窓と、この光入射窓よ
   り入射した光線を反射する内管内に配された反射鏡と、
   この反射鏡を睨むようにこの反射鏡より前記内管内基端
   側後方に配設されたカメラと、前記間隙に連通された冷
   却水給排水孔と、前記内管内に連通された冷却用エアー
   供給孔とを備えた熱間炉内観察装置であって、前記光入射窓は、前記２重管の側部のみに設けられ、 前記反射鏡は、前記内管の軸心に対して傾斜した状態で
   傾動軸により軸支され、 この傾動軸から離れた長手方向端部において、反射鏡の
   連結部を構成し、この連結部に操作ワイヤーを連結し、
   他端側を内管の軸方向に延在させて外部から前後進操作
   自在に内管に対して取付け、 前記操作ワイヤーの前後進により前記反射鏡の傾斜角度
   を連続的に可変自在に構成した ことを特徴とする熱間炉
   内観察装置。
2. 【請求項２】前記傾動軸を挟んで長手方向両端部におい
   て、反射鏡の第１連結部および第２連結部を構成し、前
   記第１連結部に前記操作ワイヤーを連結し、前記第２連
   結部と内管とを内管の内面側に付勢するスプリングによ
   り連結した請求項１記載の熱間炉内観察装置。
3. 【請求項３】前記傾動軸を挟んで長手方向両端部におい
   て、反射鏡の第１連結部および第２連結部を構成し、前
   記第１連結部に前記操作ワイヤーを連結し、前記第２連
   結部に第２ワイヤーを連結し、他端側を内管の軸方向に
   延在させて内管に対して取付け、前記反射鏡の保持をな
   した請求項１記載の熱間炉内観察装置。