(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークス炉の上昇管内に挿入され、前記上昇管の内面に付着したカーボン付着物を切削する切削手段と、
前記切削手段を前記上昇管内で鉛直方向に移動させる移動手段と、
を備え、
前記切削手段は、
鉛直方向に延びる回転軸に軸支された回転体と、
前記回転軸を介して前記回転体を回転させる回転駆動装置と、
前記回転体の外周に設けられた可倒式の切削刃と、
を備え、
前記可倒式の切削刃は、
前記回転体の回転に伴う遠心力により起立して、所定強度未満の前記カーボン付着物を切削し、
前記所定強度以上の前記カーボン付着物に当接したときには、傾倒することを特徴とする、カーボン付着物除去装置。
【請求項２】
前記カーボン付着物は、
前記上昇管の内面に付着して硬質化した、気孔率が４０％未満の硬質カーボンと、
前記硬質カーボンの内周側に付着した、気孔率が４０％以上の軟質カーボンと、
を含み、
前記可倒式の切削刃は、
前記軟質カーボンに当接したときには、起立した状態で前記軟質カーボンを切削し、
前記硬質カーボンに当接したときには、該硬質カーボンから逃げるように傾倒することを特徴とする、請求項１に記載のカーボン付着物除去装置。
【請求項３】
コークス炉の上昇管内に付着したカーボン付着物を除去するカーボン付着物除去方法において、
鉛直方向に延びる回転軸に軸支された回転体と、前記回転軸を介して前記回転体を回転させる回転駆動装置と、前記回転体の外周に設けられた可倒式の切削刃とを備える切削手段を、前記上昇管内に挿入して鉛直方向に移動させ、前記切削刃によって、前記上昇管の全体に渡って前記カーボン付着物を切削し、
前記可倒式の切削刃は、
前記回転体の回転に伴う遠心力により起立して、所定強度未満の前記カーボン付着物を切削し、
前記所定強度以上の前記カーボン付着物に当接したときには、傾倒することを特徴とする、カーボン付着物除去方法。
【請求項４】
前記カーボン付着物は、
前記上昇管の内面に付着して硬質化した、気孔率が４０％未満の硬質カーボンと、
前記硬質カーボンの内周側に付着した、気孔率が４０％以上の軟質カーボンと、
を含み、
前記可倒式の切削刃は、
前記軟質カーボンに当接したときには、起立した状態で前記軟質カーボンを切削し、
前記硬質カーボンに当接したときには、該硬質カーボンから逃げるように傾倒することを特徴とする、請求項３に記載のカーボン付着物除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークス炉の上昇管内に付着したカーボン付着物を除去するカーボン付着物除去装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コークス炉において石炭の乾留時に生じるコークス炉ガスは、炭化室の高温環境により熱分解してカーボンを発生させる。発生したカーボンは、炭化室の内壁や、炭化室上部からコークス炉ガスを導く上昇管、ベンド管などの周辺設備の内面に、析出・付着する。このように、コークス炉の上昇管の内面耐火物等に付着するカーボン付着物は、乾留ガス流路を閉塞する等の操業障害を引き起こす原因となっている。
【０００３】
従来、上昇管１内のカーボン付着物２の除去方法としては、図１に示すように金属棒３を使用した人力による突き落とし作業による除去や、切削ツールを用いた機械的な破砕・切削による除去（例えば特許文献１参照。）が行われていた。また、近年では、図２に示すように、上昇管１の下部側に配置された吹き出し装置４から、圧縮空気又は酸素を上昇管１内のカーボン付着物２に吹き付けて燃焼除去する方法も実施されている（例えば特許文献２、３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−０４７１８７号公報
【特許文献２】特開平７−２４７４８２号公報
【特許文献３】特開平１０−２７９９４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上昇管に長期間付着して硬質化したカーボン付着物は、組織が緻密化し、機械的強度も高いため、上記従来のいずれの除去方法によっても、硬質化したカーボン付着物を上昇管全長に渡ってムラ無く効率的に除去することは困難であった。
【０００６】
即ち、上記のように上昇管の内面耐火物等に付着したカーボン付着物は、長時間経過すると緻密化、硬質化して、より機械的強度を増すようになる。このため、図１に示した金属棒３による掻き取りや、特許文献１のような機械的な切削手法では、硬質化したカーボン付着物を切削不能であったり、また、切削できるとしても切削作業に多くの時間が掛かってしまうため、除去能率が極めて悪かった。従って、限られた短時間内で、上昇管内の全長に渡ってカーボン付着物を除去することが非常に困難であった。
【０００７】
また、図２に示した燃焼除去方法（特許文献２、３参照。）は、硬質化したカーボン付着物をも燃焼して除去可能であり、生産障害を起こさない時間で上昇管１内にアプローチでき、上記機械的切削と比較すれば能率の良い除去方法ではある。しかし、上昇管１の下部側から空気等を吹き込んで、下部側からカーボン付着物２を焼却除去する方式であるため、限られた短時間内では、上昇管１内の全てのカーボン付着物２を焼却しきれない。このため、上昇管の全長ｈ（例えば、ｈ＝約６ｍ、内径φ＝５５０ｍｍ）に渡って、カーボン付着物２をムラ無く一様に除去することができなかった。
【０００８】
詳細には、コークス炉におけるコークスの生産障害を回避するためには、炭化室内のコークスを押し出して搬出する時間内（例えば約１５〜２０分）に、上昇管内のカーボン付着物の除去作業を行う必要がある。しかし、上記図２に示した燃焼除去方法を採用した場合、上昇管１の下部側から空気を吹き付けても、空気が当たる部分が選択的になるため、カーボン付着物２の除去能率が悪く、当該短時間での除去作業では、上昇管１の軸方向にも周方向にも、除去ムラが生じてしまう。例えば、空気が吹き込まれる上昇管１の下部側のカーボン付着物２を燃焼除去できても、上部側のカーボン付着物２が残存してしまっていた。
【０００９】
以上のように、従来の燃焼除去方法は、短時間の除去作業では除去しきれないカーボン付着物が局所的に残存し、除去ムラが発生するという欠点があった。このため、当該残存したカーボン付着物（取り残し部）の硬質化を招いて、より除去困難な状況を引き起こすという問題があった。
【００１０】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、上昇管全長に渡ってカーボン付着物を短時間でムラ無く除去することができ、当該除去作業を頻繁に実施することにより、カーボン付着物の硬質化及び除去難化を防止することが可能な、新規かつ改良されたカーボン付着物除去装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本願発明者は鋭意研究して、上昇管内のカーボン付着物を切削する切削装置を軽微な装置構成にして、各上昇管内のカーボン付着物の除去作業を高頻度で実施すれば、該カーボン付着物の硬質化及び除去軟化を防止できる点に着目した。上昇管内に付着したカーボン付着物が硬質化しないサイクルで、その除去作業を高頻度で実施するためには、切削装置を用いた個々の上昇管の除去作業時間を短時間に抑える必要がある。
【００１２】
そこで、上昇管内で既に硬質化してしまった硬質カーボンの除去を諦める一方、硬質化する前の比較的柔らかい軟質カーボンを、上昇管全長に渡って高頻度で繰り返し除去する方法を見出した。この方法により、上昇管全長に渡ってムラ無くカーボン付着物を除去できるとともに、個々の上昇管における除去作業時間を短縮できる。従って、コークス炉に設けられた多数の上昇管に対する除去作業を高頻度で実施できるので、上昇管内におけるカーボン付着物の硬質化及び除去難化を防止でき、上昇管が閉塞するといった重度の操業障害の発生を確実に防止できることとなる。本願発明者は、かかる知見に基づき、以下のような本願発明に想到した。
【００１３】
本発明のある観点によれば、コークス炉の上昇管内に挿入され、前記上昇管の内面に付着したカーボン付着物を切削する切削手段と、前記切削手段を前記上昇管内で鉛直方向に移動させる移動手段とを備え、前記切削手段は、鉛直方向に延びる回転軸に軸支された回転体と、前記回転軸を介して前記回転体を回転させる回転駆動装置と、前記回転体の外周に設けられた可倒式の切削刃と、を備え、前記可倒式の切削刃は、前記回転体の回転に伴う遠心力により起立して、所定強度未満の前記カーボン付着物を切削し、前記所定強度以上の前記カーボン付着物に当接したときには、傾倒することを特徴とする、カーボン付着物除去装置が提供される。
【００１４】
また、本発明の別の観点によれば、コークス炉の上昇管内に付着したカーボン付着物を除去するカーボン付着物除去方法において、鉛直方向に延びる回転軸に軸支された回転体と、前記回転軸を介して前記回転体を回転させる回転駆動装置と、前記回転体の外周に設けられた可倒式の切削刃とを備える切削手段を、前記上昇管内に挿入して鉛直方向に移動させ、前記切削刃によって、前記上昇管の全体に渡って前記カーボン付着物を切削し、前記可倒式の切削刃は、前記回転体の回転に伴う遠心力により起立して、所定強度未満の前記カーボン付着物を切削し、前記所定強度以上の前記カーボン付着物に当接したときには、傾倒することを特徴とする、カーボン付着物除去方法が提供される。
【００１６】
また、前記カーボン付着物は、前記上昇管の内面に付着して硬質化した、気孔率が４０％未満の硬質カーボンと、前記硬質カーボンの内周側に付着した、気孔率が４０％以上の軟質カーボンとを含み、前記可倒式の切削刃は、前記軟質カーボンに当接したときには、起立した状態で前記軟質カーボンを切削し、前記硬質カーボンに当接したときには、該硬質カーボンから逃げるように傾倒するようにしてもよい。
【００１７】
上記のカーボン付着物除去装置及び方法によれば、可倒式の切削刃を備えた回転体を回転させながら、上昇管内を鉛直方向に移動させることで、当該切削刃によりカーボン付着物を切削して除去できる。このとき、可倒式の切削刃は、回転体の回転に伴う遠心力により起立して、主に、硬質化する前の比較的柔らかい軟質カーボン付着物を切削することで、上昇管の全長に渡って該軟質カーボン付着物を短時間でムラ無く除去できる。さらに、該可倒式の切削刃は、硬質化した硬質カーボン付着物に当接したときには、該硬質カーボン付着物から逃げるように水平方向又は垂直方向に傾倒できるため、該硬質カーボン付着物を無理に切削することはない。従って、上記可倒式の回転刃状の切削装置を用いることで、硬質化する前の軟質カーボン付着物を能率的に除去できるとともに、切削除去が困難な硬質カーボン付着物については放置することができる。よって、個々の上昇管に対する除去作業時間を短縮化できるので、多数の上昇管の除去作業を高頻度で実施できる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように本発明によれば、上昇管全長に渡ってカーボン付着物を短時間でムラ無く除去することができ、当該除去作業を頻繁に実施することにより、カーボン付着物の硬質化及び除去難化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来の人力による掻き落とし除去方法を示す説明図である。
【図２】従来の空気等による燃焼除去方法を示す説明図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るコークス炉を示す斜視図である。
【図４】同実施形態に係るコークス炉のカーボン付着物除去装置を示す正面図である。
【図５】同実施形態の変更例に係るコークス炉のカーボン付着物除去装置を示す正面図である。
【図６】同実施形態に係る切削装置を示す縦断面図である。
【図７】同実施形態に係る切削装置の先端部を示す縦断面図（ａ）と底面図（ｂ）である。
【図８】同実施形態の変更例に係る切削装置の先端部を示す縦断面図（ａ）と底面図（ｂ）である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る切削装置を示す縦断面図である。
【図１０】同実施形態に係る切削装置を示す底面図である。
【図１１】カーボン付着物の除去作業のサイクルを示す説明図である。
【図１２】カーボン付着物の除去作業のサイクルを示す説明図である。
【図１３】カーボン付着物の除去作業のサイクルを示す説明図である。
【図１４】カーボン付着物の除去作業のサイクルを示す説明図である。
【図１５】カーボン付着物の除去作業のサイクルを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２１】
［１．コークス炉の概要］
まず、図３を参照して、本発明の第１の実施形態に係るカーボン付着物除去装置２０を具備したコークス炉１０の概要について説明する。図３は、本実施形態に係るコークス炉１０を示す斜視図である。
【００２２】
図３に示すように、コークス炉１０は、炭化室１１と燃焼室１２が水平方向に交互に配列される構造を有し、炭化室１１と燃焼室１２は、耐火物等からなる炉壁１３で区分されている。炭化室１１と燃焼室１２の設置数は、任意の複数であってよいが、一般には、１つのコークス炉１０において、数十〜数百門の炭化室１１と燃焼室１２が設置される。
【００２３】
炭化室１１の上部には、複数の装入口１４が設けられており、該装入口１４から炭化室１１内に石炭が装入される。また、コークス炉１０の炉頂面には、レール１５、１５が敷設されており、装入車１６は、このレール１５、１５上を走行して、上記装入口１４から各炭化室１１内に石炭を装入する。また、炭化室１１の上部一側には、コークス炉ガス（石炭乾留ガス）を排出するための上昇管１（図１、図２参照。）が立設されている。
【００２４】
燃焼室１２では、外部から導入された燃焼ガスが燃焼し、その燃焼熱が炭化室１１に伝導される。炭化室１１では、この燃焼室１２からの熱を用いて該石炭を乾留して、コークスを生成する。この石炭の乾留時に発生するコークス炉ガスは、上昇管１を通じて炉外に排出される。また、コークスの生成後には、押出機１８は、押出機ラム１９を用いて、炭化室１１内のコークスを一側から他側に向けて押し出して、炉外に搬出する。このようなコークスの押出・搬出作業中に、上昇管１内のカーボン付着物２の除去作業が行われる。
【００２５】
ここで、カーボン付着物２について説明する。上述したように、コークス炉１０における原料炭の乾留時にはコークス炉ガスが発生し、このコークス炉ガスが炭化室の高温環境により熱分解すると、カーボンが発生する。当該発生したカーボンが析出して、上記上昇管１の内面に付着し、図１及び図２で示したようなカーボン付着物２が形成される。かかるカーボン付着物２は、長時間経過すると緻密化、硬質化して、より機械的強度を増すようになるため、該硬質化したカーボン付着物２を除去することは困難である。
【００２６】
そこで、本実施形態に係るカーボン付着物除去装置及び方法は、上昇管１内面に付着したカーボン付着物２が硬質化する前に該カーボン付着物２を除去するために、軽量、コンパクトかつ高出力の切削装置を用いて、該カーボン付着物２の除去作業を迅速かつ頻繁に行うことを特徴としている。
【００２７】
［２．カーボン付着物除去装置の構成］
以下に、図３及び図４を参照して、本実施形態に係るカーボン付着物除去装置２０について説明する。図４は、本実施形態に係るカーボン付着物除去装置２０を具備したコークス炉１０を示す正面図である。
【００２８】
図３及び図４に示すように、カーボン付着物除去装置２０は、コークス炉１０の上部に設けられる。カーボン付着物除去装置２０は、上記レール１５、１５上を走行する台車２１と、該台車２１に設置されたクレーン機構２２と、クレーン機構２２により吊持される枠体２３と、枠体２３に設けられる切削装置３０と、該切削装置３０を鉛直方向に上下動させる移動機構４０とを備える。なお、切削装置３０は、本発明の切削手段に相当し、コークス炉１０の上昇管１内に挿入され、上昇管１の内面に付着したカーボン付着物２を切削する機能を有する。また、移動機構４０は、本発明の移動手段に相当し、切削手段である切削装置３０を上昇管１内で鉛直方向に移動させる機能を有する。
【００２９】
台車２１は、不図示の駆動装置により、上記装入車１６と同一のレール１５、１５上を走行する。これにより、カーボン付着物除去装置２０は、コークス炉１０の上部を水平方向に移動して、複数の上昇管１にアクセスできる。クレーン機構２２は、不図示の駆動装置によりアームを回動させて、切削装置３０が搭載された枠体２３を、上昇管１の上方に位置づける。
【００３０】
枠体２３は、筒状の鉛直枠２４と、鉛直枠２４の中央部付近に設けられた水平台２５とからなる。該枠体２３は、上記クレーン機構２２により吊持されており、枠体２３の鉛直枠２４の下端は、上昇管１の上端に対して着脱自在に係合するように構成されている。該枠体２３には、切削装置３０と移動機構４０が搭載されている。
【００３１】
移動機構４０は、水平台２５上に設置されたウィンチ４１と、切削装置３０を支持する支持体４２と、支持体４２の上端とウィンチ４１とを結ぶワイヤ４３とを備える。ワイヤ４３は、枠体２３の上端に設けられた滑車４４を介して懸架され、支持体４２を吊持する。かかる構造により、ウィンチ４１がワイヤ４３を送り出す／巻き取ることによって、支持体４２の下端に装着された切削装置３０が鉛直方向に上下動する。
【００３２】
以上のような構成のカーボン付着物除去装置２０を用いて、上昇管１内のカーボン付着物２を除去する方法について説明する。
【００３３】
まず、台車２１を走行させて、カーボン付着物除去装置２０を清掃対象の上昇管１付近に移動させる。次いで、クレーン機構２２を用いて枠体２３を上昇管１の上部に配置し、該枠体２３の下端を上昇管１の上端に係合して固定する。その後、移動機構４０のウィンチ４１からワイヤ４３を送り出すことで、切削装置３０を下方に移動させて、上昇管１内に切削装置３０を挿入する。そして、切削装置３０の回転刃を回転させながら、切削装置３０を上昇管１内の上部から下部にかけて一定速度で移動（走査）させる。これにより、該切削装置３０により、上昇管１の内面に付着したカーボン付着物２を上昇管１の全長に渡って切削して除去する。なお、切削装置３０の詳細は後述する。
【００３４】
かかる上昇管１内のカーボン付着物２の除去作業（清掃作業）は、上昇管１の全長（例えば６ｍ）に渡って一定速度で切削装置３０を走査するだけでよいので、短時間で実行できる。このようにして１本の上昇管１の除去作業が終了した後は、台車２１を移動させて、カーボン付着物除去装置２０を次の清掃対象の上昇管１付近に配置して、上記と同様に除去作業を行う。以上のようにして、カーボン付着物除去装置２０は、コークス炉１０に設けられた多数本（例えば１００本）の上昇管１に順次アクセスして、カーボン付着物２を除去していく。
【００３５】
なお、コークス炉１０の炉頂面では、上述した装入車１６等の操業機械が常時稼働しているので、上記カーボン付着物除去装置２０は、装入車１６等の操業に干渉しないようにしなければならない。例えば、装入車１６による石炭の装入作業を邪魔することなく、カーボン付着物除去装置２０による除去作業を遂行することが求められる。そこで、カーボン付着物除去装置２０を折り畳んで、装入車１６に作業員の通路として設けられている開口部１６ａを通過できる構造にしてもよい。かかる構造により、カーボン付着物除去装置２０が、炉頂面上で装入車１６を追い越して移動できるので、石炭の装入作業に支障を及ぼすことなく、カーボン付着物２の除去作業を実行できるようになる。
【００３６】
次に、図５を参照して、本実施形態の変更例に係るカーボン付着物除去装置２０について説明する。図５は、本実施形態の変更例に係るカーボン付着物除去装置２０を具備したコークス炉１０を示す正面図である。
【００３７】
上述した図４の例では、コークス炉１０の炉頂面に敷設されたレール１５、１５上を台車２１が走行することで、カーボン付着物除去装置２０を移動させる構造であった。これに対し、図５に示す例では、レール１５、１５とは別に、上昇管１付近に別途設けられたレール２７、２７上を門型台車２６が走行することで、カーボン付着物除去装置２０を移動させる構造である。
【００３８】
詳細には、図５に示すように、コークス炉１０の炉頂面の上昇管１側に、上昇管１を跨ぐ位置に水平台２８が設けられる。水平台２８は、適宜の間隔で配設された支柱２９により支持されている。この水平台２８上にレール２７、２７を敷設し、該レール２７、２７上を走行する門型台車２６を、上昇管１上を跨ぐようにして配設する。この門型台車２６には、上述した切削装置３０及び移動機構４０を搭載した枠体２３が設置されている。なお、当該枠体２３は、図４で説明したものと同様な構造であるので、その詳細説明は省略する。
【００３９】
かかる図５に示す構造であっても、門型台車２６の走行により、切削装置３０及び移動機構４０を搭載した枠体２３を水平方向に移動させて、上昇管１の直上に位置づけることができる。さらに、移動機構４０により切削装置３０を上下動させて、各上昇管１内に挿入できる。従って、図５に示す構造のカーボン付着物除去装置２０においても、切削装置３０は、複数の上昇管１に容易かつ迅速にアプローチできる。また、門型台車２６は上昇管１の上方を移動するので、カーボン付着物除去装置２０が、コークス炉１０の炉頂面に設けられた装入車１６等の操業移動装置に干渉することもない。従って、コークス炉１０の連続操業に障害を与えることなく、カーボン付着物除去装置２０による除去作業を遂行できる。
【００４０】
以上、図３〜図５を参照して説明したように、本実施形態に係るカーボン付着物除去装置２０は、軽微な切削装置３０と、炉上移動用兼上昇管アプローチ用の移動機構とを組み合わせた構造である。そして、該移動機構は、コークス炉１０の操業移動装置（装入車１６等）に干渉しない構造であり、コークス炉１０の操業に障害を与えないようになっている。
【００４１】
上記構成のカーボン付着物除去装置２０により、各炭化室１１内のコークスを押出機１８にて押し出して搬出する短時間内（例えば１５〜２０分）に、該炭化室１１の上昇管１の全長に渡ってムラ無く、迅速にカーボン付着物２を除去できる。従って、１つのコークス炉１０に多数の上昇管１が設けられている場合でも、各上昇管１の内面に付着するカーボン付着物２の除去作業を、高頻度で継続することができる。よって、各上昇管１においてカーボン付着物２が硬質化する前に、比較的柔らかい状態のカーボン付着物２を頻繁に除去できるので、少なくとも上昇管１の寿命が尽きるまでの期間（例えば数年間）は、カーボン付着物２による上昇管１の閉塞を防止できる。
【００４２】
［３．切削装置の構成］
次に、図６を参照して、本実施形態に係るカーボン付着物除去装置２０が具備する切削装置３０の構成について詳細に説明する。図６は、本実施形態に係る切削装置３０を示す縦断面図である。
【００４３】
図６に示すように、切削装置３０は、上昇管１内に挿入可能な大きさの略円筒形のハウジング３１と、ハウジング３１内に設置された回転駆動装置３２と、回転駆動装置３２の回転軸３３の下端に装着された回転体３４と、回転体３４の外周に取り付けられた複数の可倒式の切削刃３５とを備える。
【００４４】
回転駆動装置３２は、例えばエアモータ、電動モータ等の任意のモータで構成され、回転体３４を水平面内で回転させるための駆動力を生成する。回転駆動装置３２からの回転駆動力は回転軸３３を介して回転体３４に伝達される。回転軸３３は、鉛直方向に延設され、その下端はハウジング３１の下部から突出している。回転体３４は、該回転軸３３の先端に軸支されている。該回転体３４は、略円板形状を有し、回転駆動装置３２により水平方向に回転する。この回転体３４の外周には、複数（例えば３つ）の切削刃３５が、水平面内で起立／傾倒自在に設置されている。
【００４５】
ここで、図７を参照して、本実施形態に係る切削装置３０の先端部の構造について詳述する。図７は、本実施形態に係る切削装置３０の先端部を示す縦断面図（ａ）と底面図（ｂ）である。
【００４６】
図７に示すように、回転駆動装置３２から下方に延びる回転軸３３には、回転体３４を軸設するための軸設部材３６が装着されている。回転体３４は該軸設部材３６に装着されており、留め具３７を軸設部材３６の下部に設けられた水平貫通孔３６ｂに差し込むことで、回転体３４は、円筒状のスペーサ３８と軸設部材３６の基部３６ａとの間に固定される。
【００４７】
回転体３４は、共に略円板形状を有する金属製の上部回転板３４ａと下部回転板３４ｂとからなる。上部回転板３４ａと下部回転板３４ｂの間には、外周側に環状の隙間３４ｃが形成されており、この隙間３４ｃに切削刃３５を挟み込んだ状態で、上部回転板３４ａと下部回転板３４ｂはボルト３９とナット３９１で固定される。ボルト３９の胴部３９ａは、上方から順に、上部回転板３４ａ、切削刃３５、下部回転板３４ｂを貫通して、ナット３９１に螺着される。
【００４８】
切削刃３５は、比較的硬質な金属、例えばステンレス鋼からなり、略短冊形状を有する。図示の例では、回転体３４に３つの切削刃３５が設置されているが、かかる例に限定されず、切削対象となるカーボン付着物２の特性に応じて、切削刃３５の設置数、厚み、材質等を適宜選定することが好ましい。
【００４９】
切削刃３５の先端部は鋭利な刃となっており、切削刃３５の後端部は、上記回転体３４に対して回動自在に装着される。該切削刃３５の後端部には、切削刃３５の長手方向に延びる長円孔３５ａが形成されており、この長円孔３５ａに上記ボルト３９の胴部３９ａが挿通される。これによって、切削刃３５は、ボルト３９の胴部３９ａにより係止されつつ、回転体３４の上部回転板３４ａと下部回転板３４ｂとの間で水平方向に自由に回動可能となる。図７（ｂ）の二点鎖線で示す円形軌跡Ａは、切削刃３５が胴部３９ａを中心として水平方向に回動したときの切削刃３５の先端の軌跡を表している。
【００５０】
このように、切削刃３５は、胴部３９ａを中心として水平方向に回動することで、回転体３４に対して起立したり、傾倒したりすることができる。なお、図７（ｂ）の実線で示した切削刃３５は、切削刃３５が回転体３４に対して起立した状態であり、この起立状態では、切削刃３５の長手方向が、回転体３４の法線方向に一致又は近くなっている。一方、図７（ｂ）の二点鎖線で示した切削刃３５は、切削刃３５が回転体３４に対して傾倒した状態であり、この傾倒状態では、切削刃３５の長手方向は、回転体３４の接線方向に一致又は近くなっている。
【００５１】
以上、本実施形態に係る切削装置３０の構造について説明した。かかる構造の切削装置３０は、回転刃状の切削ツールとして機能する。即ち、回転駆動装置３２により回転体３４を回転させることで、回転体３４の回転により生じる遠心力により、切削刃３５が起立して、切削刃３５の先端が回転体３４の外周から突出する。回転体３４の回転時には、起立した切削刃３５の先端の軌跡は、図７（ｂ）の二点鎖線Ｂで示す円形軌跡Ｂとなり、この円形軌跡Ｂの内部に存在する切削対象物を切削刃３５により切削可能となる。この円形軌跡の直径φ１（例えばφ１＝４４０ｍｍ）は、上昇管１の内径φ（例えばφ＝５５０ｍｍ）よりも適切な値だけ小さくなるように設定されている。
【００５２】
［４．切削装置の変形例］
次に、図８を参照して、本実施形態の変更例に係る切削装置３０の構成について説明する。図８は、本実施形態の変更例に係る切削装置３０の先端部を示す縦断面図（ａ）と底面図（ｂ）である。
【００５３】
上記図７に示す切削装置３０の例では、切削刃３５は水平方向にのみ傾倒可能な構造であったが、図８に示す切削装置３０の例では、切削刃３５は水平方向のみならず垂直方向にも傾倒可能な構造である。
【００５４】
詳細には、図８に示すように、回転軸３３には、図７の例と同様に回転体３４を軸設するための軸設部材３６が装着され、回転体３４は、留め具３７を用いて該軸設部材３６に装着されている。回転体３４は、上部回転板４５と、該上部回転板４５よりも小径であり、その下部側に接合される下部回転部材４６と、該上部回転板４５と該下部回転部材４６を結ぶ湾曲部材４７とからなる。湾曲部材４７は、中心角９０°で円弧状に湾曲しており、湾曲部材４７の一端は上部回転板４５に固定され、湾曲部材４７の他端は下部回転部材４６に固定されている。該湾曲部材４７は切削刃３５の長円孔３５ａに挿通されており、切削刃３５は、その後端部で湾曲部材４７により係止される。切削刃３５は、図７の例と同様に例えばステンレス鋼からなる略短冊形状の金属板であり、切削刃３５の設置数は図８のような３つの例に限定されず、２つ又は４つ以上であってもよい。
【００５５】
かかる切削刃３５は、湾曲部材４７により係止されつつ、回転体３４の上部回転板４５ａに沿って水平方向に回動自在であり、かつ、湾曲部材４７に沿って垂直方向にも回動自在である。図８（ｂ）の二点鎖線で示す円形軌跡Ａは、切削刃３５が湾曲部材４７を中心として水平方向に回動したときの切削装置３０の先端の軌跡を表している。また、図８（ａ）の二点鎖線で示す円形軌跡Ｃは、切削刃３５が湾曲部材４７に沿って垂直方向に回動したときの切削刃３５の先端の軌跡を表している。
【００５６】
このように、切削刃３５は、水平方向又は垂直方向に回動することで、回転体３４に対して起立したり、傾倒したりすることができる。図８の例では、図７の例と同様に、切削刃３５は水平方向に回動して、回転体３４に対して起立／傾倒することができる。さらに、図８（ａ）、（ｂ）の実線で示した切削刃３５は、切削刃３５が回転体３４に対して起立した状態であり、この起立状態の切削刃３５は、回転体３４の外周よりも外側に突出する。一方、図８（ａ）、（ｂ）の二点鎖線で示した切削刃３５は、切削刃３５が回転体３４に対して垂直方向に傾倒した状態であり、この傾倒状態の切削刃３５は、回転体３４の外周よりも内側に入り込む。回転体３４が回転していないときには、切削刃３５は、垂直方向に傾倒して、湾曲部材４７から垂下する（図８（ａ）の二点鎖線）。
【００５７】
以上説明したような図８の構造の切削装置３０においても、回転駆動装置３２により回転体３４を回転させることで、回転体３４の回転により生じる遠心力により、切削刃３５が垂直方向及び水平方向に回動して起立し、切削刃３５の先端が回転体３４の外周から突出する。回転体３４の回転時には、起立した切削刃３５の先端の軌跡は、図８（ｂ）の二点鎖線Ｂで示す円形軌跡Ｂとなり、この円形軌跡Ｂの内部に存在する切削対象物を切削刃３５により切削可能となる。
【００５８】
ここで、上述した図７と図８の構造の切削装置３０の相違について説明する。図７の構造の切削装置３０の切削刃３５は、水平面内のみの可倒性を有し、図８の構造の切削装置３０の切削刃３５は、水平及び垂直方向の双方向での可倒性を有する。このような切削刃３５の可倒方向の自由度は、除去対象物（カーボン付着物２）への打撃力伝達と、切削装置３０の昇降（走査）動作障害に得失を与える。切削刃３５自体の形状は、図７、図８ともに同一であるが、当該切削刃３５を支持するピン部品（図７のボルト３９、図８の湾曲部材４７）の形状差異が、当該打撃力伝達と昇降動作障害の特徴を示す。例えば、図７の構造では、切削刃３５の可倒方向が水平方向のみであるので、カーボン付着物２に対する打撃力は大きくなるという利点があるが、切削装置３０の昇降動作障害として、カーボン付着物２に対する切削刃３５の引っ掛りが生じうる。一方、図８の構造では、切削刃３５の可倒方向が水平及び垂直方向であるので、カーボン付着物２に対する打撃力は小さくなるが、上記切削刃３５の引っ掛りが生じにくく、切削装置３０の昇降動作障害が低いという利点がある。
【００５９】
［５．切削装置によるカーボン付着物の切削・除去動作］
次に、上記図７、図８で説明した切削装置３０を用いて上昇管１内のカーボン付着物２を除去するときの動作について、再び図６を参照して説明する。
【００６０】
図６に示したように、切削装置３０の回転駆動装置３２により回転体３４を回転させながら、該切削装置３０を上昇管１内に挿入し、上昇管１の上端から下端に向けて一定速度で移動させる。これにより、回転体３４に対して起立した切削刃３５により、上昇管１の内面に付着したカーボン付着物２を上昇管１の上部側から順に切削して、上昇管１の内部空間（即ち、乾留ガス流路）を拡開することが可能である。
【００６１】
このとき、可倒式の切削刃３５は、回転体３４の回転に伴う遠心力により起立して、上昇管１の内面に付着したカーボン付着物２に当接して切削する。カーボン付着物２が所定強度未満の軟質カーボンである場合、切削刃３５は、該軟質カーボンに当接したときも起立状態を維持して、該軟質カーボンを好適に切削して除去する。一方、カーボン付着物２が所定強度以上の硬質カーボンである場合、切削刃３５は、該硬質カーボンに当接したときには、水平方向（回転方向後方）に傾倒して、該硬質カーボンを切削せずに逃げる。
【００６２】
ここで、硬質カーボンと軟質カーボンは、カーボンの気孔率により定義される。気孔率は、組織の緻密度を表しており、組織の結合力の強さに関係するため、切削ツールによる切削除去の難易度に直接関係する。本明細書では、気孔率が４０％以上のカーボン付着物２を軟質カーボン（スポンジ状カーボン）と定義し、気孔率が４０％未満のカーボン付着物２を硬質カーボン（緻密カーボン）と定義する。
【００６３】
上記のように、本実施形態に係る切削装置３０の切削刃３５は、可倒式であり、所定強度未満の切削対象物に当接したときは、傾倒せずに起立状態を維持し、一方、所定強度以上の切削対象物に当接したときは、傾倒するように構成されている。従って、該可倒式の切削刃３５は、比較的柔らかい軟質カーボンを好適に切削できる一方で、切削困難な硬質カーボンを無理に切削することなく、水平方向に傾倒して逃げることができる。従って、切削装置３０は、上昇管１内に付着して硬質化した硬質カーボンを切削することなく、敢えて放置しておくことで、該硬質カーボンの内周側に形成された比較的柔らかい軟質カーボンのみを容易かつ迅速に切削・除去できる。よって、切削装置３０による切削速度（切削装置３０の下降速度）を高速にすることができるので、限られた短時間内で、上昇管１の全長に渡ってカーボン付着物２の除去作業を完遂できる。
【００６４】
上述したように１本の上昇管１の除去作業時間は、炭化室１１内のコークスの押し出し・搬出作業が行われる短時間（例えば１５〜２０分）に限られている。しかし、本実施形態に係る切削装置３０を用いれば、当該短時間内で上昇管１の全長に渡ってカーボン付着物２を能率的に除去できるので、コークス炉１０の操業障害を引き起こすことがない。
【００６５】
また、本実施形態では、上記のように回転刃状の切削ツールを高速回転させながら、上昇管１の全長（例えば約６ｍ）に渡って一定速度で上昇管１内を移動させる。このとき、切削刃３５の厚みｄや設置数ｎ、回転体３４の回転数ｒ、及び、切削装置３０の移動速度ｖなどといった切削条件の組合せを適切に選択することにより、切削刃３５が上昇管１内面に一様に当接する状態となることが好ましい。また、１本の上昇管１の除去作業に許容されるサイクルタイムの範囲内で、切削刃３５の厚みｄや設置数ｎを増加させる、回転体３４の回転数ｒを増加させる、或いは、切削装置３０の移動速度ｖを低下させるほど、カーボン付着物２の除去性能が向上し、より硬質なカーボン付着物２を除去することが可能となる。
【００６６】
ここで、上記切削刃３５の厚みｄや設置数ｎ、回転体３４の回転数ｒ、及び、切削装置３０の移動速度ｖなどといった各パラメータの設定基準について考察する。「切削装置３０による１回の走査で、上昇管１内のカーボン付着物２全面に必ず１度は切削刃３５が当接すること」を条件とすれば、例えば、切削刃３５の厚みｄ＝１０ｍｍ、設置数ｎ＝３、回転数ｒ＝２０００ｒｐｍの場合に、移動速度ｖ＝１ｍ／ｓｅｃと決定できる。このとき、厚みｄ、設置数ｎ及び回転数ｒを変えずに、移動速度ｖを１／６０倍にすれば（ｖ＝１ｍ／ｍｉｎ）、切削装置３０による１回の走査で、カーボン付着物２の同一箇所を少なくとも６０回は打撃することになる。
【００６７】
図７に示す切削装置３０の例では、切削刃３５の設置数ｎは３枚であることが好ましい。切削刃３５の設置数ｎが２枚以下である場合には、切削装置３０の切削力が低下してしまう。一方、切削刃３５の設置数ｎが４枚以上である場合には、切削刃３５が硬質カーボンと接触したときに隣接する切削刃３５と干渉するため、可倒しなくなる。このように、切削刃３５の設置数ｎは、切削力と可倒性を考慮して適切な数に決定される。
【００６８】
また、カーボン付着物２を適切に除去するためには、当該切削刃３５による打撃回数のみならず、切削刃３５が有する打撃エネルギー（運動エネルギー）をも考慮することが好ましい。このために、切削条件を決定するパラメータとして、上記ｄ、ｎ、ｒ、ｖ以外にも、切削刃３５の質量や刃先回転半径、回転数などを、カーボン付着物２の強度又は硬度に応じて適宜設定することが好ましい。
【００６９】
また、本実施形態に係る切削装置３０を用いた除去作業の結果、上昇管１には硬質カーボンが残存するが、軟質カーボンはほぼ残存しない。従って、次に除去作業を行うまでのサイクルタイムで、上昇管１内に残存した硬質カーボン上に新たな軟質カーボンが付着したとしても、該軟質カーボンが硬質化して硬質カーボンに変化することはない。よって、当該次の除去作業で該該軟質カーボンを適切に除去すれば、上昇管１内の硬質カーボンの厚みが急激に増大することはない。このため、上昇管１内でのカーボン付着物２の硬質化及び除去難化を抑制できる。
【００７０】
［６．第２の実施形態に係る切削装置］
次に、図９及び図１０を参照して、本発明の第２の実施形態に係る切削装置３０について説明する。図９、図１０はそれぞれ、第２の実施形態に係る切削装置３０を示す縦断面図、底面図である。
【００７１】
図９に示すように、第２の実施形態に係る切削装置３０は、上昇管１内に挿入可能な大きさの略円筒形のハウジング３１と、ハウジング３１内に設置された回転駆動装置３２と、回転駆動装置３２の回転軸３３の下端に装着された回転体５２と、回転体５２の外周に取り付けられた複数の可倒式の切削刃５０とを備える。ハウジング３１及び回転駆動装置３２は、第１の実施形態と同様であるので、その詳細説明は省略する。
【００７２】
図９及び図１０に示すように、回転体５２は、回転駆動装置３２から延びる回転軸３３の先端に軸支されている。該回転体５２は、略円柱形状を有し、回転駆動装置３２により水平方向に回転する。この回転体５２の外周には、複数（図示の例では８つ）のチェーン状の切削刃５０が、等間隔で設置されている。この切削刃５０は、例えばステンレス鋼等の金属製のチェーンで構成され、切削刃５０の一端は回転体５２の外周に固定され、他端は自由端となっている。
【００７３】
回転体５２の非回転時には、チェーン状の切削刃５０は、重力により回転体５２から下方に垂下する。一方、回転体５２の回転時には、チェーン状の切削刃５０は、該回転に伴う遠心力により、略水平方向に起立して、回転体５２の周囲を周回する。このように切削刃５０をチェーンで構成することによっても、回転刃状の切削ツールの切削刃を可倒式にすることができる。
【００７４】
次に、このような第２の実施形態に係る切削装置３０を用いて上昇管１内のカーボン付着物２を除去するときの動作について説明する。
【００７５】
図９及び図１０に示すように、切削装置３０の回転駆動装置３２により回転体５２を回転させながら、該切削装置３０を上昇管１内に挿入し、上昇管１の上端から下端に向けて一定速度で移動させる。これにより、回転体５２に対して起立したチェーン状の切削刃５０により、上昇管１の内面に付着したカーボン付着物２を上昇管１の上部側から順に切削して、上昇管１の内部空間を拡開することが可能である。
【００７６】
このとき、チェーン状の切削刃５０は、回転体５２の回転に伴う遠心力により起立して、上昇管１の内面に付着したカーボン付着物２に当接して切削する。カーボン付着物２が所定強度未満の軟質カーボンである場合、切削刃５０は、該軟質カーボンに当接したときも起立状態を維持して、該軟質カーボンを好適に切削して除去する。一方、カーボン付着物２が所定強度以上の硬質カーボンである場合、切削刃５０は、該硬質カーボンに当接したときには、水平方向（回転方向後方）若しくは垂直方向に傾倒して、該硬質カーボンを切削せずに逃げる。
【００７７】
以上のように、第２の実施形態に係るチェーン状の切削刃５０を用いた場合も、第１の実施形態と同様に、可倒式の切削刃５０を構成できる。そして、該可倒式の切削刃５０は、比較的柔らかい軟質カーボンを好適に切削できる一方で、切削困難な硬質カーボンを無理に切削することなく、水平方向又は垂直方向に傾倒して逃げることができる。従って、切削装置３０は、硬質カーボンを切削することなく該硬質カーボンの内周側に形成された比較的柔らかい軟質カーボンのみを容易かつ迅速に切削・除去できる。従って、切削装置３０による切削速度（切削装置３０の下降速度）を高速にすることができるので、限られた短時間内で、上昇管１の全長に渡ってカーボン付着物２の除去作業を完遂できる。
【００７８】
［７．カーボン付着物の除去作業のサイクル］
次に、上述したカーボン付着物除去装置を用いて複数の上昇管１内のカーボン付着物２を除去するサイクルについて説明する。
【００７９】
上記のように、コークス炉１０の上昇管１内面に付着したカーボン付着物２は、時間の経過とともに硬質化して、切削除去が困難な状態となるので、カーボン付着物２が硬質化する前に除去することが好ましい。カーボン付着物２が硬質化する速度は、様々な要因（例えばコークス炉１０の温度、石炭の種類など）で変化するが、一般的に、上昇管１の内面に付着したカーボン付着物２が硬質化するまでには数ヶ月かかると考えられる。従って、切削装置３０を用いた除去作業を高頻度で実施して、硬質化する前の比較的柔らかいカーボン付着物２を頻繁に除去すれば、上昇管１がカーボン付着物２により閉塞することを防止できる。
【００８０】
上昇管１の内面に付着したカーボン付着物２を、硬質化しないサイクルで除去し続けるためには、操業条件にも依るが、例えば、上昇管１の１本当たり「１回／週」程度の頻度での除去作業が必要である。従来の除去方法（図１、図２等参照）では、前述のように能率が悪いので、１本当たり「１回／週」程度の一様な除去作業ができなかった。
【００８１】
これに対し、本実施形態に係るカーボン付着物除去装置２０では、軽量、コンパクトな切削装置３０を、高機動な移動気孔に搭載することにより、いずれの炭化室１１の上昇管１にも容易にアプローチすることを可能とし、かつ、カーボン付着物２の除去作業を高頻度で行うことができる。これによって、毎回の除去作業を迅速かつ容易に実施できるとともに、各上昇管１内でカーボン付着物２が硬質化する前に除去可能となる。また、カーボン付着物除去装置２０による除去作業を、自動運転ではなく、作業者による人的な観測・判断によって行うことにより、上昇管１内面の何れの場所においても、カーボン付着物２を取り残しなく一様に除去することも可能となる。
【００８２】
以下に、図１１〜図１５を参照して、カーボン付着物２の除去作業のサイクルについて検討した結果について説明する。
【００８３】
図１１に示すように、上昇管１に対するカーボンの付着速度と、カーボン付着物２の硬質化速度は、コークス炉１０の運転条件（例えば、温度、石炭装入レベル、石炭銘柄、石炭粒度、石炭水分量等）によって変化する。しかし、カーボン付着物２の厚みが、上昇管１の閉塞等の生産障害を及ぼすまでの時間は、数日〜数週間であり、一方、上昇管１に付着したカーボン付着物２が硬質化して除去困難となるのに要する時間は、１ヶ月〜数ヶ月であることが判っている。
【００８４】
従って、図１２に示すように、カーボンの付着速度の最も速い部類で考えると、除去サイクルの率束条件は、カーボン付着物２の硬質化時間ではなく、カーボン付着物２の厚みが生産障害（上昇管１からの石炭乾留ガスの吸引不良）を起こすまでの時間である。従って、図１２に示すように、カーボン付着物２の厚みが、炭化室１１におけるカーボンの生産効率維持限界となる厚み（１７５ｍｍ）となるまでに、上昇管１内のカーボン付着物２を所定のサイクルタイムｔ１で繰り返し除去する必要がある。
【００８５】
また、図１３に示すように、カーボンの付着速度の遅い部類であっても、除去サイクルの率束条件は、図１２の場合とほぼ同様となる。この場合も、図１３に示すように、カーボン付着物２の厚みが、炭化室１１におけるカーボンの生産効率維持限界となる厚み（１７５ｍｍ）となるまでに、上昇管１内のカーボン付着物２を所定のサイクルタイムｔ２（ｔ２＞ｔ１）で繰り返し除去する必要がある。
【００８６】
ところが、コークス炉１０の生産サイクルの都合上、上昇管１本当たりに掛けられる除去作業時間が１５〜２０分程度であるため、図１や図２のような従来の除去方法では、１回の除去作業で１本の上昇管１の全長に渡る除去が困難である。
【００８７】
従って、図１４に示すように、限られた短時間（１５〜２０分）内での１回の除去作業では、カーボン付着物２の取り残しが発生するため、当該取り残した部分のカーボン付着物２の硬質化は、引き続き進行することとなる。このため、上昇管１内のカーボン付着物２が硬質化してしまうため、その後の除去作業における除去能力がより一層低減し、カーボン付着物２の付着厚みが時間の経過と共に増大していく。この結果、上昇管１内のカーボン付着物２の付着厚みが、生産効率維持限界（１７５ｍｍ）を超えて、上昇管１（φ＝５５０ｍｍ）が閉塞するレベル（２７５ｍｍ）に達することなり、コークス炉１０の操業を停止して、上昇管１の特別清掃作業を実施しなければならなくなる。このように、従来の除去方法では、１回の除去作業時間が短時間に限られる場合には、コークス炉１０の操業停止といった重度の生産障害を引き起こすことがあった。
【００８８】
これに対し、本実施形態に係るカーボン付着物除去方法によれば、上昇管１全長に渡ってカーボン付着物２を一様に除去でき、かつ、除去速度が迅速である。このため、図１５に示すように、限られたサイクルタイムｔ１内での除去作業であっても、カーボン付着物２の除去し残しが無く、常にカーボン付着物２の厚みを生産効率維持限界（１７５ｍｍ）よりも小さくできるとともに、上昇管１内におけるカーボン付着物２の硬質化部位の発生を皆無化、若しくは大幅に抑制できる。
【００８９】
上述したように上昇管１の１本当たりの除去作業時間が一定時間に限られている（コークス炉１０の操業に合わせたサイクルを守らざるを得ない）ので、従来の人力による除去作業（図１参照。）では、上昇管１全長に渡って、カーボン付着物２を一様に除去しきれず、除去品質が悪かった（図１４参照。）。
【００９０】
これに対し、本実施形態では、上記のカーボン付着物除去装置２０の導入により、毎回の除去作業で、軟質カーボンを確実に一様除去できるため、除去し残しによる硬質カーボンの生成を抑制可能である。従って、硬質カーボンを除去するための生産停止（例えば、図１４に示した特別清掃）が発生せず、生産障害を引き起こさないので、コークス炉１０の生産性を高めることができる。また、硬質カーボンの成長に起因する上昇管１の寿命因子（例えば、上昇管１の内張り耐火物の痛み）を排除でき、上昇管１を高寿命化できる。さらに、上昇管１内に、安定した内径のガス流路を常に確保できるので、コークス炉１０によるコークスの生産や品質が安定するという利点もある。加えて、図１の掻き落とし作業のような、作業者にとって、きつくて、汚く、危険な人力作業を排除できる。
【００９１】
また、図１５に示すような、本実施形態に係る除去方法による除去サイクルタイムは、次の（ａ）カーボン付着物除去装置２０の能力の条件と、（ｂ）外的な制約条件とを考慮して決定される。
【００９２】
（ａ）カーボン付着物除去装置２０の能力の条件
同一水平面内で回転する切削刃３５の設置数ｎを増加させる、或いは、切削装置３０の垂直方向に切削刃３５を多段に設置して設置数ｎを増加させることで、短時間で同一の除去性能を得ることが可能となる（この場合、回転駆動機構３２（例えば電動機）の出力や、切削装置３０の昇降速度（上記移動速度ｖではない。）なども増加させる必要がある）。例えば、切削刃３５を垂直方向に３ｍに渡って多段に積み上げた切削装置３０を用いれば、該切削装置３０による走査距離は３ｍになりますし、除去対象が打撃される回数も格段に増加する。例えば、図４又は図５に示したカーボン付着物除去装置２０の装置構成では、切削装置３０による除去作業の正味時間を１２分、各上昇管１に対する該切削装置３０の移動・位置決め時間を５〜８分として、１７〜２０分程度の除去サイクルタイムｔ１を実現可能である。しかし、上記のように切削刃３５の設置数ｎを増加させれば、除去作業の正味時間をより削減して、除去サイクルタイムｔ１を短縮可能である。
【００９３】
（ｂ）外的な制約条件
外的な制約条件は、カーボン付着物除去装置２０の装置構成に起因するのではなく、コークス炉１０の生産活動により制約される時間である。この外的な制約条件は、コークス炉１０の操業条件（例えば、１台の生産移動機械（装入車１６等）が担当する炭化室１１の数、コークス炉１０の生産状況（稼働率等）など）に応じて変化するので、一概には言えない。しかし、一般的なコークス炉１０の操業条件を考慮すると、除去サイクルタイムｔ１は、例えば概ね１０〜２０分程度の短時間に制限される。しかし、本実施形態に係るカーボン付着物除去方法によれば、当該の短時間内でカーボン付着物２を必要十分に除去可能である。
【００９４】
［８．まとめ］
以上、本実施形態に係るカーボン付着物除去装置及び方法について説明した。本実施形態によれば、可倒式の切削刃３５、５０を備えた簡易な回転刃状切削ツール（切削装置３０）を用いて、上昇管１内のカーボン付着物２を切削する。これにより、上昇管１内面に付着した後に硬質化した、除去困難な硬質カーボンの切削・除去を諦め、該硬質カーボンの内周側に新たに形成された、硬質化する前の柔らかい軟質カーボンを、高速かつ能率的に除去することができる。従って、コークス炉１０の操業障害を発生させることなく、限られた短時間内（例えば１５〜２０分以内）で、１本の上昇管１の全長に渡って、ムラ無く一様にカーボン付着物２を除去することができる。
【００９５】
よって、コークス炉１０に設けられた多数の上昇管１に対し、高頻度で繰り返し除去作業を遂行できるので、各上昇管１内に付着するカーボン付着物２が硬質化する前に、該カーボン付着物２を頻繁に除去できる。従って、上昇管１内におけるカーボン付着物２の硬質化、除去難化を防ぐことができる。
【００９６】
一般的に上昇管１の寿命は数年（例えば４〜６年）であるが、本実施形態によれば、少なくとも当該寿命が尽きるまでの期間は、上昇管１に対する除去作業を短いサイクルタイムで頻繁に行うことができるため、上昇管１の閉塞等による生産障害を回避可能である。
【００９７】
また、本実施形態に係るカーボン付着物除去装置２０は、上記軽量・コンパクトな切削装置３０と、機動性の高い炉上移動用兼上昇管アプローチ用の移動機構とを組み合わせた構造である。さらに、該移動機構は、コークス炉１０の操業移動装置（装入車１６等）に干渉しない構造である、従って、コークス炉１０における操業障害を発生させることなく、多数の上昇管１内のカーボン付着物２の除去作業を、容易かつ高頻度に実行できる。
【００９８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００９９】
例えば、上記実施形態では、可倒式の切削刃として、矩形金属板からなる切削刃３５やチェーン状の切削刃５０を用いたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、三角金属板からなる切削刃や、円錐、三角錐等のビット状の切削刃など、任意の形状及び材質の切削部材を用いてもよい。また、切削刃の設置数や配置、可倒式の構造なども、上記実施形態の例に限定されず、任意に設計変更可能である。
【符号の説明】
【０１００】
１    上昇管
２    カーボン付着物
１０    コークス炉
１１    炭化室
２０    カーボン付着物除去装置
２１    台車
２２    クレーン機構
２３    枠体
３０    切削装置
３１    ハウジング
３２    回転駆動装置
３３    回転軸
３４、５２    回転体
３５、５０    切削刃
４０    移動機構
４１    ウィンチ
４２    支持体
４３    ワイヤ
４４    滑車
【図１】
0005381726.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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