(57)【要約】【課題】  コークスに混入している固形異物を高精度で検出することができる異物検出装置及び検出方法、並びに検出された固形異物を除去することができる異物除去装置及び除去方法を提供すること。【解決手段】  本発明は、コークスに混入している固形異物を検出するための異物検出装置であって、固形異物を混入している可能性のあるコークスである被測定コークスに対してＸ線を照射するＸ線照射手段と、前記被測定コークスを透過した前記Ｘ線の所定領域における透過Ｘ線強度を測定するＸ線強度測定手段と、前記透過Ｘ線強度の数値を所定の閾値と比較して、その比較結果に基づいて前記所定領域内の前記被測定コークスが前記固形異物を混入しているか否かを判定する判定手段と、を備える、【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固形異物を混入している可能性のあるコークスである被測定コークスに対してＸ線を照射するＸ線照射手段と、
前記被測定コークスを透過した前記Ｘ線の所定領域における透過Ｘ線強度を測定するＸ線強度測定手段と、
前記透過Ｘ線強度の数値を所定の閾値と比較して、その比較結果に基づいて前記所定領域内の前記被測定コークスが前記固形異物を混入しているか否かを判定する判定手段と、
を備える、コークスに混入している固形異物を検出するための異物検出装置。
【請求項２】
前記Ｘ線強度測定手段が、直線的に配置された複数の検出素子と、前記複数の検出素子が検出したＸ線を電気信号に変換する変換手段と、を備えるものである、請求項１に記載の異物検出装置。
【請求項３】
前記所定領域に前記固形異物と同様の密度を有する擬似固形異物を配置させる擬似固形異物配置手段を更に有するものである、請求項１又は２に記載の異物検出装置。
【請求項４】
コークスを搬送する搬送手段を更に備え、前記被測定コークスはその搬送手段により搬送されているものである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の異物検出装置。
【請求項５】
コークスを搬送する搬送手段を更に備え、前記被測定コークスはその搬送手段により搬送されているものであり、前記複数の検出素子が前記搬送手段の搬送方向に直交する方向に直線的に配置されたものである、請求項２記載の異物検出装置。
【請求項６】
前記搬送手段が、前記被測定コークスを積載するベルト部材と前記ベルト部材を駆動させる駆動ロール部材とを備えるベルトコンベアである、請求項４又は５に記載の異物検出装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の異物検出装置を備える異物除去装置であって、
前記判定手段により前記固形異物を混入していると判定された前記被測定コークスから前記固形異物を除去する固形異物除去手段を有する異物除去装置。
【請求項８】
請求項４〜６のいずれか一項に記載の異物検出装置を備える異物除去装置であって、
前記判定手段により前記固形異物を混入していると判定された前記被測定コークスから前記固形異物を除去する固形異物除去手段を有し、
前記固形異物除去手段が、前記固形異物を収容する固形異物収容部と前記被測定コークスの搬送先を前記固形異物収容部に変更する搬送先変更手段とを備えるものである異物除去装置。
【請求項９】
前記搬送先変更手段が、前記固形異物が前記所定領域内にある時点から所定時間経過後に、前記被測定コークスの搬送先を前記固形異物収容部へと自動的に変更するものである、請求項８記載の異物除去装置。
【請求項１０】
固形異物を混入している可能性のあるコークスである被測定コークスに対してＸ線を照射するＸ線照射工程と、
前記被測定コークスを透過した前記Ｘ線の所定領域における透過Ｘ線強度を測定するＸ線強度測定工程と、
前記透過Ｘ線強度の数値を所定の閾値と比較して、その比較結果に基づいて前記所定領域内の前記被測定コークスが前記固形異物を混入しているか否かを判定する判定工程と、
を備えるものである、コークスに混入している固形異物を検出するための異物検出方法。
【請求項１１】
前記Ｘ線強度測定工程において直線的に配置された複数の検出素子で前記透過Ｘ線強度を検出し、検出された前記透過Ｘ線強度を電気信号として出力する、請求項１０に記載の異物検出方法。
【請求項１２】
所定の時間間隔で前記所定領域に前記固形異物と同様の密度を有する擬似固形異物を配置する工程を更に備える、請求項１０又は１１に記載の異物検出方法。
【請求項１３】
前記被測定コークスは搬送されているものである、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の異物検出方法。
【請求項１４】
前記Ｘ線照射工程において搬送されている前記被測定コークスに対して前記Ｘ線を照射し、前記Ｘ線強度測定工程において前記被測定コークスが搬送されている方向に直交する方向に直線的に配置された前記複数の検出素子で前記透過Ｘ線強度を検出する、請求項１１記載の異物検出方法。
【請求項１５】
請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の異物検出方法により前記固形異物を検出する異物検出工程と、
検出された前記固形異物を前記被測定コークスから除去する異物除去工程と、
を備えるものである、異物除去方法。
【請求項１６】
請求項１３〜１４のいずれか一項に記載の異物検出方法により前記固形異物を検出する移動異物検出工程と、
前記固形異物を混入している被測定コークスの搬送先を変更する搬送先変更工程と、
を備えるものである、異物除去方法。
【請求項１７】
前記搬送先変更工程において前記固形異物が前記所定領域内にある時点から所定時間経過後に、前記被測定コークスの搬送先が自動的に変更される、請求項１６記載の異物除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はコークスに混入している異物の検出装置及び検出方法、並びに異物の除去装置及び除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コークスは石油又は石炭を原材料として製造され、原材料の違いから石油コークス及び石炭コークスに分類される。このうち石油コークスは、石油の重質留分を約５００℃の高温で熱分解するコーキング工程を経てガス、分解ガソリン及び分解軽油と共に製造される。コーキング工程で得られた石油コークスは、１０％前後の揮発分を含んでおり、このような状態の石油コークスは生コークスと呼ばれる。生コークスをか焼装置を用いて１５００℃程度の高温で加熱処理し、生コークス中の揮発分を除去すると、か焼コークスが得られる。
【０００３】
生コークスからか焼コークスを製造するか焼装置では、その内壁に耐熱材料としてレンガが用いられており、このレンガが内壁から落下し、レンガの破片やコークス搬送用ベルトコンベア周辺設備に取り付けてある各種金属片などの固形異物がか焼コークス内に不純物として混入する可能性がある。
【０００４】
ところで、か焼コークスは種々の用途の炭素材料として用いられており、例えば鉄スクラップを融解して鉄をリサイクルする電気炉の黒鉛電極の材料として用いられている。鉄のリサイクルに使用される電気炉では、高温で鉄スクラップを融解するため、黒鉛電極の表面温度は約３０００℃にも到達する。このような高温条件下で用いられる黒鉛電極の性能向上及び長寿命化のためには、原材料であるか焼コークス中に不純物が少ないことが要求される。したがって、か焼コークスに不純物が混入した場合は、その不純物を可能な限り除去することが望まれている。
【０００５】
従来、か焼コークスに混入しているレンガの破片や金属片などは作業者が目視で識別し、手作業で除去している。
【０００６】
また、コークス中の固形異物を検出する装置として、特許文献１には、製品コークスがコークス搬送部の終端から放出され、放出された製品コークスが壁部に衝接する際に生じる衝撃振動を検出し、製品コークス中の固形異物を検出する装置が記載されている。
【特許文献１】特開平９−９５６７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、目視ではレンガ等を精度よく識別することは困難である。特に、か焼コークスは通常１日を通じて連続的に製造され搬送されているため、レンガの破片等の識別及び除去を作業者に負担すると労力的に限界がある。
【０００８】
また、特許文献１の固形異物検出装置は、製品コークスと固形異物の識別に衝撃振動を用いているため、検出の対象となる固形異物は、粒径が約３００ｍｍ程度以上、質量が約３０〜５０ｋｇ程度の比較的大きな団塊状のレンガに限られるものである。したがって、特許文献１の固形異物検出装置では、上記範囲よりも小さいレンガの破片や金属片などを検出することは困難である。
【０００９】
そこで、本発明は、コークスに混入している固形異物を十分に高精度で検出することができる異物検出装置及び検出方法、並びに検出された固形異物を十分に除去することができる異物除去装置及び除去方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、コークスに混入している固形異物を検出するための異物検出装置であって、固形異物を混入している可能性のあるコークスである被測定コークスに対してＸ線を照射するＸ線照射手段と、被測定コークスを透過したＸ線の所定領域における透過Ｘ線強度を測定するＸ線強度測定手段と、透過Ｘ線強度の数値を所定の閾値と比較して、その比較結果に基づいて上記所定領域内の被測定コークスが固形異物を混入しているか否かを判定する判定手段と、を備える。
【００１１】
本発明の異物検出装置によれば、被測定コークスに対してＸ線が照射され、被測定コークスを透過した透過Ｘ線強度が測定される。これにより、透過Ｘ線強度が測定される所定領域（以下、「Ｘ線強度測定領域」という）の透過Ｘ線強度分布を得ることができる。
【００１２】
ここで、固形異物とは、レンガの破片や金属片などである。これらの固形異物は、コークスと比較すると、その密度が高いために固形異物に照射されたＸ線の透過量は少なくなる。よって、Ｘ線強度測定領域に固形異物が存在していると、コークスに照射されたＸ線の透過強度と比較し、固形異物に照射されたＸ線の透過強度は低いものになり、所定の閾値よりも透過強度が低い部分を固形異物として検出することができる。なお、閾値としては、コークス及び固形異物の密度差に基づくものを設定することができる。
【００１３】
また、本発明の異物検出装置において、Ｘ線強度測定手段が、直線的に配置された複数の検出素子と、これらの複数の検出素子が検出したＸ線を電気信号に変換する変換手段と、を備えるものであることが好ましい。
【００１４】
このように配置された複数の検出素子によれば、これら複数の検出素子に対して所定の相対速度で移動する被測定コークスを透過したＸ線（透過Ｘ線）を連続的に検出することができる。そして、複数の検出素子により連続的に検出された透過Ｘ線は変換手段で電気信号に変換されるため、時系列的に透過Ｘ線強度を出力装置に出力することができる。
【００１５】
また、検出素子の個数を増やすことによって、Ｘ線強度測定領域の幅を広くすることが容易であるため、透過Ｘ線強度を測定すべき領域を十分にカバーするようにＸ線強度測定領域を設定することが容易となる。Ｘ線強度測定領域が透過Ｘ線強度を測定すべき領域を十分にカバーしていると、固形異物が被測定コークス中のどの場所に混入していてもこれを十分に検出することができる。
【００１６】
また、本発明の異物検出装置は、固形異物と同様の密度を有する擬似固形異物を配置させる擬似固形異物配置手段を更に有するものであることが好ましい。
【００１７】
この擬似固形異物配置手段は、判定手段がこの擬似固形異物を固形異物として判定できるか否かを検査するためのものである。もし、擬似固形異物が固形異物と判定されなかった場合、擬似固形異物を固形異物として判定するように閾値を調節し、確実に固形異物が検出されるように閾値を再設定することができる。
【００１８】
疑似固形異物をＸ線強度測定領域内に配置するのはこのようにして閾値を調節することが目的であるため、擬似固形異物の密度が「固形異物と同様」とは、この目的を達成することができる程度に擬似固形異物の密度が固形異物のそれと同様であることをいう。
【００１９】
また、本発明の異物検出装置は、コークスを搬送する搬送手段を更に備え、被測定コークスはその搬送手段により搬送されているものであることが好ましい。
【００２０】
異物検出装置が搬送手段を備えていると、Ｘ線強度測定領域に被測定コークスを搬送し、そこで被測定コークスに対するＸ線の照射、及び、被測定コークスを透過したＸ線の透過Ｘ線強度を測定することができる。このため、被測定コークスに混入している固形異物の検出を自動化することが容易となる。
【００２１】
また、本発明の異物検出装置は、コークスを搬送する搬送手段を更に備え、被測定コークスはその搬送手段により搬送されているものであり、複数の検出素子が搬送手段の搬送方向に直交する方向に直線的に配置されたものであることが好ましい。
【００２２】
異物検出装置が搬送手段を備えていると、Ｘ線強度測定領域に被測定コークスを搬送し、そこで被測定コークスに対するＸ線の照射、及び、被測定コークスを透過したＸ線の透過Ｘ線強度を測定することができる。このため、被測定コークスに混入している固形異物の検出を自動化することが容易となる。
【００２３】
また、上記のように配置された複数の検出素子によれば、これら複数の検出素子に対して所定の相対速度で移動する被測定コークスを透過するＸ線の透過Ｘ線を連続的に検出することができる。このため、例えば、透過Ｘ線強度の測定対象である被測定コークスが所定速度で移動するものであり、この透過Ｘ線強度を連続的に測定する必要がある場合にも対応することができる。そして、複数の検出素子が連続的に検出した透過Ｘ線は変換手段で電気信号に変換されるため、時系列的に透過Ｘ線強度を出力装置に出力することができる。
【００２４】
また、検出素子の個数を増やすことによって、Ｘ線強度測定領域の幅を十分に広くすることができるため、透過Ｘ線強度を測定すべき領域を十分にカバーするようにＸ線強度測定領域を設定することが容易である。Ｘ線強度測定領域が透過Ｘ線強度を測定すべき領域を十分にカバーしていると、固形異物が被測定コークス中のどの場所に混入していたとしてもこれを十分に検出することができる。
【００２５】
また、本発明の異物検出装置は、搬送手段が、被測定コークスを積載するベルト部材とこのベルト部材を駆動させる駆動ロール部材とを備えるベルトコンベアであることが好ましい。
【００２６】
搬送手段としてベルトコンベアを用いると、Ｘ線強度測定領域に被測定コークスを連続的に搬送することができ、そこで被測定コークスに対するＸ線の照射、及び、被測定コークスを透過したＸ線の透過Ｘ線強度を連続的に測定することができる。よって、被測定コークスに混入している固形異物を連続的に検出することができる。また、ベルトコンベアによれば、被測定コークスの搬送速度を一定にすることが容易となる。
【００２７】
本発明の異物除去装置は、上記の異物検出装置を備える異物除去装置であって、異物検出装置の判定手段により固形異物を混入していると判断された被測定コークスから固形異物を除去する固形異物除去手段を有するものである。
【００２８】
本発明の異物除去装置は、上記のような本発明の異物検出装置を備えている。本発明の異物検出装置では、被測定コークスに対してＸ線が照射され、被測定コークスを透過した透過Ｘ線強度が測定される。これにより、Ｘ線強度測定領域の透過Ｘ線強度分布を得ることができる。レンガの破片や金属片などの固形異物は、コークスと比較するとその密度が高いために固形異物に照射されたＸ線の透過量は少なくなる。よって、Ｘ線強度測定領域に固形異物が存在していると、コークスに照射されたＸ線の透過強度と比較し、固形異物に照射されたＸ線の透過強度は低いものになり、所定の閾値よりも透過強度が低い部分を固形異物として検出される。
【００２９】
本発明の異物除去装置によれば、このようにして検出された固形異物を除去する固形異物除去手段を備えているため、固形異物の混入量が十分に低減されたコークスを得ることができる。
【００３０】
また、本発明の異物除去装置は、被測定コークスを搬送する搬送手段を更に備える異物除去装置であって、異物検出装置の判定手段により固形異物を混入していると判断された被測定コークスから固形異物を除去する固形異物除去手段を有し、この固形異物除去手段が、固形異物が収容される固形異物収容部と被測定コークスの搬送先を固形異物収容部に変更する搬送先変更手段とを備えるものである。
【００３１】
本発明の異物除去装置によれば、搬送先変更手段によって被測定コークスの搬送先が固形異物収容部に変更され、コークスの一部と共に固形異物が除去されるため、被測定コークスに混入している固形異物をより確実に除去することができる。
【００３２】
また、本発明の異物除去装置において、搬送先変更手段が、固形異物がＸ線強度測定領域内にある時点から所定時間経過後に、被測定コークスの搬送先を固形異物収容部へと自動的に変更するものであることが好ましい。
【００３３】
本発明の異物除去装置によれば、判定手段によってＸ線強度測定領域に固形異物が存在しないと判定される限り、被測定コークスの搬送先はコークスを受容するタンク等となっている。一方、判定手段によってＸ線強度測定領域に固形異物が存在していると判定されると、所定時間経過後に搬送先変更手段によって被測定コークスの搬送先が自動的に固形異物収容部に変更されるため、検出された固形異物の除去を自動化することが容易となる。
【００３４】
また、本発明は、コークスに混入している固形異物を検出するための異物検出方法であって、固形異物を混入している可能性のあるコークスである被測定コークスに対してＸ線を照射するＸ線照射工程と、被測定コークスを透過したＸ線の所定領域における透過Ｘ線強度を測定するＸ線強度測定工程と、透過Ｘ線強度の数値を所定の閾値と比較して、その比較結果に基づいて上記所定領域内の被測定コークスが固形異物を混入しているか否かを判定する判定工程と、を備えるものである。
【００３５】
本発明の異物検出方法によれば、被測定コークスに対してＸ線が照射され、被測定コークスを透過した透過Ｘ線強度が測定される。これにより、Ｘ線強度測定領域の透過Ｘ線強度分布を得ることができる。レンガの破片や金属片などの固形異物は、コークスと比較すると、その密度が高いために固形異物に照射されたＸ線の透過量は少なくなる。よって、Ｘ線強度測定領域に固形異物が存在していると、コークスに照射されたＸ線の透過強度と比較し、固形異物に照射されたＸ線の透過強度は低いものになり、所定の閾値よりも透過強度が低い部分を固形異物として検出することができる。なお、閾値としては、コークス及び固形異物の密度差に基づくものを設定することができる。
【００３６】
また、本発明の異物検出方法において、Ｘ線強度測定工程において直線的に配置された複数の検出素子で透過Ｘ線強度を検出し、検出された透過Ｘ線強度を電気信号として出力することが好ましい。
【００３７】
このように配置された複数の検出素子によれば、これら複数の検出素子に対して所定の相対速度で移動する被測定コークスを透過するＸ線の透過Ｘ線を連続的に検出することができる。そして、検出素子で検出された透過Ｘ線強度を電気信号として出力すると、時系列的にＸ線強度測定領域の透過Ｘ線強度の分布を得ることができる。
【００３８】
また、検出素子の個数を増やすことによって、Ｘ線強度測定領域の幅を広くすることが容易であるため、透過Ｘ線強度を測定すべき領域を十分にカバーするようにＸ線強度測定領域を設定することが容易となる。Ｘ線強度測定領域が透過Ｘ線強度を測定すべき領域を十分にカバーしていると、固形異物が被測定コークス中のどの場所に混入していたとしてもこれを十分に検出することができる。
【００３９】
また、本発明の異物検出方法において、所定の時間間隔でＸ線強度測定領域に固形異物と同様の密度を有する擬似固形異物を配置する工程を更に備えることが好ましい。
【００４０】
所定の時間的間隔でＸ線強度測定領域に擬似固形異物を配置すると、判定工程においてこの擬似固形異物が固形異物と判定されるか否かを所定の時間的間隔で検査することができる。もし、擬似固形異物が固形異物と判定されなかった場合、擬似固形異物を固形異物として判定するように閾値を調節し、確実に固形異物が検出されるように閾値を再設定することができる。
【００４１】
疑似固形異物をＸ線強度測定領域内に配置するのはこのようにして閾値を調節することが目的であるため、擬似固形異物の密度が「固形異物と同様」とは、この目的を達成することができる程度に擬似固形異物の密度が固形異物のそれと同様であることをいう。
【００４２】
また、本発明の異物検出方法において、被測定コークスは搬送されているものであることが好ましい。搬送されている被測定コークスに対してＸ線を照射すると、搬送されている被測定コークスを透過したＸ線の透過Ｘ線強度を順次測定することができる。このため、被測定コークスに混入している固形異物の検出を自動化することが容易となる。
【００４３】
また、本発明の異物検出方法は、Ｘ線照射工程において搬送されている被測定コークスに対してＸ線を照射し、Ｘ線強度測定工程において被測定コークスが搬送されている方向に直交する方向に直線的に配置された複数の検出素子で透過Ｘ線強度を検出することが好ましい。
【００４４】
搬送されている被測定コークスに対してＸ線を照射すると、搬送されている被測定コークスを透過したＸ線の透過Ｘ線強度を順次測定することができる。このため、被測定コークスに混入している固形異物の検出を自動化することが容易となる。
【００４５】
また、上記のように配置された複数の検出素子によれば、これら複数の検出素子に対して所定の相対速度で移動する被測定コークスを透過するＸ線の透過Ｘ線を連続的に検出することができる。そして、検出素子で検出された透過Ｘ線強度を電気信号として出力すると、時系列的にＸ線強度測定領域の透過Ｘ線強度の分布を得ることができる。
【００４６】
また、検出素子の個数を増やすことによって、Ｘ線強度測定領域の幅を広くすることが容易であるため、透過Ｘ線強度を測定すべき領域を十分にカバーするようにＸ線強度測定領域を設定することが容易となる。Ｘ線強度測定領域が透過Ｘ線強度を測定すべき領域を十分にカバーしていると、固形異物が被測定コークス中のどの場所に混入していてもこれを十分に検出することができる。
【００４７】
本発明の異物除去方法は、上記の異物検出方法により固形異物を検出する異物検出工程と、検出された固形異物を被測定コークスから除去する異物除去工程と、を備えるものである。
【００４８】
上述した本発明の異物検出方法では、被測定コークスに対してＸ線が照射され、被測定コークスを透過した透過Ｘ線強度が測定される。これにより、Ｘ線強度測定領域の透過Ｘ線強度分布を得ることができる。レンガの破片や金属片などの固形異物は、コークスと比較するとその密度が高いために固形異物に照射されたＸ線の透過量は少なくなる。よって、Ｘ線強度測定領域に固形異物が存在していると、コークスに照射されたＸ線の透過強度と比較し、固形異物に照射されたＸ線の透過強度は低いものになり、所定の閾値よりも透過強度が低い部分を固形異物として検出される。
【００４９】
本発明の異物除去方法によれば、上記のような異物検出方法を異物検出工程で採用しており、異物検出工程で検出された固形異物は、異物除去工程を経て被測定コークスから除去されるため、固形異物の混入量が十分に低減されたコークスを得ることができる。
【００５０】
また、本発明の異物除去方法は、搬送されている被測定コークスに対してＸ線を照射する異物除去方法により固形異物を検出する移動異物検出工程と、固形異物を混入している被測定コークスの搬送先を変更する搬送先変更工程と、を備えるものである。
【００５１】
本発明の異物除去方法によれば、移動異物検出工程を経ることによって、固形異物が検出され、さらに搬送先変更工程で被測定コークスの搬送先が変更されるため、検出された固形異物はコークスの一部と共に除去される。このため、被測定コークスに混入している固形異物をより確実に除去することができる。
【００５２】
また、本発明の異物除去方法は、搬送先変更工程において固形異物が所定領域内にある時点から所定時間経過後に、被測定コークスの搬送先が自動的に変更されることが好ましい。
【００５３】
本発明の異物除去方法によれば、判定工程においてＸ線強度測定領域に固形異物が存在していると判定されると、所定時間経過後に固形異物を混入している被測定コークスの搬送先が自動的に変更されるため、検出された固形異物の除去を自動化することが容易となる。
【発明の効果】
【００５４】
本発明によれば、コークスに混入している固形異物を高精度で検出することができる異物検出装置及び検出方法、並びに検出された固形異物を確実に除去することができる異物除去装置及び除去方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５６】
まず、本発明に係る異物検出装置の実施形態についての説明に先立ち、本実施形態の異物検出装置に供されるコークス及びこれに混入している可能性のある固形異物について説明する。
【００５７】
本実施形態の異物検出装置に供されるコークスは石油の重質留分から製造されるか焼コークスであり、これに混入している可能性のある固形異物はレンガの破片及び金属片である。
【００５８】
か焼コークスは、石油の重質留分を４５０〜５５０℃の温度で熱分解して得られる生コークスをさらにか焼装置で熱処理することによって製造される。生コークスを熱処理してか焼コークスを製造するか焼装置は、通常、キルンと呼ばれる加熱炉と熱処理されたコークスを冷却するクーラーとを備えている。
【００５９】
キルンは水平方向から数度の傾斜を有する円筒形の加熱炉であり、円筒の長さ方向の軸を中心に回転可能となっている。か焼コークスの製造には、一定の速度で回転しているキルンの上部の開口部から生コークスを供給する。キルンの内部温度は場所により温度が１０００〜１５００℃に制御されており、供給された生コークスが傾斜を下方に移動するに従い、か焼が進行し、キルンの下部の開口部より高温状態のか焼コークスが得られる。
【００６０】
高温状態のか焼コークスはクーラーに送られる。クーラーは水平方向から数度の傾斜を有する円筒形の冷却装置であり、円筒の長さ方向の軸を中心に回転可能となっている。高温状態のか焼コークスはクーラー内を循環する冷却水によって冷却される。
【００６１】
このように回転している装置内を移動しながら熱処理及び冷却がなされるか焼コークスは、針状の一次粒子を含有しており、このような一次粒子が凝集しているか焼コークスはニードルコークスと呼ばれる場合もある。
【００６２】
上記のように製造されるか焼コークスに混入している可能性がある固形異物はレンガ及び金属片である。これら固形異物の混入は、主に、上記のか焼装置のキルン内で生じるものである。キルンの内壁には耐熱材料としてレンガが用いられており、このレンガが内壁から落下し、レンガの破片やベルトコンベア周辺設備に使用されている金属片などが固形異物としてか焼コークスに混入する。
【００６３】
混入する可能性のあるレンガの粒径は１００ｍｍ以下であり、その密度は２〜５ｇ／ｃｍ３である。また、混入する可能性のある金属片はボルト、ナット、ワッシャー等であり、その長辺の長さは１００ｍｍ以下であり、その密度は５〜１０ｇ／ｃｍ３である。なお、金属片の金属はステンレス、タングステン、鉄、炭素鋼などである。
【００６４】
一方、か焼装置で製造されるか焼コークスの粒径は１〜３０ｍｍであり、その密度は０．５〜１．５ｇ／ｃｍ３である。
【００６５】
（異物検出装置）
次に、図１を参照しながら本発明に係る異物検出装置の実施形態について説明する。図１は、本発明の固形異物検出装置の好適な実施形態を示す斜視図であり、搬送されている被測定コークスにＸ線を照射している状態を示している。
【００６６】
図１に示すように、異物検出装置２０は、ベルトコンベア（搬送手段）１０、Ｘ線照射装置（Ｘ線照射手段）５、ラインセンサカメラ（Ｘ線強度測定手段）６、及び判定手段を備えるパーソナルコンピュータ（判定手段）１５を備えている。
【００６７】
固形異物１とコークス２とが混在している状態の被測定コークス３は、上記のか焼装置の出口からベルトコンベア１０に供給される。ベルトコンベア１０は、被測定コークス３がその表面上に積載されるベルト部１１、及び、ベルト部１１の内面と接しておりベルト部１１を駆動可能にするためのロール部１２ａ，ｂを備えている。
【００６８】
ベルト部１１の幅は１０〜１００ｃｍであることが好ましい。ベルト部１１の幅が１０ｃｍに満たない場合は、ベルトコンベア１０で搬送することができる単位時間あたりのか焼コークスの量が少なくなるため、異物検出装置のか焼コークスの処理能力が不十分となる傾向にある。一方、ベルト部１１の幅が１００ｃｍを超える場合は、Ｘ線強度測定領域の幅が広くなるため、測定可能範囲が広いラインセンサカメラを使う必要があるなど、設備コストが増大する傾向にある。
【００６９】
ロール部１２ａはモーターなどの回転駆動装置（図示せず）と連結されており、ロール部１２ａが図１に示すＲ方向に回転することによって、ベルト部１１が駆動し、ベルト部１１上に積載されている被測定コークス３は図１に示すＡ方向に搬送される。つまり、か焼装置からロール部１２ｂ側のベルト部１１上に連続的に供給される被測定コークス３は、ベルトコンベア１０によって図１に示すＡ方向に搬送され、ロール部１２ａ側の終端から次の装置に供給される。
【００７０】
Ｘ線照射装置５及びラインセンサカメラ６は、ベルトコンベア１０で搬送される被測定コークス３の搬送経路の途中に設置されている。
【００７１】
Ｘ線照射装置５はベルト部１１上に積載された被測定コークス３に対してＸ線８を照射するものであり、ベルト部１１の上方に配置されている。Ｘ線照射装置５として、例えば工業用Ｘ線検査装置ＭＧ１６５／２．２５（製品名、エクスロン・インターナショナル社製）などを用いることができる。Ｘ線照射装置として上記工業用Ｘ線検査装置を用いた場合、Ｘ線照射装置５とベルト部１１の表面との距離は被測定コークス３に到達するＸ線強度及びＸ照射領域を十分に確保する観点から、ベルト部１１の表面から５０〜１５０ｃｍ上方に設置されていることが好ましい。
【００７２】
一方、ラインセンサカメラ６は被測定コークス３とベルト部１１とを透過したＸ線８の透過Ｘ線強度を測定するものであり、ベルト部１１の下方に設置されている。ラインセンサカメラ６として、Ｃ８７５０−０５ＦＣ、Ｃ８７５０−１０ＦＣ（製品名、いずれも浜松ホトニクス株式会社製）などの市販の製品を用いることができる。ラインセンサカメラ６を設置する位置は、被測定コークス３を透過したＸ線を検出することができる位置であれば特に限定されないが、ラインセンサカメラ６に到達する透過Ｘ線の強度を十分に確保する観点から、被測定コークス３が積載されているベルト部１１の積載部１１ａと、Ａ方向とは反対方向に移動するベルト部１１の回送部１１ｂとの間に設置されていることが好ましい。
【００７３】
ラインセンサカメラ６は、複数の検出素子６ａとＡ／Ｄ変換器（変換手段）６ｂとを有している。複数の検出素子６ａはベルト部１１の搬送方向に直交する方向に直線的に配置されているため、ラインセンサカメラ６で透過Ｘ線強度が測定される領域（Ｘ線強度測定領域）は帯状となる。ラインセンサカメラ６に組込む検出素子６ａの個数は、設定すべきＸ線強度測定領域の幅に応じて決定すればよい。検出素子６ａの検出方式としては、シンチレータ方式を採用することができる。シンチレータ方式は、検出素子６ａに入射するＸ線によるシンチレーションを利用するものである。つまり、ラインセンサカメラ６は検出素子６ａでＸ線を受光し、Ｘ線の受光により発生する電荷をＡ／Ｄ変換器６ｂによってデジタルデータに変換し、透過Ｘ線強度の分布のデジタルデータを得るものである。このデジタルデータは、ラインセンサカメラ６のデータ出力端子からケーブル１２を通じて判定手段を備えるパーソナルコンピュータ（以下、単に「ＰＣ」という）１５に転送される。
【００７４】
ＰＣ１５内には、測定されたＸ線強度測定領域の透過Ｘ線強度の分布をデータ処理及び画像処理を行う判定システム（判定手段）が組み込まれている。この判定システムにより、Ｘ線強度測定領域に強度固形異物が存在するか否かを判定する。
【００７５】
（異物検出方法）
以下、図１を参照しながら上記実施形態の異物検出装置２０を用いて被測定コークス３に混入している固形異物１を検出する方法を説明する。固形異物１の検出においては、ベルトコンベア１０で搬送されている被測定コークス３に対してＸ線を照射し（Ｘ線照射工程）、被測定コークス３を透過したＸ線の透過Ｘ線強度を測定する（Ｘ線強度測定）。Ｘ線強度測定領域の透過Ｘ線強度の分布から、所定の閾値よりも透過Ｘ線強度の低い部分があるとこれを固形異物と判定する（判定工程）。
【００７６】
まず、か焼装置からベルトコンベア１０へ被測定コークス３の供給が開始される前に、所定の搬送速度でベルト部１１を運転しておく。そして、ベルトコンベア１０に設定した搬送速度を測定条件データとして判定システムに設定しておく。
【００７７】
ベルトコンベア１０の搬送速度は、ラインセンサカメラ６が十分精度よく測定対象物（被測定コークス）を測定できる範囲内とすることが好ましい。すなわち、ベルトコンベア１０による被測定コークス３の搬送速度は４〜４０ｍ／分であることが好ましい。被測定コークス３の搬送速度が４ｍ／分に満たない場合は、ラインセンサカメラ６で撮像された透過Ｘ線が不明瞭になる傾向にあるだけでなく、ベルトコンベア１０で搬送することができる単位時間あたりのか焼コークスの量が少なくなるため、異物検出装置のか焼コークスの処理能力が不十分となる傾向にある。一方、被測定コークス３の搬送速度が４０ｍ／分を超える場合は、ラインセンサカメラ６で撮像された透過Ｘ線が不明瞭になる傾向にある。
【００７８】
か焼装置からベルトコンベア１０への被測定コークス３の供給が開始されると、Ｘ線照射装置５からＸ線を発し、搬送されている被測定コークス３にＸ線８を照射する。Ｘ線照射装置によって被測定コークス３の表面にＸ線が照射される領域（以下、「Ｘ線照射領域」という）は、ベルト部１１上に帯状に積載されている被測定コークス３の幅を十分にカバーするものであり、Ｘ線照射領域を通過した被測定コークスはその積載幅にわたって透過Ｘ線がラインセンサカメラ６によって測定される。
【００７９】
被測定コークス３を透過したＸ線の強度はラインセンサカメラ６の複数の検出素子６ａで測定される。測定されたＸ線強度のアナログデータはＡ／Ｄ変換装置６ｂでデジタルデータに変換され、ラインセンサカメラ６からケーブル１２を通じてＰＣ１５に時系列的に転送される。
【００８０】
次に、ＰＣ１５で行われる固形異物の判定方法について説明する。
【００８１】
図２を参照しながら固形異物が存在しているか否かを判定する方法について説明する。図２は本実施形態の異物検出装置２０を用いた場合のＸ線強度測定領域及び測定された透過Ｘ線強度の分布を示す図である。図２に示すようにＡ方向に搬送されている固形異物１がＸ線強度測定領域に入ると、固形異物１に照射されたＸ線の透過量が少なくなるため、固形異物１が存在している部分の透過Ｘ線強度が他の部分と比較すると低下する。ＰＣ１５に組み込まれている判定システムを用いて固形異物の存在を判定するにあたっては、判定システムに予め閾値を設定しておく。この閾値よりも小さい透過Ｘ線強度が測定された場合、Ｘ線強度測定領域を固形異物が通過したと判定する。なお、固形異物の判定に用いるデータは必ずしも透過Ｘ線強度そのものの値の分布でなくてもよく、この透過Ｘ線強度の分布をデータ処理したものを用いてもよい。
【００８２】
ここで、閾値の設定について説明する。閾値は、か焼コークス及び固形異物の密度の違いによる透過Ｘ線強度の違いに基づいて決定することができる。か焼コークスの性状の変動及びラインセンサカメラの性能の経時的変化などに対応するため、設定している閾値で確実に固形異物が検出できているか否かについて定期的に検査することが好ましい。この検査の方法としては、定期的に擬似固形異物をＸ線強度測定領域に通過させる方法が挙げられる。擬似固形異物としては検出対象であるレンガと同様の密度を有する物質であり、その粒径がレンガの大きさの検出下限である粒径１０ｍｍ程度の破片を用いることが好ましく、実際に検出された固形異物を擬似固形異物として用いてもよい。
【００８３】
このような擬似固形異物をＸ線強度測定領域に通過させるには、Ｘ線強度測定領域よりも上流の位置においてベルト部１１上の被測定コークス３に擬似固形異物を投入すればよい。あるいは図３に示すような擬似固形異物駆動装置（擬似固形異物配置手段）３０を用いてもよい。
【００８４】
図３は異物検出装置２０に擬似固形異物駆動装置３０を組合せた状態を表す斜視図である。擬似固形異物駆動装置３０は駆動チェーン３１と、駆動チェーン３１を駆動可能とするロール３２ａ〜ｄと、駆動チェーン３１に連結された棒状部材３３ａ，ｂと、棒状部材３３ａ，ｂの先端それぞれにロープ３４ａ，ｂで括り付けられた擬似固形異物３５ａ，ｂと、を備えている。
【００８５】
ロール３２ａはモーターなどの回転駆動装置（図示せず）と連結されており、ロール３２ａが図３に示すＲ２方向に回転することによって、駆動チェーン３１が駆動し、駆動チェーン３１に連結された棒状部材３３ａ，ｂ及びこれに括り付けられた擬似固形異物３５ａ，ｂは図３に示すＢ方向に移動する。Ｂ方向に移動する棒状部材３３の速度はＡ方向に移動するベルト部材１１ａの速度と同じであることが好ましい。棒状部材３３ａ，ｂはＸ線を十分に透過する材質からなることが好ましく、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂（商品名：ベークライト）などを用いることができる。ロープ３４ａ，ｂは、擬似固形異物３５ａ，ｂがＸ線測定領域を通過する際に、擬似固形異物３５ａ，ｂが被測定コークス３の表面上に載置されるような長さに調節されている。擬似固形異物３５ａ，ｂはＸ線に対して透明な袋に収納されていてもよい。
【００８６】
上記のような擬似固形異物を用いて、ＰＣ１５の判定システムによる固形異物の検出状況を定期的に検査することによって、か焼コークスに混入している固形異物が固形異物と判定されない確率が上昇傾向となっている場合もこれを十分に迅速に把握することができ、適切な閾値をＰＣ１５に再設定することが可能である。
【００８７】
ＰＣ１５は上記の判定システムに加え、判定システムによって固形異物がＸ線強度測定領域に固形異物が存在すると判定されたことを知らせる信号（以下、「異物検出信号」という）を発信する発信手段を備えていることが好ましい。ＰＣ１５が発信手段を備えていると、異物検出装置２０で検出された固形異物を除去するための後述の固形異物除去手段と異物検出装置２０とを連動させて固形異物を自動的に除去することが可能な異物除去装置を構成することが容易となる。つまり、発信手段から発せられる異物検出信号に連動して異物除去手段を作動させ、自動的に固形異物を除去することができる異物除去装置を構成することができる。
【００８８】
上記のような異物検出装置２０及びこれに連動する固形異物除去手段により自動的に固形異物を除去可能な異物除去装置を構成する場合、異物検出装置２０のＰＣ１５は異物除去機構を作動させる信号を発する手段（以下、「作動手段」という）を備えていることが好ましい。異物除去機構として後述するようなダンパーを用いる場合、作動手段は異物検出信号の受信から所定時間経過後に異物除去機構を作動させる信号（以下、「作動信号」という）を異物除去機構に対して発信し、さらに所定時間経過後に異物除去機構を作動前の状態に復帰させる信号（以下、「復帰信号」という）を発信するものである。
【００８９】
作動手段が異物検出信号を受信してから作動信号を発信するまでの時間間隔は、Ｘ線強度測定領域から異物除去機構までの距離及びベルトコンベア１０の搬送速度から算出して決定することができる。なお、作動手段は、ベルトコンベア１０のロール部１２ａの直径、及び、異物検出信号を受信してからロール部１２ａが回転した回数に基づいて、検出された固形異物の移動距離を導出し、固形異物がベルトコンベア１０の終端付近に到達するタイミングで作動信号を発信するものであってもよい。
【００９０】
（異物除去装置）
次に、図４を参照しながら本発明に係る異物除去装置の実施形態について説明する。図４は、本発明の固形異物除去装置の好適な実施形態を示す模式図である。
【００９１】
図４に示す本実施形態の異物除去装置５０は、異物検出装置２０と、異物検出装置２０で検出された固形異物を除去するための異物除去機構（固形異物除去手段）４０とを備えている。なお、図４に示す異物検出装置２０のＰＣ１５は、判定システム１６に加え、上記の発信手段１７及び作動手段１８を備えるものである。判定システム１６によってＸ線強度測定領域に固形異物が存在すると判定されると、発信手段１７は異物検出信号を発信する。そして、作動手段１８が異物検出信号を受信すると異物除去機構４０に対して作動信号及び復帰信号を発信する。
【００９２】
異物除去機構４０は、異物検出装置２０と制御ケーブル２２を介して連結されており、具体的には、異物除去機構４０は異物検出装置２０のＰＣ１５の作動手段１８と連結されている。
【００９３】
異物除去機構４０は、固形異物１を収容する異物収容タンク（固形異物収容部）４１と、固形異物１を異物収容タンク４１に入れるためのダンパー（搬送先変更手段）４２とを備えている。
【００９４】
異物収容タンク４１としては、固形異物を収容することができるものであれば特に限定されない。
【００９５】
ダンパー４２は、可動スロープ４３、スロープ４４、及び、可動スロープ作動機構４５を備えている。可動スロープ４３はベルトコンベア１０の終端から放出される固形異物１を受けるためのものであり、固形異物１を受けるスロープ面４３Ｓを有している。スロープ４４は可動スロープ４３が受けた固形異物１を異物収容タンク４１に導くためのものである。可動スロープ作動機構４５は可動スロープ４３を作動させるための機構であり、異物検出装置２０の判定システムによってＸ線強度測定領域に固形異物が存在していると判定されると、所定時間経過後に可動スロープ４３を作動させ、さらに所定時間経過後に作動前の状態に戻すためのものである。
【００９６】
（異物除去方法）
以下、図４及び５を参照しながら異物除去装置５０を用いて被測定コークス３に混入している固形異物１を除去する方法を説明する。判定システム１６によってＸ線強度測定領域に固形異物が存在しないと判定される限り、図４に示すようにか焼コークス２の搬送先はコークスを受容するか焼コークス収容タンク６０となっている。
【００９７】
一方、判定システム１６によってＸ線強度測定領域に固形異物が存在している判定されると図５に示すようにダンパー４２が作動している状態、すなわちダンパー４２の可動スロープ４３が固形異物１を受けることができる状態となる。
【００９８】
可動スロープ作動機構４５が作動手段１８からの作動信号を受信すると、可動スロープ作動機構４５により可動スロープ４３が作動する。図５に示すように可動スロープ４３は、ベルトコンベア１０の終端から固形異物１及びか焼コークス２が放出され落下している位置に可動スロープ４３のスロープ面４３Ｓが位置することになる。これにより、ベルトコンベア１０の終端から放出された固形異物１及びか焼コークスの一部はその搬送先が変更され、これらはスロープ４４を介して異物収容タンク４１に収容される。その後、所定時間経過して可動スロープ作動機構４５が作動手段１８からの復帰信号を受信すると、可動スロープ作動機構４５により可動スロープ４３が図４に示す元の状態に復帰する。
【００９９】
可動スロープ４２は連結部４３ａを支点にスロープ４４に対して回動可能に連結されている。可動スロープ４２を上記のように作動させる可動スロープ作動機構４５としては、空気の圧力を利用したシリンダピストンなどを用いることができる。
【０１００】
可動スロープ４３が作動している時間間隔、すなわち可動スロープ作動機構４５が作動信号を受信してから次に復帰信号を受信するまでの時間間隔は、０．８〜１．２秒であることが好ましい。０．８秒よりも短いと固形異物１を十分確実に除去できなくなる傾向となり、１．２秒よりも長いと固形異物１と共に除去されるか焼コークス量が増大する傾向となる。
【０１０１】
上記実施形態においては、か焼コークスに混入している可能性のある固形異物の検出及び除去について説明したが、対象となるコークスは石炭コークスであっても、か焼コークス以外の石油コークスであってもよい。
【０１０２】
また、本発明により検出及び除去することができる固形異物は、必ずしもレンガ及び金属片に限られるものではない。上述したように本発明の異物検出装置は、コークス及び固形異物の密度の違いによる透過Ｘ線強度の違いに基づき両者を識別するものであるため、密度が０．５〜１．５ｇ／ｃｍ３であるコークスと比較し、ある程度以上密度が異なる物質ならば異物として検出することができる。具体的には、密度がコークスの２〜３倍以上の物質がコークスに混入している場合、これを検出及び除去することができる。
【０１０３】
また、本発明の異物検出装置において、ベルト部１１の積載部１１ａに積載されたコークスを平坦化し、コークスの積載高さを均一化するための装置を備えていてもよい。積載部１１ａ上に積載高さが均一にコークスが積載されていると、コークスの積載の厚さの不均一を原因とする透過Ｘ線強度のばらつきが十分に防止されるため、コークスに混入している固形異物の検出をより確実に行うことができる。
【０１０４】
本発明の異物検出装置は、精度よく固形異物を検出するために、被測定コークスに近い位置に設けられると好ましいが、そうするとコークスから発生する粉塵が存在する環境に設置されることになる。そこで粉塵防止のためＸ線照射装置やラインセンサカメラをユニット化し、これらのユニット内を加圧状態にしておいてもよい。これにより、装置内に粉塵が侵入することを十分に防止することができ、装置の性能安定性向上及び長寿命化を図ることができる。ユニット化に伴いユニット内の温度が上昇する場合は、冷却水を循環しユニット内を冷却すればよい。
【０１０５】
上記の異物除去装置５０は図３に示す擬似固形異物駆動装置３０を有していないが、異物除去装置５０において擬似固形異物駆動装置３０を有する異物検出装置を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明に係る固形異物検出装置の実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す固形異物検出装置を用いた場合のＸ線強度測定領域及び測定された透過Ｘ線強度の分布を示す図である。
【図３】本発明に係る固形異物検出装置の他の実施形態を示す斜視図である。
【図４】本発明に係る固形異物除去装置の実施形態を示す模式図である。
【図５】本発明に係る固形異物除去装置の固形異物を除去している状態を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１…固形異物、２…か焼コークス、３…被測定コークス、５…Ｘ線照射装置（Ｘ線照射手段）、６…ラインセンサカメラ（Ｘ線検出手段）、６ａ…検出素子、６ｂ…Ａ／Ｄ変換装置（変換手段）、８…Ｘ線、１０…ベルトコンベア（搬送手段）、１６…判定システム（判定手段）、２０…異物検出装置、３０…擬似固形異物駆動装置（擬似固形異物配置手段）、３５ａ，ｂ…擬似固形異物、４０…異物除去機構（固形異物除去手段）、４１…異物収容タンク（異物収容部）、４２…ダンパー（搬送先変更手段）、５０…異物除去装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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