(57)【要約】【課題】ガス漏れ防止用のシール材の小径化や、反射板を回動させたり、装置全体を移動させるためのモータの負荷を小さくでき、保守作業も簡便な表面検出装置を提供する。【解決手段】高炉内の装入物の表面プロフィールを測定する装置において、高炉の側壁に設けた挿通孔に、一端の送信用開口部を突出させて外部材を挿入し、外部材の内部に、外部材の長手方向に移動可能で、固定反射板と可動反射板とを備える内部材を配置する。測定時には、外部材に取り付けたアンテナから検出波を内部材に向けて送信し、検出波案内用開口部を通じて固定反射板に送り、固定反射板で反射して可動反射板に送る。そして、反射板傾斜角度可変手段と反射板回動手段とを協働して可動反射板を回動させることにより、検出波で装入物の表面を線状または面状に走査する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉内に装入され、堆積している鉄鉱石やコークス等の装入物の表面に検出波を送信し、その反射波を受信して前記装入物の表面プロフィールを検出する装置であって、
高炉の側壁に設けた挿通孔に、炉内側端部の一部が炉内に突出するように挿通されるとともに、突出している部分の、前記装入物との対向面の一部が欠切して送信用開口部が形成され、炉外側端部が板材で閉鎖された外部材と、
前記外部材の内部に、該外部材の長手方向に移動可能に配置されるとともに、炉内側端部が開口し、炉外側端部が板材で閉鎖された内部材と、を備え、かつ、
前記外部材は、前記炉内側側端部から所定の距離離れた位置が開口して形成されたアンテナ用開口部と、前記アンテナ用開口部に取り付けられたアンテナと、前記アンテナに接続する検出波送受信手段とを有し、
前記内部材は、前記アンテナと対面する検出波案内用開口部と、前記炉内側端部の開口にて前記送信用開口部側への傾斜角度が可変となるように支持された可動反射板と、前記検出波案内用開口部の直下に位置し、前記アンテナ及び前記可動反射板と対向するように反射角度が固定された固定反射板とを備えるとともに、前記可動反射板は、傾斜角度を可変にするための反射板傾斜角度可変手段と、その反射面中心点を中心に回動させるための反射板回動手段に接続しており、
測定時には、前記内部材を、前記可動反射板が前記送信用開口部と対面する位置になるように移動させるとともに、前記検出波送受信手段からの前記検出波を前記アンテナから送信し、前記検出波案内用開口部を通じて前記固定反射板に送り、前記固定反射板で反射して前記可動反射板に送るとともに、前記反射板傾斜角度可変手段と前記反射板回動手段とを協働して前記検出波で前記装入物の表面を線状または面状に走査し、
非測定時には、前記検出波の送信を止めるとともに、前記内部材を、前記可動反射板が前記送信用開口部よりも炉外側になるように移動させることを特徴とする高炉装入物の表面検出装置。
【請求項２】
前記反射板傾斜角度可変手段と前記反射板回動手段は、前記外部材の板材を貫通し、前記内部材の板材に至る２重管構造のシャフトを有し、かつ、
前記シャフトの外シャフトの炉内側端部が前記内部材の板材に取り付けられ、炉外側端部が前記反射板回動手段の駆動源に接続しており、前記駆動源により前記外シャフトの軸線回りに回動し、それとともに前記可動反射板を前記内部材ごと同方向に回動させるとともに、
前記シャフトの内シャフトが前記外シャフトの長手方向に移動可能であり、その炉内側端部が、前記内部材の前記板材を貫通して前記可動反射板に連結したクランク機構に接続しているとともに、炉外側端部が前記反射板傾斜角度可変手段の駆動源に接続しており、前記駆動源により前記内シャフトを前記外シャフトの長手方向に移動させることにより前記クランク機構を介して前記可動反射板の傾斜角度を変えることを特徴とする請求項１記載の高炉装入物の表面検出装置。
【請求項３】
前記内部材が、長手方向に沿ったスリットを備える断面円弧状の外周面を有するとともに、前記スリットが前記検出波案内用開口部を形成していることを特徴とする請求項１または２記載の高炉装入物の表面検出装置。
【請求項４】
前記内部材が、炉内側端部が円弧状板材で、炉外側端部が前記板材であり、前記円弧状板板と前記板材とを複数本の棒材で連結して構成されているとともに、前記アンテナに最も近い２本の前記棒材同士で前記検出波案内用開口部を形成していることを特徴とする請求項１または２記載の高炉装入物の表面検出装置。
【請求項５】
前記棒材の一部が、前記クランク機構に接続して前記反射板傾斜角度可変手段として機能することを特徴とする請求項４記載の高炉装入物の表面検出装置。
【請求項６】
前記内部材と前記外部材との間に、前記内部材を支持する中間部材を介在させるとともに、
前記中間部材の外周面に第１の案内部材を設け、前記外部材の内周面に前記第１の案内部材と係合する第２の案内部材を設け、
前記移動手段により前記第２の案内手段に沿って前記第１の案内部材を移動させることにより、前記中間部材とともに前記内部材を同方向に移動させることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の高炉装入物の表面検出装置。
【請求項７】
一端が前記内部材の板材に取り付けられ、他端が開口し、かつ、前記中間部材と前記外部材との間を塞ぐ仕切部材を備え、前記仕切部材の内部空間に前記第１の案内部材と前記第２の案内部材を収容するとともに、一端からパージ用の不活性ガスを供給し、他端の前記開口から排出することを特徴とする請求項６記載の高炉装入物の表面検出装置。
【請求項８】
前記固定反射板が、前記アンテナまたは前記アンテナ用開口部から前記内部材側に延出した固定部材に取り付けられるか、前記内部材の内周面に取り付けられることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の高炉装入物の表面検出装置。
【請求項９】
前記外部材の前記板材と、前記シャフトとの間をシールするシール部材を有することを特徴とする請求項２〜８の何れか１項に記載の高炉装入物の表面検出装置。
【請求項１０】
前記外部材の前記送信用開口部と、前記アンテナ用開口部との間に、該外部材を開閉する仕切弁を配置するとともに、
非測定時には、前記可動反射板を前記仕切弁よりも炉外側に移動して前記外部材を閉鎖することを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の高炉装入物の表面検出装置。
【請求項１１】
前記高炉が大ベルを備えるとともに、前記送信用開口部が前記大ベルよりも炉底側下方に形成した前記挿通孔に前記外部材を挿通させたことを特徴とする請求項１〜１０の何れか１項に記載の高炉装入物の表面検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波やミリ波等の検出波を高炉内に送信し、炉内に装入され、堆積している鉄鉱石やコークスで反射された検出波を受信して、装入物の表面プロフィールを検出する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉では、炉内に装入され、堆積している鉄鉱石やコークスの表面プロフィールを検出するために、鉄鉱石やコークスの表面に検出波を送信し（送信波）、鉄鉱石やコークスで反射された検出波（反射波）を受信し、送信波と反射波との時間差等から鉄鉱石やコークスまでの距離や表面のプロフィールを検出することが行われている。尚、検出波としては、高温で使用でき、炉内の浮遊物や水蒸気等の影響を受けにくいことから、マイクロ波やミリ波が使用されている。
【０００３】
このような装入物の表面プロフィールを検出する方法として、図１０に示すように、先端が開口し、他端にマイクロ波を送信するためのアンテナ（図示せず）を設置した長尺のランス３０を高炉１の開口２から装入し、ランス３０を矢印Ｆ方向に直線状に移動しながら、先端の開口部３１を通じてマイクロ波の送受信（符号Ｍ）を行うことが行われている。そして、この方法により、ランス３０の移動方向に沿った装入物６０の表面プロフィールが得られる。
【０００４】
しかしながら、上記方法では、ランス３０の移動方向に沿った線状の表面プロフィールしか得られない。また、高炉１の内径にわたりランス３０を移動しなければならず、測定に時間がかかる。更には、ランス３０は長尺物であり、炉内に長く挿入しておくと自重で湾曲して、測定精度の低下に加えて、炉内への挿入操作及び移動操作に支障を来すおそれもある。
【０００５】
そこで、本出願人は先に特許文献１において、図１１に示す表面検出装置を提案している。同図において、高炉１には、炉頂からの鉄鉱石７ａやコークス７ｂがシュータ１０に供給され、シュータ１０が図中Ｒ方向に旋回することにより、鉄鉱石７ａやコークル７ｂが炉壁周辺に送られ、略逆釣鐘状に炉内に堆積している。
【０００６】
表面検出装置４０は、筒状のガイド部４１を備えており、ガイド部４１の炉内側端部が一部欠切して開口部４２を形成している。この開口部４２に、反射板４３が設置されている。反射板４３にはクランク機構４４が連結しており、ピストンロッド４５を図中左右方向に前後させることにより、反射板４３の反射面の傾斜角度を図中Ｘ方向に回動させる。ピストンロッド４５の前後動は、ピストンロッド４５の炉外側端部のラックギア４６とモータ４７のギア歯とが噛合しており、モータ４７を回転させることにより行われる。また、ガイド部４１の炉外側端部にはアンテナ４８が設置されており、アンテナ４８と反射板４３とが対向している。アンテナ４８には、検出波Ｍの送受信手段４９が接続している。また、ガイド部４１の外周面にはギア歯５０が形成されており、ギア歯５０にモータ５１のギア歯が噛合しており、モータを回転させることにより、ガイド部４１がその軸線を中心に回動する。それに伴って、反射板４３も同方向、即ち図中Ｙ方向に回動する。
【０００７】
このように、表面検出装置４０の反射板４３は図中のＸ方向及びＹ方向に回動するため、両回動を組み合わせることにより、開口４２から炉内に送信される検出波Ｍが装入物７の表面を線状または面状に走査することができ、装入物７の線状または面状の表面プロフィールを検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１７−１７２０２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
炉内には多くの浮遊物が存在しており、開口４２を通じて装置内部に侵入するため、装置内部に窒素ガス等の不活性ガスを供給して浮遊物の侵入を防いでいる。反射板４３をＹ方向に回動させるためにはガイド部４１を回動させなければならず、ガス漏れを防ぐためにガイド部４１と高炉１の挿通孔２との隙間をグランドパッキン５２でシールする必要がある。しかしながら、グランドパッキン５２はガイド部４１の外径に合わせて大径になる。
【００１０】
また、ガイド部４１を回動させるために、モータ５１には大きな負荷が加わる。
【００１１】
更に、測定時にはガイド部４１の開口部４４が炉内に突出するようにガイド部４１を炉内側に移動し、非測定時や待機時には開口部４４が仕切弁５３よりも炉外側に位置するようにガイド部４１を炉外側に移動させるため、このようなガイド部４１を移動させるためのモータ（図示せず）にも高負荷がかかる。
【００１２】
加えて、例えば反射板４３やアンテナ４８を保守する際にも、ガイド部４１を含めた装置全体を挿通孔２から抜き出す必要があり、保守作業にも労力を要する。
【００１３】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、ガス漏れ防止用のシール材の小径化や、反射板を回動させたり、装置全体を移動させるためのモータの負荷を小さくでき、保守作業も簡便な表面検出装置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】
【００１４】
上記課題を解決するために本発明は、下記の高炉装入物の表面検出装置を提供する。
（１）高炉内に装入され、堆積している鉄鉱石やコークス等の装入物の表面に検出波を送信し、その反射波を受信して前記装入物の表面プロフィールを検出する装置であって、
高炉の側壁に設けた挿通孔に、炉内側端部の一部が炉内に突出するように挿通されるとともに、突出している部分の、前記装入物との対向面の一部が欠切して送信用開口部が形成され、炉外側端部が板材で閉鎖された外部材と、
前記外部材の内部に、該外部材の長手方向に移動可能に配置されるとともに、炉内側端部が開口し、炉外側端部が板材で閉鎖された内部材と、を備え、かつ、
前記外部材は、前記炉内側側端部から所定の距離離れた位置が開口して形成されたアンテナ用開口部と、前記アンテナ用開口部に取り付けられたアンテナと、前記アンテナに接続する検出波送受信手段とを有し、
前記内部材は、前記アンテナと対面する検出波案内用開口部と、前記炉内側端部の開口にて前記送信用開口部側への傾斜角度が可変となるように支持された可動反射板と、前記検出波案内用開口部の直下に位置し、前記アンテナ及び前記可動反射板と対向するように反射角度が固定された固定反射板とを備えるとともに、前記可動反射板は、傾斜角度を可変にするための反射板傾斜角度可変手段と、その反射面中心点を中心に回動させるための反射板回動手段に接続しており、
測定時には、前記内部材を、前記可動反射板が前記送信用開口部と対面する位置になるように移動させるとともに、前記検出波送受信手段からの前記検出波を前記アンテナから送信し、前記検出波案内用開口部を通じて前記固定反射板に送り、前記固定反射板で反射して前記可動反射板に送るとともに、前記反射板傾斜角度可変手段と前記反射板回動手段とを協働して前記検出波で前記装入物の表面を線状または面状に走査し、
非測定時には、前記検出波の送信を止めるとともに、前記内部材を、前記可動反射板が前記送信用開口部よりも炉外側になるように移動させることを特徴とする高炉装入物の表面検出装置。
（２）前記反射板傾斜角度可変手段と前記反射板回動手段は、前記外部材の板材を貫通し、前記内部材の板材に至る２重管構造のシャフトを有し、かつ、
前記シャフトの外シャフトの炉内側端部が前記内部材の板材に取り付けられ、炉外側端部が前記反射板回動手段の駆動源に接続しており、前記駆動源により前記外シャフトの軸線回りに回動し、それとともに前記可動反射板を前記内部材ごと同方向に回動させるとともに、
前記シャフトの内シャフトが前記外シャフトの長手方向に移動可能であり、その炉内側端部が、前記内部材の前記板材を貫通して前記可動反射板に連結したクランク機構に接続しているとともに、炉外側端部が前記反射板傾斜角度可変手段の駆動源に接続しており、前記駆動源により前記内シャフトを前記外シャフトの長手方向に移動させることにより前記クランク機構を介して前記可動反射板の傾斜角度を変えることを特徴とする上記(１)記載の高炉装入物の表面検出装置。
（３）前記内部材が、長手方向に沿ったスリットを備える断面円弧状の外周面を有するとともに、前記スリットが前記検出波案内用開口部を形成していることを特徴とする上記（１）または（２）記載の高炉装入物の表面検出装置。
（４）前記内部材が、炉内側端部が円弧状板材で、炉外側端部が前記板材であり、前記円弧状板板と前記板材とを複数本の棒材で連結して構成されているとともに、前記アンテナに最も近い２本の前記棒材同士で前記検出波案内用開口部を形成していることを特徴とする上記（１）または（２）記載の高炉装入物の表面検出装置。
（５）前記棒材の一部が、前記クランク機構に接続して前記反射板傾斜角度可変手段として機能することを特徴とする上記（４）記載の高炉装入物の表面検出装置。
（６）前記内部材と前記外部材との間に、前記内部材を支持する中間部材を介在させるとともに、
前記中間部材の外周面に第１の案内部材を設け、前記外部材の内周面に前記第１の案内部材と係合する第２の案内部材を設け、
前記移動手段により前記第２の案内手段に沿って前記第１の案内部材を移動させることにより、前記中間部材とともに前記内部材を同方向に移動させることを特徴とする上記（１）〜（５）の何れか１項に記載の高炉装入物の表面検出装置。
（７）一端が前記内部材の板材に取り付けられ、他端が開口し、かつ、前記中間部材と前記外部材との間を塞ぐ仕切部材を備え、前記仕切部材の内部空間に前記第１の案内部材と前記第２の案内部材を収容するとともに、一端からパージ用の不活性ガスを供給し、他端の前記開口から排出することを特徴とする上記（６）記載の高炉装入物の表面検出装置。
（８）前記固定反射板が、前記アンテナまたは前記アンテナ用開口部から前記内部材側に延出した固定部材に取り付けられるか、前記内部材の内周面に取り付けられることを特徴とする上記（１）〜（７）の何れか１項に記載の高炉装入物の表面検出装置。
（９）前記外部材の前記板材と、前記シャフトとの間をシールするシール部材を有することを特徴とする上記（２）〜（８）の何れか１項に記載の高炉装入物の表面検出装置。
（１０）前記外部材の前記送信用開口部と、前記アンテナ用開口部との間に、該外部材を開閉する仕切弁を配置するとともに、
非測定時には、前記可動反射板を前記仕切弁よりも炉外側に移動して前記外部材を閉鎖することを特徴とする上記（１）〜（９）の何れか１項に記載の高炉装入物の表面検出装置。
（１１）前記高炉が大ベルを備えるとともに、前記送信用開口部が前記大ベルよりも炉底側下方に形成した前記挿通孔に前記外部材を挿通させたことを特徴とする上記（１）〜（１０）の何れか１項に記載の高炉装入物の表面検出装置。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の表面検出装置によれば、駆動用モータの負荷を小さくすることができる。また、パージ用のガスの漏れを防ぐためのシール部材を小径にすることもできる。更には、保守作業の労力を軽減することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の表面検出装置を高炉に取り付けた状態を示す概略図であり、測定時を示している。
【図２】測定時における表面検出装置の詳細を示す断面図である。
【図３】図２の内部材の軸線に沿った断面図である。
【図４】図２のＡ位置における断面図である。
【図５】非測定時における表面検出装置を示す断面図である。
【図６】本発明の表面検出装置の他の実施形態を示す図であり、固定反射板の周辺を図２に従って示す断面図である。
【図７】本発明の表面検出装置の更に他の実施形態を示す図であり、（Ａ）は固定反射板の周辺を図２に従って示す断面図であり、（Ｂ）は図４に従って示す（Ａ）の断面図である。
【図８】内部材の他の実施形態を示す斜視図である。
【図９】大ベルを備える高炉に、本発明の表面検出装置を取り付けた状態を示す概略図である。
【図１０】ランスを用いた表面検出装置を示す概略図である。
【図１１】特許文献１の表面検出装置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の表面検出装置について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の表面検出装置を高炉に取り付けた状態を示す概略図であり、測定時を示している。また、図２は測定時における表面検出装置の詳細を示す断面図であり、図３は図２の内部材の軸線に沿った断面図であり、図４は図２のＡ位置における断面図である。
【００１９】
図１に示すように、高炉１の炉頂から装入された鉄鉱石７ａやコークス７ｂ（以下、まとめて「装入物７」という。）はシュータ１０へと送られ、シュータ１０ではＲ方向への旋回及びＶ方向への振り子運動を連動して、投入口１１から装入物７を炉内の所定位置に投下する。そして、装入物７は、略逆釣鐘状の断面を呈するように炉内に堆積する。
【００２０】
表面検出装置１００は、外部材１１０と内部材１５０との２重構造を有しており、内部材１５０は、外部材１１０の内部を、外部材１１０の長手方向（図中左右方向）に水平移動可能になっている。
【００２１】
外部材１１０は、炉内側端部（図の左側の端部）及び炉外側端部（図の右側の端部）が板材１１５で閉鎖された管体であり、炉内側端部が炉内に突出するように、高炉１の側面に形成した挿通孔２に挿通されている。また、外部材１１０の炉内に突出している部分は、炉内の装入物７と対向する底面の一部が欠切しており、検出波Ｍ（マイクロ波やミリ波）を炉内に送信するための送信用開口部１１１を形成している。炉内側端部から所定距離離れた位置（図では長手方向ほぼ中央部）の上面が開口しており、この開口にはアンテナ１２０が外部材１１０に対して垂直に取り付けられており、アンテナ１２０には検出波送受信手段１３０が接続している。尚、以降の説明では、この開口を「アンテナ用開口部１２１」と呼ぶ。
【００２２】
尚、アンテナ１２０は、図の例ではアンテナ面前面にレンズがついたレンズ付きホーンアンテナである。これにより、検出波Ｍの指向性が高まり、ホーン長（突出長さ）を短くすることができる。アンテナ１２０は、他の構造も勿論可能である。また、アンテナ用開口部１２１は、検出波Ｍを透過可能な材料、例えばセラミックボード（断熱材）や、セラミック織布からなる通気性のフィルタ等で閉鎖することもできる。セラミック織布としては、宇部興産株式会社製の「チラノ繊維」を用いることができる。このチラノ繊維は、シリコン、チタンまたはジルコニウム、炭素、酸素から成る繊維であり、緻密に編んだものをセラミック織布として利用する。セラミック織布を用いた場合、アンテナ１２０を収容するハウジングに不活性ガスを供給し、セラミック織布から噴出させることにより粉塵の付着を防止することができる。
【００２３】
内部材１５０は、炉内側端部が開口し、炉外側端部が板材１５５により閉鎖された管体である。また、図４に示すように、外部材１１０のアンテナ用開口部１２１に対面する面に、その長手方向に沿ってスリット１５２が形成されている。このスリット１５２が、アンテナ１２０からの検出波Ｍを内部材１５０に導入する「検出波案内用開口部」として機能する。そして、スリット１５２の直下に、反射板１８０が設置されている。反射板１８０は、その反射面がスリット１５２と、炉内側端部の開口１５１とを向くように４５°傾斜しており、固定部材１８１を介して取り付けられている。以下、この反射板１８０を「固定反射板１８０」と呼ぶ。
【００２４】
尚、同図に示すように、固定反射板１８０の反射面は、外部材１１０のアンテナ１２０のアンテナ面と同一、またはアンテナ面よりも大径となっている。また、スリット１５２の幅はアンテナ１２０のアンテナ面の径よりも大きく設定されている。具体的には、後述するように、内部材１５０は、可動反射板１７０とともに軸線を中心にＹ方向に回動する。その回動に伴って、内部材１５０のスリット１５２側の一方の端部がアンテナ用開口部１２１に向かって移動する。そこで、内部材１５０とアンテナ用開口部１２１とが重ならないように、内部材１５０を略半筒状にすることが好ましい。これにより、スリット１５２の幅は内部材１５０の略直径と等しくなり、内部材１５０を回動してもアンテナ用開口部１２１と重なることが無くなる。
【００２５】
また、図２及び図３に示すように、内部材１５０には、開口１５１から突出して一対の支持部材１６０，１６０が取り付けられており、この支持部材１６０，１６０に反射板１７０が支持される。尚、反射板１７０は、図の例では楕円板であるが、円板であってもよい。反射板１７０の短径の両端（円板の場合は直径の両端）には突起状の支軸１７１，１７１が設けられており、支軸１７１，１７１が支持部材１６０，１６０に回動自在に支持されている。即ち、反射板１７０は、短径部を中心に回動し、送信用開口部１１１への傾斜角度が変えられるように支持部材１６０，１６０に支持されており、以降の説明では、この反射板１７０を「可動反射板１７０」と呼ぶ。
【００２６】
外部材１１０の炉外側端部の板材１１５を貫通して、外シャフト１９１と内シャフト１９２とで構成される２重管構造のシャフト１９０が挿通している。シャフト１９０を構成する外シャフト１９１の炉外側端部には駆動源２００が、内シャフト１９２の炉外側端部には駆動源２３０がそれぞれ接続している。また、外シャフト１９１と内シャフト１９２との隙間は、グランドパッキン２５０でシールされている。
【００２７】
外シャフト１９１の炉内側端部は、内部材１５０の板材１５５に設けたフランジ１５６に取り付けられている。また、外シャフト１９１の板材１１５から炉外側に延出している部分の外周面にはギア歯１９３が取り付けられており、駆動源２００となるモータのギア歯と噛合している。従って、駆動源２００のモータを稼働すると、モータの回転が外シャフト１９１のギア歯１９３に伝達され、外シャフト１９１がその軸線を中心に回動する。内部材１５０の支持部材１６０に可動反射板１７０が支持されているため、外シャフト１９１に伴って内部材１５０も同方向に回動し、可動反射板１７０も同方向、即ちＹ方向に回動する。
【００２８】
内シャフト１９２の炉内側端部は、内部材１５０の板材１５５を貫通して内シャフト受板１９５に取り付けられている。内シャフト受板１９５は、固定反射板１８０から所定距離離れた位置にて固定反射板１８０と対向している。また、内シャフト受板１９５の固定反射板側の面には、装入物側に向かう垂下部２１１と、垂下部２１１の下端に連続し、固定反射板１８０と内部材１５０の内壁との間の空間を通って可動反射板１７０に向かって延びる水平部２１２と、水平部２１２の先端に連続して可動反射板１７０に向かう立部２１３とからなる連結部材２１０が接続している。
【００２９】
連結部材２１０の立部２１３の先端は、クランク機構２２０を介して可動反射板１７０の支軸１７１，１７１に連結している。クランク機構２２０は、連結部材２１０の立部２１３と回動可能に連結する棒状の第１部材２２１と、第１部材２２１と回動自在に連結する棒状の第２部材２２２とで構成されており、第２部材２２２が可動反射板１７０の支軸１７１，１７１と回動自在に連結している。従って、連結部材２１０の水平部２１２を炉内側、炉外側に水平移動させることにより、クランク機構２２０を介して可動反射板１７０の送信用開口部１１１に対する傾斜角度を変えることができる。
【００３０】
内シャフト１９２の炉外側端部にはラックギア１９４が形成されており、駆動源２３０となるモータのギア歯と噛合している。内シャフト１９２は連結部材２１０に接続しているため、駆動源２３０のモータを稼働すると、モータの回転が内シャフト１９２のラックギア１９４に伝達され、内シャフト１９２がその長手方向に移動し、それに伴い連結部材２１０の水平部２１２も水平移動し、クランク機構２２０を介して可動反射板１７０の傾斜をＸ方向に変えることができる。尚、連結部材２１０の水平部２１２を水平方向に移動させるための内シャフト１９２の移動量（ストローク）は、内シャフト受板１９５と固定反射板１８０との離間距離内である。
【００３１】
また、外シャフト１９１には、その長手方向に移動させるエアシリンダ等の移動装置（図示せず）が付設されており、外シャフト１９１とともに内部材１５０を炉外側（図中右側）に水平移動させる。この内部材１５０の移動を円滑にするために、図４に示すように、内部材１５０と外部材１１０との間に中間部材１４０を介在させるとともに、中間部材１４０の外周面にローラ１４３を付設し、このローラ１４３を外部材１１０の内周面に長手方向に沿って設けた案内レール１１３，１１３の面上を転動させてもよい。また、図示は省略するが、外部材１１０の内周面にローラ１４３を設け、中間部材１４０の外周面に案内レール１１３，１１３を設けることもできる。尚、図１〜３には、中間部材１４０及びローラ１４３、並びに案内レール１１３、１１３は図示していない。
【００３２】
この内部材１５０の移動により、図５に示すように、可動反射板１７０は、外部材１１０の送信用開口部１１１よりも炉外側に移動するが、外部材１１０には内部を開閉する仕切弁２４０，２４１が付設しており、可動反射板１７０は、仕切弁２４１よりも炉外側に位置するように移動する。尚、図５に示す状態が、非測定時または待機時となる。
【００３３】
表面検出装置１００は上記の如く構成されるが、測定時には、仕切弁２４０，２４１を開状態とし、図１、図２に示すように、内部材１５０を炉内側に移動させて、可動反射板１７０を外部材１１０の送信用開口部１１１と対向させる。この移動により、外部材１１０のアンテナ１２０及びアンテナ用開口部１２１が、内部材１５０の固定反射板１８０の直上に位置する。そして、検出波送受信手段１３０から検出波Ｍを送信すると、検出波Ｍは内部材１５０のスリット１５２を通じて固定反射板１８０に送られ、固定反射板１８０で反射されて可動反射板１７０に送られる。それと同時に、駆動源２００を稼働させて外シャフト１９１をその軸線を中心に回動させ、駆動源２３０を稼働して連結部材２１０を水平方向に移動させる。その結果、可動反射板１７０の反射面は、駆動源２００により矢印Ｙ方向に回動され、駆動源２３０により図中矢印Ｘ方向に回動されるため、両駆動源２００，２３０を協働させることにより、固定反射板１８０で反射されて可動反射板１７０に入射し、送信用開口部１１１から送信された検出波Ｍは、装入物７の表面を線状または面上に走査する。そして、装入物７の表面で反射された検出波Ｍが同経路を辿って検出波送受信手段１３０に受信されることにより、装入物７の線状または面状の表面プロフィールが得られる。
【００３４】
測定が終了したら、内部材１５０を移動して、図５に示すように、可動反射板１７０が仕切弁２４１よりも炉外側に位置するように後退させ、仕切弁２４０，２４１を閉状態とし、そのままの状態で待機する。仕切弁２４０，２４１を２重構造にすることにより、装置内部の気密性が高まり、安全性が増す。
【００３５】
また、炉内には浮遊物が多く存在しており、送信用開口部１１１を通じて装置内に侵入するため、図２に示すように、外部材１１０にガス供給口２４５を設け、窒素ガス等の不活性ガスを供給して装置内部の気圧を高めることが好ましい。その際、シャフト１９０と、外部材１１０の板材１１５の挿通孔１１６との間をシールするためにグランドパッキン２５１が用いられるが、外シャフト１９１の外径であるためグランドパッキン２５１を小径にすることができる。特許文献１では図１１に示すように、ガイド部４１の外周面にグランドパッキン５２を設けていたため、グランドパッキン５２を大径にしなければならない場合に比べて大幅に小径化することができる。
【００３６】
保守作業においても、例えばアンテナ１２０の保守作業では、アンテナ１２０と検出波送受信手段１３０とを外部材１１０から取り外すだけでよく、可動反射板１７０の保守作業では、内部材１５０を炉外に抜き出すだけでよい。特許文献１では、ガイド部材４１を含めて装置全体を炉外に抜き出す必要があったが、保守作業の労力を大幅に軽減することができる。しかも、アンテナ１２０と検出波送受信手段１３０、更には装置全体を制御するコントローラ（図示せず）が、外部材１１０や内部材１５０の軸線上にないため、装置の全長を短くすることができる。
【００３７】
本発明の表面検出装置１００は、種々の変更が可能である。例えば、図６に示すように、アンテナ１２０のアンテナ面の周縁に棒状の固定部材１２５を取り付け、固定部材１２５の先端に固定反射板１８０を取り付けて固定してもよい。これにより、保守作業の際に、アンテナ１２０を上方に引き抜くことにより、固定反射板１８０を一緒に引き抜くことができる。また、図示は省略するが、固定部材１２５は、アンテナ用開口部１２１の周縁に取り付けてもよい。
【００３８】
また、図７に示すように、内部材１５０の板材１５５に、外部材１１０との隙間を閉鎖するように第１の仕切板１４４を取り付けるとともに、外部材１１０の案内レール１１３，１１３の各外側に、外部材１１０の内周面から中間部材１４０の外周面に連続する第２の仕切板１４５，１４５を取り付ける。これにより、同図（Ｂ）に示すように、第２の仕切板１４５，１４５と、中間部材１４０の外周面と、外部材１１０の内周面とで略角筒状の仕切部材を形成し、この仕切部材の内部にローラ１４３及び案内レール１１３，１１３が収容される。また、第２の仕切板１４５，１４５は、一端が第１の仕切板１４４に取り付けられており、第１の仕切板１４４には仕切部材で囲まれた部分に貫通孔１４６，１４６が形成されている。そして、ガス供給口２４５から外部材１１０に供給された不活性ガスを、貫通孔１４６，１４６を通じて仕切部材の内部に流入させ、他端の開口から排出させることにより、ローラ１４３や案内レール１１３，１１３に付着した粉塵を取り除くことができる。
【００３９】
更に、図８に示すように、内部材１５０を、円弧状板材１５８と板材１５５とを複数本の棒材１５９で連結して構成することもできる。円弧状板材１５８が、炉内側開口部となる。上記では内部材１５０がスリット１５２を有する管体であり、剛性（捻じれ）が懸念されるが、棒材１５９を円形に配したことにより剛性が高まる。また、このような内部材１５０では、円弧状板材１５８の上端両側の２本の棒材１５９ａ，１５９ｂの間がスリット１５２に相当し、その間隔がスリット幅に相当する。同図では、円弧状板材１５８が、図４に対応して略半円である。尚、図示は省略するが、棒材１５９に長手方向に沿って、複数の円弧状板材１５８を等間隔で配置してもよい。
【００４０】
また、円弧状板材１５８において、最も幅広となる左右一対の棒材（図では１５９ａ，１５９ｂ）に対応する位置に貫通孔を形成するとともに、棒材１５９ａ、１５９ｂをその長手方向に沿って移動可能となるように挿通させ、棒材１５９ａ，１５９ｂの先端にクランク機構２２０を連結させることもできる。この棒材１５９ａ，１５９ｂを移動させることにより、可動反射板１７０の傾斜角度を変えることができる。
【００４１】
上記した表面検出装置１００は、大ベルを備える高炉にも適用することができる。即ち、図９に示すように、大ベル２０の炉底側下方に挿通口２を形成し、表面検出装置１００の外部材１１０を挿入する。そして、上記と同様にして、測定時には可動反射板１７０のＸ方向及びＹ方向に傾斜、回動させながら送信用開口部１１１から検出波Ｍを炉内に送り、装入物７の表面を線状または面状に走査する。大ベル２０の斜め上方から検出波Ｍを送信する場合では、大ベル２０で邪魔されて一部が欠落した表面プロフィールしか得られなかったが、大ベル２０に邪魔されずに装入物７の表面の全面を走査できるため、装入物７の全面の表面プロフィールが得られる。
【符号の説明】
【００４２】
１  高炉
２  挿通口
７  装入物
７ａ  鉄鉱石
７ｂ  コークス
１０  シュータ
２０  大ベル
１００  表面検出装置
１１０  外部材
１１１  送信用開口部
１１３  案内レール
１１５  板材
１２０  アンテナ
１２１  アンテナ用開口部
１３０  検出波送受信手段
１４０  中間部材
１４３  ローラ
１４４  第１の仕切板
１４５  第２の仕切板
１５０  内部材
１５２  スリット
１５５  板材
１５８  円弧状板材
１５９  棒材
１６０  支持部材
１７０  可動反射板
１８０  固定反射板
１９０  シャフト
１９１  外シャフト
１９２  内シャフト
２００  駆動源
２１０  連結部材
２２０  クランク機構
２３０  駆動源
２５０，２５１  グランドパッキン
【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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【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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