(57)【要約】   レベルセンサーを炭化室内に挿入せずにコークス炉炭化室内の石炭レベルおよびコークスレベルを測定することが可能なコークス炉炭化室用レベル測定装置に関する。コークス炉炭化室用レベル測定装置は、炭化室の外部に設置され、レーザービームを用いて距離を測定するセンシング部と、センシング部に対して入出射する光の往復経路を提供する光チャネル部と、光チャネル部の一端に配置され、センシング部から光チャネル部を介して炭化室に入射する光を石炭またはコークス側へ反射させ、石炭またはコークス側からの光をセンシング部へ反射させる光反射部と、光チャネル部が搭載され、炭化室の長手方向に動きながら光反射部を移動させるビーム部とを含んでなる。【選択図】図３
2014510825.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークス炉炭化室内の石炭およびコークスのレベルを測定する装置であって、
前記炭化室の外部に設置され、レーザービームを用いて距離を測定するセンシング部と、
前記センシング部に対して入出射する光の往復経路を提供する光チャネル部と、
前記光チャネル部の一端に配置され、前記センシング部から前記光チャネル部を介して前記炭化室に入射する光を前記石炭または前記コークス側へ反射させ、前記石炭またはコークス側からの光を前記センシング部へ反射させる光反射部と、
前記光チャネル部が搭載され、前記炭化室の長手方向に動きながら前記光反射部を移動させるビーム部と、を含む、コークス炉炭化室用レベル測定装置。
【請求項２】
前記ビーム部の移動距離を測定する補助センシング部をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のコークス炉炭化室用レベル測定装置。
【請求項３】
前記センシング部および前記補助センシング部から受け取ったセンシング値に基づいて前記石炭または前記コークスのレベルを算出する制御部をさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載のコークス炉炭化室用レベル測定装置。
【請求項４】
前記光チャネル部を介して前記光反射部側へパージガスまたは冷却ガスを供給するガス供給部をさらに含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のコークス炉炭化室用レベル測定装置。
【請求項５】
前記光反射部の付近で当該光反射部に反射されるガスを回収するガス放出部をさらに含むことを特徴とする、請求項４に記載のコークス炉炭化室用レベル測定装置。
【請求項６】
前記光チャネル部の中間部に設置され、前記光チャネル部の中間部を所定の角度で折り曲げる関節部と、
前記関節部の内部に設置され、前記光チャネル部を介して前記センシング部側からの光を光反射部側へ反射し、前記光反射部側からの光を前記センシング部側へ反射する補助光反射部と、をさらに含むことを特徴とする、請求項４に記載のコークス炉炭化室用レベル測定装置。
【請求項７】
前記センシング部および前記ビーム部を前記炭化室の高さ方向に昇降させる昇降駆動部をさらに含むことを特徴とする、請求項４に記載のコークス炉炭化室用レベル測定装置。
【請求項８】
前記光チャネル部に結合し、前記光反射部と前記石炭との間に位置するホールまたはアウトレットを選択的に開放または閉鎖するシャッター部をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のコークス炉炭化室用レベル測定装置。
【請求項９】
前記ビーム部は梯子状のレベラーバー（Ｌｅｖｅｌｅｒ ｂａｒ）を含むことを特徴とする、請求項１に記載のコークス炉炭化室用レベル測定装置。
【請求項１０】
前記光チャネル部は、前記レベラーバーの側面または上端面の中央部もしくは縁部から前記レベラーバーの長手方向に延長されるように設置されることを特徴とする、請求項９に記載のコークス炉炭化室用レベル測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レベル測定装置に係り、より詳しくは、レベルセンサーを炭化室内に挿入することなく、コークス炉炭化室内の石炭レベルおよびコークスレベルを測定することが可能なコークス炉炭化室用レベル測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コークス（Ｃｏｋｅ）は、鋼の製造過程で鉄鉱石を溶融および還元させることに用いられる固体炭素原料および炭素源である。このようなコークスは、図１に示すように、コークス炉（Ｃｏｋｅ ｏｖｅｎ）１に供給された石炭６を、大気の条件と同様に制御される条件の下で約２４〜４８時間密封し、約１２００〜１３００℃程度の高温で加熱させることにより製造される。
【０００３】
このようなコークス炉１は、コークスの効率的な生産のために、通常、狭い軸状の内部空間を有する複数の炭化室２を備える。コークス炉炭化室（ｃｏｋｉｎｇ ｃｈａｍｂｅｒｏｆ ｃｏｋｅ ｏｖｅｎ）は、通常、図２に示すように、略平行に配置される壁同士の間にその高さと長さに比べて相当狭い幅の内部空間を備えるように設置される。例えば、図２に示すように、コークス炉炭化室の内部空間は、高さ（Ｈ）約６７８０ｍｍ、長さ（Ｌ）約１５４８０ｍｍおよび幅（Ｗ）約４３０ｍｍを有する。
【０００４】
炭化室２に投入された石炭６は、いわゆるレベラー（Ｌｅｖｅｌｅｒ）８などのレベリング装置によってその上端部が平坦化される。このような石炭の平坦作業は、石炭投入量を正確に把握し、コークス作業を最適化するためのものである。ここで、レベリング（Ｌｅｖｅｌｉｎｇ）は、コークス炉炭化室２に投入された石炭６の高さを平坦にすることであるが、石炭のレベルまたは高さを測定することを意味する。炭化室で生成されたコークスは、ハンマー状のラム（Ｒａｍ、図３の参照符号９参照）などの装置によって炭化室２の外部に押し出される。
【０００５】
コークスの押出作業の前には、通常、コークスのレベルを測定して石炭の収縮率を把握することができるが、そのような場合、測定されたコークスレベルを炭化室の投入石炭量のレベルと比較することにより、後続のコークス工程における投入石炭量を適切に調整することが可能である。
【０００６】
一方、既存の大部分のレベル測定装置は、コークス生産工程の前後において、炭化室の石炭レベルまたはコークスレベルを測定するためにレベルセンサーを炭化室内に挿入するように構成される。しかし、熱に脆弱な構成部、たとえば電子回路やレーザーセンサーなどを有するレベルセンサーを炭化室内に挿入する場合、レベルセンサーが炭化室内の高温高熱により損傷し易い。これを防止するために、既存のレベル測定装置では、高温高熱雰囲気の炭化室内にレベルセンサーを投入するために、レベルセンサーに断熱手段や冷却手段などを設置しなければならないので、その構造が複雑で多くの費用が要求されるという欠点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、レベルセンサーを炭化室内に挿入することなく、コークス炉の炭化室内の石炭レベルおよびコークスレベルを正確に測定することが可能なコークス炉炭化室用レベル測定装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、既存の梯子状のレベラーを用いて簡単に構築することが可能な、低費用のコークス炉炭化室用レベル測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明のある観点に係るコークス炉炭化室用レベル測定装置は、コークス炉炭化室内の石炭およびコークスのレベルを測定する装置であって、炭化室の外部に設置され、レーザービームを用いて距離を測定するセンシング部と、センシング部に対して入出射する光の往復経路を提供する光チャネル部と、光チャネル部の一端に配置され、センシング部から光チャネル部を介して炭化室に入射する光を石炭またはコークス側へ反射させ、石炭またはコークス側からの光をセンシング部へ反射させる光反射部と、光チャネル部が搭載され、炭化室の長手方向に動きながら光反射部を移動させるビーム部とを含んでなる。
【００１０】
一実施例において、コークス炉炭化室用レベル測定装置は、ビーム部の移動距離を測定する補助センシング部をさらに含む。
【００１１】
一実施例において、コークス炉炭化室用レベル測定装置は、センシング部および補助センシング部から受け取ったセンシング値に基づいて石炭またはコークスのレベルを算出する制御部をさらに含む。
【００１２】
一実施例において、コークス炉炭化室用レベル測定装置は、光チャネル部を介して光反射部側へパージガスまたは冷却ガスを供給するガス供給部をさらに含む。
【００１３】
一実施例において、コークス炉炭化室用レベル測定装置は、光反射部の付近で光反射部に反射されるガスを回収するガス放出部をさらに含む。
【００１４】
一実施例において、コークス炉炭化室用レベル測定装置は、光チャネル部の中間部に設置され、光チャネル部の中間部を所定の角度で折り曲げる関節部と、関節部の内部に設置され、光チャネル部を介してセンシング部側からの光を光反射部側へ反射し、光反射部側からの光をセンシング部側へ反射する補助光反射部をさらに含むことができる。
【００１５】
一実施例において、コークス炉炭化室用レベル測定装置は、センシング部およびビーム部を炭化室の高さ方向に昇降させる昇降駆動部をさらに含む。
【００１６】
一実施例において、コークス炉炭化室用レベル測定装置は、光チャネル部に結合し、光反射部と炭化室内の石炭との間に位置するホールまたはアウトレットを選択的に開放もしくは閉鎖するシャッター部をさらに含む。
【００１７】
一実施例において、ビーム部は梯子状のレベラーバー（Ｌｅｖｅｌｅｒ ｂａｒ）を含む。
【００１８】
一実施例において、光チャネル部は、レベラーバーの側面または上端面の中央部または縁部からレベラーバーの長手方向に延長されるように設置される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、コークス炉炭化室内の高温高熱雰囲気中でレーザー距離測定センサーなどのレベルセンサーを投入する必要がないので、センサーの寿命を安定的に維持し、センサーの寿命内でレベル測定に対する信頼性を保障することができる。
【００２０】
また、本発明によれば、既存のレベラーなどの平坦化装置を用いて低費用でレベル測定装置を構築することができ、装置の信頼性および寿命の保障が容易であるので、維持管理が便利であるという利点がある。
【００２１】
また、本発明によれば、炭化室の外部のレベルセンサーと炭化室の内部の反射部構造を用いることにより、炭化室の外部から炭化室の内部に投入された石炭の山または谷の高さを効果的に把握することができ、それにより、炭化室に投入される石炭の品質変化に応じて発生する投入石炭量を効果的に把握して決定することができる。
【００２２】
また、投入石炭量を正確に判断することにより、レベラーの正しい平坦作業開始時間を容易に決定することができ、それにより石炭平坦作業を自動化し或いはその効率を向上させることができる。
【００２３】
また、炭化室内のガスウェイを正確な時間に正確に確保することができるので、石炭平坦不良によるガスウェイの狭小により発生ガスが外部に漏れることを防止することができる。
【００２４】
また、高温高熱の炭化室の内部にレベルセンサーを挿入することなく、炭化室で生成されたコークスのレベルを効果的に測定することができ、それによりコークスケーキの体積を算出することにより、以後の石炭装入量を正確に調整することができる。さらに、正確に調整される石炭装入量によって炭化室の上部空間を適切に確保して、コークス品質および炭化室上部温度の不均一現象を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来のコークス炉の一例を説明するための概略部分断面斜視図である。
【００２６】
【図２】図１のコークス炉の炭化室の一例を説明するための概略斜視図である。
【００２７】
【図３】本発明の一実施例に係るコークス炉炭化室用レベル測定装置（以下、簡単に「レベル測定装置」という）の概略構成図である。
【００２８】
【図４】図３のレベル測定装置の概略平面図である。
【００２９】
【図５】本発明の別の実施例に係るレベル測定装置の構成および作動原理を説明するための概略図である。
【００３０】
【図６】図５のレベル測定装置の変形例を説明するための概略図である
【００３１】
【図７】本発明の別の実施例に係るレベル測定装置の構成および作動原理を説明するための概略図である。
【００３２】
【図８】図７のレベル測定装置に採用可能な光チャネル部および補助光反射部の一実施例を説明するための図である。
【００３３】
【図９】本発明のレベル測定装置に採用可能なレベラーの一例に対する斜視図である。
【００３４】
【図１０】本発明のレベル測定装置に採用可能なレベラーの別の一例に対する斜視図である。
【００３５】
【図１１】本発明のレベル測定装置を用いてコークスレベルを測定する工程を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、添付図面を参照して本発明に係る実施例を詳細に説明する。
【００３７】
図３は本発明の一実施例に係るコークス炉炭化室用レベル測定装置の概略構成図である。図４は図３のレベル測定装置の概略平面図である。
【００３８】
図３および図４を参照すると、レベル測定装置１０は、センシング部１２、光チャネル部１４、光反射部１６、およびビーム部１８を備える。また、レベル測定装置１０は、補助センシング部２０を備えることができる。また、レベル測定装置１０は、センシング部１２に電気的に接続される制御部２２を備えることができる。また、レベル測定装置１０は、少なくとも一つの第１昇降駆動部２４と第２昇降駆動部２６を備えることができる。
【００３９】
レベル測定装置１０は、ドロップスリーブ（図１の参照符号４参照）を介してコークス炉の各炭化室に投入された石炭６をレベラー８によって平坦化した後、炭化室内の石炭６のレベルを測定する。この際、レベル測定装置１０のセンシング部１２は、炭化室の内部に挿入されず、炭化室の外部から炭化室に投入された石炭のレベルを測定する。
【００４０】
たとえば、炭化室内の石炭に対するセンシング部１２の距離値はＬ１とｈとの和になり、補助センシング部２０に基づいたオフセット値はＬ１からＬ２を差し引いた値になる。よって、ｈは次の数式１で求めることができる。
【００４１】
【数１】
2014510825.tif 000003
【００４２】
前述したコークス炉の炭化室２は、その長手方向からみるとき、軸状の内部空間が形成されるようにその長さまたは高さに比べて相対的に非常に狭い幅をもって設置される一対の内壁３ａ、３ｂを備え、光チャネル部１４と光反射部１６を搭載したビーム部１８は、内壁３a、３ｂに沿って炭化室の内部をその長手方向Ｄに往復運動する。
【００４３】
このように、レベル測定装置１０は、実質的に炭化室の外部で炭化室内の石炭レベルを測定することができる。
【００４４】
次に、本実施例に係るレベル測定装置の各構成要素をさらに具体的に説明する。
【００４５】
センシング部１２は、レーザービームを用いて物体との距離を測定する手段またはそれに相応する機能を備える構成部である。センシング部１２は、たとえば光反射部１６に向かって光を放出する発光器（Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）と、石炭から光反射部１６を介して反射されて戻ってくる光を感知する光検出器（Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）と、光の放出から感知までの時間計算のための計数器（Ｃｏｕｎｔｅｒ）などから構成できる。このようなセンシング部１２はいわゆるレーザー距離測定センサーとして言及できる。
【００４６】
光チャネル部１４は、センシング部１２から放出された光が光反射部１６へ円滑に伝達され、光反射部１６で反射されて戻ってくる光がセンシング部１２に円滑に到達するように光進行経路を保護する手段、またはそれに相応する機能を備える構成部を指す。光チャネル部１４は金属性パイプ、耐熱性ガラス管、耐熱性複合材料などで実現可能である。
【００４７】
光反射部１６は、光チャネル部１４を介しての光を炭化室内の石炭６側へ反射し、石炭６から反射される光をセンシング部１２側へさらに反射するための手段、またはそれに相応する機能を備える構成部を含む。光反射部１６は、光チャネル部１４の一端に密着し、或いは光チャネル部１４の一端部の内側に挿入されて設置できる。光反射部１６は、たとえばミラー（Ｍｉｒｒｏｒ）またはミラーに相応する機能を備える表面または界面を持つ材料で実現できる。表面または界面は、耐熱性材料上に所定の耐熱コーティング層で形成されてもよく、１００％の反射率を持つように形成されてもよい。
【００４８】
ビーム部１８は、光チャネル部１４および光反射部１６を支持するための手段、またはそれに相応する機能を備える器具または装置を指す。ビーム部１８は炭化室の長手方向に炭化室の長さだけ延長ができるように設置される。このようなビーム部１８は一定以上の強度を持つ部材で実現でき、このような部材としては鉄材ビームなどが利用できる。また、ビーム部１８は炭化室の内部に投入される石炭の高さに応じてその高さを調整することができるように設置できる。
【００４９】
補助センシング部２０は、ビーム部１８の特定地点の位置を感知することにより、少なくとも炭化室の長手方向に移動するビーム部１８の移動距離を把握するための手段、またはそれに相応する機能を備える構成部を指す。補助センシング部２０は、ビーム部の特定地点に位置する基準反射部１９と、この基準反射部１９に対する距離を測定するレーザー距離測定センサーで実現できる。基準反射部１９はミラーなどで実現できる。
【００５０】
制御部２２は、基本的にセンシング部１２および補助センシング部２０に電気的に接続され、センシング部１２の測定値または出力値に相応する石炭レベルをディスプレイ装置などへ出力することができる。また、制御部２２は、測定された複数の石炭レベルに基づいて石炭レベルプロファイルを生成することができ、それに基づいて、各炭化室に投入された石炭量または体積を算出することができる。このような制御部２２はコンピュータベースの装置を含むことができる。
【００５１】
第１昇降駆動部２４は、ビーム部１８を炭化室の高さ方向に昇降する手段、またはそれに相応する機能を備える構成部を指す。第２昇降駆動部２６は、センシング部１２および補助センシング部２０を炭化室の高さ方向に昇降させる手段、またはそれに相応する機能を備える構成部を指す。第１昇降駆動部２４および第２昇降駆動部２６は油圧装置やエレベーター装置などの一つ以上の装置で実現可能である。図３においては、図示の便宜上、第１および第２昇降駆動部２４、２６が省略されている。
【００５２】
前述した構成によれば、炭化室の外部に設置されたセンシング部１２から放出した光は光チャネル部１４を経由して光反射部１６で反射された後、炭化室内の石炭上部に照射され、石炭の上部から反射される一部の光は光反射部１６で反射された後、さらに光チャネル部１４を経由してセンシング部１２に到達する。ここで、センシング部１２は石炭から反射されて戻ってきた光を感知し、それにより光の往復時間を計算し、現在のレベル測定装置の高さを勘案して石炭のレベルを算出することができる。
【００５３】
図５は本発明の別の実施例に係るレベル測定装置の構成および作動原理を説明するための概略図である。
【００５４】
図５を参照すると、レベル測定装置１０ａは、図３および図４を参照して説明したレベル測定装置１０に加えてガス供給部３０をさらに含むことを特徴とする。
【００５５】
ガス供給部３０は、たとえばパージガスまたは空気を貯蔵するガスタンクおよび／またはガス圧縮機を備え、光チャネル部１４のインレット（Ｉｎｌｅｔ）３２とガスタンクとの間に連結される所定の配管を介して空気を供給する。ここで、インレット３２は空気流れ方向Ｄ１がセンシング部１２側から光反射部１６側へ向かうように光チャネル部１４に所定の傾斜角をもって結合できる。
【００５６】
ガス供給部３０によって光チャネル部１４内に供給された空気は、光チャネル部１４の内部を流動した後、光反射部１６で反射されてアウトレット（ｏｕｔｌｅｔ）３４へ排出できる。アウトレット３４はビーム部１８を貫通するホールの形で、或いはビーム部１８の側面から下部側へ向かって開口部の形で設置できる。
【００５７】
また、ガス供給部３０は、空気タンクと空気インレット３２との間の空気流動経路上で空気を冷却する冷却手段、空気中の不純物を除去する空気フィルター、または空気供給量を調節するためのバルブまたは流量調節装置（ＭＦＣ、Ｍａｓs  ｆｌｏｗ  ｃｏｎｔｒｏｌｅｒ）などを備えることができる。ここで、空気はパージガスなどの適切なガスで代替できる。
【００５８】
本実施例によれば、炭化室内の高温高熱雰囲気に直接露出する光反射部１６を冷却させて光反射部１６の劣化または損傷を防止し、炭化室内で飛散してアウトレット３４に流入する石炭粉または汚染物質が光反射部１６の表面を覆うか或いは光チャネル部１４を塞ぐことを遮断して、石炭レベルの測定に誤りが発生することを防止することができる。
【００５９】
図６は図５のレベル測定装置の変形例を説明するための概略図である。
【００６０】
図６を参照すると、本実施例に係るレベル測定装置１０ｂは、図５を参照して説明したレベル測定装置１０ａに加えてガス放出部４０をさらに含むことを特徴とする。
【００６１】
ガス放出部４０は、たとえば、排気ポンプ４２と配管４４を備え、光反射部１６の付近と排気ポンプ４２とを接続する配管４４を介して光反射部１６に反射される冷却空気を排気ポンプ４２により炭化室の外部へ放出する。配管４４の一端はアウトレット３４に流体疎通可能に接続され、配管の他端は排気ポンプ４２に接続される。配管４４の一端部４４ａはビーム部１８によって支持できる。
【００６２】
光反射部１６の付近で光反射部から反射された冷却空気の大部分の流れＤ２は、排気ポンプ４２による所定の吸引力により光反射部１６から配管４４に向かって形成される。ここで、光チャネル部１４内の圧力などの条件に応じて、光チャネル部１４から光反射部１６を経由する冷却空気の流れはその大部分が配管４４を介して外部へ放出され、その一部分がアウトレット３４を介して炭化室内に放出できる。
【００６３】
このような配管４４は、柔軟な耐熱性配管であることが好ましく、ビーム部１８の移動に伴って配管４４の長さを延長または縮小することが可能なホースリール（Ｈｏｓe Ｒｅｅｌ）４６、またはこれに類似した機能を備える装置に結合できる。
【００６４】
本実施例によれば、炭化室の内部からアウトレット３４を介して光反射部１６に流入する石炭粉やその他の所望しない物質を中間に横取りして炭化室の外部へ放出しながら炭化室内の石炭６とアウトレット３４との間に石炭粉などが殆ど存在しないように作用することにより、石炭６の上面から反射される少量の光が効果的に光反射部１６を介してさらにセンシング部１２へ戻れるようにする。
【００６５】
図７は本発明の別の一実施例に係るレベル測定装置の構成および作動原理を説明するための概略図である。図８は図７のレベル測定装置に採用可能な光チャネル部および補助光反射部の一実施例を説明するための図である。
【００６６】
図７を参照すると、本実施例に係るレベル測定装置１０ｃは、図５または図６を参照して説明したレベル測定装置において、光チャネル部の中間部に設置される関節部５０、および関節部５０の内部に設置される補助光反射部５２をさらに備えることを主な技術的特徴とする。
【００６７】
関節部５０は、光チャネル部の中間部を所定の角度で折り曲げるための手段である。例えば、関節部５０は、２つに分割された第１光チャネル部１４ａと第２光チャネル部１４ｂとを連結しながら、第１光チャネル部１４ａの長手方向の延長線に対して第２光チャネル部１４ｂが少なくとも一つの特定の角度で傾くように動作する。
【００６８】
補助光反射部５２は、光チャネル部が折り曲げられた状態でセンシング部１２と光反射部１６との間で往復するレーザービームを反射するように設置される。光チャネル部内におけるレーザービームの反射のために、補助光反射部５２は関節部５０が折り曲げられるときに関節部５０の傾斜角の半分だけ傾くように設置される。
【００６９】
また、本実施例に係るレベル測定装置１０ｃは、第１光チャネル部１４ａおよび第２光チャネル部１４ｂがビーム部１８と各光チャネル部１４ａ、１４ｂとの間の長さを伸縮的に調節しながら、ビーム部１８上に光チャネル部１４ａ、１４ｂをそれぞれ支持する固定部５４ａ、５４ｂを備えることができる。少なくとも一つの第１固定部５４ａはビーム部１８と第１光チャネル部１４ａに伸縮可能に結合し、少なくとも一つの第２固定部５４ｂはビーム部１８と第２光チャネル部１４ｂに伸縮可能に結合する。このような第１および第２固定部５４ａ、５４ｂはスプリング部材または小型油圧装置で実現できる。
【００７０】
前述した関節部５の作動原理をさらに具体的に説明すると、図８に示すように、炭化室の内部に挿入される光チャネル部の長さは炭化室の長さによって異なるが、一般なコークス炉炭化室の場合、約１５ｍに達する。したがって、光チャネル部は、ビーム部１８の重さやそれ自体の重さなどによって炭化室内で長手方向を基準にやや撓む可能性がある。例えば、光反射部１６が位置する光チャネル部の一端は、センシング部１２に隣接した光チャネル部の他端を基準に炭化室の下部側に約１ｍ程度下方に位置することができる。そのような場合、センシング部１２のレーザービームは、センシング部１２と光反射部１６との間の撓んだ光チャネル部をまともに通過することができないため、炭化室内の石炭またはコークスレベルを測定することができなくなる。よって、本実施例のレベル測定装置１０ｃでは、ビーム部１８の撓みを問わずにセンシング部１２と光反射部１６との間に光進行経路を確保することができるように関節部５０と補助光反射部５２を備える。
【００７１】
一実施例において、関節部５０は、図８の（ａ）に示すように、第１光チャネル部１４ａの一端に設置されヒンジ結合孔を備えるヒンジ部５１ａと、第１光チャネル部１４ａの一端に向かい合う第２光チャネル部１４ｂの他端に設置されヒンジ結合孔に挿入されるヒンジ突起５１ｂとを備える。関節部５０は、図８の（ｂ）に示すように、第１光チャネル部１４ａに対して第２光チャネル部１４ｂが傾くときにその傾斜角が特定の角度（θ）に制限されるように設置されることが好ましい。
【００７２】
関節部５０の傾斜角を特定の角度（θ）に制限するために、第１および第２光チャネル部１４ａ、１４ｂはその間に一定の間隔をおいて配置でき、それらの間には伸縮性のある耐熱性素材５６が設置できる。また、関節部５０の傾斜角を制限するために、第１または第２光チャネル部１４ａ、１４ｂの外表面に突設される突起状のストッパー（図示せず）などが備えられてもよい。また、ヒンジ部５１ａのヒンジ結合孔とヒンジ突起５１ｂの構造をその相対的な回転角が制限されるように設置することにより、関節部５０の傾斜角を特定の角度（θ）に制限することも可能である。
【００７３】
ここで、特定の角度（θ）は約０．０７９０６８°程度であってもよい。特定の角度（θ）は、第１および第２光チャネル部１４ａ、１４ｂそれぞれの長さが約７５００ｍｍであり、光チャネル部またはビーム部の他端に対する一端の最大垂れ値が約１０００ｍｍであるときの値である約ｔａｎ（０．０１３８）の値から得られたものである。そのような場合、補助光反射部５２は、ｔａｎ（０．０１３８）の半分に該当する角度で第１光チャネル部１４ａに対して第２光チャネル部１４ｂが偏る方向に傾くことにより、センシング部１２と光反射部１６との間でレーザービームを反射してレーザービームが円滑に進むようにする機能を備える。
【００７４】
前述した補助光反射部５２は、レーザービームを反射するミラーまたはそれに相応する機能を備える手段で実現でき、第１および／または第２光チャネル部１４ａ、１４ｂ内の対応部分に設置される突起や歯車構造などによって関節部５０の傾斜角の半分に傾くように実現できる。例えば、補助光反射部５２を傾かせる突起（図示せず）は、補助光反射部５２をその回転軸に対して回転させる打点に対して関節部５０の傾斜角に相応する移動距離の半分に該当する間隔をおいて配置されるように実現できる。
【００７５】
本実施例によれば、相対的に長い長さによってビーム部１８が垂れる場合にも、ビーム部１８に搭載される光チャネル部の中間部を関節部５０によって特定の角度で曲げ、関節部５０内に設置した補助光反射部５２を介してレーザービームの傾いた往復経路を中継することにより、炭化室の外部で炭化室内の石炭またはコークスのレベルを容易に測定するようにすることができる。
【００７６】
図９は本発明のレベル測定装置に採用可能なレベラーの一例を示す斜視図である。
【００７７】
図９を参照すると、本実施例のレベル測定装置１０ｄにおいて、ビーム部（図３の参照符号１８参照）は、コークス炉炭化室に使用されてきた既存の梯子状のレベラーバー１８ｄで実現できる（図１の参照符号８参照）。用語「レベラーバー」は、炭化室の平坦化作業のための既存のレベラーにおいて少なくとも炭化室内に挿入される梯子状の構成部と、これを支持するための構成部とを含むものを指す。レベラーバー１８ｄは、長手方向に略並んで延長する一対の第１プレート７０と、一対の第１プレート７０同士を橋状に連結する複数の第２プレート７２とから構成できる。その場合、光チャネル部１４ｄは、レベラーバー１８ｄの長手方向に沿って少なくとも一方の側面の外表面上に設置されるように実現できる。
【００７８】
ここで、光反射部（図示せず）は、光チャネル部１４ｄの一端部の内側に設置され、それによりガス供給部から供給されて光チャネル部１４ｄを介して流動する冷却空気は光反射部を介して光反射部の下部側のアウトレットへ放出できる。また、アウトレットにはガス放出部の配管（図示せず）の一端が接続されて冷却ガスの排気のためのチャネルを形成することができる（図６の参照符号４０参照）。センシング部は、図示の便宜上、省略されている。
【００７９】
図１０は本発明のレベル測定装置に採用可能なレベラーの別の一例を示す斜視図である。
【００８０】
図１０を参照すると、本実施例のレベル測定装置１０ｃにおいて、ビーム部（図３の参照符号１８参照）はコークス炉炭化室に使用されてきた既存の梯子状のレベラーバー１８ｃで実現できる（図１の参照符号８参照）。その場合、光チャネル部１４ｅは、レベラーバー１８ｅの長手方向に沿ってレベラーバーの上部側の中央に設置されるように実現できる。勿論、上部側の中央の両縁部に２つの光チャネル部を設置することも可能である。本実施例のレベラーバー１８ｅは、図９のレベラーバー１８ｄと比較するとき、第１プレート７０に形成された複数の貫通孔８０によって炭化室内でガス流れを円滑に行えるように構成される。
【００８１】
ここで、光反射部（図示せず）は、光チャネル部１４ｅの一端部の下部側に設置され、光反射部の下部にはアウトレット３４が設置される。アウトレット３４は、レベラーバー１８ｅの下部側の石炭に向かって露出する。ガス供給部から供給されて光チャネル部１４ｄを介して流動する冷却空気は、光反射部を介してアウトレット３４へ放出される。一方、アウトレット３４には、ガス放出部の配管（図示せず）の一端が接続されて冷却ガスなどの排気のためのチャネルを形成することができる（図６の参照符号４０参照）。
【００８２】
前述した実施例によれば、既存のレベラーバーを用いて本発明に係るレベル測定装置を簡単に実現することができる。また、既存のレベラーバーおよびレベラーを用いると、レベラーの石炭平坦作業を完了し、レベラーの位置をやや上昇させた後、炭化室からレベラーを後退させながら炭化室内の石炭のレベルを容易に測定することができる。しかも、制御部で既に測定された複数の石炭レベルに基づいて石炭レベルプロファイルを生成し、それにより炭化室への投入石炭量を容易に把握することができる。
【００８３】
参考として、既存のレベラーは、韓国特許第１０−０６００３２９号のコークス炉の装入炭レベル平坦化装置に開示されたものを引用したものである。
【００８４】
図１１は本発明のレベル測定装置を用いてコークスレベルを測定する工程を説明するための概略図である。
【００８５】
図１１を参照すると、本実施例に係るレベル測定装置は、図５に示したレベル測定装置の変形例であって、アウトレット３４に結合したシャッター部３６をさらに含むことを主な技術的特徴とする。
【００８６】
シャッター部３６は、レベル測定作業の際に制御部２２の制御に応じて閉状態から開状態に転換されるように実現できる。このようなシャッター部３６を用いると、レベル測定作業時にのみアウトレット３４と光チャネル部１４が開放されるように動作することにより、レベリング作業時に閉状態を維持して、炭化室内の石炭がアウトレット３４または光チャネル部１４に流入することを防止することができる。
【００８７】
また、本実施例に係るレベル測定装置は、石炭のコーキング工程が完了し、後続のコークス工程が開始する前に炭化室内に挿入されてコークス７のレベルｈ２を測定することができる。炭化室内のコークス上端部の多数の箇所で測定した複数のコークスレベルを用いると、制御部２２でコークスレベルプロファイルを生成することができ、それによりコークスの体積を算出することができる。
【００８８】
その場合、レベル測定装置は、石炭のレベルｈ１または体積とコークスのレベルｈ２または体積とを比較することにより、原料石炭の物性、または炭化室に投入された石炭の装入密度、またはコークス炉の操業条件などによるコークスの品質を把握することができ、それにより、後で生成されるコークスの強度または品質を向上または維持させることができる。
【００８９】
以上、好適な実施例を参照して本発明を説明したが、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の属する分野における通常の知識を有する者であれば、このような記載から様々な修正および変形が可能であろう。よって、本発明は添付した特許請求の範囲および図面などの全体的な記載を参照して解釈されるべきであり、それらの均等または等価的変形はいずれも本発明の思想の範疇に属するというべきである。
【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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【国際調査報告】
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