(57)【要約】      （修正有）【課題】羽口覗き管がブローパイプに対して大きく傾いている場合でも高炉の羽口全体を通して高炉内を監視することのできる高炉内監視装置を提供する。【解決手段】高炉内監視装置は、高炉の羽口に熱風を送風するブローパイプ２の後端に接続された羽口覗き管３を通して羽口を目視観察するための観察窓４と、観察窓４と羽口覗き管３との間に配置されたハーフミラー５と、ハーフミラー５で反射した光を受光して羽口を撮像する撮像ユニット６と、撮像ユニット６を収納する筐体７とを備えている。筐体７は、ハーフミラー５で反射した光の光軸１７を中心として円弧状に湾曲し、かつ曲率半径が羽口覗き管３の先端から撮像ユニット６までの光路長より小さく且つ羽口覗き管３の後端から撮像ユニット６までの光路長より大きい湾曲面に沿って撮像ユニット６の撮像視野を調整する視野調整機構を有している。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
高炉の羽口に熱風を送風するブローパイプの後端に接続された羽口覗き管と、該羽口覗き管を通して前記羽口を目視観察するための観察窓と、該観察窓と前記羽口覗き管との間に配置されたハーフミラーと、該ハーフミラーで反射した光を受光して前記羽口を撮像する撮像ユニットと、該撮像ユニットを収納する筐体とを備えた高炉内監視装置であって、
前記ハーフミラーで反射した光の光軸を中心として円弧状に湾曲する湾曲面に沿って前記撮像ユニットの撮像視野を調整する視野調整機構を前記筐体に設け、前記湾曲面の曲率半径を前記ハーフミラーから前記撮像ユニットまでの光路長より大きくしたことを特徴とする高炉内監視装置。
【請求項２】
前記湾曲面の曲率半径を前記羽口覗き管の後端から前記撮像ユニットまでの光路長より大きくしたことを特徴とする請求項１に記載の高炉内監視装置。
【請求項３】
前記湾曲面の曲率半径を前記羽口覗き管の先端から前記撮像ユニットまでの光路長より小さくしたことを特徴とする請求項２に記載の高炉内監視装置。
【請求項４】
前記筐体の外側に回転操作可能に設けられた２つの視野調整ノブと、該視野調整ノブから前記筐体の内部に互いに直交するように突出すると共に前記視野調整ノブの回転中心に対して偏心する２つの視野調整軸と、該視野調整軸と係合する係合孔を有する２つの視野調整軸係合部材と、該視野調整軸係合部材を介して前記撮像ユニットを前記視野調整軸の軸方向に移動可能に支持する２つの撮像ユニット支持部材と、を前記視野調整機構が有してなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の高炉内監視装置。
【請求項５】
前記２つの視野調整軸係合部材のうち一方の視野調整軸係合部材が前記撮像ユニットに固定され、他方の視野調整軸係合部材が前記撮像ユニット支持部材の１つと連結されていることを特徴とする請求項４に記載の高炉内監視装置。
【請求項６】
前記２つの撮像ユニット支持部材のうち前記視野調整軸係合部材と連結されていない方の視野調整軸係合部材が前記筐体に固定されていることを特徴とする請求項５に記載の高炉内監視装置。
【請求項７】
前記視野調整軸係合部材に形成されたアリ溝嵌合部と嵌合するアリ溝を前記撮像ユニット支持部材が有し、前記アリ溝が前記湾曲面と同じ曲率半径で円弧状に湾曲していることを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載の高炉内監視装置。
【請求項８】
前記係合孔が前記光軸に沿ってスリット状に形成されていることを特徴とする請求項４〜７のいずれか一項に記載の高炉内監視装置。
【請求項９】
前記視野調整軸の偏心量より大きい半径で円形に形成された貫通孔を前記撮像ユニット支持部材が有し、前記貫通孔を貫通して前記視野調整軸が前記係合孔と係合していることを特徴とする請求項４〜８のいずれか一項に記載の高炉内監視装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、高炉の羽口を通して高炉内を監視する高炉内監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、鉄鉱石やコークスなどの原料を高炉の炉頂部から装入し、高炉の羽口に接続されたブローパイプから熱風を高炉内に送風して高炉の出銑口から銑鉄を取り出す高炉操業時には、高炉内に装入された原料の燃焼状態等を監視する目的で、ブローパイプの後端に接続された羽口覗き管を通して羽口を目視観察することが行われている。
しかし、このような目視観察による炉内監視は、羽口の数が４０近くもあり、高炉周りも厳しい温度環境下にあることから、全ての羽口を監視員が目視観察するのに多くの時間と大きな労力を要するという問題があった。
【０００３】
そこで、高炉内を監視する装置として、羽口覗き管を通して羽口を目視観察するための観察窓と、この観察窓と羽口覗き管との間に配置されたハーフミラーと、このハーフミラーで反射した光を受光して羽口を撮像する撮像ユニットとを備えた高炉内監視装置が特許文献１に記載されている。また、ハーフミラーで反射した光を受光して羽口を撮像する撮像ユニットを備えた高炉内監視装置が特許文献２、３にも記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実用新案登録第３１６０４５３号公報
【特許文献２】実開昭５８−８４５３３号公報
【特許文献３】特開昭６０−１８７６０８号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された高炉内監視装置によると、監視員が全ての羽口を目視観察しなくても高炉内を監視することが可能であるが、次のような問題があった。すなわち、特許文献１に記載されたものでは、ハーフミラーを円筒状のミラーホルダで保持し、このミラーホルダの外周面に調整ネジの先端を上方から押し当ててハーフミラーの角度を調整するようにしている。このため、視野調整できる範囲が小さく、図１２に示すように、羽口覗き管３がブローパイプ２に対して大きく傾いている場合には視野欠けが発生し、高炉の羽口全体を通して高炉内を監視することができない場合が生じるおそれがあった。
【０００６】
ハーフミラーの角度調整で大きな視野調整範囲を可能にするには、例えば、羽口覗き管の内径を大きくすることが考えられるが、羽口が４０近くもあるため、大掛かりな設備改造が必要であるので現実的な方法とはいえない。
なお、特許文献２、３に記載された高炉内監視装置のハーフミラーの角度を調整についての記載は無い。
本考案は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、羽口覗き管がブローパイプに対して大きく傾いている場合でも高炉の羽口全体を通して高炉内を監視することのできる高炉内監視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】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１の考案は、高炉の羽口に熱風を送風するブローパイプの後端に接続された羽口覗き管と、該羽口覗き管を通して前記羽口を目視観察するための観察窓と、該観察窓と前記羽口覗き管との間に配置されたハーフミラーと、該ハーフミラーで反射した光を受光して前記羽口を撮像する撮像ユニットと、該撮像ユニットを収納する筐体とを備えた高炉内監視装置であって、前記ハーフミラーで反射した光の光軸を中心として円弧状に湾曲する湾曲面に沿って前記撮像ユニットの撮像視野を調整する視野調整機構を前記筐体に設け、前記湾曲面の曲率半径を前記ハーフミラーから前記撮像ユニットまでの光路長より大きくしたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２の考案は、請求項１に記載の高炉内監視装置において、前記湾曲面の曲率半径を前記羽口覗き管の後端から前記撮像ユニットまでの光路長より大きくしたことを特徴とする。
請求項３の考案は、請求項２に記載の高炉内監視装置において、前記湾曲面の曲率半径を前記羽口覗き管の先端から前記撮像ユニットまでの光路長より小さくしたことを特徴とする。
【０００９】
請求項４の考案は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の高炉内監視装置において、前記筐体の外側に回転操作可能に設けられた２つの視野調整ノブと、該視野調整ノブから前記筐体の内部に互いに直交するように突出すると共に前記視野調整ノブの回転中心に対して偏心する２つの視野調整軸と、該視野調整軸と係合する係合孔を有する２つの視野調整軸係合部材と、該視野調整軸係合部材を介して前記撮像ユニットを前記視野調整軸の軸方向に移動可能に支持する２つの撮像ユニット支持部材と、を前記視野調整機構が有してなることを特徴とする。
【００１０】
請求項５の考案は、請求項４に記載の高炉内監視装置において、前記２つの視野調整軸係合部材のうち一方の視野調整軸係合部材が前記撮像ユニットに固定され、他方の視野調整軸係合部材が前記撮像ユニット支持部材の１つと連結されていることを特徴とする。
請求項６の考案は、請求項５に記載の高炉内監視装置において、前記２つの撮像ユニット支持部材のうち前記視野調整軸係合部材と連結されていない方の視野調整軸係合部材が前記筐体に固定されていることを特徴とする。
請求項７の考案は、請求項４〜６のいずれか一項に記載の高炉内監視装置において、前記視野調整軸係合部材に形成されたアリ溝嵌合部と嵌合するアリ溝を前記撮像ユニット支持部材が有し、前記アリ溝が前記湾曲面と同じ曲率半径で円弧状に湾曲していることを特徴とする。
【００１１】
請求項８の考案は、請求項４〜７のいずれか一項に記載の高炉内監視装置において、前記係合孔が前記光軸に沿ってスリット状に形成されていることを特徴とする。
請求項９の考案は、請求項４〜８のいずれか一項に記載の高炉内監視装置において、前記視野調整軸の偏心量より大きい半径で円形に形成された貫通孔を前記撮像ユニット支持部材が有し、前記貫通孔を貫通して前記視野調整軸が前記係合孔と係合していることを特徴とする。
【考案の効果】
【００１２】
本考案によれば、ハーフミラーの角度を調整ネジで調整しなくても撮像ユニットの撮像視野を調整することが可能となるので、羽口覗き管がブローパイプに対して傾いている場合でも高炉の羽口全体を通して高炉内を監視することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本考案の一実施形態に係る高炉内監視装置の一部断面側面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面を示す図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ断面を示す図である。
【図４】図２のＣ−Ｃ断面を示す図である。
【図５】図２のＤ−Ｄ断面を示す図である。
【図６】図２のＥ−Ｅ断面を示す図である。
【図７】図２のＦ−Ｆ断面を示す図である。
【図８】図２のＧ−Ｇ断面を示す図である。
【図９】図２に示す視野調整機構の一方の視野調整ノブを回転操作したときの撮像ユニットの状態を示す図である。
【図１０】図２に示す視野調整機構の他方の視野調整ノブを回転操作したときの撮像ユニットの状態を示す図である。
【図１１】ハーフミラーで反射した光の光軸を中心として円弧状に湾曲する湾曲面の曲率中心を示す図である。
【図１２】羽口覗き管がブローパイプに対して傾いている場合の従来技術の問題点を説明するための図である。
【考案を実施するための形態】
【００１４】
以下、図１〜図１１を参照して本考案の一実施形態について説明する。
図１は本考案の一実施形態に係る高炉内監視装置の一部断面側面図であり、図１に示されるように、本考案の一実施形態に係る高炉内監視装置１は、観察窓４、ハーフミラー５、撮像ユニット６、筐体７、コネクタユニット９、シールユニット１０、パージガス導入ユニット１３およびＩＲフィルタ１４を備えている。
【００１５】
観察窓４はブローパイプ２の後端に接続された羽口覗き管３を通して高炉の羽口（図示せず）を目視観察するためのものであり、例えばコバルトガラス等の耐熱性を有するガラス板から形成されている。
ハーフミラー５は羽口覗き管３からの光を透過光と反射光とに分けるものであり、羽口覗き管３と観察窓４との間に例えば４５°の角度で配置されている。
【００１６】
撮像ユニット６はハーフミラー５で反射した光を受光して高炉の羽口を撮像するものであり、例えば対物レンズやＣＣＤカメラ等から構成されている。
筐体７は撮像ユニット６をハーフミラー５と共に収納するものであり、例えばアルミニウム等からなる複数枚の金属板により箱形に形成されている。また、筐体７はパージ用空気供給口８を有し、このパージ用空気供給口８に接続されたパージ用空気供給管から供給されるパージ用空気によって筐体７の内部が大気圧よりも高い圧力となっている。
【００１７】
コネクタユニット９は撮像ユニット６を図示しない電源やモニターテレビ等の画像表示装置に接続するためのものであり、筐体７に設けられている。
シールユニット１０はハーフミラー５と対向して筐体７に形成された採光用開口窓をシールするためのものであり、例えば透明なガラス板からなるシール体１１と、このシール体１１を羽口覗き管３と筐体７との間で保持する円筒状のシール体ホルダ１２とで構成されている。
【００１８】
パージガス導入ユニット１３は羽口覗き管３とシールユニット１０との間に窒素ガス等の不活性ガスをパージガスとして導入するためのものであり、このパージガス導入ユニット１３から導入されたパージガスによってシールユニット１０のシール体１１に粉塵等が付着するのが抑制されている。
ＩＲフィルタ１４は高炉内で発生した赤外線をカットするものであり、ハーフミラー５とシールユニット１０との間に配置されている。
【００１９】
図２は図１のＡ−Ａ断面を示す図、図３は図２のＢ−Ｂ断面を示す図、図４は図２のＣ−Ｃ断面を示す図、図５は図２のＤ−Ｄ断面を示す図、図６は図２のＥ−Ｅ断面を示す図、図７は図２のＦ−Ｆ断面を示す図、図８は図２のＧ−Ｇ断面を示す図であり、図２に示されるように、筐体７は、視野調整機構１６を有している。この視野調整機構１６はハーフミラー５で反射した光の光軸１７（図１参照）を中心として円弧状に湾曲する湾曲面に沿って撮像ユニット６の撮像視野を調整するものであり、羽口覗き管３の先端（ブローパイプ２の後端）から撮像ユニット６までの光路長をＬ１、羽口覗き管３の後端から撮像ユニット６までの光路長をＬ２とすると、光軸１７を中心として円弧状に湾曲する湾曲面の曲率半径Ｒは、本実施形態ではＬ１＞Ｒ＞Ｌ２となっている。
【００２０】
視野調整機構１６は視野調整ノブ１８，１９を有し、これらの視野調整ノブ１８，１９は筐体７の外側に回転操作可能に設けられている。そして、視野調整機構１６は視野調整軸２０，２１（図３、図７参照）を有し、これらの視野調整軸２０，２１は視野調整ノブ１８，１９から筐体７の内部に互いに直交するように突出していると共に視野調整ノブ１８，１９の回転中心に対して偏心している。
【００２１】
また、視野調整機構１６は板状の視野調整軸係合部材２２，２３を有し、これらの視野調整軸係合部材２２，２３のうち一方の視野調整軸係合部材である視野調整軸係合部材２２に撮像ユニット６が固定されている。そして、視野調整軸係合部材２２，２３は視野調整軸２０，２１と係合する係合孔２４，２５（図３、図７参照）を有し、これらの係合孔２４，２５はハーフミラー５で反射した光の光軸１７に沿ってスリット状に形成されている。
【００２２】
視野調整機構１６は、また、視野調整軸係合部材２２，２３を介して撮像ユニット６を視野調整軸２０，２１の軸方向に移動可能に支持する板状の撮像ユニット支持部材２６，２７を有している。これらの撮像ユニット支持部材２６，２７のうち例えば撮像ユニット支持部材２６は撮像ユニット６を固定していない方の視野調整軸係合部材２３と連結され、撮像ユニット支持部材２７は筐体７の内面に固定されている。
撮像ユニット支持部材２６，２７は視野調整軸係合部材２２，２３に形成されたアリ溝嵌合部２８，２９（図３、図４参照）とそれぞれ嵌合するアリ溝３０，３１（図４、図８参照）を有し、これらのアリ溝３０，３１は前記した湾曲面と同じ曲率半径で円弧状に湾曲している。
【００２３】
また、撮像ユニット支持部材２６，２７は視野調整軸２０，２１の偏心量より大きい半径で円形に形成された貫通孔３２，３３（図４、図８参照）を有し、これらの貫通孔３２，３３を貫通して視野調整軸２０，２１の先端部が視野調整軸係合部材２２，２３の係合孔２４，２５と係合している。
図９は視野調整機構１６の視野調整ノブ１８を回転操作したときの撮像ユニット６の状態を示す図、図１０は視野調整機構１６の視野調整ノブ１９を回転操作したときの撮像ユニット６の状態を示す図であり、視野調整機構１６の視野調整ノブ１８を回転操作すると、これに伴って視野調整軸２０が円運動する。そして、視野調整軸２０が円運動すると、図９に示されるように、視野調整軸係合部材２２が撮像ユニット支持部材２６に形成されたアリ溝３０に沿って視野調整軸２１の軸方向に移動し、これにより、撮像ユニット６の撮像視野が視野調整ノブ１８によって調整される。
【００２４】
一方、視野調整機構１６の視野調整ノブ１９を回転操作すると、これに伴って視野調整軸２１が円運動する。そして、視野調整軸２１が円運動すると、図１０に示されるように、視野調整軸係合部材２３が撮像ユニット支持部材２７に形成されたアリ溝３１に沿って視野調整軸２０の軸方向に移動し、これにより、撮像ユニット６の撮像視野が視野調整ノブ１９によって調整される。
【００２５】
したがって、上述した本考案の一実施形態のように、ハーフミラー５で反射した光の光軸１７を中心として円弧状に湾曲する湾曲面に沿って撮像ユニット６の撮像視野を調整する視野調整機構１６を筐体７に設けることで、ハーフミラー５の角度を調整ネジで調整しなくても撮像ユニット６の撮像視野を調整することが可能となるので、羽口覗き管３がブローパイプ２に対して傾いている場合でも高炉の羽口全体を通して高炉内を監視することができる。
【００２６】
図１１はハーフミラー５で反射した光の光軸１７を中心として円弧状に湾曲する湾曲面の曲率中心を示す図で、（ａ）は湾曲面の曲率半径Ｒを羽口覗き管３の後端から撮像ユニット６までの光路長Ｌ２より小さくした場合を示し、（ｂ）は湾曲面の曲率半径Ｒを羽口覗き管３の先端から撮像ユニット６までの光路長Ｌ１より小さくすると共に羽口覗き管３の後端から撮像ユニット６までの光路長Ｌ２より大きくした場合を示している。
【００２７】
ハーフミラー５で反射した光の光軸１７を中心として円弧状に湾曲する湾曲面の曲率半径Ｒを羽口覗き管３の後端から撮像ユニット６までの光路長Ｌ２より小さくすると、図１１（ａ）に示されるように、湾曲面の曲率中心Ｏが羽口覗き管３と撮像ユニット６との間の光軸上に位置することになる。そして、湾曲面の曲率中心Ｏが羽口覗き管３と撮像ユニット６との間の光軸上にあると、視野調整機構１６により撮像ユニット６の撮像視野を調整できる範囲が角度θ１で示す範囲となる。
【００２８】
一方、ハーフミラー５で反射した光の光軸１７を中心として円弧状に湾曲する湾曲面の曲率半径Ｒを羽口覗き管３の先端から撮像ユニット６までの光路長Ｌ１より小さくすると共に羽口覗き管３の後端から撮像ユニット６までの光路長Ｌ２より大きくすると、図１１（ｂ）に示されるように、湾曲面の曲率中心Ｏが羽口覗き管３の内側に位置することになる。そして、湾曲面の曲率中心Ｏが羽口覗き管３の内側にあると、視野調整機構１６により撮像ユニット６の撮像視野を調整できる範囲が角度θ２（＞θ１）で示す範囲となる。
【００２９】
したがって、上述した本発明の一実施形態のように、ハーフミラー５で反射した光の光軸１７を中心として円弧状に湾曲する湾曲面の曲率半径ＲをＬ１＞Ｒ＞Ｌ２とすることで、視野調整機構１６により撮像ユニット６の撮像視野を調整できる範囲を大きく確保することが可能となるので、羽口覗き管３がブローパイプ２に対して大きく傾いている場合でも高炉の羽口全体を通して高炉内を監視することができる。
【００３０】
なお、上述した本考案の一実施形態では、ハーフミラー５で反射した光の光軸１７を中心として円弧状に湾曲する湾曲面の曲率半径Ｒを羽口覗き管３の先端から撮像ユニット６までの光路長Ｌ１より小さくすると共に羽口覗き管３の後端から撮像ユニット６までの光路長Ｌ２より大きくしたが、これに限られるものではない。たとえば、湾曲面の曲率半径をハーフミラー５から撮像ユニット６までの光路長より大きくしてもよいし、羽口覗き管３の後端から撮像ユニット６までの光路長より大きくしてもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１…高炉内監視装置
２…ブローパイプ
３…羽口覗き管
４…観察窓
５…ハーフミラー
６…撮像ユニット
７…筐体
８…パージ用空気供給口
９…コネクタユニット
１０…シールユニット
１１…シール体
１２…シール体ホルダ
１３…パージガス導入ユニット
１４…フィルタ
１６…視野調整機構
１７…光軸
１８，１９…視野調整ノブ
２０，２１…視野調整軸
２２，２３…視野調整軸係合部材
２４，２５…係合孔
２６，２７…撮像ユニット支持部材
２８，２９…アリ溝嵌合部
３０，３１…アリ溝
３２，３３…貫通孔
【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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【図１２】
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