(57)【要約】【課題】コークス炉炭化室において赤熱している内壁の全表面について必要な解像度で表面を観察し、損傷を発見して損傷の位置と状態を把握でき、観察装置の撮像部分をコンパクト化することのできる観察方法及び観察装置を提供する。【解決手段】線状もしくはスリット状視野の撮像装置１と鏡面７を配置し、鏡面７で反射した炭化室内壁の像を撮像装置１の視野でとらえて前記炭化室内壁を撮像するように配置し、撮像装置１と鏡面７は一体として旋回アーム１０等で上下、炉長方向に移動可能であり、撮像データを炉長方向の移動距離に対応して順次つなぎ合わせ、更に炭化室上下方向の位置を変更して同様の撮像を繰り返し、炭化室内壁の広い面積の画像を１枚の画像として作成することを特徴とするコークス炉炭化室の内壁観察方法及び装置。【選択図】　図１
2004099746.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークス炉炭化室の窯口より撮像装置を炭化室内部に挿入し、内壁の撮像をもとに炭化室内壁状況を観察する方法において、
該撮像装置の視野を線状もしくはスリット状として、撮像装置前方に鏡面を配置し、該鏡面で反射した炭化室内壁の像を前記撮像装置の視野でとらえて前記炭化室内壁を撮像するように配置し、前記撮像装置と鏡面は一体として炭化室内部で上下に移動可能であり、
該撮像装置及び鏡面を上下方向の位置を定めて炉長方向に移動し、該撮像装置が短い距離を移動する毎に撮像データを採取し、
該撮像データを炉長方向の移動距離に対応して順次つなぎ合わせ、更に炭化室上下方向の位置を変更して同様の撮像を繰り返し、炭化室内壁の広い面積の画像を１枚の画像として作成することを特徴とするコークス炉炭化室の内壁観察方法。
【請求項２】
前記撮像装置と鏡面の上下方向の移動は旋回アームの旋回によって行い、かつ該旋回アームの旋回位置によらず前記撮像装置の撮像方向及び鏡面の設置方向は一定方向を保つことを特徴とする請求項１に記載のコークス炉炭化室の内壁観察方法。
【請求項３】
前記旋回アーム先端に配置した前記撮像装置と鏡面は旋回アーム先端に着脱可能であり、該旋回アーム先端には炉壁補修装置も配置可能であり、炭化室の内壁観察時に撮像装置及び鏡面を旋回アーム先端に設置して観察を行うことを特徴とする請求項２に記載のコークス炉炭化室の内壁観察方法。
【請求項４】
前記鏡面は撮像装置方向との角度が異なった複数の鏡面からなり、いずれの鏡面から得られた像を撮像するかを選択することにより、複数の角度から炭化室内壁を観察することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のコークス炉炭化室の内壁観察方法。
【請求項５】
炭化室内壁を撮像するための線状又はスリット状視野を有し、炉高方向に１台又は複数台配置された撮像装置と、
前記撮像装置の視野前方に配置され、炭化室内壁の反射像を前記撮像装置の視野に供給する１又は２以上の鏡面と、
前記撮像装置及び鏡面を支持し、炭化室上下方向に移動する上下移動装置と、
前記上下移動装置を支持し、炉長方向に往復移動する移動手段と、
前記炉長方向移動手段による前記撮像装置の炉長方向への往復移動過程で、該撮像装置が短い距離を移動する毎に得られた線状もしくはスリット状視野の撮像データを、炉長方向の移動距離に対応して順次つなぎ合わせ、炭化室内壁の広い面積の画像を１枚の画像として合成する画像合成手段とを備えたことを特徴とするコークス炉炭化室の内壁観察装置。
【請求項６】
前記上下移動装置は旋回アームの旋回によって上下移動を行い、かつ該旋回アームの旋回位置によらず前記撮像装置の撮像方向及び鏡面の設置方向を一定方向に保つように回転する首振り装置を有することを特徴とする請求項５に記載のコークス炉炭化室の内壁観察装置。
【請求項７】
前記旋回アーム先端に配置した前記撮像装置と鏡面は、前記首振り装置とともに又は首振り装置と別に旋回アーム先端に着脱可能であり、該旋回アーム先端には炉壁補修装置も配置可能であり、炭化室の内壁観察終了後に炉壁補修装置を旋回アーム先端に設置して炉壁補修を行うことができることを特徴とする請求項６に記載のコークス炉炭化室の内壁観察装置。
【請求項８】
前記鏡面は内部を水冷構造とした管の表面を直接１又は２以上の鏡面としてなることを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載のコークス炉炭化室の内壁観察装置。
【請求項９】
前記撮像装置は水冷構造の筐体内に収納してなることを特徴とする請求項５乃至８のいずれかに記載のコークス炉炭化室の内壁観察装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コークス炉の内壁を遠隔で観察するための観察方法及び観察装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コークス炉は、多数の炭化室と燃焼室が交互に連接して構成され、炭化室に石炭を装入し、炉壁を介して燃焼室より炭化室に９００℃〜１１００℃の高熱を約２０時間連続して加え、石炭を乾溜し、コークスを製造する。この乾留が完了すると、コークスを排出し、そして石炭を装入してまた加熱を開始する。
【０００３】
各炭化室は、高さが約６．５ｍ、幅が約０．４ｍ、長さが約１６ｍであり、非常に幅が狭く奥行きが深い（長さが長い）炉空間を形成している。炭化室の内壁は耐火レンガで蔽われており、個々の耐火レンガは大略で高さ１２０ｍｍ、幅２６０ｍｍ、厚さが１１０ｍｍである。コークス炉は、各炭化室に隣接する燃焼室を高温に加熱し、その熱によって炭化室内壁の耐火レンガを高温に熱することによって炭化室に熱を供給する。従って、この炭化室内壁（燃焼室との隔壁）に使用される耐火レンガは、長期間高温に曝され、又石炭のコークス化が完了する度にコークス押出し機によってコークスを押出して搬出するため、耐火物がコークスの圧力を受け、熱的、化学的、あるいは機械的なストレスにより損傷しやすい。すなわち、壁面の目地切れ、レンガ亀裂、剥離、カーボン付着、あるいは壁面の凹凸、湾曲、窯幅変動等を招きやすい。損傷部はコークス押出し時に局部的に過大な力が加わって更に損傷が拡大しやすく、また損傷部は熱伝播特性が正常部とは異なるので、均質なコークスを製造する上で好ましくない。比較的に小さな損傷部は耐火物を溶射して埋め、レンガ欠落部には耐火レンガをはめ込んで目地に耐火物を溶射して修復するが、損傷の発見と位置把握が難しい。このため、炭化室内が赤熱している状況において、内壁のうちの必要な部分、通常は内壁の全表面について必要な解像度で表面を観察し、損傷を発見して位置を把握することが重要である。
【０００４】
操業の合間の短時間を利用してコークス炉窯口から炉内壁を観察する方法では、炉内が高温であるので窯口の外から内部を観察せざるをえず、炭化室は上述のように炉の奥行きが深いのに対して幅が狭いので、炉奥の内壁耐火物は遠方から浅い角度での観察となり、表面の観察は非常に難しい。
【０００５】
特許文献１では、コークス炉炭化室の窯口よりカメラ（通常の２次元ＩＴＶカメラ）を搭載したカメラ搬送用ブームを炉内に挿入し、炉長方向に移動しながら炉内壁面を撮影する方法が開示されている。しかし、炭化室の幅は非常に狭いので、カメラを炭化室内壁に正対したのではカメラと内壁との距離が得られず、撮影範囲が狭くなって必要な範囲の画像が得られないので、カメラを壁面に対して斜めに取り付けて浅い角度で壁面を視野に入れて撮影する。このようにして撮影した内壁の画像は、図７に示すように、カメラに近い側の画像は撮影範囲が狭く（２２ａ）、反対にカメラから遠い側の画像は撮影範囲は広いが対象が小さくしか写らず（２２ｂ）、必要な解像度が得られない。また、このような撮影方法では、全視野にわたってフォーカスを合わせることは困難である。上記公報では、得られた斜視像を画像処理してあたかも炉壁に対して正対させて撮影したような正面画像に変換する発明が開示されているが、このような画像処理を行っても、遠方を撮影した部分の解像度が十分に得られない点、全視野にわたってフォーカスを合わせることが困難である点は変らない。
【０００６】
特許文献２においては、炭化室が赤熱した状態において、内壁全体にわたって良好な解像度で最適な角度からの観察画像が得ることができる内壁観察方法及び装置が記載されている。しかし、炭化室は高さが６ｍを超えるため、その高さ方向の全体を同時に撮像しようとすると大掛かりな設備となり、装置の設置、操作ともに困難性を増すとともに設備投資額も多額となる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平３−１０５１９５号公報
【特許文献２】
特開平１１−１０６７５５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、炭化室内が赤熱している状況において、内壁のうちの必要な部分、即ち内壁の全表面について必要な解像度で表面を観察し、損傷を発見して損傷の位置と状態を把握できる観察方法及び装置であって、該観察装置の撮像部分をコンパクト化することのできる観察方法及び観察装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その要旨とするところは以下の通りである。
（１）コークス炉炭化室の窯口より撮像装置１を炭化室内部に挿入し、内壁の撮像をもとに炭化室内壁状況を観察する方法において、該撮像装置１の視野を線状もしくはスリット状として、撮像装置前方に鏡面７を配置し、該鏡面７で反射した炭化室内壁の像を前記撮像装置の視野でとらえて前記炭化室内壁を撮像するように配置し、前記撮像装置１と鏡面７は一体として炭化室内部で上下に移動可能であり、該撮像装置１及び鏡面７を上下方向の位置を定めて炉長方向に移動し、該撮像装置が短い距離を移動する毎に撮像データを採取し、該撮像データを炉長方向の移動距離に対応して順次つなぎ合わせ、更に炭化室上下方向の位置を変更して同様の撮像を繰り返し、炭化室内壁の広い面積の画像を１枚の画像として作成することを特徴とするコークス炉炭化室の内壁観察方法。
（２）前記撮像装置１と鏡面７の上下方向の移動は旋回アーム１０の旋回によって行い、かつ該旋回アーム１０の旋回位置によらず前記撮像装置の撮像方向及び鏡面の設置方向は一定方向を保つことを特徴とする上記（１）に記載のコークス炉炭化室の内壁観察方法。
（３）前記旋回アーム１０先端に配置した前記撮像装置１と鏡面７は旋回アーム１０先端に着脱可能であり、該旋回アーム先端には炉壁補修装置も配置可能であり、炭化室の内壁観察時に撮像装置１及び鏡面７を旋回アーム先端に設置して観察を行うことを特徴とする請求項２に記載のコークス炉炭化室の内壁観察方法。
（４）前記鏡面７は撮像装置方向との角度が異なった複数の鏡面からなり、いずれの鏡面から得られた像を撮像するかを選択することにより、複数の角度から炭化室内壁を観察することを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載のコークス炉炭化室の内壁観察方法。
（５）炭化室内壁を撮像するための線状又はスリット状視野を有し、炉高方向に１台又は複数台配置された撮像装置１と、前記撮像装置の視野前方に配置され、炭化室内壁の反射像を前記撮像装置の視野に供給する１又は２以上の鏡面７と、前記撮像装置１及び鏡面７を支持し、炭化室上下方向に移動する上下移動装置と、前記上下移動装置を支持し、炉長方向に往復移動する移動手段と、前記炉長方向移動手段による前記撮像装置１の炉長方向への往復移動過程で、該撮像装置１が短い距離を移動する毎に得られた線状もしくはスリット状視野の撮像データを、炉長方向の移動距離に対応して順次つなぎ合わせ、炭化室内壁の広い面積の画像を１枚の画像として合成する画像合成手段とを備えたことを特徴とするコークス炉炭化室の内壁観察装置。
（６）前記上下移動装置は旋回アーム１０の旋回によって上下移動を行い、かつ該旋回アーム１０の旋回位置によらず前記撮像装置の撮像方向及び鏡面の設置方向を一定方向に保つように回転する首振り装置１２を有することを特徴とする上記（５）に記載のコークス炉炭化室の内壁観察装置。
（７）前記旋回アーム１０先端に配置した前記撮像装置１と鏡面７は、前記首振り装置１２とともに又は首振り装置１２と別に旋回アーム１０先端に着脱可能であり、該旋回アーム１０先端には炉壁補修装置も配置可能であり、炭化室の内壁観察終了後に炉壁補修装置を旋回アーム先端に設置して炉壁補修を行うことができることを特徴とする上記（６）に記載のコークス炉炭化室の内壁観察装置。
（８）前記鏡面７は内部を水冷構造とした管の表面を直接１又は２以上の鏡面としてなることを特徴とする上記（５）〜（７）のいずれかに記載のコークス炉炭化室の内壁観察装置。
（９）前記撮像装置１は水冷構造の筐体内に収納してなることを特徴とする上記（５）〜（８）のいずれかに記載のコークス炉炭化室の内壁観察装置。
【００１０】
図２に示すように、撮像装置１は１次元ないしはほぼ１次元の視野８を有し、視野８を含む平面は炭化室内壁にほぼ平行とする。撮像装置１前方に鏡面７を配置し、鏡面７で反射して得られた像を介して炭化室内壁部位９を撮像することができる。撮像装置１がある時刻に撮像できる範囲は鉛直方向の線状部位であり、撮像装置１と鏡面７とを炭化室炉長方向に移動しながら撮像を行うことにより、水平方向には炭化室の炉長全長について、垂直方向には撮像装置の撮像範囲９の部分についての内壁の画像を得ることができる。
【００１１】
上下方向に複数の撮像装置１を配置することによって同時に炭化室の全高さ範囲をカバーして撮像することも可能であるが、本発明においては、図１に示すように、撮像装置１及び鏡面７は炭化室高さ方向の一部の高さのみを撮像範囲とする。全高さ範囲をカバーしようとすると、撮像装置及び鏡面は炭化室高さに匹敵する高さのものを用いる必要があるが、本発明のように一部の高さのみを撮像範囲とすることにより、撮像装置１を収納する筐体４及び鏡面７をコンパクトにすることができる。
【００１２】
撮像装置１と鏡面７によってカバーできる高さ範囲について炉長全長の撮像を完了した後、撮像装置１と鏡面７の炉内における高さ方向位置を変更し、例えば図１において（ａ）位置から（ｂ）の位置に高さを変更し、（ｂ）の高さ範囲についての撮像を行う。このように撮像を繰り返すことにより、結局は炭化室内壁の全長・全高についての撮像データを得ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明で用いる撮像装置１は、その視野を線状もしくはスリット状として前記炭化室内壁を撮像するように配置することを特徴とする。視野が線状もしくはスリット状である撮像装置は、その撮像素子として、最も一般的には１次元に受光素子を配列した撮像素子が用いられる。ＣＣＤ（チャージ・カプルド・デバイス）ユニットを直列に配列したＣＣＤ撮像素子等であって、ユニットの数は２０４８ユニット×１列、４０９６ユニット×１列あるいは５１５０ユニット×１列等の素子を選択することができる。視野がスリット状であるためには、受光素子の並びは１列である必要はなく、２列あるいは数列存在してもかまわない。また、通常の２次元撮像素子を用い、その全視野のうちのスリット状の特定の視野の画像を用いてもよい。ただし、２次元の撮像素子を用いるより１次元の撮像素子を用いた方がスリット状視野の長さ方向の解像度の高い素子を手に入れることが可能である。
【００１４】
炭化室側壁観察撮像装置の場合、上記撮像装置の光軸を略炉長方向に平行に配置し、スリット状視野を炉高方向に平行に配置する。図４（ａ）に示すように撮像装置の前方にスリット状の視野をカバーする長細い鏡面７を配置し、その鏡面と撮像装置の光軸６との角度を略４５°として反射像を得、内壁の観察箇所を鏡面を介して略垂直方向から観察する。図４（ｂ）に示すようにその鏡面と撮像装置の光軸との角度を変更し、観察箇所を鏡面を介して斜めの方向から観察してもよい。いずれの実施の形態においても、撮像装置と観察箇所との間の光軸の延長距離は、視野が必要な撮像範囲をカバーするように定められる。本発明のような構成を採用した結果として、１回の撮像における全視野において撮影箇所と撮像装置との間の距離が略同一であるため、全視野においてフォーカスを合わせることが可能である。
【００１５】
本発明の撮像装置１と鏡面７とを高さ方向に移動する上下移動手段としては、図１に示すような上下方向に旋回する旋回アーム１０による方法、あるいは上下にスライドする移動手段による方法等を用いることができる。旋回アーム１０による場合は、旋回アーム１０の先端に撮像装置１と鏡面７とを配置する。ここで、撮像装置１の撮像方向及び鏡面７の向きは、旋回アーム１０の高さ方向位置にかかわらず常に同一の方向を向いていることが好ましい。具体的には、撮像装置１の撮像方向は側壁に平行な水平方向、鏡面７の方向は鉛直方向が好ましい。そのため、旋回アーム１０の先端には首振り装置１２を配置し、撮像装置１と鏡面７とは首振り装置１２に設置する。旋回アーム１０の旋回にあわせて首振り装置１２の回転角度を調整することにより、撮像装置１と鏡面の向きを常に一定方向に維持することができる。
【００１６】
炉頂耐火物１８あるいは炉底耐火物１９を観察する撮像装置（１ｂ、１ｃ）については、側壁１７の観察と異なり耐火物から垂直にみた撮像装置までの距離を長く取れるので、撮像装置の光軸と観察面との角度を任意に定めることが可能である。従って、側壁観察のように鏡面を用いる必要はなく、観察面に対して９０°を含め任意の角度で観察することが可能である。線状あるいはスリット状の撮像装置視野は炉幅方向と平行に配置する。
【００１７】
撮像装置は鏡面とともに炉長方向に移動する。このとき、撮像装置１と鏡面７の高さは一定に保つ。この移動に際して撮像装置の光軸の向きは常に一定方向を維持するため、撮像装置の移動とともに撮像装置が視野としてとらえる内壁の観察箇所９も撮像装置と同じ距離だけ移動する。移動に際し、撮像装置が短い距離を移動するごとに線状又はスリット状の視野において撮像装置がとらえている撮像データを採取する。通常は短い一定の距離を移動するごとに撮像データを採取する。この撮像データを集計し、２次元の画面上に、例えば１回のスリット状の撮像データを縦方向に表示し、横方向に撮像間隔の移動距離毎に撮像データを並べるように表示する。撮像間隔の移動距離を短く、例えば１ｍｍと設定するため、こうして撮像データを並べることによって２次元の画像を作成することができる。炉の側壁についての画像であれば、作成された画像において、縦方向が炉高方向、横方向が炉長方向であり、炉の内壁をあたかも真正面から距離を置いて眺めたような画像を得ることができる。フォーカスはあらゆる箇所で合っており、いずれの箇所においても必要な解像度を満足しており、また画像を場所によって拡大・縮小するような画像処理も必要としない。上記のように１次元画像データを並べて２次元の画像を作成する方法としては、一般的な画像スキャナーにおいて１次元の読取装置をスキャンすることによって２次元の画像をイメージデータとして作成する場合等に用いられている汎用的な方法を用いることが可能である。
【００１８】
図６において、撮像装置１は１ｒの位置から１ｓの位置まで移動し、まだ移動中である。この間、側壁１７の撮像装置による観察部位は９ｒから９ｓまで移動した。画像合成手段２３により、現在までに得られた撮像データに基づく画像が合成され、画像表示手段２４上に画像２５が得られている。
【００１９】
撮像装置の台数は、側壁観察撮像装置は１台又は複数台とすることができる。本発明においては撮像装置を上下移動可能としているので、１台の撮像装置で高さ方向の一定範囲をカバーし、順次撮像装置の高さを移動することで側壁の全高さ範囲を撮像することができる。側壁１７は左右２面あるが、撮像装置移動の往路で片方の側壁１７ａを観察し、復路で残りの側壁１７ｂを観察する方法を採用することで同一の撮像装置で左右両方の側壁を観察することが可能である。炉底及び炉頂の耐火物観察は、炉幅が狭いので各１台の撮像装置で観察することが可能である。
【００２０】
撮像装置の移動に際しては撮像装置の横ぶれを完全に防止することが困難である。撮像装置を炉長方向に移動する移動手段としての水平移動機構１３においては、炉底に接地する車輪１４でガイドするか、あるいは約１６ｍの炉長に等しい長さのビームの先端に撮像装置を取り付けて接地ガイドなしで支持される。炉底に接地する車輪を用いる場合は、炉底がスムースな平坦面ではないので撮像装置の横ぶれは避け得ず、ガイドを設けない場合はビームが長いことに起因してやはり撮像装置の横ぶれを避けることは困難である。図５に示すように、従来の側壁を斜めにカメラで撮像する方法においては、横ぶれΔｘの存在によって画像のゆれはΔｙの大きさだけ発生していたが、本発明において、鏡面から側壁に向かう光軸を垂直に向ける実施の形態においては、撮像装置及び鏡面が横ぶれしてもそれに起因する観察位置の変動が少ない。そのため、撮像装置の移動に伴う横ぶれに起因する画像の乱れの少ない、良好な解像度の画像が得られるという長所を有する。
【００２１】
鏡面から側壁に向かう光軸を傾斜させる実施の形態においては、撮像装置及び鏡面の横ぶれに起因する観察位置の変動とそれに基づく画像の乱れは、光軸を垂直とする実施の形態に比較すると若干の画像の乱れが発生する。一方、観察面に対して角度を持って観察するため、垂直方向から観察する実施の形態と比較し、観察面の凹凸の状況をより明確に把握できるという特徴を有する。炭化室の内壁の損傷の状況を把握する上では、亀裂の深さの確認が重要であるが、得られた画像の陰影に基づいてある程度の凹凸の深さが認識できるので、補修の要否、補修の程度の把握をするうえで有用である。
【００２２】
以上のように、鏡面から側壁に向かう光軸の角度によってそれぞれ特有の長所を有しているため、観察目的に応じて任意の形態が選択できることが好ましい。本発明においては、図２に示すように、撮像装置１を支持し、撮像装置の光軸を複数組の鏡面（７ｂ〜７ｅ）の各個の鏡面に向けることを可能にする撮像装置旋回装置２を有することにより、該旋回装置の作用で撮像装置の向きを定めることで側壁に向かう光軸の角度を選択することが可能となる。
【００２３】
炭化室の側壁は左右両面あるが、上記撮像装置旋回装置２の作用により撮像装置の向きを制御し、同一の撮像装置によって炉長方向の移動の往路は左側壁を観察し、復路は右側面を観察するという制御も可能となる。
【００２４】
通常、観察はコークス炉の操業の合間に行うので、観察する炉壁は赤熱している。従って、撮像装置での観察に際しては自発光の光を観察することとなり、別途照明は必要としない。損傷箇所は一般に耐火物の厚さが薄くなっていて隣接する燃焼室との距離が短くなり、周辺の健全部に比較して高温となって輝度が高くなるので、得られた画像から損傷部を認識することができる。また、カーボン付着部は自ら燃焼しているためやはり輝度が高い。これらの輝度情報及び鏡面から側壁に向かう光軸を傾斜させる実施の形態における凹凸の情報を基に得られた画像から補修すべき損傷箇所及び補修の方法を決定し、補修を行う。
【００２５】
撮像装置前方に配置する鏡面７は、環境の高温雰囲気に曝されるため、熱変形、熱損傷から鏡面を守る対策が必要である。平面状の鏡面を独立して設け、これを支持機構にて支持する方法では鏡面を有効にかつ均一に冷却するためには複雑な冷却機構を必要とする。それに対し、図２に示す本発明のように、内部を水冷構造とした管の表面を直接鏡面とすることにより、上記問題を解決することができる。円管であるため、表面に複数の鏡面を形成することが容易である。管の材質としては、ステンレス鋼管が最適である。管の表面の必要箇所を平面状に研磨して鏡面とするが、ステンレス鋼管であれば赤熱するコークス炉内での使用を行っても鏡面のくもり発生は問題とならないレベルである。また、全体の形状が管状であるため周囲から受ける熱影響が管の円周方向で均一であり、また、管状であるため高剛性であり、かつ安価に製作できる。炉内挿入中の鏡面のゆがみ発生は問題とならないレベルである。内部の水冷構造は、管の内部全体に冷却水を流す方法、あるいは図２（ａ）に示すように２重管構造として内管３ｂと外管３ａの間３ｃに冷却水を流すジャケット方式のいずれをも採用することができる。鏡面７は、各撮像装置の視野をカバーする長さの管軸に平行な細長い平面鏡とし、撮像装置の光軸との角度に応じて管の外周の複数の箇所（７ｂ〜７ｅ）に設けられる。
【００２６】
撮像装置１及び撮像装置旋回機構２は、炭化室内の高温雰囲気から守るために外周を冷却した筐体内に収納する必要がある。従来、特開平７−１２６６３６号公報に開示されているように、各撮像装置及び旋回機構毎に水冷筐体に収納する方法が知られているが、これでは製作及びメンテナンスが非常に困難である。これに対し、図２、図３に示す本発明のように、水冷ジャケットで外周全周を水冷した筒状の筐体４を準備し、側壁観察用の撮像装置１ａ及び撮像装置旋回装置２、更に必要であれば炉頂・炉底観察用の撮像装置１ｂ、１ｃまでを該１個の筒状の筐体４に収納することができる。これによって、撮像装置の旋回摺動部が熱に曝されないので特別の水冷機構の必要がなく、冷却水漏れの心配がない。また筐体の冷却構造がシンプルであり冷却水の流れをスムースにすることができる。更に構造が単純なため、軽量化できる。観察窓には通常熱線反射のためのコーティングを施した石英ガラス等をはめ込み、熱及び外気の浸入を防止することができる。
【００２７】
本発明においては、図３に示すように、撮像装置収納筐体４の中に１対の距離計（２６ａ、２６ｂ）を収納し、当該各距離計によって左右側壁（１７ａ、１７ｂ）までの距離を測定することができる。距離計２６としてはレーザー距離計を用いることができる。１対の距離計（２６ａ、２６ｂ）の測定結果の和に基づいて、距離測定個所における両側壁間の炉幅を測定することができる。炭化室の側壁１７が損傷すると、当該損傷個所において炉幅が増大する。また、カーボン付着があると当該個所の炉幅は狭まる。従って、本発明の撮像装置によって炭化室内壁の観察を行うと同時に炉幅測定を行うことにより、炭化室内壁の損傷状況に関してより詳細な情報を得ることができ、耐火物の補修あるいはカーボン除去をより適切に行うことが可能になる。炉幅を測定する方法を採用すれば、たとえ距離計を収納した筐体が炭化室内で横揺れを起こしたとしても、該横揺れに影響されずに測定を行うことが可能である。
【００２８】
本発明の内壁観察装置によって内壁耐火物の損傷箇所を特定した後、該損傷箇所を補修する。補修のためには、カーボン付着が激しい箇所はカーボン除去を行い、耐火物れんがの損傷箇所は耐火物を溶射する等の方法で補修を行う。カーボン除去治具、あるいは耐火物溶射ノズルを炉内に挿入し損傷箇所に対応して配置するための装置が必要である。補修装置を炉内に挿入・配置するための移動装置を別途備えることも可能であるが、本発明の内壁観察装置の移動装置が補修装置の移動装置を兼ねることができれば、設備費を安価にすることができ、更に設備設置場所を広く確保する必要もなくなる。
【００２９】
本発明においては、旋回アーム１０等の上下移動装置の先端の撮像装置及び鏡面を着脱可能とし、炉内の観察が完了した後に上下移動装置先端から撮像装置及び鏡面を取り外し、かわりに溶射ノズル等の補修治具を上下移動装置先端に取り付けることにより、１組の移動装置によって炉内観察と炉内補修の両方の作業を行うことが可能になる。上下移動装置として旋回アーム１０を用いる場合、旋回アーム先端の首振り装置１２と撮像装置１、鏡面７を一体として旋回アーム１０から取り外し可能とすることができる。
【００３０】
【実施例】
図１〜図３に基づいて本発明の実施例を示す。炭化室の高さ６．５ｍ、幅０．４ｍ、長さ１６ｍのコークス炉炭化室の内壁を、図１、３に示す炭化室の内壁観察装置を使用して観察した。観察用の撮像装置１は、側壁観察に１台（１ａ）、炉頂・炉底観察に各１台（１ｂ、１ｃ）を有し、いずれも受光素子を２０４８ユニット×１列有する１次元のＣＣＤカメラである。撮像装置は視野角度６０°の範囲の線状の範囲を観察することができる。側壁観察撮像装置１ａ、炉頂観察撮像装置１ｂ及び炉底観察撮像装置１ｃはいずれも１個の垂直の水冷円筒４内に収められている。
【００３１】
図２に示すように、側壁用撮像装置１ａの前方９００ｍｍの位置に、外周に左右対称の２組の鏡面（７ｂ〜７ｅ）を有する円筒（以後「ミラー管３」という）を垂直に配置する。ミラー管３は、内部が２重管となって外管３ａと内管３ｂとの間を冷却水が通過するジャケット水冷方式となっており、外管はステンレス鋼管である。ミラー管の外周には、炉長方向との角度４５°と２２．５°の位置に左右対称に平面部が存在し（７ｂ〜７ｅ）、ミラー研磨されて平面鏡を構成している（図２（ｃ））。平面鏡の幅は２０ｍｍであり、側壁を観察する撮像装置がこれら平面鏡を視野に入れて反射光を観察することにより、各平面鏡毎に側壁との角度９０°あるいは４５°で側壁を観察することができる。図２（ａ）に示すように、側壁用撮像装置１ａは旋回装置２によって炉長方向を中心に各１５°の範囲で左右に旋回可能であり、その角度を選択することにより、左右それぞれの側壁を、鏡面反射をさせて側壁９０°の方向（６ｂ、６ｅ）ないし４５°の方向（６ｃ、６ｄ）から観察する方法を選択することができる。図２（ａ）（ｂ）においては、撮像装置１の向きは光軸を６ｄとし、鏡面７ｄを通して側壁１７ｂを４５°の角度で観察する角度を選択している。
【００３２】
炉長観察撮像装置１ｂ及び炉底観察撮像装置１ｃは、いずれも光軸６を垂直方向とし、観察対象との距離を４００ｍｍとしている。
【００３３】
撮像装置及び鏡面の上下方向移動は旋回アーム１０によって行う。旋回アーム１０の根元には旋回駆動部１１を有し、旋回アーム先端には首振り装置１２を介して撮像装置及び鏡面が配置されている。首振り装置１２は旋回アーム１０の旋回に伴って上下に首を振ることにより、撮像装置と鏡面の向きを常に一定とすることができる。本実施例の首振り装置１２と旋回アーム１０との接続部には左右の旋回機構１５も有する。首振り装置１２と左右の旋回機構１５とは切り離し可能であり、炉内観察終了後は首振り装置１２を切り離してかわりに炉内補修装置を取り付ける。左右旋回機構１５は炉内補修において必要な機能であり、炉内観察においては左右旋回機構１５は旋回位置を固定して使用する。
【００３４】
観察装置を炉内で水平移動させるための水平移動機構１３は、炉長全長にわたって移動を行うための必要長さを有する。水平移動機構の底部には炉底に接地する車輪１４が設けられ、水平移動機構を支持する。水平移動機構の先端には旋回アーム１０の旋回駆動部１１が設置され、水平移動機構１３は電動モーターによって駆動されて炉内を移動できる。
【００３５】
水平移動機構１３は１２．５ｍ／ｍｉｎの速度で炉内を移動し、１ｍｍ移動する毎に各撮像装置の撮像データを採取する。画像はディスプレイ上画像及び印刷画像として作成される。側壁の画像については、撮像装置１台で高さ方向について２０４８ビットの１次元の情報が得られる。この情報を、画像合成手段によって炉長方向の移動距離に対応して順次つなぎあわせる。そして炉長方向に１６ｍ移動することにより、炉長方向では１６０００個の画像情報がつなぎ合わされ、結果として側壁１７の炉長方向全長を表示する２次元の画像が得られる。旋回アーム１０の旋回によって撮像装置の高さを変更して４回の撮像を行うことにより、側壁の全範囲の撮像を行うことができる。炉頂部１８は最上部の側壁撮像時に、炉底部１９については最下部の側壁撮像時に同時に撮像することにより２次元の画像が得られる。
【００３６】
こうして、左右の側壁及び炉頂・炉底部について画像を作成した。画像からは、壁面の目地切れ、レンガ亀裂、剥離、カーボン付着、壁面の凹凸、湾曲の状況を克明に読み取ることができ、さらにそれら損傷箇所を正確に把握することができた。
【００３７】
次に首振り装置１２・撮像装置・鏡面を旋回アーム１０から取り外し、旋回アーム先端に耐火物溶射ノズル等の補修装置を取り付けた。前記損傷状況・損傷箇所の情報に基づいてこの補修装置によって耐火物の補修を行うことにより、タイムリーに適切な耐火物補修を行うことができ、炭化室耐火物の寿命延長、補修時間の短縮を実現することができた。
【００３８】
【発明の効果】
コークス炉の炭化室の内壁を、炭化室が赤熱した状態において、内壁全体にわたって良好な解像度で最適な角度からの観察画像を得ることができ、その結果得られる耐火物の損傷状況・損傷箇所の正確な情報に基づいてタイムリーに適切な耐火物補修を行うことができ、炭化室耐火物の寿命延長、補修時間の短縮が実現できる。
【００３９】
側壁の観察装置をコンパクトな形状にすることができ、炉内観察時の取り扱いが容易になる。また、上下移動装置までを耐火物補修装置と兼用することによって、炉内観察作業と炉内補修作業を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の側面図であり、（ａ）（ｂ）（ｃ）は撮像装置等を上下方向の異なった位置に配置した状況を示す。
【図２】本発明の撮像装置、鏡面、内壁の関係を示す拡大図であり、（ａ）は上から見た断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ面矢指図であり、（ｃ）はミラー管を撮像装置方向から見た拡大図である。
【図３】本発明を正面から見た断面図である。
【図４】本発明の撮像装置、鏡面、内壁の関係を示す平面図である。
【図５】本発明の各実施の形態毎の撮像装置の横ぶれによる影響の関係を示す図である。
【図６】本発明において、撮像装置を移動しながら画像合成手段によって内壁観察画像を合成する様子を示す図である。
【図７】２次元撮像装置を用いた従来技術における内壁の撮像の状況を示す図であり、（ａ）は側壁において１枚の撮像データでカバーできる範囲を示し、（ｂ）は（ａ）によって撮像された画像を示す。
【符号の説明】
１　　撮像装置
１ａ　側壁観察撮像装置
１ｂ　炉頂耐火物観察撮像装置
１ｃ　炉底耐火物観察撮像装置
２　　撮像装置旋回装置
３　　ミラー管
３ａ　ミラー管外筒
３ｂ　ミラー管内筒
３ｃ　ミラー管冷却水通路
４　　撮像装置収納筐体
４ａ　撮像装置収納筐体外筒
４ｂ　撮像装置収納筐体内筒
４ｃ　撮像装置収納筐体冷却水通路
５　　撮像装置窓
６　　撮像装置の光軸
７　　鏡面
８　　撮像装置の視野範囲
９　　撮像装置が撮像する内壁部位
１０　　旋回アーム
１１　　旋回駆動部
１２　　首振り装置
１３　　水平移動機構
１４　　車輪
１５　　左右旋回機構
１６　　側壁
１７ａ　左側側壁
１７ｂ　右側側壁
１８　　炉頂耐火物
１９　　炉底耐火物
２０　　従来技術における２次元撮像装置
２１　　２次元撮像装置による内壁撮像範囲
２２　　２次元撮像装置により撮像された画像
２３　　画像合成手段
２４　　画像表示手段
２５　　合成された画像
２６　　距離計
【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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