(57)【要約】      （修正有）【課題】高炉内部の映像をカメラにてモニターするのみならず、肉眼でも同時に高炉内部を確認することが可能な高炉用羽口の監視装置を提供する。【解決手段】送風口ユニット２０端部の観察窓に着脱自在に装着するハウジング１００を設ける。ハウジング１００の内部に装着され観察窓から入射する光の一部を反射し、光の一部を透過する光学ユニットを設ける。光学ユニットをハウジング１００の内部に支持するように構成された光学ユニット支持体１３４を設ける。観察窓と連結部１０２との延長線上に配置され光学ユニットを透過した光が投光される投光窓１２４を設ける。光学ユニットにて反射された光をハウジング１００内部で撮影するように装着されたカメラ１１８を設ける。【選択図】図３
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
高炉の羽口に設けられた送風口ユニットの観察窓にモニター用のカメラを設置し、該カメラを通して羽口内の状況を観察する高炉用羽口の監視装置において、送風口ユニットの端部に装着する連結部と該連結部を送風口ユニットに着脱自在に固定するクランプとを備え、送風口ユニット端部の観察窓に着脱自在に装着するハウジングと、該ハウジングの内部に装着され観察窓から入射する光の一部を反射し、光の一部を透過する光学ユニットを設け、該光学ユニットをハウジングの内部に支持するように構成された光学ユニット支持体と、観察窓と連結部との延長線上に配置され光学ユニットを透過した光が投光される投光窓と、前記光学ユニットにて反射された光をハウジング内部で撮影するように装着されたカメラと、を備え、羽口内部の映像をカメラが撮影すると共に、投光窓の外側から羽口内部を肉眼で監視するように設けたことを特徴とする高炉用羽口の監視装置。
【請求項２】
前記ハウジング内のカメラの外側に、カメラから伝えられた熱を放熱する放熱版を設けた請求項１記載の高炉用羽口の監視装置。
【請求項３】
前記放熱版と前記カメラとの間に熱電素子を装着した請求項２記載の高炉用羽口の監視装置。
【請求項４】
前記光学ユニットと前記カメラとの間に、該カメラに反射した光量を減らす感光フィルターが装着された請求項１記載の高炉用羽口の監視装置。
【請求項５】
前記光学ユニットは、ハーフミラーを使用した請求項１記載の高炉用羽口の監視装置。
【請求項６】
前記光学ユニット支持体は、前記ハウジング内で移動可能に設置され、該ハウジングの外側から前記光学ユニット支持体を位置調整自在にネジ止めする調整ネジが設けられた請求項１記載の高炉用羽口の監視装置。
【請求項７】
前記ハウジングに、前記カメラに電源供給の状態を表示するランプを装着した請求項１記載の高炉用羽口の監視装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、炉床の側壁部に放射状に設けられた複数の羽口内部の各燃焼状態を、カメラの映像により効率的に比較監視することができる高炉用羽口の監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に高炉操業とは、原料工程で秤量された鉄鉱石またはコークスを高炉内部に投入した後、溶融還元するための熱風を羽口から供給し、溶銑を生産することをいう。このような操業過程で、高炉の下部炉床には放射状に羽口が設置されて高炉内部に均一に熱風を供給している。
【０００３】
従来の一般的な高炉の羽口の監視装置を図１に示す。高炉の下部周囲には送風口ユニット２０が複数設置されている。この送風口ユニット２０は、大型高炉の場合、円周方向で３４〜４０個ほど設置されており、送風管２１を通じて高炉の内部に均一に熱風を供給している。しかし、様々な原因によって微粉炭の燃焼状態が悪くなると微粉炭が羽口を塞ぐなどの異常が発生するので、羽口の観察窓２２を通じて高炉内部の微粉炭の燃焼状態及び燃焼時の光の状態を定期的に監視して異常の有無を判断している。
【０００４】
高炉の燃焼状態を監視する作業者は、送風管２１に設けられた観察窓２２から羽口を通して高炉内部の状況を肉眼にて点検する。すなわち高炉操業者は全数の観察窓２２から羽口内部の鉄鉱石の燃焼状態、炉壁部の付着物の状況、送風口の冷却水の漏水状態を点検する。また、作業者は観察窓２２を通して高炉内部における微粉炭の燃焼状態や鉱石の落下状態、あるいは高炉内全体の燃焼状況等を監視する。
【０００５】
一方、特許文献１に示される如く、覗孔の前面に放射温度カメラを設置し、この放射温度カメラの信号を温度に変換する画像処理装置と、変換された羽口内部の温度分布から燃焼状態を解析する画像解析装置とを備えたシステムが記載されている。
【０００６】
また、特許文献２においても、高炉羽口の覗孔に放射温度カメラを設置し、レースウェイの輝度を非接触で測定し、測定した輝度を画像解析装置により温度に変換する手段が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−２５６７０５号公報
【特許文献２】特開平７−３０５１０５号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の如く、作業者が高炉の内部の状況を肉眼で点検する作業では、覗口の周辺の残存ガス、すなわち高炉で溶銑を生産する過程で発生するガスによって高炉周りでの危険に遭遇するおそれがある。現状では、全数（３０〜４０の観察窓）の羽口を順次観察しなければならないので危険が多く、しかも羽口全てを観察するのに極めて多くの時間が必要になっていた。
【０００９】
また、特許文献１や特許文献２の如く、羽口の覗孔に放射温度カメラを設置した場合、この放射温度カメラが妨げになって羽口内部の状況を肉眼で監視することが困難になる。そのため、覗孔にこのようなカメラを装着した場合、肉眼で高炉内の状況等を確認するには、装着されているカメラを覗孔から取り外す必要があり、緊急を要する場合など、カメラ自体が監視の妨げになる不都合が生じていた。
【００１０】
しかも、放射温度カメラを通して監視する場合、画像処理装置や画像解析装置によって炉内部の燃焼状態について解析するものであるから、例えば炉壁部の付着物の状況や送風口の冷却水の漏水状態、あるいは高炉内部における鉱石の落下状態など、肉眼によって得られる情報は全く得られないことになる。この結果、これら各種の情報に基づく監視作業や、作業者の長年の勘を生かした判断を伴う監視作業などは行えない不都合があった。
【００１１】
一方、カメラを使用して監視する場合、カメラの位置を正確な位置に調整後、固定する必要がある。ところが、羽口の定期点検や整備などで観察窓の角度が僅かに変化したり、カメラの揺れなどによって調整角度が微妙に変化したりすることもある。この場合、カメラの装着位置をはじめから調整しなければならず、メンテナンスに多くの手間を要するものであった。
【００１２】
そこで本考案は、上述した課題を解決するために創出されたもので、高炉の羽口に容易に装着して高炉内部の映像をカメラにてモニターするのみならず、肉眼でも同時に高炉内部を確認することが可能になり、しかも、システム内部の光学ユニットの角度を容易に調整できるようにしてメンテナンスが容易になる高炉用羽口の監視装置の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の目的を達成すべく本考案における第１の手段は、高炉の羽口に設けられた送風口ユニット２０の観察窓２２にモニター用のカメラ１１８を設置し、該カメラ１１８を通して羽口内の状況を観察する高炉用羽口の監視装置において、送風口ユニット２０の端部に装着する連結部１０２と該連結部１０２を送風口ユニット２０に着脱自在に固定するクランプ１０６とを備え、送風口ユニット２０端部の観察窓２２に着脱自在に装着するハウジング１００と、該ハウジング１００の内部に装着され観察窓２２から入射する光の一部を反射し、光の一部を透過する光学ユニットを設け、該光学ユニットをハウジング１００の内部に支持するように構成された光学ユニット支持体１３４と、観察窓２２と連結部１０２との延長線上に配置され光学ユニットを透過した光が投光される投光窓１２４と、前記光学ユニットにて反射された光をハウジング１００内部で撮影するように装着されたカメラ１１８と、を備え、羽口内部の映像をカメラが撮影すると共に、投光窓１２４の外側から羽口内部を肉眼で監視するように設けたことにある。
【００１４】
第２の手段は、前記ハウジング１００内のカメラ１１８の外側に、カメラ１１８から伝えられた熱を放熱する放熱版を設けている。
【００１５】
第３の手段は、前記放熱版と前記カメラ１１８との間に熱電素子１１７を装着したものである。
【００１６】
第４の手段は、前記光学ユニットと前記カメラ１１８との間に、該カメラ１１８に反射した光量を減らす感光フィルター１４２が装着されている。
【００１７】
第５の手段の前記光学ユニットは、ハーフミラー１３０を使用したものである。
【００１８】
第６の手段の前記光学ユニット支持体１３４は、前記ハウジング１００内で移動可能に設置され、該ハウジング１００の外側から前記光学ユニット支持体１３４を位置調整自在にネジ止めする調整ネジが設けられている。
【００１９】
第７の手段は、前記監視装置において、前記ハウジング１００に、前記カメラ１１８に電源供給の状態を表示するランプを装着したことを課題解消のための手段とする。
【考案の効果】
【００２０】
本考案によると、羽口内部の燃焼の状態を肉眼及びカメラ１１８を通じて同時に観察することができるので、観測の精度を高めることができる。また、熱遮断のフィルターを装着しているので、機器を熱から効果的に保護することができる。更に、カメラ１１８で伝達される光を感光させて、より柔らかい映像を提供することができる。
【００２１】
また、クランプを使用して羽口の観察窓とハウジングとを連結することができるので、装着が容易になり、ハウジングの着脱のときに発生する光軸の変化を簡単に調節でき、高炉からカメラ１１８を保護するための冷却装置などを具備していて便利で安定的に使うことができる。
【００２２】
あわせて、カメラ１１８を保護する別途のカバーを含んでハウジングを分離せずにカメラ１１８を調整したり、補修したりすることができるので、使用の便宜性が大幅に向上するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来の高炉の羽口の監視装置を示す概略図である。
【図２】本考案監視装置の一実施例を示す斜視図である。
【図３】本考案監視装置の内部を示す断面図である。
【図４】本考案監視装置のハウジングと光学ユニット支持体との連結状態を示す断面図である。
【考案を実施するための形態】
【００２４】
本考案によると、羽口の覗孔を通して高炉内部の映像をカメラでモニターすることができ、さらにこのカメラを移動することなく羽口の内部を肉眼で観察することが可能になるなどといった当初の目的を実現した。
【実施例】
【００２５】
以下に添付された図面を参照して本考案を詳しく説明する。図２は、本考案の一実施例を示している。この実施例のハウジング１００は、全体的にビデオカメラと類似の形態を持つが、軽量化するためにアルミニウムで形成している。このハウジング１００の上部に位置する円筒形部の内側に、後述する光学ユニットが収納され、下部に位置する箱状部位に、カメラ１１８が収納されている。
【００２６】
ハウジング１００上部の円筒形部の一端には連結部１０２とクランプ１０６とが設けられている。連結部１０２の外側にはフランジ１０４が形成されており、クランプ１０６は、このフランジ１０４と送風口ユニット２０とを着脱自在に固定することで、送風口ユニット２０の観察窓２２にハウジング１００を着脱自在に装着するものである。
【００２７】
一方、連結部１０２は、図３に示す如く、羽口の観察窓２２にネジで結びつくように内側にネジ山が形成されている。したがって、この連結部１０２を先に羽口の観察窓２２にネジで結合して固定した後、クランプ１０６にてハウジング１００を結合させることになる。
【００２８】
ハウジング１００の下部には、内部に収納されるカメラ１１８を保護するためのカバー１１０が装着されている。このカバー１１０は、中空のボックス形態を成し、ハウジング１００の下部の外側を囲むように形成されている。
【００２９】
また、このカバー１１０には、外部と連通される多数のスリット孔１１１が形成されていて、冷却のために空気注入ノズル１６０から空気注入口１６２を介してハウジング１００内部に注入された空気などの気体を外部に排出できるようにしている（図３参照）。
【００３０】
一方、ハウジング１００の下部プレート１１４は、カバー１１０の延長部１１２に連結されている。そして、この下部プレート１１４と、ハウジング１００の上部に位置する円筒形部との間には、カメラ１１８を固定するための一組の支持体１１６を配置している。このとき、支持体１１６は、カメラ１１８から伝えられた熱を放熱するための放熱版の機能も奏する。このとき、カメラ１１８と放熱版との間に熱電素子１１７を入れてカメラ１１８を冷却する方法も適用することができる。
【００３１】
ハウジング１００上部の連結部１０２と対向されて位置する端部、すなわち、観察窓２２と連結部１０２との延長線上には、羽口の内部を肉眼で確認できる投光部１２０が装着されている。この投光部１２０の内側には、着色フィルター１２２及び投光窓１２４が装着される。この着色フィルター１２２は、高炉内から発せられる強い光を減光して肉眼監視の観察を容易にするものである。
【００３２】
連結部１０２と投光部１２０との間に、入射する光の一部を反射し、光の一部を透過する光学ユニットが設置されている。図示例では、この光学ユニットとして、ハーフミラー１３０が４５度傾斜するように配置されている。このハーフミラー１３０は、羽口から照射された光を分岐させて、投光部１２０及びカメラ１１８で伝達する役割をする。ここで、ハーフミラー１３０は、ハウジング１００に直接装着されるのではなく、円筒形の光学ユニット支持体１３４の内部に固定されており、光学ユニット支持体１３４はこのハウジング１００の内部で位置調整自在に装着されている（図４参照）。
【００３３】
ハーフミラー１３０の前方には、ＵＶフィルター１３２が着脱されて羽口から伝えられる有害光線を遮断するようにしている。そして、ハーフミラー１３０とカメラ１１８との間を連通する投光口１４０がハウジング１００の内部に形成されている。この投光口１４０にはカメラ１１８に伝えられる光量を減らすために、感光フィルター１４２が装着されてカメラ１１８の映像を柔らかくするようにしている。
【００３４】
ハウジング１００の一側には、ハウジング１００内部を冷却するための空気注入ノズル１６０が装着されるが、この空気注入ノズル１６０は、ハウジング１００の一側に付着した空気注入口１６２と連結する。また、ハウジング１００の下部プレート１１４には、カメラ１１８に電源が供給される場合点灯してカメラ１１８の稼動状態が分かるようにランプ１６４が設置される。
【００３５】
図４を参照して光学ユニット支持体１３４とハウジング１００の連結関係を説明する。図４は、理解を助けるために、二つの断面を一つの図面に重複して示している。ハウジング１００の外側には左右に一組の左右調節用の調整ネジ１３８と、上部に１つの上下調節用の調整ネジ１３６が設けられている。それぞれの調整ネジ１３６，１３８は、ハウジング１００を貫通し、光学ユニット支持体１３４の外面まで連通されている。したがって、ハウジング１００内部に各調整ネジ１３６、１３８を挿入して、ネジの先端部が光学ユニット支持体１３４の外面に接触するようにした後、実際に伝えられる映像を確認し、各調整ネジ１３６、１３８を操作することでハーフミラー１３０の角度を調整できるように構成している。
【００３６】
一方、光学ユニット支持体１３４の上下方向の調節においては、光学ユニット支持体１３４の下部に筒体１５０を形成し、この筒体１５０の内部に弾性スプリングを介したスライドピン１５２を収納し、スライドピン１５２の上端部が光学ユニット支持体１３４の底面と接触するように構成している。すなわち、光学ユニット支持体１３４を弾性スプリングによって押し上げ付勢するようにしたものである。したがって、上下調節用の調整ネジ１３６を前進させると光学ユニット支持体１３４が弾性スプリングの弾性力に勝って下の方向に移動することになり、ネジを後退させれば光学ユニット支持体１３４が弾性スプリングの弾性力によって上の方向に移動する。もちろん、筒体１５０及びスライドピン１５２を左右調節用の調整ネジで適用することも可能である。
【００３７】
尚、本考案の実施例は図示例に限られるものではなく、例えば、カメラハウジング３０の形状変更や保護筒体５０の装着の有無、あるいはカメラ４０やモニター８０の種類など各種構成等は、本考案の要旨を変更しない範囲で自由に変更できるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本考案の実施例は溶銑を生産する高炉用として説明しているが、高炉の用途はこの例に限定されるものではなく、高温の高炉内を監視する様々な状況で利用することが可能である。
【符号の説明】
【００３９】
２０  送風口ユニット
２１  送風管
２２  観察窓
１００  ハウジング
１０２  連結部
１０４  フランジ
１０６  クランプ
１１０  カバー
１１１  スリット孔
１１２  延長部
１１４  下部プレート
１１６  支持体
１１７  熱電素子
１１８  カメラ
１２０  投光部
１３０  ハーフミラー
１３２  ＵＶフィルター
１３４  光学ユニット支持体
１３６  上下調節用調整ネジ
１３８  左右調節用調整ネジ
１４０  投光口
１４２  感光フィルター
１５０  筒体
１５２  スライドピン
１６０  空気注入ノズル
１６２  空気注入口
１６４  ランプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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