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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6989342
(24)【登録日】2021年12月6日
(45)【発行日】2022年1月5日
(54)【発明の名称】上昇管清掃装置
(51)【国際特許分類】
C10B 43/06 20060101AFI20211220BHJP
C10B 27/06 20060101ALI20211220BHJP
【ＦＩ】
C10B43/06
C10B27/06 Z
【請求項の数】4
【全頁数】17
(21)【出願番号】特願2017-202002(P2017-202002)
(22)【出願日】2017年10月18日
(65)【公開番号】特開2019-73654(P2019-73654A)
(43)【公開日】2019年5月16日
【審査請求日】2020年7月13日
(73)【特許権者】
【識別番号】000132127
【氏名又は名称】株式会社スガテック
(74)【代理人】
【識別番号】100141173
【弁理士】
【氏名又は名称】西村 啓一
(72)【発明者】
【氏名】田中 章文
(72)【発明者】
【氏名】本多 純也
【審査官】
齊藤 光子
(56)【参考文献】
【文献】
特開平０２−０４７１８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
実開昭６３−０３９４８９（ＪＰ，Ｕ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｃ１０Ｂ ４３／０６
Ｃ１０Ｂ ２７／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
上昇管の清掃に用いられる上昇管清掃装置であって、
フレームと、
前記フレームに取り付けられた軸ケーシングと、
上下に延びる配置で前記軸ケーシングに回転自在に保持された回転軸と、
前記回転軸を回転駆動する駆動手段と、
前記回転軸と同軸心配置で前記回転軸の下端側に取り付けられた伸縮式のシャフトと、
前記シャフトを伸縮させるための伸縮手段と、
前記シャフトの下端側に取り付けられた清掃部材と、を備え、
前記フレームは、前記上昇管の水封枠に載置されると共に、前記上昇管の軸心方向に垂直な平面への投影により得られる前記上昇管の軸心位置を中心とする、前記水封枠の円環形状の投影図に対応する円環形状の領域に配置される脚を備え、
前記フレームは、前記軸ケーシングに保持された回転軸の軸心方向と軸心位置とが、前記脚が配置された前記円環形状の領域の軸心方向と軸心位置とに合わせて配置される、
ことを特徴とする上昇管清掃装置。
フレームと、
前記フレームに取り付けられた軸ケーシングと、
上下に延びる配置で前記軸ケーシングに回転自在に保持された回転軸と、
前記回転軸を回転駆動する駆動手段と、
前記回転軸と同軸心配置で前記回転軸の下端側に取り付けられた伸縮式のシャフトと、
前記シャフトを伸縮させるための伸縮手段と、
前記シャフトの下端側に取り付けられた清掃部材と、を備え、
前記フレームは、前記上昇管の水封枠に載置されると共に、前記上昇管の軸心方向に垂直な平面への投影により得られる前記上昇管の軸心位置を中心とする、前記水封枠の円環形状の投影図に対応する円環形状の領域に配置される脚を備え、
前記フレームは、前記軸ケーシングに保持された回転軸の軸心方向と軸心位置とが、前記脚が配置された前記円環形状の領域の軸心方向と軸心位置とに合わせて配置される、
ことを特徴とする上昇管清掃装置。
【請求項2】
前記フレームは、前記水封枠または上昇管に取り外し可能に固定する固定手段を備えた
請求項１記載の上昇管清掃装置。
請求項１記載の上昇管清掃装置。
【請求項3】
前記シャフトの外周に耐熱カバーを備えた
請求項１または２記載の上昇管清掃装置。
請求項１または２記載の上昇管清掃装置。
【請求項4】
前記回転軸および前記シャフトは筒状とし、
前記回転軸の内側に向けて冷却用の空気を吹き込む空気ノズルを備えた
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の上昇管清掃装置。
前記回転軸の内側に向けて冷却用の空気を吹き込む空気ノズルを備えた
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の上昇管清掃装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、コークス炉の上昇管の清掃に用いる上昇管清掃装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
コークス炉は、炭化室の上部に、炭化室内で石炭を乾留する際に生じるガスを回収するための上昇管を備えている。コークス炉において石炭の乾留時に生じるガスは、炭化室の高温環境により熱分解してカーボンを発生する。そのため、コークス炉では、上昇管の内面にカーボンが析出し付着する。
【0003】
上昇管の内面に対するカーボンの付着物の量が多くなると、上昇管では、ガス流路が狭くなってしまう。そこで、上昇管は、内面の付着物を、定期的に除去することが望まれる。
【0004】
上昇管の内面の付着物を除去するための装置としては、以下のような掃除装置が従来提案されている。
【0005】
掃除装置は、コークス炉の上側に設けられた水平台と、水平台の上側に設けられたレールと、レールに沿い上昇管の上を跨いで走行する走行体と、走行体上に設けられた縦長枠体と、前後左右方向に傾倒可能な状態で縦長枠体に保持された上下方向のレール部材とを備えている。更に、上下方向に延びるシャフト状の部材と、シャフト状の部材の下方に備えたカッターと、シャフト状の部材の上端部に取り付けられたモータとを、前記レール部材に沿って上下方向に移動可能に備えた構成とされている（たとえば、特許文献１参照）。
【0006】
この掃除装置を用いて上昇管の内面の付着物の除去を行う場合は、先ず、レールに沿い走行体を移動させて、シャフト状部材およびカッターを、作業対象の上昇管の上方に配置する。次に、モータにより回転駆動するシャフト状の部材とカッターを、上昇管の上端側の開口から挿入して、カッターが上昇管の下端部に達するまで下降させる。これにより、上昇管の内面の付着物は、回転するカッターにより掻き落とされて除去される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開平２−４７１８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
ところが、コークス炉では、コークス炉製造時の誤差や、操業時の熱の影響などにより、上昇管が、該上昇管の下端部を基準として鉛直方向から傾きを生じている場合がある。また、上昇管が鉛直方向から傾いている場合、その傾斜方向や傾斜角度は、上昇管ごとに異なっている。
【0009】
なお、以下、本明細書において、上昇管に関する傾きとは、前記のように上昇管の下端部を基準とする鉛直方向からの傾きを意味するものとする。
【0010】
特許文献１に示されたものは、シャフト状の部材とカッターが上昇管に挿入されると、カッターは上昇管の内面に倣って移動するものとされている。
【0011】
しかし、上昇管に傾きが生じている場合は、シャフト状の部材の軸心位置と軸心方向が、上昇管の軸心位置と軸心方向からずれてしまう。そのため、シャフト状の部材を介してカッターを上昇管内で下降させるときには、カッターは、上昇管の周方向のうち、該上昇管が鉛直方向から傾きを生じている方向に位置する部分の内面に、周方向の他の部分よりも強く押し付けられる。更に、上昇管の傾きが大きくなるにつれて、カッターが上昇管の周方向の一部に偏って押し付けられる現象が顕著になる。
【0012】
よって、特許文献１に示されたものは、上昇管に傾きが生じている場合には、該上昇管の内面の付着物の除去処理を、上昇管の周方向に均等に行うことが困難になる。
【0013】
そこで、本発明は、コークス炉の上昇管に傾きが生じていても、上昇管の内面に付着した付着物の除去処理を、上昇管の周方向に均等化して実施することができる上昇管清掃装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0014】
本発明は、上記課題を解決するために、請求項１に対応して、上昇管の清掃に用いられる上昇管清掃装置であって、フレームと、前記フレームに取り付けられた軸ケーシングと、上下に延びる配置で前記軸ケーシングに回転自在に保持された回転軸と、前記回転軸を回転駆動する駆動手段と、前記回転軸と同軸心配置で前記回転軸の下端側に取り付けられた伸縮式のシャフトと、前記シャフトを伸縮させるための伸縮手段と、前記シャフトの下端側に取り付けられた清掃部材と、を備え、前記フレームは、前記上昇管の水封枠に載置されると共に、前記上昇管の軸心方向に垂直な平面への投影により得られる前記上昇管の軸心位置を中心とする、前記水封枠の円環形状の投影図に対応する円環形状の領域に配置される脚を備え、前記フレームは、前記軸ケーシングに保持された回転軸の軸心方向と軸心位置とが、前記脚が配置された前記円環形状の領域の軸心方向と軸心位置とに合わせて配置される、上昇管清掃装置とする。
【0015】
前記フレームは、前記水封枠または上昇管に取り外し可能に固定する固定手段を備えた構成としてある。
【0016】
前記シャフトの外周に耐熱カバーを備えた構成としてある。
【0017】
前記回転軸および前記シャフトは筒状とし、前記回転軸の内側に向けて冷却用の空気を吹き込む空気ノズルを備えた構成としてある。
【発明の効果】
【0018】
本発明の上昇管清掃装置によれば、コークス炉の上昇管に傾きが生じていたとしても、上昇管の内面についての付着物の除去処理を、上昇管の周方向に均等化して実施することができる。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。
【0021】
［第１実施形態］図１は、上昇管清掃装置の第１実施形態を示す切断概略側面図である。図２は、図１のＡ−Ａ方向矢視図である。図３は、図１のＢ−Ｂ方向矢視図である。図４は、図１のＣ−Ｃ方向矢視図である。図５は、図１の上昇管清掃装置における駆動手段を示すもので、図２のＤ−Ｄ方向矢視図である。図６は、図１の上昇管清掃装置におけるシャフトの一部を拡大して示す断面図である。
【0022】
図７は、上昇管清掃装置の使用状態として、上昇管に設置した状態を示す一部切断概略側面図である。図８は、上昇管清掃装置の別の使用状態として、シャフトを伸長させた状態を示す一部切断概略側面図である。図９は、上昇管清掃装置の別の搬送手法を示す概略側面図である。
【0023】
ここで、先ず、上昇管清掃装置による清掃対象となるコークス炉の上昇管の構成について、図８を参照して説明する。
【0025】
更に、上昇管１００の上端側には、周方向の全周に亘る溝状の水封枠１０３が設けられている。水封枠１０３は、上昇管１００の開口１０１を蓋１０２により閉じるときに、蓋１０２の外周部を水封枠１０３に溜めた水（図示せず）に浸すことで、上昇管１００の上端側と蓋１０２との間をシールするためのものである。
【0026】
上昇管１００の内周面には、耐火材１０４が全面に取り付けられている。したがって、コークス炉の操業の際、上昇管１００では、耐火材１０４の内面にカーボンが析出し付着して付着物１０５が形成される。
【0027】
図８における符号１０６は、上昇管１００の上部を囲む配置でコークス炉における上昇管１００の配列方向に沿って備えられた歩廊である。
【0028】
以上の構成を備えた上昇管１００の清掃に使用する本実施形態の上昇管清掃装置は、図１乃至図５に符号１で示すもので、フレーム２と、フレーム２に取り付けられた軸ケーシング３と、上下に延びる配置で軸ケーシング３に回転自在に保持された回転軸４と、回転軸４を回転駆動する駆動手段５と、回転軸４と同軸心配置で上端側が回転軸４の下端側に取り付けられた伸縮式のシャフト６と、シャフト６を伸縮させるための伸縮手段７と、シャフト６の下端側に取り付けられた清掃部材８とを備えた構成とされている。
【0029】
上昇管１００の水封枠１０３は、上昇管１００の軸心方向に垂直な平面に投影すると、上昇管１００の軸心位置を中心とする円環形状の投影図が得られる。
【0030】
そこで、フレーム２は、前記水封枠１０３の投影図に対応する円環形状の領域に配置された脚９を備えている。更に、フレーム２は、脚９と、フレーム２における軸ケーシング３の取付位置との相対的な配置について、次の設置条件が設定されている。
【0031】
この設置条件は、軸ケーシング３に保持する回転軸４の軸心方向と軸心位置が、脚９が配置された前記円環形状の領域の軸心方向と軸心位置に合わせて配置される、という条件である。
【0032】
これにより、フレーム２は、図１、図４に二点鎖線で示す如き上昇管１００の水封枠１０３に、脚９を介して載置することができ、このように水封枠１０３に載置された状態のフレーム２では、軸ケーシング３を介して保持した回転軸４の軸心位置と軸心方向を、その水封枠１０３を備えた上昇管１００の軸心方向と軸心位置に合わせて配置することができる。
【0033】
本実施形態では、フレーム２は、たとえば、水封枠１０３の溝の内底面に沿う円と同径の仮想の円の円周上に、周方向に約１２０度間隔で配置された３本の上下に延びる柱部材１０を備えている。
【0034】
図１、図２に示すように、３本の柱部材１０のうちの２本の柱部材１０は、上端側同士が、横方向に延びる第１の上部梁部材１１ａで連結されている。残る１本の柱部材１０は、上端側が、第１の上部梁部材１１ａの長手方向中間部に、横方向に延びる第２の上部梁部材１１ｂを介して連結されている。したがって、３本の柱部材１０は、上端側同士が、Ｔ字状の配置となる第１と第２の各上部梁部材１１ａ，１１ｂを介して連結されている。
【0036】
これにより、フレーム２は、各柱部材１０と各上部梁部材１１ａ，１１ｂと各下部梁部材１２とにより、外形が上下に延びる略三角柱形状とされ、内部に上下に延びる空間を備えた骨組構造体とされている。
【0037】
各柱部材１０は、下部梁部材１２よりも下方に突出する寸法が、水封枠１０３の溝の深さよりも大となるように設定されていて、この各柱部材１０における下部梁部材１２よりも下方に突出する下端側が、フレーム２を水封枠１０３の溝の内底面に載置するための３本の脚９となっている。
【0038】
フレーム２は、更に、脚９を介して水封枠１０３に載置した状態で、水封枠１０３または上昇管１００に取り外し可能に固定するための固定手段１３を備えた構成とされている。
【0039】
本実施形態では、固定手段１３は、たとえば、各脚９に、水封枠１０３の外周側の縁を挟む個別のトグルクランプ１３ａを備えた構成とされている。これにより、各トグルクランプ１３ａを開放した状態では、フレーム２を各脚９を介して水封枠１０３の溝の内底面に載置する作業と、フレーム２を水封枠１０３上から撤去する作業とを行うことができる。一方、フレーム２は、各脚９を水封枠１０３の溝の内底面に載置した状態で、各トグルクランプ１３ａを操作して水封枠１０３の外周側の縁を挟むことにより、上昇管１００に対する相対的な位置および姿勢を固定することができる。
【0040】
なお、固定手段１３は、各脚９に、ねじ式のクランプやレバー操作式のクランプなど、トグルクランプ１３ａ以外の形式で水封枠１０３の外周側の縁を挟むクランプを備えた構成としてもよいことは勿論である。また、固定手段１３は、フレーム２に、脚９とは別の取付部材を介してトグルクランプ１３ａやその他の形式のクランプを取り付けた構成としてもよい。更に、固定手段１３は、水封枠１０３上に載置したフレーム２の上昇管１００に対する位置と姿勢とを取り外し可能に固定することができれば、クランプ以外の形式の固定手段を採用してもよく、また、水封枠１０３における外周側の縁以外の個所や、上昇管１００に対してフレーム２を固定する構成を備えていてもよい。
【0041】
フレーム２の内側には、上下に延びる円筒状の軸ケーシング３が、前記所定の設置条件を満たすように配置されている。軸ケーシング３は、下端側の外周部が、ブラケット１４と支持部材１５とを介して各下部梁部材１２に取り付けられている。
【0042】
回転軸４は、図１、図４に示すように、軸ケーシング３から上下両側に突出する寸法で上下に延びる円筒とされていて、軸ケーシング３の内側に、ラジアル軸受１６とスラスト軸受１７とを介して取り付けられている。これにより、回転軸４は、軸ケーシング３に回転自在に保持されると共に、回転軸４の自重、および、シャフト６と清掃部材８と後述するように回転軸４に取り付けられる各部材の重量は、軸ケーシング３に支持されている。なお、軸ケーシング３の内側に回転軸４を回転自在に保持すると共に、回転軸４と回転軸４に取り付けられるものの重量を支持することができれば、軸受の形式や数や配置は任意に設定してもよいことは勿論である。
【0043】
回転軸４における軸ケーシング３より上方に突出している上端側には、図１、図３、図５に示すように、外周部に、駆動手段５の構成部材の１つであるリング状の従動ギヤ１８が取り付けられている。なお、図５では、図示する便宜上、伸縮手段７の後述する各構成部材のうち、回転軸４の内側に配置される部材の記載は省略してある。一方、回転軸４における軸ケーシング３より下方に突出している下端側には、図１に示すように、外周部に、リング状のシャフトサポート１９が取り付けられている。
【0044】
駆動手段５は、図３、図５に示すように、回転軸４に取り付けられた従動ギヤ１８に加えて、従動ギヤ１８に噛合する駆動ギヤ２０と、駆動ギヤ２０が出力軸２１ａに取り付けられた駆動モータ２１とを備えた構成とされている。
【0045】
フレーム２は、回転軸４の上端部の側方となる位置に、前記した略三角柱形状の外側に張り出すように配置されたモータ取付座２２を備えている。モータ取付座２２は、たとえば、下部梁部材１２に、上下方向に延びる支柱部材２３を介して取り付けられている。
【0046】
モータ取付座２２は、上下に貫通する図示しない開口を備えた構成としてあり、この開口の上側に、減速機付きの駆動モータ２１が下向きに取り付けられている。したがって、駆動モータ２１は、出力軸２１ａが開口を通してモータ取付座２２の下方へ突出する状態に配置されていて、出力軸２１ａの下端側に、駆動ギヤ２０が取り付けられている。
【0047】
シャフト６は、たとえば、図１、図８に示すように、テレスコピック方式の伸縮機構を備えている。本実施形態では、シャフト６は、図８に示すように、大きさの異なる６角形の筒２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅ，２４ｆが、６段でスライド可能に接続された構成とされている。各段の筒２４ａ〜２４ｆを６角形としたのは、どのような伸縮状態であっても、最も外周に配置された最上段の筒２４ａから、中心部に配置されている最下段の筒２４ｆまで、中間段の各筒２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅを順次介して回転方向の力を伝達して、シャフト６全体を一体に回転させることができるようにするためである。
【0048】
シャフト６は、図１に示すように、回転軸４の下方に、シャフト６の中心軸を回転軸４の軸心に合わせた状態で配置され、最上段の筒２４ａの上端側が、シャフトサポート１９の下側に接続されている。
【0049】
なお、シャフト６は、スライド可能に接続される筒の段数が５段以下や７段以上であってもよいことは勿論である。また、シャフト６は、伸縮状態にかかわらず、最上段の筒２４ａから最下段の筒２４ｆまで回転方向の力を伝達することができるようにしてあれば、各筒の形状は、３角形や４角形、その他任意の６角形以外の多角形であってもよい。また、隣接する段の筒同士の間に、たとえばキーのような相対的な回転を阻止する手段を備えていれば、各段の筒は、円形であってもよい。
【0050】
清掃部材８は、図１に示すように、たとえば、ホイール２６の外周に線材２７の束が突設された円盤形状のブラシ２５とされている。このブラシ２５の円盤形状の外径は、上昇管１００の耐火材１０４の内側の径よりも設定された寸法小さい径とされている。
【0051】
ブラシ２５は、円盤形状の軸心位置をシャフト６の中心軸に合わせて配置した状態で、ホイール２６が、シャフト６の最下段の筒２４ｆの下端側に取り付けられている。
【0052】
なお、ブラシ２５は、線材２７の束を、ホイール２６の外周に周方向の全周に亘り備えていてもよいし、周方向に断続して備えた構成であってもよい。
【0053】
これにより、本実施形態の上昇管清掃装置１では、駆動モータ２１を運転すると、出力軸２１ａから駆動ギヤ２０と従動ギヤ１８を介して回転軸４に伝達される回転駆動力により、回転軸４とシャフト６と清掃部材８であるブラシ２５とを一緒に回転駆動することができる。
【0054】
伸縮手段７は、図１、図８に示すように、たとえば、回転軸４の上方に配置されたホイスト２８を備えた構成とされている。更に、ホイスト２８から引き出されたワイヤロープ２９は、回転軸４の内側を通して、シャフト６の内側へ導かれ、ワイヤロープ２９の先端側に設けられているフック３０が、シャフト６の最下段の筒２４ｆの上端側に設けられた吊部３１に、スイベル３３とシャックル３４を含む接続具３２を介して接続されている。
【0055】
ホイスト２８は、回転軸４の軸心位置の真上を横切るように配置されている第２の上部梁部材１１ｂに吊られて支持されている。
【0056】
これにより、伸縮手段７は、ホイスト２８によるワイヤロープ２９の巻き上げを行うことで、最下段の筒２４ｆの吊り上げに伴ってシャフト６を収縮させることができる。また、伸縮手段７は、ホイスト２８からワイヤロープ２９の繰り出しを行うことにより、最下段の筒２４ｆの吊り降ろしに伴ってシャフト６を伸長させることができる。
【0057】
なお、伸縮手段７では、ワイヤロープ２９の先端側のフック３０と、最下段の筒２４ｆの吊部３１との間に介装する接続具３２が、スイベル３３を備えた構成であるため、シャフト６が回転しても、その回転はスイベル３３で遮断されてワイヤロープ２９には伝わらない。
【0058】
更に、本実施形態の上昇管清掃装置１は、シャフト６と清掃部材８が、後述するように上昇管１００に差し込まれる状態のときに、シャフト６が上昇管１００の内部の熱を受け難くするための遮熱手段３５と、シャフト６と清掃部材８とを冷却するための冷却手段３６とを備えた構成とされている。
【0059】
遮熱手段３５は、シャフト６の周囲を取り囲む位置に配置された耐熱カバー３７を備えた構成とされている。耐熱カバー３７は、シリカ繊維などの耐熱性繊維によって織られた耐熱クロスにより形成された蛇腹の筒構造を備えて、シャフト６の伸縮に追従して上下方向に伸縮可能とされている。
【0060】
耐熱カバー３７の上端側は、シャフトサポート１９の外周縁部の下側に取り付けられている。
【0061】
シャフト６の最下段の筒２４ｆには、図１に示すように、下端側の外周に、耐熱カバー３７の径に応じたリング形状のサポート部材３８が、径方向に沿う配置の棒状あるいは板状の複数の取付部材３９を介して取り付けられている。耐熱カバー３７の下端側は、このサポート部材３８に取り付けられている。
【0062】
これにより、シャフト６がどのような伸縮状態であっても、シャフト６は、その外周が常に耐熱カバー３７によって覆われる。
【0063】
冷却手段３６は、図１、図３、図５に示すように、回転軸４の上端開口の上方を覆うように配置されたカバー部材４０と、回転軸４の上端開口の内側に向けた姿勢でカバー部材４０に設置された空気ノズル４１とを備えた構成とされている。
【0064】
カバー部材４０は、本実施形態では、図３に示すように、回転軸４の上端開口を覆う面積を備えた中央部分と、中央部分から周方向１２０度間隔で径方向に沿って外周側へ延びる部分とを備えた三つ又形状（略Ｙ字状）とされ、３つの外周部がそれぞれ対応する配置の柱部材１０に取り付けられている。
【0065】
カバー部材４０の中央部分には、ホイスト２８のフック３０およびワイヤロープ２９を上下方向に通すための開口４２が設けられ、開口４２の周囲に、空気ノズル４１が、空気出口となる下端側を回転軸４の上端開口の内側に下向きに配置した姿勢で取り付けられている。図３では、４本の空気ノズル４１がカバー部材４０に取り付けられた構成が示してある。
【0066】
各空気ノズル４１は、上端側が共通のヘッダ４３に接続され、ヘッダ４３には、図示しない空気供給部から冷却用の空気４４を供給するための空気供給ラインが接続されている。
【0067】
更に、冷却手段３６は、シャフト６の各段の筒２４ａ〜２４ｆ同士の継ぎ目の部分には、図６に最上段の筒２４ａと次の段の筒２４ｂとの継ぎ目の部分を例として示すように、上段側の筒２４ａの内周部と、下段側の筒２４ｂの外周部との間に、シャフト６の内側から外側へ空気を通すための隙間４５を備えた構成としてある。
【0068】
以上の構成としてある冷却手段３６では、空気供給部から空気供給ライン、ヘッダ４３を介して各空気ノズル４１に冷却用の空気４４を供給すると、各空気ノズル４１から、回転軸４の上端開口の内側へ冷却用の空気４４が下向きに吹き込まれる。このようにして回転軸４の内側に上端側から吹き込まれた冷却用の空気４４は、回転軸４の内側を下端側まで流通した後、シャフト６の内側へ上端側から流入して、各段の筒２４ａ〜２４ｆの内側を下向きに流通する。これにより、シャフト６は、内側から冷却用の空気４４により冷却することができる。
【0069】
更に、シャフト６の内側を流通する冷却用の空気４４は、その一部が、各段の筒２４ａ〜２４ｆ同士の継ぎ目の部分に備えられた隙間４５を通してシャフト６の内側から外側へ漏れる。このようにしてシャフト６の外側に漏れた冷却用の空気４４は、シャフト６と耐熱カバー３７との間の空間に充満された後、下方へ順次送られるようになる。よって、シャフト６と耐熱カバー３７との間の空間には、冷却用の空気４４の層が形成され、この空間にはシャフト６の内側から順次新たな冷却用の空気４４が供給されるため、シャフト６は、耐熱カバー３７の外側からの熱に対して遮熱が図られるようになる。また、シャフト６と耐熱カバー３７との間の空間を上方から下方へ流れる冷却用の空気４４は、シャフト６を外側から冷却することができると共に、耐熱カバー３７を内側から冷却することができる。
【0070】
シャフト６と耐熱カバー３７との間の空間を耐熱カバー３７の下端側まで流通した冷却用の空気４４は、サポート部材３８の内側を通して下向きに吹き出される。したがって冷却手段３６では、この耐熱カバー３７の下端側から、耐熱カバー３７の下方へ吹き出される冷却用の空気４４により、清掃部材８の冷却を行うことができる。
【0071】
本実施形態の上昇管清掃装置１は、装置全体の重心の真上となる位置に合わせて、たとえば、第２の上部梁部材１１ｂの上側に吊部４６が設けられている。これにより、本実施形態の上昇管清掃装置１は、吊部４６を吊って搬送し、清掃対象となる上昇管１００の水封枠１０３に載置することができる。
【0072】
このように、本実施形態の上昇管清掃装置１を、コークス炉に備えられている各上昇管１００の位置まで搬送するための搬送手段４７は、たとえば、図７に示すように、コークス炉における各上昇管１００の配列方向に沿って延びるレール４８を設け、レール４８に沿い移動可能な走行台車４９に、アーム５１の旋回動作と昇降動作、および、アーム５１の長手方向への移動が可能な形式のバランサ５０を取り付けた構成とされている。アーム５１の先端側にはフック５２が設けられている。
【0073】
なお、搬送手段４７については、レール４８に沿う走行台車４９の走行に伴って移動するバランサ５０の移動軌跡、および、バランサ５０のアーム５１の先端側に吊られた状態の本実施形態の上昇管清掃装置１を上昇管１００の配列されている方向に移動させるときと、清掃対象となる上昇管１００の上方位置まで移動させるときの移動軌跡が、コークス炉の各装備機器や装備品と干渉しない領域に確保できるように、搬送手段４７の各構成部材の設置位置やサイズが設定されている。レール４８は、図示しない支持手段を介してコークス炉の固定部に固定した構成とすればよい。
【0074】
また、搬送手段４７は、コークス炉における上昇管１００の上部に対応して設けられている歩廊１０６に乗った図示しない作業者が、バランサ５０のアーム５１の先端側を手動で操作可能となる配置で設けられていることが好ましい。
【0075】
以上の構成としてある本実施形態の上昇管清掃装置１は、保管や搬送を行うときには、ホイスト２８によりワイヤロープ２９を巻き取って、シャフト６を最も収縮させた状態としておく。この状態を、便宜上、本実施形態の上昇管清掃装置１の初期状態という。
【0076】
本実施形態の上昇管清掃装置１を使用して上昇管１００の清掃を行う場合は、図７に示すように、初期状態としてある本実施形態の上昇管清掃装置１の吊部４６に、搬送手段４７のフック５２を掛けて吊り上げて、清掃対象の上昇管１００の上方位置まで搬送する。
【0077】
上昇管１００は蓋１０２を開けた状態とし、この状態で、搬送手段４７を操作して、本実施形態の上昇管清掃装置１を、脚９を介して上昇管１００の水封枠１０３の上に載置する。この際、本実施形態の上昇管清掃装置１は、モータ取付座２２が蓋１０２と干渉しないように、モータ取付座２２の周方向の配置を適宜調整するようにすればよい。この際、シャフト６の下部および清掃部材８は、上昇管１００上部の内側に挿入して配置される。
【0078】
次に、本実施形態の上昇管清掃装置１は、固定手段１３によりフレーム２を水封枠１０３に固定する。これにより、本実施形態の上昇管清掃装置１では、回転軸４と一緒に、シャフト６の軸心方向および軸心位置を、上昇管１００の軸心方向および軸心位置に合わせた配置とすることができる。
【0079】
次いで、本実施形態の上昇管清掃装置１では、駆動モータ２１の運転を開始して、回転軸４と一緒にシャフト６および清掃部材８の回転駆動を開始する。これにより、上昇管１００の内側では、清掃部材８として備えたブラシ２５の線材２７の束の外周側端部が、耐火材１０４の内面に接近した位置を周回するようになる。
【0080】
また、本実施形態の上昇管清掃装置１では、図示しない空気供給部から空気供給ライン、ヘッダ４３を介した空気ノズル４１への冷却用の空気４４の供給を開始して、シャフト６および清掃部材８の冷却用の空気４４による冷却を開始する。
【0081】
なお、シャフト６および清掃部材８の回転駆動と冷却は、シャフト６を伸長させるときに共に開始されていればよいので、回転駆動開始と冷却開始の順序は、いずれが先であってもよいし、両者が同時であってもよい。
【0082】
この状態で、本実施形態の上昇管清掃装置１は、ホイスト２８からのワイヤロープ２９の繰り出しによるシャフト６の伸長操作を開始する。これにより、上昇管１００の内側では、シャフト６の下端側の下降に伴って、清掃部材８のブラシ２５の線材２７の束の外周側端部が、耐火材１０４の内面に接近した位置を周回しながら下方へ移動するようになる。このように周回する線材２７の束の外周側端部が、耐火材１０４の内面に付着している付着物１０５（図８参照）に触れると、その付着物１０５は、線材２７により耐火材１０４の内面から掻き落とされる。
【0083】
本実施形態の上昇管清掃装置１では、シャフト６の伸長操作を継続して行って、清掃部材８を、図８に示したように上昇管１００の下部位置まで下降させる。これにより、上昇管１００の上下方向における清掃部材８が上方から下方へ移動した範囲では、耐火材１０４の内面に付着した付着物１０５の掻き落としが行われる。
【0084】
本実施形態の上昇管清掃装置１は、前記のようにシャフト６の伸長操作により清掃部材８を上昇管１００の下部位置まで下降させた後は、ホイスト２８によるワイヤロープ２９の巻き上げを開始して、シャフト６の収縮操作を行う。このシャフト６の収縮操作の際にも、清掃部材８のブラシ２５の周回する線材２７の束の外周側端部が、耐火材１０４の内面に付着している付着物１０５に触れれば、その付着物１０５は耐火材１０４の内面から掻き落とされて除去される。
【0085】
したがって、本実施形態の上昇管清掃装置１は、耐火材１０４の内面に付着した付着物１０５の除去による上昇管１００の清掃を行うことができる。なお、本実施形態の上昇管清掃装置１では、前記のようなシャフト６の伸長操作と収縮操作は、１つの上昇管１００に対し、複数回繰り返し行うようにしてもよいことは勿論である。
【0086】
上昇管１００の清掃が終了すると、本実施形態の上昇管清掃装置１では、ホイスト２８によりワイヤロープ２９を巻き上げてシャフト６を初期状態と同様になるまで収縮操作を行い、その後、駆動モータ２１の運転停止と、空気ノズル４１への冷却用の空気４４の供給停止を行う。次いで、本実施形態の上昇管清掃装置１は、前記した上昇管１００への設置手順とは逆の手順で、上昇管１００からの撤去を行う。
【0087】
このように、本実施形態の上昇管清掃装置１は、フレーム２を上昇管１００の水封枠１０３に載置することで、フレーム２に支持した回転軸４の軸心方向と軸心位置、および、回転軸４に接続したシャフト６の中心軸の方向と位置を、水封枠１０３を備えた上昇管１００の軸心方向と軸心位置に合わせて配置することができる。
【0088】
したがって、本実施形態の上昇管清掃装置１は、コークス炉にて清掃対象となる上昇管１００に傾きが生じている場合であっても、回転軸４の軸心方向と軸心位置、および、シャフト６の中心軸の方向と位置を、上昇管１００の軸心方向と軸心位置に合わせて配置することができる。
【0089】
よって、本実施形態の上昇管清掃装置１では、上昇管１００に傾きが生じていても、シャフト６の先端側に備えた清掃部材８が、上昇管１００の耐火材１０４の内面に偏って押し付けられることは防止することができる。このため、本実施形態の上昇管清掃装置１によれば、上昇管１００に傾きが生じている場合であっても、上昇管１００の耐火材１０４の内面に付着している付着物１０５の除去処理を、従来に比して上昇管１００の周方向に均等化して実施することができる。
【0090】
更に、本実施形態の上昇管清掃装置１は、シャフト６を伸縮式としてあるため、特許文献１に示されたような、上昇管の上下方向寸法よりも大となる固定寸法で上下方向に延びるシャフト状の部材は必要としない。
【0091】
したがって、特許文献１に示された掃除装置は、前記所定の固定寸法で上下方向に延びるシャフト状の部材を保持するために、上昇管の上下方向寸法よりも縦に長い縦長枠体を必要とし、この縦長枠体を支持するために上昇管の上を跨ぐような大きなサイズの走行体を必要としているが、本実施形態の上昇管清掃装置１は、上昇管１００よりも縦長の枠体は必要としない。よって、本実施形態の上昇管清掃装置１は、フレーム２を、上昇管１００の水封枠１０３により支持することが可能な寸法で実現することができる。
【0092】
なお、上記においては、本実施形態の上昇管清掃装置１を搬送する手段としては、上昇管１００の配列方向に延びるレール４８と走行台車４９とバランサ５０を備えた形式の搬送手段４７を例示したが、図９に示すように、本実施形態の上昇管清掃装置１は、歩廊１０６上にて台車５３を用いて清掃対象となる上昇管１００の位置まで搬送するようにしてもよい。
【0093】
［第１実施形態の応用例］図１０は、第１実施形態の応用例として、シャフトの別の例を示すもので、図１０（ａ）は、シャフトにおける隣接する段の筒同士の継ぎ目の部分の切断側面図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＥ−Ｅ方向矢視図である。
【0094】
なお、図１０（ａ）（ｂ）において、第１実施形態と同一のものには同一符号を付して、その説明を省略する。また、図示する便宜上、図１０（ａ）では、シャフトを、図１、図４に示した状態から、３０度角度変更した状態で示してある。
【0095】
本応用例におけるシャフト６は、第１実施形態と同様の構成において、シャフト６の各段の筒２４ａ〜２４ｆ同士の継ぎ目の部分に、図１０（ａ）（ｂ）に最上段の筒２４ａと次の段の筒２４ｂとの継ぎ目の部分を例として示すように、上段側の筒２４ａにおける下端寄り部分の内周部と、下段側の筒２４ｂにおける上端寄り部分の外周部に、シャフト６を伸長させたときに互いの傾斜面５４ａ，５５ａ同士で接触する突部５４，５５を備えた構成としたものである。
【0096】
上段側の筒２４ａに備える突部５４は、図１０（ａ）に示すように、シャフト６の軸心方向に沿う面での断面形状が、上端側から下端側に向けて筒２４ａの内周面からの突出量が次第に大きくなる略くさび形とされている。
【0097】
下段側の筒２４ｂに備える突部５５は、図１０（ａ）に示すように、シャフト６の軸心方向に沿う面での断面形状が、上端側から下端側に向けて筒２４ｂの外周面からの突出量が次第に小さくなる略くさび形とされている。
【0098】
更に、突部５４の内周側の傾斜面５４ａ、および、突部５５の外周側の傾斜面５５ａは、シャフト６の軸心方向に対する傾斜角度が揃えられている。
【0099】
また、本実施形態では、図１０（ｂ）に示すように、突部５４と、突部５５は、それぞれ筒２４ａと筒２４ｂの周方向の全周に亘り、すなわち、シャフト６の周方向の全周に亘り設けられている。したがって、本実施形態では、突部５５は、上方から下方に向けて細くなる略六角錐台状の外形を備えている。一方、突部５４は、上方から下方に向けて縮径する六角断面の開口を備えた構成の筒状体となっている。
【0100】
更に、突部５４と突部５５は、いずれか一方、または、双方の傾斜面５４ａ，５５ａに、上下方向の全長に亘り延びる溝５６を備えた構成とされている。図１０（ａ）（ｂ）では、下段側の筒２４ｂに備えた突部５５に溝５６を備えた構成を例示してある。
【0101】
これにより、シャフト６では、突部５４の傾斜面５４ａと突部５５の傾斜面５５ａが接する状態になるときに、溝５６の内側に、シャフト６の内側から外側へ空気４４を通す流通路が形成される。
【0102】
したがって、本応用例のシャフト６によっても、シャフト６の内側を流通する冷却用の空気４４は、その一部を、各段の筒２４ａ〜２４ｆ同士の継ぎ目の部分に備えられた突部５４と突部５５の溝５６によって形成される流通路を通してシャフト６の内側から外側へ漏れさせることができる。
【0103】
よって、本応用例のシャフト６を採用した上昇管清掃装置１は、第１実施形態と同様に使用して同様の効果を得ることができる。
【0104】
更に、本応用例のシャフト６は、伸長させると、各段の筒２４ａ〜２４ｆ同士の継ぎ目の部分で、図１０（ａ）（ｂ）に示したと同様に、突部５４の傾斜面５４ａと、突部５５の傾斜面５５ａとを合わせることができるため、各段の筒２４ａ〜２４ｆ同士の心出しを自動的に行うことができる。このため、シャフト６を回転させるときに、各段の筒２４ａ〜２４ｆの回転の動作の安定化を図ることができる。
【0105】
更に、各段の筒２４ａ〜２４ｆ同士の継ぎ目の部分では、回転方向の力の伝達が、突部５４の傾斜面５４ａと突部５５の傾斜面５５ａとの面接触した個所同士の間で行われるようになる。このため、シャフト６では、各段の筒２４ａ〜２４ｆを介して下端側に取り付けられている清掃部材８のブラシ２５まで、安定したトルクの伝達を行うことができる。
【0106】
なお、突部５４と突部５５は、図１０（ｂ）では、シャフト６の周方向の全周に亘って延びる構成を例示した。これに対し、突部５４と突部５５は、図示しないが、互いの傾斜面５４ａと傾斜面５５ａ同士が接する配置としてあれば、突部５４と突部５５のいずれか一方または双方が、周方向に断続した構成を備えていてもよい。この場合は、突部５４が周方向に断続した構成を備えているときには、周方向に隣接する突部５４同士の隙間が、シャフト６の内側から外側へ空気４４を通す流通路となる。また、突部５５が周方向に断続した構成を備えているときには、周方向に隣接する突部５５同士の隙間が、シャフト６の内側から外側へ空気４４を通す流通路となる。よって、この場合は、溝５６は省略した構成としてよい。
【0107】
また、本発明は、前記実施形態および応用例にのみ限定されるものではなく、各図に示した上昇管清掃装置１の各構成機器のサイズや配置は図示するための便宜上のものであり、実際の各機器のサイズや配置を反映したものではない。
【0108】
フレーム２は、略三角柱形状の外形を有する骨組み構造体として示したが、上昇管１００の水封枠１０３に載せるための脚９を備え、且つ水封枠１０３に載せた状態のときに、軸ケーシング３を介して保持した回転軸４の軸心方向と軸心位置を、上昇管１００の軸心方向と軸心位置に合わせて配置できるようにしてあれば、全体の形状や、各部の構造は、図示した以外のいかなる形状や構造を採用してもよい。
【0109】
たとえば、フレーム２は、外形が三角柱以外の多角柱形状や円柱形状であってもよい。また、フレーム２は、脚９の上側に開口部を有するベースプレートを備え、ベースプレートの開口部の上側に、軸ケーシング３を取り付けた構成など、骨組み構造体以外の構成を備えていてもよい。
【0110】
また、フレーム２は、水封枠１０３の投影図に対応する円環形状の領域に配置される脚９の数や形状は、自在に設定してもよい。たとえば、脚９は、周方向に４以上配置されていてもよい。また、脚９が円環形状の領域の周方向に沿って延びる円筒壁で構成されていれば、周方向に配置される脚９の数は２や１としてもよい。
【0111】
更に、脚９は、下端部を二股形状として、水封枠１０３の外周側の縁や内周側の縁に掛ける形式のものとしてもよい。
【0112】
固定手段１３は、水封枠１０３に載置したフレーム２を水封枠１０３または上昇管１００に対して取り外し可能に固定することができれば、前記したようなフレーム２の形状や構成、脚９の形状や構成や配置に応じて、図示した以外の任意の構成としてもよいことは勿論である。
【0113】
駆動手段５は、回転軸４を回転駆動することができればよい。よって、前記第１実施形態では、駆動手段５は、回転軸４の上端側に取り付けられた従動ギヤ１８と、従動ギヤ１８に噛合する駆動ギヤ２０と、駆動ギヤ２０を出力軸２１ａに取り付けた駆動モータ２１とを備えた構成を例示したが、たとえば、回転軸４における従動ギヤ１８の取付位置を変更するなど、図示した以外の構成を採用してもよい。また、駆動モータ２１の回転駆動力を回転軸４に伝えるための動力伝達機構は、たとえば、チェーンとスプロケットとを用いる形式、ベルトとプーリとを用いる形式、駆動ローラと従動ローラとによる形式など、ギヤ式以外の任意の動力伝達機構を採用してもよい。
【0114】
伸縮手段７は、シャフト６を伸縮させることができれば、図示した以外のいかなる構成の伸縮手段７を採用してもよい。たとえば、伸縮手段７は、シャフト６の最下段の筒２４ｆの上側にスイベルを介して接続された上下に延びるロッド状の部材を、上下方向に送る形式のものであってもよい。
【0115】
清掃部材８は、円盤形状のブラシ２５を例示したが、シャフト６の回転に伴って回転し、上昇管１００の付着物１０５に接触するときに当該付着物１０５を掻き落とす機能を備えていれば、回転式のカッターや、旋回するチェーンなど、図示した以外の形式の清掃部材８を採用してもよい。
【0116】
その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【0117】
２ フレーム３ 軸ケーシング
４ 回転軸
５ 駆動手段
６ シャフト
７ 伸縮手段
８ 清掃部材
１３ 固定手段
３７ 耐熱カバー
４１ 空気ノズル
４４ 空気
１００ 上昇管
１０３ 水封枠