特開 2023-42980 高炉内装入物の表面プロフィール検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023042980

(43)【公開日】2023-03-28

(54)【発明の名称】高炉内装入物の表面プロフィール検出装置

(51)【国際特許分類】

   F27B 1/28 20060101AFI20230320BHJP

   C21B 7/24 20060101ALI20230320BHJP

   F27D 21/00 20060101ALI20230320BHJP

   G01B 15/04 20060101ALI20230320BHJP

【ＦＩ】

F27B1/28

C21B7/24 302

F27D21/00 A

G01B15/04 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021150426

(22)【出願日】2021-09-15

(71)【出願人】

【識別番号】593207271

【氏名又は名称】株式会社ＷＡＤＥＣＯ

(74)【代理人】

【識別番号】110002000

【氏名又は名称】弁理士法人栄光事務所

(72)【発明者】

【氏名】萱野 早衛

【テーマコード（参考）】

2F067

4K015

4K045

4K056

【Ｆターム（参考）】

2F067AA51

2F067CC07

2F067EE02

2F067JJ01

2F067JJ02

2F067PP01

4K015KA04

4K045AA02

4K045BA02

4K045DA07

4K045NA03

4K056AA01

4K056BA01

4K056CA02

4K056FA11

(57)【要約】

【課題】検出装置の設置状況によらず、装入物全面にわたる走査領域を確保して、装入物の全面の表面プロフィールを検出することが可能な高炉内装入物の表面プロフィール検出装置を提供する。
【解決手段】装入物が供給される高炉１の開口部２を通じて、炉内に堆積している装入物の表面に向けて検出Ｍを送信し、装入物の表面で反射された検出波Ｍを受信して装入物の表面プロフィールを検出する検出装置１００は、開口部２と平行に回転する回転板１２０と、回転板１２０に取り付けられる角度可変反射板１４０及び角度固定反射板１３８と、角度固定反射板１３８に検出波Ｍを送信するアンテナ１３５と、検出装置１００を包囲するケーシング１７０と、を備えることともに、角度可変反射板１４０の少なくとも一部を、高炉１の開口部２に侵入する位置に設置するとともに、ケーシング１７０の底面側の一部が高炉１の炉内に突出して設置されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉄鉱石やコークス、石灰等の装入物が供給される高炉において、前記高炉に開口した開口部を通じて、炉内に堆積している前記装入物の表面に向けて検出波を送信し、前記装入物の表面で反射された前記検出波を受信して前記装入物の表面プロフィールを検出する検出装置であって、
前記開口部の上方に設置され、該開口部の開口中心を中心軸として回転する回転板と、
前記回転板を回転させるための回転手段と、
前記回転板の中心部が開口しており、前記開口と同心状に取り付けられ、内部にアンテナを収容した筒状の回転軸と、
前記回転軸の前記開口部とは反対側の端部の上方に設置されるとともに、前記アンテナに接続し、前記検出波を前記回転板の径方向に沿って線状に送信及び受信する送受信手段と、
前記回転板に取り付けられて前記開口部との間の空間に配設され、反射面の角度が可変である角度可変反射板と、
前記回転板に取り付けられて前記開口部との間の空間に配設され、かつ、反射面の角度が固定で、前記アンテナからの前記検出波を前記角度可変反射板の前記反射面に送るための角度固定反射板と、
前記検出装置全体を包囲し、前記高炉の前記開口部と対向する底面が開口しているケーシングと、を備えるとともに、
前記角度可変反射板の少なくとも一部を、前記高炉の前記開口部に侵入する位置に設置するとともに、前記ケーシングの前記底面側の一部が前記高炉の前記開口部から前記炉内に突出して設置されていることを特徴とする高炉内装入物の表面プロフィール検出装置。

【請求項2】

鉄鉱石やコークス、石灰等の装入物が供給される高炉において、前記高炉に開口した開口部を通じて、炉内に堆積している前記装入物の表面に向けて検出波を送信し、前記装入物の表面で反射された前記検出波を受信して前記装入物の表面プロフィールを検出する検出装置であって、
前記開口部の上方に設置され、該開口部の開口中心を中心軸として回転する回転板と、
前記回転板を回転させるための回転手段と、
前記回転板に取り付けられて前記開口部との間の空間に配設されるアンテナと、
前記アンテナに接続し、前記検出波を前記回転板の径方向に沿って線状に送信及び受信する送受信手段と、
前記回転板に取り付けられて前記開口部との間の空間に配設され、反射面の角度が可変である角度可変反射板と、
前記回転板に、前記角度可変反射板と対向して取り付けられ、かつ、反射面の角度が固定で、前記アンテナからの前記検出波を前記角度可変反射板の前記反射面に送るための角度固定反射板と、
前記検出装置全体を包囲し、前記高炉の前記開口部と対向する底面が開口しているケーシングと、を備えるとともに、
前記角度可変反射板の少なくとも一部を、前記高炉の前記開口部に侵入する位置に設置するとともに、前記ケーシングの前記底面側の一部が前記高炉の前記開口部から前記炉内に突前記ケーシングの前記底面側の一部が前記高炉の前記開口部から前記炉内に突出して設置されていることを特徴とする高炉内装入物の表面プロフィール検出装置。

【請求項3】

前記ケーシングの軸線方向に回動し、前記装入物の表面プロフィールの非測定時に前記底面を覆い、前記装入物の表面プロフィールの測定時に前記装入物側に垂下するスイング式の仕切弁を備えることを特徴とする請求項１または２記載の高炉内装入物の表面プロフィール検出装置。

【請求項4】

前記仕切弁が、前記底面を分割して覆う分割式であることを特徴とする請求項３記載の高炉内装入物の表面プロフィール検出装置。

【請求項5】

前記仕切弁の前記ケーシングの前記底面と対面する側の面に、該仕切弁と該ケーシングとの間の隙間を閉塞するパッキンが付設されていることを特徴とする請求項３または４記載の高炉内装入物の表面プロフィール検出装置。

【請求項6】

前記仕切弁の前記装入物側の面が耐火物で覆われていることを特徴とする請求項３～５の何れか１項に記載の高炉内装入物の表面プロフィール検出装置。

【請求項7】

前記ケーシングの、前記高炉の前記開口部から前記炉内に突出している部分と、前記仕切弁とを包囲する箱体と、前記箱体に設けられ、前記パッキン及び前記耐火物の少なくとも一方の保守を行うための点検口を備えることを特徴とする請求項５または６記載の高炉内装入物の表面プロフィール検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、高炉内の鉄鉱石やコークス、石灰等（以下、まとめて「装入物」ともいう。）の表面プロフィールを検出する検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

高炉では、装入物の堆積状態を適正にして、炉内のガスの流れを安定させることにより、燃料費低減や炉体の長寿命化が可能となる。適正な堆積状態を得るためには、これら装入物の表面プロフィールを短時間で正確に測定して検出し、予め求めておいた理論的な堆積状態、即ち「理論堆積プロフィール」となるように装入物を補給する必要がある。

【0003】

このような高炉の装入物の表面プロフィールを検出するために、本出願人も先に特許文献１に示す検出装置を提案している。特許文献１に記載の検出装置では、検出波の反射面の高炉側への傾斜角度を可変にした角度可変反射板と、角度固定反射板とを用いるとともに、角度可変反射板及び角度固定反射板を、高炉の開口部と水平に回動する回転板に取り付け、回転板を回動させることにより、高炉内に堆積している装入物の表面プロフィールを線状または面状に、迅速に検出している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第６８５７９３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記の検出装置は、高炉の開口部を介して炉外に設置されるため、角度可変反射板と高炉の開口部との間に高低差がある。図７は、上記の検出装置の角度可変反射板１４０と高炉１の開口部２を抽出して示す模式図であり、角度可変反射板１４０は矢印Ｘ方向に回動し、それに伴って検出波Ｍは図中左右方向に振られ、開口部２を通じて炉内へと伝搬して炉内に堆積している装入物（図示せず）の表面を走査する。また、角度可変反射板１４０の反射面１４０ａの中心点Ｐ（以下、「測定基準点」ともいう。）が、開口部２により遠い位置にある場合の検出波Ｍの伝搬様式を同図の（Ａ）、開口部２により近い位置にある場合の検出波Ｍの伝搬様式を同図の（Ｂ）に示す。開口部２が同じ開口面積である場合、測定基準点Ｐが開口部２から遠いと、同図（Ａ）の斜線で示すように開口部２による検出波Ｍが遮断される。

【0006】

図８（Ａ）、（Ｂ）は、開口部２から炉内を見た模式図であり、同図（Ａ）は、図７（Ａ）に相当するものであり、測定基準点Ｐが開口部２から遠い場合、同図（Ｂ）は、図７（Ｂ）に相当するものであり、測定基準点Ｐが開口部２に近い場合をそれぞれ示している。装入物３００は高炉１の内壁１ａまで堆積しているが、測定基準点Ｐが開口部２から遠い場合（図７（Ａ）に相当）には開口部２が小さく見え、図８（Ａ）に斜線で示すように、装入物３００の全面を見ることができない。これに対して、測定基準点Ｐが開口部２に近い場合（図７（Ｂ）に相当）には、開口部２から装入物３００の全面を見ることができ、走査領域も装入物３００の全面にわたる。

【0007】

測定基準点Ｐが開口部２から遠い場合でも、開口部２の開口面積を大きくすれば走査領域を広げることができるが、開口部２の拡大作業が必要になる。また、高炉内は高圧で大掛かりな高炉の変更が必要でスペースもなく経済的でもない。

【0008】

あるいは、昇降装置を用い、装入物の表面プロフィールの測定時に検出装置全体を開口部２に近づけることも考えられるが、昇降装置が別途必要になり、設備費が高まる。高炉内は高圧であって検出装置を上下すると、検出装置の外形相当のシール材が必要でガス漏れのリスクが増える。

【0009】

このように、検出装置の設置状況によっては走査領域が狭くなることも想定されることから、本発明は、検出装置の設置状況によらず、装入物全面にわたる走査領域を確保して、装入物の全面の表面プロフィールを検出することが可能な高炉内装入物の表面プロフィール検出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】

【0010】

上記課題を解決するために敬意検討した結果、図７（Ｂ）のように、測定基準点Ｐを開口部２側により近くになるように角度可変反射板の位置を規制して走査領域を確保することが有効であり、仕切弁をスイング式として、検出装置の下側から検出装置を高炉の内部から遮断することが好ましいことを見出し、本発明に至った。即ち、本発明は、下記の高炉内装入物の表面プロフィール検出装置を提供する。

【0011】

（１） 鉄鉱石やコークス、石灰等の装入物が供給される高炉において、前記高炉に開口した開口部を通じて、炉内に堆積している前記装入物の表面に向けて検出波を送信し、前記装入物の表面で反射された前記検出波を受信して前記装入物の表面プロフィールを検出する検出装置であって、
前記開口部の上方に設置され、該開口部の開口中心を中心軸として回転する回転板と、
前記回転板を回転させるための回転手段と、
前記回転板の中心部が開口しており、前記開口と同心状に取り付けられ、内部にアンテナを収容した筒状の回転軸と、
前記回転軸の前記開口部とは反対側の端部の上方に設置されるとともに、前記アンテナに接続し、前記検出波を前記回転板の径方向に沿って線状に送信及び受信する送受信手段と、
前記回転板に取り付けられて前記開口部との間の空間に配設され、反射面の角度が可変である角度可変反射板と、
前記回転板に取り付けられて前記開口部との間の空間に配設され、かつ、反射面の角度が固定で、前記アンテナからの前記検出波を前記角度可変反射板の前記反射面に送るための角度固定反射板と、
前記検出装置全体を包囲し、前記高炉の前記開口部と対向する底面が開口しているケーシングと、を備えるとともに、
前記角度可変反射板の少なくとも一部を、前記高炉の前記開口部に侵入する位置に設置するとともに、前記ケーシングの前記底面側の一部が前記高炉の前記開口部から前記炉内に突出して設置されていることを特徴とする高炉内装入物の表面プロフィール検出装置。
（２） 鉄鉱石やコークス、石灰等の装入物が供給される高炉において、前記高炉に開口した開口部を通じて、炉内に堆積している前記装入物の表面に向けて検出波を送信し、前記装入物の表面で反射された前記検出波を受信して前記装入物の表面プロフィールを検出する検出装置であって、
前記開口部の上方に設置され、該開口部の開口中心を中心軸として回転する回転板と、
前記回転板を回転させるための回転手段と、
前記回転板に取り付けられて前記開口部との間の空間に配設されるアンテナと、
前記アンテナに接続し、前記検出波を前記回転板の径方向に沿って線状に送信及び受信する送受信手段と、
前記回転板に取り付けられて前記開口部との間の空間に配設され、反射面の角度が可変である角度可変反射板と、
前記回転板に、前記角度可変反射板と対向して取り付けられ、かつ、反射面の角度が固定で、前記アンテナからの前記検出波を前記角度可変反射板の前記反射面に送るための角度固定反射板と、
前記検出装置全体を包囲し、前記高炉の前記開口部と対向する底面が開口しているケーシングと、を備えるとともに、
前記角度可変反射板の少なくとも一部を、前記高炉の前記開口部に侵入する位置に設置するとともに、前記ケーシングの前記底面側の一部が前記高炉の前記開口部から前記炉内に突前記ケーシングの前記底面側の一部が前記高炉の前記開口部から前記炉内に突出して設置されていることを特徴とする高炉内装入物の表面プロフィール検出装置。
（３） 前記ケーシングの軸線方向に回動し、前記装入物の表面プロフィールの非測定時に前記底面を覆い、前記装入物の表面プロフィールの測定時に前記装入物側に垂下するスイング式の仕切弁を備えることを特徴とする上記（１）または（２）記載の高炉内装入物の表面プロフィール検出装置。
（４） 前記仕切弁が、前記底面を分割して覆う分割式であることを特徴とする上記（３）記載の高炉内装入物の表面プロフィール検出装置。
（５） 前記仕切弁の前記ケーシングの前記底面と対面する側の面に、該仕切弁と該ケーシングとの間の隙間を閉塞するパッキンが付設されていることを特徴とする上記（３）または（４）記載の高炉内装入物の表面プロフィール検出装置。
（６） 前記仕切弁の前記装入物側の面が耐火物で覆われていることを特徴とする上記（３）～（５）の何れか１項に記載の高炉内装入物の表面プロフィール検出装置。
（７） 前記ケーシングの、前記高炉の前記開口部から前記炉内に突出している部分と、前記仕切弁とを包囲する箱体と、前記箱体に設けられ、前記パッキン及び前記耐火物の少なくとも一方の保守を行うための点検口を備えることを特徴とする上記（５）または（６）記載の高炉内装入物の表面プロフィール検出装置。

【発明の効果】

【0012】

本発明の高炉内装入物の表面プロフィール検出装置によれば、走査領域を広くすることができ、しかも高炉の開口部を拡大したり、昇降装置を用いる等の追加作業や追加装置が不要であり、既存の種々の高炉に適用することができ、装入物の全面の表面プロフィールを検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、本発明の高炉内装入物の表面プロフィール検出装置の第１実施形態を示す断面図である。

【図2】図２は、第１実施形態の検出装置を高炉の開口部に設置した状態を示す断面図である。

【図3】図３は、仕切弁の一例を示す断面図であり、同図（Ａ）は仕切弁を閉じた状態、同図（Ｂ）は仕切弁を開いた状態をそれぞれ示しており、同図（Ｃ）は同図（Ｂ）の炉内側から見た模式図である。

【図4】図４は、仕切弁に耐火物、パッキンを付設した状態を示す模式図である。

【図5】図５は、分割式仕切弁を示す模式図である。

【図6】図６は、本発明の高炉内装入物の表面プロフィール検出装置の第２実施形態を示す断面図である。

【図7】図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、測定基準点と開口部との高低差の違いによる検出波の伝搬様式を説明するための図である。

【図8】図８は、高炉の開口部から炉内を見た模式図であり、図８（Ａ）は図７（Ａ）に対応し、図８（Ｂ）は図７（Ｂ）に対応する。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明する。

【0015】

［第１実施形態］
図１は、本発明の高炉内装入物の表面プロフィール検出装置（以下、「検出装置」ともいう。）の第１実施形態を示す断面図である。なお、図１に示す検出装置１００における詳細な構造や機能については、特許文献１の第１実施形態を参照することができる。

【0016】

図１に示すように、検出装置１００は、回転軸１１０を中心にして回転する回転板１２０を備える。

【0017】

回転板１２０は、中央部が開口した円環状の円板である。この回転板１２０の中央部の開口を、符号１２１で示す。

【0018】

回転軸１１０は、円筒状で、その内部にアンテナ１３５を収容しており、回転板１２０の開口１２１と同心状に取り付けられる。アンテナ１３５は、導波管１３３を介して検出波Ｍの送受信手段１３０に接続している。導波管１３３は、連結棒１１４の送受信手段１３０側の上端部分が分離しており、送受信手段１３０が回転しない構成となっている。なお、この分離部分を符号１８０で示すが、検出波Ｍが漏洩しないように、隙間の間隔を検出波Ｍの波長未満に設定している。また、導波管１３３は、回転軸１１０の軸線と一致している。なお、アンテナ１３５には、検出波Ｍの指向性を高めるために、アンテナ面に、フッ素樹脂等からなる誘電体レンズ１３６を付設してもよい。また、誘電体レンズ１３６により、検出波Ｍとしてミリ波にも対応することができる。さらに、アンテナ１３５をパラボラアンテナまたはカセグレンアンテナにすることにより、検出装置１００の全体としての、図中の縦方向の寸法を小さくすることができ、誘電体レンズ１３６を省略することもできる。

【0019】

回転軸１１０の外周面にはギア１１２が設けられており、ギア１１２には、モータ１１３（回転手段）のギア１５５が噛合している。従って、回転手段であるモータ１１３を駆動させることにより、回転軸１１０が図中の符号Ｙで示すように回動し、それに伴って回転板１２０が、回転軸１１０と同方向に、高炉１の開口部２に対して水平に回転する。

【0020】

回転板１２０の下方の、高炉１の開口部２との間の空間には、炉内に検出波Ｍを送信し、受信するための角度固定反射板１３８と、角度可変反射板１４０とが配設されている。

【0021】

角度固定反射板１３８は、その反射面の傾斜角度が４５°に固定されている反射板であり、第１の角度固定反射板１３８Ａ、第２の角度固定反射板１３８Ｂ、第３の角度固定反射板１３８Ｃで構成されている。第１の角度固定反射板１３８Ａは、回転板１２０の開口１２１を通じてアンテナ１３５のアンテナ面（図の例では誘電体レンズ１３６）と対向している。第２の角度固定反射板１３８Ｂは、第１の角度固定反射板１３８Ａと対向配置しており、第２の角度固定反射板１３８Ｂとは第３の角度固定反射板１３８Ｃが対向配置している。そのため、図中の一点鎖線で示すように、アンテナ１３５から送信された検出波Ｍは、第１の角度固定反射板１３８Ａで反射されて第２の角度固定反射板１３８Ｂに送られ、第２の角度固定反射板１３８Ｂで反射された後、第３の角度固定反射板１３８Ｃに送られる。そして、第３の角度固定反射板１３８Ｃで反射されて、角度可変反射板１４０に送られる。

【0022】

これら第１の角度固定反射板１３８Ａ、第２の角度固定反射板１３８Ｂ及び第３の角度固定反射板１３８Ｃは、回転板１２０から高炉１の開口部２に向かって垂下する固定部材
（図示せず）に取り付けられる。あるいは、回転板１２０から高炉１の開口部２に向かって延び、回転板１２０の周縁に取り付けられる側壁１７０に、第１の角度固定反射板１３８Ａ、第２の角度固定反射板１３８Ｂ及び第３の角度固定反射板１３８Ｃを取り付けることもできる。なお、側壁１７０は、高炉１の開口部２と対面する底面が開口した円筒体であり、ケーシングの一部を構成している。

【0023】

なお、検出波Ｍとしては、炉内が高温で、粉塵や水蒸気が存在していることからマイクロ波やミリ波を用いることが好ましい。特に、ミリ波はマイクロ波よりも波長が短く、指向性が高いことから好ましい。

【0024】

角度可変反射板１４０は、反射面１４０ａの傾斜角度が図中の符号Ｘで示す方向に可変する反射板である。この角度可変反射板１４０では、反射面１４０ａとは反対側の面（裏面）の中心に、リンク機構１１７の第１リンク１１７ａが固定されており、第１リンク１１７ａには第２リンク１１７ｂが連結している。また、第２リンク１１７ｂには、回転軸１１０の開口１２１を通じて回転軸１１０の内部を貫通する連結棒１１４が連結しており、連結棒１１４の第２リンク１１７ｂとは反対側の端部にラックギア１１８が形成されている。

【0025】

連結棒１１４は、アンテナ１３５と送受信手段１３０とを接続する導波管１３３を内管とする外管部１１４ａを有し、外管部１１４ａの外周面にラックギア１１８が形成されている。このラックギア１１８には、モータ１２５のギア１１９が噛合しており、モータ１２５を駆動することによりギア１１９が回転し、ラックギア１１８で直線運動に変換される。ここで、モータ１２５には、エンコーダ１２６が接続しており、モータ１２５の回転量、更にはギア１１９の回転量が検出される。

【0026】

また、連結棒１１４は、回転軸１１０の内部で、アンテナ１３５を避けるように回転板１２０に向かって延びる中間部１１４ｂを有している。外管部１１４ａの回転軸１１０側の端部は外方に屈曲しており、この屈曲部分に中間部１１４ｂが連続している。

【0027】

更には、中間部１１４ｂは、回転板１２０の開口１２１を通じて高炉１の開口部２に延びる下端部１１４ｃを有している。この下端部１１４ｃが、リンク機構１１７の第２リンク１１７ｂに連結している。

【0028】

連結棒１１４はこのように構成され、回転がギア１１９を通じてラックギア１１８により直線運動に変換され、図中に符号Ｈで示すように、連結棒１１４が角度可変反射板１４０の側、あるいは反対側へと直線状に移動する。

【0029】

また、図示は省略するが、導波管１３３のアンテナ１３５の側の部分を、回転軸１１０よりフリーにして回転軸１１０が回転しても導波管１３３が回転しないようにしてもよい。このように、導波管１３３を分離部分１８０にて分断しない方法もある。

【0030】

あるいは、回転軸１１０の天板部分に導波管１３３より若干大径の挿通孔を設け、回転軸１１０が回動しても、アンテナ１３５が回転しないようにすることもできる。

【0031】

角度可変反射板１４０の直径両端には、支軸１４１、１４１が突設しており、支軸１４１、１４１が回動自在に、支持腕保持棒１４５に取り付けられている。

【0032】

そして、連結棒１１４が角度可変反射板１４０の側へと移動（図中の下降）すると、リンク機構１１７を介して角度可変反射板１４０の反射面１４０ａが高炉１の内壁を向くように傾斜し、連結棒１１４が角度可変反射板１４０とは反対側へと移動（図中の上昇）すると、リンク機構１１７を介して角度可変反射板１４０の反射面１４０ａが高炉１の軸線を向くように傾斜する。即ち、連結棒１１４の下降及び上昇により、角度可変反射板１４０の反射面１４０ａの傾斜を、図中の符号Ｘ方向に変えることができる。この角度可変反射板１４０の反射面１４０ａの中心が、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示した「測定基準点Ｐ」となる。

【0033】

それに伴って、角度固定反射板１３８の第３の角度固定反射板１３８Ｃから角度可変反射板１４０に送られた検出波Ｍは、符号Ｚで示すように図中左右方向に振られ、回転板１２０の径方向に沿った線状となって炉内に送られる。

【0034】

検出波Ｍは、炉内に堆積している装入物（図示せず）の表面で反射され、送信時と同経路を辿って送受信手段１３０で受信される。送受信は、例えばＦＭ－ＣＷ方式で行うことができる。

【0035】

この線状の検出波Ｍの送受信を、回転軸１１０を中心にして回転板１２０を回転させながら行うことにより、炉内に堆積している装入物の表面に対して円形の走査領域における距離情報、即ち装入物の表面プロフィールが得られる。

【0036】

検出装置１００は、図１の矢印Ａで示すように、高炉１の開口部２に設置されるが、その際、本発明では、図２に示すように、角度可変反射板１４０の一部もしくは全部が開口部２に侵入する位置になるように設置する。検出装置１００を設置する際は、例えば、側壁（ケーシング）１７０の外周面から突出するフランジ１７１を、高炉１の開口部２の周縁に沿って固定する。このように設置することにより、角度可変反射板１４０の反射面１４０ａの中心、即ち測定基準点Ｐが開口部２の内部、あるいはごく近傍に位置することになり、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）を用いて説明したように、走査領域が広くなる。

【0037】

また、側壁１７０はそのままであるから、角度可変反射板１４０の一部もしくは全部が開口部２に侵入する位置になるように設置することにより、側壁１７０の底面側の一部が開口部２から炉内に突出する。炉内からの高温や粉塵の侵入を防ぐために、側壁１７０の底面を、検出波Ｍを透過する耐熱性の板材（例えば、ガラス板）で閉塞してもよいが、保守作業等のような装入物の表面プロフィールの非測定時、すなわち非検出時には、図３に示すように、更に仕切弁２００で覆うこともできる。

【0038】

なお、図３では、簡単のために、高炉１の開口部２と、側壁１７０の底面１７０ａと、仕切弁２００のみを示す。仕切弁２００として、スイングバルブを用いることができる。仕切弁２００は、側壁１７０の底面１７０ａの全面を覆う蓋部材２１０と、蓋部材２１０の一端に連続して支持部材２１１が形成され、全体として断面Ｌ字状を呈している。また、支持部材２１１は回転軸２２０に接続しており、仕切弁２００は回転軸２２０を中心に、矢印Ｒで示すように側壁１７０の軸線Ｃの方向に回動する。そして、回転軸２２０の操作により、同図（Ａ）に示すように、装入物の表面プロフィールの非測定時には、仕切弁２００の蓋部材２１０が側壁１７０の底面１７０ａと対面して覆い、同図（Ｂ）に示すように、装入物の表面プロフィールの測定時、すなわち検出時には、仕切弁２００の蓋部材２１０を軸線Ｃから離間する方向に回動させて、側壁１７０の底面１７０ａを露出させる。

【0039】

側壁１７０の仕切弁２００側のフランジ１７１ａには、回転軸２２０を外部で駆動源に接続するための隙間１７２を確保するために開口している。そして、回転軸２２０を含めて覆うようにカバー体１７３で包囲されている。また、高炉１の開口部２も、仕切弁２００の支持部材２１１が回動できるように、符号２ａで示すように、延長している。

【0040】

また、同図（Ｃ）に示すように、側壁１７０の、高炉１の開口部２から炉内に突出している部分と、仕切弁２００とを包囲し、炉内側が開口している箱体１７５を付設してもよい。

【0041】

更には、仕切弁２００の蓋部材２１０の、側壁１７０の底面１７０ａと対面する側の面２１０ｂにパッキン２４０を付設してよく、仕切弁２００の蓋部材２１０と側壁１７０の底面１７０ａとの間の密封性が高まる。

【0042】

また、同図（Ｃ）に示すように、箱体１７５の回転軸２２０の両端を支持している両側壁１７５ａ、１７５ａには、点検口１７６、１７６が開口しており、パッキン２４０や耐火物２３０の観察や交換を行うことができる。さらに、点検口１７６は、カバー１７７により開閉式になっており、装入物の表面プロフィールの測定時には閉口し、交換時には開口する。

【0043】

なお、図４に示すように、蓋部材２１０の装入物と対向する側の面２１０ａに耐火物２３０を付設してもよく、これにより仕切弁２００の耐熱性がより高まる。

【0044】

更に、仕切弁２００は、分割式にすることもできる。その一例として、図５に２分割の分割式仕切弁２００Ａを示す。この分割式仕切弁２００Ａは、側壁１７０の両側に一対設けられるものであり、それぞれの蓋部材２１０ａ、２１０ａは、会合して側壁１７０の底面１７０ａの全面を覆う。なお、分割式仕切弁２００Ａは、３分割や４分割などであってもよい。

【0045】

また、分割式仕切弁２００Ａでも、図４に示すような耐火物２３０やパッキン２４０を同様に付設してもよい。

【0046】

［第２実施形態］
図６は、本発明の検出装置の第２実施形態を示す断面図である。なお、図６に示す検出装置１００における詳細な構造や機能については、特許文献１の第３実施形態を参照することができる。

【0047】

図６に示すように、検出装置１００は、回転軸１１０を中心にして、符号Ｙで示すように高炉１の開口部２に対して水平に回転する回転板１２０の下面には、検出波Ｍを送信し、受信する送受信手段１３０が装着されている。送受信手段１３０にはアンテナ１３５が接続しており、アンテナ１３５の直下には、反射面１３８ａの傾斜角度が固定の角度固定反射板１３８が配設されている。また、アンテナ１３５には、検出波Ｍの指向性を高めるために、アンテナ面に誘電体レンズ１３６を付設してもよい。

【0048】

また、図示は省略するが、送受信手段１３０を内管１１５の上に載置し、内管１１５の中に導波管または同軸ケーブルを仕込み、アンテナ１３５に接続してもよい。これにより、送受信手段１３０を高炉１の高温から保護することができる。

【0049】

回転軸１１０は２重管構造になっており、その外管１１１の開口部２側の端部が回転板１２０に固定されている。また、外管１１１の外周面にはギア１１２が設けられており、ギア１１２には、モータ１１３のギア１５５が噛合している。従って、モータ１１３を駆動させることにより、外管１１１に固定されている回転板１２０が図中の符号Ｙで示すように、高炉１の開口部２に対して水平に回転する。

【0050】

回転軸１１０の内管１１５は、その開口部２側の端部に、リンク機構１１７を介して、反射面１４０ａの傾斜角度が図中の符号Ｘで示す方向に可変の角度可変反射板１４０が取り付けられている。この角度可変反射板１４０は、反射面１４０ａとは反対側の面の中心に、リンク機構１１７の第１リンク１１７ａが固定されており、第１リンク１１７ａには第２リンク１１７ｂが連結し、第２リンク１１７ｂには内管１１５の先端が連結している。内管１１５の他端には、ラックギア１１８が形成されており、ラックギア１１８にはモータ（図示せず）のギア１１９が噛合しており、モータを駆動することによりギア１１９が回転し、ラックギア１１８で直線運動に変換される。そして、内管１１５が、図中に符号Ｈで示すように、角度可変反射板１４０の側、あるいは反対側へと直線状に移動する。

【0051】

また、角度可変反射板１４０の直径両端には、支軸１４１、１４１が突設しており、支軸１４１、１４１が回動自在に、支持腕保持棒１４５に取り付けられている。

【0052】

そして、内管１１５が角度可変反射板１４０の側へと移動（図中の下降）すると、リンク機構１１７を介して角度可変反射板１４０の反射面１４０ａが高炉１の内壁を向くように傾斜し、内管１１５が角度可変反射板１４０とは反対側へと移動（図中の上昇）すると、リンク機構１１７を介して角度可変反射板１４０の反射面１４０ａが高炉１の軸線を向くように傾斜する。即ち、内管１１５の下降及び上昇により、角度可変反射板１４０の反射面１４０ａの傾斜を、図中の符号Ｘ方向に変えることができる。

【0053】

また、角度固定反射板１３８と、角度可変反射板１４０とは対向配置されており、送受信手段１３０からの検出波Ｍは、アンテナ１３５から角度固定反射板１３８の反射面１３８ａで反射されて角度可変反射板１４０の反射面１４０ａへと送られた後、角度可変反射板１４０の反射面１４０ａから高炉１の開口部２を通じて炉内へと送られる。その際、角度可変反射板１４０の反射面１４０ａの傾斜角度Ｘを変えることにより、検出波Ｍの炉内への送信経路は、符号Ｚで示すように、図中左右方向に振られて回転板１２０の径方向に沿った線状となる。

【0054】

この線状の検出波Ｍの送受信を、回転軸１１０を中心にして回転板１２０を回転させながら行うことにより、炉内に堆積している装入物の表面に対して円形の走査領域における距離情報、即ち装入物の表面プロフィールが得られる。

【0055】

そして、本発明では、第１実施形態の図２に示したように、角度可変反射板１４０の一部もしくは全部が開口部２に侵入する位置になるようにフランジ１７１を介して設置する。これにより、走査領域が広くなる。

【0056】

また、側壁１７０の底面側の一部が開口部２から炉内に突出するため、図示は省略するが、第１実施形態の図３～５に示した仕切弁２００、分割式仕切弁２００Ａを付設することができる。

【符号の説明】

【0057】

１ 高炉
２ 開口部
１００ 検出装置
１１０ 回転軸
１１３ モータ（回転手段）
１１４ 連結棒
１１７ リンク機構
１２０ 回転板
１３０ 送受信手段
１３５ アンテナ
１３８ 角度固定反射板
１３８Ａ 第１の角度固定反射板
１３８Ｂ 第２の角度固定反射板
１３８Ｃ 第３の角度固定反射板
１４０ 角度可変反射板
１７０ 側壁（ケーシング）
１７１、１７１ａ フランジ
１７５ 箱体
１７６ 点検口
１７７ カバー
２００ 仕切弁
２００Ａ 分割式仕切弁
２１０ 蓋部材
２１１ 支持部材
２２０ 回転軸
２３０ 耐火物
２４０ パッキン
３００ 装入物
Ｍ 検出波

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】