JP5314962B2 - コークス炉押出機 - Google Patents

Description

本発明は、コークス炉の各炭化室内の原料石炭レベルを均すためのレベラを挿入するために、各炭化室の一端側を密閉する炉蓋の上部に設けられる小蓋及びその周辺を掃除する小蓋掃除装置を備えるコークス炉押出機に関する。

コークス炉においては、石炭を乾留する際に、炉蓋と同様に小蓋にもタールやカーボンが付着するため、これらを除去しない場合には、ガス漏れが発生して環境汚染の原因になったり、外気吸引が発生して生成するコークスの品質が低下したりする。したがって、炉蓋と同様に、小蓋についても付着物を除去するための対策が必要とされる。

そこで、従来、炉蓋の上部に設けられる小蓋を掃除する小蓋掃除装置として、小蓋を開閉する小蓋開閉手段と、小蓋の掃除対象部位に向けてノズル部から高圧水を噴射することにより掃除対象部位を掃除すべく、ノズル部を移動させる移動手段とを備える小蓋掃除装置が知られている（例えば、特許文献１）。

かかる小蓋掃除装置は、移動手段により、小蓋の掃除対象部位に沿ってノズル部を移動させることで、小蓋を掃除することができる。そして、かかる小蓋掃除装置は、自動で運転される際は、予め記憶された移動データによりノズル部を移動させるため、例えば、有接点のリミットスイッチを用いた直接接触式検知により、掃除作業開始の原点を検出している。
実開平６−２０４４４号公報

しかしながら、かかる小蓋掃除装置は、直接接触式検知により作業開始の原点を検出するため、掃除作業開始の原点検出が正確に行えず、掃除を正確に行えないことがある。しかも、一般的には、炭化室に対する炉蓋の取り付け誤差が生じるため、炉蓋と小蓋掃除装置との位置関係が厳密には一定にならず、掃除作業開始の原点検出や掃除自体が正確に行えないこともある。

よって、本発明は、かかる事情に鑑み、小蓋及びその周辺の掃除対象部位の掃除を正確に行うことができる小蓋掃除装置を備えるコークス炉押出機を提供することを課題とする。

本発明に係るコークス炉押出機は、コークス炉の各炭化室内の原料石炭レベルを均すためのレベラを挿入するために、各炭化室の一端側を密閉する炉蓋の上部に設けられる小蓋、及びその周辺の掃除対象部位を掃除する小蓋掃除装置を備え、小蓋掃除装置は、小蓋を開閉する小蓋開閉手段と、掃除対象部位に向けてノズル部から高圧水を噴射することにより掃除対象部位を掃除する水掃除手段とを備えるコークス炉押出機において、小蓋を撮像する撮像部と、撮像部にて取得した画像データから掃除作業開始の原点を検出する原点検出部とを備え、ノズル部は、原点検出部にて検出された原点に基づいて移動するように構成されることを特徴とする。

かかる構成によれば、撮像部が小蓋を撮像し、原点検出部が撮像部により取得した画像データから掃除作業開始の原点を検出する。そして、小蓋開閉手段が小蓋を開けて、水掃除手段が小蓋の掃除対象部位に向けてノズル部から高圧水を噴射することにより掃除対象部位を掃除する。このとき、ノズル部が原点検出部にて検出された原点に基づいて移動するため、掃除作業開始の原点を正確に検出した上で、小蓋掃除装置が小蓋を掃除できる。

また、本発明に係るコークス炉押出機においては、前記炉蓋とは別の炉蓋を着脱する炉蓋着脱装置と、当該別の炉蓋の掃除対象部位に向けて高圧水を噴射することにより炉蓋の掃除対象部位を掃除する炉蓋掃除装置と、炉蓋掃除装置及び小蓋掃除装置に高圧水を供給する高圧水供給装置とを備え、高圧水供給装置は、炉蓋掃除装置に高圧水を供給する状態と小蓋掃除装置に高圧水を供給する状態とを切り替え可能に構成され、乾留されたコークスを炭化室の他端側に押し出す工程において、炉蓋掃除装置は、炉蓋着脱装置が炉蓋を取り外した後に、高圧水を噴射して掃除を開始するように構成されると共に、炉蓋着脱装置は、炉蓋掃除装置が掃除を完了した後に、取り外した炉蓋の装着を開始するように構成される一方、小蓋掃除装置は、炉蓋掃除装置が掃除を開始する前と完了した後に水掃除手段が高圧水を噴射して掃除するように構成されてもよい。

かかる構成によれば、乾留されたコークスを炭化室の他端側に押し出す工程（コークスの押出工程）において、炉蓋着脱装置が前記炉蓋とは別の炉蓋を取り外した後に、炉蓋掃除装置が当該別の炉蓋の掃除対象部位に向けて高圧水を噴射することにより当該別の炉蓋の掃除を開始する。そして、炉蓋掃除装置が当該別の炉蓋の掃除を完了した後に、炉蓋着脱装置が取り外した当該別の炉蓋の装着を開始する。

その一方、高圧水供給装置が炉蓋掃除装置に高圧水を供給する状態と小蓋掃除装置に高圧水を供給する状態とを切り替えることができるため、炉蓋掃除装置が当該別の炉蓋の掃除を開始する前と完了した後に、小蓋掃除装置の水掃除手段が高圧水を噴射して前記炉蓋に設けられる小蓋を掃除できる。

したがって、高圧水供給装置の能力を小型化することができ、例えば、コストダウンや設置スペースの縮小化を図ることができる。また、例えば、コークスの押出工程の時間を延長することもなく、小蓋掃除装置の高圧水による掃除時間も十分に確保することができるため、生産効率の低下を防止しつつ、小蓋を効率的に掃除することができる。

また、本発明に係るコークス炉押出機においては、小蓋掃除装置は、小蓋及びその周辺の掃除対象部位に刃部を接触することにより掃除対象部位を掃除する刃掃除手段を備え、水掃除手段にて掃除する状態と刃掃除手段にて掃除する状態とを切り替え可能に構成され、刃掃除手段は、炉蓋掃除装置が掃除する際に、掃除するように構成されてもよい。

かかる構成によれば、小蓋掃除装置が水掃除手段にて掃除する状態と刃掃除手段にて掃除する状態とを切り替えられることができるため、炉蓋掃除装置が当該別の炉蓋を掃除する際に、前記炉蓋に設けられる小蓋及びその周辺の掃除対象部位に刃部を接触することにより掃除対象部位を掃除することができる。

したがって、炉蓋掃除装置が当該別の炉蓋を掃除する際、即ち、水掃除手段が高圧水供給装置から高圧水の供給を停止されている（水掃除手段が掃除できない）際に、刃掃除手段が前記小蓋を掃除できるため、例えば、コークスの押出工程の時間を延長することもなく、水掃除手段及び刃掃除手段にて小蓋を掃除でき、その結果、生産効率の低下を防止しつつ、小蓋を効率的に掃除することができる。

以上の如く、本発明に係るコークス炉押出機によれば、掃除作業開始の原点を正確に検出できるため、小蓋及びその周辺の掃除対象部位の掃除を正確に行うことができるという優れた効果を奏する。

以下、本発明に係るコークス炉押出機における一実施形態について、図１〜図１２を参酌して説明する。

本実施形態に係るコークス炉押出機（以下、単に「押出機」ともいう）は、図１〜図４に示すように、コークス製造設備に設けられる。かかるコークス製造設備は、原料石炭（以下、単に「石炭」ともいう）を乾留させるための複数の炭化室１０，…を有するコークス炉１と、炭化室１０の上方から炭化室１０内に石炭を投入する装入車２と、乾留されたコークスを炭化室１０から受け入れるガイド車３と、乾留されたコークスを炭化室１０の一端側から押し出す押出機４とを備える。

具体的には、コークス製造設備は、複数の長尺な炭化室１０，…が幅方向に並設されて構成されるコークス炉１と、コークス炉１（炭化室１０）の上方に配置される装入車２と、コークス炉１（炭化室１０の長手方向）の他端側に配置されるガイド車３と、コークス炉１（炭化室１０の長手方向）の一端側に配置される押出機４とを備える。

コークス炉１は、細長い直方体状に形成され且つ装入車２に石炭を投入されるための複数の装炭口１１，…を上方に有する炭化室１０，…と、炭化室１０の一端側の開口（窯口）を密閉する炉蓋（以下、「押出機側炉蓋」ともいい、本発明に係る「炉蓋」に相当する）１２と、炭化室１０の他端側の開口を密閉する炉蓋（以下、「ガイド車側炉蓋」ともいい、図示していない）１３とを備える。

押出機側炉蓋１２は、炉蓋本体１２１と、炉蓋本体１２１の上部に開閉可能に取り付けられる小蓋１２２とを備える。具体的には、押出機側炉蓋１２は、炉蓋本体１２１と、炭化室１０内の石炭レベルを均すために、炉蓋本体１２１に枢着される小蓋１２２とを備える。

炉蓋本体１２１は、炭化室１０の内部と外部とを連通させる小蓋口部１２１ａと、小蓋口部１２１ａの外周端部に配置され、小蓋１２２に当接されることによりシールされるべく、平面状に形成される小蓋口シール部１２１ｂとを備える。かかる小蓋口部１２１ａは、矩形状の開口を有するため、上面及び下面並びに両側面の四つの内面を有する。

小蓋１２２は、内面に取り付けられた鋼板の外周部に、閉じられた状態にて小蓋口部１２１ａ周りにおけるガスの流通を許容するためのガス道を形成するガス道形成部１２２ａと、鋼板の外周縁（ガス道形成部１２２ａの外側）に立設され、先端部が小蓋口シール部１２１ｂと当接することによりシールするナイフエッジ１２２ｂとを備える。また、小蓋１２２は、閉じる状態を維持すべく、炉蓋本体１２１を掛止する掛止部１２２ｃを備える。

なお、小蓋１２２及びその周辺においては、小蓋口部１２１ａの四つの各内面、小蓋口シール部１２１ｂ、ガス道形成部１２２ａ、及びナイフエッジ１２２ｂにタールやカーボンが付着される。したがって、炉蓋本体１２１や小蓋１２２の当該部位が掃除対象部位（以下、単に「小蓋の掃除対象部位」又は「小蓋」ともいい、本発明に係る「小蓋及びその周辺の掃除対象部位」に相当する）となる。

装入車２は、炭化室１０，…が並設される方向に移動可能に構成される。具体的には、装入車２は、炭化室１０の幅方向に沿って敷設されたレール上を走行し、各炭化室１０の上方に設けられる装炭口１１，…から各炭化室１０に石炭を投入する。

ガイド車３は、炭化室１０，…が並設される方向に移動可能なガイド車本体３１を備える。また、ガイド車３は、ガイド車側炉蓋１３を着脱可能なガイド車炉蓋着脱装置（図示していない）３２により、ガイド車側炉蓋１３を取り外し、また、炭化室１０の他端側に、コークスの案内通路となるガイドウェイ３３（図示していない）を装着可能に構成される。

そして、ガイド車３は、押出機４により炭化室１０の他端側に押し出されるコークスを、ガイドウェイ３３にて案内して受け入れる。なお、ガイド車炉蓋着脱装置３２及びガイドウェイ３３は、ガイド車本体３１と一体になって移動可能に構成され、さらに、ガイドウェイ３２は、ガイド車本体３１に対しても移動可能に構成される。

押出機４は、炭化室１０，…が並設される方向に移動可能に構成される。なお、ガイド車３及び押出機４は、互いに対応する位置に配置するように追従して移動する。また、押出機４は、炭化室１０，…が並設される方向に移動可能な押出機本体４１と、乾留したコークスを炭化室１０の他端側に向けて押し出す押出ラム４２と、各炭化室１０内の石炭レベルを均すレベラ４３とを備える。

そして、押出機４は、押出機側炉蓋１２を着脱する炉蓋着脱装置（以下、「押出機炉蓋着脱装置」ともいい、本発明に係る「炉蓋着脱装置」に相当する）４４と、押出機側炉蓋１２の掃除対象部位に向けて高圧水を噴射することにより炉蓋１２の掃除対象部位を掃除する炉蓋掃除装置４５とを備える。

さらに、押出機４は、炉蓋掃除装置４５に高圧水を供給する高圧水供給装置４６と、レベラ４３を挿入するために押出機側炉蓋１２の上部に設けられる小蓋１２２の掃除対象部位を掃除する小蓋掃除装置４７とを備え、高圧水供給装置４６は、小蓋掃除装置４７にも高圧水を供給可能に構成される。

加えて、押出機４は、押出機側炉蓋１２の炉蓋本体１２１に設けられるナイフエッジ１２１ｃ（図３参照）が当接するフレーム（シート面）１４（図３参照）を、掃除するフレーム掃除装置４８と、フレーム１４の下方に配置されるタールパン（図示していない）１５を掃除するタールパン掃除装置（図示していない）４９とを備える。

なお、押出ラム４２、レベラ４３、押出機炉蓋着脱装置４４、炉蓋掃除装置４５、高圧水供給装置４６、小蓋掃除装置４７、フレーム掃除装置４８及びタールパン掃除装置４９は、押出機本体４１に設けられ、押出機本体４１と一体になって炭化室１０の幅方向に移動可能に構成される。

押出ラム４２は、押出機本体４１と一体になって炭化室１０の幅方向に移動可能に構成されると共に、押出機本体４１に対して炭化室１０の長手方向に移動（進退）可能に構成される。そして、押出ラム４２は、所定の炭化室１０における両端の炉蓋１２，１３が取り外された状態において、炭化室１０内を前進することにより、炭化室１０内のコークスを炭化室１０の他端側に押し出す。

レベラ４３は、押出機本体４１と一体になって炭化室１０の幅方向に移動可能に構成されると共に、押出機本体４１に対して炭化室１０の長手方向に移動（進退）可能に構成される。そして、レベラ４３は、所定の炭化室１０の押出機側炉蓋１２が装着され且つ小蓋１２２が開放されている状態において、小蓋口部１２１ａを介して炭化室１０内を進退することにより、炭化室１０内の石炭レベルを均す。

なお、レベラ４３は、押出ラム４２がコークスを押し出す炭化室１０に対して、（押出機４側からコークス炉１側を向いた場合における右側に）５室隣に配置される炭化室１０内の石炭レベルを均すように配設されている。

押出機炉蓋着脱装置４４は、乾留されたコークスを炭化室１０の他端側に押し出す工程（コークス押出工程）において、押出機側炉蓋１２を取り外すように構成される。そして、押出機炉蓋着脱装置４４は、コークス押出工程において、炉蓋掃除装置４５が押出機側炉蓋１２の掃除を完了した後に、取り外した押出機側炉蓋１２の装着を開始するように構成される。

炉蓋掃除装置４５は、押出機炉蓋着脱装置４４が押出機側炉蓋１２を取り外した後に、高圧水を噴射して押出機側炉蓋１２の掃除を開始するように構成される。具体的には、炉蓋掃除装置４５は、炉蓋本体１２１に設けられるナイフエッジ１２１ｃ（図３参照）及びその周辺の部位や、炉蓋本体１２１に取り付けられる四角柱状の断熱材１２３（図５〜図７参照）における上面及び下面並びに両側面の部位、即ち、炉蓋１２の掃除対象部位（以下、単に「炉蓋」ともいう）を、高圧水により掃除したり、回転カッタ（刃）により掃除したりする。

高圧水供給装置４６は、炉蓋掃除装置４５に高圧水を供給する状態と小蓋掃除装置４６に高圧水を供給する状態とを切り替え可能に構成される。具体的には、高圧水供給装置４６は、水を貯めるタンク４６１と、タンクの水から高圧水を発生させるポンプ４６２と、高圧水の供給先を切り替える切替手段（バルブユニット）４６３とを備える。

小蓋掃除装置４７は、所定の炭化室１０の押出機側炉蓋１２に設けられる小蓋１２２の掃除対象部位を掃除するように構成される。具体的には、小蓋掃除装置４７は、押出ラム４２がコークスを押し出す炭化室１０に対して、レベラ４３が配置される側と反対側（押出機４側からコークス炉１側を向いた場合における左側）に、５室隣に配置される炭化室１０に係る小蓋１２２の掃除対象部位を掃除するように配設されている。

そして、小蓋掃除装置４７は、図５〜図１０に示すように、掃除装置本体４７１を備え、掃除装置本体４７１は、押出機本体４１と一体になって炭化室１０の幅方向に移動可能に構成されると共に、押出機本体４１に対して炭化室１０の長手方向に移動（進退）可能、即ち、押出機側炉蓋１２と接離可能に構成される。

また、小蓋掃除装置４７は、小蓋１２２を開閉する小蓋開閉手段４７２と、小蓋１２２の掃除対象部位に向けてノズル部４７３ａから高圧水を噴射することにより掃除対象部位を掃除する水掃除手段４７３と、小蓋１２２の掃除対象部位に刃部４７４ａを接触することにより掃除対象部位を掃除する刃掃除手段４７４とを備える。なお、ノズル部４７３ａと刃部４７４ａとは、連結されて構成されている。

さらに、小蓋掃除装置４７は、装置全体を制御する制御手段（制御盤）４７５と、ノズル部４７３ａ及び刃部４７４ａを移動させる移動手段４７６とを備え、制御手段４７５は、記憶されている移動データに基づきノズル部４７３ａ及び刃部４７４ａを移動させるように移動手段４７６を制御すると共に、水掃除手段４７３にて掃除する状態と刃掃除手段４７４にて掃除する状態との切り替え制御を行う。

なお、小蓋開閉手段４７２、水掃除手段４７３、刃掃除手段４７４、制御手段（制御盤）４７５及び移動手段４７６は、掃除装置本体４７１に取り付けられ、掃除装置本体４７１と一体になって移動するように構成される。

小蓋開閉手段４７２は、掃除装置本体４７１に固定される架台４７２ａと、架台４７２ａの上に配置され、架台４７２ａに対してスライド可能に構成される開閉手段本体部４７２ｂと、開閉手段本体部４７２ｂを押出機側小蓋１２に接離させるためのシリンダ４７２ｃと、開閉手段本体部４７２ｂの先端に設けられ、押出機側小蓋１２を開閉させるための一対の操作部４７２ｄ，４７２ｅとを備える。

そして、小蓋開閉手段４７２は、シリンダ４７２ｃが開閉手段本体部４７２ｂの位置決めを行い、一対の操作部４７２ｄ，４７２ｅが小蓋１２２の掛止部１２２ｃや枢着される部位を操作したり小蓋１２２を押し付けたりすることにより、小蓋１２２を開閉可能に構成されている。

水掃除手段４７３は、先端に設けられるノズル部４７３ａが移動手段４７６を介して小蓋１２２の掃除対象部位と近傍で対向するように移動し、炉蓋掃除装置４５が押出機側炉蓋１２の掃除を開始する前と完了した後に、高圧水を噴射するように構成される。

ノズル部４７３ａは、噴射する高圧水が互いに平行となるように、複数箇所から高圧水を噴射するように構成される（図９（ａ）における点線Ａ参照）。具体的には、ノズル部４７３ａは、平面状に形成される小蓋口シール部１２１ｂ及び板状に形成される小蓋１２２に対して、直交する方向から高圧水を噴射する。

より具体的には、ノズル部４７３ａは、小蓋口シール部１２１ｂ、ガス道形成部１２２ａ、及びナイフエッジ１２２ｂに向けて高圧水を噴射する。なお、図９（ｂ）における点線Ｂは、ノズル部４７３ａが噴射する高圧水の軌跡を示している。

また、ノズル部４７３ａは、高圧水を噴射する方向を中心に回転することにより、ノズル部４７３ａの移動軌跡を中心として、一定幅の領域に高圧水を噴射可能に構成される。なお、ノズル部４７３ａは、高圧水を噴射するために先端に設けられる高圧水ノズルチップが取り付け角度を調整可能に構成されることにより、噴射する角度を調整可能に構成されている場合でもよい。

刃掃除手段４７４は、先端に設けられる刃部４７３ａが移動手段４７６を介して小蓋１２２の掃除対象部位の近傍に配置するように移動され、炉蓋掃除装置４５が押出機側炉蓋１２を掃除する際に、小蓋１２２を掃除するように構成される。そして、刃掃除手段４７４は、モータ４７４ｂを介して刃部４７４ａを回転させて掃除するように構成される。

具体的には、刃部４７４ａは、螺旋状の刃を有するスクリュ状のカッタであり、小蓋口部１２１ａの四つの内面（上面、下面、及び両側面）の近傍で回転することにより、小蓋口部１２１ａの各内面に付着するタールやカーボンを除去する。なお、図１０（ｂ）における点線Ｃは、刃部４７４ａの軌跡を示している。

制御手段４７５は、各部材を収容するためのキュービクル４７５ａと、小蓋１２２を撮像する撮像部４７５ｂと、撮像部４７５ｂにより取得した画像データから掃除作業開始の原点を検出する原点検出部４７５ｃと、押出機側炉蓋１２と掃除装置本体４７１と間の距離を一定にすべく、当該距離を検出する距離検出部４７５ｄとを備える。

そして、制御手段４７５は、ノズル部４７３ａ及び刃部４７４ａが原点検出部４７５ｃにて検出された掃除作業開始の原点及び記憶している移動データに基づいて移動するように、移動手段４７６を制御する。このとき、制御手段４７５は、原点検出部４７５ｃからの原点データを、移動手段４７６が認識可能なデータに変換している。また、制御手段４７５は、押出機側炉蓋１２と掃除装置本体４７１と間の距離を一定にすべく、距離検出部４７５ｄで検出した距離に基づいて掃除装置本体４７１を移動するように制御する。

キュービクル４７５ａは、内部に粉塵が侵入するのを防止すべく、圧縮空気により内部を陽圧化している。そして、キュービクル４７５ａは、内部に収容される撮像部４７５ｂが小蓋１２２を撮像可能とするために、小蓋１２２と対向する部位に透光可能な部位を備え、当該部位の外側に粉塵が付着するのを防止すべく、当該部位の外側に向けてエアパージしている。

撮像部４７５ｂは、ＣＣＤカメラ（ＣＣＤエリアセンサ）とし、キュービクル４７５ａの内部であって、小蓋１２２と同じレベル（高さ）に配置されている。また、撮像部４７５ｂは、炭化室１０からの赤外線により損傷するのを防止すべく、赤外線防止フィルタを備える。そして、撮像部４７５ｂは、小蓋１２２及びその周辺を含めた領域を撮像領域として設定している。

原点検出部４７５ｃは、一つ目の機能として、撮像部４７５ｂにより取得した画像データから、小蓋の画像データを検出（抽出）する機能を備える。ここで、当該機能の詳細について、図１１も参酌して、以下に説明する。

まず、原点検出部４７５ｃは、処理時間の短縮を図るべく、小蓋１２２を検出するためのパターン画像データＥとして、データを軽量化した小蓋の画像データを記憶している。具体的には、原点検出部４７５ａは、小蓋の全画像データＤの他に、小蓋の全画像データＤのうち、主要の部位（特に、エッジ）のみからなる画像データを、パターン画像データＥとして記憶している（図１１（ａ）参照）。

そして、原点検出部４７５ｃは、撮像部４７５ｂにより取得した画像データＦの領域内において、軽量化したパターン画像データＥを所定間隔で移動させ（図１１（ｂ）参照）、パターン画像データＥと相関値の高い領域Ｇを検出する。このとき、原点検出部４７５ｃは、パターン画像データＥを回動させてもよい。

さらに、原点検出部４７５ｃは、パターン画像データＥと相関値の高い領域Ｇ内において、全画像データＤを適当な間隔（例えば、ピクセル単位）で移動させる（図１１（ｃ）参照）。そして、原点検出部４７５ｃは、全画像データＤと相関値が最大となる画像データを検出することにより、小蓋の画像データを検出する。このとき、原点検出部４７５ｃは、検出の過程において、パターン画像データＥから徐々にデータを増加させ、最終的に全画像データＤとなるようにしてもよい。

また、原点検出部４７５ｃは、二つ目の機能として、検出した小蓋１２２の画像データから、画像データにおける小蓋１２２の位置データを検出（演算）する機能を備える。具体的には、原点検出部４７５ｃは、取得した画像データＦに対する小蓋の画像データの位置データ（Ｘ座標及びＹ座標）をピクセル単位で検出する。より具体的には、原点検出部４７５ｃは、小蓋の基準位置（例えば、中央部のナットの中心）における位置データをピクセル単位で検出する。

そして、原点検出部４７５ｃは、三つ目の機能として、検出した画像データにおける小蓋の位置データから、撮像部４７５ｂに対する小蓋１２２の位置を検出（演算）する機能を備える。具体的には、原点検出部４７５ｃは、距離検出部４７５ｄにより押出機側炉蓋１２と掃除装置本体４７１と間の距離が一定であるため、検出した画像データにおける小蓋の位置データから、掃除装置本体４７１（移動機４７６）に対する小蓋１２２の位置を検出する。

さらに、原点検出部４７５ｃは、四つ目の機能として、検出した撮像部４７５に対する小蓋１２２の位置から、掃除作業開始の原点を検出（演算）する機能を備える。具体的には、原点検出部４７５ｃは、小蓋１２２における基準位置から定まる掃除作業開始の原点、即ち、基準位置に対する所定位置を検出する。

距離検出部４７５ｄは、キュービクル４７５ａの内部であって、小蓋１２２と略同じレベル（高さ）に配置されている。具体的には、距離検出部４７５ｄは、レーザによる距離測定方法を採用している。

移動手段４７６は、ノズル部４７３ａ及び刃部４７４ａを移動させる産業用ロボット４７６ａと、産業用ロボット４７６ａの先端部に配置され、ノズル部４７３ａ及び刃部４７４ａを連結させる連結部４７６ｂとを備える。

産業用ロボット４７６ａは、自由度４を有する。具体的には、産業ロボット４７６ａは、ノズル部４７３ａ及び刃部４７４ａを三次元で移動させるための自由度３と、水掃除手段４７３にて掃除する状態と刃掃除手段４７４にて掃除する状態とを切り替えるための自由度１とを有する。また、産業用ロボット４７６ａは、防塵、防水及び防熱を図るべく、密閉されて且つ内部を陽圧化されるケーシング４７６ｃの内部に収納されている。

連結部４７６ｂは、基端部が産業ロボット４７６ａに固定され、先端部にノズル部４７３ａ及び刃部４７４ａが固定されて、基端部を中心に回動可能に構成される。具体的には、連結部４７６ｂは、平面視Ｌ字状の板状に形成され、ノズル部４７３ａが高圧水を噴射する方向と長尺な刃部４７４ａが延設されている方向とが直交するように、ノズル部４７３ａと刃部４７４ａとを連結させている。

そして、連結部４７６ｂは、水掃除手段４７３にて掃除する状態と刃掃除手段４７４にて掃除する状態とを切り替える際に、産業ロボット４７６ａにより、基端部を中心に水平方向に沿って９０度回動される。また、連結部４７６ｂは、水平方向に沿って板状に形成される上方側にノズル部４７３ａを固定し、下方側に刃部４７４ａを固定している。

本実施形態に係るコークス炉押出機４及び小蓋掃除装置４７の構成は以上の通りであり、次に、本実施形態に係るコークス炉押出機４のコークス押出工程について、図１２に示すフローも参酌して説明する。

コークス炉押出機４のコークス押出工程は、複数設けられる炭化室１０，…に対して繰り返し行われる。そして、直前のコークス押出工程の際に、小蓋掃除装置４７により掃除された小蓋１２２を有する炭化室１０は、今回のコークス押出工程の際には、乾留したコークスを押出ラム４２により他端側に押し出される。また、直前のコークス押出工程の際に、乾留したコークスを押出ラム４２により他端側に押し出された炭化室１０は、装入車２により石炭を投入されているため、今回のコークス押出工程の際には、レベラ４３により石炭レベルを均される。

したがって、所定の炭化室１０のコークス押出工程が完了すると、ガイド車３は、ガイド車本体３１により、炭化室１０の幅方向に５室分移動すると共に、押出機４も、同様に、押出機本体４１により、炭化室１０の幅方向に５室分移動する。そして、ガイド車３及び押出機４が所定の位置に配置すると、所定の炭化室１０（図１２において「炭化室Ｍ」としている）においては、ガイド車炉蓋着脱装置３２がガイド車側炉蓋１３の取り外しを開始すると共に、押出機炉蓋着脱装置４４が押出機側炉蓋１２の取り外しを開始する。

このとき、押出機４側から見て炭化室Ｍから５つ左隣の炭化室１０（図１２において「炭化室Ｌ」としている）においては、小蓋掃除装置４７が掃除を開始し、また、炭化室Ｍから５つ右隣の炭化室１０（図１２において「炭化室Ｒ」としている）においては、レベラ４３が石炭レベルの均しを開始する。そして、炭化室Ｌにおいては、水掃除手段４７３が高圧水供給装置４６から高圧水を供給可能であるため、水掃除手段４７３が高圧水を噴射して小蓋１２２を掃除している。

その後、炭化室Ｍにおいて、炉蓋着脱装置３２，４４が炉蓋１３，１２を取り外すと、ガイド車３のガイドウェイ３３が取り付けられた後に、押出機４の押出ラム４２が乾留したコークスを炭化室１０の他端側に向けて押し出す一方、炉蓋掃除装置４５が高圧水供給装置４６から供給された高圧水を噴射して押出機側炉蓋１２の掃除を開始する。

このとき、炭化室Ｌにおいては、炉蓋掃除装置４５が押出機側炉蓋１２を掃除する際には、水掃除手段４７３が高圧水の供給を停止されるため、小蓋掃除装置４７は、高圧水を必要としない刃掃除手段４７４が小蓋１２２を掃除するように切り替える。なお、炭化室Ｒにおいては、レベラ４３が炭化室１０内の石炭レベルの均しを完了させている。

そして、その後、炭化室Ｍにおいて、炉蓋掃除装置４５が押出機側炉蓋１２の掃除を完了すると、フレーム掃除装置４８がフレーム１４を掃除し、それが完了すると、タールパン掃除装置４９がタールパン１５を掃除する。さらに、それが完了すると、押出機炉蓋着脱装置４４が押出機側炉蓋１２を取り付ける。

このとき、炭化室Ｌにおいては、炉蓋掃除装置４５が押出機側炉蓋１２の掃除を完了することにより、水掃除手段４７３が高圧水供給装置４６から高圧水を供給可能であるため、小蓋掃除装置４７は、水掃除手段４７３が小蓋１２２を掃除するように切り替える。そして、押出機炉蓋着脱装置４４が押出機側炉蓋１２の取り付けを完了するまで、水掃除手段４７３が小蓋１２２を掃除し続ける。

そして、押出機炉蓋着脱装置４４が押出機側炉蓋１２の取り付けを完了する際に、水掃除手段４７３が小蓋１２２の掃除を完了するため、コークス押出工程の１工程（図１２においては１工程が３４９秒）が完了し、次のコークス押出工程を開始する。即ち、ガイド車３は、ガイド車本体３１により、炭化室１０の幅方向に５室分移動すると共に、押出機４も、同様に、押出機本体４１により、炭化室１０の幅方向に５室分移動する。

以上より、本実施形態に係るコークス炉押出機４は、撮像部４７５ｂが小蓋１２２を撮像し、原点検出部４７５ｃが撮像部４７５ｂにより取得した画像データから掃除作業開始の原点を検出する。そして、小蓋開閉手段４７２が小蓋１２２を開けて、水掃除手段４７３が小蓋１２２の掃除対象部位に向けてノズル部４７３ａから高圧水を噴射することにより掃除対象部位を掃除できる。

このとき、ノズル部４７３ａが原点検出部４７５ｃにて検出された原点から記憶されている移動データに基づいて移動するため、掃除作業開始の原点を正確に検出した上で、小蓋掃除装置４７が小蓋１２２を掃除でき、その結果、小蓋１２２及びその周辺の掃除対象部位の掃除を正確に行うことができる。

また、本実施形態に係るコークス炉押出機４は、水掃除手段４７３にて掃除する状態と刃掃除手段４７４にて掃除する状態とが切り替えることができるため、刃掃除手段４７４が小蓋１２２の掃除対象部位に刃部４７４ａを接触することにより掃除対象部位を掃除できる。

このとき、ノズル部４７３ａと連結される刃部４７４ａがノズル部４７３ａと同様に原点検出部４７５ｃにて検出された原点に基づいて移動するため、掃除作業開始の原点を正確に検出した上で、水掃除手段４７３だけでなく、刃掃除手段４７４によっても小蓋１２２を掃除することができる。しかも、水掃除手段４７３の掃除作業開始の原点を、刃掃除手段４７４の掃除作業開始の原点としても用いるので、小蓋１２２を効率的に掃除することもできる。

さらに、例えば、従来の直接接触式検知により作業開始の原点を検出する小蓋掃除装置においては、掃除作業開始の原点検出が正確に行えないため、刃部が小蓋口部１２１ａの内面に接触し、その結果、刃部の損傷が多く、産業用ロボットに取り付けることが困難であった。

それに対して、本実施形態に係る小蓋掃除装置４７においては、掃除作業開始の原点が正確に検出できる、即ち、原点検出の精度を向上することができることにより、刃部４７４ａを小蓋口部１２１ａの各内面から一定間隔で移動させることができ、刃部４７４ａを産業用ロボット４７６ａに取り付けることができる。

また、本実施形態に係るコークス炉押出機４は、原点検出部４７５ｃが撮像部４７５ｂにより取得した画像データＦから小蓋の画像データを検出し、検出した小蓋の画像データから画像データＦにおける小蓋の位置データを検出する。そして、原点検出部４７５ｃが検出した画像データにおける小蓋の位置データから撮像部４７５ｂに対する小蓋１２２の位置を検出し、検出した小蓋１２２の位置から掃除作業開始の原点を検出する。したがって、掃除作業開始の原点を正確に検出することができる。

また、本実施形態に係るコークス炉押出機４は、少なくとも自由度４を有する産業用ロボット４７６ａが、自由度３により、ノズル部４７３ａ及び刃部４７４ａを移動することができると共に、自由度１により、水掃除手段４７３にて掃除する状態と刃掃除手段４７４にて掃除する状態とを切り替えることができる。

したがって、例えば、ノズル部４７３ａ及び刃部４７４ａを精度よく滑らかに移動したり、ノズル部４７３ａ及び刃部４７４ａの移動をフレキシブルに対応したりすることができる。さらに、例えば、移動手段４７６の設置スペースの縮小化を図ることもできる。

また、本実施形態に係るコークス炉押出機４は、ノズル部４７３ａが互いに平行となるように高圧水を複数箇所から噴射すると共に、ノズル部４７３ａが高圧水を噴射する方向を中心に回転するため、所望の掃除対象部位に対して効率的に高圧水を噴射することができる。

例えば、従来の小蓋掃除装置は、掃除作業開始の原点が若干誤検出された場合にも対応すべく、ノズル部が先拡がり状となるように高圧水を複数箇所から噴射する（特許文献１の図３参照）ため、高圧水が小蓋口部１２１ａ（炭化室１０）内に浸入して小蓋口部１２１ａ（炭化室１０）が急冷して損傷するのを防止すべく、小蓋１２２を取り外した位置に高圧水浸入防止蓋（特許文献１の符号２５参照）を配置させる必要があった。

それに対して、本実施形態に係る小蓋掃除装置４７は、掃除作業開始の原点が正確に検出された上で、ノズル部４７３ａが所望の掃除対象部位に高圧水を噴射できるため、高圧水が小蓋口部１２１ａ（炭化室１０）内に浸入するのを確実に防止でき、その結果、高圧水浸入防止蓋を省略することも可能である。

また、本実施形態に係るコークス炉押出機４は、コークスの押出工程において、押出機炉蓋着脱装置４４が押出機側炉蓋１２を取り外した後に、炉蓋掃除装置４５が押出機側炉蓋１２の掃除対象部位に向けて高圧水を噴射することにより押出機側炉蓋１２の掃除を開始する。そして、炉蓋掃除装置４５が押出機側炉蓋１２の掃除を完了した後に、押出機炉蓋着脱装置４４が取り外した押出機側炉蓋１２の装着を開始する。

その一方、高圧水供給装置４６が炉蓋掃除装置４５に高圧水を供給する状態と小蓋掃除装置４７に高圧水を供給する状態とを切り替えることができるため、炉蓋掃除装置４５が押出機側炉蓋１２の掃除を開始する前と完了した後に、小蓋掃除装置４７の水掃除手段４７３が高圧水を噴射して小蓋１２２を掃除できる。

しかも、小蓋掃除装置４７が水掃除手段４７３にて掃除する状態と刃掃除手段４７４にて掃除する状態とを切り替えられるため、炉蓋掃除装置４５が押出機側炉蓋１２を掃除する際に、小蓋１２２及びその周辺の掃除対象部位に刃部４７４ａを接触することにより掃除対象部位を掃除することもできる。

ここで、本実施形態に係るコークス押出工程においては、（１）押出機本体４１による移動作業、（２）炉蓋着脱装置４４による炉蓋取り外し作業、（３）押出ラム４２によるコークス押し出し作業、（４）炉蓋掃除装置４５による炉蓋掃除作業、（５）フレーム掃除装置４８によるフレーム掃除作業、（６）タールパン掃除装置４９によるタールパン掃除作業、（７）炉蓋着脱装置４４による炉蓋取り付け作業の、７つが必須の作業である。

そして、当該必須の７作業に費やす時間（本実施形態においては、３４９秒間）を延長することもなく、小蓋掃除装置４７の高圧水による掃除時間も十分に確保することができ、さらに、水掃除手段４７３が小蓋１２２を掃除できない時間帯に、刃掃除手段４７４が小蓋１２２を掃除するため、生産効率の低下を防止しつつ、小蓋１２２を効率的に掃除することができる。

また、高圧水供給装置４６が炉蓋掃除装置４５と小蓋掃除装置４７とに同時に高圧水を供給する必要もないため、高圧水供給装置４６の能力を炉蓋掃除装置４５又は小蓋掃除装置４７のうち大きい方の能力を満足する程度に小型化することができ、例えば、コストダウンや設置スペースの縮小化を図ることができる。

なお、本発明に係るコークス炉押出機は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

例えば、本発明に係るコークス炉押出機は、水掃除手段４７３が小蓋口部１２１ａ（炭化室１０内）に高圧水を噴射することにより、小蓋口部１２１ａ（炭化室１０）が急冷して損傷するのを確実に防止すべく、小蓋１２２を取り外した位置に高圧水浸入防止蓋を配置可能な構成を採用してもよい。

また、小蓋掃除装置４７は、刃掃除手段４７４の刃部４７４ａの損傷を防止すべく、刃部４７４ａに必要（設定）以上の外力が加えられた場合に、かかる外力を検知し、刃部４７４ａによる掃除作業を停止させる刃損傷防止手段を備えてもよい。

例えば、刃損傷防止手段は、回転している刃部４７４ａに設定以上のトルクが生じた場合に、刃部４７４ａの回転を停止させる構成でもよく、また、刃部４７４ａを掃除対象部位（上記実施形態においては小蓋口部１２１ａの各内面）から離反させる、即ち、刃部４７４ａの移動経路（移動データ）を修正させる構成でもよい。

また、上記実施形態に係るコークス炉押出機４は、押出ラム４２がコークスを押し出す炭化室１０に対して、レベラ４３が右側に５室隣の炭化室１０内の石炭のレベルを均し、小蓋掃除装置４７が左側に５室隣の炭化室１０の小蓋１２２を掃除する場合を説明したが、かかる場合に限られず、例えば、お互いに１〜４室隣であったり、６室以上離れたりする場合でもよい。

要するに、直前のコークス押出工程において、小蓋掃除装置４７により掃除された小蓋１２２を有する炭化室１０は、今回のコークス押出工程の際には、乾留したコークスを押出ラム４２により他端側に押し出される。換言すれば、小蓋掃除装置４７は、次回のコークス押出工程の際に、乾留したコークスを押出ラム４２により他端側に押し出させる炭化室１０に係る小蓋１２２を掃除する。

また、上記実施形態に係るコークス炉押出機４においては、レベラ４３が石炭のレベル均しを行う炭化室１０と、小蓋掃除装置４７が小蓋１２２を掃除する炭化室１０とが、押出ラム４２がコークスを押し出す炭化室１０に対して幅方向に対称となる位置である場合を説明したが、かかる場合に限られない。

例えば、小蓋掃除装置が小蓋１２２を掃除する炭化室１０と、レベラが石炭のレベルを均す炭化室１０とが同一である場合でもよい。かかる構成によれば、小蓋掃除装置における小蓋開閉手段と、レベラにおける小蓋開閉手段とを共用することができる。

また、上記実施形態に係る小蓋掃除装置４７においては、１８０度回動可能な小蓋１２２を掃除する場合を説明したが、かかる場合に限られない。例えば、小蓋掃除装置４７は、１８０度以下又は１８０度以上回動可能な小蓋を掃除する場合でもよい。

ここで、小蓋掃除装置４７は、例えば、１８０度未満の角度で回動可能な小蓋を掃除する際、具体的には、平板状の小蓋と平面状の小蓋口部とが交差して配置されている際には、まず、自由度３により、ノズル部４７３ａ及び刃部４７４ａを３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向にて移動可能である。

そして、小蓋掃除装置４７は、残りの自由度１により、水掃除手段４７３にて掃除する状態と刃掃除手段４７４にて掃除する状態とを切り替えると共に、平板状の小蓋と平板状の小蓋口部に対して、ノズル部４７３ａから噴射する水の方向（長尺な刃部４７４ａの延設方向）が小蓋及び小蓋口部とそれぞれ直交するように切り替え（回動）可能に構成される。

また、上記実施形態に係る小蓋掃除装置４７においては、水掃除手段４７３により、小蓋口シール部１２１ｂ及びガス道形成部１２２ａ並びにナイフエッジ１２２ｂを掃除すると共に、刃掃除手段４７４により、小蓋口部１２１ａの各内面を掃除する場合を説明したが、かかる場合に限られず、小蓋掃除装置にて掃除する掃除対象部位は、各コークス炉（炉蓋や小蓋）の構成により決定される。

また、上記実施形態に係る小蓋掃除装置４７においては、水掃除手段４７３のノズル部４７３ａと刃掃除手段４７４の刃部４７４ａとが連結される場合を説明したが、かかる場合に限られない。例えば、水掃除手段のノズル部と刃掃除手段の刃部とは、個別に移動可能に構成される場合でもよい。

また、上記実施形態に係る小蓋掃除装置４７においては、刃掃除手段４７４の刃部４７４ａが回転する場合を説明したが、かかる場合に限られない。例えば、刃掃除手段は、刃部がスクレーパから構成されてなる場合でもよい。即ち、刃掃除手段は、刃部により、付着したタールやカーボンを掻き取る構成を採用する場合でもよい。

また、上記実施形態に係る小蓋掃除装置４７においては、刃掃除手段４７４を備える場合を説明したが、かかる場合に限られない。即ち、刃掃除手段４７４は、必須の構成ではない。

また、上記実施形態に係る小蓋掃除装置４７においては、距離検出部４７５ｄがレーザによる測定方法である場合を説明したが、かかる場合に限られない。例えば、距離検出部は、撮像部４７５ｂにて取得した画像データから検出する場合でもよい。

具体的には、距離検出部は、取得した画像における小蓋１２２の領域（小蓋１２２の大きさ）から、撮像部４７５ｂと小蓋１２２との離間距離を測定する場合でもよい。かかる構成を採用する場合には、例えば、原点検出部４７５ｃは、パターン画像データＥと相関値の高い領域を検出する際（図１１（ｂ）参照）や、全画像データＤから小蓋の画像データを検出する際（図１１（ｃ）参照）に、パターン画像データＥや全画像データＤを伸縮（大小）させてもよい。

また、上記実施形態に係る小蓋掃除装置４７においては、移動手段４７６が４つの自由度を有する産業用ロボット４７６ａを備える場合を説明したが、かかる場合に限られない。例えば、移動手段は、５つ以上の自由度を有する産業ロボットを備える場合でもよい。

さらに、移動手段は、シリンダ、ギア、モータ等の設備から構成される場合でもよい。具体的には、移動手段は、上下方向及び左右方向並びに前後方向の移動のための３自由度を、三つのシリンダ機構にて構成されると共に、水掃除手段４７３と刃掃除手段４７４との切り替えのための１自由度を、モータの駆動を受ける回転（モータ軸）機構で構成される場合でもよい。

本発明の一実施形態に係るコークス炉押出機の全体図であって、一部断面を表す正面図を示す。 同実施形態に係るコークス炉の炉蓋の要部概略正面図であって、（ａ）は小蓋が閉じている状態、（ｂ）は小蓋が開いている状態を示す。 同実施形態に係るコークス炉の炉蓋の要部概略断面図であって、（ａ）は小蓋が閉じている状態、（ｂ）は小蓋が開いている状態を示す。 同実施形態に係るコークス炉押出機の要部概略平面図であって、一点鎖線内は１階部分、一点鎖線外は２階部分を示す。 同実施形態に係る小蓋掃除装置の全体図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図を示す。 同実施形態に係る小蓋掃除装置における、小蓋開閉手段の全体図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図を示す。 同実施形態に係る小蓋掃除装置における、小蓋開閉手段を省略した全体図であって、（ａ）平面図、（ｂ）は正面図を示す。 同実施形態に係る小蓋掃除装置の要部概略平面図を示す。 同実施形態に係る小蓋掃除装置における、（ａ）は、水掃除手段の掃除作業を説明する要部概略側面図、（ｂ）は、水掃除手段による掃除対象部位を説明する炉蓋の要部概略正面図を示す。 同実施形態に係る小蓋掃除装置における、（ａ）は、刃掃除手段の掃除作業を説明する要部概略側面図、（ｂ）は、刃掃除手段による掃除対象部位を説明する炉蓋の要部概略正面図を示す。 同実施形態に係る小蓋掃除装置の原点検出方法における、（ａ）はパターン画像データのデータを軽量化する説明図、（ｂ）はパターン画像データと相関値の高い領域を検出する説明図、（ｃ）は小蓋の画像データを検出する説明図を示す。 同実施形態に係るコークス炉押出機におけるコークス押出工程のフロー図を示す。

符号の説明

１…コークス炉、２…装入車、３…ガイド車、４…コークス炉押出機、１０…炭化室、１２…（押出機側）炉蓋、１３…（ガイド車側）炉蓋、１２２…小蓋、４４…（押出機）炉蓋着脱装置、４５…炉蓋掃除装置、４６…高圧水供給装置、４７…小蓋掃除装置、４７２…小蓋開閉手段、４７３…水掃除手段、４７３ａ…ノズル部、４７４…刃掃除手段、４７４ａ…刃部、４７５…制御手段（制御盤）、４７５ｂ…撮像部、４７５ｃ…原点検出部、４７６…移動手段、４７６ａ…産業ロボット

Claims (2)

1. コークス炉の各炭化室内の原料石炭レベルを均すためのレベラを挿入するために、各炭化室の一端側を密閉する炉蓋の上部に設けられる小蓋、及びその周辺の掃除対象部位を掃除する小蓋掃除装置を備え、小蓋掃除装置は、小蓋を開閉する小蓋開閉手段と、掃除対象部位に向けてノズル部から高圧水を噴射することにより掃除対象部位を掃除する水掃除手段とを備えるコークス炉押出機において、
   小蓋を撮像する撮像部と、撮像部にて取得した画像データから掃除作業開始の原点を検出する原点検出部とを備え、ノズル部は、原点検出部にて検出された原点に基づいて移動するように構成され、
   前記炉蓋とは別の炉蓋を着脱する炉蓋着脱装置と、当該別の炉蓋の掃除対象部位に向けて高圧水を噴射することにより炉蓋の掃除対象部位を掃除する炉蓋掃除装置と、炉蓋掃除装置及び小蓋掃除装置に高圧水を供給する高圧水供給装置とを備え、高圧水供給装置は、炉蓋掃除装置に高圧水を供給する状態と小蓋掃除装置に高圧水を供給する状態とを切り替え可能に構成され、
   乾留されたコークスを炭化室の他端側に押し出す工程において、炉蓋掃除装置は、炉蓋着脱装置が炉蓋を取り外した後に、高圧水を噴射して掃除を開始するように構成されると共に、炉蓋着脱装置は、炉蓋掃除装置が掃除を完了した後に、取り外した炉蓋の装着を開始するように構成される一方、小蓋掃除装置は、炉蓋掃除装置が掃除を開始する前と完了した後に水掃除手段が高圧水を噴射して掃除するように構成されることを特徴とするコークス炉押出機。
2. 小蓋掃除装置は、小蓋及びその周辺の掃除対象部位に刃部を接触することにより掃除対象部位を掃除する刃掃除手段を備え、水掃除手段にて掃除する状態と刃掃除手段にて掃除する状態とを切り替え可能に構成され、刃掃除手段は、炉蓋掃除装置が掃除する際に、掃除するように構成される請求項１に記載のコークス炉押出機。

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