(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークス炉の炭化室内のコークス塊を押し出すコークス押し出し装置において、コークス塊に接してコークス塊に振動を伝える振動板と、該振動板とバネで接続された重りと、該重りに接続された加振装置とを備え、
該加振装置は前記重りと前記バネとの共振を利用して、前記重りに接続された加振装置の加振力を増幅してコークス塊に振動を伝えることを特徴とするコークス押し出し装置。
【請求項２】
前記加振装置の加振力を５倍以上に増幅してコークス塊に振動を伝えることを特徴とする請求項１に記載のコークス押し出し装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炉体の下部に蓄熱室を有し、その上部に燃焼室と炭化室とが交互に配列された室炉式コークス炉（以下、単に「コークス炉」という）において、炭化室で乾留して生成されたコークスを炭化室から押し出すためのコークス押し出し装置に関し、特に、押し出し負荷を低減して、炭化室の炉壁（側壁）の損傷を軽減し、炉壁の延命化を図ることができるコークス押し出し装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コークス炉において、炭化室内で石炭を乾留して生成されたコークス（コークス塊）を押し出し装置を用いて炭化室から押し出す際に、炭化室内でコークスの押し詰まりを起こし、その結果、押し出し負荷が増大して、コークス炉炭化室の炉壁に大きな力が作用し、炉壁を損傷することがある。押し詰まりが甚だしい場合には、炉壁が破壊されたり、あるいは押し出し装置でコークスを押し出すことが不可能となり、炉の温度を下げてから、人力でコークスを掻き出したりしなければならない。このように押し詰まりが発生すると、炉壁の補修費が増大し、炉の停止による生産量の低減を余儀なくされる。
【０００３】
このような問題に対して、押し出し負荷を低減し、炉壁の損傷を防止するための技術として、コークス炉の炭化室内のコークス塊に押し出し装置のラムヘッドを押し当てて炭化室からコークス塊を押し出すに際し、コークス塊に振動を付与しながら押し出しを行なうコークス押し出し技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
図５は、特許文献１に記載されているコークス押し出し装置の一例を示す側面図である。このコークス押し出し装置５０は、ラムロッド５２とラムヘッド５３からなる押し出しラム５１と、押し出しラム駆動装置（図示せず）を備えているとともに、炭化室１１内のコークス塊１２に押し当てられるラムヘッド５３の押し当て面が、上下方向に、上部押し当て面５３ａ、中間押し当て面５３ｂ、下部押し当て面５３ｃの３個の押し当て面に分割されていて、その内の中間押し当て面（加振板）５３ｂを加振ロッド５５を介して押し出し方向に振動させるための加振機（加振モータまたは油圧加振機等）５４がラムロッド５２に取り付けられている。
【０００５】
そして、上記のように構成されたコークス押し出し装置５０を用いて、加振機５４で中間押し当て面（加振板）５３ｂを押し出し方向に振動させて、コークス塊１２に振動を付与しながら、ラムヘッド５３を図５中に白矢印で示す向きに前進させることによって、コークス塊１２と炭化室１１の炉壁との間の摩擦が静摩擦から動摩擦に変化して、摩擦係数が低下し、それによって押し出し負荷が低減する。その結果、炉壁の損傷を抑止することができるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２０６８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ただし、図５に示したような、特許文献１に記載のコークス押し出し装置５０においては、次のような問題がある。
【０００８】
ラムビーム５２は炭化室１１の内部に挿入されるため、幅が３５０ｍｍ程度しかなく、これに合わせて周辺設備も設計されている。そのため、加振機５４が周辺設備と接触しないようにするためには、加振機５４はこの幅よりはみ出すことができない。一方、コークス塊１２に適切な振動を付与するために必要な加振力は数百ｋＮである。
【０００９】
しかし、従来、これだけの加振力を発生する加振機で、３５０ｍｍ程度の幅に納まるようなコンパクトな加振機はなく、大規模な加振機を用いようとすると、大幅な設備改造を行なう必要がある。しかも、加振力が数百ｋＮとなると疲労破壊の問題もでてくる。
【００１０】
また、加振機５４の構造によっては設置場所が限られるため、ラム５１の走行範囲全てにおいて追従することができず、途中でラムビーム５２から切離す必要があるため、押し出しストローク全域で加振することができない。
【００１１】
また、加振機５４からの大きな加振力を後方からラム５１先端の押し当て面（加振板）５３ｂに伝達することになるが、その振動伝達部材（加振ロッド）５５には常に大きな振動力がかかり、高強度が必要となる。
【００１２】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、コークス炉の炭化室内のコークス塊にラム先端のラムヘッドを押し当ててコークス塊を炭化室から押し出すコークス押し出し装置として、大幅な設備改造を行なうことなく、コンパクトな構造で、コークス塊に効果的に振動を付与することのできるコークス押し出し装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは、上記課題を解決するために、コンパクトな小出力の加振機で大きな加振力を発生させることを考えた。そして、そのために、小さな振動を大きくするものとして、共振現象を利用することにした。
【００１４】
この着想に基づいて、本発明は以下の特徴を有している。
【００１５】
［１］コークス炉の炭化室内のコークス塊を押し出すコークス押し出し装置において、コークス塊に接してコークス塊に振動を伝える振動板と、該振動板とバネで接続された重りと、該重りに接続された加振装置とを備えていることを特徴とするコークス押し出し装置。
【００１６】
［２］前記重りと前記バネとの共振を利用して、前記重りに接続された加振装置の加振力を増幅してコークス塊に振動を伝えることを特徴とする前記［１］に記載のコークス押し出し装置。
【００１７】
［３］前記加振装置の加振力を５倍以上に増幅してコークス塊に振動を伝えることを特徴とする前記［２］に記載のコークス押し出し装置。
【発明の効果】
【００１８】
本発明においては、共振現象を利用することによって、コンパクトな小出力の加振機で大きな加振力を発生させることができる。したがって、加振機がラムビームの中に設置できる程度のコンパクトなものとなり、その加振機を用いることによって、現状のコークス押し出し装置を大きく改造することなく、コークス塊に適切な振動を付与することができる。また、加振機を途中でラムビームから切離す必要が無くなり、押し出しストローク全域で加振することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態を示す図である。
【図２】マス・バネ系における共振を説明するための図である。
【図３】マス・バネ・粘性減衰系における共振を説明するための図である。
【図４】マス・バネ・粘性減衰系における振動倍率を示す図である。
【図５】従来技術（特許文献１）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明では、共振現象を利用することによって、コンパクトな小出力の加振機で大きな加振力を発生させることができるようにしている。
【００２１】
共振現象のもっとも簡単な例としては、図２に示す１次のマス・バネ系が良く知られている。
【００２２】
この場合には、振動体の質量をＭ、バネ定数をＫとすると、共振周波数ｆ、共振角振動数ωｎは下記の（１）式で与えられ、共振時の振幅は無限大となる。
【００２３】
【数１】
0005560676.tif 000002
【００２４】
現実に多く存在するのは、図３に示す粘性減衰要素が入った系（マス・バネ・粘性減衰系）である。
【００２５】
この場合には、粘性減衰係数をＣとすると、共振周波数ｆ、共振角振動数ωｎおよび共振時の振幅倍率Ａは下記の（２）式、（３）式で与えられる。ここで、ζは減衰比であり、（４）式で示される。
【００２６】
【数２】
0005560676.tif 000003
【００２７】
ここで、一例として減衰比ζの違いによる外力周波数ｆｐと振動倍率Ａｐの関係を図４に示す。図４から、減衰比ζを０．０５程度にすることで、共振時（ここでは、外力周波数ｆｐ≒６０Ｈｚ）の振幅倍率Ａが１０になることがわかる。すなわち、加えた力の１０倍の力が発生することになる。言い換えれば、加えた力が１０倍に増幅される。
【００２８】
したがって、たとえば１００ｋＮの加振力が必要な場合、加振機からの出力は１０ｋＮであればよい。この１０ｋＮを加振機（加振モータ）で得るには、出力が５ｋＮの加振機を２機用いることで済み、全幅３００ｍｍ程度のものが存在する。
【００２９】
本発明では、上記の知見をコークス押し出し装置に適用することにし、その一実施形態として図１に示すコークス押し出し装置２０を想到した。
【００３０】
図１に示すように、この実施形態に係るコークス押し出し装置２０は、ラムロッド２２とラムヘッド２３からなる押し出しラム２１と、押し出しラム駆動装置（図示せず）を備えているとともに、ラムヘッド２３の先端で炭化室１１内のコークス塊１２に接してコークス塊１２に振動を伝える振動板２３ａと、バネ２７と粘性減衰要素２９によって振動板２３ａと接続された重り２６と、重り２３に振動伝達部材２５を介して接続された加振装置（加振機）２４と、振動板２３ａをコークス塊１２に押し付けるために振動板２３ａとラムヘッド２３の間に設置されたバネ２８ａ、２８ｂとを備えている。
【００３１】
なお、粘性減衰要素２９については、特に装置は必要でなく、バネ２７やコークス押し出し装置２０全体の固有に持つ減衰効果がこの代わりになる。
【００３２】
そして、例えば、コークス塊１２に付与する加振力を１００ｋＮ、加振周波数ｆｐを５０Ｈｚ、重り２６の質量Ｍを１０００ｋｇ、減衰比ζを０．０５とすると、前記（２）式〜（４）式に基づいて、バネ２７としてバネ定数Ｋが１×１０８Ｎ／ｍのバネを使用することで、共振時（共振周波数ｆ≒５０Ｈｚ）における振幅倍率Ａは１０となり、１０ｋＮの加振機２４によってコークス塊１２に付与が必要な加振力１００ｋＮを得ることができる。
【００３３】
また、加振機２４と重り２６をつなぐ振動伝達部材２５は、コークス塊１２に付与する加振力の１／１０の加振力を伝達すればよく、強度の低い部材で可能になる。加振機２４は熱に弱いため、できる限りラムロッド２２の後端に設置することが望ましく、振動伝達部材２５の長さが長くなるが、その強度を下げることで設計が容易になる。
【００３４】
このようにして、この実施形態においては、共振現象を利用することによって、コンパクトな小出力の加振機２４で大きな加振力を発生させることができる。例えば、１０ｋＮの加振機２４から１００ｋＮに増幅された加振力を得ることができる。したがって、加振機２４がラムビーム２２の中に設置できる程度のコンパクトなものとなり、その加振機２４を用いることによって、現状のコークス押し出し装置を大きく改造することなく、コークス塊１２に適切な振動を付与することができる。
【００３５】
また、コークスが押し詰まると、振動板２３ａが強固に固定され、重り２６とバネ２７が共振を始め、エネルギーが蓄積されやがて加振力が増大し、押し詰まりが解消され、目的を達成する。押し詰まりが発生しない場合には振動板２３ａが強くコークスに押し付けられず、共振が発生しないあるいは小規模になるため、加振力が大きくならず不用意に機械的な負荷を大きくすることがなく、好都合である。これにより、押し出し開始時に常に加振を開始しても、押し詰まりが発生しなければ加振力が大きくならずにすむため、振動負荷による機械への影響を最小限にすることが出来、押し出し時に常に加振をかけておき、押し詰まりを予防するのに好都合である。
【符号の説明】
【００３６】
１１  コークス炉の炭化室
１２  コークス塊
２０  コークス押し出し装置
２１  押し出しラム
２２  ラムロッド
２３  ラムヘッド
２３ａ  振動板
２４  加振装置（加振機）
２５  振動伝達部材
２６  重り
２７  バネ
２８ａ、２８ｂ  バネ
２９  粘性減衰要素
５０  コークス押し出し装置
５１  押し出しラム
５２  ラムロッド
５３  ラムヘッド
５３ａ  上部押し当て面
５３ｂ  中間押し当て面（加振板）
５３ｃ  下部押し当て
５４  加振機
５５  加振ロッド
【図１】
0005560676.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
0005560676.tif 000007
【図５】
0005560676.tif 000008