(57)【要約】【課題】ベルトコンベアの駆動部に過負荷をかけることなく連続かつ安定して払い出すことができる粉粒体ホッパ及びその制御装置を提供する。【解決手段】本発明の粉粒体ホッパ１０は、ホッパ本体１２の上部開口から粉粒体を投入して、前記ホッパ本体１２の下部に配置したベルトコンベア１４上に払い出す粉粒体ホッパ１０において、  前記ホッパ本体１２の下部とベルトコンベア１４の間に前記粉粒体の払い出し量を調整するゲート２０を設け、  前記ゲート２０は、主面を前記ベルトコンベア１４の搬送方向に沿って湾曲させたことを特徴としている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホッパ本体の上部開口から粉粒体を投入して、前記ホッパ本体の下部に配置したベルトコンベア上に払い出す粉粒体ホッパにおいて、
前記ホッパ本体の下部とベルトコンベアの間に前記粉粒体の払い出し量を調整するゲートを設け、
前記ゲートは、主面を前記ベルトコンベアの搬送方向に沿って湾曲させたことを特徴とする粉粒体ホッパ。
【請求項２】
ホッパ本体の上部開口から粉粒体を投入して、前記ホッパ本体の下部に配置したベルトコンベア上に払い出す粉粒体ホッパにおいて、
前記ホッパ本体の下部とベルトコンベアの間にゲートを設け、
前記ゲートを取り付ける前記ホッパ本体の下流側の側面は、主面を前記ベルトコンベアの搬送方向に沿って湾曲させたことを特徴とする粉粒体ホッパ。
【請求項３】
前記ゲートは、前記ベルトコンベア側の端部に凹凸を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の粉粒体ホッパ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１に記載の粉粒体ホッパと、
前記ベルトコンベアの駆動電流を測定する駆動電流測定部と、
前記ゲート及び前記駆動電流測定部と電気的に接続し、前記駆動電流測定部の測定値が設定範囲に収まるように前記ゲートの開度を制御する開閉制御部と、
を備えたことを特徴とする粉粒体ホッパの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホッパ内に間欠的に投入される石炭や石膏などの粉粒体を、ホッパ下に配置したベルトコンベア上に連続的に払い出す粉粒体ホッパ及びその制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭や石膏などの粉粒体を所定箇所へ連続供給する場合、下部にベルトコンベアを備えた粉粒体ホッパが利用されている。
この粉粒体ホッパは、ホッパの上面開口からバケットクレーン又は車両等から粉粒体が投入される。そして、ホッパ下のベルトコンベア上に連続的に払い出して次工程へ供給運搬される。
【０００３】
このような粉粒体ホッパにおいて、グラブバケットやバケット付きホイールローダによってホッパに粉粒体を投入する場合、受け入れたホッパ内の粉粒体量が一定ではなく常に変動しており、ホッパ下部のベルトコンベアへ投入される粉粒体量も一定ではない。そしてこのときホッパ内の堆積高さ、粉粒体の水分又は粒度などによってホッパ下から切り出され易さの違いにより切り出し量も変動してくる。
従って、ベルトコンベアへの切り出し量を一定にする目的でホッパ下に機械式のゲートを取り付けている（特許文献１，２に開示のゲート構造）。従来、このゲートの開度によってホッパ下からの排出量を制限していた。
【０００４】
ホッパ下からの排出量は、ホッパ下のベルトコンベアの動きによってベルトコンベアに接する粉粒体を移動させた分だけホッパ内の粉粒体が下降して排出されることにより決まる。
ホッパ下のベルトコンベアにおいて、ホッパ下に投入される粉粒体の性状（一例として石炭の場合には炭種、水分など（屋外保管状態により変動））でホッパ切り出し抵抗が変化する。このときベルトコンベアの駆動電動機の電流値が高くなって自動的に遮断（トリップ）する場合があり、ベルト搬送時においては不都合を生じていた。
例えばホッパ内とベルトコンベア上に粉粒体が大量に載った状態で設備が停止した場合、再起動するためにはベルトコンベア上に残留した粉粒体を除去しなければならないことがある。この作業は稼働時間の低下に伴う生産性の低下のみならず、人手による煩雑な作業であり安全と作業環境の確保上できる限り避けたい作業である。
【０００５】
ここでベルトコンベアの負荷が変動する要因としては、ホッパの堆積量、粉粒体の性状（粒径分布、粘性、水分など）が挙げられる。前述のようにゲート１でベルトコンベア２への切り出し量を調整しているが、ベルトコンベア２が移動する力がベルトコンベア２に接する粉粒体に作用してゲート１手前で最大圧縮される（図６参照）。ベルトコンベアの移動力によって粉粒体の堆積内部が粉粒体のせん断限度を超えると、粉粒体内部でせん断して粉粒体の一部が分離し、ベルトコンベア側の粉粒体がベルトコンベアの移動と共にホッパ下から排出される。せん断直後は、一時的に粉粒体内部の圧縮力が開放されるので電流値が低下する。そして粉粒体内部で加圧と開放を繰り返しながら、ホッパ内部の粉粒体を排出する。次いでホッパ内に粉粒体を投入すると前述と同じ動作を繰り返す。一例として、一回のホッパ投入後に７〜８回の圧縮と開放後に次の粉粒体を投入する。以下これを繰り返している。このとき粉粒体内部に作用する圧縮の変化、粉粒体の挙動は、ベルトコンベア駆動装置の電流値変化で読み取ることができる。
【０００６】
図７は従来のホッパ下部のコンベア駆動電流値と時間の関係を示すグラフである。同グラフの縦軸は電流値（アンペア）を示し、横軸は時間（秒）を示している。ホッパ内が空状態のとき、ベルトコンベア駆動電流値は約１５アンペアである。そしてホッパ内に１杯目の粉粒体を投入すると、ベルト駆動力により、ホッパ下ゲートの手前の粉粒体が圧縮される圧縮抵抗によって電流値が急激に上昇し、約１０秒でピークに達する（図７中のＡ）。次いで粉粒体内部のせん断分離によって一時的に圧縮力が開放されて瞬間的に電流値が低下するがベルトコンベアの搬送によって粉粒体が圧縮されて、再び電流値が上昇する。このようにホッパ下のゲート手前で圧縮と開放を繰り返す。このとき、初期投入時においては、ホッパ内の堆積物がないため、負荷が少なくベルトコンベア駆動装置の電流値は定格（３８アンペア）の範囲内となる。
【０００７】
次に、ホッパ内に粉粒体の一部が残った状態（電流値が２６アンペア）で２杯目の粉粒体を追加投入する（図７中のＢ）と電流値が定格値を超えて最高値４４アンペアとなる。１杯目と同様に粉粒体内部でせん断分離により電流値の増減（１サイクルで約７回の内部せん断と開放を繰り返す）を繰り返しながらホッパから粉粒体が排出される。このような挙動は３杯目（図７中のＣ）においても同様である。
なお、上記電流値は一例であって、ホッパの堆積量、粉粒体の性状（粒径分布、粘性、水分など）の影響を受け、堆積物内部の流動性を阻害する粘性や粒度サイズ、粒度分布などの要因によってもちろん異なるが、電流値と時間の関係性はほぼ同等となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１７−１９３３９１号公報
【特許文献２】特許第４９１９３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述のように、従来、粉粒体の圧縮抵抗によってコンベア駆動電流値が定格値を超えることが頻繁に生じていた。このため自動遮断（トリップ）により、設備が停止して生産性が著しく低下する不都合が生じていた。
そこで上記従来技術の問題点に鑑み、本発明は、ベルトコンベアの駆動部に過負荷をかけることなく連続かつ安定して払い出すことができる粉粒体ホッパ及びその制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するための第１の手段として、本発明は、ホッパ本体の上部開口から粉粒体を投入して、前記ホッパ本体の下部に配置したベルトコンベア上に払い出す粉粒体ホッパにおいて、
前記ホッパ本体の下部とベルトコンベアの間に設けて前記粉粒体の払い出し量を調整するゲートを設け、
前記ゲートは、主面を前記ベルトコンベアの搬送方向に沿って湾曲させたことを特徴とする粉粒体ホッパを提供することにある。
上記第１の手段によれば、粉粒体と接触するゲート先端の圧縮抵抗を少なくすることができる。これにより粉粒体の圧縮抵抗を低減して、ベルトコンベアの駆動電流値の急激な上昇を抑えることができる。
【００１１】
上記課題を解決するための第２の手段として、本発明は、ホッパ本体の上部開口から粉粒体を投入して、前記ホッパ本体の下部に配置したベルトコンベア上に払い出す粉粒体ホッパにおいて、
前記ホッパ本体の下部とベルトコンベアの間にゲートを設け、
前記ゲートを取り付ける前記ホッパ本体部の側面は、主面を前記ベルトコンベアの搬送方向に沿って湾曲させたことを特徴とする粉粒体ホッパを提供することにある。
上記第２の手段によれば、粉粒体と接触するゲート先端の圧縮抵抗を少なくすることができる。これにより粉粒体の圧縮抵抗を低減して、ベルトコンベアの駆動電流値の急激な上昇を抑えることができる。
【００１２】
上記課題を解決するための第３の手段として、本発明は、第１又は第２の手段において、前記ゲートは、前記ベルトコンベア側の端部に凹凸を設けたことを特徴とする粉粒体ホッパを提供することにある。
上記第３の手段によれば、ゲート先端に生じる反力のピークを回避できる。
【００１３】
上記課題を解決するための第４の手段として、本発明は、第１ないし３のいずれか１に記載の粉粒体ホッパと、
前記ベルトコンベアの駆動電流を測定する電流測定部と、
前記ゲート及び前記電流測定部と電気的に接続し、前記電流測定部の測定値が設定範囲に収まるように前記ゲートの開度を制御する開閉制御部と、
を備えたことを特徴とする粉粒体ホッパの制御装置を提供することにある。
上記第４の手段によれば、ゲート手前の粉粒体圧縮時の負荷変化量を電流値変化量で判断でき、従来のホッパ下流の排出量測定と比べて搬送物（粉粒体）の変化に速やかに対応できる。
【発明の効果】
【００１４】
上記構成による本発明によれば、粉粒体と接触するゲート先端の圧縮抵抗を少なくすることができる。
またゲート手前の粉粒体圧縮時の負荷変化量を電流値変化量で判断でき、従来のホッパ下流の排出量測定と比べて搬送物（粉粒体）の変化に速やかに対応できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の粉粒体ホッパの構成概略図である。
【図２】変形例１の粉粒体ホッパの構成概略図である。
【図３】変形例２の粉粒体ホッパの説明図である。
【図４】本発明の粉粒体ホッパの制御装置の構成概略図である。
【図５】本発明のホッパ下部のコンベア駆動電流値と時間の関係を示すグラフである。
【図６】従来の粉粒体ホッパの説明図である。
【図７】従来のホッパ下部のコンベア駆動電流値と時間の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の粉粒体ホッパ及びその制御装置の実施形態について、図面を参照しながら、以下詳細に説明する。
【００１７】
［粉粒体ホッパ１０］
図１は、本発明の粉粒体ホッパの構成概略図である。図示のように本発明の粉粒体ホッパ１０は、ホッパ本体１２と、ベルトコンベア１４と、ゲート２０を主な基本構成としている。
ホッパ本体１２は、上下面に開口を有する箱状の容器であり、下部開口よりも上部開口を広くしている。これに伴いホッパ本体１２は、側壁を下から上に拡径状に形成し、粉粒体を充填し易くしている。
ベルトコンベア１４は、搬送面を前記ホッパ本体１２の下部開口と対向するように所定間隔を開けて取り付けて、ホッパ本体１２から落下する粉粒体を後工程の所定箇所へ搬送するものである。
ゲート２０は、ホッパ本体１２の下流側の側壁に取り付けて、粉粒体の払い出し量を調整するものである。本実施形態のゲート２０は、主面をベルトコンベア１４の搬送方向に沿って（向かって）湾曲させ、換言すると側面視でホッパ本体の側壁から外側に拡がる弧状に形成している。ゲート２０は、ホッパ本体１２の下流側の側壁に回転支持部２２を介して取り付けている。回転支持部２２は、ベルトコンベアの搬送方向と直交する方向に軸心を配置して、弧状のゲート２０を扇状（コンベア上に接近又は離間する方向）に回転可能に軸支している。なおゲート２０には、粉粒体の払い出し作業中に受けるベルトコンベア１４の移動力に対し反力を与えるシリンダー機構５０を取り付けている（後述する図２についても同様）。
【００１８】
このような構成の粉粒体ホッパ１０は、従来構成のホッパ本体の側壁に沿った（コンベア面に直角）平板状のゲートに対してベルトコンベアの粉粒体搬送力が直角に作用して、ゲートの刃先が圧縮された粉粒体内部のせん断（面）線となり、粉粒体内部の応力が集中して搬送抵抗が生じていたのに比べて、ゲート先端の圧縮集中を緩和できる。換言すると、ゲートに対し直角方向に作用する粉粒体の押し付け力をゲート面に対して傾斜を付けて作用させることにより、下部方向（斜め下方向）のベクトルが生じてゲート反力が緩和する。従って、ゲート本来のベルトコンベア上の粉粒体量を掻き取りによって制限する機能を維持しながら、粉粒体と接触するゲート先端の圧縮抵抗を小さくして、ゲート先端部分の粉粒体がせん断し易くなりベルトコンベアの負荷電流値を少なくできる。
【００１９】
図２は、変形例１の粉粒体ホッパの構成概略図である。図示のように変形例１の粉粒体ホッパは、ホッパ本体１２Ａの下流側の側壁をベルトコンベア１４の搬送方向に沿って（向かって）湾曲させ、換言すると側面視で外側に拡がる弧状に形成している。そして、ゲート２０Ａは平板状に形成している。ゲート２０Ａは、ホッパ本体１２の下流側の側壁に図１と同様の回転支持部２２を介して取り付けている。
このような変形例１の粉粒体ホッパによっても図１に示す構成と同様の効果が得られる。
【００２０】
図３は、変形例２の粉粒体ホッパの説明図である。図示のように変形例２の粉粒体ホッパは、ゲート２０（２０Ａ）のベルトコンベア側の端部（下端部）に凹凸２４を設けている。凹凸２４は、ゲートの下端部に鋸刃状に連続して形成している。
このような凹凸を備えたゲートは、先端に生じる反力のピークを回避できる。
【００２１】
［粉粒体ホッパの制御装置３０］
図４は、本発明の粉粒体ホッパの制御装置の構成概略図である。図示のように本発明の粉粒体ホッパの制御装置３０は、前述の粉粒体ホッパ１０と、駆動電流測定部４０と、ゲートのシリンダー機構５０と、開閉制御部６０を主な基本構成としている。
駆動電流測定部４０は、ベルトコンベア１４の駆動部（電動モータ）に取り付けて、駆動電流値（アンペア）を測定可能なものである。
ゲートのシリンダー機構５０は、ゲート２０のスイング動作、換言するとダンパ状のゲートの開閉動作を行うものであり、駆動源に電動、油圧、空気圧、電磁式などを適用することができる。
【００２２】
開閉制御部６０は、駆動電流測定部４０と、シリンダー機構５０と電気的に接続している。開閉制御部６０は、ベルトコンベア１４の駆動電流値が定格値を超えないように安定した運転を行うために、ゲート２０の開度を駆動電流値に応じてフィードバック制御している。すなわちベルト搬送力の反力となるゲート２０に生じる反力が制限値を超えたときに、一時的に開放している。
【００２３】
［粉粒体ホッパの制御方法］
上記構成による本発明の粉粒体ホッパの制御装置を用いた制御方法について、以下説明する。
図５は、本発明のホッパ下部のコンベア駆動電流値と時間の関係を示すグラフである。
ホッパ本体が空の状態で１杯目の粉粒体を投入しベルトコンベアの駆動電流値を測定する。図５のグラフでは１５アンペアから３５アンペアまで約１０秒で２０アンペア上昇している（一点破線）。ここでゲートの開度をあらかじめ次にように段階的に設定する。駆動電流値が５アンペア以上上昇（３秒以内）したらゲート開度１とし、さらに駆動電流値が５アンペア以上上昇（３秒以内）したらゲート開度２とし、さらに駆動電流値が５アンペア以上上昇（３秒以内）したらゲート開度３とする。
一方、ゲートを閉じる場合についても段階的に開く場合の逆となる３段階で設定している。なお、ゲートを閉じる判断は、ベルトコンベアの搬送量が増えるので、駆動電流値の状況を考慮して閉じる方向に作動させている。これによりベルトコンベアの搬送能力の最大付近まで稼働できる。
【００２４】
開閉制御部６０は、粉粒体の１杯目の駆動電流値の推移からゲートの開度を任意（前述のゲート開度１〜３など）に設定し、駆動電流測定部４０の測定値が設定範囲（定格値以下）に収まるをようにシリンダー機構５０を介してゲートの開度を制御している。そして図５のグラフの実線に示すように、このようなゲートの開度設定により、粉粒体の１杯目の投入により駆動電流値は約３０アンペアがピークとなり、２杯目の投入により駆動電流値は約３５アンペアがピークとなり、３杯目の投入により駆動電流値は約３６アンペアがピークとなり、設定範囲（定格値以下）に収まる制御が可能となる。
このような本発明の粉粒体ホッパの制御装置によれば、ゲート手前の粉粒体圧縮時の負荷変化量を電流値変化量で判断でき、従来のホッパ下流の排出量測定と比べて搬送物（粉粒体）の変化に速やかに対応できる。
【００２５】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明した。しかしながら、本発明は、上記実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能である。
また、本発明は、実施形態において示された組み合わせに限定されることなく、種々の組み合わせによって実施可能である。
【符号の説明】
【００２６】
１０………粉粒体ホッパ、１２，１２Ａ………ホッパ本体、１４………ベルトコンベア、
２０，２０Ａ………ゲート、２２………回転支持部、２４………凹凸、
３０………粉粒体ホッパの制御装置、
４０………駆動電流測定部、
５０………シリンダー機構、
６０………開閉制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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