(57)【要約】【課題】ローラが押圧される粉砕面を有する粉砕テーブルの摩耗を抑制し、粉砕テーブルの補修および交換の頻度を低下させる。【解決手段】粉砕テーブル１２と、粉砕テーブル１２に固体燃料を供給する固体燃料投入部と、粉砕テーブル１２の粉砕面１２ｃに押圧されることによって回転軸２１回りに回転し、粉砕テーブル１２の回転に伴って固体燃料を粉砕するローラ１３と、を備え、ローラ１３の外周面１３ａと粉砕テーブル１２の粉砕面１２ｃとが接触するとともに外周面１３ａの周速度と粉砕面１２ｃの周速度とが一致する位置Ｐ１が、ローラ１３の幅方向の中心位置における外周面１３ａと粉砕面１２ｃとが接触する位置Ｐ２よりも粉砕テーブル１２の内周側である固体燃料粉砕装置を提供する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動部からの駆動力により駆動軸回りに回転する粉砕テーブルと、
前記粉砕テーブルに固体燃料を供給する燃料供給部と、
前記粉砕テーブルの粉砕面に押圧されることによって回転軸回りに回転し、前記粉砕テーブルの回転に伴って前記固体燃料を粉砕するローラと、を備え、
前記ローラの外周面と前記粉砕テーブルの前記粉砕面とが接触するとともに前記外周面の周速度と前記粉砕面の周速度とが一致する第１位置が、前記ローラの幅方向の中心位置における前記外周面と前記粉砕面とが接触する第２位置よりも前記粉砕テーブルの内周側である固体燃料粉砕装置。
【請求項２】
前記ローラの外周面の曲率半径が一定であり、
前記粉砕テーブルの内周側の前記ローラの端面に対応する第３位置における前記粉砕面の第１曲率半径が、前記粉砕テーブルの外周側の前記ローラの端面に対応する第４位置における前記粉砕面の第２曲率半径よりも小さい請求項１に記載の固体燃料粉砕装置。
【請求項３】
前記第１位置から前記第３位置までの前記回転軸方向の距離が前記ローラの幅の０．３倍以内である請求項１または請求項２に記載の固体燃料粉砕装置。
【請求項４】
前記第１位置から前記第３位置までの前記回転軸方向の距離が前記ローラの幅の０．１５倍である請求項３に記載の固体燃料粉砕装置。
【請求項５】
前記粉砕テーブルの外周側の端部には、粉砕された前記固体燃料が前記粉砕テーブルの外周側に排出されるのを抑制するダムリングが設けられており、
該ダムリングには、前記粉砕テーブルの外周側から内周側に向けて高さが低くなるように傾斜するテーパ面が形成されている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の固体燃料粉砕装置。
【請求項６】
前記粉砕テーブルの前記駆動軸に対する前記ローラの距離を調整可能な調整機構を備えている請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の固体燃料粉砕装置。
【請求項７】
駆動部からの駆動力により駆動軸回りに回転する粉砕テーブルと、前記粉砕テーブルに固体燃料を供給する燃料供給部と、前記粉砕テーブルの粉砕面に押圧されることによって回転軸回りに回転し、前記粉砕テーブルの回転に伴って前記固体燃料を粉砕するローラと、を備える固体燃料粉砕装置の製造方法であって、
前記粉砕テーブルを設置する粉砕テーブル設置工程と、
前記ローラの外周面と前記粉砕テーブルの前記粉砕面とが接触するとともに前記外周面の周速度と前記粉砕面の周速度とが一致する第１位置が、前記ローラの幅方向の中心位置における前記外周面と前記粉砕面とが接触する第２位置よりも前記粉砕テーブルの内周側となるように前記ローラを設置するローラ設置工程とを備える固体燃料粉砕装置の製造方法。
【請求項８】
前記ローラの外周面の曲率半径が一定であり、
前記粉砕テーブルの内周側の前記ローラの端面に対応する第３位置における前記粉砕面の第１曲率半径が、前記粉砕テーブルの外周側の前記ローラの端面に対応する第２位置における前記粉砕面の第２曲率半径よりも小さくなるように前記粉砕テーブルを形成する粉砕テーブル形成工程を備える請求項７に記載の固体燃料粉砕装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体燃料粉砕装置および固体燃料粉砕装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、粉砕テーブルに供給される石炭等の固体燃料をローラで粉砕する固体燃料粉砕装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特許文献１には、ローラとテーブルとの間の粉砕部の接触面圧が均一化されるように、ローラの断面形状を形成することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４１０１７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
固体燃料粉砕装置において、ローラの周速度およびテーブルの周速度は、テーブルの回転の中心となる駆動軸からの距離によってそれぞれ異なった速度となる。ローラの周速度とテーブルの周速度が一致する位置においては、それぞれに同程度の摩耗が生じることとなるが、ローラの周速度とテーブルの周速度が一致しない位置においては、それぞれに生じる摩耗の程度が異なったものとなる。発明者らの検討の結果、ローラの周速度よりもテーブルの周速度が高い位置ではローラの摩耗が大きくなり、ローラの周速度よりもテーブルの周速度が低い位置ではテーブルの摩耗が大きくなるという知見が新たに得られた。
【０００５】
固体燃料粉砕装置においては、テーブルの交換をすることは容易ではなく、テーブルを補修するためには溶接装置を固体燃料粉砕装置の内部に持ち込んで溶接を行う等の大規模な補修作業が必要となる。一方で、ローラの補修作業または交換作業は、テーブルの補修作業に比べれば、容易に行うことができる。従って、テーブルの大規模な補修作業を避けるためには、テーブルの摩耗をできるかぎり抑制することが望ましい。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ローラが押圧される粉砕面を有する粉砕テーブルの摩耗を抑制し、粉砕テーブルの補修および交換の頻度を低下させることができる固体燃料粉砕装置およびその製造方法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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を採用する。
本発明に係る固体燃料粉砕装置は、駆動部からの駆動力により駆動軸回りに回転する粉砕テーブルと、前記粉砕テーブルに固体燃料を供給する燃料供給部と、前記粉砕テーブルの粉砕面に押圧されることによって回転軸回りに回転し、前記粉砕テーブルの回転に伴って前記固体燃料を粉砕するローラと、を備え、前記ローラの外周面と前記粉砕テーブルの前記粉砕面とが接触するとともに前記外周面の周速度と前記粉砕面の周速度とが一致する第１位置が、前記ローラの幅方向の中心位置における前記外周面と前記粉砕面とが接触する第２位置よりも前記粉砕テーブルの内周側である。
【０００８】
本発明に係る固体燃料粉砕装置によれば、ローラの外周面の周速度と粉砕テーブルの粉砕面の周速度とが一致する第１位置よりも粉砕テーブルの内周側ではテーブルの摩耗が大きくなり、粉砕テーブルの外周側ではローラの摩耗が大きくなる。この第１位置が、ローラの幅方向の中心位置における外周面と粉砕面とが接触する第２位置よりも粉砕テーブルの内周側であるため、テーブルの摩耗が大きくなる領域が、ローラの摩耗が大きくなる領域よりも狭くなる。したがって、ローラが押圧される粉砕面を有する粉砕テーブルの摩耗を抑制し、粉砕テーブルの補修および交換の頻度を低下させることができる。
【０００９】
また、本発明の第１態様の固体燃料粉砕装置は、前記ローラの外周面の曲率半径が一定であり、前記粉砕テーブルの内周側の前記ローラの端面に対応する第３位置における前記粉砕面の第１曲率半径が、前記粉砕テーブルの外周側の前記ローラの端面に対応する第４位置における前記粉砕面の第２曲率半径よりも小さい。
【００１０】
本態様の固体燃料粉砕装置によれば、粉砕テーブルの内周側におけるローラの端面に対応する第３位置においてローラと粉砕テーブルとが近接した状態となり、前述した第１位置が前述した第２位置よりも粉砕テーブルの内周側に適切に配置される。
このようにすることで、ローラが押圧される粉砕面を有する粉砕テーブルの摩耗を抑制し、粉砕テーブルの補修および交換の頻度を低下させることができる。
【００１１】
また、本発明の第２態様の固体燃料粉砕装置は、前記第１位置から前記第３位置までの前記回転軸方向の距離が前記ローラの幅の０．３倍以内である。
このようにすることで、テーブルの摩耗が大きくなる領域をローラの幅の０．３倍以内の領域とし、ローラが押圧される粉砕面を有する粉砕テーブルの摩耗を適切に抑制することができる。
【００１２】
この第２態様においては、テーブルの摩耗が大きくなる領域をローラの幅の０．１５倍とするのが好ましい。
このようにすることで、テーブルとローラとが最も近接する位置が粉砕テーブルの内周側におけるローラの端面に対応する第３位置よりも粉砕テーブルの外周側となり、固体燃料の粉砕効率を適切に維持することができる。
【００１３】
また、本発明の第３態様の固体燃料粉砕装置は、前記粉砕テーブルの外周側の端部には、粉砕された前記固体燃料が前記粉砕テーブルの外周側に排出されるのを抑制するダムリングが設けられており、該ダムリングには、前記粉砕テーブルの外周側から内周側に向け高さが低くなるように傾斜するテーパ面が形成されている。
【００１４】
このようにすることで、粉砕テーブルの外周側から内周側に向け高さが低くなるように傾斜するテーパ面が形成されていないダムリングを備える固体燃料粉砕装置に比べ、粉砕テーブルの外周側に粉砕された固体燃料が移動しやすくなる。したがって、固体燃料が粉砕テーブル上に多量に滞留し、滞留した固体燃料が粉砕テーブルとローラとの間に噛み込むことにより、前述した第１位置が外周側に移動することを抑制することができる。これにより、第１位置が外周側に移動して粉砕テーブルの摩耗が大きくなる領域を増加させる不具合を防止することができる。
【００１５】
また、本発明の第４態様の固体燃料粉砕装置は、前記粉砕テーブルの前記駆動軸に対する前記ローラの距離を調整可能な調整機構を備えている。
このようにすることで、粉砕テーブルとローラの摩耗が進行し、固体燃料の粉砕効率が低下する場合に、粉砕テーブルとローラが接触する位置をずらして固体燃料の粉砕効率を向上させることができる。
【００１６】
また、本発明に係る固体燃料粉砕装置の製造方法は、駆動部からの駆動力により駆動軸回りに回転する粉砕テーブルと、前記粉砕テーブルに固体燃料を供給する燃料供給部と、前記粉砕テーブルの粉砕面に押圧されることによって回転軸回りに回転し、前記粉砕テーブルの回転に伴って前記固体燃料を粉砕するローラと、を備える固体燃料粉砕装置の製造方法であって、前記粉砕テーブルを設置する粉砕テーブル設置工程と、前記ローラの外周面と前記粉砕テーブルの前記粉砕面とが接触するとともに前記外周面の周速度と前記粉砕面の周速度とが一致する第１位置が、前記ローラの幅方向の中心位置における前記外周面と前記粉砕面とが接触する第２位置よりも前記粉砕テーブルの内周側となるように前記ローラを設置するローラ設置工程とを備える。
【００１７】
本発明に係る固体燃料粉砕装置の製造方法によれば、ローラの外周面の周速度と粉砕テーブルの粉砕面の周速度とが一致する第１位置よりも粉砕テーブルの内周側ではテーブルの摩耗が大きくなり、粉砕テーブルの外周側ではローラの摩耗が大きくなる固体燃料粉砕装置が製造される。この第１位置が、ローラの幅方向の中心位置における外周面と粉砕面とが接触する第２位置よりも粉砕テーブルの内周側であるため、テーブルの摩耗が大きくなる領域が、ローラの摩耗が大きくなる領域よりも狭くなる。したがって、ローラが押圧される粉砕面を有する粉砕テーブルの摩耗を抑制し、粉砕テーブルの補修および交換の頻度を低下させることができる。
【００１８】
また、本発明の他の態様の固体燃料粉砕装置の製造方法は、前記ローラの外周面の曲率半径が一定であり、前記粉砕テーブルの内周側の前記ローラの端面に対応する第３位置における前記粉砕面の第１曲率半径が、前記粉砕テーブルの外周側の前記ローラの端面に対応する第４位置における前記粉砕面の第２曲率半径よりも小さくなるように前記粉砕テーブルを形成する粉砕テーブル形成工程を備える。
【００１９】
本態様の固体燃料粉砕装置の製造方法によれば、粉砕テーブルの内周側におけるローラの端面に対応する第３位置においてローラと粉砕テーブルとが近接した状態となり、前述した第１位置が前述した第２位置よりも粉砕テーブルの内周側に適切に配置された固体燃料粉砕装置が製造される。
このようにすることで、ローラが押圧される粉砕面を有する粉砕テーブルの摩耗を抑制し、粉砕テーブルの補修および交換の頻度を低下させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ローラが押圧される粉砕面を有する粉砕テーブルの摩耗を抑制し、粉砕テーブルの補修および交換の頻度を低下させることができる固体燃料粉砕装置およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る固体燃料粉砕装置を示す縦断面図である。
【図２】図１に示す固体燃料粉砕装置のローラを示す断面図である。
【図３】図１に示す固体燃料粉砕装置のローラおよび粉砕テーブルを示す部分拡大図である。
【図４】比較例の固体燃料粉砕装置のローラおよび粉砕テーブルを示す部分拡大図である。
【図５】本実施形態の粉砕テーブル中心軸からの距離と粉砕テーブルおよびローラの周速度の関係を示すグラフである。
【図６】比較例の粉砕テーブル中心軸からの距離と粉砕テーブルおよびローラの周速度の関係を示すグラフである。
【図７】本実施形態の粉砕テーブルに堆積する固体燃料を示す部分拡大図である。
【図８】比較例の粉砕テーブルに堆積する固体燃料を示す部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施形態の固体燃料粉砕装置について、図面を参照して説明する。
本実施形態の固体燃料粉砕装置１０は、駆動部１４からの駆動力により駆動軸１５回りに回転する粉砕テーブル１２と、粉砕テーブル１２に固体燃料を供給する固体燃料投入部（燃料供給部）１７と、粉砕テーブル１２の回転に伴って石炭等の固体燃料を粉砕するローラ１３とを備えている。
【００２３】
そして、本実施形態の固体燃料粉砕装置１０は、ローラ１３の外周面と粉砕テーブル１２の粉砕面とが接触するとともに外周面の周速度と粉砕面の周速度とが一致する転がり点（第１位置）が、ローラ１３の幅方向の中心位置における外周面と粉砕面とが接触する位置（第２位置）よりも粉砕テーブル１２の内周側となっている。
【００２４】
以下、本実施形態の固体燃料粉砕装置１０について詳細に説明する。本実施形態の固体燃料粉砕装置１０は、竪型ミルとよばれる形式の装置である。
図１に示すように、固体燃料粉砕装置１０は、略円筒形状の中空のハウジング１１と、ハウジング１１内の下部に配置され、上下方向に延在する軸線周りに回転可能に取り付けられた粉砕テーブル１２と、粉砕テーブル１２の外周部１２ｂに押圧され粉砕テーブル１２と協働して固体燃料を粉砕するローラ１３と、粉砕テーブル１２を回転させる駆動部１４と、電源装置２００を備える。
【００２５】
駆動部１４は電動モータと減速機を含み、電動モータの回転数を減速させる減速機が駆動軸１５を介して粉砕テーブル１２の中心部１２ａに接続されている。また、駆動部１４は、電源装置２００から電源ケーブル２００ｂを介して電力が供給され、供給された電力により電動モータが動作する。電源装置２００は、駆動部１４に供給する電流の電流値を検出する検出部２００ａを備える。
【００２６】
固体燃料粉砕装置１０は、ハウジング１１内の上部に配置された分級部１６と、ハウジング１１の上端を貫通するように取り付けられ上部から投入される固体燃料を粉砕テーブル１２の中心部１２ａに供給する固体燃料投入部１７とを備える。ハウジング１１の下端部は流路１００に連通しており、流路１００からハウジング１１の下端部に一次空気が流入する。ハウジング１１は、床１８に設置された直方体形状のコンクリート製のブロック１９の上面に固定されている。
【００２７】
図１では、ローラ１３が１つのみ示されているが、粉砕テーブル１２の外周部１２ｂを押圧するように、外周方向に一定の間隔を空けて、複数のローラ１３が配置される。例えば、外周部１２ｂ上に１２０°の角度間隔を空けて、３つのローラ１３が配置される。この場合、３つのローラ１３が粉砕テーブル１２の外周部１２ｂと接する部分（押圧する部分）は、粉砕テーブル１２の中心部１２ａからの距離が等距離となる。
【００２８】
粉砕テーブル１２の外側の複数箇所には、流路１００から流入する一次空気をハウジング１１内の粉砕テーブル１２の上方の空間に流出させる酸化性ガス吹出口３２が設けられている。酸化性ガス吹出口３２の上方にはベーン３３が設置されており、ベーン３３は酸化性ガス吹出口３２から吹き出した一次空気に旋回力を与える。ベーン３３により旋回力が与えられた一次空気は、図１中に矢印に示すような気流となって粉砕テーブル１２上で粉砕された固体燃料をハウジング１１の上方の分級部１６へ導く。なお、一次空気に混合した固体燃料の粉砕物のうち、粒径の大きいものは分級部１６まで到達することなく落下して粉砕テーブル１２に再び戻される。
【００２９】
分級部１６は、略円筒形状のハウジング１１の円筒軸を中心に回転するブレードを備えている。分級部１６に到達した固体燃料の粉砕物は、回転するブレードと一次空気の流れにより生ずる遠心力と求心力の相対的なバランスにより、所定粒径より小さい微粉燃料のみがブレードの内部に流入し、出口３４から流出する。出口３４は微粉炭ボイラ（不図示）に連結される供給流路（不図示）に連通している。
【００３０】
次に、図２を用いてローラ１３とローラ支持部２０の構成について説明する。ローラ１３は、ローラ支持部２０によってハウジング１１に支持されている。ローラ支持部２０は、ローラ１３を取り付ける回転軸２１と、回転軸２１を保持する本体２２と、本体２２の側部に固定して取り付けられた支持軸２３と、本体２２の上面に上方へ延在するように取り付けられたアーム２４と、本体２２の下面に下方に突出するように設けられた突起部２５を備える。
【００３１】
ローラ１３の中心には、略円筒形状をした中空のハブ２６が取り付けられている。ローラ１３は、ハブ２６を介して、回転軸２１の先端部に取り付けられる。したがって、ローラ１３は、回転軸２１を中心に周方向に回転可能となっている。
支持軸２３は、軸線が略水平方向であり、粉砕テーブル１２の円形形状の接線方向に延在するように配置されている。ローラ支持部２０は支持軸２３を中心に回動可能となっており、支持軸２３を中心に回動することにより、粉砕テーブル１２の外周部１２ｂに対するローラ１３の距離が変化する。
【００３２】
ハウジング１１には、アーム２４の上端部を押圧する荷重付加部２７が取り付けられている。荷重付加部２７は、長手方向に移動可能な状態でハウジング１１に取り付けられた中間ピストン２８と、ハウジング１１の外周に取り付けられ中間ピストン２８の外側端部を押圧する油圧荷重部２９を備える。中間ピストン２８の内側端部は、アーム２４の上端部外周側に接続されている。荷重付加部２７は、油圧荷重部２９によって中間ピストン２８を長手方向に移動させることにより、ローラ支持部２０を、支持軸２３を中心に揺動させる。
ローラ１３は、油圧荷重部２９によって支持軸２３回りに揺動し、その外周面が粉砕テーブル１２の粉砕面１２ｃに押圧されることによって、回転軸２１回りに回転する。
【００３３】
突起部２５は、ローラ支持部２０が支持軸２３を中心に一定の位置まで揺動した場合に、ストッパ３０に突き当たる。ストッパ３０は、ローラ１３の粉砕テーブル１２を押圧する方向への移動量を制限する制限部材として機能する。ストッパ３０は、外周面に雄ネジが刻まれたネジ部材であり、ハウジング１１を貫通するように取り付けられた保持部３１の内周に刻まれた雌ネジと螺合している。ストッパ３０は、専用の特殊工具で手動により、回転可能となっている。これにより、粉砕テーブル１２に最も近接する場合の、ローラ１３の粉砕テーブル１２に対する相対位置が調整可能となっている。
【００３４】
また、本実施形態のローラ支持部２０は、図３における回転軸２１の中心軸２１ａに沿って、ローラ１３を粉砕テーブル１２の内周側に移動させる調整機構（不図示）を備えている。この調整機構により、ローラ支持部２０は、粉砕テーブル１２の駆動軸１５に対するローラ１３の距離が調整可能となっている。例えば、ローラ１３と粉砕テーブル１の摩耗が進展した場合に、ローラ１３の位置を粉砕テーブル１２の駆動軸１５側により近づけるように調整することにより、摩耗の進展していない箇所を用いて固体燃料を粉砕することができる。また、これにより、摩耗の進展を各箇所で平均化してローラ１３と粉砕テーブル１２の長寿命化を図ることができる。
【００３５】
次に、本実施形態の粉砕テーブル１２およびローラ１３の形状および配置について図３を用いて説明する。
なお、図３および図４では、固体燃料が図示されておらず、ローラ１３の外周面１３ａと粉砕テーブル１２の粉砕面１２ｃは接触していないように図示されている。しかしながら、ローラ１３の外周面１３ａと粉砕テーブル１２の粉砕面１２ｃとが対向する位置においては、ローラ１３の外周面１３ａと粉砕テーブル１２の粉砕面１２ｃとが固体燃料を介して接触しているものとする。そして、本実施形態では、このような状態を、ローラ１３の外周面１３ａと粉砕テーブル１２の粉砕面１２ｃとが「接触している」と呼ぶ。
【００３６】
図３に示すように、ローラ１３は、中心Ｃ０を基準とした曲率半径がＲ０となる一定の曲率の外周面１３ａを備えている。ローラ１３の幅はＷであり、ローラ１３の幅方向の中心位置における外周面１３ａと粉砕テーブル１２の粉砕面１２ｃが接触する粉砕テーブル１２上の位置が、位置Ｐ２となっている。
【００３７】
図５には、粉砕テーブル１２の駆動軸１５の中心からの距離と、その位置における周速度との関係が示されている。粉砕テーブル１２の周速度とは、粉砕テーブル１２の粉砕面１２ｃ上の各位置における駆動軸１５に直交する周方向の移動速度をいう。図５に示すように、粉砕テーブル１２は、駆動軸１５回りに回転する円板状の部材であるため、駆動軸１５の中心からの距離に比例して、周速度が高くなる。なお、図５および図６に示す例は、粉砕テーブル１２の駆動軸１５回りの単位時間あたりの回転数が一定である場合の例である。
【００３８】
また、ローラ１３の周速度とは、ローラ１３の外周面１２ｂ上の各位置における回転軸２１に直交する周方向の移動速度をいう。図３に示すように、ローラ１３の外周面１３ａは、ローラ１３の幅方向の中心位置が凸となる円弧形状となっている。そのため、図５に示すように、位置Ｐ２での周速度が高く、回転軸２１方向の端部における周速度が低くなっている。
【００３９】
図５に示す位置Ｐ１は、ローラ１３の外周面１３ａの周速度と粉砕テーブル１２の粉砕面１２ｃの周速度とが一致する位置となっている。図５に示すように、位置Ｐ１は位置Ｐ２よりも粉砕テーブル１２の内周側となっている。
このように、位置Ｐ１が位置Ｐ２よりも粉砕テーブル１２の内周側となっているのは、粉砕テーブル１２の粉砕面１２ｃの曲率半径が粉砕テーブル１２の内周側と外周側とで異なっているからである。
【００４０】
図３に示すように、粉砕テーブル１２の内周側の端面１３ｂの延長線が粉砕テーブル１２の粉砕面１２ｃと交差する位置が位置Ｐ３（第３位置）である。また、粉砕テーブル１２の外周側の端面１３ｃの延長線が粉砕テーブル１２の粉砕面１２ｃと交差する位置が位置Ｐ４（第４位置）である。
図３に示すように、位置Ｐ３における粉砕面１２ｃの曲率半径（第１曲率半径）が中心をＣ１とするＲ１となっている。また、位置Ｐ４における粉砕面１２ｃの曲率半径（第２曲率半径）が中心をＣ２とするＲ２となっている。そして、曲率半径Ｒ１が曲率半径Ｒ２よりも小さくなっている。
【００４１】
本実施形態において、ローラ１３の端面１３ｂの延長線から位置Ｐ１までの回転軸２１の中心軸２１ａ方向の距離Ｄと、ローラ１３の幅Ｗとの関係は、以下の式（１）のようにするのが好ましい。
０≦Ｄ≦０．３・Ｗ      （１）
更に、距離Ｄと幅Ｗとの関係を下記の式（２）のようにするのがより好ましい。
Ｄ＝０．１５・Ｗ      （２）
式（１）は、位置Ｐ１をローラ１３の端面１３ｂ側に近づけるように配置するための条件である。また、式（２）は、位置Ｐ１をローラ１３の端面１３ｂ側に近づけつつ、位置Ｐ１を位置Ｐ３よりは粉砕テーブル１２の外周側に配置するための条件である。
【００４２】
次に、本実施形態の比較例に係る粉砕テーブル１２′およびローラ１３の形状および配置について図４を用いて説明する。
図４に示す比較例のローラ１３は、図３に示す本実施形態のローラ１３と同様である。一方、図４に示す比較例の粉砕テーブル１２′は、図４に示す本実施形態の粉砕テーブル１２と異なっている。具体的には、粉砕テーブル１２′の粉砕面１２′ｃ上の位置Ｐ３における曲率半径Ｒ１′（中心位置はＣ１′）が、図３に示す曲率半径Ｒ１と異なっている。また、粉砕テーブル１２′の粉砕面１２′ｃ上の位置Ｐ４における曲率半径Ｒ２′（中心位置はＣ２′）が、図３に示す曲率半径Ｒ２と異なっている。
【００４３】
図３に示すように、本実施形態の粉砕テーブル１２は、曲率半径Ｒ１が曲率半径Ｒ２よりも小さくなっている。一方、図４に示すように、比較例の粉砕テーブル１２′は、曲率半径Ｒ１′が曲率半径Ｒ２′よりも大きくなっている。その結果、比較例においては、図６に示すように、粉砕テーブル１２′の粉砕面１２′ｃの周速度とローラ１３の外周面１３ａの周速度とが一致する位置Ｐ１′が位置Ｐ２よりも粉砕テーブル１２の外周側に配置される。
【００４４】
本実施形態の粉砕テーブル１２およびローラ１３と、比較例の粉砕テーブル１２′およびローラ１３とを対比すると、所定時間（例えば、粉砕テーブルを回転させた総経過時間が２０００〜３０００時間）経過後の各部の摩耗の進展状況が異なったものとなる。
本実施形態を示す図３において、符号１３ｄは、所定時間経過後のローラ１３の外周面を示す。また、符号１２ｄは、所定時間経過後の粉砕面を示す。
比較例を示す図４において、符号１３ｅは、所定時間経過後のローラ１３の外周面を示す。また、符号１２′ｄは、所定時間経過後の粉砕面を示す。
【００４５】
図３と図４を対比すると明らかなように、比較例では粉砕テーブル１２′の摩耗が位置Ｐ２近傍の局部的な領域で進展し、かつ、最も摩耗が進展している部分の摩耗の深さが大きい。それに対して、本実施形態では粉砕テーブル１２の摩耗が位置Ｐ３から位置Ｐ２に至るまでの広い領域で進展し、かつ、各位置での摩耗の深さが比較的均一となっている。
【００４６】
また、図３と図４を対比すると明らかなように、比較例ではローラ１３の摩耗が位置Ｐ１′よりも粉砕テーブル１２′の外周側の局部的な領域で進展し、かつ、最も摩耗が進展している部分の摩耗の深さが大きい。それに対して、本実施形態ではローラ１３の摩耗が位置Ｐ３から位置Ｐ４に至るまでの広い領域で進展し、かつ、各位置での摩耗の深さが比較的均一となっている。
【００４７】
また、比較例では、粉砕テーブル１２′の粉砕面で摩耗が進展している領域（粉砕面１２′ｄ）の大きさが、ローラ１３の外周面で摩耗が進展している領域（外周面１３ｅ）の大きさと同程度である。
それに対して、本実施形態では、粉砕テーブル１２の粉砕面で摩耗が進展している領域（粉砕面１２ｄ）の大きさが、ローラ１３の外周面で摩耗が進展している領域（外周面１３ｄ）の大きさよりも十分に狭く、略半分程度である。
【００４８】
このように、ローラ１３の外周面１３ａと粉砕テーブル１２の粉砕面１２ｃとが接触するとともに外周面１３ａの周速度と粉砕面１２ｃの周速度とが一致する転がり点（位置Ｐ１）を位置Ｐ２よりも内周側にすることで、粉砕テーブル１２の摩耗が大きくなる領域（粉砕面１２ｄ）が、ローラ１３の摩耗が大きくなる領域（外周面１３ｄ）よりも狭くなる。さらに、比較例に比べ、粉砕テーブル１２に生じる摩耗の最大深さと、ローラ１３に生じる摩耗の最大深さとを、それぞれ小さくすることができる。
【００４９】
次に、粉砕テーブル１２の外周部１２ｂの端部に設けられるダムリング１２ｅについて説明する。
図３に示す本実施形態のダムリング１２ｅは、粉砕テーブル１２とローラ１３により粉砕された固体燃料が粉砕テーブル１２の外周側に排出されるのを抑制し、一定量の固体燃料が粉砕テーブル１２上に滞留するようにする部材である。ダムリング１２ｅは駆動軸１５と同軸に配置される円環形状の部材であり、駆動軸１５回りに回転する粉砕テーブル１２の基部１２ｇの外周端に溶接等により接合されている。
【００５０】
本実施形態のダムリング１２ｅには、粉砕テーブル１２の外周側から内周側に向けて一定の勾配で高さが低くなるように傾斜するテーパ面１２ｆが形成されている。粉砕テーブル１２上の固体燃料は、粉砕テーブル１２が回転することにより与えられる遠心力によって、粉砕テーブル１２の内周側から外周側に向けて徐々に移動する。外周部１２ｂに到達した固体燃料は、テーパ面１２ｆの傾斜を乗り越えて粉砕テーブル１２の外部に排出される。本実施形態のダムリング１２ｅは、外周側から内周側に向けて一定の勾配で高さが低くなっているため、粉砕テーブル１２の外部に排出されやすい。
【００５１】
一方、図４に示す比較例のダムリング１２′ｅは、粉砕テーブル１２′の外周側から内周側に向けて一定の高さの形状となっている。そのため、本実施形態のダムリング１２ｅと比べ、粉砕テーブルの外側に固体燃料が排出されにくい構造となっている。比較例のダムリング１２′ｅは、粉砕テーブル１２′上に滞留する固体燃料の量を多くすることができる利点があるが、粉砕テーブル１２の内周側において、ローラ１３と粉砕テーブル１２の間に多量の固体燃料が噛み込み易くなる。ローラ１３と粉砕テーブル１２の間に多量の固体燃料が噛み込むと、転がり点である位置Ｐ１が粉砕テーブル１２の外周側に移動してしまう可能性がある。本実施形態のダムリング１２ｅによれば、転がり点である位置Ｐ１が粉砕テーブル１２の外周側に移動してしまうことを抑制することができる。
【００５２】
図７には、本実施形態の粉砕テーブル１２上に滞留する固体燃料Ｓが示されている。一方、図８には、比較例の粉砕テーブル１２′上に滞留する固体燃料Ｓ′が示されている。
図７に示す固体燃料Ｓと、図８に示す固体燃料Ｓ′を比較すると明らかなように、比較例では粉砕テーブル１２′の内周側のローラ１３の端面１３ｂにおいて多量の固体燃料が滞留しており、ローラ１３と粉砕テーブル１２′の間に多量の固体燃料が噛み込む可能性がある。それに対して、本実施形態では粉砕テーブル１２の内周側のローラ１３の端面１３ｂにおいて多量の固体燃料が滞留しておらず、ローラ１３と粉砕テーブル１２の間に多量の固体燃料が噛み込む可能性が抑制されている。
【００５３】
次に、本実施形態の固体燃料粉砕装置１０の製造方法について説明する。
本実施形態の固体燃料粉砕装置１０の製造方法は、床１８上に粉砕テーブル１２およびローラ１３以外の固体燃料粉砕装置１０の他の構成を設定する工程と、粉砕テーブル１２を形成する粉砕テーブル形成工程と、形成された粉砕テーブル１２をハウジング１１の内部に設置する粉砕テーブル設置工程と、粉砕テーブル１２が設置されたハウジング１１の内部にローラ１３を設置するローラ設置工程とを備える。
【００５４】
粉砕テーブル形成工程は、図３に示すように、粉砕テーブル１２の内周側のローラ１３の端面１３ｂに対応する位置Ｐ３における粉砕面１２ｃの曲率半径Ｒ１が、粉砕テーブル１２の外周側のローラ１３の端面１３ｃに対応する位置Ｐ２における粉砕面１２ｃの曲率半径Ｒ２よりも小さくなるように粉砕テーブル１２を形成する工程である。粉砕テーブル１２の粉砕面１２ｃは、例えば、硬化肉盛溶接によって形成される。
【００５５】
粉砕テーブル設置工程で、粉砕テーブル形成工程により形成された粉砕テーブル１２は、駆動軸１５を介して駆動部１４からの駆動力が伝達されるように、ハウジング１１の内部に設置される。
【００５６】
ローラ設置工程は、位置Ｐ１が、位置Ｐ２よりも粉砕テーブル１２の内周側となるようにローラ１３をハウジング１１のローラ支持部２０に設置する工程である。ここで、位置Ｐ１は、前述したように、ローラ１３の外周面１３ａと粉砕テーブル１２の粉砕面１２ｃとが接触するとともに外周面１３ａの周速度と粉砕面１２ｃの周速度とが一致する位置である。また、位置Ｐ２は、前述したように、ローラ１３の幅方向の中心位置における外周面１３ａと粉砕面１２ｃとが接触する位置である。
【００５７】
このように、本実施形態の固体燃料粉砕装置１０の製造方法によれば、図３に示されるように配置されたローラ１３および粉砕テーブル１２を備える固体燃料粉砕装置１０が製造される。
【００５８】
次に、以上説明した本実施形態の固体燃料粉砕装置１０が奏する作用および効果について説明する。
本実施形態の固体燃料粉砕装置１０によれば、ローラ１３の外周面１３ａの周速度と粉砕テーブル１２の粉砕面１２ｃの周速度とが一致する転がり点（位置Ｐ１；第１位置）よりも粉砕テーブル１２の内周側では粉砕テーブル１２の摩耗が大きくなり、粉砕テーブル１２の外周側ではローラ１３の摩耗が大きくなる。この位置Ｐ１が、ローラ１３の幅方向の中心位置における外周面１３ａと粉砕面２１ｃとが接触する位置Ｐ２（第２位置）よりも粉砕テーブル１２の内周側であるため、粉砕テーブル１２の摩耗が大きくなる領域（粉砕面１２ｄ）が、ローラ１３の摩耗が大きくなる領域（外周面１３ｄ）よりも狭くなる。したがって、ローラ１３が押圧される粉砕面１２ｃを有する粉砕テーブル１２の摩耗を抑制し、粉砕テーブル１２の補修および交換の頻度を低下させることができる。
【００５９】
また、本実施形態の固体燃料粉砕装置１０は、ローラ１３の外周面１３ａの曲率半径Ｒ０が一定であり、粉砕テーブル１２の内周側のローラ１３の端面１３ｂに対応する位置Ｐ３（第３位置）における粉砕面１２ｃの曲率半径Ｒ１（第１曲率半径）が、粉砕テーブル１２の外周側のローラ１３の端面１３ｃに対応する位置Ｐ４（第４位置）における粉砕面１２ｃの曲率半径Ｒ２（第２曲率半径）よりも小さい。
【００６０】
本実施形態の固体燃料粉砕装置１０によれば、粉砕テーブル１２の内周側におけるローラ１３の端面１３ｂに対応する位置Ｐ３においてローラ１３と粉砕テーブル１２とが近接した状態となり、前述した位置Ｐ１が前述した位置Ｐ２よりも粉砕テーブル１２の内周側に適切に配置される。
このようにすることで、ローラ１３が押圧される粉砕面１２ｃを有する粉砕テーブル１２の摩耗を抑制し、粉砕テーブル１２の補修および交換の頻度を低下させることができる。
【００６１】
また、本実施形態の固体燃料粉砕装置１０は、位置Ｐ１から位置Ｐ３までの回転軸２１方向の距離Ｄがローラ１３の幅Ｗの０．３倍以内である。
このようにすることで、粉砕テーブル１２の摩耗が大きくなる領域をローラ１３の幅Ｗの０．３倍以内の領域とし、ローラ１３が押圧される粉砕面１２ｃを有する粉砕テーブル１２の摩耗を適切に抑制することができる。
【００６２】
この距離Ｄは、ローラの幅Ｗの０．１５倍とするのが好ましい。
このようにすることで、粉砕テーブル１２とローラ１３とが最も近接する位置が粉砕テーブル１２の内周側におけるローラ１３の端面１３ｂに対応する位置Ｐ３よりも粉砕テーブル１２の外周側となり、固体燃料の粉砕効率を適切に維持することができる。
【００６３】
また、本実施形態の固体燃料粉砕装置１０は、粉砕テーブル１２の外周側の端部に、粉砕された固体燃料が粉砕テーブル１２の外周側に排出されるのを抑制するダムリング１２ｅが設けられており、該ダムリング１２ｅには、粉砕テーブル１２の外周側から内周側に向け高さが低くなるように傾斜するテーパ面１２ｆが形成されている。
【００６４】
このようにすることで、粉砕テーブル１２の外周側から内周側に向け高さが低くなるように傾斜するテーパ面１２ｆが形成されていない比較例のダムリング１２′ｅを備える固体燃料粉砕装置に比べ、粉砕テーブル１２の外周側に粉砕された固体燃料が移動しやすくなる。したがって、固体燃料が粉砕テーブル１２上に多量に滞留し、滞留した固体燃料が粉砕テーブル１２とローラ１３との間に噛み込むことにより、前述した位置Ｐ１が外周側に移動することを抑制することができる。これにより、転がり点である位置Ｐ１が外周側に移動して粉砕テーブル１２の摩耗が大きくなる領域を増加させる不具合を防止することができる。
【００６５】
また、本実施形態の固体燃料粉砕装置１０は、粉砕テーブル１２の駆動軸１５に対するローラ１３の距離を調整可能なローラ支持部２０（調整機構）を備えている。
このようにすることで、粉砕テーブル１２とローラ１３の摩耗が進行し、固体燃料の粉砕効率が低下する場合に、粉砕テーブル１２とローラ１３が接触する位置をずらして固体燃料の粉砕効率を向上させることができる。また、これによって、摩耗の進展を各箇所で平均化してローラ１３と粉砕テーブル１２の長寿命化を図ることができる。
【符号の説明】
【００６６】
１０    固体燃料粉砕装置
１１    ハウジング
１２    粉砕テーブル
１２ａ  中心部
１２ｂ  外周部
１２ｃ  粉砕面
１２ｅ  ダムリング
１２ｆ  テーパ面
１３    ローラ
１３ａ  外周面
１３ｂ，１３ｃ  端面
１５    駆動軸
１７    固体燃料投入部（燃料供給部）
２０    ローラ支持部（調整機構）
２１    回転軸
２１ａ  中心軸
２３    支持軸
【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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【図８】
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