(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右の側壁間に配置された試験用のコークスを、側壁に沿って一方から他方に向けて押出し、押出す際の左右の側壁にかかる力を測定してコークス押出し負荷を評価する方法において、コ−クスを押出す際、コークスに反力を作用させながら押出すとともに、左右の側壁の少なくとも一方を、一定以上の力が加わるとコークスケーキの押出し方向と垂直の方向に変位するようにして押出し、コークスが移動するときの左右の側壁にかかる力、押出す際の押出し力、反力を作用する際の受力をそれぞれ測定し、これらの測定値と前記反力の値に基づいて左右の側壁が変位する場合の押出し負荷を評価することを特徴とするコークス押出し負荷の評価方法。
【請求項２】
少なくとも一方の側壁に突起を設け、さらに、コークスが該突起を乗り越える際の押出し負荷を評価することを特徴とする請求項１に記載のコークス押出し負荷の評価方法。
【請求項３】
コークスを押出す際、コークス上に荷重を積載して押出すようにし、前記測定値と前記反力の値のほかに、該荷重をさらに加えて押出し負荷を評価することを特徴とする請求項１または２に記載のコークス押出し負荷の評価方法。
【請求項４】
前記側壁とコークスとの間に、検出領域内の任意の位置での荷重の変化を時間的に連続して測定できるシート状の荷重検出手段を配設し、該シート状の荷重検出手段によって、側壁にかかる力の分布と任意の位置での荷重の変化を時間的に連続して測定し、前記測定値と前記反力の値のほかに、該シート状の荷重検出手段の測定結果をさらに加えて押出し負荷を評価することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のコークス押出し負荷の評価方法。
【請求項５】
コークス押出し方向に間隔を置いて設置された前後の支持体と、
前記前後の支持体の一方の側に配置されたコークス押出し手段と、
前記前後の支持体の他方の側に配置され、コークス押出しの際に前記コークス押出し手段による押出し力に対する反力をコークスに作用させる反力付与手段と、
前記前後の支持体間に間隔を置いて対向配置された左右の支持体と
前記左右の支持体に互いに対向するようにそれぞれ支持され、かつ、対向方向に移動可能に支持された左右の中間可動壁と、
前記中間可動壁に設定値以上の力が作用した際に、中間可動壁を移動させるための手段と、
内側にコークス押出し空間を形成するように前記中間可動壁にそれぞれ対向して配置され、対向方向には移動でき、コークス押出し方向には移動できないように設置された左右の側壁と、
前記左右の側壁間に配置された試験用のコークスを囲むように、その押出し方向前後に配置され、前記左右の側壁間の間隔よりも小さい幅を有する前後の可動壁と、
前記中間可動壁と前記側壁との間、前記押出し手段と前記可動壁との間、及び前記反力付与手段と前記可動壁との間にそれぞれ設置された荷重検出手段、
とを備えることを特徴とするコークス押出し負荷の評価装置。
【請求項６】
少なくとも一方の前記側壁のコークスと対向する面に、対向する面から連続する斜面を有する突起が設置されていることを特徴とする請求項５に記載のコークス押出し負荷の評価装置。
【請求項７】
前記突起が、位置を任意に変更できるように側壁に設置されていることを特徴とする請求項６に記載のコークス押出し負荷の評価装置。
【請求項８】
前記コークスと左右の側壁の間に、検出領域内の任意の位置での荷重の変化を時間的に連続して測定できるシート状の荷重検出手段がさらに配設されていることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載のコークス押出し負荷の評価装置。
【請求項９】
前記コークス上に積載される荷重をさらに備えることを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載のコークス押出し負荷の評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば水平室炉式コークス炉のコークス押出し時において、押出し負荷に対する炉壁凹凸の影響を定量的に評価することができるコークスケーキ押出し負荷の評価方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コークス炉を安定に操業することは、生産量の確保、製造コストの低減、そして、炉体保護の観点から重要なことである。しかし、実際には、様々なことが原因でトラブルが発生し、操業の安定が維持できないことが多い。
例えば、炭化室からコークスを押出す際には、押出し機ラムによる押力の一部が側圧として炉壁面にかかる。この押出し側圧は、コークスの押出しに必要な力が大きいほど高くなり、時として、炉壁煉瓦の破孔や炉壁損壊等のトラブルを発生させる。
【０００３】
このため、コークス押出し時において炉壁にどの程度の側圧（荷重）がかかっているかを推定することにより、上記のようなトラブルが生じないように操業条件を管理することが、特許文献１などで知られている。
この技術では、コークス押出し時に炉壁にかかる荷重を精度よく推定することが必要になるが、そのための方法として、例えば特許文献２に示されているようなコークス押出し負荷評価装置を用いてコークス押出し試験を行い、得られた測定値から推定する方法がある。
【０００４】
特許文献２に示された装置は、図８に示すように、間隔調整可能に対向配置された側部可動壁３１、３２と、側部可動壁の端面に当接する受側可動壁３３とでコの字状の囲いを形成し、この囲いの中に試験用のコークスケーキ３４を装入し、押出し機３５によって解放側から囲いの中のコークスケーキ３４を押出す際、側部可動壁３１、３２、受側可動壁３３および押出し機３５に設けた多数の荷重測定器３６によって、側部可動壁、受側可動壁および押出し機の各々の荷重分布や全体荷重を直接測定できるようにしたものである。
【０００５】
この装置は、支持体全体の荷重を測定するだけでなく、荷重分布をも測定することで、コークスケーキが炉壁に局部的に与える影響をより詳細に調査できるものではあるが、次のような点では、十分な試験が行えるものとはなっていない。
【０００６】
近年では、築炉してからの年数が長く、老朽化が進展しているコークス炉が増加しており、そのような炉では、コークス押出し時に炭化室の炉壁が炉幅方向に変位する可能性も高くなっており、そのような変位を考慮した試験を行う必要がある。
また、コークス炉炭化室の炉壁煉瓦は局部的に損耗（剥離）している場合やカーボンが付着している等で凸凹している場合が多く、コークス押出し時に炉壁にかかる側圧は、全体に一様ではなく、凹凸状態などに応じた分布を持っているため、側圧や荷重をより正確に推定するためには、炉壁に局部的に発生する凹凸の影響を評価することが必要である。
【０００７】
しかし、特許文献２に示された装置では、上記のような炉壁の変位や炉壁の凹凸が、押出し負荷にどのように影響しているかを定量的に評価できないという問題がある。
【０００８】
さらに、老朽化が進展したコークス炉の炉壁が破孔する限界荷重を評価する場合には、炉壁面の凹凸が存在する箇所で局所集中荷重が発生していると推定されるので、炉壁における局所荷重分布を正確に知る必要がある。
従来、炉壁における局所荷重分布の評価方法としては、評価しようとしている箇所に感圧紙を設置することが知られている（例えば非特許文献１、参照）。しかし、この技術を上記試験装置に適用したとしても、感圧紙には最終的に最大荷重が記録されるため、荷重分布を過大に評価してしまう可能性があり、また、時間連続的な測定は不可能であるという問題がある。
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−１４４１３９号公報
【特許文献２】特開平１０−３３２５０１号公報
【非特許文献１】「CAMP-ISIJ」Vol.15(2002)−77
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで本発明は、コ−クス押出し時に炭化室の炉壁が炉幅方向に変位した場合に、また、さまざまな形状の凹凸が炉壁の長手方向や炉高方向にわたって複数点在している場合に、それらが押出し負荷にどのように影響しているかを定量的に評価でき、さらに、局所集中荷重が発生し易い凹凸部位の荷重分布を時間的に連続して定量的に評価できる方法及び装置を提供することにより上記従来技術の問題を解決することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決する本発明の要旨は、次のとおりである。
（１）左右の側壁間に配置された試験用のコークスを、側壁に沿って一方から他方に向けて押出し、押出す際の左右の側壁にかかる力を測定してコークス押出し負荷を評価する方法において、コ−クスを押出す際、コークスに反力を作用させながら押出すとともに、左右の側壁の少なくとも一方を、一定以上の力が加わるとコークスケーキの押出し方向と垂直の方向に変位するようにして押出し、コークスが移動するときの左右の側壁にかかる力、押出す際の押出し力、反力を作用する際の受力をそれぞれ測定し、これらの測定値と前記反力の値に基づいて左右の側壁が変位する場合の押出し負荷を評価することを特徴とするコークス押出し負荷の評価方法。
【００１２】
（２）少なくとも一方の側壁に突起を設け、さらに、コークスが該突起を乗り越える際の押出し負荷を評価することを特徴とする（１）に記載のコークス押出し負荷の評価方法。
（３）コークスを押出す際、コークス上に荷重を積載して押出すようにし、前記測定値と前記反力の値のほかに、該荷重をさらに加えて押出し負荷を評価することを特徴とする（１）または（２）に記載のコークス押出し負荷の評価方法。
（４）前記側壁とコークスとの間に、検出領域内の任意の位置での荷重の変化を時間的に連続して測定できるシート状の荷重検出手段を配設し、該シート状の荷重検出手段によって、側壁にかかる力の分布と任意の位置での荷重の変化を時間的に連続して測定し、前記測定値と前記反力の値のほかに、該シート状の荷重検出手段の測定結果をさらに加えて押出し負荷を評価することを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載のコークス押出し負荷の評価方法。
【００１３】
（５）コークス押出し方向に間隔を置いて設置された前後の支持体と、前記前後の支持体の一方の側に配置されたコークス押出し手段と、前記前後の支持体の他方の側に配置され、コークス押出しの際に前記コークス押出し手段による押出し力に対する反力をコークスに作用させる反力付与手段と、前記前後の支持体間に間隔を置いて対向配置された左右の支持体と前記左右の支持体に互いに対向するようにそれぞれ支持され、かつ、対向方向に移動可能に支持された左右の中間可動壁と、前記中間可動壁に設定値以上の力が作用した際に、中間可動壁を移動させるための手段と、内側にコークス押出し空間を形成するように前記中間可動壁にそれぞれ対向して配置され、対向方向には移動でき、コークス押出し方向には移動できないように設置された左右の側壁と、前記左右の側壁間に配置された試験用のコークスを囲むように、その押出し方向前後に配置され、前記左右の側壁間の間隔よりも小さい幅を有する前後の可動壁と、前記中間可動壁と前記側壁との間、前記押出し手段と前記可動壁との間、及び前記反力付与手段と前記可動壁との間にそれぞれ設置された荷重検出手段、とを備えることを特徴とするコークス押出し負荷の評価装置。
【００１４】
（６）少なくとも一方の前記側壁のコークスと対向する面に、対向する面から連続する斜面を有する突起が設置されていることを特徴とする（５）に記載のコークス押出し負荷の評価装置。
（７）前記突起が、位置を任意に変更できるように側壁に設置されていることを特徴とする（６）に記載のコークス押出し負荷の評価装置。
（８）前記コークスと左右の側壁の間に、検出領域内の任意の位置での荷重の変化を時間的に連続して測定できるシート状の荷重検出手段がさらに配設されていることを特徴とする（５）〜（７）のいずれかに記載のコークス押出し負荷の評価装置。
（９）前記コークス上に積載される荷重をさらに備えることを特徴とする（５）〜（８）のいずれかに記載のコークス押出し負荷の評価装置。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、コ−クス押出し時に炭化室の炉壁が炉幅方向に変位した場合、また、さまざまな形状の凹凸が炭化室炉壁の長手方向や炉高方向にわたって複数点在している場合、炉壁の変位や炉壁に存在する凹凸が、押出し負荷にどのように影響しているかを定量的に評価でき、さらに、局所集中荷重が発生し易い凹凸部位での荷重分布が時間的に連続して定量的に評価できるので、コークス押出し時の押出し負荷をより精度よく推定でき、炉体煉瓦の破孔や炉壁損壊等のトラブルの発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
図１は、本発明の実施の形態を示すコークス押出し負荷の評価装置の平面図であり、図２は同じく側面図である。図において、基台１４上には、一定の間隔を置いて左右の側面支持体７、７が対向して設置され、また、この側面支持体７、７の配置方向と交わる押出し方向前後にも一定の間隔を置いて前後の支持体１５、１６が対向して設置されており、支持体１５には、押出し用の油圧シリンダ１が、支持体１６には反力付加用の油圧シリンダ３がそれぞれ取り付けられている。
【００１７】
左右の側面支持体間には、左右の側壁となる一対の側面パネル５、５が配置され、また、対向する各シリンダ間には、可動壁となる前後パネル１１、１２が各側面パネル５、５や突起９に接触しないように配置されており、これら側面パネルと前後パネルにより、試験用のコークスケーキ２の押出し空間が形成される。
【００１８】
油圧シリンダ１は、コークスケーキ２に押出し力を作用させるための押出し手段を構成するもので、そのロッド先端のシリンダヘッド１０によって前パネル１１に押力を伝えるようになっている。また、油圧シリンダ３は、押出し力に対する反力を作用させるための反力付与手段を構成するもので、そのロッド先端のシリンダヘッド１０によって他方の後パネル１２に反力を伝えるようになっている。
【００１９】
炭化室からコークスを押出す際には、押出し機ラム側からガイド車側に行くにしたがって、炉壁にかかる側圧が減少する。この炉長方向の側圧の減少による摩擦力の低下を擬似的に再現するため、油圧シリンダ１によって各パネルによって囲まれたコークスケーキ２を押出すとき、油圧シリンダ３による反力の大きさを変えるようにする。これにより、実際に押出されるコークスケーキ２の炉長方向の想定位置を変えた条件で、押出し力を測定することが可能となる。
【００２０】
油圧シリンダ１、３のシリンダヘッド１０、１０とそれぞれに対向する前後パネル１１、１２の間には、それぞれ荷重検出手段としてロードセル１７、１７が設置され、各ロードセルによって、油圧リンダ１の押出し力、油圧シリンダ３が受ける受力が検出される。
【００２１】
前後パネル１１、１２は、コークスケーキ２とともに側面パネル５、５間をコークス押出し方向に移動するため、側面パネル５、５間の間隔よりも小さい幅に形成されている。
また、前後パネル１１、１２の下端部には、それぞれローラ２１が取り付けられており、基台１４上を円滑に移動できるようになっている。
【００２２】
側面パネル５、５は、炭化室の炉壁が炉幅方向に変位する場合を想定して、一定以上の荷重が側面パネルに加わると、コークスケーキの押出し方向と垂直な方向に変位できるように設置する。
そのために、側面支持体７、７と側面パネル５、５の間に、側面用油圧シリンダ４、４で保持された中間可動壁６、６を設置し、この中間可動壁によって側面パネルを受けるようにする。
【００２３】
また、中間可動壁６、６と側面パネル５、５の間には、側面パネル５、５が受ける荷重を測定するためのロードセル１８、１８が複数個設置される。左右の側面パネル５、５が受ける荷重（受力）は、それぞれのロードセルの測定値の合計値として検出される。
【００２４】
側面パネル５、５は、コークス押出し時に、コークスとの摩擦力によってコークスケーキ２と一緒にコークス押出し方向に移動するおそれがある。それを防止するために、側面パネル５、５は、コークス押出し方向と垂直な方向（幅方向）には移動可能となるが、コークス押出し方向へは移動できないように規制するのがよい。
【００２５】
そのためには、油圧シリンダ３側に押出し方向への移動のみを規制するストッパを設けるようにしてもよいが、側面パネル５の幅方向の移動が確実になされるようにするには、例えば、側面パネル５、５のコークス押出し方向の両端部に、図１及び図１３に示すように、リニアモーションガイド（LMガイド）１９を取り付け、このＬＭガイド１９を基台１４に固定されたLMガイド支持体２０に取り付けるようにする。
これにより、側面パネル５、５は、LMガイド１９によってコークス押出し方向と垂直な方向（幅方向）には移動できるが、コークス押出し方向の移動はLMガイド支持体２０によって規制される。
【００２６】
側面用油圧シリンダ４はそれぞれ側面支持体７に設置され、その作動圧は油圧ポンプ（図示せず）によって制御されるようになっている。油圧ポンプは、予め設定された一定の吐出圧力（設定値）を維持するように、側面用油圧シリンダ４のシリンダピストンを前進または後退させる機能を有する。
この側面用油圧シリンダ４と油圧ポンプによって、中間可動壁６、６に設定値以上の力が作用した際に、中間可動壁を移動させるための手段を構成する。
【００２７】
コークスケーキ２を押出すと、コ−クスケーキ２は圧縮されて側方に広がるため、側圧が発生し、側面パネル５に荷重がかかる。また、後述するように、側面パネル５に突起が設置されており、コークスケーキ２がこの突起を乗り越える場合にも同様に荷重がかかる。この荷重は中間可動壁６を介して側面用油圧シリンダ４に伝達される。
その際、側面用油圧シリンダ４に油圧ポンプの吐出圧力の設定値以上の荷重がかかると、シリンダピストンが中間可動壁６とともに後退して側面パネル５、５の間隔が広がる。これは、実コークス炉では炭化室の炉幅が広がることに相当する。
【００２８】
なお、図１、２に示した実施形態では、押出し手段、反力付与手段ともに油圧シリンダを適用した例を示したが、この実施形態に限られるものではなく、それぞれの手段に対して油圧シリンダ及びエアシリンダの何れを用いても良い。また、それぞれのシリンダの個数も図の例に限られるものではない。一般には、油圧シリンダの方がエアシリンダに比べて小型のシリンダで同じ荷重を発生させることができるため、装置を小型化するためには油圧シリンダが有利である。
【００２９】
また、左右両方の側面パネルが、コークス押出し試験中にコークスケーキの押出し方向と垂直な方向に変位できる構成としたが、いずれか一方の側面パネルは、コークス押出し試験中に変位しないような構成としてもよい。
【００３０】
コークス炉炭化室の炉壁には、部分的な損耗やカーボンの付着のため、局部的に凹凸になっている箇所があり、そのような炉壁に局部的に発生する凹凸の影響を評価するために、側面パネル５のコークスケーキ２と対向する面には、図３に示されるような突起９が、例えば溶接、ボルトなどの固定手段により取り付けられる。
【００３１】
突起９は、取り付け位置を任意に変更できるように側面パネル５、５に固定することが好ましく、例えば、側面パネル５の押出し方向に長穴を設け、その長穴を介して突起９をボルトにより固定することにより、長穴に沿って押出し方向に突起９の固定位置を変えることができる。
【００３２】
突起９は、図３に示されるように、側面パネル５上面と連続する斜面２２及び該パネル上面と平行な水平面２３を有する楔形とし、斜面２２の角度αや長さｄなどが異なる突起９を複数準備しておくことにより、突起形状の違いによる押出し負荷への影響を評価することができる。
この突起９を用いることで、壁面に凸凹がある場合の押出し負荷に及ぼす影響を定量的に測定できる。
【００３３】
また、側面パネル５、５に突起９を設けた場合は、コークスケーキ２が突起を乗り越える際に、側面パネルとコークスとの摩擦力に加え、突起の斜面に作用する力も加わるため、側面パネル５、５にはコークス押出し方向に移動させようとするより大きな力が作用する。
そのため、側面パネル５、５の押し出し方向への移動を防止するためには、前述のように、側面パネル５、５のコークス押出し方向の両端にＬＭガイドレール１９を設置して、側面パネル５、５のコークス押出し方向と垂直な方向（幅方向）への移動を可能としつつ、コークス押出し方向へは移動できないようにすることがより望ましい。
【００３４】
各パネルに囲まれたコークスケーキ２の上方は開放されているので、測定するコークスケーキ上に荷重を積載することもできる。実際のコークス炉では、コークスの高さ方向に自荷重の分布が存在するので、荷重を積載することによって、自荷重が異なる炉の高さ方向で突起９の想定位置を変化させることができる。コークスケーキ上に積載する荷重としては、鋼板を用い、鋼板の厚みや、重ねる枚数を変更して荷重の大きさを変えるのがよい。また、荷重を積載しない場合は、押出し過程のコークスの突起による変形挙動を、上から観察し、記録することができる。
【００３５】
基台１４上に設けられた油圧シリンダ支持体１５には、例えばレーザ距離計のような位置検出器１３が取り付けられており、コークス押出し時の前パネル１１の移動距離を連続的に計測できるようになっている。
また、側面支持体７にも同様の位置検出器８が取り付けられており、中間可動壁６の側方への移動量を連続的に計測できるようになっている。
【００３６】
上記のように構成されたコークスケーキ押出し負荷評価装置においては、例えば小型電気炉などで乾留して得られた所定サイズの試験用コークスケーキ２を、装置の側面パネル５、５及び前後パネル１１、１２で囲まれる空間に装入する。装入されたコークスケーキ２と側面パネル５、５の間のクリアランスを、左右の中間可動壁６、６の移動により調整する。一方の側の側面パネル５には、あらかじめ突起９を図４（ａ）のように取り付けておく。
【００３７】
そして、側面用油圧シリンダ４の油圧ポンプの設定圧力を、中間可動壁が移動する場合と移動しない場合をそれぞれ想定した圧力に設定しておく。
その後、油圧シリンダ１を作動させてコークスケーキ２に押出し力を付与するとともに、油圧シリンダ３によって反力を作用させる。
その結果、コークスケーキ２は、（押出し力−反力）の力によって反対側の油圧シリンダ３の方に移動する。その際、コークスケーキ２は、図４（ａ）の初期状態（Ｉ）から、突起の斜面を移動（登坂）し（II）、最終的には突起頂点に乗り上げる（III）ように移動する。
【００３８】
コークスが突起９を通過する際、ロードセルにより、左右の側面パネルにかかる力、押出す際の押出し力、反力を作用する際の受力を、中間可動壁が側方に移動しない場合と移動する場合のそれぞれの場合において測定する。
【００３９】
先ず、中間可動壁が側方に移動しない場合の測定について説明する。
側面パネル５の一方に角度α９．５度、斜面の長さｄ１８２．５ｍｍ、コークスと接する水平面の長さ２２０ｍｍの突起を設置し、おおよそのサイズが押出し方向６００ｍｍ、幅４００ｍｍ、高さ３８０ｍｍのコークスケーキを押出した場合の、位置検出器１３により測定されたコークスの移動距離に対するロードセルの検出荷重（それぞれの面における複数個の合計値）の変化を図４（ｂ）に示す。
【００４０】
なお、図４（ｂ）において、（イ）は押出し側のシリンダヘッド１０と前パネル１１の間に設けられたロードセル１７で測定された荷重（押出し力）、（ロ）は受け側のシリンダヘッド１０と後パネル１２の間に設けられたロードセル１７で測定された荷重（反力）、（ハ）は右側の側面パネル５と中間可動壁６の間に設けられたロードセル１８で測定された荷重の合計値（右壁受力）、（ニ）は左側の側面パネル５と中間可動壁６の間に設けられたロードセル１８で測定された荷重の合計値（左壁受力）をそれぞれ示す。
【００４１】
油圧シリンダ（押出し手段）１によりコークスケーキ２に押出し力を作用する際には、油圧シリンダ（反力付与手段）３による反力が一定になるように油圧シリンダ３の油圧を制御する。この一定とする反力の設定値を変更（この反力の設定値により押出し力も変化する）することにより、実際のコークスケーキ２の炉長方向の想定位置での負荷を推定することが可能となる。
【００４２】
図４（ｂ）において、（イ）の押出し力と（ロ）の反力の差が、コークスケーキ２が側壁パネル上面に設けた突起９の狭小部を通過するために必要な荷重に相当する。図４（ｂ）からコークスケーキ２の移動距離が約１００ｍｍの位置から（イ）の押出し力と（ロ）の反力間に差が生じ、これとほぼ同じタイミングで、右壁全体の受力（ハ）および左壁全体の受力（ニ）が増加を開始している。移動距離がさらに進むにつれて、（イ）の押出し力と（ロ）の反力の差が拡大し、右壁全体の受力（ハ）および左壁全体の受力（ニ）もさらに増加していき、右壁受力（ハ）および左壁受力（ニ）は、図４（ａ）の（III）に示すコークスケーキ２が突起９の斜面を乗り超えた位置に相当する移動距離（４７０〜５００ｍｍ）でそれぞれの値が最大となる。
【００４３】
次に、左右の側面用油圧シリンダ４を制御する油圧ポンプ（図示せず）の吐出圧力の設定値を種々変化させ、左右の中間可動壁が側方に移動する条件で、左右の側面パネル５、５にかかる力、押出す際の押出し力、反力を作用する際の受力をロードセル１８により測定した結果の一例を示す。
【００４４】
図５は、側面パネル５、５に角度α９．５度、斜面の長さｄ１８２．５ｍｍ、コークスと接する水平面の長さ２２０ｍｍの突起を設置し、おおよそのサイズが押出し方向６００ｍｍ、幅４００ｍｍ、高さ３８０ｍｍのコークスケーキを押出し、この時のコークスの移動距離に対するロードセルの荷重（それぞれの面における複数個の合計値）及び左右側面パネル５、５間の距離の変位量を測定した結果である。
【００４５】
図５において、（イ）は押出し側のシリンダヘッド１０と前パネル１１の間に設けられたロードセル１７で測定された荷重（押出し力）、（ロ）は受け側のシリンダヘッド１０と後パネル１２の間に設けられたロードセル１７で測定された荷重（反力）、（ハ）は右側の側面パネル５と中間可動壁６の間に設けられたロードセル１８で測定された荷重の合計値（右壁受力）、（ニ）は左側の側面パネル５と中間可動壁６の間に設けられたロードセル１８で測定された荷重の合計値（左壁受力）をそれぞれ示す。
【００４６】
また、図５において、（ホ）は左右の側面支持体７、７に取り付けられた位置検出器８、８による測定値から求めた左右側面パネル５、５間の距離の変位量を示す。この値が正値であることは、左右パネル５、５間の間隔がコークス押出し中に広がったことを意味する。
【００４７】
図５において、移動距離（横軸）がおおよそ２５０ｍｍまでは、押出し力（イ）、壁受力（ハ）（ニ）は増加しているが、移動距離が２５０ｍｍを超えると、壁間距離の変位量（ホ）が急激に増加し、押出し力（イ）、壁受力（ハ）（ニ）が低下に転じている。
図５の結果を基に、コークス押出し時の壁間距離の変位量と突起乗り越えに要する荷重（＝押出し力−反力）の関係、及び、右側壁に作用する合計荷重の関係を求めた。その結果を図６（ａ）、（ｂ）に示す。
【００４８】
図６より、壁間距離の変位が大きくなるにつれて突起乗り越えに要する荷重、及び、右側壁（突起を有する壁）に作用する荷重は供に直線的に減少することがわかる。この結果は、コークス押出し過程で、コークス炉炭化室の炉幅が広がることによって押出し負荷が低下する場合があることを示唆している。
実コークス炉の炭化室の炉壁間距離の変位量は、コークス炉の使用年数により変わると考えられるから、実コークス炉の特定炭化室の炉壁間距離の変位量の測定値から、図５及び図６の測定結果を基に当該コークス炉炭化室における押出し負荷や側壁の全体の負荷荷重を予測することが可能となる。
【００４９】
以上のようなコークス押出し負荷の測定試験を、側面用油圧シリンダの油圧ポンプの吐出圧力の設定値を変化させて、中間可動壁が移動する場合と移動しない場合のそれぞれにおいて、突起の形状、反力、上部積載荷重を変えて行い、それぞれの場合における側壁にかかる力、押出し力、受力をそれぞれ測定する。そして、これら測定値と反力の値、さらには荷重に基づいて押出し負荷を評価することにより、さまざまな形状の凹凸が、コークス炉の炉長方向や炉高方向のさまざまな位置に存在する時の押出し負荷に与える影響を評価することができる。
【００５０】
以上の実施の形態では、壁全体の荷重を各ロ−ドセルの合計値（平均値）として測定しており、部分的な荷重としては測定していないが、特に、老朽化が進展したコークス炉の炉壁が破孔する限界荷重を精度よく推定するには、コークスケーキの押出し時に凹凸部で発生すると推定される局所的な集中荷重がどのような分布になっているかを定量的に、且つ、時間的に連続して測定して評価することが望ましい。
【００５１】
そこで、コークスケーキの押出し時の荷重の分布や、炉壁の任意の場所における荷重の変化を時間的に連続して測定することができるようにした実施の形態について説明する。
【００５２】
図７は、炉壁にかかる荷重を面として検出できるシート状の圧力検出手段を用いて、荷重分布や荷重の変化を連続的に測定できるようにした例であり、シート状の圧力検出手段として市販の圧力センサシート２４を用い、それを側面パネル５とコークスケーキ２の間に配置して、コークスケーキ２の押出し時の凸部周辺の荷重分布や、荷重の時間的変化を測定できるようにしたものである。
【００５３】
この圧力センサシートは、行電極と列電極を有する２枚の樹脂シートを貼り合わせた構造になっており、電極の行と列の交点が個別の圧力検出点(センサセル)を構成し、このシートに加わる圧力に応じて各センサセルの電気抵抗値が減少するようになっている。そして、センサシートに圧力が加わると、各電極を通してセンサセルの電気抵抗値の変化が高速に読み取られ、読み取られたデータは、専用の計測ソフトで処理されて、センサシートの測定領域内における圧力分布や任意の位置における圧力の時間変化が出力される。
【００５４】
この圧力センサシート表面は、例えばプラスチックの薄膜等で保護されているが、コークス塊が強く接触すると損傷するので、センサシート２４とコークスケーキ２の間に保護シート２５を挿入するのがよい。側面パネル５側にも挿入するのがより好ましい。
保護シート２５には、市販の厚紙（クラフト紙）や薄い金属シートなどを単独で、あるいは併用して使用できる。
【００５５】
保護シート２５を入れた場合には、保護シートによりセンサシート２４にかかる力が減衰し、計測された荷重は真の値ではない。そのため、ロードセル１８で測定された荷重をセンサシート２４で得られた荷重分布を基に補正して、真の荷重値を求めるようにする。
【００５６】
図８−１〜図８−３に、中間可動壁が側方に移動しない（固定）条件で、圧力センサシート２４を用いた場合における圧力の変化を連続的に記録した場合の例を示す。
【００５７】
圧力センサシ−トには市販品（ニッタ（株）製）を用い、それを図７のようにセットして、図４の場合と同様の突起を用いて押出し試験を実施した。
使用したセンサシートには、１点当たり１７×１７ｍｍの圧力検出点（センサセル）が、水平方向（コークス押出し方向）に５２点、高さ方向に３４点、合計１７６８個配置されている。
なお、保護シート２５としては、厚さ約０．５ｍｍのクラフト紙と、厚さ約０．１ｍｍの金属シートを重ね合わせたものを用い、それをセンサシートの両側に介在させた。
【００５８】
図７に示すように、圧力センサシート２４を、センサコネクター２３を介してセンサ制御・データ記録システム２４に接続し、所定の時間間隔で圧力センサシートによる測定値を記録するようにした。また、センサ制御・データ記録システム２４に、コークスケーキの押出し中に、上述した各ロードセルで測定された荷重データや、位置検出器からの位置データを同時に記録することにより、これらの測定データを圧力センサシートによる突起面における荷重の分布のデータと１：１に対応させて解析できるようにした。
【００５９】
図８−１（ａ）〜８−３（ｅ）に、中間可動壁が側方に移動しない（固定）条件で、コークスケーキ押出し中に、右壁に配置した突起面で測定された圧力センサシートの荷重の分布を、コークスケーキ２の移動距離１００ｍｍごとに示す。なお、図８中には、荷重の分布と突起の位置関係を明確にするために、センサシートのセンサセル配列上に突起の輪郭（側面矢視、正面矢視）を重ね合わせて示した。
【００６０】
図８−１（ａ）〜８−３（ｅ）より、コークスケーキと突起面は局所的に接触していること、コークスケーキの移動（図中の左側から右側に向かって押出される）とともに、荷重が作用する点群も移動すること、右壁全体の受力が大きくなると接触面積が増加すること、などを読み取ることができる。
【００６１】
このような圧力センサシートを用いた測定の結果、得られる情報の例を図９と図１０に示す。
図９は、突起面とコークスケーキの接触面積、突起面に作用する全体荷重、及び、接触圧力（＝全体荷重／接触面積）とコークスケーキの移動距離の関係を示したものである。図より、コークスケーキが移動するにつれて、全体荷重が増加するが、接触面積も増加すること、その結果として、接触面積は概ね一定の値で推移することがわかる。
【００６２】
また、図１０は、センサセル１個あたりに作用する荷重とコークスケーキの移動距離の関係を示したものである。ここで、センサセルＡは、図８（ａ）において、縦方向のセル番号２０、横方向のセル番号３０を、また、センサセルＢは、同図において、縦方向のセル番号２０、横方向のセル番号３８示す。図より、突起面の特定の位置に作用する荷重値とその時間的変化を把握することができる。
【００６３】
なお、図７の例では圧力センサシート２４を押出し方向に対して右壁に配置したが、左壁に配置したり、左右の壁に同時に配置して両壁に作用する荷重の分布を同時に測定したりすることもできる。また、保護シート２５の構成（材質、厚み、使用数など）は、炉壁に作用する荷重の強弱に応じたものを選定するのがよく、たとえば、炉壁に作用する荷重が弱い場合には、厚みの少ないシートを適用したり、使用する枚数を少なくしたりする。
【００６４】
また、上記図７〜1０に示した実施の態様では、中間可動壁が側方に移動しない（固定）条件で、圧力センサシート２４を用いた場合における圧力分布及び圧力変化を測定した例を説明したが、中間可動壁が幅方向に移動した条件でも同様に測定することができる。
【００６５】
この圧力センサシートを用いる実施の態様では、側壁面に作用する荷重を、センサシートの測定範囲内において時間的に連続して測定することができる。このため、圧力センサシート用いた測定を、様々な形状の突起や炭化室内の位置を想定した条件で行うことにより、炉壁に凹凸がある部位で発生すると推定される局所的な集中荷重がどのような分布になっているかを定量的に、且つ、時間的に連続して記録して評価することができ、コークス押出し時の押出し負荷をより精度よく推定することができるとともに、老朽化が進展したコークス炉の炉壁が破孔する限界荷重を精度よく推定することができるため、炉壁煉瓦の破孔や炉壁損壊等のトラブル発生をより確実に防止することができる。
【００６６】
以上では、突起をそのまま凸形状の突起とした場合について説明したが、図１２に示すように突起を組み合わせて凹みの一部として用いることができ、この装置で、凹み形状の評価を併せて行うことができる。
また、側壁を形成する側面パネルは、材質や表面形状を変更することによって、表面の摩擦状態を変化させることもできる。コークスと接する底面は、基台の表面を利用することもできるが、所定の摩擦状態を得るために基台とは別に底部を設けることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示すコークス押出し負荷の評価装置の平面図である。
【図２】図１のコークス押出し負荷の評価装置の側面図である。
【図３】本発明の実施の形態で用いる突起の形態を説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態を説明するための図であり、（ａ）は、コークス押出し中の模式図、（ｂ）は、中間可動壁が移動しない場合の測定結果の一例の図である。
【図５】同じく中間可動壁が移動する場合の測定結果の一例を示すである。
【図６】本発明の実施の形態の一例に係る評価装置による測定から得られた情報の一例を示す図であり、壁間距離の変位と突起乗り越えに要する荷重や右側壁に作用する合計荷重との関係を示す図である。
【図７】シート状の圧力検出手段をさらに用いた他の例を説明する図である。
【図８−１】他の例における、コークスケーキが突起の斜面を通過する際の、初期の状態における圧力センサシートによる荷重分布の測定結果の一例を示す図である。
【図８−２】同じく、途中の状態における測定結果の一例を示す図である。
【図８−３】同じく、コークスケーキが突起の斜面を乗り越えた状態における測定結果の一例を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態の他の例に係る評価装置による測定から得られた情報の一例を示す図であり、コークスケーキの移動距離と、突起面とコークスケーキの接触面積、突起面に作用する全体荷重、及び、接触圧力との関係を示す図である。
【図１０】同じく、コークスケーキの移動距離と、センサセル１個あたりに作用する荷重との関係を示す図である。
【図１１】側面パネルの取り付け構造の一例を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態の他の例を説明する図である。
【図１３】従来のコークス押出し負荷の測定装置を示す図である。
【符号の説明】
【００６８】
１    押出し用油圧シリンダ
２    試験用のコークスケーキ
３    反力付加用油圧シリンダ
４    側面用油圧シリンダ
５    側面パネル
６    中間可動壁
７    側面支持体
８    位置検出器
９    突起
１０    シリンダヘッド
１１    前後パネルのうちの前パネル
１２    前後パネルのうちの後パネル
１３    位置検出器
１４    基台
１５    押出し用油圧シリンダ支持体
１６    反力付加用油圧シリンダ支持体
１７、１８    ロードセル
１９    リニアモーションガイド（LMガイド）
２０    LMガイド支持体
２１    ローラ
２２    突起の斜面
２３    突起の水平面
２４    圧力センサシート
２５    保護シート
２６    センサコネクター
２７    センサコネクター制御・データ記録システム
【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８−１】
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【図８−２】
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【図８−３】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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