JP2020063145A - 払出装置及び払出装置の運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】容易にホッパの上端部を供給面に応じた位置とすることができ、容易に払出装置を設置することを目的とする。【解決手段】払出装置１０は、地面に形成された上方に開口する地面開口の周縁に対して上方から係合するフランジ部２３を上部に有し、内部に形成された内部空間に固体燃料を貯留するホッパ２０と、内部空間の下部に設けられ、ホッパ２０に貯留する固体燃料を所定量ずつホッパ２０の外部空間へ払い出す回転払出機３０と、ホッパ２０に貯留する固体燃料を検出する在荷検知器４０と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、払出装置及び払出装置の運転方法に関するものである。

搬送車両等が搬送する貯留物が供給され、供給された貯留物を貯留するホッパが知られている。ホッパから貯留物を払い出す際に、ホッパの底部に設けられた払出装置を用いてホッパの下端に形成された開口から払出を行うことが知られている。（例えば、特許文献１）

特許文献１には、ホッパ型を呈する貯蔵庫の底壁の鉛直方向上方にて回転する回転ホイルを設けた構成が開示されている。回転ホイルは、底壁の内面上をスリット状の払出口に沿って水平方向に往復移動し、貯蔵庫内の石炭等のばら物を底壁のスリット状の払出口から落下させる。

特開平１１−１２４１９４号公報

ところで、貯留物を貯留するホッパは、搬送車両等からホッパへの搬送物（貯留物）の供給を行う際の利便性を向上させるために、地面を掘削することで形成されたピット内に配置されることがある。このような場合には、ホッパの鉛直方向上端と、ピット開口（ピットの上端に形成されている上方に開口する開口）との相対位置を所定の相対位置とする必要がある。

特許文献１では、地面に対する貯蔵庫の支持態様について考慮されていない。特許文献１に記載のホッパ型の底部を呈する貯蔵庫を地面に形成されたピット内に配置する際に、ピットの底面に貯蔵庫を立設する構造とした場合、貯蔵庫の上端との高さ位置を、ピット開口に応じた位置とし難いという問題が生じる。したがって、貯蔵庫を設置する際には、ピット内ではなく、地上に設置することとなり、地面から上部にある貯蔵庫内へ貯留物を搬送する作業が煩雑となる可能性があった。ピット開口に応じた位置とは、例えば、ピット開口の高さ位置と貯蔵庫の上端の高さ位置とが、略同一となる位置が挙げられる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、容易にホッパの鉛直方向上端部を供給面に応じた位置とすることができ、容易に設置することができる払出装置及び払出装置の運転方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の払出装置及び払出装置の運転方法は以下の手段を採用する。
本発明の一態様に係る払出装置は、供給面に形成された鉛直方向上方に開口する供給面開口の周縁に対して上方から係合する支持部を上部に有し、内部に形成された内部空間に貯留物を貯留するホッパと、前記内部空間の鉛直方向下部に設けられ、前記内部空間に貯留する前記貯留物を所定量ずつ前記内部空間から前記ホッパの鉛直方向下方側の外部空間へ払い出す払出部と、前記内部空間に貯留する前記貯留物の量を検出する検出部と、を備えている。

上記構成では、鉛直方向上方にある供給面に形成されたホッパの供給面開口の周縁に対して、ホッパの上部に設けられた支持部が上方から係合することで、ホッパが供給面の鉛直方向の略高さ位置で支持されている。すなわち、ホッパは、供給面の高さ位置に対して、吊り下げられるように支持されている。これにより、容易にホッパの上端部を供給面に応じた位置とすることができる。したがって、払出装置を容易に設置することができる。なお、供給面に応じた位置とは、例えば、ホッパの上端の高さ位置が、供給面と略同一となる位置が挙げられる。

また、上記構成では、ホッパの内部空間の下部に設けられた払出部によって、ホッパの内部空間に貯留する貯留物を所定量ずつホッパの下方側の外部空間に払い出している。これにより、貯留物を所定量ずつに切り出すための切出用コンベヤ等の装置を、ホッパの外部空間側に設ける構成と比較して、払出装置を小型化することができる。したがって、払出装置を配するのに要する空間を小さくすることができる。例えば、供給面が地面である場合には、払出装置は地下に設けることとなる。このような場合には、払出装置を配置するために要する空間を小さくすることで、地面を掘削する掘削範囲を小さくすることができる。したがって、掘削作業の期間を短縮できるとともに、掘削作業の費用を抑制することができる。

また、上記構成では、ホッパに貯留する貯留物の量を検出する検出部を設けている。これにより、ホッパの内部空間に貯留する貯留物が減少していることや、貯留物が無くなったことを把握することができる。したがって、例えば、貯留物が減少した場合や、無くなっている場合には、ホッパへの次の貯留物の供給を促すことができる。

また、本発明の一態様に係る払出装置は、前記ホッパは、前記内部空間の底面を規定する底面部と、該底面部に形成されていて前記内部空間と前記外部空間とを連通する払出開口と、を有していて、前記払出部は、前記底面部の鉛直方向上方に設けられ、前記内部空間に貯留する前記貯留物を前記払出開口に導くように前記底面部の上面と所定の距離を離間して回転する回転部を有していてもよい。

本発明ではホッパに底面部を設け、底面部の鉛直方向上方に払出装置を設置し、底面部の一部に払出開口を形成している。例えば、底面部を設けていないホッパでは、外形が筒状体を下端に形成された開口（以下、「下端開口」という。）に向かうにしたがって、外形と水平面とが為す角度が安息角以上の傾斜角度を為すように、縮径する形状となる。よって、底面部を設けていないホッパの外形は、ホッパの下端開口の大きさに応じた高さを保有する形状になる。ここで、ホッパの下端開口は、貯留物の受け取り側の構造で受け取ることができる大きさである必要がある。すなわち、下端開口が、受け取り側の構造よりも大きい場合には、受け取り側の構造ですべての貯留物を受け取ることができないので、下端開口は、受け取り側の構造よりも小さくする必要がある。このように、ホッパの下端開口の大きさは、受け取り側の構造による制約を受けて上限が設けられる。また、上述のように、底面部を設けていないホッパの外形はホッパの下端開口の大きさに応じた形状となることを考慮すると、底面部を設けていないホッパの外形は、受け取り側の構造による制約を受ける。したがって、底面部を設けていないホッパは、ホッパ容量を大きくするにはホッパの高さが高くなる傾向となることになる。

これに対し、上記構成では、底面部を設け、底面部に形成された払出開口に払出装置によって貯留物を導いて払い出している。これにより、下端開口の大きさに応じた形状となることなく、受け取り側の構造による制約を受けずに、ホッパの外形を設計することができる。ただし、底面部を設けた場合、底面部に貯留物が堆積する。上記構成では、底面部上に堆積した貯留物を、旋回翼などの回転部によって払出開口に導き、ホッパの外部空間へ払い出している。このように、回転部を設けることで、底面部を設けたホッパであっても、ホッパの内部空間から好適に貯留物を払い出すことができる。

また、本発明の一態様に係る払出装置は、前記底面部の前記外部空間に面する面には、前記底面部を補強する補強材が設けられていてもよい。

上記構成では、底面部の外側空間に面する面には、補強材が設けられている。これにより、底面部に貯留物が堆積した場合であっても、補強材により底面部の変形を抑制して、回転部の安定した回転を維持することができる。

また、本発明の一態様に係る払出装置は、前記回転部には、肉盛溶接が施されている肉盛溶接部が設けられていてもよい。

ホッパの内部空間に貯留物が供給された際に、貯留物が衝突することで、回転部に荷重が作用する。また、貯留物を導いて払い出す際に回転部に摩耗が生じる。上記構成では、回転部に肉盛溶接が施されているので、貯留物の衝突による回転部の損傷および貯留物を導いて払い出す際の回転部の摩耗を抑制することができる。

また、本発明の一態様に係る払出装置は、前記内部空間から払い出された前記貯留物を運搬するコンベヤを備え、前記コンベヤは、前記貯留物が載置されるベルトと、前記ベルトを移動させる駆動部とを有していて、前記検出部が検出した前記貯留物の量が所定の閾値よりも小さい場合に、前記ベルトの移動速度を低減するように前記駆動部を制御してもよい。

コンベヤのベルトは、移動に伴って劣化が進む。上記構成では、貯留物の量が所定の閾値よりも小さい場合に、ベルトの移動速度を低減している。これにより、貯留物が少なく、コンベヤによる運搬を迅速に行わなくてもいい場合に、ベルトの移動速度を低減することができる。したがって、移動に起因するベルトの劣化を抑制することができるので、ベルトの寿命を長くすることができる。

また、本発明の一態様に係る払出装置は、前記ホッパは、前記内部空間の底面を規定する底面部と、該底面部に形成されていて前記内部空間と前記外部空間とを連通する払出開口と、を有していて、前記払出部は、前記底面部の鉛直方向上方に設けられ、前記内部空間に貯留する前記貯留物を前記払出開口に導くように前記底面部の上面と所定の距離を離間して回転する回転部を有し前記検出部が検出した前記貯留物の量が所定の閾値よりも小さい場合に、前記ベルトの移動速度を低減する前に、前記回転部の回転数を低減するように制御してもよい。

上記構成では、ベルトの移動速度を低減する前に、回転部の回転数を低減するようにしている。これにより、ベルトの移動速度を低減した際に、ホッパから払い出される貯留物の払出量が、ベルトの所定の運搬量を超えない範囲内で運用することができる。

本発明の一態様に係る払出装置の運転方法は、供給面に形成された鉛直方向上方に開口する供給面開口の周縁に対して上方から係合する支持部を上部に有し、貯留物を内部に形成された内部空間に貯留するホッパを備える払出装置の運転方法であって、前記内部空間の鉛直方向下部に設けられた払出装置によって、前記内部空間に貯留する前記貯留物を所定量ずつ前記内部空間から前記ホッパの鉛直方向下方側の外部空間へ払い出す払出ステップと、検出部によって、前記ホッパに貯留する貯留物の量を検出する検出ステップと、を備えている。

本発明によれば、容易にホッパの鉛直方向上端部を供給面に応じた位置とすることができ、容易に設置することができる払出装置を容易に設置することができる。

本発明の実施形態に係る払出装置の概略構成図である。 図１の払出装置に設けられたホッパの底面部の底面図である。 図１の払出装置に設けられた払出部及び底面部の要部の縦断面を模式的に示した図である。 図１の払出装置に設けられた制御装置のブロック構成図である。 図１の払出装置におけるホッパに貯留される固体燃料の高さと運搬用コンベヤの移動速度及び旋回翼の回転数との関係を示した図であって、（ａ）は時間における固体燃料の高さを示しており、（ｂ）は時間における運搬用コンベヤの移動速度及び旋回翼の回転数を示している。 比較例に係る払出装置の概略構成図である。 本発明の実施形態に係る払出装置と従来例に係る払出装置とを比較する図である。

以下に、本発明に係る払出装置及び払出装置の運転方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る払出装置１０は、例えば、火力発電プラントにおいて、燃料等を燃焼する燃焼部に対して、燃料を供給する固体燃料供給システム１に適用される。払出装置１０は、固体燃料供給システム１において、ホッパ２０に貯留されている石炭やバイオマス等の固体燃料（貯留物）７の払出や運搬を行う。なお、本実施形態では、払出装置１０がホッパ２０から払い出す貯留物として、固体燃料７を適用する例について説明するが、払出装置１０が払い出す対象は固体燃料７に限定されない。
なお、以下の説明で、上方や上方向などの上および同様に下は、鉛直方向での上や下を示すものとする。

図１に示すように、本実施形態に係る払出装置１０は、ホッパ２０、回転払出機３０、運搬用コンベヤ５０などを備え、大部分が、地面（供給面）２よりも下方（すなわち地下に）に配置される。詳細には、払出装置１０は、後述する運搬用コンベヤ５０の一部以外が、地面２を掘削することで形成した地下空間３内に配置されている。なお、本実施形態における地面２とは、後述するホッパ２０内に投入する固体燃料７を搬送する搬送車両６が乗り入れる乗入面を意味している。地下空間３と地上とは、地面２に形成された地面開口（供給面開口）４によって連通している。地面開口４の周縁の少なくとも一部の領域には、段状の段差部５が形成されており、この段差部５に後述するホッパ２０のフランジ部２３が上方から係合することで、ホッパ２０が吊り下げられるように支持されている。

払出装置１０は、地面２よりも下方に設けられるホッパ２０と、ホッパ２０の内部に形成された内部空間の下部に設けられる回転払出機（払出部）３０と、ホッパ２０に貯留する固体燃料７を検出する在荷検知器（検出部）４０と、ホッパ２０の下方に設けられる運搬用コンベヤ（コンベヤ）５０と、在荷検知器４０からの情報に基づいて運搬用コンベヤ５０及び回転払出機３０を制御する制御装置６０と、を備えている。

ホッパ２０は、外形が例えば逆円錐台形状であって、内部に空間（内部空間）が形成される筒体である。外形は例えば逆多角錐台形状であってもよい。すなわち、ホッパ２０の外形は、上下方向に延びる円筒形状を下方に向かうにしたがって縮径、もしくは下方に向かうに従って内部空間の水平方向断面積が縮小している。ホッパ２０は、内部空間の側面を規定する側面部２１と、内部空間の底面を規定する底面部２２と、側面部２１から半径方向外側に所定距離突出するフランジ部（支持部）２３と、を有している。

側面部２１は、上端から下端に向かうにしたがって縮径している。具体的には、側面部２１は、水平面に対して、角度θを為すように傾斜している。角度θは、ホッパ２０内に貯留される固体燃料７の安息角度以上となるように設定され、側面部２１が固体燃料７の下方への排出を妨げないようになっている。本実施形態では、一例として、６０度程度に設定されている。なお、角度θの具体的な角度は一例であり、６０度に限定されず、６０度よりも小さくてもよく、また、６０度以上であってもよい。側面部２１は、上端に供給開口２４を有していている。供給開口２４は、上方に開口しており、ホッパ２０の内部空間とホッパ２０の外部空間とを連通している。また、供給開口２４は、地面開口４と同じ高さ位置もしくは、地面開口４とわずかな段差を形成する高さ位置（すなわち、地面開口４よりもわずかに高い高さ位置、もしくは、わずかに低い高さ位置）に位置している。側面部２１の下端は、水平方向に底面部２２によって閉塞されている。なお、後述するが、底面部２２には、払出開口２５が形成されているため、ホッパ２０の下端の全領域が閉塞されているわけではない。

フランジ部２３は、側面部２１の上部の周方向の少なくとも一部、さらに好ましくは全域から略水平に半径方向外側に延びる円環状の部材である。フランジ部２３は、段差部５の上面に載置されている。すなわち、フランジ部２３は、段差部５に上方から係合している。ホッパ２０は、フランジ部２３と段差部５との係合部分以外では、地面２に対して支持されていない。したがって、ホッパ２０は、フランジ部２３と段差部５との係合部分を支持点として、吊り下げられるように地面２に支持されている。

底面部２２は、側面部２１の下端の周方向の全域から、略水平に半径方向の内側に延びる円環状の板材である。なお、ホッパ２０は外形が逆多角錐台形状の場合は、底面部２２は多角形状の板材になる。また、底面部２２の略中央には、例えば円形の払出開口２５が形成されている。払出開口２５は、上下方向に貫通しており、ホッパ２０の内部空間と外部空間とを連通している。また、底面部２２の外側下面（すなわち、外部空間に面する面）には、底面部２２を補強する補強材２６が溶接により固定されている。
ホッパ２０はフランジ部２３により上方から段差部５に係合することで、ホッパ２０が吊り下げられるように支持されている。ホッパ２０内には重量物となる固体燃料７が貯留されるので、底面部２２に荷重が加わることになるが、底面部２２の下方には、運搬用コンベヤ５０が配置されるので、底面部２２に荷重支持用の脚部を設けることが難しい。このため、底面部２２の変形を抑制するように、補強材２６は底面部２２を補強する。

補強材２６は、例えば、Ｈ型鋼やＣチャンネル鋼等の構造材により構成されており、例えばＳＳ４００等の炭素鋼によって形成されている。補強材２６は、底面部２２を平面視した際の中心を基準として点対称となる形状をしている。詳細には、補強材２６は、本実施形態では一例として環状に設置してあり、払出開口２５に沿うように設けられる環状の内側補強部２６ａと、内側補強部２６ａの半径方向外側に設けられる環状の外側補強部２６ｂと、内側補強部２６ａと外側補強部２６ｂを連結する複数（本実施形態では、一例として４つ）の連結補強部２６ｃと、外側補強部２６ｂから半径方向外側に直線状に延びる複数（本実施形態では、一例として４つ）の突出補強部２６ｄと、を有している。内側補強部２６ａと、外側補強部２６ｂとは同心となるように配置されている。４つの連結補強部２６ｃは、各々、内側補強部２６ａの外周部から半径方向外側に直線状に延びていて、外側補強部２６ｂの内周部に接続している。また、４つの連結補強部２６ｃは、周方向に略等間隔に並んで配置される。すなわち、本実施形態では、４つの連結補強部２６ｃが９０度間隔で並んで配置されている。４つの突出補強部２６ｄは、各々、外側補強部２６ｂの外周部から、底面部２２の縁まで延在している。また、４つの突出補強部２６ｄは、周方向に略等間隔に並んで配置される。すなわち、本実施形態では、４つの突出補強部２６ｄが９０度間隔で並んで配置されている。また、本実施形態では、各突出補強部２６ｄは、隣接する連結補強部２６ｃと為す角度が、例えば４５度となるように、配置されている。
なお、補強材２６の形状は環状に限定されるものでなく、底面部２２の変形を抑制できるように補強できる形態であればよい。

回転払出機３０は、本実施形態では例えば、図１から図３に示すように、底面部２２の上面に沿って回転する旋回翼（回転部）３１と、旋回翼３１を回転駆動させる旋回翼駆動部３２と、旋回翼３１に固定され下方に延びる円筒部３３と、円筒部３３を回転自在に支持する軸受け３４と、を有している。回転払出機３０は、旋回翼３１を回転させることで、ホッパ２０に貯留されている固体燃料７を所定量ずつ払出開口２５より下方側へと払い出す。なお、図２の矢印は、旋回翼３１の回転方向を示している。また、図２では、図示の関係上、円筒部３３の図示を省略している。

旋回翼３１は、旋回翼駆動部３２からの駆動力によって、上下方向に延びる回転軸Ｃ（図３参照）を中心に回転する。旋回翼３１は、回転軸Ｃを基準として点対称となるように形成されていて、先端部分が回転方向の前方側に湾曲している（図２参照）。また、旋回翼３１は、底面部２２から上方へ離間して設けられている。旋回翼３１の下端と底面部２２の上面とは、距離Ｌだけ離間している。また、図３に示すように、旋回翼３１の上下方向断面厚さｔは、例えば１５ｍｍから３０ｍｍである。また、旋回翼３１は、ＳＳ４００等の炭素鋼によって形成されている。旋回翼３１の先端部の搬送面（すなわち、回転方向の前面）には、肉盛溶接が施されることによって、肉盛溶接部３５が形成されている。肉盛溶接部３５を設けることで、固体燃料７が地面開口４から落下し衝突することによる旋回翼３１の損傷および旋回翼３１により貯留物を導いて払い出す際の表面の耐摩耗性を向上させている。肉盛溶接部３５は、厚さが例えば１ｍｍから５ｍｍであって、例えば硬化肉盛用溶接材（ＨＦ−６００など）から形成されている。
なお、回転払出機３０は、旋回翼３１と底面部２２との離間距離Ｌを変更できる機構を設けてもよい。このように構成することで、固定燃料に応じた離間距離とすることができるので、払出を好適に行うことができる。

旋回翼駆動部３２は、内部に空間が形成されている円錐状のカバー部３６と、カバー部３６の内部に配置される旋回翼駆動装置３７と、を有している。カバー部３６は、ブラケット（図示省略）を介してホッパ２０に固定されている。旋回翼駆動装置３７は旋回翼３１の中心と係合しており、旋回翼３１を回転駆動する。旋回翼駆動装置３７からの駆動力によって、旋回翼３１は、ホッパ２０の底面部２２付近に貯留する固体燃料７を払出開口２５に導くように、底面部２２の上面に沿って回転する。

円筒部３３は、旋回翼３１の中心部分に固定されている円筒状の部材であって、旋回翼３１とともに回転する。また、円筒部３３は、側面には周方向の略全域に所定の間隔で側面開口３８が形成されている。側面開口３８は、円筒部３３材の内部空間と外部空間とを連通しており、固体燃料７が円筒部３３の内部へと流通できるようになっている。また、側面開口３８の下端は、底面部２２に形成された払出開口２５を貫通するように配置されている。

軸受け３４は、底面部２２の払出開口２５に嵌合するように、ホッパ２０に固定されている。軸受け３４は、円環状であって、挿入された円筒部３３を回転自在に支持している。

在荷検知器４０は、図１に示すように、ホッパ２０の側面部２１に、底面部２２から所定の距離である高さｈだけ離間するように設けられる。在荷検知器４０は、例えば水平方向に電磁波を送信する透過式のセンサであって、ホッパ２０に貯留する固体燃料７が在荷検知器４０を設けた高さ位置まで貯留しているかを検出することができる。在荷検知器４０は取得した情報を、制御装置６０に送信する。なお、在荷検知器４０は、電磁波透過式に限定されず、リミットスイッチやロードセルなどホッパ２０に貯留する固体燃料７の在荷有無が判断できればよい。

運搬用コンベヤ５０は、払出開口２５の鉛直下方に配置される。運搬用コンベヤ５０は、いわゆるベルトコンベヤであって、コンベヤ駆動装置（駆動部）５１からの駆動力によって回転するローラ５２と、ローラ５２の回転に伴って移動するベルト５３とを有している。ベルト５３は、無端状であって、運搬コンベヤの長手方向の両端部において、折り返されている。また、運搬用コンベヤ５０は、本実施形態ではホッパ２０から払い出された固体燃料７を受け取る位置にある第１水平部５４と、水平部で受け取った固体燃料７を上方に運搬する位置にある鉛直部５５と、鉛直部５５で上方に運搬した固体燃料７を運搬先の装置まで運搬する位置にある第２水平部５６と、を有している。ベルト５３には、平面部分から突出する壁部５７が所定の間隔で設けられていて、鉛直部５５ではこの壁部５７が運搬物（本実施形態では、固体燃料７）を上方へ運搬する際に載置可能な載置面となる。なお、第１水平部５４及び鉛直部５５の下部は、地下空間３に位置している。一方、鉛直部５５の上部及び第２水平部５６は、地上に位置されていて、第１水平部５４及び鉛直部５５の下部は、順次に鉛直部５５の上部及び第２水平部５６へと移動する。すなわち、運搬用コンベヤ５０は、地下空間３から地上に設けられた運搬先まで、固体燃料７を運搬する。

制御装置６０は、図４に示すように、在荷検知器４０が検出したホッパ２０の内部空間に貯留された固体燃料７の量（以下、「貯留量」という。）に基づいて、旋回翼駆動装置３７及びコンベヤ駆動装置５１を制御する。具体的には、貯留量が所定の閾値よりも小さい場合には、旋回翼３１の回転数及びコンベヤ駆動装置５１のベルト５３の移動速度を低減する。また、制御装置６０は、在荷検知器４０の検出する貯留量に応じてホッパ２０内に固体燃料７を投入する許可を意味する信号を発信するよう信号機３９を制御してもよい。

制御装置６０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、入出力装置、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等である。

次に、本実施形態に係る払出装置１０における固体燃料７の流れについて説明する。
まず、固体燃料７は、搬送車両６によって搬送される。搬送されてきた固体燃料７は、搬送車両６から地面２より下部に設けられたホッパ２０内へ投入される。ホッパ２０は、投入された固体燃料７を内部空間に貯留する。このとき、ホッパ２０下部に設けられた払出装置１０の旋回翼３１が回転する。旋回翼３１が回転することで、固体燃料７が底面部２２の中央領域に集められ、所定量ずつ払出開口２５から下方に落下することでホッパ２０から払い出される（払出ステップ）。下方に落下した固体燃料７は、運搬用コンベヤ５０の第１水平部５４に位置するベルト５３に受け止められる。運搬用コンベヤ５０は、ベルト５３を移動させることで、固体燃料７を運搬先の装置まで運搬する。運搬先の装置とは、例えば、地上に設けられた固体燃料バンカ（図示省略）等である。固体燃料バンカで貯蔵された固体燃料７は、その後、ボイラ（図示省略）の燃焼装置（図示省略）に供給され燃焼される。そして、燃焼装置で生成された燃焼ガスがボイラ内部の熱交換器へ伝熱されて高温高圧の蒸気が生成され、この蒸気が蒸気タービン（図示省略）に導入され、タービンロータ（図示省略）を断熱膨張して得られる回転駆動力を発電機（図示省略）の回転駆動に用いることによって発電部（図示省略）を利用して発電等が行われる。

次に、制御装置６０が行う制御について図５を用いて説明する。図５の（ａ）の縦軸は、ホッパ２０内の固体燃料７の高さを示し、横軸は時間を示している。また、図５の（ａ）では、在荷検知器４０の設置位置による検出高さを二点鎖線で示している。なお、設置位置とは、底面部２２の上面から在荷検知器４０までの高さｈである。また、固体燃料７の高さとは、底面部２２の上面から貯留されている固体燃料７の最も高い位置までの距離である。図５の（ｂ）の縦軸は、運搬用コンベヤ５０のベルト５３の移動速度及び旋回翼３１の回転数を示し、横軸は時間を示している。また、図５（ｂ）では、運搬用コンベヤ５０のベルト５３の移動速度を実線で示し、旋回翼３１の回転数を一点鎖線で示している。

ホッパ２０内に固体燃料７が貯留していない状態では、運搬用コンベヤ５０のベルト５３の速度及び旋回翼３１の回転数は低減された状態とされている。搬送車両６からホッパ２０への固体燃料７の投入が開始されるとホッパ２０内の固体燃料７の高さが徐々に高くなる。固体燃料７の高さが在荷検知器４０の設置位置まで至ると、在荷検知器４０が固体燃料７を検出し（検出ステップ）、検出した旨を制御装置６０へ送信する（図５の時間Ａ１）。在荷検知器４０から情報を受信すると、制御装置６０は、ホッパ２０内の固体燃料７の貯留量が多くなっていると判断し、まず、ベルト５３の移動速度が上昇するようにコンベヤ駆動装置５１を制御する。コンベヤ駆動装置５１を制御すると、次に制御装置６０は、所定時間経過後に、旋回翼３１の回転数を上昇させて、固体燃料７の払出量を増加するように旋回翼駆動装置３７を制御する。

搬送車両６からホッパ２０への固体燃料７の投入が終了すると（図５（ａ）の時間Ｐ１）、固体燃料７が回転払出機３０により払い出されることで、ホッパ２０内の固体燃料７の高さが徐々に低くなる。固体燃料７の高さが在荷検知器４０の設置位置よりも低くなると、在荷検知器４０が固体燃料７を検出しなくなる（図５の時間Ｂ１）。在荷検知器４０が固体燃料７を検出しなくなると、制御装置６０は、固体燃料７の貯留量が少なくなったと判断し、まず、旋回翼３１の回転数が低減するように旋回翼駆動装置３７を制御して払出量を低減する。旋回翼駆動装置３７を制御すると、次に制御装置６０は、所定時間経過後に、ベルト５３の移動速度が低減するようにコンベヤ駆動装置５１を制御する。なお、本実施形態では、ベルト５３の移動速度が低減している間は、旋回翼３１の回転数が確実に低減しているように旋回翼駆動装置３７を制御しており、旋回翼駆動装置３７の回転数制御とベルト５３の移動速度制御には若干の時間的余裕を設けている。これにより、ホッパ２０からの払出量が、ベルト５３の所定の運搬量を超えない範囲内で運用することができる。

その後、固体燃料７の払い出しが進み、ホッパ２０内に固体燃料７をすべて払い出し、ホッパ２０内に固体燃料７がなくなると、次の搬送車両６からホッパ２０への固体燃料７の投入が開始される。なお、ホッパ２０内の固体燃料７が在荷検知器４０の高さ以下となった時点で、ホッパ内の固体燃料７が少量になったものと判断し、信号機３９より荷下ろし許可の信号を発信して、任意のタイミングで次の搬送車両６からホッパ２０への固体燃料７の投入を開始してもよい。その後、在荷検知器４０が固体燃料７を検出したタイミング（図５の時間Ａ２）で、固体燃料７の貯留量が多くなっていると判断し、その後、在荷検知器４０が固体燃料７を検出しなくなったタイミング（図５の時間Ｂ２）で固体燃料７の貯留量が少なくなったと判断する。制御装置６０が行う具体的な制御は、１度目の搬送車両６からホッパ２０への固体燃料７の投入と同様なので、その詳細な説明は省略する。その後、固体燃料７の投入と払い出しが繰り返される。

このように、本実施形態の制御は行われる。なお、上述したように、本実施形態では、ホッパ２０内の固体燃料７がすべて払い出してから、固体燃料７の次の投入が開始されてもよい。すなわち、ホッパ２０内に固体燃料７が存在しない時間が発生してもよく、固体燃料７が存在しない時間であっても、旋回翼３１及びベルト５３を停止させずに、回転速度と移動速度を低下させる。このようにすることで、旋回翼３１及びベルト５３の発停を繰り返さない構成とするとともに、ベルト５３の移動速度を無駄なく低下することができる。したがって、旋回翼駆動装置３７及びベルト５３駆動装置に生じる発停による機械的なストレスを抑制するとともに、ベルト５３の移動に起因するベルト５３の劣化を抑制することができるので、ベルト５３の寿命を長くすることができる。

本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。

本実施形態では、地面２に形成された地面開口４の周縁に設けられた段差部５に対して、ホッパ２０の上部に設けられたフランジ部２３が上方から係合することで、ホッパ２０が地面２の略高さ位置で支持されている。すなわち、ホッパ２０は、地面２の高さ位置に対して、吊り下げられるように支持されている。これにより、容易にホッパ２０の上端部を地面２に応じた位置とすることができる。したがって、払出装置１０を容易に設置することができる。なお、本実施形態では、地面２に応じた位置として、ホッパ２０の上端の高さ位置が、地面２と略同一となる位置としている。

地下にホッパ２０を設ける装置として、図６に示す比較例に係る装置７０も考えられる。比較例では、ホッパの下部に回転払出機３０を設ける代わりに、ホッパ７１の下方に切出用コンベヤ７２を設け、切出用コンベヤ７２の下方に運搬用コンベヤ７３を設けている。また切出用コンベヤ７２のコンベヤベルト７５と運搬用コンベヤ７３の間には切出用コンベヤ７２からの落下物を収取して搬送を行う回収コンベヤ７７を設けている。比較例に係る装置７０では、切出用コンベヤ７２で固体燃料７を所定量ずつ切り出し、下方に設けられた運搬用コンベヤ７３に固体燃料７を渡している。また、比較例に係る装置７０では、ホッパ７１には、底面部が設けられていない。

比較例に係る装置７０では、地下に設けられたホッパ７１の下方に、切出用コンベヤ７２を設け、更に切出用コンベヤ７２の下方に運搬用コンベヤ７３を設けるため、各機器を設置するには地下空間７４の高さを高くする必要がある。これにより、地下掘削範囲が広域となる。また、切出用コンベヤ７２を設置して横引きするため、地下掘削範囲が広域となる。掘削範囲が広域、深度が深くなると、掘削作業の期間および費用が増大してしまうという問題が生じる。
また、切出用コンベヤ７２は、貯蔵物がバイオマス燃料の場合に、バイオマス燃料と切出用コンベヤ７２のコンベヤベルト７５との間にすべりが発生してしまうため、切出しができなかった。このように、固体燃料７の種類によっては機能を発揮することができないという問題がある。

一方、本実施形態では、ホッパ２０の内部空間の下部に設けられた回転払出機３０によって、ホッパ２０の内部空間に貯留する固体燃料７を所定量ずつ外部空間に払い出している。これにより、固体燃料７を所定量ずつに切り出すための装置を、ホッパ２０の外部空間に設ける構成（例えば、比較例に係る装置のように、ホッパ２０の外部に切出用コンベヤ７２を設ける構成）と比較して、払出装置１０を小型化することができる。
本実施形態の払出装置１０と比較例の装置７０とを比較した図７を用いて説明すると、払出装置１０では、装置７０におけるコンベヤベルト７５を設けていない分、高さＡ分小型化することができる。なお、図７は、模式的な図であり、払出装置１０と比較例の装置７０との大きさを正確に比較した図ではない。
払出装置１０を小型化することで、払出装置１０を配置するのに要する地下空間３を小さくすることができる。これにより、地面２を掘削する掘削範囲を小さくすることができる。したがって、掘削作業の期間を短縮できるとともに、掘削作業の費用を抑制することができる。

また、比較例のように、底面部を設けることができないホッパ７１は、外形が筒状体を下端に形成された開口（以下、「下端開口７６」という。）に向かうにしたがって安息角以上の傾斜を伴って縮径する形状となる。よって、ホッパ７１の外形は、ホッパ７１の下端開口７６の大きさに応じた高さを保有する形状になる。ここで、ホッパ７１の下端開口７６は、固体燃料７の受け取り側の構造（比較例では、切出用コンベヤ７２のコンベヤベルト７５部分）で受け取ることができる大きさである必要がある。すなわち、下端開口７６が、受け取り側の構造よりも大きい場合には、受け取り側の構造ですべての固体燃料７を受け取ることができないので、下端開口７６は、受け取り側の構造よりも小さくする必要がある。このように、ホッパ７１の下端開口７６の大きさは、受け取り側の構造による制約を受けて上限が設けられる。また、上述のように、底面部を設けていないホッパ７１の外形はホッパ７１の下端開口７６の大きさに応じた形状となることを考慮すると、底面部を設けていないホッパ７１の外形は、受け取り側の構造による制約を受けて、ホッパ容量を大きくするにはホッパ７１の高さが高くなる傾向となる。

したがって、底面部を設けていない比較例の構成では、切出用コンベヤ７２のベルト幅よりも下端開口７６が小さくなるまでホッパ７１を縮径させる必要があり、ホッパ７１が高さ方向に長くなる。ホッパ７１の上下方向の長さが長くなると、その分、地下空間７４の高さを高くする必要があり、掘削範囲が広域となってしまう。また、ホッパ７１の上下方向の長さを短くするために、ホッパ７１側面と水平面とがなす角度θを小さくすると、角度θが安息角度よりも小さくなってしまい、ホッパ７１の側面に固体燃料７が堆積してしまうという別の問題を招来する可能性があった。

これに対し、本実施形態では、底面部２２を設け、底面部２２に形成された回転払出機３０によって払出開口２５に導いて固体燃料７を払い出している。これにより、下端開口の大きさに応じた形状となることなく、受け取り側の構造（本実施形態では、運搬用コンベヤ５０）による制約を受けずに、ホッパ２０の外形を設計することができる。したがって、底面部２２を設けていない構成と比較して、ホッパ２０を小型化（上下方向の長さの短縮化）することができる。
本実施形態の払出装置１０と比較例の装置７０とを模式的に比較した図７を用いて説明すると、払出装置１０では、ホッパ２０の下端の幅が、運搬用コンベヤ５０のベルト５３の幅よりも長くてもよいので、ホッパ２０の内部空間の容量をある程度確保しつつ、高さＢ分小型化することができる。
ただし、底面部２２を設けた場合、底面部２２に固体燃料７が堆積する。本実施形態では、底面部２２上に堆積した固体燃料７を、旋回翼３１によって払出開口２５に導き、ホッパ２０の外部空間へ払い出している。このように、旋回翼３１を設けることで、底面部２２を設けたホッパ２０であっても、ホッパ２０の内部空間から好適に固体燃料７を払い出すことができる。

また、コンベヤベルト７５表面と固体燃料７との摩擦力ではなく、旋回翼３１によって機械的に掻き寄せて払い出しているので、固体燃料７の性状（水分含有率や付着性等）に関わらず、運搬用コンベヤ５０のベルト中央へ固体燃料７を載せることができる。また、比較例に係る装置では、バイオマス燃料とコンベヤベルト７５との間にすべりが発生してしまうため、バイオマス燃料の切出しができなかったが、本実施形態では旋回翼３１によって機械的に払い出しているので、いずれの固体燃料７であっても、所望の払出し量の管理が可能となる。

本実施形態では、搬送車両６からホッパ２０へ固体燃料７を直接投入しているため、搬送車両６側（固体燃料７投入側）へ固体燃料７が偏って堆積する（図１の破線参照。図１の破線はホッパ２０内における固体燃料７の堆積状況を仮想的に示している。）。このように、固体燃料７の高さが均一とならず、底面部２２や旋回翼３１に作用する荷重分布に、図３の白抜き矢印の例で示すように、偏りが生じる。特に、本実施形態では、ホッパ２０は吊下げられるように支持固定されているので、作用する荷重分布に偏りが生じると、底面部２２に撓み変形が生じる。底面部２２に撓み変形が生じると、底面部２２に設けられた回転払出機３０の旋回翼３１を支持する軸受に捩じれが発生して、軸受け３４などが損傷する可能性がある。また、底面部２２の上面側と旋回翼３１の下面側とが接触することで底面部２２及び旋回翼３１が損傷する可能性がある。
本実施形態では、底面部２２の外側空間に面する面には、補強材２６が設けられている。これにより、底面部２２に固体燃料７が偏って堆積した場合であっても、補強材２６により底面部２２の変形を抑制して、旋回翼３１の安定した回転を維持することができる。したがって、軸受け３４や、底面部２２や、旋回翼３１の損傷を抑制することができる。

また、本実施形態では、ホッパ２０内が空の状態で固体燃料７を投入する場合がある。すなわち、旋回翼３１が露出した状態で、上方から固体燃料７を投入して落下する。したがって、旋回翼３１に固体燃料７が衝突することで、旋回翼３１に衝突荷重が作用し、旋回翼３１が損傷および固体燃料７を導いて払い出す際に旋回翼３１に摩耗が生じる可能性がある。
本実施形態では、旋回翼３１に肉盛溶接部３５を設けているので、固体燃料７の衝突による旋回翼３１の損傷、および固体燃料７を導いて払い出すことによる摩耗を抑制することができる。

また、本実施形態では、ホッパ２０に貯留する固体燃料７の量を検出する在荷検知器４０を設けている。これにより、ホッパ２０の内部空間に貯留する固体燃料７が減少していることや、固体燃料７が無くなったことを把握することができる。したがって、例えば、固体燃料７が減少した場合や、無くなった場合には、ホッパ２０への次の固体燃料７の投入を促すことができる。

コンベヤのベルト５３の寿命は屈曲回数の影響が大きい。屈曲回数は、ベルト５３の移動距離に依存するので、移動距離が長くなると寿命が短くなる。本実施形態では、在荷検知器４０により固体燃料７の量が所定の量よりも少ない場合に、ベルト５３の移動速度を低減している。これにより、固体燃料７が少なく、運搬用コンベヤ５０による運搬を迅速に行わなくてもいい場合に、ベルト５３の移動速度を低減することができる。したがって、移動に起因するベルト５３の劣化を抑制することができるので、ベルト５３の寿命を長くすることができる。また、ベルト５３の移動速度及び旋回翼３１の回転数を低減することで、消費電力の抑制を図ることができる。

なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、払出装置１０を火力発電プラントの固体燃料供給システム１に適用する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。搬送車両６等の搬送装置からホッパ２０へ運搬物を投入する設備であれば、適用することができる。

１ ：固体燃料供給システム
２ ：地面（供給面）
３ ：地下空間
４ ：地面開口（供給面開口）
５ ：段差部
６ ：搬送車両
７ ：固体燃料などの貯留物（貯留物）
１０ ：払出装置
２０ ：ホッパ
２１ ：側面部
２２ ：底面部
２３ ：フランジ部
２４ ：供給開口
２５ ：払出開口
２６ ：補強材
２６ａ ：内側補強部
２６ｂ ：外側補強部
２６ｃ ：連結補強部
２６ｄ ：突出補強部
３０ ：回転払出機（払出部）
３１ ：旋回翼（回転部）
３２ ：旋回翼駆動部
３３ ：円筒部
３４ ：軸受け
３５ ：肉盛溶接部
３６ ：カバー部
３７ ：旋回翼駆動装置
３８ ：側面開口
４０ ：在荷検知器（検出部）
５０ ：運搬用コンベヤ（コンベヤ）
５１ ：コンベヤ駆動装置（駆動部）
５２ ：ローラ
５３ ：ベルト
５４ ：第１水平部
５５ ：鉛直部
５６ ：第２水平部
５７ ：壁部
６０ ：制御装置

Claims (7)

1. 供給面に形成された鉛直方向上方に開口する供給面開口の周縁に対して上方から係合する支持部を上部に有し、内部に形成された内部空間に貯留物を貯留するホッパと、
   前記内部空間の鉛直方向下部に設けられ、前記内部空間に貯留する前記貯留物を所定量ずつ前記内部空間から前記ホッパの鉛直方向下方側の外部空間へ払い出す払出部と、
   前記内部空間に貯留する前記貯留物の量を検出する検出部と、を備えている払出装置。
2. 前記ホッパは、前記内部空間の底面を規定する底面部と、該底面部に形成されていて前記内部空間と前記外部空間とを連通する払出開口と、を有していて、
   前記払出部は、前記底面部の鉛直方向上方に設けられ、前記内部空間に貯留する前記貯留物を前記払出開口に導くように前記底面部の上面と所定の距離を離間して回転する回転部を有している請求項１に記載の払出装置。
3. 前記底面部の前記外部空間に面する面には、前記底面部を補強する補強材が設けられている請求項２に記載の払出装置。
4. 前記回転部には、肉盛溶接が施されている肉盛溶接部が設けられている請求項２または請求項３に記載の払出装置。
5. 前記内部空間から払い出された前記貯留物を運搬するコンベヤを備え、
   前記コンベヤは、前記貯留物が載置されるベルトと、前記ベルトを移動させる駆動部とを有していて、
   前記検出部が検出した前記貯留物の量が所定の閾値よりも小さい場合に、前記ベルトの移動速度を低減するように前記駆動部を制御する請求項１から請求項４のいずれかに記載の払出装置。
6. 前記ホッパは、前記内部空間の底面を規定する底面部と、該底面部に形成されていて前記内部空間と前記外部空間とを連通する払出開口と、を有していて、
   前記払出部は、前記底面部の鉛直方向上方に設けられ、前記内部空間に貯留する前記貯留物を前記払出開口に導くように前記底面部の上面と所定の距離を離間して回転する回転部を有し、
   前記検出部が検出した前記貯留物の量が所定の閾値よりも小さい場合に、前記ベルトの移動速度を低減する前に、前記回転部の回転数を低減するように制御する請求項５に記載の払出装置。
7. 供給面に形成された鉛直方向上方に開口する供給面開口の周縁に対して上方から係合する支持部を上部に有し、貯留物を内部に形成された内部空間に貯留するホッパを備える払出装置の運転方法であって、
   前記内部空間の鉛直方向下部に設けられた払出装置によって、前記内部空間に貯留する前記貯留物を所定量ずつ前記内部空間から前記ホッパの鉛直方向下方側の外部空間へ払い出す払出ステップと、
   検出部によって、前記ホッパに貯留する前記貯留物の量を検出する検出ステップと、を備えた払出装置の運転方法。
   

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