JP2021075307A - ホッパー装置、ガス吹込み方法、及びペレットの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ホッパー装置内へのガス吹込み作業を自動化しながら、ガス吹込みによる発塵を抑制することが可能なホッパー装置、ガス吹込み方法、及びペレットの製造方法を提供する。【解決手段】内部に粉体を収容可能とされ、下部に前記粉体を排出可能な開口を有するホッパー本体部と、前記開口よりも上方において所定量のガスを前記ホッパー本体部の前記内部へ吹き込む、ガス吹込み部と、前記ガス吹込み部による前記ホッパー本体部の前記内部へのガス吹込み間隔の計測結果に基づいて前記ガス吹込み部に前記ガスの吹き込みを開始させるとともに、ガス吹込み時間を計測した結果に基づいて前記ガス吹込み部に前記ガスの吹き込みを終了させる時間計測部と、を備えるホッパー装置。【選択図】図１

Description

本発明は、ホッパー装置、ガス吹込み方法、及びペレットの製造方法に関する。

粉体を用いて種々の処理を行う工程において、粉体を内部に貯留するとともに、所定量を搬送装置へ切り出すホッパー装置が設けられることがある。かかるホッパー装置において、ホッパー装置の内部に粉体が詰まる現象（いわゆる棚吊り）が発生することがある。

ホッパー装置の棚吊りによって、切り出し量が安定しなくなることから、棚吊り状態を解消するため、ガス吹込み作業が必要となる。かかる作業を行う上では、作業者が棚吊りの発生を監視し、棚吊りが発生した場合にホッパー装置の内部にガスを吹込む操作を行う。このため、ガス吹込み作業に関し、作業者によるホッパー装置の監視、ガス吹込み操作等の作業負担が生じる。

一方、ガス吹込み作業に関し、例えば、下記特許文献１には、切り出し量が少なくなり、ベルトフィーダの負荷率が下限値以下となったとき、複数本の導出管から高圧気体を一気に吹き出し、棚吊りを除去する技術が記載されている。

特開平０９−２８６４８８号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、ホッパー装置内での棚吊りが発生してから、ガス吹込み作業が行われ、棚吊りが解消される。棚吊り解消の際には、ホッパー装置内の粉体の崩れに伴う飛散が生じる。そのため、ホッパー装置内へのガス吹込みによる発塵の発生といった問題があった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、ホッパー装置内へのガス吹込み作業を自動化しながら、ガス吹込みによる発塵を抑制することが可能な新規かつ優れたホッパー装置、ガス吹込み方法、及びペレットの製造方法を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、内部に粉体を収容可能とされ、下部に上記粉体を排出可能な開口を有するホッパー本体部と、上記開口よりも上方において所定量のガスを上記ホッパー本体部の上記内部へ吹き込む、ガス吹込み部と、上記ガス吹込み部による上記ホッパー本体部の上記内部へのガス吹込み間隔の計測結果に基づいて上記ガス吹込み部に上記ガスの吹き込みを開始させるとともに、ガス吹込み時間を計測した結果に基づいて上記ガス吹込み部に上記ガスの吹き込みを終了させる時間計測部と、を備えるホッパー装置が提供される。

上記時間計測部は、上記ガス吹込み間隔を計測する第１のタイマと、上記ガス吹込み時間を計測する第２のタイマとを有してもよい。

上記第１のタイマによる計測が、所定の上記ガス吹込み間隔に到達してから、上記第２のタイマによる上記ガス吹込み時間の計測が開始されてもよい。

上記ガス吹込み部は、上記ホッパー本体部の上記内部へ挿通されたノズルと、当該ノズルへのガス供給を制御する開閉弁とを有し、上記時間計測部は、上記ガス吹込み間隔の計測結果に基づいて上記開閉弁を開状態とするとともに、上記ガス吹込み時間の計測結果に基づいて上記開閉弁を閉状態としてもよい。

上記ガス吹込み間隔は、３分〜２４０分であり、上記ガス吹込み時間は、０．０６秒〜２．４秒であってもよい。

上記ガス吹込み間隔は、５分〜１０分であり、上記ガス吹込み時間は、０．３秒〜０．５秒であってもよい。

上記ホッパー本体部の上記内部に吹き込まれるガスの上記所定量は、０．０５〜０．４ｍ^３であってもよい。

上記ホッパー本体部の上記内部に吹き込まれるガスの上記所定量は、０．１〜０．２５ｍ^３であってもよい。

上記課題を解決するために、本発明の他の観点によれば、内部に粉体が収容可能とされ、下部に上記粉体を排出可能な開口を有するホッパー装置の上記内部へ吹き込まれる所定量のガスの吹込み間隔を計測する計測工程と、上記計測工程での計測結果が上記吹込み間隔に到達してから、上記ガスを所定の吹込み時間で上記ホッパー装置の上記内部へ吹き込む、ガス吹き込み工程と、を含む、ホッパー装置の内部へのガス吹込み方法が提供される。

上記課題を解決するために、本発明の他の観点によれば、上記ガス吹込み方法によって上記ホッパー装置の上記内部へ上記ガスが吹き込まれるガス吹込み工程と、上記ホッパー装置から上記粉体を切り出す粉体切り出し工程と、切り出された上記粉体をペレットに成形するペレット成形工程と、を含む、ペレットの製造方法が提供される。

以上、説明したように本発明によれば、ホッパー装置内へのガス吹込み作業を自動化しながら、ガス吹込みによる発塵を抑制することが可能なホッパー装置、ガス吹込み方法、及びペレットの製造方法が提供される。

本発明の一の実施形態に係るホッパー装置の概略構成例を示す模式図である。 同実施形態に係る時間計測部の動作例を示すタイミングチャートである。 同実施形態に係るガス吹込み間隔及びガス吹込み時間の一例を示す概念図である。 同実施形態に係るガス吹込み量と発塵性及び切り出し安定性の関係の一例を示すグラフである。 同実施形態に係る吹き込みガス総量と吹込み上限時間の関係の一例を示す図である。 同実施形態に係る吹き込みガス総量と吹込み下限時間の関係の一例を示す図である。 同実施形態に係るガス吹込み方法の一例を示すフローチャートである。 同実施形態に係るペレットの製造方法の一例を示すフローチャートである。 実施例として、粉体の切り出し安定性の指標となるピーク発生回数を示すグラフである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜１．ホッパー装置の構成＞
まず、図１を参照しながら、本発明の一の実施形態に係るホッパー装置１００の概略構成について説明する。図１は、本実施形態に係るホッパー装置１００の概略構成を示す模式図である。本実施形態に係るホッパー装置１００は、内部に粉体Ｐを貯留するとともに、貯留された粉体Ｐを所定量に切り出す。切り出された粉体Ｐは、搬送され、後工程において使用される。例えば、粉体Ｐは、破砕、混練、パンペレタイザによる造粒、並びに回転炉床式還元炉（ＲＨＦ；Ｒｏｔａｒｙ Ｈｅａｒｔｈ Ｆｕｒｎａｃｅ）における還元及び焼結工程を経て、最終的にペレットとして成形される。

ホッパー装置１００に貯留される粉体Ｐは、一例として鉄粉、粉末状石炭を含む粉末である。特に、粉体Ｐは、鉄粉、粉末状石炭を含む粉末であって、高炉の操業において発生する余剰原料ダスト（例えば、高炉二次灰）である。粉体Ｐは、一例として、３０〜４０μｍ程度の平均粒径を有している。なお、余剰原料ダストには、高炉以外の製鉄所の各工程、又は作業現場において発生する集塵ダストが含まれてもよい。例えば、余剰原料ダストには、焼結工程、コークス生産工程、もしくは製鋼工程、又はこれらの工程が行われる現場において発生する集塵ダストが含まれてもよい。

また、粉体Ｐは、乾燥機（図示省略）による乾燥工程を経てから、ホッパー装置１００に投入されてもよい。粉体Ｐが乾燥されることで、棚吊り自体が発生しにくくなるとともに、ホッパー装置１００におけるガス吹込みによって、棚吊りが抑制されやすくなる。

（ホッパー本体部）
図１に示すように、ホッパー装置１００は、ホッパー本体部１１０と、ガス吹込み部１２０と、時間計測部１３０とを備えている。ホッパー本体部１１０は、上下方向（図１におけるＹ方向）を長手方向とされた略筒体形状を有し、筒体の内部に粉体を収容可能とされている。また、ホッパー本体部１１０は、下部に粉体Ｐを排出可能な開口１１１を有している。ホッパー本体部１１０の上方から投入された粉体Ｐは、ホッパー本体部１１０内に一時的に貯留された後、開口１１１から所定量だけ切り出される。

（ガス吹込み部）
ガス吹込み部１２０は、ホッパー本体部１１０において、開口１１１よりも上方において所定量のガスＧをホッパー本体部１１０の内部へ吹き込む。ホッパー本体部１１０の内部へガスＧを吹き込むことで、固まった粉体Ｐが崩れ、ホッパー本体部１１０の内部における粉体Ｐの棚吊りが抑制される。

具体的には、ガス吹込み部１２０は、吹込みノズル１２１と、開閉弁１２３とを有している。吹込みノズル１２１は、ホッパー本体部１１０の内部へ挿通されたノズルである。一例として、吹込みノズル１２１は、ホッパー本体部１１０の上下方向において、開口１１１よりも上方に設けられる。特に、吹込みノズル１２１は、ホッパー本体部１１０の筒体の径が下方へ行くほど減少する縮径部１１３に設けられる。縮径部１１３では、粉体Ｐが固まりやすく、棚吊りが発生しやすいため、かかる箇所に吹込みノズル１２１を設けることで、棚吊りが効果的に抑制される。

また、図１に示すように、吹込みノズル１２１は、先端１２１Ａ（ホッパー本体部１１０の内部側）が下方に向かうように取り付けられている。すなわち、ガスＧは、ガス吹込みノズル１２１から下方に向かって噴射される。吹込みノズル１２１は、一例として、内径φ１０ｍｍ程度のパイプが挙げられる。

なお、吹込みノズル１２１は、水平方向（図１におけるＸ方向）に沿ってホッパー本体部１１０に取り付けられてもよい。すなわち、ガスＧが、水平方向に噴射されるようにしてもよい。

開閉弁１２３は、吹込みノズル１２１へのガスＧの供給を制御する。開閉弁１２３の一例として、電磁弁が挙げられる。開閉弁１２３は、吹込みノズル１２１と後述するガス供給源としてのガスバッファタンク１２７との間に設けられる。詳細は後述するが、開閉弁１２３は、弁の開閉によって、吹込みノズル１２１へのガス供給を制御する。

また、ガス吹込み部１２０は、さらに、配管１２５と、ガスバッファタンク１２７と、二次弁１２９とを有している。配管１２５は、開閉弁１２３とガスバッファタンク１２７とを連結し、ガスＧを吹込みノズル１２１へと導入する。ガスバッファタンク１２７は、内部にガスＧを貯留する圧力容器である。また、二次弁１２９は、一例としてガスＧのガスバッファタンク１２７からの流出を制御するための手動で開閉可能なバルブである。

ガスＧの一例としては、空気が挙げられる。ガスＧの圧力の一例としては、０．６ＭＰａ程度である。

なお、ガス吹込み部１２０におけるガス供給系の構成は、吹込みノズル１２１に所定量のガスＧを供給できればよく、本発明は、上記した形態例に限定されない。例えば、ガス吹込み部１２０におけるガス供給系において、二次弁１２９は、省略されてもよい。また、ガス供給系において、二次弁１２９以外の弁が適宜設けられてもよく、弁以外にも流量計等が設けられてもよい。さらに、ガス供給系は、ガスＧを所定の圧力とするためのコンプレッサを有してもよい。また、ガス供給系において、ガスＧがガスバッファタンク１２７に貯留されておらず、工場内の配管設備を通じてガス吹込み部１２０にガスＧが供給されるように構成してもよい。

（時間計測部）
時間計測部１３０は、ガス吹込み部１２０によるホッパー本体部１１０の内部へのガスＧが吹き込まれる間隔である、ガス吹込み間隔（図２及び図３において後述するガス吹込み間隔Ｔ０に相当）の計測結果に基づいてガス吹込み部１２０にガスの吹き込みを開始させる。また、時間計測部１３０は、ガス吹込み部１２０によるホッパー本体部１１０の内部へガスＧが吹き込まれる時間である、ガス吹込み時間（図２及び図３において後述するガス吹込み時間Ｔ１に相当）を計測した結果に基づいてガス吹込み部１２０にガスの吹き込みを終了させる。時間計測部１３０における時間計測の詳細については、後述する。

時間計測部１３０は、ガス吹込み間隔の計測結果に基づいて開閉弁１２３を開状態とする。また、時間計測部１３０は、ガス吹込み時間の計測結果に基づいて開閉弁１２３を閉状態とする。

具体的には、時間計測部１３０は、ガス吹込み間隔を計測する第１のタイマとしてのサイクルタイマ１３１と、ガス吹込み時間を計測する第２のタイマとしての動作タイマ１３３とを有している。時間計測部１３０において、サイクルタイマ１３１による計測が、所定のガス吹込み間隔に到達してから、動作タイマ１３３によるガス吹込み時間の計測が開始される。

図１に示すように、より具体的には、サイクルタイマ１３１は、ガス吹込み間隔を計測する。サイクルタイマ１３１における計測時間が所定のガス吹込み間隔に到達した場合に、サイクルタイマ１３１は、動作タイマ１３３に対して、動作を開始するように電気信号を出力する。動作タイマ１３３は、サイクルタイマ１３１からの出力を受けると、ガス吹込み時間の計測を開始する。また、動作タイマ１３３は、サイクルタイマ１３１からの出力を受けると、開閉弁１２３に対し、開閉弁１２３を開状態とする電気信号を出力する。さらに、動作タイマ１３３は、動作タイマ１３３における計測時間がガス吹込み時間に到達したとき、開閉弁１２３を閉状態とする電気信号を出力する。

時間計測部１３０の一例としては、図示しない電源に接続された電気制御系統が挙げられる。かかる電気制御系統は、ホッパー装置１００の設置された作業現場の周辺に設置されてもよい。また、電気制御系統は、電気的に直列接続された２つのタイマを有する。かかる２つのタイマは、それぞれサイクルタイマ１３１及び動作タイマ１３３として機能し、タイマの一例としては、アナログタイマが挙げられる。また、時間計測部１３０としての電気制御系統は、開閉弁１２３としての電磁弁と電気的に接続されている。

このように、２つのタイマを用いることでガス吹込み間隔及びガス吹込み時間の両方を管理することができる。さらに、２つのタイマという比較的簡便な構成で、ガス吹込み間隔及びガス吹込み時間の制御を実現できる。

図１に示すように、ホッパー装置１００から切り出された粉体Ｐは、搬送機構１４０によって後工程へ搬送される。搬送機構１４０の一例としては、ベルトコンベアである。また、図示しない制御部によって、搬送機構１４０への粉体Ｐの切り出し量が表示部へ出力されてもよい。以上、本実施形態に係るホッパー装置１００の概略構成について説明した。

続いて、ホッパー装置１００における動作例について説明する。まず、ホッパー装置１００に上方から粉体Ｐが順次投入される。粉体Ｐは、ホッパー本体部１１０内を下方へと移動する。粉体Ｐが、ホッパー本体部１１０内において固まり、棚吊りが生じることを防ぐため、ホッパー本体部１１０内に設けられたガス吹込み部１２０からガスＧが吹き込まれる。ガスＧの吹込みに際し、時間計測部１３０によってガス吹込み間隔とガス吹込み時間の計測が行われる。すなわち、所定のガス吹込み間隔ごとに、所定のガス吹込み時間だけガスＧが、ホッパー装置１００の内部に吹き込まれる。これによって、ホッパー装置１００における棚吊りの発生が抑制される。粉体Ｐは、最終的にホッパー本体部１１０の下部に設けられた開口１１１から切り出される。粉体Ｐは、ホッパー装置１００から切り出された後、搬送機構１４０によって後工程へ搬送される。以上、本実施形態に係るホッパー装置１００の動作例について説明した。

＜２．ガス吹込み＞
次に、図２及び図３を参照しながら、本実施形態に係るホッパー装置１００のガス吹込みにおける制御について説明する。図２は、本実施形態に係る時間計測部の動作例を示すタイミングチャートである。また、図３は、本実施形態に係るガス吹込みの一例を示す概念図である。

図２に示すように、サイクルタイマ１３１は、ガス吹込み間隔Ｔ０を計測する。ガス吹込み間隔Ｔ０は、過去の操業実績を踏まえ、ホッパー装置１００において棚吊りの生じる時間間隔（具体的には、一例として、過去の操業実績において棚吊りの発生により、切り出し量の低下が観測される時間間隔）に応じて適宜設定される。例えば、ガス吹込み間隔Ｔ０は、棚吊りの生じる時間間隔と同程度か、やや短い程度の時間間隔に設定される。さらに、ガス吹込み間隔Ｔ０は、ホッパー本体部１１０の形状、開口１１１の開口面積等に基づいて設定されてもよい。ガス吹込み間隔Ｔ０の設定の詳細については後述する。

サイクルタイマ１３１は、所定のガス吹込み間隔Ｔ０に到達したとき、動作タイマ１３３に電気信号を出力する。具体的には、サイクルタイマ１３１の出力部（図示省略）が短時間（例えば、０．３秒以下）だけＯＮ状態となり、動作タイマ１３３に電気信号が出力される。サイクルタイマ１３１の出力部がＯＦＦ状態となった後、サイクルタイマ１３１は、再度、ガス吹込み間隔Ｔ０の計測を開始する。

なお、本実施形態に係るガス吹込み間隔Ｔ０は、図２に示すタイミングチャートの時間間隔に限定されるものではなく、ある回とその次回とのガスＧの吹込みのタイミングが十分に離間できる時間間隔又はタイミングで終了もしくは開始されればよい。例えば、ガス吹込み間隔Ｔ０には、サイクルタイマ１３１の出力部がＯＮ状態となる短時間が含まれてもよい。

一方、動作タイマ１３３では、サイクルタイマ１３１からの出力によって、動作タイマ１３３の出力部（図示省略）がＯＮ状態となる。つまり、動作タイマ１３３は、所定のガス吹込み時間Ｔ１だけ電気信号の出力を継続する。動作タイマ１３３からの出力によって開閉弁１２３が開状態とされる。つまり、動作タイマ１３３からの出力がされている、ガス吹込み時間Ｔ１の間、開閉弁１２３が開き、ホッパー本体部１１０内にガスＧが吹き込まれる。

ガス吹込み時間Ｔ１は、過去の操業実績を踏まえ、ホッパー装置１００において、棚吊りを抑制するのに十分なガスＧを吹き込むのに要する時間となるように適宜設定される。ガス吹込み時間Ｔ１の設定の詳細については後述する。

動作タイマ１３３が計測する時間が所定のガス吹込み時間Ｔ１に到達した後、動作タイマ１３３の出力部は、ＯＦＦ状態となる。このとき、開閉弁１２３も閉状態となる。つまり、ホッパー本体部１１０内へのガスＧの吹込みが終了する。また、動作タイマ１３３の出力部は、サイクルタイマ１３１からの出力があるまで、ＯＦＦ状態となる。すなわち、サイクルタイマ１３１からの出力を受けて動作タイマ１３３が出力を行うまで、開閉弁１２３は、閉状態となる。

換言すれば、図３に示すように、ホッパー本体部１１０内へのガス吹込みは、間欠的に行われる。つまり、所定のガス吹込み間隔Ｔ０ごとに所定のガス吹込み時間Ｔ１だけガスＧの吹込みが行われる。このように、所定のガス吹込み間隔Ｔ０が経過してから、ガスＧの吹込みが開始されるので発塵が抑制される。すなわち、ガスＧの吹込みによる発塵がある程度収まってから、次のガスＧの吹込みが行われるので、連続的にガス吹込みを行う場合と比較して、発塵が抑制される。

なお、上記実施形態において、タイマの出力部がＯＮ又はＯＦＦ状態となることで、開閉弁１２３の開閉状態の制御が行われる例を示したが、本発明は、かかる例に限定されない。例えば、タイマの出力部のＯＮ／ＯＦＦではなく、タイマにおける時間計測状態と、スタンバイ状態の切り替えによって、開閉弁１２３の開閉状態の制御が行われてもよい。

（ガス吹込み量）
次に、表１及び図４を参照しながら、ガス吹込み量について説明する。発明者らは、本実施形態に係るガスＧの吹込みに際し、ホッパー本体部１１０内に吹き込むガスの量（吹込みガス総量）について鋭意検討した。すなわち、吹込みガス総量を変えながら、切り出し安定性及び発塵性について、評価を行った。表１に評価結果を示す。

表１において、発塵性は、ガス吹込み時のホッパー装置１００周辺の発塵の様子を目視によって段階的に評価した結果である。具体的には、多量の発塵を１とし、中程度の発塵を０．５とし、少量の発塵を０とした。さらに、中程度と少量の間の量の発塵を、０．２５とした。また、表１において、切り出し安定性は、操業中の切り出し量の単位時間当たり変動幅で評価した。具体的には、変動が小さく安定な場合を、１とし、中程度の変動が生じ準安定の場合を、０．５とし、変動が激しく不安定な場合を、０とした。

図４は、表１の結果をまとめたグラフであり、ガス吹込み量と発塵性及び切り出し安定性の関係の一例を示すグラフである。図４に示すように、吹込みガス総量を所定の範囲とすることで、切り出し安定性を高く維持しながら、発塵性を低く抑えることが可能であることを本発明者らは知見した。

具体的には、図４に示すように、吹込みガス総量を、０．０５〜０．４ｍ^３程度とすることで、切り出し安定性が、０．５程度以上であり、また、発塵性が、０．５程度以下となっている。すなわち、ガスＧの所定量として上記数値範囲に設定することで、ホッパー本体部１１０内の棚吊りが抑制されるとともに、発塵が抑制される。

さらに、図４に示すように、吹込みガス総量を、０．１〜０．２５ｍ^３程度とすることで、切り出し安定性が、０．８以上であり、また、発塵性が、０．２５以下となっている。すなわち、ガスＧの所定量として上記数値範囲に設定することで、ホッパー本体部１１０内の棚吊りが抑制されるとともに、発塵がより抑制される。

（ガス吹込み間隔）
次に、ガス吹込み間隔Ｔ０について説明する。ガス吹込み間隔Ｔ０の設定に際し、本発明者らが鋭意検討したところ、ホッパー装置１００の操業条件に応じて、棚吊りの発生する間隔が変化することが明らかとなった。例えば、投入前の粉体Ｐに対して乾燥を行う乾燥機が停止している等の理由により、ホッパー装置１００への粉体Ｐの投入が制限又は停止されていることがある。この場合、ホッパー本体部１１０内の粉体Ｐの量は徐々に減少し、粉体Ｐによってホッパー本体部１１０内に形成される層が下方へ移動する。この結果、ホッパー本体部１１０の下方にある開口１１１の周辺において棚吊りが発生しやすくなる。実際に、ホッパー装置１００の切り出し量の操業実績によれば、３分〜５分程度の間隔で、切り出し量の変動が発生した。

一方、粉体Ｐの乾燥機が稼働している場合、ホッパー装置１００には、粉体Ｐが順次投入される。この場合、ホッパー本体部１１０内の粉体Ｐの層は安定して存在し、棚吊りは発生しにくくなる。実際に、ホッパー装置１００の切り出し量の操業実績によれば、最短で１０分程度、最長で２４０分程度の間隔で、切り出し量の変動が発生した。

このような操業実績を踏まえ、本発明者らが、種々の操業条件に対応可能であり、棚吊りの発生を抑制できるガス吹込み間隔Ｔ０を検討したところ、一例として、ガス吹込み間隔Ｔ０を３分〜２４０分の範囲に設定することとした。このようなガス吹込み間隔Ｔ０の設定により、乾燥機の稼働又は停止等の操業条件の変化が生じても、ホッパー装置１００における棚吊りを解消できる。

また、棚吊りの発生を予防するには、ホッパー装置１００の切り出し量が不安定となる時間間隔に対応するため、できるだけ短い間隔でガスＧの吹き込みを行うことが有効である。そこで、一例として、ガス吹込み間隔Ｔ０は、５分〜１０分の範囲に設定されてもよい。このようなガス吹込み間隔Ｔ０の設定により、棚吊りの発生が想定される時間間隔の中でも比較的短い間隔でガスＧの吹込みが行われるので、棚吊りの発生が効果的に抑制される。

（ガス吹込み時間）
次に、表２、図５及び図６を参照しながら、ガス吹込み時間Ｔ１について説明する。本発明者らは、ガス吹込み時間Ｔ１の上限値及び下限値を求めるために、まず、ガス吹込み速度に着目した。表２は、ガス吹込み時間と吹込みガス総量の関係から、ガス吹込み速度を算出した結果をまとめたものである。

表２に示すように、吹込みガス総量とガス吹込み時間との関係から、種々のガス吹込み条件に対応したガス吹込み速度の範囲が求められる。ここで、かかる範囲の内、最も吹込み速度の小さい場合が、ホッパー装置１００内で噴射されるガスＧの流量が小さく、最も発塵を抑制できるガス吹込み条件である。すなわち、最もガス吹込み速度が小さい場合にガスＧの吹込みに要する時間が、ガス吹込み上限時間となる。そこで、かかる条件において、ガス吹込み上限時間を求めることにより、ガス吹込み時間Ｔ１の上限値を求めた。具体的には、表３に示すように、吹込み速度を０．１６７ｍ^３／ｓとしたとき、吹込み速度の値で各吹き込みガス総量の値を除することで吹込み上限時間を求めた。

図５は、表２及び表３の結果をまとめたものであり、吹き込みガス総量と吹込み上限時間の関係の一例を示す図である。図５に示すように、吹込み上限時間は、最大で２．４秒程度となることが示された。

一方、表２におけるガス吹込み速度の内、最も吹込み速度の大きい場合が、ホッパー装置１００内で噴射されるガスＧの流量が大きく、最も棚吊りの発生を抑制できるガス吹込み条件である。すなわち、最もガス吹込み速度が大きい場合にガスＧの吹込みに要する時間が、ガス吹込み下限時間となる。そこで、かかる条件において、ガス吹込み下限時間を求めることにより、ガス吹込み時間Ｔ１の下限値を求めた。具体的には、表４に示すように、吹込み速度を０．８ｍ^３／ｓとしたとき、吹込み速度の値で各吹き込みガス総量の値を除することで吹込み下限時間を求めた。

図６は、表２及び表４の結果をまとめたものであり、吹き込みガス総量と吹込み下限時間の関係の一例を示す図である。図６に示すように、吹込み下限時間は、最小で０．０６秒程度となることが示された。以上のように、ガス吹込み時間Ｔ１を、０．０６秒〜２．４秒とすることで、ホッパー装置１００内のガスＧの吹込みを自動化した場合において、ガス吹込みに起因した発塵を抑制しつつ、棚吊りの発生を抑制することが実現される。

また、ガス吹込み時間Ｔ１は、さらに０．３秒〜０．５秒の範囲に設定されてもよい。ガス吹込み時間Ｔ１がかかる範囲に設定されることにより、ガス吹込みを自動化した場合において、より効果的に発塵が抑制されるとともに、棚吊りの発生が抑制される。以上、本実施形態に係るホッパー装置１００におけるガス吹込みについて説明した。

＜３．ガス吹込み方法＞
次に、図７を参照しながら、本実施形態に係るガス吹込み方法について説明する。図７は、本実施形態におけるガス吹込み方法のフローチャートである。図７に示すように、ガス吹込み工程Ｓ１００において、先ず、ホッパー装置１００の内部へ所定量のガスＧを吹き込む時間間隔であるガス吹込み間隔Ｔ０が計測される（Ｓ１０１）。具体的には、時間計測部１３０のサイクルタイマ１３１によって、ガス吹込み間隔Ｔ０が計測される。

続いて、ステップＳ１０１において計測された時間がガス吹込み間隔Ｔ０に到達したか否かが判定される（Ｓ１０３）。ステップＳ１０１において計測される時間が、ガス吹込み間隔Ｔ０となった後、ガスＧが所定のガス吹込み時間Ｔ１でホッパー装置１００の内部へ吹き込まれる（Ｓ１０５）。具体的には、ガス吹込み部１２０によって、ホッパー装置１００のホッパー本体部１１０内にガスＧが吹き込まれる。このとき、時間計測部１３０の動作タイマ１３３によって、ガス吹込み時間Ｔ１が計測される。所定のガス吹込み時間Ｔ１に到達すると、ガスＧの吹込みは終了する。その後、ガスＧの吹込み方法は、ステップＳ１０７へ移行する。

一方、ステップＳ１０３において、ガス吹込み間隔Ｔ０に到達したと判定されない場合、ステップＳ１０１において、時間計測部１３０によるガス吹込み間隔Ｔ０の計測が継続される。

ステップＳ１０７において、ガスＧの吹込み方法が終了条件を満足するかが判定される。終了条件としては、ガスＧの吹込みが所定の回数行われたか、又はガス吹き込み作業を終了させる入力がオペレータによってなされたか等が挙げられる。終了条件を満足すると判定された場合、ガス吹込み工程Ｓ１００は終了する。一方、ガスＧの吹込み方法が終了条件を満足すると判定されない場合、ガス吹込み工程Ｓ１００は、ステップＳ１０１に戻る。以上、本発明の一の実施形態に係るホッパー装置１００及びガス吹込み方法について説明した。

（ペレットの製造方法）
次に、図８を参照しながら、本実施形態に係るペレットの製造方法について説明する。図８は、本実施形態に係るペレットの製造方法の一例を示すフローチャートである。図８に示すように、上記したガス吹込み工程Ｓ１００によってホッパー装置１００の内部へガスＧが吹き込まれる。続いて、ホッパー装置１００から粉体Ｐが切り出される（Ｓ１１０）。さらに、ホッパー装置１００から切り出された粉体Ｐがペレットに形成される（Ｓ１２０）。具体的には、搬送機構１４０によってホッパー装置１００から搬送された粉体Ｐは、破砕、混練を経て、パンペレタイザによって造粒体に形成される。さらに、乾燥工程を経て、回転炉床式還元炉によって造粒体が還元及び焼結され、最終的にペレットとして成形される。なお、本実施形態に係るペレットの製造方法において、ステップＳ１２０のペレット成形工程の内容は、ペレットが成形できればよく、かかる例に限定されない。例えば、上記したペレット成形工程において、一部の工程が追加、変更又は省略されてもよい。以上、本実施形態に係るペレットの製造方法について説明した。

（作用効果）
本実施形態によれば、ホッパー装置１００は、所定量のガスＧをホッパー本体部１１０の内部へ吹き込む、ガス吹込み部１２０と、ガス吹込み間隔に基づいてガス吹込み部１２０にガスＧの吹き込みを開始させるとともに、ガス吹込み時間を計測した結果に基づいてガス吹込み部１２０にガスＧの吹き込みを終了させる時間計測部１３０とを備えている。これにより、時間計測部１３０によって、ガス吹込み間隔Ｔ０及びガス吹込み時間Ｔ１が計測され、計測結果に基づいてガスＧの吹込みが開始、又は終了されるので、棚吊り解消のためのガス吹込み作業が自動化されるとともに、ガスＧの吹込み間隔、時間が制御される。この結果、作業者の負担が低減されるとともに、過度な吹込みによるホッパー装置１００周辺での発塵が抑制される。

例えば、ホッパー装置からの切り出し量の変動に応じて、ガス吹込みを制御しようとする場合、切り出し量が変動した時点ですでに棚吊りが発生していることから、切り出し量の不安定化は避けられない。本実施形態では、時間計測部１３０によってガス吹込み間隔、時間が制御され、かかる間隔及び時間に基づいてガス吹込みが行われる。従って、切り出し量の変動に応じてガス吹込みを行う場合と比較して、本実施形態によれば、ガス吹込み作業が自動化され、発塵が抑制されるとともに、ホッパー装置１００からの切り出しを安定して行うことができる。

また、例えば、ホッパー本体部１１０内に設けられたセンサにより棚吊りの発生を検出し、かかる検出結果に基づいてガス吹込み作業を行う構成と比較して、本実施形態によれば、棚吊りの発生を事前に抑制できる。すなわち、本実施形態によれば、棚吊りの発生が想定されるガス吹込み間隔Ｔ０の到来が時間計測部１３０によって計測されてガスＧが吹き込まれる。このため、本実施形態によれば、棚吊りの発生を予防するとともに、また棚吊りの発生がある場合には棚吊りを解消でき、センサなどの複雑な構成を有しないにもかかわらず、棚吊りの発生を抑制できる。

また、例えば、連続的にガスＧをホッパー装置１００内へ吹き込む場合と比較して、本実施形態によれば、ガス吹込み間隔Ｔ０を置いて、ガスＧが吹き込まれるので、発塵が抑制される。さらに、例えば、ガス吹込み間隔Ｔ０のみ、あるいはガス吹込み時間Ｔ１のみを管理する場合と比較して、本実施形態では、ガス吹込み間隔Ｔ０及びガス吹込み時間Ｔ１の両方を管理している。これにより、作業者が行っていたような複雑なガス吹込み作業の自動化が実現される。

本実施形態によれば、時間計測部１３０は、ガス吹込み間隔Ｔ０を計測する第１のタイマと、ガス吹込み時間Ｔ１を計測する第２のタイマとを有している。これにより、２つのタイマでそれぞれガス吹込み間隔Ｔ０とガス吹込み時間Ｔ１とを計測することで、ガス吹込み作業を自動化した場合における時間の管理が精確となる。さらに、２つのタイマという比較的簡便な構成で、ガス吹込み間隔Ｔ０及びガス吹込み時間Ｔ１の制御を実現できる。

本実施形態によれば、第１のタイマによる計測が、所定のガス吹込み間隔Ｔ０に到達してから、第２のタイマによるガス吹込み時間Ｔ１の計測が開始される。これにより、所定のガス吹込み間隔Ｔ０が経過してから、ガスＧの吹込みが開始されるので、ガス吹込み作業を自動化した場合の発塵が抑制される。

本実施形態によれば、ガス吹込み部１２０は、ホッパー本体部１１０の内部へ挿通された吹込みノズル１２１と、吹込みノズル１２１へのガス供給を制御する開閉弁１２３とを有している。また、時間計測部１３０は、ガス吹込み間隔Ｔ０の計測結果に基づいて開閉弁１２３を開状態とするとともに、ガス吹込み時間Ｔ１の計測結果に基づいて開閉弁１２３を閉状態とする。これにより、開閉弁１２３の開閉によってガスＧの吹込みを制御することで、ガス吹込み間隔Ｔ０及びガス吹込み時間Ｔ１の制御がより精確になる。すなわち、時間計測部１３０による開閉の制御に対するガス噴射の応答性が良くなる。また、ガスＧの流量の管理も精確となる。このように、ガス吹込み作業を自動化した場合においても、ガス吹込み作業の精度が向上する。

本実施形態によれば、ガス吹込み間隔Ｔ０は、３分〜２４０分であり、ガス吹込み時間Ｔ１は、０．０６秒〜２．４秒である。これにより、ガス吹込み間隔Ｔ０及びガス吹込み時間Ｔ１を所定の範囲することで、ガス吹込み作業を自動化した場合でも棚吊りの発生が抑制されるとともに、ガス吹込みにおける発塵が抑制される。

さらに、本実施形態によれば、ガス吹込み間隔Ｔ０は、５分〜１０分であり、ガス吹込み時間Ｔ１は、０．３秒〜０．５秒である。これにより、ガス吹込み間隔Ｔ０及びガス吹込み時間Ｔ１を所定の範囲することで、ガス吹込み作業を自動化した場合でも棚吊りの発生が抑制されるとともに、ガス吹込みにおける発塵が抑制される。

本実施形態によれば、ホッパー本体部１１０の内部に吹き込まれるガスＧの所定量は、０．０５〜０．４ｍ^３である。これにより、ガスＧの所定量が所定の範囲とされることで、ガス吹込み作業の作業を自動化した場合でも棚吊りの発生が抑制されるとともに、ガス吹込みにおける発塵が抑制される。

本実施形態によれば、ホッパー本体部１１０の内部に吹き込まれるガスＧの所定量は、０．１〜０．２５ｍ^３である。これにより、ガスＧの所定量が所定の範囲とされることで、ガス吹込み作業を自動化した場合でも、より効果的に棚吊りの発生が抑制されるとともに、ガス吹込みにおける発塵が抑制される。

本実施形態に係るペレットの製造方法によれば、本実施形態に係るガス吹込み方法によってホッパー装置１００の内部へガスＧが吹き込まれ、かかるホッパー装置１００から粉体Ｐが切り出され、切り出された粉体Ｐがペレットに成形される。これにより、ホッパー装置１００内の棚吊り抑制のためのガス吹込み作業が自動化されるとともに発塵が抑制される。また、ガス吹込み作業が自動化されること、及び棚吊り発生の抑制により粉体Ｐの切り出しが安定することから、ペレットの製造における生産性が向上する。

本発明に係るホッパー装置１００及びガス吹込み方法について性能を評価するため、切り出し安定性の指標となる単位時間当たりの切り出し量変動ピークの発生回数を調査した。ここで、切り出し量変動ピークとは、ホッパー装置から切り出され、ベルトコンベアに載置された粉体Ｐの重量の時間変化をプロットしたグラフにおけるピークを指す。かかるピークは、粉体Ｐの切り出しが不安定となり、ベルトコンベア上の粉体Ｐの重量が変化すると、多く発生する。すなわち、棚吊りが発生すると、切り出される粉体Ｐの重量が減少し、棚吊りを解消するためガス吹込みが行われると、切り出された粉体Ｐの重量が急増し、グラフにおいてピークを示す。このように、切り出し量変動ピークは、切り出し安定性の指標となる。図９は、実施例として、切り出し量変動ピークの発生回数を示すグラフである。

比較例は、切り出し量が低下した場合、手動によって１〜２秒程度、バルブを開状態として、ホッパー装置内へガスＧを吹き込んだ場合の結果である。実施例は、本実施形態に係るホッパー装置１００を適用し、ガス吹込み間隔Ｔ０は、５分とし、ガス吹込み時間Ｔ１は、０．３秒とした場合の結果である。

図９に示すように、比較例では、通常操業時（ホッパー装置への投入前に粉体Ｐの乾燥工程を経た場合）には、変動ピークが２回／ｈの頻度で観察された。また、ホッパー装置への投入前に粉体Ｐの乾燥工程を経ない場合には、変動ピークは、７回／ｈの頻度で観察された。

一方、実施例では、通常操業時には、変動ピークが観察されなかった。さらに、ホッパー装置への投入前に粉体Ｐの乾燥工程を経ない場合には、変動ピークは、３回／ｈの頻度で観察された。このように、本実施形態に係るホッパー装置１００を適用して粉体Ｐの切り出しを行うことで、ガス吹込み作業を自動化でき、さらに切り出し安定性が向上することが示された。また、実施例では、ガス吹込み間隔Ｔ０ごとに比較例よりも短いガス吹込み時間Ｔ１だけガスが吹き込まれるから、発塵が抑制される。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は応用例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態において、時間計測部１３０は、タイマを有する電気制御系統である例を示したが、本発明における時間の計測方式、構造は特に限定されない。例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、及びＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の協働によって実現される制御装置による制御によって時間の計測及び開閉弁１２３の開閉が実現されてもよい。また、上記実施形態におけるガス吹込み方法は、ＣＰＵにおける処理の流れとして実現されてもよい。

また、上記実施形態において、サイクルタイマ１３１及び動作タイマ１３３がアナログタイマである例を示したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、サイクルタイマ１３１及び動作タイマ１３３は、デジタルタイマであってもよい。さらに、サイクルタイマ１３１及び動作タイマ１３３における時間の計測は、カウントアップ形式であってもよいし、カウントダウン形式であってもよい。

また、上記実施形態において、ガス吹込み部１２０におけるガス供給系が、開閉弁１２３、ガスバッファタンク１２７及び二次弁１２９から構成される例を示したが、本発明は、かかる例に限定されない。例えば、ガス吹込み部１２０としてのエアブロア（図示省略）によってガスＧがホッパー本体部１１０の内部へ吹き込まれてもよい。さらに、時間計測部１３０が、開閉弁１２３における開閉を制御するのではなく、エアブロアを制御することで、ホッパー本体部１１０の内部へのガス吹込みの制御が実現されてもよい。

１００ ホッパー装置
１１０ ホッパー本体部
１１１ 開口
１２０ ガス吹込み部
１２３ 開閉弁
１３０ 時間計測部
１３１ サイクルタイマ（第１のタイマ）
１３３ 動作タイマ（第２のタイマ）
Ｇ ガス
Ｐ 粉体
Ｔ０ ガス吹込み間隔
Ｔ１ ガス吹込み時間

Claims (10)

1. 内部に粉体を収容可能とされ、下部に前記粉体を排出可能な開口を有するホッパー本体部と、
   前記開口よりも上方において所定量のガスを前記ホッパー本体部の前記内部へ吹き込む、ガス吹込み部と、
   前記ガス吹込み部による前記ホッパー本体部の前記内部へのガス吹込み間隔の計測結果に基づいて前記ガス吹込み部に前記ガスの吹き込みを開始させるとともに、ガス吹込み時間を計測した結果に基づいて前記ガス吹込み部に前記ガスの吹き込みを終了させる時間計測部と、
   を備えるホッパー装置。
2. 前記時間計測部は、前記ガス吹込み間隔を計測する第１のタイマと、前記ガス吹込み時間を計測する第２のタイマとを有する、
   請求項１に記載のホッパー装置。
3. 前記第１のタイマによる計測が、所定の前記ガス吹込み間隔に到達してから、前記第２のタイマによる前記ガス吹込み時間の計測が開始される、
   請求項２に記載のホッパー装置。
4. 前記ガス吹込み部は、前記ホッパー本体部の前記内部へ挿通されたノズルと、当該ノズルへのガス供給を制御する開閉弁とを有し、
   前記時間計測部は、前記ガス吹込み間隔の計測結果に基づいて前記開閉弁を開状態とするとともに、前記ガス吹込み時間の計測結果に基づいて前記開閉弁を閉状態とする、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載のホッパー装置。
5. 前記ガス吹込み間隔は、３分〜２４０分であり、
   前記ガス吹込み時間は、０．０６秒〜２．４秒である、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載のホッパー装置。
6. 前記ガス吹込み間隔は、５分〜１０分であり、
   前記ガス吹込み時間は、０．３秒〜０．５秒である、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載のホッパー装置。
7. 前記ホッパー本体部の前記内部に吹き込まれるガスの前記所定量は、０．０５〜０．４ｍ^３である、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載のホッパー装置。
8. 前記ホッパー本体部の前記内部に吹き込まれるガスの前記所定量は、０．１〜０．２５ｍ^３である、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載のホッパー装置。
9. 内部に粉体が収容可能とされ、下部に前記粉体を排出可能な開口を有するホッパー装置の前記内部へ吹き込まれる所定量のガスの吹込み間隔を計測する計測工程と、
   前記計測工程での計測結果が前記吹込み間隔に到達してから、前記ガスを所定の吹込み時間で前記ホッパー装置の前記内部へ吹き込む、ガス吹き込み工程と、
   を含む、ホッパー装置の内部へのガス吹込み方法。
10. 請求項９に記載のガス吹込み方法によって前記ホッパー装置の前記内部へ前記ガスが吹き込まれるガス吹込み工程と、
    前記ホッパー装置から前記粉体を切り出す粉体切り出し工程と、
    切り出された前記粉体をペレットに成形するペレット成形工程と、
    を含む、ペレットの製造方法。

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