JP7154101B2 - 炉頂装置 - Google Patents

Description

本開示は、炉頂装置に関する。

特許文献１には、旋回シュートの鉛直上方に位置する集合ホッパの排出口に、３枚のゲート板を、排出口の中心軸周りに等間隔に変位させつつ鉛直方向に重ねて配置する技術が開示されている。

特開平１１－３５００１２号公報

しかし、特許文献１の技術では、開口部を形成する３枚のゲート板の端部が各々鉛直方向にずれているため、原料が開口部の真下からずれた位置に落下してしまう。

本開示は、原料を開口部の真下に落下させることが可能な炉頂装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る炉頂装置は、旋回シュートの鉛直上方に位置し、鉛直下方に開口する排出口が形成された集合ホッパと、排出口に設けられる内側ゲート部と、内側ゲート部の外側に設けられる外側ゲート部と、を備え、排出口の中心を通って鉛直方向に延びる線が、排出口の中心軸であり、内側ゲート部は、排出口の中心軸に交差する第１中心軸周りに揺動可能な２枚の内側ゲート板を有し、２枚の内側ゲート板は、それぞれ半割の椀状に形成され、椀の底部側の端部が互いに近接して対向することで椀状に一体化されるように配置され、内側ゲート部は、２枚の内側ゲート板が互いに近接する方向に揺動することで排出口を閉塞可能であり、２枚の内側ゲート板が互いに離隔する方向に揺動することで排出口を開くことが可能となっており、外側ゲート部は、第１中心軸に対して排出口の中心軸周りに９０度変位した第２中心軸周りに揺動可能な２枚の外側ゲート板を有し、２枚の外側ゲート板は、それぞれ半割の椀状に形成され、椀の底部側の端部が互いに近接して対向することで椀状に一体化されるように配置され、外側ゲート部は、２枚の外側ゲート板が互いに近接する方向に揺動することで排出口を閉塞可能であり、２枚の外側ゲート板が互いに離隔する方向に揺動することで排出口を開くことが可能となっており、外側ゲート板の板面の面積は、内側ゲート板の板面の面積よりも小さい。

また、２枚の内側ゲート板の離隔間隔と、２枚の外側ゲート板の離隔間隔とが等しくなるように、内側ゲート板の揺動角度と外側ゲート板の揺動角度とが異なってもよい。

また、一方の内側ゲート板が連結される第１ロッドと、第１ロッドと同軸に配され、他方の内側ゲート板が連結される第１パイプと、第１ロッドおよび第１パイプを共通のアクチュエータに連結する第１リンク機構と、をさらに備え、第１リンク機構は、一方の内側ゲート板における離隔方向の揺動角度と、他方の内側ゲート板における離隔方向の揺動角度とが等しくなるようなリンク比となっていてもよい。

また、一方の外側ゲート板が連結される第２ロッドと、第２ロッドと同軸に配され、他方の外側ゲート板が連結される第２パイプと、第２ロッドおよび第２パイプを共通のアクチュエータに連結する第２リンク機構と、をさらに備え、第２リンク機構は、一方の外側ゲート板における離隔方向の揺動角度と、他方の外側ゲート板における離隔方向の揺動角度とが等しくなるようなリンク比となっていてもよい。

本開示によれば、原料を開口部の真下に落下させることが可能となる。

本実施形態による炉頂装置を含む竪型炉システムの概略を説明する説明図である。 ゲート装置の構成を示す正面図である。 ゲート装置の構成を示す側面図である。 閉状態のゲート装置の部分斜視図である。 開状態のゲート装置の部分斜視図である。 内側ゲート板を揺動させる駆動機構の構成を示す概略図である。 内側ゲート板を揺動させる駆動機構の構成を示す概略図である。 比較例のゲート装置の作用を説明する図である。 本実施形態のゲート装置の作用を説明する説明図である。

以下に添付図面を参照しながら、本開示の一実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、本実施形態による炉頂装置２０を含む竪型炉システム１の概略を説明する説明図である。図１では、原料の装入方向を二点鎖線の矢印で示している。

竪型炉システム１は、竪型炉１０および炉頂装置２０を含む。炉頂装置２０は、ホッパ２２、切替シュート２４、コンベアヘッドプーリ２６、コンベア２８、集合ホッパ３０、ゲート装置３８、垂直シュート４０、旋回シュート駆動装置４２、旋回シュート４４を含む。

竪型炉１０は、例えば、鉄鉱石およびコークスなどの原料Ｍから鉄を生成する高炉である。なお、竪型炉１０は、高炉に限らない。竪型炉１０は、概ね円筒状に形成されている。

竪型炉１０の上方には、複数（例えば、３個）のホッパ２２が配置されている。ホッパ２２は、概ね円筒状に形成されている。各ホッパ２２は、竪型炉１０の炉心に対して偏心して配置される。各ホッパ２２は、竪型炉１０の周方向に等間隔（例えば、１２０度間隔）で並べられる。なお、ホッパ２２の数は、３個に限らず、例えば、２個であってもよい。その場合、２個のホッパ２２は、竪型炉１０の周方向に１８０度間隔で並べられる。

ホッパ２２の上方には、切替シュート２４が配置される。切替シュート２４は、概ね炉心の延長線上に配置される。切替シュート２４は、曲がった筒状に形成されている。切替シュート２４は、炉心の延長線に沿った回転軸周りに回転可能となっている。なお、切替シュート２４は、回転型に限らず、所謂、ダンパ型や揺動型であってもよい。切替シュート２４の上方には、コンベアヘッドプーリ２６が配置されている。コンベアヘッドプーリ２６には、コンベア２８が連結されている。コンベア２８は、切替シュート２４から離隔するように延びている。

集合ホッパ３０は、ホッパ２２と竪型炉１０との間に配置される。各ホッパ２２の下部は、集合ホッパ３０の上部に集合されている。集合ホッパ３０は、円錐部３２およびスカート部３４を含む。

円錐部３２は、鉛直下方に向かうにしたがって水平方向の断面積が漸減する中空の円錐状に形成されている。スカート部３４は、中空の円筒状に形成されており、鉛直方向に延在する。スカート部３４における鉛直上方の端部は、円錐部の下部に連続している。スカート部３４における鉛直下方の端部には、鉛直下方に開口する排出口３６が形成されている。排出口３６の中心軸は、概ね炉心と重なる。排出口３６には、排出口３６を開閉するゲート装置３８が設けられている。ゲート装置３８については、後に詳述する。

集合ホッパ３０の下方には、垂直シュート４０、旋回シュート駆動装置４２および旋回シュート４４が設けられている。垂直シュート４０は、中空の筒状に形成されており、排出口３６の鉛直下方に延在する。垂直シュート４０における下端は、竪型炉１０内に挿入されている。

旋回シュート駆動装置４２は、竪型炉１０の上部に配置されている。旋回シュート４４は、竪型炉１０内に位置する。旋回シュート４４は、例えば、円筒状に形成されている。旋回シュート４４の一端は、垂直シュート４０下端に接続されている。旋回シュート４４は、旋回シュート駆動装置４２によって、炉心に沿った回転軸を中心として回転すると共に、炉心側を支点として炉壁側が傾動可能となっている。旋回シュート４４は、炉心側に対して炉壁側が鉛直下方に位置するように傾斜している。

コンベア２８は、竪型炉１０へ装入する原料Ｍをコンベアヘッドプーリ２６に運搬する。コンベアヘッドプーリ２６は、原料Ｍを切替シュート２４へ投入する。切替シュート２４は、投入された原料Ｍを、複数（例えば、３個）のホッパ２２のうちのいずれかのホッパ２２に振り分ける。ホッパ２２は、切替シュート２４を介して投入された原料Ｍを一時的に貯留する。ホッパ２２は、貯留している原料Ｍを所定のタイミングで集合ホッパ３０に排出する。集合ホッパ３０は、ホッパ２２から排出された原料Ｍを一時的に貯留する。

集合ホッパ３０には、計量部５０が設けられる。計量部５０は、集合ホッパ３０内に貯留された原料Ｍの貯留量を計量する。例えば、計量部５０は、ロードセルなどであり、原料Ｍの重量を測定することで貯留量を計量する。なお、計量部５０は、集合ホッパ３０内の原料Ｍの堆積高さを測定することで貯留量を計量してもよい。

また、炉頂装置２０には、ゲート制御部５２が設けられる。ゲート制御部５２は、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含む半導体集積回路から構成される。

ゲート制御部５２は、計量部５０による計量結果に基づいて、ゲート装置３８の開閉を制御する。例えば、ゲート制御部５２は、集合ホッパ３０内の原料Ｍの貯留量が所定上限値以上となると、ゲート装置３８を開状態にさせ、集合ホッパ３０内の原料Ｍの貯留量が所定下限値以下となると、ゲート装置３８を閉状態にさせる。ゲート装置３８が開状態となると、集合ホッパ３０内の原料Ｍは、排出口３６から鉛直下方に排出される。

集合ホッパ３０から排出された原料Ｍは、垂直シュート４０を通じて旋回シュート４４に落下する。旋回シュート４４は、集合ホッパ３０から排出された原料Ｍを、回転および傾動しつつ竪型炉１０内に装入する。竪型炉１０は、装入された原料Ｍを還元して鉄を生成する。

また、ホッパ２２内には、落下位置調整部５４が設けられてもよい。落下位置調整部５４は、板状に形成されており、ホッパ２２に投入される原料Ｍの落下経路の途中に設けられる。落下位置調整部５４は、傾斜方向および傾斜角度を変更することで、原料Ｍの落下位置を調整することができる。

図２は、ゲート装置３８の構成を示す正面図であり、図３は、ゲート装置３８の構成を示す側面図である。図４は、閉状態のゲート装置３８の部分斜視図であり、図５は、開状態のゲート装置３８の部分斜視図である。ゲート装置３８は、内側ゲート部１０２および外側ゲート部１０４を含む。

内側ゲート部１０２は、２枚の内側ゲート板１１０、第１軸部１１２および第１補助軸部１１４を含む。内側ゲート板１１０は、半割の椀状に形成されている。２枚の内側ゲート板１１０は、椀の底部側の端部１１６が互いに対向するように配置される。つまり、２枚の内側ゲート板１１０は、底部側の端部１１６が互いに近接することで、椀状に一体化される。２枚の内側ゲート板１１０は、椀の内側面が排出口３６に臨むように、排出口３６に近接して配置される。

第１軸部１１２は、棒状の第１ロッド１２０および円筒状の第１パイプ１２２を含む。第１ロッド１２０は、第１パイプ１２２内に挿入されている。第１パイプ１２２の中心軸は、第１ロッド１２０の中心軸に一致する。つまり、第１パイプ１２２は、第１ロッド１２０と同軸に配置されている。第１ロッド１２０および第１パイプ１２２は水平に延在する。以後、第１ロッド１２０および第１パイプ１２２に共通の中心軸を、第１中心軸Ｃ１０と呼ぶ。第１中心軸Ｃ１０は、排出口３６の中心軸Ｃに交差する。

第１パイプ１２２の外周には、軸支持部１２４が設けられている。軸支持部１２４は、例えば、集合ホッパ３０に固定されている。軸支持部１２４と第１パイプ１２２との間には、軸受１２６およびガスシール１２８が設けられている。軸支持部１２４は、軸受１２６を通じて第１パイプ１２２を第１中心軸Ｃ１０周りに回転可能に支持する。ガスシール１２８は、軸支持部１２４と第１パイプ１２２との間にダストが進入することを防止する。

第１パイプ１２２と第１ロッド１２０との間には、軸受１３０およびガスシール１３２が設けられている。第１パイプ１２２は、軸受１３０を通じて第１ロッド１２０を第１中心軸Ｃ１０周りに回転可能に支持する。ガスシール１３２は、第１パイプ１２２と第１ロッド１２０との間にダストが進入することを防止する。

第１ロッド１２０における集合ホッパ３０側端には、２枚の内側ゲート板１１０のうち一方の内側ゲート板１１０が連結される。第１ロッド１２０に連結される内側ゲート板１１０は、両矢印Ａ１０に示すように、第１ロッド１２０の回転に連れて第１中心軸Ｃ１０周りに揺動（回転）可能である。また、第１ロッド１２０における集合ホッパ３０と反対側端には、レバー１３４が連結される。レバー１３４は、第１ロッド１２０から径方向に延在する。

第１パイプ１２２における集合ホッパ３０側端には、２枚の内側ゲート板１１０のうち他方の内側ゲート板１１０が連結される。第１パイプ１２２に連結される内側ゲート板１１０は、両矢印Ａ１２に示すように、第１パイプ１２２の回転に連れて第１中心軸Ｃ１０周りに揺動（回転）可能である。第１パイプ１２２における集合ホッパ３０と反対側端には、レバー１３６が連結される。レバー１３６は、第１パイプ１２２から径方向に延在する。

第１補助軸部１１４は、棒状の第１補助ロッド１４０および円筒状の第１補助パイプ１４２を含む。第１補助ロッド１４０は、第１補助パイプ１４２内に挿入されている。第１補助ロッド１４０および第１補助パイプ１４２は、集合ホッパ３０を挟んで第１軸部１１２と反対側において第１中心軸Ｃ１０と同軸上に延在する。

第１補助パイプ１４２の外周には、補助軸支持部１４４が設けられている。補助軸支持部１４４は、例えば、集合ホッパ３０に固定されている。補助軸支持部１４４と第１補助パイプ１４２との間には、軸受１４６およびガスシール１４８が設けられている。補助軸支持部１４４は、軸受１４６を通じて第１補助パイプ１４２を第１中心軸Ｃ１０周りに回転可能に支持する。ガスシール１４８は、補助軸支持部１４４と第１補助パイプ１４２との間にダストが進入することを防止する。

第１補助パイプ１４２と第１補助ロッド１４０との間には、軸受１５０およびガスシール１５２が設けられている。第１補助パイプ１４２は、軸受１５０を通じて第１補助ロッド１４０を第１中心軸Ｃ１０周りに回転可能に支持する。ガスシール１５２は、第１補助パイプ１４２と第１補助ロッド１４０との間にダストが進入することを防止する。

第１補助ロッド１４０における集合ホッパ３０側端には、第１ロッド１２０に連結される内側ゲート板１１０が連結される。第１補助ロッド１４０は、第１ロッド１２０に連結される内側ゲート板１１０の揺動（回転）を支持する。

第１補助パイプ１４２における集合ホッパ３０側端には、第１パイプ１２２に連結される内側ゲート板１１０が連結される。第１補助パイプ１４２は、第１パイプ１２２に連結される内側ゲート板１１０の揺動（回転）を支持する。

外側ゲート部１０４は、２枚の外側ゲート板２１０、第２軸部２１２および第２補助軸部２１４を含む。外側ゲート板２１０は、半割の椀状に形成されている。２枚の外側ゲート板２１０は、椀の底部側の端部２１６が互いに対向するように配置される。つまり、２枚の外側ゲート板２１０は、底部側の端部２１６が互いに近接することで、椀状に一体化される。２枚の外側ゲート板２１０は、椀の内側面が内側ゲート板１１０の外側面に臨むように、内側ゲート板１１０に近接して配置される。

第２軸部２１２は、棒状の第２ロッド２２０および円筒状の第２パイプ２２２を含む。第２ロッド２２０は、第２パイプ２２２内に挿入されている。第２パイプ２２２の中心軸は、第２ロッド２２０の中心軸に一致する。つまり、第２パイプ２２２は、第２ロッド２２０と同軸に配置されている。第２ロッド２２０および第２パイプ２２２は、水平に延在する。以後、第２ロッド２２０および第２パイプ２２２に共通の中心軸を、第２中心軸Ｃ２０と呼ぶ。第２中心軸Ｃ２０は、排出口３６の中心軸Ｃおよび第１中心軸Ｃ１０に交差する。具体的には、第２中心軸Ｃ２０は、第１中心軸Ｃ１０に対して排出口３６の中心軸Ｃ周りに９０度変位している。また、第２中心軸Ｃ２０は、排出口３６の中心軸Ｃ方向の高さが第１中心軸Ｃ１０と等しい。

第２パイプ２２２の外周には、軸支持部２２４が設けられている。軸支持部２２４は、例えば、集合ホッパ３０に固定されている。軸支持部２２４と第２パイプ２２２との間には、軸受２２６およびガスシール２２８が設けられている。軸支持部２２４は、軸受２２６を通じて第２パイプ２２２を第２中心軸Ｃ２０の周りに回転可能に支持する。ガスシール２２８は、軸支持部２２４と第２パイプ２２２との間にダストが進入することを防止する。

第２パイプ２２２と第２ロッド２２０との間には、軸受２３０およびガスシール２３２が設けられている。第２パイプ２２２は、軸受２３０を通じて第２ロッド２２０を第２中心軸Ｃ２０の周りに回転可能に支持する。ガスシール２３２は、第２パイプ２２２と第２ロッド２２０との間にダストが進入することを防止する。

第２ロッド２２０における集合ホッパ３０側端には、２枚の外側ゲート板２１０のうち一方の外側ゲート板２１０が連結される。第２ロッド２２０に連結される外側ゲート板２１０は、両矢印Ａ２０に示すように、第２ロッド２２０の回転に連れて第２中心軸Ｃ２０周りに揺動（回転）可能である。また、第２ロッド２２０における集合ホッパ３０と反対側には、レバー２３４が連結される。レバー２３４は、第２ロッド２２０から径方向に延在する。

第２パイプ２２２における集合ホッパ３０側端には、２枚の外側ゲート板２１０のうち他方の外側ゲート板２１０が連結される。第２パイプ２２２に連結される外側ゲート板２１０は、両矢印Ａ２２に示すように、第２パイプ２２２の回転に連れて第２中心軸Ｃ２０周りに揺動（回転）可能である。また、第２パイプ２２２における集合ホッパ３０と反対側には、レバー２３６が連結される。レバー２３６は、第２パイプ２２２から径方向に延在する。

第２補助軸部２１４は、棒状の第２補助ロッド２４０および円筒状の第２補助パイプ２４２を含む。第２補助ロッド２４０は、第２補助パイプ２４２内に挿入されている。第２補助ロッド２４０および第２補助パイプ２４２は、集合ホッパ３０を挟んで第２軸部２１２と反対側において第２中心軸Ｃ２０と同軸上に延在する。

第２補助パイプ２４２の外周には、補助軸支持部２４４が設けられている。補助軸支持部２４４は、例えば、集合ホッパ３０に固定されている。補助軸支持部２４４と第２補助パイプ２４２との間には、軸受２４６およびガスシール２４８が設けられている。補助軸支持部２４４は、軸受２４６を通じて第２補助パイプ２４２を第２中心軸Ｃ２０周りに回転可能に支持する。ガスシール２４８は、補助軸支持部２４４と第２補助パイプ２４２との間にダストが進入することを防止する。

第２補助パイプ２４２と第２補助ロッド２４０との間には、軸受２５０およびガスシール２５２が設けられている。第２補助パイプ２４２は、軸受２５０を通じて第２補助ロッド２４０を第２中心軸Ｃ２０周りに回転可能に支持する。ガスシール２５２は、第２補助パイプ２４２と第２補助ロッド２４０との間にダストが進入することを防止する。

第２補助ロッド２４０における集合ホッパ３０側端には、第２ロッド２２０に連結される外側ゲート板２１０が連結される。第２補助ロッド２４０は、第２ロッド２２０に連結される外側ゲート板２１０の揺動（回転）を支持する。

第２補助パイプ２４２における集合ホッパ３０側端には、第２パイプ２２２に連結される外側ゲート板２１０が連結される。第２補助パイプ２４２は、第２パイプ２２２に連結される外側ゲート板２１０の揺動（回転）を支持する。

このように、２枚の外側ゲート部１０４は、内側ゲート部１０２の外側において、内側ゲート部１０２に対して排出口３６の中心軸Ｃ周りに９０度変位して設けられている。

ゲート装置３８では、２枚の内側ゲート板１１０および２枚の外側ゲート板２１０を各々離隔する方向に揺動させることで、図５に示すように、鉛直下方に開口する開口部２６０が形成される。この開口部２６０は、内側ゲート板１１０の端部１１６および外側ゲート板２１０の端部２１６によって囲まれる。

内側ゲート板１１０および外側ゲート板２１０は、開口部２６０が概ね正方形となるように揺動する。ここで、第２中心軸Ｃ２０から外側ゲート板２１０までの回転半径は、第１中心軸Ｃ１０から内側ゲート板１１０までの回転半径よりも長い。このため、内側ゲート板１１０の揺動角度と外側ゲート板の揺動角度とを等しくすると、開口部２６０が正方形とならない。

そこで、ゲート装置３８では、２枚の内側ゲート板１１０の離隔間隔と、２枚の外側ゲート板２１０の離隔間隔とが等しくなるように（開口部２６０が概ね正方形となるように）、内側ゲート板１１０の揺動角度と外側ゲート板２１０の揺動角度とを異ならせる。具体的には、外側ゲート板２１０の揺動角度は、内側ゲート板１１０の揺動角度よりも小さい。

また、ゲート装置３８では、２枚の内側ゲート板１１０および２枚の外側ゲート板２１０を各々近接する方向に揺動させることで、図４に示すように、排出口３６を閉塞させることができる。具体的には、ゲート装置３８では、内側ゲート部１０２が排出口３６を閉塞させる。

なお、内側ゲート部１０２が排出口３６を閉塞させる態様に限らず、外側ゲート部１０４が排出口３６を閉塞可能であってもよい。内側ゲート部１０２と外側ゲート部１０４の少なくとも一方が、排出口３６を閉塞可能であればよい。

また、ゲート装置３８では、内側ゲート板１１０の板面の面積と、外側ゲート板２１０の板面の面積とが異なっている。具体的には、外側ゲート板２１０の板面の面積は、内側ゲート板１１０の板面の面積よりも小さい。外側ゲート板２１０は、所定開度の開口部２６０が形成可能であればよく、排出口３６を閉塞させるだけの面積がなくてもよい。

なお、外側ゲート部１０４が排出口３６を閉塞させる場合、外側ゲート板２１０の板面の面積は、内側ゲート板１１０の板面の面積よりも大きくてもよい。

ゲート装置３８は、内側ゲート板１１０を揺動させる駆動機構および外側ゲート板２１０を揺動させる駆動機構を含む。内側ゲート板１１０を揺動させる駆動機構と外側ゲート板２１０を揺動させる駆動機構とは、同様の構成となっている。このため、内側ゲート板１１０を揺動させる駆動機構を説明し、外側ゲート板２１０を揺動させる駆動機構の説明を省略する。

図６および図７は、内側ゲート板１１０を揺動させる駆動機構３１０の構成を示す概略図である。図６では、２枚の内側ゲート板１１０が互いに近接する場合（内側ゲート部１０２が閉状態の場合）を示している。図７では、２枚の内側ゲート板１１０が互いに離隔する場合（内側ゲート部１０２が開状態の場合）を示している。

駆動機構３１０は、アクチュエータ３２０およびリンク機構３３０を含む。アクチュエータ３２０は、例えば、円筒状のシリンダ３２２および棒状のピストンロッド３２４を含む。ピストンロッド３２４は、一端がシリンダ３２２内に挿入されており、他端がシリンダ３２２から突出している。ゲート制御部５２は、ピストンロッド３２４をシリンダ３２２に対して軸方向に摺動させる。

リンク機構３３０は、共通リンク３３２、第１中間リンク３３４、第２中間リンク３３６を含む。共通リンク３３２は、略三角形の板状に形成される。共通リンク３３２の略中央には、共通リンク３３２を貫通する回転軸３３８が設けられている。共通リンク３３２は、回転軸３３８周りに回転可能となっている。ピストンロッド３２４の先端は、共通リンク３３２における１の頂点付近に回転自在に連結される。

第１中間リンク３３４は、略長方形の板状に形成される。第１中間リンク３３４の一端は、共通リンク３３２における回転軸３３８を挟んでピストンロッド３２４と反対側の頂点付近に回転自在に連結される。第１中間リンク３３４の他端は、第１ロッド１２０に連結されるレバー１３４に回転自在に連結される。

第２中間リンク３３６は、略長方形の板状に形成される。第２中間リンク３３６の一端は、共通リンク３３２における回転軸３３８に対して第１パイプ１２２側の頂点付近に回転自在に連結される。第２中間リンク３３６の他端は、第１パイプ１２２に連結されるレバー１３６に回転自在に連結される。

図６では、ピストンロッド３２４がシリンダ３２２内に引き込まれた状態となっている。この場合、共通リンク３３２は、回転軸３３８周りに図６の時計回りに回転した状態となる。そうすると、第１中間リンク３３４は、レバー１３４および第１ロッド１２０を図６の時計回りに回転させた状態とし、第２中間リンク３３６は、レバー１３６および第１パイプ１２２を図６の反時計回りに回転させた状態とする。その結果、第１ロッド１２０および第１パイプ１２２に連結された２枚の内側ゲート板１１０は、端部１１６同士が近接し、閉状態となる。

この状態から、ピストンロッド３２４がシリンダ３２２から突出する方向に移動すると、図７に示すように、共通リンク３３２は、回転軸３３８の周りに反時計回りに回転する。そうすると、第１中間リンク３３４は、レバー１３４および第１ロッド１２０を図７の反時計回りに回転させ、第２中間リンク３３６は、レバー１３６および第１パイプ１２２を図７の時計回りに回転させる。その結果、２枚の内側ゲート板１１０は、互いに離隔する方向に揺動する。

リンク機構３３０は、第１ロッド１２０に連結される内側ゲート板１１０における離隔方向の揺動角度と、第１パイプ１２２に連結される内側ゲート板１１０における離隔方向の揺動角度とが等しくなるようなリンク比となっている。

外側ゲート板２１０を揺動させる駆動機構も、駆動機構３１０と同様の構成となっている。すなわち、外側ゲート板２１０を揺動させる駆動機構は、アクチュエータおよびリンク機構を含む。そして、このリンク機構は、リンク機構３３０と同様に、第２ロッド２２０に連結される外側ゲート板２１０における離隔方向の揺動角度と、第２パイプ２２２に連結される外側ゲート板２１０における離隔方向の揺動角度とが等しくなるようなリンク比となっている。

次に、比較例のゲート装置を説明し、その後、本実施形態のゲート装置３８の作用を説明する。図８は、比較例のゲート装置の作用を説明する図である。図８（ａ）では、閉状態のゲート装置が示されており、図８（ｂ）では、開状態のゲート装置が示されている。

比較例のゲート装置では、図８（ａ）に示すように、複数のゲート板Ｂ１０が、鉛直方向に重なるように配置されている。つまり、比較例のゲート装置では、ゲート板Ｂ１０の端部Ｂ１２が対向していない。

これにより、比較例のゲート装置では、図８（ｂ）に示すように、ゲート板Ｂ１０を通じて排出される原料は、排出口３６の中心軸Ｃに対してずれた位置に落下する。具体的には、原料の落下位置は、相対的に鉛直上方に位置するゲート板Ｂ１０側（図８（ｂ）では左側）にずれる。

このように原料の落下位置が排出口の中心軸に対してずれると、旋回シュート４４の上部側端において原料の落下位置が炉心からずれる。そうすると、例えば、旋回シュート４４が図８（ｂ）の右側に傾斜するときと、左側に傾斜するときとで、原料が旋回シュート４４上を滑る距離が異なる。これにより、原料の水平方向の速度が異なるため、炉内への原料の装入位置にばらつきが生じる。原料の装入位置のばらつきは、製品の品質に影響を及ぼすおそれがある。

これに対し、図９は、本実施形態のゲート装置３８の作用を説明する説明図である。図９（ａ）は、ゲート装置３８の正面図を示し、図９（ｂ）は、ゲート装置３８の側面図を示す。

図９（ａ）に示すように、本実施形態のゲート装置３８では、２枚の内側ゲート板１１０の端部１１６が互いに対向するため、双方の内側ゲート板１１０の端部１１６の鉛直方向における位置が大凡等しい。これにより、２枚の内側ゲート板１１０の間を通じて排出される原料における内側ゲート板１１０の対向方向の速度成分が大凡等しくなる。このため、ゲート装置３８では、排出される原料の落下位置が内側ゲート板１１０の対向方向に偏ることを抑制することができる。

また、図９（ｂ）に示すように、本実施形態のゲート装置３８では、２枚の外側ゲート板２１０の端部２１６が互いに対向するため、双方の外側ゲート板２１０の端部２１６の鉛直方向における位置が大凡等しい。これにより、２枚の外側ゲート板２１０の間を通じて排出される原料における外側ゲート板２１０の対向方向の速度成分が大凡等しくなる。このため、ゲート装置３８では、排出される原料の落下位置が外側ゲート板２１０の対向方向に偏ることを抑制することができる。

このように、本実施形態のゲート装置３８は、互いに垂直に交差する内側ゲート板１１０の対向方向と外側ゲート板２１０の対向方向とで、原料の落下位置の偏りを抑制することができる。

したがって、本実施形態の炉頂装置２０のゲート装置３８によれば、ゲート装置３８の開口部２６０の真下に原料を落下させることが可能となる。すなわち、本実施形態のゲート装置３８では、原料の落下位置が排出口３６の中心軸Ｃからずれることを抑制することができる。

本実施形態のゲート装置３８では、原料の落下位置が偏らないため、旋回シュート４４の回転位置に依らず、原料が旋回シュート４４を滑る距離が大凡一定となる。このため、炉内への原料の装入位置のばらつきを抑えることができる。

なお、本実施形態では、２枚の内側ゲート板１１０の端部１１６が互いに対向していた。しかし、２枚の内側ゲート板１１０は、端部１１６の少なくとも一部が互いに対向していればよい。端部１１６の少なくとも一部が対向していれば、内側ゲート板１１０の対向方向の速度成分が大凡等しくなり、内側ゲート板１１０の対向方向の原料の偏りを抑制することができる。同様に、２枚の外側ゲート板２１０は、端部２１６の少なくとも一部が互いに対向していればよい。

また、２枚の内側ゲート板１１０は、排出口３６の中心軸Ｃに交差する共通の第１中心軸Ｃ１０周りに揺動可能となっている。また、２枚の外側ゲート板２１０は、排出口３６の中心軸Ｃおよび第１中心軸Ｃ１０に交差する共通の第２中心軸Ｃ２０周りに揺動可能となっている。これにより、本実施形態のゲート装置３８では、内側ゲート板１１０および外側ゲート板２１０を揺動させる駆動機構３１０の数を合計２個に抑えることができる。
また、本実施形態のゲート装置３８では、２個の駆動機構３１０が中心軸Ｃ周りに９０度変位した位置関係にある。その結果、本実施形態のゲート装置３８では、旋回シュート駆動装置４２を、駆動機構３１０に干渉することなく配置することが可能となる。

また、本実施形態のゲート装置３８では、２枚の内側ゲート板１１０の離隔間隔と、２枚の外側ゲート板２１０の離隔間隔とが等しくなるように、内側ゲート板１１０の揺動角度と外側ゲート板２１０の揺動角度とが異なっている。このため、本実施形態のゲート装置３８では、開口部２６０を概ね正方形とすることができ、より確実に、開口部２６０の真下に原料を落下させることが可能となる。

また、本実施形態のゲート装置３８では、内側ゲート板１１０の板面の面積と外側ゲート板２１０の板面の面積とが異なっている。このため、本実施形態のゲート装置３８では、外側ゲート部１０４をコンパクトにすることができる。

また、本実施形態のゲート装置３８では、内側ゲート部１０２および外側ゲート部１０４の少なくとも一方が排出口３６を閉塞可能となっている。つまり、本実施形態のゲート装置３８では、内側ゲート部１０２と外側ゲート部１０４の他方が排出口３６を閉塞可能でなくてもよい。このため、本実施形態のゲート装置３８では、ゲート装置３８のサイズが大きくなるのを抑えることができる。

また、内側ゲート板１１０を揺動させる駆動機構３１０のリンク機構３３０は、一方の内側ゲート板１１０における離隔方向の揺動角度と、他方の内側ゲート板１１０における離隔方向の揺動角度とが等しくなるようなリンク比となっている。このため、本実施形態のゲート装置３８では、２枚の内側ゲート板１１０を共通のアクチュエータ３２０で共通の第１中心軸Ｃ１０周りに対称に揺動させることができる。

また、外側ゲート板２１０を揺動させる駆動機構のリンク機構は、一方の外側ゲート板２１０における離隔方向の揺動角度と、他方の外側ゲート板２１０における離隔方向の揺動角度とが等しくなるようなリンク比となっている。このため、本実施形態のゲート装置３８では、２枚の外側ゲート板２１０を共通のアクチュエータ３２０で共通の第２中心軸Ｃ２０周りに対称に揺動させることができる。

以上、添付図面を参照しながら一実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

なお、上記実施形態における内側ゲート板１１０を揺動させる駆動機構３１０のリンク機構３３０が、本発明の第１リンク機構に相当し、外側ゲート板２１０を揺動させる駆動機構のリンク機構が、本発明の第２リンク機構に相当する。

本開示は、炉頂装置に利用することができる。

２０ 炉頂装置
３０ 集合ホッパ
３６ 排出口
４４ 旋回シュート
１０２ 内側ゲート部
１０４ 外側ゲート部
１１０ 内側ゲート板
１１６ 端部
１２０ 第１ロッド
１２２ 第１パイプ
２１０ 外側ゲート板
２１６ 端部
２２０ 第２ロッド
２２２ 第２パイプ
３２０ アクチュエータ
３３０ リンク機構
Ｃ 中心軸
Ｃ１０ 第１中心軸
Ｃ２０ 第２中心軸

Claims (4)

1. 旋回シュートの鉛直上方に位置し、鉛直下方に開口する排出口が形成された集合ホッパと、
   前記排出口に設けられる内側ゲート部と、
   前記内側ゲート部の外側に設けられる外側ゲート部と、
   を備え、
   前記排出口の中心を通って鉛直方向に延びる線が、前記排出口の中心軸であり、
   前記内側ゲート部は、前記排出口の中心軸に交差する第１中心軸周りに揺動可能な２枚の内側ゲート板を有し、
   ２枚の前記内側ゲート板は、それぞれ半割の椀状に形成され、椀の底部側の端部が互いに近接して対向することで椀状に一体化されるように配置され、
   前記内側ゲート部は、２枚の前記内側ゲート板が互いに近接する方向に揺動することで前記排出口を閉塞可能であり、２枚の前記内側ゲート板が互いに離隔する方向に揺動することで前記排出口を開くことが可能となっており、
   前記外側ゲート部は、前記第１中心軸に対して前記排出口の中心軸周りに９０度変位した第２中心軸周りに揺動可能な２枚の外側ゲート板を有し、
   ２枚の前記外側ゲート板は、それぞれ半割の椀状に形成され、椀の底部側の端部が互いに近接して対向することで椀状に一体化されるように配置され、
   前記外側ゲート部は、２枚の前記外側ゲート板が互いに近接する方向に揺動することで前記排出口を閉塞可能であり、２枚の前記外側ゲート板が互いに離隔する方向に揺動することで前記排出口を開くことが可能となっており、
   前記外側ゲート板の板面の面積は、前記内側ゲート板の板面の面積よりも小さい炉頂装置。
2. ２枚の前記内側ゲート板の離隔間隔と、２枚の前記外側ゲート板の離隔間隔とが等しくなるように、前記内側ゲート板の揺動角度と前記外側ゲート板の揺動角度とが異なる請求項１に記載の炉頂装置。
3. 一方の前記内側ゲート板が連結される第１ロッドと、
   前記第１ロッドと同軸に配され、他方の前記内側ゲート板が連結される第１パイプと、
   前記第１ロッドおよび前記第１パイプを共通のアクチュエータに連結する第１リンク機構と、をさらに備え、
   前記第１リンク機構は、一方の前記内側ゲート板における離隔方向の揺動角度と、他方の前記内側ゲート板における離隔方向の揺動角度とが等しくなるようなリンク比となっている請求項１または２に記載の炉頂装置。
4. 一方の前記外側ゲート板が連結される第２ロッドと、
   前記第２ロッドと同軸に配され、他方の前記外側ゲート板が連結される第２パイプと、
   前記第２ロッドおよび前記第２パイプを共通のアクチュエータに連結する第２リンク機構と、をさらに備え、
   前記第２リンク機構は、一方の前記外側ゲート板における離隔方向の揺動角度と、他方の前記外側ゲート板における離隔方向の揺動角度とが等しくなるようなリンク比となっている請求項１から３のいずれか１項に記載の炉頂装置。

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