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特開2024-67390粉砕ローラ、粉砕テーブル及び固体燃料粉砕装置並びに粉砕ローラの製造方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024067390
(43)【公開日】2024-05-17
(54)【発明の名称】粉砕ローラ、粉砕テーブル及び固体燃料粉砕装置並びに粉砕ローラの製造方法
(51)【国際特許分類】
B02C 15/04 20060101AFI20240510BHJP
C10L 9/00 20060101ALI20240510BHJP
【ＦＩ】
B02C15/04
C10L9/00
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022177432
(22)【出願日】2022-11-04
(71)【出願人】
【識別番号】000006208
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100112737
【弁理士】
【氏名又は名称】藤田 考晴
(74)【代理人】
【識別番号】100140914
【弁理士】
【氏名又は名称】三苫 貴織
(74)【代理人】
【識別番号】100136168
【弁理士】
【氏名又は名称】川上 美紀
(74)【代理人】
【識別番号】100172524
【弁理士】
【氏名又は名称】長田 大輔
(72)【発明者】
【氏名】山口 聡太朗
【テーマコード（参考）】
4D063
4H015
【Ｆターム（参考）】
4D063EE03
4D063EE13
4D063GA08
4D063GB05
4D063GD04
4H015AA10
4H015AA12
4H015AB01
4H015BA01
4H015BB10
4H015CA01
4H015CB01
(57)【要約】
【課題】粉砕ローラや粉砕テーブルを製造する際の歩留まりを向上させるとともに、粉砕ローラや粉砕テーブルの長寿命化を図ることを目的とする。
【解決手段】粉砕ローラ１３は、ハウジングに対して回転可能に支持されるジャーナルハウジング４３と、ジャーナルハウジング４３に固定され、粉砕テーブルとの間で固体燃料を粉砕する円環状のローラ部４９と、を備えている。ローラ部４９は、ジャーナルハウジングに固定される基部５１と、基部５１の外周部に設けられ基部５１と線膨張係数が異なるとともに基部５１よりも耐摩耗性が優れているセラミック部５２と、を有している。セラミック部５２は、母材５２ｂ及び母材５２ｂに含まれるセラミックス粒子５２ｃを有し、回転中心軸線Ｃ２方向に沿って母材５２ｂに対するセラミックス粒子５２ｃの含有量であるセラミック密度が変化している。
【選択図】図３
【解決手段】粉砕ローラ１３は、ハウジングに対して回転可能に支持されるジャーナルハウジング４３と、ジャーナルハウジング４３に固定され、粉砕テーブルとの間で固体燃料を粉砕する円環状のローラ部４９と、を備えている。ローラ部４９は、ジャーナルハウジングに固定される基部５１と、基部５１の外周部に設けられ基部５１と線膨張係数が異なるとともに基部５１よりも耐摩耗性が優れているセラミック部５２と、を有している。セラミック部５２は、母材５２ｂ及び母材５２ｂに含まれるセラミックス粒子５２ｃを有し、回転中心軸線Ｃ２方向に沿って母材５２ｂに対するセラミックス粒子５２ｃの含有量であるセラミック密度が変化している。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ハウジングの内部に収容され、回転する粉砕テーブルとの間に固体燃料を挟み込んで前記固体燃料を粉砕し、前記粉砕テーブルからの回転力を受けて回転軸線を中心として連れ回る粉砕ローラであって、
前記ハウジングに対して回転可能に支持される支持部と、
前記支持部に固定され、前記粉砕テーブルとの間で前記固体燃料を粉砕する円環状のローラ部と、を備え、
前記ローラ部は、前記支持部に固定される基部と、前記基部の外周部に設けられ、前記基部と線膨張係数が異なるとともに前記基部よりも耐摩耗性が優れているセラミック部と、を有し、
前記セラミック部は、母材及び前記母材に設けられるセラミックス粒子を有し、前記回転軸線方向に沿って前記母材に対する前記セラミックス粒子の含有量であるセラミック密度が変化している粉砕ローラ。
前記ハウジングに対して回転可能に支持される支持部と、
前記支持部に固定され、前記粉砕テーブルとの間で前記固体燃料を粉砕する円環状のローラ部と、を備え、
前記ローラ部は、前記支持部に固定される基部と、前記基部の外周部に設けられ、前記基部と線膨張係数が異なるとともに前記基部よりも耐摩耗性が優れているセラミック部と、を有し、
前記セラミック部は、母材及び前記母材に設けられるセラミックス粒子を有し、前記回転軸線方向に沿って前記母材に対する前記セラミックス粒子の含有量であるセラミック密度が変化している粉砕ローラ。
【請求項2】
前記セラミック部は、前記ローラ部の外周面の最も摩耗し易い点である最大摩耗点を含む第１領域の前記セラミック密度が、前記第１領域よりも前記回転軸線方向の端部側に位置する第２領域の前記セラミック密度よりも高い請求項１に記載の粉砕ローラ。
【請求項3】
前記セラミック部は、前記回転軸線方向において、前記ローラ部の前記外周面の中点を通過する面を基準として前記最大摩耗点と対称となる点を含む第３領域の前記セラミック密度が前記第２領域の前記セラミック密度よりも高い請求項２に記載の粉砕ローラ。
【請求項4】
前記セラミック部は、前記回転軸線方向において、前記ローラ部の前記外周面の中点を通過する面を基準として前記最大摩耗点と対称となる点と前記最大摩耗点との間の領域の前記セラミック密度が他の領域の前記セラミック密度よりも高い請求項２に記載の粉砕ローラ。
【請求項5】
前記セラミック部は、前記第１領域を含み前記セラミック密度が一様である高密度部と、前記第２領域を含み前記セラミック密度が一様であり前記高密度部と前記回転軸線方向に隣接して設けられ前記高密度部よりも前記セラミック密度が低い低密度部と、を有し、
前記高密度部と前記低密度部とは固定されている請求項２から請求項４のいずれかに記載の粉砕ローラ。
前記高密度部と前記低密度部とは固定されている請求項２から請求項４のいずれかに記載の粉砕ローラ。
【請求項6】
ハウジングの内部に収容され、駆動部から伝達される駆動力により中心軸線を中心として回転し、粉砕ローラとの間に固体燃料を挟み込んで前記固体燃料を粉砕する粉砕テーブルであって、
前記固体燃料が供給されるテーブル部を備え、
前記テーブル部は、基部と、前記基部の上面に設けられ前記基部と線膨張係数が異なるとともに前記基部よりも耐摩耗性が優れているセラミック部と、を有し、
前記セラミック部は、母材及び前記母材に含まれるセラミックを有し、前記中心軸線を基準とする半径方向に沿って前記母材に対する前記セラミックの含有量であるセラミック密度が変化している粉砕テーブル。
前記固体燃料が供給されるテーブル部を備え、
前記テーブル部は、基部と、前記基部の上面に設けられ前記基部と線膨張係数が異なるとともに前記基部よりも耐摩耗性が優れているセラミック部と、を有し、
前記セラミック部は、母材及び前記母材に含まれるセラミックを有し、前記中心軸線を基準とする半径方向に沿って前記母材に対する前記セラミックの含有量であるセラミック密度が変化している粉砕テーブル。
【請求項7】
前記セラミック部は、前記半径方向において、前記テーブル部の上面の最も摩耗し易い点である最大摩耗点を含む第１領域の前記セラミック密度が、前記第１領域よりも前記半径方向の端部側に位置する第２領域の前記セラミック密度よりも高い請求項６に記載の粉砕テーブル。
【請求項8】
請求項１に記載の粉砕ローラ及び／又は請求項６に記載の粉砕テーブルを備える固体燃料粉砕装置。
【請求項9】
ハウジングの内部に収容され、回転する粉砕テーブルとの間に固体燃料を挟み込んで前記固体燃料を粉砕し、前記粉砕テーブルからの回転力を受けて回転軸線を中心として連れ回る粉砕ローラの製造方法であって、
前記粉砕ローラは、
前記ハウジングに対して回転可能に支持される支持部と、
前記支持部に固定され、前記粉砕テーブルとの間で前記固体燃料を粉砕する円環状のローラ部と、を備え、
前記ローラ部は、前記支持部に固定される基部と、前記基部の外周部に設けられ前記基部と線膨張係数が異なるとともに前記基部よりも耐摩耗性が優れているセラミック部と、を有し、
前記セラミック部は、母材及び前記母材に設けられるセラミックス粒子を有し、前記回転軸線方向に沿って前記母材に対する前記セラミックス粒子の含有量であるセラミック密度が変化していて、
前記基部と前記セラミック部とを鋳造により一体的に成形する工程を備える粉砕ローラの製造方法。
前記粉砕ローラは、
前記ハウジングに対して回転可能に支持される支持部と、
前記支持部に固定され、前記粉砕テーブルとの間で前記固体燃料を粉砕する円環状のローラ部と、を備え、
前記ローラ部は、前記支持部に固定される基部と、前記基部の外周部に設けられ前記基部と線膨張係数が異なるとともに前記基部よりも耐摩耗性が優れているセラミック部と、を有し、
前記セラミック部は、母材及び前記母材に設けられるセラミックス粒子を有し、前記回転軸線方向に沿って前記母材に対する前記セラミックス粒子の含有量であるセラミック密度が変化していて、
前記基部と前記セラミック部とを鋳造により一体的に成形する工程を備える粉砕ローラの製造方法。
【請求項10】
前記セラミック部は、前記セラミック密度が高い高密度部と、前記高密度部と前記回転軸線方向に隣接して設けられ前記高密度部よりも前記セラミック密度が低い低密度部と、を有し、
前記高密度部と前記低密度部とが固定された状態で前記セラミック部を鋳型内の所定の箇所に配置するセラミック部配置工程を備える請求項９に記載の粉砕ローラの製造方法。
前記高密度部と前記低密度部とが固定された状態で前記セラミック部を鋳型内の所定の箇所に配置するセラミック部配置工程を備える請求項９に記載の粉砕ローラの製造方法。
【請求項11】
前記セラミック部は、前記セラミック密度が高い高密度部と、前記高密度部と前記回転軸線方向に隣接して設けられ前記高密度部よりも前記セラミック密度が低い低密度部と、を有し、
高密度部固定部によって前記高密度部を鋳型の所定の箇所に固定する高密度部固定工程と、
低密度部固定部によって前記低密度部を前記鋳型の所定の箇所に固定する低密度部固定工程と、を備える請求項９に記載の粉砕ローラの製造方法。
高密度部固定部によって前記高密度部を鋳型の所定の箇所に固定する高密度部固定工程と、
低密度部固定部によって前記低密度部を前記鋳型の所定の箇所に固定する低密度部固定工程と、を備える請求項９に記載の粉砕ローラの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、粉砕ローラ、粉砕テーブル及び固体燃料粉砕装置並びに粉砕ローラの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、バイオマス燃料や石炭等の固体燃料は、粉砕機（ミル）で所定粒径範囲内の微粉状に粉砕して、燃焼装置へ供給される。ミルは、粉砕テーブルへ投入された固体燃料を、粉砕テーブルと粉砕ローラの間に挟み込んで粉砕し、粉砕されて微粉状となった固体燃料のうち、所定粒径範囲内の微粉燃料を分級機で選別し、粉砕テーブルの外周から供給される搬送用ガス（一次空気）によって、ボイラへ搬送して燃焼装置で燃焼させている。火力発電プラントでは、ボイラで微粉燃料を燃焼して生成された燃焼ガスとの熱交換により蒸気を発生させ、該蒸気により蒸気タービンを回転駆動して、蒸気タービンに接続した発電機を回転駆動することで発電が行なわれる。
【0003】
ミルに設けられる粉砕ローラとして、固体燃料と接触する箇所に耐摩耗性が高いセラミックを埋め込んだセラミック埋込型の粉砕ローラや粉砕テーブルが知られている（例えば、特許文献１）。このようなセラミック埋込型の粉砕ローラや粉砕テーブルは、従来の粉砕ローラや粉砕テーブルと比較して、耐摩耗性や許容摩耗量に優れており、長寿命化を図ることができる。
特許文献１には、多角形の空間を形成しつつ連続して支持壁が形成される高Ｃｒ鋼製の支持体と、高Ｃｒ鋼製の支持体の空間内に配設されるセラミックス製部材とからなる粉砕部材が記載されている。
特許文献１には、多角形の空間を形成しつつ連続して支持壁が形成される高Ｃｒ鋼製の支持体と、高Ｃｒ鋼製の支持体の空間内に配設されるセラミックス製部材とからなる粉砕部材が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１３－１７３１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
セラミック埋込型の粉砕ローラや粉砕テーブルを製造する際は、まず、粒子状のセラミックス（以下、「セラミックス粒子」と称する。）をブロック状に成形することで、セラミック部の一部を構成するセラミックブロックを製造する。次に、鋳型内の所定位置にセラミックブロックを設置した状態で、鋳型内に溶融した金属を流し込む。その後に鋳型内の金属を冷却し、凝固させる。このようにして、セラミック部（セラミックを含む部分）と基部（セラミックを含まない部分）とが一体的に固定されたセラミック埋込型の粉砕ローラや粉砕テーブルを製造する。
【0006】
鋳型内の金属を冷却する際には、熱収縮による損傷が懸念される。セラミック部は、鋳型内の金属に比較して線膨張係数が小さい。このため、冷却時におけるセラミック部の収縮率は基部の収縮率よりも小さくなる。したがって、冷却時にセラミック部と基部との収縮量が異なってくる。このとき、セラミック部と基部とは一体化しているため、基部はセラミック部を縮めようとし、セラミック部は基部の収縮を抑えようとする。よって、基部及びセラミック部の内部に熱応力が作用し、粉砕ローラや粉砕テーブルが損傷してしまう可能性があった。このように、セラミック埋込型の粉砕ローラや粉砕テーブルは、セラミック部と基部との線膨張係数の差に起因して、製造時に損傷する可能性があった。よって、粉砕ローラや粉砕テーブルを製造する際の歩留まりが悪化する可能性があった。
【0007】
部材の剛性を低くすると、部材が良く伸びるようになる。このため、同じ変位を与えた時に発生する応力が低く抑えられることから、熱応力が小さくなる。したがって、セラミック埋込型の粉砕ローラや粉砕テーブルの内部熱応力を小さくするために、セラミック部全体においてセラミックス粒子の密度を下げることにより、セラミック部の剛性を低くすることが考えられる。しかしながら、セラミック部のセラミックス粒子の密度を低くして剛性を低下させると、粉砕ローラや粉砕テーブルの耐摩耗性や許容摩耗量が低減し、粉砕ローラや粉砕テーブルの寿命が短くなってしまうという問題があった。
このような事情から、粉砕ローラや粉砕テーブルを製造する際の歩留まりを向上させるとともに、粉砕ローラや粉砕テーブルを長寿命化することが望まれていた。
このような事情から、粉砕ローラや粉砕テーブルを製造する際の歩留まりを向上させるとともに、粉砕ローラや粉砕テーブルを長寿命化することが望まれていた。
【0008】
本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、粉砕ローラや粉砕テーブルを製造する際の歩留まりを向上させるとともに、粉砕ローラや粉砕テーブルの長寿命化を図ることができる粉砕ローラ、粉砕テーブル及び固体燃料粉砕装置並びに粉砕ローラ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】
【0009】
上記課題を解決するために、本開示の粉砕ローラ、粉砕テーブル及び固体燃料粉砕装置並びに粉砕ローラの製造方法は以下の手段を採用する。
本開示の一態様に係る粉砕ローラは、ハウジングの内部に収容され、回転する粉砕テーブルとの間に固体燃料を挟み込んで前記固体燃料を粉砕し、前記粉砕テーブルからの回転力を受けて回転軸線を中心として連れ回る粉砕ローラであって、前記ハウジングに対して回転可能に支持される支持部と、前記支持部に固定され、前記粉砕テーブルとの間で前記固体燃料を粉砕する円環状のローラ部と、を備え、前記ローラ部は、前記支持部に固定される基部と、前記基部の外周部に設けられ前記基部と線膨張係数が異なるとともに前記基部よりも耐摩耗性が優れているセラミック部と、を有し、前記セラミック部は、母材及び前記母材に設けられるセラミックを有し、前記回転軸線方向に沿って前記母材に対する前記セラミックの含有量であるセラミック密度が変化している。
本開示の一態様に係る粉砕ローラは、ハウジングの内部に収容され、回転する粉砕テーブルとの間に固体燃料を挟み込んで前記固体燃料を粉砕し、前記粉砕テーブルからの回転力を受けて回転軸線を中心として連れ回る粉砕ローラであって、前記ハウジングに対して回転可能に支持される支持部と、前記支持部に固定され、前記粉砕テーブルとの間で前記固体燃料を粉砕する円環状のローラ部と、を備え、前記ローラ部は、前記支持部に固定される基部と、前記基部の外周部に設けられ前記基部と線膨張係数が異なるとともに前記基部よりも耐摩耗性が優れているセラミック部と、を有し、前記セラミック部は、母材及び前記母材に設けられるセラミックを有し、前記回転軸線方向に沿って前記母材に対する前記セラミックの含有量であるセラミック密度が変化している。
【0010】
本開示の一態様に係る粉砕ローラの製造方法は、ハウジングの内部に収容され、回転する粉砕テーブルとの間に固体燃料を挟み込んで前記固体燃料を粉砕し、前記粉砕テーブルからの回転力を受けて回転軸線を中心として連れ回る粉砕ローラの製造方法であって、前記粉砕ローラは、前記ハウジングに対して回転可能に支持される支持部と、前記支持部に固定され、前記粉砕テーブルとの間で前記固体燃料を粉砕する円環状のローラ部と、を備え、前記ローラ部は、前記支持部に固定される基部と、前記基部の外周部に設けられ前記基部と線膨張係数が異なるとともに前記基部よりも耐摩耗性が優れているセラミック部と、を有し、前記セラミック部は、母材及び前記母材に設けられるセラミックを有し、前記回転軸線方向に沿って前記母材に対する前記セラミックの含有量であるセラミック密度が変化していて、前記基部と前記セラミック部とを鋳造により一体的に成形する工程を備える。
【発明の効果】
【0011】
本開示によれば、粉砕ローラや粉砕テーブルを製造する際の歩留まりを向上させるとともに、粉砕ローラや粉砕テーブルの長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本開示の第１実施形態に係る固体燃料粉砕装置およびボイラを示す構成図である。
【図2】本開示の第１実施形態に係る固体燃料粉砕装置に設けられた粉砕ローラの模式的な側面図である。
【図3】本開示の第１実施形態に係る粉砕ローラの要部断面図である。
【図4】本開示の第１実施形態の変形例に係る粉砕ローラの要部断面図である。
【図5】本開示の第１実施形態の変形例に係るローラ部の斜視図である。
【図8】本開示の第１実施形態に係る固体燃料粉砕装置に設けられた粉砕テーブルの模式的な縦断面図である。
【図10】本開示の第１実施形態に係る粉砕ローラを製造する鋳型を示す模式的な図である。
【図13】本開示の第１実施形態に係る粉砕ローラの模式的な側面図であり、摩耗の進行状態を示す図である。
【図14】本開示の第２実施形態に係る粉砕ローラの要部断面図である。
【図16】本開示の第２実施形態に係る粉砕ローラの回転中心軸線方向の位置を示す図である。
【図17】本開示の第２実施形態に係る粉砕ローラの回転中心軸線方向の位置における要求される耐摩耗性及びセラミック密度を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下に、本開示に係る粉砕ローラ、粉砕テーブル及び固体燃料粉砕装置並びに粉砕ローラの製造方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【0014】
〔第１実施形態〕
以下、本開示の第１実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態に係る発電プラント１は、固体燃料粉砕装置１００とボイラ２００とを備えている。
以降の説明では、上方とは鉛直上側の方向を、上部や上面などの“上”とは鉛直上側の部分を示している。また同様に“下”とは鉛直下側の部分を示すものであり、鉛直方向は厳密ではなく誤差を含むものである。
以下、本開示の第１実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態に係る発電プラント１は、固体燃料粉砕装置１００とボイラ２００とを備えている。
以降の説明では、上方とは鉛直上側の方向を、上部や上面などの“上”とは鉛直上側の部分を示している。また同様に“下”とは鉛直下側の部分を示すものであり、鉛直方向は厳密ではなく誤差を含むものである。
【0015】
本実施形態の固体燃料粉砕装置１００は、一例としてバイオマス燃料や石炭等の固体燃料を粉砕し、微粉燃料を生成してボイラ２００のバーナ（燃焼装置）２２０へ供給する装置である。
図１に示す固体燃料粉砕装置１００とボイラ２００とを含む発電プラント１は、１台の固体燃料粉砕装置１００を備えるものであるが、１台のボイラ２００の複数のバーナ２２０のそれぞれに対応する複数台の固体燃料粉砕装置１００を備えるシステムとしてもよい。
図１に示す固体燃料粉砕装置１００とボイラ２００とを含む発電プラント１は、１台の固体燃料粉砕装置１００を備えるものであるが、１台のボイラ２００の複数のバーナ２２０のそれぞれに対応する複数台の固体燃料粉砕装置１００を備えるシステムとしてもよい。
【0016】
本実施形態の固体燃料粉砕装置１００は、ミル（粉砕部）１０と、バンカ（貯蔵部）２１と、給炭機（燃料供給機）２５と、送風部（搬送用ガス供給部）３０と、状態検出部４０と、制御部５０とを備えている。
【0017】
ボイラ２００に供給する石炭やバイオマス燃料等の固体燃料を、微粉状の固体燃料である微粉燃料へと粉砕するミル１０は、石炭のみを粉砕する形式であっても良いし、バイオマス燃料のみを粉砕する形式であっても良いし、石炭とともにバイオマス燃料を粉砕する形式であってもよい。
ここで、バイオマス燃料とは、再生可能な生物由来の有機性資源であり、例えば、間伐材、廃木材、流木、草類、廃棄物、汚泥、タイヤ及びこれらを原料としたリサイクル燃料（ペレットやチップ）などであり、ここに提示したものに限定されることはない。バイオマス燃料は、バイオマスの成育過程において二酸化炭素を取り込むことから、地球温暖化ガスとなる二酸化炭素を排出しないカーボンニュートラルとされるため、その利用が種々検討されている。
ここで、バイオマス燃料とは、再生可能な生物由来の有機性資源であり、例えば、間伐材、廃木材、流木、草類、廃棄物、汚泥、タイヤ及びこれらを原料としたリサイクル燃料（ペレットやチップ）などであり、ここに提示したものに限定されることはない。バイオマス燃料は、バイオマスの成育過程において二酸化炭素を取り込むことから、地球温暖化ガスとなる二酸化炭素を排出しないカーボンニュートラルとされるため、その利用が種々検討されている。
【0018】
ミル１０は、ハウジング１１と、粉砕テーブル１２と、粉砕ローラ１３と、減速機（駆動伝達部）１４と、減速機１４に接続され粉砕テーブル１２を回転駆動させるミルモータ（駆動部）１５と、回転式分級機（分級部）１６と、給炭管（燃料供給部）１７と、回転式分級機１６を回転駆動させる分級機モータ１８とを備えている。
ハウジング１１は、鉛直方向に延びる筒状に形成されるとともに、粉砕テーブル１２と粉砕ローラ１３と回転式分級機１６と、給炭管１７とを収容する筐体である。
ハウジング１１の天井部４２の中央部には、給炭管１７が取り付けられている。この給炭管１７は、バンカ２１から給炭機２５を介して導かれた固体燃料をハウジング１１内に供給するものであり、ハウジング１１の中心位置に上下方向に沿って配置され、下端部がハウジング１１内部まで延設されている。
ハウジング１１は、鉛直方向に延びる筒状に形成されるとともに、粉砕テーブル１２と粉砕ローラ１３と回転式分級機１６と、給炭管１７とを収容する筐体である。
ハウジング１１の天井部４２の中央部には、給炭管１７が取り付けられている。この給炭管１７は、バンカ２１から給炭機２５を介して導かれた固体燃料をハウジング１１内に供給するものであり、ハウジング１１の中心位置に上下方向に沿って配置され、下端部がハウジング１１内部まで延設されている。
【0019】
ハウジング１１の底面部４１付近には減速機１４が設置され、この減速機１４に接続されたミルモータ１５から伝達される駆動力により回転する粉砕テーブル１２が回転自在に配置されている。
粉砕テーブル１２は、平面視円形の部材であり、給炭管１７の下端部が対向するように配置されている。粉砕テーブル１２の上面は、例えば、中心部が低く、外側に向けて高くなるような傾斜形状をなし、外周部が上方に曲折した形状をなしていてもよい。給炭管１７は、固体燃料（本実施形態では例えば石炭やバイオマス燃料）を上方から下方の粉砕テーブル１２に向けて供給し、粉砕テーブル１２は供給された固体燃料を粉砕ローラ１３との間に挟み込んで粉砕する。
粉砕テーブル１２は、平面視円形の部材であり、給炭管１７の下端部が対向するように配置されている。粉砕テーブル１２の上面は、例えば、中心部が低く、外側に向けて高くなるような傾斜形状をなし、外周部が上方に曲折した形状をなしていてもよい。給炭管１７は、固体燃料（本実施形態では例えば石炭やバイオマス燃料）を上方から下方の粉砕テーブル１２に向けて供給し、粉砕テーブル１２は供給された固体燃料を粉砕ローラ１３との間に挟み込んで粉砕する。
【0020】
固体燃料が給炭管１７から粉砕テーブル１２の中央部へ向けて投入されると、粉砕テーブル１２の回転による遠心力によって、固体燃料は粉砕テーブル１２の外周側へと導かれ、粉砕テーブル１２と粉砕ローラ１３との間に挟み込まれて粉砕される。粉砕された固体燃料は、搬送用ガス流路（以降は、一次空気流路と記載する）１１０から導かれた搬送用ガス（以降は、一次空気と記載する）によって上方へと吹き上げられ、回転式分級機１６へと導かれる。
粉砕テーブル１２の外周には、一次空気流路１１０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吹出口（図示省略）が設けられている。吹出口には旋回羽根（図示省略）が設置されており、吹出口から吹き出した一次空気に旋回力を与える。旋回羽根により旋回力が与えられた一次空気は、旋回する速度成分を有する気流となって、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内の上方にある回転式分級機１６へと搬送する。なお、粉砕された固体燃料のうち、所定粒径より大きいものは回転式分級機１６により分級されて、または、回転式分級機１６まで到達することなく落下して、粉砕テーブル１２上に戻されて、粉砕テーブル１２と粉砕ローラ１３との間で再度粉砕される。
粉砕テーブル１２の外周には、一次空気流路１１０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吹出口（図示省略）が設けられている。吹出口には旋回羽根（図示省略）が設置されており、吹出口から吹き出した一次空気に旋回力を与える。旋回羽根により旋回力が与えられた一次空気は、旋回する速度成分を有する気流となって、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内の上方にある回転式分級機１６へと搬送する。なお、粉砕された固体燃料のうち、所定粒径より大きいものは回転式分級機１６により分級されて、または、回転式分級機１６まで到達することなく落下して、粉砕テーブル１２上に戻されて、粉砕テーブル１２と粉砕ローラ１３との間で再度粉砕される。
【0021】
粉砕ローラ１３は、給炭管１７から粉砕テーブル１２上に供給された固体燃料を粉砕する回転体である。粉砕ローラ１３は、粉砕テーブル１２の上面に押圧されて粉砕テーブル１２と協働して固体燃料を粉砕する。
図１では、粉砕ローラ１３が代表して１つのみ示されているが、粉砕テーブル１２の上面を押圧するように、周方向に一定の間隔を空けて、複数の粉砕ローラ１３が配置される。例えば、外周部上に１２０°の角度間隔を空けて、３つの粉砕ローラ１３が周方向に均等な間隔で配置される。この場合、３つの粉砕ローラ１３が粉砕テーブル１２の上面と接する部分（押圧する部分）は、粉砕テーブル１２の回転中心軸からの距離が等距離となる。
図１では、粉砕ローラ１３が代表して１つのみ示されているが、粉砕テーブル１２の上面を押圧するように、周方向に一定の間隔を空けて、複数の粉砕ローラ１３が配置される。例えば、外周部上に１２０°の角度間隔を空けて、３つの粉砕ローラ１３が周方向に均等な間隔で配置される。この場合、３つの粉砕ローラ１３が粉砕テーブル１２の上面と接する部分（押圧する部分）は、粉砕テーブル１２の回転中心軸からの距離が等距離となる。
【0022】
粉砕ローラ１３は、ジャーナルヘッド４５によって、上下に揺動・変位可能となっており、粉砕テーブル１２の上面に対して接近離間自在に支持されている。粉砕ローラ１３は、外周面が粉砕テーブル１２の上面の固体燃料に接触した状態で、粉砕テーブル１２が回転すると、粉砕テーブル１２から回転力を受けて連れ回りするようになっている。給炭管１７から固体燃料が供給されると、粉砕ローラ１３と粉砕テーブル１２との間で固体燃料が押圧されて粉砕される。この押圧する力を、粉砕荷重と言う。
【0023】
ジャーナルヘッド４５の支持アーム４７は、中間部が水平方向に沿った支持軸４８によって、ハウジング１１の側面部に支持軸４８を中心として粉砕ローラ１３を上下方向に揺動・変位可能に支持されている。また、支持アーム４７の鉛直上側にある上端部には、押圧装置（粉砕荷重付与部）４６が設けられている。押圧装置４６は、ハウジング１１に固定されており、粉砕ローラ１３を粉砕テーブル１２に押し付けるように、支持アーム４７等を介して粉砕ローラ１３に粉砕荷重を付与する。粉砕荷重は、例えば、ミル１０の外部に設置された油圧装置（図示省略）から供給される作動油の圧力により作動する油圧シリンダ（図示省略）によって与えられる。また、粉砕荷重は、ばね（図示省略）の反発力によって与えられてもよい。
【0024】
減速機１４は、ミルモータ１５に接続されており、ミルモータ１５の駆動力を粉砕テーブル１２に伝達し、粉砕テーブル１２を中心軸回りに回転させる。
【0025】
回転式分級機（分級部）１６は、ハウジング１１の上部に設けられ中空状の逆円錐状の外形を有している。回転式分級機１６は、その外周位置に上下方向に延在する複数のブレード１６ａを備えている。各ブレード１６ａは、回転式分級機１６の中心軸線周りに所定の間隔（均等間隔）で設けられている。
回転式分級機１６は、粉砕テーブル１２と粉砕ローラ１３により粉砕された固体燃料（以降、粉砕された固体燃料を「粉砕燃料」という。）を、所定粒径（例えば、石炭では７０～１００μｍ）より大きいもの（以降、所定粒径を超える粉砕燃料を「粗粉燃料」という。）と、所定粒径以下のもの（以降、所定粒径以下の粉砕燃料を「微粉燃料」という。）に分級する装置である。回転式分級機１６は、制御部５０によって制御される分級機モータ１８により回転駆動力を与えられ、ハウジング１１の上下方向に延在する円筒軸（図示省略）を中心に給炭管１７の周りを回転する。
なお、分級部としては、固定された中空状の逆円錐形状のケーシングと、そのケーシングの外周位置にブレード１６ａに替わって複数の固定旋回羽根とを備えた固定式分級機を用いてもよい。
回転式分級機１６は、粉砕テーブル１２と粉砕ローラ１３により粉砕された固体燃料（以降、粉砕された固体燃料を「粉砕燃料」という。）を、所定粒径（例えば、石炭では７０～１００μｍ）より大きいもの（以降、所定粒径を超える粉砕燃料を「粗粉燃料」という。）と、所定粒径以下のもの（以降、所定粒径以下の粉砕燃料を「微粉燃料」という。）に分級する装置である。回転式分級機１６は、制御部５０によって制御される分級機モータ１８により回転駆動力を与えられ、ハウジング１１の上下方向に延在する円筒軸（図示省略）を中心に給炭管１７の周りを回転する。
なお、分級部としては、固定された中空状の逆円錐形状のケーシングと、そのケーシングの外周位置にブレード１６ａに替わって複数の固定旋回羽根とを備えた固定式分級機を用いてもよい。
【0026】
回転式分級機１６に到達した粉砕燃料は、ブレード１６ａの回転により生じる遠心力と、一次空気の気流による向心力との相対的なバランスにより、大きな径の粗粉燃料は、ブレード１６ａによって叩き落とされ、粉砕テーブル１２へと戻されて再粉砕され、微粉燃料はハウジング１１の天井部４２にある出口ポート１９に導かれる。回転式分級機１６によって分級された微粉燃料は、一次空気とともに出口ポート１９から微粉燃料供給流路（微粉燃料供給管）１２０へ排出され、ボイラ２００のバーナ２２０へ供給される。
【0027】
給炭管１７は、ハウジング１１の天井部４２を貫通するように上下方向に沿って下端部がハウジング１１内部まで延設されて取り付けられ、給炭管１７の上部から投入される固体燃料を粉砕テーブル１２の中央部に供給する。給炭管１７の上端には、給炭機２５が接続されており、固体燃料が供給される。
【0028】
給炭機２５は、バンカ２１の下端部から上下方向に延在する管であるダウンスパウト部２２によって、バンカ２１と接続されている。ダウンスパウト部２２の途中には、バンカ２１からの固体燃料の排出状態を切り替える弁（コールゲート、図示省略）を設けてもよい。給炭機２５は、搬送部２６と、給炭機モータ２７とを備える。搬送部２６は、例えばベルトコンベアであり、ダウンスパウト部２２の下端部から排出される固体燃料を、給炭機モータ２７の駆動力によって給炭管１７の上部に搬送し、内部へ投入する。ミル１０へ供給される固体燃料の供給量は、制御部５０からの信号によって、例えば、搬送部２６のベルトコンベアの移動速度を調整して制御される。
【0029】
通常、ミル１０の内部には、微粉燃料をバーナ２２０へ搬送するための一次空気が供給されており、給炭機２５やバンカ２１よりも圧力が高くなっている。バンカ２１と給炭機２５を接続するダウンスパウト部２２の内部は、燃料が積層状態となっている。この固体燃料層により、ミル１０からバンカ２１に向けて、一次空気と微粉燃料が逆流を抑制するためのシール性（マテリアルシール）を確保している。
【0030】
送風部３０は、粉砕燃料を乾燥させるとともに、回転式分級機１６へ搬送するための一次空気を、ハウジング１１の内部へ送風する装置である。
送風部３０は、ハウジング１１の内部へ送風される一次空気の流量と温度を適切に調整するために、本実施形態では、一次空気通風機（ＰＡＦ：Ｐｒｉｍａｒｙ Ａｉｒ Ｆａｎ）３１と、熱ガス流路３０ａと、冷ガス流路３０ｂと、熱ガスダンパ３０ｃと、冷ガスダンパ３０ｄとを備えている。
送風部３０は、ハウジング１１の内部へ送風される一次空気の流量と温度を適切に調整するために、本実施形態では、一次空気通風機（ＰＡＦ：Ｐｒｉｍａｒｙ Ａｉｒ Ｆａｎ）３１と、熱ガス流路３０ａと、冷ガス流路３０ｂと、熱ガスダンパ３０ｃと、冷ガスダンパ３０ｄとを備えている。
【0031】
本実施形態では、熱ガス流路３０ａは、一次空気通風機３１から送出された空気の一部を、空気予熱器（熱交換器）３４を通過して加熱された熱ガスとして供給する。熱ガス流路３０ａには、熱ガスダンパ３０ｃが設けられている。熱ガスダンパ３０ｃの開度は、制御部５０によって制御される。熱ガスダンパ３０ｃの開度によって、熱ガス流路３０ａから供給する熱ガスの流量が決定される。
【0032】
冷ガス流路３０ｂは、一次空気通風機３１から送出された空気の一部を常温の冷ガスとして供給する。冷ガス流路３０ｂには、冷ガスダンパ３０ｄが設けられている。冷ガスダンパ３０ｄの開度は、制御部５０によって制御される。冷ガスダンパ３０ｄの開度によって、冷ガス流路３０ｂから供給する冷ガスの流量が決定される。
【0033】
一次空気の流量は、本実施形態では、熱ガス流路３０ａから供給する熱ガスの流量と冷ガス流路３０ｂから供給する冷ガスの流量の合計の流量となり、一次空気の温度は、熱ガス流路３０ａから供給する熱ガスと冷ガス流路３０ｂから供給する冷ガスの混合比率で決まり、制御部５０によって制御される。
また、熱ガス流路３０ａから供給する熱ガスに、例えば、ガス再循環通風機（図示省略）によってボイラ２００から排出された燃焼ガスの一部を導き、混合することで、一次空気流路１１０からハウジング１１の内部へ送風する一次空気中の酸素濃度を調整してもよい。一次空気中の酸素濃度を調整することによって、例えば、着火性の高い（着火しやすい）固体燃料を使用する場合、ミル１０からバーナ２２０に至るまでの経路において、固体燃料が着火することを抑制することができる。
また、熱ガス流路３０ａから供給する熱ガスに、例えば、ガス再循環通風機（図示省略）によってボイラ２００から排出された燃焼ガスの一部を導き、混合することで、一次空気流路１１０からハウジング１１の内部へ送風する一次空気中の酸素濃度を調整してもよい。一次空気中の酸素濃度を調整することによって、例えば、着火性の高い（着火しやすい）固体燃料を使用する場合、ミル１０からバーナ２２０に至るまでの経路において、固体燃料が着火することを抑制することができる。
【0034】
本実施形態では、ミル１０の状態検出部４０により計測または検出したデータを、制御部５０に送信する。本実施形態の状態検出部４０は、例えば、差圧計測手段であり、一次空気流路１１０からハウジング１１の内部へ一次空気が流入する部分における圧力と、ハウジング１１の内部から微粉燃料供給管１２０へ一次空気と微粉燃料が排出される出口ポート１９における圧力との差圧を、ミル１０の差圧として計測する。このミル１０の差圧の増減は、回転式分級機１６の分級効果によってハウジング１１内部の回転式分級機１６付近と粉砕テーブル１２付近の間を循環している粉砕燃料の循環量の増減に対応する。すなわち、このミル１０の差圧に応じて回転式分級機１６の回転数を調整することで、出口ポート１９から排出される微粉燃料の量と粒径範囲を調整することができるので、微粉燃料の粒径をバーナ２２０における固体燃料の燃焼性に影響しない範囲に維持しつつ、ミル１０への固体燃料の供給量に対応した量の微粉燃料を、ボイラ２００に設けられたバーナ２２０に安定して供給することができる。
また、本実施形態の状態検出部４０は、例えば、温度計測手段であり、ハウジング１１の内部へ供給される一次空気の温度（ミル入口一次空気温度）や、出口ポート１９における一次空気と微粉燃料との混合気体の温度（ミル出口一次空気温度）を検出して、それぞれの上限温度を超えないように送風部３０を制御する。各上限温度は、固体燃料の性状に応じた着火の可能性等を考慮して決定される。なお、一次空気は、ハウジング１１の内部において、粉砕燃料を乾燥しながら搬送することによって冷却されるため、ミル入口の一次空気温度は、例えば常温から約３００度程度、ミル出口の一次空気温度は、例えば常温から約９０度程度となる。
また、本実施形態の状態検出部４０は、例えば、温度計測手段であり、ハウジング１１の内部へ供給される一次空気の温度（ミル入口一次空気温度）や、出口ポート１９における一次空気と微粉燃料との混合気体の温度（ミル出口一次空気温度）を検出して、それぞれの上限温度を超えないように送風部３０を制御する。各上限温度は、固体燃料の性状に応じた着火の可能性等を考慮して決定される。なお、一次空気は、ハウジング１１の内部において、粉砕燃料を乾燥しながら搬送することによって冷却されるため、ミル入口の一次空気温度は、例えば常温から約３００度程度、ミル出口の一次空気温度は、例えば常温から約９０度程度となる。
【0035】
制御部５０は、固体燃料粉砕装置１００の各部を制御する装置である。
制御部５０は、例えば、ミルモータ１５に駆動指示を伝達して粉砕テーブル１２の回転速度を制御してもよい。
制御部５０は、例えば、分級機モータ１８へ駆動指示を伝達して回転式分級機１６の回転速度を制御して分級性能を調整し、微粉燃料の粒径をバーナ２２０における固体燃料の燃焼性に影響しない範囲に維持しつつ、ミル１０への固体燃料の供給量に対応した量の微粉燃料を、バーナ２２０へ安定して供給することができる。
また、制御部５０は、例えば給炭機モータ２７へ駆動指示を伝達することにより、ミル１０へ供給する固体燃料の供給量（給炭量）を調整することができる。
また、制御部５０は、送風部３０へ開度指示を伝達することにより、熱ガスダンパ３０ｃおよび冷ガスダンパ３０ｄの開度を制御して一次空気の流量と温度を調整することができる。具体的には、制御部５０は、ハウジング１１の内部へ供給される一次空気の流量と、出口ポート１９における一次空気の温度（ミル出口一次空気温度）が、固体燃料の種別毎に、給炭量に対応して設定された所定値となるように、熱ガスダンパ３０ｃおよび冷ガスダンパ３０ｄの開度を制御する。なお、一次空気の温度の制御は、ミル入口における温度（ミル入口一次空気温度）に対して行ってもよい。
制御部５０は、例えば、ミルモータ１５に駆動指示を伝達して粉砕テーブル１２の回転速度を制御してもよい。
制御部５０は、例えば、分級機モータ１８へ駆動指示を伝達して回転式分級機１６の回転速度を制御して分級性能を調整し、微粉燃料の粒径をバーナ２２０における固体燃料の燃焼性に影響しない範囲に維持しつつ、ミル１０への固体燃料の供給量に対応した量の微粉燃料を、バーナ２２０へ安定して供給することができる。
また、制御部５０は、例えば給炭機モータ２７へ駆動指示を伝達することにより、ミル１０へ供給する固体燃料の供給量（給炭量）を調整することができる。
また、制御部５０は、送風部３０へ開度指示を伝達することにより、熱ガスダンパ３０ｃおよび冷ガスダンパ３０ｄの開度を制御して一次空気の流量と温度を調整することができる。具体的には、制御部５０は、ハウジング１１の内部へ供給される一次空気の流量と、出口ポート１９における一次空気の温度（ミル出口一次空気温度）が、固体燃料の種別毎に、給炭量に対応して設定された所定値となるように、熱ガスダンパ３０ｃおよび冷ガスダンパ３０ｄの開度を制御する。なお、一次空気の温度の制御は、ミル入口における温度（ミル入口一次空気温度）に対して行ってもよい。
【0036】
制御部５０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、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。また、ＨＤＤはソリッドステートディスク（ＳＳＤ）等で置き換えられてもよい。
【0037】
次に、固体燃料粉砕装置１００から供給される微粉燃料の燃焼によって蒸気を発生させるボイラ２００について説明する。ボイラ２００は、火炉２１０とバーナ２２０とを備えている。
【0038】
バーナ２２０は、微粉燃料供給管１２０から供給される微粉燃料と一次空気との混合気と、押込通風機（ＦＤＦ：Ｆｏｒｃｅｄ Ｄｒａｆｔ Ｆａｎ）３２から送出される空気（外気）を空気予熱器３４で加熱して供給される二次空気とを用いて、微粉燃料を燃焼させて火炎を形成する装置である。微粉燃料の燃焼は火炉２１０内で行われ、高温の燃焼ガスは、蒸発器、過熱器、節炭器などの熱交換器（図示省略）を通過した後にボイラ２００の外部に排出される。
【0039】
ボイラ２００から排出された燃焼ガスは、環境装置（脱硝装置、集塵装置、脱硫装置などで図示省略）で所定の処理を行うとともに、空気予熱器３４で一次空気や二次空気との熱交換が行われ、誘引通風機（ＩＤＦ：Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｄｒａｆｔ Ｆａｎ）３３を介して煙突（図示省略）へと導かれて外気へと放出される。空気予熱器３４において燃焼ガスにより加熱された一次空気通風機３１から送出される空気は、前述した熱ガス流路３０ａに供給される。
ボイラ２００の各熱交換器への給水は、節炭器（図示省略）において加熱された後に、蒸発器（図示省略）および過熱器（図示省略）によって更に加熱されて高温高圧の過熱蒸気が生成され、発電部である蒸気タービン（図示省略）へと送られて蒸気タービンを回転駆動し、蒸気タービンに接続した発電機（図示省略）を回転駆動して発電が行われ、発電プラント１を構成する。
ボイラ２００の各熱交換器への給水は、節炭器（図示省略）において加熱された後に、蒸発器（図示省略）および過熱器（図示省略）によって更に加熱されて高温高圧の過熱蒸気が生成され、発電部である蒸気タービン（図示省略）へと送られて蒸気タービンを回転駆動し、蒸気タービンに接続した発電機（図示省略）を回転駆動して発電が行われ、発電プラント１を構成する。
【0040】
次に、本実施形態に係る粉砕ローラ１３及び粉砕テーブル１２の詳細について、図１から図１３を参照して詳細に説明する。
図１及び図２に示すように、各粉砕ローラ１３は、ジャーナルシャフト４４、ジャーナルヘッド４５及び支持軸４８を介して、回転中心軸線Ｃ２を中心として回転可能にハウジング１１に対して支持されている。ジャーナルシャフト４４は、ハウジング１１の側面部近傍からハウジング１１の中心部側へ下方に傾斜するように延在している。ジャーナルシャフト４４は、基端部（ハウジング１１の側面部側の端部）がジャーナルヘッド４５に固定されている。また、ジャーナルシャフト４４の先端部（ミル１０の中心部側の端部）には、軸受（図示省略）を介して粉砕ローラ１３が回転自在に支持されている。すなわち、粉砕ローラ１３は、粉砕テーブル１２の鉛直上方で、上部側が下部側よりもハウジング１１の中心部側に向くように位置する傾斜した状態で、回転可能に支持されている。
図１及び図２に示すように、各粉砕ローラ１３は、ジャーナルシャフト４４、ジャーナルヘッド４５及び支持軸４８を介して、回転中心軸線Ｃ２を中心として回転可能にハウジング１１に対して支持されている。ジャーナルシャフト４４は、ハウジング１１の側面部近傍からハウジング１１の中心部側へ下方に傾斜するように延在している。ジャーナルシャフト４４は、基端部（ハウジング１１の側面部側の端部）がジャーナルヘッド４５に固定されている。また、ジャーナルシャフト４４の先端部（ミル１０の中心部側の端部）には、軸受（図示省略）を介して粉砕ローラ１３が回転自在に支持されている。すなわち、粉砕ローラ１３は、粉砕テーブル１２の鉛直上方で、上部側が下部側よりもハウジング１１の中心部側に向くように位置する傾斜した状態で、回転可能に支持されている。
【0041】
粉砕ローラ１３は、図２に示すように、ジャーナルシャフト４４の先端部に回転中心軸線Ｃ２を中心として回転自在に支持されるジャーナルハウジング（支持部）４３と、ジャーナルハウジング４３に外嵌される略円環状のローラ部４９と、を備えている。ジャーナルハウジング４３は、ジャーナルシャフト４４の先端を覆うように設けられ、外周面が円筒状に形成されている。
【0042】
図３及び図４は、ローラ部４９を、ローラ部４９の回転中心軸線Ｃ２が延在する方向を含む面で切断した際の断面（以下、「軸線方向断面」と称する。）の要部を示している。
ローラ部４９は、図３及び図４に示すように、ジャーナルハウジング４３に嵌合する高クロム鋳鉄製の基部５１と、基部５１の外周面５１ａに設けられるセラミック製の部材を一部に含むセラミック部５２とを備えている。すなわち、本実施形態に係るローラ部４９は、いわゆるセラミック埋め込み型高クロム鋳鉄ローラである。
ローラ部４９は、外周面４９ａが略円環状であって、かつ、内周面（ジャーナルハウジング４３の外周面と接触する面）が略円筒状を為している。ローラ部４９は、外周面４９ａと内周面とを端面が接続している。ローラ部４９の外周面４９ａは、軸線方向断面において、中心点ＣＰを中心とした円弧状となるように湾曲している。ローラ部４９の内周面は、軸線方向断面において、回転中心軸線Ｃ２と平行な直線とされている。
ローラ部４９は、図３及び図４に示すように、ジャーナルハウジング４３に嵌合する高クロム鋳鉄製の基部５１と、基部５１の外周面５１ａに設けられるセラミック製の部材を一部に含むセラミック部５２とを備えている。すなわち、本実施形態に係るローラ部４９は、いわゆるセラミック埋め込み型高クロム鋳鉄ローラである。
ローラ部４９は、外周面４９ａが略円環状であって、かつ、内周面（ジャーナルハウジング４３の外周面と接触する面）が略円筒状を為している。ローラ部４９は、外周面４９ａと内周面とを端面が接続している。ローラ部４９の外周面４９ａは、軸線方向断面において、中心点ＣＰを中心とした円弧状となるように湾曲している。ローラ部４９の内周面は、軸線方向断面において、回転中心軸線Ｃ２と平行な直線とされている。
【0043】
基部５１は、ジャーナルハウジング４３に支持されている。基部５１は、略円環形状に形成される。また、基部５１は、内周面がジャーナルハウジング４３の外周面と接触するように、該ジャーナルハウジング４３と嵌合している。セラミック部５２は、円環状の基部５１の外周部に固定されている。セラミック部５２は、基部５１の周方向の略全域に亘って設けられている。すなわち、セラミック部５２は、略円環形状に形成されている。また、セラミック部５２は、基部５１の外周面５１ａの全域を覆っているのではなく、基部５１の外周面５１ａのうち、ローラ部４９の基端側を覆っている。ここで、基端側とは、粉砕ローラ１３が接続されるジャーナルシャフト４４側であり、粉砕テーブル１２の半径方向において外周側を示し、先端側とは、粉砕テーブル１２の半径方向において回転中心軸線Ｃ１（図１参照）側を示す。すなわち、ローラ部４９の外周面４９ａ（固体燃料を粉砕する面）は、基端側がセラミック部５２の外周面５２ａで形成され、先端側（基端側とは反対側）が基部５１の外周面５１ａで形成されている。
【0044】
セラミック部５２は、セラミック製の部材（セラミックス粒子５２ｃ）を含んでいるので、高クロム鋳鉄製の基部５１よりも線膨張係数が小さい。また、セラミック部５２は、基部５１よりも耐摩耗性に優れている。基部５１の材料は、上記説明の材料に限定されない。
【0045】
図２の破線Ｌ１は、一般的なミル１０（換言すれば、本開示に係る粉砕ローラ１３や粉砕テーブル１２を適用していないミル）が固体燃料を粉砕することで進行するローラ部４９の摩耗の進行態様を示している。すなわち、ローラ部４９は、ローラ部４９の基端側（すなわち、先端側とは反対側）の一部分Ｐ１（以下、「最大摩耗点Ｐ１」と称する）が、他の部分よりも大きく摩耗する状況にある。上述のように、基端側とは粉砕テーブル１２の半径方向において外周側を示し、先端側とは粉砕テーブル１２の回転中心軸線Ｃ１（図１参照）側を示す。また、図２の破線Ｌ２は、粉砕テーブル１２の摩耗の進行態様を示している。粉砕テーブル１２のテーブル部１２ａ（図８参照）は、一部分Ｐ２（以下、「最大摩耗点Ｐ２」と称する）が、他の部分よりも大きく摩耗する状況にある。
なお、図２では、摩耗前の最大摩耗点を符号「Ｐ１」及び「Ｐ２」で示し、実際に摩耗が進行した状態の最大摩耗点を符号「Ｐ１´」及び「Ｐ２´」で示している。摩耗前の最大摩耗点Ｐ１及びＰ２は、摩耗に対する対策を施していない場合に、摩耗が最も進行し易いと予想される点である。
なお、図２では、摩耗前の最大摩耗点を符号「Ｐ１」及び「Ｐ２」で示し、実際に摩耗が進行した状態の最大摩耗点を符号「Ｐ１´」及び「Ｐ２´」で示している。摩耗前の最大摩耗点Ｐ１及びＰ２は、摩耗に対する対策を施していない場合に、摩耗が最も進行し易いと予想される点である。
【0046】
図３及び図４に示すように、最大摩耗点Ｐ１は、ローラ部４９の外周面４９ａにおいて、回転中心軸線Ｃ２と直交するとともに回転中心軸線Ｃ２が延在する方向における中央部を通過する線である中心線Ｃ３に対して、中心点ＣＰにおいて基端側に所定の角度θ１を為す位置である。詳細には、中心線Ｃ３と所定の角度θ１を為す線Ｌ３と、外周面４９ａとが交差する位置である。本実施形態では、角度θ１は、一例として、８度とされているが、角度θ１は８度に限定されない。角度θ１は、３度から１３度の範囲（８度のプラスマイナス５度の範囲）内であればよい。
また、本実施形態では、中心線Ｃ３と所定の角度θ１を為す線Ｌ３が通過する部分において、セラミック部５２の軸線方向断面における厚さが最も厚くなっている。
また、本実施形態では、中心線Ｃ３と所定の角度θ１を為す線Ｌ３が通過する部分において、セラミック部５２の軸線方向断面における厚さが最も厚くなっている。
【0047】
【0048】
図３に示すように、本実施形態に係るセラミック部５２は、金属製の母材５２ｂ及び母材５２ｂに含まれる多数のセラミックス粒子５２ｃを有している。多数のセラミックス粒子５２ｃは母材５２ｂ中に散在しており、隣接するセラミックス粒子５２ｃと結合している。セラミックス粒子５２ｃの粒径は、例えば、１ｍｍから２ｍｍ程度とされている。
【0049】
また、セラミック部５２は、回転中心軸線Ｃ２方向（紙面左右方向）に沿って母材５２ｂに対するセラミックの含有量であるセラミック密度（セラミックス粒子５２ｃの密度）が変化している。具体的には、セラミック部５２は、ローラ部４９の外周面４９ａの最も摩耗し易い点である最大摩耗点Ｐ１を含む領域（第１領域）のセラミック密度が他の領域（第２領域）のセラミック密度よりも高くなっている。詳細には、セラミック部５２は、最大摩耗点Ｐ１（詳細には、最大摩耗点Ｐ１と中心点ＣＰとを通過する線Ｌ３）から回転中心軸線Ｃ２方向に離れるにしたがって連続的にセラミックス粒子５２ｃの密度（セラミック密度）が低くなっている。
セラミック部５２は、ローラ部４９の周方向においてセラミック密度は一様とされると好適である。
また、セラミック密度の変化率は、各部位に要求される耐摩耗性の０．５乗以上の傾きとされると好適である。
セラミック部５２は、ローラ部４９の周方向においてセラミック密度は一様とされると好適である。
また、セラミック密度の変化率は、各部位に要求される耐摩耗性の０．５乗以上の傾きとされると好適である。
【0050】
図４に示すように、本実施形態の変形例に係るセラミック部５２Ａは、セラミック密度が高い高密度部５２Ａａと、高密度部５２Ａａの回転中心軸線Ｃ２方向の両側に隣接して設けられ高密度部５２Ａａよりもセラミック密度が低い２つの中密度部５２Ａｂと、各中密度部５２Ａｂの回転中心軸線Ｃ２方向の高密度部５２Ａａとは反対側に隣接して設けられ、中密度部５２Ａｂよりもセラミック密度が低い２つの低密度部５２Ａｃと、を有する。セラミック部５２Ａは、最大摩耗点Ｐ１から回転中心軸線Ｃ２方向に離れるにしたがって段階的（本実施形態では一例として３段階）にセラミックス粒子５２ｃの密度（セラミック密度）が低くなっている。
高密度部５２Ａａ、中密度部５２Ａｂ及び低密度部５２Ａｃとは、各々に含まれる母材同士が結合することで連結している。高密度部５２Ａａ、中密度部５２Ａｂ及び低密度部５２Ａｃは、各々、ローラ部４９の周方向の全域に亘って設けられている。
高密度部５２Ａａ、中密度部５２Ａｂ及び低密度部５２Ａｃは、各々、セラミック密度が一様となるように形成されている。
高密度部５２Ａａ、中密度部５２Ａｂ及び低密度部５２Ａｃとは、各々に含まれる母材同士が結合することで連結している。高密度部５２Ａａ、中密度部５２Ａｂ及び低密度部５２Ａｃは、各々、ローラ部４９の周方向の全域に亘って設けられている。
高密度部５２Ａａ、中密度部５２Ａｂ及び低密度部５２Ａｃは、各々、セラミック密度が一様となるように形成されている。
【0051】
図４に示すように、高密度部５２Ａａと中密度部５２Ａｂと低密度部５２Ａｃとを並べて配置するセラミック部５２Ａとすることで、異なるセラミック密度である高密度部５２Ａａと中密度部５２Ａｂと低密度部５２Ａｃとを製造し、高密度部５２Ａａと中密度部５２Ａｂと低密度部５２Ａｃとを回転軸線方向に並べて配置するだけで、セラミック部５２Ａの回転軸線方向においてセラミック密度を変化させたセラミック部５２Ａを容易に製造することができる。
【0052】
高密度部５２Ａａは、最大摩耗点Ｐ１を含むように配置されている。詳細には、高密度部５２Ａａの回転中心軸線Ｃ２方向の中間に最大摩耗点Ｐ１が重なるように配置されている。また、２つの中密度部５２Ａｂは、回転中心軸線Ｃ２方向に高密度部５２Ａａを挟むように配置されている。各中密度部５２Ａｂは、高密度部５２Ａａと低密度部５２Ａｃとに挟まれるように配置されている。また、２つの低密度部５２Ａｃは、回転中心軸線Ｃ２方向に中密度部５２Ａｂを挟むように配置されている。各低密度部５２Ａｃは、セラミック部５２Ａの回転中心軸線Ｃ２方向の両端部に配置されている。
【0053】
なお、上記説明では、高密度部５２Ａａ、中密度部５２Ａｂ及び低密度部５２Ａｃの３つを各々ローラ部４９の周方向の全域に亘って設ける例について説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、図６及び図７に示すように、高密度部５２Ａａと低密度部５２Ａｃをローラ部４９の周方向に交互に並べることで中密度部５２Ａｂを代用してもよい。このようにすることで、セラミック密度の異なる部品の製造種類を低減することができるので、セラミック部５２Ａの製造を容易化することができる。また、異なるセラミック密度のセラミック部をローラ部４９の周方向に並べることで、摩耗量の差によってローラ表面に周方向に凹凸が形成される。この凹凸が被粉砕物である固体燃料の噛み込みを促進するため、粉砕ローラ１３のスリップを抑制することができる。
なお、図６及び図７は、図５に示すローラ部４９の外周面４９ａの要部（ＶＩ部分）の拡大図である。また、図６及び図７の矢印は、ローラ部４９の回転方向を示している。
なお、図６及び図７は、図５に示すローラ部４９の外周面４９ａの要部（ＶＩ部分）の拡大図である。また、図６及び図７の矢印は、ローラ部４９の回転方向を示している。
【0054】
図６に示すように、中密度領域に配置される高密度部５２Ａａは、高密度領域に配置される高密度部５２Ａａとは別体として設けられてもよい。この場合、図６に示すように、中密度領域に配置される高密度部５２Ａａと高密度領域に配置される高密度部５２Ａａとを周方向にずらして配置してもよい。また、同様に、中密度領域に配置される低密度部５２Ａｃは、低密度領域に配置される低密度部５２Ａｃとは別体として設けられてもよい。この場合に、中密度領域に配置される低密度部５２Ａｃと低密度領域に配置される低密度部５２Ａｃとを周方向にずらして配置してもよい。
また、各高密度部５２Ａａ及び各低密度部５２Ａｃは、平面視で矩形に形成されている。このように高密度部５２Ａａ及び低密度部５２Ａｃを比較的単純な形状とすることで、高密度部５２Ａａ及び低密度部５２Ａｃを容易に製造することができる。
また、各高密度部５２Ａａ及び各低密度部５２Ａｃは、平面視で矩形に形成されている。このように高密度部５２Ａａ及び低密度部５２Ａｃを比較的単純な形状とすることで、高密度部５２Ａａ及び低密度部５２Ａｃを容易に製造することができる。
【0055】
また、図７に示すように、中密度領域に配置される高密度部５２Ａａは、高密度領域に配置される高密度部５２Ａａと一体的に設けられてもよい。この場合、図７に示すように、高密度部５２Ａａと低密度部５２Ａｃとは、周方向にずらして配置される。また、高密度部５２Ａａの回転中心軸線Ｃ２方向（紙面左右方向）の両端部は、中密度領域に配置される。高密度部５２Ａａの中密度領域に配置される部分は、回転中心軸線Ｃ２方向の端部に向かうにしたがって周方向の長さが短くなるように形成されている。
また、低密度部５２Ａｃの回転中心軸線Ｃ２方向（紙面左右方向）の中心側端部は、中密度領域に配置される。低密度部５２Ａｃの中密度領域に配置される部分は、回転中心軸線Ｃ２方向の中央に向かうにしたがって周方向の長さが短くなるように形成されている。
図７の例では、中密度領域において、テーパ状の高密度部５２Ａａと低密度部５２Ａｃとが噛み合うように交互に配置されている。
また、低密度部５２Ａｃの回転中心軸線Ｃ２方向（紙面左右方向）の中心側端部は、中密度領域に配置される。低密度部５２Ａｃの中密度領域に配置される部分は、回転中心軸線Ｃ２方向の中央に向かうにしたがって周方向の長さが短くなるように形成されている。
図７の例では、中密度領域において、テーパ状の高密度部５２Ａａと低密度部５２Ａｃとが噛み合うように交互に配置されている。
【0056】
次に、図１、図８及び図９を用いて粉砕テーブル１２について説明する。
図１に示すように、粉砕テーブル１２には、給炭管１７（図１参照）から固体燃料が供給される。粉砕テーブル１２は、ミルモータ１５から伝達される駆動力により回転中心軸線Ｃ１を中心として回転する。また、粉砕テーブル１２は、図８に示すように、固体燃料が供給されるテーブル部１２ａとテーブル部１２ａを下方から支持する支持部１２ｂと、を備えている。
図１に示すように、粉砕テーブル１２には、給炭管１７（図１参照）から固体燃料が供給される。粉砕テーブル１２は、ミルモータ１５から伝達される駆動力により回転中心軸線Ｃ１を中心として回転する。また、粉砕テーブル１２は、図８に示すように、固体燃料が供給されるテーブル部１２ａとテーブル部１２ａを下方から支持する支持部１２ｂと、を備えている。
【0057】
テーブル部１２ａは、支持部１２ｂに支持される基部１２ｃと、基部１２ｃの上面に設けられ基部１２ｃと線膨張係数が異なるとともに基部１２ｃよりも耐摩耗性が優れているセラミック部１２ｄと、を有している。
固体燃料は、セラミック部１２ｄの上面に供給される。セラミック部１２ｄは、テーブル部１２ａの周方向の略全域に亘って形成されている。すなわち、セラミック部１２ｄは、上面視で円環形状を為している。
固体燃料は、セラミック部１２ｄの上面に供給される。セラミック部１２ｄは、テーブル部１２ａの周方向の略全域に亘って形成されている。すなわち、セラミック部１２ｄは、上面視で円環形状を為している。
【0058】
セラミック部１２ｄは、金属製の母材及び母材に含まれる多数のセラミックス粒子５２ｃを有している。多数のセラミックス粒子５２ｃは母材中に散在しており、隣接するセラミックス粒子５２ｃと結合している。セラミックス粒子５２ｃの粒径は、例えば、１ｍｍから２ｍｍ程度とされている。
【0059】
また、図９に示すように、セラミック部１２ｄは、テーブル部１２ａの半径方向（紙面左右方向）に沿って母材に対するセラミックの含有量であるセラミック密度（セラミックス粒子５２ｃの密度）が変化している。具体的には、セラミック部１２ｄは、テーブル部１２ａの上面の最も摩耗し易い点である最大摩耗点Ｐ２を含む領域（第１領域）のセラミック密度が他の領域（第２領域）のセラミック密度よりも高くなっている。詳細には、セラミック部１２ｄは、最大摩耗点Ｐ２からテーブル部１２ａの半径方向に離れるにしたがってセラミックス密度が低くなっている。テーブル部１２ａの最大摩耗点Ｐ２は、粉砕ローラ１３の中心線Ｃ３よりも半径方向の中心側となる。
【0060】
セラミック部１２ｄは、セラミック密度が高い高密度部１２ｄａと、高密度部１２ｄａの半径方向の両側に隣接して設けられ高密度部１２ｄａよりもセラミック密度が低い２つの中密度部１２ｄｂと、各中密度部１２ｄｂの半径方向の高密度部１２ｄａとは反対側に隣接して設けられ中密度部１２ｄｂよりもセラミック密度が低い２つの低密度部１２ｄｃと、を有する。セラミック部１２ｄは、最大摩耗点Ｐ２からテーブル部１２ａの半径方向に離れるにしたがって段階的（本実施形態では一例として３段階）にセラミックス密度が低くなっている。
高密度部１２ｄａ、中密度部１２ｄｂ及び低密度部１２ｄｃとは、各々に含まれる母材同士が結合することで連結している。高密度部１２ｄａ、中密度部１２ｄｂ及び低密度部１２ｄｃは、各々、テーブル部１２ａの周方向の全域に亘って設けられている。
高密度部１２ｄａ、中密度部１２ｄｂ及び低密度部１２ｄｃとは、各々に含まれる母材同士が結合することで連結している。高密度部１２ｄａ、中密度部１２ｄｂ及び低密度部１２ｄｃは、各々、テーブル部１２ａの周方向の全域に亘って設けられている。
【0061】
高密度部１２ｄａは、最大摩耗点Ｐ２を含むように配置されている。詳細には、高密度部１２ｄａの半径方向の略中央に最大摩耗点Ｐ２が重なるように配置されている。また、２つの中密度部１２ｄｂは、半径方向に高密度部１２ｄａを挟むように配置されている。各中密度部１２ｄｂは、高密度部１２ｄａと低密度部１２ｄｃとに挟まれるように配置されている。また、２つの低密度部１２ｄｃは、半径方向に中密度部１２ｄｂを挟むように配置されている。各低密度部１２ｄｃは、セラミック部１２ｄの半径方向の両端部に配置されている。
【0062】
【0063】
まず、図３に示す連続的にセラミック密度が変化するセラミック部５２を備えるローラ部４９の製造方法について図１０を用いて説明する。
まず、セラミックス粒子５２ｃをブロック状（セラミック部５２に対応する形状）に整形することで、セラミック部５２の一部を構成するセラミックブロックＣＢを製造する。セラミックブロックＣＢは、粒子状のセラミックスを結合させたもので、セラミックス粒子５２ｃ同士の間に、比較的多くの隙間が形成されている。セラミックブロックＣＢの外周面の形状は、セラミック部５２の外周面５２ａ（図３及び図４等参照）の形状と略同一である。
セラミックブロックＣＢは、製造するローラ部４９に供えられるセラミック部５２に対応するように製造される。したがって、図１０の例では、最大摩耗点Ｐ１（図３等参照）から回転中心軸線Ｃ２方向に離れるにしたがってセラミックス粒子５２ｃの密度（セラミック密度）が連続的に低くなるように形成されたセラミックブロックＣＢを製造する。
まず、セラミックス粒子５２ｃをブロック状（セラミック部５２に対応する形状）に整形することで、セラミック部５２の一部を構成するセラミックブロックＣＢを製造する。セラミックブロックＣＢは、粒子状のセラミックスを結合させたもので、セラミックス粒子５２ｃ同士の間に、比較的多くの隙間が形成されている。セラミックブロックＣＢの外周面の形状は、セラミック部５２の外周面５２ａ（図３及び図４等参照）の形状と略同一である。
セラミックブロックＣＢは、製造するローラ部４９に供えられるセラミック部５２に対応するように製造される。したがって、図１０の例では、最大摩耗点Ｐ１（図３等参照）から回転中心軸線Ｃ２方向に離れるにしたがってセラミックス粒子５２ｃの密度（セラミック密度）が連続的に低くなるように形成されたセラミックブロックＣＢを製造する。
【0064】
次に、製造したセラミックブロックＣＢを鋳型６０内の所定の位置に設置する。次に、湯口６１から湯道６２を介して、鋳型６０内に溶融した金属を流し込む。これにより、鋳型６０内に溶融した金属が充填される（矢印ｍ参照）。このとき、セラミックブロックＣＢは、溶融した金属よりも比重が軽いため、浮力によって、鋳型６０の内周面の所定の位置に押し付けられる。詳細には、図１０に示すように、セラミックブロックＣＢの上面ＣＢａ（セラミック部５２の基端側の端面に対応する面）が鋳型６０の天井面に押し付けられ、この上面ＣＢａによってセラミックブロックＣＢが鋳型６０に支持される。また、このとき、セラミックブロックＣＢ内部のセラミックス粒子５２ｃ同士の間に形成された隙間にも溶融した金属が流入する。これにより、セラミック部５２はセラミックス粒子５２ｃが散在するように設けられる。
【0065】
次に、溶融した金属を冷却し、凝固させる。これにより、セラミックブロックＣＢ内部のセラミックス粒子５２ｃ同士の間に金属が入り込んだ耐摩耗性の優れたセラミック部５２と、凝固した金属のみで形成された基部５１とが一体化されたローラ部４９が完成する。
また、セラミック部５２においては、結合したセラミックス粒子５２ｃ同士の間の隙間に流入し凝固した金属がセラミック部５２の母材５２ｂとなる。
このようにして、本実施形態のローラ部４９は、基部５１とセラミック部５２とを鋳ぐるみすることで製造される。
また、セラミック部５２においては、結合したセラミックス粒子５２ｃ同士の間の隙間に流入し凝固した金属がセラミック部５２の母材５２ｂとなる。
このようにして、本実施形態のローラ部４９は、基部５１とセラミック部５２とを鋳ぐるみすることで製造される。
【0066】
次に、図４に示すセラミック部５２Ａを備えるローラ部４９の製造方法について図１１を用いて説明する。
セラミック部５２Ａを製造する際には、高密度部５２Ａａ、中密度部５２Ａｂ及び低密度部５２Ａｃに対応するセラミックブロックを製造する。次に、高密度部５２Ａａに対応する高密度ブロックＣＢＡａ、中密度部５２Ａｂに対応する中密度ブロックＣＢＡｂ及び低密度部５２Ａｃに対応する低密度ブロックＣＢＡｃを固定部材５３で固定して、１つのセラミックブロックＣＢＡを製造する。なお、このときセラミックブロック同士の間に僅かな隙間があってもよい。
セラミック部５２Ａを製造する際には、高密度部５２Ａａ、中密度部５２Ａｂ及び低密度部５２Ａｃに対応するセラミックブロックを製造する。次に、高密度部５２Ａａに対応する高密度ブロックＣＢＡａ、中密度部５２Ａｂに対応する中密度ブロックＣＢＡｂ及び低密度部５２Ａｃに対応する低密度ブロックＣＢＡｃを固定部材５３で固定して、１つのセラミックブロックＣＢＡを製造する。なお、このときセラミックブロック同士の間に僅かな隙間があってもよい。
【0067】
次に、製造したセラミックブロックＣＢＡを鋳型６０内の所定の位置に設置する。すなわち、高密度部５２Ａａに対応する高密度ブロックＣＢＡａ、中密度部５２Ａｂに対応する中密度ブロックＣＢＡｂ及び低密度部５２Ａｃに対応する低密度ブロックＣＢＡｃが固定された状態でセラミックブロックＣＢＡを鋳型６０内の所定の箇所に配置する（セラミック部配置工程）。
その後の工程は、上述のセラミック部５２を備えるローラ部４９の製造方法と同様であるので記載を省略する。
その後の工程は、上述のセラミック部５２を備えるローラ部４９の製造方法と同様であるので記載を省略する。
【0068】
このように製造することで、高密度部５２Ａａに対応する高密度ブロックＣＢＡａ、中密度部５２Ａｂに対応する中密度ブロックＣＢＡｂ及び低密度部５２Ａｃに対応する低密度ブロックＣＢＡｃの相対位置が決まった状態でセラミックブロックＣＢＡを配置することができるので、容易にセラミックブロックＣＢＡを配置することができる。したがって、高密度部５２Ａａ、中密度部５２Ａｂ及び低密度部５２Ａｃを有するセラミック部５２Ａを容易に製造することができる。
【0069】
また、図４に示すセラミック部５２Ａは、以下のように製造してもよく、図１２を用いて説明する。
まず、高密度部５２Ａａに対応する高密度ブロックＣＢＡａ、中密度部５２Ａｂに対応する中密度ブロックＣＢＡｂ及び低密度部５２Ａｃに対応する低密度ブロックＣＢＡｃを製造する。このとき、高密度ブロックＣＢＡａに外周面から突出する高密度部固定部ＦＡａを設ける。また、同様に、中密度ブロックＣＢＡｂに外周面から突出する中密度部固定部ＦＡｂを設ける。また、同様に、低密度ブロックＣＢＡｃに外周面から突出する低密度部固定部ＦＡｃを設ける。
まず、高密度部５２Ａａに対応する高密度ブロックＣＢＡａ、中密度部５２Ａｂに対応する中密度ブロックＣＢＡｂ及び低密度部５２Ａｃに対応する低密度ブロックＣＢＡｃを製造する。このとき、高密度ブロックＣＢＡａに外周面から突出する高密度部固定部ＦＡａを設ける。また、同様に、中密度ブロックＣＢＡｂに外周面から突出する中密度部固定部ＦＡｂを設ける。また、同様に、低密度ブロックＣＢＡｃに外周面から突出する低密度部固定部ＦＡｃを設ける。
【0070】
次に、製造した高密度ブロックＣＢＡａ、中密度ブロックＣＢＡｂ及び低密度ブロックＣＢＡｃを鋳型６０内の所定の位置に設置する。鋳型６０には、所定の箇所に、高密度部固定部ＦＡａと嵌合する高密度凹部、中密度ブロックＣＢＡｂと嵌合する中密度凹部及び低密度ブロックＣＢＡｃと嵌合する低密度凹部が形成されている。各ブロックを鋳型６０内に設置する場合には、高密度部固定部ＦＡａを高密度凹部に嵌合させ、中密度ブロックＣＢＡｂを中密度凹部に嵌合させ、低密度ブロックＣＢＡｃを低密度凹部に嵌合させる。これにより、高密度ブロックＣＢＡａ、中密度ブロックＣＢＡｂ及び低密度ブロックＣＢＡｃが各々所定の位置に位置決めされる（高密度部固定工程、低密度部（中密度部）固定工程）。
その後の工程は、上述のセラミック部５２を備えるローラ部４９の製造方法と同様であるので記載を省略する。ただし、本変形例では、鋳型６０から取り出したローラ部４９に対して、高密度部固定部ＦＡａ、中密度部固定部ＦＡｂ及び低密度部固定部ＦＡｃを除去する。
その後の工程は、上述のセラミック部５２を備えるローラ部４９の製造方法と同様であるので記載を省略する。ただし、本変形例では、鋳型６０から取り出したローラ部４９に対して、高密度部固定部ＦＡａ、中密度部固定部ＦＡｂ及び低密度部固定部ＦＡｃを除去する。
【0071】
なお、図１０に示すセラミックブロックＣＢを、図１２で示す方法で鋳型６０に固定してもよい。すなわち、セラミックブロックＣＢに固定部を設けるとともに、鋳型６０に固定部と嵌合する凹部を設け、固定部と凹部とを嵌合させることでセラミックブロックＣＢを鋳型６０内の所定の位置に固定してもよい。
【0072】
このように製造することで、高密度部５２Ａａに対応する高密度ブロックＣＢＡａ、中密度部５２Ａｂに対応する中密度ブロックＣＢＡｂ及び低密度部５２Ａｃに対応する低密度ブロックＣＢＡｃを鋳型６０の所定箇所に容易に固定することができる。したがって、高密度部５２Ａａ、中密度部５２Ａｂ及び低密度部５２Ａｃを有するセラミック部５２Ａを容易に製造することができる。
【0073】
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、セラミック部５２が回転軸線方向に沿ってセラミック密度が変化している。セラミック密度は、剛性に影響する。これにより、セラミック部５２の剛性を回転軸線方向に沿って変化させることができる。
本実施形態では、セラミック部５２が回転軸線方向に沿ってセラミック密度が変化している。セラミック密度は、剛性に影響する。これにより、セラミック部５２の剛性を回転軸線方向に沿って変化させることができる。
【0074】
また、本実施形態では、最大摩耗点Ｐ１を含む領域のセラミック密度が他の領域のセラミック密度よりも高くなっている。これにより、最大摩耗点Ｐ１を含む領域の耐摩耗性を向上させることができる。したがって、粉砕ローラ１３の耐摩耗性を向上させることができる。よって、粉砕ローラ１３の寿命が短くなる事態を抑制し、粉砕ローラ１３を長寿命化することができる。
一方、他の領域のセラミック密度は低くなっているので、全ての領域のセラミック密度を高くした場合と比較して、セラミック部５２全体としての剛性を下げることができる。したがって、基部５１とセラミック部５２との熱応力をセラミック部５２が吸収し易くなるので、線膨張係数の差に起因するセラミック部５２の損傷を抑制することができる。よって、粉砕ローラ１３を製造する際の歩留まりを向上させることができるので、製造コストを低減することができる。
このように、本実施形態では、粉砕ローラ１３を製造する際の歩留まりを向上させるとともに、粉砕ローラ１３を長寿命化することができる。
また、セラミック部５２を厚くしても鋳造時の損傷を抑制することができることから、従来よりもセラミック部５２の厚さを増加することができる。したがって、さらに粉砕ローラ１３を長寿命化することができる。
一方、他の領域のセラミック密度は低くなっているので、全ての領域のセラミック密度を高くした場合と比較して、セラミック部５２全体としての剛性を下げることができる。したがって、基部５１とセラミック部５２との熱応力をセラミック部５２が吸収し易くなるので、線膨張係数の差に起因するセラミック部５２の損傷を抑制することができる。よって、粉砕ローラ１３を製造する際の歩留まりを向上させることができるので、製造コストを低減することができる。
このように、本実施形態では、粉砕ローラ１３を製造する際の歩留まりを向上させるとともに、粉砕ローラ１３を長寿命化することができる。
また、セラミック部５２を厚くしても鋳造時の損傷を抑制することができることから、従来よりもセラミック部５２の厚さを増加することができる。したがって、さらに粉砕ローラ１３を長寿命化することができる。
【0075】
また、例えば、図２に示すように、粉砕ローラ１３の表面の一部が局所的に摩耗すると、粉砕テーブル１２のテーブル部１２ａとの噛み合わせが悪くなり、粉砕性能が低下する可能性がある。具体的には、粉砕ローラ１３の表面に窪みが形成されると、本来、粉砕ローラ１３とテーブル部１２ａとの間に挟まれて粉砕されるべき固体燃料が、未粉砕のまま粉砕ローラ１３を通過することができるようになるため、粉砕効率が低下する。特に粉砕ローラ１３の表面で最も効率良く仕事をする部位（最大摩耗点Ｐ１）が摩耗によって窪み、粉砕性能が低下すると、最大摩耗点Ｐ１の周囲の粉砕効率の悪い部分で粉砕を行うようになるため、全体的なミル１０の粉砕性能が徐々に低下していくことになる。
一方、本実施形態では、最大摩耗点Ｐ１を含む領域のセラミック密度が他の領域のセラミック密度よりも高くなっている。このため、図１３の破線で示すように、最大摩耗点Ｐ１を含む摩耗し易い領域における摩耗が抑制されるとともに、他の領域における摩耗は比較的進み易い。これにより、最大摩耗点Ｐ１を含む領域と他の領域との摩耗量が均一化される。したがって、図１３の破線で示すように、セラミック部５２の外表面の局所的な摩耗を抑制することができる。よって、粉砕ローラ１３と粉砕テーブル１２との噛み合わせの悪化を抑制することができるので、粉砕性能の低下を抑制することができる。
なお、粉砕ローラ１３の摩耗により、粉砕ローラ１３と粉砕テーブル１２との間の隙間が大きくなるが、当該隙間が大きくなった時には、隙間の長さを調整可能なギャップボルト（不図示）によって、当該隙間を小さくする。
一方、本実施形態では、最大摩耗点Ｐ１を含む領域のセラミック密度が他の領域のセラミック密度よりも高くなっている。このため、図１３の破線で示すように、最大摩耗点Ｐ１を含む摩耗し易い領域における摩耗が抑制されるとともに、他の領域における摩耗は比較的進み易い。これにより、最大摩耗点Ｐ１を含む領域と他の領域との摩耗量が均一化される。したがって、図１３の破線で示すように、セラミック部５２の外表面の局所的な摩耗を抑制することができる。よって、粉砕ローラ１３と粉砕テーブル１２との噛み合わせの悪化を抑制することができるので、粉砕性能の低下を抑制することができる。
なお、粉砕ローラ１３の摩耗により、粉砕ローラ１３と粉砕テーブル１２との間の隙間が大きくなるが、当該隙間が大きくなった時には、隙間の長さを調整可能なギャップボルト（不図示）によって、当該隙間を小さくする。
【0076】
また、ローラ部４９をジャーナルハウジング４３に取り付ける際に、ローラ部４９を加熱してジャーナルハウジング４３に焼き嵌めすることがある。この際、ローラ部４９の内部に熱応力が発生するが、本実施形態では、上述のように基部５１とセラミック部５２との熱応力をセラミック部５２が吸収し易くなるので、線膨張係数の差に起因するセラミック部５２の損傷を抑制することができる。
また、ジャーナルハウジング４３からローラ部４９を取り外す際に、ローラ部４９を加熱して取り外し易くする場合がある。この際にもローラ部４９の内部に熱応力が発生するが、本実施形態では、上述のように基部５１とセラミック部５２との熱応力をセラミック部５２が吸収し易くなるので、線膨張係数の差に起因するセラミック部５２の損傷を抑制することができる。
このように、本実施形態では、ローラ部４９の取付け時や、取り換え時にも、取り扱いを容易にすることができる。
また、ジャーナルハウジング４３からローラ部４９を取り外す際に、ローラ部４９を加熱して取り外し易くする場合がある。この際にもローラ部４９の内部に熱応力が発生するが、本実施形態では、上述のように基部５１とセラミック部５２との熱応力をセラミック部５２が吸収し易くなるので、線膨張係数の差に起因するセラミック部５２の損傷を抑制することができる。
このように、本実施形態では、ローラ部４９の取付け時や、取り換え時にも、取り扱いを容易にすることができる。
【0077】
また、本実施形態では、粉砕テーブル１２のセラミック部１２ｄがテーブル部１２ａの半径方向に沿ってセラミック密度が変化している。セラミック密度は、剛性に影響する。これにより、セラミック部１２ｄの剛性をテーブル部１２ａの半径方向に沿って変化させることができる。
また、本実施形態では、粉砕テーブル１２の最大摩耗点Ｐ２を含む領域のセラミック密度が他の領域のセラミック密度よりも高くなっている。これにより、最大摩耗点Ｐ２を含む領域の耐摩耗性を向上させることができる。したがって、粉砕テーブル１２の耐摩耗性を向上させることができる。よって、粉砕テーブル１２の寿命が短くなる事態を抑制し、粉砕テーブル１２を長寿命化することができる。
一方、他の領域のセラミック密度は低くなっているので、全ての領域のセラミック密度を高くした場合と比較して、セラミック部１２ｄ全体としての剛性を下げることができる。したがって、基部１２ｃとセラミック部１２ｄとの熱応力をセラミック部１２ｄが吸収し易くなるので、線膨張係数の差に起因するセラミック部１２ｄの損傷を抑制することができる。よって、粉砕テーブル１２を製造する際の歩留まりを向上させることができるので、製造コストを低減することができる。
このように、本実施形態では、粉砕テーブル１２を製造する際の歩留まりを向上させるとともに、粉砕テーブル１２を長寿命化することができる。
また、本実施形態では、粉砕テーブル１２の最大摩耗点Ｐ２を含む領域のセラミック密度が他の領域のセラミック密度よりも高くなっている。これにより、最大摩耗点Ｐ２を含む領域の耐摩耗性を向上させることができる。したがって、粉砕テーブル１２の耐摩耗性を向上させることができる。よって、粉砕テーブル１２の寿命が短くなる事態を抑制し、粉砕テーブル１２を長寿命化することができる。
一方、他の領域のセラミック密度は低くなっているので、全ての領域のセラミック密度を高くした場合と比較して、セラミック部１２ｄ全体としての剛性を下げることができる。したがって、基部１２ｃとセラミック部１２ｄとの熱応力をセラミック部１２ｄが吸収し易くなるので、線膨張係数の差に起因するセラミック部１２ｄの損傷を抑制することができる。よって、粉砕テーブル１２を製造する際の歩留まりを向上させることができるので、製造コストを低減することができる。
このように、本実施形態では、粉砕テーブル１２を製造する際の歩留まりを向上させるとともに、粉砕テーブル１２を長寿命化することができる。
【0078】
［第２実施形態］
次に、本開示の第２実施形態について、図１４から図１６を用いて説明する。
ミル１０では、ローラ部４９の摩耗の進行に伴い、ローラ部４９を反転させて使用する場合がある。すなわち、ローラ部４９を一度ジャーナルハウジング４３から取り外し、基端側と先端側とを入れ替えて、再びローラ部４９をジャーナルハウジング４３に取り付けて使用する場合がある。この場合には、最大摩耗点が中心線Ｃ３を基準とした対称の位置となる。詳細には、図１４に示すように、中心線Ｃ３と所定の角度θ１を為す線Ｌ３の線対称の線であるＬ４と、ローラ部４９の外周面４９ａとが交差する点Ｐ３となる。
次に、本開示の第２実施形態について、図１４から図１６を用いて説明する。
ミル１０では、ローラ部４９の摩耗の進行に伴い、ローラ部４９を反転させて使用する場合がある。すなわち、ローラ部４９を一度ジャーナルハウジング４３から取り外し、基端側と先端側とを入れ替えて、再びローラ部４９をジャーナルハウジング４３に取り付けて使用する場合がある。この場合には、最大摩耗点が中心線Ｃ３を基準とした対称の位置となる。詳細には、図１４に示すように、中心線Ｃ３と所定の角度θ１を為す線Ｌ３の線対称の線であるＬ４と、ローラ部４９の外周面４９ａとが交差する点Ｐ３となる。
【0079】
本実施形態に係るセラミック部１５２は、図１４に示すように、回転中心軸線Ｃ２方向（紙面左右方向）において、点Ｐ３と最大摩耗点Ｐ１との間の領域Ａのセラミック密度が他の領域のセラミック密度よりも高い。すなわち、領域Ａが最もセラミック密度が高い。領域Ａは、最大摩耗点Ｐ１及び点Ｐ３を含んでいる。その他の点では上記第１実施形態と同様であるので、同様の構成については同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
このようにすることで、ローラ部４９を反転させて使用した場合であっても、摩耗し易い領域におけるセラミック密度を高くすることができる。したがって、粉砕ローラ１３をさらに長寿命化させることができる。
このようにすることで、ローラ部４９を反転させて使用した場合であっても、摩耗し易い領域におけるセラミック密度を高くすることができる。したがって、粉砕ローラ１３をさらに長寿命化させることができる。
【0080】
なお、図１５に示すように、点Ｐ３を含む点Ｐ３の近傍領域（第３領域）Ｂ及び最大摩耗点Ｐ１を含む最大摩耗点Ｐ１の近傍領域（第１領域）Ｃのセラミック密度のみを他の領域（第２領域）のセラミック密度よりも高くしてもよい。すなわち、領域Ｂ及び領域Ｃが最もセラミック密度が高い。
このようにすることで、ローラ部４９を反転させて使用した場合であっても、摩耗し易い領域におけるセラミック密度を高くすることができるので、粉砕ローラ１３をさらに長寿命化させることができる。
このようにすることで、ローラ部４９を反転させて使用した場合であっても、摩耗し易い領域におけるセラミック密度を高くすることができるので、粉砕ローラ１３をさらに長寿命化させることができる。
【0081】
セラミック部１５２の要求される耐摩耗性は、図１７に示すように、回転中心軸線Ｃ２方向の各位置において異なる。図１７の横軸は、図１６に示す回転中心軸線Ｃ２方向の各位置を示す数値に対応している。また、図１７の縦軸は、要求される耐摩耗性及びセラミック密度を示している。なお、図１６は、ローラ部４９の回転中心軸線Ｃ２方向の位置を示す装置８０を用いてローラ部４９の位置を示した状態を図示している。
【0082】
セラミック部１５２の要求される耐摩耗性は、図１７の実線で示すように、位置５（最大摩耗点Ｐ１）及び位置７（最大摩耗点Ｐ１と対称の点Ｐ３）において最大（１００％）となっている。位置５及び位置７から位置が１ずつ離れるにしたがって、１０％ずつ減算されていく。
【0083】
また、破線で示す線は、各位置における要求される耐摩耗性の０．５乗のセラミック密度を示している。また、一点鎖線で示す線は、各位置における要求される耐摩耗性の２乗のセラミック密度を示している。また、二点鎖線で示す線は、各位置における要求される耐摩耗性の０乗（一定）のセラミック密度を示している。
図１７から、本開示では、セラミック密度をハッチングの領域とすることが望ましい。具体的には、セラミック部１５２が存在している位置１から位置９までの間は、破線で示す線０．５乗のセラミック密度の値よりも小さい値となることが望ましい。以上から、セラミック密度の変化率は、その位置に要求される耐摩耗性の０．５乗以上の傾きとすることが好ましい。仮に混合割合の変化率を要求される耐摩耗性の０．５乗以下とした場合は、二点鎖線で示す線、即ち各位置において要求される耐摩耗性の０乗（一定＝変化なし）の混合割合に近づく。したがって、位置によってセラミックス粒子５２ｃの混合割合を変えたことによる効果が表れ難くなる。
図１７から、本開示では、セラミック密度をハッチングの領域とすることが望ましい。具体的には、セラミック部１５２が存在している位置１から位置９までの間は、破線で示す線０．５乗のセラミック密度の値よりも小さい値となることが望ましい。以上から、セラミック密度の変化率は、その位置に要求される耐摩耗性の０．５乗以上の傾きとすることが好ましい。仮に混合割合の変化率を要求される耐摩耗性の０．５乗以下とした場合は、二点鎖線で示す線、即ち各位置において要求される耐摩耗性の０乗（一定＝変化なし）の混合割合に近づく。したがって、位置によってセラミックス粒子５２ｃの混合割合を変えたことによる効果が表れ難くなる。
【0084】
なお、本開示は、上記実施形態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、使用する固体燃料は、本開示に限定されず、石炭、バイオマス燃料、石油コークス（ＰＣ：Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｃｏｋｅ）などを用いることができる。さらに、それらの固体燃料を組み合わせて使用してもよい。
例えば、使用する固体燃料は、本開示に限定されず、石炭、バイオマス燃料、石油コークス（ＰＣ：Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｃｏｋｅ）などを用いることができる。さらに、それらの固体燃料を組み合わせて使用してもよい。
【0085】
例えば、上記各実施形態では、セラミック密度を変化させる方法として、セラミックス粒子５２ｃの数を変化させる方法を採用した場合について説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、セラミックス粒子５２ｃの粒子径や粒子形状を変化させることで、セラミック密度を変化させてもよい。また、これらを組み合わせることで、セラミック密度を変化させてもよい。
【0086】
また、セラミック部の厚さは粉砕ローラ１３の部位により異なる。セラミック部が厚い箇所は仮にセラミック密度が低く耐摩耗性が低くても長寿命を実現し易い。一方で、セラミック部が薄い箇所で厚い箇所と同等の寿命を得るにはセラミック密度を高くして高い耐摩耗性が求められる。したがって、各部位におけるセラミック密度の決定にセラミック部の厚さを加味してもよい。
【0087】
以上説明した実施形態に記載の粉砕ローラ、粉砕テーブル及び固体燃料粉砕装置並びに粉砕ローラの製造方法は、例えば以下のように把握される。
本開示の第１態様に係る粉砕ローラは、ハウジング（１１）の内部に収容され、回転する粉砕テーブル（１２）との間に固体燃料を挟み込んで前記固体燃料を粉砕し、前記粉砕テーブル（１２）からの回転力を受けて回転軸線（Ｃ２）を中心として連れ回る粉砕ローラ（１３）であって、前記ハウジング（１１）に対して回転可能に支持される支持部（４３）と、前記支持部（４３）に固定され、前記粉砕テーブル（１２）との間で前記固体燃料を粉砕する円環状のローラ部（４９）と、を備え、前記ローラ部（４９）は、前記支持部に固定される基部（５１）と、前記基部（５１）の外周部に設けられ前記基部（５１）と線膨張係数が異なるとともに前記基部（５１）よりも耐摩耗性が優れているセラミック部（５２、５２Ａ）と、を有し、前記セラミック部（５２、５２Ａ）は、母材（５２ｂ）及び前記母材（５２ｂ）に設けられるセラミックス粒子（５２ｃ）を有し、前記回転軸線（Ｃ２）方向に沿って前記母材（５２ｂ）に対する前記セラミックス粒子（５２ｃ）の含有量であるセラミック密度が変化している。
本開示の第１態様に係る粉砕ローラは、ハウジング（１１）の内部に収容され、回転する粉砕テーブル（１２）との間に固体燃料を挟み込んで前記固体燃料を粉砕し、前記粉砕テーブル（１２）からの回転力を受けて回転軸線（Ｃ２）を中心として連れ回る粉砕ローラ（１３）であって、前記ハウジング（１１）に対して回転可能に支持される支持部（４３）と、前記支持部（４３）に固定され、前記粉砕テーブル（１２）との間で前記固体燃料を粉砕する円環状のローラ部（４９）と、を備え、前記ローラ部（４９）は、前記支持部に固定される基部（５１）と、前記基部（５１）の外周部に設けられ前記基部（５１）と線膨張係数が異なるとともに前記基部（５１）よりも耐摩耗性が優れているセラミック部（５２、５２Ａ）と、を有し、前記セラミック部（５２、５２Ａ）は、母材（５２ｂ）及び前記母材（５２ｂ）に設けられるセラミックス粒子（５２ｃ）を有し、前記回転軸線（Ｃ２）方向に沿って前記母材（５２ｂ）に対する前記セラミックス粒子（５２ｃ）の含有量であるセラミック密度が変化している。
【0088】
上記構成では、セラミック部が回転軸線方向に沿ってセラミック密度が変化している。セラミック密度は、剛性に影響する。これにより、セラミック部の剛性を回転軸線方向に沿って変化させることができる。
したがって、例えば、摩耗し易い箇所のセラミック密度を上げて（すなわち、剛性を上げて）、それ以外の摩耗し難い箇所のセラミック密度を下げた（すなわち、剛性を下げた）場合には、セラミック部全体としての剛性を下げることができる。よって、基部とセラミック部との熱応力をセラミック部が吸収し易くなるので、線膨張係数の差に起因するセラミック部の損傷を抑制することができる。よって、粉砕ローラを製造する際の歩留まりを向上させることができるので、製造コストを低減することができる。一方、摩耗し易い箇所においては、セラミック密度が高いので、粉砕ローラの耐摩耗性を維持することができる。したがって、粉砕ローラの寿命が短くなる事態を抑制し、粉砕ローラを長寿命化することができる。以上から、粉砕ローラを製造する際の歩留まりを向上させるとともに、粉砕ローラを長寿命化することができる。
なお、母材に対するセラミックの含有量（セラミック密度）を変化させる方法の例として、粒子状のセラミックの数を変化させる方法や、粒子状のセラミックの粒子径や粒子形状を変化させる方法や、それらを組み合わせる方法等が挙げられる。
したがって、例えば、摩耗し易い箇所のセラミック密度を上げて（すなわち、剛性を上げて）、それ以外の摩耗し難い箇所のセラミック密度を下げた（すなわち、剛性を下げた）場合には、セラミック部全体としての剛性を下げることができる。よって、基部とセラミック部との熱応力をセラミック部が吸収し易くなるので、線膨張係数の差に起因するセラミック部の損傷を抑制することができる。よって、粉砕ローラを製造する際の歩留まりを向上させることができるので、製造コストを低減することができる。一方、摩耗し易い箇所においては、セラミック密度が高いので、粉砕ローラの耐摩耗性を維持することができる。したがって、粉砕ローラの寿命が短くなる事態を抑制し、粉砕ローラを長寿命化することができる。以上から、粉砕ローラを製造する際の歩留まりを向上させるとともに、粉砕ローラを長寿命化することができる。
なお、母材に対するセラミックの含有量（セラミック密度）を変化させる方法の例として、粒子状のセラミックの数を変化させる方法や、粒子状のセラミックの粒子径や粒子形状を変化させる方法や、それらを組み合わせる方法等が挙げられる。
【0089】
本開示の第２態様に係る粉砕ローラは、上記第１態様の粉砕ローラにおいて、前記セラミック部（５２、５２Ａ）は、前記ローラ部（４９）の外周面の最も摩耗し易い点である最大摩耗点（Ｐ１）を含む第１領域の前記セラミック密度が、前記第１領域よりも前記回転軸線（Ｃ２）方向の端部側に位置する第２領域の前記セラミック密度よりも高い。
【0090】
上記構成では、最大摩耗点を含む第１領域のセラミック密度が、第１領域よりも回転軸線方向の端部側に位置する第２領域のセラミック密度よりも高くなっている。これにより、最大摩耗点を含む第１領域の耐摩耗性を向上させることができる。したがって、粉砕ローラの耐摩耗性を向上させることができる。よって、粉砕ローラの寿命が短くなる事態を抑制し、粉砕ローラを長寿命化することができる。
一方、第２領域のセラミック密度は低くなっているので、全ての領域のセラミック密度を高くした場合と比較して、セラミック部全体としての剛性を下げることができる。したがって、基部とセラミック部との熱応力をセラミック部が吸収し易くなるので、線膨張係数の差に起因するセラミック部の損傷を抑制することができる。よって、粉砕ローラを製造する際の歩留まりを向上させることができるので、製造コストを低減することができる。
このように、上記構成では、粉砕ローラを製造する際の歩留まりを向上させるとともに、粉砕ローラを長寿命化することができる。
また、上記構成では、最大摩耗点を含む第１領域のセラミック密度が第２領域のセラミック密度よりも高くなっているので、最大摩耗点を含む摩耗し易い領域における摩耗が抑制されるとともに、第２領域における摩耗は比較的進み易い。これにより、最大摩耗点を含む第１領域と第２領域との摩耗量が均一化される。したがって、セラミック部の外表面の局所的な摩耗を抑制することができる。よって、粉砕ローラと粉砕テーブルとの噛み合わせの悪化を抑制することができるので、粉砕性能の低下を抑制することができる。
一方、第２領域のセラミック密度は低くなっているので、全ての領域のセラミック密度を高くした場合と比較して、セラミック部全体としての剛性を下げることができる。したがって、基部とセラミック部との熱応力をセラミック部が吸収し易くなるので、線膨張係数の差に起因するセラミック部の損傷を抑制することができる。よって、粉砕ローラを製造する際の歩留まりを向上させることができるので、製造コストを低減することができる。
このように、上記構成では、粉砕ローラを製造する際の歩留まりを向上させるとともに、粉砕ローラを長寿命化することができる。
また、上記構成では、最大摩耗点を含む第１領域のセラミック密度が第２領域のセラミック密度よりも高くなっているので、最大摩耗点を含む摩耗し易い領域における摩耗が抑制されるとともに、第２領域における摩耗は比較的進み易い。これにより、最大摩耗点を含む第１領域と第２領域との摩耗量が均一化される。したがって、セラミック部の外表面の局所的な摩耗を抑制することができる。よって、粉砕ローラと粉砕テーブルとの噛み合わせの悪化を抑制することができるので、粉砕性能の低下を抑制することができる。
【0091】
本開示の第３態様に係る粉砕ローラは、上記第２態様の粉砕ローラにおいて、前記セラミック部（５２、５２Ａ）は、前記回転軸線（Ｃ２）方向において、前記ローラ部（４９）の前記外周面の中点を通過する面を基準として前記最大摩耗点（Ｐ１）と対称となる点（Ｐ３）を含む第３領域の前記セラミック密度が前記第２領域の前記セラミック密度よりも高い。
【0092】
ローラ部の摩耗の進行に伴い、ローラ部を反転させて使用する場合がある。すなわち、ローラ部の回転軸線方向の基端側と先端側とを逆にして使用する場合がある。この場合には、ローラ部の最大摩耗点が外周面の中点を通過する面を基準とした対称の位置となる。
上記構成では、ローラ部の外周面の中点を通過する面を基準として、最大摩耗点と対象となる点を含む第３領域のセラミック密度が第２領域のセラミック密度よりも高い。これにより、ローラ部を反転させて使用した場合であっても、摩耗し易い領域におけるセラミック密度を高くすることができる。したがって、粉砕ローラをさらに長寿命化させることができる。
上記構成では、ローラ部の外周面の中点を通過する面を基準として、最大摩耗点と対象となる点を含む第３領域のセラミック密度が第２領域のセラミック密度よりも高い。これにより、ローラ部を反転させて使用した場合であっても、摩耗し易い領域におけるセラミック密度を高くすることができる。したがって、粉砕ローラをさらに長寿命化させることができる。
【0093】
本開示の第４態様に係る粉砕ローラは、上記第２態様の粉砕ローラにおいて、前記セラミック部（５２、５２Ａ）は、前記回転軸線（Ｃ２）方向において、前記ローラ部（４９）の前記外周面の中点を通過する面を基準として前記最大摩耗点（Ｐ１）と対称となる点（Ｐ３）と前記最大摩耗点（Ｐ１）との間の領域の前記セラミック密度が他の領域の前記セラミック密度よりも高い。
【0094】
上記構成では、ローラ部の外周面の中点を通過する面を基準として最大摩耗点と対象となる点と最大摩耗点との間の領域のセラミック密度が他の領域のセラミック密度よりも高い。これにより、ローラ部を反転させて使用した場合であっても、摩耗し易い領域におけるセラミック密度を高くすることができる。したがって、粉砕ローラをさらに長寿命化させることができる。
【0095】
本開示の第５態様に係る粉砕ローラは、上記第２態様から第４態様のいずれかに記載の粉砕ローラにおいて、前記セラミック部（５２、５２Ａ）は、前記第１領域を含み前記セラミック密度が一様である高密度部（５２Ａａ）と、前記第２領域を含み前記セラミック密度が一様であり前記高密度部（５２Ａａ）と前記回転軸線（Ｃ２）方向に隣接して設けられ前記高密度部（５２Ａａ）よりも前記セラミック密度が低い低密度部（５２Ａｂ、５２Ａｃ）と、を有し、前記高密度部と前記低密度部とは固定されている。
【0096】
上記構成では、セラミック部が、セラミック密度が一様である高密度部と、高密度部と回転軸線方向に隣接して設けられセラミック密度が一様であり高密度部よりもセラミック密度が低い低密度部と、を有している。セラミック密度が一様である部品は、セラミック密度が一様でない部品よりも製造し易い。これにより、異なるセラミック密度であってかつセラミック密度が一様である高密度部と低密度部とを製造し、高密度部と低密度部とを回転軸線方向に並べて配置するだけで、セラミック部の回転軸線方向においてセラミック密度を変化させることができる。したがって、セラミック部を容易に製造することができる。
【0097】
本開示の第１態様に係る粉砕テーブルは、ハウジング（１１）の内部に収容され、駆動部（１５）から伝達される駆動力により中心軸線（Ｃ１）を中心として回転し、粉砕ローラ（１３）との間に固体燃料を挟み込んで前記固体燃料を粉砕する粉砕テーブル（１２）であって、前記固体燃料が供給されるテーブル部（１２ａ）を備え、前記テーブル部（１２ａ）は、基部（１２ｃ）と、前記基部（１２ｃ）の上面に設けられ前記基部（１２ｃ）と線膨張係数が異なるとともに前記基部（１２ｃ）よりも耐摩耗性が優れているセラミック部（１２ｄ）と、を有し、前記セラミック部（１２ｄ）は、母材及び前記母材に含まれるセラミックを有し、前記中心軸線（Ｃ１）を基準とする半径方向に沿って前記母材に対する前記セラミックの含有量であるセラミック密度が変化している。
【0098】
上記構成では、セラミック部が粉砕テーブルの半径方向に沿ってセラミック密度が変化している。セラミック密度は、剛性に影響する。これにより、セラミック部の剛性を粉砕テーブルの半径方向に沿って変化させることができる。
したがって、例えば、摩耗し易い箇所のセラミック密度を上げて（すなわち、剛性を上げて）、それ以外の摩耗し難い箇所のセラミック密度を下げた（すなわち、剛性を下げた）場合には、セラミック部全体としての剛性を下げることができる。よって、基部とセラミック部との熱応力をセラミック部が吸収し易くなるので、線膨張係数の差に起因するセラミック部の損傷を抑制することができる。よって、粉砕テーブルを製造する際の歩留まりを向上させることができるので、製造コストを低減することができる。一方、摩耗し易い箇所においては、セラミック密度が高いので、粉砕テーブルの耐摩耗性を維持することができる。したがって、粉砕テーブルの寿命が短くなる事態を抑制し、粉砕テーブルを長寿命化することができる。以上から、粉砕テーブルを製造する際の歩留まりを向上させるとともに、粉砕テーブルを長寿命化することができる。
なお、母材に対するセラミックの含有量（セラミック密度）を変化させる方法の例として、粒子状のセラミックの数を変化させる方法や、粒子状のセラミックの粒子径や粒子形状を変化させる方法や、それらを組み合わせる方法等が挙げられる。
したがって、例えば、摩耗し易い箇所のセラミック密度を上げて（すなわち、剛性を上げて）、それ以外の摩耗し難い箇所のセラミック密度を下げた（すなわち、剛性を下げた）場合には、セラミック部全体としての剛性を下げることができる。よって、基部とセラミック部との熱応力をセラミック部が吸収し易くなるので、線膨張係数の差に起因するセラミック部の損傷を抑制することができる。よって、粉砕テーブルを製造する際の歩留まりを向上させることができるので、製造コストを低減することができる。一方、摩耗し易い箇所においては、セラミック密度が高いので、粉砕テーブルの耐摩耗性を維持することができる。したがって、粉砕テーブルの寿命が短くなる事態を抑制し、粉砕テーブルを長寿命化することができる。以上から、粉砕テーブルを製造する際の歩留まりを向上させるとともに、粉砕テーブルを長寿命化することができる。
なお、母材に対するセラミックの含有量（セラミック密度）を変化させる方法の例として、粒子状のセラミックの数を変化させる方法や、粒子状のセラミックの粒子径や粒子形状を変化させる方法や、それらを組み合わせる方法等が挙げられる。
【0099】
本開示の第２態様に係る粉砕テーブルは、上記第１態様の粉砕テーブルにおいて、前記セラミック部（１２ｄ）は、前記半径方向において、前記テーブル部（１２ａ）の上面の最も摩耗し易い点である最大摩耗点（Ｐ２）を含む第１領域の前記セラミック密度が、前記第１領域よりも前記半径方向の端部側に位置する第２領域の前記セラミック密度よりも高い。
【0100】
上記構成では、最大摩耗点を含む第１領域のセラミック密度が、第１領域よりも半径方向の端部側に位置する第２領域のセラミック密度よりも高くなっている。これにより、最大摩耗点を含む第１領域の耐摩耗性を向上させることができる。したがって、粉砕テーブルの耐摩耗性を向上させることができる。よって、粉砕テーブルの寿命が短くなる事態を抑制し、粉砕テーブルを長寿命化することができる。
一方、第２領域のセラミック密度は低くなっているので、全ての領域のセラミック密度を高くした場合と比較して、セラミック部全体としての剛性を下げることができる。したがって、基部とセラミック部との熱応力をセラミック部が吸収し易くなるので、線膨張係数の差に起因するセラミック部の損傷を抑制することができる。よって、粉砕テーブルを製造する際の歩留まりを向上させることができるので、製造コストを低減することができる。
このように、上記構成では、粉砕テーブルを製造する際の歩留まりを向上させるとともに、粉砕テーブルを長寿命化することができる。
一方、第２領域のセラミック密度は低くなっているので、全ての領域のセラミック密度を高くした場合と比較して、セラミック部全体としての剛性を下げることができる。したがって、基部とセラミック部との熱応力をセラミック部が吸収し易くなるので、線膨張係数の差に起因するセラミック部の損傷を抑制することができる。よって、粉砕テーブルを製造する際の歩留まりを向上させることができるので、製造コストを低減することができる。
このように、上記構成では、粉砕テーブルを製造する際の歩留まりを向上させるとともに、粉砕テーブルを長寿命化することができる。
【0101】
本開示の第１態様に係る固体燃料粉砕装置は、上記第１態様から第５態様のいずれかに記載の粉砕ローラ及び／又は上記第１態様または第２態様に記載の粉砕テーブルを備える。
【0102】
本開示の第１態様に係る粉砕ローラの製造方法は、ハウジング（１１）の内部に収容され、回転する粉砕テーブル（１２）との間に固体燃料を挟み込んで前記固体燃料を粉砕し、前記粉砕テーブル（１２）からの回転力を受けて回転軸線（Ｃ２）を中心として連れ回る粉砕ローラ（１３）の製造方法であって、前記粉砕ローラ（１３）は、前記ハウジング（１１）に対して回転可能に支持される支持部（４３）と、前記支持部（４３）に固定され、前記粉砕テーブル（１２）との間で前記固体燃料を粉砕する円環状のローラ部（４９）と、を備え、前記ローラ部（４９）は、前記支持部に固定される基部（５１）と、前記基部（５１）の外周部に設けられ前記基部（５１）と線膨張係数が異なるとともに前記基部（５１）よりも耐摩耗性が優れているセラミック部（５２、５２Ａ）と、を有し、前記セラミック部（５２、５２Ａ）は、母材（５２ｂ）及び前記母材（５２ｂ）に設けられるセラミックス粒子（５２ｃ）を有し、前記回転軸線（Ｃ２）方向に沿って前記母材（５２ｂ）に対する前記セラミックス粒子（５２ｃ）の含有量であるセラミック密度が変化していて、前記基部（５１）と前記セラミック部（５２、５２Ａ）とを鋳造により一体的に成形する工程を備える。
【0103】
本開示の第２態様に係る粉砕ローラの製造方法は、上記第１態様に係る粉砕ローラの製造方法において、前記セラミック部（５２、５２Ａ）は、前記セラミック密度が高い高密度部（５２Ａａ）と、前記高密度部（５２Ａａ）と前記回転軸線（Ｃ２）方向に隣接して設けられ前記高密度部（５２Ａａ）よりも前記セラミック密度が低い低密度部（５２Ａｂ、５２Ａｃ）と、を有し、前記高密度部（５２Ａａ）と前記低密度部（５２Ａｂ、５２Ａｃ）とが固定された状態で前記セラミック部（５２、５２Ａ）を鋳型（６０）内の所定の箇所に配置するセラミック部（５２、５２Ａ）配置工程を備える。
【0104】
上記構成では、高密度部と低密度部とが固定された状態でセラミック部を鋳型内の所定の箇所に配置するセラミック部配置工程を備えている。これにより、高密度部と低密度部との相対位置が決まった状態でセラミック部を配置することができるので、容易にセラミック部を配置することができる。したがって、高密度部及び低密度部を有する粉砕ローラを容易に製造することができる。
【0105】
本開示の第３態様に係る粉砕ローラの製造方法は、上記第１態様に係る粉砕ローラの製造方法において、前記セラミック部（５２、５２Ａ）は、前記セラミック密度が高い高密度部（５２Ａａ）と、前記高密度部（５２Ａａ）と前記回転軸線（Ｃ２）方向に隣接して設けられ前記高密度部（５２Ａａ）よりも前記セラミック密度が低い低密度部（５２Ａｂ、５２Ａｃ）と、を有し、高密度部固定部（ＦＡａ）によって前記高密度部（５２Ａａ）を鋳型（６０）の所定の箇所に固定する高密度部固定工程と、低密度部固定部（ＦＡｂ、ＦＡｃ）によって前記低密度部（５２Ａｂ、５２Ａｃ）を前記鋳型（６０）の所定の箇所に固定する低密度部固定工程と、を備える。
【0106】
上記構成では、高密度部固定部によって高密度部を鋳型の所定の箇所に固定する高密度部固定工程と、低密度部固定部によって低密度部を鋳型の所定の箇所に固定する低密度部固定工程とを備えている。これにより、高密度部及び低密度部を鋳型の所定箇所に容易に固定することができる。したがって、高密度部及び低密度部を有する粉砕ローラを容易に製造することができる。
【符号の説明】
【0107】
１ ：発電プラント
１０ ：ミル
１１ ：ハウジング
１２ ：粉砕テーブル
１２ａ ：テーブル部
１２ｂ ：支持部
１２ｃ ：基部
１２ｄ ：セラミック部
１２ｄａ ：高密度部
１２ｄｂ ：中密度部
１２ｄｃ ：低密度部
１３ ：粉砕ローラ
１４ ：減速機
１５ ：ミルモータ
１６ ：回転式分級機
１６ａ ：ブレード
１７ ：給炭管
１８ ：分級機モータ
１９ ：出口ポート
２１ ：バンカ
２２ ：ダウンスパウト部
２５ ：給炭機
２６ ：搬送部
２７ ：給炭機モータ
３０ ：送風部
３０ａ ：熱ガス流路
３０ｂ ：冷ガス流路
３０ｃ ：熱ガスダンパ
３０ｄ ：冷ガスダンパ
３１ ：一次空気通風機
３４ ：空気予熱器
４０ ：状態検出部
４１ ：底面部
４２ ：天井部
４３ ：ジャーナルハウジング
４４ ：ジャーナルシャフト
４５ ：ジャーナルヘッド
４６ ：押圧装置
４７ ：支持アーム
４８ ：支持軸
４９ ：ローラ部
４９ａ ：外周面
５０ ：制御部
５１ ：基部
５１ａ ：外周面
５２ ：セラミック部
５２Ａ ：セラミック部
５２Ａａ ：高密度部
５２Ａｂ ：中密度部
５２Ａｃ ：低密度部
５２ａ ：外周面
５２ｂ ：母材
５２ｃ ：セラミックス粒子
５３ ：固定部材
６０ ：鋳型
６１ ：湯口
６２ ：湯道
８０ ：装置
１００ ：固体燃料粉砕装置
１１０ ：一次空気流路
１２０ ：微粉燃料供給管
１５２ ：セラミック部
２００ ：ボイラ
２１０ ：火炉
２２０ ：バーナ
ＣＢ ：セラミックブロック
ＣＢＡ ：セラミックブロック
ＣＢＡａ ：高密度ブロック
ＣＢＡｂ ：中密度ブロック
ＣＢＡｃ ：低密度ブロック
ＣＢａ ：上面
ＦＡａ ：高密度部固定部
ＦＡｂ ：中密度部固定部
ＦＡｃ ：低密度部固定部
１０ ：ミル
１１ ：ハウジング
１２ ：粉砕テーブル
１２ａ ：テーブル部
１２ｂ ：支持部
１２ｃ ：基部
１２ｄ ：セラミック部
１２ｄａ ：高密度部
１２ｄｂ ：中密度部
１２ｄｃ ：低密度部
１３ ：粉砕ローラ
１４ ：減速機
１５ ：ミルモータ
１６ ：回転式分級機
１６ａ ：ブレード
１７ ：給炭管
１８ ：分級機モータ
１９ ：出口ポート
２１ ：バンカ
２２ ：ダウンスパウト部
２５ ：給炭機
２６ ：搬送部
２７ ：給炭機モータ
３０ ：送風部
３０ａ ：熱ガス流路
３０ｂ ：冷ガス流路
３０ｃ ：熱ガスダンパ
３０ｄ ：冷ガスダンパ
３１ ：一次空気通風機
３４ ：空気予熱器
４０ ：状態検出部
４１ ：底面部
４２ ：天井部
４３ ：ジャーナルハウジング
４４ ：ジャーナルシャフト
４５ ：ジャーナルヘッド
４６ ：押圧装置
４７ ：支持アーム
４８ ：支持軸
４９ ：ローラ部
４９ａ ：外周面
５０ ：制御部
５１ ：基部
５１ａ ：外周面
５２ ：セラミック部
５２Ａ ：セラミック部
５２Ａａ ：高密度部
５２Ａｂ ：中密度部
５２Ａｃ ：低密度部
５２ａ ：外周面
５２ｂ ：母材
５２ｃ ：セラミックス粒子
５３ ：固定部材
６０ ：鋳型
６１ ：湯口
６２ ：湯道
８０ ：装置
１００ ：固体燃料粉砕装置
１１０ ：一次空気流路
１２０ ：微粉燃料供給管
１５２ ：セラミック部
２００ ：ボイラ
２１０ ：火炉
２２０ ：バーナ
ＣＢ ：セラミックブロック
ＣＢＡ ：セラミックブロック
ＣＢＡａ ：高密度ブロック
ＣＢＡｂ ：中密度ブロック
ＣＢＡｃ ：低密度ブロック
ＣＢａ ：上面
ＦＡａ ：高密度部固定部
ＦＡｂ ：中密度部固定部
ＦＡｃ ：低密度部固定部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
