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特開2024-67392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】P2024067392
(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】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022177434
(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】粉砕性能を向上させ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４３に固定される基部５１と、基部５１の外周部に設けられるとともに基部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、鋭角となる角部を有する第１セラミックス粒子５２ｃを有する。
【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４３に固定される基部５１と、基部５１の外周部に設けられるとともに基部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、鋭角となる角部を有する第１セラミックス粒子５２ｃを有する。
【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、鋭角となる角部を有する第１セラミックス粒子を有する粉砕ローラ。
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、鋭角となる角部を有する第１セラミックス粒子を有する粉砕ローラ。
【請求項2】
前記セラミック部は、主たる外周面が湾曲していて、前記第１セラミックス粒子よりも耐摩耗性が優れている第２セラミックス粒子を有し、
前記セラミック部は、前記回転軸線方向に沿って前記第１セラミックス粒子と前記第２セラミックス粒子との混合割合が変化している請求項１に記載の粉砕ローラ。
前記セラミック部は、前記回転軸線方向に沿って前記第１セラミックス粒子と前記第２セラミックス粒子との混合割合が変化している請求項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領域の前記第２セラミックス粒子の混合割合が、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領域の前記第２セラミックス粒子の混合割合よりも高い請求項２に記載の粉砕ローラ。
【請求項4】
前記セラミック部は、前記基部の前記外周部と接触する接触面に沿って前記第２セラミックス粒子が配置され、
前記第１セラミックス粒子は、前記第２セラミックス粒子よりも前記ローラ部の外周面側に配置されている請求項２に記載の粉砕ローラ。
前記第１セラミックス粒子は、前記第２セラミックス粒子よりも前記ローラ部の外周面側に配置されている請求項２に記載の粉砕ローラ。
【請求項5】
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、鋭角となる角部を有する第１セラミックス粒子を有する粉砕テーブル。
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、鋭角となる角部を有する第１セラミックス粒子を有する粉砕テーブル。
【請求項6】
前記セラミック部は、主たる外周面が湾曲していて、前記第１セラミックス粒子よりも耐摩耗性が優れている第２セラミックス粒子を有し、
前記セラミック部は、前記中心軸線を基準とする半径方向に沿って前記第１セラミックス粒子と前記第２セラミックス粒子との混合割合が変化している請求項５に記載の粉砕テーブル。
前記セラミック部は、前記中心軸線を基準とする半径方向に沿って前記第１セラミックス粒子と前記第２セラミックス粒子との混合割合が変化している請求項５に記載の粉砕テーブル。
【請求項7】
前記セラミック部は、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領域の前記第２セラミックス粒子の混合割合が、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領域の前記第２セラミックス粒子の混合割合よりも高い請求項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５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、鋭角となる角部を有する第１セラミックス粒子を有し、
セラミック材料を粉砕して鋭角となる角部を有する前記第１セラミックス粒子を製造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、鋭角となる角部を有する第１セラミックス粒子を有し、
セラミック材料を粉砕して鋭角となる角部を有する前記第１セラミックス粒子を製造する工程を備える粉砕ローラの製造方法。
【請求項10】
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と、
前記基部と前記セラミック部とを一体化された前記ローラ部の外周面を削る工程と、を備える請求項９に記載の粉砕ローラの製造方法。
前記基部と前記セラミック部とを一体化された前記ローラ部の外周面を削る工程と、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】
固体燃料のうち、木質チップなど、一部のバイオマス燃料には、微粉砕し難い性質を有する一方で、燃焼性が高く比較的大きな粒径であっても好適に燃焼させることができる性質を有するものがある。
このようなバイオマス燃料を、ボイラで固体燃料として使用する場合、石炭と比較して約５～１０倍程度大きい粒径までミルで粉砕し、ボイラに設けられた燃焼装置に供給される。
このように、石炭とバイオマス燃料とでは、燃焼装置に供給する粒径が異なるため、固体燃料の粉砕及び分級を行うミルは、バイオマス燃料粉砕用途と石炭粉砕用途とで異なる設計（例えば、ハウジング形状、粉砕テーブルの回転速度、分級機の回転速度など）とし、個別設計することが本来好ましい。しかしながら、設備コストや設置スペース等の観点から、同一のミルでバイオマス燃料と石炭の両方の固体燃料に対して対応することができ、石炭とバイオマス燃料とを共用することができるミルを使用して、バイオマス燃料を使用できることが望まれている。
このようなバイオマス燃料を、ボイラで固体燃料として使用する場合、石炭と比較して約５～１０倍程度大きい粒径までミルで粉砕し、ボイラに設けられた燃焼装置に供給される。
このように、石炭とバイオマス燃料とでは、燃焼装置に供給する粒径が異なるため、固体燃料の粉砕及び分級を行うミルは、バイオマス燃料粉砕用途と石炭粉砕用途とで異なる設計（例えば、ハウジング形状、粉砕テーブルの回転速度、分級機の回転速度など）とし、個別設計することが本来好ましい。しかしながら、設備コストや設置スペース等の観点から、同一のミルでバイオマス燃料と石炭の両方の固体燃料に対して対応することができ、石炭とバイオマス燃料とを共用することができるミルを使用して、バイオマス燃料を使用できることが望まれている。
【0004】
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】
【0005】
【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】
【0006】
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。セラミックブロックは、粒子状のセラミックスを結合させたもので、セラミックス粒子同士の間に、比較的多くの隙間が形成されている。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。このとき、セラミックブロック内部のセラミックス粒子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。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。また、セラミック部においては、結合したセラミックス粒子同士の間の隙間に流入し凝固した金属がセラミック部の母材となる。すなわち、セラミック部は、金属の母材に対してセラミックス粒子が散在するよう埋もれている。
【0007】
セラミック埋込型ローラは、使用に伴って摩耗する。このとき、まずセラミック部の金属の母材が摩耗する。母材の摩耗が進行すると、徐々に母材に埋もれたセラミックス粒子がローラ粉砕面（粉砕ローラの外周面）に露出する。セラミックス粒子は高硬度であるので、高い耐摩耗性を発揮し、セラミック埋込型ローラの長寿命化に貢献する。セラミックス粒子が摩滅したり、母材から脱落したりすると、再度金属の母材がローラ粉砕面に露出するが、母材は次第に摩耗していき、次のセラミックス粒子がローラ粉砕面に露出する。このように、セラミック埋込型ローラは、ローラ粉砕面にセラミックス粒子が露出することで凹凸が発生する。
セラミック埋込型ローラは、セラミックス粒子の凹凸が形成されたローラ粉砕面でバイオマスを押圧する。セラミック埋込型ローラに含まれるセラミックス粒子は、一般的に球形に近い形状であることから、押圧してバイオマスを潰したり折ったりすることは容易にできても、バイオマスの繊維を切断することは難しかった。このため、セラミック埋込型ローラでバイオマスを粉砕する場合には、粉砕性能が低減する可能性があった。上記は粉砕テーブルについても同様である。
セラミック埋込型ローラは、セラミックス粒子の凹凸が形成されたローラ粉砕面でバイオマスを押圧する。セラミック埋込型ローラに含まれるセラミックス粒子は、一般的に球形に近い形状であることから、押圧してバイオマスを潰したり折ったりすることは容易にできても、バイオマスの繊維を切断することは難しかった。このため、セラミック埋込型ローラでバイオマスを粉砕する場合には、粉砕性能が低減する可能性があった。上記は粉砕テーブルについても同様である。
【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、粉砕性能を向上させ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、鋭角となる角部を有する第１セラミックス粒子を有する。
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、鋭角となる角部を有する第１セラミックス粒子を有する。
【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、鋭角となる角部を有する第１セラミックス粒子を有し、セラミック材料を粉砕して鋭角となる角部を有する前記第１セラミックス粒子を製造する工程を備える。
【発明の効果】
【0011】
本開示によれば、ミルの粉砕性能を向上させることができる。
【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】本開示の実施形態に係る第１セラミックス粒子を示す模式的な断面図であって、（ａ）は第１セラミックス粒子がセラミック部に埋もれている状態を示し、（ｂ）は第１セラミックス粒子がセラミック部から露出して割れた状態を示している。
【図5】本開示の実施形態に係る第２セラミックス粒子を示す模式的な断面図であって、（ａ）は第２セラミックス粒子がセラミック部に埋もれている状態を示し、（ｂ）は第２セラミックス粒子がセラミック部から露出して脱落した状態示している。
【図6】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8】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9】本開示の第３実施形態に係る粉砕ローラの要部断面図である。
【図10】本開示の第２実施形態及び第３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。
【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】
粉砕前の木質チップや木質ペレットなどのバイオマス燃料は、石炭に比べて、大きさが一定である。例えば、粉砕前の石炭は２～５０ｍｍの塊状であるのに対し、木質ペレットは直径６～８ｍｍで長さ４０ｍｍ以下の円柱状であり、均質である。石炭がダウンスパウト部２２内に積層している場合、大きなサイズの石炭の間の隙間を、小さなサイズの石炭が充填する状態となっており、密な積層状態となっている。一方で、バイオマス燃料がダウンスパウト部２２内に積層している場合、石炭に比べてサイズが均一であるため、サイズの異なる粒子による隙間の充填効果が得られず、バイオマス燃料間に形成される隙間が大きくなる。このため、ミル１０内部の一次空気と粉砕燃料が、ダウンスパウト部２２内の固体燃料層内に形成される隙間を通過して、ミル１０内部から給炭機２５とダウンスパウト部２２を経てバンカ２１へ向かう逆流が発生して、ミル１０内部の圧力が低下する可能性は、バイオマス燃料を使用する場合に、石炭燃料を使用する場合と比べて高くなる。
また、一次空気と粉砕燃料がバンカ２１側へ逆流し、ミル１０内部の圧力が低下すると、ミル１０内部での粉砕燃料の搬送性の悪化、給炭機２５内部やバンカ２１上部での粉塵の発生、給炭機２５やバンカ２１やダウンスパウト部２２の内部の固体燃料への着火、及びバーナ２２０への微粉燃料の搬送量の低下など、固体燃料粉砕装置１００及びボイラ２００の安定した運転に種々の問題が生じる可能性がある。
このため、給炭機２５とミル１０内部を接続する給炭管１７の途中にロータリバルブ（図示省略）を設けて、ミル１０内部から給炭機２５とダウンスパウト部２２を経てバンカ２１へ向かう一次空気と粉砕燃料の逆流の発生を抑制するようにしてもよい。
また、一次空気と粉砕燃料がバンカ２１側へ逆流し、ミル１０内部の圧力が低下すると、ミル１０内部での粉砕燃料の搬送性の悪化、給炭機２５内部やバンカ２１上部での粉塵の発生、給炭機２５やバンカ２１やダウンスパウト部２２の内部の固体燃料への着火、及びバーナ２２０への微粉燃料の搬送量の低下など、固体燃料粉砕装置１００及びボイラ２００の安定した運転に種々の問題が生じる可能性がある。
このため、給炭機２５とミル１０内部を接続する給炭管１７の途中にロータリバルブ（図示省略）を設けて、ミル１０内部から給炭機２５とダウンスパウト部２２を経てバンカ２１へ向かう一次空気と粉砕燃料の逆流の発生を抑制するようにしてもよい。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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７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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
セラミック部５２は、セラミック製の部材（第１セラミックス粒子５２ｃ等）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。
【0046】
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６参照）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。
【0047】
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。
【0048】
次に、セラミック部５２の詳細について図３等を使用して説明する。図３では、図示の関係上、第１セラミックス粒子５２ｃを円形で図示しているが、実際は後述するように、第１セラミックス粒子５２ｃは、多数の角部を有する形状である。
【0049】
図４（ａ）に示すように、第１セラミックス粒子５２ｃは、鋭角な角部を有している。また、第１セラミックス粒子５２ｃは、外周面が主に平面とされている。第１セラミックス粒子５２ｃは、丸みを帯びた部分がない。また、曲率半径が小さく尖った部分が多数存在する。
また、第１セラミックス粒子５２ｃは、後述するように、焼結したセラミックの塊を粉砕することで製造される。粉砕法によって製造される鋭利な第１セラミックス粒子５２ｃは、後述の造粒法によって製造された丸みを持つセラミックス粒子と比較して、脆い傾向にある。これは、粉砕時の衝撃により表面に多数のクラックが形成されている点や、表面積が広く、セラミックの粉砕（表面積を広げる）に必要なエネルギーが低い点等に起因する。
また、第１セラミックス粒子５２ｃは、後述するように、焼結したセラミックの塊を粉砕することで製造される。粉砕法によって製造される鋭利な第１セラミックス粒子５２ｃは、後述の造粒法によって製造された丸みを持つセラミックス粒子と比較して、脆い傾向にある。これは、粉砕時の衝撃により表面に多数のクラックが形成されている点や、表面積が広く、セラミックの粉砕（表面積を広げる）に必要なエネルギーが低い点等に起因する。
【0050】
セラミック部５２は、図３に示すように、全域に亘って、第１セラミックス粒子５２ｃが散在している。
【0051】
次に、図１、図６及び図７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６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６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。
【0052】
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。
【0053】
セラミック部１２ｄは、金属製の母材と、母材に含まれる多数の第１セラミックス粒子５２ｃを有している。多数の第１セラミックス粒子５２ｃは母材中に散在しており、隣接する第１セラミックス粒子５２ｃと結合している。なお、図６及び図７等では、第１セラミックス粒子５２ｃ及び第２セラミックス粒子５２ｄを省略して図示している。
【0054】
次に、本実施形態に係る粉砕ローラ１３の製造方法について説明する。
まず、セラミック部５２に含まれる第１セラミックス粒子５２ｃを製造する。
本実施形態に係る第１セラミックス粒子５２ｃは、セラミックの塊を粉砕することで製造する。具体的には、１つの大きなセラミックの塊に衝撃を与えて粉砕し、砕けたセラミックス粒子を用いて第１セラミックス粒子５２ｃを製造する。
まず、セラミック部５２に含まれる第１セラミックス粒子５２ｃを製造する。
本実施形態に係る第１セラミックス粒子５２ｃは、セラミックの塊を粉砕することで製造する。具体的には、１つの大きなセラミックの塊に衝撃を与えて粉砕し、砕けたセラミックス粒子を用いて第１セラミックス粒子５２ｃを製造する。
【0055】
粉砕によって得られるセラミックス粒子の粒子径はばらつきが大きい。このため、粉砕後にセラミックス粒子を分級し、粒径が所定の範囲（本実施形態では、一例として、０．１ｍｍから数ｍｍ程度）の大きさのセラミックス粒子を用いて第１セラミックス粒子５２ｃを製造する。
分級によって除外された粗粒（粒径が所定の範囲よりも大きいセラミックス粒子）は再粉砕を行って用いても良い。また、細粒（粒径が所定の範囲よりも小さいセラミックス粒子）は再度焼結してセラミック塊に戻し、再粉砕を行っても良い。なお、分級はセラミックス粒子の角が丸まることを防止するために、１パスのみとし、多少の粗粒や細粒の混入は許容することが好ましい。
分級によって除外された粗粒（粒径が所定の範囲よりも大きいセラミックス粒子）は再粉砕を行って用いても良い。また、細粒（粒径が所定の範囲よりも小さいセラミックス粒子）は再度焼結してセラミック塊に戻し、再粉砕を行っても良い。なお、分級はセラミックス粒子の角が丸まることを防止するために、１パスのみとし、多少の粗粒や細粒の混入は許容することが好ましい。
【0056】
次に、製造された鋭利な粒子形状を持つ第１セラミックス粒子を用いてセラミックブロックを製作する。鋭利な粒子形状を持つ第１セラミックス粒子（図４参照）は、丸みを帯びたセラミックス粒子（図５参照）と比較して、流動性が極端に悪い。このため、第１セラミックス粒子をセラミックブロックの型に入れる際は、第１セラミックス粒子同士の間に隙間が発生しないように振動を与えることが望ましい。このようにすることで、第１セラミックス粒子同士の間に隙間を発生し難くすることができる。
【0057】
次に、製作されたセラミックブロックを鋳型内の所定の位置に配置して鋳造を行う。本実施形態に係る粉砕ローラは、セラミック部５２に含まれる第１セラミックス粒子５２ｃの形状が鋭利であるため、セラミック部５２と金属の基部５１との境界面も鋭利なノッチ形状となる。このため、鋳造後の冷却時等に、収縮による応力がノッチに集中してセラミック部５２や基部５１が損傷する可能性がある。このため、冷却速度を遅くして金属の靭性の向上を図ってもよい。このようにすることで、応力の集中を抑制することができるので、セラミック部５２や基部５１の損傷を抑制することができる。また、セラミック部５２の厚さを薄くしたり、第１セラミックス粒子５２ｃの密度を下げてセラミック部５２の剛性を下げてもよい。このようにすることで、応力の集中を抑制することができるので、鋳造時におけるセラミック部５２や基部５１の損傷を抑制することができる。
【0058】
このようにして鋳造されたセラミック埋込型の粉砕ローラは、鋳型とセラミックブロックとの間にも金属が流れ込むことから、ローラ部４９の外周面が薄い金属で覆われ、第１セラミックス粒子５２ｃが露出していない状態となっている。このため、外周面を覆う金属を除去して、鋭利な粒子形状を持つ第１セラミックス粒子５２ｃを露出させることが好ましい。具体的には、ローラ部４９の外周面を酸洗い（エッチング）する。使用する酸は、例えば、塩酸、硫酸等であってもよい。塩酸や硫酸は、多種のセラミックに対して影響が少なく、また母材金属である高クロム鋳鉄を効果的に除去できることから好ましい。このように、金属を削って除去することで、ローラ使用開始直後から第１セラミックス粒子５２ｃが固体燃料（例えば、バイオマス燃料）と接触するため、粉砕性能の向上効果を得ることができる。
【0059】
このようにして、本実施形態に係る粉砕ローラを製造する。
【0060】
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が鋭角となる角部を有する第１セラミックス粒子５２ｃを有している。これにより、粉砕ローラ１３が粉砕テーブル１２との間に固体燃料を挟み込む際に、第１セラミックス粒子５２ｃが固体燃料を切断し易い。したがって、より好適に固体燃料を粉砕することができるので、粉砕性能を向上させることができる。
また、セラミック部５２が鋭角となる角部を有する第１セラミックス粒子５２ｃを有しているので、粉砕ローラ１３が粉砕テーブル１２との間に固体燃料を挟み込む際に、第１セラミックス粒子５２ｃが固体燃料に刺さり易い。第１セラミックス粒子５２ｃが固体燃料に刺さると、固体燃料に対する粉砕ローラ１３の滑りが抑制される。これにより、より好適に固体燃料を粉砕テーブル１２との間に挟み込むことができる。したがって、粉砕性能を向上させることができる。
本実施形態では、セラミック部５２が鋭角となる角部を有する第１セラミックス粒子５２ｃを有している。これにより、粉砕ローラ１３が粉砕テーブル１２との間に固体燃料を挟み込む際に、第１セラミックス粒子５２ｃが固体燃料を切断し易い。したがって、より好適に固体燃料を粉砕することができるので、粉砕性能を向上させることができる。
また、セラミック部５２が鋭角となる角部を有する第１セラミックス粒子５２ｃを有しているので、粉砕ローラ１３が粉砕テーブル１２との間に固体燃料を挟み込む際に、第１セラミックス粒子５２ｃが固体燃料に刺さり易い。第１セラミックス粒子５２ｃが固体燃料に刺さると、固体燃料に対する粉砕ローラ１３の滑りが抑制される。これにより、より好適に固体燃料を粉砕テーブル１２との間に挟み込むことができる。したがって、粉砕性能を向上させることができる。
【0061】
また、本実施形態では、粉砕テーブル１２のセラミック部１２ｄが鋭角となる角部を有する第１セラミックス粒子５２ｃを有している。これにより、粉砕ローラ１３との間に固体燃料を挟み込む際に、第１セラミックス粒子５２ｃが固体燃料を切断し易い。したがって、より好適に固体燃料を粉砕することができるので、粉砕性能を向上させることができる。
また、セラミック部１２ｄが鋭角となる角部を有する第１セラミックス粒子５２ｃを有しているので、粉砕ローラ１３との間に固体燃料を挟み込む際に、第１セラミックス粒子５２ｃが固体燃料に刺さり易い。第１セラミックス粒子５２ｃが固体燃料に刺さると、固体燃料に対する粉砕テーブル１２の滑りが抑制される。これにより、より好適に固体燃料を粉砕ローラ１３との間に挟み込むことができる。したがって、粉砕性能を向上させることができる。
また、セラミック部１２ｄが鋭角となる角部を有する第１セラミックス粒子５２ｃを有しているので、粉砕ローラ１３との間に固体燃料を挟み込む際に、第１セラミックス粒子５２ｃが固体燃料に刺さり易い。第１セラミックス粒子５２ｃが固体燃料に刺さると、固体燃料に対する粉砕テーブル１２の滑りが抑制される。これにより、より好適に固体燃料を粉砕ローラ１３との間に挟み込むことができる。したがって、粉砕性能を向上させることができる。
【0062】
また、本実施形態では、セラミック材料を粉砕して鋭角となる角部を有する前記第１セラミックス粒子５２ｃを製造する工程を備える。
粉砕することで製造される第１セラミックス粒子５２ｃは、表面に多数のクラックが存在する。このため、粉砕することで製造された第１セラミックス粒子５２ｃは比較的脆い。このため、第１セラミックス粒子５２ｃの先端は摩耗によって丸くなり難い。これは、図４（ｂ）に示すように、第１セラミックス粒子５２ｃは脆いため、先端が摩耗によって丸くなるよりも先に割れるためである。したがって、本実施形態の第１セラミックス粒子５２ｃは、新しい切っ先（鋭角となる角部）が生成される自己先鋭効果を有する。よって、粉砕能力を向上させることができる。
粉砕することで製造される第１セラミックス粒子５２ｃは、表面に多数のクラックが存在する。このため、粉砕することで製造された第１セラミックス粒子５２ｃは比較的脆い。このため、第１セラミックス粒子５２ｃの先端は摩耗によって丸くなり難い。これは、図４（ｂ）に示すように、第１セラミックス粒子５２ｃは脆いため、先端が摩耗によって丸くなるよりも先に割れるためである。したがって、本実施形態の第１セラミックス粒子５２ｃは、新しい切っ先（鋭角となる角部）が生成される自己先鋭効果を有する。よって、粉砕能力を向上させることができる。
【0063】
特に、石炭等と比較して柔軟なバイオマス燃料を粉砕する場合には、第１セラミックス粒子５２ｃが多少脆くとも粉砕能力を大きく低減させることはない。このため、本実施形態は、バイオマス燃料を粉砕する場合により好適である。
【0064】
また、粉砕法によって得られた鋭利な第１セラミックス粒子５２ｃは、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、セラミックス粒子が金属の母材５２ｂに食い込む。このため、セラミックス粒子の脱落を抑制することができる。一方で、造粒法によって製造された丸みを持つセラミックス粒子は、図５（ｂ）に示すように、母材５２ｂから脱落し易い。したがって、本実施形態に係る粉砕ローラ１３は、特に摩耗性が低く、セラミックス粒子を支える金属部の摩耗も少ないバイオマス燃料を粉砕するミル１０に対しては長寿命化が期待できる。
【0065】
また、新品の粉砕ローラ１３の表面は、鋳造時に鋳型とセラミック部との間に流れ込んだ金属によって覆われており、使用開始後に金属の摩耗が進んで初めてセラミックス粒子が露出する。したがって、粉砕ローラ１３の使用開始後暫くはセラミックス粒子が金属に覆われてしまっているので、粉砕能力が抑制されてしまう可能性があった。
一方、本実施形態では、ローラ部４９の外周面をエッチングで削る工程を備えている。これにより、粉砕ローラ１３使用開始直後から粉砕ローラ１３の表面に鋭利な第１セラミックス粒子が露出している為、使用開始直後から粉砕能力を向上させることができる。
一方、本実施形態では、ローラ部４９の外周面をエッチングで削る工程を備えている。これにより、粉砕ローラ１３使用開始直後から粉砕ローラ１３の表面に鋭利な第１セラミックス粒子が露出している為、使用開始直後から粉砕能力を向上させることができる。
【0066】
本実施形態に係る粉砕ローラ１３は、粉砕ローラ１３と粉砕テーブル１２との間に形成される隙間を調整するギャップボルトを備え、ミル１０の起動時（固体燃料の供給前）に粉砕ローラ１３と粉砕テーブル１２とが接触しない構造のミル１０において、鋭利な第１セラミックス粒子５２ｃが保護されるため、特に効果が高い。ギャップボルトを備えていないミルでは、ミルの起動時に粉砕ローラ１３と粉砕テーブル１２とが接触し、鋭利なセラミックス粒子が損傷してしまうため、ミルの起動後、摩耗によって新たな粒子が露出するまでしばらく効果が減少する可能性がある。
【0067】
［第２実施形態］
次に、本開示の第２実施形態について、図８を用いて説明する。
本実施形態に係るセラミック部５２Ａは、第１セラミックス粒子５２ｃの他に、第２セラミックス粒子５２ｄ（図５参照）を有する点で、上記第１実施形態と異なっている。その他の点は同様であるので、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。
なお、本実施形態に係るセラミック部５２Ａを有する粉砕ローラ１３は、１台でバイオマス燃料と石炭とを切り替えて使用するミル等に用いられると特に好適である。
次に、本開示の第２実施形態について、図８を用いて説明する。
本実施形態に係るセラミック部５２Ａは、第１セラミックス粒子５２ｃの他に、第２セラミックス粒子５２ｄ（図５参照）を有する点で、上記第１実施形態と異なっている。その他の点は同様であるので、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。
なお、本実施形態に係るセラミック部５２Ａを有する粉砕ローラ１３は、１台でバイオマス燃料と石炭とを切り替えて使用するミル等に用いられると特に好適である。
【0068】
図８に示すように、本実施形態に係るセラミック部５２Ａは、金属製の母材５２ｂと、母材５２ｂに含まれる多数の第１セラミックス粒子５２ｃ及び第２セラミックス粒子５２ｄと、を有している。多数の第１セラミックス粒子５２ｃ及び第２セラミックス粒子５２ｄは母材５２ｂ中に散在しており、隣接するセラミックス粒子と結合している。
第１セラミックス粒子５２ｃと第２セラミックス粒子５２ｄとは、外形や耐摩耗性が異なっている。
第１セラミックス粒子５２ｃは、図４に示すように、複数の鋭角の角部を有している。また、第２セラミックス粒子５２ｄよりも脆く、耐摩耗性で劣っている。第１セラミックス粒子５２ｃは、焼結したセラミックの塊を粉砕することで製造される。
第２セラミックス粒子５２ｄは、図５に示すように、主たる外周面が湾曲していて、第１セラミックス粒子５２ｃよりも耐摩耗性が優れている。なお、「主たる外周面が湾曲している」とは、外周面の全てが湾曲している必要はなく、本開示の機能を発揮する程度に外周面が湾曲していればよく、一部が平面状であってもよい。
第２セラミックス粒子５２ｄは、造粒法によって製造された丸みを持つセラミックス粒子である。造粒法とは、粉状のセラミックをまとめて所定の形状を付した後に焼結する。したがって、造粒法で製造された第２セラミックス粒子５２ｄは表面が滑らかでクラック等が形成されていない。このため、第２セラミックス粒子５２ｄは、第１セラミックス粒子５２ｃよりも耐衝撃性で優れている。第２セラミックス粒子５２ｄは、第１セラミックス粒子５２ｃと比較して比表面積が小さい。第２セラミックス粒子５２ｄは、丸みを帯びた形状であるので、外周面の曲率半径が比較的大きい。
第１セラミックス粒子５２ｃと第２セラミックス粒子５２ｄとは、外形や耐摩耗性が異なっている。
第１セラミックス粒子５２ｃは、図４に示すように、複数の鋭角の角部を有している。また、第２セラミックス粒子５２ｄよりも脆く、耐摩耗性で劣っている。第１セラミックス粒子５２ｃは、焼結したセラミックの塊を粉砕することで製造される。
第２セラミックス粒子５２ｄは、図５に示すように、主たる外周面が湾曲していて、第１セラミックス粒子５２ｃよりも耐摩耗性が優れている。なお、「主たる外周面が湾曲している」とは、外周面の全てが湾曲している必要はなく、本開示の機能を発揮する程度に外周面が湾曲していればよく、一部が平面状であってもよい。
第２セラミックス粒子５２ｄは、造粒法によって製造された丸みを持つセラミックス粒子である。造粒法とは、粉状のセラミックをまとめて所定の形状を付した後に焼結する。したがって、造粒法で製造された第２セラミックス粒子５２ｄは表面が滑らかでクラック等が形成されていない。このため、第２セラミックス粒子５２ｄは、第１セラミックス粒子５２ｃよりも耐衝撃性で優れている。第２セラミックス粒子５２ｄは、第１セラミックス粒子５２ｃと比較して比表面積が小さい。第２セラミックス粒子５２ｄは、丸みを帯びた形状であるので、外周面の曲率半径が比較的大きい。
【0069】
図８に示すように、セラミック部５２において、第１セラミックス粒子５２ｃと第２セラミックス粒子５２ｄとは混合している。なお、第１セラミックス粒子５２ｃと第２セラミックス粒子５２ｄとの混合割合には、どちらかのセラミックス粒子が１００％の場合も含まれる。すなわち、セラミック部５２は、第１セラミックス粒子５２ｃのみが存在する部分を有していてもよく、また、第２セラミックス粒子５２ｄのみが存在する部分を有していてもよい。
図８に示すように、セラミック部５２は、回転中心軸線Ｃ２方向（紙面左右方向）に沿って第１セラミックス粒子５２ｃと第２セラミックス粒子５２ｄとの混合割合が変化している。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）の第２セラミックス粒子５２ｄの混合割合が他の領域（第２領域）の第２セラミックス粒子５２ｄの混合割合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第２セラミックス粒子５２ｄの混合割合が低くなっている。
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、第２セラミックス粒子５２ｄの混合割合は、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。
図８に示すように、セラミック部５２は、回転中心軸線Ｃ２方向（紙面左右方向）に沿って第１セラミックス粒子５２ｃと第２セラミックス粒子５２ｄとの混合割合が変化している。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）の第２セラミックス粒子５２ｄの混合割合が他の領域（第２領域）の第２セラミックス粒子５２ｄの混合割合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第２セラミックス粒子５２ｄの混合割合が低くなっている。
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、第２セラミックス粒子５２ｄの混合割合は、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。
【0070】
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が回転中心軸線Ｃ２方向に沿って第１セラミックス粒子５２ｃと第１セラミックス粒子５２ｃよりも耐摩耗性が優れている第２セラミックス粒子５２ｄとの混合割合が変化している。これにより、セラミック部５２の耐摩耗性を回転中心軸線Ｃ２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が回転中心軸線Ｃ２方向に沿って第１セラミックス粒子５２ｃと第１セラミックス粒子５２ｃよりも耐摩耗性が優れている第２セラミックス粒子５２ｄとの混合割合が変化している。これにより、セラミック部５２の耐摩耗性を回転中心軸線Ｃ２方向に沿って変化させることができる。
【0071】
本実施形態では、最大摩耗点Ｐ１を含む領域における第２セラミックス粒子５２ｄの混合割合が他の領域における第２セラミックス粒子５２ｄの混合割合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全体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、他の領域においては第２セラミックス粒子５２ｄの混合割合が低くなっている。すなわち、第１セラミックス粒子５２ｃの混合割合が高くなっている。これにより、粉砕性能を向上させることができる。
このように、本実施形態では、粉砕性能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。
一方、他の領域においては第２セラミックス粒子５２ｄの混合割合が低くなっている。すなわち、第１セラミックス粒子５２ｃの混合割合が高くなっている。これにより、粉砕性能を向上させることができる。
このように、本実施形態では、粉砕性能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。
【0072】
また、本実施形態では、最大摩耗点Ｐ１を含む領域の第２セラミックス粒子５２ｄの混合割合が他の領域の第２セラミックス粒子５２ｄの混合割合よりも高くなっているので、図１０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、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。
【0073】
［第３実施形態］
次に、本開示の第３実施形態について、図９を用いて説明する。
本実施形態に係るセラミック部５２Ｂは、第１セラミックス粒子５２ｃの他に、第２セラミックス粒子５２ｄ（図５参照）を有する点で、上記第１実施形態と異なっている。また、第１セラミックス粒子５２ｃ及び第２セラミックス粒子５２ｄの配置が上記第２実施形態と異なっている。その他の点は同様であるので、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。
次に、本開示の第３実施形態について、図９を用いて説明する。
本実施形態に係るセラミック部５２Ｂは、第１セラミックス粒子５２ｃの他に、第２セラミックス粒子５２ｄ（図５参照）を有する点で、上記第１実施形態と異なっている。また、第１セラミックス粒子５２ｃ及び第２セラミックス粒子５２ｄの配置が上記第２実施形態と異なっている。その他の点は同様であるので、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。
【0074】
図９に示すように、本実施形態に係るセラミック部５２Ｂは、基部５１の外周部と接触する接触面５２ｅに沿って第２セラミックス粒子５２ｄが配置されている。第２セラミックス粒子５２ｄは、接触面５２ｅの略全域を覆うように並んで設けられている。また、第１セラミックス粒子５２ｃは、第２セラミックス粒子５２ｄよりもローラ部４９の外周面側に配置されている。
【0075】
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
セラミック部５２と基部５１との境界近傍に鋭角の角部を有する第１セラミックス粒子５２ｃが存在すると、第１セラミックス粒子５２ｃが接触面５２ｅから基部５１側に突出する可能性がある。このような場合には、セラミック部５２と基部５１とを結合した際に、基部５１にノッチが形成される可能性がある。基部５１に鋭角の角部によって形成されるノッチが存在すると、ノッチを起点としてクラックが入り易く、粉砕ローラ１３の製造時に破損し易くなる可能性がある。
一方、本実施形態では、接触面５２ｅに沿って主たる外周面が湾曲している第２セラミックス粒子５２ｄを配置している。これにより、基部５１に鋭利なノッチが形成され難くなるので、ノッチを起点としたクラックが発生し難い。したがって、粉砕ローラ１３の製造時の破損を抑制することができる。
セラミック部５２と基部５１との境界近傍に鋭角の角部を有する第１セラミックス粒子５２ｃが存在すると、第１セラミックス粒子５２ｃが接触面５２ｅから基部５１側に突出する可能性がある。このような場合には、セラミック部５２と基部５１とを結合した際に、基部５１にノッチが形成される可能性がある。基部５１に鋭角の角部によって形成されるノッチが存在すると、ノッチを起点としてクラックが入り易く、粉砕ローラ１３の製造時に破損し易くなる可能性がある。
一方、本実施形態では、接触面５２ｅに沿って主たる外周面が湾曲している第２セラミックス粒子５２ｄを配置している。これにより、基部５１に鋭利なノッチが形成され難くなるので、ノッチを起点としたクラックが発生し難い。したがって、粉砕ローラ１３の製造時の破損を抑制することができる。
【0076】
また、第１セラミックス粒子５２ｃと基部５１との間に第２セラミックス粒子５２ｄが配置されることとなるので、第１セラミックス粒子５２ｃが配置されている部分に形成されたノッチを起点として発生したクラックに対して、丸みを持つ第２セラミックス粒子５２ｄによって形成された球状の空間が、クラックの進展を抑制するストップホールの役目を果たし、クラックが基部５１まで到達することを抑制できる。したがって、粉砕ローラ１３の製造時の破損を抑制することができる。よって、歩留まりの向上を図ることができる。
【0077】
また、ローラ部４９の外周面側に粉砕性の良い第１セラミックス粒子５２ｃを配置し、基部５１側に耐摩耗性の優れた第２セラミックス粒子５２ｄを配置している。これにより、例えば、ローラ部４９の外周面の一部が局所的に摩耗したとしても、第２セラミックス粒子５２ｄまで摩耗が進行すると摩耗の進行が減速する。一方で、他の部分においては第２セラミックス粒子５２ｄに摩耗が進行するまでは比較的速いスピードで摩耗が進行することとなる。したがって、本実施形態では、図１０に示すように、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。
【0078】
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、粉砕テーブル１２のセラミック部１２ｄが第１セラミックス粒子５２ｃ及び第２セラミックス粒子５２ｄを備え、セラミック部１２ｄは、テーブル部１２ａの半径方向に沿って第１セラミックス粒子５２ｃと第２セラミックス粒子５２ｄとの混合割合が変化していてもよい。また、セラミック部１２ｄは、テーブル部１２ａの半径方向において、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（図７参照）を含む領域（第１領域）の第２セラミックス粒子５２ｄの混合割合が他の領域（第２領域）の第２セラミックス粒子５２ｄの混合割合よりも高くてもよい。
このようにすることで、セラミック部の耐摩耗性をテーブル部１２ａの半径方向に沿って変化させることができる。
また、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全体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、他の領域においては第２セラミックス粒子５２ｄの混合割合が低くなっている。すなわち、第１セラミックス粒子５２ｃの混合割合が高くなっている。これにより、粉砕性能を向上させることができる。
このように、粉砕性能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、最大摩耗点Ｐ２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ので、最大摩耗点Ｐ２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、セラミック部１２ｄ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。
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、粉砕テーブル１２のセラミック部１２ｄが第１セラミックス粒子５２ｃ及び第２セラミックス粒子５２ｄを備え、セラミック部１２ｄは、テーブル部１２ａの半径方向に沿って第１セラミックス粒子５２ｃと第２セラミックス粒子５２ｄとの混合割合が変化していてもよい。また、セラミック部１２ｄは、テーブル部１２ａの半径方向において、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（図７参照）を含む領域（第１領域）の第２セラミックス粒子５２ｄの混合割合が他の領域（第２領域）の第２セラミックス粒子５２ｄの混合割合よりも高くてもよい。
このようにすることで、セラミック部の耐摩耗性をテーブル部１２ａの半径方向に沿って変化させることができる。
また、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全体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、他の領域においては第２セラミックス粒子５２ｄの混合割合が低くなっている。すなわち、第１セラミックス粒子５２ｃの混合割合が高くなっている。これにより、粉砕性能を向上させることができる。
このように、粉砕性能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、最大摩耗点Ｐ２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ので、最大摩耗点Ｐ２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、セラミック部１２ｄ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。
【0079】
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）と、を有し、前記セラミック部（５２）は、鋭角となる角部を有する第１セラミックス粒子（５２ｃ）を有する。
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）と、を有し、前記セラミック部（５２）は、鋭角となる角部を有する第１セラミックス粒子（５２ｃ）を有する。
【0080】
上記構成では、セラミック部が鋭角となる角部を有する第１セラミックス粒子を有している。これにより、粉砕ローラが粉砕テーブルとの間に固体燃料を挟み込む際に、第１セラミックス粒子が固体燃料を切断し易い。したがって、より好適に固体燃料を粉砕することができるので、粉砕性能を向上させることができる。
また、セラミック部が鋭角となる角部を有する第１セラミックス粒子を有しているので、粉砕ローラが粉砕テーブルとの間に固体燃料を挟み込む際に、第１セラミックス粒子が固体燃料に刺さり易い。第１セラミックス粒子が固体燃料に刺さると、固体燃料に対する粉砕ローラの滑りが抑制される。これにより、より好適に固体燃料を粉砕テーブルとの間に挟み込むことができる。したがって、粉砕性能を向上させることができる。
なお、固体燃料の一例として、バイオマス燃料が挙げられる。
また、セラミック部が鋭角となる角部を有する第１セラミックス粒子を有しているので、粉砕ローラが粉砕テーブルとの間に固体燃料を挟み込む際に、第１セラミックス粒子が固体燃料に刺さり易い。第１セラミックス粒子が固体燃料に刺さると、固体燃料に対する粉砕ローラの滑りが抑制される。これにより、より好適に固体燃料を粉砕テーブルとの間に挟み込むことができる。したがって、粉砕性能を向上させることができる。
なお、固体燃料の一例として、バイオマス燃料が挙げられる。
【0081】
本開示の第２態様に係る粉砕ローラは、上記第１態様において、前記セラミック部（５２）は、主たる外周面が湾曲していて、前記第１セラミックス粒子（５２ｃ）よりも耐摩耗性が優れている第２セラミックス粒子（５２ｄ）を有し、前記セラミック部（５２）は、前記回転軸線（Ｃ２）方向に沿って前記第１セラミックス粒子（５２ｃ）と前記第２セラミックス粒子（５２ｄ）との混合割合が変化している。
【0082】
上記構成では、セラミック部が回転軸線方向に沿って第１セラミックス粒子と第１セラミックス粒子よりも耐摩耗性が優れている第２セラミックス粒子との混合割合が変化している。これにより、セラミック部の耐摩耗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、摩耗し易い箇所において耐摩耗性が優れた第２セラミックス粒子の混合割合を上げ、それ以外の摩耗し難い箇所において第１セラミックス粒子の混合割合を上げた場合には、全体を第１セラミックス粒子で形成する場合と比較して、セラミック部全体として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、摩耗し難い箇所においては、粉砕性能を向上させることができる第１セラミックス粒子の混合割合を上げているので、粉砕性能を向上させることができる。以上から、粉砕性能を向上させることができるとともに、粉砕ローラを長寿命化することができる。
なお、第１セラミックス粒子と第２セラミックス粒子との混合割合には、どちらかのセラミックス粒子が１００％の場合も含まれる。すなわち、セラミック部は、第１セラミックス粒子のみが存在する部分を有していてもよく、また、第２セラミックス粒子のみが存在する部分を有していてもよい。
なお、「主たる外周面が湾曲している」とは、外周面の全てが湾曲している必要はなく、本開示の機能を発揮する程度に外周面が湾曲していればよい。
したがって、例えば、摩耗し易い箇所において耐摩耗性が優れた第２セラミックス粒子の混合割合を上げ、それ以外の摩耗し難い箇所において第１セラミックス粒子の混合割合を上げた場合には、全体を第１セラミックス粒子で形成する場合と比較して、セラミック部全体として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、摩耗し難い箇所においては、粉砕性能を向上させることができる第１セラミックス粒子の混合割合を上げているので、粉砕性能を向上させることができる。以上から、粉砕性能を向上させることができるとともに、粉砕ローラを長寿命化することができる。
なお、第１セラミックス粒子と第２セラミックス粒子との混合割合には、どちらかのセラミックス粒子が１００％の場合も含まれる。すなわち、セラミック部は、第１セラミックス粒子のみが存在する部分を有していてもよく、また、第２セラミックス粒子のみが存在する部分を有していてもよい。
なお、「主たる外周面が湾曲している」とは、外周面の全てが湾曲している必要はなく、本開示の機能を発揮する程度に外周面が湾曲していればよい。
【0083】
本開示の第３態様に係る粉砕ローラは、上記第２態様において、前記セラミック部（５２）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領域の前記第２セラミックス粒子（５２ｄ）の混合割合が、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領域の前記第２セラミックス粒子（５２ｄ）の混合割合よりも高い。
【0084】
上記構成では、最大摩耗点を含む第１領域における第２セラミックス粒子の混合割合が、第１領域よりも回転軸線方向の端部側に位置する第２領域における第２セラミックス粒子の混合割合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、粉砕ローラ全体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領域においては第２セラミックス粒子の混合割合が低くなっている。すなわち、第１セラミックス粒子の混合割合が高くなっている。これにより、粉砕性能を向上させることができる。
このように、上記構成では、粉砕性能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領域の第２セラミックス粒子の混合割合が第２領域の第２セラミックス粒子の混合割合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第１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領域においては第２セラミックス粒子の混合割合が低くなっている。すなわち、第１セラミックス粒子の混合割合が高くなっている。これにより、粉砕性能を向上させることができる。
このように、上記構成では、粉砕性能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領域の第２セラミックス粒子の混合割合が第２領域の第２セラミックス粒子の混合割合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第１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。
【0085】
本開示の第４態様に係る粉砕ローラは、上記第２態様において、前記セラミック部（５２）は、前記基部（５１）の前記外周部と接触する接触面（５２ｅ）に沿って前記第２セラミックス粒子（５２ｄ）が配置され、前記第１セラミックス粒子（５２ｃ）は、前記第２セラミックス粒子（５２ｄ）よりも前記ローラ部（４９）の外周面側に配置されている。
【0086】
セラミック部と基部との境界近傍に鋭角の角部を有する第１セラミックス粒子が存在すると、第１セラミックス粒子が接触面から基部側に突出する可能性がある。このような場合には、セラミック部と基部とを結合した際に、基部にノッチが形成される可能性がある。基部に鋭角の角部によって形成されるノッチが存在すると、ノッチを起点としてクラックが入り易く、粉砕ローラの製造時に破損し易くなる可能性がある。
一方、上記構成では、接触面に沿って主たる外周面が湾曲している第２セラミックス粒子を配置している。これにより、基部に鋭利なノッチが形成され難くなるので、ノッチを起点としたクラックが発生し難い。したがって、粉砕ローラの製造時の破損を抑制することができる。
また、第１セラミックス粒子と基部との間に第２セラミックス粒子が配置されることとなるので、第１セラミックス粒子が配置されている部分に形成されたノッチを起点として発生したクラックに対して、丸みを持つ第２セラミックス粒子によって形成された球状の空間がストップホールの役目を果たし、クラックが基部まで到達することを抑制できる。したがって、粉砕ローラの製造時の破損を抑制することができる。よって、歩留まりの向上を図ることができる。
また、ローラ部の外周面側に粉砕性の良い第１セラミックス粒子を配置し、基部側に耐摩耗性の優れた第２セラミックス粒子を配置している。これにより、例えば、ローラ部の外周面の一部が局所的に摩耗したとしても、第２セラミックス粒子まで摩耗が進行すると摩耗の進行が減速する。一方で、他の部分においては第２セラミックス粒子に摩耗が進行するまでは比較的速いスピードで摩耗が進行することとなる。したがって、上記構成では、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、上記構成では、接触面に沿って主たる外周面が湾曲している第２セラミックス粒子を配置している。これにより、基部に鋭利なノッチが形成され難くなるので、ノッチを起点としたクラックが発生し難い。したがって、粉砕ローラの製造時の破損を抑制することができる。
また、第１セラミックス粒子と基部との間に第２セラミックス粒子が配置されることとなるので、第１セラミックス粒子が配置されている部分に形成されたノッチを起点として発生したクラックに対して、丸みを持つ第２セラミックス粒子によって形成された球状の空間がストップホールの役目を果たし、クラックが基部まで到達することを抑制できる。したがって、粉砕ローラの製造時の破損を抑制することができる。よって、歩留まりの向上を図ることができる。
また、ローラ部の外周面側に粉砕性の良い第１セラミックス粒子を配置し、基部側に耐摩耗性の優れた第２セラミックス粒子を配置している。これにより、例えば、ローラ部の外周面の一部が局所的に摩耗したとしても、第２セラミックス粒子まで摩耗が進行すると摩耗の進行が減速する。一方で、他の部分においては第２セラミックス粒子に摩耗が進行するまでは比較的速いスピードで摩耗が進行することとなる。したがって、上記構成では、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。
【0087】
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）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、鋭角となる角部を有する第１セラミックス粒子（５２ｃ）を有する。
【0088】
上記構成では、粉砕テーブルのセラミック部が鋭角となる角部を有する第１セラミックス粒子を有している。これにより、粉砕ローラとの間に固体燃料を挟み込む際に、第１セラミックス粒子が固体燃料を切断し易い。したがって、より好適に固体燃料を粉砕することができるので、粉砕性能を向上させることができる。
また、セラミック部が鋭角となる角部を有する第１セラミックス粒子を有しているので、粉砕ローラとの間に固体燃料を挟み込む際に、第１セラミックス粒子が固体燃料に刺さり易い。第１セラミックス粒子が固体燃料に刺さると、固体燃料に対する粉砕テーブルの滑りが抑制される。これにより、より好適に固体燃料を粉砕ローラとの間に挟み込むことができる。したがって、粉砕性能を向上させることができる。
なお、固体燃料の一例として、バイオマス燃料が挙げられる。
また、セラミック部が鋭角となる角部を有する第１セラミックス粒子を有しているので、粉砕ローラとの間に固体燃料を挟み込む際に、第１セラミックス粒子が固体燃料に刺さり易い。第１セラミックス粒子が固体燃料に刺さると、固体燃料に対する粉砕テーブルの滑りが抑制される。これにより、より好適に固体燃料を粉砕ローラとの間に挟み込むことができる。したがって、粉砕性能を向上させることができる。
なお、固体燃料の一例として、バイオマス燃料が挙げられる。
【0089】
本開示の第２態様に係る粉砕テーブルは、上記第１態様において、前記セラミック部（１２ｄ）は、主たる外周面が湾曲していて、前記第１セラミックス粒子（５２ｃ）よりも耐摩耗性が優れている第２セラミックス粒子（５２ｄ）を有し、前記セラミック部（１２ｄ）は、前記中心軸線（Ｃ１）を基準とする半径方向に沿って前記第１セラミックス粒子（５２ｃ）と前記第２セラミックス粒子（５２ｄ）との混合割合が変化している。
【0090】
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第１セラミックス粒子と第１セラミックス粒子よりも耐摩耗性が優れている第２セラミックス粒子との混合割合が変化している。これにより、セラミック部の耐摩耗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、摩耗し易い箇所において耐摩耗性が優れた第２セラミックス粒子の混合割合を上げ、それ以外の摩耗し難い箇所において第１セラミックス粒子の混合割合を上げた場合には、全体を第１セラミックス粒子で形成する場合と比較して、セラミック部全体として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、摩耗し難い箇所においては、粉砕性能を向上させることができる第１セラミックス粒子の混合割合を上げているので、粉砕性能を向上させることができる。以上から、粉砕性能を向上させることができるとともに、粉砕テーブルを長寿命化することができる。
なお、第１セラミックス粒子と第２セラミックス粒子との混合割合には、どちらかのセラミックス粒子が１００％の場合も含まれる。すなわち、セラミック部は、第１セラミックス粒子のみが存在する部分を有していてもよく、また、第２セラミックス粒子のみが存在する部分を有していてもよい。
なお、「主たる外周面が湾曲している」とは、外周面の全てが湾曲している必要はなく、本開示の機能を発揮する程度に外周面が湾曲していればよい。
したがって、例えば、摩耗し易い箇所において耐摩耗性が優れた第２セラミックス粒子の混合割合を上げ、それ以外の摩耗し難い箇所において第１セラミックス粒子の混合割合を上げた場合には、全体を第１セラミックス粒子で形成する場合と比較して、セラミック部全体として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、摩耗し難い箇所においては、粉砕性能を向上させることができる第１セラミックス粒子の混合割合を上げているので、粉砕性能を向上させることができる。以上から、粉砕性能を向上させることができるとともに、粉砕テーブルを長寿命化することができる。
なお、第１セラミックス粒子と第２セラミックス粒子との混合割合には、どちらかのセラミックス粒子が１００％の場合も含まれる。すなわち、セラミック部は、第１セラミックス粒子のみが存在する部分を有していてもよく、また、第２セラミックス粒子のみが存在する部分を有していてもよい。
なお、「主たる外周面が湾曲している」とは、外周面の全てが湾曲している必要はなく、本開示の機能を発揮する程度に外周面が湾曲していればよい。
【0091】
本開示の第３態様に係る粉砕テーブルは、上記第２態様において、前記セラミック部（１２ｄ）は、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領域の前記第２セラミックス粒子（５２ｄ）の混合割合が、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領域の前記第２セラミックス粒子（５２ｄ）の混合割合よりも高い。
【0092】
上記構成では、最大摩耗点を含む第１領域における第２セラミックス粒子の混合割合が、第１領域より回転軸線方向の端部側に位置する第２領域における第２セラミックス粒子の混合割合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、粉砕テーブル全体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領域においては第２セラミックス粒子の混合割合が低くなっている。すなわち、第１セラミックス粒子の混合割合が高くなっている。これにより、粉砕性能を向上させることができる。
このように、上記構成では、粉砕性能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。
また、上記構成では、最大摩耗点を含む第１領域の第２セラミックス粒子の混合割合が第２領域の第２セラミックス粒子の混合割合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第１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領域においては第２セラミックス粒子の混合割合が低くなっている。すなわち、第１セラミックス粒子の混合割合が高くなっている。これにより、粉砕性能を向上させることができる。
このように、上記構成では、粉砕性能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。
また、上記構成では、最大摩耗点を含む第１領域の第２セラミックス粒子の混合割合が第２領域の第２セラミックス粒子の混合割合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第１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。
【0093】
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４態様のいずれかに記載の粉砕ローラ及び／又は上記第１態様から第３態様のいずれかに記載の粉砕テーブルを備える。
【0094】
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）と、を有し、前記セラミック部（５２）は、鋭角となる角部を有する第１セラミックス粒子（５２ｃ）を有し、セラミック材料を粉砕して鋭角となる角部を有する前記第１セラミックス粒子（５２ｃ）を製造する工程を備える。
【0095】
上記構成では、セラミック材料を粉砕して鋭角となる角部を有する前記第１セラミックス粒子を製造する工程を備える。
粉砕することで製造される第１セラミックス粒子は、表面に多数のクラックが存在する。このため、粉砕することで製造された第１セラミックス粒子は比較的脆い。このため、第１セラミックス粒子の先端は摩耗によって丸くなり難い。これは、上述のように、第１セラミックス粒子は脆いため、先端が摩耗によって丸くなるよりも先に割れるためである。したがって、上記構成の第１セラミックス粒子は、新しい切っ先（鋭角となる角部）が生成される自己先鋭効果を有する。よって、粉砕能力を向上させることができる。
特に、石炭等と比較して柔軟なバイオマス燃料を粉砕する場合には、第１セラミックス粒子が多少脆くとも粉砕能力を大きく低減させることはない。このため、上記構成は、バイオマス燃料を粉砕する場合により好適である。
粉砕することで製造される第１セラミックス粒子は、表面に多数のクラックが存在する。このため、粉砕することで製造された第１セラミックス粒子は比較的脆い。このため、第１セラミックス粒子の先端は摩耗によって丸くなり難い。これは、上述のように、第１セラミックス粒子は脆いため、先端が摩耗によって丸くなるよりも先に割れるためである。したがって、上記構成の第１セラミックス粒子は、新しい切っ先（鋭角となる角部）が生成される自己先鋭効果を有する。よって、粉砕能力を向上させることができる。
特に、石炭等と比較して柔軟なバイオマス燃料を粉砕する場合には、第１セラミックス粒子が多少脆くとも粉砕能力を大きく低減させることはない。このため、上記構成は、バイオマス燃料を粉砕する場合により好適である。
【0096】
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態様において、前記基部（５１）と前記セラミック部（５２）とを鋳造により一体的に成形する工程と、前記基部（５１）と前記セラミック部（５２）とを一体化された前記ローラ部（４９）の外周面を削る工程と、を備える。
【0097】
新品の粉砕ローラの表面は、鋳造時に鋳型とセラミック部との間に流れ込んだ金属によって覆われており、使用開始後に金属の摩耗が進んで初めてセラミック粒子が露出する。したがって、粉砕ローラの使用開始後暫くはセラミック粒子が金属に覆われてしまっているので、粉砕能力が抑制されてしまう可能性があった。
一方、上記構成では、ローラ部の外周面を削る工程を備えている。これにより、粉砕ローラ使用開始直後から粉砕ローラの表面に鋭利な第１セラミック粒子が露出している為、使用開始直後から粉砕能力を向上させることができる。
一方、上記構成では、ローラ部の外周面を削る工程を備えている。これにより、粉砕ローラ使用開始直後から粉砕ローラの表面に鋭利な第１セラミック粒子が露出している為、使用開始直後から粉砕能力を向上させることができる。
【符号の説明】
【0098】
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
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
５２Ｂ ：セラミック部
５２ａ ：外周面
５２ｂ ：母材
５２ｃ ：第１セラミックス粒子
５２ｄ ：第２セラミックス粒子
５２ｅ ：接触面
１００ ：固体燃料粉砕装置
１１０ ：一次空気流路
１２０ ：微粉燃料供給管
２００ ：ボイラ
２１０ ：火炉
２２０ ：バーナ
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
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
５２Ｂ ：セラミック部
５２ａ ：外周面
５２ｂ ：母材
５２ｃ ：第１セラミックス粒子
５２ｄ ：第２セラミックス粒子
５２ｅ ：接触面
１００ ：固体燃料粉砕装置
１１０ ：一次空気流路
１２０ ：微粉燃料供給管
２００ ：ボイラ
２１０ ：火炉
２２０ ：バーナ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
