特許 7260784 洗浄装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-04-11

(45)【発行日】2023-04-19

(54)【発明の名称】洗浄装置

(51)【国際特許分類】

   B65G 45/22 20060101AFI20230412BHJP

   B65G 45/26 20060101ALI20230412BHJP

【ＦＩ】

B65G45/22 C

B65G45/26 Z

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019154681

(22)【出願日】2019-08-27

(65)【公開番号】P2020037487

(43)【公開日】2020-03-12

【審査請求日】2022-04-07

(31)【優先権主張番号】P 2018160450

(32)【優先日】2018-08-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090697

【弁理士】

【氏名又は名称】中前 富士男

(74)【代理人】

【氏名又は名称】来田 義弘

(74)【代理人】

【識別番号】100176142

【弁理士】

【氏名又は名称】清井 洋平

(72)【発明者】

【氏名】八ケ代 健一

(72)【発明者】

【氏名】寺田 貴弘

(72)【発明者】

【氏名】西俣 三男

(72)【発明者】

【氏名】芝 千夏

(72)【発明者】

【氏名】池本 慎太郎

【審査官】福島 和幸

(56)【参考文献】

【文献】登録実用新案第３１５２８１１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平０４－２４８４１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１３３０５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００７／０３００６２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－１６９５９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６５Ｇ ４５／２２

Ｂ６５Ｇ ４５／２６

Ｂ０８Ｂ １／００－１／０４

Ｂ０８Ｂ ５／００－１３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ベルトコンベアから落下する粉塵を受け止める傾斜させた樋の上部に間欠的に水を供給して該樋を洗浄する洗浄装置において、
前記樋を洗浄する水の量が、洗浄前半の水量＜洗浄後半の水量とされていることを特徴とする洗浄装置。

【請求項2】

請求項１記載の洗浄装置において、前記樋を洗浄する水を貯える貯水タンクと、前記貯水タンクから前記樋に供給される水の量を調節する排水調節器とを備え、
前記排水調節器を構成する管路は、前記貯水タンクから供給される水が上昇と下降を複数回繰り返し、且つ前記貯水タンクに貯水する過程で、該管路内の水路に複数の空気溜りが形成されるよう配置されてなり、前記貯水タンクの水位上昇による水圧上昇及び前記管路内空気の排出による揺動によって前記排水調節器内で自動的にサイフォンを形成して前記貯水タンク内の水を排出することを特徴とする洗浄装置。

【請求項3】

請求項２記載の洗浄装置において、前記排水調節器内の上流側空気溜りの上部Ａ点と、該空気溜りに下流側で接する水溜りの下部Ｂ点と、該水溜りに下流側で接する空気溜りの下部Ｃ点とを、前記Ａ点、前記Ｂ点、前記Ｃ点の順に連通する連通管を備え、
前記Ｂ点は前記Ａ点より低く前記Ｃ点より高い位置にあり、前記Ｂ点と前記Ｃ点とを連通する前記連通管の管路が、前記Ｂ点より高い位置に一旦上昇してから前記Ｃ点に接続されていることを特徴とする洗浄装置。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか一項記載の洗浄装置において、洗浄の対象となる粉塵は、粒径５００μｍ以下の粒子が５０質量％以上であるコークス粉、石炭粉、鉱石粉、焼結粉、及びスラグ粉のいずれかであることを特徴とする洗浄装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ベルトコンベアから落下する粉塵を受け止める樋を間欠的に洗浄する洗浄装置に関する。

【背景技術】

【0002】

石炭や鉱石等の粉状物を扱う産業分野では、これら粉状物をベルトコンベアで搬送するのが一般的である。搬送物中の粉塵は、水分の影響等によりベルト搬送面に付着し、復路においてベルト搬送面が下方を向いた際に落下する。その結果、ベルトコンベア下には、こうした粉塵が堆積することとなる。そのため、落下粉塵を受け止める樋をベルトコンベアの下方に設置し、この樋に水を供給して樋の洗浄を行う方法がよく採られる。

【0003】

樋洗浄後の水は後処理が必要であることから極力少量としたいが、洗浄性を確保するため、ある程度の水量も必要となる。そこで、水をタンク等に貯めて間欠的に流す方法が考えられ、幾つかの方法が提案されている。例えば、特許文献１や特許文献２には、ベルトコンベア下の落鉱受け板近傍に、回転する貯水タンクを設け、受水に伴う重心移動によって貯水タンクが回転して放水する装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第２６４０７８５号公報

【文献】実用新案登録第３１５２８１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１や特許文献２の装置は、回転機構によって一気に放水し、ヘッド差によって粉塵を流し落とすことから、洗浄水の水量パターンは、ほぼ一定もしくは前半の水量が多く後半の水量が相対的に低下するパターンとなり、十分な洗浄性を得ることができない。

【0006】

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、ベルトコンベアから落下する粉塵を受け止める樋を間欠的に洗浄する洗浄装置の洗浄能力を従来に比べて向上させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するため、本発明は、ベルトコンベアから落下する粉塵を受け止める傾斜させた樋の上部に間欠的に水を供給して該樋を洗浄する洗浄装置において、
前記樋を洗浄する水の量が、洗浄前半の水量＜洗浄後半の水量とされていることを特徴としている。

【0008】

間欠給水洗浄では、給水しない間の乾燥過程において粉塵と樋の間に付着力が生じることから、洗浄初期に少量の水で付着力を緩和する時間を設け、その後に多量の水で粉塵を押し流すのが有効である。そのため、本発明では、洗浄前半に比べて洗浄後半の水量を多くすることにより洗浄性の向上を図っている。

【0009】

また、本発明に係る洗浄装置では、前記樋を洗浄する水を貯える貯水タンクと、前記貯水タンクから前記樋に供給される水の量を調節する排水調節器とを備え、
前記排水調節器を構成する管路は、前記貯水タンクから供給される水が上昇と下降を複数回繰り返し、且つ前記貯水タンクに貯水する過程で、該管路内の水路に複数の空気溜りが形成されるよう配置されてなり、前記貯水タンクの水位上昇による水圧上昇及び前記管路内空気の排出による揺動によって前記排水調節器内で自動的にサイフォンを形成して前記貯水タンク内の水を排出するようにしてもよい。

【0010】

当該構成に係る洗浄装置において、貯水タンクに給水していくと、排水調節器内に形成されている空気溜りの空気が排出口から徐々に排出され、少量の水の流出が始まる。貯水タンクの水位上昇による水圧上昇と管路内空気の排出によって排水調節器内で水の揺動が引き起こされ、排水調節器内の水が空気溜りを乗り越えてサイフォンを形成し、本格的な水の流出が始まる。即ち、洗浄前半の水量＜洗浄後半の水量が実現される。

【0011】

また、本発明に係る洗浄装置では、前記排水調節器内の上流側空気溜りの上部Ａ点と、該空気溜りに下流側で接する水溜りの下部Ｂ点と、該水溜りに下流側で接する空気溜りの下部Ｃ点とを、前記Ａ点、前記Ｂ点、前記Ｃ点の順に連通する連通管を備え、
前記Ｂ点は前記Ａ点より低く前記Ｃ点より高い位置にあり、前記Ｂ点と前記Ｃ点とを連通する前記連通管の管路が、前記Ｂ点より高い位置に一旦上昇してから前記Ｃ点に接続されるようにしてもよい。

【0012】

当該構成では、排水調節器内の空気を排出する連通管を設け、後半水量比（給水時間を前半と後半に二分して後半の給水量を前半の給水量で除した値）を適正な値に調節することにより、排水調節器内にサイフォンを安定して形成することが可能となる。

【0013】

また、本発明に係る洗浄装置では、洗浄の対象となる粉塵は、粒径５００μｍ以下の粒子が５０質量％以上であるコークス粉、石炭粉、鉱石粉、焼結粉、及びスラグ粉のいずれかであることを好適とする。

【0014】

水量が一定であるパターン、及び洗浄後半に比べて洗浄前半のほうが水量が多いパターンは、後述するように、洗浄の対象となる粉塵に粒径５００μｍ以下の粒子が５０質量％以上含まれていると、洗浄前半より洗浄後半の水量が多いパターンに比べて洗浄性の低下が顕著となる。

【発明の効果】

【0015】

本発明に係る洗浄装置では、洗浄前半に比べて洗浄後半の水量を多くすることにより、洗浄装置の洗浄能力を従来に比べて向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】洗浄性比較試験で実施した水量パターンのグラフである。

【図2】洗浄性と後半水量比との関係を水量パターンごとに示したグラフである。

【図3】洗浄性と微粉割合との関係を水量パターンごとに示したグラフである。

【図4】本発明の第１の実施の形態に係る洗浄装置の模式図である。

【図5】同洗浄装置の水量パターンを示したグラフである。

【図6】第１の実施の形態に係る洗浄装置の第１の変形例の模式図である。

【図7】第１の変形例に係る洗浄装置と第１の実施の形態に係る洗浄装置の水量パターンを比較したグラフである。

【図8】第１の実施の形態に係る洗浄装置の第２の変形例の模式図である。

【図9】本発明の第２の実施の形態に係る洗浄装置の模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。

【0018】

発明者らは、ベルトコンベア下に設置した樋に堆積した粉塵を間欠的な給水で洗浄する方法について試験を行った。具体的には、幅１ｍ、長さ１０ｍの試験用の樋を傾斜配置し、樋の最上部に当該樋に向けて排水する洗浄装置を設置した。

【0019】

先ず間欠給水洗浄する場合の水量パターンの影響を調査するため、同一量の水を一定速度で樋に供給する場合（水量パターン１）に対して、後半に比べて前半の水量を増やす場合（水量パターン２）と前半に比べて後半の水量を増やす場合（水量パターン３）の３パターンについて洗浄性を調査した（図１参照）。
なお、時間当たりの水量は、樋の代替として水槽で排出水を受け、１秒単位で水槽の質量増加量を測定し、当該測定値より水量（Ｌ／ｓ）を換算して求めた。ただし、Ｌはリットル、ｓは秒である。

【0020】

洗浄性の評価は、乾燥した樋の上に、実機ベルトコンベア下から回収した粉塵（石炭粉）を所定量均一に散布した後、前述の各水量パターンに従って所定量の洗浄水を樋に流して回収し、回収した洗浄水に含まれている粉塵量を秤量した。そして、樋上に散布した粉塵量を１．０として、回収した粉塵の割合を洗浄性の評価値とした。その結果を図２に示す。なお、横軸の後半水量比は、給水時間を前半と後半に二分して後半の給水量を前半の給水量で除した値であり、この値が大きいほど後半の給水量が多いことを示している。
後半水量比が大きくなるに従って洗浄性が良好となり、水量パターン３が最も洗浄性が高いことが同図よりわかる。即ち、後半水量比を１．０超とすることで、水量パターン１及び２よりも洗浄性を高くすることができる。

【0021】

次に、洗浄する落下粉塵の粒度の影響について調査した。
実機ベルトコンベア下より回収した粉塵（石炭粉）は粒径５００μｍ以下の微粉が５０質量％以上であったが、粒度を調整して微粉割合の異なる粉塵を用意し、これを用いて前述の水量パターンの影響を比較する試験を実施した。試験結果を図３に示す。

【0022】

粒径５００μｍ以下の微粉が少ない場合は、水量パターンの影響は小さいが、微粉割合が増加し、粒径５００μｍ以下の微粉が５０質量％以上になると、前半に比べて後半の水量が多いパターン（水量パターン３）の洗浄性が他の水量パターンに比べて良い状態を維持する傾向が顕著となった。
なお、この傾向は、製鉄所で取り扱われる石炭、コークス、鉱石類、焼結原料、焼結鉱、及びスラグ類から発生するベルトコンベア下の落下粉塵のいずれについても同様であった。

【0023】

前述したように、間欠給水洗浄においては、給水しない間の乾燥過程において粉塵と樋の間に付着力が生じることから、洗浄初期に少量の水で付着力を緩和する時間を設け、その後に多量の水で押し流すことが有効と考えられる。
なお、樋にはＳＳ材とＳＵＳ材の双方を使用したが、同様の傾向が確認された。

【0024】

［第１の実施の形態に係る洗浄装置］
ベルトコンベア２０から落下する粉塵を受け止める傾斜させた樋１９の上部に間欠的に水を供給して樋１９を洗浄する洗浄装置１０を図４に示す。
本実施の形態に係る洗浄装置１０は、樋１９を洗浄する水を貯える貯水タンク１２と、貯水タンク１２から樋１９に供給される水の量を調節する排水調節器１４とを備えており、ベルトコンベア２０の横に設置されている。

【0025】

排水調節器１４を構成する管路１６は、貯水タンク１２から供給される水１７が上昇と下降を複数回繰り返し、且つ貯水タンク１２に貯水する過程で、管路１６内の水路に複数の空気溜り１８が形成されるように、水１７が上昇する上昇管と水１７が下降する下降管が交互に配置された葛折り状とされている。なお、管路１６の排出口には、上面が開口部とされた排水容器２１が取り付けられている。

【0026】

貯水タンク１２への給水を開始し、貯水タンク１２の水位が上昇すると、排水調節器１４内にも水１７が流入し、管路１６内の水路に複数の空気溜り１８が形成される。貯水タンク１２が満水近くになると、排水調節器１４内に形成されている空気溜り１８の空気が排出口から徐々に排出され、少量の水１７の流出が始まる。貯水タンク１２の水位上昇による水圧上昇と管路１６内空気の排出によって排水調節器１４内で水１７の揺動が引き起こされ、排水調節器１４内の水１７が空気溜り１８を乗り越えてサイフォンを形成する。

【0027】

排水調節器１４内で自動的にサイフォンが形成されることにより本格的な水１７の流出が始まるが、一部の空気が排水調節器１４内に残存していることから、水量はやや少ない状態から始まる。水流に随伴して空気の排出が進むことによって、より強いサイフォンが形成されて流出量が増加していき、最終的に貯水タンク１２内の水１７をほぼ全て吸引するほどの水勢となる。貯水タンク１２内の水１７がほぼ全て吸い出されるとサイフォンは停止するが、再度、貯水タンク１２に給水することにより上記作用を繰り返すことができる。

【0028】

図５は、本実施の形態に係る洗浄装置１０の水量パターンを示したグラフである。水量が徐々に増加していき、１０秒付近で水量が最大になることが同図よりわかる。洗浄装置１０の後半水量比は９．０であり、洗浄性（図２の縦軸）は０．９０を上回った。

【0029】

［第１の実施の形態に係る洗浄装置の第１の変形例］
後半水量比を適正な値に調節する方法として、排水調節器１４内の空気を排出する連通管を排水調節器１４の外部に設けてもよい。第１の変形例に係る洗浄装置３０を図６に示す。なお、理解を容易にするため、図６の洗浄装置３０は透明な容器とした。また、線が錯綜するのを防ぐため、排水容器２１の記載は省略した。

【0030】

第１の変形例に係る洗浄装置３０では、排水調節器１４内から外部へ貫通する孔として、排水調節器１４内の上流側空気溜り２２の上部Ａ点と、空気溜り２２に下流側で接する水溜り２３の下部Ｂ点と、水溜り２３に下流側で接する空気溜り２４の下部Ｃ点が形成されている。孔の高さはＡ点＞Ｂ点＞Ｃ点とされている。
各孔はＡ点、Ｂ点、Ｃ点の順に連通管３２で接続され、Ｂ点とＣ点とをつなぐ連通管３２の管路は、Ｂ点より高い位置（管路上昇部３６）に一旦上昇してからＣ点に接続されている。本例では、下降管と上昇管が交互に配置された葛折り状の主配管３４と、主配管３４とＡ点、Ｂ点、Ｃ点とをつなぐ３本の副配管３５とから連通管３２を構成している。

【0031】

排水調節器１４に連通管３２を設置すると、排水調節器１４内の上流側に形成された空気溜り２２の空気が連通管３２を通して下流側空気溜り２４の低圧部へ抜けようとするが、Ｂ点から連通管３２内に流入した水により一旦せき止められた状態となる。その後、貯水タンク１２への貯水が進行すると、Ｂ点から連通管３２内に流入した水が、Ｂ点とＣ点間の管路上昇部３６を乗り越えてＣ点へ流れ落ちる。その際、Ａ点から排出された空気が同伴されＣ点へ抜ける。空気溜り２２の空気がＡ点から抜けることにより、空気溜り２２の圧力が急低下し、貯水タンク１２から空気溜り２２、２４へ水が勢い良く流入して排水調節器１４内にサイフォンが形成される。

【0032】

サイフォンを形成するタイミングは、排水調節器１４内から外部へ貫通する各孔や連通管３２の径、Ｂ点とＣ点間の管路上昇部３６の高さによって調節可能である。また、排水調節器１４の外部に設置した連通管３２とバルブを組み合わせることにより、サイフォン形成タイミングを容易に調節することができる。

【0033】

連通管を用いて後半水量比を調節した例を図７に、図５と比較して示す。
後半水量比９．０では、前半の水量が比較的少ないため、サイフォンの形成が不安定となり、頻度が低いもののサイフォンを形成しない場合があったが、連通管を設置することにより、サイフォンを安定して形成することが可能となった。連通管を用いた場合の後半水量比は、連通管の内径やＢ点とＣ点の高低差によって異なるが、３．０～３．７程度となり、洗浄性も０．９０を上回った。

【0034】

［第１の実施の形態に係る洗浄装置の第２の変形例］
後半水量比を適正な値に調節する方法として、排水調節器１４内の空気を排出する連通管を排水調節器１４内に設置してもよい。図８に第２の変形例に係る洗浄装置３１を示す。
なお、Ａ点、Ｂ点、Ｃ点の高さ、及びＡ点、Ｂ点、Ｃ点の順に連通管３３に接続されている点、並びにＢ点とＣ点間に管路上昇部が設けられている点は第１の変形例と同様である。

【0035】

第２の変形例に係る洗浄装置３１では、下降管と上昇管が交互に配置された葛折り状の連通管３３が排水調節器１４内に設置されている。具体的には、排水調節器１４内の上流側空気溜り２２の上部内に、連通管３３の上流端開口（Ａ点）が配置され、空気溜り２２に下流側で接する水溜り２３の下部内に、連通管３３の中間部に形成された孔（Ｂ点）が配置され、水溜り２３に下流側で接する空気溜り２４の下部内に、連通管３３の下流端開口（Ｃ点）が配置されている。

【0036】

［第２の実施の形態に係る洗浄装置］
本発明の第２の実施の形態に係る洗浄装置１１を図９に示す。
本実施の形態に係る洗浄装置１１は、排水調節器１５が貯水タンク１３内に設置され、管路１６が貯水タンク１３から延出している点が先の洗浄装置１０と異なる。
洗浄装置１１の作用効果は洗浄装置１０と同じである。

【0037】

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更や上記実施の形態の組み合わせを施してもよい。例えば、上記実施の形態では、管路の折れ曲がり部は直角としているが、Ｕ字状としてもよい。

【符号の説明】

【0038】

１０、１１、３０、３１：洗浄装置、１２、１３：貯水タンク、１４、１５：排水調節器、１６：管路、１７：水、１８、２２、２４：空気溜り、１９：樋、２０：ベルトコンベア、２１：排水容器、２３：水溜り、３２、３３：連通管、３４：主配管、３５：副配管、３６：管路上昇部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】