JP6530090B1 - ガイド車 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量化と強度の両立を図ることができるコークス炉のガイド車を提供することにある。【解決手段】ガイド車は、コークス炉の炭化室から押出ラムで押出されたコークスを案内するケージを備え、押出ラムの可動方向と交差する第１方向に移動可能なガイド車である。ケージは、押出ラムの可動方向延長線を取り囲み、コークスの案内路を形成するガイド部材を支持する支持フレームを含む。支持フレームは、案内路の上側で第１方向に延びる上フレームと、案内路の下側で第１方向に延びる下フレームと、上フレームと下フレームとを繋ぐ縦フレームと、上フレームと縦フレームとを繋ぐ第１梁部材と、下フレームと縦フレームとを繋ぐ第２梁部材と、を含む。第１梁部材と第２梁部材とは、第１方向および上下方向に対して傾斜して設けられる。【選択図】図２

Description

本発明は、押出機によって炉外に押し出されたコークスをガイドするコークス炉のガイド車に関する。

押出機と炭化室とガイド車とを備えるコークス炉設備が知られている。例えば、特許文献１には、複数の炭化室が並設される方向に沿って移動可能であって、炭化室の窯口から押し出されたコークスをバケットに導入するコークガイド車を備えるコークス製造設備が記載されている。

特開２０１２−１６６９２５号公報

炭化室の窯口から押し出されたコークスを案内するコークス炉のガイド車には軽量化の要請がある。例えば、ガイド車は並設された複数の炭化室に沿って延在するレール上を移動可能に設けられる場合が多い。ガイド車は、強風や地震の際に水平方向の荷重を受ける可能性がある。ガイド車は、コークスの案内路を形成する中空構造を有するので、特に、レールの延在方向に大きな荷重を受けるとガイド車が変形するおそれがある。

水平方向の荷重による変形を抑制するために、補強部材を追加すると、ガイド車が重くなり、軽量化の要請に反する。ガイド車が重くなると、製造コストが増加するなどの問題もある。このような課題はレール上を移動するガイド車に限らず、他の手段によって移動するコークス炉のガイド車にも生じうる。これらから、従来のコークス炉のガイド車には軽量化と強度の両立を図る観点で改善すべき課題がある。

本発明の目的は、このような課題に鑑みてなされたもので、軽量化と強度の両立を図ることができるコークス炉のガイド車を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のガイド車は、コークス炉の炭化室から押出ラムで押出されたコークスを案内するケージを備え、押出ラムの可動方向と交差する第１方向に移動可能なガイド車であって、ケージは、押出ラムの可動方向延長線を取り囲み、コークスの案内路を形成するガイド部材を支持する支持フレームを含む。支持フレームは、案内路の上側で第１方向に延びる上フレームと、案内路の下側で第１方向に延びる下フレームと、上フレームと下フレームとを繋ぐ縦フレームと、上フレームと縦フレームとを繋ぐ第１梁部材と、下フレームと縦フレームとを繋ぐ第２梁部材と、を含む。第１梁部材と第２梁部材とは、第１方向および上下方向に対して傾斜して設けられる。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、軽量化と強度の両立を図ることができるコークス炉のガイド車を提供することができる。

第１実施形態に係るガイド車を適用したコークス炉設備の一例を示す図である。 図１のガイド車の支持フレームを概略的に示す側面視の図である。 図１のガイド車の支持フレームの別の例を概略的に示す側面視の図である。

以下、本発明を好適な実施形態をもとに各図面を参照しながら説明する。実施形態および変形例では、同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。

なお、以下の説明において、「平行」、「垂直」は、完全な平行、垂直だけではなく、誤差の範囲で平行、垂直からずれている場合も含むものとする。また、「略」は、おおよその範囲であるという意味である。
また、第１、第２などの序数を含む用語は多様な構成要素を説明するために用いられるが、この用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ用いられ、この用語によって構成要素が限定されるものではない。

［第１実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の第１実施形態に係るガイド車１０の構成について説明する。図１は、第１実施形態に係るガイド車１０を適用したコークス炉設備１００の一例を示す図である。以下、コークス炉のガイド車を単にガイド車という。

以下、主にＸＹＺ直交座標系をもとに説明する。Ｘ軸方向は、図１において紙面左右方向に対応する。Ｙ軸方向は、図１において紙面上下方向に対応する。Ｚ軸方向は、図１において紙面に垂直な方向に対応する。Ｙ軸方向およびＺ軸方向はそれぞれＸ軸方向に直交する。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のそれぞれの正の方向は、各図における矢印の方向に規定され、負の方向は、矢印と逆向きの方向に規定される。また、Ｘ軸の正方向側を「右側」、Ｘ軸の負方向側を「左側」ということもある。また、Ｚ軸の正方向側を「前側」、Ｚ軸の負方向側を「後側」、Ｙ軸の正方向側を「上側」、Ｙ軸の負方向側を「下側」ということもある。このような方向の表記はガイド車１０の使用姿勢を制限するものではなく、ガイド車１０は、用途に応じて任意の姿勢で使用されうる。

（コークス炉設備）
図１に示すように、コークス炉設備１００は、ガイド車１０と、コークス炉５０と、押出機７０と、一対のレール５４と、一対のレール５６と、バケット車５８と、フード１６と、を主に含む。コークス炉５０は、第１方向として例示されるＺ軸方向に配列された複数の炭化室５２を含む。そのため、Ｚ軸方向は複数の炭化室５２の配列方向に一致する。レール５４、５６は、複数の炭化室５２に沿ってＺ軸方向に延設される。押出機７０は、炭化室５２で乾留して生成されたコークス８０を押出すために、炭化室５２の炉口５１側に設けられる。

押出機７０は、各炭化室５２からコークス８０を押出す装置である。押出機７０は、各々の炭化室５２の前をＺ軸方向に移動可能に設けられる。押出機７０は、炭化室５２のコークスを押出す押出ラム７４を備える。押出ラム７４は、押出機７０によって、可動方向として例示されるＸ軸方向に出し入れされる。特に、押出ラム７４は、モータ（不図示）などの動力源により駆動される歯車が軸部に設けられたラック歯（不図示）に噛合うことにより、Ｘ軸方向に移動する。そのため、Ｘ軸方向はコークス８０の押出方向に一致する。押出ラム７４は、各炭化室５２の炉口５１から進入し、コークス８０を炉口５１の反対側に設けられた排出口５３からガイド車１０に向かって押出す。ガイド車１０は、押出されたコークス８０をバケット車５８に案内するケージ１４を備える。各炭化室５２の排出口５３は、コークス生成時は蓋部材により閉塞されている。コークス８０を押出す際、蓋部材はガイド車１０に設けられる蓋取装置（図示しない）により取り外される。

ガイド車１０は、コークス炉５０の排出口５３側に設けられる。ガイド車１０は、Ｚ軸方向に延びる一対のレール５４上をＺ軸方向に移動可能に設けられる。ガイド車１０は、各炭化室５２から押出されたコークス８０をバケット車５８に案内するケージ１４を備える。ケージ１４は、支持フレーム２０と、ガイド部材１８と、を含む。ガイド部材１８は、コークス８０の案内路１４ｂを形成する。一例として、ガイド部材１８は、Ｘ軸方向に離間して設けられ、案内路１４ｂを挟んで対向する一対の板状の部材であってもよい。支持フレーム２０は、押出ラム７４のＸ軸方向の延長線Ｌａを取り囲むように設けられる。支持フレーム２０は、ガイド部材１８を支持する。支持フレーム２０については後述する。

バケット車５８は、Ｚ軸方向に延びる一対のレール５６上をＺ軸方向に移動可能に設けられる。一例として、バケット車５８は、受入れたコークス８０を消火用の設備（不図示）に搬送する。バケット車５８は、台車部５８ｂと、バケット５８ｃと、を備える。台車部５８ｂは、レール５６上を走行するための走行台車として機能する。バケット５８ｃは、台車部５８ｂ上に設けられ、ガイド車１０の案内路１４ｂから排出されたコークス８０を受入れる。バケット５８ｃは、上面が開口した容器として機能する。

この例では、フード１６は、バケット車５８の上方を覆いつつ、バケット車５８と同期してＺ軸方向に移動し、コークス８０から生じる含塵ガスを除塵処理設備（不図示）に導く。

（支持フレーム）
支持フレーム２０について説明する。図２は第１実施形態に係る支持フレーム２０を概略的に示す側面視の図である。この図は、図１のＡ−Ａ線およびＢ−Ｂ線から視た支持フレーム２０を示している。支持フレーム２０は、図１に示すように、Ｘ軸方向に離れて配置される２つの支持フレーム２０ｂ、２０ｃを含む。この例では、支持フレーム２０ｂ、２０ｃは同じ構成を有するため、一方の支持フレーム２０ｂについて説明する。支持フレーム２０ｂは、押出ラム７４の延長線Ｌａおよび案内路１４ｂを取り囲む複数のフレーム部材や梁部材を含む。

支持フレーム２０ｂは、上フレーム２２と、下フレーム２４と、縦フレーム２６と、第１梁部材２８と、第２梁部材３０と、を含む。上フレーム２２は、案内路１４ｂの上側でＺ軸方向に延びる棒状のフレーム部材である。上フレーム２２には、例えば蓋取装置など図示しない付帯装置が配置されてもよい。下フレーム２４は、案内路１４ｂの下側でＺ軸方向に延びる棒状のフレーム部材である。下フレームには、レール５４上を移動するための図示しない移動機構が設けられる。縦フレーム２６は、上フレーム２２と下フレーム２４とを繋ぐ棒状のフレーム部材である。この例では、上フレーム２２、下フレーム２４、縦フレーム２６、第１梁部材２８および第２梁部材３０は、Ｙ−Ｚ平面上に延在している。

第１梁部材２８は、上フレーム２２と縦フレーム２６とを繋ぐ棒状のフレーム部材である。第２梁部材３０は、下フレーム２４と縦フレーム２６とを繋ぐ棒状のフレーム部材である。第１梁部材２８と第２梁部材３０とは、Ｚ軸方向および上下方向であるＹ軸方向に対して傾斜して設けられる。上フレーム２２、下フレーム２４、縦フレーム２６、第１梁部材２８および第２梁部材３０は、Ｈ型鋼などの型鋼で形成され、それぞれボルト締結や溶接など公知の連結手段によって連結されてもよい。

上フレーム２２と下フレーム２４それぞれは、Ｚ軸方向に連続する一体の素材から形成されてもよいし、複数に分割され不連続に形成されてもよい。この例では、上フレーム２２は連続する一体形状を有し、下フレーム２４は、互いにＺ軸方向に離れて配置される下フレーム２４ｂ、２４ｃを含む。

縦フレーム２６は、上フレーム２２と下フレーム２４との間で略Ｙ軸方向に延在する。縦フレーム２６は、Ｚ軸方向に離間して案内路１４ｂを挟む一対の縦フレーム２６ｂ、２６ｃを含む。縦フレーム２６ｂの上端は、上フレーム２２のＺ軸方向の一方の端部２２ｄ近傍に連結され、縦フレーム２６ｂの下端は、下フレーム２４ｂの途中に連結される。縦フレーム２６ｃの上端は、上フレーム２２のＺ軸方向の他方の端部２２ｅ近傍に連結され、縦フレーム２６ｃの下端は、下フレーム２４ｃの途中に連結される。

第１梁部材２８は、上フレーム２２と下フレーム２４との間でＹ軸方向およびＺ軸方向に傾斜して配置される。第１梁部材２８は、Ｚ軸方向に離間して案内路１４ｂを挟む一対の第１梁部材２８ｂ、２８ｃを含む。第１梁部材２８ｂの上端は、上フレーム２２の一方の端部２２ｄからＺ軸方向中央に寄った位置に連結され、第１梁部材２８ｂの下端は、縦フレーム２６ｂのＹ軸方向中央付近に連結される。すなわち、第１梁部材２８ｂは、縦フレーム２６ｂと上フレーム２２と三角構造２０ｈを構成する。第１梁部材２８ｃの上端は、上フレーム２２の他方の端部２２ｅからＺ軸方向中央に寄った位置に連結され、第１梁部材２８ｃの下端は、縦フレーム２６ｃのＹ軸方向中央付近に連結される。すなわち、第１梁部材２８ｃは、縦フレーム２６ｃと上フレーム２２と三角構造２０ｍを構成する。

第２梁部材３０は、上フレーム２２と下フレーム２４との間でＹ軸方向およびＺ軸方向に傾斜して配置される。第２梁部材３０は、Ｚ軸方向に離間して案内路１４ｂを挟む一対の第２梁部材３０ｂ、３０ｃを含む。第２梁部材３０ｂの下端は、下フレーム２４ｂに連結され、第２梁部材３０ｂの上端は、縦フレーム２６ｂのＹ軸方向中央付近に連結される。すなわち、第２梁部材３０ｂは、縦フレーム２６ｂと下フレーム２４と三角構造２０ｊを構成する。第２梁部材３０ｃの下端は、下フレーム２４ｃに連結され、第２梁部材３０ｃの上端は、縦フレーム２６ｃのＹ軸方向中央付近に連結される。すなわち、第２梁部材３０ｃは、縦フレーム２６ｃと下フレーム２４と三角構造２０ｊを構成する。

第１梁部材２８と第２梁部材３０とは、互いに接続されていてもよい。特に、第１梁部材２８ｂの下端と、第２梁部材３０ｂの上端は、縦フレーム２６ｂの途中で接続されている。第１梁部材２８ｂと、第２梁部材３０ｂの接続領域Ｊａ１は縦フレーム２６ｂのＹ軸方向の中点Ｃ１の近傍に設けられる。図２の例では、第１梁部材２８ｂの上端および第２梁部材３０ｂの下端は、縦フレーム２６ｂからＺ軸方向で負方向側に位置しており、第１梁部材２８ｂおよび第２梁部材３０ｂは、横向きのＶ字形状を呈する。

第１梁部材２８ｃの下端と、第２梁部材３０ｃの上端は、縦フレーム２６ｃの途中で接続されている。第１梁部材２８ｃと、第２梁部材３０ｃの接続領域Ｊａ２は縦フレーム２６ｃのＹ軸方向の中点Ｃ２の近傍に設けられる。図２の例では、第１梁部材２８ｃの上端および第２梁部材３０ｃの下端は、縦フレーム２６ｃからＺ軸方向で正方向側に位置しており、第１梁部材２８ｃおよび第２梁部材３０ｃは、横向きのＶ字形状を呈する。

第１梁部材２８と第２梁部材３０とは、互いに接続された梁部材セット３４を複数構成する。特に、第１梁部材２８ｂおよび第２梁部材３０ｂは、互いに接続された梁部材セット３４ｂを構成する。第１梁部材２８ｃおよび第２梁部材３０ｃは、互いに接続された梁部材セット３４ｃを構成する。つまり、梁部材セット３４は、Ｚ軸方向に互いに離間して配置された一対の梁部材セット３４ｂ、３４ｃを含む。一対の梁部材セット３４ｂ、３４ｃは、非対称であってもよいし、案内路１４ｂを挟んで対称に配置されてもよい。特に、一対の梁部材セット３４ｂ、３４ｃは、案内路１４ｂのＺ軸方向範囲の二等分線に対して線対称に配置されてもよい。

次に、図２を参照して支持フレーム２０が高強度を発揮する機序について説明する。第１梁部材２８は、上フレーム２２、下フレーム２４および縦フレーム２６と三角構造２０ｈ、２０ｊ、２０ｍ、２０ｎを構成する。支持フレーム２０が強風や地震の際に水平方向の荷重を受けたとき、この荷重は三角構造２０ｈ、２０ｊ、２０ｍ、２０ｎによって支持される。このため、この荷重による三角構造２０ｈ、２０ｊ、２０ｍ、２０ｎを構成する各部材に加わる応力は主に圧縮応力または引張応力であり、これらの梁部材は上述の水平方向の荷重に対して高い強度を発揮する。特に、梁部材セット３４は、横向きのＶ字状の構造を構成するため、案内路１４ｂのための開口を遮ることなく、支持フレーム２０に入力される荷重に対して高い強度を発揮する。

［第２実施形態］
以下、図３を参照して、第２実施形態に係る支持フレーム２０の別の例について説明する。図３は、ガイド車１０の支持フレーム２０の別の例を概略的に示す側面視の図であり、図２に対応する。この例は、第２実施形態に対して第３梁部材３２を備える点で相違し、その他の構成は同様である。そのため、重複する説明を省き、第１実施形態と相違する構成について重点的に説明する。

第２実施形態に係る支持フレーム２０は、第１梁部材２８と第２梁部材３０とを繋ぎＹ軸方向に延在する第３梁部材３２をさらに含む。第３梁部材３２は、Ｚ軸方向に離間して案内路１４ｂを挟む一対の第３梁部材３２ｂ、３２ｃを含む。第３梁部材３２ｂの上端は、第１梁部材２８ｂの途中に連結され、第３梁部材３２ｂの下端は、第２梁部材３０ｂの途中に連結される。すなわち、第３梁部材３２ｂは、第１梁部材２８ｂと第２梁部材３０ｂと三角構造２０ｐを構成する。第３梁部材３２ｃの上端は、第１梁部材２８ｃの途中に連結され、第３梁部材３２ｃの下端は、第２梁部材３０ｃの途中に連結される。すなわち、第３梁部材３２ｃは、第１梁部材２８ｃと第２梁部材３０ｃと三角構造２０ｑを構成する。第３梁部材３２は、Ｈ型鋼などの型鋼で形成され、それぞれボルト締結や溶接など公知の連結手段によって連結されてもよい。

図３に示すように、第３梁部材３２は、第１梁部材２８および第２梁部材３０と三角構造２０ｐ、２０ｑを構成することによって、梁部材セット３４の強度をより高めることができる。第３梁部材３２は梁部材セット３４と横向きのＡ字状の構造を構成するため、上フレーム２２のたわみを抑制することができる。

次に、本発明の一態様の概要について説明する。本発明のある態様のガイド車は、コークス炉の炭化室から押出ラムで押出されたコークスを案内するケージを備え、押出ラムの可動方向と交差する第１方向に移動可能なガイド車である。ケージは、押出ラムの可動方向延長線を取り囲み、コークスの案内路を形成するガイド部材を支持する支持フレームを含む。支持フレームは、案内路の上側で第１方向に延びる上フレームと、案内路の下側で第１方向に延びる下フレームと、上フレームと下フレームとを繋ぐ縦フレームと、上フレームと縦フレームとを繋ぐ第１梁部材と、下フレームと縦フレームとを繋ぐ第２梁部材と、を含む。第１梁部材と第２梁部材とは、第１方向および上下方向に対して傾斜して設けられる。

この態様によると、支持フレームに第１梁部材と第２梁部材とを含むため、各フレームが三角構造を形成し、強風や地震の際の水平方向の荷重に対する強度が改善される。

第１梁部材と第２梁部材とは、互いに接続されてもよい。この場合、第１梁部材と第２梁部材とが横向きのＶ字状の構造を構成するため、水平方向の荷重に対して高い強度を発揮する。

第１梁部材と第２梁部材との接続領域は、縦フレームの上下方向の中点近傍に設けられてもよい。この場合、接続領域が上下の一方に寄っている場合に比べて、上下に構成される三角構造を小さくすることができるため、全体として荷重に対する強度が改善される。

支持フレームは、第１梁部材と第２梁部材とを繋ぎ上下方向に延びる第３梁部材をさらに含んでもよい。この場合、第３梁部材は梁部材セットと横向きのＡ字状の構造を構成するため、上フレーム２２のたわみを抑制する。

支持フレームは、互いに接続された第１梁部材と第２梁部材とからなる梁部材セットを複数含んでもよい。複数の梁部材セットは、案内路を挟んで第１方向に互いに離間して配置された一対の梁部材セットを含む。この場合、一方のみの梁部材セットを備える場合に比べて、強風や地震の際の水平方向の荷重に対する強度が改善される。

一対の梁部材セットは、対称に配置されてもよい。この場合、非対称に配置される場合に比べて、耐荷重性能のアンバランスを生じ難い。

以上、本発明の各実施形態をもとに説明した。これらの実施形態は例示であり、いろいろな変形および変更が本発明の特許請求の範囲内で可能なこと、またそうした変形例および変更も本発明の特許請求の範囲にあることは当業者に理解されるところである。従って、本明細書での記述および図面は限定的ではなく例証的に扱われるべきものである。

以下、変形例について説明する。変形例の図面および説明では、実施形態と同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付する。実施形態と重複する説明を適宜省略し、第１実施形態と相違する構成について重点的に説明する。

（変形例）
各実施形態では、ガイド車１０がレール５４上を走行する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ガイド車はタイヤや無限軌道によって走行するように構成されてもよい。
支持フレーム２０は、必要に応じて他のフレーム部材や梁部材を含んでもよい。
各実施形態では、２つの支持フレーム２０ｂ、２０ｃを含む例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、支持フレームは、１つまたは３以上の支持フレームを含んでもよい。
２つの支持フレーム２０ｂ、２０ｃが同じ構成である例について説明したが、本発明はこれに限定されない。支持フレーム２０ｂ、２０ｃは異なる構成を備えてもよい。
これらの変形例は第１実施形態と同様の作用・効果を奏する。

上述した各実施形態と変形例の任意の組み合わせもまた本発明の実施形態として有用である。組み合わせによって生じる新たな実施形態は、組み合わされる各実施形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。

１０・・ガイド車、 １４・・ケージ、 １６・・フード、 １８・・ガイド部材、 ２０・・支持フレーム、 ２２・・上フレーム、 ２４・・下フレーム、 ２６・・縦フレーム、 ２８・・第１梁部材、 ３０・・第２梁部材、 ３２・・第３梁部材、 ３４・・梁部材セット、 ５０・・コークス炉、 ５２・・炭化室、 ５６・・レール、 ５８・・バケット車、 ７０・・押出機、 ７４・・押出ラム、 ８０・・コークス、 １００・・コークス炉設備。

Claims (6)

1. コークス炉の炭化室から押出ラムで押出されたコークスを案内するケージを備え、前記押出ラムの可動方向と交差する第１方向に移動可能なガイド車であって、
   前記ケージは、前記押出ラムの可動方向延長線を取り囲み、前記コークスの案内路を形成するガイド部材を支持する支持フレームを含み、
   前記支持フレームは、
   前記案内路の上側で第１方向に延びる上フレームと、
   前記案内路の下側で第１方向に延びる下フレームと、
   前記上フレームと前記下フレームとを繋ぐ縦フレームと、
   前記上フレームと前記縦フレームとを繋ぐ第１梁部材と、
   前記下フレームと前記縦フレームとを繋ぐ第２梁部材と、を含み、
   前記第１梁部材と前記第２梁部材とは、前記第１方向および上下方向に対して傾斜して設けられることを特徴とするガイド車。
2. 前記第１梁部材と前記第２梁部材とは、互いに接続されていることを特徴とする請求項１に記載のガイド車。
3. 前記第１梁部材と前記第２梁部材との接続領域は、前記縦フレームの上下方向の中点近傍に設けられていることを特徴とする請求項２に記載のガイド車。
4. 前記支持フレームは、前記第１梁部材と前記第２梁部材とを繋ぎ上下方向に延びる第３梁部材をさらに含むことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のガイド車。
5. 前記支持フレームは、互いに接続された前記第１梁部材と前記第２梁部材とからなる梁部材セットを複数含み、
   前記複数の梁部材セットは、前記案内路を挟んで第１方向に互いに離間して配置された一対の梁部材セットを含むことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のガイド車。
6. 前記一対の梁部材セットは、対称に配置されることを特徴とする請求項５に記載のガイド車。

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