JPWO2011043454A1 - 装入装置 - Google Patents

Abstract

シュートを可動化できるとともに構造および制御が簡単にできる装入装置を提供する。フレーム（３）と、フレームに設定された旋回軸（Ｄ１）と、フレームに支持されて旋回軸を中心に回転可能なロータ（４）と、ロータに設定されて旋回軸に第１角度（Ａ１）で交差する調整軸（Ｄ２）と、ロータに支持されて調整軸を中心に回転可能なホルダ（５）と、ホルダに固定されて調整軸に第２角度（Ａ２）で交差する方向へ延びるシュート（６）と、フレームに固定されてロータをフレームに対して回転させる旋回駆動モータ（７０）と、フレームに支持されて旋回軸を中心に回転可能な伝達側傘歯歯車（８２）と、ホルダに固定されて伝達側傘歯歯車に噛み合うホルダ側傘歯歯車（８１）と、フレームに固定されて伝達側傘歯歯車を回転させることでホルダをロータに対して回転させる調整駆動モータ（８０）と、を有する。

Description

本発明は、装入装置に関し、高炉などの容器内部に装入物を装入する設備として利用される。

従来、製銑用の高炉においては、炉内に装入物を装入する設備として装入装置が用いられている。同様な装入装置は、他の反応炉や反応塔、触媒容器など、容器内部に内容物を充填する際にも用いられている。
このような装入装置においては、容器内における装入物の平面分布を均一にする等、装入物が所望の状態とすることが要求される。このために、装入装置においては、装入物の散布方向や散布状態を自由に制御することが求められ、様々な散布機構が開発されている。

特許文献１の装置は、装入物を送り出す円筒状または樋状のシュートを傾斜して設置し、このシュートを鉛直な旋回軸まわりに旋回させることでシュートの先端から放出される装入物をドーナツ状に散布する。さらに、旋回軸に対するシュートの傾斜角度を調整することで、シュートから放出される装入物の到達領域を変更し、これにより散布状態の制御を実現している。

特許文献２の装置は、前述したシュートの旋回による装入物の散布制御を行う点で同様である。但し、シュートの旋回は、旋回軸まわりの回転機構ではなく、二組の回動機構による首振り動作により旋回機能を実現している。このために、シュートの回動支持機構を互いの回動軸が交差するように二組設置し、各方向に対応した駆動シリンダを協調動作させている。

特開昭４９−４１２０５号公報 特表２００８−５２１７２３号公報

しかし、前述した特許文献１では、次のような問題がある。
シュートを傾斜させる機構やその駆動源を一体的に旋回させる必要がある。従って、旋回部分をはじめとして構造が複雑化し、設備コストも上昇する。さらに、複雑な機構の旋回を維持するために保守点検が煩雑になる。
一方、前述した特許文献２では、次のような問題がある。
二組の回動機構を協調動作させるため、動作制御が複雑になるとともに、散布位置の高精度化が難しい。

本発明の主な目的は、シュートを可動化できるとともに構造および制御が簡単にできる装入装置を提供することである。

本発明の装入装置は、フレームと、前記フレームに設定された旋回軸と、前記フレームに支持されて前記旋回軸を中心に回転可能なロータと、前記ロータに設定されて前記旋回軸に第１角度で交差する調整軸と、前記ロータに支持されて前記調整軸を中心に回転可能なホルダと、前記ホルダに固定されて前記調整軸に第２角度で交差する方向へ延びるシュートと、前記フレームに固定されて前記ロータを前記フレームに対して回転させる旋回駆動モータと、前記フレームに支持されて前記旋回軸を中心に回転可能な伝達側傘歯歯車と、前記ホルダに固定されて前記伝達側傘歯歯車に噛み合うホルダ側傘歯歯車と、前記フレームに固定されて前記伝達側傘歯歯車を回転させることで前記ホルダを前記ロータに対して回転させる調整駆動モータと、を有することを特徴する。

本発明において、旋回駆動モータは、歯車列等の伝達経路を介してロータを回転させ、調整駆動モータは歯車列等の伝達経路を介して伝達側傘歯歯車を回転させる構成とすることができる。あるいは、特許文献1のように、旋回駆動モータは歯車列等の伝達機構を介してロータを回転させるとともに、遊星歯車を含む歯車列を介して伝達側傘歯歯車を回転させ、調整駆動モータは、遊星歯車を含む歯車列を介して前記伝達側傘歯歯車を回転させる構成とすることもできる。

このような本発明では、フレームにロータが支持され、ロータにホルダが支持され、ホルダにシュートが固定される。旋回駆動モータによりロータを回転させることで、基本的な旋回動作が行われるとともに、調整駆動モータによりホルダをロータに対して回転させることで、シュートの角度を変更できる。
すなわち、調整軸は旋回軸に対して第１角度で交差し、シュートは調整軸に対して第２角度で交差するため、ホルダとロータとが相対回転すると、旋回軸に対するシュートの角度は、第１角度と第２角度との差（最小値）から第１角度と第２角度との和（最大値）までの間で変化する。その結果、フレームおよびロータに対するシュートの角度が前述した最大値から最小値までの範囲で任意に選択することができる。

ここで、本発明では、ホルダ側傘歯歯車と伝達側傘歯歯車とは、ロータが旋回軸を中心に回転しても常に噛み合っており、旋回軸を中心に伝達側傘歯歯車を回転させることにより、ホルダをロータに対して調整軸を中心に回転させることができる。伝達側傘歯歯車は旋回軸を中心に回転するため、歯車列等の伝達経路を介してフレームに固定された調整駆動モータから駆動力を伝達することができる。
本発明においては、調整駆動モータの設置形態に応じて、シュートの角度調整のための制御が異なる。

旋回駆動モータがロータを単独で回転させ、調整駆動モータが伝達側傘歯歯車を単独で回転させる場合、つまり旋回駆動モータによるロータの駆動と調整駆動モータによる傘歯歯車の駆動とが各々独立している場合、旋回駆動モータの回転数を入力値として調整駆動モータの回転数を制御することになる。
すなわち、通常時は、ロータと伝達側傘歯歯車とを同期回転させることで、シュートの角度が一定の状態でこれらのロータおよびホルダ、シュートを旋回させることができる。一方、調整時には、ロータと伝達側傘歯歯車が異なる回転数で回転するように、調整駆動モータの回転数を制御することで、ロータに対する伝達側傘歯歯車の位相が変更され、ホルダ側傘歯歯車に駆動力が伝達され、ロータに対してホルダが調整軸を中心に回転し、その結果シュートの角度が変更される。

旋回駆動モータがロータを回転させるとともに、その伝達経路に遊星歯車を介在させ、調整駆動モータと伝達側傘歯歯車との間に遊星歯車を含む歯車列を介在させる構成とすることもできる。
このような場合、通常時は、旋回駆動モータにより、ロータと伝達側傘歯歯車とが同期回転させられる。一方、調整時には、調整駆動モータを作動させることで、遊星歯車を介してロータの回転数が加速または減速され、ロータに対する伝達側傘歯歯車の位相が変更され、ホルダ側傘歯歯車に駆動力が伝達され、ロータに対してホルダが調整軸を中心に回転し、その結果シュートの角度が変更される。

このように、本発明においては、旋回駆動モータでシュートを旋回させることにより基本的な散布動作を行うとともに、調整駆動モータによりロータと伝達側傘歯歯車の位相を調整することで、旋回軸に対するシュートの角度、つまりフレームおよびロータに対するホルダおよびシュートの角度を調整することができ、旋回による散布の半径を調整することができる。
このような本発明では、基本的な旋回動作を継続しつつ、シュートの角度調整を行うことができるため、制御は非常に簡略化される。また、ロータやホルダおよびその支持構造、旋回駆動モータからロータに至る伝達経路については機能的にも単純であり、構造の複雑化を回避することができる。調整駆動モータからホルダに至る伝達経路についても、前述の傘歯歯車を利用した簡単な構成で実現することができ、構造の複雑化を回避することができる。

本発明の装入装置において、前記第１角度と前記第２角度とが等しいことが望ましい。
本発明では、前述のように、旋回軸に対するシュートの中心軸の角度は、第１角度と第２角度との差（最小値）から第１角度と第２角度との和（最大値）までの間で変化する。従って、第１角度と第２角度とを等しくすることで、旋回軸に対する最小値を０（シュートの中心軸が鉛直方向直下向き）にすることができる。

本発明の装入装置において、
前記シュートの中心軸と前記シュートの下側内面とがなす角度を第３角度として、前記第１角度と前記第２角度と前記第３角度との和が前記シュートに要求される最大傾斜角度に設定されていることが望ましい。
本発明では、前述のように、旋回軸に対するシュートの角度は、第１角度と第２角度との差（最小値）から第１角度と第２角度と第３角度との和（最大値）までの間で変化する。従って、第１角度と第２角度と第３角度との和で与えられる最大値をシュートに要求される最大傾斜角度に応じたものに設定することができる。

本発明の一実施形態を示す縦断面図。 前記実施形態を示す一部破断した斜視図。 前記実施形態のロータの上ケースを示す斜視図。 前記実施形態のロータの下ケースを示す上側斜視図。 前記実施形態のロータの下ケースを示す下側斜視図。 前記実施形態のホルダを示す斜視図。 前記実施形態のホルダおよびシュートを示す斜視図。 前記実施形態の旋回駆動機構および調整駆動機構を示す模式図。 前記実施形態の最大散布角での旋回動作を示す平面図。 前記実施形態の最大散布角での旋回動作を示す側面図。 前記実施形態の中間的な散布角での旋回動作を示す平面図。 前記実施形態の中間的な散布角での旋回動作を示す側面図。 前記実施形態の最小散布角での旋回動作を示す平面図。 前記実施形態の最小散布角での旋回動作を示す側面図。 本発明の他の実施形態を示す縦断面図。 本発明の他の実施形態を示す縦断面図。 本発明の他の実施形態を示す縦断面図。 本発明の他の実施形態のシュート最大角度状態を示す縦断面図。 前記図１８の実施形態のシュート最小角度状態を示す縦断面図。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１および図２において、本実施形態の装入装置１は、高炉２の炉頂部に設置されて炉内に鉄鉱石および石炭を主体とする装入物を散布するものである。
高炉２の炉頂部は円錐台状に形成され、その上部開口にはフレーム３が設置されている。フレーム３にはロータ４が支持され、ロータ４にはホルダ５が支持され、ホルダ５にはシュート６が支持されている。

本実施形態の装入装置１においては、旋回軸Ｄ１、調整軸Ｄ２、シュート中心軸Ｄ３が設定され、前述したフレーム３、ロータ４、ホルダ５およびシュート６はこれらの各軸に従って設置される。
旋回軸Ｄ１は、鉛直方向の軸線であり、高炉２の中心軸線と一致する。
調整軸Ｄ２は、交点Ｏにおいて旋回軸Ｄ１と交差しており、互いの交差角度は第１角度Ａ１とされている。
シュート中心軸Ｄ３は、前述した交点Ｏにおいて調整軸Ｄ２と交差しており、互いの交差角度は第２角度Ａ２とされている。

シュート中心軸Ｄ３は、シュート６から散布される装入物が炉内に散布される方向を規定するものであり、通常はシュート６の円錐台形状の底面方向とされる。
本実施形態においては、シュート６は基本的にシュート中心軸Ｄ３を中心軸とし、角度Ａ３の傾きをもった円錐台である。基部（ホルダ５に支持されている太い部分）の上側の一部分においては、装入物の散布方向を規定する部分ではないため、フレーム３と干渉しないように円錐面を切り欠いて輪郭を変更している。従って、本実施形態においてはシュート６から散布される装入物の散布方向は、シュート６の円錐面の底面側の方向、つまりシュート中心軸Ｄ３に対して角度Ａ３をなすシュート底面の方向Ｄ３´としてよい。

詳細は後述するが、ホルダ５はロータ４に対して調整軸Ｄ２まわりに回転する。このようなロータ４に対するホルダ５の回転に伴い、シュート中心軸Ｄ３は調整軸Ｄ２に対する第２角度Ａ２を保ったまま調整軸Ｄ２まわりに回転する。この回転により、シュート６の先端開口における点Ｐは、図１の軌跡Ｌ２に沿って円形に移動する。
このような回転により、シュート中心軸Ｄ３の旋回軸Ｄ１に対する方向（つまりフレーム３に対する方向）が変化し、図１におけるシュート中心軸Ｄ３は、図中一点鎖線で示す状態から交点Ｏを中心に図中左側へと振れることになる。

詳細は後述するが、ホルダ５およびロータ４はフレーム３に対して旋回軸Ｄ１まわりに回転する。このようなロータ４およびホルダ５の回転に伴い、シュート６の先端の点Ｐは軌跡Ｌ１に沿って旋回する。図１の状態では、シュート中心軸Ｄ３は旋回軸Ｄ１に対して最大角度をなしており、軌跡Ｌ１は最大である。ここで、ホルダ５をロータ４に対して回転させ、シュート中心軸Ｄ３を調整軸Ｄ２まわりに回転させることで、シュート中心軸Ｄ３の旋回軸Ｄ１に対する角度が小さくなってゆき、軌跡Ｌ１は徐々に小さくなる。これにより旋回散布および散布半径の調整が可能となる。

本実施形態では、旋回軸Ｄ１と調整軸Ｄ２とが交差する第１角度Ａ１が例えば２０度とされ、調整軸Ｄ２とシュート中心軸Ｄ３とが交差する第２角度Ａ２が例えば２０度とされ、つまり第１角度Ａ１と同じとされている。このため、ホルダ５の回転によりシュート中心軸Ｄ３が図１の最も左寄りにある状態では、シュート中心軸Ｄ３は旋回軸Ｄ１に一致し、軌跡Ｌ１の半径が０となる。
以上のような旋回軸Ｄ１、調整軸Ｄ２、シュート中心軸Ｄ３を基準として、以下にフレーム３、ロータ４、ホルダ５およびシュート６の各部およびこれらの駆動機構について説明する。

図１および図２において、フレーム３は、扁平な円筒状のケース３０と、その上面を覆う上面板３１と、下面を覆う下面板３２とを有する。上面板３１の中央には供給管３３が設置され、この供給管３３から供給される装入物がシュート６へと引き渡され、シュート６から高炉２内へと散布される。下面板３２の中央には開口３４が形成され、この開口３４内にはロータ４が保持される。フレーム３の各部は旋回軸Ｄ１を中心として対称に形成されている。

図１および図２において、ロータ４は、供給管３３の外周を囲う筒状の部分を有する上ケース４１と、上ケース４１の下側に接続されて内部にホルダ５を収容する下ケース４２と、上ケース４１の上側に接続されて、旋回用軸受４３１に支持されているマウント４３とを備えている。

図３において、上ケース４１は、供給管３３の外周を囲う筒状の部分４１１の下端に円盤状の部分４１２を有する。筒状の部分４１１は中心軸が旋回軸Ｄ１とされているが、円盤状の部分４１２は中心軸が調整軸Ｄ２とされている。
円盤状の部分４１２の外周は下向きに形成され、その外周縁には下フランジ４１３が形成されている。
円盤状の部分４１２の辺縁のうち、筒状の部分４１１が最も近接する側は、周方向に所定長さにわたって切り欠かれており、これにより伝達用開口４１４が形成されている。

図４および図５において、下ケース４２は、筒状の本体４２１と、その上端に形成された上フランジ４２２と、本体４２１の外周に形成されたガスシール板４２３とを有する。
上フランジ４２２には前述した上ケース４１の下フランジ４１３が接続され、これにより本体４２１の上側開口が覆われるとともに、本体４２１の内部から上ケース４１を経て供給管３３までが連通される。

ガスシール板４２３は本体４２１に対して斜めに形成されている。この傾斜は、本体４２１および上フランジ４２２の中心軸を調整軸Ｄ２に合わせた際に、ガスシール板４２３の中心軸が旋回軸Ｄ１に合うように設定されている。
ガスシール板４２３の外形はフレーム３の開口３４に合わせて形成され、下ケース４２をフレーム３に収容した際には、ガスシール板４２３が開口３４の全周にわたって所定の重なり代で重なるように形成されており高炉炉内のガスが炉頂挿入装置に侵入することを防いでいる。またこの部分にパッキン等を施してガスシール性を向上させることもできる。
本体４２１の外周面には、本体４２１の中心軸方向に沿って複数の補強リブ４２４が形成されている。

図１および図２に戻って、マウント４３は、上ケース４１の上側に接続され、旋回用軸受４３１に支持され、ロータ４をフレーム３に回転自在に支持するものである。
旋回用軸受４３１は供給管３３の周囲のフレーム３の上面板３１の下面側に固定され、これによりロータ４の全体が旋回軸Ｄ１を中心に回転自在に支持されている。

図１および図２において、ロータ４の上ケース４１にホルダ５が支持されている。
図６において、ホルダ５は、扁平な円筒状の本体５０を有し、本体５０の上下の開口の周囲には上フランジ５１および下フランジ５２が形成され、本体５０の外周にはこれらの上フランジ５１および下フランジ５２を結ぶ補強リブ５３が形成されている。本体５０および下フランジ５２は２箇所に切欠きが形成され、この切欠きに面してシュート固定用ピンを挿通可能な受け部５４が形成されている。本実施形態において、シュート６は受け部５４にシュート受け部を導入して、シュート固定用ピンを挿通することでホルダ５に固定される（図７参照）。
図１および図２に戻って、ロータ４の内部（図３における上ケース４１上面、円盤状の部分４１２の下側）には調整用軸受５５が固定され、これにホルダ５が支持されている。これにより、ホルダ５は、ロータ４に対して調整軸Ｄ２を中心に回転自在に支持されている。
なお、図１および図２では、調整用軸受５５が上ケース４１上面（円盤状部分４１２、図３参照）の下側に固定されているが、その上側に固定してもよい（図１６参照）。

図１および図２において、シュート６は、それぞれ円筒状の基端部６０、本体６１、接続部６２を備えている。
基端部６０は、上端がホルダ５に接続され、中心軸がホルダ５と同様に調整軸Ｄ２に一致されている。本体６１は、基端部６０の下端に接続され、中心軸がシュート中心軸Ｄ３に一致されている。接続部６２は、前述した本体６１とフレーム下面３４が干渉するために切り欠いた部分で基端部６０と本体６１を接続させている。

図７にも示すように、シュート６は、基端部６０がホルダ５に接続され、ホルダ５がロータ４内に収容されることにより、基端部６０に供給管３３の先端が導入された状態とされる。この状態では、供給管３３から装入物が供給されると、この装入物はシュート６を通ってその先端から高炉２内へと散布される。この際、高炉２内へ放出された時点の装入物の方向はシュート６の底面の方向Ｄ３´に沿ったものとされ、シュート６の方向を調整することで高炉２内への散布状態を制御することができる。
より詳しくは、高炉２内へ放出される装入物は、シュート６の底面の方向Ｄ３´に沿って先端へ送られる。従って、高炉２内へ放出される装入物の方向は、シュート６の内面に沿った方向となる。ここで、シュート６の中心軸とシュート６の内面とがなす角度を第３角度Ａ３として、第１角度Ａ１と第２角度Ａ２と第３角度Ａ３との和は、シュート６に要求される最大傾斜角度となるように設定されている（図１参照）。

本実施形態の装入装置１は、前述のようにシュート６から装入物を散布するにあたり、ロータ４ないしシュート６を一体に旋回させることで、装入物を高炉２内に所定半径の円周状に散布するとともに、ロータ４とホルダ５とを相対回転させることでシュート６の傾きを調整し、これにより散布半径を変化させて高炉２内の全域に装入物を散布することができる。
このために、装入装置１は、ロータ４を回転駆動する旋回駆動機構７と、ホルダ５を回転駆動する調整駆動機構８とを備えている。

図１および図２において、旋回用軸受４３１の外周には歯車７１が形成され、この歯車７１には歯車７２が噛み合わせられ、この歯車７２には歯車７３がかみ合わせられ、この歯車７３は旋回駆動モータ７０により回転駆動される。これらの旋回駆動モータ７０、歯車７１、７２、７３により旋回駆動機構７が構成されている。なお、歯車７３を用いずに歯車７２を旋回駆動モータ７０で回転駆動させることも可能である。

一方、調整用軸受５５の外周にはホルダ側傘歯歯車８１が形成され、このホルダ側傘歯歯車８１には伝達側傘歯歯車８２が噛み合わせられている。
伝達側傘歯歯車８２はフレーム３の上面板３１の下面から延びる支持部材８３により、フレーム３に固定されている調整用動力伝達軸受８４に支持され、旋回軸Ｄ１を中心として回転自在である。ホルダ側傘歯歯車８１はホルダ５と一体に調整軸Ｄ２まわりに回転するが、傘歯歯車とすることで、ホルダ側傘歯歯車８１と伝達側傘歯歯車８２は互いに回転力を伝達可能である。

また、ホルダ側傘歯歯車８１はロータ４内に収容され、伝達側傘歯歯車８２はロータ４の外部に設置されるが、ロータ４の上ケース４１には伝達用開口４１４が形成されているため、この伝達用開口４１４を通して相互の噛み合わせが確保されている。
これらのホルダ側傘歯歯車８１と伝達側傘歯歯車８２および伝達用開口４１４により軸方向変換機構９が構成されている。

調整用動力伝達軸受８４の外周には歯車８５が形成され、この歯車８５には歯車８６が噛み合わせられ、この歯車８６には歯車８７がかみ合わせられ、この歯車列８７は調整駆動モータ８０により回転駆動される。これらの調整駆動モータ８０、ホルダ側傘歯歯車８１、伝達側傘歯歯車８２、歯車８５、８６及び８７により調整駆動機構８が構成されている。なお、歯車８７を用いずに歯車８６を調整駆動モータ８０で回転駆動させることも可能である。

図８には、旋回駆動機構７および調整駆動機構８の駆動力伝達経路が模式的に示されている。
旋回駆動機構７においては、旋回駆動モータ７０の駆動力が、歯車７３，７２を介して歯車７１に伝達され、フレーム３に対してロータ４を回転させる。
調整駆動機構８においては、調整駆動モータ８０の駆動力が、歯車８７，８６を介して歯車８５に伝達され、フレーム３に対して伝達側傘歯歯車８２を回転させる。前述した伝達側傘歯歯車８２からホルダ側傘歯歯車８１へと伝達され、ロータ４に対してホルダ５を回転させる。
このような旋回駆動機構７および調整駆動機構８においては、各々の回転駆動が同期しており、フレーム３に対するロータ４の回転速度と伝達側傘歯歯車８２の回転速度が等しい場合、前述した伝達側傘歯歯車８２とホルダ側傘歯歯車８１が相対回転しないため、ロータ４とホルダ５とは一体に回転し、シュート６は現在の傾斜角度のままフレーム３に対して旋回する。

これに対し、旋回駆動機構７および調整駆動機構８による回転速度に差をつけ、ロータ４とホルダ５との間に相対回転を生じさせることにより、
シュート６の傾斜角度が変更される。すなわち、ロータ４とホルダ５との相対回転は、調整用軸受５５により実現されるが、この調整用軸受５５の中心である調整軸Ｄ２が旋回軸Ｄ１およびシュート６の中心軸Ｄ３の何れに対しても傾いている。このため、ロータ４とホルダ５との相対回転によりシュート６が調整軸Ｄ２廻りに振れるように回転し、これによりシュート６の傾斜角度の調整が行われる。

本実施形態の装入装置１においては、前述のような旋回駆動機構７と調整駆動機構８との協調動作により、旋回軸Ｄ１まわりの旋回散布を行う。そして、調整軸Ｄ２まわりにロータ４とホルダ５とを相対回転させることにより、シュート６の散布角度の調整により装入物の散布半径を調整し、複数の同心円状となるように旋回散布を繰り返してゆく。

図９および図１０において、シュート６を旋回軸Ｄ１に対して最も傾いた状態（角度Ａ１＋Ａ２）では、シュート６の先端Ｐは旋回軸Ｄ１から最も離れた状態（半径Ｒｘ）となる。この状態でロータ４およびホルダ５を一体に回転させると、シュート６の先端Ｐは半径Ｒｘの軌跡Ｌ１に沿って旋回する。
ロータ４およびホルダ５を一体に回転させるためには、旋回駆動機構７と調整駆動機構８とを同期させ、ロータ４およびホルダ５を同じ速度で回転させればよい。
ロータ４に対してホルダ５を相対回転させるためには、旋回駆動機構７と調整駆動機構８との同期をずらし、例えばホルダ５の回転速度をロータ４の回転速度よりも遅くする、あるいは一時的に停止させる等とすればよい。逆にホルダ５の回転速度をロータ４の回転速度よりも速くしてもよい。

図１１および図１２において、シュート６の先端Ｐを軌跡Ｌ２に沿って移動させ、シュート６と旋回軸Ｄ１との傾き角度を小さくすることで、シュート６の先端Ｐの旋回軸Ｄ１からの距離（半径Ｒｔ）も小さくなる。この状態でロータ４およびホルダ５を一体に回転させることで、シュート６の先端Ｐは半径Ｒｔの軌跡Ｌ１に沿って旋回する。

図１３および図１４において、シュート６の先端Ｐを軌跡Ｌ２に沿って更に移動させ、シュート６と旋回軸Ｄ１とを一致させることで、互いの傾き角度が０となり、シュート６の先端Ｐの旋回軸Ｄ１からの距離（半径）も０となる。この状態では、シュート６の先端Ｐは旋回軸Ｄ１位置で旋回する。
このようにしてシュート６の先端Ｐの旋回半径を調整することができ、各旋回半径において旋回しつつ装入物を散布することで、高炉２内に均一にあるいは任意の分布で装入物を散布することができる。

このように、本実施形態においては、旋回駆動機構７と調整駆動機構８とを協調動作させ、ホルダ５とロータ４とを一体的に回転させることで装入物の旋回散布が行えるとともに、ホルダ５とロータ４との相対回転により相対角度を調整することで、旋回軸Ｄ１に対するシュート６の傾きを任意に調整することができ、高炉２内における装入物の散布半径を自由に調整することができる。
本実施形態においては、シュート６の傾きの調整にあたって、旋回駆動機構７と調整駆動機構８との速度制御により、ロータ４とホルダ５とを同期回転状態から相対回転状態に切り替えることで簡単に行うことができる。

そして、本実施形態では、ロータ４、ホルダ５、シュート６に対する前述した傾斜設定（旋回軸Ｄ１と調整軸Ｄ２との第１角度Ａ１および調整軸Ｄ２とシュート中心軸Ｄ３との第２角度Ａ２）により、シュート６の傾きを調整するようにしたため、回転方向別の複雑な支持機構などを設ける必要がなく、構成を簡略にすることができる。
とくに、旋回駆動機構７と調整駆動機構８との速度制御で旋回および角度調整が自由に行えるため、制御装置における制御の設計により、多様な動作を自由に設定することができる。

なお、本発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、具体的な各部構成などは実施にあたって適宜変形することができる。
前述した実施形態では、図１あるいは図２に示すように、旋回駆動モータ７０および調整駆動モータ８０を同軸に設置したが、旋回駆動モータ７０および調整駆動モータ８０を隣接した別の軸線で設置あるいは離れた位置に設置してもよい。また、前述した実施形態では、旋回駆動モータ７０によるロータ４の駆動と調整駆動モータ８０によるホルダ５の駆動を独立させ、各モータの速度制御により各系統の回転に位相差を生じさせたが、遊星歯車を用いて位相差を制御する機構であってもよい。

図１５には本発明の他の実施形態が示されている。本実施形態では、旋回駆動モータ７０および調整駆動モータ８０がケース３０の上面版３１の別の位置に設置されている。各モータからの駆動力を伝達する手段としては、前述した図１の実施形態と同様な歯車列を含む伝達機構が設置され、これらにより旋回駆動機構７および調整駆動機構８が独立して設けられている。
このような本実施形態によっても、前述した図１の実施形態と同様な効果を得ることができる。
さらに、旋回駆動モータ７０および調整駆動モータ８０は旋回軸Ｄ１の反対側に配置したが、これらのモータの位置は旋回軸Ｄ１を中心とした円周上の任意の点に設置してよい。

図１６には本発明の他の実施形態が示されている。本実施形態では、遊星歯車を用いて旋回駆動機構７および調整駆動機構８が関連した構成とされている。
旋回駆動モータ７０の出力軸には歯車７０Ａ，７０Ｂが固定され、このうち歯車７０Ｂは歯車７０Ｃに噛合され、筒状のシャフト７０Ｄを介して歯車７３を駆動する。この歯車７３からロータ４に至る駆動経路は前述した図１の実施形態と同様である。
調整駆動モータ８０は旋回駆動モータ７０と並列に設置されている。調整駆動モータ８０の出力軸には歯車８０Ａが固定され、その周囲には複数の遊星歯車８０Ｂが配置され、各々の外側には内歯車８０Ｃが噛合されている。内歯車８０Ｃが形成された環状の部材の外周には歯車８０Ｄが形成され、この歯車８０Ｄには前述した歯車７０Ａが噛合されている。遊星歯車８０Ｂの回転軸は回転板８０Ｅに支持され、その中心軸８０Ｆは歯車８７に固定されている。この歯車８７から伝達側傘歯歯車８２至る駆動経路は前述した図１の実施形態と同様である。

このような本実施形態では、調整駆動モータ８０を停止させた状態で旋回駆動モータ７０を回転させることにより、旋回駆動機構７によるロータ４の旋回動作が行われるとともに、遊星歯車８０Ｂにより調整駆動機構８にも回転が伝達され、ホルダ５ないしシュート６の旋回動作も行われる。一方、調整駆動モータ８０を回転させれば、その回転によりロータ４の旋回動作とシュート６の旋回動作に位相差が生じ、シュート６の傾斜角度の調整が行われる。
このような本実施形態によっても、前述した図１の実施形態と同様な効果を得ることができる。

前述した図１の実施形態では、ホルダ側傘歯歯車８１を外歯歯車とし、伝達側傘歯歯車８２を内歯歯車としたが、これらの他の歯車であってもよい。
図１７には本発明の他の実施形態が示されている。本実施形態では、ホルダ側傘歯歯車８１を内歯歯車、伝達側傘歯歯車８２を外歯歯車としている。その他の構成は、前述した図１の実施形態と同様である。
このような本実施形態によっても、前述した図１の実施形態と同様な効果を得ることができる。

その他、前述した各実施形態の細部構成などは適宜変更してよく、前述した傾斜設定（旋回軸Ｄ１と調整軸Ｄ２との第１角度Ａ１および調整軸Ｄ２とシュート中心軸Ｄ３との第２角度Ａ２）が得られる構成であれば本発明に適宜利用することができる。

図１８および図１９には本発明の他の実施形態が示されている。
前記各実施形態では、旋回軸Ｄ１、調整軸Ｄ２およびシュート中心軸Ｄ３の３本を交点Ｏで互いに交叉させた。また、シュート６の本体６１がフレーム下面３４と干渉しないように、本体６１に切り欠いたうえ接続部６２で接続し、これによりシュート６の一部に凹んだ逃げ形状を形成していた。
これに対して、本実施形態では、徐々に小径となるテーパ管状の本体６１Ａと、ホルダ５に接続する根元部分の中心軸が調整軸Ｄ２に一致するように中心軸の角度を徐々に変更している中間部６２Ａ、基端部６０Ａを連結してシュート６を形成している。基端部６０Ａのホルダに接続する根元部分の断面の中心軸は調整軸Ｄ２に一致されており、本体６１Ａの中心を通るシュート中心軸Ｄ３は調整軸Ｄ２と交叉するが、その交点は旋回軸Ｄ１および調整軸Ｄ２の交点Ｏとは異なる位置とされている。

このような本実施形態によっても、図１８のような最大傾斜角度において最大散布半径が得られ、図１９のような最小傾斜角度つまり鉛直方向下向きとなることで最小散布半径が得られる。そして、一連の基端部６０Ａ、中間部６２Ａ、本体６１Ａがいわば下方に湾曲する形状をなすことでフレーム下面３４との干渉を回避できる。さらに、基端部６０Ａ、中間部６２Ａ、本体６１Ａが各部分で全て円形断面となるため、傾斜調整のためにシュート６が様々な方向を向いた場合でも、断面形状が常時円形となり、内部を流れる装入物への影響を生じることがない。

本発明は、装入装置に関し、高炉などの容器内部に装入物を装入する設備として利用できる。

１…装入装置
２…高炉
３…フレーム
４…ロータ
５…ホルダ
６…シュート
７…旋回駆動機構
８…調整駆動機構
９…軸方向変換機構
７０…旋回駆動モータ
８０…調整駆動モータ
８１…ホルダ側傘歯歯車
８２…伝達側傘歯歯車
４１４…伝達用開口
Ａ１…第１角度
Ａ２…第２角度
Ａ３…第３角度
Ｄ１…旋回軸
Ｄ２…調整軸
Ｄ３…シュート中心軸

Claims (3)

1. フレームと、前記フレームに設定された旋回軸と、前記フレームに支持されて前記旋回軸を中心に回転可能なロータと、前記ロータに設定されて前記旋回軸に第１角度で交差する調整軸と、前記ロータに支持されて前記調整軸を中心に回転可能なホルダと、前記ホルダに固定されて前記調整軸に第２角度で交差する方向へ延びるシュートと、前記フレームに固定されて前記ロータを前記フレームに対して回転させる旋回駆動モータと、前記フレームに支持されて前記旋回軸を中心に回転可能な伝達側傘歯歯車と、前記ホルダに固定されて前記伝達側傘歯歯車に噛み合うホルダ側傘歯歯車と、前記フレームに固定されて前記伝達側傘歯歯車を回転させることで前記ホルダを前記ロータに対して回転させる調整駆動モータと、を有することを特徴する装入装置。
2. 請求項１に記載された装入装置において、
   前記第１角度と前記第２角度とが等しいことを特徴とする装入装置。
3. 請求項１または請求項２に記載された装入装置において、
   前記シュートの中心軸と前記シュートの下側内面とがなす角度を第３角度として、前記第１角度と前記第２角度と前記第３角度との和が前記シュートに要求される最大傾斜角度に設定されていることを特徴する装入装置。

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