JPH0868739A - 石炭類の工業分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＪＩＳ方法（「石炭及びコ−クス類の工業分
析方法」）に適合する分析操作、運転を自動化して熟練
者を極力省力することを可能としながら、分析精度の高
い工業分析装置を提供すること。 【構成】 待機テ−ブル（１０）の上に定量用パレット
を手動で載置する。ＸＹ搬送ロボット（８０）はパレッ
ト上の試料容器を秤量装置に搬入搬出し容器の風袋、熱
処理前の試料の重量を測定する。直線搬送装置（５０）
により乾燥装置（２０）、灰化装置（３０）、冷却装置
（４０）へ装入及び取り出しがなされ、熱処理後の試料
の重量を測定し、少なくとも水分、灰分、揮発分を算出
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、石炭およびコ−クス等
鉱物の水分分析、灰分分析、揮発分分析等所定の成分量
を自動的に測定する工業分析装置に関するもので、特に
日本工業規格「石炭及びコ−クス類の工業分析方法（JI
S M 8812-1993 ）」（以下ＪＩＳ方法と略称する）に好
適な工業分析装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】石炭及びコークスは、その産地、貯蔵方
法、加工方法などの相違により、含有水分、灰分および
揮発分が異なるため、これらを燃料とする燃焼管理を効
率的に行うためには、予めそれらの含有量を測定し、把
握しておくことが必要なこととされている。これらの含
有量を測定するにはＪＩＳ方法に準拠するのが一般的で
あり、火力発電の燃料として石炭を多量に消費する電力
会社または製鉄用にコークスを消費する製鉄会社などで
は、石炭等の取引時の受入検査あるいは燃焼装置の運転
管理にこのＪＩＳ方法を広く採用している。

【０００３】ここに、ＪＩＳ方法のうち、石炭の分析方
法の大要を例示する。 水分定量方法 ＪＩＳ所定の方法で調製された気乾試料をJIS R 3503に
規定するガラス製のふた付平形はかり瓶（呼び寸法４０
×２０）に１g 採取し、これを室内温度が１０７±２℃
の調整された加熱装置（乾燥装置）内に装入し、６０分
間加熱する。その後乾操状態のまま冷却し、乾燥前後の
質量から、水分を乾燥減量率％として算出する。

【０００４】 灰分定量方法 水分定量方法の場合と同様な試料を施釉磁器製、石英製
または白金製等の浅い皿で、容器の内部底面積が１０cm
² 以上である灰化容器に１g 採取し、これを通風量の十
分に大きい加熱装置（灰化装置）に装入する。次いで、
加熱装置に通電し、約６０分かけて５００℃まで昇温
し、その後６０分かけて８１５℃まで昇温し、８１５±
１０℃で約６０分保持する。この保持時間で恒量となら
ない場合は３０分当たりの質量変化が０．５mg以下にな
るまで延長する。灰化が終了したら容器を取り出し、十
分に冷却し、灰化前後の質量から、灰分を残留灰分率％
として算出する。

【０００５】 揮発分定量方法 上記と同様な試料を白金製ふた付るつぼ（容量１０ml、
胴径25mm）１g 採取し、これを予め均熱帯温度が９００
±２０℃に調製された縦型管状電気炉（揮発装置）に装
入し、正確に７分間加熱する。加熱後直ちにるつぼを取
り出し、十分に冷却し、加熱前後の質量から、揮発分を
加熱減量率％から水分％を差し引いて算出する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のＪＩＳ方法で
は、使用する器具、装置および処理条件が、水分、灰
分、揮発分の各定量方法で異なり、かつ厳格に規定され
ていることから、それぞれの定量操作を個別に行うのが
通例であったから、広い実験室スペースを必要とするも
のであった。また、加熱装置などの温度は自動制御され
ていても、試料の秤量、処理装置への装入、取り出しは
手作業によらざるを得ず、熟練した専門分析要員が慎重
に操作することが要求されていた。さらに熟練者であっ
ても、同一の手作業を繰り返すことは困難であるので、
分析精度を高く維持するに困難性があった。本発明は、
これらの問題点の解消を目的とし、搬送装置を含む各定
量装置をコンパクトに統合し、同時にＪＩＳ方法に適合
する分析操作、運転を自動化して熟練者を極力省力する
ことを可能としながら、分析精度の高い工業分析装置を
提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の石炭類の工業分
析装置は、対象とする石炭類の定量処理において、ネッ
ト所要時間が１時間以上を要する乾燥および灰化処理
と、ネット所要時間が１０分間以下である揮発および秤
量処理のように、所要時間が大きく異なる二つのグルー
プに区分できる点、および後者の処理では、試料容器を
一個ごと操作せざるを得ないが、前者の処理では必ずし
も一個ごとである必要がない点に着目して完成したもの
である。

【０００８】その要旨とするところは、所定の間隔で配
置された灰分、水分および揮発分測定用の加熱装置、冷
却装置、秤量装置と、複数の試料容器を載せるパレット
と、前記パレットを載せる待機テ−ブルと、前記試料容
器を個別に試料収容前、熱処理前または熱処理後、前記
秤量装置に搬入し、秤量後、前記待機テ−ブル上の所定
位置に搬送し、また、揮発分測定用の試料容器を前記揮
発分測定用の加熱装置に搬入し、揮発処理後、前記待機
テ−ブル上の所定位置に搬送する第１の搬送装置と、灰
分測定用の試料容器を載せた前記パレットを前記灰分測
定用の加熱装置に搬送搬入し、熱処理後、前記冷却装置
に搬送搬入し、冷却後、前記パレットを前記待機テ−ブ
ルへ搬出搬送し、また、水分測定用の試料容器を載せた
前記パレットを前記水分測定用の加熱装置に搬送搬入
し、熱処理後、前記冷却装置に搬送搬入し、冷却後、前
記待機テ−ブルへ搬出搬送する第２の搬送装置と、前記
加熱装置の温度制御、前記第１と第２の搬送装置の運転
操作を制御し、熱処理前試料と熱処理後試料の質量を演
算し、少なくとも水分、灰分、揮発分を算出し、出力す
る制御装置とを備えたところにある。ここに言う石炭類
は、コークス類、木炭、煉炭類を含むものである。

【０００９】また、本発明の好ましい実施態様として、
以下を挙げることができる。 前記第１の搬送装置が、試料容器のふたの脱着機構
を有すること。 前記パレットが、試料容器が遊挿される開口部を複
数整列して設けた上板と前記容器を支える下板とからな
ること。 前記パレットが、下板の試料容器を支える部分に真
空吸着パッド挿入用開口部を設けてあること。 前記第１の搬送装置が、前記待機テーブル、同揮発
装置及び同秤量装置の上方全領域にわたり移動可能であ
り、かつ試料容器を上方から降下して挟持するチャック
を備えたＸＹ搬送ロボットであること。 前記ＸＹ搬送ロボットが、水分測定用の試料容器の
ふた、水分測定用の試料容器および灰分測定用の試料容
器を挟持するチャックと、揮発分測定用の試料容器を挟
持するチャックとをチャック軸を中心に回転させること
により選択可能に設けてあること。 前記冷却装置が、空間を設けた内外壁からなる二重
壁構造であること。

【００１０】

【作用】本発明の工業分析装置は、前記の通り、所要時
間が大きく異なるまたは操作個数の異なる二つのグルー
プ、すなわち前記第１の装置群と前記第２の装置群とに
分けて配置し、それぞれに搬送装置を配設したものであ
るから、それぞれに比較的簡単な制御ソフトで運転可能
な最適の搬送設備を選択できるので、装置全体をコンパ
クトに構成でき、据え付け面積を小さくできる。さら
に、待機テーブルには試料容器が所定位置に整列される
から、安定な搬出操作が行え、自動的に大量に処理する
ことがより容易となる。

【００１１】前記の実施態様にあっては、第１の搬送
装置が、試料容器のふたの脱着機能をも持つことによ
り、装置の小型化が図れる。前記の実施態様にあって
は、試料容器がパレット上板の整列した開口部に遊挿さ
れることから、パレット上の位置決めが確実となり、搬
送装置の誤動作を防止できるものとなる。また、前記の
実施態様にあっては、試料容器としてふた付容器を使
用する場合には、ふたの脱着を容易にする。また、前記
の実施態様にあっては、試料容器を上方から降下して
挟持するチャックを備えたＸＹ搬送ロボットであるか
ら、待機テ−ブル上に複数列に整列した前記容器を順次
個別に搬出・返送する必要のある揮発処理または秤量処
理に極めて好適となる。また、前記の実施態様にあっ
ては、三種類の胴径の容器またはふたを挟持するチャッ
クをそれぞれチャック軸を中心に回転させることにより
選択可能にしたことにより小型化および切り換え時間の
短縮が図れる。また、前記の実施態様にあっては、空
間を設けた内外壁からなる 二重壁構造とするこよによ
り、その空間に冷風を導入することが可能となり、冷却
時間を短縮することができる。

【００１２】

【実施例】次に、本発明の工業分析装置を、その１実施
例を示す図１ないし図４に基づいて、操作手順を加えな
がら説明する。なお、本発明の装置の運転にあたって、
水分定量、灰分定量、揮発分定量の一つまたはいずれか
を組み合わせた定量操作が可能であるが、ここでは説明
の都合上、主として水分定量の場合につき説明する。ま
ず、待機テーブル（１０）の上に水分定量用パレットを
手動で載せる。このパレットの材質としては、ステンレ
ス鋼が好適であるが、適宜な耐熱金属材料、例えばクロ
ム鋼、ニッケルクロム鋼、アルミニウムなどから選ばれ
得る。なお、灰分測定用パレットの材質としては、イン
コネルが好適である。また、その形状構造は、試料容器
を整列しうるものであればよいが、図２に示す通り、試
料容器（図示せず）が遊挿される開口部（３）を５個３
列のように複数整列して設けた上板（２）と前記試料容
器を支える下板（４）とから構成すると、試料容器の位
置決めが容易でかつ確実となるので好適である。また、
試料容器としてふた付容器を使用する場合には、ふたの
脱着を容易にするため、容器本体を真空吸着パッドなど
で固定できるよう、下板（４）には下方から真空吸着パ
ッドが挿入できるよう開口（５）を設けておくのが好ま
しい。

【００１３】次いで試料容器が秤量されることになる
が、待機テーブル（１０）の上方全領域にわたり移動可
能な第１の搬送装置であるＸＹ搬送ロボット（８０）
は、パレットに載せられた水分定量用の容器を試料収容
前、試料収容後および乾燥処理後に順次に秤量装置（７
０）の秤量皿に搬送せ、秤量処理後、パレット上の元の
位置に戻すよう制御装置（９０）により制御され、同時
にその秤量値は、制御装置（９０）に記憶されるよう制
御されている。そこで、まず、パレット上の試料収容前
の空容器につき１個づつ、搬送・秤量・記憶・返送の順
に容器風袋の秤量が行われる。次いでこの風袋秤量後の
容器に、予め調整された試料を手動で約１g 収容し、前
記風袋秤量と同様な手順で、試料と容器の合計質量が秤
量される。ここで、この合計質量から先に求めた容器風
袋を差し引いて、試料ネット質量が演算され得る。

【００１４】次いで、ＸＹ搬送ロボット（８０）により
容器のふたを取り、待機テ−ブルの所定の位置に置いた
後、試料容器はパレット単位に、待機テーブル（１０）
から乾燥装置（２０）まで第２の搬送装置である直線搬
送装置（５０）によって搬送され、同乾燥装置（２０）
内に装入される。この場合、乾燥装置（２０）は通常側
面に開閉扉を有するものでるから、搬送装置としては、
図示の如く直線の搬送路上を移動する直線搬送装置（５
０）であって、試料容器を積載するパレットを持ち上げ
前後に移動可能なフォーク（５３）を有する比較的簡単
な機構を採用することができる。乾燥装置（２０）は、
ＪＩＳ方法による水分定量を行うときは、内部温度を制
御装置（９０）により１０７±２℃に予め制御・設定し
ておくものとする。この乾燥装置（２０）により、容器
内の試料は所定時間、例えばＪＩＳ方法では６０分加熱
乾燥される。その後、装入操作と逆方向の操作により、
乾燥済容器はパレット単位に、乾燥装置（２０）から待
機テ−ブルまで直線搬送装置（５０）によって搬送さ
れ、ＸＹ搬送ロボット（８０）により乾燥前に取り外し
た容器のふたをし、再び直線搬送装置（５０）によって
冷却装置（４０）まで搬送され、同装置内に装入され
る。

【００１５】冷却装置は、内容物の温度を適宜常温まで
低下させるものでもよいが、室内に外気が流入すると湿
度が変化し試料の水分に影響を与えるので、外気を遮断
できる構造が好ましい。また、空間を設けた内外壁から
なる二重壁構造とし、その空間に冷風を導入するのがよ
く、さらに内壁の空間側に熱電導のよいフィン（１６
０）を設けるのが、排熱効率から好ましい。冷却装置
（４０）内で常温まで冷却された乾燥済容器はパレット
単位に、冷却装置（４０）から待機テーブル（１０）上
面まで直線搬送装置（５０）によって搬送され、乾燥処
理操作が終了する。

【００１６】次いで乾燥減量を測定する操作に移る。パ
レット上の乾燥済試料の入った容器につき、先の空容器
の秤量と同じ操作により、１個づつ、搬送・秤量・記憶
・返送の順に秤量が行われ、個別に乾燥済試料の質量が
演算される。以上により記憶された試料収容前、試料収
容後及び乾燥後の秤量値から、水分％の値が、試料の乾
燥前質量に対する乾燥減量％として算出され、制御装置
（９０）に出力されるのである。

【００１７】次に、灰分定量の操作について補足する。
灰分定量の操作は、次の事項を除いて前記水分定量の操
作と全く同様に行われるものである。 灰分定量用パレットと灰分定量試料容器を用いる。 試料容器を載せた灰分定量用パレットは灰化装置（３
０）に装入され灰化処理される。 灰化処理の温度−時間条件は、制御装置（９０）によ
り所定のプログラムに従い制御される。例えばＪＩＳ方
法では、約６０分かけて常温から５００℃まで昇温し、
その後６０分かけて８１５℃まで昇温し、８１５±１０
℃で約６０分保持する。 灰分値は灰化処理前後の記憶された試料質量から、灰
化前質量に対する残留灰分率％として算出される。 ふたが無いのでふた脱着動作はない。

【００１８】次に、揮発分定量の操作について補足す
る。まず、揮発分定量においては、揮発分定量用パレッ
トと揮発分定量用容器を用いることとし、容器風袋と試
料収容後の質量の秤量操作は前記水分定量の操作と全く
同様に行われるものである。その後、待機テーブル（１
０）上のパレットに整列している試料容器は、制御装置
（９０）により制御されるＸＹ搬送ロボット（８０）に
より一個ずつ揮発装置（６０）に搬入され、揮発処理後
搬出され、パレットの元の位置に返送されることにな
る。揮発処理は、制御装置（９０）により所定の温度、
例えばＪＩＳ方法では９００±２０℃に制御された縦型
環状電気炉からなる灰化装置（６０）内で正確に７分間
加熱することで行われる。パレットに戻された容器は、
冷却されることになるが、複数の容器を対象にする場
合、揮発加熱処理そのものは一個ずつ行われ、かつ常温
のままのパレットにもどされるので、パレット上で放冷
するだけでよい。冷却後の秤量は、前記秤量操作と同様
に秤量される。以上により記憶された試料収容前、試料
収容後及び揮発処理後の秤量値から、揮発分％の値が、
試料の処理前質量に対する処理減量％から水分％を減じ
たものとして算出され、制御装置（９０）に出力される
のである。なお、揮発装置（６０）には炉内雰囲気ガス
を導入し制御することにより、精度のより高い分析が可
能となる。

【００１９】前記ＸＹ搬送ロボット（８０）のチャック
は、揮発分定量用容器の胴径２５mmに対し、水分または
灰分定量用容器の胴径は４０mm、水分定量用容器のふた
の直径は例えば１３mmであるから、図３に示す通りダブ
ルハンドとし、一方に水分定量用容器のふた用チャック
（１１０ａ）と水分または灰分定量用容器用チャック
（１１０ｂ）を設け、他の一方に揮発分定量用容器用チ
ャック（１１０ｃ）を設け、ハンド切り換え（１２０）
をチャック軸（１５０）を中心に回転させることにより
選択される。なお、チャックはエア−シリンダ−（１３
０）により上下移動をし、搬送路（１４０）に沿い水平
移動をする。

【発明の効果】上記説明の通り、本発明は、ＪＩＳ方法
に適合する石炭類の工業分析装置全体をコンパクトに構
成でき、据え付け面積を小さくできる、また自動的に大
量に処理することがより容易となる石炭類の工業分析装
置を提供できるので、高い分析精度を維持しながら熟練
分析専門家を不要とする省力効果が大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の１実施例を示す装置全体の斜
視図で、（ｂ）はその制御装置の斜視図

【図２】本発明の１実施例に使用するパレットの一部を
欠いた斜視図

【図３】本発明の１実施例に使用するＸＹ搬送ロボット
のチャック部近傍の斜視図

【図４】本発明の１実施例に使用する冷却装置の一部を
欠いた斜視図

【符号の説明】

１：パレット、２：上板、３：開口、４：下板、５：開
口、１０：待機テーブル、２０：乾燥装置、３０：灰化
装置、４０：冷却装置、５０：直線搬送装置、５３：フ
ォ−ク、６０：揮発装置、７０：秤量装置、８０：ＸＹ
搬送ロボット、９０：制御装置、１１０ａ：水分定量容
器のふた用チャック，１１０ｂ：水分又は灰分定量容器
用チャック，１１０ｃ：揮発分定量容器用チャック、１
２０：ハンド切り換え、 １３０：エア−シリンダ−、
１４０：搬送路、１５０：チャック軸、１６０：フィ
ン、１７０：吸気ファン、１８０：排気ファン

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の間隔で配置された灰分、水分および
   揮発分測定用の加熱装置、冷却装置、秤量装置と、複数
   の試料容器を載せるパレットと、前記パレットを載せる
   待機テ−ブルと、前記試料容器を個別に試料収容前、熱
   処理前または熱処理後、前記秤量装置に搬入し、秤量
   後、前記待機テ−ブル上の所定位置に搬送し、また、揮
   発分測定用の試料容器を前記揮発分測定用の加熱装置に
   搬入し、揮発処理後、前記待機テ−ブル上の所定位置に
   搬送する第１の搬送装置と、灰分測定用の試料容器を載
   せた前記パレットを前記灰分測定用の加熱装置に搬送搬
   入し、熱処理後、前記冷却装置に搬送搬入し、冷却後、
   前記パレットを前記待機テ−ブルへ搬出搬送し、また、
   水分測定用の試料容器を載せた前記パレットを前記水分
   測定用の加熱装置に搬送搬入し、熱処理後、前記冷却装
   置に搬送搬入し、冷却後、前記待機テ−ブルへ搬出搬送
   する第２の搬送装置と、前記加熱装置の温度制御、前記
   第１と第２の搬送装置の運転操作を制御し、熱処理前試
   料と熱処理後試料の質量を演算し、少なくとも水分、灰
   分、揮発分を算出し、出力する制御装置とを備えたこと
   を特徴とする石炭類の工業分析装置。
2. 【請求項２】前記第１の搬送装置が、水分測定用の試料
   容器の熱処理前に、前記試料容器のふたを取り、前記第
   ２の搬送装置が、前記試料容器の熱処理後かつ冷却前
   に、前記待機テ−ブルへ搬出搬送し、前記第１の搬送装
   置が、前記試料容器のふたを取りつける請求項１に記載
   の石炭類の工業分析装置。
3. 【請求項３】前記パレットが、試料容器を遊挿する開口
   部を複数整列して設けた上板と前記試料容器を支える下
   板とからなる請求項１または請求項２に記載の石炭類の
   工業分析装置。
4. 【請求項４】前記パレットが、下板の試料容器を支える
   部分に真空吸着パッド挿入用開口部を設けてある請求項
   ３に記載の石炭類の工業分析装置。
5. 【請求項５】前記第１の搬送装置が、前記待機テーブ
   ル、同揮発装置および同秤量装置の上方全領域にわたり
   移動可能であり、かつ試料容器を挟持するチャックを備
   えたＸＹ搬送ロボットである請求項１から同４までのい
   ずれかに記載の石炭類の工業分析装置。
6. 【請求項６】前記ＸＹ搬送ロボットが、水分測定用の試
   料容器のふた、水分測定用の試料容器および灰分測定用
   の試料容器を挟持するチャックと、揮発分測定用の試料
   容器を挟持するチャックとを選択可能とした請求項５に
   記載の石炭類の工業分析装置。
7. 【請求項７】前記冷却装置が、空間を設けた内外壁から
   なる二重壁構造である請求項１から同６までのいずれか
   に記載の石炭類の工業分析装置。