(57)【要約】【課題】内部にリフターを有する複数のロータリーキルンを駆動する際に、全体として必要な回転動力の最大値を低減させる。【解決手段】内部にリフター１１２ａ，１１２ｂを有する複数のロータリーキルン１１０ａ，１１０ｂの駆動方法は、複数のロータリーキルン１１０ａ，１１０ｂに共通する駆動手段を１３０設け、各ロータリーキルン１１０の内部における原料の位置分布が互いに異なる位相で変化するように複数のロータリーキルン１１０ａ，１１０ｂを配置することを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にリフターを有する複数のロータリーキルンの駆動方法であって、
前記複数のロータリーキルンに共通する駆動手段を設け、
前記各ロータリーキルンの内部における原料の位置分布が互いに異なる位相で変化するように前記複数のロータリーキルンを配置することを特徴とする、ロータリーキルンの駆動方法。
【請求項２】
２基のロータリーキルンを駆動させることを特徴とする、請求項１に記載のロータリーキルンの駆動方法。
【請求項３】
前記複数のロータリーキルンは、前記各ロータリーキルンに対する前記リフターの位置が互いに異なるように配置されることを特徴とする、請求項１または２に記載のロータリーキルンの駆動方法。
【請求項４】
前記リフターは、前記ロータリーキルンの内部を複数の区画に区分する仕切り壁であり、
前記複数のロータリーキルンは、前記各区画のうち前記原料が装入される区画の位置が互いに異なるように配置されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のロータリーキルンの駆動方法。
【請求項５】
前記複数のロータリーキルンの間での前記原料の位置分布の位相差は、前記原料の位置分布の周期を前記複数のロータリーキルンの数で割った値に等しいことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のロータリーキルンの駆動方法。
【請求項６】
前記複数のロータリーキルンのうちの少なくとも一部は、他のロータリーキルンを経て前記駆動手段から動力を伝達されることによって回転する、請求項１〜５のいずれか１項に記載のロータリーキルンの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータリーキルンの駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロータリーキルンは、傾斜した回転円筒形の炉であり、装入された原料を転動によって軸方向に移動させつつ、各種の処理を行う装置である。例えば鉱石、食品、廃棄物、家畜糞といった幅広い原料について、混合、加熱、乾燥、焼成、冷却、造粒などの多くの工程で利用されている。加熱が必要な場合は、原料と高温ガスとをキルン内で直接接触させる内熱方式や、原料をキルン円筒を介して間接的に加熱する外熱方式などが用いられる。
【０００３】
かかるロータリーキルンにおいて、原料の混合による均一化を促進したり、特に外熱方式ではキルン円筒と原料との接触を促進して加熱を効率的に進めるために、内部にリフターを設ける構成も知られている。リフターは、その名の通り炉内で原料を持ち上げる（掻き上げる）部材である。リフターの例として、特許文献１には、キルンの内部を複数の区画に区分する仕切り壁や、キルンの長手方向に延びる凸条が記載されている。また、特許文献２には、キルンの内部を中心部分と外周部分とに区分し、さらに外周部分を放射状に区分する仕切り壁が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５２−５７２２８号公報
【特許文献２】特開２００５−３５１４９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、ロータリーキルンは、モータなどの駆動手段から回転動力を伝達されることによって回転する。駆動手段からの回転動力は、減速機などを経て、キルンの外壁面に周設されたローラ（またはギア）に伝達される。ロータリーキルンの回転動力は、大別すると、キルンの自重などによって生じる摩擦力に対抗する力（以下、摩擦動力ともいう）と、キルンの内部にある原料を掻き上げるために必要な力（以下、掻き上げ動力ともいう）とに分けられる。
【０００６】
図１０は、ロータリーキルンの回転動力について説明するための図である。ロータリーキルン設備１０は、キルン１１と、支持ローラ１２とを含む。キルン１１は、支持ローラ１２上に設置される。支持ローラ１２は、図示しない駆動手段から伝達される回転動力Ｐによって回転し、支持ローラ１２の回転に伴ってキルン１１が回転する。
【０００７】
回転動力Ｐは、摩擦動力Ｐ１と掻き上げ動力Ｐ２との合計であり、以下の式１によって表される。
Ｐ＝Ｐ１＋Ｐ２  ・・・（式１）
【０００８】
まず、摩擦動力Ｐ１について説明する。摩擦動力Ｐ１は、駆動手段とキルンとの間に介在する支持ローラ１２などの動力伝達部材のベアリングにおける摩擦に対抗する力である。摩擦動力Ｐ１は、原料を含むキルン１１の質量に比例し、以下の式２のような関数として表される。なお、Ｐ１は摩擦動力（ｋＷ）、Ｗは原料を含むキルン１１の質量（ｋｇ）、Ｒはキルン１１の半径（ｍ）、ｒ１は支持ローラ１２の半径（ｍ）、ｒ２は支持ローラ１２の軸半径（ｍ）、μは支持ローラのベアリング部摩擦係数、ｎはキルン１１の回転数（ｒｐｍ）である。
Ｐ１＝ｆ１（Ｗ，Ｒ，ｒ１，ｒ２，μ，ｎ）  ・・・（式２）
【０００９】
次に、掻き上げ動力Ｐ２について説明する。掻き上げ動力Ｐ２は、キルン１１の内部で、原料を内壁との間の摩擦力によって掻き上げる際に必要になる掻き上げトルクとキルン回転数とによるものである。つまり、掻き上げ動力Ｐ２は、キルン１１の内部にある原料の質量と、キルン中心からの距離から求められる掻き上げトルクと、キルン１１の回転数とに比例する。図中、ｗ’は原料の微小部分の質量（ｋｇ）、Ｘはキルン中心から当該微小部分までの水平方向の距離（ｍ）である。掻き上げトルクは、この微小部分に必要な掻き上げトルクを、原料全体について積算することによって求められる。従って、掻き上げ動力Ｐｓ（ｋＷ）は、以下の式３のような関数として表される。
Ｐ２＝ｆ２（Σ（ｗ’×Ｘ），ｎ）  ・・・（式３）
【００１０】
ここで、上記の式２において、関数ｆ１の各パラメータは、回転数ｎが一定であれば、キルン１１の回転状態によっては変化しない。つまり、摩擦動力Ｐ１は、キルン１１の回転の状態に関わらずほぼ一定である。また、図示された例のようにキルン１１の内部にリフターが設けられない場合、キルン１１の内部で内壁との間の摩擦力によって掻き上げられた原料の堆積面は、安息角に従ってほぼ一定に維持される。従って、原料の位置はほぼ一定に保たれる。それゆえ、式３における掻き上げ動力Ｐ２も、回転数ｎが一定であれば、キルン１１の回転の状態に関わらずほぼ一定である。従って、図示された例において、回転動力Ｐは、回転数ｎが一定であれば、キルン１１の回転の状態に関わらずほぼ一定である。
【００１１】
このような場合、例えば原料の処理量を増やすためにロータリーキルン設備１０に複数のキルン１１を設置すると、全体として必要な回転動力ＰＴＴＬは、個々のキルン１１の回転動力Ｐの単純な合計になる。従って、キルン１１ごとに駆動手段を設けても、複数のキルン１１で駆動手段を共用しても、全体として必要な回転動力ＰＴＴＬはほぼ同じである。
【００１２】
しかしながら、上述したように、ロータリーキルンでは、キルンの内部にリフターを設けることも可能である。この場合、原料は、リフターによってより高い位置まで掻き上げられて落下する。つまり、キルン１１の回転に伴って変化するリフターの位置によって、原料が掻き上げられる段階と落下する段階とが繰り返される。それゆえ、炉内の原料の位置分布はキルン１１の回転に伴って変化する。これはつまり、上記の式３において、原料の掻き上げに必要なトルクΣ（ｗ’×Ｘ）が変化することになり、従って掻き上げ動力Ｐ２もキルン１１の回転の状態によって変動するということである。
【００１３】
かかる回転動力Ｐについて、本発明者らが鋭意研究したところ、掻き上げ動力Ｐ２が、回転動力Ｐのうちの大きな割合を占めることがわかった。掻き上げ動力Ｐ２は、多くの場合回転動力Ｐの５０％以上を占め、例えば原料が鉱石などの重量物であれば、８０％を超えることもある。上記のように、掻き上げ動力Ｐ２は、キルン１１の内部にリフターが設けられる場合には、キルン１１の回転の状態に依存する変動成分になる。従って、掻き上げ動力Ｐ２が回転動力Ｐのうちの大きな割合を占めるということは、キルン１１の内部にリフターが設けられる場合、回転動力Ｐの大部分が変動成分になるということである。
【００１４】
そこで、本発明者らは、ロータリーキルン設備において、内部にリフターを有する複数のキルンを設けてこれらの間で駆動手段を共有し、各キルンの回転の状態を適切に組み合わせることによって、全体として必要な掻き上げ動力Ｐ２ＴＴＬを削減し、その結果として全体の回転動力ＰＴＴＬを削減することに想到した。本発明は、かかる知見に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、内部にリフターを有する複数のロータリーキルンを駆動する際に、全体として必要な回転動力の最大値を低減させることが可能な、新規かつ改良されたロータリーキルンの駆動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、内部にリフターを有する複数のロータリーキルンの駆動方法であって、複数のロータリーキルンに共通する駆動手段を設け、各ロータリーキルンの内部における原料の位置分布が互いに異なる位相で変化するように複数のロータリーキルンを配置することを特徴とする、ロータリーキルンの駆動方法が提供される。
【００１６】
内部にリフターを有するロータリーキルンでは、内部における原料の位置分布が周期的に変化する。従って、原料を掻き上げるために必要な動力も、周期的に変化する。そこで、原料の位置分布の周期的変化の位相が各キルンの間で異なるように複数のキルンを配置し、これらのキルンを共通の駆動手段に接続すれば、各キルンの間で掻き上げ動力が最大になるタイミングがずれる結果、全体として必要な回転動力の最大値は、個々のキルンに必要な回転動力の最大値を足し合わせた値よりも小さくなる。
【００１７】
上記のロータリーキルンの駆動方法は、２基のロータリーキルンを駆動させるものであってもよい。２基のロータリーキルンを駆動させる場合、それぞれのキルンの間で掻き上げ動力が最大になるタイミングがずれることによる、全体として必要な回転動力の最大値の低減効果が特に顕著である。もちろん、駆動されるロータリーキルンは３基以上であってもよい。
【００１８】
また、上記のロータリーキルンの駆動方法において、複数のロータリーキルンは、各ロータリーキルンに対するリフターの位置が互いに異なるように配置されてもよい。炉内の原料の位置分布はリフターの位置に従って変化するため、リフターの位置（キルン本体を基準とした相対的な位置）が互いに異なるように各キルンを配置すれば、原料の位置分布を互いに異なる位相で変化させることができる。なお、ここでいうリフターの形状は、特に限定されない。リフターの形状は、例えば仕切り壁であってもよく、凸条であってもよく、その他の形状であってもよい。
【００１９】
また、上記のロータリーキルンの駆動方法において、リフターは、ロータリーキルンの内部を複数の区画に区分する仕切り壁であり、複数のロータリーキルンは、各区画のうち原料が装入される区画の位置が互いに異なるように配置されてもよい。リフターが仕切り壁である場合、キルンの内部で、原料が装入される区画とそうではない区画とを設定することが可能である。原料が装入される区画の位置（キルン本体を基準とした相対的な位置）が互いに異なるようにそれぞれのキルンを配置すれば、原料の位置分布を互いに異なる位相で変化させることができる。この場合、リフターの位置は、それぞれのキルンで同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００２０】
また、上記のロータリーキルンの駆動方法において、複数のロータリーキルンの間での原料の位置分布の位相差（キルン間における位置分布変化の回転方向の角度差）は、原料の位置分布の周期（各キルンで材料が再び同じ位置分布になるまでの回転角度）を複数のロータリーキルンの数で割った値に等しくてもよい。これは、換言すれば、複数のキルンにおける原料の位置分布に、ほぼ等間隔の位相差がつけられるということである。
【００２１】
例えば、仕切り壁によってキルン内を２分割した場合、原料の位置分布の変化はキルンが１８０°回転するごとに繰り返される。つまり、原料の位置分布の周期は１８０°である。この場合、２基のキルンを配置すれは、９０°（＝１８０°／２）の位相差をつけられる。同様にして３基のキルンを配置すれば、６０°（＝１８０°／３）の位相差をつけられる。また、仕切り壁によってキルン内を４分割した場合、原料の位置分布の変化はキルンが９０°回転するごとに繰り返される。つまり、原料の位置分布の周期は９０°である。この場合、２基のキルンを配置すれば、４５°（＝９０°／２）の位相差をつけられる。かかる構成とすることによって、掻き上げ動力の合計をより平準化することができる。
【００２２】
また、上記のロータリーキルンの駆動方法において、複数のロータリーキルンのうちの少なくとも一部は、他のロータリーキルンを経て駆動手段から動力を伝達されることによって回転してもよい。複数のキルンで駆動手段を共有する場合に、駆動手段からそれぞれのキルンまでどのようにして回転動力を伝達するかは、諸々の条件に応じて自由に設定することが可能である。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように本発明によれば、内部にリフターを有する複数のロータリーキルンを駆動する際に、全体として必要な回転動力の最大値を低減させることができる。
【００２４】
これによって、例えば、ロータリーキルン１基あたりの駆動手段の最大出力がより小さいものでよくなるために、設備コストが低減される。また、負荷の変動幅も小さくなるため、駆動手段の疲労や摩耗が少なくなり、メンテナンスが容易になる場合もある。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】ロータリーキルンにおける掻き上げトルクの算出について説明するための図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るロータリーキルン設備の概略的な構成を示す図である。
【図３】図２に示すロータリーキルン設備における掻き上げトルクの変化を示すグラフである。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るロータリーキルン設備の概略的な構成を示す図である。
【図５】図４に示すロータリーキルン設備における掻き上げトルクの変化を示すグラフである。
【図６】本発明の第３の実施形態に係るロータリーキルン設備の概略的な構成を示す図である。
【図７】図６に示すロータリーキルン設備における掻き上げトルクの変化を示すグラフである。
【図８】本発明の第４の実施形態に係るロータリーキルン設備の概略的な構成を示す図である。
【図９】本発明の第５の実施形態に係るロータリーキルン設備の概略的な構成を示す図である。
【図１０】ロータリーキルンの回転動力について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２７】
（掻き上げトルクの算出）
まず、図１を参照して、本発明の基礎となる掻き上げトルクの算出について説明する。以下の説明では、例として内部にリフターが設けられないロータリーキルンについて掻き上げトルクを算出するが、リフターが設けられるロータリーキルンでも、同様にして掻き上げトルクを計算することが可能である。
【００２８】
以下の計算では、キルン１１の中心を原点として、水平方向にＸ軸、鉛直方向にＹ軸を設定する。その上で、キルン１１の内部にある原料を水平方向に幅ΔＸごとに分割した微小要素Ｅのそれぞれについて、掻き上げに必要なトルクを算出する。各要素Ｅについて算出されたトルクの合計が、キルン１１の内部にある原料を掻き上げるために必要なトルク（以下、掻き上げトルクともいう）である。
【００２９】
図１において、点Ａおよび点Ｂは、原料の堆積面の下端および上端である。ここで、原料の堆積面がほぼ平面であるものとすると、堆積面の断面を表す直線ＡＢ（Ｙ＝ａＸ＋ｂ；ａ，ｂは定数）が定義できる。点Ａの座標を（Ｘ１，Ｙ１）、点Ｂの座標を（Ｘ２，Ｙ２）とすると、点Ａおよび点Ｂはいずれも、直線ＡＢとキルン１１の内壁との交点であることから、Ｘ１とＹ１と、およびＸ２とＹ２との関係は、キルン１１の半径Ｒと定数ａ，ｂとを用いて以下の式４および式５のように表される。
【００３０】
【数１】
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【００３１】
【数２】
2014020728.tif 000004
【００３２】
各微小要素Ｅについて、上端の座標を（Ｘ，Ｙ）、下端の座標を（Ｘ，Ｙ’）とすると、微小要素Ｅの幅は分割幅ΔＸ、高さはΔＹ＝Ｙ−Ｙ’である。ここで、微小要素Ｅの上端は直線ＡＢ上にあり、微小要素Ｅの下端はキルン１１の内壁上にあるため、ＹおよびＹ’は、以下の式６のように表される。
【００３３】
【数３】
2014020728.tif 000005
【００３４】
従って、微小要素Ｅの面積Ｓは、以下の式７によって表される。
【００３５】
【数４】
2014020728.tif 000006
【００３６】
キルン１１の内部にある原料の断面積ＳＴＴＬは、上記の式６によって表される微小要素Ｅの面積ＳをＸ＝Ｘ２からＸ＝Ｘ１まで積分したものに等しく、以下の式８によって求められる。
【００３７】
【数５】
2014020728.tif 000007
【００３８】
ここで、計算の条件として、以下の表１に示すように、キルンおよび原料の諸元を与える。
【００３９】
【表１】
2014020728.tif 000008
【００４０】
上記の式８によって求められる原料の断面積ＳＴＴＬが、表１に示される原料の断面積ＳＭに等しくなるように、式４、式５、式８を用いてＸ１，Ｙ１，Ｘ２，Ｙ２，ｂについて収束計算を実行すると、結果は以下の表２のようになる。なお、ａは、−ｔａｎ（α）に等しく、−０．７である。
【００４１】
【表２】
2014020728.tif 000009
【００４２】
上記の結果を上記の式６に代入し、適当なΔＸを設定することで、微小要素Ｅの面積Ｓが求められる。面積Ｓに原料のかさ比重γとキルン有効長Ｌとをかければ、微小要素Ｅに対応する部分の原料の質量ｗ’が求められる。質量ｗ’に、キルン１１の中心、すなわち原点までの距離をかければ、微小要素Ｅに対応する原料を掻き上げるために必要なトルクが求められる。ΔＸを、原料をＸ軸方向について１０００等分する値、すなわちΔＸ＝（Ｘ１−Ｘ２）／１０００＝約０．００１２（ｍ）として算出したトルクを原料全体について積算すると、約１４．４（ｋＮ・ｍ）である。
【００４３】
なお、以下で説明する本発明の各実施形態における掻き上げトルクは、上記の例と同様の計算によって算出されているため、計算についての詳細な説明は省略する。当業者には明らかなように、炉内にリフターが設けられる場合にも、原料の領域を規定する関数が変更されるだけであるため、上記の例と同様にして掻き上げトルクを算出することが可能である。
【００４４】
（第１の実施形態）
続いて、図２および図３を参照して、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００４５】
図２は、本発明の第１の実施形態に係るロータリーキルン設備の概略的な構成を示す図である。ロータリーキルン設備１００は、２基のキルン１１０ａ，１１０ｂを有する。キルン１１０ａ，１１０ｂのそれぞれには、リフターとして、内部を２つの区画に区分する仕切り壁１１２ａ，１１２ｂが設けられる。キルン１１０ａ，１１０ｂの内部にある原料は、それぞれ、仕切り壁１１２ａ，１１２ｂによって掻き上げられる。従って、図示されているように、仕切り壁１１２ａ，１１２ｂの位置によって、キルン１１０ａ，１１０ｂの内部にある原料の位置分布は異なる。
【００４６】
ここで、図示されているように、キルン１１０ａ，１１０ｂは、仕切り壁１１２ａ，１１２ｂの位置が互いに９０°の位相差を有するように、支持ローラ１２０上に配置される。つまり、例えば仕切り壁１１２ａが水平である場合には、仕切り壁１１２ｂは鉛直である。逆に、仕切り壁１１２ａが鉛直である場合には、仕切り壁１１２ｂは水平である。これによって、キルン１１０ａ，１１０ｂの内部にある原料の位置分布は、互いに異なる位相で変化する。
【００４７】
一方、支持ローラ１２０は、減速機１４０を介してモータ１３０に接続されている。モータ１３０からの回転動力は減速機１４０を経て支持ローラ１２０に伝達され、支持ローラ１２０の回転に伴ってキルン１１０ａ，１１０ｂがそれぞれ同じ回転数で回転する。本実施形態では、このようにして、キルン１１０ａ，１１０ｂが共通の駆動手段であるモータ１３０に接続されるとともに、キルン１１０ａ，１１０ｂの内部における原料の位置分布の位相差が維持される。
【００４８】
図３は、図２に示すロータリーキルン設備における掻き上げトルクの変化を示すグラフである。なお、図３では、キルン１１０ａをキルンＡ、キルン１１０ｂをキルンＢと表記している。この例では、仕切り壁１１２ａ，１１２ｂの位置が９０°の位相差を維持した状態で、キルンＡおよびキルンＢをそれぞれ１０°〜１５°間隔で順次回転させて掻き上げトルクを算出した。なお、計算の条件となるキルンおよび原料の諸元（キルンＡ、キルンＢに共通）は、以下の表３に示すとおりである。なお、仕切り壁によって形成される２つの区画内に存在する原料量は、等しいものとする。
【００４９】
【表３】
2014020728.tif 000010
【００５０】
グラフを参照すると、キルンＡ、キルンＢともに、掻き上げトルクが１８０°（キルンの回転角度）を周期として変化していることがわかる。これは、それぞれのキルンの内部にある原料の位置分布が、同じく１８０°を周期として変化しているためである。また、キルンＡの掻き上げトルクの変化と、キルンＢの掻き上げトルクの変化との間には、約９０°の位相差がある。これは、それぞれのキルンの仕切り壁の位置が互いに９０°の位相差を有することによるものである。結果として、キルンＡの掻き上げトルクが最大になる区間（キルン回転角度１６０°前後）ではキルンＢの掻き上げトルクが最小に近く、逆にキルンＢの掻き上げトルクが最大になる区間（キルン回転角度７０°前後）ではキルンＡの掻き上げトルクが最小に近くなっている。
【００５１】
上記の例において、キルン１基あたりの最大掻き上げトルクは、約２０．２（ｋＮ・ｍ）である（角度が間欠的に設定されているため、若干の誤差が含まれうる。以下の実施形態においても同様）。これを単純に２倍すると約４０．３（ｋＮ・ｍ）であるが、上記のように２基のキルンの掻き上げトルクの変化に位相差をつけることによって、キルンＡおよびキルンＢの合計の掻き上げトルクの最大値は、約２６．５（ｋＮ・ｍ）に抑えられている。これは、それぞれの最大値を単純に加算した場合に比べて約３４％低減された値である。
【００５２】
（第２の実施形態）
次に、図４および図５を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００５３】
図４は、本発明の第２の実施形態に係るロータリーキルン設備の概略的な構成を示す図である。ロータリーキルン設備２００は、２基のキルン２１０ａ，２１０ｂを有する。キルン２１０ａ，２１０ｂのそれぞれには、リフターとして、内部を４つの区画に区分する仕切り壁２１２ａ，２１２ｂが設けられる。本実施形態では、４つの区画のすべてに原料が装入される。
【００５４】
ここで、図示されているように、キルン２１０ａ，２１０ｂは、仕切り壁２１２ａ，２１２ｂの位置が互いに４５°の位相差を有するように、支持ローラ１２０上に配置される。つまり、例えば仕切り壁２１２ａが斜め４５°に傾斜している場合には、仕切り壁２１２ｂは水平または鉛直である。逆に、仕切り壁２１２ａが水平または鉛直である場合には、仕切り壁２１２ｂは斜め４５°に傾斜している。これによって、キルン２１０ａ，２１０ｂの内部にある原料の位置分布は、互いに異なる位相で変化する。
【００５５】
図５は、図４に示すロータリーキルン設備における掻き上げトルクの変化を示すグラフである。なお、図５では、キルン２１０ａをキルンＡ、キルン２１０ｂをキルンＢと表記している。この例では、仕切り壁２１２ａ，２１２ｂの位置が４５°の位相差を維持した状態で、キルンＡおよびキルンＢを５°間隔で順次回転させて掻き上げトルクを算出した。なお、計算の条件となるキルンおよび原料の諸元（キルンＡ、キルンＢに共通）は、以下の表４に示すとおりである。なお、仕切り壁によって形成される４つ区画内に存在する原料量は、いずれも等しいものとする。
【００５６】
【表４】
2014020728.tif 000011
【００５７】
グラフを参照すると、キルンＡ、キルンＢともに、掻き上げトルクが９０°（キルンの回転角度）を周期として変化していることがわかる。これは、それぞれのキルンの内部にある原料の位置分布が、同じく９０°を周期として変化しているためである。また、キルンＡの掻き上げトルクの変化と、キルンＢの掻き上げトルクの変化との間には、約４５°の位相差がある。これは、それぞれのキルンの仕切り壁の位置が互いに４５°の位相差を有することによるものである。
【００５８】
上記の例において、キルン１基あたりの最大掻き上げトルクは、約８．６（ｋＮ・ｍ）である。これを単純に２倍すると約１７．３（ｋＮ・ｍ）であるが、上記のように２基のキルンの掻き上げトルクの変化に位相差があるために、キルンＡおよびキルンＢの合計の掻き上げトルクの最大値は、約１５．９（ｋＮ・ｍ）であり、それぞれの最大値を単純に加算した場合に比べて約８％低減されている。
【００５９】
（第３の実施形態）
続いて、図６および図７を参照して、本発明の第３の実施形態について説明する。
【００６０】
図６は、本発明の第３の実施形態に係るロータリーキルン設備の概略的な構成を示す図である。ロータリーキルン設備３００は、２基のキルン３１０ａ，３１０ｂを有する。キルン３１０ａ，３１０ｂのそれぞれには、リフターとして、内部を４つの区画に区分する仕切り壁２１２ａ，２１２ｂが設けられる。本実施形態では、４つの区画のうち、対角上に位置する２つの区画に原料が装入されている。
【００６１】
ここで、図示されているように、キルン３１０ａ，３１０ｂは、仕切り壁２１２ａ，２１２ｂの位置が同期する（位相差を有さない）ように、支持ローラ１２０上に配置される。それとともに、キルン３１０ａ，３１０ｂでは、互い違いの区画に原料が挿入される。つまり、例えばキルン３１０ａで左上および右下の区画に原料が装入される場合には、キルン３１０ｂでは右上および左下の区画に原料が装入される。これによって、キルン３１０ａ，３１０ｂの内部にある原料の位置分布は、互いに異なる位相で変化する。
【００６２】
図７は、図６に示すロータリーキルン設備における掻き上げトルクの変化を示すグラフである。なお、図７では、キルン３１０ａをキルンＡ、キルン３１０ｂをキルンＢと表記している。この例では、原料が装入される区画が互い違いになった状態で、キルンＡおよびキルンＢを１０°〜１５°の間隔で順次回転させて掻き上げトルクを算出した。なお、計算の条件となるキルンおよび原料の諸元（キルンＡ、キルンＢに共通）は、以下の表５に示すとおりである。なお、原料が装入される２つの区画内に存在する原料量は、等しいものとする。
【００６３】
【表５】
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【００６４】
グラフを参照すると、キルンＡ、キルンＢともに、掻き上げトルクが１８０°（キルンの回転角度）を周期として変化していることがわかる。これは、それぞれのキルンの内部にある原料の位置分布が、同じく１８０°を周期として変化しているためである。また、キルンＡの掻き上げトルクの変化と、キルンＢの掻き上げトルクの変化との間には、約９０°の位相差がある。これは、それぞれのキルンで原料が装入される区画の位置が互いに９０°の位相差を有することによるものである。
【００６５】
上記の例において、キルン１基あたりの最大掻き上げトルクは、約９．５（ｋＮ・ｍ）である。これを単純に２倍すると約１９．０（ｋＮ・ｍ）であるが、上記のように２基のキルンの掻き上げトルクの変化に位相差があるために、キルンＡおよびキルンＢの合計の掻き上げトルクの最大値は、約１３．１（ｋＮ・ｍ）であり、それぞれの最大値を単純に加算した場合に比べて約３１％低減されている。
【００６６】
（第４の実施形態）
次に、図８を参照して、本発明の第４の実施形態について説明する。
【００６７】
図８は、本発明の第４の実施形態に係るロータリーキルン設備の概略的な構成を示す図である。ロータリーキルン設備４００は、２基のキルン４１０ａ，４１０ｂを有する。キルン４１０ａ，４１０ｂのそれぞれには、リフターとして、キルンの長手方向に延在する凸条４１４ａ，４１４ｂが設けられる。
【００６８】
ここで、図示されているように、キルン４１０ａ，４１０ｂは、凸条４１４ａ，４１４ｂの位置が互いに４５°の位相差を有するように、支持ローラ１２０上に配置される。つまり、例えば凸条４１４ａが斜め４５°に傾斜している場合には、凸条４１４ｂは水平または鉛直である。逆に、凸条４１４ａが水平または垂直である場合には、凸条４１４ｂは斜め４５°に傾斜している。これによって、キルン４１０ａ，４１０ｂの内部にある原料の位置分布は、互いに異なる位相で変化する。
【００６９】
本実施形態のように、リフターとして凸条が設けられる場合も、それぞれのキルンの掻き上げトルクは、キルンの回転に伴って周期的に変化する。例えば、図示された時点において、キルン４１０ａでは、左下に位置する凸条４１４ａによって、内部にある原料がキルン４１０ｂの内部にある原料よりも高い位置まで掻き上げられている。
【００７０】
このように、リフターの形状が凸条である場合にも、凸条の位置が互いに異なるように２基のキルンを配置することによって、各キルンの内部にある原料の位置分布を互いに異なる位相で変化させることが可能である。従って、本実施形態でも、上記の各実施形態と同様に、全体の最大掻き上げトルクを削減することができる。
【００７１】
（第５の実施形態）
次に、図９を参照して、本発明の第５の実施形態について説明する。
【００７２】
図９は、本発明の第５の実施形態に係るロータリーキルン設備の概略的な構成を示す図である。ロータリーキルン設備５００は、２基のキルン１１０ａ，１１０ｂを有する。キルン１１０ａ，１１０ｂの構成は、上記の第１の実施形態と同様である。
【００７３】
キルン１１０ａ，１１０ｂは、それぞれ支持ローラ５２０上に配置される。支持ローラ５２０は、キルン１１０ｂを支持し、減速機１４０を介してモータ１３０に接続される支持ローラ５２０ｂ１と、キルン１１０ｂを支持し、動力伝達機構５５０に接続される支持ローラ５２０ｂ２と、キルン１１０ａを支持し、動力伝達機構５５０に接続される支持ローラ５２０ａ１と、キルン１１０ａを支持する支持ローラ５２０ａ２とを含む。
【００７４】
ロータリーキルン設備５００では、モータ１３０からの回転動力が減速機１４０を経て支持ローラ５２０ｂ１に伝達され、支持ローラ５２０ｂ１の回転に伴ってキルン１１０ｂが回転する。一方、支持ローラ５２０ｂ２は、キルン１１０ｂの回転に伴って回転し、回転動力を動力伝達機構５５０に伝達する。動力伝達機構５５０は、支持ローラ５２０ｂ２からの回転動力を、回転数を変えずに支持ローラ５２０ａ１に伝達し、支持ローラ５２０ａ１の回転に伴ってキルン１１０ａが回転する。本実施形態では、このようにして、キルン１１０ａ，１１０ｂが、共通の駆動手段であるモータ１３０に接続されるとともに、キルン１１０ａ，１１０ｂの内部における原料の位置分布の位相差が維持される。
【００７５】
本実施形態に示されるように、ロータリーキルン設備において、複数のキルンを駆動する共通の駆動手段、およびそれらの間の動力伝達手段をどのように配置するかは、設置場所の空間的な制約や、設備保守の容易性の観点から適宜設計されうる。なお、本実施形態における駆動手段および動力伝達手段の配置は、上記の第１の実施形態だけではなく、第２〜第４の実施形態についても同様に適用されうる。
【００７６】
（その他の実施形態）
上記で説明された実施形態では、ロータリーキルン設備に駆動手段を共有する２基のキルンを設置したが、３基以上のキルンが設置されて駆動手段を共有してもよい。この場合の駆動手段および動力伝達手段の配置も、例えば上記の第１の実施形態や第５の実施形態のように、適宜設計されうる。
【００７７】
また、上記で説明された実施形態では、リフターとして設けられる仕切り壁がキルン内部を２区画または４区画に区分したが、区画の数は任意である。例えば、仕切り壁はキルン内部を３区画に区分してもよく、また５区画以上に区分してもよい。ただし、区画の数がおおむね４以下である方が、掻き上げトルクの変動の周期がある程度長いため、原料の位置分布に位相差をつけることによる掻き上げトルクの削減効果が大きい。また、仕切り壁はキルン内部を必ずしも放射状に区分しなくてもよく、例えばその一部を同心円状に区分してもよい。
【００７８】
また、上記で説明された実施形態では、リフターとして設けられる凸条がキルン内部の４箇所に設けられたが、凸条の数は任意である。例えば、凸条はキルン内部の２箇所または３箇所に設けられてもよく、また５箇所以上に設けられてもよい。また、リフターの形状は仕切り壁や凸条には限られず、キルン内部にある原料を掻き上げるものであればどのような形状であってもよい。
【００７９】
また、上記で説明された実施形態では、複数のキルンがいずれも同じ向きに回転したが、複数のキルンの中には逆向きに回転するものがあってもよい。
【００８０】
また、本発明は、複数のロータリーキルンの駆動方法において、各ロータリーキルンの内部における原料の位置分布が互いに異なる位相で変化するように複数のロータリーキルンを配置することにより、全体として必要な回転動力の最大値を低減させるものである。上記異なる位相の変化を安定して保持するためには、ロータリーキルン同士を同一速度で回転させることが好ましい。そのため、ロータリーキルンの駆動伝達が重要となる。前述のように、キルンの回転動力は、キルンの外壁面に周設されたローラ（またはギア）によって伝達される。通常、ローラ駆動においても、すべりを生ずることなく安定的にキルンを回転させることを発明者は経験しているが、長期間の使用においては、微小なすべりが生じ、蓄積することで、当初設定した原料の位置分布がずれてしまう可能性がある。
【００８１】
これを防止するためには、使用時において適宜、複数のロータリーキルン内の原料の位置分布が当初の設定通りになっているかを確認するか、又は、ロータリーキルン同士の相対的な回転の位置関係が当初通りであるかを確認し（キルンの外周部に検出体を付けて近接センサーで監視する等）、ずれている場合には調整することが好ましい。また、ギヤによる駆動であれば、原料の位置分布がずれてしまうことは生じないため、すべり防止には好ましい。このような対応によって、当初設定した原料の位置分布を維持することが可能となる。
【００８２】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００８３】
１００，２００，３００，４００，５００    ロータリーキルン設備
１１０，２１０，３１０，４１０    キルン
１１２，２１２    仕切り壁
４１４    凸条
１２０，５２０    支持ローラ
１３０    モータ
１４０    減速機
５５０    動力伝達機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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