(57)【要約】      （修正有）【課題】粉体状の被加熱物を雰囲気ガスによりより均一に加熱ガス処理できる生産性に優れたバッチ式ロータリキルンを提供する。【解決手段】バッチ式ロータリキルン１０は、被加熱物を収容して軸線周りに回転するレトルト１３と、レトルトの外側部を加熱する加熱炉７とを備え、レトルトの少なくとも一端に着脱自在の蓋体２３を有し、レトルトの一端側からレトルト内を所定のガス雰囲気とする雰囲気ガスＧを供給し、一端側あるいは他端側からこの雰囲気ガスを排出して被加熱物を加熱ガス処理する。雰囲気ガスの供給側にはレトルトの軸心に沿ってレトルト内部へ延出する複数のガス噴出部を設けた雰囲気ガス供給手段３３および加熱炉とレトルトとを一体的に上下方向に揺動する揺動手段を備えている。【選択図】図１
2006308173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱物を収容して軸線周りに回転するレトルトと、該レトルトの外側部を加熱する加熱炉とを備え、前記レトルトの少なくとも一端に着脱自在の蓋体を有し、前記レトルトの一端側から前記レトルト内を所定のガス雰囲気とする雰囲気ガスを供給し前記一端側あるいは他端側から前記雰囲気ガスを排出して前記被加熱物を加熱ガス処理するバッチ式ロータリキルンであって、
前記雰囲気ガスの供給側には前記レトルトの軸心に沿って前記レトルト内部へ延出する複数のガス噴出部を設けた雰囲気ガス供給手段を備えることを特徴とするバッチ式ロータリキルン。
【請求項２】
前記雰囲気ガス供給手段は先端を封止し前記被加熱物に対向する側面に複数のガス噴出口を有するステンレス管である請求項１に記載のバッチ式ロータリキルン。
【請求項３】
前記加熱炉と前記レトルトとを一体的に上下方向に揺動する揺動手段を備える請求項１または２に記載のバッチ式ロータリキルン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体や粒体などの被加熱物を雰囲気加熱処理（以後、加熱ガス処理ともいう）するバッチ式ロータリキルンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、粉体や粒体の被加熱物を所望の雰囲気で加熱処理するには、被加熱物を耐火性の容器（以後、匣鉢という）内に収容してトンネルキルンやシャトルキルンなどで加熱処理されていた。しかし、被加熱物を匣鉢内に収容して加熱処理する場合には、被加熱物の表面部分と匣鉢に接した部分と中心部分とでは加熱温度に差が生じて均一な加熱処理を施すことができなかった。加熱時間を長くすれば均一に加熱することができるが作業効率が低下し、コストアップとなるといった問題があった。
【０００３】
このような問題を解決するために、すでに本発明者らは図３に示すようなバッチ式ロータリキルを提案している（特許文献１参照）。
【０００４】
図３に示すバッチ式ロータリキルン１００は、上下方向に傾斜可能に設置された炉体１０２の内周に電気ヒータ１０４が配置され、その電気ヒータ１０４と同心に炉体１０２を貫通して回転するレトルト１０６を備え、その少なくとも一端に開放自在な蓋体１０８を嵌挿することでレトルト１０６をほぼ閉塞するようになっている。そして、雰囲気ガスを供給する雰囲気ガス供給管１１０が蓋体１０８の軸心を貫通してその噴出口がレトルト内に僅かに突出して臨むように設けられている。また、雰囲気ガスの排気流路１１２は雰囲気ガス供給管１１０を内包して同軸に設けられている。
【０００５】
このロータリキルンでは、被加熱物Ｍは次のようにして加熱処理される。まずレトルト１０６の閉塞側が下になるように炉体１０２を傾斜させた姿勢で開放端側から被処理物Ｍを投入し、しかる後に開放端側に蓋体１０８を嵌挿してレトルト１０６を閉塞する。次に、ヒータ１０４をＯＮしてレトルト１０６を傾斜姿勢のまま、又は水平姿勢にして回転させる。この時、蓋体１０８を貫通して設けた雰囲気ガス供給管１１０から雰囲気ガス又は反応ガス（以後、単に雰囲気ガスという）Ｇをレトルト１０６内へ供給する。被処理物Ｍは雰囲気ガスＧの雰囲気中で攪拌されながら加熱されるために全体的に均一に加熱ガス処理される。このようにして被加熱物Ｍに所定の加熱処理を施した後、蓋体１０８をはずしてから開放端が下向きになるようにレトルト１０６を傾斜させて被加熱物Ｍを外部へ取り出す。
【０００６】
しかしながら、このような従来のキルンでは雰囲気ガスによる加熱ガス処理に処理ムラが生じて均質な被加熱物が得られないことがある。加熱時間を長くすればこの処理ムラは小さくなり均一な品質のものが得られるが、生産性が低下するとともに加熱コストの上昇や雰囲気ガスの消費量を増大させるという問題がある。
【特許文献１】特開２００２−２７７１６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の問題を解消するためになされたもので、粉体状の被加熱物を加熱処理するロータリキルンであって、被加熱物を雰囲気ガスによりより均一に加熱ガス処理できる生産性に優れたバッチ式ロータリキルンを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のバッチ式ロータリキルンは、被加熱物を収容して軸線周りに回転するレトルトと、レトルトの外側部を加熱する加熱炉とを備え、レトルトの少なくとも一端に着脱自在の蓋体を有し、レトルトの一端側からレトルト内を所定のガス雰囲気とする雰囲気ガスを供給し、一端側あるいは他端側からこの雰囲気ガスを排出して被加熱物を加熱ガス処理するバッチ式ロータリキルンであって、雰囲気ガスの供給側にはレトルトの軸心に沿ってレトルト内部へ延出する複数のガス噴出部を設けた雰囲気ガス供給手段を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明のバッチ式ロータリキルンは、レトルトの加熱部に上記のような雰囲気ガス供給手段を備えているので、レトルト内の軸方向の雰囲気ガスの濃度分布がほぼ均一となるので被加熱物に均一に加熱ガス処理を施すことができ、加熱ガス処理ムラのない均質な被加熱物を得ることができる。また、従来よりも短時間で均質な被加熱物を得ることができるので生産性が向上し、雰囲気ガスの消費量削減によるコストダウンも期待できる。
【００１０】
また、雰囲気ガス供給手段は先端を封止し被加熱物に対向する側面に複数のガス噴出口を有するステンレス管であることが望ましい。雰囲気ガス供給手段を先端を封止し被加熱物に対向する側面に複数のガス噴出口を有するステンレス管とすることで、攪拌されている被加熱物に直接雰囲気ガスを吹き付けることができるので、さらに加熱ガス処理ムラのない均質な被加熱物を短時間に得ることができる。
【００１１】
本発明のバッチ式ロータリキルンは、加熱炉とレトルトとを一体的に上下方向に揺動する揺動手段を備えることが望ましい。レトルトの回転加熱中に加熱炉とレトルトとを一体的に上下方向に揺動することで、被加熱物の軸方向での攪拌を促進し、より一層加熱ガス処理ムラのない均質な被加熱物を短時間に得ることができる。
【００１２】
なお、本発明において、雰囲気ガスは粉体や流体を加熱処理するためにレトルト内へ打ち込まれる気体であって、不活性ガスであるアルゴンガスや窒素ガス、還元雰囲気とする水素ガスや一酸化炭素ガス、窒化処理に用いるアンモニアガス、あるいは、酸化処理を施すための酸素ガス等を例示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図を参照しながら説明する。
【００１４】
（第１の実施の形態）
この態様のバッチ式ロータリキルン１０は、基台１に軸３と油圧シリンダ６によって上下方向に傾動自在の支持板５が支持されており、支持板５の上に断熱材からなる加熱炉７が固設されている。加熱炉７の内周面には電気ヒータ９が配置され、その両端には電気ヒータ９と同心の挿通孔１１が形成され、その挿通孔１１にレトルト１３が僅かな隙間をあけて挿通されている。
【００１５】
レトルト１３は両端部付近の外周に固定されたタイヤ１５を支持板５の両端部に設置された２個一対の平ローラ１７と鍔付きローラ１９に載置されて回転自由に支持されおり、いずれか一方のローラ１７、１９の駆動により一方向に回転可能となっている。また、レトルト１３は加熱炉７の両端から左右に略同寸法突出しており、レトルト１３の両端は蓋体２３で開放可能に閉塞されるようになっている。
【００１６】
蓋体２３はレトルト１３の加熱部分を区画するリング２１から端部までとほぼ同一の長さで、レトルト１３にほぼ緊密に嵌入する有底の円筒形をなし、内端部に断熱材２５が詰め込まれているとともに、内端面にレトルト１３のリング２１に当接するシール２７が設けられている。外端面に被せられた蓋板２９にはレトルト１３の端部に当接するシール３１が取り付けられており、レトルト１３をほぼ密閉するように構成されている。レトルト１３の一端側の蓋体２３の軸心には雰囲気ガス供給管３３がスイベルジョイント３５を介して貫通している。また、他端側の蓋体２３の軸心には雰囲気ガスの排気管３７が貫通している。
【００１７】
雰囲気ガス供給管３３は蓋体２３の軸心を貫通してレトルト１３の軸心に沿ってレトルト内部へ延出するするように設置されており、複数のガス噴出口３４が穿設されている。雰囲気ガス供給管３３は、その先端３９が封止され、突出部の被加熱物Ｍに対向する側面に適宜の間隔で複数のガス噴射口３４を穿設したステンレス管が好ましい。加熱中は雰囲気ガス供給管３３に常温の雰囲気ガスが供給されるので、雰囲気ガス供給管３３は常に冷却されている。従って、加熱によって雰囲気ガス供給管３３が変形するおそれはないが、耐食性に優れるステンレス管、あるいはアルミナなどのセラミック管とすることが望ましい。
【００１８】
以上の構成からなるロータリキルンの稼働は、まず、油圧シリンダ６の伸長又は収縮によりレトルト１３を傾斜させて、下側となった開口へ蓋体２３を嵌入しシール２７をリング２１に当接し、シール３１をレトルト１３の端部に当接したのち、ボルトなどの図示しない締め付け部材で蓋体２３をレトルト１３の下側の端部に固定してレトルト１３の一端側を閉塞する。
【００１９】
次に、レトルト１３の上側の端部から被加熱物Ｍを投入し、上記と同様にしてレトルト１３の上側の端部を蓋体２３で閉塞し、油圧シリンダ６の収縮又は伸長によりレトルト１３を水平姿勢にして所定の雰囲気ガスＧを供給し、レトルト内の雰囲気を雰囲気ガスＧに置換する。続いて、レトルト１３を回転させるとともに、電気ヒータ９をＯＮして加熱ガス処理を開始する。雰囲気ガスの供給量は被加熱物の種類や容量、雰囲気ガスの種類や加熱条件などによって異なるが、概ねレトルト内容積の１／１０〜３倍／分である。雰囲気ガスの供給量が１／１０／分未満では均一なガス処理物を得ることができない。また、３倍／分を越えても処理効率は飽和してしまい、かえって被加熱物が飛散したり変質したりすることがあるので好ましくない。
【００２０】
以上のようにして被加熱物Ｍに所定の加熱ガス処理を施す。加熱ガス処理された被加熱物Ｍは、レトルト１３を傾動して上方の蓋体２３を取り外してから、上下逆方向に傾動してレトルトを回転しながら金属容器などの中へ取り出す。なお、被加熱物が還元雰囲気で加熱する酸化鉄やニッケルなどの場合には、ロータリキルン中で回転しながら所定の温度まで冷却してから取り出すことが望ましい。
【００２１】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態は、上記第１の実施の形態のバッチ式ロータリキルンに加熱炉とレトルトとを一体的に上下方向に揺動する揺動手段を備えたものである。従って、揺動手段以外は第１の実施の形態と同様である。
【００２２】
図２に第２の実施の形態における揺動状態を模式的に示す。図２において、実線で示す断面は軸３を支点にしてシリンダロッド４を下限位置にまで収縮した状態を示し、一点鎖線は、シリンダロッド４を上限位置にまで伸長した状態を示している。つまり、軸３を支点にしてシリンダロッド４を矢印Ｚのように上下に伸縮することでレトルト１３を矢印Ｓのように揺動することができる。すなわち、軸３とシリンダロッド４を上下方向に伸縮する油圧シリンダ６と油圧ユニット８などが揺動手段である。
【００２３】
油圧シリンダ６をタイマなどにより所定の周期で伸縮して軸３を支点として支持板５を揺動させ被加熱物Ｍを攪拌しつつ加熱する。
【００２４】
揺動方法は被加熱物の粒度や粉体の性状、被加熱物の装入量や加熱条件、雰囲気ガスの流量などによって適宜選択すればよいが、概ね０．５〜１０回／分とする。０．５回／分未満では揺動による攪拌効果に乏しく、１０回／分を越えて揺動しても攪拌効果が飽和してしまい、かえって被加熱物の飛散が増加して粉末の歩留まりが低下することがあるので好ましくない。
【実施例】
【００２５】
粒径が８０μｍ未満のフェライト粉末０．５ｋＧを内径３００ｍｍ、加熱有効長さ５００ｍｍのレトルトに装入し、レトルト内へアンモニアガスを６０ｌ／分で供給し、レトルトを１０ｒｐｍで回転させながら６００〜９００℃で窒化処理した。なお、加熱開始から加熱が終了するまで１回／分の速度でレトルトを揺動した。以上のような条件で加熱を開始してから４時間後に被加熱物を取り出しＸ線により加熱ガス処理のバラツキを判定したところ、加熱ムラ、ガス処理ムラもなく良好な製品が得られた。なお、従来技術に比べて本実施例では加熱時間は約２／３、雰囲気ガス消費量も約２／３で良好な品質を得ることができた。この効果はガラスやアルミナなどの微粉末の加熱ガス処理についても同様に得ることができた。
【００２６】
本発明は、上記の実施の形態や実施例に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更することができる。例えば、実施の形態ではレトルト１３の左右両端を蓋体２３によって閉塞できるようにしているが、レトルト１３の一端側を固定的に閉塞して他端側のみを着脱自在の蓋体２３で閉塞することもできる。この場合には、被加熱物の投入と排出とは一側からのみ行うこととなる。また、実施の形態では加熱炉の加熱源は電気ヒータとしたが、ガスあるいは軽油や重油などのバーナ加熱としても良い。
【００２７】
また、本発明者らが特願２００４−１６４５２０号で提案したように、断面形状が楕円形や多角形のレトルトとしてもよい。このような断面形状のレトルトを用いることで被加熱物の攪拌をさらに促進し、一層均質な被加熱物をより短時間で得ることができ、歩留まりや生産性をより一層向上することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明のバッチ式ロータリキルンは、被加熱物の雰囲気ガス処理によるムラを解消することができるので均質な被加熱ガス処理物を効率よく得ることができる。従って、磁気ディスクやテープなど記録メディアに使用されるフェライト粉末の酸化雰囲気中での焼成や、化粧品の顔料などの材料として多用されるガラス微粉末の水素と窒素の混合ガスによる還元処理などに好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１の実施の形態の概略構成を示す断面図概要である。
【図２】第１の実施の形態に揺動手段を備えた第２の実施の形態の概要を示す図であり、鎖線と共に揺動状態を示す。
【図３】従来技術になるバッチ式ロータリキルンの概略断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１：基台  ５：支持台  ７：加熱炉  ９：電気ヒータ  １０：バッチ式ロータリキルン  １１：挿通孔  １３：レトルト  ２３：蓋体  ３３：雰囲気ガス供給管３４：ガス噴出口  ３７：雰囲気ガス排気管
Ｇ：雰囲気ガス  Ｍ：被加熱物
【図１】
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【図２】
2006308173.tif 000004
【図３】
2006308173.tif 000005