(57)【要約】【課題】円筒体を回転可能にシールするシール構造を設けることなく、簡単な構成で、被処理物を熱処理する際の処理雰囲気を保持する。【解決手段】ロータリーキルンは、円筒体２、円筒体を回転する駆動手段３、円筒体を支持する支持手段４、および被処理物を加熱する加熱手段５を全て包囲し、これにより包囲された処理雰囲気を保持する気密機構を備える。この気密機構内において、円筒体２を回転させて被処理物を攪拌しながら加熱手段５により熱処理を行う。加熱手段５が気密機構内に包囲されるため、ロータリーキルン運転中は、気密機構内の温度が上昇する。そこで、ロータリーキルンは、チャンバー１０上面を外壁１０ａおよび内壁１０ｂからなる二重構造とし、この二重構造により形成される空間１０ｃ内に冷却水を循環させて、気密機構内の処理雰囲気を冷却する冷却手段を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸回りに回転する円筒体と、前記円筒体を回転可能に支持する支持手段と、被処理物を加熱する加熱手段とを備え、前記被処理物を前記円筒体の一端から他端へと搬送しながら、前記加熱手段により熱処理を行うロータリーキルンにおいて、
前記円筒体、前記支持手段および前記加熱手段を包囲し、これにより包囲された処理雰囲気を保持する気密機構と、
前記円筒体の上側から前記処理雰囲気を冷却する冷却手段を備えたことを特徴とするロータリーキルン。
【請求項２】
前記冷却手段は、冷却水を循環させて、前記冷却水により前記処理雰囲気を冷却する水冷式冷却であることを特徴する請求項１記載のロータリーキルン。
【請求項３】
前記冷却手段は、前記気密機構の少なくとも上面が内壁と外壁とで構成され、前記内壁と前記外壁の間に前記冷却水を循環させることを特徴する請求項２記載のロータリーキルン。
【請求項４】
前記冷却手段は、前記冷却水を循環させるための水冷管を備え、前記水冷管が前記気密機構の外側で、前記気密機構の上面全体に渡って設けられていることを特徴とする請求項２記載のロータリーキルン。
【請求項５】
前記冷却手段は、前記冷却水を循環させるための水冷管を備え、前記水冷管が前記気密機構の上面の内側で、前記気密機構の上面全体に渡って設けられていることを特徴する請求項２記載のロータリーキルン。
【請求項６】
前記水冷管は、少なくとも一部が上下方向に蛇行して設けられていることを特徴とする請求項５記載のロータリーキルン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理雰囲気を保持して、被処理物を熱処理するロータリーキルンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からあるロータリーキルンは、ほぼ水平に支持された円筒体と、円筒体の端部に設けられる供給フードおよび排出フード等から成る固定部とで構成される。そして、円筒体を回転させて供給フード側から排出フード側へと被処理物を搬送しながら、加熱手段により被処理物を加熱して、熱処理を行う。
【０００３】
被処理物の熱処理を行う際に、被処理物の種類によっては熱分解されることにより、有毒なガスが発生することがあるため、発生したガスが外部に漏れないようにする必要がある。また、大気がロータリーキルン内に侵入した場合、熱処理を行うための処理雰囲気が変化することにより、所望の熱処理を行うことができなくなるため、外部から大気が侵入することを防止して、処理雰囲気を保持する必要がある。
【０００４】
したがって、ロータリーキルンでは、発生したガスが外部に漏れたり、外部から大気が侵入したりすることがないような気密性の高い構造が要求される。
【０００５】
そこで、円筒体と固定部との隙間に、例えば、パッキン等のシール部材で構成されるシール構造を設けることにより、ロータリーキルン内の気密性を確保しようと努めている。
【０００６】
このシール構造では、円筒体を回転可能にシールしなければならないため、円筒体と固定部との間で、シール部材が摺動する面を設ける必要がある。しかし、円筒体が回転すると、シール部材が摺動面で摩耗するため、摺動面に次第に隙間が生じて気密性が低下し、ロータリーキルン内の処理雰囲気を保持することができない。
【０００７】
さらに、円筒体は加熱されて長手方向および径方向に熱膨張することで、撓むなどの熱変形をする。このような加熱による円筒体の変形によっても、円筒体と固定部間のシール構造が変化して隙間が生じ、気密性が低下するという問題もある。
【０００８】
このような問題点を解決するために、摺動面におけるシール部材の摩耗や円筒体の熱変形に対応したロータリーキルンのシール構造は、例えば、特許文献１、特許文献２など多数考えられている。
【０００９】
特許文献１では、固定側のシールリングと、これに対向するように設けられた可動側のシールリングとを常に一定の圧力を押しつける構成を取り、シールリングが摩耗したとしても、常に摺動面が密接した状態となることにより、内部ガスが外部へ漏洩することを防止するシール装置が考えられている。
【００１０】
特許文献２では、回転筒が、運転時の熱の影響で、熱膨張、撓むなどの変形をしたとしても、シール面が良好に当接して摺動する構成により、回転筒の熱膨張の影響を受けにくいシール構造が考えられている。
【００１１】
特許文献１にように、摺動面を圧力で押し付けるような構成は、押しつける圧力を大きくすると気密性が高くなる一方で、摺動面に作用する摩擦力が大きくなり、円筒体を回転させるための駆動力が大きくなってしまう、または円筒体を回転できないという問題がある。
【００１２】
また、特許文献２では、回転筒の熱変形に対応できるような気密性の高いシール構造が得られるが、そのシール構造の構成は極めて複雑なものとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００３−２６９８６４号公報
【特許文献２】特開２００３−１３０５５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、円筒体を回転可能にシールするシール構造を設けることなく、簡単な構成で、被処理物を熱処理する際の処理雰囲気を保持することができる気密性の高いロータリーキルン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、本発明に係るロータリーキルンは、軸回りに回転する円筒体と、円筒体を回転可能に支持する支持手段と、被処理物を加熱する加熱手段とを備え、被処理物を円筒体の一端から他端へと搬送しながら、加熱手段により熱処理を行い、
円筒体、支持手段および加熱手段を包囲し、これによって包囲される処理雰囲気を保持する気密機構と、円筒体の上側から処理雰囲気を冷却する冷却手段を備える。
【００１６】
好ましくは、冷却手段は、冷却水を循環させて、冷却水により処理雰囲気を冷却する水冷式冷却である。
【００１７】
好ましくは、冷却手段は、気密機構の少なくとも上面が内壁と外壁とで構成され、内壁と外壁の間に冷却水を循環させる。
【００１８】
好ましくは、冷却手段は、冷却水を循環させるための水冷管を備え、水冷管が気密機構の外側で、気密機構の上面全体に渡って設けられている。
【００１９】
好ましくは、冷却手段は、冷却水を循環させるための水冷管を備え、水冷管が気密機構の上面の内側で、気密機構の上面全体に渡って設けられている。
【００２０】
好ましくは、水冷管は、少なくとも一部が上下方向に蛇行して設けられている。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、円筒体、円筒体を支持する支持手段、および加熱手段を全て包囲する気密機構を設け、この気密機構により、大気とロータリーキルン内の処理雰囲気とを遮断して、処理雰囲気を保持している。そのため、シール部材が摺動して円筒体を回転可能にシールするシール構造を設けずに、非常に簡単な構造で、確実に処理雰囲気を保持することができる。
【００２２】
したがって、従来のように円筒体が回転することによって、シール部材が摩耗して気密性が低下することは当然ない。そのため、摺動面の摩擦力に対抗して円筒体を回転しなくてよいので、円筒体の回転に必要な駆動力が軽減される。さらに、加熱により円筒体が熱変形したとしても気密機構は変形せず、円筒体の熱膨張によりロータリーキルンの気密性が低下することはない。
【００２３】
本発明の構成では、気密機構内に加熱手段が含まれるため、ロータリーキルンを継続して運転すると、気密機構内の温度が著しく上昇する。そこで、冷却手段により、加熱されて気密機構の上部へ上昇する気体を冷却することにより、気密機構内の温度を調整して、ロータリーキルンが正常に運転することを確保している。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係るロータリーキルンの第一実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明の第二実施形態を示す図である。
【図３】チャンバー上面の水冷管の配置の様子を示す図である。
【図４】本発明の第三実施形態を示す図である。
【図５】本発明の第四実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面に基づいて本発明に係るロータリーキルンの実施形態を説明する。
【００２６】
[第一実施形態]
図１に示すように、本発明に係るロータリーキルンは、チャンバー１０を備える。チャンバー１０は、架台１１の上に設けられて支持されている。ロータリーキルンは、チャンバー１０の一端側に供給フード１２を、他端側には排出フード１３を備える。そして、チャンバー１０内部と供給フード１２の内部とは連通し、これらの取付位置にはシール構造が設けられて、シールされる。チャンバー１０と排出フード１３も同様に、内部が連通し、シール構造を介して取り付けられる。
【００２７】
ロータリーキルンは、被処理物を搬送する円筒体２を備える。また、ロータリーキルンは、チャンバー１０内に、円筒体２を軸周りに回転させる駆動手段３を備える。さらに、ロータリーキルンは、チャンバー１０内に、円筒体２を軸周りに回転可能に支持する支持手段４を備える。
【００２８】
円筒体２は、支持手段４により支持されて、一端２ａが供給フード１２に、他端２ｂが排出フード１３へ突出するようにチャンバー１０内に設けられる。円筒体２の内周面には、被処理物を攪拌できるように、らせん状の羽部材（図示せず）が設けられる。
【００２９】
駆動手段３は、モータ３０、ギア３１、および円筒体２に外嵌されるリングギア３２とで構成される。ギア３１は、モータ３０により回転するように取り付けられ、さらにリングギア３２に係合している。この構成によって、モータ３０を駆動させることにより、動力がギア３１を介してリングギア３２に伝達され、リングギア３２とともに円筒体２が軸周りに回転する。
【００３０】
支持手段４は、支持土台４０、支持土台４０の上に設けられた支持ローラ４１、および円筒体に外嵌されるタイヤ４２とで構成される。円筒体２は、円筒体２とともに回転するタイヤ４２を介して、支持ローラ４１によって回転可能に支持されている。支持手段４は、円筒体２の両端２ａ、２ｂ側のそれぞれ設けられ、円筒体２の供給口２ａが排出口２ｂよりも僅かに高くなるように、水平に対して傾斜をなすように円筒体２を支持している。
【００３１】
さらに、ロータリーキルンは、チャンバー１０内に被処理物を熱処理する加熱手段５を備える。加熱手段５は、円筒体２の周囲に設けられるヒータ５０と、これを支持するヒータ台５１で構成される。ヒータ５０は、円筒体２の外周面を加熱することにより、円筒体２の内部にある被処理物を間接的に加熱して、熱処理を行う。
【００３２】
ロータリーキルンは、熱処理される被処理物を内部へ投入する供給ホッパ６０を備える。供給ホッパ６０には、シール可能な二段ダンパ６１が設けられ、大気がロータリーキルン内に侵入し、または、処理雰囲気が外部に漏れることを防止しながら、ロータリーキルン内に被処理物を投入する。
【００３３】
具体的には、下段ダンパ６１ｂを閉じた状態で上段ダンパ６１ａを開き、二段ダンパ６１間の空間６０ａに、被処理物を投入する。そして、上段ダンパ６１ａを閉じ、空間６０ａを密閉状態にする。そして、密閉された空間６０ａ内の大気を排除し、空間６０ａ内に雰囲気ガスを導入し、空間６０ａ内の圧力を、ロータリーキルン内の圧力と同圧となるように調整する。その後、下段ダンパ６１ｂを開くことにより、被処理物をロータリーキルン内に投入する。このようにして、大気の侵入および処理雰囲気の漏れを防止しながら、被処理物をロータリーキルン内に投入する。
【００３４】
さらに、ロータリーキルンは、内部に投入された被処理物を円筒体２へと搬送するスクリューフィーダ６２を備える。スクリューフィーダ６２は、供給ホッパ６０の下側に設けられ、円筒体２の軸方向に沿って伸び、その先端が円筒体２の供給口２ａに入り込んでいる。供給ホッパ６０と供給フード１２との間には、スクリューフィーダ６２の径よりも大きい径を有するフランジ管１４が取り付けられてシールされ、気密に連通している。
【００３５】
ロータリーキルンは、熱処理された被処理物を外部へ排出する排出ホッパ６３を備える。排出ホッパ６３は、供給ホッパ６０と同様に、二段ダンパ６１が設けられ、気密に被処理物を排出する。さらに、ロータリーキルンは、排出フード１３から送られる被処理物を排出ホッパ６３へ搬送するスクリューフィーダ６４を備える。スクリューフィーダ６４は、水平方向に伸び、その先端が排出ホッパ６３の入り口の上側に位置するように設けられる。そして、排出フード１３と排出ホッパ６３と間には、スクリューフィーダ６４より径の大きい管１５が設けられ、スクリューフィーダ６４を包囲している。この管１５は、排出フード１３にシール構造を介して取り付けられ、さらに、排出ホッパ６３の入口側とも同様に、シール構造を介して取り付けられている。
【００３６】
上記構成からなるロータリーキルン内に、粉状、粒状などの被処理物が投入されて、熱処理された後、外部へ排出される。
【００３７】
まず初めに、熱処理される被処理物は、投入ホッパ６０へ投入される。投入ホッパ６０は、二段ダンパ６１により大気の侵入、または内部の処理雰囲気の漏れを防止しながら、被処理物をスクリューフィーダ６２まで送る。そして、被処理物は、スクリューフィーダ６２が回転駆動することにより、フランジ管１４内を通ってスクリューフィーダ６２の先端側へ移動し、供給口２аから円筒体２の内部へ投入される。
【００３８】
円筒体２の内部へ投入された被処理物は、駆動手段３によって円筒体２が軸周りに回転することにより、攪拌されながら排出口２ｂへと搬送され、搬送されながら加熱手段５により熱処理をされる。
【００３９】
そして、熱処理された被処理物は、排出口２ｂから排出され、排出フード１３を通過して、管１５内に設けられたスクリューフィーダ６４に達する。そして、被処理物は、スクリューフィーダ６４が駆動することにより、管１５内をスクリューフィーダ６４の先端側へ移動し、排出ホッパ６３に投入され、外部へと排出される。
【００４０】
このようにロータリーキルン内において、被処理物の熱処理が行われるときの処理雰囲気は、供給ホッパ６０、フランジ管１４、供給フード１２、チャンバー１０、排出フード１３、管１５および排出ホッパ６３によって形成される一つの空間に包囲されている。さらに、供給ホッパ６０および排出フード６３は、二段ダンパ６１により外気を遮断し、気密に被処理物の供給および排出を行い、そして、この処理雰囲気を包囲する各構成部材間には、上述のようにシール構造が設けられシールされている。そのため、これらによって包囲された処理雰囲気は外部に漏れることはなく、また、外部から大気が侵入することはない。
【００４１】
すなわち、本発明に係るロータリーキルンでは、被処理物が投入され、熱処理され、そして、排出されるまでの処理雰囲気を包囲し、この包囲された処理雰囲気を保持する気密機構が構成される。上記の通り、本実施例では気密機構は、供給ホッパ６０、フランジ管１４、供給フード１２、チャンバー１０、排出フード１３、管１５、および排出ホッパ６３とで構成される。そして、円筒体２、駆動手段３、支持手段４および加熱手段５は、この気密機構内に完全に包囲され、被処理物はこの気密機構内において熱処理される。
【００４２】
したがって、本発明に係るロータリーキルンは、従来にように円筒体２と供給フード１２、排出フード１３間に、円筒体２を回転可能にシールするシール構造を設けなくても、円筒体全体を包囲する気密機構によって、被処理物を熱処理する処理雰囲気を確実に保持している。そして、円筒体２が、加熱されることにより軸方向や、径方向へ膨張して撓むといった熱変形しても、気密機構の構成は変化せず、ロータリーキルンの気密性が低下することはない。
【００４３】
なお、本実施例では、供給フード１２および排出フード１３は、チャンバーにシール構造を介して取り付けられているが、チャンバー１０に取付けるのではなく、チャンバー１０に一体的に形成してもよい。これによって、気密機構を構成するために必要とするシール構造を減らすことができ、さらに確実に、気密機構により包囲される処理雰囲気を保持することが可能となる。
【００４４】
また、本実施例において、ガス流通管（図示せず）をチャンバー１０にシール構造を介して気密に取り付け、チャンバー１０内と連通するようにし、気密機構内において被処理物の加熱により発生したガスを吸引する構成としてもよい。また、ガス流通管により雰囲気ガスを吸引または導入するようにし、気密機構内の圧力を正圧または負圧に圧力調整ができる構成としてもよい。
【００４５】
本発明に係るロータリーキルンでは、気密機構内に加熱手段５が包囲された構成となっているため、ロータリーキルンの運転を継続させると、気密機構内の温度は次第に上昇する。そのため、気密機構を構成する各部材および気密機構内に設けられた各部材は全て、気密機構内の温度上昇に耐えることができる耐熱性のある素材で構成されている。しかし、気密機構内の温度が上昇しすぎると、ロータリーキルンが正常な運転を行うことができない虞がある。
【００４６】
そこで、本発明に係るロータリーキルンは、気密機構に包囲された処理雰囲気を冷却するための冷却手段を備える。本実施例における冷却手段は、冷却水を循環させて冷却を行う水冷式冷却である。
【００４７】
図１に示されるように、チャンバー１０の上面全体および側面の一部は、外壁１０ａおよび内壁１０ｂとで構成され、外壁１０ａと内壁１０ｂとの間に空間１０ｃが形成された二重構造となっている。給水管７０が外壁１０ａの側面の下端で接続され、排水管７１が外壁１０аの上面で接続され、いずれも外壁１０ａおよび内壁１０ｂにより形成された空間１０ｃと連通する。さらに、給水管７０および排水管７１は循環ポンプ（図示せず）に接続されることにより、循環経路が形成される。
【００４８】
循環ポンプを作動させることにより、冷却水は給水管７０を通って、外壁１０ａと内壁１０ｂとの間に形成された空間１０ｃへ供給される。冷却水は、下側から排水管７１側へと空間１０ｃを満たしながら移動する。そして、冷却水はチャンバー１０の二重構造内部を通過することによって、過熱されてチャンバー１０上部に上昇している処理雰囲気を、内壁１０ｂを介して冷却する。冷却後、排水管７１に送られた冷却水は、冷却器（図示せず）に送られて冷却される。そして、循環ポンプにより再び循環経路を循環して、気密機構により包囲された処理雰囲気の冷却を行う。
【００４９】
[第二実施形態]
また、上記のようにチャンバー１０を二重構造にして気密機構内を冷却する場合のほか、図２に示す実施例のように冷却手段として水冷管７２を用いてもよい。図２の実施例では、一本の水冷管７２が、チャンバー１０の上面の外側に当接して設けられる。この水冷管７２は、図３に示すようにチャンバー１０上面において、排出フード１３側から供給フード１２側に向かって、円筒体２の軸方向に沿って伸び、複数回往復することによりチャンバー１０の上面全体に渡って配設される。
【００５０】
水冷管７２は、図１の場合と同様に循環ポンプおよび冷却装置に接続されて、循環経路が形成される。そして、冷却水は、循環ポンプにより給水管７２の冷却水入口７２ａ通り、水冷管７２を循環し、水冷管７２の冷却水出口７２ｂを通過することによって、チャンバー１０の外面から気密機構により包囲された処理雰囲気を間接的に冷却する。
【００５１】
[第三実施形態]
また図４に示す実施例のように、水冷管７２が、チャンバー１０内を通るようにしてもよい。図４の実施例では、水冷管７２が、チャンバー１０の壁を貫通し、チャンバー１０の内側上面を通って、再びチャンバー１０の壁を貫通して外部へと導かれている。チャンバー１０の水冷管７２を貫通させた箇所には、シール構造が設けられ、処理雰囲気がロータリーキルンの外部に漏れ、または、大気がチャンバー１０内に入ることを防止して、処理雰囲気が保持される。その他の構成は、図２の実施例の場合と同様である。
【００５２】
本実施例では、水冷管７２がチャンバー１０内に配設されているため、加熱手段５により加熱されてチャンバー１０内を上昇する処理雰囲気を直接的に冷却することができる。また、図２の実施例では、水冷管７２とチャンバー１０との当接部分からのみ処理雰囲気の冷却を行うが、本実施例ではチャンバー１０内を通った水冷管７２の周面全体から冷却を行うことができる。したがって、本実施例は、図２に示す実施例の場合と比較して、より高い冷却効率を得ることができる。
【００５３】
[第四実施形態]
さらに、図５の実施例に示すように、チャンバー１０内において、水冷管７２の少なくとも一部が上下に蛇行するように設けてもよい。図５の実施例では、チャンバー１０内において、水冷管７２が、円筒体２上側に配置されたヒータ５０の両端側を通るようし、加熱面を除いてヒータ５０を囲うように配設されている。他の構成は、図４に示した実施例と同様である。
【００５４】
本実施例では、チャンバー１０内の上面側において水冷管７２を蛇行させて配置しているため、図４の実施例と比べて、水冷管７２が、チャンバー１０内を通過する距離が増加している。さらに、水冷管７３は、円筒体２の上側にあるヒータ５０の加熱面以外を囲うようにし、チャンバー１０内の円筒体２の上側の空間を埋めるように配置される。したがって、図４の実施例よりも、加熱してチャンバー１０上部に上昇する処理雰囲気を、さらに効率よく冷却することができる。
【００５５】
なお、図１、図３〜図５に示す実施例では、冷却手段がチャンバー１０の上面や側面に設けられているが、これだけでなく、チャンバー１０の下面にも冷却手段を設けてもよい。すなわち、チャンバー１０全体を二重構造としたり、水冷管７２をチャンバー１０の全体に渡って配設したりしてもよい。また、チャンバー１０を二重構造とする冷却手段と、水冷管７２による冷却手段を合わせて用いてもよい。
【符号の説明】
【００５６】
チャンバー  １０
チャンバー外壁  １０ａ
チャンバー内壁  １０ｂ
空間  １０ｃ
供給フード  １２
排出フード  １３
円筒体  ２
駆動手段  ３
支持手段  ４
加熱手段  ５
供給ホッパ  ６０
排出ホッパ  ６３
給水管  ７０
排出管  ７１
水冷管  ７２
【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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