(57)【要約】【課題】炉本体の内部温度を正確に測定できるとともに、低コストで設置でき、かつ、バッテリー交換作業が不要なロータリーキルン炉用温度測定装置及びこの温度測定装置を備えたロータリーキルン炉を提供する。【解決手段】ロータリーキルン炉の炉本体の内部温度を測定するためのロータリーキルン炉用温度測定装置１０であって、前記炉本体の内部に感温部が配置される温度センサと、前記炉本体に配設されて前記温度センサの測定データを送信する送信機１２と、この送信機１２から送信された前記測定データを受信する受信機と、前記炉本体からの放熱を回収して送信機１２へ電力を供給する熱電池１４と、を備えてい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】
ロータリーキルン炉の炉本体の内部温度を測定するためのロータリーキルン炉用温度測定装置であって、
前記炉本体の内部に感温部が配置される温度センサと、前記炉本体に配設されて前記温度センサの測定データを送信する送信機と、この送信機から送信された前記測定データを受信する受信機と、前記炉本体からの放熱を回収して前記送信機へ電力を供給する熱電池と、を備えていることを特徴とするロータリーキルン炉用温度測定装置。
【請求項２】
前記熱電池は、前記炉本体側に配置される熱吸収板と、この熱吸収板と対向配置される熱放出板と、これら熱吸収板と熱放出板の間に配設された熱電素子とを備えており、
前記送信機は、前記熱放出板の外側に間隔をあけて積層されてい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炉用温度測定装置。
【請求項３】
前記熱吸収板は、前記炉本体の外表面と間隔をあけて配設されており、前記熱吸収板と前記炉本体の外表面との間には、通風孔を有する筒部が設けられていることを特徴とする請求項２に記載のロータリーキルン炉用温度測定装置。
【請求項４】
前記熱放出板には、放熱フィンが立設されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のロータリーキルン炉用温度測定装置。
【請求項５】
軸線回りに回転され、内部に被処理物が投入される炉本体と、この炉本体の内部に空気を供給する空気供給手段と、前記炉本体の内部で被処理物を燃焼させる燃焼バーナーと、前記炉本体の内部温度を測定する温度測定手段と、この温度測定手段の測定値に基いて前記被処理物の投入量、前記空気の供給量及び前記燃焼バーナーの燃焼状態の少なくとも一つを調整して炉本体の内部温度を制御する制御手段と、を有し、
前記温度測定手段として請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のロータリーキルン炉用温度測定装置が配設されていることを特徴とするロータリーキルン炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸線回りに回転される炉本体を有するロータリーキルン炉において前記炉本体の内部温度を測定するためのロータリーキルン炉用温度測定装置及びこの温度測定装置を備えたロータリーキルン炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
前述のロータリーキルン炉は、産業廃棄物等を高温処理する有効な装置として広く利用されている。例えば自動車のシュレッダーダストや廃家電品をはじめとする金属を含有する産業廃棄物を高温処理する場合には、炉本体の内部に投入された被処理物のうち、例えばウレタンなどの可燃物をガス化し、金属を含む不燃物を溶融して溶融スラグとする。ここで形成された溶融スラグから、鉄（Ｆｅ）をはじめとして銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）などの有用または高価な金属を回収する。一方、炉本体の内部で生成されたガスは、下流側のガス処理装置によって無害化されて大気中に排出される。
【０００３】
このようなロータリーキルン炉においては、炉本体の内部温度を測定して前記内部温度を安定させるように操業が行われている。炉本体の内部温度の測定方法として、例えば特許文献１、２には、放射温度計を利用するものが提案されている。しかしながら、放射温度計では、炉本体内部がダスト等により曇った場合に正確な温度測定ができなくなってしまう。
【０００４】
そこで、熱電対や測温抵抗体等を炉本体内部に配設して炉本体の内部温度を直接測定する方法が提案されている。ここで、炉本体が軸線を中心として回転されるのにともなって熱電対や測温抵抗体等も軸線中心として移動することになるため、炉本体に測定データを送信するための送信機を配設し、測定データを受信機へと送信するように構成されたものが提案されている。この送信機を動作させるために必要な電力の供給方法として、炉本体の外周面にトロリー線を巻回して給電装置のスリップリングから供給する方法、炉本体にコイルを巻いて２次コイルを接近させることで発生する誘導電流を使用する方法（例えば、特許文献３参照）、送信機にバッテリーを組み込む方法が提案されている。
【特許文献１】特開平０８−２９２６０号公報
【特許文献２】特開平１０−３３２１２４号公報
【特許文献３】特開２００４−１１９９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、炉本体の外周面にトロリー線を巻回して給電装置のスリップリングから電力を供給する方法や炉本体にコイルを巻いて２次コイルを接近させることで発生する誘導電流を使用する方法においては、炉本体の外周面にトロリー線やコイルを巻回する必要があり、設備が大型化して製造コストが高くなってしまう。特に、炉本体の直径が５ｍを超えるものでは設置が困難である。
また、送信機にバッテリーを組み込む方法においては、バッテリーの寿命によって交換作業が必要となり、この交換作業のためにロータリーキルン炉の操業を停止することになる。この交換作業によって、操業効率が低下するとともに、炉本体を構成する耐火物層が温度変化によって劣化してしまうおそれがあった。
【０００６】
本発明は、前述した状況に鑑みてなされたものであって、炉本体の内部温度を正確に測定できるとともに、低コストで設置でき、かつ、バッテリー交換作業が不要なロータリーキルン炉用温度測定装置及びこの温度測定装置を備えたロータリーキルン炉を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題を解決するために、本発明のロータリーキルン炉用温度測定装置は、ロータリーキルン炉の炉本体の内部温度を測定するためのロータリーキルン炉用温度測定装置であって、前記炉本体の内部に感温部が配置される温度センサと、前記炉本体に配設されて前記温度センサの測定データを送信する送信機と、この送信機から送信された前記測定データを受信する受信機と、前記炉本体からの放熱を回収して前記送信機へ電力を供給する熱電池と、を備えていることを特徴としている。
【０００８】
この構成のロータリーキルン炉用温度測定装置においては、炉本体からの放熱を回収して炉本体に配設された送信機に電力を供給する熱電池が備えられているので、バッテリー交換をすることなく送信機を作動させて連続的に測定データを得ることが可能となる。よって、低コストで温度測定装置を配設することができるとともに、バッテリー交換作業による操業効率の低下を防止できる。また、炉本体内部に感温部が配置された温度センサを備えているので、炉本体の内部温度を正確に測定することができる。
【０００９】
ここで、前記熱電池を、前記炉本体側に配置される熱吸収板と、この熱吸収板と対向配置される熱放出板と、これら熱吸収板と熱放出板の間に配設された熱電素子とを備えたものとし、前記送信機を、前記熱放出板の外側に間隔をあけて積層させてもよい。
この場合、温度測定装置自体を小型化することができ、炉本体への配設作業を容易にすることができる。また、送信機と熱放出板とが間隔をあけて積層されているので、熱放出板からの放熱を促進でき、熱電素子において熱吸収板に接続された部分と熱放出板に接続された部分との温度差を大きくして発電効率の向上を図ることが可能となる。さらに、送信機が炉本体から離間した位置に配設されることになり、送信機の熱による劣化を防止できる。
【００１０】
また、前記熱吸収板を、前記炉本体の外表面と間隔をあけて配設し、前記熱吸収板と前記炉本体の外表面との間に、通風孔を有する筒部を設けてもよい。
この場合、筒部によって炉本体と熱吸収板との間を囲むことで炉本体からの熱の回収を促進でき、熱電池の発電効率の向上を図ることができる。また、筒部の側壁に通風孔が設けられているので、屋外に設置されたロータリーキルン炉にこの温度測定装置を配設した場合に強風などで筒部が損傷することを抑制できる。
【００１１】
さらに、前記熱放出板に、放熱フィンを立設してもよい。
この場合、熱放出板からの放熱を促進させることで、熱吸収板と熱放出板との温度差を大きくして熱電池のさらなる発電効率の向上を図ることができる。
【００１２】
また、本発明のロータリーキルン炉は、軸線回りに回転され、内部に被処理物が投入される炉本体と、この炉本体の内部に空気を供給する空気供給手段と、前記炉本体の内部で被処理物を燃焼させる燃焼バーナーと、前記炉本体の内部温度を測定する温度測定手段と、この温度測定手段の測定値に基いて前記被処理物の投入量、前記空気の供給量及び前記燃焼バーナーの燃焼状態の少なくとも一つを調整して炉本体の内部温度を制御する制御手段と、を有し、前記温度測定手段として前述のロータリーキルン炉用温度測定装置が配設されていることを特徴としている。
【００１３】
この構成のロータリーキルン炉においては、前記温度測定手段として前述のロータリーキルン炉用温度測定装置を備えるとともに、この温度測定装置による測定データに基いて前記被処理物の投入量、空気の供給量及び前記燃焼バーナーの燃焼状態の少なくとも一つを調整して炉本体の内部温度を制御する制御手段を備えているので、炉本体の内部温度を精度よく測定して内部温度を制御し、適正な操業を行うことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、炉本体の内部温度を正確に測定できるとともに、低コストで設置でき、かつ、バッテリー交換作業が不要なロータリーキルン炉用温度測定装置及びこの温度測定装置を備えたロータリーキルン炉を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の第１の実施形態であるロータリーキルン炉用温度測定装置について添付した図面を参照にして説明する。
ロータリーキルン炉１は、被処理物Ｗを高温処理する炉本体２と、炉本体２を軸線Ｌ回りに回転させる回転駆動部４と、炉本体２の内部に空気を供給するコンプレッサー５と、炉本体２に被処理物Ｗを投入する投入部７と、炉本体２の内部温度を測定する温度測定装置１０と、を備えている。  
ここで、被処理物Ｗとしては、例えば自動車のシュレッダーダストや、廃家電品、プリント基板、汚泥などが挙げられる。
【００１６】
炉本体２は、軸線Ｌに沿って延びる円筒状をなしており、上流側の端面には蓋部３が設けられ、この蓋部３に前記燃焼バーナー及び投入部７が配設されている。また、下流側の端面は開口され、下流側のガス処理装置（図示なし）、スラグ処理装置（図示なし）に連通されている。この炉本体２は、その軸線Ｌが下流側に向かうにしたがい漸次下方側に向かうようにわずかに傾斜させられている。
【００１７】
この炉本体２の内部温度を測定する温度測定装置１０は、炉本体２の内部に感温部が配置された熱電対１１と、炉本体２に配設されて熱電対１１によって測定された測定データを送信する送信機１２と、この送信機１２から送信された測定データを受信する受信機１３と、炉本体２からの放熱を回収して送信機１２へ電力を供給する熱電池１４と、を備えている。熱電対１１、送信機１２及び熱電池１４は、炉本体２に配設されており、炉本体２の回転動作にともなって軸線Ｌを中心に回転するように構成されている。また、受信機１３は、炉本体２とは分離した位置に配置されている。
【００１８】
受信機１３は、投入部７へ指令を与える投入量制御部８及びコンプレッサー５に指令を与える空気量制御部６に接続されている。投入量制御部８及び空気量制御部６は、温度測定装置１０の測定データに基いて被処理物Ｗの投入量及び炉本体２内部への空気の供給量を制御し、炉本体２での被処理物Ｗの燃焼状態を変化させて炉本体２の内部温度を調整する。
【００１９】
次に、炉本体２に配設される送信機１２、熱電池１４の構成について図２〜図４を用いて説明する。図２及び図３に示すように、熱電池１４は、炉本体２側に配置される熱吸収板１５と、この熱吸収板１５と対向配置される熱放出板１６と、これら熱吸収板１５と熱放出板１６の間に配設された熱電素子１７とを備えており、この熱放出板１６の上に送信機１２が積層するように配置されている。
【００２０】
熱吸収板１５は、耐熱性に優れた材質で形成されることが好ましく、例えば鉄、ステンレス、Ｎｉ合金などの金属、ムライト、アルミナ、マグネシア、ジルコニア及びこれらの混合物などのセラミックスで形成することが好ましい。また、金属板である場合には厚さが１ｍｍ〜１５ｍｍ、セラミックス板である場合には厚さが１ｍｍから３０ｍｍであることが好ましい。なお、本実施形態では、厚さ５ｍｍ、３００ｍｍ×３００ｍｍのセラミックス板とされている。
【００２１】
熱放出板１６は、熱伝導性に優れた材質で形成されることが好ましく、例えば鉄、ステンレス、Ｎｉ合金などの金属で形成することが好ましい。また、厚さは、１ｍｍ〜１５ｍｍであることが好ましい。なお、本実施形態では、厚さ５ｍｍ、３００ｍｍ×３００ｍｍのステンレス板とされている。
【００２２】
熱吸収板１５と熱放出板１６との間に配設される熱電素子１７は、図４に示すように、Ｐ型半導体１７ＡとＮ型半導体１７Ｂとが交互に配置され、熱吸収板１５側及び熱放出板１６側でこれらＰ型半導体１７ＡとＮ型半導体１７Ｂとがそれぞれ金属接合部１７Ｃによって交互に接合されている。なお、この熱電素子１７には金属接合部１７Ｃの外側に保護プレート１７Ｄが配置され、保護プレート１７Ｄの外側に熱吸収板１５及び熱放出板１６がそれぞれ配設されている。
【００２３】
ここで、熱吸収板１５と熱放出板１６との間に温度差が生じた場合には、この熱電素子１７にゼーペック効果により起電力が発生して電流が流れる。なお、熱電素子１７は、出力の大きさによってサイズが異なることになるが、本実施形態では、出力は、電圧が４．５Ｖから１０Ｖ、電流が８ｍＡから数Ａとされ、サイズは３００ｍｍ×３００ｍｍ、厚さ１００ｍｍとされている。
【００２４】
また、熱電池１４（熱放出板１６）と送信機１２との間には台座１８が配置されており、熱電池１４（熱放出板１６）と送信機１２との間の距離Ｌ１は、１０ｍｍ≦Ｌ１≦２００ｍｍの範囲内に設定され、本実施形態ではＬ１＝８０ｍｍとされている。
一方、炉本体２の外表面と熱電池１４（熱吸収板１５）との間にはスペーサ１９が配置されており、炉本体２の外表面と熱電池１４（熱吸収板１５）との間の距離Ｌ２は、０≦Ｌ２≦６００ｍｍ、より望ましくは１００ｍｍ≦Ｌ２≦３００ｍｍの範囲内に設定され、本実施形態ではＬ２＝１００ｍｍとされている。
【００２５】
台座１８は、天板部１８Ａと脚部１８Ｂとを備えている。天板部１８Ａは、例えば鉄、ステンレス、Ｎｉ合金などの金属、ムライト、アルミナ、マグネシア、ジルコニア及びこれらの混合物などのセラミックスで形成することが好ましい。また、金属板である場合には厚さが１ｍｍ〜１５ｍｍ、セラミックス板である場合には厚さが１ｍｍから３０ｍｍであることが好ましい。なお、本実施形態では、天板部１８Ａは、厚さ５ｍｍ、２００ｍｍ×３００ｍｍのステンレス板とされている。
【００２６】
このような構成の温度測定装置１０を備えたロータリーキルン炉１による被処理物Ｗの高温処理方法について説明する。
炉本体２を軸線Ｌを中心として回転させるとともに、燃焼バーナー（図示なし）を点火して炉本体２２の内部を８００〜１２００℃程度に加熱する。この状態で、被処理物Ｗを投入部７によって炉本体２の内部に投入する。すると、炉本体２の内部に投入された被処理物Ｗは、高温とされた炉本体２内部で、可燃物が分解されてガス化するとともに、金属を含む不燃性成分が溶融状態または半溶融状態のスラグとなる。これらの生成ガスおよび生成スラグは、ロータリーキルン炉１の下流側に設けられた処理装置（図示なし）へと搬送されて処理される。なお、燃焼バーナーにより炉本体２の内部温度が安定したら、燃焼バーナーを止め、被処理物Ｗの燃焼によって生じる熱を利用して炉本体２の内部温度を維持していく。
【００２７】
ここで、温度測定装置１０により炉本体２の内部温度が連続的に測定され、送信機１２から受信機１３へと測定データが送られる。この測定データに基いて投入量制御部８及び空気量制御部６は、被処理物Ｗの投入量及び炉本体２内部への空気の供給量を制御する。具体的には、炉本体２の内部温度が低下した場合には、被処理物Ｗの投入量の増加又は空気供給量の増加により、炉本体２内部での燃焼を促す。一方、炉本体２の内部温度が上昇した場合には、被処理物Ｗの投入量の低減又は空気供給量の低減により、炉本体２内部での燃焼を抑える。これにより、炉本体２の内部温度が調整される。
【００２８】
本発明の第１の実施形態であるロータリーキルン炉用温度測定装置１０によれば、炉本体２に配設された送信機１２に電力を供給するために、炉本体２からの放熱を回収して発電する熱電池１４が備えられているので、バッテリー交換をすることなく送信機１２を作動させて連続的に測定データを得ることが可能となる。よって、低コストで温度測定装置１０を配設することができるとともに、バッテリー交換作業による操業効率の低下を防止できる。
【００２９】
また、熱電池１４が、炉本体２側に配置される熱吸収板１５と、この熱吸収板１５と対向配置される熱放出板１６と、これら熱吸収板１５と熱放出板１６の間に配設された熱電素子１７とを備えており、送信機１２が熱放出板１６の外側に設けられた台座１８の上に配置されているので、温度測定装置１０自体を小型化することができ、炉本体２への配設作業を容易にすることができる。また、送信機１２と熱放出板１６との間に台座１８によって空間が画成されているので、熱放出板１６からの放熱を促進でき、熱電素子１７において熱吸収板１５に接続された部分と熱放出板１６に接続された部分との温度差を大きくして発電効率を向上させることができる。さらに、送信機１２が炉本体２から離間した位置に配設されることになり、送信機１２の熱による劣化を防止できる。
【００３０】
特に本実施形態においては、熱放出板１６と送信機１２との距離Ｌ１が、１０ｍｍ≦Ｌ１≦２００ｍｍの範囲内に設定され、本実施形態ではＬ１＝８０ｍｍとされているので、熱放出板１６と送信機１２（天板部１８Ａ）との間の空間を確保して熱の放出を確実に促進できるとともに、送信機１２が炉本体２の径方向外側に向けて大きく突出することがなく、送信機１２の衝突等を防止できる。
【００３１】
さらに、炉本体２の外表面と熱電池１４（熱吸収板１５）との間の距離Ｌ２が、０≦Ｌ２≦６００ｍｍ、より望ましくは１００ｍｍ≦Ｌ２≦３００ｍｍの範囲内に設定され、本実施形態ではＬ２＝１００ｍｍとされているので、炉本体２の外表面からの放熱を効率良く吸収することができる。
【００３２】
次に、本発明の第２の実施形態について添付した図面を参照にして説明する。図５に、本発明の第２の実施形態であるロータリーキルン炉用温度測定装置２０を示す。
このロータリーキルン炉用温度測定装置２０においては、図５に示すように、熱電池２４が、炉本体２側に配置される熱吸収板２５と、この熱吸収板２５と対向配置される熱放出板２６と、これら熱吸収板２５と熱放出板２６の間に配設された熱電素子２７とを備えており、この熱放出板２６の上に送信機２２が積層するように配置されている。
【００３３】
熱吸収板２５は、セラミックス板とされ、直径３００ｍｍ、厚さ５ｍｍの円板状をなし、熱放出板２６は、ステンレス板とされ、直径３００ｍｍ、厚さ５ｍｍの円板状をなし、熱電素子２７は、直径３００ｍｍ、厚さ１０ｍｍの円板状をなしている。
熱電池２４（熱放出板２６）と送信機２２との間に配置された台座２８は、天板部２８Ａと脚部２８Ｂとを備えており、天板部２８Ａは円板状とされ、直径２００ｍｍ，厚さ５ｍｍのステンレス板とされている。
【００３４】
熱電池２４（熱放出板２６）と送信機２２との間の距離Ｌ１は、１０ｍｍ≦Ｌ１≦２００ｍｍの範囲内に設定され、本実施形態ではＬ１＝５０ｍｍとされている。
一方、炉本体２の外表面と熱電池２４（熱吸収板２５）との間にはスペーサ（図示なし）が配置されており、炉本体２の外表面と熱電池２４（熱吸収板２５）との間の距離Ｌ２は、０≦Ｌ２≦６００ｍｍ、より望ましくは１００ｍｍ≦Ｌ２≦３００ｍｍの範囲内に設定され、本実施形態ではＬ２＝１５０ｍｍとされている。
【００３５】
そして、炉本体２の外表面と熱電池２４（熱吸収板２５）との間には、円筒部３０が配設されている。この円筒部３０は、前記熱吸収板２５と同じく直径３００ｍｍ、高さ１５０ｍｍとされており、その側壁に貫通した通風孔３１が複数形成されている。
【００３６】
このような構成とされた本発明の第２の実施形態であるロータリーキルン炉用温度測定装置２０によれば、円筒部３０によって炉本体２と熱電池２４の熱吸収板２５との間が取り囲まれているので、炉本体２からの放熱を熱吸収板２５によって効率的に回収でき、熱電池２４の発電効率の向上を図ることができる。また、この円筒部３０の側壁に複数の通風孔３１が形成されているので、屋外に設置されたロータリーキルン炉にこの温度測定装置２０を配設した場合でも強風などで円筒部３０が損傷することを抑制できる。
【００３７】
次に、本発明の第３の実施形態について添付した図面を参照にして説明する。図６に、本発明の第３の実施形態であるロータリーキルン炉用温度測定装置を示す。
このロータリーキルン炉用温度測定装置４０においては、図６に示すように、熱電池４４が、炉本体２側に配置される熱吸収板４５と、この熱吸収板４５と対向配置される熱放出板４６と、これら熱吸収板４５と熱放出板４６の間に配設された熱電素子４７とを備えており、この熱放出板４６に複数の放熱フィン４６Ａが立設されている。
【００３８】
この構成のロータリーキルン炉用温度測定装置４０においては、放熱フィン４６Ａによって熱放出板４６からの放熱が促進され、熱吸収板４５と熱放出板４６との温度差が大きくなる。これにより、熱電池４４の発電効率の向上を図ることができる。
【００３９】
以上、本発明の実施形態であるロータリーキルン炉用温度測定装置について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、熱吸収板としてセラミックス板を配設したものとして説明したが、熱吸収板の材質やサイズは炉本体の外表面の温度（放熱量）に応じて適宜設定することが好ましい。
さらに、熱電池の形状及びサイズは、本実施形態に限定されることはなく、要求される出力によって適宜選択することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施形態であるロータリーキルン炉用温度測定装置を備えたロータリーキルン炉を説明図である。
【図２】本発明の第１の実施形態であるロータリーキルン炉用温度測定装置における熱電池及び送信機の斜視図である。
【図３】図２に示す熱電池及び送信機の側面図である。
【図４】図２に示す熱電池の拡大説明図である。
【図５】本発明の第２の実施形態であるロータリーキルン炉用温度測定装置における熱電池及び送信機の斜視図である。
【図６】本発明の第３の実施形態であるロータリーキルン炉用温度測定装置における熱電池及び送信機の側面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  ロータリーキルン炉
２  炉本体
５  コンプレッサー（空気供給手段）
６  空気量制御部（制御手段）
８  投入量制御部（制御手段）
１０、２０、４０  温度測定装置
１１  熱電対（温度センサ）
１２、２２、４２  送信機
１３  受信機
１４、２４、４４  熱電池
１５、２５、４５  熱吸収板
１６、２６、４６  熱放出板
１７、２７、４７  熱電素子
３０  円筒部（筒部）
３１  通風孔
４６Ａ  放熱フィン
【図１】
2008241648.tif 000003
【図２】
2008241648.tif 000004
【図３】
2008241648.tif 000005
【図４】
2008241648.tif 000006
【図５】
2008241648.tif 000007
【図６】
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