(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉粒体が収容されてそれ自体の軸を中心に回転する筒状の回転容器と、
上記回転容器の内周面に沿って上記軸方向に延びるように存在するガス放出路と、
上記回転容器の回転に伴って下部に移動してきたときの上記ガス放出路に対し、上記粉粒体に接触させるためのガスを供給するガス供給手段とを備え、
上記ガス放出路は、上記ガスを放出する孔が設けられた複数の管体が、上記回転容器の周方向において一定間隔で配置されて構成され、
上記複数のガス放出路の各々が、上記粉粒体のメッシュよりも細かいメッシュの金属網を複数枚積層することにより、上記ガス放出路から放出されたガスを拡散させるメッシュ状の拡散部材によって覆われている
ことを特徴とする回転粉粒体炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉粒体とガスが効率よく接触する回転粉粒体炉に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
たとえば鉄粉の還元処理など、粉粒体をガス雰囲気で熱処理するときは、粉粒体とガスを充分に接触させながら加熱する必要がある。
【０００３】
このような技術に関する先行文献として、出願人は下にあげた特許文献１を把握している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１７５６１０号公報
【０００５】
特許文献１は、粒状物と気体とを接触させる通気回転装置に関するものであり、つぎの記載がある。
［００２４］
図１に示すように、通気回転装置１は、円筒容器２と、収容容器３と、気体導入管４と、排気管（排気口）５と、ヒーター（加熱手段）６と、駆動装置（回転手段）７とを備えた構成である。
［００２６］
円筒容器２は、円柱状の容器であり、気体と反応させる粒状物を内部に収容するためのものである。また、円筒容器２の両端部には、気体導入管４と排気管５とが設けられている。
［００２７］
収容容器３は、上記粒状物を円筒容器２内の一部分に保持するためのものである。収容容器３は、円筒容器２の内部に設けられており、収容容器３と円筒容器２とは互いに固定されている。収容容器３は、円柱状であり、その両端は徐々に円の直径が小さくなっている。そして、収容容器３の両端は、円の直径が所定の大きさになった位置で開口している。
［００３０］
気体導入管４は、円筒容器２内に上記粒状物と接触させるための接触用気体を導入するためのものである。気体導入管４は、円筒容器２の一方の端部において、円の中心に接続されている。気体導入管４は、円筒容器２及び収容容器３の側面に沿って平行に、外部から円筒容器２の端部及び収容容器３の開口部を通って収容容器３の内部まで延びている。それから、気体導入管４は、収容容器３の側面内壁に向かって下方に屈曲し、収容容器３の側面内壁近傍で再び側面に平行になるように屈曲している（以下、気体導入管４のうち、収容容器３の側面近傍において平行に設けられた部分を気体放出部４ａという）。そして、気体導入管４の気体放出部４ａには、気体導入管４を流れる接触用気体を放出するための複数の放出口が設けられている。
［００３１］
なお、気体導入管４は、動かないように固定されていてもよいし、気体放出部４ａが円筒容器２と気体導入管４とが接続されている円筒容器２の円の中心を軸として所定の角度の範囲内でスイングする構成であってもよい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に開示された技術は、収容容器３に収容された粒状物に気体導入管４の気体放出部４Ａが埋もれた状態で、収容容器３が回転して上記粒状物が流動する。その結果、上記収容容器３の回転と粒状物の流動に伴って、気体放出部４Ａが粒状物内に埋もれたり露呈したりする。このため、気体放出部４Ａから放出された気体のうち何割かは、粒状物と接触することなく外部に排出されてしまう。結果的に、粒状物に対する気体の接触効率において充分な性能を発揮しえない。また、上記収容容器３の回転に伴って流動する粒状物が、上記気体放出部４Ａに常時ぶつかる構造である。このため、それが収容容器３を回転させる駆動力に対する抵抗になる。したがって、動力の損失が大きくエネルギーコストが嵩み、部材の損傷も激しくメンテナンスコストが増大する。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するため、つぎの目的をもってなされたものである。
粉粒体に対するガスの接触効率を高め、ガスの消費を節減し、エネルギーコストやメンテナンスコストの節減に有利な回転粉粒体炉を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の回転粉粒体炉は、上記目的を達成するため、つぎの構成を採用した。
粉粒体が収容されてそれ自体の軸を中心に回転する筒状の回転容器と、
上記回転容器の内周面に沿って上記軸方向に延びるように存在するガス放出路と、
上記回転容器の回転に伴って下部に移動してきたときの上記ガス放出路に対し、上記粉粒体に接触させるためのガスを供給するガス供給手段とを備え、
上記ガス放出路は、上記ガスを放出する孔が設けられた複数の管体が、上記回転容器の周方向において一定間隔で配置されて構成され、
上記複数のガス放出路の各々が、上記粉粒体のメッシュよりも細かいメッシュの金属網を複数枚積層することにより、上記ガス放出路から放出されたガスを拡散させるメッシュ状の拡散部材によって覆われている。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１記載の回転粉粒体炉は、回転容器、ガス放出路およびガス供給手段を備えている。上記回転容器は筒状であり、粉粒体が収容されてそれ自体の軸を中心に回転する。このとき、上記回転容器の内部に収容された粉粒体は、上記回転容器の回転に伴って上記回転容器の下部に溜まるように流動する。上記ガス放出路は、上記回転容器の内周面に沿って上記軸方向に延びるように存在する。上記ガス供給手段は、上記回転容器の回転に伴って下部に移動してきたときの上記ガス放出路に対し、上記粉粒体に接触させるためのガスを供給する。つまり、上記回転容器の回転に伴ってその下部に溜まるように流動している粉粒体に対応した位置に上記ガス放出路が移動してきたときに、そのガス放出路に上記ガスを供給する。このため、回転容器の下部に溜まる粉粒体の下からガスが放出され、上記粉粒体に対するガスの接触効率が高くなり、ガスの消費が節減できる。しかも、従来のように、回転容器の回転に伴って流動する粉粒体が、回転容器の回転駆動力への抵抗になることがない。したがって、動力の損失が小さくエネルギーコストが節減でき、部材の損傷も少なくメンテナンスコストを節減できる。
また、上記ガス放出路は、上記ガスを放出する孔が設けられた複数の管体が、上記回転容器の周方向において一定間隔で配置されて構成されている。このため、管体というシンプルな構造で上記ガス放出路を構成できるうえ、上記回転容器が一回転する間にガスの供給が複数回行われることになり、処理の効率を向上することができる。
さらに、上記複数のガス放出路の各々が、上記粉粒体のメッシュよりも細かいメッシュの金属網を複数枚積層することにより、上記ガス放出路から放出されたガスを拡散させるメッシュ状の拡散部材によって覆われている。このため、上記ガス放出路から放出されたガスをさらに上記拡散部材により拡散して粉粒体に均一に接触させることができ、上記粉粒体に対するガスの接触効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の回転粉粒体炉の実施形態の全体構成を説明する縦断面図である。
【図２】上記回転粉粒体炉のＡ−Ａ断面図である。
【図３】ガス供給手段の要部を説明する図である。
【図４】ガス供給手段の変形例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１〜図４は本発明が適用された回転粉粒体炉の実施形態を説明する図である。
【００１８】
〔全体構成〕
図１は、本実施形態の全体構成を説明する図であり、回転粉粒体炉の縦断面図である。この例の回転粉体路は、たとえば、処理対象の粉粒体として選択した鉄粉を、加熱状態で水素ガスと接触させて還元処理することができる。特に、上記水素ガスのように、空気に比べて比重の軽いガスを粉粒体と接触させるときに有効である。
【００１９】
この回転粉粒体炉は、回転容器１０と、ガス放出路２０と、ガス供給手段３０を備えている。上記回転容器１０は、筒状に形成され、粉粒体１が収容されてそれ自体の軸Ａを中心に回転する。上記ガス放出路２０は、上記回転容器１０の内周面に沿って上記軸Ａ方向に延びるように存在する。上記ガス供給手段３０は、上記回転容器１０の回転に伴って下部に移動してきたときの上記ガス放出路２０に対し、上記粉粒体１に接触させるためのガスを供給する。
以下にそれぞれを詳しく説明する。
【００２０】
〔回転容器１０〕
上記回転容器１０は、この例では大略円筒状に形成されている。
【００２１】
上記回転容器１０は、筒状であれば円形に限らず多角形などに形成されていてもよい。上記回転容器１０は、円筒状の胴部１０Ａの一端側（図示の左側である）に、先細りの錐状部１０Ｂが設けられ、さらにその先端に径の細い細筒部１０Ｃが設けられている。上記胴部１０Ａの細筒部１０Ｃと反対側の端部は、底板１０Ｄで塞がれている。
【００２２】
上記回転容器１０は、図示しない回転駆動装置により、それ自体の軸Ａを中心に回転する。上記回転容器１０には、粉粒体１が収容される。上記粉粒体１は、上記回転容器１０が回転して内部で流動したときに、細筒部１０Ｃの先端開口からこぼれ出ない程度のレベルまで収容される。上記回転容器１０には、図示しない加熱手段を備えており、回転容器１０の回転により内部で流動する粉粒体１を加熱することができる。
【００２３】
〔ガス放出路２０〕
上記ガス放出路２０は、上記回転容器１０の内周面に沿って上記軸Ａ方向に延びるように存在する。
【００２４】
この例では、上記ガス放出路２０は、上記回転容器１０の内周面に沿って配置された管体である。上記ガス放出路２０は、管体の先端（図示の左端）が閉塞されていて、長手方向に沿ってガスを放出する孔２０Ａが列設されている。上記各孔２０Ａは、この例では、上記回転容器１０の内周壁に向かうように穿設されている。上記ガス放出路２０は、管体の根元が上記ガス供給手段３０に連通している。
【００２５】
図２は、上記回転粉粒体炉のＡ−Ａ断面図である。
この実施形態では、上記ガス放出路２０が、上記回転容器１０の周方向に複数配置されている。複数のガス放出路２０は、上記回転容器１０の周方向において一定間隔で設けるのが好ましい。この例では４つのガス放出路２０が設けられている。つまり、隣り合うガス放出路２０が、上記軸Ａを中心として互いに９０°の回転角を隔てて配置されている。
【００２６】
上記各ガス放出路２０は、上記ガス放出路が、上記ガス放出路２０から放出されたガスを拡散させる拡散部材２１によって覆われている。上記拡散部材２１としては、金属網を複数枚積層したメッシュ状のものを用いるのが好ましい。上記拡散部材２１は、この例では、上記ガス放出路２０を三方から囲う屈曲状である。上記拡散部材２１には、ガス放出路２０から放出されたガスを通過させる多数の通過孔が存在する。上記拡散部材２１のメッシュは、粉粒体１のメッシュよりも細かいことが好ましい。これにより粉粒体１が拡散部材２１の通過孔を通りにくく、ガス放出路２０の孔２０Ａが詰まりにくい。
【００２７】
上記ガス放出路２０の各孔２０Ａから放出されたガスは、上記回転容器１０の内周壁に向かいながら分散され、さらに上記メッシュ状の拡散部材２１を通過するときにさらに分散・拡散されて上記粉粒体１に対して均一に接触する。
【００２８】
上記各ガス放出路２０の根元側は、各ガス放出路２０にガスを送り込むための導入路２２が連通している。上記導入路２２は、この例では、短管２２Ａと長管２２Ｂを有するようにＪ字状に形成された湾曲管である。上記短管２２Ａの端部開口が、連通路２３を介してガス放出路２０の根元側の開口と連通している。上記連通路２３は、この例では、回転容器１０の底板１０Ｄの外側に設けられている。上記連通路２３を底板１０Ｄの外側に設けることで製作が行いやすい。上記長管２２Ｂは、上記回転容器１０の後方に向かって突出している。上記短管２２Ａと長管２２Ｂのあいだの湾曲部は、上記回転容器１０の内部空間を通過している。
【００２９】
上記４本の長管２２Ｂは、上記ガス放出路２０と同様に、上記回転容器１０の周方向において一定間隔で配置される。すなわち、隣り合う長管２２Ｂが、上記軸Ａを中心として互いに９０°の回転角を隔てて配置される。
【００３０】
上記の導入路２２が、各ガス放出管２０ごとに設けられている。したがって、上記回転容器１０の底板１０Ｄから、４本の長管２２Ｂが突出している。上記４本の長管２２Ｂの端部には、回転円板２４が取り付けられている。上記回転円板２４は上記軸Ａに対して垂直になるよう配置されている。この例では、上記回転円板２４の中心が上記軸Ａの位置になるよう配置される。上記回転円板２４には、上記４本の長管２２Ｂの各端部開口と合致する４つの開口２４Ａが形成され、上記各開口２４Ａがそれぞれ上記各導入路２２と連通している。
【００３１】
上記の構造により、上記回転容器１０が軸Ａを中心に回転すると、底板１０Ｄから突出した４本の長管２２Ｂおよびそれに取り付けられた回転円板２４も回転する。上記回転円板２４が回転すると、上記４つの開口２４Ａが、上記軸Ａを中心に回転することになる。
【００３２】
〔ガス供給手段３０〕
上記ガス供給手段３０は、上記回転容器１０の回転に伴って下部に移動してきたときの上記ガス放出路２０に対し、上記粉粒体１に接触させるためのガスを供給する。
【００３３】
上記ガス供給手段３０は、上述した回転円板２４を含み、さらにハウジング３１、ガス供給ブロック３２、付勢ユニット３３を備えて構成されている。
【００３４】
上記ハウジング３１は、図示の左側にある開口部に、シール軸受３４を介して上記回転円板２４の外周が内嵌している。これにより、上記ハウジング３１の開口部において、上記回転円板２４が上記軸Ａを中心にして回転しうるようになっている。上記ハウジング３１の内部には、上記ガス供給ブロック３２と付勢ユニット３３が収容され、かつガス供給空間３５が確保される。上記ハウジング３１の側壁には、上記ガス供給空間３５にガスを導入するためのガス導入路３６が設けられている。上記ガス導入路３６には、図示しない加圧手段で加圧されたガスが供給される。
【００３５】
上記ガス供給ブロック３２は、この例では、上記回転円板２４の直径と同じ直径を有する略円柱状のブロックである。上記ガス供給ブロック３２は、円形の前面が上記回転円板２４と密着するように対面し、上記付勢ユニット３３によって上記回転円板２４に向かって付勢されている。上記付勢ユニット３３は、支持部材３３Ａと圧縮ばね３３Ｂとを含んで構成される。上記支持部材３３Ａは、一端がハウジング３１の壁面に当接し、他端側が上記ガス供給ブロック３２に形成された凹部３２Ａにスライド可能に挿通される。上記圧縮ばね３３Ｂは、上記支持部材３３Ａが挿通された状態で、ハウジング３１の壁面とガス供給ブロック３２のあいだに介在し、上記ガス供給ブロック３２を上記回転円板２４側に付勢する。
【００３６】
上記構造により、上記回転容器１０が回転すると、それにつれて上記回転円板２４が回転する。上記回転円板２４が回転するとき、上記回転円板２４とガス供給ブロック３２は、互いの密着面をそれぞれの摺接面２４Ｃ，３２Ｃとして摺接する。
【００３７】
図３は、ガス供給手段の要部を説明する図であり、（Ａ）は回転円板２４の上記摺接面２４Ｃを示し、（Ｂ）はガス供給ブロック３２の上記摺接面３２Ｃを示す。
【００３８】
上記ガス供給ブロック３２には、ガス供給路３２Ｂが形成されて摺接面３２Ｃに開口している。上記ガス供給路３２Ｂは、上記回転容器１０の回転に伴って、回転軌道の下死点に位置した導入路２２の開口２４Ａと対面する位置に開口している。つまり、上記回転容器１０が軸Ａを中心に回転すると上記回転円板２４も回転し、上記４つの開口２４Ａが上記軸Ａを中心に回転する。上記開口２４Ａが回転軌道の下死点までくると、上記ガス供給ブロック３２のガス供給路３２Ｂと連通し、ガス供給路３２Ｂから導入路２２にガスが供給される。
【００３９】
これにより、上記ガス供給ブロック３２は、上記回転容器１０の回転に伴って下部に移動してきたときの上記ガス放出路２０に対し、ガス供給路３２Ｂを通じてガスを供給する。したがって、上記回転容器１０が回転しているとき、下死点にきたガス放出路２０から回転容器１０内にガスが放出される。
【００４０】
上記開口２４Ａが回転軌道の下死点以外の位置で回転しているときは、上記開口２４Ａは、ガス供給ブロック３２の摺接面３２Ｃで塞がれている。つまり。上記回転容器１０の回転に応じて下死点以外の位置で回転しているガス放出路２０には、ガスが供給されない。したがって、上記回転容器１０が回転しているとき、下死点以外で回転するガス放出路２０からは基本的にガスが放出されない。
【００４１】
仮に、回転円板２４の上記摺接面２４Ｃとガス供給ブロック３２の上記摺接面３２Ｃとの間からガス漏れが生じたとしても、ハウジング３１内のガス供給空間３５内の内部漏れとなる構造である。つまり、上記回転円板２４とガス供給ブロック３２の互いの密着面（摺接面２４Ｃ，３２Ｃ）が、ハウジング３１の外部に露呈していない。このため、上記ガスとして水素等の危険性の高いガスを適用したとしても、安全性を担保できる。
【００４２】
図４は、ガス供給手段の変形例を説明する図である。
（Ａ）は回転円板２４の上記摺接面２４Ｃを示す（図３と同様である）。
（Ｂ−１）はガス供給ブロック３２の上記摺接面３２Ｃの第１変形例、（Ｂ−２）は第２変形例、（Ｂ−３）は第３変形例である。
【００４３】
図４（Ｂ−１）の第１変形例は、上記ガス供給路３２Ｂが長穴状に開口している。上記回転容器１０が回転に伴って導入路２２の開口２４Ａが、回転軌道の下死点より少し前に位置したときから下死点まで、ガス供給路３２Ｂと開口２４Ａが対面して連通し、ガスを供給するようになっている。
【００４４】
図４（Ｂ−２）の第２変形例は、上記ガス供給路３２Ｂが長穴状に開口している。上記回転容器１０が回転に伴って導入路２２の開口２４Ａが、回転軌道の下死点より少し前に位置したときから下死点を少し過ぎるまで、ガス供給路３２Ｂと開口２４Ａが対面して連通し、ガスを供給するようになっている。
【００４５】
図４（Ｂ−３）の第３変形例は、上記ガス供給路３２Ｂが２つ開口している。上記回転容器１０が回転に伴って導入路２２の開口２４Ａが、回転軌道の下死点より少し前に位置したときと下死点を少し過ぎたところに位置したときの２回、ガス供給路３２Ｂと開口２４Ａが対面して連通し、ガスを供給するようになっている。
【００４６】
〔動作〕
上記実施形態の回転粉粒体炉は、たとえば、つぎのように動作する。
【００４７】
上記回転容器１０は、内部に粉粒体１が収容された状態で上記軸Ａを中心に回転する。上記回転容器１０の回転に伴って上記粉粒体１は、上記回転容器１０の下部に溜まるように流動する。このとき、図示しない加熱手段により上記粉粒体１を加熱することができる。
【００４８】
上記ガス供給手段３０には、ガス導入路３６からガスが導入される。これにより、上記ガス供給空間３５内およびガス供給路３２Ｂ内に所定の正圧力でガスが満たされる。
【００４９】
この状態で上記回転容器１０が回転すると、回転容器１０の内周面に存在する４つのガス放出路２０が、上記軸Ａを中心に回転する。上記各ガス放出路２０に接続された４つの導入路２２も同様に、上記軸Ａを中心に回転する。上記４つの導入路２２の端部に取り付けられた回転円板２４も上記軸Ａを中心に回転する。
【００５０】
上記回転円板２４の回転に伴い上記４つの開口２４Ａが上記軸Ａを中心に回転し、４つのうち１つの開口２４Ａが回転軌道の下死点までくると、上記ガス供給ブロック３２のガス供給路３２Ｂと連通する。この連通によりガス供給路３２Ｂから導入路２２にガスが供給される。上記導入路２２のガスはガス放出路２０に供給されて各孔２０Ａから放出される。つまり、上記回転容器１０が回転しているとき下死点にきたガス放出路２０から回転容器１０内にガスが放出される。下死点にきたガス放出路２０から放出されたガスは、拡散部材２１で拡散されながら、上記回転容器１０の回転に伴ってその下部に溜まるように流動している粉粒体１と接触する。その後ガスは細筒部１０Ｃの先端開口から外部に排出される。
【００５１】
このとき、上記ガスとして、たとえば水素のように空気よりも比重の軽いガスを使用するとき、回転容器１０の下部を流動する粉粒体１の下側から供給することにより、上記粉粒体１に対して満遍なくガスを接触させることができる。粉粒体１として鉄粉を用い、水素による還元処理を行う場合などに有利である。
【００５２】
〔本実施形態の効果〕
上記構成をとることにより、本実施形態の回転粉粒体炉は、下記の作用効果を奏する。
【００５３】
本実施形態の回転粉粒体炉は、回転容器１０、ガス放出路２０およびガス供給手段３０を備えている。上記回転容器１０は筒状であり、粉粒体１が収容されてそれ自体の軸Ａを中心に回転する。このとき、上記回転容器１０の内部に収容された粉粒体１は、上記回転容器１０の回転に伴って上記回転容器１０の下部に溜まるように流動する。上記ガス放出路２０は、上記回転容器１０の内周面に沿って上記軸Ａ方向に延びるように存在する。上記ガス供給手段３０は、上記回転容器１０の回転に伴って下部に移動してきたときの上記ガス放出路２０に対し、上記粉粒体１に接触させるためのガスを供給する。つまり、上記回転容器１０の回転に伴ってその下部に溜まるように流動している粉粒体１に対応した位置に上記ガス放出路２０が移動してきたときに、そのガス放出路２０に上記ガスを供給する。このため、回転容器１０の下部に溜まる粉粒体１の下からガスが放出され、上記粉粒体１に対するガスの接触効率が高くなり、ガスの消費が節減できる。しかも、従来のように、回転容器１０の回転に伴って流動する粉粒体１が、回転容器１０の回転駆動力への抵抗になることがない。したがって、動力の損失が小さくエネルギーコストが節減でき、部材の損傷も少なくメンテナンスコストを節減できる。
【００５４】
本実施形態の回転粉粒体炉は、上記ガス放出路２０が、上記回転容器１０の周方向に複数配置されている。上記回転容器１０が一回転する間にガスの供給が複数回行われることになり、処理の効率を向上することができる。
【００５５】
本実施形態の回転粉粒体炉は、上記ガス放出路２０が、上記ガスを放出する孔２０Ａが設けられた管体である。上記管体というシンプルな構造で上記ガス放出路２０を構成できる。
【００５６】
本実施形態の回転粉粒体炉は、上記ガス放出路２０が、上記ガス放出路２０から放出されたガスを拡散させるメッシュ状の拡散部材２１によって覆われている。上記拡散部材２１により拡散されたガスを粉粒体１に均一に接触させることができ、上記粉粒体１に対するガスの接触効率を向上させることができる。
【００５７】
〔変形例〕
以上は本発明の特に好ましい実施形態について説明したが、本発明は示した実施形態に限定する趣旨ではなく、各種の態様に変形して実施することができ、本発明は各種の変形例を包含する趣旨である。
【符号の説明】
【００５８】
１：粉粒体
１０：回転容器
１０Ａ：胴部
１０Ｂ：錐状部
１０Ｃ：細筒部
１０Ｄ：底板
２０：ガス放出路
２０Ａ：孔
２１：拡散部材
２２：導入路
２２Ａ：短管
２２Ｂ：長管
２３：連通路
２４：回転円板
２４Ａ：開口
２４Ｃ：摺接面
３０：ガス供給手段
３１：ハウジング
３２：ガス供給ブロック
３２Ａ：凹部
３２Ｂ：ガス供給路
３２Ｃ：摺接面
３３：付勢ユニット
３３Ａ：支持部材
３３Ｂ：圧縮ばね
３４：シール軸受
３５：ガス供給空間
３６：ガス導入路
【図１】
0006936427.tif 000002
【図２】
0006936427.tif 000003
【図３】
0006936427.tif 000004
【図４】
0006936427.tif 000005