JP2006308172A - バッチ式ロータリキルン - Google Patents

Abstract

【課題】被加熱物をより均一に加熱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は、被加熱物を収容して軸線周りに回転するレトルトと、この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、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。すなわち、シリンダロッドを矢印Ｚのように伸縮することでレトルトを矢印Ｓのように揺動でき、被熱処理物を回転方向のみならずレトルトの軸線方向にも撹拌できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、粉体や粒体などの被加熱物を加熱処理するバッチ式ロータリキルンに関する。

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、被加熱物を容器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容器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。

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）。

すなわち、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と同心に炉体を貫通して回転するレトルト１０６の少なくとも一端が開放自在な蓋体１０８で閉塞されてそのレトルト１０６がほぼ閉塞されるようにしたロータリキルンであって、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を投入した後に蓋体１０８を閉塞し、傾斜姿勢のまま、又は水平姿勢にしてレトルト１０６を回転させると被処理物Ｍは攪拌されながら加熱されるために全体が均一に加熱される。加熱された被処理物Ｍは、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を傾斜させることにより放出される。

しかしながら、被加熱物が微細な粉体などの場合には、微細な粉体は流動性が悪いために、被加熱物が堆積層を維持したまま、回転するロータリキルンのレトルトの内面を滑るように移動してしまい、十分に攪拌することができなかった。特に、レトルトの軸方向での攪拌が不十分であるため、被加熱物Ｍが蓋体（又はレトルトの閉塞部）に接する部分とレトルトの中央部分とで温度差が生じ、被加熱物Ｍ全体に均一な加熱を施すことが困難であった。また、被加熱物Ｍが接する蓋体１０８の底部にヒータなどの加熱体を装着して被加熱物の温度差を解消することも考えられるが、構造が複雑になると共にコストも嵩むので適当ではない。
特開２００２−２７７１６６号公報

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、被加熱物をより均一に加熱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。

レトルト内の軸方向の温度分布はレトルトの中央部では高く、蓋体に接する両端部では若干低くなっている。蓋体の底部（レトルトの加熱部）側には断熱材を設けて外部への熱の放散を遮断する構成となっているが、ヒータによる加熱はレトルトの外周側からでありレトルトの中央部に比べて両端部の温度が低下することは免れない。このため、レトルトの蓋体に接する被加熱物はレトルトの中央部分の被加熱物に比べて低温で加熱処理されることになる。

発明者らは被加熱物の軸方向への移動を促進するために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揺動すれば被加熱物の軸方向の攪拌を促進できることに想到して本発明を完成させた。

すなわち、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、この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するバッチ式ロータリキルンであって、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を特徴とする。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ているので、加熱処理中に揺動手段を用いてレトルトを回転させながら上下に傾斜させることができるので、被加熱物を回転方向（上下方向）のみならずレトルトの軸線方向でも攪拌することができる。従って、被加熱物を短時間により均一に加熱処理することが可能であり、より均質な加熱物を効率的に得ることができる。

本発明のバッチ式ロータリキルンでは、レトルトの両端または一端にレトルト内にガスを導入または排出する流通管を備えることができる。このようなガスの流通管を備えることで、レトルト内を所望のガス雰囲気とすることができ、被処理物の雰囲気加熱や反応ガスによる加熱ガス処理が可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図１および図２を参照しながら説明する。図１はバッチ式のロータリキルンの概略構成を示す一部断面模式図であり、シリンダロッドを上限位置にまで伸長したロータリキルンの揺動状態を示している。図２は、図１の状態からシリンダロッドを下限位置にまで収縮した際の稼働状態を示す。図２において、一点鎖線は、図１の状態を重ねて示したものであり、シリンダロッドを矢印Ｚの用に伸縮することでレトルトを矢印Ｓのように揺動することができる。すなわち、シリンダロッドを上下方向に伸縮する油圧シリンダと油圧ユニットなどが揺動手段である。

こ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。

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。

蓋体２３はレトルト１３のリング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、軸心には雰囲気ガス流通管３３が貫通している。

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。

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を図３に示すように水平姿勢にして電気ヒータ９に通電して発熱させる。同時にレトルト１３を回転させるとともに、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。被加熱物Ｍは矢印Ａで示すように移動しながら攪拌される。

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などによって適宜選択すればよく特に制約はない。被加熱物が均一に加熱されるように攪拌されればよい。例えば、粒径が８０μｍ未満のフェライト粉末５ｋＧを内径３００ｍｍ、加熱有効長さ５００ｍｍのレトルトに装入して、レトルトを２ｒｐｍで回転させながら７００〜８００℃で加熱処理する場合には、上下方向に傾動自在の支持板５が水平線となす角度をαとして（図１参照）−２０°＜α＜＋２０°の範囲で、かつ０．５〜１０回／分の揺動速度で油圧シリンダ６を上下するとよい。揺動速度が０．５回／分未満では軸方向の攪拌効果が小さく、また、１０回／分を越えると被処理物の飛散が増加したり、あるいは、被加熱物の形状が変形したりするので好ましくない。

また、所望により加熱時には、両側の蓋体２３の雰囲気ガス流通管３３から適宜にガスを導入し、又は、排出してレトルト１３の雰囲気を調節するようにしてもよい。

以上のようにして被加熱物Ｍに所定の加熱処理を施す。加熱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排出する。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、所定の温度までロータリキルン中で冷却してから排出することが望ましい。

本発明は、上記の実施の形態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、ガスなどのバーナ加熱としても良い。

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。

本発明のバッチ式ロータリキルンは、被加熱物の攪拌効率を向上することができるので均質な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焼成や、ニッケル・水素電池などの材料として多用されるニッケル微粉末の加熱処理などに好適に使用することができる。

好適な実施の形態の概略構成を示す断面図概要であり、シリンダロッドは上限位置にまで伸長されている。 図１の態様において、シリンダロッドが下限位置にまで収縮した状態を示す。 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

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：流通管

Claims (2)

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するバッチ式ロータリキルンであって、
   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ことを特徴とするバッチ式ロータリキルン。
2. 前記レトルトの両端または一端に該レトルト内にガスを導入または排出する流通管を備える請求項１に記載のバッチ式ロータリキルン。
   

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