JP2008045863A - 焼成炉 - Google Patents

Abstract

【課題】炉芯管内に対しより簡易な構成を用いて被焼成物の攪拌と付着物掻き取りの双方を実施し、焼成効率の向上を図ることができる焼成炉を提供する。
【解決手段】ロータリキルン１は、設置ベース面３上に配置され、内部に被焼成物２７を収容する炉心管５と、その内部において、炉心管の一端側から他端側に向けて延長する攪拌・掻き取り部材７とを備える。攪拌・掻き取り部材は、炉心管に対して、相対移動可能に設けられると共に、設置ベース面に対しては、回転可能に設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、焼成炉に関するものである。

炉芯管内に被焼成物を収容して加熱しながら搬送する焼成炉の一つとして、ロータリキルン（回転式連続焼成炉）がある。ロータリキルンは、傾斜して配置された炉芯管の一端側から被焼成物としての粉体を供給し、炉芯管を回転させることにより、粉体を炉芯管の他端側へと搬送することを促し、その搬送過程において、粉体を加熱して、焼成を行う。

また、炉芯管内において、回転に伴う被焼成物の円周方向の移動は、いわゆる安息角以上に堆積している部分が徐々に自重により崩れていくことを中心に行われる。よって、従来のロータリキルンのなかには、炉芯管の内周壁から攪拌翼を延出させ、炉芯管の回転に伴って被焼成物を積極的に攪拌し、焼成効率の向上を図っているものもある（特許文献１参照）。
特開平８−１１０１６４号公報

しかしながら、従来のロータリキルンに代表されるような焼成炉においては、加熱を伴う使用により、炉芯管の内周壁面に被焼成物が付着することがあり、付着物が放置され増大すると焼成効率の低下が懸念される。

また、上述した特許文献１に記載のロータリキルンにおける攪拌翼では、被焼成物そのものの攪拌は行うことができても、一旦、付着した被焼成物に対しては何ら作用を与えることができない。

さらに、付着した被焼成物の除去を行うためだけの専用の機構を、攪拌翼とは別個に新たに追加することも可能であるが、その場合には、炉芯管内の構成が雑然とし好適ではなく、また、攪拌翼と付着除去機構との干渉防止など厄介な検討も必要となる。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、炉芯管内に対しより簡易な構成を用いて被焼成物の攪拌と付着物掻き取りの双方を実施し、焼成効率の向上を図ることができる焼成炉を提供することを目的とするものである。

上述した課題を解決するため、本発明に係る焼成炉では、設置ベース面上に配置され、内部に被焼成物を収容する炉心管と、前記炉心管の内部において、該炉心管の一端側から他端側に向けて延長する攪拌・掻き取り部材とを備え、前記攪拌・掻き取り部材は、前記炉心管に対して、相対移動可能に設けられると共に、前記設置ベース面に対しては、回転可能に設けられている。

前記炉心管は、前記設置ベース面に対して回転可能に支持されており、前記攪拌・掻き取り部材は、鎖状部材から構成されており、前記焼成炉には、前記鎖状部材を支持するブラケットが前記設置ベース面に対して回転可能に設けられていてもよい。

あるいは、前記炉心管は、前記設置ベース面に対して回転可能に支持されており、前記攪拌・掻き取り部材は、棒状部材又は板状部材から構成されており、前記焼成炉には、前記棒状部材又は板状部材を支持するブラケットが前記設置ベース面に対して回転可能に設けられており、前記ブラケットは、前記棒状部材又は板状部材が自重によって移動可能な態様で、該棒状部材又は板状部材を支持していてもよい。

上記において、前記ブラケットは、前記炉心管と一緒に回転するように該炉心管に対し一体的に設けられていてもよいし、前記炉心管と反対方向に回転するか、或いは、該炉心管と同方向で異速度で回転するように設けられていてもよい。

あるいは、前記炉心管は、前記設置ベース面に対して固定的に支持されており、前記攪拌・掻き取り部材は、鎖状部材から構成されており、前記焼成炉には、前記鎖状部材を支持するブラケットが前記設置ベース面に対して回転可能に設けられていてもよい。

あるいは、前記炉心管は、前記設置ベース面に対して固定的に支持されており、前記攪拌・掻き取り部材は、棒状部材又は板状部材から構成されており、前記焼成炉には、前記棒状部材又は板状部材を支持するブラケットが前記設置ベース面に対して回転可能に設けられていてもよい。

上記において、前記ブラケットは、前記棒状部材又は板状部材の接続部が自重によって移動可能な態様で、該棒状部材又は板状部材を支持していてもよい。

前記炉心管は、セラミックによって構成されていてもよい。

上述した本発明によれば、炉芯管内に対しより簡易な構成を用いて被焼成物の攪拌と付着物掻き取りの双方を実施し、焼成効率の向上を図ることができる。

なお、本発明の他の特徴及びそれによる作用効果は、添付図面を参照し、実施の形態によって更に詳しく説明する。

以下、本発明に係る焼成炉の実施の形態について、添付図面に基づいて説明する。なお、図中、同一符号は同一又は対応部分を示すものとする。

実施の形態１．
図１に、本発明の実施の形態１に係るロータリキルン（回転式連続焼成炉）の側面を示す。ロータリキルン１は、主に、例えば生産設備の床面など設置ベース面３上に配置された炉心管５と、炉心管５内に設けられる攪拌・掻き取り部材７とを備えている。

炉心管５は、その軸芯方向に延長する長尺の円筒状部材であり、より詳細には、軸芯方向を垂線とする縦断面において、内外形共に円形となる筒状部材である。また、炉心管５はセラミックによって構成されている。

炉心管５は、設置ベース面３上に配置された傾斜台１３及び軸受手段１５を介して、軸芯ＣＬが水平方向に対して傾斜する態様で回転可能に設けられている。傾斜の態様としては、炉心管５における被焼成物の入口端５ａが、被焼成物の出口端５ｂよりも鉛直上方に位置するようになっている。なお、軸受手段１５の構成、設置位置、設置数などについては、適宜選択することが可能である。

炉心管５の入口端５ａには、被焼成物の供給部１７が接続されている。一方、炉心管５の出口端５ｂは開口されており、その下方には、被焼成物を回収するための回収部１９が設けられている。また、炉心管５の上方には、被焼成物を加熱焼成するための加熱部２１が設けられており、炉心管５の下方には、軸受手段１５を介して炉心管５を回転駆動させるためのモータが駆動部２３として設けられている。なお、加熱部２１や駆動部２３に関する、具体的構成、設置位置、設置数などについても、適宜選択することが可能である。

炉心管５における入口端５ａ及び出口端５ｂには、それぞれ、環状のブラケット２５が設けられている。ブラケット２５は、炉心管５と一緒に回転するように炉心管５に対し一体的に設けられている。攪拌・掻き取り部材７は、かかるブラケット２５に取り付けられている。

攪拌・掻き取り部材７は、炉心管５の内部において、炉心管５の一端（入口端５ａ）側から他端（出口端５ｂ）側に向けて延長している。攪拌・掻き取り部材７は、本実施の形態では、少なくとも１本以上の鎖状部材から構成されており、具体例としては、４本の鎖状部材７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄから構成させているものとして説明する。図１及び図２を参照してより詳細に説明する。図２は、炉心管５の軸芯方向が紙面の垂線となるような向きで、炉心管５内部及び鎖状部材７ａ〜７ｄを示す図である。各鎖状部材７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄは、その一端が、炉心管５の入口端５ａ側のブラケット２５に支持されており、他端が、出口端５ｂのブラケット２５に支持されている。鎖状部材７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄは、セラミックによって構成されている。

鎖状部材７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄは、相互に等間隔となるようにほぼ９０度離隔する態様で支持されている。なお、これはあくまでも例示であり、間隔を不均一にすることも可能である。

各鎖状部材７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄの長さは、一対のブラケット２５の支持部位の距離よりも長く設定されており、それによって、各鎖状部材７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄはそれぞれ対応するポジションにおいて自重の影響によって弛み、炉心管５内で垂れ下がるような形状をとる。なお、各鎖状部材の長さ、即ち、弛み量は、適宜改変して実施することができる。

次に、このような構成を有するロータリキルンの動作について説明する。炉心管５は、軸受手段１５及び駆動部２３によって、図中符号Ｒ１で示されるように、設置ベース面３に対して回転駆動されている。このように回転している炉心管５の内部に、供給部１７を介して被焼成物２７が投入される。被焼成物２７は、炉心管５の回転作用と炉心管５の傾斜とによって、炉心管５内を入口端５ａから出口端５ｂ向けて除々に搬送されていく。また、この間、加熱部２１からの加熱によって被焼成物２７の焼成が行われる。焼成された被焼成物２７は、炉心管５の出口端５ｂから外に排出され、回収部１９において回収される。

ここで、炉心管内においては、被焼成物の移動は自重に頼らざるを得ないため、被焼成物は炉心管の内壁面側と中心側との間で大きく位置を変化させない場合があり、均一な加熱を受けられず、十分な焼成効率が得られない可能性もある。また、炉芯管の内周壁面に被焼成物が付着することがあり、そのままでは十分な焼成効率が得られない可能性もある。しかしながら、本実施の形態に係るロータリキルン１では、攪拌・掻き取り部材７を用いることによって、これらの問題をまとめて解消することが可能になっている。

上述したように、攪拌・掻き取り部材７は、鎖状部材７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄとして構成されており、回転する炉心管５に設けられたブラケット２５に接続されている。このため、攪拌・掻き取り部材７は、炉心管５に対する相対的な移動を行うことで炉心管５の内周壁面の付着物の掻き取り作用を発揮し、設置ベース面３に対する回転を行うことで炉心管５内の被焼成物２７に攪拌作用を発揮することができる。

より詳細には、図２に示されるように、炉心管５内で下方位置にある鎖状部材７ｃは、その後、鎖状部材７ｄの図示位置を経由して、上方位置にある鎖状部材７ａの図示位置に達するまでの間に、被焼成物２７を絡めながら移動することで、被焼成物２７を攪拌することができる。さらに、下方位置にある鎖状部材７ｃは、少なくとも鎖状部材７ｄの図示位置に達するまでの間に、炉心管５の内周壁面と接触し、且つ、鎖状であるがゆえに刻々と不規則にラインを湾曲・屈曲させることで当該内周壁面に対し相対的な摺動を行い、これによって、当該内周壁面への被焼成物２７の付着防止、あるいは、既に付着した被焼成物２７の掻き取りを行うことができる。

また、炉心管５内で上方位置にある鎖状部材７ａは、その後、鎖状部材７ｂの図示位置を経由して、下方位置にある鎖状部材７ｃの図示位置に達するまでの間に、被焼成物２７を絡めながら移動することで、被焼成物２７を攪拌することができる。さらに、上方位置にある鎖状部材７ａは、少なくとも鎖状部材７ｂの図示位置に達するまでの間に、鎖状であるがゆえの湾曲・屈曲を絶えず行い炉心管５の内周壁面との不規則な当接及び離隔を繰り返し、すなわち、当該内周壁面に対してノック運動を行う。このノック運動によって当該内周壁面には振動が付与され、内周壁面の付着物の除去を促すことができる。さらに、図示の鎖状部材７ｂは、鎖状部材７ｃの図示位置に達するまでの間に、炉心管５の内周壁面と接触し、且つ、鎖状であるがゆえに刻々と不規則にラインを湾曲・屈曲させることで当該内周壁面に対し相対的な摺動を行い、これによって、当該内周壁面への被焼成物２７の付着防止、あるいは、既に付着した被焼成物２７の掻き取りを行うこともできる。なお、以上の記述はあくまでも例示であり、鎖状部材の本数、弛み量、被焼成物の量や形状・大きさなどによって各位置の鎖状部材の作用は上記記述と若干異なることもある。

このようにして、本実施の形態では、攪拌・掻き取り部材７が被焼成物２７の攪拌と炉心管５の内周壁面における付着物の掻き取りの双方を行うことが可能となっている。その際、攪拌・掻き取り部材７は炉心管５内を架橋するだけであり、且つ、自重と鎖状であるがゆえの不規則な常時変形とを利用しているだけであるため、非常に簡易な構成で、上記攪拌効果と付着物の掻き取り効果との双方を獲得している。さらに、炉心管５内には、攪拌手段と掻き取り手段とが別々に設けられているわけではないので、炉心管５内が雑然とすることもなく、また、別個の手段の動作干渉などを気にする必要もない。

また、ロータリキルンは、チタン酸バリウム系誘電体材料や、チタン酸ジルコン酸鉛系圧電材料等のセラミック原料の仮焼成に用いれば、生産効率の向上の観点で極めて有効な利用態様となる。ここで、ＳＵＳ等の一般的な耐熱合金で炉芯管を製作した場合には、焼成すべきセラミック粉体が、炉芯管を構成する材料による汚染を受けるため、高品質の仮焼きセラミック原料を得ることが困難になっている。本実施の形態では、炉心管５や攪拌・掻き取り部材７がセラミックで構成されているため、被焼成物２７としてセラミック粉体を選択しても、上述した汚染の問題を生じない。

その一方で、炉心管をセラミックで構成するに際しては、炉心管の内周壁に、炉心管の一部として又は別体として延出物を設けることは、セラミック製造プロセス上、大変困難なことである。しかしながら、本実施の形態では、炉心管の内周壁に直接、攪拌・掻き取り部材を設けるわけではないため、簡易な構成で攪拌効果と掻き取り効果の双方を得るにあたって、炉心管５及び攪拌・掻き取り部材７をセラミックで構成する態様を採ることも全く問題なく行える。

また、ノック運動により炉心管に振動を与え、付着物の除去効果を得るにあたり、炉心管がセラミックで構成されている場合、大きな衝撃を与えることは強度上好ましくない。しかしながら、本実施の形態では、自重と鎖状であるがゆえの不規則な常時変形とを利用した適度な当接によりノック運動が得られる。このため、簡易な構成で攪拌効果と掻き取り効果の双方を得ることに加えて、付着物の除去作用はセラミック製の炉心管にとって好適な態様となる。

実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について説明する。図３に、本実施の形態に係る焼成炉の、実施の形態１に対する改変部分を示す。本実施の形態では、炉心管５は、支持脚１１５及び傾斜台１３によって、設置ベース面３に対して固定的に支持されている。また、炉心管５の入口端５ａ及び出口端の近傍には、攪拌・掻き取り部材７を支持するブラケット１２５が設けられている（出口端側は図示省略）。ブラケット１２５は、固定された炉心管５とは別体として、炉心管５に対して相対移動可能であると共に、駆動部１２３及び軸受手段１２３ａによって設置ベース面３に対して参照符号Ｒ２に示すように回転可能に設けられている。

かかる構成によって、本実施の形態に係る焼成炉１０１においても、攪拌・掻き取り部材７が、炉心管５に対して相対移動する共に、設置ベース面３に対しては回転運動を行う。よって、実施の形態１に関する、上述した作用効果を同様に得ることができる。

実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３について説明する。図４に、本実施の形態に係るロータリキルンの、実施の形態１及び２に対する改変部分を示す。本実施の形態では、炉心管５は、設置ベース面３上に配置された傾斜台１３及び軸受手段１５を介して、設置ベース面３に対して回転可能に設けられている。炉心管５内には、炉心管５の一端（入口端５ａ）側から他端（出口端５ｂ）側に向けて延長する攪拌・掻き取り部材２０７が設けられている。炉心管５の入口端５ａ及び出口端の近傍には、攪拌・掻き取り部材２０７を支持するブラケット２２５が設けられている。ブラケット２２５は、炉心管５と一緒に回転するように炉心管５に対し一体的に設けられており（出口端側は図示省略）、つまり、設置ベース面３に対して回転可能に設けられている。

図５は、炉心管５の軸芯方向が紙面の垂線となるような向きで、ブラケット２２５及び攪拌・掻き取り部材２０７を示す図である。攪拌・掻き取り部材２０７は、本実施の形態では、少なくとも１本以上の棒状部材から構成されており、図４及び図５に示されるように、具体例としては、４本の棒状部材２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃ、２０７ｄから構成させているものとして説明する。なお、攪拌・掻き取り部材２０７としては、幅が高さよりも大きく形成された板状部材を用いることも可能である。

各棒状部材２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃ、２０７ｄは、その一端が、炉心管５の入口端５ａ側のブラケット２２５に支持されており、他端が、同様に構成されている出口端のブラケット（図示省略）に支持されている。棒状部材２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃ、２０７ｄは、セラミックによって構成されている。

各ブラケット２２５は、円環状に構成されており、４つの棒状部材に対応して４つの長孔２２５ａ、２２５ｂ、２２５ｃ、２２５ｄが形成されている。長孔２２５ａ、２２５ｂ、２２５ｃ、２２５ｄは、同様な角度範囲で延長する弧状の孔であって、それぞれの中央部でみて、相互に等間隔となるようにほぼ９０度離隔する態様で支持されている。なお、これはあくまでも例示であり、間隔を不均一にすることも可能である。

棒状部材２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃ、２０７ｄは、それぞれの両端部が、一対のブラケット２２５の対応する長孔２２５ａ、２２５ｂ、２２５ｃ、２２５ｄに挿通されて可動に支持されている。すなわち、図５の一点鎖線の矢印に例示されるように、棒状部材２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃ、２０７ｄは、長孔２２５ａ、２２５ｂ、２２５ｃ、２２５ｄの弧状の延長範囲内において、自重により、ブラケット２２５に対してつまり本実施の形態では炉心管５に対して、相対的に移動可能となっている。

かかる構成によって、本実施の形態に係るロータリキルン２０１においても、攪拌・掻き取り部材７が、炉心管５に対して相対移動する共に、設置ベース面３に対しては回転運動を行う。そして、棒状部材２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃ、２０７ｄは、炉心管５に対する相対的な移動を行うことで炉心管５の内周壁面の付着物の掻き取り作用を発揮することができ、設置ベース面３に対する回転することで炉心管５内の被焼成物２７に攪拌作用を発揮することができる。よって、実施の形態１及び２に関する、上述した作用効果を同様に得ることができる。

実施の形態４．
次に、本発明の実施の形態４について説明する。図６に、本実施の形態に係る焼成炉の、実施の形態１乃至３に対する改変部分を示す。本実施の形態では、炉心管５は、支持脚１１５及び傾斜台１３によって、設置ベース面３に対して固定的に支持されている。また、炉心管５の入口端５ａ及び出口端の近傍には、攪拌・掻き取り部材２０７を支持するブラケット２２５が設けられている（出口端側は図示省略）。ブラケット２２５は、固定された炉心管５とは別体として、炉心管５に対して相対移動可能であると共に、駆動部１２３及び軸受手段１２３ａによって設置ベース面３に対して参照符号Ｒ２に示すように回転可能に設けられている。また、ブラケット２２５及び攪拌・掻き取り部材２０７に関係する構成は、実施の形態３と同様であり、ブラケット２２５は長孔２２５ａ、２２５ｂ、２２５ｃ、２２５ｄを具備していると共に、攪拌・掻き取り部材２０７は棒状部材２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃ、２０７ｄからなる。

かかる構成によって、本実施の形態に係る焼成炉３０１においても、攪拌・掻き取り部材２０７が、炉心管５に対して相対移動する共に、設置ベース面３に対しては回転運動を行う。よって、実施の形態１乃至３に関する、上述した作用効果を同様に得ることができる。

なお、本実施の形態では、長孔を有するブラケット２２５を用いることには限定されず、攪拌・掻き取り部材２０７をブラケットに固定的に取り付けてもよく、それによっても、攪拌・掻き取り部材２０７の炉心管５に対する相対移動と、設置ベース面３に対する回転運動とを実現することも可能である。

以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様を採り得ることは自明である。

例えば、上述した実施の形態では、ブラケットつまり攪拌・掻き取り部材は、固定された炉心管に対して回転するか、回転する炉心管に対してそれと同方向に同じ回転速度で回転するように構成されていた。しかしながら、本発明は、これに限定されるものではなく、攪拌・掻き取り部材は、回転する炉心管に対してそれと反対方向に回転するか、あるいは、それと同方向に異なる回転速度で回転するように構成されていてもよい。

本発明の実施の形態１に係るロータリキルンの側面図である。 図１のロータリキルンにおける炉心管内の攪拌・掻き取り部材を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る焼成炉の部分側面図である。 本発明の実施の形態３に係るロータリキルンの部分側面図である。 図４のロータリキルンにおけるブラケット及び攪拌・掻き取り部材を示す図である。 本発明の実施の形態４に係る焼成炉の部分側面図である。

符号の説明

１、２０１ ロータリキルン（焼成炉）
５ 炉心管
７、２０７ 攪拌・掻き取り部材
２５、１２５、２２５ ブラケット
１０１、３０１ 焼成炉

Claims (9)

1. 設置ベース面上に配置され、内部に被焼成物を収容する炉心管と、
   前記炉心管の内部において、該炉心管の一端側から他端側に向けて延長する攪拌・掻き取り部材とを備え、
   前記攪拌・掻き取り部材は、前記炉心管に対して、相対移動可能に設けられると共に、前記設置ベース面に対しては、回転可能に設けられている
   焼成炉。
2. 前記炉心管は、前記設置ベース面に対して回転可能に支持されており、
   前記攪拌・掻き取り部材は、鎖状部材から構成されており、
   前記焼成炉には、前記鎖状部材を支持するブラケットが前記設置ベース面に対して回転可能に設けられている
   請求項１に記載の焼成炉。
3. 前記炉心管は、前記設置ベース面に対して回転可能に支持されており、
   前記攪拌・掻き取り部材は、棒状部材又は板状部材から構成されており、
   前記焼成炉には、前記棒状部材又は板状部材を支持するブラケットが前記設置ベース面に対して回転可能に設けられており、
   前記ブラケットは、前記棒状部材又は板状部材が自重によって移動可能な態様で、該棒状部材又は板状部材を支持している
   請求項１に記載の焼成炉。
4. 前記ブラケットは、前記炉心管と一緒に回転するように該炉心管に対し一体的に設けられている請求項２又は３に記載の焼成炉。
5. 前記ブラケットは、前記炉心管と反対方向に回転するか、或いは、該炉心管と同方向で異速度で回転するように設けられている請求項２又は３に記載の焼成炉。
6. 前記炉心管は、前記設置ベース面に対して固定的に支持されており、
   前記攪拌・掻き取り部材は、鎖状部材から構成されており、
   前記焼成炉には、前記鎖状部材を支持するブラケットが前記設置ベース面に対して回転可能に設けられている
   請求項１に記載の焼成炉。
7. 前記炉心管は、前記設置ベース面に対して固定的に支持されており、
   前記攪拌・掻き取り部材は、棒状部材又は板状部材から構成されており、
   前記焼成炉には、前記棒状部材又は板状部材を支持するブラケットが前記設置ベース面に対して回転可能に設けられている
   請求項１に記載の焼成炉。
8. 前記ブラケットは、前記棒状部材又は板状部材の接続部が自重によって移動可能な態様で、該棒状部材又は板状部材を支持している請求項７に記載の焼成炉。
9. 前記炉心管は、セラミックによって構成されている、請求項１乃至８の何れか一項に記載の焼成炉。

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