JP2011021863A

JP2011021863A - 加熱処理装置

Info

Publication number: JP2011021863A
Application number: JP2009169967A
Authority: JP
Inventors: Yuri Maruta; 悠理丸田; Mitsuru Fujita; 満藤田
Original assignee: Fuji Electric Thermo Systems Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Thermo Systems Co Ltd
Priority date: 2009-07-21
Filing date: 2009-07-21
Publication date: 2011-02-03
Anticipated expiration: 2029-07-21
Also published as: JP5531480B2

Abstract

【課題】反応容器内を過熱蒸気で充満させる時間の短縮化を図りながら、反応容器内を良好に均温化させることができる加熱処理装置を提供すること。
【解決手段】横倒し円筒状の形態を成し、供給口２１１を通じて内部に供給された被処理物を過熱蒸気供給手段３０より供給された過熱蒸気により加熱処理させ、この加熱処理により生じた排気ガス及び固形物を排気口２２１及び排出口２２２よりそれぞれ排出する反応容器２０を備えた加熱処理装置１０において、過熱蒸気供給手段３０は、反応容器２０の軸方向に沿って延在する過熱蒸気分散配管３１と、過熱蒸気分散配管３１に反応容器２０の軸方向に沿って所定の間隔毎に配設され、過熱蒸気分散配管３１の内部の過熱蒸気を反応容器２０内に噴出させる過熱蒸気噴出配管３２とを備えたものである。
【選択図】図４

Description

本発明は、加熱処理装置に関し、より詳細には、被処理物である金属の切削屑等に過熱蒸気を反応させて、被処理物に付着した油分を分解させ脱脂等の処理を行う加熱処理装置に関するものである。

この種の加熱処理装置として、特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に記載されたものでは、横倒し円筒状の形態を成す反応容器としてロータリーキルン炉を採用しており、かかるロータリーキルン炉を構成する入り側フードに形成された供給口より被処理物が供給されるとともに、該入り側フードに形成された一つの過熱蒸気導入口より過熱蒸気が導入される。そして、被処理物を過熱蒸気により加熱処理させ、生じた排気ガス及び固形物を、ロータリーキルン炉を構成する出側フードに形成された排気口及び排出口より外部に排出するようにしている。

特開２００７−５４８１５号公報

ところで、過熱蒸気は空気よりも軽い性質を有している。そのため過熱蒸気を反応容器（ロータリーキルン炉）内に噴出させるだけでは、反応容器内の上方域に過熱蒸気が溜まり、下方域には空気が溜まることがある。このように反応容器内に空気が存在してしまうと、酸化反応が生じてしまい被処理物を良好に加熱処理することが困難になる。従って、反応容器内は過熱蒸気で充満させて均温化させる必要がある。

上述した特許文献１に記載の加熱処理装置では、一つの過熱蒸気導入口より過熱蒸気を反応容器内に導入しているため、反応容器内を過熱蒸気で充満させるには時間を要し、しかも温度ムラが生じやすく反応容器内を均温化させるのが困難である。

本発明は、上記実情に鑑みて、反応容器内を過熱蒸気で充満させる時間の短縮化を図りながら、反応容器内を良好に均温化させることができる加熱処理装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る加熱処理装置は、横倒し円筒状の形態を成し、供給口を通じて内部に供給された被処理物を過熱蒸気供給手段より供給された過熱蒸気により加熱処理させ、この加熱処理により生じた排気ガス及び固形物を排気口及び排出口よりそれぞれ排出する反応容器を備えた加熱処理装置において、前記過熱蒸気供給手段は、前記反応容器の軸方向に沿って延在する過熱蒸気分散配管と、前記過熱蒸気分散配管に前記反応容器の軸方向に沿って所定の間隔毎に配設され、前記過熱蒸気分散配管の内部の過熱蒸気を前記反応容器内に噴出させる過熱蒸気噴出配管とを備えたことを特徴とする。

また、本発明の請求項２に係る加熱処理装置は、上述した請求項１において、前記過熱蒸気噴出配管は、前記反応容器の軸方向に略直交する方向であって、かつ該反応容器の内周面に沿って過熱蒸気が流れる態様で噴出させることを特徴とする。

また、本発明の請求項３に係る加熱処理装置は、上述した請求項１又は請求項２において、前記反応容器の外周域に該反応容器を巻回する態様で配設した誘導加熱コイルを有して成り、該誘導加熱コイルを通電状態にして前記反応容器を誘導加熱する誘導加熱手段を備えたことを特徴とする。

また、本発明の請求項４に係る加熱処理装置は、上述した請求項１〜３のいずれか一つにおいて、前記反応容器の内部に自身の軸心回りに回転することにより前記被処理物を撹拌する撹拌手段を設け、前記撹拌手段は、前記過熱蒸気噴出配管から噴出された過熱蒸気が前記反応容器内を流れる方向と反対方向に向けて回転することを特徴とする。

本発明によれば、反応容器の軸方向に沿って延在する過熱蒸気分散配管に反応容器の軸方向に沿って所定の間隔毎に配設された過熱蒸気噴出配管が、過熱蒸気分散配管の内部の過熱蒸気を反応容器内に噴出させるので、反応容器の内部を過熱蒸気で充満させる時間を低減させるとともに、しかも反応容器の内部に温度ムラが生じる虞れがない。従って、反応容器内を過熱蒸気で充満させる時間の短縮化を図りながら、反応容器内を良好に均温化させることができるという効果を奏する。

図１は、本発明に実施の形態である加熱処理装置を示す正面図である。図２は、本発明に実施の形態である加熱処理装置を正面から見た場合を示す断面図である。図３は、撹拌機の要部を右方から見た場合を示す説明図である。図４は、図１及び図２に示す加熱処理装置の要部の内部構造を右側から見た場合を示す断面側面図である。

以下に添付図面を適宜参照しながら、本発明に係る加熱処理装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。

図１及び図２は、それぞれ本発明の実施の形態である加熱処理装置を示すものであり、図１は正面図、図２は正面から見た場合を示す断面図である。ここで例示する加熱処理装置１０は、反応容器２０及び過熱蒸気供給手段３０を備えている。

反応容器２０は、例えばＳＵＳ４３０等のようなステンレス鋼等の導電性金属材料で形成したもので、横倒し円筒状の形態を成している。この反応容器２０の両端面、すなわち左右端面は、円板状の導電性金属材料から成る閉塞部材２１，２２により閉塞してある。ここで本明細書において左側とは、加熱処理装置１０を正面から見た場合の左方を示し、右側とは、加熱処理装置１０を正面から見た場合の右方を示すものとする。

左側の閉塞部材２１には、供給配管１が取り付けてあり、かかる供給配管１は、供給口２１１を通じて反応容器２０の内部に連通している。この供給配管１は、被処理物である金属切粉等の切削屑を反応容器２０の内部に供給口２１１を通じて供給するもので、内部にスパイラルフィーダ１ａが配設してある。

右側の閉塞部材２２には、排気ガス配管２及び排出配管３が取り付けてあり、排気ガス配管２は、排気口２２１を通じて反応容器２０の内部に連通し、排出配管３は、排出口２２２を通じて反応容器２０の内部に連通している。

排気ガス配管２は、供給された過熱蒸気や反応容器２０の内部で生じた油ガス等のような、排気口２２１を通じて排出された排気ガスを排気ガス処理装置４に送出するための配管である。ここで排気ガス処理装置４は、既に公知のもので詳細な説明は割愛する。排出配管３は、反応容器２０の内部で生じ、かつ排出口２２２を通じて排出された固形物を図示せぬ処理装置に送出するための配管である。

このような反応容器２０の外周面には、断熱材から成る断熱層２３が形成され、かかる断熱層２３の外周域に誘導加熱コイル２４が反応容器２０を巻回する態様で配設してある。この誘導加熱コイル２４は、例えばリッツ線等により構成され、電源２５に接続された電気回路を構成している。この電源２５は、数ｋＨｚ〜数十ｋＨｚ程度の交流電流を供給するものである。

上記反応容器２０の内部には、撹拌機（撹拌手段）２６が配設してある。撹拌機２６は、自身が回転することにより、反応容器２０の内部に供給された被処理物を右側、すなわち排気口２２１及び排出口２２２側に送り出す機能、あるいは左側、すなわち供給口２１１側に送り出す機能を有するもので、軸部２６１、第１羽根２６２、第２羽根２６３を備えて構成している。

軸部２６１は、反応容器２０の軸方向に沿って延在するロッド状のものである。この軸部２６１は、左端部が左側閉塞部材２１から突出しており、伝達部材２７によりモータＭの駆動力が伝達されることにより、自身の中心軸Ｌを軸心としてその軸心回りに回転するものである。

第１羽根２６２は、軸部２６１に立設しており、それぞれ軸部２６１の径外方向に向けて延設するものである。本実施の形態では、複数（３つ）の第１羽根２６２が、軸部２６１から互いに１２０°ずつずれた態様で立設して一つの羽根ユニット２６２ａを構成し、このような羽根ユニット２６２ａが軸部２６１の延設方向に沿って、所定間隔毎に複数（４つ）配設してある。そして、互いに隣り合う羽根ユニット２６２ａ間においては、第１羽根２６２が６０°ずつずれた態様で軸部２６１に立設してある。

図３は、撹拌機２６の要部を右方から見た場合を示す説明図である。この図３においては、手前側（右側）に位置する羽根ユニット２６２ａを構成する第１羽根２６２を実線で示し、奥側（左側）に位置する羽根ユニット２６２ａを構成する第１羽根２６２ユニットを破線で示している。

第２羽根２６３は、第１羽根２６２が６０°ずつずれた関係にある隣接する羽根ユニット２６２ａ間において、一方の羽根ユニット２６２ａを構成する第１羽根２６２と、他方の羽根ユニット２６２ａを構成する第１羽根２６２とを連結する態様で延在するものである。

尚、ここでは、撹拌機２６の一の羽根ユニット２６２ａを構成する第１羽根２６２は互いに１２０°ずつずれた態様で立設しており、隣接する羽根ユニット２６２ａ間の第１羽根２６２どうしは、６０°ずつずれた位置関係にあることを述べたが、これらは一例であり、羽根ユニット２６２ａを構成する第１羽根２６２の互いの角度関係、並びに延在長さ、隣接する羽根ユニット２６２ａ間の第１羽根２６２どうしの位置関係は、使用状態に応じて適宜変更できることはいうまでもない。

過熱蒸気供給手段３０は、過熱蒸気発生装置５で発生させた過熱蒸気を反応容器２０の内部に供給するためのもので、過熱蒸気分散配管３１と、過熱蒸気噴出配管３２とを備えて構成してある。尚、過熱蒸気発生装置５については既に公知のものであるためその詳細な説明は割愛する。

過熱蒸気分散配管３１は、反応容器２０の正面側において該反応容器２０の軸方向に沿って延在する長尺状の配管である。この過熱蒸気分散配管３１の周面には、図には明示していないが、電熱ヒータ等が配設してあり、該配管を所望の温度に加熱している。

過熱蒸気噴出配管３２は、複数（図示の例では６つ）設けてあり、過熱蒸気分散配管３１よりも十分に細い径の配管である。これら過熱蒸気噴出配管３２は、過熱蒸気分散配管３１に反応容器２０の軸方向に沿って所定間隔毎に配設され、基端部３２１が過熱蒸気分散配管３１に連通している。

図４は、図１及び図２に示す加熱処理装置１０の要部の内部構造を右側から見た場合を示す断面側面図である。この図４に示すように、過熱蒸気噴出配管３２は、その先端部３２２が反応容器２０の内面に溶接されて、該反応容器２０の内面と同一面を構成しており、過熱蒸気分散配管３１の内部の過熱蒸気を反応容器２０の内部に噴出させるものである。

より詳細には、過熱蒸気噴出配管３２は、図４の矢印で示すように、反応容器２０の軸方向に略直交する方向であって、かつ反応容器２０の内周面２０ａに沿って過熱蒸気が流れる態様で、下方に向けて傾斜させて過熱蒸気を噴出させるものである。

ここで、撹拌機２６であるが、図４に示すように、過熱蒸気噴出配管３２から噴出された過熱蒸気が反応容器２０の内周面２０ａを流れる方向と反対方向に向けて回転するように調整してある。

以上のような構成を有する加熱処理装置１０は、次のようにして供給された被処理物を加熱処理する。

まず、図２に示すスイッチ２８をオンにし、誘導加熱コイル２４に交流電流を流して通電状態にし、交番磁束を印加する。これにより反応容器２０に渦電流が発生し、反応容器２０を渦電流損によるジュール熱で加熱、すなわち誘導加熱する。このとき反応容器２０の内部温度が、供給される過熱蒸気が凝縮して凝縮水とならない程度にまで誘導加熱を行う。次に、過熱蒸気発生装置５で発生させた過熱蒸気を過熱蒸気分散配管３１に供給して分散させる。過熱蒸気分散配管３１に供給されて分散された過熱蒸気は、複数の過熱蒸気噴出配管３２に進入し、該過熱蒸気噴出配管３２を通じて反応容器２０の内部に噴出され、反応容器２０の内周面２０ａに沿って流れて拡散する。

その後、スパイラルフィーダ１ａが駆動して供給口２１１を通じて反応容器２０の内部に被処理物が供給する。そして、モータＭを駆動させることにより撹拌機２６を軸部２６１の中心軸（軸心）Ｌ回りに回転させる。

反応容器２０の内部に供給された過熱蒸気は、被処理物と反応して被処理物に付着した油分を分解してガスとして飛散させ、この油ガスと供給された過熱蒸気とは、排気口２２１を通じて排気ガス配管２を通過して排気ガス処理装置４に送出される。その一方、反応容器２０の内部において加熱処理により生成した固形物は、撹拌機２６の撹拌、並びにスパイラルフィーダ１ａからの被処理物の供給により排出口２２２を通じて押し出され、排出配管３を通じて排出される。

以上説明したように、本実施の形態である加熱処理装置１０によれば、反応容器２０の軸方向に沿って延在する過熱蒸気分散配管３１に過熱蒸気発生装置５で発生させた過熱蒸気を分散させ、該過熱蒸気分散配管３１に反応容器２０の軸方向に沿って所定の間隔毎に配設された複数の過熱蒸気噴出配管３２により過熱蒸気分散配管３１に分散させた過熱蒸気を反応容器２０の内部に噴出させるので、一つの過熱蒸気導入口より過熱蒸気を導入させる従来のものに比して、反応容器２０の内部を過熱蒸気で充満させる時間を低減させるとともに、反応容器２０の内部に温度ムラが生じる虞れがない。従って、反応容器２０内を過熱蒸気で充満させる時間の短縮化を図りながら、反応容器２０内を良好に均温化させることができる。

上記加熱処理装置１０によれば、過熱蒸気噴出配管３２は、反応容器２０の軸方向に略直交する方向であって、かつ反応容器２０の内周面２０ａに沿って過熱蒸気が流れる態様で、下方に向けて傾斜させて過熱蒸気を噴出させるので、空気よりも軽い性質を有する過熱蒸気を反応容器２０の内部で拡散させて、反応容器２０の内部の上方域に過熱蒸気が溜まって下方域に空気の層が形成されてしまうことを抑制することができ、反応容器２０の内部を無酸素雰囲気にすることができる。これにより加熱処理により被処理物を酸化させてしまう虞れがなく、良好な加熱処理を行うことができる。特に下方に向けて過熱蒸気を噴射するので、反応容器２０の下部に収容される被処理物に過熱蒸気を自身の温度（例えば４００℃〜６００℃程度）を維持した状態で衝突させることができ、加熱処理を良好に行うことができる。

また、上記加熱処理装置１０によれば、反応容器２０を誘導加熱コイル２４により誘導加熱するので、反応容器２０全体を均等に加熱することができ、反応容器２０の内部温度を均一にすることができる。

更に、上記加熱処理装置１０によれば、撹拌機２６が、過熱蒸気噴出配管３２から噴出された過熱蒸気が反応容器２０の内周面２０ａを流れる方向と反対方向に向けて回転するので、被処理物と噴出される過熱蒸気とを積極的に衝突させることができ、両者の反応を積極的に促進させることができる。

また更に、上記加熱処理装置１０によれば、過熱蒸気噴出配管３２の径を過熱蒸気分散配管３１の径に比して十分に小さくしているので、それぞれの過熱蒸気噴出配管３２での圧力損失が略等しいものとなり、各過熱蒸気噴出配管３２から略均等に過熱蒸気を噴出させることができる。

以上のように、本発明に係る加熱処理装置は、被処理物である金属の切削屑等に過熱蒸気を反応させて、被処理物に付着した油分を分解させ脱脂等の処理を行うのに適している。

１供給配管
１ａスパイラルフィーダ
２排出ガス配管
３排出配管
４排気ガス処理装置
５過熱蒸気発生装置
１０加熱処理装置
２０反応容器
２０ａ内周面
２１閉塞部材
２１１供給口
２２閉塞部材
２２１排気口
２２２排出口
２３断熱層
２４誘導加熱コイル
２５電源
２６撹拌機
２６１軸部
２６２第１羽根
２６２ａ羽根ユニット
２６３第２羽根
２７伝達部材
３０過熱蒸気供給手段
３１過熱蒸気分散配管
３２過熱蒸気噴出配管
３２１基端部
３２２先端部
Ｍモータ
Ｌ中心軸

Claims

横倒し円筒状の形態を成し、供給口を通じて内部に供給された被処理物を過熱蒸気供給手段より供給された過熱蒸気により加熱処理させ、この加熱処理により生じた排気ガス及び固形物を排気口及び排出口よりそれぞれ排出する反応容器を備えた加熱処理装置において、
前記過熱蒸気供給手段は、
前記反応容器の軸方向に沿って延在する過熱蒸気分散配管と、
前記過熱蒸気分散配管に前記反応容器の軸方向に沿って所定の間隔毎に配設され、前記過熱蒸気分散配管の内部の過熱蒸気を前記反応容器内に噴出させる過熱蒸気噴出配管と
を備えたことを特徴とする加熱処理装置。
前記過熱蒸気噴出配管は、前記反応容器の軸方向に略直交する方向であって、かつ該反応容器の内周面に沿って過熱蒸気が流れる態様で噴出させることを特徴とする請求項１に記載の加熱処理装置。
前記反応容器の外周域に該反応容器を巻回する態様で配設した誘導加熱コイルを有して成り、該誘導加熱コイルを通電状態にして前記反応容器を誘導加熱する誘導加熱手段を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の加熱処理装置。
前記反応容器の内部に自身の軸心回りに回転することにより前記被処理物を撹拌する撹拌手段を設け、
前記撹拌手段は、前記過熱蒸気噴出配管から噴出された過熱蒸気が前記反応容器内を流れる方向と反対方向に向けて回転することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の加熱処理装置。