JP2012087943A - 熱処理設備 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱室から熱媒体が流出するおそれや、加熱室内に外気が流入するおそれがなく、しかも設備コスト・ランニングコストの増加を抑えることができる横型回転式熱処理炉が備わる熱処理設備とする。
【解決手段】軸回りに回転する内筒１０及びこの内筒１０から所定間隔を隔てて同心状に設置された回転をしない外筒２０を有し、内筒１０及び外筒２０間が加熱室Ｒ１，Ｒ２とされ、この両端部が外筒２０から延出し、かつ内筒１０の外周面に及ぶ一対の側壁２１，２２によって閉じられ、加熱室Ｒ１，Ｒ２に流通される熱媒体Ｈ１，Ｈ２により被処理物Ｃ１が熱処理される構成とされた横型回転式熱処理炉１が備わる熱処理設備であって、加熱室両端部の内圧が加熱室外の外圧と同一とされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱処理設備に関するものである。より詳しくは、内筒及び外筒間の加熱室に流通される熱媒体によって内筒内の被処理物が熱処理される外熱式の横型回転式熱処理炉が備わる熱処理設備に関するものである。

この種の熱処理設備に備わる熱処理炉においては、内筒及び外筒間の加熱室が一対の側壁によって閉じられており、加熱室内を熱媒体が流通する構成とされている。もっとも、加熱室を形成する内筒は回転するものの外筒は回転しないため、通常、一対の側壁は、外筒から延出し、かつ内筒の外周面に及ぶものの、当該内筒とは連結されない状態とされる。したがって、側壁と内筒外周面との間の隙間を通して、加熱室内の熱媒体が流出し、又は加熱室内に外気が流入するおそれがある。熱媒体の流出はエネルギー効率が低下するとの問題を惹き起こし、外気の流入は加熱室から流出する熱媒体の再利用が困難になるとの問題を惹き起こす。外気が流入すると加熱室から流出する熱媒体の酸素濃度や温度等が変動し、当該熱媒体を燃焼用空気と伴に燃焼して熱媒体を得る際、燃焼が不安定になるためである。

そこで、現在では、熱媒体の流出・外気の流入を防止するために、さまざまなシール構造が提案されている（例えば、特許文献１，２参照。）。しかしながら、シール構造の付加は設備コストの増加に繋がる。また、回転する内筒と接するシール構造を構成する部材が摩耗するため、当該部材を交換する必要が生じ、ランニングコストの増加に繋がる。

特開平１０−１４１６２４号公報 特開２００８−２５６２８８号公報

本発明が解決しようとする主たる課題は、加熱室から熱媒体が流出するおそれや、加熱室内に外気が流入するおそれがなく、しかも設備コスト・ランニングコストの増加を抑えることができる横型回転式熱処理炉が備わる熱処理設備を提供することにある。

この課題を解決した本発明は、次のとおりである。
〔請求項１記載の発明〕
軸回りに回転する内筒及びこの内筒から所定間隔を隔てて同心状に設置された外筒を有し、前記内筒及び外筒間が加熱室とされ、この加熱室の両端部が前記外筒から延出し、かつ前記内筒の外周面に及ぶ一対の側壁によって閉じられ、前記加熱室に流通される熱媒体により前記内筒内に供給された被処理物が熱処理される構成とされた横型回転式熱処理炉が備わる熱処理設備であって、
前記加熱室両端部の内圧が、前記加熱室外の外圧と同一とされている、
ことを特徴とする熱処理設備。

（主な作用効果）
加熱室両端部の内圧が加熱室外の外圧と同一とされていると、加熱室から熱媒体が流出する力（圧力）と加熱室内に外気が流入する力（圧力）とが均衡する。したがって、側壁と内筒外周面との間の間隙を通して加熱室内から熱媒体が流出する問題や、加熱室内に外気が流入する問題が解決される。しかも、複雑なシール構造を付加するものではないため、設備コスト・ランニングコストの増加を抑えることができる。

〔請求項２記載の発明〕
前記加熱室が前記内筒及び外筒の一方から延出し、かつ他方に及ぶ仕切り壁によって複数に分割され、少なくとも両端部の加熱室においては前記外筒に熱媒体の流入口及び流出口が形成されており、
前記流出口にそれぞれ繋がる流出路と、これらの流出路が合流してなり加熱手段が備わる合流路と、この合流路が分岐してなり前記流入口にそれぞれ繋がる流入路と、で熱媒体の循環路が構成され、
前記流出路の一方に抵抗調節手段が、前記加熱手段よりも上流の前記合流路に循環流量制御手段が、前記流入路にそれぞれ流量調節手段が、備えられ、
前記流量調節手段が前記加熱手段を経た熱媒体の温度に基づいて流量調節し、前記抵抗調節手段がこの抵抗調節手段が備わる側の加熱室端部の内圧に基づいて抵抗調節し、前記循環流量制御手段が他方の加熱室端部の内圧に基づいて流量減少する、
請求項１記載の熱処理設備。

（主な作用効果）
加熱手段を経た熱媒体の温度は変動する可能性があるが、流量調節手段によって熱媒体の流量を調節することで、各加熱室に必要熱量を安定供給することができる。もっとも、この流量調節に伴って、加熱室両端部の内圧も変動してしまう可能性がある。しかるに、まず、流出路の一方に備わる抵抗調節手段によって熱媒体の抵抗を調節することで、この抵抗調節手段が備わる側の加熱室端部の内圧を加熱室外の外圧と同一にすることができる。また、加熱手段よりも上流の合流路に備わる循環流量制御手段によって熱媒体の流量を調節することで、他方の加熱室端部の内圧を加熱室外の外圧と同一にすることができる。
なお、流出路の両方に抵抗調節手段を備えることはできるが、一方の抵抗調節手段によって一方の加熱室端部の内圧を、他方の抵抗調節手段によって他方の加熱室端の内圧を、いずれも加熱室外の外圧と同一となるようにする形態は推奨しない。抵抗調節手段が備えられる両流出路は下流で合流するが、抵抗調節手段において熱媒体に圧力損失が生じるため、当該形態によると、熱媒体の合流時における圧力均衡が図れなくなる。

〔請求項３記載の発明〕
前記外筒に熱媒体の流入口が２箇所、熱媒体の流出口が１箇所形成され、
下記（Ａ）〜（Ｃ）の少なくとも１つの構成によって前記流入口から前記流出口に至る熱媒体の圧力損失が調節されて、一方の前記流入口から流入され前記流出口に到達した熱媒体の圧力と、他方の前記流入口から流入され前記流出口に到達した熱媒体の圧力と、が同一とされている、
請求項１記載の熱処理設備。
（Ａ）前記一方の流入口から前記流出口までの流路、及び、前記他方の流入口から前記流出口までの流路のうち、相対的に熱媒体流量が多い方の流路長さを長くして熱媒体の圧力損失を調節する構成。
（Ｂ）前記一方の流入口と前記流出口との間の加熱室内、及び、前記他方の流入口と前記流出口との間の加熱室内、それぞれに熱媒体を螺旋状に流通させる整流板を設け、前記流入口から熱媒体が相対的に多く流入される整流板のピッチを短くして熱媒体の圧力損失を調節する構成。
（Ｃ）前記一方の流入口と前記流出口との間、及び、前記他方の流入口と前記流出口との間、のいずれかの前記所定間隔を狭くして熱媒体の圧力損失を調節する構成。

（主な作用効果）
上記（Ａ）〜（Ｃ）の構成によって流入口から流出口に至る熱媒体の圧力損失を調節することで、一方の流入口から流入され流出口に到達した熱媒体の圧力と、他方の流入口から流入され流出口に到達した熱媒体の圧力とを同一にすることができる。なお、この圧力が同一でない場合は、軸方向一方側又は他方側への熱媒体の流れが生じてしまうため、熱媒体の流れが乱れ、加熱室端部における内圧に影響が生じる可能性がある。

〔請求項４記載の発明〕
前記加熱室が前記内筒及び外筒の一方から延出し、かつ他方に及ぶ仕切り壁によって複数に分割され、少なくとも両端部の加熱室においては前記外筒に熱媒体の流入口及び流出口が形成されており、
当該流出口にそれぞれ繋がる流出路と、この流出路が合流してなる合流路と、この合流路が分岐してなり前記流入口にそれぞれ繋がる流入路と、で熱媒体の循環路が構成され、
下記（Ａ）〜（Ｄ）の少なくとも１つの構成によって前記流入口から流入した熱媒体の圧力損失が調節されて、一方の前記流入口から流入され前記合流路に到達した熱媒体の圧力と、他方の前記流入口から流入され前記合流路に到達した熱媒体の圧力と、が同一とされている、
請求項１又は請求項２記載の熱処理設備。
（Ａ）前記一方の流入口から一方の前記流出口までの距離、及び、前記他方の流入口から他方の前記流出口までの距離のうち熱媒体流量が多い方の距離を長くして熱媒体の圧力損失を調節する構成。
（Ｂ）前記一方の流入口と前記一方の流出口との間の加熱室内、及び、前記他方の流入口と前記他方の流出口との間の加熱室内、それぞれに熱媒体を螺旋状に流通させる整流板を設け、前記流入口から熱媒体が相対的に多く流通される整流板のピッチを短くして熱媒体の圧力損失を調節する構成。
（Ｃ）前記一方の流入口と前記一方の流出口との間、及び、前記他方の流入口と前記他方の流出口との間のうち、熱媒体の流量が相対的に少ない方の前記所定間隔を狭くして熱媒体の圧力損失を調節する構成。
（Ｄ）前記流出路の一方に抵抗調節手段を設け、この抵抗調節手段によって一方の熱媒体の圧力損失を大きして熱媒体の圧力損失を調節する構成。

（主な作用効果）
上記（Ａ）〜（Ｄ）の構成によって流入口から流入した熱媒体の圧力損失を調節することで、一方の流入口から流入され合流路に到達した熱媒体の圧力と、他方の流入口から流入され合流路に到達した熱媒体の圧力とを同一にすることができる。なお、この圧力が同一でない場合は、圧力の高い流出路から圧力の低い流出路への熱媒体の流れが生じてしまうため、熱媒体の流れが乱れ、加熱室両端部における内圧に影響が生じる可能性がある。

〔参考となる発明〕
前記外筒に熱媒体の流入口及び流出口が形成され、
下記（Ａ）〜（Ｃ）の少なくとも１つの構成によって前記流入口から前記加熱室端部に至る熱媒体に圧力損失が加えられて、当該加熱室端部における内圧が加熱室外の外圧と同一とされている、
請求項１又は請求項２記載の熱処理設備。
（Ａ）前記流入口から前記加熱室端部までの距離を長くして熱媒体の圧力損失を大きくする構成。
（Ｂ）前記流入口及び前記加熱室端部間の加熱室内に熱媒体を螺旋状に流通させる整流板を設け、この整流板のピッチを短くして熱媒体の圧力損失を大きくする構成。
（Ｃ）前記流入口及び前記加熱室端部間の前記所定間隔を狭くして熱媒体の圧力損失を大きくする構成。

（主な作用効果）
上記（Ａ）〜（Ｃ）の構成によって流入口から加熱室端部に至る熱媒体に圧力損失を加えることで、両方の加熱室端部における内圧をともに加熱室外の外圧と同一にすることができる。

本発明によると、加熱室から熱媒体が流出するおそれや、加熱室内に外気が流入するおそれがなく、しかも設備コスト・ランニングコストの増加を抑えることができる横型回転式熱処理炉が備わる熱処理設備となる。

横型回転式熱処理炉が備わる熱処理設備の設備フロー図である。 流入口から加熱室端部までの距離を長くした形態の加熱室端部の模式断面図である。 加熱室内に整流板を備えた形態の加熱室端部の模式断面図である。 外筒の内筒からの所定間隔を狭くした形態の加熱室端部の模式断面図である。 横型回転式熱処理炉の変形例である。

次に、本発明の実施の形態を説明する。
図１に、石油化学製品、汚泥、産業廃棄物等の被処理物Ｃ１を熱処理する横型回転式熱処理炉１や熱媒体の循環機構が備わる熱処理設備を示した。横型回転式熱処理炉１は、軸心回りに回転する円筒状の内筒１０と、この内筒１０から所定間隔を隔てて同心状に設置された、内筒１０の回転に伴う回転をしない円筒状の外筒２０と、から主になる。

内筒１０の両端面には開口が形成されており、例えば、一方の開口には被処理物Ｃ１の供給機構が、他方の開口には被処理物Ｃ１を熱処理して得た製品Ｃ２の排出機構が、それぞれ挿入される。内筒１０の軸心は水平面に対して排出機構側が低くなるように若干傾いており、当該内筒１０の回転に伴って内筒１０内に供給された被処理物Ｃ１は、供給側（一端側）から排出側（他端側）へ移送される。この移送の過程において、被処理物Ｃ１は、内筒１０の内周面によって攪拌されつつ、例えば、乾燥、炭化、熱分解、燃焼等の熱処理をされる。被処理物Ｃ１の攪拌効率は、内筒１０の内周面に図示しない攪拌羽根を取り付けることによって向上させることができる。攪拌羽根によって内筒１０の底部に滞留する被処理物Ｃ１が掻き上げられ、被処理物Ｃ１と伝熱面である内筒１０の内周面との接触効率が向上する。この攪拌羽根としては、内筒１０の軸方向に延在するもの、斜め方向に延在するもの等を使用することができる。

内筒１０内を排出側へ移送された被処理物Ｃ１は、熱処理後の被処理物Ｃ１である製品Ｃ２として、装置外に排出される。特に図示はしないが、この排出側からは、内筒１０内に不活性ガスを供給することができる。内筒１０内に供給された不活性ガスは、被処理物Ｃ１の熱処理に伴って発生した乾留ガスなどと伴に、内部ガスとして供給側から排出される。この不活性ガスの流通方向は、被処理物Ｃ１の移送方向と逆方向の向流式とすることのほか、被処理物Ｃ１の移送方向と同方向の並流式とすることもできる。不活性ガスは、被処理物Ｃ１の発火を防止し、あるいは乾留ガス等の排出を促進するためのものであり、例えば、窒素、二酸化炭素、水蒸気等を使用することができる。もちろん、熱処理の内容として燃焼等が含まれる場合においては、不活性ガスの供給を省略し、又は酸素含有ガス等の供給に変えることができる。

外筒２０は、内筒１０から所定間隔を隔てて同心状に設置されており、当該外筒２０の内周面と内筒１０の外表面との間に形成される加熱室Ｒ１，Ｒ２に熱媒体Ｈ１，Ｈ２が流通される。この熱媒体Ｈ１，Ｈ２は、例えば、熱風等の熱気体、熱湯等の熱液体、これらの混合物等からなり、この熱媒体Ｈ１，Ｈ２の熱が内筒１０を介して間接的に被処理物Ｃ１に伝達され、被処理物Ｃ１が熱処理される。加熱室Ｒ１，Ｒ２の両端部は、外筒２０から延出し、かつ内筒１０の外周面に及ぶ一対の側壁２１，２２によって閉じられている。もっとも、内筒１０は回転するものの外筒２０は回転しないため、一対の側壁２１，２２は内筒２０と連結されない状態とされている。したがって、側壁２１，２２と内筒１０外周面との間の隙間を通して、加熱室Ｒ１，Ｒ２内の熱媒体Ｈ１，Ｈ２が流出し、又は加熱室Ｒ１，Ｒ２内に外気が流入するおそれがある。しかしながら、本形態においては、加熱室Ｒ１，Ｒ２両端部（両側壁側端部）の内圧が、加熱室Ｒ１，Ｒ２外の外圧と同一とされている。したがって、加熱室Ｒ１，Ｒ２内から熱媒体が流出する力（圧力）と加熱室Ｒ１，Ｒ２内に外気が流入する力（圧力）が均衡し、熱媒体の流出や、外気の流入が防止される。なお、従来の形態においては、熱媒体の流出・外気の流入を防止するために、シール機構を設けていたが、本形態は、このシール機構に変えて、又はこのシール機構と伴に採用することができる。

加熱室Ｒ１，Ｒ２は、外筒２０から延出し、かつ内筒１０に及ぶ仕切り壁１０Ｘによって、加熱室Ｒ１と加熱室Ｒ２とに分割されている。各加熱室Ｒ１，Ｒ２には、各別に熱媒体Ｈ１，Ｈ２が流通され、この熱媒体Ｈ１，Ｈ２の熱量は、加熱室ごとに異なるものとすることができる。熱媒体Ｈ１，Ｈ２の熱量を異なるものとすることによって、加熱室Ｒ１内を流通する熱媒体Ｈ１によって熱処理が行われる加熱ゾーンと、加熱室Ｒ２内を流通する熱媒体Ｈ２によって熱処理が行われる加熱ゾーンとに区画することができる。この場合、各加熱ゾーンにおいて行われる熱処理の内容は特に限定されるものではないが、本形態の熱処理炉１は、供給側（紙面左側）の加熱ゾーンにおいて被処理物Ｃ１の乾燥処理を、排出側（紙面右側）の加熱ゾーンにおいて被処理物Ｃ２の炭化処理を行う場合に好適である。これらの熱処理によって、被処理物Ｃ１を燃料化することができる。また、特に図示はしないが、加熱ゾーン（加熱室）を３つ以上の複数とすることもできる。さらに、内筒１０は回転するものの外筒２０は回転しないため、外筒２０から延出する仕切り壁１０Ｘは、内筒１０に連結されない状態とされている。ただし、当該仕切り壁１０Ｘの先端部と内筒１０外周面とが離間している必要はなく、部材摩耗の観点等から許容されるのであれば、当接していてもよい。また、仕切り壁１０Ｘは、内筒１０から延出し、かつ外筒２０に及ぶ形態とすることもできる。

ここで、本明細書において加熱室の両端部とは、加熱室全体の両端部を意味し、各加熱室の両端部を意味するものではない。したがって、図示例では、各加熱室Ｒ１，Ｒ２の側壁２１，２２側端部のみを意味し、仕切り壁１０Ｘ側の端部は意味しない。

次に、各加熱室Ｒ１，Ｒ２に熱媒体Ｈ１，Ｈ２を流通させるための機構を説明する。
本形態の熱処理炉１においては、外筒１０の供給側端部に形成された流入口１１から加熱室Ｒ１内に熱媒体Ｈ１が、外筒１０の排出側端部に形成された流入口１２から加熱室Ｒ２内に熱媒体Ｈ２が、各別に流入される。各流入口１１，１２は、熱媒体Ｈ１，Ｈ２の流入方向が加熱室Ｒ１，Ｒ２に対して接線方向となるように形成されていると好適である。また、各流入口１１，１２の軸方向や周方向に関する形成位置、形成する数などは特に限定されるものではないが、加熱室Ｒ１の流入口１１は、供給側端部に、かつ加熱室Ｒ１内に流入された熱媒体Ｈ１がまず内筒１０の底面を加熱するように形成されていると好適である。この形態によると、内筒１０内において、まず、供給側底部に堆積する被処理物Ｃ１が効果的に加熱される。なお、図示例において、流入口１１，１２は、各加熱室Ｒ１，Ｒ２にそれぞれ１つとされているが、それぞれ２つ以上の複数とすることもできる。

加熱室Ｒ１内に流入された熱媒体Ｈ１は、仕切り壁１０Ｘ側（排出側）へ流通され、外筒２０の仕切り壁１０Ｘ近傍に形成された流出口１３から加熱室Ｒ１外に流出される。また、加熱室Ｒ２内に流入された熱媒体Ｈ２は、仕切り壁１０Ｘ側（供給側）へ流通され、外筒２０の仕切り壁１０Ｘ近傍に形成された流出口１４から加熱室Ｒ２外に流出される。各流出口１３，１４は、熱媒体Ｈ１，Ｈ２の流出方向が加熱室Ｒ１，Ｒ２に対して接線方向となるように形成されていると好適である。また、各流出口１３，１４の軸方向や周方向に関する形成位置、形成する数などは特に限定されるものではないが、図示例にように、各加熱室Ｒ１，Ｒ２において対応する流入口１１，１２とは軸方向に関して反対側の端部に形成されていると好適である。各加熱室Ｒ１，Ｒ２において流入口１１，１２及び流出口１３，１４が相互に軸方向に関して反対側の端部に形成されていると、各加熱ゾーンにおいて全長にわって均一な熱処理が行われるようなる。なお、図示例において、流出口１３，１４は、各加熱室Ｒ１，Ｒ２にそれぞれ１つとされているが、それぞれ２つ以上の複数とすることもできる。

流出口１３，１４から流出された温度が低下した熱媒体Ｈ１，Ｈ２は、流出口１３，１４にそれぞれ繋がる流出路８１，８２内を流通される。この流出路８１，８２は、合流点Ｍ１において合流しており、この合流点Ｍ１において熱媒体Ｈ１，Ｈ２は混合され、温度が低下した熱媒体Ｈ３として合流路８３内を流通される。この合流路８３には、燃焼炉、電気ヒーター、熱交換器等の加熱手段９０が備えられている。この加熱手段９０において、熱媒体Ｈ３は、別途空気等の酸素含有ガスＡが供給される等しながら加熱される。加熱後の温度が上昇した熱媒体Ｈは、引き続き合流路８３内を流通される。この合流路８３は、分岐点Ｍ２において流入口１１に繋がる流入路８４と、流入口１２に繋がる流入路８５とに分岐しており、加熱後の熱媒体Ｈが流入路８４内を流通される熱媒体Ｈ１と、流入路８５内を流通される熱媒体Ｈ２とに分流される。これらの熱媒体Ｈ１，Ｈ２は、それぞれ流入口１１，１２から加熱室Ｒ１，Ｒ２内に流入され、熱媒体の循環が実現される。なお、合流路８３には、ブロワ等の熱媒体の循環手段Ｐが備えられている。

この熱媒体の循環機構においては、流出口１３，１４から流出された熱媒体Ｈ１，Ｈ２の温度等が変動する可能性があるため、加熱手段９０を経た熱媒体Ｈの温度も変動する可能性がある。そこで、本形態においては、流入路８４，８５にそれぞれバルブ、ダンパ等からなる熱媒体Ｈ１，Ｈ２の流量調節手段１７，１８が備えられている。この流量調節手段１７、１８は、熱処理炉１への供給熱量をコントロールするものであり、たとえば熱処理炉１（内筒１０）の出口排ガス温度、熱処理炉１（内筒１０）内部のガス温度、熱処理物の品物温度、内筒１０の表面温度の検出結果などに基づいて供給量をコントロールすることができる。なお、各温度の測定には、熱伝対などの公知の温度測定手段を用いることができる。流量調節手段１７，１８によって加熱室Ｒ１，Ｒ２内に流入される熱媒体Ｈ１，Ｈ２の流量を調節することで、各加熱室Ｒ１，Ｒ２に必要熱量を安定供給することができる。

もっとも、この熱媒体Ｈ１，Ｈ２の流量調節に伴って、加熱室両端部における内圧も変動してしまう可能性がある。そこで、本形態においては、排出側（紙面右側）の流出路８２にバルブ、ダンパ等からなる抵抗調節手段１５が、排出側の側壁２２に加熱室端部近傍の内圧を検知する内圧検知手段１５Ｘが、備えられている。内圧検知手段１５Ｘによって検知した内圧（検知内圧）に基づいて、抵抗調節手段１５によって流出路８２内を流通する熱媒体Ｈ２の抵抗を調節することで、排出側の加熱室端部の内圧を加熱室外の外圧と同一に維持することができる。具体的には、検知内圧が外圧よりも高い場合は、バルブの開き具合、ダンパの開度等を大きくして熱媒体Ｈ２にかかる抵抗を下げる。他方、検知内圧が外圧よりも低い場合は、バルブの開き具合、ダンパの開度等を小さくして熱媒体Ｈ２にかかる抵抗を上げる。

加えて、本形態においては、加熱手段９０よりも上流の合流路８３に循環流量制御手段１６が、供給側の側壁２１に加熱室端部の内圧を検知する内圧検知手段１６Ｘが、備えられている。内圧検知手段１６Ｘによって検知した内圧（検知内圧）に基づいて、循環流量制御手段１６によって加熱手段９０に至る熱媒体Ｈ３の流量を減らすことで、供給側の加熱室端部の内圧を加熱室外の外圧と同一に維持することができる。具体的には、検知内圧が外圧よりも高い場合は、熱媒体Ｈ３の減少量を多くし、検知内圧が外圧よりも低い場合は、熱媒体Ｈ３の減少量を少なくする。循環流量制御手段１６は、例えば、合流路８３から分岐する分岐路１６Ａと、この分岐路１６Ａに備わるバルブ、ダンパ等からなる流量調節手段１６Ｂと、で構成することができる。流量調節手段１６Ｂによって分岐路１６Ａ内を流通する熱媒体Ｈ３の流量を多くすることで、加熱手段９０に至る熱媒体Ｈ３の減少量が大きくなる。他方、流量調節手段１６Ｂによって分岐路１６Ａ内を流通する熱媒体Ｈ３の流量を少なくすることで、加熱手段９０に至る熱媒体Ｈ３の減少量が小さくなる。本形態においては、流出路８１，８２の両方に抵抗調節手段を備えることができる。しかしながら、供給側の抵抗調節手段によって供給側の加熱室端部の内圧を、排出側の抵抗調節手段によって排出側の加熱室端部の内圧を、いずれも加熱室外の外圧と同一となるようにする形態は推奨しない。抵抗調節手段が備えられる両流出路８１，８２は下流で合流するが、抵抗調節手段において熱媒体に圧力損失が生じるため、当該形態によると、熱媒体の合流時における圧力均衡が図れなくなる。

なお、図１に示すように、流入口１１，１２が側壁２１，２２の近傍に設けられている場合においては、加熱室端部近傍に流入口１１，１２が含まれる。したがって、内圧検知手段１５Ｘ，１６Ｘを流入口１１，１２に設けることもできる。

次に、加熱室両端部（側壁２１，２２側端部）の内圧を加熱室外の外圧と同一にする方法について説明する。
流入口１１，１２から流入した熱媒体Ｈ１，Ｈ２は、加熱室両端部に至る過程で圧力損失が生じるため、加熱室端部の内圧を外圧と同一にするためには、流入口１１，１２から流入する熱媒体Ｈ１，Ｈ２の圧力が外圧を超えている必要がある。そして、この外圧を超える圧力の熱媒体Ｈ１，Ｈ２に対して、適宜圧力損失を加えることによって、加熱室端部の内圧を外圧と同一にすることになる。この熱媒体に圧力損失を加える形態としては、以下の構成を適用するのが好適である。

図１に示す例では、流入口１１，１２が外筒２０の両端部（側壁２１，２２近傍）に備えられていたが、供給側の場合を例に図２に示すように、流入口１１から側壁２１までの軸方向に関する距離Ｌ１を長くして熱媒体Ｈ１の圧力損失を大きくすることができる。この距離Ｌ１は、流入口１１から流入する熱媒体Ｈ１の設計圧力を基準に、加熱室端部の内圧が外圧と同一になるように設計する。

また、供給側の場合を例に図３に示すように、まず、流入口１１及び側壁２１（加熱室端部）間の加熱室Ｒ１内に熱媒体Ｈ１を螺旋状に流通させる整流板６１を設ける。この整流板６１は、特開２００５−１６４０９４号公報等に開示された整流板と同様に、熱媒体Ｈ１のショートパスを防止する機能を有し、熱効率を向上させる効果を有する。しかしながら、本形態においては、熱媒体Ｈ１の圧力損失を大きくするという観点から、この整流板６１のピッチＬ２を短くする。このピッチＬ２は、流入口１１から流入する熱媒体Ｈ１の設計圧力を基準に、加熱室端部の内圧が外圧と同一になるように設計する。

さらに、供給側の場合を例に図４に示すように、流入口１１及び側壁２１（加熱室端部）間の所定間隔Ｌ３を狭くして熱媒体Ｈ１の圧力損失を大きくする。この所定間隔Ｌ３も、流入口１１から流入する熱媒体Ｈ１の設計圧力を基準に、加熱室端部の内圧が外圧と同一になるように設計する。

ところで、以上では、仕切り壁１０Ｘによって加熱室が２つ（又は３つ以上の複数）に分割される例を示した。これは、加熱室両端部の内圧を、いずれも加熱室外の外圧と同一とするには、各別に熱媒体Ｈ１，Ｈ２を制御するのが好適なためである。しかしながら、加熱室両端部の内圧を外圧と同一とすることができるのであれば、加熱室が分割されていなくてもよい。そして、加熱室が分割されていない場合においては、例えば、図５の（ａ）〜（ｃ）に示すように、流入口（１１，１２）は２箇所（又は３箇所以上の複数）としつつも、流出口（７１）は１箇所とすることができる。もっとも、この形態においては、供給側（紙面左側）の流入口１１から流入され流出口７１に到達した熱媒体Ｈ１の圧力（以下「供給側圧力」ともいう。）と、排出側（紙面右側）の流入口１２から流入され流出口７１に到達した熱媒体Ｈ２の圧力（以下「排出側圧力」ともいう。）と、が同一でないと、供給側（軸方向一方側）又は排出側（軸方向他方側）への熱媒体の流れが生じてしまう。この結果、加熱室Ｒ内における熱媒体の流れが乱れ、加熱室両端部における内圧に影響が生じる可能性がある。そこで、流入口１１，１２から流出口７１に至る熱媒体Ｈ１，Ｈ２の圧力損失を調節して、供給側圧力と排出側圧力とを同一にする。この熱媒体の圧力損失を調節する形態としては、以下の構成を適用するのが好適である。

図５の（ａ）に示す例では、流入口１１から流出口７１までの距離Ｌ４と流入口１２から流出口７１までの距離Ｌ５とが同一とされているが、供給側圧力が排出側圧力よりも高くなる場合は、流入口１１から流出口７１までの距離Ｌ４を長くして、熱媒体Ｈ１の圧力損失を大きくする。なお、本形態は流出口が１箇所であるため、この場合、流入口１２から流出口７１までの距離Ｌ５が短くなり、熱媒体Ｈ２の圧力損失が小さくなる。他方、排出側圧力が供給側圧力よりも高くなる場合は、流入口１２から流出口７１までの距離Ｌ５を長くして、熱媒体Ｈ２の圧力損失を大きくする。なお、この場合、流入口１１から流出口７１までの距離Ｌ４が短くなり、熱媒体Ｈ１の圧力損失が小さくなる。このようにして、熱媒体Ｈ１，Ｈ２の圧力損失が調節される。距離Ｌ４，Ｌ５は、流入口１１，１２から流入する熱媒体Ｈ１，Ｈ２の設計圧力を基準に、供給側圧力と排出側圧力とが同一になるように設計する。

また、図５の（ｂ）に示すように、流入口１１と流出口７１との間の加熱室Ｒ内、及び、流入口１２と流出口７１との間の加熱室Ｒ内、それぞれに熱媒体Ｈ１，Ｈ２を螺旋状に流通させる整流板６３，６４を設ける構成も好適である。この整流板６３，６４は、前述した流入口１１と加熱室端部との間に設ける整流板６１（図３参照）と同様のものを使用することができる。この整流板６３，６４も、熱媒体Ｈ１，Ｈ２のショートパスを防止する機能を有し、熱効率を向上させる効果を有する。しかしながら、本形態においては、この機能・効果に加えて、整流板６３，６４を利用して、供給側圧力と排出側圧力とを同一にする。具体的には、供給側圧力が排出側圧力よりも高くなる場合は、供給側の整流板６３のピッチＬ６を排出側の整流板６４のピッチＬ７よりも短くして、熱媒体Ｈ１の圧力損失を大きくする。他方、排出側圧力が供給側圧力よりも高くなる場合は、排出側の整流板６４のピッチＬ７を供給側の整流板６３のピッチＬ６よりも短くして、熱媒体Ｈ２の圧力損失を大きくする。このようにして、熱媒体Ｈ１，Ｈ２の圧力損失が調節される。整流板６３，６４のピッチＬ６，Ｌ７は、流入口１１，１２から流入する熱媒体Ｈ１，Ｈ２の設計圧力を基準に、供給側圧力と排出側圧力とが同一になるように設計する。

さらに、図５の（ｃ）に示すように、流入口１１と流出口７１との間、及び、流入口１２と流出口７１との間、のいずれかの所定間隔Ｌ８，Ｌ９を狭くして熱媒体Ｈ１，Ｈ２の圧力損失を調節する構成も好適である。具体的には、供給側圧力が排出側圧力よりも高くなる場合は、図示はしないが、供給側の所定間隔Ｌ８を排出側の所定間隔Ｌ９よりも狭くして、熱媒体Ｈ１の圧力損失を大きくする。他方、排出側圧力が供給側圧力よりも高くなる場合は、図示するように、排出側の所定間隔Ｌ９を供給側の所定間隔Ｌ８よりも狭くして、熱媒体Ｈ２の圧力損失を大きくする。このようにして、熱媒体Ｈ１，Ｈ２の圧力損失が調節される。所定間隔Ｌ８，Ｌ９は、流入口１１，１２から流入する熱媒体Ｈ１，Ｈ２の設計圧力を基準に、供給側圧力と排出側圧力とが同一になるように設計する。

以上では、供給側圧力と排出側圧力とを同一とするための構成を示した。しかしながら、これに類似する問題は、先に図１を参照しながら説明した流入口（１１，１２）及び流出口（１３，１４）がそれぞれ２箇所とされる形態においても存在する。
すなわち、流出口１３，１４から流出された熱媒体Ｈ１，Ｈ２が合流する形態においては、一方の流入口１１から流入され合流路８３（合流点Ｍ１）に到達した熱媒体Ｈ１の圧力（以下「供給側合流圧力」ともいう。）と、他方の流入口１２から流入され合流路８３（合流点Ｍ１）に到達した熱媒体Ｈ２の圧力（以下「排出側合流圧力」ともいう。）と、が同一である必要がある。この圧力が同一でない場合は、圧力の高い流出路（８１，８２）から圧力の低い流出路（８１，８２）への熱媒体（Ｈ１，Ｈ２）の流れが生じてしまうため、熱媒体の流れが乱れ、加熱室両端部における内圧に影響が生じる可能性がある。そこで、流入口１１，１２から合流点Ｍ１に至る過程において、熱媒体Ｈ１，Ｈ２の圧力損失を調節して、供給側合流圧力と排出側合流圧力とを同一にする。この熱媒体の圧力損失を調節する形態としては、前述した図５の（ａ）〜（ｃ）に基づいて説明した構成を適用するのが好適である。なお、この形態においては、「流出口７１」が「流出口１３」又は「流出口１４」となる。

さらに、圧力を同一とする地点が合流点Ｍ１となる本形態においては、排出側の流出路８２に抵抗調節手段１５を設け、この抵抗調節手段１５によって熱媒体Ｈ２の圧力損失を大きくし、供給側合流圧力と排出側合流圧力とを同一とするのも好適である。具体的には、供給側合流圧力が排出側合流圧力よりも高くなる場合は、図示はしないが、供給側の流出路８１に抵抗調節手段を設け、この抵抗調節手段によって熱媒体Ｈ１の圧力損失を大きくする。他方、排出側合流圧力が供給側合流圧力よりも高くなる場合は、図示するように、排出側の流出路８２に抵抗調節手段１５を設け、この抵抗調節手段１５によって熱媒体Ｈ２の圧力損失を大きくする。このようにして、熱媒体Ｈ１，Ｈ２の圧力損失が調節される。抵抗調節手段をいずれの流出路８２，８３に設けるか、及び抵抗（圧力損失）をどの程度とするかは、流入口１１，１２から流入する熱媒体Ｈ１，Ｈ２の設計圧力を基準に、供給側合流圧力と排出側合流圧力とが同一になるように設計する。また、抵抗調節手段は両方の流出路８１，８２に設けることができ、両方の流出路８１，８２に設けておけば、供給側合流圧力及び排出側合流圧力の強弱を逆転させる必要が生じた場合等においても、装置構成を変えることなく対応することができる。なお、本形態の抵抗調節手段１５は、前述したように、熱処理炉１の運転時において、排出側の加熱室端部の内圧を外圧と同一に維持するためにも使用される。

以上では、加熱室両端部の内圧を外圧と同一とするための構成、供給側圧力及び排出側圧力、あるいは供給側合流圧力及び排出側合流圧力を同一とするための構成、を各別に説明した。しかしながら、これらの構成は、各別に適用しなければならないものではなく、複数の構成の組合せによって所望の効果を実現することもできる。また、熱媒体の流入口及び流出口は、図示はしないが３本以上の複数とすることもでき、この場合においても、本発明の技術的思想を利用して所望の効果を実現することができる。さらに、複数の流出口から流出された熱媒体は、合流（混合）することなく、各別の加熱手段で加熱し、再度流入口から加熱室内に流入することもできる。ただし、熱媒体の加熱手段を複数設けると、設備コストが増加する。

本発明は、内筒及び外筒間の加熱室に流通される熱媒体によって内筒内の被処理物が熱処理される外熱式の横型回転式熱処理炉が備わる熱処理設備として適用可能である。

１…横型回転式熱処理炉、１０…内筒、１０Ｘ…仕切り壁、１１，１２…流入口、１３，１４，７１…流出口、１５…抵抗調節手段、１５Ｘ，１６Ｘ…内圧検知手段、１６…循環流量制御手段、１６Ａ…分岐路、１６Ｂ…流量調節手段、１７，１８…流量調節手段、１９…温度検知手段、２０…外筒、２１，２２…側壁、６１，６３，６４…整流板、８１，８２…流出路、８３…合流路、８４，８５…流入路、９０…加熱手段、Ａ…酸素含有ガス、Ｃ１…被処理物、Ｃ２…製品、Ｈ，Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３…熱媒体、Ｍ１…合流点、Ｍ２…分岐点、Ｐ…循環ポンプ、Ｒ，Ｒ１，Ｒ２…加熱室。

Claims (4)

1. 軸回りに回転する内筒及びこの内筒から所定間隔を隔てて同心状に設置された外筒を有し、前記内筒及び外筒間が加熱室とされ、この加熱室の両端部が前記外筒から延出し、かつ前記内筒の外周面に及ぶ一対の側壁によって閉じられ、前記加熱室に流通される熱媒体により前記内筒内に供給された被処理物が熱処理される構成とされた横型回転式熱処理炉が備わる熱処理設備であって、
   前記加熱室両端部の内圧が、前記加熱室外の外圧と同一とされている、
   ことを特徴とする熱処理設備。
2. 前記加熱室が前記内筒及び外筒の一方から延出し、かつ他方に及ぶ仕切り壁によって複数に分割され、少なくとも両端部の加熱室においては前記外筒に熱媒体の流入口及び流出口が形成されており、
   前記流出口にそれぞれ繋がる流出路と、これらの流出路が合流してなり加熱手段が備わる合流路と、この合流路が分岐してなり前記流入口にそれぞれ繋がる流入路と、で熱媒体の循環路が構成され、
   前記流出路の一方に抵抗調節手段が、前記加熱手段よりも上流の前記合流路に循環流量制御手段が、前記流入路にそれぞれ流量調節手段が、備えられ、
   前記流量調節手段が前記加熱手段を経た熱媒体の温度に基づいて流量調節し、前記抵抗調節手段がこの抵抗調節手段が備わる側の加熱室端部の内圧に基づいて抵抗調節し、前記循環流量制御手段が他方の加熱室端部の内圧に基づいて流量減少する、
   請求項１記載の熱処理設備。
3. 前記外筒に熱媒体の流入口が２箇所、熱媒体の流出口が１箇所形成され、
   下記（Ａ）〜（Ｃ）の少なくとも１つの構成によって前記流入口から前記流出口に至る熱媒体の圧力損失が調節されて、一方の前記流入口から流入され前記流出口に到達した熱媒体の圧力と、他方の前記流入口から流入され前記流出口に到達した熱媒体の圧力と、が同一とされている、
   請求項１記載の熱処理設備。
   （Ａ）前記一方の流入口から前記流出口までの流路、及び、前記他方の流入口から前記流出口までの流路のうち、相対的に熱媒体流量が多い方の流路長さを長くして熱媒体の圧力損失を調節する構成。
   （Ｂ）前記一方の流入口と前記流出口との間の加熱室内、及び、前記他方の流入口と前記流出口との間の加熱室内、それぞれに熱媒体を螺旋状に流通させる整流板を設け、前記流入口から熱媒体が相対的に多く流通される整流板のピッチを短くして熱媒体の圧力損失を調節する構成。
   （Ｃ）前記一方の流入口と前記流出口との間、及び、前記他方の流入口と前記流出口との間、のいずれかの前記所定間隔を狭くして熱媒体の圧力損失を調節する構成。
4. 前記加熱室が前記内筒及び外筒の一方から延出し、かつ他方に及ぶ仕切り壁によって複数に分割され、少なくとも両端部の加熱室においては前記外筒に熱媒体の流入口及び流出口が形成されており、
   当該流出口にそれぞれ繋がる流出路と、この流出路が合流してなる合流路と、この合流路が分岐してなり前記流入口にそれぞれ繋がる流入路と、で熱媒体の循環路が構成され、
   下記（Ａ）〜（Ｄ）の少なくとも１つの構成によって前記流入口から流入した熱媒体の圧力損失が調節されて、一方の前記流入口から流入され前記合流路に到達した熱媒体の圧力と、他方の前記流入口から流入され前記合流路に到達した熱媒体の圧力と、が同一とされている、
   請求項１又は請求項２記載の熱処理設備。
   （Ａ）前記一方の流入口から一方の前記流出口までの距離、及び、前記他方の流入口から他方の前記流出口までの距離のうち熱媒体流量が多い方の距離を長くして熱媒体の圧力損失を調節する構成。
   （Ｂ）前記一方の流入口と前記一方の流出口との間の加熱室内、及び、前記他方の流入口と前記他方の流出口との間の加熱室内、それぞれに熱媒体を螺旋状に流通させる整流板を設け、前記流入口から熱媒体が相対的に多く流通される整流板のピッチを短くして熱媒体の圧力損失を調節する構成。
   （Ｃ）前記一方の流入口と前記一方の流出口との間、及び、前記他方の流入口と前記他方の流出口との間のうち、熱媒体の流量が相対的に少ない方の前記所定間隔を狭くして熱媒体の圧力損失を調節する構成。
   （Ｄ）前記流出路の一方に抵抗調節手段を設け、この抵抗調節手段によって一方の熱媒体の圧力損失を大きして熱媒体の圧力損失を調節する構成。

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