JP3073717B2 - 回転レトルト炉及びそれによる熱処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は回転レトルト炉に
関し、加熱又は加冷用の流体を送給する炉芯管の回転に
伴い、炉芯管内に挿入されたビーター部材が自転してそ
の翼片で被処理物が撹拌されるのみならず、粉砕され、
展延され、掻破され、付着した管内壁から掻き取られる
とともに、その翼片が管内壁に衝突する際の衝撃で炉芯
管が振動することにより、管内壁に粉粒体等が付着する
のを阻止して効率良く処理できたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】回転レトルト炉は、被処理物を投入する
炉芯管を略水平かつ軸中心で回転可能に設置し、その炉
芯管内に加熱又は加冷用流体を供給し（直接熱交換
型）、又は、炉芯管の外に加熱又は加冷手段を併設し
（間接熱交換型）、回転駆動する炉芯管内で各種粉粒体
等の被処理物を流動せしめて管内壁に接触させながら、
炉芯管の一端から他端へと移動させることで加熱又は加
冷の熱処理を行うロータリーキルン型の装置である。

【０００３】出願人は、この回転レトルト炉につき、炉
芯管内にそのほぼ全長に及ぶビーター部材を熱媒体を兼
ねて挿入したものを提供した（特許第１６２９６２３
号、第１６３４０９４号、第１６３０９２２号、第１６
３０９２３号及び第１７３９５２２号参照）。

【０００４】このビーター部材は、その軸部に等間隔で
放射状配置の３枚の翼片を設けてなり、炉芯管が軸中心
で回転するのに伴い、そのビーター部材が自転すること
により被処理物が撹拌され、粉砕される一方、翼片の端
部が管内壁に衝突して発生する振動・衝撃により、管内
壁に付着するのを防止するとともに、たとえ被処理物が
管内壁に付着してもそれを掻取ることができるようにし
たものであった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記各
特許におけるビーター部材はいずれも、軸長が炉芯管の
軸長と略同じで重量も大きく、しかも、翼片は放射状配
置の３列で軸方向へ整列した一定高さであるから、ビー
ター部材が自転して翼片が炉芯管の内壁に衝突する際
は、１列の翼片が一度に全体として衝突することとなる
ために、その振動・衝撃がかなり激しくて、騒音が大き
くなるのは勿論のこと、機械的損傷の度合いを高める結
果、装置の耐久性が低下すると言う不都合がある。

【０００６】そのうえ、翼片は等間隔で放射状配置の３
列であって、軸長方向へ整列しているから、活性汚泥の
ような流動性がきわめて高い被処理物の場合、炉芯管は
その軸線が所定の角度で傾斜しているため、炉芯管内に
その被処理物を投入すると、短時間で一端から他端へと
通過し、加熱処理に必要な炉芯管内での滞留時間を維持
することが難しい。

【０００７】そこで、この発明はビーター部材が炉芯管
内で自転して発生する騒音の可及的な低減又は解消と、
流動性がきわめて高い被処理物の炉芯管内での滞留時間
をできるだけ長くすることができる回転レトルト炉を提
供する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】ところで、本発明者は永
年の研究の結果、炉芯管がビーター部材の自転により発
生する騒音は、自転時のビーター部材の振動・衝撃の大
小と、炉芯管の一回転に対するビーター部材の回転数と
に大きく依存し、また、振動・衝撃の大小はビーター部
材の重量と形状に大きく依存することを究明した。重量
はビーター部材の軸長に影響されることは勿論、翼片の
高さ、肉厚、枚数に影響される。ビーター部材の回転数
は翼片の高さに大きく影響される。さらに、被処理物の
種類によっては、炉芯管内における振動・衝撃の必要部
位と不必要部位とがあり、翼片の高さを異にしたものを
混在させて炉芯管の一回転に対する自転回数を炉芯管の
部位によって異ならしめることが、騒音防止のためには
効果的であることも実験の結果得られた。

【０００９】そこで、この発明にかかる回転レトルト炉
による熱処理方法は、複数の翼片を等間隔で放射状に配
置したビーター部材を炉芯管内で被処理物と共に転動さ
せる回転レトルト炉による熱処理方法において、前記ビ
ーター部材の軸長及び前記翼片の高さをパラメータとし
て、該パラメータを互いに変更してなる複数のビーター
部材を炉芯管内で独立して自転させることを特徴とす
る。したがって、炉芯管の軸長方向で内在する複数のビ
ーター部材をそれぞれ異ならしめることができ、それに
よりビーター部材の作用を炉芯管の軸長方向の部位によ
って変更・調節することができる。そのため、騒音の低
減若しくは解消と被処理物の性質に適応する熱処理がで
きることとなる。

【００１０】また、この発明にかかる回転レトルト炉
は、複数の翼片を等間隔で放射状に配置したビーター部
材が炉芯管内で自転する回転レトルト炉において、前記
ビーター部材は前記炉芯管の軸長よりも短い軸長を有す
る単体の複数個からなり、かつ、その軸長、翼片の高
さ、翼片の肉厚、及び、翼片の枚数をパラメータとし
て、該パラメータを互いに変更してなるとともに、それ
ぞれの単体は独立して回転可能であることを特徴とす
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
き、築炉内に炉芯管を設置した加熱装置の適用例にて図
に基づき詳細に説明する。まず、図１、図２に示した本
発明に係る回転レトルト炉１において、２は円筒状に形
成した内面が滑面となつている炉芯管、３は炉芯管２を
外周より略全長を被覆している耐熱炉材からなる保温部
であつて、台枠４上に載置されている。前記炉芯管２と
保温部３の間には加熱手段としての１例であるヒーター
５を適宜配設し、これら主要各部により全体的には直方
体状に形成している。

【００１２】炉芯管２はその前後の端部が保温部３外に
露出しており、該部にフランジ６，６ａを突設し、該フ
ランジ６，６ａにはタイヤなどの緩衝部材７，７ａを冠
着して台枠４の前後部に設けられた各２個の支持部材
８，８ａによつて炉芯管２を軸中心で回転自在に支承し
ている。本装置は一般のロ一タリーキルンと同様に炉芯
管２を出口２１側を下方へ傾斜させる必要上、図外の傾
斜装置を有し、これにより、炉芯管２が軸線に対して後
部側に緩やかに傾斜して保持され、被処埋物が流動し易
い形態にしてある。

【００１３】炉芯管２の前部入口側（図１中左側）には
ホッパ１０の筒部が挿入され、その筒部には案内羽根９
が軸中心で回転自在に挿入されている。ホッパ１０は台
枠４に載置固定されており、その内部には被処理物が投
入される。案内羽根９の軸９ａ瑞にはスプロケット１１
を軸着し、モータ１２のスプロケツト１３によりチェー
ン１４を介して駆動伝達されている。また、前記フラン
ジ６の片側にはスプロケツト１６が形成され、下方に設
置したモータ１７のスプロケツト１８とチェーン１９を
介して噛合し、これにより炉芯管２は減速駆動され軸芯
を中心として回転する。

【００１４】そして、２６は炉芯管２が熱膨張と傾斜に
よる水平方向へのズレこみを防止するためのサイドロー
ラであり、保温部３の入口外側面に枠部が固持され、枠
部先端に回転自在なローラを支承し、このローラ周面を
回転する緩衝部材７の一側面に当接させたもので、炉芯
管２のサイズ（軸長）に応じて１個乃至数個を設置する
ようにしている。一方、炉芯管２の後端部は被処理物取
出室４０内に挿入し開放しているが、炉芯管２の軸線を
一端から他端側へ傾斜させるため、該炉芯管２内に挿入
されるビーター部材２２が外に出るのを停止させるスト
ッパとして、十字形の枠体２０を管端部の開口部に固定
し、そのクロス部に円盤２０ａを結合している。

【００１５】この炉芯管２の内部には、図３に示したビ
ーター部材２２が挿入される。このビーター部材２２は
炉芯管２の軸長Ｌにほぼ等しい内部空問に収容され、中
心軸部２３より放射状に翼片２４が等問隔に、例えば三
本を植設し又は一体形成し、かつ、所定の軸長Ｌ₁を有
する単体からなる。このＬ₁は一定でも又は互いに変更
してもよい。なお、翼片２４の各先端を回転方向に対し
て背角２５を設け、炉芯管２の内周面と線接触するよう
になっている。

【００１６】このビーター部材２２は、図２に示す矢視
方向に炉芯管２が回転するとき、ビーター部材２２の三
枚の翼片２４のうち二枚の翼片２４，２４の端面が炉芯
管２の底内面に当接し、残りの翼片２４一枚は炉芯管２
の内部空間に直立状態にある。そして、炉芯管２の回転
に伴い、炉芯管２の内底面に接している二枚の翼片２
４，２４も付随して回転し、内部空間に直立している一
枚の翼片２４は自重により回転方向に倒れるとともに、
他の二枚の翼片２４，２４のうち一枚が内面から離れて
内部空間に直立する。

【００１７】なお、隣接するビーター部材２２の単体間
には何らの介在物は存しないが、互いに端面が接触して
いる。炉芯管２を前記のように傾斜させるために、出口
２２側のビーター部材２２の端面は円盤２０ａに摺接す
る。

【００１８】上記の動作を反復してビータ一部材２２，
２２…の各翼片２４，２４…は炉芯管２内面を自転し、
背角２５で炉芯管２の内周面に付着する被処理物を掻取
るものである。そして、翼片２４が前記直立状態から炉
芯管２内周面に倒れる際、ビーター部材２２の全重量に
近い重量が遠心方向に重力として作用し、しかも、炉芯
管２の回転に伴いビーター部材２２が自転することで管
壁には繰り返し荷重を負荷させる。

【００１９】そこで、ビーター部材２２を以下詳細に説
明する。すなわち、ビーター部材２２の各単体の軸長Ｌ
₁は炉芯管２の軸長Ｌの何分の１かの適宜長さである。
したがって、複数のビーター部材２２がそれぞれ独立し
て自転可能に炉芯管２の軸長方向へ挿入される。そのた
め、軸長Ｌ₁を一定化することなく互いに変化させて混
在させ、炉芯管内部の振動・衝撃の部分的に変更して設
定ができる。例えば、騒音の発生し易い部位には軸長Ｌ
₁が短くて軽量な単体を配置することにより、不必要な
振動・衝撃を炉芯管２に与えることなく、騒音発生の低
下が可能になる。

【００２０】すなわち、炉芯管２内を被処理物が移動す
るとき、炉芯管２の内壁に堆積せんとする部位は被処理
物の種類によっては多少ながら異なることがあるため
に、とりわけ多品種少量処理の場合には、振動・衝撃の
設定部位を全体として又は部分的に変更することが好ま
しいからである。そして、振動・衝撃の部位はビーター
部材の重量又は翼片の高さによっても変化するからであ
る。

【００２１】そこで、ビーター部材２２の翼片２４の高
さＨを一定化することなく、他の単体のそれと変化させ
て混在させ、炉芯管内部を移動する被処理物の性質に合
わせた炉芯管２への振動・衝撃の部分的に変更して設定
ができる。例えば、翼片２４の動きが各単体で異なるた
めに、流動性がきわめて高い被処理物も翼片の高さの小
さいビーター部材によって撹拌、粉砕、展延することが
できてその加熱処理が可能となるというものである。な
お、翼片２４の高さＨは、炉芯管２の内径よりも小さい
範囲内で原則としては任意である。

【００２２】さらには、ビーター部材２２の翼片２４の
肉厚ｔを一定化することなく、他の単体のそれと変化さ
せて混在させ、炉芯管内部を移動する被処理物の性質に
合わせた炉芯管２への振動・衝撃の部分的に変更して設
定ができる。これにより、各単体の重量が異なり、騒音
発生が多い部位には軽量のものを配置するなどして、全
体としての騒音を低減又は防止できる。

【００２３】また、ビーター部材２２の翼片２４の枚数
を一定化することなく、３枚以上の枚数とし、又は、他
の単体のそれと変化させて混在し、炉芯管内部を移動す
る被処理物の性質に合わせた炉芯管２への振動・衝撃及
び撹拌効果の部分的に変更して設定ができる。これによ
り、各単体の重量が異なり、騒音発生の多い部位には枚
数の多いものを配置し、かつ、前記したように流動性が
きわめて高い被処理物の場合に対処することができる。

【００２４】図４に示すビーター部材２２ａは、翼片２
４を櫛歯２７に形成したもので、この櫛歯２７は翼片２
４に所定間隔で軸方向へ複数の凹部２８を刻設すること
により、若しくは、図５に示すビーター部材２２ｂのよ
うに、所要肉厚の板体からなる略く字形板材２９の中心
に、略Ｉ字形板材３０の一端部を重ねて溶接等にて連結
し、これを交互に繰り返して所定長さに形成することに
より、得ることができる。したがって、このビーター部
材２２ｂは、後記ビーター部材２２ｃで圧延して薄く引
き延ばされた被処理物を掻破して細分化し、粉粒体化し
易くする。

【００２５】図６に示すビーター部材２２ｃは、翼片２
４はその形状が断面略滴涙形部３２であってその端部は
略円弧形に形成され、中心に向けて放射状配置の略三角
形状に形成されている。したがって、断面略滴涙形部３
２は所定の質量を有し、例えば、凝集により塊状態とな
った流動性がきわめて高い被処理物を、端部がローラー
のようにその軸長Ｌ₁の翼端範囲内で圧延し押し潰し、
又は、粉粒体を一層微細な粉末に打解することができ
る。押し潰された流動性がきわめて高い被処理物は肉薄
で偏平な状態となるために熱処理効果が向上し、かつ、
分解し易くなって粉粒体化し易くなる。さらに、粉粒体
の場合には一層微細な粉粒体に打解する。なお、端部断
面形状は円弧形でなく、断面方形（平坦面）としてもよ
い。

【００２６】したがって、被処理物の種類によっては、
炉芯管２内に前記ビーター部材２２，２２ａと２２ｂ又
は２２ｃを混在させることが、きわめて効果的となるこ
とも予想されるのである。このように作動するビーター
部材２２〜２２ｃに対して、炉芯管２の入口側から被処
理物を供給し、案内羽根９により炉芯管２内へ平均に導
入された粉粒体又は流動性がきわめて高いもの等の被処
理物は、翼片２４が管壁に倒れるに伴い翼片２４に載せ
られた被処理物が管壁方向へ放出される結果、内部空問
に浮遊、分散して被処理物の全表面積が加熱媒体と均一
に接触することとなつて加熱効果を促進するのである。

【００２７】特に、前記翼片２４が管壁に倒れた際、ビ
ーター部材２２が配置された部位の炉芯管２を強打する
ので、その衝撃作用によつて炉芯管２の当該部位を内面
から振動させるとともに、翼片２４の背角２５による掻
取り作用、櫛歯２７による掻破、及び略円弧形部３２よ
る叩打と圧延のため、管壁に付着しようとする被処理物
を管壁に付着堆積させることなく管壁に沿つて移動さ
せ、熱媒体と密に接触させるようになる。

【００２８】なお、上記説明では、被処理物の間接熱交
換型の加熱処理例を示したが、それに限定されるもので
はなく、間接熱交換型の加冷処理若しくは直接熱交換型
の加熱又は加冷処理にも適用できて、効果的である。

【００２９】

【発明の効果】以上説明した本発明に係る回転レトルト
炉は、前記従来例と同様に、被処理物の効果的な処理に
よる処理時間の短縮化、及びそれによるランニングコス
トの低減と、装置全体のコンパクト化、及びそれによる
設置スペースの狭小化をもたらすほか、以下の特有の効
果を奏する。

【００３０】請求項１によれば、ビーター部材の軸長、
翼片の高さ、翼片の肉厚、及び、翼片の枚数をパラメー
タとしたので、１つの炉芯管内に異種多様のビーター部
材を挿入することができ、これによって、特定部位にお
ける振動・衝撃の変更した設定を可能ならしめ、騒音の
低減又は解消及びより一層効果的な熱処理を達成でき
る。

【００３１】請求項２によれば、複数のビーター部材の
軸長を長短変更して重量を変化させて炉芯管内部を移動
する被処理物の性質に合わせたビーター部材の組み合わ
せができ、これにより、炉芯管内で移動する被処理物の
性質に合わせた炉芯管への振動・衝撃の部分的な変更し
た設定ができて、特定部位の騒音を顕著に低減できると
ともに、振動・衝撃の低減により装置の耐久性が向上す
る。

【００３２】すなわち、翼片の高さを異にしたビーター
部材、すなわち、炉芯管の回転に伴う自転回数や重量が
異なるものを、炉芯管の適宜部位に配置して被処理物の
性質に合わせた熱処理と騒音防止が可能となる。

【００３３】また、ビーター部材の翼片の肉厚を異なら
しめたので、翼片自体の重量が他の単体の翼片のそれと
異なり、それによって当該ビーター部材が配置された部
位における騒音発生や熱処理効果の部分的差異を生じさ
せることができる。

【００３４】さらに、ビーター部材の翼片の枚数を異な
らしめたので、炉芯管の回転に伴う自転回数や重量が異
なり、炉芯管内におけるビーター部材の騒音発生や熱処
理効果の部分的差異を生じさせることができる。

【００３５】請求項３によれば、流動性がきわめて高い
被処理物の場合のように、凝集により塊状となった被処
理物を、略円弧形の端面が展延して肉厚を薄くし、又
は、叩打して粉砕することができてその熱処理を容易に
する。

【００３６】請求項４によれば、流動性がきわめて高い
被処理物の場合のように、凝集により塊状となった被処
理物を、叩打し展延して肉厚を薄くして粉砕し易くする
ことができる。

【００３７】請求項５によれば、流動性がきわめて高い
被処理物の場合のように、凝集により塊状となった被処
理物を、叩打し展延して肉厚を薄くしたものを、整列す
る複数の翼片が掻取りして細分化し易くする。」という
顕著な作用効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る回転レトルト炉の一実施の形態
を示す断面正面図

【図２】図１のＡ−Ａ断面側面図

【図３】ビーター部材の一実施例を示す斜視図

【図４】ビーター部材の他の実施例を示す斜視図

【図５】ビーター部材の第３の実施例を示す斜視図

【図６】ビーター部材の第４の実施例を示す斜視図

【符号の説明】

１…回転レトルト炉 ２…炉芯管 ３…保温部 ５…ヒーター １７…モータ ２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ…ビーター部材 ２３…中心軸部 ２４…翼片 ２５…背角 ２７…櫛歯 ２８…凹部 ２９…略く字形板材 ３０…略Ｉ字形板材 ３２…略円弧形部

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の翼片を等間隔で放射状に配置した
   ビーター部材を炉芯管内で被処理物と共に転動させる回
   転レトルト炉による熱処理方法において、前記ビーター
   部材の軸長、翼片の高さ、翼片の肉厚、及び、翼片の枚
   数をパラメータとして、該パラメータを互いに変更して
   なる複数のビーター部材を炉芯管内で独立して自転させ
   ることを特徴とする回転レトルト炉による熱処理方法。
2. 【請求項２】 複数の翼片を等間隔で放射状に配置した
   ビーター部材が炉芯管内で自転する回転レトルト炉にお
   いて、前記ビーター部材は前記炉芯管の軸長よりも短い
   軸長を有する単体の複数個からなり、かつ、その軸長、
   翼片の高さ、翼片の肉厚、及び、翼片の枚数をパラメー
   タとして、該パラメータを互いに変更してなるととも
   に、それぞれの単体は独立して回転可能であることを特
   徴とする回転レトルト炉。
3. 【請求項３】 前記翼片の端部断面形状が略円弧形であ
   ることを特徴とする請求項２記載の回転レトルト炉。
4. 【請求項４】 前記翼片は軸方向に複数の溝を形成した
   櫛歯であることを特徴とする請求項２又は３記載の回転
   レトルト炉。
5. 【請求項５】 前記単体は略く字形板材と略Ｉ字形板材
   とを交互に組み合わせ前記軸長に連結してなることを特
   徴とする請求項４記載の回転レトルト炉。