JP4323603B2 - ロータリーキルン - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被加熱物を加熱するロータリーキルンに関するものである。ここで加熱は、乾燥、改質、熱分解または反応などのために行う加熱を含む。
【０００２】
【従来の技術】
円筒状のキルン本体に被加熱物を供給し加熱するロータリーキルンにおいて、被加熱物はキルン本体内の下部に滞留する傾向がある。被加熱物が熱を吸収する吸熱部（または熱を受ける受熱部）は、キルン本体内の下部に溜った被加熱物の上面と底面に限られ、被加熱物が熱を吸熱する吸熱面積はキルン本体内壁面積の約１５％と小さい。特に、被加熱物が樹脂、酸化マグネシウム、酸化カルシウムなどの場合は、被加熱物の上記上面と底面のみが加熱され、この部分が乾燥し固まる傾向がある。したがって、これらの被加熱物はその全体に渡って均一な吸熱を行うことができない。
【０００３】
ところで、キルン本体内にその内径より長い耐熱性棒を存在させて、無機粉体を焼成するものが知られている（特開平２−１６６３８５号公報）。このロータリーキルンは、耐熱性棒によって無機粉体を焼成する際にキルン内壁に粘着物が付着するのを防止して、長時間の運転を可能にするものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、キルン本体の内部に耐熱性棒を存在させるもの（特開平２−１６６３８５号）は、耐熱性棒がキルン本体の内壁に付着する付着物を掻き取り、長時間運転を可能にするものではあるが、被加熱物の効率的な吸熱の観点から見ると、被加熱物が熱を吸収する吸熱面積を大きくするものではない。
【０００５】
本発明は、円筒体に供給される被加熱物が熱を吸収する吸熱面積を大きくすることを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明のロータリキルンは、被加熱物を一端から他端に移動させ加熱する円筒体と、この円筒体の中に設けられる回転体とを備える。回転体は一端から他端の方向に設けられるので円筒体が回転すると回転体は円筒体の内壁に沿って転がる。回転体の転がりによって、被加熱物は回転体と円筒体の間に挟まれ円筒体の内壁にそって押し広げられるので、１ヶ所に固まらず、円筒体から被加熱物に熱が伝わる面積である吸熱面積が大きくなり、吸熱効率が向上する。また、被加熱物は、均一に加熱され、加熱が促進される。
【０００７】
さらに、回転体の被加熱物が供給される一方の端側に回転体の一方の端から他方の端の方向に拡大する拡大部を設け、かつ円筒体の一端側内側形状がこの拡大部の外側形状に沿った形状に形成されると良い。円筒体に供給される被加熱物は、回転体の一方の端の前に落下する。落下した被加熱物は回転体の拡大部と円筒体との間に挟まれるとともに回転体に乗りあげて回転する。被加熱物は回転体の外側面に乗って回転し、噛み込み側に落下するとともに、回転体の胴体平行部で引き延ばされ、これを繰り返しながら加熱される。
【０００８】
さらに、拡大部の外側に被加熱物を侵入させる溝を設けると良い。円筒体に供給される被加熱物は、回転体の一方の端の前に落下し、回転体の溝に侵入する。この溝は、被加熱物が回転体の外側面に乗るきっかけをつくり、被加熱物が回転体の外側面に乗り回転し易くする。
【０００９】
また、本発明のロータリーキルンは、被加熱物が円筒体内に供給される供給口の下に回転体の一方側の外側面が位置するように配置される。円筒体の供給口から落下する被加熱物は、回転体の外側面に落下する。回転体の外側面に落下した被加熱物は回転体とともに回転し噛み込み側に落下する。噛み込み側に落下した被加熱物は回転体で確実に押し引き延ばされる。
【００１０】
円筒体内に設けられる回転体は複数設けられても良い。たとえば二つの回転体が設けられる場合に、外側面に落下した被加熱物は二つの回転体の間に噛み込まれ、円筒体の下部内壁に落下する。円筒体の内壁に落下した被加熱物は押し引き延ばされて広がり吸熱面積を大きくする。このとき複数の回転体が各々回転可能に連結されると、隣り合う回転体同士の間に落ちた被加熱物は、二つの回転体の間に噛み込まれ易くなる。特に、二つの回転体の間に噛み込みのための隙間を設けると一層噛み込み易くなる。さらに、複数の回転体が各々回転可能に連結され、かつ隣り合う回転体の回転方向を互いに逆向きとすることにより、噛み込みが一層促進される。
【００１１】
また、回転体が中空状に形成され、かつ一方の端および他方の端で開口することにより、被加熱物の加熱の際に発生する発生ガスの一部を回転体の中空部を通すことにより発生ガスの流れを容易にする。また、回転体を中空状にすることにより、回転体の中に加熱手段を設けて内部を加熱するか、内部に高温の気体を通すことにより、円筒体と回転体の両方から被加熱物を加熱することもできる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るロータリキルンの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、図１〜８において、同一または同等部分には同一符号を付けて示す。
【００１３】
図１は、本発明に係るロータリーキルンの第１実施形態を示す全体縦断面図である。第１実施形態のロータリーキルンは、被加熱物ａを加熱して乾燥、改質、熱分解または反応などを行うもので、特に、加熱によって固まり易い被加熱物、たとえば樹脂、酸化マグネシウム、酸化カルシウムなどの被加熱物に対しても好適に利用できるものである。
【００１４】
第１実施形態のロータリーキルンは、被加熱物ａを供給する供給装置３と、この供給装置３から供給される被加熱物ａを受けて加熱する円筒体であるキルン本体１０と、キルン本体１０で加熱され処理された被加熱物ｂを排出し、かつ加熱中に発生した発生ガスＧｇを排出する排出装置４５とを備える。さらに、第１実施形態のロータリーキルンは、外熱式加熱手段５１を備え、たとえば電熱ヒーター、２重管式として管の間に高温のスチームや燃焼ガス、加熱空気などを送る加熱装置またはバーナーなどの直接加熱装置を用いる。
【００１５】
供給装置３は、被加熱物ａが供給されるホッパー４と、被加熱物ａをキルン本体１０に送り込むスクリューフィーダ６とを有する。スクリューフィーダ６のスクリューは、キルン本体の一端１２側に設けられる投入管１７内まで延設される。スクリューフィーダ６は、駆動装置８により回転、駆動される。ホッパー４には、不活性ガスＧｉが供給される。第１実施形態の供給装置３は、スクリューフィーダ６を用いているが、本発明はこれに限定されず、たとえばプッシャー、エア搬送、コンベア、スネークポンプなど適宜選定して用いることができる。
【００１６】
キルン本体１０は、円筒状の形状をしておりキルン本体の外側に設けられる回転機構を有する駆動装置２２により回転、駆動される。投入管の供給口１８から投入された被加熱物ａは、一端１２から他端１３の方向に移動され加熱される。キルン本体の一端１２側にはモーター駆動式の打撃装置２４が設けられ、キルン内壁に付着した付着物を打撃により剥離させる。
【００１７】
排出装置４５は、処理された被加熱物ｂを弁４８を介して下部から排出する排出口４７と、キルン本体で発生した発生ガスＧｇを排気する排気口４６とを有する。さらに、排出装置４５の下部には、空気式の打撃装置４９が設けられ、上記キルン本体の打撃装置２４と同様に、処理され壁面に付着した被加熱物ｂを剥離させる。
【００１８】
第１実施形態のロータリーキルンは、上記各装置の他にキルン本体の一端１２から他端１３の方向に設けられキルン本体１０の回転によってこのキルン本体１０の内壁に沿って転がる回転体であるドラム２８を備える。ドラム２８は、被加熱物ａが供給される一方の端３２側に一方の端３２から他方の端３３の方向に拡大する拡大部３５を有し、拡大部３５はこの実施形態の場合、円錐体の頭を切った切頭円錐体状である。キルン本体１０は、このキルン本体１０の一端１２側内側形状が拡大部３５の外側形状に沿った切頭円錐体状に形成される円錐部１６を有する。ドラム２８の他方の端３３は、この実施形態の場合外側面に直角な方向に仕切られるが、これに限定されることはない。そして、ドラム２８は、中空部３８を有する中空状に形成され、かつ一方の端３２および他方の端３３で開口する。
【００１９】
第１実施形態におけるドラム２８の断面形状は、中空の円であるが、本発明はこれに限定されず、ドラムの断面形状が多角形であっても良く、また中実、中空であっても良く、キルンサイズ、ドラムサイズによって適宜選定する。
【００２０】
以上の構造を有する第１実施形態のロータリーキルンは、次のように作用する。すなわち、図１において、キルン本体１０に供給される被加熱物ａは、キルン本体１０が回転することにより被加熱物ａを一端１２から他端１３に移動させ加熱する。この際、ドラム２８は一端１２から他端１３の方向に設けられるのでキルン本体１０が回転するとキルン本体１０の内壁１５に沿って転がる。キルン本体１０に供給される被加熱物ａは、ドラムの一方の端３２の前に落下する。落下した被加熱物ａは、キルン本体１０の回転とドラム２８の転がりによって、ドラムの拡大部３５とキルン本体の円錐部１６との間を移動する。
【００２１】
図２は、図１の I−I 線断面図である。キルン本体１０が矢印５３の方向（反時計方向）に回転することにより、ドラム２８は矢印５４の方向（反時計方向）に回転し、被加熱物ａはドラムの拡大部３５とキルン本体の円錐部１６との間を移動し、さらにドラムの平行部３６とキルン本体の内壁１５との間で押しつぶされ、キルン本体の内壁１５にそって広げられるとともに、ドラム外側面に乗って回転し噛み込み側に落下する。これを繰り返しながら一端１２から他端１３の方向に移動する。この間にキルン本体１０から被加熱物ａに熱が伝わる面積である吸熱面積が大きくなり、吸熱効率が向上する。また、被加熱物ａは、均一に加熱され、加熱処理が促進される。
【００２２】
第１実施形態のロータリーキルンは、投入された被加熱物ａが適度な厚さでキルン本体内壁１５のほぼ半分の高さまで広げられたとした場合、吸熱面積は（円周率÷２）×キルン本体径×キルン本体長さ＝５０％となり、従来のロータリキルンに比べ３倍強の吸熱面積となる。
【００２３】
また、ドラム２８が中空状に形成され中空部３８を有し、かつ一方の端３２および他方の端３３で開口することにより、被加熱物ａの加熱の際に発生する発生ガスＧｇの一部がドラム２８の中空部３８を通り、発生ガスＧｇの流れを容易にする。
【００２４】
また、ドラム２８を中空式に形成することにより、キルン本体内を直接加熱する内熱式で加熱できない被加熱物ａの場合でも、ドラム２８自身を加熱することで、輻射熱を期待できない温度でも被加熱物ａをドラム２８側からも加熱でき、吸熱面積がさらに増大する。ドラム２８の中空部３８にヒーターなどの加熱手段を設けて内部を加熱するか、ドラム内部に高温の気体を通すことにより、或いは被加熱物ａに直接火による加熱ができない場合でもドラム２８内を火による加熱を行うことで、ヒーター以外の加熱方法も採用でき、被加熱物ａをキルン本体１０とドラム２８との両方から加熱することもできる。
【００２５】
図３は、第２実施形態を示し、（Ａ）は要部縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）の II−II 線断面図である。第２実施形態のロータリーキルンは、ドラム２８の拡大部３５の外側に被加熱物ａを侵入させる溝３７を設ける。この実施形態では溝３７は、ドラムの平行部３６において漸次浅くなるように形成される。キルン本体１０に供給される被加熱物ａは、ドラムの一方の端３２の前に落下し、キルン本体の溝３７に侵入する。溝３７に侵入した被加熱物ａは、拡大部３５に引っかかり、ドラム２８の上に乗って回転し易くなる。図３におけるその他の部分の構造と作用は、図１、２の第１実施形態のものと同じであるので、その説明を省略する。
【００２６】
図４は、第３実施形態を示す全体縦断面図である。第３実施形態のロータリーキルンは、被加熱物ａがキルン本体１０内に供給される供給口１８の下に回転体である小径ドラム３０ａの一方の端３２側の外側面３９が位置する。キルン本体の供給口１８から落下する被加熱物ａは、小径ドラム３０ａの一方の端３２側の外側面３９に落下する。小径ドラムの外側面３９に落下した被加熱物ａは小径ドラム３０ａとともに回転し噛み込み側に落下する。噛み込み側に落下した被加熱物ａは小径ドラム３０ａによって確実に押し延ばされる。なお、図４において、図１に示した打撃装置２４に相当する打撃装置が示されていないが、打撃装置があれば好ましい。
【００２７】
図５は、第３実施形態を示し、（Ａ）は図４の III−III 線断面図、（Ｂ）は図４の IV−IV 線断面図である。図５（Ａ）に示すように、キルン本体１０が矢印５３の方向に回転すると小径ドラム３０ａは矢印５４の方向に回転する。投入管１７の供給口１８から小径ドラム３０ａの外側面３９に落下した被加熱物ａは小径ドラム３０ａとともに矢印５４の方向に回転し噛み込み側に落下する。噛み込み側に落下した被加熱物ａは小径ドラム３０ａで確実に押し延ばされ、吸熱面積が拡大される。図５（Ｂ）に示すように、小径ドラム３０ａは支えリング２６によってキルン本体の一端１２から他端１３の方向への移動が止められる。支えリング２６はキルン本体１０に、たとえば４本の支え部材２６ａで固定される。図４、５におけるその他の部分の構造と作用は、図１、２の第１実施形態のものと同じであるので、その説明を省略する。
【００２８】
図６は、第４実施形態を示す横断面図である。第４実施形態のロータリーキルンは、小径ドラムが複数、たとえば二つ設けられる。 キルン本体１０内の複数の小径ドラムは、互いに平行な中心線を中心に同方向に回転する。第３実施形態と同様に、供給口１８の下に小径ドラム３０ａ、３０ｂの一方の端側の外側面３９が位置する。キルン本体の供給口１８から落下する被加熱物ａは、小径ドラム３０ａと小径ドラム３０ｂとの間の外側面３９に落下する。小径ドラム３０ａ、３０ｂの間の外側面３９に落下した被加熱物ａは、二つの小径ドラム３０ａ、３０ｂの間に噛み込まれ、キルン本体の内壁１５に落下する。内壁１５に落下した被加熱物ａは小径ドラム３０ａ、３０ｂとキルン本体の内壁１５の間で確実に押し延ばされ、吸熱面積が拡大される。図６におけるその他の部分の構造と作用は、図４、５の第３実施形態のものと同じであるので、その説明を省略する。
【００２９】
図７は、第５実施形態を示す横断面図である。第５実施形態のロータリーキルンは、第４実施形態と同様に、小径ドラムが複数、たとえば二つ設けられ、回転可能に連結される。小径ドラム３０ａ、３０ｂは、連結部材４０ａで互いに一定の距離だけ離れて回転可能に連結される。連結部材４０ａは、小径ドラムの一方の端３２と他方の端３３の両方に設けられると回転が安定し好ましい。キルン本体の供給口１８から落下する被加熱物ａは、小径ドラム３０ａと小径ドラム３０ｂとの間に落下する。二つの小径ドラム３０ａ、３０ｂの間にはある隙間が形成されるので、落下した被加熱物ａは、その隙間に噛み込まれキルン本体の内壁１５に落下する。内壁１５に落下した被加熱物ａは小径ドラム３０ａ、３０ｂとキルン本体の内壁１５の間で確実に押し延ばされ、吸熱面積が拡大される。図７におけるその他の部分の構造と作用は、図６の第４実施形態のものと同じであるので、その説明を省略する。
【００３０】
図８は、第６実施形態を示す横断面図である。第６実施形態のロータリーキルンは、第５実施形態と同様に、小径ドラムが複数、たとえば三つ設けられるものである。この場合、小径ドラム３０ａと小径ドラム３０ｂは、連結部材４０ｂを介して離れて配置され、小径ドラム３０ｂと小径ドラム３０ｃは、接して配置される。連結部材４０ｂは、小径ドラムの一方の端３２と他方の端３３の両方に設けられると回転が安定し好ましい。
【００３１】
キルン本体１０が矢印５３の方向に回転すると、小径ドラム３０ａと小径ドラム３０ｂは、それぞれ矢印５４、５５の方向（反時計方向）に回転する。一方、小径ドラム３０ｃは、小径ドラム３０ｂに接触して回転するので、小径ドラム３０ｂが矢印５５の方向に回転すると、矢印５６（時計方向）に回転する。したがって、小径ドラム３０ａと小径ドラム３０ｃとは互いに逆方向に回転する。互いに逆方向に回転する小径ドラムの間に被加熱物が落下すると、被加熱物ａは噛み込まれ易くなる。小径ドラム３０ａと小径ドラム３０ｃの間に落下した被加熱物ａは、その隙間に噛み込まれキルン本体の内壁１５に落下する。内壁１５に落下した被加熱物ａは小径ドラム３０ａ、３０ｂとキルン本体の内壁１５との間で確実に押し延ばされ、吸熱面積が拡大される。図８におけるその他の部分の構造と作用は、図７の第５実施形態のものと同じであるので、その説明を省略する。
【００３２】
【発明の効果】
本発明のロータリーキルンによれば、円筒体に供給される被加熱物が熱を吸収する吸熱面積を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るロータリーキルンの第１実施形態を示す全体縦断面図である。
【図２】図１の I−I 線断面図である。
【図３】第２実施形態を示し、（Ａ）は要部縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）の II−II 線断面図である。
【図４】第３実施形態を示す全体縦断面図である。
【図５】第３実施形態を示し、（Ａ）は図４の III−III 線断面図、（Ｂ）は図４の IV−IV 線断面図である。
【図６】第４実施形態を示す横断面図である。
【図７】第５実施形態を示す横断面図である。
【図８】第６実施形態を示す横断面図である。
【符号の説明】
１０ キルン本体（円筒体）
１２ 一端
１３ 他端
１５ 内壁
１８ 供給口
２８ ドラム（回転体）
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ 小径ドラム（回転体）
３２ 一方の端
３３ 他方の端
３５ 拡大部
３７ 溝
３９ 外側面
ａ 被加熱物

Claims (3)

1. 回転するとともに被加熱物を一端から他端に移動させ加熱する円筒体と、該円筒体の一端から他端の方向に設けられ該円筒体の回転によって該円筒体の内壁に沿って転がる回転体とを備え、
   前記回転体は、前記被加熱物が供給される一方の端側に該一方の端から他方の端の方向に拡大する拡大部を有し、
   前記円筒体は該円筒体の一端側内側形状が前記拡大部の外側形状に沿った形状に形成されてなるロータリーキルン。
2. 請求項１において、前記拡大部の外側に被加熱物を侵入させる溝を設けてなるロータリーキルン。
3. 請求項１又は2において、前記回転体は、中空状に形成され、かつ一方の端および他方の端で開口してなるロータリーキルン。

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