JP5586894B2 - 外熱式回転炉およびその炉心管 - Google Patents
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Description
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、筒体を非金属製としつつも、加熱中の加熱対象物の攪拌や筒体内周面に付着した加熱対象物の剥落を確保できる炉心管と、その炉心管を用いた外熱式回転炉を提供することを目的とする。
《炉心管》
(1)本発明の外熱式回転炉用の炉心管は、回転しつつ外部から加熱され得る筒状の筒体と、該筒体内に配設され該筒体の回転に追動して該筒体に導入された加熱対象物を少なくとも攪拌し得る攪拌体と、を備える外熱式回転炉用の炉心管であって、
前記筒体は、セラミックス、ガラスまたはカーボンのいずれかである非金属材からなると共に内周面から突出した係合突部を有し、前記攪拌体は、セラミックス、ガラスまたはカーボンのいずれかである非金属材からなると共に該係合突部に端部が係合して挙上されることにより該筒体内で該筒体に対して旋回動する板状の攪拌プレートであり、前記筒体は、前記係合突部とは別に、該攪拌プレートが自由に旋回し得る旋回量を規制する規制突部をさらに有することを特徴とする。
そして、外熱式回転炉の稼働により炉心管が回転すると、筒体内へ配設された攪拌プレートは、筒体の内周面から突出した係合突部によって端部が係合されて挙上する。このように、攪拌プレートが係合突部を介して筒体へ追動することにより、筒体内の加熱対象物は攪拌プレートにより攪拌されることになる。
さらに、攪拌プレートが係合突部を離れて自ら旋回動を開始した場合、その係合突部を離れた攪拌プレートの端部は、筒体の内周面に衝突する。この衝突は穏やかではあるが、攪拌プレートの急激な速度変化を伴うので、筒体の内周面には衝撃が加えられる。この衝撃が従前のノッカーに類似した作用を果たし、筒体の内周面や攪拌プレートの表面等に付着していた加熱対象物の剥落に寄与する。
しかも、本発明に係る筒体および攪拌プレートは、その形状が比較的簡素であるため、非金属材を用いた場合でも製造が容易である。これにより、炉心管さらには外熱式回転炉の低コスト化を図れる。
(1)本発明は、上述した炉心管としてのみならず、それを用いた外熱式回転炉としても把握される。つまり、本発明は、上述した炉心管と、この炉心管を外部から加熱する外部加熱手段と、を備えることを特徴とする外熱式回転炉としても把握される。
本明細書でいう加熱対象物は、代表的には金属コンタミネーションが厳しく制限される金属化合物などであるが、当然、それ以外の加熱対象物に対しても利用できる。従って、本明細書でいう加熱対象物の種類は問わない。
2 炉心管
20 筒体
201〜208 突起
211〜214 攪拌プレート
6 加熱装置(外部加熱手段)
本発明の筒体および攪拌プレートはいずれも、非金属材からなる。筒体と攪拌プレートとは、同じ材質でもよいし異なる材質でもよい。この非金属材には、外熱式回転炉の性質上、耐熱性が要求される。もっとも、その要求される程度(耐熱温度など)は、加熱対象物の種類、外熱式回転炉の仕様などによって異なる。
非金属材(原料)は、例えば、セラミックス、ガラス、カーボンなどがある。セラミックスには、金属などの酸化物、窒化物、炭化物、硼化物、珪化物等があり、酸化アルミニウム(アルミナ)、酸化ジルコニウム(ジルコニア)などが代表的である。ガラスには種々あるが、耐熱性を有するケイ酸塩ガラス、石英ガラスなどが代表的である。また非金属材をカーボンとした場合、通常、筒体や攪拌プレートは炭素成形材からなる。
(1)筒体は、その断面形状を問わない。もっとも、筒体が円筒状であると、非金属材による成形または製造が容易であり好ましい。
係合突部は、その大きさを問わず、攪拌プレートの端部が係合する程度であれば足る。もっとも、係合突部が過大になると、非金属材による筒体との一体成形が困難になり、また、クラックや割れ等も生じ易くなる。係合突部は、筒体の軸方向に必ずしも連続している必要はないが、連続していれば筒体と一体成形し易い。さらに係合突部は、少なくとも筒体の内周面に1箇所または1条あればよい。もっとも、攪拌プレートをその両端部で係合、支持するように、筒体の内周面に対向した1対(または1対毎)として設けられると、攪拌プレートをより安定的に支持し得る。
なお、ここで係合突部に関して説明した内容は、後述の規制突部についても同様に当てはまる。
さらに、攪拌プレートの筒体周方向の配置は、筒体の軸方向に関して同じ位相(筒体の周方向の位置)でもよいが、その軸方向に沿って、攪拌プレートの位相を変化させると好ましい。これにより、ある攪拌プレートから別の攪拌プレートへ加熱対象物が移行する際に、加熱対象物の攪拌性や搬送性を高めることができる。また、攪拌プレートの配置を調整することにより、その攪拌性や搬送性を制御し易くなる。
また、自由落下的に旋回動する攪拌プレートが筒体に与える衝撃を調整でき、これにより攪拌プレートや筒体(係合突部を含む)に生じるクラックや割れなどを抑止できる。従って本発明の筒体は、さらに、攪拌プレートが自由に旋回し得る旋回量を規制する規制突部を有すると好適である。
このように、一つの突部が両機能を果たす場合、筒体の回転方向側が係合突部となり、その反対面側が規制部となる。これらのことは、攪拌プレートおよび対応する係合突部が3セット以上ある場合でも同様である。
本発明の外熱式回転炉は、上述した炉心管と、その外部から加熱する外部加熱手段とからなる。外部加熱手段の種類は問わないが、筒体が非金属材からなるので、電熱ヒータなどが好ましい。この他、加熱対象物を連続的に効率よく熱処理するために、適宜、加熱対象物を供給するホッパーやフィーダー、熱処理後の加熱対象物を一時貯留するフードなどを備えるとよい。
《外熱式回転炉》
(1)本発明の外熱式回転炉に係る一実施例である外熱式ロータリーキルンRの概要を図1〜図3に示した。なお、説明に用いる方向は図上に示した。
外熱式ロータリーキルンRは、炉心管2と、スクリューフィーダー3と、上流側フード4と、ホッパー5と、加熱装置6(外部加熱手段に相当)と、下流側フード7と、架台9とから主になる。
(1)次に本実施例に係る炉心管2について詳述する。
炉心管2は、前述した図3の分解斜視図からも分かるように、筒体20内に4枚の攪拌プレート211〜214が配設されてなる。その様子を示す一例として、攪拌プレート211が配設されている位置における筒体20の断面図を図4に示す。
図3および図4からも分かるように、筒体20の内周面には、軸方向に延びる8条の突起201〜208が形成されている。これら突起201〜208は、断面が略半円状であり、筒体20の周方向に等間隔(45°の位相間隔)で配設されている。なお、突起201〜208もセラミックスからなり、筒体20の外周殻と一体的に成形および焼成されたものである。
攪拌プレート211は、突起201および突起205に係合し得るので、筒体20が回転して図4に示す位置(図4に実線で示した攪拌プレート211の位置)に至るまでの間、筒体20と共に回転(追動)する。その頂上付近の位置(以下「トップ位相位置」という。)を超えて筒体20がさらに回転すると、攪拌プレート211の端部211aおよび端部211bがそれぞれ突起201および突起205を離脱して、筒体20とは独立して自ら旋回動を始める。具体的には、攪拌プレート211は、突起205の近傍にある端部211b付近を瞬間中心として、重心位置の高い端部211aが自然に倒れるような回動運動をする。
ここでは攪拌プレート211を中心に説明したが、上述の事情は位相が45°づつ異なる他の攪拌プレート212〜214についても同様に該当する。
これにより、炉心管2の筒体20の回転と共に、その内部に導入された加熱対象物Hは攪拌プレート211〜214により攪拌されつつ入口から出口に向けて搬送されていく。
ここで攪拌プレート211〜214はいずれも、その幅(筒体20の半径方向の長さ)が筒体20の内径より僅かに小さいだけである。このため、攪拌プレート211〜214は、突起201〜208により区画された可動範囲内で、それらの端部211a〜214aまたは端部211b〜214bを筒体20の内周壁面に摺接させつつ移動する。この際に、攪拌プレート211〜214の端部211a〜214aまたは端部211b〜214bは、筒体20の内周壁面に付着した加熱対象物Hを削ぎ落とす作用を果たす。
Claims (6)
- 回転しつつ外部から加熱され得る筒状の筒体と、
該筒体内に配設され該筒体の回転に追動して該筒体に導入された加熱対象物を少なくとも攪拌し得る攪拌体と、を備える外熱式回転炉用の炉心管であって、
前記筒体は、セラミックス、ガラスまたはカーボンのいずれかである非金属材からなると共に内周面から突出した係合突部を有し、
前記攪拌体は、セラミックス、ガラスまたはカーボンのいずれかである非金属材からなると共に該係合突部に端部が係合して挙上されることにより該筒体内で該筒体に対して旋回動する板状の攪拌プレートであり、
前記筒体は、前記係合突部とは別に、該攪拌プレートが自由に旋回し得る旋回量を規制する規制突部をさらに有することを特徴とする外熱式回転炉用の炉心管。 - 前記筒体の係合突部は、前記筒体の周方向の異なる位置から突出した少なくとも第1係合突部と第2係合突部とからなり、
前記攪拌プレートは、少なくとも、該第1係合突部に係合し得る第1攪拌プレートと、該第1攪拌プレートに対して該筒体の軸方向の異なる位置に配設され該第2係合突部に係合し得る第2攪拌プレートとからなる請求項1に記載の外熱式回転炉用の炉心管。 - 前記係合突部は、前記攪拌プレートの両端部にそれぞれ係合し得る一対からなる請求項1に記載の外熱式回転炉用の炉心管。
- 前記規制突部は、前記第1攪拌プレートにとって軸方向に延びる前記第2係合突部または前記第2攪拌プレートにとって軸方向に延びる前記第1係合突部である請求項2に記載の外熱式回転炉用の炉心管。
- 前記非金属材は、セラミックス材料である請求項1〜4のいずれかに記載の外熱式回転炉用の炉心管。
- 請求項1〜5に記載の炉心管と、
該炉心管を外部から加熱する外部加熱手段と、
を備えることを特徴とする外熱式回転炉。
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