JP6432901B2 - ロータリーキルン - Google Patents

Description

本発明は、円筒形の窯（キルン）を回転させて、キルン内に投入された処理対象を加熱するロータリーキルンに関するものである。

ロータリーキルンは、焼却、焼成、乾燥等の様々な用途において使用されている。例えば、特許文献１には、円筒形のキルンを間仕切り壁で複数の分割室に分けて、仕切り壁に開けられた絞り口を介して隣接する分割室がパイプで連結されたロータリーキルンが開示されている。このロータリーキルンは、外熱式であって、処理対象は、順番に分割室を通過することにより、加熱処理される。特許文献２にも同様に、キルン内部を分割したロータリーキルンが開示されている。
また、特許文献３には、円筒形のキルンを、キルンの長さ方向に複数の区画に分割したロータリーキルンが開示されている。このロータリーキルンは、キルン内でかき上げられる材料のバランスを考慮して、これらの区画を設けている。

特開２００２−９００６８ 特開２００１−２５７４５ 特開２０１４−２０７２８

アルミニウム、亜鉛、銅、鉄等の金属製品や、真鍮、ステンレス等の合金類の切削加工等で発生する金属切粉には、切削油が付着している。例えば、アルミニウムの金属切粉の再利用では、金属切粉をアルミニウム地金に再生するために、加工時に金属切粉自体に付着した油分を乾燥させる工程がある。この乾燥工程において、ロータリーキルンを用いて、４００で〜６００度Ｃの温度で水分や油分を蒸発させる。ところが、完全に乾燥しないと、金属切粉に残留した油分がコークとなり金属切粉を付着し、金属切粉を溶解炉へ投入する際に、炎や黒煙が発生する。

従って、加熱処理に用いられるロータリーキルンにおいては、処理すべき収容物をキルン内に滞在させ加熱処理を促進させることが求められる。

そこで本発明の目的は、処理すべき収容物をキルン内に滞在させ加熱処理を促進させるロータリーキルンを提供することにある。
本発明によれば、ロータリーキルンの軸心方向に設けられ、ロータリーキルンの一方向の回転により、内部空間の収容物を前記軸心方向の一方端側に誘導する誘導部材が配置された第１の区画と、ロータリーキルンの軸心方向に設けられ、ロータリーキルンの前記一方向の回転により、前記軸心方向の他方端側に誘導する誘導部材が設けられた第２の区画と、前記第１の区画と前記第２の区画との間の前記一方端側に、前記第１の区画で前記一方端側に誘導された収容物を前記第２の区画に移す開口が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、ロータリーキルンの内部において、収容物が一方端側に移動する区画と他方端側に移動する区画とが設けられ、これが連結されることにより、循環経路或いは長い移動経路を形成することができる。これにより、収容物への加熱処理を促進させることができる。

ロータリーキルンの斜視図である。 ロータリーキルンの断面図である。 ロータリーキルンの組み立て図である。 他のロータリーキルンの断面図である。 他のロータリーキルンの組み立て図である。

図１において、ロータリーキルン１は回転筒体であり、支持ローラー２に支持され、ロータリーキルン１の図面右側に固定されたスプロケット３を介して回転される。ロータリーキルン１は、外熱式のキルンであって、外側に配置されたヒーター４により加熱される。処理すべき金属切粉は、図面において右側の軸心に配置された投入管５の内部中空から投入され、左側の軸心に配置された排出管６の内部中空を通して出て行くようになっている。

ロータリーキルン１は、多数の円筒セグメント１１〜１４を連結した構造になっており、ボルト７の脱着により組み立て分解が可能である。円筒セグメント１１〜１４は、図面右側から入口セグメント１１、多数の処理セグメント１２、折返セグメント１３、排出セグメント１４とからなっている。ロータリーキルン１が複数の円筒セグメントに分解可能となっているのは、加熱時の変形誤差や、内部の清掃に対応するためである。

ロータリーキルン１は、ロータリーキルン１の長さ方向にその内部を分割して、複数の半円の区画を有している。各区画は、ロータリーキルン１内の収容物をロータリーキルン１の一方端側、或いは他方端側の一方向に誘導可能とするものである。

図２は、ロータリーキルン１の側断面を示している。ロータリーキルン１は図面上側に二点鎖線で示す区画８と下側の区画９の２区画に分割されている。各円筒セグメントは、両端にフランジ２２が設けられた円筒短管２１と、壁構造２３を有している。壁構造２３は、ロータリーキルン１の長さ方向に延在して、円筒短管２１の内部空間を複数に分割する。円筒短管２１の内周面と壁構造２３の間で区画８、９の一部を構成する分割区画１０を形成する。実施例においては、各円筒セグメントは、セパレータ２４を介して連結されており、セパレータ２４には隣の円筒セグメントの分割区画１０に連通する開口を有している。図２の上側に位置する入口セグメント１１、折返セグメント１３及び処理セグメント１２の分割区画１０は、その左側には左に向かって下へ傾斜して開口に達するテーパー２５が設けられている。また、右側は中心ｃの近辺に底２６を有しており、左右の間を半径方向の壁３１が立設している。排出セグメント１４は、軸心に配置された排出管６の中空に向けて傾斜するテーパーが設けられている。テーパーはメッシュ２７により構成されていて、粒子径の小さいものが、下に位置する分割区画１０内に落下する。折返セグメント１３は、さらに、壁３１の下側にメッシュ３９で覆われた開口３１ａが設けられ、粒子径の小さいものが、下に位置する分割区画１０内に落下する。また、折返セグメント１３は、左側の底２６が壁３１の開口３１ａに向かって下に傾斜している。

一方、図２の下側に位置する処理セグメント１２の分割区画１０は、右側には中心ｃに向かって傾斜するテーパー２９が設けられている。また、左側は中心ｃの近辺に底４０を有しており、左右の間を半径方向の壁構造２３が立設している。入口セグメント１１においては、処理セグメント１２のテーパー２９に代えて、開口２６ａが設けられ粒子径の小さいものが反対側の分割区画に移動できるようにメッシュ３０が配置されている。

投入管５と排出管６の内部中空には、それぞれスクリューコンベア３２、３３が配置されており、処理すべき金属切粉は、スクリューコンベア３２により入口セグメント１１に入り、排出セグメント１４からスクリューコンベア３３により排出される。

図３は、円筒セグメント１１〜１４の組み立て図である。図３Ａにおいて処理セグメント１２は、線対照の位置関係にある２つの半円錐台Ｐ，Ｑを背中合わせにし、円筒短管の内周面にまで伸びる翼部Ｒを円錐面端部Ｔに配して、かつ半円錐台Ｐ、Ｑの上底面を刳り抜いたような形状Ｕにより、中心ｃの近辺に底２６が形成されている。また、半円錐台Ｐ、Ｑの箇所が、テーパー２５、２９を提供する箇所である。

図３Ｂにおいて、セパレータ２４は、円筒短管２１のフランジ２２に至る直径を有する円板であり、処理セグメントの分割区画に対応して、開口４１が設けられている。開口４１の位置は、図３Ｃに示されるように、半円錐台Ｐ、Ｑの上底面に沿って開口４１の縁が設けられる。

図３Ｄは入口セグメント１１を示しており、右側の底２６が円錐面でなく、かつ開口２６ａにメッシュ３０が配置されている点で、処理セグメント１２と相違する。また、図３Ｅは折返セグメント１３を示しており、壁構造２３の部分に開口３１ａが設けられかつメッシュ３９が配置されている。図３Ｆは排出セグメント１４を示しており、右側の半円錐台Ｑのみで、かつ半円錐台Ｑの斜面は開口２６ａが設けられメッシュ２７が配置されている。

図２に戻り、ロータリーキルン１内の金属切粉の動きを説明する。尚、ロータリーキルン１内には、金属切粉に残留する油分の蒸発を促進させる接触触媒が投入されており、ロータリーキルン１内に収容される収容物は、金属切粉及び／又は接触触媒である。接触触媒の粒径は、メッシュ２７、３０、３９の目開きより小さく、メッシュ２７、３０、３９を通過する。いっぽう、金属切粉はメッシュ２７、３０、３９の目開きより大きいものがほとんどであるとする。

スクリューコンベア３２により、入口セグメント１１に投入された金属切粉は、メッシュ３０上に散乱する。ロータリーキルン１が半転すると、メッシュ３０上の金属切粉は円筒短管２１の内周面に落ちる。この際、一部が左側にも散乱する。ロータリーキルン１がさらに半転すると、左側にも散乱した金属切粉がテーパー２５を滑りセパレータ２４の開口４１を通して、隣の処理セクション１２へ移る。このようにして、テーパー２５とセパレータ２４とが誘導部材として作用してロータリーキルン１の回転に従って金属切粉は徐々に左の円筒セクションに誘導されてゆく。

セパレータ２４の開口４１を介して折返セクション１３に至ったとき、金属切粉に付着した接触触媒が、メッシュ３９を介して、下の分割区画１０に落下する。また、一部落下し損なった接触触媒は、排出セクション１４に落下したとき、引き続きメッシュ２７を介して下の分割区画１０に落下する。

一方、排出セクション１４及び折返セクション１３の図面下側に位置する分割区画１０では、ロータリーキルン１が半転すると接触触媒がテーパー２９を滑り開口４１を介して、右隣の円筒セクションへ移動する。そして、接触触媒は、処理セクション１２を介して入口セグメント１１に到る。入口セグメント１１においては、接触触媒はメッシュ３０を介して再び金属切粉に混合される。

このように、図２の状態におけるロータリーキルン１の上側の区画は金属切粉と接触触媒とが少しずつ左に移動する区画８であり、下側の区画９は金属切粉から分離した接触触媒が少しずつ右に移動する区画である。従って、ロータリーキルン１の内部においては、左に移動する区画８と右に移動する区画９とが連結され、接触触媒が循環している。図２の状態における上側の区画８においては、金属切粉に付着した油分をヒーター４の熱と接触触媒の力により蒸発させ、下側の区画９においては接触触媒がヒーター４の熱により接触触媒に残った油分が消失して、再び金属切粉と混合される準備がされる。ロータリーキルン１に循環する経路が設けられることにより、加熱処理による油分の気化が促進させる。気化した油分は、投入管５を介して図示しない回収タンクに回収される。

上記実施例においては、ロータリーキルン１の上下の区画８、９の容積を同じとしたが、接触触媒が戻る区画９の容積は小さくとも良い。また、ロータリーキルン１内を分割して二つの区画８、９を設けたが、ロータリーキルン１の長さ方向にさらに分割して多数の区画を設けても良い。その場合、どの区画とどの区画を連結してどのように循環させるかは、任意である。

実施例１においては、接触触媒を利用して金属切粉に付着した油分を蒸発させるロータリーキルン１を示したが、本実施例においては金属切粉の滞留時間を長くして、接触触媒を用いなくとも油分の蒸発を可能としたロータリーキルン１００を説明する。従って、本実施例では、ロータリーキルン１００内に収容される収容物は金属切粉である。

図４はロータリーキルン１００の断面を示している。ロータリーキルン１００は２重構造の回転円筒であり、支持ローラーに支持され転動される。ロータリーキルン１００は、内熱式のキルンであって、最内周に配置されたヒーターにより加熱される。処理すべき金属切粉は、図面において右側に設けられた開口から投入され、左側の開口を通して出て行くようになっている。

ロータリーキルン１００も同様に、多数の円筒セグメントを連結した構造になっており、ボルト１０７の脱着により組み立て分解が可能である。円筒セグメントは、図面右側から入口セグメント１１１、多数の処理セグメント１１２、折返セグメント１１３、排出セグメント１１４とからなっている。

図４Ｂに示すＸ−Ｘ断面において、ロータリーキルン１００は、その内部に、ヒーター（図示せず）が配置される中心部の１つの区画１０８と周囲の円弧状の３つの区画１０９ａ−１０９ｃを有している。ロータリーキルン１００の折返セグメント１１３、多数の処理セグメント１１２、折返セグメント１１３のそれぞれの円筒短管２２１の内周面と内部の壁構造により構成された分割区画を連結することにより、これら４つの区画を構成している。一方、入口セグメント、折返セグメントは、ヒーターが配置される中心の分割区画と、周囲全周の１つの分割区画を有している。

図５は、ロータリーキルン１００の組み立て図である。処理セグメントは円筒短管１２１の内周面と内部に設置された円筒状の壁構造１２３及び、壁構造１２３から放射状に設けられた壁１３１により３つの円弧状の分割区画１１０を構成し、かつ、円筒短管１２１の内周面には、ロータリーキルン１００の回転により金属切粉を図中左側或いは左側に誘導するフィン１０１が誘導部材として設けられている。一方で、ロータリーキルン１のようなセパレータ２４は設けられていない。ロータリーキルン１００においては、フィン１０１がロータリーキルン１のセパレータ２４やテーパー２５，２９などに代わって、金属切粉を一方向に誘導する誘導部材として機能する。

フィンによる金属切粉の誘導方向は、円弧状の区画１０９ａ〜１０９ｃにより違っている。図５において、上奥側の円弧状の区画１０９ａは右から左に誘導するものであり、上手前側の円弧状の区画１０９ｂは左から右に誘導するものであり、下側の円弧状の区画１０９ｃは右から左に誘導するものである。

図面左側の折返セグメント１１３は、処理セグメント１１２とほぼ同じ構成である。しかし、壁１３１の内、円弧状の区画１０９ａと１０９ｂを隔てる壁に開口１３９が設けられている点で異なる。開口１３９により、隣り合う円弧状の区画１０９ａにより左側に誘導されてきた収容物が区画１０９ｂへ移ることができる。また、図面右側の折返セグメント１１３においては、手前側の円弧状の区画１０９ｂと下側の円弧状の区画１０９ｃとが開口１３２により連通しており、円弧状の区画１０９ｂにより右側に誘導された収容物が区画１０９ｃへ移ることができる。

入口セグメント１１１と折返セグメント１１３或いは、排出セグメント１１４と折返セグメント１１３は、セパレータ１２４を介して連結される。入口セグメント１１１と折返セグメント１１３の間のセパレータ１２４は、上奥側の円弧状の区画１０９ａに連通する開口１２６が設けられている。一方、排出セグメント１１４と折返セグメント１１３の間のセパレータ１０４は、下側の円弧状の区画１０９ｃに連通する開口１２７が設けられている。入口セグメント１１１と排出セグメント１１４は、さらに開口１２８を有するセパレータ１２５により、蓋がされており、ロータリーキルン１００外部からの金属切粉の導入、外部への排出をこの開口１２８から行う。

このようにして組み立てられたロータリーキルン１００においては、入口セグメント１１１に投入された金属切粉は、まず開口１２６を介して上奥側の円弧状の区画１０９ａを右から左へと移動して、折返セグメント１１３において開口１３１を介して上手前側の円弧状の区画１０９ｂへ移り、今度は左から右へと移動して、折返セグメント１１３において開口１３０を介して下側の円弧状の区画１０９ｃへ移り、再度右から左へと移動して開口１２７から排出セグメント１１４へ至る。このように、金属切粉はロータリーキルン１００の中を、ジグザクに移動することになり、処理の時間を長くして加熱処理を促進させることができる。尚、気化した油分は、開口１２６，１２８を介して図示しない回収タンクに回収される。

本実施例では円弧状の区画を区画１０９ａ−１０９ｃの３つとしたが、ロータリーキルン１００を奇数個の円弧状の区画に分割して、収容物が一筆書きで誘導されるようにそれぞれを連結すれば、ロータリーキルン１００の一方端側から他方端までの長い経路を設けることができる。

１、１００：ロータリーキルン
５、１０５：投入管
６、１０６：排出管
８、９、１０８，１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃ：区画
１０、１１０：分割区画
１１、１１１：入口セグメント
１２、１１２：処理セグメント
１３、１１３：折返セグメント
１４、１１４：排出セグメント
２３：壁構造
２４、１２４：セパレータ
２５、２９：テーパー
２６：底
２７、３０、３９：メッシュ
３１：壁
３２，３３：スクリューコンベア
１０１：フィン

Claims (3)

1. ロータリーキルンの軸心方向に設けられ、ロータリーキルンの一方向の回転により、内部空間の収容物を前記軸心方向の一方端側に誘導する誘導部材が配置された第１の区画と、
   ロータリーキルンの軸心方向に設けられ、ロータリーキルンの前記一方向の回転により、前記軸心方向の他方端側に誘導する誘導部材が設けられた第２の区画と、
   前記第１の区画と前記第２の区画との間の前記一方端側に、前記第１の区画で前記一方端側に誘導された収容物を前記第２の区画に移す開口が設けられていることを特徴とするロータリーキルン。
   
2. 請求項１のロータリーキルンにおいて、前記第１の区画と前記第２の区画との間にさらに、前記第２の区画で前記他方端側に誘導された収容物を前記第１の区画に戻す開口が設けられて、かつそれぞれの開口には、収容物の粒径を選別するメッシュが配置されていることを特徴とするロータリーキルン。
   
3. 請求項１のロータリーキルンにおいて、前記一方端側に誘導する誘導部材が配置された第３の区画を有し、
   前記第２の区画と前記第３の区画との間の前記他方端側に、前記第２の区画で前記他方端側に誘導された収容物を、前記第３の区画に移す開口が設けられていることを特徴とするロータリーキルン。