JP6513972B2 - ロータリーキルン装置 - Google Patents

Description

本発明は、流動性のある粉体や粒状体の連続乾燥や連続熱処理に用いられるロータリーキルン装置に関する。

ロータリーキルン装置はセメントキルンや産業廃棄物の乾燥等に広く使用されており、連続式の乾燥処理や熱処理を行う際にも多用される。回転するキルン本体を用いて被処理物を攪拌しつつ加熱処理するロータリーキルン装置は、各種の有機、無機物の乾燥や加熱による反応、分解などのために多用されている。

近年では電池材料やセラミック粉末の乾燥、熱処理等にも用いられる。これらの材料は、キルン本体内部に熱風や酸素ガスや窒素ガス、若しくは還元ガスを送り込み、キルン本体内部の雰囲気を制御（以下雰囲気ガスと呼ぶ）して被処理物を処理する場合が増えている。キルン本体内部に雰囲気ガスを導入して処理をする場合には、図１１に見られるようなロータリーキルン装置が用いられている。

なお以後、ロータリーキルン装置で処理されるものを「被処理物」と呼び、ロータリーキルン装置内で処理された被処理物（処理後の被処理物）を「処理物」と呼ぶ。被処理物４ａには、電池材料やセラミック粉末、樹脂材料等が含まれ、それ以外の物質（産業廃棄物を含む）が含まれていてもよい。

図１１を参照して、ロータリーキルン装置は、円筒体１（以後「キルン本体１」と呼ぶ）の両端付近下側を、回転装置６で支持され一定方向に回転される。キルン本体１の外側には、加熱ヒータ２００が配置されている。この加熱ヒータ２００によってキルン本体１は加熱され、内部の温度が上昇する。

図１１中で、Ａ側は被処理物４ａの供給側（一端側）でＢ側は処理物４ｂの排出側（他端側）である。被処理物４ａの流れは太矢印１０で示す。まず被処理物４ａはホッパー３に供給される。そして、ホッパー３の下部に設けられた供給用円筒トラフ８と供給用スクリュー９からなる供給用スクリューコンベア７でキルン本体１内部へ導入される。

キルン本体１はＢ側がＡ側より若干低くなるように傾いて設置されている。そのためキルン本体１が回転すると被処理物４ａはキルン本体１の内部下面を滑りながらＢ側に移動する。この間に被処理物４ａは熱処理されキルン本体１のＢ側端で排出され一時的に排出経路４０にとどまる。

キルン本体１のＢ側端はキルン本体１の外壁面との間をシール部２０で密閉されたフード１３で覆われ、外気環境とキルン本体１内部を遮断している。このフード１３に雰囲気ガスの導入口１９と処理物４ｂの排出経路４０が設けられている。排出経路４０の出口はロータリーバルブ等の気密を確保しながら処理物４ｂを排出できる構造５となっている。図１１ではシール部２０をリップシール構造で示したが、グランドパッキンやメカニカルシール等他のシール構造であってもよい。

雰囲気ガスの流れは矢印１１で示したようにＢ側端の導入口１９から入り、キルン本体１の内部を供給側（Ａ側）に向かって流れる。キルン本体１のＡ側端もＢ側端と同様キルン本体１の外壁面との間をシール部２１で密閉されたフード１２で覆われ外気環境とキルン本体１内部を遮断している。

このフード１２にはキルン本体１内部を通過してきた雰囲気ガスや反応生成ガスが排ガスとなって入り込み、排出口１８から排出される構造を有している。フード１２と供給用スクリューコンベア７の供給用円筒トラフ８は密封されており、フード１２内に外気が入らない構造になっている。このような構造のロータリーキルン装置は例えば特許文献１に開示されている。

特開２０１４−４０９８７号公報

図１１に示すロータリーキルン装置において、被処理物４ａの処理には雰囲気ガス中での加熱処理が必要になっている。キルン本体１は比較的大径であり、その排出側Ｂでは、キルン本体１の全円周でフード１３に開口しているので、処理物４ｂの排出は容易である。

一方、キルン本体１とフード１３との間のシール部２０は、この大径のキルン本体１の外壁面にある。またキルン本体１の供給側Ａに於いても、キルン本体１とフード１２との間のシール部２１は、この大径のキルン本体１の外壁面にある。

その結果、大径のキルン本体１の温度変化による熱膨張収縮、真円度のズレ、熱変形などを考慮して、複雑なシール部２０、２１の構造が提案されている。しかしこれまで提案された何れの構造も、複雑でコストがかかり、頻繁にメンテナンスが必要であるにも関わらず、シール性が低く、経時変化で密封度合いが減じやすい。

そこで、被処理物４ａの処理を促進したり、無用な化学反応を防ぐために必要となる雰囲気ガスの導入、保持、排出や外気の侵入防止のための簡単な構造で高度な密閉性が保たれる雰囲気ガス制御とシール構成が望まれていた。

本発明はキルン本体内部と外気環境を遮断するためのシールをキルン本体の外周より小さい円管部分で実施することで、シール構造を簡素で信頼性の高いものにするとともに、熱風や雰囲気ガスのキルン本体内部への導入、排出を容易にするロータリーキルン装置を提供する。

より具体的に本発明に係るロータリーキルン装置は、
回転駆動可能な円筒体（キルン本体）（１）と、前記キルン本体（１）の外部を加熱する加熱手段（２）と、前記キルン本体（１）の一端に設けられた被処理物（４ａ）を送り込む供給装置（７０）と、前記キルン本体（１）の他端に設けられ前記キルン本体（１）で処理された処理物（４ｂ）を排出する排出装置（６０）を有するロータリーキルン装置であって、
前記キルン本体（１）の前記排出装置（６０）側には、
前記キルン本体（１）内に設けられ、前記キルン本体（１）の回転と共に前記処理物（４ｂ）を持上げ、落下させる供給板（３６）と、
前記キルン本体（１）の前記他端を閉じ、
前記キルン本体（１）の直径より小さい同芯の孔（２９）が形成され、
前記同芯の孔（２９）の縁から前記キルン本体（１）の外側に向かって延設された
排出側円管（３７ａ）が形成された
排出側壁板（５０）が設けられ、
前記排出装置（６０）は、
先端に前記供給板（３６）が持上げ落下させた前記処理物（４ｂ）を取り込む上方に開口した開口部（３３）が設けられ、駆動側に前記処理物（４ｂ）を排出する排出経路（４０）が設けられた排出用円筒トラフ（３１）と、
前記排出用円筒トラフ（３１）内に挿設された排出用スクリュー（３２）からなる排出用スクリューコンベア（３０）と、
側面（３８ｐ）と閉面（３８ｑ）と開放端（３８ｒ）で形成され、前記閉面（３８ｑ）を前記排出用円筒トラフ（３１）が貫設され、前記側面（３８ｐ）内側に雰囲気ガスを導入する雰囲気ガス導入口（１９）が設けられた排出側傘状筒（３８ａ）を有し、
前記排出用円筒トラフ（３１）は、前記キルン本体（１）の外側から内側に向かって前記排出側円管（３７ａ）に遊挿され、前記排出側傘状筒（３８ａ）と前記排出側円管（３７ａ）が、シール部材（３９ａ）によって前記キルン本体（１）の回転軸周りに回転可能かつ気密に連結され、
前記排出用円筒トラフ（３１）の外壁面に沿って、前記排出側傘状筒（３８ａ）内から前記キルン本体（１）内部に向かう雰囲気ガス通路（１５）が形成されたことを特徴とする。

また、排出用スクリューコンベア（３０）で運ばれた処理物（４ｂ）を外部に取り出す排出経路（４０）にはロータリーバルブやダブルダンパー等を設置し、気密を保つ。

すなわち、排出用円筒トラフ（３１）の途中に密閉状態で固定され、雰囲気ガスが通過する導入口（１９）を有しキルン本体（１）側が解放された排出側傘状筒（３８ａ）を設け、これと前記排出側円管（３７ａ）との間をシールする。

そして、排出用円筒トラフ（３１）の外壁面に空間があり、雰囲気ガス通路（１５）が形成されている。また、排出側円管（３７ａ）と排出側傘状筒（３８ａ）の径はどちらが大きくても良く、それらを排出用スクリュー（３２）の軸方向にどちらかがかぶさるように連結し、その部分でシールする。

排出側傘状筒（３８ａ）は、ロータリーキルン装置のキルン本体（１）側が解放した２重傘状筒形状とし、この内側の傘状筒と外側の傘状筒の間に排出側円管（３７ａ）が挿入され、排出側円管（３７ａ）の内面と外面の両方でシールする２重シール構造も好適に利用することができる。２重シール構造にし、外側の傘状筒内部に雰囲気ガスを供給することで、さらにシール効果を上げることができる。

さらにキルン本体（１）内部の排出部（３５）の被処理物（４ａ）供給側に、キルン本体（１）の回転により処理物（４ｂ）を排出部（３５）に送り込むことができるスクリュー羽根（４４）を固定した構成にすることで処理物（４ｂ）の滞留が防止できる。

本発明のキルン本体（１）の供給側端は、キルン本体（１）と同芯の孔（２８）と、この同芯の孔（２８）に連通して外部にのびる供給側円管（４５ａ）を有する供給側壁板（５１）により閉じ、その供給側円管（４５ａ）を貫通するように、供給用円筒トラフ（８）と供給用スクリュー（９）からなる供給用スクリューコンベア（７）を設置する。

また供給用円筒トラフ（８）の途中に密閉状態で固定され、雰囲気ガスが通過する開口を有しキルン本体（１）側が解放された供給側傘状筒（４６ａ）を設け、これと前記供給側円管（４５ａ）との間をシールする。

供給側円管（４５ａ）と供給用円筒トラフ（８）の間に空間があり、ガスが流れる構造となっている。

供給側円管（４５ａ）と供給側傘状筒（４６ａ）の径はどちらが大きくても良く、それらを供給用スクリューコンベア（７）の軸方向にかぶさるように設置し、その部分でシールする。

供給側傘状筒（４６ｃ）をロータリーキルン装置のキルン本体（１）側が解放した２重傘状筒とし、この内側の傘状筒と外側の傘状筒の間に供給側円管（４５ａ）が挿入される構造で、供給側円管（４５ａ）の内面と外面の両方でシールする２重シール構造も有効で、外側の傘状筒内部に雰囲気ガスを供給することで、さらにシール効果を上げることができる。

雰囲気ガスの排気側の供給側傘状筒（４６ａ）または排出側傘状筒（３８ａ）には雰囲気ガスが通過する開口以外に希釈用ガスの導入口（４８）を設け、排ガスを希釈し排出する。

図８よりキルン本体１の処理物４ｂの排出側Ｂに、キルン本体１の外径より小さい排出側円管３７を設けその内側に排出用スクリューコンベア３０を遊挿するとともに、被処理物４ａの供給側Ａでもキルン本体１の外径より小さい供給側円管４５を設けその内側に供給用スクリューコンベア７を遊挿する。

これによって、被処理物４ａの供給および処理物４ｂの排出を確実にし、かつ供給側円管４５と供給用スクリューコンベア７および排出側円管３７と排出用スクリューコンベア３０の間で雰囲気ガスの供給、排出（矢印１１）を実現できる。

またキルン本体１内部と外気環境を遮断するためのシールをキルン本体１の外径より小さい供給側円管４５および排出側円管３７の円周部分で実施することができるので、シール部材４７およびシール部材３９を簡素で信頼性の高いものにできる。

本発明では前記供給側円管４５および前記排出側円管３７の内面側でも外面側でもどちらでもシールすることができるため、シールの種類に合わせた最適設計が可能になる。

また前記供給側円管４５および前記排出側円管３７の内面、外面の両面で２重シールすることで更にシール効果が上がり、この２重シールの間に雰囲気ガスを供給すればロータリーキルン本体１内と外気を雰囲気ガスで完全に遮断することができる。

また、図４に示すようにキルン本体１内部の排出部３５には供給板３６に処理物４ｂを供給するために仕切り板４９が必要になる。しかし、この仕切り板４９によって処理物４ｂは排出部３５へ移動するのを妨げられる。そこで、キルン本体１の回転により処理物４ｂを排出部３５に送り込む働きをするスクリュー羽根４４をキルン本体１内壁面に設けることで、処理物４ｂが滞留し、加熱手段２で過加熱されることを防ぐことができる。

また、図７に示すようにキルン本体１から排出する雰囲気ガスや反応生成ガスを希釈して排出する必要がある場合も、ガス排出側の供給側傘状筒４６に希釈用ガスを送り込むための希釈用ガスの導入口４８を設けることで雰囲気ガスや反応生成ガスの希釈が可能になる。図７では矢印１１ｂが希釈用ガスの流れを示す。

本発明の排出側の実施例で、（ａ）は（ｂ）のＸ−Ｙ部分の断面、（ｃ）は排出用スクリューコンベアを上から見た概略図である。 キルン本体排出部の断面図で（ａ）→（ｄ）は処理品の移動順序を示している。 本発明の排出側の別の実施例を示す図である。 本発明の排出側の別の実施例を示す図である。 本発明の供給側の実施例を示す図である。 本発明の供給側の別の実施例を示す図である。 本発明の供給側の別の実施例を示す図である。 本発明のロータリーキルン装置全体構成の実施例を示す図である 本発明の排出側の別の実施例を示す図である。 本発明の供給側の別の実施例を示す図である。 従来例を示す図である

以下に本発明に係るロータリーキルン装置について図面および実施例を示し説明を行う。なお、以下の説明は、本発明の一実施形態および一実施例を例示するものであり、本発明が以下の説明に限定されるものではない。以下の説明は本発明の趣旨を逸脱しない範囲で改変することができる。

図８に示すように、本発明のロータリーキルン装置は、キルン本体１の両端付近下側を、回転装置６で支持され一定方向に回転する。キルン本体１の外側には、加熱手段２が配置されている。この加熱手段２によってキルン本体１は加熱され、内部の温度が上昇する。加熱手段２は、キルン本体１内の温度を上昇させ、制御することができれば、ヒータだけに限定されるものではない。Ａ側は被処理物４ａの供給側でＢ側は処理物４ｂの排出側である。

なお、本明細書において、キルン本体１の供給側の端を「キルン本体１の一端」と呼び、排出側の端を「キルン本体１の他端」とも呼ぶ。また、キルン本体１の供給側には被処理物４ａをキルン本体１内に投入する供給装置７０が設けられる。またキルン本体１の排出側には、処理物４ｂをキルン本体１内から外部に取り出す排出装置６０が設けられる。

キルン本体１を供給側Ａより排出側Ｂが若干低くなるように設置する。一般的にはキルン本体１は水平面に対して２〜５°の角度で排出側Ｂを低くする。そのためキルン本体１内に供給された被処理物４ａはキルン本体１の回転によりキルン本体１内の下面を滑りながら排出側Ｂに移動する。

図１は本発明のロータリーキルン装置の排出側Ｂを示している。図１（ｂ）は断面概略図、図１（ａ）は図１（ｂ）のＸ−Ｙ面の断面概略図、図１（ｃ）は排出用スクリューコンベア３０を上方から見た概略図である。排出用スクリューコンベア３０では、排出用スクリュー３２を駆動する駆動装置（図示せず）が配置されている。排出用スクリューコンベア３０において、駆動装置が配置された側を「駆動側」と呼び、反対側を「先端側」と呼ぶ。先端側は、キルン本体１内に挿入される側である。

キルン本体１の排出側端（キルン本体１の他端）は、キルン本体１とキルン本体１の直径より小さい同芯の孔２９と、この同芯の孔２９の縁から外部に延設された排出側円管３７ａを有する排出側壁板５０により閉じられている。

その排出側円管３７ａには、後述するように排出用円筒トラフ３１と排出用スクリュー３２からなる排出用スクリューコンベア３０がキルン本体１内部に向けて遊挿される。そして、キルン本体１内部の排出部３５に遊挿されている排出用スクリューコンベア３０の先端部分（排出用円筒トラフ３１の先端である。）には、上方に向かって開口した開口部３３が形成されている。

キルン本体１内部の排出部３５には供給板３６が設けられている。供給板３６はキルン本体１の内壁に固定されている。排出側壁板５０に固定されていてもよい。供給板３６は、キルン本体１が回転しても排出用スクリューコンベア３０に接触しない位置まで円芯方向に伸びた平板または湾曲した板状をしている。供給板３６は、排出部３５に送り込まれた処理物４ｂをキルン本体１の回転とともに持ち上げる（図１（ａ）参照）。

さらにキルン本体１の回転が進むと、排出用スクリューコンベア３０の先端（排出用円筒トラフ３１の先端）に上方を向いて開口した開口部３３に処理物４ｂを落し込む。排出用円筒トラフ３１の開口部３３が開けられている部分にツバ部３４を設けると、処理物４ｂの捕集率を上げることができる。

なお、ここで排出部３５を再度説明すると、キルン本体１の排出側（他端側）で、排出用スクリューコンベア３０にキルン本体１内の処理物４ｂを受け渡す部分である。

図２に供給板３６によって処理物４ｂが開口部３３に供給される過程を示す。図２では供給板を２枚（３６ａ、３６ｂ）設置した例を示している。また、供給板３６の供給側のエッジ３６ｓに接するように扇状の仕切り板４９が設けられていてもよい。

扇状の仕切り板４９の外周４９ｓは、キルン本体１の内壁に沿った曲率を有している。また、扇状の仕切り板４９の内周４９ｔは、キルン本体１が回転しても排出用円筒トラフ３１やツバ部３４に接触しない程度にキルン本体１の内壁から、軸心側に幅４９ｒを有している。

仕切り板４９は、供給板３６が処理物４ｂを確保しやすいようにも働く。図面では、供給板３６ａ、３６ｂを平板で示したが、湾曲していても良い。

図２（ａ）から図２（ｄ）へはキルン本体１が矢印４２方向に回転していく過程を示している。図２（ａ）では供給板３６ｂが処理物４ｂの一部を排出用スクリューコンベア３０の先端付近のツバ部３４を経由して排出用円筒トラフ３１の開口部３３に供給している途中を示し、一部はまだ供給板３６ｂ上にある。

図２（ｂ）では供給板３６ｂ上の処理物４ｂがほぼ全て開口部３３に供給された状態を示す。開口部３３に供給された処理物４ｂは、排出用円筒トラフ３１内の排出用スクリュー３２の駆動により排出経路４０（図１参照）へ移動する。

図２（ｃ）では供給板３６ａが処理物４ｂを集め、徐々にキルン本体１内を持ち上げている状態を示し、排出用円筒トラフ３１内は空になっている様子を示す。図２（ｄ）では供給板３６ａが処理物４ｂを更に持ち上げている状況で、このあと図２（ａ）と同じ状態が繰り返される。このサイクルを繰り返すことで、キルン本体１の底面にある処理物４ｂを、排出することができる。

図１を再び参照する。キルン本体１の排出側には、キルン本体１内で処理が完了した処理物４ｂを排出する排出装置６０が備えられる。排出装置６０は、排出用円筒トラフ３１と排出用円筒トラフ３１内に挿設された排出用スクリュー３２からなる排出用スクリューコンベア３０と、排出用円筒トラフ３１に設けられた排出経路４０と、排出用円筒トラフ３１に固定された排出側傘状筒３８ａで構成される。

排出用円筒トラフ３１は、筒状の部材で、中に排出用スクリュー３２が挿設されている。排出用スクリュー３２は、排出用円筒トラフ３１の先端側と反体側に設けられた駆動装置（図示せず）によって、排出用円筒トラフ３１内で回転する。排出用円筒トラフ３１の先端側とは、キルン本体１内に挿入される側である。

排出用円筒トラフ３１の先端には、上方に開口した開口部３３が設けられている。すでに説明したように、この開口部３３から供給板３６が落下させる処理物４ｂを排出用円筒トラフ３１内に取り込む。

排出用円筒トラフ３１の駆動装置側には、下方に向けて処理物４ｂを落下させ、外部に取り出す排出経路４０が設けられている。排出経路４０には、ロータリーバルブやダブルダンパー等のように、気密を確保しながら処理物４ｂを排出できる構造５が備えられている。

排出側傘状筒３８ａは、側面３８ｐと閉面３８ｑと開放端３８ｒで形成された、半筒状の部材である。その閉面３８ｑには、排出用円筒トラフ３１が貫設されている。貫設の方向は、排出用円筒トラフ３１の先端が閉面３８ｑから開放端３８ｒへ向かうように貫設されている。閉面３８ｑと排出用円筒トラフ３１の外側面は、固定した上で接着剤や充填剤、パッキン等で密閉状態に形成される。閉面３８ｑと排出用円筒トラフ３１の固定方法は、特に限定されない。また、側面３８ｐの内部に雰囲気ガスを導入する導入口１９が設けられている。

排出用円筒トラフ３１は、その先端からキルン本体１の排出側円管３７ａに遊挿される。この時、排出側傘状筒３８ａの開放端３８ｒは、キルン本体１の排出側円管３７ａに対向する。そして、排出用円筒トラフ３１が、キルン本体１内に挿入されると、排出側傘状筒３８ａとキルン本体１の排出側円管３７ａは重なる部分が生じる。この部分を連結部４３と呼ぶ。

この連結部４３では、排出側傘状筒３８ａと排出側円管３７ａは、一方が太く、他方が細い。また、何れが太い方になってもよい。図１では、排出側傘状筒３８ａが太く、排出側円管３７ａが細い例を示している。しかし、後述する図３では逆の例を示す。なお、排出用円筒トラフ３１は、常に排出側傘状筒３８ａや排出側円管３７ａより細い。

連結部４３では、シール部材３９ａによって、排出側傘状筒３８ａと排出側円管３７ａは、キルン本体１の回転軸周りに回転可能であって、かつ気密に連結される。このような構成は図１１に示した従来の場合のように、キルン本体１の全円周をシールせず、より短い円周をシールするから、容易でかつ簡便に高い気密性を持ったシールが可能となる。

排出用円筒トラフ３１は、キルン本体１内に遊挿される。したがって、排出用円筒トラフ３１の周囲には空間がある。連結部４３で排出側円管３７ａが排出側傘状筒３８ａよりも細い場合（図１の場合）は、排出側円管３７ａと排出用円筒トラフ３１との間に空間が形成される。連結部４３で排出側円管３７ｂが排出側傘状筒３８ｂよりも太い場合（図３の場合）は、排出側傘状筒３８ｂと排出用円筒トラフ３１との間に空間が形成される。この空間は、排出側傘状筒３８ｂに導入される雰囲気ガスがキルン本体１に流れる雰囲気ガス通路１５となる。

導入口１９から供給される雰囲気ガスは矢印１１のように、排出側傘状筒３８ａ内に入った後、排出側円管３７ａと排出用円筒トラフ３１の間に形成された雰囲気ガス通路１５を通過しキルン本体１内部に導入される。

図１では排出側円管３７ａより大径の排出側傘状筒３８ａを使用し、排出側円管３７ａの外面と排出側傘状筒３８ａの内面をグランドパッキン構造（シール部材３９ａ）でシールした状況を示した。図３では排出側円管３７ｂより小径の排出側傘状筒３８ｂを使用し、排出側円管３７ｂの内面と排出側傘状筒３８ｂの外面をリップシール構造（シール部材３９ｂ）でシールした状況を示す。

図９では排出側傘状筒を２重（３８ｂ、３８ｃ）とした場合の例を示す。ここで、排出側円管３７ｂの径の大きさは、この２重の排出側傘状筒（３８ｂ、３８ｃ）の径の中間の大きさとする。排出側円管３７ｂの内面、外面の両面をシール部材３９ｃ、３９ｄで２重にシールした。この２重シールの間にさらに雰囲気ガス５２を導入することでさらにシールの信頼性が向上する。なお、ここで用いる雰囲気ガスと導入口１９から導入される雰囲気ガスは同じであってもよいし、異なるガスを用いてもよい。

図４には、キルン本体１内部の排出部３５の被処理物４ａ供給側に、キルン本体１の回転により処理物４ｂを排出部３５に送り込むことができるスクリュー羽根４４をキルン本体１内壁面に固定した構成を示す。排出部３５にある供給板３６は、両サイドを排出側壁板５０と仕切り板４９で支持される。

その結果、持ち上げられる処理物４ｂが重くても供給板３６は十分に支えることができる。キルン本体１内部では、キルン本体１の回転により処理物４ｂは排出部３５に移動しようとするが、この仕切り板４９があるため一部で移動が妨げられ、停滞する。処理物４ｂはキルン本体１内で停滞すると加熱手段２によって過処理される。スクリュー羽根４４は、処理物４ｂの移送を促進させるので、処理物４ｂの停滞を防ぐために有効である。

図５には本発明のロータリーキルン装置の供給側Ａの構造の１例を示す。キルン本体１の供給側端は、キルン本体１と同芯の孔２８と、この同芯の孔２８の縁から外部に向かって延設された供給側円管４５ａを有する供給側壁板５１により閉じられている。その供給側円管４５ａには、供給用円筒トラフ８と供給用スクリュー９からなる供給用スクリューコンベア７が遊挿される。

供給用スクリューコンベア７には、供給用スクリュー９を駆動する駆動装置が配置されている。駆動装置が配置された側を「駆動側」と呼び、反対側を「先端側」と呼ぶ。ここで先端側とはキルン本体１内に挿入される側をいう。

キルン本体１の供給側Ａには、キルン本体１で処理する被処理物４ａをキルン本体１内に投入する供給装置７０が備えられる。供給装置７０は、供給用円筒トラフ８と供給用スクリュー９からなる供給用スクリューコンベア７と、供給用円筒トラフ８に設けられたホッパー３と、供給用円筒トラフ８に固定された供給側傘状筒４６ａで構成される。

供給用円筒トラフ８は先端が開口している筒状部材である。その中には、供給用スクリュー９が挿設されている。供給用円筒トラフ８の供給用スクリュー９の駆動装置が配置されている駆動装置側（先端側の反対側である。）には、被処理物４ａを貯留するホッパー３が設けられている。ホッパー３に対して連続的に被処理物４ａを供給する供給装置（図示せず）があってもよい。

ホッパー３に貯留されている被処理物４ａは供給用スクリュー９により供給用円筒トラフ８内を移送され、先端の開口からキルン本体１内部に落下し、キルン本体１に供給される。

供給側傘状筒４６ａは、側面４６ｐと閉面４６ｑと開放端４６ｒで形成された、半筒状の部材である。その閉面４６ｑには、供給用円筒トラフ８が貫設されている。貫設の方向は、供給用円筒トラフ８の先端が閉面４６ｑから開放端４６ｒへ向かうように貫設されている。閉面４６ｑと供給用円筒トラフ８の外側面は、溶接や接着等で気密に固定されている。また、側面４６ｐの内部から外部に向けて、キルン本体１内から流れるガスを排出する排出口１８が設けられている。

供給用円筒トラフ８は、その先端からキルン本体１の供給側円管４５ａに遊挿される。この時、供給側傘状筒４６ａの開放端４６ｒは、キルン本体１の供給側円管４５ａに対向する。そして、供給用円筒トラフ８が、キルン本体１内に挿入されると、供給側傘状筒４６ａとキルン本体１の供給側円管４５ａは重なる部分が生じる。この部分を連結部４３ｓと呼ぶ。

この連結部４３ｓでは、供給側傘状筒４６ａと供給側円管４５ａは、一方が太く、他方が細い。また、何れが太い方になってもよい。図５では、供給側傘状筒４６ａが細く、供給側円管４５ａが太い例を示している。しかし、後述する図６では逆の場合を例示する。なお、供給用円筒トラフ８は、常に供給側傘状筒４６ａや供給側円管４５ａより細い。

連結部４３ｓでは、シール部材４７ａによって、供給側傘状筒４６ａと供給側円管４５ａは、キルン本体１の回転軸周りに回転可能であって、かつ気密に連結される。このような構成は図１１に示した従来の場合のように、キルン本体１の全円周をシールせず、より短い円周をシールするから、容易でかつ簡便に高い気密性を持ったシールが可能となる。

供給用円筒トラフ８は、キルン本体１内に遊挿される。したがって、供給用円筒トラフ８の周囲には空間がある。連結部４３ｓで供給側円管４５ａが供給側傘状筒４６ａよりも太い場合（図５の場合）は、供給側円管４５ａと供給用円筒トラフ８との間に空間が形成される。連結部４３ｓで供給側円管４５ｂが供給側傘状筒４６ｂよりも細い場合（図６の場合）は、供給側円管４５ｂと供給用円筒トラフ８との間に空間が形成される。この空間は、キルン本体１内から供給側傘状筒４６ａを介して外部に排出されるガスのガス通路１５ｓとなる。

キルン本体１内部を通過した雰囲気ガスや反応生成ガスが矢印１１のように、供給側円管４５ａと供給用円筒トラフ８の間の空間（ガス通路１５ｓ）を通過し供給側傘状筒４６ａ内に入った後排出口１８から排出される。

図５では供給側円管４５ａより小径の供給側傘状筒４６ａとし、供給側円管４５ａの内面と供給側傘状筒４６ａの外面でグランドパッキン構造（シール部材４７ａ）でシールした状況を示した。図６では供給側円管４５ｂより大径の供給側傘状筒４６ｂとし、供給側円管４５ｂの外面と供給側傘状筒４６ｂの内面でリップシール構造（シール部材４７ｂ）でシールした状態を示す。

図１０は供給側傘状筒を２重（４６ａ、４６ｃ）とした場合の例を示す。ここで、供給側円管４５ａの径の大きさは、この２重の供給側傘状筒（４６ａ、４６ｃ）の径の中間の大きさとする。供給側円管４５ａの内面、外面の両面をシール部材４７ｃ、４７ｄで２重にシールした。この２重シールの間にさらに雰囲気ガス５２を導入することでさらにシールの信頼性が向上する。なお、ここで用いる雰囲気ガスと排出口１８から排出されるガスは同じであってもよいし、異なるガスを用いてもよい。

図７には、供給側傘状筒４６にさらに希釈ガスを供給する希釈用ガスの導入口４８を設けた構成を示す。キルン本体１から排出する雰囲気ガスや反応生成ガスが高温であったり、爆発性がある場合、清浄空気や不活性ガスで希釈して排出する必要がある。供給側傘状筒４６内部に希釈用ガスを送り込むための希釈用ガスの導入口４８を供給側傘状筒４６に設ける。

希釈ガスは、矢印１１ｂのように供給側傘状筒４６に流れ込む。供給側傘状筒４６内では、希釈用ガスとキルン本体１から排出される雰囲気ガスが混合された後、排出される。

図８に示したロータリーキルン装置を作製した。
キルン本体１は内径８００ｍｍ（外径８２０ｍｍ）で長さを６０００ｍｍとした。両端付近下側を回転装置６で支持し、水平面から３°の角度で排出側Ｂが低くなるように設置した。回転数は２〜６ｒｐｍで可変可能とした。キルン本体１の長さ約４０００ｍｍの外側に定格１００ｋｗの加熱手段２を設置した。

キルン本体１の排出側端は、外径がキルン本体１の外径と同じで直径２５０ｍｍの同芯孔と、この孔に内径２５０ｍｍ長さ３００ｍｍの排出側円管３７を取り付けた排出側壁板５０で閉じた。この排出側円管３７を貫通するように外径２００ｍｍの排出用円筒トラフ３１と排出用スクリュー３２からなる長さが約１０００ｍｍの排出用スクリューコンベア３０を設置した。

キルン本体１内部の排出部３５は長さ２００ｍｍとし、供給板３６と仕切り板４９を各々１８０°離れて２枚ずつ設置した。排出部３５に挿入されている排出用スクリューコンベア３０の先端部分は、排出用円筒トラフ３１の上部１８０°分を取り除き、それぞれの端面に幅５０ｍｍのツバ部３４を上向き４５°の角度で設置した。供給板３６はキルン本体１の内面に固定し、円芯方向に、円芯から半径１８０ｍｍの外側までとした。キルン本体１が回転してもツバ部３４に触れないようになっている。

排出用スクリューコンベア３０からの排出経路４０はロータリーバルブ５を使用し、処理物４ｂは排出されるが気密は保てる構造とした。

また雰囲気ガスが通過する約３０φの導入口１９があり、キルン本体１側がオープンで反対側は排出用円筒トラフ３１で密閉状態で固定するように内径３００ｍｍ長さ２００ｍｍの排出側傘状筒３８を設置した。これと排出側円管３７との間を炭素繊維のグランドパッキン（シール部材３９）でシールした。排出側円管３７は外径約２６０ｍｍでキルン本体１の外径８２０ｍｍより大幅に小さいため信頼性の高いシールとなっている。

キルン本体１の供給側端は、外径がキルン本体１の外径と同じで直径２５０ｍｍの同芯孔と、この孔に内径２５０ｍｍ長さ３００ｍｍの供給側円管４５を取り付けた供給側壁板５１で閉じた。この供給側円管４５を貫通するように外径２００ｍｍの供給用円筒トラフ８と供給用スクリュー９からなる長さが約１２００ｍｍのホッパー３を有した供給用スクリューコンベア７を設置した。ホッパー３に貯留されている被処理物４ａは供給用スクリューコンベア７によりキルン本体１内部に供給される。

また雰囲気ガスが通過する約３０φの排出口１８があり、キルン本体１側がオープンで反対側は供給用円筒トラフ８で密閉状態で固定するように内径３００ｍｍ長さ２００ｍｍの供給側傘状筒４６を設置した。これと供給側円管４５との間を炭素繊維のグランドパッキン（シール部材４７）でシールした。供給側円管４５は外径約２６０ｍｍでキルン本体１の外径約８２０ｍｍより大幅に小さいため信頼性の高いシールとなっている。

以上の本発明のロータリーキルン装置でセラミック粉末の改質処理（非酸化性雰囲気下での熱処理）を以下の条件で実施した。
セラミック粉末投入量 １００ｋｇ／ｈｒ
キルン本体回転数 ３ｒｐｍ
加熱温度 ６００℃（キリン本体外側の最高温度）
雰囲気ガス 窒素ガスを０．１ｍ^３／ｍｉｎから１ｍ^３／ｍｉｎまで調整可。

処理結果
セラミック粉末は滞留せずスムースに供給、排出された。

キルン本体１内部の雰囲気状況は、排出ガス中の酸素濃度で評価した。窒素ガス投入量が０．１ｍ^３／ｍｉｎでは酸素濃度０．１２％であったが０．１５ｍ^３／ｍｉｎで０．１％以下となり、処理品は規格に合格した。同一規模の従来のロータリーキルン装置では酸素濃度を０．１％以下にするのに窒素ガスを０．５ｍ^３／ｍｉｎ以上必要であったので、本発明のロータリーキルン装置の優位性が確認できた。

本発明は、流動性のある粉体や粒状体の連続乾燥や連続加熱処理に使われるロータリーキルン装置に関する。乾燥や反応の効率化や副反応を抑制するための雰囲気制御と熱処理が連続的に実施できるもので、樹脂原料粉末の加熱改質、電池材料やセラミック材料、樹脂材料等の乾燥、熱処理等に利用できる。

１ キルン本体（円筒体）
２ 加熱手段
２００ 加熱ヒータ
３ （被処理物が貯留されている）ホッパー
４ａ 被処理物
４ｂ 処理物
５ 気密を確保しながら処理物４ｂを排出できる構造
６ 回転装置
７ 供給用スクリューコンベア
８ 供給用円筒トラフ
９ 供給用スクリュー
１０ 被処理物、処理物の流れ
１１ 雰囲気ガス、反応生成ガスの流れ
１２ フード
１３ フード
１５ 雰囲気ガス通路
１５ｓ ガス通路
１８ （排ガス）排出口
１９ （雰囲気ガスの）導入口
２０ シール部
２１ シール部
２８ 同芯の孔
２９ 同芯の孔
３０ 排出用スクリューコンベア
３１ 排出用円筒トラフ
３２ 排出用スクリュー
３３ （排出用スクリューコンベアの先端の）開口部
３４ ツバ部
３５ キルン本体１内部の排出部
３６ 供給板
３６ａ 供給板
３６ｂ 供給板
３６ｓ （供給板の供給側の）エッジ
３７ 排出側円管
３７ａ 排出側円管
３７ｂ 排出側円管
３８ 排出側傘状筒
３８ａ 排出側傘状筒
３８ｂ 排出側傘状筒
３８ｐ （排出側傘状筒の）側面
３８ｑ （排出側傘状筒の）閉面
３８ｒ （排出側傘状筒の）開放端
３９ シール部材
３９ シール部材
３９ａ シール部材
３９ｂ シール部材
３９ｃ シール部材
３９ｄ シール部材
４０ 排出経路
４３ 連結部
４３ｓ 連結部
４４ スクリュー羽根
４５ 供給側円管
４５ａ 供給側円管
４５ｂ 供給側円管
４６ 供給側傘状筒
４６ａ 供給側傘状筒
４６ｂ 供給側傘状筒
４６ｐ （供給側傘状筒の）側面
４６ｑ （供給側傘状筒の）閉面
４６ｒ （供給側傘状筒の）開放端
４７ シール部材
４７ａ シール部材
４７ｂ シール部材
４７ｃ シール部材
４７ｄ シール部材
４８ 希釈用ガスの導入口
４９ 仕切り板
４９ｓ （仕切り板の）外周
４９ｔ （仕切り板の）内周
４９ｒ （仕切り板の）幅
５０ 排出側壁板
５１ 供給側壁板
５２ 雰囲気ガス
６０ 排出装置
７０ 供給装置

Claims (7)

1. 回転駆動可能な円筒体（キルン本体）と、前記キルン本体の外部を加熱する加熱手段と、前記キルン本体の一端に設けられた被処理物を送り込む供給装置と、前記キルン本体の他端に設けられ前記キルン本体で処理された処理物を搬出する排出装置を有するロータリーキルン装置であって、
   前記キルン本体の前記排出装置側には、
   前記キルン本体内に設けられ、前記キルン本体の回転と共に前記処理物を持上げ、落下させる供給板と、
   前記キルン本体の前記他端を閉じ、
   前記キルン本体の直径より小さい同芯の孔が形成され、
   前記同芯の孔の縁から前記キルン本体の外側に向かって延設された
   排出側円管が形成された
   排出側壁板
   が設けられ、
   前記排出装置は、
   先端に前記供給板が持上げ落下させた前記処理物を取り込む上方に開口した開口部が設けられ、駆動側に前記処理物を排出する排出経路が設けられた排出用円筒トラフと、
   前記排出用円筒トラフ内に挿設された排出用スクリューからなる排出用スクリューコンベアと、
   側面と閉面と開放端で形成され、前記閉面を前記排出用円筒トラフが貫設され、前記側面内側に雰囲気ガスを導入する雰囲気ガス導入口が設けられた排出側傘状筒を有し、
   前記排出用円筒トラフは、前記キルン本体の外側から内側に向かって前記排出側円管に遊挿され、前記排出側傘状筒と前記排出側円管が、シール部材によって前記キルン本体の回転軸周りに回転可能かつ気密に連結され、
   前記排出用円筒トラフの外壁面に沿って、前記排出側傘状筒内から前記キルン本体内部に向かう雰囲気ガス通路が形成されたことを特徴とするロータリーキルン装置。
2. 前記排出側円管と前記排出側傘状筒の間のシール部材が、排出側円管の外面と排出側傘状筒の内面の間もしくは排出側円管の内面と排出側傘状筒の外面の間もしくは排出側円管の内面および外面の両面で２重にシールすることを特徴とする請求項１記載のロータリーキルン装置。
3. 前記排出用スクリューコンベア先端付近の開口部に前記処理物を捕集しやすいようにツバ部を設けることを特徴とする請求項１記載のロータリーキルン装置。
4. 前記キルン本体内部の排出部の被処理物供給側に、キルン本体の回転により処理物を排出部に送り込むことができるスクリュー羽根をキルン本体内壁面に固定したことを特徴とする請求項１記載のロータリーキルン装置。
5. 回転駆動可能な円筒体（キルン本体）と、前記キルン本体の外部を加熱する加熱手段と、前記キルン本体の一端に設けられた被処理物を送り込む供給装置と、前記キルン本体の他端に設けられ前記キルン本体で処理された処理物を搬出する排出装置を有するロータリーキルン装置であって、
   前記キルン本体の前記供給装置側には、
   前記キルン本体の前記一端を閉じ、
   前記キルン本体の直径より小さい同芯の孔が形成され、
   前記同芯の孔の縁から前記キルン本体の外側に向かって延設された
   供給側円管が形成された
   供給側壁板が設けられ、
   前記供給装置は、
   先端が開口し、駆動側に前記被処理物を保持するホッパーが設けられた供給用円筒トラフと、
   前記供給用円筒トラフ内に挿設された供給用スクリューからなる供給用スクリューコンベアと、
   側面と閉面と開放端で形成され、前記閉面に前記供給用円筒トラフが貫設され、前記側面内側から前記キルン本体内のガスを排出するガス排出口が設けられた供給側傘状筒を有し、
   前記供給用円筒トラフが、前記キルン本体の外側から内側に向かって前記供給側円管に遊挿され、前記供給側傘状筒と前記供給側円管が、シール部材によって前記キルン本体の回転軸周りに回転可能かつ気密に連結され、
   前記供給用円筒トラフの外壁面に沿って、前記キルン本体内部から供給側傘状筒外部に向かう雰囲気ガス通路が形成されたことを特徴とするロータリーキルン装置。
6. 前記供給側円管と前記供給側傘状筒の間のシール部材が、供給側円管の外面と供給側傘状筒の内面の間もしくは供給側円管の内面と供給側傘状筒の外面の間もしくは供給側円管の内面および外面の両面で２重にシールすることを特徴とする請求項５記載のロータリーキルン装置。
7. 前記供給側傘状筒に該傘状筒内に希釈用ガスを送り込むための導入口を設けたことを特徴とする請求項５または６のいずれかに記載のロータリーキルン装置。