JPH10213379A - 回転式燃焼炉の炉芯管、炉芯管の使用方法及び炉芯管からの試料の移送方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】試料の撹拌・混合を確実且つ迅速なものとする
ことができる回転式燃焼炉の炉芯管及び炉芯管の使用方
法を提供する。 【解決手段】試料の撹拌加熱に用いる回転式燃焼炉１の
炉芯管１０の内壁に螺旋状の撹拌羽１３を付設し、炉芯
管１０を回転方向に反転を繰り返しながら試料の撹拌加
熱を行う。試料は撹拌羽根１３によって一及び他の回転
方向のみならず、一及び他の回転軸方向へも強制的に往
復動され、試料の撹拌・混合が促進される。なお、撹拌
羽根１３を試料排出管１２内へ延長し、スクリューフィ
ーダとして機能させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は回転式燃焼炉の炉芯
管、炉芯管の使用方法及び炉芯管からの試料移送方法に
関し、更に詳細には、各種化学分析試験、材料高温環境
特性試験、反応性雰囲気試験、粉体の燃成窒素化処理等
に供される回転式燃焼炉に収容され、試料の撹拌加熱に
用いる炉芯管と、この炉芯管を使用して試料を撹拌加熱
する方法と、主として爆発性又は可燃性を有する試料を
炉芯管から外気に接触させずに所定の容器へと移送する
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の回転式燃焼炉では、所定の試料を
投入して不活性ガスで満たす等した炉芯管を昇温しなが
ら（ＭＡＸ１０００度程度）モータによって一方向に連
続回転させることにより、試料を撹拌加熱するようにし
ていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、炉芯管
を単に一方向にのみ連続的に回転させても、例えば試料
の加熱反応による変化が不均一となる等、撹拌・混合が
不十分となったり、より確実な撹拌・混合には長時間を
要する等の問題があった。

【０００４】また、試料の撹拌加熱工程を終えても、特
に爆発性又は可燃性を有する試料にあっては完全に冷却
した後でないと、危険なため試料を炉芯管から容易に取
り出すことができず、実験等の効率が甚だ悪かった。

【０００５】本発明は、以上のような問題点に鑑みてな
されたものであり、その目的は、試料の撹拌・混合を確
実且つ迅速なものとすることができる回転式燃焼炉の炉
芯管及び炉芯管の使用方法を提供することにある。

【０００６】他の本発明の目的は、撹拌加熱工程を終え
た試料を容易に取り出すことができる回転式燃焼炉の炉
芯管を提供することにある。

【０００７】更に他の本発明の目的は、撹拌加熱工程を
終えた主とし爆発性又は可燃性を有する試料を安全且つ
迅速に所定の容器へと移送することができる炉芯管から
の試料移送方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る回転式燃焼
炉の炉芯管は、試料の撹拌加熱に用いる回転式燃焼炉の
炉芯管において、炉芯官の内壁に回転方向に対し傾斜す
る撹拌羽根を付設してなり、この撹拌羽根が炉芯管を一
方向に回転させた際、試料を回転軸方向の一方へ移動さ
せ得るものであることを特徴とする。

【０００９】なお、炉芯管を収容させる燃焼炉自体は従
来と同様のものを用いることができる。

【００１０】炉芯管の内壁に付設する「回転方向に対し
傾斜する撹拌羽根」であって、「炉芯管を一方向に回転
させた際、試料を回転軸方向の一方へ移動させ得るも
の」とは、炉芯管の内壁から突出させる例えば螺旋状に
連続する羽根であって、炉芯管を一方向に回転させる
と、試料を炉芯管の回転軸方向の一方へ移動させ、他方
向に回転させると、試料を回転軸方向他方へ移動させる
ことができるものである。螺旋状に連続する羽根に限定
しないのは、回転方向に対し傾斜する不連続の羽根を適
宜設けた場合でも、試料の回転軸方向への移動等が実験
により確認されたからである。

【００１１】なお、炉芯管の回転軸線は通常使用状態
（特に傾斜させない限り）において常に水平面内にあ
る。

【００１２】本発明では、前記撹拌羽根を炉芯管を所定
の一方向に回転させた際、試料を当該炉芯管から排出さ
せ得るものとすることができる。

【００１３】即ち、撹拌羽根を例えば突出高さを低くす
る等して炉芯管の試料排出口内へも適宜設けることによ
り、炉芯管を所定の一方向に回転させると、試料が炉芯
管の回転軸方向における試料排出口へ向かって移動し、
当該試料排出口から炉芯管外へ排出されるようにしたも
のである。従って、「所定の一方向」とは試料を試料排
出口方向へ向かわせる炉芯管の回転方向であり、炉芯管
を当該一方向にゆっくり回転させることにより、撹拌加
熱工程を終えた試料を容易に取り出すことができる。な
お、試料排出口は炉芯管の回転軸線と同芯状に設けるこ
とが望ましい。

【００１４】本発明に係る炉芯管の使用方法は、以上に
記載した炉芯管を使用する方法であって、当該炉芯管を
回転方向に反転を繰り返すことにより、試料を当該炉芯
管内において回転方向へ往復動させると同時に回転軸方
向へも往復動させながら試料の撹拌加熱を行うことを特
徴とする。

【００１５】即ち、炉芯管を従来のように一方向にのみ
連続的に回転させるのではなく、一方向及び他方向への
往復回転（回動）を連続的に行うことにより、回転方向
に対し傾斜する撹拌羽根が試料を一及び他の回転方向へ
それぞれ持ち上げながら、同時に一及び他の回転軸方向
へも運ぶようにしたものである。これによって、試料の
撹拌・混合を確実且つ迅速なものとすることができる。

【００１６】なお、炉芯管の反転の繰返しは、正逆回転
モータ等を含む公知の手段によって行うことができ、ま
た、反転の角度や時間は適宜設定することができる。

【００１７】本発明に係る炉芯管からの試料の移送方法
は、以上に記載した炉芯管から所定の容器へ試料を移送
する方法であって、炉芯管と前記容器とをロータリージ
ョイントを介在させた通路によって接続し、炉芯管と前
記通路と前記容器とを不活性ガス雰囲気又は真空とした
後、炉芯管を所定の一の方向にゆっくり回転させると共
に必要に応じ傾斜させて試料を当該炉芯管から排出さ
せ、前記通路を自然落下させて前記容器へと移送するこ
とを特徴とする。

【００１８】即ち、撹拌加熱工程を終えた試料を、炉芯
管の試料排出口から通路を通って所定の容器へと所定ガ
ス雰囲気又は真空を介して移送することにより、外気と
接触させると危険な主として爆発性又は揮発性を有する
試料を外気から隔離したまま例えば冷却水を収容させた
採取容器へ安全且つ迅速に搬送できるようにしたもので
ある。

【００１９】なお、「ロータリージョイントを介在させ
た通路」とは、反転を繰り返す炉芯管に通路が追随して
ねじれないように通路の端部又は途中にロータリージョ
イントを介在させる趣旨であり、通路としては真空吸引
に耐え得る管やホースを用い、る。また、通路による炉
芯管と容器との接続は、真空とする場合は気密なものと
される。

【００２０】「所定ガス雰囲気」とは、主として不活性
ガス雰囲気をいうが、試料の種類によっては窒素ガス等
を用いる場合もある。

【００２１】「必要に応じ傾斜させて」とは、炉芯管を
所定の一方向に回転させると、試料が当該炉芯管から通
路へと排出される場合は、炉芯管の傾斜は必須ではない
趣旨であるが、この場合であっても炉芯管を傾斜させる
ことにより試料の炉芯管外への排出を一層容易なものと
することができる。

【００２２】「自然落下」とは、試料をその自重を利用
して移送する趣旨であり、従って、容器は炉芯管より下
方に設置される。

【００２３】なお、炉芯管等を所定ガス雰囲気とする場
合も真空とする場合も、炉芯管の試料投入口を介してガ
スを注入したり真空吸引することが望ましい。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００２５】図１は本発明に係る回転式燃焼炉の炉芯管
１０の一例を便宜的に示す説明図である。なお、炉芯管
１０を収容させる燃焼炉１（図４及び図５参照）自体や
炉芯管１０の材質等、従来と同様のものは説明を省略す
る。

【００２６】炉芯管１０は、回転軸方向Ｓの一端に試料
を投入するための試料投入管１１を、また、他端には試
料を排出するための試料排出管１２をそれぞれ備え、試
料投入管１１及び試料排出管１２は炉芯管１０の回転軸
線Ｓ’と同芯状となる。なお、試料投入管１１及び試料
排出管１２の各末端には他の管と気密に接続させるため
の、ねじ穴を有するフランジ部１１’，１２’が設けら
れる。

【００２７】炉芯管１０はまた、径が一定となる中央の
円筒形状部分１０’と、試料投入管１１及び試料排出管
１２からそれぞれ円筒形状部分１０’へと次第に拡径す
るラッパ形状部分１０”とを備える。

【００２８】炉芯管１０の試料投入管１１及び試料排出
管１２を含む内壁には、螺旋状に連続し、回転方向Ｒに
対し傾斜する撹拌羽根１３が付設される。なお、撹拌羽
根１３のピッチ及び内壁からの突出高さは適宜設定で
き、試料投入管１１及び試料排出管１２内への延長部分
ではピッチ及び突出高さいずれも小さくされる。なお、
試料排出管１２内の撹拌羽根１３の延長部分はスクリュ
ーフィーダとして機能する。

【００２９】次に、本発明に係る炉芯管１０の使用方法
について説明する。まず、所定の試料を試料投入管１１
から炉芯管１０内に投入する。なお、試料投入管１１に
接続する別の管から試料を投入することもできる。次い
で、燃焼炉１によって炉芯管１０を昇温すると共に、正
逆回転モータＭ（図４及び図５参照）等により炉芯管１
０が回転方向Ｒに反転を繰り返すようにする。この際、
撹拌羽根１３は試料を一及び他の回転方向Ｒへそれぞれ
持ち上げると同時に一及び他の回転軸方向Ｓへも運ぶよ
うに作用し、試料を回転方向Ｒ及び回転軸方向Ｓそれぞ
れにおける各方向に強制的に往復動させる。これによっ
て試料の撹拌・混合が促進される。

【００３０】加熱撹拌工程が終了した後、炉芯管１０を
所定の一方向にゆっくり回転させると、撹拌羽根１３は
試料を試料排出管１１へ向かって移動させ、当該管１１
から炉芯管１０外へ排出される。

【００３１】なお、以上の撹拌加熱工程における試料の
撹拌・混合及び撹拌加熱工程後における試料の排出は、
螺旋状の撹拌羽根１３に限らず、例えば図２及び図３に
示すように、回転方向Ｒに対し傾斜する不連続の撹拌羽
根２３を多数設けた場合でも概ね同様に行われることが
実験により確認された。これは、試料の一部が一の撹拌
羽根２３からの強制的移動作用から逃れても、近接する
他の一の撹拌羽根２３からすぐに同様の作用を受けるた
めであると考えられる。図２及び図３の例では、回転方
向Ｒに９０＋α度延長する一の撹拌羽根２３をα度分を
回転軸方向Ｓに重複（図４の破線参照）させながら４枚
設けて一周するようにした。なお、例えば一の撹拌羽根
が９０度（α＝０）であっても６０度のもの等であって
も概ね同様の作用効果が得られ、試料が回転方向及び回
転軸方向にそれぞれ往復動する限り、撹拌羽根の延長角
度やピッチ等は所望により設定可能である。

【００３２】次に、図４及び図５に基づいて本発明に係
る炉芯管１０からの試料移送方法について説明する。図
４は撹拌加熱工程に先行するセット状態を示し、炉芯管
１０を収容する燃焼炉１は基板４１上に載置され、基板
４１はヒンジ支持台４２によって所望角度傾斜可能に支
持される。炉芯管１０の試料投入管１１にはフランジ部
１１’からボルト締結によって管５１が気密に接続さ
れ、管５１の他端には図示されない不活性ガス供給源又
は真空吸引ポンプに通じるホース５２が、着脱自在の孔
付キャップ５８及びロータリージョイント５６を介在し
て接続される。

【００３３】一方、試料排出管１２にもフランジ部１
２’からボルト締結によって管５３が気密に接続され、
管５３の他端と、冷却水を封入した試料採取容器３０に
通じるフレキシブルホース５５の他端との間には別の管
５４が管５３間にロータリージョイント５７を介在して
気密に設けられる。また、炉芯管１０と一体的に連結さ
れる管５１，５３は軸受５９，５９’によって支持され
る。更に、試料採取容器３０は基板５１の傾斜にかかわ
らず水平位置を保つように基板５１の周縁にヒンジ部４
３を介して吊り下げられ、容器３０にはバルブ付ガス排
出管３１が連設される。

【００３４】試料の撹拌加熱工程は、まず、孔付キャッ
プ５８が取り外された管５１から試料を投入管１１を介
して炉芯管１０内に投入した後、正逆回転モータＭの出
力をプーリー６１、ベルト６２及びプーリー６３を介し
て管５１に伝達し、既述したように炉芯管１を回転方向
Ｒに反転を繰り返させて行う。この際、炉芯管１０のラ
ッパ形状部分１０”は試料が炉芯管１０外へこぼれない
ように機能する。撹拌加熱工程が終了した後、不活性ガ
スをホース５２、管５１及び試料投入管１１から供給
し、炉芯管１０、管５３，５４、フレキシブルホース５
５及び容器３０の各内部を不活性ガスで満たす。なお、
撹拌加熱工程において既に炉芯管１０等を不活性ガスで
満たしている場合もある。次いで、図５に示すように、
炉芯管１０を所定の一の方向にゆっくり回転させて試料
を排出方向へ移動させると共に、基板４１から傾斜させ
る。この傾斜は炉芯管ラッパ形状部分１０”が水平にな
る程度でよい。これによって試料は、試料排出管１２か
ら不活性ガス雰囲気の管５３，５４及びフレキシブルホ
ース５５を通って容器３０へと自然落下する。従って、
爆発性又は揮発性を有する試料を撹拌加熱後直ちに外気
と隔離したまま容器へ搬送して、実験等を速やか進行さ
せることができる。なお、ホース５２からの真空吸引に
よって炉芯管１０、管５３，５４、フレキシブルホース
５５及び容器３０を真空とすることもできる。

【００３５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明に係る回転式
燃焼炉の炉芯管及び炉芯管の使用方法では、炉芯管を回
転方向に反転を繰り返させることにより、炉芯管の内壁
に設けた撹拌羽根が、試料を一又は他の回転方向のみな
らず一又は他の回転軸方向へも往復動させるため、試料
の撹拌・混合を確実且つ迅速なものとすることができ
る。

【００３６】また、炉芯管を所定の一方向に回転させる
と試料が炉芯管外へ排出させるよう撹拌羽根を設計する
ことにより、撹拌加熱工程を終えた試料を容易に取り出
すことができる。

【００３７】本発明に係る炉芯管からの試料移送方法で
は、撹拌加熱工程を終えた主とし爆発性又は可燃性を有
する試料を外気に接触させずに安全且つ迅速に所定の容
器へと移送することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る回転式燃焼炉の炉芯管を便宜的に
示す説明図である。

【図２】本発明に係る回転式燃焼炉の炉芯管の別の例を
示す説明図である。

【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。

【図４】本発明に係る炉芯管からの移送方法を実施する
ためのセット状態を便宜的に示す説明図である。

【図５】図５の試料移送状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 燃焼炉 １０，２０ 炉芯管 １１ 試料投入管 １２ 試料排出管 １３，２３ 撹拌羽根 ３０ 試料採取容器 ４１ 基板 ４２ ヒンジ支持台 ５１，５３，５４ 管 ５５ フレキシブルホース ５６，５７ ロータリージョイント ５８ 孔付キャップ ６１，６３ プーリー ６２ ベルト Ｍ 正逆回転モータ Ｒ 回転方向 Ｓ 回転軸方向

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料の撹拌加熱に用いる回転式燃焼炉の
   炉芯管において、炉芯官の内壁に回転方向に対し傾斜す
   る撹拌羽根を付設してなり、この撹拌羽根が炉芯管を一
   方向に回転させた際、試料を回転軸方向の一方へ移動さ
   せ得るものであることを特徴とする回転式燃焼炉の炉芯
   管。
2. 【請求項２】 前記撹拌羽根が炉芯管を所定の一方向に
   回転させた際、試料を当該炉芯管から排出させ得るもの
   である請求項１に記載の回転式燃焼炉の炉芯管。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載した炉芯管
   を使用する方法であって、当該炉芯管を回転方向に反転
   を繰り返すことにより、試料を当該炉芯管内において回
   転方向へ往復動させると同時に回転軸方向へも往復動さ
   せながら試料の撹拌加熱を行うことを特徴とする炉芯管
   の使用方法。
4. 【請求項４】 請求項１又は請求項２に記載した炉芯管
   から所定の容器へ試料を移送する方法であって、炉芯管
   と前記容器とをロータリージョイントを介在させた通路
   によって接続し、炉芯管と前記通路と前記容器とを所定
   ガス雰囲気又は真空とした後、炉芯管を所定の一の方向
   にゆっくり回転させると共に必要に応じ傾斜させて試料
   を当該炉芯管から排出させ、前記通路を自然落下させて
   前記容器へと移送することを特徴とする炉芯管からの試
   料の移送方法。