JP2006308172A - バッチ式ロータリキルン - Google Patents
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Abstract
【課題】被加熱物をより均一に加熱できる生産性に優れたバッチ式ロータリキルンを提供する。
【解決手段】バッチ式ロータリキルンは、被加熱物を収容して軸線周りに回転するレトルトと、このレトルトの外側部を加熱する加熱炉とを備え、レトルトの少なくとも一端に着脱自在の蓋体を有し、加熱炉とレトルトとを一体的に上下方向に揺動する揺動手段を備えている。すなわち、シリンダロッドを矢印Zのように伸縮することでレトルトを矢印Sのように揺動でき、被熱処理物を回転方向のみならずレトルトの軸線方向にも撹拌できる。
【選択図】図2
【解決手段】バッチ式ロータリキルンは、被加熱物を収容して軸線周りに回転するレトルトと、このレトルトの外側部を加熱する加熱炉とを備え、レトルトの少なくとも一端に着脱自在の蓋体を有し、加熱炉とレトルトとを一体的に上下方向に揺動する揺動手段を備えている。すなわち、シリンダロッドを矢印Zのように伸縮することでレトルトを矢印Sのように揺動でき、被熱処理物を回転方向のみならずレトルトの軸線方向にも撹拌できる。
【選択図】図2
Description
本発明は、粉体や粒体などの被加熱物を加熱処理するバッチ式ロータリキルンに関する。
従来、粉体や粒体の被加熱物を所望の雰囲気で加熱処理するには、被加熱物を耐火性の容器内に収容してトンネルキルンやシャトルキルンなどで加熱処理されていた。しかし、被加熱物を容器内に収容して加熱処理する場合には、被加熱物の表面部分と容器に接した部分と中心部分とでは加熱温度に差が生じて均一な加熱処理を施すことができなかった。加熱時間を長くすれば均一に加熱することができるが作業効率が低下し、コストアップとなるといった問題があった。
このような問題を解決するために、すでに本発明者らは図3に示すようなバッチ式ロータリキルを提案している(特許文献1参照)。
すなわち、図3に示すバッチ式ロータリキルン100は、上下方向に傾斜可能に設置された炉体102の内周に電気ヒータ104が配置され、その電気ヒータ104と同心に炉体を貫通して回転するレトルト106の少なくとも一端が開放自在な蓋体108で閉塞されてそのレトルト106がほぼ閉塞されるようにしたロータリキルンであって、レトルト106の閉塞側が下になるように炉体102を傾斜させた姿勢で開放端側から被処理物Mを投入した後に蓋体108を閉塞し、傾斜姿勢のまま、又は水平姿勢にしてレトルト106を回転させると被処理物Mは攪拌されながら加熱されるために全体が均一に加熱される。加熱された被処理物Mは、蓋体108をはずしてから開放端が下向きになるようにレトルト106を傾斜させることにより放出される。
しかしながら、被加熱物が微細な粉体などの場合には、微細な粉体は流動性が悪いために、被加熱物が堆積層を維持したまま、回転するロータリキルンのレトルトの内面を滑るように移動してしまい、十分に攪拌することができなかった。特に、レトルトの軸方向での攪拌が不十分であるため、被加熱物Mが蓋体(又はレトルトの閉塞部)に接する部分とレトルトの中央部分とで温度差が生じ、被加熱物M全体に均一な加熱を施すことが困難であった。また、被加熱物Mが接する蓋体108の底部にヒータなどの加熱体を装着して被加熱物の温度差を解消することも考えられるが、構造が複雑になると共にコストも嵩むので適当ではない。
特開2002−277166号公報
本発明は、上記の問題を解消するためになされたもので、粉体状の被加熱物を加熱処理するロータリキルンであって、被加熱物をより均一に加熱できる生産性に優れたバッチ式ロータリキルンを提供することを課題とする。
レトルト内の軸方向の温度分布はレトルトの中央部では高く、蓋体に接する両端部では若干低くなっている。蓋体の底部(レトルトの加熱部)側には断熱材を設けて外部への熱の放散を遮断する構成となっているが、ヒータによる加熱はレトルトの外周側からでありレトルトの中央部に比べて両端部の温度が低下することは免れない。このため、レトルトの蓋体に接する被加熱物はレトルトの中央部分の被加熱物に比べて低温で加熱処理されることになる。
発明者らは被加熱物の軸方向への移動を促進するためにレトルトの回転加熱中に加熱炉とレトルトとを一体的に揺動すれば被加熱物の軸方向の攪拌を促進できることに想到して本発明を完成させた。
すなわち、本発明のバッチ式ロータリキルンは、被加熱物を収容して軸線周りに回転するレトルトと、このレトルトの外側部を加熱する加熱炉とを備え、レトルトの少なくとも一端に着脱自在の蓋体を有するバッチ式ロータリキルンであって、加熱炉とレトルトとを一体的に上下方向に揺動する揺動手段を備えることを特徴とする。本発明のバッチ式ロータリキルンは、加熱炉とレトルトとを一体的に上下方向に揺動する揺動手段を備えているので、加熱処理中に揺動手段を用いてレトルトを回転させながら上下に傾斜させることができるので、被加熱物を回転方向(上下方向)のみならずレトルトの軸線方向でも攪拌することができる。従って、被加熱物を短時間により均一に加熱処理することが可能であり、より均質な加熱物を効率的に得ることができる。
本発明のバッチ式ロータリキルンでは、レトルトの両端または一端にレトルト内にガスを導入または排出する流通管を備えることができる。このようなガスの流通管を備えることで、レトルト内を所望のガス雰囲気とすることができ、被処理物の雰囲気加熱や反応ガスによる加熱ガス処理が可能となる。
以下、本発明の実施の形態を図1および図2を参照しながら説明する。図1はバッチ式のロータリキルンの概略構成を示す一部断面模式図であり、シリンダロッドを上限位置にまで伸長したロータリキルンの揺動状態を示している。図2は、図1の状態からシリンダロッドを下限位置にまで収縮した際の稼働状態を示す。図2において、一点鎖線は、図1の状態を重ねて示したものであり、シリンダロッドを矢印Zの用に伸縮することでレトルトを矢印Sのように揺動することができる。すなわち、シリンダロッドを上下方向に伸縮する油圧シリンダと油圧ユニットなどが揺動手段である。
このバッチ式ロータリキルン10は、基台1に軸3と油圧シリンダ6によって上下方向に傾動自在の支持板5が支持されており、支持板5の上に断熱材からなる加熱炉7が固設されている。加熱炉7の内周面には電気ヒータ9が配置され、その両端には電気ヒータ9と同心の挿通孔11が形成され、その挿通孔11にレトルト13が僅かな隙間をあけて挿通されている。
レトルト13は両端部付近の外周に固定されたタイヤ15を支持板5の両端部に設置された2個一対の平ローラ17と鍔付きローラ19に載置されて回転自由に支持されおり、いずれか一方のローラ17、19の駆動により一方向に回転可能となっている。また、レトルト13は加熱炉7の両端から左右に略同寸法突出しており、レトルト13の両端は蓋体23で開放可能に閉塞されるようになっている。
蓋体23はレトルト13のリング21から端部までとほぼ同一の長さでレトルト13にほぼ緊密に嵌入する有底の円筒形をなし、内端部に断熱材25が詰め込まれているとともに、内端面にレトルト13のリング21に当接するシール27が設けられている。外端面に被せられた蓋板29にはレトルト13の端部に当接するシール31が取り付けられており、軸心には雰囲気ガス流通管33が貫通している。
以上の構成からなるロータリキルンの稼働は、まず、油圧シリンダ6の伸長又は収縮によりレトルト13を傾斜させて、下側となった開口へ蓋体23を嵌入しシール27をリング21に当接し、シール31をレトルト13の端部に当接したのち、ボルトなどの図示しない締め付け部材で蓋体23をレトルト13の下側の端部に固定してレトルト13の一端側を閉塞する。
次に、レトルト13の上側の端部から被加熱物Mを投入し、上記と同様にしてレトルト13の上側の端部を蓋体23で閉塞し、油圧シリンダ6の収縮又は伸長によりレトルト13を図3に示すように水平姿勢にして電気ヒータ9に通電して発熱させる。同時にレトルト13を回転させるとともに、油圧シリンダ6をタイマなどにより所定の周期で伸縮して軸3を支点として支持板5を揺動させ被加熱物Mを攪拌しつつ加熱する。被加熱物Mは矢印Aで示すように移動しながら攪拌される。
揺動方法は被加熱物の粒度や粉体の性状、被加熱物の装入量や加熱条件などによって適宜選択すればよく特に制約はない。被加熱物が均一に加熱されるように攪拌されればよい。例えば、粒径が80μm未満のフェライト粉末5kGを内径300mm、加熱有効長さ500mmのレトルトに装入して、レトルトを2rpmで回転させながら700〜800℃で加熱処理する場合には、上下方向に傾動自在の支持板5が水平線となす角度をαとして(図1参照)−20°<α<+20°の範囲で、かつ0.5〜10回/分の揺動速度で油圧シリンダ6を上下するとよい。揺動速度が0.5回/分未満では軸方向の攪拌効果が小さく、また、10回/分を越えると被処理物の飛散が増加したり、あるいは、被加熱物の形状が変形したりするので好ましくない。
また、所望により加熱時には、両側の蓋体23の雰囲気ガス流通管33から適宜にガスを導入し、又は、排出してレトルト13の雰囲気を調節するようにしてもよい。
以上のようにして被加熱物Mに所定の加熱処理を施す。加熱処理された被加熱物Mは、レトルト13を傾動して上方の蓋体23を取り外してから、上下逆方向に傾動してレトルトを回転しながら金属容器などの中へ排出する。なお、被加熱物が還元雰囲気で加熱する酸化鉄やニッケルなどの場合には、所定の温度までロータリキルン中で冷却してから排出することが望ましい。
本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更することができる。例えば、実施の形態ではレトルト13の左右両端を蓋体23によって閉塞できるようにしているが、レトルト13の一端側を固定的に閉塞して他端側のみを着脱自在の蓋体23で閉塞することもできる。この場合には、被加熱物の投入と排出は一側からのみ行うこととなる。また、実施の形態では加熱炉の加熱源は電気ヒータとしたが、ガスなどのバーナ加熱としても良い。
また、本発明者らが特願2004−164520号で提案したように、断面形状が楕円形や多角形のレトルトとしてもよい。このような断面形状のレトルトを用いることで被加熱物の攪拌をさらに促進し、一層均質な被加熱物をより短時間で得ることができ、歩留まりや生産性をより一層向上することができる。
本発明のバッチ式ロータリキルンは、被加熱物の攪拌効率を向上することができるので均質な処理物を効率よく得ることができる。従って、磁気ディスクやテープなど記録メディアに使用されるフェライト粉末の焼成や、ニッケル・水素電池などの材料として多用されるニッケル微粉末の加熱処理などに好適に使用することができる。
1:基台 5:支持台 7:加熱炉 9:電気ヒータ 10:バッチ式ロータリキルン 11:挿通孔 13:レトルト 23:蓋体 33:流通管
Claims (2)
- 被加熱物を収容して軸線周りに回転するレトルトと、該レトルトの外側部を加熱する加熱炉とを備え、前記レトルトの少なくとも一端に着脱自在の蓋体を有するバッチ式ロータリキルンであって、
前記加熱炉と前記レトルトとを一体的に上下方向に揺動する揺動手段を備えることを特徴とするバッチ式ロータリキルン。 - 前記レトルトの両端または一端に該レトルト内にガスを導入または排出する流通管を備える請求項1に記載のバッチ式ロータリキルン。
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