JP4502247B2 - 熱処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、工業用の各種粉体を熱処理する熱処理装置に関する。

工業用の各種粉体を加熱処理する際には、円筒状の回転体（例えばロータリーキルンにおける回転レトルト）の中にフィーダ装置等を利用して粉体を供給しながら該回転体自身や雰囲気を加熱し、粉体を乾燥させたり、熱処理する。例えば、加熱炉本体内にコンベヤベルトを配置し、一方の端部に原料貯槽タンクから該コンベヤベルト上に粉体原料を供給し、加熱ヒータでコンベヤベルト上の粉体原料を加熱し且つ熱電対で加熱炉本体内の雰囲気温度を測定制御しつつ製品貯槽タンクへ排出するように構成する方式が知られている（特許文献１）。

或いは、加熱炉内に配置した粉体を収容する回転体を外部から加熱手段で加熱しながら該回転体の側壁の外面温度を複数の熱電対で測定し、粉体の温度を概略測定する方法も提案されている（特許文献２）。

特開平０７−２４２４１２ 特開平１０−２７９３３４

ロータリーキルンのように回転レトルトの内部で粉体を通過させて加熱処理する場合においても、上記するように粉体そのものの温度を測定するのではなく、加熱炉の側壁或いは内部の雰囲気温度を測定して粉体の温度を予測しているのが現状である。しかし、粉体そのものの温度が判れば、加熱処理する際の正確な温度幅（上限の温度と下限の温度との温度差、又は加熱温度範囲）が判り、熱エネルギーの効率的消費や粉体の処理品質の向上、歩留り向上等に役立つ。また、従来は、粉体そのものの温度が不明なため、通過時間や熱処理温度の設定に際して試験的に熱処理時にサンプリング検査を数回行い、通過時間や熱処理温度などの処理条件を決めていた。原料の粉体が高価な場合、このような試験処理は、サンプリングロスにより粉体処理のコストアップの要因ともなっていた。

本発明は、粉体の温度が正確に測定できないため熱エネルギーの効率的な消費ができず、或いは品質不良やサンプリングロスに伴う粉体処理のコストアップが生じるという問題を解決しようとするものである。

加熱炉と、該加熱炉（３）内部に設けられ粉体を受け入れ熱処理する加熱容器（４）と、前記加熱容器（４）を貫通させた可撓性のあるワイヤ（８）と、該ワイヤ（８）の途中に係止され前記加熱容器（４）内で上下動可能として粉体内部に位置せしめる温度検知手段（１１）と、を備え、前記温度検知手段（１１）は該ワイヤ（８）に対して相対移動するＴ字型ガイド（２０）と、該ガイドに取り付けた錘（２１）と、該錘（２１）に装着した熱電対（２２）と、を有し、該錘（２１）は軸方向に貫通する熱電対挿通穴と、該挿通熱電対（２２）の挿通線の圧止用螺子を有するとともに、軸方向下方に向かって断面積が減少するテーパ付下端部を有してなることを特徴とするものである。

また、請求項２に記載の発明は、前記Ｔ字型ガイド（２０）に設けられたガイド（２９）には、車輪（３０）を設けて別個のワイヤ（３２）を係止させ、該別個のワイヤ（３２）一端に熱電対を装着した金具付き錘（２１）を固定したことを特徴とするものである。

この発明の熱処理装置によれば、粉体そのものの温度が正確に検出できるので、熱処理温度を迅速に設定することができる。また、熱処理の設定条件に対して再現性が高いため高品位でバラツキの少ない熱処理が可能となると共に、加熱容器の稼働率が高くなり、生産性を飛躍的に向上させることができる。更に、原料の粉体が高価な場合でもサンプリングロスによる無駄がなくなり、コストアップを防止することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の熱処理装置１の全体概要図である。この熱処理装置１は、加熱室２と、加熱炉３と、加熱容器４と、予備供給フィーダ５と、前記加熱容器４に粉体を供給する粉体供給用フィーダ６と、加熱処理された粉体を排出するシュータ７と、前記加熱容器３内を貫通するように配置される可撓性のあるワイヤ８と、これらを載置する台座フレーム９と、該ワイヤ８に取り付けられる粉体の温度を直接検出する温度検知手段１１と、で構成される。

図２は、前記粉体供給用フィーダ６と、加熱容器３と、シュータ７部分の一部拡大図、図３は、図２のＡ−Ａ矢視図であって前記加熱容器３の内部を示す図である。

本発明の熱処理装置の核心部分は、粉体Ｍを受け入れ加熱処理する加熱容器（回転体）４と、該加熱容器４内部を貫通させ、一方の端部を加熱容器４外に出して固定部に固定すると共に、他方の端部に錘１０を数個１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、・・に分けて着脱自在に装着するようにしたワイヤ８と、該ワイヤ８の途中に係止され前記加熱容器３内の粉体Ｍ中に埋没できるよう上下動可能とした温度検知手段１１と、で構成される。そして、前記加熱容器４の前端部には、粉体Ｍを供給する粉体供給用フィーダ６が配設され、該加熱容器４の後端部には加熱処理された粉体Ｍを排出するシュータ７が配設されて構成される。

尚、前記温度検知手段１１は、内部にワイヤ８を通すための孔を設けたガイド２０に取り付けられる（この点については後述する）。また、前記粉体供給用フィーダ６の前には、粉体をストックして該粉体供給用フィーダ６に粉体を供給するように予備供給フィーダ５が配設されている。

前記加熱容器４としては、例えばロータリーキルンにおいては回転レトルトが使用され、端部を回転支持手段１３、１４によって支持される。これらの回転支持手段１３、１４としては、具体的には、大歯車を加熱容器４に取り付け、ピニオンによって駆動する駆動装置、大摩擦車を加熱容器４に取り付け、小摩擦車によって該大摩擦車を駆動する駆動装置或いはチェーン駆動による駆動装置等種々考えられる。

前記加熱容器４は、加熱炉３と共に加熱室２の内部に設置され、該加熱容器４の下部に設置されたバーナ１５，１５，・・・により適宜加熱される。また、該加熱炉３の上部には加熱室２から排気ガスを排出するための排気口１６，１６，・・・が設けられ、ダクト１７，１７，・・・から加熱された排気ガスが排出される。これら加熱容器４と、粉体供給用フィーダ６と、シュータ７と、加熱炉３等は、台座フレーム９に設置され、該台座フレーム９には、一方の端部には回転支持台１８が設置され、該台座フレーム９の他端部にはジャッキ１９が設置される。この回転支持台１８とジャッキ１９とで構成される傾斜手段は、台座フレーム９全体を傾斜させる。即ち、この台座フレーム９の傾斜角度により、加熱処理される粉体Ｍの処理速度（時間）を決めることができる。

次に、図４（Ａ）は、前記加熱容器４を貫通させたワイヤ８に取り付けた温度検知手段１１を設けた場合の粉体温度測定装置の構成を示す図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＰ矢視図である。上記するように、加熱容器４の内部には円筒軸方向に、ワイヤ８の一方の端部を例えば粉体供給フィーダ６の適当な位置に固定し、他端部に着脱自在とした複数個の錘１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・を設置したワイヤ８が配置され、張設されている。該ワイヤ８には、図５に示すように、該ワイヤ８を通しワイヤ方向に移動可能としたＴ字形のガイド２０と、該ガイド２０と一体に取り付けた錘２１と、該錘２１に装着した熱電対２２とで構成された温度測定手段１１が取り付けられている。該ワイヤ８の他端部は、固定部例えばシュータ７の近傍に軸を垂直方向に向けた車輪２３に巻き掛けられ、更に、該ワイヤ８は略直角方向に曲げて外部に引き出し、固定部に取り付けられ軸を水平方向に向けた車輪２４に巻き掛けて複数個の錘１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・が着脱自在に載せられた状態となっている。これらの錘１０ａ，１０ｂ，・・等はワイヤ８の張力調節手段となる。尚、温度検知手段１１の上下動機構については後述する。

前記ワイヤ８は、加熱室３の側壁に設けたシール部２５を介して外部に引き出される。該シール部２５は、図６に示すように、シュータ７に固定した受け部材２５ａと、該受け部材２５ａに収容するパッキン２５ｂと、該パッキン２５ｂを押さえて固定する蓋部材２５ｃと、で構成される。前記パッキン２５ｂの材料としては、グラファイトパッキン等熱に強いパッキン材が適当である。また、該パッキン２５ｂにはワイヤ８が通され、該ワイヤ８は、前記熱電対２２を取り付けた温度検知手段１１の上下動によりパッキン２５ｂに対して相対移動することになる。従って、該パッキン２５ｂの材料は、耐摩耗性のあるものが好適に使用される。

粉体測定時における加熱容器４内における温度検知手段１１の上下動は次のようにして行う（図４（Ａ）、図４（Ｂ）参照）。
例えば、加熱容器４内の粉体Ｍの量が少なくなったり、或いは粉体Ｍの内部の下部で温度を測定するには、錘１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・を減らすと熱電対２２の側の錘２１が相対的に重くなるので全体として下方向に垂れ下がる。従って、粉体Ｍ内部或いは内部の深い部分の温度を測定することが可能となる。一方、粉体の量が多くなったり、或いは粉体Ｍの内部の上部の温度を測定するには、錘１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・を増やすと熱電対２２の側の錘２１が相対的に軽くなるので全体として上方向に移動する。従って、粉体Ｍ内部或いは内部の浅い部分の温度を測定することが可能となる。

次に、加熱容器４の内部の粉体Ｍの円筒体の軸方向の測定位置を変える場合には、粉体フィーダ６側にワイヤ８の巻き取り装置（図示省略）を設け、駆動してワイヤ８を巻き込んだり、巻きほどいたりすれば、温度検知手段１１は円筒軸方向に移動して、測定すべき粉体Ｍの測定位置を変えることができる。或いは、図７に示すように、前記Ｔ字形ガイド２０に金具２６を固定すると共に、該金具２６の左右にワイヤ２７、２８を取り付け、該ワイヤ２７、２８を操作してＴ字形ガイド２０が、ワイヤ８に対してスライドするようにしても良い。

この発明の図示した発明を実施するための最良の実施の形態は以上のようであるが、更に変形した形で実施しても良い。例えば、加熱容器４はロータリーキルンとしたが、ロータリーキルンに限らず、円筒状の回転しない加熱容器４として該加熱容器４内でコンベヤが移動するように構成し、該コンベヤに粉体を供給し、加熱容器４内で加熱処理した後シュータ７へ排出するようにしても良い。また、温度検知手段１１の上下動機構としては、図８に示すように、ワイヤ８を通した前記Ｔ字形ガイド２０に車輪３０の付いたガイド２９を設け、該ガイド２９の車輪３０に別個のワイヤ３２を係止させると共に、当該ワイヤの炉内側一端に熱電対２２を装着した金具付き錘３３を固定し、該ワイヤ３２を加熱容器４の外側で巻き取ったり、ほどいたりして上下させても良い。この場合、ワイヤ８張力調節手段（錘１０ａ，１０ｂ，・・）は不要となる。また、ワイヤ８に代えてレール（図示省略）とし、該レール上をガイド２０が移動するようにしても良い。

本発明は、原料となる粉体を加熱処理する際、粉体の温度を正確に知る必要のある工業用各種粉体の産業の分野に適用することができる。

本発明の粉体温度測定装置を備えた粉体加熱装置の全体概要図である。 本発明の粉体温度測定装置を構成する粉体供給用フィーダと、加熱容器と、シュータ部分の一部拡大図である。 図２のＡ−Ａ矢視図である。 図４（Ａ）は、加熱容器内を貫通させたワイヤに取り付けた温度検知手段を使用した場合の粉体温度測定装置の構成を示す図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＰ矢視図である。 温度検知手段の構成要素を示す図である。 加熱炉の側壁に設けたワイヤを通すためのシール部の構成を示す図である。 温度測定手段を加熱容器の中で軸方向に移動させる方法の例を示す図である。 粉体温度測定装置を構成する温度測定手段の他の構成要素を示す図である。

１ 熱処理装置
２ 加熱室
３ 加熱炉
４ 加熱容器
６ 粉体供給用フィーダ
７ シュータ
８ ワイヤ
９ 台座フレーム
１０ 錘
１１ 温度検知手段
１８ 回転支持台
１９ ジャッキ
２０ ガイド
２１ 錘
２２ 熱電対
２５ シール部

Claims (2)

1. 加熱炉と、該加熱炉内部に設けられ粉体を受け入れ熱処理する加熱容器と、前記加熱容器を貫通させた可撓性のあるワイヤと、該ワイヤの途中に係止され前記加熱容器内で上下動可能として粉体内部に位置せしめる温度検知手段と、を備え、前記温度検知手段は該ワイヤに対して相対移動するＴ字型ガイドと、該ガイドに取り付けた錘と、該錘に装着した熱電対と、を有し、該錘は軸方向に貫通する熱電対挿通穴と、該挿通熱電対の挿通線の圧止用螺子を有するとともに、軸方向下方に向かって断面積が減少するテーパ付下端部を有してなることを特徴とする熱処理装置。
2. 前記Ｔ字型ガイドに設けられたガイドには、車輪を設けて別個のワイヤを係止させ、該別個のワイヤ一端に熱電対を装着した金具付き錘を固定したことを特徴とする請求項１に記載の熱処理装置。

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