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図面 (12)

課題

雰囲気ガスの導入・排出を容易にし、かつ精度よくシールするとともに、処理物の供給・搬出を円滑にできるロータリーキルン装置を提供する。

解決手段

回転駆動可能な円筒体キルン本体)と加熱手段、供給装置排出装置からなるロータリーキルン装置であって、両端にキルン本体より小径キルン本体内部に連通している円管を設け、円筒トラフを有した被処理物供給用および排出用スクリューコンベアがこの円管を貫通した構成であり、円筒トラフの途中に設置された雰囲気ガスの出入り可能な開口を有した状筒と前記円管の間でシールする。排出用スクリューコンベアの先端の円筒トラフの上部は解放されてキルン本体内に挿入されており、この部分にキルンの回転により処理物を供給する供給板がキルン本体内に固定されていることを特徴とする。

概要

背景

ロータリーキルン装置セメントキルン産業廃棄物の乾燥等に広く使用されており、連続式乾燥処理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酸素ガス窒素ガス、若しくは還元ガス送り込み、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。

概要

雰囲気ガスの導入・排出を容易にし、かつ精度よくシールするとともに、処理物の供給・搬出を円滑にできるロータリーキルン装置を提供する。回転駆動可能な円筒体(キルン本体)と加熱手段、供給装置排出装置からなるロータリーキルン装置であって、両端にキルン本体より小径でキルン本体内部に連通している円管を設け、円筒トラフを有した被処理物供給用および排出用スクリューコンベアがこの円管を貫通した構成であり、円筒トラフの途中に設置された雰囲気ガスの出入り可能な開口を有した状筒と前記円管の間でシールする。排出用スクリューコンベアの先端の円筒トラフの上部は解放されてキルン本体内に挿入されており、この部分にキルンの回転により処理物を供給する供給板がキルン本体内に固定されていることを特徴とする。

目的

そこで、被処理物4aの処理を促進したり、無用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

効果

実績

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請求項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、前記キルン本体と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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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、前記キルン本体と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。

請求項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。

請求項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。

技術分野

0001

本発明は、流動性のある粉体粒状体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。

背景技術

0002

ロータリーキルン装置はセメントキルン産業廃棄物の乾燥等に広く使用されており、連続式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。

0003

近年では電池材料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酸素ガス窒素ガス、若しくは還元ガス送り込み、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。

0004

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。

0005

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。

0006

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。

0007

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。

0008

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、グランドパッキンメカニカルシール等他のシール構造であってもよい。

0009

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。

0010

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。

先行技術

0011

特開2014−40987号公報

発明が解決しようとする課題

0012

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。

0013

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。

0014

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。

0015

そこで、被処理物4aの処理を促進したり、無用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。

課題を解決するための手段

0016

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。

0017

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)と同芯の孔(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
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。

0018

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。

0019

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。

0020

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。

0021

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。

0022

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。

0023

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。

0024

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。

0025

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。

0026

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。

0027

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。

0028

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。

発明の効果

0029

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。

0030

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。

0031

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。

0032

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。

0033

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。

0034

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。

0035

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。

図面の簡単な説明

0036

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

0037

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。

0038

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。

0039

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。

0040

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。

0041

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。

0042

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。

0043

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。

0044

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)。

0045

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。

0046

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。

0047

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。

0048

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。

0049

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。

0050

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。

0051

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。

0052

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。

0053

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。

0054

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。

0055

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。

0056

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。

0057

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。

0058

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。

0059

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。

0060

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。

0061

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。

0062

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。

0063

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。

0064

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。

0065

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。

0066

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。

0067

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。

0068

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。

0069

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。

0070

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。

0071

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。

0072

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。

0073

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。

0074

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。

0075

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。

0076

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。

0077

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。

0078

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。

0079

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。

0080

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。

0081

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。

0082

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。

0083

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。

0084

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。

0085

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。

0086

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。

0087

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。

0088

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。

0089

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0.1m3/minから1m3/minまで調整可。

0090

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。

実施例

0091

キルン本体1内部の雰囲気状況は、排出ガス中酸素濃度で評価した。窒素ガス投入量が0.1m3/minでは酸素濃度0.12%であったが0.15m3/minで0.1%以下となり、処理品は規格合格した。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0.5m3/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。

0092

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。

0093

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

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