特許 6049023 ロータリーキルン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6049023

(24)【登録日】2016年12月2日

(45)【発行日】2016年12月21日

(54)【発明の名称】ロータリーキルン

(51)【国際特許分類】

   F27B 7/22 20060101AFI20161212BHJP

   F27B 7/26 20060101ALI20161212BHJP

【ＦＩ】

   F27B7/22

   F27B7/26

【請求項の数】1

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2014-160984(P2014-160984)

(22)【出願日】2014年8月7日

(65)【公開番号】特開2016-38139(P2016-38139A)

(43)【公開日】2016年3月22日

【審査請求日】2015年9月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】591173855

【氏名又は名称】杉山重工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090239

【弁理士】

【氏名又は名称】三宅 始

(74)【代理人】

【識別番号】100100859

【弁理士】

【氏名又は名称】有賀 昌也

(72)【発明者】

【氏名】杉山 大介

【審査官】 大畑 通隆

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−０９２３５４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２７Ｂ ５／００−７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転円筒の一端外周部と他端外周部にタイヤを設け、各タイヤをローラに載置して回転円筒を回転可能に、かつほぼ水平に設置し、回転円筒に処理原料を投入し、回転円筒の外部から処理原料を間接加熱するロータリーキルンであって、
耐熱鋼製の外筒とセラミックス製又は黒鉛製の内筒を備え、
外筒に内筒を嵌め込んで回転円筒を構成し、
内筒の一端に外筒の一端を掛止し、
内筒の長さを回転円筒の非加熱時及び加熱膨張時のいずれの場合でも内筒の他端面が外筒の他端開口端面と面一若しくは外筒の他端開口から突出するように設定し、
爪部材を外筒の他端に回転中心方向へ変位可能に設けるとともに、スプリングで外筒の一端方向へ付勢することにより内筒の他端面に圧接させたロータリーキルンであって、
回転円筒の他端外周部の前記タイヤはリブを介してスリーブと一体に設けられ、該スリーブの端部に前記爪部材をスリーブと一体に設け、該スリーブを外筒の他端外周部にその回転中心と平行に変位可能に嵌合し、
外筒の他端外周部に複数本のアームを一体に設け、該アームにロッドの一端を固定するとともに該ロッドを回転中心と平行に延ばして前記リブに形成した貫通穴を貫通して外筒の他端側に突出させ、突出端部に前記スプリングとしてコイルスプリングを装着したことを特徴とするロータリーキルン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はロータリーキルンに関する。

【背景技術】

【0002】

ロータリーキルンの一形式として、耐熱鋼製の回転円筒の一端外周部と他端外周部にタイヤを設け、各タイヤをローラに載置して回転円筒を回転可能に、かつ、ほぼ水平に設置し、回転円筒に処理原料を投入し、回転円筒の外部から処理原料を間接加熱するロータリーキルンが実用に供されている。

【0003】

ところで、リチウムイオン電池極剤、蛍光剤、キャパシタ極剤等の電子素材の製造工程では、処理原料を高温雰囲気中で加熱反応させる工程が不可欠であるが、この工程で処理原料に金属イオン、金属酸化物等の不純物が混入するのは許されない。そのため、従来の耐熱鋼製の回転円筒を備えたロータリーキルンは電子素材の製造工程で用いることができない。

【0004】

一方、特開２０００−２９７９８６号公報には、セラミックス製の回転円筒を備えたロータリーキルンが開示されている。このロータリーキルンでは、セラミックス製の回転円筒に処理原料を投入して加熱反応させるので、回転円筒に投入した電子素材に金属イオン、金属酸化物等の不純物の混入を防止できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０００−２９７９８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ロータリーキルンの回転円筒は自重を左右両端のローラで支持するので、回転円筒の中心部に大きな曲げ荷重が作用する。また、回転円筒には回転時、円筒の下半分と上半分に交互に圧縮荷重と引っ張り荷重が作用する。
セラミックス素材は鋼に比べ、曲げ荷重や引っ張り荷重に対する機械的強度が低いので、上記したように、ロータリーキルンの回転円筒をセラミックス製にした場合、引っ張り荷重や曲げ荷重で破損するのを避けるため、その大きさが制約され、せいぜい外形２５０mm長さ２０００mm程の小型の回転円筒しか製造できない。

【0007】

本発明はかかる問題点に鑑み、電子素材の製造工程で使用しても処理原料中に金属酸化物や金属イオン等の不純物が混入しない回転円筒を備えた大型のロータリーキルンを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

請求項１に記載の発明は、
回転円筒の一端外周部と他端外周部にタイヤを設け、各タイヤをローラに載置して回転円筒を回転可能に、かつほぼ水平に設置し、回転円筒に処理原料を投入し、回転円筒の外部から処理原料を間接加熱するロータリーキルンであって、
耐熱鋼製の外筒とセラミックス製又は黒鉛製の内筒を備え、
外筒に内筒を嵌め込んで回転円筒を構成し、
内筒の一端に外筒の一端を掛止し、
内筒の長さを回転円筒の非加熱時及び加熱膨張時のいずれの場合でも内筒の他端面が外筒の他端開口端面と面一若しくは外筒の他端開口から突出するように設定し、
爪部材を外筒の他端に回転中心方向へ変位可能に設けるとともに、スプリングで外筒の一端方向へ付勢することにより内筒の他端面に圧接させたロータリーキルンであって、
回転円筒の他端外周部の前記タイヤはリブを介してスリーブと一体に設けられ、該スリーブの端部に前記爪部材をスリーブと一体に設け、該スリーブを外筒の他端外周部にその回転中心と平行に変位可能に嵌合し、
外筒の他端外周部に複数本のアームを一体に設け、該アームにロッドの一端を固定するとともに該ロッドを回転中心と平行に延ばして前記リブに形成した貫通穴を貫通して外筒の他端側に突出させ、突出端部に前記スプリングとしてコイルスプリングを装着したことを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

請求項１に記載の発明によれば、内筒をセラミックス製又は黒鉛製としたので、処理原料として電子素材を加熱反応させる場合、処理原料に金属酸化物や金属イオン等の不純物が混入するのを防止できる。

【0010】

内筒を機械的強度の大きい耐熱鋼製の外筒に嵌め込むことにより、機械的強度の低いセラミックス製又は黒鉛製の内筒を外筒で補強できる。そのため、内筒、ひいては処理原料が投入される回転円筒を長くしてロータリーキルンの大型化を図ることができる。

【0011】

しかして、内筒及び外筒は加熱により膨張し、それぞれの回転中心方向の寸法及び径方向の寸法が伸長する。内筒はセラミックス製又は黒鉛製であり、外筒は耐熱鋼製であるので、外筒の膨張率が内筒の膨張率より大きい。そのため、図４（Ａ）に示すように、外筒 と、外筒に嵌め込んだ内筒との間にそれぞれの径方向への伸長差によって隙間が生ずる。隙間が生じた状態で外筒と内筒が回転すると、図４（Ｂ）に示すように、内筒は外筒の中で歳差運動するので、破損し易い。

【0012】

請求項１に記載の発明によれば、内筒の長さを回転円筒の非加熱時及び加熱膨張時のいずれの場合でも内筒の他端面が外筒の他端開口端面と面一若しくは外筒の他端開口から突出するように設定したので、加熱及び非加熱いずれの状態でも爪部材がスプリングの力で内筒の他端面に常時圧接し、外筒と内筒が爪部材によって連結される。そのため、外筒と内筒が一体回転するので、内筒の歳差運動に起因する破損を防止できる。

【0013】

また、タイヤを外筒に変位可能に設けたので、加熱時タイヤは外筒の回転中心方向への伸長に影響されることなく、内筒の伸長寸法分だけ回転中心方向へ変位する。内筒の伸長寸法は外筒の伸長寸法より短いので、タイヤの回転中心方向への移動距離を少なくできる。従って、加熱時における一端のタイヤと他端のタイヤの間のスパンの伸長を少なくできる。そのため、加熱時にスパンが伸長して内筒に作用する曲げモーメントが増大するのを抑制し、内筒の破損をより効果的に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施例に係るロータリーキルンの概略構造を示す説明図である。

【図2】同ロータリーキルンの回転円筒の常温時と加熱時の状態を示す断面図である。

【図3】同回転円筒の一方のタイヤ部分を示す拡大断面図である。

【図4】外筒と内筒の歳差運動を示す説明図である。

【実施例】

【0015】

以下に本発明を図面に基づき説明する。図１には本発明の一実施例に係るロータリーキルン１０の概略構造が示されている。当該ロータリーキルン１０は回転円筒１１、ローラ１２，１３、電熱ヒータ１４及び排出チャンバー１５を備えている。詳しくは後述するが、回転円筒１１の一端と他端にはそれぞれタイヤ１６，１７が設けられている。回転円筒１１はタイヤ１６，１７をローラ１２，１３に載置することにより回転中心Ｏの回りに回転可能、かつ略水平に設置される。回転円筒１１には一端１１ａから処理原料が投入される。処理原料が投入された回転円筒１１は図示略のモータにより回転駆動されるとともに、回転円筒１１の外部から電熱ヒータ１４で加熱される。高温雰囲気の回転円筒１１の内部で加熱反応した処理原料は円筒体１１の他端１１ｂから排出チャンバー１５を通って外部に排出される。

【0016】

図２に回転円筒１１の詳細を図示する。回転円筒１１はステンレス系耐熱鋼製の外筒１８と、外筒１８に嵌め込まれた黒鉛製の内筒１９で構成されている。外筒１８の一端面に内向きのフランジ１８ａが形成されている。内筒１９は外筒１８の他端開口から一端がフランジ１８ａに当接するまで挿入されている。これにより外筒１８の一端が内筒１９の一端に掛止されている。内筒１９は一端がフランジ１８ａに当接するまで外筒１８に挿入した状態で所定寸法だけ外筒１８の他端開口から突出するようにその長さ寸法が設定されている。外筒１８及び内筒１９は電熱ヒータ１４で加熱されると回転中心方向及び径方向に膨張する。内筒１９の長さは回転円筒１１の非加熱時及び加熱膨張時のいずれの場合でも内筒１９の他端面が外筒１８の他端開口端面と面一若しくは外筒１８の他端開口から突出するように設定されている。

【0017】

本実施例では、内筒１９は熱膨張率が５×１０^−６／Ｋ゜の黒鉛製のものを用い、外筒１８は熱膨張率１５×１０^−６／Ｋ゜のステンレス系耐熱鋼製のものを用いている。回転円筒１１の非加熱時の外筒１８の全長をＬ１とすれば、回転円筒１１を８００゜Ｃに加熱したときの外筒１８の全長Ｌ２＝Ｌ１（１＋１５×１０^−６×８００）となる。また、回転円筒１１の非加熱時の内筒１９の全長をＳ１とすれば、回転円筒を８００゜Ｃに加熱したときの内筒１９の全長Ｓ２＝Ｓ１（１＋５×１０^−６×８００）となる。

【0018】

本実施例では、外筒１８の長さＬ１が７０００ｍｍのものを用いている。電熱ヒータ１４による回転円筒１１の加熱温度が８００゜Ｃの場合、熱膨張によって回転中心方向に伸びる外筒１８の全長Ｌ２＝７０００×（１＋１５×１０^−６×８００）＝７０８４ｍｍとなる。回転円筒１１の非加熱時及び加熱膨張時のいずれの場合でも内筒１９の他端面が外筒１８の他端開口端面と面一若しくは外筒１８の他端開口から突出するには内筒１９の非加熱時の長さＳ１が次式を満たす必要がある。
Ｓ１（１＋５×１０^−６×８００）≧７０８４
上式を満たすべく、内筒１９の非加熱時の長さＳ１は７０５６ｍｍ、もしくはこれより長く設定されている。

【0019】

図２に示すように、外筒１８の一端外周部にはタイヤ１６が一体に設けられている。このタイヤはローラ１２に載置されるとともに、回転円筒１１が他端方向へ移動しないようにローラ２１，２２で左右から挟持されている。外筒１８の他端外周部にはタイヤ１７が組み付けられている。図３に拡大して図示するように、このタイヤ１７はスリーブ２２にリブ２３を介して一体に設けられている。スリーブ２２の端部には内側に屈曲する爪部２４が一体に設けられている。タイヤ１７はスリーブ２２を外筒１８の他端外周部に嵌合することにより回転中心と平行に変位可能に外筒１８に組み付けられている。

【0020】

外筒１８の他端の外周部には４本のアーム２５が等角度間隔で一体に設けられ、各アーム２５にロッド２６がナット２７，２８で固定されている。このロッド２６は回転中心と平行に延びるようにアーム２５に取り付けられている。ロッド２６はタイヤ１７のリブ２３に形成した貫通穴２９を貫通して外筒１８の他端側に突出し、ロッド２６の突出端部にコイルスプリング３０が装着されている。コイルスプリング３０はワッシャー３１とナット３２でロッド２６から抜け止めされ、タイヤ１７を外筒１８の一端方向へ付勢している。このコイルスプリング３０のばね力によってタイヤ１７と一体の爪部材２４が内筒１９の他端開口端面に圧接している。

【0021】

本実施例に係るロータリーキルン１０の構造は以上の通りであって、内筒１９を黒鉛製としたので、処理原料として電子素材を回転円筒１１に投入して加熱反応させる場合、処理原料に金属酸化物や金属イオン等の不純物が混入するのを防止できる。

【0022】

内筒１９を機械的強度の大きいステンレス系耐熱鋼製の外筒１８に嵌め込むことにより、機械的強度の低い黒鉛製の内筒１９を外筒１８で補強できる。そのため、内筒１９、ひいては処理原料が投入される回転円筒１１を長くしてロータリーキルン１０の大型化を図ることができる。

【0023】

内筒１９の長さを回転円筒１１の非加熱時及び加熱膨張時のいずれの場合でも内筒１９の他端面が外筒１８の他端開口端面と面一若しくは外筒１８の他端開口から突出するように設定したので、加熱及び非加熱いずれの状態でも爪部材２４がスプリング３０の力で内筒１９の他端面に常時圧接し、外筒１８と内筒１９が爪部材２４によって連結される。そのため、外筒１８と内筒１９が一体回転するので、内筒１９の歳差運動に起因する破損を防止できる。

【0024】

タイヤ１７を外筒１８に変位可能に設けたので、加熱時タイヤ１７は外筒１８の回転中心方向への伸長に影響されることなく、内筒１９の伸長寸法分Ｓｅ（図２参照）だけ回転中心方向へ変位する。内筒１９の伸長寸法Ｓｅは外筒１８の伸長寸法より短いので、タイヤ１７の回転中心方向への移動距離を少なくできる。従って、加熱時における一端のタイヤ１６と他端のタイヤ１７の間のスパンの伸長を少なくできる。そのため、加熱時にスパンが伸長して内筒１９に作用する曲げモーメントが増大するのを抑制し、内筒１９の破損をより効果的に防止できる。
なお、本実施例では内筒１９の材質として、黒鉛を用いたが、黒鉛に代えてセラミックスを使っても電子材料に不純物が混入するのを防止できる。

【符号の説明】

【0025】

１０…ロータリーキルン
１１…回転円筒
１２，１３…ローラ
１４…電熱ヒータ
１５…排出チャンバー
１６，１７…タイヤ
１８…外筒
１９…内筒
２４…爪部材
３０…コイルスプリング

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】