JP7070104B2

JP7070104B2 - 回転炉

Info

Publication number: JP7070104B2
Application number: JP2018106794A
Authority: JP
Inventors: 真人道内
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2018-06-04
Filing date: 2018-06-04
Publication date: 2022-05-18
Anticipated expiration: 2038-06-04
Also published as: JP2019211144A

Description

本開示は、回転炉に関する。

特開２０１６－２９９０１０号公報（特許文献１）、特開２００２－３８８５号公報（特許文献２）および特開２００１－２６２１４７号公報（特許文献３）には、バーナー等の熱風を熱源とする回転炉が開示されている。また特開平３－２５２３０６号公報（特許文献４）および特開昭５５－９０４０６号公報（特許文献５）には、棒状のグラファイトからなる発熱体を回転体の内部に設置した回転炉が開示されている。

特開２０１６－２９９０１０号公報特開２００２－３８８５号公報特開２００１－２６２１４７号公報特開平３－２５２３０６号公報特開昭５５－９０４０６号公報

バーナー等の熱風を熱源とする連続炉においては熱量が不足するため、たとえば１６００℃以上の高温で熱処理を行うことが困難である。たとえば１６００℃以上の高温で処理するための熱処理炉には、熱源としてグラファイト製の発熱体を選択することが一般的である。

しかしながら、高温でグラファイトが反応性ガス（たとえば水素、二酸化炭素など）にさらされると、グラファイトが反応性ガスと反応して損耗する。また処理物がグラファイトと反応する材料の場合には、処理物がグラファイトと接触することで、グラファイトが損耗する。そのため、従来の連続炉においては、グラファイト製の発熱体の損耗により短期でのメンテナンスが必要となり、長期に安定して操炉することができなかった。

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、長期に安定して操炉可能な回転炉を提供することである。

本開示に係る回転炉は、筐体と、断熱部材と、１対の隔壁板と、回転管と、発熱体とを備えている。筐体は、円筒形状である。断熱部材は、筐体の内径より小さい外径を有する円筒形状であり、筐体の中心軸を取り囲み、かつ筐体内に設置されている。１対の隔壁板は、筐体内において断熱部材の一端および他端に設置され、中心軸を取り囲み、かつ断熱部材の内径よりも小さい径の１対の貫通孔を有している。回転管は、１対の貫通孔に支持されると共に摺動可能に設置され、かつ内部に処理物が装入される。発熱体は、断熱部材の内壁と、１対の隔壁板と、回転管の外壁とで区画される空間に設けられ、かつグラファイトから構成されている。

本開示によれば、長期に安定して操炉可能な回転炉を提供することができる。

第１実施形態に係る回転炉の構成を示す断面模式図である。図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面模式図である。図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面模式図である。第２実施形態に係る回転炉の構成を示す断面模式図である。第３実施形態に係る回転炉の構成を示す断面模式図である。第４実施形態に係る回転炉が有する回転管の組み立て前の構成を示す断面模式図である。第４実施形態に係る回転炉が有する回転管の組み立て後の構成を示す断面模式図である。第５実施形態に係る回転炉が有する回転管の組み立て前の構成を示す断面模式図である。第５実施形態に係る回転炉が有する回転管の組み立て後の構成を示す断面模式図である。

［本開示の実施形態の概要］
まず、本開示の実施形態の概要について説明する。

（１）本開示に係る回転炉１００は、筐体１と、断熱部材２と、１対の隔壁板３と、回転管４と、発熱体６とを備えている。筐体１は、円筒形状である。断熱部材２は、筐体１の内径より小さい外径を有する円筒形状であり、筐体１の中心軸Ａを取り囲み、かつ筐体１内に設置されている。１対の隔壁板３は、筐体１内において断熱部材２の一端および他端に設置され、中心軸Ａを取り囲み、かつ断熱部材２の内径よりも小さい径の１対の貫通孔３１ｄ、３２ｄを有している。回転管４は、１対の貫通孔３１ｄ、３２ｄに支持されると共に摺動可能に設置され、かつ内部に処理物が装入される。発熱体６は、断熱部材２の内壁と、１対の隔壁板３と、回転管４の外壁とで区画される空間５に設けられ、かつグラファイトから構成されている。

上記（１）に係る回転炉１００によれば、発熱体６を回転管４の外側に設けることにより、回転管４の内部に装入される処理物が発熱体６に接触することを抑制することができる。また発熱体６を、断熱部材２の内壁と１対の隔壁板３と回転管４の外壁とで区画される空間５に設けることにより、反応性のガスを使用する場合においても、発熱体６が反応性のガスと反応することを抑制することができる。そのため、発熱体６の損耗を抑制することができる。結果的に、長期に安定して操炉可能な回転炉１００を提供することができる。

（２）上記（１）に係る回転炉１００は、筐体１の一端および他端に設けられ、かつ筐体１内を気密状態にするための１対の気密扉７と、回転管４の内部に反応ガスを導入するための反応ガス導入口８と、筐体１の内部からガスを排気するための排気口９とを備えていてもよい。これにより、反応ガスを流しながら処理物を処理することができる。

（３）上記（２）に係る回転炉１００において、反応ガスは、水素を含有していてもよい。水素ガスは約１２００℃以上でグラファイトと反応してメタンを生成する。そのため、従来の回転炉１００においては、発熱体６の損耗が激しくなり、水素を使用することができなかった。上記（２）に係る回転炉１００によれば、反応ガスが水素を含有している場合であっても、発熱体６の損耗を抑制することができる。そのため、反応ガスとして水素を使用することができる。

（４）上記（１）～（３）のいずれかに係る回転炉１００は、空間５にパージガスを導入するためのパージガス導入口１０を備えていてもよい。パージガスは、不活性ガスであってもよい。発熱体６が設置された空間５を不活性ガスで満たすことにより、反応ガスが発熱体６と反応することをさらに抑制することができる。結果として、発熱体６をさらに長寿命化することができる。

（５）上記（４）に係る回転炉１００において、１対の隔壁板３の各々と、回転管４との間には、パージガスを空間５から排出するための隙間１３が設けられていてもよい。発熱体６が設置された空間５における圧力を当該空間５の外部の圧力よりも高くして、パージガスを当該空間５から排出することで、反応ガスが発熱体６と反応することをさらに抑制することができる。結果として、発熱体６をさらに長寿命化することができる。

（６）上記（１）～（５）のいずれかに係る回転炉１００において、処理物は、金属酸化物を含有していてもよい。処理物が酸化物を含有する場合、熱処理で酸化物がグラファイト製の発熱体６から炭素を奪い、発熱体６を損耗させる可能性がある。上記（１）～（５）のいずれかに係る回転炉１００によれば、処理物が金属酸化物を含有している場合であっても、発熱体６の損耗を抑制することができる。

（７）上記（１）～（６）のいずれかに係る回転炉１００において、発熱体６は、１６００℃以上２４００℃以下で発熱するように構成されていてもよい。グラファイトの損耗は約１６００℃以上から激しくなるため、従来はこの温度域で動作するグラファイト製の回転炉１００がなかった。上記（１）～（６）のいずれかに係る回転炉１００によれば、この温度域で動作するグラファイト製の回転炉１００を提供することができる。

（８）上記（１）～（７）のいずれかに係る回転炉１００において、回転管４は、一方の開口部から処理物を連続的に装入されると共に、他方の開口部から熱処理後の処理物を連続的に排出するように構成されていてもよい。グラファイト製の発熱体６の損耗を抑制できることにより、連続で処理物を処理した場合であっても、長期に安定して操炉することができる。

（９）上記（１）～（８）のいずれかに係る回転炉１００において、回転管４は、複数に分割可能に構成されていてもよい。処理物と直接触れる回転管４の損耗部を交換可能とすることにより、回転管４の全体を交換する必要性がなくなる。そのため、メンテナンス費用を抑制することができる。

［本開示の実施形態の詳細］
以下、実施の形態について図に基づいて説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。

（第１実施形態）
まず、第１実施形態に係る回転炉１００の構成について説明する。

図１に示されるように、第１実施形態に係る回転炉１００は、筐体１と、断熱部材２と、１対の隔壁板３と、回転管４と、発熱体６と、１対の気密扉７と、反応ガス導入口８と、排気口９とを主に有している。筐体１は、円筒形状である。筐体１は、筐体内壁１ｄと、筐体外壁１ｃと、筐体一方端部１ａと、筐体他方端部１ｂとを有している。筐体内壁１ｄは、１対の隔壁板３に接している。筐体一方端部１ａには、一対の気密扉７の一方が設置されている。筐体他方端部１ｂには、一対の気密扉７の他方が設置されている。

断熱部材２は、筐体１内に設置されている。断熱部材２は、筐体１の中心軸Ａを取り囲んでいる。断熱部材２は、筐体１の内径（第１直径Ｄ１）より小さい外径（第２直径Ｄ２）を有する円筒形状である。断熱部材２を構成する材料は、たとえばグラファイトファイバーである。具体的には、断熱部材２は、たとえば繊維状グラファイトフェルトの積層成形材により構成されている。断熱部材２は、断熱部材内壁２ｄと、断熱部材外壁２ｃと、断熱部材一方端部２ａと、断熱部材他方端部２ｂとを有している。断熱部材内壁２ｄは、回転管４から離間している。断熱部材外壁２ｃは、筐体内壁１ｄから離間している。

図１に示されるように、１対の隔壁板３は、筐体１内において断熱部材２の一端および他端に設置されている。１対の隔壁板３は、中心軸Ａを取り囲んでいる。１対の隔壁板３は、断熱部材２の内径（第３直径Ｄ３）よりも小さい径（第４直径Ｄ４）の１対の貫通孔３１ｄ、３２ｄを有している。具体的には、１対の隔壁板３は、第１板３１と、第２板３２とを有している。断熱部材２は、第１板３１と、第２板３２との間に設置されている。１対の隔壁板３を構成する材料は、たとえばＣＩＰ（ＣｏｌｄＩｓｏｓｔａｔｉｃＰｒｅｓｓｉｎｇ）成形により製造された等方性グラファイトである。

第１板３１は、第１貫通孔３１ｄと、第１板外壁３１ｃと、第１板一方端部３１ａと、第１板他方端部３１ｂとを有している。第１貫通孔３１ｄは、回転管４を取り囲んでいる。第１板外壁３１ｃは、筐体内壁１ｄに接している。第１板他方端部３１ｂは、断熱部材一方端部２ａに接している。第２板３２は、第２貫通孔３２ｄと、第２板外壁３２ｃと、第２板一方端部３２ａと、第２板他方端部３２ｂとを有している。第２貫通孔３２ｄは、回転管４を取り囲んでいる。第２板外壁３２ｃは、筐体内壁１ｄに接している。第２板一方端部３２ａは、断熱部材他方端部２ｂに接している。

回転管４は、１対の貫通孔に支持されると共に摺動可能に設置されている。具体的には、回転管４は、第１貫通孔３１ｄと、第２貫通孔３２ｄとにより支持されている。回転管４は、第１貫通孔３１ｄおよび第２貫通孔３２ｄの各々に挿通されている。回転炉１００を用いて処理物を処理する際、回転管４の内部には処理物（図示せず）が装入される。回転管４は、回転管内壁４ｄと、回転管外壁４ｃと、回転管一方端部４ａと、回転管他方端部４ｂとを有している。回転管外壁４ｃの一部は、第１貫通孔３１ｄおよび第２貫通孔３２ｄの各々において摺動可能な状態で接している。回転管４を構成する材料は、たとえばグラファイト（押出材）である。

発熱体６は、断熱部材内壁２ｄと、１対の隔壁板３と、回転管外壁４ｃとで区画される空間５に設けられている。具体的には、発熱体６は、第１板他方端部３１ｂと、第２板一方端部３２ａとの間に配置されている。発熱体６は、回転管外壁４ｃの外側であって、かつ断熱部材内壁２ｄの内側に配置されている。発熱体６は、グラファイトから構成されている。具体的には、発熱体６は、たとえばＣＩＰ成形により製造された等方性グラファイトである。発熱体６には、図示しない電源に接続されており、発熱体６に電力を供給可能に構成されている。

発熱体６は、たとえば１６００℃以上２４００℃以下で発熱するように構成されている。発熱体６の温度の下限は、特に限定されないが、たとえば１６５０℃以上であってもよいし、１７００℃以上であってもよい。発熱体６の温度の上限は、特に限定されないが、たとえば２３５０℃以下であってもよいし、２３００℃以下であってもよい。

図１に示されるように、１対の気密扉７は、筐体１の一端および他端に設けられている。１対の気密扉７は、筐体１内を気密状態にするためのものである。１対の気密扉７は、第１扉７１と、第２扉７２とを有している。第１扉７１は、筐体一方端部１ａに取り付けられている。第２扉７２は、筐体他方端部１ｂに取り付けられている。筐体１は、第１扉７１と、第２扉７２との間に配置されている。

反応ガス導入口８は、回転管４の内部に反応ガスを導入するためのものである。反応ガス導入口８の一端は、筐体１の外部に位置しており、図示しない反応ガス供給部に繋がっている。反応ガス導入口８の他端は、回転管４の内部に繋がっている。反応ガス導入口８は、たとえばＬ型状に折れ曲がっている。反応ガス導入口８は、たとえば第１配管８１と、第２配管８２とを有している。第２配管８２は、第１配管８１に繋がっている。第２配管８２は、たとえば筐体１の中心軸Ａに沿って延在するように配置されている。第１配管８１は、第２配管８２は、たとえば筐体１の中心軸Ａに対して垂直な方向に延在するように配置されていてもよい。

排気口９は、筐体１の内部からガスを排気するためのものである。排気口９は、たとえば筐体１に設けられている。具体的には、排気口９の一端は、たとえば筐体内壁１ｄに設けられていてもよい。排気口９の他端は、筐体１の外部に位置している。排気口９は、たとえば筐体１を貫通するように設けられている。なお、筐体１の内部から排出されるガスは、たとえば反応ガスである。当該ガスは、後述するパージガスを含んでいてもよい。

第１実施形態に係る回転炉１００は、パージガス導入口１０を有していてもよい。パージガス導入口１０は、断熱部材内壁２ｄと、１対の隔壁板３と、回転管外壁４ｃとで区画される空間５にパージガスを導入するためのものである。具体的には、パージガス導入口１０の一端は、たとえば断熱部材内壁２ｄに設けられていてもよい。パージガス導入口１０の他端は、筐体１の外部に位置している。パージガス導入口１０は、たとえば筐体１および断熱部材２の各々を貫通するように設けられている。パージガスは、たとえば窒素などの不活性ガスである。

図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面模式図である。図２に示されるように、中心軸Ａに対して垂直な断面において、回転管４、発熱体６、断熱部材２および筐体１の各々は、たとえばリング状である。発熱体６は、回転管４を取り囲んでいる。断熱部材２は、発熱体６を取り囲んでいる。筐体１は、断熱部材２を取り囲んでいる。図２に示されるように、発熱体６は、回転管４から離間している。断熱部材２は、発熱体６から離間している。筐体１は、断熱部材２から離間している。回転管４の回転軸は、たとえば筐体１の中心軸Ａと一致している。発熱体６および断熱部材２の各々の中心軸は、たとえば筐体１の中心軸Ａと一致している。

図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面模式図である。図３に示されるように、中心軸Ａに対して垂直な断面において、一対の隔壁板３の各々は、たとえばリング状である。一対の隔壁板３の各々は、回転管４を取り囲んでいる。図３に示されるように、一対の隔壁板３の各々の内壁は、全周囲において、回転体外壁に接していてもよい。同様に、一対の隔壁板３の各々の外壁は、全周囲において、筐体内壁１ｄに接していてもよい。一対の隔壁板３の各々の中心軸は、たとえば筐体１の中心軸Ａと一致している。

次に、回転炉１００を用いた熱処理時の動作について説明する。
まず、図示しない電源を用いて、グラファイト製の発熱体６が給電される。これにより、発熱体６は、たとえば１６００℃以上２４００℃以下の温度で発熱する。発熱体６の発熱により回転管４の外壁が加熱されると共に、その熱が回転管内壁４ｄに伝熱される。次に、筐体１の外部から回転管４の内部に反応ガス導入口８を介して反応ガスが供給される。供給された反応ガスは、回転管４の内部を流れる。具体的には、反応ガスは、反応ガス導入口８から排気口９に向かって流れる。

反応ガスは、筐体１に設けられた排気口９から排気される。反応ガスは処理物の目的とする反応に合わせて適宜選択される。水素による還元反応を目的とする場合には水素を含有する反応ガスが選択される。また窒素による窒化反応を目的とする場合には窒素を含有する反応ガスが選択される。

反応ガスが回転管４の内部に供給されている間、発熱体６を設置した空間５には筐体１の外部からパージガスが導入されている。パージガスの流れについて本発明では特に限定しないが、例えば筐体１に設けられたパージガス排気口９を介して、パージガスが排気されてもよい。具体的には、パージガスは、パージガス導入口１０から発熱体６を設置した空間５に導入され、その後パージガス排気口９から排気されてもよい。このような構成とすることで、発熱体６を回転管４の内部の雰囲気から防護することができる。

回転管４は、たとえば一方の開口部から処理物を連続的に装入されると共に、他方の開口部から熱処理後の処理物を連続的に排出するように構成されている。一方の開口部は、たとえば回転管一方端部４ａに設けられている。他方の開口部は、たとえば回転管他方端部４ｂに設けられている。反応ガスとパージガスとが導入されている回転炉１００において、図示しない処理物供給機構から回転管４の内部に処理物が連続的に供給される。処理物の種類は、特に限定されないが、処理物はたとえば金属酸化物を含有していてもよい。本実施形態の回転炉１００においては、金属酸化物と、当該金属酸化物を還元するための炭素とを含有する処理物を好適に扱うことができる。具体例を挙げれば、処理物は、チタン酸化物と、それを還元炭化するための炭素とを含有している。

処理物は、たとえば回転管一方端部４ａから回転管４の内部に供給される。処理物は、回転管４の内部に供給されたのち、図示しない回転機構によって回転駆動される回転管４の内壁を転動することで、回転管４の一端から他端に向けて移動することとなる。処理物は、回転管４の内部を移動しながら発熱体６から熱を供給される。これにより、狙いの熱処理反応が達成される。熱処理された処理物は、たとえば回転管他方端部４ｂから回転管４の外部に排出され、図示しない処理物回収機構により筐体１の外部で回収される。

回転管４は、水平面に対して傾斜していてもよい。回転管一方端部４ａは、回転管他方端部４ｂよりも高い位置に配置されていてもよい。回転管４が傾斜している場合、回転管４の回転に伴って処理物は回転管内壁４ｄとの摩擦で周方向へ上昇し、その後に重力により内壁に沿って滑落しながら軸方向の下方へ移動する。別の観点から言えば、処理物は、中心軸Ａの周りを回転しながら回転管一方端部４ａから回転管他方端部４ｂに向かって移動する。なお、回転管４は、水平面に対して平行であってもよい。回転管４が傾斜していなくとも、回転管４の内壁にらせん状のガイド部材を設けることにより、処理物を軸方向に移動させることができる。

この一連の熱処理動作の際、回転管４の内部に発熱体６を設けていると、処理物（一例では酸化チタンを含有）が発熱体６に接触した際、発熱体６を構成する炭素が処理物と反応することにより、発熱体６が損耗する。また反応ガスが水素を含有している場合、発熱体６を構成する炭素が水素と反応してメタンを生成することにより、発熱体６が損耗する。これに対して、第１実施形態の回転炉１００においては、発熱体６を回転管外壁４ｃと隔壁板３と断熱部材内壁２ｄとで区画された空間５に設けたことで、発熱体６が処理物や反応ガスに接触することを抑制することができる。結果として、処理物や反応ガスとの反応によって、発熱体６が損耗することを抑制することができる。

次に、第１実施形態に係る回転炉１００の作用効果について説明する。
第１実施形態に係る回転炉１００によれば、発熱体６を回転管４の外側に設けることにより、回転管４の内部に装入される処理物が発熱体６に接触することを抑制することができる。また発熱体６を、断熱部材２の内壁と１対の隔壁板３と回転管４の外壁とで区画される空間５に設けることにより、反応性のガスを使用する場合においても、発熱体６が反応性のガスと反応することを抑制することができる。そのため、発熱体６の損耗を抑制することができる。結果的に、長期に安定して操炉可能な回転炉１００を提供することができる。

また第１実施形態に係る回転炉１００は、筐体１の一端および他端に設けられ、かつ筐体１内を気密状態にするための１対の気密扉７と、回転管４の内部に反応ガスを導入するための反応ガス導入口８と、筐体１の内部からガスを排気するための排気口９とを備えていてもよい。これにより、反応ガスを流しながら処理物を処理することができる。

さらに第１実施形態に係る回転炉１００において、反応ガスは、水素を含有していてもよい。第１実施形態に係る回転炉１００によれば、反応ガスが水素を含有している場合であっても、発熱体６の損耗を抑制することができる。そのため、反応ガスとして水素を使用することができる。

さらに第１実施形態に係る回転炉１００は、空間５にパージガスを導入するためのパージガス導入口１０を備えていてもよい。パージガスは、不活性ガスであってもよい。発熱体６が設置された空間５を不活性ガスで満たすことにより、反応ガスが発熱体６と反応することをさらに抑制することができる。結果として、発熱体６をさらに長寿命化することができる。

さらに第１実施形態に係る回転炉１００において、処理物は、金属酸化物を含有していてもよい。処理物が酸化物を含有する場合、熱処理で酸化物がグラファイト製の発熱体６から炭素を奪い、発熱体６を損耗させる可能性がある。第１実施形態に係る回転炉１００によれば、処理物が金属酸化物を含有している場合であっても、発熱体６の損耗を抑制することができる。

さらに第１実施形態に係る回転炉１００において、発熱体６は、１６００℃以上２４００℃以下で発熱するように構成されていてもよい。第１実施形態に係る回転炉１００によれば、この温度域で動作するグラファイト製の回転炉１００を提供することができる。

さらに第１実施形態に係る回転炉１００において、回転管４は、一方の開口部から処理物を連続的に装入されると共に、他方の開口部から熱処理後の処理物を連続的に排出するように構成されていてもよい。グラファイト製の発熱体６の損耗を抑制できることにより、連続で処理物を処理した場合であっても、長期に安定して操炉することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る回転炉１００の構成について説明する。第２実施形態に係る回転炉１００は、主に１対の隔壁板３の各々と回転管４との間に隙間１３が設けられている構成において、第１実施形態に係る回転炉１００と異なっており、その他の構成ついては、第１実施形態に係る回転炉１００と同様である。以下、主に第１実施形態に係る回転炉１００と異なる構成を中心に説明する。

図４は、第２実施形態に係る回転炉１００の構成を示す断面模式図である。当該断面模式図は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線の位置に対応する。図４に示されるように、１対の隔壁板３の各々と回転管４との間に、隙間１３が設けられていてもよい。当該隙間１３は、パージガスを回転管外壁４ｃと隔壁板３と断熱部材内壁２ｄとで区画された空間５から排出するためのものである。１対の隔壁板３の各々の内径は、回転管４の外径よりも大きくてもよい。１対の隔壁板３の各々の中心軸は、筐体１の中心軸Ａからずれていてもよい。

図４に示されるように、回転管４の底部（鉛直下方部分）において回転管４は一対の隔壁板３の各々に接していてもよい。回転管４の頂部（鉛直上方部分）において回転管４は一対の隔壁板３の各々から離間していてもよい。一対の隔壁板３の各々の内壁は、回転体外壁の一部に接しており、残りの部分からは離間している。隙間１３の大きさは、回転管４の頂部から底部に向かうにつれて単調に小さくなっていてもよい。

第２実施形態に係る回転炉１００によれば、１対の隔壁板３の各々と、回転管４との間には、パージガスを空間５から排出するための隙間１３が設けられている。発熱体６が設置された空間５における圧力を当該空間５の外部の圧力よりも高くして、パージガスを当該空間５から排出することで、反応ガスが発熱体６と反応することをさらに抑制することができる。結果として、発熱体６をさらに長寿命化することができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係る回転炉１００の構成について説明する。第３実施形態に係る回転炉１００は、主に隙間１３の形状において、第２実施形態に係る回転炉１００と異なっており、その他の構成ついては、第２実施形態に係る回転炉１００と同様である。以下、第２実施形態に係る回転炉１００と異なる構成を中心に説明する。

図５は、第３実施形態に係る回転炉１００の構成を示す断面模式図である。当該断面模式図は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線の位置に対応する。図５に示されるように、１対の隔壁板３の各々と回転管４との間に設けられている隙間１３の形状は、たとえば略三角形である。当該隙間１３の数は、たとえば３個である。当該隙間１３は、１対の隔壁板３の各々の内壁に設けられた凹部により形成される。１対の隔壁板３の各々の内壁から外壁に向かうにつれて、凹部の幅は小さくなっていてもよい。１対の隔壁板３の各々の内径は、回転管４の外径よりも同じであってもよい。１対の隔壁板３の各々の中心軸Ａは、筐体１の中心軸Ａと一致していてもよい。

図５に示されるように、隙間１３は、回転管４の頂部（鉛直上方部分）に対向する位置に設けられていてもよい。隙間１３は、回転管４の頂部（鉛直上方部分）に対向する位置から±９０°回転した位置に設けられていてもよい。隙間１３は、回転管４の底部（鉛直下方部分）に対向する位置には設けられていなくてもよい。なお、上述した隙間１３の形状および個数は、あくまでも例示であり、上述した実施形態に限定されない。第３実施形態に係る回転炉１００は、第２実施形態に係る回転炉１００と同様の作用効果を奏する。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態に係る回転炉１００の構成について説明する。第４実施形態に係る回転炉１００は、回転管４が複数に分割可能に構成されている構成において、第１実施形態に係る回転炉１００と異なっており、その他の構成ついては、第１実施形態に係る回転炉１００と同様である。以下、第１実施形態に係る回転炉１００と異なる構成を中心に説明する。

図６は、第４実施形態に係る回転炉１００が有する回転管４の組み立て前の構成を示す断面模式図である。図６に示されるように、回転管４は、第１部材１１と、第２部材１２とを有している。第１部材１１は、第２部材１２に締結可能に構成されている。具体的には、第１部材１１は、第１管部１１ａと、第１ネジ部１１ｂとを有している。第１ネジ部１１ｂは、第１管部１１ａに連なっている。第１ネジ部１１ｂは、たとえば雄ネジである。同様に、第２部材１２は、第２管部１２ｂと、第２ネジ部１２ａとを有している。第２ネジ部１２ａは、第２管部１２ｂに連なっている。第２ネジ部１２ａは、たとえば雌ネジである。

図７は、第４実施形態に係る回転炉１００が有する回転管４の組み立て後の構成を示す断面模式図である。第１ネジ部１１ｂが第２ネジ部１２ａに締結されることにより、第１部材１１が第２部材１２に締結される。第１部材１１の第１管部１１ａは、回転管一方端部４ａを構成する。第２部材１２の第２管部１２ｂは、回転管他方端部４ｂを構成する。軸方向において、第１部材１１の長さは、第２部材１２の長さよりも短くてもよい。第１部材１１は、処理物が投入される開口部を形成している。

第４実施形態に係る回転炉１００によれば、回転管４は、複数に分割可能に構成されている。処理物と直接触れる回転管４の損耗部を交換可能とすることにより、回転管４の全体を交換する必要性がなくなる。そのため、メンテナンス費用を抑制することができる。

（第５実施形態）
次に、第５実施形態に係る回転炉１００の構成について説明する。第５実施形態に係る回転炉１００は、回転管４がネジではなく嵌合によって組み立てられる構成において、第４実施形態に係る回転炉１００と異なっており、その他の構成ついては、第４実施形態に係る回転炉１００と同様である。以下、第４実施形態に係る回転炉１００と異なる構成を中心に説明する。

図８は、第５実施形態に係る回転炉１００が有する回転管４の組み立て前の構成を示す断面模式図である。図８に示されるように、回転管４は、第１部材１１と、第２部材１２とを有している。第１部材１１は、第２部材１２と嵌合可能に構成されている。具体的には、第１部材１１は、管状である。第２部材１２は、第２管部１２ｂと、第３管部１２ｃとを有している。第３管部１２ｃは、第２管部１２ｂに連なっている。第３管部１２ｃの外径は、第２管部１２ｂの外径と同じである。第３管部１２ｃの内径は、第２管部１２ｂの内径よりも小さい。第１部材１１の外径は、第２管部１２ｂの内径とほぼ同じである。第３管部１２ｃの内径は、第１部材１１の外径よりも小さい。

図９は、第５実施形態に係る回転炉１００が有する回転管４の組み立て後の構成を示す断面模式図である。第１部材１１の外壁が第２管部１２ｂの内壁に嵌め合わされることにより、第１部材１１が第２部材１２に締結される。第１部材１１は、第３管部１２ｃの端部に接していてもよい。第１部材１１は、回転管一方端部４ａを構成する。第２部材１２の第３管部１２ｃは、回転管他方端部４ｂを構成する。第５実施形態に係る回転炉１００は、第４実施形態に係る回転炉１００と同様の作用効果を奏する。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１筐体
１ａ筐体一方端部
１ｂ筐体他方端部
１ｃ筐体外壁
１ｄ筐体内壁
２断熱部材
２ａ断熱部材一方端部
２ｂ断熱部材他方端部
２ｃ断熱部材外壁
２ｄ断熱部材内壁
３１対の隔壁板（隔壁板）
４回転管
４ａ回転管一方端部
４ｂ回転管他方端部
４ｃ回転管外壁
４ｄ回転管内壁
５空間
６発熱体
７気密扉
８反応ガス導入口
９排気口（パージガス排気口）
１０パージガス導入口
１１第１部材
１１ａ第１管部
１１ｂ第１ネジ部
１２第２部材
１２ａ第２ネジ部
１２ｂ第２管部
１２ｃ第３管部
１３隙間
３１第１板
３１ａ第１板一方端部
３１ｂ第１板他方端部
３１ｃ第１板外壁
３１ｄ第１貫通孔
３２第２板
３２ａ第２板一方端部
３２ｂ第２板他方端部
３２ｃ第２板外壁
３２ｄ第２貫通孔
７１第１扉
７２第２扉
８１第１配管
８２第２配管
１００回転炉
Ａ中心軸
Ｄ１第１直径
Ｄ２第２直径
Ｄ３第３直径
Ｄ４第４直径

Claims

円筒形状の筐体と、
前記筐体の内径より小さい外径を有する円筒形状であり、前記筐体の中心軸を取り囲み、かつ前記筐体内に設置される断熱部材と、
前記筐体内において前記断熱部材の一端および他端に設置され、前記中心軸を取り囲み、かつ前記断熱部材の内径よりも小さい径の１対の貫通孔を有する１対の隔壁板と、
前記１対の貫通孔に支持されると共に摺動可能に設置され、かつ内部に処理物が装入される回転管と、
前記断熱部材の内壁と、前記１対の隔壁板と、前記回転管の外壁とで区画される空間に設けられ、かつグラファイトから構成された発熱体と、
前記回転管の内部に反応ガスを導入するための反応ガス導入口と、
前記筐体の内部からガスを排気するための排気口と、
前記空間にパージガスを導入するためのパージガス導入口とを備え、
前記ガスは、前記反応ガスと前記パージガスとを含んでいる、回転炉。
前記筐体の一端および他端に設けられ、かつ前記筐体内を気密状態にするための１対の気密扉を備える、請求項１に記載の回転炉。
前記反応ガスは、水素を含有する、請求項２に記載の回転炉。
前記パージガスは、不活性ガスである、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転炉。
前記１対の隔壁板の各々と、前記回転管との間には、前記パージガスを前記空間から排出するための隙間が設けられている、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転炉。
前記処理物は、金属酸化物を含有する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の回転炉。
前記発熱体は、１６００℃以上２４００℃以下で発熱するように構成されている、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の回転炉。
前記回転管は、一方の開口部から前記処理物を連続的に装入されると共に、他方の開口部から熱処理後の前記処理物を連続的に排出するように構成されている、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の回転炉。
前記回転管は、複数に分割可能に構成されている、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の回転炉。