JP2013117329A - 粉体熱処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】１，５００℃前後もしくはそれ以上の高温で粉体材料を熱処理する場合に、加熱段階で粉体材料から生じるガスの円滑な抜き出しが可能であると共に、冷却段階におけるブリッジ発生も阻止することが可能であって、粉体材料の流動性を確保することができ、また、粉体材料を均質に熱処理することも可能な粉体熱処理装置を提供する。
【解決手段】粉体材料Ｐを装入する上方装入部３と、粉体材料を重力方向下方へ案内しつつ熱処理するガイドシャフト７と、粉体を排出する下方排出部４と、ガイドシャフトの上方から下方へ向けて挿入され、ガイドシャフト内の粉体材料の粉面部分及びその周辺を撹拌するための上側撹拌部材２０と、ガイドシャフトの下方から上方へ向けて、上側撹拌手段２０に対し距離を隔てて挿入され、ガイドシャフト内の粉体材料を撹拌するための下側撹拌部材５とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、１，５００℃前後もしくはそれ以上の高温で粉体材料を熱処理する場合に、加熱段階で粉体材料から生じるガスの円滑な抜き出しが可能であると共に、冷却段階におけるブリッジ発生も阻止することが可能であって、粉体材料の流動性を確保することができ、また、粉体材料を均質に熱処理することも可能な粉体熱処理装置に関する。

従来、粉体を熱処理する設備として、特許文献１が知られている。特許文献１の「粉体処理用シャフト炉」は、簡単な構成で、原料供給ホッパー内でのブリッジ形成防止、粉体間空気の大幅減少による粉体の酸化防止等を可能とした粉体処理用シャフト炉を提供することを課題とし、下端に原料供給管を、上部に原料補給バルブを有し、かつ原料供給管に原料供給バルブを備えた密閉式原料供給ホッパーと、装入室と、加熱部および冷却部を備えた炉本体と、間欠式排出装置を備えた排出室とを前記順序で連結し、原料供給管を装入室内に位置させて円筒状シャフトの上端が装入室内で原料供給管に対向し、下端が排出室に位置するように炉本体を上下に貫通配設し、原料供給ホッパー内の原料粉体を円筒状シャフトの上端に供給し、排出板で処理粉体を間欠的に切り出すように粉体処理用シャフト炉を構成している。

粉体を処理する一般的な設備において、粉体のブリッジを防止する技術としては、特許文献２〜６が知られている。

特許文献２の「ホッパー装置」は、広い範囲を小さな力で撹拌することに有利なブリッジ防止機構を備えるホッパー装置を提供することを課題とし、ホッパー装置は、粉粒状体を収容し、下部に設けられた排出口が開かれることにより排出口を通して粉粒状体を排出する貯留容器と、貯留容器の内部に粉粒状体によってブリッジが形成されることを防止するブリッジ防止機構とを備える。ブリッジ防止機構は、回転軸と、回転軸の中心軸に対して傾斜した１又は複数の傾斜面に沿って回転軸から放射状に延びる複数の撹拌棒とを含む。

特許文献３の「粉粒体貯蔵タンク装置」は、インターナルフロー現象、ブリッジ現象、或いは残留・固着現象などの発生を防止し、収容されている粉粒体をスムーズに流出させることにより先入れ先出しを保証し、且つ構造が簡単で、しかも従来のこの種の装置に後付けすることもできる粉粒体貯蔵タンク装置を提供することを課題とし、筒状体の下部に逆円錐形状をしたコーン部が連接され、このコーン部の下端頂部に排出口が設けられたタンク本体を備える粉粒体貯蔵タンク装置において、タンク本体の内部に、頂部を開口した円錐部をコーン部から支持脚により所定の間隔をあけて設置して構成されている。

特許文献４の「粉体のブリッジ防止・除去装置」は、粉体貯留タンク内に於ける粉体のブリッジの発生防止や粉体貯留タンク内に発生した粉体のブリッジの除去を行え、然も、既設の粉体貯留タンクにも簡単且つ容易に設置することができるようにすることを課題とし、上端部に粉体の投入口を、又、下端部に粉体の排出口を夫々有し、下部がホッパ状に形成された粉体貯留タンクに設置される粉体のブリッジ防止・除去装置であって、前記ブリッジ防止・除去装置は、粉体貯留タンク内に貯留されている粉体の層内に配置された振動体と、振動体に取り付けられ、振動体を振動させる振動機と、振動体及び振動機を粉体貯留タンクに支持する支持体とから成り、粉体貯留タンク内の粉体に直接振動を与えられるように構成している。

特許文献５の「粉砕物の貯蔵タンク」は、貯蔵された粉砕物に排出口の直上でブリッジ化や空洞化を起こさせることなく、スムーズに排出口から排出できる粉砕物の貯蔵タンクを提供することを目的とし、粉砕され回収された粉砕物を貯蔵するタンク本体と、タンク本体の下部に設けられた粉砕物の排出口とを備える粉砕物の貯蔵タンクにおいて、前記タンク本体内に貯蔵された前記粉砕物の上端と前記排出口に到る部分を上下方向に機械的に移動させる粉砕物の空洞化およびブリッジ化防止手段を備えている構成としている。

特許文献６の「サイロのブリッジ解消装置」は、粉体を貯留するサイロ本体の下端に取出口を設け、取出口の上部位置にサイロ本体内に高圧空気を噴き出す複数の高圧空気ノズルを設けた。他系統へ高圧空気を送気する高圧空気供給管をクーラーの手前で分岐して高圧空気供給管の分岐管を形成し、分岐管を高圧空気ノズルに連結した構成とし、クーラーの手前において分流した高温の乾燥した高圧空気が分岐管を通して高圧空気ノズルからサイロ本体に噴出することにより、粉体に湿気を与えることなくサイロ本体における粉体のブリッジ現象を防止することができる。既存の高圧空気を利用しているので、設備の簡略化およびコストの低減を図ることができる。

特開２００１−２６４１３号公報 特開２０１０−６４０２号公報 特開２００１−２７８３８４号公報 特開２００３−６３５９０号公報 特開平８−３３３０２４号公報 実開平５−５８６９２号公報

リチウムイオン二次電池用負極活物質や、生コークス、ピッチ、樹脂等に含まれるカーボン粉を黒鉛化処理して炭素粉末を製造する装置では、１，５００〜２，０００℃以上の高温で粉体材料を熱処理する。加熱段階では、粉体材料に含まれる不純物がガス化し、発生したガスによって粉体同士が固着し塊となってしまって、材料の流動性が阻害される。また、冷却段階では、粉体材料同士が凝集してブリッジが形成され、これによっても材料の流動性が阻害される。

これら粉体材料の流動性阻害に対しては、特許文献２〜６に開示されている撹拌操作が有効であるが、１，５００℃以上という高温の熱処理に対し、これら特許文献に示されている、ほぼ常温で使用されるホッパー装置等に設備されるブリッジ防止機構等をそのまま適用することはできなかった。

本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、１，５００℃前後もしくはそれ以上の高温で粉体材料を熱処理する場合に、加熱段階で粉体材料から生じるガスの円滑な抜き出しが可能であると共に、冷却段階におけるブリッジ発生も阻止することが可能であって、粉体材料の流動性を確保することができ、また、粉体材料を均質に熱処理することも可能な粉体熱処理装置を提供することを目的とする。

本発明にかかる粉体熱処理装置は、粉体材料を装入する上方装入部と、該上方装入部の下方に連設され、装入された粉体材料を重力方向下方へ案内しつつ熱処理する熱処理部と、該熱処理部の下方に連設され、熱処理された粉体を排出する下方排出部と、上記熱処理部の上方から下方へ向けて挿入され、該熱処理部内の粉体材料の粉面部分及びその周辺を撹拌するための上側撹拌部材と、上記熱処理部の下方から上方へ向けて、上記上側撹拌手段に対し距離を隔てて挿入され、該熱処理部内の粉体材料を撹拌するための下側撹拌部材と、これら上側撹拌部材及び下側撹拌部材を駆動する駆動手段とを備えたことを特徴とする。

前記上側撹拌部材は黒鉛製であり、該上側撹拌部材には金属製動力伝達部材が連結され、該金属製動力伝達部材が前記熱処理部にシール材を介して回転・摺動自在に挿通されることを特徴とする。

前記上側撹拌部材及び前記下側撹拌部材の少なくともいずれか一方には、その内部に加熱装置が内蔵されていることを特徴とする。

本発明にかかる粉体熱処理装置にあっては、１，５００℃前後もしくはそれ以上の高温で粉体材料を熱処理する場合に、加熱段階で粉体材料から生じるガスを円滑に抜き出すことができると共に、冷却段階におけるブリッジ発生も阻止することができて、粉体材料の流動性を確保することができ、また、粉体材料を均質に熱処理することもできる。

本発明に係る粉体熱処理装置の好適な一実施形態を示す側断面図である。 図１中、Ａ部拡大断面図である。 図１に示した粉体熱処理装置に用いられる上側及び下側撹拌部材の変形例を示す要部拡大側面図である。 図３中、Ｂ−Ｂ線矢視断面図である。 図１に示した粉体熱処理装置における粉体材料の流動状態を説明するための説明図である。 図１の粉体熱処理装置の下側撹拌部材に加熱装置を内蔵した様子を示す概略構成図である。

以下に、本発明に係る粉体熱処理装置の好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１には、本実施形態に係る粉体熱処理装置１の側断面図が示されている。本実施形態に係る粉体熱処理装置１は主に、上方部分が高さ方向に真直であって、下方部分が二股に分岐して形成された中空筒状の炉体シェル２と、炉体シェル２の上方かつ側方に配置され、炉体シェル２内部へ粉体材料Ｐを装入する上方装入部３と、炉体シェル２の下方部分に設けられ、炉体シェル２内部から、熱処理された粉体Ｐを排出する下方排出部４とを備えて構成される。

粉体材料Ｐは、例えばリチウムイオン二次電池用負極活物質や生コークス、ピッチ、樹脂等であって、これらを１，５００〜２，０００℃以上の高温に加熱して黒鉛化処理することにより、炭素粉末が得られる。もちろん、その他の粉体材料であっても良いことはもちろんである。

炉体シェル２は、粉末材料Ｐを熱処理する熱処理部を構成する。熱処理部は、加熱帯Ｈと冷却帯Ｃとから構成される。加熱帯Ｈは、炉体シェル２の上方部分に備えられ、冷却帯Ｃは、二股に分岐されることで斜め下方へ延出された一方の下方部分に備えられる。二股に分岐されることで炉体シェル２の高さ方向下方へ延出された他方の下方部分は、後述する下側撹拌部材５を設備するための挿通部６を構成する。下方排出部４は、冷却帯Ｃ側に設けられる。

炉体シェル２の内部には、当該炉体シェル２との間に隙間を隔てて、ガイドシャフト７が設けられる。ガイドシャフト７は、黒鉛など耐熱性に優れる素材で形成される。ガイドシャフト７は、下方部分を二股に分岐した炉体シェル２とほぼ同じ形態で、中空筒体状に形成され、加熱帯Ｈから冷却帯Ｃ及び挿通部６にわたって設けられる。

加熱帯Ｈにおいて、炉体シェル２とガイドシャフト７との間には、ガイドシャフト７を取り囲む配置でヒータ８が設けられると共に、ヒータ８と炉体シェル２との間には、断熱材９が充填される。ヒータ８は、ガイドシャフト７を加熱し、これによりガイドシャフト７内部を昇温する。

他方、冷却帯Ｃにおいて、炉体シェル２とガイドシャフト７との間の隙間には、冷却水Ｗが外部から循環供給され、これにより、ガイドシャフト７内部を冷却するための水冷ジャケット１０が構成される。

炉体シェル２の上部には、ガイドシャフト７の上端開口部７ａを覆って、気密性を有する中空ボックス状の上部シェル１１が設けられる。上部シェル１１には、ガイドシャフト７内へ粉体材料Ｐを装入する上方装入部３が接続される。

上方装入部３は、熱処理する粉体材料Ｐをガイドシャフト７の加熱帯Ｈへ供給するために一時的に貯留する供給ホッパー１２と、供給ホッパー１２の下端開口に設けられ、開閉作動されて粉体材料Ｐを供給ホッパー１２から払い出す開閉弁１３と、開閉弁１３に一端が接続されると共に他端が上部シェル１１内部に挿入され、開閉弁１３から払い出される粉体材料Ｐをガイドシャフト７内へ流下させるシュート１４とから構成され、シュート１４が上部シェル１１に接続されることで、上方装入部３の下方に熱処理部の加熱帯Ｈが連設される。

上方装入部３からガイドシャフト７内に装入される粉体材料Ｐは、加熱帯Ｈから冷却帯Ｃ及び挿通部６にわたって充満する。炉体シェル２の冷却帯Ｃ下端には、下方排出部４が設けられる。

下方排出部４は、ガイドシャフト７の下端開口部７ｂと連通する切り出し穴１５ａを有するロータリーディスク１５と、炉体シェル２に取付支持され、ロータリーディスク１５がその内部で摺動回転するのを案内すると共に、切り出し穴１５ａに連通される排出ポート１６ａが下端開口部７ｂ位置を避けて形成された水冷式のディスクハウジング１６と、ディスクハウジング１６に設けられ、ロータリーディスク１５を回転駆動する回転モータ１７とから構成され、ディスクハウジング１６が炉体シェル２に接続されることで、熱処理部の冷却帯Ｃの下方に下方排出部４が連設される。

冷却帯Ｃで冷却された粉体Ｐは、ガイドシャフト７の下端開口部７ｂと連通したロータリーディスク１５の切り出し穴１５ａへ向かって流れ込み、流れ込んだ粉体Ｐは、回転モータ１７によるロータリーディスク１５の回転動作でガイドシャフト７から切り出されて、ディスクハウジング１６内を排出ポート１６ａへ向かって移送され、その後、切り出し穴１５ａが排出ポート１６ａに連通することで、ディスクハウジング１６内から外方へ排出されるようになっている。

加熱帯Ｈから冷却帯Ｃ及び挿通部６にわたって粉体材料Ｐが充満している状態で、ロータリーディスク１５により下方排出部４から粉体Ｐを排出しつつ、開閉弁１３により供給ホッパー１２から粉体材料Ｐを供給することで、ガイドシャフト７は粉体材料Ｐを重力方向下方へ案内し、これにより粉体材料Ｐは炉体シェル２内部で連続的に熱処理される。

粉体材料Ｐの加熱処理により、ガイドシャフト７内にはガスが発生する。ガイドシャフト７の上方に位置してその上端開口部７ａと連通する上部シェル１１には、ガスを排出するためのガス排出管１８が接続される。ガス排出管１８には、ガイドシャフト７内部の圧力を制御するために、開度調節自在な調節弁１９が設けられる。

熱処理部の加熱帯Ｈ位置に対応するガイドシャフト７内部には、上方から下方へ向けて、ガイドシャフト７内に充満される粉体材料Ｐの粉面部分（上部表面部分）及びそれより深さ方向下方を含む周辺を、ガイドシャフト７内面からその中央にわたって撹拌・流動させるための上側撹拌部材２０が挿入される。

上側撹拌部材２０は本実施形態にあっては、先端が尖ったロッド状であって、その周面には、周方向に間隔を隔ててかつ長さ方向に多段に撹拌用のパドル２０ａが設けられている。上側撹拌部材２０は、耐熱性に優れる黒鉛製で形成される。上側撹拌部材２０には、高温のガイドシャフト７内に挿入される先端と反対側であって、温度の低い上部シェル１１内部に位置される基端に、ロッド状に形成された金属製動力伝達部材２１が連結される。

上部シェル１１上には上部架台２２が設置され、上部架台２２に搭載された上部駆動手段２３の出力軸に、動力伝達部材２１を介して、上側撹拌部材２０が連結される。上部シェル１１には、動力伝達部材２１を挿通させる上部貫通孔２４が形成される。これにより、上側撹拌部材２０は、上部架台２２側からガイドシャフト７内方へ挿入して設置される。

上部駆動手段２３は、ネジ機構等を備えて、その出力軸から、正逆往復回転運動及び上下方向往復直線運動を出力し、これにより上側撹拌部材２０を、ガイドシャフト７内で正逆回転作動と同時に上下方向往復作動する。

図２に示すように、上部貫通孔２４には、上部シェル１１の気密性を高く保持することができ、かつ金属製の動力伝達部材２１を回転摺動自在かつ上下方向摺動自在に挿通することができるシール材２５が設けられる。

異種材料である黒鉛製の上側撹拌部材２０と金属製の動力伝達部材２１との接続は、例えば図２に示すように、直線運動の伝達を確保するために、動力伝達部材２１の端部フランジ２１ａ外周に形成した雄ねじ部２１ｂ（図中、端部フランジ２１ａの断面をハッチングにて示している）に、上側撹拌部材２０の端部フランジ２０ｂに係合するカップリング部材２６の内周に形成した雌ネジ部２６ａを螺合し、そしてまた、回転運動の伝達を確保するために、これら上側撹拌部材２０及び動力伝達部材２１の軸心を避けて、それらの端部フランジ２０ｂ，２１ａに形成したキー溝に、キー２７を嵌合すればよい。

熱処理部の加熱帯Ｈ位置に対応するガイドシャフト７内部には、下方から上方へ向けて、ガイドシャフト７内に充満される粉体材料Ｐをガイドシャフト７内面からその中央にわたって撹拌・流動させるための下側撹拌部材５が挿入される。下側撹拌部材５は、上側撹拌部材２０に対し、ガイドシャフト７の高さ方向に距離を隔てて配置される。従って、ガイドシャフト７内には、撹拌部材５，２０が存在しない領域Ｚが設定される。

下側撹拌部材５は上側撹拌部材２０と同様に、先端が尖ったロッド状であって、その周面には、周方向に間隔を隔ててかつ長さ方向に多段に撹拌用のパドル５ａが設けられる。下側撹拌部材５も、耐熱性に優れる黒鉛製で形成される。

炉体シェル２の挿通部６直下には下部架台２８が取り付けられ、下部架台２８に搭載された下部駆動手段２９の出力軸に、下側撹拌部材５が直結される。挿通部６下端には、下側撹拌部材５を挿通させる下部貫通孔３０が形成される。これにより、下側撹拌部材５は、下部架台２８側からガイドシャフト７内方へ挿入されて設置される。

下部駆動手段２９は、上部駆動手段２３と同様に、出力軸から、正逆往復回転運動及び上下方向往復直線運動を出力し、これにより下側撹拌部材５を、ガイドシャフト７内で正逆回転作動と同時に上下方向往復作動する。

下部貫通孔３０には、上部貫通孔２４と同様に、気密性を保持しつつ、下側撹拌部材５を回転摺動自在かつ上下方向摺動自在に挿通させるシール材３１が設けられる。下側撹拌部材５に対しても、上側撹拌部材２０と同様に、金属製動力伝達部材を連結し、この動力伝達部材をシール材３１に対し挿通して、気密性を高めるようにしても良い。

ガイドシャフト７には、粉体熱処理装置１の運転を制御するために、装入された粉体材料Ｐの粉面位置を検出するレーザー式の位置センサ３２や、内部温度を検出するための温度センサ３３が設けられる。位置センサ３２は、高温な熱処理部Ｈに対し、ガラスなどの透明な素材で遮断して取り付けられる。

次に、本実施形態に係る粉体熱処理装置１の作用について説明する。加熱帯Ｈから冷却帯Ｃ及び挿通部６にわたって粉体材料Ｐが充満している運転状態に際し、下方排出部４から熱処理した粉体Ｐを排出するのに応じて、上方装入部３から粉体材料Ｐを供給することにより、ガイドシャフト７により粉体材料Ｐを重力方向下方へ案内して、連続的に粉体材料Ｐの熱処理が行われる。

運転制御における粉体材料Ｐの装入タイミングは、ロータリーディスク１５による排出操作と対応させつつ、例えば粉体材料Ｐの温度が１，５００℃となる高さ位置に、位置センサ３２による検出ポイントを設定しておき、位置センサ３２で粉体材料Ｐが検出されなくなったならば、新たに粉体材料Ｐを装入したり、あるいは温度センサ３３で検出される粉面位置の温度が例えば１，５００℃に達したならば、新たに粉体材料Ｐを装入するように、開閉弁１３が制御される。

上方装入部３から加熱部Ｈに新たに装入される粉体材料Ｐは、シュート１４により、既にガイドシャフト７内部に充満している粉体材料Ｐの上に積み上げられ、粉面部分を形成する。装入直後の粉体材料Ｐには、不純物が含有されていて、粉面部分及びそれより深さ方向下方を含む周辺に滞留する粉体材料Ｐからは、ヒータ８で加熱されて順次昇温していく過程で、不純物がガス化する。

正逆回転作動及び上下方向往復作動される上側撹拌部材２０は、粉面部分及びその周辺の粉体材料Ｐを撹拌して流動化させるので、発生したガスを、粉体材料Ｐ相互間に滞留させることなく、流動する粉体材料Ｐ相互間から、そしてまた上側撹拌部材２０に沿って、粉面上方へと円滑に放出することができる。

また、上側撹拌部材２０による撹拌作用により、当該上側撹拌部材２０周囲であっても、ガイドシャフト７内面近傍であっても、粉体材料Ｐを均質に加熱処理することができると同時に、ムラなくガスを放出させることができる。このように、耐熱性を有する黒鉛製の上側撹拌部材２０によって、粉面部分及びその周辺部分の粉体材料Ｐからの脱ガス処理を的確に行うことができる。放出されたガスは、ガス排出管１８から排出される。

さらに、上側撹拌部材２０の正逆回転作動及び上下方向往復作動により、ガイドシャフト７内面から遠隔な粉面部分に埋没されている粉体材料Ｐを掘り出して高温の内部雰囲気に晒すことができる。これにより、加熱に有利なガイドシャフト７内面近傍の粉体材料Ｐと対比しても、上側撹拌部材２０周りの粉体材料Ｐを遜色なく加熱処理することができる。

下方排出部４の排出操作で重力方向下方へ移動する粉体材料Ｐは、上側撹拌部材２０よりも下方に達すると、ヒータ８により安定的に加熱され、適切に黒鉛化処理される。

粉体材料Ｐは、さらに下方へ移動されると、上側撹拌部材２０と同様に、黒鉛製の下側撹拌部材５による撹拌作用を受け、これによりガイドシャフト７内での流動性が高められる。このように高い流動性を確保できることで、粉体材料Ｐが部分的に急冷されることを防止できると共に、熱処理速度を一定化することができ、さらに下側撹拌部材５周りの粉体材料Ｐとガイドシャフト７内面近傍の粉体材料Ｐとを、均質に熱処理することができる。

加熱帯Ｈで加熱処理された粉体材料Ｐはその後、冷却ジャケット１０を備える冷却帯Ｃへ移動し、下方排出部４へ達するまでの間に、冷却処理される。冷却処理された粉体Ｐは、下方排出部４から排出される。冷却帯Ｃに移動する前に、下側撹拌部材５で粉体材料Ｐの流動性を高めて部分的な急冷を防止しているので、冷却帯Ｃでブリッジが発生することを防止することができる。

詳細には図５（ａ）に示すように、上側撹拌部材２０と下側撹拌部材５を連結して一連に形成した単一の撹拌部材Ｇを使用する場合を考えると、当該撹拌部材Ｇの回転及び上下動により、撹拌部材Ｇ周りの粉体材料Ｐが撹拌部材Ｇに沿って早々と流下して、粉体上面Ｓに窪みＤが生じてしまう。すなわち、ガイドシャフト７の内面近傍と、撹拌部材Ｇの周囲近傍で、粉体材料Ｐの移動速度Ｖ，ｖ（Ｖ＞ｖ）が異なってしまうため、必要な熱処理を適切に施すことができない。

これに対し、本実施形態では図５（ｂ）に示すように、上記単一の撹拌部材Ｇを寸断した形態で、上側撹拌部材２０に対し、距離を隔てて下側撹拌部材５を設けるようにしていて、これにより、ガイドシャフト７内部に撹拌部材５，２０が存在しない領域、すなわち粉体材料Ｐの滞留領域Ｚを形成することができる。これにより、上側撹拌部材２０近傍での流下を止めることができるため、粉体材料Ｐは上部で循環移動を生じることとなり、粉体材料Ｐに対する加熱処理及びガス放出を十分に行うことができる。また同時に、下側撹拌部材５の近傍でも、粉体材料Ｐに循環移動を生じさせることができる。

また、図１に示すように、ガイドシャフト７内部の温度分布は、ガイドシャフト７における上端開口部７ａ側の加熱帯Ｈ上端（図中、７Ｕで示す）が、新規に装入される低温の粉体材料Ｐや上部シェル１１からの熱的影響によって比較的温度が低いと共に、ガイドシャフト７における冷却帯Ｃに連なる加熱帯Ｈ下端（図中、７Ｌで示す）も、冷却帯Ｃからの伝熱などの熱的影響を受けて比較的温度が低いのに対し、ガイドシャフト７中央部（図中、７Ｃで示す）において最大温度となる。

撹拌部材を、上側撹拌部材２０及び下側撹拌部材５として、それらの間に最大温度となる滞留領域Ｚが設定されるようにしたので、この滞留領域Ｚで粉体材料Ｐを十分に加熱することができると同時に、撹拌部材５，２０が過度の高温に晒されることを防止して、撹拌部材５，２０の耐久性を確保することができる。

また、上述したように、ガイドシャフト７の下部においても、下側撹拌部材５で粉体材料Ｐの循環移動を生じさせることができるため、粉体材料Ｐが冷却され始めてブリッジを発生しやすい状況を回避することができる。

以上のように、上側撹拌部材２０及び下側撹拌部材５により、脱ガス処理及び粉体材料Ｐの均一加熱を確保することができ、ガス放出を促進し、ブリッジも回避できるため、これまで困難であったガイドシャフト７の口径を大径化することができ、生産性を向上することができる。

上側撹拌部材２０に金属製動力伝達部材２１を連結し、この動力伝達部材２１を、上部シェル１１にシール材２５を介して回転・摺動自在に挿通するようにしたので、炉体シェル２内部の熱処理部に高い気密性を確保することができる。

特許文献１を前提技術として、円筒状シャフトの内部に、粉体を処理する一般的な設備に適用されて撹拌作用で粉体のブリッジを防止する、特許文献２〜６に係る技術を適用することが考えられるが、上述したように、１，５００℃以上という高温の熱処理に対し、これら特許文献に示されている、ほぼ常温で使用されるホッパー装置等に設備されるブリッジ防止機構等をそのまま適用することはできない。加えて、本実施形態に係る粉体熱処理装置１では、単に撹拌操作するにとどまらず、上側撹拌部材２０と下側撹拌部材５を備え、これら撹拌部材５，２０同士を、距離を隔てて配置する構成を採用していて、これにより粉体材料Ｐが早々と流下してしまうことを防止し撹拌部材５，２０間に粉体材料Ｐを滞留させるようにし、ガイドシャフト７の上部及び下部で粉体材料Ｐの循環流動を生じさせて、ガス放出や加熱・均熱を促進し、ブリッジを回避できることにより、熱処理性能を向上できたり、ガイドシャフト７を大口径化して生産性を向上することができる等、これら特許文献の単なる組み合わせによっては得ることのできない多様で有利な作用効果が得られる。

図３及び図４には、撹拌部材５，２０の変形例が示されている。上記実施形態では、撹拌用として、パドル５ａ，２０ａを設けるようにしたが、表面積の大きなパドル５ａ，２０ａでは熱的影響を受けて変形したり損傷することが考えられる場合には、パドル５ａ，２０ａに代えて、撹拌部材５，２０をその径方向に貫通する多数の軸体３４を設け、これら軸体３４で撹拌するようにしても良い。このような変形例であっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することはもちろんである。

また、図６に示すように、下側撹拌部材５の内部に、加熱装置３５を内蔵し、当該下部撹拌部材５の回転及び上下動を吸収できるフレキシブルコード３６を介して外部電源３７と接続するようにすれば、当該加熱装置３５により、ガイドシャフト７の下部において、昇温時間の短縮、粉体材料Ｐの熱履歴の改善を確保することができる。もちろん、上側撹拌部材２０にも同様にして加熱装置３５を内蔵すれば、ガイドシャフト７の上部に対しても同様の作用効果を確保することができる。

１ 粉体熱処理装置
２ 炉体シェル
３ 上方装入部
４ 下方排出部
５ 下側撹拌部材
５ａ パドル
６ 挿通部
７ ガイドシャフト
７ａ ガイドシャフトの上端開口部
７ｂ ガイドシャフトの下端開口部
８ ヒータ
９ 断熱材
１０ 水冷ジャケット
１１ 上部シェル
１２ 供給ホッパー
１３ 開閉弁
１４ シュート
１５ ロータリーディスク
１５ａ 切り出し穴
１６ ディスクハウジング
１６ａ 排出ポート
１７ 回転モータ
１８ ガス排出管
１９ 調節弁
２０ 上側撹拌部材
２０ａ パドル
２０ｂ 上側撹拌部材の端部フランジ
２１ 動力伝達部材
２１ａ 動力伝達部材の端部フランジ
２１ｂ 雄ねじ部
２２ 上部架台
２３ 上部駆動手段
２４ 上部貫通孔
２５ シール材
２６ カップリング部材
２６ａ 雌ネジ部
２７ キー
２８ 下部架台
２９ 下部駆動手段
３０ 下部貫通孔
３１ シール材
３２ 位置センサ
３３ 温度センサ
３４ 軸体
３５ 加熱装置
３６ フレキシブルコード
３７ 外部電源
Ｃ 冷却帯
Ｄ 窪み
Ｇ 単一の撹拌部材
Ｈ 加熱帯
Ｐ 粉体材料（粉体）
Ｓ 粉体上面
Ｖ 単一の撹拌部材の周囲近傍の粉体材料の移動速度
ｖ ガイドシャフトの内面近傍の粉体材料の移動速度
Ｗ 冷却水
Ｚ 滞留領域

Claims (3)

1. 粉体材料を装入する上方装入部と、該上方装入部の下方に連設され、装入された粉体材料を重力方向下方へ案内しつつ熱処理する熱処理部と、該熱処理部の下方に連設され、熱処理された粉体を排出する下方排出部と、上記熱処理部の上方から下方へ向けて挿入され、該熱処理部内の粉体材料の粉面部分及びその周辺を撹拌するための上側撹拌部材と、上記熱処理部の下方から上方へ向けて、上記上側撹拌手段に対し距離を隔てて挿入され、該熱処理部内の粉体材料を撹拌するための下側撹拌部材と、これら上側撹拌部材及び下側撹拌部材を駆動する駆動手段とを備えたことを特徴とする粉体熱処理装置。
2. 前記上側撹拌部材は黒鉛製であり、該上側撹拌部材には金属製動力伝達部材が連結され、該金属製動力伝達部材が前記熱処理部にシール材を介して回転・摺動自在に挿通されることを特徴とする請求項１に記載の粉体熱処理装置。
3. 前記上側撹拌部材及び前記下側撹拌部材の少なくともいずれか一方には、その内部に加熱装置が内蔵されていることを特徴とする請求項１または２に記載の粉体熱処理装置。

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