外熱式ロータリーキルン
【課題】耐スポーリング性に優れ、被加熱物と炉心管との反応を抑制して高能率な熱処理を可能とする大型の外熱式ロータリーキルンを提供する。
【解決手段】炉心管３４は、金属材料から成る円筒状の外管５２と、その外管５２の内側に挿入されたセラミック材料から成る円筒状の内管５４とを、備え、その内管５４は、軸心方向の一方の端部外周に雄ねじ部５８が形成されると共に他方の端部内周に雌ねじ部６０が形成された円筒状の部分管５６が、その雄ねじ部５８及び雌ねじ部６０の螺合により軸心方向に複数連結されて構成されたものであることから、例えば径寸法５００ｍｍφ×長手寸法５ｍといった比較的大型の炉心管３４を作成できることに加え、雄ねじ部５８及び雌ねじ部６０の螺合によりそれら複数の部分管５６の連結を行うことで、粉体状の被加熱物の漏れが抑制されて十分な気密性及び耐スポーリング性を保証できる。
【解決手段】炉心管３４は、金属材料から成る円筒状の外管５２と、その外管５２の内側に挿入されたセラミック材料から成る円筒状の内管５４とを、備え、その内管５４は、軸心方向の一方の端部外周に雄ねじ部５８が形成されると共に他方の端部内周に雌ねじ部６０が形成された円筒状の部分管５６が、その雄ねじ部５８及び雌ねじ部６０の螺合により軸心方向に複数連結されて構成されたものであることから、例えば径寸法５００ｍｍφ×長手寸法５ｍといった比較的大型の炉心管３４を作成できることに加え、雄ねじ部５８及び雌ねじ部６０の螺合によりそれら複数の部分管５６の連結を行うことで、粉体状の被加熱物の漏れが抑制されて十分な気密性及び耐スポーリング性を保証できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒状の炉心管を備えた外熱式ロータリーキルンに関し、特に、耐スポーリング性を向上させ、被加熱物の漏れ及びその炉心管との反応を抑制して能率的な熱処理を可能とするための改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
水平方向に対して傾斜させられた円筒状の炉心管を備え、その炉心管を軸心まわりに回転させつつ外側から加熱することで、その炉心管内に投入された被加熱物の熱処理及び移送を行う外熱式ロータリーキルンが知られている。斯かる外熱式ロータリーキルンは、粒状（粉体状）や塊状の被加熱物を連続して均一に焼成できるという特長があり、ジルコンチタン酸鉛系の圧電体材料やチタン酸バリウム系の誘電体材料の焼成等に好適に用いられる。
【０００３】
上記外熱式ロータリーキルンの一形態として、上記炉心管を外管及びその内側に挿入された内管の二重構造とし、その内管をセラミック材料から構成するものが提案されている。例えば、特許文献１に記載されたセラミック仮焼炉、特許文献２に記載された仮焼炉がそれである。この特許文献１に記載されたセラミック仮焼炉では、炉心管が耐熱性金属から成る外管と、その外管内に挿入された高純度且つ高密度のセラミック素材から成る内管とから構成されているため、熱処理に際して炉心管と被加熱物との反応を抑制して好適な熱処理を実現できるとされている。また、上記特許文献２に記載された仮焼炉では、炉心管が外管及び複数の短管から構成されており、その短管は高純度セラミック材料を用いて緻密に焼成され且つ互いに突き合わせ連結された上で上記外管の内部に挿入されたものであるため、炉心管の熱間強度を低下させることなく、重金属蒸気と炉心管との反応を少なくすることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３０５４号公報
【特許文献２】特開平５−４５０６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、炉心管を外管及びその内側に挿入された内管の二重構造とし、その内管をセラミック材料から構成した外熱式ロータリーキルンの実用を考えた場合、採算を取るためにはある程度の大型化が求められ、例えば径寸法５００ｍｍφ×長手寸法５ｍといったサイズの炉心管を作成する必要がある。しかしながら、前記特許文献１に記載されたセラミック仮焼炉のように、内管を長尺状の一体管として形成するものでは、径寸法２００〜３００ｍｍφ×長手寸法１ｍといったサイズが技術的な限界であり、それ以上の大きさのものは作成が困難であった。
【０００６】
また、前記特許文献２に記載された仮焼炉のように、複数の短管を連結して内管を構成するものでは、気密性及び被加熱物と炉心管との反応性の点で問題がある。すなわち、例えばリチウム電池材料の粉体焼成に外熱式ロータリーキルンを用いる場合、炉心管内をその焼成に必要な雰囲気とする必要があるが、複数の短管を突き合わせることにより連結した内管では気密性に乏しく、雰囲気作りが困難であるという不具合があった。また、突き合わせ連結された内管の連結部分（繋ぎ目）から外管側に被加熱物が漏れ、外管の材料によってはその被加熱物と外管とが反応することにより歩留まりが低下するおそれがあった。
【０００７】
すなわち、前述したような従来の技術により炉心管を外管及びその内側に挿入された内管の二重構造とし、その内管をセラミック材料から構成した外熱式ロータリーキルンを構成することを考えた場合、比較的小型の装置は実現できるものの、実機炉サイズすなわち実用に足る大きさの外熱式ロータリーキルンを提供することは困難であった。更に、実用上、炉心管をセラミック材料で構成することに伴う耐スポーリング性を向上させ、被加熱物と炉心管との反応を抑制して好適な熱処理を可能とすることが求められるが、そのような条件を満たす大型の外熱式ロータリーキルンは、未だ開発されていないのが現状である。
【０００８】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、耐スポーリング性に優れ、被加熱物と炉心管との反応を抑制して高能率な熱処理を可能とする大型の外熱式ロータリーキルンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
斯かる目的を達成するために、本発明の要旨とするところは、水平方向に対して傾斜させられた円筒状の炉心管を備え、その炉心管を軸心まわりに回転させつつ外側から加熱することで、その炉心管内に投入された粉体状の被加熱物の熱処理及び移送を行う外熱式ロータリーキルンであって、前記炉心管は、金属材料から成る円筒状の外管と、その外管の内側に挿入されたセラミック材料から成る円筒状の内管とを、備え、その内管は、軸心方向の一方の端部外周に雄ねじ部が形成されると共に他方の端部内周に雌ねじ部が形成された円筒状の部分管が、その雄ねじ部及び雌ねじ部の螺合により軸心方向に複数連結されて構成されたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
このようにすれば、前記炉心管は、金属材料から成る円筒状の外管と、その外管の内側に挿入されたセラミック材料から成る円筒状の内管とを、備え、その内管は、軸心方向の一方の端部外周に雄ねじ部が形成されると共に他方の端部内周に雌ねじ部が形成された円筒状の部分管が、その雄ねじ部及び雌ねじ部の螺合により軸心方向に複数連結されて構成されたものであることから、複数の部分管を連結して内管を構成することで、例えば径寸法５００ｍｍφ×長手寸法５ｍといった比較的大型の炉心管を作成できることに加え、前記雄ねじ部及び雌ねじ部の螺合によりそれら複数の部分管の連結を行うことで、粉体状の被加熱物の漏れが抑制されて十分な気密性及び耐スポーリング性を保証できる。すなわち、耐スポーリング性に優れ、被加熱物と炉心管との反応を抑制して高能率な熱処理を可能とする大型の外熱式ロータリーキルンを提供することができる。
【００１１】
ここで、好適には、前記部分管は、鋳込み成形された円筒状部材における軸心方向の端部に、前記雄ねじ部及び雌ねじ部が切削加工により形成されて成るものである。このようにすれば、鋳込み成形により前記部分管を形成することで、その表層を比較的細粒（緻密質）とし且つ内部を比較的粗粒に構成することができ、耐スポーリング性に優れた炉心管を実用的な態様で実現することができる。
【００１２】
また、好適には、前記部分管は、少なくとも前記雄ねじ部及び雌ねじ部に釉薬が施されたものである。このようにすれば、切削加工により比較的粗粒な構成が露出した前記雄ねじ部及び雌ねじ部に釉薬を施すことで、気密性及び耐スポーリング性を更に向上させることができる。
【００１３】
また、好適には、前記部分管は、軸心方向の一方の端部の内径が他方の端部の内径より小径とされたものであり、その小径とされた側の端部が前記被加熱物の移送方向行先側となるように相互に連結されたものである。このようにすれば、前記部分管の連結部分（繋ぎ目）から外管側に被加熱物が漏れるのを抑制できると共に、その被加熱物の好適な移送を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施例である外熱式ロータリーキルンの構成を説明する側面図である。
【図２】図１のII-II視断面図である。
【図３】図１のIII-III視断面図である。
【図４】図１の外熱式ロータリーキルンに備えられた炉心管の構成を詳しく説明するために、その軸心を含む平面で切断して示す視断面図である。
【図５】図４の炉心管に備えられた部分管を軸心方向に見た平面図である。
【図６】図４の炉心管に備えられた部分管を軸心に垂直な方向から見た正面図であり、紙面向かって右半分においてその断面形状を示している。
【図７】図４の炉心管に備えられた部分管における雄ねじ部の構成を詳しく説明する部分断面図である。
【図８】図４の炉心管に備えられた部分管における雌ねじ部の構成を詳しく説明する部分断面図である。
【図９】図４の炉心管に備えられた部分管における連結部分について詳しく説明する部分断面図である。
【図１０】図４に示す炉心管の製造工程の一部である、部分管の製造工程の一例を説明する工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例】
【００１６】
図１は、本発明の一実施例である外熱式ロータリーキルン１０の構成を説明する側面図である。また、図２はそのII-II視断面図、図３はそのIII-III断面図である。図１に示すように、本実施例の外熱式ロータリーキルン１０は、床面等に設置されたフレーム１２、そのフレーム１２上に設けられた台座１４、その台座１４上に設けられた原料供給装置１６、熱処理装置１８、及び製品排出装置２０を備えて構成されている。この外熱式ロータリーキルン１０は、後述するように水平方向に対して例えば１°程度の角度で傾斜させられる円筒状の炉心管３４（図１では水平方向とされている）を備え、その炉心管３４を軸心まわりに回転させつつ上記熱処理装置１８により外側から加熱することで、その炉心管３４内に投入された被加熱物の熱処理及び移送を行う加熱炉（回転円筒釜）であり、例えばリチウム電池材料、薄型ディスプレイパネル用蛍光体、ジルコンチタン酸鉛系の圧電体材料、及びチタン酸バリウム系の誘電体材料等の粉体材料の焼成に好適に用いられる。
【００１７】
上記台座１４は、例えばスチール等により長手板状に構成されたものであり、その長手方向（炉心管３４の軸心方向）に係る被加熱物の移送方向行先（出口）側に設けられた支点部２２において、上記フレーム１２に対してその支点部２２まわりの回動可能に支持されている。また、上記台座１４は、その長手方向に係る被加熱物の移送方向手前（入口）側に設けられたねじ機構或いは油圧シリンダ等による昇降部２４において、上記フレーム１２に対する上下方向（鉛直方向）の移動可能（昇降可能）すなわちそのフレーム１２との距離が調節可能に支持されている。この昇降部２４により上記台座１４が上記フレーム１２に対して昇降させられ、その昇降部２４における上記フレーム１２と台座１４との距離が調節されることで、その台座１４が上記支点部２２まわりに回動させられ、上記台座１４の水平方向に対する傾斜角度延いては後述する図４に示す炉心管３４の水平方向に対する傾斜角度θfcが調節（変更）できるようになっている。
【００１８】
前記原料供給装置１６は、前記台座１４の長手方向に係る被加熱物の移送方向手前（入口）側に設けられたものであり、原料すなわち被加熱物を受け入れる供給ホッパ２６と、その供給ホッパ２６に供給された被加熱物を前記熱処理装置１８へ送り込む投入フィーダ２８とを、備えている。この投入フィーダ２８は、モータ３０と、そのモータ３０により軸心まわりに回転駆動されるスクリュー装置３２とを、備えており、そのスクリュー装置３２におけるモータ３０とは反対側の端部が前記熱処理装置１８における炉心管３４内に突き入れられている。そして、上記スクリュー装置３２がモータ３０により軸心まわりに回転させられることにより、上記供給ホッパ２６に供給された粉体状の被加熱物が上記熱処理装置１８に向けて順次連続的に移送され、その熱処理装置１８に備えられた炉心管３４内に投入されるようになっている。
【００１９】
前記熱処理装置１８は、両端部に設けられたローラ装置３６ａ、３６ｂ（以下、特に区別しない場合には単にローラ装置３６という）により前記フレーム１２に対して軸心まわりの回転（自転）可能に支持された円筒状の炉心管３４と、その炉心管３４の外側に設けられた加熱室３８と、上記炉心管３４をその軸心まわりに回転駆動するための駆動装置４０とを、備えている。
【００２０】
上記加熱室３８は、例えば図１及び図３に示すように、上記炉心管３４の外側に、その炉心管３４における両端部を除く大方の部分を囲繞するように設けられた長手直方体状の筐体内に赤外線ヒータ等の加熱装置が備えられたものであり、上記炉心管３４は、その加熱室３８に対して軸心まわりの相対回転（自転）可能とされている。また、上記駆動装置４０は、例えば図１及び図２に示すように、モータ４２と、そのモータ４２の出力軸に取り付けられたスプロケット４４と、上記炉心管３４の外周側に同軸且つ相対回転不能に設けられたスプロケット４６と、上記スプロケット４４及び４６の間に巻回されたチェーン４８とを、備えて構成されている。そのように構成された駆動装置４０では、上記モータ４２の駆動によりそれらスプロケット４４、４６及びチェーン４８を介して上記炉心管３４がその軸心まわりに回転（自転）させられるようになっている。
【００２１】
前記製品排出装置２０は、前記台座１４の長手方向に係る被加熱物の移送方向行先（出口）側に設けられたものであり、前記炉心管３４における被加熱物の移送方向行先側の端部が突き入れられる開口が設けられると共に、その底部が漏斗状に構成されている。前記熱処理装置１８において熱処理が施された被加熱物は、前記炉心管３４の回転に伴う移送によって上記開口から製品排出装置２０内に排出され、更にその底部に設けられた漏斗状の構成を介して下方に設置された製品受けタンク５０内に排出されるようになっている。
【００２２】
以上のように構成された外熱式ロータリーキルン１０は、前記昇降部２４において前記フレーム１２と台座１４との距離が調節されることで、その台座１４が例えば後述する図４に二点鎖線で示す水平方向に対して所定の傾斜角度θfc（例えば１°程度）傾斜させられた状態で粉体状の被加熱物の熱処理を行う。すなわち、前記原料供給装置１６の供給ホッパ２６に供給された原料である被加熱物が、前記投入フィーダ２８により前記熱処理装置１８の炉心管３４内に送り込まれ、その熱処理装置１８において炉心管３４が前記駆動装置４０によりその軸心まわりに回転させられつつ前記加熱室３８により外側から加熱されることで、その炉心管３４内に投入された被加熱物の熱処理及び移送が行われる。そして、前記熱処理装置１８において熱処理の施された製品である被加熱物が前記炉心管３４から前記製品排出装置２０内に排出され、更に製品受けタンク５０へ排出される。以上のようにして、リチウム電池の材料となる粉体の焼成等の熱処理が行われる。
【００２３】
図４は、本実施例の外熱式ロータリーキルン１０に備えられた炉心管３４の構成を詳しく説明するために、その軸心を含む平面で切断して示す視断面図である。この図４に示すように、前記外熱式ロータリーキルン１０に備えられた炉心管３４は、円筒状の外管５２と、その外管５２の内側に挿入された円筒状の内管５４とを、備えて構成されている。すなわち、本実施例の外熱式ロータリーキルン１０に備えられた炉心管３４は、上記外管５２及びその内側に挿入された上記内管５４の二重構造とされたものである。また、図４に示すように、前記内管５４は、軸心方向の一方の端部外周に雄ねじ部５８が形成されると共に他方の端部内周に雌ねじ部６０が形成された複数（例えば１４個、図４では６個のみを図示）の円筒状の部分管５６ａ、５６ｂ、５６ｃ、・・・、５６ｎ（以下、特に区別しない場合には単に部分管５６という）が、その内周側端面５７が相互に当接するまでその雄ねじ部５８及び雌ねじ部６０の螺合により軸心方向に連結されて構成されている。
【００２４】
上記外管５２は、例えばインコネル等のニッケル基合金、コバルト基合金、クロム基合金等の８５０〜９５０℃の焼成温度に耐え得る耐熱合金から成り、例えば内径寸法５００ｍｍφ程度、肉厚２０ｍｍ程度、長さ寸法５ｍ程度の円筒状（管状）に構成されたものである。また、上記内管５４は、例えばアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）を８４〜９３重量％程度、シリカ（ＳｉＯ2）を０．０６〜８．５重量％程度、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を０〜１５重量％程度含むセラミック材料から成り、例えば外径寸法５００ｍｍφ程度、肉厚２０ｍｍ程度、長さ寸法５ｍ程度の円筒状（管状）に構成されたものである。
【００２５】
図５は、前記部分管５６を軸心方向に見た平面図である。また、図６は、前記部分管５６を軸心に垂直な方向から見た正面図であり、紙面向かって右半分においてその断面形状を示している。この部分管５６は、好適には、上記セラミック材料の原料が鋳込み成形された円筒状部材における軸心方向の端部に、前記雄ねじ部５８及び雌ねじ部６０が切削加工により形成されて成るものであり、また、好適には、少なくとも上記雄ねじ部５８及び雌ねじ部６０に、更に好適には、それに加えて外周面６２に例えば０．１ｍｍ程度の厚みの釉薬（特殊コート剤）が施されたものである。上記雄ねじ部５８及び雌ねじ部６０は、好適にはテーパねじとされたものであるが、平行ねじとされたものであってもよい。また、好適には、前記複数の部分管５６は、図４に示すように、前記雄ねじ部５８が被加熱物の移送方向行先（出口）側、前記雌ねじ部６０が被加熱物の移送方向手前（入口）側となるように相互に連結される。また、前記雄ねじ部５８及び雌ねじ部６０のねじ方向は、前記外熱式ロータリーキルン１０による熱処理に際して前記炉心管３４が軸心まわりに右回転させられる場合には右ねじ、左回転させられる場合には左ねじというように、前記駆動装置４０による炉心管３４の回転駆動により前記雄ねじ部５８が雌ねじ部６０に対して締め込まれる方向とされることが望ましい。
【００２６】
本実施例の外熱式ロータリーキルン１０における炉心管３４では、図４に示すように、相互に隣接する部分管５６における雄ねじ部５８及び雌ねじ部６０が螺合させられることにより、軸心Ｃ方向に複数の部分管５６が連結されて内管５４が構成されている。そして、その内管５４が外管５２の内周に挿入され、その両端に環状の蓋部材６４、６６が嵌め付けられることで、前記外管５２に対する内管５４の軸心方向の相対移動が阻止されている。図４では、前記製品排出装置２０側すなわち被加熱物の移送方向行先（出口）側において、上記蓋部材６６がピン６８により前記内管５４に固定されると共に、その外周部に設けられた爪部７０により前記外管５２に掛止させられている。また、前記原料供給装置１６のスクリュー装置３２側すなわち被加熱物の移送方向手前（入口）側において、上記蓋部材６４が前記外管５２にボルト７２により固定されると共に、その蓋部材６４と前記内管５４との間に設けられたスプリング７４によりその内管５４の位置が上記蓋部材６４、６６の間で固定され、更に前記雄ねじ部５８及び雌ねじ部６０の螺合の緩みが抑制されるようになっている。
【００２７】
図７〜図９は、前記部分管５６における連結部分すなわち前記雄ねじ部５８及び雌ねじ部６０の螺合部分について詳しく説明する部分断面図である。本実施例の外熱式ロータリーキルン１０において、前記内管５４を構成する部分管５６は、好適には、軸心方向の一方の端部の内径が他方の端部の内径より小径とされたものであり、その小径とされた側の端部が前記被加熱物の移送方向行先（出口）側となるように相互に連結されたものである。例えば、前記雄ねじ部５８が被加熱物の移送方向行先側、前記雌ねじ部６０が被加熱物の移送方向手前側となるように相互に連結される構成においては、図７に示す前記雄ねじ部５８側（下流側）の内周面半径ｒ１が図８に示す前記雌ねじ部６０側（上流側）の内周面半径ｒ２よりも小径（ｒ１＜ｒ２）とされている。そのように構成された前記雄ねじ部５８及び雌ねじ部６０が螺合により連結されることで、図９に示すように、隣接する前記部分管５６の連結部分（繋ぎ目）に着目すれば、被加熱物の移送方向に小径から大径へと径寸法が拡大する段差ｄ（＝ｒ２−ｒ１）が形成される。前記被加熱物の熱処理に際して、その被加熱物は傾斜した前記炉心管３４内を図９に白抜矢印で示す方向に移送させられるため、斯かる段差ｄが形成されていることで、前記内管５４から外管５２側への被加熱物の漏れ（こぼれ出し）が抑制され、好適な移送が実現される。なお、隣接する前記部分管５６相互に当接する内周側端面５７は、図７〜図９に示すように回転軸心に対して直交する面であってもよいが、被加熱物の移送方向に向かうに従って小径となるテーパ面であってもよい。
【００２８】
図１０は、前記炉心管３４の製造工程の一部である、前記部分管５６の製造工程の一例を説明する工程図である。この図１０に示す例では、先ず、原料調合工程Ｐ１において、前記部分管５６の原料であるアルミナ等のセラミック材料及び結合剤等が調合される。また、この原料調合工程Ｐ１と併行する鋳型作成工程Ｐ２において、前記部分管５６の鋳型が石膏等により作成される。次に、鋳込み成形工程Ｐ３において、原料調合工程Ｐ１にて調合された原料が鋳型作成工程Ｐ２にて作成された鋳型内に振動を与えられつつ流し込まれ、成形が行われる。次に、脱型工程Ｐ４において、成形の完了した材料から鋳型が取り外される。次に、一次焼成工程Ｐ５において、脱型された材料に対して例えば１４００〜１４５０℃程度の温度雰囲気にて４８時間程度の熱処理（一次焼成）が行われる。次に、ねじ切り工程Ｐ６において、一次焼成された円筒状部材における軸心方向の端部に、前記雄ねじ部５８及び雌ねじ部６０が例えばねじ切りバイト等による切削加工により形成される。次に、施釉工程Ｐ７において、円筒状部材における少なくとも前記雄ねじ部５８及び雌ねじ部６０に釉薬が塗布される。また、好適には外周面６２に対しても釉薬が塗布される。次に、二次焼成工程Ｐ８において、釉薬が塗布された材料に対して例えば１２５０〜１３００℃程度の温度雰囲気にて１２時間程度の熱処理（二次焼成）が行われることで、前記部分管５６が作成される。
【００２９】
以上、図１０を用いて説明したように、本実施例の外熱式ロータリーキルン１０において、前記内管５４を構成する部分管５６は、好適には、鋳込み成形された円筒状部材における軸心方向の端部に、前記雄ねじ部５８及び雌ねじ部６０が切削加工により形成されて成るものであり、少なくともそれら雄ねじ部５８及び雌ねじ部６０に釉薬が施されたものである。セラミック組織は、一般に細粒（緻密質）であるほど耐スポーリング性に劣り、温度衝撃に弱い反面、粉体原料等の浸透乃至反応が発生しにくい。一方、粗粒であるほど耐スポーリング性に優れ、温度衝撃に強い反面、粉体原料等の浸透乃至反応が発生しやすくなり、緻密質に比べて欠けやすくコンタミネーションが増加する。上述のように構成された本実施例の部分管５６においては、鋳込み成形により作成されることで表層が細粒（緻密質）、内部が粗粒となっている。従って、耐スポーリング性に優れ、温度衝撃に強く、且つ粉体原料等の浸透乃至反応が発生しにくいという特長がある。更に、切削加工により前記雄ねじ部５８及び雌ねじ部６０を形成することにより、表層の面（緻密質部）が削れて内部の粗粒部分が表面に出てくるが、斯かる切削加工を施した部分に釉薬を施すことで、粉体原料等の浸透乃至反応が抑えられると共に、粗粒部の欠けが抑制されてコンタミネーションが減少する。
【００３０】
本発明の効果を検証するために、本発明者は、セラミック材料（原料）の化学組成を様々に変化させつつ前述した図１０に示す製造方法で前記部分管５６を作成し、斯かる部分管５６を連結して構成した前記炉心管３４による熱処理の特性を調べた。この結果、Ａｌ2Ｏ3＝９０．９重量％、ＳｉＯ2＝８．５重量％とした第１試料、Ａｌ2Ｏ3＝９３．２重量％、ＳｉＯ2＝６．５重量％とした第２試料、Ａｌ2Ｏ3＝８４．０重量％、ＳｉＯ2＝０．０６重量％、ＭｇＯ＝１５．３重量％とした第３試料において特に良好な耐スポーリング性、被加熱物との耐反応性、及び気密性が得られた。
【００３１】
このように、本実施例によれば、前記炉心管３４は、金属材料から成る円筒状の外管５２と、その外管５２の内側に挿入されたセラミック材料から成る円筒状の内管５４とを、備え、その内管５４は、軸心方向の一方の端部外周に雄ねじ部５８が形成されると共に他方の端部内周に雌ねじ部６０が形成された円筒状の部分管５６が、その雄ねじ部５８及び雌ねじ部６０の螺合により軸心方向に複数連結されて構成されたものであることから、複数の部分管５６を連結して内管５４を構成することで、例えば径寸法５００ｍｍφ×長手寸法５ｍといった比較的大型の炉心管３４を作成できることに加え、前記雄ねじ部５８及び雌ねじ部６０の螺合によりそれら複数の部分管５６の連結を行うことで、粉体状の被加熱物の漏れが抑制されて十分な気密性及び耐スポーリング性を保証できる。すなわち、耐スポーリング性に優れ、被加熱物と炉心管３４との反応を抑制して高能率な熱処理を可能とする大型の外熱式ロータリーキルン１０を提供することができる。
【００３２】
また、前記部分管５６は、鋳込み成形された円筒状部材における軸心方向の端部に、前記雄ねじ部５８及び雌ねじ部６０が切削加工により形成されて成るものであるため、鋳込み成形により前記部分管５６を形成することで、その表層を比較的細粒（緻密質）とし且つ内部を比較的粗粒に構成することができ、耐スポーリング性及び被加熱物との耐反応性に優れた炉心管３４を実用的な態様で実現することができる。
【００３３】
また、前記部分管５６は、少なくとも前記雄ねじ部５８及び雌ねじ部６０に釉薬が施されたものであるため、切削加工により比較的粗粒な構成が露出した前記雄ねじ部５８及び雌ねじ部６０に釉薬を施すことで、気密性、被加熱物との耐反応性、及び耐スポーリング性を更に向上させることができる。
【００３４】
また、前記部分管５６は、軸心方向の一方の端部の内周面半径ｒ１が他方の端部の内周面半径ｒ２より小径とされたものであり、その小径とされた側の端部が前記被加熱物の移送方向行先側となるように相互に連結されたものであるため、前記部分管５６の連結部分（繋ぎ目）から外管５２側に被加熱物が漏れるのを抑制できると共に、その被加熱物の好適な移送を実現することができる。
【００３５】
以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、更に別の態様においても実施される。
【００３６】
例えば、前述の実施例において、前記加熱室３８は、赤外線ヒータ等の加熱装置により前記被加熱物に対する熱処理を行うものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばアーク炉、抵抗炉、或いは誘導炉等の電気炉であってもよい。すなわち、被加熱物に対する熱処理に十分な加熱を行い得る加熱装置であればその態様は問わない。
【００３７】
また、前述の実施例では、例えばリチウム電池材料等、専ら粉体材料の熱処理に用いられる外熱式ロータリーキルン１０について説明したが、被加熱物の粒子の大きさは特に限定されるものではなく、比較的粗い粒体（塊状の材料）に対する熱処理に本発明の外熱式ロータリーキルンが用いられるものであってもよい。
【００３８】
また、本発明とは直接関係ないが、前記実施例における部分管５６と同様に、軸心方向の一方の端部外周に雄ねじ部が形成されると共に他方の端部内周に雌ねじ部が形成されたカーボンから成る円筒状の部分管が、その雄ねじ部及び雌ねじ部の螺合により軸心方向に複数連結されて構成された内管と、その内管の外周側に設けられた外管とを有する炉心管を備えた外熱式ロータリーキルンにおいても、実機炉サイズすなわち実用に足る大きさの装置を構成することができる。
【００３９】
その他、一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。
【符号の説明】
【００４０】
１０：外熱式ロータリーキルン
３４：炉心管
５２：外管
５４：内管
５６：部分管
５８：雄ねじ部
６０：雌ねじ部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒状の炉心管を備えた外熱式ロータリーキルンに関し、特に、耐スポーリング性を向上させ、被加熱物の漏れ及びその炉心管との反応を抑制して能率的な熱処理を可能とするための改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
水平方向に対して傾斜させられた円筒状の炉心管を備え、その炉心管を軸心まわりに回転させつつ外側から加熱することで、その炉心管内に投入された被加熱物の熱処理及び移送を行う外熱式ロータリーキルンが知られている。斯かる外熱式ロータリーキルンは、粒状（粉体状）や塊状の被加熱物を連続して均一に焼成できるという特長があり、ジルコンチタン酸鉛系の圧電体材料やチタン酸バリウム系の誘電体材料の焼成等に好適に用いられる。
【０００３】
上記外熱式ロータリーキルンの一形態として、上記炉心管を外管及びその内側に挿入された内管の二重構造とし、その内管をセラミック材料から構成するものが提案されている。例えば、特許文献１に記載されたセラミック仮焼炉、特許文献２に記載された仮焼炉がそれである。この特許文献１に記載されたセラミック仮焼炉では、炉心管が耐熱性金属から成る外管と、その外管内に挿入された高純度且つ高密度のセラミック素材から成る内管とから構成されているため、熱処理に際して炉心管と被加熱物との反応を抑制して好適な熱処理を実現できるとされている。また、上記特許文献２に記載された仮焼炉では、炉心管が外管及び複数の短管から構成されており、その短管は高純度セラミック材料を用いて緻密に焼成され且つ互いに突き合わせ連結された上で上記外管の内部に挿入されたものであるため、炉心管の熱間強度を低下させることなく、重金属蒸気と炉心管との反応を少なくすることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３０５４号公報
【特許文献２】特開平５−４５０６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、炉心管を外管及びその内側に挿入された内管の二重構造とし、その内管をセラミック材料から構成した外熱式ロータリーキルンの実用を考えた場合、採算を取るためにはある程度の大型化が求められ、例えば径寸法５００ｍｍφ×長手寸法５ｍといったサイズの炉心管を作成する必要がある。しかしながら、前記特許文献１に記載されたセラミック仮焼炉のように、内管を長尺状の一体管として形成するものでは、径寸法２００〜３００ｍｍφ×長手寸法１ｍといったサイズが技術的な限界であり、それ以上の大きさのものは作成が困難であった。
【０００６】
また、前記特許文献２に記載された仮焼炉のように、複数の短管を連結して内管を構成するものでは、気密性及び被加熱物と炉心管との反応性の点で問題がある。すなわち、例えばリチウム電池材料の粉体焼成に外熱式ロータリーキルンを用いる場合、炉心管内をその焼成に必要な雰囲気とする必要があるが、複数の短管を突き合わせることにより連結した内管では気密性に乏しく、雰囲気作りが困難であるという不具合があった。また、突き合わせ連結された内管の連結部分（繋ぎ目）から外管側に被加熱物が漏れ、外管の材料によってはその被加熱物と外管とが反応することにより歩留まりが低下するおそれがあった。
【０００７】
すなわち、前述したような従来の技術により炉心管を外管及びその内側に挿入された内管の二重構造とし、その内管をセラミック材料から構成した外熱式ロータリーキルンを構成することを考えた場合、比較的小型の装置は実現できるものの、実機炉サイズすなわち実用に足る大きさの外熱式ロータリーキルンを提供することは困難であった。更に、実用上、炉心管をセラミック材料で構成することに伴う耐スポーリング性を向上させ、被加熱物と炉心管との反応を抑制して好適な熱処理を可能とすることが求められるが、そのような条件を満たす大型の外熱式ロータリーキルンは、未だ開発されていないのが現状である。
【０００８】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、耐スポーリング性に優れ、被加熱物と炉心管との反応を抑制して高能率な熱処理を可能とする大型の外熱式ロータリーキルンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
斯かる目的を達成するために、本発明の要旨とするところは、水平方向に対して傾斜させられた円筒状の炉心管を備え、その炉心管を軸心まわりに回転させつつ外側から加熱することで、その炉心管内に投入された粉体状の被加熱物の熱処理及び移送を行う外熱式ロータリーキルンであって、前記炉心管は、金属材料から成る円筒状の外管と、その外管の内側に挿入されたセラミック材料から成る円筒状の内管とを、備え、その内管は、軸心方向の一方の端部外周に雄ねじ部が形成されると共に他方の端部内周に雌ねじ部が形成された円筒状の部分管が、その雄ねじ部及び雌ねじ部の螺合により軸心方向に複数連結されて構成されたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
このようにすれば、前記炉心管は、金属材料から成る円筒状の外管と、その外管の内側に挿入されたセラミック材料から成る円筒状の内管とを、備え、その内管は、軸心方向の一方の端部外周に雄ねじ部が形成されると共に他方の端部内周に雌ねじ部が形成された円筒状の部分管が、その雄ねじ部及び雌ねじ部の螺合により軸心方向に複数連結されて構成されたものであることから、複数の部分管を連結して内管を構成することで、例えば径寸法５００ｍｍφ×長手寸法５ｍといった比較的大型の炉心管を作成できることに加え、前記雄ねじ部及び雌ねじ部の螺合によりそれら複数の部分管の連結を行うことで、粉体状の被加熱物の漏れが抑制されて十分な気密性及び耐スポーリング性を保証できる。すなわち、耐スポーリング性に優れ、被加熱物と炉心管との反応を抑制して高能率な熱処理を可能とする大型の外熱式ロータリーキルンを提供することができる。
【００１１】
ここで、好適には、前記部分管は、鋳込み成形された円筒状部材における軸心方向の端部に、前記雄ねじ部及び雌ねじ部が切削加工により形成されて成るものである。このようにすれば、鋳込み成形により前記部分管を形成することで、その表層を比較的細粒（緻密質）とし且つ内部を比較的粗粒に構成することができ、耐スポーリング性に優れた炉心管を実用的な態様で実現することができる。
【００１２】
また、好適には、前記部分管は、少なくとも前記雄ねじ部及び雌ねじ部に釉薬が施されたものである。このようにすれば、切削加工により比較的粗粒な構成が露出した前記雄ねじ部及び雌ねじ部に釉薬を施すことで、気密性及び耐スポーリング性を更に向上させることができる。
【００１３】
また、好適には、前記部分管は、軸心方向の一方の端部の内径が他方の端部の内径より小径とされたものであり、その小径とされた側の端部が前記被加熱物の移送方向行先側となるように相互に連結されたものである。このようにすれば、前記部分管の連結部分（繋ぎ目）から外管側に被加熱物が漏れるのを抑制できると共に、その被加熱物の好適な移送を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施例である外熱式ロータリーキルンの構成を説明する側面図である。
【図２】図１のII-II視断面図である。
【図３】図１のIII-III視断面図である。
【図４】図１の外熱式ロータリーキルンに備えられた炉心管の構成を詳しく説明するために、その軸心を含む平面で切断して示す視断面図である。
【図５】図４の炉心管に備えられた部分管を軸心方向に見た平面図である。
【図６】図４の炉心管に備えられた部分管を軸心に垂直な方向から見た正面図であり、紙面向かって右半分においてその断面形状を示している。
【図７】図４の炉心管に備えられた部分管における雄ねじ部の構成を詳しく説明する部分断面図である。
【図８】図４の炉心管に備えられた部分管における雌ねじ部の構成を詳しく説明する部分断面図である。
【図９】図４の炉心管に備えられた部分管における連結部分について詳しく説明する部分断面図である。
【図１０】図４に示す炉心管の製造工程の一部である、部分管の製造工程の一例を説明する工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例】
【００１６】
図１は、本発明の一実施例である外熱式ロータリーキルン１０の構成を説明する側面図である。また、図２はそのII-II視断面図、図３はそのIII-III断面図である。図１に示すように、本実施例の外熱式ロータリーキルン１０は、床面等に設置されたフレーム１２、そのフレーム１２上に設けられた台座１４、その台座１４上に設けられた原料供給装置１６、熱処理装置１８、及び製品排出装置２０を備えて構成されている。この外熱式ロータリーキルン１０は、後述するように水平方向に対して例えば１°程度の角度で傾斜させられる円筒状の炉心管３４（図１では水平方向とされている）を備え、その炉心管３４を軸心まわりに回転させつつ上記熱処理装置１８により外側から加熱することで、その炉心管３４内に投入された被加熱物の熱処理及び移送を行う加熱炉（回転円筒釜）であり、例えばリチウム電池材料、薄型ディスプレイパネル用蛍光体、ジルコンチタン酸鉛系の圧電体材料、及びチタン酸バリウム系の誘電体材料等の粉体材料の焼成に好適に用いられる。
【００１７】
上記台座１４は、例えばスチール等により長手板状に構成されたものであり、その長手方向（炉心管３４の軸心方向）に係る被加熱物の移送方向行先（出口）側に設けられた支点部２２において、上記フレーム１２に対してその支点部２２まわりの回動可能に支持されている。また、上記台座１４は、その長手方向に係る被加熱物の移送方向手前（入口）側に設けられたねじ機構或いは油圧シリンダ等による昇降部２４において、上記フレーム１２に対する上下方向（鉛直方向）の移動可能（昇降可能）すなわちそのフレーム１２との距離が調節可能に支持されている。この昇降部２４により上記台座１４が上記フレーム１２に対して昇降させられ、その昇降部２４における上記フレーム１２と台座１４との距離が調節されることで、その台座１４が上記支点部２２まわりに回動させられ、上記台座１４の水平方向に対する傾斜角度延いては後述する図４に示す炉心管３４の水平方向に対する傾斜角度θfcが調節（変更）できるようになっている。
【００１８】
前記原料供給装置１６は、前記台座１４の長手方向に係る被加熱物の移送方向手前（入口）側に設けられたものであり、原料すなわち被加熱物を受け入れる供給ホッパ２６と、その供給ホッパ２６に供給された被加熱物を前記熱処理装置１８へ送り込む投入フィーダ２８とを、備えている。この投入フィーダ２８は、モータ３０と、そのモータ３０により軸心まわりに回転駆動されるスクリュー装置３２とを、備えており、そのスクリュー装置３２におけるモータ３０とは反対側の端部が前記熱処理装置１８における炉心管３４内に突き入れられている。そして、上記スクリュー装置３２がモータ３０により軸心まわりに回転させられることにより、上記供給ホッパ２６に供給された粉体状の被加熱物が上記熱処理装置１８に向けて順次連続的に移送され、その熱処理装置１８に備えられた炉心管３４内に投入されるようになっている。
【００１９】
前記熱処理装置１８は、両端部に設けられたローラ装置３６ａ、３６ｂ（以下、特に区別しない場合には単にローラ装置３６という）により前記フレーム１２に対して軸心まわりの回転（自転）可能に支持された円筒状の炉心管３４と、その炉心管３４の外側に設けられた加熱室３８と、上記炉心管３４をその軸心まわりに回転駆動するための駆動装置４０とを、備えている。
【００２０】
上記加熱室３８は、例えば図１及び図３に示すように、上記炉心管３４の外側に、その炉心管３４における両端部を除く大方の部分を囲繞するように設けられた長手直方体状の筐体内に赤外線ヒータ等の加熱装置が備えられたものであり、上記炉心管３４は、その加熱室３８に対して軸心まわりの相対回転（自転）可能とされている。また、上記駆動装置４０は、例えば図１及び図２に示すように、モータ４２と、そのモータ４２の出力軸に取り付けられたスプロケット４４と、上記炉心管３４の外周側に同軸且つ相対回転不能に設けられたスプロケット４６と、上記スプロケット４４及び４６の間に巻回されたチェーン４８とを、備えて構成されている。そのように構成された駆動装置４０では、上記モータ４２の駆動によりそれらスプロケット４４、４６及びチェーン４８を介して上記炉心管３４がその軸心まわりに回転（自転）させられるようになっている。
【００２１】
前記製品排出装置２０は、前記台座１４の長手方向に係る被加熱物の移送方向行先（出口）側に設けられたものであり、前記炉心管３４における被加熱物の移送方向行先側の端部が突き入れられる開口が設けられると共に、その底部が漏斗状に構成されている。前記熱処理装置１８において熱処理が施された被加熱物は、前記炉心管３４の回転に伴う移送によって上記開口から製品排出装置２０内に排出され、更にその底部に設けられた漏斗状の構成を介して下方に設置された製品受けタンク５０内に排出されるようになっている。
【００２２】
以上のように構成された外熱式ロータリーキルン１０は、前記昇降部２４において前記フレーム１２と台座１４との距離が調節されることで、その台座１４が例えば後述する図４に二点鎖線で示す水平方向に対して所定の傾斜角度θfc（例えば１°程度）傾斜させられた状態で粉体状の被加熱物の熱処理を行う。すなわち、前記原料供給装置１６の供給ホッパ２６に供給された原料である被加熱物が、前記投入フィーダ２８により前記熱処理装置１８の炉心管３４内に送り込まれ、その熱処理装置１８において炉心管３４が前記駆動装置４０によりその軸心まわりに回転させられつつ前記加熱室３８により外側から加熱されることで、その炉心管３４内に投入された被加熱物の熱処理及び移送が行われる。そして、前記熱処理装置１８において熱処理の施された製品である被加熱物が前記炉心管３４から前記製品排出装置２０内に排出され、更に製品受けタンク５０へ排出される。以上のようにして、リチウム電池の材料となる粉体の焼成等の熱処理が行われる。
【００２３】
図４は、本実施例の外熱式ロータリーキルン１０に備えられた炉心管３４の構成を詳しく説明するために、その軸心を含む平面で切断して示す視断面図である。この図４に示すように、前記外熱式ロータリーキルン１０に備えられた炉心管３４は、円筒状の外管５２と、その外管５２の内側に挿入された円筒状の内管５４とを、備えて構成されている。すなわち、本実施例の外熱式ロータリーキルン１０に備えられた炉心管３４は、上記外管５２及びその内側に挿入された上記内管５４の二重構造とされたものである。また、図４に示すように、前記内管５４は、軸心方向の一方の端部外周に雄ねじ部５８が形成されると共に他方の端部内周に雌ねじ部６０が形成された複数（例えば１４個、図４では６個のみを図示）の円筒状の部分管５６ａ、５６ｂ、５６ｃ、・・・、５６ｎ（以下、特に区別しない場合には単に部分管５６という）が、その内周側端面５７が相互に当接するまでその雄ねじ部５８及び雌ねじ部６０の螺合により軸心方向に連結されて構成されている。
【００２４】
上記外管５２は、例えばインコネル等のニッケル基合金、コバルト基合金、クロム基合金等の８５０〜９５０℃の焼成温度に耐え得る耐熱合金から成り、例えば内径寸法５００ｍｍφ程度、肉厚２０ｍｍ程度、長さ寸法５ｍ程度の円筒状（管状）に構成されたものである。また、上記内管５４は、例えばアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）を８４〜９３重量％程度、シリカ（ＳｉＯ2）を０．０６〜８．５重量％程度、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を０〜１５重量％程度含むセラミック材料から成り、例えば外径寸法５００ｍｍφ程度、肉厚２０ｍｍ程度、長さ寸法５ｍ程度の円筒状（管状）に構成されたものである。
【００２５】
図５は、前記部分管５６を軸心方向に見た平面図である。また、図６は、前記部分管５６を軸心に垂直な方向から見た正面図であり、紙面向かって右半分においてその断面形状を示している。この部分管５６は、好適には、上記セラミック材料の原料が鋳込み成形された円筒状部材における軸心方向の端部に、前記雄ねじ部５８及び雌ねじ部６０が切削加工により形成されて成るものであり、また、好適には、少なくとも上記雄ねじ部５８及び雌ねじ部６０に、更に好適には、それに加えて外周面６２に例えば０．１ｍｍ程度の厚みの釉薬（特殊コート剤）が施されたものである。上記雄ねじ部５８及び雌ねじ部６０は、好適にはテーパねじとされたものであるが、平行ねじとされたものであってもよい。また、好適には、前記複数の部分管５６は、図４に示すように、前記雄ねじ部５８が被加熱物の移送方向行先（出口）側、前記雌ねじ部６０が被加熱物の移送方向手前（入口）側となるように相互に連結される。また、前記雄ねじ部５８及び雌ねじ部６０のねじ方向は、前記外熱式ロータリーキルン１０による熱処理に際して前記炉心管３４が軸心まわりに右回転させられる場合には右ねじ、左回転させられる場合には左ねじというように、前記駆動装置４０による炉心管３４の回転駆動により前記雄ねじ部５８が雌ねじ部６０に対して締め込まれる方向とされることが望ましい。
【００２６】
本実施例の外熱式ロータリーキルン１０における炉心管３４では、図４に示すように、相互に隣接する部分管５６における雄ねじ部５８及び雌ねじ部６０が螺合させられることにより、軸心Ｃ方向に複数の部分管５６が連結されて内管５４が構成されている。そして、その内管５４が外管５２の内周に挿入され、その両端に環状の蓋部材６４、６６が嵌め付けられることで、前記外管５２に対する内管５４の軸心方向の相対移動が阻止されている。図４では、前記製品排出装置２０側すなわち被加熱物の移送方向行先（出口）側において、上記蓋部材６６がピン６８により前記内管５４に固定されると共に、その外周部に設けられた爪部７０により前記外管５２に掛止させられている。また、前記原料供給装置１６のスクリュー装置３２側すなわち被加熱物の移送方向手前（入口）側において、上記蓋部材６４が前記外管５２にボルト７２により固定されると共に、その蓋部材６４と前記内管５４との間に設けられたスプリング７４によりその内管５４の位置が上記蓋部材６４、６６の間で固定され、更に前記雄ねじ部５８及び雌ねじ部６０の螺合の緩みが抑制されるようになっている。
【００２７】
図７〜図９は、前記部分管５６における連結部分すなわち前記雄ねじ部５８及び雌ねじ部６０の螺合部分について詳しく説明する部分断面図である。本実施例の外熱式ロータリーキルン１０において、前記内管５４を構成する部分管５６は、好適には、軸心方向の一方の端部の内径が他方の端部の内径より小径とされたものであり、その小径とされた側の端部が前記被加熱物の移送方向行先（出口）側となるように相互に連結されたものである。例えば、前記雄ねじ部５８が被加熱物の移送方向行先側、前記雌ねじ部６０が被加熱物の移送方向手前側となるように相互に連結される構成においては、図７に示す前記雄ねじ部５８側（下流側）の内周面半径ｒ１が図８に示す前記雌ねじ部６０側（上流側）の内周面半径ｒ２よりも小径（ｒ１＜ｒ２）とされている。そのように構成された前記雄ねじ部５８及び雌ねじ部６０が螺合により連結されることで、図９に示すように、隣接する前記部分管５６の連結部分（繋ぎ目）に着目すれば、被加熱物の移送方向に小径から大径へと径寸法が拡大する段差ｄ（＝ｒ２−ｒ１）が形成される。前記被加熱物の熱処理に際して、その被加熱物は傾斜した前記炉心管３４内を図９に白抜矢印で示す方向に移送させられるため、斯かる段差ｄが形成されていることで、前記内管５４から外管５２側への被加熱物の漏れ（こぼれ出し）が抑制され、好適な移送が実現される。なお、隣接する前記部分管５６相互に当接する内周側端面５７は、図７〜図９に示すように回転軸心に対して直交する面であってもよいが、被加熱物の移送方向に向かうに従って小径となるテーパ面であってもよい。
【００２８】
図１０は、前記炉心管３４の製造工程の一部である、前記部分管５６の製造工程の一例を説明する工程図である。この図１０に示す例では、先ず、原料調合工程Ｐ１において、前記部分管５６の原料であるアルミナ等のセラミック材料及び結合剤等が調合される。また、この原料調合工程Ｐ１と併行する鋳型作成工程Ｐ２において、前記部分管５６の鋳型が石膏等により作成される。次に、鋳込み成形工程Ｐ３において、原料調合工程Ｐ１にて調合された原料が鋳型作成工程Ｐ２にて作成された鋳型内に振動を与えられつつ流し込まれ、成形が行われる。次に、脱型工程Ｐ４において、成形の完了した材料から鋳型が取り外される。次に、一次焼成工程Ｐ５において、脱型された材料に対して例えば１４００〜１４５０℃程度の温度雰囲気にて４８時間程度の熱処理（一次焼成）が行われる。次に、ねじ切り工程Ｐ６において、一次焼成された円筒状部材における軸心方向の端部に、前記雄ねじ部５８及び雌ねじ部６０が例えばねじ切りバイト等による切削加工により形成される。次に、施釉工程Ｐ７において、円筒状部材における少なくとも前記雄ねじ部５８及び雌ねじ部６０に釉薬が塗布される。また、好適には外周面６２に対しても釉薬が塗布される。次に、二次焼成工程Ｐ８において、釉薬が塗布された材料に対して例えば１２５０〜１３００℃程度の温度雰囲気にて１２時間程度の熱処理（二次焼成）が行われることで、前記部分管５６が作成される。
【００２９】
以上、図１０を用いて説明したように、本実施例の外熱式ロータリーキルン１０において、前記内管５４を構成する部分管５６は、好適には、鋳込み成形された円筒状部材における軸心方向の端部に、前記雄ねじ部５８及び雌ねじ部６０が切削加工により形成されて成るものであり、少なくともそれら雄ねじ部５８及び雌ねじ部６０に釉薬が施されたものである。セラミック組織は、一般に細粒（緻密質）であるほど耐スポーリング性に劣り、温度衝撃に弱い反面、粉体原料等の浸透乃至反応が発生しにくい。一方、粗粒であるほど耐スポーリング性に優れ、温度衝撃に強い反面、粉体原料等の浸透乃至反応が発生しやすくなり、緻密質に比べて欠けやすくコンタミネーションが増加する。上述のように構成された本実施例の部分管５６においては、鋳込み成形により作成されることで表層が細粒（緻密質）、内部が粗粒となっている。従って、耐スポーリング性に優れ、温度衝撃に強く、且つ粉体原料等の浸透乃至反応が発生しにくいという特長がある。更に、切削加工により前記雄ねじ部５８及び雌ねじ部６０を形成することにより、表層の面（緻密質部）が削れて内部の粗粒部分が表面に出てくるが、斯かる切削加工を施した部分に釉薬を施すことで、粉体原料等の浸透乃至反応が抑えられると共に、粗粒部の欠けが抑制されてコンタミネーションが減少する。
【００３０】
本発明の効果を検証するために、本発明者は、セラミック材料（原料）の化学組成を様々に変化させつつ前述した図１０に示す製造方法で前記部分管５６を作成し、斯かる部分管５６を連結して構成した前記炉心管３４による熱処理の特性を調べた。この結果、Ａｌ2Ｏ3＝９０．９重量％、ＳｉＯ2＝８．５重量％とした第１試料、Ａｌ2Ｏ3＝９３．２重量％、ＳｉＯ2＝６．５重量％とした第２試料、Ａｌ2Ｏ3＝８４．０重量％、ＳｉＯ2＝０．０６重量％、ＭｇＯ＝１５．３重量％とした第３試料において特に良好な耐スポーリング性、被加熱物との耐反応性、及び気密性が得られた。
【００３１】
このように、本実施例によれば、前記炉心管３４は、金属材料から成る円筒状の外管５２と、その外管５２の内側に挿入されたセラミック材料から成る円筒状の内管５４とを、備え、その内管５４は、軸心方向の一方の端部外周に雄ねじ部５８が形成されると共に他方の端部内周に雌ねじ部６０が形成された円筒状の部分管５６が、その雄ねじ部５８及び雌ねじ部６０の螺合により軸心方向に複数連結されて構成されたものであることから、複数の部分管５６を連結して内管５４を構成することで、例えば径寸法５００ｍｍφ×長手寸法５ｍといった比較的大型の炉心管３４を作成できることに加え、前記雄ねじ部５８及び雌ねじ部６０の螺合によりそれら複数の部分管５６の連結を行うことで、粉体状の被加熱物の漏れが抑制されて十分な気密性及び耐スポーリング性を保証できる。すなわち、耐スポーリング性に優れ、被加熱物と炉心管３４との反応を抑制して高能率な熱処理を可能とする大型の外熱式ロータリーキルン１０を提供することができる。
【００３２】
また、前記部分管５６は、鋳込み成形された円筒状部材における軸心方向の端部に、前記雄ねじ部５８及び雌ねじ部６０が切削加工により形成されて成るものであるため、鋳込み成形により前記部分管５６を形成することで、その表層を比較的細粒（緻密質）とし且つ内部を比較的粗粒に構成することができ、耐スポーリング性及び被加熱物との耐反応性に優れた炉心管３４を実用的な態様で実現することができる。
【００３３】
また、前記部分管５６は、少なくとも前記雄ねじ部５８及び雌ねじ部６０に釉薬が施されたものであるため、切削加工により比較的粗粒な構成が露出した前記雄ねじ部５８及び雌ねじ部６０に釉薬を施すことで、気密性、被加熱物との耐反応性、及び耐スポーリング性を更に向上させることができる。
【００３４】
また、前記部分管５６は、軸心方向の一方の端部の内周面半径ｒ１が他方の端部の内周面半径ｒ２より小径とされたものであり、その小径とされた側の端部が前記被加熱物の移送方向行先側となるように相互に連結されたものであるため、前記部分管５６の連結部分（繋ぎ目）から外管５２側に被加熱物が漏れるのを抑制できると共に、その被加熱物の好適な移送を実現することができる。
【００３５】
以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、更に別の態様においても実施される。
【００３６】
例えば、前述の実施例において、前記加熱室３８は、赤外線ヒータ等の加熱装置により前記被加熱物に対する熱処理を行うものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばアーク炉、抵抗炉、或いは誘導炉等の電気炉であってもよい。すなわち、被加熱物に対する熱処理に十分な加熱を行い得る加熱装置であればその態様は問わない。
【００３７】
また、前述の実施例では、例えばリチウム電池材料等、専ら粉体材料の熱処理に用いられる外熱式ロータリーキルン１０について説明したが、被加熱物の粒子の大きさは特に限定されるものではなく、比較的粗い粒体（塊状の材料）に対する熱処理に本発明の外熱式ロータリーキルンが用いられるものであってもよい。
【００３８】
また、本発明とは直接関係ないが、前記実施例における部分管５６と同様に、軸心方向の一方の端部外周に雄ねじ部が形成されると共に他方の端部内周に雌ねじ部が形成されたカーボンから成る円筒状の部分管が、その雄ねじ部及び雌ねじ部の螺合により軸心方向に複数連結されて構成された内管と、その内管の外周側に設けられた外管とを有する炉心管を備えた外熱式ロータリーキルンにおいても、実機炉サイズすなわち実用に足る大きさの装置を構成することができる。
【００３９】
その他、一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。
【符号の説明】
【００４０】
１０：外熱式ロータリーキルン
３４：炉心管
５２：外管
５４：内管
５６：部分管
５８：雄ねじ部
６０：雌ねじ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平方向に対して傾斜させられた円筒状の炉心管を備え、該炉心管を軸心まわりに回転させつつ外側から加熱することで、該炉心管内に投入された粉体状の被加熱物の熱処理及び移送を行う外熱式ロータリーキルンであって、
前記炉心管は、
金属材料から成る円筒状の外管と、
該外管の内側に挿入されたセラミック材料から成る円筒状の内管と
を、備え、
該内管は、軸心方向の一方の端部外周に雄ねじ部が形成されると共に他方の端部内周に雌ねじ部が形成された円筒状の部分管が、該雄ねじ部及び雌ねじ部の螺合により軸心方向に複数連結されて構成されたものである
ことを特徴とする外熱式ロータリーキルン。
【請求項２】
前記部分管は、鋳込み成形された円筒状部材における軸心方向の端部に、前記雄ねじ部及び雌ねじ部が切削加工により形成されて成るものである請求項１に記載の外熱式ロータリーキルン。
【請求項３】
前記部分管は、少なくとも前記雄ねじ部及び雌ねじ部に釉薬が施されたものである請求項２に記載の外熱式ロータリーキルン。
【請求項４】
前記部分管は、軸心方向の一方の端部の内径が他方の端部の内径より小径とされたものであり、該小径とされた側の端部が前記被加熱物の移送方向行先側となるように相互に連結されたものである請求項１から３の何れか１項に記載の外熱式ロータリーキルン。
【請求項１】
水平方向に対して傾斜させられた円筒状の炉心管を備え、該炉心管を軸心まわりに回転させつつ外側から加熱することで、該炉心管内に投入された粉体状の被加熱物の熱処理及び移送を行う外熱式ロータリーキルンであって、
前記炉心管は、
金属材料から成る円筒状の外管と、
該外管の内側に挿入されたセラミック材料から成る円筒状の内管と
を、備え、
該内管は、軸心方向の一方の端部外周に雄ねじ部が形成されると共に他方の端部内周に雌ねじ部が形成された円筒状の部分管が、該雄ねじ部及び雌ねじ部の螺合により軸心方向に複数連結されて構成されたものである
ことを特徴とする外熱式ロータリーキルン。
【請求項２】
前記部分管は、鋳込み成形された円筒状部材における軸心方向の端部に、前記雄ねじ部及び雌ねじ部が切削加工により形成されて成るものである請求項１に記載の外熱式ロータリーキルン。
【請求項３】
前記部分管は、少なくとも前記雄ねじ部及び雌ねじ部に釉薬が施されたものである請求項２に記載の外熱式ロータリーキルン。
【請求項４】
前記部分管は、軸心方向の一方の端部の内径が他方の端部の内径より小径とされたものであり、該小径とされた側の端部が前記被加熱物の移送方向行先側となるように相互に連結されたものである請求項１から３の何れか１項に記載の外熱式ロータリーキルン。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１１７７２２（Ｐ２０１２−１１７７２２Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６６６４３（Ｐ２０１０−２６６６４３）
【出願日】平成２２年１１月３０日（２０１０．１１．３０）
【出願人】（０００００４２９３）株式会社ノリタケカンパニーリミテド (449)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月３０日（２０１０．１１．３０）
【出願人】（０００００４２９３）株式会社ノリタケカンパニーリミテド (449)
【Ｆターム（参考）】
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