粉体攪拌装置
【課題】安全性を確保しつつ粉体を均一に処理することが可能な粉体攪拌装置を提供する。
【解決手段】粉体攪拌装置２０は、反応容器１００および回転駆動装置２００を含む。反応容器１００は、円筒形状の外周壁１１０および一対の端面壁１１１を有する。外周壁１１０の一端および他端にそれぞれ端面壁１１１が設けられる。反応容器１００は、外周壁１１０の軸心が水平方向に平行になるように断熱カバー４００内に配置される。外周壁１１０は、その軸心に関して回転対称な内周面を有する。粉体処理時には、反応容器１００内に粉体が収容され、反応容器１００が回転駆動装置２００により外周壁１１０の軸心を通る回転軸Ｒ１の周りで回転される。この状態で、反応容器１００内に処理ガスが供給される。また、反応容器１００内の処理ガスが排出される。
【解決手段】粉体攪拌装置２０は、反応容器１００および回転駆動装置２００を含む。反応容器１００は、円筒形状の外周壁１１０および一対の端面壁１１１を有する。外周壁１１０の一端および他端にそれぞれ端面壁１１１が設けられる。反応容器１００は、外周壁１１０の軸心が水平方向に平行になるように断熱カバー４００内に配置される。外周壁１１０は、その軸心に関して回転対称な内周面を有する。粉体処理時には、反応容器１００内に粉体が収容され、反応容器１００が回転駆動装置２００により外周壁１１０の軸心を通る回転軸Ｒ１の周りで回転される。この状態で、反応容器１００内に処理ガスが供給される。また、反応容器１００内の処理ガスが排出される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体を攪拌する粉体攪拌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、フッ素ガス等の処理ガスを用いて粉体の処理が行われる。処理効率を上げるために、処理ガスと粉体とを効率よく接触させることが求められる。特許文献１に記載されたフッ素化重合体の製造方法においては、フッ化ガスを用いて粉状の含水素重合体のフッ素化処理が行われる。
【０００３】
上記のフッ素化処理は反応器内で行われる。反応器は、横型の筒状体、回転軸および複数の攪拌翼を備える。回転軸は、筒状体が延びる方向に平行でかつ筒状体の内部を貫通するように設けられる。複数の攪拌翼は、筒状体の内部で一定の間隔を隔てて回転軸に取り付けられる。横型の筒状体にフッ素ガス供給口およびフッ素ガス排出口が設けられる。
【０００４】
フッ素化処理時においては、筒状体の内部に含水素重合体の粉体が収容される。この状態で、回転軸が回転し、複数の攪拌翼が回転する。このとき、筒状体の内部にフッ素ガス供給口からフッ素ガスが供給されるとともに、筒状体の内部雰囲気がフッ素ガス排出口から排出される。これにより、筒状体の内部で含水素重合体の粉体が複数の攪拌翼により攪拌され、フッ素ガス供給口から供給されるフッ素ガスと反応する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−３０９９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の特許文献１に記載された反応器においては、筒状体の内部に収容された粉体が筒状体の内部で回転する複数の攪拌翼により攪拌される。この場合、筒状体の内部粉体のうち複数の攪拌翼が通らない部分に存在する粉体は攪拌されない。そのため、粉体の全体を均一にフッ素化処理することができない。
【０００７】
上記の反応器において、粉体の全体を攪拌するために、複数の攪拌翼の回転速度を高くすることが考えられる。しかしながら、フッ素ガスは高い反応性を有する。そのため、このような処理ガスを用いて粉体を処理する場合、複数の攪拌翼の回転速度を高くすると、摩擦によって静電気が生じ、粉塵爆発が発生しやすくなる。したがって、複数の攪拌翼の回転速度を、粉体の全体を攪拌することが可能な回転速度まで高くすることは難しい。
【０００８】
本発明の目的は、安全性を確保しつつ粉体を均一に処理することが可能な粉体攪拌装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明に係る粉体攪拌装置は、反応性の処理気体で粉体を処理する粉体攪拌装置であって、略水平方向の軸に関して回転対称な内周面を有するとともに軸の周りで回転可能に設けられ、粉体を収容可能に構成された反応容器と、反応容器を軸の周りで回転させる回転駆動部と、回転駆動部により回転される反応容器内に処理気体を導入するための気体導入系と、回転駆動部により回転される反応容器内の処理気体を排出するための気体排出系とを備えるものである。
【００１０】
この粉体攪拌装置においては、反応容器内に粉体が収容された状態で、気体導入部から反応容器内に処理気体が導入される。この状態で、回転駆動部が反応容器を略水平方向の軸の周りで回転させる。これにより、粉体が処理気体により処理される。処理気体を含む反応容器内の処理気体が気体排出系から排出される。
【００１１】
この場合、反応容器内では、内周面の最下部に位置する粉体が、内周面と当該粉体との間に発生する摩擦力により反応容器の回転とともに上昇する。上昇した粉体のうち表層部の粉体が内周面の最下部に滑るように移動するとともに、残りの下層部の粉体がさらに上昇する。その後、反応容器がさらに回転することにより、内周面と下層部の粉体との間に発生する摩擦力が当該粉体に作用する重力よりも小さくなる。これにより、上昇した下層部の粉体が内周面の最下部に滑るように移動する。その結果、表層部の粉体と下層部の粉体とが入れ替わる。
【００１２】
このような動作が繰り返されることにより、回転中の反応容器内では、粉体の全体が均一に攪拌される。それにより、反応容器の回転速度を高くすることなく粉体の表面に効率的に反応性の処理気体を接触させることができる。その結果、安全性を確保しつつ粉体を効率的かつ均一に処理することができる。
【００１３】
（２）反応容器の内周面から突出するように設けられる突出部をさらに備えるものであってもよい。
【００１４】
この場合、反応容器の回転中に粉体と内周面との間に発生する摩擦力が小さい場合でも、突出部により粉体がある高さまで持ち上げられる。それにより、反応容器内で粉体の上昇および落下が繰り返し行われる。その結果、粉体の全体をより均一に攪拌することが可能となる。
【００１５】
（３）突出部は、軸と平行に延びるとともに回転中心に向かうように配置される複数の板部材であってもよい。
【００１６】
この場合、簡単な構成かつ低コストで粉体の全体をより均一に攪拌することが可能となる。
【００１７】
（４）気体排出系は、反応容器の外部から反応容器の内部に挿入されるとともに、反応容器の内部で上方に開口する排出口を有する気体排出管を含んでもよい。
【００１８】
この場合、気体排出管の排出口が上方に開口することにより、反応容器内の下部に存在する粉体が排出口に流入しにくくなる。その結果、気体排出管を通して粉体が排出されることが抑制される。
【００１９】
（５）気体排出管の一部は、上方に延びるように設けられ、排出口は、上方に延びる部分の上端に設けられ、気体排出管の排出口の周囲および上方を覆うように設けられた粉体流入規制部材をさらに備えてもよい。
【００２０】
この場合、気体排出管の一部と粉体流入規制部材との間に、屈曲した気体の流入経路が形成される。それにより、反応容器内で粉体が飛散した場合でも、粉体が気体排出管の排出口に流入しにくくなる。その結果、気体排出管を通して粉体が排出されることが防止される。
【００２１】
（６）粉体攪拌装置は、軸上に設けられる固定部材をさらに備え、反応容器は、固定部材に対して相対的に回転可能に設けられ、気体導入系および気体排出系は、固定部材を貫通するように設けられてもよい。
【００２２】
この場合、反応容器の回転中に固定部材は回転しない。したがって、気体導入系および気体排出系の構成が複雑化しない。その結果、簡単な構成かつ低コストの粉体攪拌装置が実現される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、安全性を確保しつつ粉体を均一に処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る粉体処理装置の構成を示す模式図である。
【図２】図１の粉体攪拌装置の構成を示す斜視図である。
【図３】図２の粉体攪拌装置のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図２の回転軸に沿う粉体攪拌装置の縦断面を模式的に表す図である。
【図５】（ａ）は図２の配管支持機構およびその周辺部材の正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における配管支持機構およびその周辺部材の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の一実施の形態に係る粉体攪拌装置について図面を参照しながら説明する。
【００２６】
（１）粉体処理装置の全体構成
図１は、本発明の一実施の形態に係る粉体処理装置の構成を示す模式図である。図１に示すように、粉体処理装置１は、処理ガス発生装置１０、粉体攪拌装置２０、セパレータ３０、吸引装置４０、吸着塔５０およびスクラバ６０を備える。
【００２７】
処理ガス発生装置１０は、フッ素ガス発生源１１、窒素ガス発生源１２、酸素ガス発生源１３およびガスミキサ１４を備える。フッ素ガス発生源１１、窒素ガス発生源１２および酸素ガス発生源１３は、それぞれ配管を通してガスミキサ１４に接続される。ガスミキサ１４には、フッ素ガス発生源１１、窒素ガス発生源１２および酸素ガス発生源１３からそれぞれ予め定められた流量でフッ素ガス、窒素ガスおよび酸素ガスが供給される。ガスミキサ１４は、供給されたフッ素ガス、窒素ガスおよび酸素ガスを混合することにより、粉体の処理に用いる処理ガスを生成する。
【００２８】
本実施の形態において、粉体は、ガスで処理可能な有機物または無機物である。例えば、粉体は、樹脂粉、セラミック粉または金属粉である。より具体的には、粉体は、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂もしくはアクリル樹脂等からなる樹脂粉または顔料等である。
【００２９】
また、本実施の形態において、処理ガスによる処理は、粉体の表面に処理ガスを接触させて粉体の表面を改質する表面処理（以下、粉体処理と呼ぶ。）である。フッ素ガス、酸素ガスおよび窒素ガスからなる処理ガスを用いる場合には、粉体の表面の官能基に親水性の基を導入することにより親水性を付与することができる。また、フッ素ガスおよび窒素ガスからなる処理ガスを用いる場合には、粉体の表面にフッ素を付加することにより撥水性を付与することができる。
【００３０】
粉体攪拌装置２０が配管Ｌ１を介して処理ガス発生装置１０のガスミキサ１４に接続される。粉体攪拌装置２０には、ガスミキサ１４により生成された処理ガスが配管Ｌ１を通して供給される。粉体攪拌装置２０においては、後述する反応容器１００（図２）内で、ガスミキサ１４から供給される処理ガスにより粉体が処理される。粉体攪拌装置２０の構成の詳細および粉体処理中の粉体攪拌装置２０の動作については後述する。
【００３１】
セパレータ３０が配管Ｌ２を介して粉体攪拌装置２０に接続される。後述する吸引装置４０が動作することにより、粉体処理中の粉体攪拌装置２０の反応容器１００（図２）内の雰囲気が排出ガスとして配管Ｌ２を通してセパレータ３０に送られる。セパレータ３０では、排出ガスとともに粉体攪拌装置２０から送られる塵埃（粉体）が除去される。
【００３２】
吸引装置４０が配管Ｌ３を介してセパレータ３０に接続される。また、吸着塔５０が配管Ｌ４を介して吸引装置４０に接続される。本例では、吸引装置４０はドライポンプである。ドライポンプが動作することにより、上記のように、粉体攪拌装置２０の反応容器１００（図２）内の雰囲気が、排出ガスとして配管Ｌ２、セパレータ３０および配管Ｌ３，Ｌ４を通して吸着塔５０に送られる。
【００３３】
吸着塔５０には吸着剤として例えばソーダライムが充填されている。配管Ｌ４から送られる排出ガスには、腐食性が高いＦ２（フッ素）およびＨＦ（フッ化水素）が混入している。そのＦ２およびＨＦが、吸着塔５０に吸着され、排出ガスから除去される。
【００３４】
スクラバ６０が配管Ｌ５を介して吸着塔５０に接続される。吸着塔５０によりＦ２およびＨＦが除去された排出ガスが配管Ｌ５を通してスクラバ６０に送られる。スクラバ６０は、排出ガスに含まれる固体または液体の微粒子を水滴または水膜で捕集する。微粒子が除去された排出ガスは、配管Ｌ６を通して粉体処理装置１の外部に送られる。
【００３５】
（２）粉体攪拌装置の構成
図２は、図１の粉体攪拌装置２０の構成を示す斜視図である。図２に示すように、粉体攪拌装置２０は、主として反応容器１００、回転駆動装置２００、加熱冷却装置３００、および断熱カバー４００から構成される。
【００３６】
断熱カバー４００内に反応容器１００、回転駆動装置２００および加熱冷却装置３００が設けられる。図２では、断熱カバー４００が点線で示されるとともに、断熱カバー４００内の各構成要素が実線で示される。
【００３７】
図２に示すように、反応容器１００は、円筒形状の外周壁１１０および一対の端面壁１１１を有する。外周壁１１０の一端および他端にそれぞれ円盤形状を有する端面壁１１１が設けられる。反応容器１００は、外周壁１１０の軸心が水平方向に平行になるように断熱カバー４００内に配置される。外周壁１１０は、その軸心に関して回転対称な内周面１１０ｉ（図３）を有する。
【００３８】
反応容器１００内には、外周壁１１０の内周面１１０ｉおよび一対の端面壁１１１の内表面により取り囲まれる処理空間Ｓが形成される。一対の端面壁１１１のうちの一方の端面壁１１１には、開口部１１１ｈが形成されるとともに、その開口部１１１ｈに開閉可能な扉１１２が設けられる。扉１１２を開くことにより、反応容器１００内に未処理の粉体を収容すること、または反応容器１００内から処理済の粉体を回収することができる。粉体処理時には、反応容器１００内に粉体が収容された状態で扉１１２が閉じられる。
【００３９】
一方の端面壁１１１の中央部に配管支持機構１２０ａが設けられる。配管Ｌ１が配管支持機構１２０ａを貫通するように設けられる。他方の端面壁１１１の中央部に配管支持機構１２０ｂが設けられる。配管Ｌ２が配管支持機構１２０ｂを貫通するように設けられる。
【００４０】
配管支持機構１２０ａ，１２０ｂは、図示しない固定部材により断熱カバー４００に固定される。反応容器１００は、回転駆動装置２００により外周壁１１０の軸心を通る回転軸Ｒ１の周りで回転可能に支持される。また、反応容器１００は、各配管支持機構１２０ａ，１２０ｂに対して相対的に回転可能である。配管支持機構１２０ａ，１２０ｂの詳細は後述する。
【００４１】
回転駆動装置２００は、複数（本例では４つ）のローラ２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ，２１０ｄ、複数（本例では２本）の動力伝達軸２１１ａ，２１１ｂ、および複数（本例では２個）のモータ２２０ａ，２２０ｂを含む。複数のローラ２１０ａ〜２１０ｄはそれぞれ円筒形状を有し、図示しない台座により周方向に回転可能に支持される。
【００４２】
ローラ２１０ａ，２１０ｂが一方の端面壁１１１の近傍で外周壁１１０の周方向に一定の間隔をおいて並び、ローラ２１０ｃ，２１０ｄが他方の端面壁１１１の近傍で外周壁１１０の周方向に一定の間隔をおいて並ぶ。また、ローラ２１０ａ，２１０ｃが外周壁１１０の長手方向に一定の間隔をおいて並び、ローラ２１０ｂ，２１０ｄが外周壁１１０の長手方向に一定の間隔をおいて並ぶ。このようにして、複数のローラ２１０ａ〜２１０ｄが反応容器１００の下部に配置される。複数のローラ２１０ａ〜２１０ｄの外周面の一部は、それぞれ反応容器１００の外周壁１１０の外周面に当接する。
【００４３】
一方の動力伝達軸２１１ａが、ローラ２１０ａ，２１０ｃの軸心を通るように、ローラ２１０ａ，２１０ｃに共通に取り付けられる。動力伝達軸２１１ａは、一方のモータ２２０ａの回転軸に接続される。同様に、他方の動力伝達軸２１１ｂが、ローラ２１０ｂ，２１０ｄの軸心を通るように、ローラ２１０ｂ，２１０ｄに共通に取り付けられる。動力伝達軸２１１ｂは、他方のモータ２２０ｂの回転軸に接続される。
【００４４】
モータ２２０ａ，２２０ｂが同時に動作することにより、動力伝達軸２１１ａ，２１１ｂがそれぞれ一方向に回転する。それにより、図２に太い実線で示すように、複数のローラ２１０ａ〜２１０ｄが同時に一方向に回転する。その結果、図２に太い一点鎖線で示すように、反応容器１００が複数のローラ２１０ａ〜２１０ｄの回転方向と逆の方向に回転する。
【００４５】
反応容器１００の外周壁１１０の一部に対向するように、断熱カバー４００内で複数（本例では２個）の加熱冷却装置３００が設けられる。加熱冷却装置３００は、例えばヒータ等の加熱装置および送風機等の冷却装置を含む。粉体処理時には、加熱装置が動作することにより反応容器１００内の粉体および雰囲気が加熱される。または、冷却装置が動作することにより反応容器１００内の粉体および雰囲気が冷却される。
【００４６】
（３）反応容器の内部構造
図３は図２の粉体攪拌装置２０のＡ−Ａ線断面図であり、図４は図２の回転軸Ｒ１に沿う粉体攪拌装置２０の縦断面を模式的に表す図である。図３では図２の加熱冷却装置３００および断熱カバー４００の図示を省略し、図４では図２の回転駆動装置２００、加熱冷却装置３００および断熱カバー４００の図示を省略する。
【００４７】
図３に示すように、反応容器１００の外周壁１１０の内周面１１０ｉには、反応容器１００の回転軸Ｒ１に対して等角度間隔でかつ外周壁１１０の内周面１１０ｉから回転軸Ｒ１に向かって突出するように複数の板部材１１３が取り付けられている。図４に示すように、各板部材１１３は、反応容器１００内で一方の端面壁１１１の内表面から他方の端面壁１１１の内表面まで回転軸Ｒ１に平行に延びる帯形状を有する。
【００４８】
図１の配管支持機構１２０ｂを貫通するように設けられる配管Ｌ２の一部が、反応容器１００内に位置する。図３および図４に示すように、反応容器１００内の配管Ｌ２の先端部には、反応容器１００内の雰囲気を排出するための排出口Ｌ２ａが形成されている。配管Ｌ２の先端部近傍は、排出口Ｌ２ａが上方に向かうように屈曲している。配管Ｌ２の排出口Ｌ２ａの周囲および上方を覆うように傘部材１１４が設けられている。傘部材１１４は、下部が開口しかつ上部が閉塞された円筒形状を有する。傘部材１１４は、固定部材１１４ａを介して後述する図５の固定中空管１３０に固定される。
【００４９】
この場合、配管Ｌ２の一部と傘部材１１４との間に、屈曲した雰囲気の流入経路Ｆが形成される。それにより、反応容器１００内で粉体ＰＡが飛散した場合でも、飛散した粉体ＰＡが配管Ｌ２の排出口Ｌ２ａに流入しにくくなる。その結果、配管Ｌ２を通して粉体ＰＡが排出されることが防止され、粉体ＰＡの処理効率が向上する。
【００５０】
（４）配管支持機構の構造
図５（ａ）は図２の配管支持機構１２０ａおよびその周辺部材の正面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＢ−Ｂ線における配管支持機構１２０ａおよびその周辺部材の縦断面図である。
【００５１】
図５（ａ），（ｂ）に示すように、配管支持機構１２０ａは、主として円盤部材１２１および固定中空管１３０から構成される。円盤部材１２１の中央部には、３つの貫通孔１２２，１２３，１２４が一列に並ぶように形成されている。固定中空管１３０は円筒形状を有する。また、固定中空管１３０は、その固定中空管１３０の一端を閉塞する端面１３１を有する。図示しない固定中空管１３０の他端は開口している。固定中空管１３０の端面１３１には、円盤部材１２１の貫通孔１２２，１２３，１２４にそれぞれ対応する配管保持孔１３２、ねじ孔１３３および温度測定孔１３４が形成されている。また、固定中空管１３０の外周面の一部には、周方向に延びる環状の段差１３９が形成されている。端面１３１から段差１３９までの間の固定中空管１３０の外径は、段差１３９から固定中空管１３０の他端までの外径に比べて小さい。
【００５２】
配管支持機構１２０ａが取り付けられる端面壁１１１の中央部には、固定中空管１３０を取り付けるための管状突出部１４０が形成されている。管状突出部１４０は、端面壁１１１の内表面から反応容器１００の内側に向かって突出するように形成されている。
【００５３】
管状突出部１４０の内周面には、反応容器１００の軸心に沿って並ぶように、複数の環状溝部１４１，１４２，１４３が形成されている。環状溝部１４１は反応容器１００の外側に向かって開口するように形成されている。環状溝部１４１にダストシール１５２が嵌め込まれる。ダストシール１５２を覆うように、端面壁１１１の外表面に環状の板部材１５３が取り付けられる。環状溝部１４２にＯリング１５１が取り付けられる。環状溝部１４３に複数の軸受け１５０が取り付けられる。固定中空管１３０が管状突出部１４０に差し込まれる。このとき、ダストシール１５２の内周部およびＯリング１５１の内周部と固定中空管１３０の外周面とが互いに摺動可能に当接する。また、複数の軸受け１５０の内周面と固定中空管１３０の外周面とが当接する。これにより、反応容器１００および固定中空管１３０が互いに相対的に回転可能となっている。
【００５４】
固定中空管１３０が管状突出部１４０に差し込まれた状態で、固定中空管１３０の端面１３１に円盤部材１２１がねじ止めされる。具体的には、ねじＮが円盤部材１２１の貫通孔１２３を通して固定中空管１３０のねじ孔１３３に取り付けられる。
【００５５】
このとき、円盤部材１２１の一部が、端面壁１１１にねじ止めされた環状の板部材１５３に当接する。また、固定中空管１３０の段差１３９が軸受け１５０の一部に当接する。これにより、環状の板部材１５３、管状突出部１４０および複数の軸受け１５０が、円盤部材１２１および固定中空管１３０の段差１３９により水平方向で挟みこまれる。それにより、円盤部材１２１および固定中空管１３０からなる配管支持機構１２０ａが端面壁１１１に対して相対的に回転可能に取り付けられる。
【００５６】
配管Ｌ１が、円盤部材１２１の貫通孔１２２および固定中空管１３０の配管保持孔１３２を通るように配管支持機構１２０ａに取り付けられる。また、温度測定管ＴＨａが、円盤部材１２１の貫通孔１２４および固定中空管１３０の温度測定孔１３４を通るように配管支持機構１２０ａに取り付けられる。温度測定管ＴＨａには、例えば熱電対等の温度センサが挿入される。この場合、温度センサにより検出される処理空間Ｓ内の温度に基づいて図２の加熱冷却装置３００を制御することができる。
【００５７】
上記のように、固定中空管１３０と管状突出部１４０との間には、ダストシール１５２およびＯリング１５１が取り付けられる。これにより、端面壁１１１に配管支持機構１２０ａが取り付けられた状態で、反応容器１００の外部空間と反応容器１００の処理空間Ｓとがダストシール１５２およびＯリング１５１により確実に遮断される。図２の配管支持機構１２０ｂは、上記の配管支持機構１２０ａと同じ構造を有する。
【００５８】
なお、図５（ａ）に点線で示すように、配管支持機構１２０ａに配管Ｌ２を取り付けるための貫通孔１２５が形成されてもよい。この場合、貫通孔１２５に図１の配管Ｌ２を取り付けることにより、他方の端面壁１１１に配管支持機構１２０ｂを取り付ける必要がなくなる。
【００５９】
（５）粉体処理時の動作
図１の粉体処理装置１において、粉体ＰＡの処理を行う場合、まず図２の反応容器１００内に予め定められた量の粉体ＰＡが収容される。
【００６０】
次に、図１の処理ガス発生装置１０により発生された処理ガスが配管Ｌ１を通して反応容器１００内に導かれる。同時に、反応容器１００内の雰囲気が配管Ｌ２を通してセパレータ３０に排出される。
【００６１】
この状態で、図２の回転駆動装置２００が動作することにより、反応容器１００が回転軸Ｒ１を中心として予め定められた回転速度で回転する。反応容器１００が回転することにより、反応容器１００内では収容された粉体ＰＡの全体が攪拌される。それにより、粉体ＰＡの全体が処理される。
【００６２】
その後、予め定められた時間が経過することにより、回転駆動装置２００による反応容器１００の回転動作が停止されるとともに、反応容器１００内への処理ガスの供給が停止される。また、反応容器１００内の処理ガスを含む雰囲気が窒素ガス等の雰囲気で置換され、処理後の粉体ＰＡが反応容器１００内から取り出される。
【００６３】
（６）効果
（６−１）本実施の形態に係る粉体攪拌装置２０においては、粉体処理中に、反応容器１００の内周面１１０ｉの最下部に位置する粉体ＰＡが、内周面１１０ｉと当該粉体ＰＡとの間に発生する摩擦力により反応容器１００の回転とともに上昇する。
【００６４】
反応容器１００の外周壁１１０の内周面１１０ｉには、複数の板部材１１３が取り付けられている。したがって、反応容器１００の回転中に粉体ＰＡと内周面１１０ｉとの間に発生する摩擦力が小さい場合でも、複数の板部材１１３により粉体ＰＡをある高さまで持ち上げることができる。
【００６５】
上昇した粉体ＰＡのうち表層部の粉体が内周面１１０ｉの最下部に滑るように移動するとともに、残りの下層部の粉体ＰＡがさらに上昇する。その後、反応容器１００がさらに回転することにより、内周面１１０ｉと下層部の粉体ＰＡとの間に発生する摩擦力および板部材１１３の表面と下層部の粉体ＰＡとの間に発生する摩擦力が当該粉体ＰＡに作用する重力よりも小さくなる。これにより、上昇した下層部の粉体ＰＡが内周面１１０ｉの最下部に滑るようにまたは落下するように移動する。これにより、上昇した下層部の粉体ＰＡが内周面１１０ｉの最下部に滑るようまたは落下するように移動する。その結果、表層部の粉体ＰＡと下層部の粉体ＰＡとが入れ替わる。
【００６６】
このような動作が繰り返されることにより、回転中の反応容器１００内では、粉体ＰＡの全体が均一に攪拌される。それにより、反応容器１００の回転速度を高くすることなく粉体ＰＡの表面に効率的に反応性の処理ガスを接触させることができる。その結果、安全性を確保しつつ粉体ＰＡを効率的かつ均一に処理することができる。
【００６７】
（６―２）一対の端面壁１１１の中央部にそれぞれ設けられる配管支持機構１２０ａ，１２０ｂは断熱カバー４００に固定される。反応容器１００は、配管支持機構１２０ａ，１２０ｂに対して相対的に回転可能に設けられる。配管Ｌ１，Ｌ２は、それぞれ配管支持機構１２０ａ，１２０ｂを貫通するように設けられる。この場合、反応容器１００の回転中に配管支持機構１２０ａ，１２０ｂは回転しない。したがって、配管Ｌ１，Ｌ２の構成が複雑化しない。その結果、簡単な構成かつ低コストの粉体攪拌装置２０が実現される。
【００６８】
（７）他の実施の形態
（７−１）上記実施の形態では、処理用ガスとして、フッ素ガス、酸素ガスおよび窒素ガスのうちいずれかを含む混合ガスが用いられるが、これに限らず他の処理ガスが用いられてよい。例えば、処理ガスとして、フッ素ガスおよび窒素ガスからなる混合ガスが用いられてもよい。この場合、粉体ＰＡの表面処理を行うことにより、粉体ＰＡの疎水性を高めることができる。また、粉塵爆発の発生が防止されるのであれば、処理ガスが窒素ガスを含まなくてもよい。さらに、オゾンガス等のフッ素ガスを含まない処理ガスが用いられてもよい。このように、処理ガスは、処理の種類に応じて選択することができる。
【００６９】
（７−２）上記実施の形態では、反応容器１００の外周壁１１０の一端および他端にそれぞれ円盤形状を有する端面壁１１１が設けられるが、反応容器１００の両端の形状はこれに限定されない。例えば、外周壁１１０の一端および他端にそれぞれ底面部が開放した円錐形状を有する端面壁が設けられてもよい。この場合、粉体処理中に、反応容器１００内で端面壁の内表面上を滑るように粉体ＰＡの一部が移動する。これにより、反応容器１００内の端面壁の近傍で、粉体ＰＡをより均一に攪拌することができる。
【００７０】
（７−３）上記実施の形態では、粉体処理中に反応容器１００内で粉体ＰＡをある高さまで持ち上げるために、外周壁１１０の内周面１１０ｉに回転軸Ｒ１に対して等角度間隔でかつ外周壁１１０の内周面１１０ｉから回転軸Ｒ１に向かって突出するように複数の板部材１１３が取り付けられる。
【００７１】
これに限らず、粉体ＰＡをある高さまで持ち上げることができるのであれば、複数の板部材１１３は回転軸Ｒ１に対して等角度間隔に設けられなくてもよい。
【００７２】
また、内周面１１０ｉに複数の板部材１１３が取り付けられる代わりに、三角形状の断面を有する複数の部材が、内周面１１０ｉ上に取り付けられてもよい。または、断面円形状、断面三角形状または断面四角形状の複数の棒状部材が内周面１１０ｉから回転軸Ｒ１に向かって延びるように内周面１１０ｉ上に分散して配置されてもよい。
【００７３】
さらに、上記実施の形態では、複数の板部材１１３が回転軸Ｒ１に平行に内周面１１０ｉ上に取り付けられるが、これに限らず、複数の板部材１１３は、互いに隣り合う各２つの板部材１１３間で互いに異なる方向に延びるように内周面１１０ｉ上に取り付けられてもよい。
【００７４】
（７−４）上記実施の形態では、配管Ｌ２の先端部に排出口Ｌ２ａが形成され、排出口Ｌ２ａが上方に向かうように配管Ｌ２の先端部近傍が屈曲しているが、これに限らず、配管Ｌ２の先端部を除く配管Ｌ２の上面部分で、上方に向かうように開口部を形成することにより、その開口部を排出口Ｌ２ａとして用いてもよい。
【００７５】
また、配管Ｌ２は複数の排出口Ｌ２ａを有してもよい。例えば、配管Ｌ２の先端部を除く配管Ｌ２の上面部分で、上方に向かうように複数の開口部を形成する。これにより、形成された複数の開口部をそれぞれ複数の排出口Ｌ２ａとして用いることができる。
【００７６】
上記実施の形態では、傘部材１１４が円筒形状を有するが、傘部材１１４の形状はこれに限られない。例えば、傘部材１１４は、底面部が開放した円錐形状を有してもよい。この場合、傘部材１１４の上部に付着する粉体ＰＡが傘部材１１４の上面を滑るように移動する。これにより、反応容器１００内で飛散する粉体ＰＡを円滑に反応容器１００内の下部に導くことができる。
【００７７】
（７−５）上記実施の形態では、回転駆動装置２００の複数のローラ２１０ａ〜２１０ｄが回転することにより反応容器１００が回転するが、反応容器１００を回転させるための構成はこの例に限られない。反応容器１００を複数のローラ２１０ａ〜２１０ｄにより回転させる代わりに、回転ベルトを用いて反応容器１００を回転させてもよい。
【００７８】
（８）請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
【００７９】
上記実施の形態においては、処理ガスが処理気体の例であり、粉体攪拌装置２０が粉体攪拌装置の例であり、反応容器１００の軸心および回転軸Ｒ１が軸の例であり、内周面１１０ｉが内周面の例であり、反応容器１００が反応容器の例であり、回転駆動装置２００が回転駆動部の例である。
【００８０】
また、配管Ｌ１が気体導入系の例であり、配管Ｌ２が気体排出系の例であり、複数の板部材１１３が突出部および複数の板部材１１３の例であり、排出口Ｌ２ａが排出口の例である。
【００８１】
さらに、配管Ｌ２が気体排出管の例であり、傘部材１１４が粉体流入規制部材の例であり、配管支持機構１２０ａ，１２０ｂが固定部材の例である。
【００８２】
請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明は、粉体を処理するために利用することができる。
【符号の説明】
【００８４】
１ 粉体処理装置
１０ 処理ガス発生装置
１１ フッ素ガス発生源
１２ 窒素ガス発生源
１３ 酸素ガス発生源
１４ ガスミキサ
２０ 粉体攪拌装置
３０ セパレータ
４０ 吸引装置
５０ 吸着塔
６０ スクラバ
１００ 反応容器
１１０ 外周壁
１１０ｉ 内周面
１１１ 端面壁
１１１ｈ 開口部
１１２ 扉
１１３ 板部材
１１４ 傘部材
１１４ａ 固定部材
１２０ａ，１２０ｂ 配管支持機構
１２１ 円盤部材
１２２，１２３，１２４，１２５ 貫通孔
１３０ 固定中空管
１３１ 端面
１３２ 配管保持孔
１３３ ねじ孔
１３４ 温度測定孔
１３９ 段差
１４０ 管状突出部
１４１，１４２，１４３ 環状溝部
１５０ 軸受け
１５１ Ｏリング
１５２ ダストシール
１５３ 板部材
２００ 回転駆動装置
２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ，２１０ｄ ローラ
２１１ａ，２１１ｂ 動力伝達軸
２２０ａ，２２０ｂ モータ
３００ 加熱冷却装置
４００ 断熱カバー
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６ 配管
Ｌ２ａ 排出口
ＰＡ 粉体
Ｒ１ 回転軸
Ｓ 処理空間
ＴＨａ 温度測定管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体を攪拌する粉体攪拌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、フッ素ガス等の処理ガスを用いて粉体の処理が行われる。処理効率を上げるために、処理ガスと粉体とを効率よく接触させることが求められる。特許文献１に記載されたフッ素化重合体の製造方法においては、フッ化ガスを用いて粉状の含水素重合体のフッ素化処理が行われる。
【０００３】
上記のフッ素化処理は反応器内で行われる。反応器は、横型の筒状体、回転軸および複数の攪拌翼を備える。回転軸は、筒状体が延びる方向に平行でかつ筒状体の内部を貫通するように設けられる。複数の攪拌翼は、筒状体の内部で一定の間隔を隔てて回転軸に取り付けられる。横型の筒状体にフッ素ガス供給口およびフッ素ガス排出口が設けられる。
【０００４】
フッ素化処理時においては、筒状体の内部に含水素重合体の粉体が収容される。この状態で、回転軸が回転し、複数の攪拌翼が回転する。このとき、筒状体の内部にフッ素ガス供給口からフッ素ガスが供給されるとともに、筒状体の内部雰囲気がフッ素ガス排出口から排出される。これにより、筒状体の内部で含水素重合体の粉体が複数の攪拌翼により攪拌され、フッ素ガス供給口から供給されるフッ素ガスと反応する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−３０９９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の特許文献１に記載された反応器においては、筒状体の内部に収容された粉体が筒状体の内部で回転する複数の攪拌翼により攪拌される。この場合、筒状体の内部粉体のうち複数の攪拌翼が通らない部分に存在する粉体は攪拌されない。そのため、粉体の全体を均一にフッ素化処理することができない。
【０００７】
上記の反応器において、粉体の全体を攪拌するために、複数の攪拌翼の回転速度を高くすることが考えられる。しかしながら、フッ素ガスは高い反応性を有する。そのため、このような処理ガスを用いて粉体を処理する場合、複数の攪拌翼の回転速度を高くすると、摩擦によって静電気が生じ、粉塵爆発が発生しやすくなる。したがって、複数の攪拌翼の回転速度を、粉体の全体を攪拌することが可能な回転速度まで高くすることは難しい。
【０００８】
本発明の目的は、安全性を確保しつつ粉体を均一に処理することが可能な粉体攪拌装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明に係る粉体攪拌装置は、反応性の処理気体で粉体を処理する粉体攪拌装置であって、略水平方向の軸に関して回転対称な内周面を有するとともに軸の周りで回転可能に設けられ、粉体を収容可能に構成された反応容器と、反応容器を軸の周りで回転させる回転駆動部と、回転駆動部により回転される反応容器内に処理気体を導入するための気体導入系と、回転駆動部により回転される反応容器内の処理気体を排出するための気体排出系とを備えるものである。
【００１０】
この粉体攪拌装置においては、反応容器内に粉体が収容された状態で、気体導入部から反応容器内に処理気体が導入される。この状態で、回転駆動部が反応容器を略水平方向の軸の周りで回転させる。これにより、粉体が処理気体により処理される。処理気体を含む反応容器内の処理気体が気体排出系から排出される。
【００１１】
この場合、反応容器内では、内周面の最下部に位置する粉体が、内周面と当該粉体との間に発生する摩擦力により反応容器の回転とともに上昇する。上昇した粉体のうち表層部の粉体が内周面の最下部に滑るように移動するとともに、残りの下層部の粉体がさらに上昇する。その後、反応容器がさらに回転することにより、内周面と下層部の粉体との間に発生する摩擦力が当該粉体に作用する重力よりも小さくなる。これにより、上昇した下層部の粉体が内周面の最下部に滑るように移動する。その結果、表層部の粉体と下層部の粉体とが入れ替わる。
【００１２】
このような動作が繰り返されることにより、回転中の反応容器内では、粉体の全体が均一に攪拌される。それにより、反応容器の回転速度を高くすることなく粉体の表面に効率的に反応性の処理気体を接触させることができる。その結果、安全性を確保しつつ粉体を効率的かつ均一に処理することができる。
【００１３】
（２）反応容器の内周面から突出するように設けられる突出部をさらに備えるものであってもよい。
【００１４】
この場合、反応容器の回転中に粉体と内周面との間に発生する摩擦力が小さい場合でも、突出部により粉体がある高さまで持ち上げられる。それにより、反応容器内で粉体の上昇および落下が繰り返し行われる。その結果、粉体の全体をより均一に攪拌することが可能となる。
【００１５】
（３）突出部は、軸と平行に延びるとともに回転中心に向かうように配置される複数の板部材であってもよい。
【００１６】
この場合、簡単な構成かつ低コストで粉体の全体をより均一に攪拌することが可能となる。
【００１７】
（４）気体排出系は、反応容器の外部から反応容器の内部に挿入されるとともに、反応容器の内部で上方に開口する排出口を有する気体排出管を含んでもよい。
【００１８】
この場合、気体排出管の排出口が上方に開口することにより、反応容器内の下部に存在する粉体が排出口に流入しにくくなる。その結果、気体排出管を通して粉体が排出されることが抑制される。
【００１９】
（５）気体排出管の一部は、上方に延びるように設けられ、排出口は、上方に延びる部分の上端に設けられ、気体排出管の排出口の周囲および上方を覆うように設けられた粉体流入規制部材をさらに備えてもよい。
【００２０】
この場合、気体排出管の一部と粉体流入規制部材との間に、屈曲した気体の流入経路が形成される。それにより、反応容器内で粉体が飛散した場合でも、粉体が気体排出管の排出口に流入しにくくなる。その結果、気体排出管を通して粉体が排出されることが防止される。
【００２１】
（６）粉体攪拌装置は、軸上に設けられる固定部材をさらに備え、反応容器は、固定部材に対して相対的に回転可能に設けられ、気体導入系および気体排出系は、固定部材を貫通するように設けられてもよい。
【００２２】
この場合、反応容器の回転中に固定部材は回転しない。したがって、気体導入系および気体排出系の構成が複雑化しない。その結果、簡単な構成かつ低コストの粉体攪拌装置が実現される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、安全性を確保しつつ粉体を均一に処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る粉体処理装置の構成を示す模式図である。
【図２】図１の粉体攪拌装置の構成を示す斜視図である。
【図３】図２の粉体攪拌装置のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図２の回転軸に沿う粉体攪拌装置の縦断面を模式的に表す図である。
【図５】（ａ）は図２の配管支持機構およびその周辺部材の正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における配管支持機構およびその周辺部材の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の一実施の形態に係る粉体攪拌装置について図面を参照しながら説明する。
【００２６】
（１）粉体処理装置の全体構成
図１は、本発明の一実施の形態に係る粉体処理装置の構成を示す模式図である。図１に示すように、粉体処理装置１は、処理ガス発生装置１０、粉体攪拌装置２０、セパレータ３０、吸引装置４０、吸着塔５０およびスクラバ６０を備える。
【００２７】
処理ガス発生装置１０は、フッ素ガス発生源１１、窒素ガス発生源１２、酸素ガス発生源１３およびガスミキサ１４を備える。フッ素ガス発生源１１、窒素ガス発生源１２および酸素ガス発生源１３は、それぞれ配管を通してガスミキサ１４に接続される。ガスミキサ１４には、フッ素ガス発生源１１、窒素ガス発生源１２および酸素ガス発生源１３からそれぞれ予め定められた流量でフッ素ガス、窒素ガスおよび酸素ガスが供給される。ガスミキサ１４は、供給されたフッ素ガス、窒素ガスおよび酸素ガスを混合することにより、粉体の処理に用いる処理ガスを生成する。
【００２８】
本実施の形態において、粉体は、ガスで処理可能な有機物または無機物である。例えば、粉体は、樹脂粉、セラミック粉または金属粉である。より具体的には、粉体は、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂もしくはアクリル樹脂等からなる樹脂粉または顔料等である。
【００２９】
また、本実施の形態において、処理ガスによる処理は、粉体の表面に処理ガスを接触させて粉体の表面を改質する表面処理（以下、粉体処理と呼ぶ。）である。フッ素ガス、酸素ガスおよび窒素ガスからなる処理ガスを用いる場合には、粉体の表面の官能基に親水性の基を導入することにより親水性を付与することができる。また、フッ素ガスおよび窒素ガスからなる処理ガスを用いる場合には、粉体の表面にフッ素を付加することにより撥水性を付与することができる。
【００３０】
粉体攪拌装置２０が配管Ｌ１を介して処理ガス発生装置１０のガスミキサ１４に接続される。粉体攪拌装置２０には、ガスミキサ１４により生成された処理ガスが配管Ｌ１を通して供給される。粉体攪拌装置２０においては、後述する反応容器１００（図２）内で、ガスミキサ１４から供給される処理ガスにより粉体が処理される。粉体攪拌装置２０の構成の詳細および粉体処理中の粉体攪拌装置２０の動作については後述する。
【００３１】
セパレータ３０が配管Ｌ２を介して粉体攪拌装置２０に接続される。後述する吸引装置４０が動作することにより、粉体処理中の粉体攪拌装置２０の反応容器１００（図２）内の雰囲気が排出ガスとして配管Ｌ２を通してセパレータ３０に送られる。セパレータ３０では、排出ガスとともに粉体攪拌装置２０から送られる塵埃（粉体）が除去される。
【００３２】
吸引装置４０が配管Ｌ３を介してセパレータ３０に接続される。また、吸着塔５０が配管Ｌ４を介して吸引装置４０に接続される。本例では、吸引装置４０はドライポンプである。ドライポンプが動作することにより、上記のように、粉体攪拌装置２０の反応容器１００（図２）内の雰囲気が、排出ガスとして配管Ｌ２、セパレータ３０および配管Ｌ３，Ｌ４を通して吸着塔５０に送られる。
【００３３】
吸着塔５０には吸着剤として例えばソーダライムが充填されている。配管Ｌ４から送られる排出ガスには、腐食性が高いＦ２（フッ素）およびＨＦ（フッ化水素）が混入している。そのＦ２およびＨＦが、吸着塔５０に吸着され、排出ガスから除去される。
【００３４】
スクラバ６０が配管Ｌ５を介して吸着塔５０に接続される。吸着塔５０によりＦ２およびＨＦが除去された排出ガスが配管Ｌ５を通してスクラバ６０に送られる。スクラバ６０は、排出ガスに含まれる固体または液体の微粒子を水滴または水膜で捕集する。微粒子が除去された排出ガスは、配管Ｌ６を通して粉体処理装置１の外部に送られる。
【００３５】
（２）粉体攪拌装置の構成
図２は、図１の粉体攪拌装置２０の構成を示す斜視図である。図２に示すように、粉体攪拌装置２０は、主として反応容器１００、回転駆動装置２００、加熱冷却装置３００、および断熱カバー４００から構成される。
【００３６】
断熱カバー４００内に反応容器１００、回転駆動装置２００および加熱冷却装置３００が設けられる。図２では、断熱カバー４００が点線で示されるとともに、断熱カバー４００内の各構成要素が実線で示される。
【００３７】
図２に示すように、反応容器１００は、円筒形状の外周壁１１０および一対の端面壁１１１を有する。外周壁１１０の一端および他端にそれぞれ円盤形状を有する端面壁１１１が設けられる。反応容器１００は、外周壁１１０の軸心が水平方向に平行になるように断熱カバー４００内に配置される。外周壁１１０は、その軸心に関して回転対称な内周面１１０ｉ（図３）を有する。
【００３８】
反応容器１００内には、外周壁１１０の内周面１１０ｉおよび一対の端面壁１１１の内表面により取り囲まれる処理空間Ｓが形成される。一対の端面壁１１１のうちの一方の端面壁１１１には、開口部１１１ｈが形成されるとともに、その開口部１１１ｈに開閉可能な扉１１２が設けられる。扉１１２を開くことにより、反応容器１００内に未処理の粉体を収容すること、または反応容器１００内から処理済の粉体を回収することができる。粉体処理時には、反応容器１００内に粉体が収容された状態で扉１１２が閉じられる。
【００３９】
一方の端面壁１１１の中央部に配管支持機構１２０ａが設けられる。配管Ｌ１が配管支持機構１２０ａを貫通するように設けられる。他方の端面壁１１１の中央部に配管支持機構１２０ｂが設けられる。配管Ｌ２が配管支持機構１２０ｂを貫通するように設けられる。
【００４０】
配管支持機構１２０ａ，１２０ｂは、図示しない固定部材により断熱カバー４００に固定される。反応容器１００は、回転駆動装置２００により外周壁１１０の軸心を通る回転軸Ｒ１の周りで回転可能に支持される。また、反応容器１００は、各配管支持機構１２０ａ，１２０ｂに対して相対的に回転可能である。配管支持機構１２０ａ，１２０ｂの詳細は後述する。
【００４１】
回転駆動装置２００は、複数（本例では４つ）のローラ２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ，２１０ｄ、複数（本例では２本）の動力伝達軸２１１ａ，２１１ｂ、および複数（本例では２個）のモータ２２０ａ，２２０ｂを含む。複数のローラ２１０ａ〜２１０ｄはそれぞれ円筒形状を有し、図示しない台座により周方向に回転可能に支持される。
【００４２】
ローラ２１０ａ，２１０ｂが一方の端面壁１１１の近傍で外周壁１１０の周方向に一定の間隔をおいて並び、ローラ２１０ｃ，２１０ｄが他方の端面壁１１１の近傍で外周壁１１０の周方向に一定の間隔をおいて並ぶ。また、ローラ２１０ａ，２１０ｃが外周壁１１０の長手方向に一定の間隔をおいて並び、ローラ２１０ｂ，２１０ｄが外周壁１１０の長手方向に一定の間隔をおいて並ぶ。このようにして、複数のローラ２１０ａ〜２１０ｄが反応容器１００の下部に配置される。複数のローラ２１０ａ〜２１０ｄの外周面の一部は、それぞれ反応容器１００の外周壁１１０の外周面に当接する。
【００４３】
一方の動力伝達軸２１１ａが、ローラ２１０ａ，２１０ｃの軸心を通るように、ローラ２１０ａ，２１０ｃに共通に取り付けられる。動力伝達軸２１１ａは、一方のモータ２２０ａの回転軸に接続される。同様に、他方の動力伝達軸２１１ｂが、ローラ２１０ｂ，２１０ｄの軸心を通るように、ローラ２１０ｂ，２１０ｄに共通に取り付けられる。動力伝達軸２１１ｂは、他方のモータ２２０ｂの回転軸に接続される。
【００４４】
モータ２２０ａ，２２０ｂが同時に動作することにより、動力伝達軸２１１ａ，２１１ｂがそれぞれ一方向に回転する。それにより、図２に太い実線で示すように、複数のローラ２１０ａ〜２１０ｄが同時に一方向に回転する。その結果、図２に太い一点鎖線で示すように、反応容器１００が複数のローラ２１０ａ〜２１０ｄの回転方向と逆の方向に回転する。
【００４５】
反応容器１００の外周壁１１０の一部に対向するように、断熱カバー４００内で複数（本例では２個）の加熱冷却装置３００が設けられる。加熱冷却装置３００は、例えばヒータ等の加熱装置および送風機等の冷却装置を含む。粉体処理時には、加熱装置が動作することにより反応容器１００内の粉体および雰囲気が加熱される。または、冷却装置が動作することにより反応容器１００内の粉体および雰囲気が冷却される。
【００４６】
（３）反応容器の内部構造
図３は図２の粉体攪拌装置２０のＡ−Ａ線断面図であり、図４は図２の回転軸Ｒ１に沿う粉体攪拌装置２０の縦断面を模式的に表す図である。図３では図２の加熱冷却装置３００および断熱カバー４００の図示を省略し、図４では図２の回転駆動装置２００、加熱冷却装置３００および断熱カバー４００の図示を省略する。
【００４７】
図３に示すように、反応容器１００の外周壁１１０の内周面１１０ｉには、反応容器１００の回転軸Ｒ１に対して等角度間隔でかつ外周壁１１０の内周面１１０ｉから回転軸Ｒ１に向かって突出するように複数の板部材１１３が取り付けられている。図４に示すように、各板部材１１３は、反応容器１００内で一方の端面壁１１１の内表面から他方の端面壁１１１の内表面まで回転軸Ｒ１に平行に延びる帯形状を有する。
【００４８】
図１の配管支持機構１２０ｂを貫通するように設けられる配管Ｌ２の一部が、反応容器１００内に位置する。図３および図４に示すように、反応容器１００内の配管Ｌ２の先端部には、反応容器１００内の雰囲気を排出するための排出口Ｌ２ａが形成されている。配管Ｌ２の先端部近傍は、排出口Ｌ２ａが上方に向かうように屈曲している。配管Ｌ２の排出口Ｌ２ａの周囲および上方を覆うように傘部材１１４が設けられている。傘部材１１４は、下部が開口しかつ上部が閉塞された円筒形状を有する。傘部材１１４は、固定部材１１４ａを介して後述する図５の固定中空管１３０に固定される。
【００４９】
この場合、配管Ｌ２の一部と傘部材１１４との間に、屈曲した雰囲気の流入経路Ｆが形成される。それにより、反応容器１００内で粉体ＰＡが飛散した場合でも、飛散した粉体ＰＡが配管Ｌ２の排出口Ｌ２ａに流入しにくくなる。その結果、配管Ｌ２を通して粉体ＰＡが排出されることが防止され、粉体ＰＡの処理効率が向上する。
【００５０】
（４）配管支持機構の構造
図５（ａ）は図２の配管支持機構１２０ａおよびその周辺部材の正面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＢ−Ｂ線における配管支持機構１２０ａおよびその周辺部材の縦断面図である。
【００５１】
図５（ａ），（ｂ）に示すように、配管支持機構１２０ａは、主として円盤部材１２１および固定中空管１３０から構成される。円盤部材１２１の中央部には、３つの貫通孔１２２，１２３，１２４が一列に並ぶように形成されている。固定中空管１３０は円筒形状を有する。また、固定中空管１３０は、その固定中空管１３０の一端を閉塞する端面１３１を有する。図示しない固定中空管１３０の他端は開口している。固定中空管１３０の端面１３１には、円盤部材１２１の貫通孔１２２，１２３，１２４にそれぞれ対応する配管保持孔１３２、ねじ孔１３３および温度測定孔１３４が形成されている。また、固定中空管１３０の外周面の一部には、周方向に延びる環状の段差１３９が形成されている。端面１３１から段差１３９までの間の固定中空管１３０の外径は、段差１３９から固定中空管１３０の他端までの外径に比べて小さい。
【００５２】
配管支持機構１２０ａが取り付けられる端面壁１１１の中央部には、固定中空管１３０を取り付けるための管状突出部１４０が形成されている。管状突出部１４０は、端面壁１１１の内表面から反応容器１００の内側に向かって突出するように形成されている。
【００５３】
管状突出部１４０の内周面には、反応容器１００の軸心に沿って並ぶように、複数の環状溝部１４１，１４２，１４３が形成されている。環状溝部１４１は反応容器１００の外側に向かって開口するように形成されている。環状溝部１４１にダストシール１５２が嵌め込まれる。ダストシール１５２を覆うように、端面壁１１１の外表面に環状の板部材１５３が取り付けられる。環状溝部１４２にＯリング１５１が取り付けられる。環状溝部１４３に複数の軸受け１５０が取り付けられる。固定中空管１３０が管状突出部１４０に差し込まれる。このとき、ダストシール１５２の内周部およびＯリング１５１の内周部と固定中空管１３０の外周面とが互いに摺動可能に当接する。また、複数の軸受け１５０の内周面と固定中空管１３０の外周面とが当接する。これにより、反応容器１００および固定中空管１３０が互いに相対的に回転可能となっている。
【００５４】
固定中空管１３０が管状突出部１４０に差し込まれた状態で、固定中空管１３０の端面１３１に円盤部材１２１がねじ止めされる。具体的には、ねじＮが円盤部材１２１の貫通孔１２３を通して固定中空管１３０のねじ孔１３３に取り付けられる。
【００５５】
このとき、円盤部材１２１の一部が、端面壁１１１にねじ止めされた環状の板部材１５３に当接する。また、固定中空管１３０の段差１３９が軸受け１５０の一部に当接する。これにより、環状の板部材１５３、管状突出部１４０および複数の軸受け１５０が、円盤部材１２１および固定中空管１３０の段差１３９により水平方向で挟みこまれる。それにより、円盤部材１２１および固定中空管１３０からなる配管支持機構１２０ａが端面壁１１１に対して相対的に回転可能に取り付けられる。
【００５６】
配管Ｌ１が、円盤部材１２１の貫通孔１２２および固定中空管１３０の配管保持孔１３２を通るように配管支持機構１２０ａに取り付けられる。また、温度測定管ＴＨａが、円盤部材１２１の貫通孔１２４および固定中空管１３０の温度測定孔１３４を通るように配管支持機構１２０ａに取り付けられる。温度測定管ＴＨａには、例えば熱電対等の温度センサが挿入される。この場合、温度センサにより検出される処理空間Ｓ内の温度に基づいて図２の加熱冷却装置３００を制御することができる。
【００５７】
上記のように、固定中空管１３０と管状突出部１４０との間には、ダストシール１５２およびＯリング１５１が取り付けられる。これにより、端面壁１１１に配管支持機構１２０ａが取り付けられた状態で、反応容器１００の外部空間と反応容器１００の処理空間Ｓとがダストシール１５２およびＯリング１５１により確実に遮断される。図２の配管支持機構１２０ｂは、上記の配管支持機構１２０ａと同じ構造を有する。
【００５８】
なお、図５（ａ）に点線で示すように、配管支持機構１２０ａに配管Ｌ２を取り付けるための貫通孔１２５が形成されてもよい。この場合、貫通孔１２５に図１の配管Ｌ２を取り付けることにより、他方の端面壁１１１に配管支持機構１２０ｂを取り付ける必要がなくなる。
【００５９】
（５）粉体処理時の動作
図１の粉体処理装置１において、粉体ＰＡの処理を行う場合、まず図２の反応容器１００内に予め定められた量の粉体ＰＡが収容される。
【００６０】
次に、図１の処理ガス発生装置１０により発生された処理ガスが配管Ｌ１を通して反応容器１００内に導かれる。同時に、反応容器１００内の雰囲気が配管Ｌ２を通してセパレータ３０に排出される。
【００６１】
この状態で、図２の回転駆動装置２００が動作することにより、反応容器１００が回転軸Ｒ１を中心として予め定められた回転速度で回転する。反応容器１００が回転することにより、反応容器１００内では収容された粉体ＰＡの全体が攪拌される。それにより、粉体ＰＡの全体が処理される。
【００６２】
その後、予め定められた時間が経過することにより、回転駆動装置２００による反応容器１００の回転動作が停止されるとともに、反応容器１００内への処理ガスの供給が停止される。また、反応容器１００内の処理ガスを含む雰囲気が窒素ガス等の雰囲気で置換され、処理後の粉体ＰＡが反応容器１００内から取り出される。
【００６３】
（６）効果
（６−１）本実施の形態に係る粉体攪拌装置２０においては、粉体処理中に、反応容器１００の内周面１１０ｉの最下部に位置する粉体ＰＡが、内周面１１０ｉと当該粉体ＰＡとの間に発生する摩擦力により反応容器１００の回転とともに上昇する。
【００６４】
反応容器１００の外周壁１１０の内周面１１０ｉには、複数の板部材１１３が取り付けられている。したがって、反応容器１００の回転中に粉体ＰＡと内周面１１０ｉとの間に発生する摩擦力が小さい場合でも、複数の板部材１１３により粉体ＰＡをある高さまで持ち上げることができる。
【００６５】
上昇した粉体ＰＡのうち表層部の粉体が内周面１１０ｉの最下部に滑るように移動するとともに、残りの下層部の粉体ＰＡがさらに上昇する。その後、反応容器１００がさらに回転することにより、内周面１１０ｉと下層部の粉体ＰＡとの間に発生する摩擦力および板部材１１３の表面と下層部の粉体ＰＡとの間に発生する摩擦力が当該粉体ＰＡに作用する重力よりも小さくなる。これにより、上昇した下層部の粉体ＰＡが内周面１１０ｉの最下部に滑るようにまたは落下するように移動する。これにより、上昇した下層部の粉体ＰＡが内周面１１０ｉの最下部に滑るようまたは落下するように移動する。その結果、表層部の粉体ＰＡと下層部の粉体ＰＡとが入れ替わる。
【００６６】
このような動作が繰り返されることにより、回転中の反応容器１００内では、粉体ＰＡの全体が均一に攪拌される。それにより、反応容器１００の回転速度を高くすることなく粉体ＰＡの表面に効率的に反応性の処理ガスを接触させることができる。その結果、安全性を確保しつつ粉体ＰＡを効率的かつ均一に処理することができる。
【００６７】
（６―２）一対の端面壁１１１の中央部にそれぞれ設けられる配管支持機構１２０ａ，１２０ｂは断熱カバー４００に固定される。反応容器１００は、配管支持機構１２０ａ，１２０ｂに対して相対的に回転可能に設けられる。配管Ｌ１，Ｌ２は、それぞれ配管支持機構１２０ａ，１２０ｂを貫通するように設けられる。この場合、反応容器１００の回転中に配管支持機構１２０ａ，１２０ｂは回転しない。したがって、配管Ｌ１，Ｌ２の構成が複雑化しない。その結果、簡単な構成かつ低コストの粉体攪拌装置２０が実現される。
【００６８】
（７）他の実施の形態
（７−１）上記実施の形態では、処理用ガスとして、フッ素ガス、酸素ガスおよび窒素ガスのうちいずれかを含む混合ガスが用いられるが、これに限らず他の処理ガスが用いられてよい。例えば、処理ガスとして、フッ素ガスおよび窒素ガスからなる混合ガスが用いられてもよい。この場合、粉体ＰＡの表面処理を行うことにより、粉体ＰＡの疎水性を高めることができる。また、粉塵爆発の発生が防止されるのであれば、処理ガスが窒素ガスを含まなくてもよい。さらに、オゾンガス等のフッ素ガスを含まない処理ガスが用いられてもよい。このように、処理ガスは、処理の種類に応じて選択することができる。
【００６９】
（７−２）上記実施の形態では、反応容器１００の外周壁１１０の一端および他端にそれぞれ円盤形状を有する端面壁１１１が設けられるが、反応容器１００の両端の形状はこれに限定されない。例えば、外周壁１１０の一端および他端にそれぞれ底面部が開放した円錐形状を有する端面壁が設けられてもよい。この場合、粉体処理中に、反応容器１００内で端面壁の内表面上を滑るように粉体ＰＡの一部が移動する。これにより、反応容器１００内の端面壁の近傍で、粉体ＰＡをより均一に攪拌することができる。
【００７０】
（７−３）上記実施の形態では、粉体処理中に反応容器１００内で粉体ＰＡをある高さまで持ち上げるために、外周壁１１０の内周面１１０ｉに回転軸Ｒ１に対して等角度間隔でかつ外周壁１１０の内周面１１０ｉから回転軸Ｒ１に向かって突出するように複数の板部材１１３が取り付けられる。
【００７１】
これに限らず、粉体ＰＡをある高さまで持ち上げることができるのであれば、複数の板部材１１３は回転軸Ｒ１に対して等角度間隔に設けられなくてもよい。
【００７２】
また、内周面１１０ｉに複数の板部材１１３が取り付けられる代わりに、三角形状の断面を有する複数の部材が、内周面１１０ｉ上に取り付けられてもよい。または、断面円形状、断面三角形状または断面四角形状の複数の棒状部材が内周面１１０ｉから回転軸Ｒ１に向かって延びるように内周面１１０ｉ上に分散して配置されてもよい。
【００７３】
さらに、上記実施の形態では、複数の板部材１１３が回転軸Ｒ１に平行に内周面１１０ｉ上に取り付けられるが、これに限らず、複数の板部材１１３は、互いに隣り合う各２つの板部材１１３間で互いに異なる方向に延びるように内周面１１０ｉ上に取り付けられてもよい。
【００７４】
（７−４）上記実施の形態では、配管Ｌ２の先端部に排出口Ｌ２ａが形成され、排出口Ｌ２ａが上方に向かうように配管Ｌ２の先端部近傍が屈曲しているが、これに限らず、配管Ｌ２の先端部を除く配管Ｌ２の上面部分で、上方に向かうように開口部を形成することにより、その開口部を排出口Ｌ２ａとして用いてもよい。
【００７５】
また、配管Ｌ２は複数の排出口Ｌ２ａを有してもよい。例えば、配管Ｌ２の先端部を除く配管Ｌ２の上面部分で、上方に向かうように複数の開口部を形成する。これにより、形成された複数の開口部をそれぞれ複数の排出口Ｌ２ａとして用いることができる。
【００７６】
上記実施の形態では、傘部材１１４が円筒形状を有するが、傘部材１１４の形状はこれに限られない。例えば、傘部材１１４は、底面部が開放した円錐形状を有してもよい。この場合、傘部材１１４の上部に付着する粉体ＰＡが傘部材１１４の上面を滑るように移動する。これにより、反応容器１００内で飛散する粉体ＰＡを円滑に反応容器１００内の下部に導くことができる。
【００７７】
（７−５）上記実施の形態では、回転駆動装置２００の複数のローラ２１０ａ〜２１０ｄが回転することにより反応容器１００が回転するが、反応容器１００を回転させるための構成はこの例に限られない。反応容器１００を複数のローラ２１０ａ〜２１０ｄにより回転させる代わりに、回転ベルトを用いて反応容器１００を回転させてもよい。
【００７８】
（８）請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
【００７９】
上記実施の形態においては、処理ガスが処理気体の例であり、粉体攪拌装置２０が粉体攪拌装置の例であり、反応容器１００の軸心および回転軸Ｒ１が軸の例であり、内周面１１０ｉが内周面の例であり、反応容器１００が反応容器の例であり、回転駆動装置２００が回転駆動部の例である。
【００８０】
また、配管Ｌ１が気体導入系の例であり、配管Ｌ２が気体排出系の例であり、複数の板部材１１３が突出部および複数の板部材１１３の例であり、排出口Ｌ２ａが排出口の例である。
【００８１】
さらに、配管Ｌ２が気体排出管の例であり、傘部材１１４が粉体流入規制部材の例であり、配管支持機構１２０ａ，１２０ｂが固定部材の例である。
【００８２】
請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明は、粉体を処理するために利用することができる。
【符号の説明】
【００８４】
１ 粉体処理装置
１０ 処理ガス発生装置
１１ フッ素ガス発生源
１２ 窒素ガス発生源
１３ 酸素ガス発生源
１４ ガスミキサ
２０ 粉体攪拌装置
３０ セパレータ
４０ 吸引装置
５０ 吸着塔
６０ スクラバ
１００ 反応容器
１１０ 外周壁
１１０ｉ 内周面
１１１ 端面壁
１１１ｈ 開口部
１１２ 扉
１１３ 板部材
１１４ 傘部材
１１４ａ 固定部材
１２０ａ，１２０ｂ 配管支持機構
１２１ 円盤部材
１２２，１２３，１２４，１２５ 貫通孔
１３０ 固定中空管
１３１ 端面
１３２ 配管保持孔
１３３ ねじ孔
１３４ 温度測定孔
１３９ 段差
１４０ 管状突出部
１４１，１４２，１４３ 環状溝部
１５０ 軸受け
１５１ Ｏリング
１５２ ダストシール
１５３ 板部材
２００ 回転駆動装置
２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ，２１０ｄ ローラ
２１１ａ，２１１ｂ 動力伝達軸
２２０ａ，２２０ｂ モータ
３００ 加熱冷却装置
４００ 断熱カバー
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６ 配管
Ｌ２ａ 排出口
ＰＡ 粉体
Ｒ１ 回転軸
Ｓ 処理空間
ＴＨａ 温度測定管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応性の処理気体で粉体を処理する粉体攪拌装置であって、
略水平方向の軸に関して回転対称な内周面を有するとともに前記軸の周りで回転可能に設けられ、粉体を収容可能に構成された反応容器と、
前記反応容器を前記軸の周りで回転させる回転駆動部と、
前記回転駆動部により回転される前記反応容器内に処理気体を導入するための気体導入系と、
前記回転駆動部により回転される前記反応容器内の処理気体を排出するための気体排出系とを備える、粉体攪拌装置。
【請求項２】
前記反応容器の内周面から突出するように設けられる突出部をさらに備える、請求項１記載の粉体攪拌装置。
【請求項３】
前記突出部は、前記軸と平行に延びるとともに回転中心に向かうように配置される複数の板部材である、請求項２記載の粉体攪拌装置。
【請求項４】
前記気体排出系は、
前記反応容器の外部から前記反応容器の内部に挿入されるとともに、前記反応容器の内部で上方に開口する排出口を有する気体排出管を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の粉体攪拌装置。
【請求項５】
前記気体排出管の一部は、上方に延びるように設けられ、
前記排出口は、上方に延びる部分の上端に設けられ、
前記気体排出管の前記排出口の周囲および上方を覆うように設けられた粉体流入規制部材をさらに備える、請求項４記載の粉体攪拌装置。
【請求項６】
前記軸上に設けられる固定部材をさらに備え、
前記反応容器は、前記固定部材に対して相対的に回転可能に設けられ、
前記気体導入系および前記気体排出系は、前記固定部材を貫通するように設けられる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の粉体攪拌装置。
【請求項１】
反応性の処理気体で粉体を処理する粉体攪拌装置であって、
略水平方向の軸に関して回転対称な内周面を有するとともに前記軸の周りで回転可能に設けられ、粉体を収容可能に構成された反応容器と、
前記反応容器を前記軸の周りで回転させる回転駆動部と、
前記回転駆動部により回転される前記反応容器内に処理気体を導入するための気体導入系と、
前記回転駆動部により回転される前記反応容器内の処理気体を排出するための気体排出系とを備える、粉体攪拌装置。
【請求項２】
前記反応容器の内周面から突出するように設けられる突出部をさらに備える、請求項１記載の粉体攪拌装置。
【請求項３】
前記突出部は、前記軸と平行に延びるとともに回転中心に向かうように配置される複数の板部材である、請求項２記載の粉体攪拌装置。
【請求項４】
前記気体排出系は、
前記反応容器の外部から前記反応容器の内部に挿入されるとともに、前記反応容器の内部で上方に開口する排出口を有する気体排出管を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の粉体攪拌装置。
【請求項５】
前記気体排出管の一部は、上方に延びるように設けられ、
前記排出口は、上方に延びる部分の上端に設けられ、
前記気体排出管の前記排出口の周囲および上方を覆うように設けられた粉体流入規制部材をさらに備える、請求項４記載の粉体攪拌装置。
【請求項６】
前記軸上に設けられる固定部材をさらに備え、
前記反応容器は、前記固定部材に対して相対的に回転可能に設けられ、
前記気体導入系および前記気体排出系は、前記固定部材を貫通するように設けられる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の粉体攪拌装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−９１０１２（Ｐ２０１３−９１０１２Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３３２５３（Ｐ２０１１−２３３２５３）
【出願日】平成２３年１０月２４日（２０１１．１０．２４）
【出願人】（０００２２２８４２）東洋炭素株式会社 (198)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２４日（２０１１．１０．２４）
【出願人】（０００２２２８４２）東洋炭素株式会社 (198)
【Ｆターム（参考）】
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