JP2018052699A - 粉体含有気体発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】、粉体の含有量の低下を防止し、粉体の含有量を安定させることが可能な粉体含有気体発生装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明にかかる粉体含有気体発生装置（粉体発生装置１００）の構成は、粉体１１２を収容する収容容器１１０と、収容容器１１０に圧縮気体を供給するコンプレッサ１２０と、収容容器１１０の上部に配置され粉体含有気体を排出する排出口１１６と、を備え、収容容器１１０は、底面１１０ａが半球状またはすり鉢状であり、底面１１０ａの最下点に圧縮空気の供給口１１４が配置されていることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、粉体を含有した粉体含有気体を発生させる粉体含有気体発生装置に関する。

原子力発電所では、過酷事故（シビアアクシデント）が発生した際、粒子状の放射性物質が発生することがある。この放射性物質を捕捉するために、フィルタベント装置の設置が進められている（例えば特許文献１）。フィルタベント装置の内部には水が貯留されていて、かかる水にベントガスを通した後、更にフィルタを通過させることにより、ベントガスに含まれる放射性物質を捕捉する。これにより、外部には、放射性物質が除去された空気が排出されることになる。

フィルタベント装置を実際に運用するためには、放射性物質の除去性能を確認する必要がある。かかる除去性能を確認するための試験として、粒子状の放射性物質に換えて金属粉体粒子等の模擬粒子（以下、単に粉体と称する）を含有した気体を用いることが検討されている。このため、粉体を含有した気体（粉体含有気体）を発生させる装置が必要となる。

粉体含有気体を発生する手法としては、粉体に気体を通過させる方法が考えられる。放射性物質の除去性能を確認することを目的としたものではないが、例えば特許文献２では、粉体塗料に加圧エアを通過させることにより、加圧エアによって粉体塗料を塗装ガンに供給している。すなわち特許文献２では、加圧エアによって粉末塗料の流動性を高め、効率的に塗装ガンに搬送することを目的としている。

特開２０１６−０５３４８８号公報 特開平８−５７３６５号公報

しかしながら、特許文献１のような従来の構造では、粉体に流動性を与えるためのものであるから、粉体に対する気流の量が少ない。一方、本発明において必要となるベントガスは、大量の気体の中にわずかに粉体が混じるものであり、粉体に対する気流の量が圧倒的に多くなる。そして、貯留（堆積）されている粉体に大容量且つ高速の気体（気流）を通過させると、気体が通過した経路、すなわち気体の通り道にはアリの巣のような穴が空いてしまう。すると、粉体が気体に巻き込まれづらくなり、気体における粉体の含有量が低下してしまう（含有量が安定しない）ことが懸念される。

気体の通り道に生じる穴を解消するためには、貯留されている粉体を撹拌することが考えられる。しかしながら、この場合、撹拌羽根よりも上方の空間では穴を解消することができるが、撹拌羽根よりも下方の空間では依然として穴が残った状態となる。すると、気体が粉体を巻き込める長さ（高さ）は、撹拌羽根よりも上方の空間の高さになってしまうため、粉体の含有量は多少増える程度である。したがって、穴を解消できる空間を増やすべく撹拌羽根を可能な限り下方に配置することになる。

しかし、撹拌羽根を下方に配置すると、気体（気流）が撹拌羽根に衝突することによって流速が失われるおそれがある。すると、やはり粉体が気体に巻き込まれづらくなり、粉体の含有量が低下してしまう。

本発明は、このような課題に鑑み、粉体の含有量の低下を防止し、粉体の含有量を安定させることが可能な粉体含有気体発生装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明にかかる粉体含有気体発生装置の代表的な構成は、粉体を収容する収容容器と、収容容器に圧縮気体を供給するコンプレッサと、収容容器の上部に配置され粉体含有気体を排出する排出口と、を備え、収容容器は、底面が半球状またはすり鉢状であり、底面の最下点に圧縮空気の供給口が配置されていることを特徴とする。

上記構成によれば、粉体が供給口に向かって自重によって移動するため、穴が形成されようとしても常に崩壊し続ける。すると穴が形成されることがなく、圧縮空気の供給口には常に粉体が供給されている状態となる。したがって、圧縮気体が粉体を好適に巻き込むことができ、粉体の含有量の低下を抑制することが可能となる。

上記収容容器は、天面も半球状またはすり鉢状であり、天面の最上点に圧縮空気の排出口が配置されているとよい。かかる構成によれば、天面に沿って排出口に向かう気流が発生するため、天面に付着した粉体を落下させやすくすることができる。また粉体を効率的に排出口に誘導することが可能となる。

本発明によれば、粉体の含有量の低下を防止し、粉体の含有量を安定させることが可能な粉体含有気体発生装置を提供することができる。

第１実施形態にかかる粉体含有気体発生装置を説明する図である。 第２実施形態にかかる粉体含有気体発生装置を説明する図である。 本実施形態の発生装置における粉体含有気体の粉体の含有量の測定結果を示す図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態にかかる粉体含有気体発生装置（以下、単に「粉体発生装置１００」と称する）を説明する図である。図１に示すように粉体発生装置１００は、収容容器１１０およびコンプレッサ１２０を含んで構成される。収容容器１１０には、圧縮空気に含有させる粉体１１２が収容されている。

コンプレッサ１２０は、収容容器１１０に供給する圧縮気体を生成する。詳細には、コンプレッサ１２０に吸気された空気は、かかるコンプレッサ１２０において圧縮されることにより圧縮空気となる。生成された圧縮空気は除湿機１０２を通過することにより除湿され、ＨＥＰＡフィルタ１０４を通過することにより圧縮空気から塵埃が除去される。

コンプレッサ１２０から粉体発生装置１００までの経路には、流量調整弁１０６および流量計１０８が配置されている。流量調整弁１０６は、粉体発生装置１００に供給される圧縮空気の流量を調整する。流量計１０８は、粉体発生装置１００に供給される圧縮空気の流量を計測する。

図１に示すように、コンプレッサ１２０によって生成された圧縮空気は、除湿機１０２〜流量計１０８を通過し、粉体発生装置１００に供給される。粉体発生装置１００に供給された圧縮空気は、収容容器１１０の内部を通過することにより粉体１１２を巻き込んで粉体含有気体となる。粉体含有気体は、収容容器１１０の上部に配置された排出口１１６から排出され、試験用フィルタベント装置（不図示）に供給される。

第１実施形態の粉体発生装置１００の特徴として、収容容器１１０は、底面１１０ａが半球状またはすり鉢状となっていて、底面１１０ａの最下点に圧縮空気の供給口１１４が配置されている。これにより、粉体が下方に向かって移動しやすくなるため、圧縮空気の供給口１１４には常に粉体が供給されている状態となる。したがって、供給口１１４から収容容器１１０に供給された圧縮空気が効率的に粉体を巻き込むことができ、粉体の含有量の低下を防止し、粉体の含有量を安定させることが可能となる。

（第２実施形態）
図２は、第２実施形態にかかる粉体含有気体発生装置（以下、発生装置２００と称する）を説明する図である。なお、第２実施形態の発生装置２００において、第１実施形態の粉体発生装置１００と共通する構成要素については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

第１実施形態の粉体発生装置１００では収容容器１１０の底面１１０ａのみを半球状としていたのに対し、第２実施形態の発生装置２００では、図２に示すように底面１１０ａおよび天面２２０ａの両方を半球状とし、収容容器１１０として耐圧容器を採用している。発生装置２００のように更に天面２２０ａも半球状とすることにより、天面２２０ａに沿って排出口２１６に向かう気流が発生するため、天面２２０ａに付着した粉体を落下させやすくすることができる。

また天面が平坦であると、せっかく気流に運ばれて上昇した粉体が天面に衝突して運動エネルギーを失い、下方に落下してしまうおそれがある。しかし天面２２０ａが半球状であることにより、気流が天面２２０ａに沿って流れるため、粉体が天面に衝突する割合を減らすことができる。このことから、粉体を効率的に排出口に誘導することが可能となる。

また試験用フィルタベント装置では、原子力発電所における過酷事故を想定して放射性物質の除去性能を確認する。このため、試験用フィルタベント装置には、高圧の粉体含有気体を供給することが要求され、コンプレッサ１２０では気体には高い圧力がかけられる。したがって、第２実施形態のように収容容器１１０として耐圧容器を用いることにより、コンプレッサ１２０によって高圧になった圧縮気体に対する強度を高めることができる。

更に、第２実施形態の発生装置２００では、半球状の天面２２０ａの最上点に排出口２１６を配置している。これにより、収容容器１１０内の粉体を含有した粉体含有気体は、天面２２０ａに沿って上方に移動する。したがって、粉体含有気体を効率的に排出口２１６に誘導することが可能となる。

図３は、本実施形態の粉体発生装置１００における粉体含有気体の粉体の含有量の測定結果を示す図である。図３では、圧縮空気の圧力を０．６ＭＰａとし、粉体発生装置１００への圧縮空気の流量を１００Ｌｐｍとした場合とした場合の結果を示している。

図３に示すように、本実施形態の粉体発生装置１００によれば、粉体発生装置１００の運転時間６００秒間において、圧縮気体中に継続して数千個／ｃｍ３の金属粉体粒子を含有させることが可能であることがわかる。このことから、粉体発生装置１００のように底面１１０ａを半球状として供給口１１４の近傍に常時粉体を供給可能であることにより、圧縮気体における粉体の含有量を低下させることなく、粉体の含有量が安定した粉体含有気体を試験用フィルタベント装置に供給することが可能となることが理解できる。

なお、上記実施形態では、収容容器１１０の底面１１０ａや天面２２０ａを半球状とする構成を例示したが、これに限定するものではない。例えば収容容器の底面１１０ａや天面２２０ａをすり鉢状とする構成であっても、上記と同様の効果を得ることが可能である。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、粉体を含有した粉体含有気体を発生させる粉体含有気体発生装置として利用することができる。

１００…粉体発生装置、１０２…除湿機、１０４…ＨＥＰＡフィルタ、１０６…流量調整弁、１０８…流量計、１１０…収容容器、１１０ａ…底面、１１２…粉体、１１４…供給口、１１６…排出口、１２０…コンプレッサ、２００…発生装置、２１６…排出口、２２０ａ…天面

Claims (2)

1. 粉体を収容する収容容器と、
   前記収容容器に圧縮気体を供給するコンプレッサと、
   前記収容容器の上部に配置され粉体含有気体を排出する排出口と、
   を備え、
   前記収容容器は、底面が半球状またはすり鉢状であり、前記底面の最下点に前記圧縮空気の供給口が配置されていることを特徴とする粉体含有気体発生装置。
2. 前記収容容器は、天面も半球状またはすり鉢状であり、該天面の最上点に前記圧縮空気の排出口が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の粉体含有気体発生装置。

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