JP2019188302A

JP2019188302A - 粉体処理装置

Info

Publication number: JP2019188302A
Application number: JP2018082445A
Authority: JP
Inventors: 安志中園; Yasushi Nakazono
Original assignee: NAKAZONO KOGYOSHO KK
Current assignee: NAKAZONO KOGYOSHO KK
Priority date: 2018-04-23
Filing date: 2018-04-23
Publication date: 2019-10-31

Abstract

【課題】撹拌槽の底部に開口を有する排出ダクトから粉体をスムーズに吸い出すことができ、また、粉体を特殊な雰囲気中で処理し、処理後の粉体を他のガス（例えば空気や酸素ガス）に接触させずに排出ダクトから吸い出すことができる粉体処理装置の提供。【解決手段】原料粉体供給口１、攪拌装置２、攪拌槽３、固定設置されている排出ダクト４、排出ダクト４の周りで回転可能な気体供給管５、密閉部材７、槽内雰囲気ガス供給部８、気体供給部９及び冷媒貯留部１０等を備える粉体処理装置であって、攪拌槽３の底部に捻れた面を有する４枚の固定羽根６が固定されている。そして、気体供給部９から供給される粉体吸入補助用の気体は、気体供給管５と排出ダクト４との間の空間を通り攪拌槽３の底部に到達するが、そこで、４枚の固定羽根６にぶつかり、排出ダクト４の下端の周囲に旋回流が形成されるため、粉体が開口付近に詰まることなくスムーズに吸い込まれる。【選択図】図１

Description

本発明は、粉体を撹拌しながら、冷却又は加熱するために使用される粉体処理装置に関する。

粉体処理装置は、各種機能材料の製造に利用される原料粉体を撹拌し、必要に応じて冷却又は加熱した後に、撹拌槽から取り出して次の製造工程に搬出できるように構成されている。
例えば、特許文献１（特許第５１７８５０３号公報）には、上部にある原料供給口(1)から原料粉粒体を供給し、処理室(4)内でガス分散器(2)、加熱手段(7)、冷却手段(8)及び撹拌手段(11)等を作動させて処理した後に、製品排出口(3)から取り出す連続式粉粒体高温ガス処理装置が記載されている（特に、段落００２５、００２６及び図１を参照）。
しかし、このタイプの粉体処理装置では、原料粉体を上部から供給し下部から排出するため、装置の上下方向のサイズが大きくなり、装置を設置するために大きな空間が必要、保守点検が容易ではないという問題があった。
また、特許文献２（特許第２８３６６２９号公報）に記載されている撹拌式ボールミルでは、被粉砕物の排出を粉砕容器の上部領域において行う例（特に、第４図及びその説明を参照）や、底部(7c)の近くに被粉砕物流入穴(87)を有する被粉砕物排出ダクト(86)を備え、被粉砕物が排出ダクト(86)を通って被粉砕物排出管(89)内へ流れるようにするものが提案されている（特に、第７図及び第６頁右欄第２５〜４０行を参照）。

ところが、撹拌槽の底部に開口を有する排出ダクトを設け、外部から吸引するだけでは粉体を吸い出すことはできない。
そのため、本発明者は排出ダクトの周囲に空気等の気体を供給する気体供給管を設けて処理後の粉体を吸い出せるようにしてみたが、単に気体供給管を設けただけでは粉体を安定的にスムーズに吸い出すことは困難であることが分かった。

特許第５１７８５０３号公報特許第２８３６６２９号公報

本発明は、上記の問題を解決し、撹拌槽の底部に開口を有する排出ダクトから粉体をスムーズに吸い出せるようにすることを第１の課題としている。
また、粉体を特殊な雰囲気中（例えば窒素ガス雰囲気中）で処理し、処理後の粉体を他のガス（例えば空気や酸素ガス）に接触させずに排出ダクトから吸い出せるようにすることを第２の課題としている。

請求項１に係る発明は、原料粉体供給口、攪拌装置、攪拌槽及び排出ダクトを備える粉体処理装置であって、
前記排出ダクトは前記撹拌槽の底部近傍に開口を有し、
前記排出ダクトの周囲には前記開口付近まで気体を供給する気体供給管が配置され、
前記開口付近には前記気体供給管から供給された気体を旋回させる複数の固定羽根が設置されていることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１記載の粉体処理装置において、
前記攪拌槽は、原料粉体の供給時及び排出時以外においては、槽内を密閉できるようになっており、
前記攪拌槽及び前記気体供給管に、同種のガスを供給可能なガス供給部を備えていることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２記載の粉体処理装置において、
前記攪拌槽は、槽内の原料粉体の温度を制御するための冷却装置又は加熱装置を備えていることを特徴とする。

請求項１に係る発明の粉体処理装置は、排出ダクトの周囲に開口付近まで気体を供給する気体供給管が配置され、開口付近には供給された気体を旋回させる複数の固定羽根が設置されているので、処理後の粉体を排出する際に開口の周囲に旋回流が形成され、粉体が開口付近に詰まることなくスムーズに排出ダクト内に吸い込まれる。

請求項２に係る発明によれば、請求項１に係る発明による効果に加えて、原料粉体の供給時及び排出時以外においては、攪拌槽の槽内を密閉できるようになっているとともに、攪拌槽及び気体供給管に同種のガスを供給可能なガス供給部を備えているので、粉体を特殊な雰囲気中で処理し、処理後の粉体を他のガスに接触させずに排出ダクトから吸い出すことができる。

請求項３に係る発明によれば、請求項１又は２に係る発明による効果に加えて、攪拌槽が槽内の原料粉体の温度を制御するための冷却装置又は加熱装置を備えているので、原料粉体を攪拌できるだけでなく、冷却処理又は加熱処理を行うことができる。

実施例に係る粉体処理装置の断面図。実施例に係る粉体処理装置の排出ダクト下部付近の断面図及び平面図。

以下、実施例によって本発明の実施形態を説明する。

図１は実施例に係る粉体処理装置の断面図である。
図１に示すとおり、実施例に係る粉体処理装置は、原料粉体供給口１、攪拌装置２、攪拌槽３、排出ダクト４、気体供給管５、固定羽根６、密閉部材７、槽内雰囲気ガス供給部８、気体供給部９、冷媒貯留部１０、冷媒供給管１１及び冷媒排出管１２を備えている。

攪拌装置２は、２枚の攪拌用回転羽根２１を有し、攪拌用回転羽根２１の根元は気体供給管５の下部に固定されている。
２枚の攪拌用回転羽根２１は、攪拌槽３の底面に沿って弧状に延びているとともに、ねじれており、回転した時に攪拌槽３の槽内に供給された原料粉体をかき上げるように作用する。

攪拌槽３は半球状の形状であり、上面に密閉部材７を固定して、槽内を密閉できるようになっている。
そして、原料粉体供給口１及び槽内雰囲気ガス供給部８は、密閉部材７に取り付けられており、原料粉体供給口１は開閉可能となっている。
また、槽内雰囲気ガス供給部８は、攪拌槽３の内部に窒素ガス等の槽内雰囲気ガスを供給するためのガスボンベ（図示せず）を備えている。
さらに、攪拌槽３の下面には冷媒貯留部１０が設置されており、冷媒供給管１１及び冷媒排出管１２を用いて冷媒を循環させ、槽内の原料粉体を撹拌しながら冷却できるようになっている。

図２（Ａ）は実施例に係る粉体処理装置の排出ダクト４の下部付近の断面図であり、図２（Ｂ）は排出ダクト４の下部付近を固定羽根６の上方で切断した場合の平面図である。
排出ダクト４は、攪拌槽３の中央に突出している固定軸４１及び固定軸４１から四方に延びているＬ字状の固定部材４２によって、ほぼ鉛直に固定されており、下端に開口４３を有している。
また、排出ダクト４の下部にはリング状の案内板４４が固定され、案内板４４には気体の通り道となる穴４５が複数箇所に設けられている。
そして、排出ダクト４の上部には粉体搬送管４６が接続されるとともに、粉体搬送管４６の途中には吸引装置（図示せず）が設置されており、開口４３から処理済みの粉体を吸い上げ、撹拌槽３の外部に搬送できるようになっている。

気体供給管５は、支持体５１によって回転可能に支持され、図示しない駆動手段によって排出ダクト４の周りで回転し、下部に固定されている２枚の攪拌用回転羽根２１が攪拌槽３に供給された原料粉体を撹拌するようになっている。
支持体５１の上部には窒素ガス等のガスボンベ（図示せず）を有する気体供給部９が接続され、気体供給部９から供給された粉体吸入補助用の気体は、気体供給管５と排出ダクト４との間の空間を通り、案内板４４の穴４５を通過して開口４３の付近に到達する。

固定羽根６は、下端が攪拌槽３の底部に固定され、上端が下端位置と９０度ずれた位置にあるＬ字状の固定部材４２の上部に固定され、気体供給管５の直下に配置されている。
また、固定羽根６は４枚固定されており、それぞれが捻れた面を有している。
そのため、開口４３の付近に到達した粉体吸入補助用の気体は４枚の固定羽根６にぶつかり、開口４３の周囲に旋回流が形成される。

この粉体処理装置を用いて、リチウムイオン二次電池の負極炭素材料（炭素粒子）を冷却処理する際の作業手順について説明する。
（手順１）攪拌槽３を密閉状態とし、予め槽内に槽内雰囲気ガス供給部８から窒素ガスを充填しておく。また、冷媒貯留部１０には冷媒を循環させておく。
（手順２）気体供給管５を駆動して攪拌用回転羽根２１を回転させる。
（手順３）原料粉体供給口１を開け、熱処理炉から取り出された負極炭素材料を槽内に供給する。そして、供給後に原料粉体供給口１を閉める。

（手順４）槽内温度計（図示せず）により負極炭素材料の温度を計測し、所定温度まで温度が下がったら、攪拌用回転羽根２１を停止する。
（手順５）気体供給部９から粉体吸入補助用の気体（窒素ガス）を供給するとともに、吸引装置（図示せず）を作動させて、排出ダクト４の開口４３から冷却された負極炭素材料を吸い上げ、撹拌槽３の外部に搬送する。
（手順６）負極炭素材料の排出が終了したら、冷媒貯留部１０での冷媒の循環を止め、槽内雰囲気ガス供給部８からの窒素ガス供給を止める。

実施例に係る粉体処理装置の変形例を説明する。
（１）実施例においては、気体供給管５が回転し攪拌用回転羽根２１を駆動するようになっていたが、気体供給管は固定管とし、攪拌用回転羽根２１は別の手段で駆動するようにしても良い。
（２）実施例の攪拌槽３は、上面に攪拌槽密閉部材７を固定して槽内を密閉できるようになっていたが、処理する原料粉体が常圧の空気中で処理できる場合には密閉できなくても良く、槽内雰囲気ガス供給部８も必要ない。
（３）実施例の攪拌槽３は、槽内雰囲気ガス供給部８により槽内に窒素ガス等を供給できるようになっていたが、槽内を減圧する必要がある場合には、槽内雰囲気ガス供給部８に代えて又は加えて脱気部を設けても良い。

（４）実施例の槽内雰囲気ガス供給部８は窒素ガス等の槽内雰囲気ガスを供給するためのガスボンベを備え、気体供給部９は窒素ガス等のガスボンベを有していたが、これらのガスボンベは同種のものでも異種のものでも良く、複数のガスボンベを備えても良い。
また、同種の場合には、一本のガスボンベを槽内雰囲気ガス供給部８及び気体供給部９の両方に適宜のバルブを介して接続しても良い。
さらに、ガスボンベに代えて又は加えて、ポンプ又はガス発生器とポンプを接続しても良い。
（５）実施例の攪拌槽３は、下面に冷媒貯留部１０が設置され、冷媒供給管１１及び冷媒排出管１２を用いて冷媒を循環させて、槽内の原料粉体を撹拌しながら冷却できるようになっていたが、撹拌槽３の冷却は冷媒を循環させる方法に限らず、空冷や冷却素子等を用いる方法も採用でき、要するに冷却装置を設置すれば良い。
また、原料粉体の処理を高温で行う必要がある場合には、冷却装置に代えて加熱装置を設置することもでき、冷却装置と加熱装置の両方を設置しても良い。
さらに、処理する原料粉体が常温で処理できる場合には、冷却装置や加熱装置を設ける必要はない。

１原料粉体供給口２攪拌装置３攪拌槽
４排出ダクト５気体供給管６固定羽根
７密閉部材８槽内雰囲気ガス供給部９気体供給部
１０冷媒貯留部１１冷媒供給管１２冷媒排出管
２１攪拌用回転羽根４１固定軸４２Ｌ字状の固定部材
４３開口４４案内板４５穴４６粉体搬送管
５１支持体

Claims

原料粉体供給口、攪拌装置、攪拌槽及び排出ダクトを備える粉体処理装置であって、
前記排出ダクトは前記撹拌槽の底部近傍に開口を有し、
前記排出ダクトの周囲には前記開口付近まで気体を供給する気体供給管が配置され、
前記開口付近には前記気体供給管から供給された気体を旋回させる複数の固定羽根が設置されている
ことを特徴とする粉体処理装置。
前記攪拌槽は、原料粉体の供給時及び排出時以外においては、槽内を密閉できるようになっており、
前記攪拌槽及び前記気体供給管に、同種のガスを供給可能なガス供給部を備えている
ことを特徴とする請求項１記載の粉体処理装置。
前記攪拌槽は、槽内の原料粉体の温度を制御するための冷却装置又は加熱装置を備えている
ことを特徴とする請求項１又は２記載の粉体処理装置。