(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末を均一に混合及び粉砕するための装置において、
前記粉末に摩擦及び衝撃を加える媒介物；
１つの入口を有し、内部に前記粉末及び媒介物を貯蔵する少なくとも２つの貯蔵手段；
前記貯蔵手段の入口が相互向き合うよう装着される装着手段；及び
前記貯蔵手段が配列された平面に垂直な軸から一定角度ほど傾くよう前記装着手段を結合し、該軸を中心に前記装着手段を回転させ、前記貯蔵手段内の粉末が前記媒介物により粉砕及び混合されるようにする駆動手段を含み、
前記装着手段は前記貯蔵手段の入口の間に位置し、前記入口の間を開放できるよう形成された貫通孔及び前記粉末と媒介物とを分離できるよう一定間隔の目が形成された分離膜を有するシャッタ手段を含む粉末混合及び粉砕装置。
【請求項２】
前記貯蔵手段は円筒形であることを特徴とする請求項１に記載の粉末混合及び粉砕装置。
【請求項３】
前記貯蔵手段は円筒形で、入口が前記貯蔵手段の底部より狭いことを特徴とする請求項１に記載の粉末混合及び粉砕装置。
【請求項４】
前記貫通孔及び分離膜は水平に配列され、前記シャッタ手段は前記装着手段に水平移動可能なよう装着されることを特徴とする請求項１に記載の粉末混合及び粉砕装置。
【請求項５】
前記媒介物は多数個のボール(ball)であることを特徴とする請求項１に記載の粉末混合及び粉砕装置。
【請求項６】
前記駆動手段は駆動軸及び電気的に駆動されるモータを含むことを特徴とする請求項１に記載の粉末混合及び粉砕装置。
【請求項７】
前記駆動軸は前記貯蔵手段の配列された平面に垂直な軸と一定角度を成すよう前記装着手段に結合されることを特徴とする請求項６に記載の粉末混合及び粉砕装置。
【請求項８】
粉末を混合及び粉砕するためのダイナミックミルにおいて、
前記粉末に摩擦及び衝撃を加える媒介物；
１つの入口を有し、内部に前記粉末及び媒介物を貯蔵する少なくとも２つの貯蔵容器；
前記貯蔵容器の入口が相互向き合うよう装着されるアダプタ；及び
前記貯蔵容器が配列された平面に垂直な軸から一定角度ほど傾くよう前記アダプタを結合し、該軸を中心に前記アダプタを回転させ、前記貯蔵容器内の粉末が前記媒介物をにより粉砕及び混合されるようにする駆動手段を含み、
前記アダプタは前記貯蔵容器の入口の間に位置し、前記入口の間を開放できるよう形成された貫通孔及び前記粉末と媒介物とを分離できるよう一定間隔の目が形成された分離膜を有するシャッタ手段を含むダイナミックミル。
【請求項９】
前記貯蔵容器は円筒形であることを特徴とする請求項８に記載のダイナミックミル。
【請求項１０】
前記貯蔵容器は円筒形で、入口が前記貯蔵容器の底部より狭いことを特徴とする請求項８に記載のダイナミックミル。
【請求項１１】
前記貫通孔及び分離膜は水平に配列され、前記シャッタ手段は前記アダプタに水平移動可能なよう装着されることを特徴とする請求項８に記載のダイナミックミル。
【請求項１２】
前記媒介物は多数個のボール(ball)であることを特徴とする請求項８に記載のダイナミックミル。
【請求項１３】
前記駆動手段は駆動軸及び電気的に駆動されるモータを含むことを特徴とする請求項８に記載のダイナミックミル。
【請求項１４】
前記駆動軸は前記貯蔵容器が配列された平面に垂直な軸と一定角度を成すよう前記アダプタに結合されることを特徴とする請求項１３に記載のダイナミックミル。
【請求項１５】
粉末を混合及び粉砕するためのダイナミックミルにおいて、
前記粉末に摩擦及び衝撃を加える媒介物；
前記粉末及び媒介物が貯蔵され、上・下部に分離可能な貯蔵容器；及び
前記貯蔵容器の中央部に連結され、前記貯蔵容器が配列された平面に垂直な軸から一定角度ほど傾いた軸を中心に前記貯蔵容器を回転させ、前記貯蔵容器内の粉末が前記ボールにより粉砕及び混合されるようにする駆動手段を含み、
前記貯蔵容器が上・下部に分離され得るよう前記貯蔵容器の中央部に位置するアダプタをさらに含み、前記アダプタは前記駆動手段に連結され、
前記アダプタは前記貯蔵容器の上・下部を開放できるよう形成された貫通孔及び前記粉末と媒介物とを分離できるよう一定間隔の目が形成された分離膜を有すシャッタ手段を含むダイナミックミル。
【請求項１６】
前記貯蔵容器は円筒形であることを特徴とする請求項１５に記載のダイナミックミル。
【請求項１７】
前記貯蔵容器は円筒形で、入口が前記貯蔵容器の底部より狭いことを特徴とする請求項１５に記載のダイナミックミル。
【請求項１８】
前記貫通孔及び分離膜は水平に配列され、前記シャッタ手段は前記アダプタに水平移動可能に装着されることを特徴とする請求項１５に記載のダイナミックミル。
【請求項１９】
前記媒介物は多数個のボール(ball)であることを特徴とする請求項１５に記載のダイナミックミル。
【請求項２０】
前記駆動手段は駆動軸及び電気的に駆動されるモータを含むことを特徴とする請求項１５に記載のダイナミックミル。
【請求項２１】
前記駆動軸は前記貯蔵容器が配列された平面に垂直な軸と一定角度を成すよう前記アダプタに結合されることを特徴とする請求項２０に記載のダイナミックミル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は混合核燃料粉末をダイナミックボールミリングで混合及び粉砕するためのダイナミックミル(Dynamic Mill)に関するもので、より詳しくは粉末の貯蔵された少なくとも２つの容器を相互連結して回転させ一方の容器に装入された粉末と媒介物を他方の容器に入れ移す過程において粉末と媒介物との間の摩擦と衝撃を増大させ、貯蔵容器内の底と壁に粉末が固着されないようにして、混合核燃料の原料粉末を効果的に均一に混合及び粉砕するダイナミックミル、とりわけボールを媒介物とするダイナミックボールミルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に混合核燃料における添加剤の均一性は焼結性にも影響を及ぼすが、核燃料の性能を左右する重要な要素でもある。したがって、混合核燃料の製造にあたって混合粉末の均質性を改善させべく粉末処理技術の開発が進んでいる。
【０００３】
図１は、一般に使用されているボールミル(ball mill)を示す。一般のボールミルは、円筒形の容器１１０内に媒介物１１５と粉末を投入し、これをローラ１０５で回転させる仕組みとなっている。ローラ１０５は前記円筒形の容器１１０の下部で前記容器１１０を支持しながら該容器１１０を回転させる構造となる。前記円筒形の容器１１０はその中心軸が底面と水平に位置するよう配列される。このように構成されたミル１００は容器の回転により容器内の媒介物１１５が粉末に衝撃を与えながら粉砕、混合を行う。この際、媒介物には通常として球形のボール(ball)が用いられる。
【０００４】
かかる従来のボールミルは、ボールの落差を生成するのに限界がある為、ボール上に原料粉末を装入した後ミリングすると摩擦と衝撃が少なくなり粉末が所望の寸法ほど微細化されず、また混合粉末の場合はその均質性が低下する問題があった。さらに、一定時間が経過すると粉末が粉末容器の内壁に固着し始めて、それ以上混合及び粉砕が行われなくなる問題があった。前記のように固着の問題が起きると固着した粉末を取り出さねばならないが、この際取出過程が複雑な問題ばかりでなく、二酸化ウラニウム粉末のような核物質の場合、作業の特性上汚染の問題も存在する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記諸問題点を解決すべく案出されたもので、粉末と媒介物の接触時間を増やし、移動経路を長く拡張して、摩擦距離を増加させより高い衝撃エネルギーを加えられるので、粉末を微細に粉砕でき、混合粉末の場合は均質に混合させられるダイナミックミルを提供することに目的がある。
【０００６】
本発明は粉末が容器内壁に固着する減少を防止して粉末混合及び粉砕の作業性を向上させ、固着物を除去する工程を省かせ、また該除去工程上の汚染と安全事故発生を防止することにも目的がある。
【０００７】
本発明は粉末と媒介物との分離作業を簡便にし、粉末の混合及び粉砕作業を簡便に行えるダイナミックミルを提供することにも目的がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記諸目的を成し遂げるための構成手段として、本発明は、粉末を均一に混合及び粉砕するための装置において、前記粉末に摩擦及び衝撃を加える媒介物；１つの入口を有し、内部に前記粉末及び媒介物を貯蔵する少なくとも２つの貯蔵手段；前記貯蔵手段の入口が相互向き合うよう装着される装着手段；及び前記貯蔵手段が配列された平面に垂直な軸から一定角度ほど傾くよう前記装着手段を結合し、該軸を中心に前記装着手段を回転させ、前記貯蔵手段内の粉末が前記媒介物を通して粉砕及び混合されるようにする駆動手段を含む粉末混合及び粉砕装置を提供する。
【０００９】
本発明は、粉末を混合及び粉砕するためのダイナミックミルにおいて、前記粉末に摩擦及び衝撃を加える媒介物；一つの入口を有し、内部に前記粉末及び媒介物を貯蔵する少なくとも２つの貯蔵容器；前記貯蔵容器の入口が相互向き合うよう装着されるアダプタ；及び前記貯蔵容器が配列された平面に垂直な軸から一定角度ほど傾くよう前記アダプタを結合し、該軸を中心に前記アダプタを回転させ、前記貯蔵容器内の粉末が前記媒介物を通して粉砕及び混合されるようにする駆動手段を含むダイナミックミルを提供する。
【００１０】
本発明は、粉末を混合及び粉砕するためのダイナミックミルにおいて、前記粉末に摩擦及び衝撃を加える媒介物；前記粉末及び媒介物が貯蔵され、上下部に分離可能な貯蔵容器；及び前記貯蔵容器の中央部に連結され、前記貯蔵容器が配列された平面に垂直な軸から一定角度ほど傾いた軸を中心に前記貯蔵容器を回転させ、前記貯蔵容器内の粉末が前記ボールを通して粉砕及び混合されるようにする駆動手段を含むダイナミックミルを提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましき実施例を添付の図面に基づきより詳しく説明する。混合核燃料においては添加物の微細且つ均一な分布が核燃料の性能と作業者の安全に深く係わりをもつので、混合核燃料粉末の微細化及び均質処理は重要である。したがって混合核燃料粉末の処理においては主にボールミルのようなミリング装置を用いて混合及び粉砕を行う。本発明によるダイナミックミルは貯蔵容器を上下連結させ、粉末と媒介物との接触時間を増やし摩擦を大きくし、媒介物の落下距離を長くして衝撃を強く加えて、粉末を微細且つ均質にさせるのである。
【００１２】
本発明によるダイナミックミルは、胴体部１０と、胴体部１０に装着される駆動モータ３０を含む。胴体部１０は、計器板５０を一側に設け、前記駆動モータ３０及び駆動モータ３０に連結された駆動軸６４を支持する。駆動モータ３０にはモータを制御するためのコントローラー４０が隣接して位置され、また駆動モータに連結される駆動軸６４には正位置を認識し調整するための正位置ノブ２０(knob)が設けられる。このような駆動軸６４の終端にはアダプタ及び貯蔵容器が結合した混合及び粉砕手段６０が装着される。
【００１３】
図３は本発明によるダイナミックミルにおける貯蔵容器とアダプタとの結合状態を示す斜視図、図４はシャッタ手段を示す図面である。上部容器６６及び下部容器６７は同一形状に形成することが好ましく、各容器は内部に粉末及び媒介物を貯蔵できるよう空間が形成される。各容器は１つの入口を有し、各入口は相互向き合うようアダプタ６３を通して結合される。アダプタ６３は上部容器６６と下部容器６７とを相互結合させ、該結合部位にアダプタ貫通孔６９が形成され各容器の入口が貫通孔の上下部に結合される。ここで結合はネジ結合でもよく、または締まりばめも可能である。
【００１４】
各容器６６、６７の入口がアダプタ６３と締まりばめを成す場合、アダプタ６３の上下部には側面から伸び前記容器を支持する定規ホルダ６２が設けられる。前記定規ホルダ６２は最上面に操作ハンドル６１が設けられ、前記操作ハンドル６１は上部容器６６の底面に当接し、該ハンドル６１が回転することにより上部容器６６をアダプタ６３と分離させられる構造となる。さらに、下部容器６７はその底面に前記定規ホルダ６２が当接し、かかる構造によりアダプタと下部容器とは相互密着固定される。したがって、前記定規ホルダ６２はアダプタ６３に各容器が結合されるようにする機能を働くことになる。
【００１５】
前記アダプタ６３は、その中央部に位置するシャッタ手段６５を含む。シャッタ手段６５は、前記上部容器６６と下部容器６７との間で前記容器に対して垂直方向に移動できるようアダプタ６３にシャッタ挿入口７５を通して挿入される。シャッタ手段は、前記容器の入口と同じ大きさの貫通孔が形成された部分７３と、前記粉末と媒介物とを分離できるよう一定間隔の目が形成された分離膜７２を有する。
【００１６】
前記シャッタ手段６５は平板形状に形成されており、両側に把手部７４を設け、前記アダプタ６３に挿入される。この際、アダプタ６３が回転する間シャッタ手段６５が自分の位置を維持できるようシャッタ手段の位置を固定しなければならない。この際、固定のために通常の方法を用いるが、例えば前記シャッタ手段６５に溝を形成しアダプタに突出部を形成して溝と突出部が嵌まり合うよう構成したり、あるいはアダプタとシャッタ手段を貫通する孔を形成し、該孔にピン形状の固定部材を挿入することにより位置を固定する方法などがある。他にも、様々な方法により前記シャッタ手段を固定できることは当業者であれば理解できるであろう。
【００１７】
図５(ａ)及び図５(ｂ)は図３のＡ−Ａ線に沿った断面図(ａ)及びＢ−Ｂ線に沿った断面図(ｂ)を示す図面である。図５によると、駆動軸６４は前記アダプタ６３に連結される。この際、駆動軸６４はアダプタ６３に平行に連結されず、前記容器が成す平面に垂直な軸から一定角度(θ)ほど傾斜を成して連結される。したがって駆動モータ３０が回転すると、前記アダプタ６３及び貯蔵容器６６、６７は駆動軸を中心に回転するようになるが、この際前記上部及び下部容器の回転軌跡は相異な平面上に存在することになる。こうした回転により容器内の粉末が容器内部壁面に固着されなくなるのである。前記一定角度(θ)は、好ましくは約１０〜３０度が適している。また、前記媒介物にはボール(ball)が最も広く使われ、前記ボールはアルミナなどの材質から成る。しかし、媒介物はこれに限られず他の諸形態及び諸材質で形成することもできる。
【００１８】
図６(ａ)ないし図６(ｂ)は本発明によるダイナミックミルに用いる貯蔵容器を示す図面である。本発明によるダイナミックミルに用いる貯蔵容器、即ち上部容器６６と下部容器６７は図６(ａ)のように円筒形に形成することが好ましく、また入口側が底部より小径で形成され全体的にテーパがかった形状の円筒形状も可能である(図６(ｂ)及び(ｃ)参照)。
【００１９】
上述のような本発明によるダイナミックミルの作用を図面に基づき説明すると次のとおりである。適当な大きさの媒介物が入っている容器(下部容器)６７に適当量の混合核燃料原料粉末を装入した後、該粉末容器を定規ホルダ６２の下部に装着する。また空容器(上部容器)６６を定規ホルダ６２の上部に装着する。この際、定規ホルダハンドル６１を回転させて上・下部容器がアダプタ６３に結合されるようにする。この状態で、アダプタに連結された駆動軸６４を駆動モータにより回転させると、粉末と媒介物との間の衝撃と摩擦の増大により混合粉末の均一な混合及び微細化が施されるようになる。回転終了後、分離のために正位置ノブ２０を用いて上部及び下部容器を元の位置に戻してから、シャッタ手段６５を挿し込み一定間隔の目が形成された分離膜を通して粉末は下部に、媒介物は上部にそのまま残るようにする。その後、上部容器を除去し、下部容器を除去して粉末を入れ移すことにより作業が完了する。
【００２０】
本発明は特定の実施例に係り図示説明したが、以下の特許請求範囲により具備する本発明の精神や分野を外れない限度内において本発明が多様に改造及び変化され得ることは、当業界において通常の知識を有する者であれば容易に想到できることを明かしておく。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によると粉末と媒介物との接触時間を増やせ、移動経路を長く拡張し、摩擦距離を増加させることができ、またより大きな衝撃エネルギーを加えられ粉末を微細に粉砕することができ、混合粉末の場合均質に混合できる効果が得られる。
【００２２】
また、本発明は粉末が容器内壁に固着する減少を防止して粉末混合及び粉砕作業性を向上させ、固着物の除去工程を省かせることができ、またその除去工程上の汚染と安全事故発生を防止する効果を奏し、粉末と媒介物との分離作業を簡便にし、粉末の混合及び粉砕作業を簡便に行えさせるダイナミックミルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来の粉末混合及び粉砕用ボールミルを示すもので、(ａ)は断面図、(ｂ)は側断面図である。
【図２】  本発明によるダイナミックミルの斜視図である。
【図３】  本発明によるダイナミックミルの貯蔵容器とアダプタとの結合状態を示す斜視図である。
【図４】  本発明によるシャッタ手段の斜視図である。
【図５】  図３のＡ−Ａ線に沿った断面図(ａ)及びＢ−Ｂ線に沿った断面図(ｂ)を示す図面である。
【図６】  (ａ)ないし(ｃ)は本発明によるダイナミックミルに用いる貯蔵容器を示す図面である。
【符号の説明】
１０ 胴体部
２０ 正位置ノブ
３０ 駆動モータ
４０ コントローラー
５０ 計器板
６０ 混合及び粉砕手段
６１ ハンドル
６２ 定規ホルダ
６３ アダプタ
６４ 偏心軸
６５ シーブシャッタ
６６ 上部容器
６７ 下部容器
６９ アダプタ貫通孔
７２ 分離膜
７３ シャッタ貫通孔
７４ 把手
７５ シャッタ挿入口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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