(57)【要約】【課題】  高い粒子供給速度で微小粒子を供給しても、不良品が良品に混入することなく微小粒子の真球度を選別することができる。【解決手段】  傾斜方向が異なる少なくとも２つの粒子落下面２２Ａ、２２Ｂから成る粒子落下板２２に横方向の振動を付与しながら選別すべき微小粒子５０を落下させ、真球度が悪い不良品が粒子落下面２２Ａ上を落下する際に横振動によって良品から分離させて異なる傾斜方向の粒子落下面２２Ｂ上で良品から離れる方向に落下させるようにし、高い供給速度で微小粒子を供給しても、不良品が良品に混入することがない。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
選別すべき微小粒子を上方から下方に落下させる粒子落下板から成る粒子落下手段と前記粒子落下板に横方向の振動を付与して前記微小粒子を真球度に応じて選別する振動付与機構とを備えた微小粒子の真球度選別機において、前記粒子落下板は、横方向に並べて配置された少なくとも２つの粒子落下面を有し、前記２つの粒子落下面は、相互に傾斜方向を異にしていることを特徴とする微小粒子の真球度選別機。
【請求項２】
請求項１に記載の微小粒子の真球度選別機であって、前記一方の粒子落下面は、粒子が供給される上縁から下縁に向けて下向きに傾斜し、他方の粒子落下面は、前記一方の粒子落下面に連続する側縁部分から反対側の側縁部分に向けて下向きに傾斜していることを特徴とする微小粒子の真球度選別機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小粒子の真球度選別機の改良に関し、特に、高温ガス炉燃料用微小粒子の真球度を選別するのに好適に用いることができる微小粒子の真球度選別機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
種々の分野で微小粒子の真球度を選別することが行われており、例えば、高温ガス炉用の燃料を製造する過程で微小粒子の真球度を選別することが行われている。
【０００３】
高温ガス炉は、燃料を含む炉心構造を熱容量が大きく高温で健全性を維持する黒鉛で構成し、炉心を冷却するために、高温下でも化学反応が起こることがないヘリウムガス等を冷却ガスとして用いているので、固有の安全性が高く、約９００℃の高い出口温度のヘリウムガスを回収して、この高温熱を発電、水素製造、化学プラント等の広い分野で利用している。
【０００４】
この高温ガス炉の燃料は、二酸化ウランをセラミック状に焼結した直径が約３５０〜６５０ミクロンの燃料核の周囲に４層の被覆を施して形成されている。第一層は、密度が約１ｇ／ｃｍ３の低密度熱分解炭素の被覆であり、これは、ガス状の核分裂生成物（fusion  product＝ＦＰ）のガス溜めとしての機能と燃料核のスウェリングを吸収するバッファとしての機能とを併せ持っている。第二層は、密度が約１．８ｇ／ｃｍ３の高密度熱分解炭素の被覆であり、これは、ガス状ＦＰの保持機能を有する。第三層は、密度が約３．２ｇ／ｃｍ３の炭化珪素（ＳｉＣ）の被覆であり、これは、固体ＦＰの保持機能を有すると共に、被覆の主要な補強部材としての機能を有する。最後に、第四層は、第二層と同様に、密度が約１．８ｇ／ｃｍ３の高密度熱分解炭素の被覆であり、これは、ガス状ＦＰの保持機能と第三層の保護層としての機能を有する。
【０００５】
このようなウラン燃料の一般的な被覆燃料粒子は、約５００〜１０００ミクロンの直径を有する。この被覆燃料粒子は、黒鉛マトリックス中に分散させ一定の形状の燃料コンパクトの形態に成型加工され、このコンパクトの一定数量を黒鉛筒に入れ、上下を栓で閉じて燃料棒とされる。この燃料棒は、六角柱型黒鉛ブロックの複数の挿入口に差し込まれ、多数個の六角柱型黒鉛ブロックをハニカム配列に多段に重ねて炉心を構成している。
【０００６】
高温ガス炉の燃料は、一般的には、次のようにして製造される。まず、酸化ウランの粉末を硝酸に溶かして硝酸ウラニル原液とし、この硝酸ウラニル原液に純水、増粘剤を添加し攪拌して滴下原液を作る。増粘剤は、滴下された硝酸ウラニル原液の液滴が落下中にそれ自体の表面張力で真球状になるように作用する。このような増粘剤としては、アルカリ条件下で凝固する性質を有する樹脂、例えば、ポリビニールアルコール樹脂、ポリエチレングリコール、メトローズ等を使用することができる。このように調製された滴下原液は、所定の温度に冷却されて粘度が調整された後、細径の滴下ノズルを振動させる等の方法を用いてアンモニア水中に滴下される。
【０００７】
液滴は、アンモニア水溶液表面に着水するまでの空間でアンモニアガスを吹きかけて表面をゲル化させることによって着水時の変形が防止される。硝酸ウラニルは、アンモニア水中でアンモニアと充分に反応させ、重ウラン酸アンモニウムの粒子(以下ＡＤＵ粒子と称する)となる。このＡＤＵ粒子は、乾燥された後、大気中で焙焼され三酸化ウラン粒子となり、更に還元焼結されて高密度のセラミック状二酸化ウラン粒子とし、これを篩い分けして所定の粒径の微小粒子を得る。
【０００８】
この微小粒子は、流動床に装荷され、この流動床内に供給される被覆ガスを熱分解して被覆が施される。第一層の低密度熱分解炭素は、約１４００℃でアセチレン（Ｃ２Ｈ２）を熱分解して被覆される。第二層及び第四層の高密度熱分解炭素は、約１４００℃でプロピレン（Ｃ３Ｈ６）を熱分解して被覆される。第三層のＳｉＣは、約１６００℃でメチルトリクロロシラン（ＣＨ３ＳｉＣｌ３）を熱分解して被覆される。
【０００９】
一般的な燃料コンパクトは、被覆燃料粒子を黒鉛粉末、粘結剤等から成る黒鉛マトリックス材と共に中空円筒形又は円筒形にプレス成形又はモールド成形した後、焼成して得られる。
【００１０】
このように高温ガス炉用燃料の製造工程において、真球度が所定の範囲にある二酸化ウラン粒子及び被覆燃料粒子を選別するために真球度選別機が用いられている。
【００１１】
従来技術の真球度選別機は、図３に示すように、選別されるべき粒子が転動するように一定の傾斜角を有する粒子落下板２２から成る粒子落下手段２０と、この粒子落下板２２に横振動を付与して粒子を選別する横振動付与機構３０と、粒子落下板２２の下縁に沿って配置された良品回収容器４２及び不良品回収容器４４とを備えている。
【００１２】
この真球度選別機は、図３及び図４に示すように、粒子落下板２２に横振動付与機構３０によって横振動を付与しながら微小粒子供給装置４０から粒子落下板２２の上縁に選別すべき微小粒子５０を供給して粒子落下板２２の上方から下方に重力によって転動しながら落下させて真球度を選別している。
【００１３】
真球度規格を満足している真球度を有する微小粒子(良品)５０Ａは、重力によって粒子落下板２２上を比較的直線的に落下するが、規格を満足していない真球度を有する微小粒子(不良品)５０Ｂは、図４（Ａ）に示すように、重力によって落下する際に横振動による影響を大きく受けるため直線的ではなく、横方向に移動しながら落下する。
【００１４】
良品回収容器４２は、微小粒子供給装置４０の供給位置の下方に配置されて直線的に落下する良品５０Ａを受け入れ、不良品回収容器４４は、微小粒子供給装置４０の供給位置よりもずれた位置に配置されて横方向に移動して落下する不良品５０Ｂを受け入れる。
【００１５】
しかし、不良品５０Ｂは、その落下中に迷走して左右に移動しながら落下することがあり、このような不良品は、良品に押し流されて良品回収容器４２内に混入することがある。また、微小粒子の落下中に、不良品同士が接触して一方の微小粒子が弾き飛ばされて良品が落下している領域に入り込み、同様にして不良品が良品回収容器４２に混入することがある。このような不良品の混入は、微小粒子供給装置４０から微小粒子５０を供給する速度を低くすると防止することができるが、粒子の供給速度を低くすると、真球度選別作業に相当の時間がかかり、作業性を低下させるという欠点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明が解決しようとする課題は、微小粒子の供給速度を低くすることなく、不良品が良品に混入するのを有効に防止することができる微小粒子の真球度選別機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、選別すべき微小粒子を上方から下方に落下させる粒子落下板から成る粒子落下手段とこの粒子落下板に横方向の振動を付与して微小粒子を真球度に応じて選別する振動付与機構とを備えた微小粒子の真球度選別機において、粒子落下板は、横方向に並べて配置された少なくとも２つの粒子落下面を有し、これらの２つの粒子落下面は、相互に傾斜方向を異にしていることを特徴とする微小粒子の真球度選別機を提供することにある。
【００１８】
本発明の課題解決手段において、一方の粒子落下面は、粒子が供給される上縁から下縁に向けて下向きに傾斜し、他方の粒子落下面は、一方の粒子落下面に連続する側縁部分から反対側の側縁部分に向けて下向きに傾斜しているのが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、上記のように、粒子落下板が少なくとも２つの粒子落下面を有し、これらの２つの粒子落下面は、相互に傾斜方向を異にしていると、横方向に付与される振動によって分離された良品と不良品とはこれらの傾斜方向の異なる粒子落下面上を落下するので、不良品が迷走したり不良品が相互にぶつかり合ったりすることがあっても、これらの傾斜方向の異なる粒子落下面上で異なる方向に確実に分離されるため、不良品が良品の中に混入するのを有効に防止することができ、また微小粒子の供給速度を高めることができるので、選別作業の効率を向上することができる。
【００２０】
特に、一方の粒子落下面は、粒子が供給される上縁から下縁に向けて下向きに傾斜し、他方の粒子落下面は、一方の粒子落下面に連続する側縁部分から反対側の側縁部分に向けて横方向で下向きに傾斜していると、横方向の振動によって良品から分離された不良品は、横方向に付与される振動と相俟って横方向で下向きに傾斜する他方の粒子落下面上を一方の粒子落下面から離れる方向に下降し、良品中に不良品が混入するのを一層精度よく防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に述べると、図１は、本発明に係わる微小粒子の真球度選別機１０を示し、この真球度選別機１０は、従来技術と同様に、選別すべき微小粒子を上方から下方に転動しながら落下させる粒子落下板２２から成る粒子落下手段２０と、粒子落下板２２に横方向の振動を付与して微小粒子５０を真球度に応じて選別する振動付与機構３０と、粒子落下板２２の下縁に沿って配置された良品回収容器４２及び不良品回収容器４４とを備えている。
【００２２】
振動付与機構３０は、図１に示すように、粒子落下板２２に一端が取付けられた振動付与アーム３２と、図示しないモータを含みこのモータの回転を直線的な往復運動に変換する回転−直線運動変換手段３４とから成り、振動付与アーム３２は、この回転―直線運動変換手段３４の直線運動部分に結合されている。
【００２３】
微小粒子５０が粒子落下板２２を落下する際にこの粒子落下板２２に付与される振動によって不良品５０Ｂが振動付与機構３０によって振動を付与する側とは反対側にのみ変位する原理は、粒子落下板２２が図示しない傾斜板ばねを介して同じく図示しないテーブル上に支持されており、粒子落下板２２が振動付与機構３０の振動付与アーム３２によって横方向に移動すると、粒子落下板２２を傾斜板ばねに抗して横方向に移動し、振動付与機構３０の振動付与アーム３２が粒子落下板２２を解放すると、傾斜板ばねの復元力で急激にもとの位置に戻ろうとし、この復元時の急激な変位で不良品５０Ｂが横方向に変位することによるが、これは、従来技術の振動付与機構と同じであるので、詳細な説明は省略する。
【００２４】
粒子落下手段２０の粒子落下板２２は、横方向に連続する少なくとも２つの粒子落下面２２Ａ、２２Ｂから成り、これらの２つの粒子落下面２２Ａ、２２Ｂは、相互に傾斜方向を異にしている。
【００２５】
図示の形態では、２つの粒子落下面２２Ａ、２２Ｂの一方の粒子落下面２２Ａは、粒子が供給される上縁２２ＡＵから下縁２２ＡＬに向けて下向きに傾斜し、他方の粒子落下面２２Ｂは、一方の粒子落下面２２Ａに連続する側縁部分２２ＢＳ１から反対側の側縁部分２２ＢＳ２に向けて横方向で下向きに傾斜している。
【００２６】
粒子落下面２２Ａの傾斜角度は、選別すべき微小粒子５０の質量にもよるが、１乃至４°程度であるのが好ましい。これらの粒子落下面の傾斜角度が１°よりも小さいと、微小粒子５０の落下の初速度が与えられないし、４°よりも大きいと、良品と不良品との選別が困難となる。また、粒子落下面２２Ｂの傾斜角度が５°より小さいと、良品から分離された不良品が迷走やぶつかり合いで良品の領域に戻される虞があるので、粒子落下面２２Ｂの傾斜角度は、５°以上であるのが好ましい。
【００２７】
微小粒子供給装置４０は、粒子落下手段２０の粒子落下板２２の粒子落下面２２Ａの上縁２２ＡＵから選別すべき微小粒子５０を供給するが、その供給位置は、図１に示すように、粒子落下板２２Ａの上縁の全長ではなく、振動付与機構３０側に寄った部分にあってこの局部的な位置から選別すべき微小粒子を供給する。
【００２８】
良品回収容器４２は、微小粒子供給装置４０の供給位置の下方に配置されて直線的に落下する良品５０Ａを受け入れ、不良品回収容器４４は、粒子落下面２２Ｂに対応する位置、即ち微小粒子供給装置４０の供給位置に対して振動付与機構３０とは反対側にずれた位置に配置されて横方向に移動して落下する不良品５０Ｂを受け入れる。
【００２９】
次に、本発明の微小粒子真球度選別機１０の動作を述べると、選別すべき微小粒子５０は、粒子供給装置４０から横振動付与機構３０によって横振動が付与されている粒子落下板２２の粒子落下面２２Ａの上縁に供給され、この粒子落下面２２Ａの傾斜角度によって落下の初速度が与えられ、真球度規格を満足している真球度を有する微小粒子(良品)５０Ａと規格を満足していない真球度を有する微小粒子(不良品)５０Ｂとは、この粒子落下面２２Ａ上で重力によって転動落下する際に、振動付与機構３０によって分離されながら、不良品５０Ｂは、粒子落下面２２Ｂに到達する。
【００３０】
このようにして微小粒子５０は、振動が付与されている方向と同じ方向に傾斜している粒子落下面２２Ｂ上を初速度が付与されながら、良品５０Ａが転動する粒子落下面２２Ａから離反する方向に転動する。従って、不良品５０Ｂが迷走して良品５０Ａに紛れ込んだり不良品同士が衝突してその一部が良品に紛れ込んだりすることがない。
【００３１】
このようにして大きく分離された良品５０Ａと不良品５０Ｂとは、それぞれ分離されたまま粒子落下面２２Ａ、２２Ｂ上を転動落下しながら、それぞれ良品回収容器４２及び不良品回収容器４４に入る。
【００３２】
真球度の悪い不良品５０Ｂが真球度のよい良品５０Ａから分離される原理は、不良品５０Ｂは粒子落下板２２上を滑らかに転動しないため、横振動の影響を強く受けて横方向に大きく変位するためであり、この傾向は、傾斜角度が緩やかで落下速度が低い粒子落下面２２Ａの上縁付近で顕著になる。
【００３３】
良品５０Ａと不良品５０Ｂとの分離状態が図２（Ａ）に特に詳細に記載されており、同図に示すように、微小粒子５０は、特に、微小粒子５０が供給される粒子落下面２２Ａとは傾斜方向が異なる粒子落下面２２Ｂ上では横振動によって揺り戻されることなく、粒子落下面２２Ａから離れる方向に斜め下向きに落下して良品５０Ａと不良品５０Ｂとが大きく分離されているのが解る。従って、微小粒子５０の供給速度を高めても落下中に不良品５０Ｂが迷走し不良品同士が衝突してその一部が良品を有する領域にはじき返されることがなく、良品５０Ａ中に不良品５０Ｂが混入することがない。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の微小粒子真球度選別機は、傾斜方向が異なる少なくとも２つの粒子落下面を有していて横振動によって良品から分離された不良品が良品から離れる方向に落下するので不良品が迷走や相互の衝突で良品に紛れ込むことがなく、従って高い粒子供給速度で微小粒子を供給しても、不良品が良品に混入することがなく、微小粒子の真球度選別作業に有益に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係わる微小粒子の真球度選別機の概略斜視図である。
【図２】図１の微小粒子の真球度選別機の動作を説明し、同図（Ａ）は、その上面図、同図（Ｂ）は、側面図である。
【図３】従来技術による微小粒子の真球度選別機の概略斜視図である。
【図４】図３の微小粒子の真球度選別機の動作を説明し、同図（Ａ）は、その上面図、同図（Ｂ）は、側面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０  微小粒子真球度選別機
２０  粒子落下手段
２２  粒子落下板
２２Ａ、２２Ｂ  傾斜方向が異なる２つの粒子落下面
３０  振動付与機構
３２  振動付与アーム
３４  偏心クランク軸
４０  微小粒子供給装置
４２  良品回収容器
４４  不良品回収容器
５０  微小粒子
５０Ａ  良品
５０Ｂ  不良品
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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