(57)【要約】【課題】熱分解ガスの逆流を抑制することができる回転式熱ＣＶＤ炉を提供する。【解決手段】回転式熱ＣＶＤ炉１は、水平方向Ｈに対して傾斜した軸心Ｃを有する炉心管２と、炉心管２内に粉末を供給する粉末供給部３と、炉心管２から排出された粉末を回収する粉末回収部４と、加熱部５と、回動駆動部６と、炉心管２内に原料ガスを供給する原料ガス供給部７と、炉心管２内にキャリアガスを供給するキャリアガス供給部８とを有している。加熱部５は炉心管２の中間部２２の径方向外方に配置されている。回動駆動部６は、炉心管２を、軸心Ｃを中心に回動させることができる。炉心管の下方Ｃ２には、原料ガス供給管７１及びキャリアガス供給管８１が配置されている。キャリアガス供給管８１の先端８１１は、炉心管２の内部における、原料ガス供給管７１の先端７１１よりも下方Ｃ２に配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材粒子と、該基材粒子の表面を覆う堆積膜とを備えた複合粒子を作製するための回転式熱ＣＶＤ炉であって、
水平方向に対して傾斜した方向に軸心を有する筒状を呈し、上記軸心に沿う方向における上方に位置する上流部と、下方に位置する下流部と、上記上流部と上記下流部との間に位置する中間部とを備えた炉心管と、
上記基材粒子からなる粉末を上記上流部に供給する粉末供給部と、
上記複合粒子からなり、上記下流部から排出される粉末を回収する粉末回収部と、
上記中間部の径方向外方に配置され、上記中間部を加熱する加熱部と、
上記軸心を中心にして上記炉心管を回動させる回動駆動部と、
上記炉心管の下方に配置されたキャリアガス供給管を備え、上記キャリアガス供給管を通じて上記炉心管内にキャリアガスを供給するキャリアガス供給部と、
上記炉心管の下方に配置された原料ガス供給管を備え、上記原料ガス供給管を通じて上記堆積膜の原料となる原料ガスを上記炉心管内に供給する原料ガス供給部と、を有しており、
上記原料ガス供給管の先端は、上記炉心管の内部に配置されており、
上記キャリアガス供給管の先端は、上記炉心管の内部における、上記原料ガス供給管の先端よりも下方に配置されている、回転式熱ＣＶＤ炉。
【請求項２】
上記キャリアガス供給管の先端は、上記下流部内に配置されている、請求項１に記載の回転式熱ＣＶＤ炉。
【請求項３】
上記キャリアガス供給管は、その側周面に、キャリアガスが吹き出される吹き出し口を有している、請求項１または２に記載の回転式熱ＣＶＤ炉。
【請求項４】
上記原料ガス供給管の先端は、上記中間部内に配置されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転式熱ＣＶＤ炉。
【請求項５】
上記回動駆動部は、上記炉心管を、上記軸心を中心に、第１方向、及び上記第１方向とは逆の方向である第２方向のいずれの方向にも回動させることができるように構成されており、
上記炉心管は、
上記上流部の内壁面に設けられ、上記炉心管を上記第１方向に回動させた場合に粉末を下方へ案内する第１案内羽根と、
上記下流部の内壁面に設けられ、上記炉心管を上記第１方向に回動させた場合に粉末を上方へ案内し、かつ、上記炉心管を上記第２方向に回動させた場合に粉末を下方へ案内する第２案内羽根と、を有している、請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転式熱ＣＶＤ炉。
【請求項６】
上記第１案内羽根及び上記第２案内羽根は、上記軸心の周囲を旋回するらせん状を呈している、請求項５に記載の回転式熱ＣＶＤ炉。
【請求項７】
上記第１案内羽根及び上記第２案内羽根は、上記中間部側の端部を基端として、上記炉心管の軸心の周りを１回半以上旋回するように延設されている、請求項６に記載の回転式熱ＣＶＤ炉。
【請求項８】
上記中間部は、その内壁面に、上記炉心管を回動させた場合に粉末を掻き上げる掻き上げ羽根を有している、請求項１〜７のいずれか１項に記載の回転式熱ＣＶＤ炉。
【請求項９】
上記軸心に沿う方向における上記炉心管の両端を覆うシールを更に有している、請求項１〜８のいずれか１項に記載の回転式熱ＣＶＤ炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転式熱ＣＶＤ炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属や金属酸化物からなる基材粒子の表面上に基材粒子とは異なる材質からなる堆積膜を形成する手法として、熱ＣＶＤ（化学気相成長）法が用いられることがある。熱ＣＶＤ法においては、堆積膜の原料となる原料ガスを加熱して熱分解することにより、堆積膜の成分を含む熱分解ガスを発生させる。この熱分解ガスを基材粒子の表面に接触させることにより、基材粒子の表面に堆積膜を形成することができる。
【０００３】
熱ＣＶＤ法の実施には、用途に応じて、バッチ式や連続式等の種々の形式の熱ＣＶＤ炉が用いられている。連続式熱ＣＶＤ炉の例として、特許文献１には、炉心管と、炉心管を外部から加熱するヒーターと、炉心管の出口に配置された粉末排出室と、炉心管内に原料ガスを導入する原料ガス導入管と、キャリアガスを導入するキャリアガス導入管とを有するロータリーキルンが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−９８４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のロータリーキルンでは、炉心管の均熱帯領域、即ち軸心に沿う方向における中央部において原料ガスが熱分解される。原料ガスの熱分解によって生じた熱分解ガスは、原料ガスに比べて大きな体積を有している。そのため、原料ガスの熱分解に伴って炉心管の均熱帯領域の内圧が上昇し、熱分解ガスの一部が炉心管の出口側に逆流する。それ故、特許文献１のロータリーキルンは、炉心管内の基材粒子と接触する熱分解ガスの量の変動が大きくなり、基材粒子の表面に堆積する堆積膜の量のバラつきの増大を招くおそれがある。
【０００６】
また、出口側に逆流した熱分解ガスは、均熱帯領域での滞在時間が比較的短いため、原料ガスの熱分解が不十分となりやすい。それ故、熱分解ガスが逆流した場合には、熱分解ガス中に含まれる堆積膜の成分の量が不足し、ひいては基材粒子の表面上に形成される堆積膜の量が所望の量よりも少なくなるおそれがある。
【０００７】
熱分解ガス中の堆積膜の成分の量を多くする方法として、単純には、炉心管内への原料ガスの供給量を増やす方法が考えられる。しかし、炉心管内に多量の原料ガスを供給すると熱分解による内圧の上昇も激しくなるため、原料ガスの供給量を増やすことには限界がある。
【０００８】
このように、連続式の熱ＣＶＤ炉として構成した従来のロータリーキルンにおいては、熱分解ガスの逆流によって、基材粒子の表面に堆積する堆積膜の量のバラつきが増大する、あるいは堆積膜の量が少なくなるという問題がある。これらの問題を抑制するために、熱分解ガスの逆流を抑制する技術が望まれている。
【０００９】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、熱分解ガスの逆流を抑制することができる回転式熱ＣＶＤ炉を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様は、基材粒子と、該基材粒子の表面を覆う堆積膜とを備えた複合粒子を作製するための回転式熱ＣＶＤ炉であって、
水平方向に対して傾斜した方向に軸心を有する筒状を呈し、上記軸心に沿う方向における上方に位置する上流部と、下方に位置する下流部と、上記上流部と上記下流部との間に位置する中間部とを備えた炉心管と、
上記基材粒子からなる粉末を上記上流部に供給する粉末供給部と、
上記複合粒子からなり、上記下流部から排出される粉末を回収する粉末回収部と、
上記中間部の径方向外方に配置され、上記中間部を加熱する加熱部と、
上記軸心を中心にして上記炉心管を回動させる回動駆動部と、
上記炉心管の下方に配置されたキャリアガス供給管を備え、上記キャリアガス供給管を通じて上記炉心管内にキャリアガスを供給するキャリアガス供給部と、
上記炉心管の下方に配置された原料ガス供給管を備え、上記原料ガス供給管を通じて上記堆積膜の原料となる原料ガスを上記炉心管内に供給する原料ガス供給部と、を有しており、
上記原料ガス供給管の先端は、上記炉心管の内部に配置されており、
上記キャリアガス供給管の先端は、上記炉心管の内部における、上記原料ガス供給管の先端よりも下方に配置されている、回転式熱ＣＶＤ炉にある。
【発明の効果】
【００１１】
上記回転式熱ＣＶＤ炉の炉心管は、水平方向に対して傾斜した方向に軸心を有する筒状を呈している。炉心管は、加熱部により加熱される中間部と、軸心に沿う方向における中間部の上方に位置する上流部と、中間部の下方に位置する下流部とを有している。炉心管の下方には、炉心管内にキャリアガスを供給するキャリアガス供給管と、原料ガスを供給する原料ガス供給管とが設けられている。そして、キャリアガス供給管の先端は、炉心管の内部における、原料ガス供給管の先端よりも下方に配置されている。
【００１２】
キャリアガス供給管から炉心管内にキャリアガスを供給した場合、炉心管内に、軸心に沿う方向における下方から上方へのガスの流れを発生させることができる。また、原料ガス供給管の先端はキャリアガス供給管の先端よりも上方に配置されているため、原料ガス供給管から供給された原料ガスを、キャリアガスの流れに沿って上方に移動させることができる。
【００１３】
上方に移動した原料ガスは、中間部において熱分解され、熱分解ガスとなる。このとき、原料ガスの熱分解によって中間部の内圧が上昇するため、熱分解ガスは軸心に沿う方向における両側に移動しようとする。しかし、上述したように、キャリアガスによって炉心管内に下方から上方へのガスの流れが生じているため、熱分解ガスの下方への移動を規制することができる。その結果、熱分解ガスの下方への逆流を抑制することができる。
【００１４】
また、原料ガスは、上述した流れに沿って中間部内を上方に移動し、中間部によって十分に加熱される。そのため、上記回転式熱ＣＶＤは、原料ガスを十分に熱分解し、熱分解ガス中に堆積膜の成分を十分に生成することができる。その結果、基材粒子の表面に形成される堆積膜の量を容易に増大させることができる。
【００１５】
以上のように、上記回転式熱ＣＶＤ炉によれば、熱分解ガスの逆流を抑制することができる。そのため、複合粒子における堆積膜の量のバラつきの増大や堆積膜の量の減少等の問題を容易に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例１における、回転式熱ＣＶＤ炉の要部を示す断面図である。
【図２】実施例１の回転式熱ＣＶＤ炉における、炉心管内のガスの流れを示す説明図である。
【図３】実施例２の回転式熱ＣＶＤ炉における、炉心管内のガスの流れを示す説明図である。
【図４】実施例２の回転式熱ＣＶＤ炉における、キャリアガス供給管の吹き出し口を示す一部断面図である。
【図５】実施例３における、上流部及び下流部に案内羽根を備えた回転式熱ＣＶＤ炉の要部を示す断面図である。
【図６】実施例３における、中間部に粉末を供給する作業の説明図である。
【図７】実施例３における、基材粒子の表面に炭素膜を形成する作業の説明図である。
【図８】実施例３における、複合粒子を回収する作業の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
上記回転式熱ＣＶＤ炉において、原料ガス供給部は、原料ガス供給管を通じて炉心管内に原料ガスを供給することができるように構成されている。原料ガス供給部は、例えば、室温環境下においてガス状を呈する化合物を原料ガスとして炉心管内に供給するように構成されていてもよい。また、原料ガス供給部は、室温環境下において液状または固体状を呈する化合物を加熱して気化させることにより原料ガスを生成し、この原料ガスを炉心管内に供給するように構成されていてもよい。更に、原料ガス供給部は、室温環境下において液状または固体状を呈する化合物を炉心管内の熱によって加熱し、原料ガス供給管の内部で気化させて原料ガスを生成するように構成されていてもよい。
【００１８】
原料ガスとしては、公知の熱ＣＶＤ用の原料化合物の中から所望する堆積膜の材質に応じて選択した１種または２種以上の化合物を使用することができる。例えば、基材粒子の表面に堆積膜としての金属膜やセラミックス膜を形成する場合には、ハロゲン化金属や有機金属化合物等を原料ガスとして使用することができる。
【００１９】
また、基材粒子の表面に堆積膜としての炭素膜を形成し、炭素被覆粉末を作製する場合には、非酸化性雰囲気下で加熱することによって熱分解し、炭素を生じ得る炭素系化合物を原料ガスとして使用することができる。より具体的には、メタン、エタン、プロパン、ブタン、イソブタン、ペンタン、ヘキサンなどの飽和脂肪族炭化水素、エチレン、プロピレン、アセチレンなどの不飽和脂肪族炭化水素、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール類、ベンゼン、トルエン、キシレン、スチレン、エチルベンゼン、ジフェニルメタン、ナフタレン、フェノール、クレゾール、安息香酸、サリチル酸、ニトロベンゼン、クロルベンゼン、インデン、ベンゾフラン、ピリジン、アントラセン、フェナントレンなどの芳香族炭化水素、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸アミルなどのエステル類、脂肪酸類などの炭素系化合物を原料ガスとして使用することができる。これらの炭素系化合物は、単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２０】
原料ガスとして上述した炭素系化合物を使用する場合、炉心管の出口側に逆流した熱分解ガス中には、完全に熱分解されなかった炭素系化合物からなるタールの蒸気が含まれていることがある。特許文献１に記載されているような従来のロータリーキルンにおいては、炉心管の出口側の端部の温度が均熱帯領域に比べて低いため、当該端部の内壁面に接触したタールの蒸気が凝縮し、内壁面に付着していた。
【００２１】
炉心管の内壁面に付着したタールは、種々の問題を引き起こすおそれがある。例えば、炉心管内を移動する粉末がタールに捕捉され、タールと粉末とを含む塊を形成することがある。この塊が内壁面から剥がれ、粉末回収部に回収された場合には、粉末回収部に回収された粉末からタールを含む塊を除去する作業や、粉末を洗浄してタールを除去する作業を行う必要がある。このように、内壁面に付着したタールは、炭素被覆粒子を作製する際の工程数の増大を招いていた。
【００２２】
また、タールと粉末との塊が炉心管の内壁面に付着したまま成長すると、ロータリーキルンの運転の妨げとなり、場合によっては炉心管が閉塞することもある。かかる問題を回避するため、従来のロータリーキルンにおいては、適宜運転を停止して炉心管の内壁面に付着したタールの除去を行っている。このように、炉心管の内壁面に付着したタールは、炭素被覆粒子の作製効率の向上の妨げにもなっている。
【００２３】
これに対し、上記回転式熱ＣＶＤ炉においては、炉心管内のキャリアガスの流れに沿って、原料ガス供給管から供給された原料ガスを下方から上方へ移動させることができる。そのため、中間部において原料ガスとしての炭素系化合物を十分に熱分解し、熱分解ガス中に含まれるタールの蒸気の量を低減することができる。それ故、上記回転式熱ＣＶＤ炉によれば、炭素被覆粒子を作製する際の工程数の増大を容易に回避することができる。
【００２４】
このように、上記回転式熱ＣＶＤ炉は、従来のロータリーキルンを用いて炭素被覆粒子を作製する場合に生じる、工程数の増大の問題を容易に回避することができる。それ故、上記回転式熱ＣＶＤ炉は、炭素被覆粒子の作製に好適である。
【００２５】
原料ガス供給部は、炉心管の下方に配置された原料ガス供給管を有している。原料ガス供給管は、炉心管の外部から内部まで延設されており、その先端がキャリアガス供給管の先端よりも上方に配置されている。
【００２６】
原料ガス供給管の先端は、中間部内に配置されていることが好ましい。この場合には、炉心管内に供給された原料ガスを速やかに熱分解することができる。更に、この場合には、キャリアガスによって形成された下方から上方への流れに沿って熱分解ガスを上方Ｃ１に移動させることができる。そのため、熱分解ガスの下方への逆流をより効果的に抑制することができる。
【００２７】
また、軸心に沿う方向における中間部の長さをＬm［ｍｍ］とした場合に、原料ガス供給管の先端は、中間部の下方の端部から０．２Ｌm［ｍｍ］以内の位置に配置されていることが好ましい。この場合には、原料ガスが中間部内を移動する距離を十分に長くし、原料ガスを十分に加熱することができる。その結果、熱分解ガス中の堆積膜の成分をより多くし、ひいては複合粒子における堆積膜の量をより多くすることができる。また、原料ガスとして炭素系化合物を使用する場合には、熱分解ガス中のタールの蒸気の量をより低減し、ひいては炉心管の内壁面へのタールの付着をより効果的に抑制することもできる。
【００２８】
キャリアガス供給部は、キャリアガス供給管を通じて炉心管内にキャリアガスを供給することができるように構成されている。キャリアガスとしては、例えば、ヘリウムや窒素、アルゴン等の不活性ガスを使用することができる。
【００２９】
キャリアガス供給管の先端は、下流部内に配置されていることが好ましい。この場合には、中間部から上流部までの全長に亘って、軸心に沿う方向における下方から上方へのガスの流れを形成することができる。そのため、熱分解ガスの下方への逆流をより効果的に抑制することができる。
【００３０】
また、キャリアガス供給管は、その側周面に、キャリアガスが吹き出される吹き出し口を有していることが好ましい。この場合には、キャリアガスを吹き出し口から炉心管の径方向外方に吹き出すことができる。これにより、炉心管内を逆流しようとするガスの流れを遮断し、熱分解ガスの下方への逆流をより効果的に抑制することができる。また、この場合には、キャリアガスを上方に吹き出す場合に比べて少量のガスにより熱分解ガスの逆流を抑制することができる。これにより、炉心管内に供給される原料ガスの濃度をより高くすることができる。その結果、複合粒子における堆積膜の量をより多くすることができる。また、原料ガスとして炭素系化合物を使用する場合には、熱分解ガス中のタールの蒸気の量をより低減することができる。
【００３１】
炉心管の上方には、基材粒子からなる粉末を上流部内に供給する粉末供給部が配置されている。粉末供給部としては、例えば、スクリューによって粉末を搬送するスクリューフィーダーやベルトによって粉末を搬送するベルトフィーダー、粉末を振動させて搬送する振動フィーダー等を使用することができる。粉末供給部から供給される基材粒子の材質や粒径は特に限定されることはない。基材粒子としては、例えば、金属や金属酸化物からなる粒子を使用することができる。
【００３２】
また、上記回転式熱ＣＶＤ炉は、リチウムイオン二次電池用の活物質の作製に使用することもできる。この場合には、基材粒子として、Ｓｉ単体や、加熱によって不均化反応を起こし、Ｓｉ単体とＳｉＯ2とを生成するケイ素酸化物（ＳｉＯx、０．２≦ｘ≦１．５）等のケイ素系材料を使用することができる。
【００３３】
また、ケイ素系材料としては、例えば、複数枚の板状ナノシリコン体がその厚み方向に積層された積層構造を有するシリコン材料を使用することもできる。かかるシリコン材料は、例えば、以下の方法により作製することができる。まず、ＣａＳｉ2と酸とを反応させる。この反応物からＣａを除去することにより、ポリシランを主成分として含有し、複数の層がその厚み方向に積層された積層構造を有する層状ポリシランを作製する。そして、得られた層状ポリシランを３００℃以上で加熱して層状ポリシランから水素を脱離させることにより、前記シリコン材料を得ることができる。このようなシリコン材料及びその作製方法、並びに当該シリコン材料からなる活物質を備えたリチウムイオン二次電池の例は、例えば国際公開第２０１４／０８０６０８号に、より具体的に記載されている。
【００３４】
粉末回収部に回収される粉末は、基材粒子と、基材粒子の表面を覆う堆積膜とを備えた複合粒子から構成されている。堆積膜は、基材粒子の表面の全面を覆っていてもよいし、基材粒子の表面の一部を覆っていてもよい。
【００３５】
炉心管の中間部を加熱する加熱部としては、例えば、バーナーや電気式ヒーター等を使用することができる。
【００３６】
炉心管を回動させる回動駆動部としては、例えば、モータ等を使用することができる。より具体的には、炉心管の外部にモータを配置し、ギヤやベルト等を介してモータの回転を炉心管に伝達することにより、炉心管を回動させることができる。
【００３７】
回動駆動部は、炉心管を、軸心を中心に、第１方向、及び上記第１方向とは逆の方向である第２方向のいずれの方向にも回動させることができるように構成されていてもよい。この場合において、炉心管は、上流部の内壁面に設けられ、炉心管を第１方向に回動させた場合に粉末を下方へ案内する第１案内羽根と、下流部の内壁面に設けられ、炉心管を第１方向に回動させた場合に粉末を上方へ案内し、かつ、炉心管を第２方向に回動させた場合に粉末を下方へ案内する第２案内羽根と、を有していることが好ましい。また、第１案内羽根は、更に、炉心管を第２方向に回動させた場合に粉末を下方へ案内することができるように構成されていてもよい。
【００３８】
従来のロータリーキルンにおいては、運転を開始してから炉心管内の温度分布等が安定するまでの間、炉心管内に粉末を供給し続ける必要がある。この間に供給された粉末は、基材粒子の表面に形成された堆積膜の量のバラつきが大きいため、通常は廃棄される。そのため、従来のロータリーキルンは、複合粒子の収率が低下しやすいという問題がある。
【００３９】
また、バッチ式の熱ＣＶＤ炉では、処理が完了するたびに炉の運転を停止して炉内の粉末を入れ替える作業を行う必要がある。この粉末の入れ替え作業は、比較的大掛かりであり、長い作業時間を要するため、複合粒子の作製効率の向上の妨げとなっている。
【００４０】
これに対し、上記回転式熱ＣＶＤ炉では、上流部内に粉末が存在している状態で炉心管を第１方向に回動させることにより、第１案内羽根によって粉末を下方へ案内することができる。これにより、粉末供給部から供給された粉末を中間部に送り込むことができる。
【００４１】
中間部に到達した粉末は、熱分解ガスと接触する。これにより、基材粒子の表面に堆積膜を形成することができる。このとき、粉末の一部は、中間部から溢れ、上流部または下流部へ流出することがある。しかし、中間部から下流部へ流出した粉末は、下流部に設けられた第２案内羽根によって上方へ案内され、速やかに中間部に戻される。同様に、中間部から上流部へ流出した粉末は、上流部に設けられた第１案内羽根によって下方へ案内され、速やかに中間部に戻される。それ故、上記回転式熱ＣＶＤ炉は、炉心管を第１方向に回動させている間、粉末を中間部に滞在させ、基材粒子の表面に堆積膜を形成することができる。
【００４２】
中間部に粉末が存在している状態において炉心管を第２方向に回動させた場合、下流部に設けられた第２案内羽根によって粉末が下方へ案内される。そして、炉心管の下流部から排出された粉末を粉末回収部により回収することができる。
【００４３】
このように、上記回転式熱ＣＶＤ炉は、粉末を中間部に所望の時間滞在させることができるため、運転を開始してから炉心管内の温度分布等が安定するまでの間に供給される基材粒子の量を低減することができる。そのため、従来のロータリーキルンに比べて、廃棄される基材粒子の量を低減し、複合粒子の収率を向上させることができる。
【００４４】
また、基材粒子の表面に堆積膜を形成する処理が完了した後、炉心管内の粉末を入れ替える作業を行う場合には、炉心管を第２方向に回動させて複合粒子からなる粉末を回収した後、基材粒子からなる粉末を上流部に供給する。そして、炉心管を第１方向に回動させることにより、中間部内に当該粉末を送り込むことができる。このように、上記回転式熱ＣＶＤ炉は、炉心管の回動方向を切り替えるという簡便な作業により、炉内の粉末の入れ替え作業を行うことができる。そのため、バッチ式の熱ＣＶＤ炉に比べて複合粒子の作製効率を向上させることができる。
【００４５】
第１案内羽根の枚数は、１枚であってもよく、複数枚であってもよい。また、第１案内羽根は、炉心管の軸心に沿う方向における、上流部の全長に亘って配置されていてもよいし、上流部の一部に配置されていてもよい。中間部から上流部への粉末の流出を抑制する観点からは、第１案内羽根は、少なくとも、上流部における中間部側の端部に配置されていることが好ましい。
【００４６】
第２案内羽根の枚数は、１枚であってもよく、複数枚であってもよい。また、第２案内羽根は、炉心管の軸心に沿う方向における、下流部の全長に亘って配置されていてもよいし、下流部の一部に配置されていてもよい。中間部から下流部への粉末の流出を抑制する観点からは、第２案内羽根は、少なくとも、下流部における中間部側の端部に配置されていることが好ましい。
【００４７】
炉心管の径方向における第１案内羽根及び第２案内羽根の高さは特に限定されないが、これらの案内羽根の高さを高くすることにより、案内羽根によって案内される粉末の量を多くするとともに、粉末が案内羽根を乗り越えて流出することを抑制することができる。粉末が案内羽根を乗り越えて流出することを抑制するためには、案内羽根の高さを超えないように粉末供給部から供給する粉末の量を調整することも有効である。
【００４８】
第１案内羽根及び第２案内羽根は、炉心管の軸心の周囲を旋回するらせん状を呈していることが好ましい。この場合には、中間部から上流部または下流部に流出した粉末を、第１案内羽根または第２案内羽根によって容易に中間部に戻すことができる。その結果、粉末が中間部に滞在する時間をより精度良く制御し、複合粒子における堆積膜の量のバラつきをより低減することができる。
【００４９】
また、上記の場合において、第１案内羽根及び第２案内羽根は、中間部側の端部を基端として、炉心管の軸心の周りを１回半以上旋回するように延設されていることがより好ましい。この場合には、第１案内羽根及び第２案内羽根が炉心管の周方向における全周に亘って配置されているため、中間部から上流部または下流部に流出した粉末を確実に第１案内羽根または第２案内羽根に接触させることができる。それ故、中間部から上流部または下流部に流出した粉末を確実に中間部に戻すことができる。その結果、粉末が中間部に滞在する時間をより精度良く制御し、複合粒子における堆積膜の量のバラつきをより低減することができる。
【００５０】
炉心管の中間部は、その内壁面に、炉心管を回動させた場合に粉末を掻き上げる掻き上げ羽根を有していることが好ましい。中間部に掻き上げ羽根を設けることにより、中間部に滞在している粉末を攪拌しつつ熱分解ガスに接触させることができる。その結果、複合粒子における堆積膜の量のバラつきをより低減することができる。
【００５１】
掻き上げ羽根の形状は特に限定されるものではなく、粉末を攪拌することが可能であれば種々の形状を採用することができる。例えば、掻き上げ羽根は、炉心管の軸心に沿う方向に延設された直線状を呈していてもよい。
【００５２】
上記回転式熱ＣＶＤ炉は、軸心に沿う方向における炉心管の両端を覆うシールを更に有していてもよい。この場合には、炉心管の外部から内部への大気の混入をより低減し、炉心管の内部の雰囲気をより容易に制御することができる。その結果、複合粒子における堆積膜の量のバラつきをより低減することができる。
【実施例】
【００５３】
（実施例１）
上記回転式熱ＣＶＤ炉の実施例を、図１及び図２を用いて説明する。回転式熱ＣＶＤ炉１は、基材粒子と、基材粒子の表面を覆う堆積膜とを備えた複合粒子の作製に用いることができる。図１に示すように、回転式熱ＣＶＤ炉１は、筒状を呈する炉心管２と、炉心管２内に基材粒子からなる粉末を供給する粉末供給部３と、複合粒子からなり、炉心管２から排出される粉末を回収する粉末回収部４とを有している。また、回転式熱ＣＶＤ炉１は、炉心管２の一部を加熱する加熱部５と、炉心管２を、その軸心Ｃを中心に回動させる回動駆動部６と、炉心管２内に原料ガスを供給する原料ガス供給部７と、炉心管２内にキャリアガスを供給するキャリアガス供給部８とを有している。
【００５４】
炉心管２は、水平方向Ｈに対して傾斜した方向に軸心Ｃを有している。また、炉心管２は、軸心Ｃに沿う方向における上方Ｃ１に位置する上流部２１と、下方Ｃ２に位置する下流部２３と、上流部２１と下流部２３との間に位置する中間部２２とを有している。粉末供給部３は、基材粒子からなる粉末を炉心管２の上流部２１に供給することができるように構成されている。粉末回収部４は、複合粒子からなり、炉心管２の下流部２３から排出される粉末を回収することができるように構成されている。加熱部５は、炉心管２における中間部２２の径方向外方に配置されており、中間部２２を加熱することができるように構成されている。
【００５５】
原料ガス供給部７は、炉心管２の下方に配置された原料ガス供給管７１を備え、原料ガス供給管７１を通じて炉心管２内に原料ガスを供給することができるように構成されている。また、キャリアガス供給部８は、炉心管２の下方Ｃ２に配置されたキャリアガス供給管８１を備え、キャリアガス供給管８１を通じて炉心管内にキャリアガスを供給することができるように構成されている。原料ガス供給管７１の先端７１１は、炉心管２の内部に配置されている。また、キャリアガス供給管８１の先端８１１は、炉心管２の内部における、原料ガス供給管７１の先端７１１よりも下方Ｃ２に配置されている。
【００５６】
以下、回転式熱ＣＶＤ炉１の各部について詳細に説明する。本例の回転式熱ＣＶＤ炉１における炉心管２は、黒鉛から構成されており、円筒状を呈している。炉心管２の内径は３００ｍｍである。また、軸心Ｃに沿う方向における炉心管２の上流部２１の長さＬu、中間部２２の長さＬm、下流部２３の長さＬlは、それぞれ、４５０ｍｍ、９００ｍｍ、４５０ｍｍである。また、水平方向Ｈに対する炉心管２の軸心Ｃの傾きの角度θは約３度である。
【００５７】
なお、炉心管２の材質としては、黒鉛の他に、非晶質炭素や石英、セラミックス等を採用することができる。また、炉心管２は、金属製の円筒に内包されていてもよい。水平方向Ｈに対する炉心管２の軸心Ｃの傾きの角度θは、０度超え１０度以下の範囲から適宜設定することができる。
【００５８】
軸心Ｃに沿う方向における炉心管２の上方Ｃ１の端部２１１及び下方Ｃ２の端部２３１には、各端部２１１、２３１を覆うシール２１２、２３２が設けられている。２か所のシール２１２、２３２のうち、上方Ｃ１に設けられた上方シール２１２は、粉末供給部３のフィーダー３２（後述）を挿入するための貫通穴を有している。また、下方Ｃ２に設けられた下方シール２３２は、炉心管２の内部と粉末回収部４とを連通させるための貫通穴２３３と、原料ガス供給管７１及びキャリアガス供給管８１（後述）を挿通するための貫通穴（図示略）とを有している。上方シール２１２及び下方シール２３２は、例えば、金属やセラミックス、樹脂等の耐熱性を有する樹脂から構成されている。また、上方シール２１２及び下方シール２３２は、平板状を呈していてもよいし、炉心管２に対面する部分が周囲よりも陥没したカップ状を呈していてもよい。
【００５９】
また、図には示さないが、本例の上方シール２１２にはガス抜き穴が設けられている。原料ガスの熱分解によって熱分解ガスが発生すると、炉心管の内圧が上昇する。熱分解ガスを上方シール２１２のガス抜き穴から排出することにより、炉心管２の内圧の上昇を緩和することができる。
【００６０】
軸心Ｃに沿う方向における炉心管２の上方Ｃ１には、粉末供給部３が配置されている。本例の粉末供給部３は、炉心管２内に供給する粉末を一時的に蓄積するホッパー３１と、上方シール２１２の貫通穴を貫通し、ホッパー３１から供給された粉末を上流部２１内に搬送するフィーダー３２とを有している。本例のフィーダー３２は、具体的には、スクリュー３２１によって粉末を搬送するスクリューフィーダーである。
【００６１】
軸心Ｃに沿う方向における炉心管２の下方Ｃ２には、粉末回収部４、原料ガス供給管７１及びキャリアガス供給管８１が配置されている。本例の粉末回収部４は、炉心管２の下流部２３から排出される粉末を収容する回収容器４２と、回収容器４２と炉心管２との間を接続する回収管４１とを有している。回収管４１は、下方シール２３２の貫通穴２３３を介して炉心管２の内部に連通している。炉心管２から排出された粉末は、貫通穴２３３及び回収管４１を通過して回収容器４２内に収容される。
【００６２】
原料ガス供給部７は、炉心管２の外部に配置され、原料を一時的に蓄積する原料ガスタンク７０と、原料ガスタンク７０から下方シール２３２の貫通穴（図示略）を貫通して炉心管２の内部まで延設された原料ガス供給管７１とを有している。なお、本例の原料ガスは、炭化水素である。
【００６３】
原料ガスタンク７０に蓄積された原料ガスとしての炭化水素は、原料ガス供給管７１を通じて炉心管２の内部に供給される。また、本例の原料ガス供給管７１は、炭化水素を上方Ｃ１に向けて吹き出すことができるように構成されている。
【００６４】
原料ガス供給管７１の先端７１１は、中間部２２内に配置されている。より具体的には、本例の原料ガス供給管７１の先端７１１は、軸心Ｃに沿う方向における中間部２２の長さをＬm［ｍｍ］とした場合に、中間部２２の下方Ｃ２の端部２２１から０．２Ｌm［ｍｍ］以内の位置に配置されている。
【００６５】
キャリアガス供給部８は、炉心管２の外部に配置され、キャリアガスを一時的に蓄積するキャリアガスタンク８０と、キャリアガスタンク８０から下方シール２３２の貫通穴（図示略）を貫通して炉心管２の内部まで延設されたキャリアガス供給管８１とを有している。なお、本例のキャリアガスは窒素である。
【００６６】
キャリアガスタンク８０に蓄積されたキャリアガスは、キャリアガス供給管８１を通じて炉心管２の内部に供給される。また、本例のキャリアガス供給管８１は、原料ガス及びキャリアガスを上方Ｃ１に向けて吹き出すことができるように構成されている。
【００６７】
キャリアガス供給管８１の先端８１１は、下流部２３内に配置されている。より具体的には、キャリアガス供給管８１の先端８１１は、軸心Ｃに沿う方向における下流部２３の長さをＬl［ｍｍ］とした場合に、下流部２３の下方Ｃ２の端部、即ち炉心管２の下方Ｃ２の端部２３１から０．２Ｌl［ｍｍ］以内の位置に配置されている。また、原料ガス供給管７１の先端７１１は、キャリアガス供給管８１の先端８１１から軸心Ｃに沿う方向に０．８Ｌl［ｍｍ］以上離れた位置に配置されている。
【００６８】
炉心管２の径方向外方には、２台の回動駆動部６（６ａ、６ｂ）と、加熱部５とが配置されている。２台の回動駆動部６のうち一方の回動駆動部６ａは、炉心管２における上流部２１の径方向外方に配置されている。また、他方の回動駆動部６ｂは、炉心管２における下流部２３の径方向外方に配置されている。
【００６９】
回動駆動部６は、炉心管２を回動させるための動力を発生させるモータ６１と、モータ６１と炉心管２との間に介在し、モータ６１の動力を炉心管２に伝達するギヤ６２とを有している。図には示さないが、炉心管２の上流部２１の外表面及び下流部２３の外表面には、ギヤ６２の歯と噛み合うように構成された凹凸が設けられている。これにより、ギヤ６２を介してモータ６１の動力を炉心管２に伝達し、炉心管２を回動させることができる。
【００７０】
次に、本例の回転式熱ＣＶＤ炉１の作用効果を説明する。回転式熱ＣＶＤ炉１の炉心管２は、水平方向Ｈに対して傾斜した方向に軸心Ｃを有する筒状を呈している。炉心管２は、加熱部５により加熱される中間部２２と、軸心Ｃに沿う方向における、中間部２２の上方Ｃ１に位置する上流部２１と、中間部２２の下方Ｃ２に位置する下流部２３とを有している。炉心管２の下方Ｃ２には、炉心管２内にキャリアガスを供給するキャリアガス供給管８１と、原料ガスを供給する原料ガス供給管７１とが設けられている。そして、キャリアガス供給管８１の先端８１１は、炉心管２の内部における、原料ガス供給管７１の先端７１１よりも下方Ｃ２に配置されている。
【００７１】
キャリアガス供給管８１から炉心管２内にキャリアガスＧ１を供給した場合、図２に示すように、キャリアガスＧ１は、炉心管２内を径方向外方に広がりながら上流部２１へ向かって移動する。これにより、軸心Ｃに沿う方向における下方Ｃ２から上方Ｃ１へのガスの流れを発生させ、原料ガス供給管７１から供給された原料ガスを上方Ｃ１に移動させることができる。
【００７２】
上方Ｃ１に移動した原料ガスは、中間部２２において熱分解され、熱分解ガスＧ２となる。このとき、原料ガスの熱分解によって中間部２２の内圧が上昇するため、熱分解ガスＧ２は、中間部２２の内圧の上昇によって軸心Ｃに沿う方向における両側に移動しようとする。しかし、上述したように、キャリアガスＧ１によって炉心管２内に下方Ｃ２から上方Ｃ１へのガスの流れが生じているため、熱分解ガスＧ２の下方Ｃ２への移動を規制することができる（図２参照）。その結果、熱分解ガスＧ２の下方Ｃ２への逆流を抑制することができる。
【００７３】
また、原料ガスは、上述した流れに沿って中間部２２内を上方Ｃ１に移動するため、中間部２２によって十分に加熱される。そのため、原料ガスを十分に熱分解し、熱分解ガス中に含まれる、堆積膜の成分としての炭素の含有量を増やすことができる。更に、本例においては、原料ガスとして炭化水素を使用しているため、熱分解ガス中に含まれるタールの蒸気の含有量を低減することができる。
【００７４】
中間部２２を通過した熱分解ガスは、中間部２２に比べて温度の低い上流部２１の内壁面に接触する。このとき、熱分解ガス中のタールの蒸気の含有量が低減されているため、上流部２１の内壁面へのタールの付着を抑制することができる。
【００７５】
原料ガス供給管７１の先端７１１は、中間部２２内に配置されている。そのため、炉心管２内に供給された原料ガスを速やかに熱分解することができる。
【００７６】
また、軸心Ｃに沿う方向における中間部２２の長さをＬm［ｍｍ］とした場合に、原料ガス供給管７１の先端７１１は、中間部２２の下方Ｃ２の端部２２１から０．２Ｌm［ｍｍ］以内の位置に配置されている。そのため、原料ガスが中間部２２内を移動する距離を十分に長くし、原料ガスを十分に加熱することができる。その結果、熱分解ガス中の炭素の含有量をより多くすることができる。また、本例においては、熱分解ガス中に含まれるタールの蒸気の量をより低減し、ひいては炉心管２の内壁面へのタールの付着をより効果的に抑制することができる。
【００７７】
本例のキャリアガス供給管８１は、軸心Ｃに沿う方向における上方Ｃ１に向けてキャリアガスを吹き出すことができるように構成されている。また、キャリアガス供給管８１の先端８１１は、軸心Ｃに沿う方向における下流部２３の長さをＬl［ｍｍ］とした場合に、炉心管２の下方Ｃ２の端部２３１から０．２Ｌl［ｍｍ］以内の位置に配置されている。キャリアガス供給管８１の先端８１１の位置を上記特定の範囲とすることにより、キャリアガスＧ１が中間部２２に到達するまでの間にキャリアガスＧ１を炉心管２の径方向外方に広げることができる。その結果、中間部２２における炉心管２の径方向の全体に亘って下方Ｃ２から上方Ｃ１へのガスの流れを形成することができる。これにより、熱分解ガスＧ２の下方Ｃ２への逆流をより効果的に抑制することができる。
【００７８】
以上のように、回転式熱ＣＶＤ炉１によれば、熱分解ガスの逆流を抑制し、複合粒子における、堆積膜としての炭素の量のバラつきの増大や炭素の量の減少等の問題を容易に回避することができる。
【００７９】
更に、本例の回転式熱ＣＶＤ炉１は、原料ガスとして炭素系化合物を使用した場合に、炉心管２の内壁面へのタールの付着を抑制することができる。そのため、基材粒子へのタールの付着に伴って発生する、工程数の増加や処理効率の悪化等の問題を容易に回避することができる。このように、本例の回転式熱ＣＶＤ炉１は、例えばリチウムイオン二次電池用負極活物質などの、炭素被覆粉末の作製に好適に使用することができる。
【００８０】
（実施例２）
本例は、キャリアガスＧ１が炉心管２の径方向外方に吹き出されるように構成された回転式熱ＣＶＤ炉１０２の例である。なお、本実施例以降の実施例において用いる符号のうち、既出の実施例において用いた符号と同一のものは、特に説明のない限り既出の実施例における構成要素等と同様の構成要素等を示す。
【００８１】
図３に示すように、本例の回転式熱ＣＶＤ炉１０２においては、キャリアガス供給管８２の先端８２１が中間部２２の近傍に配置されている。また、キャリアガス供給管８２は、図４に示すように、その側周面８２２に、キャリアガスＧ１が吹き出される吹き出し口８２３が設けられている。本例のキャリアガス供給管８２は、図３及び図４に示すように、吹き出し口８２３から炉心管２の径方向外方に向けてキャリアガスＧ１を吹き出すことができる。
【００８２】
キャリアガス供給管８２の吹き出し口８２３は、軸心Ｃに沿う方向における下流部２３の長さをＬl［ｍｍ］とした場合に、中間部２２の下方Ｃ２の端部２２１から０．２Ｌl［ｍｍ］以内の位置に配置されている。その他は実施例１と同様である。
【００８３】
本例のように、キャリアガスＧ１を吹き出し口８２３から炉心管２の径方向外方に吹き出すことにより、炉心管２内を逆流しようとする熱分解ガスＧ２の流れ（図３参照）を遮断し、熱分解ガスＧ２の下方Ｃ２への逆流をより効果的に抑制することができる。また、この場合には、キャリアガスＧ１を上方Ｃ１に吹き出す場合に比べて少量のガスにより熱分解ガスＧ２の逆流を抑制することができる。これにより、炉心管２内に供給される原料ガスの濃度をより高くすることができる。その結果、複合粒子における堆積膜の量をより多くすることができる。
【００８４】
また、キャリアガス供給管８２の吹き出し口８２３は、軸心Ｃに沿う方向における下流部２３の長さをＬl［ｍｍ］とした場合に、中間部２２の下方Ｃ２の端部２２１から０．２Ｌl［ｍｍ］以内の位置に配置されている。本例のようにキャリアガス供給管８２の側周面８２２に吹き出し口８２３が設けられている場合には、吹き出し口８２３を中間部２２と下流部２３との境界の近傍に設けることにより、熱分解ガスＧ２が下流部２３の内壁面に接触することをより効果的に抑制することができる。その結果、炉心管２の内壁面へのタールの付着をより効果的に抑制することができる。その他、本例の回転式熱ＣＶＤ炉１０２は、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。
【００８５】
（実施例３）
本例は、炉心管２０３の上流部２１及び下流部２３に案内羽根２１４、２３４を備えた回転式熱ＣＶＤ炉１０３の例である。本例の回転式熱ＣＶＤ炉１０３における回動駆動部６０３は、炉心管２０３を、その軸心Ｃを中心に、第１方向ＣＷ（図６及び図７参照）、及び第１方向ＣＷとは逆の方向である第２方向ＣＣＷ（図８参照）のいずれの方向にも回動させることができるように構成されている。
【００８６】
炉心管２０３の上流部２１の内壁面には、炉心管２０３を第１方向ＣＷに回動させた場合に粉末Ｐを下方Ｃ２へ案内する第１案内羽根２１４が設けられている（図５〜図７参照）。下流部２３の内壁面には、炉心管２０３を第１方向ＣＷに回動させた場合に粉末Ｐを上方Ｃ１へ案内し（図５及び図７参照）、かつ、炉心管２０３を第２方向ＣＣＷに回動させた場合に粉末Ｐを下方Ｃ２へ案内する（図８参照）第２案内羽根２３４が設けられている。また、図には示さないが、本例の第１案内羽根は、炉心管２を第２方向ＣＣＷに回動させた場合に粉末Ｐを下方Ｃ２へ案内することができるようにも構成されている。
【００８７】
図５に示すように、第１案内羽根２１４は、炉心管２０３の軸心Ｃの周囲を旋回するらせん状を呈している。より具体的には、本例の第１案内羽根２１４は、１枚の羽根から構成されており、上流部２１の上方Ｃ１の端部２１１から、中間部２２の上方Ｃ１の端部までの全長に亘って延設されている。第１案内羽根２１４は、上方Ｃ１から視た場合に、軸心Ｃの周囲を反時計回りに旋回するらせん状を呈している。また、第１案内羽根２１４は、中間部２２側の翼端部２１５を基端として、軸心Ｃの周囲を３回旋回している。
【００８８】
第１案内羽根２１４のらせんの向きを上述した向きとした場合、図６に示すように、軸心Ｃに沿う方向における上方Ｃ１から視て時計回り方向に炉心管２０３を回動させることにより、上流部２１内の粉末Ｐを下方Ｃ２に案内することができる。従って、本例の場合には、上方Ｃ１から視て時計回りとなる方向が炉心管２０３の回動方向に関する第１方向ＣＷとなる。また、第１方向ＣＷとは逆の方向、即ち、上方Ｃ１から視て反時計回りとなる方向（図８参照）が炉心管２０３の回動方向に関する第２方向ＣＣＷとなる。
【００８９】
図５に示すように、炉心管２０３の中間部２２の内壁面には、炉心管２０３を回動させた場合に粉末Ｐを掻き上げる掻き上げ羽根２２４が設けられている。本例の中間部２２は、複数枚の掻き上げ羽根２２４を有している。また、掻き上げ羽根２２４は、炉心管２０３の軸心Ｃに沿う方向に延設された直線状を呈している。
【００９０】
炉心管２０３の下流部２３の内壁面には、図６及び図７に示すように炉心管２０３を第１方向ＣＷに回動させた場合に粉末Ｐを上方Ｃ１へ案内するとともに、図８に示すように炉心管２０３を第２方向ＣＣＷに回動させた場合に粉末Ｐを下方Ｃ２へ案内する第２案内羽根２３４が設けられている。
【００９１】
図５に示すように、第２案内羽根２３４は、炉心管２０３の軸心Ｃの周囲を旋回するらせん状を呈している。より具体的には、本例の第２案内羽根２３４は、１枚の羽根から構成されており、中間部２２の下方Ｃ２の端部２２１から炉心管２０３の下方Ｃ２の端部２３１までの全長に亘って延設されている。第２案内羽根２３４は、下方Ｃ２から視た場合に、軸心Ｃの周囲を時計回りに旋回するらせん状を呈している。また、第２案内羽根２３４は、中間部２２側の翼端部２３５を基端として、軸心Ｃの周囲を３回旋回している。
【００９２】
第２案内羽根２３４のらせんの向きを上述した向きとした場合、図７に示すように、炉心管２０３を第１方向ＣＷに回動させることにより、下流部２３内の粉末Ｐを上方Ｃ１に案内することができる。また、図８に示すように、炉心管２０３を第２方向ＣＣＷに回動させることにより、下流部２３内の粉末Ｐを下方Ｃ２に案内することができる。
【００９３】
本例の回動駆動部６０３は、正回転と逆回転とを切り替えることができるように構成されている。より具体的には、本例の回動駆動部６０３は、モータ６１を正回転させた場合に炉心管２０３を第１方向ＣＷに回動させ、かつ、逆回転させた場合に炉心管２０３を第２方向ＣＣＷに回動させることができるように構成されている。
【００９４】
次に、本例の回転式熱ＣＶＤ炉１０３の動作の一例を説明する。炉心管２０３内に粉末Ｐを供給するに当たっては、まず、図６に示すようにホッパー３１内に基材粒子からなる粉末Ｐを充填する。そして、フィーダー３２によりホッパー３１内の粉末Ｐを炉心管２０３の上流部２１内に供給しつつ、炉心管２０３を第１方向ＣＷに回動させる。上流部２１内に供給された粉末Ｐは、第１案内羽根２１４によって下方Ｃ２に案内され、中間部２２に到達する。このとき、中間部２２は加熱部５によって予め加熱されていてもよいし、加熱されていなくてもよい。
【００９５】
炉心管２０３内に所望の量の粉末Ｐを供給した後は、粉末供給部３からの粉末Ｐの供給を停止する。このとき、粉末Ｐの高さが第１案内羽根２１４や第２案内羽根２３４の高さよりも低くなるように粉末Ｐの供給量を調節することにより、粉末Ｐが第１案内羽根２１４や第２案内羽根２３４を乗り越えることを抑制することができる。
【００９６】
基材粒子の表面に堆積膜を形成するに当たっては、図７に示すように、炉心管２０３を第１方向ＣＷに回動させながら、加熱部５により炉心管２０３の中間部２２及びその内部に滞在する粉末Ｐを加熱する。中間部２２及びその内部に滞在する粉末Ｐが十分に加熱された状態で炉心管２０３内に原料ガス及びキャリアガスを供給することにより、原料ガスを熱分解することができる。この熱分解ガスが粉末Ｐを構成する基材粒子と接触することにより、基材粒子の表面に堆積膜を形成することができる。これにより、複合粒子を作製することができる。
【００９７】
また、基材粒子の表面に堆積膜を形成する作業の間に、粉末Ｐの一部が中間部２２から溢れ、上流部２１または下流部２３へ流出することがある。この場合、中間部２２から下流部２３へ流出した粉末Ｐは、第２案内羽根２３４によって上方Ｃ１へ案内され、速やかに中間部２２に戻される（図７、矢印２３６）。同様に、中間部２２から上流部２１へ流出した粉末Ｐは、第１案内羽根２１４によって下方Ｃ２へ案内され、速やかに中間部２２に戻される（図７、矢印２１６）。
【００９８】
基材粒子の表面に堆積膜を形成する作業が完了した後は、図８に示すように、炉心管２０３を第２方向ＣＣＷに回動させる。これにより、複合粒子からなり、中間部２２内に滞在している粉末Ｐは、第２案内羽根２３４によって下方Ｃ２に案内され、炉心管２０３の下方Ｃ２の端部２３１に到達する。
【００９９】
このとき、中間部２２内に滞在している粉末Ｐの量によっては、粉末Ｐが第１案内羽根２１４を乗り越え、上流部２１へ流出することがある。上流部２１へ流出した粉末Ｐは、第１案内羽根２１４によって下方Ｃ２へ案内され、中間部２２へ戻される。このように、第１案内羽根２１４は、炉心管２を第２方向ＣＣＷに回動させている間、粉末Ｐの上方Ｃ１への移動を規制することができる。
【０１００】
炉心管２０３の下方Ｃ２の端部２３１に到達した粉末Ｐは、下方シール２３２の貫通穴２３３及び回収管４１を通過し、回収容器４２内に収容される。炉心管２０３から粉末Ｐを回収する作業は、加熱部５による中間部２２の加熱を継続した状態で行ってもよいし、中間部２２の加熱を停止した状態で行ってもよい。その他は実施例２と同様である。
【０１０１】
次に、本例の回転式熱ＣＶＤ炉１０３の作用効果を説明する。炉心管２０３は、回動駆動部６０３により、第１方向ＣＷ及び第２方向ＣＣＷのいずれの方向にも回転することができる。また、炉心管２０３における上流部２１の内壁面には、炉心管２０３を第１方向ＣＷに回動させた場合に粉末Ｐを下方Ｃ２へ案内する第１案内羽根２１４が設けられている。下流部２３の内壁面には、炉心管２０３を第１方向ＣＷに回動させた場合に粉末Ｐを上方Ｃ１へ案内し、かつ、炉心管２０３を第２方向ＣＣＷに回動させた場合に粉末Ｐを下方Ｃ２へ案内する第２案内羽根２３４が設けられている。
【０１０２】
かかる構成を有する回転式熱ＣＶＤ炉１０３は、粉末Ｐを中間部２２に所望の時間滞在させて加熱を行うことができるため、運転を開始してから炉心管２０３内の温度分布等が安定するまでの間に供給される基材粒子の量を低減することができる。そのため、回転式熱ＣＶＤ炉１０３は、従来のロータリーキルンに比べて、廃棄される基材粒子の量を低減し、複合粒子の収率を向上させることができる。
【０１０３】
また、回転式熱ＣＶＤ炉１０３は、炉心管２０３の回動方向を切り替えるという簡便な作業により、粉末Ｐの入れ替え作業を行うことができる。更に、回転式熱ＣＶＤ炉１０３は、加熱部５の運転を継続したまま粉末Ｐの入れ替え作業を行うことができるため、バッチ式の熱ＣＶＤ炉に比べて基材粒子の表面に堆積膜を形成する処理の効率を向上させることができる。
【０１０４】
第１案内羽根２１４及び第２案内羽根２３４は、炉心管２０３の軸心Ｃの周囲を旋回するらせん状を呈している。さらに、第１案内羽根２１４及び第２案内羽根２３４は、中間部２２側の翼端部２１５、２３５を基端として、炉心管２０３の軸心Ｃの周りを１回半以上旋回している。そのため、加熱中に中間部２２から上流部２１または下流部２３に流出した粉末Ｐを、第１案内羽根２１４または第２案内羽根２３４によって確実に中間部２２に戻すことができる。その結果、粉末Ｐが中間部２２に滞在する時間をより精度良く制御し、複合粒子における堆積膜の量のバラつきをより低減することができる。
【０１０５】
炉心管２０３の中間部２２は、その内壁面に、炉心管２０３を回動させた場合に粉末Ｐを掻き上げる掻き上げ羽根２２４を有している。そのため、中間部２２に滞在している基材粒子を攪拌しつつ熱分解ガスに接触させることができる。その結果、複合粒子における堆積膜の量のバラつきをより低減することができる。その他、本例の回転式熱ＣＶＤ炉１０３は、実施例２と同様の作用効果を奏することができる。
【０１０６】
本発明に係る回転式熱ＣＶＤ炉の態様は、実施例１〜３に示した態様に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜構成を変更することができる。例えば、実施例１及び２には、炉心管２の内壁面に羽根を有さない回転式熱ＣＶＤ炉１、１０２の例を示したが、炉心管２の内壁面に、炉心管２の回動に伴って粉末を掻き上げる掻き上げ羽根を設けてもよい。この場合には、粉末Ｐを攪拌しながら熱分解ガスと接触させることができるため、複合粒子における堆積膜の量のバラつきをより低減することができる。
【０１０７】
また、実施例３には、第１案内羽根２１４及び第２案内羽根２３４がらせん状を呈する１枚の羽根から構成されている例を示したが、第１案内羽根及び第２案内羽根の枚数は、複数枚であってもよい。また、第１案内羽根及び第２案内羽根の形状を、例えば、炉心管の軸心方向に対して傾いた方向に延在する直線状とすることもできる。
【０１０８】
また、実施例３においては、中間部２２に掻き上げ羽根２２４を設けた例を示したが、中間部に掻き上げ羽根を設けなくてもよい。
【０１０９】
また、実施例１〜３においては、黒鉛からなる炉心管２、２０３の例を示したが、炉心管２、２０３は、例えば、ＵＮＳ  Ｎ０６０２２、Ｎ０６２３０、Ｎ０６６０１等の高い耐浸炭性を有するニッケル合金などの金属材料から構成されていてもよい。この場合には、黒鉛等の非金属材料からなる炉心管に比べて複雑な形状を有する炉心管を容易に作製することができる。それ故、例えば、実施例３のように、炉心管の内壁に掻き上げ羽根２２４や第１案内羽根２１４、第２案内羽根２３４等の羽を容易に設けることができる。
【０１１０】
また、熱ＣＶＤ法によって基材粒子の表面に堆積膜を形成する場合、原料ガスの組成によっては熱分解時に一酸化炭素ガスが生じることがある。炉心管の材質として高い耐浸炭性を有するニッケル合金を採用することにより、前述した一酸化炭素ガスによる炉心管の内表面への浸炭を効果的に抑制することができる。その結果、浸炭による炉心管の劣化を抑制することができる。
【０１１１】
また、炉心管を構成する金属材料としては、例えば、アルミナイジング鋼、つまり、表面にアルミニウム拡散層を備えた鉄鋼を採用することもできる。この場合にも、前述したニッケル合金と同様に、一酸化炭素ガスによる炉心管の内表面への浸炭を効果的に抑制することができる。その結果、浸炭による炉心管の劣化を抑制することができる。
【０１１２】
また、アルミナイジング鋼における母材としての鉄鋼には、例えば、ＪＩＳ  ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１０Ｓなどの、比較的安価なステンレス鋼を採用することができる。それ故、前述したニッケル合金に比べて炉心管の材料コストを容易に低減することができる。アルミナイジング鋼において母材にアルミニウム拡散層を形成する方法としては、例えば、フェロアルミニウム粉末などのアルミニウム源を母材とともに加熱して母材の表面にアルミニウム拡散を形成する、いわゆるカロライジングを採用することができる。
【符号の説明】
【０１１３】
１、１０２、１０３  回転式熱ＣＶＤ炉
２、２０３  炉心管
２１  上流部
２２  中間部
２３  下流部
３  粉末供給部
４  粉末回収部
５  加熱部
６  回動駆動部
７  原料ガス供給部
７１  原料ガス供給管
７１１  先端
８  キャリアガス供給部
８１、８２  キャリアガス供給管
８１１、８２１  先端
【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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【図７】
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【図８】
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