(57)【要約】【課題】設備コストの低下を図りながら、水蒸気（水）に触れることで劣化や溶解する材料や低温脆性のある原料を良好に微粒化することができる爆砕式微粉化方法を提供する。【解決手段】多孔質材料である粉砕対象の原料を爆砕して微粉化する爆砕式微粉化方法であって、原料に液化不活性ガスを浸潤させ、液化不活性ガスが浸潤した原料を、液化不活性ガスが急激に気化する爆砕処理空間Ｋに放出して、原料に浸潤した液化不活性ガスの急激な気化により原料を爆砕して微粉化することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質材料である粉砕対象の原料を爆砕して微粉化する爆砕式微粉化方法であって、
前記原料に液化不活性ガスを浸潤させ、前記液化不活性ガスが浸潤した前記原料を、前記液化不活性ガスが気化する爆砕処理空間に放出して、前記原料に浸潤した前記液化不活性ガスの気化により前記原料を爆砕して微粉化することを特徴とする爆砕式微粉化方法。
【請求項２】
前記液化不活性ガスが、液体窒素であることを特徴とする請求項１記載の爆砕式微粉化方法。
【請求項３】
前記爆砕処理空間が、大気開放された空間であることを特徴とする請求項１又は２記載の爆砕式微粉化方法。
【請求項４】
多孔質材料である粉砕化対象の原料を爆砕して微粉化する爆砕式微粉化装置であって、
前記原料及び液化不活性ガスを貯留して、前記原料に前記液化不活性ガスを浸潤させる浸潤用容器と、当該浸潤用容器に貯留されている前記原料及び前記液化不活性ガスを前記液化不活性ガスが気化する温度の爆砕処理空間に供給する浸潤原料供給路と、前記浸潤原料供給路を開閉する開閉部とが設けられている爆砕式微粉化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔質材料である粉砕対象の原料を爆砕して微粉化する爆砕式微粉化方法、及び、その爆砕式微粉化方法を実施する爆砕式粉砕装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
かかる爆砕式微粉化方法の従来例として、粉砕対象の原料に水分を含浸させ、水分含浸状態にある原料を、圧送手段にて圧送することにより加圧しかつ加熱手段にて加熱して高温高圧状態にし、その後、高温高圧状態の原料に対する圧力を急激に減圧して、原料中の水分の水蒸気爆発により、粉砕対象の原料を爆砕するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、爆砕式微粉化方法の別の従来例として、粉砕対象の原料と超臨界ガスを爆砕用容器に貯留して、超臨界ガスを原料に膨潤させ、その後、爆砕用容器の内部圧力を急激に低下させて、超臨界ガスを原料の内部で急激に気化させて膨張させることにより、原料を爆砕するようにしたものがある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
ちなみに、特許文献２には、好適な超臨界ガスとして、臨界温度が３１℃となる二酸化炭素、及び、臨界温度が１２０℃未満となる冷媒（Ｓｕｖａ：登録商標）を使用することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５０３４０１１号公報
【特許文献２】特開２００２−１２６５６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の爆砕式粉砕方法は、水分含浸状態にある原料を加圧する圧送手段及び加圧状態の原料を加熱する加熱手段を装備して、水分含浸状態の原料を高温高圧状態にするものであるから、水分含浸状態にある原料を高温高圧状態にするために大掛かりな装置を必要とするものであり、爆砕式粉砕方法を実施するための設備コストが高価となる不利がある。
【０００７】
また、特許文献１の爆砕式粉砕方法は、粉砕対象の原料に水分を含浸させるものであるから、水蒸気（水）に触れることで劣化や溶解する材料（例えば、バイオ材料等）には使用できないものであり、さらには、低温脆性を利用して粉砕できないため、粉砕対象の原料が低温脆性の材料（例えば、有機物等）である場合において、微粒化が困難となる不都合もある。
【０００８】
特許文献２の爆砕式粉砕方法は、粉砕対象の原料と超臨界ガスとを貯留する爆砕用の容器を、超臨界ガスを高圧で貯留する必要上、高圧に耐えることができるように構成する必要があり、高圧に耐える高価な爆砕用容器を備えさせることに起因して設備コストが高価になる不利がある。
ちなみに、例えば、超臨界ガスとして、二酸化炭素を用いる場合には、二酸化炭素の臨界圧力が７２．８ａｔｍであるから、爆砕用の容器として、この臨界圧力に耐えることができるように構成する必要がある。
【０００９】
本発明は、上記実状に鑑みて為されたものであって、その目的は、設備コストの低下を図りながら、水蒸気（水）に触れることで劣化や溶解する材料や低温脆性のある原料を良好に微粒化することができる爆砕式微粉化方法を提供する点にある。
また、本発明の別の目的は、設備コストの低下を図りながら、水蒸気（水）に触れることで劣化や溶解する材料や低温脆性のある原料を良好に微粒化することができる爆砕式微粉化装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の爆砕式微粉化方法は、多孔質材料である粉砕対象の原料を爆砕して微粉化する爆砕式微粉化方法であって、その第１特徴構成は、
前記原料に液化不活性ガスを浸潤させ、前記液化不活性ガスが浸潤した前記原料を、前記液化不活性ガスが急激に気化する爆砕処理空間に放出して、前記原料に浸潤した前記液化不活性ガスの急激な気化により前記原料を爆砕して微粉化することを特徴とする。
【００１１】
ちなみに、上記の不活性ガスの急激な気化とは、原料を爆砕して微粉化することができる程度に、不活性ガスが急激に気化することを意味するものである。
【００１２】
すなわち、多孔質材料である粉砕対象の原料に液化不活性ガスを浸潤させ、液化不活性ガスが浸潤した原料を、液化不活性ガスが急激に気化する爆砕処理空間に放出することにより、原料に浸潤した液化不活性ガスを急激に気化させて、その液化不活性ガスの急激な気化により原料を爆砕して微粉化することになる。
【００１３】
そして、粉砕対象の原料に液化不活性ガスを浸潤させるために、原料及び液化不活性ガスを浸潤用容器に貯留することになるが、例えば、液体窒素が、０．１ＭＰａＮ／ｍｍ2の圧力ときに、沸点が−１９５．８℃である等、液化不活性ガスの圧力は超臨界ガスの圧力に較べて小さいものであるから、液化不活性ガスを貯留する浸潤用容器の耐圧力を、超臨界ガスを貯留させる場合に較べて、かなり小さくできるため、浸潤用容器が耐圧力が小さな安価な容器となり、設備コストの低下を図ることができる。
【００１４】
また、水蒸気（水）に触れることで劣化や溶解する材料であっても、液化不活性ガスに触れることで、劣化や溶解することがないため、良好に微粉化することができる。
さらに、粉砕対象の原料に低温の液化不活性ガスを浸潤させることにより、低温脆性を利用して原料を良好に微粉化することができる。
【００１５】
要するに、本発明の爆砕式微粉化方法の第１特徴構成によれば、設備コストの低下を図りながら、水蒸気（水）に触れることで劣化や溶解する材料や低温脆性のある原料を良好に微粒化することができる。
【００１６】
本発明の爆砕式微粉化方法の第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、
前記液化不活性ガスが、液体窒素であることを特徴とする。
【００１７】
すなわち、液化不活性ガスとして、液体窒素を用いるものであるから、ランニングコストの低下を図りながら、粉砕対象の原料を微粉化することができる。
【００１８】
つまり、液化不活性ガスとしては、液体窒素の他には、液体ヘリウム、液体アルゴン、液体二酸化炭素等を用いることができるが、液体窒素は、他の液化不活性ガスに較べて、安価であるため、ランニングコストの低下を図りながら、粉砕対象の原料を微粉化することができるのである。
【００１９】
要するに、本発明の爆砕式微粉化方法の第２特徴構成によれば、上記した爆砕式微粉化方法の第１特徴構成による作用効果に加えて、ランニングコストの低下を図ることができる。
【００２０】
本発明の爆砕式微粉化方法の第３特徴構成は、上記第１又は第２特徴構成に加えて、
前記爆砕処理空間が、大気開放された空間であることを特徴とする。
【００２１】
すなわち、爆砕処理空間を、大気開放された空間とするものであるから、爆砕処理空間の温度や圧力を調整する機器類を装備する必要がないため、設備コストの一層の低下を図ることができる。
【００２２】
つまり、爆砕処理空間を、大気温度よりも高温状態に調整することや、大気圧よりも低圧状態に調整することが考えられるが、液化不活性ガスは、大気中でも十分に急激に気化するものであるから、爆砕処理空間を大気開放された空間とすることにより、設備コストの一層の低下を図ることができるのである。
【００２３】
要するに、本発明の爆砕式微粉化方法の第３特徴構成によれば、上記した爆砕式微粉化方法の第１又は第２特徴構成による作用効果に加えて、設備コストの一層の低下を図ることができる。
【００２４】
本発明の爆砕式微粉化装置は、多孔質材料である粉砕化対象の原料を爆砕して微粉化する爆砕式微粉化装置であって、その特徴構成は、
前記原料及び液化不活性ガスを貯留して、前記原料に前記液化不活性ガスを浸潤させる浸潤用容器と、当該浸潤用容器に貯留されている前記原料及び前記液化不活性ガスを前記液化不活性ガスが気化する温度の爆砕処理空間に供給する浸潤原料供給路と、前記浸潤原料供給路を開閉する開閉部とが設けられている点を特徴とする。
【００２５】
すなわち、本発明の爆砕式微粉化装置の特徴構成は、上述した爆砕式微粉化方法の第１特徴構成を実施するための構成を備えるものであるから、上述した爆砕式微粉化方法の第１特徴構成の欄で記載の作用効果と同様な作用効果を奏することになる。
【００２６】
つまり、浸潤原料供給路を開閉する開閉部を閉じ状態にした状態で、粉砕対象の原料及び液化不活性ガスを浸潤用容器に貯留して、粉砕対象の原料及び液化不活性ガスを浸潤させ、粉砕対象の原料に液化不活性ガスを浸潤させたのち、浸潤原料供給路を開閉する開閉部を開き状態にすることにより、液化不活性ガスが浸潤した原料を、浸潤原料供給路を通して、液化不活性ガスが急激に気化する爆砕処理空間に放出することにより、原料に浸潤した液化不活性ガスを急激に気化させて、その液化不活性ガスの急激な気化により原料を爆砕して微粉化することになる。
【００２７】
そして、液化不活性ガスを貯留する浸潤用容器の耐圧力を、超臨界ガスを貯留させる場合に較べて、かなり小さくできるから、浸潤用容器が耐圧力の小さな安価な容器であるため、設備コストの低下を図ることができる。
【００２８】
また、水蒸気（水）に触れることで劣化や溶解する材料であっても、液化不活性ガスに触れることで、劣化や溶解することがないため、良好に微粉化することができる。
さらに、粉砕対象の原料に低温の液化不活性ガスを浸潤させることにより、低温脆性を利用して原料を良好に微粉化することができる。
【００２９】
要するに、本発明の爆砕式微粉化装置の特徴構成によれば、設備コストの低下を図りながら、水蒸気（水）に触れることで劣化や溶解する材料や低温脆性のある原料を良好に微粒化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１実施形態の爆砕式微粉化装置の構成を示す図
【図２】第２実施形態の爆砕式微粉化装置の構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００３１】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
（爆砕式微粉化装置の全体構成）
図１に示すように、爆砕式微粉化装置は、多孔質材料である粉砕対象の原料を爆砕して微粉化するものであって、原料及び液化不活性ガスとしての液体窒素を貯留して、原料に液体窒素を浸潤させる浸潤用容器１と、その浸潤用容器１に貯留されている原料及び液体窒素を、液体窒素が急激に気化する爆砕処理空間Ｋに供給する浸潤原料供給路２と、浸潤原料供給路２を開閉する開閉部としての浸潤原料供給弁３とが設けられている。
【００３２】
すなわち、爆砕式微粉化装置は、多孔質材料である粉砕対象の原料に液体窒素を浸潤させ、液体窒素が浸潤した原料を、液体窒素が急激に気化する爆砕処理空間Ｋに放出して、原料に浸潤した液体窒素の急激な気化により原料を爆砕して微粉化する爆砕式微粉化方法を実行するように構成されている。
【００３３】
本実施形態においては、粉砕対象の原料は、低温で脆化する性質のある材料、例えば、バイオ材料、合成樹脂、有機材料等であり、原料を液体窒素により脆化点以下に冷却するように構成されている。
また、粉砕対象の原料が、粉粒状であり、このような粉粒状の原料を、粉砕して微粉化するように構成されている。
【００３４】
また、本実施形態においては、爆砕処理空間Ｋが、大気開放された空間であり、原料に浸潤した液体窒素が、大気開放された爆砕処理空間Ｋにて急激に気化して、原料を爆砕して微粉化するように構成されている。
【００３５】
（浸潤用容器の詳細）
図１に示すように、浸潤用容器１は、開閉自在な上部壁１ｕを通して原料を投入自在で、かつ、液体窒素が窒素供給路４を通して供給されるように構成されている。
浸潤用容器１の内部には、投入された原料と液体窒素とを攪拌する攪拌翼５が設けられ、また、浸潤用容器１の上部には、浸潤用容器１の内部で気化した窒素ガスを外部に排出するための外気連通用筒部６が設けられている。
【００３６】
窒素供給路４は、液体窒素ボンベ等の液体窒素供給源から送出される液体窒素を導入するものであって、本実施形態では、例えば、−２００℃でかつ１ＭＰａ（Ｎ／ｍｍ2）の液体窒素を、窒素供給路４を通して浸潤用容器１に導入するように構成されている。
また、窒素供給路４には、窒素供給弁４Ａが設けられて、浸潤用容器１への窒素の供給を断続できるように構成されている。
【００３７】
（操作手順の詳細について）
浸潤原料供給弁３を閉じた状態で、浸潤用容器１に原料を投入しかつ窒素供給弁４Ａを開いて窒素供給路４を通して液体窒素を供給する。
その際、投入された原料と液体窒素とを攪拌翼５にて攪拌する。
浸潤用容器１に投入された原料が液体窒素により脆化点以下に冷却され、かつ、液体窒素が原料に浸潤されることになる。
【００３８】
ちなみに、液体窒素を浸潤用容器１に適量供給した段階で、窒素供給弁４Ａを閉じることになる。
尚、攪拌翼５は、原料及び液体窒素を浸潤用容器１に投入した直後のみ作動させて、その後は停止させるようにするが、液体窒素を原料に浸潤させる間は、継続して作動させるようにしてもよい。
【００３９】
そして、液体窒素が原料に浸潤されると、浸潤原料供給弁３を開いて、液体窒素が浸潤した原料を爆砕処理空間Ｋに放出して、原料に浸潤した液体窒素の急激な気化により原料を爆砕して微粉化する。
【００４０】
〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態を説明するが、この第２実施形態は、浸潤用容器１の別実施形態を示すものであって、その他の構成は第１実施形態と同様であるので、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明して、第１実施形態と同様な構成については、第１実施形態と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００４１】
（浸潤用容器の詳細）
図２に示すように、粉砕対象の原料を浸潤用容器１に供給する粉砕対象原料供給路１０が、浸潤用容器１の上部壁１ｕを貫通する状態で設けられ、粉砕対象原料供給路１０には、粉砕対象原料供給弁１０Ａが設けられて、浸潤用容器１への原料の供給を断続できるように構成されている。
そして、窒素供給路４に設けた窒素供給弁４Ａ及び粉砕対象原料供給路１０に設けた粉砕対象原料供給弁１０Ａを閉じることによって、浸潤用容器１が密閉状態になるように構成されている。
【００４２】
浸潤用容器１には、浸潤用容器１の内部圧力を計測する容器用圧力計１１、及び、その容器用圧力計１１の検出結果に基づいて開度が自動調整される容器用圧力調整弁１２が設けられて、浸潤用容器１の内部圧力を設定圧力に維持すべく、容器用圧力計１１の検出結果に基づいて容器用圧力調整弁１２の開度が自動調整されるように構成されている。
【００４３】
浸潤用容器１の設定圧力は、窒素供給路４から供給される液体窒素の気化を抑制するための圧力であり、例えば、０．２〜０．３ＭＰａ（Ｎ／ｍｍ2）程度の圧力に設定されることになる。
【００４４】
（操作手順の詳細について）
浸潤原料供給弁３を閉じた状態で、粉砕対象原料供給弁１０Ａを開いて粉砕対象原料供給路１０を通して浸潤用容器１に原料を投入し、かつ、窒素供給弁４Ａを開いて窒素供給路４を通して液体窒素を供給する。
その際、投入された原料と液体窒素とを攪拌翼５にて攪拌する。
浸潤用容器１に投入された原料が液体窒素により脆化点以下に冷却され、かつ、液体窒素が原料に浸潤されることになる。
【００４５】
ちなみに、粉砕対象の原料を浸潤用容器１に適量供給した段階で、粉砕対象原料供給弁１０Ａを閉じ、液体窒素を浸潤用容器１に適量供給した段階で、窒素供給弁４Ａを閉じることになる。
尚、攪拌翼５は、原料及び液体窒素を浸潤用容器１に投入した直後のみ作動させて、その後は停止させるようにするが、液体窒素を原料に浸潤させる間は、継続して作動させるようにしてもよい。
【００４６】
そして、液体窒素が原料に浸潤されると、浸潤原料供給弁３を開いて、液体窒素が浸潤した原料を爆砕処理空間に放出して、原料に浸潤した液体窒素の急激な気化により原料を爆砕して微粉化する。
【００４７】
〔別実施形態〕
次に、別実施形態を列記する。
（１）上記第１及び第２実施形態においては、液化不活性ガスとして、液体窒素を用いる場合を例示したが、例えば、液体ヘリウム、液体アルゴン、液体二酸化炭素等、他の液化不活性ガスを用いてもよい。
【００４８】
（２）上記第１及び第２実施形態においては、粉砕対象である粉粒状の原料として、低温で脆化する性質のある材料の粉末である場合を例示したが、粉砕対象である粉粒状の原料としては、多孔質材料であれば、低温でガラス転移する性質のあるゴム等の材料を、粉砕対象の原料とすることができる。
【００４９】
（３）上記第１及び第２実施形態においては、爆砕処理空間Ｋが、大気開放された空間である場合を例示したが、爆砕処理空間Ｋとしては、内部圧力を大気中よりも減圧した空間や内部温度を大気温度よりも上昇させた空間とするようにしてもよい。
【００５０】
（４）上記第１及び第２実施形態においては、浸潤用容器１が、投入された原料及び液体窒素を攪拌翼５にて攪拌して混合する場合を例示したが、例えば、液体窒素が流動する流路に対して原料を投入することによって、原料及び液体窒素の混合液を生成して、その混合液を浸潤用容器１に供給する形態で実施してもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１        浸潤用容器
２        浸潤原料供給路
３        開閉部
Ｋ        爆砕処理空間
【図１】
2015178076.tif 000003
【図２】
2015178076.tif 000004