(57)【要約】【課題】  粉体および微粒子の材質と形状の制約がなく、一回の処理で大量の粉体が処理される。大気雰囲気での室温処理であり、粉体表面の事前処理が不要である。化学反応と熱処理を伴わず、粉体同士の凝集が起こらない。これらの要件を兼備し、安価な製造費用で、大量の粉体が微粒子の集まりで覆われる汎用的な粉体処理が可能な処理装置を実現する。【解決策】  メッシュフィルターを有する円筒と、メッシュフィルターの内側に配置される回転体とを容器内に設置する。回転体の回転遠心力で、円筒の内側と外側とを、上下方向で互いに反対方向に旋回する一対の旋回流を循環させる。この旋回流と共に粉体の集まりを循環させ、回転体のメッシュフィルターと、円筒のメッシュフィルターとを通過した粉体に対し、複数個の噴射手段から微粒子の集まりを噴射する処理を繰り返す処理装置である。【選択図】図１
2015211953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体ないしは粒子の表面を微粒子の集まりで覆う処理を行なう処理装置は、
容器内に、上端部と下端部との双方にメッシュフィルターを有する円筒と、いずれか一方の前記メッシュフィルターの内側に配置され、鉛直方向の回転軸と該回転軸に直交して結合された側面にメッシュフィルターを有する傘状部材とからなる回転体とが設置され、さらに、微粒子の集まりを連続噴射する噴射手段が、前記円筒のいずれか一方の前記メッシュフィルターに近い前記容器の側壁に設置された処理装置であって、前記傘状部材の回転によって発生する遠心力で、前記容器内の大気が、前記円筒の内側と外側とを、上下方向で互いに反対方向に旋回する一対の旋回流として循環し、該旋回流と共に粉体ないしは粒子の集まりを前記容器内で循環させ、前記傘状部材のメッシュフィルターと、前記円筒のいずれか一方の前記メッシュフィルターとを通過した前記粉体ないしは粒子に対し、前記微粒子の集まりが噴射される処理を繰り返えすことによって、前記粉体ないしは粒子の表面が前記微粒子の集まりで覆われる処理がなされることを特徴とする処理装置である。
【請求項２】
請求項１における回転体は、複数枚の羽根からなる撹拌部材の複数個を有し、該複数個の撹拌部材は、個々の撹拌部材の回転軸への取り付け位置が互いに異なるように、前記回転軸に直交して取り付けられたことを特徴とする請求項１に記載した回転体。
【請求項３】
請求項１における円筒は、上端部がメッシュフィルターを有する円錐状に狭められた平面と、最上部が閉じられた平面で構成され、下端部がメッシュフィルターを有する逆さまの円錐状に狭められた平面と、最下部が閉じられた平面で構成され、該円筒は容器の上下の内面に接して配置されることを特徴とし、請求項１における回転体の傘状部材は、外形が円錐台形状からなる筒状体であり、上部が閉じられた平面で、下部が空間に開放され、側面にメッシュフィルターを有し、該傘状部材は前記円筒の上端部のメッシュフィルターの内側に配置されることを特徴とする、請求項１に記載した円筒および回転体の傘状部材。
【請求項４】
請求項３における３つのメッシュフィルターは、請求項３における円筒の上端部のメッシュフィルターの目の粗さが、他の２つのメッシュフィルターの目の粗さより細かいメッシュフィルターで構成されることを特徴とする請求項３に記載した３つのメッシュフィルター。
【請求項５】
請求項１における円筒は、上端部がメッシュフィルターを有する円錐状に狭められた平面と、最上部が閉じられた平面で構成され、下端部がメッシュフィルターを有する逆さまの円錐状に狭められた平面と、最下部が閉じられた平面で構成され、該円筒は容器の上下の内面に接して配置されることを特徴とし、請求項１における回転体の傘状部材は、外形が円錐台を逆さまにした形状からなる筒状体であり、上部が空間に開放され、下部が閉じられ平面で、側面にメッシュフィルターを有し、該傘状部材は前記円筒の下端部のメッシュフィルターの内側に配置されることを特徴とする、請求項１に記載した円筒および回転体の傘状部材。
【請求項６】
請求項５における３つのメッシュフィルターは、請求項５における円筒の下端部のメッシュフィルターの目の粗さが、他の２つのメッシュフィルターの目の粗さより細かいメッシュフィルターで構成されることを特徴とする請求項５に記載した３つのメッシュフィルター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、上端部と下端部との双方にメッシュフィルターを有する円筒を容器内に設置し、いずれか一方のメッシュフィルターの内側に回転体を設置する。この回転体の回転によって発生する遠心力で、容器内の大気を、円筒の内側と外側とを、上下方向で互いに反対方向に旋回する一対の旋回流として循環させる。この旋回流と共に粉体ないしは粒子の集まりを容器内で循環させ、回転体に設けたメッシュフィルターと、円筒のいずれか一方のメッシュフィルターとの２つのメッシュフィルターを通過した粉体ないしは粒子に対し、複数個の噴射手段から微粒子の集まりを噴射する処理を繰り返す。これによって、粉体ないしは粒子の表面に衝突した微粒子が摩擦で繰り返し粉体ないしは粒子の表面に付着し、粉体ないしは粒子の表面が微粒子の集まりで覆われる処理がなされる処理装置である。
【背景技術】
【０００２】  粉体ないしは粒子の表面を、微細な粒子の集まり、ないしは、新たな物質で覆う処理方法には様々な方法がある。例えば、特許文献１には、母粒子と子粒子を異なる極性に帯電させ、母粒子と子粒子との間に静電吸引力を、子粒子同士に静電反発力を発生させ、母粒子の表面を離散的に付着させた子粒子で覆う処理方法が開示されている。
また、特許文献２には、母体粒子を加水分解性錫化合物の鉱酸溶液中に分散した後、ｐＨを上昇させて錫化合物を加水分解し、母体粒子の表面を沈殿した錫の水酸化物で被覆し、更に、酸素濃度を調整した雰囲気下で焼成することで、母体粒子の表面を、酸素が欠乏した酸化錫の微粒子の集まりで覆う処理方法が開示されている。
さらに、特許文献３には、子粒子の集まりで覆われた母粒子の集まりを熱風にさらし、子粒子を融解して子粒子の材質からなる被膜を母粒子に付着させる際に、融解した子粒子によって母粒子同士が融着して凝集することを防ぐため、熱風で熱処理した母粒子を旋回する冷風にさらし、母粒子同士を離散させて冷却させる処理方法が開示されている。
また、特許文献４には、鉄粉とシリコーン樹脂とを混合し、シリコーン樹脂の加水分解と重合反応で生成したシリコーンによって鉄粉を覆う処理方法が開示されている。【０００３】  しかしながら、特許文献１に記載された技術は、帯電される性質を持つ粒子に限定され、また、母粒子と子粒子とを異なる極性で帯電させるため、粒子間の材質の組み合わせが限定される。さらに、母粒子と子粒子とを別々に帯電させ、帯電された母粒子と子粒子とを混合する、３つのバッチ処理で母粒子の表面を離散的に子粒子で覆うため、製作効率が低い。また、帯電処理前に母粒子と子粒子とを洗浄し、帯電の障害となる不純物を取り除くため、洗浄と乾燥の事前処理が必要になり製造費用がかさむ。このように、帯電処理といった物理的処理を伴う方法は、粒子の表面を微細な粒子の集まりで覆う汎用的な方法ではない。また、一回の処理でなく、さらに、事前処理が必要になるため、製造費用は高い。【０００４】  特許文献２に開示された技術は、加水分解によって金属水酸化物の沈澱物質が生成される物質に限定される。つまり、酸化錫の事例では、硫酸バリウム粒子を水中に懸濁させ、塩酸でｐＨ２に調整し、さらに４塩化錫溶液を添加して攪拌し、水酸化ナトリウムを加えｐＨ１１に調整することで、水酸化錫の沈澱物質が生成されるため、金属水酸化物の沈澱物質を生成できる物質は限定される。このように、加水分解といった化学反応の処理を伴う方法は、粉体ないしは粒子の表面を微細な粒子の集まりで覆う汎用的な処理方法ではない。【０００５】  特許文献３に開示された技術は、子粒子を優先して融解させ、融解ののち固化させることで、子粒子の材質からなる被膜で母粒子を覆うため、熱風にさらすだけで容易に融解し、その後冷風と接すると容易に固化する物質に限定されるため、母粒子の表面を異なる物質の被膜で覆う汎用的な処理方法ではない。さらに、熱風の温度が子粒子の融解温度に近いため、子粒子の集まりで覆われた母粒子の投入量を増やすと、母粒子の温度むらが増大し、子粒子の材質からなる被膜で覆われた母粒子が生成される割合は、投入量の増加と共に低くなる。また、母粒子同士が接触する頻度が高まり、母粒子同士が凝集する。このように、熱処理を伴う処理方法は、大量の粉体ないしは粒子の処理には不向きである。【０００６】  特許文献４に開示された技術は、シリコーン樹脂のように、被膜の物質が加水分解と重合反応で絶縁性物質が生成される物質に限定される。このように、加水分解と重合反応といった化学反応の処理を伴う処理方法は、粉体ないしは粒子の表面を微細な粒子の集まりで覆う汎用的な処理方法ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−１００１６９号公報
【特許文献２】特開平１１−２９５９１４号公報
【特許文献３】特開２００４−２４９２０６号公報
【特許文献４】特開２０１０−１８３０５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  いっぽう、粉体ないしは粒子は様々な材質と形状で構成され、さらに、用途に応じて微粒子の材質と形状とが変わる。このため、粉体ないしは粒子の表面を微粒子の集まりで覆う汎用的な処理方法を実現するには困難を伴う。しかしながら、処理方法が以下の１０項目の要件を兼備すれば汎用的な処理方法になり、安価な製造費用で、大量の粉体ないしは粒子が微粒子の集まりで覆われる。第一に、粉体ないしは粒子および微粒子の材質上の制約がない。第二に、粉体ないしは粒子および微粒子の形状の制約がない。第三に、一回の処理で大量の粉体ないしは粒子が微粒子の集まりで覆われる。第四に、大気雰囲気での処理である。第五に、室温での処理である。第六に、粉体ないしは粒子の表面の事前処理が不要である。第七に、化学反応を伴う処理がない。第八に、特別な物理的処理がない。第九に、熱処理を伴わない。第十に、粉体ないしは粒子同士の凝集ないしは凝結が起こらない。
本発明における解決しようとする課題は、前記した１０項目の要件を兼備し、安価な製造費用で、大量の粉体ないしは粒子の表面を、微粒子の集まりで満遍なく覆う汎用的な処理方法となる処理装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  本発明に係わる粉体ないしは粒子を微細粒子の集まりで覆う処理装置の第一特徴構成は、容器内に、上端部と下端部との双方にメッシュフィルターを有する円筒と、いずれか一方の前記メッシュフィルターの内側に配置され、鉛直方向の回転軸と該回転軸に直交して結合された側面にメッシュフィルターを有する傘状部材とからなる回転体とが設置され、さらに、微粒子の集まりを連続噴射する複数個の噴射手段が、前記円筒のいずれか一方の前記メッシュフィルターに近い前記容器の側壁の複数個所に設置された処理装置であって、前記傘状部材の回転によって発生する遠心力で、前記容器内の大気が、前記円筒の内側と外側とを、上下方向で互いに反対方向に旋回する一対の旋回流として循環し、該旋回流と共に粉体ないしは粒子の集まりを前記容器内で循環させ、前記傘状部材のメッシュフィルターと、前記円筒のいずれか一方の前記メッシュフィルターとを通過した粉体ないしは粒子に対し、前記微粒子の集まりが噴射される処理を繰り返すことによって、前記粉体ないしは粒子の表面が前記微粒子の集まりで覆われる処理がなされる処理装置である。
【発明の効果】
【００１０】  つまり、本特徴構成に依れば、回転体の傘状部材の回転で発生する遠心力で、容器内の大気は、円筒の内側と外側とを、上下方向で互いに反対方向に旋回する一対の旋回流として循環する。この容器に粉体ないしは粒子の集まりを投入すると、粉体ないしは粒子の集まりは、大気と共に容器内を循環する。いっぽう、回転する傘状部材に近づくほど、粉体ないしは粒子は互いに離散した浮遊状態になる。この状態の粉体ないしは粒子が、傘状部材のメッシュフィルターと、この近くに配置された円筒の一方のメッシュフィルターとの２つのメッシュフィルターを連続して通過すると、粉体ないしは粒子同士が凝集していたとしても、凝集が効率よく解除される。この直後に、複数個の噴射手段から微粒子の集まりが噴射される。このような処理が繰り返えされ、粉体ないしは粒子の表面に衝突した微粒子が摩擦で繰り返し付着し、粉体ないしは粒子が微粒子の集まりで満遍なく覆われる。
従って、本処理装置は、粉体ないしは粒子の表面に衝突した微粒子が、摩擦で粉体ないしは粒子の表面に繰り返し付着するため、粉体ないしは粒子および微粒子の材質と形状の制約はない。また、一回の処理であり、大気雰囲気の室温での処理であるため、安価な処理費用で粉体ないしは粒子の表面が微粒子の集まりで覆われる。さらに、粉体ないしは粒子について、表面の事前処理が不要になるため、製造コストを増加させる事前処理が要らない。また、回転体が回転する際の遠心力で旋回流を循環させるだけの処理であるため、熱処理を伴わず、化学反応を伴う処理や、特別な物理的処理がないため、粉体ないしは粒子の材質上の制約はない。さらに、粉体ないしは粒子の投入量が増えても、あるいは、粉体ないしは粒子の粒径が大きくなっても、また、粉体ないしは粒子が大きな密度を持つ物質で構成されても、旋回流の流路を延長し、旋回流の流速を速めれば、粉体ないしは粒子が微粒子の集まりで覆われる。また、粉体ないしは粒子が１回の旋回で必ず３つのメッシュフィルターを通過するため、粉体ないしは粒子同士の凝集が解除できる。
以上に説明したように、本特徴構成は、８段落で説明した１０項目の要件を兼備する処理方法で、粉体ないしは粒子が微粒子の集まりで覆われるため、粉体ないしは粒子の表面が微粒子の集まりで満遍なく覆われる汎用的な処理方法となる処理装置である。【００１１】  本発明に係わる粉体ないしは粒子を微細粒子の集まりで覆う処理装置の第二特徴構成は、前記した第一特徴構成における回転体は、複数枚の羽根からなる撹拌部材の複数個を有し、該複数個の撹拌部材は、個々の撹拌部材の回転軸への取り付け位置が互いに異なるように、前記回転軸に直交して取り付けられた回転体である。
【発明の効果】
【００１２】  つまり、本特徴構成に依れば、回転体に、複数枚の羽根からなる撹拌部材の複数個を、個々の撹拌部材の取り付け位置が互いに異なるように、回転軸に直交して取り付けたため、回転体の回転によって複数枚の羽根からなる撹拌部材の複数個が回転し、容器内の粉体ないしは粒子の集まりは、より離散的な状態で容器内を浮遊して循環する。このため、密度が大きい物質で粉体ないしは粒子が構成され、あるいは、粒子径が相対的に大きい粉体ないしは粒子の集まりであっても、また、大量の粉体ないしは粒子が容器内に充填されても、羽根の枚数と撹拌部材の個数とを増やせば、粉体ないしは粒子の集まりは、離散的な状態で容器内を浮遊して循環する。これによって、粉体ないしは粒子同士が凝集していたとしても、粉体ないしは粒子が、メッシュフィルターを通過する際に、粉体ないしは粒子同士の凝集が解除されやすくなる。
また、複数個の撹拌部材において、羽根の長さを異ならせると、容器内で旋回する旋回流の流れを循環させることに役立つ。つまり、回転体の傘状部材が円筒の上端部のメッシュフィルターの内側に配置される場合は、複数個の撹拌部材は、回転軸の上になるほど羽根の長さを長くすれば、複数個の撹拌部材の回転によって、スパイラル状の新たな流れが発生するため、容器内で旋回する旋回流の流れを循環させることに役立つ。反対に、回転体の傘状部材が円筒の下端部のメッシュフィルターの内側に配置される場合は、複数個の撹拌部材は、回転軸の下に行くほど羽根の長さを長くすればよい。これによって、容器内の粉体ないしは粒子の集まりは、より離散的な状態で容器内を浮遊して循環する。
以上に説明したように、複数枚の羽根からなる撹拌部材の複数個を、回転体の回転軸の複数個所に直交して取り付けたため、密度が大きい物質で粉体ないしは粒子が構成され、あるいは、粒子径が大きい粉体ないしは粒子の集まりであっても、また、大量の粉体ないしは粒子が容器内に充填されても、粉体ないしは粒子の集まりは、離散的な状態で容器内を浮遊して循環する。これによって、凝集した粉体ないしは粒子が、メッシュフィルターを通過する際に、凝集が解除されやすくなる。【００１３】  本発明に係わる粉体ないしは粒子を微細粒子の集まりで覆う処理装置の第三特徴構成は、前記した第一特徴構成における円筒は、上端部がメッシュフィルターを有する円錐状に狭められた平面と、最上部が閉じられた平面で構成され、下端部がメッシュフィルターを有する逆さまの円錐状に狭められた平面と、最下部が閉じられた平面で構成され、該円筒は容器の上下の内面に接して配置される、と共に、前記した第一特徴構成における回転体の傘状部材は、外形が円錐台形状からなる筒状体で、上部が閉じられた平面で、下部が空間に開放され、側面にメッシュフィルターを有し、該傘状部材は前記円筒の上端部のメッシュフィルターの内側に配置される。
【発明の効果】
【００１４】  つまり、本特徴構成に依れば、容器内の大気は、傘状部材の回転遠心力で、傘状部材の側面から容器の側面に押し出される。いっぽう、容器の側面の下部においては、傘状部材の回転遠心力で円筒の内側に引き込まれる。この結果、円筒の内側と外側とを、上下方向で互いに反対方向に旋回する一対の旋回流が容器内を循環する。従って、容器内に投入された粉体ないしは粒子の集まりは、一回の旋回で必ず３つのメッシュフィルターを通過し、粉体ないしは粒子同士の凝集が確実に解除される。また、粉体ないしは粒子が、傘状部材の側面と円筒の上端部との２つのメッシュフィルターを連続して通過した直後に、複数個の噴射手段から微粒子の集まりが噴射されるため、凝集が解除された粉体ないしは粒子の表面に、微粒子が衝突して摩擦で微粒子が付着し、これらの処理が繰り返されると、粉体ないしは粒子の表面が微粒子の集まりで満遍なく覆われる。
いっぽう、旋回流が循環する速度は、回転体の回転速度で一義的に決まり、容器内に投入される粉体ないしは粒子が有する密度や粒子の大きさに応じて、回転体の回転速度を変えれば、粉体ないしは粒子の集まりは、互いに離散された状態で容器内を浮遊して循環する。また、粉体ないしは粒子の集まりが循環する流路の大きさは、容器の大きさと円筒の長さとによって一義的に決まるため、容器の大きさと円筒の長さを変えることで、容器内に投入する粉体ないしは粒子の量を増やしたとしても、粉体ないしは粒子の集まりは、互いに離散された状態を維持して装置内を浮遊して循環する。これによって、大量の粉体ないしは粒子が一回の処理で、微粒子の集まりで満遍なく覆われる。【００１５】  本発明に係わる粉体ないしは粒子を微細粒子の集まりで覆う処理装置の第四特徴構成は、前記した第三特徴構成における３つのメッシュフィルターは、第三特徴構成における円筒の上端部のメッシュフィルターの目の粗さが、他の２つのメッシュフィルターの目の粗さより細かいメッシュフィルターで構成される。
【発明の効果】
【００１６】  つまり、本特徴構成に依れば、粉体ないしは粒子は、一回の旋回で必ず３か所のメッシュフィルターを通過するため、粉体ないしは粒子の凝集が確実に解除される。さらに、内筒の上端部のメッシュフィルターの目の粗さが、他の２つのメッシュフィルターの目の粗さより細かいメッシュフィルターであるため、最も目の細かいメッシュフィルターを通過した粉体ないしは粒子に対し、微粒子の集まりが噴射されるため、凝集が解除された粉体ないしは粒子の表面に、微粒子が摩擦で付着する。こうした処理が繰り返されると、粉体ないしは粒子の表面が微粒子の集まりで満遍なく覆われる。【００１７】  本発明に係わる粉体ないしは粒子を微細粒子の集まりで覆う処理装置の第五特徴構成は、前記した第一特徴構成における円筒は、上端部がメッシュフィルターを有する円錐状に狭められた平面と、最上部が閉じられた平面で構成され、下端部がメッシュフィルターを有する逆さまの円錐状に狭められた平面と、最下部が閉じられた平面で構成され、該円筒は容器の上下の内面に接して配置される、と共に、前記した第一特徴構成における回転体の傘状部材は、外形が円錐台を逆さまにした形状からなる筒状体で、上部が空間に開放され、下部が閉じられ平面で、側面にメッシュフィルターを有し、該傘状部材は前記円筒の下端部のメッシュフィルターの内側に配置される。
【発明の効果】
【００１８】  つまり、本特徴構成に依れば、前記した第三特徴構成における旋回流に対し、反対方向に旋回する一対の旋回流が容器内で循環する。すなわち、容器内の大気は、傘状部材の回転遠心力で容器の側面に押し出される。いっぽう、容器の側面の上部においては、回転遠心力で円筒の内側に引き込まれる。この結果、円筒の内側と外側とを、上下方向で互いに反対方向に旋回する一対の旋回流が循環する。従って、前記した第三特徴構成と同様に、容器内に投入された粉体ないしは粒子の集まりは、一回の旋回で必ず３つのメッシュフィルターを通過するため、粉体ないしは粒子同士の凝集が確実に解除される。また、粉体ないしは粒子が、傘状部材の側面と円筒の下端部との２つのメッシュフィルターを連続して通過した直後に、複数個の噴射手段から微粒子の集まりが噴射されるため、凝集が解除された粉体ないしは粒子の表面に微粒子が衝突し、摩擦で微粒子が付着する。こうした処理を繰り返すことで、粉体ないしは粒子の表面は微粒子の集まりで満遍なく覆われる。
いっぽう、旋回流が循環する速度は、前記した第三特徴構成と同様に、回転体の回転速度で一義的に決まり、粉体ないしは粒子の密度や粒子の大きさに応じて、回転体の回転速度を変えれば、粉体ないしは粒子の集まりは、互いに離散された状態で装置内を浮遊して循環する。また、前記した第三特徴構成と同様に、粉体ないしは粒子の集まりが循環する流路の大きさは、容器の大きさと円筒の長さで一義的に決まるため、容器の大きさと円筒の長さを変えることで、投入する粉体ないしは粒子の量を増やしても、粉体ないしは粒子の集まりは、互いに離散された状態を維持して装置内を浮遊して循環する。これによって、大量の粉体ないしは粒子が一回の処理で、微粒子の集まりで満遍なく覆われる。【００１９】  本発明に係わる粉体ないしは粒子を微細粒子の集まりで覆う処理装置の第六特徴構成は、前記した第五特徴構成における３つのメッシュフィルターは、第五特徴構成における円筒の下端部のメッシュフィルターの目の粗さが、他の２つのメッシュフィルターの粗さより細かいメッシュフィルターで構成する。
【発明の効果】
【００２０】  つまり、本特徴構成に依れば、前記した第四特徴構成と同様に、粉体ないしは粒子は、一回の旋回で必ず３つのメッシュフィルターを通過するため、粉体ないしは粒子の凝集が確実に解除される。さらに、円筒の下端部のメッシュフィルターの目の粗さが、他の２つのメッシュフィルターの目の粗さより細かいメッシュフィルターであるため、最も目の細かいメッシュフィルターを通過した粉体ないしは粒子に対し、微粒子の集まりが噴射されるため、凝集が解除された粉体ないしは粒子の表面に微粒子が衝突し摩擦で付着する。こうした処理を繰り返すと、粉体ないしは粒子の表面が微粒子の集まりで満遍なく覆われる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】回転体の傘状部材が円筒の上端部のメッシュフィルターの内側に配置された処理装置の構成を説明する図である。
【図２】円筒の上端部の構成を説明する図である。
【図３】回転体の上部の構成を説明する図である。
【図４】回転体の傘状部材が円筒の下端部のメッシュフィルターの内側に配置された処理装置の構成を説明する図である。
【図５】実施例の処理装置における円筒の構造を説明する図である。
【図６】実施例の処理装置における円筒の上端部と微粒子噴射手段との配置関係を説明する図である。
【図７】実施例の処理装置における回転体の上端部の構造を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【実施形態１】
【００２２】  本実施形態は、粉体ないしは粒子の表面を微粒子の集まりで覆う処理装置の第一の実施形態であり、回転体の傘状部材が円筒の上端部のメッシュフィルターの内側に配置された処理装置である。図１の平面図に処理装置１の全体構成を示す。処理装置１は、容器２と円筒３と回転体４とモータ５と複数個の微粒子噴射ノズル６とからなる。回転体４は、鉛直方向の回転軸に４枚の羽根からなる４組の撹拌部材が直交して設置されている。
図２は、前記した円筒３の上端部の構成を示す平面図である。円筒の上端部３０は、メッシュフィルターを有する円錐状に狭められた平面３１と、閉じられた平面からなる最上部３２とからなり、最上部３２は容器２の上面に接している。円筒３の下端部は図示しないが、上端部と同様に、メッシュフィルターを有する逆さまの円錐状に狭められた平面と、閉じられた平面からなる最下部とからなり、最下部は容器２の下面に接している。
図３は、回転体４の上端部４０の構成を示す平面図である。回転体の上端部４０は、メッシュフィルターを有する円錐状に狭められた平面４１と、閉じられた平面からなる最上部４２からなり、最上部４２に回転軸４３が結合し、前記した円筒の最上部３２に接近している。
回転体４の回転軸４３が回転すると、平面４１の回転による遠心力で、平面４１の内側にある大気は、平面４１のメッシュフィルターと部位３１のメッシュフィルターを通って、円筒３の外側の領域に押し出される。いっぽう、円筒３の下端部においては、平面４１の回転による遠心力で、円筒３の内側に大気が引き込まれる。これによって、図１に大きな矢印で示したように、円筒３の外側と内側とを、上下方向で互いに反対方向に旋回する一対の旋回流が形成され、容器２の内部で大気が循環する。
前記した構成からなる処理装置において、容器２に粉体ないしは粒子の集まりを投入すると、円筒３の外側と内側とを旋回する大気と共に、粉体ないしは粒子の集まりは容器内を循環し、粉体ないしは粒子の集まりは、一回の旋回で必ず、回転体４の平面４１のメッシュフィルターと、円筒３の上端部の円錐状に狭められた平面３１のメッシュフィルターと、円筒３の下端部の逆さまの円錐状に狭められた平面のメッシュフィルターとの３つのメッシュフィルターを通過する。いっぽう、複数個の微粒子噴射ノズル６から連続噴射された微粒子は、粉体ないしは粒子に摩擦で付着し、粉体ないしは粒子同士が凝集したとしても、３つのメッシュフィルターを通過することによって、凝集が解除される。なかんずく、円筒３の円錐状に狭められた平面３１のメッシュフィルターの目の粗さを、他の２つのメッシュフィルターの目の粗さより細かい目の粗さを持つメッシュフィルターで構成したため、円筒３の平面３１のメッシュフィルターを通過して、粉体ないしは粒子の凝集が確実に解除される。凝集が解除された粉体ないしは粒子に、複数個の微粒子噴射ノズル６から微粒子が連続噴射されるため、付着した微粒子を介して粉体ないしは粒子同士が凝集することはなく、粉体ないしは粒子の表面が微粒子によって満遍なく覆われる。
【実施形態２】
【００２３】  本実施形態は、粉体ないしは粒子を微細粒子の集まりで覆う処理装置の第二の実施形態であり、回転体の傘状部材が円筒の下端部のメッシュフィルターの内側に配置された処理装置である。図４の平面図に処理装置１０の全体構成を示す。処理装置１０の構成は、図１に示した円筒の上端部のメッシュフィルターの内側に配置された回転体の傘状部材が、本実施形態では円筒の下端部のメッシュフィルターの内側に配置した以外は、実施形態１と同様の構成であるため、円筒と回転体の詳細は図示しない。
このような構成からなる処理装置において、回転体の回転軸が回転すると、傘状部材の回転による遠心力で、傘状部材の内側にある大気は、傘状部材のメッシュフィルターと円筒下端部のメッシュフィルターを通って、円筒の外側の領域に押し出される。いっぽう、円筒の上端部においては、傘状部材の回転による遠心力で、円筒の内側に大気が引き込まれる。これによって、図４に矢印で示したように、円筒の外側と内側とを、図１に示した旋回流とは反対方向に旋回する一対の旋回流が形成され、大気が容器の内部で循環する。
実施形態１と同様に、容器に粉体ないしは粒子の集まりを投入すると、円筒の外側と内側とを旋回する大気と共に、粉体ないしは粒子の集まりは容器内を循環し、粉体ないしは粒子の集まりは、一回の旋回で必ず、回転体の傘状部材のメッシュフィルターと、円筒３の下端部のメッシュフィルターと、円筒の上端部のメッシュフィルターとの３つのメッシュフィルターを通過する。いっぽう、複数個の微粒子噴射ノズルから連続噴射された微粒子が、粉体ないしは粒子に摩擦で付着し、粉体ないしは粒子同士が凝集したとしても、３つのメッシュフィルターを通過することで凝集が解除される。なかんずく、円筒の下端部のメッシュフィルターの目の粗さを、他の２つのメッシュフィルターの目の粗さより細かい目の粗さで構成したため、円筒３の下端部のメッシュフィルターを通過することで、粉体ないしは粒子の凝集が確実に解除され、凝集が解除された粉体ないしは粒子に、複数個の微粒子噴射ノズルから微粒子が連続噴射されるため、付着した微粒子を介して粉体ないしは粒子同士が凝集することなく、粉体ないしは粒子の表面が微粒子で満遍なく覆われる。
【実施例１】
【００２４】  最初に、下記に説明する４つの実施例において、粉体の表面を微粒子の集まりで覆う処理を行なった処理装置を説明する。装置を構成する容器は、直径が１ｍで高さが１．５ｍの円筒であり、この容器の内部にさらに円筒３０を配置した。図５の平面図に示すように、円筒３０は直径ａが６０ｃｍで高さｂが１５０ｃｍであり、上下の両端部の双方は、２０ｃｍからなる幅ｃで円錐状に絞られた平面３１および平面３３を持ち、上端面３２および下端面３４は容器の上下面に接する。噴射装置６０の先端が、上端部の平面３１の近くに配置されるように、噴射装置６０が容器の側壁に配置される。
図６は、噴射装置６０と平面３１との配置関係を説明する平面図である。円錐状に絞られた幅ｃが２０ｃｍからなる平面３１は、そのうち１５ｃｍの幅ｄに、最も目の粗さが細かいメッシュフィルターが帯状に一回り形成されている。噴射ノズル６１とメッシュフィルターとの距離ｅは５ｃｍである。なお、２０個からなる噴射装置６０が、平面３１と同一の５ｃｍからなる距離ｅで等間隔に容器の側壁に設置される。また、噴射装置６０は、噴射ノズル６１とパイプ６２とからなり、パイプ６２の先は図示しない分配器に繋がり、分配器の先は後で説明する微粉砕機に繋がる。従って、微粉砕機で微粉砕された微粒子は、微粉砕機から分配器によって２０本のパイプ６２に分配され、パイプ６２に繋がれた２０個の噴射ノズル６１から、微粉砕機において粒子を微粉砕した際の粉砕圧に近い圧力で、微粒子の集まりが連続して噴射される。
図７は、円筒３０の円錐状に絞られた平面３１の内側に配置する回転体の上端部４０の構造を説明する平面図である。上端部４０は、２５ｃｍからなる幅ｈで円錐状に絞られた平面４１と、閉じられた平面からなる最上部４２とからなる傘状体と、最上部４２に結合した回転軸４３とからなる。円錐状に絞られた平面４１の最下端は直径ｆが５６ｃｍの円であり、最上部４２は直径ｇが２０ｃｍの大きさからなる円である。平面４１の幅ｈが２５ｃｍのうち２０ｃｍの幅ｉで、最も目の粗さが粗いメッシュフィルターが帯状に一回り形成されている。さらに、回転軸４３には図示しない４枚からなる羽根の１０組が、最上部４２から２５ｃｍの距離から１０ｃｍの等間隔で１０組が直交して結合されている。羽根の長さは、最下部においては最も短い１５ｃｍで、最上部で最も長い２５ｃｍで、上部になるほど羽根の長さが長くなる。さらに、回転軸４３は、図示しない容器の下部に配置されたモータに直結し、モータの稼働で回転する。
以上に説明した処理装置を用いて、下記に代表的な事例として４つの実施例を説明するが、粉体の表面を微粒子の集まりで覆う事例はこれら４つの事例に限定されない。なぜならば、本処理装置は、１０段落と１２段落と１４段落と１６段落で説明した特徴構成を有するため、８段落で説明した１０項目の要件を兼備する処理装置であり、粉体の表面が微粒子の集まりで覆われる汎用的な処理方法となる処理装置であるからである。【００２５】  前記した処理装置を用いて、鱗片状黒鉛粒子の表面をオクチル酸銅の微粒子で覆う処理を行なった。鱗片状黒鉛粒子（鱗状黒鉛粒子ともいう）は、日本黒鉛株式会社が製造する平均粒径が５０μｍで嵩密度が０．２５Ｍｇ／ｍ３からなる品番ＣＢ１５０を用いた。また、オクチル酸銅Ｃｕ（Ｃ７Ｈ１５ＣＯＯ）２は、三津和薬品工業株式会社の製品を用いた。オクチル酸銅は粗粉砕の後、株式会社アイシンナノテクノロジーズが製造するナノジェットマイザーと呼ばれる微粉砕機型式ＮＪ−１００を用いて微粉砕した。本実施例では、１時間当たり５ｋｇの割合でオクチル酸銅の５ｋｇを微粉砕機に供給し、粉砕圧１ＭＰａを加えてＤ５０が１．２μｍでＤ１００が５μｍの微粒子として微粉砕した。なお、ナノジェットマイザーは、高圧ガスで粒子を加速し、粒子間の衝突で微粉砕するジェットミル装置であり、ミル内部で高圧ジェット気流による同心円の旋回渦を発生する複数のノズルを有し、ジュールトムソン効果によって粒子の温度上昇を抑制するとともに、粒子の微粉砕が粒子間の衝突に依存するため、コンタミが少ないことを特徴とする微粉砕装置である。
微粉砕したオクチル酸銅の微粒子は、微粉砕機から分配器に供給され、さらに、分配器で２０本のパイプに分配され、さらに、パイプに直結した２０個の噴射ノズルに供給され、噴射ノズルから粉砕圧の１ＭＰａに近い圧力でオクチル酸銅の微粒子を連続噴射した。噴射ノズルは、株式会社いけうちが製造する空円錐ノズル／微霧発生極小噴量形と呼ばれる型式１／４Ｍ  ＫＢＮ  ８０  ０６３  ＴＰＡ  ＣＶ  Ｗを用いた。この噴射ノズルは、ねじサイズが１／４Ｍで、噴角が８０°で、噴量区分が０６３からなる。
いっぽう、メッシュフィルターは、株式会社三共金網製作所が製造する綾織ステンレス金網を用いた。噴射ノズルに近く、円筒の上端部に設けたメッシュフィルターは、最も目の粗さが細かい金網であり、線径が２５０μｍでメッシュが５０で目開きが２７８μｍで空間率が３０％からなる。次に、回転体の傘状部材の側面に設けたメッシュフィルターは、最も目の粗さが粗い金網であり、線径が３４０μｍでメッシュが３０で目開きが４９７μｍで空間率が３４％からなる。円筒の下端部に設けたメッシュフィルターは、中間の目の粗さを持つ金網であり、線径が２９０μｍでメッシュが４０で目開きが３４５μｍで空間率が３０％からなる。
以上に説明した処理装置を用いて、黒鉛粒子の表面をオクチル酸銅の微粒子で覆った。最初に黒鉛粒子の９ｋｇを容器内に投入し、次にモータを６００ｒｐｍの回転速度で回転させ、この後、微粉砕機を前記した条件で駆動した。モータの駆動で容器内の黒鉛粒子は循環し、また、微粉砕機の駆動によりオクチル酸銅の微粒子が噴射ノズルから連続して噴射される。こうして、容器内を循環する黒鉛粒子の集まりに、２０個の噴射ノズルからオクチル酸銅の微粒子の集まりを１時間かけて噴射させ、さらに、オクチル酸銅の噴射が枯渇した後も、１０分間モータを継続して稼働させ、黒鉛粒子の集まりを容器内で循環させ、黒鉛粒子の表面がオクチル酸銅の微粒子で満遍なく覆われた試料を作成した。【００２６】  次に、作成した試料の表面を電子顕微鏡で観察した。電子顕微鏡は、ＪＦＥテクノリサーチ株式会社が所有する極低加速電圧ＳＥＭを用いた。この装置は、１００Ｖからの極低加速電圧による表面観察が可能で、試料に導電性の被膜を形成せずに直接試料の表面が観察できる特徴を持つ。なお、反射電子線の１ｋＶから９００Ｖの間にあるエネルギーを抽出し、これを画像として映し出すと、画像の濃淡から物質の材質の違いが分かる。また、反射電子線の１ｋＶから９００Ｖの間にある２次電子線を取り出し、これを画像として映し出すと、表面の凹凸の状態が分かる。さらに、表面を構成する元素分布を頻度によって映し出すＥＤＸの分析によって、表面を構成する物質が特定できる。
反射電子線の１ｋＶから９００Ｖの間にあるエネルギーを抽出した画像では、黒鉛粒子の表面の全体は白く光っていた。これは、電子によってオクチル酸銅がチャージアップされた結果である。さらに、反射電子線の１ｋＶから９００Ｖの間にある２次電子線を取り出した画像では、黒鉛粒子の表面全体は０．６μｍ〜５μｍの微粒子で覆われていた。ＥＤＸの分析では、微粒子を構成する元素は炭素、酸素、銅の順番で析出頻度が高かった。これらの結果から、黒鉛粒子の表面全体がオクチル酸銅の微粒子で覆われていることが分かった。【００２７】  なお、オクチル酸銅の微粒子の集まりで覆われた黒鉛粒子は、大気雰囲気の熱処理において、１分以内に室温から３３０℃近くまで昇温すると、オクチル酸銅が熱分解し、黒鉛粒子は銅微粒子の集まりで覆われる。つまり、オクチル酸銅は、オクチル酸の沸点である２２８℃を超えると、オクチル酸と分子クラスター状態の銅に分解する。さらに昇温すると、オクチル酸は気化熱を奪って気化し、オクチル酸の気化が２９０℃で完了し、黒鉛粒子の表面に銅微粒子の集まりが析出し、オクチル酸銅の熱分解を終える。このため、オクチル酸銅の熱分解が始まる２２８℃から、オクチル酸銅の熱分解が完了する２９０℃の温度範囲においては、黒鉛粒子の表面において、オクチル酸が継続的に気化熱を奪いながら気化する。いっぽう、オクチル酸は発火点が３７１℃の液体である。従って、オクチル酸の気化が短時間で完了できなければ、オクチル酸は分子クラスター状の銅を伴って移動する。このため、１０秒以内で粉体ないしは粒子を２２８℃から２９０℃に昇温し、オクチル酸の移動を抑制することで、黒鉛粒子が銅微粒の集まりで覆われる。いっぽう、オクチル酸は３７１℃で発火するため、オクチル酸の発火点近くまで昇温させることはできない。さらに、黒鉛粒子が昇温される温度が２９０℃以上になると、銅微粒子が熱エネルギーを得て成長し、微粒子の粗大化が徐々に進み、粗大化した粒子が黒鉛粒子の偏った場所に析出する。この結果、黒鉛粒子が銅微粒子の集まりで覆われない。このため、黒鉛粒子が昇温される温度は３３０℃程度までに抑えなければならい。従って、オクチル酸銅の微粒子で覆われた黒鉛粒子を、１分以内に室温から３３０℃近くまで昇温すると、黒鉛粒子は銅微粒子の集まりで覆われる。【００２８】  この銅微粒子の集まりで覆われた黒鉛粒子は、直流モータ用の金属黒鉛質ブラシの新たな原料になる。このブラシは、火花放電が起こらず、電気ノイズが発生せず、動作寿命が極めて長い、画期的な性質を持つ。従来における金属黒鉛質ブラシは、黒鉛粒子と電解銅粉との混合物を所定の形状に圧縮成形し、この後、水素ガスの雰囲気で焼成することによって製造する。これに対し、新規の金属黒鉛質ブラシは、本実施例で製造した銅微粒子の集まりで覆われた黒鉛粒子の集まりを、所定の形状に圧縮成形するだけで製造される。【００２９】  従来における金属黒鉛質ブラシにおいては、火花放電現象は次の３つのステップを踏んで起こる。第一に、整流子とブラシが接触する直前に、両者で形成される間隙が極微小となり、大きな電界が間隙に発生する。この大きな電界が、黒鉛粒子の電気的磨耗と間隙における火花放電と電気ノイ��とをもたらす電気的負荷になる。第二に、大きな電界が黒鉛粒子に印加されると、黒鉛粒子の表層の一部を形成する黒鉛結晶が有するπ電子はπ軌道から遊離して自由電子となる。π電子がπ軌道から遊離した黒鉛結晶の領域は、層間結合が破壊された領域となる。この現象が電気的磨耗である。第三に、自由電子となったπ電子は、集結して塊となって電界方向に向かって間隙をさまよう。このπ電子群が間隙をさまよう際に、空気の分子を瞬間的に励起させ、発光現象をもたらす。この発光現象が火花放電である。また、空気の分子が励起されることで電気ノイズが発生する。これらの３つのステップを踏んで、火花放電が断続的に瞬時の現象として極微小な間隙で発生する。【００３０】  火花放電が起こらず、これによって電気ノイズが発生せず、さらに、黒鉛粒子の電気的摩耗が起こらない新たな金属黒鉛質ブラシは、黒鉛粒子の表面を等電位面にすればよい。つまり、ブラシと整流子との摺接面に大きな電界が作用しても、黒鉛粒子の表面が等電位面であれば、等電位面を構成する自由電子が電界によるクーロン力によって電界方向に移動するだけで、等電位面の内側にある黒鉛粒子には電界が作用しない。また、等電位面が銅で形成すれば、黒鉛粒子は銅に近い抵抗値になるため、従来のように電解銅粉を混合することなくブラシの抵抗が低減でき、黒鉛粒子の使用量は激減される。
銅微粒子の集まりで覆われた黒鉛粒子は、銅微粒子の集まりが等電位面を形成する。さらに、黒鉛粒子の電気抵抗は、銅の電気抵抗に近づく。このため、銅微粒子の集まりで覆われた黒鉛粒子の圧縮成形体は、火花放電が起こらず、電気ノイズが発生せず、黒鉛粒子の摩耗量が激減する新たな金属黒鉛質ブラシの原料になる。
【実施例２】
【００３１】  本実施例は、２４段落で説明した処理装置を用いて、ガラスフレーク粉をオクチル酸銀の微粒子の集まりで覆った。ガラスフレーク粉は、日本板硝子株式会社が製造する製品記号がＲＣＦ−１６０のガラスフレーク粉を用いた。このガラスフレーク粉は、平均の厚みが５μｍで、１７００μｍ〜３００μｍの大きさが１０％以下で、３００μｍ〜１５０μｍの大きさが６５％以上で、４５μｍパスが５％以下である粒度分布を持ち、中心粒度が１６０μｍである。また、嵩密度は０．３５Ｍｇ／ｍ３である。銀の原料はオクチル酸銀Ａｇ（Ｃ７Ｈ１５ＣＯＯ）を用いた。なお、オクチル酸銀は市販されていないため、次の製法で新たに合成した。オクチル酸カリウム（例えば、東栄化工株式会社の製品）と硝酸銀（試薬１級品）とを反応させてオクチル酸銀を析出させ、この析出したオクチル酸銀を水洗してオクチル酸銀を得た。また、実施例１と同様に、オクチル酸銀は粗粉砕の後、微粉砕機型式ＮＪ−１００を用いて微粉砕した。本実施例では、１時間当たり５ｋｇの割合で微粉砕されるオクチル酸銀の５ｋｇを微粉砕機に供給し、粉砕圧１ＭＰａを加えてＤ５０が１．０μｍでＤ１００が４．８μｍとして微粉砕した。
微粉砕したオクチル酸銀は、実施例１と同様に、微粉砕機から分配器に供給し、さらに、分配器で２０本のパイプに分配し、さらに、パイプに直結した２０個の噴射ノズルに供給され、２０個の噴射ノズルから粉砕圧の１ＭＰａに近い圧力でオクチル酸銀の微粒子を連続噴射した。噴射ノズルは、実施例１と同様に、空円錐ノズル／微霧発生極小噴量形を用いた。
メッシュフィルターは、株式会社三共金網製作所が製造する平織ステンレス金網を用いた。噴射ノズルに近く、円筒の上端部に設けたメッシュフィルターは、最も目の粗さが細かい金網であり、線径が２１０μｍでメッシュが３５で目開きが５１５μｍで空間率が５０％からなる。次に、回転体の傘状部材の側面に設けたメッシュフィルターは、最も目の粗さが粗い金網であり、線径が３８０μｍでメッシュが２０で目開きが８９０μｍで空間率が４９％からなる。円筒の下端部に設けたメッシュフィルターは、中間の目の粗さを持つ金網であり、線径が５７０μｍでメッシュが２０で目開きが７００μｍで空間率が３０％からなる。
以上に説明した処理装置によって、ガラスフレーク粉の表面をオクチル酸銀の微粒子で覆う処理を行なった。最初にガラスフレーク粉の６４０ｇを容器内に投入し、次にモータを１２００ｒｐｍの回転速度で回転させ、この後、微粉砕機を前記した条件で駆動した。モータの駆動で容器内のガラスフレーク粉は循環し、また、微粉砕機の駆動によりオクチル酸銀の微粒子が噴射ノズルから連続して噴射される。こうして、容器内を循環するガラスフレーク粉の集まりに、２０個の噴射ノズルからオクチル酸銀の微粒子の集まりを１時間かけて噴射させ、さらに、オクチル酸銀の噴射が枯渇した後も、１０分間モータを継続して稼働させ、ガラスフレーク粉の集まりを容器内で循環させ、ガラスフレーク粉の表面をオクチル酸銀の微粒子で覆われた試料を作成した。【００３２】  次に、実施例１と同様に、作成した試料の表面を電子顕微鏡で観察した。反射電子線の１ｋＶから９００Ｖの間にあるエネルギーを抽出した画像では、ガラスフレーク粉の表面の全体は白く光っていた。これは、電子によってオクチル酸銀がチャージアップされた結果である。さらに、反射電子線の１ｋＶから９００Ｖの間にある２次電子線を取り出した画像では、ガラスフレーク粉の表面全体は０．５μｍ〜４．８μｍの微粒子で覆われていた。また、ＥＤＸの分析では、微粒子を構成する元素は炭素、酸素、銀の順番で析出頻度が高かった。これらの結果から、ガラスフレーク粉がオクチル酸銀の微粒子で満遍なく覆われていることが分かった。【００３３】  本実施例で製造したオクチル酸銀の微粒子で覆われたガラスフレーク粉は、大気雰囲気の熱処理において、１分以内に室温から３３０℃近くまで昇温すると、オクチル酸銀が熱分解し、ガラスフレーク粉は銀微粒子の集まりで覆われる。つまり、実施例１のオクチル酸銅と同様に、オクチル酸銀はオクチル酸金属化合物であるため、オクチル酸の沸点である２２８℃を超えると、オクチル酸と分子クラスター状態の銀に分解する。さらに昇温すると、オクチル酸は気化熱を奪って気化し、オクチル酸の気化が２９０℃で完了し、ガラスフレーク粉の表面に銀微粒子の集まりが析出し、オクチル酸銀の熱分解を終える。このため、オクチル酸銀の熱分解が始まる２２８℃から、オクチル酸銀の熱分解が完了する２９０℃の温度範囲においては、ガラスフレーク粉の表面において、オクチル酸が継続的に気化熱を奪いながら気化する。また、オクチル酸は発火点が３７１℃の液体である。従って、オクチル酸の気化が短時間で完了できなければ、オクチル酸は分子クラスター状の銀を伴って移動する。このため、１０秒以内で粉体ないしは粒子を２２８℃から２９０℃に昇温し、オクチル酸の移動を抑制することで、ガラスフレーク粉が銀微粒の集まりで覆われる。いっぽう、オクチル酸は３７１℃で発火するため、オクチル酸の発火点近くまで昇温させることはできない。さらに、ガラスフレーク粉が昇温される温度が２９０℃以上になると、銀微粒子が熱エネルギーを得て成長し、微粒子の粗大化が徐々に進み、粗大化した粒子がガラスフレーク粉の偏った場所に析出する。この結果、ガラスフレーク粉が銀微粒子の集まりで覆われない。このため、ガラスフレーク粉の昇温される温度は３３０���程度までに抑えなければならい。従って、オクチル酸銀の微粒子で覆われたガラスフレーク粉を、１分以内に室温から３３０℃近くまで昇温すると、ガラスフレーク粉は銀微粒子の集まりで覆われる。【００３４】  銀微粒子の集まりで覆われたガラスフレーク粉は、金属元素の中で最も優れた熱伝導性と電気導電性を持ち、全ての可視光領域で最も高い反射率を持つ銀の性質を有するガラスフレーク粉となる。このため、ガラスフレーク粉は、導電性ペーストの導電性フィラーとして用いることができる。
またガラスフレーク粉は、ナノサイズの銀微粒子で覆われるため、表面はナノサイズの凹凸が形成され、光の白色散乱が殆どなく、彩度に優れた金属光沢を発する。また、銀微粒子の厚みを可視光の個別の色調の波長に相当する厚みとすると、銀微粒子の表面での反射光とガラスフレーク表面での反射光とが互いに干渉して増幅され、可視光の個別の色調が相対的に強い反射光となる。この結果、ガラスフレーク粉は、可視光の個別の色調が相対的に強い彩度に優れた金属光沢を発する塗料用顔料として用いることができる。
【実施例３】
【００３５】  本実施例は、２４段落で説明した処理装置を用いて、扁平鉄粉の表面をナフテン酸鉄の微粒子で覆った。扁平鉄粉は還元鉄粉を扁平化処理したもので、ＪＦＥスチール株式会社が製造する扁平鉄粉ＭＧ１５０Ｄを用いた。この扁平鉄粉は嵩密度が１．５０Ｍｇ／ｍ３で、粒度分布が４５μｍのパスが１４％で、４５μｍ〜６３μｍが１２％で、６３μｍ〜７５μｍが６％で、７５μｍ〜１０６μｍが２４％で、１０６μｍ〜１５０μｍが４２％で、１５０μｍ〜１８０μｍが２％である。またナフテン酸鉄Ｆｅ（ＣｎＨ２ｎ−１ＣＯＯ）２（五員環を持つ複数の飽和脂肪酸と鉄との化合物）は、東栄化工株式会社の製品を用いた。なお、ナフテン酸鉄は、粗粉砕の後、２５段落で説明したオクチル酸銅と同様に、微粉砕機型式ＮＪ−１００を用いて微粉砕した。本実施例では１時間当たり３ｋｇの割合で微粉砕されるナフテン酸鉄の２．６ｋｇを微粉砕機に供給し、粉砕圧１ＭＰａを加えてＤ５０が０．９μｍでＤ１００が５μｍの微粒子として微粉砕した。
微粉砕したナフテン酸鉄を、微粉砕機から分配器に供給し、さらに、分配器で２０本のパイプに分配し、さらに、パイプに直結した２０個の噴射ノズルに供給し、噴射ノズルから粉砕圧の１ＭＰａに近い圧力でナフテン酸鉄の微粒子を連続噴射した。噴射ノズルは、２５段落で説明したオクチル酸銅と同様に空円錐ノズル／微霧発生極小噴量形を用いた。
いっぽう、メッシュフィルターは、株式会社三共金網製作所が製造する平織ステンレス金網を用いた。噴射ノズルに近く、円筒の上端部に設けたメッシュフィルターは、最も目の粗さが細かい金網であり、線径が２６０μｍでメッシュが４０で目開きが３７５μｍで空間率が３５％からなる。次に、回転体の傘状部材の側面に設けたメッシュフィルターは、最も目の粗さが粗い金網であり、線径が２９０μｍでメッシュが２４で目開きが７６８μｍで空間率が５３％からなる。円筒の下端部に設けたメッシュフィルターは、中間の目の粗さを持つ金網であり、線径が２８０μｍでメッシュが３０で目開きが５６６μｍで空間率が４５％からなる。
以上に説明した処理装置によって、扁平鉄粉の表面をナフテン酸鉄の微粒子で覆った。最初に扁平鉄粉の１５０ｇを容器内に投入し、次にモータを１８００ｒｐｍの回転速度で回転させ、さらに微粉砕機を前記した条件で駆動した。モータの駆動で容器内の扁平鉄粉は循環し、また、微粉砕機の駆動によりナフテン酸鉄の微粒子が噴射ノズルから連続して噴射される。こうして、容器内を循環する扁平鉄粉の集まりに、２０個の噴射ノズルからナフテン酸鉄の微粒子の集まりを５０分間噴射させ、さらに、ナフテン酸鉄の噴射が枯渇した後も、１０分間モータを継続して稼働させ、扁平鉄粉の集まりを容器内で循環させ、扁平鉄粉の表面がナフテン酸鉄の微粒子で覆われた試料を作成した。【００３６】  次に、作成した試料の表面を、２６段落と同様に電子顕微鏡を用いて観察した。反射電子線の１ｋＶから９００Ｖの間にあるエネルギーを抽出した画像では、扁平鉄粉の表面の全体は白く光っていた。これは、電子によってナフテン酸鉄がチャージアップされた結果である。さらに、反射電子線の１ｋＶから９００Ｖの間にある２次電子線を取り出した画像では、黒鉛粒子の表面全体は０．５μｍ〜５μｍの微粒子で覆われていた。また、ＥＤＸの分析結果から、微粒子を構成する元素は炭素、酸素、鉄の順番で析出頻度が高かった。これらの分析結果から、扁平鉄粉の表面全体がナフテン酸鉄の微粒子で覆われていることが分かった。【００３７】  本実施例で製造したナフテン酸鉄の微粒子で覆われた扁平鉄粉は、大気雰囲気の熱処理において、９０秒以内に室温から３３０℃近くまで昇温すると、ナフテン酸鉄が熱分解し、扁平鉄粉は酸化鉄（ＩＩ）ＦｅＯの微粒子の集まりで覆われる。つまり、ナフテン酸鉄は五員環を持つ複数の飽和脂肪酸と鉄との化合物であり、ナフテン酸鉄の微粒子で覆われた扁平鉄粉を大気中で加熱処理すると、ナフテン酸を構成する飽和脂肪酸の中で最も沸点が高い飽和脂肪酸の沸点である２４０℃を超えると、ナフテン酸鉄はナフテン酸と分子クラスター状の酸化鉄（ＩＩ）ＦｅＯとに熱分解する。さらに昇温すると、ナフテン酸は気化熱を奪って気化し、ナフテン酸の気化が３１０℃で完了し、扁平鉄粉の表面に酸化鉄（ＩＩ）の微粒子の集まりが析出し、ナフテン酸鉄の熱分解を終える。このため、２４０℃から熱分解が完了する３１０℃の温度範囲においては、扁平鉄粉の表面において、ナフテン酸が継続的に気化熱を奪って気化する。しかしながら、ナフテン酸は液体であるため、ナフテン酸の気化が短時間で完了できなければ、ナフテン酸は分子クラスター状の酸化鉄（ＩＩ）を伴って移動する。このため、２０秒以内で粉体ないしは粒子を２４０℃から３１０℃に昇温し、ナフテン酸の移動を抑制する必要がある。従って、ナフテン酸鉄の微粒子で覆われた扁平鉄粉を、９０秒以内に室温から３３０℃近くまで昇温すると、扁平鉄粉は酸化鉄（ＩＩ）の微粒子の集まりで覆われる。【００３８】  この酸化鉄（ＩＩ）ＦｅＯの微粒子の集まりで覆われた扁平鉄粉を、大気雰囲気での昇温速度を制御して、つまり、酸化鉄（ＩＩ）ＦｅＯの２価の鉄イオンＦｅ２＋が３価の鉄イオンＦｅ３＋になる酸化反応を徐々に進行させ、３９０℃程度の温度に放置すると、酸化鉄（ＩＩ）ＦｅＯ��２価の鉄イオンＦｅ２＋が酸化して３価の鉄イオンＦｅ３＋になり、酸化鉄（ＩＩ）ＦｅＯが酸化鉄（ＩＩＩ）Ｆｅ２Ｏ３のγ相であるマグヘマイトγ−Ｆｅ２Ｏ３になる。例えば、２０℃／ｍｉｎ．の昇温速度で３００℃まで昇温し、この後、３００℃から１℃／ｍｉｎ．の速度で３９０℃まで昇温し、３９０℃に３０分間放置する。マグヘマイトγ−Ｆｅ２Ｏ３は、強磁性で絶縁性の酸化物である。これによって、扁平鉄粉の表面がマグヘマイト微粒子の集まりで絶縁化され、圧粉磁心の好適な原料になる。【００３９】  つまり、第一に、マグヘマイトは比抵抗が１０６Ωｍの絶縁物質であるため、マグヘマイト微粒子で覆われた扁平鉄粉は絶縁体になる。鉄の比抵抗は１０−７Ωｍであり、鉄粉の渦電流損失は比抵抗に反比例するので、絶縁化された鉄粉の渦電流損失は著しく小さくなる。第二に、自発磁化を有するマグヘマイトは鉄粉に磁気吸着し、鉄粉の圧縮成形時に過大な圧力を加えても、磁気吸着したマグヘマイト微粒子は、微粒子であるがゆえに鉄粉から剥がれない。これによって、圧縮成形後の鉄粉の絶縁性が保たれる。また、絶縁層を形成するための鉄粉の前処理は一切不要になる。第三に、４５０℃近辺でヘマタイトに相転移する。このため、４５０℃以上の温度で成形体の磁気焼鈍を実施すると、マグヘマイトはヘマタイトに相転移する。なお、この相転移は不可逆変化である。ヘマタイトは１０７Ωｍの比抵抗を持つ物質であり、焼鈍によって鉄粉の絶縁性がさらに一桁向上し、渦電流損失はさらに低減する。また、ヘマタイトは安定した酸化物、つまり、不動態であり、融点の１５６６℃に近い耐熱性を有する。このため、６００℃以上の磁気焼鈍によってもヘマタイトの性質は変わらない。また、焼鈍時に鉄粉との界面における拡散現象が起らず、鉄粉が変質しない。ちなみに、鉄の融点は１５３５℃である。なお、ヘマタイトは化学式がα−Ｆｅ２Ｏ３で表され、酸化鉄（ＩＩＩ）Ｆｅ２Ｏ３のα相であり、弱強磁性の性質を持ち、磁気キュリー点が９５０℃である。第四に、モース硬度が５．５であり、鉄ないしは鉄系の合金より硬い物質である。このため、圧縮成形時に圧力が加えられてもマグヘマイト微粒子は破壊されない。つまり、圧縮成形時において、マグヘマイト微粒子は磁気吸着した状態を維持し、この状態でマグヘマイトより硬度が小さい鉄粉が優先して塑性変形する。これによって、鉄粉同士が絡み合って鉄粉同士が結合する。この際、鉄粉の表面はマグヘマイト微粒子によって絶縁性が維持され、成形体の密度の増大によって圧粉磁心の磁束密度と機械的強度とが増大する。
なお、圧粉磁心の原料としては、還元鉄粉を扁平処理した扁平鉄粉に限らず、アトマイズ純鉄粉ないしはアトマイズ合金粉を扁平処理した磁性粉を用いることができる。
【実施例４】
【００４０】  本実施例は、２４段落で説明した処理装置を用いて、酸化鉄粉の表面を金錯塩の微粒子で覆った。酸化鉄粉は、酸化鉄（ＩＩＩ）Ｆｅ２Ｏ３のα相で、ヘマタイトないしは赤色酸化鉄と呼ばれる。融点が１５６６℃と高く、極めて安定した酸化物で、電気的には絶縁体で、弱強磁性という微弱な磁性を有する。粉体は赤褐色を示し、赤さびないしは弁柄として知られている。酸化鉄粉は、チタン工業株式会社が製造するＡＭ−２００を用いた。この酸化鉄粉は光の屈折率が３に近く、比表面積が１．５〜２．２ｍ２／ｇで、粒子径は２〜５０μｍであり、平均粒子径が１２〜１５μｍで、平均粒子厚みが０．２〜０．３μｍと薄く、嵩密度が０．３〜０．４ｇ／ｃｍ３である。
いっぽう、金錯塩はテトラクロロ金（ＩＩＩ）酸水素Ｈ［Ａｕ（Ｃｌ）４］を用いた。無機物の分子ないしはイオンからなる配位子が金イオンに配位結合する金錯イオンの中で、塩素イオンＣｌ−が配位子となって金イオンＡｕ３＋に配位結合するテトラクロロ金錯イオン［Ａｕ（Ｃｌ）４］−は最も容易に合成される金錯イオンである。さらに、テトラクロロ金（ＩＩＩ）酸水素・４水和物Ｈ［Ａｕ（Ｃｌ）４］・４Ｈ２Ｏは、金を王水に溶かすだけで、あるいは、塩化金（ＩＩＩ）ＡｕＣｌ３を塩酸に溶かして結晶化させるだけで容易に合成できる。また、分子量が最も小さい無機塩であるため、アンモニアガスや水素ガスなどの還元性雰囲気で熱処理すると、配位結合部位が最初に分断され、金属と無機物とに分解され、無機物の分子量が小さいため、２００℃程度の低い温度で無機物の気化が完了して金が析出する。テトラクロロ金（ＩＩＩ）酸水素・４水和物は、和光純薬工業株式会社の製品を用いた。なお、テトラクロロ金（ＩＩＩ）酸水素・４水和物は、粗粉砕の後、２５段落で説明したオクチル酸銅と同様に、微粉砕機ＮＪ−１００を用いて微粉砕した。本実施例では１時間当たり１．５ｋｇの割合で微粉砕されるテトラクロロ金（ＩＩＩ）酸水素・４水和物の１．１ｋｇを微粉砕機に供給し、１ＭＰａの粉砕圧を加えてＤ５０が１．０μｍでＤ１００が４．８μｍの微粒子として微粉砕した。
微粉砕したテトラクロロ金（ＩＩＩ）酸水素を、微粉砕機から分配器に供給し、さらに、分配器で２０本のパイプに分配し、さらに、パイプに直結した２０個の噴射ノズルに供給し、噴射ノズルから粉砕圧の１ＭＰａに近い圧力で微粒子を連続噴射した。噴射ノズルは、２５段落で説明したオクチル酸銅と同様に、空円錐ノズル／微霧発生極小噴量形を用いた。
メッシュフィルターは、株式会社三共金網製作所が製造する綾織ステンレス金網を用いた。噴射ノズルに近く、円筒の上端部に設けたメッシュフィルターは、最も目の粗さが細かい金網であり、線径が６０μｍでメッシュが１９０で目開きが７３μｍで空間率が２９％からなる。次に、回転体の傘状部材の側面に設けたメッシュフィルターは、最も目の粗さが粗い金網であり、線径が２３０μｍでメッシュが６０で目開きが１９３μｍで空間率が２１％からなる。円筒の下端部に設けたメッシュフィルターは、中間の目の粗さを持つ金網であり、線径が１２０μｍでメッシュが１００で目開きが１３４μｍで空間率が２８％からなる。
以上に説明した処理装置によって、酸化鉄粉の表面をテトラクロロ金（ＩＩＩ）酸水素・４水和物の微粒子で覆った。最初に酸化鉄粉の６．４ｋｇを容器内に投入し、モータを９００ｒｐｍの回転速度で回転させ、さらに微粉砕機を前記した条件で駆動した。モータの駆動で容器内の酸化鉄粉は循環し、また、微粉砕機の駆動によりテトラクロロ金（ＩＩＩ）酸水素・４水和物の微粒子が噴射ノズルから連続して噴射される。こうして、容器内を循環する酸化鉄粉の集まりに、２０個の噴射ノズルからテトラクロロ金（ＩＩＩ）酸水素・４水和物の微粒子の集まりを４５分間噴射させ、さらに、微粒子の噴射が枯渇した後も、１０分間モータを継続して稼働させ、酸化鉄粉の集まりを容器内で循環させ、酸化鉄粉の表面がテトラクロロ金（ＩＩＩ）酸水素・４水和物の微粒子で覆われた試料を作成した。【００４１】  次に、作成した試料の表面を、２６段落と同様に電子顕微鏡を用いて観察した。反射電子線の１ｋＶから９００Ｖの間にあるエネルギーを抽出した画像では、酸化鉄粉の表面の全体は白く光っていた。これは、電子によってテトラクロロ金（ＩＩＩ）酸水素がチャージアップされた結果である。さらに、反射電子線の１ｋＶから９００Ｖの間にある２次電子線を取り出した画像では、黒鉛粒子の表面全体は０．５μｍ〜４．８μｍの微粒子で覆われていた。また、ＥＤＸの分析結果から、微粒子を構成する元素は塩素、酸素、金の順番で析出頻度が高かった。これらの結果から、酸化鉄粉がテトラクロロ金（ＩＩＩ）酸水素・４水和物の微粒子で覆われていることが分かった。【００４２】  このテトラクロロ金（ＩＩＩ）酸水素Ｈ［Ａｕ（Ｃｌ）４］の微粒子の集まりで覆われた酸化鉄粉を、水素ガスやアンモニアガスなどの還元雰囲気からなる２００℃程度の温度に昇温すると、テトラクロロ金（ＩＩＩ）酸水素Ｈ［Ａｕ（Ｃｌ）４］が還元されて、酸化鉄粉が金微粒子で覆われる。
酸化鉄粉は、ナノサイズの大きさからなる金微粒子で覆われるため、光の白色散乱が殆どなく、彩度に優れた輝きを発する。また、金微粒子の厚みを、可視光の個別の色調の波長に相当する厚みとすると、金微粒子の表面での反射光と酸化鉄粉の表面での反射光とが互いに干渉して増幅され、可視光の個別の色調が相対的に強い反射光となる。この結果、酸化鉄粉は、酸化鉄粉の赤褐色に可視光の個別の色調が混合された彩度に優れた色の金属光沢を発する塗料用顔料として用いることができる。【００４３】  以上に、本発明に係わる処理装置を用いて、粉体の表面を微粒子の集まりで覆った４つの実施例を説明したが、粉体の表面を微粒子の集まりで覆う事例はこれらに限定されない。なぜならば、第一に、粉体の表面に衝突した微粒子が、摩擦で粉体の表面に繰り返し付着するため、粉体および微粒子の材質と形状の制約はない。第二に、大気雰囲気の室温での処理であるため、粉体および微粒子の材質の制約はない。第三に、粉体および微粒子について、表面の事前処理が不要になるため、粉体および微粒子の材質の制約はない。第四に、回転体が回転する際の遠心力で発生する旋回流を循環させるだけの処理であるため、粉体の材質上の制約はない。第五に、熱処理を伴わないため、粉体の投入量を増やしても、あるいは、粉体の粒子の大きさが相対的に大きくても、また、粉体の嵩密度が大きくても、旋回流の流路を延長し、旋回流の流速を速めれば、大量の粉体が微粒子の集まりで覆われる。第六に、粉体が３つのメッシュフィルターを繰り返し通過するため、粉体ないしは粒子同士の凝集が解除できる。
従って、本発明は粉体ないしは粒子および微粒子の材質と形状の制約の制約がなく、かつ、微粒子の集まりで覆われた粉体ないしは粒子が、安価な製造費用で大量に製造できるため、従来の用途に限らず新たな用途を含めた広範囲な用途に、本発明に基づく処理装置を用いることができる。このため、本発明に係わる粉体ないしは粒子を微粒子の集まりで覆う処理装置は、様々な材質と形状からなる粉体ないしは粒子の表面が、様々な材質と形状からなる微粒子の集まりで覆われる汎用的な処理方法となる処理装置である。
【符号の説明】
【００４４】  １ないしは１０  処理装置    ２  容器    ３ないしは３０  円筒    ３１  円筒の上端部の側面    ３２  円筒の上端部の最上部    ３３  円筒の下端部の側面    ３４  円筒の下端部の最下部    ４  回転体    ４０  傘状部材    ４１  傘状部材の側面    ４２  傘状部材の上端部    ４３  回転軸    ５  モータ    ６ないしは６０  微粒子噴射装置    ６１  噴射ノズル    ６２  パイプ
【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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