(57)【要約】本発明は、炉内の熱処理中に粉末混合物を貯蔵するための容器に関する。さらに、本発明は、粉末混合物を熱処理するための炉及び方法に関する。特に単位時間当たりの処理量を高くすることができ、且つ容器の自動的な取り出しが容易になる容器を提供するために、本発明によれば、スペーサを着脱可能に固定するための複数の収容部が設けられており、前記収容部が組み付け状態で複数の容器を互いに上下に非接触で積み重ねることを可能にする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉（２８）内の熱処理中に粉末混合物を貯蔵するための容器において、
複数のスペーサ（１６）の着脱可能な取り付けのための複数の収容部を備え、該複数の収容部が組み付け状態で複数の容器（１０）を互いに上下に非接触で積み重ねることを可能にすることを特徴とする、容器。
【請求項２】
前記容器（１０）は、下縁部（１３）と上縁部（１４）とを備えた外側壁（１２）によって仕切られており、該外側壁は、前記複数のスペーサ（１６）を収容するために複数の収容部を有しており、該複数の収容部は前記外側壁（１２）を前記下縁部（１３）から前記上縁部（１４）へ貫通していることを特徴とする、請求項１に記載の容器。
【請求項３】
前記複数の収容部は、半径方向に閉じられた状態で形成されているか、或いは半径方向に開口幅Ｂを備えた側方開口（３５）を有していることを特徴とする、請求項１又は２に記載の容器。
【請求項４】
前記複数のスペーサ（１６）のそれぞれは、支持体（１７）と、
ａ）足（２０）又は足部分及び／又は、
ｂ）頭（２１）又は頭部分（２２）と、
を有しており、
前記支持体（１７）は、前記容器（１０）のそれぞれ１つの収容部の中に挿入されることを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の容器。
【請求項５】
前記複数のスペーサ（１６）は、組み付け状態で、前記容器（１０）の前記外側壁（１２）を超えて、前記上縁部（１４）及び前記下縁部（１３）のところで突出しており、前記収容部の内部で固定されることを特徴とする、請求項１〜４の何れか一項に記載の容器。
【請求項６】
前記支持体（１７）は、２つの部分から形成され、
ａ）前記外側壁（１２）の前記下縁部（１３）のところで前記収容部の中へ挿入される、足（２０）を備えた下側支持部（１８）、及び
ｂ）前記外側壁（１２）の前記上縁部（１４）のところで前記収容部の中へ挿入される、頭（２１）を備えた上側支持部（１９）、
を有しており、
前記下側支持部及び前記上側支持部（１８，１９）は、前記スペーサ（１６）を固定するために前記収容部の内部で互いに着脱可能に結合していることを特徴とする、請求項１〜５の何れか一項に記載の容器。
【請求項７】
前記複数のスペーサ（１６）の前記支持体（１７）は、一体的に形成され、前記収容部の内部で固定され、コッターピン（２３）、係止結合部（２４）、又はねじ結合部が、固定のために前記支持体（１７）から前記足（２０）又は前記頭（２１）までに、好ましくは設けられていることを特徴とする、請求項１〜５の何れか一項に記載の容器。
【請求項８】
前記複数の支持体（１７）のそれぞれは２つの平行な案内面（２６）を有し、該２つの平行な案内面は部分的に円筒形の滑り面（２７）を介して互いに接続されており、これにより前記複数の支持体（１７）は前記収容部の前記側方開口（３５）内へ挿入され、該側方開口の内部で長手方向軸線を中心として前記複数の支持体（１７）を回転させることにより形状的な篏合で支承されるようになっていることを特徴とする、請求項１〜７の何れか一項に記載の容器。
【請求項９】
ａ）前記複数のスペーサ（１６）の前記頭（２１）又は前記頭部分（２２）、及び
ｂ）前記複数のスペーサ（１６）の前記足（２０）又は前記足部分は、
端部において、対応する切欠き（２５）と隆起部とを有し、これにより積み重ね状態で前記容器（１０）の側方変位が阻止されることを特徴とする、請求項１〜８の何れか一項に記載の容器。
【請求項１０】
前記複数のスペーサ（１６）、特に前記支持体（１７）及び／又は前記頭及び／又は前記足は、好ましくは有孔率が５％未満の酸化アルミニウムから成っていることを特徴とする、請求項１〜９の何れか一項に記載の容器。
【請求項１１】
粉末混合物を容器（１０）内で熱処理するための炉であって、前記容器（１０）が請求項１〜１０の何れか一項に基づいて形成されている、炉。
【請求項１２】
粉末混合物を容器（１０）内で熱処理するための方法であって、前記容器（１０）が請求項１〜１０の何れか一項に基づいて形成されている、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炉内の熱処理中に粉末混合物を貯蔵するための耐火性を有する容器に関する。
本発明はさらに、粉末混合物を熱処理するための炉及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
数多くの粉体化学領域では、特にバッテリのためのカソード材料の製造時には、粉末混合物が冒頭で述べた耐火性を有する容器内で熱処理される。容器はセラミックから又はムライト物質から成っている。なぜならば、このような材料は良好な耐熱性を有しているからであり、また、炉内の容器が大きい温度勾配に晒されているからである。しかしながらムライト容器の耐薬品性及び機械強度は低く、これにより、このような容器は特に化学的にアグレッシブな雰囲気において、そして高反応性材料との接触状態において不安定であり、ひいては不都合を伴う。
【０００３】
図１は、従来技術に基づき公知の３つの容器１の典型的な配置関係を示している。これらの容器内には粉末混合物から成る粉体床４が配置されており、そしてこれらの容器は炉内の燃焼過程中の処理量を高めるために、直接に互いに上下に積み重ねられ、これにより容器１の下縁部及び上縁部のところに接触領域２が生じる。一方では反応のために必要なプロセスガスを粉末混合物に供給でき、他方では容器１内部に発生した排ガスを導出でき、ひいては熱処理後にそれぞれの個々の容器１の自動的な把持が可能になるように、容器１は切欠き３を有しており、これらの切欠きは容器１の内部空間を炉に向かって開く。
【０００４】
容器を互いに上下に積み重ねることにより、下側の容器に高い機械的な圧縮応力がもたらされ、容器の寿命が限定される。なぜならば容器が変形し、ときにはクラックが生成すするからである。容器１つ当たりの粉末の量、ひいては単位時間当たりの処理量はしたがって制限される。さらに、容器に対する圧力、温度、及び化学的影響の組み合わせは時には接触領域における少なくとも部分的な接着を招く。このことは、特にロボットによる容器の取り出しにとって大きな問題となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明の課題は、前記問題点を少なくとも部分的に取り除く耐火性を有する容器、炉、及び方法を提供することである。特に単位時間当たりの処理量を高めようとし、そして容器の自動的な取り出しを容易にしようとする。さらに、容器の寿命、及び粉末混合物の熱処理時の有効性を高めようとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような課題は請求項１に記載された容器、請求項１１に記載された炉、及び請求項１２に記載された方法によって解決される。本発明によれば、このために、スペーサを着脱可能に取り付けるための複数の収容部が設けられており、収容部が組み付け状態で複数の容器を互いに上下に非接触で積み重ねることを可能にする。非接触での積み重ねとは、互いに上下に配置された２つの容器が接触せず、直接の接触領域を形成せず、これにより炉内の燃焼プロセス時の接着のおそれが回避されることを意味する。これに対して接触するスペーサは、容器よりも化学的に安定である材料から製作されており、これにより接触領域に接着が発生しない。容器の質量は、非接触の積み重ねにより、下側の容器によってもはや支持されず、むしろスペーサがそれぞれ支持機能を担うので、各容器の支持されるべき質量は、自重及び粉末混合物の質量まで低減される。これにより、容器一つ当たりの粉末混合物の量を著しく多くすることができ、これにより、単位時間当たりの処理量が大幅に高められる。さらに、容器の支持されるべき総質量が小さければ小さいほど、機械的負荷も小さくなり、ひいては容器の寿命が著しく長くなる。最終的に、容器が互いに所定の間隔を置いて支承されることによって、それぞれ２つの容器の間に比較的大きい間隙が生じる。この間隙を介して、反応に起因して生じ得る排ガスをより良好に導出することができ、そしてこの間隙を介して、プロセスガスを粉末混合物により良好に導くことができる。さらに、この間隔は炉内部のより効果的な熱伝達を可能にする。炉外部では、容器又はスペーサが損傷又は摩耗するまでは、容器とスペーサとの間に着脱可能な結合が存続したままである。この場合には、容易な手動又は自動の交換が、着脱可能な結合によって可能である。
【０００７】
本発明の好ましい実施態様が以下にそして従属請求項に記載されている。
【０００８】
本発明の好ましい第１の実施態様によれば、容器が、下縁部と上縁部とを備えた外側壁によって仕切られており、外側壁が、スペーサを収容するために複数の収容部を有しており、収容部が外側壁を下縁部から上縁部へ貫通している。容器は断面が方形に形成され、収容部は壁の角隅内に形成されている。実質的に２つの異なる種類の収容部が設けられている。先ず、収容部は半径方向に閉じられていてよい。これにより、収容部は容器の壁内に完全に形成されており、壁は上縁部及び下縁部でのみ開く。或いは、収容部は半径方向に、所定の開口幅を備えた側方開口を有していてもよい。収容部はそれ自体任意の断面、特に角付き断面、方形断面、又は円形断面を有していてよい。収容部が円形断面を備えた孔として形成されている場合には、側方開口の開口幅は孔の内径よりも小さい。
【０００９】
収容部はスペーサの着脱可能な収容を可能にし、スペーサがそれぞれ支持体と、
ａ）  足又は足部分及び／又は
ｂ）  頭又は頭部分と
を有し、
支持体は、容器のそれぞれ１つの収容部内に挿入可能である。スペーサの足及び／又は頭は所属の支持体に対して拡張された状態で構成されている。足部分及び／又は頭部分はこれに対して拡張されない状態で構成されており、好ましくは段を形成せずに支持体に移行する。最も単純な事例では、支持体は頭部分及び／又は足部分を形成するために単に延長された状態で形成されている。支持体は実質的に円筒状に形成されており、その断面及び高さにおいて容器内部の収容部に適合している。特に、スペーサを組み付け状態で、容器の壁を超えて、上縁部及び下縁部のところで突出しており、収容部の内部で固定可能である
【００１０】
壁を超えて突出する支持体の部分には、足又は足部分及び頭又は頭部分が配置されている。スペーサ／支持体が壁全体を貫通することにより、容器は専らスペーサに載置されており、これにより、最も下側のスペーサは、その上に配置された全ての容器及びスペーサの質量を支持する。
【００１１】
スペーサの種々の有利な実施形態がある。第１の有利な実施態様では、スペーサの支持体が２つの部分から形成されており、足を有する下側支持部と、頭を有する上側支持部とを有し、そして、下側支持部は壁の下縁部のところで孔内へ挿入可能であり、上側支持部は壁の上縁部のところで孔内へ挿入可能である。下側支持部及び上側支持部は、スペーサを固定するために孔内部で互いに着脱可能に結合されるようになっている。孔内部で支持部を結合するために、例えば対応するねじ山部分を有するねじ山結合部、又はバヨネット結合部が設けられていてよい。
【００１２】
２つの部分から成るスペーサの実施形態の代わりに、スペーサの支持体が一体的に形成されており、孔内部で固定可能であってもよい。支持体と拡張された足部分と頭部分とを備えたスペーサ、又は支持体と拡張された頭部分と足部分とを備えたスペーサが、孔内部で好ましくはコッターピン、係止結合部、又は同等の取り付け手段によって固定されていてよい。
【００１３】
一体的な支持体、頭、及び足を備えたスペーサは、孔内に着脱可能であると同時に紛失不能に支承するために、支持体及び頭及び／又は足の対応するねじ山部分を介したねじ結合部を有することができる。
【００１４】
記載された全ての変形実施形態は、支持体を孔内に容易且つ問題なしに挿入し、孔内で容易に固定することを可能にする。
【００１５】
すでに述べたように、孔は側方開口を有していてもよい。側方開口は孔の長手方向軸線に対して平行に延びており、孔の壁を貫通して側方に開いている。このような孔はスペーサの着脱可能な結合のために役立つ。スペーサの支持体はそれぞれ２つの平行な案内面を有しており、案内面が部分円筒形の滑り面を介して互いに結合されており、これにより支持体が孔の側方開口を通って孔内へ挿入可能であり、そして側方開口内で長手方向軸線を中心として支持体を回転させることにより形状的に篏合して支承されるようになっている。このために、孔の側方開口の開口幅は支持体の滑り面の間隔に適合されている。組み立て状態において、支持体は孔内部で形状的に篏合して支承されており、部分円筒形の滑り面は孔の内壁に当接している。このような固定の変形実施形態によって、一体的な支持体が足及び頭と着脱不能に結合されているスペーサを使用することもできる。
【００１６】
積み重ね状態における容器の安定な支承のために、本発明の好ましい実施態様によれば、
ａ）  スペーサの頭又は頭部分、及び
ｂ）  スペーサの足又は足部分が、
それらの端部で、対応する切欠きと隆起部とを有しており、これにより積み重ね状態で容器の側方変位が阻止されるようになっている。最も簡単な事例では、このような切欠き及び隆起部は環状又は円形の溝及びキーであってよい。これらの溝及びキーは、互いに上下に配置された２つのスペーサの嵌合を形成する。
【００１７】
スペーサ、特に支持体及び／又は頭及び／又は足は、好ましくは高強度の緻密な高性能セラミック、特に、好ましくは有孔率が５％未満の酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）から成っている。これにより、スペーサは、セラミック又はムライト物質から製造された容器よりも化学的機械的に著しく安定に構成されている。
【００１８】
本発明のさらなる好ましい実施態様及び具体的な実施形態を図面に基づいて以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は従来技術に基づく３つの容器から成る積み重ねを示す図である。
【図２ａ】図２ａは２つの部分から成るスペーサを備えた容器を示す図である。
【図２ｂ】図２ｂは２つの部分から成るスペーサを備えた容器を示す図である。
【図３ａ】図３ａは一体的なスペーサを備えた容器を示す詳細図である。
【図３ｂ】図３ｂは一体的なスペーサを備えた容器を示す詳細図である。
【図４ａ−ｅ】図４ａ−図４ｅは側方に開かれた収容部を備えた容器をそれぞれ示す詳細図である。
【図４ｆ−ｇ】図４ｆ及び図４ｇはスペーサをそれぞれ示す断面図である。
【図４ｈ】図４ｈは積み重ねられた容器を示す詳細図である。
【図５ａ−ｂ】図５ａ及び図５ｂは炉を容器と一緒に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の第１実施例が図２ａ及び図２ｂに示されている。ここに図示された容器１０は底部１１と壁１２とを有しており、これにより容器１０は、粉末混合物を収容するためにボウル状に形成されている。壁１２は下縁部１３と上縁部１４とを有しており、これら縁部の間で孔１５の形態を成す収容部によって貫通されている。孔１５はスペーサ１６を収容するために有用である。スペーサは図示の実施例では２つの部分から形成されており、下側支持部１８と上側支持部１９とから成る支持体１７を有している。下側支持部１８は足２０と結合しているのに対して、上側支持部１９は頭２１と結合している。スペーサ１６を容器１０と着脱可能に取り付けるために、下側支持部１８は下方から孔１５内へ挿入される。上側支持部１９は、上側及び下側支持部１８，１９が互いに衝突するまで、上縁部１４のところで孔１５内へ挿入される。その場所で、支持部１８，１９は、適宜の着脱可能な結合手段を介して、例えばねじ結合部を介して、又はバヨネット結合部を介して互いに着脱可能に結合することができる。スペーサ１６の固定後、複数の容器１０を互いに上下に積み重ねることができ、この場合に容器１０は互いに接触することがなく、また接触領域を形成することもない。
【００２１】
図２ｂは、本発明による３つの容器１０から成る積み重ねを示している。これらの容器の間には、プロセスガスの供給のために、そして反応に起因したガスの導出のために、従来技術と比較してより大きい間隔Ａが形成されている。さらに図２ｂにおいてすでに明らかに判るように、全ての容器１０の総質量はスペーサ１６によって支持される。なぜならば、これらのスペーサは容器１０の孔１５を完全に貫通しているからである。最も下側の容器１０はこうしてその自己質量だけを支持し、ひいてはその容器の上に配置された容器１０の質量を支持することはない。
【００２２】
図３ａ及び図３ｂは、スペーサ１６を有する容器１０のさらに別の実施態様を示している。スペーサ１６は側方で閉じられた孔１５内に配置されている。両実施例では、支持体１７に配置された足２０が容器１０の底部１１に当接するまで、スペーサ１６は下縁部１３のところで孔１５内に挿入される。このような位置では、スペーサ１６の支持体１７は容器１０の上縁部１４を超えて突出し、ひいては頭部分２２を形成している。なぜならば支持体１７はその場所では、別個の拡張された頭と結合されていないからである。スペーサ１６はこのような位置では、図３ａによればコッターピン２３によって、そして図３ｂによれば係止結合部２４によって固定される。容器１０の積み重ね状態では、支持体１７の頭部分２２は足２０の切欠き２５内に係合するので、側方変位が形状的な嵌合によって阻止される。壁１２内部及び／又は支持体１７内部にコッターピン２３を収容するための横方向孔は、積み重ね状態で容器１０の壁に力が加えられない程度に大きい。コッターピン２３は、スペーサ１６もしくは支持体１７が、１つの容器１０を高く持ち上げた時に収容部から滑脱するのを阻止するにすぎない。
【００２３】
図３ａ，ｂに示された実施態様の代わりに、支持体１７は上縁部１４で容器１０の孔１５内に挿入することもできる。この場合、スペーサ１６は頭２１と、容器１０の下縁部１３で突出する足部分とを有している。なお、このような別の実施態様の機能は、図３ａ及び３ｂに示されたものの機能と同様である。
【００２４】
図４ａ〜図４ｈは図２ａ，ｂ及び図３ａ，ｂとは別の容器１０の実施態様を示しており、この容器１０は、孔１５として形成された収容部の側方開口３５を備えている。図４ａは、壁１２内に孔１５が形成された容器１０を平面図で示している。孔１５は側方へ向かって開かれており、孔１５の直径Ｄよりも小さな開口幅Ｂを有している。このような孔１５内には、図４ｆ及び４ｇに示されているように、スペーサ１６の支持体１７を側方から挿入することができる。図示のスペーサ１６は頭２１と足２０とを有している。頭及び足は支持体１７によって互いに結合されている。支持体１７は平行な案内面２６を有している。これらの案内面は部分円筒形の滑り面２７を介して互いに結合されている。案内面２６は、支持体１７を孔１５内へ挿入するのを可能にする程度の大きさで互いに間隔を置いて設けられている。このことは特に図４ｂ及び４ｃに示されている。支持体１７が孔１５内部に完全に達する（図４ｃ）とすぐに、長手方向軸線を中心として支持体１７を回転させることにより、スペーサ１６は孔１５内部に固定される（図４ｄ，ｅ）。スペーサ１６を回転可能にするために、頭２１には平行なレンチ係合面３４が形成されている。これらのレンチ係合面は、ねじ工具のための当接面を形成する。側方で開かれた孔１５を使用することにより、一体的なスペーサ１６、すなわち一体的な支持体１７を有するだけでなく、頭２１及び足２０とも一体的に結合されているスペーサ１６を使用することができる。
【００２５】
スペーサ１６は手動又は自動でロボットによって収容部内に挿入され、そして収容部内で固定されることができる。
【００２６】
図４ｈは、積み重ねられた容器１０を示す詳細図である。これらの容器はそれぞれ、側方案内面２６を備えたスペーサ１６と結合されており、側方案内面は側方で開かれた孔１５内に位置し、孔内に形状的篏合によって固定されている。
【００２７】
図５ａには、炉２８への容器１０の自動的な装填、及びそれぞれ１つのロボット２９，３０による容器１０の自動的な取り出しが示されている。炉２８の左側には、第１ロボット２９が位置している。第１ロボットは、粉末混合物で充填された複数の容器１０を互いに上下に積み重ねる。互いに上下に積み重ねられたそれぞれ３つの容器１０を、続いて適宜の輸送装置３１によって輸送方向３２で、炉２８内へ搬入する。炉２８の右側で各容器１０を個別にさらなるロボット３０によって受容してさらなる輸送のために供給する前に、炉内で規定のプロセスに応じて粉末混合物を熱で処理する。
【００２８】
図５ｂは炉２８を輸送方向３２で示す断面図であり、容器１０を所定の間隔を置いて支承することの利点を明らかにしている。なぜならば、容器の間にはスペーサ１６によってより大きい間隔Ａが存在し、これにより、プロセスガスを効果的に供給することができ、そして場合によっては生じる反応ガスを、炉２８の底部又は壁に設けられた相応の開口３３を通して効果的に導出することができるからである。さらに、間隔Ａが比較的大きいことにより、より効果的な熱処理がもたらされる。
【符号の説明】
【００２９】
１    容器
２    切欠き
３    接触領域
４    粉体床
１０    容器
１１    底部
１２    壁
１３    下縁部
１４    上縁部
１５    孔
１６    スペーサ
１７    支持体
１８    下側支持部
１９    上側支持部
２０    足
２１    頭
２２    頭部分
２３    コッターピン
２４    係止結合部
２５    切欠き
２６    案内面
２７    滑り面
２８    炉
２９    ロボット
３０    ロボット
３１    輸送装置
３２    輸送方向
３３    開口
３４    レンチ係合面
３５    側方開口
Ａ    間隔
Ｂ    開口幅
Ｄ    直径
【図１】
2021533327.tif 000003
【図２ａ】
2021533327.tif 000004
【図２ｂ】
2021533327.tif 000005
【図３ａ】
2021533327.tif 000006
【図３ｂ】
2021533327.tif 000007
【図４ａ】
2021533327.tif 000008
【図４ｂ】
2021533327.tif 000009
【図４ｃ】
2021533327.tif 000010
【図４ｄ】
2021533327.tif 000011
【図４ｅ】
2021533327.tif 000012
【図４ｆ】
2021533327.tif 000013
【図４ｇ】
2021533327.tif 000014
【図４ｈ】
2021533327.tif 000015
【図５ａ】
2021533327.tif 000016
【図５ｂ】
2021533327.tif 000017
【国際調査報告】
2021533327.tif 000018
2021533327.tif 000019
2021533327.tif 000020
2021533327.tif 000021
2021533327.tif 000022