(57)【要約】    【課題】消石灰のような、貯蔵容器や配管に付着しやすい粉体の付着性を評価する、簡易であるが的確であって、実装置の設計に参考になるデータが得られる方法および装置を提供する。    【解決手段】一定量の粉体を円筒容器内に入れ、蓋をして、円筒容器を、軸を水平に保って所定の速度で回転させ、所定時間ののち円筒容器の蓋を開けて倒立させて粉末を排出し、内壁に付着して残存した粉体の割合を測定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器や配管に対する粉体の付着性を評価する方法であって、一定量の粉体を円筒容器内に装入し、その円筒容器を、軸を水平に保って所定の速度で回転させ、所定時間ののち円筒容器の蓋を開けて倒立させて粉末を排出し、内壁に付着して残存した粉体の装入量に対する割合を算出して付着率とすることからなる評価方法。
【請求項２】
粉体の付着性を評価すべき容器や配管の材料と同じ材料で製作した円筒容器を使用して実施する請求項１の評価方法。
【請求項３】
円筒容器の内壁の状態を、粉体の付着性を評価すべき容器や配管の内壁の状態に近い状態にして実施する請求項２の評価方法。
【請求項４】
円筒容器内の雰囲気を、粉体の付着性を評価すべき条件に応じて設定して実施する請求項１の評価方法。
【請求項５】
回転中の円筒容器から静電気を除去しつつ、または円筒容器に静電気を印加しつつ実施する請求項１の評価方法。
【請求項６】
付着性を評価すべき粉体が消石灰の微粉末であり、容器や配管の材質が構造用炭素鋼またはステンレス鋼である請求項１の評価方法。
【請求項７】
容器や配管に対する粉体の付着性を評価する装置であって、少なくとも一方の端にフランジを設けた円筒と、このフランジに着脱させることにより容器を開閉可能にする蓋とからなる円筒容器に、この円筒容器を、その軸を水平に保って所定の速度で回転させることができる回転台を組み合わせてなる装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、種々の粉体がその貯蔵中に容器の内壁に、または搬送中に配管の内壁に付着する付着性を評価する方法と、その方法の実施に使用する装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
粉体、とくに微粉末の取り扱いに当たっては、粉体をサイロのような貯蔵容器に貯蔵している間に器の内壁に付着したり、重力や気流を利用して搬送する場合にその配管の内壁に付着したりして、さまざまなトラブルが生じる。そこで、粉体の容器や配管への付着性を事前に知ることは、そのトラブルを防止する対策を立てるうえで重要である。そのためには、粉体が実際の使用時にどのような付着性を示すかを、正確に、しかし簡易に評価する技術を確立することが必要である。
【０００３】
消石灰は、工業用粉体の代表例ということができ、種々の産業の分野で、また環境技術の分野で広く利用されているが、付着性が強く、取り扱いがやっかいなことでも知られている。とりわけ、都市ゴミの焼却設備において燃焼ガスから酸性ガスを除去する目的で煙道に吹き込まれる消石灰は、高反応性をもたらす粒度の細かさと表面性状からして、すこぶる付着性が強いため、貯蔵サイロのブリッジやラットホール、または管路の狭窄や閉塞により、一定量の供給を円滑に行なうことに困難を感じることが多い。
【０００４】
粉体の付着性を評価する方法は、これまでも種々考案され、実用化されてきているが、評価の結果が実際の使用の状況と合致しない場合が多く、また、測定に長時間を要するなど、必ずしも満足すべき状況にはない。その理由は、実際の使用条件を適切にシミュレートできないことや、測定条件の変更が容易にできないことが挙げられる。
【０００５】
粉体の付着性に関しては、主として粉末粒子の間に作用する力、すなわち凝集力の観点から研究が行なわれ、２個の粒子間には、ファンデルワールス力、静電気力、液架橋力の３種の力が働くと説明されている。この作用力に着目して、いくつかの付着力測定法が開発された。傾斜箱法、水平引張り型二分割セル法、吊り下げ式引張り破断法がその代表である（非特許文献１）。これらの方法を実施するための測定器で市販されているものもある。しかし、これらの試験法は、その準備も含めて測定に長時間を要したり、測定結果のバラツキを小さくするためにはある程度の実験スキルが必要であったりする上、結果が実際の付着状況と合致しないことも多かった。
【非特許文献１】羽多野・山崎・浅井『はじめての粉体技術』（２００３年）工業調査会
【０００６】
消石灰に関しては、これらの方法に加え、実際に使用される設備を相似的に縮小して、たとえば粉体の貯蔵容器を１／２０程度にスケールダウンした実験装置を作り、そこでの付着状況から実使用時の付着状況を予測しようとすることが試みられている。ゴミ焼却設備の排ガス浄化剤として使われる消石灰は、通常、貯蔵容器から内径１００〜２００ミリ、長さ１０〜５０メートルの合成樹脂製の配管内を空気圧送されて、煙道内に噴霧される。配管内には銅線を巻いて、静電気の除去をはかるのがふつうである。そこで、このような配管内の付着状況を予測するために、実験室内にて５〜６メートル長さのパイプ内に長時間消石灰を流すような測定実験も試みられているが、実験時間が長く、また大量のサンプルを必要とするといった問題や、実体の一部をシミュレートしているにすぎないので、必ずしも的確な予知ができるわけではない。現実の焼却設備においては、消石灰を煙道まで圧送する配管の材質や、静電気除去の程度が場所によって異なるとか、圧送空気の水分や炭酸ガス濃度が異なるとかの問題もあり、それらに簡単に対応できるような測定技術は確立されていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、このような状況から一歩前進し、粉体の付着性を評価する、簡易であるが的確であって、実装置の設計に参考になるデータが得られる方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の方法は、容器や配管に対する粉体の付着性を評価する方法であって、一定量の粉体を円筒容器内に装入し、その円筒容器を、軸を水平に保って所定の速度で回転させ、所定時間ののち円筒容器の蓋を開けて倒立させて粉末を排出し、内壁に付着して残存した粉体の装入量に対する割合を算出して付着率とすることからなる評価方法である。
【０００９】
上記の方法を実施するための本発明の装置は、容器や配管に対する粉体の付着性を評価する装置であって、図１に示すような、少なくともいったん両端にフランジ（２）を設けた円筒（１）とこのフランジに着脱可能な２枚の蓋（３）とからなる円筒容器に、この円筒容器を、その軸を水平に保って所定の速度で回転させることができる、回転台を組み合わせてなる装置である。回転台は、図２に示した例は、モーター（４）によりベルト（５）およびプーリー（６）を通じて回転駆動される主軸（７）と補助軸（８）とからなる構造のものであるが、そのほかの構造のものであってもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の方法により粉体の付着性を評価すれば、簡易な装置を用いて、測定に必要な粉体のサンプルをそれほど多量に必要とすることなく、かつ、測定のためのスキルも要することなく粉体の付着性を知ることができる。そのデータは、取り扱いの対象となる粉体の貯蔵や搬送のための装置を設計する上で役立つし、装置がすでに定まっている場合は、その装置に使用するに適切な粉体を選択する上で役立つ。後記する実施態様を選べば、円筒容器内の雰囲気を制御したり、静電気除去の条件などを変更して試験を実施したりできるので、粉体使用の現実により近い条件のもとでの付着性評価が可能となる。本発明は、消石灰を対象にしたときその意義が高いが、それ以外の粉体に関しても適用でき、その用途は広い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
円筒容器を、粉体の付着性を評価すべき容器や配管の材料と同じ材料で製作し、それを使用することによって、粉体取り扱いの実際条件に近い条件で付着性を評価することができる。この場合、とくに円筒容器の内壁の状態を、粉体の付着性を評価すべき容器や配管の内壁の状態に近い状態、たとえば、平滑さであるとか、何らかの表面処理が施されている場合はその状態を再現して、付着性の測定を行なうことが推奨される。付着性を評価すべき粉体が消石灰の微粉末である場合、容器や配管の材質としてよく使用する構造用炭素鋼、または場面に応じてはステンレス鋼を選択して付着性を測定することにより、現実に近い条件で評価をすることができる。
【００１２】
回転する円筒容器内の雰囲気に関し、粉体の付着性を評価すべき条件に合致した条件を与えて付着性の測定を行なうこともまた、好適な実施態様のひとつである。都市ゴミ焼却施設の排ガス浄化のため煙道に吹き込む消石灰を空気流にのせて搬送する場合、その空気の組成、とくに水分含有量などは天候や季節によって変化するし、煙道近くでは、炭酸ガスの濃度も増加する傾向にある。そうした条件の違いは消石灰の付着性に影響を与える。そこで、円筒容器内に水蒸気や炭酸ガスを入れ、またはドライアイスを加えるなどして、その条件を再現し測定を行なうことができる。
【００１３】
粉体が通過するときの管路との摩擦によって発生する静電気が、付着の一因であることはよく知られており、静電気の影響を調べるため、すでに試みられているところであるが、容器の材質を選択して円筒容器の導電性を変えたり、一部に導線を埋め込んだりすることや、回転中の円筒容器から静電気を除去しつつ、または円筒容器に静電気を印加しつつ、実体に則した状態で付着性の評価を行なうことができる。
【００１４】
実際の配管の内面に凹凸があるような場合、円筒内壁に任意に凹凸を付けることによって実際に近づけ、その条件下における付着状況を観察することもできる。
【００１５】
円筒容器の寸法は、粉体の付着性が問題になる実際の条件を考慮して適切に定めればよく、たとえば比較的細い配管内部を流通させる場合は、それに応じた細い内径をもつ円筒を選択すべきである。形状は、後記する実施例に挙げたような、内径と長さがほぼ等しいものが使いやすい。回転速度は、実施例にみるように、あまり問題にならないので、試験を実施しやすい数十〜１００rpm程度が適切である。
【実施例】
【００１６】
粉体を入れて回転させる円筒容器として、下記の３種を用意した。
（１）ＪＩＳ規格の一般構造用圧延鋼材（ＳＳ材）製で、内径１３０mm、長さ１４０mmで内容積は１８５０ｃｃ。
（２）アルミナ製のポットミル（参考例）。外形１５２mm、内径１２８mm、長さ１３０mm、内容積１６５０ｃｃで、底は閉じており、口部はややすぼまっている。
（３）アクリル樹脂製で、寸法、内容積とも１）に同じもの。
【００１７】
測定対象の粉末は、粒度分布や表面処理条件を変更し、付着性を意図的に変えた、下記３種の消石灰である。
（Ａ）付着傾向がほとんどなく、空気流にのせて搬送する配管の内径が８０〜８５mm程度でも、全く詰まりを生じないもの。
（Ｂ）付着傾向があり、内径８０〜８５mmの配管を用いて空気流で搬送することを１ヶ月程度続けると、つまりを生じるもの。
（Ｃ）付着傾向が高く、内径８０〜８５mmの配管を用いて空気流で搬送すると、１週間で詰まりを生じるもの。
【００１８】
消石灰（Ａ）〜（Ｃ）のそれぞれ２５０ｇずつを円筒容器１および２に入れ、それを一対の、水平に並行に並んだ回転軸を有する台、具体的にはポットミル用の回転台の上に載せた。この一対の回転軸を同じ速度で同一方向に回転させることによって、その上の円筒容器を、速度１００rpmで回転させた。１５分間、３０分間、６０分間、９０分間、円筒容器２についてはさらに１８０分間回転させた後、蓋を外し、静かに倒立させて、内壁に付着していない消石灰を、円筒容器から自然に落下させて排出した。排出した重量を測定し、装入した２５０gからこの付着していない重量を差し引いた量を付着量とし、これを装入量の２５０gで除した値（％）を、「付着率」とした。なお、円筒容器を倒立させた際に、付着していない消石灰が落下するのに引きずられて付着したものも若干剥離して落下するが、とくに衝撃を与えない限り、その量はわずかであることが確認された。
【００１９】
回転時間と付着量との関係を、円筒容器１、すなわちＳＳ材の場合は図３に、円筒容器２、すなわちアルミナ製ポットの場合は図４に、それぞれ示した。容器の回転速度はいずれも１００rpmである。これらの結果から、付着量は回転時間とともに増加するが、約３０分で飽和すること、そして飽和した付着量の多寡が、実使用時の付着挙動に定性的に合致していることがわかる。従って、必要な回転時間は最長でも３０分間程度であり、図１（ＳＳ材）のような場合は、１０分間程度でも付着性を判断できることになる。
【００２０】
つぎに、円筒容器３、すなわちアクリル樹脂製の容器において、上記と同様の試験を３０分間行った。回転時間と付着量との関係を図５に示したが、消石灰Ｂ，Ｃの付着量が、実装置での付着性の傾向と合致していなかった。これらの結果から、付着性評価の対象とする粉体に応じて円筒容器の材質を選定することが重要であり、すくなくとも消石灰に関しては、アクリル樹脂製は適切でないことがわかった。
【００２１】
円筒容器の回転速度の影響をみるために、前記の消石灰Ｃと円筒容器１との組み合わせについて、回転時間を１５分間の一定にし、回転速度を３０rpm、６０rpmまたは９０rpmとして試験を行なった。その結果を図１のデータを併せて掲げればつぎのとおりであって、
回転速度（rpm）  １００  ９０  ６０  ３０  
付着率（％）       ２６  ２２  ２３  １９
回転速度の増大に伴って付着率が漸増する傾向が見られるが、６０〜１００rpmにおいては回転数が付着率に与える影響は小さく、付着性評価に当たっては、このような領域にある回転数を選んで試験を実施すれば、円筒容器の回転速度による影響を避けてデータをとれることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の粉体の付着性を評価する方法に使用する円筒容器の形状を示す斜視図。
【図２】本発明の粉体の付着性を評価する方法に使用する回転台の形状を示す図であって、Ａは平面図、Ｂは側面図。
【図３】本発明の実施例のデータであって、ＳＳ材製の円筒容器に３種の消石灰粉末を入れて回転させたときの、試験時間と付着率との関係を示すグラフ。
【図４】やはり本発明の実施例のデータであって、アルミナ製のポットに３種の消石灰粉末を入れて回転させたときの、試験時間と付着率との関係を示すグラフ。
【図５】本発明の参考例のデータであって、アクリル樹脂製の円筒容器に３種の消石灰粉末を入れて回転させたときの、試験時間と付着率との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【００２３】
１  円筒          ２  フランジ
３  蓋            ４  モーター
５  ベルト        ６  プーリー
７  主軸          ８  補助軸
【図１】
2008070342.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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