(57)【要約】【課題】微細ミストの定格噴霧量の確保を可能とした粉体製造装置を提供する。【解決手段】噴霧された粉体原料を含む微細ミストを一次貯留する微細ミスト貯留部５２の上部に、この微細ミスト貯留部５２から供給された微細ミストを粉体処理する筒状の反応部５３が形成された粉体生成器１１を備えた粉体製造装置１において、微細ミスト貯留部５２内の微細ミストを微細ミスト貯留部５２外を経て、再度微細ミスト貯留部５２内に戻す循環管路２１を設けた構成としてある。【選択図】  図１
2004290796.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴霧された粉体原料を含む微細ミストを一次貯留する微細ミスト貯留部の上部に、この微細ミスト貯留部から供給された微細ミストを粉体処理する筒状の反応部が形成された粉体生成器を備えた粉体製造装置において、上記微細ミスト貯留部内の微細ミストを上記微細ミスト貯留部外を経て、再度上記微細ミスト貯留部内に戻す循環管路を設けたことを特徴とする粉体製造装置。
【請求項２】
上記循環管路が断熱材で覆われた、又は加熱装置を有することを特徴とする請求項１に記載の粉体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、２次電池や半導体の材料の製造に適用される粉体製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図３に示す粉体生成器５０を備えた粉体製造装置が公知である。この粉体生成器５０は、中空体で、微細ミスト導入部５１と微細ミスト貯留部５２と反応部５３とに大別され、微細ミスト導入部５１は、粉体生成器５０の下部側方に設けられ、微細ミスト貯留部５２の上方に筒状の反応部５３が続いている。
【０００３】
微細ミスト導入部５１は、微細ミスト貯留部５２の側方に固定され、微細ミスト貯留部５２に向かって広がった漏斗形状を有する導入管６１と、この導入管６１の小径側端部に取り付けられ、粉体原料を含んだ溶液と高圧空気とを微細ミスト貯留部５２に向けて噴霧する流体ノズル、例えば２流体ノズル６２とから形成されている。
【０００４】
微細ミスト貯留部５２は、２流体ノズル６２から噴霧された粉体原料を含んだ微細ミストを拡散させる容積を有し、上記微細ミストを一旦貯める空間を内部に有している。
反応部５３では、微細ミスト貯留部５２から供給された微細ミストから熱分解により微細な粉体が合成され、反応部５３の上部から排ガスとともにこの粉体は続く粉体分離工程に導かれる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した粉体製造装置の場合、２流体ノズル６２から噴霧された流体の高速流れの部分が周囲に比して高圧になる。このため、上記高速流れの部分から上記周囲に向かって低くなる圧力分布が生じ、図３において矢印Ａで示すように、上記高速流れの周囲に２流体ノズル６２に向かう逆流が生じる。この結果、噴霧ミストの拡散が阻害され、定格噴霧量が得られないという問題があった。
本発明は、斯る従来の問題をなくすことを課題としてなされたもので、微細ミストの定格噴霧量の確保を可能とした粉体製造装置を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、第１発明は、噴霧された粉体原料を含む微細ミストを一次貯留する微細ミスト貯留部の上部に、この微細ミスト貯留部から供給された微細ミストを粉体処理する筒状の反応部が形成された粉体生成器を備えた粉体製造装置において、上記微細ミスト貯留部内の微細ミストを上記微細ミスト貯留部外を経て、再度上記微細ミスト貯留部内に戻す循環管路を設けた構成とした。
【０００７】
第２発明は、第１発明の構成に加えて、上記循環管路が断熱材で覆われた、又は加熱装置を有する構成とした。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図１及び２は、本発明に係る粉体製造装置１を示し、この粉体製造装置１は、粉体生成器１１と粉体収集部１２と吸引機１３とを備え、それぞれはダクト１４及び１５を介して連通している。
【０００９】
粉体生成器１１は、上述した粉体生成器５０と同様、微細ミスト導入部５１と微細ミスト貯留部５２と反応部５３とを備えており、これらの内、粉体生成器５０と互いに共通する部分については、同一番号を付して説明を省略する。ただし、粉体生成器１１には、微細ミスト貯留部５２内の微細ミストを微細ミスト貯留部５２外を経て、再度微細ミスト貯留部５２内に戻す循環管路２１が設けられている。
【００１０】
そして、この循環管路２１により微細ミストを循環させることにより、図３において矢印Ａで示すような逆流が生じる領域が殆どなくなり、定格噴霧量が確保されるようになる。具体的には、２流体ノズル６２に定格噴霧量が２Ｌ／Ｈ（高圧空気３ｋｇ／ｃｍ２）のものを粉体生成器５０に使用した場合、噴霧量が１〜１．５Ｌ／Ｈであったのに対して、上記定格噴霧量のものを粉体生成器１１に使用すると定格噴霧量と同量の２Ｌ／Ｈが得られた。また、２流体ノズル６２は１〜２ｍの噴霧距離を必要とし、粉体生成器５０の場合、微細ミスト導入部５１または微細ミスト貯留部５２が大きくなり、長くなるのに対して、粉体生成器１１の場合には、これらを小さくすることができ、全体的にコンパクトな形状のものにすることが可能となっている。
【００１１】
反応部５３は、内部で均一に燃焼するように軸心周りに均等に配設された複数のバーナ２２と、バーナ２２の下方の空間に冷却ガス、例えば冷却空気を供給するための冷却ガス供給手段２３とを備えている。そして、バーナ２２への燃料の流量を調節することにより、また冷却ガス供給手段２３からの冷却ガスの流量を調節することにより反応部５３内における温度調節が可能となっている。なお、冷却ガス供給手段２３は必ずしも必要とするものではない。
【００１２】
粉体収集部１２は、内部に微粒子とガスとを分離するフィルター部材、例えばバグフィルター２４を内蔵している。
吸引機１３は、ダクト１４、粉体収集部１２内のバグフィルター２４及びダクト１５を介して粉体生成器１１内を吸引し、バグフィルター２４を通過したガスを外部に排出するように設けられている。従って、粉体生成器１１内には、この吸引機１３の作用により、微細ミスト導入部５１から微細ミスト貯留部５２、反応部５３を経て、ダクト１４に向かう流体の流れが形成される。
なお、循環管路２１は、断熱材で覆われているか、又は加熱装置を有するのが望ましく、これにより循環する流体の温度低下を抑制することができ、その結果、反応部５３内での温度管理が容易になる。
【００１３】
次に、上記構成からなる粉体生成器１１における粉体生成プロセスについて説明する。
２流体ノズル６２には、図示しない圧送器により水酸化物、硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩等の溶液が圧送され、２流体ノズル６２の先端部で高速でぶつかり合い，微細化し、高圧空気とともに微細化した上記溶液が導入管６１内に噴霧される。この際、２流体ノズル６２近傍での流体速度は計算値では２００ｍ／ｓｅｃを超える。そして、微細ミストは２流体ノズル６２から数ｍ離れた位置で、定格ミストサイズとなる。例えば、定格噴霧量が２Ｌ／Ｈ、高圧空気３ｋｇ／ｃｍ２で約１〜２ｍ離れた位置で平均径１０μｍ程度の微細ミストが生成される。
【００１４】
さらに、この微細ミストは、導入管６１から微細ミスト貯留部５２内に流入し、流速が減じられて層流化するとともに、比較的大きな径の微細ミストは壁面に接触すると濡れて微細ミスト貯留部５２でトラップされるのに対して、比較的小さい径の微細ミストは壁面に接触しても微細ミスト自身の表面張力が大きく濡れない。この結果、径の分布標準偏差が小さい微細ミストが残存することになり、この残存した微細ミストは、一部は循環管路２１に流入し、残りの部分が微細ミスト貯留部５２からダクト１４に向かって吸引され、反応部５３に至る。この循環管路２１への流体の流れは、２流体ノズル６２の先端部近傍での流体の流れを阻害することはない。
なお、この循環管路２１は複数設けられてもよく、導入管６１への帰還部は、図示するように２流体ノズル６２に後方位置が好ましいが、導入管６１の速部であってもよい。
【００１５】
微細ミストが微細ミスト貯留部５２から反応部５３のバーナ２２の箇所に至ると、瞬時に熱分解、溶融、合成が起こり、目的とする粉体処理が行われる。
例えば、マンガン酸リチウムを硝酸塩溶液を用いて作成する場合は、急激な温度勾配の雰囲気下では、マンガン酸リチウムは所望形状の微粉体にならないことがある。このため、反応部５３での昇温速度を厳密に管理する必要がある。粉体生成器１１では、図示しない温度制御装置により上述したバーナ２２の燃料流量或いは冷却ガス供給手段２３からの冷却ガス流量を調節して、最適な温度分布を形成することが可能となっている。
【００１６】
このようにして熱分解させて得られた粉体は、径がナノメートルオーダの超微粒粉体となり、排ガスとともに粉体生成器１１からダクト１４を経由して粉体収集部１２に至る過程で粉体収集部１２の耐熱温度以下に冷却される。そして、固の粉体は排ガスとともに粉体収集部１２に導かれ、バグフィルター２４により排ガスと分離され、粉体は粉体収集部１２内に収集され、バグフィルター２４を通過した排ガスはダクト１５を介して吸引機１３により外部に排出される。
【００１７】
なお、粉体生成器１１内の圧力は大気圧より低くてもよく、大気圧でもよく、大気圧よりも高くてもよい。さらに、粉体生成器１１内の雰囲気ガスの種類については、何等限定するものでなく、種々の雰囲気ガスが適用される。
また、本発明は、反応部５３のバーナ２２に代えて、電極を配設し、電極間でプラズマを発生させ、微細ミストを熱分解させるようにしてもよい。
さらに、本発明は、微細ミスト導入部５１の数についても限定するものでない。
その他、本発明は、２流体ノズル６２に限定するものでなく、複数のノズルを用いて微細ミスト導入部５１へ微細ミストを噴出するようにしてもよい。
【００１８】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、第１発明によれば、微細ミスト貯留部内の微細ミストを上記微細ミスト貯留部外を経て、再度上記微細ミスト貯留部内に戻す循環管路を設けた構成としてある。
このように循環管路を設けることにより、噴霧された微細ミストを含む流体を循環させることができ、噴霧された流体の高速流れの周囲で逆流が生じる領域が殆どなくなり、定格噴霧量が確保されるようになり、この結果微細ミスト導入部或いは微細ミスト貯留部も小さくし、コンパクトなものにすることができるという効果を奏する。
【００１９】
第２発明によれば、第１発明の構成に加えて、上記循環管路が断熱材で覆われた、又は加熱装置を有する構成としてある。
このため、循環管路内を循環する流体の温度低下を抑制でき、反応部での温度管理が容易になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る粉体製造装置の全体構成の概略を示す図である。
【図２】図１に示す粉体製造装置のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】従来の粉体製造装置の概略を示す図である。
【符号の説明】
１  粉体製造装置
１１  粉体生成器
１２  粉体収集部
１３  吸引機
１４，１５  ダクト
２１  循環管路
２２  バーナ
２３  冷却ガス供給手段
２４  バグフィルター
５０  粉体生成器
５１  微細ミスト導入部
５２  微細ミスト貯留部
５３  反応部
６１  導入管
６２  ２流体ノズル
Ａ  矢印
【図１】
2004290796.tif 000003
【図２】
2004290796.tif 000004
【図３】
2004290796.tif 000005