(57)【要約】【課題】  高い粒子供給速度で微小粒子を供給しても、不良品が良品に混入することなく微小粒子の真球度を選別することができる。【解決手段】  粒子落下板に横方向の振動を付与しながら微小粒子５０を落下させて真球度がよい良品５０Ａと真球度が悪い不良品５０Ｂとを選別し、不良品５０Ｂは、粒子落下板２２の途中に設けられた切欠き４６Ｎを通して粒子落下板２２から落ち込ませて粒子落下板２２の下方で回収する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
選別すべき微小粒子を上方から下方に落下させる粒子落下板から成る粒子落下手段と前記粒子落下板に横方向の振動を付与して前記微小粒子を真球度に応じて選別する振動付与機構とを備えた微小粒子の真球度選別機において、前記粒子落下手段は、前記粒子落下板の不良品落下領域に設けられ不良品を前記粒子落下板の途中から回収する不良品回収部を備えていることを特徴とする微小粒子の真球度選別機。
【請求項２】
請求項１に記載の微小粒子の真球度選別機であって、前記不良品回収部は前記粒子落下板に設けられた少なくとも１つの切欠きから成っていることを特徴とする微小粒子の真球度選別機。
【請求項３】
請求項２に記載の微小粒子の真球度選別機であって、２つ以上の切欠きが横方向に間隔をあけて設けられていることを特徴とする微小粒子の真球度選別機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小粒子の真球度選別機の改良に関し、特に、高温ガス炉燃料用微小粒子が所定の範囲の真球度を有することを確認するのに好適に用いることができる微小粒子の真球度選別機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高温ガス炉は、燃料を含む炉心構造を熱容量が大きく高温で健全性を維持する黒鉛で構成し、炉心を冷却するために、高温下でも化学反応が起こることがないヘリウムガス等を冷却ガスとして用いているので、固有の安全性が高く、約９００℃の高い出口温度のヘリウムガスを回収して、この高温熱を発電、水素製造、化学プラント等の広い分野で利用している。
【０００３】
この高温ガス炉の燃料は、二酸化ウランをセラミック状に焼結した直径が約３５０〜６５０ミクロンの燃料核の周囲に４層の被覆を施して形成されている。第一層は、密度が約１ｇ／ｃｍ３の低密度熱分解炭素の被覆であり、これは、ガス状の核分裂生成物（fusion  product＝ＦＰ）のガス溜めとしての機能と燃料核のスウェリングを吸収するバッファとしての機能とを併せ持っている。第二層は、密度が約１．８ｇ／ｃｍ３の高密度熱分解炭素の被覆であり、これは、ガス状ＦＰの保持機能を有する。第三層は、密度が約３．２ｇ／ｃｍ３の炭化珪素（ＳｉＣ）の被覆であり、これは、固体ＦＰの保持機能を有すると共に、被覆の主要な補強部材としての機能を有する。最後に、第四層は、第二層と同様に、密度が約１．８ｇ／ｃｍ３の高密度熱分解炭素の被覆であり、これは、ガス状ＦＰの保持機能と第三層の保護層としての機能を有する。
【０００４】
このようなウラン燃料の一般的な被覆燃料粒子は、約５００〜１０００ミクロンの直径を有する。この被覆燃料粒子は、黒鉛マトリックス中に分散させ一定の形状の燃料コンパクトの形態に成型加工され、このコンパクトの一定数量を黒鉛筒に入れ、上下を栓で閉じて燃料棒とされる。この燃料棒は、六角柱型黒鉛ブロックの複数の挿入口に差し込まれ、多数個の六角柱型黒鉛ブロックをハニカム配列に多段に重ねて炉心を構成している。
【０００５】
高温ガス炉の燃料は、一般的には、次のようにして製造される。まず、酸化ウランの粉末を硝酸に溶かして硝酸ウラニル原液とし、この硝酸ウラニル原液に純水、増粘剤を添加し攪拌して滴下原液を作る。増粘剤は、滴下された硝酸ウラニル原液の液滴が落下中にそれ自体の表面張力で真球状になるように作用する。このような増粘剤としては、アルカリ条件下で凝固する性質を有する樹脂、例えば、ポリビニールアルコール樹脂、ポリエチレングリコール、メトローズ等を使用することができる。このように調製された滴下原液は、所定の温度に冷却されて粘度が調整された後、細径の滴下ノズルを振動させる等の方法を用いてアンモニア水中に滴下される。
【０００６】
液滴は、アンモニア水溶液表面に着水するまでの空間でアンモニアガスを吹きかけて表面をゲル化させることによって着水時の変形が防止される。硝酸ウラニルは、アンモニア水中でアンモニアと充分に反応させ、重ウラン酸アンモニウムの粒子(以下ＡＤＵ粒子と称する)となる。このＡＤＵ粒子は、乾燥された後、大気中で焙焼され三酸化ウラン粒子となり、更に還元焼結されて高密度のセラミック状二酸化ウラン粒子とし、これを篩い分けして所定の粒径の微小粒子を得る。
【０００７】
この微小粒子は、流動床に装荷され、この流動床内に供給される被覆ガスを熱分解して被覆が施される。第一層の低密度熱分解炭素は、約１４００℃でアセチレン（Ｃ２Ｈ２）を熱分解して被覆される。第二層及び第四層の高密度熱分解炭素は、約１４００℃でプロピレン（Ｃ３Ｈ６）を熱分解して被覆される。第三層のＳｉＣは、約１６００℃でメチルトリクロロシラン（ＣＨ３ＳｉＣｌ３）を熱分解して被覆される。
【０００８】
一般的な燃料コンパクトは、被覆燃料粒子を黒鉛粉末、粘結剤等から成る黒鉛マトリックス材と共に中空円筒形又は円筒形にプレス成形又はモールド成形した後、焼成して得られる。
【０００９】
このように高温ガス炉用燃料の製造工程において、真球度が所定の範囲にある二酸化ウラン粒子及び被覆燃料粒子を選別するために真球度選別機が用いられている。
【００１０】
従来技術の真球度選別機は、図４に示すように、選別されるべき粒子が落下するように一定の傾斜角を有する粒子落下板２２から成る粒子落下手段２０と、この粒子落下板２２に横振動を付与して粒子を選別する横振動付与機構３０と、粒子落下板２２の下縁に沿って配置された良品回収容器４４及び不良品回収容器４６とを備えている。
【００１１】
この真球度選別機は、図４に示すように、粒子落下板２２に横振動付与機構３０によって横振動を付与しながら図示しない微小粒子供給装置から粒子落下板２２の上縁に選別すべき微小粒子５０を供給して粒子落下板２２の上方から下方に重力によって落下させて真球度を選別している。
【００１２】
真球度規格を満足している真球度を有する微小粒子(良品)５０Ａは、重力によって粒子落下板２２上を比較的直線的に落下するが、規格を満足していない真球度を有する微小粒子(不良品)５０Ｂは、重力によって落下する際に横振動による影響を大きく受けるため直線的ではなく、横方向に移動しながら落下する。
【００１３】
良品回収容器４４は、図示しない微小粒子供給装置の供給位置の下方に配置されて直線的に落下する良品５０Ａを受け入れ、不良品回収容器４６は、微小粒子供給装置の供給位置よりもずれた位置に配置されて横方向に移動して落下する不良品５０Ｂを受け入れる。
【００１４】
しかし、この従来技術の真球度選別機は、下記のような問題点を有する。
（１）真球度が著しく悪い微小粒子である不良品５０Ｂは、図４に示すように、横方向に移動しながら落下するので、真球度が良い良品５０Ａに比べて落下速度が遅く、従って真球度選別作業における処理能力は、不良品の落下速度に依存し、処理効率が低い欠点があった。
（２）微小粒子の落下中に、不良品は、真球度が悪いために、左右に移動しながら落下する迷走状態となるので、直線的に落下する良品が不良品を押し流すことによって良品回収容器に不良品が混入する欠点があった。
（３）このように不良品が迷走状態で落下する場合に不良品同士が接触することによって一方の不良品が弾き飛ばされて良品が落下している領域に不良品が混入するおそれがあり、これによって良品回収容器に不良品が混入する欠点があった。
（２）上記の問題点が発生することなく、微小粒子を選別するためには、真球度選別機への微小粒子の供給量を制限しなければならないが、このようにすると、真球度選別工程の高速化が妨げられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明が解決しようとする課題は、微小粒子の供給量を少なくすることなく、不良品が良品に混入するのを有効に防止することができる微小粒子の真球度選別機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の課題解決手段は、選別すべき微小粒子を上方から下方に落下させる粒子落下板から成る粒子落下手段とこの粒子落下板に横方向の振動を付与して微小粒子を真球度に応じて選別する振動付与機構とを備えた微小粒子の真球度選別機において、粒子落下手段は、粒子落下板の不良品落下領域に設けられ不良品を粒子落下板の途中から回収する不良品回収部を備えていることを特徴とする微小粒子の真球度選別機を提供することにある。
【００１７】
本発明の課題解決手段において、不良品回収部は、粒子落下板に設けられた少なくとも１つの切欠きとすることができ、２つ以上の切欠きを設ける場合には、これらの切欠きは、横方向に間隔をあけて設けられる。
【発明の効果】
【００１８】
このように、粒子落下板の不良品落下領域に設けられ不良品を粒子落下板の途中から回収する切欠きの如き不良品回収部を有すると、不良品は、粒子落下板の粒子落下の途中で回収されるので、真球度選別工程の処理能力は、不良品の落下速度に依存することがなく、処理効率を向上することができ、また不良品は、横方向の振動を受けて不良品落下領域に入ると、粒子落下板から取り除かれて直ちに回収されるので、不良品が迷走したり、弾き飛ばされたりする機会が低減し、不良品が良品に混入するのを防止することができる。従って、微小粒子の供給量及び供給速度を高めて真球度選別作業を高い効率で確実に行うことができる。
【００１９】
特に、粒子落下板の横方向に間隔をあけて不良品回収用の切欠きを有すると、切欠きを有しない部分から微小粒子を供給して１つの粒子落下板に横方向に間隔をあけて真球度選別用の微小粒子を供給することができるので、恰も、複数の真球度選別機が１つの共通の粒子落下板、振動付与機構、良品回収容器、不良品回収部を共用したことになり、真球度選別機の設置空間を節約し、設備の及び製品の管理が容易となる実益がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に述べると、図１及び図２は、本発明に係わる微小粒子の真球度選別機１０を示し、この真球度選別機１０は、従来技術と同様に、選別すべき微小粒子を上方から下方に落下させる粒子落下板２２から成る粒子落下手段２０と、粒子落下板２２に横方向の振動を付与して微小粒子５０を真球度に応じて選別する振動付与機構３０とを備えている。後に述べるように、粒子落下板２２の下縁全長に沿って良品回収容器４４が配置され、図示しない不良品回収容器は、粒子落下板２２の下面全幅に渡って配置されているのが好ましい。
【００２１】
粒子落下板２２は、粒子供給手段４０から供給される微小粒子５０が自重で粒子落下板２２上を落下するように、良品回収容器４４に向けて下向きに傾斜しており、この傾斜角度は、微小粒子の質量に応じて１〜４°に設定される。粒子落下板２２の傾斜角度が１°よりも小さいと、微小粒子５０の落下の初速度が与えられないし、４°よりも大きいと、落下速度が大きくなって横振動の付与による良品と不良品との選別が困難となる。粒子落下板２２の傾斜角度が上記の範囲であると、微小粒子５０に横振動を付与しながら良品と不良品とを確実に選別させつつ落下させることができる。
【００２２】
振動付与機構３０は、図１に示すように、粒子落下板２２に一端が取付けられた振動付与アーム３２と、図示しないモータを含みこのモータの回転を直線的な往復運動に変換する回転−直線運動変換手段３４とから成り、振動付与アーム３２は、この回転―直線運動変換手段３４の直線運動部分に結合されている。
【００２３】
微小粒子５０が粒子落下板２２上を落下する際にこれらの粒子落下板２２に付与される横振動によって不良品５０Ｂが振動付与機構３０によって振動を付与する側とは反対側にのみ変位するが、この原理は、粒子落下板２２が図示しない傾斜板ばねを介して同じく図示しないテーブル上に支持されており、粒子落下板２２が振動付与機構３０の振動付与アーム３２によって横方向に移動すると、粒子落下板２２を傾斜板ばねに抗して横方向に移動し、振動付与機構３０の振動付与アーム３２が粒子落下板２２を解放すると、傾斜板ばねの復元力で急激にもとの位置に戻ろうとし、この復元時の急激な変位で不良品５０Ｂが横方向に変位することによるが、これは、従来技術の振動付与機構と同じであるので、詳細な説明は省略する。
【００２４】
粒子落下手段２０は、粒子落下板２２の不良品落下領域２２Ｂに設けられ不良品５０Ｂを粒子落下板２２の途中から回収する不良品回収部４６を備えており、図示の形態では、この不良品回収部４６は、粒子落下板２２に横方向に間隔をあけて設けられた２つの切欠き４６Ｎから成っている。
【００２５】
図示しない微小粒子供給手段は、粒子落下手段２０の上縁から選別すべき微小粒子５０を供給するが、その供給位置は、図１に示すように、粒子落下板２２の不良品回収部４６を有しない部分とする。図１の形態では、２つの不良品回収部４６を有するので、その手前（振動付与機構３０を有する側）の粒子落下板２２の良品落下領域２２Ａの２つの上縁が供給位置となる。
【００２６】
次に、本発明の微小粒子真球度選別機１０の動作を述べると、選別すべき微小粒子５０は、図示しない粒子供給手段から横振動付与機構３０によって横振動が付与されている粒子落下板２２の上縁に供給され、粒子落下板２２の傾斜角度によって落下の初速度が与えられ、真球度規格を満足している真球度を有する微小粒子(良品)５０Ａと規格を満足していない真球度を有する微小粒子(不良品)５０Ｂとは、この粒子落下板２２上で重力によって落下させられる際に、振動付与機構３０によって分離される。
【００２７】
既に述べたように、真球度が悪い微小粒子である不良品５０Ｂは、横振動を受けて直線的ではなく、振動が付与される毎に振動付与側とは反対側に順次変位されて良品落下領域２２Ａから外れて不良品落下領域２２Ｂに移動する。従って、この不良品は、不良品落下領域２２Ｂに設けられた不良品回収部４６である切欠き４６Ｎに落ち込んでその下方にある図示しない不良品回収容器に回収される。
【００２８】
このようにして、不良品５０Ｂは、粒子落下板２２の粒子落下の途中で切欠き４６Ｎを通して粒子落下板２２から取り除かれて回収されるので、不良品５０Ｂが迷走したり、弾き飛ばされたりする機会が低減し、不良品５０Ｂが良品落下領域２２Ａに戻ることがなく、不良品５０Ｂが良品５０Ａに混入するのを防止することができる。
【００２９】
また、不良品５０Ｂは、不良品落下領域２２Ｂに入ると、直ちに回収されるので、不良品５０Ｂが粒子落下板２２上を下縁まで落下するのを待つ必要がないため、真球度選別工程の処理能力は、不良品の落下速度に依存することがない上に、不良品の混入を防止するための微小粒子５０の供給量や供給速度を抑制する必要がないので、真球度選別処理の効率を全体的に向上させることができることが解る。
【００３０】
図１から解るように、粒子落下板２２の横方向に間隔をあけて不良品回収用の複数の切欠き４６Ｎを有すると、切欠き４６Ｎを有しない複数の部分から真球度選別用の微小粒子５０を供給することができ、これは、丁度、複数の真球度選別機の粒子落下板２２、振動付与機構３０、良品回収容器４４、不良品回収部４６を共用することになる。従って、複数の真球度選別機を別々に設置する場合に比べて、真球度選別機の設置空間が節約され、また設備及び製品の管理が容易となることが解る。
【００３１】
なお、図１の実施の形態では、不良品回収用の２つの切欠き４６Ｎが間隔をあけて設けられていたが、１つの不良品回収用の切欠きを設けてもよいし、図３に示すように、４つの切欠き４６Ｎ又はそれ以上、それ以下を設けてもよいことは勿論である。また、不良品回収部４６は、切欠き以外の形態であってもよく、例えば、粒子落下板２２の上縁は連続していて不良品回収部４６が大きな孔又は多孔であってもよく、いずれにしても、不良品５０Ｂが粒子落下板２２から落ち込むことができれば、他の任意の形態とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の微小粒子真球度選別機は、微小粒子中、粒子落下板上で横振動を受けて横方向に変位する不良品は、粒子落下板上を下縁まで落下することなく粒子落下板の途中から落ち込ませて良品から区別されるので、不良品が良品に混入することが少なく、また不良品の遅い落下速度に依存することなく、真球度を選別することができるので、高い効率で作業することができ、産業上の利用性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の１つの実施の形態による微小粒子の真球度選別機の概略斜視図である。
【図２】図１の真球度選別機の側面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態による微小粒子の真球度選別機の概略平面図である。
【図４】従来技術による微小粒子の真球度選別機の概略斜視図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  微小粒子真球度選別機
２０  粒子落下手段
２２  粒子落下板
２２Ａ  良品落下領域
２２Ｂ  不良品落下領域
３０  振動付与機構
３２  振動付与アーム
３４  回転―直線運動変換手段
４４  良品回収容器
４６  不良品回収部
４６Ｎ  切欠き
５０  微小粒子
５０Ａ  良品
５０Ｂ  不良品
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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