(57)【要約】【課題】簡易な方法及び装置によって、粉体取扱装置内での粉体の付着を抑制することのできる粉体付着防止方法及び粉体取扱装置を提供する。【解決手段】粉体２を供給する粉体供給部２２と、粉体供給部２２から供給される粉体２と液体３とを用いて調製する調製槽１２とを具備した粉体取扱装置１の粉体付着防止方法であって、粉体取扱装置１の、粉体２との接触面の少なくとも一部に、水との親和性の低い溶媒Ｌを付着させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体を供給する粉体供給部と、前記粉体供給部から供給される前記粉体と液体とを用いて調製する調製槽とを具備した粉体取扱装置の粉体付着防止方法であって、
前記粉体取扱装置の、前記粉体との接触面の少なくとも一部に、水との親和性の低い溶媒を付着させる粉体取扱装置の粉体付着防止方法。
【請求項２】
前記液体は、前記水との親和性の低い溶媒を含む請求項１に記載の粉体取扱装置の粉体付着防止方法。
【請求項３】
前記水との親和性の低い溶媒を、前記粉体との接触面に噴霧して付着させる請求項１又は２記載の粉体取扱装置の粉体付着防止方法。
【請求項４】
前記水との親和性の低い溶媒を気化させて、前記粉体との接触面に前記水との親和性の低い溶媒の蒸気を曝露して付着させる請求項１又は２記載の粉体取扱装置の粉体付着防止方法。
【請求項５】
前記粉体との接触面は、前記粉体を供給する前記粉体供給部の粉体供給配管の内壁面又は前記調製槽の内壁面である請求項１乃至４のいずれか１項記載の粉体取扱装置の粉体付着防止方法。
【請求項６】
前記水との親和性の低い溶媒は、オクタン、デカン、ドデカン、エーテル化合物及びリン酸トリ-ｎ-ブチルから選ばれる１種以上からなる請求項１乃至５のいずれか１項記載の粉体取扱装置の粉体付着防止方法。
【請求項７】
前記粉体は水酸化カルシウムからなる請求項１乃至６のいずれか１項記載の粉体取扱装置の粉体付着防止方法。
【請求項８】
前記水との親和性の低い溶媒は前記液体と同種である請求項１に記載の粉体取扱装置の粉体付着防止方法。
【請求項９】
内部に粉体と液体を収容して、前記粉体と前記液体とを用いて調製する調製槽と、
前記調製槽に前記粉体を供給する粉体供給部と、
前記調製槽に前記液体を供給する液体供給装置と、
前記粉体との接触面の少なくとも一部に、水との親和性の低い溶媒を付着させる表面改質装置と
を備える粉体取扱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、粉体取扱装置の粉体付着防止方法及び粉体取扱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、製薬プラントや食品プラントにおける原料溶液の調製、上下水プラントにおける処理対象水のｐＨ調整、使用済み核燃料の再処理プラントにおける廃溶媒の処理等の工程において、粉体取扱装置によって粉体を調製槽に輸送し、当該調製槽内で粉体を液体に溶解又は分散させて、調製液を調製することが広く一般的に行われている。
【０００３】
粉体取扱装置は、例えば、粉体を収容するホッパ等の容器と、当該容器内の粉体を調製槽に移送する粉体供給配管を備えている。このような、粉体取扱装置では、粉体が、粉体供給配管から調製槽に投入される際に舞い上がり、調製槽の上部や供給配管等の内壁面の、粉体と接触する装置内壁面に付着し、堆積することがある。特に、湿気や結露によって装置内壁面に水滴が存在している場合、この水滴を起点として、装置内壁面に粉体が付着しやすくなる。
【０００４】
例えば、調製槽の上部や供給配管等の内壁面への粉体の付着及び堆積が継続すると、付着物が調製槽内に落下して、調製液中に混入し、調製液の調製精度の低下が生じてしまう。また、調製槽の上部や供給配管の内壁面に付着した付着物が、調製液の成分との反応などで変質することもある。この変質した付着物が上記内壁面から剥離して調製槽内に落下した場合にも、調製液中に異物が混合されてしまう。また、供給配管等の内壁面に付着した付着物によって、供給配管が閉塞し、粉体取扱装置の停止を余儀なくされるおそれもある。そのため、粉体の、装置内壁面への付着、堆積を防止する方法が提案されている。
【０００５】
装置内壁面への粉体の付着や堆積を防止する方法として、例えば、調製槽内壁面の付着物を除去する方法として、調製槽に洗浄機能を持たせることで、内壁面の付着物を洗い流す方法や、供給する液体を付着物の付着した箇所を経由させて調製槽内に導入することによって、付着物を液体で洗い流す方法（例えば、特許文献１参照。）が提案されている。
【０００６】
供給配管内壁面への粉体の付着や、粉体の付着を誘発する水滴の付着を抑制する方法として、供給配管内壁面にテフロン（登録商標）等の撥水性を持つ材料をコーティングする方法や、供給配管を二重管で構成することで、配管内壁面での結露や、調製槽内から配管への液体の飛散を抑制して、配管内壁面への粉体の付着を抑制する方法（例えば、特許文献２参照。）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２５６５２号公報
【特許文献２】特開２００１−２５６５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、簡易な方法及び装置によって、粉体取扱装置の粉体の接触する面における、粉体の付着を抑制することのできる粉体付着防止方法及び粉体取扱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の粉体取扱装置の粉体付着防止方法の一態様は、粉体を供給する粉体供給部と、前記粉体供給部から供給される前記粉体と液体とを用いて調製する調製槽とを具備した粉体取扱装置の粉体付着防止方法であって、前記粉体取扱装置の、前記粉体との接触面の少なくとも一部に、水との親和性の低い溶媒を付着させる。
【００１０】
本発明の粉体取扱装置の一態様は、内部に粉体と液体を収容して、前記粉体と前記液体とを用いて調製する調製槽と、前記調製槽に前記粉体を供給する粉体供給部と、前記調製槽に前記液体を供給する液体供給装置と、前記粉体との接触面の少なくとも一部に、水との親和性の低い溶媒を付着させる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、簡易な方法及び装置によって、粉体取扱装置の粉体の接触する面における、粉体の付着を抑制することのできる粉体付着防止方法及び粉体取扱装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態に係る粉体取扱装置１を模式的に表わす図である。
【図２】粉体供給配管内壁面への粉体付着のメカニズムを説明する図である。
【図３】スプレーを用いた表面改質装置を模式的に表わす図である。
【図４】加熱器を用いた表面改質装置を模式的に表わす図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、実施形態を詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る粉体取扱装置１を模式的に表わす図である。粉体取扱装置１は、粉体２を収容する粉体ホッパ等の粉体収容器１１と、粉体２と液体３を収容して、粉体２と液体３を混合し、粉体２を液体３に溶解又は分散させて調製液を調製する調製槽１２と、粉体収容器１１内の粉体２を調製槽１２に供給する粉体供給部２２とを備えている。
【００１４】
粉体供給部２２は、スクリューポンプ等の粉体供給機１３と、粉体供給機１３から供給される粉体２を調製槽１２に導入する粉体供給配管１４と、粉体供給機１３を駆動させる粉体供給機用電動機２０を備えている。粉体供給機用電動機２０は、粉体供給機１３に接続されている。
【００１５】
さらに、粉体取扱装置１は、内部に液体３を収容し、調製槽１２内に液体３を供給する液体供給装置２１を備えている。液体供給装置２１は、液体供給配管１５によって調製槽１２に接続されている。
【００１６】
調製槽１２には、調製槽１２内の粉体２と液体３を混合する撹拌機１８が挿入されている。撹拌機１８には、撹拌機を駆動させる撹拌機用電動機１９が接続されている。また、調製槽１２には、調製液移送配管１６が接続されている。調製液移送配管１６には、調製槽１２内の調製液を供給先に移送するポンプ１７が介挿されている。
【００１７】
粉体取扱装置１は、装置全体の動作を統括的に制御する制御装置２３を備えている。制御装置２３は、例えば、粉体供給機用電動機２０と、液体供給装置２１と、撹拌機用電動機１９と、ポンプ１７の動作を制御する。
【００１８】
粉体取扱装置１による調製液の調製は、制御装置２３によって、次のように行われる。粉体供給機用電動機２０が作動して、粉体供給部２２が粉体収容器１１から、粉体２を、粉体供給配管１４を介して調製槽１２に供給する。一方、液体供給装置２１が、内部に収容した液体３を、調製槽１２に供給する。これにより、調製槽１２内に粉体２と液体３が収容される。
【００１９】
次いで、撹拌機用電動機１９が作動して、撹拌機１８が調製槽１２内に収容された粉体２と液体３を混合する。これにより、粉体２が液体３に溶解又は分散して、調製液が調製される。この後、ポンプ１７が駆動して、調製液を、調製液移送配管１６を介して調製液の供給先に移送する。
【００２０】
本実施形態の粉体付着防止方法は、粉体取扱装置１の粉体２と接触する面（以下「粉体接触面」という。）に、水との親和性の低い溶媒Ｌ（以下「低親水性溶媒Ｌ」という。）を付着させる表面改質処理を施して（表面改質工程）、粉体接触面における粉体２の付着を抑制する方法である。
【００２１】
粉体接触面の材質は、例えば金属であり、炭素鋼や、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６Ｌ等のオーステナイト鋼、ＳＵＳ４３０等のフェライト鋼等である。金属に低親水性溶媒Ｌが付着すると、優れた粉体付着抑制効果を得ることができる。
【００２２】
粉体接触面としては、例えば、粉体供給配管１４の内壁面、調製槽１２の内壁面のうち調製液の液面より上方の内壁面（内壁面の上部）、調製液移送配管１６の外壁面、撹拌機１８の軸等が挙げられる。なかでも、本実施形態の粉体付着防止方法は、粉体２が付着することによって閉塞等の不具合が発生する可能性が高い粉体接触面、例えば、調製槽１２の内壁面の上部及び粉体供給配管１４の内壁面への粉体の付着抑制に適している。以下、本実施形態の粉体付着防止方法を、粉体供給配管１４の内壁面に適用した例を説明するが、これに限定されない。
【００２３】
図２は、粉体供給配管１４の、調製槽１２との接続部の内壁面における粉体付着のメカニズムを説明する図である。粉体供給配管１４の内壁面における粉体の付着及び粉体供給配管１４の閉塞は、例えば、次のようなメカニズムで起こる。
【００２４】
粉体供給配管１４の内壁面に、結露等により、水滴（水）Ｗが付着すると、粉体２が、粉体供給配管１４を介して調製槽１２に供給される際に、粉体供給配管１４の内壁面の水滴Ｗに付着して、凝集する。この凝集した粉体２に水滴Ｗがさらに付着する。このように、粉体供給配管１４の内壁面への水滴Ｗの付着、水滴Ｗへの粉体２の付着、凝集、凝集した粉体２への水滴Ｗの付着が繰り返されて、粉体供給配管１４の内壁面への粉体２の付着量が増大して、粉体２が堆積していく。粉体供給配管１４の内壁面での粉体２の堆積が続けば、付着物が増大するため、粉体供給配管１４が閉塞することがある。
【００２５】
そして、粉体供給配管１４が閉塞した場合、粉体２を調製槽１２に供給できなくなり、調製槽１２における調製液の調製が困難になる。また、粉体供給配管１４に付着し、堆積した付着物が、調製液の調整中に調製槽１２内へ落下した場合には、調製液中に粉体２が塊のまま残存し、均一な調製の調製が困難になる。
【００２６】
本実施形態の粉体付着防止方法は、上記粉体供給配管１４の内壁面等の粉体接触面に低親水性溶媒Ｌを付着させて、粉体接触面への粉体２の付着及び凝集の一因となる、粉体接触面への水Ｗの付着を抑制するものである。粉体供給配管１４の内壁面に、低親水性溶媒Ｌを付着させると、例えば、粉体供給配管１４の内壁面に結露などによって水滴Ｗが発生した場合にも、発生した水滴Ｗを自重によって流れ落とすことができる。
【００２７】
ここで、粉体接触面の内壁面に低親水性溶媒Ｌが付着した、とは、例えば、粉体接触面に低親水性溶媒Ｌが浸潤された状態を表わす。通常、金属表面には、微細な凹凸が存在するため、粉体接触面が上記金属等で構成される場合には、粉体接触面に低親水性溶媒Ｌが浸潤して、この微細な凹凸を低親水性溶媒Ｌが埋めることで、低親水性溶媒Ｌが粉体接触面に付着する。
【００２８】
表面改質工程を行う方法としては、例えば、低親水性溶媒Ｌを粉体接触面に噴霧して塗布する方法、低親水性溶媒Ｌを気化させて、粉体接触面を曝露する方法が挙げられる。
【００２９】
図３は、粉体接触面である粉体供給配管１４の内壁面に低親水性溶媒Ｌをスプレーによって、噴霧し、塗布する表面改質装置３０を模式的に示す図である。表面改質装置３０は、低親水性溶媒Ｌを供給する溶媒供給装置３１及び溶媒供給配管３２と、溶媒供給配管３２から供給された低親水性溶媒Ｌをスプレーするノズル３３を備えている。表面改質装置３０は例えば、ノズル３３が液体供給配管１５の内部を上下に移動可能に設置される。
【００３０】
表面改質装置３０は、粉体供給配管１４内に粉体２が供給されていないときに、粉体供給配管１４の上端の図示しない点検口等から粉体供給配管１４の内部に挿入される。この状態で、ノズル３３が、低親水性溶媒Ｌを粉体接触面に向けて噴霧する。これにより、粉体供給配管１４の内壁面に、低親水性溶媒Ｌを接触させ、付着させることができる。この際、粉体供給配管１４の内部でノズル３３を上下させることで、粉体供給配管１４の内壁面の所望の箇所に、低親水性溶媒Ｌをスプレーして、付着させることができる。点検口の上部に配管３４を接続すれば、低親水性溶媒Ｌを噴霧した後、表面改質装置３０を粉体供給配管１４の上方に引き上げ、調製槽１２内への粉体２の供給時に、ノズル３３を配管３４内に収容することができる。
【００３１】
粉体接触面への低親水性溶媒Ｌの付着性を向上させるために、低親水性溶媒Ｌをスプレーする工程に先立ち、粉体供給配管１４の内壁面の不純物を除去することが好ましい。例えば、表面改質装置３０のノズル３３を用いて、粉体接触面に洗浄液や洗浄ガスを噴射し、粉体接触面を洗浄して不純物を除去することができる。
【００３２】
また、上記表面改質処理を行った後は、粉体接触面に浸潤し切れなかった余剰な低親水性溶媒Ｌの液滴を、粉体供給配管１４内に残存させないことが好ましい。上記余剰な液滴の除去は、粉体接触面の上記液滴を拭き取ることによって行うことができる。また、上記表面改質処理を行った後、数時間から数十時間放置することや、粉体接触面にガスを流通させることで、上記液滴を気化させてもよい。
【００３３】
粉体接触面に、より均一に低親水性溶媒Ｌを付着させるために、上記スプレーによる表面改質工程は、例えば、粉体接触面への低親水性溶媒Ｌの噴霧から、残存する低親水性溶媒Ｌの除去までを１回として、３回以上繰り返し行うことが好ましく、５回以上繰り返し行ことがより好ましい。
【００３４】
図４は、低親水性溶媒Ｌを気化させて、低親水性溶媒Ｌの蒸気を粉体接触面に曝露して付着させる表面改質装置４０を模式的に示す図である。表面改質装置４０は、粉体取扱装置１の調製槽１２内に、低親水性溶媒Ｌを供給する溶媒供給装置４１と、低親水性溶媒Ｌを調製槽１２内に移送する溶媒供給配管４２と、調製槽１２内を加熱する加熱器４３を備えている。
【００３５】
溶媒供給装置４１は、調製槽１２内に粉体２及び液体３が供給又は収容されていないときに、調製槽１２内に、溶媒供給配管４２を介して、低親水性溶媒Ｌを供給する。その後、加熱器４３によって、調製槽１２内に収容された低親水性溶媒Ｌを加熱する。これにより、調製槽１２内の低親水性溶媒Ｌの一部が気化して、調製槽１２内を上昇し、粉体接触面が低親水性溶媒Ｌの蒸気に曝露される。このように、粉体接触面に、低親水性溶媒Ｌの蒸気を曝露させることで、低親水性溶媒Ｌを直接接触させるのと同等の効果を得ることができる。
【００３６】
加熱器４３は、図４では、調製槽１２の下部に設置されているが、調製槽１２内を加熱することができれば、これに限定されず、例えば、調製槽１２内の、低親水性溶媒Ｌに浸漬されていてもよい。加熱器４３としては、電熱機や、調製槽１２を覆うジャケット構造を有し、当該ジャケット構造内に加熱蒸気等の熱源を供給して調製槽１２内を加熱する装置等を用いることができる。
【００３７】
表面改質装置４０を用いる場合、表面改質処置の施される箇所は、表面改質処置の際に、曝露する低親水性溶媒Ｌの沸点に対して−３〜−５℃程度に保持されることが好ましい。これにより、気化された低親水性溶媒Ｌが、粉体接触面で凝縮して液滴を生成する。そのため、粉体接触面に、低親水性溶媒Ｌの液滴が接触するので、上述したスプレーによる方法と同様の効果を得ることができる。また、上記表面改質処理を行った後は、上記と同様に、上記液滴を拭き取る方法、上記液滴を気化させる方法などにより、粉体接触面に残存する低親水性溶媒Ｌの液滴を除去することが好ましい。
【００３８】
粉体接触面に、より均一に、低親水性溶媒Ｌを付着させるために、上記曝露による表面改質工程は、粉体接触面を低親水性溶媒Ｌの蒸気で暴露させる工程から、粉体接触面に残存する低親水性溶媒Ｌの液滴を除去する工程までを１回として、３回以上繰り返し行うことが好ましく、５回以上繰り返し行ことがより好ましい。
【００３９】
また、表面改質装置４０を用いる場合、表面改質処理の施される粉体接触面における水滴の発生を防ぐために、あらかじめ、気相中の水蒸気を除去することが好ましい。これにより、低親水性溶媒Ｌの、粉体接触面への付着性を向上させ、粉体付着抑制効果を向上させることができる。気相中の水蒸気の除去は、例えば、低親水性溶媒Ｌを、調製槽１２に供給した後、粉体供給配管１４内や調製槽１２内の気相を、窒素等の不活性ガスで置換して行うことができる。
【００４０】
なお、粉体取扱装置１における調製液の調製及び、表面改質装置３０、４０による粉体接触面の表面改質処理は、制御装置２３が、電動機やポンプ、各装置を制御することで、自動で行うことができる。
【００４１】
ここで、本発明者らは、オーステナイト鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）製の配管（内径１１４ｍｍ（１００Ａ））の一方の端部をリン酸トリ-ｎ-ブチルに浸漬して、配管の一方の端部近傍の内壁面に表面改質処理を施した。その後、配管内壁面のリン酸トリ-ｎ-ブチルの液滴を拭き取り、水酸化カルシウム（消石灰）の粉体を配管の他方の端部から通流させ、その後、配管内壁面を観察した。その結果、表面改質処理を施した部分は、表面改質処理を施さない部分に比べて、水酸化カルシウムの付着が大幅に低減されたことを確認した。
【００４２】
なお、上記の例では、粉体２が水酸化カルシウムである場合について説明した。しかし、これに限られるものではなく、他の粉体に対しても同様にして適用することができる。例えば、環境中の水分を吸湿することによって、粉体２同士が付着、凝集する粉体に対して用いれば、多大な効果を得ることができる。
【００４３】
低親水性溶媒Ｌは、上記のリン酸トリ-ｎ-ブチル以外にも、無極性溶媒や低極性溶媒など、水と親和性が低いものを使用することができる。粉体接触面に付着させやすいことから、低親水性溶媒Ｌは、水よりも蒸気圧が高いものが好ましい。このような低親水性溶媒Ｌとしては、例えば、オクタン、デカン、ドデカン等の無極性溶媒や、上記リン酸トリ-ｎ-ブチル、各種エーテル化合物等の低極性溶媒を使用することができる。
【００４４】
また、調製槽１２において調製される調製液に添加される液体が、低親水性溶媒Ｌを含む場合、上記液体に含まれるのと同種の、低親水性溶媒Ｌによって、粉体接触面の表面改質処理を行うことが好ましい。これにより、調製槽１２における調製液への不純物の混入を回避しつつ、粉体接触面への粉体２の付着を抑制することが可能となる。
【００４５】
また、例えば、使用済核燃料の再処理施設の廃液処理系等では、放射性元素を含む上記リン酸トリ-ｎ-ブチルやドデカン等の溶媒を、上記同様の粉体取扱装置によって、水酸化カルシウムと混合し、その後、調製液を固化させて、上記溶媒に含まれる放射性元素を固化体中に固定化させることが行われている。本実施形態の粉体付着防止方法によれば、上記表面改質処理を行うことで、粉体接触面への粉体の付着の解消のために、粉体混合調整装置を停止することや、人手で直接洗浄するなどの保守作業を行う必要性が低減される。そのため、粉体取扱装置の施設稼働率の低下を防ぐことができる。
【００４６】
以上説明した本実施形態の粉体付着防止方法によれば、粉体取扱装置に備えられる配管の内壁面等への粉体の付着を抑制することができる。そのため、粉体取扱装置で調製される溶解液の調製精度の低下や、配管の閉塞を抑制することができる。また、本実施形態の粉体付着防止方法において、低親水性溶媒Ｌとして、調製液の溶媒と同種の、低親水性溶媒Ｌを使用すれば、低親水性溶媒Ｌが調製液に混入しても異物とならないため、厳密な成分調整がなされる粉体取扱装置においても、簡易に、粉体の付着を抑制することができる。また、既存の設備に対しても、設備の大幅な改造を行わずに、粉体の付着を抑制防止することができる。
【００４７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４８】
１…粉体取扱装置、２…粉体、３…液体、１１…粉体収容器、１２…調製槽、１３…粉体供給機、１４…粉体供給配管、１５…液体供給配管、１６…調製液移送配管、１７…ポンプ、１８…撹拌機、１９…撹拌機用電動機、２０…粉体供給機用電動機、２１…液体供給装置、２２…粉体供給部、２３…制御装置、３０，４０…表面改質装置、３１，４１…溶媒供給装置、３２，４２…溶媒供給配管、３３…ノズル、３４…配管、４３…加熱器，Ｌ…水との親和性の低い溶媒、Ｗ…水。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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