JPH08989A - 微粉体材料製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】熱処理操作時における凝集の発生を防止し、凝
集を起こしていない一次粒子体の集まりであるところの
微粉体材料を容易に得ることができる微粉体材料製造装
置を提供する。 【構成】本発明にかかる微粉体製造装置は、横向き支持
されて軸心Ｐ回りに回転駆動される円筒容器１と、この
円筒容器１内の長手方向に沿って離間する位置ごとに取
り付けられた仕切部材２と、これら仕切部材２間に収納
された多数個の転動媒体３と、仕切部材２を貫通して転
動媒体３上にまで引き込まれた微粉体原料Ｌの供給管１
３と、転動媒体３を収納した円筒容器１の内部を加熱す
る加熱手段６とを備えており、仕切部材２の各々は微粉
体材料Ｓのみを通過させる開口４ｂが形成されたものと
なっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流動状の微粉体原料に
熱処理操作を加えて固体状の微粉体材料を得る際に用い
られる微粉体材料製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、流動状の微粉体原料、例え
ば、セラミック成分と溶液との混合物である坏土やスラ
リー（以下、セラミックスラリーという）に対して乾燥
や仮焼などの熱処理操作を加えたうえで固体状の微粉体
材料、すなわち、セラミック材料を得る際には、バッチ
式や連続式といわれるような周知構造の熱処理炉（いず
れも図示していない）を使用するのが一般的となってい
る。そして、バッチ式熱処理炉においては、セラミック
や耐熱金属を用いて作製された箱形の容器である匣の内
部にセラミックスラリーを注入し、かつ、セラミックス
ラリーが注入された匣を加熱室内に載置した後、所要温
度下で所定時間にわたって加熱することによって乾燥及
び仮焼、または、乾燥もしくは仮焼のみといった熱処理
操作を加えることによって固体状のセラミック材料を得
ることが行われている。

【０００３】また、連続式熱処理炉としてはプッシャー
型トンネル炉やロータリーキルンが一般的であり、プッ
シャー型トンネル炉においては、セラミックスラリーが
注入された匣を入口側から出口側へと順次移送しながら
加熱したうえで冷却することによってセラミック材料を
得るようになっている。さらにまた、ロータリーキルン
では、セラミックや耐熱金属からなる円筒容器であると
ころの炉芯管を所要温度まで加熱したうえで回転させな
がら、この炉芯管の入口側端部から滴下して供給された
セラミックスラリーを炉芯管で移送しながら加熱するこ
とが行われており、固体状となったセラミック材料は炉
芯管の出口側端部から排出されてくるようになってい
る。なお、以上の手順に従って得られた固体状の微粉体
材料であるセラミック材料は、ボールミルや粉砕機を用
いて粉砕されたうえで本焼成工程へと送られることにな
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記各種の
製造装置を使用して得られたセラミック材料は、熱処理
操作に伴う凝集を起こしているのが一般的であり、ある
程度の大きさに固まった多孔質状の二次粒子体として得
られるのが普通である。そして、二次粒子体となったセ
ラミック材料は、粉砕などの後処理を行ったとしても細
かな微粉末状態とするのが大変に難しく、熱処理操作時
に発生していた空孔を完全に無くすことができないもの
となってしまう。そこで、粉砕済みのセラミック材料を
本焼成して得られるセラミック焼結体中にも空孔が残存
して緻密化し難くなることは避けられず、最終製品にお
ける特性劣化を招いてしまうのが実情であった。

【０００５】本発明は、このような不都合に鑑みて創案
されたものであって、凝集を起こしていない一次粒子体
の集まりであるところの微粉体材料を容易に得ることが
できる微粉体材料製造装置の提供を目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる微粉体製
造装置は、横向き支持されて軸心回りに回転駆動される
円筒容器と、この円筒容器内の長手方向に沿って離間す
る位置ごとに取り付けられた仕切部材と、これら仕切部
材間に収納された多数個の転動媒体と、仕切部材を貫通
して転動媒体上にまで引き込まれた微粉体原料の供給管
と、転動媒体を収納した円筒容器の内部を加熱する加熱
手段とを備えており、かつ、仕切部材の各々は微粉体材
料のみを通過させる開口が形成されたものとなってい
る。

【０００７】

【作用】上記構成によれば、供給管を通じて円筒容器内
に供給された流動状の微粉体原料は転動媒体上に滴下し
て供給されることになり、微粉体原料中の溶液は加熱手
段によって加熱された円筒容器の内部に供給されたこと
によって速やかに蒸発させられてしまう。そこで、円筒
容器の回転に伴って混合されている転動媒体の表面上に
は微粉体原料に含まれていた固体分としてのセラミック
成分のみが付着して残ることになり、転動媒体の表面上
に付着していたセラミック成分は転動媒体同士が互いに
擦り合わされているために細かく粉砕されることにな
る。そして、粉砕されたセラミック成分は転動媒体で囲
まれていることによって熱処理操作を加えられながら徐
々に仕切部材側へと円筒容器の回転に伴って移動させら
れた後、仕切部材に形成されていた開口を通過したうえ
で固体状のセラミック材料として外部へと排出される。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【０００９】本実施例にかかる微粉体材料製造装置は、
流動状の微粉体原料の一例であるセラミックスラリーに
対して乾燥や仮焼などのような熱処理操作を加えること
によって固体状の微粉体材料であるセラミック材料を得
るために使用されるものであり、図１は微粉体材料製造
装置の全体構成を簡略化して示す断面図、図２は仕切部
材の構成を示す外観斜視図である。

【００１０】本実施例にかかる製造装置は、横向き支持
されたうえで軸心Ｐ回りに沿って回転駆動される円筒容
器１を備えており、この円筒容器１は熱処理操作に必要
な所要時間に対応した２．５ないし５°程度の角度だけ
軸心Ｐが傾いた状態で横向き支持されている。そして、
この円筒容器１内の長手方向に沿って所定距離だけ離間
する位置ごとには仕切部材２が取り付けられており、こ
れら仕切部材２間にはメディア（玉石）などと呼ばれる
多数個の転動媒体３が収納されている。なお、ここでの
円筒容器１は所定厚みのセラミックや石英、耐熱金属な
どを用いて作製されたものであり、６００ｍｍ程度の全
長を有し、かつ、処理量に対応した１００ないし２５０
ｍｍ程度の内径を有するものとなっている。

【００１１】また、仕切部材２の各々は円筒容器１同様
の素材を用いて作製されたものであり、図２で示すよう
に、円筒容器１の内径と対応した外径を有する所定厚み
の円板部４と、この円板部４の端縁から延出された複数
の支持板部５とから構成されている。そして、これら仕
切部材２の円板部４には、転動媒体３の通過を阻止しな
がら処理済みとなったセラミック材料Ｓのみを通過させ
る所定幅のスリット状となった複数個の開口４ａが形成
されており、各円板部４は支持板部５のそれぞれが円筒
容器１の内周面に当接することによって位置決めされた
うえで円筒容器１を閉塞する状態で取り付けられてい
る。さらに、これら仕切部材２のうちの一方を構成する
円板部４の軸心位置、すなわち、円筒容器１の軸心Ｐと
一致する位置には、後述するスラリー供給管を貫通させ
るための貫通孔４ｂが形成されている。一方、転動媒体
３のそれぞれはセラミックや耐熱金属を用いたうえで直
径が１ないし５０ｍｍ程度の球形状や円柱形状などとし
て作製されており、収納される転動媒体３の個数や素材
は円筒容器１の内容積やセラミックスラリーＬ（セラミ
ック材料Ｓ）の特性などを考慮したうえで選択されてい
る。

【００１２】さらに、この製造装置は、円筒容器１の内
部、すなわち、円筒容器１そのもの及びこれに収納され
た転動媒体３を所要温度まで加熱したうえで加熱状態を
維持する加熱手段としての電熱ヒータ６と、これら電熱
ヒータ６を内蔵したうえで円筒容器１の外周囲を取り囲
んで配置された断熱壁７とを備えている。そして、円筒
容器１の両端部は断熱壁７に設けられた開口から外部へ
とそれぞれ突出させられており、一方側の端部は電動機
８が連結された駆動ローラ９によって、また、その他方
側の端部は従動ローラ１０によって各別に支持されてい
る。そこで、この円筒容器１は、電動機８によって駆動
ローラ９及び従動ローラ１０を介したうえでの低速で回
転駆動されることになる。

【００１３】さらにまた、本実施例にかかる製造装置
は、円筒容器１に対してセラミックスラリーＬを供給す
るためのスラリー供給装置１１を備えており、このスラ
リー供給装置１１は断熱壁５から突出した円筒容器１の
他方側端部の外側上方位置に設置されている。すなわ
ち、このスラリー供給装置１１は、調製済みとなったセ
ラミックスラリーＬが溜められたスラリー貯溜槽１２
と、これから延出されたスラリー供給管１３とから構成
されたものであり、スラリー供給管１３は仕切部材２の
円板部４に形成された貫通孔４ｂを貫通したうえで転動
媒体３上にまで引き込まれている。なお、この際におけ
るスラリー供給管１３の引き込み長さ、つまりスラリー
供給管１３の開放端の位置を調整することによっても、
熱処理時間の調整を行いうることは勿論である。

【００１４】そして、このスラリー供給管１３の開放端
からは、円筒容器１内に収納された転動媒体３上に向か
ってセラミックスラリーＬが滴下されることになる。な
お、必ずしもセラミックスラリーＬを滴下によって供給
しなければならない訳ではなく、スラリー供給管１３の
開放端にノズル（図示していない）などを取り付けたう
えでセラミックスラリーＬを筒形容器１の上側に位置す
る内面などに対して噴霧してもよいことは勿論である。
また、この際、スラリー供給管１３の中途位置には、セ
ラミックスラリーＬの供給量を制御するための開閉弁１
４が介装されている。

【００１５】つぎに、本実施例にかかる製造装置を用い
たうえでの熱処理操作を加えることにより、セラミック
スラリーＬからセラミック材料Ｓを得る際の手順につい
て説明する。

【００１６】まず、固体物であるセラミック成分と水や
有機溶媒などの溶液との混合物である成分調製済みのセ
ラミックスラリーＬを用意する一方、多数個の転動媒体
３を収納した円筒容器１を電動機８によって低速で回転
させながら電熱ヒータ４を用いて円筒容器１及び転動媒
体３が所要温度となるまで加熱する。なお、この際、セ
ラミックスラリーＬの乾燥を行うに際しては円筒容器１
及び転動媒体３を５００℃程度、また、仮焼を行う場合
には１０００℃程度となるまで加熱することになる。そ
して、スラリー供給手段１１を構成する開閉弁１４によ
って調整しながらスラリー貯溜容器１２に溜められてい
たセラミックスラリーＬをスラリー供給管１３の開放端
から転動媒体３に向かって少量ずつ滴下する。すると、
滴下されたセラミックスラリーＬに含まれていた水など
の溶液は転動媒体３と接触することによって速やかに蒸
発させられることになり、転動媒体３の表面上にはセラ
ミックスラリーＬに含まれていた微粉体成分であるセラ
ミック成分のみが付着して残ることになる。

【００１７】ところが、この間も多数個の転動媒体３は
円筒容器１の回転に伴って混合されて互いに擦り合わさ
れているのであるから、転動媒体３それぞれの表面上に
付着して残っていたセラミック成分は転動媒体３同士が
衝突し合いながら擦り合わされていることによって細か
く粉砕されてしまう。そして、粉砕済みとなったセラミ
ック成分は転動媒体３で囲まれているために更なる熱処
理操作を加えられながら徐々に仕切部材２側、すなわ
ち、軸心Ｐが傾いた状態で横向き支持された円筒容器１
における下側位置に取り付けられた仕切部材２側へと円
筒容器１の回転に伴って移動させられることになり、仕
切部材２を構成する円板部４の開口４ａを通過したうえ
で固体状のセラミック材料Ｓとして外部へと排出され
る。なお、このようにして排出された熱処理済みのセラ
ミック材料Ｓは、予め設置されていた回収容器１５によ
って回収された後、引き続き本焼成工程へと送られてい
くことになる。

【００１８】ところで、本実施例においては、セラミッ
ク材料Ｓの排出を容易化するとともに、熱処理に要する
時間調整のために円筒容器１を若干の角度だけ軸心Ｐが
傾いた状態で横向き支持することとしているが、この円
筒容器１をいずれにも傾いていない水平状で支持してお
いてもよく、このようにした場合には円筒容器１内に取
り付けられた仕切部材２の双方からセラミック材料Ｓが
排出されてくることになる。なお、これら仕切部材２の
構成が図２に限定されることはないのであり、例えば、
図３の変形例で示すような耐熱金属からなる網１６を用
いて構成されたものであっても、あるいはまた、図４の
変形例で示すような仕切部材２、すなわち、板体１７を
介したうえでの同心状として連結された一対の管体１
８，１９からなる二重管構成とされたものであってもよ
い。そして、図４で示すような二重管構成の仕切部材２
を用いる場合、板体１７と管体１８，１９とで囲まれた
貫通部分（図４中、符号２０で示す）を転動媒体３の大
きさよりも小さいものとしておく必要があることは勿論
である。

【００１９】さらに、本実施例においては、加熱手段と
して電熱ヒータ４を使用することによって円筒容器１及
びこれに収納された転動媒体３を加熱するとしている
が、電磁誘導加熱や誘電加熱を利用してなる加熱手段を
使用することも可能である。そして、電磁誘導加熱を利
用する場合は円筒容器１の材質に関わりなく、少なくと
も転動媒体３が導電性を有してさえいればセラミックス
ラリーＬ（セラミック材料Ｓ）の加熱を行えることにな
り、また、誘電加熱を利用する場合は円筒容器１及び転
動媒体３の材質に関わりなく、セラミックスラリーＬ
（セラミック材料Ｓ）そのものを直接的に加熱しうるこ
とになる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる微
粉体材料製造装置によれば、加熱手段によって加熱され
た円筒容器の内部に滴下して供給された微粉体原料中の
溶液は速やかに蒸発して失われてしまうことになり、微
粉体原料中の微粉体成分は転動媒体の表面上に付着して
残ったうえ、これら転動媒体同士が擦り合わされること
によって粉砕されてしまう。したがって、微粉体原料に
対する熱処理操作を加えたにも拘わらず、従来例におけ
るような熱処理操作に伴っての凝集が生じた二次粒子体
ではなく、全く凝集を起こしていない一次粒子体として
の微粉体材料が得られることになる。

【００２１】その結果、このようにして得られた微粉体
材料を用いた際には、理論密度に近い密度を有する製品
の作製が可能となり、最終製品における特性の向上及び
品質の安定化を実現できるという効果が得られることに
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例にかかる微粉体材料製造装置の全体構
成を簡略化して示す断面図である。

【図２】仕切部材の構成を示す外観斜視図である。

【図３】仕切部材の変形例を示す外観斜視図である。

【図４】仕切部材の他の変形例を示す外観斜視図であ
る。

【符号の説明】

１ 円筒容器 ２ 仕切部材 ３ 転動媒体 ４ｂ 仕切部材の開口 ６ 電熱ヒータ（加熱手段） １３ スラリー供給管（供給管） Ｐ 円筒容器の軸心 Ｌ セラミックスラリー（流動状の微粉体原料） Ｓ セラミック材料（固体状の微粉体材料）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流動状の微粉体原料（Ｌ）に熱処理操作
   を加えて固体状の微粉体材料（Ｓ）を得る微粉体材料製
   造装置であって、 横向き支持されて軸心（Ｐ）回りに回転駆動される円筒
   容器（１）と、この円筒容器（１）内の長手方向に沿っ
   て離間する位置ごとに取り付けられた仕切部材（２）
   と、これら仕切部材（２）間に収納された多数個の転動
   媒体（３）と、仕切部材（２）を貫通して転動媒体
   （３）上にまで引き込まれた微粉体原料（Ｌ）の供給管
   （１３）と、転動媒体（３）を収納した円筒容器（１）
   の内部を加熱する加熱手段（６）とを備えており、 仕切部材（２）の各々は微粉体材料（Ｓ）のみを通過さ
   せる開口（４ｂ）が形成されたものであることを特徴と
   する微粉体材料製造装置。