JP2014172005A - 蓄電デバイス用ガス吸収材の粉砕方法および蓄電デバイス用ガス吸収材粉砕装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 蓄電デバイス用ガス吸収材を粒子径が５０μｍ以下となるように粉砕するとともに、蓄電デバイス用ガス吸収材を大気によりなるべく吸湿させずに粉砕する、蓄電デバイス用ガス吸収材の粉砕方法および蓄電デバイス用ガス吸収材粉砕装置を提供する。
【解決手段】 蓄電デバイス用ガス吸収材粉砕装置１は、蓄電用デバイスガス吸収材を粒子径５０μｍ以下に粉砕するジェットミル本体２と、粉砕する蓄電用デバイスガス吸収材をジェットミル本体２に供給する原料投入装置３とを備える。ジェットミル本体２には除湿された圧縮空気又は窒素ガスを供給し、原料投入装置３の露点温度を−２０℃以下に制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、蓄電デバイス用ガス吸収材を粉砕する際に大気により吸湿させることなく粉砕する、蓄電デバイス用ガス吸収材の粉砕方法および蓄電デバイス用ガス吸収材粉砕装置に関する。

電気二重層キャパシタやアルミ電解コンデンサ等の蓄電デバイスにおいては、電解液が蒸発あるいは分解して発生するＣＯやＣＯ_２等のガスがデバイス外へと噴出することを防止すべく、デバイス内部で発生したガスを吸着するガス吸収材が用いられている。

このようなガス吸収材は粉体を適当な手法を用いて成形した顆粒、粒状、ビーズ、ペレットなどの形状であることが多いが、ガス吸収材を微細に粉砕して樹脂と混練し、薄膜化したシート状に加工して用いられることもある。ここで、シート状に加工する際、粉砕したガス吸収材に大きな粒が混在するとシートにざらつきが出てしまい、薄膜化できないという問題があるため、大きな粒が混在しないように、例えば粒子径が５０μｍ以下となるようにガス吸収材を微細に粉砕する方法が求められる。

ガス吸収材の粉砕方法の一つとしてハンマーミルを用いることがあげられるが、ハンマーミルではガス吸収材を粉砕し切れずにメッシュを通過してしまうものがあり、１００μｍ程度の粒子径を有する粒が混ざってしまうという問題がある。これを例えば５０μｍの網目の振動ふるいを用いてふるい分けすることも可能ではあるが、極端に作業性が悪い。

また、ハンマーミルよりも微細に粉砕可能なジェットミルを用いてガス吸収材を粉砕することもできるが、ジェットミルの原料投入部は大気中にむき出しになっており、圧縮エアでジェットミルに原料であるガス吸収材を供給する際にエジェクタ効果で作業室内の空気も同時に吸い込んでしまう。すると、空気には水分が含まれているため、粉砕過程でガス吸収材が吸湿してしまい、肝心のガス吸収材のガス吸収性能が低下してしまうという問題がある。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、蓄電デバイス用ガス吸収材を粒子径が５０μｍ以下となるように粉砕するとともに、蓄電デバイス用ガス吸収材を大気によりなるべく吸湿させずに粉砕する、蓄電デバイス用ガス吸収材の粉砕方法および蓄電デバイス用ガス吸収材粉砕装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、第一に本発明は、蓄電デバイス用ガス吸収材をジェットミルで粒子径５０μｍ以下に粉砕する蓄電デバイス用ガス吸収材の粉砕方法であって、前記ジェットミルに用いる圧縮気体が除湿された圧縮空気又は窒素ガスであり、前記ジェットミルの原料投入部の露点温度を−２０℃以下に制御することを特徴とする蓄電デバイス用ガス吸収材の粉砕方法を提供する（発明１）。

かかる発明（発明１）によれば、ジェットミルで粉砕に用いられる圧縮気体は除湿されているため、ジェットミルにおける粉砕工程で蓄電デバイス用ガス吸収材が吸湿する可能性を低下させることができ、ジェットミルの原料投入部をドライエア環境におくことにより、原料として蓄電デバイス用ガス吸収材を投入する段階においても吸湿の可能性を低下させることができるため、蓄電デバイス用ガス吸収材の吸収性能を低下させずに、かつ粒子径が５０μｍ以下となるように粉砕することができる。

上記発明（発明１）においては、前記ジェットミルがグローブボックス内に設置されていることが好ましく（発明２）、前記グローブボックス内にはゼオライトを充填した除湿フィルタを通過させた圧縮エアが供給されることが好ましい（発明３）。

かかる発明（発明２，３）によれば、グローブボックス内の環境を制御することによって、容易にジェットミルの原料投入部の露点温度を−２０℃以下に制御することができる。

上記発明（発明１〜３）においては、粉砕された前記蓄電デバイス用ガス吸収材がサイクロン集塵機によって回収されることが好ましい（発明４）。

かかる発明（発明４）によれば、粉砕された蓄電デバイス用ガス吸収材が大気と接触する時間を短縮することができるため、より吸湿の可能性を低下させることができる。

上記発明（発明１〜４）は、前記蓄電デバイス用ガス吸収材が吸湿性を有するゼオライトである場合に特に好適に用いられる。

第二に本発明は、蓄電用デバイスガス吸収材を粒子径５０μｍ以下に粉砕するジェットミル本体部と、粉砕する前記蓄電用デバイスガス吸収材を前記ジェットミル本体部に供給する原料投入部とを備える蓄電デバイス用ガス吸収材粉砕装置であって、前記ジェットミル本体部に用いる圧縮気体が除湿された圧縮空気又は窒素ガスであり、前記原料投入部の露点温度が−２０℃以下に制御されていることを特徴とする蓄電デバイス用ガス吸収材粉砕装置を提供する（発明６）。

かかる発明（発明６）によれば、ジェットミル本体部で粉砕に用いられる圧縮気体は除湿されているため、ジェットミル本体部における粉砕工程で蓄電デバイス用ガス吸収材が吸湿する可能性を低下させることができ、ジェットミルの原料投入部をドライエア環境におくことにより、原料として蓄電デバイス用ガス吸収材を投入する段階においても吸湿の可能性を低下させることができるため、蓄電デバイス用ガス吸収材の吸収性能を低下させずに、かつ粒子径が５０μｍ以下となるように粉砕することができる。

上記発明（発明６）においては、前記原料投入部と前記ジェットミル本体部とがグローブボックス内に設置されていることが好ましく（発明７）、前記グローブボックス内にはゼオライトを充填した除湿フィルタを通過させた圧縮エアが供給されることが好ましい（発明８）。

かかる発明（発明７，８）によれば、グローブボックス内の環境を制御することによって、容易にジェットミルの原料投入部の露点温度を−２０℃以下に制御することができる。

上記発明（発明６〜８）においては、粉砕された前記蓄電用デバイスガス吸収材を回収するサイクロン集塵機を更に備えることが好ましい（発明９）。

かかる発明（発明９）によれば、粉砕された蓄電デバイス用ガス吸収材が大気と接触する時間を短縮することができるため、より吸湿の可能性を低下させることができる。

上記発明（発明６〜９）は、前記蓄電デバイス用ガス吸収材が吸湿性を有するゼオライトである場合に特に好適に用いられる。

本発明によれば、蓄電デバイス用ガス吸収材を粒子径が５０μｍ以下となるように粉砕するとともに、蓄電デバイス用ガス吸収材をなるべく大気により吸湿させずに粉砕することができる。

本発明の一実施形態に係る蓄電デバイス用ガス吸収材粉砕装置を示す概略図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。ただし、各実施形態はいずれも例示であり、本発明はこれに限定されるものではない。

本実施形態に係る蓄電デバイス用ガス吸収材粉砕装置１は、図１に示すように、ジェットミル本体２と、ジェットミル本体２に原料としての蓄電デバイス用ガス吸収材を供給する原料投入装置３と、ジェットミル本体２で粉砕された蓄電デバイス用ガス吸収材を回収するサイクロン集塵機４とを備えている。ジェットミル本体２と原料投入装置３とはグローブボックス５内に設置されており、外気と遮断された環境で蓄電デバイス用ガス吸収材を粉砕することができるように構成されている。

原料投入装置３は、原料としての蓄電デバイス用ガス吸収材を投入するホッパー部３１と、投入された蓄電デバイス用ガス吸収材をジェットミル本体２へと搬送するコンベア部３２とから構成される。サイクロン集塵機４は、粉砕された蓄電デバイス用ガス吸収材を吸引して気流から分離するサイクロン部４１と、粉砕された蓄電デバイス用ガス吸収材を回収する粉砕品回収部４２とから構成される。

ここで、本実施形態に係る蓄電デバイス用ガス吸収材粉砕装置１が粉砕する対象となる蓄電デバイス用ガス吸収材について説明する。本実施形態において、蓄電デバイス用ガス吸収材とは、電解液の分解によって発生するＣＯ及びＣＯ_２ガスを吸収可能なものであれば特に制限はないが、ＣＯ及びＣＯ_２にのみ作用するものであってもよいし、これらの他のガス成分に対しても作用するものであってもよい。また、ＣＯ及びＣＯ_２を吸収する機能としては、細孔内部で物理吸着するものであってもよいし、分子間相互作用や、結晶格子の隙間の影響により包接するものであってもよい。

上述したような蓄電デバイス用ガス吸収材としては、有機系、無機系、あるいは有機・無機複合素材を用いることができ、特に、無機多孔質材料、炭素系材料、有機ホスト化合物、多孔質有機金属複合材料などを用いることができる。無機多孔質材料としては、多孔質シリカ、金属ポーラス構造体、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、メタケイ酸アルミン酸マグネシウム、ゼオライト、活性アルミナ、酸化チタン、アパタイト、多孔質ガラス、酸化マグネシウム、ケイ酸アルミニウム等を用いることができる。炭素系材料としては、粒状活性炭、繊維状活性炭、シート状活性炭、グラファイト、カーボンナノチューブ、フラーレン、ナノカーボン等を用いることができる。有機ホスト化合物としては、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン、γ−シクロデキストリン、カリックスアレン類、尿素、デオキシコール酸、コール酸、１，１，６，６−テトラフェニルヘキサ−２，４−ジイン−１，６−ジオール等のアセチレンアルコール類、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン等のビスフェノール類、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン等のテトラキスフェノール類、ビス−β−ナフトール等のナフトール類、ジフェン酸ビス（ジシクロヘキシルアミド）等のカルボン酸アミド類、２，５−ジ−ｔ−ブチルヒドロキノン等のヒドロキノン類、キチン、キトサン等を用いることができる。多孔質有機金属複合材料としては、Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｒａｍｗｏｒｋｓ（ＭＯＦ）と呼ばれる多孔質有機金属錯体化合物、有機カルボン酸塩、有機ホウ素化合物、有機りん化合物、有機アルミニウム化合物、有機チタン化合物、有機ケイ素化合物、有機亜鉛化合物、有機マグネシウム化合物、有機インジウム化合物、有機スズ化合物、有機テルル化合物、有機ガリウム化合物等を用いることができる。

これらのＣＯ及びＣＯ_２を吸収可能なガス吸収材は、単独で用いてもよいし、２種類以上の素材を併用してもよい。特に吸湿性を有するものに好適である。

蓄電デバイス用ガス吸収材は微細に粉砕して樹脂と混練し、薄膜化したシート状に加工して用いる。ここで、シート状に加工する際、粉砕したガス吸収材に大きな粒が混在するとシートにざらつきが出てしまい、薄膜化できないという問題があるため、大きな粒が混在しないように、粒子径が５０μｍ以下、より好ましくは１０μｍ程度となるようにガス吸収材を微細に粉砕する。

本実施形態に係る蓄電デバイス用ガス吸収材粉砕装置１を用いて蓄電デバイス用ガス吸収材を粉砕する方法について説明する。まず、ジェットミル本体２と原料投入装置３とが設置されているグローブボックス５内をドライエア環境にすべく、圧縮エアを、ゼオライトを充填した除湿フィルタを通過させてからグローブボックス５に供給する。このようにゼオライトを充填した除湿フィルタを通過させることにより、グローブボックス５に供給する圧縮エアの露点を下げ、その結果、グローブボックス５内の露点温度が−２０℃以下になるようにする。また、グローブボックス５に漏れが生じた場合でも外気がグローブボックス５内に侵入してくることを防ぐために、グローブボックス５内の圧力が大気圧よりも高い陽圧状態にする。

次に、原料となる蓄電デバイス用ガス吸収材を原料投入装置３のホッパー部３１へと投入し、投入された蓄電デバイス用ガス吸収材はコンベア３２を経てジェットミル本体２へと供給される。このとき、原料投入装置３が露点温度が−２０℃以下になっているグローブボックス５内に設置されていることにより、原料投入装置３のホッパー部３１はドライエア環境にあるため、蓄電デバイス用ガス吸収材が原料投入装置３への投入段階で吸湿する可能性が低くなっている。

ジェットミル本体２へと供給された蓄電デバイス用ガス吸収材はジェットミル本体２において粒子径が５０μｍ以下、好ましくは１０μｍ程度となるように粉砕される。このとき、ジェットミル本体２には圧縮気体としてドライヤー（図示せず）を通過させて、露点が−１５℃以下になるまで除湿された圧縮空気又は窒素ガスが供給される。このように除湿された圧縮気体によってジェットミル本体２で蓄電デバイス用ガス吸収材の粉砕が行われるため、粉砕工程においても蓄電デバイス用ガス吸収材が吸湿する可能性が低くなっている。

なお、ジェットミル本体２への蓄電デバイス用ガス吸収材の投入速度は５〜１５ｋｇ／ｈｒが好ましい。投入速度が２０ｋｇ／ｈｒ以上となると粉砕し切れないものが発生してしまい、粉砕後の蓄電デバイス用ガス吸収材の粒度分布に粒子径１００μｍ以上のものが混在してしまう。

ジェットミル本体２にて所望の粒子径にまで粉砕された蓄電デバイス用ガス吸収材は、サイクロン集塵機４によってグローブボックス５内から吸引され、粉砕品回収部４２にて回収される。このように粉砕された蓄電デバイス用ガス吸収材をサイクロン集塵機４によって吸引して回収することにより、グローブボックス５外で粉砕された蓄電デバイス用ガス吸収材が大気と触れることを極力避けることができるため、粉砕された蓄電デバイス用ガス吸収材を回収する段階においても吸湿する可能性が低くなっている。

以下の実施例に基づき本発明をさらに詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
前述の蓄電デバイス用ガス吸収材粉砕装置１のジェットミル本体２として、株式会社セイシン企業製シングルトラック・ジェットミル「ＳＴＪ−２００」を使用し、蓄電デバイス用ガス吸収材である栗田工業株式会社製「イプシガードＫＣ−５０３」の粉砕試験を行った。なお、「イプシガードＫＣ−５０３」は無機系の蓄電デバイス用ガス吸収材である。

ジェットミル本体２への蓄電デバイス用ガス吸収材の投入は投入速度５〜１５ｋｇ／ｈｒで実施した。また、グローブボックス５にはゼオライトを充填したカラムに圧縮空気を通過させ、露点を−４０℃以下まで下げた状態で供給し、グローブボックス５内を陽圧状態に保った。作業員は通気性の無い薬品用防御服、水泳用ゴーグル、ゴム長靴、ゴム手袋、呼気の水分を吸収するマスクを着用した状態で作業をし、グローブボックス５内の露点を−２０℃以下に保った。ジェットミル本体２に対してはドライヤーを通過させて露点が−１５℃以下になるまで除湿された圧縮空気を供給した。

上述の状態で粉砕された蓄電デバイス用ガス吸収材の粒度分布と１ｇあたりのＣＯ_２吸収量を計測した結果を表１に示す。

（比較例１）
実施例１で粉砕した蓄電デバイス用ガス吸収材と同じ蓄電デバイス用ガス吸収材を粉砕せずにそのままの状態でその粒度分布と１ｇあたりのＣＯ_２吸収量を計測した結果を表１に示す。

（比較例２）
また、実施例１で粉砕した蓄電デバイス用ガス吸収材と同じ蓄電デバイス用ガス吸収材をハンマーミルで粉砕し、その粒度分布と１ｇあたりのＣＯ_２吸収量を計測した結果を表１に示す。

（比較例３）
さらに、特に何の除湿対策もとらずに、実施例１で粉砕した蓄電デバイス用ガス吸収材と同じ蓄電デバイス用ガス吸収材を実施例１と同じジェットミル本体２を用いて粉砕した。すなわち、本比較例においては、グローブボックス５内の露点温度の制御もせず、ジェットミル本体２へ供給する圧縮空気もドライヤーを通過させずにそのまま供給した。粉砕された蓄電デバイス用ガス吸収材の粒度分布と１ｇあたりのＣＯ_２吸収量を計測した結果を表１に示す。

表１から明らかなように、実施例１の粉砕された蓄電デバイス用ガス吸収材は１０μｍ以下の粒子径にまで微細に粉砕されており、かつＣＯ_２吸収量は粉砕前とほぼ変わらないレベルとなっており、吸収性能が低下していないことがわかる。

本発明の蓄電デバイス用ガス吸収材の粉砕方法および蓄電デバイス用ガス吸収材粉砕装置は、蓄電デバイス用ガス吸収材を微細に粉砕して樹脂と混練し、薄膜化したシート状に加工する際に特に有用である。

１…蓄電デバイス用ガス吸収材粉砕装置
２…ジェットミル本体
３…原料投入装置
３１…ホッパー部
３２…コンベア
４…サイクロン集塵機
４１…サイクロン部
４２…粉砕品回収部
５…グローブボックス

Claims (10)

1. 蓄電デバイス用ガス吸収材をジェットミルで粒子径５０μｍ以下に粉砕する蓄電デバイス用ガス吸収材の粉砕方法であって、
   前記ジェットミルに用いる圧縮気体が除湿された圧縮空気又は窒素ガスであり、
   前記ジェットミルの原料投入部の露点温度を−２０℃以下に制御することを特徴とする蓄電デバイス用ガス吸収材の粉砕方法。
2. 前記ジェットミルがグローブボックス内に設置されていることを特徴とする、請求項１に記載の蓄電デバイス用ガス吸収材の粉砕方法。
3. 前記グローブボックス内にはゼオライトを充填した除湿フィルタを通過させた圧縮エアが供給されることを特徴とする、請求項２に記載の蓄電デバイス用ガス吸収材の粉砕方法。
4. 粉砕された前記蓄電デバイス用ガス吸収材がサイクロン集塵機によって回収されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄電デバイス用ガス吸収材の粉砕方法。
5. 前記蓄電デバイス用ガス吸収材が吸湿性を有するゼオライトであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の蓄電デバイス用ガス吸収材の粉砕方法。
6. 蓄電用デバイスガス吸収材を粒子径５０μｍ以下に粉砕するジェットミル本体部と、粉砕する前記蓄電用デバイスガス吸収材を前記ジェットミル本体部に供給する原料投入部とを備える蓄電デバイス用ガス吸収材粉砕装置であって、
   前記ジェットミル本体部に用いる圧縮気体が除湿された圧縮空気又は窒素ガスであり、
   前記原料投入部の露点温度が−２０℃以下に制御されていることを特徴とする蓄電デバイス用ガス吸収材粉砕装置。
7. 前記原料投入部と前記ジェットミル本体部とがグローブボックス内に設置されていることを特徴とする、請求項６に記載の蓄電デバイス用ガス吸収材粉砕装置。
8. 前記グローブボックス内にはゼオライトを充填した除湿フィルタを通過させた圧縮エアが供給されることを特徴とする、請求項７に記載の蓄電デバイス用ガス吸収材粉砕装置。
9. 粉砕された前記蓄電用デバイスガス吸収材を回収するサイクロン集塵機を更に備える、請求項６〜８のいずれか１項に記載の蓄電デバイス用ガス吸収材粉砕装置。
10. 前記蓄電デバイス用ガス吸収材が吸湿性を有するゼオライトであることを特徴とする、請求項６〜９のいずれか１項に記載の蓄電デバイス用ガス吸収材粉砕装置。

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