JP5219125B2

JP5219125B2 - マグネシウム粒子製造装置

Info

Publication number: JP5219125B2
Application number: JP2008012915A
Authority: JP
Inventors: 宇宙宮尾
Original assignee: 宇宙宮尾
Priority date: 2008-01-23
Filing date: 2008-01-23
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2028-01-23
Also published as: JP2009173991A

Description

本発明は、マグネシウムの粒子を製造するマグネシウム粒子製造装置に関する。

従来より、特許文献１にあるように、反応容器内にマグネシウムと水とを供給して、加水分解反応を生成させ、熱エネルギーを得ると共に水素ガスを得る装置が提案されている。また、この装置では、マグネシウムの酸化物または水酸化物をレーザ還元してマグネシウムを再生する際、還元するレーザに太陽光励起レーザを使用して、マグネシウムを再生利用することが提案されている。
特開２００７−１４５６８６号公報

こうした従来のものでは、反応容器内でマグネシウムと水とによる加水分解反応を生成させる際、マグネシウムは粒子、あるいはマグネシウム粒子を成形した成形体を用いるのがよい。しかし、レーザ還元してマグネシウムを再生する際、マグネシウムのインゴットとして再生されるので、インゴットのままでは、加水分解反応に用いるには適さないという問題があった。

本発明の課題は、マグネシウムの粒子を容易に製造できるマグネシウム粒子製造装置を提供することにある。

かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、
押込みブロアから供給される不活性ガスを絞り部を介してホッパーに導くベンチュリと、溶融したマグネシウムを貯留すると共に、供給される不活性ガスにより前記マグネシウムを加圧するタンディッシュと、前記ベンチュリの前記絞り部の側壁と前記タンディッシュとを接続する供給管とを備え、前記供給管を介して溶融した前記マグネシウムを前記絞り部に供給して前記マグネシウムを粒子化し、また、前記ホッパーを冷却して前記ホッパーに導かれた粒子状のマグネシウムを凝固する冷却機構と、前記ホッパーに接続され前記ホッパー内の粒子状の凝固した前記マグネシウムを回収する回収容器とを備えたことを特徴とするマグネシウム粒子製造装置がそれである。また、前記ホッパーからの不活性ガスを前記押込みブロアに戻す循環ブロアを設けた構成としてもよい。更に、前記ホッパーに接続された真空ポンプを備えた構成としてもよい。

本発明のマグネシウム粒子製造装置は、タンディッシュから溶融したマグネシウムを供給管を介してベンチュリの絞り部に供給して、マグネシウムを粒子化し、ホッパーで凝固させて、回収容器に回収するので、マグネシウムの粒子を容易に製造できるという効果を奏する。また、ホッパーからの不活性ガスを循環ブロアにより押込みブロアに戻すことにより、不活性ガスを循環させて使用できる。更に、ホッパーに真空ポンプを接続することにより、空気を排除して、容易に不活性ガスを満たすことができる。

以下本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、１は押込みブロアで、押込みブロア１は図示しないガスタンク等からのアルゴンガス等の不活性ガスをベンチュリ２に供給する。ベンチュリ２は流路が絞られた絞り部４を備えると共に、ベンチュリ２はホッパー６に接続され、供給された不活性ガスを絞り部４を介してホッパー６に導くように構成されている。

８はタンディッシュで、タンディッシュ８は溶融したマグネシウム１０を貯留すると共に、供給されるアルゴンガス等の不活性ガスにより、タンディッシュ８内の溶融したマグネシウム１０を加圧することができるように密閉されて構成されている。また、タンディッシュ８の外周にコイル１２を配置し、高周波誘導加熱によりマグネシウム１０を加熱して、マグネシウム１０の凝固を防止するようにしてもよい。

ベンチュリ２の絞り部４には供給管１４の一端が接続されて、供給管１４の端が絞り部４に開口されている。供給管１４の他端はタンディッシュ８に接続されており、タンディッシュ８内の底部近傍で開口されている。

ホッパー６の外周に冷却水を循環して、ホッパー６内を冷却する冷却機構１６が設けられている。また、ホッパー６の底部には回収管１８の一端が接続されており、回収管１８の他端は、密閉された回収容器２０に接続されている。尚、回収管１８の途中には遮断弁２２が介装されている。また、回収容器２０はグローブボックス２４内に配置され、グローブボックス２４には排気ブロア２６が接続されて、グローブボックス２４内の排気を行うことができるように構成されている。

ホッパー６には、真空ポンプ２８が接続されると共に、ホッパー６の底部側にはサイクロン３０に不活性ガスを導く排気管３２が接続されている。サイクロン３０はホッパー６から排気される不活性ガスに含まれるマグネシウム１０の微粒子を分離するもので、分離した微粒子を密閉された回収容器３４に回収する。回収容器３４はグローブボックス３６内に配置され、グローブボックス３６には排気ブロア３８が接続されて、グローブボックス３６内の排気を行うことができるように構成されている。

サイクロン３０から排気される不活性ガスはバグフィルタ３９に導かれ、バグフィルタ３９は不活性ガス中に含まれる更に細かな微粒子を分離するもので、分離した微粒子を密閉された回収容器４０に回収するものである。回収容器４０はグローブボックス４２内に配置され、グローブボックス４２には排気ブロア４４が接続されて、グローブボックス４２内の排気を行うことができるように構成されている。

バグフィルタ３９には循環ブロア４６が接続されており、バグフィルタ３９からの不活性ガスをガス冷却器４８に供給するように接続されている。ガス冷却器４８は供給される冷却水により不活性ガスを冷却する。ガス冷却器４８は押込みブロア１に接続されており、冷却された不活性ガスが押込みブロア１に戻されて、不活性ガスが循環利用される。尚、図示しないバルブの切替により、ガス冷却器４８を通ったガスを排出できるように構成されている。

次に、前述した本実施形態のマグネシウム粒子製造装置の作動について説明する。
まず、真空ポンプ２８を運転して、ベンチュリ２、タンディッシュ８、ホッパー６、サイクロン３０、バグフィルタ３９、各回収容器２０，３４，４０等の系内の空気を排出する。その他の機器とは、図示しないバルブ等により遮断して気密を保てるようにする。目標とする圧力は、例えは０．１３３Ｐａとすればよい。目標の圧力に達したときには、図示しないバルブを閉じて気密を保持し、真空ポンプ２８の運転を停止する（減圧工程）。

次に、減圧したベンチュリ２、タンディッシュ８、ホッパー６、サイクロン３０、バグフィルタ３９、各回収容器２０，３４，４０等にアルゴンガス等の不活性ガスを、大気圧に等しくなるまで導入する（第１次吸気工程）。

続いて、大気圧に達した後も、不活性ガスの導入を継続し、大気圧の１．１倍に達したときには、遮断している図示しないバルブを開いて、他の機器にも不活性ガスを導入する。その際、図示しないバルブを開いて、循環ブロア４６を低速で運転して、系内の空気を少しずつ追い出す。図示しない酸素濃度計と圧力計とにより、系内の酸素濃度と圧力を測定し、設定値に達したときにはバルブを閉じて、不活性ガスを系内で循環させる（第２次吸気工程）。

循環ブロア４６と押込みブロア１とを、操業時の条件で運転する。不活性ガスが若干系外にリークするが、酸素濃度と系内圧力が設定値となるように、不活性ガスの導入を制御する。また、絞り部４の静圧が、設定値となるように、押込みブロア１を制御して、不活性ガスの流速を制御する。更に、冷却水の供給を開始すると共に、排気ブロア２６，３８，４４も運転する（溶湯受入準備工程）。

次に、タンディッシュ８に溶融したマグネシウム１０を注入する。溶融したマグネシウム１０は、図示しない溶融炉で溶融してメタルポンプで供給するとよい。溶融したマグネシウム１０が規定値以上タンディッシュ８に注入されたときには、不活性ガスを設定圧力となるようにタンディッシュ８に導入する。

これにより、供給管１４を介して溶融したマグネシウム１０が絞り部４に噴出され、高速の不活性ガスとマグネシウム１０の溶湯の表面張力とにより、マグネシウム１０の溶湯が粒子化する（いわゆるガスアトマイズ法）。不活性ガスが連続的に供給されるので、系内の圧力が徐々に上昇する。設定圧以上になったら、自動的に屋外に排気し、系内の圧力を一定に保つようにする。

粒子状になったマグネシウム１０は、ベンチュリ２を通ってホッパー６に導入され、ホッパー６内で不活性ガスと冷却水とで冷却され、溶融潜熱が奪われて凝固し、マグネシウムの固体金属粒子になる（アトマイズ工程）。

マグネシウム粒子は、ホッパー６から回収管１８を介して回収容器２０内に回収される。一部の小さなマグネシウム粒子は不活性ガスと共に排気管３２を介してサイクロン３０に排出される。

サイクロン３０では、不活性ガスに含まれるマグネシウム粒子を分離して、回収容器３４に回収する。また、不活性ガスは更にバグフィルタ３９に導入され、バグフィルタ３９では更に細かなマグネシウム粒子を分離・捕捉して、回収容器４０に回収する。そして、不活性ガスはガス冷却器４８により冷却されて、押込みブロア１に戻され、再び、ベンチュリ２に供給されて循環利用される。

各回収容器２０，３４，４０には、マグネシウム粒子と不活性ガスとが入っており、グローブボックス２４，３６，４２内で各回収容器２０，３４，４０の内部を空気に置換する。回収容器２０，３４，４０の蓋を開けて、マグネシウム粒子を回収する。グローブボックス２４，３６，４２内は、排気ブロア２６，３８，４４により大気圧より若干低い圧力（例えば、−５０Ｐａ）に維持し、作業者が不活性ガスに曝露されないようにする（回収工程）。

以上本発明はこの様な実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。

本発明の一実施形態としてのマグネシウム粒子製造装置の概略構成図である。

符号の説明

１…押込みブロア２…ベンチュリ
４…絞り部６…ホッパー
８…タンディッシュ１０…マグネシウム
１２…コイル１４…供給管
１６…冷却機構１８…回収管
２０，３４，４０…回収容器
２６，３８，４４…排気ブロア
２８…真空ポンプ３０…サイクロン
３９…バグフィルタ４６…循環ブロア

Claims

押込みブロアから供給される不活性ガスを絞り部を介してホッパーに導くベンチュリと、
溶融したマグネシウムを貯留すると共に、供給される不活性ガスにより前記マグネシウムを加圧するタンディッシュと、
前記ベンチュリの前記絞り部の側壁と前記タンディッシュとを接続する供給管とを備え、
前記供給管を介して溶融した前記マグネシウムを前記絞り部に供給して前記マグネシウムを粒子化し、
また、前記ホッパーを冷却して前記ホッパーに導かれた粒子状のマグネシウムを凝固する冷却機構と、前記ホッパーに接続され前記ホッパー内の粒子状の凝固した前記マグネシウムを回収する回収容器とを備えたことを特徴とするマグネシウム粒子製造装置。
前記ホッパーからの不活性ガスを前記押込みブロアに戻す循環ブロアを設けたことを特徴とする請求項１に記載のマグネシウム粒子製造装置。
前記ホッパーに接続された真空ポンプを備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載のマグネシウム粒子製造装置。