超微粒子の利用に適した気-固反応装置の開発

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将来、微粒子とガスの反応装置として、各種の工業で利用される可能性のある粉粒流動層内での微粒子のホールドアップ、微粒子の層内からの飛び出しと粉体物性や操作条件との関係を調べてみた。粉粒流動層とは粗い媒体粒子をガスで流動化しているところへ数10μm以下の微粒子を連続供給し、粗い媒体粒子とともに流動化した後、微粒子のみをガスと共に装置外へ流出させるプロセスである。本研究では定常状態での微粒子の層内での重量および単位時間あたりの微粒子の流出量を測定することによって、層内でのホールドアップおよび飛び出し速度定数を求めた。層内での微粒子のホールドアップおよび微粒子の飛び出し速度定数に影響する因子は、微粒子の粒子径と付着性、空筒基準ガス速度、媒体粒子の粒子径などであった。層内での微粒子のホールドアップは微粒子の粒子径が小さくなるほど、また、空筒基準ガス速度が小さくなるほど、微粒子の供給速度が大きくなるほど大きくなることがわかった。一方、微粒子の飛び出し速度定数は微粒子の粒子径が大きいほど、また、ガス流速が大きいほど大きくなることがわかった。また、微粒子の飛び出し速度定数は媒体粒子の粒子径やその密度によっても大きく影響することがわかった。特に数10μm以下の微粒子の飛び出し速度定数は従来の粒子径が40μm以上の粒子径の粒子の場合の逆の傾向となることがわかった。