特開 2024-29902 反応システムおよび生成物製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024029902

(43)【公開日】2024-03-07

(54)【発明の名称】反応システムおよび生成物製造方法

(51)【国際特許分類】

   B01J 8/08 20060101AFI20240229BHJP

   B01J 8/18 20060101ALI20240229BHJP

   B01J 8/38 20060101ALI20240229BHJP

【ＦＩ】

B01J8/08 311

B01J8/18

B01J8/38

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022132361

(22)【出願日】2022-08-23

(71)【出願人】

【識別番号】000004215

【氏名又は名称】株式会社日本製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】植田 直樹

(72)【発明者】

【氏名】中村 諭

(72)【発明者】

【氏名】古木 賢一

(72)【発明者】

【氏名】平松 靖也

【テーマコード（参考）】

4G070

【Ｆターム（参考）】

4G070AA01

4G070AB06

4G070BA08

4G070BB14

4G070BB32

4G070CA13

4G070CA21

4G070CB02

4G070CB05

4G070CB18

4G070CC02

4G070CC06

4G070DA16

4G070DA21

(57)【要約】

【課題】効率良く生成物を製造できる反応システム等を提供する。
【解決手段】反応システム１は、処理物から生成物を製造する。反応システム１は、反応炉１００と搬送装置１４１とを有する。反応炉１００は、処理物１０Ａと搬送補助材２０とを受け入れる供給口１１０と、製造した生成物１０Ｂを送出する送出口１２０と、供給口１１０と送出口１２０との間において処理物１０Ａないし生成物１０Ｂと搬送補助材２０とが混在する混合物を受容する筒体１０１と、を有する。搬送装置１４１は、筒体１０１における混合物を供給口１１０から送出口１２０へ搬送する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

処理物から生成物を製造する反応システムであって、
前記処理物と搬送補助材とを受け入れる供給口と、製造した前記生成物を送出する送出口と、前記供給口と前記送出口との間において前記処理物ないし前記生成物と前記搬送補助材とが混在する混合物を受容する筒体と、を有する反応炉と、
前記筒体における前記混合物を前記供給口から前記送出口へ搬送する搬送装置と、を備える、
反応システム。

【請求項2】

前記筒体は前記生成物の粒径より大きい粒径を有する前記搬送補助材を受容し、
前記送出口は、前記生成物が通過可能であり、前記搬送補助材が通過しない複数の孔を介して前記生成物を送出する、
請求項１に記載の反応システム。

【請求項3】

前記送出口の下流側において、前記生成物が分離した前記搬送補助材を前記供給口へ循環させる循環装置をさらに備える、
請求項２に記載の反応システム。

【請求項4】

前記循環装置は、前記生成物が分離した後の前記搬送補助材に接触させるための回復用媒体を受け入れる媒体受入部と、前記搬送補助材に前記回復用媒体を接触させる接触部と、をさらに有する、
請求項３に記載の反応システム。

【請求項5】

前記循環装置は、前記搬送補助材を洗浄するための前記回復用媒体を受け入れ、前記搬送補助材と接触した後の前記回復用媒体を排出する媒体排出部をさらに有する、
請求項４に記載の反応システム。

【請求項6】

前記反応炉が受容する前記搬送補助材は、前記処理物の反応を補助する金属元素を含み、
前記循環装置は、前記搬送補助材を還元するための非金属元素を含む前記回復用媒体を受け入れる、
請求項４に記載の反応システム。

【請求項7】

前記搬送装置は、前記混合物の搬送方向に沿って設定された軸を回転するスクリュにより前記混合物を搬送する、
請求項１に記載の反応システム。

【請求項8】

前記反応炉は、前記処理物の粒径より大きい粒径を有する前記搬送補助材を受容する、
請求項７に記載の反応システム。

【請求項9】

前記反応炉は、前記混合物に攪拌用流体を吐出する吐出口をさらに有し、
前記搬送装置は、前記攪拌用流体に接触している前記混合物を搬送する、
請求項１～８のいずれか一項に記載の反応システム。

【請求項10】

前記吐出口は、前記筒体において前記混合物の搬送方向に沿って複数存在する、
請求項９に記載の反応システム。

【請求項11】

前記吐出口に前記攪拌用流体を供給することにより流動床を生成する流動床生成装置をさらに有し、
前記流動床生成装置は、前記反応炉に供給する前記攪拌用流体の流量、流速、温度または吐出方向の少なくともいずれか１つを調整する調整部を含む、
請求項９に記載の反応システム。

【請求項12】

処理物から生成物を製造する生成物製造方法であって、
前記処理物と搬送補助材とを反応炉に供給する供給工程と、
前記処理物と前記搬送補助材とが混在する混合物を搬送装置により送出口へ搬送する搬送工程と、
前記処理物から生成された前記生成物を前記送出口から送出する送出工程と、を備える
生成物製造方法。

【請求項13】

前記搬送工程は、前記混合物に攪拌用流体を吐出することにより攪拌されている前記混合物を搬送する、
請求項１２に記載の生成物製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は反応システムおよび生成物製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

原材料を予め設定された環境下において攪拌等することにより所望の生成物を製造する反応システムが存在する。

【0003】

例えば特許文献１は、以下の反応装置について開示している。反応装置は、圧力反応容器となるスクリュフィーダ本体と、スクリュフィーダ本体内に触媒を導入する触媒供給部と、スクリュフィーダ本体内に低級炭化水素を導入する低級炭化水素供給部と、を有する。またこの反応装置は、生成したナノ炭素を移送するスクリュと、スクリュによって搬送される触媒とナノ炭素を送出する固体送出部と、生成した水素をフィーダ本体外に送出する気体送出部と、を有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００６－２９０６８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、微細な粒子径を有する処理物をスクリュなどの搬送手段により搬送する場合に、搬送手段が構造上有している隙間や搬送力が直接及ばない空間などに処理物が滞り凝集や固化を引き起こす虞がある。このような状態が生じると、反応システムが製造する生成物の品質にばらつきが生じる可能性がある。あるいは、搬送手段による搬送速度が比較的に低速の場合に、凝集した処理物の反応速度が低下し、反応システムの効率が低下する虞がある。

【0006】

本開示は、このような課題を解決するためになされたものであって、効率良く生成物を製造できる反応システム等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】

【0007】

本開示にかかる反応システムは、処理物から生成物を製造する。この反応システムは、反応炉と搬送装置とを有する。反応炉は、処理物と搬送補助材とを受け入れる供給口と、製造した生成物を送出する送出口と、供給口と送出口との間において処理物ないし生成物と搬送補助材とが混在する混合物を受容する筒体と、を有する。搬送装置は、筒体における混合物を供給口から送出口へ搬送する。

【0008】

本開示にかかる生成物製造方法は、処理物から生成物を製造する方法である。この方法は、供給工程と、搬送工程と、送出工程と、を有する。供給工程は、処理物と搬送補助材とを反応炉に供給する。搬送工程は、処理物と搬送補助材とが混在する混合物を搬送装置により送出口へ搬送する。送出工程は、処理物から生成された生成物を送出口から送出する。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、効率良く生成物を製造できる反応システム等を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施の形態１にかかる反応システムの全体構成図である。

【図2】実施の形態１にかかる生成物製造方法のフローチャートである。

【図3】実施の形態２にかかる反応システムの全体構成図である。

【図4】実施の形態２にかかる生成物製造方法のフローチャートである。

【図5】実施の形態３にかかる反応システムの全体構成図である。

【図6】流動床生成装置３００の詳細を示す図である。

【図7】実施の形態３にかかる生成物製造方法のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、特許請求の範囲にかかる発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。説明の明確化のため、以下の記載および図面は、適宜、省略、および簡略化がなされている。なお、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。

【0012】

＜実施の形態１＞
図１を参照して実施の形態１について説明する。図１は、実施の形態１にかかる反応システム１の全体構成図である。図１に示す反応システム１は、処理物に対して予め設定された処理を施すことにより生成物を製造する。反応システム１が製造する生成物は特に制限されないが、例えば、全固体リチウムイオン二次電池に用いられる固体電解質や正極活物質等の電池用部材である。なお、予め設定された処理とは、処理物を生成物に変化させる過程に用いる手段であれば特に限定されないが、例えば加熱や冷却のような温度変化である。予め設定された処理とは、例えば攪拌、混合、混練、粉砕のような応力伝達を含んでもよい。また予め設定された処理とは、例えば電子やラジカルの授受を伴う反応であってもよい。あるいは予め設定された処理とは、例えば触媒との接触であってもよい。反応システム１は主な構成として、反応炉１００と搬送装置１４１とを有する。

【0013】

反応炉１００は主な構成として、供給口１１０、送出口１２０および筒体１０１を有している。また反応炉１００は、搬送補助材排出口１３０および温度制御装置１５０を有している。

【0014】

なお、本開示において以降に「上流」および「下流」という記載を用いるが、上流および下流とは、下記のように定義する。すなわち、反応炉１００の供給口１１０から送出口１２０までの経路における任意の位置であるＡ点において、Ａ点から見て供給口１１０に近い位置を上流の位置とし、Ａ点から見て送出口１２０に近い位置を下流の位置と定義する。また、上流側とはＡ点から見て上流の方面を指し、下流側とはＡ点から見て下流の方面を指す。また上述の「上流」および「下流」の方向は、供給口１１０と送出口１２０の外側においても同様に定義される。例えば供給口１１０から送出口１２０へ流れる物体が送出口１２０を越えてさらに流れる場合には、この物体は送出口１２０を越えて下流へ流れる、ということができる。

【0015】

供給口１１０は、筒体１０１に設けられた開口部であって、処理物１０Ａと搬送補助材２０とをそれぞれ受け入れる。本実施の形態における供給口１１０は、第１供給口１１１と第２供給口１１２とを含む。第１供給口１１１は、処理物１０Ａを受け入れる。第２供給口１１２は、搬送補助材２０を受け入れる。なお、供給口１１０は、処理物１０Ａと搬送補助材２０とが混合された状態で投入される構成であってもよい。供給口１１０は、処理物１０Ａと搬送補助材２０とを受け入れると、これらを筒体１０１に供給する。

【0016】

なお、搬送補助材２０は、処理物１０Ａを滞りなく搬送するために用いるものであって、例えば砂または球状のビーズ等の粒状体である。搬送補助材２０の形状は問わないが、球状であることが好ましい。また搬送補助材２０の材質は特に制限されないが、処理物１０Ａと混在可能且つ分離可能な固体であって、例えば珪砂、セラミックス、ガラス、カーボン、活性炭あるいは金属などである。なお、搬送補助材２０の粒径は、処理物１０Ａの粒径と異なるようにすることで、搬送補助材２０と生成物１０Ｂとを容易に分離可能とすることが望ましい。上述の粒径を測定する手段は特に限定されないが、例えばレーザ回折／散乱式粒子径分布測定装置（例えば堀場製作所製ＬＡ９６０）により測定された粒度分布の平均（平均径）としてもよい。これにより反応システム１は、処理物１０Ａと搬送補助材２０とが混在する混合体を搬送することになり、処理物１０Ａの凝集や滞りを抑制できる。

【0017】

送出口１２０は、製造した生成物１０Ｂを送出する。より具体的には、送出口１２０は、生成物１０Ｂの粒径より大きく搬送補助材２０の粒径より小さい孔を複数有しており、この複数の孔に生成物１０Ｂを通過させるとともに、搬送補助材２０を通過させない。これにより、送出口１２０は、混合物から生成物１０Ｂを分離して抽出し、抽出した生成物１０Ｂを送出口１２０から送出する。すなわちこの場合、筒体１０１は、生成物１０Ｂの粒径より大きい粒径を有する搬送補助材２０を受容する。なお、筒体１０１に残った搬送補助材２０は、送出口１２０より下流に搬送され、送出口１２０より下流側に設けられた搬送補助材排出口１３０から排出される。送出口１２０の複数の孔とは、例えばスクリーン（メッシュ）であり、図示しない振動装置の振動（例えば５０～５００Ｈｚ）を受けて振動してもよい。

【0018】

筒体１０１は、供給口１１０と送出口１２０との間において混合物を受容する。筒体１０１は、処理物１０Ａから生成物１０Ｂを製造するための空間である処理空間を有している。処理空間において、反応システム１は、処理物１０Ａと搬送補助材２０とが混在した状態の混合物に予め設定された処理を施して生成物１０Ｂを製造する。筒体１０１は、中間部において温度制御装置１５０に覆われており、反応炉１００の内部が加熱または冷却可能な構成となっている。

【0019】

なお、混合物とは、処理物１０Ａと搬送補助材２０とが混在するものをいう。また混合物は、処理物１０Ａの反応が進み、生成物１０Ｂになった場合における生成物１０Ｂと搬送補助材２０とが混在するものをいう。また当然ながら、混合物は、処理物１０Ａと生成物１０Ｂと搬送補助材２０とが混在するものも含む。

【0020】

搬送補助材排出口１３０は搬送補助材２０を排出するために筒体１０１に設けられた開口部である。搬送補助材排出口１３０は、送出口１２０より下流側に位置し、生成物１０Ｂが分離した搬送補助材２０を排出する。

【0021】

温度制御装置１５０は、加熱装置または冷却装置を含み、反応炉１００の内部すなわち筒体１０１の内部の温度を制御する。温度制御装置１５０は、反応炉１００の中間部において筒体１０１の周囲を囲むように加熱装置を有している。加熱装置は例えばシースヒータ、コイルヒータまたはセラミックヒータなどの温度制御可能な任意のヒータを含む。加熱装置は例えば常温から１０００度程度の範囲の加熱を行う。温度制御装置１５０は、反応炉１００の中間部の領域ごとに、搬送装置１４１の搬送方向に沿って、異なる温度を設定してもよい。温度制御装置１５０は、反応炉１００の上下方向（短軸方向）の領域ごとに、異なる温度を設定してもよい。なお、温度制御装置１５０は、例えば摂氏１００度～１０００度の範囲の温度であって、好ましくは３００度以上、さらに好ましくは５００度以上の範囲の温度を制御する。

【0022】

駆動装置１４０は、モータと、このモータから突出する駆動軸に嵌合する駆動力伝達部とを有し、搬送装置１４１を駆動させる。図１の搬送装置１４１は、例えば筒体１０１の一端側から他端側に亘り延伸したスクリュである。この場合、搬送装置１４１は、混合物の搬送方向に沿って設定された軸を回転するスクリュにより混合物を搬送する。なお、スクリュは１本でもよいし、２本以上でもよい。

【0023】

搬送装置１４１は、筒体１０１の内部における混合物を供給口１１０から送出口１２０へ搬送する。搬送装置１４１は、筒体１０１に沿って延伸した回転軸が駆動装置１４０によって回転する。駆動装置１４０は例えば搬送装置１４１の駆動方向や駆動速度を制御し得る。なお、搬送装置１４１の形状や形態は特に限定されない。例えば搬送装置１４１は上述したスクリュに限らず、ベルトコンベヤや回転ドラム体であってもよい。搬送装置１４１は、筒体１０１を揺動させる揺動装置であってもよい。搬送装置１４１は、筒体１０１を傾斜させる傾斜装置であってもよい。

【0024】

反応炉１００を構成する部材は、例えば、合金、セラミックス、カーボン、およびそれらを２以上含む複合材により形成され得る。合金は、ニッケル、コバルト、クロム、モリブデン、タングステン、タンタル、チタン、鉄、銅、アルミニウム、ケイ素、ホウ素、炭素などの合金元素のうち少なくとも一つを成分に含む金属部材である。セラミックスは、アルミナやジルコニアなどの酸化物、炭化ケイ素や炭化チタンなどの炭化物、窒化ケイ素や窒化チタンなどの窒化物、ホウ化クロムなどのホウ化物のようなセラミックス部材である。また、カーボンは、結晶質グラファイトや繊維強化グラファイトなどの炭素部材である。反応炉１００は例えば、少なくとも内側の材質が合金、セラミックスまたはカーボンを含む部材により構成されていてもよい。

【0025】

なお、ここでは図示していないが、反応炉１００は、中間部において処理物１０Ａの製造工程に要する反応用流体を受け入れる流体供給口を有していてもよい。また同様に、反応炉１００は、中間部において上述の反応用流体ないし反応後に生じた流体を排出するための流体排出口を有していてもよい。

【0026】

以上、反応システム１の構成について説明したが、反応システム１は、上述の構成を制御するための制御装置を有していても良い。制御装置は例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）またはＭＣＵ（Micro Controller Unit）のような演算装置を含む。また制御装置は、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）やフラッシュメモリ等の記憶装置と、各構成を通信可能に接続するインタフェースと、その他の周辺回路を含む。

【0027】

反応システム１は、生成物１０Ｂの粒径より小さい搬送補助材２０を供給する構成であってもよい。この場合に、反応システム１は例えば、送出口１２０の上流側において搬送補助材２０の粒径より大きく生成物１０Ｂの粒径より小さい孔を複数有し、この複数の孔に搬送補助材２０を通過させるとともに、搬送補助材２０を通過させない。さらにこの場合に、反応システム１は、複数の孔を通過した搬送補助材２０を送出口１２０よりも下流に導くバイパス路を有するとともに、生成物１０Ｂを送出口１２０に導く。これにより、送出口１２０は、混合物から生成物１０Ｂを分離して抽出し、抽出した生成物１０Ｂを送出口１２０から送出する。

【0028】

次に、図２を参照して反応システム１が実行する処理について説明する。図２は、実施の形態１にかかる生成物製造方法のフローチャートである。図２のフローチャートは、図示しない制御装置が実行する処理について示したものであるということもできる。図２に示すフローチャートは、反応システム１を操作するユーザが行う操作手順ということもできる。

【0029】

まず、反応システム１は、温度制御装置１５０を作動することにより反応炉１００の温度を調整する（ステップＳ１０）。

【0030】

次に、反応システム１は、駆動装置１４０を駆動して搬送装置１４１の駆動を開始する（ステップＳ２０）。

【0031】

次に、反応システム１は、反応炉１００に搬送補助材２０を供給する（ステップＳ３０）。さらに反応システム１は、反応炉１００に処理物１０Ａを供給する（ステップＳ４０）。なお、ステップＳ３０およびステップＳ４０は順序が逆であってもよいし、同時に実行されてもよい。すなわちここで反応システム１は、供給工程として、処理物１０Ａと搬送補助材２０とを反応炉１００に供給する。

【0032】

次に、反応システム１は、搬送工程として、処理物１０Ａと搬送補助材２０とが混在する混合物を搬送装置１４１により送出口１２０へ搬送する（ステップＳ５０）。

【0033】

次に、反応システム１は、送出工程として、送出口１２０から生成物１０Ｂを送出する（ステップＳ６０）。

【0034】

以上、反応システム１が実行する生成物製造方法について説明した。反応システム１は、上述の各プロセスを継続的に行うことにより、生成物１０Ｂを連続的に製造できる。すなわち反応システム１は、搬送補助材２０を処理物１０Ａとともに、供給して、搬送補助材２０と処理物１０Ａとが混在する混合物を搬送しながら処理物１０Ａを反応させる。これにより反応システム１は、好適に、且つ、連続的に処理物１０Ａから生成物１０Ｂを製造できる。

【0035】

以上、実施の形態１について説明した。反応炉１００において、例えば搬送装置１４１と筒体１０１との間には、図１に示すように、距離Ｄ１の隙間が存在する。距離Ｄ１を設ける理由は、例えば搬送装置１４１と反応炉１００との接触を防止するためである。仮に搬送装置１４１と反応炉１００とが接触した場合には、接触した部分に摩耗粉が発生する虞がある。摩耗粉が発生すると、生成物を汚染してしまい好ましくない。また特に反応炉１００の内部の温度が５００度を超えるような場合には、接触部分に強固な焼き付きが発生し、搬送装置１４１が動作しなくなる虞もある。この距離Ｄ１は、処理物１０Ａないし生成物１０Ｂの粒径より大きい。そのため、処理物１０Ａのみを受け入れて搬送すると、この隙間に処理物１０Ａが滞る可能性がある。そこで反応炉１００は、処理物１０Ａの粒径より大きい粒径を有する搬送補助材２０を供給し、処理物１０Ａと搬送補助材２０とが混在する混合物を搬送する。このような構成により、反応システム１は、処理物１０Ａをスムーズに搬送して生成物１０Ｂを製造できる。

【0036】

なお、処理物１０Ａと搬送補助材２０とが混在する混合物を搬送装置１４１により搬送する状態は、「移動床」と称される。移動床において、処理物１０Ａは、搬送補助材２０と混在した状態のまま搬送装置１４１により搬送され、反応が進む。すなわち、反応システム１は、移動床を生成することにより、処理物１０Ａを滞りなく反応させる。このとき、移動床の搬送方向における搬送補助材２０の移動速度は、同方向における処理物１０Ａの搬送速度と同等と見なすことができる。すなわち、反応システム１は、処理物１０Ａの反応が予め設定された期間に完了するように、搬送補助材２０の移動速度が設定される。このため、搬送補助材２０の移動速度は、生成物１０Ｂを製造する反応システム１の生産性を損なわない程度に遅い方が望ましく、例えば１０メートル毎時以下である。より好ましくは、搬送補助材２０の移動速度は３メートル毎時以下であり、さらに好ましくは１メートル毎時以下である。以上のように、本実施の形態によれば、効率良く生成物を製造できる反応システム等を提供することができる。

【0037】

＜実施の形態２＞
次に、実施の形態２について説明する。図３は、実施の形態２にかかる反応システム２の全体構成図である。実施の形態２にかかる反応システム２は、搬送補助材排出口１３０から排出される搬送補助材２０を循環させる機能を有している。また反応システム２は、生成物１０Ｂが分離した後の搬送補助材２０に対して予め設定された回復処理を行う。

【0038】

本実施形態にかかる反応システム２は、送出口１２０の下流側において、循環装置２００を有している。循環装置２００は、生成物１０Ｂが分離した搬送補助材２０を搬送補助材排出口１３０から受け取り、受け取った搬送補助材排出口１３０を供給口１１０へ循環させる。循環装置２００は、圧送装置２０１と補助材搬送管２０２とを有している。

【0039】

圧送装置２０１は、例えば補助材搬送管２０２に設けられたポンプであり、搬送補助材排出口１３０から供給口１１０に向かう方向へ空気および搬送補助材２０を圧送する。補助材搬送管２０２は、搬送補助材排出口１３０と供給口１１０とを接続した管であって、搬送補助材２０が通過可能である。このような構成を有することにより、反応システム２は、搬送補助材２０を繰り返し使用できる。よって反応システム２は効率良く生成物１０Ｂを製造できる。

【0040】

また本実施形態にかかる反応システム２は、生成物１０Ｂと分離した後の搬送補助材２０に対して予め設定された処理を施す機能を有している。反応システム２は、循環装置２００が、媒体受入部２１０と接触部２２０とをさらに含む。

【0041】

媒体受入部２１０は、生成物１０Ｂが分離した後の搬送補助材２０に接触させるための回復用媒体を受け入れる。回復用媒体は、用途に応じて種々の物質が採用され得る。例えば回復用媒体は、搬送補助材２０を洗浄するための洗浄用媒体であってもよい。洗浄用媒体の形態は特に限定されない。すなわち、洗浄用媒体は、気体であってもよいし、液体であってもよいし、固体であってもよいし、超臨界流体であってもよい。洗浄用媒体は、それらのうち少なくとも２からなる混合体であってもよい。洗浄用媒体は、例えば水蒸気である。洗浄用媒体は、例えばアルコールなどの有機溶剤である。洗浄用媒体は、例えばナフタレンなどの昇華性固体である。媒体受入部２１０は、送出口１２０より下流側に設けられている。媒体受入部２１０は、回復媒体投入管２１１に接続しており、第１バルブ２１２を介して供給される回復用媒体を反応炉１００に受け入れる。

【0042】

接触部２２０は、搬送補助材２０に回復用媒体を接触させる。接触部２２０は、送出口１２０より下流側であって、搬送補助材排出口１３０より上流側に設けられた空間であって、搬送補助材２０と回復用媒体とが接触する。接触部２２０において搬送補助材２０と回復用媒体とが接触した後に、搬送補助材２０は搬送補助材排出口１３０から排出される。

【0043】

循環装置２００は、媒体排出部２３０をさらに有している。循環装置２００において、媒体受入部２１０は、搬送補助材２０を洗浄するための回復用媒体を受け入れる。この場合に、媒体排出部２３０は、搬送補助材２０と接触した後の回復用媒体を反応炉１００の外部へ排出する。媒体排出部２３０は回復媒体排出管２３１に接続しており、第２バルブ２３２を介して、反応炉１００の外部へ回復用媒体を排出する。このような構成により、反応システム２は、搬送補助材２０を好適に循環させることができる。

【0044】

なお、反応炉１００が受容する搬送補助材２０は、処理物１０Ａの反応を補助する触媒であって金属元素を含むものである場合がある。この場合において、循環装置２００は、搬送補助材２０を還元するための非金属元素を含む回復用媒体を受け入れる。より具体的には、搬送補助材２０は、鉄、ニッケルまたはコバルトなどの金属を含んでいてもよい。そしてこの場合に、回復用媒体は例えば水素を含む気体であってもよい。

【0045】

次に、図４は、実施の形態２にかかる生成物製造方法のフローチャートである。図４に示すフローチャートは、ステップＳ３０の後にステップＳ３１を含む点が、図２に示したフローチャートと異なる。

【0046】

ステップＳ３１において、反応システム２は、循環装置２００の駆動を開始する。循環装置２００は、これにより、反応炉１００に供給された搬送補助材２０に対して回復処理を施すととともに、回復処理を施した搬送補助材２０を、搬送補助材排出口１３０を介して供給口１１０に再び供給する。

【0047】

以上、反応システム２は、搬送補助材２０を好適に循環させることにより、効率良く移動床を生成する。よって、本実施の形態によれば、生成物を効率良く製造できる反応システム等を提供できる。

【0048】

＜実施の形態３＞
次に、実施の形態３について説明する。図５は、実施の形態３にかかる反応システム３の全体構成図である。本実施形態にかかる反応システム３は、流動床生成装置３００をさらに有する点が、上述の実施の形態と異なる。

【0049】

流動床生成装置３００は、搬送装置１４１により搬送されている混合物に対して攪拌用流体を吐出することにより混合物の流動性を向上させる。ここで、攪拌用流体により流動性が向上している状態の混合物は「流動床」とも称される。流動床生成装置３００は主な構成として、第３バルブ３０１、流体伝送管３０２および吐出口３０３を有している。流動床生成装置３００は、吐出口３０３に攪拌用流体を供給することにより、移動床の流動性を向上させて、流動床を生成する。

【0050】

流体伝送管３０２は、第３バルブ３０１を介して、攪拌用流体を受け取り、受け取った攪拌用流体を吐出口３０３に供給する。攪拌用流体は、混合物を攪拌するための流体であって、より具体的には、例えば不活性の窒素ガスである。なお処理物１０Ａから生成物１０Ｂを製造する際に反応用流体に接触する必要がある場合には、この反応用流体を攪拌用流体として採用してもよい。これにより反応システム３は、混合物の流動性を向上させつつ、反応用流体により反応を促進させることもできる。

【0051】

吐出口３０３は、反応炉１００の筒体１０１に設けられた開口部である。すなわち反応炉１００は、混合物に攪拌用流体を吐出する吐出口３０３を有している。吐出口３０３は、例えば筒体１０１の下部であって、搬送装置１４１により搬送されている混合物が存在する領域に設けられる。そのため、吐出口３０３から吐出される攪拌用流体は、混合物に直接接触する。これにより、混合物は攪拌され、流動性が向上する。

【0052】

本実施形態にかかる搬送装置１４１は、攪拌用流体に接触している混合物を搬送する。つまり、反応システム３は、攪拌用流体により攪拌され流動性が向上した状態の混合物を搬送する。

【0053】

なお、吐出口３０３は、筒体１０１において混合物の搬送方向に沿って複数存在することが好ましい。この場合、複数の吐出口３０３は、例えば上流側から下流側に沿って、直線状に配列されていてもよい。あるいは複数の吐出口３０３は、筒体１０１において例えば螺旋状に配置されていてもよい。なお、本実施の形態における反応システム３は、処理物１０Ａの粒径が、搬送補助材２０の粒径に比べて小さい。処理物１０Ａの粒径は例えば０．０５ｍｍ以下である。また、搬送補助材２０の粒径は例えば０．３ｍｍ以上であり、好ましくは０．５ｍｍ以上であり、さらに好ましくは１ｍｍ以上である。この場合、吐出口３０３の開口部の大きさは、処理物１０Ａの粒径より大きく、搬送補助材２０の粒径より小さいことが好ましい。すなわち、吐出口３０３の開口部の大きさは、例えば０．１ｍｍ以上である。

【0054】

図６は、流動床生成装置３００の詳細を示す図である。流動床生成装置３００は、調整部３１０をさらに含む。調整部３１０は、反応炉１００に供給する攪拌用流体の流量、流速または温度の少なくともいずれか１つを調整する。かかる機能を実現するために、調整部３１０は例えば、圧送ポンプ、温度調整装置等を有する。

【0055】

また図６に示すように、流体伝送管３０２は、吐出口３０３において配管の太さが変化していてもよい。図６に示す流体伝送管３０２は直径Ｌ２を有し、吐出口３０３は直径Ｌ２より小さい直径Ｌ１を有している。吐出口３０３の断面積が流体伝送管３０２の断面積より小さいことにより、吐出口３０３における攪拌用流体の流速が速くなる。これにより流動床生成装置３００は、上述のように処理物１０Ａの粒径が吐出口３０３の開口部より小さい場合であっても、処理物１０Ａが吐出口３０３に滞ったり、処理物１０Ａが吐出口３０３の中に侵入したりするのを抑制し、好適に流動床を生成できる。なお、吐出口３０３の直径Ｌ１は、処理物１０Ａの粒径より小さくてもよい。

【0056】

また図６に示すように、流体伝送管３０２は、吐出口３０３の部分の角度を変化させることにより、流動性が最適になるよう調整できる。流動床生成装置３００は、複数の異なる系統の第３バルブ３０１、流体伝送管３０２および吐出口３０３を有していてもよい。これにより流動床生成装置３００は、異なる系統ごとに吐出口３０３の部分の角度を設定したり、それぞれの系統に異なる流速を設定したりできる。この場合、系統の切り替えや流量の配分を調整部３１０が担ってもよい。すなわちこの場合、調整部３１０は、攪拌用流体の吐出方向も調整できる。

【0057】

図７は、実施の形態３にかかる生成物製造方法のフローチャートである。図７に示すフローチャートは、ステップＳ２０の後にステップＳ２１を有する点が、図４に示したフローチャートと異なる。

【0058】

ステップＳ２１において、反応システム３は、攪拌用流体の吐出を開始する（ステップＳ３１）。筒体１０１に処理物１０Ａまたは搬送補助材２０が供給される前に吐出口３０３から攪拌用流体を吐出することにより、反応システム３は吐出口３０３に処理物１０Ａまたは搬送補助材２０が入り込むのを抑制する。

【0059】

またこの場合、ステップＳ５０（搬送工程）において、反応システム３は、吐出された攪拌用流体により攪拌されている混合物を搬送する。すなわち反応システム３は、移動床および流動床を生成し、移動床と流動床とが混在する状態において処理物１０Ａの反応を促進している。よって、本実施の形態によれば、効率良く生成物を製造できる反応システム等を提供することができる。

【0060】

以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

【符号の説明】

【0061】

１ 反応システム
２ 反応システム
３ 反応システム
１０Ａ 処理物
１０Ｂ 生成物
２０ 搬送補助材
１００ 反応炉
１０１ 筒体
１１０ 供給口
１１１ 第１供給口
１１２ 第２供給口
１２０ 送出口
１３０ 搬送補助材排出口
１４０ 駆動装置
１４１ 搬送装置
１５０ 温度制御装置
２００ 循環装置
２０１ 圧送装置
２０２ 補助材搬送管
２１０ 媒体受入部
２１１ 回復媒体投入管
２１２ 第１バルブ
２２０ 接触部
２３０ 媒体排出部
２３１ 回復媒体排出管
２３２ 第２バルブ
３００ 流動床生成装置
３０１ 第３バルブ
３０２ 流体伝送管
３０３ 吐出口
３０４ 流体回収管
３０５ 第４バルブ
３１０ 調整部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】