JP2005518268A5 - - Google Patents

Description

中空型インペラの回転を利用した粉末抜き出し装置

本発明は、中空型インペラの回転を利用した粉末抜き出し装置に関するもので、より具体的には、プラズマを利用して粉末を抜き出すにおいて、プラズマ気体中に含まれた粉末を大きさ別に抜き出すことのできる中空型インペラの回転を利用した粉末抜き出し装置に関するものである。

一般的に、プラズマを利用してナノ粉末（粉末）を生産するにおいて、ナノ粉末を抜き出す方式としては、大きく、フィルターを使用して抜き出す方式と、低温容器壁面に付着されているナノ粉末を掻き出して抜き出す方式を採択している。

しかし、前記のような従来の技術を適用する場合、粉末の大きさを区分して捕集することができないという問題点を有していた。

また、ナノ粉末がお互い接触することによって、反応性のない酸化物系統の物質（アルミナなど）にだけ適用が限定されるという問題点を有していた。

そこで、本発明は、前記のような問題点を解消しようと発明されたもので、プラズマ気体（ガス）中に含まれた粉末を効果的に界面活性剤に混合させ、ナノ粉末を大きさ別に抜き出せるようにする、中空型インペラの回転を利用した粉末抜き出し装置を提供することを目的とする。

また、界面活性剤を介してナノ粉末を吸収捕集することによって、ナノ粉末間の再結合を防止することにより、反応性のない物質は勿論、反応性の強い物質にも適用することができるようにする目的も有するのである。

また、タンクの周りには、タンク内の温度を調節することができるように、上、下部冷温水循環チェンバーを具備することによって、温度変化の熱伝達によるナノ粉末の分級効果も得ようという目的もある。

また、タンクにガス再生手段を設置し、未溶解ガスを取り合わせた後、極低温ガスに再生し、これをタンク内に再供給することによって、未溶解ガスに微量存在する高反応性ナノ粉末の爆発を防止しようという目的もある。

前記のような目的を達成するための本発明は、界面活性剤溶液が満たされ、側壁に高さを異ならせて装着される多数の粉末抜き出し管および溶液入、出口が具備されているタンクの含まれる捕集手段と；粉末の含まれたガスを前記溶液中に回転拡散されるように供給できるように、前記タンクの内部に装着されており、タンクの内部を垂直に貫通し、下部にはガス注入装置と連結されガスが供給される供給中空ホールの具備された駆動回転軸および前記供給中空ホールの上部である回転軸の周りに水平に装着され、前記供給中空ホールと貫通される多数の拡散中空ホールの具備された一つ以上の供給インペラを含むガス供給手段とから構成されていることを特徴とするものである。

以下、本発明の構成および作用を添付の図面を参照にして詳細に説明する。

図１は、本発明の抜き出し装置を示した全体の構成図で、図２は、本発明の回転軸を示した拡大図である。

界面活性剤溶液（以下、便宜上“溶液”と称する）が満たされ、高さをお互い異ならせて、大きさのちがうナノ粉末を抜き出せるようにバルブの含まれる多数の粉末抜き出し管１２および溶液入、出口１３，１４が具備されているタンク１１を含む捕集手段１と、粉末の含まれたプラズマ気体（以下、便宜上“ガス”と称する）を前記溶液中に分散されるように供給するガス供給手段２とで構成されることを特徴とするものである。

特に、前記ガス供給手段２は、前記タンク１１の内部に装着されることによって、タンク１１の内部を垂直に貫通し、下部にはガス注入装置２３と連結されガスが供給される供給中空ホール２１１の具備された駆動回転軸２１と、前記供給中空ホール２１１の上部である回転軸２１の周りに水平に装着され、前記供給中空ホール２１１と貫通される多数の拡散中空ホール２２１の具備された一つ以上の供給インペラ２２を含むものである。

そして、前記駆動回転軸２１は、その上側であるタンク１１の外部に装着されている駆動モータを介して回転されるものである。

従って、前記の駆動モータの作動によって駆動回転軸２１を回転させた状態で、前記ガス注入装置２３を介してガスを駆動回転軸２１の供給中空ホール２に流入させると、供給されたガスは、供給中空ホール２１１と供給インペラ２２に形成された多数の拡散中空ホール２２１を通過しながら、遠心力を介して四方に分散されるのである。

そして、前記供給インペラ２２が回転される瞬間は、前記駆動回転軸２１に形成された供給中空ホール２１１の内部に陰圧が発生されることによって、ガスが容易に前記供給インペラ２２の内部に吸い込まれることにより、前記拡散中空ホール２２１の排出圧が増加され、ガスの分散程度が最大になるのである。

従って、前記のように供給インペラ２２の回転を介してガスを四方に分散させることによって、ガス内部のナノ粉末が再結合なしに界面活性剤溶液に迅速に混合され得るようにするのである。そして、この時、界面活性剤がナノ粉末を包み込むことによって、反応性の強いナノ粉末の捕集時に爆発を予防することができるのである。

一方、前記供給インペラ２２が回転されると、インペラ２２を境にその上、下部には流体層が形成されることによって、この流体層により、大きさの大きいナノ粉末は自重により下部に位置し（沈み）、相対的に小さい粉末は上部に存在（浮上）することになるのである。従って、タンク１１の側壁に高さを異ならせる多段の粉末抜き出し管１２を利用してナノ粉末を大きさ別に抜き出すことができ、粒子が相対的に大きなナノ粉末は、タンク１１の出口１４を介して抜き出すことができるのである。

図１および図２に図示されているように、タンク１１の内部を垂直に貫通する駆動回転軸２１には、駆動回転軸２１内部の中間から上部まで形成されており、その上部には回収ホール３１１の具備されている回収中空ホール３１と、この回収中空ホール３１の下部である回転軸２１に水平に装着されており、前記回収中空ホール３１と連通される多数の拡散中空ホール３２１が具備された一つ以上の回収インペラ３２とで構成されたガス回収手段３が具備される。

従って、溶液の上部に上昇された未溶解ガスは、駆動回転軸２１に形成された回収ホール３１１に流入され、回収インペラ３２を介して再度溶液の内部に拡散吸収されてガスの溶解度を高めることによって、ナノ粉末の抜き出し効果を高めることができるのである。

図３および図４は、本発明による供給、回収インペラを示した斜視図で、駆動回転軸２１に装着される供給、回収インペラ２２，３２は、前記駆動回転軸２１に固定される円形板２２２，３２２と、円形板２２２，３２２の上、下面に放射型の等間隔に形成され、内部に前記拡散中空ホール２２１，３２１の形成された多数の円弧突出翼２２３，３２３が一体に構成される。

従って、前記円形板２２２，３２２の上、下面に突出される多数の円弧突出翼２２３，３２３を介して水平に溶液を拡散させることによって、インペラの間ごとに多数の流体層が作られることによって、粉末の分級効果を極大化させることができるのである。

つまり、前記円弧突出翼２２３，３２３が円形板２２２，３２２の上下面に突出されることによって、溶液と抵抗が大きくて、流体層を明確に区画し、大きさの異なるナノ粉末の混合を防止することができるのは勿論、渦流の増幅を介して溶液とガスの混合性を極大化させることができるのである。

そして、前記円弧突出翼２２３，３２３の外側端には、溶液の渦流を生じさせる抵抗溝部２２４，３２４が形成されることによって、溶液とガスの混合性を更に極大化させることができるのである。

図１および図２に図示されているように、前記駆動回転軸２１に装着された回収インペラ３２の上側には水平に一つ以上のインペラ４が装着されることによって、極小の大きさを有するナノ紛滅の分級抜き出しも可能である。

そして、前記タンク１１の内部である前記供給インペラ２２と回収インペラ３２との間には、ナノ粉末の急激な上昇を防止することができるように、多数のホールが具備された水平穿孔板５が区画固定されることによって、水平穿孔板５の下部に位置する大きい粒子のナノ粉末が上昇することも防止することができるのである。

図１に図示されているように、タンク１１の周りの上、下部には、タンク１１内の温度を調整できるように、上、下部冷温水循環チェンバー６１，６２で構成された温度調節手段６が具備されることによって、流体層の分級効果とともに、温度変化の熱伝達によるナノ粉末の分級効果を更に増加させることができるのである。

つまり、ガス流入初期は、前記上、下部冷温水循環チェンバー６１，６２の温度を同一にし、粉末の再結合を防止して爆発などを予防し、粉末の生産が完成されたら、前記冷温水準間チェンバー６１の温度を急激に低めることによって、熱伝達によるナノ粉末の分級効果を得ることができるのである。

また、タンク１１の上部には、タンク１１内で非捕集され上昇されるナノガスを回収した後、これを再生してタンク１１内に再投入できるように、タンク１１の上板と側壁上部をお互い連結し、バルブの装着される循環管７１と、この循環管７１に順序的に装着されるフィルター７２，液分離器７３，ガス再生機７４とで構成されたガス再生手段７が装着される。

従って、前記ガス再生手段７では、前記フィルター７２を介してガスから未捕集された微量のナノ粉末を回収した後、前記液分離器７３を介して微量の溶液蒸発粉を除去した後、未溶解ガスを取り合わせ、ガス再生機を介して極低温ガスに再生する。

そして、このように再生された極低温ガスをタンク内の溶液の上の空間に供給することによって、ガス内に微量に存在する高反応性ナノ粉末の爆発を防止し、安定した捕集を可能にすることができるのである。

上述したように、本発明は、ガスに含まれた粉末を効果的に界面活性剤に混合させ、これを大きさ別に分級して抜き出すことによって、多様な用途のナノ粉末を得ることができるのである。

また、界面活性剤を介してナノ粉末を吸収捕集することによって、反応性の強い物質の捕集において安定性を確保することができる効果もある。

また、タンクの周りに装着された上、下部冷温水循環チェンバーの温度を調節して、熱伝達によるナノ粉末の分級効果を高め、ナノ粉末の抜き出し量を増加させることができる効果もある。

また、未溶解ガスを取り合わせて極低温ガスに再生した後、これをタンク内に供給することによって、ガス内に微量存在する高反応性ナノ粉末の爆発の危険を予防することができる効果もある。

本発明は、図面に図示された実施例を参考に説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当該技術分野で通常の知識を有した者なら、これより多様な変形および均等な他実施例が可能であるという点が理解できるであろう。

本発明の抜き出し装置を示した全体構成図である。 本発明の駆動回転軸を示した拡大図である。 本発明による供給、回収インペラを示した斜視図である。 本発明による供給、回収インペラを示した斜視図である。

Claims (9)

1. 界面活性剤溶液が満たされ、側壁に高さを異ならせて装着される多数の粉末抜き出し管１２および溶液入、出口１３，１４が具備されているタンク１１の含まれる捕集手段１と；
   粉末の含まれたガスを前記溶液中に回転拡散されるように供給できるように、前記タンク１１の内部に装着されており、タンク１１の内部を垂直に貫通し、下部にはガス注入装置２３と連結されガスが供給される供給中空ホール２１１の具備された駆動回転軸２１および前記供給中空ホール２１１の上部である回転軸２１の周りに水平に装着され、前記供給中空ホール２１１と貫通される多数の拡散中空ホール２２１の具備された一つ以上の供給インペラ２２を含むガス供給手段２とから構成されており、
   前記タンク１１の周りの上、下部には、タンク１１内の温度を調節できるように、上、下部冷温水循環チェンバー６１，６２で構成された温度調節手段６が追加装着されていることを特徴とする中空型インペラの回転を利用した粉末抜き出し装置。
2. 前記供給インペラ２２は、前記回転軸２１に固定される円形板２２２と、円形板２２２の上、下面に放射型の等間隔に形成され、内部に前記拡散中空ホール２２１の形成された多数の円弧突出翼２２３が一体に構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の中空型インペラの回転を利用した粉末抜き出し装置。
3. 前記円弧突出翼２２３の外側端には、溶液に渦流を生じさせる抵抗溝部２２４が形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の中空型インペラの回転を利用した粉末抜き出し装置。
4. 前記タンク１１の上部には、タンク１１の上板と側壁上部をお互い連結し、バルブの装着される循環管７１と、この循環管７１に順序的に装着されるフィルター７２，液分離器７３とを備えたガス再生手段７が追加装着されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の中空型インペラの回転を利用した粉末抜き出し装置。
5. 前記駆動回転軸２１には、駆動回転軸２１内部の中間から上部まで形成されており、上部には回収ホール３１１の具備されている回収中空ホール３１と、この回収中空ホール３１の下部である回転軸２１に水平に装着されており、前記回収中空ホール３１と連通される多数の拡散中空ホール３２１を有する一つ以上の回収インペラ３２とで構成されたガス回収手段３が追加具備されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれかに記載の中空型インペラの回転を利用した粉末抜き出し装置。
6. 前記回収インペラ３２は、前記回転軸２１に固定される円形板３２２と、円形板３２２の上、下面に放射型の等間隔に形成され、内部に前記拡散中空ホール３２１の形成された多数の円弧突出翼３２３が一体に構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の中空型インペラの回転を利用した粉末抜き出し装置。
7. 前記円弧突出翼３２３の外側端には、溶液に渦流を生じさせる抵抗溝部３２４が構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の中空型インペラの回転を利用した粉末抜き出し装置。
8. 前記駆動回転軸２１に装着された回収インペラ３２の上側には、水平に一つ以上のインペラ４が追加装着されていることを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の中空型インペラの回転を利用した粉末抜き出し装置。
9. 前記タンク１１の内部である前記供給インペラ２２と回収インペラ３２との間には、粉末の急激な上昇を防止することができるように、多数のホールが具備された水平穿孔板５が区画固定されていることを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の中空型インペラの回転を利用した粉末抜き出し装置。