JP2022025559A - Fluidized-bed plasma generator, and fluidized-bed plasma generation method - Google Patents

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Abstract

To provide a fluidized-bed plasma generator and a fluidized-bed plasma generation method capable of enhancing reactivity while simplifying a device configuration in forming a product by plasma discharge.SOLUTION: A fluidized-bed plasma generator comprises: a vessel for accommodating particulate raw materials; a first electrode installed in the vessel; a second electrode installed outside the vessel; and a power supply unit for applying voltage between the first electrode and the second electrode and discharging electricity to a space while raw material particles are placed in the space in the vessel. The particles float and form a fluidized bed while voltage is applied between the first electrode and the second electrode. The size of the particles is adjusted so that fluidized-bed plasma is discharged and generated in the fluidized bed.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、プラズマ放電により生成物を生成する際に流動層プラズマを発生させる流動層プラズマ発生装置、及び流動層プラズマ発生方法に関する。 The present invention relates to a fluidized bed plasma generator that generates fluidized bed plasma when a product is generated by plasma discharge, and a method for generating fluidized bed plasma.

粒子状の物質にプラズマ放電を行って化学反応させ、生成物を生成する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載された技術は、粒子を含む気体を流通させる供給部と、電離した気体を含むプラズマ放電流を発生させるプラズマ発生部とを備える。供給部において粒子に振動を与えて気室に分散させ、処理室に流入させる。この時、処理室において流通する気体は、粒子が分散され、粒子一つ一つが浮遊すると共に流動し、連続体(疑似流体)とみなせるような流動層を形成する。 A technique is known in which a particulate matter is subjected to plasma discharge to cause a chemical reaction to generate a product (see, for example, Patent Document 1). The technique described in Patent Document 1 includes a supply unit for circulating a gas containing particles and a plasma generation unit for generating a plasma discharge current including an ionized gas. In the supply section, the particles are vibrated to disperse them in the air chamber and flow into the processing chamber. At this time, the gas flowing in the processing chamber has particles dispersed, and each particle floats and flows, forming a fluidized bed that can be regarded as a continuum (pseudo-fluid).

プラズマ発生部において空間内の電極により空間内に電圧を加え、空間内に気体を流通させ電極により気体を電離させプラズマ放電流を生成する処理室に生成したプラズマ放電流を流通させる。そして、処理室において供給部から供給された粒子の流動層と、プラズマ発生部から供給されたプラズマ放電流とを混合させる。 In the plasma generation section, a voltage is applied to the space by the electrodes in the space, the gas is circulated in the space, the gas is ionized by the electrodes, and the plasma discharge current generated is circulated in the processing chamber that generates the plasma discharge current. Then, in the processing chamber, the fluidized bed of the particles supplied from the supply unit and the plasma discharge current supplied from the plasma generation unit are mixed.

即ち、特許文献１に記載された技術によれば、細かい微粒子が充填されている系に流体を流すことで粒子一つ一つを浮遊させると共に流動させ、連続体(疑似流体)とみなせるような流動層を形成し、この流動層の条件で高電圧を印加することで流動層プラズマを発生させて生成物を生成していた。 That is, according to the technique described in Patent Document 1, by flowing a fluid through a system filled with fine fine particles, each particle is suspended and fluidized, and can be regarded as a continuum (pseudo-fluid). A fluidized bed was formed, and by applying a high voltage under the conditions of this fluidized bed, a fluidized bed plasma was generated to generate a product.

国際公開第２０１４／１４３７３１号International Publication No. 2014/143731

高電圧を印加したプラズマ放電を用いて生成物を生成する際に、反応の効率を向上させることが重要である。特許文献１に記載された技術によれば、粒子の供給量及びプラズマ放電流の供給量を調整してプラズマ処理を行うことで生成物を生成するため、制御が複雑化する。発明者は、プラズマ放電を用いた生成物の生成について鋭意研究を続けてきた。 It is important to improve the efficiency of the reaction when producing a product using plasma discharge with high voltage applied. According to the technique described in Patent Document 1, a product is produced by adjusting the supply amount of particles and the supply amount of plasma discharge current to perform plasma treatment, which complicates control. The inventor has continued to study the production of products using plasma discharge.

本発明は、プラズマ放電により生成物を生成する際に装置構成を簡略化しつつ、反応性を向上することができる流動層プラズマ発生装置、及び流動層プラズマ発生方法を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a fluidized bed plasma generator capable of improving reactivity while simplifying the apparatus configuration when producing a product by plasma discharge, and a fluidized bed plasma generating method.

本発明は、粒子状の原料を収容する容器と、前記容器内に設けられた第１電極と、前記容器外に設けられた第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を加え、前記容器内の空間に原料の粒子が配置された状態で、前記空間に放電する電源部と、を備え、前記粒子は、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧が加えられた状態において、浮遊して流動する流動層を発生させると共に、前記流動層において放電される流動層プラズマを発生させるように粒径が調整されている、流動層プラズマ発生装置。 In the present invention, a container for accommodating a particulate raw material, a first electrode provided inside the container, a second electrode provided outside the container, and between the first electrode and the second electrode. A power supply unit that applies a voltage to the container and discharges the raw material particles into the space in a state where the raw material particles are arranged in the space, and the particles are placed between the first electrode and the second electrode. A fluid layer plasma generator whose particle size is adjusted so as to generate a fluid layer that floats and flows in a state where a voltage is applied and to generate a fluid layer plasma that is discharged in the fluid layer.

本発明によれば、気体を流通させる構成を有していなくても第１電極と第２電極との間に電圧を加えることにより、容器内に粒子状の原料が浮遊して流動する流動層を発生させることができる。更に本発明によれば、流動層において流動層プラズマを生成することにより、粒子とガスとプラズマが同一の反応場で生成できるため、生成物を生成する反応速度を飛躍的に向上させることができる。 According to the present invention, a fluidized bed in which a particulate raw material floats and flows in a container by applying a voltage between the first electrode and the second electrode even if it does not have a structure for circulating a gas. Can be generated. Further, according to the present invention, by generating the fluidized bed plasma in the fluidized bed, particles, gas and plasma can be generated in the same reaction field, so that the reaction rate for producing the product can be dramatically improved. ..

本発明の前記粒子は、前記状態において発生した前記流動層による搬送力に比して発生するクーロン力が弱くなるように前記粒径が調整されていてもよい。 The particle size of the particles of the present invention may be adjusted so that the Coulomb force generated is weaker than the transport force generated by the fluidized bed generated in the state.

本発明によれば、原料の粒子の粒径を細かくすることで、クーロン力の影響を低減させ、粒子が電極間に発生するイオン風に乗って流動層を発生させることができる。 According to the present invention, by making the particle size of the raw material particles finer, the influence of the Coulomb force can be reduced, and the particles can generate a fluidized bed by riding on the ion wind generated between the electrodes.

本発明の前記粒径は、１０μｍ以下の範囲内に調整されていてもよい。 The particle size of the present invention may be adjusted within the range of 10 μm or less.

本発明によれば、原料の粒子の粒径が所定の範囲に調整されることで、流動層プラズマを生成しやすくなり、更に粒子とガスとプラズマが同一の反応場で生成できるため、生成物を生成する反応速度を飛躍的に向上させることができる。 According to the present invention, by adjusting the particle size of the raw material particles to a predetermined range, it becomes easy to generate fluidized bed plasma, and further, the particles, gas and plasma can be generated in the same reaction field, so that the product is produced. The reaction speed to generate plasma can be dramatically improved.

本発明の前記空間には、窒素を含む気体が充填され、前記原料は、金属酸化物であり前記流動層プラズマの発生により金属窒化物が生成されていてもよい。 The space of the present invention is filled with a gas containing nitrogen, the raw material is a metal oxide, and a metal nitride may be generated by the generation of the fluidized bed plasma.

本発明によれば、流動層プラズマの発生により単体の金属を介することなく、安定した金属酸化物を用いて常温の環境下において直接的に金属窒化物を生成できるので、エネルギーコストを大幅に低減することができる。 According to the present invention, it is possible to directly generate a metal nitride in a normal temperature environment using a stable metal oxide without using a single metal due to the generation of fluidized bed plasma, so that the energy cost is significantly reduced. can do.

本発明は、粒子状の原料を容器に収容し、前記容器内に設けられた第１電極と、前記容器外に設けられた第２電極との間に電圧を加え、前記容器内の空間に原料の粒子が配置された状態で、前記空間に放電し、前記粒子は、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧が加えられた状態において、浮遊して流動する流動層を発生させると共に、前記流動層において放電される流動層プラズマを発生させるように粒径が調整されている、流動層プラズマ発生方法である。 In the present invention, a particulate raw material is housed in a container, and a voltage is applied between a first electrode provided inside the container and a second electrode provided outside the container to create a space inside the container. With the raw material particles arranged, the particles are discharged into the space, and the particles generate a floating and flowing fluid layer in a state where a voltage is applied between the first electrode and the second electrode. It is a flow layer plasma generation method in which the particle size is adjusted so as to generate the flow layer plasma discharged in the flow layer.

本発明によれば、粒子状の原料を誘電体として第１電極と第２電極との間に電圧を加えることにより、誘電体バリア放電を行い、ガス流を形成しなくても流動層を形成し、広い放電範囲で非熱平衡流動層プラズマを形成することができる。 According to the present invention, a dielectric barrier discharge is performed by applying a voltage between the first electrode and the second electrode using a particulate raw material as a dielectric, and a fluidized bed is formed without forming a gas flow. However, a non-thermally balanced fluidized bed plasma can be formed over a wide discharge range.

本発明によれば、プラズマ放電により生成物を生成する際に装置構成を簡略化しつつ、反応性を向上することができる。 According to the present invention, it is possible to improve the reactivity while simplifying the apparatus configuration when producing a product by plasma discharge.

本発明の実施形態に係る流動層プラズマ発生装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the fluidized bed plasma generator which concerns on embodiment of this invention. 流動層プラズマ発生装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the fluidized bed plasma generator. 流動層プラズマを発生させる状態を示す図である。It is a figure which shows the state which generates the fluidized bed plasma. 流動層プラズマを発生させる状態を示す図である。It is a figure which shows the state which generates the fluidized bed plasma. 流動層プラズマ発生装置により生成物を生成する実験結果を示す図である。It is a figure which shows the experimental result which produces a product by a fluidized bed plasma generator.

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態に係る流動層プラズマ発生装置、及び流動層プラズマ発生方法について説明する。流動層プラズマ発生装置は、原料の粒子を含む流動層を発生させると共に、流動層において流動層プラズマを発生させ反応物を生成するものである。 Hereinafter, the fluidized bed plasma generator and the fluidized bed plasma generation method according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The fluidized bed plasma generator generates a fluidized bed containing particles of raw materials, and also generates a fluidized bed plasma in the fluidized bed to generate a reactant.

図１及び図２に示されるように、流動層プラズマ発生装置１は、粒子状の原料Ｔを収容する容器２と、容器２内に設けられた第１電極１０と、容器２外に設けられた第２電極２０とを備える。 As shown in FIGS. 1 and 2, the fluidized bed plasma generator 1 is provided in a container 2 for accommodating a particulate raw material T, a first electrode 10 provided in the container 2, and a container 2 outside the container 2. A second electrode 20 is provided.

容器２は、径方向の断面が円筒状に形成されている。容器２は、例えば、石英ガラス等の無機材料を用いて形成されている。容器２は、円筒状の筒状部４が形成されている。筒状部４の外径は、例えば、３０ｍｍ程度に形成され、内径は２５ｍｍ程度に形成されている。筒状部４の厚みは、２．５ｍｍ程度に形成されている。容器２は、下端部に半球状の底部３が筒状部４の下端に連続して形成されている。容器２の内部の空間において底部３に受け止められて粒子状の原料Ｔが収容される。筒状部４の途中には、径方向において外方に突出して吸入部７が形成されている。 The container 2 has a cylindrical cross section in the radial direction. The container 2 is formed by using an inorganic material such as quartz glass. The container 2 is formed with a cylindrical tubular portion 4. The outer diameter of the tubular portion 4 is formed to be, for example, about 30 mm, and the inner diameter is formed to be about 25 mm. The thickness of the tubular portion 4 is formed to be about 2.5 mm. In the container 2, a hemispherical bottom portion 3 is continuously formed at the lower end portion of the tubular portion 4 at the lower end portion. In the space inside the container 2, the raw material T in the form of particles is accommodated by the bottom portion 3. A suction portion 7 is formed in the middle of the tubular portion 4 so as to project outward in the radial direction.

吸入部７の端部には、開口８が形成されている。吸入部７には、後述のように容器２内の雰囲気を形成するガスが供給される。容器２の上部には、開口を覆う円形の蓋５が取り付けられている。蓋５の中心には、貫通孔５Ａが形成されている。貫通孔５Ａには、第１電極１０が挿通されて固定されている。容器２の内部において、径方向の中心軸に沿って第１電極１０が配置されている。 An opening 8 is formed at the end of the suction portion 7. As will be described later, the suction unit 7 is supplied with a gas that forms the atmosphere inside the container 2. A circular lid 5 covering the opening is attached to the upper part of the container 2. A through hole 5A is formed in the center of the lid 5. The first electrode 10 is inserted and fixed in the through hole 5A. Inside the container 2, the first electrode 10 is arranged along the radial central axis.

第１電極１０は、例えば、ステンレス鋼を用いて円形断面の棒状に形成されている。第１電極１０の径は、例えば、１０ｍｍ程度に形成されている。即ち、第１電極１０と筒状部４とのギャップ長は７．５ｍｍ程度に形成されている。第１電極１０の下端部は、容器２の底部から上方に離間して配置されている。第１電極１０の上端部は、後述の電源部Ｄに電気的に接続されている。第１電極１０は、容器２の上部の蓋５と筒状部の途中に設けられた栓Ｒとにより固定されている。 The first electrode 10 is formed of, for example, stainless steel in the shape of a rod having a circular cross section. The diameter of the first electrode 10 is formed to be, for example, about 10 mm. That is, the gap length between the first electrode 10 and the tubular portion 4 is formed to be about 7.5 mm. The lower end portion of the first electrode 10 is arranged so as to be separated upward from the bottom portion of the container 2. The upper end of the first electrode 10 is electrically connected to the power supply unit D described later. The first electrode 10 is fixed by a lid 5 on the upper part of the container 2 and a stopper R provided in the middle of the tubular portion.

栓Ｒは、後述のように、原料Ｔがプラズマ処理された際の温度に耐えられるように、例えば、セラミックで円柱状に形成されている。栓Ｒの径方向の中心軸に沿って貫通孔Ｒ１が形成されている。貫通孔Ｒ１には、第１電極１０が挿通されている。貫通孔Ｒ１は、第１電極１０の径よりも若干大きく形成されている。貫通孔Ｒ１と第１電極１０との間の隙間からは、開口８から供給される気体が流入する。栓Ｒを多孔質のセラミックにより形成し、原料Ｔの粒子の流出を防止しつつ、気体を透過するようにしてもよい。 As will be described later, the plug R is formed in a columnar shape made of, for example, ceramic so that the raw material T can withstand the temperature when the raw material T is plasma-treated. A through hole R1 is formed along the radial central axis of the plug R. The first electrode 10 is inserted through the through hole R1. The through hole R1 is formed to be slightly larger than the diameter of the first electrode 10. The gas supplied from the opening 8 flows in from the gap between the through hole R1 and the first electrode 10. The stopper R may be formed of a porous ceramic to allow the gas to pass through while preventing the outflow of particles of the raw material T.

栓Ｒ、筒状部４、及び底部３に囲まれて原料Ｔが反応する空間Ｆが形成されている。栓Ｒの下面と底部３までの高さは、例えば５０ｍｍ程度である。空間Ｆの外部において容器２を下方から収容するカップＣが設けられている。カップＣ内には、例えば、水道水Ｗが満たされている。水道水Ｗ以外に、電解質が混入されていれば他の液体が用いられてもよい。カップＣ内には外部と連通する電極棒２２が設けられている。 A space F in which the raw material T reacts is formed surrounded by the stopper R, the tubular portion 4, and the bottom portion 3. The height of the lower surface of the stopper R and the bottom portion 3 is, for example, about 50 mm. A cup C for accommodating the container 2 from below is provided outside the space F. The cup C is filled with tap water W, for example. In addition to tap water W, another liquid may be used as long as it contains an electrolyte. An electrode rod 22 communicating with the outside is provided in the cup C.

電極棒２２は、例えば、ステンレス鋼を用いて円形断面の棒状に形成されている。電極棒２２の径は、例えば、６ｍｍ程度に形成されている。電極棒２２の先端は、カップＣ内に突出して取り付けられている。電極棒２２の先端は、水道水Ｗに浸されている。水道水Ｗは、容器２の外部の電極棒２２との密着性を向上させている。水道水Ｗの温度は、例えば、１５℃から３０℃程度である。カップＣ内の水道水Ｗと電極棒２２とを合わせて第２電極２０が形成されている。第２電極２０は、上記構成により水電極である。電極棒２２の後端は、電源部Ｄに電気的に接続されている。 The electrode rod 22 is formed in the shape of a rod having a circular cross section, for example, using stainless steel. The diameter of the electrode rod 22 is formed to be, for example, about 6 mm. The tip of the electrode rod 22 is attached so as to project into the cup C. The tip of the electrode rod 22 is immersed in tap water W. The tap water W improves the adhesion with the electrode rod 22 outside the container 2. The temperature of tap water W is, for example, about 15 ° C to 30 ° C. The second electrode 20 is formed by combining the tap water W in the cup C and the electrode rod 22. The second electrode 20 is a water electrode according to the above configuration. The rear end of the electrode rod 22 is electrically connected to the power supply unit D.

第２電極２０と電源部Ｄとの途中には、電流を計測するためのコンデンサＢが接続される。コンデンサＢの容量は、例えば、２．２μＦである。 A capacitor B for measuring a current is connected between the second electrode 20 and the power supply unit D. The capacitance of the capacitor B is, for example, 2.2 μF.

電源部Ｄは、例えば、交流電源である。電源部Ｄは、第１電極１０と第２電極２０との間に電圧を加え、電界を生じさせる。電源部Ｄは、容器２内の空間に原料Ｔの粒子が配置された状態で、空間Ｆ内に放電する。電源部Ｄは、例えば、正弦波の電圧を出力する。電源部Ｄから出力された電圧は、パルス波に変換される。電源部Ｄは、例えば、７５０Ｈｚの周波数でピーク間電位差３６ＫＶ（Ｖｐ－ｐ）の電圧値の矩形のパルス波を形成する。周波数及び電圧値は、任意の値に設定してもよい。電圧値は、第１電極１０と第２電極２０との間の離間距離によって設定値が変更される。 The power supply unit D is, for example, an AC power supply. The power supply unit D applies a voltage between the first electrode 10 and the second electrode 20 to generate an electric field. The power supply unit D discharges into the space F in a state where the particles of the raw material T are arranged in the space inside the container 2. The power supply unit D outputs, for example, a sine wave voltage. The voltage output from the power supply unit D is converted into a pulse wave. The power supply unit D forms, for example, a rectangular pulse wave having a voltage value of a peak potential difference of 36 KV (Vp−p) at a frequency of 750 Hz. The frequency and voltage values may be set to arbitrary values. The set value of the voltage value is changed depending on the separation distance between the first electrode 10 and the second electrode 20.

１回のパルス波の放電時間（パルス幅）は、任意に変更可能である。パルス幅は、例えば１ｎｓｅｃ～１０μｓｅｃの範囲で設定してもよい。上記構成により、流動層プラズマ発生装置１は、空間Ｆ内において第１電極１０と第２電極２０との間に高電圧を加えることにより、電極間の誘電体（酸化マグネシウム）を介して空間Ｆ内の気体に放電する誘電体バリア放電が行われる。 The discharge time (pulse width) of one pulse wave can be arbitrarily changed. The pulse width may be set in the range of, for example, 1 nsec to 10 μsec. With the above configuration, the fluidized layer plasma generator 1 applies a high voltage between the first electrode 10 and the second electrode 20 in the space F, thereby passing the space F through the dielectric (magnesium oxide) between the electrodes. A dielectric barrier discharge that discharges to the gas inside is performed.

第１電極１０と第２電極２０との間に放電開始電圧以上の電圧を加えると、誘電体から放電が始まり、誘電体上に一定の電荷がたまると放電が止まる。第１電極１０と第２電極２０との間に逆の電圧を加えることにより、誘電体上にたまった電荷が放出され、再び放電が発生する。第１電極１０と第２電極２０との間に交流電圧を加えることにより、放電が継続する。放電により、容器２内の粒子状の原料Ｔがプラズマ処理される。 When a voltage equal to or higher than the discharge start voltage is applied between the first electrode 10 and the second electrode 20, discharge starts from the dielectric and stops when a certain charge is accumulated on the dielectric. By applying a reverse voltage between the first electrode 10 and the second electrode 20, the electric charge accumulated on the dielectric is released, and discharge is generated again. Discharge continues by applying an AC voltage between the first electrode 10 and the second electrode 20. By the electric discharge, the particulate raw material T in the container 2 is plasma-treated.

原料Ｔの粒子Ｔ１は、金属酸化物、例えば、酸化マグネシウムである。原料Ｔが収容された空間Ｆ内には、窒素を含む気体が充填され雰囲気が形成される。雰囲気を生成する気体の窒素含有率は、例えば、２０％～１００％である。気体には、アルゴンや水素を混合してもよい。アルゴンの他、他の希ガス類（第１８族元素のガス）を用いてもよい。気体に希ガス類が混合される場合、例えば、ヘリウムを９０％以上とし、窒素を１０％以下としてもよい。金属窒化物以外の生成物を生成する場合、空間Ｆ内には、生成物に応じて任意の気体を充填してもよい。 The particles T1 of the raw material T are metal oxides, for example, magnesium oxide. The space F in which the raw material T is housed is filled with a gas containing nitrogen to form an atmosphere. The nitrogen content of the gas that creates the atmosphere is, for example, 20% to 100%. Argon or hydrogen may be mixed with the gas. In addition to argon, other rare gases (gas of Group 18 element) may be used. When rare gases are mixed with the gas, for example, helium may be 90% or more and nitrogen may be 10% or less. When producing a product other than the metal nitride, the space F may be filled with an arbitrary gas depending on the product.

また、気体は空気を用いてもよい。空気を使用する場合、空気中の酸素の影響で窒化マグネシウムの生成効率が落ちるので酸素濃度を２０％以下にするのが望ましい。従って、空気を使用する場合には、アルゴンや水素を添加して、酸素濃度を２０％以下にしてもよい。電源部Ｄにより、空間Ｆ内に放電することによりプラズマ放電が行われ、酸化マグネシウムが還元されて窒化マグネシウムが生成される。金属窒化物の生成の他、生成物の親水性向上や官能基修飾で酸化反応を起こしたい場合は、気体の酸素濃度を９９％程度まで増やしてもよい。 Further, air may be used as the gas. When air is used, it is desirable to reduce the oxygen concentration to 20% or less because the production efficiency of magnesium nitride decreases due to the influence of oxygen in the air. Therefore, when air is used, argon or hydrogen may be added to reduce the oxygen concentration to 20% or less. Plasma discharge is performed by discharging into the space F by the power supply unit D, and magnesium oxide is reduced to generate magnesium nitride. In addition to the formation of metal nitride, if it is desired to cause an oxidation reaction by improving the hydrophilicity of the product or modifying the functional group, the oxygen concentration of the gas may be increased to about 99%.

第１電極１０と、第１電極１０と離間した第２電極２０との間に高電圧が加えられた状態においては、第１電極１０と第２電極２０との間の空間Ｆに放電が発生し、イオン風と呼ばれる気流が発生する。 When a high voltage is applied between the first electrode 10 and the second electrode 20 separated from the first electrode 10, a discharge is generated in the space F between the first electrode 10 and the second electrode 20. However, an air flow called an ion wind is generated.

気体が充填された空間内で放電を発生させると、イオンが生成される。生成されたイオンは第１電極１０と第２電極２０との間に発生する電界に沿って加速される。イオンは、移動時に周りに存在する電気的に中性の粒子と衝突を繰り返す。そうすると、中性の粒子もイオンと同じ向きに加速され、気流が発生する。放電において、空間Ｆに発生する多量のイオンにはクーロン力が作用して電界に沿って移動する。 When a discharge is generated in a space filled with gas, ions are generated. The generated ions are accelerated along the electric field generated between the first electrode 10 and the second electrode 20. Ions repeatedly collide with the electrically neutral particles that exist around them as they move. Then, the neutral particles are also accelerated in the same direction as the ions, and an air flow is generated. In the discharge, a Coulomb force acts on a large amount of ions generated in the space F and moves along the electric field.

ここで、原料Ｔの粒子Ｔ１の粒径を所定の大きさになるように細かくすると、重力の影響を受けずに第１電極１０と第２電極２０との間に発生するイオン風に乗って原料Ｔの粒子は、一つ一つが空間Ｆ内を浮遊すると共に流動し、連続体(疑似流体)とみなせるような流動層を形成する。即ち、原料Ｔの粒子Ｔ１は、第１電極１０と第２電極２０との間に電圧が加えられた状態において発生するイオン風に乗って浮遊して流動する流動層を発生させるように粒径が調整されている。この粒径に調整された粒子Ｔ１は、流動層において放電される流動層プラズマを発生させる。粒子Ｔ１によれば、ガス流に依存しない流動層を形成することができる。粒子Ｔ１は、微粒子としての高い比表面積のナノ粒子触媒となり、触媒とプラズマと反応ガスとが最適に反応する反応場を形成することができる。 Here, when the particle size of the particles T1 of the raw material T is made finer so as to have a predetermined size, the particles T1 ride on the ion wind generated between the first electrode 10 and the second electrode 20 without being affected by gravity. Each particle of the raw material T floats in the space F and flows, forming a fluidized bed that can be regarded as a continuous body (pseudo-fluid). That is, the particles T1 of the raw material T have a particle size so as to generate a fluidized bed that floats and flows on the ion wind generated when a voltage is applied between the first electrode 10 and the second electrode 20. Has been adjusted. The particles T1 adjusted to this particle size generate a fluidized bed plasma discharged in the fluidized bed. According to the particles T1, a fluidized bed that does not depend on the gas flow can be formed. The particles T1 serve as a nanoparticle catalyst having a high specific surface area as fine particles, and can form a reaction field in which the catalyst, plasma, and reaction gas react optimally.

また、原料Ｔの粒子Ｔ１は、第１電極１０と第２電極２０との間に電圧が加えられた状態において発生した流動層による搬送力に比して発生するクーロン力が弱くなるように粒径が調整されている。粒子Ｔ１の粒径を所定以下に調整されると、クーロン力が弱くなり、粒子Ｔ１は第２電極２０の方向に移動せずに発生したイオン風に乗って浮遊し流動層を発生する。粒子Ｔ１の粒径が所定より大きい場合、粒子Ｔ１はクーロン力の影響が増大して第２電極２０の方向に移動し容器２の内面に付着する。 Further, the particles T1 of the raw material T are particles so that the Coulomb force generated is weaker than the transport force generated by the fluidized bed generated when a voltage is applied between the first electrode 10 and the second electrode 20. The diameter has been adjusted. When the particle size of the particles T1 is adjusted to a predetermined value or less, the Coulomb force becomes weak, and the particles T1 float on the ion wind generated without moving in the direction of the second electrode 20 to generate a fluidized bed. When the particle size of the particles T1 is larger than a predetermined size, the particles T1 are affected by the Coulomb force and move in the direction of the second electrode 20 and adhere to the inner surface of the container 2.

粒子Ｔ１の粒径は、１０μｍ以下の範囲内に調整されている。より好ましくは粒子Ｔ１の粒径は、３５ｎｍ程度に調整されている。 The particle size of the particles T1 is adjusted within the range of 10 μm or less. More preferably, the particle size of the particles T1 is adjusted to about 35 nm.

次に、原料Ｔの粒子Ｔ１の粒径を変えて流動層プラズマ発生装置１により流動層プラズマを発生させる実験の結果を示す。 Next, the results of an experiment in which the fluidized bed plasma is generated by the fluidized bed plasma generator 1 by changing the particle size of the particles T1 of the raw material T are shown.

原料Ｔの粒子Ｔ１の平均の粒径は、例えば、３５ｎｍ、１．０μｍ、１０μｍ、２００μｍに調整された４種類である。原料Ｔは、２ｇである。容器２における放電条件は、印加電圧Ｖｐ－ｐ＝３６ｋＶ、周波数７５０Ｈｚ、１回あたりの放電時間は５分である。放電は、４回行った。容器２内に封入するガスは、例えば、大気圧でＨ２８０％及びＮ２２０％の条件と、Ｈ２２０％及びＮ２８０％の条件である。第２電極２０の水電極の温度は、１５℃から３０℃である。 The average particle size of the particles T1 of the raw material T is, for example, four types adjusted to 35 nm, 1.0 μm, 10 μm, and 200 μm. The raw material T is 2 g. The discharge conditions in the container 2 are an applied voltage Vp−p = 36 kV, a frequency of 750 Hz, and a discharge time of 5 minutes per discharge. The discharge was performed 4 times. The gas to be sealed in the container 2 is, for example, a condition of H280% and N2 20 % at atmospheric pressure, and a condition of H2 20 % and N280 %. The temperature of the water electrode of the second electrode 20 is 15 ° C to 30 ° C.

先ず、蓋５及び栓Ｒが取り外された容器２内に、原料Ｔとして粒径が調整された酸化マグネシウムの紛体を充填する。酸化マグネシウムを充填後、栓Ｒと第１電極１０が容器２内に設置されて酸化マグネシウムの紛体が容器２に配置される。このとき、酸化マグネシウムの紛体は、第１電極１０の下端部が接触する高さまで充填される。栓Ｒが取り付けられることにより容器２の内部空間Ｓと外界とが遮断される。その後、吸入部７から窒素を含む気体が容器２内に注入される。 First, the container 2 from which the lid 5 and the stopper R have been removed is filled with a magnesium oxide powder having an adjusted particle size as the raw material T. After filling magnesium oxide, the stopper R and the first electrode 10 are installed in the container 2, and the magnesium oxide powder is arranged in the container 2. At this time, the magnesium oxide powder is filled to a height at which the lower end of the first electrode 10 comes into contact with each other. By attaching the stopper R, the internal space S of the container 2 and the outside world are blocked from each other. After that, a gas containing nitrogen is injected into the container 2 from the suction unit 7.

栓Ｒと貫通孔Ｒ１との間の隙間から気体が空間Ｆ内に充填される。空間Ｆに元々あった気体は、流入した気体に置換されると共に、吸入部７の開口８を通って外界に排気される。空間Ｆには、窒素を含む気体の雰囲気が形成される。このように、窒素を含む気体の雰囲気の空間Ｆ内に酸化マグネシウムが配置された状態で、電源部Ｄにより第１電極１０と第２電極２０とにパルス状の電圧を与え、第１電極１０と第２電極２０との間に電界を発生させる。 Gas is filled in the space F from the gap between the plug R and the through hole R1. The gas originally present in the space F is replaced with the inflowing gas and is exhausted to the outside world through the opening 8 of the suction unit 7. An atmosphere of a gas containing nitrogen is formed in the space F. In this way, with magnesium oxide arranged in the space F in the atmosphere of a gas containing nitrogen, a pulsed voltage is applied to the first electrode 10 and the second electrode 20 by the power supply unit D, and the first electrode 10 is used. An electric field is generated between the second electrode 20 and the second electrode 20.

第１電極１０と第２電極２０との間に電圧が加えられると、上述したように空間Ｆ内において電極間に生じるパルス放電によりイオン風が発生する。ここで、粒径が所定値以内に調整されていると、粒子Ｔ１がイオン風に乗って浮遊して流動し、流動層を発生させる。この時、流動層においてパルス放電が発生すると、荷電粒子の加速により、窒素の気体分子との衝突・電離が繰り返され、窒素のプラズマ（電離気体）が生成され流動層プラズマが発生する。 When a voltage is applied between the first electrode 10 and the second electrode 20, an ion wind is generated by the pulse discharge generated between the electrodes in the space F as described above. Here, when the particle size is adjusted to be within a predetermined value, the particles T1 are suspended and flowed by the ionic wind to generate a fluidized bed. At this time, when a pulse discharge occurs in the fluidized bed, the acceleration of the charged particles causes repeated collisions and ionization of nitrogen with gas molecules, and nitrogen plasma (ionized gas) is generated to generate fluidized bed plasma.

図３には、気体がＨ２８０％及びＮ２２０％の条件の場合の実験結果が示されている。図４には、気体がＨ２２０％及びＮ２８０％の条件の場合の実験結果が示されている。 FIG. 3 shows the experimental results when the gas is H 280 % and N 220 %. FIG. 4 shows the experimental results when the gas is H 220 % and N 280 %.

第１電極１０と第２電極２０との間には、流動層が発生すると共に、流動層においてプラズマ放電が生じ、流動層プラズマとなる。図示するように第１電極１０と第２電極２０との間には、流動層プラズマによる放電が確認された。実験結果により示されるように、流動層プラズマ発生装置１によれば、原料Ｔの粒径を所定値のように細かくなるように調整することにより、気体を流通させる構成を有していなくても、流動層プラズマを発生させることができる。 A fluidized bed is generated between the first electrode 10 and the second electrode 20, and plasma discharge is generated in the fluidized bed, resulting in fluidized bed plasma. As shown in the figure, a discharge due to the fluidized bed plasma was confirmed between the first electrode 10 and the second electrode 20. As shown by the experimental results, according to the fluidized bed plasma generator 1, the particle size of the raw material T is adjusted to be as fine as a predetermined value, so that the gas does not have to be circulated. , Fluidized bed plasma can be generated.

流動層プラズマは、気体に含まれる窒素ガスの一部がプラズマ状態となったプラズマ粒子が発生し、流動層内で放電するものである。空間Ｆ内では、窒素ガスのプラズマ粒子の運動によって酸化マグネシウムの粒子Ｔ１が浮遊し、粉末と気体とが混合されて流動する流動層が発生し、酸化マグネシウムの粉末がプラズマ粒子と衝突することが繰り返されることにより酸化マグネシウム（MgO）の還元反応が進行し、窒化マグネシウム（Mg3N2）が生成される。反応が進むと、生成された水により空間Ｆ内の湿度が上昇して反応が進みにくくなるので、吸入部７から適宜、窒素及び水素を含むガスが供給され、空間Ｆ内におけるガスの濃度が調整される。 In the fluidized bed plasma, plasma particles in which a part of nitrogen gas contained in the gas is in a plasma state are generated and discharged in the fluidized bed. In the space F, the magnesium oxide particles T1 are suspended by the movement of the magnesium oxide plasma particles, a fluid layer is generated in which the powder and the gas are mixed and flow, and the magnesium oxide powder collides with the plasma particles. By repeating this, the reduction reaction of magnesium oxide (MgO) proceeds, and magnesium nitride (Mg 3 N 2 ) is produced. As the reaction progresses, the humidity in the space F rises due to the generated water and the reaction becomes difficult to proceed. Therefore, a gas containing nitrogen and hydrogen is appropriately supplied from the suction unit 7, and the concentration of the gas in the space F becomes high. It will be adjusted.

図５には、原料Ｔの粒径の違いによる生成物の生成量が示されている。図示するように粒径が３５ｎｍに調整された酸化マグネシウムの原料Ｔからは、最も多い生成量の生成物の窒化マグネシウムが得られた。 FIG. 5 shows the amount of product produced due to the difference in the particle size of the raw material T. As shown in the figure, magnesium nitride, which is the product having the largest amount of production, was obtained from the raw material T of magnesium oxide having a particle size adjusted to 35 nm.

粒径が３５ｎｍに調整された粒子は、第１電極１０と第２電極２０との間に発生するイオン風により浮遊、流動することにより、NHラジカルと反応し、窒化マグネシウムの合成量が増加する。粒子Ｔ１の粒径は、第１電極１０と第２電極２０との間に発生するイオン風により浮遊、流動するように１０μｍ以下の範囲内に調整されていることが望ましい。 The particles whose particle size has been adjusted to 35 nm react with NH radicals by floating and flowing due to the ionic wind generated between the first electrode 10 and the second electrode 20, and the amount of magnesium nitride synthesized increases. .. It is desirable that the particle size of the particles T1 is adjusted within a range of 10 μm or less so as to be suspended and flowed by the ionic wind generated between the first electrode 10 and the second electrode 20.

粒径が１μｍ及び１０μｍに調整された粒子は、３５ｎｍに調整された粒子に比してクーロン力が作用して容器２内に付着し、第１電極１０と第２電極２０との間に発生するイオン風により浮遊、流動しにくくなり、窒化マグネシウムの合成量が減少する。重力の影響が少ない粒子には、粒径が大きいほど大きいクーロン力が作用する。しかし、粒子単体の１次粒子の粒径が１μｍ程度の粒子は、他の粒子との間に分子間力が作用して凝集しやすい。１次粒子が凝集した２次粒子は見かけ上、大きな粒径の粒子となる。 The particles whose particle size is adjusted to 1 μm and 10 μm are adhered to the inside of the container 2 by the action of Coulomb force as compared with the particles adjusted to 35 nm, and are generated between the first electrode 10 and the second electrode 20. The ionic wind makes it difficult to float and flow, and the amount of magnesium nitride synthesized decreases. The larger the particle size, the larger the Coulomb force acts on the particles that are less affected by gravity. However, particles having a particle size of about 1 μm as the primary particles of a single particle are likely to aggregate due to an intermolecular force acting on the particles with other particles. The secondary particles in which the primary particles are aggregated are apparently large particles.

クーロン力は、結局凝集した２次粒子に対して作用する。粒径が１μｍに調整された粒子は、他の粒子と凝集して２次粒子を作るため、２次粒子を作りにくい１０μｍの粒子と比して作用するクーロン力が大きくなる。そのため、粒径が１μｍに調整された粒子は、１０μｍの粒子に比して作用するクーロン力の影響により容器２内に付着しやすくなり、イオン風により浮遊、流動しにくくなり、窒化マグネシウムの生成量が減少する。 The Coulomb force eventually acts on the aggregated secondary particles. Since the particles whose particle size is adjusted to 1 μm aggregate with other particles to form secondary particles, the Coulomb force acting on them is larger than that of 10 μm particles, which are difficult to form secondary particles. Therefore, the particles whose particle size is adjusted to 1 μm are more likely to adhere to the inside of the container 2 due to the influence of the Coulomb force acting as compared with the particles of 10 μm, and are difficult to float and flow due to the ionic wind, and magnesium nitride is generated. The amount decreases.

粒径が２００μｍに調整された粒子は、作用するクーロン力の影響がより大きく、粒子がガラス管に付着すると電界が集中して分解反応が起き、粒径が小さく形成されている場合に比して窒化マグネシウムの生成量が減少する。 Particles whose particle size is adjusted to 200 μm are more affected by the acting Coulomb force, and when the particles adhere to the glass tube, the electric field concentrates and a decomposition reaction occurs, compared to the case where the particle size is formed smaller. Therefore, the amount of magnesium nitride produced is reduced.

上述した流動層プラズマ発生装置１により得られた窒化マグネシウムは、以下のような用途が考えられる。窒化マグネシウムは、常温常圧で個体であり乾燥した条件の下では化学的に安定している。窒化マグネシウムは、水と反応してアンモニアを生成することが知られている。 The magnesium nitride obtained by the fluidized bed plasma generator 1 described above can be used as follows. Magnesium nitride is an individual at normal temperature and pressure and is chemically stable under dry conditions. Magnesium nitride is known to react with water to produce ammonia.

Mg3N2+6H2O→3Mg(OH)2+2NH3 （１） Mg 3 N 2 + 6H 2 O → 3 Mg (OH) 2 + 2NH 3 (1)

そして、窒化マグネシウムは、質量アンモニア密度が高いことが知られている（３４ｍａｓｓ％）。アンモニアは、水素貯蔵のための物質として注目されているが、劇物であるためその取扱いについては注意が必要とされる。そのため、窒化マグネシウムをアンモニア貯蔵のための物質として利用すれば、アンモニアをそのまま貯蔵する場合に比して取扱いが簡便となり、安全性が向上する。 Magnesium nitride is known to have a high mass ammonia density (34 mass%). Ammonia is attracting attention as a substance for storing hydrogen, but since it is a deleterious substance, care must be taken in its handling. Therefore, if magnesium nitride is used as a substance for storing ammonia, it is easier to handle and safety is improved as compared with the case where ammonia is stored as it is.

例えば、アンモニアが必要となった際に、窒化マグネシウムを水と反応させてアンモニアを生成すればよい。そして、水と反応した結果、生成された水酸化マグネシウムを３５０度程度で加熱することにより、酸化マグネシウムを再び生成することができる。 For example, when ammonia is needed, magnesium nitride may be reacted with water to produce ammonia. Then, by heating the magnesium hydroxide produced as a result of the reaction with water at about 350 degrees, magnesium oxide can be produced again.

Mg(OH)2（加熱）→MgO+H2O （２） Mg (OH) 2 (heating) → MgO + H 2 O (2)

そして、生成された酸化マグネシウムからは、流動層プラズマ発生装置１により窒化マグネシウムを生成することができる。 Then, magnesium nitride can be generated from the generated magnesium oxide by the fluidized bed plasma generator 1.

また、窒化マグネシウムは、それ自体が燃焼し、燃料としても利用できる。 In addition, magnesium nitride burns by itself and can be used as a fuel.

Mg3N2+1.5O2→3MgO+N2+1576[kJ] （３） Mg 3 N 2 + 1.5O 2 → 3MgO + N 2 +1576 [kJ] (3)

燃焼後に生成された酸化マグネシウムからは、流動層プラズマ発生装置１により窒化マグネシウムを生成することができる。上記のように、窒化マグネシウムは、長期的に安定的かつ安全性が高められた貯蔵可能なエネルギーキャリアとなり得る。 Magnesium nitride can be produced from the magnesium oxide produced after combustion by the fluidized bed plasma generator 1. As mentioned above, magnesium nitride can be a stable and safer storable energy carrier over the long term.

上述した流動層プラズマ発生装置１によれば、原料の粒子を含む流動層を発生させ、流動層プラズマを発生させ、反応物を生成することができる。流動層プラズマ発生装置１によれば、流動層プラズマを生成することにより、粒子とガスとプラズマとを同一の反応場で生成できるため、生成物を生成する反応速度を飛躍的に向上させることができる。 According to the above-mentioned fluidized bed plasma generator 1, a fluidized bed containing particles of raw materials can be generated, a fluidized bed plasma can be generated, and a reactant can be generated. According to the fluidized bed plasma generator 1, by generating the fluidized bed plasma, particles, gas, and plasma can be generated in the same reaction field, so that the reaction rate for producing the product can be dramatically improved. can.

流動層プラズマ発生装置１によれば、粒子状の原料を誘電体として誘電体バリア放電を行い、広い放電範囲で非熱平衡流動層プラズマを形成することができる。流動層プラズマ発生装置１によれば、ガス流を形成しなくても流動層を形成することができる。流動層プラズマ発生装置１によれば、粒子状の原料を用いて微粒子ナノ粒子触媒を形成することで、高い比表面積の触媒とプラズマと反応ガスが最適に反応する反応場を形成することができる。 According to the fluidized bed plasma generator 1, it is possible to perform a dielectric barrier discharge using a particulate raw material as a dielectric to form a non-thermal equilibrium fluidized bed plasma in a wide discharge range. According to the fluidized bed plasma generator 1, the fluidized bed can be formed without forming a gas flow. According to the fluidized bed plasma generator 1, by forming a fine particle nanoparticle catalyst using a particulate raw material, it is possible to form a reaction field in which a catalyst having a high specific surface area and plasma and a reaction gas react optimally. ..

流動層プラズマ発生装置１によれば、金属酸化物から金属窒化物を生成することができる。流動層プラズマ発生装置１によれば、流動層プラズマを用いるため気体を流通させる構成等の複雑な機構を有していなくても、簡便な構成により酸化マグネシウムから窒化マグネシウムを生成することができる。 According to the fluidized bed plasma generator 1, a metal nitride can be generated from a metal oxide. According to the fluidized bed plasma generator 1, since the fluidized bed plasma is used, magnesium nitride can be generated from magnesium oxide with a simple configuration even if it does not have a complicated mechanism such as a configuration for circulating gas.

従来、金属窒化物を生成するために、単体の金属マグネシウムを原料にして加熱法、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等を用いて窒化マグネシウムを生成していた。しかし、原料に用いられる単体の金属マグネシウムを生成するために、酸化マグネシウムを原料とした加熱法(熱プラズマを含む)や電気分解法などを用いる必要があり、いずれも数千℃の高温、あるいは大電力が必要とされていた。 Conventionally, in order to produce metal nitride, magnesium nitride has been produced by using a single metal magnesium as a raw material and using a heating method, a plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) method, or the like. However, in order to produce the elemental magnesium metal used as a raw material, it is necessary to use a heating method (including thermal plasma) or electrolysis method using magnesium oxide as a raw material, both of which have a high temperature of several thousand degrees Celsius or a high temperature of several thousand degrees Celsius. High power was needed.

これに比して流動層プラズマ発生装置１によれば、単体の金属を介することなく、安定した金属酸化物を用い、常温の環境下において直接的に金属窒化物を生成できるので、エネルギーコストが大幅に低減される。 On the other hand, according to the fluidized bed plasma generator 1, it is possible to directly generate a metal nitride in a normal temperature environment by using a stable metal oxide without using a single metal, so that the energy cost is high. It will be greatly reduced.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and variations thereof are included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof, as are included in the scope and gist of the invention.

例えば、上記実施形態では、流動層プラズマ発生装置１において、流動層プラズマを発生させることにより酸化マグネシウムから窒化マグネシウムを生成することを例示したが、この反応に限らず、流動層プラズマを発生させて他の化合物を生成することに適用してもよい。放電に用いる誘電体は、酸化マグネシウムの他、酸化チタンでもよい。 For example, in the above embodiment, in the fluidized bed plasma generator 1, it is exemplified that magnesium nitride is generated from magnesium oxide by generating fluidized bed plasma, but the reaction is not limited to this reaction, and the fluidized bed plasma is generated. It may be applied to produce other compounds. The dielectric used for discharge may be titanium oxide as well as magnesium oxide.

また、上記実施形態では、流動層プラズマ発生装置１において、棒状の第１電極１０及び水電極の第２電極２０を用いているが、これに限らず第１電極と第２電極が対向して配置された平板で形成されている等、同様の効果が得られるのであれば他の装置構成により構成されていてもよい。 Further, in the above embodiment, in the fluidized bed plasma generator 1, a rod-shaped first electrode 10 and a water electrode second electrode 20 are used, but the present invention is not limited to this, and the first electrode and the second electrode face each other. If the same effect can be obtained, such as being formed of an arranged flat plate, it may be configured by another device configuration.

１ 流動層プラズマ発生装置
２ 容器
３ 底部
４ 筒状部
５ 蓋
５Ａ 貫通孔
７ 吸入部
８ 開口
１０ 第１電極
２０ 第２電極
２２ 電極棒
Ｂ コンデンサ
Ｃ カップ
Ｄ 電源部
Ｒ 栓
Ｒ１ 貫通孔
Ｔ 原料
Ｔ１ 粒子
Ｗ 水道水 1 Fluidized bed plasma generator 2 Container 3 Bottom 4 Cylindrical part 5 Lid 5A Through hole 7 Suction part 8 Opening 10 1st electrode 20 2nd electrode 22 Electrode rod B Condenser C Cup D Power supply part R Plug R1 Through hole T Raw material T1 Particle W tap water

Claims (5)

粒子状の原料を収容する容器と、
前記容器内に設けられた第１電極と、
前記容器外に設けられた第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を加え、前記容器内の空間に原料の粒子が配置された状態で、前記空間に放電する電源部と、
を備え、
前記粒子は、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧が加えられた状態において、浮遊して流動する流動層を発生させると共に、前記流動層において放電される流動層プラズマを発生させるように粒径が調整されている、
流動層プラズマ発生装置。 A container for accommodating particulate raw materials and
The first electrode provided in the container and
The second electrode provided outside the container and
A power supply unit that applies a voltage between the first electrode and the second electrode and discharges the raw material particles into the space in a state where the raw material particles are arranged in the space.
Equipped with
The particles generate a fluidized bed that floats and flows in a state where a voltage is applied between the first electrode and the second electrode, and also generates a fluidized bed plasma that is discharged in the fluidized bed. The particle size is adjusted so that
Fluidized bed plasma generator. 前記粒子は、
前記状態において発生した前記流動層による搬送力に比して発生するクーロン力が弱くなるように前記粒径が調整されている、
請求項１に記載の流動層プラズマ発生装置。 The particles are
The particle size is adjusted so that the Coulomb force generated is weaker than the transport force generated by the fluidized bed generated in the above state.
The fluidized bed plasma generator according to claim 1. 前記粒径は、１０μｍ以下の範囲内に調整されている、
請求項１または２に記載の流動層プラズマ発生装置。 The particle size is adjusted within the range of 10 μm or less.
The fluidized bed plasma generator according to claim 1 or 2. 前記空間には、窒素を含む気体が充填され、
前記原料は、金属酸化物であり前記流動層プラズマの発生により金属窒化物が生成される、
請求項１から３のうちいずれか１項に記載の流動層プラズマ発生装置。 The space is filled with a gas containing nitrogen.
The raw material is a metal oxide, and a metal nitride is generated by the generation of the fluidized bed plasma.
The fluidized bed plasma generator according to any one of claims 1 to 3. 粒子状の原料を容器に収容し、
前記容器内に設けられた第１電極と、前記容器外に設けられた第２電極との間に電圧を加え、前記容器内の空間に原料の粒子が配置された状態で、前記空間に放電し、
前記粒子は、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧が加えられた状態において、浮遊して流動する流動層を発生させると共に、前記流動層において放電される流動層プラズマを発生させるように粒径が調整されている、
流動層プラズマ発生方法。 Put the particulate raw material in a container and put it in a container.
A voltage is applied between the first electrode provided inside the container and the second electrode provided outside the container, and the raw material particles are arranged in the space inside the container and discharged into the space. death,
The particles generate a fluidized bed that floats and flows in a state where a voltage is applied between the first electrode and the second electrode, and also generates a fluidized bed plasma that is discharged in the fluidized bed. The particle size is adjusted so that
Fluidized bed plasma generation method.
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