JP4640961B2 - Fine particle manufacturing method and apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、熱プラズマ法を用いる微粒子の製造方法および装置に関し、詳しくは、微細かつ均一な粒径を有する品質の高い微粒子を高い生産性で得ることが可能な微粒子の製造方法および装置に関するものである。 The present invention relates to a method and apparatus for producing fine particles using a thermal plasma method, and more particularly to a method and apparatus for producing fine particles capable of obtaining high-quality fine particles having a fine and uniform particle size with high productivity. It is.
酸化物微粒子，窒化物微粒子，炭化物微粒子等の微粒子は、半導体基板，プリント基板，各種電気絶縁部品などの電気絶縁材料や、ダイス，軸受などの高硬度・高精度の機械工作材料や、粒界コンデンサ，湿度センサなどの機能性材料、精密焼結成形材料などの焼結体の製造や、エンジンバルブなどのような高温耐摩耗性が要求される材料などの溶射部品製造、さらには燃料電池の電極や電解質材料および各種触媒などの分野で用いられている。このような微粒子を用いることにより、焼結体や照射部品などにおける異種セラミックス同士や異種金属同士の接合強度や緻密性、あるいは機能性を向上させている。 Fine particles such as oxide fine particles, nitride fine particles, and carbide fine particles are used for electrical insulation materials such as semiconductor substrates, printed circuit boards and various electrical insulation components, high hardness and high precision machine work materials such as dies and bearings, and grain boundaries. Manufacture of functional materials such as capacitors and humidity sensors, sintered bodies such as precision sintered molding materials, sprayed parts such as materials that require high-temperature wear resistance such as engine valves, and fuel cell It is used in fields such as electrodes, electrolyte materials and various catalysts. By using such fine particles, the bonding strength, denseness, or functionality of dissimilar ceramics or dissimilar metals in a sintered body or irradiated part is improved.
このような微粒子を製造する方法の一つに、気相法がある。気相法には、各種のガス等を高温で化学反応させる化学的方法と、電子やレーザなどのビームを照射して物質を分解・蒸発させ、微粒子を生成する物理的方法とがある。 One method for producing such fine particles is a gas phase method. The vapor phase method includes a chemical method in which various gases are chemically reacted at a high temperature and a physical method in which particles are decomposed and evaporated by irradiation with a beam such as an electron or a laser to generate fine particles.
上記気相法の中の一つとして、熱プラズマ法がある。熱プラズマ法は、熱プラズマ中で原材料を瞬時に蒸発させた後、急冷凝固させ、微粒子を製造する方法であり、また、クリーンで生産性が高く、高温で熱容量が大きいため高融点材料にも対応可能であり、他の気相法に比べて複合化が比較的容易であるといった多くの利点を有する。このため、熱プラズマ法は、微粒子を製造する方法として積極的に利用されている。 One of the gas phase methods is a thermal plasma method. The thermal plasma method is a method of instantly evaporating raw materials in thermal plasma and then rapidly solidifying them to produce fine particles. Also, it is clean, highly productive, and has a high heat capacity at high temperatures. It has many advantages such as being compatible and being relatively easy to combine compared with other gas phase methods. For this reason, the thermal plasma method is actively used as a method for producing fine particles.
特許文献１には、粉末状にされた原材料を熱プラズマ炎中に導入（供給）する従来技術に関し、金属微粒子と被覆層との両粉末材料を複合化し、原材料混合物を不活性または還元性雰囲気の熱プラズマ（熱プラズマ炎）中に供給して原材料を蒸発させて気相状態の混合物にした後、この混合物を急冷して、酸化物金属被覆微粒子を製造する方法が開示されている。 Patent Document 1 relates to a conventional technique for introducing (supplying) a powdered raw material into a thermal plasma flame, compositing both powder materials of metal fine particles and a coating layer, and making the raw material mixture an inert or reducing atmosphere. A method of producing oxide metal-coated fine particles is disclosed in which a raw material is evaporated into a gas phase mixture by supplying it into a thermal plasma (thermal plasma flame) of the above, and then the mixture is quenched.
ところで、特許文献１に記載された微粒子の製造方法は、粉末状にされた原材料を熱プラズマ炎中に供給し蒸発させて、気相状態となった混合物を急冷して微粒子を製造する手法である。一般的に、原材料が蒸発し気相状態となった混合物を、均一に冷却することは難しいため、生成される微粒子はその形状や粒径が不均一になり易く、また、生成した直後の微粒子同士が衝突して凝集が生じ、微粒子の均一性に悪影響を及ぼしている。 By the way, the method for producing fine particles described in Patent Document 1 is a method for producing fine particles by supplying a raw material powdered into a thermal plasma flame and evaporating it, and rapidly cooling the gas phase mixture. is there. In general, it is difficult to uniformly cool a mixture in which a raw material has evaporated to a gas phase, so that the generated fine particles are likely to have non-uniform shapes and particle sizes. They collide with each other and agglomerate, which adversely affects the uniformity of the fine particles.
なお、本発明者らは、先に特願２００３−４１５５６０号「微粒子及びその製造方法」（特開２００５−１７０７６０号公報参照）により、原材料を熱プラズマ炎中に導入（供給）する技術に関し、粉末原材料を溶媒中に入れてスラリーにし、このスラリーを液滴化させて熱プラズマ炎中に供給し蒸発させて、気相状態の混合物にした後、この気相状態となった混合物を急冷して、単体酸化物，複合酸化物，複酸化物，酸化物固溶体微粒子を製造する方法を開示している。 In addition, the present inventors previously related to a technique for introducing (supplying) raw materials into a thermal plasma flame according to Japanese Patent Application No. 2003-415560 “Fine Particles and Method for Producing the Same ” (see JP 2005-170760 A ). Powder raw materials are put into a solvent to form a slurry, and the slurry is made into droplets, supplied into a thermal plasma flame and evaporated to form a gas phase mixture, and then the gas phase mixture is rapidly cooled. Thus, a method for producing simple oxides, complex oxides, complex oxides, and oxide solid solution fine particles is disclosed.
本発明の目的は、前記特許文献１および上述の特開２００５−１７０７６０号公報に記載された微粒子の製造方法における、生成された微粒子を回収する過程にさらなる改良を加えることで、上記特許文献１および特開２００５−１７０７６０号公報に記載された微粒子の製造方法における目的と同様に、微細かつ均一で所望の粒径を有する品質の高い微粒子を、高い生産性で得ることができる微粒子の製造方法および装置を提供することにある。 The object of the present invention is to further improve the process of recovering the produced fine particles in the method for producing fine particles described in Patent Document 1 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-170760 described above. Similar to the purpose of the method for producing fine particles described in JP-A-2005-170760 , a method for producing fine particles capable of obtaining fine particles of high quality having a fine, uniform and desired particle diameter with high productivity And providing an apparatus.
上記目的を達成するために、本発明に係る微粒子の製造方法は、請求項１に記載したように、任意の処理により生成された１次微粒子を、少なくとも１つ以上のサイクロン内に導入することにより、冷却と、任意に規定される粒径での分級とを実施し、前記分級により、前記粒径以上の粒径を有する粗大粒子を除去し、前記粗大粒子が除去された、粒径が１００ｎｍ以下の２次微粒子を回収することを特徴とする。
ここで、前記１次微粒子を生成する処理は、微粒子製造用材料を分散させて熱プラズマ炎中に供給し、前記微粒子製造用材料を蒸発させ気相状態の混合物とする処理であることが好ましい（請求項２参照）。
In order to achieve the above object, the method for producing fine particles according to the present invention introduces primary fine particles generated by any treatment into at least one cyclone as described in claim 1. The cooling is performed, and classification with a particle size arbitrarily defined is performed, and by the classification, coarse particles having a particle size equal to or larger than the particle size are removed, and the coarse particles are removed. It is characterized by collecting secondary fine particles of 100 nm or less.
Here, the treatment for generating the primary fine particles is preferably a treatment in which the fine particle production material is dispersed and supplied into a thermal plasma flame, and the fine particle production material is evaporated to form a gas phase mixture. (See claim 2).
また、前記微粒子製造用材料を分散させて熱プラズマ炎中に供給する過程は、前記微粒子製造用材料を分散媒中に分散させてスラリーにし、このスラリーを液滴化させて前記熱プラズマ炎中に供給するものであること（請求項３参照）、もしくは、前記微粒子製造用材料を可燃性材料中に分散させてスラリーとし、このスラリーを液滴化させて前記熱プラズマ炎中に供給するものであること（請求項４参照）、もしくは、前記微粒子製造用材料を分散媒と可燃性材料とを用いて分散させてスラリーにし、このスラリーを液滴化させて前記熱プラズマ炎中に供給するものであること（請求項５参照）、もしくは、前記微粒子製造用材料を分散媒中に分散させた後、さらに可燃性材料を加えてスラリーにし、このスラリーを液滴化させて前記熱プラズマ炎中に供給するものであること（請求項６参照）が好ましい。 In the process of dispersing the fine particle production material and supplying it into the thermal plasma flame, the fine particle production material is dispersed in a dispersion medium to form a slurry, and the slurry is made into droplets to form a liquid in the thermal plasma flame. (Refer to claim 3), or the fine particle manufacturing material is dispersed in a combustible material to form a slurry, and the slurry is made into droplets and supplied to the thermal plasma flame. (Refer to claim 4) Alternatively, the fine particle manufacturing material is dispersed into a slurry by using a dispersion medium and a combustible material, and the slurry is made into droplets and supplied into the thermal plasma flame. (Refer to claim 5) Alternatively, after the fine particle manufacturing material is dispersed in a dispersion medium, a combustible material is further added to form a slurry, and the slurry is made into droplets to form the thermal plug. It is intended to feed in Zuma flame (see claim 6) is preferred.
また、前記微粒子製造用材料を分散させて熱プラズマ炎中に供給する過程が、前記微粒子製造用材料を分散媒中に懸濁させるか、もしくは微粒子製造用材料溶液を化学反応させてコロイド溶液とし、このコロイド溶液を液滴化させて前記熱プラズマ炎中に供給するものであること（請求項７参照）、もしくは、前記微粒子製造用材料を可燃性材料中に懸濁させるか、もしくは微粒子製造用材料溶液を化学反応させてコロイド溶液とし、このコロイド溶液を液滴化させて前記熱プラズマ炎中に供給するものであること（請求項８参照）、もしくは、前記微粒子製造用材料を分散媒と可燃性材料中に懸濁させるか、もしくは微粒子製造用材料溶液を化学反応させてコロイド溶液とし、このコロイド溶液を液滴化させて前記熱プラズマ炎中に供給するものであること（請求項９参照）、もしくは、前記微粒子製造用材料を分散媒中に懸濁させるか、もしくは微粒子製造用材料溶液を化学反応させた後、さらに可燃性材料を加えてコロイド溶液とし、このコロイド溶液を液滴化させて前記熱プラズマ炎中に供給するものであること（請求項１０参照）が好ましい。 In addition, the process of dispersing the fine particle production material and supplying it into the thermal plasma flame includes suspending the fine particle production material in a dispersion medium or chemically reacting the fine particle production material solution to obtain a colloid solution. The colloidal solution is made into droplets and supplied into the thermal plasma flame (see claim 7), or the fine particle production material is suspended in a flammable material, or fine particle production. The material solution is chemically reacted to form a colloid solution, and the colloid solution is formed into droplets and supplied into the thermal plasma flame (see claim 8), or the fine particle production material is used as a dispersion medium. Suspended in a combustible material or a chemical reaction of a material solution for producing fine particles to form a colloidal solution. The colloidal solution is made into droplets and supplied into the thermal plasma flame. (See claim 9), or the fine particle production material is suspended in a dispersion medium, or the fine particle production material solution is chemically reacted, and then a flammable material is added to the colloid solution. It is preferable that the colloidal solution is made into droplets and supplied into the thermal plasma flame (see claim 10).
また、前記微粒子製造用材料を分散させて熱プラズマ炎中に供給する過程が、前記微粒子製造用材料を溶媒中に溶解させて溶液にし、この溶液を液滴化させて前記熱プラズマ炎中に供給するものであること（請求項１１参照）、もしくは、前記微粒子製造用材料を可燃性材料を用いて溶解させて溶液とし、この溶液を液滴化させて前記熱プラズマ炎中に供給するものであること（請求項１２参照）、もしくは、前記微粒子製造用材料を溶媒と可燃性材料とを用いて溶解させて溶液とし、この溶液を液滴化させて前記熱プラズマ炎中に供給するものであること（請求項１３参照）、もしくは、前記微粒子製造用材料を溶媒中に溶解させた後、さらに可燃性材料を加えて溶液とし、この溶液を液滴化させて前記熱プラズマ炎中に供給するものであること（請求項１４参照）が好ましい。 In addition, the process of dispersing the fine particle production material and supplying it into the thermal plasma flame comprises dissolving the fine particle production material in a solvent to form a solution, and forming the solution into droplets into the thermal plasma flame. (Refer to claim 11), or the fine particle manufacturing material is dissolved using a combustible material to form a solution, and the solution is made into droplets and supplied into the thermal plasma flame (Refer to claim 12), or the fine particle production material is dissolved in a solvent and a combustible material to form a solution, and the solution is made into droplets and supplied into the thermal plasma flame (Refer to claim 13) Alternatively, after the fine particle manufacturing material is dissolved in a solvent, a flammable material is further added to form a solution, and the solution is made into droplets to be put into the thermal plasma flame. To supply It (see claim 14) is preferable.
また、前記微粒子製造用材料を分散させて熱プラズマ炎中に供給する過程が、前記微粒子製造用材料をキャリアガス（噴霧ガスともいう）を用いて分散させ、この分散させた微粒子製造用材料を前記熱プラズマ炎中に供給するものであること（請求項１５参照）、もしくは、前記微粒子製造用材料をキャリアガス（または噴霧ガス）と可燃性材料とを用いて分散させ、この分散させた微粒子製造用材料を前記熱プラズマ炎中に供給するものであること（請求項１６参照）が好ましい。 In the process of dispersing the fine particle production material and supplying it into the thermal plasma flame, the fine particle production material is dispersed using a carrier gas (also called spray gas), and the dispersed fine particle production material is dispersed. It is to be supplied into the thermal plasma flame (see claim 15), or the fine particle production material is dispersed using a carrier gas (or spray gas) and a combustible material, and the dispersed fine particles It is preferable that the manufacturing material is supplied into the thermal plasma flame (see claim 16).
本明細書中でいうスラリーとコロイド溶液並びに溶液の定義としては、液体中に普通の光学顕微鏡では認められないが、原子あるいは低分子よりは大きい固体粒子が分散した状態にあるものをコロイド溶液（ゾルとも呼ばれる）、これより大きい粒子、すなわち普通の光学顕微鏡で見える程度の大きさの粒子が分散した状態にあるものをスラリーとし、また、イオン化している状態にあるものを、過飽和状態となって析出物が存在している状態をも含めて溶液と、それぞれ呼んでいる。しかしながら、本発明は、このような分散状態の如何に関わるものではなく、要は、微粒子を形成するための前駆体を含めた微粒子製造用材料またはその分解物が、何らかの状態で気体を含めた分散媒中に分散している状態を出発状態とするものである。 The definition of the slurry, colloidal solution, and solution in the present specification is a colloidal solution (which is not recognized by a normal optical microscope in a liquid, but in which solid particles larger than atoms or small molecules are dispersed. (Also called sol), larger particles, that is, particles in a size that can be seen with an ordinary optical microscope are dispersed, and those that are ionized are supersaturated. Each of them is called a solution including a state where precipitates exist. However, the present invention does not relate to such a dispersed state. In short, a material for producing fine particles including a precursor for forming fine particles or a decomposition product thereof includes a gas in some state. The state in which it is dispersed in the dispersion medium is the starting state.
なお、前記可燃性材料は、熱プラズマ炎の温度を上昇させるとともに、前記熱プラズマ炎を安定化させる作用を有すること（請求項１７参照）が好ましい。なお、この可燃性材料としては、液体状または固体状の各種のものが使用可能である。固体状の可燃性材料を使用する場合は、固体状の可燃性材料を溶媒（溶媒として用いられている可燃性材料を含む）中に分散ないし溶解させて用いることが好ましい。 The flammable material preferably has an action of increasing the temperature of the thermal plasma flame and stabilizing the thermal plasma flame (see claim 17). As the combustible material, various liquid or solid materials can be used. When using a solid combustible material, it is preferable to disperse or dissolve the solid combustible material in a solvent (including a combustible material used as a solvent).
また、前記スラリー，コロイド溶液，溶液および分散させた微粒子製造用材料に、界面活性剤，高分子，カップリング剤よりなる群より選ばれる１種または２種以上の混合物を添加すること（請求項１８〜２１参照）が好ましい。
さらに、前記微粒子製造用材料を構成する成分は、原子番号３〜６，１１〜１５，１９〜３４，３７〜５２，５５〜６０，６２〜７９および８１〜８３の元素よりなる群から選ばれる少なくとも１種を含む、単体酸化物，複合酸化物，複酸化物，酸化物固溶体，金属，合金，水酸化物，炭酸化合物，ハロゲン化物，硫化物，窒化物，炭化物，水素化物，金属塩または金属有機化合物であること（請求項２２参照）が好ましい。
In addition, one or a mixture of two or more selected from the group consisting of a surfactant, a polymer, and a coupling agent is added to the slurry, colloidal solution, solution, and dispersed fine particle production material (claim) 18-21) is preferred.
Furthermore, the component which comprises the said fine particle manufacturing material is selected from the group which consists of an element of atomic number 3-6, 11-15, 19-34, 37-52, 55-60, 62-79, and 81-83. Elemental oxide, composite oxide, double oxide, oxide solid solution, metal, alloy, hydroxide, carbonate, halide, sulfide, nitride, carbide, hydride, metal salt or at least one kind It is preferably a metal organic compound (see claim 22).
また、本発明に係る微粒子の製造方法においては、前記１次微粒子を生成する処理において、前記微粒子製造用材料を蒸発させ気相状態の混合物とした後、この混合物を急冷するための気体を、それに十分な供給量（好ましくは、前記熱プラズマ炎中に供給する気体の２００％〜５０００％）で、前記熱プラズマ炎の尾部（周端部）に向けて供給すること（請求項２３参照）が好ましい。
なお、ここで、上述の熱プラズマ炎中に供給する気体とは、熱プラズマ炎を形成するプラズマガス（シースガス，セントラルガス）および微粒子製造用材料噴霧用ガス（噴霧ガスまたはキャリアガス）を合わせたものを指している。
Further, in the method for producing fine particles according to the present invention, in the process of producing the primary fine particles, after the fine particle production material is evaporated into a gas phase mixture, a gas for rapidly cooling the mixture is used. A sufficient supply amount (preferably, 200% to 5000% of the gas supplied into the thermal plasma flame) is supplied toward the tail (circumferential end) of the thermal plasma flame (refer to claim 23). Is preferred.
Here, the gas supplied into the above-mentioned thermal plasma flame is a combination of a plasma gas (sheath gas, central gas) forming the thermal plasma flame and a gas for spraying material for producing fine particles (a spray gas or a carrier gas). Pointing to things.
一方、本発明に係る微粒子製造装置は、請求項２４に記載したように、微粒子製造用材料を分散させて熱プラズマ炎中に供給する材料供給手段と、熱プラズマ炎を発生させて、前記微粒子製造用材料を蒸発させ気相状態の混合物にする、前記材料供給手段と接続されたプラズマトーチと、前記気相状態の混合物を急冷するのに必要な空間を形成する、前記プラズマトーチと接続された冷却室とを有する微粒子製造装置であって、前記気相状態の混合物を急冷することにより生成した１次微粒子を導入する、分級手段としての少なくとも１つ以上のサイクロンを有することを特徴とする。
なお、上記各手段に加えて、前記気相状態の混合物を急冷するのに十分な供給量で、気体を、前記熱プラズマ炎の尾部（終端部）に向かって供給する気体供給手段を有することも好ましい。
On the other hand, the fine particle manufacturing apparatus according to the present invention includes, as described in
In addition to the above-mentioned means, there is provided gas supply means for supplying a gas toward the tail (end part) of the thermal plasma flame in a supply amount sufficient to quench the gas phase mixture. Is also preferable.
ここで、前記材料供給手段は、前記微粒子製造用材料を分散させたスラリーを調製・貯蔵する材料調製手段と、前記スラリーを前記プラズマトーチ内部の前記熱プラズマ炎中に噴霧するための、前記材料調製手段に接続される噴霧手段とを有すること（請求項２５参照）、もしくは、前記微粒子製造用材料を懸濁させるか、もしくは微粒子製造用材料溶液を化学反応させてコロイド溶液を調製し、これを貯蔵する材料調製手段と、前記コロイド溶液を前記プラズマトーチ内部の前記熱プラズマ炎中に噴霧するための、前記材料調製手段に接続される噴霧手段とを有すること（請求項２６参照）が好ましい。 Here, the material supply means includes a material preparation means for preparing and storing a slurry in which the fine particle manufacturing material is dispersed, and the material for spraying the slurry into the thermal plasma flame inside the plasma torch. A spray means connected to the preparation means (see claim 25), or the fine particle production material is suspended, or the fine particle production material solution is chemically reacted to prepare a colloid solution. And a material preparing means for storing the colloidal solution, and a spraying means connected to the material preparing means for spraying the colloidal solution into the thermal plasma flame inside the plasma torch (refer to claim 26). .
また、もしくは、前記材料供給手段は、前記微粒子製造用材料を溶解させた溶液を調製・貯蔵する材料調製手段と、前記溶液を前記プラズマトーチ内部の前記熱プラズマ炎中に噴霧するための、前記材料調製手段に接続される噴霧手段とを有すること（請求項２７参照）、もしくは、前記微粒子製造用材料としての粉末材料を、その貯蔵手段から送り出す粉末材料供給手段と、この粉末材料を分散して前記プラズマトーチ内部の前記熱プラズマ炎中に供給するための、前記粉末材料供給手段に接続される気体搬送手段とを有すること（請求項２８参照）が好ましい。 Alternatively, the material supply means includes a material preparation means for preparing and storing a solution in which the fine particle manufacturing material is dissolved, and the solution for spraying the solution into the thermal plasma flame inside the plasma torch. Spray means connected to the material preparation means (see claim 27), or a powder material supply means for sending out the powder material as the fine particle production material from its storage means, and this powder material is dispersed. And a gas conveying means connected to the powder material supply means for supplying the thermal plasma flame inside the plasma torch (see claim 28).
なお、本発明に係る微粒子の製造方法においては、前記サイクロンに、前記１次微粒子が１０ｍ／ｓ以上の流速で供給されることが好ましい。 In the method for producing fine particles according to the present invention, it is preferable that the primary fine particles are supplied to the cyclone at a flow rate of 10 m / s or more.
また、本発明に係る微粒子の製造方法においては、前記サイクロン内の圧力が大気圧以下であることが好ましい。 In the method for producing fine particles according to the present invention, it is preferable that the pressure in the cyclone is equal to or lower than atmospheric pressure.
また、本発明に係る微粒子の製造方法において、前記冷却室内に供給する気体の、前記気相状態の混合物を急冷するのに十分な供給量とは、例えば、前記気相状態の混合物を急冷するのに必要な空間を形成する冷却室（チャンバ）において、そこに供給する気体の冷却室（チャンバ）での平均流速（以下、チャンバ内流速と呼ぶ）を、０．００１〜６０ｍ／ｓｅｃとすることが好ましく、０．５〜１５ｍ／ｓｅｃとすることがより好ましい。 In the method for producing fine particles according to the present invention, the supply amount sufficient to quench the gas phase mixture of the gas supplied into the cooling chamber is, for example, quenching the gas phase mixture. In the cooling chamber (chamber) that forms the space necessary for this, the average flow velocity (hereinafter referred to as the in-chamber flow velocity) of the gas supplied to the cooling chamber (chamber) is set to 0.001 to 60 m / sec. Is more preferable, and 0.5 to 15 m / sec is more preferable.
ここで、本発明におけるサイクロン利用の意味について説明しておく。
「化学機械の理論と計算」（第２版）（亀井三郎著、産業図書、1974年刊）中のサイクロンに関する記載（例えば、482ページ）によれば、当時、高性能のもの（小型で圧損の大きいもの、例えば、マルチクロン）では、５μｍ程度までかなりとれるとあるが、その後、技術が進歩したとはいえ、現状でも、１次粒子の粒径が２μｍまで分離できるものが限界とされている状況である。
Here, the meaning of using the cyclone in the present invention will be described.
According to the description of the cyclone in “Theory and Calculation of Chemical Machinery” (2nd edition) (Saburo Kamei, Sangyo Tosho, 1974) (for example, page 482) For large ones, for example, multiclone), it can be considerably taken up to about 5 μm. However, even though the technology has advanced since then, it is still limited that the primary particle size can be separated to 2 μm. Is the situation.
これに対して、本発明に係る微粒子の製造方法で対象とする微粒子の粒径は、上述のようなサイクロンの分離限界径よりもはるかに小さく、具体的には１００ｎｍ以下である。このため、従来は、サイクロンを微粒子回収工程に利用することは考えられてはおらず、いわば、サイクロンの利用領域外ともいうべき領域であった。 On the other hand, the particle diameter of the fine particles targeted by the method for producing fine particles according to the present invention is much smaller than the separation limit diameter of the cyclone as described above, specifically 100 nm or less. For this reason, hitherto, it has not been considered to use a cyclone in the fine particle recovery step, and so to speak, it was an area that should be said to be outside the use area of the cyclone.
本発明者らは、この領域におけるサイクロンの利用について鋭意検討を続けた結果、サイクロンを、熱プラズマ炎で生成させた微粒子の冷却効果を高めるための「滞留時間延長手段」＋「分級手段」として機能させることで、結果として、後述するような、微細かつ均一で所望の粒径を有する品質の高い微粒子を、高い生産性で得ることが可能な微粒子の製造方法および装置を実現したものである。 As a result of continual investigations on the use of cyclones in this region, the present inventors have determined that the cyclone is a “residence time extension means” + “classification means” for enhancing the cooling effect of the fine particles generated by the thermal plasma flame. As a result, a method and apparatus for producing fine particles capable of obtaining fine, high-quality fine particles having a desired particle size with high productivity as described later can be realized. .
本発明に係る微粒子の製造方法によれば、サイクロンを用いて、粉末状体の微粒子から、所望以上の粒径を有する粗大粒子を除去することにより、所望の粒径を有する微粒子のみを回収可能とし、これにより、均一で、所望の粒径を有する品質の高い微粒子を、極めて高い生産性で製造することができる。 According to the method for producing fine particles according to the present invention, it is possible to recover only fine particles having a desired particle size by removing coarse particles having a particle size larger than desired from the fine particles in powder form using a cyclone. Thus, high-quality fine particles having a uniform and desired particle diameter can be produced with extremely high productivity.
さらに、サイクロンを用いることで、サイクロン内での微粒子の冷却が可能となり、これまで、冷却機構として用いていたフィンまたは冷却路を設ける必要がなくなる。これにより、フィン内に堆積した微粒子を除去するために装置の稼動を停止させる必要がなくなり、装置の稼動時間を長期化することが可能となり、微粒子の回収歩留りも向上する。また、装置内にフィンまたは冷却路を設けるための製造装置の大型化を防ぐことができる。 Further, by using the cyclone, the fine particles can be cooled in the cyclone, and it is not necessary to provide fins or cooling paths that have been used as a cooling mechanism until now. As a result, it is not necessary to stop the operation of the apparatus in order to remove the fine particles accumulated in the fins, the operation time of the apparatus can be extended, and the collection yield of the fine particles is improved. Moreover, the enlargement of the manufacturing apparatus for providing a fin or a cooling path in an apparatus can be prevented.
〔第一の実施形態〕
本発明に係る微粒子の製造方法を実施するための第一の実施形態として、スラリーを用いて微粒子を製造する方法およびそれに用いる製造装置について、添付の図面を用いて以下説明する。
[First embodiment]
As a first embodiment for carrying out the method for producing fine particles according to the present invention, a method for producing fine particles using a slurry and a production apparatus used therefor will be described below with reference to the accompanying drawings.
図１は、本発明の一実施形態に係る微粒子の製造方法を実施するための微粒子製造装置１０の全体構成を示す模式図である。図２は、図１中に示したプラズマトーチ１２付近の部分拡大図である。図３は、図１中に示したチャンバ１６の天板１７、およびこの天板１７に備えられた気体射出口２８ａおよび気体射出口２８ｂ付近を拡大して示す断面図である。また、図４は、サイクロン１９を拡大して示す断面図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a fine
図１に示す微粒子製造装置１０は、熱プラズマを発生させるプラズマトーチ１２と、微粒子製造用材料をプラズマトーチ１２内へ供給する材料供給装置１４と、微粒子（１次微粒子）１５を生成するための冷却槽としての機能を有するチャンバ１６と、生成された１次微粒子１５から任意に規定された粒径以上の粒径を有する粗大粒子を除去するサイクロン１９と、サイクロン１９により分級された所望の粒径を有する微粒子（２次微粒子）１８を回収する回収部２０とを含んで構成される。
A fine
図２に示すプラズマトーチ１２は、石英管１２ａと、その外側を取り巻く高周波発振用コイル１２ｂとで構成されている。プラズマトーチ１２の上部には、微粒子製造用材料と噴霧ガスとをプラズマトーチ１２内に供給するための後述する供給管１４ｆがその中央部に設けられており、プラズマガス供給口１２ｃがその周辺部（同一円周上）に形成されている。
The
プラズマガスは、プラズマガス供給源２２からプラズマガス供給口１２ｃへ送り込まれる。プラズマガスとしては、例えばアルゴン、窒素、水素、酸素等が挙げられる。プラズマガス供給源２２には、例えば２種類のプラズマガスが準備されている。プラズマガスは、プラズマガス供給源２２からリング状のプラズマガス供給口１２ｃを介して、矢印Ｐで示されるようにプラズマトーチ１２内に送り込まれる。そして、高周波発振用コイル１２ｂに高周波電流が印加されて、熱プラズマ炎２４が発生する。
The plasma gas is sent from the plasma
なお、石英管１２ａの外側は、同心円状に形成された管（図示されていない）で囲まれており、この管と石英管１２ａとの間に冷却水を循環させて石英管１２ａを水冷し、プラズマトーチ１２内で発生した熱プラズマ炎２４により石英管１２ａが高温になりすぎるのを防止している。
The outside of the
材料供給装置１４は、管２６と供給管１４ｆを介してプラズマトーチ１２の上部に接続され、微粒子製造用材料を分散させてプラズマトーチ１２内へ供給する。本実施形態では、スラリーにした粉末材料を用いる。すなわち、粉末状にされた微粒子製造用材料（以下、これを粉末材料という）を分散媒中に入れて攪拌することにより調製されたスラリー１４ａが、材料供給装置１４から供給される。
The
材料供給装置１４は、スラリー１４ａを入れる容器１４ｂと、容器１４ｂ中のスラリー１４ａを攪拌する攪拌機１４ｃと、供給管１４ｆを介してスラリー１４ａに高圧をかけプラズマトーチ１２内に供給するためのポンプ１４ｄと、スラリー１４ａをプラズマトーチ１２内へ噴霧するための噴霧ガスを供給する噴霧ガス供給源１４ｅと、スラリー１４ａを液滴化しプラズマトーチ１２内部に供給する供給管１４ｆを含み構成されている。
The
押し出し圧力をかけられた噴霧ガスが、噴霧ガス供給源１４ｅからスラリー１４ａと共に、図２中に矢印Ｇで示されるように供給管１４ｆを介してプラズマトーチ１２内の熱プラズマ炎２４中へ供給される。供給管１４ｆは、スラリーをプラズマトーチ内の熱プラズマ炎２４中に噴霧し液滴化するための二流体ノズル機構を有しており、これにより、スラリー１４ａをプラズマトーチ１２内の熱プラズマ炎２４中に噴霧する、つまり、スラリー１４ａを液滴化させることができる。噴霧ガスにはアルゴン，窒素，水素，酸素，空気等が単独または適宜組み合わせて用いられる。
The spray gas subjected to the extrusion pressure is supplied from the spray
このように、二流体ノズル機構は、スラリーに高圧をかけ、気体である噴霧ガスによりスラリーを噴霧することができ、スラリーを液滴化させるための一つの方法として用いられる。例えば、ノズルに内径１ｍｍのものを用いた場合、供給圧力を０．２〜０．３ＭＰａとして毎分２０ｍｌでスラリーを流し、毎分１０〜２０ｌで噴霧ガスを噴霧すると、約５〜１０μｍ程度の液滴が得られる。 As described above, the two-fluid nozzle mechanism can apply a high pressure to the slurry and spray the slurry with a spray gas which is a gas, and is used as one method for forming the slurry into droplets. For example, when a nozzle having an inner diameter of 1 mm is used, if the supply pressure is 0.2 to 0.3 MPa and the slurry is flowed at a rate of 20 ml / min and the spray gas is sprayed at a rate of 10 to 20 l / min, about 5 to 10 μm Droplets are obtained.
なお、本実施形態では二流体ノズル機構を用いたが、一流体ノズル機構を用いてもよい。さらに他の方法として、例えば、回転している円板上にスラリーを一定速度で落下させて遠心力により液滴化する（液滴を形成する）方法、スラリー表面に高い電圧を印加して液滴化する（液滴を発生させる）方法等が考えられる。 In this embodiment, the two-fluid nozzle mechanism is used, but a one-fluid nozzle mechanism may be used. As another method, for example, a slurry is dropped on a rotating disk at a constant speed to form a droplet by centrifugal force (a droplet is formed), and a liquid is applied by applying a high voltage to the slurry surface. A method for forming droplets (generating droplets) is conceivable.
一方、図１に示したように、チャンバ１６がプラズマトーチ１２の下方に隣接して設けられている。プラズマトーチ１２内の熱プラズマ炎２４中に噴霧されたスラリー１４ａは、蒸発して気相状態の混合物になり、その直後に上記気相状態の混合物がチャンバ１６内で急冷され、１次微粒子１５が生成される。つまり、チャンバ１６は冷却槽としての機能を有する。
On the other hand, as shown in FIG. 1, the
また、ここでは、微粒子をより一層効率的に製造する方法の一つとして、上記気相状態の混合物を急冷するための気体供給装置２８を備えている。以下、この気体供給装置２８について説明する。
Further, here, as one of the methods for producing the fine particles more efficiently, a
図１，図３に示す気体供給装置２８は、熱プラズマ炎２４の尾部（プラズマガス供給口１２ｃと反対側の熱プラズマ炎の端、つまり、熱プラズマ炎の終端部）に向かって、所定の角度で気体を射出する気体射出口２８ａと、チャンバ１６の側壁に沿って上方から下方に向かって気体を射出する気体射出口２８ｂと、チャンバ１６内に供給する気体に押し出し圧力をかけるコンプレッサ２８ｃと、チャンバ１６内に供給する上記気体の供給源２８ｄと、それらを接続する管２８ｅとから構成されている。なお、コンプレッサ２８ｃは、ブロアでもよい。
The
なお、上記気体射出口２８ａから射出する気体は、後に詳述するように、チャンバ１６内で生成される１次微粒子１５を急冷する作用以外にも、気体射出口２８ｂから射出する気体とともに、サイクロン１９における１次微粒子１５の分級に寄与する等の付加的作用を有するものである。
上述のコンプレッサ２８ｃと気体供給源２８ｄは、管２８ｅを介してチャンバ１６の天板１７に接続されている。
As will be described in detail later, the gas ejected from the
The above-described
ここで、上記気体射出口２８ｂは、気体供給装置２８の外側部天板部品１７ｂ内に形成されたスリットであり、生成した１次微粒子１５がチャンバ１６の内壁部に付着するのを防止するとともに、１次微粒子１５を下流のサイクロン１９で任意の分級点で分級できる流速を与えられる量の気体を射出できることが好ましい。上記気体射出口２８ｂからは、チャンバ１６の内壁に沿って上方から下方に向かって気体が射出される。
Here, the
気体供給源２８ｄ（図１および図３参照）から矢印Ｓに示されるように管２８ｅを介して天板１７（詳しくは、外側部天板部品１７ｂおよび上部外側部天板部品１７ｃ）内に供給された気体は、ここに設けられた通気路を介して気体射出口２８ｂから（後述するように、気体射出口２８ａからも）射出される。
Supplyed from the
材料供給装置１４からプラズマトーチ１２内に射出された（液滴化された）スラリーは、熱プラズマ炎２４中で反応して蒸発した気相状態の混合物となる。そして、この気相状態の混合物は、上記気体射出口２８ａから射出される（矢印Ｑ参照）気体によりチャンバ１６内で急冷され、１次微粒子１５が生成される。この際、気体射出口２８ｂから射出される（矢印Ｒ参照）気体により、１次微粒子１５がチャンバ１６の内壁に付着することが防止される。
The slurry injected into the
チャンバ１６の側方下部には、生成された１次微粒子１５を所望の粒径で分級するためのサイクロン１９が設けられている。このサイクロン１９は、図４に示すように、チャンバ１６から１次微粒子１５を供給する入口管１９ａと、この入口管１９ａと接続され、サイクロン１９の上部に位置する円筒形状の外筒１９ｂと、この外筒１９ｂ下部から下側に向かって連続し、かつ、径が漸減する円錐部１９ｃと、この円錐部１９ｃ下側に接続され、上述の所望の粒径以上の粒径を有する粗大粒子を回収する粗大粒子回収チャンバ１９ｄと、後に詳述する回収部２０に接続され、外筒１９ｂに突設される内管１９ｅとを備えている。
A
入口管１９ａから、チャンバ１６内にて生成された１次微粒子１５を含んだ気流が、外筒１９ｂ内周壁に沿って吹き込まれ、これにより、この気流が図４中に矢印Ｔで示すように外筒１９ｂの内周壁から円錐部１９ｃ方向に向かって流れることで、旋回する下降流が形成される。
From the
そして、上述の旋回する下降流は、円錐部１９ｃ内周壁でさらに加速され、その後反転し、上昇流となって内管１９ｅから系外に排出される。また、気流の一部は、粗大粒子回収チャンバ１９ｄに流入する前に円錐部１９ｃで反転し、内管１９ｅから系外に排出される。粒子には、旋回流により遠心力が与えられ、遠心力と抗力とのバランスにより、粗大粒子は壁方向に移動する。また、気流から分離した粒子は、円錐部１９ｃ側面に沿って下降し、粗大粒子回収チャンバ１９ｄで回収される。ここで、十分に遠心力が与えられない微粒子は、円錐部１９ｃ内周壁での反転気流とともに、系外へ排出される。
Then, the swirling downward flow is further accelerated by the inner peripheral wall of the
また、内管１９ｅを通して、後に詳述する回収部２０から負圧（吸引力）が生じるようになっている。そして、この負圧（吸引力）によって、上述の旋回する気流から分離された微粒子が、図４中の矢印Ｕで示すように吸引され、内管１９ｅを通して回収部２０に送られるようになっている。
Further, a negative pressure (suction force) is generated through the
サイクロン１９内の気流の出口である内管１９ｅの延長上には、２次微粒子１８を回収する回収部２０が設けられている。この回収部２０は、回収室２０ａと、回収室２０ａ内に設けられたバグフィルター２０ｂと、回収室２０ａ内下方に設けられた管を介して接続された真空ポンプ（図示せず）とを備えている。サイクロン１９から送られた微粒子は、真空ポンプ（図示せず）で吸引されることにより、回収室２０ａ内に引き込まれ、バグフィルター２０ｂの表面で留まった状態にされて回収される。
A
以下、上述のように構成される微粒子製造装置１０の作用を述べつつ、この微粒子製造装置１０を用いて、本発明の第一の実施形態に係る、スラリーを用いた微粒子の製造方法、およびこの製造方法により生成された微粒子について説明する。
Hereinafter, while describing the operation of the fine
本実施形態に係る微粒子の製造方法では、まず、微粒子製造用材料である粉末材料を分散媒中に分散させスラリーにする。このとき、スラリー中の粉末材料と分散媒との混合比は、一例として６：４（６０％：４０％）とすることが考えられる。
また、上記スラリーにさらに、自身が燃焼する可燃性材料を添加・混合するのが好ましく、粉末材料と、分散媒と、可燃性材料との質量比を適宜選択してスラリーを調製することができる。具体的には、粉末材料と分散媒と可燃性材料との質量比は、一例として４０：３０：３０とすることが考えられるが、粉末材料と分散媒と可燃性材料との質量比を適宜変更して、スラリーを調製することができる。
In the method for producing fine particles according to this embodiment, first, a powder material, which is a fine particle production material, is dispersed in a dispersion medium to form a slurry. At this time, the mixing ratio of the powder material and the dispersion medium in the slurry may be 6: 4 (60%: 40%) as an example.
Further, it is preferable to add and mix a combustible material that burns itself to the slurry, and the slurry can be prepared by appropriately selecting a mass ratio of the powder material, the dispersion medium, and the combustible material. . Specifically, the mass ratio of the powder material, the dispersion medium, and the combustible material may be 40:30:30 as an example, but the mass ratio of the powder material, the dispersion medium, and the combustible material may be appropriately set. Variations can be made to prepare the slurry.
より具体的には、粉末材料と分散媒と可燃性材料との合計質量を１００％として、粉末材料はその内の１〜８０％、また、この残りを１００％とした場合に、分散媒はその内の０．１〜９９．９％、可燃性材料はその内の９９．９〜０．１％の範囲内で、かつ、合計質量が常に１００％となる範囲内で適宜変更してもよい。 More specifically, when the total mass of the powder material, the dispersion medium, and the combustible material is 100%, the powder material is 1 to 80% of the total, and the remainder is 100%. 0.1-99.9% of them, combustible materials may be appropriately changed within the range of 99.9-0.1% of them, and the total mass is always 100%. Good.
ここで、粉末材料は、熱プラズマ炎により蒸発させられるものであれば、その種類を問わないが、好ましくは、以下のものがよい。すなわち、原子番号３〜６，１１〜１５，１９〜３４，３７〜５２，５５〜６０，６２〜７９および８１〜８３の元素よりなる群から選ばれる少なくとも１種を含む、単体酸化物，複合酸化物，複酸化物，酸化物固溶体，金属，合金，水酸化物，炭酸化合物，ハロゲン化物，硫化物，窒化物，炭化物，水素化物，金属塩または金属有機化合物を適宜選択すればよい。 Here, the powder material is not particularly limited as long as it can be evaporated by a thermal plasma flame, but the following materials are preferable. That is, a simple oxide containing at least one selected from the group consisting of the elements of atomic numbers 3 to 6, 11 to 15, 19 to 34, 37 to 52, 55 to 60, 62 to 79, and 81 to 83, and a composite An oxide, a double oxide, an oxide solid solution, a metal, an alloy, a hydroxide, a carbonate compound, a halide, a sulfide, a nitride, a carbide, a hydride, a metal salt, or a metal organic compound may be appropriately selected.
なお、単体酸化物とは酸素以外に１種の元素からなる酸化物をいい、複合酸化物とは複数種の酸化物から構成されるものをいい、複酸化物とは２種以上の酸化物からできている高次酸化物をいい、酸化物固溶体とは異なる酸化物が互いに均一に溶け合った固体をいう。また、金属とは１種以上の金属元素のみで構成されるものをいい、合金とは２種以上の金属元素から構成されるものをいい、その組織状態としては、固溶体，共融混合物，金属間化合物あるいはそれらの混合物をなす場合がある。 The simple oxide means an oxide composed of one kind of element other than oxygen, the complex oxide means one composed of plural kinds of oxides, and the double oxide means two or more kinds of oxides. It is a high-order oxide made of, and is a solid in which oxides different from oxide solid solutions are uniformly dissolved. In addition, a metal means a material composed only of one or more kinds of metal elements, and an alloy means a material composed of two or more kinds of metal elements. Its structure is a solid solution, a eutectic mixture, a metal. It may form an intercalation compound or a mixture thereof.
また、水酸化物とは水酸基と１種以上の金属元素から構成されるものをいい、炭酸化合物とは炭酸基と１種以上の金属元素から構成されるものをいい、ハロゲン化物とはハロゲン元素と１種以上の金属元素から構成されるものをいい、硫化物とは硫黄と１種以上の金属元素から構成されるものをいう。また、窒化物とは窒素と１種以上の金属元素から構成されるものをいい、炭化物とは炭素と１種以上の金属元素から構成されるものをいい、水素化物とは水素と１種以上の金属元素から構成されるものをいう。また、金属塩は少なくとも１種以上の金属元素を含むイオン性化合物をいい、金属有機化合物とは１種以上の金属元素と少なくともＣ，Ｏ，Ｎ元素のいずれかとの結合を含む有機化合物をいい、金属アルコキシドや有機金属錯体等が挙げられる。 A hydroxide is a compound composed of a hydroxyl group and one or more metal elements, a carbonate compound is a compound composed of a carbonate group and one or more metal elements, and a halide is a halogen element. And one or more metal elements, and a sulfide means one composed of sulfur and one or more metal elements. Nitride means nitrogen and one or more metal elements, carbide means carbon and one or more metal elements, and hydride means hydrogen and one or more metal elements. It consists of metal elements. Further, a metal salt refers to an ionic compound containing at least one metal element, and a metal organic compound refers to an organic compound including a bond between at least one metal element and at least one of C, O, and N elements. And metal alkoxides and organometallic complexes.
例えば、単体酸化物としては、酸化チタン（ＴiＯ２），酸化ジルコニウム（ＺrＯ２），酸化カルシウム（ＣaＯ），酸化珪素（ＳiＯ２），酸化アルミニウム（アルミナ：Ａl２Ｏ３），酸化銀（Ａg２Ｏ，ＡgＯ，Ａg２Ｏ３），酸化鉄（ＦeＯ，Ｆe３Ｏ４，Ｆe２Ｏ３），酸化マグネシウム（ＭgＯ），酸化マンガン（Ｍn３Ｏ４，ＭnＯ，Ｍn２Ｏ３，ＭnＯ２，Ｍn２Ｏ７），酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３），酸化セリウム、酸化サマリウム，酸化ベリリウム（ＢeＯ），酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５），酸化クロム（Ｃr２Ｏ３），酸化バリウム（ＢaＯ）などを挙げることができる。 For example, as a single oxide, titanium oxide (TiO 2 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), calcium oxide (CaO), silicon oxide (SiO 2 ), aluminum oxide (alumina: Al 2 O 3 ), silver oxide (Ag) 2 O, AgO, Ag 2 O 3 ), iron oxide (FeO, Fe 3 O 4 , Fe 2 O 3 ), magnesium oxide (MgO), manganese oxide (Mn 3 O 4 , MnO, Mn 2 O 3 , MnO 2 , Mn 2 O 7 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), cerium oxide, samarium oxide, beryllium oxide (BeO), vanadium oxide (V 2 O 5 ), chromium oxide (Cr 2 O 3 ), barium oxide (BaO) ) And the like.
また、複合酸化物としては、アルミン酸リチウム（ＬiＡlＯ２），バナジウム酸イットリウム，リン酸カルシウム，ジルコン酸カルシウム（ＣaＺrＯ３），ジルコン酸チタン鉛，酸化チタン鉄（ＦeＴiＯ３），酸化チタンコバルト（ＣoＴiＯ３）等を、複酸化物としては、錫酸バリウム（ＢaＳnＯ３），（メタ）チタン酸バリウム（ＢaＴiＯ３），チタン酸鉛（ＰbＴiＯ３），チタン酸バリウムに酸化ジルコニウムと酸化カルシウムが固溶した固溶体などを挙げることができる。
さらに、水酸化物としてはＡl（ＯＨ）３、炭酸化合物としてはＣaＣＯ３、ハロゲン化物としてはＭgＦ２、硫化物としてはＺnＳ、窒化物としてはＴiＮ、炭化物としてはＳiＣ、水素化物としてはＴiＨ２等を挙げることができる。
The composite oxides include lithium aluminate (LiAlO 2 ), yttrium vanadate, calcium phosphate, calcium zirconate (CaZrO 3 ), lead zirconate titanium, iron oxide titanium (FeTiO 3 ), and cobalt cobalt oxide (CoTiO 3 ). As the double oxide, barium stannate (BaSnO 3 ), (meth) barium titanate (BaTiO 3 ), lead titanate (PbTiO 3 ), solid solution of zirconium oxide and calcium oxide in barium titanate And so on.
Further, Al (OH) 3 as the hydroxide, CaCO 3 as the carbonate compound, MgF 2 as the halide, ZnS as the sulfide, TiN as the nitride, SiC as the carbide, and TiH 2 as the hydride. Etc.
また、ここで用いる可燃性材料は、熱プラスマ炎２４を安定させるような作用を有するもので、沸点が２０℃〜４００℃であるものが好ましい。具体的には、例えば、ケロシン，ガソリン，オクタン，アルコール類等を使用することができる。この可燃性材料を粉末材料が分散した分散媒中に混入させることにより、反応場の温度が上昇し反応が促進されることに加え、可燃性材料自身の燃焼により炎が拡大されるため、反応に用いる熱プラズマ炎２４が可燃性材料を用いない場合より安定し、安定した連続運転を実施することができる。
Moreover, the combustible material used here has an effect of stabilizing the
なお、前述の通り、この可燃性材料としては、液体状のみならず、各種の固体状のものも使用可能である。固体状の可燃性材料を使用する場合には、固体状の可燃性材料を溶媒（溶媒として用いられている可燃性材料を含む）中に分散ないし溶解させて用いることが好ましい。 As described above, as the combustible material, not only liquid but also various solid materials can be used. When using a solid combustible material, it is preferable to disperse or dissolve the solid combustible material in a solvent (including a combustible material used as a solvent).
さらに、スラリー１４ａを作成する際に、界面活性剤，高分子，カップリング剤よりなる群より選ばれる１種または２種以上の混合物を添加してもよい。界面活性剤としては、例えばノニオン性界面活性剤であるソルビタン脂肪酸エステル、高分子としては、例えばポリアクリル酸アンモニウム、カップリング剤としては、例えばシランカップリング剤等が用いられる。界面活性剤、高分子、カップリング剤よりなる群より選ばれる１種または２種以上の混合物をスラリー１４ａに添加することにより、粉末材料が分散媒で凝集することをより効果的に防いで、スラリー１４ａを安定化させることができる。なお、スラリー１４ａの分散媒には、例えば、水、アルコール等の液体が用いられる。
Furthermore, when preparing the
上記のようにして作成されたスラリー１４ａは、図１に示すように、材料供給装置１４の容器１４ｂ内に入れられ、攪拌機１４ｃで攪拌される。これにより、分散媒中の粉末材料が沈澱することを防止し、分散媒中で粉末材料が分散された状態のスラリー１４ａが維持される。なお、材料供給装置１４に粉末材料と、分散媒と、可燃性材料とを供給して、スラリーを調製してもよい。
As shown in FIG. 1, the
次に、前述の二流体ノズル機構を用いてスラリー１４ａを液滴化させ、熱プラズマ炎２４中に供給してスラリー１４ａを蒸発させ、気相状態の混合物にする。つまり、液滴化されたスラリー１４ａは、プラズマトーチ１２内に供給されることにより、プラズマトーチ１２内に発生している熱プラズマ炎２４中に供給され、蒸発する結果、気相状態の混合物となる。
Next, the
なお、液滴化されたスラリー１４ａが熱プラズマ炎２４中で気相状態になる必要があるため、熱プラズマ炎２４の温度は、スラリーに含まれる原材料（粉末材料）の沸点よりも高いことが必要である。一方、熱プラズマ炎２４の温度が高いほど、容易に原材料が気相状態となるので好ましいが、特に温度は限定されず、原材料に応じて温度を適宜選択してよい。例えば、熱プラズマ炎２４の温度を６０００℃とすることもできるし、理論上は、１００００℃程度に達するものと考えられる。
In addition, since it is necessary for the
また、プラズマトーチ１２内における圧力雰囲気は、大気圧以下であることが好ましい。ここで、大気圧以下の雰囲気については、特に限定されないが、例えば５Ｔｏｒｒ〜７５０Ｔｏｒｒとすることが考えられる。
The pressure atmosphere in the
次に、熱プラズマ炎２４中でスラリーが蒸発し気相状態となった混合物を、チャンバ１６内で急冷することにより、１次微粒子１５が生成される。詳しくは、熱プラズマ２４中で気相状態となった混合物が、気体射出口２８ａを介して矢印Ｑで示される方向に射出される気体によって急冷され、１次微粒子１５が生成される。
Next, the mixture in which the slurry is vaporized in the
従って、上記気体射出口２８ａから射出される気体の量は、１次微粒子を生成する過程において、前記微粒子製造用材料を蒸発させ気相状態の混合物とした後、この混合物を急冷するに十分な供給量であることが必要であるが、これとともに、前記気体射出口２８ｂから射出される気体の量、さらには、下記の熱プラズマ炎中に供給する気体の量と合わせて、１次微粒子１５を下流のサイクロン１９で任意の分級点で分級できる流速が得られ、かつ、熱プラズマ炎の安定を妨げない程度の量であることが好ましい。
Accordingly, the amount of gas injected from the
なお、上述の気体射出口２８ａから射出される気体の量と気体射出口２８ｂから射出される気体の量とを合わせた射出量は、上記熱プラズマ炎中に供給する気体の２００％〜５０００％とするのがよい。ここで、上述の熱プラズマ炎中に供給する気体とは、熱プラズマ炎を形成するシースガス，セントラルガスおよび微粒子製造用材料噴霧用ガス（噴霧ガスまたはキャリアガス）を合わせたものを指している。
Note that the combined amount of gas injected from the
また、熱プラズマ炎の安定を妨げない限り、上記射出される気体の供給方法や供給位置などは、特に限定されない。本実施形態に係る装置では、天板１７に円周状のスリットを形成して気体を射出しているが、熱プラズマ炎からサイクロンまでの経路上で、確実に気体を供給可能な方法や位置であれば、他の方法，位置でも構わない。
Further, the supply method and supply position of the injected gas are not particularly limited as long as the stability of the thermal plasma flame is not hindered. In the apparatus according to the present embodiment, a circumferential slit is formed in the
最終的にチャンバ１６内で生成した１次微粒子は、サイクロン１９の入口管１９ａから、気流とともに外筒１９ｂの内周壁に沿って吹き込まれ、これにより、この気流が図４中の矢印Ｔで示すような外筒１９ｂの内周壁に沿って流れることにより、旋回流を形成して下降する。そして、この旋回流は円錐部１９ｃ内周壁でさらに加速され、その後反転し、上昇流となって、内管１９ｅから系外に排出される。また、気流の一部は、粗大粒子回収チャンバ１９ｄに流入する前に円錐部１９ｃ内周壁で反転し、内管１９ｅから系外に排出される。
The primary fine particles finally generated in the
粒子には、旋回流により遠心力が与えられ、遠心力と抗力とのバランスにより、粗大粒子は壁方向に移動する。また、気流から分離された粒子は、円錐部１９ｃ側面に沿って下降し、粗大粒子回収チャンバ１９ｄで回収される。ここで、十分に遠心力が与えられない微粒子は、円錐部１９ｃ内周壁での反転気流とともに、系外へ排出される。このときのサイクロン１９内への気流の流速は、好ましくは、１０ｍ／ｓ以上である。
Centrifugal force is given to the particles by the swirling flow, and the coarse particles move in the wall direction due to the balance between the centrifugal force and the drag force. Further, the particles separated from the airflow descend along the side surface of the
一方、微粒子は、回収部２０からの負圧（吸引力）によって、図４中の矢印Ｕで示すように吸引され、内管１９ｅを通して回収部２０に送られ、回収部２０のバグフィルター２０ｂで回収される。このときのサイクロン１９内の内圧は、大気圧以下であることが好ましい。また、微粒子の粒径は、目的に応じて任意の粒径が規定される。
On the other hand, the fine particles are sucked by the negative pressure (suction force) from the collecting
なお、本発明に係る微粒子の製造方法においては、微粒子の生成方法は、上記の方法に限定されず、いかなる方法を用いてもよい。
また、本発明に係る微粒子の製造方法においては、使用するサイクロンの個数は、１つに限定されず、２つ以上でもよい。
In the method for producing fine particles according to the present invention, the method for producing fine particles is not limited to the above method, and any method may be used.
In the method for producing fine particles according to the present invention, the number of cyclones to be used is not limited to one and may be two or more.
ここで、キャリアガスまたは噴霧ガスとしては、一般には、空気，窒素，アルゴンまたは水素等の使用が考えられるが、生成される微粒子が酸化物微粒子の場合には、キャリアガスまたは噴霧ガスとして酸素を用いると良い。なお、キャリアガスまたは噴霧ガスは、必ずしも供給しなくてもよい。 Here, as the carrier gas or spray gas, generally, use of air, nitrogen, argon, hydrogen, or the like can be considered. However, when the generated fine particles are oxide fine particles, oxygen is used as the carrier gas or the spray gas. It is good to use. Note that the carrier gas or the spray gas is not necessarily supplied.
本実施形態に係る製造方法により製造される微粒子は、その粒度分布幅が狭い、すなわち、均一な粒径を有し、１μｍ以上の粗大粒子の混入が殆んどなく、具体的には、その平均粒径が１〜１００ｎｍである。本実施形態に係る微粒子の製造方法では、例えば単体無機物，単体酸化物，複合酸化物，複酸化物，酸化物固溶体，金属，合金，水酸化物，炭酸化合物，燐酸化合物，ハロゲン化物，硫化物，単体窒化物，複合窒化物，単体炭化物，複合炭化物または水素化物等の微粒子を製造することができる。 The fine particles produced by the production method according to the present embodiment have a narrow particle size distribution width, that is, a uniform particle size, and there is almost no contamination of coarse particles of 1 μm or more. The average particle size is 1 to 100 nm. In the method for producing fine particles according to the present embodiment, for example, simple inorganic substances, simple oxides, complex oxides, double oxides, oxide solid solutions, metals, alloys, hydroxides, carbonate compounds, phosphate compounds, halides, sulfides. , Fine particles such as simple nitride, composite nitride, simple carbide, composite carbide or hydride can be produced.
本実施形態に係る製造方法のように、粉末材料が分散媒中に分散された状態では、粉末材料の凝集が解消され、分散媒中で原材料の粒子が分散した状態となっている。このような分散媒中に可燃性材料を混入させることにより、反応温度が上昇し、熱プラズマ炎発生領域が拡大される。この作用を受けて、反応が促進され、粉末材料の蒸発量が増加することにより、本実施形態に係る製造方法では、生成される微粒子の回収率が増加する。さらに、可燃性材料の燃焼による炎の発生により、熱プラズマ炎発生領域が拡大し、熱プラズマ炎の安定性が向上する。 When the powder material is dispersed in the dispersion medium as in the manufacturing method according to the present embodiment, the aggregation of the powder material is eliminated, and the raw material particles are dispersed in the dispersion medium. By mixing a combustible material in such a dispersion medium, the reaction temperature rises and the thermal plasma flame generation region is expanded. In response to this action, the reaction is promoted and the evaporation amount of the powder material is increased, so that the recovery rate of the generated fine particles is increased in the manufacturing method according to the present embodiment. Furthermore, the generation of a flame due to the combustion of the combustible material expands the thermal plasma flame generation region and improves the stability of the thermal plasma flame.
また、本実施形態に係る製造方法では、ガスを供給し、装置内の流速を任意に制御することで、装置内に設けたサイクロンで微粒子を分級可能としている。これは、凝固した微粒子同士が衝突し凝集しないように希釈され、より微細な微粒子を生成する効果がある。そこで、本実施形態に係る製造方法では、反応条件を変えることなく、気体の流速、もしくはサイクロン内径を変えることで、任意の分級点で粗大粒子を分離できるため、粒径が微細かつ均一で、品質のよい高純度の微粒子を高い生産性で製造することが可能になる。 In the manufacturing method according to the present embodiment, fine particles can be classified with a cyclone provided in the apparatus by supplying gas and arbitrarily controlling the flow rate in the apparatus. This has the effect of diluting the solidified fine particles so that they do not collide and aggregate to produce finer fine particles. Therefore, in the production method according to the present embodiment, the coarse particles can be separated at an arbitrary classification point by changing the gas flow rate or the cyclone inner diameter without changing the reaction conditions. It becomes possible to produce high-quality fine particles with high quality and high productivity.
さらに、本実施形態に係る製造方法では、サイクロン内で旋回流を生じるため滞留時間が長くなり、サイクロン内で微粒子が冷却されるようになるので、これまで冷却機構として用いていたフィンや冷却路を設ける必要がなくなる。そのため、フィン内に堆積した微粒子除去のための装置の稼動を停止させる必要がなくなり、装置の稼動時間を長期化することが可能になる。さらに、サイクロン全体を水冷ジャケット構造とすることで、冷却効果をより一層高めることができる。 Furthermore, in the manufacturing method according to the present embodiment, since the swirl flow is generated in the cyclone, the residence time becomes long, and the fine particles are cooled in the cyclone. Therefore, fins and cooling paths that have been used as a cooling mechanism until now are used. Need not be provided. Therefore, it is not necessary to stop the operation of the device for removing the fine particles accumulated in the fins, and the operation time of the device can be extended. Furthermore, the cooling effect can be further enhanced by employing a water-cooled jacket structure for the entire cyclone.
〔第二の実施形態〕
次に、本発明の第二の実施形態として、コロイド溶液を用いて微粒子を製造する製造方法について、添付の図面を用いて以下説明する。
[Second Embodiment]
Next, as a second embodiment of the present invention, a manufacturing method for manufacturing fine particles using a colloid solution will be described below with reference to the accompanying drawings.
前述の通り、本明細書中では、スラリーとコロイド溶液の差異は、主として、液体中に分散されている粒子の大きさや形状にあるものとしている。コロイド粒子は、必ずしも一般的な粒子の形状でなくてもよく、非晶質であってもよい。従って、本実施形態に係る微粒子の製造方法に用いる微粒子製造装置は、上述した第一の実施形態で使用した微粒子製造装置（図１参照）と同様の構成をとることができる。そこで、上述した微粒子製造装置を用いる微粒子の製造方法について、以下に説明する。 As described above, in the present specification, the difference between the slurry and the colloidal solution is mainly in the size and shape of the particles dispersed in the liquid. The colloidal particles do not necessarily have a general particle shape, and may be amorphous. Therefore, the fine particle production apparatus used in the fine particle production method according to the present embodiment can have the same configuration as the fine particle production apparatus (see FIG. 1) used in the first embodiment described above. Accordingly, a method for producing fine particles using the fine particle production apparatus described above will be described below.
本実施形態に係る微粒子の製造方法におけるコロイド溶液の調製方法としては、例えば、各種の金属アルコキシドを原料として用いるゾル−ゲル法（金属アルコキシド法または単にアルコキシド法と呼ばれる）が挙げられる。ここで使用する溶媒としては、アルコール系溶媒（エタノール，プロパノール等）が好適に用い得る。ゾル−ゲル法以外に、共沈法，還元法やエマルジョン法など様々な液相合成法で、コロイド溶液を調製することができる。 Examples of the method for preparing a colloid solution in the method for producing fine particles according to the present embodiment include a sol-gel method (referred to as a metal alkoxide method or simply an alkoxide method) using various metal alkoxides as raw materials. As the solvent used here, an alcohol solvent (ethanol, propanol, etc.) can be preferably used. In addition to the sol-gel method, colloidal solutions can be prepared by various liquid phase synthesis methods such as a coprecipitation method, a reduction method, and an emulsion method.
金属アルコキシドとしては、種々の金属を原料とするものが市販されており、例えば、Ｓi、Ｔi，Ｚr，Ａl等、あるいはＬa−Ａl，Ｍg−Ａl，Ｎi−Ａl，Ｚr−Ａl，Ｂa−Ｚr（二金属アルコキシド）等を原料とするものが挙げられる。これらの金属アルコキシドは、通常は固体であるが、液体の場合もある。 As metal alkoxides, those using various metals as raw materials are commercially available. For example, Si, Ti, Zr, Al, etc., La-Al, Mg-Al, Ni-Al, Zr-Al, Ba-Zr, etc. Examples thereof include those using (bimetallic alkoxide) as a raw material. These metal alkoxides are usually solid but may be liquid.
可燃性材料（可燃性溶媒）を用いる場合には、前記実施形態の説明中で説明した各種のものが好適に用い得る。この可燃性材料を上述のコロイド溶液と混合することにより、反応温度が上昇し反応が促進されることに加え、可燃性材料自身の燃焼により炎が拡大されるため、反応に用いる熱プラズマ炎がより安定することにより、安定した連続運転を実施することが可能になる。 In the case of using a combustible material (combustible solvent), various materials described in the description of the embodiment can be suitably used. By mixing this combustible material with the colloidal solution described above, the reaction temperature rises and the reaction is promoted. In addition, the flame is expanded by the combustion of the combustible material itself. By being more stable, stable continuous operation can be performed.
上述したように、微粒子製造用材料と、溶媒と、可燃性材料とを分散・混合して調製されたコロイド溶液を、図１に示す材料供給装置１４の容器１４ｂに供給し、攪拌機１４ｃで十分に攪拌する。これにより、コロイド溶液中における分散状態が良好に維持される。なお、微粒子製造用材料と、溶媒と、可燃性材料とを容器１４ｂに供給して懸濁させるか、もしくは微粒子製造用材料溶液を化学反応させて、上記コロイド溶液を材料供給装置１４で調製するようにしてもよい。
As described above, the colloidal solution prepared by dispersing and mixing the fine particle production material, the solvent, and the combustible material is supplied to the
以後は、前述の実施形態に示した、粉末材料をスラリーにして使用した微粒子の製造方法と同様の方法（気体供給条件を含めて）で微粒子を生成する。
本実施形態に係る微粒子の製造方法により製造される微粒子は、その粒度分布幅が狭い、すなわち均一な粒径を有し、粗大粒子の混入が少なく、具体的には、その平均粒径は３〜７０ｎｍである。
Thereafter, the fine particles are generated by the same method (including gas supply conditions) as the fine particle production method using the powder material as a slurry shown in the above-described embodiment.
The fine particles produced by the fine particle production method according to the present embodiment have a narrow particle size distribution width, that is, a uniform particle size, and there is little mixing of coarse particles. Specifically, the average particle size is 3 ~ 70 nm.
本実施形態に係る微粒子の製造方法によっても、例えば酸化物微粒子、より詳しくは、単体酸化物，複合酸化物，複酸化物，酸化物固溶体等の微粒子を製造することができる。また、さらに、金属，合金，水酸化物，炭酸化合物，ハロゲン化物，硫化物，窒化物，炭化物，水素化物，金属塩または金属有機化合物等を原材料とする化学変化を伴う微粒子も製造することができる。 Also by the method for producing fine particles according to the present embodiment, for example, fine oxide particles, more specifically fine particles such as simple oxides, composite oxides, double oxides, oxide solid solutions, and the like can be produced. In addition, fine particles with chemical changes using metals, alloys, hydroxides, carbonates, halides, sulfides, nitrides, carbides, hydrides, metal salts or metal organic compounds as raw materials can be produced. it can.
〔第三の実施形態〕
次に、本発明の第三の実施形態として、溶媒に原材料を溶解させた溶液を使用する微粒子の製造方法について説明する。なお、本実施形態において使用する原材料（微粒子製造用材料）の形態は、固体，液体、その他どのようなものであっても構わない。
本実施形態に係る微粒子の製造方法に用いる微粒子製造装置も、前述した第一の実施形態で使用した微粒子製造装置（図１参照）と同様の構成をとることができる。そこで、上述した微粒子製造装置を用いる微粒子の製造方法について、以下に説明する。
[Third embodiment]
Next, as a third embodiment of the present invention, a method for producing fine particles using a solution in which raw materials are dissolved in a solvent will be described. In addition, the form of the raw material (material for producing fine particles) used in the present embodiment may be solid, liquid, or any other type.
The fine particle production apparatus used in the fine particle production method according to the present embodiment can also have the same configuration as the fine particle production apparatus (see FIG. 1) used in the first embodiment described above. Accordingly, a method for producing fine particles using the fine particle production apparatus described above will be described below.
本実施形態に係る微粒子の製造方法では、まず、原材料を溶媒中に溶解させて溶液にする。前述の通り、ここでいう溶液とは、イオン化している状態にあるものを、過飽和状態となって析出物が存在している状態をも含めて呼んでいる。ここで使用する溶媒としては、水，酸，アルカリ，アルコール，ケトン，エーテル等が好適に用い得る。また、原材料は、使用する溶媒に溶解するものであるため、使用する溶媒によって制限されるが、硝酸塩，酢酸塩，アンモニウム塩，水酸化物，金属アルコキシド，有機金属錯体等が用い得る。なお、ここで、原材料として金属塩または金属アルコキシドを使用して、それらの微粒子を生成するのが好ましい。 In the method for producing fine particles according to this embodiment, first, raw materials are dissolved in a solvent to form a solution. As described above, the term “solution” here refers to an ionized state including a state in which a precipitate is present in a supersaturated state. As the solvent used here, water, acid, alkali, alcohol, ketone, ether and the like can be suitably used. In addition, since the raw material is dissolved in the solvent used, it is limited by the solvent used, but nitrates, acetates, ammonium salts, hydroxides, metal alkoxides, organometallic complexes, and the like can be used. Here, it is preferable to use a metal salt or metal alkoxide as a raw material to produce those fine particles.
上述のように溶液を調製する場合、その濃度は飽和溶解度、あるいはこれをある程度まで超えた濃度（過飽和状態）まで濃くすることができる。また、この溶液に可燃性材料を添加・混合することができる。原材料と、溶媒並びに可燃性材料の混合比については前述の通りである。 When a solution is prepared as described above, the concentration can be increased to saturation solubility or a concentration exceeding this to some extent (supersaturated state). In addition, a flammable material can be added to and mixed with this solution. The mixing ratio of the raw material, the solvent, and the combustible material is as described above.
なお、原材料として金属塩または金属アルコキシドを用いる場合は、これらを溶媒中に溶解させることで溶液を調製する。溶液中の金属塩または金属アルコキシドの濃度は、飽和溶解度まで濃くすることができる。また、この溶液に、可燃性材料を添加・混合することもできる。このときの金属塩または金属アルコキシドと溶媒並びに可燃性材料の混合比（質量比）については、適宜選択してよく、具体的には、金属塩または金属アルコキシドと溶媒と可燃性材料の質量比を、例えば１０：５０：４０とするとよい。 In addition, when using a metal salt or a metal alkoxide as a raw material, a solution is prepared by dissolving these in a solvent. The concentration of the metal salt or metal alkoxide in the solution can be increased to saturation solubility. Moreover, a combustible material can also be added and mixed with this solution. At this time, the mixing ratio (mass ratio) of the metal salt or metal alkoxide, the solvent, and the flammable material may be appropriately selected. Specifically, the mass ratio of the metal salt or metal alkoxide, the solvent, and the flammable material is determined. For example, 10:50:40 is preferable.
ここで、金属塩としては、原子番号３〜６，１１〜１５，１９〜３４，３７〜５２，５５〜６０，６２〜７９および８１〜８３の元素よりなる群から選ばれる少なくとも１種の金属元素を含むイオン性化合物から選択すればよい。具体的には、硝酸アルミニウム，硝酸亜鉛，硝酸イットリウム，硝酸ジルコニウム、酢酸ジルコニウム，塩化チタン等を挙げることができる。
また、上記溶媒としては、例えば水，メタノール，エタノール，アセトン等を用いればよい。
Here, as the metal salt, at least one metal selected from the group consisting of the elements of atomic numbers 3 to 6, 11 to 15, 19 to 34, 37 to 52, 55 to 60, 62 to 79, and 81 to 83 is used. What is necessary is just to select from the ionic compound containing an element. Specific examples include aluminum nitrate, zinc nitrate, yttrium nitrate, zirconium nitrate, zirconium acetate, and titanium chloride.
Moreover, as said solvent, water, methanol, ethanol, acetone etc. may be used, for example.
上記金属アルコキシドについては、所望のものを適宜選択すればよく、例えば、溶媒に溶解させる金属アルコキシドとしては、Ｓi系（テトラエトキシシラン）やＴi系（テトライソプロポキシシラン）を挙げることができる。また、その溶媒としては、アルコール系溶媒（例えば、エタノールやプロパノール等）を用いればよい。 What is necessary is just to select a desired thing suitably about the said metal alkoxide, For example, Si type | system | group (tetraethoxysilane) and Ti type | system | group (tetraisopropoxysilane) can be mentioned as a metal alkoxide dissolved in a solvent. As the solvent, an alcohol solvent (for example, ethanol, propanol, etc.) may be used.
また、可燃性材料については、前記実施形態の説明中で説明した各種のものが好適に用い得る。この可燃性材料と金属塩溶液とを混合することにより、反応温度が上昇し反応が促進されることに加え、可燃性材料自身の燃焼により炎が拡大されるため、反応に用いる熱プラズマ炎がより安定することにより、安定した連続運転を実施することができる。 Moreover, about the combustible material, the various things demonstrated in description of the said embodiment can be used conveniently. By mixing the combustible material and the metal salt solution, the reaction temperature rises and the reaction is promoted. In addition, the flame is expanded by the combustion of the combustible material itself. By being more stable, stable continuous operation can be performed.
上述したように、微粒子製造用材料である金属塩と、溶媒と、可燃性材料とを混合して調製された溶液を、図１に示す材料供給装置１４の容器１４ｂに供給し、攪拌機１４ｃで十分に攪拌する。これにより、金属塩と可燃性材料が均一に分散された状態である溶液が維持される。なお、金属塩と、溶媒と、可燃性材料を容器１４ｂに供給し、上記溶液を材料供給装置１４で調製してもよい。
As described above, a solution prepared by mixing a metal salt that is a material for producing fine particles, a solvent, and a combustible material is supplied to the
以後は、前述の実施形態に示した、粉末材料をスラリーにして使用した微粒子の製造方法と同様の方法で微粒子を生成する。
本実施形態に係る微粒子の製造方法により製造される微粒子は、その粒度分布幅が狭い、すなわち、均一な粒径を有し、粗大粒子の混入が少なく、具体的には、平均粒径は、３〜１００ｎｍである。本実施形態に係る微粒子の製造方法では、例えば金属、単体酸化物、複合酸化物、複酸化物、酸化物固溶体、単体窒化物、複合窒化物、単体炭化物、または複合炭化物等の微粒子を製造することができる。
Thereafter, the fine particles are generated by the same method as the fine particle production method using the powder material as a slurry shown in the above-described embodiment.
The fine particles produced by the fine particle production method according to the present embodiment have a narrow particle size distribution width, that is, a uniform particle size, and a small amount of coarse particles are mixed. Specifically, the average particle size is: 3-100 nm. In the method for producing fine particles according to this embodiment, for example, fine particles such as metal, simple oxide, composite oxide, double oxide, oxide solid solution, simple nitride, composite nitride, simple carbide, or composite carbide are produced. be able to.
また、本実施形態に係る微粒子の製造方法では、粉末材料を溶媒中に溶解させた溶液を使用するために、微粒子を製造する際の原料となる金属を容易に分散させることができ、その分散性も非常に高い。従って、より微細でかつ均一な粒径を有する微粒子を生成することができる。 In addition, in the method for producing fine particles according to the present embodiment, since a solution in which a powder material is dissolved in a solvent is used, a metal that is a raw material for producing fine particles can be easily dispersed. The nature is also very high. Therefore, fine particles having a finer and uniform particle diameter can be generated.
〔第四の実施形態〕
また、本発明の第四の実施形態として、粉末材料を（溶媒等を用いずに）分散させて熱プラズマ炎中に供給する微粒子の製造方法について説明する。
なお、本実施形態に係る微粒子製造装置と、上述した第一〜第三の実施形態における微粒子製造装置とは、材料供給装置を除きその構成を同様のものとすることができる。また、微粒子の製造方法に関しても、同様である。
[Fourth embodiment]
Further, as a fourth embodiment of the present invention, a method for producing fine particles in which a powder material is dispersed (without using a solvent or the like) and supplied into a thermal plasma flame will be described.
The fine particle production apparatus according to the present embodiment and the fine particle production apparatus according to the first to third embodiments described above can have the same configuration except for the material supply apparatus. The same applies to the method for producing fine particles.
本実施形態では、上述した第一〜第三の実施形態において使用した微粒子製造装置（図１参照）の材料供給装置１４を、粉末材料を使用するのに適した装置に変更した微粒子製造装置を使用して、微粒子を製造する。但し、ここでも、上述した第一〜第三の実施形態と同様に、粉末材料が熱プラズマ炎中に供給される際に、分散されている必要がある。
In the present embodiment, a fine particle production apparatus in which the
そこで、本実施形態における材料供給装置は、粉末材料を分散状態（いわゆる、一次粒子の状態）に維持しつつ定量的にプラズマトーチ内部の熱プラズマ炎中に供給することができるものが好ましい。そのような機能を有する材料供給装置として、例えば特許第３２１７４１５号公報に開示されている粉体分散装置のような装置が利用可能である。
以下、まず、本実施形態に用いる微粒子製造装置について説明する。
Therefore, it is preferable that the material supply apparatus in the present embodiment is capable of quantitatively supplying the powder material into the thermal plasma flame inside the plasma torch while maintaining the powder material in a dispersed state (so-called primary particle state). As a material supply apparatus having such a function, for example, an apparatus such as a powder dispersion apparatus disclosed in Japanese Patent No. 3217415 can be used.
Hereinafter, the fine particle manufacturing apparatus used in this embodiment will be described first.
図５に、微粒子製造用材料として粉末材料を使用する場合の材料供給装置１４０の概略構成を示した。図５に示す材料供給装置１４０は、主に、粉末材料を貯蔵する貯蔵槽１４２と、粉末材料を定量搬送するスクリューフィーダ１６０と、スクリューフィーダ１６０で搬送された微粒子が最終的に散布される前に、これを一次粒子の状態に分散させる分散部１７０とから構成されている。
FIG. 5 shows a schematic configuration of the
貯蔵槽１４２には、図示されていないが、排気用配管および給気用配管が設けられる。また、貯蔵槽１４２はオイルシール等で密封された圧力容器であり、内部の雰囲気を制御することができるように構成されている。また、貯蔵槽１４２の上部には粉末材料を供給する供給口（図示されていない）が設けられており、粉末材料１４４がこの供給口から貯蔵槽１４２内部に供給され、貯蔵される。
Although not shown, the
貯蔵槽１４２の内部には、貯蔵された粉末材料１４４の凝集を防止するために、攪拌軸１４６とそれに接続された攪拌羽根１４８とが設けられる。攪拌軸１４６は、オイルシール１５０ａと軸受け１５２ａとによって、貯蔵槽１４２内で回転可能に配設されている。また、貯蔵槽１４２外部にある攪拌軸１４６の端部は、モータ１５４ａに接続されており、図示しない制御装置によってその回転が制御される。
In the
貯蔵槽１４２の下部には、スクリューフィーダ１６０が設けられ、粉末材料１４４の定量的な搬送を可能にする。スクリューフィーダ１６０は、スクリュー１６２と、スクリュー１６２の軸１６４と、ケーシング１６６と、スクリュー１６２の回転動力源であるモータ１５４ｂとを含み構成されている。スクリュー１６２および軸１６４は、貯蔵槽１４２内の下部を横切って設けられている。軸１６４は、オイルシール１５０ｂと軸受け１５２ｂとによって貯蔵槽１４２内で回転可能に配設されている。
A
また、貯蔵槽１４２外部にある軸１６４の端部は、モータ１５４ｂに接続されており、図示しない制御装置によってその回転が制御される。さらに、貯蔵槽１４２の下部の開口部と、後述する分散部１７０とを接続し、スクリュー１６２を包む筒状通路であるケーシング１６６が設けられる。ケーシング１６６は、後述する分散部１７０の内部途中まで延設されている。
Further, the end of the
図５に示すように、分散部１７０は、ケーシング１６６の一部に外挿固定された外管１７２と、軸１６４の先端部に植設された回転ブラシ１７６を有し、スクリューフィーダ１６０によって定量搬送された粉末材料１４４を一次分散させることができる。
外管１７２の外挿固定された端部と反対の端部は、その形状が円錐台形状であり、その内部にも円錐台形状の空間である粉体分散室１７４を有する。また、その端部には分散部１７０で分散された粉末材料を搬送する搬送管１８２が接続される。
As shown in FIG. 5, the
The end portion of the
ケーシング１６６の先端が開口し、その開口部を越えて外管１７２内部の粉体分散室１７４まで軸１６４が延設され、軸１６４の先端には回転ブラシ１７６が設けられる。外管１７２の側面には気体供給口１７８が設けられており、また、ケーシング１６６の外壁と外管１７２の内壁とによって設けられる空間は、供給された気体が通過する気体通路１８０としての機能を有する。
The front end of the
回転ブラシ１７６は、ナイロン等の比較的柔軟な材質、あるいは鋼線等の硬質な材質からなる針状部材で、ケーシング１６６の先端部近傍の内部から粉体分散室１７４の内部まで、軸１６４の径外方に延出して密集植設されることによって形成される。このときの上記針状部材の長さは、ケーシング１６６内の周壁に針状部材の先端部が当接する程度の長さである。
The
分散部１７０では、分散・搬送用の気体（キャリアガス）が、図示しない圧力気体供給源から気体供給口１７８、気体通路１８０を通って回転ブラシ１７６の径方向外側から回転ブラシ１７６に噴出され、定量的に搬送される粉末材料１４４が、回転ブラシ１７６の針状部材間を通過することで一次粒子に分散される。
In the
ここで、粉体分散室１７４の円錐台形の母線と軸１６４とのなす角度が、３０°程度の角度をなすように設けられている。また、粉体分散室１７４の容積は小さいほうが好ましく、容積が大きいと回転ブラシ１７６で分散された粉末材料１４４が搬送管１８２に入る前に分散室の内壁に付着し、これが再飛散するために供給される分散粉体の濃度が一定しなくなるという問題を生じる。
Here, the angle formed between the frustoconical bus bar of the
搬送管１８２は、その一端は外管１７２と接続され、他端はプラズマトーチ１２に接続される。また、搬送管１８２は、その管径の１０倍以上の管長を有し、少なくとも途中に分散粉体を含む気流が流速２０ｍ／ｓｅｃ以上になる管径部分を設けることが好ましい。これにより分散部１７０で一次粒子の状態に分散された粉末材料１４４の凝集を防止し上記の分散状態を維持したまま、粉末材料１４４をプラズマトーチ１２内部に散布することができる。
One end of the
本実施形態に係る微粒子の製造装置は、上述したような材料供給装置１４０が図１，図２に示すプラズマトーチ１２に接続されることを除き、第一〜第三の実施形態における装置構成と同様の構成を有するので、これを用いて本実施形態における微粒子の製造方法を実施することができる。
The apparatus for producing fine particles according to the present embodiment has the apparatus configuration in the first to third embodiments except that the
次に、本実施形態における微粒子の製造方法について説明する。
微粒子製造用材料として使用する粉末材料には、自身が燃焼することで熱プラズマ炎を安定化させる可燃性材料を添加・混合することができる。このとき、粉末材料と可燃性材料との質量比を適宜選択してよく、より具体的には粉末材料と可燃性材料の質量比を例えば、９５：５にするとよい。
ここで、粉末材料は、熱プラズマ炎中で蒸発させることができるものであり、その粒径が１０μｍ以下である粉末材料であることが好ましい。
Next, a method for producing fine particles in the present embodiment will be described.
A flammable material that stabilizes a thermal plasma flame by burning itself can be added to and mixed with the powder material used as the fine particle manufacturing material. At this time, the mass ratio between the powder material and the combustible material may be appropriately selected. More specifically, the mass ratio between the powder material and the combustible material may be set to, for example, 95: 5.
Here, the powder material can be evaporated in a thermal plasma flame, and is preferably a powder material having a particle size of 10 μm or less.
また、粉末材料としては、前述の各実施形態において用いたのと略同様に、原子番号３〜６、１１〜１５，１９〜３４，３７〜５２，５５〜６０，６２〜７９および８１〜８３の元素よりなる群から選択される少なくとも一種を含む、単体酸化物，複合酸化物，複酸化物，酸化物固溶体，金属，合金，水酸化物，炭酸化合物，ハロゲン化物，硫化物，窒化物，炭化物，水素化物，金属塩または金属有機化合物を適宜選択すればよい。
例えば、グラファイト，酸化チタン，酸化アルミニウム，アルミニウム，シリカ，シリコン等を挙げることができる。
As the powder material, atomic numbers 3 to 6, 11 to 15, 19 to 34, 37 to 52, 55 to 60, 62 to 79, and 81 to 83 are used in substantially the same manner as used in the above-described embodiments. Elemental oxide, composite oxide, double oxide, oxide solid solution, metal, alloy, hydroxide, carbonate, halide, sulfide, nitride, containing at least one selected from the group consisting of A carbide, hydride, metal salt or metal organic compound may be selected as appropriate.
For example, graphite, titanium oxide, aluminum oxide, aluminum, silica, silicon and the like can be mentioned.
可燃性材料としては、生成される微粒子中に不純物として残らない元素、例えば、Ｃ，Ｈ，Ｏ，Ｎで構成されるものが好適に用い得る。具体的には、クエン酸，グリセリン，エチレングリコール等を用いることができる。 As the combustible material, an element that does not remain as an impurity in the generated fine particles, for example, a material composed of C, H, O, and N can be suitably used. Specifically, citric acid, glycerin, ethylene glycol, or the like can be used.
上述したような粉末材料と可燃性材料との混合物が均一に混ざるように十分に攪拌し、上記混合物を材料供給装置１４０の貯蔵槽１４２に供給する。ここで、粉末材料と可燃性材料とを貯蔵槽１４２に供給した後に十分に攪拌してもよい。上記混合物がプラズマトーチ１２内の熱プラズマ炎２４中に散布される。散布された粉末材料が、蒸発し気相状態の混合物となり、その後、気体供給装置２８によって供給され気体射出口２８ａから所定の角度および所定の供給量で射出された気体によって、上記気相状態の混合物が急冷され、微粒子が生成される。本態様における微粒子の製造方法では、粒径が微細かつ均一な微粒子を高い生産性で製造することができる。
The mixture of the powder material and the combustible material as described above is sufficiently stirred so as to be uniformly mixed, and the mixture is supplied to the
以下に、第一〜第四の上記各実施形態について、具体的実施例を説明する。 Specific examples of the first to fourth embodiments will be described below.
〔実施例１〕
まず、本発明の第一の実施形態に係る装置を用い、粉末材料をスラリー化する実施例を説明する。
[Example 1]
First, an example in which a powder material is slurried using the apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described.
第一の実施形態に係る微粒子の製造方法により、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の微粒子を製造した。まず、粉末材料，分散剤（ソルビタン脂肪酸エステル），分散媒としてのアルコールとを混合し、それらと直径０．５ｍｍのジルコニアビーズをビーズミル（寿工業株式会社製）に投入し、この混合溶液を粉砕処理した。このとき、粉末材料として酸化アルミニウムを用い、質量比が粉末材料：分散剤：アルコール＝６５：１：３４となるように混合したものを用いた。 The fine particles of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) were produced by the method for producing fine particles according to the first embodiment. First, powder material, dispersant (sorbitan fatty acid ester), and alcohol as a dispersion medium are mixed, and these and zirconia beads having a diameter of 0.5 mm are put into a bead mill (manufactured by Kotobuki Industries Co., Ltd.), and this mixed solution is pulverized. Processed. At this time, aluminum oxide was used as the powder material, and the mixture was used such that the mass ratio was powder material: dispersant: alcohol = 65: 1: 34.
粉砕した粉末材料と分散剤を含むアルコール混合液に、さらにケロシン（和光純薬工業株式会社製、ケロシン（比重：０.７８〜０.７９））を混入させ攪拌し、酸化アルミニウムの原料となるスラリーを作成した。このとき、可燃性材料であるケロシンと、上述の粉砕処理した原材料（粉末材料）と分散剤を含むアルコール混合液との総質量に対するケロシン量を３０［ｗｔ％］としてスラリー１４ａを作成した。
Kerosene (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., kerosene (specific gravity: 0.78 to 0.79)) is further mixed and stirred in the alcohol mixture containing the pulverized powder material and the dispersant, and used as a raw material for aluminum oxide. A slurry was created. At this time, the
また、プラズマトーチ１２の高周波発振用コイル１２ｂには、約４ＭＨｚ，約８０ｋＶＡの高周波電圧を印加し、プラズマガス供給源２２からはプラズマガスとして、アルゴンガス４０リットル／ｍｉｎ、酸素５０リットル／ｍｉｎの混合ガスを供給し、プラズマトーチ１２内にアルゴン−酸素熱プラズマ炎を発生させた。なお、ここでは、材料供給装置１４の噴霧ガス供給源１４ｅからは、１０リットル／ｍｉｎの噴霧ガスを供給した。
A high frequency voltage of about 4 MHz and about 80 kVA is applied to the high
酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）のスラリーを、噴霧ガスであるアルゴンガスとともに、プラズマトーチ１２内の熱プラズマ炎２４中に供給した。
A slurry of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) was supplied into the
気体供給装置２８によって、チャンバ１６内に供給される気体としては、空気を使用した。このときのチャンバ内流速は５ｍ／ｓｅｃで、供給量は，１ｍ３／ｍｉｎとした。
なお、サイクロン１９内の圧力は５０ｋＰａとし、また、チャンバ１６からサイクロン１９への微粒子の供給速度は、１０ｍ／ｓ（平均値）とした。
Air was used as the gas supplied into the
The pressure in the
上記のようにして生成された酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）微粒子の比表面積（１グラムあたりの表面積）から換算した粒子径は、１５ｎｍであった。また、生成された微粒子の収率は、供給した粉末材料１００ｇあたりに回収された前記微粒子の量が５０ｇであったことから、５０％であった。 The particle diameter converted from the specific surface area (surface area per gram) of the aluminum oxide (Al 2 O 3 ) fine particles produced as described above was 15 nm. The yield of the produced fine particles was 50% because the amount of the fine particles collected per 100 g of the supplied powder material was 50 g.
上記実施例においては、粉末材料に、分散剤および可燃性材料を用いてスラリー化する例を示したが、前述の通り、本実施形態においては、分散剤および可燃性材料の添加順序を変更する場合、あるいは、粉末材料に、分散剤のみを添加する場合，可燃性材料のみを添加する場合等の実施例を挙げることができる。 In the above examples, an example of slurrying a powder material using a dispersant and a combustible material has been shown. However, as described above, in this embodiment, the order of addition of the dispersant and the combustible material is changed. In the case of adding a dispersing agent only to a powder material, or adding only a combustible material, examples can be given.
〔実施例２〕
次に、先に説明した図１に示した微粒子製造装置を用い、コロイド溶液を出発材料として微粒子を生成する実施例を説明する。
[Example 2]
Next, an embodiment in which fine particles are generated using a colloid solution as a starting material using the fine particle production apparatus shown in FIG. 1 will be described.
本実施例では、第二の実施形態に係る微粒子の製造方法により、酸化アルミニウム（Ａl２Ｏ３）の微粒子を製造した。コロイド溶液の調製には、Ａlアルコキシドを原料として用い、ゾル−ゲル法を用いた。溶媒としては、エタノールを使用した。また、可燃性材料としては、実施例１で用いたのと同じケロシン（和光純薬工業株式会社製、ケロシン（比重：０.７８〜０.７９））を用いた。ケロシンの添加量は、粉末材料を含むエタノール混合液の総質量に対するケロシン量［ｗｔ％］で１５［ｗｔ％］とした。 In this example, fine particles of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) were produced by the method for producing fine particles according to the second embodiment. In preparing the colloidal solution, Al alkoxide was used as a raw material, and a sol-gel method was used. Ethanol was used as the solvent. Further, as the flammable material, the same kerosene used in Example 1 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., kerosene (specific gravity: 0.78 to 0.79)) was used. The amount of kerosene added was 15 [wt%] in the amount of kerosene [wt%] based on the total mass of the ethanol mixture containing the powder material.
上記微粒子製造用材料と、溶媒と、可燃性材料とを分散・混合して調製されたコロイド溶液を、図１に示す材料供給装置１４の容器１４ｂに供給し、攪拌機１４ｃで十分に攪拌した。
以後は、実施例１と同様の方法で微粒子を生成させた。また、プラズマトーチの駆動条件等も、実施例１と同様とした。
本実施例において製造される微粒子の平均粒径は、１５ｎｍであった。また、生成された微粒子の収率は、供給した粉末材料１００ｇあたりに回収された前記微粒子の量が５５ｇであったことから、５５％であった。
The colloidal solution prepared by dispersing and mixing the fine particle production material, the solvent, and the combustible material was supplied to the
Thereafter, fine particles were generated in the same manner as in Example 1. The driving conditions of the plasma torch were the same as in Example 1.
The average particle size of the fine particles produced in this example was 15 nm. The yield of the produced fine particles was 55% because the amount of the fine particles recovered per 100 g of the supplied powder material was 55 g.
上記実施例においては、コロイド溶液に、分散剤および可燃性材料を加えた例を示したが、前述の通り、本実施形態においては、分散剤および可燃性材料の添加順序を変更する場合、あるいは、コロイド溶液に、分散剤のみを添加する場合，可燃性材料のみを添加する場合等の実施例を挙げることができる。 In the above examples, an example in which a dispersant and a combustible material are added to a colloidal solution has been shown. However, as described above, in the present embodiment, when the addition order of the dispersant and the combustible material is changed, or Examples of the case where only the dispersant is added to the colloid solution and the case where only the combustible material is added can be mentioned.
〔実施例３〕
次に、第三の実施形態に係る装置を用い、粉末材料としての金属塩を溶媒中に溶解させた溶液を使用する実施例を説明する。
Example 3
Next, the Example which uses the solution which melt | dissolved the metal salt as a powder material in the solvent using the apparatus which concerns on 3rd embodiment is demonstrated.
第三の実施形態に係る微粒子の製造方法により、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の微粒子を製造した。まず、金属塩である硝酸アルミニウム（Ａｌ（ＮＯ３）３）を水に溶解させ、２０ｗｔ％の硝酸アルミニウム溶液を調製した。なお、金属塩としては、酢酸塩，塩化物，水酸化物，蓚酸塩，炭酸塩，アンモニウム塩なども用い得る。
なお、可燃性材料としては、実施例１で用いたのと同じケロシン（比重：０.７８〜０.７９）を用いた。ケロシンの添加量は、粉末原料を含む水溶液の総質量に対するケロシン量［Ｗt％］で１５［Ｗt％］とした。
The fine particles of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) were produced by the method for producing fine particles according to the third embodiment. First, aluminum nitrate (Al (NO 3 ) 3 ), which is a metal salt, was dissolved in water to prepare a 20 wt% aluminum nitrate solution. As metal salts, acetates, chlorides, hydroxides, oxalates, carbonates, ammonium salts and the like can also be used.
As the combustible material, the same kerosene (specific gravity: 0.78 to 0.79) used in Example 1 was used. The amount of kerosene added was 15 [Wt%] in the amount of kerosene [Wt%] relative to the total mass of the aqueous solution containing the powder raw material.
また、プラズマトーチ１２の高周波発振用コイル１２ｂには、約４ＭＨｚ、約８０ｋＶＡの高周波電圧を印加し、プラズマガス供給源２２からはプラズマガスとしてアルゴンガス４０リットル／ｍｉｎ，酸素５０リットル／ｍｉｎの混合ガスを供給し、プラズマトーチ１２内にアルゴン−酸素熱プラズマ炎を発生させた。また、材料供給装置１４の噴霧ガス供給源１４ｅからは１０リットル／ｍｉｎの噴霧ガスを供給した。
Further, a high frequency voltage of about 4 MHz and about 80 kVA is applied to the high
原料である２０ｗｔ％−硝酸アルミニウム溶液は、噴霧ガスであるアルゴンガスと共に、プラズマトーチ１２内の熱プラズマ炎中に供給された。
なお、気体供給装置２８によって、チャンバ内に供給される気体の供給量、並びに射出条件は、実施例１の場合と同じとしている。
A 20 wt% -aluminum nitrate solution as a raw material was supplied into a thermal plasma flame in the
The supply amount of gas supplied into the chamber by the
上記のようにして生成された酸化アルミニウム微粒子の比表面積から換算した粒子径は１０ｎｍであった。また、生成された微粒子の収率に関しては、供給した粉末材料の量１００ｇあたりの回収した前記微粒子の量が１７ｇであったであったことから、１７％であった。 The particle diameter converted from the specific surface area of the aluminum oxide fine particles produced as described above was 10 nm. The yield of the produced fine particles was 17% because the amount of the collected fine particles per 100 g of the supplied powder material was 17 g.
上記実施例においては、粉末材料に、分散剤および可燃性材料を用いて溶液化する例を示したが、前述の通り、本実施形態においては、分散剤および可燃性材料の添加順序を変更する場合、あるいは、粉末材料に、分散剤のみを添加する場合，可燃性材料のみを添加する場合等の実施例を挙げることができる。 In the above-described examples, an example in which the powder material is made into a solution using a dispersant and a combustible material has been described. However, as described above, in this embodiment, the order of addition of the dispersant and the combustible material is changed. Examples can be given such as the case where only the dispersant is added to the powder material or the case where only the combustible material is added.
〔実施例４〕
次いで、第四の実施形態に示した装置を用い、粉末材料をそのまま使用する実施例を説明する。
Example 4
Next, an example in which the powder material is used as it is using the apparatus shown in the fourth embodiment will be described.
第四の実施形態に係る微粒子の製造方法により、複酸化物、すなわち二種類以上の酸化物から構成される高次酸化物微粒子である、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）微粒子を製造した。なお、ここでは、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）が、熱プラズマ炎中で容易に蒸発するように、粒径が１０μｍ以下の粉末材料を使用した。 Barium titanate (BaTiO 3 ) fine particles, which are high-order oxide fine particles composed of a double oxide, that is, two or more kinds of oxides, were produced by the method for producing fine particles according to the fourth embodiment. Here, a powder material having a particle size of 10 μm or less was used so that barium titanate (BaTiO 3 ) was easily evaporated in the thermal plasma flame.
また、プラズマトーチ１２の高周波発振用コイル１２ｂには、約４ＭＨｚ、約８０ｋＶＡの高周波電圧を印加し、プラズマガス供給源２２からはプラズマガスとしてアルゴンガス４０リットル／ｍｉｎ、酸素５０リットル／ｍｉｎの混合ガスを供給し、プラズマトーチ１２内にアルゴン−酸素熱プラズマ炎を発生させた。また、材料供給装置１４の噴霧ガス供給源１４ｅからは１０リットル／ｍｉｎの噴霧ガスを供給した。
Further, a high frequency voltage of about 4 MHz and about 80 kVA is applied to the high
チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）の粉末材料は、噴霧ガスであるアルゴンガスと共に、プラズマトーチ１２内の熱プラズマ炎中に供給された。
また、気体供給装置２８によって、チャンバ内に供給される気体の供給量、並びに射出条件は、実施例１の場合と同じとしている。
The powder material of barium titanate (BaTiO 3 ) was supplied into a thermal plasma flame in the
Further, the supply amount of gas supplied into the chamber by the
上記のようにして生成されたチタン酸バリウム微粒子の比表面積から換算した粒子径は２０ｎｍであった。また、生成された微粒子の収率に関しては、供給した粉末材料の量１００ｇあたりの回収した前記微粒子の量が８０ｇであったことから、８０％であった。 The particle diameter converted from the specific surface area of the barium titanate fine particles produced as described above was 20 nm. Further, the yield of the generated fine particles was 80% because the amount of the collected fine particles per 100 g of the supplied powder material was 80 g.
上記実施例においては、粉末材料を、噴霧ガスであるアルゴンガスと共に熱プラズマ炎中に供給する例を示したが、前述の通り、本実施形態においては、可燃性材料を適宜添加する場合等の実施例を挙げることができる。 In the above example, an example in which the powder material is supplied into the thermal plasma flame together with the argon gas that is a spray gas has been described. However, as described above, in the present embodiment, the combustible material is appropriately added, etc. Examples can be given.
ところで、先に、図３に示した気体射出口２８ａから射出する気体については、付加的な作用・効果が得られるものである（必須の要件ではないので、説明を後に回した）が、ここで、他の実施形態として追加説明しておくことにする。
By the way, as for the gas injected from the
前述の通り、本発明に係る微粒子製造装置は、気相状態の混合物を急冷することを主たる目的とする気体供給２８を備えることを特徴としている。以下、この気体供給装置について追加説明する。
As described above, the fine particle manufacturing apparatus according to the present invention is characterized by including the
図１，図３に示す気体供給装置２８は、熱プラズマ炎２４の尾部に向かって、前述のような所定の角度で気体を射出する気体射出口２８ａと、チャンバ１６の側壁に沿って上方から下方に向かって気体を射出する気体射出口２８ｂと、チャンバ１６内に供給される気体に押し出し圧力をかけるコンプレッサ２８ｃと、チャンバ１６内に供給される上記気体の供給源２８ｄと、それらを接続する管２８ｅとから構成されている。
なお、コンプレッサ２８ｃと気体供給源２８ｄは、管２８ｅを介してチャンバ１６の天板１７に接続されている。ここで、熱プラズマ炎の尾部とは、プラズマガス供給口１２ｃと反対側の熱プラズマ炎の端、つまり、熱プラズマ炎の終端部である。
The
The
図３に示すように、気体射出口２８ａと気体射出口２８ｂとは、チャンバ１６の天板１７に形成されている。ここで、天板１７は、円錐台形状で上側の一部が円柱である内側部天板部品１７ａと、円錐台形状の孔を有する外側部天板部品１７ｂと、内側部天板部品１７ａを垂直に移動させる移動機構を有する上部外側部天板部品１７ｃとを含み構成されている。
As shown in FIG. 3, the
ここで、内側部天板部品１７ａと上部外側部天板部品１７ｃとが接する部分（内側部天板部品１７ａでは上部の円柱部分）にはネジが切ってあり、内側部天板部品１７ａが、回転することで垂直方向に位置を変えることができ、内側部天板部品１７ａは、外側部天板部品１７ｂとの距離を調節できる。また、内側部天板部品１７ａの円錐部分の勾配と、外側部天板部品１７ｂが有する孔の円錐部分の勾配は同一であり、お互いがかみ合う構造になっている。
Here, a screw is cut at a portion where the inner side
また、気体射出口２８ａとは、内側部天板部品１７ａと外側部天板部品１７ｂとが形成した間隙、つまり、スリット幅が調節可能であって、天板と同心である円周状に形成されたスリットである。ここで、気体射出口２８ａは、熱プラズマ炎２４の尾部に向かって気体を射出することができる形状であればよく、上述のようなスリット形状に限定されるものではなく、例えば、円周上に多数の孔を配したものでもよい。
Further, the
また、上部外側部天板部品１７ｃの内部には、管２８ｅを介して送られる気体が通過するための通気路１７ｄが設けられる。上記気体は、通気路１７ｄを通過し、上述した内側部天板部品１７ａと外側部天板部品１７ｂとが形成するスリットである気体射出口２８ａに送られる。気体射出口２８ａに送られた気体は、図１および図３中の矢印Ｑで示される方向に、熱プラズマ炎の尾部（終端部）に向かって、前述のように、所定の供給量および所定の角度で射出される。
Further, an
ここで、上記所定の供給量について説明する。前述のように（段落００１９参照）、前記気相状態の混合物を急冷するのに十分な供給量とは、例えば、前記気相状態の混合物を急冷するのに必要な空間を形成するチャンバ内に供給する気体のチャンバ１６内における平均流速（チャンバ内流速）を、０．００１〜６０ｍ／ｓｅｃとすることが好ましく、０．５〜１０ｍ／ｓｅｃとすることがより好ましい。これは、熱プラズマ炎２４中に噴霧され蒸発した気相状態の混合物を急冷し微粒子を生成させ、生成した微粒子同士の衝突による凝集を防止するのに十分な気体の供給量である。
Here, the predetermined supply amount will be described. As described above (see paragraph 0019), a supply amount sufficient to quench the gas phase mixture is, for example, in a chamber that forms a space necessary for quenching the gas phase mixture. The average flow velocity (the flow velocity in the chamber) of the gas to be supplied is preferably 0.001 to 60 m / sec, and more preferably 0.5 to 10 m / sec. This is a gas supply amount sufficient to rapidly cool the gas phase mixture sprayed and evaporated in the
なお、この供給量は、気相状態の混合物を急冷して凝固させるのに十分な量であり、また、凝固し生成した直後の微粒子同士が衝突することで凝集しないように気相状態の混合物を希釈するのに十分な量である必要があり、チャンバ１６の形状や大きさによりその値を適宜定めるのがよい。
ただし、この供給量は、熱プラズマ炎の安定を妨げることのないように制御されることが好ましい。
The supply amount is sufficient to rapidly cool and solidify the gas phase mixture, and the gas phase mixture does not agglomerate due to collision between the microparticles immediately after solidification and formation. It is necessary that the amount be sufficient to dilute the gas, and the value should be determined appropriately depending on the shape and size of the
However, this supply amount is preferably controlled so as not to hinder the stability of the thermal plasma flame.
次に、図６を用いて、気体射出口２８ａがスリット形状の場合における、上記所定の角度について説明する。図６（ａ）に、チャンバ１６の天板１７の中心軸を通る垂直方向の断面図を、また、図６(ｂ)に、天板１７を下方から見た図を示す。なお、図６（ｂ）には、図６（ａ）に示した断面に対して垂直な方向が示されている。ここで、図６中に示す点Ｘは、通気路１７ｄを介して気体供給源２８ｄ（図１参照）から送られた気体が、気体射出口２８ａからチャンバ１６内部へ射出される射出点である。実際は、気体射出口２８ａが円周状のスリットであるため、射出時の気体は帯状の気流を形成している。従って、点Ｘは仮想的な射出点である。
Next, the predetermined angle in the case where the
図６（ａ）に示すように、通気路１７ｄの開口部の中心を原点として、垂直上方を０°、紙面で反時計周りに正の方向をとり、矢印Ｑで示される方向に気体射出口２８ａから射出される気体の角度を角度αで表す。この角度αは、上述した、熱プラズマ炎の初部から尾部(終端部)への方向に対する角度である。
As shown in FIG. 6 (a), the center of the opening of the
また、図６（ｂ）に示すように、上記仮想的な射出点Ｘを原点として、熱プラズマ炎２４の中心に向かう方向が０°、紙面で反時計回りを正の方向として、熱プラズマ炎２４の初部から尾部(終端部)への方向に対して垂直な面方向における、矢印Ｑで示される方向に気体射出口２８ａから射出される気体の角度を角度βで表す。この角度βは、上述した、熱プラズマ炎の初部から尾部(終端部)への方向に対して直行する面内で、熱プラズマ炎の中心部に対する角度である。
As shown in FIG. 6B, the thermal plasma flame with the virtual injection point X as the origin, the direction toward the center of the
上述した角度α（通常は垂直方向の角度）および角度β(通常は水平方向の角度)を用いると、前記所定の角度、すなわち、前記気体の前記チャンバ内への供給方向は、前記チャンバ１６内において、熱プラズマ炎２４の尾部（終端部）に対して、角度αが９０°＜α＜２４０°（好ましくは１００°＜α＜１８０°の範囲、より好ましくはα＝１３５°）、角度βが−９０°＜β＜９０°（好ましくは−４５°＜β＜４５°の範囲、より好ましくはβ＝０°）であるのがよい。
Using the angle α (usually the vertical angle) and the angle β (usually the horizontal angle) described above, the predetermined angle, that is, the supply direction of the gas into the chamber, , The angle α is 90 ° <α <240 ° (preferably in the range of 100 ° <α <180 °, more preferably α = 135 °) with respect to the tail (end portion) of the
上述したように、熱プラズマ炎２４に向かって所定の供給量および所定の角度で射出された気体により、上記気相状態の混合物が急冷され、微粒子１５が生成される。上述の所定の角度でチャンバ１６内部に射出された気体は、チャンバ１６内部に発生する乱流等の影響により必ずしもその射出された角度で熱プラズマ炎２４の尾部に到達するわけではないが、気相状態の混合物の冷却を効果的に行い、かつ熱プラズマ炎２４を安定させて効率よく微粒子製造装置１０を動作させるためには、上記角度に決定するのが好ましい。なお、上記角度は、装置の寸法，熱プラズマ炎の大きさ等の条件を考慮して、実験的に決定すればよい。
As described above, the gas phase mixture is rapidly cooled by the gas injected toward the
生成直後の微粒子同士が衝突し、凝集体を形成することで粒径の不均一が生じると、品質低下の要因となる。これに対し、本発明に係る微粒子の製造方法においては、気体射出口２８ａを介して所定の角度および供給量で熱プラズマ炎の尾部（終端部）に向かって矢印Ｑで示される方向に射出される気体が、微粒子１５を希釈することで、微粒子同士が衝突し凝集することを防止する。つまり、気体射出口２８ａから射出された気体が、上記気相状態の混合物を急冷し、さらに、生成した微粒子の凝集を防止することで、粒子径の微細化、および粒子径の均一化の両面に作用しており、このことは本実施形態に係る装置の大きな特徴である。
When the fine particles immediately after generation collide with each other to form an aggregate, the particle size becomes non-uniform, which causes a reduction in quality. On the other hand, in the method for producing fine particles according to the present invention, the fine particles are injected in the direction indicated by the arrow Q toward the tail (end portion) of the thermal plasma flame through the
ところで、気体射出口２８ａから射出される気体は、熱プラズマ炎２４の安定性に少なからず悪影響を与える。しかし、装置全体を連続的に運転するためには熱プラズマ炎を安定させる必要がある。このため、本実施形態に係る微粒子製造装置における気体射出口２８ａは、円周状に形成されたスリットとなっており、そのスリット幅を調節することで気体の供給量を調節することができ、中心方向に均一な気体を射出することができるので、熱プラズマ炎を安定させるのに好ましい形状を有するといえる。また、この調節は、射出される気体の供給量を変えることでも行える。
By the way, the gas injected from the
以上、本発明の微粒子の製造方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更を行ってもよいことはいうまでもない。 As mentioned above, although the manufacturing method of the microparticles | fine-particles of this invention was demonstrated in detail, this invention is not limited to the said embodiment, In the range which does not deviate from the main point of this invention, it says that various improvement and a change may be performed. Not too long.
１０ 微粒子製造装置
１２ プラズマトーチ
１２ａ 石英管
１２ｂ 高周波発振用コイル
１２ｃ プラズマガス供給口
１４ 材料供給装置
１４ａ スラリー
１４ｂ 容器
１４ｃ 攪拌機
１４ｄ ポンプ
１４ｅ 噴霧ガス供給源
１４ｆ 供給管
１５ 微粒子（１次微粒子）
１６ チャンバ
１７ 天板
１７ａ 内側部天板部品
１７ｂ 外側部天板部品
１７ｃ 上部外側部天板部品
１７ｄ 通気路
１８ 微粒子（２次微粒子）
１９ サイクロン
１９ａ 入口管
１９ｂ 外筒
１９ｃ 円錐部
１９ｄ 粗大粒子回収チャンバ
１９ｅ 内管
２０ 回収部
２０ａ 回収室
２０ｂ バグフィルター
２０ｃ 管
２２ プラズマガス供給源
２４ 熱プラズマ炎
２６ 管
２８ 気体供給装置
２８ａ 気体射出口
２８ｂ 気体射出口
２８ｃ コンプレッサ
２８ｄ 気体供給源
２８ｅ 管
１４０ 材料供給装置
１４２ 貯蔵槽
１４４ 粉末材料
１４６ 攪拌軸
１４８ 攪拌羽根
１５０ａ、１５０ｂ オイルシール
１５２ａ、１５２ｂ 軸受け
１５４ａ、１５４ｂ モータ
１６０ スクリューフィーダ
１６２ スクリュー
１６４ 軸
１６６ ケーシング
１７０ 分散部
１７２ 外管
１７４ 粉体分散室
１７６ 回転ブラシ
１７８ 気体供給口
１８０ 気体通路
１８２ 搬送管
DESCRIPTION OF
16
19
Claims (28)
少なくとも１つ以上のサイクロン内に導入することにより、冷却と、任意に規定される粒径での分級とを実施し、
前記分級により、前記粒径以上の粒径を有する粗大粒子を除去し、
前記粗大粒子が除去された、粒径が１００ｎｍ以下の２次微粒子を回収することを特徴とする微粒子の製造方法。 Primary particles generated by any treatment,
By introducing into at least one or more cyclones, cooling and classification with an arbitrarily defined particle size are performed,
The classification removes coarse particles having a particle size equal to or larger than the particle size,
A method for producing fine particles, comprising collecting secondary fine particles having a particle diameter of 100 nm or less from which the coarse particles have been removed.
微粒子製造用材料を分散させて熱プラズマ炎中に供給し、
前記微粒子製造用材料を蒸発させ気相状態の混合物とする処理である
請求項１に記載の微粒子の製造方法。 The process of generating the primary fine particles includes:
Dispersing the fine particle manufacturing material and supplying it into the thermal plasma flame,
The method for producing fine particles according to claim 1, wherein the fine particle production material is vaporized to form a gas phase mixture.
前記微粒子製造用材料を分散媒中に分散させてスラリーにし、
このスラリーを液滴化させて前記熱プラズマ炎中に供給するものである請求項２に記載の微粒子の製造方法。 The process of dispersing the fine particle manufacturing material and supplying it into the thermal plasma flame,
Disperse the fine particle production material in a dispersion medium to make a slurry,
The method for producing fine particles according to claim 2, wherein the slurry is made into droplets and supplied into the thermal plasma flame.
前記微粒子製造用材料を可燃性材料中に分散させてスラリーとし、
このスラリーを液滴化させて前記熱プラズマ炎中に供給するものである請求項２に記載の微粒子の製造方法。 The process of dispersing the fine particle manufacturing material and supplying it into the thermal plasma flame,
The fine particle manufacturing material is dispersed in a combustible material to form a slurry,
The method for producing fine particles according to claim 2, wherein the slurry is made into droplets and supplied into the thermal plasma flame.
前記微粒子製造用材料を分散媒と可燃性材料とを用いて分散させてスラリーにし、
このスラリーを液滴化させて前記熱プラズマ炎中に供給するものである請求項２に記載の微粒子の製造方法。 The process of dispersing the fine particle manufacturing material and supplying it into the thermal plasma flame,
The fine particle manufacturing material is dispersed using a dispersion medium and a combustible material to form a slurry,
The method for producing fine particles according to claim 2, wherein the slurry is made into droplets and supplied into the thermal plasma flame.
前記微粒子製造用材料を分散媒中に分散させた後、さらに可燃性材料を加えてスラリーにし、
このスラリーを液滴化させて前記熱プラズマ炎中に供給するものである請求項２に記載の微粒子の製造方法。 The process of dispersing the fine particle manufacturing material and supplying it into the thermal plasma flame,
After dispersing the fine particle production material in a dispersion medium, further add a combustible material to make a slurry,
The method for producing fine particles according to claim 2, wherein the slurry is made into droplets and supplied into the thermal plasma flame.
前記微粒子製造用材料を分散媒中に懸濁させるか、もしくは微粒子製造用材料溶液を化学反応させてコロイド溶液とし、
このコロイド溶液を液滴化させて前記熱プラズマ炎中に供給するものである請求項２に記載の微粒子の製造方法。 The process of dispersing the fine particle manufacturing material and supplying it into the thermal plasma flame,
The fine particle production material is suspended in a dispersion medium, or the fine particle production material solution is chemically reacted to form a colloid solution,
The method for producing fine particles according to claim 2, wherein the colloidal solution is formed into droplets and supplied into the thermal plasma flame.
前記微粒子製造用材料を可燃性材料中に懸濁させるか、もしくは微粒子製造用材料溶液を化学反応させてコロイド溶液とし、
このコロイド溶液を液滴化させて前記熱プラズマ炎中に供給するものである請求項２に記載の微粒子の製造方法。 The process of dispersing the fine particle manufacturing material and supplying it into the thermal plasma flame,
Suspending the fine particle production material in a flammable material, or chemically reacting the fine particle production material solution into a colloid solution,
The method for producing fine particles according to claim 2, wherein the colloidal solution is formed into droplets and supplied into the thermal plasma flame.
前記微粒子製造用材料を分散媒と可燃性材料中に懸濁させるか、もしくは前記微粒子製造用材料溶液を化学反応させてコロイド溶液とし、
このコロイド溶液を液滴化させて前記熱プラズマ炎中に供給するものである請求項２に記載の微粒子の製造方法。 The process of dispersing the fine particle manufacturing material and supplying it into the thermal plasma flame,
The fine particle production material is suspended in a dispersion medium and a combustible material, or the fine particle production material solution is chemically reacted to form a colloid solution,
The method for producing fine particles according to claim 2, wherein the colloidal solution is formed into droplets and supplied into the thermal plasma flame.
前記微粒子製造用材料を分散媒中に懸濁させるか、もしくは前記微粒子製造用材料溶液を化学反応させた後、さらに可燃性材料を加えてコロイド溶液とし、
このコロイド溶液を液滴化させて前記熱プラズマ炎中に供給するものである請求項２に記載の微粒子の製造方法。 The process of dispersing the fine particle manufacturing material and supplying it into the thermal plasma flame,
After suspending the fine particle production material in a dispersion medium or chemically reacting the fine particle production material solution, a flammable material is further added to form a colloid solution,
The method for producing fine particles according to claim 2, wherein the colloidal solution is formed into droplets and supplied into the thermal plasma flame.
前記微粒子製造用材料を溶媒中に溶解させて溶液にし、
この溶液を液滴化させて前記熱プラズマ炎中に供給するものである請求項２に記載の微粒子の製造方法。 The process of dispersing the fine particle manufacturing material and supplying it into the thermal plasma flame,
The fine particle production material is dissolved in a solvent to form a solution,
3. The method for producing fine particles according to claim 2, wherein the solution is made into droplets and supplied into the thermal plasma flame.
前記微粒子製造用材料を可燃性材料を用いて溶解させて溶液とし、
この溶液を液滴化させて前記熱プラズマ炎中に供給するものである請求項２に記載の微粒子の製造方法。 The process of dispersing the fine particle manufacturing material and supplying it into the thermal plasma flame,
The fine particle manufacturing material is dissolved using a combustible material to form a solution,
3. The method for producing fine particles according to claim 2, wherein the solution is made into droplets and supplied into the thermal plasma flame.
前記微粒子製造用材料を溶媒と可燃性材料とを用いて溶解させて溶液とし、
この溶液を液滴化させて前記熱プラズマ炎中に供給するものである請求項２に記載の微粒子の製造方法。 The process of dispersing the fine particle manufacturing material and supplying it into the thermal plasma flame,
The fine particle manufacturing material is dissolved in a solvent and a combustible material to form a solution,
3. The method for producing fine particles according to claim 2, wherein the solution is made into droplets and supplied into the thermal plasma flame.
前記微粒子製造用材料を溶媒中に溶解させた後、さらに可燃性材料を加えて溶液とし、
この溶液を液滴化させて前記熱プラズマ炎中に供給するものである請求項２に記載の微粒子の製造方法。 The process of dispersing the fine particle manufacturing material and supplying it into the thermal plasma flame,
After dissolving the fine particle production material in a solvent, further flammable material is added to form a solution,
3. The method for producing fine particles according to claim 2, wherein the solution is made into droplets and supplied into the thermal plasma flame.
前記微粒子製造用材料をキャリアガスを用いて分散させ、
この分散させた微粒子製造用材料を前記熱プラズマ炎中に供給するものである請求項２に記載の微粒子の製造方法。 The process of dispersing the fine particle manufacturing material and supplying it into the thermal plasma flame,
The fine particle manufacturing material is dispersed using a carrier gas,
The method for producing fine particles according to claim 2, wherein the dispersed fine particle production material is supplied into the thermal plasma flame.
前記微粒子製造用材料をキャリアガスと可燃性材料とを用いて分散させ、
この分散させた微粒子製造用材料を前記熱プラズマ炎中に供給するものである請求項２に記載の微粒子の製造方法。 The process of dispersing the fine particle manufacturing material and supplying it into the thermal plasma flame,
The fine particle production material is dispersed using a carrier gas and a combustible material,
The method for producing fine particles according to claim 2, wherein the dispersed fine particle production material is supplied into the thermal plasma flame.
（材料構成成分） The component constituting the fine particle manufacturing material is at least one selected from the group consisting of elements of atomic numbers 3 to 6, 11 to 15, 19 to 34, 37 to 52, 55 to 60, 62 to 79, and 81 to 83. Elemental oxides, complex oxides, complex oxides, oxide solid solutions, metals, alloys, hydroxides, carbonates, halides, sulfides, nitrides, carbides, hydrides, metal salts or metal organics including seeds The method for producing fine particles according to any one of claims 2 to 21, which is a compound.
(Material component)
前記微粒子製造用材料を蒸発させ気相状態の混合物とした後、
この混合物を急冷するための気体を、前記熱プラズマ炎中に供給する気体の２００％〜５０００％、前記熱プラズマ炎の尾部（周端部）に向けて供給する請求項２〜２２のいずれかに記載の微粒子の製造方法。 In the process of generating the primary fine particles,
After evaporating the fine particle production material into a gas phase mixture,
The gas for rapidly cooling the mixture is supplied to 200% to 5000% of the gas supplied into the thermal plasma flame and toward the tail (peripheral end) of the thermal plasma flame. The manufacturing method of microparticles | fine-particles of description.
熱プラズマ炎を発生させて、前記微粒子製造用材料を蒸発させ気相状態の混合物にする、前記材料供給手段と接続されたプラズマトーチと、
前記気相状態の混合物を急冷するのに必要な空間を形成する、前記プラズマトーチと接続された冷却室とを有する微粒子製造装置であって、
前記気相状態の混合物を急冷することにより生成した１次微粒子を導入する、分級手段としての少なくとも１つ以上のサイクロンを有することを特徴とする微粒子製造装置。 Material supply means for dispersing the fine particle manufacturing material and supplying it into the thermal plasma flame;
A plasma torch connected to the material supply means for generating a thermal plasma flame to evaporate the particulate production material into a gas phase mixture;
A fine particle production apparatus having a cooling chamber connected to the plasma torch, which forms a space necessary for quenching the gas phase mixture,
An apparatus for producing fine particles, comprising at least one cyclone as classification means for introducing primary fine particles generated by rapidly cooling the mixture in a gas phase state.
前記微粒子製造用材料を分散させたスラリーを調製・貯蔵する材料調製手段と、
前記スラリーを前記プラズマトーチ内部の前記熱プラズマ炎中に噴霧するための、前記材料調製手段に接続される噴霧手段とを有する請求項２４に記載の微粒子製造装置。 The material supply means includes
A material preparation means for preparing and storing a slurry in which the fine particle manufacturing material is dispersed;
The fine particle manufacturing apparatus according to claim 24, further comprising: a spraying unit connected to the material preparing unit for spraying the slurry into the thermal plasma flame inside the plasma torch.
前記微粒子製造用材料を懸濁させるか、もしくは微粒子製造用材料溶液を化学反応させてコロイド溶液を調製し、これを貯蔵する材料調製手段と、
前記コロイド溶液を前記プラズマトーチ内部の前記熱プラズマ炎中に噴霧するための、前記材料調製手段に接続される噴霧手段とを有する請求項２４に記載の微粒子製造装置。 The material supply means includes
A material preparing means for suspending the material for producing fine particles or chemically reacting the material solution for producing fine particles to prepare a colloidal solution, and storing the colloidal solution;
The fine particle manufacturing apparatus according to claim 24, further comprising spraying means connected to the material preparing means for spraying the colloidal solution into the thermal plasma flame inside the plasma torch.
前記微粒子製造用材料を溶解させた溶液を調製・貯蔵する材料調製手段と、
前記溶液を前記プラズマトーチ内部の前記熱プラズマ炎中に噴霧するための、前記材料調製手段に接続される噴霧手段とを有する請求項２４に記載の微粒子製造装置。 The material supply means includes
A material preparation means for preparing and storing a solution in which the fine particle manufacturing material is dissolved;
The fine particle manufacturing apparatus according to claim 24, further comprising: a spraying unit connected to the material preparation unit for spraying the solution into the thermal plasma flame inside the plasma torch.
前記微粒子製造用材料としての粉末材料を、その貯蔵手段から送り出す粉末材料供給手段と、
この粉末材料供給手段から供給された粉末材料を分散して前記プラズマトーチ内部の前記熱プラズマ炎中に供給するための、前記粉末材料供給手段に接続される気体搬送手段とを有する請求項２４に記載の微粒子製造装置。 The material supply means
Powder material supply means for sending out the powder material as the fine particle production material from the storage means;
25. A gas conveying means connected to the powder material supply means for dispersing and supplying the powder material supplied from the powder material supply means into the thermal plasma flame inside the plasma torch. The fine particle manufacturing apparatus described.
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