JP5362614B2

JP5362614B2 - Method for producing silicon monoxide fine particles and silicon monoxide fine particles

Info

Publication number: JP5362614B2
Application number: JP2010031358A
Authority: JP
Inventors: 圭太郎中村; 敏和山崎; 義文酒井; 一貴今井
Original assignee: Nisshin Engineering Co Ltd
Current assignee: Nisshin Engineering Co Ltd
Priority date: 2010-02-16
Filing date: 2010-02-16
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2030-02-16
Also published as: JP2011168412A

Description

本発明は、ナノサイズの一酸化珪素（ＳｉＯ）微粒子およびその製造方法に関し、特に、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）を原料に用いたナノサイズの一酸化珪素微粒子を製造する方法およびこの製造方法により得られた一酸化珪素微粒子に関する。 The present invention relates to nano-sized silicon monoxide (SiO) fine particles and a method for producing the same, and in particular, a method for producing nano-sized silicon monoxide fine particles using silicon dioxide (SiO ₂ ) as a raw material and the production method thereof. The obtained silicon monoxide fine particles.

現在、食品包装，液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、太陽電池等に利用されるガスバリアフィルムのガスバリア膜に酸化珪素が用いられている。また、一酸化珪素は、リチウムイオン電池の負極材として用いることも検討されている。 Currently, silicon oxide is used for a gas barrier film of a gas barrier film used for food packaging, liquid crystal display, plasma display, organic EL display, solar cell, and the like. In addition, use of silicon monoxide as a negative electrode material for lithium ion batteries has also been studied.

例えば、特許文献１には、一酸化珪素粉末の製造方法が開示されている。この文献では、平均粒子径が１μｍ以下の二酸化珪素粉末と平均粒子径が３０μｍ以下の金属珪素粉末の混合原料粉末を、不活性ガスまたは減圧下で１１００〜１４５０℃に加熱し、一酸化珪素ガスを発生させ、この一酸化珪素ガスを基体表面に析出させて一酸化珪素粉末を製造している。 For example, Patent Document 1 discloses a method for producing silicon monoxide powder. In this document, a mixed raw material powder of silicon dioxide powder having an average particle diameter of 1 μm or less and metal silicon powder having an average particle diameter of 30 μm or less is heated to 1100 to 1450 ° C. under an inert gas or reduced pressure, and silicon monoxide gas The silicon monoxide gas is deposited on the surface of the substrate to produce silicon monoxide powder.

特開２００７−２９０８９０号公報JP 2007-290890 A

また、現在、酸化物微粒子、窒化物微粒子、炭化物微粒子等は、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、切削工具、ダイス、軸受などの高硬度高精度の機械工作材料、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、エンジンバルブなどの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、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。上述の微粒子のように、一酸化珪素も微粒子として、種々の用途に利用されることが望まれている。
しかしながら、特許文献１に記載されている一酸化珪素粉末の製造方法には、得られる粉末の大きさについては具体的に開示されておらず、一酸化珪素の微粒子の具体的な製造方法が知られていないのが現状である。 Currently, oxide fine particles, nitride fine particles, carbide fine particles, etc. are used for electrical insulation materials such as semiconductor substrates, printed boards and various electrical insulation parts, high hardness and high precision machine work materials such as cutting tools, dies and bearings, Production of functional materials such as grain boundary capacitors and humidity sensors, production of sintered bodies such as precision sintered molding materials, production of sprayed parts such as materials that require high-temperature wear resistance such as engine valves, and fuel cell electrodes It is used in fields such as electrolyte materials and various catalysts. Like the above-mentioned fine particles, silicon monoxide is also desired to be used for various purposes as fine particles.
However, the method for producing silicon monoxide powder described in Patent Document 1 does not specifically disclose the size of the obtained powder, and a specific method for producing silicon monoxide fine particles is known. The current situation is not.

本発明の目的は、前記従来技術に基づく問題点を解消し、二酸化珪素を原料に用いたナノサイズの一酸化珪素微粒子を製造する方法およびこの製造方法により得られた一酸化珪素微粒子を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method for producing nano-sized silicon monoxide fine particles using silicon dioxide as a raw material, and silicon monoxide fine particles obtained by this production method, by solving the problems based on the conventional technology. There is.

上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、二酸化珪素を用いて一酸化珪素微粒子を製造する製造方法であって、前記二酸化珪素の粉末を、炭素を含む液体状の物質に分散させ、さらに水を添加してスラリーにし、該スラリーを液滴化させて酸素を含まない熱プラズマ炎中に供給することを特徴とする一酸化珪素微粒子の製造方法を提供するものである。 In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, there is provided a manufacturing method for manufacturing silicon monoxide fine particles using silicon dioxide, wherein the silicon dioxide powder is converted into a liquid substance containing carbon. Disclosed is a method for producing fine silicon monoxide particles characterized by adding water to form a slurry, making the slurry into droplets and supplying the slurry into a thermal plasma flame not containing oxygen.

この場合、前記二酸化珪素の粉末の量は、前記二酸化珪素の粉末と前記炭素を含む液体状の物質の総量に対して１０〜６５質量％であり、前記炭素を含む液体状の物質の量は、前記二酸化珪素の粉末と前記炭素を含む液体状の物質の総量に対して９０〜３５質量％であり、前記水の量は、前記二酸化珪素の粉末と前記炭素を含む液体状の物質の総量に対して１０〜４０質量％であることが好ましい。
また、例えば、前記炭素を含む液体状の物質として、アルコール、ケトン、ケロシン、オクタンまたはガソリンが挙げられる。
さらに、前記熱プラズマ炎は、水素、ヘリウムおよびアルゴンの少なくとも１つのガスに由来するものであることが好ましい。 In this case, the amount of the silicon dioxide powder is 10 to 65% by mass based on the total amount of the silicon dioxide powder and the liquid substance containing carbon, and the amount of the liquid substance containing carbon is The amount of water is 90 to 35% by mass with respect to the total amount of the silicon dioxide powder and the liquid substance containing carbon, and the amount of water is the total amount of the silicon dioxide powder and the liquid substance containing carbon. It is preferable that it is 10-40 mass% with respect to.
Further, for example, alcohol, ketone, kerosene, octane, or gasoline can be used as the liquid substance containing carbon.
Furthermore, the thermal plasma flame is preferably derived from at least one gas of hydrogen, helium and argon.

また、本発明の第２の態様は、二酸化珪素の粉末を、炭素を含む液体状の物質に分散させ、さらに水を添加してスラリーにし、該スラリーを液滴化させて酸素を含まない熱プラズマ炎中に供給して生成されたことを特徴とする一酸化珪素微粒子を提供するものである。 Further, according to the second aspect of the present invention, a silicon dioxide powder is dispersed in a liquid substance containing carbon, and water is further added to form a slurry. The present invention provides silicon monoxide fine particles produced by being supplied into a plasma flame.

本発明によれば、二酸化珪素を原料として、ナノサイズの一酸化珪素微粒子を容易に、しかも高い生産性で製造することができる。
ナノサイズの一酸化珪素微粒子は、例えば、リチウムイオン電池の負極材として好適に用いることができる。 According to the present invention, nanosized silicon monoxide fine particles can be easily produced with high productivity using silicon dioxide as a raw material.
Nanosized silicon monoxide fine particles can be suitably used, for example, as a negative electrode material of a lithium ion battery.

本発明の実施形態に係る一酸化珪素微粒子の製造方法を実施するための微粒子製造装置の全体構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the whole structure of the fine particle manufacturing apparatus for enforcing the manufacturing method of the silicon monoxide fine particle which concerns on embodiment of this invention. 図１中のプラズマトーチ付近を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows the plasma torch vicinity in FIG. 図１中のチャンバの天板およびこの天板に備えられた気体射出口付近を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows the top plate of the chamber in FIG. 1, and the gas injection opening vicinity provided in this top plate. 図１中のサイクロンを拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows the cyclone in FIG. 射出される気体の角度を示す説明図であり、（ａ）はチャンバの天板の中心軸を通る垂直方向の断面図であり、（ｂ）は天板を下方から見た下面図である。It is explanatory drawing which shows the angle of the gas injected, (a) is sectional drawing of the perpendicular direction which passes along the central axis of the top plate of a chamber, (b) is the bottom view which looked at the top plate from the downward direction. 本発明の実施例で得られた微粒子、および比較のための一酸化珪素のＸ線回折法による結晶構造の解析結果を示すグラフである。It is a graph which shows the analysis result of the crystal structure by the X ray diffraction method of the microparticles | fine-particles obtained in the Example of this invention, and the silicon monoxide for a comparison.

以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明の一酸化珪素微粒子の製造方法および一酸化珪素微粒子を詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る一酸化珪素微粒子の製造方法を実施するための微粒子製造装置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。 Hereinafter, a method for producing silicon monoxide fine particles and silicon monoxide fine particles of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a fine particle production apparatus for carrying out a method for producing fine silicon monoxide particles according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a partially enlarged view of the vicinity of the plasma torch 12 shown in FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing the top plate 17 of the chamber 16 shown in FIG. 1 and the vicinity of the gas injection port 28a and the gas injection port 28b provided in the top plate 17. As shown in FIG. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the cyclone 19.

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、二酸化珪素の粉末を後述するように、スラリー状にしてプラズマトーチ１２内へ供給する材料供給装置１４と、微粒子（１次微粒子）１５を生成させ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一酸化珪素微粒子（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 particle manufacturing apparatus 10 shown in FIG. 1 includes a plasma torch 12 that generates thermal plasma, a material supply device 14 that supplies silicon dioxide powder in a slurry state into the plasma torch 12, as will be described later, and fine particles (1 A chamber 16 having a function as a cooling tank for generating (secondary fine particles) 15; a cyclone 19 for removing coarse particles having a particle size equal to or larger than a particle size arbitrarily defined from the generated primary fine particles 15; And a recovery unit 20 that recovers silicon monoxide fine particles (secondary fine particles) 18 having a desired particle size classified by the cyclone 19.

本実施形態においては、二酸化珪素の粉末（以下、二酸化珪素原料ともいう）を、炭素を含む液体状の物質（以下、分散媒ともいう）に分散させて、更に水を加えてスラリー状にしたスラリーを用いて、微粒子製造装置１０によりナノサイズの一酸化珪素微粒子が製造される。 In the present embodiment, silicon dioxide powder (hereinafter also referred to as silicon dioxide raw material) is dispersed in a liquid substance containing carbon (hereinafter also referred to as dispersion medium), and further water is added to form a slurry. Nano-sized silicon monoxide fine particles are produced by the fine particle production apparatus 10 using the slurry.

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、後述するように、スラリー１４ａの供給管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 plasma torch 12 shown in FIG. 2 includes a quartz tube 12a and a high-frequency oscillation coil 12b surrounding the outside. As will be described later, a supply pipe 14f for slurry 14a is provided at the center of the plasma torch 12, and a plasma gas supply port 12c is formed at the periphery (on the same circumference).

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（図２参照）へ送り込まれる。
本実施形態においては、後述する熱プラズマ炎２４中で、炭素を含む液体状の物質（分散媒）を燃焼させることなく分解して炭素を発生させるために、プラズマガスには酸素を含まないものを用いる。このプラズマガスとしては、例えば、水素、ヘリウム、アルゴン等が挙げられる。プラズマガスは、単体に限定されるものではなく、水素とアルゴン、ヘリウムとアルゴンのように、これらプラズマガスを組み合わせて使用してもよい。 The plasma gas is sent from the plasma gas supply source 22 to the plasma gas supply port 12c (see FIG. 2).
In the present embodiment, plasma gas does not contain oxygen in order to generate carbon by decomposing without burning a liquid substance (dispersion medium) containing carbon in a thermal plasma flame 24 to be described later. Is used. Examples of the plasma gas include hydrogen, helium, and argon. The plasma gas is not limited to a single substance, and these plasma gases may be used in combination, such as hydrogen and argon or helium and argon.

プラズマガス供給源２２には、例えば、水素とアルゴンの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、図２に示す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に高周波電圧が印加されて、酸素を含まない熱プラズマ炎２４が発生する。 In the plasma gas supply source 22, for example, two types of plasma gases, hydrogen and argon, are prepared. The plasma gas is sent from the plasma gas supply source 22 into the plasma torch 12 as indicated by an arrow P through the ring-shaped plasma gas supply port 12c shown in FIG. Then, a high frequency voltage is applied to the high frequency oscillation coil 12b, and a thermal plasma flame 24 not containing oxygen is generated.

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 quartz tube 12a is surrounded by a concentric tube (not shown), and cooling water is circulated between the tube and the quartz tube 12a to cool the quartz tube 12a. The quartz tube 12a is prevented from becoming too hot by the thermal plasma flame 24 generated in the plasma torch 12.

図１に示すように、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、二酸化珪素原料を炭素を含む液体状の物質に混ぜ、更に水を加えて調製されたスラリー１４ａを材料供給装置１４からプラズマトーチ１２内へ均一に供給する。 As shown in FIG. 1, the material supply apparatus 14 is connected to the upper part of the plasma torch 12 through a pipe 26 and a supply pipe 14f, and mixes silicon dioxide raw material with a liquid substance containing carbon, and further adds water. The prepared slurry 14 a is uniformly supplied from the material supply device 14 into the plasma torch 12.

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 material supply device 14 includes a container 14b for containing the slurry 14a, a stirrer 14c for stirring the slurry 14a in the container 14b, and a pump 14d for applying high pressure to the slurry 14a via the supply pipe 14f and supplying the slurry 14a into the plasma torch 12. A spray gas supply source 14e that supplies a spray gas for spraying the slurry 14a into the plasma torch 12, and a supply pipe 14f that droplets the slurry 14a and supplies the slurry 14a into the plasma torch 12.

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、すなわち、スラリー１４ａを液滴化させることができる。噴霧ガスには、例えば、アルゴン、ヘリウム、水素等が単独または適宜組み合わせて用いられる。なお、噴霧ガスは、必ずしも供給しなくてもよい。 The spray gas subjected to the extrusion pressure is supplied from the spray gas supply source 14e together with the slurry 14a into the thermal plasma flame 24 in the plasma torch 12 through the supply pipe 14f as shown by an arrow G in FIG. The The supply pipe 14 f has a two-fluid nozzle mechanism for spraying the slurry into the thermal plasma flame 24 in the plasma torch to form droplets, whereby the slurry 14 a is converted into the thermal plasma flame 24 in the plasma torch 12. The slurry 14a can be made into droplets by spraying inside. As the atomizing gas, for example, argon, helium, hydrogen or the like is used alone or in appropriate combination. Note that the atomizing gas is not necessarily supplied.

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２０ミリリットルでスラリーを流し、毎分１０〜２０リットル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 20 ml / min and the spray gas is sprayed at 10 to 20 liter / min, about 5 to 10 μm About a droplet is 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方法、スラリー表面に高い電圧を印加して液滴化す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 other methods, for example, a method in which slurry is dropped on a rotating disk at a constant speed and formed into droplets by centrifugal force, or a method in which a high voltage is applied to the slurry surface to form droplets is considered. It is done.

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中の分散媒が熱プラズマ炎２４で、燃焼することなく分解されて発生した炭素により、二酸化珪素原料が一部還元されて一酸化珪素となり、その直後に、この一酸化珪素がチャンバ１６内で急冷され、１次微粒子（一酸化珪素微粒子）１５が生成される。このように、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 chamber 16 is provided adjacent to the lower side of the plasma torch 12. The dispersion medium in the slurry 14a sprayed in the thermal plasma flame 24 in the plasma torch 12 is partly reduced by the carbon dioxide generated by being decomposed without burning in the thermal plasma flame 24, and is oxidized. Immediately thereafter, the silicon monoxide is rapidly cooled in the chamber 16 to produce primary fine particles (silicon monoxide fine particles) 15. Thus, the chamber 16 has a function as a cooling tank.

また、ここでは、一酸化珪素微粒子をより一層効率的に製造する方法の一つとして、生成された一酸化珪素微粒子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 silicon monoxide fine particles more efficiently, a gas supply device 28 for rapidly cooling the produced silicon monoxide fine particles is provided. Hereinafter, the gas supply device 28 will be described.

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 gas supply device 28 shown in FIGS. 1 and 3 has a predetermined direction toward the tail of the thermal plasma flame 24 (the end of the thermal plasma flame opposite to the plasma gas supply port 12c, that is, the end of the thermal plasma flame). A gas injection port 28a for injecting gas at an angle, a gas injection port 28b for injecting gas from the upper side to the lower side along the side wall of the chamber 16, and a compressor 28c for applying an extrusion pressure to the gas supplied into the chamber 16 The gas supply source 28d to be supplied into the chamber 16 and a pipe 28e for connecting them. The compressor 28c may be a blower.

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 gas ejection port 28a has a cyclone together with the gas ejected from the gas ejection port 28b, in addition to the action of rapidly cooling the primary fine particles 15 generated in the chamber 16. 19 has an additional action such as contributing to the classification of the primary fine particles 15.
The above-described compressor 28c and gas supply source 28d are connected to the top plate 17 of the chamber 16 through a pipe 28e.

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、生成された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 gas injection port 28 b is a slit formed in the outer side top plate component 17 b of the gas supply device 28, and prevents the generated primary fine particles 15 from adhering to the inner wall portion of the chamber 16. At the same time, it is preferable to be able to inject an amount of gas capable of providing a flow velocity that can classify the primary fine particles 15 at an arbitrary classification point by the downstream cyclone 19. From the gas injection port 28b, gas is injected from the upper side to the lower side along the inner wall of the chamber 16.

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 gas supply source 28d (see FIGS. 1 and 3) into the top plate 17 (specifically, the outer side top plate component 17b and the upper outer side top plate component 17c) through the pipe 28e as indicated by the arrow S. The gas thus discharged is ejected from the gas ejection port 28b (also from the gas ejection port 28a, as will be described later) through the air passage provided here.

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、後述するように、燃焼することなく二酸化珪素原料が一部還元されて一酸化珪素となる。そして、この一酸化珪素は、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、一酸化珪素からなる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。 Slurry injected into the plasma torch 12 from the material supply device 14 (in droplet form) is partially oxidized in the thermal plasma flame 24 without being burned, as will be described later. It becomes silicon. The silicon monoxide is rapidly cooled in the chamber 16 by the gas injected from the gas injection port 28a (see arrow Q), and primary particles 15 made of silicon monoxide are generated. At this time, the primary fine particles 15 are prevented from adhering to the inner wall of the chamber 16 by the gas ejected from the gas ejection port 28 b (see arrow R).

図１に示すように、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、径が漸減する円錐台部１９ｃと、この円錐台部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。 As shown in FIG. 1, a cyclone 19 for classifying the generated primary fine particles 15 with a desired particle diameter is provided at a lower side portion of the chamber 16. As shown in FIG. 4, the cyclone 19 includes an inlet pipe 19 a that supplies the primary fine particles 15 from the chamber 16, a cylindrical outer cylinder 19 b that is connected to the inlet pipe 19 a and is located on the upper part of the cyclone 19, A truncated cone part 19c that is continuous downward from the lower part of the outer cylinder 19b and gradually decreases in diameter, and is connected to the lower side of the truncated cone part 19c, and has a coarse particle diameter that is equal to or larger than the desired particle diameter. A coarse particle recovery chamber 19d for recovering particles and an inner tube 19e connected to a recovery unit 20 described in detail later and projecting from the outer cylinder 19b are provided.

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の内周壁から円錐台部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 inlet pipe 19a, an air flow containing the primary fine particles 15 generated in the chamber 16 is blown along the inner peripheral wall of the outer cylinder 19b. As a result, the air flow is indicated by an arrow T in FIG. By flowing from the inner peripheral wall of the outer cylinder 19b toward the truncated cone part 19c, a swirling downward flow is formed.

そして、上述の旋回する下降流は、円錐台部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台部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、気流から分離した一酸化珪素微粒子は、円錐台部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、円錐台部１９ｃ内周壁での反転気流とともに、系外へ排出される。 The swirling downward flow is further accelerated by the inner peripheral wall of the truncated cone part 19c, and then reverses to become an upward flow and is discharged out of the system from the inner pipe 19e. A part of the airflow is reversed at the truncated cone part 19c before flowing into the coarse particle recovery chamber 19d, and is discharged out of the system from the inner pipe 19e. 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 silicon monoxide fine particles separated from the air flow descend along the side surface of the truncated cone part 19c and are collected in the coarse particle collection chamber 19d. Here, the fine particles to which the centrifugal force is not sufficiently applied are discharged out of the system together with the reverse airflow at the inner peripheral wall of the truncated cone part 19c.

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した一酸化珪素微粒子が、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 inner tube 19e from the collection unit 20 described in detail later. Then, by this negative pressure (suction force), the silicon monoxide fine particles separated from the above-mentioned swirling airflow are sucked as shown by an arrow U in FIG. 4 and sent to the recovery unit 20 through the inner tube 19e. It has become.

図１に示すように、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、所望のナノサイズの粒径を有する２次微粒子（一酸化珪素微粒子）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、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。 As shown in FIG. 1, a recovery unit 20 that recovers secondary fine particles (silicon monoxide fine particles) 18 having a desired nano-size particle diameter is provided on an extension of an inner tube 19 e that is an outlet of an air flow in the cyclone 19. Is provided. The recovery unit 20 includes a recovery chamber 20a, a filter 20b provided in the recovery chamber 20a, and a vacuum pump (not shown) connected via a pipe provided in the lower portion of the recovery chamber 20a. Yes. The fine particles sent from the cyclone 19 are drawn into the collection chamber 20a by being sucked by a vacuum pump (not shown), and are collected on the surface of the filter 20b.

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、本発明の実施形態に係る一酸化珪素微粒子の製造方法、およびこの製造方法により生成された一酸化珪素微粒子について説明する。 Hereinafter, while describing the operation of the fine particle production apparatus 10 configured as described above, the fine particle production apparatus 10 is used to produce the silicon monoxide fine particles according to the embodiment of the present invention, and the production method. The silicon monoxide fine particles will be described.

ここで、本実施形態において、二酸化珪素原料（二酸化珪素の粉末）は、一酸化珪素微粒子の原料となるものであって、熱プラズマ炎中で容易に蒸発するように、その平均粒径が５０μｍ以下であり、好ましくは平均粒径が１０μｍ以下である。 Here, in this embodiment, the silicon dioxide raw material (silicon dioxide powder) is a raw material for silicon monoxide fine particles, and has an average particle diameter of 50 μm so that it can be easily evaporated in a thermal plasma flame. The average particle size is preferably 10 μm or less.

本実施形態において、炭素を含む液体状の物質（分散媒）としては、例えば、アルコール、ケトン、ケロシン、オクタンまたはガソリンが挙げられる。
また、アルコールとしては、例えば、エタノール、メタノール、プロパノール、イソプロピルアルコールが挙げられる。
上述のように、炭素を含む液体状の物質（分散媒）は、二酸化珪素原料を還元するものである。このため、炭素を含む液体状の物質は、熱プラズマ炎２４により分解されやすいことが好ましい。このことから、炭素を含む液体状の物質は、低級アルコールが好ましい。
また、更に、水（Ｈ_２Ｏ）をスラリー１４ａに加えている。この水は、炭素を含む液体状の物質（分散媒）による二酸化珪素原料の一酸化珪素化を促進するものである。 In the present embodiment, examples of the liquid substance (dispersion medium) containing carbon include alcohol, ketone, kerosene, octane, and gasoline.
Examples of the alcohol include ethanol, methanol, propanol, and isopropyl alcohol.
As described above, the liquid substance (dispersion medium) containing carbon reduces the silicon dioxide raw material. For this reason, it is preferable that the liquid substance containing carbon is easily decomposed by the thermal plasma flame 24. Therefore, the liquid substance containing carbon is preferably a lower alcohol.
Further, water (H ₂ O) is added to the slurry 14a. This water promotes the conversion of silicon dioxide material into silicon monoxide with a liquid substance (dispersion medium) containing carbon.

本実施形態の一酸化珪素微粒子の製造方法では、まず、二酸化珪素原料を分散媒中に分散させ、更に水を加えてスラリーを得る。このスラリーにおいては、二酸化珪素原料と分散媒との混合比は、質量比で、例えば、４：６（４０％：６０％）であり、水は、二酸化珪素原料と分散媒との総量に対する割合で、２０〜２５％である。
二酸化珪素原料と分散媒との混合比、水の量は、上述のものに限定されるものではないが、二酸化珪素原料の量の好ましい範囲は、二酸化珪素原料と分散媒の総量に対して１０〜６５質量％であり、分散媒の量の好ましい範囲は、二酸化珪素原料と分散媒の総量に対して９０〜３５質量％であり、水の量の好ましい範囲は、二酸化珪素原料と分散媒の総量に対して１０〜４０質量％である。
分散媒および水は、二酸化珪素を還元するものであるため、一酸化珪素が生成されるように、この二酸化珪素原料と分散媒との質量比、添加される水の量は、適宜変更してスラリーが調製される。 In the method for producing fine silicon monoxide particles of this embodiment, first, a silicon dioxide raw material is dispersed in a dispersion medium, and water is further added to obtain a slurry. In this slurry, the mixing ratio of the silicon dioxide raw material and the dispersion medium is a mass ratio, for example, 4: 6 (40%: 60%), and water is a ratio to the total amount of the silicon dioxide raw material and the dispersion medium. And 20 to 25%.
The mixing ratio of the silicon dioxide raw material and the dispersion medium and the amount of water are not limited to those described above, but the preferred range of the amount of the silicon dioxide raw material is 10 with respect to the total amount of the silicon dioxide raw material and the dispersion medium. The preferable range of the amount of the dispersion medium is 90 to 35% by mass with respect to the total amount of the silicon dioxide raw material and the dispersion medium, and the preferable range of the amount of water is that of the silicon dioxide raw material and the dispersion medium. It is 10-40 mass% with respect to the total amount.
Since the dispersion medium and water reduce silicon dioxide, the mass ratio of the silicon dioxide raw material and the dispersion medium and the amount of added water are appropriately changed so that silicon monoxide is generated. A slurry is prepared.

さらに、スラリー１４ａを調整する際に、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が用いられる。高分子としては、例えば、ポリアクリル酸アンモニウムが用いられる。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、二酸化珪素原料が分散媒、水で凝集することをより効果的に防止して、スラリー１４ａを安定化させることができる。 Furthermore, when adjusting the slurry 14a, you may add the 1 type, or 2 or more types of mixture chosen from the group which consists of surfactant, a polymer | macromolecule, and a coupling agent. As the surfactant, for example, sorbitan fatty acid ester which is a nonionic surfactant is used. For example, ammonium polyacrylate is used as the polymer. As the coupling agent, for example, a silane coupling agent or the like is used. By adding one or a mixture of two or more selected from the group consisting of a surfactant, a polymer, and a coupling agent to the slurry 14a, the silicon dioxide raw material is more effectively aggregated with the dispersion medium and water. This prevents the slurry 14a from being stabilized.

上述のようにして調整されたスラリー１４ａは、図１に示す材料供給装置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、分散媒中の二酸化珪素原料が沈澱することを防止し、分散媒中で二酸化珪素原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に二酸化珪素原料と分散媒と水とを供給して連続的にスラリー１４ａを調製してもよい。 The slurry 14a prepared as described above is placed in the container 14b of the material supply device 14 shown in FIG. 1 and stirred by the stirrer 14c. Thereby, it is prevented that the silicon dioxide raw material in a dispersion medium precipitates, and the slurry 14a of the state by which the silicon dioxide raw material was disperse | distributed in the dispersion medium is maintained. Alternatively, the slurry 14a may be continuously prepared by supplying the material supply device 14 with a silicon dioxide raw material, a dispersion medium, and water.

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、液滴化されたスラリー１４ａが、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中に供給されて、分散媒を燃焼させることなく炭素が生成される。 Next, the slurry 14 a is formed into droplets using the above-described two-fluid nozzle mechanism, and the slurry 14 a formed into droplets is supplied into the plasma torch 12, thereby generating heat generated in the plasma torch 12. Carbon is generated without being supplied to the plasma flame 24 and burning the dispersion medium.

なお、酸素を含まない熱プラズマ炎２４は、液滴化されたスラリー１４ａを蒸発させ、分散媒を燃焼させることなく分解、蒸発させて炭素を生成させる。このとき、水も水素と酸素に分解される。更には熱プラズマ炎２４は、その温度と生成された炭素により、二酸化珪素原料を還元し、更に水より発生した酸素により還元を制御して一酸化珪素にさせるものである。このため、熱プラズマ炎２４の温度は、スラリーに含まれる二酸化珪素原料が炭素により還元される温度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、容易に二酸化珪素原料が還元されるので好ましいが、特に温度は限定されず、二酸化珪素原料が還元される温度に応じて適宜選択してよい。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。 The oxygen-free thermal plasma flame 24 evaporates the slurry 14a in droplets, decomposes and evaporates without burning the dispersion medium, and generates carbon. At this time, water is also decomposed into hydrogen and oxygen. Further, the thermal plasma flame 24 reduces the silicon dioxide raw material by its temperature and generated carbon, and further controls the reduction by oxygen generated from water to form silicon monoxide. For this reason, the temperature of the thermal plasma flame 24 needs to be higher than the temperature at which the silicon dioxide raw material contained in the slurry is reduced by carbon.
On the other hand, the higher the temperature of the thermal plasma flame 24, the easier the silicon dioxide raw material is reduced. However, the temperature is not particularly limited, and may be appropriately selected according to the temperature at which the silicon dioxide raw material is reduced. For example, the temperature of the thermal plasma flame 24 can be set to 6000 ° C., and it is theoretically considered to reach about 10000 ° C.

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とすることができる。 The pressure atmosphere in the plasma torch 12 is preferably atmospheric pressure or lower. Here, the atmosphere below atmospheric pressure is not particularly limited, but may be, for example, 5 Torr to 750 Torr.

次に、酸素を含まない熱プラズマ炎２４中でスラリー１４ａが蒸発し、更にはメタノール等の分散媒を燃焼させることなく分解されて炭素が得られる。この炭素が、二酸化珪素原料に比して多く生成されるように、スリラー１４ａにおける分散媒の量が調整されている。発生した炭素と二酸化珪素原料とが反応し、二酸化珪素が一酸化珪素に還元されて、更に水より発生した酸素により還元を制御して一酸化珪素にさせるものである。このようにして生成された一酸化珪素が、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て、チャンバ１６内で急冷されることにより、一酸化珪素からなる１次微粒子１５が得られる。 Next, the slurry 14a evaporates in the thermal plasma flame 24 not containing oxygen, and further decomposed without burning a dispersion medium such as methanol to obtain carbon. The amount of the dispersion medium in the chiller 14a is adjusted so that more carbon is produced than the silicon dioxide raw material. The generated carbon reacts with the silicon dioxide raw material, the silicon dioxide is reduced to silicon monoxide, and the reduction is further controlled by oxygen generated from water to form silicon monoxide. The silicon monoxide generated in this manner is rapidly cooled by the gas injected in the direction indicated by the arrow Q through the gas injection port 28a, and is rapidly cooled in the chamber 16 to be made of silicon monoxide. Primary fine particles 15 are obtained.

従って、上記気体射出口２８ａから射出される気体の量は、１次微粒子が生成される過程において、一酸化珪素微粒子を急冷するに十分な供給量であることが必要であるが、これとともに気体射出口２８ｂから射出される気体の量、さらには、後述する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 gas injection port 28a needs to be a supply amount sufficient for rapidly cooling the silicon monoxide fine particles in the process of generating the primary fine particles. Combined with the amount of gas injected from the injection port 28b, and further with the amount of gas supplied into the thermal plasma flame described later, a flow velocity capable of classifying the primary fine particles 15 at an arbitrary classification point by the downstream cyclone 19 is obtained. And an amount that does not hinder the stability of the thermal plasma flame.

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プラズマガス、プラズマ流を形成するためのセントラルガスおよび噴霧ガスを合わせたものである。 Note that the combined amount of gas injected from the gas injection port 28a and the amount of gas injected from the gas injection port 28b is 200% to 5000% of the gas supplied into the thermal plasma flame. It is good to do. Here, the gas supplied into the above-mentioned thermal plasma flame is a combination of a plasma gas that forms a thermal plasma flame, a central gas that forms a plasma flow, and a spray gas.

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。本実施形態の微粒子製造装置１０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 fine particle manufacturing apparatus 10 of the present embodiment, a gas is injected by forming a circumferential slit in the top plate 17, but a method that can reliably supply gas on the path from the thermal plasma flame to the cyclone. Other methods and positions may be used as long as they are positions.

最終的にチャンバ１６内で生成された一酸化珪素からなる１次微粒子１５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、この旋回流は円錐台部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台部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 15 made of silicon monoxide finally generated in the chamber 16 are blown from the inlet pipe 19a of the cyclone 19 along the inner peripheral wall of the outer cylinder 19b together with the air current. 4 flows along the inner peripheral wall of the outer cylinder 19b as indicated by the arrow T in FIG. Then, this swirling flow is further accelerated at the inner peripheral wall of the truncated cone part 19c, then reverses, becomes an upward flow, and is discharged out of the system from the inner pipe 19e. A part of the airflow is reversed at the inner peripheral wall of the truncated cone part 19c before flowing into the coarse particle recovery chamber 19d, and is discharged out of the system from the inner pipe 19e.

一酸化珪素からなる１次微粒子１５に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、１次微粒子１５のうち、粗大粒子は壁方向に移動する。また、１次微粒子１５のうち、気流から分離された粒子は、円錐台部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、円錐台部１９ｃ内周壁での反転気流とともに、内管１９ｅから、一酸化珪素微粒子（２次微粒子）１８として系外へ排出される。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／ｓｅｃ以上である。 Centrifugal force is applied to the primary fine particles 15 made of silicon monoxide by a swirl flow, and coarse particles of the primary fine particles 15 move in the wall direction due to the balance between centrifugal force and drag force. Further, among the primary fine particles 15, particles separated from the air flow descend along the side surface of the truncated cone part 19c and are collected in the coarse particle collection chamber 19d. Here, the fine particles to which the centrifugal force is not sufficiently applied are discharged out of the system as silicon monoxide fine particles (secondary fine particles) 18 from the inner tube 19e together with the reverse airflow on the inner peripheral wall of the truncated cone part 19c. The flow velocity of the airflow into the cyclone 19 at this time is preferably 10 m / sec or more.

排出された一酸化珪素微粒子（２次微粒子）１８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、一酸化珪素微粒子（２次微粒子）１８の粒径は、目的に応じてナノサイズレベルの任意の粒径が規定される。
このようにして、本実施形態においては、ナノサイズの一酸化珪素微粒子を得ることができる。
また、本発明の一酸化珪素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。 The discharged silicon monoxide fine particles (secondary fine particles) 18 are sucked by a negative pressure (suction force) from the collecting unit 20 as shown by an arrow U in FIG. 4, and are sent to the collecting unit 20 through the inner tube 19e. And collected by the filter 20b of the collection unit 20. At this time, the internal pressure in the cyclone 19 is preferably not more than atmospheric pressure. In addition, the particle size of the silicon monoxide fine particles (secondary fine particles) 18 is defined as an arbitrary particle size at the nano-size level according to the purpose.
Thus, in this embodiment, nanosized silicon monoxide fine particles can be obtained.
In the method for producing silicon monoxide fine particles of the present invention, the number of cyclones used is not limited to one, and may be two or more.

本実施形態の一酸化珪素微粒子の製造方法により製造される一酸化珪素微粒子は、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どなく、具体的には、その平均粒径が１〜１００ｎｍのナノサイズの一酸化珪素微粒子である。 The silicon monoxide fine particles produced by the method for producing silicon monoxide fine particles according to the present embodiment have a narrow particle size distribution width, that is, a uniform particle size and almost no inclusion of coarse particles of 1 μm or more. Specifically, it is nano-sized silicon monoxide fine particles having an average particle diameter of 1 to 100 nm.

本実施形態の一酸化珪素微粒子の製造方法で得られる一酸化珪素微粒子は、例えば、リチウムイオン電池の負極材などに用いることができる。
また、本実施形態の一酸化珪素微粒子の製造方法で得られる一酸化珪素微粒子は、例えば、各種光学用、反射防止膜、吸収膜、保護膜、液晶導電被膜の保護絶縁膜、半導体素子用保護膜、薄膜コンデンサ用誘電体、太陽電池などの反射防止膜、およびガスバリアフィルム用蒸着材料に用いることもできる。 The silicon monoxide fine particles obtained by the method for producing silicon monoxide fine particles of the present embodiment can be used for, for example, a negative electrode material of a lithium ion battery.
In addition, the silicon monoxide fine particles obtained by the method for producing silicon monoxide fine particles of the present embodiment are, for example, for various optics, antireflection films, absorption films, protective films, protective insulating films for liquid crystal conductive films, and semiconductor element protections. It can also be used for films, dielectrics for thin film capacitors, antireflection films such as solar cells, and vapor deposition materials for gas barrier films.

また、本実施形態においては、二酸化珪素原料の還元に用いる炭素源に液体を用い、それ以外は水であるため、二酸化珪素原料を熱プラズマ炎に対して容易に、均一に供給することができる。さらには、炭素源が液体であるため、グラファイト等の固体の炭素源に比して、容易に分解され、二酸化珪素原料を効率良く炭素と反応させることができる。これにより、二酸化珪素原料の一酸化珪素への反応効率が高くなり、高い生産性で一酸化珪素微粒子を製造することができる。 Moreover, in this embodiment, since a liquid is used for the carbon source used for the reduction | restoration of a silicon dioxide raw material, and others are water, a silicon dioxide raw material can be supplied uniformly with respect to a thermal plasma flame easily. . Furthermore, since the carbon source is a liquid, it is easily decomposed as compared with a solid carbon source such as graphite, and the silicon dioxide raw material can be efficiently reacted with carbon. Thereby, the reaction efficiency with respect to silicon monoxide of a silicon dioxide raw material becomes high, and silicon monoxide microparticles | fine-particles can be manufactured with high productivity.

また、本実施形態の一酸化珪素微粒子の製造方法では、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。本実施形態の一酸化珪素微粒子の製造方法では、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。 Further, in the method for producing silicon monoxide fine particles of the present embodiment, the fine particles can be classified with a cyclone provided in the apparatus by supplying a gas and arbitrarily controlling the flow rate in the apparatus. In the method for producing fine silicon monoxide particles according to the present embodiment, 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. Thus, high-quality fine particles with high quality can be produced with high productivity.

さらに、本実施形態の一酸化珪素微粒子の製造方法では、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 of the silicon monoxide fine particles 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. There is no need to provide a road. Therefore, it is not necessary to stop the operation of the apparatus for removing the fine particles accumulated in the fins, and the operation time of the apparatus can be extended. Furthermore, the cooling effect can be further enhanced by employing a water-cooled jacket structure for the entire cyclone.

前述の通り、本実施形態の微粒子製造装置１０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装置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２８について追加説明する。 As described above, the fine particle production apparatus 10 of the present embodiment is characterized by including the gas supply device 28 whose main purpose is to rapidly cool the gas phase mixture. Hereinafter, the gas supply device 28 will be additionally described.

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 gas supply device 28 shown in FIG. 1 and FIG. 3 has a gas injection port 28 a for injecting gas at a predetermined angle as described above toward the tail of the thermal plasma flame 24, and the upper side along the side wall of the chamber 16. The gas injection port 28b that injects the gas downward, the compressor 28c that applies an extrusion pressure to the gas supplied into the chamber 16, and the gas supply source 28d that is supplied into the chamber 16 are connected to each other. And a tube 28e.
The compressor 28c and the gas supply source 28d are connected to the top plate 17 of the chamber 16 through a pipe 28e. Here, the tail part of the thermal plasma flame is the end of the thermal plasma flame opposite to the plasma gas supply port 12c, that is, the terminal part of the thermal plasma flame.

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 gas injection port 28 a and the gas injection port 28 b are formed in the top plate 17 of the chamber 16. Here, the top plate 17 includes an inner top plate component 17a having a truncated cone shape and a part of the upper side being a cylinder, an outer top plate component 17b having a truncated cone-shaped hole, and an inner top plate component 17a. And an upper outer part top plate component 17c having a moving mechanism for moving it vertically.

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の円錐台部分の勾配と、外側部天板部品１７ｂが有する孔の円錐台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 top plate component 17a and the upper outer side top plate component 17c are in contact (in the inner side top plate component 17a, the upper cylindrical portion), and the inner top plate component 17a is By rotating, the position can be changed in the vertical direction, and the inner top plate component 17a can adjust the distance from the outer top plate component 17b. In addition, the gradient of the truncated cone part of the inner top plate part 17a and the gradient of the truncated cone part of the hole of the outer part top plate part 17b are the same, and are structured to engage with each other.

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 gas injection port 28a is formed in a circumferential shape that can adjust a gap formed by the inner top plate component 17a and the outer top plate component 17b, that is, a slit width, and is concentric with the top plate. Is a slit. Here, the gas injection port 28a may be any shape that can inject gas toward the tail of the thermal plasma flame 24, and is not limited to the slit shape as described above. A large number of holes may be provided.

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 air passage 17d through which a gas sent through the pipe 28e passes is provided inside the upper outer portion top plate component 17c. The gas passes through the air passage 17d and is sent to the gas injection port 28a which is a slit formed by the inner top plate component 17a and the outer top plate component 17b described above. As described above, the gas sent to the gas injection port 28a is directed in the direction indicated by the arrow Q in FIGS. 1 and 3 toward the tail portion (terminal portion) of the thermal plasma flame. It is injected at an angle of.

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００４５参照）、前記気相状態の混合物を急冷するのに生成した量とは、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、生成され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 0045), the amount produced to quench the gas phase mixture is, for example, supplied into the chamber that forms the space necessary to quench the gas phase mixture. The average flow velocity (in-chamber flow velocity) of the gas in the chamber 16 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 thermal plasma flame 24 to generate fine particles, and to prevent aggregation due to collision between the generated fine particles.

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、凝固し生成され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。 Note that this supply amount is sufficient to rapidly cool and solidify the gas phase mixture, and to prevent agglomeration due to collision between the microparticles immediately after solidification and formation. The amount needs to be sufficient to dilute the mixture, and the value may be appropriately determined according to the shape and size of the chamber 16.
However, this supply amount is preferably controlled so as not to hinder the stability of the thermal plasma flame.

次に、図５（ａ）、（ｂ）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５（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５(ｂ)に、天板１７を下方から見た図を示す。なお、図５（ｂ）には、図５（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５（ａ）、（ｂ）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 gas injection port 28a has a slit shape will be described with reference to FIGS. FIG. 5A shows a vertical cross-sectional view passing through the central axis of the top plate 17 of the chamber 16, and FIG. 5B shows a view of the top plate 17 as viewed from below. FIG. 5B shows a direction perpendicular to the cross section shown in FIG. Here, a point X shown in FIGS. 5A and 5B indicates that the gas sent from the gas supply source 28d (see FIG. 1) via the air passage 17d is introduced into the chamber 16 from the gas injection port 28a. It is an injection point to be injected. Actually, since the gas injection port 28a is a circumferential slit, the gas at the time of injection forms a belt-like airflow. Therefore, the point X is a virtual emission point.

図５（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. 5 (a), the center of the opening of the air passage 17d is the origin, the vertical upward is 0 °, the positive direction is counterclockwise on the page, and the gas injection port is in the direction indicated by the arrow Q. The angle of the gas injected from 28a is represented by angle α. This angle α is an angle with respect to the direction from the first part of the thermal plasma flame to the tail part (terminal part) described above.

また、図５（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。 Further, as shown in FIG. 5B, the thermal plasma flame with the virtual injection point X as the origin and the direction toward the center of the thermal plasma flame 24 as 0 ° and the counterclockwise direction on the paper as the positive direction. The angle of the gas ejected from the gas ejection port 28a in the direction indicated by the arrow Q in the plane direction perpendicular to the direction from the initial part 24 to the tail part (terminal part) is represented by an angle β. This angle β is an angle with respect to the central portion of the thermal plasma flame in the plane perpendicular to the direction from the initial portion to the tail portion (terminal portion) of the thermal plasma flame described above.

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 thermal plasma flame 24, and the angle β. Is −90 ° <β <90 ° (preferably in a range of −45 ° <β <45 °, more preferably β = 0 °).

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 thermal plasma flame 24 at a predetermined supply amount and a predetermined angle, and fine particles 15 are generated. The gas injected into the chamber 16 at the predetermined angle described above does not necessarily reach the tail of the thermal plasma flame 24 at the injected angle due to the influence of turbulent flow generated inside the chamber 16. In order to effectively cool the mixture in the phase state, stabilize the thermal plasma flame 24, and operate the fine particle production apparatus 10 efficiently, it is preferable to determine the angle. The angle may be determined experimentally in consideration of conditions such as the size of the apparatus and the size of the thermal plasma flame.

生成直後の微粒子同士が衝突し、凝集体が形成され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、本発明の一酸化珪素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、生成された一酸化珪素微粒子の凝集を防止することで、一酸化珪素微粒子の粒子径の微細化、および一酸化珪素微粒子の粒子径の均一化の両面に作用している。 If fine particles immediately after generation collide with each other and aggregates are formed, resulting in non-uniform particle size, it becomes a cause of quality deterioration. On the other hand, in the method for producing silicon monoxide fine particles of the present invention, the gas plasma outlet 28a is passed through the gas injection port 28a at a predetermined angle and supply amount in the direction indicated by the arrow Q toward the tail (end portion) of the thermal plasma flame. The injected gas dilutes the fine particles 15 to prevent the fine particles from colliding and aggregating. That is, the gas injected from the gas injection port 28a rapidly cools the gas phase mixture, and further prevents the generated silicon monoxide fine particles from agglomerating, thereby reducing the particle diameter of the silicon monoxide fine particles. , And both sides of uniformizing the particle size of the silicon monoxide fine particles.

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、本実施形態の微粒子製造装置１０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 gas injection port 28 a has a considerable adverse effect on the stability of the thermal plasma flame 24. However, in order to continuously operate the entire apparatus, it is necessary to stabilize the thermal plasma flame. For this reason, the gas injection port 28a in the fine particle manufacturing apparatus 10 of the present embodiment is a circumferentially formed slit, and the amount of gas supply can be adjusted by adjusting the slit width. Since a uniform gas can be injected in the central direction, it can be said that it has a preferable shape for stabilizing the thermal plasma flame. This adjustment can also be performed by changing the supply amount of the injected gas.

以上、本発明の一酸化珪素微粒子の製造方法および一酸化珪素微粒子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、種々の改良または変更をしてもよいのはもちろんである。 As described above, the method for producing silicon monoxide fine particles and the silicon monoxide fine particles of the present invention have been described in detail. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements or modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Of course, you may do it.

以下、本発明の一酸化珪素微粒子の製造方法の実施例について具体的に説明する。
本実施例においては、上述の微粒子製造装置１０により、下記表１に示す各実験例１〜５の「原料混合比」のスラリーを用いて一酸化珪素微粒子の製造を試みた。 Examples of the method for producing silicon monoxide fine particles of the present invention will be specifically described below.
In this example, the production of silicon monoxide fine particles was attempted by using the above-mentioned fine particle production apparatus 10 using the slurry of “raw material mixture ratio” in each of Experimental Examples 1 to 5 shown in Table 1 below.

一酸化珪素微粒子の原料として、各実験例１〜５のスラリーには、下記表１の「原料混合比」の欄に示すように二酸化珪素の粉末、およびアルコールを含有し、水が添加されたものと添加されてないものとがある。
なお、「原料混合比」の欄に示す二酸化珪素粉末とアルコールとの数値は、二酸化珪素粉末とアルコールとの質量比を示すものである。水の数値は、二酸化珪素の粉末とアルコールの総量に対する水の量の比率を示すものである。
また、原料に用いた二酸化珪素の粉末は、平均粒径が４μｍである。アルコールには、エタノールを用いた。 As raw materials for silicon monoxide fine particles, the slurry of each of Experimental Examples 1 to 5 contained silicon dioxide powder and alcohol as shown in the “raw material mixing ratio” column of Table 1 below, and water was added. Some are not added.
In addition, the numerical value of the silicon dioxide powder and alcohol shown in the column of “Raw material mixing ratio” indicates the mass ratio of the silicon dioxide powder and alcohol. The numerical value of water indicates the ratio of the amount of water to the total amount of powder of silicon dioxide and alcohol.
The silicon dioxide powder used as the raw material has an average particle size of 4 μm. Ethanol was used as the alcohol.

ここで、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、実施例毎に、それぞれ下記表１に示すプラズマガスを供給し、プラズマトーチ１２内に熱プラズマ炎を発生させた。なお、材料供給装置１４の噴霧ガス供給源１４ｅから、噴霧ガスとして、１０リットル／ｍｉｎでアルゴンガスを供給した。 Here, a high frequency voltage of about 4 MHz and about 80 kVA is applied to the high frequency oscillation coil 12b of the plasma torch 12, and the plasma gas shown in the following Table 1 is supplied from the plasma gas supply source 22 for each embodiment. Then, a thermal plasma flame was generated in the plasma torch 12. In addition, argon gas was supplied at 10 liters / min from the spray gas supply source 14e of the material supply apparatus 14 as the spray gas.

本実施例では、各実験例１〜５のスラリーを、それぞれ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。
また、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、アルゴンガスまたはアルゴンとヘリウムとの混合ガスを使用した。このときのチャンバ内流速は５ｍ／ｓｅｃで、供給量は１ｍ^３／ｍｉｎとした。
なお、サイクロン１９内の圧力は５０ｋＰａとし、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／ｓｅｃ（平均値）とした。 In this example, the slurries of Experimental Examples 1 to 5 were supplied into the thermal plasma flame 24 in the plasma torch 12 together with the argon gas that is the atomizing gas.
Further, argon gas or a mixed gas of argon and helium was used as the gas supplied into the chamber 16 by the gas supply device 28. The flow rate in the chamber at this time was 5 m / sec, and the supply amount was 1 m ³ / min.
The pressure in the cyclone 19 was 50 kPa, and the supply speed of fine particles from the chamber 16 to the cyclone 19 was 10 m / sec (average value).

熱プラズマ炎のプラズマガスにおける水素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガスの割合は、ヘリウムガスおよびアルゴンガスの総量に対して、水素ガスの量を０〜２０ｖｏｌ％とした。
また、プラズマガスが水素ガス、ヘリウムガスの２種類の場合、ヘリウムガスの総量に対して水素ガスの量を０〜２０ｖｏｌ％とし、水素ガス、アルゴンガスの２種類の場合、アルゴンガスの総量に対して水素ガスの量を０〜２０ｖｏｌ％とした。
なお、プラズマガスの供給量ついては、アルゴンガスは１０〜３００リットル／ｍｉｎとし、ヘリウムガスは５〜３０リットル／ｍｉｎとした。 The ratio of hydrogen gas, helium gas, and argon gas in the plasma gas of the thermal plasma flame was such that the amount of hydrogen gas was 0 to 20 vol% with respect to the total amount of helium gas and argon gas.
In addition, when the plasma gas is two types of hydrogen gas and helium gas, the amount of hydrogen gas is 0 to 20 vol% with respect to the total amount of helium gas, and when two types of hydrogen gas and argon gas are used, the total amount of argon gas is On the other hand, the amount of hydrogen gas was set to 0 to 20 vol%.
The supply amount of plasma gas was 10 to 300 liter / min for argon gas and 5 to 30 liter / min for helium gas.

次に、下記表１に示す実験例１〜５において、得られた生成物についてＸ線回折（ＸＲＤ）を用いて結晶構造を調べた。その結果を図６に示す。なお、図６において、符号Ａは、市販の一酸化珪素のＸ線回折（ＸＲＤ）の結果を示すものである。 Next, in Experimental Examples 1 to 5 shown in Table 1 below, the crystal structures of the obtained products were examined using X-ray diffraction (XRD). The result is shown in FIG. In FIG. 6, reference symbol A indicates the result of X-ray diffraction (XRD) of commercially available silicon monoxide.

実験例１〜５のうち、図６に示すように、水の量が２０％の実験例３、水の量が２５％の実験例４では、炭化珪素（ＳｉＣ）が殆ど生成されることなく一酸化珪素が得られ、その粒子径は約１７ｎｍであった。
一方、実験例１は、水を添加していないため、一酸化珪素が殆ど生成されることなく炭化珪素が得られた。また、実験例２および実験例５では、一酸化珪素以外に炭化珪素も生成された。 Among Experimental Examples 1 to 5, as shown in FIG. 6, in Experimental Example 3 in which the amount of water is 20% and Experimental Example 4 in which the amount of water is 25%, silicon carbide (SiC) is hardly generated. Silicon monoxide was obtained, and the particle size was about 17 nm.
On the other hand, since Experimental Example 1 did not add water, silicon carbide was obtained with almost no silicon monoxide produced. In Experimental Example 2 and Experimental Example 5, silicon carbide was also generated in addition to silicon monoxide.

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
１５１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円錐台部
１９ｄ粗大粒子回収チャンバ
１９ｅ内管
２０回収部
２０ａ回収室
２０ｂ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 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fine particle manufacturing apparatus 12 Plasma torch 12a Quartz tube 12b High frequency oscillation coil 12c Plasma gas supply port 14 Material supply apparatus 14a Slurry 14b Container 14c Stirrer 14d Pump 14e Spray gas supply source 14f Supply pipe 15 Primary particle 16 Chamber 17 Top plate 17a Inner part top plate component 17b Outer part top plate component 17c Upper outer part top plate component 17d Air passage 18 Fine particles (secondary fine particles)
19 Cyclone 19a Inlet tube 19b Outer tube 19c Frustum 19d Coarse particle recovery chamber 19e Inner tube 20 Recovery unit 20a Recovery chamber 20b Filter 20c Tube 22 Plasma gas supply source 24 Thermal plasma flame 26 Tube 28 Gas supply device 28a Gas injection port 28b Gas injection port 28c Compressor 28d Gas supply source 28e Pipe

Claims

二酸化珪素を用いて一酸化珪素微粒子を製造する製造方法であって、
前記二酸化珪素の粉末を、炭素を含む液体状の物質に分散させ、さらに水を添加してスラリーにし、
該スラリーを液滴化させて酸素を含まない熱プラズマ炎中に供給することを特徴とする一酸化珪素微粒子の製造方法。 A method for producing silicon monoxide fine particles using silicon dioxide,
Disperse the silicon dioxide powder in a liquid substance containing carbon, add water to make a slurry,
A method for producing silicon monoxide fine particles, wherein the slurry is made into droplets and supplied into a thermal plasma flame not containing oxygen.

前記二酸化珪素の粉末の量は、前記二酸化珪素の粉末と前記炭素を含む液体状の物質の総量に対して１０〜６５質量％であり、
前記炭素を含む液体状の物質の量は、前記二酸化珪素の粉末と前記炭素を含む液体状の物質の総量に対して９０〜３５質量％であり、
前記水の量は、前記二酸化珪素の粉末と前記炭素を含む液体状の物質の総量に対して１０〜４０質量％である請求項１に記載の一酸化珪素微粒子の製造方法。 The amount of the silicon dioxide powder is 10 to 65% by mass with respect to the total amount of the liquid substance containing the silicon dioxide powder and the carbon,
The amount of the liquid substance containing carbon is 90 to 35% by mass with respect to the total amount of the silicon dioxide powder and the liquid substance containing carbon,
2. The method for producing silicon monoxide fine particles according to claim 1, wherein an amount of the water is 10 to 40 mass% with respect to a total amount of the liquid substance containing the silicon dioxide powder and the carbon.

前記炭素を含む液体状の物質は、アルコール、ケトン、ケロシン、オクタンまたはガソリンである請求項１または２に記載の一酸化珪素微粒子の製造方法。 The method for producing fine silicon monoxide particles according to claim 1 or 2, wherein the liquid substance containing carbon is alcohol, ketone, kerosene, octane or gasoline.

前記熱プラズマ炎は、水素、ヘリウムおよびアルゴンの少なくとも１つのガスに由来するものである請求項１〜３のいずれか１項に記載の一酸化珪素微粒子の製造方法。 The method for producing fine silicon monoxide particles according to any one of claims 1 to 3, wherein the thermal plasma flame is derived from at least one gas of hydrogen, helium and argon.

二酸化珪素の粉末を、炭素を含む液体状の物質に分散させ、さらに水を添加してスラリーにし、該スラリーを液滴化させて酸素を含まない熱プラズマ炎中に供給して生成されたことを特徴とする一酸化珪素微粒子。 It was generated by dispersing silicon dioxide powder in a liquid substance containing carbon, adding water to make a slurry, and making the slurry into droplets and supplying them into a thermal plasma flame containing no oxygen Silicon monoxide fine particles characterized by