微粒制造装置以及微粒制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供微粒制造装置以及微粒制造方法，通过由被热等离子体加热后的气体对投入材料进行加热，从而提高材料的蒸发效率而能够实现微粒的生产量的增加与低成本化。该微粒制造装置具有：真空腔室(1)；材料供给装置(10)，其与真空腔室连接，从材料供给口(12)向真空腔室内供给材料颗粒(30)；电极(4)，其设置于真空腔室而产生等离子体；以及回收装置(3)，其与真空腔室连接而回收微粒，该微粒制造装置在真空腔室内生成放电而由所述材料制造微粒，回收装置与材料供给装置由配管(20)连接，该微粒制造装置具有通过配管且利用由等离子体加热后的真空腔室内的气体的热来加热材料的材料加热循环装置(80)。

Particle manufacturing device and particle manufacturing method

The invention provides a manufacturing device and manufacturing method of particle particle, the input material is heated by hot gas plasma is heated, thereby improving the evaporation efficiency of materials and to increase production of particles and low cost. The particle manufacturing device has a vacuum chamber (1); material supply device (10), which is connected with the vacuum chamber, from the material supply port (12) to the interior cavity really supply material particles (30); the electrode (4), which is arranged in the vacuum chamber to generate plasma; and recovery device (3) it is connected with the vacuum chamber, and the recovery of particles, the particle manufacturing device in the vacuum chamber and the discharge generated by the material particles, recovery device and material supply device (20) connected by piping, the particles through the pipe manufacturing device with material and heating circulating device heating material by vacuum chamber gas plasma heating the utilization of heat (80).

【技术实现步骤摘要】
微粒制造装置以及微粒制造方法
本专利技术涉及例如在锂离子电池的电极材料、面向食品包装的薄膜材料等的涂层材料、或用于电子设备布线等的墨原料等中使用的微粒制造装置以及微粒制造方法。
技术介绍
近年来，正在研究将纳米级的微粒应用在各种设备中。例如，镍的金属微粒目前用于陶瓷电容器，而且正在研究在下一代陶瓷电容器中使用粒径为200纳米以下且分散性良好的微粒。并且，含氧率比二氧化硅低的一氧化硅(SiOx：x＝1～1.6)的微粒被有效用作光学透镜的防反射膜、或食品包装用的阻气膜的蒸镀材料。最近，期待将该一氧化硅(SiOx：x＝1～1.6)的微粒用于锂离子二次电池的负极材料等。作为这些纳米级的微粒的普遍的制造方法，存在将成为原料的块状材料与陶瓷或氧化锆等的珠粒(beads)一起导入且通过机械粉碎而使材料微粒化的方法、或者使材料熔化以及蒸发且向空气或水中喷射而得到微粒的方法、或者通过电解或还原等化学的方式得到微粒的方法等。其中，从杂质(污染物)少、生产出的微粒的分散性优异、由多种材料构成的复合微粒的合成容易的优点等观点出发，利用高频等离子体或电弧等离子体等热等离子体(约10000℃)而在气相中制作微粒的方法非常有用(例如，参照专利文献1)。图4示出利用了现有例1的热等离子体的微粒的制造装置的概要剖视图。在微粒产生室201的顶部具备等离子体产生器202(高频等离子体枪)，微粒产生室201经由配管203而与微粒回收装置204连结。材料在微粒产生室201内导入由等离子体产生器202产生的热等离子体中，从而在微粒产生室201内形成微粒。在微粒产生室201内，从气体供给口205通过冷却气体将微粒冷却后，经由配管203将微粒向旋流器206运送。在旋流器206内，分离微粒以外的未蒸发材料或者较大的颗粒，并将微粒经由配管203向微粒回收装置204运送。在微粒回收装置204内回收微粒。另外，微粒回收装置204经由配管203而与稳压箱207和循环泵208连结，并且通过配管203与气体供给口205连结，而形成气体循环的构造。在循环泵208与气体供给口205之间设有自动压力调节阀209与集气管210，从而使冷却气体量的变动稳定化。在循环泵208的入口侧设有热交换器211，从而抑制气体的温度上升，冷却产生的微粒。在先技术文献专利文献1：日本特许第5318463号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题在利用上述的以往的微粒制造装置(参照图4)制造微粒的情况下，通过使气体循环，从而能够抑制气体的使用量，能够降低微粒生产的运行成本。然而，已知在为了产生热等离子体而投入的电力能量中，用于将材料蒸发的能量是2～5％，效率非常低。因此，为了进行大量的微粒形成，必须为热等离子体投入大量的电力，从而难以增加微粒的生产量。本专利技术考虑到上述的以往的课题，其目的在于提供通过提高用于对投入电力能量进行处理的能量的效率，能够增加微粒的生产量且以低成本进行生产的微粒制造装置以及微粒制造方法。用于解决课题的方案为了实现所述目的，本专利技术的一个方式所涉及的微粒制造装置具有：真空腔室；材料供给装置，其与所述真空腔室连接，从材料供给口向所述真空腔室内供给材料的颗粒；电极，其配置于所述真空腔室而产生等离子体；以及回收装置，其与所述真空腔室连接，对从所述真空腔室排出的微粒进行回收，所述微粒制造装置利用在所述真空腔室内产生的所述等离子体，由从所述材料供给装置供给的所述材料制造所述微粒，其中，所述回收装置与所述材料供给装置由配管连接，所述微粒制造装置具有材料加热循环装置，所述材料加热循环装置通过所述配管且利用由所述等离子体加热后的所述真空腔室内的气体的热来加热所述材料。为了实现所述目的，本专利技术的其他的方式所涉及的微粒制造方法通过设置于真空腔室的电极来生成热等离子体，使由所述热等离子体加热后的气体经由配管而返回所述真空腔室的下侧的材料供给装置，通过返回的所述气体来加热所述材料供给装置内的材料，从所述材料供给装置的在所述真空腔室内配置的材料供给口向所述真空腔室内的所述热等离子体的区域内投入加热后的所述材料，加热后的所述材料在通过所述热等离子体的区域中时蒸发或气化而成为材料气体，并且，在所述材料气体从所述热等离子体的所述区域脱离的瞬间，所述材料气体急剧冷却而生成微粒。专利技术效果根据本专利技术的所述方式，利用通过材料加热循环装置而在配管内循环的气体将材料加热并导入真空腔室内，从而能够减少利用热等离子体的材料蒸发所需的能量。因此，能够提供具有如下效果的微粒制造装置以及微粒制造方法，即，利用热等离子体的材料的蒸发效率提高，能够大量地处理材料，也能够提高微粒的生成量，并且能够削减气体的使用量从而能够以低成本进行生产。附图说明图1是本专利技术的第一实施方式的微粒制造装置的概要剖视图。图2是本专利技术的第一实施方式的微粒制造装置的概要剖面俯视图。图3是本专利技术的第一实施方式中的工序流程的图。图4是利用现有例1的气体循环的微粒制造装置的概要剖视图。附图标记说明1反应室2绝热件3微粒回收部4电极5交流电源10材料供给装置11材料供给管12材料供给口13罩14气体供给管15气体供给管16未处理材料贮存部20气体配管21压力调节阀22循环泵23气体分压分析装置24气体分压调节器25温度调节器26流量调节器27气体供给装置30材料颗粒31电弧放电32微粒80材料加热循环装置100控制装置具体实施方式以下，参照附图对本专利技术的实施方式进行详细说明。(第一实施方式)图1表示第一实施方式所涉及的微粒制造装置的概要纵剖视图。图2表示在第一实施方式所涉及的微粒制造装置中在电极部分处沿横向切断后的状态下的概要剖面俯视图。图3表示第一实施方式中的工序流程。利用图1～图3，将制造硅的纳米级的微粒的示例作为一例进行说明。第一实施方式所涉及的微粒制造装置构成为至少具备：作为真空腔室的一例的反应室1；材料供给装置10；生成电弧放电的电极，例如多根电极4；作为对生成的微粒进行回收的回收装置的一例的微粒回收部3、以及材料加热循环装置80。材料供给装置10配置在反应室1的底部下方，向反应室1内供给材料。微粒回收部3配置为与反应室1的上端连接，对在反应室1内生成的微粒进行回收。多根电极4在反应室1的中央部的侧部以前端向内部突出的方式空出规定间隔而配置，在反应室1内产生等离子体，通过产生的等离子体，由从材料供给装置10供给的材料制作微粒。多根电极4上分别连接有供给相位不同的电力的交流电源5，分别能够施加使相位例如各错开60°的60Hz的交流电压。各电极4分别独立，且为通过由马达等构成的电极驱动装置4a而相对于反应室1的中心沿放射线方向前后移动的可动式。具体而言，在该第一实施方式中，微粒制造装置中设有：材料供给管11，其连接材料供给装置10与反应室1；以及上侧以及下侧的气体供给管15、14，其从连接微粒回收部3与材料供给装置10的气体配管20分支地连接，向反应室1内的上下分别供给气体以控制投入的材料以及生成的微粒的流动。材料供给装置10通过材料供给管11与反应室1连接，将来自材料供给装置10的材料从反应室1的底部侧向反应室1内供给。材料供给管11从材料供给装置10的底部至中央部附近为止，从下方向铅垂方向的上方延伸地立起设置。下侧的气体供给管14在材料供给管11的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微粒制造装置，具有：真空腔室；材料供给装置，其与所述真空腔室连接，从材料供给口向所述真空腔室内供给材料的颗粒；电极，其配置于所述真空腔室而产生等离子体；以及回收装置，其与所述真空腔室连接，对从所述真空腔室排出的微粒进行回收，所述微粒制造装置利用在所述真空腔室内产生的所述等离子体，由从所述材料供给装置供给的所述材料制造所述微粒，其中，所述回收装置与所述材料供给装置由配管连接，所述微粒制造装置具有材料加热循环装置，所述材料加热循环装置通过所述配管且利用由所述等离子体加热后的所述真空腔室内的气体的热来加热所述材料。

【技术特征摘要】
2015.11.12 JP 2015-2219111.一种微粒制造装置，具有：真空腔室；材料供给装置，其与所述真空腔室连接，从材料供给口向所述真空腔室内供给材料的颗粒；电极，其配置于所述真空腔室而产生等离子体；以及回收装置，其与所述真空腔室连接，对从所述真空腔室排出的微粒进行回收，所述微粒制造装置利用在所述真空腔室内产生的所述等离子体，由从所述材料供给装置供给的所述材料制造所述微粒，其中，所述回收装置与所述材料供给装置由配管连接，所述微粒制造装置具有材料加热循环装置，所述材料加热循环装置通过所述配管且利用由所述等离子体加热后的所述真空腔室内的气体的热来加热所述材料。2.根据权利要求1所述的微粒制造装置，其中，所述微粒制造装置还具备温度调节器，所述温度调节器设置在将所述回收装置与所述材料供给装置连接的所述配管上，对在所述配管内流动的所述气体的温度进行调节。3.根据权利要求1所述的微粒制造装置，其中，在将所述回收装置与所述材料供给装置连接的所述配管上具备下侧的气体供给管，所述下侧的气体供给管经由流量调节器且以与所述真空腔室的多个部位连接的方式分支地连接，所述下侧的气体供给管从所述材料供给口的铅垂方向的下侧向所述真空腔室内，通过所述配管以及所述下侧的气体供给管而供给由所述等离子体加热后的所述真空腔室内的气体。4.根据权利要求1所述的微粒制造装置，其中，产生所述等离子体的电极为配置于所述真空腔室且前端向所述真空腔室内突出而产生等离子体的多根电极。5.根据权利要求4所述的微粒制造装置，其中，所述微粒制造装置还具备分别与所述多...

【专利技术属性】
技术研发人员：永井久雄，小岩崎刚，末次大辅，大熊崇文，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP