JP2013510243A - ナノ粒子の製造方法およびナノ粒子の製造装置 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (15)
- 少なくとも1種の金属を含むナノ粒子の製造方法であって、
少なくとも1種の金属を気化する工程と、
その蒸気とガスフローとを混合する工程とを具え、
前記ガスフローの温度は前記蒸気の温度よりも低いことを特徴とする、ナノ粒子の製造方法。 - 前記ガスフローが、単一のまたは複数の不活性ガスからなる、請求項1に記載の製造方法。
- 前記ガスフローの温度が150℃よりも低く、0〜100℃の範囲の温度であり、例えば、15〜35℃である請求項1または2に記載の製造方法。
- 前記ガスフローと金属蒸気との温度差が、少なくとも1000℃であり、例えば、1500℃超である、請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法。
- 前記ガスフローが、前記蒸気と前記ガスフローとを混合するときに乱流である、請求項1〜4のいずれかに記載の製造方法。
- 気化が、コイルと導電性の気化容器とを用いた誘導加熱により行われ、
前記誘導加熱において、交流電流が前記コイルに供給され、前記コイルの内側に変動磁場を誘起し、
その一部について、前記変動磁場が、前記気化容器内に渦電流を誘起し、前記容器の抵抗が前記渦電流に対抗し、それらのエネルギーの一部が熱に変換され、
前記加熱が効率的であり、実際にはエネルギーは気化容器にのみ伝わり、前記熱製造の効率が前記容器の抵抗、前記容器の比透磁率、前記容器の大きさと形状、および前記交流電流の周波数に依存する、請求項1〜5のいずれかに記載の製造方法。 - 誘導加熱が、急激な温度勾配を作るために用いられる、請求項6に記載の製造方法。
- 前記不活性ガスが下部から、例えば、ガラス管に供給され、前記ガラス管の中には、例えば、セラミック支持構造の頂部に設けられたセラミック高温耐熱性熱シールドがあり、
気化容器が、前記熱シールドの内側に配置され、前記容器内に順に気化される金属が配置され、前記容器は高温耐熱性の金属またはグラファイトから製造され、
前記容器の位置のガラス管の外側の誘導コイルが前記気化容器を加熱するのに対し、前記不活性ガスの前記低温のフローが前記装置の他の部分の過熱を防ぐときに前記熱シールドが同時に前記コイルを保護し、かつ、
放射熱が前記装置の表面を加熱し、前記低温のガスフローよりも高温にし、装置への損失が熱泳動の効果により低減される、請求項6または7に記載の製造方法。 - 高温の場合、前記セラミック熱シールドが、二層材料から製造されたシールドに置き換えられ、前記気化容器の外側表面における2000℃超の温度差が許容され、
前記不活性ガスが、前記熱シールドの内側と外側の両方に供給され、内側では前記不活性ガスが高温になり、
前記熱シールドの内側の部分が、多孔質のグラファイトフェルトであり、前記グラファイトフェルトの熱伝導性が、極めて低く、非常に高い温度に十分に耐え、
前記熱シールドの内側の部分の形状が、放射熱効果により前記内側表面の加熱を促進し、前記気化容器に前記ガスフローを誘導し、その場合には前記ガスの速度を変えることにより収率を調節することができ、
前記熱シールドの外側の層は、ガスに対して不透過性の材料から製造されており、高温のガスフローと低温のガスフローとが早過ぎる混合をしない、請求項6〜8のいずれかに記載の製造方法。 - 前記金属蒸気を前記低温のガスフローと乱流状態で混合した場合に、前記金属蒸気が急速に冷却し、
その後、形成したナノ粒子が、互いに衝突する前に凝固し、凝固した結果、大きくならず、
大気圧における前記装置の動作が、必要とされるポンプ用電力を低減するだけでなく、前記粒子から前記ガスへの熱移動の速度も増大させる、請求項6〜9のいずれかに記載の製造方法。 - 装置から出ていく前記ガスフローが低温であることで、そのため、前記粒子の混合と、前記粒子の捕集前の感熱材料を用いた前記粒子の被覆との両方が可能となる、請求項6〜10のいずれかに記載の製造方法。
- 少なくとも1種の金属を含むナノ粒子の製造装置であって、
少なくとも1種の金属から金属蒸気を生成する気化容器(4)と、
前記気化容器(4)を囲む熱シールド(3)と、
第一の流路とを具え、
前記熱シールド(3)は、前記気化容器(4)とその周囲との温度差を許容し、前記熱シールド(3)は少なくとも1つの開口部を有し、その開口部を通って前記金属蒸気が前記周囲に流れることができ、
前記第一の流路は、第一のガスフローを誘導し、前記熱シールド(3)を通って、前記周囲に流れてきた前記金属蒸気と接触させ、前記金属蒸気と前記第一のガスフローとを混合することを特徴とする、ナノ粒子の製造装置。 - 前記気化容器(4)を加熱する誘導加熱デバイスを具える、請求項12に記載の製造装置。
- 混合チャンバを具え、前記混合チャンバ内に、前記熱シールド(3)を迂回した前記第一のガスフローと、前記熱シールド(3)の前記少なくとも1つの開口部から流れる金属蒸気とが、誘導されて混合される、請求項12または13に記載の製造装置。
- 第二のガスフローを、前記気化容器(4)を囲む前記熱シールド(3)に誘導し、前記第二のガスフローが前記気化容器(4)を通って、前記熱シールド(3)の前記少なくとも1つの開口部から出ていくように誘導する第二の流路を具える、請求項12〜14のいずれかに記載の製造装置。
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