JP2016522734A - High throughput particle production using a plasma system - Google Patents

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マクシミリアン エー. ビーバーガー,
マクシミリアン エー. ビーバーガー,
デイビッド リーモン,
デイビッド リーモン,
フレデリック ピー. レイマン,
フレデリック ピー. レイマン,
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ポール レフィブレ,
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エスディーシーマテリアルズ, インコーポレイテッド
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/26Plasma torches
    • H05H1/32Plasma torches using an arc
    • H05H1/42Plasma torches using an arc with provisions for introducing materials into the plasma, e.g. powder, liquid

Abstract

本開示は、ナノ粒子産生システムおよび本システムを使用する方法に関する。 The present disclosure relates to a method of using nano-particle production system and the system. 本ナノ粒子産生システムは、オス型電極と、メス型電極と、プラズマ発生領域を横断して、作業ガスを渦螺旋流方向に送達するように構成される、作業ガス供給源とを含む、プラズマガンを含む。 This nano particle production system includes a male electrode, and a female electrode, across the plasma generating region, configured to deliver a working gas into the vortex helical flow direction, and a working gas supply source, plasma including cancer. 本システムはまた、連続給送システムと、急冷チャンバと、層流撹乱器を含む冷却導管と、システム過圧モジュールと、調質流体浄化および再循環システムとを含む。 The system also includes a continuous feed system, a quench chamber, a cooling conduit containing a laminar flow randomizer, and the system overpressure module, and a tempering fluid purification and recirculation system. 連続給送システムは、少なくとも9グラム/分の率で材料をプラズマガンの中に給送するように構成される。 Continuous delivery system is configured to feed the material at least 9 grams / minute rate in a plasma gun.

Description

(関連出願への相互参照) CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS
本出願は、2013年3月14日に出願された米国特許出願第61/784,299号、2013年8月9日に出願された米国特許出願第61/864,350号、2013年10月2日に出願された米国特許出願第61/885,988号、2013年10月2日に出願された米国特許出願第61/885,990号、2013年10月2日に出願された米国特許出願第61/885,996号、および2013年10月2日に出願された米国特許出願第61/885,998号の優先権利益を主張する。 This application was filed on March 14, 2013 U.S. Patent Application No. 61 / 784,299, U.S. Patent Application No. 61 / 864,350, filed Aug. 9, 2013, 10 2013 filed on 2 days U.S. Patent application No. 61 / 885,988, filed October 2, 2013 U.S. Patent application No. 61 / 885,990, U.S. Pat., filed October 2, 2013 application No. 61 / 885,996, and the priority benefit of, filed October 2, 2013 U.S. Patent application No. 61 / 885,998 claims. それらの出願の全部の内容は、ここにおいて参照することによって本明細書に援用される。 Entire contents of which application are incorporated herein by reference herein.

(発明の分野) (Field of the Invention)
本発明は、プラズマを使用して、高処理量粒子産生を提供するためのシステムおよび方法に関する。 The present invention uses a plasma, a system and method for providing a high throughput particle production.

(発明の背景) (Background of the Invention)
ナノ粒子は、1つ以上の原材料が、作業ガスを使用してプラズマを発生させる、プラズマガンの中に給送される、プラズマ産生システムを使用して形成されることができる。 Nanoparticles, one or more raw materials, using a working gas to generate a plasma, is fed into the plasma gun may be formed using the plasma production system. プラズマは、原材料を蒸発させ、これは、次いで、凝縮され、急冷反応においてナノ粒子を形成する。 Plasma evaporated raw material, which is then condensed to form nanoparticles in quench the reaction. ナノ粒子は、次いで、収集され、種々の産業用途のために使用されることができる。 Nanoparticles are then collected, can be used for various industrial applications.

典型的プラズマベースの粒子産生システムは、一貫した材料処理量を伴ったまま連続動作をとどめるその能力が限定されており、典型的には、実験規模およびパイロットプラント規模設計に基づく。 Typical plasma-based particle production system, the ability to keep a continuous operation while with consistent material processing amount are limited and are typically based on laboratory scale and pilot plant scale design. これらのシステムは、典型的には、質量/体積処理量が著しく限定される。 These systems are typically mass / volume throughput is significantly limited. これは、一貫した品質およびサイズのナノ粒子の産業規模の産生を非効率的なものにする。 This industrial scale production of consistent quality and size of the nanoparticles in the non-efficient.

(発明の要約) (Summary of the Invention)
説明されるのは、ナノ粒子産生システム、そのようなシステム内で使用されるデバイス、ならびにシステムおよびデバイスを使用する方法である。 Being described is a method of using the device, as well as systems and devices nanoparticle production systems, are used in such systems. ナノ粒子産生システムは、オス型電極と、メス型電極と、プラズマ発生領域を横断して、作業ガスを渦螺旋流方向に送達するように構成される、作業ガス供給源とを含む、プラズマガンを含んでもよい。 Nanoparticles production system includes a male electrode, and a female electrode, across the plasma generating region, configured to deliver a working gas into the vortex helical flow direction, and a working gas supply source, plasma gun it may include a. 本システムはまた、連続給送システム、急冷チャンバ、層流撹乱器を含む冷却導管、システム過圧モジュール、および調質流体浄化および再循環システムのうちの1つ以上を含んでもよい。 The system also includes a continuous feed system, the quench chamber, the cooling duct comprising a laminar flow randomizer, the system overpressure modules, and may include one or more of the tempering fluid purification and recirculation system. これらの特徴の種々の組み合わせを組み込む本システムもまた、想起され、ある場合には、これらの特徴の組み合わせを有するシステムは、システムが継続的に動作され得る時間の長さの改良、産生される粒子の品質または数量の改良、および/または産生システムの効率の改良等、別々の技術的利点を提供する。 Also the system incorporating various combinations of these features also be recalled, in some cases, a system having a combination of these features, the system is continuously operated to be the length of time the improvement of, produced improvement of the quality or quantity of the particles, and / or improvements such as efficiency production system, providing a separate technical advantages. これらのシステムを使用してナノ粒子を製造する方法もまた、本提案の一部を形成する。 Method for producing nanoparticles using these systems also form part of this proposal.

いくつかの実施形態では、ナノ粒子産生システムは、プラズマガンと、少なくとも9グラム/分の率で材料をプラズマガンの中に給送するように構成される、連続給送システムとを含む。 In some embodiments, the nanoparticle production system includes a plasma gun configured to feed the material at least 9 grams / minute rate in a plasma gun, a continuous delivery system.

実施形態のいずれかでは、連続給送システムは、詰まることなく、少なくとも336時間、材料をプラズマガンに給送するように構成されてもよい。 In either embodiment, a continuous feed system, without clogging, at least 336 hours, may be configured to feed material into the plasma gun. 実施形態のいずれかでは、連続給送システムは、原材料をプラズマガンに供給するための複数の材料給送供給チャネルを含んでもよい。 In either embodiment, a continuous feed system may include a plurality of material feed supply channel for supplying the raw material to the plasma gun. 実施形態のいずれかでは、連続給送システムは、ナノ粒子産生システムの動作の間、材料給送供給チャネルを連続して一掃するための往復運動部材を含んでもよい。 In either embodiment, a continuous feed system during the operation of the nano-particle production system may include a reciprocating member for sweeping continuously the material feed supply channel. 実施形態のいずれかでは、往復運動部材は、少なくとも2回/秒の率で往復運動してもよい。 In either embodiment, the reciprocating member may reciprocate at a rate of at least 2 times / sec.

実施形態のいずれかでは、連続給送システムは、ナノ粒子産生システムの動作の間、材料給送供給チャネルを連続して一掃するためのパルス状ガス噴霧を含んでもよい。 In either embodiment, a continuous feed system during the operation of the nano-particle production system may include a pulsed gas atomization to sweep continuously material feed supply channel.

実施形態のいずれかでは、プラズマガンは、オス型電極と、メス型電極と、オス型電極とメス型電極との間に形成されるプラズマ発生領域を横断して、作業ガスを渦螺旋流方向に送達するように構成される作業ガス供給源とを含んでもよい。 In any of the embodiments, plasma gun, and the male electrode, and a female electrode, across the plasma generation region formed between the male electrode and the female electrode, swirl helical flow direction a working gas it may include a configured working gas source to deliver the.

実施形態のいずれかでは、作業ガス供給源は、プラズマ発生領域の前に位置付けられ、渦螺旋流方向を生成する、注入リングを含んでもよい。 In any of the embodiments, the working gas source is positioned in front of the plasma generation region to generate a vortex helical flow direction, it may comprise an injection ring. 実施形態のいずれかでは、注入リングは、複数の注入ポートを含んでもよい。 In either embodiment, the injection ring may include a plurality of injection ports. 実施形態のいずれかでは、注入ポートは、オス型電極の周囲に環状形態で配置されてもよい。 In either embodiment, the injection port may be disposed in an annular form around the male electrode. 実施形態のいずれかでは、注入ポートは、オス型電極に向かって角度付けられてもよい。 In either embodiment, the injection port may be angled toward the male electrode.

実施形態のいずれかでは、注入ポートは、オス型電極から離れるように角度付けられてもよい。 In either embodiment, the injection port may be angled away from the male electrode. 実施形態のいずれかでは、ナノ産生システムは、オス型電極またはメス型電極の交換なしに、少なくとも336時間、動作可能であってもよい。 In either embodiment, the nano-production system, without replacing the male electrode or female electrode, at least 336 hours, may be operable.

実施形態のいずれかでは、ナノ粒子産生システムはさらに、プラズマガンの後に位置付けられ、少なくとも1つの反応混合物入力および少なくとも1つの調質流体入力を含む、急冷チャンバを含んでもよい。 In any of the embodiments, the nanoparticle production system further positioned after the plasma gun, comprising at least one reaction mixture input and at least one key quality fluid input may include a quench chamber. 実施形態のいずれかでは、急冷チャンバは、円錐台状形状を有してもよく、動作の間、1000を上回るレイノズル係数を伴う乱流を生成するように構成されてもよい。 In either embodiment, quench chamber may have a truncated cone shape, during operation, may be configured to generate a turbulent flow with a Reynolds factor in excess of 1000.

実施形態のいずれかはさらに、調質流体流中に同伴されたナノ粒子を急冷チャンバからコレクタに伝導させるように構成される、冷却導管を含んでもよい。 Further any of the embodiments, and the nanoparticles entrained in temper fluid stream so as to conduct the collector from the quench chamber may include a cooling conduit. 実施形態のいずれかでは、冷却導管は、層流撹乱器を含んでもよい。 In any of the embodiments, the cooling conduit may include a laminar flow randomizer. 実施形態のいずれかでは、層流撹乱器は、ブレード、バッフル、螺旋ねじ、リッジ、またはバンプを含んでもよい。 In either embodiment, the laminar flow disturbance instrument, blades, baffles, helical screw may include ridges or bumps. 実施形態のいずれかでは、粒子産生システムは、冷却導管内に詰まりが生じることなく、少なくとも6時間、継続的に動作するように構成されてもよい。 In any of the embodiments, particle production system without clogging the cooling conduit occurs, at least 6 hours, it may be configured to operate continuously. 実施形態のいずれかはさらに、調質流体流中に同伴されたナノ粒子を急冷チャンバからコレクタに伝導させるように構成される、冷却導管を含んでもよい。 Further any of the embodiments, and the nanoparticles entrained in temper fluid stream so as to conduct the collector from the quench chamber may include a cooling conduit. 実施形態のいずれかでは、冷却導管は、層流撹乱器を含んでもよい。 In any of the embodiments, the cooling conduit may include a laminar flow randomizer. 実施形態のいずれかでは、層流撹乱器は、ブレード、バッフル、螺旋ねじ、リッジ、またはバンプを含んでもよい。 In either embodiment, the laminar flow disturbance instrument, blades, baffles, helical screw may include ridges or bumps. 実施形態のいずれかでは、粒子産生システムは、冷却導管内に詰まりが生じることなく、少なくとも336時間、継続的に動作するように構成されてもよい。 In any of the embodiments, particle production system without clogging the cooling conduit occurs, at least 336 hours, may be configured to operate continuously.

実施形態のいずれかはさらに、測定された周囲圧力を上回る圧力をシステム内に維持する、システム過圧モジュールを含んでもよい。 Further any of the embodiments, to maintain the pressure above the measured ambient pressure in the system may include a system overpressure module. 実施形態のいずれかでは、システム内の圧力は、測定された周囲圧力を少なくとも1水柱インチ上回る圧力に維持されてもよい。 In either embodiment, the pressure in the system may be maintained the measured ambient pressure to a pressure above at least 1 inch of water. 実施形態のいずれかはさらに、測定された周囲圧力を上回る圧力をシステム内に維持する、システム過圧モジュールを含んでもよい。 Further any of the embodiments, to maintain the pressure above the measured ambient pressure in the system may include a system overpressure module.

実施形態のいずれかはさらに、調質流体浄化および再循環システムを含んでもよい。 Any of embodiments may further include a tempering fluid purification and recirculation system. 実施形態のいずれかでは、ナノ粒子産生システムの中に導入された調質流体の少なくとも80%は、浄化および再循環されてもよい。 In either embodiment, at least 80% of the introduced temper fluid into the nanoparticle production system may be purified and recycled.

いくつかの実施形態では、ナノ粒子産生システムは、オス型電極と、メス型電極と、オス型電極とメス型電極との間に形成されるプラズマ発生領域を横断して、作業ガスを渦螺旋流方向に送達するように構成される作業ガス供給源を含むプラズマガンと、少なくとも9グラム/分の率で材料をプラズマガンの中に給送するように構成される、連続給送システムと、プラズマガンの後に位置付けられ、少なくとも1つの反応混合物入力および少なくとも1つの調質流体入力を含む、急冷チャンバと、調質流体流中に同伴されたナノ粒子を急冷チャンバからコレクタに伝導させるように構成される、冷却導管であって、層流撹乱器を備える、冷却導管と、測定された周囲圧力を上回る圧力をシステム内に維持する、システム過圧モジュールと、調 In some embodiments, the nanoparticle production system, and the male electrode, and a female electrode, across the plasma generation region formed between the male electrode and the female electrode, swirl spiral working gas a plasma gun including a working gas source configured to deliver a flow direction, arranged to feed the material at least 9 grams / minute rate in a plasma gun, a continuous feed system, positioned after the plasma gun, configured to conduct the collector comprising at least one reaction mixture input and at least one key quality fluid input, and the quench chamber, the entrained nanoparticles in temper fluid stream from the quench chamber It is the, a cooling conduit comprises a laminar flow randomizer to maintain a cooling conduit, the pressure above the measured ambient pressure in the system, and the system overpressure module, tone 流体浄化および再循環システムとを含む。 And a fluid purification and recirculation system.

図1は、ナノ粒子を生成するために有用なプラズマシステムの一実施形態の略図である。 Figure 1 is a schematic of one embodiment of a useful plasma system to produce nanoparticles. 図2Aは、材料給送ポートを伴う、プラズマガンの一実施形態の略図である。 Figure 2A involves a material feed port, is a schematic diagram of one embodiment of a plasma gun. 図2Bは、面板および冷却リングを伴う、プラズマガンの一実施形態の略図である。 Figure 2B, involves the face plate and the cooling ring, is a schematic diagram of one embodiment of a plasma gun. 図2Cは、プラズマガン面板および冷却リングを伴う、プラズマガンの代替実施形態の略図である。 Figure 2C is accompanied by plasma gun faceplate and cooling ring, which is a schematic illustration of an alternative embodiment of the plasma gun. 図2Dは、図2Bに図示される、プラズマガン面板および冷却リングを伴う、プラズマガンの実施形態の接線方向図の略図である。 Figure 2D is illustrated in FIG. 2B, it involves the plasma gun faceplate and cooling ring, which is a schematic illustration of a tangential view of an embodiment of the plasma gun. 図2Eは、縮小されたプラズマガン面板、冷却リング、およびより広く、耐熱伝導性金属で裏打ちされたプラズマチャネルを伴う、プラズマガンの一実施形態の略図である。 Figure 2E is reduced plasma gun faceplate, cooling ring, and more broadly involve backed plasma channel heat conductive metal, it is a schematic diagram of one embodiment of a plasma gun. 図2Fは、図2Eに図示される、縮小されたプラズマガン面板、冷却リング、およびより広く、耐熱伝導性金属で裏打ちされたプラズマチャネルを伴う、プラズマガンの実施形態の接線方向図の略図である。 Figure 2F is illustrated in FIG. 2E, reduced plasma gun faceplate, cooling ring, and more broadly involve backed plasma channel heat conductive metal, schematically tangential view of an embodiment of the plasma gun is there. 図3Aは、連続材料給送を可能にする、作業ガス注入リングおよび交互材料注入ポートを伴う、高処理量粒子産生システムのために有用なプラズマガンの一実施形態の略図である。 Figure 3A enables feeding continuous material feed, work involving gas injection ring and alternating material injection port, a schematic representation of one embodiment of a useful plasma gun for high throughput particle production system. 図3Bは、連続材料給送を可能にする、作業ガス注入リングおよび往復運動プランジャデバイスを伴う、高処理量粒子産生システムのために有用なプラズマガンの一実施形態の略図である。 Figure 3B allows for feeding continuous material feed, work involving gas injection ring and reciprocating the plunger device is a schematic diagram of one embodiment of a useful plasma gun for high throughput particle production system. 図3Cは、連続材料給送を可能にする、作業ガス注入リングおよびパルス状空気噴霧システムを伴う、高処理量粒子産生システムのために有用なプラズマガンの一実施形態の略図である。 Figure 3C allows for feeding continuous material feed, work involving gas injection ring and pulsed air spray system, which is a schematic illustration of one embodiment of a useful plasma gun for high throughput particle production system. 図3Dは、連続材料給送を可能にする、縮小されたプラズマガン面板、冷却リング、より広く、耐熱伝導性金属で裏打ちされたプラズマチャネル、作業ガス注入リング、および交互材料注入ポートを伴う、高処理量粒子産生システムのために有用なプラズマガンの一実施形態の略図である。 Figure 3D is accompanied enables feeding continuous material feed, reduced plasma gun faceplate, cooling ring, more broadly, backed plasma channel heat conductive metal, the working gas injection ring, and the alternating material injection port, it is a schematic diagram of one embodiment of a useful plasma gun for high throughput particle production system. 図3Eは、連続材料給送を可能にする、縮小されたプラズマガン面板、冷却リング、より広く、耐熱伝導性金属で裏打ちされたプラズマチャネル、作業ガス注入リング、および往復運動プランジャデバイスを伴う、高処理量粒子産生システムのために有用なプラズマガンの一実施形態の略図である。 Figure 3E is accompanied enables feeding continuous material feed, reduced plasma gun faceplate, cooling ring, more broadly, backed plasma channel heat conductive metal, the working gas injection ring, and a reciprocating plunger device, it is a schematic diagram of one embodiment of a useful plasma gun for high throughput particle production system. 図3Fは、連続材料給送を可能にする、縮小されたプラズマガン面板、冷却リング、より広く、耐熱伝導性金属で裏打ちされたプラズマチャネル、作業ガス注入リング、およびパルス状空気噴霧システムを伴う、高処理量粒子産生システムのために有用なプラズマガンの一実施形態の略図である。 Figure 3F is accompanied enables feeding continuous material feed, reduced plasma gun faceplate, cooling ring, more broadly, backed plasma channel heat conductive metal, the working gas injection ring, and a pulsed air spray system is a schematic illustration of an embodiment of a useful plasma gun for high throughput particle production system. 図4Aは、超乱流急冷チャンバおよび乱流誘発噴霧を伴う、高処理量粒子産生システムの一実施形態の略図である。 Figure 4A involves ultra turbulence quench chamber and turbulence inducing spray, a schematic representation of an embodiment of a high throughput particle production system. 図4Bは、超乱流急冷チャンバおよび乱流誘発噴霧を伴う、高処理量粒子産生システムの代替実施形態の略図であって、乱流誘発噴霧は、リング構造において相互接続される。 Figure 4B involves ultra turbulence quench chamber and turbulence inducing spray, a schematic representation of an alternative embodiment of a high throughput particle production system, the turbulence inducing spray, are interconnected in a ring structure. 図5は、図4Bに図示される、リング構造において相互接続された乱流誘発噴霧の詳細な略図である。 Figure 5 is illustrated in Figure 4B, it is a detailed schematic diagram of interconnected turbulence inducing spray in the ring structure. 図6Aは、層流撹乱器を伴う、高処理量粒子産生システムの一実施形態の略図である。 Figure 6A involves laminar flow randomizer is a schematic illustration of an embodiment of a high throughput particle production system. 図6Bは、層流撹乱器を伴う、高処理量粒子産生システムの代替実施形態の略図である。 Figure 6B is accompanied by a laminar flow randomizer is a schematic illustration of an alternative embodiment of a high throughput particle production system. 図6Cは、空気噴霧を使用する層流撹乱器を伴う、高処理量粒子産生システムの代替実施形態の略図である。 Figure 6C is accompanied by a laminar flow randomizer using air atomization, which is a schematic illustration of an alternative embodiment of a high throughput particle production system. 図6Dは、回転式の軸方向に配列されたロッドを使用する層流撹乱器を伴う、高処理量粒子産生システムの代替実施形態の略図である。 Figure 6D is accompanied by a laminar flow randomizer to use rods that are arranged in the axial direction of the rotary is a schematic illustration of an alternative embodiment of a high throughput particle production system. 図7は、図6Dに図示される、回転式の軸方向に配列されたロッドを使用する層流撹乱器の一実施形態の接線方向概略図である。 Figure 7 is illustrated in FIG. 6D, a tangential schematic view of an embodiment of a laminar flow randomizer to use rods that are arranged in the axial direction of the rotary. 図8は、一定過圧を伴うガス送達システムを伴う、高処理量粒子産生システムの一実施形態の略図である。 Figure 8 involves gas delivery system with a constant overpressure, which is a schematic illustration of an embodiment of a high throughput particle production system. 図9は、調質流体浄化および再循環システムを伴う、高処理量粒子産生システムの一実施形態の略図である。 Figure 9 involves refining fluid purification and recirculation system, which is a diagram of one embodiment of a high throughput particle production system. 図10は、一定過圧を伴うガス送達システムのシステム過圧モジュールの中に統合される調質流体浄化および再循環システムを伴う、高処理量粒子産生システムの一実施形態の略図である。 Figure 10 involves a tempering fluid purification and recirculation system is integrated into the system overpressure module gas delivery system with a constant overpressure, which is a schematic illustration of an embodiment of a high throughput particle production system. 図11は、収集デバイス内のフィルタ要素の詰まりを取り除くために有用なフィルタバックパルスシステムを伴う、高処理量粒子産生システムの一実施形態の略図である。 Figure 11 involves a useful filter back pulse system to remove clogging of the filter element in the collection device, it is a schematic representation of an embodiment of a high throughput particle production system.

(発明の詳細な説明) (Detailed Description of the Invention)
典型的ナノ粒子産生システムは、材料をプラズマ流の中に給送し、それによって、材料を蒸発させ、産生された反応性プラズマ混合物が、冷却し、ナノ粒子および複合物または「ナノオンナノ(nano−on−nano)」粒子に凝固することを可能にすることによって、ナノ粒子を発生させることができる。 Typically nanoparticle production system is to feed the material into the plasma stream, thereby to evaporate the material, reactive plasma mixture produced is cooled, nanoparticles and composites or "Nanoon'nano (nano- by making it possible to solidify on-nano) "particles, it is possible to generate nano particles. 粒子は、次いで、種々の用途において使用するために収集されることができる。 Particles may then be collected for use in various applications. 好ましいナノ粒子および「ナノオンナノ」粒子は、米国出願第13/801,726号に説明されており、その説明は、参照することによって全体として本明細書に組み込まれる。 Preferred nanoparticles and "Nanoon'nano" particles is described in U.S. application Ser. No. 13 / 801,726, the description thereof is incorporated herein in its entirety by reference.

本開示は、粒子および粉末の両方を指す。 The present disclosure refers to both particles and powders. これらの2つの用語は、均等物であるが、単数形「粉末」は、粒子の集合を指す。 These two terms is the equivalent, the singular forms "powder" refers to a collection of particles. 本発明は、多様な粉末および粒子に適用されることができる。 The present invention can be applied to various powder and particles. 用語「ナノ粒子」および「ナノサイズ粒子」は、概して、約ナノメートル直径、典型的には、約0.5nm〜500nm、約1nm〜500nm、約1nm〜100nm、または約1nm〜50nmの粒子を包含することが当業者によって理解される。 The term "nanoparticle" and "nano-sized particle" is generally about nanometers in diameter, typically about 0.5Nm~500nm, about 1 nm to 500 nm, about 1nm~100nm or about 1nm~50nm particles, the inclusion will be understood by those skilled in the art. 好ましくは、ナノ粒子は、平均粒度250ナノメートル未満および縦横比1〜100万を有する。 Preferably, the nanoparticles have an average particle size of 250 nanometers and less than the aspect ratio from 1 to 1,000,000. いくつかの実施形態では、ナノ粒子は、平均粒度約50nmまたはそれ未満、約30nmまたはそれ未満、あるいは約20nmまたはそれ未満を有する。 In some embodiments, the nanoparticles have an average particle size of about 50nm or less, about 30nm or less, or about 20nm or less. 付加的実施形態では、ナノ粒子は、平均直径約50nmまたはそれ未満、約30nmまたはそれ未満、あるいは約20nmまたはそれ未満を有する。 In additional embodiments, the nanoparticles have an average diameter of about 50nm or less, about 30nm or less, or about 20nm or less. 粒子の最短寸法によって除算される粒子の最長寸法として定義される、粒子の縦横比は、好ましくは、1〜100、より好ましくは、1〜10、さらにより好ましくは、1〜2である。 Is defined as the longest dimension of the particles is divided by the shortest dimension of the particles, the aspect ratio of the particles is preferably 1 to 100, more preferably, 1 to 10, even more preferably, 1 to 2. 「粒度」は、ASTM(American Society for Testing and Materias)規格(ASTME112−10参照)を使用して測定される。 "Granularity" is measured using the ASTM (American Society for Testing and Materias) standard (see ASTME112-10). 粒子の直径を計算する際、その最長および最短寸法の平均が、求められる。 In calculating the diameter of the particles, the average of the longest and shortest dimensions is determined. したがって、長軸20nmおよび短軸10nmを伴う卵形粒子の直径は、15nmとなるであろう。 Accordingly, the diameter of the oval particles with a major axis 20nm and minor 10nm will become 15 nm. 粒子の集合の平均直径は、個々の粒子の直径の平均であって、当業者に公知の種々の技法によって測定されることができる。 The average diameter of a set of particles, an average diameter of individual particles can be measured by a variety of techniques known to those skilled in the art.

付加的実施形態では、ナノ粒子は、粒度約50nmまたはそれ未満、約30nmまたはそれ未満、あるいは約20nmまたはそれ未満を有する。 In additional embodiments, the nanoparticles have a particle size of about 50nm or less, about 30nm or less, or about 20nm or less. 付加的実施形態では、ナノ粒子は、直径約50nmまたはそれ未満、約30nmまたはそれ未満、あるいは約20nmまたはそれ未満を有する。 In additional embodiments, the nanoparticles have a diameter of about 50nm or less, about 30nm or less, or about 20nm or less.

複合ナノ粒子は、2つの異なるナノ粒子の結合によって形成される。 Composite nanoparticles are formed by the coupling of two different nanoparticles. 本結合は、ナノ相産生方法の急冷相の間に生じ得る。 This binding can occur during the quenching phase of the nano-phase production methods. 例えば、触媒が、「ナノオンナノ」複合ナノ粒子を形成するための支持ナノ粒子に付着された触媒ナノ粒子を含んでもよい。 For example, the catalyst may comprise a deposited catalyst nanoparticles on the support nanoparticles to form a "Nanoon'nano" composite nanoparticles. 複数のナノオンナノ粒子が、次いで、複合マイクロ/ナノ粒子、すなわち、複合ナノ粒子を担持するマイクロ粒子を形成するために、ミクロンサイズの搬送粒子に結合され得る。 Multiple Nanoon'nano particles, then the composite micro / nanoparticles, i.e., to form microparticles carrying composite nanoparticles, it may be coupled to the transfer micron-sized particles.

図1に示されるように、ナノ粒子を生成するために有用なプラズマシステム100が、プラズマガン102と、材料入力給送システム104と、冷却導管108に流動的に接続される急冷チャンバ106と、出力収集システム110とを含む。 As shown in FIG. 1, the plasma system 100 useful for generating nanoparticles, a plasma gun 102, a material input feed system 104, a quench chamber 106 that is fluidly connected to the cooling conduit 108, and an output collection system 110. 作業ガス112が、プラズマガン102を通して流動し、プラズマを発生させる一方、調質流体114が、ガンボックス116の中に、次いで、急冷チャンバ106の中に流動する。 Working gas 112 to flow through the plasma gun 102, while generating the plasma, tempering fluid 114, in the gun box 116, then flow into the quench chamber 106. 負圧が、真空または送風機118を使用して、プラズマ産生システムの収集端に印加され、調質流体および材料出力の指向性流動を提供することができる。 Negative pressure, using a vacuum or blower 118, is applied to the collection end of the plasma production system, it is possible to provide a directional flow of tempering fluid and material output.

図2Aは、粒子産生のために使用され得る、プラズマガンの実施形態を図示する。 Figure 2A can be used for particle production, it illustrates an embodiment of a plasma gun. プラズマガン200が、オス型電極202と、メス型電極204とを含み、内部チャンバが、オス型電極202とメス型電極204との間に形成される。 Plasma gun 200, the male electrode 202, and a female electrode 204, an internal chamber is formed between the male electrode 202 and female electrode 204. 内部チャンバは、一端に流入領域206と、反対端にプラズマ領域208とを備える。 Internal chamber comprises an inlet region 206 at one end, the opposite end of the plasma region 208. いくつかの実施形態では、流入領域206は、円筒形形状を有する一方、プラズマ領域208は、円錐台状形状を有する。 In some embodiments, the inflow region 206, while having a cylindrical shape, the plasma region 208 has a frustoconical shape. 内部チャンバは、作業ガスをその流入領域206の中に導入させ、次いで、プラズマ領域208の中に流動させるように構成される。 Internal chamber to introduce the working gas in the inlet region 206, then, configured to flow into the plasma region 208. いくつかの実施形態では、作業ガスは、不活性ガス、例えば、アルゴンである。 In some embodiments, the working gas is an inert gas, e.g., argon. いくつかの実施形態では、水素または他のガスが、アルゴンに添加され、ナノ粒子酸化を還元させてもよい。 In some embodiments, hydrogen or other gas is added to argon, may be reduced oxide nanoparticles.

例えば、いくつかの実施形態では、作業ガスは、比率30:1〜3:1におけるアルゴンおよび水素の混合物である。 For example, in some embodiments, the working gas is the ratio 30: 1 to 3: a mixture of argon and hydrogen in 1. いくつかの実施形態では、作業ガスは、20:1比率におけるアルゴンおよび水素の混合物である。 In some embodiments, the working gas is 20: a mixture of argon and hydrogen in 1 ratio. いくつかの実施形態では、作業ガスは、12:1比率におけるアルゴンおよび水素の混合物である。 In some embodiments, the working gas is 12: a mixture of argon and hydrogen in 1 ratio. いくつかの実施形態では、作業ガスは、8:1比率におけるアルゴンおよび水素の混合物である。 In some embodiments, the working gas, 8: a mixture of argon and hydrogen in 1 ratio. いくつかの実施形態では、作業ガスは、5:1比率におけるアルゴンおよび水素の混合物である。 In some embodiments, the working gas is 5: a mixture of argon and hydrogen in 1 ratio. ガス入口210は、作業ガスを流入領域206に供給するように構成される。 Gas inlet 210 is configured to supply working gas to the inlet region 206. 高処理量プラズマベースの粒子産生システムの動作の間、作業ガスは、流入領域206を通して、プラズマ領域208に、そして出口212から外に流動する。 High throughput plasma based during operation of particle production system, working gas through the inlet zone 206, the plasma region 208, and flows out from the outlet 212. 電力供給源が、オス型電極202およびメス型電極204に接続され、電流をプラズマ領域208内のオス型電極202とメス型電極204との間の間隙を横断して通過させることによって、電力をプラズマガン200を通して送達する。 Power supply source is connected to the male electrode 202 and the female electrode 204, by passing across the gap between the male electrode 202 and female electrode 204 in the plasma region 208 current, power It is delivered through the plasma gun 200. プラズマ領域208内の間隙を横断する電流アークが、作業ガスを励起させ、プラズマ流を形成し、これは、出口212から外に流動する。 Current arc across the gap in the plasma region 208, the working gas is excited to form a plasma stream, which flows out of the outlet 212.

蒸発された材料が、プラズマガンから排出されるにつれて、放射熱が、プラズマガンの一部を損傷させ得る。 Vaporized material, as it is discharged from the plasma gun, radiant heat, may damage a portion of the plasma gun. 図2B−Dに図示されるように、冷却リング218が、メス型電極204内に位置付けられ、出口212を中心として環状に配置され、メス型電極204および他のプラズマガン200構成要素への熱誘発損傷を防止または減速させることができる。 As shown in Figure 2B-D, the cooling ring 218, positioned in the female-type electrode 204 is disposed annularly around the outlet 212, the heat of the female electrode 204 and other plasma gun 200 components the induced damage can be prevented or decelerated. 冷却流体、例えば、水が、冷却リング218を通して再循環され、システムの動作の間、プラズマによって発生される熱の一部を放散させることができる。 Cooling fluid, e.g., water, is recirculated through the cooling ring 218, during the operation of the system, it is possible to dissipate some of the heat generated by the plasma. 面板220が、冷却リングに継合されることができる。 Faceplate 220 may be engagement in cooling ring. 面板220は、プラズマガン200の外面上に配置され、メス型電極204を定位置に保持し、冷却リング218を密閉するために使用されてもよい。 Face plate 220 is disposed on the outer surface of the plasma gun 200, to hold the female electrode 204 in place, it may be used to seal the cooling ring 218. 図2Dでは、破線は、冷却リング218を表し、これは、面板220によって被覆される。 In FIG. 2D, the dashed line represents the cooling ring 218, which is covered by the face plate 220. 冷却流体は、冷却リング流入ポート234を通して流入し、冷却リング流出ポート236を通して流出することによって、冷却リング218を通して循環される。 Cooling fluid flows through cooling ring inlet port 234, by flowing through the cooling ring outlet port 236 is circulated through the cooling ring 218. 冷却流体は、ポンプを使用して再循環される、または別様に配置されてもよい。 The cooling fluid may be arranged is recycled, or otherwise using a pump. プラズマが、プラズマ領域208内で発生され、メス型電極204内の円筒形チャネル209を通して進行し、出口を通して流出するにつれて、プラズマによって発生される放射熱は、冷却流体によって消散されることができる。 Plasma, is generated in the plasma region 208, proceeds through cylindrical channels 209 in the female electrode 204, as it flows out through the outlet, radiant heat generated by the plasma can be dissipated by the cooling fluid.

材料注入ポート214が、材料給送チャネル216を円筒形チャネル209に連結する、メス型電極204上に配置されることができる。 Material injection port 214, for connecting the material feed channel 216 in the cylindrical channel 209, may be disposed on the female electrode 204. 原材料が、円筒形チャネル209の中に材料給送チャネル216を通して給送され、出口212から急冷チャンバの中に流動する前に、プラズマによって蒸発されることができる。 Raw material, is fed through the material feed channel 216 in the cylindrical channel 209, before flowing into the quench chamber through the outlet 212, may be vaporized by the plasma. 粒子核生成および表面成長が、エネルギー送達直後、円筒形チャネル209内で生じ、粒子は、急冷チャンバ内でサイズを成長し続ける。 Grain nucleation and surface growth, immediately after energy delivery occurs in a cylindrical channel within 209, the particles continue to grow in size in a quench chamber. 粒子は、収集システムによって収集される前に、急冷チャンバおよび冷却導管内で冷却される。 Particles, before being collected by the collection system, is cooled in a quench chamber and the cooling conduit. 粒子収集後、調質流体が、概して、周囲の中に通気される、または別様に配置される。 After particle collection, tempering fluid, generally it is positioned to be vented into the surrounding, or otherwise.

ナノ粒子の費用効果的大規模産生のために、ナノ粒子産生システムの高材料処理量および連続動作が、好ましい。 For cost-effective large-scale production of nanoparticles, high material throughput nano particle production system and continuous operation it is preferred. 以前のプラズマベースのナノ粒子産生システムは、詰まったチャネルを一掃し、摩耗した部品を交換するために、頻繁なシャットダウンによる問題を抱えていた。 Nano particle production system prior plasma base wiped out jammed channel in order to exchange worn parts, had problems due to frequent shut down. 例えば、プラズマガンの熱は、頻繁に、原材料を溶融させ、材料給送チャネルを詰まらせ、システムがシャットダウンされた場合のみ、詰まりが取り除かれ得る。 For example, the heat of the plasma gun, frequently, to melt the raw materials, clog material feed channel, only if the system is shut down, clogging may be removed. プラズマガン電極は、動作の間、孔食し、システムは、これらの部品を交換するためにシャットダウンされる必要があるであろう。 Plasma gun electrodes during the operation, holes eaten, the system would need to be shut down to replace these parts. プラズマガン面板も、連続動作の間、溶融し、冷却流体を冷却リングから漏出させ得、面板を交換するためにシステムのシャットダウンをもたらし得る。 Plasma gun faceplate also during continuous operation, melted, resulting to leak cooling fluid from the cooling ring, may result in system shutdown to replace the face plate. 粒子が、冷却導管の壁に沿って蓄積することがあり、システムは、冷却導管を清掃するためにシャットダウンする必要があるであろう。 Particles may accumulate along the walls of the cooling conduit, the system would need to be shut down to clean the cooling conduit. さらに、ナノ粒子サイズは、一貫せず、システム圧力および材料流率の変動のため、制御が困難であった。 Furthermore, the nanoparticles size is not consistent, since the fluctuation of system pressure and material flow rate, the control is difficult. 例えば、急冷チャンバ内の圧力が、周囲圧力を下回る場合、不純物が、システムの中に漏出し、産生されたナノ粒子の品質を劣化させ得る。 For example, the pressure in the quenching chamber, if below ambient pressure, impurities, leaks in the system, can degrade the quality of the produced nanoparticles. 加えて、急冷チャンバ内の非制御冷却および材料流率は、非一貫サイズの粒子につながっていた。 In addition, uncontrolled cooling and material flow rate within the quench chamber was connected to a particle of inconsistent size. 別の懸念は、使用済み調質流体の廃棄が、大規模産生のために費用効果的ではないことであった。 Another concern is the disposal of spent refining fluid, it was that there is no cost-effective for large-scale production. そのような障害物は、平均処理量スピード、費用効果、およびプラズマベースのナノ粒子産生システムによって産生される粒子の一貫性を妨害する。 Such obstacles average throughput speed, cost effective, and interferes consistency particles produced by plasma-based nanoparticle production systems.

説明されるシステム、装置、および方法は、システムの動作不能状態を減少させ、より大量のより一貫した処理量を産生し、高処理量粒子産生システムを使用して、より一貫したナノ粒子を生成する。 The described system, apparatus, and methods, reduce the inoperative state of the system, produce a greater amount of more consistent throughput, using a high throughput particle production system, generate a more consistent nanoparticles to. そのような高処理量システム、装置、および方法は、システム内の停止および変動を減少させることによって、連続かつ一貫した流動を産生する。 Such high-throughput system, apparatus, and method, by reducing the stop and variation in the system, to produce a continuous and consistent flow. 高処理量粒子産生システムは、少なくとも9グラム/分、好ましくは、30グラム/分、より好ましくは、60グラム/分の材料処理量を伴って、少なくとも6時間、少なくとも12時間、少なくとも24時間、少なくとも48時間、少なくとも72時間(3日)、少なくとも336時間(14日)、少なくとも672時間(28日)、または少なくとも1344時間(56日)動作可能なままであることができる。 High throughput particle production system, at least 9 grams / minute, preferably 30 grams / minute, more preferably, with a material throughput of 60 grams / minute, at least 6 hours, at least 12 hours, at least 24 hours, at least 48 hours, at least 72 hours (3 days), at least 336 hours (14 days), it is at least 672 hours (28 days), or at least 1344 hours (56 days) remain operable.

粒子産生システム処理量は、一定材料流に依拠する。 Particle production system throughput relies on constant material flow. 低速または非一貫材料流は、システム渋滞を生じさせ、不均等粒子サイズ分布をもたらす。 Slow or inconsistent material flow, cause system congestion, resulting in uneven particle size distribution. 説明されるシステム、装置、および方法は、連続入力原材料流、プラズマガン電極上の有意な摩耗の回避、急冷チャンバ内の粒子を急冷却する制御された方法、新しく形成されたナノ粒子が冷却導管の壁に粘着しないように回避するための機構、周囲圧力と比較して、一定であるが、最小限のシステム過圧、および/または使用された調質流体の再循環を使用して、効率的高処理量粒子産生システムの連続動作を提供する。 The described system, apparatus, and method, continuous input raw material flow, avoiding significant wear on the plasma gun electrodes, controlled manner to rapid cooling of particles in the quench chamber, the newly formed nanoparticles cooling conduit mechanism for avoiding so as not to stick to the wall of the, compared to ambient pressure, is constant, using recirculation of minimal system overpressure, and / or used the temper fluid, efficiency to provide a continuous operation of the specific high throughput particle production system.

プラズマガン面板の摩耗の減少 典型的プラズマベースのナノ粒子産生システムの長期動作は、プラズマガン面板の溶融および歪曲をもたらし得、システムシャットダウンが、それを交換するために要求され得る。 Long-term operation of the reduction typical plasma-based nano-particle production system wear of the plasma gun faceplate can lead to melting and distortion of the plasma gun faceplate, the system shuts down, it may be required to replace it. プラズマガンが動作している間、高温の蒸発された材料および新しく発生されたナノ粒子は、プラズマガン出口を通して急冷チャンバの中に排出される。 While the plasma gun is operating, the high temperature of the evaporation material and the newly generated nano particles are discharged into the quench chamber through a plasma gun exit. 粒子がプラズマガン出口を通して通過するにつれて、有意な熱が、面板に放散され、それを溶融および/または歪曲させ得る。 As particles pass through through plasma gun exit, significant heat is dissipated to the face plate, capable of melting and / or distorting it. 面板の適切な形状が、冷却リングを形成または密閉するために使用されるため、面板の歪曲は、冷却流体の漏出をもたらし得る。 Suitable shape of the surface plate, to be used to form or sealed cooling ring, distortion of the faceplate can lead to leakage of the cooling fluid. 冷却リングは、システムの温度を制御するために使用されるため、面板のいかなる溶融または歪曲も、システムシャットダウンおよび産生性の損失をもたらし得る。 Cooling ring is to be used to control the temperature of the system, any melting or distortion of the faceplate, can result in system shutdown and productivity losses.

高温プラズマガン蒸気出口への面板の暴露が最小限にされるような面板開口部の直径の増加は、面板の溶融および歪曲を防止することが分かっている。 Increase in the diameter of faceplate opening, such as exposure of the face plate of the high temperature plasma gun steam outlet is minimized has been found to prevent the melting and distortion of the face plate. 冷却リングは、次いで、面板から独立して、耐熱材料で密閉されることができる。 Cooling ring is then independent of the face plate, can be sealed with heat-resistant material. 面板の温度は、好ましくは、24時間超、48時間超、72時間超、160時間超、336時間超、672時間超、または1344時間超のプラズマガンの連続動作の間、900℃を下回って、450℃を下回って、または100℃を下回って保たれる。 Temperature of the face plate is preferably greater than 24 hours, 48 ​​hours, greater than 72 hours, greater than 160 hours, more than 336 hours, more than 672 hours, or greater than 1344 hours than during continuous operation of the plasma gun, below the 900 ° C. , it is kept below below the 450 ℃, or 100 ℃. 図2E−Fは、修正されたプラズマガン面板230および独立して密閉された冷却リング218の一実施形態を図示する。 Figure 2E-F illustrate an embodiment of a modified plasma gun faceplate 230 and independently sealed cooling ring 218. 修正されたプラズマガン面板230は、メス型電極204を正しい位置に保定することができるが、連続システム動作の間、溶融または歪曲されるほどプラズマガン出口212に近接しないように配置される。 Modified plasma gun faceplate 230 may be to retain the female electrode 204 in the correct position, during continuous system operation, are disposed so as not to close enough plasma gun outlet 212 is melted or distorted. 独立して、密閉された冷却リング218は、耐熱プラグ232を使用して密閉される。 Independently sealed cooling ring 218 is sealed using a heat-resistant plug 232. 耐熱プラグは、任意の耐熱材料、例えば、ステンレス鋼、チタン、セラミック、または同等物から作製されてもよい。 Heat plug, any heat-resistant material, such as stainless steel, titanium, ceramics or may be made from equivalent.

高処理量粒子産生システムの本構成は、プラズマガン面板をそれほど頻繁に交換する必要はないという結果をもたらし、高処理量粒子産生システムの連続使用を可能にする。 This configuration of the high throughput particle production system, resulted in no need to so often replace the plasma gun faceplate, allows continuous use of high throughput particle production system. 説明されるシステムは、粒子産生システムが、面板の交換なしに、少なくとも6時間、少なくとも12時間、少なくとも24時間、少なくとも48時間、少なくとも72時間(3日)、少なくとも336時間(14日)、少なくとも672時間(28日)、または少なくとも1344時間(56日)、少なくとも9グラム/分、少なくとも30グラム/分、または少なくとも60グラム/分の流率で継続的に動作することを可能にする。 System described is particle production system, without a change of the face plate, at least 6 hours, at least 12 hours, at least 24 hours, at least 48 hours, at least 72 hours (3 days), at least 336 hours (14 days), at least 672 hours (28 days), or at least 1344 hours (56 days), at least 9 grams / minute, to be operated continuously for at least 30 grams / minute, or at least 60 grams / minute of flow rate.

連続材料給送システム ナノ粒子産生システムでは、粉末、ペレット、ロッド、または他の形態であり得る、入力材料が、材料給送チャネルを介して、プラズマチャネル近傍のプラズマガンの中に給送される。 In continuous material feed system nanoparticle production system, powder, can be a pellet, a rod or other form, the input material through the material feed channel, are fed into a plasma gun of the plasma near the channel . プラズマチャネルに流入する材料は、プラズマ流によって蒸発され、急冷チャンバの中に排出される。 Material flowing into the plasma channel is vaporized by the plasma stream is discharged into the quench chamber. しかしながら、プラズマガンを使用するほとんどの粒子産生システムでは、プラズマの熱は、プラズマチャネルに到達する前に、プラズマガンの中に給送される粉末粒子を溶融させる。 However, in most particle production system using a plasma gun, the heat of the plasma before reaching the plasma channel, to melt the powder particles are fed into the plasma gun. 溶融または部分的に溶融された原材料は、原材料の凝集および材料給送チャネルの詰まりをもたらすことが分かっている。 Melted or partially melted raw material has been found to result in clogging of the aggregation and material feed channels of raw materials. その結果、プラズマガンの動作は、清掃されるまで停止させられなければならず、産生性の損失および長時間システムを継続的に稼働させることの不能性をもたらす Brings a result, operation of the plasma gun until it is cleaned must be stopped, the inability of making continuously operating losses and long system productivity

高処理量システムでは、材料の一定流が、プラズマチャネルの中に給送され、連続材料給送システムを使用して、連続システム動作を可能にし、入力原材料流の中断を回避する。 The high throughput system, constant flow of material is fed into the plasma channel, using a continuous material feed system, to allow continuous system operation, to avoid interruption of the input raw material flow. 説明されるシステムは、プラズマガンの連続動作が継続する間、自動的に、給送チャネル内の任意の原材料を一掃する、または給送チャネルが一掃されることを可能にする、デバイスを提供する。 System described while the continuous operation of the plasma gun continues automatically, wiping out any raw material in the feed channel, or feed channel to allow it to be swept away, provides a device . 一実施形態では、給送チャネル内の原材料の溶融に起因する、プラズマガンの中への入力原材料流の中断は、動作時、交互清掃または使用される、交互材料注入ポートを採用することによって防止または低減されることができる。 In one embodiment, due to the melting of the raw material in the feed channel, the interruption of the input raw materials flow into the plasma gun, prevented by adopting operation is alternately cleaned or used, the alternating material injection port or it can be reduced. 加えて、または代替として、往復運動プランジャデバイスが、プラズマガンに取着され、入力原材料を材料注入ポートを通してプラズマガンの中に押動させ、給送チャネルの有意な原材料凝集および詰まりを回避することができる。 Additionally or alternatively, reciprocating plunger device may be attached to the plasma gun, it is pushed into the plasma gun input raw through the material injection port, avoiding significant raw material aggregation and clogging of the feed channel can. 加えて、または代替として、パルス状空気噴霧システムが、一掃流体を材料給送システムの中に吹送し、材料を一掃し、チャネルの詰まりを防止するために使用されることができる。 Additionally or alternatively, a pulse-like air spray system, and insufflation cleanup fluid into the material feed system, wiped out material, can be used to prevent clogging of the channel.

図3A−Cは、連続材料給送システムのいくつかの実施形態を図示する。 Figure 3A-C illustrate several embodiments of continuous material delivery system. 図3A−Cに図示されるように、プラズマガン300は、プラズマ領域308内のある場所における内部チャンバの中に原材料を導入するように構成される、1つ以上の材料注入ポート314を含む。 As shown in Figure 3A-C, plasma gun 300 is configured to introduce the raw material into the interior chamber in location in the plasma region 308 includes one or more material injection port 314. 1つ以上の材料供給チャネル316は、材料供給源318を材料注入ポート314に接続するために、メス型電極304内に提供されることができる。 One or more material supply channel 316, to connect the material supply source 318 to the material injection port 314 may be provided within the female electrode 304. いくつかの実施形態では、複数の材料注入ポート314および材料供給チャネル316が、内部チャンバの周囲に環状形態で配置される。 In some embodiments, a plurality of material injection port 314 and the material supply channel 316 is arranged in an annular form around the inner chamber. いくつかの実施形態では、単一材料注入ポート314および材料供給チャネル316が、使用される。 In some embodiments, a single material injection port 314 and the material supply channel 316 is used. いくつかの実施形態では、2つ以上の材料注入ポート314および材料供給チャネル316が、使用される。 In some embodiments, two or more material injection port 314 and the material supply channel 316 is used. いくつかの実施形態では、材料注入ポート314および材料供給チャネル316は、プラズマ流が形成される場所より、作業ガスが流入領域306の中に導入される場所に近接して配置される場所において、内部チャンバの中に原材料を導入するように構成される。 In some embodiments, material injection port 314 and the material supply channel 316, from where the plasma stream is formed, at a location which is disposed proximate to the location where the work gas is introduced into the inlet region 306, configured to introduce the raw material into the internal chamber. いくつかの実施形態では、材料注入ポート314および材料供給チャネル316は、プラズマガン出口312により近接して配置される場所において、内部チャンバの中に原材料を導入するように構成される。 In some embodiments, material injection port 314 and the material supply channel 316 at a location which is disposed closer to the plasma gun exit 312, configured to introduce the raw material into the internal chamber. 連続材料給送システム内の材料注入ポート314の直径は、約1ミリメートル〜約20ミリメートルの範囲であることができる。 The diameter of the material injection port 314 of the continuous material feed system can range from about 1 millimeter to about 20 millimeters. より広い材料注入ポート314は、より狭い材料注入ポートと比較して、詰まりの頻度が低下される。 Wider material injection port 314, as compared to a narrower material injection port, the frequency of clogging is reduced. 好ましくは、材料注入ポート314の最小直径は、少なくとも3ミリメートルであって、連続材料流および連続システム動作を可能にする。 Preferably, the minimum diameter of the material injection port 314 is a least 3 millimeters, allows continuous material flow and continuous system operation.

図3Aは、交互材料注入ポートを使用する、連続材料給送システムの一実施形態を図示する。 Figure 3A uses alternating material injection port, illustrates one embodiment of a continuous material delivery system. そのような実施形態は、2つ以上の材料注入ポート314および材料供給チャネル316を含む。 Such embodiment includes two or more material injection port 314 and the material supply channel 316. 各材料供給チャネル316内には、材料供給源318を材料注入ポート314に接続する、可撤性材料供給管320が配置される。 Within each material supply channel 316, to connect the material supply source 318 to the material injection port 314, removable material supply pipe 320 is disposed. 随意に、可撤性材料供給管320は、一時的に、ねじ山付きコネクタまたは掛け留め機構を使用して、定位置に固定されることができる。 Optionally, a removable material supply pipe 320 is temporarily using a threaded connector or hanging fastening mechanism can be fixed in position. 高処理量粒子産生システムの動作の間、1つ以上の材料供給チャネル316は、アクティブであることができ、1つ以上の材料供給チャネル316は、非アクティブであることができる。 During the operation of the high throughput particle production system, one or more material supply channel 316 may be active, one or more material supply channel 316 may be inactive. 材料供給チャネル316が非アクティブである間、原材料は、その材料供給チャネル316を通してプラズマガンの中に流動しない。 During the material supply channel 316 is inactive, the raw material does not flow through the material feed channel 316 into the plasma gun. 材料供給チャネル316がアクティブである間、原材料は、材料供給源318から、可撤性材料供給管320および材料供給チャネル316を通して、材料注入ポート314から、プラズマガンの中に流動する。 During the material supply channel 316 is active, the raw material from the material supply source 318, through the removable material supply pipe 320 and the material supply channel 316, a material injection port 314, flows into the plasma gun. 高処理量粒子産生システムの長期連続使用の間、高温プラズマの放射熱は、原材料を部分的に溶融させ、原材料の凝集および可撤性材料供給管320の詰まりを生じさせ得る。 During the long-term continuous use of high throughput particle production system, radiant heat of the high temperature plasma raw material partially melted and may cause clogging of aggregation and removable material supply pipe 320 of the raw material. 可撤性材料供給管320が詰まり始めていることが検出されると、非アクティブ材料供給チャネル316は、アクティブ化されてもよく、アクティブ材料供給チャネル316は、非アクティブ化されてもよい。 When it is detected that the removable material supply pipe 320 is beginning clogging, inactive material supply channel 316 may be activated, the active material supply channel 316 may be deactivated. 材料供給チャネル316が非アクティブである間、可撤性材料供給管320は、材料供給チャネル316から除去され、詰まりが取り除かれる、清掃される、または交換されてもよい。 During the material supply channel 316 is inactive, removable material supply tube 320 is removed from the material supply channel 316, clogging is removed, it is cleaned, or may be exchanged. 可撤性材料供給管320は、次いで、材料供給チャネル316の中に再嵌合され、必要に応じて、または別様に所望に応じて、アクティブ化されることができる。 Removable material supply pipe 320 is then re-engaged in the material supply channel 316, as needed, or as desired otherwise, can be activated. 材料供給チャネル316のアクティブ化状態の本切替は、少なくとも1つの材料供給チャネル316が高処理量粒子産生システムの動作の間、アクティブ状態のままであることを確実し、かつ連続材料給送流を確実にする。 This switching of the activation state of the material supply channel 316, between at least one material supply channel 316 of the operation of the high throughput particle production system, to ensure that it remains in the active state, and the continuous material feed flow sending to be certain.

図3Bは、往復運動プランジャデバイス322を使用する、連続材料給送システムの一実施形態を図示する。 Figure 3B uses a reciprocating plunger device 322, illustrates one embodiment of a continuous material delivery system. 往復運動プランジャデバイス322は、プランジャ324と、プランジャ筐体326と、制御機構とを含む。 Reciprocating plunger device 322 includes a plunger 324, a plunger housing 326, and a control mechanism. プランジャ324は、プランジャ324が、図3Bに図示されるように、延在位置にあるとき、材料供給チャネル316を通して延在するように配置される。 The plunger 324, plunger 324, as shown in Figure 3B, when in the extended position, is arranged to extend through the material feed channel 316. プランジャ324はまた、制御機構によって制御されるように、プランジャ筐体326の中に後退されることができる。 The plunger 324 is also to be controlled by a control mechanism, it can be retracted into the plunger housing 326. 制御機構は、プランジャ324が延在位置と後退位置との間で往復運動することを可能にする、任意の機構であってもよい。 Control mechanism allows the plunger 324 reciprocates between a retracted position and an extended position, may be any mechanism. いくつかの実施形態では、制御機構は、クランクシャフトまたは油圧制御システムであってもよい。 In some embodiments, the control mechanism may be a crankshaft or hydraulic control system. 図3Bに図示される実施形態では、制御機構は、ガスをガス源330から4方直動式ソレノイド弁332に適用することによってアクティブ化される、ガス駆動式ピストン328である。 In the embodiment illustrated in Figure 3B, the control mechanism is activated by applying a gas from the gas source 330 to 4 HoTadashi Doshiki solenoid valve 332, a gas-driven piston 328. 直動式ばね復帰ソレノイド弁332が、交互に、プランジャ筐体326の上部および底部にガスを適用し、それによって、ピストン328をアクティブ化し、プランジャ324が往復運動することを可能にする。 Direct acting spring return solenoid valve 332 is alternately applied to the gas at the top and bottom of the plunger housing 326, thereby the piston 328 is activated, the plunger 324 makes it possible to reciprocate. いくつかの実施形態では、使用されるガスは、アルゴンである。 In some embodiments, the gas used is argon. いくつかの実施形態では、プランジャは、少なくとも2回/秒、より好ましくは、少なくとも6回/秒、または少なくとも8回/秒の率で往復運動する。 In some embodiments, the plunger is at least 2 times / sec, more preferably reciprocates least 6 times / second, or at least 8 times / sec rate of. いくつかの実施形態では、プランジャは、近傍プラズマの熱に起因する、減弱および汚染を回避するために、セラミックである。 In some embodiments, the plunger, in order to avoid due to the heat in the vicinity of the plasma, attenuation and contamination is a ceramic. 他の実施形態では、プランジャは、タングステンから作製される、またはそれによって裏打ちされる。 In another embodiment, the plunger is made of tungsten, or by being lined.

粒子産生システムの動作の間、プランジャ324が後退位置にあるとき、原材料が、材料供給源318から、プランジャヘッド334にわたって流動することが可能にされる。 During operation of particle production system, when the plunger 324 is in the retracted position, the raw material is a material supply source 318, it can be fluidized over the plunger head 334. 往復運動プランジャ制御機構は、プランジャ324を材料供給チャネル316終点を通して延在させ、材料注入ポート314を介して、粉末を内部チャンバに送達する。 Reciprocating plunger control mechanism, a plunger 324 extend through the material feed channel 316 endpoint, via the material injection port 314, the delivery of powder into the chamber. 材料供給チャネル316を通したプランジャ324の挿入は、原材料の凝集によって生じる材料供給チャネル316および材料注入ポート314の詰まりを緩和させる。 Inserting the plunger 324 through the material supply channel 316, thereby relieving the blockage of the material supply channel 316 and the material injection port 314 caused by aggregation of the raw material. プランジャ324は、次いで、初期後退位置に往復運動し、サイクルを再開する。 The plunger 324 is then reciprocated to the initial retracted position, it resumes the cycle. プランジャ324のその初期後退位置への往復運動に応じて、原材料は、再び、材料供給源318からプランジャヘッド334にわたって流動することができる。 Depending on the reciprocation to its initial retracted position of the plunger 324, the raw material may be again flows from the material supply source 318 over the plunger head 334. プランジャ324は、本運動を規則的間隔で繰り返し、原材料のプラズマガン300の内部チャンバの中への一定流動を可能にすることができる。 The plunger 324, the present exercise repeated at regular intervals, it is possible to allow a constant flow into the interior chamber of the plasma gun 300 of raw materials.

図3Cは、パルス状ガス噴霧システム334を使用する、連続材料給送システムの一実施形態を図示する。 Figure 3C uses pulsed gas atomization system 334 illustrates one embodiment of a continuous material delivery system. パルス状ガス噴霧システム334では、ガス噴霧源336は、注入供給源ポート314に向かって指向される材料供給チャネル316内に配置される。 In pulsed gas atomization system 334, gas atomization source 336, toward the injection source port 314 is disposed within the material feed channel 316 to be directed. ガス供給源338は、ガス、好ましくは、アルゴンをガス噴霧源336に供給する。 Gas supply source 338, the gas preferably is supplied with argon gas atomization source 336. ガスの流動は、2方直動式ソレノイド弁340によって制御され、パルス状ガスが、ガス噴霧源336から材料供給チャネル316の中に放出されることを可能にしてもよい。 Flow of gas is controlled by 2 HoTadashi Doshiki solenoid valve 340, the pulsed gas may enable it to be released into the gas spray source 336 of material supply channels 316. 圧力調整器342および圧力解放弁344が、ガス供給源338と2方直動式ソレノイド弁340との間に配置され、放出されるガスの圧力を調整することができる。 Pressure regulator 342 and pressure relief valve 344 is disposed between the gas supply source 338 and the 2 HoTadashi Doshiki solenoid valve 340, it is possible to adjust the pressure of the gas released. 高圧パルス状ガスは、材料供給チャネル316内のいかなる凝集された原材料も一掃し、高処理量粒子産生システムの動作の間、詰まりを防止することができる。 High pressure pulsed gas also wiped any agglomerated raw materials in the material supply channel 316, during the operation of the high throughput particle production system, it is possible to prevent clogging.

連続材料給送システムをナノ粒子産生システムに提供することは、システムが、材料供給チャネルを詰まらせている凝集された原材料を一掃するために、シャットダウンされる必要がないことを確実にする。 Providing a continuous material feed system to the nanoparticle production system, the system, in order to wipe out raw materials are agglomerated and clog the material supply channel to ensure that there is no need to be shut down. これは、高処理量粒子産生システムの中への原材料の連続流を可能にし、長期システム動作および処理量を可能にする。 This allows the raw material of the continuous flow into the high throughput particle production system, to allow long-term system operation and throughput. 説明されるシステムは、粒子産生システムが、少なくとも6時間、少なくとも12時間、少なくとも24時間、少なくとも48時間、少なくとも72時間(3日)、少なくとも336時間(14日)、少なくとも672時間(28日)、または少なくとも1344時間(56日)、少なくとも9グラム/分、少なくとも30グラム/分、または少なくとも60グラム/分の原材料の流率で継続的に動作することを可能にする。 System described is particle production system, at least 6 hours, at least 12 hours, at least 24 hours, at least 48 hours, at least 72 hours (3 days), at least 336 hours (14 days), at least 672 hours (28 days) , or at least 1344 hours (56 days), at least 9 grams / minute, to be operated continuously at a flow rate of at least 30 grams / minute, or at least 60 grams / minute of raw materials.

プラズマガン電極の不均等摩耗の減少 典型的プラズマベースのナノ粒子産生システムの長期動作は、プラズマガン電極の過剰孔食および侵食をもたらし、これらの摩耗部品を交換するために、システムシャットダウンを余儀なくすることが分かっている。 Long-term operation of the reduction typical plasma-based nano-particle production system of unequal wear of the plasma gun electrodes leads to excessive pitting and erosion of the plasma gun electrodes, to replace these wear parts are forced to system shutdown it has been found that. プラズマガンが動作している間、作業ガスが、流入領域の中に導入され、オス型電極とメス型電極との間に形成されるプラズマチャネルを通して流動し続ける。 While the plasma gun is operating, the working gas is introduced into the inlet region, it continues to flow through the plasma channel formed between the male electrode and the female electrode. オス型とメス型電極との間の作業ガスに印加される電流は、プラズマ流の中へのガスを励起させ、電極間の定常プラズマアーク形成をもたらす。 Current applied to the working gas between the male and the female electrodes excites a gas into the plasma stream produces a steady plasma arc formed between the electrodes. 定常プラズマアークによって生じる不均等熱分布は、プラズマガン電極への不均等摩耗を生じさせる。 Uneven heat distribution caused by the steady plasma arc, causes uneven wear of the plasma gun electrodes. 特に、電極は、動作の間、孔食される。 In particular, the electrode during the operation, is pitting. 不均等電極孔食および摩耗は、作業ガスのある部分が、電極孔食または他の摩耗内に捕捉され、それによって減速され、プラズマチャネルを通して均等に流動不能であるため、プラズマ領域内の作業ガスの非一貫流動をもたらす。 Unequal electrode pitting and wear portion of the working gas is trapped in the electrode pitting or in other wear, is reduced thereby, because it is equally flowing non through the plasma channel, the working gas in the plasma region result in a non-consistent flow. 粒子形成の間の非一貫流動は、非制御および不均等粒子癒合をもたらすため、望ましくない。 Inconsistencies flow during particle formation, to provide non-control and uneven particle coalescence is undesirable. 不均等孔食は、したがって、電極の交換につながり、システムシャットダウンおよび産生性の損失を余儀なくする。 Uneven pitting, therefore, lead to replacement of electrodes forced system shutdown and productivity losses.

プラズマガン電極の不均等摩耗は、電極を横断して、作業ガスの非線形バルク流動方向、好ましくは、実質的渦螺旋流を印加することによって、回避または減速されることができることが分かっている。 Uneven wear of the plasma gun electrodes, across the electrodes, non-linear bulk flow direction of the working gas, preferably, have found that by applying a substantial vortex helical flow, it can be avoided or decelerated. 作業ガスの実質的渦螺旋流は、作業ガスを均等に分散させることによって、定常プラズマアークを防止する。 Substantially vortex helical flow of the working gas, by evenly distributing the work gas, to prevent the steady plasma arc. これはまた、電極の孔食および結果として生じるシステム動作の中断を防止し、高処理量粒子産生システムの連続使用を可能にする。 This also prevents the interruption of system operation arising as pitting and results of the electrode, to allow continuous use of high throughput particle production system. 一実施形態では、プラズマ領域に先立って、プラズマガンの中に設置される作業ガス注入リングは、必要な渦を提供することができる。 In one embodiment, prior to the plasma region, the working gas injection ring installed in the plasma gun may provide a vortex necessary. 作業ガス注入リングは、好ましくは、オス型電極の周囲に環状に位置付けられる、1つ以上のポートを含有し、均等なガス流動分布を発生させる。 Working gas injection ring is preferably positioned annularly around the male electrode, it contains one or more ports, to generate uniform gas flow distribution.

図3A、3B、および3Cはそれぞれ、作業ガス注入リング346を伴う、プラズマガン300を図示する。 Figure 3A, 3B, and 3C, respectively, involves a work gas injection ring 346, illustrates a plasma gun 300. 作業ガス注入リング346は、オス型電極302およびメス型電極304によって形成されるチャネル内に配置され、流入領域306をプレナムチャンバ348から分離する。 Working gas injection ring 346 is disposed within the channel formed by the male electrode 302 and the female electrode 304, separates the inlet zone 306 from the plenum chamber 348. プレナムチャンバ348は、好ましくは、作業ガスをガス入口310から受け取り、注入リング364を通して、作業ガスをチャネルの流入領域306に供給する。 Plenum chamber 348 preferably receives a working gas through the gas inlet 310, through the injection ring 364, and supplies a working gas to the inlet region 306 of the channel. 作業ガスは、好ましくは、作業ガス注入リング346を通した逆流を回避するために、流入領域306内より、プレナムチャンバ348内に高い圧力で供給される。 Working gas is preferably to avoid the backflow through the working gas injection ring 346, from the inner inlet zone 306, is fed at high pressure into the plenum chamber 348. いくつかの実施形態では、注入リング346は、セラミックである。 In some embodiments, injection ring 346 is a ceramic. 好ましくは、注入リング346は、それを通して作業ガスが流入領域306に供給される、1つ以上の注入ポート350を備える。 Preferably, injection ring 346, through which the working gas is supplied to the inlet region 306 comprises one or more injection ports 350. いくつかの実施形態では、複数の注入ポート350が、オス型電極302の周囲に環状形態で配置され、好ましくは、均一に離間される。 In some embodiments, a plurality of injection ports 350 are disposed in an annular form around the male electrode 302, preferably, are evenly spaced. 一実施形態では、注入ポート350は、実質的渦状螺旋パターンにおいて、作業ガスを流入領域306に、最終的には、プラズマ領域308に供給するように構成される。 In one embodiment, the injection port 350, in a substantially spiral helical pattern, the working gas in the inlet region 306, in the end, configured to supply to the plasma region 308. いくつかの実施形態では、注入ポート350は、実質的渦状螺旋パターンを誘発するために、オス型電極302に向かって角度付けられる。 In some embodiments, the injection port 350, in order to induce substantial spiral helical pattern, angled toward the male electrode 302. いくつかの実施形態では、注入ポート350は、実質的渦状螺旋パターンを誘発するために、オス型電極302から離れるように角度付けられる。 In some embodiments, the injection port 350, in order to induce substantial spiral helical pattern, angled away from the male electrode 302. ガスが全ノズルから流出することを確実にするために、プレナムチャンバ348内の圧力は、プレナムチャンバ348およびガス注入リング346の下流の圧力より高い。 To ensure that the gas flows out from all the nozzles, the pressure in the plenum chamber 348 is higher than the pressure downstream of the plenum chamber 348 and a gas injection ring 346. 注入リング346の設置に起因して、作業ガスが、螺旋パターンにおいて、実質的に渦状である結果、プラズマ領域308内で発生されたプラズマアークは、オス型電極302およびメス型電極304上の種々の場所に動き回り、それによって、実質的に、オス型電極302およびメス型電極304の孔食または不均等摩耗を回避する。 Due to the installation of the injection ring 346, the working gas is in a spiral pattern, substantially spiral in which a result, the plasma arc generated in the plasma region 308, various on male electrode 302 and female electrode 304 move around the place, thereby substantially avoiding pitting or uneven wear of the male electrode 302 and the female electrode 304.

電極摩耗はまた、オス型電極302またはメス型電極304を産生するために、耐熱伝導性金属を利用することによって低減されてもよい。 Electrode wear can also be used to produce male electrode 302 or female electrode 304 may be reduced by utilizing the heat conductive metal. 代替として、オス型電極302またはメス型電極304の全部または一部は、タングステン、ニオブ、モリブデン、タンタル、またはレニウム等の耐熱伝導性金属で裏打ちされてもよい。 Alternatively, all or part of the male electrode 302 or female electrode 304, tungsten, niobium, molybdenum, may be lined with refractory conductive metal tantalum or rhenium, and the like. いくつかの実施形態では、耐熱伝導性金属は、タングステンである。 In some embodiments, the heat conductive metal is tungsten. オス型電極302およびメス型電極304は、同一耐熱伝導性材料から作製される、またはそれで裏打ちされる必要はない。 Male electrode 302 and the female electrode 304 is made of the same heat-conducting material, or need not be lined with it. いくつかの実施形態では、オス型電極302のみ、耐熱伝導性金属で裏打ちされる。 In some embodiments, the male electrode 302 only, are lined with refractory conductive metal. 別の実施形態では、メス型電極304のみ、耐熱伝導性金属で裏打ちされる。 In another embodiment, only the female electrode 304, are lined with refractory conductive metal. いくつかの実施形態では、メス型電極304に沿った円筒形チャネル309のみ、耐熱伝導性金属で裏打ちされる。 In some embodiments, only a cylindrical channel 309 along the female electrode 304, are lined with refractory conductive metal. 耐熱伝導性金属は、電極が、より長時間、プラズマによって産生される高温に耐えることを可能にし、それによって、真鍮または銅等のプラズマガン電極においてより頻繁に使用される伝導性金属と比較して、摩耗を低減させる。 Heat conductive metal electrode is longer make it possible to withstand the high temperatures produced by plasma, thereby as compared with conductive metal which is more frequently used in the plasma gun electrodes such as brass or copper Te, to reduce the wear.

高処理量粒子産生システムの本構成は、プラズマガン電極を交換される頻度が低くなる結果をもたらし、高処理量粒子産生システムの連続使用を可能にする。 This configuration of the high throughput particle production system, causes the result to be frequently exchanged plasma gun electrodes is lowered, to allow continued use of high throughput particle production system. 説明されるシステムは、粒子産生システムが、電極の交換なしに、少なくとも6時間、少なくとも12時間、少なくとも24時間、少なくとも48時間、少なくとも72時間(3日)、少なくとも336時間(14日)、少なくとも672時間(28日)、または少なくとも1344時間(56日)、少なくとも9グラム/分、少なくとも30グラム/分、または少なくとも60グラム/分の流率で継続的に動作することを可能にする。 System described is particle production system, without a change of electrodes, at least 6 hours, at least 12 hours, at least 24 hours, at least 48 hours, at least 72 hours (3 days), at least 336 hours (14 days), at least 672 hours (28 days), or at least 1344 hours (56 days), at least 9 grams / minute, to be operated continuously for at least 30 grams / minute, or at least 60 grams / minute of flow rate.

滞留時間増加を通した狭粒子サイズ分布 粒子核生成および表面成長が、エネルギー送達およびプラズマガンの円筒形チャネル309内における材料蒸発直後に生じる。 Narrow particle size distribution grain nucleation and surface growth through the increased residence time occurs immediately after the material evaporated in the energy delivery and plasma gun cylindrical channel 309. 粒子が凝固および癒合し続ける滞留時間は、蒸発後、粒子が急冷チャンバの中に排出され、十分に冷却されるまでの時間を形成し続ける。 The residence time of the particles continues to coagulation and fusion after the evaporation, the particles are discharged into the quench chamber, continue to form a time until sufficiently cooled. より長い滞留時間は、より狭い粒子サイズ分布をもたらし、これは、ナノ粒子の産生において望ましい。 Longer residence times will result in a more narrow particle size distribution, which is desirable in the production of nanoparticles. 滞留時間は、プラズマガンを通る作業ガス流率を低下させることによって増加され得るが、これは、材料処理量の全体的低下をもたらし、高処理量ナノ粒子産生システムにおいて望ましくない。 The residence time is may be increased by reducing the working gas flow rate through the plasma gun, which results in an overall reduction in material throughput, undesirable in a high throughput nano-particle production system.

メス型電極304内の円筒形チャネル309を広げることは、狭粒子分布を伴うナノ粒子を産生するための全体的材料処理量に影響を及ぼすことなく、粒子形成の間の滞留時間を十分に増加させることができることが分かっている。 Widening the cylindrical channel 309 in the female electrode 304, without affecting the overall material processing amount for producing nanoparticles with a narrow particle distribution, increase sufficiently the residence time during particle formation it has been found that it is possible to. いくつかの実施形態では、円筒形チャネル309の直径は、約3ミリメートル〜約20ミリメートルである。 In some embodiments, the diameter of the cylindrical channel 309 is about 3 millimeters to about 20 millimeters. 好ましくは、円筒形チャネル309の直径は、少なくとも4ミリメートルである。 Preferably, the diameter of the cylindrical channel 309 is at least 4 millimeters. プラズマガン内の粒子の平均滞留時間は、少なくとも3ms、少なくとも10ms、または少なくとも40msである。 The average residence time of the particles in the plasma gun is at least 3 ms, at least 10ms, or at least 40 ms,.

説明されるシステムは、粒子産生システムが、十分に狭いサイズ分布を伴うナノ粒子を産生しながら、少なくとも6時間、少なくとも12時間、少なくとも24時間、少なくとも48時間、少なくとも72時間(3日)、少なくとも336時間(14日)、少なくとも672時間(28日)、または少なくとも1344時間(56日)、少なくとも9グラム/分、少なくとも30グラム/分、または少なくとも60グラム/分の流率で継続的に動作することを可能にする。 System described is particle production system, while producing nanoparticles with a sufficiently narrow size distribution, at least 6 hours, at least 12 hours, at least 24 hours, at least 48 hours, at least 72 hours (3 days), at least 336 hours (14 days), at least 672 hours (28 days), or at least 1344 hours (56 days), at least 9 grams / minute, at least 30 grams / minute, or at least 60 grams / minute of continuous operation with flow rate It makes it possible to.

超乱流急冷チャンバ プラズマガンから急冷チャンバの中への出射後、粒子は、冷却プロセスの間に蒸発された材料の凝固および癒合に起因して、成長し続ける。 After emitted from the ultrasonic turbulence quench chamber plasma gun into the quench chamber, the particles, due to coagulation and fusion of the evaporation material during the cooling process, continue to grow. 本冷却プロセスは、急冷チャンバ内で生じる。 This cooling process occurs in a quench chamber. いくつかの事例では、反応性混合物をあまりに高温にあまりに長い時間維持することは、最終生成物中における過度に凝集された粒子につながり得る。 In some instances, maintaining the reaction mixture so too long to high temperatures can lead to excessively aggregated particles in the final product. 新しく形成されたナノ粒子を冷却する典型的方法は、高温反応性混合物と調質流体を円錐台状急冷チャンバ内で混合することを含む。 Exemplary method for cooling the newly formed nanoparticles comprises mixing hot reaction mixture and tempering fluid frustum quench chamber. 急冷チャンバの円錐台状形状は、流体流を再指向することによって、調質流体の乱流の増加を可能にし、これはさらに、粒子冷却を加速させる。 Frustoconical shape of the quench chamber by redirecting the fluid flow allow an increase in the turbulence of the tempering fluid, which further accelerates the particles cool. 付加的乱流は、急冷チャンバに提供される調質流体の率を加速させることによって提供されてもよい。 Additional turbulence may be provided by accelerating the rate of temper fluid provided to the quench chamber. 急冷チャンバの円錐台状形状および高調質流体流率は、ある付加的乱流を提供するが、高処理量システムによって産生されるより小さく、かつより良好に制御されたナノ粒子のために、超乱流急冷チャンバが、望ましい。 Frustoconical shape and harmonic quality fluid flow rate of the quench chamber, provides a certain additional turbulence, less than produced by high throughput system, and for better controlled nanoparticles, ultra turbulent quench chamber is desirable. 超乱流急冷チャンバのいくつかの実施形態は、米国特許公開第2008/0277267号に提供されており、その内容は、参照することによって、その全体として本明細書に組み込まれる。 Some embodiments of the ultrasonic turbulence quench chamber is provided in U.S. Patent Publication No. 2008/0277267, the contents of by reference is incorporated herein in its entirety.

高処理量粒子産生システムでは、乱流誘発噴霧が、急冷チャンバ内に提供され、乱流をさらに増加させ、超乱流急冷チャンバを産生してもよい。 The high throughput particle production system, the turbulence inducing spray is provided to the quench chamber, further increasing the turbulence may be produced ultra turbulence quench chamber. 図4Aは、乱流誘発噴霧を使用する、超乱流急冷チャンバの一実施形態を図示する。 Figure 4A uses a turbulence inducing spray, illustrates one embodiment of a super-turbulent quench chamber. プラズマガン402からプラズマガン出口404を通した反応混合物の出射に応じて、反応混合物は、急冷チャンバ406に流入する。 Depending on the emission of the reaction mixture through the plasma gun exit 404 from the plasma gun 402, the reaction mixture flows into the quench chamber 406. 高温反応混合物が、急冷チャンバ406の中に移動するにつれて、急速に膨張し、冷却し始める。 High temperature reaction mixture, as it moves into the quench chamber 406, expands rapidly, it begins to cool. 新しく形成された粒子は、本冷却プロセスの間、材料の温度が閾値温度を下回るまで、急冷チャンバ内で凝集し、サイズを成長させる。 The newly formed particles, between this cooling process, until the temperature of the material is below a threshold temperature, and agglomerate in the quench chamber to grow in size. 急冷チャンバ406内の圧力勾配は、急冷チャンバ出口410において、急冷チャンバ406から、冷却導管412の中へと粒子を流出させる。 The pressure gradient in the quench chamber 406, in the quench chamber exit 410, from the quench chamber 406, to flow out of particles and into the cooling conduit 412. 圧力勾配は、急冷チャンバの下流に配置される吸引力発生器408によって提供されてもよい。 Pressure gradient may be provided by a suction force generator 408 which is arranged downstream of the quench chamber. 吸引力発生器408は、限定ではないが、真空または送風機であってもよい。 Suction force generator 408 include, but are not limited to, it may be a vacuum or a blower. 吸引力発生器408の代替として、またはそれに加え、圧力勾配が、調質流体が、急冷チャンバ出口410を通して流出するより高い圧力で、急冷チャンバ406の中に流動することによって提供されてもよい。 As an alternative of the suction force generator 408, or in addition, pressure gradient, tempering fluid, at a higher pressure than the flow out through the quench chamber outlet 410 may be provided by flowing into the quench chamber 406. 調質流体は、ガンボックス414に提供されることができ、これは、1つ以上のポート416によって、急冷チャンバ406に流動的に接続される。 Temper fluid can be provided to the gun box 414, which, by one or more ports 416 are fluidly connected to the quench chamber 406.

付加的乱流および加速された冷却を提供するために、1つ以上の乱流誘発噴霧源420が、乱流流体を急冷チャンバ406の中に注入する。 In order to provide additional turbulence and accelerated cooling, one or more turbulence inducing spray source 420 injects turbulence fluid into the quench chamber 406. いくつかの実施形態では、乱流流体は、調質流体と同一タイプである。 In some embodiments, turbulent fluid is the same type and temper fluid. いくつかの実施形態では、乱流流体は、アルゴンであるが、また、異なる不活性ガスであってもよい。 In some embodiments, turbulent fluid is argon, or may be a different inert gas. いくつかの実施形態では、複数の乱流誘発噴霧源420は、プラズマガン出口404の周囲に環状形態で配置される。 In some embodiments, a plurality of turbulence inducing spray source 420 is arranged in an annular form around the plasma gun exit 404. 好ましくは、複数の乱流誘発噴霧源420を使用する、いくつかの実施形態では、乱流誘発噴霧源420は、均一に離間される。 Preferably, a plurality of turbulence inducing spray source 420, in some embodiments, the turbulence inducing spray source 420 is uniformly spaced. 複数の乱流誘発噴霧源420が採用される、いくつかの実施形態では、乱流誘発噴霧源420は、独立して、乱流流体が供給されてもよい。 A plurality of turbulence inducing spray source 420 is employed, in some embodiments, the turbulence inducing spray source 420 is independently turbulent fluid may be supplied. いくつかの実施形態では、乱流誘発噴霧源420は、単一乱流流体供給源と流動的に相互接続されてもよい。 In some embodiments, the turbulence inducing spray source 420 may fluidly be interconnected with a single turbulence fluid source. いくつかの実施形態では、乱流誘発噴霧源420は、管422および噴霧ノズル424を装備する。 In some embodiments, the turbulence inducing spray source 420 is equipped with the tube 422 and spray nozzle 424. しかしながら、いくつかの実施形態では、噴霧ノズル424は、提供されず、乱流流体は、直接、管422から放出される。 However, in some embodiments, the spray nozzle 424 is not provided, turbulence fluid is directly discharged from the tube 422.

乱流流体は、圧力100〜300PSIで乱流誘発噴霧源420に供給され、急冷チャンバ内で乱流を誘発することができる。 Turbulent fluid is supplied to the turbulence inducing spray source 420 at a pressure 100~300PSI, it can induce turbulence in the quench chamber. いくつかの実施形態では、乱流流体は、圧力200PSIで供給される。 In some embodiments, turbulent fluid is supplied at a pressure 200 PSI. いくつかの実施形態では、乱流流体は、圧力120PSIで供給される。 In some embodiments, turbulent fluid is supplied at a pressure 120 psi. いくつかの実施形態では、乱流流体は、圧力260PSIで供給される。 In some embodiments, turbulent fluid is supplied at a pressure 260 psi. 好ましくは、発生される乱流は、1000を上回るレイノズル係数であるべきである。 Preferably, turbulence generated should be Reynolds factor greater than 1000. 乱流誘発噴霧源420は、角度が90度を上回るとき、調質流体の流動が反応性反応混合物の流動に対抗するように、プラズマガン出口404を通る反応性反応混合物の流動に対して20〜120度で調質流体を出射することができる。 Turbulence inducing spray source 420, when the angle exceeds 90 degrees, as the flow of tempering fluid against the flow of the reactive reaction mixture, relative to the flow of the reactive reaction mixture through a plasma gun exit 404 20 it can emit tempering fluid at 120 degrees. いくつかの実施形態では、乱流誘発噴霧源420は、図4Aに図示されるように、プラズマガン出口404を通る反応性反応混合物の流動に垂直に乱流流体を出射することができる。 In some embodiments, the turbulence inducing spray source 420 may be as shown in Figure 4A, it emits vertically turbulent fluid flow of the reactive reaction mixture through a plasma gun exit 404. 複数の乱流誘発噴霧源420を伴う実施形態では、乱流誘発噴霧源420は、乱流誘発噴霧源420が乱流流体を直接任意の他の乱流誘発噴霧源420に向かって放出しないように、環状形態の中心から離れるように角度付けられてもよい。 In embodiments involving a plurality of turbulence inducing spray source 420, turbulence inducing spray source 420, so that the turbulence inducing spray source 420 does not emit toward any other turbulence inducing spray source 420 turbulence fluid directly to be angled away from the center of the circular form. いくつかの実施形態では、乱流誘発噴霧源420は、環状形態の中心から2〜15度離れるように角度付けられる。 In some embodiments, the turbulence inducing spray source 420 are angled away 2-15 degrees from the center of the circular form. いくつかの実施形態では、乱流誘発噴霧源420は、環状形態の中心から12度離れるように角度付けられる。 In some embodiments, the turbulence inducing spray source 420 are angled away 12 degrees from the center of the circular form. いくつかの実施形態では、乱流誘発噴霧源420は、環状形態の中心から8度離れるように角度付けられる。 In some embodiments, the turbulence inducing spray source 420 are angled away 8 degrees from the center of the circular form. いくつかの実施形態では、乱流誘発噴霧源420は、環状形態の中心から5度離れるように角度付けられる。 In some embodiments, the turbulence inducing spray source 420 are angled away 5 degrees from the center of the circular form. いくつかの実施形態では、乱流誘発噴霧源420は、環状形態の中心から2度離れるように角度付けられる。 In some embodiments, the turbulence inducing spray source 420 are angled away twice from the center of the circular form.

乱流誘発噴霧源420によって発生される乱流は、調質流体と反応混合物の混合を助長し、それによって、急冷率を増加させる。 Turbulence generated by the turbulence inducing spray source 420 facilitate the mixing of the reaction mixture with refining fluid, thereby increasing the rapid cooling rate. 急冷率は、乱流誘発噴霧源420によって発生される乱流の量を改変することによって調節されてもよい。 Quench rate may be adjusted by modifying the amount of turbulence generated by the turbulence inducing spray source 420. 例えば、乱流誘発噴霧は、材料流動流により垂直に、または乱流誘発噴霧によって放出される調質流体の流率を増加させることによって、角度付けられてもよい。 For example, turbulence inducing spray, vertically by the material flow stream or by increasing the flow rate of the temper fluid discharged by the turbulence inducing spray, it may be angled.

超乱流急冷チャンバ406内に乱流増加を産生する代替実施形態が、図4Bおよび5に図示される。 Alternate embodiments which produce turbulence increased ultra turbulence quench chamber 406 is illustrated in FIGS. 4B and 5. 本実施形態では、乱流誘発噴霧は、リング構造426および500を使用して相互接続される。 In the present embodiment, turbulence inducing spray is interconnected using ring structures 426 and 500. リング構造426は、プラズマガン出口404を通してプラズマガン402から流出する反応性材料の流動が、リング構造426を通して通過するように、急冷チャンバ406内に配置されることができる。 Ring structure 426 has a flow of reactive material to flow out from the plasma gun 402 through the plasma gun exit 404, to pass through the ring structure 426 may be disposed within the quench chamber 406. 図5を参照すると、リング構造500が乱流流体をリング構造に供給し得る、乱流流体供給導管504に流動的に接続される、内側チャネル502を備える。 Referring to FIG. 5, the ring structure 500 is a turbulent fluid may supply to the ring structure, is fluidly connected to the turbulent fluid supply conduit 504 comprises an inner channel 502. 内側チャネル502は、リング構造500全体を通してほぼ均等に乱流流体を分散させるように構成される。 Inner channel 502 is configured to distribute substantially equally turbulent fluid throughout the ring structure 500. 1つ以上の出口ポート506が、リング構造500に沿って環状に配置され、乱流流体を急冷チャンバの中に放出する。 One or more outlet ports 506 are arranged annularly along the ring structure 500, it emits a turbulent fluid into the quench chamber. 出口ポート506は、角度が90度を上回るとき、乱流流体の流動が反応性反応混合物の流動に対抗するように、プラズマガン出口404を通る反応性反応混合物の流動に対して20〜120度で乱流流体を出射することができる。 Outlet port 506, when the angle exceeds 90 degrees, as turbulent flows fluid against the flow of the reactive reaction mixture, 20 to 120 degrees relative to the flow of the reactive reaction mixture through a plasma gun exit 404 in can emit turbulence fluid. いくつかの実施形態では、出口ポート506は、プラズマガン出口404を通る反応性反応混合物の流動に垂直に乱流流体を出射することができる。 In some embodiments, the outlet port 506 can emit a vertical turbulent fluid flow of the reactive reaction mixture through a plasma gun exit 404. 複数の出口ポート506を伴う実施形態では、出口ポート506は、出口ポート506が、直接、任意の他の出口ポート506に向かって乱流流体を放出しないように、環状形態の中心から離れるように角度付けられてもよい。 In embodiments involving a plurality of outlet ports 506, outlet port 506, outlet port 506, directly, so as not to release the turbulent fluid toward any other outlet port 506, away from the center of the circular form angle may be attached. いくつかの実施形態では、出口ポート506は、環状形態の中心から2〜15度離れるように角度付けられる。 In some embodiments, the outlet port 506 is angled away 2-15 degrees from the center of the circular form. いくつかの実施形態では、出口ポート506は、環状形態の中心から約12度離れるように角度付けられる。 In some embodiments, the outlet port 506 is angled away approximately 12 degrees from the center of the circular form. いくつかの実施形態では、出口ポート506は、環状形態の中心から約8度離れるように角度付けられる。 In some embodiments, the outlet port 506 is angled away about 8 degrees from the center of the circular form. いくつかの実施形態では、出口ポート506は、環状形態の中心から約5度離れるように角度付けられる。 In some embodiments, the outlet port 506 is angled away about 5 degrees from the center of the circular form. いくつかの実施形態では、出口ポート506は、環状形態の中心から約2度離れるように角度付けられる。 In some embodiments, the outlet port 506 is angled away about 2 degrees from the center of the circular form.

乱流流体は、圧力約100〜300PSIで出口ポート506に供給され、急冷チャンバ内に乱流を誘発することができる。 Turbulent fluid is supplied to the outlet port 506 at a pressure of about 100~300PSI, it can induce turbulence in the quench chamber. いくつかの実施形態では、乱流流体は、圧力約200PSIで供給される。 In some embodiments, turbulent fluid is supplied at a pressure of about 200 PSI. いくつかの実施形態では、乱流流体は、圧力約120PSIで供給される。 In some embodiments, turbulent fluid is supplied at a pressure of about 120 psi. いくつかの実施形態では、乱流流体は、圧力約260PSIで供給される。 In some embodiments, turbulent fluid is supplied at a pressure of about 260 psi. 好ましくは、発生される乱流は、1000を上回るレイノズル係数であるべきである。 Preferably, turbulence generated should be Reynolds factor greater than 1000.

超乱流急冷チャンバは、より典型的急冷チャンバと比較して、新しく形成された粒子の冷却時間を加速させ、より小さく、かつより制御された粒子をもたらす。 Ultra turbulent quench chamber, as compared to the more typical quench chamber, to accelerate the cooling time of the newly formed particles, resulting in smaller and more controlled particle. 超乱流急冷チャンバは、最適かつ均一サイズの粒子を継続的に産生するために、高処理量粒子産生システムに望ましい。 Ultra turbulent quench chamber in order to continuously produce particles of optimal and uniform size, preferably in a high throughput particle production system.

冷却導管内の層流撹乱器 典型的プラズマベースの粒子産生システムでは、調質流体中に同伴される新しく形成された粒子は、流動的に接続された冷却導管を介して、急冷チャンバからコレクタに流動する。 The laminar flow randomizer typical plasma-based particle production system in the cooling conduit, the newly formed particles entrained in temper fluid via a fluidly connected cooling conduit, to the collector from the quench chamber a flowing. 急冷チャンバからの排出に応じて、粒子および調質流体の混合物は、急冷チャンバ内に乱流があり得る場合でも、典型的冷却導管内にある間、層流に安定化することができる。 Depending on the discharge from the quench chamber, the mixture of particles and tempering fluid, even if there may be turbulence in the quench chamber, while in the typical cooling conduits, can be stabilized in the laminar flow. 冷却導管内にある間、粒子は、依然として、暖かく、冷却導管の壁上に凝集し得る。 While in the cooling conduit, particles, still warm, can agglomerate on the walls of the cooling conduit. 典型的粒子産生システムのある動作周期後、冷却導管壁に沿った粒子の蓄積は、望ましくないサイズの粒子または冷却導管の詰まりをもたらし得る。 After operation period with typical particle production system, accumulation along the cooling duct wall particles can lead to clogging of the particles or the cooling conduit undesirable size. 望ましくないシステムシャットダウンが、したがって、冷却導管を手動で清掃し、システムを適切な機能に戻るために要求されるであろう。 Unwanted system shutdowns, thus, to clean the cooling conduit manually, would be required to return the system to the appropriate functional. 連続高処理量プラズマベースの粒子産生システムは、好ましくは、冷却導管内の粒子蓄積を回避する。 Continuous high throughput plasma-based particle production system preferably avoids particle accumulation in the cooling conduit.

冷却導管の壁に沿った新しく形成されたナノ粒子の蓄積は、層流撹乱器を冷却導管内に提供することによって、防止または減速されることができる。 Accumulation of newly formed nanoparticles along the walls of the cooling conduit by providing a laminar flow disturbance vessel to the cooling conduit can be prevented or decelerated. 層流撹乱器は、調質流体および新しく形成された粒子の中に混合物の層流を非層流に変換する。 Laminar flow disturbance converts the laminar flow of the mixture in a non-laminar flow in the temper fluid and newly formed particles. 非層流は、粒子を再指向させ、同伴された粒子を導管壁に付着する粒子と衝突させる。 Hisoryu causes redirecting particles collide with particles attached entrained particles into the conduit wall. これらの衝突は、付着された粒子を冷却導管壁から取り除き、取り除かれた粒子がシステム流に再流入することを可能にする。 These collisions remove the deposited particles from the cooling duct wall, dislodged particles make it possible to re-entering the system stream. これは、冷却導管内の粒子蓄積を防止し、冷却導管内の粒子蓄積に起因するシステムシャットダウンの必要性を排除する。 This prevents particles accumulating in the cooling conduit, eliminating the need for a system shutdown caused by particle accumulation in the cooling conduit. 冷却導管内の層流撹乱器は、したがって、一貫した材料処理量を伴う高処理量粒子産生システムの連続動作のために望ましい。 Laminar flow randomizer in the cooling conduits, thus, desirable for continuous operation of the high throughput particle production system with consistent material throughput.

層流撹乱器のいくつかの実施形態が、図6A−Dおよび7に図示される。 Some embodiments of the laminar flow randomizer is shown in Fig. 6A-D and 7. 組み合わせられた調質流体、乱流流体、および反応混合物は、急冷チャンバ602から急冷チャンバ出射ポート604を通して冷却導管606の中に流動する。 Combined refining fluid, turbulence fluid, and the reaction mixture flows into the cooling conduit 606 from the quench chamber 602 through the quench chamber exit port 604. いくつかの実施形態では、層流撹乱器608は、冷却導管606内に存在する。 In some embodiments, laminar flow disturbance 608 is present in the cooling conduit 606. 層流撹乱器608は、限定ではないが、1つ以上のブレード、バッフル、螺旋ねじ(図6A)、リッジ、バンプ(図6B)、空気噴霧(図6C)、回転式または定常の軸方向に配列されたロッドまたはブレード(図6Dおよび7)、あるいは他の空気流動再指向デバイスを含んでもよい。 Laminar flow disturbance 608, but are not limited to, one or more blades, baffles, helical thread (Fig. 6A), ridges, bumps (FIG. 6B), an air spray (FIG. 6C), in the axial direction of the rotary or stationary SEQ rods or blades (FIGS. 6D and 7), or may include other air flow redirection devices. いくつかの実施形態は、1つを上回るタイプの層流撹乱器を使用してもよい。 Some embodiments may use the type of laminar flow randomizer greater than one. いくつかの実施形態では、層流撹乱器608は、移動または回転してもよい。 In some embodiments, laminar flow randomizer 608 may be moved or rotated. いくつかの実施形態では、層流撹乱器608は、静的である。 In some embodiments, laminar flow disturbance 608 is static.

層流撹乱器608が、図6Aに図示されるように、螺旋ねじであるとき、螺旋ねじは、冷却導管606の全長を通して延在してもよく、または冷却導管の長さの一部のみに延在してもよい。 Laminar flow randomizer 608, as illustrated in Figure 6A, when a helical thread, the helical thread is only a portion of the length of the extended Mashimashi well be or cooling conduits, throughout the length of the cooling conduit 606 it may extend. 螺旋ねじが、冷却導管の長さの一部のみに延在するとき、複数の螺旋ねじ区画が、冷却導管606を通して使用されてもよい。 Helical screw, when extending only a portion of the length of the cooling conduit, a plurality of helical threads compartment may be used through the cooling conduit 606. 螺旋ねじの各区画は、好ましくは、螺旋軸を中心として少なくとも1旋回を成すが、しかしながら、層流撹乱器608の螺旋ねじ形態のいくつかの実施形態は、そうである必要はない。 Each section of the helical screw, preferably, is formed at least pivot about the helical axis, however, some embodiments of the helical thread form of laminar flow disturbance 608, but need not. 調質流体および粒子の混合物が、冷却導管606に流入するとき、層流が、螺旋ねじによって再指向されることによって中断され、非層流を誘発する。 Mixtures of tempering fluid and particles, when flowing into the cooling conduit 606, laminar flow is interrupted by being redirected by the helical screw, induce non-laminar flow.

層流撹乱器608が、図6Bに図示されるように、1つ以上のバンプであるとき、バンプは、冷却導管を通して、ランダムに分布される、または均等に分布されてもよい。 Laminar flow randomizer 608, as shown in Figure 6B, when it is more than one bump, bump, through the cooling conduit are randomly distributed, or may be evenly distributed. いくつかの実施形態では、バンプは、冷却導管606のある区分において別の区分より密集または集中してもよい。 In some embodiments, bumps, another dense or concentrated from division in certain sections of the cooling conduit 606. 層流撹乱器608が、一連のバンプから成るとき、バンプは、隣接してもよいが、そうである必要はない。 Laminar flow randomizer 608, when a series of bumps, the bumps may be adjacent, but need not be.

層流撹乱器608が、図6Cに図示されるように、1つ以上の空気噴霧源を備えるとき、層流撹乱器流体源610が、供給チャネル612に流動的に接続され、これは、層流撹乱流体注入ポート614を介して、層流撹乱流体を冷却導管606に注入することができる。 Laminar flow randomizer 608, as shown in Figure 6C, when provided with one or more air spray source, laminar flow randomizer fluid source 610 is fluidly connected to the supply channel 612, which is the layer via a flow disturbance fluid injection port 614 to inject the laminar flow disturbance fluid to the cooling conduit 606. 好ましくは、層流撹乱流体は、調質流体と同一タイプの流体であるが、任意の他の不活性ガスであってもよい。 Preferably, the laminar flow disturbance fluid is a temper fluid of the same type of fluid may be any other inert gas. 複数の空気噴霧源が、使用される場合、層流撹乱流体注入ポート614が、冷却導管606に沿って、種々の点に環状に配置されてもよい。 A plurality of air spray source, if used, laminar flow disturbance fluid injection port 614, along the cooling conduit 606 may be disposed annularly on various points. いくつかの実施形態では、層状流体注入ポート614が、急冷チャンバ602から指向される。 In some embodiments, the layered fluid injection port 614 is directed from the quench chamber 602. いくつかの実施形態では、層状流体注入ポート614は、冷却導管606の壁に垂直に、または急冷チャンバ602の方向に指向される。 In some embodiments, the layered fluid injection port 614 is directed in the direction of the perpendicular to the wall of the cooling conduit 606 or quench chamber 602,. 高処理量粒子産生システムが動作しているとき、冷却導管606の中に注入された層流撹乱流体の力は、冷却導管606内の調質流体および粒子の混合物の軌道を改変し、非層流を生じさせることができる。 When high throughput particle production system is operating, the force of the injected laminar flow disturbance fluid into the cooling conduit 606, modify the trajectory of the mixture of tempering fluid and particles in the cooling conduit 606, non-laminar it is possible to generate the flow. 本非層流は、粒子が、冷却導管606の壁に沿って蓄積しないように防止する。 This non-laminar flow, particles are prevented so as not to accumulate along the walls of the cooling conduit 606.

層流撹乱器が、図6Dに図示されるように、軸方向に配列されたバーまたはブレードによって具現化されるとき、1つ以上の層流撹乱器608が、調質流体および粒子の混合物がバーまたはブレード間を流動するように、冷却導管606内に設置されてもよい。 Laminar flow randomizer is, as illustrated in FIG. 6D, when it is embodied by a bar or blade arranged axially, one or more laminar flow randomizer 608, a mixture of tempering fluid and particles to flow between the bars or blades may be placed in a cooling conduit 606. ブレードまたはバーは、調質流体によって同伴された粒子がバーまたはブレードを通して通過するとき、実質的螺旋渦状パターンが発生され得るように回転してもよい。 Blades or bars, when entrained particles by refining fluid passes through the bar or blade may be rotated so as to substantially helical spiral pattern may be generated. 複数の層流撹乱器608が、回転式バーまたはブレードを備える場合、バーまたはブレードは、同一方向または異なる方向に回転してもよい。 A plurality of laminar flow randomizer 608, if provided with a rotating bar or blade, bar or blade may rotate in the same direction or in different directions. ブレードが使用される場合、ブレードは、冷却導管606の軌道に垂直から平行の任意の配向にあってもよい。 If the blade is used, the blades may be in any orientation parallel from the vertical to the track of the cooling conduit 606. 図7は、軸を中心として回転するバーを備える、層流撹乱器の一実施形態を図示する。 Figure 7 includes a bar that rotates around the axis, illustrates one embodiment of a laminar flow randomizer. 本実施形態では、モータ702が、層流撹乱器700の中心に配置される。 In this embodiment, the motor 702 is placed in the center of the laminar flow randomizer 700. モータ702に取着される2つ以上のバー704は、モータ702を中心として環状に配置され、それによって制御される。 Two or more bars 704 are attached to the motor 702 is disposed annularly around the motor 702 is controlled thereby. 高処理量粒子産生システムの動作の間、モータ702は、バー704を中心軸を中心として回転させる。 During the operation of the high throughput particle production system, the motor 702 rotates about the central axis of the bar 704. 随意に、安定化リム706が、層流撹乱器700の円周を中心として位置付けられ、バー702の変位を制限してもよい。 Optionally, the stabilizing rim 706 is positioned around the circumference of the laminar flow randomizer 700 may limit the displacement of the bar 702. バー704の回転は、冷却導管606内の調質流体中に同伴された粒子の回転を生じさせ、非層流を発生させることができる。 Rotation of the bar 704 causes rotation of the entrained particles temper fluid in the cooling conduit 606, the non-laminar flow can be generated. 非層流は、冷却導管606の壁に付着された粒子の取り除きを生じさせることができる。 Hisoryu may cause removal of the deposited particles on the walls of the cooling conduit 606.

層流撹乱器608は、冷却導管606内の材料指向性流を再指向することによって、冷却導管606の壁に沿った粒子凝集を制限する。 Laminar flow disturbance 608, by re-directing the material directional flow in the cooling conduit 606, to limit the particle agglomeration along the walls of the cooling conduit 606. いくつかの粒子は、依然として、導管壁に付着し得る。 Some particles still may be attached to the duct wall. しかしながら、一定流動再指向は、ガス流内の粒子を壁に付着する粒子と衝突させることによって、付着された粒子を取り除く。 However, constant flow redirection is by impinging the particles adhering particles in the gas stream on the wall to remove the deposited particles. 層流撹乱器は、結果として、冷却導管606の詰まりを防止し、高処理量粒子産生システムをシャットダウンし、冷却導管606を清掃する必要性を緩和することによって、連続材料流を可能にする。 Laminar flow randomizer as a result, to prevent clogging of the cooling conduit 606, to shut down the high throughput particle production system, by relaxing the need to clean the cooling conduit 606, to allow continuous material flow. 高処理量粒子産生システムの冷却導管内の層流撹乱器は、したがって、連続かつ一貫した動作および材料処理量のために望ましい。 Laminar flow randomizer in the cooling conduit high throughput particle production system, therefore, desirable for continuous and consistent operation and material throughput.

説明されるシステムは、粒子産生システムが、冷却導管内に詰まりが生じることなく、少なくとも6時間、少なくとも12時間、少なくとも24時間、少なくとも48時間、少なくとも72時間(3日)、少なくとも336時間(14日)、少なくとも672時間(28日)、または少なくとも1344時間(56日)、少なくとも9グラム/分、少なくとも30グラム/分、または少なくとも60グラム/分の流率で継続的に動作することを可能にする。 System described is particle production system, without clogging occurring in the cooling conduit, at least 6 hours, at least 12 hours, at least 24 hours, at least 48 hours, at least 72 hours (3 days), at least 336 hours (14 day), at least 672 hours (28 days), or at least 1344 hours (56 days), at least 9 grams / minute, allows to operate continuously for at least 30 grams / minute, or at least 60 grams / minute of flow rate to.

一定過圧を伴うガス送達システム 典型的粒子産生システムでは、材料処理量は、概して、圧力勾配を使用して維持され、粒子が、プラズマガンから収集デバイスに流動することを可能にする。 In certain overpressure gas delivery system typically particle production system with a material throughput is generally maintained using a pressure gradient, particle makes it possible to flow to the collecting device from the plasma gun. 圧力勾配は、吸引力を収集デバイスの下流に印加し、上流プラズマガンおよび急冷チャンバに対して負圧を発生させることによって、確立されることができる。 Pressure gradient, a suction force is applied to the downstream of the collecting device by generating a negative pressure to the upstream plasma gun and quench chamber, it can be established. 粒子は、多くの場合、フィルタを使用して、収集デバイス内に収集される。 Particles often using a filter, are collected in a collection device. しかしながら、典型的粒子産生システムの動作の間、フィルタは、詰まり、所望の圧力勾配を産生し、連続粒子処理量を確実にするために、より大きな吸引力を要求し得る。 However, during operation of the exemplary particle production system, the filter is clogged, produce a desired pressure gradient, in order to ensure continuous particle throughput, may require a greater suction force. フィルタが交換されると、所望の圧力勾配を産生するために、吸引力が低下される必要がある。 When the filter is replaced, in order to produce the desired pressure gradient, it is necessary suction force is reduced. しかしながら、吸引力は、プラズマガンまたは急冷チャンバの内部圧力を周囲圧力を下回って降下させ、粒子形成の間の周囲ガスの流入に起因して、汚染をもたらし得る。 However, the suction force, the internal pressure of the plasma gun or quench chamber is lowered below the ambient pressure, due to the inflow of ambient gas between the particle formation, may result in contamination. 漏出は、プラズマガンを囲繞するガンボックスおよび急冷チャンバ内に、周囲圧力と比較して過圧を産生することによって緩和されることができる。 Leakage, the cancer boxes and quench chamber surrounding the plasma gun can be mitigated by producing overpressure compared to the ambient pressure. しかしながら、高すぎる過圧は、システムから周囲環境への過剰漏出をもたらし、したがって、過圧が最小限にされることが好ましい。 However, too high overpressure leads to excessive leakage to the ambient environment from the system, thus, it is preferable that the overpressure is minimized. 固定過圧をシステムの中に提供することは、吸引力の変動に起因する、システム圧力と周囲圧力との間の圧力差を効果的に最小限にしないであろう。 Fixed providing overpressure in the system, due to variations in the suction force would not effectively minimizes the pressure differential between the system pressure and the ambient pressure. 高処理量粒子産生システムを使用した一貫した処理量のために、システムと周囲環境との間の圧力差は、好ましくは、周囲圧力と比較して一定過圧を維持しながら、最小限にされる。 For consistent throughput using high throughput particle production system, the pressure difference between the system and the surrounding environment, preferably while maintaining a constant overpressure compared to the ambient pressure, it is minimized that.

周囲圧力に対する事実上一定システム過圧は、周囲圧力に敏感なシステム過圧モジュールを伴うガス供給システムの使用を通して、維持されることができることが分かっている。 Virtually constant system overpressure against ambient pressure has been found to be capable through the use of a gas supply system with a sensitive system overpressure module ambient pressure, it is maintained. システム過圧モジュールによって発生されるシステム過圧は、周囲圧力を上回る固定量で調質流体をガンボックスに供給するように構成されるため、システム漏出および汚染を最小限にすることができる。 System overpressure generated by the system overpressure module, because it is configured to provide a fixed amount of temper fluid above ambient pressure to the gun box, it is possible to minimize the system leakage and contamination. いくつかの実施形態では、ガス供給システムは、周囲圧力を最小限に上回るが、圧力勾配を維持するために十分な圧力で、調質流体をガンボックスおよび収集システムの両方に送達する。 In some embodiments, the gas supply system is greater than the minimum ambient pressure, at a pressure sufficient to maintain a pressure gradient, the tempering fluid is delivered to both cancer boxes and collection system. 代替として、独立ガス供給システムは、調質流体をガンボックスおよび収集システムに送達する。 Alternatively, an independent gas supply system, a tempering fluid is delivered to the cancer box and collection system. 別の代替では、調質流体は、ガンボックスのみに、供給され、収集デバイスには供給されない。 In another alternative, the tempering fluid, only the gun box, is supplied, not supplied to the collecting device. 本システムは、高処理量粒子産生システムが、ガンボックスおよび急冷チャンバ内に一定であるが、最小のシステム過圧を維持することを可能にする。 The system high throughput particle production system, is constant in cancer box and quenching chamber, makes it possible to maintain a minimum system overpressure. 好ましくは、システムは、少なくとも1水柱インチ周囲圧力を上回る、または少なくとも2水柱インチ周囲圧力を上回る過圧を維持する。 Preferably, the system, at least above 1 inch of water ambient pressure, or to maintain the overpressure in excess of at least 2 inches of water ambient pressure. 好ましくは、システムは、10水柱インチ未満周囲圧力を上回る、5水柱インチ未満周囲圧力を上回る、または3水柱インチ未満周囲圧力を上回る過圧を維持する。 Preferably, the system is above the ambient pressure less than 10 inches of water above ambient pressure less than 5 inches of water column, or to maintain the overpressure above ambient pressure less than 3 inches of water.

図8は、一定過圧を伴う、ガス送達システム800の一実施形態を図示する。 Figure 8 involves a certain overpressure, illustrates one embodiment of a gas delivery system 800. 圧力勾配が、調質流体がガンボックス802の中に流動し、吸引力が冷却導管806の下流の吸引力発生器804によって印加されると形成される。 Pressure gradient, tempering fluid to flow into the gun box 802, the suction force is formed and applied by a downstream of the suction force generator 804 of the cooling conduit 806. いくつかの実施形態では、吸引力発生器804は、真空ポンプである。 In some embodiments, the suction force generator 804 is a vacuum pump. いくつかの実施形態では、吸引発生器804は、送風機である。 In some embodiments, the suction generator 804, a blower. いくつかの実施形態では、吸引発生器は、収集デバイス808内に提供される。 In some embodiments, the suction generator is provided within the collection device 808. 吸引発生器804は、使用済み調質流体を収集デバイス808を通して、好ましくは、フィルタ要素810を通して引き込む。 Suction generator 804, through collection device 808 spent refining fluid, preferably, draw through the filter element 810. フィルタ要素810は、調質流体流内の残りの粒子を除去し、濾過された出力を産生するように構成される。 Filter element 810, the remaining particles were removed in the refining fluid flow, configured to produce the filtered output. 高処理量粒子産生システムの連続動作の間、フィルタ要素810は、詰まり得、吸引力を増加する必要性をもたらし得る。 During continuous operation of the high throughput particle production system, the filter element 810 may result in the need to increase clogging obtain a suction force. システム過圧は、ガンボックス802を介して、調質流体を急冷チャンバ814に供給する、システム過圧モジュール812を利用することによって維持されることができる。 System overpressure, through the gun box 802, supplies the tempering fluid into the quench chamber 814 can be maintained by utilizing a system overpressure module 812.

ガス送達システム800の一実施形態では、1つ以上の調質流体リザーバ816が、ガス供給システムの中に統合され、システム過圧モジュール812に流動的に接続される。 In one embodiment of a gas delivery system 800, one or more tempering fluid reservoir 816, it is integrated into the gas supply system is fluidly connected to the system overpressure module 812. いくつかの実施形態では、1つ以上の調質流体供給弁818が、随意に、任意の調質流体リザーバ816とシステム過圧モジュール812との間に設置されてもよい。 In some embodiments, one or more tempering fluid supply valve 818, optionally, it may be placed between any tempering fluid reservoir 816 and the system overpressure module 812. 1つを上回る調質流体リザーバ816が使用される、ある実施形態では、流体タイプは、同一タイプまたは異なるタイプであってもよい。 Temper fluid reservoir 816 above the one is used, in some embodiments, the fluid type may be the same or different types. 一実施形態では、調質流体リザーバ816は、アルゴンを含有する。 In one embodiment, tempering fluid reservoir 816 contains argon. 調質流体は、調質流体供給導管820を介して、調質流体リザーバ816からシステム過圧モジュール812に流動する。 Temper fluid via the tempering fluid supply conduit 820, flows from the refining fluid reservoir 816 to the system overpressure module 812.

システム過圧モジュール812は、調質流体リザーバ816からガンボックス802への流動を調整する。 System overpressure module 812, the tempering fluid reservoir 816 to adjust the flow to the gun box 802. システム過圧モジュール812は、調質流体が、一定であるが、周囲圧力に対して最小の過圧でガンボックス802に供給されることを確実にする。 System overpressure module 812, tempering fluid, is constant, to ensure that supplied to the gun box 802 with minimal overpressure relative to ambient pressure. いくつかの実施形態では、システム過圧モジュール812は、単一格納式ユニット内に含有される。 In some embodiments, the system overpressure module 812 is contained in a single retractable unit. いくつかの実施形態では、システム過圧モジュール812は、単一格納式ユニット内に含有されない。 In some embodiments, the system overpressure module 812 is not contained in a single retractable unit. いくつかの実施形態では、システム過圧モジュール812は、任意のユニット内に格納されず、代わりに、導管、弁、および圧力調整器網であってもよい。 In some embodiments, the system overpressure module 812 is not stored in any unit, instead, the conduit may be a valve, and pressure regulator network. システム過圧モジュール812は、直列形態において流動的に結合される、1つ以上の圧力調整器822、824、および826を備える。 System overpressure module 812 is fluidly coupled in series form, comprises one or more pressure regulators 822, 824, and 826. いくつかの実施形態では、システム過圧モジュール812はまた、1つ以上の圧力解放弁828および830を備える。 In some embodiments, also the system overpressure module 812 comprises one or more pressure relief valves 828 and 830.

ガス送達システム800の一実施形態では、調質流体は、調質流体供給導管820を介して、システム過圧モジュール812に輸送される。 In one embodiment of a gas delivery system 800, the refining fluid, via the tempering fluid supply conduit 820, it is transported to the system overpressure module 812. 調質流体リザーバ816は、オリジナル圧力P (約250−350PSI等)で、調質流体を調質流体供給導管820およびシステム過圧モジュール812に供給する。 Temper fluid reservoir 816, the original pressure P 1 (approximately 250-350PSI etc.), and supplies the tempering fluid to temper the fluid supply conduit 820 and the system over-pressure module 812. システム過圧モジュール812は、入口圧力P から、周囲圧力と比較して設定される、出口圧力P まで調質流体圧力を減少させる。 System overpressure module 812, the inlet pressure P 1, is set as compared to ambient pressure, it reduces the tempering fluid pressure to the outlet pressure P 4. いくつかの実施形態では、出口圧力P は、周囲圧力を固定量上回る。 In some embodiments, the outlet pressure P 4 is above ambient pressure fixed amount. いくつかの実施形態では、出口圧力P は、周囲圧力と比較して固定比率を有する。 In some embodiments, the outlet pressure P 4 has a fixed ratio as compared to the ambient pressure. いくつかの実施形態では、システム過圧モジュール812は、周囲圧力を約1〜12水柱インチ上回る出口圧力範囲で、調質流体をガンボックス802に供給する。 In some embodiments, the system overpressure module 812, the outlet pressure range above about 12 inches of water column to ambient pressure, and supplies the tempering fluid into the gun box 802. いくつかの実施形態では、システム過圧モジュール812は、周囲圧力を約4水柱インチ上回る出口圧力で、調質流体をガンボックス802に供給する。 In some embodiments, the system overpressure module 812, the outlet pressure above about 4 inches of water column to ambient pressure, and supplies the tempering fluid into the gun box 802. いくつかの実施形態では、システム過圧モジュール812は、周囲圧力を約8水柱インチ上回る出口圧力で、調質流体をガンボックス802に供給する。 In some embodiments, the system overpressure module 812, the outlet pressure above about 8 inches of water column to ambient pressure, and supplies the tempering fluid into the gun box 802. いくつかの実施形態では、システム過圧モジュール812は、周囲圧力約2水柱インチを上回る出口圧力で、調質流体をガンボックス802に供給する。 In some embodiments, the system overpressure module 812, the outlet pressure above about 2 inches of water ambient pressure, supplies the tempering fluid into the gun box 802. いくつかの実施形態では、システム過圧モジュール812は、周囲圧力を約1水柱インチ上回る出口圧力範囲で、調質流体をガンボックス802に供給する。 In some embodiments, the system overpressure module 812, the outlet pressure range above about 1 inches of water column to ambient pressure, and supplies the tempering fluid into the gun box 802.

いくつかの実施形態では、各圧力調整器822、824、および826は、制御部分832、834、および836と、弁部分838、840、および842とを備える。 In some embodiments, the pressure regulator 822, 824, and 826 includes a control portion 832, 834, and 836, and a valve portion 838 and 840, and 842. いくつかの実施形態では、圧力調整器のうちの少なくとも1つは、ダイヤフラムベースの調整機構を使用する。 In some embodiments, at least one of the pressure regulator uses a diaphragm-based adjustment mechanism. 好ましくは、ダイヤフラムベースの調整機構は、ダイヤフラムベースのデマンド弁を備える。 Preferably, diaphragm-based adjustment mechanism comprises a diaphragm-based demand valve. 典型的には、第1の直列に位置する圧力調整器822は、P で、調質流体を調質流体供給導管820から受容する。 Typically, the pressure regulator 822 positioned in the first series, at P 1, for receiving a tempering fluid from tempering fluid supply conduit 820. 制御部分838は、P からの入力および周囲圧力を使用して、弁部分832を制御し、出口圧力P (周囲圧力を約50PSI上回る等)で調質流体を放出する。 Control portion 838 uses input and ambient pressure from P 1, and controls the valve portion 832, to release the tempering fluid at outlet pressure P 2 (such as greater than about 50PSI ambient pressure). いくつかの実施形態では、第2の直列に位置する圧力調整器824は、P で調質流体を受容する。 In some embodiments, a pressure regulator 824 positioned in the second series, for receiving a tempering fluid at P 2. 制御部分840は、入力圧力P および周囲圧力を使用して、弁部分834を制御し、出口圧力P (周囲圧力を約2PSI上回る等)で調質流体を放出する。 Control portion 840 uses the input pressure P 2 and the ambient pressure, to control the valve portion 834, to release the tempering fluid at outlet pressure P 3 (such as greater than about 2PSI ambient pressure). いくつかの実施形態では、第3の直列に位置する圧力調整器826は、P で調質流体を受容する。 In some embodiments, a pressure regulator 826 positioned in the third series, for receiving a tempering fluid at P 3. 制御部分842は、入力圧力P および周囲圧力を使用して、弁部分836を制御し、出口圧力P で調質流体を放出する。 Control portion 842 uses the input pressure P 3 and the ambient pressure, to control the valve portion 836, to release the tempering fluid at outlet pressure P 4.

いくつかの実施形態では、システム過圧モジュール812は、随意に、最終圧力調整器826とガンボックス802との間に流動的に結合される、1つ以上の独立圧力解放弁828および830を備えてもよい。 In some embodiments, the system overpressure module 812 may optionally be fluidly coupled between the final pressure regulator 826 and cancer box 802, includes one or more independent pressure relief valve 828 and 830 it may be. いくつかの実施形態では、圧力解放弁828および830は、受容された圧力が選択された圧力を上回る場合、ガスを周囲環境に通気するように構成される。 In some embodiments, the pressure relief valve 828 and 830, if above the pressure-receiving pressure is selected, configured to vent the gas into the surrounding environment. いくつかの実施形態では、第1の圧力解放弁828は、最終直列圧力調整器826から、圧力P でガスを受容する。 In some embodiments, the first pressure relief valve 828, the final series pressure regulator 826, to receive a gas at a pressure P 4. いくつかの実施形態では、P が選択された閾値を上回る場合、圧力解放弁828は、ガスを周囲環境に通気し、ガンボックス802への入口圧力を減少させる。 In some embodiments, if above the threshold P 4 is selected, the pressure relief valve 828, and vent the gas to the surrounding environment, to reduce the inlet pressure to the gun box 802. いくつかの実施形態では、選択された閾値は、通常動作下、圧力解放弁828がアクティブ化されないように、周囲圧力と比較して比較的に高い。 In some embodiments, the selected threshold, under normal operation, so that the pressure relief valve 828 is not activated, a relatively high compared to the ambient pressure. いくつかの実施形態では、システム過圧モジュール812は、異なる感度を有する複数の圧力解放弁828および830を備え、異なる閾値に設定される。 In some embodiments, the system overpressure module 812 includes a plurality of pressure relief valves 828 and 830 having different sensitivities are set to different threshold. 好ましくは、第2の直列に配置された圧力解放弁830は、第1の直列に配置された圧力解放弁828より低い閾値を有する。 Preferably, the pressure relief valve 830 disposed in the second series have a threshold lower than the first pressure relief valve 828 arranged in series.

連続かつ一貫した材料処理量を伴う、高処理量粒子産生システムでは、プラズマガンおよび急冷チャンバの圧力を周囲圧力を最小限に上回るように維持することによって、汚染を回避することが望ましい。 Continuous and involves a consistent material throughput, the high throughput particle production system, by maintaining the pressure of the plasma gun and the quench chamber to exceed the ambient pressure to a minimum, it is desirable to avoid contamination. システムと周囲環境との間の圧力差を減少させながら、調質流体をガンボックスに周囲圧力と比較して一定過圧で送達するように、ガス送達システムを構成することによって、継続的に動作される高処理量粒子産生システムの汚染は、最小限にされるであろう。 While reducing the pressure difference between the system and the surrounding environment, the tempering fluid so as to deliver a constant overpressure compared to the ambient pressure to the gun box, by configuring the gas delivery system, continuously operating contamination of high throughput particle production systems will be minimized. これは、一貫した材料処理量および高品質ナノ粒子の産生を可能にする。 This allows the production of consistent material throughput and high-quality nanoparticles.

調質流体浄化および再循環システム ナノ粒子産生システムを通して一定材料流を確実にするために、大量の高純度調質流体が、使用されてもよい。 To ensure constant material flow through the refining fluid purification and recirculation system nanoparticle production system, a large amount of high purity refining fluid may be used. 典型的粒子産生システムでは、使用済み調質流体は、概して、周囲環境の中に通気される。 In a typical particle production system, spent refining fluid are generally vented into the surrounding environment. 本解決策は、より小さい規模の粒子産生において効果的であり得るが、周囲環境の中への使用済み調質流体の通気は、連続動作に保たれる高処理量粒子産生システムにとって、費用効果的ではなく、または環境的に望ましくない。 This solution can be effective in smaller scale particles production, ventilation of the used tempering fluid into the surrounding environment, for high throughput particle production system is kept in continuous operation, cost-effective manner and not or environmentally undesirable. さらに、使用済み調質流体の通気は、調質流体供給源タンクの頻繁な交換に起因して、粒子産生を減速または停止させ得る。 Furthermore, the ventilation of the used tempering fluid, due to frequent replacement of the tempering fluid supply tank can slow or stop the particle production. 浄化を伴わない、使用済み調質流体の再循環は、システム、原材料、または調質流体と異なる任意の二次流体(作業ガスまたは乱流流体等)内への漏出に起因して、粒子産生システムの中に導入され得る、不純物の蓄積をもたらすであろう。 Without purification, recycling of spent refining fluid system, due to leakage into raw material or temper fluid different from any secondary fluid (working gas or turbulent fluid, etc.) within, particle production may be introduced into the system, it will result in the accumulation of impurities. そのような不純物として、限定ではないが、反応性酸化不純物、水素ガス、塩化物化合物、または水が挙げられ得る。 Such impurities include, without limitation, reactive oxide impurities, hydrogen gas, may be mentioned chloride compound, or water, is. 費用効果的高処理量粒子産生システムは、調質流体純度を維持しながら、調質流体を再循環させる。 Cost-effective high throughput particle production system, while maintaining a tempering fluid purity, recirculating tempering fluid. これは、より少ない廃棄流体をもたらし、より高い品質粒子産生を確実にし、空の供給タンクを交換するときに生じ得る、システムシャットダウンを回避する。 This results in less waste fluid, to ensure higher quality particle production can occur when replacing the empty supply tank, avoiding system shutdown.

調質流体は、高処理量粒子産生システム内で再循環され、コストがかかる調質流体の無駄を低減させることができる。 Temper fluid is recirculated at a high throughput in the particle production system, it is possible to reduce the waste of costly temper fluid. 不純物はまた、調質流体浄化システムを使用した調質流体の再循環の間、除去され、一貫した純調質流体が、システムの中に再循環されることを可能にすることができることが分かっている。 Impurities also during recirculation of tempering fluids using tempering fluid purification system is removed, consistent Juncho quality fluid, found to be capable of allowing it to be recycled in the system ing. 調質流体浄化および再循環システムは、再循環および浄化された調質流体を伴う高処理量粒子産生システムの継続的動作を提供し、高処理量粒子産生システムの連続動作のために、費用効果的解決策を提供することができる。 Temper fluid purification and recirculation system provides a continuous operation of the high throughput particle production system with recirculation and cleansed temper fluid, for continuous operation of the high throughput particle production system, cost-effective it is possible to provide the solutions.

図9は、高処理量粒子産生システムとの動作時の調質流体浄化および再循環システムの一実施形態を図示する。 Figure 9 illustrates one embodiment of a high throughput temper fluid purification during operation of the particle production system and recirculation system. 高処理量粒子産生システムが動作している間、作業ガス902および原材料904が、プラズマガン906に導入される。 While high throughput particle production system is operating, the work gas 902 and raw material 904 is introduced into the plasma gun 906. プラズマガン906は、急冷チャンバ908の中に排出される前に、プラズマを発生させ、導入された原材料および作業ガスとの高温反応性混合物を形成する。 Plasma gun 906, before being discharged into the quench chamber 908, to generate plasma to form a high temperature reaction mixture of introduced feedstock and working gas. いったん急冷チャンバ908内に入ると、高温反応性混合物は、調質流体によって冷却される。 Once inside the quench chamber 908, the high temperature reaction mixture is cooled by tempering fluid. 調質流体流中に同伴された冷却粒子は、収集デバイス912によって収集される前に、冷却導管910を通して通過する。 Entrained cooled particles in tempering fluid stream, before being collected by the collection device 912, it passes through the cooling conduit 910. 使用済み調質流体は、任意の不純物とともに、調質流体浄化システム916に導入される前に、真空または送風機等の吸引力発生器914によって、システムを通して引き込まれる。 Spent refining fluid, along with any impurities, before being introduced into temper fluid purification system 916, by the suction force generator 914, such as a vacuum or a blower, it is drawn through the system.

調質流体浄化システム916は、使用済み調質流体を受け取り、より浄化された調質流体を放出するように構成される、任意のシステムであってもよい。 Temper fluid purification system 916 receives the spent refining fluid, configured to emit a more clarified temper fluid may be any system. 図9は、調質流体浄化および再循環システムの一実施形態を図示する。 Figure 9 illustrates one embodiment of a tempering fluid purification and recirculation system. 調質流体浄化システム916の中への使用済み調質流体の流入に応じて、コンプレッサ918が、使用済み調質流体をガス浄化器920の中に押勢する。 Depending on the flow of spent refining fluid into the tempering fluid purification system 916, compressor 918, to 押勢 spent temper fluid into the gas purifier 920. ガス浄化器920は、限定ではないが、加熱または周囲温度ゲッタ、乾燥器、重力分離、水酸化物系の集塵器、または他の化学触媒を含む、不純物をガスから除去する、任意の公知のシステムを含んでもよい。 Gas purifier 920 may include, but are not limited to, heating or ambient temperature getter, dryer, gravity separation, including dust collector or other chemical catalysts, the hydroxide-based, to remove impurities from the gas, any known it may include the system. いくつかの実施形態では、除去されたガス状不純物は、解放通気口922を通して、周囲環境内に廃棄されてもよい。 In some embodiments, the removed gaseous impurities, through release vent 922 may be discarded to the surrounding environment. いくつかの実施形態では、不純物は、交換可能カートリッジ上に捕捉されてもよい。 In some embodiments, the impurities may be captured on a replaceable cartridge.

いくつかの実施形態では、圧力解放弁924、温度制御モジュール926、またはフィルタ928がそれぞれ、随意に、吸引力発生器914とコンプレッサ918との間に配置され、流動的に接続されてもよい。 In some embodiments, the pressure relief valve 924, respectively temperature control module 926 or filter 928, is, optionally, arranged between the suction force generator 914 and the compressor 918 may be fluidly connected. 圧力解放弁924は、圧力が所定の閾値を上回る場合、使用済み調質流体を周囲の中に放出するように構成されてもよい。 Pressure relief valve 924, when the pressure exceeds a predetermined threshold value, may be configured to emit spent temper fluid into the surrounding. 温度制御モジュール926は、好ましくは、熱交換器であって、浄化に先立って、使用済み調質流体の温度を低下させる役割を果たしてもよい。 Temperature control module 926 is preferably a heat exchanger, prior to purification may serve to reduce the temperature of the used tempering fluid. フィルタ928は、限定ではないが、粒子フィルタまたは化学フィルタであってもよい。 Filter 928, but not limited to, it may be a particle filter or a chemical filter.

ガス浄化器920の下流には、1つ以上の圧力調整器930が、浄化された調質流体がガンボックス934に指向され、再循環サイクルを完了する前に、配置されてもよい。 Downstream of the gas purifier 920, one or more pressure regulators 930, cleansed temper fluid is directed to the gun box 934, before completing the recirculation cycle, may be disposed. 圧力調整器930は、浄化された調質流体を所定の出口圧力で放出するように構成されてもよい。 Pressure regulator 930 may be configured to emit cleansed temper fluid at a predetermined outlet pressure. いくつかの実施形態では、圧力調整器930の出口圧力は、周囲圧力を上回る固定量である。 In some embodiments, the outlet pressure of the pressure regulator 930 is a fixed amount above the ambient pressure. いくつかの実施形態では、圧力調整器930の出口圧力は、周囲圧力と比較して、固定比率を有する。 In some embodiments, the outlet pressure of the pressure regulator 930, as compared to ambient pressure, having a fixed ratio. いくつかの実施形態では、圧力調整器930は、周囲圧力を約1〜250水柱インチ上回る出口圧力範囲で、調質流体を放出する。 In some embodiments, a pressure regulator 930, the outlet pressure range above ambient pressure about 1-250 inches of water, to release the tempering fluid. 調質流体浄化システム916が、図9に図示されるように、浄化された調質流体を直接ガンボックス934に再循環させるように構成されるとき等、いくつかの実施形態では、圧力調整器930は、周囲圧力を約1〜12水柱インチ上回る出口圧力範囲で、浄化された調質流体を放出するように構成されてもよい。 Temper fluid purification system 916, as illustrated in FIG. 9, etc. when it is configured to recirculate the cleaned temper fluid directly to the gun box 934, in some embodiments, a pressure regulator 930, the outlet pressure range above about 12 inches of water column to ambient pressure, may be configured to emit cleansed temper fluid. 調質流体浄化および再循環システム916が、システム過圧モジュールの中に統合される(以下および図10に説明されるように)とき等、代替実施形態では、圧力調整器930は、周囲圧力を約12〜250水柱インチ上回る出口圧力範囲で、浄化された調質流体を放出するように構成されてもよい。 Temper fluid purification and recirculation system 916, such as when integrated into the system overpressure module (as described below and FIG. 10), in an alternative embodiment, a pressure regulator 930, the ambient pressure in outlet pressure range above about 12 to 250 inches of water, it may be configured to emit cleansed temper fluid. いくつかの実施形態では、1つ以上の圧力解放弁932が、圧力調整器930の下流かつガンボックス934に先立って、配置されてもよい。 In some embodiments, one or more pressure relief valve 932, prior to the downstream and cancer box 934 of the pressure regulator 930 may be disposed. 存在する場合、圧力解放弁932は、浄化された調質流体を所定の圧力で放出するように構成されることができる。 When present, the pressure relief valve 932 may be configured to emit cleansed temper fluid at a predetermined pressure.

いくつかの実施形態では、調質流体浄化システム916は、1つ以上の背圧調整器938を含み得る、背圧流ループ936を含んでもよい。 In some embodiments, tempering fluid purification system 916 may include one or more back pressure regulator 938 may include a back pressure flow loop 936. 背圧流ループは、浄化された調質流体の一部をガス浄化器920の出力からコンプレッサ918の上流のシステムの主導管に迂回させる。 Back pressure flow loop causes a portion of the cleaned temper fluid diverted from the output of the gas purifier 920 to the main conduit upstream of the system of the compressor 918. 概して、高処理量粒子産生システムの動作の間、背圧流ループ936は、非アクティブである。 Generally, during the operation of the high throughput particle production system, a back pressure flow loop 936 is inactive. しかしながら、圧力が、システム内で時に高まり得、ガンボックス934への超高圧力の送達は、高処理量粒子産生システムの敏感な構成要素を損傷させ得る。 However, pressure is obtained increases when in the system, the delivery of ultra-high pressure to the gun box 934, may damage the sensitive components of the high throughput particle production system. 圧力は、浄化された調質流体を周囲環境の中に通気させることによって解放され得る。 The pressure may be released by venting the cleansed temper fluid into the surrounding environment. しかしながら、調質流体の無駄を回避することが、好ましい。 However, to avoid waste of tempering fluid is preferred. 調質流体の一部を、圧力が、概して、より低い、コンプレッサの上流に迂回させることによって、本調質流体は、回収され得る。 Some of the tempering fluid, pressure is generally lower, by diverting upstream of the compressor, the tempering fluid can be recovered. 背圧調整器938は、圧力が所定の圧力を上回るとき、背圧流ループ936をアクティブ化するように構成されることができる。 Back pressure regulator 938, when the pressure exceeds a predetermined pressure, can be configured to activate the back pressure flow loop 936.

高処理量粒子産生システムの動作の間、一貫した処理量は、概して、ほぼ純粋である調質流体の連続流動に依存する。 During the operation of the high throughput particle production system, consistent throughput is generally dependent on the continuous flow of a tempering fluid substantially pure. 粒子産生プロセスの間に導入される作業ガスおよび原材料もまた、頻繁に、不純物を導入し、システム内に蓄積される場合、産生されるナノ粒子の品質を劣化させ得る。 Working gas and raw material are introduced between the particle production process is also often, by introducing impurities, if accumulated in the system, it can degrade the quality of the nano-particles produced. 使用済み調質流体の廃棄は、不純物の蓄積を最小限にするが、しかしながら、連続動作における高処理量粒子産生システムにとって、コスト効果的ではない。 Disposal of spent refining fluid is to minimize the accumulation of impurities, however, for high throughput particle production system in continuous operation, it is not cost-effective. 調質流体浄化および再循環システムは、使用済み調質流体を浄化し、それをシステムの中に再循環させ、高処理量粒子産生システムの費用効果的連続使用を可能にすることができる。 Temper fluid purification and recirculation system can purify the used tempering fluid, recirculates it into the system, to allow for cost effective continuous use of high throughput particle production system. 好ましくは、ナノ粒子産生システムの中に導入された少なくとも50、少なくとも80重量%、少なくとも90重量%、または少なくとも99重量%の調質流体が、浄化され、再循環される。 Preferably, at least 50, at least 80 wt% was introduced into the nano-particle production system, at least 90 wt%, or at least 99 wt% of tempering fluid is purified and recycled.

一定過圧を伴うガス送達システムと調質流体浄化および再循環システムの統合 高処理量粒子産生システムの好ましい実施形態では、一定過圧を伴うガス送達システムと調質流体浄化および再循環システムの両方が、利用される。 Both constant In a preferred embodiment of an integrated high throughput particle production system overpressure involving gas delivery system and the tempering fluid purification and recirculation system, a constant overpressure gas delivery system with a tempering fluid purification and recirculation system There are utilized. ガス送達システムと調質流体浄化および再循環システムの出力は、異なる圧力を有し得るため、両システムは、調質流体のガンボックスへの送達に先立って、統合されることが好ましい。 The output of the gas delivery system and the tempering fluid purification and recirculation systems, because they can have different pressures, both systems, prior to delivery to the gun box temper fluid, are preferably integrated. 両システムの同時使用を通して、浄化および再循環された調質流体が、周囲圧力と比較して最小限の加圧で、ガンボックスに提供され、廃棄される調質流体、不純物、およびシステム漏出を制限することができる。 Through simultaneous use of both systems, purification and recycled temper fluid with minimal pressure compared to ambient pressure, is provided to the gun box, temper fluid is discarded, impurities, and the system leak it is possible to restrict. さらに、ガス送達システムと調質流体浄化および再循環システムの同時使用は、粒子産生または再循環プロセスの間、調質流体のある程度の損失がある場合でも、十分な調質流体が、高処理量粒子産生システムの連続使用の間、システムに供給されることを確実にする。 Moreover, simultaneous use of the gas delivery system and the tempering fluid purification and recirculation systems during the particle production or recycling process, even if there is some loss of temper fluid, sufficient tempering fluid, high throughput during the continuous use of particle production system, to ensure that it is supplied to the system.

図10は、調質流体浄化および再循環システム1004と統合されたシステム過圧モジュール1002の一例示的実施形態を図示する。 Figure 10 illustrates one exemplary embodiment of a system overpressure module 1002 integrated with refining fluid purification and recirculation system 1004. 本統合されたシステムでは、吸引力発生器1006、好ましくは、真空または送風機は、使用済み調質流体を調質流体浄化システム1004に送達する。 In this integrated system, the suction force generator 1006, preferably, vacuum or blower delivers the spent refining fluid tempering fluid purification system 1004. 使用済み調質流体の流体浄化システム1004の中への流入に応じて、コンプレッサ1008は、使用済み調質流体をガス浄化器1010の中に押勢する。 Depending on the inflow into the fluid purification system 1004 of spent refining fluid, compressor 1008 押勢 spent temper fluid into the gas purifier 1010. いくつかの実施形態では、圧力解放弁1012、温度制御モジュール1014、またはフィルタ1016がそれぞれ、随意に、吸引力発生器1006とコンプレッサ1008との間に配置され、そこに流動的に接続されてもよい。 In some embodiments, the pressure relief valve 1012, respectively temperature control module 1014 or filter 1016, is, optionally, arranged between the suction force generator 1006 and the compressor 1008, there be fluidly connected good.

システム過圧モジュール1002は、周囲圧力と比較して設定される、出口圧力P で、調質流体をガンボックス1018に送達するように構成される。 System overpressure module 1002 is set as compared to ambient pressure, the outlet pressure P 4, constituted temper fluid to deliver the cancer box 1018. いくつかの実施形態では、出口圧力P は、周囲圧力を上回る固定量である。 In some embodiments, the outlet pressure P 4 is a fixed amount above the ambient pressure. いくつかの実施形態では、出口圧力P は、周囲圧力と比較して固定比率を有する。 In some embodiments, the outlet pressure P 4 has a fixed ratio as compared to the ambient pressure. いくつかの実施形態では、システム過圧モジュール1002は、周囲圧力を約1〜12水柱インチ上回る出口圧力範囲で、調質流体をガンボックス1018に供給する。 In some embodiments, the system overpressure module 1002, at the outlet pressure range above about 12 inches of water column to ambient pressure, and supplies the tempering fluid into the gun box 1018. システム過圧モジュール1002が、調質流体浄化および再循環システムと統合されると、システム過圧モジュール1002は、調質流体を2つ以上の源から受容する。 System overpressure module 1002, when it is integrated with the temper fluid purification and recirculation system, the system overpressure module 1002 for receiving a tempering fluid from two or more sources. いくつかの実施形態では、システム過圧モジュール1002は、圧力P で、調質流体を1つ以上の調質流体リザーバ1020から、圧力P で、調質流体浄化および再循環システム1004から受容する。 In some embodiments, the system overpressure module 1002, a pressure P 1, the tempering fluid from one or more tempering fluid reservoir 1020, at a pressure P 5, receiving from the temper fluid purification and recirculation system 1004 to. いくつかの実施形態では、1つ以上の調質流体供給弁1022が、随意に、任意の調質流体リザーバ1020とシステム過圧モジュール1002との間に設置されてもよい。 In some embodiments, one or more tempering fluid supply valve 1022, optionally may be installed between any tempering fluid reservoir 1020 and the system overpressure module 1002.

いくつかの実施形態では、システム過圧モジュール1002は、調質流体供給導管1024に沿って直列に配置される、1つ以上の圧力調整器を備える。 In some embodiments, the system overpressure module 1002 are arranged in series along a tempering fluid supply conduit 1024 comprises one or more pressure regulators. 図10に図示されるように、圧力調整器1026、1028、および1030はそれぞれ、制御部分1032、1034、および1036と、弁部分1038、1040、および1042とを備える。 As illustrated in Figure 10 comprises a pressure regulator 1026,1028, and respectively 1030, control section 1032, 1034, and 1036, and a valve portion 1038,1040, and 1042. いくつかの実施形態では、圧力調整器のうちの少なくとも1つは、ダイヤフラムベースの調整機構を使用する。 In some embodiments, at least one of the pressure regulator uses a diaphragm-based adjustment mechanism. 好ましくは、ダイヤフラムベースの調整機構は、ダイヤフラムベースのデマンド弁を備える。 Preferably, diaphragm-based adjustment mechanism comprises a diaphragm-based demand valve. 第1の直列に位置する圧力調整器1026は、初期圧力P で、調質流体を1つ以上の調質流体リザーバ1020から受容する。 Pressure regulator 1026 which is located in the first series, the initial pressure P 1, to receive a tempering fluid from one or more tempering fluid reservoir 1020. 制御部分1032は、P からの入力および周囲圧力を使用して、弁部分1038を制御し、出口圧力P (周囲圧力を約50PSI上回る等)で、調質流体を放出する。 Control portion 1032 uses the input and ambient pressure from P 1, and controls the valve portion 1038, the outlet pressure P 2 (such as greater than about 50PSI ambient pressure), releasing the tempering fluid. いくつかの実施形態では、第2の直列に位置する圧力調整器1028は、入力圧力P で調質流体を受容する。 In some embodiments, a pressure regulator 1028 which is located in the second series, for receiving a tempering fluid at the input pressure P 2. 制御部分1034は、入力圧力P および周囲圧力を使用して、弁部分1040を制御し、出口圧力P (周囲圧力を約2PSI上回る等)で調質流体を放出する。 Control portion 1034 uses the input pressure P 2 and the ambient pressure, to control the valve portion 1040, to release the tempering fluid at outlet pressure P 3 (such as greater than about 2PSI ambient pressure).

ガス浄化器1010の下流には、1つ以上の圧力調整器1044が、ガス浄化器1010とシステム過圧モジュール1002との間に配置されてもよい。 Downstream of the gas purifier 1010, one or more pressure regulators 1044 may be disposed between the gas purifier 1010 and system overpressure module 1002. 圧力調整器1044は、制御部分1046と、弁部分1048とを備える。 Pressure regulator 1044 includes a control section 1046, and a valve portion 1048. 圧力調整器1044は、浄化された調質流体をガス浄化器1010から受容し、浄化された調質流体を所定の出口圧力で放出するように構成されてもよい。 Pressure regulator 1044, a cleaned temper fluid received from the gas purifier 1010 may be configured to emit cleansed temper fluid at a predetermined outlet pressure. 制御部分1046は、入力圧力からの入力および周囲圧力を使用して、弁部分1048を制御し、出口圧力P (周囲圧力を約100水柱インチ上回る等)で調質流体を放出する。 Control portion 1046 uses the input and ambient pressure from input pressure to control the valve portion 1048, to release the tempering fluid at outlet pressure P 5 (such as greater than about 100 inches of water column to ambient pressure). 随意に、圧力解放弁1050が、圧力調整器1044の下流に配置され、P が所定の閾値を上回るとき、浄化された調質流体を周囲の中に放出するように構成されてよい。 Optionally, the pressure relief valve 1050 is disposed downstream of the pressure regulator 1044, when P 5 is above a predetermined threshold value, it may be configured to release the cleaned temper fluid into the surrounding.

調質流体浄化システム1004は、再循環導管1052を介して、浄化された調質流体をシステム過圧モジュール1002に放出する。 Temper fluid purification system 1004, via the recirculation conduit 1052, to release the cleaned temper fluid system overpressure module 1002. 再循環導管1052は、接合部1054において、調質流体供給導管1024と接続する。 Recirculation conduit 1052, at the junction 1054, connected to the refining fluid supply conduit 1024. 図10は、第2の直列に配置される圧力調整器1028と第3の直列に配置される圧力調整器1030との間に配置された接合部1054を図示するが、接合部は、調質流体供給導管1024に沿った任意の位置に配置されてもよい。 Figure 10 is illustrates a joint 1054 that is disposed between the pressure regulator 1030 that the pressure regulator 1028 is disposed in the second series being disposed in the third series, the junction, refining it may be located at any location along the fluid supply conduit 1024. 好ましくは、P は、接合部1054のすぐ上流の調質流体供給導管1024内の圧力より高い圧力にある。 Preferably, P 5 is immediately pressure higher than the pressure of the tempering fluid supply conduit 1024 upstream of the junction portion 1054. 例えば、図10に図示されるように、P は、P を上回ることが好ましい。 For example, as illustrated in FIG. 10, P 5 is preferably greater than P 3.

図10に図示される実施形態では、システム過圧モジュール1002内の第3の直列に配置される圧力調整器1030は、P およびP に依存する圧力で、調質流体を受容する。 In the embodiment illustrated in FIG. 10, a pressure regulator 1030 which is disposed in a third series in the system overpressure module 1002, at a pressure that depends on P 3 and P 5, the temper fluid receiving. 制御部分1036は、入力圧力および周囲圧力を使用して、弁部分1042を制御し、出口圧力P で調質流体を放出する。 Control portion 1036 uses the input pressure and ambient pressure, to control the valve portion 1042, to release the tempering fluid at outlet pressure P 4.

いくつかの実施形態では、調質流体浄化システム1004は、1つ以上の背圧調整器1058を含み得る、背圧流ループ1056を含んでもよい。 In some embodiments, tempering fluid purification system 1004 may include one or more back pressure regulator 1058 may include a back pressure flow loop 1056. 背圧流ループは、ガス浄化器1010の出力から浄化された調質流体の一部をバックコンプレッサ1008の上流のシステムの主導管に迂回させる。 Back pressure flow loop diverts a portion of the cleaned temper fluid from the output of the gas purifier 1010 in the main conduit upstream of the system back compressor 1008. 概して、高処理量粒子産生システムの動作の間、背圧流ループ1056は、非アクティブである。 Generally, during the operation of the high throughput particle production system, a back pressure flow loop 1056 is inactive. 背圧調整器1058は、圧力が所定の圧力を上回ると、背圧流ループ1056をアクティブ化するように構成されることができる。 Backpressure regulator 1058, the pressure exceeds a predetermined pressure, can be configured to activate the back pressure flow loop 1056.

いくつかの実施形態では、システム過圧モジュール1002は、随意に、最終圧力調整器1030とガンボックス1018との間に流動的に結合される、1つ以上の独立圧力解放弁1060および1062を備えてもよい。 In some embodiments, the system overpressure module 1002 may optionally be fluidly coupled between the final pressure regulator 1030 and cancer Box 1018, equipped with one or more independent pressure release valve 1060 and 1062 it may be. いくつかの実施形態では、圧力解放弁1060および1062は、受容された圧力が選択される圧力を上回る場合、ガスを周囲環境に通気するように構成される。 In some embodiments, the pressure relief valve 1060 and 1062, when receiving pressure exceeds the pressure to be selected, configured to vent the gas into the surrounding environment. いくつかの実施形態では、第1の圧力解放弁1060は、最終直列圧力調整器1030から圧力P でガスを受容する。 In some embodiments, the first pressure relief valve 1060, to receive the gas at a pressure P 4 from the final series pressure regulator 1030. いくつかの実施形態では、P が選択された閾値を上回る場合、圧力解放弁1060は、ガスを周囲環境に通気し、ガンボックス1018への入口圧力を減少させる。 In some embodiments, if above the threshold P 4 is selected, the pressure relief valve 1060 aeration gas to the surrounding environment, to reduce the inlet pressure to the gun box 1018. いくつかの実施形態では、選択された閾値は、通常動作下、圧力解放弁1060がアクティブ化されないように、周囲圧力と比較して比較的に高い。 In some embodiments, the selected threshold, under normal operation, so that the pressure relief valve 1060 is not activated, a relatively high compared to the ambient pressure. いくつかの実施形態では、システム過圧モジュール1002は、異なる感度を有する、複数の圧力解放弁1060および1062を備え、異なる閾値に設定される。 In some embodiments, the system overpressure module 1002 have different sensitivities, comprising a plurality of pressure relief valves 1060 and 1062, are set to different threshold. 好ましくは、第2の直列に配置される圧力解放弁1062は、第1の直列に配置される圧力解放弁1060より低い閾値を有する。 Preferably, the pressure release valve 1062 is arranged in the second series have a threshold lower than the pressure relief valve 1060 is disposed in the first series.

説明されるように構成されることによって、ガス供給システムと調質流体浄化および再循環システムは、吸引力発生器によって生じる圧力変動または周囲圧力の変動にかかわらず、ガンボックス内の周囲圧力と比較して一定過圧で、浄化された調質流体を供給するように統合される。 Comparison by being configured as described, the gas supply system and the tempering fluid purification and recirculation system, regardless of the variations of the pressure variation or ambient pressure caused by the suction force generator, and the ambient pressure in the gun box in to a certain overpressure, it is integrated to provide a clarified temper fluid. 連続使用における高処理量粒子産生システムは、実質的量の調質流体を利用するため、周囲圧力を最小限に上回る圧力で、使用済み調質流体を浄化および再循環させることができる、システムを有することが好ましい。 High throughput particle production system in continuous use, in order to utilize the substantial amount of temper fluid at a pressure above the minimum ambient pressure, it is possible to purify and recycle the used tempering fluid, the system it is preferred to have.

フィルタバックパルス 典型的粒子産生システムでは、新しく産生された粒子は、システム出力を1つ以上のフィルタ要素を通して流動させることによって、収集デバイス内に収集される。 The filter back pulse typically particle production system, newly produced particles by flowing the system output through one or more filter elements are collected in a collection device. 使用済み調質流体によって同伴された粒子は、使用済み調質流体がフィルタ要素を通して通過し、排気または再循環される間、フィルタ要素によって留保される。 Particles entrained by the spent refining fluid, while the spent refining fluid passes through the filter element, is evacuated or recycled, it is retained by the filter element. しかしながら、高処理量粒子産生システムの連続動作の間、フィルタ要素は、新しく発生された粒子の蓄積によって詰まり得る。 However, during continuous operation of the high throughput particle production system, the filter element may clog the accumulation of newly generated particles. システム動作および材料処理量は、収集デバイスの下流に増加した吸引力を印加することによって、比較的に短時間の間、維持されることができるが、システムシャットダウンが、最終的に、粒子出力を収集し、フィルタ要素を清掃および/または交換するために要求される。 System operation and material processing amount by applying a suction force that is increased downstream of the collecting device, a relatively short period of time, can be maintained, the system shuts down, and finally, the particle output collected, it is required to clean and / or replace the filter element.

詰まりフィルタ要素の詰まりに起因するシステムシャットダウンは、1つ以上のバックパルスをフィルタに印加し、粒子を放出させ、次いで、収集容器内に収集され得ることによって、通常システム動作および処理量を中断せずに、高処理量粒子産生システム内で最小限にされることができることが分かっている。 System shutdown due to blockage of clogged filter elements, and applying one or more back pulse the filter to release the particles, then by may be collected in the collection vessel, usually interruption to system operation and throughput without, it has been found that can be minimized in a high throughput in the particle production system. 各バックパルスは、流体、好ましくは、調質流体のバーストを使用して生成されてもよい。 Each back pulse, the fluid, preferably, the burst of temper fluid may be generated using. 本バーストは、比較的に短時間間隔および収集デバイスの動作圧力と比較して高圧力で生じ得る。 This burst may occur in high pressure compared to the operating pressure of the relatively short time interval and collection device. 各バックパルスの圧力は、フィルタ要素から粒子を取り除き、粒子が収集容器の中に落下することを可能にするために十分に高くあるべきである。 The pressure of each back pulse removes the particles from the filter element should be sufficiently high to allow to fall within the particles of the collection vessel. いくつかの実施形態では、バックパルスは、フィルタを反転させ得るが、フィルタ要素の反転は、本発明に必要ではない。 In some embodiments, the back pulse is capable of reversing the filter, inversion of the filter element is not necessary for the present invention. バックパルスは、手動で、定期的間隔で、あるいはセンサが材料流率の降下を検出すると、または所望の流率を維持するために必要な吸引力が所定の閾値を超えて増加すると、印加されてもよい。 Back pulse, manually at regular intervals, or when the sensor detects a drop in the material flow rate, or the desired suction force required to maintain the flow rate increases beyond a predetermined threshold value, it is applied it may be. いくつかの実施形態では、センサは、圧力センサまたは流率センサであってもよい。 In some embodiments, the sensor may be a pressure sensor or flow rate sensor. いくつかの実施形態では、単一バックパルスが、使用されてもよい一方、他の実施形態では、バックパルスは、一連の2つ以上のバーストにおいて生じてもよい。 In some embodiments, a single back pulse, one may be used, in other embodiments, back pulse may occur in a series of two or more bursts.

図11は、フィルタバックパルスシステムを伴う、高処理量粒子産生システムの一実施形態を図示する。 Figure 11 involves a filter back pulse system, illustrating one embodiment of a high throughput particle production system. 粒子産生の間、新しく発生された粒子は、プラズマガン1102から、急冷チャンバ1104および冷却導管1106を通して、収集デバイス1108の中に流動する。 During particle production, the newly generated particles from the plasma gun 1102, through the quench chamber 1104 and the cooling conduit 1106, to flow into the collection device 1108. 使用済み調質流体は、フィルタ要素1110を通して通過し、新しく産生された粒子は、フィルタ要素1110の表面上に蓄積し得る。 Spent refining fluid passes through the filter element 1110, the newly produced particles can accumulate on the surface of the filter element 1110. いくつかの実施形態では、新しく産生された粒子の大部分または実質的に全部が、フィルタ要素1110の表面上に蓄積する。 In some embodiments, most or substantially all of the newly produced particles are accumulated on the surface of the filter element 1110. 使用済み調質流体は、吸引力発生器1112によって、収集デバイス1108から引き込まれ続け、再循環される、周囲圧力に通気される、または別様に配置されてもよい。 Spent refining fluid, by a suction force generator 1112 continues drawn from the collection device 1108 is recycled may be disposed vented to ambient pressure, or otherwise. 吸引力発生器1112は、例えば、真空または送風機であってもよい。 Suction force generator 1112, for example, be a vacuum or a blower. いったん粒子がフィルタ要素1110上に蓄積し始めると、吸引力は、吸引力発生器1112によって、継続して増加され、固定材料流率を維持し得る。 Once the particles begin to accumulate on the filter element 1110, the suction force by the suction force generator 1112 is continuously increased can maintain a fixed material flow rate. 吸引力発生器1112は、吸引力を永続的に増加不能であるため、かつ一貫した流率が望ましいため、いったん材料流率が、所定の閾値を下回って、例えば、所望の材料流率の95%を下回って、または例えば、所望の材料流率の90%を下回って、または例えば、所望の材料流率の80%を下回って低下すると、あるいは吸引力発生器1112が、所定の閾値、例えば、容量の95%、または例えば、容量の90%、または例えば、容量の80%を上回る吸引力を印加すると、フィルタバックパルスシステムは、圧力蓄積を解放し、通常システム動作を回復するように動作してもよい。 Suction force generator 1112 are the suction permanently disabled increases, and for consistent flow rate is desired, once the material flow rate, below a predetermined threshold value, for example, 95 of the desired material flow rate % lower than, or, for example, the desired below 90% of the material flow rate, or, for example, when drops below 80% of the desired material flow rate or suction force generator 1112, is a predetermined threshold value, for example, , 95% of the volume, or for example, 90% of capacity, or, for example, applying a suction force exceeding 80% of the capacity, the filter back pulse system releases the pressure accumulation operation normally to recover the system operation it may be. いくつかの実施形態では、センサ1114、例えば、流率センサまたは圧力センサが、吸引力発生器1112に固定され、フィルタバックパルスの動作をトリガしてもよい。 In some embodiments, the sensor 1114, for example, The flow rate sensor or a pressure sensor is fixed to a suction force generator 1112 may trigger the operation of the filter back pulse.

フィルタバックパルスシステムの一実施形態では、バックパルス流体リザーバ1116が、第1の圧力調整器1118に流動的に接続され、これは、順に、バックパルスタンク1120に流動的に接続される。 In one embodiment of the filter back pulse system, back pulse the fluid reservoir 1116, it is fluidly connected to the first pressure regulator 1118, which in turn, is fluidly connected to the back pulse tank 1120. いくつかの実施形態では、バックパルス流体リザーバ1116は、調質流体、例えば、アルゴンを含有する。 In some embodiments, the back pulse the fluid reservoir 1116, tempering fluid, for example, contain argon. 第1の圧力調整器1118は、バックパルスシステムが動作していないとき、バックパルスタンク1120が、所定の圧力で、調質流体で加圧されるように、所定の圧力で調質流体をバックパルスタンク1120に放出するように構成される。 The first pressure regulator 1118, when the back pulse system is not operating, the back back pulse tank 1120 at a predetermined pressure, as pressurized refining fluid, the tempering fluid at a predetermined pressure configured to emit a pulse tank 1120. いくつかの実施形態では、第1の圧力調整器1118は、約80psi〜約140psiで調質流体をバックパルスタンク1120に放出するであろう。 In some embodiments, the first pressure regulator 1118 will release the tempering fluid at about 80psi~ about 140psi to back pulse tank 1120. いくつかの実施形態では、第1の圧力調整器1118は、約100psi〜約120psiで調質流体をバックパルスタンク1120に放出するであろう。 In some embodiments, the first pressure regulator 1118 will release the tempering fluid at about 100psi~ about 120psi to back pulse tank 1120.

いくつかの実施形態では、バックパルスタンク1120は、第2の圧力調整器1122に流動的に接続され、これは、バックパルス放出導管1124に接続される。 In some embodiments, the back pulse tank 1120 is fluidly connected to the second pressure regulator 1122, which is connected to the back pulse discharge conduit 1124. 第2の圧力調整器は、所定の圧力で調質流体を放出するように構成される。 The second pressure regulator is configured to release the tempering fluid at a predetermined pressure. いくつかの実施形態では、第2の圧力調整器1122は、第1の圧力調整器1118が調質流体を放出するように構成される同一圧力で、調質流体を放出するように構成される。 In some embodiments, the second pressure regulator 1122 is configured such that the first pressure regulator 1118 are the same pressure configured to emit tempering fluid, releasing the temper fluid . 他の実施形態では、第2の圧力調整器1122は、第1の圧力調整器1118より低い圧力で調質流体を放出するように構成される。 In another embodiment, the second pressure regulator 1122 is configured to emit tempering fluid at a lower pressure than the first pressure regulator 1118. バックパルス放出導管1124は、バックパルスシステムによって放出される調質流体が、通常システム動作の間の使用済み調質流体流と反対軌道において、フィルタ要素1110に向かって指向されるように配置される。 Back pulse discharge conduit 1124, temper fluid discharged by the back pulse system, the opposite track and spent refining fluid flow during normal system operation, are arranged to be directed towards the filter element 1110 .

いくつかの実施形態では、2方直動式ソレノイド弁1126が、バックパルス放出導管1124に沿って配置される。 In some embodiments, 2 HoTadashi Doshiki solenoid valve 1126 is positioned along the back pulse discharge conduit 1124. 2方直動式ソレノイド弁1126は、フィルタバックパルスシステムのためのトリガ機構として作用することができる。 2 HoTadashi Doshiki solenoid valve 1126 may act as a trigger mechanism for the filter back pulse system. フィルタバックパルスシステムの動作に係合するための信号、例えば、手動信号またはセンサ1114からの信号の受信に応じて、2方直動式ソレノイド弁1126は、調質流体を加圧されたバックパルスタンク1120からバックパルス放出導管1124に放出することができ、そこで、フィルタ要素1110に送達されることができる。 Signal for engaging operation of the filter back pulse system, for example, manually signal or in response to receiving a signal from the sensor 1114, 2 HoTadashi Doshiki solenoid valve 1126 back pulse temper fluid pressurized it can be released from the tank 1120 to the back pulse discharge conduit 1124 where it can be delivered to the filter element 1110. いくつかの実施形態では、2方直動式ソレノイド弁1126は、調質流体の単一パルスを放出する。 In some embodiments, 2 HoTadashi Doshiki solenoid valve 1126 to emit a single pulse of tempering fluid. 他の実施形態では、2方直動式ソレノイド弁1126は、一連の2つ以上のパルスを放出することができる。 In other embodiments, 2 HoTadashi Doshiki solenoid valve 1126 may emit a series of two or more pulses. パルス長は、任意の時間長さであることができるが、典型的には、約0.1秒〜約0.5秒の長さである。 Pulse length, can be any length of time, typically a length of about 0.1 seconds to about 0.5 seconds. 2方直動式ソレノイド弁1126が、一連の2つ以上のパルスを放出するとき、典型的には、パルス間に約0.1秒〜約0.5秒の遅延が存在する。 2 HoTadashi Doshiki solenoid valve 1126, when discharging a series of two or more pulses, typically a pulse delay of about 0.1 seconds to about 0.5 seconds between is present.

いったんバックパルスシステムが最小されると、フィルタ要素1110の表面上に蓄積された粒子は、取り除かれる。 Once the back pulse system is minimized, accumulated particles on the surface of the filter element 1110 is removed. 典型的には、取り除かれた粒子は、収集容器1128の中に落下し、留保されることができる。 Typically, the removed particles fall into collection container 1128 can be retained. 詰まりが取り除かれたフィルタ要素1110は、次いで、高処理量粒子産生システムのシャットダウンを要求せずに、使用され続けることができる。 Filter element 1110 jam is removed is then without requiring shutdown of the high throughput particle production system can be used continuously. 説明されるシステムは、収集デバイス1108内のフィルタ要素1110を交換する必要なく、粒子産生システムが、少なくとも6時間、少なくとも12時間、少なくとも24時間、少なくとも48時間、少なくとも72時間(3日)、少なくとも336時間(14日)、少なくとも672時間(28日)、または少なくとも1344時間(56日)、少なくとも9グラム/分、少なくとも30グラム/分、または少なくとも60グラム/分の流率で継続的に動作することを可能にする。 System described without the need to replace the filter element 1110 in the collection device 1108, the particle production system, at least 6 hours, at least 12 hours, at least 24 hours, at least 48 hours, at least 72 hours (3 days), at least 336 hours (14 days), at least 672 hours (28 days), or at least 1344 hours (56 days), at least 9 grams / minute, at least 30 grams / minute, or at least 60 grams / minute of continuous operation with flow rate It makes it possible to.

「実施形態」に関連する前述の特徴および選好は、別々の選好であって、その特定の実施形態のみに限定されない。 The foregoing features and preferences related to "an embodiment", a separate preference, not limited to the specific embodiments. すなわち、それらは、技術的に実行可能である場合、他の実施形態からの特徴と自由に組み合わせられてもよく、特徴の好ましい組み合わせを形成してもよい。 That is, they are if it is technically feasible, may be freely combined with features from other embodiments, may be formed preferred combination of features.

説明は、当業者が、本発明を作製および使用することを可能にするために提示され、特許出願およびその要件の文脈において提供される。 Description, those skilled in the art, is presented in order to be able to make and use the invention and is provided in the context of a patent application and its requirements. 説明される実施形態の種々の修正が、当業者に容易に明白となり、本明細書の一般原理は、他の実施形態に適用されてもよい。 Various modifications of the described embodiments may become readily apparent to those skilled in the art and the generic principles herein may be applied to other embodiments. したがって、本発明は、示される実施形態に限定されることを意図するものではなく、本明細書に説明される原理および特徴と一貫した最広範囲であると見なされるべきである。 Accordingly, the present invention is not intended to be limited to the embodiments shown, it should be considered the principles and features described herein and consistent is the most widespread. 最後に、本願に参照される特許および刊行物の開示全体は、参照することによって本明細書に組み込まれる。 Finally, the entire disclosure of the patents and publications referenced herein are incorporated herein by reference.

Claims (113)

  1. ナノ粒子産生システムであって、 A nano-particle production system,
    オス型電極と、メス型電極と、作業ガス供給源とを備えるプラズマガンであって、前記作業ガス供給源は、前記オス型電極と前記メス型電極との間に形成されているプラズマ発生領域を横断して、作業ガスを渦螺旋流方向に送達するように構成されている、プラズマガンと、 And the male electrode, and a female electrode, a plasma gun and a work gas supply source, the working gas source, the plasma generating region is formed between the female electrode and the male electrode across and is configured to deliver a working gas into the vortex helical flow direction, and the plasma gun,
    少なくとも9グラム/分の率で材料を前記プラズマガンの中に給送するように構成されている連続給送システムと、 And at least 9 g / continuous feed system configured to feed into the material at a partial rate the plasma gun,
    前記プラズマガンの後に位置付けられ、少なくとも1つの反応混合物入力および少なくとも1つの調質流体入力を含む、急冷チャンバと、 Positioned after said plasma gun, comprising at least one reaction mixture input and at least one key quality fluid input, and the quench chamber,
    調質流体流中に同伴されたナノ粒子を前記急冷チャンバからコレクタに伝導させるように構成されている冷却導管であって、前記冷却導管は、層流撹乱器を備える、冷却導管と、 The nanoparticles entrained in temper fluid flow a cooling conduit is configured to conduct the collector from the quench chamber, wherein the cooling conduit comprises a laminar flow randomizer, a cooling conduit,
    測定された周囲圧力を上回る圧力を前記システム内に維持するシステム過圧モジュールと、 And system overpressure module to maintain the pressure above the measured ambient pressure within said system,
    調質流体浄化および再循環システムと を備える、ナノ粒子産生システム。 And a tempering fluid purification and recirculation system, the nano particle production system.
  2. 前記連続給送システムは、前記ナノ粒子産生システムの動作の間、材料給送供給チャネルを連続して一掃するための往復運動部材を備える、請求項1に記載のナノ粒子産生システム。 The continuous feed system during the operation of the nano particle production system comprising a reciprocating member for sweeping continuously the material feed supply channel, nanoparticle production system according to claim 1.
  3. 前記往復運動部材は、少なくとも2回/秒の率で往復運動する、請求項2に記載のナノ粒子産生システム。 Said reciprocating member reciprocates at a rate of at least 2 times / sec, the nanoparticle production system according to claim 2.
  4. 前記連続給送システムは、前記ナノ粒子産生システムの動作の間、材料給送供給チャネルを連続して一掃するためのパルス状ガス噴霧を備える、請求項1に記載のナノ粒子産生システム。 The continuous feed system during the operation of the nano particle production system comprising a pulsed gas atomization to sweep continuously material feed supply channel, nanoparticle production system according to claim 1.
  5. ナノ産生システムは、前記オス型電極またはメス型電極の交換なしに、少なくとも336時間、動作可能である、請求項1に記載のナノ粒子産生システム。 Nano production system, without replacement of the male electrode or female electrode, at least 336 hours is operable, nanoparticle production system according to claim 1.
  6. 前記急冷チャンバは、円錐台状形状を有し、動作の間、1000を上回るレイノズル係数を伴う乱流を生成するように構成されている、請求項1に記載のナノ粒子産生システム。 The quench chamber has a truncated cone shape, during operation, is configured to generate a turbulent flow with a Reynolds factor in excess of 1000, nanoparticle production system according to claim 1.
  7. 前記層流撹乱器は、ブレード、バッフル、螺旋ねじ、リッジ、またはバンプを備える、請求項1に記載のナノ粒子産生システム。 The laminar flow randomizer may blades, baffles, helical thread, ridge or comprises a bump, nanoparticle production system according to claim 1,.
  8. 粒子産生システムは、前記冷却導管内に詰まりが生じることなく、少なくとも336時間、継続的に動作するように構成されている、請求項1に記載のナノ粒子産生システム。 Particle production system, said without clogging the cooling conduit occurs, at least 336 hours, and is configured to operate continuously, nano-particle production system according to claim 1.
  9. 前記システム内の圧力は、前記測定された周囲圧力を少なくとも1水柱インチ上回る圧力に維持されている、請求項1に記載のナノ粒子産生システム。 Pressure in the system, the measured ambient pressure is maintained at a pressure above at least 1 inch of water, nano particle production system according to claim 1.
  10. 前記ナノ粒子産生システムの中に導入された前記調質流体の少なくとも80%は、浄化および再循環される、請求項1に記載のナノ粒子産生システム。 Wherein at least 80% of the refining fluid introduced into the nano-particle production system, purified and recirculated, nanoparticle production system according to claim 1.
  11. ナノ粒子産生システムであって、 A nano-particle production system,
    オス型電極と、メス型電極と、作業ガス供給源とを備えるプラズマガンであって、前記作業ガス供給源は、前記オス型電極と前記メス型電極との間に形成されているプラズマ発生領域を横断して、作業ガスを渦螺旋流方向に送達するように構成されている、プラズマガンと、 And the male electrode, and a female electrode, a plasma gun and a work gas supply source, the working gas source, the plasma generating region is formed between the female electrode and the male electrode across and is configured to deliver a working gas into the vortex helical flow direction, and the plasma gun,
    少なくとも9グラム/分の率で材料を前記プラズマガンの中に給送するように構成されている連続給送システムと、 And at least 9 g / continuous feed system configured to feed into the material at a partial rate the plasma gun,
    前記プラズマガンの後に位置付けられ、少なくとも1つの反応混合物入力および少なくとも1つの調質流体入力を含む、急冷チャンバと、 Positioned after said plasma gun, comprising at least one reaction mixture input and at least one key quality fluid input, and the quench chamber,
    調質流体流中に同伴されたナノ粒子を前記急冷チャンバからコレクタに伝導させるように構成されている冷却導管であって、前記冷却導管は、層流撹乱器を備える、冷却導管と、 The nanoparticles entrained in temper fluid flow a cooling conduit is configured to conduct the collector from the quench chamber, wherein the cooling conduit comprises a laminar flow randomizer, a cooling conduit,
    測定された周囲圧力を上回る圧力を前記システム内に維持するシステム過圧モジュールと、 And system overpressure module to maintain the pressure above the measured ambient pressure within said system,
    フィルタと、ポンプとを備える粒子収集デバイスであって、前記ポンプは、前記ナノ粒子産生システムの動作の間、前記調質流体が、前記フィルタを通して引き込まれ、ナノ粒子が、前記フィルタの表面上に収集されるように、吸引力を前記フィルタに印加するように構成されている、粒子収集デバイスと、 A filter, a particle collection device and a pump, the pump during the operation of the nano particle production system, the tempering fluid is drawn through the filter, nanoparticles, on the surface of the filter as it collected, and a suction force so as to apply to the filter, and particles collecting device,
    前記ナノ粒子産生システムの動作の間に1つ以上のバックパルスを前記フィルタに印加し、前記フィルタの表面上に収集されたナノ粒子を解放するように構成されているバックパルスシステムと、 A back pulse system wherein one or more back pulse during operation of the nano-particle production system is applied to the filter, is configured to release the nanoparticles collected on the surface of the filter,
    調質流体浄化および再循環システムと を備える、システム。 And a tempering fluid purification and recirculation system, the system.
  12. 前記連続給送システムは、前記ナノ粒子産生システムの動作の間、材料給送供給チャネルを連続して一掃するための往復運動部材を備える、請求項11に記載のナノ粒子産生システム。 The continuous feed system during the operation of the nano particle production system comprising a reciprocating member for sweeping continuously the material feed supply channel, nanoparticle production system according to claim 11.
  13. 前記往復運動部材は、少なくとも2回/秒の率で往復運動する、請求項12に記載のナノ粒子産生システム。 Said reciprocating member reciprocates at a rate of at least 2 times / sec, the nanoparticle production system according to claim 12.
  14. 前記連続給送システムは、前記ナノ粒子産生システムの動作の間、材料給送供給チャネルを連続して一掃するためのパルス状ガス噴霧を備える、請求項11に記載のナノ粒子産生システム。 The continuous feed system during the operation of the nano particle production system comprising a pulsed gas atomization to sweep continuously material feed supply channel, nanoparticle production system according to claim 11.
  15. ナノ産生システムは、前記オス型電極またはメス型電極の交換なしに、少なくとも336時間、動作可能である、請求項11に記載のナノ粒子産生システム。 Nano production system, without replacement of the male electrode or female electrode, at least 336 hours is operable, nanoparticle production system according to claim 11.
  16. 前記急冷チャンバは、円錐台状形状を有し、動作の間、1000を上回るレイノズル係数を伴う乱流を生成するように構成されている、請求項11に記載のナノ粒子産生システム。 The quench chamber has a truncated cone shape, during operation, is configured to generate a turbulent flow with a Reynolds factor in excess of 1000, nanoparticle production system according to claim 11.
  17. 前記層流撹乱器は、ブレード、バッフル、螺旋ねじ、リッジ、またはバンプを備える、請求項11に記載のナノ粒子産生システム。 The laminar flow randomizer may blades, baffles, helical thread, ridge or comprises a bump, nanoparticle production system according to claim 11,.
  18. 粒子産生システムは、前記冷却導管内に詰まりが生じることなく、少なくとも336時間、継続的に動作するように構成されている、請求項11に記載のナノ粒子産生システム。 Particle production system, said without clogging in the cooling conduit occurs, at least 336 hours, and is configured to operate continuously, nano-particle production system according to claim 11.
  19. 前記システム内の圧力は、前記測定された周囲圧力を少なくとも1水柱インチ上回る圧力に維持されている、請求項11に記載のナノ粒子産生システム。 Pressure in the system, the measured ambient pressure is maintained at a pressure above at least 1 inch of water, nano particle production system according to claim 11.
  20. 前記ナノ粒子産生システムの中に導入された前記調質流体の少なくとも80%は、浄化および再循環される、請求項11に記載のナノ粒子産生システム。 Wherein at least 80% of the refining fluid introduced into the nano-particle production system, purified and recirculated, nanoparticle production system according to claim 11.
  21. 前記プラズマガンは、前記プラズマガンの出口を中心として環状に配置されている冷却リングを備える、請求項11に記載のナノ粒子産生システム。 The plasma gun is provided with a cooling ring disposed annularly around the outlet of the plasma gun, the nanoparticle production system according to claim 11.
  22. 前記プラズマガンは、面板を備え、前記面板は、前記プラズマガンの外部表面上に配置され、前記冷却リングに継合されている、請求項12に記載のナノ粒子産生システム。 The plasma gun is provided with a face plate, said face plate, the disposed on the outer surface of the plasma gun, the cooling ring is engagement, nano particle production system according to claim 12.
  23. 前記面板は、160時間を上回る前記プラズマガンの連続動作の間、900℃を下回って保たれている、請求項22に記載のナノ粒子産生システム。 It said face plate during the continuous operation of the plasma gun of greater than 160 hours, are kept below the 900 ° C., nanoparticle production system according to claim 22.
  24. 前記連続給送システムは、少なくとも1mmの最小直径を有する複数の材料注入ポートを備える、請求項11に記載のナノ粒子産生システム。 The continuous feed system comprises a plurality of material injection port having a minimum diameter of at least 1 mm, nanoparticle production system according to claim 11.
  25. 前記オス型電極またはメス型電極は、タングステンで裏打ちされている、請求項11に記載のナノ粒子産生システム。 The male electrode or female electrode is lined with tungsten nano particle production system according to claim 11.
  26. 前記プラズマガン内の粒子の平均滞留時間は、少なくとも3msecである、請求項11に記載のナノ粒子産生システム。 The mean residence time of the particles in the plasma gun is at least 3 msec, nanoparticle production system according to claim 11.
  27. 前記バックパルスシステムは、センサが、所定の閾値を下回る材料流中の降下を検出すると、1つ以上のバックパルスを前記フィルタに自動的に印加するように構成されている、請求項11に記載のナノ粒子産生システム。 The back pulse system, the sensor detects a drop in the material stream below a predetermined threshold value, and is configured of one or more back pulse to automatically applied to the filter, according to claim 11 nano-particle production system.
  28. 前記バックパルスシステムは、前記フィルタを通る吸引力が、所定の閾値を上回って増加すると、1つ以上のバックパルスを前記フィルタに自動的に印加するように構成される、請求項11に記載のナノ粒子産生システム。 The back pulse system, the suction force through said filter, increasing above a predetermined threshold, and one or more back pulse to automatically applied to the filter, according to claim 11 nano-particle production system.
  29. 前記バックパルスシステムは、100psi〜120psiの圧力を伴う1つ以上のバックパルスを印加するように構成されている、請求項11に記載のナノ粒子産生システム。 The back pulse system is configured to apply one or more back pulse with pressure 100Psi~120psi, nano particle production system according to claim 11.
  30. 前記バックパルスシステムは、アルゴンを含む1つ以上のバックパルスを印加するように構成されている、請求項11に記載のナノ粒子産生システム。 The back pulse system is one or more and is configured to apply a back pulse, nanoparticle production system of claim 11 containing argon.
  31. ナノ粒子を産生するために有用なプラズマガンであって、 A useful plasma gun to produce nanoparticles,
    オス型電極およびメス型電極であって、前記オス型電極または前記メス型電極のいずれかは、伝導性耐熱金属から成る、オス型電極およびメス型電極と、 A male electrode and female electrode, wherein either the male electrode or the female electrode, made of conductive refractory metal, and the male electrode and female electrode,
    前記オス型電極と前記メス型電極との間に形成されているプラズマ発生領域を横断して、作業ガスを渦螺旋流方向に送達するように構成されている作業ガス供給源と、 And across the plasma generation region formed, the working gas supply source configured to deliver a working gas into the vortex helical flow direction between the female electrode and the male electrode,
    冷却リングから分離された前記プラズマガンの外部表面上に配置されている面板と を備える、プラズマガン。 And a face plate disposed on the outer surface of the plasma gun which is separated from the cooling ring, the plasma gun.
  32. 前記プラズマガン内の粒子の平均滞留時間は、少なくとも3msecである、請求項31に記載のプラズマガン。 The average residence time of the particles within the plasma gun is at least 3 msec, the plasma gun according to claim 31.
  33. 前記オス型電極または前記メス型電極は、タングステンで裏打ちされている、請求項31に記載のプラズマガン。 The male electrode or the female electrode is lined with tungsten, a plasma gun according to claim 31.
  34. 前記面板は、160時間を上回る前記プラズマガンの連続動作の間、900℃を下回って保たれている、請求項31に記載のプラズマガン。 Said face plate during the continuous operation of the plasma gun of greater than 160 hours, are kept below the 900 ° C., the plasma gun according to claim 31.
  35. 請求項31−34のいずれかに記載のプラズマガンを備えるナノ粒子産生システム。 Nano particle production system comprising a plasma gun as claimed in any one of claims 31-34.
  36. ナノ粒子産生システムであって、 A nano-particle production system,
    プラズマガンと、 And plasma gun,
    少なくとも9グラム/分の率で材料を前記プラズマガンの中に給送するように構成されている連続給送システムと を備える、システム。 And a at least 9 g / materials min rate continuous delivery system is configured to feed into the plasma gun system.
  37. 前記連続給送システムは、詰まることなく、少なくとも336時間、材料を前記プラズマガンに給送するように構成されている、請求項36に記載のナノ粒子産生システム。 The continuous feed system without clogging, at least 336 hours, and is configured to feed the material into the plasma gun, the nanoparticle production system according to claim 36.
  38. 前記連続給送システムは、原材料を前記プラズマガンに供給するための複数の材料給送供給チャネルを備える、請求項36に記載のナノ粒子産生システム。 The continuous feed system comprises a plurality of material feed supply channel for supplying raw material to the plasma gun, the nanoparticle production system according to claim 36.
  39. 前記連続給送システムは、前記ナノ粒子産生システムの動作の間、材料給送供給チャネルを連続して一掃するための往復運動部材を備える、請求項36に記載のナノ粒子産生システム。 The continuous feed system during the operation of the nano particle production system comprising a reciprocating member for sweeping continuously the material feed supply channel, nanoparticle production system according to claim 36.
  40. 前記往復運動部材は、少なくとも2回/秒の率で往復運動する、請求項39に記載のナノ粒子産生システム。 Said reciprocating member reciprocates at a rate of at least 2 times / sec, the nanoparticle production system according to claim 39.
  41. 前記連続給送システムは、前記ナノ粒子産生システムの動作の間、材料給送供給チャネルを連続して一掃するためのパルス状ガス噴霧を備える、請求項36に記載のナノ粒子産生システム。 The continuous feed system during the operation of the nano particle production system comprising a pulsed gas atomization to sweep continuously material feed supply channel, nanoparticle production system according to claim 36.
  42. 前記プラズマガンは、前記プラズマガンの出口を中心として環状に配置されている冷却リングを備える、請求項36に記載のナノ粒子産生システム。 The plasma gun is provided with a cooling ring disposed annularly around the outlet of the plasma gun, the nanoparticle production system according to claim 36.
  43. 前記プラズマガンは、面板を備え、前記面板は、前記プラズマガンの外部表面上に配置され、前記冷却リングに継合されている、請求項42に記載のナノ粒子産生システム。 The plasma gun is provided with a face plate, said face plate, the disposed on the outer surface of the plasma gun, the cooling ring is engagement, nano particle production system according to claim 42.
  44. 前記面板は、160時間を上回る前記プラズマガンの連続動作の間、900℃を下回って保たれている、請求項43に記載のナノ粒子産生システム。 It said face plate during the continuous operation of the plasma gun of greater than 160 hours, are kept below the 900 ° C., nanoparticle production system according to claim 43.
  45. 前記プラズマガンはさらに、少なくとも1mmの最小直径を有する複数の材料注入ポートを備える、請求項36に記載のナノ粒子産生システム。 The plasma gun further includes a plurality of material injection port having a minimum diameter of at least 1 mm, nanoparticle production system according to claim 36.
  46. 前記プラズマガン内の粒子の平均滞留時間は、少なくとも3msecである、請求項36に記載のナノ粒子産生システム。 The mean residence time of the particles in the plasma gun is at least 3 msec, nanoparticle production system according to claim 36.
  47. 前記プラズマガンの後に位置付けられ、前記プラズマガンによって産生されたナノ粒子を調質流体から分離する粒子収集デバイスをさらに備える、請求項36に記載のナノ粒子産生システム。 The positioned after the plasma gun further comprises a particulate collection device to separate the nanoparticles produced by the plasma gun from tempering fluid, nanoparticle production system according to claim 36.
  48. 粒子産生デバイスは、フィルタと、ポンプとを備え、前記ポンプは、前記ナノ粒子産生システムの動作の間、前記調質流体が、前記フィルタを通して引き込まれ、ナノ粒子が、前記フィルタの表面上に収集されるように、吸引力を前記フィルタに印加するように構成されている、請求項47に記載のナノ粒子産生システム。 Particle production device comprises a filter and a pump, the pump during the operation of the nano particle production system, the tempering fluid is drawn through the filter, nanoparticles collected on the surface of the filter as is, the suction force being configured to apply to the filter, the nano particle production system according to claim 47.
  49. 粒子産生デバイスはさらに、バックパルスシステムを備え、前記バックパルスシステムは、前記ナノ粒子産生システムの動作の間に1つ以上のバックパルスを前記フィルタに印加し、前記フィルタの表面上に収集されたナノ粒子を解放するように構成されている、請求項48に記載のナノ粒子産生システム。 Particle production device further comprises a back pulse system, the back pulse system, one or more back pulse during operation of the nano-particle production system is applied to the filter, it is collected on the surface of the filter It is configured to release the nanoparticles, nanoparticle production system of claim 48.
  50. 前記バックパルスシステムは、センサが、所定の閾値を下回る材料流中の降下を検出すると、1つ以上のバックパルスを前記フィルタに自動的に印加するように構成されている、請求項49に記載のナノ粒子産生システム。 The back pulse system, the sensor detects a drop in the material stream below a predetermined threshold value, and is configured of one or more back pulse to automatically applied to the filter, according to claim 49 nano-particle production system.
  51. 前記バックパルスシステムは、前記フィルタを通る吸引力が、所定の閾値を上回って増加すると、1つ以上のバックパルスを前記フィルタに自動的に印加するように構成されている、請求項49に記載のナノ粒子産生システム。 The back pulse system, the suction force through said filter, increasing above a predetermined threshold value, and is configured of one or more back pulse to automatically applied to the filter, according to claim 49 nano-particle production system.
  52. 前記バックパルスシステムは、100psi〜120psiの圧力を伴う1つ以上のバックパルスを印加するように構成されている、請求項49に記載のナノ粒子産生システム。 The back pulse system is configured to apply one or more back pulse with pressure 100Psi~120psi, nano particle production system according to claim 49.
  53. 前記バックパルスシステムは、アルゴンを含む1つ以上のバックパルスを印加するように構成されている、請求項49に記載のナノ粒子産生システム。 The back pulse system is one or more and is configured to apply a back pulse, nanoparticle production system of claim 49 containing argon.
  54. 前記プラズマガンは、オス型電極と、メス型電極と、作業ガス供給源とを備え、前記作業ガス供給源は、前記オス型電極と前記メス型電極との間に形成されているプラズマ発生領域を横断して、作業ガスを渦螺旋流方向に送達するように構成されている、請求項36に記載のナノ粒子産生システム。 The plasma gun is provided with a male electrode, and a female electrode, and a working gas supply source, the working gas source, the plasma generating region is formed between the female electrode and the male electrode across and is configured to deliver a working gas into the vortex helical flow direction, nanoparticle production system according to claim 36.
  55. 前記オス型電極またはメス型電極は、タングステンで裏打ちされている、請求項54に記載のナノ粒子産生システム。 The male electrode or female electrode is lined with tungsten nano particle production system according to claim 54.
  56. 前記作業ガス供給源は、注入リングを備え、前記注入リングは、前記プラズマ発生領域の前に位置付けられ、前記渦螺旋流方向を生成する、請求項54に記載のナノ粒子産生システム。 The working gas supply source is provided with an injection ring, said injection ring is positioned in front of the plasma generation region to generate the vortex helical flow direction, nanoparticle production system according to claim 54.
  57. 前記注入リングは、複数の注入ポートを備える、請求項56に記載のナノ粒子産生システム。 It said injection ring comprises a plurality of injection ports, nanoparticle production system according to claim 56.
  58. 前記注入ポートは、前記オス型電極の周囲に環状形態で配置されている、請求項57に記載のナノ粒子産生システム。 It said injection port, the are arranged in an annular form around the male electrode, nano-particle production system according to claim 57.
  59. 前記注入ポートは、前記オス型電極に向かって角度付けられている、請求項58に記載のナノ粒子産生システム。 Said injection port, wherein are angled toward the male electrode, nano-particle production system according to claim 58.
  60. 前記注入ポートは、前記オス型電極から離れるように角度付けられている、請求項58に記載のナノ粒子産生システム。 Said injection port, wherein are angled away from the male electrode, nano-particle production system according to claim 58.
  61. ナノ産生システムは、前記オス型電極またはメス型電極の交換なしに、少なくとも336時間、動作可能である、請求項54に記載のナノ粒子産生システム。 Nano production system, without replacement of the male electrode or female electrode, at least 336 hours is operable, nanoparticle production system according to claim 54.
  62. 前記プラズマガンの後に位置付けられ、少なくとも1つの反応混合物入力および少なくとも1つの調質流体入力を含む急冷チャンバをさらに備える、請求項36に記載のナノ粒子産生システム。 Positioned after the plasma gun further comprises, nanoparticle production system of claim 36, quench chamber comprising at least one reaction mixture input and at least one key quality fluid input.
  63. 前記急冷チャンバは、円錐台状形状を有し、動作の間、1000を上回るレイノズル係数を伴う乱流を生成するように構成されている、請求項62に記載のナノ粒子産生システム。 The quench chamber has a truncated cone shape, during operation, is configured to generate a turbulent flow with a Reynolds factor in excess of 1000, nanoparticle production system according to claim 62.
  64. 前記プラズマガンの後に位置付けられ、少なくとも1つの反応混合物入力および少なくとも1つの調質流体入力を含む急冷チャンバをさらに備える、請求項54に記載のナノ粒子産生システム。 Positioned after the plasma gun further comprises, nanoparticle production system of claim 54 quench chamber comprising at least one reaction mixture input and at least one key quality fluid input.
  65. 前記急冷チャンバは、円錐台状形状を有し、動作の間、1000を上回るレイノズル係数を伴う乱流を生成するように構成されている、請求項64に記載のナノ粒子産生システム。 The quench chamber has a truncated cone shape, during operation, is configured to generate a turbulent flow with a Reynolds factor in excess of 1000, nanoparticle production system according to claim 64.
  66. 調質流体流中に同伴されたナノ粒子を前記急冷チャンバからコレクタに伝導させるように構成されている冷却導管をさらに備える、請求項62に記載のナノ粒子産生システム。 Further comprising, nanoparticles production system of claim 62 the cooling conduit is configured to entrained nanoparticles in temper fluid flow is conducted to the collector from the quench chamber.
  67. 前記冷却導管は、層流撹乱器を備える、請求項66に記載のナノ粒子産生システム。 The cooling conduit comprises a laminar flow randomizer, nanoparticle production system according to claim 66.
  68. 前記層流撹乱器は、ブレード、バッフル、螺旋ねじ、リッジ、またはバンプを備える、請求項67に記載のナノ粒子産生システム。 The laminar flow randomizer may blades, baffles, helical thread, ridge or comprises a bump, nanoparticle production system according to claim 67,.
  69. 粒子産生システムは、前記冷却導管内に詰まりが生じることなく、少なくとも6時間、継続的に動作するように構成されている、請求項67に記載のナノ粒子産生システム。 Particle production system, said without clogging in the cooling conduit occurs, at least 6 hours, and is configured to operate continuously, nano-particle production system according to claim 67.
  70. 調質流体流中に同伴されたナノ粒子を前記急冷チャンバからコレクタに伝導させるように構成されている冷却導管をさらに備える、請求項64に記載のナノ粒子産生システム。 Further comprising, nanoparticles production system of claim 64, the cooling conduit is configured to entrained nanoparticles in temper fluid flow is conducted to the collector from the quench chamber.
  71. 前記冷却導管は、層流撹乱器を備える、請求項70に記載のナノ粒子産生システム。 The cooling conduit comprises a laminar flow randomizer, nanoparticle production system according to claim 70.
  72. 前記層流撹乱器は、ブレード、バッフル、螺旋ねじ、リッジ、またはバンプを備える、請求項71に記載のナノ粒子産生システム。 The laminar flow randomizer may blades, baffles, helical thread, ridge or comprises a bump, nanoparticle production system of claim 71,.
  73. 粒子産生システムは、前記冷却導管内に詰まりが生じることなく、少なくとも336時間、継続的に動作するように構成されている、請求項71に記載のナノ粒子産生システム。 Particle production system, said without clogging in the cooling conduit occurs, at least 336 hours, and is configured to operate continuously, nano-particle production system according to claim 71.
  74. 測定された周囲圧力を上回る圧力を前記システム内に維持するシステム過圧モジュールをさらに備える、請求項36に記載のナノ粒子産生システム。 The pressure above the measured ambient pressure further comprising a system overpressure modules be maintained within the system, the nano particle production system according to claim 36.
  75. 前記システム内の圧力は、前記測定された周囲圧力を少なくとも1水柱インチ上回る圧力に維持されている、請求項74に記載のナノ粒子産生システム。 Pressure in the system, the measured ambient pressure is maintained at a pressure above at least 1 inch of water, nano particle production system according to claim 74.
  76. 測定された周囲圧力を上回る圧力を前記システム内に維持するシステム過圧モジュールをさらに備える、請求項54に記載のナノ粒子産生システム。 The pressure above the measured ambient pressure further comprising a system overpressure modules be maintained within the system, the nano particle production system according to claim 54.
  77. 測定された周囲圧力を上回る圧力を前記システム内に維持するシステム過圧モジュールをさらに備える、請求項62に記載のナノ粒子産生システム。 The pressure above the measured ambient pressure further comprising a system overpressure modules be maintained within the system, the nano particle production system according to claim 62.
  78. 測定された周囲圧力を上回る圧力を前記システム内に維持するシステム過圧モジュールをさらに備える、請求項67に記載のナノ粒子産生システム。 The pressure above the measured ambient pressure further comprising a system overpressure modules be maintained within the system, the nano particle production system according to claim 67.
  79. 調質流体浄化および再循環システムをさらに備える、請求項76に記載のナノ粒子産生システム。 Further comprising, nanoparticles production system of claim 76, the tempering fluid purification and recirculation system.
  80. 前記ナノ粒子産生システムの中に導入された前記調質流体の少なくとも80%は、浄化および再循環される、請求項79に記載のナノ粒子産生システム。 Wherein at least 80% of the refining fluid introduced into the nano-particle production system, purified and recirculated, nanoparticle production system according to claim 79.
  81. 入力材料をナノ粒子産生システムの中に継続的に給送する方法であって、 The input material to a method of continuously feeding into the nanoparticle production system,
    第1の交換可能材料供給管を通して入力材料をプラズマガンの中に給送することと、 The method comprising feeding the input material into the plasma gun through the first exchangeable material supply pipe,
    前記第1の交換可能材料供給管を通した入力材料の減少流率後、第2の交換可能材料供給管を通して入力材料を前記プラズマガンの中に給送することと、 The method comprising feeding the decreased flow rate of the input material through said first replaceable material supply pipe, the input material through the second exchangeable material supply pipe in said plasma gun,
    前記第1の交換可能材料供給管を通した入力材料の流動を停止させることと、 And stopping the flow of input material through said first replaceable material supply pipe,
    前記第1の交換可能材料供給管を清掃または交換した後、前記第1の交換可能材料供給管を通して入力材料が前記プラズマガンの中へ流動することを再開始させることと を含む、方法。 Wherein after a first exchangeable material supply pipe of clean or replace, and a thereby reinitiate the input material through said first replaceable material supply pipe flows into said plasma gun method.
  82. 入力材料をナノ粒子産生システムの中に継続的に給送する方法であって、 The input material to a method of continuously feeding into the nanoparticle production system,
    材料給送供給チャネルを通して入力材料をプラズマガンの中に給送することと、 The method comprising feeding the input material into the plasma gun through the material feed supply channel,
    少なくとも9グラム/分の率で原材料を前記プラズマガンの中に押勢することによって、材料給送供給チャネルを継続的に一掃することと を含む、方法。 By 押勢 raw materials in the plasma gun at least 9 grams / minute rate, and a to continually sweep the material feed supply channel.
  83. 原材料は、往復運動部材を前記材料給送供給チャネルの中に挿入することによって、前記プラズマガンの中に押勢される、請求項81に記載の方法。 Raw materials, by inserting the reciprocating member in said material feed supply channel and is 押勢 in said plasma gun, method of claim 81.
  84. 往復運動部材は、少なくとも2回/秒の率で往復運動する、請求項82に記載の方法。 Reciprocating member reciprocates at a rate of at least 2 times / sec The method of claim 82.
  85. 原材料は、ガスを前記材料給送供給チャネルの中にパルス化することによって、前記プラズマガンの中に押勢される、請求項81に記載の方法。 Raw materials, by pulsing the gas in said material feed supply channel and is 押勢 in said plasma gun, method of claim 81.
  86. ナノ粒子産生システムであって、 A nano-particle production system,
    プラズマガンと、 And plasma gun,
    前記プラズマガンの後に位置付けられ、少なくとも1つの乱流流体入力を含む急冷チャンバと、 Positioned after said plasma gun, a quench chamber containing at least one turbulent fluid input,
    調質流体流中に同伴されたナノ粒子を前記急冷チャンバからコレクタに伝導させるように構成されている冷却導管と を備え、 The nanoparticles entrained in temper fluid stream and a cooling conduit is configured to conduct the collector from the quench chamber,
    前記冷却導管は、層流撹乱器を備え、前記ナノ粒子産生システムは、詰まることなく、少なくとも6時間、継続的に動作するように構成されている、システム。 The cooling conduit includes a laminar flow randomizer, the nano particle production system, without clogging, at least 6 hours, and is configured to operate continuously, system.
  87. 前記急冷チャンバは、円錐台状形状を有し、動作の間、1000を上回るレイノズル係数を伴う乱流を生成するように構成されている、請求項86に記載のナノ粒子産生システム。 The quench chamber has a truncated cone shape, during operation, is configured to generate a turbulent flow with a Reynolds factor in excess of 1000, nanoparticle production system according to claim 86.
  88. 前記層流撹乱器は、ブレード、バッフル、螺旋ねじ、リッジ、またはバンプを備える、請求項86に記載のナノ粒子産生システム。 The laminar flow randomizer may blades, baffles, helical thread, ridge or comprises a bump, nanoparticle production system according to claim 86,.
  89. 粒子産生システムは、前記冷却導管内に詰まりが生じることなく、少なくとも336時間、継続的に動作するように構成されている、請求項86に記載のナノ粒子産生システム。 Particle production system, said without clogging in the cooling conduit occurs, at least 336 hours, and is configured to operate continuously, nano-particle production system according to claim 86.
  90. 前記乱流流体入力は、反応混合物入力を中心として環状に配置されている、請求項86に記載のナノ粒子産生システム。 The turbulence fluid input is arranged annularly around the reaction mixture input, nanoparticle production system according to claim 86.
  91. 1つ以上の乱流流体入力は、乱流誘発噴霧である、請求項90に記載のナノ粒子産生システム。 One or more turbulence fluid input is a turbulence inducing spray, nano particle production system according to claim 90.
  92. 前記乱流誘発噴霧は、反応混合物入力に向かって指向されている、請求項91に記載のナノ粒子産生システム。 The turbulence inducing spray is directed toward the reaction mixture input, nanoparticle production system according to claim 91.
  93. 前記乱流誘発噴霧は、反応混合物入力から離れるように指向されている、請求項91に記載のナノ粒子産生システム。 The turbulence inducing spray is directed away from the reaction mixture input, nanoparticle production system according to claim 91.
  94. 前記乱流誘発噴霧は、反応混合物入力に垂直に指向されている、請求項91に記載のナノ粒子産生システム。 The turbulence inducing spray is directed perpendicular to the reaction mixture input, nanoparticle production system according to claim 91.
  95. 前記乱流流体入力は、相互接続リングを形成する、請求項90に記載のナノ粒子産生システム。 The turbulence fluid input forms the interconnection ring, nanoparticle production system according to claim 90.
  96. ナノ粒子産生システムであって、 A nano-particle production system,
    プラズマガンと、 And plasma gun,
    フィルタと、ポンプとを備える粒子収集デバイスであって、前記ポンプは、前記ナノ粒子産生システムの動作の間、前記調質流体が、前記フィルタを通して引き込まれ、ナノ粒子が、前記フィルタの表面上に収集されるように、吸引力を前記フィルタに印加するように構成されている、粒子収集デバイスと、 A filter, a particle collection device and a pump, the pump during the operation of the nano particle production system, the tempering fluid is drawn through the filter, nanoparticles, on the surface of the filter as it collected, and a suction force so as to apply to the filter, and particles collecting device,
    前記ナノ粒子産生システムの動作の間に1つ以上のバックパルスを前記フィルタに印加し、前記フィルタの表面上に収集されたナノ粒子を解放するように構成されているバックパルスシステムと を備える、システム。 Wherein one or more back pulse during operation of the nano-particle production system is applied to the filter, and a back pulse system configured to release the nanoparticles collected on the surface of the filter, system.
  97. 前記バックパルスシステムは、センサが、所定の閾値を下回る材料流中の降下を検出すると、1つ以上のバックパルスを前記フィルタに自動的に印加するように構成されている、請求項96に記載のナノ粒子産生システム。 The back pulse system, the sensor detects a drop in the material stream below a predetermined threshold value, and is configured of one or more back pulse to automatically applied to the filter, according to claim 96 nano-particle production system.
  98. 前記バックパルスシステムは、前記フィルタを通る吸引力が、所定の閾値を上回って増加すると、1つ以上のバックパルスを前記フィルタに自動的に印加するように構成されている、請求項96に記載のナノ粒子産生システム。 The back pulse system, the suction force through said filter, increasing above a predetermined threshold value, and is configured of one or more back pulse to automatically applied to the filter, according to claim 96 nano-particle production system.
  99. 前記バックパルスシステムは、100psi〜120psiの圧力を伴う1つ以上のバックパルスを印加するように構成されている、請求項96に記載のナノ粒子産生システム。 The back pulse system is configured to apply one or more back pulse with pressure 100Psi~120psi, nano particle production system according to claim 96.
  100. 前記バックパルスシステムは、アルゴンを含む1つ以上のバックパルスを印加するように構成されている、請求項96に記載のナノ粒子産生システム。 The back pulse system is one or more and is configured to apply a back pulse, nanoparticle production system of claim 96 containing argon.
  101. 前記ナノ粒子産生システムは、前記フィルタの交換なしに、少なくとも6時間、動作するように構成されている、請求項96に記載のナノ粒子産生システム。 The nano particle production system, without replacement of the filter, at least 6 hours, and is configured to operate, nanoparticle production system according to claim 96.
  102. 測定された周囲圧力を上回る圧力を前記システム内に維持するシステム過圧モジュールをさらに備える、請求項96に記載のナノ粒子産生システム。 Measured pressure above ambient pressure further comprising a system overpressure modules be maintained within the system, the nano particle production system according to claim 96.
  103. 前記システム内の圧力は、前記測定された周囲圧力を少なくとも1水柱インチ上回る圧力に維持されている、請求項102に記載のナノ粒子産生システム。 Pressure in the system, the measured ambient pressure is maintained at a pressure above at least 1 inch of water, nano particle production system of claim 102.
  104. 調質流体浄化および再循環システムをさらに備える、請求項96に記載のナノ粒子産生システム。 Further comprising, nanoparticles production system of claim 96 temper fluid purification and recirculation system.
  105. 前記ナノ粒子産生システムの中に導入された前記調質流体の少なくとも80%は、浄化および再循環される、請求項104に記載のナノ粒子産生システム。 Wherein at least 80% of the refining fluid introduced into the nano-particle production system, purified and recirculated, nanoparticle production system of claim 104.
  106. ナノ粒子産生システムであって、 A nano-particle production system,
    プラズマガンと、 And plasma gun,
    測定された周囲圧力を上回る圧力を前記システム内に維持するシステム過圧モジュールと、 And system overpressure module to maintain the pressure above the measured ambient pressure within said system,
    調質流体浄化および再循環システムと、 And refining fluid purification and recirculation systems,
    フィルタと、ポンプとを備える粒子収集デバイスであって、前記ポンプは、前記ナノ粒子産生システムの動作の間、前記調質流体が、前記フィルタを通して引き込まれ、ナノ粒子が、前記フィルタの表面上に収集されるように、吸引力を前記フィルタに印加するように構成されている、粒子収集デバイスと、 A filter, a particle collection device and a pump, the pump during the operation of the nano particle production system, the tempering fluid is drawn through the filter, nanoparticles, on the surface of the filter as it collected, and a suction force so as to apply to the filter, and particles collecting device,
    前記ナノ粒子産生システムの動作の間に1つ以上のバックパルスを前記フィルタに印加し、前記フィルタの表面上に収集されたナノ粒子を解放するように構成されているバックパルスシステムと を備える、システム。 Wherein one or more back pulse during operation of the nano-particle production system is applied to the filter, and a back pulse system configured to release the nanoparticles collected on the surface of the filter, system.
  107. 前記バックパルスシステムは、センサが、所定の閾値を下回る材料流中の降下を検出すると、1つ以上のバックパルスを前記フィルタに自動的に印加するように構成されている、請求項106に記載のナノ粒子産生システム。 The back pulse system, the sensor detects a drop in the material stream below a predetermined threshold value, and is configured of one or more back pulse to automatically applied to the filter, according to claim 106 nano-particle production system.
  108. 前記バックパルスシステムは、前記フィルタを通る吸引力が、所定の閾値を上回って増加すると、1つ以上のバックパルスを前記フィルタに自動的に印加するように構成されている、請求項106に記載のナノ粒子産生システム。 The back pulse system, the suction force through said filter, increasing above a predetermined threshold value, and is configured of one or more back pulse to automatically applied to the filter, according to claim 106 nano-particle production system.
  109. 前記バックパルスシステムは、100psi〜120psiの圧力を伴う1つ以上のバックパルスを印加するように構成されている、請求項106に記載のナノ粒子産生システム。 The back pulse system is configured to apply one or more back pulse with pressure 100Psi~120psi, nano particle production system of claim 106.
  110. 前記バックパルスシステムは、アルゴンを含む1つ以上のバックパルスを印加するように構成されている、請求項106に記載のナノ粒子産生システム。 The back pulse system is one or more and is configured to apply a back pulse, nanoparticle production system of claim 106 containing argon.
  111. 前記ナノ粒子産生システムは、前記フィルタの交換なしに、少なくとも6時間、動作するように構成されている、請求項106に記載のナノ粒子産生システム。 The nano particle production system, without replacement of the filter, at least 6 hours, and is configured to operate, nanoparticle production system of claim 106.
  112. 前記システム内の圧力は、前記測定された周囲圧力を少なくとも1水柱インチ上回る圧力に維持されている、請求項106に記載のナノ粒子産生システム。 Pressure in the system, the measured ambient pressure is maintained at a pressure above at least 1 inch of water, nano particle production system of claim 106.
  113. 前記ナノ粒子産生システムの中に導入された前記調質流体の少なくとも80%は、浄化および再循環される、請求項106に記載のナノ粒子産生システム。 Wherein at least 80% of the refining fluid introduced into the nano-particle production system is purified and recycled, nanoparticle production system of claim 106.
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