JP2023540815A

JP2023540815A - 超微粉末を調製するための分散型気体噴出構造

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Publication number: JP2023540815A
Application number: JP2023516550A
Authority: JP
Inventors: 筆鐘
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-01-25
Filing date: 2021-09-07
Publication date: 2023-09-26
Also published as: TW202228839A; TWI820580B; WO2022156228A1

Abstract

本発明は、超微粉末を調製するための分散型気体噴出構造であって、前記分散型気体噴出構造は、多層構造であり、内部が流路であり、流路内には、冷却、加熱、混合または反応する物質が流れ、前記物質は、気体、気体固体の混合気体、気体ミストの混合気体、または気体固体液体の混合気体であり、多層構造は、内層と外層とからなり、内層は、分散型気体噴出層であり、分散型気体噴出層は、流路を形成し、外層は、設備ケース構造であり、内層と外層の間に形成されたサンドイッチ構造は、気体噴出流路であり、サンドイッチ構造内を流れる気体は、流路に噴出すべき気体である、分散型気体噴出構造に関する。【選択図】図１

Description

本発明は、超微粉末調製の技術分野に属し、特に超微粉末を調製するための分散型気体噴出構造に関する。

超微粉末材料を調製する場合、粉体材料を十分に分散させた後、他の材料と混合する必要がある。通常、ブローパイプを用いて、調製される材料に他の材料を導入し、吹き込み撹拌または混合する。しかし、ブローパイプが設備内部に入ると、流れるキャリアガスを阻害してしまう。そして、粉体はブローパイプの周りに堆積し、閉塞の原因となる。それと同時に、ブローパイプ構造の存在も、設備内部の清掃が困難となる。また、ブローパイプによる気体を均一に分散させることが困難であるため、調製される粉体の混合が不均一となり、物理的または化学的反応が不均一となり、調製される粉体の品質に影響を与えるという問題がある。

本発明は、従来技術に存在する欠陥を解決するために、気相法（化学的および物理的気相法を含む）による超微細サイズ材料の調製に必要な気体噴出加熱、気体噴出冷却、気体噴出加速または気体噴出混合反応に用いられる、超微粉末を調製するための分散型気体噴出構造を提供することを目的とする。

本発明は、以下の技術案的解決策によって達成されるものである。
超微粉末を調製するための分散型気体噴出構造であって、前記分散型気体噴出構造は、多層構造であり、内部が流路であり、流路内には、冷却、加熱、混合または反応する物質が流れ、前記物質は、気体、気体固体の混合気体、気体ミストの混合気体、または気体固体液体の混合気体であり、前記多層構造は、内層構造と外層構造とからなり、前記内層構造は、分散型気体噴出層であり、前記分散型気体噴出層は、前記流路を形成し、外層構造は、設備ケース構造であり、前記内層構造と前記外層構造の間に形成されたサンドイッチ構造は、気体噴出流路であり、前記サンドイッチ構造内を流れる気体は、流路に噴出すべき気体である。

任意選択的に、流路に噴出すべき気体は、流路を流れるキャリアガス物質と温度が異なり同じ種類のガスであり、または流路を流れるキャリアガス物質と温度が異なる種類の気体である。

任意選択的に、外層構造が単層構造または二層ジャケット構造であり、前記単層構造が常温作業条件に用いられ、流路に噴出すべき０～５０℃の気体を導入し、流路を流れる物質の温度を０～１００℃とし、二層ジャケット構造に冷却剤が導入されている。

任意選択的に、分散型気体噴出層は、穿孔プレート、粒子をプレスして形成されたマイクロポーラス材料、焼結プレートまたはメッシュ構造から選択されるオリフィスプレート換気構造であり、オリフィスプレート換気構造は、前記流路の形状をロールまたはスプライシングにより形成し、内部において気体、物質およびキャリアガス混合物を通過させ、物理及び／又は化学変化させる。

任意選択的に、オリフィスプレート換気構造における孔の総通過断面積は、オリフィスプレート換気構造の総面積の１／２よりも小さく、分散型気体噴出層は、１つまたは複数の入気口を有し、複数の入気口の間に仕切板が設けられ、又は、複数の入気口の間に仕切板が設けられていない。

任意選択的に、穿孔プレートが用いられた場合、穿孔プレートにおける孔の密度は、１５００個／ｍ^２よりも多く、孔の径は、１～４ｍｍである。

任意選択的に、前記流路は、前端構造のキャビティ及び後端構造のキャビティに接続され、
前端構造のキャビティの内部形状と内径、前記流路の内部形状と内径、及び後端構造のキャビティの内部形状と内径は、同一又は類似し、又は、異なる内部形状又は内径を有し、
内部形状または内径が異なる場合、前端構造のキャビティと流路のキャビティとの間の接合箇所および流路のキャビティと後端構造のキャビティとの間の接合箇所は、段差接続、変形接続であり、または、前記流路が前端構造と後端構造とを中継する中継変形体である。

任意選択的に、外層構造は、前端構造のハウジングと後端構造のハウジングとに接続され、外層構造のキャビティの内部形状と内径、前端構造のハウジングのキャビティの内部形状と内径、後端構造のハウジングのキャビティの内部形状と内径は、同一又は類似し、又は、異なる内部形状又は内径を有し、
内部形状または内径が異なる場合、外層のキャビティと前端構造のハウジングのキャビティとの間の接合箇所及び外層のキャビティと後端構造のハウジングのキャビティとの間の接合箇所は、段差接続、変形接続であり、または、外層構造が前端構造のキャビティと後端構造のキャビティとを中継する中継変形体である。

任意選択的に、噴出用の流路には、単層構造または多層構造である保温構造が設けられ、前記単層構造は、保温性または耐熱性のフェルト材料、多孔質ハニカム構造の保温性または耐熱性材料、断熱性または耐熱性材料からなり、前記多層構造は、１種以上の保温材料または耐熱材料からなる多層構造体である。

任意選択的に、噴出用の流路には、加熱管、保護中周波加熱、抵抗加熱、電磁加熱、高温液管または冷却液管を含む加熱または冷却構造が設けられている。

本発明の微小材料を調製するための分散型気体噴出構造は、主に、気相法（化学気相法と物理気相法を含む）による超微細サイズ材料を調製する際に必要な気体噴出加熱、気体噴出冷却、気体噴出加速または気体噴出混合反応に用いられる。

図１は、本発明の超微粉末を調製するための分散型気体噴出構造の構造概略図である。

以下、実施例によって本発明の技術的解決を詳細に説明する。以下の実施例は単なる例示的なものであり、本発明の技術的解決策を解釈し説明するためのものに過ぎず、本発明の技術的解決策を制限するものと解釈されてはならない。

本発明の説明において、技術用語である「中心」、「上方」、「下方」、「左」、「右」、「前」、「後」、「垂直」、「水平」、「内側」、「外側」などの方位または位置関係を示すものは、添付図面に示される方位または位置関係に基づいており、単に本発明の説明を容易にし、簡略化するためのものであり、言及される装置または素子が必ず特定の方位を有し、特定の方位で構成および操作されることを示すまたは示唆するものではなく、したがって、本発明を制限するものとして理解されるべきではない。また、「第１」、「第２」、「第３」という技術用語は、目的を説明するために使用されるだけで、相対的な重要性を示すまたは示唆すると理解できない。

本発明の説明において、特に明確な規定と限定がない限り、「取り付け」、「連結」、「接続」という技術用語は、広義に理解されるべきであり、例えば、固定接続であってもよいし、着脱可能な接続または一体的な接続であってもよく、機械的な接続であってもよいし、電気的な接続であってもよく、直接的に接続されてもよいし、中間媒体を介して間接的に接続されてもよいし、２つの構成要素の内部接続であってもよい。当業者にとっては、具体的な状況に応じて、本発明における上記技術用語の具体的な意味を理解することができる。

図１に示すように、本発明は、前端が前端構造に接続され、後端が後端構造に接続される、超微粉末を調製するための分散型気体噴出構造を提供する。一実施形態において、分散型気体噴出構造は、多層構造からなり、内部が流路を形成し、流路内には、冷却、加熱、混合または反応する物質が流れる。流れる物質は、特に限定されないが、気体、気体固体の混合気体、気体ミスト（微細な液滴）の混合気体、または気体固体液体の混合気体等の物質が含まれるが、これらに限定されるものではなく、上述した物質を搬送して流路内を流れるキャリアガスも含まれ得る。キャリアガスの種類は、ここで限定されず、窒素ガスや不活性ガスなど、使用可能なガスであれば何でもよい。

本実施形態において、多層構造は、内層構造と外層構造１３とからなり、前記内層構造は、分散型気体噴出層１０であり、前記分散型気体噴出層１０は、上記流路を形成し、外層構造１３は、設備ケース構造であり、内層構造と外層構造１３の間に形成されたサンドイッチ構造は、気体噴出流路であり、サンドイッチ構造内を流れる気体は、流路に噴出すべき気体である。

内層構造は、オリフィスプレート構造、メッシュ構造、または、マイクロポーラス構造を有する他の材料からなる分散型気体噴出層１０である。分散型ガス噴出層１０のオリフィスプレート換気構造は、穿孔プレート、粒子をプレスして形成されたマイクロポーラス材料、焼結プレートまたはメッシュ構造から選択され、排出されるガスを均一に通過させるために、噴出すべき気体の量、噴出すべき速度に応じて選択することが可能である。オリフィスプレート換気構造は、前記流路の形状をロールまたはスプライシングにより形成し、内部において気体、物質およびキャリアガス混合物を通過させ、物理及び／又は化学変化させる。この構造の孔の大きさや数は、使用の必要に応じて設定することができ、孔の総通過断面積は、オリフィスプレートの総面積の１／２よりも小さいことが要求される。分散型気体噴出層１０の入気口２は、１つまたは複数であってもよく、複数の入気口の間に仕切板が設けられ、又は、複数の入気口の間に仕切板が設けられていないことで、各箇所／位置の気体導入量を制御して、外部の気体供給ユニットから気体を気体噴出流路内に導入することができる。外層構造１３が二層ジャケット構造であり、かつ、保温構造が気体噴出流路内に設けられる場合、入気口２は、関連する構造を貫通して気体噴出流路と連通する必要がある。

穿孔プレートが用いられた場合、穿孔プレートにおける孔の密度は、１５００個／ｍ^２よりも多く、孔の径は、１～４ｍｍである。

外層構造１３の設備ケース構造の前端には、フランジ、クイックジョイント、または他の接続ユニットのような、前端構造に接続される前端接続構造１が設けられ、後端には、フランジ、クイックジョイント、または他の接続ユニットなどの後端構造体に接続される後端接続構造５が設けられる。

外層構造１３の設備ケース構造は、単層構造または二重ジャケット構造である。ここで、単層構造は常温作業条件に用いられ、流路に噴出すべき０～５０℃の常温気体を導入し、流路を流れる物質の温度を０～１００℃とする。流路に噴出される常温気体は、主にガス流の加速または非高温反応に用いられる。二重ジャケット構造は主に冷却設備であり、二重ジャケット構造内は冷却液により設備の冷却を行い、設備の長期的な作業を保護することができる。また、設備の内部または外部に室温と異なる温度で作業する必要がある場合、外層構造１３の設備ケース構造には、冷却剤入口９と冷却剤出口３とが設けられ、冷却剤入口９は、管路を介して冷媒供給装置に接続され、冷却剤出口３は、冷却剤戻し管路に接続される。

設備ケース構造には、少なくとも中間保温層の加熱または冷却のための通電、通液または通気のための第１流路４と第１流路８が保温構造の使用のために設けられている。

前記流路は、それぞれ、前端構造のキャビティ及び後端構造のキャビティに接続される。前記通路の前端は入気端６であり、後端は排気端７である。
前端構造のキャビティの内部形状と内径、前記流路の内部形状と内径、及び後端接続構造のキャビティの内部形状と内径は、同一又は類似し、又は、異なる内部形状又は内径を有し、
内部形状または内径が異なる場合、前端構造のキャビティと流路のキャビティとの間の接合箇所および流路のキャビティと後端構造のキャビティとの間の接合箇所は、段差接続、変形接続であり、または、前記流路が前端構造と後端構造とを中継する中継変形体である。

外層構造１３は、前端構造のハウジングと後端構造のハウジングとに接続され、外層構造１３のキャビティの内部形状と内径、前端構造のハウジングのキャビティの内部形状と内径、後端構造のハウジングのキャビティの内部形状と内径は、同一又は類似し、又は、異なる内部形状又は内径を有し、
内部形状または内径が異なる場合、外層のキャビティと前端構造１３のハウジングのキャビティとの間の接合箇所及び外層のキャビティと後端構造のハウジングのキャビティとの間の接合箇所は、段差接続、変形接続であり、または、前記外層が前端構造のキャビティと後端構造１３のキャビティとを中継する中継変形体である。

噴出用の流路には保温構造が設けられ、保温構造は単層でも多層の複数の材料の組み合わせて使用することもできる。単層構造は、保温性または耐熱性のフェルト材料、多孔質ハニカム構造の保温性または耐熱性材料、断熱性または耐熱性材料からなる。多層構造は、１種以上の保温材料または耐熱材料からなる多層構造体であり、保温の要求を達成することができ、保温層の外壁とケース構造との良好な配合を維持することもでき、さらに、保温層の内壁と中間層の加熱また冷却構造、また内層のオリフィスプレート構造との良好な配合を維持することができ、且つ通過する気体と良好に配合し、交差影響（気体噴出が保温物質を吹き落したり、保温物質を損なったり、保温物質が気体噴出に落下して汚染物質となり内流路に入ったりすることを指す）を形成しない。

図１に示すように、保温構造は、第１中間層保温構造ユニット１１と第２中間層保温構造ユニット１２とを含み、２つの中間層保温構造ユニットを組み合わせて使用する。本発明の他の実施形態において、中間層保温構造ユニットは他の構造であってもよい。

この場合、噴出用の流路には、加熱管、保護中周波加熱、抵抗加熱、電磁加熱、高温液管加熱または冷却液管加熱などの各加熱または冷却の方法を含む加熱または冷却構造が設けられ、その目的は、加熱または冷却により、噴出気体が通過する際に、内流路内の気体、物質とキャリアガスとの温度変化、加速、混合または反応の要求を満たすことができるように噴出気体の温度を変化させることである。

本発明の実施形態を示し説明したが、当業者にとっては、本発明の原理及び思想から逸脱することなく、これらの実施形態に対して様々な変更、修正、置換及び変形を行うことが可能であり、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって同等に限定されることが理解される。

１、前端接続構造、２、入気口、３、冷却剤出口、４、第１流路、５、後端接続構造、６、入気端、７、排気端、８、第２流路、９、冷却剤入口、１０、分散型気体噴出層、１１、第１中間層保温構造ユニット、１２、第２中間層保温構造ユニット、１３、外層構造。

Claims

超微粉末を調製するための分散型気体噴出構造であって、
前記分散型気体噴出構造は、多層構造であり、内部が流路であり、
前記流路内には、冷却、加熱、混合または反応する物質が流れ、
前記物質は、気体、気体固体の混合気体、気体ミストの混合気体、または気体固体液体の混合気体であり、
前記多層構造は、内層と外層とからなり、
前記内層は、分散型気体噴出層であり、
前記分散型気体噴出層は、前記流路を形成し、
前記外層は、設備ケース構造であり、
前記内層と前記外層の間に形成されたサンドイッチ構造は、気体噴出流路であり、
前記サンドイッチ構造内を流れる気体は、流路に噴出すべき気体である、
ことを特徴とする分散型気体噴出構造。
前記流路に噴出すべき気体は、流路を流れるキャリアガス物質と温度が異なり同じ種類のガスであり、または流路を流れるキャリアガス物質と温度が異なる種類の気体である、
ことを特徴とする請求項１に記載の分散型気体噴出構造。
外層が単層構造または二層ジャケット構造であり、
単層構造が常温作業条件に用いられ、流路に噴出すべき０～５０℃の気体を導入し、流路を流れる物質の温度を０～１００℃とし、
二層ジャケット構造に冷却剤が導入されている、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の分散型気体噴出構造。
前記分散型気体噴出層は、穿孔プレート、粒子をプレスして形成されたマイクロポーラス材料、焼結プレートまたはメッシュ構造から選択されるオリフィスプレート換気構造であり、
オリフィスプレート換気構造は、前記流路の形状をロールまたはスプライシングにより形成し、内部において気体、物質およびキャリアガス混合物を通過させ、物理及び／又は化学変化させる、
ことを特徴とする請求項１～３いずれか一項に記載の分散型気体噴出構造。
オリフィスプレート換気構造における孔の総通過断面積は、オリフィスプレート換気構造の総面積の１／２よりも小さく、
前記分散型気体噴出層は、１つまたは複数の入気口を有し、
複数の入気口の間に仕切板が設けられ、又は、複数の入気口の間に仕切板が設けられていない
ことを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の分散型気体噴出構造。
穿孔プレートが用いられた場合、穿孔プレートにおける孔の密度は、１５００個／ｍ^２よりも多く、
孔の径は、１～４ｍｍである、
ことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の分散型気体噴出構造。
前記流路は、前端構造のキャビティ及び後端構造のキャビティに接続され、
前端構造のキャビティの内部形状と内径、前記流路の内部形状と内径、及び後端構造のキャビティの内部形状と内径は、同一又は類似し、又は、異なる内部形状又は内径を有し、
内部形状または内径が異なる場合、前端構造のキャビティと流路のキャビティとの間の接合箇所および流路のキャビティと後端構造のキャビティとの間の接合箇所は、段差接続、変形接続であり、
または、前記流路が前端構造と後端構造とを中継する中継変形体である、
ことを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の分散型気体噴出構造。
前記外層は、前端構造のハウジングと後端構造のハウジングとに接続され、
前記外層のキャビティの内部形状と内径、前端構造のハウジングのキャビティの内部形状と内径、後端構造のハウジングのキャビティの内部形状と内径は、同一又は類似し、又は、異なる内部形状又は内径を有し、
内部形状または内径が異なる場合、外層のキャビティと前端構造のハウジングのキャビティとの間の接合箇所及び外層のキャビティと後端構造のハウジングのキャビティとの間の接合箇所は、段差接続、変形接続であり、
または、前記外層が前端構造のキャビティと後端構造のキャビティとを中継する中継変形体である、
ことを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載の分散型気体噴出構造。
噴出用の流路には、単層構造または多層構造である保温構造を設けられ、
前記単層構造は、保温性または耐熱性のフェルト材料、多孔質ハニカム構造の保温性または耐熱性材料、断熱性または耐熱性材料からなり、
前記多層構造は、１種以上の保温材料または耐熱材料からなる多層構造体である、
ことを特徴とする請求項１～８のいずれか１項に記載の分散型気体噴出構造。
噴出用の流路には、加熱管、保護中周波加熱、抵抗加熱、電磁加熱、高温液管または冷却液管を含む加熱または冷却構造が設けられている、
ことを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載の分散型気体噴出構造。