JP6689895B2 - Wet atomization method of raw material and wet atomization apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、原料の湿式微粒化方法及び湿式微粒化装置に関する。   The present invention relates to a wet atomization method of a raw material and a wet atomization apparatus.

微粒子、特にナノ粒子は、そのサイズがナノメートル(nm)オーダーであることで比表面積が極めて大きくなり、量子サイズ効果によって特有の物性を示すことなどから、様々な分野で研究され利用が進められている。その一方で、ナノ粒子は凝集し易いことからナノ粒子の特性を有効活用するためには、ナノ粒子の性質に合った適切な分散処理が必要となる。
その一方で、化学物質の安全性が議論になっている。特に化粧品、医薬品、食品の場合、微粒子が人体に直接触れ、又は人体内に直接投与されることから、微粒子の微粒化に際して不純物が微粒子に付着し、また不純物が混入すると、安全性が保障されず大きな問題となる。また、電子材料においては、微粒子への不純物混入は電気特性や磁気特性に少なからず悪影響を及ぼすこととなる。
Fine particles, especially nanoparticles, have a very large specific surface area because their size is in the order of nanometers (nm), and exhibit unique physical properties due to the quantum size effect. Therefore, they have been studied and used in various fields. ing. On the other hand, since nanoparticles easily aggregate, in order to effectively utilize the characteristics of the nanoparticles, it is necessary to carry out an appropriate dispersion treatment suitable for the properties of the nanoparticles.
Meanwhile, the safety of chemical substances is being debated. Particularly in the case of cosmetics, pharmaceuticals, and foods, since the fine particles come into direct contact with the human body or are directly administered to the human body, when the fine particles are atomized, impurities adhere to the fine particles, and if impurities are mixed, safety is guaranteed. It becomes a big problem. In addition, in electronic materials, the inclusion of impurities in fine particles has a considerable adverse effect on electrical characteristics and magnetic characteristics.

粒子を微粒化させる方法としては、超音波振動による分散、ビーズミルなどの粉砕用媒体を使用した湿式の機械的接触式粉砕や同体摩擦粉砕による方法(機械的接触式粉砕法)が一般に知られている。しかし、ビーズミルなどを用いた機械的接触式粉砕では、粉砕用媒体と粒子とが点接触するため粉砕のためのエネルギー密度が高くなりすぎて、粒子の構造自体が壊れ易く、粉砕用媒体と粒子との点接触箇所における過剰な温度上昇(発熱)によって、粒子の所望の機能性が劣化してしまう不具合が生じる。さらにビーズミルなどの粉砕用媒体から発生するcontaminant(汚染物質:コンタミとも呼ばれる)が混入する不具合がある。   As methods for atomizing the particles, generally known are dispersion by ultrasonic vibration, wet mechanical contact pulverization using a pulverizing medium such as a bead mill, or a method by the same friction pulverization (mechanical contact pulverization method). There is. However, in mechanical contact pulverization using a bead mill or the like, the energy density for pulverization becomes too high because the pulverization medium and particles come into point contact, and the structure of the particle itself is easily broken, and the pulverization medium and particles An excessive temperature rise (heat generation) at the point contact point with causes a problem that the desired functionality of the particles is deteriorated. Furthermore, there is a problem that contaminants (contaminants: also called contaminants) generated from a grinding medium such as a bead mill are mixed.

これに対して、ウォータージェット技術を用いた湿式ジェットミルは、原料溶液を高圧ノズルから高圧噴射することで粒子自体を壊さずコンタミの混入がない微粒化工法として開発されたものであり、粒子の湿式微粒化工法として有望視され実用化が進んでいる。しかし、高圧湿式噴射型微粒化装置による微粒化、すなわち噴射や衝突のような物理的作用による分散のみでは、電気的凝集を分散するには限界があり、ナノサイズの粒子を得ることが難しい。そこで、上記のような電気的凝集体を分散させるため、無機酸・無機塩基あるいは有機酸・有機塩基を原料液に添加することにより凝集体の表面電荷を調整し、高圧湿式噴射型微粒化装置により分散する方法がある。この方法を用いればナノサイズの粒子を得ることが出来るが、前述した酸・塩基の添加が必要なため、全体的な原料の純度低下が問題となる場合がある。   On the other hand, the wet jet mill using the water jet technology was developed as a fine atomization method that does not destroy the particles themselves by injecting the raw material solution at a high pressure from a high pressure nozzle and does not mix contamination. Promising as a wet atomization method, it is being put to practical use. However, there is a limit to disperse electrical coagulation only by atomization by a high-pressure wet jet atomizer, that is, dispersion by a physical action such as injection or collision, and it is difficult to obtain nano-sized particles. Therefore, in order to disperse the electric aggregates as described above, the surface charge of the aggregates is adjusted by adding an inorganic acid / inorganic base or an organic acid / organic base to the raw material liquid, and a high pressure wet injection type atomizer There is a method of dispersion. Using this method, nano-sized particles can be obtained, but since the addition of the above-mentioned acid / base is necessary, there may be a problem in that the purity of the raw material as a whole is lowered.

近年、各種プラズマ処理によって微粒子を水中に分散させる方法が検討されている。従来の高圧湿式噴射型微粒化装置で行う凝集体の微粒化は、凝集体が含有された原料液をチャンバーノズルから所定圧力で高圧噴射することで微粒化を行っているが、液中プラズマでは、この微粒子の凝集体が含有された原料液中でプラズマを発生させることで粒子のプラスマイナスの電荷を調節して凝集体の分散と表面改質を行い、凝集体が分散しやすい環境を作っている。本願出願人は、これら高圧湿式噴射型微粒化装置および液中プラズマ発生装置を1つの装置に複合させた微粒化装置を特許文献1として提案している。   In recent years, methods of dispersing fine particles in water by various plasma treatments have been studied. The atomization of the agglomerate performed by the conventional high pressure wet injection type atomizer is performed by injecting the raw material liquid containing the agglomerate from the chamber nozzle at a high pressure at a high pressure, but in the in-liquid plasma By generating plasma in the raw material liquid containing the agglomerates of fine particles, the positive and negative charges of the particles are adjusted to disperse the agglomerates and modify the surface to create an environment in which the agglomerates are easily dispersed. ing. The applicant of the present application has proposed, as Patent Document 1, a atomization device in which the high-pressure wet jet atomization device and the in-liquid plasma generation device are combined into one device.

特許文献1には「チャンバー40内に設けられた高圧ノズル41から高圧噴射する高圧噴射処理装置152とプラズマ発生装置とを組み合わせ、前記チャンバー40内に前記プラズマ発生装置の電極31,32を対向配置した構成であり、微粒子の凝集体が含有された原料溶液10を高圧ノズル41から所定圧力で高圧噴射し前記チャンバー40内で直ちに液中プラズマ処理を行う湿式微粒化装置100(図1)。」が記載されている。   Patent Document 1 describes that "a high-pressure injection processing device 152 for high-pressure injection from a high-pressure nozzle 41 provided in a chamber 40 and a plasma generator are combined, and electrodes 31 and 32 of the plasma generator are arranged to face each other in the chamber 40. The wet atomization apparatus 100 (FIG. 1) having the above-described configuration, which directly injects the raw material solution 10 containing the agglomerate of fine particles at a predetermined pressure from the high-pressure nozzle 41 to perform in-liquid plasma treatment in the chamber 40. Is listed.

特許文献2には「液体中でプラズマを発生させる液中プラズマ用電極であって、導電線12と、導電線12の外周を覆う絶縁部材14とを備え、前記絶縁部材14は、該絶縁部材14の先端面14aが前記導電線12の先端面12aよりも先端側に突出するように形成されており、前記絶縁部材14の内周面14bと前記導電線12の外周面12bとの間には、前記導電線12が摺動可能な間隔dが設けられている、液中プラズマ用電極10A(図2)。」が記載され、「液中プラズマ用電極10Aの導電線12の先端面12aと、対向電極10Bの導電線12の先端面12aとは、所定の間隔L3を開けて配置されている。この間隔L3を電極間距離L3とする。電極間距離L3は例えば0.5mm〜3mmであることが好ましい。」との記述がある(0026段落を参照)。   Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 2004-242242 discloses an electrode for in-liquid plasma that generates plasma in a liquid, including a conductive wire 12 and an insulating member 14 that covers the outer periphery of the conductive wire 12, and the insulating member 14 is the insulating member. The tip end surface 14a of the conductive wire 12 is formed so as to project more toward the tip end side than the tip end surface 12a of the conductive wire 12, and between the inner peripheral surface 14b of the insulating member 14 and the outer peripheral surface 12b of the conductive wire 12. Describes an electrode 10A for in-liquid plasma (FIG. 2) in which an interval d is slidable for the conductive wire 12 (see FIG. 2), and "a tip surface 12a of the conductive wire 12 of the electrode for in-liquid plasma 10A" is described. And the front end surface 12a of the conductive wire 12 of the counter electrode 10B are arranged with a predetermined gap L3. This gap L3 is defined as an inter-electrode distance L3. The inter-electrode distance L3 is, for example, 0.5 mm to 3 mm. Is preferred. ” There is a predicate (see the 0026 paragraph).

特許文献3には、「第1の電極104は、両端が開口している形状(より具体的には円筒状のような筒状)であり、一方の端部の開口部には気体供給装置としてのポンプ105が接続される。ポンプ105により、第1の電極104の他方の端部の開口部より処理槽109内に気体が供給される。処理槽109の外部から供給される気体は、空気、He、Ar、またはOなどである。(0011段落)」との記載や、図6の説明において「第2の電極202の一部が気泡206に接するか、第2の電極202の一部が気泡206の内部に位置するように配置されている(0056段落)」との記載がある。 Patent Document 3 states that "the first electrode 104 has a shape in which both ends are open (more specifically, a tubular shape such as a cylindrical shape), and the gas supply device is provided in the opening at one end. A gas is supplied into the processing bath 109 from the opening at the other end of the first electrode 104 by the pump 105. The gas supplied from the outside of the processing bath 109 is Air, He, Ar, or O 2 etc. (paragraph 0011) ”or“ in the description of FIG. 6, a part of the second electrode 202 is in contact with the bubble 206, or It is arranged so that a part thereof is located inside the bubble 206 (paragraph 0056). "

非特許文献1は、高圧ノズルに関し「スタンドオフ距離の増大により、壊食量はノズル近傍(第1ピーク)と下流側(第2ピーク)の二つのピークを有する」との記述がある(図14を参照)。
非特許文献2には高圧ノズルに関し「スタンドオフ距離sをノズル出口直径dで無次元化した量s/dを横軸にとり、各スタンドオフ距離におけるアルミニウム試験片のキャビテーションジェットによる質量減少量を測定した」との記述がある(図15を参照)。
Non-Patent Document 1 describes a high-pressure nozzle as "the erosion amount has two peaks near the nozzle (first peak) and on the downstream side (second peak) due to an increase in the standoff distance" (FIG. 14). See).
In Non-Patent Document 2, regarding a high-pressure nozzle, “the standoff distance s is made dimensionless by the nozzle outlet diameter d, the amount s / d is plotted on the horizontal axis, and the amount of mass reduction of the aluminum test piece by the cavitation jet at each standoff distance is measured. Has been performed ”(see FIG. 15).

特開2016−107196号公報JP, 2016-107196, A 特開2014−167880号公報JP, 2014-167880, A 特許第5362934号公報Japanese Patent No. 5362934

祖山 均、“キャビテーション噴流による材料試験・表面改質における支配因子”日本ウォータージェット学会 編,噴流工学第15巻第2号(1998年)31−37頁Hitoshi Iyama, "Governing Factors in Material Testing and Surface Modification by Cavitation Jet", Japan Society of Water Jet, Vol.15, No.2 (1998) 31-37 小林 陵二,他、“キャビテーションジェット特性に対するノズル仕上げ精度の影響”日本ウォータージェット学会 編,噴流工学第15巻第3号(1998年)4−8頁Ryoji Kobayashi, et al., “Effect of Nozzle Finishing Accuracy on Cavitation Jet Characteristics,” Japan Society for Water Jet, Vol.15, No.3 (1998), pages 4-8.

しかしながら、特許文献1,2,3、非特許文献1,2記載の方法であっても、ナノ粒子を安定して得るには未だ解決すべき課題が多い。すなわち、高圧湿式噴射型微粒化装置および液中プラズマ発生装置を備えた複合微粒化装置では、高圧湿式噴射によって材料の分散を行い、液中プラズマによって材料の表面改質を行うことで効率的な微粒化を行っているが、その表面改質作用や微細化効果は限定的である。また分散に最適な表面状態は材料の種類によって異なるため、表面改質法もそれに応じて変更する必要があった。   However, even with the methods described in Patent Documents 1, 2, 3 and Non-Patent Documents 1, 2, there are still many problems to be solved in order to stably obtain nanoparticles. That is, in a composite atomizer equipped with a high-pressure wet jet atomizer and a submerged plasma generator, the material is dispersed by high-pressure wet jet, and the surface of the material is reformed by submerged plasma, which is effective. Although the particles are atomized, their surface modifying effect and atomizing effect are limited. Further, since the optimum surface condition for dispersion varies depending on the type of material, it is necessary to change the surface modification method accordingly.

そこで本発明は、液中プラズマ発生装置により発生するプラズマが、微粒子の凝集体が含有された原料液中で凝集体の表面改質を行い、表面改質後の粒子表面は、電気的に反発しやすい状態となる性質を利用し、液中プラズマによる表面改質を付加した高圧湿式微粒化装置を提供する。   Therefore, in the present invention, the plasma generated by the submerged plasma generator performs surface modification of the agglomerates in the raw material liquid containing the agglomerates of fine particles, and the particle surfaces after the surface modification are electrically repelled. To provide a high-pressure wet atomization device which utilizes a property that makes it easy to perform, and which has been subjected to surface modification by in-liquid plasma.

本発明の目的は、高圧湿式噴射によるキャビテーション気泡を主に用いる液中プラズマチャンバーにおいて、表面改質を行うとともに、液中プラズマを効率よく発生することができ、材料の分散を促進し、効率的な微粒化を行うことができる方法及び装置を提供することにある。
また、材料毎に分散に適した表面改質を行うことで、従来よりも効率的な微粒化を行うことができる方法及び装置を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to perform surface modification in an in-liquid plasma chamber mainly using cavitation bubbles by high-pressure wet injection, to efficiently generate in-liquid plasma, to promote material dispersion, and to improve efficiency. It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus capable of performing fine atomization.
Another object of the present invention is to provide a method and an apparatus capable of performing atomization more efficiently than before by performing surface modification suitable for dispersion for each material.

本願発明者は、キャビテーションの気泡だけによるプラズマ発生だけでなく、他からの空気供給も追加することでプラズマがより多く発生し、粒子分散の効率が上がる事実から、高圧噴射する高圧噴射処理装置と液中プラズマ発生装置とが組み合わされた湿式微粒化装置に関し、電極間距離や原料溶液温度の制御に加えて、ガス供給を行うことで、従来装置よりも、液中プラズマの発生効率を高めることができ、材料毎に分散に適した表面改質や微粒化の向上が図られる知見を得て、本願発明を完成するに至った。   The inventor of the present application, in addition to the generation of plasma only by cavitation bubbles, more plasma is generated by adding air supply from other sources, resulting in the fact that the efficiency of particle dispersion is increased, and thus a high-pressure injection processing device for high-pressure injection is used. Regarding a wet atomization device combined with an in-liquid plasma generator, by increasing gas supply in addition to controlling the distance between electrodes and the temperature of the raw material solution, it is possible to increase the efficiency of in-liquid plasma generation compared to conventional devices. The present invention has been completed by obtaining the knowledge that surface modification suitable for dispersion and improvement of atomization can be achieved for each material.

本発明の湿式微粒化装置は、チャンバー内に設けられた高圧ノズルから高圧噴射する高圧噴射処理装置と、液中プラズマ発生装置とが組み合わされ、チャンバー内に前記液中プラズマ発生装置の中空形状の電極が対向配置され、前記中空形状の電極からチャンバー内にガスを供給するためのガス供給手段が配置されている構成であり、前記高圧噴射処理装置の高圧ノズルから原料溶液を噴射させて、プラズマ発生区域に前記高圧噴射によるキャビテーションを及ばせるとともに、前記ガス供給手段により前記ガスを供給して前記中空形状の電極内を通過させ、対向する前記中空形状の電極に向けて前記ガスを噴射させてから、前記中空形状の電極にパルス電圧を印加させて液中プラズマを発生させるものであり、チャンバー内で前記中空形状の電極に原料溶液で満たした状態にし、かつ、溶液を還流させるポンプを備えて、前記高圧噴射処理装置の高圧ノズルの高圧噴射し前記液中プラズマ処理する作業を複数回繰り返すことを特徴とするThe wet atomization device of the present invention is a combination of a high-pressure injection processing device for high-pressure injection from a high-pressure nozzle provided in a chamber and a submerged plasma generator, and has a hollow shape of the submerged plasma generator in the chamber. The electrodes are arranged to face each other, and a gas supply means for supplying a gas from the hollow electrode into the chamber is arranged. A high-pressure nozzle of the high-pressure injection processing apparatus injects a raw material solution to generate plasma. While causing cavitation by the high-pressure injection to the generation area, the gas is supplied by the gas supply means to pass through the hollow-shaped electrode, and the gas is injected toward the facing hollow-shaped electrode. To generate a plasma in the liquid by applying a pulse voltage to the hollow-shaped electrode. In a state filled with the raw material solution to the electrode, and comprises a pump for recirculating the solution, and high-pressure injection of high-pressure nozzles of the high-pressure injection apparatus and repeating a plurality of times the task of the liquid during plasma processing.

本発明によれば、液中プラズマを効率よく発生することができ、材料の分散、表面改質を行うことで効率的な微粒化を行うことができる。
本発明によれば高圧式噴射型微粒化装置による微粒化だけでは得られないナノサイズ粒子の獲得を行うことができる。本発明によれば微粒化速度が上昇し、生産効率を上昇させることができる。
本発明によれば化粧品、食品および医薬品原料の微粒化においては、微粒化と同時にプラズマによる菌の不活化、滅菌効果が期待できる。
本発明の湿式微粒化装置及び方法は、高圧噴射し前記液中プラズマ処理する作業を複数回繰り返すことが好ましく、これにより上記の効果を向上させることができる。
According to the present invention, in-liquid plasma can be efficiently generated, and efficient atomization can be performed by performing material dispersion and surface modification.
According to the present invention, it is possible to obtain nano-sized particles that cannot be obtained only by atomization with a high-pressure jet atomizer. According to the present invention, the atomization rate can be increased and the production efficiency can be increased.
According to the present invention, in the atomization of cosmetics, foods, and pharmaceutical raw materials, it is possible to expect the inactivation of bacteria and sterilization effect by plasma at the same time as atomization.
In the wet atomization apparatus and method of the present invention, it is preferable that the operation of high-pressure injection and plasma treatment in the liquid is repeated a plurality of times, whereby the above effects can be improved.

本発明の湿式微粒化装置は、電極は中空管であることを特徴とする。
本発明の湿式微粒化方法は、チャンバー内に設けられた高圧ノズルから高圧噴射する高圧噴射処理装置と、液中プラズマ発生装置とが組み合わされ、チャンバー内に液中プラズマ発生装置の中空形状の電極が対向配置され、電極からチャンバー内にガスを供給するためのガス供給手段が配置されている構成であり、高圧噴射処理装置の高圧ノズルから原料溶液を噴射させるとともに、ガス供給手段によりガスを供給して電極内を通過させ、対向する電極に向けてガスを噴射させてから、電極にパルス電圧を印加させて液中プラズマを発生させ、プラズマ発生区域に高圧噴射によるキャビテーションを及ばせることを特徴とする。
本発明の湿式微粒化方法は、ガスは、空気または窒素とすることを特徴とする。
The wet atomization apparatus of the present invention is characterized in that the electrodes are hollow tubes.
The wet atomization method of the present invention is a combination of a high-pressure injection processing device for high-pressure injection from a high-pressure nozzle provided in a chamber and a submerged plasma generator, and a hollow electrode of the submerged plasma generator in the chamber. Are opposed to each other, and gas supply means for supplying gas into the chamber from the electrodes are arranged. The raw material solution is injected from the high pressure nozzle of the high pressure injection processing apparatus, and the gas is supplied by the gas supply means. After passing through the inside of the electrode and injecting gas toward the opposing electrode, a pulse voltage is applied to the electrode to generate in-liquid plasma, and cavitation by high-pressure injection can be applied to the plasma generation area. And
The wet atomization method of the present invention is characterized in that the gas is air or nitrogen.

本発明によれば電極が中空管となっており、対向配置された中空形状(パイプ状)の電極内をガスが通過する構成であり、対向する電極に向けて前記ガスを噴射させ、電極にパルス電圧を印加させて液中プラズマを発生させるため、プラズマ発生部位と同じ箇所に効率的にガスが供給することができ、表面改質を効率的に行うことができる。
本発明によればガスの種類を変更することで微粒化時の粒子のメジアン径(粒子サイズ)を調節可能である。
本発明によればガスの種類を変更することで所望の表面改質を行うことができる。例えば、ガスとして窒素を使用することで窒素プラズマ化を行うことができる。窒素プラズマは、物質表面を窒化することで物質表面の硬化作用が期待できる。また、酸素を使用する酸素プラズマでは、物質表面の親水化作用が期待できる。またフッ素化合物系のガスを使用することでフッ素を含むプラズマ処理が可能となり、物質表面の疎水化作用が期待できる。
According to the present invention, the electrode is a hollow tube, and the gas passes through the hollow-shaped (pipe-shaped) electrodes that are arranged to face each other. Since a pulse voltage is applied to the substrate to generate in-liquid plasma, the gas can be efficiently supplied to the same site as the plasma generation site, and the surface modification can be efficiently performed.
According to the present invention, the median diameter (particle size) of particles during atomization can be adjusted by changing the type of gas.
According to the present invention, desired surface modification can be performed by changing the type of gas. For example, nitrogen plasma can be formed by using nitrogen as a gas. Nitrogen plasma can be expected to cure the surface of the material by nitriding the surface of the material. In addition, oxygen plasma using oxygen can be expected to have a hydrophilic effect on the surface of the substance. Further, by using a fluorine compound-based gas, it becomes possible to perform plasma treatment containing fluorine, and a hydrophobizing effect on the surface of the substance can be expected.

本発明の湿式微粒化方法は、電極間距離を1mm以上10mm以下としてプラズマを発生させることを特徴とする。
本発明の湿式微粒化方法は、電極間距離を1mm〜10mm間で変更することにより、原料溶液に応じてOラジカルおよびOHラジカルのそれぞれの発生量を制御することを特徴とする。
The wet atomization method of the present invention is characterized by generating plasma with an interelectrode distance of 1 mm or more and 10 mm or less.
The wet atomization method of the present invention is characterized in that the generation amount of each of O radicals and OH radicals is controlled according to the raw material solution by changing the distance between electrodes between 1 mm and 10 mm.

本発明によれば、プラズマ発生部にある電極間距離の制御で生成するラジカル種をコントロールし、材料毎に分散に適した表面改質を行うことで、従来よりも効率的な微粒化を行うことができる。   According to the present invention, the radical species generated by controlling the distance between the electrodes in the plasma generation part are controlled, and the surface modification suitable for dispersion is performed for each material, so that atomization is performed more efficiently than before. be able to.

本発明の湿式微粒化装置は、対向する両側の電極からガスを供給するガス供給手段を備えることを特徴とする。
本発明の湿式微粒化方法は、電極を同軸上に対向配置して、ガスが中空形状の電極内を通過するようにし、ガスが同軸上を通るようにして互いに対向噴射させ、対向衝突させてから、電極にパルス電圧を印加させて同軸上に液中プラズマを発生させ、プラズマ発生区域に高圧噴射によるキャビテーションを及ばせることを特徴とする。
The wet atomization apparatus of the present invention is characterized by comprising gas supply means for supplying gas from the electrodes on both sides facing each other.
In the wet atomization method of the present invention, the electrodes are coaxially opposed to each other so that the gas passes through the hollow-shaped electrode, and the gases are ejected opposite to each other so that the gas passes coaxially, thereby causing the opposite collision. Therefore, a pulsed voltage is applied to the electrodes to coaxially generate in-liquid plasma, and cavitation due to high-pressure injection is exerted on the plasma generation area.

本発明によれば、対向する両側の電極からガスを供給することで分散効果が向上する。また電極を同軸上に対向配置して、ガスを中空形状の電極内を通過させることで、ガスが同軸上を通るように対向噴射され、ガスが対向衝突するのでより効果的に分散を行うことができる。さらに同軸上に液中プラズマを発生させて高圧噴射によるキャビテーションを及ばせることができるので分散効果が向上する。   According to the present invention, the dispersion effect is improved by supplying the gas from the electrodes on both sides facing each other. In addition, the electrodes are coaxially opposed to each other, and the gas is passed through the hollow-shaped electrode, so that the gas is jetted oppositely so as to pass coaxially and the gas collides with each other, so that the gas is more effectively dispersed. You can Furthermore, since plasma in liquid can be generated coaxially and cavitation due to high-pressure injection can be exerted, the dispersion effect is improved.

本発明によれば、高圧湿式噴射によるキャビテーション気泡を主に用いる液中プラズマチャンバーにおいて、液中プラズマを効率よく発生することができ、材料の分散、表面改質を行うことで効率的な微粒化を行うことができる。
本発明によれば、供給するガスに応じて、窒素プラズマ化、親水化、疎水化等の表面改質を行うことができる。
本発明によれば、プラズマ発生部にある電極間距離の制御で、生成するラジカル種をコントロールし、材料毎に分散に適した表面改質を行うことで、従来よりも効率的な微粒化を行うことができる。
According to the present invention, an in-liquid plasma can be efficiently generated in an in-liquid plasma chamber mainly using cavitation bubbles by high pressure wet injection, and efficient atomization can be achieved by performing material dispersion and surface modification. It can be performed.
According to the present invention, surface modification such as nitrogen plasmaization, hydrophilization, and hydrophobization can be performed depending on the supplied gas.
According to the present invention, by controlling the distance between electrodes in the plasma generation part, the generated radical species are controlled, and surface modification suitable for dispersion is performed for each material, resulting in more efficient atomization than in the past. It can be carried out.

本発明の実施形態の湿式微粒化装置の概略構成を例示するブロック図である。It is a block diagram which illustrates the schematic structure of the wet atomization apparatus of embodiment of this invention. 上記実施形態に係る高圧ノズル及びチャンバーを例示する構造図である。FIG. 3 is a structural diagram illustrating a high pressure nozzle and a chamber according to the above embodiment. 上記実施形態に係る高圧ノズル及びチャンバーの傾斜角度を例示する構造図である。It is a structural diagram which illustrates the inclination angle of a high pressure nozzle and a chamber concerning the above-mentioned embodiment. 上記実施形態に係るチャンバーの要部拡大図である。It is a principal part enlarged view of the chamber which concerns on the said embodiment. 上記実施形態に係る間隔調整手段と電極間距離調整方法を説明する要部拡大図である。It is a principal part enlarged view explaining the space | interval adjustment means and electrode distance adjustment method which concern on the said embodiment. 上記実施形態に係る液中プラズマ発生装置が金属製の場合に生じる液中プラズマ発生箇所を例示する要部拡大図である。It is a principal part enlarged view which illustrates the submerged plasma generation location which arises when the submerged plasma generator which concerns on the said embodiment is made of metal. 上記実施形態に係る別の高圧ノズル及びチャンバーを例示する構造図である。FIG. 6 is a structural diagram illustrating another high pressure nozzle and chamber according to the above embodiment. 上記実施形態に係る別の高圧ノズル及びチャンバーを例示する構造図である。FIG. 6 is a structural diagram illustrating another high pressure nozzle and chamber according to the above embodiment. 本発明の実施形態の製造手順を例示する製造工程フロー図である。It is a manufacturing-process flowchart which illustrates the manufacturing procedure of embodiment of this invention. 実施例2に係る各実験条件で処理された試料の粒度分布図である。5 is a particle size distribution chart of a sample processed under each experimental condition according to Example 2. FIG. 実施例3に係る各実験条件で処理された試料の粒度分布図である。5 is a particle size distribution chart of a sample processed under each experimental condition according to Example 3. FIG. 実施例5に係る電極対を原料IN側に向けて斜向配置した高圧ノズル及びチャンバーを例示する構造図である。FIG. 9 is a structural diagram illustrating a high pressure nozzle and a chamber in which an electrode pair according to Example 5 is obliquely arranged toward the raw material IN side. 実施例5に係る電極対を原料OUT側に向けて斜向配置した高圧ノズル及びチャンバーを例示する構造図である。FIG. 10 is a structural diagram illustrating a high pressure nozzle and a chamber in which an electrode pair according to Example 5 is obliquely arranged toward the raw material OUT side. 正規化スタンドオフ距離と壊食量との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the normalized standoff distance and the amount of erosion. 正規化スタンドオフ距離と壊食量との関係を示す別のグラフである。7 is another graph showing the relationship between the normalized standoff distance and the amount of erosion.

本発明を実施するための形態を以下に説明する。   Modes for carrying out the present invention will be described below.

(実施の形態)
本実施の形態の原料について説明する。本発明において、原料は微粒子の凝集体である。原料としては、金属微粒子、金属酸化物微粒子、ナノファイバー、その他既知の微粒子が挙げられる。金属酸化物の原料としては、酸化チタン、チタン酸バリウム、フェライト、アルミナ、シリカ、ジルコニア、その他既知の金属酸化物微粒子の凝集体が挙げられる。ナノファイバーとしては、バイオマス原料(生物由来の高分子、特に水に難溶性の高分子原料)であるセルロース、キチン、キトサン、シルク、その他既知のバイオマスナノファイバーが挙げられる。その他既知の微粒子としては、例えばカーボンナノチューブ(Carbon nanotube、CNT)が挙げられる。また本発明の微粒化方法及び装置の用途としては、医薬品、電子部品、顔料、化粧品、食品、農薬等、各種材料分野の原料の微粒化などがある。例えば医薬品原料としては、フェニトイン、水酸化マグネシウム、カフェイン、炭酸カルシウム、ビドロキシプロピルセルロース、ステアリン酸マグネシウム、アセトアミノフェインの凝集体が挙げられる。また微粒子に対して少なくとも静電反発作用または立体障害作用のいずれか一方の作用を有する添加剤を添加してもよい。
本発明に係る高圧噴射処理装置で原料を高圧噴射処理すると、例えばバイオマス原料は繊維の長さを保ったまま繊維同士の絡まりがほどけて細くなる。そして、前記高圧噴射処理装置の噴射圧力や処理回数などの処理条件を変えることで、繊維の切断もしくは分子量を低下させることが可能である。本発明において、ナノファイバーとは、繊維の幅がナノサイズになったものを意味する。
(Embodiment)
The raw materials of this embodiment will be described. In the present invention, the raw material is an aggregate of fine particles. Examples of the raw material include metal fine particles, metal oxide fine particles, nanofibers, and other known fine particles. Examples of the raw material of the metal oxide include titanium oxide, barium titanate, ferrite, alumina, silica, zirconia, and other known metal oxide fine particle aggregates. Examples of the nanofibers include cellulose, chitin, chitosan, silk, and other known biomass nanofibers, which are biomass raw materials (biologically-derived polymers, particularly water-insoluble polymer raw materials). Other known fine particles include, for example, carbon nanotubes (CNTs). Further, applications of the atomization method and apparatus of the present invention include atomization of raw materials in various material fields such as pharmaceuticals, electronic parts, pigments, cosmetics, foods and agricultural chemicals. For example, examples of the drug raw material include aggregates of phenytoin, magnesium hydroxide, caffeine, calcium carbonate, bidroxypropyl cellulose, magnesium stearate, and acetaminophen. Further, an additive having at least one of an electrostatic repulsion action and a steric hindrance action to the fine particles may be added.
When the raw material is subjected to the high-pressure injection treatment by the high-pressure injection treatment apparatus according to the present invention, for example, the biomass raw material becomes entangled and thinned while keeping the length of the fibers. Then, by changing processing conditions such as the injection pressure of the high-pressure injection processing device and the number of times of processing, it is possible to cut the fibers or reduce the molecular weight. In the present invention, the nanofiber means a fiber having a nanosize width.

本発明において、原料溶液10は粒子の凝集体が含有された液体である。原料溶液10の溶媒は水、IPA若しくは既知の水溶液である。   In the present invention, the raw material solution 10 is a liquid containing an aggregate of particles. The solvent of the raw material solution 10 is water, IPA or a known aqueous solution.

本実施の形態の湿式微粒化装置100について説明する。図1は、本発明の実施形態の湿式微粒化装置100の概略構成を示すブロック図である。   Wet atomization apparatus 100 of the present embodiment will be described. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a wet atomization apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.

本実施形態の湿式微粒化装置100は、粒子の凝集体が含有された原料溶液10を高圧噴射するための高圧ノズル41と、電極31,32を備えたプラズマ発生装置160とから構成され、高圧ノズル41はチャンバー40内に設けられ、電極31,32はチャンバー40内に対向配置され、かつ高圧噴射によるキャビテーションが電極31,32間のプラズマ発生区域に及ぶ位置に配置される湿式微粒化装置100であり、電極31,32には、それぞれ対向する電極32,31に向けてガスを供給・噴射するガス供給手段180を備える(図1)。ガス供給手段180は、バルブ181を有し、バルブ181の開動作により対向する両側の電極31,32からガスを供給する。使用するガスは特に限定はされず、例えば空気または窒素等である。なお符号80は液中プラズマ処理を行った溶液を還流させるポンプである。   The wet atomization apparatus 100 of the present embodiment includes a high pressure nozzle 41 for high pressure injection of the raw material solution 10 containing an aggregate of particles, and a plasma generator 160 including electrodes 31 and 32. The nozzle 41 is provided in the chamber 40, the electrodes 31 and 32 are arranged to face each other in the chamber 40, and the wet atomization apparatus 100 is arranged at a position where cavitation due to high-pressure injection reaches a plasma generation region between the electrodes 31 and 32. The electrodes 31 and 32 are provided with gas supply means 180 for supplying and injecting gas toward the electrodes 32 and 31 facing each other (FIG. 1). The gas supply unit 180 has a valve 181, and supplies gas from the electrodes 31 and 32 on opposite sides by the opening operation of the valve 181. The gas used is not particularly limited and is, for example, air or nitrogen. Reference numeral 80 is a pump for refluxing the solution subjected to the in-liquid plasma treatment.

高圧噴射処理装置152は、高圧ポンプ102を油圧駆動及び制御する油圧発生及び制御部101と、原料溶液10を投入する原料タンク103と、原料溶液10を加圧する高圧ポンプ102と、投入され加圧された原料溶液10内の粒子1aを噴射させ加速して衝突させることで粒子1aを微細化するとともに分散させるチャンバー40と、処理液を冷却する熱交換器105からなる。なお高圧噴射処理装置152としては、例えば株式会社スギノマシンが開発したウォータージェットを用い、高圧噴射の圧力を100〜245MPaとし、噴射速度は、440〜700m/sとして、前記原料溶液10を高圧ノズル41より高圧噴射することによって、微粒化と分散を行うことが考えられるが、これに限定はされない。   The high-pressure injection processing device 152 includes a hydraulic pressure generation and control unit 101 for hydraulically driving and controlling the high-pressure pump 102, a raw material tank 103 for charging the raw material solution 10, a high pressure pump 102 for pressurizing the raw material solution 10, and a high pressure injection and pressurization. It comprises a chamber 40 for spraying and accelerating the particles 1a in the raw material solution 10 to make the particles 1a fine and to disperse them, and a heat exchanger 105 for cooling the treatment liquid. As the high-pressure injection processing device 152, for example, a water jet developed by Sugino Machine Co., Ltd. is used, the pressure of the high-pressure injection is 100 to 245 MPa, the injection speed is 440 to 700 m / s, and the raw material solution 10 is a high pressure nozzle. It is possible to atomize and disperse by injecting at a higher pressure than 41, but it is not limited to this.

プラズマ発生装置160は、プラズマ発生電源30と電極31,32とを備える。チャンバー40の液中にはプラズマ電極31,32が対向配置され、それぞれプラズマ発生電源30と電気接続されている。   The plasma generator 160 includes a plasma generating power supply 30 and electrodes 31 and 32. Plasma electrodes 31 and 32 are arranged to face each other in the liquid in the chamber 40, and are electrically connected to the plasma generating power source 30, respectively.

(本実施形態の湿式微粒化方法)
本実施形態は、チャンバー40と、該チャンバー40内に設けられた高圧ノズル41から高圧噴射する高圧噴射処理装置152と、液中プラズマ発生装置160とを組み合わせている(図1)。そして、高圧噴射によるキャビテーションが電極31,32間のプラズマ発生区域に及ぶようにチャンバー40内に液中プラズマ発生装置160の中空形状の電極31,32が対向配置されており、前記電極31,32からチャンバー40内にガスを供給するためのガス供給手段180が配置された構成とされている。本実施形態の湿式微粒化方法では、高圧噴射処理装置152の高圧ノズル41から原料溶液10を噴射させるとともに、ガス供給手段180によりガスを供給して電極31,32内を通過させる。
(Wet atomization method of the present embodiment)
In the present embodiment, a chamber 40, a high-pressure injection processing device 152 for high-pressure injection from a high-pressure nozzle 41 provided in the chamber 40, and an in-liquid plasma generation device 160 are combined (FIG. 1). The hollow electrodes 31 and 32 of the submerged plasma generator 160 are arranged opposite to each other in the chamber 40 so that the cavitation due to the high-pressure jet reaches the plasma generation area between the electrodes 31 and 32. The gas supply means 180 for supplying the gas into the chamber 40 is disposed. In the wet atomization method of the present embodiment, the raw material solution 10 is jetted from the high pressure nozzle 41 of the high pressure jet processing apparatus 152, and gas is supplied by the gas supply means 180 to pass through the electrodes 31, 32.

図2は、本実施形態に係る湿式微粒化装置100の高圧ノズル41及びチャンバー40の構造図である。チャンバー40内では原料溶液10の液中プラズマ処理が行われる。   FIG. 2 is a structural diagram of the high pressure nozzle 41 and the chamber 40 of the wet atomization apparatus 100 according to this embodiment. In-chamber plasma treatment of the raw material solution 10 is performed in the chamber 40.

電極31,32は中空管とされており、電極31と電極32とは同軸A上に対向配置されている(図2)。図1に示したガス供給手段180から供給されたガスは二手に分かれて、中空形状の電極31,32内を通過するように構成されている(図2)。その後、対向する電極32,31に向けてガスを噴射させる。すなわち電極31内を通過したガスは、電極31の中空管出口から電極32へ向けて噴射されることでチャンバー内に供給され、電極32内を通過したガスは、電極32の中空管出口から電極31へ向けて噴射されることでチャンバー内に供給される。電極31,32内から対向噴射されたガスは、共に同軸A上を通るようにして噴射され、プラズマ発生区域で対向衝突する。そして、電極31,32にパルス電圧を印加させて液中プラズマを発生させ、プラズマ発生区域に前記高圧噴射によるキャビテーションを及ばせる。このようにして、高圧ノズル41から原料溶液10を高圧噴射することでキャビテーションを生じさせるとともに、ガス供給されているプラズマ発生区域にそのキャビテーションを及ばせることで原料溶液10を液中プラズマ処理する。ガス供給下で液中プラズマ処理された原料溶液10は、噴流受け40aで受け止められた後、出口42から排出される。高圧噴射して液中プラズマ処理する作業は複数回繰り返す。なお符号P1はプラズマ放電を模式的に示している。符号C1はキャビテーションの気泡であり、符号D1は供給されたガスの気泡である。   The electrodes 31 and 32 are hollow tubes, and the electrodes 31 and 32 are arranged on the same axis A so as to face each other (FIG. 2). The gas supplied from the gas supply means 180 shown in FIG. 1 is divided into two parts so as to pass through the hollow electrodes 31, 32 (FIG. 2). Then, the gas is ejected toward the electrodes 32, 31 facing each other. That is, the gas that has passed through the electrode 31 is supplied into the chamber by being ejected from the hollow tube outlet of the electrode 31 toward the electrode 32, and the gas that has passed through the electrode 32 is the hollow tube outlet of the electrode 32. It is supplied into the chamber by being ejected from the electrode toward the electrode 31. Gases injected oppositely from inside the electrodes 31, 32 are injected so as to pass on the same axis A and collide oppositely in the plasma generation area. Then, a pulse voltage is applied to the electrodes 31 and 32 to generate in-liquid plasma, and cavitation due to the high-pressure injection is exerted on the plasma generation area. In this way, cavitation is caused by high-pressure injection of the raw material solution 10 from the high-pressure nozzle 41, and the raw material solution 10 is subjected to in-liquid plasma treatment by causing the cavitation to reach the plasma generation area supplied with gas. The raw material solution 10 that has been subjected to the in-liquid plasma treatment under the gas supply is received by the jet flow receiver 40 a and then discharged from the outlet 42. The work of high-pressure injection and plasma treatment in liquid is repeated a plurality of times. Note that the symbol P1 schematically shows plasma discharge. Reference numeral C1 is a cavitation bubble, and reference numeral D1 is a supplied gas bubble.

図3は湿式微粒化装置100の高圧ノズル41及びチャンバー40の構造図であり、高圧ノズル41から噴射される原料溶液10の噴射方向について説明するための図である。   FIG. 3 is a structural diagram of the high pressure nozzle 41 and the chamber 40 of the wet atomizer 100, and is a diagram for explaining the injection direction of the raw material solution 10 injected from the high pressure nozzle 41.

湿式微粒化装置100の高圧ノズル41の噴射方向は、好ましくは傾斜角度αが5度から20度、より好ましくは傾斜角度αが10〜15度とする。傾斜角度αとは水平面Lと噴射方向Mとのなす角であり、例えば水平面Lと噴射方向Mが同じであれば0度であり、水平面Lと噴射方向Mが垂直であれば90度である。   The injection direction of the high-pressure nozzle 41 of the wet atomizer 100 is preferably such that the inclination angle α is 5 to 20 degrees, more preferably the inclination angle α is 10 to 15 degrees. The inclination angle α is an angle formed by the horizontal plane L and the jetting direction M, for example, 0 degree when the horizontal plane L and the jetting direction M are the same, and 90 degrees when the horizontal plane L and the jetting direction M are vertical. .

キャビテーション噴流の支配因子であるキャビテーション係数σは、キャビテーション噴流のようなノズル(オリフィス流)の場合には、ノズル上流側圧力(チャンバー40内の上流側圧力)Po、ノズル下流側圧力(チャンバー40内の下流側圧力)Pa、および原料溶液10の飽和蒸気圧Pvから以下の式1のように定義される。   In the case of a nozzle (orifice flow) such as a cavitation jet, the cavitation coefficient σ, which is the controlling factor of the cavitation jet, is the nozzle upstream pressure (upstream pressure in the chamber 40) Po, the nozzle downstream pressure (in the chamber 40). Downstream pressure) Pa and the saturated vapor pressure Pv of the raw material solution 10 are defined by the following equation 1.

(式1)
σ=((Pa−Pv)/(Po−Pa))≒Pa/Po
(Equation 1)
σ = ((Pa−Pv) / (Po−Pa)) ≈Pa / Po

なおキャビテーション噴流では、Po>>Pa>>Pvであるため、式1のように、キャビテーション係数σ≒ノズル下流側圧力Pa/ノズル上流側圧力Poと簡略化できる。   In the cavitation jet, since Po >> Pa >> Pv, cavitation coefficient σ≈nozzle downstream pressure Pa / nozzle upstream pressure Po can be simplified as shown in Equation 1.

傾斜角度αを90度(垂直方向)として噴射方向Mを傾けた場合、流体がチャンバー内から抜けにくくなるため圧力がこもる。すなわち、傾斜角度αが大きくなるとノズル下流側圧力Paが大きくなり、キャビテーション係数が大きくなる。このようにしてキャビテーションが発生しにくくなるため気泡が発生しにくくなる。一方で傾斜角度αを0度(水平方向)とした場合、流体は流れやすく水雰囲気において発生するはずの気泡が発生しにくくなる。以上のような理由から傾斜角度αは好ましくは5度から20度、より好ましくは10〜15度とする。   When the jetting direction M is tilted with the tilt angle α set to 90 degrees (vertical direction), the fluid is hard to escape from the chamber, and the pressure is retained. That is, as the inclination angle α increases, the nozzle downstream pressure Pa increases and the cavitation coefficient increases. In this way, cavitation is less likely to occur and bubbles are less likely to occur. On the other hand, when the inclination angle α is 0 degree (horizontal direction), the fluid easily flows, and the bubbles that should be generated in the water atmosphere are less likely to be generated. For the above reasons, the inclination angle α is preferably 5 to 20 degrees, more preferably 10 to 15 degrees.

(本実施形態の電極配置について)
本発明の湿式微粒化装置100は、図2に示すように電極間距離S1を制御することができる間隔調整手段33,34を備えることが好ましい。プラズマ発生部にある電極間距離S1の制御により、生成するラジカル種をコントロールし、材料毎に分散に適した表面改質を行うことで、従来よりも効率的な微粒化を行うことができる。
(Regarding the electrode arrangement of this embodiment)
It is preferable that the wet atomization apparatus 100 of the present invention includes interval adjusting means 33, 34 that can control the inter-electrode distance S1 as shown in FIG. By controlling the inter-electrode distance S1 in the plasma generation part, the generated radical species are controlled, and surface modification suitable for dispersion is performed for each material, whereby atomization can be performed more efficiently than in the past.

プラズマ電極31には間隔調整手段33が備えられ、対向配置されたプラズマ電極32との電極間距離S1を調節することができる(図2)。同様にして、プラズマ電極32には間隔調整手段が備えられ、対向配置されたプラズマ電極31との電極間距離S1を調節することができる。これにより原料溶液10に応じた微粒化を行うことができる。   The plasma electrode 31 is provided with a space adjusting means 33, which can adjust the inter-electrode distance S1 between the plasma electrode 31 and the plasma electrode 32 which is arranged oppositely (FIG. 2). Similarly, the plasma electrode 32 is provided with a gap adjusting means, and the inter-electrode distance S1 between the plasma electrode 32 and the plasma electrode 31 oppositely arranged can be adjusted. Thereby, atomization can be performed according to the raw material solution 10.

電極間距離S1は1mm以上10mm以下として電極を配置してプラズマを発生させ、プラズマ発生区域に、HラジカルおよびOHラジカルを生成させる。電極間距離S1を1mm〜10mm間で変更することにより、原料溶液10の種類に応じてOラジカルおよびOHラジカルのそれぞれの発生量を制御し、最適な微粒化条件とする。OラジカルおよびOHラジカルの発生量は制御されることが好ましく、これによって、原料溶液10のpHを制御でき、微粒化が促進されるため、原料溶液10の各種特性が変化する効果がある。セルロース溶液では原料の粒度、粘度、pHなどを変化させることができる。また酸化チタンやシリカやカーボンナノチューブでは原料の粒度、ゼータ電位、pHを変化させることができる。また、例えば、凝集力の強い粒子間や濡れ性の乏しい粒子であっても、高圧噴射し液中プラズマ処理する作業を複数回繰り返して段階的に微粒化することでナノサイズ粒子とすることが容易となる。   The electrode-to-electrode distance S1 is set to 1 mm or more and 10 mm or less to generate electrodes and generate plasma to generate H radicals and OH radicals in the plasma generation area. By changing the inter-electrode distance S1 between 1 mm and 10 mm, the respective amounts of O radicals and OH radicals generated are controlled in accordance with the type of the raw material solution 10 to obtain optimum atomization conditions. It is preferable to control the generation amount of O radicals and OH radicals, which can control the pH of the raw material solution 10 and promote atomization, which has the effect of changing various characteristics of the raw material solution 10. In the cellulose solution, the particle size, viscosity, pH, etc. of the raw material can be changed. With titanium oxide, silica, and carbon nanotubes, the particle size, zeta potential, and pH of the raw material can be changed. Further, for example, even between particles having strong cohesive force or particles having poor wettability, it is possible to make nano-sized particles by stepwise atomizing by repeating the operation of high-pressure jetting and plasma treatment in liquid a plurality of times. It will be easy.

原料溶液10がセルロースの場合、電極31,32の電極間距離S1を2mm以上10mm以下としてOHラジカルを生成させ、OHラジカル主体の反応によりセルロースの低分子化が起こることで微粒化させることが好ましい。
セルロース(セルロースナノファイバー)のような水素結合により高分子を形成している材料には、OHラジカルが有効であるため、液中プラズマの電極間距離S1は2mm以上が望ましい。
When the raw material solution 10 is cellulose, it is preferable that the distance S1 between the electrodes 31 and 32 is set to 2 mm or more and 10 mm or less to generate OH radicals, and the reaction of the OH radicals causes a lowering of the molecular weight of cellulose to be atomized. .
OH radicals are effective for materials forming polymers by hydrogen bonding such as cellulose (cellulose nanofibers), and therefore the inter-electrode distance S1 of in-liquid plasma is preferably 2 mm or more.

原料溶液10が酸化チタンの場合、電極31,32の電極間距離S1を1mm以上2mm以下としてHラジカルを生成させ、原料溶液10のpHが酸化チタンの等電点から酸性側にシフトさせることで酸化チタンの粒子表面が正電荷を帯びた状態に変化させ、粒子間に静電反発力が生じさせることで微粒化させることが好ましい。
原料溶液10がシリカの場合、電極31,32の電極間距離S1を2mm以上10mm以下としてOHラジカルを生成させ、原料溶液10のpHがシリカの等電点から塩基性側にシフトさせることでシリカの粒子表面が負電荷を帯びた状態に変化させ、粒子間に静電反発力が生じさせることで微粒化させることが好ましい。
酸化チタンやシリカのような金属酸化物は、材料固有の等電点毎に微粒化に効果的なラジカルが異なる。等電点をpH6に持つ酸化チタンでは微粒化には、Hラジカルが有効であるため、液中プラズマの電極間距離S1は2mm以下が望ましい。等電点をpH2〜3付近に持つシリカでは微粒化には、OHラジカルが有効であるため、液中プラズマの電極間距離S1は2mm以上とすることが望ましい。
When the raw material solution 10 is titanium oxide, the inter-electrode distance S1 between the electrodes 31 and 32 is set to 1 mm or more and 2 mm or less to generate H radicals, and the pH of the raw material solution 10 is shifted from the isoelectric point of titanium oxide to the acidic side. It is preferable that the particle surface of titanium oxide is changed to a positively charged state, and electrostatic repulsion force is generated between the particles to atomize the particles.
When the raw material solution 10 is silica, the electrode distance S1 between the electrodes 31 and 32 is set to 2 mm or more and 10 mm or less to generate OH radicals, and the pH of the raw material solution 10 is shifted from the isoelectric point of silica to the basic side. It is preferable that the surface of the particles is changed to a state of being negatively charged, and electrostatic repulsive force is generated between the particles to atomize the particles.
Metal oxides such as titanium oxide and silica have different radicals effective for atomization for each isoelectric point peculiar to the material. Since H radicals are effective in atomizing titanium oxide having an isoelectric point of pH 6, the inter-electrode distance S1 of in-liquid plasma is preferably 2 mm or less. Since OH radicals are effective for atomization in silica having an isoelectric point in the vicinity of pH 2 to 3, it is desirable to set the inter-electrode distance S1 of the in-liquid plasma to 2 mm or more.

原料溶液10がカーボンナノチューブ(CNT)の場合、電極31,32の電極間距離S1を1mm以上2mm以下としてHラジカルを生成させ、Hラジカルとカーボンナノチューブの間でラジカル置換反応を生じさせることで微粒化させることが好ましい。
材料表面に極性を持たず、水となじみが悪いCNTのような材料では、Hラジカルによる親水化が微粒化に有効であるため、液中プラズマの電極間距離S1は2mm以下が望ましい。
When the raw material solution 10 is carbon nanotubes (CNT), H radicals are generated by setting the inter-electrode distance S1 of the electrodes 31 and 32 to 1 mm or more and 2 mm or less, and a radical substitution reaction is caused between the H radicals and the carbon nanotubes to form fine particles. Preferably.
In a material such as CNT that does not have polarity on the surface of the material and is not well compatible with water, hydrophilization with H radicals is effective for atomization, and therefore the inter-electrode distance S1 of in-liquid plasma is preferably 2 mm or less.

図4は本実施の形態のチャンバー40の要部を拡大した図である。チャンバー40(プラズマチャンバー)は原料溶液10を高圧ノズル41から液中に噴射させ粒子を加速してキャビテーションC1を発生させ、出口から懸濁液20を排出させる構成であって、特に限定はされないが、好ましくは、高圧ノズル41としてオリフィスノズルを内蔵した高圧噴射処理装置152の一端と、液中プラズマ発生装置160の要部とを組み合わせてなるチャンバーとし、電極対31,32の電極間距離S1と、位置の調節をするための観察窓60を備える(図4)。   FIG. 4 is an enlarged view of a main part of the chamber 40 of this embodiment. The chamber 40 (plasma chamber) is configured to inject the raw material solution 10 into the liquid from the high-pressure nozzle 41 to accelerate particles to generate cavitation C1 and discharge the suspension 20 from the outlet, but is not particularly limited. Preferably, one end of a high-pressure injection processing device 152 having an orifice nozzle as the high-pressure nozzle 41 and a main part of the submerged plasma generation device 160 are combined into a chamber, and an electrode distance S1 of the electrode pair 31, 32 is set. , And an observation window 60 for adjusting the position (FIG. 4).

図5は本実施の形態の電極間距離調整手順を一例として示した図である。電極間距離調整手順は、まず高圧噴射処理装置152と液中プラズマ発生装置160が停止している状態で、懸濁液20のOUT側から中空形状の電極対31,32に向けてスケールバー70(基準棒)を挿入する。そして、観察窓60を覗きながらスケールバー70を電極対31,32の中間位置に配置し、スケールバー70に向けて電極対31,32を押圧する。そして、スケールバーを引き抜く。なお本実施の形態の間隔調整手段と電極間距離調整手順はこの内容に特に限定はされず、例えば、間隔調整手段により電極をスライドさせたり、間隔調整手段をノズル式としたりして電極間距離を調整してもよく、手動の他、モータにより電動式で駆動して電極間距離を調整する方法としてもよい。   FIG. 5 is a diagram showing an example of the inter-electrode distance adjustment procedure of the present embodiment. The inter-electrode distance adjustment procedure is performed by first moving the scale bar 70 from the OUT side of the suspension 20 toward the hollow electrode pair 31, 32 while the high-pressure injection processing device 152 and the submerged plasma generation device 160 are stopped. Insert the (reference rod). Then, while looking through the observation window 60, the scale bar 70 is arranged at an intermediate position between the electrode pairs 31 and 32, and the electrode pairs 31 and 32 are pressed toward the scale bar 70. Then pull out the scale bar. The procedure of adjusting the distance between the electrodes and the distance between the electrodes is not particularly limited to this content. For example, the distance between the electrodes can be adjusted by sliding the electrodes by the distance adjusting means or by using the nozzle as the distance adjusting means. May be adjusted, or in addition to manual operation, a method of electrically driving by a motor to adjust the inter-electrode distance may be used.

図6は本実施形態の液中プラズマ発生装置160が金属製の場合に生じる液中プラズマを示した図である。液中プラズマ発生装置160が金属製の場合、特に電極間距離が大きい場合、正常なプラズマP1の発生の他、意図しないプラズマP2として、電極31または電極32と液中プラズマ発生装置160の間にもプラズマが発生する可能性がある(図6)。液中プラズマ発生装置160への通電が起きると、装置操作者に感電の危険性がある。したがって液中プラズマ発生装置160は感電防止のため、絶縁物質であることが好ましく、より好ましくは樹脂(PTFE)とする。なお、高圧ノズル41(オリフィスノズル)は高圧噴射に耐えるため例えば単結晶ダイヤモンドとし、高圧噴射処理装置152はステンレスとすることが好ましい(図4,5)。   FIG. 6 is a diagram showing in-liquid plasma generated when the in-liquid plasma generator 160 of the present embodiment is made of metal. When the submerged plasma generator 160 is made of metal, particularly when the inter-electrode distance is large, normal plasma P1 is generated and unintentional plasma P2 is generated between the electrode 31 or 32 and the submerged plasma generator 160. May generate plasma (Fig. 6). When energization of the in-liquid plasma generator 160 occurs, there is a risk of electric shock to the operator of the apparatus. Therefore, the in-liquid plasma generator 160 is preferably made of an insulating material, more preferably resin (PTFE) in order to prevent electric shock. The high-pressure nozzle 41 (orifice nozzle) is preferably made of, for example, single crystal diamond in order to withstand high-pressure injection, and the high-pressure injection processing device 152 is preferably made of stainless steel (FIGS. 4 and 5).

チャンバー40は、シングルノズルチャンバー、斜向衝突チャンバー、又はボールチャンバー等が用いられる。シングルノズルチャンバーは、図1,2に示すように原料溶液10を1つのノズル41から液中に噴射させ粒子1aを加速し、出口42から懸濁液20を排出するタイプのチャンバーである。シングルノズルチャンバーでは、ノズル41を粒子が通過するときの剪断力と、液中噴射によるキャビテーション衝撃力によって、微粒化と分散を行う。斜向衝突チャンバーは、原料溶液を斜向衝突させるように対向配置された一対のノズルから液中に噴射させ粒子を加速して互いに斜向衝突(対面衝突)させ、出口から懸濁液を排出するタイプである。ボールチャンバーは、原料溶液をノズルから液中に噴射させ粒子を加速して窒化珪素等からなるセラミックボールに衝突させ、出口から懸濁液を排出するタイプである。   As the chamber 40, a single nozzle chamber, an oblique collision chamber, a ball chamber, or the like is used. As shown in FIGS. 1 and 2, the single nozzle chamber is a type of chamber in which the raw material solution 10 is injected from one nozzle 41 into the liquid to accelerate the particles 1 a and discharge the suspension 20 from the outlet 42. In the single nozzle chamber, atomization and dispersion are performed by the shearing force when the particles pass through the nozzle 41 and the cavitation impact force due to the submerged injection. In the oblique collision chamber, the raw material solution is injected into the liquid from a pair of nozzles that are arranged to face each other so as to obliquely collide, and the particles are accelerated to obliquely collide with each other (face-to-face collision), and the suspension is discharged from the outlet. It is the type to do. The ball chamber is a type in which a raw material solution is injected into a liquid from a nozzle to accelerate particles to collide with a ceramic ball made of silicon nitride or the like, and a suspension is discharged from an outlet.

図7は、高圧ノズル41が直結されたチャンバー40に中空形状のプラズマ電極31(31a,31b,31c)と、中空形状のプラズマ電極32(32a,32b,32c)が所定間隔で複数対向配置されている構成を示している。この複数のプラズマ電極31,32を備えたシングルノズルチャンバー40は、プラズマ電極31,32を複数対向配置させることにより、図2の単一のプラズマ電極対を備えたシングルノズルチャンバー40よりも効率的に微粒化を行う。   In FIG. 7, a plurality of hollow plasma electrodes 31 (31a, 31b, 31c) and a plurality of hollow plasma electrodes 32 (32a, 32b, 32c) are arranged facing each other at a predetermined interval in a chamber 40 to which a high-pressure nozzle 41 is directly connected. The configuration is shown. The single nozzle chamber 40 including the plurality of plasma electrodes 31 and 32 is more efficient than the single nozzle chamber 40 including the single plasma electrode pair of FIG. 2 by disposing the plurality of plasma electrodes 31 and 32 facing each other. To atomize.

各プラズマ電極31(31a,31b,31c)は、各々間隔調整手段33(33a,33b,33c)を備え、各プラズマ電極31(31a,31b,31c)と対をなすプラズマ電極32(32a,32b,32c)も、各々間隔調整手段34(34a,34b,34c)を備える。原料溶液10の種類に応じて複数の電極間距離S1を調節し、原料溶液10の種類に応じたHラジカルおよびOHラジカルの発生量の制御をする。したがって複数の間隔調整手段33(33a,33b,33c),34(34a,34b,34c)を持つことで、プラズマ電極対が一つしかない図2のチャンバー40よりも最適な微粒化の制御を行う。   Each plasma electrode 31 (31a, 31b, 31c) is provided with a space adjusting means 33 (33a, 33b, 33c), and a plasma electrode 32 (32a, 32b) paired with each plasma electrode 31 (31a, 31b, 31c). , 32c) also includes the interval adjusting means 34 (34a, 34b, 34c). The inter-electrode distances S1 are adjusted according to the type of the raw material solution 10 to control the generation amount of H radicals and OH radicals according to the type of the raw material solution 10. Therefore, by having a plurality of interval adjusting means 33 (33a, 33b, 33c), 34 (34a, 34b, 34c), it is possible to perform more optimal atomization control than the chamber 40 of FIG. 2 having only one plasma electrode pair. To do.

例えば、原料溶液10がセルロースまたはシリカの場合、複数の電極間距離S1を全て2mm以上10mm以下としてより効果的に微粒化を行う。またセルロースや酸化チタンやCNTなどの複数の溶液が混合した原料溶液10であれば、電極対ごとに電極間距離S1を変えることで効率的に微粒化を行う。例えば、間隔調整手段33a,34aによって、プラズマ電極31a,32aの電極間距離を酸化チタンやCNTの微粒化に最適な電極間距離である1mm以上2mm以下とし、間隔調整手段33b,34bによって、プラズマ電極31b,32bの電極間距離をセルロースの最適な電極間距離である2mm以上10mm以下とする。なお間隔調整手段33,34は対向配置された電極同士を同期駆動させても良いし、独立駆動させても良い。またプラズマ電極31,32は、チャンバー40の側壁付近に位置させてプラズマを発生させても良いし、間隔調整手段を持たなくとも良い。   For example, when the raw material solution 10 is cellulose or silica, the plurality of inter-electrode distances S1 are all set to 2 mm or more and 10 mm or less to more effectively atomize the particles. Further, in the case of the raw material solution 10 in which a plurality of solutions such as cellulose, titanium oxide, and CNT are mixed, the atomization is efficiently performed by changing the inter-electrode distance S1 for each electrode pair. For example, the inter-electrode distance between the plasma electrodes 31a and 32a is set to 1 mm or more and 2 mm or less, which is the optimum inter-electrode distance for atomizing titanium oxide or CNT, by the space adjusting means 33a and 34a, and the plasma is generated by the space adjusting means 33b and 34b. The distance between the electrodes 31b and 32b is set to 2 mm or more and 10 mm or less, which is the optimum distance between the electrodes of cellulose. The interval adjusting means 33, 34 may drive the electrodes arranged opposite to each other synchronously or independently. Further, the plasma electrodes 31 and 32 may be positioned near the side wall of the chamber 40 to generate plasma, or may not have a space adjusting means.

図8は、本実施形態に係る別の高圧ノズル及びチャンバーを例示する構造図であり、電極対31,32の高圧ノズル噴射口からの距離と、距離を制御するための機構を示す図である。電極対31,32は、原料溶液の噴流の向き(電極対の軸Aに対して垂直な方向)に沿って移動させることができる。図8における電極対31,32の横方向への移動は、間隔調整手段33,34が行うようにしても良いし、別の制御機構を設けることで行ってもよい。間隔調整手段33,34によって電極対31,32を縦方向に移動させて電極対31,32同士の間隔を調整するとともに、間隔調整手段33,34によって電極対31,32を横方向へも移動できるようにすることで装置の小型化が可能である。   FIG. 8 is a structural diagram illustrating another high pressure nozzle and chamber according to the present embodiment, and is a diagram showing the distance between the electrode pair 31 and 32 from the high pressure nozzle injection port and a mechanism for controlling the distance. . The electrode pairs 31 and 32 can be moved along the direction of the jet flow of the raw material solution (direction perpendicular to the axis A of the electrode pair). The lateral movement of the electrode pairs 31 and 32 in FIG. 8 may be performed by the space adjusting means 33 and 34, or may be performed by providing another control mechanism. The distance adjusting means 33, 34 vertically move the electrode pairs 31, 32 to adjust the distance between the electrode pairs 31, 32, and the distance adjusting means 33, 34 also move the electrode pairs 31, 32 laterally. By making it possible, the device can be downsized.

非特許文献1と非特許文献2には、高圧ノズルに関し、スタンドオフ距離s(ノズル噴射口から加工試料までの距離)、ノズル出口直径dとして、スタンドオフ距離sをノズル出口直径dで無次元化した量である、正規化スタンドオフ距離(Normalized standoff distance:s/d)と壊食量の関係がグラフ化されて示されている(図14,図15を参照)。これらの文献によると、「スタンドオフ距離の増大により、壊食量はノズル近傍(第1ピーク)と下流側(第2ピーク)の二つのピークを有する」。第1ピークでは、主に噴出のエネルギーにより壊食が高く、第2ピークでは発生したキャビテーションにより壊食している。このことから本発明では、高圧ノズルの配置に関し、これらピークを外した位置に、プラズマ電極31,32を配すると当該電極の損傷を抑えることができる。   Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2 relate to a high-pressure nozzle, and a stand-off distance s (distance from a nozzle injection port to a processed sample) and a nozzle outlet diameter d are used. The relationship between the normalized standoff distance (normalized standoff distance: s / d), which is the normalized amount, and the erosion amount is shown in the form of a graph (see FIGS. 14 and 15). According to these documents, "the erosion amount has two peaks near the nozzle (first peak) and on the downstream side (second peak) due to an increase in the standoff distance". At the first peak, erosion is high mainly due to the energy of jetting, and at the second peak, erosion is caused by the cavitation that has occurred. From this, in the present invention, regarding the arrangement of the high-pressure nozzles, by disposing the plasma electrodes 31 and 32 at positions where these peaks are removed, damage to the electrodes can be suppressed.

ただし第2ピークの壊食は、発生したキャビテーションにより生じるものであるため、第2ピークには気泡が多く発生している。そのため第2ピークを外した位置に、プラズマ電極31,32を配すると当該電極31,32の損傷を抑えることはできるものの、プラズマ発生効率が低下し、微粒化効率が低下する。   However, since the erosion of the second peak is caused by the generated cavitation, many bubbles are generated at the second peak. Therefore, if the plasma electrodes 31 and 32 are arranged at the position where the second peak is removed, damage to the electrodes 31 and 32 can be suppressed, but the plasma generation efficiency is reduced and the atomization efficiency is reduced.

そのためプラズマ発生効率や微粒化効率を考えて、プラズマ電極31,32をキャビテーションの第1ピーク及び第2ピークに配置した構成としてもよい。特に第2ピークの位置に電極31,32を配置し、プラズマを発生させてもよい。第2ピークには気泡が多く発生しているため、気泡の多い第2ピークでプラズマ発生させることで、プラズマ発生効率の低下が抑えられ、微粒化効率の低下が抑えられる。   Therefore, in consideration of plasma generation efficiency and atomization efficiency, the plasma electrodes 31 and 32 may be arranged at the first peak and the second peak of cavitation. In particular, the electrodes 31 and 32 may be arranged at the position of the second peak to generate plasma. Since many bubbles are generated at the second peak, plasma is generated at the second peak having many bubbles, so that reduction in plasma generation efficiency is suppressed and reduction in atomization efficiency is suppressed.

さらに、第2ピークに電極31,32を配置する場合、電極31,32を壊食耐性素材や壊食耐性形状としたり、壊食防止用部材を電極31,32に装着したりすることで、プラズマ電極31,32の損傷を抑えるとともに、プラズマ発生効率の低下を抑制して、微粒化効率の低下を抑制した、湿式微粒化装置を提供可能である。なお壊食耐性素材とは壊食を抑える電極素材のことであり、例えばチタン、ステンレス、タングステンなどである。壊食耐性形状とは壊食を抑える電極形状のことであり、例えば円柱状や多角形状などである。壊食防止用部材とは電極31,32の壊食を防止するための部材であり、例えば超硬、ジルコニア、アルミナなどである。   Furthermore, when arranging the electrodes 31 and 32 at the second peak, by making the electrodes 31 and 32 into an erosion resistant material or an erosion resistant shape, or by attaching an erosion preventing member to the electrodes 31 and 32, It is possible to provide a wet atomization device that suppresses damage to the plasma electrodes 31 and 32, suppresses a decrease in plasma generation efficiency, and suppresses a decrease in atomization efficiency. The erosion resistant material is an electrode material that suppresses erosion, such as titanium, stainless steel, or tungsten. The erosion resistant shape is an electrode shape that suppresses erosion, such as a columnar shape or a polygonal shape. The erosion prevention member is a member for preventing erosion of the electrodes 31 and 32, and is, for example, cemented carbide, zirconia, or alumina.

本実施の形態の分散液の製造方法を説明する。図9は、本発明を適用した実施形態の微粒子を分散させた分散液の製造手順を示す製造工程フロー図である。本発明の分散液の製造方法は、ステップS12とステップS20からなる。本実施形態では、微粒子の凝集体が含有された原料溶液10を図1に示す高圧噴射処理装置152の高圧ノズル41から所定圧力で高圧噴射し直ちに前記チャンバー40内でキャビテーションを及ばせながらガス供給下にて液中プラズマ処理を行う(ステップS12)。そして、微粒子の分散度合いに応じて、前記高圧噴射処理装置152の高圧ノズル41から前記原料溶液10を所定圧力で高圧噴射し前記チャンバー40内で液中プラズマ処理を行う作業を複数回繰り返す(ステップS20)。   The method for producing the dispersion liquid of the present embodiment will be described. FIG. 9 is a manufacturing process flow chart showing a manufacturing procedure of a dispersion liquid in which fine particles of the embodiment of the present invention are dispersed. The method for producing a dispersion liquid of the present invention includes steps S12 and S20. In the present embodiment, the raw material solution 10 containing the agglomerates of fine particles is high-pressure jetted at a predetermined pressure from the high-pressure nozzle 41 of the high-pressure jetting treatment apparatus 152 shown in FIG. 1, and gas is supplied immediately while causing cavitation in the chamber 40. Plasma treatment in liquid is performed below (step S12). Then, in accordance with the degree of dispersion of the fine particles, the high pressure nozzle 41 of the high pressure injection processing device 152 performs high pressure injection of the raw material solution 10 at a predetermined pressure to perform in-liquid plasma processing in the chamber 40 repeatedly (steps). S20).

本発明の実施例を以下に説明する。   Examples of the present invention will be described below.

本実施例の湿式微粒化装置100については図1,2に示した通りである。高圧噴射処理装置152(略称:SBS)は、硬質球体に対してスラリー溶液噴流を衝突させる方式の、スターバーストHJP25005(5.5kw)(株式会社スギノマシン製)を用いた。噴射圧力は245MPaとした。プラズマ発生用電源30(略称:SP)は、パルスプラズマ用のMPP−HV01(株式会社栗田製作所製)を用いた。最大電圧は6kV、周波数は30kHz、パルス幅は1.5μsとした。チャンバー40は液中プラズマチャンバーであって、チャンバー40に備えられた高圧ノズル41はシングルノズルであり、ノズル径はφ0.14mmとした。チャンバー40の中空形状の電極対31,32は液中に位置し、電極間距離S1は1mmとした。ガス供給手段180に供給するガスは窒素、空気、アルゴン、酸素のいずれかから選択した。   The wet atomization apparatus 100 of this embodiment is as shown in FIGS. As the high-pressure injection processing device 152 (abbreviation: SBS), Starburst HJP25005 (5.5 kw) (manufactured by Sugino Machine Ltd.), which is a method of causing a slurry solution jet flow to collide with a hard sphere, was used. The injection pressure was 245 MPa. As the plasma generating power source 30 (abbreviation: SP), MPP-HV01 for pulse plasma (manufactured by Kurita Manufacturing Co., Ltd.) was used. The maximum voltage was 6 kV, the frequency was 30 kHz, and the pulse width was 1.5 μs. The chamber 40 was a submerged plasma chamber, the high-pressure nozzle 41 provided in the chamber 40 was a single nozzle, and the nozzle diameter was φ0.14 mm. The hollow electrode pair 31, 32 of the chamber 40 is located in the liquid, and the inter-electrode distance S1 is set to 1 mm. The gas supplied to the gas supply means 180 was selected from nitrogen, air, argon and oxygen.

本実施例の湿式微粒化方法及び/又は分散液の製造方法は以下の手順により行う。1)溶媒(イオン交換水等)と溶質(酸化チタン粉末又はジルコニア粉末)を懸濁し、よく攪拌して原料溶液10を調整する。2)プラズマチャンバー40の電極間距離S1を1mmの間隔にセットする。3)原料溶液10をスターバースト152の原料タンク103に入れ、所定の設定圧力値でスターバースト152を稼働させる。4)チャンバー40内の中空形状の電極31,32が液で満たされた状態であることを目視で確認し、ガス供給(噴射)を行い、所定の設定値でプラズマ発生電源30を稼働させる。この間、装置内デッドボリュームである初期吐出液200mLは廃棄する。5)廃棄後、処理済み試料を別タンクに溜めていき、原料タンク103が空になるのと同時に別タンクの試料を原料タンク103に戻す。6)戻した後、処理済み試料を溜めていき、デッドボリューム分(約200mL)に達した後、これを原料タンクへ戻すことで1パス処理完了と判断する。7)上述の手順5)と手順6)に要した合計時間を測定し、以降のパス回数を時間で管理する。8)10パスの際に処理済み試料を別容器にサンプリング(10mL程度)する。9)30パス目に原料を別容器に回収する。10)0パス、10パス、30パスの各サンプリング液を使用し、粒度分布測定、メジアン径、pH測定を実施する。   The wet atomization method and / or the dispersion liquid manufacturing method of the present embodiment are performed by the following procedure. 1) A solvent (ion-exchanged water or the like) and a solute (titanium oxide powder or zirconia powder) are suspended and well stirred to prepare the raw material solution 10. 2) The inter-electrode distance S1 of the plasma chamber 40 is set to an interval of 1 mm. 3) Put the raw material solution 10 in the raw material tank 103 of the star burst 152, and operate the star burst 152 at a predetermined set pressure value. 4) It is visually confirmed that the hollow electrodes 31 and 32 in the chamber 40 are filled with the liquid, gas is supplied (jetted), and the plasma generating power supply 30 is operated at a predetermined set value. During this period, 200 mL of the initial discharge liquid, which is the dead volume in the device, is discarded. 5) After discarding, the processed sample is accumulated in another tank, and at the same time when the raw material tank 103 becomes empty, the sample in another tank is returned to the raw material tank 103. 6) After returning, the processed sample is accumulated, and after reaching the dead volume (about 200 mL), it is judged that the one-pass processing is completed by returning this to the raw material tank. 7) The total time required for the above procedure 5) and procedure 6) is measured, and the number of subsequent passes is managed by time. 8) At the time of 10 passes, sample the treated sample in another container (about 10 mL). 9) Collect raw materials in a separate container on the 30th pass. 10) Using 0-pass, 10-pass, and 30-pass sampling liquids, particle size distribution measurement, median diameter, and pH measurement are performed.

(実施例1)
液中プラズマチャンバー40は、図1のように中空形状の電極31,32を通して外部からプラズマ発生部に気体(ガス)を送り込めるようになっている。本実施例では、プラズマ発生部に送り込む気体の種類で分散性がどのように変化するのかを調査することで、液中プラズマチャンバー40に最適な気体を選定した。送り込む気体としてアルゴン、酸素、窒素、空気を用意し、酸化チタン粒子とジルコニア粒子を原料として分散効果を検証した。なお空気の成分は、窒素78.08%、酸素20.95%、アルゴン0.93%、二酸化炭素0.03%である。
(Example 1)
The submerged plasma chamber 40 is configured so that a gas can be sent from the outside to the plasma generating portion through the hollow electrodes 31 and 32 as shown in FIG. In the present embodiment, the optimum gas for the submerged plasma chamber 40 was selected by investigating how the dispersibility changes depending on the type of gas sent to the plasma generation part. Argon, oxygen, nitrogen, and air were prepared as the gas to be sent, and the dispersion effect was verified using titanium oxide particles and zirconia particles as raw materials. The components of air are nitrogen 78.08%, oxygen 20.95%, argon 0.93%, and carbon dioxide 0.03%.

表1は、液中プラズマチャンバー40に送り込む気体の種類による各原料のメジアン径である。サンプリング液としてはパス回数が30パス処理されたものを測定に使用した。その結果、気体の種類に応じてメジアン径に変化が生じた。
Table 1 shows the median diameter of each raw material according to the type of gas sent into the submerged plasma chamber 40. As the sampling liquid, the one that was processed 30 times was used for the measurement. As a result, the median diameter changed depending on the type of gas.

(実施例2)
液中プラズマでは、発生するプラズマと各種気体の反応によって様々な活性種が生成する。例えば、プラズマと酸素の反応ではオゾンや過酸化水素などの活性酸素種が生成され、プラズマと窒素と酸素の反応では一酸化窒素が生成される。今回の試験では、液中プラズマチャンバー40にNを送り込みながら処理することで、各種分析結果がどのように変化するかを調査した。
実施例2として酸化チタン粉末の微粒化を実施した。No.1〜No.5で用いられた原料溶液10(微粒化材料)は、溶質を酸化チタンP25粉末(Degussa社製)6g、溶媒をイオン交換水594gとして懸濁した、濃度1wt%、処理量600mLの酸化チタン溶液を用いた。液中プラズマ及び高圧噴射の処理条件は、噴射圧力245MPa、パス回数30回(0パス、10パス、30パス時に処理済み試料のサンプリングを行ない、各サンプリング液を使用して測定を実施)、電極間距離1mm、パルス幅1.5μs、ガス流量2L/min、チャンバーのノズル径φ0.14mmとした。また、試験回路は図1に示す。
(Example 2)
In the in-liquid plasma, various active species are generated by the reaction between the generated plasma and various gases. For example, the reaction between plasma and oxygen produces active oxygen species such as ozone and hydrogen peroxide, and the reaction between plasma, nitrogen and oxygen produces nitric oxide. In this test, it was investigated how various analysis results change by processing while feeding N 2 into the submerged plasma chamber 40.
As Example 2, atomization of titanium oxide powder was performed. No. 1-No. The raw material solution 10 (atomization material) used in 5 was a titanium oxide solution having a concentration of 1 wt% and a treatment amount of 600 mL, in which 6 g of titanium oxide P25 powder (manufactured by Degussa) was used as a solute and 594 g of ion-exchanged water was used as a solvent. Was used. The processing conditions of in-liquid plasma and high-pressure injection are as follows: injection pressure of 245 MPa, 30 passes (0 pass, 10 passes, 30 passes, sample of processed sample is sampled, measurement is performed using each sampling liquid), electrode The distance was 1 mm, the pulse width was 1.5 μs, the gas flow rate was 2 L / min, and the chamber nozzle diameter was φ0.14 mm. The test circuit is shown in FIG.

表2に各種ガスを供給しながら微粒化処理を行った場合の、粒度分布測定結果とpH測定結果を示す。測定値は処理前後の酸化チタンのメジアン径(nm)とpH変化であり、動的散乱式粒度分布装置(ゼータサイザーナノZS、スペクトリス社製)により測定した。なお0パスは、粒子の沈降が早いのでメジアン径が安定せず、約400〜4000nmの間でばらつきが生じる。   Table 2 shows the results of particle size distribution measurement and pH measurement when the atomization treatment was performed while supplying various gases. The measured values are the median diameter (nm) and pH change of titanium oxide before and after the treatment, and were measured by a dynamic scattering particle size distribution device (Zetasizer Nano ZS, Spectris Co., Ltd.). In the 0 pass, the median diameter is not stable because the particles settle down quickly, and the dispersion occurs between about 400 and 4000 nm.

No.1〜No.4まではガス供給手段180に各種ガスを供給し、供給するガスは窒素(No.1)、空気(No.2)、アルゴン(No.3)、酸素(No.4)とした。空気の成分は、窒素78.08%、酸素20.95%、アルゴン0.93%、二酸化炭素0.03%である。No.1〜No.4のチャンバーは液中プラズマチャンバーとした。No.5は、ガスを無供給とし、高圧噴射のみ行いプラズマを発生させなかった比較例である。具体的には高圧噴射処理装置152は使用し、チャンバー40としてプラズマ発生装置160は使用せず、ボールチャンバーを使用した場合の例である。   No. 1-No. Various gases were supplied to the gas supply means 180 up to 4, and the supplied gas was nitrogen (No. 1), air (No. 2), argon (No. 3), and oxygen (No. 4). The components of air are nitrogen 78.08%, oxygen 20.95%, argon 0.93%, and carbon dioxide 0.03%. No. 1-No. The chamber of No. 4 was an in-liquid plasma chamber. No. No. 5 is a comparative example in which no gas was supplied and only high pressure injection was performed and plasma was not generated. Specifically, this is an example in which the high-pressure injection processing device 152 is used, the plasma generation device 160 is not used as the chamber 40, and a ball chamber is used.

実施例2では、No.1〜No.4に示すようにそれぞれのガスで粒子の微粒化が確認され、ガス供給により微粒化が進むことが確認された。また液中プラズマチャンバーに供給するガスの種類を変えることで分散効果の違いを得られることが確認された。このことから供給するガスの種類を選択することにより微粒化サイズの調節が可能であることが確認された。   In the second embodiment, No. 1-No. As shown in FIG. 4, atomization of particles was confirmed with each gas, and it was confirmed that atomization proceeded by gas supply. It was also confirmed that the difference in dispersion effect can be obtained by changing the type of gas supplied to the submerged plasma chamber. From this, it was confirmed that the atomization size can be adjusted by selecting the type of gas to be supplied.

また、各条件の30パスサンプルの粒度分布図を図10に示す。SBS単体処理およびSBS−液中プラズマ複合処理の粒度分布図であり、測定には動的散乱式粒度分布計を用いた。表2や図10に示すように、本実施例では、液中プラズマチャンバーに送り込む気体の種類を変えることでの分散効果の違いを確認した。それぞれの気体で、粒子の微粒化が確認された。   Further, a particle size distribution chart of the 30-pass sample under each condition is shown in FIG. It is a particle size distribution chart of SBS simple substance processing and SBS-plasma composite processing in a liquid, and the dynamic scattering type particle size distribution meter was used for the measurement. As shown in Table 2 and FIG. 10, in this example, a difference in dispersion effect was confirmed by changing the type of gas fed into the submerged plasma chamber. Atomization of particles was confirmed in each gas.

(実施例3)
実施例3としてジルコニア粉末の微粒化を実施した。No.6〜No.10で用いられた原料溶液10(微粒化材料)は、溶質をジルコニアナノ粉末6g、溶媒をイオン交換水594gとして懸濁した、濃度1wt%、処理量600mLのジルコニア溶液を用いた。液中プラズマ及び高圧噴射の処理条件は、噴射圧力245MPa、パス回数30回(0パス、10パス、30パス時に処理済み試料のサンプリングを行ない、各サンプリング液を使用して測定を実施)、電極間距離1mm、パルス幅1.5μs、ガス流量2L/min、チャンバーのノズル径φ0.14mmとした。また、試験回路は図1に示す。
(Example 3)
As Example 3, zirconia powder was atomized. No. 6-No. The raw material solution 10 (atomization material) used in 10 was a zirconia solution having a concentration of 1 wt% and a treatment amount of 600 mL, in which a solute was suspended as 6 g of zirconia nanopowder and a solvent was suspended as 594 g of ion-exchanged water. The processing conditions of in-liquid plasma and high-pressure injection are as follows: injection pressure of 245 MPa, 30 passes (0 pass, 10 passes, 30 passes, sample of processed sample is sampled, measurement is performed using each sampling liquid), electrode The distance was 1 mm, the pulse width was 1.5 μs, the gas flow rate was 2 L / min, and the chamber nozzle diameter was φ0.14 mm. The test circuit is shown in FIG.

表3に各種ガスを供給しながら微粒化処理を行った場合の、粒度分布測定結果とpH測定結果を示す。測定値は処理前後のジルコニアのメジアン径(nm)とpH変化であり、動的散乱式粒度分布装置(ゼータサイザーナノZS、スペクトリス社製)により測定した。なお0パスは、粒子の沈降が早いのでメジアン径が安定せず、約400〜4000nmの間でばらつきが生じる。   Table 3 shows the results of particle size distribution measurement and pH measurement when the atomization treatment was performed while supplying various gases. The measured values are the median diameter (nm) of zirconia and the pH change before and after the treatment, and were measured by a dynamic scattering particle size distribution device (Zetasizer Nano ZS, manufactured by Spectris). In the 0 pass, the median diameter is not stable because the particles settle down quickly, and the dispersion occurs between about 400 and 4000 nm.

No.6〜No.9まではガス供給手段180に各種ガスを供給し、供給するガスは窒素(No.6)、空気(No.7)、アルゴン(No.8)、酸素(No.9)とした。空気の成分は、窒素78.08%、酸素20.95%、アルゴン0.93%、二酸化炭素0.03%である。No.6〜No.9のチャンバーは液中プラズマチャンバーとした。No.10は、ガスを無供給とし、高圧噴射のみ行いプラズマを発生させなかった比較例である。具体的には高圧噴射処理装置152は使用し、チャンバー40としてプラズマ発生装置160は使用せず、ボールチャンバーを使用した場合の例である。   No. 6-No. Up to 9, various gases were supplied to the gas supply means 180, and the supplied gases were nitrogen (No. 6), air (No. 7), argon (No. 8), and oxygen (No. 9). The components of air are nitrogen 78.08%, oxygen 20.95%, argon 0.93%, and carbon dioxide 0.03%. No. 6-No. The chamber 9 was an in-liquid plasma chamber. No. No. 10 is a comparative example in which no gas was supplied and only high pressure injection was performed and plasma was not generated. Specifically, this is an example in which the high-pressure injection processing device 152 is used, the plasma generation device 160 is not used as the chamber 40, and a ball chamber is used.

実施例3でも、No.6〜No.9に示すようにそれぞれのガスで粒子の微粒化が確認され、ガス供給により微粒化が進むことが確認された。また液中プラズマチャンバーに供給するガスの種類を変えることで分散効果の違いを得られることが確認された。このことから供給するガスの種類を選択することにより微粒化サイズの調節が可能であることが確認された。実施例3のジルコニア粉末の場合も、実施例2の酸化チタン粉末の場合と同様の結果を得たことにより、微粒化材料を変更しても微粒化促進効果や微粒化サイズ調節効果を得られることが確認された。   In Example 3 as well, No. 6-No. As shown in FIG. 9, atomization of particles was confirmed with each gas, and it was confirmed that atomization proceeded by gas supply. It was also confirmed that the difference in dispersion effect can be obtained by changing the type of gas supplied to the submerged plasma chamber. From this, it was confirmed that the atomization size can be adjusted by selecting the type of gas to be supplied. Also in the case of the zirconia powder of Example 3, the same results as in the case of the titanium oxide powder of Example 2 were obtained, so that even if the atomizing material is changed, the atomization promoting effect and the atomizing size adjusting effect can be obtained. It was confirmed.

また、各条件の30パスサンプルの粒度分布図を図11に示す。SBS単体処理およびSBS−液中プラズマ複合処理の粒度分布図であり、測定には動的散乱式粒度分布計を用いた。表3や図11に示すように、本実施例では、液中プラズマチャンバーに送り込む気体の種類を変えることでの分散効果の違いを確認した。それぞれの気体で、粒子の微粒化が確認された。   Further, FIG. 11 shows a particle size distribution chart of the 30-pass sample under each condition. It is a particle size distribution chart of SBS simple substance processing and SBS-plasma composite processing in a liquid, and the dynamic scattering type particle size distribution meter was used for the measurement. As shown in Table 3 and FIG. 11, in this example, a difference in dispersion effect was confirmed by changing the type of gas fed into the submerged plasma chamber. Atomization of particles was confirmed in each gas.

(実施例4)
実施例4としてガス供給方法及びガス供給量を変更して微粒化を実施した。本実施例により、液中プラズマチャンバー40内の中空形状の電極31,32の使用方法とガス供給量の関係を確認し、液中プラズマチャンバー40の最適な分散条件を確認した。
(Example 4)
As Example 4, atomization was performed by changing the gas supply method and the gas supply amount. In this example, the relationship between the method of using the hollow electrodes 31 and 32 in the submerged plasma chamber 40 and the gas supply amount was confirmed, and the optimum dispersion condition of the submerged plasma chamber 40 was confirmed.

実施例4ではNo.11〜No.16の全ての試料において高圧噴射処理装置152及びプラズマ発生装置160を使用した。液中プラズマ及び高圧噴射の処理条件は、噴射圧力245MPa、パス回数30回(10パス毎に処理済み試料のサンプリングを行ない、各サンプリング液を使用して測定を実施)、パルス幅1.5μs、チャンバーのノズル径φ0.14mmとした。ガス供給手段180に供給するガスは空気とした。空気の成分は、窒素78.08%、酸素20.95%、アルゴン0.93%、二酸化炭素0.03%である。No.11〜No.16のチャンバーは液中プラズマチャンバー40とした。試験回路は図1に示す。   In the fourth embodiment, No. 11 to No. The high pressure jet processor 152 and plasma generator 160 were used in all 16 samples. The processing conditions for in-liquid plasma and high-pressure injection are as follows: injection pressure 245 MPa, number of passes 30 times (sampling of the processed sample is performed every 10 passes, measurement is performed using each sampling liquid), pulse width 1.5 μs, The nozzle diameter of the chamber was 0.14 mm. The gas supplied to the gas supply means 180 was air. The components of air are nitrogen 78.08%, oxygen 20.95%, argon 0.93%, and carbon dioxide 0.03%. No. 11 to No. The 16 chambers were submerged plasma chambers 40. The test circuit is shown in FIG.

酸化チタン溶液の場合
表4に原料溶液10(微粒化材料)として酸化チタン溶液を使用し、ガス供給方法、供給量の変更をしながら液中プラズマチャンバー40による微粒化処理を行った場合の、粒度分布測定結果とpH測定結果を示す。No.11〜No.13で用いられた原料溶液10の酸化チタン溶液は、具体的には、溶質を酸化チタンP25粉末(Degussa社製)6g、溶媒をイオン交換水594gとして懸濁した、濃度1wt%、処理量600mLの酸化チタン溶液を用いた。電極間距離は1mmとした。測定値は処理前後の酸化チタンのメジアン径(nm)とpH変化であり、動的散乱式粒度分布装置(ゼータサイザーナノZS、スペクトリス社製)により測定した。なお0パスは、粒子の沈降が早いのでメジアン径が安定せず、約400〜4000nmの間でばらつきが生じる。
In the case of titanium oxide solution In Table 4, a titanium oxide solution is used as the raw material solution 10 (atomization material), and the atomization treatment by the submerged plasma chamber 40 is performed while changing the gas supply method and the supply amount. The results of particle size distribution measurement and pH measurement are shown. No. 11-No. Specifically, the titanium oxide solution of the raw material solution 10 used in 13 was prepared by suspending 6 g of a solute of titanium oxide P25 powder (manufactured by Degussa) and 594 g of ion-exchanged water as a solvent, a concentration of 1 wt%, and a treatment amount of 600 mL. The titanium oxide solution of was used. The distance between the electrodes was 1 mm. The measured values are the median diameter (nm) and pH change of titanium oxide before and after the treatment, and were measured by a dynamic scattering particle size distribution device (Zetasizer Nano ZS, Spectris Co., Ltd.). In the 0 pass, the median diameter is not stable because the particles settle down quickly, and the dispersion occurs between about 400 and 4000 nm.

ガス供給方法及びガス流量は、No.11〜No.13で変更した。ガス供給方法の変更は、ガス供給するプラズマ電極を片方(電極対のうち一方)にするか両方(電極対)にするかで行った。No.11では片方の電極(電極31又は電極32のいずれか一方の電極)からのみガス供給を行い、ガス流量は1.5L/minとした。No.12では両方の電極(電極31,32の両方)からガス供給を行い、ガス流量は1.5L/minとした。No.13では両方の電極(電極31,32の両方)からガス供給を行い、ガス流量は3.0L/minとした。   The gas supply method and the gas flow rate are No. 11 to No. Changed with 13. The gas supply method was changed depending on whether the gas supply plasma electrode was one (one of the electrode pairs) or both (electrode pair). In No. 11, gas was supplied only from one electrode (either one of the electrode 31 and the electrode 32), and the gas flow rate was set to 1.5 L / min. No. In No. 12, gas was supplied from both electrodes (both electrodes 31 and 32), and the gas flow rate was 1.5 L / min. No. In No. 13, gas was supplied from both electrodes (both electrodes 31 and 32), and the gas flow rate was 3.0 L / min.

表4に示したように、No.11とNo.12において、いずれのパス回数においてもメジアン径はNo.11よりもNo.12の方が小さい。ガス供給を両方の電極31,32から行なうことによって液中プラズマチャンバー40の分散効果を向上させることができる。No.12とNo.13を比較すると、メジアン径はNo.12よりもNo.13の方が小さい。ガス供給量を2倍にすることで液中プラズマチャンバー40の分散効果を更に向上させることができる。ガス供給量を増加させることによって液中プラズマの発生に必要な気泡が多くなり、液中プラズマの発生率が上昇したものと考えられる。   As shown in Table 4, No. 11 and No. 12, the median diameter is No. 12 regardless of the number of passes. No. 11 rather than No. 12 is smaller. By supplying gas from both electrodes 31, 32, the dispersion effect of the submerged plasma chamber 40 can be improved. No. 12 and No. When comparing No. 13, the median diameter is No. No. 12 13 is smaller. By doubling the gas supply amount, the dispersion effect of the submerged plasma chamber 40 can be further improved. It is considered that by increasing the gas supply amount, the bubbles necessary for the generation of submerged plasma increased, and the generation rate of submerged plasma increased.

ジルコニア溶液の場合
表5に原料溶液10としてジルコニア溶液を使用し、ガス供給方法、供給量の変更をしながら液中プラズマチャンバー40による微粒化処理を行った場合の、粒度分布測定結果とpH測定結果を示す。No.14〜No.16で用いられた原料溶液10(微粒化材料)のジルコニア溶液は、具体的には、溶質をジルコニアナノ粉末6g、溶媒をイオン交換水594gとして懸濁した、濃度1wt%、処理量600mLのジルコニア溶液を用いた。電極間距離は5mmとした。測定値は処理前後のジルコニアのメジアン径(nm)とpH変化であり、動的散乱式粒度分布装置(ゼータサイザーナノZS、スペクトリス社製)により測定した。なお0パスは、粒子の沈降が早いのでメジアン径が安定せず、約400〜4000nmの間でばらつきが生じる。
In the case of zirconia solution In Table 5, the zirconia solution is used as the raw material solution 10, and the particle size distribution measurement result and the pH measurement are performed when the atomization treatment is performed by the submerged plasma chamber 40 while changing the gas supply method and the supply amount. The results are shown. No. 14-No. Specifically, the zirconia solution of the raw material solution 10 (atomization material) used in 16 is a zirconia having a concentration of 1 wt% and a treatment amount of 600 mL in which the solute is suspended as 6 g of zirconia nanopowder and the solvent is 594 g of ion-exchanged water. The solution was used. The distance between the electrodes was 5 mm. The measured values are the median diameter (nm) of zirconia and the pH change before and after the treatment, and were measured by a dynamic scattering particle size distribution device (Zetasizer Nano ZS, manufactured by Spectris). In the 0 pass, the median diameter is not stable because the particles settle down quickly, and the dispersion occurs between about 400 and 4000 nm.

ガス供給方法及びガス流量は、No.14〜No.16で変更した。ガス供給方法の変更は、ガス供給するプラズマ電極を片方(電極対のうち一方)にするか両方(電極対)にするかで行った。No.14では片方の電極(電極31又は電極32のいずれか一方の電極)からのみガス供給を行い、ガス流量は1.5L/minとした。No.15では両方の電極(電極31,32の両方)からガス供給を行い、ガス流量は1.5L/minとした。No.16では両方の電極(電極31,32の両方)からガス供給を行い、ガス流量は3.0L/minとした。   The gas supply method and the gas flow rate are No. 14 to No. Changed at 16. The gas supply method was changed depending on whether the gas supply plasma electrode was one (one of the electrode pairs) or both (electrode pair). In No. 14, gas was supplied only from one electrode (either one of the electrode 31 and the electrode 32), and the gas flow rate was set to 1.5 L / min. No. In No. 15, gas was supplied from both electrodes (both electrodes 31 and 32), and the gas flow rate was 1.5 L / min. No. In 16, gas was supplied from both electrodes (both electrodes 31 and 32), and the gas flow rate was 3.0 L / min.

表5に示したように、No.14とNo.15において、メジアン径はNo.14よりもNo.15の方が小さい。ガス供給を両方の電極31,32から行なうことによって液中プラズマチャンバー40の分散効果を向上させることができる。No.15とNo.16を比較すると、メジアン径はNo.15よりもNo.16の方が小さい。ガス供給量を2倍にすることで液中プラズマチャンバー40の分散効果を更に向上させることができる。そして表4の酸化チタンの場合で得た結果は、酸化チタン特有の現象ではないことを確認した。以上のように、ガス供給は両方の電極から行い、供給量を多くすることが分散には好ましい。   As shown in Table 5, No. 14 and No. In No. 15, the median diameter is No. No. 14 15 is smaller. By supplying gas from both electrodes 31, 32, the dispersion effect of the submerged plasma chamber 40 can be improved. No. 15 and No. When comparing No. 16, the median diameter is No. No. 15 16 is smaller. By doubling the gas supply amount, the dispersion effect of the submerged plasma chamber 40 can be further improved. Then, it was confirmed that the results obtained in the case of titanium oxide in Table 4 are not a phenomenon specific to titanium oxide. As described above, it is preferable for dispersion to supply gas from both electrodes and increase the supply amount.

(実施例5)
実施例5として中空形状の電極31,32の配置角度を変更して微粒化を実施した。本実施例により、液中プラズマチャンバー40に使用する中空形状の電極31,32の配置角度によって分散効果が変化するのかを確認し、液中プラズマチャンバー40の最適な分散条件を確認した。
(Example 5)
As Example 5, atomization was performed by changing the arrangement angle of the hollow electrodes 31 and 32. In this example, it was confirmed whether the dispersion effect changes depending on the arrangement angle of the hollow electrodes 31 and 32 used in the submerged plasma chamber 40, and the optimum dispersion condition of the submerged plasma chamber 40 was confirmed.

実施例5ではNo.17〜No.22の全ての試料において高圧噴射処理装置152及びプラズマ発生装置160を使用した。液中プラズマ及び高圧噴射の処理条件は、噴射圧力245MPa、パス回数30回(10パス毎に処理済み試料のサンプリングを行ない、各サンプリング液を使用して測定を実施)、パルス幅1.5μs、チャンバーのノズル径φ0.14mmとした。ガス供給手段180に供給するガスは空気とした。空気の成分は、窒素78.08%、酸素20.95%、アルゴン0.93%、二酸化炭素0.03%である。No.17〜No.22のチャンバーは液中プラズマチャンバー40とした。試験回路は図1に示す。   In the fifth embodiment, No. 17 to No. The high-pressure jet treatment device 152 and the plasma generator 160 were used in all 22 samples. The processing conditions for in-liquid plasma and high-pressure injection are as follows: injection pressure 245 MPa, number of passes 30 times (sampling of the processed sample is performed every 10 passes, measurement is performed using each sampling liquid), pulse width 1.5 μs, The nozzle diameter of the chamber was 0.14 mm. The gas supplied to the gas supply means 180 was air. The components of air are nitrogen 78.08%, oxygen 20.95%, argon 0.93%, and carbon dioxide 0.03%. No. 17-No. The chamber 22 was an in-liquid plasma chamber 40. The test circuit is shown in FIG.

酸化チタン溶液の場合
表6に原料溶液10(微粒化材料)として酸化チタン溶液を使用し、電極31,32の配置変更をしながら液中プラズマチャンバー40による微粒化処理を行った場合の、粒度分布測定結果とpH測定結果を示す。No.17〜No.19で用いられた原料溶液10の酸化チタン溶液は、具体的には、溶質を酸化チタンP25粉末(Degussa社製)6g、溶媒をイオン交換水594gとして懸濁した、濃度1wt%、処理量600mLの酸化チタン溶液を用いた。電極間距離は1mmとした。測定値は処理前後の酸化チタンのメジアン径(nm)とpH変化であり、動的散乱式粒度分布装置(ゼータサイザーナノZS、スペクトリス社製)により測定した。No.17〜No.19では両方の電極(電極31,32の両方)からガス供給を行い、ガス流量は3.0L/minとした。なお0パスは、粒子の沈降が早いのでメジアン径が安定せず、約400〜4000nmの間でばらつきが生じる。
In the case of titanium oxide solution In Table 6, the titanium oxide solution is used as the raw material solution 10 (atomization material), and the particle size when the atomization treatment is performed by the submerged plasma chamber 40 while changing the arrangement of the electrodes 31 and 32. The distribution measurement result and the pH measurement result are shown. No. 17-No. Specifically, the titanium oxide solution of the raw material solution 10 used in 19 was prepared by suspending 6 g of a solute of titanium oxide P25 powder (manufactured by Degussa) and 594 g of ion-exchanged water as a solvent, a concentration of 1 wt%, and a treatment amount of 600 mL. The titanium oxide solution of was used. The distance between the electrodes was 1 mm. The measured values are the median diameter (nm) and pH change of titanium oxide before and after the treatment, and were measured by a dynamic scattering particle size distribution device (Zetasizer Nano ZS, Spectris Co., Ltd.). No. 17-No. In 19, gas was supplied from both electrodes (both electrodes 31 and 32), and the gas flow rate was 3.0 L / min. In the 0 pass, the median diameter is not stable because the particles settle down quickly, and the dispersion occurs between about 400 and 4000 nm.

電極31,32の配置は、No.17〜No.19で変更した。No.17では電極対31,32の其々を原料IN側に10度、角度をつけて斜向配置した(図12)。すなわち、図12に示すように高圧ノズル41から噴射される噴流の向きに対して垂直な方向を0度として、電極31,32の先端を噴流の上流側(チャンバー内40での原料溶液10の供給口方向)へ向けて10度傾けて配置した。No.18では電極対31,32を対向配置した(図2)。No.19では電極対31,32を原料OUT側に10度、角度をつけて斜向配置した(図13)。すなわち、図13に示すように原料OUT側に10度、角度をつけて斜向配置するとは、高圧ノズル41から噴射される噴流の向きに対して垂直な方向を0度として、電極31の先端を噴流の下流側(チャンバー内40での原料溶液10の排出口方向)へ向けて10度傾けて配置した。   The electrodes 31, 32 are arranged in No. 17 to No. Changed at 19. No. 17, the electrode pairs 31 and 32 were obliquely arranged on the raw material IN side at an angle of 10 degrees (FIG. 12). That is, as shown in FIG. 12, with the direction perpendicular to the direction of the jet flow jetted from the high-pressure nozzle 41 being 0 °, the tips of the electrodes 31 and 32 are positioned on the upstream side of the jet flow (of the raw material solution 10 in the chamber 40). It was arranged with an inclination of 10 degrees toward the supply port). No. In FIG. 18, the electrode pairs 31 and 32 are arranged so as to face each other (FIG. 2). No. In FIG. 19, the electrode pairs 31 and 32 were obliquely arranged at an angle of 10 degrees on the raw material OUT side (FIG. 13). That is, as shown in FIG. 13, arranging the material OUT side at an angle of 10 degrees at an angle means that the direction perpendicular to the direction of the jet flow ejected from the high-pressure nozzle 41 is 0 degree, and the tip of the electrode 31. Was inclined 10 degrees toward the downstream side of the jet flow (in the direction of the outlet of the raw material solution 10 in the chamber 40).

表6に示したように、No.17〜No.19において、メジアン径はNo.18が最小となった。電極31,32は対向配置することで効果的に分散が可能である。No.17が効果的でなかった原因は、ガスの噴出口がIN側に向いているため、原料の噴射がガスの噴射の抵抗となり、No.18に比べて電極31,32間の気泡量が少なく、液中プラズマの発生頻度が落ちたためだと考えられる。また、No.19が効果的でなかった原因は、ガスの噴出口がOUT側に向いているため、原料の噴射がガスの噴射を加速するようになり、気泡が電極31,32間を覆う前に出口側へ流出する頻度が増え、液中プラズマの発生頻度も落ちたためだと考えられる。   As shown in Table 6, no. 17-No. 19, the median diameter is No. 18 was the minimum. The electrodes 31 and 32 can be effectively dispersed by disposing them facing each other. No. The reason that No. 17 was not effective is that the gas ejection port faces the IN side, so that the injection of the raw material becomes a resistance of the gas injection, and It is considered that this is because the amount of bubbles between the electrodes 31 and 32 was smaller than that of No. 18 and the frequency of generation of in-liquid plasma decreased. In addition, No. The reason why 19 is not effective is that the gas jet is directed toward the OUT side, so that the injection of the raw material accelerates the injection of the gas, and the bubble exits before the bubbles cover the electrodes 31 and 32. It is considered that this is because the frequency of outflow to the plasma increased and the frequency of plasma generation in the liquid decreased.

ジルコニア溶液の場合
表7に原料溶液10(微粒化材料)としてジルコニア溶液を使用し、電極31,32の配置変更をしながら液中プラズマチャンバー40による微粒化処理を行った場合の、粒度分布測定結果とpH測定結果を示す。No.20〜No.22で用いられた原料溶液10の酸化チタン溶液は、具体的には、溶質を酸化チタンP25粉末(Degussa社製)6g、溶媒をイオン交換水594gとして懸濁した、濃度1wt%、処理量600mLの酸化チタン溶液を用いた。電極間距離は5mmとした。測定値は処理前後の酸化チタンのメジアン径(nm)とpH変化であり、動的散乱式粒度分布装置(ゼータサイザーナノZS、スペクトリス社製)により測定した。No.20〜No.22では両方の電極(電極31,32の両方)からガス供給を行い、ガス流量は3.0L/minとした。なお0パスは、粒子の沈降が早いのでメジアン径が安定せず、約400〜4000nmの間でばらつきが生じる。
In the case of zirconia solution In Table 7, the zirconia solution is used as the raw material solution 10 (atomization material), and the particle size distribution is measured when the atomization treatment is performed by the submerged plasma chamber 40 while changing the arrangement of the electrodes 31 and 32. The results and pH measurement results are shown. No. 20-No. Specifically, the titanium oxide solution of the raw material solution 10 used in No. 22 was prepared by suspending a solute of 6 g of titanium oxide P25 powder (manufactured by Degussa) and a solvent of 594 g of ion-exchanged water at a concentration of 1 wt% and a treatment amount of 600 mL. The titanium oxide solution of was used. The distance between the electrodes was 5 mm. The measured values are the median diameter (nm) and pH change of titanium oxide before and after the treatment, and were measured by a dynamic scattering particle size distribution device (Zetasizer Nano ZS, Spectris Co., Ltd.). No. 20-No. In No. 22, gas was supplied from both electrodes (both electrodes 31 and 32), and the gas flow rate was 3.0 L / min. In the 0 pass, the median diameter is not stable because the particles settle down quickly, and the dispersion occurs between about 400 and 4000 nm.

電極31,32の配置は、No.20〜No.22で変更した。No.20では電極対31,32の其々を原料IN側に10度、角度をつけて斜向配置した(図12)。No.21では電極対31,32を対向配置した(図2)。No.22では電極対31,32を原料OUT側に10度、角度をつけて斜向配置した(図13)。   The electrodes 31 and 32 are arranged in No. 20 to No. 20. Changed at 22. No. In No. 20, the electrode pairs 31 and 32 were obliquely arranged on the raw material IN side at an angle of 10 degrees (FIG. 12). No. 21, the electrode pairs 31 and 32 are arranged so as to face each other (FIG. 2). No. In No. 22, the electrode pairs 31 and 32 were obliquely arranged on the raw material OUT side at an angle of 10 degrees (FIG. 13).

表7に示したように、No.20〜No.22において、メジアン径はNo.21が最小となった。電極31,32は対向配置することで効果的に分散が可能である。ジルコニア溶液を用い電極を斜向配置させたNo.20およびNo.22が効果的ではなかった原因は、酸化チタンを用い電極を斜向配置させたNo.17およびNo.19が効果的ではなかった原因と同様と考えられる。以上のように電極は対向配置することが分散には好ましい。   As shown in Table 7, No. 20-No. 22, the median diameter is No. 21 became the minimum. The electrodes 31 and 32 can be effectively dispersed by disposing them facing each other. No. 1 in which the electrodes were obliquely arranged using a zirconia solution was used. 20 and No. 20. The reason why No. 22 was not effective was that No. 22 in which the electrodes were obliquely arranged using titanium oxide was used. 17 and No. 17 It is considered that 19 was similar to the reason why it was not effective. As described above, it is preferable to dispose the electrodes facing each other for dispersion.

100 湿式微粒化装置、
10 原料溶液、
20 分散液、
1a 粒子、
30 プラズマ発生電源、
31(31a、31b、31c、31d)、32(32a、32b、32c、32d) 電極、
33(33a、33b、33c)、34(33a、33b、33c) 間隔調整手段、
40 チャンバー、
41 高圧ノズル、
52 容器、
80 ポンプ、
152 高圧噴射処理装置、
160 液中プラズマ発生装置、
180 ガス供給手段、
181 バルブ、
C1 キャビテーションの気泡、
D1 ガス供給手段の気泡
P1 液中プラズマ発生箇所、
S1 電極間距離
100 wet atomizer,
10 raw material solution,
20 dispersions,
1a particles,
30 plasma generation power supply,
31 (31a, 31b, 31c, 31d), 32 (32a, 32b, 32c, 32d) electrodes,
33 (33a, 33b, 33c), 34 (33a, 33b, 33c) interval adjusting means,
40 chambers,
41 high pressure nozzle,
52 containers,
80 pumps,
152 high pressure injection processing device,
160 liquid plasma generator,
180 gas supply means,
181 valve,
C1 cavitation bubbles,
D1 gas supply means bubble P1 plasma generation location in liquid,
Distance between S1 electrodes

Claims (9)

チャンバー内に設けられた高圧ノズルから高圧噴射する高圧噴射処理装置と、液中プラズマ発生装置とが組み合わされ、チャンバー内に前記液中プラズマ発生装置の中空形状の電極が対向配置され、前記中空形状の電極からチャンバー内にガスを供給するためのガス供給手段が配置されている構成であり、前記高圧噴射処理装置の高圧ノズルから高圧噴射の圧力を100〜245MPa、噴射速度440〜700m/sで原料溶液を噴射させて、プラズマ発生区域に前記高圧噴射によるキャビテーションを及ばせるとともに、前記ガス供給手段により前記ガスを供給して前記中空形状の電極内を通過させ、対向する前記中空形状の電極に向けて前記ガスを噴射させてから、前記中空形状の電極にパルス電圧を印加させて液中プラズマを発生させる原料の湿式微粒化方法であって、
正規化スタンドオフ距離(Normalized standoff distance:s/d)と電極の壊食量の関係について、スタンドオフ距離s(ノズル噴射口から加工試料までの距離)につき、ノズル出口直径dとして、スタンドオフ距離sをノズル出口直径dで無次元化した量であり、スタンドオフ距離sの増大により、壊食量がピークとなるノズル近傍の第1ピークと下流側の第2ピークの二つのピークを外した位置に、前記中空形状の電極を配置するか、前記中空形状の電極を移動させるか、又は、前記中空形状の電極対を原料OUT側に角度をつけて斜向することを特徴とする原料の湿式微粒化方法。
A high-pressure injection processing device for high-pressure injection from a high-pressure nozzle provided in a chamber and a submerged plasma generator are combined, and hollow electrodes of the submerged plasma generator are arranged to face each other in the chamber. Gas supply means for supplying gas into the chamber from the electrode of No. 2 is arranged, and the pressure of high pressure injection from the high pressure nozzle of the high pressure injection processing device is 100 to 245 MPa and the injection speed is 440 to 700 m / s. By injecting the raw material solution and exerting cavitation by the high-pressure injection on the plasma generation area, the gas is supplied by the gas supply means to pass through the hollow-shaped electrode, and to the opposite hollow-shaped electrode. After injecting the gas toward the hollow electrode, a pulse voltage is applied to the hollow electrode to generate a liquid plasma. A wet atomization method of that raw material,
Regarding the relation between the normalized standoff distance (normalized standoff distance: s / d) and the erosion amount of the electrode, the standoff distance s is defined as the standoff distance s (distance from the nozzle injection port to the processed sample) as the nozzle exit diameter d. Is a dimensionless amount at the nozzle outlet diameter d, and due to the increase in the standoff distance s, it is located at a position excluding two peaks near the nozzle where the erosion amount is the peak and the second peak on the downstream side. Wet particles of a raw material, characterized in that the hollow electrode is arranged, the hollow electrode is moved, or the hollow electrode pair is inclined at an angle to the raw material OUT side. Method.
チャンバー内に設けられた高圧ノズルから高圧噴射する高圧噴射処理装置と、液中プラズマ発生装置とが組み合わされ、チャンバー内に前記液中プラズマ発生装置の中空形状の電極が対向配置され、前記中空形状の電極からチャンバー内にガスを供給するためのガス供給手段が配置されている構成であり、前記高圧噴射処理装置の高圧ノズルから高圧噴射の圧力を100〜245MPa、噴射速度440〜700m/sで原料溶液を噴射させて、プラズマ発生区域に前記高圧噴射によるキャビテーションを及ばせるとともに、前記ガス供給手段により前記ガスを供給して前記中空形状の電極内を通過させ、対向する前記中空形状の電極に向けて前記ガスを噴射させてから、前記中空形状の電極にパルス電圧を印加させて液中プラズマを発生させる原料の湿式微粒化方法であって、
正規化スタンドオフ距離(Normalized standoff distance:s/d)と電極の壊食量の関係について、スタンドオフ距離s(ノズル噴射口から加工試料までの距離)につき、ノズル出口直径dとして、スタンドオフ距離sをノズル出口直径dで無次元化した量であり、スタンドオフ距離sの増大により、ノズル近傍の第1ピークと下流側の第2ピークの二つのピークのうち、前記第2ピークの壊食が発生したキャビテーションにより生じるものであるときは第2ピークには気泡が多く発生していることから、前記第2ピークの位置に、前記中空形状の電極を配置するか、前記中空形状の電極を移動させるか、又は、前記中空形状の電極対を原料OUT側に角度をつけて斜向することを特徴とする原料の湿式微粒化方法。
A high-pressure injection processing device for high-pressure injection from a high-pressure nozzle provided in a chamber and a submerged plasma generator are combined, and hollow electrodes of the submerged plasma generator are arranged to face each other in the chamber. Gas supply means for supplying gas into the chamber from the electrode of No. 2 is arranged, and the pressure of high pressure injection from the high pressure nozzle of the high pressure injection processing device is 100 to 245 MPa and the injection speed is 440 to 700 m / s. By injecting the raw material solution and exerting cavitation by the high-pressure injection on the plasma generation area, the gas is supplied by the gas supply means to pass through the hollow-shaped electrode, and to the opposite hollow-shaped electrode. After injecting the gas toward the hollow electrode, a pulse voltage is applied to the hollow electrode to generate a liquid plasma. A wet atomization method of that raw material,
Regarding the relation between the normalized standoff distance (normalized standoff distance: s / d) and the erosion amount of the electrode, the standoff distance s is defined as the standoff distance s (distance from the nozzle injection port to the processed sample) as the nozzle exit diameter d. Is a dimensionless amount at the nozzle outlet diameter d, and by increasing the standoff distance s, the erosion of the second peak of the two peaks of the first peak near the nozzle and the second peak on the downstream side Since many bubbles are generated at the second peak when it is caused by the generated cavitation, the hollow electrode is arranged at the position of the second peak or the hollow electrode is moved. Or, the hollow-shaped electrode pair is obliquely inclined to the raw material OUT side at an angle, and wet atomization of the raw material is performed. Law.
チャンバー内で前記中空形状の電極に原料溶液で満たした状態にし、かつ、溶液を還流させるポンプを備えて、前記高圧噴射処理装置の高圧ノズルの高圧噴射し前記液中プラズマ処理する作業を複数回繰り返すことを特徴とする請求項1又は2記載の原料の湿式微粒化方法。 The hollow-shaped electrode is filled with the raw material solution in the chamber, and a pump for refluxing the solution is provided, and high-pressure injection of the high-pressure nozzle of the high-pressure injection processing apparatus is performed a plurality of times to perform the plasma treatment in the liquid. The method for wet atomizing a raw material according to claim 1 or 2 , wherein the method is repeated. チャンバー内に設けられた高圧ノズルから高圧噴射する高圧噴射処理装置と、液中プラズマ発生装置とが組み合わされ、チャンバー内に前記液中プラズマ発生装置の中空形状の電極が対向配置され、前記中空形状の電極からチャンバー内にガスを供給するためのガス供給手段が配置されている構成であり、
前記高圧噴射処理装置の高圧ノズルから原料溶液を噴射させて、プラズマ発生区域に前記高圧噴射によるキャビテーションを及ばせるとともに、前記ガス供給手段により前記ガスを供給して前記中空形状の電極内を通過させ、対向する前記中空形状の電極に向けて前記ガスを噴射させてから、前記中空形状の電極にパルス電圧を印加させて液中プラズマを発生させるものであり、
チャンバー内で前記中空形状の電極に原料溶液で満たした状態にし、かつ、溶液を還流させるポンプを備えて、前記高圧噴射処理装置の高圧ノズルの高圧噴射し前記液中プラズマ処理する作業を複数回繰り返すことを特徴とする原料の湿式微粒化装置。
A high-pressure injection processing device for high-pressure injection from a high-pressure nozzle provided in a chamber and a submerged plasma generator are combined, and hollow electrodes of the submerged plasma generator are arranged to face each other in the chamber. A gas supply means for supplying gas from the electrode of the above into the chamber,
The raw material solution is jetted from the high-pressure nozzle of the high-pressure jet processing device to cause cavitation by the high-pressure jet in the plasma generation area, and the gas is supplied by the gas supply means to pass through the hollow electrode. , Injecting the gas toward the opposing hollow-shaped electrodes, and then applying a pulse voltage to the hollow-shaped electrodes to generate in-liquid plasma,
The hollow-shaped electrode is filled with the raw material solution in the chamber, and a pump for refluxing the solution is provided, and high-pressure injection of the high-pressure nozzle of the high-pressure injection processing apparatus is performed a plurality of times to perform the plasma treatment in the liquid. A wet atomizer for a raw material characterized by repeating.
前記高圧噴射処理装置の高圧ノズルから高圧噴射の圧力を100〜245MPa、噴射速度440〜700m/sで原料溶液を噴射させるとともに、
正規化スタンドオフ距離(Normalized standoff distance:s/d)と電極の壊食量の関係について、スタンドオフ距離s(ノズル噴射口から加工試料までの距離)につき、ノズル出口直径dとして、スタンドオフ距離sをノズル出口直径dで無次元化した量であり、スタンドオフ距離sの増大により、壊食量がピークとなるノズル近傍の第1ピークと下流側の第2ピークの二つのピークを外した位置に、前記中空形状の電極を配置するか、前記中空形状の電極を移動させるか、又は、前記中空形状の電極対を原料OUT側に角度をつけて斜向することを特徴とする請求項4記載の原料の湿式微粒化装置。
While injecting the raw material solution from the high-pressure nozzle of the high-pressure injection processing device at a high-pressure injection pressure of 100 to 245 MPa and an injection speed of 440 to 700 m / s,
Regarding the relation between the normalized standoff distance (normalized standoff distance: s / d) and the erosion amount of the electrode, the standoff distance s is defined as the standoff distance s (distance from the nozzle injection port to the processed sample) as the nozzle exit diameter d. Is a dimensionless amount at the nozzle outlet diameter d, and due to the increase in the standoff distance s, it is located at a position excluding two peaks near the nozzle where the erosion amount is the peak and the second peak on the downstream side. 5. The hollow-shaped electrode is arranged, the hollow-shaped electrode is moved, or the hollow-shaped electrode pair is inclined at an angle to the raw material OUT side. Wet atomizer for raw materials.
前記高圧噴射処理装置の高圧ノズルから高圧噴射の圧力を100〜245MPa、噴射速度440〜700m/sで原料溶液を噴射させるとともに、
正規化スタンドオフ距離(Normalized standoff distance:s/d)と電極の壊食量の関係について、スタンドオフ距離s(ノズル噴射口から加工試料までの距離)につき、ノズル出口直径dとして、スタンドオフ距離sをノズル出口直径dで無次元化した量であり、スタンドオフ距離sの増大により、ノズル近傍の第1ピークと下流側の第2ピークの二つのピークのうち、前記第2ピークの壊食が発生したキャビテーションにより生じるものであるときは第2ピークには気泡が多く発生していることから、前記第2ピークの位置に、前記中空形状の電極を配置するか、前記中空形状の電極を移動させるか、又は、前記中空形状の電極対を原料OUT側に角度をつけて斜向することを特徴とする請求項4記載の原料の湿式微粒化装置。
While injecting the raw material solution from the high-pressure nozzle of the high-pressure injection processing device at a high-pressure injection pressure of 100 to 245 MPa and an injection speed of 440 to 700 m / s,
Regarding the relation between the normalized standoff distance (normalized standoff distance: s / d) and the erosion amount of the electrode, the standoff distance s is defined as the standoff distance s (distance from the nozzle injection port to the processed sample) as the nozzle exit diameter d. Is a dimensionless amount at the nozzle outlet diameter d, and by increasing the standoff distance s, the erosion of the second peak of the two peaks of the first peak near the nozzle and the second peak on the downstream side Since many bubbles are generated at the second peak when it is caused by the generated cavitation, the hollow electrode is arranged at the position of the second peak or the hollow electrode is moved. 5. The raw material according to claim 4, wherein the hollow electrode pair is inclined at an angle to the raw material OUT side. Wet atomization device.
前記第2ピークに前記中空形状の電極を配置する場合、その電極は、壊食耐性素材として、チタン、ステンレス、タングステンとするか、壊食防止用部材として、超硬、ジルコニア、アルミナとするか、及び/又は、壊食耐性形状として、円柱状、多角形状とすることを特徴とする請求項6記載の原料の湿式微粒化装置。   When arranging the hollow-shaped electrode at the second peak, whether the electrode is titanium, stainless steel, or tungsten as an erosion resistant material, or cemented carbide, zirconia, or alumina as an erosion prevention member. And / or the erosion resistant shape is a columnar shape or a polygonal shape, and the wet atomization apparatus for raw materials according to claim 6. 前記中空形状の電極について、原料溶液の噴流の向き(電極対の軸Aに対して垂直な方向)に沿って移動させることができる制御機構が設けられていることを特徴とする請求項4ないし6のいずれか1項記載の原料の湿式微粒化装置。   The control mechanism capable of moving the hollow electrode along the direction of the jet flow of the raw material solution (direction perpendicular to the axis A of the electrode pair) is provided. 7. The wet atomization device for raw materials according to any one of 6 above. 前記高圧ノズルの噴射方向を水平面Lと噴射方向Mとのなす角(傾斜角度α)が5度から20度の範囲、より好ましくは10〜15度の範囲で調整することを特徴とする請求項4ないし6のいずれか1項記載の原料の湿式微粒化装置。   The injection direction of the high-pressure nozzle is adjusted such that an angle (inclination angle α) between the horizontal plane L and the injection direction M is in the range of 5 to 20 degrees, more preferably 10 to 15 degrees. 7. A wet atomization apparatus for raw materials according to any one of 4 to 6.
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