JPH03224625A - 超微粉合成装置 - Google Patents
超微粉合成装置Info
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- JPH03224625A JPH03224625A JP2018587A JP1858790A JPH03224625A JP H03224625 A JPH03224625 A JP H03224625A JP 2018587 A JP2018587 A JP 2018587A JP 1858790 A JP1858790 A JP 1858790A JP H03224625 A JPH03224625 A JP H03224625A
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Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はセラミックス系超微粉合成装置に係り、特に高
周波熱プラズマトーチ内壁への未反応付着物を軽減した
装置に関する。
周波熱プラズマトーチ内壁への未反応付着物を軽減した
装置に関する。
セラミックス系超微粉の合成は、高純度高品質な超微粉
の得られる高周波熱プラズマ法が最近用いられるように
なってきた。この方法は溶融蒸発及び反応を大気と遮断
した雰囲気下で行うため、目的とする組成の超微粉を極
めて高純度な状態で得ることができるという特色を有し
ている。
の得られる高周波熱プラズマ法が最近用いられるように
なってきた。この方法は溶融蒸発及び反応を大気と遮断
した雰囲気下で行うため、目的とする組成の超微粉を極
めて高純度な状態で得ることができるという特色を有し
ている。
しかし、無電極方式であったが故に、プラズマの安定性
には問題があり、プラズマ中に大量の原料粉を投入する
と、プラズマが不安定になり、消滅しやすいことや、ト
ーチへの原料の付着から生じるトーチの過熱破損などの
欠点があり、生産性に大きな影響を及ぼしていた。
には問題があり、プラズマ中に大量の原料粉を投入する
と、プラズマが不安定になり、消滅しやすいことや、ト
ーチへの原料の付着から生じるトーチの過熱破損などの
欠点があり、生産性に大きな影響を及ぼしていた。
第七図は高周波プラズマ内の温度及び流れの分布を示し
た例である。この場合、４ＭＨｚ−１１ＯＡの高周波電
流を３巻のコイルに流して磁場を発生させ、４０ ｎ
／ｗｉｎのＡｒを直径５０ｍの石英管に流してプラズマ
を発生させた場合を仮定している。プラズマ内のガスの
流れは、電場及び磁場に起因する磁気圧効果によってプ
ラズマ上部に渦流ができるが、高周波プラズマの安定性
はこの渦流の健全性に強く依存するといわれている。こ
れに原料粉を軸方向から投入すると、渦流が乱されてプ
ラズマが不安定となるため、外周部から接線方向にガス
を流し、渦流を助長させる方法がとられている。しかし
ながら、この渦流は、溶融蒸発した原料粉をトーチの内
壁側に運ぶ欠点があり流速も遅いことから、未反応物質
がトーチ内壁に極めて付着しやすい状態にある。
た例である。この場合、４ＭＨｚ−１１ＯＡの高周波電
流を３巻のコイルに流して磁場を発生させ、４０ ｎ
／ｗｉｎのＡｒを直径５０ｍの石英管に流してプラズマ
を発生させた場合を仮定している。プラズマ内のガスの
流れは、電場及び磁場に起因する磁気圧効果によってプ
ラズマ上部に渦流ができるが、高周波プラズマの安定性
はこの渦流の健全性に強く依存するといわれている。こ
れに原料粉を軸方向から投入すると、渦流が乱されてプ
ラズマが不安定となるため、外周部から接線方向にガス
を流し、渦流を助長させる方法がとられている。しかし
ながら、この渦流は、溶融蒸発した原料粉をトーチの内
壁側に運ぶ欠点があり流速も遅いことから、未反応物質
がトーチ内壁に極めて付着しやすい状態にある。
上記従来技術の問題点を図面を用いて説明する。
第７図は現在多用されている高周波熱プラズマ発生用の
石英製トーチの原料導入部の模式図を示す。
石英製トーチの原料導入部の模式図を示す。
前記したように、熱プラズマ２は上方に向って渦流４が
発生し、所定出力に達する頃にはほとんどノズル先端６
近くまで熱プラズマ２が延びる。
発生し、所定出力に達する頃にはほとんどノズル先端６
近くまで熱プラズマ２が延びる。
原料粉８は、キャリアガス１０によってノズル１２の中
央部分から、数千塵の熱プラズマ２中に投入され溶融蒸
発する。溶融蒸発した原料粉８は渦流４に乗って外側に
運ばれ、循環冷却水１４で冷却された石英トーチ１６の
内壁に未反応付着物１８として付着し易い状況にあるゆ
このように石英トーチ１６の内壁に溶融未反応な原料粉
８が徐々に堆積してくると、プラズマの安定性が乱れ、
時には消滅することもあるし、又これが金属であるため
高周波誘導加熱によって赤熱化し、石英１−一チ１６の
割れ原因にもなる。更に未反応付着物１８は、塊となっ
て落下し、合成超微粉の純度や品質の低下をきたす原因
にもなっている。そのため、ノズル１２の外周部から旋
回流でシースガス２０を投入する方策が一般にとられて
きたが、石英トーチ１６内壁の旋回流速が遅いため、未
反応付着物１８を殆ど吹き飛ばすことができないという
問題点があった。
央部分から、数千塵の熱プラズマ２中に投入され溶融蒸
発する。溶融蒸発した原料粉８は渦流４に乗って外側に
運ばれ、循環冷却水１４で冷却された石英トーチ１６の
内壁に未反応付着物１８として付着し易い状況にあるゆ
このように石英トーチ１６の内壁に溶融未反応な原料粉
８が徐々に堆積してくると、プラズマの安定性が乱れ、
時には消滅することもあるし、又これが金属であるため
高周波誘導加熱によって赤熱化し、石英１−一チ１６の
割れ原因にもなる。更に未反応付着物１８は、塊となっ
て落下し、合成超微粉の純度や品質の低下をきたす原因
にもなっている。そのため、ノズル１２の外周部から旋
回流でシースガス２０を投入する方策が一般にとられて
きたが、石英トーチ１６内壁の旋回流速が遅いため、未
反応付着物１８を殆ど吹き飛ばすことができないという
問題点があった。
本発明の目的は上記問題点を解消するためになされたも
ので、トーチ内壁での旋回流速が向上し、プラズマが長
時間安定し、トーチ内壁の未反応付着物が軽減する超微
粉合成装置を提供することである。
ので、トーチ内壁での旋回流速が向上し、プラズマが長
時間安定し、トーチ内壁の未反応付着物が軽減する超微
粉合成装置を提供することである。
上記の目的を達成するために本発明は、金属粉末を運ぶ
キャリアガスの流出口とプラズマ雰囲気を形成するプラ
ズマガスの流出口とをノズルの先端中央部に有し、該ノ
ズルの先端外周部にはプラズマ内の渦流を形成するシー
スガスの流出口を設け、これらの流出口が開口するトー
チ内で形成した高周波熱プラズマ炎中で前記金属粉末を
溶融蒸発反応させてセラミックス系の超微粉を合成する
装置において、前記シースガスの流出口が、前記ノズル
の先端からトーチ内壁に沿って突出して設けられている
ことを特徴とするものである。
キャリアガスの流出口とプラズマ雰囲気を形成するプラ
ズマガスの流出口とをノズルの先端中央部に有し、該ノ
ズルの先端外周部にはプラズマ内の渦流を形成するシー
スガスの流出口を設け、これらの流出口が開口するトー
チ内で形成した高周波熱プラズマ炎中で前記金属粉末を
溶融蒸発反応させてセラミックス系の超微粉を合成する
装置において、前記シースガスの流出口が、前記ノズル
の先端からトーチ内壁に沿って突出して設けられている
ことを特徴とするものである。
上記構成によれば、ノズルの外周部からトーチ内壁に沿
って噴出するシースガスの持続距離が長くなり、トーチ
内壁に付着しようとする溶融未反応物質を吹き飛ばし、
下方の反応ガス中に送り込む作用が大きくなる。
って噴出するシースガスの持続距離が長くなり、トーチ
内壁に付着しようとする溶融未反応物質を吹き飛ばし、
下方の反応ガス中に送り込む作用が大きくなる。
そのためにトーチ内壁の未反応付着物による悪影響を防
止することができる。
止することができる。
以下本発明のいくつかの実施例について図面を用いて説
明する。尚従来例と同一構造部分には同一符号を付して
その説明を省略する。
明する。尚従来例と同一構造部分には同一符号を付して
その説明を省略する。
第１図及び第２図は本発明の一実施例の要部を示すもの
で、石英トーチ１６の内壁に沿って円筒形の突起部３０
を設け、シースガス２０の流出口３２をノズル先端６よ
り突出させている。
で、石英トーチ１６の内壁に沿って円筒形の突起部３０
を設け、シースガス２０の流出口３２をノズル先端６よ
り突出させている。
突起部先端３４は、ノズル先端６と高周波コイル最上段
３６との中間付近に位置しており、プラズマを乱さない
位置に設置する。第１図及び第２図に矢印で示したよう
に、接線方向にシースガス噴出口３８からシースガス２
０を流すと、突起部３０を設けたために平行部分が長く
なり、石英トーチ１６の内壁を旋回流が従来よりも速い
速度で下の位置まで到達する。したがって、未反応物が
付きにくくなり未反応付着物１８を減少させることがで
きる。突起部先端３４の現状の適正寸法は、高周波コイ
ル最上段３６と突起部先端３４の距離要するに、本発明
は、プラズマを乱さないで、なおかつ、未反応原料をト
ーチ下部に付着させない円筒リング状突起部を設けたも
ので、どういう寸法で、コイルからどの位置につければ
よいかを見つけたことにある。
３６との中間付近に位置しており、プラズマを乱さない
位置に設置する。第１図及び第２図に矢印で示したよう
に、接線方向にシースガス噴出口３８からシースガス２
０を流すと、突起部３０を設けたために平行部分が長く
なり、石英トーチ１６の内壁を旋回流が従来よりも速い
速度で下の位置まで到達する。したがって、未反応物が
付きにくくなり未反応付着物１８を減少させることがで
きる。突起部先端３４の現状の適正寸法は、高周波コイ
ル最上段３６と突起部先端３４の距離要するに、本発明
は、プラズマを乱さないで、なおかつ、未反応原料をト
ーチ下部に付着させない円筒リング状突起部を設けたも
ので、どういう寸法で、コイルからどの位置につければ
よいかを見つけたことにある。
実際に本発明で石英トーチ１６の内壁に付着した未反応
付着物１８を重量測定した結果、突起部３０のない場合
よりも約半分に減少した。
付着物１８を重量測定した結果、突起部３０のない場合
よりも約半分に減少した。
第３図のように、ノズル１２及び突起部３０の外表面側
のシースガス２０流路にら線溝４ｏを設け、旋回流速度
を向上させる方法、また第４図に示したように、突起部
３０内面にテーパ４２をっけ、内面コーナ部４４への付
着を防止したもの、更にこれらを一体化したものなども
効果がある。
のシースガス２０流路にら線溝４ｏを設け、旋回流速度
を向上させる方法、また第４図に示したように、突起部
３０内面にテーパ４２をっけ、内面コーナ部４４への付
着を防止したもの、更にこれらを一体化したものなども
効果がある。
第５図は、ＡＱＮ超微粉を合成する場合の例としてプラ
ズマリアクタ全体の構成模式図を示したものである。
ズマリアクタ全体の構成模式図を示したものである。
プラズマリアクタ本体４６及びそれらの付帯設備を真空
ポンプ４８で真空引きし、約０．０１Ｔ ｏ ｒ ｒ以
上でキープしてから高周波制御装置５０を稼動、プラズ
マガス（Ｎ、）５２とシースガス（Ｎ２）２０を導入し
ながら高周波コイル５４に通電し１石英トーチ１６内に
熱プラズマ２を発生させる。徐々に出力を上げながら、
プラズマガス（Ｎ、）５２及びシースガＸ （Ｎ、）
２０（ｉＦ）流量を増加、最終的にはＮ２大気圧下で所
定の出力の熱プラズマ２を得る。
ポンプ４８で真空引きし、約０．０１Ｔ ｏ ｒ ｒ以
上でキープしてから高周波制御装置５０を稼動、プラズ
マガス（Ｎ、）５２とシースガス（Ｎ２）２０を導入し
ながら高周波コイル５４に通電し１石英トーチ１６内に
熱プラズマ２を発生させる。徐々に出力を上げながら、
プラズマガス（Ｎ、）５２及びシースガＸ （Ｎ、）
２０（ｉＦ）流量を増加、最終的にはＮ２大気圧下で所
定の出力の熱プラズマ２を得る。
次に、反応及び急冷作用のＮＨ，ガス５６を石英トーチ
１６の下部に導入し、その後流動層円筒容器５８内の原
料粉（ＡＱ）８を、キャリアガス（Ｎ、）１０で、ノズ
ル１２を介して、熱プラズマ２中に導入する。７，００
０〜８，０ＯＯＫを有する熱プラズマ２に導入された原
料粉８は瞬時に溶融蒸発し、下部で導入している反応、
急冷用のＮＨ，ガス５６中に送られ、ＡΩＮ超微粉６０
が合成される０合成された超微粉６０は、次に循環冷却
水１４で冷却された熱泳動ドラム６２の表面に沈着堆積
する。このとき熱泳動ドラム６２を回転して、スクレイ
バ６４で自動的に掻き落し。
１６の下部に導入し、その後流動層円筒容器５８内の原
料粉（ＡＱ）８を、キャリアガス（Ｎ、）１０で、ノズ
ル１２を介して、熱プラズマ２中に導入する。７，００
０〜８，０ＯＯＫを有する熱プラズマ２に導入された原
料粉８は瞬時に溶融蒸発し、下部で導入している反応、
急冷用のＮＨ，ガス５６中に送られ、ＡΩＮ超微粉６０
が合成される０合成された超微粉６０は、次に循環冷却
水１４で冷却された熱泳動ドラム６２の表面に沈着堆積
する。このとき熱泳動ドラム６２を回転して、スクレイ
バ６４で自動的に掻き落し。
下部の捕集容器６６で受ける。装置停止後、プローブボ
ックスを介して、不活性ガス下での無酸素状態によるい
わゆる雰囲気制御回収を行い、高純度、高品質なＡＱＮ
超微粉を得ることができる。
ックスを介して、不活性ガス下での無酸素状態によるい
わゆる雰囲気制御回収を行い、高純度、高品質なＡＱＮ
超微粉を得ることができる。
〔発明の効果〕
上述のとおり本発明によれば、シースガス流出口をノズ
ル先端から突出させたので、トーチ内壁での旋回流速が
向上し、不要な付着物が減少することによって、以下の
ような優れた効果がある。
ル先端から突出させたので、トーチ内壁での旋回流速が
向上し、不要な付着物が減少することによって、以下の
ような優れた効果がある。
（１） トーチの割れ防止。
（２） プラズマの長時間安定化。
（３）未反応金属微粉の落下減少。
（４）超微分合酸の生産性向上。
第１図は本発明の一実施例の要部縦断面を示す模式図、
第２図は第１図のＡ−Ａ断面を示す模式図、第３図及び
第４図はそれぞれ他の実施例の要部縦断面を示す模式図
、第５図は本発明の一実施例の全体構成模式図、第６図
は高周波プラズマ内の温度及び流れ分布説明図、第７図
は従来例の要部縦断面を示す模式図である。 ２・・・熱プラズマ、４・・・渦流、 ６・・・ノズル先端、８・・・原料粉、１０・・・キャ
リアガス、１２・・・ノズル、１６・・・石英トーチ、
１８・・・未反応付着物、２０・・・シースガス、３０
・・・突起部、３２・・・シースガス流出口、３４・・
・突起部先端。 ５２・・・プラズマガス。
第２図は第１図のＡ−Ａ断面を示す模式図、第３図及び
第４図はそれぞれ他の実施例の要部縦断面を示す模式図
、第５図は本発明の一実施例の全体構成模式図、第６図
は高周波プラズマ内の温度及び流れ分布説明図、第７図
は従来例の要部縦断面を示す模式図である。 ２・・・熱プラズマ、４・・・渦流、 ６・・・ノズル先端、８・・・原料粉、１０・・・キャ
リアガス、１２・・・ノズル、１６・・・石英トーチ、
１８・・・未反応付着物、２０・・・シースガス、３０
・・・突起部、３２・・・シースガス流出口、３４・・
・突起部先端。 ５２・・・プラズマガス。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、金属粉末を運ぶキャリアガスの流出口とプラズマ雰
囲気を形成するプラズマガスの流出口とをノズルの先端
中央部に有し、該ノズルの先端外周部にはプラズマ内の
渦流を形成するシースガスの流出口を設け、これらの流
出口が開口するトーチ内で形成した高周波熱プラズマ炎
中で前記金属粉末を溶融蒸発反応させてセラミックス系
の超微粉を合成する装置において、 前記シースガスの流出口が、前記ノズルの先端からトー
チ内壁に沿って突出して設けられていることを特徴とす
る超微粉合成装置。 ２、請求項１記載の装置において、 前記シースガスの流出口を形成する突出部は、耐熱性を
有する非磁性金属又は石英ガラス等のセラミックスによ
って製造され、一体物又は交換可能なものであることを
特徴とする超微粉合成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018587A JPH03224625A (ja) | 1990-01-29 | 1990-01-29 | 超微粉合成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018587A JPH03224625A (ja) | 1990-01-29 | 1990-01-29 | 超微粉合成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03224625A true JPH03224625A (ja) | 1991-10-03 |
Family
ID=11975764
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2018587A Pending JPH03224625A (ja) | 1990-01-29 | 1990-01-29 | 超微粉合成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03224625A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0743811A1 (fr) * | 1995-05-19 | 1996-11-20 | Aerospatiale Societe Nationale Industrielle | Torche à plasma d'arc à courant continu, particulièrement destinée à l'obtention d'un corps chimique par décomposition d'un gaz plasmagène |
| JPH0969400A (ja) * | 1995-06-18 | 1997-03-11 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理装置 |
| JP2003034511A (ja) * | 2001-07-23 | 2003-02-07 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 窒化アルミニウム粉末の製造方法 |
| JP2006269117A (ja) * | 2005-03-22 | 2006-10-05 | Sumitomo Electric Ind Ltd | プラズマ発生装置及び光ファイバ用母材の製造方法並びにガラス体の加熱方法 |
| JP2010047839A (ja) * | 2009-09-01 | 2010-03-04 | Napura:Kk | コンポジット構造を有するナノ球状粒子、粉末、及び、その製造方法 |
| JP5362133B1 (ja) * | 2013-02-12 | 2013-12-11 | 株式会社金星 | 球形状蓄光材の製造方法及びプラズマトーチ |
-
1990
- 1990-01-29 JP JP2018587A patent/JPH03224625A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| FR2734445A1 (fr) * | 1995-05-19 | 1996-11-22 | Aerospatiale | Torche a plasma d'arc a courant continu, particulierement destinee a l'obtention d'un corps chimique par decomposition d'un gaz plasmagene |
| US5688417A (en) * | 1995-05-19 | 1997-11-18 | Aerospatiale Societe Nationale Industrielle | DC arc plasma torch, for obtaining a chemical substance by decomposition of a plasma-generating gas |
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