JPH062225B2 - 有機物超微粒子の製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ガス中蒸発法により、銅フタロシアニン、銅
ナフタロシアニン、ピレン、アントラセン、カルバゾー
ル、フェロセン、βカロチンなどの低分子有機化合物、
ポリエチレン、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル
などの高分子有機化合物、或は酢酸コルチゾン、クロラ
ムフェニコール、アセチルサリチル酸、各種アミノ酸な
どの生体関連有機物質の有機物超微粒子を製造する装置
に関する。

（従来の技術） 従来、低分子有機化合物、高分子有機化合物或は生体関
連有機物質の有機物超微粒子を、ガス中蒸発法により製
造する装置として、第１図に見られるような真空容器ａ
内の下方に、有機超微粒子となる原料を収めた蒸発源ｂ
と不活性ガス導入ノズルｃとを設け、該蒸発源ｂの上方
に、該蒸発源ｂから蒸発する有機物超微粒子を回収する
低温の超微粒子回収板ｄと排気管ｅとを設けるようにし
たものが知られている（例えば特開昭６２−１０６８３
３号公報）。この装置に於ては、真空容器ａ内を、排気
管ｅに排気量調節バルブｆを介して接続した真空ポンプ
ｇにより排気したのち不活性ガスをノズルｃから導入
し、有機物超微粒子の原料を収めた蒸発源ｂのるつぼｈ
を抵抗加熱ヒーターｉにより加熱して該原料を蒸発させ
ると、蒸発した有機物の原料が該真空容器ａ内の不活性
ガス圧力の調節により凝縮して超微粒子となり、液体窒
素により冷却されたシュラウドからなる該回収板ｄで付
着回収される。ｊは抵抗加熱ヒーターｆの電源を示す。

（発明が解決しようとする課題） ガス中蒸発法により有機物超微粒子を生成させる場合、
数百Torr以下のガス雰囲気中で行なわれるが、回収板ｄ
へ生成した超微粒子を導くためにガスの供給と排気を同
時に行ない、これらを制御することにより真空容器ａ内
の雰囲気圧力も一定に保持する。超微粒子の粒径を均一
にするには、真空容器ａ内に大きな乱流を発生させない
ことが必要であり、従って多量のガスの供給と排気を行
なうことができない。即ち、少量のガスの供給と排気で
なければならず、そのため発生するガスの流れは非常に
遅い。しかし、真空容器ａ内には熱源となるるつぼｈが
あり、これによる上昇気流が発生するが、この上昇気流
はガスの供給と排気で発生する流れに比べて速いため、
真空容器ａ内に下降気流も発生させて熱対流を形成する
ようになる。この熱対流は、生成した超微粒子を巻き込
んで流れるため、超微粒子を回収板ｄへと運ばなくなる
ばかりでなく長時間の対流により回収板ｄを粒成長させ
て粒径の均一性を崩してしまう。

前記第１図示の装置では、真空容器ａの下方のノズルｃ
から上方の排気管ｅへと流れるガス流が乱れると、これ
に乗って流れる超微粒子の流れも乱れ、回収される超微
粒子の粒径が大きくなったり、粒度分布が広がる不都合
があった。

また、加熱ヒーターｉの輻射熱による真空容器ａ内の雰
囲気温度の上昇やるつぼｈと回収板ｄとの不適正によっ
ても、多少とも粒径の増大や粒度分布の広がりが生じ、
所望の粒径に揃った有機物超微粒子を得ることは難し
い。

本発明は、こうした不都合、困難を解消して粒径の揃っ
た有機物超微粒子を製造できる装置を提供することを目
的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明では、真空容器内の下方に、有機物超微粒子の原
料を収めた蒸発源と不活性ガス導入ノズルとを設け、該
蒸発源の上方に、排気管と該排気管の排気口の前方で該
蒸発源から蒸発する有機物超微粒子を回収する低温の超
微粒子回収板とを設けるようにしたものに於いて、該蒸
発源と超微粒子回収板との間に、該蒸発源と超微粒子回
収板との間に、該蒸発源の近傍で生成して該排気管に向
う有機物超微粒子及び該排気管に向かうガスの全てが通
過し且つ該有機物超微粒子及びガスの流れを整流する通
路を有すると共に該超微粒子回収板との間に対流防止の
隙間を有する筒状整流板を設け、該蒸発源をその上方の
超微粒子回収板との間の距離を可変とすべく昇降装置に
より昇降自在に設けることにより、上記の目的を達成す
るようにした。該蒸発源の周囲に、水冷式輻射熱遮蔽板
を設けておくと、より粒径の均一性が向上する。

（作 用） 蒸発源のるつぼ内に、有機物超微粒子の原料を収め、真
空容器内を排気管から真空排気し、不活性ガス導入ノズ
ルからアルゴンガスを導入して圧力を例えば１Torrに調
節する。

次いで該蒸発源と加熱ヒーターを作動させ、適当な温度
になったところで蒸発口を塞ぐシャッターを開けると、
るつぼ内の原料が超微粒子となって蒸発し、上方の排気
管の方向へとガスの流れに乗って流れる。この場合、該
蒸発源の近傍で生成した有機物超微粒子は、排気管へ流
れ込む前に冷却されたフィルムに付着させて回収される
が、ガス流及び生成した該超微粒子の流れは、蒸発源と
回収板との間に設けた筒状整流板によって整流され、乱
れることなく回収板へ向かい、しかも回収板と筒状整流
板との隙間から排気口へと流れて対流を生じることがな
いので、生成粒子が蒸発源の近傍に舞い戻ってさらに粒
成長を起したり、ガス流の乱れにより粒子同士が衝突し
て粒成長を起す等により、該超微粒子の粒径が大きくな
ったり、粒度分布が広がる不都合がない。

生成する該超微粒子の粒径の大小とその均一性は、るつ
ぼと回収板の距離や真空容器内の温度によっても変化す
ることがあるが、その変化は、蒸発源を昇降装置により
昇降させ、蒸発源から生ずる熱の拡散をその周囲の水冷
式輻射熱遮蔽板で防ぐことにより制御出来る。

（実施例） 本発明の実施例を図面に基づき説明するに、第２図に於
て、符号(1)は真空容器、(2)は該真空容器(1)の下方に
設けた例えば銅フタロシアニン等の有機物超微粒子の原
料が収められる蒸発源、(3)は該真空容器(1)の下方の室
壁を貫通して導入された不活性ガス導入ノズルを示す。
該真空容器(1)の上方の室壁には、真空ポンプ(4)及び排
気量調節バルブ(5)を備えた排気管(6)が接続される。ま
た、真空容器(1)内の上方の蒸発源(2)と対向し且つ該排
気管(6)の排気口の前方の位置に、図示してない配管を
介して液体窒素等の低温冷媒が供給される板状の超微粒
子回収板(7)を水平に設けるようにした。該蒸発源(2)は
前記原料が収められるるつぼ(2a)と、その外周の抵抗加
熱ヒーター(2b)とで構成され、該ヒーター(2b)が電源(2
c)からの通電により加熱されると、るつぼ(2b)内の原料
が蒸発し、蒸発源(2)の近傍で不活性ガスと衝突し、冷
却されて凝縮し、粒子となる。この粒子は、不活性ガス
導入ノズル(3)から排気管(6)への不活性ガス流に乗って
流れる途中、回収板(7)に於て回収される。

以上の構成は従来のものとほぼ同様であるが、本発明の
ものでは蒸発源(2)と回収板(7)との間に、該蒸発源(2)
の近傍で生成されて該排気管(6)に向う有機物超微粒子
及び該排気管(6)に向かうガスの全てが通過する通路で
あってこれを流れる有機物超微粒子及びガスを整流する
通路を有すると共に該回収板(7)との間に対流防止の隙
間を有する筒状整流板(8)を設けるようにした。該隙間
を介して不活性ガス導入ノズル(3)から排気管(6)へと向
うガス流及び蒸発源(2)から回収板(7)へと向う蒸発物の
流れは該筒状整流板(8)の通路を通って整流され、該通
路以外から回収板(7)へ超微粒子やガスが到達しないよ
うに該筒状整流板(8)の鍔状部分にて遮断し、蒸発物を
一様な流れとして回収板(7)へと到達させることによ
り、粒径が均一な有機物超微粒子が得られるようにし
た。該隙間は回収板(7)付近に流れてきたガスを効率良
く排気し、対流を生じさせないために１cm以上必要であ
る。該整流板(8)の軸方向の流さｌは、蒸発源(2)と回収
板(7)との距離の１／２〜１／３程度に設定される。

(9)は該るつぼ(2a)内へ有機物超微粒子の原料を連続的
又は断続的に供給する原料供給装置を示し、その具体的
構成は第３図示の如であり、該原料をストックする原料
容器(9a)と、これと一体で真空容器(1)の室壁を介して
外部へと延びる操作ハンドル(9b)を備えた原料輸送管(9
c)を設け、該るつぼ(2a)内の原料が蒸発して減少する
と、該操作ハンドル(9b)を押して原料供給装置(9)を真
空容器(1)内へ進入させたのち、該ハンドル(9b)を旋回
し、スクリュー(9d)により原料容器(9a)の原料を輸送管
(9c)の先端からるつぼ(2a)内へと押し出し、原料を補充
して長時間に亘り超微粒子の製造を続けることが出来る
ようにした。

蒸発源(2)の近傍において生成した有機物超微粒子は、
回収板(7)の板面に接して設けたフィルム(10)に付着す
るが、長時間に亘り超微粒子を製造するときは、該フィ
ルム(10)をロール(10a)からリール(10b)で引き出し、順
次新たなフィルム(10)を回収板(7)の板面に用意してそ
こに次々と超微粒子を付着させて回収するようにした。
該フィルム(10)に付着した超微粒子は、該フィルム(10)
を真空容器(1)の外部へ取出し、ヘラで払い落すか或は
水やエタノール等の液体の分散媒にフィルム(10)を浸し
て超音波を加える等の手段により回収することが出来、
これによれば、回収板(7)の板面に直接超微粒子を付着
凝縮させる場合よりも多量に回収することが出来る。

該蒸発源(2)のるつぼ(2a)は、真空容器(1)の室壁を介し
て下方へ延び、駆動装置(11)により昇降されるロッド(1
2)と、これに取付けたるつぼ台(13)とで構成される昇降
装置(14)に設けるようにし、該るつぼ台(13)を下降させ
て回収板(7)との間の距離Ｌを大きくすると、均一でし
かも粒径の大きい有機物超微粒子が製造され、該距離Ｌ
を小さくすると均一でしかも粒径の小さいものが製造さ
れる。

製造される該超微粒子の粒径は、真空容器(1)内の雰囲
気の温度上昇によって増大する傾向があるが、該蒸発源
(2)の周囲に、第４図に明示したような冷却水配管(15a)
を備えた良熱伝導材製の筒体(15b)からなる水冷式輻射
熱遮蔽板(15)を設け、これで蒸発源(2)の輻射熱を阻止
することにより真空容器(1)内の雰囲気温度の上昇を防
ぎ、粒径の増大を防止するようにした。

(16)は真空容器(1)の室壁を介して側方から外部へ延び
るハンドル(17)に取付けた板状のガラス製又は金属製の
シャッターを示し、該ハンドル(17)を操作して真空容器
(1)の側方の収納溝(1a)から出没させると、るつぼ(2a)
の蒸発口が開閉され、該るつぼ(2a)の昇温或は降温の途
中や雰囲気圧力の調整中などの蒸発条件が不確定な状況
では、該るつぼ(2a)をシャッター(16)で閉じて超微粒子
の生成を行なわず、蒸発条件が確定したところでシャッ
ター(16)を開き、超微粒子を生成させることが出来、一
定品質の超微粒子を製造できる。

第２図示の装置を使用して銅フタロシアニンの超微粒子
を製造した具体例を述べると、まず、るつぼ(2a)に0.5
g、原料容器(9a)に10ｇの銅フタロシアニンからなる原
料を入れ、真空容器(1)内を排気管(6)から真空に排気
し、抵抗加熱ヒーター(2b)に通電することによりるつぼ
(2a)の温度を350℃として、不活性ガスをノズル(3)より
導入して真空容器(1)内の圧力を１Torrに調節する、該
るつぼ(2a)の温度が所定温度で安定した時点でシャッタ
ー(16)を開き、るつぼ(2a)を昇降装置(14)により最適位
置の高さに上昇させて超微粒子の生成を開始し、その途
中でるつぼ(2a)内の原料が少なくなったところで昇降装
置(14)によりるつぼ(2a)を一旦下げ、原料供給装置(9)
の操作ハンドル(9b)を操作してその原料容器(9a)をるつ
ぼ(2a)上に進出させると共に旋回させ、用意した原料を
るつぼ(2a)中へ落下補給したのち、再びるつぼ(2a)を最
適位置に上昇させて超微粒子の生成を続けた。生成した
超微粒子は、液体窒素で冷却された回収板(7)の板面に
設けたフィルム(10)に付着し、該フィルム(10)をリール
(10b)で２cm／minの速さで巻き取り乍ら付着回収した。
その回収量は、１時間の運転で6.0gであった。回収され
た超微粒子は、第５図の透視型電子顕微鏡写真に見られ
るようなロッド状粒子の構造を有し、その短軸平均径10
0オングストローム、長軸平均径は500オングストローム
で、凝集は少なかった。

るつぼ(2a)に供給する原料として、銅ナフタロシアニ
ン、ピレン、アントラセン、カルバゾール、フェロセ
ン、βカロチンなどの低分子有機化合物を使用して各化
合物の超微粒子を製造することも可能であり、ポリエチ
レン、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチルなどの高
分子有機化合物或は酢酸コルチゾン、クロラムフェニコ
ール、アセチルサリチル酸、各種アミノ酸などの生体関
連有機物質を使用して、その有機物超微粒子を製造する
ことも出来る。

（発明の効果） 以上のように本発明によるときは、蒸発源と超微粒子回
収板との間に、生成した有機物超微粒子及び該排気管に
向かうガスの全てを通過させ且つこれを整流する通路を
有すると共に該超微粒子回収板との間に対流防止の隙間
を有する筒状整流板を設け、該蒸発源を昇降装置により
超微粒子回収板との間の距離を可変としたので、真空容
器内に熱対流が発生することを防止できて粒径の均一性
が向上し、超微粒子の粒径の調節も容易に行なえ、真空
容器内の雰囲気温度の上昇を水冷式輻射熱遮蔽板により
防止することにより、温度による粒径の不均一性も防止
できる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の截断側面図、第２図は本発明の実施例
の截断側面図、第３図は原料供給装置の斜視図、第４図
は蒸発源の斜視図、第５図は第２図の装置により製造さ
れた銅フタロシアニンの超微粒子の粒子構造の透過型電
子顕微鏡写真である。 (1)…真空容器 (2)…蒸発源 (2b)…抵抗加熱ヒーター (3)…不活性ガス導入ノズル (6)…排気管 (7)…超微粒子回収板 (8)…筒状整流板 (9)…原料供給装置 (14)…昇降装置 (15)…水冷式輻射熱遮蔽板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−106833（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−39631（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−62984（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−3975（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空容器内の下方に、有機物超微粒子の原
   料を収めた蒸発源と不活性ガス導入ノズルとを設け、該
   蒸発源の上方に、排気管と該排気管の排気口の前方で該
   蒸発源から蒸発する有機物超微粒子を回収する低温の超
   微粒子回収板とを設けるようにしたものに於いて、該蒸
   発源と超微粒子回収板との間に、該蒸発源の近傍で生成
   して該排気管に向う有機物超微粒子及び該排気管に向か
   うガスの全てが通過し且つ該有機物超微粒子及びガスの
   流れを整流する通路を有すると共に該超微粒子回収板と
   の間に対流防止の隙間を有する筒状整流板を設け、該蒸
   発源をその上方の超微粒子回収板との間の距離を可変と
   すべく昇降装置により昇降自在に設けたことを特徴とす
   る有機物超微粒子の製造装置。
2. 【請求項２】前記蒸発源の周囲に、水冷式輻射熱遮蔽板
   を設けたことを特徴とする請求項１に記載の有機物超微
   粒子の製造装置。