JPH11349303A - 粉体合成装置 - Google Patents

粉体合成装置

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JPH11349303A
JPH11349303A JP10157851A JP15785198A JPH11349303A JP H11349303 A JPH11349303 A JP H11349303A JP 10157851 A JP10157851 A JP 10157851A JP 15785198 A JP15785198 A JP 15785198A JP H11349303 A JPH11349303 A JP H11349303A
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Kazumasa Takatori
一雅 鷹取
Naoyoshi Watanabe
直義 渡辺
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Abstract

(57)【要約】 【課題】合成した粉末がエマルジョンを噴出する開口部
に堆積せず燃焼が持続する粉体合成装置を提供すること
を目的とする。 【解決手段】エマルジョンを噴出するエマルジョンノズ
ル3と、該エマルジョンノズル3と並列配置され支燃性
気体を噴出する支燃性気体ノズル4とを有し、該エマル
ジョンノズル3の噴出端開口部31は該支燃性気体ノズ
ル4の噴出端開口部41より突出していることを特徴と
する粉体合成装置。エマルジョン噴出端が支燃性気体噴
出端より噴出方向に突出しているため、支燃性気体がエ
マルジョン3の噴出端開口部31を囲み、合成された酸
化物粉末が噴出端開口部31に接触するのを防止する。
したがって、酸化物粉末がエマルジョン噴出端開口部に
堆積することがなく、燃焼が持続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、金属酸化物の前駆体と
水と可燃性液体とを有するエマルジョンを噴霧燃焼させ
ることにより、金属酸化物粉末を合成する粉体合成装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】金属酸化物の前駆体を含む水溶液を可燃
性液体中に乳濁させたエマルジョンの噴霧燃焼による粉
体合成において、粉体合成量を確保するためには安定し
た噴霧燃焼の維持を図ることが重要である。市販されて
いる従来の噴霧装置は、可燃性液体と支燃性気体を予混
合して1個のノズルから噴出して噴霧燃焼させる構成と
なっている。この従来の予混合型噴霧装置では、これを
粉体合成に用いると燃焼火炎が変動し、合成した粉末が
ノズルの噴出端に堆積して失火するため、粉体合成を持
続して行うことができない。すなわち、従来の噴霧装置
は、ノズルの噴出端に合成した粉末が堆積して燃焼が持
続しないという問題を有していた。
【0003】
【本発明が解決しようとする課題】本発明は従来の問題
を解決するもので、粉末が堆積せず燃焼が持続する粉体
合成装置を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明に係る粉体合成装置は、エマルジョンを噴出するエマ
ルジョンノズルと、該エマルジョンノズルと並列配置さ
れ支燃性気体を噴出する支燃性気体ノズルとを有し、該
エマルジョンノズルの噴出端は該支燃性気体ノズルの噴
出端より突出していることを特徴とする。
【0005】
【作用・効果】本発明の粉体合成装置では、エマルジョ
ンノズルからエマルジョンを噴出し、支燃性気体ノズル
から支燃性気体を噴出すると、エマルジョンが霧化す
る。霧化したエマルジョンが燃焼すると、エマルジョン
中に含まれる金属酸化物の前駆体が加熱、酸化されて酸
化物粉末になる。この燃焼火炎は支燃性気体ノズルから
噴出する支燃性気体で噴出方向に形成される。
【0006】エマルジョンノズルの噴出端が支燃性気体
ノズルの噴出端より噴出方向に突出している。このた
め、合成された酸化物粉末を含まない火炎がエマルジョ
ン噴出ノズルの噴出端を囲むことになる。すなわち、酸
化物粉末を含む火炎はエマルジョンノズルの噴出端に接
触しない。したがって、合成された酸化物粉末がエマル
ジョンノズルの噴出端に堆積することがなく、燃焼が持
続する。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の粉体合成装置のエマルジ
ョンノズルは管状であればよいが、エマルジョン供給手
段とエマルジョンノズルは通常円管状のパイプで接続さ
れるので、エマルジョンノズルは円管状が好ましい。エ
マルジョンノズルは支燃性気体ノズルからの支燃性気体
の流れを乱さないようにするためにも円管状が好まし
い。さらに、円管状のエマルジョンノズルの噴出端の内
径は0.4〜2.0mmが好ましい。内径が0.4mm
未満になると、粘性の高いエマルジョンの噴出をスムー
ズにできなくなる。内径が2.0mmより大きくなる
と、霧化した噴霧粒子の粒径分布が大きく、すなわち、
粒径のばらつきが大きくなる。粒径の大小によって加
熱、酸化条件が異なるので、合成された粉末の均一性が
悪くなる。円管状のエマルジョンノズルの噴出端の肉厚
は支燃性気体ノズルからの支燃性気体の流れを乱さない
ように、0.5mm以下が望ましい。
【0008】エマルジョンノズルの噴出端が支燃性気体
ノズルの噴出端から突出する量は、円管状のエマルジョ
ンノズルの噴出端の内径の0.1〜2.0倍が好まし
い。突出量が0.1倍未満では従来の予混合型噴霧装置
に近くなり、エマルジョンノズルの噴出端に合成した粉
末が堆積しやすくなる。2.0倍より大きくなると、霧
化した噴霧粒子の粒径のばらつきが大きくなる。エマル
ジョンノズルの材質は少なくとも耐蝕性、耐熱性を有す
るものであればよくステンレスやセラミックスが好まし
い。
【0009】支燃性気体ノズルは、エマルジョンノズル
と並列配置され噴出端から支燃性気体を噴出する構造で
あればよく、特定の構造に限定されない。たとえば、複
数の細長い円管状の支燃性気体ノズルを前記エマルジョ
ンノズルの周囲に配設するようにしてもよい。しかし、
この場合支燃性気体供給手段からの支燃性気体の配管が
複数必要になるので、次のように支燃性気体ノズルがエ
マルジョンノズルを中心とする同心円状に配設する構造
にするとよい。
【0010】上端面の中心にエマルジョンノズルのエマ
ルジョン導入端部が挿入固着される開口部をもち、下端
面の中心にエマルジョンノズルの噴出端が突出する開口
部をもち、側面に支燃性気体導入開口部をもつ円筒状
で、下端面の開口部はエマルジョンノズルの噴出端が突
出したときリング状の噴出端開口となる。支燃性気体ノ
ズルの噴出端の開口面積は噴出気体の流速を左右するた
め、エマルジョンノズルの噴出端の開口面積の3〜20
倍が望ましい。エマルジョンは可燃成分である可燃性液
体と消火成分である水を含んでいるため20倍を越える
と、燃焼火炎が失火する。3倍未満になると、酸化に必
要な酸素が不足したり、燃焼火炎を噴出方向に形成する
作用が減少する。材質はエマルジョンノズルと同様、耐
蝕性、耐熱性の観点からステンレスやセラミックスが望
ましい。
【0011】
【実施例】本発明の実施例を示し、本発明をさらに具体
的に説明する。本実施例の粉体合成装置の概略構成図を
図1に、本実施例のエマルジョンノズルと支燃性気体ノ
ズルの断面図を図2に示す。本実施例の粉体合成装置の
エマルジョンノズル3と支燃性気体ノズル4は図1に示
すように、筒状の燃焼器5の上端面に噴出する方向が下
向きになるように配設され、エマルジョン供給手段1と
支燃性気体供給手段2にパイプで接続されている。燃焼
器5には着火手段51が装着され、下端部には粉末補集
器6が配設されている。
【0012】本実施例の粉体合成装置のノズルは図2に
示すように、ジルコニアセラミックス製の支燃性気体ノ
ズル4がジルコニアセラミックス製のエマルジョンノズ
ル3を中心とする同心円状に配置されている。エマルジ
ョンノズル3は先細型の円管状で上端に外径10mm、
内径8mmのエマルジョン導入端開口部32を、下端に
外径1.6mm、内径0.8mm(肉厚0.4mm)の
エマルジョン噴出端開口部31を、もつ。
【0013】支燃性気体ノズル4は外径20mm、内径
18mmの円筒状で、上端面の中心にエマルジョンノズ
ル3のエマルジョン導入端開口部32を挿入固着する開
口部43を、下端面の中心にエマルジョン噴出端開口部
31が同軸状に突出するための直径2.9mmの噴出端
開口部41を、側面に支燃性気体導入開口部42もつ。
【0014】支燃性気体ノズル4にエマルジョンノズル
3を内挿し、噴出端開口部41からエマルジョン噴出端
開口部31が0.8mm(内径の1.0倍)突出するよ
うに開口部43とエマルジョン導入端開口部32を固着
する。そうすると、噴出端開口部41は直径2.9mm
のリング状で開口面積がエマルジョン噴出開口部31の
開口面積の9倍の支燃性気体噴出端開口部となる。
【0015】ZrCl2O・8H2O(塩化酸化ジルコニ
ウム8水和物)の水溶液(濃度30%)をケロシン中に
乳濁させてエマルジョンを作製した。このエマルジョン
を前記エマルジョン供給手段1からエマルジョンノズル
3に供給し、エマルジョン噴出端開口部31から燃焼器
5の中に噴出させる。一方、エアを支燃性気体供給手段
2から支燃性気体ノズル4に供給し、噴出端開口部41
から噴出させることにより、前記エマルジョン噴出端開
口部31から下方に噴出されたエマルジョンが霧化され
る。
【0016】この霧化したエマルジョンに着火手段51
で着火することによりエマルジョンは燃焼器5の中で燃
焼し、燃焼火炎はエマルジョン噴出端開口部31から下
方に形成される。燃焼によってエマルジョン中のZrC
2O・8H2Oが加熱、酸化され、ZrO2粉末が合成
される。合成されたZrO2粉末は燃焼器5の下方の粉
末捕集器6で捕集される。
【0017】本実施例の粉体合成装置では、エマルジョ
ンノズル3のエマルジョン噴出端開口部31が支燃性気
体ノズル4の噴出端開口部41より噴出方向(下方)に
0.8mm(内径の1.0倍)突出している。このた
め、エマルジョンノズル3のエマルジョン噴出端開口部
31は支燃性気体ノズル4の噴出端開口部41より噴出
される支燃性気体に常に洗われているいることになる。
支燃性気体には合成された酸化物粉末が含まれていな
い。このため支燃性気体に接触していてもエマルジョン
ノズル3のエマルジョン噴出端開口部31に合成された
酸化物粉末が付着することはない。
【0018】また、支燃性気体ノズル4の噴出端開口部
41より噴出する支燃性気体は合成された燃焼ガスがエ
マルジョンノズル3のエマルジョン噴出端開口部31に
接触するのを防ぐ、そのためこのエマルジョン噴出端開
口部31に合成された粉体が付着することは無い。この
ように、合成されたZrO2粉末がエマルジョン噴出端
開口部31に付着堆積することがなく、したがって燃焼
火炎が失火することがなく、持続して粉末を合成するこ
とができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の粉体合成装置の概略構成図。
【図2】実施例の粉体合成装置のエマルジョンノズルと
支燃性気体ノズルの断面図。
【符号の説明】
1・・エマルジョン供給手段、2・・支燃性気体供給手
段、3・・エマルジョンノズル、4・・支燃性気体ノズ
ル、5・・燃焼器、6・・粉末捕集器、31・・エマル
ジョン噴出端開口部、32・・エマルジョン導入端開口
部、41・・支燃性気体噴出端開口部、42・・支燃性
気体導入開口部、43・・開口部、51・・着火手段

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】金属酸化物の前駆体と水と可燃性液体とを
    有するエマルジョンを噴霧燃焼して該金属酸化物の粉体
    を合成する粉体合成装置であって、 該エマルジョンを噴出するエマルジョンノズルと、該エ
    マルジョンノズルと並列配置され支燃性気体を噴出する
    支燃性気体ノズルとを有し、該エマルジョンノズルの噴
    出端は該支燃性気体ノズルの噴出端より突出しているこ
    とを特徴とする粉体合成装置。
  2. 【請求項2】前記エマルジョンノズルの前記噴出端を区
    画する噴出端部は内径が0.4〜2.0mmの管で形成
    されている請求項1記載の粉体合成装置。
  3. 【請求項3】前記支燃性気体ノズルは前記エマルジョン
    ノズルを中心とする同心円状に配置され、該支燃性気体
    ノズルの噴出端の開口面積は該エマルジョンノズルの噴
    出端の開口面積の3〜20倍である請求項1記載の粉体
    合成装置。
  4. 【請求項4】前記エマルジョンノズルの噴出端の突出量
    は該エマルジョンノズルの噴出端の開口の内径の0.1
    〜2倍である請求項1記載の粉体合成装置。
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