[發(fā)明專利]微粒制造裝置以及微粒制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610884273.6
• 申請日: 2016-10-10
• 公開（公告）號: CN106693853B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 永井久雄;小巖崎剛;末次大輔;大熊崇文
• 申請（專利權(quán)）人: 松下知識產(chǎn)權(quán)經(jīng)營株式會社
• 主分類號: B01J19/08
• 分類號: B01J19/08
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 劉建

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及例如在鋰離子電池的電極材料、面向食品包裝的薄膜材料等的涂層材料、或用于電子設(shè)備布線等的墨原料等中使用的微粒制造裝置以及微粒制造方法。

背景技術(shù)

近年來，正在研究將納米級的微粒應(yīng)用在各種設(shè)備中。例如，鎳的金屬微粒目前用于陶瓷電容器，而且正在研究在下一代陶瓷電容器中使用粒徑為200納米以下且分散性良好的微粒。

并且，含氧率比二氧化硅低的一氧化硅(SiO_x：x＝1～1.6)的微粒被有效用作光學(xué)透鏡的防反射膜、或食品包裝用的阻氣膜的蒸鍍材料。最近，期待將該一氧化硅(SiO_x：x＝1～1.6)的微粒用于鋰離子二次電池的負(fù)極材料等。

作為這些納米級的微粒的普遍的制造方法，存在將成為原料的塊狀材料與陶瓷或氧化鋯等的珠粒(beads)一起導(dǎo)入且通過機械粉碎而使材料微?；姆椒ā⒒蛘呤共牧先刍约罢舭l(fā)且向空氣或水中噴射而得到微粒的方法、或者通過電解或還原等化學(xué)的方式得到微粒的方法等。其中，從雜質(zhì)(污染物)少、生產(chǎn)出的微粒的分散性優(yōu)異、由多種材料構(gòu)成的復(fù)合微粒的合成容易的優(yōu)點等觀點出發(fā)，利用高頻等離子體或電弧等離子體等熱等離子體(約10000℃)而在氣相中制作微粒的方法非常有用(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。

圖4示出利用了現(xiàn)有例1的熱等離子體的微粒的制造裝置的概要剖視圖。

在微粒產(chǎn)生室201的頂部具備等離子體產(chǎn)生器202(高頻等離子體槍)，微粒產(chǎn)生室201經(jīng)由配管203而與微粒回收裝置204連結(jié)。材料在微粒產(chǎn)生室201內(nèi)導(dǎo)入由等離子體產(chǎn)生器202產(chǎn)生的熱等離子體中，從而在微粒產(chǎn)生室201內(nèi)形成微粒。在微粒產(chǎn)生室201內(nèi)，從氣體供給口205通過冷卻氣體將微粒冷卻后，經(jīng)由配管203將微粒向旋流器206運送。在旋流器206內(nèi)，分離微粒以外的未蒸發(fā)材料或者較大的顆粒，并將微粒經(jīng)由配管203向微粒回收裝置204運送。在微粒回收裝置204內(nèi)回收微粒。另外，微?；厥昭b置204經(jīng)由配管203而與穩(wěn)壓箱207和循環(huán)泵208連結(jié)，并且通過配管203與氣體供給口205連結(jié)，而形成氣體循環(huán)的構(gòu)造。在循環(huán)泵208與氣體供給口205之間設(shè)有自動壓力調(diào)節(jié)閥209與集氣管210，從而使冷卻氣體量的變動穩(wěn)定化。在循環(huán)泵208的入口側(cè)設(shè)有熱交換器211，從而抑制氣體的溫度上升，冷卻產(chǎn)生的微粒。

在先技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特許第5318463號公報

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明所要解決的課題

在利用上述的以往的微粒制造裝置(參照圖4)制造微粒的情況下，通過使氣體循環(huán)，從而能夠抑制氣體的使用量，能夠降低微粒生產(chǎn)的運行成本。然而，已知在為了產(chǎn)生熱等離子體而投入的電力能量中，用于將材料蒸發(fā)的能量是2～5％，效率非常低。因此，為了進(jìn)行大量的微粒形成，必須為熱等離子體投入大量的電力，從而難以增加微粒的生產(chǎn)量。

本發(fā)明考慮到上述的以往的課題，其目的在于提供通過提高用于對投入電力能量進(jìn)行處理的能量的效率，能夠增加微粒的生產(chǎn)量且以低成本進(jìn)行生產(chǎn)的微粒制造裝置以及微粒制造方法。

用于解決課題的方案

為了實現(xiàn)所述目的，本發(fā)明的一個方式所涉及的微粒制造裝置具有：真空腔室；材料供給裝置，其與所述真空腔室連接，從材料供給口向所述真空腔室內(nèi)供給材料的顆粒；電極，其配置于所述真空腔室而產(chǎn)生等離子體；以及回收裝置，其與所述真空腔室連接，對從所述真空腔室排出的微粒進(jìn)行回收，所述微粒制造裝置利用在所述真空腔室內(nèi)產(chǎn)生的所述等離子體，由從所述材料供給裝置供給的所述材料制造所述微粒，其中，所述回收裝置與所述材料供給裝置由配管連接，所述微粒制造裝置具有材料加熱循環(huán)裝置，所述材料加熱循環(huán)裝置通過所述配管且利用由所述等離子體加熱后的所述真空腔室內(nèi)的氣體的熱來加熱所述材料。

為了實現(xiàn)所述目的，本發(fā)明的其他的方式所涉及的微粒制造方法通過設(shè)置于真空腔室的電極來生成熱等離子體，使由所述熱等離子體加熱后的氣體經(jīng)由配管而返回所述真空腔室的下側(cè)的材料供給裝置，通過返回的所述氣體來加熱所述材料供給裝置內(nèi)的材料，從所述材料供給裝置的在所述真空腔室內(nèi)配置的材料供給口向所述真空腔室內(nèi)的所述熱等離子體的區(qū)域內(nèi)投入加熱后的所述材料，加熱后的所述材料在通過所述熱等離子體的區(qū)域中時蒸發(fā)或氣化而成為材料氣體，并且，在所述材料氣體從所述熱等離子體的所述區(qū)域脫離的瞬間，所述材料氣體急劇冷卻而生成微粒。

發(fā)明效果