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公開番号2024081350
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-18
出願番号2022194904
出願日2022-12-06
発明の名称ナノ粒子製造装置及びナノ粒子製造方法
出願人国立大学法人大阪大学,竹内電機株式会社,島根県
代理人弁理士法人ドライト国際特許事務所
主分類B01J 19/08 20060101AFI20240611BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】ナノ粒子の回収効率に優れたナノ粒子製造装置及びナノ粒子製造方法を提供する。
【解決手段】ナノ粒子製造装置10は、プラズマフレーム16を発生するプラズマトーチ11と、プラズマフレーム16に原料20を供給し、原料20を気化させ原料ガス21を生成させる原料供給部12と、原料ガス21の凝縮により生成されたナノ粒子22を含むガス流23が生成される反応容器13と、ナノ粒子22を含むガス流23が導入され、ガス流23の流れを整流し、かつ、ガス流23を冷却する整流/冷却部14と、冷却されたガス流23が導入され、ナノ粒子22を回収する回収部15とを備える。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
プラズマフレームを発生するプラズマトーチと、
前記プラズマフレームに原料を供給し、前記原料を気化させ原料ガスを生成させる原料供給部と、
前記原料ガスの凝縮により生成されたナノ粒子を含むガス流が生成される反応容器と、
前記ナノ粒子を含む前記ガス流が導入され、前記ガス流の流れを整流し、かつ、前記ガス流を冷却する整流／冷却部と、
冷却された前記ガス流が導入され、前記ナノ粒子を回収する回収部とを備えるナノ粒子製造装置。
続きを表示（約 520 文字）【請求項２】
前記整流／冷却部は、前記ガス流の流れを一方向に整流する直管と、冷媒が流れる冷媒管とを有する請求項１に記載のナノ粒子製造装置。
【請求項３】
前記整流／冷却部は、前記ガス流の流れを整流して旋回流とするベーンと、前記ガス流を冷却する冷却部と、前記冷却部により冷却された前記ガス流を前記回収部へ導く流路とを有する請求項１に記載のナノ粒子製造装置。
【請求項４】
前記回収部は、逆洗フィルタを有する請求項２または３に記載のナノ粒子製造装置。
【請求項５】
前記回収部は、前記逆洗フィルタを封止するバルブを有する請求項４に記載のナノ粒子製造装置。
【請求項６】
前記バルブにより、前記ナノ粒子の酸化度合いを制御する請求項５に記載のナノ粒子製造装置。
【請求項７】
プラズマフレームに原料を供給し、前記原料を気化させ原料ガスを生成し、
前記原料ガスの凝縮によりナノ粒子を生成し、
前記ナノ粒子を含むガス流の流れを整流し、かつ、前記ガス流を冷却し、
冷却された前記ガス流に含まれた前記ナノ粒子を回収するナノ粒子製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノ粒子製造装置及びナノ粒子製造方法に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、粒径１０００ｎｍ未満のナノ粒子は、電子デバイス、センサ、バイオや医療、半導体などの様々な分野で用いられている。例えばリチウムイオン二次電池の負極材料として、カーボンが一般的に使用されているが、さらなる高容量化のためにシリコンが有力な候補になっている。シリコンを負極材料として用いる場合は、充放電に伴うシリコンの割れが問題となるが、この問題に対する有効な解決策としてシリコンのナノ粒子化が提案されている。
【０００３】
材料のナノ粒子化により様々な効能が発揮されることは研究室レベルで実証されているが、産業規模での高品質なナノ粒子の製造に向けて大きな技術課題がある。ナノ粒子製造方法として、メカニカルアイロニング法、ゾル－ゲル法、ＣＶＤ法が知られているが、大量生産に不向きである等の課題を有する。産業利用が期待されるナノ粒子製造方法のひとつとして、高周波プラズマスプレー法が知られている。高周波プラズマスプレー法は、原料を高温プラズマに供給することで、原料の完全蒸発による原料ガスの生成と、続く原料ガスの急速凝縮とにより、ナノ粒子を形成する。
【０００４】
特許文献１には、高温プラズマを用いて原料を蒸発させ、ナノ粒子として回収するナノ粒子製造装置が開示されている。特許文献１では、ナノ粒子を含む高温ガスを、積層した冷却板の間を通すことで蒸発ガスが冷却板に接触する面積を大きくし、またガスに乱流を生じさせて効率的に冷却し、生成したナノ粒子を積極的に捕捉している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１４－１３６２００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載されたナノ粒子製造装置では、冷却板に至る前に装置内を滞留して装置内壁に付着したナノ粒子、冷却板に付着したナノ粒子、装置下部に落下したナノ粒子をハケ等で掃き落とす作業が必要とされており、長時間連続運転が困難であるほか、作業者がナノ粒子に暴露するという問題があった。
【０００７】
本発明は、ナノ粒子の回収効率に優れたナノ粒子製造装置及びナノ粒子製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るナノ粒子製造装置は、プラズマフレームを発生するプラズマトーチと、前記プラズマフレームに原料を供給し、前記原料を気化させ原料ガスを生成させる原料供給部と、前記原料ガスの凝縮により生成されたナノ粒子を含むガス流が生成される反応容器と、前記ナノ粒子を含む前記ガス流が導入され、前記ガス流の流れを整流し、かつ、前記ガス流を冷却する整流／冷却部と、冷却された前記ガス流が導入され、前記ナノ粒子を回収する回収部とを備える。
【０００９】
本発明に係るナノ粒子製造方法は、プラズマフレームに原料を供給し、前記原料を気化させ原料ガスを生成し、前記原料ガスの凝縮によりナノ粒子を生成し、前記ナノ粒子を含むガス流の流れを整流し、かつ、前記ガス流を冷却し、冷却された前記ガス流に含まれた前記ナノ粒子を回収する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ナノ粒子の回収効率に優れたナノ粒子製造装置及びナノ粒子製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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