(57)【要約】【課題】プラズマ発生部の内管を十分に冷却することができ、また、封止材に対する熱負荷を低減して封止材の溶損による冷却水の漏れを防止することができる、高周波誘導熱プラズマ装置を提供する。【解決手段】高周波誘導により熱プラズマを発生させるプラズマ発生部と、熱プラズマにより発生したガスを通過させて冷却するチャンバーを備え、プラズマ発生部は、冷却水を流すための内部空間を備えた内管と外管からなる２重管構造と、冷却水を封止するために内管に接するように設けられた封止材とを備え、内管の下端部の封止材が接する部分に、肉厚が内管の他の部分よりも厚く構成された補強部が設けられ、内管の一部の外側に、冷却水の水流を内管の外周に沿った方向に回転させる、水流回転機構が設けられている高周波誘導熱プラズマ装置を構成する。【選択図】図２
2020042979.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波誘導により熱プラズマを発生させるプラズマ発生部と、前記熱プラズマにより発生したガスを通過させて冷却するチャンバーを備えた、高周波誘導熱プラズマ装置であって、
前記プラズマ発生部は、冷却水を流すための内部空間を備えた内管と外管からなる２重管構造と、冷却水を封止するために前記内管に接するように設けられた封止材とを備え、
前記内管の下端部の前記封止材が接する部分に、肉厚が前記内管の他の部分よりも厚く構成された補強部が設けられ、
前記内管の一部の外側に、前記冷却水の水流を前記内管の外周に沿った方向に回転させる、水流回転機構が設けられている
高周波誘導熱プラズマ装置。
【請求項２】
前記内管が窒化ケイ素から成る請求項１に記載の高周波誘導熱プラズマ装置。
【請求項３】
前記水流回転機構は、前記冷却水の流入口と前記内管の外周の水路の間、並びに、前記冷却水の流出口と前記内管の外周の水路の間に、それぞれ設けられている、請求項１に記載の高周波誘導熱プラズマ装置。
【請求項４】
前記水流回転機構は、前記冷却水を通過させる流路を有し、前記流路の方向は前記内管の半径方向に対して斜めの方向である、請求項１に記載の高周波誘導熱プラズマ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波誘導熱プラズマ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高周波誘導熱プラズマ装置は、プラズマトーチ内にある絶縁管の中にプラズマ用ガスを供給し、絶縁管の周囲に設けた誘導コイルに高周波電力を供給することにより、誘導加熱の原理に基づきプラズマ用ガスを励起して熱プラズマを発生させている。
この熱プラズマは、ガス温度で数千度〜１万５千度程度の超高温になっていることが知られており、その熱プラズマの中心に、粉末や液体やガスを導入すると、瞬時に蒸発或いは溶融する。そして、プラズマトーチの下段に水冷チャンバーを設置することにより、蒸発或いは溶融した粉末や液体やガスが急冷されて、過飽和により固相化する。
【０００３】
この高周波誘導熱プラズマ装置を用いることにより、金属などの微粒子をプラズマ中で蒸発させてナノ粒子を作製すること、複雑な形状の微粉末をプラズマ中で表面を溶融させて球状化する加工をすること、コアシェル構造の粒子を作製すること、ガスを分解すること、などが可能である（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００４】
ここで、高周波誘導熱プラズマ装置の従来の構成について説明する。
高周波誘導熱プラズマ装置の従来の構成のプラズマトーチの拡大図を、図６に示す。
図６に示す高周波誘導熱プラズマ装置１００は、プラズマ発生部であるプラズマトーチとして、ＲＦ（Radio Frequency）プラズマトーチ１０を備えている。
【０００５】
ＲＦプラズマトーチ１０は、絶縁管１２と誘導コイル１４を備えている。誘導コイル１４は、絶縁管１２の周囲に設けられ、図示しない高周波発振機から高周波電力が供給される。ＲＦプラズマトーチ１０には、アルゴンなどのプラズマ用ガスを、図６中の矢印Ｇで示すように、絶縁管１２内に供給すると共に、高周波発振機から誘導コイル１４へ高周波電力を供給する。これにより、誘導加熱によってプラズマガスを励起させて、絶縁管１２内に熱プラズマＰを発生させることができる。この熱プラズマＰは、ガスの温度で数千度〜１万５千度程度の超高温になっていることが知られており、熱プラズマＰの中心に、粉末や液体、ガスを導入すると、瞬時に蒸発或いは溶融する。
熱プラズマＰによって蒸発或いは溶融した粉末や液体、ガスは、ＲＦプラズマトーチ１０の下段に設置された、例えば水冷チャンバー内のガスに衝突し急冷され、過飽和によって固相化する。これにより、ナノ粒子或いは球状粒子、コアシェル構造の粒子などの、目的のサンプルが得られる。
【０００６】
ここで、図６のＲＦプラズマトーチ１０の詳細な拡大図を、図７に示す。
図７に示すように、ＲＦプラズマトーチ１０は、誘導コイル１４に流れる高周波電流によって得られる強磁場を遮らないように、内管１６は窒化ケイ素などのセラミックス材を使用し、外管１７は透明石英管など絶縁性の材料を使用している。そして、熱プラズマからの輻射熱及び輻射光によって破損及び溶損しないように、内管１６と外管１７との間に、冷却水Ｗを循環させている。
内管１６及び外管１７は、上端と下端にそれぞれ、封止材としてＯリング１８を設けて、冷却水Ｗが外部に漏れないように封止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２１７０９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
プラズマ用ガスをＲＦプラズマトーチ１０に供給する方法は、図８に示す、絶縁管１２の内周に軸方向へ沿うように供給させるＲａｄｉａｌと、図９に示す、絶縁管１２の内周を回転するように供給させるＴａｎｇｅｎｔｉａｌがある。
図８に示すＲａｄｉａｌの場合には、プラズマトーチ１０の出口側へ、プラズマフレームを伸ばす利点がある。
図９に示すＴａｎｇｅｎｔｉａｌの場合には、プラズマ中に入れた材料の滞留時間を長くさせる利点があり、プラズマの直径を太くすることができる。
【０００９】
しかしながら、Ｒａｄｉａｌの場合には、ＲＦプラズマトーチ１０内のガス流や磁場の影響から、プラズマフレームが曲がる傾向にある。そして、プラズマフレームが出口付近で曲がり、内管１６の下端部付近の拡大図である図１０に示すように、内管１６に超高温の熱プラズマＲＰ（Radial Plasma）が近づく。これにより、図１０に示すように、内管１６の下側で冷却水を封止しているＯリング１８Ｓに対して、熱プラズマＲＰから強い熱負荷がかかる。
また、Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌの場合、プラズマの直径が太くなることから、図１０に示すように、内管１６に超高温の熱プラズマＴＰ(Tangential Plasma)が近づくことになる。そして、この場合も、図１０に示すように、内管の下側で冷却水を封止しているＯリング１８Ｓに対して、熱プラズマＴＰから強い熱負荷がかかる。
【００１０】
さらに、プラズマガスとしてアルゴンに水素を加えることで、熱プラズマＰ（ＲＰ，ＴＰ）の熱伝導が増して、Ｏリング１８Ｓに対する熱負荷が強くなる。
また、３０ｋＷを超える高周波出力とした場合でも、Ｏリング１８Ｓに対する熱負荷が強くなる。
【００１１】
図１０に示すように、Ｏリング１８Ｓは、冷却水Ｗで直接冷却される訳ではないため、上述したようにＯリング１８Ｓに対する熱負荷が強くなると、Ｏリング１８Ｓの耐熱限界を超えて、Ｏリング１８Ｓが溶損することがあり得る。Ｏリング１８Ｓが溶損すると、冷却水Ｗが漏れることがある。
【００１２】
また、プラズマトーチ１０の水冷二重管内の冷却水の流れ方向は、通常、下から供給して、上から排出するようにしている。
図７の冷却水Ｗの入口の部分の断面図を、図１１に示す。
図７及び図１１に示すように、下側フランジに設けられた流入口から、冷却水Ｗを通水する。
【００１３】
しかしながら、どうしても水路の圧力差によって冷却水Ｗの通水量が変わってしまう。
ここで、図１１の構成において、水量を矢印の太さで比較して、図１２に示す。図１２に示すように、流入口付近では水量が最も多く、流入口からの角度が９０度付近の流入口から最も離れた箇所では、水量が最も低くなる。このように一部の箇所において水量が低くなると、内管１６の冷却能力を妨げられることになり、当該箇所においてＯリング１８に対する熱負荷が強くなる。
【００１４】
上述した問題の解決のために、本発明においては、プラズマ発生部の内管を十分に冷却することができ、また、封止材に対する熱負荷を低減して封止材の溶損による冷却水の漏れを防止することができる、高周波誘導熱プラズマ装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、高周波誘導により熱プラズマを発生させるプラズマ発生部と、熱プラズマにより発生したガスを通過させて冷却するチャンバーを備えた、高周波誘導熱プラズマ装置である。
そして、本発明の高周波誘導熱プラズマ装置は、プラズマ発生部が、冷却水を流すための内部空間を備えた内管と外管からなる２重管構造と、冷却水を封止するために内管に接するように設けられた封止材とを備えている。さらに、内管の下端部の封止材が接する部分に、肉厚が内管の他の部分よりも厚く構成された補強部が設けられている。さらにまた、内管の一部の外側に、冷却水の水流を内管の外周に沿った方向に回転させる、水流回転機構が設けられている。
【発明の効果】
【００１６】
上述の本発明によれば、内管が均一に冷却され、封止材にかかる熱負荷が低減されるので、封止材の溶損による冷却水の漏れなどの不具合を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態の高周波誘導熱プラズマ装置の概略構成図である。
【図２】図１のＲＦプラズマトーチの詳細な拡大図である。
【図３】図２の内管の下端部付近の拡大図である。
【図４】Ａ、Ｂ  図２の水流回転機構付近の水平断面図である。
【図５】Ａ〜Ｃ  水流回転機構の構成の例を示す図である。
【図６】高周波誘導熱プラズマ装置の従来の構成のプラズマトーチの拡大図である。
【図７】図６のＲＦプラズマトーチの詳細な拡大図である。
【図８】Ｒａｄｉａｌの場合を示す図である。
【図９】Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌの場合を示す図である。
【図１０】図７の内管の下端部付近の拡大図である。
【図１１】図７の冷却水Ｗの入口の部分の断面図である。
【図１２】図１１の構成において、水量を矢印の太さで比較して示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明に係る高周波誘導熱プラズマ装置について、図面を参照しながら、下記の順で説明する。
１．本発明の概要
２．実施の形態
３．変形例
【００１９】
＜１．本発明の概要＞
本発明の高周波誘導熱プラズマ装置は、高周波誘導により熱プラズマを発生させるプラズマ発生部と、熱プラズマにより発生したガスを通過させて冷却するチャンバーを備えたものである。
そして、本発明の高周波誘導熱プラズマ装置は、プラズマ発生部が、冷却水を流すための内部空間を備えた内管と外管からなる２重管構造と、冷却水を封止するために内管に接するように設けられた封止材とを備えている。
さらに、内管の下端部の封止材が接する部分に、肉厚が内管の他の部分よりも厚く構成された補強部が設けられている。
さらにまた、内管の一部の外側に、冷却水の水流を内管の外周に沿った方向に回転させる、水流回転機構が設けられている。
【００２０】
本発明の高周波誘導熱プラズマ装置のプラズマ発生部は、プラズマトーチ（例えば、ＲＦプラズマトーチ）などによって、構成することができる。
本発明の高周波誘導熱プラズマ装置では、絶縁管の内管と外管の間に冷却水を流すが、好ましくは、内管の下側から上側に向かって冷却水を流すように、装置を構成する。
【００２１】
本発明は、大気圧下あるいは１ｋＰａ以上で、数リットル／分〜数千リットル／分のプラズマ用ガスを必要とする熱プラズマ（高周波式、或いはその複合及びハイブリッドなどを含む）を発生する、各種の高周波誘導熱プラズマ装置に適用することができる。
【００２２】
（内管の下端部の補強部）
本発明の高周波誘導熱プラズマ装置は、上述したように、プラズマ発生部（プラズマトーチなど）の絶縁管の内管の下端部の封止材が接する部分に、内管の他の部分よりも肉厚が厚い補強部を有している。これにより、内管の下端部に接する封止材は、肉厚の厚い補強部の外側に配置される。
【００２３】
プラズマ発生部の絶縁管の内管の下端部を、他の部分よりも肉厚が厚い補強部とすることにより、内管の下端部がラッパ構造となっている。
冷却水を封止する封止材としては、例えば、Ｏリング、もしくはその他の構成の封止材を、使用することができる。
封止材が肉厚の厚い補強部に接していることにより、熱プラズマから封止材までの距離を離すことができるため、封止材にかかる熱負荷を低減して、封止材がその融点に達しないようにすることができる。
特に、プラズマガスの供給方法がＲａｄｉａｌ又はＴａｎｇｅｎｔｉａｌのいずれの方法であっても、内管の下端部では熱プラズマが外側に広がって内管に近づくので、内管の下端部に補強部を設けることによる、封止材への熱負荷を低減する効果を奏する。
【００２４】
内管の補強部の外径は、好ましくは、内管の他の部分の外径に対して、６〜４０ｍｍ大きくする。
補強部と他の部分の外径との差が６ｍｍ未満では、封止材への熱負荷の抑制、封止材の溶損を防止する効果が薄れる。
逆に、補強部と他の部分の外径との差が４０ｍｍを超えると、内管を窒化ケイ素などの素材で作製する場合に、内管が高価になってしまう。
【００２５】
内管は、窒化ケイ素から成る構成とすることが好ましい。
窒化ケイ素で内管を構成することにより、窒化ケイ素が不透明であることから、プラズマから発生した光が遮られて、外部に照射されることがない。これにより、プラズマから発生した光による、装置の構造部品の焼損を回避することができる。従って、プラズマから発生した光による、Ｏリングなどの封止材の焼損も回避することができる。
【００２６】
（水流回転機構）
本発明の高周波誘導熱プラズマ装置では、内管の外周における冷却水の水流を内管の周方向に回転させる、水流回転機構を、内管の外周の一部に対して設ける。
水流回転機構によって、内管の外周における冷却水の水流を内管の周方向に回転させることで、部位による冷却水の水量の斑、即ち水量の不均一性が無くなり、内管の外周の全周を均一に冷却することができる。
【００２７】
水流回転機構は、内管の外周の一部に対して設ける。即ち、内管の外周の上端部から下端部までのいずれかの位置に、水流回転機構を設ける。
【００２８】
さらに好ましくは、水流回転機構を、冷却水の流入口と内管の外周の水路の間、並びに、冷却水の流出口と内管の外周の水路の間に、それぞれ設ける。
これにより、それぞれの水流回転機構によって、冷却水をより効果的に内管の外周に沿って回転させることができる。
【００２９】
水流回転機構の具体的な構成としては、例えば、内管の外径よりも大きい内径を有するリング状（同心円状）の部材に、内管の半径方向に対して斜めの方向に向かうように形成された流路を複数設けて、この流路に冷却水を通過させる構成が考えられる。
流路は、部材の上部又は下部に溝状で形成してもよく、部材の中央部に貫通孔で形成してもよい。
流路が、内管の半径方向に対して斜めの方向に設けられていることにより、流路を通過した冷却水に、回転流が生じる。そして、この回転流によって、部位による水量の斑（不均一性）が無くなり、肉厚の厚い補強部を含む、内管の外周の全周を均一に冷却することができる。
【００３０】
本発明の高周波誘導熱プラズマ装置の内管の補強部（ラッパ構造）及び水流回転機構は、上述したプラズマ用ガスの供給方法がＲａｄｉａｌ或いはＴａｎｇｅｎｔｉａｌのいずれである場合でも、適用することが可能である。
特に、Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌの場合には、熱プラズマがチャンバーの内壁付近まで拡がり易いため、内管の補強部（ラッパ構造）及び水流回転機構を設ける効果が大きい。
【００３１】
なお、内管の下端部の補強部と通常の厚さの部分との境界に、厚さが徐々に変化するようにテーパー構造とされたテーパー部を設けても良い。
例えば、内管に窒化ケイ素を用いた場合には、テーパー構造を有する構成の方が、テーパー構造が無い構成と比較して、窒化ケイ素の加工がし易いという利点がある。
【００３２】
本発明の高周波誘導熱プラズマ装置は、各種の高周波誘導熱プラズマ装置に適用することができる。
高周波誘導熱プラズマ装置としては、例えば、高周波誘導熱プラズマの発生部を１つ有するタイプ、或いはＤＣ（Direct Current）ジェットを高周波誘導熱プラズマの上に重畳させたハイブリッドタイプ、２つ乃至３つの高周波誘導結合型プラズマが直列に配置されたタンデムタイプなどが挙げられる。
【００３３】
＜２．実施の形態＞
本発明の実施の形態の高周波誘導熱プラズマ装置の概略構成図を、図１に示す。
本実施の形態は、高周波誘導熱プラズマ装置で粒子を生成して、生成した粒子を回収する構成である。
【００３４】
図１に示す本実施の形態の高周波誘導熱プラズマ装置１は、プラズマ発生部であるプラズマトーチとして、ＲＦプラズマトーチ１０を備えており、さらに、チャンバーと、冷却部３０と、回収部４０とを備えている。
【００３５】
ＲＦプラズマトーチ１０は、絶縁管１２と高周波発振機１３と誘導コイル１４を備えている。誘導コイル１４は、絶縁管１２の周囲に設けられ、高周波発振機１３から高周波電力が供給される。ＲＦプラズマトーチ１０には、粉末供給器１１が接続され、この粉末供給器１１から、原料の粉末と、キャリアガスであるＡｒ（アルゴン）などのガスが、プローブ１５を通じて絶縁管１２内のプラズマ中心へ供給される。
【００３６】
チャンバーは、上部の透明石英２重管製水冷チャンバー２１と下部のステンレス２重管製水冷チャンバー２２とを備えている。チャンバーの上部が透明石英２重管製水冷チャンバー２１であって透明であることにより、高周波誘導熱プラズマ装置１の外部からプラズマの状態を観察や監視することができる。
【００３７】
冷却部３０は、異なる位置に貫通孔３３が形成された冷却板３１，３２を一組としたる４枚の冷却板３１，３２，３１，３２を用いて構成されている。それぞれの冷却板３１，３２は、銅などの熱伝導の良い水冷された金属で形成されている。
【００３８】
回収部４０は、管内に、例えば布製のフィルター４１を設けて成る。回収部４０の後段には、真空ポンプ５１が接続されており、この真空ポンプ５１によって、粒子を回収した後のガスを排気することができる。
【００３９】
本実施の形態の高周波誘導熱プラズマ装置１は、特に、ＲＦプラズマトーチ１０の構成に特徴を有する。
図１の高周波誘導熱プラズマ装置１のＲＦプラズマトーチ１０の詳細な拡大図を、図２に示す。
【００４０】
図２に示すように、ＲＦプラズマトーチ１０は、誘導コイル１４に流れる高周波電流によって得られる強磁場を遮らないように、内管１６は窒化ケイ素などのセラミックス材を使用し、外管１７は透明石英管など絶縁性の材料を使用している。そして、熱プラズマからの輻射熱及び輻射光に破損及び溶損しないように、内管１６と外管１７との間に、冷却水Ｗを循環させている。
また、内管１６及び外管１７は、下端と上端にそれぞれ、封止材としてＯリング１８を設けて、冷却水が外部に漏れないように封止している。
【００４１】
具体的には、内管１６及び外管１７の下端部に、第１の部材１９Ａ及び第２の部材２０Ａから成る下側フランジが設けられ、内管１６及び外管１７の上端部に、第１の部材１９Ｂ及び第２の部材２０Ｂから成る上側フランジが設けられている。
下側フランジの第２の部材２０Ａに冷却水Ｗの流入口が設けられ、上側フランジの第２の部材２０Ｂに冷却水Ｗの流出口が設けられている。そして、冷却水Ｗは、内管１６及び外管１７の間を、下側から上側に向かって流れる。
さらに、内管１６の下端部と下側フランジの第２の部材２０Ａの間、内管１６の上端部と上側フランジの第２の部材２０Ｂの間、外管１７の下端部と下側フランジの第１の部材１９Ａの間、外管１７の上端部と上側フランジの第１の部材１９Ｂの間に、それぞれ封止材としてＯリング１８が設けられている。
【００４２】
本実施の形態では、さらに、ＲＦプラズマトーチ１０が、内管１６の下端部に、内管１６の他の部分よりも肉厚が厚く形成された、補強部１６Ａを有している。内管１６の下端部に補強部１６Ａを有しているので、内管１６の下端部がラッパ構造となっている。
そして、この内管１６の補強部１６Ａの外側に、Ｏリング１８を設けている。以下、４箇所のＯリング１８のうち、この内管１６の補強部１６Ａの外側のＯリング１８を、Ｏリング１８Ｓとして区別する。
【００４３】
また、本実施の形態では、ＲＦプラズマトーチ１０の下部の冷却水Ｗの流入口と内管１６の外周の水路の間、並びに、ＲＦプラズマトーチの上部の冷却水Ｗの流出口と内管１６の外周の水路の間に、それぞれ水流回転機構６１Ａ，６１Ｂが設けられている。これらの水流回転機構６１Ａ，６１Ｂは、中央部に、冷却水Ｗを通過させる流路６２を有している。
【００４４】
ここで、図２の内管１６の下端部付近の拡大図を、図３に示す。
図３に示すように、内管１６の下端部に補強部１６Ａを有し、この補強部１６Ａの外側にＯリング１８Ｓが設けられているので、補強部１６Ａによって熱プラズマＰからＯリング１８Ｓまでの距離が遠くなる。また、図３中の矢印で示すように、補強部１６Ａが冷却水Ｗによって冷却される。
これらの作用によって、Ｏリング１８Ｓが受ける熱負荷を大幅に低減することができるため、Ｏリング１８Ｓが熱負荷により溶損して冷却水Ｗが漏れることを防ぐことができる。
従って、例えば、熱プラズマＰが水素熱プラズマである場合のように、より熱伝導の良好な熱プラズマとなっていても、補強部１６Ａの分で熱プラズマＰからＯリング１８Ｓまで距離があるため、内管１６が水冷されることでＯリング１８Ｓの溶損を防ぐことができる。
【００４５】
また、図２の水流回転機構６１Ａ，６１Ｂ付近の水平断面図を、図４Ａ及び図４Ｂに示す。図４Ａは、内管１６の下端部の水流回転機構６１Ａ付近の水平断面図を示し、図４Ｂは、内管１６の上端部の水流回転機構６１Ｂ付近の水平断面図を示している。
図４Ａ及び図４Ｂに示すように、それぞれの水流回転機構６１Ａ，６１Ｂは、同心円状の水流回転機構６１Ａ，６１Ｂの半径方向に対して右斜めの方向に、貫通孔による流路６２が数本設けられている。これにより、右斜めの方向の流路６２を通過する冷却水Ｗの作用により、流路６２の前後の冷却水Ｗに、右回りの回転流を付与することができる。
内管１６の下端部から流入させた冷却水Ｗは、図４Ａに示す下端部の水流回転機構６１Ａの流路６２によって右回りの回転流が付与される。そして、右回りの回転流となったままで内管１６の外壁に沿って上昇し、図４Ｂに示す上端部の水流回転機構６１Ｂを通過して、流出口に向かう。
即ち、それぞれの水流回転機構６１Ａ，６１Ｂ付近だけでなく、内管１６の外周に沿った途中の区間でも、冷却水Ｗが右回りの回転流となり、内管１６の外周全面に螺旋状に満遍なく冷却水Ｗが流れる。これにより、斑無く、内管１６の周囲をほぼ均一に冷却することが可能になる。
このようにして、絶縁管１２の内管１６の加熱による内管１６の下端部に接するＯリング１８Ｓの溶損を防ぐことができるので、水漏れを無くすことができる。
【００４６】
図４Ａ及び図４Ｂに示した構成では、水流回転機構６１Ａ，６１Ｂの流路６２を、水流回転機構６１Ａ，６１Ｂの半径方向に対して右斜めの方向として、流路６２の前後の冷却水Ｗに右回りの回転流を付与していた。
なお、これら図４Ａ及び図４Ｂに示した構成とは逆に、水流回転機構の流路を水流回転機構の半径方向に対して左斜めの方向として、流路の前後の冷却水に左回りの回転流を付与する構成としてもよい。
【００４７】
また、水流回転機構６１（６１Ａ，６１Ｂ）の構成の例を、図５Ａ〜図５Ｃにそれぞれ示す。
図５Ａは、水流回転機構６１（６１Ａ，６１Ｂ）の上側に、流路６２を溝状に形成した構成である。
図５Ｂは、図２の断面図に示した水流回転機構６１Ａ，６１Ｂと同様に、水流回転機構６１（６１Ａ，６１Ｂ）の中央部に、流路６２を貫通孔で形成した構成である。
図５Ｃは、水流回転機構６１（６１Ａ，６１Ｂ）の下側に、流路６２を溝状に形成した構成である。
図５Ａ〜図５Ｃのいずれの形状としても、冷却水Ｗに回転流を付与することができる。
なお、図５Ａ〜図５Ｃに示した各構成では、流路６２の断面形状をほぼ矩形としているが、流路をその他の断面形状、例えば、Ｕ字形や半円形、円形や楕円形などとすることも可能である。流路をこれらの断面形状としても、断面形状を矩形とした場合と同様に、冷却水に回転流を付与することができる。
【００４８】
（高周波誘導熱プラズマ装置の動作）
続いて、本実施の形態の高周波誘導熱プラズマ装置１において、ナノ粒子などの粒子を作製する際の動作について説明する。
まず、真空ポンプ５１を用いて、高周波誘導熱プラズマ装置１の各部１０，２１，２２，３０，４０内を真空引きする。
次に、ＲＦプラズマトーチ１０の上部から、プラズマ用ガス（アルゴンなど）を供給すると共に、高周波発振機１３から誘導コイル１４に高周波電力を供給して、熱プラズマを発生させる。このとき、例えば、１ｋＰａ以下の動作圧力になるまで、各部１０，２１，２２，３０，４０内を高真空にさせる。
【００４９】
そして、粉末供給器１１に原料粉末（金属粉末など）を収容した状態で、キャリアガス（アルゴンなど）を供給し、キャリアガスと共に原料粉末を、熱プラズマの中心へ定量供給すると、超高温の熱プラズマによって原料粉末が溶融或いは蒸発する。
【００５０】
溶融或いは蒸発した原料粉末は、透明石英２重管製水冷チャンバー２１内のガス分子によって急冷されて、粒子が生成される。
さらに、ステンレス２重管製水冷チャンバー２２によって、ガス及び生成した粒子が冷却される。
そして、生成した粒子は、さらに冷却部３０の冷却板３１，３２の貫通孔３３を通過することによって十分に冷却されて、その後回収部４０のフィルター４１で回収される。
【００５１】
＜３．変形例＞
以下、上述した実施の形態の構成に対する、変形例を説明する。
【００５２】
（各種の高周波誘導熱プラズマ装置への適用）
上述した実施の形態においては、高周波誘導熱プラズマ装置１を、高周波誘導熱プラズマを発生させる１つのプラズマ発生部（ＲＦプラズマトーチ１０）のみを有する構成としていた。
本発明は、高周波誘導熱プラズマを発生させる１つのプラズマ発生部のみを有する高周波誘導熱プラズマ装置に限定されず、その他の構成の高周波誘導熱プラズマ装置にも適用することができる。例えば、前述した、ＤＣジェットを高周波誘導熱プラズマの上に重畳させたハイブリッドタイプ、２つ乃至３つの高周波誘導結合型プラズマが直列に配置されたタンデムタイプの高周波誘導熱プラズマ装置にも、適用することができる。
【００５３】
上述した実施の形態においては、高周波誘導熱プラズマ装置１を、高周波誘導熱プラズマ装置１で粒子を生成して、生成した粒子を回収する構成に適用していた。
本発明は、高周波誘導熱プラズマ装置で粒子を生成して、生成した粒子を回収する構成に限定されず、その他の構成の高周波誘導熱プラズマ装置にも適用することができる。例えば、プラズマ発生部にフロンやハロンなどの有機ハロゲン化合物のガスを供給して、供給したガスを分解する構成や、基材上に成膜を行う構成の高周波誘導熱プラズマ装置にも、適用することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１  高周波誘導熱プラズマ装置、１０  ＲＦプラズマトーチ、１１  粉末供給器、１２  絶縁管、１３  高周波発振機、１４  誘導コイル、１５  プローブ、１６  内管、１６Ａ  補強部、１７  外管、１８，１８Ｓ  Ｏリング、１９Ａ  下側フランジの第１の部材、１９Ｂ  上側フランジの第１の部材、２０Ａ  下側フランジの第２の部材、２０Ｂ  下側フランジの第２の部材、２１  透明石英２重管製水冷チャンバー、２２  ステンレス２重管製水冷チャンバー、３０  冷却部、３１，３２  冷却板、３３  貫通孔、４０  回収部、４１  フィルター、５１  真空ポンプ、６１，６１Ａ，６１Ｂ  水流回転機構、６２  流路、Ｐ，ＲＰ，ＴＰ  熱プラズマ、Ｗ  冷却水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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