(57)【特許請求の範囲】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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ＺｒＣｌ２Ｏ・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
【図１】
0003589385.tif 000002
【図２】
0003589385.tif 000003