(57)【要約】【課題】電極の安定化、及び良質の粉体製造を可能とし、装置の大容量化を容易にした粉体製造装置を提供する。【解決手段】粉体製造装置１は、粉体原料を含む微細ミストが供給される筒状の反応部２３と、商用電源から供給される３相交流を複数の単相変圧器を介して多相交流に変換する多相交流変換器４２の各相の二次側端子の各々に一対一の関係で接続された一群の電極４１であって、それらの先端部は反応部２３の軸心の周りに均等に距離をあけて位置させられ、かつ隣接する先端部間の位相差が互いに等しくなるよう配設され、プラズマ空間４３を形成する電極４１とを備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体原料を含む微細ミストが供給される筒状の反応部と、商用電源から供給される３相交流を複数の単相変圧器を介して多相交流に変換する多相交流変換器の各相の二次側端子の各々に一対一の関係で接続された一群の電極であって、それらの先端部は上記反応部の軸心の周りに均等に距離をあけて位置させられ、かつ隣接する先端部間の位相差が互いに等しくなるよう配設され、プラズマ空間を形成する電極とを備えたことを特徴とする粉体製造装置。
【請求項２】
一群の上記先端部間の距離が調整可能であることを特徴とする請求項１に記載の粉体製造装置。
【請求項３】
上記一群の電極を複数組、多段に配設したことを特徴とする請求項１または２に記載の粉体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、２次電池や半導体の材料の製造に適用される粉体製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、直流プラズマ或いは高周波プラズマを利用した粉体処理装置は公知である（例えば、特許文献１，２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−２６３０８号公報（第２頁、図１）
【特許文献２】
特開平７−３２８４２７号公報（第４頁、図１）
【０００４】
上記特許文献１には、直流電源を用いて、直流プラズマトーチと導体からなる中空円筒体との間にプラズマを発生させ、直流プラズマ領域内に原料微粉体及び処理ガスを導入して、粉体処理する粉体処理装置が開示されている。
上記特許文献２には、交流電源に接続された高周波電極と接地電極とからなる電極対を備え、プラズマ反応ゾーンを形成する絶縁体管の一端から他端に向けてガスを供給しつつ、プラズマ反応ゾーン内にて高周波のグロー放電プラズマを発生させ、供給された粉体を処理するようにした粉体処理装置が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記直流プラズマを発生させる装置（特許文献１）の場合、電極から蒸発した物質がプラズマ内に混入し、プラズマを汚染する可能性があるとともに、電極の消耗が速いという問題がある。また、直流プラズマを利用する場合、大型の整流装置が高価になるため装置の大容量化が難しいという問題がある。
【０００６】
一方、高周波プラズマを利用する粉体処理装置（特許文献２）の場合、プラズマ部分を含んだインダクタンスと高周波発振回路内部のコンデンサ容量で決まる共振周波数で発振するために、プラズマにおける負荷変動に対して発振周波数が不安定になり易いという問題がある。また、この高周波プラズマを利用する場合、５０或いは６０サイクルの商用電源をそのまま利用することができず、高周波電力をプラズマに効率良く供給できるようにインピーダンス補正するためのインピーダンスマッチングボックスが必要で、これが高価であるので、装置の大容量化が難しいという問題がある。
【０００７】
本発明は、斯る従来の問題をなくすことを課題としてなされたもので、電極の安定化、及び良質の粉体製造を可能とし、装置の大容量化を容易にした粉体製造装置を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、第１発明は、粉体原料を含む微細ミストが供給される筒状の反応部と、商用電源から供給される３相交流を複数の単相変圧器を介して多相交流に変換する多相交流変換器の各相の二次側端子の各々に一対一の関係で接続された一群の電極であって、それらの先端部は上記反応部の軸心の周りに均等に距離をあけて位置させられ、かつ隣接する先端部間の位相差が互いに等しくなるよう配設され、プラズマ空間を形成する電極とを備えた構成とした。
【０００９】
第２発明は、第１発明の構成に加えて、一群の上記先端部間の距離が調整可能である構成とした。
【００１０】
第３発明は、第１または第２発明の構成に加えて、上記一群の電極を複数組、多段に配設した構成とした。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図１及び２は、本発明に係る粉体製造装置１を示し、この粉体製造装置１は、粉体生成器１１と粉体収集部１２と吸引機１３とを備え、それぞれはダクト１４及び１５を介して連通している。
【００１２】
粉体生成器１１は、中空体で、微細ミスト導入部２１と微細ミスト貯留部２２と反応部２３とに大別され、微細ミスト導入部２１は、粉体生成器１１の下部側方に、微細ミスト貯留部２２に向けて設けられ、微細ミスト貯留部２２の上方に筒状の反応部２３が続いている。
粉体収集部１２は、内部に微粒子とガスとを分離するフィルター部材、例えばバグフィルター２４を内蔵している。
吸引機１３は、ダクト１４、粉体収集部１２内のバグフィルター２４及びダクト１５を介して粉体生成器１１内を吸引し、バグフィルター２４を通過したガスを外部に排出するように設けられている。従って、粉体生成器１１内には、この吸引機１３の作用により、微細ミスト導入部２１から微細ミスト貯留部２２、反応部２３を経て、ダクト１４に向かう流体の流れが形成される。
【００１３】
粉体生成器１１について、さらに詳説すると、この微細ミスト導入部２１は、微細ミスト貯留部２２の側方に固定され、微細ミスト貯留部２２に向かって広がった漏斗形状を有する導入管３１と、この導入管３１の小径側端部に取り付けられ、粉体原料を含んだ溶液と高圧空気とを微細ミスト貯留部２２に向けて噴霧する流体ノズル、例えば２流体ノズル３２とから形成されている。
【００１４】
微細ミスト貯留部２２は、２流体ノズル３２から噴霧された粉体原料を含んだ微細ミストを拡散させる容積を有し、上記微細ミストを一旦貯める空間を内部に有している。
【００１５】
反応部２３は、一群の電極４１を有しており、これらの電極４１は、商用電源から供給される３相交流を複数の単相変圧器を介して多相交流に変換する多相交流変換器４２の各相の二次側端子の各々に一対一の関係で接続されている。また、電極４１の先端部は反応部２３の軸心の周りに均等に距離をあけて位置させられ、かつ隣接する先端部間の位相差が互いに等しくなるよう配設され、プラズマ空間４３を形成している。
なお、図１において、二つの※印は互いに導通していることを示している。
【００１６】
各電極４１は進退可能に支持されており、各電極４１の先端間の距離は調整可能となっている。従って、プラズマ放電を開始する際には、予め上記先端間の距離を小さくして放電し易い状態にしておき、放電開始後、放電が安定すると徐々に上記先端間の距離を大きくすることが可能となっている。
なお、上述した多相交流器変換器４２については、例えば特開２０００−４８９９６号公報に開示され、周知であって、本発明の特徴をなすものではないその構成についての説明は省略する。
【００１７】
次に、上記構成からなる粉体生成器１１における粉体生成プロセスについて説明する。
２流体ノズル３２には、図示しない圧送器により水酸化物、硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩等の溶液が圧送され、２流体ノズル３２から高圧空気とともに上記溶液が導入管３１内に噴霧されることにより平均径１０μｍ程度の微細ミストが生成される。この微細ミストは、導入管３１から微細ミスト貯留部２２内に流入し、流速が減じられて層流化するとともに、比較的大きな径の微細ミストは壁面に接触すると濡れて微細ミスト貯留部２２でトラップされるのに対して、比較的小さい径の微細ミストは壁面に接触しても微細ミスト自身の表面張力が大きく濡れない。この結果、径の分布標準偏差が小さい微細ミストが残存することになり、この残存した微細ミストは、微細ミスト貯留部２２からダクト１４に向かって吸引され、反応部２３に至る。
【００１８】
図示する例では、反応部２３の電極４１は６個設けられ、その先端部が正六角形の頂点に位置位置するように配置されている。大気圧下における放電開始条件は、電極間距離、雰囲気ガス組成、雰囲気ガス圧力等によって変化するが、通常、対向電極間距離１５ｍｍで、６０００Ｖ程度の対向電極間電圧が必要となる。しかし、反応部２３の電極４１は進退可能に設けられており、対向電極間距離をできる限り近接させることにより、放電開始時における対向電極間電圧を低くすることが可能になっており、放電開始後、対向電極間電圧が数Ｖ〜３０００Ｖ程度にまで低下し、放電状態が安定すると、各電極４１は図示する所定の位置に戻される。なお、放電開始に際して、短絡電流による破損を防止するため、多相交流器変換器４３の各変圧器は垂下特性を有するのが好ましい。
【００１９】
図２において二点鎖線で示すように、６個の電極４１の場合、放電経路は１５となり、プラズマ発生点を回転させることにより電極４１の消耗を抑制することができ、かつプラズマ空間４３を拡大することができる。そして、放電に伴いプラズマ空間４３に形成されるプラズマは５０００°Ｋを超える温度となり、微細ミスト貯留部２２から供給された微細ミスト、即ち霧状の粉体原料が通過するプラズマ空間４３では、瞬時に熱分解、溶融、合成が起こり、目的とする粉体処理が行われる。処理後、生成された粉体は空気とともにダクト１４を介して粉体収集部１２に導かれ、バグフィルター２４により空気と分離され、粉体は粉体収集部１２内に収集され、バグフィルター２４を通過した空気はダクト１５を介して吸引機１３により外部に排出される。
【００２０】
好ましくは、上述した多相交流器変換器４２に供給される３相交流について電力調整可能とするのがよい。また、粉体生成器１１内の圧力は大気圧より低くてもよく、大気圧でもよく、大気圧よりも高くてもよい。さらに、粉体生成器１１内の雰囲気ガスの種類については、何等限定するものでなく、種々の雰囲気ガスが適用される。
なお、本発明は、反応部２３の断面形状を限定するものでなく、例えば図２に示す円形に代えて、図３に示すように６角形にしてもよい。また、本発明は、上述した電極４２の数を限定するものでなく、その数に応じて反応部２３の断面形状を６角形以外の多角形にしてもよい。なお、図３において、図２と互いに共通する部分については、同一番号を付してある。
【００２１】
また、上述した一群の電極４１は、その先端が一平面内に位置するように１組だけ配置されているが、このような一群の電極４１を複数組、多段に配設してもよい。
さらに、本発明は、微細ミスト導入部２１の数についても限定するものでなく、微細ミスト導入部２１の数は一つでもよい。
その他、本発明は、２流体ノズル３２に限定するものでなく、複数のノズルを用いて微細ミスト導入部２１へ微細ミストを噴出するようにしてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、第１発明によれば、粉体原料を含む微細ミストが供給される筒状の反応部と、商用電源から供給される３相交流を複数の単相変圧器を介して多相交流に変換する多相交流変換器の各相の二次側端子の各々に一対一の関係で接続された一群の電極であって、それらの先端部は上記反応部の軸心の周りに均等に距離をあけて位置させられ、かつ隣接する先端部間の位相差が互いに等しくなるよう配設され、プラズマ空間を形成する電極とを備えた構成としてある。
このように、単相変圧器のみにより商用電源からの３相交流を多相交流に変換し、これを電源とし、高周波交流を電源にしていないため、高周波インバータやマッチングボックス等の高価な機器は不用となり、電極の安定化、及び良質の粉体製造を可能とし、装置の大容量化が容易になる等の効果を奏する。
【００２３】
第２発明によれば、第１発明の構成に加えて、一群の上記先端部間の距離が調整可能である構成としてある。
このため、第１発明による効果に加えて、より一層放電の安定化を実現することが可能になるという効果を奏する。
【００２４】
第３発明によれば、第１または第２発明の構成に加えて、上記一群の電極を複数組、多段に配設した構成とした。
このため、第１または第２発明による効果に加えて、プラズマ空間の拡大により、より一層良質の粉体製造が可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る粉体製造装置の全体構成の概略を示す図である。
【図２】図１に示す粉体製造装置における反応部の断面図である。
【図３】図１に示す粉体製造装置における反応部の他の形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１  粉体製造装置
１１  粉体生成器
１２  粉体収集部
１３  吸引機
１４、１５  ダクト
２１  微細ミスト導入部
２２  微細ミスト貯留部
２３  反応部
２４  バグフィルター
３１  導入管
３２  ２流体ノズル
４１  電極
４２  多相交流変換器
４３  プラズマ空間
【図１】
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【図２】
2004263257.tif 000004
【図３】
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