本發(fā)明涉及例如利用于鋰離子電池的電極材料、食品包裝的薄膜材料等涂層材料、或者電子設(shè)備布線等使用的墨水原料等的、微粒子制造裝置以及微粒子制造方法。

背景技術(shù)：

近年來，探討將納米等級的微粒子應用于各種器件的情形。例如，鎳的金屬微粒子當前被使用于陶瓷電容器，對于下一代的陶瓷電容器，探討了粒徑為200納米以下且分散性良好的微粒子的使用。

進而，含氧率比二氧化硅低的一氧化硅(siox∶x＝1～1.6)的微粒子被有效用作光學鏡頭的防反射膜或者食品包裝用的氣體阻擋薄膜的蒸鍍材料。最近，期待向鋰離子二次電池的負極材料等的應用。

作為這些納米等級的微粒子的一般的制造方法，有：將成為原料的塊材料與陶瓷或者氧化鋯等珠粒一起導入并通過機械粉碎使材料微粒子化的方法、或者使材料熔融以及蒸發(fā)而噴射為空氣或者水從而獲得微粒子的方法、或者通過電解或還原等化學方式獲得微粒子的方法等。其中，利用高頻等離子體或者電弧等離子體等熱等離子體(約10000℃)在氣相中制作微粒子的方法，從雜質(zhì)(混合)少、所生產(chǎn)的微粒子的分散性優(yōu)異、由多種材料構(gòu)成的復合微粒子的合成容易等的觀點出發(fā)，是非常有用的(例如，參照專利文獻1)。

圖4示出利用了現(xiàn)有例1的熱等離子體的微粒子的制造裝置的簡要截面圖。

粉體生成器101為中空體，被大致區(qū)分為細微噴霧導入部201、細微噴霧存積部202和反應部203。細微噴霧導入部201在粉體生成器101的下部側(cè)方設(shè)置為朝向細微噴霧存積部202，在細微噴霧存積部202的上方連著筒狀的反應部203。粉體收集部204在內(nèi)部內(nèi)置了分離微粒子和氣體的過濾器構(gòu)件，例如袋式過濾器205。抽吸機206被設(shè)置為經(jīng)由導管207、粉體收集部204內(nèi)的袋式過濾器205和導管208而在粉體生成器101內(nèi)抽吸，將通過了袋式過濾器205的氣體向外部排出。反應部203具有一組電極210，這些電極210以一對一的關(guān)系分別連接至經(jīng)由多個單相變壓器將從商用電源供給的3相交流變換為多相交流的多相交流變換器211的各相的次級側(cè)端子。此外，電極210的前端部位于繞著反應部203的軸心均等地隔開距離的位置，且被配設(shè)為相鄰的前端部間的相位差彼此相等，在電極210間形成了等離子體212。通過使細微噴霧通過等離子體212，由此來進行微粒子化，使得能夠在粉體收集部204的袋式過濾器205進行回收。

在先技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2004-263257號公報

在利用上述的現(xiàn)有的微粒子制造裝置(參照圖4)來制造微粒子的情況下，在等離子體212與裝置壁之間具有空間，且在一個方向上流動氣體，因此難以控制流動。因而，會引起生成的微粒子的擴散以及對于等離子體的再投入，為了減少回收量以及產(chǎn)生熱等離子體，所投入的電力能量變換為熱的變換效率下降，微粒子的生產(chǎn)效率惡化。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

本發(fā)明的目的在于，提供一種微粒子制造裝置以及微粒子制造方法，在考慮上述的現(xiàn)有的課題的情況下，通過使在針對回收量以及投入電力能量的處理中利用的能量的效率變良好，從而能夠增加微粒子的生產(chǎn)量，且能夠以低成本來生產(chǎn)。

用于解決課題的手段

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個形態(tài)所涉及的微粒子制造裝置，具有：

真空腔；

材料供給裝置，與所述真空腔連接，且從材料供給口向所述真空腔內(nèi)供給材料的顆粒；

電極，配置在所述真空腔，且在所述真空腔內(nèi)的等離子體產(chǎn)生區(qū)域產(chǎn)生等離子體；以及

電極，配置在所述真空腔，且在所述真空腔內(nèi)的等離子體產(chǎn)生區(qū)域產(chǎn)生等離子體；以及

回收裝置，與所述真空腔連接，且回收從所述真空腔排出的微粒子，

通過在所述真空腔內(nèi)產(chǎn)生的所述等離子體，根據(jù)從所述材料供給裝置供給的所述材料來制造所述微粒子，

在所述真空腔的壁與所述等離子體產(chǎn)生區(qū)域之間設(shè)置內(nèi)腔，該內(nèi)腔在與所述真空腔的所述壁之間設(shè)置外側(cè)空間，

所述微粒子制造裝置還具備向所述真空腔的所述壁與所述內(nèi)腔的壁之間的所述外側(cè)空間供給氣體的氣體供給管。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的另一個形態(tài)所涉及的微粒子制造方法，

向真空腔供給氣體，并且也向所述真空腔的壁與內(nèi)腔的壁之間的外側(cè)空間供給氣體，該內(nèi)腔配置在所述真空腔的所述壁與等離子體產(chǎn)生區(qū)域之間，

接下來，通過設(shè)置于所述真空腔的電極，在所述內(nèi)腔的內(nèi)側(cè)的空間的所述等離子體產(chǎn)生區(qū)域產(chǎn)生熱等離子體，

接下來，向真空腔供給材料的顆粒，在供給的所述材料的顆粒通過產(chǎn)生的所述熱等離子體的產(chǎn)生區(qū)域中之時，蒸發(fā)或者汽化，成為材料氣體，

進而，所述材料氣體從所述熱等離子體的區(qū)域跑出的瞬間，所述材料氣體被急劇冷卻，生成微粒子。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明的所述形態(tài)，在真空腔的壁與內(nèi)腔之間設(shè)置外側(cè)空間，向真空腔的壁與內(nèi)腔之間的外側(cè)空間供給氣體，通過減少等離子體的周圍的空間，從而容易控制被處理的微粒子的流動，因此能夠減少因熱等離子體的材料蒸發(fā)所需的能量。因而，可以提供如下的微粒子制造裝置以及微粒子制造方法，即，通過使在針對回收量以及投入電力能量的處理中利用的能量的效率變良好，從而熱等離子體的材料的蒸發(fā)效率變高，能夠大量地處理材料，也能夠提升微粒子的生產(chǎn)量，且能夠以低成本來生產(chǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中的第1實施方式的微粒子制造裝置的簡要縱截面圖。

圖2是本發(fā)明中的第1實施方式的微粒子制造裝置的簡要橫截面的俯視圖。

圖3是本發(fā)明中的第1實施方式之中的工藝流程圖。

圖4是現(xiàn)有例1的微粒子制造裝置的簡要截面圖。

符號說明

1反應室

3微粒子回收部

4電極

4a電極驅(qū)動裝置

5(5-1、5-2、5-3、...、5-n)交流電源

10材料供給裝置

11材料供給管

12材料供給口

13反應室壁

14氣體供給管

15氣體供給管

20配管

21壓力調(diào)整閥

22循環(huán)泵

26流量調(diào)整器

27氣體供給裝置

30材料粒子

31電弧放電

32微粒子

51內(nèi)腔

51a壁

52板

53板

54貫通孔

100控制裝置

115內(nèi)腔的外側(cè)的空間

116內(nèi)腔的內(nèi)側(cè)的空間

154間隙

具體實施方式

以下，參照附圖來詳細地說明本發(fā)明中的實施方式。

(第1實施方式)

圖1表示第1實施方式所涉及的微粒子制造裝置的簡要縱截面圖。圖2表示在第1實施方式所涉及的微粒子制造裝置中橫向切斷電極部分的狀態(tài)下的簡要截面俯視圖。圖3表示第1實施方式中的工藝流程。作為一例，利用圖1～圖3來說明制造硅的納米等級的微粒子的例子。

與第1實施方式相關(guān)的微粒子制造裝置構(gòu)成為至少具備作為真空腔的一例的反應室1、材料供給裝置10、產(chǎn)生電弧放電的電極例如多個電極4、以及作為回收所生成的微粒子的回收裝置的一例的微粒子回收部3。反應室1構(gòu)成為被接地的圓筒狀的反應室壁13包圍。材料供給裝置10被配置在反應室1的底部下方，向反應室1內(nèi)供給材料。微粒子回收部3被配置為與反應室1的上端連接，通過配管20以及壓力調(diào)整閥21而由循環(huán)泵22排氣，回收在反應室1生成的微粒子。多個電極4在反應室1的中央部的側(cè)部隔開給定間隔地配置，使得從外側(cè)向內(nèi)部貫通且各前端向內(nèi)部空間突出。各電極4和反應室壁13被絕緣。在這種微粒子制造裝置中，在反應室1內(nèi)，在電弧放電產(chǎn)生區(qū)域(等離子體產(chǎn)生區(qū)域)產(chǎn)生電弧放電(等離子體)31，根據(jù)所產(chǎn)生的等離子體，由從材料供給裝置10供給的材料來制造微粒子。

多個電極4分別連接供給相位不同的電力的n個交流電源5(5-1、5-2、5-3、...、5-n)，能夠分別施加使相位例如錯開各60°的60hz的交流電壓。各電極4分別獨立，成為通過由電機等構(gòu)成的電極驅(qū)動裝置4a相對于反應室1的中心而在輻射線方向上前后移動的可動式。

更詳細而言，在該第1實施方式中，微粒子制造裝置設(shè)置：連接材料供給裝置10和反應室1的材料供給管11；氣體供給管14、15，分別向反應室1內(nèi)供給氣體，使得控制投入的材料以及生成的微粒子的流動。

材料供給裝置10通過材料供給管11而與反應室1連接，從反應室1的底部側(cè)向反應室1內(nèi)供給來自材料供給裝置10的材料。材料供給管11從材料供給裝置10的底部到中央部附近在鉛垂方向上從下朝上延伸立設(shè)，在上端具有材料供給口12。下側(cè)的氣體供給管14在材料供給管11的附近從材料供給裝置10的底部沿著材料供給管11的長邊方向(換言之，沿著鉛垂方向)配置多根，能夠從材料供給口12的鉛垂方向的下側(cè)朝著鉛垂方向的上方供給氣體。材料供給管11以及材料供給口12設(shè)置在比多個電極4的中心位置更靠鉛垂方向的下側(cè)。尤其是，材料供給管11的上端的材料供給口12被配置為位于比產(chǎn)生電弧放電31的區(qū)域更靠下方。

在多個電極4的前端附近的產(chǎn)生電弧放電31的區(qū)域附近，例如圓筒狀的內(nèi)腔51在反應室1內(nèi)被設(shè)置為在與反應室壁13之間形成有外側(cè)空間115。作為一例，配置為產(chǎn)生電弧放電31的區(qū)域進入內(nèi)腔51的內(nèi)側(cè)的空間116。內(nèi)腔51的圓筒狀的壁51a經(jīng)由作為隔熱以及絕緣構(gòu)件的一例的圓環(huán)形狀的板52、53而與反應室壁13連接，使得在其上端部以及下端部處能夠與反應室壁13隔熱以及絕緣。此外，內(nèi)腔51的壁51a設(shè)置為，具有各電極4的電極貫通孔54，且電極4和內(nèi)腔51的壁51a的貫通孔54的內(nèi)周面設(shè)置間隙154。上側(cè)的氣體供給管15在內(nèi)腔51的壁51a與反應室壁13之間橫向地朝向中央配置有多根，從而能夠朝向中央供給氣體。作為一例，氣體供給管15的前端開口被配置在內(nèi)腔51的壁51a與反應室壁13之間且朝向貫通孔54。這樣配置的原因在于，在從氣體供給管15供給氣體時，使得內(nèi)腔51的壁51a與反應室壁13之間的內(nèi)腔51的外側(cè)的空間115的壓力高于內(nèi)腔51的內(nèi)側(cè)的空間116的壓力，從而使得氣體從內(nèi)腔51的壁51a的電極4的貫通孔54與電極4的間隙154導入內(nèi)腔51的內(nèi)側(cè)。進而，在反應室1的上部設(shè)置有配管16，該配管16連接內(nèi)腔51和微粒子回收部3且呈圓錐形狀地具有錐部。

下側(cè)的氣體供給管14和上側(cè)的氣體供給管15經(jīng)由流量調(diào)整器26而與多個氣體供給裝置27連接。由此，從多個氣體供給裝置27的每一個氣體供給裝置分別經(jīng)由流量調(diào)整器26一邊對電弧放電生成用(等離子體產(chǎn)生用)氣體進行流量調(diào)整一邊向材料供給裝置10、下側(cè)的氣體供給管14和上側(cè)的氣體供給管15供給。

控制裝置100控制電極驅(qū)動裝置4a、交流電源5(5-1、5-2、5-3、...、5-n)、材料供給裝置10、壓力調(diào)整閥21、循環(huán)泵22和流量調(diào)整器26各自的驅(qū)動，來控制微粒子制造裝置的制造動作。

以下，沿著圖3的工藝流程來說明微粒子制造裝置的制造動作。微粒子制造裝置的制造動作，換言之微粒子制造方法由(步驟s1)材料設(shè)置以及抽真空、(步驟s2)氣體導入以及壓力調(diào)整、(步驟s3)放電開始、(步驟s4)材料供給開始、(步驟s5)微粒子(納米粒子)形成以及(步驟s6)放電停止以及微粒子回收這6個步驟構(gòu)成。以下的動作除了材料設(shè)置等，能夠通過控制裝置100的控制動作來自動地進行。

(步驟s1)進行材料設(shè)置以及抽真空。

首先，在材料供給裝置10內(nèi)設(shè)置材料，并且通過泵22將反應室1內(nèi)、微粒子回收部3內(nèi)和材料供給裝置10內(nèi)排氣到例如幾十pa，來降低大氣中的氧的影響。

(步驟s2)進行氣體導入以及壓力調(diào)整。

接下來，從多個氣體供給裝置27的每一個氣體供給裝置分別經(jīng)由流量調(diào)整器26一邊對氣體進行流量調(diào)整一邊向材料供給裝置10、下側(cè)的氣體供給管14和上側(cè)的氣體供給管15供給氣體。從材料供給裝置10、下側(cè)的氣體供給管14和上側(cè)的氣體供給管15向反應室1內(nèi)供給的氣體，經(jīng)由與反應室1的上端連接的配管16、微粒子回收部3以及配管20，通過安裝在泵22的前級的壓力調(diào)整閥21進行調(diào)整，使得反應室1內(nèi)成為給定的壓力。下側(cè)的氣體供給管14在反應室1的下部被配置為朝著鉛垂方向的上方立設(shè)多根，從而朝著鉛垂方向的上方向反應室1內(nèi)供給氣體。上側(cè)的氣體供給管15在內(nèi)腔51的壁51a與反應室壁13之間橫向地朝向反應室1的中央配置有多根。由此，將氣體導入反應室1內(nèi)，使得內(nèi)腔51的壁51a與反應室壁13之間的內(nèi)腔51的外側(cè)的空間115的壓力高于內(nèi)腔51的內(nèi)側(cè)的空間116的壓力，氣體從內(nèi)腔51的壁51a的電極4的貫通孔54與電極4的間隙154向內(nèi)腔51的內(nèi)側(cè)的空間116導入。由此，也能夠控制電弧放電31的產(chǎn)生區(qū)域與內(nèi)腔51的外側(cè)之間(換言之，內(nèi)腔51的內(nèi)側(cè)與外側(cè)之間)的氣體流動。

在該第1實施方式的第1實施例中，作為一例，制造硅的微粒子，因此在反應室1內(nèi)從氣體供給裝置27經(jīng)由2個氣體供給管14、15來供給氬氣體，將反應室1內(nèi)維持為氬的惰性氣體大氣氣氛的大氣壓附近的壓力，來進行以下的微粒子制造工序。為了促進材料的還原，也可以從氣體供給裝置27經(jīng)由氣體供給管14、15向反應室1內(nèi)導入氫氣以及微量的碳化系氣體，使之與氬氣體混合。

(步驟s3)開始放電。

內(nèi)腔51的壁51a為了抑制電弧放電(等離子體)31的熱所帶來的影響，作為一例而由碳材料構(gòu)成。產(chǎn)生電弧放電31的電極4作為一例為碳材料，如圖2所示，在反應室1內(nèi)，在電極4的前端橫向地(例如相對于水平方向而朝上5～30°地)突出的狀態(tài)下，在反應室1的圓周壁以60°間隔呈輻射線狀地配置6根電極4。對于電極4，為了降低電極材料的蒸發(fā)，雖然具體并未圖示，但在內(nèi)部流動水冷以及冷卻氣體，來冷卻電極4。

在第1實施例中，雖然呈輻射狀地配置有n＝6根電極4，但電極數(shù)只要為6的倍數(shù)即可，可以增加電極根數(shù)，或者不儀在同一平面配置，而且也可以設(shè)為在不同的平行的平面分別配置電極4的2級或者3級等多級化的電極配置。通過使電極4多級化來配置，從而能夠使作為使材料蒸發(fā)的熱源的電弧放電31的產(chǎn)生區(qū)域在鉛垂方向上進一步擴大，大量的微粒子生成占有優(yōu)勢。此外，作為電極4的材料的一例，雖然使用了碳材料，但也可以使用由鎢或者鉭等高熔點金屬構(gòu)成的電極。

如圖1以及圖2所示，在使電弧放電31點火時，通過電極驅(qū)動裝置4a使任意的2根電極4向反應室1的中心側(cè)移動。在電弧放電31點火之后，分別基于來自與電極4連接的電流計(未圖示)的信息，通過控制裝置100進行調(diào)整使得施加于電極4的電流恒定，同時通過控制裝置100的控制，由電極驅(qū)動裝置4a使電極4在輻射線方向(從呈輻射狀配置的電極4的中心位置朝向外側(cè)的方向)上移動，遠離電極4的中心位置，直到電極4的前端位于內(nèi)腔51的壁51a的附近。由此，作為例如約10000℃的熱等離子體的電弧放電31的產(chǎn)生區(qū)域的面積變大，能夠增加處理量。作為各電極驅(qū)動裝置4a，作為一例，通過電機使?jié)L珠螺桿正反旋轉(zhuǎn)，從而使與滾珠螺桿螺合的螺母構(gòu)件所連結(jié)的電極4在軸向上進退。

(步驟s4)開始材料供給。

接下來，開始連同氣體一起向反應室1供給材料粒子30。

作為一例，成為微粒子32的原料的材料粒子30利用直徑約為16微米的硅粉末，設(shè)置在材料供給裝置10內(nèi)。在第1實施例中，雖然使用了直徑為16微米的粒子，但也依賴于等離子體的條件，盡管如此，只要是大于1微米且為100微米以下的粒子徑即可，能夠通過熱等離子體來蒸發(fā)，制造納米等級的粒子徑的微粒子32。若使用大于100微米的粒子徑的材料粒子30，則無法使材料粒子30完全蒸發(fā)，有時會使得生成的微粒子32變大。材料供給裝置10作為一例，能夠利用局部流動式粉末供給裝置。在該局部流動式粉末供給裝置中，根據(jù)載體氣體的流量和導入材料粒子30的器具的轉(zhuǎn)速來控制材料粒子30的供給量，從而能夠以一定的比例向材料供給管11進給作為粉末材料的材料粒子30。作為材料供給裝置10的其他例，有：利用激光器等來控制粉末材料的表面和噴嘴的距離的表面仿形式粉末供給器、或者從進料斗等向溝槽供給定量的粉末材料并進行抽吸的定量式粉末供給器等。可以使用任何方式的粉末材料供給裝置，但通過供給的粉末材料的量來區(qū)分使用。

(步驟s5)形成微粒子。

接下來，如圖1所示，從材料供給裝置10連同氣體一起將材料粒子30進給至材料供給管11，與氣體一起從材料供給管11的上端的材料供給口12向反應室1內(nèi)導入。在材料供給管11的周圍設(shè)置用于將材料粒子30或者通過電弧放電31生成的微粒子32在一定方向(朝著鉛垂方向的上方)進給的多個氣體供給管14，從氣體供給管14在所述一定方向(朝著鉛垂方向的上方)供給氛圍氣氣體。材料供給管11以及材料供給口12設(shè)置在比多個電極4的中心位置更靠鉛垂方向的下側(cè)。尤其是，材料供給管11的上端的材料供給口12被配置為位于比電弧放電31的產(chǎn)生區(qū)域更靠下方。

與氣體一起導入到反應室1內(nèi)的材料粒子30在電弧放電31的產(chǎn)生區(qū)域之中通過時，蒸發(fā)或者汽化(以下，代表性地稱作“蒸發(fā)”。)，材料粒子30氣體化。此時，內(nèi)腔51的壁51a在與被冷卻的反應室壁13之間設(shè)置外側(cè)空間115，通過板52、53而相對于反應室壁13隔熱，不會放出等離子體的熱。因而，為使材料粒子30上升至沸點以上的溫度而需的投入能量比沒有內(nèi)腔51時要小。進而，從電極4的貫通孔54與電極4的間隙154向內(nèi)腔51的內(nèi)側(cè)的空間116導入的氣體被蓄熱的內(nèi)腔51加熱，在從氣體供給管15導入之后立刻溫度變高。因而，能夠抑制材料粒子30以及等離子體的溫度的下降。由此，與沒有內(nèi)腔51的情況相比，處理效率提升，能夠使許多材料粒子30蒸發(fā)。另外，關(guān)于反應室壁13的冷卻，例如在壁外側(cè)設(shè)置冷卻水流動的流路，通過冷卻水冷卻反應室壁13即可。

使材料粒子30蒸發(fā)出的材料氣體由于電弧放電31的熱所引起的上升氣流或者來自氣體供給管14、15的氣體流動，在反應室1內(nèi)上升，從電弧放電31的產(chǎn)生區(qū)域跑出的瞬間，材料氣體被急劇冷卻，生成球狀的微粒子32。此外，通過將冷卻氣體導入到反應室1內(nèi)的上部，從而也能夠進一步增大冷卻速度。此時，在內(nèi)腔51的上下配置圓環(huán)形狀的板52、53進行堵塞，抑制氣體以及粒子朝著上下方向的通過，從內(nèi)腔51的貫通孔54與電極4的間隙154朝向反應室1的中央橫向地噴出氣體，從而能夠抑制材料粒子30橫向地擴散，能夠使向等離子體投入材料的效率變得良好。進而，由于能夠抑制所生成的微粒子32進入內(nèi)腔51的壁51a與反應室壁13之間的外側(cè)空間115，因此也能夠提升回收效率。進而，通過內(nèi)腔51的配置來減少等離子體31的周圍的空間，從而容易控制被處理的微粒子32的流動，因此通過流量調(diào)整器26對來自下側(cè)的氣體供給管14和上側(cè)的氣體供給管15的氣體進行流量調(diào)整，從而能夠控制氣體從下向上的流動，使得所生成的微粒子32不會再次進入等離子體31的產(chǎn)生區(qū)域，等離子體的熱不被用于材料的再次蒸發(fā)，能夠使等離子體的熱更有效率地使用于蒸發(fā)。此外，氣體在間隙154流動，因此也具有冷卻電極4的效果。

此外，一般而言，供給材料粒子30之處的電弧放電31被材料粒子30的蒸發(fā)奪去等離子體的熱，因此使材料粒子30蒸發(fā)的場所的電弧放電31的溫度會下降。以往，在一般的感應耦合型等離子(icp)焊炬等的連續(xù)放電中連續(xù)地投入材料粒子30的情況下，通過材料粒子30的蒸發(fā)會使等離子體的溫度下降，無法使材料粒子30完全蒸發(fā)，會生成比較大的微粒子，粒徑分布會惡化。此外，為了制造期望的粒子徑的微粒子32，或者使制造出的微粒子32的粒徑分布優(yōu)良，只有限制材料粒子30的投入量，從而處理量會下降。

與之相對，關(guān)于在第1實施例中利用的多個電極4所產(chǎn)生的電弧放電31，將能夠供給相位互不相同的電力、例如使相位錯開60°的60hz的電力的交流電源5，分別作為多個電極4的電源來使用。因而，放電成為脈沖狀，能夠始終生成高溫的熱等離子體。

由于電弧放電31或者icp焊炬等熱等離子體為粘性氣體，因此若不是具有某速度的材料粒子30，則不會進入到電弧放電31的產(chǎn)生區(qū)域中，不會被處理。在材料供給裝置10以及材料供給口12被設(shè)置于電弧放電31的產(chǎn)生區(qū)域的鉛垂方向的下側(cè)，且從電弧放電31的產(chǎn)生區(qū)域的鉛垂方向的下側(cè)供給材料粒子30的本裝置中，被電弧放電31彈落的未處理的材料粒子30由于重力而落到鉛垂方向的下側(cè)，從而能夠與位于電弧放電31的產(chǎn)生區(qū)域的上方且被處理的微粒子32可靠地分離。這些未處理的材料粒子30積存在反應室1的底部。積存在該反應室1的底部的材料返回到材料供給裝置10，也能夠再次利用，能夠提升材料利用效率。

(步驟s6)停止放電，回收微粒子。

接下來，如圖1所示，通過電弧放電31而產(chǎn)生的微粒子32由于從氣體供給管14、15向微粒子回收部3的氣體的流動，被微粒子回收部3回收。雖然未圖示，但是在微粒子回收部3安裝有：能夠分級任意的微粒子徑以上的旋風分離器、以及能夠回收期望的微粒子的袋式過濾器。用于回收微粒子32的袋式過濾器由于使高溫的氣體循環(huán)，因此作為一例，能夠使用采用了耐熱性高的二氧化硅纖維的過濾器。此外，在將回收的微粒子32取出到大氣中時，有可能會起火，因此在包含1％程度的大氣(含氧的氣體)的氛圍氣下放置幾個小時，逐漸氧化處理，取出到大氣中。由此，硅微粒子的表面氧化例如1～2納米程度，能夠安全地取出。通過這些上述工藝，能夠從袋式過濾器回收例如10～300納米的硅微粒子。此外，在本實施例中，對于電極4以及內(nèi)腔51的壁51a而采用碳材料，從而高溫的等離子體一般不會與由金屬構(gòu)成的反應室壁13以及電極4相接，所生成的硅微粒子能夠抑制工藝中的金屬等雜質(zhì)的增加，能夠使金屬材料的含有量為0.5％以下。若將該生成的硅微粒子用于鋰電池，則能夠抑制對于容量不做貢獻的金屬材料等，因此能夠提升電池容量。

在第1實施例中，說明制造硅(si)的納米等級的粒子徑的微粒子的方法，但也可以將鎳(ni)、銀(ag)或銅(cu)等金屬、或者玻璃(sio2)、氮化硅(sin)或氧化鋁(al2o3)等無機系的材料作為微粒子生成用材料來生成微粒子。此外，通過與導入到反應室1的氣體反應，從而例如可以采用硅材料來生成一氧化硅(siox∶x＝1～1.6)、氮化硅(sinx∶x＝0.1～1.3)或者碳化硅(sicx)的微粒。進而，也能夠利用于由如在內(nèi)側(cè)具有硅的核且在外側(cè)被氧化鋁或者碳化硅等覆蓋的多個材料構(gòu)成的復合材料的生成。

根據(jù)所述第1實施方式，通過將內(nèi)腔51設(shè)置為在與反應室壁13之間設(shè)置外側(cè)空間115，從而向反應室1的反應室壁13與內(nèi)腔51的壁51a之間的空間115供給氣體，通過減少等離子體31的周圍的空間，從而容易控制被處理的微粒子32的流動。因而，能夠抑制熱等離子體的損失，減少因熱等離子體的材料蒸發(fā)所需的能量。

進而，與反應室1的溫度、例如被冷卻水冷卻變?yōu)槔?0℃程度的反應室壁13的溫度相比，內(nèi)腔51的溫度由于等離子體的熱而溫度變高為例如100～1000℃。若從氣體供給管15向內(nèi)腔51的壁51a與反應室壁13之間供給氣體，則被導入到內(nèi)腔51內(nèi)的氣體由于內(nèi)腔51的熱被加熱到例如50～1000℃。即，與導入到反應室壁13與內(nèi)腔51的壁51a之間的氣體溫度相比，導入到內(nèi)腔51內(nèi)的氣體溫度變高。

此外，從氣體供給管15向內(nèi)腔51的壁51a與反應室壁13之間供給氣體，并從內(nèi)腔51的壁51a的電極4的貫通孔54與電極4的間隙154向內(nèi)腔51的內(nèi)側(cè)的空間116且反應室1的中央的電弧放電31的產(chǎn)生區(qū)域噴出被加熱的氣體，從而能夠進一步抑制等離子體溫度的下降，能夠抑制材料的擴展以及微粒子32向等離子體的再次投入。因而，在針對回收量以及投入電力能量的處理中通過使得利用的能量的效率變良好，從而基于熱等離子體的材料粒子30的蒸發(fā)效率變高，能夠處理大量的材料粒子。由此，可以提供還能夠提升微粒子32的生產(chǎn)量且能夠以低成本來生產(chǎn)的微粒子制造裝置以及微粒子制造方法。

此外，根據(jù)所述第1實施方式，由于多個電極4分別連接著交流電源5且能夠產(chǎn)生電弧放電31，因此與其他的方法相比，能夠增大使材料粒子30蒸發(fā)的電弧放電31所產(chǎn)生的熱等離子體的面積(電弧放電31的產(chǎn)生區(qū)域的面積)，能夠處理大量的材料。

另外，本發(fā)明并不限定于所述實施方式，除此之外能夠以各種形態(tài)來實施。例如，內(nèi)腔51的形狀可以設(shè)為圓柱狀以外的圓錐狀等的各種形狀。例如，氣體供給管15可以從內(nèi)腔51的壁51a的電極4的貫通孔附近供給。由此，氣體流動的溫度控制變得更容易。此外，通過使內(nèi)腔51的壁51a或者配管16為多孔質(zhì)材料，從內(nèi)腔51的壁51a或者配管16的表面噴出氣體，從而能夠抑制微粒子32向表面的附著。此外，通過在內(nèi)腔51的壁51a的等離子體上部附近設(shè)置孔，流動冷卻后的氣體，從而能夠迅速地冷卻蒸發(fā)氣體。

另外，通過適當?shù)亟M合所述各種實施方式或者變形例之中的任意的實施方式或者變形例，從而能夠起到各自具有的效果。此外，能夠?qū)崿F(xiàn)實施方式彼此的組合或者實施例彼此的組合或者實施方式與實施例的組合，并且也能夠?qū)崿F(xiàn)不同的實施方式或者實施例中的特征彼此的組合。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

本發(fā)明的所述形態(tài)中的微粒子制造裝置以及微粒子制造方法，通過抑制來自等離子體的排熱，從而能夠效率良好地大量處理材料，能夠提升微粒子的生產(chǎn)量，且能夠以低成本來生產(chǎn)。因而，本發(fā)明作為鋰離子二次電池或者陶瓷電容器等期望大量生產(chǎn)的器件中使用的微粒子制造裝置以及微粒子制造方法是有用的。