JP6194455B1 - Powder surface modification equipment - Google Patents
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Abstract
【課題】 粉体の表面を均一に処理できるとともに、処理物の回収率が高く、効率的な処理が可能な粉体の表面改質装置を提供すること。【解決手段】 筒状の容器4が回転もしくは揺動可能に支持されるとともに、この容器4内であって容器内壁から間隔を保つ位置に、上記容器4の回転もしくは揺動中心軸線xと平行にされた棒状の放電電極5が複数配置され、放電電極5は、隣り合う放電電極5,5と間を放電可能な距離に保った電極組10を1又は複数構成するとともに、上記電極組10は、上記容器4が回転もしくは揺動することによって上記粉体が攪拌されたとき、撹拌された上記粉体が、当該電極組10を構成する放電電極5,5間に形成されたプラズマP内を通過する位置に設けられ、粉体の表面が、上記プラズマのエネルギーによって改質される。【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a powder surface reforming apparatus capable of uniformly treating the surface of a powder, having a high recovery rate of a treated product, and capable of an efficient treatment. A cylindrical container 4 is supported so as to be rotatable or swingable, and is parallel to the rotation or swing center axis x of the container 4 at a position in the container 4 that is spaced from the inner wall of the container. A plurality of rod-like discharge electrodes 5 are arranged, and the discharge electrode 5 constitutes one or a plurality of electrode sets 10 that are kept at a distance capable of discharging between adjacent discharge electrodes 5 and 5, and the electrode set 10 When the powder is stirred by rotating or swinging the container 4, the stirred powder is in the plasma P formed between the discharge electrodes 5 and 5 constituting the electrode set 10. The surface of the powder is modified by the energy of the plasma. [Selection] Figure 1
Description
この発明は、プラズマによって粉体の表面を改質する粉体の表面改質装置に関する。 The present invention relates to a powder surface modifying apparatus for modifying a powder surface by plasma.
プラズマを利用して粉体の表面改質を行なう装置として、特許文献1に示すものが知られていた。
この従来の表面改質装置は、図7に示すように、円筒状の容器1の内壁を構成する周辺電極2と、容器1内で上記周辺電極2との間に所定の隙間を保って対向する中心電極3とを備えている。
そして、容器1内に粉体を投入して容器1を回転させながら、上記電極2,3間に交流高電圧を印加すると、上記電極2,3間にプラズマが生成され、このプラズマによって粉体の表面が改質されるという装置である。
A device disclosed in
As shown in FIG. 7, this conventional surface modification apparatus is opposed to the peripheral electrode 2 constituting the inner wall of the
Then, when an AC high voltage is applied between the
上記従来の表面改質装置では、図7に示すように、上記周辺電極2と中心電極3との間に強い電界Eが形成される。そのため、この電極2,3間に投入された粉体は、処理中、常時電界Eの影響を受け、容器1内の粉体は帯電して静電凝集しやすくなる。凝集体となった粉体は、容器1が回転してもほぐれにくく、凝集体のままプラズマに曝される。したがって、凝集体の表面のみが改質され、凝集体の内部の粉体は改質されない。その結果、粉体全体としては改質ムラができてしまい、目的の表面特性を有する粉体を得られないという問題があった。
In the conventional surface modification apparatus, a strong electric field E is formed between the peripheral electrode 2 and the
また、粉体は、上記のように常時強い電界E内に位置するため、熱を持ちやすい。粉体の凝集体が発熱すれば、表面が溶融して一体化(ブロッキング)してしまう。ブロッキングしてしまえば、粉体の状態ではなくなって、ほぐれることはない。
さらに、従来の表面改質装置は、容器1が周辺電極2を構成しているため、容器1の内壁に電流が流れてジュール熱が発生する。そのため、容器1の内壁に接触した粉体は加熱され、内壁に溶融固着してしまうことがある。
特に、容器1の下部には重力によって粉体が集まりやすいため、この部分で固着やブロッキングが起こりやすくなる。
In addition, since the powder is always located in the strong electric field E as described above, it tends to have heat. If the powder aggregate generates heat, the surface melts and is integrated (blocked). Once blocked, it is no longer in powder form and will not be unraveled.
Further, in the conventional surface modification apparatus, since the
In particular, since powder tends to collect in the lower portion of the
一度、ブロッキングしたり、容器1の内壁へ固着したりしたものは、プラズマに曝されても、改質処理された目的の粉体にはならない。
また、熱溶融するほど加熱された粉体は変質してしまうという問題もあった。
以上のように、従来の装置では、粉体を均一に表面改質することができなかった。また、凝集体や固着物の形成、熱変質によって、目的の粉体の回収率が悪いという問題もあった。
さらに、容器1から固着物や凝集体を取り除かなければならないため、容器1の清掃に手間がかかるという問題もあった。
この発明の目的は、粉体の表面を均一に処理できるとともに、処理物の回収率が高く、効率的な処理が可能な粉体の表面改質装置を提供することである。
Once the material is blocked or fixed to the inner wall of the
In addition, there is a problem that the powder that has been heated as it melts becomes denatured.
As described above, the conventional apparatus cannot uniformly modify the surface of the powder. In addition, there is a problem that the recovery rate of the target powder is poor due to the formation of aggregates and fixed matter and thermal alteration.
Furthermore, since it is necessary to remove fixed matter and aggregates from the
An object of the present invention is to provide a powder surface reforming apparatus that can uniformly treat the surface of a powder, has a high recovery rate of a processed product, and enables an efficient treatment.
この発明は、筒状の容器内に処理対象である粉体を投入し、上記粉体の表面が、上記容器内に形成されたプラズマのエネルギーによって改質される粉体の表面改質装置を前提とする。
第1の発明は、上記容器が回転もしくは揺動可能に支持され、この容器内であって容器内壁から間隔を保つ位置に、上記容器の回転もしくは揺動中心軸線と平行で、かつ円周に沿って複数の棒状の放電電極が配置され、上記放電電極は、棒状の金属電極が誘電体で覆われて構成されるとともに、上記円周方向で隣り合う放電電極との間を放電可能な距離及び電位差に保った電極組を1又は複数構成し、上記各電極組は、上記容器が回転もしくは揺動することによって上記粉体が攪拌されたとき、攪拌された上記粉体が、当該電極組を構成する上記放電電極間に形成されたプラズマ内を通過する位置に設けられたことを特徴とする。
The present invention provides a powder surface modification apparatus in which powder to be processed is placed in a cylindrical container, and the surface of the powder is modified by the energy of plasma formed in the container. Assumption.
The first invention, the container is supported rotatably or oscillating, in a position to keep a distance from the inner wall of the container a the container, parallel to the rotation or swing center axis of the container, and the circumference along the discharge electrodes of the plurality of bar is placed, the discharge electrodes, Rutotomoni rod-shaped metal electrode is formed is covered with a dielectric, between the discharge electrodes adjacent in the circumferential direction can be discharged One or a plurality of electrode sets maintained at a distance and a potential difference are configured, and each of the electrode sets is configured such that when the powder is stirred by rotating or swinging the container, the stirred powder is It is provided at a position that passes through the plasma formed between the discharge electrodes constituting the set.
なお、上記電極組とは、隣り合う放電電極間の距離が放電可能な距離に保たれた一対の放電電極からなる組のことである。そして、特定の一つの放電電極が、その両隣の放電電極との距離をいずれも放電可能な距離に保っている場合、上記特定の放電電極は両側の放電電極のそれぞれと電極組を構成することになる。 In addition, the said electrode group is a group which consists of a pair of discharge electrode by which the distance between adjacent discharge electrodes was maintained at the distance which can be discharged. And when one specific discharge electrode keeps the distance between the discharge electrodes on both sides to a distance that allows discharge, the specific discharge electrode constitutes an electrode set with each of the discharge electrodes on both sides. become.
第2の発明は、上記容器の内壁に、中心に向かって突出した攪拌用凸部が設けられたことを特徴とする。 The second invention is characterized in that a stirring convex portion protruding toward the center is provided on the inner wall of the container.
第3の発明は、上記容器内に、上記放電電極と上記容器の回転もしくは揺動中心軸線との間に、上記中心軸線に沿ったガス供給筒が設けられ、このガス供給筒は、その外壁に複数の噴射口が形成されるとともに、長手方向一端に、プラズマ生成用ガスの供給手段が接続され、上記プラズマ生成用ガスが上記噴射口から噴射されることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, a gas supply tube along the central axis is provided in the container between the discharge electrode and the central axis of rotation or swinging of the container. A plurality of injection ports are formed, and a plasma generation gas supply means is connected to one end in the longitudinal direction, and the plasma generation gas is injected from the injection ports.
第4の発明は、上記噴射口は、少なくとも、上記電極組の隣り合う放電電極間に対応する位置に設けられ、プラズマ生成用ガスが、上記噴射口から上記隣り合う放電電極間に向かって噴射されることを特徴とする。 In a fourth aspect of the invention, the injection port is provided at a position corresponding to at least between adjacent discharge electrodes of the electrode set, and the plasma generating gas is injected from the injection port toward the adjacent discharge electrodes. It is characterized by being.
第1の発明によれば、処理対象である粉体が、プラズマが形成された電極間を通過するときのみ、強い電界の作用を受けるので、従来のように常時電界内に存在している場合と比べて帯電しにくく、粉体が静電凝集しにくい。そのため、容器の回転によって粉体はばらばらになった状態で落下し、その過程でプラズマに曝されるので、粉体表面が均一に改質される。
また、粉体が電界の作用を受ける時間が短いので、電界によって粉体が発熱することもない。したがって、発熱によって表面が溶融してブロッキングすることもない。
さらに、容器内壁で電極を構成していないため、内壁にジュール熱が発生しない。そのため、内壁の発熱で粉体表面が溶融して、粉体が凝集したり、粉体が容器に固着したりすることもないし、粉体が熱変質してしまうこともない。
特に、放電電極が金属電極を誘電体で被覆して構成されているため、放電電極の長さ方向全長に亘って均一な放電を発生させることができる。
したがって、粉体を、歩留まり良く、均一に改質処理することができる。また、容器の清掃作業の負担も軽減し、改質処理の作業性が向上する。
According to the first invention, since the powder to be processed is affected by a strong electric field only when it passes between the electrodes on which the plasma is formed, it is always present in the electric field as in the prior art. It is hard to be charged as compared with the powder, and the powder is difficult to electrostatically aggregate. Therefore, the powder falls in a state of being separated by the rotation of the container and is exposed to plasma in the process, so that the powder surface is uniformly modified.
Further, since the time for which the powder is subjected to the action of the electric field is short, the powder does not generate heat due to the electric field. Therefore, the surface is not melted and blocked by heat generation.
Furthermore, since no electrode is formed on the inner wall of the container, no Joule heat is generated on the inner wall. Therefore, the powder surface is not melted by the heat generation of the inner wall, the powder is not aggregated, the powder is not fixed to the container, and the powder is not thermally altered.
In particular, since the discharge electrode is formed by covering a metal electrode with a dielectric, uniform discharge can be generated over the entire length in the length direction of the discharge electrode.
Therefore, the powder can be uniformly modified with a good yield. Further, the burden of the container cleaning work is reduced, and the workability of the reforming process is improved.
第2の発明によれば、回転もしくは揺動する攪拌用凸部が、容器内の粉体をより高い位置まで搬送することができる。粉体は高い位置から落下すればよりバラバラになりやすいので、その落下過程で放電電極間のプラズマに曝された粉体は、均一に表面改質される。 According to the second invention, the rotating or swinging stirring convex portion can transport the powder in the container to a higher position. Since the powder is more likely to fall apart when dropped from a high position, the powder exposed to the plasma between the discharge electrodes during the dropping process is uniformly surface-modified.
第3の発明によれば、重力落下による攪拌作用に、プラズマ生成用ガスの噴射力による攪拌力が加わって、粉体がよりばらばらになって容器内で舞うようになる。そのため、粉体の凝集も起こらず、さらに均一な表面改質ができる。 According to the third aspect of the invention, the stirring force by the spray force of the plasma generating gas is added to the stirring action by the gravity drop, so that the powder becomes more dispersed and dances in the container. Therefore, the powder is not aggregated and the surface can be more uniformly modified.
第4の発明によれば、プラズマ生成用ガスが、隣り合う電極間に形成される電界と交差する方向に噴射され、放電によって生成されるプラズマをガスの噴射方向に広げることができる。このようにプラズマが生成されたエリアを広くできるため、攪拌された粉体がプラズマに曝され易くなって、処理時間を短縮することができる。 According to the fourth aspect of the invention, the plasma generating gas is injected in the direction intersecting the electric field formed between the adjacent electrodes, and the plasma generated by the discharge can be spread in the gas injection direction. Since the area where the plasma is generated can be increased in this way, the stirred powder is easily exposed to the plasma, and the processing time can be shortened.
この発明の第1実施形態の粉体の表面改質装置は、図1に示すようにこの発明の容器であるガラス製の円筒状の容器本体4内に、その内壁から所定の間隔を保って複数の棒状の放電電極5が配置されたものである。
上記容器本体4は、図2に示すように両端を開口した筒部4aに、この筒部4aと一体的に形成されたフランジ部4bを備え、その両端の開口が底板部材6,7で塞がれている。
また、各放電電極5は、セラミック製などの誘電体パイプ8と、その中に挿入された棒状の金属電極9とで構成され、後で説明する容器本体4の回転中心軸線xに平行に、円周に沿って等間隔に配置されている。
The powder surface reforming apparatus according to the first embodiment of the present invention has a glass
As shown in FIG. 2, the
Each
上記円周に沿って配置された放電電極5の金属電極9には、高電圧電源11の高電圧側とアース側とが、交互に接続されている(図1参照)。この高電圧電源11は、例えば1[kHz]以上の高周波高電圧を出力する電源である。この高電圧電源11の出力周波数は、特に限定されるものではないが、安定した放電や熱の発生等を考慮すると、1[kHz]〜110[kHz]程度が好ましい。
さらに、この第1実施形態では、円周に沿って配置されたすべての放電電極5が、自身と隣り合う放電電極5との距離を放電可能な距離に保ち、隣り合う放電電極5とともにこの発明の電極組10を構成している。つまり、この第1実施形態では、一つの放電電極5が、両隣の放電電極のそれぞれとともに1つの電極組10を形成している。
The high voltage side and the ground side of the high
Furthermore, in the first embodiment, all the
したがって、上記高電圧電源11をオンにして放電電極5に高電圧が印加されれば、上記電極組10を構成する隣り合う放電電極5,5間の破線の矢印で示した電界Eによって放電が発生し、図1に網掛けで示したプラズマエリアPがリング状に形成される。
なお、上記金属電極9を誘電体パイプ8で覆っているのは、金属電極9を誘電体で覆うことによって、放電電極5の長さ方向全長に亘って均一な放電を発生させるためである。金属電極9が露出した状態で高電圧が印加された場合には、金属電極9の特定の点のみから放電が発生してしまうことがある。
Therefore, when a high voltage is applied to the
The reason why the
なお、上記誘電体パイプ8を構成する材質としては、セラミックのほか、耐熱強化ガラス、石英ガラス、樹脂など、耐熱性及び耐電圧特性を有する様々な誘電体材料を用いることができる。
また、上記誘電体パイプ8に挿入される金属電極9は、棒状であればよく、断面形状や長さは特に限定されない。放電電極5の長さ方向全長に亘ってより均一な放電を可能にするように、その形状や長さを選択すればよい。
As the material constituting the
Moreover, the
上記のような容器本体4に処理対象である粉体を投入し、電圧を印加しながら容器本体4を図1の矢印A方向に回転させると、粉体は容器本体4の内壁に付着して、内壁面とともに移動する。そして、内壁面への粉体の付着力に重力が打ち勝つと、粉体は下方へ落下する。この落下過程で、粉体が、放電電極5,5間の上記プラズマエリアPを通過する。このように容器本体4の回転によって攪拌された粉体は、上記プラズマエリアPを通過し、プラズマのエネルギーによって表面が改質される。
When powder to be processed is put into the
次に、上記容器本体4を回転させる手段や、放電電極5に高電圧を供給する具体的な手段について、図2を用いて説明する。
図2は、第1実施形態の装置全体を、上記容器本体4の回転中心軸線xに沿った側面側からみた概略図である。この図2では、図1で示すように円周に沿って配置された放電電極5のうち、容器本体4の上下端に位置するもののみを示し、他の放電電極5を省略している。
Next, means for rotating the
FIG. 2 is a schematic view of the entire apparatus of the first embodiment as viewed from the side surface along the rotation center axis x of the
図2に示すように、容器本体4のフランジ部4bには、底板部材6,7が固定されている。これら底板部材6,7には、上記放電電極5を構成する誘電体パイプ8を支持するための支持孔6a,7aが形成されている。誘電体パイプ8は、容器本体4の回転中心軸線xに平行にして上記底板部材6,7間に渡されるとともに、その両端側が上記支持孔6a,7a内に挿入され、固定されている。
そして、この誘電体パイプ8内の金属電極9に連結された導線12が、上記誘電体パイプ8の一端から外部に引き出されている。
さらに、上記底板部材6,7の中央には、板厚方向に貫通するガス通路6b,7bが形成されている。
なお、上記底板部材6,7は、例えば樹脂製の円盤の外周に金属製のギア部6c,7cが設けられた部材である。
As shown in FIG. 2, bottom plate members 6 and 7 are fixed to the flange portion 4 b of the
A
Further,
The bottom plate members 6 and 7 are members in which
また、一方の底板部材6には、金属製の回転軸13が固定されている。この回転軸13は、軸部13aと、取り付け部13bとからなり、軸部13aが、ベアリングなどの金属製の軸受部材14で回転可能に支持され、取り付け部13bがボルトなどで上記底板部材6に固定されている。この回転軸13の中心線が上記容器本体4の上記回転中心軸線xとなる。
上記軸受部材14には、上記高電圧電源11の高電圧側が接続されている。金属で形成された軸受部材14と回転軸13とは、電気的導通状態を保つので、上記回転軸13には上記高電圧電源11によって高電圧が印加される。そのため、上記誘電体パイプ8から引き出された導線12を回転軸13の取り付け部13bに接続すれば、放電電極5に高電圧を印加することができる。
In addition, a
The bearing
また、底板部材6,7は、その外周を構成する金属製の上記ギア部6c,7cにかみ合うギア15,16によって下から支えられている。上記ギア15,16は、1本の金属製の回転軸17で連結され、この回転軸17の両端は、金属製の軸受部材18,19で回転可能に支持されている。そして、一方のギア15には、それにかみ合うギア20を噛み合わせるとともに、このギア20にはモータMの出力軸が連結されている。
したがって、モータMが回転すると、上記ギア20からギア15、回転軸17、ギア16に回転力が伝達され、これらギア15,16にかみ合うギア部6c,7cが回転する。その結果、容器本体4が放電電極5とともに回転する。
The bottom plate members 6 and 7 are supported from below by
Therefore, when the motor M rotates, a rotational force is transmitted from the
また、この第1実施形態では、軸受部材18に上記高電圧電源11のアース側を接続している。金属で形成された上記軸受部材18,19、ギア15,16、回転軸17及びギア部6c,7cは、電気的導通状態を保つので、これら全てがアース電位に保たれる。そこで、ギア部6cに上記誘電体パイプ8から引き出された導線12を接続すれば、放電電極5をアース電位に保つことができる。
In the first embodiment, the ground side of the high
そして、この第1実施形態では、図1に示すように円周状に設けられた放電電極5のうち、高電圧を印加されるものとアース電位に保たれるものとが交互に配置されるようにしている。そのため、放電電極5の位置によって、金属電極9に連結された導線12を、上記取り付け部13bに接続したり、上記ギア部6cに接続したりしている。図2では、高電圧側の放電電極5の導線12を回転軸13の取り付け部13bに接続した状態を示しているが、アース側の放電電極5の図示しない導線12は、上記ギア部6cに接続されている。
And in this 1st Embodiment, as shown in FIG. 1, among the
さらに、上記回転軸13には、中心軸線に沿ったガス通路13cが形成されている。このガス通路13cは、取り付け部13bを上記底板部材6に固定したとき、上記底板部材6のガス通路6bと連通し、これらのガス通路13c,6bによって、プラズマ生成用ガスを外部から容器本体4内に導くようにしている。
一方、底板部材7に形成されたガス通路7bは、上記プラズマ生成用ガスを供給し続ける際に、容器本体4内のガスを排出するための通路である。そして、このガス通路7bから排気されるガス量に応じてプラズマ生成用ガスの供給量を調整し、上記容器本体4内の圧力が、大気圧もしくはその近傍に保たれるようにしている。
Further, the
On the other hand, the
また、上記ガス通路7bには図示しない排ガス処理容器を接続することができる。この排ガス処理容器には、ガスとともに排出された粉体を回収する焼結金属などで形成されたフィルターや、有毒ガスを分解するための分解装置などが設けられる。この分解装置は、例えば、プラズマ生成時に生成されるオゾンや窒素酸化物を分解するものである。
ただし、容器本体4のシール性がよく、内部のプラズマ生成用ガスの濃度を一定に保つことができれば、プラズマ生成用ガスを供給し続けなくてもよく、その場合には排気用のガス通路7bも必要ない。また、上記排ガス処理容器も必須ではない。
Further, an exhaust gas treatment container (not shown) can be connected to the
However, if the container
上記のような表面改質装置では、回転軸13のガス通路13cから容器本体4内にプラズマ生成用ガスを供給しながら粉体が投入された容器本体4を回転させ、高電圧電源11をオンにすれば、容器本体4の回転によって攪拌された粉体が、図1に示すプラズマエリアPを通過して改質処理される。
この第1実施形態では、図7に示す従来の装置のように、粉体が常時、強い電界の作用を受けることがないため、粉体同士の静電凝集が起こったり、粉体が発熱して溶融したりしない。
In the surface reforming apparatus as described above, the high
In the first embodiment, unlike the conventional apparatus shown in FIG. 7, since the powder is not always subjected to the action of a strong electric field, electrostatic aggregation of the powder occurs or the powder generates heat. Does not melt.
また、容器本体4の内壁面がジュール熱によって発熱しないため、内壁面への固着も起こらない。
さらに、粉体が熱によって変質することもない。
そのため、従来の表面改質装置と比べて、均一な表面改質が可能で、表面改質された粉体の回収率もよい。
Further, since the inner wall surface of the
Furthermore, the powder is not altered by heat.
Therefore, compared with the conventional surface modification apparatus, uniform surface modification is possible and the recovery rate of the surface-modified powder is good.
なお、容器本体4を回転させる手段や、放電電極5に電圧を印加する手段は、図2に示すものに限らず、一般的な様々な手段を用いることができる。また、容器本体4を回転させる代わりに、揺動させるようにしてもよい。容器本体4が回転もしくは揺動することによって、内部の粉体が攪拌されればよい。
また、この第1実施形態では、底板部材6,7に固定された放電電極5と容器本体4とが一体的に回転するようにしているが、放電電極5を回転させないで、容器本体4のみを回転させるようにしてもよいし、容器本体4と放電電極5とを別々に回転させてもよい。その場合には、放電電極5を保持する底板部材6,7と、容器本体4とを相対回転可能に連結する必要がある。
The means for rotating the
In the first embodiment, the
さらに、上記第1実施形態では、隣り合う放電電極5,5の一方を高電圧電源11の高電圧側と接続し、他方をアース側に接続しているが、どちらかをアース電位に保つ必要はない。隣り合う放電電極5,5の電位は、その間にプラズマ生成が可能な電位差を生じさせることができればよい。したがって、各放電電極5への電圧印加の方法などはどのようなものでもよい。
Furthermore, in the first embodiment, one of the
図3に示す第2実施形態は、容器本体4の内壁に攪拌用凸部21を設けたもので、その他の構成は、上記第1実施形態同じである。したがって、第1実施形態と同じ構成要素には図1と同じ符号を用いるとともに、この第2実施形態の説明にも、図1,2を参照する。
なお、図3では、金属電極9を省略しているが、放電電極5は誘電体パイプ8及び金属電極9で構成される。また、一部、符号10を省略しているが、全ての放電電極5が、隣り合う放電電極5とともにこの発明の電極組10を構成している。
上記攪拌用凸部21は、容器本体4の軸方向に長さを有する棒状凸部で、容器本体4のほぼ全長に亘って設けられている。この攪拌用凸部21は、容器本体4と一体的に形成されたものでもよいし、棒状の別部材を内壁に接着して構成されたものでもよい。
In the second embodiment shown in FIG. 3, the stirring
In FIG. 3, the
The stirring
この第2実施形態も、容器本体4内に、第1実施形態と同様の放電電極5を円周に沿って設け、これらを交互に高電圧電源11の高電圧側とアース側とに接続し(図1参照)、全周に沿って電極組10が構成されている。したがって、上記放電電極5に高電圧を印加すれば、図3に示すプラズマエリアPがリング状に形成される。
この状態で容器本体4を回転させれば、この回転によって攪拌された粉体がプラズマエリアPを通過して表面改質される。そして、図7に示す従来の装置と比べて、均一な表面改質処理が効率的に実現できる点は、第1実施形態と同様である。
In the second embodiment,
If the
さらに、この第2実施形態では、図3(a)のように重力によって下方に溜まった粉体が、容器本体4の回転とともに移動する上記攪拌用凸部21によって、図3(b)に示すように容器本体4の上方に運ばれる。この攪拌用凸部21によって粉体が運ばれる位置は、上記攪拌用凸部21を備えていないときに粉体が容器本体4の内壁から離れる位置よりも高くなる。そのため、粉体はより高い位置から落下し、ばらばらになってプラズマエリアP内を通過する。粉体がばらばらになることによって、全ての粉体表面がより均一に改質される。
なお、上記機攪拌用凸部21は、より良く粉体を攪拌するために、複数本設けてもよい。
また、攪拌用凸部21は、粉体を攪拌できるものであればよく、その形状は棒状でなくてもよい。
Further, in the second embodiment, as shown in FIG. 3B, the stirring
Note that a plurality of the machine stirring
Moreover, the stirring
図4に示す第3実施形態は、容器本体4の回転中心軸線xと放電電極5との間に、回転中心軸線xに沿ったガス供給筒22を設けた装置である。
上記ガス供給筒22は、軸方向長さを容器本体4とほぼ等しくするとともに、一方の底面が閉鎖された筒部材で、側面には複数の噴射口22aが形成されている。
そして、ガス供給筒22の他方の底面側の開口は、底板部材6で塞がれ(図2参照)、この底板部材6に形成されたガス通路6bによって外部と連通している。
その他の構成は、上記第1実施形態と同じである。したがって、この第3実施形態の説明にも図1,2を参照する。そして、図4では符号10を省略しているが、この第3実施形態の装置でも、隣り合う放電電極5,5間距離は放電可能な距離を保ち、これら放電電極5,5がこの発明の電極組10を構成している。
The third embodiment shown in FIG. 4 is an apparatus in which a
The
The opening on the other bottom side of the
Other configurations are the same as those in the first embodiment. Therefore, FIGS. 1 and 2 are also referred to in the description of the third embodiment. In FIG. 4,
また、上記噴射口22aは、図4に示すようにガス供給筒22の側面に、円周に沿うとともに、軸方向にも複数形成されている。そして、上記噴射口22aは、円周に沿って配置された放電電極5,5間に対応する位置に設けられ、プラズマ生成用ガスが放電電極5,5間に噴射されるようにしている。
したがって、上記ガス供給筒22に、回転軸13に形成された上記ガス通路13c及びガス通路6bからプラズマ生成用ガスを供給すると、このプラズマ生成用ガスは、上記噴射口22aから上記放電電極5,5間に向かって噴射される。噴射口22aから噴射されたプラズマ生成用ガスは、上記放電電極5,5間に形成された電界によってプラズマ化されプラズマエリアPが形成される。
Further, as shown in FIG. 4, a plurality of the
Therefore, when plasma generating gas is supplied to the
プラズマエリアPが形成された状態で、上記容器本体4を上記第1実施形態と同様に回転させれば、この回転によって粉体が攪拌され、攪拌された粉体は、落下する過程で上記プラズマエリアP内を通過して、表面が改質処理される。
特に、この第3実施形態では、噴射口22aから噴射したプラズマ生成用ガスが、その噴射圧によって容器内の粉体をばらばらに舞い上がらせるので、粉体は完全にばらばらになってプラズマエリアPを通過する。つまり、粉体は容器本体4の回転とガスの噴射圧とによってよりよく攪拌され、より均一な表面改質ができる。
If the
In particular, in this third embodiment, the plasma generating gas injected from the
しかも、この第3実施形態では、上記噴射口22aは、隣り合う放電電極5,5間に対応して設けられているので、図5に示すように、上記放電電極5,5間に生成されたプラズマは上記ガスの噴射圧によって容器本体4の内壁に向かって広げられる。このようにプラズマエリアPが広くなるので、粉体はプラズマに曝され易くなって処理時間を短縮できるメリットもある。
なお、容器本体4内に供給されたプラズマ生成用ガスは、上記底板部材7のガス通路7bから排出され、図示しない排ガス処理容器で処理される。
Moreover, in the third embodiment, the
The plasma generating gas supplied into the
図6に示す第4実施形態は、放電電極5を、円周状ではなく、円周の一部のみに沿って配置した装置である。また、この第4実施形態では、容器本体4を回転させるのではなく、矢印A,Bのように揺動させて粉体を攪拌するとともに、放電電極5は揺動させず、図示の位置を保つ構成にしている。
この第4実施形態では、容器本体4の揺動によって攪拌された粉体は容器本体4の最上部まではほとんど到達しない。このように粉体が存在しない上部には放電電極5を省略し、攪拌された粉体の存在率が高い部分のみに放電電極5を配置して、放電可能な電極組10が構成されるようにしている。言い換えれば、粉体がほとんど存在しない位置の放電電極5を省略し、表面改質に寄与しないプラズマエリアPを生成させないようにして省エネを実現できる。
The fourth embodiment shown in FIG. 6 is an apparatus in which the
In the fourth embodiment, the powder stirred by the swinging of the
この第4実施形態も、上記他の実施形態と同様に、図7の従来の表面改質装置と比べて、粉体の静電凝集や、ブロッキング、容器内壁への固着、熱変質がなく、均一な表面改質ができる。
なお、上記第4実施形態では、放電電極5を静止させ、容器本体4のみを揺動させているが、放電電極5を容器本体4と一体的に揺動させてもよい。
Similarly to the above-described other embodiments, this fourth embodiment is also free from electrostatic agglomeration of powder, blocking, adhesion to the inner wall of the container, and thermal alteration, as compared with the conventional surface modification device of FIG. Uniform surface modification is possible.
In the fourth embodiment, the
上記第1〜3実施形態では、複数の放電電極5を円周に沿って等間隔に配置し、全ての放電電極5が隣り合う放電電極5との距離を放電可能にした電極組10を構成し、第4実施形態では円周の一部に沿って放電電極5を配置して電極組10を構成しているが、放電電極5の配置は、上記実施形態に限定されない。
例えば、放電電極5が四角形や三角形に沿って配置されてもよいし、放電可能な距離を保った放電電極5,5からなる電極組10同士が、放電しない距離を保って配置されるようにしてもよい。
In the said 1st-3rd embodiment, the
For example, the
上記第1〜4実施形態では、円筒状の容器本体4を用いているが、容器本体4の形状は円筒に限らない。回転もしくは揺動によって粉体が攪拌できる形状ならば、容器本体4は、断面形状が多角形や半円形の筒など、どのようなものでもよい。
また、放電電極5は、放電可能な距離に設けられた隣り合う放電電極5,5の間を、攪拌された粉体が通過可能な位置に設けられていればよく、上記実施形態のように容器本体4の内壁に沿った配置に限定されない。
さらに、容器本体4や底板部材6,7、ガス供給筒22など、粉体が接触する部材の材質は、絶縁性ならば特に限定されない。
In the said 1st-4th embodiment, although the cylindrical container
Moreover, the
Furthermore, the material of the member that comes into contact with the powder, such as the
また、上記第1〜4実施形態の装置では、電極組10におけるプラズマ生成の可否と、放電電極5と容器本体4の内壁との距離とは直接関係がない。そのため、放電可能な電極組10を容器本体4の中心に近づけて設けることができ、放電電極5と容器本体4の内壁との距離を大きくすることができる。このように、容器本体4の内壁と放電電極5との距離を大きくできれば、放電電極5に接触しない状態で容器本体4内に収容できる粉体の量を多くすることができる。その結果、1回で多くの粉体を改質処理できることになる。
これに対し、図7に示す従来の装置では、周辺電極2と中心電極3との距離が、放電可能な距離に限定される。したがって、容器1の容量を大きくすることが難しく、1回に処理できる粉体量をあまり多くできないという問題もあった。
In the devices of the first to fourth embodiments, the possibility of plasma generation in the electrode set 10 and the distance between the
On the other hand, in the conventional apparatus shown in FIG. 7, the distance between the peripheral electrode 2 and the
さらに、上記第1〜4実施形態では、容器本体4内の圧力を大気圧もしくはその近傍に保っているが、内部圧力を大気圧もしくはその近傍に限定する必要はない。例えば、負圧にすることでより放電しやすくすることもできる。しかし、容器本体4内の圧力と大気圧との差が大きくなればなるほど、厳密なシール機構や耐圧容器、減圧手段などが必要になり、処理装置が大型化してしまうという問題もある。したがって、容器本体4内を大気圧もしくはその近傍に保って改質処理をすることができれば、装置の簡略化等の効果を得られる。
Furthermore, in the said 1st-4th embodiment, although the pressure in the container
この発明の表面改質装置は、薬剤や、工業製品の原料となる樹脂粉など、様々な粉体の表面改質処理に有用である。 The surface modification apparatus of the present invention is useful for surface modification treatment of various powders such as drugs and resin powders used as raw materials for industrial products.
4 容器本体
5 放電電極
8 (放電電極を構成する)誘電体パイプ
9 (放電電極を構成する)金属電極
10 電極組
11 高電圧電源
13 回転軸
22 ガス供給筒
22a 噴射口
P (形成されたプラズマ)プラズマエリア
E 電界
x 回転中心軸線
4
Claims (4)
上記容器が回転もしくは揺動可能に支持され、
この容器内であって容器内壁から間隔を保つ位置には、上記容器の回転もしくは揺動中心軸線と平行で、かつ円周に沿って複数の棒状の放電電極が配置され、
上記放電電極は、棒状の金属電極が誘電体で覆われて構成されとともに、上記円周方向で隣り合う放電電極との間を放電可能な距離及び電位差に保った電極組を1又は複数構成し、
上記各電極組は、上記容器が回転もしくは揺動することによって上記粉体が攪拌されたとき、攪拌された上記粉体が、当該電極組を構成する上記放電電極間に形成されたプラズマ内を通過する位置に設けられた粉体の表面改質装置。 A powder surface modification device in which a powder to be treated is placed in a cylindrical container, and the surface of the powder is modified by the energy of plasma formed in the container,
The container is supported to be rotatable or swingable ,
Within this a a keep a proper distance from the inner wall of the container and position the container, parallel to the rotation or swing center axis of the container, and along the circumference a plurality of rod-shaped discharge electrodes are placed,
The discharge electrodes are rod-shaped metal electrode with consists covered with a dielectric, an electrode assembly was maintained at dischargeable distance and potential difference between the discharge electrodes adjacent in the circumferential direction one or a plurality of configuration ,
When the powder is agitated by rotating or swinging the container, each of the electrode sets is in a plasma formed between the discharge electrodes constituting the electrode set. A powder surface modification device provided at a passing position.
このガス供給筒は、その外壁に複数の噴射口が形成されるとともに、長手方向一端に、プラズマ生成用ガスの供給手段が接続され、
上記プラズマ生成用ガスが上記噴射口から噴射される請求項1又は2に記載の粉体の表面改質装置。 In the vessel, a gas supply tube is provided along the central axis between the discharge electrode and the rotation or swing central axis of the vessel.
The gas supply cylinder has a plurality of injection ports formed on the outer wall thereof, and a plasma generation gas supply means is connected to one end in the longitudinal direction.
The powder surface modification apparatus according to claim 1 or 2, wherein the plasma generating gas is injected from the injection port.
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