1998 Fiscal Year Annual Research Report
気相法による機能性微粒子製造のスケールアップ特性の評価とシミュレータの開発
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09555231
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
奥山 喜久夫 広島大学, 工学部, 教授 (00101197)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
島田 学 広島大学, 工学部, 助教授 (70178953)
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| Keywords | 機能性微粒子 / CVD / スケールアップ / 数値シミュレーション / チタニア / Discrete-Sectioanlモデル / 液体原料 / 焼結現象 |
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| Research Abstract |
本年度は実験的、理論的検討により、微粒子発生過程の数値シミュレーションの結果と実験結果を比較し、数値計算により微粒子発生装置のスケールアップ時における設計の指針を与える事を目標として研究を行った。
実験的には、(1)液体の微粒子材料(TiCl_4、TTIPなど)を安定して微粒子発生装置に供給するため、現有のインフュージョンポンプと室温から250℃程度まで昇温できる外部循環式の油恒温槽を備えた液体原料供給装置を製作し、それを用いて(2)TiCl_4の酸化およびTTIPの加水分解、熱分解によるチタニア(TiO_2)微粒子の製造実験を行った。また、微分型静電分級器(DMA)と凝縮核計数器(CNC)を用いて反応器出口での微粒子濃度および粒子径分布を測定すると同時に捕集した微粒子をTEM(透過型電子顕微鏡)で観察し、(3)操作条件による微粒子の性状(微粒子を構成する一次粒子径と凝集体の空力相当直径)の関連性を評価した。
一方、理論的には凝集粒子の粒子径分布を微粒子を表面積と体積で表す2次元population balance式に発生初期の凝集、凝縮の過程を正しく評価するため、Discrete-Sectional型の一般動力学方程式(GDE)と同様にクラスターを表すDiscrete領域を追加して数値計算を行った。その結果、装置内での微粒子の発生、成長と焼結現象による形態変化を求め、微粒子の発生と形態変化、流動や拡散による輸送が同時に起る微粒子の発生過程の数値シミュレーションを行うことが出来た。来年度は、上記の数値シミュレーションをさらに改良し、微粒子の発生と形態変化、流動や拡散による輸送が同時に起こる微粒子の発生過程の数値シミュレーションを行い、さらに得られた結果を実験結果と比較して数値計算の妥当性を評価するとともに、微粒子製造装置のスケールアップに伴う装置内での対流や反応器内の温度の不均一性などによる影響を数値計算によって検討する
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[Publications] Okuyama,K.: "Effects of Preparation Conditions on the Characteristics of Titanium Dioxide Particles Produced by a CVD Method." J.Aerosol Sci.29・(S1). S907-S908 (1998)
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[Publications] Okuyama,K.: "Performance Evaluation of Cluster-DMA with lntegrated Electrometer and its Application to lon Mobility Measurements." J.Aerosol Res.Jpn.13・(2). 83-93 (1998)
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[Publications] Fujimoto,T.: "Effect of cluster/particle deposition on atmospheric pressure chemical vapor deposition of SiO2 from four gaseous organic Si-containing precursors and ozone." J.Appl.Phys.(in press). (1999)
