CN100567139C - 纳米粒子生成装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种能够减少电力消耗且能够小型化的纳米粒子生成装置。此外，公开了一种能够生成同时具备各种材料的特性的纳米粒子的纳米粒子生成装置。本发明的纳米粒子生成装置具备：主体；加热单元，其加热收容在所述主体内部的材料使所述材料蒸发；流路，其贯穿所述主体，使得用于冷凝所述蒸发的材料的流体流动；绝热材，其阻断由所述加热单元产生的热传递到所述主体，所述加热单元被设置为在与所述材料直接相接的状态下加热所述材料，并与所述绝热材点接触或线接触。另外，所述加热单元形成有安置所述材料的多个安置部，在所述多个安置部安置互不相同的材料，所述各安置部按照在同一时间内达到各材料的蒸发温度的方式被加热。

Description

纳米粒子生成装置
技术领域
本发明涉及纳米粒子生成装置，更具体来说，涉及能够减少电力消耗，可以小型化，且能够生成同时具有各种材料的特性的纳米粒子的纳米粒子生成装置。
背景技术
通常，纳米粒子是指具有1nm到100nm左右的大小的极微细粒子，这样的纳米粒子根据粒子大小及性质的不同而具有独特的物理、化学性质。
最近，正在尝试将如金、银一样具有杀菌、抗菌能力的材料或如二氧化碳一样具有吸附有害气体吸附性的材料形成为纳米粒子，进行生物污染物质的杀菌、抗菌，并且吸附VOC、臭氧等有害气体并将它们去除。
作为生成这样的纳米粒子的方法的一种有通过加热材料而使之蒸发后，冷凝所蒸发的气体，由此生成纳米粒子的气体冷凝法。下面，对通过这样的气体冷凝法生成纳米粒子的以往的纳米粒子生成装置进行说明。
以往的纳米粒子生成装置具备：能够维持高温的采用电加热炉方式的主体；设置为能够贯穿上述主体内部的管；以能够容纳用来形成纳米粒子的材料的方式配置在管内部中央部的容器；以及设置在与上述容器对应的部位的主体内壁和外壁之间的加热体。
在上述结构的纳米粒子生成装置中，在使空气等流体经由上述管流过的状态下，如果加热上述加热体，则主体内部空间的温度上升，同时管被加热，从而管的内部温度上升。与此同时，如果施加于材料的温度达到规定温度以上，则材料蒸发，产生气体，这样的气体由流过管内部的流体而冷凝，并生成纳米粒子。这样生成的纳米粒子通过流体的继续流动，被输送到外部。
在这样构成的纳米粒子生成装置中，如果控制电加热炉的温度、经过管的流体流量、容纳材料的容器的大小等，则能生成具有1～100nm直径、106～8个/cm2浓度的纳米粒子。
但是，在通过气体冷凝法生成纳米粒子的以往的纳米粒子生成装置中，需要对主体内部的宽大的空间加热至数百度以至数千度，因此消耗电力大。
另外，在加热体和材料之间需要确保大的空间，因此很难对纳米粒子生成装置小型化。
另外，不能从一个纳米粒子生成装置同时蒸发具有不同蒸发温度的各种材料，因此无法生成具有多种特性的纳米粒子。
发明内容
本发明是为了解决这样的问题而提出的，本发明的目的在于提供一种通过加热来生成纳米粒子的、能够减少电力消耗的纳米粒子生成装置。
本发明的另一个目的在于提供能够将尺寸小型化的纳米粒子生成装置。
本发明的再一个目的在于提供一种能够生成同时具有多种材料的特性的纳米粒子的纳米粒子生成装置。
为了达到上述的目的而提供的本发明的纳米粒子生成装置具备：主体；加热单元，其加热收容在所述主体内部的材料使所述材料蒸发；流路，其贯穿所述主体，使得用于冷凝所述蒸发的材料的流体流动；绝热材，其阻断由所述加热单元产生的热传递到所述主体，所述加热单元被设置为在与所述材料直接相接的状态下加热所述材料，并与所述绝热材点接触或线接触。
另外，所述流路的长度方向形成为与从所述材料蒸发的气体的蒸发方向交叉的方向。
另外，还包括隔板，该隔板划分所述流路和所述加热单元，防止流过所述流路内部的流体与所述加热单元直接接触。
另外，所述流路被配置成沿上下方向，所述加热单元的仅下侧部被所述绝热材支撑。
另外，所述流路以所述加热单元为中心分离为多个，在所述加热单元的至少一侧表面形成有安置所述材料的安置部。
另外，所述材料通过涂敷或烧结处理安置于所述安置部。
另外，所述安置部形成为槽状，以使所述材料即使发生状态变化也不从安置有所述材料的安置部脱离。
另外，安置部按照所述材料被安置在所述加热单元中温度最高的部位附近的方式形成。
另外，具有多个所述安置部。
另外，在所述多个安置部安置有相同的材料。
另外，在所述多个安置部安置有互不相同的材料，所述各安置部按照在同一时间内达到各材料的蒸发温度的方式被加热。
另外，所述加热单元包括形成有所述多个安置部的一个加热体、和埋设在所述加热体的内部而加热所述各安置部的导热线，埋设在所述各安置部周围的所述导热线的电阻互不相同，以便使所述各安置部加热至不同的温度。
为了达到上述的目的而提供的本发明的纳米粒子生成装置，具备：主体；加热单元，其加热收容在所述主体内部的材料使所述材料蒸发；流路，其贯穿所述主体，使得用于冷凝所述蒸发的材料的流体流动，所述加热单元形成有安置所述材料的多个安置部。
另外，在所述多个安置部安置有相同的材料。
另外，在所述多个安置部安置有互不相同的材料，所述各安置部按照在同一时间内达到各材料的蒸发温度的方式被加热。
采用本发明的纳米粒子生成装置，则材料在与加热单元直接相接的状态下被加热，且加热单元和绝热材的相接面积最小化，从而能够在减少电力消耗的同时在短时间内生成纳米粒子。
另外，不需要在加热单元和材料之间确保大的空间，因此能够将纳米粒子生成装置小型化。
另外，由于能够同时蒸发各种材料而生成纳米粒子，因此能够生成具有各材料的所有特性的纳米粒子。
附图说明
图1是本发明的第一实施例的纳米粒子生成装置。
图2是本发明的第二实施例的纳米粒子生成装置。
图3是本发明的第三实施例的纳米粒子生成装置。
图4是本发明的第四实施例的纳米粒子生成装置。
图5是本发明的第五实施例的纳米粒子生成装置。
图6是本发明的第六实施例的纳米粒子生成装置。
图7是本发明的第七实施例的纳米粒子生成装置。
图8a、8b是本发明的第八实施例的纳米粒子生成装置。
图9表示在图8中不相同材料安置在安置部的实施例。
图中，10-主体、20-流路、30-加热单元、31-安置部、35-加热体、36-导热线、40-材料、45-隔板、50-绝热材、60-电源供给装置。
具体实施方式
以下，参考图1，对本发明的第一实施例的纳米粒子生成装置进行说明。
如图1所示，第一实施例具备：形成外管的主体10；以使流体流动的方式在主体10的内部上侧轴向贯穿主体10的流路20；用于加热材料并配置在主体10的内部下侧的加热单元30。
另外，设置有送风风扇(未图示)，用于提供送风力，将流体从上述流路20的入口21侧向上述流路20的内部供给，并将通过加热单元30加热而生成的纳米粒子向主体10的外部传送。
配置在流路20的下侧的加热单元30被配置成，能够在与欲生成纳米粒子的材料40直接相接的状态下加热。之所以这样是因为通过使加热单元30采取在与材料40直接相接的状态进行加热的直接加热方式，能够在短的时间内加热到使材料蒸发的温度，从而，能够减少电力消耗。另外一个原因是由于加热单元30和材料40之间的空间变得不需要，因此能够小型化纳米粒子生成装置。
在加热单元30的上部形成有加热单元30的中央部下陷的安置部31，以安置材料40，从而，能够将粉末形态的材料40安置在安置部31。
在加热单元30的下部配置有用来绝热的绝热材50，支撑加热单元30，且以免从加热单元30产生的热传递到主体10的外部。通过这样设置绝热材50，使得在加热单元30产生的热对材料40集中加热，与此同时，能够使材料40在短时间内蒸发。另外，能够防止在将纳米粒子生成装置设置于家电产品内部的情况下，家电产品被由加热单元30产生的热遭到损伤。
加热单元30支撑在绝热材50的支撑部32只有两端部与绝热材50相接，以用最小限度的面积相接，支撑部32的中央部与绝热材50保持间隔，支撑部32被形成为，与绝热材50点相接或线接触。这是因为加热单元30与绝热材50相接的面积越大，加热单元30产生的热传递到绝热材50的热量越大，导致加热材料40而使之蒸发的时间增多。
另外，在流路20和加热单元30之间，设置有划分流路20和导热线36的隔板45，以免流过流路20的内部的流体与加热单元30直接接触。这样设置隔板45的理由是，防止流过流路20的内部的流体直接接触加热单元30，导致在加热单元30被加热时，加热单元30的温度受到温度低的流体的影响而降低。另外，为了在加热单元30被加热到高温时，部分阻断加热单元30产生的辐射热传递到未设置有绝热材50的上侧，由此，防止主体10被加热。因此，优选隔板45由在高温下不变形的原材料做成。
在上述结构的纳米粒子生成装置中，如果提高内置有导热线(未图示)的加热单元30的温度，则与加热单元30相接的材料40的温度上升，达到能够蒸发的温度。如果材料40被加热到能够蒸发的温度，则在朝向流路20的材料40的表面发生蒸发。
蒸发的材料由于流过流路20的内部的流体而被吸引到压力相对低的流路20侧，被温度低的流体瞬间冷却而转变为纳米尺寸的固体粒子。这样生成的纳米粒子与周围的流体一同从流路20的出口22流出，并通过连接管(未图示)而喷射在需要处。
图2表示本发明的第二实施例的纳米粒子生成装置。
如图2所示，第二实施例的纳米粒子生成装置，由于主体10竖立而形成上下方向的流路20，流路20的入口21配置在主体10的下侧，流路20的出口22配置在主体10的上侧，具备使流体从下侧向上侧流动的结构。此时，加热单元30只有其下侧部被绝热材50支撑，上侧部与绝热材50保持间隔设置，因此，能够将加热单元30和绝热材50相接的面积减小到最小限度。即使如上所述地只有加热单元30的下侧部被绝热材50支撑，也由于加热单元30受到朝向下侧的重力，加热单元30能够被稳定地支撑。
此时，安置于形成在加热单元30的安置部31的材料40不能以粉末形态安置，因此，优选对材料40进行涂敷或烧结处理后安置。
图3表示本发明的第三实施例的纳米粒子生成装置。
第三实施例的纳米粒子生成装置没有具备划分流路20和加热单元30的隔板。
反之，使流体以规定速度以上的速度流过流路20的内部，增大流体的前进性，从而，即使不设置上述隔板，流过流路20的内部的流体不直接接触加热单元30。另外，即使没有上述隔板，也由于流过流路20的内部的空气等流体形成绝热层，因此，能够防止加热单元30产生的热被传递到主体10。
图4表示本发明的第四实施例的纳米粒子生成装置。
如图4所示，第四实施例的纳米粒子生成装置，主体10的内部流路20被绝热材50及加热单元30划分为两条流路20a、20b，流体在各个流路20a、20b从下侧向上侧流动。另外，在加热单元30的两侧面，朝向加热单元30的两侧形成有安置部31a、31b，以免材料40a、40b由于流过各个流路20a、20b的流体而被蒸发，将材料40a、40b分别安置在各个安置部31a、31b。另外，在各个流路20a、20b和加热单元30之间，分别配置有隔板45a、45b，防止各个流路20a、20b直接相接加热单元30，防止加热单元30产生的热被传递到主体10。
图5表示本发明的第五实施例的纳米粒子生成装置。
第五实施例的纳米粒子生成装置在各个流路20a、20b和加热单元30之间没有分别具备隔板。
反之，使流体在各个流路20a、20b的内部以规定速度以上的速度流动，增大流体的前进性，从而，防止流过流路20内部的流体与加热单元30直接相接，能够防止加热单元30产生的热传递到主体10。
图6表示本发明的第六实施例的纳米粒子生成装置。
如图6所示，在第六实施例的纳米粒子生成装置中，内置在加热单元30的导热线(未图示)集中配置在加热单元30的端部侧，从而，加热单元30具有如图所示的温度分布。因此，能够防止支撑加热单元30的绝热材50被高温的加热单元30损伤。
另一方面，将材料40a、40b只安置在加热单元30中温度最高的部分。因此，在运行了纳米粒子生成装置时，材料40a、40b蒸发的速度变快，能够短时间内生成纳米粒子。在加热单元30形成有安置材料40a、40b的这样的安置部31a、31b。如果由加热单元30加热材料40a、40b，则固态的材料40a、40b相变为液态的材料40a、40b后，液态的材料蒸发而转变为气态，其中，优选安置部31a、31b形成槽，以便材料40a、40b即使转变为液态，也不从安置部31a、31b脱离。
图7表示本发明的第七实施例的纳米粒子生成装置，第七实施例的纳米粒子生成装置具备：配置在加热单元30和主体10之间的隔板45a、45b。此时，设置隔板45a、45b遮住加热单元30中温度最高的部分，以免温度最高的部分产生的辐射热传递到主体10。
图8a及8b表示第八实施例的纳米粒子生成装置，以温度最高的部分为中心形成有多个安置部31a、31b、31c、31d因此，如果在将相同的材料安置于上述多个安置部31a、31b、31c、31d之后，运行纳米粒子生成装置，则能够生成大量的纳米粒子。
图9表示本发明的第九实施例的纳米粒子生成装置的加热单元及向加热单元供给电源的电源供给装置，除此之外的剩余部分与图8a及图8b所示的纳米粒子生成装置相同。
第九实施例的纳米粒子生成装置，其具备：具有用于分别收容互不相同的材料的多个安置部31的加热单元30，其还具备：向加热单元30供给电源的电源供给装60；连接电源供给装60和加热单元30的电线61。
加热单元30具备：具备板状的陶瓷材质的加热体35；埋设在加热体35内部，且由在供给电源时发热的钨丝构成的导热线36。将导热线36埋设在加热体35内部是为了防止导热线36露出在经过流路20流动的流体中而被腐蚀。
由于导热线36在加热体35内部以锯齿状多次弯折，因此，能够在短时间内使安置在加热单元30的材料蒸发。
安置材料的多个安置部31沿导热线36经过的路径而形成。在各个安置部31a、31b、31c、31d安置互不相同的材料，使之同时蒸发，由此生成具有所有各材料的性质的纳米粒子。
但是，根据材料的不同而蒸发的温度不同，因此，为了加热各材料而同时生成纳米粒子，需要各安置部31a、31b、31c、31d在相同的时间内达到各材料被蒸发的温度。
为了加热各安置部31a、31b、31c、31d使之在相同的时间内达到各材料被蒸发的温度，使各安置部31a、31b、31c、31d周围埋设的导热线36的电阻不相同。导热线的电阻只要改变经过各个收容部31a、31b、31c、31d的周围的导热线36的粗细，就能够容易变更。
通过如上所述地使互不相同的材料同时蒸发，能够生成具有所有的各材料具有的特性的纳米粒子。
在上述内容中，对多个实施例的纳米粒子生成装置进行了说明，但本发明不仅限于上述实施例，还包括组合上述实施例的纳米粒子生成装置。
如上所述，采用本发明的纳米粒子生成装置，则材料在与加热单元直接相接的状态下被加热，且加热单元和绝热材的相接面积最小化，从而能够在减少电力消耗的同时在短时间内生成纳米粒子。
另外，不需要在加热单元和材料之间确保大的空间，因此能够将纳米粒子生成装置小型化。
另外，由于能够同时蒸发各种材料而生成纳米粒子，因此能够生成具有各材料的所有特性的纳米粒子。

Claims (15)

1.一种纳米粒子生成装置，其特征在于，具备：
主体；
加热单元，其加热收容在所述主体内部的材料使所述材料蒸发；
流路，其贯穿所述主体，使得用于冷凝所述蒸发的材料的流体流动；
绝热材，其阻断由所述加热单元产生的热传递到所述主体，
所述加热单元被设置为在与所述材料直接相接的状态下加热所述材料，并与所述绝热材点接触或线接触。
2.根据权利要求1所述的纳米粒子生成装置，其特征在于，
所述流路的长度方向形成为与从所述材料蒸发的气体的蒸发方向交叉的方向。
3.根据权利要求1所述的纳米粒子生成装置，其特征在于，还包括隔板，该隔板划分所述流路和所述加热单元，防止流过所述流路内部的流体与所述加热单元直接接触。
4.根据权利要求1所述的纳米粒子生成装置，其特征在于，
所述流路被竖立地配置，所述加热单元的仅下侧部被所述绝热材支撑。
5.根据权利要求1所述的纳米粒子生成装置，其特征在于，
所述流路以所述加热单元为中心分离为多个，在所述加热单元的至少一侧表面形成有安置所述材料的安置部。
6.根据权利要求5所述的纳米粒子生成装置，其特征在于，
所述材料通过涂敷或烧结处理安置于所述安置部。
7.根据权利要求5所述的纳米粒子生成装置，其特征在于，
所述安置部形成为槽状，以使所述材料即使发生状态变化也不从安置有所述材料的安置部脱离。
8.根据权利要求1所述的纳米粒子生成装置，其特征在于，
安置部按照所述材料被安置在所述加热单元中温度最高的部位附近的方式形成。
9.根据权利要求8所述的纳米粒子生成装置，其特征在于，
具有多个所述安置部。
10.根据权利要求9所述的纳米粒子生成装置，其特征在于，
在所述多个安置部安置有相同的材料。
11.根据权利要求9所述的纳米粒子生成装置，其特征在于，
在所述多个安置部安置有互不相同的材料，所述各安置部按照在同一时间内达到各材料的蒸发温度的方式被加热。
12.根据权利要求11所述的纳米粒子生成装置，其特征在于，
所述加热单元包括形成有所述多个安置部的一个加热体、和埋设在所述加热体的内部而加热所述各安置部的导热线，埋设在所述各安置部周围的所述导热线的电阻互不相同，以使所述各安置部加热至不同的温度。
13.一种纳米粒子生成装置，其特征在于，具备：
主体；
加热单元，其加热收容在所述主体内部的材料使所述材料蒸发；
流路，其贯穿所述主体，使得用于冷凝所述蒸发的材料的流体流动，
绝热材，其阻断由所述加热单元产生的热传递到所述主体，
所述加热单元形成有安置所述材料的多个安置部。
14.根据权利要求13所述的纳米粒子生成装置，其特征在于，
在所述多个安置部安置有相同的材料。
15.根据权利要求13所述的纳米粒子生成装置，其特征在于，
在所述多个安置部安置有互不相同的材料，所述各安置部按照在同一时间内达到各材料的蒸发温度的方式被加热。
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