高温・高圧化学装置の
燃焼合成反応装置
Self-Propagating High-Temperature Synthesis (SHS) System
燃焼合成反応装置は、元素同士が化学反応する際に放出される自己燃焼熱を利用して、合金・金属間化合物・機能性セラミック（Si3N4・AlN・BNなど）を合成する装置です。株式会社AKICOは容器容量20〜60L、設計圧力最大15MPa、内部温度は最高2,500℃程度に対応する縦型・横型の装置を設計・製作します。
- 2,500℃内部到達温度
- 15MPa設計圧力
- 60L最大容器容量
概要
燃焼合成法は、元素同士が化学反応する際に放出される自己燃焼熱を利用する画期的な方法で、着火時に必要な火種を除き、外部からの加熱をまったく必要としません。この方法では200種以上の化合物を合成でき、磁性体・酸化物超伝導体、熱電素子などの機能性材料、傾斜機能材料への応用も可能です。合成過程では高圧による等方加圧効果により、緻密な焼結体や鋳造材が得られます。合成時の温度は、耐圧のガラス窓を透過する放射温度（非接触）で測定します。ピーク温度が2,500℃程度に達するため、熱電対などの接触型温度計では計測できません。安全で容易な操作性と、長期間にわたるほぼメンテナンスフリー（保安装置は除く）が特長です。大学等の機関と連携し、共同研究で得たデータを基に設計しています。
主な仕様
| 型式 | 縦型・横型／ボルト締めまたは急速開閉式 |
|---|---|
| 容器容量 | 20 〜 60L |
| 設計圧力 | 最大15MPa |
| 設計温度 | 最大80℃（ジャケットによる本体冷却） |
| 内部温度 | 最高2,500℃程度（放射温度計による非接触測定） |
| 接ガス材質 | SUS304／SUS316 |
| フタ開閉 | 縦・横 スライド方式 ほか |
| 使用媒体 | 真空からのガス加圧（アルゴン・窒素など） |
| 合成試料 | 窒化ケイ素（Si3N4）、窒化アルミニウム（AlN）、窒化ホウ素（BN） |
| 適用法規 | 高圧ガス保安法 |
納入・実装例
燃焼合成反応装置の実際の納入例です。いずれもお客様の実験条件に合わせた個別設計で製作しました。
縦型ボルト締め方式・40L
縦型の反応容器をボルト締めで密閉する方式です。真空引きの後にアルゴンや窒素を加圧封入し、着火して自己燃焼熱による合成を行います。
縦型ボルト締め方式・20L
小容量の縦型タイプです。試料装入るつぼ・着火用電極装置・ガラス窓・ジャケットなど、周辺機器を含めて最適設計します。
横型クイック開閉方式・60L
横型でクイック開閉式のフタを備え、試料の出し入れがスピーディに行えます。合成時の内部はガラス窓を通して放射温度計で測定します。
横型クイック開閉方式・40L（インターロック付ドアカバー）
インターロック機構を備えたドアカバー付きの横型タイプです。安全に配慮した運用ができます。
AKICO 共通の対応範囲
以下は機種によらず共通の対応範囲です。上の「主な仕様」がこの装置固有の数値、こちらが当社としての対応範囲です。
| 対応流体 | 水（H2O）、二酸化炭素（CO2）、ジメチルエーテル（DME）、窒素、アルゴン、水素、有機溶媒、スラリー、その他。可燃性ガス・毒性ガスにも対応（防爆設計） |
|---|---|
| 接液材質 | SUS304／SUS316、ハステロイ各種、Ni合金、チタン合金、インコネル、ジルコニア・先進セラミックスの組込み、その他合金 |
| 操作方式 | バッチ式・流通式（連続式）のいずれにも対応。装置形式はオートクレーブ式・カラム式・コイル式 |
| 撹拌方式 | マグネット式ノンシール撹拌（直結型・ベルト駆動型）、循環ポンプ、振盪、マグネチックスターラー。羽根はパドル・タービン・イカリ・リボン・ウズ巻カサ型ほか |
| 伝熱・熱源 | 胴密着ヒータ、電気炉、ブロックヒータ、防爆ヒータ、スチームジャケット、加熱コイル、流体加熱、空気加熱、温水加熱／電気・熱媒・蒸気・温水 |
| 適用法規 | 簡易容器、小型圧力容器、第一種圧力容器、第二種圧力容器、高圧ガス保安法、ボイラー。どの区分に該当するかの判断からご相談いただけます |
| 検査・立会 | 全装置に対する構造健全性の計算と耐圧容器の安全計算を実施。高圧ガス保安法のガス設備検査受験に対応。繰返し荷重・高温・腐食環境下での性能を検証したうえで納入します |
| カスタマイズ | 全機種で対応。標準品の改造、既存装置への追加、架台・制御盤・配管・据付まで一括対応可。掲載外の装置もオーダーメイドで製作します |
| 対応範囲 | 基本計画 → 打合せ → 見積 → 設計・製作 → 組立・調整運転 → 検査 → 納品・据付。すべて東京都大田区の自社拠点で行います |
よくある質問
流体・温度・圧力・容量が決まっていなくても相談できますか？
できます。AKICOは標準機の販売ではなく個別設計が前提のため、「何をどう試したいか」の段階からご相談を受けています。適用法規の区分確認も、仕様が固まる前の打ち合わせ段階で行います。
接液部の材質は選べますか？
選べます。SUS304／SUS316、ハステロイ各種、Ni合金、チタン合金、その他の合金に対応します。耐食性・コスト・重量のバランスからご提案します。
高圧ガス保安法や圧力容器の法規対応はしてもらえますか？
対応します。簡易容器、小型圧力容器、第一種圧力容器、第二種圧力容器、高圧ガス保安法、ボイラーの各区分に対応した設計・製作を行っています。どの区分に該当するかの判断からご相談ください。
購入前に実機で試験できますか？
できます。PoCサービスとして、AKICO工場の実機を有料でレンタルし、購入前のデモ試験や受託試験を行えます。CO2超臨界流体実験装置（500mL・40MPa・150℃）、オートクレーブ AC-300A（300mL・40MPa・400℃）、超臨界乳化装置 SFW-E40S（40MPa・450℃・毎時1〜3L）が利用できます。
納入までどれくらいかかりますか？
仕様と規模によります。お問い合わせ → お打ち合わせ → お見積り → ご発注 → 設計・製作 → 組立・調整運転 → 納品・据付、の流れで進めます。据付・現地試運転まで当社が担当します。
この装置について相談する
流体・温度・圧力・容量が未確定の段階でもご相談いただけます。AKICO は標準機の販売ではなく個別設計が前提のため、「何をどう試したいか」の段階から承っています。
メールボタンを押すと、燃焼合成反応装置の設計範囲を書き添えた下書きが開きます。空欄は「未定」のままで構いません。
お電話でも承ります TEL 03-3735-8888（平日 9:00〜17:00） ／ info@akico.com