JP2014189432A - Manufacturing installation of fibrous carbon material and manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、繊維状カーボン材料の製造装置および製造方法に関する。 The present invention relates to a manufacturing apparatus and a manufacturing method for a fibrous carbon material.
近年、カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブ、カーボンナノコイルのような繊維状カーボン材料の研究が進められている。繊維状カーボン材料は、例えば、燃料電池、キャパシター、リチウム電池の電極材料として用いられる。
繊維状カーボン材料は、所定の粒子を流動させた装置(流動層)を用いた常圧熱化学気相成長(CVD:Chemical Vapor Deposition)法により作製される。例えば、特許文献1および2では、所定の粒子を流動させた装置(流動層)内に触媒粒子および炭素原料を導入して、繊維状カーボン材料を作製し、その繊維状カーボン材料を気流にて上方より回収する方法が提案されている。また、特許文献3では、触媒担持粒子を流動させた装置(流動層)内に炭素原料を導入して、繊維状カーボン材料を作製する方法が提案されている。
In recent years, research on fibrous carbon materials such as carbon nanofibers, carbon nanotubes, and carbon nanocoils has been underway. The fibrous carbon material is used as an electrode material for fuel cells, capacitors, and lithium batteries, for example.
The fibrous carbon material is produced by an atmospheric pressure chemical vapor deposition (CVD) method using an apparatus (fluidized bed) in which predetermined particles are flowed. For example, in
しかし、特許文献1および2記載の手法では、繊維状カーボン材料とともに触媒粒子が上方に吹き上げられて回収されるため、触媒粒子が流動層内に留まる時間を制御することが困難であり、所望の性状(特に、繊維長さ)を有する繊維状カーボン材料を安定して得ることが困難であった。
また、特許文献3記載の手法では、触媒担持体同士が衝突したり、触媒担持体が装置の内壁に衝突したりする等、触媒担持体の物理的な接触が非常に多い。このため、触媒担持体の表面での繊維状カーボン材料の成長が乱されたり、妨げられたりする場合がある。その結果、所望の繊維状カーボン材料を安定して得ることが困難であった。
However, in the methods described in
Further, in the technique described in Patent Document 3, there are many physical contacts between the catalyst carriers, such as the catalyst carriers colliding with each other or the catalyst carrier colliding with the inner wall of the apparatus. For this reason, the growth of the fibrous carbon material on the surface of the catalyst carrier may be disturbed or hindered. As a result, it has been difficult to stably obtain a desired fibrous carbon material.
そこで、本発明は、所望の繊維状カーボン材料を安定して得ることが可能な、信頼性に優れた繊維状カーボン材料の製造装置および製造方法を提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the manufacturing apparatus and manufacturing method of the fibrous carbon material excellent in the reliability which can obtain a desired fibrous carbon material stably.
本発明は、以下のとおりである。
(1)粒子状基材に触媒を担持してなる触媒担持体の堆積物を加熱しながら反応ガスと接触させて、触媒担持体の表面に繊維状カーボン材料を生成する反応部と、
反応部において触媒担持体の堆積物を加熱する加熱手段と、
反応ガスを反応部へ供給するガス供給流路と、
反応部内のガスを排出するガス排出流路と、
を備え、
反応部において、触媒担持体の堆積物内における触媒担持体の間に反応ガスが供給されることを特徴とする繊維状カーボン材料の製造装置。
The present invention is as follows.
(1) a reaction part for producing a fibrous carbon material on the surface of the catalyst carrier by heating a catalyst carrier deposit formed by supporting the catalyst on a particulate base material while contacting the reactant gas while heating;
Heating means for heating the catalyst carrier deposit in the reaction section;
A gas supply channel for supplying the reaction gas to the reaction section;
A gas discharge passage for discharging the gas in the reaction section;
With
An apparatus for producing a fibrous carbon material, wherein a reaction gas is supplied between catalyst supports in a deposit of a catalyst support in a reaction section.
(2)さらに、
触媒担持体の堆積物を支持する支持部材と、
触媒担持体の堆積物を支持した支持部材を反応部へ搬入する搬入路と、
表面に繊維状カーボン材料が形成された触媒担持体の堆積物を支持した支持部材を反応部から搬出する搬出路と、
を備え、
支持部材は、順次反応部へ搬送可能に、搬入路、反応部、および搬出路が、この順に水平方向に配置され、
支持部材は、
触媒担持体の堆積物を収納する凹部と、
反応部において搬入路と凹部とを隔離する第1隔壁と、
反応部において搬出路と凹部とを隔離する第2隔壁と、
反応部においてガス供給流路と凹部とを隔離する第3隔壁と、
反応部においてガス排出流路と凹部とを隔離する第4隔壁とを有し、
第3隔壁は、反応部においてガス供給流路と凹部とを連通し、触媒担持体を通さず、かつ反応ガスを通す複数のガス供給孔を有し、
第4隔壁は、反応部においてガス排出流路と凹部とを連通し、触媒担持体を通さず、かつガスを通す複数のガス排出孔を有する、(1)の繊維状カーボン材料の製造装置。
(2) Furthermore,
A support member for supporting the deposit of the catalyst carrier;
A carry-in path for carrying the support member supporting the catalyst carrier deposit into the reaction section;
An unloading path for unloading the support member supporting the deposit of the catalyst carrier having the fibrous carbon material formed on the surface from the reaction section;
With
The support member can be sequentially transported to the reaction section, and the loading path, the reaction section, and the unloading path are arranged in this order in the horizontal direction.
The support member is
A recess for storing the deposit of the catalyst carrier;
A first partition that separates the carry-in path and the recess in the reaction section;
A second partition that separates the carry-out path and the recess in the reaction section;
A third partition that separates the gas supply channel and the recess in the reaction section;
A fourth partition that separates the gas discharge channel and the recess in the reaction section;
The third partition wall has a plurality of gas supply holes through which the gas supply flow path and the recess are communicated in the reaction section, the catalyst support is not passed, and the reaction gas is passed.
(4) The apparatus for producing a fibrous carbon material according to (1), wherein the fourth partition wall has a plurality of gas discharge holes through which the gas discharge channel and the recess are communicated in the reaction section, the catalyst support is not passed, and the gas is passed.
(3)搬入路および搬出路が、互いに略同一の直線上に配置され、
ガス供給流路およびガス排出流路が、互いに略同一の直線上に配置され、
搬入路および搬出路と、ガス供給流路およびガス排出流路とが、互いに略垂直に交差するように配置されている、(2)の繊維状カーボン材料の製造装置。
(3) The loading path and the unloading path are arranged on substantially the same straight line,
The gas supply channel and the gas discharge channel are arranged on substantially the same straight line,
(2) The apparatus for producing a fibrous carbon material according to (2), wherein the carry-in path and the carry-out path, the gas supply flow path, and the gas discharge flow path are arranged so as to intersect each other substantially perpendicularly.
(4)さらに、
搬入路の入口付近において、搬入路の内壁と、第1隔壁との間をシールし、搬入路から反応部への外気の侵入を防止するための第1シール部材と、
搬出路の出口付近において、搬出路の内壁と、第2隔壁との間をシールし、搬出路から反応部への外気の侵入を防止するための第2シール部材と、
を有する、(2)または(3)の繊維状カーボン材料の製造装置。
(4) Furthermore,
In the vicinity of the entrance of the carry-in path, a first seal member for sealing between the inner wall of the carry-in path and the first partition, and preventing intrusion of outside air from the carry-in path to the reaction part;
In the vicinity of the outlet of the carry-out path, a second seal member for sealing between the inner wall of the carry-out path and the second partition wall and preventing intrusion of outside air from the carry-out path to the reaction section;
An apparatus for producing a fibrous carbon material according to (2) or (3).
(5)さらに、
搬入路の第1シール部材よりも下流側に設けられた、搬入路内の雰囲気を不活性ガスに置換するための第1不活性ガス導入流路と、
搬出路の第2シール部材よりも上流側に設けられた、搬出路内の雰囲気を不活性ガスに置換するための第2不活性ガス導入流路と、
を有する、(2)〜(4)のいずれか1つの繊維状カーボン材料の製造装置。
(5) Furthermore,
A first inert gas introduction flow path provided on the downstream side of the first seal member of the carry-in path to replace the atmosphere in the carry-in path with an inert gas;
A second inert gas introduction flow path provided on the upstream side of the second seal member of the carry-out path for replacing the atmosphere in the carry-out path with an inert gas;
An apparatus for producing a fibrous carbon material according to any one of (2) to (4).
(6)触媒担持体は、粒径が0.1〜10mmである(1)〜(5)のいずれか1つの繊維状カーボン材料の製造装置。
(7)触媒担持体において、触媒は、表面粗さRaが0.1〜10μmの粒子状基材の表面に担持されている(1)〜(6)のいずれか1つの繊維状カーボン材料の製造装置。
(8)触媒は、Fe、In、Sn、およびCからなる群より選択される少なくとも1種を含む(1)〜(7)のいずれか1つの繊維状カーボン材料の製造装置。
(6) The catalyst carrier is an apparatus for producing a fibrous carbon material according to any one of (1) to (5), wherein the particle size is 0.1 to 10 mm.
(7) In the catalyst carrier, the catalyst is made of any one of the fibrous carbon materials (1) to (6) supported on the surface of a particulate base material having a surface roughness Ra of 0.1 to 10 μm. manufacturing device.
(8) The apparatus for producing a fibrous carbon material according to any one of (1) to (7), wherein the catalyst includes at least one selected from the group consisting of Fe, In, Sn, and C.
(9)粒子状基材に触媒を担持してなる触媒担持体の堆積物を加熱しながら、触媒担持体の堆積物内における触媒担持体の間に反応ガスを供給して、触媒担持体の表面に繊維状カーボン材料を生成することを特徴とする繊維状カーボン材料の製造方法。 (9) While heating the catalyst support deposit formed by supporting the catalyst on the particulate substrate, the reaction gas is supplied between the catalyst supports in the catalyst support deposit, A method for producing a fibrous carbon material, comprising producing a fibrous carbon material on a surface.
(10)触媒担持体の堆積物を加熱する時間は、5〜90分間である、(9)の繊維状カーボン材料の製造方法。
(11)触媒は、Fe、In、Sn、およびCからなる群より選択される少なくとも1種を含む、(9)または(10)の繊維状カーボン材料の製造方法。
(10) The method for producing a fibrous carbon material according to (9), wherein the time for heating the catalyst support deposit is 5 to 90 minutes.
(11) The method for producing a fibrous carbon material according to (9) or (10), wherein the catalyst includes at least one selected from the group consisting of Fe, In, Sn, and C.
本発明によれば、所望の繊維状カーボン材料を安定して得ることが可能な、信頼性に優れた繊維状カーボン材料の製造装置および製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing apparatus and manufacturing method of the fibrous carbon material excellent in the reliability which can obtain a desired fibrous carbon material stably can be provided.
本発明は、常圧熱CVD法により繊維状カーボン材料を作製する製造装置に関し、加熱された粒子状の触媒担持体の堆積物(固定層)内に反応ガスを供給するものである。繊維状カーボン材料としては、例えば、カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブ、カーボンナノコイルが挙げられる。 The present invention relates to a production apparatus for producing a fibrous carbon material by an atmospheric pressure CVD method, and supplies a reaction gas into a deposit (fixed layer) of a heated particulate catalyst carrier. Examples of the fibrous carbon material include carbon nanofibers, carbon nanotubes, and carbon nanocoils.
すなわち、本発明の繊維状カーボン材料の製造装置は、粒子状基材に触媒を担持してなる触媒担持体の堆積物を加熱しながら反応ガスと接触させて、触媒担持体の表面に繊維状カーボン材料を生成する反応部と、反応部において触媒担持体の堆積物を加熱する加熱手段と、反応ガスを反応部へ供給するガス供給流路と、反応部内のガスを排出するガス排出流路と、を備える。そして、反応部において、粒子状の触媒担持体の堆積物内における触媒担持体の間に反応ガスが供給される。 That is, the apparatus for producing a fibrous carbon material according to the present invention brings a catalyst carrier-supported deposit formed by supporting a catalyst on a particulate base material into contact with a reaction gas while heating, so that the surface of the catalyst carrier is fibrous. A reaction section for generating a carbon material, a heating means for heating the deposit of the catalyst carrier in the reaction section, a gas supply passage for supplying a reaction gas to the reaction section, and a gas discharge passage for discharging the gas in the reaction section And comprising. In the reaction section, a reaction gas is supplied between the catalyst supports in the deposit of the particulate catalyst support.
本発明では、触媒担持体をほとんど流動させずに、堆積物(固定層)内に形成される粒子状の触媒担持体の隙間に反応ガスを供給することで、堆積物の内部においても効率よく繊維状カーボン材料を生成することができる。
触媒担持体がほとんど動かない固定層を用いた繊維状カーボン材料の作製では、従来の流動層を用いた繊維状カーボン材料の作製と比べて、触媒担持体同士の衝突や、触媒担持体の装置等の内壁に衝突する等の触媒担持体の物理的な接触が非常に少ない。よって、触媒担持体の物理的な接触により、触媒担持体の表面での繊維状カーボン材料の成長が乱されたり、妨げられたりすることがない。また、従来の流動層内において繊維状カーボン材料とともに触媒粒子が上方に吹き上げられて回収される装置を用いた場合に生じる反応時間のばらつきも解消される。
その結果、所望の繊維状カーボン材料を安定して作製することができ、繊維状カーボン材料の製造に対する信頼性を高めることができる。
In the present invention, the reaction gas is supplied to the gaps between the particulate catalyst support formed in the deposit (fixed layer) without causing the catalyst support to flow almost efficiently, so that the reaction can be efficiently performed inside the deposit. Fibrous carbon materials can be produced.
In the production of fibrous carbon material using a fixed bed where the catalyst carrier hardly moves, compared to the production of fibrous carbon material using a conventional fluidized bed, the collision of the catalyst carriers and the catalyst carrier device There is very little physical contact of the catalyst carrier, such as colliding with the inner wall. Therefore, the physical contact of the catalyst carrier does not disturb or prevent the growth of the fibrous carbon material on the surface of the catalyst carrier. In addition, the variation in reaction time that occurs when using a device in which catalyst particles are blown upward together with the fibrous carbon material in a fluidized bed is recovered.
As a result, a desired fibrous carbon material can be stably produced, and the reliability for manufacturing the fibrous carbon material can be enhanced.
特に、カーボンナノコイルでは、触媒担持体が流動して、反応部の壁面や隣り合う触媒担持体と衝突すると、その部分においてカーボンナノコイルの成長が抑制され、生産性が低下する傾向がある。カーボンナノコイルを作製する場合において、本発明の装置を用いることにより、信頼性および生産性の向上効果が顕著に得られる。 In particular, in the case of carbon nanocoils, when the catalyst support flows and collides with the wall surface of the reaction part or the adjacent catalyst support, growth of the carbon nanocoils is suppressed in that portion, and the productivity tends to decrease. In the case of producing carbon nanocoils, the use of the apparatus of the present invention can significantly improve the reliability and productivity.
反応部を流れる反応ガスは、触媒担持体がほとんど流動しない程度、すなわち触媒担持体が堆積した状態(固定層)を維持する程度の流速にする必要がある。上記の固定層内の反応ガスの流れ易さおよび固定層の維持には、触媒担持体の粒子径および質量も寄与する。また、触媒担持体の表面にて繊維状カーボンが成長するにつれて、触媒担持体の間を通過する反応ガスが流れ難くなる。上記の点を考慮して、触媒担持体の粒子径および質量、ならびに反応ガスの流速を適宜決めることが重要である。
また、繊維状カーボン材料の成長に伴い、堆積物内を反応ガスが流れ難くなるが、上流側(反応ガス導入側)のガス圧力を検出することで、繊維状カーボン材料の成長度合いを監視し、触媒担持体間の空間が成長した繊維状カーボン材料で閉塞するのを抑制することができる。
The reaction gas flowing through the reaction section needs to have a flow rate such that the catalyst carrier hardly flows, i.e., maintains the state where the catalyst carrier is deposited (fixed layer). The particle diameter and mass of the catalyst carrier also contribute to the ease of reaction gas flow in the fixed bed and the maintenance of the fixed bed. Further, as the fibrous carbon grows on the surface of the catalyst carrier, the reaction gas passing between the catalyst carriers becomes difficult to flow. In consideration of the above points, it is important to appropriately determine the particle diameter and mass of the catalyst carrier and the flow rate of the reaction gas.
As the fibrous carbon material grows, it becomes difficult for the reaction gas to flow through the deposit. By detecting the gas pressure on the upstream side (reaction gas introduction side), the degree of growth of the fibrous carbon material is monitored. Further, it is possible to prevent the space between the catalyst carriers from being blocked with the grown fibrous carbon material.
コンパクトなスペース内において触媒担持体を堆積させた状態で繊維状カーボン材料を多量に作製することができ、繊維状カーボン材料の生産性を高めることができる。繊維状カーボン材料の中でも、特に5〜90分間程度の長い反応時間を要するカーボンナノコイルを作製する場合において生産性向上の効果が顕著に得られる。 A large amount of fibrous carbon material can be produced with the catalyst carrier deposited in a compact space, and the productivity of the fibrous carbon material can be increased. Among the fibrous carbon materials, the effect of improving the productivity is remarkably obtained particularly when producing carbon nanocoils that require a long reaction time of about 5 to 90 minutes.
以下、カーボンナノコイルの作製条件について説明する。
粒子状基材の材質は、アルミナ、シリカ、シリコン、ジルコニアであるのが好ましい。
粒子状基材は、表面粗さRaが0.1〜10μmであるのが好ましい。粒子状基材の表面粗さRaが0.1μm以上であると、粒子状基材の表面に触媒を安定して担持することができる。粒子状基材の表面粗さRaが10μm以下であると、粒子状基材の表面に触媒を均一に担持し易い。
Hereinafter, conditions for producing the carbon nanocoil will be described.
The material of the particulate base material is preferably alumina, silica, silicon, or zirconia.
The particulate substrate preferably has a surface roughness Ra of 0.1 to 10 μm. When the surface roughness Ra of the particulate base material is 0.1 μm or more, the catalyst can be stably supported on the surface of the particulate base material. When the surface roughness Ra of the particulate base material is 10 μm or less, the catalyst is easily supported uniformly on the surface of the particulate base material.
触媒は、Fe、In、Sn、およびCからなる群より選択される少なくとも1種を含むのが好ましく、FeおよびCと、InおよびSnの少なくとも一方とを、含むのがより好ましい。触媒は、例えば、Fe、In、Sn、およびCを含む合金微粒子である。この合金微粒子における混合比は、モル数で、Feが3、Snが0〜2.0、Inが0〜2.0、Cが0.5〜2.0であるのが好ましい。ここで、SnとInとの比は、モル数で、0:1〜1:0である。合金微粒子における混合比は、Feが3、Snが0.8〜1.2、Inが0.8〜1.2、Cが0.8〜1.5であるのがより好ましい。ここで、SnとInとの比は、モル数で、1:0〜0.2:0.8である。 The catalyst preferably contains at least one selected from the group consisting of Fe, In, Sn, and C, and more preferably contains Fe and C and at least one of In and Sn. The catalyst is, for example, alloy fine particles containing Fe, In, Sn, and C. The mixing ratio of the alloy fine particles is preferably the number of moles, Fe being 3, Sn being 0 to 2.0, In being 0 to 2.0, and C being 0.5 to 2.0. Here, the ratio of Sn to In is 0: 1 to 1: 0 in terms of moles. The mixing ratio of the alloy fine particles is more preferably Fe of 3, Sn of 0.8 to 1.2, In of 0.8 to 1.2, and C of 0.8 to 1.5. Here, the ratio between Sn and In is 1: 0 to 0.2: 0.8 in terms of moles.
触媒担持体の粒径の上限は、好ましくは10mm、より好ましくは7mm、特に好ましくは5mmである。触媒担持体の粒径の下限は、好ましくは0.1mm、より好ましくは0.5mm、特に好ましくは1mmである。触媒担持体の粒径の範囲としては、上記の上限と下限とを任意に組み合わせればよい。
触媒担持体の粒径が10mm以下であると、繊維状カーボン材料を生成するための反応表面積を十分に確保することができる。触媒担持体の粒径が0.1mm以上であると、堆積物内部の粒子状の触媒担持体の間において反応ガスが流れる空間が十分に形成される。
The upper limit of the particle size of the catalyst carrier is preferably 10 mm, more preferably 7 mm, and particularly preferably 5 mm. The lower limit of the particle size of the catalyst carrier is preferably 0.1 mm, more preferably 0.5 mm, and particularly preferably 1 mm. The range of the particle size of the catalyst support may be arbitrarily combined with the above upper limit and lower limit.
When the particle size of the catalyst support is 10 mm or less, a sufficient reaction surface area for generating the fibrous carbon material can be secured. When the particle size of the catalyst carrier is 0.1 mm or more, a sufficient space for the reaction gas to flow is formed between the particulate catalyst carriers inside the deposit.
反応ガスとしては、原料ガスを不活性ガスで希釈したものが用いられる。原料ガスには、例えば、アセチレンなどの炭化水素ガスが用いられる。不活性ガスには、例えば、窒素、アルゴン、ヘリウムが用いられる。 As the reaction gas, a material gas diluted with an inert gas is used. For example, a hydrocarbon gas such as acetylene is used as the source gas. For example, nitrogen, argon, or helium is used as the inert gas.
加熱手段による加熱温度は、例えば、300〜900℃である。
反応時間は、例えば5〜90分間、好ましくは15〜60分間である。
触媒担持体の粒径が0.1〜10mm程度、反応部に供給される反応ガスの平均流速が1〜5cm/s(常温時の流速)、反応時間が30分間の場合、長さ数10〜100μmのカーボンナノコイルが得られる。
The heating temperature by the heating means is, for example, 300 to 900 ° C.
The reaction time is, for example, 5 to 90 minutes, preferably 15 to 60 minutes.
When the particle size of the catalyst support is about 0.1 to 10 mm, the average flow rate of the reaction gas supplied to the reaction section is 1 to 5 cm / s (flow rate at normal temperature), and the reaction time is 30 minutes, the length is 10 A carbon nanocoil of ˜100 μm is obtained.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明するが、本発明はこれらの実施の形態に限定されない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments.
《実施の形態1》
図1〜3に示すように、本実施の形態の製造装置は、
触媒担持体6の堆積物を加熱しながら反応ガスと接触させて、触媒担持体6の表面に繊維状カーボン材料を生成する反応管1(反応部)と、
反応管1の側面の周囲に配置されるヒータ2(加熱手段)と、
反応管1の一方の端に接続され、反応管1内に反応ガス(CVDガス)を導入するガス供給管3(ガス供給流路)と、
反応管1の他方の端に接続され、反応部内の排気ガスを排出するガス排出管4(ガス排出流路)と、
を備える。
As shown in FIGS. 1-3, the manufacturing apparatus of this Embodiment is
A reaction tube 1 (reaction part) for bringing a deposit of the
A heater 2 (heating means) disposed around the side surface of the
A gas supply pipe 3 (gas supply flow path) connected to one end of the
A gas discharge pipe 4 (gas discharge flow path) that is connected to the other end of the
Is provided.
本実施の形態の製造装置は、さらに、
触媒担持体の堆積物を収納するボート5(支持部材)と、
反応管1の中央部の一方の側面に接続された、触媒担持体の堆積物の収納するボート5を反応管1へ搬入する搬入管12(搬入路)と、
反応管1の中央部の他方の側面(搬入管12が接続された側面と反対側の側面)に接続された、反応管1内にて表面に繊維状カーボン材料が形成された触媒担持体18の堆積物を収納するボート5を反応管1から搬出する搬出管13(搬出路)と、
を備える。
反応管1内において、触媒担持体6の堆積物がボート5に収納された状態で触媒担持体6の間に反応ガスが供給される。
The manufacturing apparatus of the present embodiment further includes
A boat 5 (support member) for storing the deposit of the catalyst carrier;
A loading pipe 12 (loading path) connected to one side surface of the central portion of the
A
Is provided.
In the
ガス供給管3(ガス供給流路)、反応管1(反応部)、およびガス排出管4(ガス排出流路)は、互いに略同一の直線上に配置されている。
ガス供給管3は、反応管1内に不活性ガスを導入する管としても用いられる。
The gas supply pipe 3 (gas supply flow path), the reaction pipe 1 (reaction unit), and the gas discharge pipe 4 (gas discharge flow path) are arranged on substantially the same straight line.
The gas supply pipe 3 is also used as a pipe for introducing an inert gas into the
搬入管12は、反応管1の中央部の一方の側面より、反応管1の長手方向と略垂直方向に延びるように配置される。搬出管13は、反応管1の中央部の他方の側面(搬入管12が接続された側面と反対側の側面)より、反応管1の長手方向と略垂直方向に延びるように配置される。搬入管12および搬出管13は、互いに略同一の直線上に配置されている。ボート5を反応管1の中央部へ順次搬送可能に、搬入管12、反応管1の中央部、搬出管13が、この順に水平方向に配置されている。搬入管12および搬出管13は、ガス供給管3およびガス排出管4と略垂直な方向に配置されている。
The carry-in
反応管1、搬入管12、および搬出管13は、いずれも矩形管である。ボート5が、搬入管、反応管1の中央部、および搬出管8の内部を順次スライド可能に、搬入管、反応管1の中央部、および搬出管8の内壁と、ボート5との間に、適度な隙間が設けられている。
反応管1、搬入管12、搬出管、ボート5には、例えば、石英ガラスやセラミックスのような耐熱性に優れた材料が用いられる。
The
For the
ボート5は、中央に触媒担持体6の堆積物を収納する凹部7と、反応管1内にて搬入管12内部と凹部7とを隔離する第1隔壁10と、反応管1内にて搬出管13内部と凹部7とを隔離する第2隔壁11と、反応管1内にてガス供給管3内部と凹部7とを隔離する第3隔壁8と、反応管1内にてガス排出管4内部と凹部7とを隔離する第4隔壁9とを有する。第3隔壁8は、反応管1内にてガス供給管3内部と凹部7とを連通し、触媒担持体6を通さず、かつ反応ガスを通す複数のガス供給孔8aを有する。第4隔壁9は、反応管1内にてガス排出管4内部と凹部7とを連通し、触媒担持体6を通さず、かつ排出ガスを通す複数のガス排出孔9aを有する。
第3隔壁8および第4隔壁9は、多数のスリットを有する部材や、多孔体で構成されてもよい。
The
The
搬入管12の入口付近において、搬入管12の内壁と、ボート5との間をシールし、搬入管7から反応管1内への外気の侵入を防止するための第1シール部材14が設けられている。搬出管13の出口付近において、搬出管13の内壁と、ボート5との間をシールし、搬出管13から反応管1内への外気の侵入を防止するための第2シール部材15が設けられている。第1シール部材14は、搬入管12の内壁を囲むように枠状に設けられる。第2シール部材15は、搬出管13の内壁を囲むように枠状に設けられる。
第1シール部材14および第2シール部材15には、例えば、ニトリルゴム、耐熱性に優れたフッ素ゴムやシリコーンゴムが用いられる。
In the vicinity of the entrance of the carry-in
For the
搬入管12の第1シール部材14よりも下流側において、搬入管12内の雰囲気を不活性ガスに置換するための第1不活性ガス導入管16(第1不活性ガス導入流路)が接続されている。搬出管13の第2シール部材15よりも上流側において、搬出管13内の雰囲気を不活性ガスに置換するための第2不活性ガス導入管17(第2不活性ガス導入流路)が接続されている。不活性ガスには、例えば、窒素、アルゴン、ヘリウムが用いられる。
A first inert gas introduction pipe 16 (first inert gas introduction flow path) for replacing the atmosphere in the carry-in
不活性ガス導入管16、17より搬入管12および搬出管13内に導入される不活性ガスは、搬入管12および搬出管13の内壁とボート5との間の隙間を通じて反応管1へ供給され、反応ガスの搬入管12および搬出管13への侵入を防ぐとともに、外部からの空気の侵入を防ぐために用いられる。その多くは反応管1へ流れるが、上記の原料ガスに使用される不活性ガスと同一のガスを使用し、流量を必要最小限の一定量に制御することで、原料ガスの濃度に影響を与えないようにすることができる。
The inert gas introduced into the carry-in
以下、本実施の形態の製造装置の動作について説明する。
図4に示すように、所定温度に加熱された状態の反応管1内にボート5がセットされ、ボート5がセットされた反応管内1に反応ガスが供給される。このとき、反応管1より導入された反応ガスが、ボート5のガス供給孔8aを通して、堆積物内(粒子状の触媒担持体6の間)に供給され、触媒担持体6の表面に繊維状カーボン材料が形成される。反応ガスの分散性の観点から、ガス供給孔8aは多数設けるのが好ましい。
ボート5が反応管1内にセットされた状態では、搬入管12内に挿入されたボート5と搬入管12の内壁との間を第1シール部材14でシールした箇所から、搬出管13内に挿入されたボート5と搬出管13との間を第2シール部材15でシールした箇所までの間の搬入管12、反応管1、および搬出管13の内部が、密閉される。
反応管1内の反応ガスが搬入管12および搬出管13へ移動して、搬入管12および搬出管13内が反応ガスで汚染されるのを防ぐため、繊維状カーボン材料が作製された後、ガス供給管3から不活性ガスが導入される。
Hereinafter, the operation of the manufacturing apparatus of the present embodiment will be described.
As shown in FIG. 4, a
In a state where the
In order to prevent the reaction gas in the
図5に示すように、繊維状カーボン材料の作製が終了すると、新たにボート5が、搬入管12の入口より挿入される。このとき、搬入管12、反応部1、および搬出管13にそれぞれ挿入されていたボート5が、順次前に押し出される。より具体的には、搬入管12内に挿入されていたボート5は反応管1内にセットされる。反応管1内の繊維状カーボン材料を作製した後のボート5は、搬出管13内へ押し出され、搬出管13内で冷却される。搬出管13内で冷却されたボート5は搬出管13の出口から外部へ押し出される。
As shown in FIG. 5, when the production of the fibrous carbon material is completed, the
図5に示すような、新たにボート5を搬入管12の入口から搬入管12内へ挿入するとともに、搬出管13内のボート5を搬出管13の出口から外部へ排出する過程では、搬入管12および搬出管13内部の密閉性が失われる。この時、搬入管12および搬出管13にそれぞれ設置された不活性ガス管16および17より不活性ガスを導入することで、搬入管12および搬出管13内への空気の侵入が抑制される。これと同時に、ガス供給管3から反応管1内へ不活性ガスを導入することで、反応管1内への空気の侵入が抑制される。これにより、触媒担持体の表面に形成された繊維状カーボン材料が酸素の存在下で熱分解するのを防止することができる。
In the process of newly inserting the
不活性ガス導入管16から搬入管12内への不活性ガスの導入および、不活性ガス導入管17から搬出管13内への不活性ガスの導入は、搬入管12および搬出管13内に反応ガスが侵入して、搬入管12内のボート5に収納された触媒担持体6、および搬出管13内のボート5に収納された、表面に繊維状カーボン材料が形成された触媒担持体18が、反応ガスで汚染されるのを防止する役割も有する。
The introduction of the inert gas from the inert
搬入および搬出工程が終了した後、図6に示すように、加熱状態の反応管1内に次のボート5がセットされ、そのボート5内で繊維状カーボン材料が作製される。
図4〜6の工程を繰り返し実施することで、反応管1を加熱した状態で、連続的に繊維状カーボン材料を作製することができる。
After the carry-in and carry-out processes are completed, as shown in FIG. 6, the
By repeatedly performing the steps of FIGS. 4 to 6, a fibrous carbon material can be continuously produced while the
繊維状カーボン材料の作製工程において反応管1の内部に炭化物やタール等の汚れが付着する。この汚れを取り除く方法として、図7に示すように、触媒担持体を載せないボート5’を反応管1にセットし、反応管1を加熱しながらガス供給管3から反応管1内へ空気を流すことで、反応管1内の炭化物やタールを燃焼除去する方法が挙げられる。
反応管1を加熱したまま、ボート5の搬入および搬出、ならびに反応管1内の汚れの除去を行うことができ、反応管1の加熱と冷却とを交互に繰り返す必要がないため、生産性を高めることができる。
In the production process of the fibrous carbon material, dirt such as carbide and tar adheres inside the
With the
また、反応管1の加熱温度が高い場合、ボート5が十分に冷却されず、作製された繊維状カーボン材料やシール部材14、15に熱的ダメージを与える場合がある。この熱的ダメージを低減する方法として、図8に示すように、搬入管12および搬出管22の代わりに、それらよりも管の長さを延長した搬入管22および搬出管23を用いる方法が挙げられる。シール部材14に熱的ダメージが及ばない場合は、搬入管12をそのまま用いればよい。
Further, when the heating temperature of the
《実施の形態2》
図9に示すように、本実施の形態の製造装置は、
軸方向が水平面と略垂直になるように配置された柱状の反応容器31(反応部)と、
反応容器31の側面の周囲に配置されたヒータ32(加熱手段)と、
反応容器31の上端面に接続され、反応容器31内に反応ガス(CVDガス)を導入するガス供給管33(ガス供給流路)と、
反応容器31の下端面に接続され、反応容器31内の排気ガスを排出するガス排出管34(ガス排出流路)と、
反応容器31内部において面方向が反応容器31の軸方向と略垂直となるように配置され、触媒担持体6の堆積物を載せて、反応容器31内を反応容器31の軸方向に沿って移動可能な支持板35と、
を備える。
<<
As shown in FIG. 9, the manufacturing apparatus of the present embodiment
A columnar reaction vessel 31 (reaction unit) arranged so that its axial direction is substantially perpendicular to the horizontal plane;
A heater 32 (heating means) disposed around the side surface of the
A gas supply pipe 33 (gas supply flow path) connected to the upper end surface of the
A gas discharge pipe 34 (gas discharge flow path) connected to the lower end surface of the
The
Is provided.
触媒担持体6の堆積物は、支持板35および反応容器31の側部により、反応容器31の内部において安定して載置される。支持板35は、触媒担持体6を通さず、かつ下方より反応ガスを通す複数のガス供給孔35aを有する。支持板35および反応容器31の側部が、堆積物を支持する役割を有する。
ガス供給管33は、反応部31内に不活性ガスを導入する管としても用いられる。
The deposit on the
The
反応容器31は、その上端面に、触媒担持体6の堆積物を支持板35とともに反応容器31内に搬入するための上部開口(搬入口)、および上部開口を閉じる上蓋部材(図示せず)を有する。
反応容器31は、その下端面に、繊維状カーボン材料が形成された触媒担持体の堆積物を支持板35とともに反応容器31内より外部へ搬出するための下部開口(搬出口)、および下部開口を閉じる下蓋部材(図示せず)を有する。
The
The
反応容器31および支持板35には、例えば、石英ガラスやセラミックスのような耐熱性に優れた材料が用いられる。
また、反応容器31内にて、支持板35を支えるための支持片36が設けられている。円板状の支持板35の周端部が、反応容器31の内側面より突出する支持片36の上に載せられることで、反応容器31内の所定位置に支持板35を固定することができる。支持片35は、繊維状カーボン材料が形成された触媒担持体の堆積物を支持板35とともに反応容器31の下部開口より外部へ搬出する際には、反応容器31の側部に設けられた凹部(図示しない)内に収納可能に設けられている。
For the
A
以下、本実施の形態の製造装置の動作を説明する。
反応容器31の上蓋部材を開けて、上部開口より触媒担持体6が投入される。上蓋部材を閉じた後、ガス供給管33より反応容器31内に不活性ガスが導入され、反応容器31内の雰囲気が不活性ガスに置換される。不活性ガスには、例えば、窒素、アルゴン、ヘリウムが用いられる。
その後、反応容器31を所定温度に加熱した後、ガス供給管33より反応容器31へ反応ガスが供給される。このとき、反応容器31の下部より導入された反応ガスが、支持板35のガス供給孔35aを通して、堆積物内(粒子状の触媒担持体6の間)に供給され、触媒担持体6の表面に繊維状カーボン材料が形成される。反応ガスの分散性の観点から、孔35aは多数設けるのが好ましい。
繊維状カーボン材料を作製した後、ガス供給管33より反応容器31内に不活性ガスが導入され、反応容器31内の雰囲気が不活性ガスに置換されるとともに、反応容器31が冷却される。反応容器31が冷却された後、反応容器31の下蓋部材より支持板35とともに表面に繊維状カーボン材料が形成された触媒担持体が搬出される。
Hereinafter, the operation of the manufacturing apparatus of the present embodiment will be described.
The upper cover member of the
Thereafter, the
After producing the fibrous carbon material, an inert gas is introduced into the
繊維状カーボン材料の作製工程において反応容器31の内部に炭化物やタール等の汚れが付着する。この汚れを取り除く方法として、反応容器31内に触媒担持体がない状態で反応容器31を加熱しながらガス供給管33から反応容器31内へ空気を流すことで、反応容器31内の炭化物やタールを燃焼除去する方法が挙げられる。
In the production process of the fibrous carbon material, dirt such as carbide and tar adheres inside the
《実施の形態3》
図10および11に示すように、本実施の形態の製造装置は、
軸方向が水平面と略垂直になるように配置された柱状の反応容器41(反応部)と、
反応容器41の側面の周囲に配されたヒータ42(加熱手段)と、
反応容器41の側面の下部に接続されたガス供給管43(ガス供給流路)と、
反応容器41の上端面に接続されたガス排出管44(ガス排出流路)と、
粒子状の触媒担持体の堆積物を収納する有底円筒状の支持容器45(支持部材)と、
反応容器41の下端面に設けられた、触媒担持体の堆積物を収納する支持容器45を投入するための入口(搬入口)、および繊維状カーボン材料が形成された触媒担持体の堆積物を収納する支持容器45を取り出すための出口(搬出口)を兼ねる下部開口46と、
反応容器41内において、支持容器45を、当該反応容器41の軸方向に沿って上下方向に移動させるための伸縮ジャッキ48と、
回転装置51と、
を備える。
<< Embodiment 3 >>
As shown in FIGS. 10 and 11, the manufacturing apparatus of the present embodiment is
A columnar reaction vessel 41 (reaction unit) arranged so that the axial direction is substantially perpendicular to the horizontal plane;
A heater 42 (heating means) disposed around the side surface of the
A gas supply pipe 43 (gas supply flow path) connected to the lower part of the side surface of the
A gas discharge pipe 44 (gas discharge flow path) connected to the upper end surface of the
A bottomed cylindrical support container 45 (support member) for storing a deposit of the particulate catalyst support,
An inlet (loading port) for introducing a
In the
A
Is provided.
ガス供給管43は、反応容器41内に不活性ガスを導入する管としても用いられる。
支持容器45は、その底部に、触媒担持体を通さず、かつ下方より反応ガスを通す複数のガス供給孔45aを有する。
The
The
回転装置51は、
触媒担持体の堆積物を収納した支持容器45を設置するか、または表面に繊維状カーボン材料が形成された触媒担持体の堆積物を収納した支持容器45を回収する第1区画53と、
触媒担持体の堆積物を収納した支持容器を予備加熱する第2区画54と、
反応容器41の下部開口46に連絡し、予備加熱された、触媒担持体の堆積物を収納した支持容器45を反応容器41内へ搬入するか、または表面にカーボンナノコイルが形成された触媒担持体の堆積物を収納した支持容器45を反応容器41内から搬出する第3区画55と、
反応容器41内より搬出された支持容器45を冷却する第4区画56と、
を有する回転テーブル52;
回転テーブル52を回転させる回転軸52a;
触媒担持体を収納した支持容器45を回転装置51の第1区画53へ搬入するか、または表面に繊維状カーボン材料が形成された触媒担持体を収納した支持容器45を回転装置51の第1区画53より回収するための出入口50;および
出入口を開閉するバルブ57;
を備える。
The
A
A
A
A
A
A
The
Is provided.
第1〜第4区画53〜56は、それぞれ支持容器45を収納する4つの室で構成され、回転軸52aを中心に略同一円周上に配置される。回転軸52aにより回転テーブル52は時計回りに回転し、第1区画53、第2区画54、第3区画55、第4区画56の順に90度毎に室が移動可能である。
The first to
反応容器41および支持容器45には、石英ガラスやセラミックスのような耐熱性に優れた材料が用いられる。また、回転装置51における、少なくとも第1〜第4区画の支持容器45を収納する4つの室の内壁には、石英ガラスやセラミックスのような耐熱性に優れた材料が用いられる。
For the
以下、本実施の形態の製造装置の動作を説明する。
ゲートバルブ57が開かれることで、触媒担持体の堆積物を収納した支持容器45が出入口50より回転テーブル52の第1区画53の室に搬入される。第1区画53の室に搬入された後、ゲートバルブ57が閉じられ、支持容器45が収納された室内を含む回転装置51内の雰囲気が不活性ガスで置換される。不活性ガスには、例えば、窒素、アルゴン、ヘリウムが用いられる。第1区画53から第2区画54へ搬送された支持容器45は、予備加熱される。第2区画54から第3区画55へ搬送された支持容器45は、伸縮ジャッキ48により反応容器41内へ搬入される。このとき、反応容器41内の雰囲気は、不活性ガスで置換されている。
Hereinafter, the operation of the manufacturing apparatus of the present embodiment will be described.
By opening the
反応容器41内へ支持容器45が搬入された後、ガス供給管より反応容器41内へ反応ガスが供給される。このとき、反応容器41の下部より導入された反応ガスが、支持容器45のガス供給孔45aを通して、堆積物内(粒子状の触媒担持体6の間)に供給され、触媒担持体6の表面に繊維状カーボン材料が形成される。反応ガスの分散性の観点から、孔45aは多数設けるのが好ましい。
After the
繊維状カーボン材料が作製された後、ガス供給管43より反応容器41内に不活性ガスが導入され、反応容器41内の雰囲気が不活性ガスに置換される。その後、支持容器45は、伸縮ジャッキ48により回転装置51の第3区画55の室に戻される。戻された高温の支持容器45が収納された室は、次の支持容器45で繊維状カーボン材料が作製される間、第4区画56に搬送され、そこで冷却される。次の支持容器45の繊維状カーボン材料の作製工程が終了した後、第4区画56で冷却された支持容器45の室が第1区画53へ搬送され、ゲートバルブ57を開いて出入口50より回収される。
After the fibrous carbon material is produced, an inert gas is introduced into the
本実施形態の製造装置では、ヒータ42により反応容器41を加熱した状態を維持して、触媒担持体6の堆積物を収納する支持容器45を反応容器41内へ連続的に搬入することができ、生産性が向上する。
In the manufacturing apparatus of the present embodiment, the
繊維状カーボン材料の作製工程において反応容器41の内部に炭化物やタール等の汚れが付着する。この汚れを取り除く方法として、図7に示すように、支持容器45を反応容器41内に搬入しない状態で、反応容器41を加熱しながらガス供給管43から反応容器41内へ空気を流すことで、反応容器41内の炭化物やタールを燃焼除去する方法が挙げられる。
In the production process of the fibrous carbon material, dirt such as carbide and tar adheres inside the
反応容器41を加熱したまま、支持容器45の搬入および搬出、ならびに反応容器41内の汚れの除去を行うことができ、反応容器41の加熱と冷却とを交互に繰り返す必要がないため、生産性を高めることができる。
With the
《実施の形態4》
図12に示すように、本実施の形態の製造装置は、
軸方向が水平面に対して傾斜するように配置された柱状の反応容器61(反応部)と、
反応容器61の側面の周囲に配されるヒータ62(加熱手段)と、
反応容器61の側面の上部に接続されたガス供給管63(ガス供給流路)と、
反応容器61の上端面に接続されたガス排出管64(ガス排出流路)と、
反応容器61の内部において面方向が反応容器61の軸方向と略垂直となるように配置され、触媒担持体6の堆積物を載せて、反応容器61内を当該反応容器61の軸方向に沿って移動可能な支持板65と、
支持板65に接続され、反応容器61の軸方向に沿って支持板65を移動させるためのロッド74と、
を備える。
<< Embodiment 4 >>
As shown in FIG. 12, the manufacturing apparatus of the present embodiment is
A columnar reaction vessel 61 (reaction unit) arranged such that the axial direction is inclined with respect to a horizontal plane;
A heater 62 (heating means) disposed around the side surface of the
A gas supply pipe 63 (gas supply flow path) connected to the upper part of the side surface of the
A gas discharge pipe 64 (gas discharge flow path) connected to the upper end surface of the
The
A
Is provided.
支持板65および反応容器61の側部により、触媒担持体6を反応容器61内において安定して載置することができる。支持板65および反応容器61の側部が、堆積物を支持する役割を有する。
支持板65は、触媒担持体6を通さず、かつ下方より反応ガスを通す複数のガス供給孔65aを有する。
ガス供給管63は、反応容器61内に不活性ガスを導入する管としても用いられる。
The
The
The
本実施形態の製造装置は、さらに、
反応容器61の側面の上部に設けられ、触媒担持体6の堆積物を投入するための搬入口69と、
触媒担持体を貯蔵する貯蔵容器66と、
容器66と搬入口69とを接続する搬入管67(搬入路)と、
搬入管67を開閉するバルブ68と、
反応容器61の側面の下部に設けられ、繊維状カーボン材料が形成された触媒担持体の堆積物を取り出すための搬出口73と、
繊維状カーボン材料を冷却および回収するための回収容器70と、
容器70と搬出口73とを接続する搬出管72(搬出路)と、
搬出管72を開閉するバルブ71と、
を備える。
The manufacturing apparatus of the present embodiment further includes
A carry-in
A
A carry-in pipe 67 (carry-in path) connecting the
A
A carry-out
A
An unloading pipe 72 (unloading path) connecting the
A
Is provided.
反応容器61、支持容板65、貯蔵容器66、回収容器70、搬入管67、および搬出管72には、石英ガラスやセラミックスのような耐熱性に優れた材料が用いられる。
For the
以下、本実施の形態の製造装置の動作を説明する。
不活性ガス雰囲気の貯蔵容器66内にて予備加熱された触媒担持体6が、バルブ68が開かれることで、不活性ガス雰囲気の反応容器61内における支持板65の上に投入される。反応容器61内に触媒担持体6を投入した後、バルブ68が閉じられる。
ロッド74により支持板65が所定位置に移動するのに伴い、触媒担持体6の堆積物が反応容器61の中央部(ヒータで囲まれた部分)に移動する。その後、ガス供給管63より反応容器61内に反応ガスが供給される。このとき、反応容器61内に導入された反応ガスが、支持板65のガス供給孔65aを通して、堆積物内(粒子状の触媒担持体6の間)に供給され、触媒担持体6の表面に繊維状カーボン材料が形成される。反応ガスの分散性の観点から、孔65aは多数設けるのが好ましい。
Hereinafter, the operation of the manufacturing apparatus of the present embodiment will be described.
The
As the
繊維状カーボン材料を作製した後、ガス供給管より不活性ガスを導入して、反応容器61内の雰囲気は不活性ガスに置換される。ロッド74により支持板65が所定位置へ移動するのに伴い、表面に繊維状カーボン材料が形成された触媒担持体6が搬出口73へ移動する。バルブ71が開かれることで、表面に繊維状カーボン材料が形成された触媒担持体6が搬出口73より回収容器70へ搬出される。回収容器70内で、表面に繊維状カーボン材料が形成された触媒担持体6が冷却される。
上記の動作を繰り返し行うことで、反応容器61を加熱した状態で、連続的に繊維状カーボン材料を作製することができる。
After producing the fibrous carbon material, an inert gas is introduced from the gas supply pipe, and the atmosphere in the
By repeating the above operation, a fibrous carbon material can be continuously produced while the
反応容器61は、その軸方向が水平方向に対して5°〜30°傾斜しているのが好ましい。傾斜角度が5°以上であると、反応容器61内の触媒担持体の堆積物を搬入口69側から搬出口73側へ移動させ易い。傾斜角度が30°以下であると、貯蔵容器66内の触媒担持体の堆積物を、搬入管67を経由して反応容器61内へ移動させ易く、反応容器61内の触媒担持体の堆積物を、搬出口73を経由して回収容器70へ移動させ易い。
It is preferable that the axial direction of the
繊維状カーボン材料の作製工程において反応容器61の内部に炭化物やタール等の汚れが付着する。この汚れを取り除く方法として、反応容器61内に触媒担持体を搬入しない状態で、反応容器61を加熱しながらガス供給管63から反応容器61内へ空気を流すことで、反応容器61内の炭化物やタールを燃焼除去する方法が挙げられる。
In the production process of the fibrous carbon material, dirt such as carbide and tar adheres inside the
反応容器61を加熱したまま、触媒担持体6の搬入および搬出、ならびに反応容器61内の汚れの除去を行うことができ、反応容器61の加熱と冷却とを交互に繰り返す必要がないため、生産性を高めることができる。
The
1 反応管
2、32、42、62 ヒータ
3、33、43、63 ガス供給管
4、34、44、64 ガス排出管
5 ボート
6 触媒担持体
7 凹部
8 第3隔壁
9 第4隔壁
10 第1隔壁
11 第2隔壁
12、22 搬入管
13、23 搬出管
14 第1シール部材
15 第2シール部材
16 第1不活性ガス導入管
17 第2不活性ガス導入管
31、41、61 反応容器
35、65 支持板
45 支持容器
46 下部開口
48 伸縮ジャッキ
50 出入口
51 回転装置
52 回転テーブル
53 第1区画
54 第2区画
55 第3区画
56 第4区画
57 ゲートバルブ
66 貯蔵容器
67 搬入管
68、71 バルブ
69 搬入口
70 回収容器
72 搬出管
73 搬出口
DESCRIPTION OF
Claims (11)
反応部において触媒担持体の堆積物を加熱する加熱手段と、
反応ガスを反応部へ供給するガス供給流路と、
反応部内のガスを排出するガス排出流路と、
を備え、
反応部において、触媒担持体の堆積物内における触媒担持体の間に反応ガスが供給されることを特徴とする繊維状カーボン材料の製造装置。 A reaction part for generating a fibrous carbon material on the surface of the catalyst carrier by contacting a reaction gas while heating the catalyst carrier deposit formed by supporting the catalyst on the particulate substrate;
Heating means for heating the catalyst carrier deposit in the reaction section;
A gas supply channel for supplying the reaction gas to the reaction section;
A gas discharge passage for discharging the gas in the reaction section;
With
An apparatus for producing a fibrous carbon material, wherein a reaction gas is supplied between catalyst supports in a deposit of a catalyst support in a reaction section.
触媒担持体の堆積物を支持する支持部材と、
触媒担持体の堆積物を支持した支持部材を反応部へ搬入する搬入路と、
表面に繊維状カーボン材料が形成された触媒担持体の堆積物を支持した支持部材を反応部から搬出する搬出路と、
を備え、
支持部材は、順次反応部へ搬送可能に、搬入路、反応部、および搬出路が、この順に水平方向に配置され、
支持部材は、
触媒担持体の堆積物を収納する凹部と、
反応部において搬入路と凹部とを隔離する第1隔壁と、
反応部において搬出路と凹部とを隔離する第2隔壁と、
反応部においてガス供給流路と凹部とを隔離する第3隔壁と、
反応部においてガス排出流路と凹部とを隔離する第4隔壁とを有し、
第3隔壁は、反応部においてガス供給流路と凹部とを連通し、触媒担持体を通さず、かつ反応ガスを通す複数のガス供給孔を有し、
第4隔壁は、反応部においてガス排出流路と凹部とを連通し、触媒担持体を通さず、かつガスを通す複数のガス排出孔を有する、
請求項1に記載の繊維状カーボン材料の製造装置。 further,
A support member for supporting the deposit of the catalyst carrier;
A carry-in path for carrying the support member supporting the catalyst carrier deposit into the reaction section;
An unloading path for unloading the support member supporting the deposit of the catalyst carrier having the fibrous carbon material formed on the surface from the reaction section;
With
The support member can be sequentially transported to the reaction section, and the loading path, the reaction section, and the unloading path are arranged in this order in the horizontal direction.
The support member is
A recess for storing the deposit of the catalyst carrier;
A first partition that separates the carry-in path and the recess in the reaction section;
A second partition that separates the carry-out path and the recess in the reaction section;
A third partition that separates the gas supply channel and the recess in the reaction section;
A fourth partition that separates the gas discharge channel and the recess in the reaction section;
The third partition wall has a plurality of gas supply holes through which the gas supply flow path and the recess are communicated in the reaction section, the catalyst support is not passed, and the reaction gas is passed.
The fourth partition wall has a plurality of gas discharge holes that allow the gas discharge passage and the recess to communicate with each other in the reaction section, not to pass through the catalyst carrier, and to pass through the gas.
The manufacturing apparatus of the fibrous carbon material of Claim 1.
ガス供給流路およびガス排出流路が、互いに略同一の直線上に配置され、
搬入路および搬出路と、ガス供給流路およびガス排出流路とが、互いに略垂直に交差するように配置されている、
請求項2に記載の繊維状カーボン材料の製造装置。 The loading path and the unloading path are arranged on substantially the same straight line,
The gas supply channel and the gas discharge channel are arranged on substantially the same straight line,
The carry-in path and the carry-out path, and the gas supply flow path and the gas discharge flow path are arranged so as to intersect each other substantially perpendicularly.
The manufacturing apparatus of the fibrous carbon material of Claim 2.
搬入路の入口付近において、搬入路の内壁と、第1隔壁との間をシールし、搬入路から反応部への外気の侵入を防止するための第1シール部材と、
搬出路の出口付近において、搬出路の内壁と、第2隔壁との間をシールし、搬出路から反応部への外気の侵入を防止するための第2シール部材と、
を有する、
請求項2または3に記載の繊維状カーボン材料の製造装置。 further,
In the vicinity of the entrance of the carry-in path, a first seal member for sealing between the inner wall of the carry-in path and the first partition, and preventing intrusion of outside air from the carry-in path to the reaction part;
In the vicinity of the outlet of the carry-out path, a second seal member for sealing between the inner wall of the carry-out path and the second partition wall and preventing intrusion of outside air from the carry-out path to the reaction section;
Having
The manufacturing apparatus of the fibrous carbon material of Claim 2 or 3.
搬入路の第1シール部材よりも下流側に設けられた、搬入路内の雰囲気を不活性ガスに置換するための第1不活性ガス導入流路と、
搬出路の第2シール部材よりも上流側に設けられた、搬出路内の雰囲気を不活性ガスに置換するための第2不活性ガス導入流路と、
を有する、
請求項2〜4のいずれか1項に記載の繊維状カーボン材料の製造装置。 further,
A first inert gas introduction flow path provided on the downstream side of the first seal member of the carry-in path to replace the atmosphere in the carry-in path with an inert gas;
A second inert gas introduction flow path provided on the upstream side of the second seal member of the carry-out path for replacing the atmosphere in the carry-out path with an inert gas;
Having
The manufacturing apparatus of the fibrous carbon material of any one of Claims 2-4.
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- 2013-03-27 JP JP2013065294A patent/JP2014189432A/en active Pending
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