JPH0680410A - 炭素煤製造装置 - Google Patents
炭素煤製造装置Info
- Publication number
- JPH0680410A JPH0680410A JP4232100A JP23210092A JPH0680410A JP H0680410 A JPH0680410 A JP H0680410A JP 4232100 A JP4232100 A JP 4232100A JP 23210092 A JP23210092 A JP 23210092A JP H0680410 A JPH0680410 A JP H0680410A
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- Japan
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- graphite
- soot
- plasma
- nozzle
- carbon soot
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- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 炭素煤製造装置の熱効率を向上し、また、グ
ラファイトを連続的に供給する。 【構成】 プラズマトーチ１はノズル２を有し、ノズル
２は内部ノズル２１と外部ノズル２２からなる。グラフ
ァイト粉末３は不活性気体とともにグラファイト微粒子
供給配管６によってプラズマ炎４に導かれる。不活性ガ
ス供給配管５はプラズマ炎４を発生させる動作ガスのヘ
リウムを供給する。煤捕集装置７はグラファイト板で構
成される。煤はグラファイト板上で冷却され、捕集され
る。プラズマ発生用の電極８はグラファイト板と電極９
に接続される。
ラファイトを連続的に供給する。 【構成】 プラズマトーチ１はノズル２を有し、ノズル
２は内部ノズル２１と外部ノズル２２からなる。グラフ
ァイト粉末３は不活性気体とともにグラファイト微粒子
供給配管６によってプラズマ炎４に導かれる。不活性ガ
ス供給配管５はプラズマ炎４を発生させる動作ガスのヘ
リウムを供給する。煤捕集装置７はグラファイト板で構
成される。煤はグラファイト板上で冷却され、捕集され
る。プラズマ発生用の電極８はグラファイト板と電極９
に接続される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、炭素煤を大量製造する
技術に関するものである。
技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】Ｃ60は１９８５年に黒鉛回転円盤をレー
ザ蒸発して発生させたカーボンクラスターの質量分析中
に、偶然、Ｃ60のピークが極端に大きかったのが原因で
発見された。次いで、１９９０年、グラファイト棒に通
電して抵抗加熱して黒鉛を蒸発させる方法が開発され、
さらにまたプラズマアーク放電法の一種である接触アー
ク放電による日量数グラムの製造方法が開発された。従
来技術の合成法を図３（Ａ），図３（Ｂ）に示す。
ザ蒸発して発生させたカーボンクラスターの質量分析中
に、偶然、Ｃ60のピークが極端に大きかったのが原因で
発見された。次いで、１９９０年、グラファイト棒に通
電して抵抗加熱して黒鉛を蒸発させる方法が開発され、
さらにまたプラズマアーク放電法の一種である接触アー
ク放電による日量数グラムの製造方法が開発された。従
来技術の合成法を図３（Ａ），図３（Ｂ）に示す。
【０００３】図３（Ａ）の説明：室３１から１０気圧の
ヘリウムをノズル３２を通して室３３に送り込む。反応
中はずっと送り続ける。室３３では黒鉛円盤３４が回転
し、そこへ強力なパルスレーザー３５を照射する。照射
点では炭素が蒸発する。生成した炭素蒸気は、パルス的
に噴出された前記ヘリウムと混合し、超音速ビームとな
ってノズル３６を出て膨張し、この過程で冷却・凝縮し
て、さまざまな大きさのクラスター３７になる。クラス
ターは質量分析器３８によって分析し、フラーレンの組
成を知ることができる。
ヘリウムをノズル３２を通して室３３に送り込む。反応
中はずっと送り続ける。室３３では黒鉛円盤３４が回転
し、そこへ強力なパルスレーザー３５を照射する。照射
点では炭素が蒸発する。生成した炭素蒸気は、パルス的
に噴出された前記ヘリウムと混合し、超音速ビームとな
ってノズル３６を出て膨張し、この過程で冷却・凝縮し
て、さまざまな大きさのクラスター３７になる。クラス
ターは質量分析器３８によって分析し、フラーレンの組
成を知ることができる。
【０００４】図３（Ｂ）の説明：装置は炭素棒５１、放
電容器５２、冷却水管５３、電流導入端子５４、排気孔
５５からなる。上下の炭素棒５１は接触アークによって
加熱され激しく蒸発する。炭素原子は放電容器５２内の
ヘリウムガスとの衝突によって多量の炭素煤となる。不
活性気体のヘリウムは炭素原子を十分長い時間アークの
近くにとどめ、それが集合合体してフラーレン分子にな
るのを促す。この炭素煤の中にはマクロな量のフラーレ
ン分子を含んでいる。
電容器５２、冷却水管５３、電流導入端子５４、排気孔
５５からなる。上下の炭素棒５１は接触アークによって
加熱され激しく蒸発する。炭素原子は放電容器５２内の
ヘリウムガスとの衝突によって多量の炭素煤となる。不
活性気体のヘリウムは炭素原子を十分長い時間アークの
近くにとどめ、それが集合合体してフラーレン分子にな
るのを促す。この炭素煤の中にはマクロな量のフラーレ
ン分子を含んでいる。
【０００５】アークは強い紫外線から遠赤外の輻射を伴
うので、放電容器５２は冷却水管５３によって冷却され
ている。電源はフィードスルー５６によって放電容器５
２に導入される。ヘリウムガスは排気孔５５に設けられ
たフィルターによって炭素煤を除去され、真空ポンプ側
に連続排気されている。
うので、放電容器５２は冷却水管５３によって冷却され
ている。電源はフィードスルー５６によって放電容器５
２に導入される。ヘリウムガスは排気孔５５に設けられ
たフィルターによって炭素煤を除去され、真空ポンプ側
に連続排気されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来法では、まず、前
段の処理として、グラファイトの円盤またはグラファイ
ト棒をレーザ光または通電による抵抗加熱または接触ア
ーク、またはプラズマ加熱等によって発生する高熱によ
って炭素原子を蒸発させる。それに引続き、後段の処理
として、炭素原子を不活性ガスであるヘリウムガスと衝
突させ冷却・凝縮してクラスター化している。
段の処理として、グラファイトの円盤またはグラファイ
ト棒をレーザ光または通電による抵抗加熱または接触ア
ーク、またはプラズマ加熱等によって発生する高熱によ
って炭素原子を蒸発させる。それに引続き、後段の処理
として、炭素原子を不活性ガスであるヘリウムガスと衝
突させ冷却・凝縮してクラスター化している。
【０００７】従来技術の問題は２段の処理によってクラ
スターを生成しているが、設備の大型化を図ろうとする
と、次の２点を解決しなければならない。
スターを生成しているが、設備の大型化を図ろうとする
と、次の２点を解決しなければならない。
【０００８】１）このままの大型化は熱機関として非効
率的である。
率的である。
【０００９】２）原料グラファイトの供給方法が不連続
的であり、連続化が望まれる。
的であり、連続化が望まれる。
【００１０】本発明は、Ｃ60およびフラーレンの原料と
なる炭素煤を大量製造することを目的とした発明であ
り、現在一般化している製造方法は非効率的であるが、
本発明は、煤の収率向上に関するものである。
なる炭素煤を大量製造することを目的とした発明であ
り、現在一般化している製造方法は非効率的であるが、
本発明は、煤の収率向上に関するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明では、前記課題を
解決するに当たって、次の２つの事項を手段として用い
る。
解決するに当たって、次の２つの事項を手段として用い
る。
【００１２】１）グラファイトを微粉末化することで熱
効率の改善を図る。
効率の改善を図る。
【００１３】２）グラファイトを気体輸送できる程度の
微粉末にして、連続的原料供給を可能とする。
微粉末にして、連続的原料供給を可能とする。
【００１４】
【作用】本発明の作用は、予め微粉末化したグラファイ
ト微粒子をプラズマジェットノズル中に不活性ガスとと
もに連続的に吹き込んで、グラファイトを効率良く多量
に蒸発気化して煤を大量に生成するところにある。
ト微粒子をプラズマジェットノズル中に不活性ガスとと
もに連続的に吹き込んで、グラファイトを効率良く多量
に蒸発気化して煤を大量に生成するところにある。
【００１５】このグラファイトの蒸発気化までの基本的
作用は、以下の４項からなる。
作用は、以下の４項からなる。
【００１６】（１）前処理によってグラファイトを微粉
化させ、気体輸送が十分可能な微粒子径として、（２）
不活性搬送ガス（ヘリウム）によって輸送し、プラズマ
炎に導き、（３）プラズマ炎中の高温部において蒸発ま
たは昇華させ炭素原子化し、（４）引続き、この原子炭
素をプラズマ炎中の、主として動作ガスの流れによって
内在化するプラズマの流れにより、低温部まで輸送す
る。
化させ、気体輸送が十分可能な微粒子径として、（２）
不活性搬送ガス（ヘリウム）によって輸送し、プラズマ
炎に導き、（３）プラズマ炎中の高温部において蒸発ま
たは昇華させ炭素原子化し、（４）引続き、この原子炭
素をプラズマ炎中の、主として動作ガスの流れによって
内在化するプラズマの流れにより、低温部まで輸送す
る。
【００１７】次に、原子炭素が凝縮しクラスター化する
基本的作用を説明する。
基本的作用を説明する。
【００１８】（５）プラズマ炎の内部には高温部から低
温部にかけて大きな温度勾配が存在する。
温部にかけて大きな温度勾配が存在する。
【００１９】（６）この温度勾配が大きな領域を炭素原
子が通過する際に、バラバラであった炭素原子は中性ガ
スとの激しい衝突によって、その持っているエネルギー
を失う。
子が通過する際に、バラバラであった炭素原子は中性ガ
スとの激しい衝突によって、その持っているエネルギー
を失う。
【００２０】（７）炭素原子は凝縮して様々なクラスタ
ーとなる。
ーとなる。
【００２１】以上の様に、グラファイトを微粉化させ、
プラズマ炎中の高温部において蒸発または昇華させた炭
素原子において、この炭素原子を温度勾配の大きい領域
を適当な時間で通過させる事によってクラスターを効率
よく形成させることができる。
プラズマ炎中の高温部において蒸発または昇華させた炭
素原子において、この炭素原子を温度勾配の大きい領域
を適当な時間で通過させる事によってクラスターを効率
よく形成させることができる。
【００２２】
【実施例】以下に本発明の一実施例のプラズマジェット
を用いた煤製造装置について図１及び図２を参照して説
明する。
を用いた煤製造装置について図１及び図２を参照して説
明する。
【００２３】本発明の一実施例では、蒸発または昇華し
て炭素原子化しようとするグラファイトを前処理によっ
て微粒子の状態にして、プラズマ炎の最適部分にガス搬
送させる。
て炭素原子化しようとするグラファイトを前処理によっ
て微粒子の状態にして、プラズマ炎の最適部分にガス搬
送させる。
【００２４】図１において、プラズマトーチ１はノズル
２を有している。ノズル２は内部ノズル２１と外部ノズ
ル２２からなる。グラファイト粉末３は不活性気体とと
もにグラファイト微粒子供給配管６によってプラズマ炎
４に導かれる。不活性ガス供給配管５はプラズマ炎４を
発生させる動作ガスであるヘリウムを供給する。煤捕集
装置７はグラファイト板で構成されている。煤はグラフ
ァイト板上で冷却され、捕集される。プラズマ発生用の
電源８はグラファイト板と電極９に接続されている。
２を有している。ノズル２は内部ノズル２１と外部ノズ
ル２２からなる。グラファイト粉末３は不活性気体とと
もにグラファイト微粒子供給配管６によってプラズマ炎
４に導かれる。不活性ガス供給配管５はプラズマ炎４を
発生させる動作ガスであるヘリウムを供給する。煤捕集
装置７はグラファイト板で構成されている。煤はグラフ
ァイト板上で冷却され、捕集される。プラズマ発生用の
電源８はグラファイト板と電極９に接続されている。
【００２５】図２（Ａ）はプラズマ炎４の径方向Ｒの温
度Ｔを示し、図２（Ｂ）はプラズマ炎４の径方向Ｒに発
生するプラズマ内部の流速Ｖを示す。
度Ｔを示し、図２（Ｂ）はプラズマ炎４の径方向Ｒに発
生するプラズマ内部の流速Ｖを示す。
【００２６】
【発明の効果】グラファイト円盤またはグラファイト棒
にレーザ照射または接触アークまたはプラズマアークを
発生させて、炭素を蒸発させ煤を合成する従来の煤製造
装置とは異なり、本発明の煤製造装置では次の２つの効
果を奏することができる。
にレーザ照射または接触アークまたはプラズマアークを
発生させて、炭素を蒸発させ煤を合成する従来の煤製造
装置とは異なり、本発明の煤製造装置では次の２つの効
果を奏することができる。
【００２７】（１）グラファイト棒またはグラファイト
円盤表面に投入したエネルギーの一部は熱伝導のために
散逸してしまうが、微粉末グラファイトとしたため、蒸
発効率を向上でき、従来法の問題点を解決できる。
円盤表面に投入したエネルギーの一部は熱伝導のために
散逸してしまうが、微粉末グラファイトとしたため、蒸
発効率を向上でき、従来法の問題点を解決できる。
【００２８】（２）グラファイト棒またはグラファイト
円盤が蒸発に伴う消耗によって定期的交換をともなう不
連続処理であったが、粉末化にともなって気体搬送が可
能となり、従来法の問題点を解決できる。
円盤が蒸発に伴う消耗によって定期的交換をともなう不
連続処理であったが、粉末化にともなって気体搬送が可
能となり、従来法の問題点を解決できる。
【図１】本発明の一実施例の断面図である。
【図２】（Ａ）は本発明の一実施例におけるプラズマ炎
の径方向の温度分布のグラフであり、（Ｂ）は本発明の
一実施例におけるプラズマ炎の径方向の流速分布のグラ
フである。
の径方向の温度分布のグラフであり、（Ｂ）は本発明の
一実施例におけるプラズマ炎の径方向の流速分布のグラ
フである。
【図３】（Ａ）は従来の技術の一例であり、（Ｂ）は従
来の技術の他の一例である。
来の技術の他の一例である。
１ プラズマトーチ ２ ノズル ３ グラファイト微粒子 ４ プラズマ炎 ５ 不活性ガス供給配管 ６ グラファイト微粒子供給配管 ７ 煤捕集装置 ８ 電源 ９ 電極 ２１ 内部ノズル ２２ 外部ノズル
Claims (1)
- 【請求項１】 フラーレンの原料である炭素煤発生機の
プラズマアークジェットにグラファイトを供給する炭素
煤製造装置に於て、グラファイトを気体輸送できる程度
の微粉末にして、連続的原料供給を可能とした炭素煤製
造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4232100A JPH0680410A (ja) | 1992-08-31 | 1992-08-31 | 炭素煤製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4232100A JPH0680410A (ja) | 1992-08-31 | 1992-08-31 | 炭素煤製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0680410A true JPH0680410A (ja) | 1994-03-22 |
Family
ID=16934009
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4232100A Withdrawn JPH0680410A (ja) | 1992-08-31 | 1992-08-31 | 炭素煤製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0680410A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001078471A1 (en) * | 2000-04-10 | 2001-10-18 | Tetronics Limited | Twin plasma torch apparatus |
| WO2004035463A3 (en) * | 2002-10-16 | 2004-06-10 | Dal-Yung Jung | Continuous production and separation of carbon-based materials |
| US6796107B2 (en) | 2000-02-29 | 2004-09-28 | Tetronics Limited | Method and apparatus for packaging ultra fine powders into containers |
| US7022155B2 (en) | 2000-02-10 | 2006-04-04 | Tetronics Limited | Plasma arc reactor for the production of fine powders |
| KR101252333B1 (ko) * | 2009-04-02 | 2013-04-08 | 서울대학교산학협력단 | 열플라즈마 화학기상증착법을 이용한 제어 가능한 그래핀 시트 제조방법 |
-
1992
- 1992-08-31 JP JP4232100A patent/JPH0680410A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7022155B2 (en) | 2000-02-10 | 2006-04-04 | Tetronics Limited | Plasma arc reactor for the production of fine powders |
| US7727460B2 (en) | 2000-02-10 | 2010-06-01 | Tetronics Limited | Plasma arc reactor for the production of fine powders |
| US6796107B2 (en) | 2000-02-29 | 2004-09-28 | Tetronics Limited | Method and apparatus for packaging ultra fine powders into containers |
| WO2001078471A1 (en) * | 2000-04-10 | 2001-10-18 | Tetronics Limited | Twin plasma torch apparatus |
| US6744006B2 (en) | 2000-04-10 | 2004-06-01 | Tetronics Limited | Twin plasma torch apparatus |
| WO2004035463A3 (en) * | 2002-10-16 | 2004-06-10 | Dal-Yung Jung | Continuous production and separation of carbon-based materials |
| KR101252333B1 (ko) * | 2009-04-02 | 2013-04-08 | 서울대학교산학협력단 | 열플라즈마 화학기상증착법을 이용한 제어 가능한 그래핀 시트 제조방법 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19991102 |