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JP2006001798A - Manufacturing method of carbon particle containing nano-carbon, carbon particle manufactured through the same and engine used in the manufacturing method - Google Patents

Manufacturing method of carbon particle containing nano-carbon, carbon particle manufactured through the same and engine used in the manufacturing method Download PDF

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JP2006001798A
JP2006001798A JP2004180422A JP2004180422A JP2006001798A JP 2006001798 A JP2006001798 A JP 2006001798A JP 2004180422 A JP2004180422 A JP 2004180422A JP 2004180422 A JP2004180422 A JP 2004180422A JP 2006001798 A JP2006001798 A JP 2006001798A
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Japan
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carbon
engine
carbon particles
manufacturing
gas
Prior art date
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Pending
Application number
JP2004180422A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuya Miyazaki
哲哉 宮崎
Tateo Yoshioka
健郎 吉岡
Hisao Inoue
久男 井上
Tokuo Shimada
徳夫 嶋田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daigo Kogyo Kk
Original Assignee
Daigo Kogyo Kk
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Publication date
Application filed by Daigo Kogyo Kk filed Critical Daigo Kogyo Kk
Priority to JP2004180422A priority Critical patent/JP2006001798A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a non-conventional manufacturing method for efficient and continuous mass production of nano-carbon-containing carbon particles such as carbon nanotube, the nano-carbon-containing carbon particles manufactured through the same, and an engine used in the manufacturing method. <P>SOLUTION: A pulverizer 1 is connected to a hopper 2 which is connected to an air inlet passage 9 of the engine 3 via piping 12. An exhaust passage 10 of the engine 3 has a primary collector 4 that collects the carbon particles produced in the engine 3. The lower surface of the primary collector 4 communicates with a centrifugal separator 6, and a dryer 7 and a carbon particle collector 8 are successively located downstream of the centrifugal separator 6. A vapor-phase part 4b of the primary collector 4 communicates with a secondary collector 5 whose open end is covered with a hood 19 that communicates with a fine carbon particle collector 16 via piping 20. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、カーボンナノチューブ等のナノカーボンを含む炭素粒子の製造方法、この製造方法によって製造される炭素粒子及びこの製造方法に用いられるエンジンに関する。   The present invention relates to a method for producing carbon particles containing nanocarbon such as carbon nanotubes, carbon particles produced by the production method, and an engine used in the production method.

カーボンナノチューブの製造方法については、アーク放電法またはレーザ蒸発法が知られている。アーク放電法は、不活性ガス中で、触媒を埋め込んだグラファイト電極にアーク放電を行い、電極の先端にカーボンナノチューブを堆積させる方法である。一方、レーザ蒸発法は、不活性ガス中で、触媒を埋め込んだグラファイト電極にパルスレーザを照射し、瞬時に炭素と触媒金属を蒸発させることによってカーボンナノチューブを製造する方法である。
その他に、化学気相成長法が知られている。この製造方法は、例えば、ベンゼンやエチレン等の炭化水素系原料を、ニッケル系やコバルト系等の触媒と共に加熱炉にアルゴン等のキャリアガスで供給する。炭素系原料が加熱炉を通過する間に、触媒の作用を受けることによって、カーボンナノチューブが製造される方法である。
これらの製造方法を基にしたカーボンナノチューブの大量製造方法が、特許文献1〜4に開示されている。
As a method for producing the carbon nanotube, an arc discharge method or a laser evaporation method is known. The arc discharge method is a method in which an arc discharge is performed on a graphite electrode embedded with a catalyst in an inert gas, and carbon nanotubes are deposited on the tip of the electrode. On the other hand, the laser evaporation method is a method for producing carbon nanotubes by irradiating a graphite electrode embedded with a catalyst with a pulsed laser in an inert gas and instantaneously evaporating carbon and catalytic metal.
In addition, a chemical vapor deposition method is known. In this manufacturing method, for example, a hydrocarbon-based raw material such as benzene or ethylene is supplied to a heating furnace with a carrier gas such as argon together with a nickel-based or cobalt-based catalyst. In this method, carbon nanotubes are produced by the action of a catalyst while the carbon-based raw material passes through a heating furnace.
Patent Documents 1 to 4 disclose mass production methods of carbon nanotubes based on these production methods.

特開2003−160319号公報JP 2003-160319 A 特開2003−206115号公報JP 2003-206115 A 特開2003−81617号公報JP 2003-81617 A 特開2003−238127号公報JP 2003-238127 A

しかしながら、アーク放電法またはレーザ蒸発法を基にしたカーボンナノチューブの製造方法は、生産性が低く大量製造には向かないといった問題点があった。
一方、化学気相成長法を基にしたカーボンナノチューブの製造方法は、大量製造技術の一方法として注目されているが、原料の有害性があり安全性に問題があった。さらに、反応時に原料を気化することが必要な場合があり、全体の製造工程が複雑になるといった問題点もあった。
However, the carbon nanotube production method based on the arc discharge method or the laser evaporation method has a problem that productivity is low and it is not suitable for mass production.
On the other hand, a method for producing carbon nanotubes based on chemical vapor deposition has attracted attention as one method for mass production techniques, but has a problem in safety due to the harmfulness of raw materials. In addition, it may be necessary to vaporize the raw material during the reaction, and the entire manufacturing process is complicated.

この発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、従来の製造方法によらず、カーボンナノチューブ等のナノカーボンを含む炭素粒子を連続的に効率よく大量に製造する方法、この方法によって製造されたナノカーボンを含む炭素粒子、及びこの製造方法に用いられるエンジンを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such problems. A method for continuously and efficiently producing a large amount of carbon particles containing nanocarbon such as carbon nanotubes, and the like. An object of the present invention is to provide carbon particles containing nanocarbon produced by the method, and an engine used in the production method.

この発明に係るナノカーボンを含む炭素粒子の製造方法は、炭素系原料を0.3〜500ミクロンの粒径に微粉砕し、微粒子状炭素系原料を得る工程と、微粒子状炭素系原料を、吸気口及び排気口を有するエンジンの燃焼室に、吸気口から空気と共に連続供給し、エンジンの圧縮、爆発によってナノカーボンを含む炭素粒子を生成し、排気口からエンジンの排気ガスと共に炭素粒子を排出する工程と、排気ガス中から、炭素粒子を回収する工程とを備える。
微粒子状炭素系原料を、ガスに同伴させて、吸気口からエンジンの燃焼室に連続供給するようにしてもよい。同伴させるガスには、空気、不活性キャリアガスまたは炭化水素系ガスが好ましい。
このような製造方法によって、ナノカーボンを含む炭素粒子が製造される。
また、この発明に係る製造装置には、エンジンが用いられる。
A method for producing carbon particles containing nanocarbon according to the present invention includes a step of pulverizing a carbon-based raw material to a particle size of 0.3 to 500 microns to obtain a fine-particulate carbon-based raw material, Continuously supplied with air from the intake port to the combustion chamber of the engine having the intake and exhaust ports, carbon particles containing nanocarbon are generated by compression and explosion of the engine, and carbon particles are discharged together with the exhaust gas of the engine from the exhaust port. And a step of recovering carbon particles from the exhaust gas.
The particulate carbon-based raw material may be continuously supplied from the intake port to the combustion chamber of the engine accompanied with the gas. The entrained gas is preferably air, an inert carrier gas or a hydrocarbon gas.
By such a production method, carbon particles containing nanocarbon are produced.
An engine is used in the manufacturing apparatus according to the present invention.

この発明によれば、炭素系原料を微粉砕した微粒子状炭素をエンジンに連続供給し、エンジンサイクルの爆発によってナノカーボンを含む炭素粒子を製造するようにしたので、連続的かつ大量にナノカーボンを含む炭素粒子を製造することができる。   According to the present invention, fine carbon obtained by finely pulverizing a carbon-based raw material is continuously supplied to the engine, and carbon particles containing nanocarbon are produced by the explosion of the engine cycle. Carbon particles can be produced.

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態1.
図1に示されるように、炭素系原料を微粉砕するための微粉砕機1がホッパー2に連結している。ホッパー2は、ホッパー2を振動させるためのバイブレータ11を有しており、配管12を介してエンジン3の吸気通路9に連結している。エンジン3には、シリンダ及び給排気機構を有し、シリンダ内で連続的に爆発を起こすあらゆるエンジンを用いることができ、ロータリーエンジン、レシプロエンジン、及びディーゼルエンジン等が挙げられる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
Embodiment 1 FIG.
As shown in FIG. 1, a pulverizer 1 for pulverizing a carbon-based raw material is connected to a hopper 2. The hopper 2 has a vibrator 11 for vibrating the hopper 2, and is connected to an intake passage 9 of the engine 3 through a pipe 12. As the engine 3, any engine that has a cylinder and an air supply / exhaust mechanism and causes continuous explosion in the cylinder can be used, and examples thereof include a rotary engine, a reciprocating engine, and a diesel engine.

エンジン3の排気通路10にはマフラー13が設けられ、その下流に、エンジン3内で生成した炭素粒子を捕集するための一次捕集器4が設けられている。一次捕集器4は、内部に水を貯水しているタンク4aを備えている。タンク4aの上蓋の中央部には、水面に接しないように下方へ向かって延びる衝突板14が設けられている。
一次捕集器4の下面には配管15が設けられ、遠心分離機6に連通している。遠心分離機6の下流には、乾燥機7が設けられ、さらにその下流には炭素粒子回収器8が設けられている。
A muffler 13 is provided in the exhaust passage 10 of the engine 3, and a primary collector 4 for collecting carbon particles generated in the engine 3 is provided downstream thereof. The primary collector 4 includes a tank 4a that stores water therein. A collision plate 14 extending downward is provided at the center of the upper lid of the tank 4a so as not to contact the water surface.
A pipe 15 is provided on the lower surface of the primary collector 4 and communicates with the centrifuge 6. A dryer 7 is provided downstream of the centrifugal separator 6, and a carbon particle recovery device 8 is further provided downstream thereof.

一方、一次捕集器4の気相部4bは、下流に設けられている二次捕集器5に連通している。
二次捕集器5は、図2に示されるように、上部が開放した本体30と、本体30の四隅に直立する空気放出管31と、空気放出管31と連通するファン18とから構成されている。空気放出管31の表面には、図1に示されるような上方を向いた空気放出口21が設けられている。ファン18から送られた空気は、空気放出管31の内部を通って空気放出口21から放出される。
二次捕集器5を上から見た場合、図3に示される矢印32の方向に、空気放出管31から空気が放出されるため、二次捕集器5の内部では、鉛直上向き方向に、矢印33のような旋回流が形成される。
On the other hand, the gas phase part 4b of the primary collector 4 communicates with the secondary collector 5 provided downstream.
As shown in FIG. 2, the secondary collector 5 includes a main body 30 having an open top, an air discharge pipe 31 that stands upright at four corners of the main body 30, and a fan 18 that communicates with the air discharge pipe 31. ing. An air discharge port 21 facing upward as shown in FIG. 1 is provided on the surface of the air discharge pipe 31. The air sent from the fan 18 is discharged from the air discharge port 21 through the inside of the air discharge pipe 31.
When the secondary collector 5 is viewed from above, air is released from the air discharge pipe 31 in the direction of the arrow 32 shown in FIG. 3. Therefore, in the secondary collector 5, the air is vertically upward. A swirling flow as indicated by arrow 33 is formed.

二次捕集器5の上方には、その開放面を覆うようにフード19が設けられ、配管20を介して微粉炭素粒子回収器16と連通している。微粉炭素粒子回収器16の上面には、布17が張られている。布17は、微粉炭素粒子は通さないが、空気は通すことのできる、非常にメッシュの細かい布である。   A hood 19 is provided above the secondary collector 5 so as to cover the open surface, and communicates with the fine carbon particle collector 16 via a pipe 20. A cloth 17 is stretched on the upper surface of the fine carbon particle collector 16. The cloth 17 is a very fine mesh cloth that does not allow fine carbon particles to pass but allows air to pass.

次に、この実施の形態1に係る製造装置の動作を説明する。
炭素系原料を、微粉砕機1に投入する。ここで、炭素系原料とは、黒鉛、カーボンブラックまたはフライアッシュ等の炭素を含む物質である。投入する炭素系原料の粒径は、微粉砕機1における粉砕効率を低下させないために、1〜800μmであることが好ましく、さらに10〜500μmであることが好ましい。
この炭素系原料は、微粉砕機1において、0.3〜500μm、好ましくは0.5〜200μmの粒径を有する微粒子状炭素に粉砕される。
この微粒子状炭素は微粉砕機1から排出されて、ホッパー2に貯蔵される。ホッパー2はバイブレータ11によって振動され、ホッパー2内の微粒子状炭素をスムーズに配管12に落下させる。
Next, the operation of the manufacturing apparatus according to the first embodiment will be described.
The carbon-based raw material is charged into the fine pulverizer 1. Here, the carbon-based raw material is a substance containing carbon such as graphite, carbon black, or fly ash. The particle size of the carbon-based raw material to be charged is preferably 1 to 800 μm, and more preferably 10 to 500 μm so as not to reduce the pulverization efficiency in the fine pulverizer 1.
This carbon-based raw material is pulverized in the fine pulverizer 1 to fine-particle carbon having a particle size of 0.3 to 500 μm, preferably 0.5 to 200 μm.
The particulate carbon is discharged from the pulverizer 1 and stored in the hopper 2. The hopper 2 is vibrated by the vibrator 11, and the particulate carbon in the hopper 2 is smoothly dropped onto the pipe 12.

一方、エンジン3が運転されると、吸気通路9からエンジン3に、空気に燃料が混合した混合気が吸気される。エンジン3が混合気を吸気する際の吸引圧力によって、配管12内にある微粒子状炭素が、混合気と共にエンジン3内に吸引される。エンジン3への微粒子状炭素の供給量は、エンジン3の回転数に依存し、例えば、排気量2000ccのエンジンの場合、エンジン回転数が2000rpmの場合の供給量は10〜20g/秒であり、エンジン回転数が4000rpmの場合の供給量は30〜40g/秒である。この実施の形態における好ましい条件は、エンジン回転数が3000rpmであって供給量が25g/秒である。
このようにしてエンジン3内に吸引された微粒子状炭素は、オットーサイクルにおける瞬間的な燃焼爆発(瞬爆)によって、ナノカーボンに変換される。本願においてナノカーボンとは、粒径1000nm以下の炭素粒子のことをいい、この中には、カーボンナノチューブ等が含まれている。
On the other hand, when the engine 3 is operated, an air-fuel mixture in which fuel is mixed with air is taken into the engine 3 from the intake passage 9. Due to the suction pressure when the engine 3 sucks the air-fuel mixture, the particulate carbon in the pipe 12 is sucked into the engine 3 together with the air-fuel mixture. The amount of particulate carbon supplied to the engine 3 depends on the rotational speed of the engine 3. For example, in the case of an engine with a displacement of 2000 cc, the supply amount when the engine rotational speed is 2000 rpm is 10 to 20 g / sec. When the engine speed is 4000 rpm, the supply amount is 30 to 40 g / sec. Preferred conditions in this embodiment are an engine speed of 3000 rpm and a supply rate of 25 g / sec.
The particulate carbon sucked into the engine 3 in this manner is converted into nanocarbon by an instantaneous combustion explosion (instantaneous explosion) in the Otto cycle. In the present application, nanocarbon refers to carbon particles having a particle size of 1000 nm or less, and carbon nanotubes and the like are included therein.

オットーサイクルの排気工程によって、エンジン3から排出されたナノカーボンを含む炭素粒子は、排気ガスと共に排気通路10に排出され、マフラー13を通って一次捕集器4に入る。
一次捕集器4内では、排気ガスに同伴されて、ナノカーボンを含む炭素粒子が衝突板14に衝突する。ここで、比較的大きな粒径をもつ炭素粒子は排気ガスから開放されて落下し、貯水されている水に捕集される。
一方、小さな粒径をもつ炭素粒子は、そのまま排気ガスに同伴され続け、水面と衝突板14との間の隙間を通り、一次捕集器4から排出される。
The carbon particles containing nanocarbon discharged from the engine 3 by the exhaust process of the Otto cycle are discharged into the exhaust passage 10 together with the exhaust gas, and enter the primary collector 4 through the muffler 13.
In the primary collector 4, the carbon particles containing nanocarbon collide with the collision plate 14 along with the exhaust gas. Here, the carbon particles having a relatively large particle size are released from the exhaust gas, fall, and are collected in the stored water.
On the other hand, the carbon particles having a small particle diameter continue to be accompanied by the exhaust gas as they are, pass through the gap between the water surface and the collision plate 14, and are discharged from the primary collector 4.

ナノカーボンを含む小さな粒径の炭素粒子は、一次捕集器4から排出された後、排気ガスに同伴されて、二次捕集器5に入る。
二次捕集器5内では、ファン18から送られた空気が空気放出口21から放出されて、図3に示されるような鉛直上向き方向の旋回流33を形成し、この旋回流33に同伴されて小さな粒径の炭素粒子が上昇する。
旋回流33に同伴された小さな粒径の炭素粒子は、フード19に集められ、配管20を通って微粉炭素粒子回収器16に入る。この際、空気が二次捕集器5とフード19との間の隙間22から排気され、さらに微粉炭素粒子回収器16内で布17を通って排気されることによって、小さな粒径の炭素粒子は微粉炭素粒子回収器16に回収される。
The carbon particles having a small particle size including nanocarbon are discharged from the primary collector 4 and then entrained by the exhaust gas and enter the secondary collector 5.
In the secondary collector 5, the air sent from the fan 18 is discharged from the air discharge port 21 to form a swirling flow 33 in the vertical upward direction as shown in FIG. As a result, carbon particles having a small particle size rise.
The small-sized carbon particles entrained in the swirling flow 33 are collected in the hood 19 and enter the fine carbon particle recovery device 16 through the pipe 20. At this time, the air is exhausted from the gap 22 between the secondary collector 5 and the hood 19, and further exhausted through the cloth 17 in the fine carbon particle recovery device 16, whereby carbon particles having a small particle size are obtained. Is recovered by the fine carbon particle recovery unit 16.

このようにして、ナノカーボンを含む炭素粒子は、一次捕集器4内の水及び微粉炭素粒子回収器16のいずれかに捕集される。炭素粒子を捕集した一次捕集器4内の水は、定期的に配管15を介して遠心分離機6に送られる。遠心分離機6で水を分離した後、乾燥機7で残留する水分を除去し、炭素粒子回収容器8内にナノカーボンを含む炭素粒子を収容する。   In this way, the carbon particles containing nanocarbon are collected in either the water in the primary collector 4 or the fine carbon particle collector 16. The water in the primary collector 4 that has collected the carbon particles is periodically sent to the centrifuge 6 via the pipe 15. After separating water with the centrifugal separator 6, the moisture remaining in the dryer 7 is removed, and carbon particles containing nanocarbon are accommodated in the carbon particle recovery container 8.

このように、炭素原料をエンジン3に連続的に投入し、エンジン3内での瞬爆によってナノカーボンを合成するようにしたので、ナノカーボンを連続的に大量に製造することができる。   As described above, since the carbon raw material is continuously charged into the engine 3 and the nanocarbon is synthesized by the instantaneous explosion in the engine 3, the nanocarbon can be continuously produced in large quantities.

この実施の形態1では、自動化のために微粉砕機1とホッパー2とを連結しているが、このような形態に限定されるものではない。別の場所に設置された微粉砕機によって得られた微粒子状炭素を搬送し、ホッパー2に投入するようにしてもよい。   In the first embodiment, the pulverizer 1 and the hopper 2 are connected for automation, but the present invention is not limited to such a form. You may make it convey the fine particle carbon obtained with the fine crusher installed in another place, and throw it into the hopper 2. FIG.

実施の形態2.
次に、この実施の形態2に係るナノカーボンを含む炭素粒子の製造方法を図4に基づいて説明する。尚、以下の実施の形態において、図1の参照符号と同一の符号は、同一又は同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
この発明の実施の形態2に係る製造方法は、実施の形態1に対して、一次捕集器4の構成を変更したものである。
この実施の形態に係る製造装置の一次捕集器40は、冷却器41と炭素粒子分離装置42とを備えている。
冷却器41には冷却水が貯留されており、その中を排気通路10が貫通している。
炭素粒子分離装置42は、内部の上下面から交互に衝突板43が設けられている。下面には、炭素粒子を捕集するために、ビニルシート44が敷かれている。
Embodiment 2. FIG.
Next, the manufacturing method of the carbon particle containing the nanocarbon concerning this Embodiment 2 is demonstrated based on FIG. In the following embodiments, the same reference numerals as those in FIG. 1 are the same or similar components, and detailed description thereof will be omitted.
The manufacturing method according to Embodiment 2 of the present invention is obtained by changing the configuration of the primary collector 4 with respect to Embodiment 1.
The primary collector 40 of the manufacturing apparatus according to this embodiment includes a cooler 41 and a carbon particle separator 42.
Cooling water is stored in the cooler 41, and the exhaust passage 10 passes through the cooling water.
The carbon particle separator 42 is provided with the collision plates 43 alternately from the upper and lower surfaces inside. A vinyl sheet 44 is laid on the lower surface to collect the carbon particles.

実施の形態1と同様にして、エンジン3からナノカーボンを含む炭素粒子が排気ガスと共に排出される。この炭素粒子は、排気ガスに同伴されながら排気通路10を通り、冷却器41で冷却される。その後、炭素粒子分離装置42へ送られ、衝突板43に衝突しながら、衝突板43によって形成された上下方向のジグザグな経路を通過する。この際、衝突板43に衝突すると、比較的大きな粒径をもつ炭素粒子は排気ガスから開放されて、ビニルシート44上に落下する。一方、小さな粒径の炭素粒子は、そのまま排気ガスに同伴され続け、二次捕集器5へ送られる。
小さな粒径の炭素粒子については、実施の形態1と同様にして、微粉炭素粒子回収器16に回収される。一方、大きな粒径の炭素粒子は、エンジン3を停止した後、炭素粒子分離装置42を開放し、ビニルシート44上に溜まった炭素粒子を集めることによって捕集される。
Similarly to the first embodiment, carbon particles containing nanocarbon are discharged from the engine 3 together with the exhaust gas. The carbon particles pass through the exhaust passage 10 and are cooled by the cooler 41 while being accompanied by the exhaust gas. After that, it is sent to the carbon particle separation device 42 and passes through the zigzag path in the vertical direction formed by the collision plate 43 while colliding with the collision plate 43. At this time, when colliding with the collision plate 43, carbon particles having a relatively large particle size are released from the exhaust gas and fall onto the vinyl sheet 44. On the other hand, the carbon particles having a small particle diameter continue to be entrained in the exhaust gas and are sent to the secondary collector 5.
The carbon particles having a small particle diameter are collected in the fine carbon particle collecting device 16 in the same manner as in the first embodiment. On the other hand, carbon particles having a large particle diameter are collected by opening the carbon particle separation device 42 after the engine 3 is stopped and collecting the carbon particles accumulated on the vinyl sheet 44.

このように、一次捕集器に水を使わないで、衝突板によって上下方向のジグザグな経路を形成し、その経路を通過させることによって、比較的大きな粒子を捕集するようにしたので、捕集した炭素粒子を乾燥する必要がなく、捕集工程を簡素化することができる。   Thus, without using water in the primary collector, the collision plate formed a zigzag path in the vertical direction, and relatively large particles were collected by passing through the path. There is no need to dry the collected carbon particles, and the collection process can be simplified.

実施の形態3.
この発明の実施の形態3に係る製造方法は、実施の形態1に対して、ホッパー2からエンジン3へ、微粒子状炭素をガスに同伴させて供給するようにしたものである。
この実施の形態に係る製造装置には、図5に示されるように、配管12内にエンジン3へ向かって供給されるガスを充填したガスボンベ50が、ホース51を介して配管12に接続されている。その他の構成部分については、実施の形態1に係る製造装置と同じである。
Embodiment 3 FIG.
The manufacturing method according to Embodiment 3 of the present invention is such that particulate carbon is supplied from the hopper 2 to the engine 3 along with the gas, compared to Embodiment 1.
In the manufacturing apparatus according to this embodiment, as shown in FIG. 5, a gas cylinder 50 filled with gas supplied to the engine 3 in the pipe 12 is connected to the pipe 12 via a hose 51. Yes. Other components are the same as those of the manufacturing apparatus according to the first embodiment.

微粒子状炭素をホッパー2からエンジン3に供給する際に、ガスボンベ50内の空気をホース51を介して配管12内に供給し、微粒子状炭素を空気に同伴させてエンジン3に供給する。その後は、実施の形態1と同様の方法で、ナノカーボンを含む炭素粒子が製造される。
このように、ホッパー2内の微粒子状炭素を、空気に同伴させてエンジン3に供給するようにしたので、微粒子状炭素は、エンジン3の吸引圧力と空気による圧送とによって、スムーズにエンジン3内に供給されるようになる。
When supplying the particulate carbon from the hopper 2 to the engine 3, the air in the gas cylinder 50 is supplied into the pipe 12 through the hose 51, and the particulate carbon is supplied to the engine 3 along with the air. Thereafter, carbon particles containing nanocarbon are produced by the same method as in the first embodiment.
As described above, the particulate carbon in the hopper 2 is supplied to the engine 3 along with the air, so that the particulate carbon is smoothly fed into the engine 3 by the suction pressure of the engine 3 and the pumping by the air. Will be supplied to.

尚、この実施の形態においては、ガスに空気を用いたが、空気に限定されるものではなく、この他に、アルゴン等のキャリアガスやエチレン等の炭化水素ガスを用いることができる。また、これらのガスそれぞれを単独で用いるのではなく、複数のガスを混合して用いることもできる。   In this embodiment, air is used as the gas. However, the gas is not limited to air, and a carrier gas such as argon or a hydrocarbon gas such as ethylene can be used. Further, each of these gases is not used alone, but a plurality of gases can be mixed and used.

この発明の実施の形態1〜3に係る製造方法によって得られた炭素粒子にはカーボンナノチューブ等のナノカーボンが含まれているため、例えば、電子材料、エネルギー材料、複合材料、ナノテクノロジー材料として、幅広い分野に用いることができる。   Since the carbon particles obtained by the manufacturing method according to the first to third embodiments of the present invention contain nanocarbons such as carbon nanotubes, for example, as electronic materials, energy materials, composite materials, nanotechnology materials, Can be used in a wide range of fields.

以下に実施例を挙げて、この発明を具体的に説明する。
この実施例では、実施の形態1で説明した方法でナノカーボンを製造した。炭素系原料を微粉砕機1で微粉砕し、平均粒径約110μmの微粒子状炭素をホッパー2に得た。この微粒子状炭素原料を、毎秒25gのフィード量で、3000rpmの回転数で稼動しているエンジン3に供給した。エンジン3における瞬爆によって、ナノカーボンを含む炭素粒子が製造され、一次捕集器4及び二次捕集器5を経て、炭素粒子回収容器8及び微粉炭素粒子回収器16にナノカーボンを含む炭素粒子を回収した。生産量は、毎秒3gであった。
The present invention will be specifically described with reference to the following examples.
In this example, nanocarbon was manufactured by the method described in the first embodiment. The carbon-based raw material was finely pulverized with a fine pulverizer 1 to obtain fine carbon particles having an average particle diameter of about 110 μm in the hopper 2. This particulate carbon raw material was supplied to the engine 3 operating at a rotational speed of 3000 rpm with a feed rate of 25 g per second. Carbon particles containing nanocarbon are produced by the instantaneous explosion in the engine 3, and the carbon containing nanocarbon is supplied to the carbon particle collection container 8 and the fine carbon particle collection device 16 through the primary collector 4 and the secondary collector 5. Particles were collected. The production amount was 3 g per second.

このようにして製造されたナノカーボンを含む炭素粒子の粒径分布を図6に示す。図6に示されるように、粒径1000nm(1μm)以下のナノカーボンが5.08重量%含まれていることが確認できた。   The particle size distribution of the carbon particles containing nanocarbon thus produced is shown in FIG. As shown in FIG. 6, it was confirmed that 5.08% by weight of nanocarbon having a particle size of 1000 nm (1 μm) or less was contained.

この発明の実施の形態1に係るナノカーボンを含む炭素粒子を製造するための装置の構成図である。It is a block diagram of the apparatus for manufacturing the carbon particle containing nanocarbon which concerns on Embodiment 1 of this invention. 実施の形態1に係る二次捕集器5の構成図である。It is a block diagram of the secondary collector 5 which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る二次捕集器5の平面図である。It is a top view of the secondary collector 5 which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態2に係るナノカーボンを含む炭素粒子を製造するための装置の構成図である。It is a block diagram of the apparatus for manufacturing the carbon particle containing nanocarbon which concerns on Embodiment 2. FIG. 実施の形態3に係るナノカーボンを含む炭素粒子を製造するための装置の構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of an apparatus for producing carbon particles containing nanocarbon according to a third embodiment. 実施例で得られた炭素粒子の粒径分布である。It is a particle size distribution of the carbon particle obtained in the Example.

符号の説明Explanation of symbols

1 微粉砕機、2 ホッパー、3 エンジン、4,40 一次捕集器、5 二次捕集器、9 吸気通路、10 排気通路、50 ガスボンベ。   1 fine pulverizer, 2 hoppers, 3 engines, 4,40 primary collector, 5 secondary collector, 9 intake passage, 10 exhaust passage, 50 gas cylinder.

Claims (7)

炭素系原料を0.3〜500ミクロンの粒径に微粉砕し、微粒子状炭素系原料を得る工程と、
前記微粒子状炭素系原料を、吸気口及び排気口を有するエンジンの燃焼室に、前記吸気口から空気と共に連続供給し、前記エンジンの圧縮、爆発によってナノカーボンを含む炭素粒子を生成し、前記排気口から前記エンジンの排気ガスと共に前記炭素粒子を排出する工程と、
前記排気ガス中から、前記炭素粒子を回収する工程と
を備えるナノカーボンを含む炭素粒子の製造方法。
Pulverizing the carbon-based raw material to a particle size of 0.3 to 500 microns to obtain a particulate carbon-based raw material;
The particulate carbon-based raw material is continuously supplied to the combustion chamber of the engine having an intake port and an exhaust port together with air from the intake port to generate carbon particles containing nanocarbon by compression and explosion of the engine, and the exhaust Discharging the carbon particles together with the exhaust gas of the engine from the mouth;
The manufacturing method of the carbon particle containing nanocarbon provided with the process of collect | recovering the said carbon particle from the said exhaust gas.
前記微粒子状炭素系原料を、ガスに同伴させて、前記吸気口から前記エンジンの燃焼室に連続供給することを特徴とする請求項1に記載のナノカーボンを含む炭素粒子の製造方法。   2. The method for producing carbon particles containing nanocarbon according to claim 1, wherein the particulate carbon-based raw material is continuously supplied from a gas inlet to a combustion chamber of the engine along with a gas. 前記ガスが空気であることを特徴とする請求項2に記載のナノカーボンを含む炭素粒子の製造方法。   The method for producing carbon particles containing nanocarbon according to claim 2, wherein the gas is air. 前記ガスが不活性キャリアガスであることを特徴とする請求項2に記載のナノカーボンを含む炭素粒子の製造方法。   The method for producing carbon particles containing nanocarbon according to claim 2, wherein the gas is an inert carrier gas. 前記ガスが炭化水素系ガスであることを特徴とする請求項2に記載のナノカーボンを含む炭素粒子の製造方法。   The method for producing carbon particles containing nanocarbon according to claim 2, wherein the gas is a hydrocarbon gas. 請求項1〜5のいずれか一項に記載のナノカーボンを含む炭素粒子の製造方法によって製造される炭素粒子。   The carbon particle manufactured by the manufacturing method of the carbon particle containing the nanocarbon as described in any one of Claims 1-5. 請求項1〜5のいずれか一項に記載のナノカーボンを含む炭素粒子の製造方法に用いられるエンジン。   The engine used for the manufacturing method of the carbon particle containing the nanocarbon as described in any one of Claims 1-5.
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