(57)【要約】【課題】カーボン粉末と二酸化炭素をアーク放電で十分に反応させて効率よく一酸化炭素を製造する。【解決手段】二酸化炭素から一酸化炭素を製造する方法は、一対の電極１をアーク放電させると共に、電極間に二酸化炭素とカーボン粉末を供給し、アーク放電のエネルギーで二酸化炭素とカーボン粉末を反応させて二酸化炭素を一酸化炭素とする。この製造方法は、一対の電極間でアーク放電させて、アーク放電領域１８に向かって、対向する方向から互いに反対方向に、カーボン粉末を含む搬送気体を噴射し、対向する方向から噴射されるカーボン粉末を含む搬送気体をアーク放電領域１８の内部で衝突させる。カーボン粉末をアーク放電領域１８の外部から内部に、さらにアーク放電領域１８の内部から外部に通過させて、アーク放電のエネルギーで二酸化炭素とカーボンを反応させる。【選択図】図２
2005289773.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極(1)をアーク放電させると共に、電極間に二酸化炭素とカーボン粉末を供給し、アーク放電のエネルギーで二酸化炭素とカーボン粉末を反応させて二酸化炭素を一酸化炭素とする方法であって、
一対の電極間でアーク放電させて、アーク放電領域(18)に向かって、対向する方向から互いに反対方向に、カーボン粉末を含む搬送気体を噴射し、対向する方向から噴射されるカーボン粉末を含む搬送気体をアーク放電領域(18)の内部で衝突させると共に、カーボン粉末をアーク放電領域(18)の外部から内部に、さらにアーク放電領域(18)の内部から外部に通過させて、アーク放電のエネルギーで二酸化炭素とカーボンを反応させることを特徴とする二酸化炭素から一酸化炭素を製造する方法。
【請求項２】
搬送気体が二酸化炭素である請求項１に記載される二酸化炭素から一酸化炭素を製造する方法。
【請求項３】
電極(1)をカーボンロッドからなるカーボン電極として軸方向に移動できるように配設し、電極(1)の先端部が消耗すると、電極(1)を軸方向に移動させて、電極間隔をアーク放電を保持できる間隔となるように調整し、一対の電極間隔を所定の間隔に保持しながらアーク放電させる請求項１に記載される二酸化炭素から一酸化炭素を製造する方法。
【請求項４】
電極(1)をプラス電極(1A)とマイナス電極(1B)とで構成し、プラス電極(1A)とマイナス電極(1B)は両方をカーボン電極とし、プラス電極(1A)には、マイナス電極(1B)との対向面がマイナス電極(1B)よりも太いカーボン電極を使用する請求項１に記載される二酸化炭素から一酸化炭素を製造する方法。
【請求項５】
電極(1)をプラス電極(1A)とマイナス電極(1B)とで構成し、プラス電極(1A)をカーボン電極として、マイナス電極(1B)を金属電極とする請求項１に記載される二酸化炭素から一酸化炭素を製造する方法。
【請求項６】
一対の電極(1)をアーク放電させて、アーク放電のエネルギーで二酸化炭素とカーボン粉末とを反応させて二酸化炭素を一酸化炭素とする装置において、
反応チャンバー(2)内に対向して配置される一対の電極(1)と、電極(1)に接続されて電極間でアーク放電させる電源(3)と、電極間のアーク放電領域(18)に外部から内部に向かって、しかも対向する方向から、カーボン粉末を含む搬送気体を互いに反対方向に噴射する複数の供給管(14)とを備え、
複数の供給管(14)が、対向する方向から電極間に向かって反対方向にカーボン粉末を含む搬送気体を噴射し、供給管(14)から電極間に反対方向に噴射されるカーボン粉末を含む搬送気体をアーク放電領域(18)の内部で衝突させると共に、カーボン粉末をアーク放電領域(18)の外部から内部に、さらにアーク放電領域(18)の内部から外部に通過させて、アーク放電のエネルギーで二酸化炭素とカーボンを反応させるようにしてなることを特徴とする二酸化炭素から一酸化炭素を製造する装置。
【請求項７】
搬送気体が二酸化炭素である請求項６に記載される二酸化炭素から一酸化炭素を製造する装置。
【請求項８】
電極(1)はカーボンロッドからなるカーボン電極で、カーボン電極は反応チャンバー(2)に軸方向に移動できるように配設され、アーク放電して電極(1)の先端部が消耗すると、電極(1)を軸方向に移動させて、電極間隔をアーク放電を保持できる間隔となるように調整し、一対の電極間隔を所定の間隔に保持しながらアーク放電させる請求項６に記載される二酸化炭素から一酸化炭素を製造する装置。
【請求項９】
電極(1)がプラス電極(1A)とマイナス電極(1B)からなり、プラス電極(1A)とマイナス電極(1B)は両方がカーボン電極で、プラス電極(1A)は、マイナス電極(1B)との対向面をマイナス電極(1B)よりも太くしている請求項６に記載される二酸化炭素から一酸化炭素を製造する装置。
【請求項１０】
電極(1)がプラス電極(1A)とマイナス電極(1B)からなり、プラス電極(1A)がカーボン電極で、マイナス電極(1B)が金属電極である請求項６に記載される二酸化炭素から一酸化炭素を製造する装置。
【請求項１１】
反応チャンバー(2)の外側に反応容器(6)を設けて、この反応容器(6)の内部を反応チャンバー(2)としており、反応容器(6)を貫通して、反応チャンバー(2)にカーボン粉末を含む搬送気体を供給する供給管(14)を連結して、供給管(14)から一対の電極間にカーボン粉末を含む搬送気体を供給する請求項６に記載される二酸化炭素から一酸化炭素を製造する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アーク放電で二酸化炭素とカーボンを反応させて一酸化炭素とする一酸化炭素の製造方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
二酸化炭素の放出量をいかに少なくできるかは国際的な問題である。しかしながら、発電所等の出力はますます増加する傾向にあり、二酸化炭素の総量も次第に多くなっているのが実状である。ところで、二酸化炭素はカーボンと反応して一酸化炭素となる。二酸化炭素から得られる一酸化炭素は、ポリカーボネートの原料など化学合成原料に有効に利用できる。このため、二酸化炭素から効率良く一酸化炭素を製造できるなら、二酸化炭素の総排出量を少なくしながら、化学合成原料として有効利用できる。
【０００３】
火花放電中に二酸化炭素を供給して、これをカーボンと反応させて一酸化炭素とする方法が開発されている（特許文献１および２参照）。
【特許文献１】特公昭５５−４６９７０号公報
【特許文献２】特公昭５７−２５４８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これ等の公報には、アーク放電で筒状の火焔幕を形成し、火焔幕内に二酸化炭素を供給し、あるいは二酸化炭素とカーボン粉末を供給して、放電のエネルギーで二酸化炭素を一酸化炭素とすることが記載される。さらに、この公報は、以下の(1)の反応式で示すように、二酸化炭素を直接に一酸化炭素と酸素に分解し、あるいは(2)の反応式で示すように、二酸化炭素にカーボンを反応させて一酸化炭素とすると記載している。
ＣＯ２→ＣＯ＋１／２Ｏ２…… (1)
ＣＯ２＋Ｃ→２ＣＯ……………(2)
【０００５】
これ等の公報に記載される方法は、二酸化炭素にカーボン粉末を反応させて一酸化炭素とし、あるいは二酸化炭素を直接に一酸化炭素に分解する。しかしながら、この構造と方法でカーボン粉末と二酸化炭素を反応させる方法は、理想的な環境で効率よく二酸化炭素を一酸化炭素にできない。それは、二酸化炭素とカーボン粉末の両方がアーク放電の火焔幕を通過する時間が短く、アーク放電のエネルギーを有効に利用して一酸化炭素にできないからである。たとえば、特許文献１に記載される図１の装置において、筒状の電極２１間にできる火焔幕の内部に、筒状の電極２１から噴射されるカーボン粉末と二酸化炭素は、火焔幕を内側から外側に通過してアーク放電の外部に排出される。このため、火焔幕の内部に噴射されたカーボン粉末と二酸化炭素は、非常に短い時間にアーク放電の外部に排出されて、有効に一酸化炭素に変換できない。
【０００６】
本発明は、この欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、カーボン粉末と二酸化炭素をアーク放電で十分に反応させて効率よく一酸化炭素にできる二酸化炭素から一酸化炭素を製造する方法と装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の二酸化炭素から一酸化炭素を製造する方法は、一対の電極１をアーク放電させると共に、電極間に二酸化炭素とカーボン粉末を供給し、アーク放電のエネルギーで二酸化炭素とカーボン粉末を反応させて二酸化炭素を一酸化炭素とする。本発明の製造方法は、一対の電極間でアーク放電させて、アーク放電領域１８に向かって、対向する方向から互いに反対方向に、カーボン粉末を含む搬送気体を噴射し、対向する方向から噴射されるカーボン粉末を含む搬送気体をアーク放電領域１８の内部で衝突させる。カーボン粉末をアーク放電領域１８の外部から内部に、さらにアーク放電領域１８の内部から外部に通過させて、アーク放電のエネルギーで二酸化炭素とカーボンを反応させる。
【０００８】
本発明の製造方法は、搬送気体を二酸化炭素とすることができる。さらに、本発明の製造方法は、電極１をカーボンロッドからなるカーボン電極として軸方向に移動できるように配設することができる。この製造方法は、電極１の先端部が消耗すると、電極１を軸方向に移動させて、電極間隔をアーク放電を保持できる間隔となるように調整し、一対の電極間隔を所定の間隔に保持しながらアーク放電させる。
【０００９】
本発明の製造方法は、電極１をプラス電極１Ａとマイナス電極１Ｂとで構成することができる。プラス電極１Ａとマイナス電極１Ｂは、両方をカーボン電極とし、プラス電極１Ａには、マイナス電極１Ｂとの対向面がマイナス電極１Ｂよりも太いカーボン電極を使用することができる。さらに、本発明の製造方法は、プラス電極１Ａをカーボン電極として、マイナス電極１Ｂを金属電極とすることもできる。
【００１０】
本発明の二酸化炭素から一酸化炭素を製造する装置は、一対の電極１をアーク放電させて、アーク放電のエネルギーで二酸化炭素とカーボン粉末とを反応させて二酸化炭素を一酸化炭素とする。本発明の製造装置は、反応チャンバー２内に対向して配置される一対の電極１と、電極１に接続されて電極間でアーク放電させる電源３と、電極間のアーク放電領域１８に外部から内部に向かって、しかも対向する方向から、カーボン粉末を含む搬送気体を互いに反対方向に噴射する複数の供給管１４とを備える。複数の供給管１４は、対向する方向から電極間に向かって反対方向にカーボン粉末を含む搬送気体を噴射する。この製造装置は、供給管１４から電極間に反対方向に噴射されるカーボン粉末を含む搬送気体をアーク放電領域１８の内部で衝突させ、カーボン粉末をアーク放電領域１８の外部から内部に、さらにアーク放電領域１８の内部から外部に通過させて、アーク放電のエネルギーで二酸化炭素とカーボンを反応させる。
【００１１】
本発明の製造装置は、搬送気体を二酸化炭素とすることができる。さらに、本発明の製造装置は、電極１をカーボンロッドからなるカーボン電極として、カーボン電極を反応チャンバー２に軸方向に移動できるように配設することができる。この製造装置は、アーク放電して電極１の先端部が消耗すると、電極１を軸方向に移動させて、電極間隔をアーク放電を保持できる間隔となるように調整し、一対の電極間隔を所定の間隔に保持しながらアーク放電させる。
【００１２】
本発明の製造装置は、電極１をプラス電極１Ａとマイナス電極１Ｂとで構成することができる。プラス電極１Ａとマイナス電極１Ｂは、両方をカーボン電極とし、プラス電極１Ａは、マイナス電極１Ｂとの対向面をマイナス電極１Ｂよりも太くすることができる。さらに、本発明の製造装置は、プラス電極１Ａをカーボン電極として、マイナス電極１Ｂを金属電極とすることができる。
【００１３】
さらに、本発明の製造装置は、反応チャンバー２の外側に反応容器６を設けて、この反応容器６の内部を反応チャンバー２とすることができる。この製造装置は、反応容器６を貫通して、反応チャンバー２にカーボン粉末を含む搬送気体を供給する供給管１４を連結して、供給管１４から一対の電極間にカーボン粉末を含む搬送気体を供給することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の二酸化炭素から一酸化炭素を製造する方法と装置は、効率よく二酸化炭素を一酸化炭素にできる特長がある。それは、本発明が、カーボン粉末と二酸化炭素を、アーク放電の火焔幕に外部から内部に通過させ、さらに内部から外部に２回通過させるからである。さらに、カーボン粉末と二酸化炭素は、電極間のアーク放電に向かって、対向する方向から反対方向に衝突するように噴射されるので、アーク放電の内部で衝突して方向転換して減速されて、火焔幕を２回通過するので、アーク放電のエネルギーがカーボン粉末と一酸化炭素に長い時間に有効に確実に作用する。このため、本発明は、アーク放電のエネルギーを極めて効率よく利用して、二酸化炭素を一酸化炭素に変換できる特徴がある。従来の装置は、筒状の電極の中心からアーク放電している火焔幕の内部にカーボン粉末と二酸化炭素を噴射するので、噴射されたカーボン粉末と二酸化炭素は、火焔幕を内部から外部に１回のみ通過する。このため、カーボン粉末と二酸化炭素がアーク放電の火焔幕を通過する時間が半分と極めて短く、アーク放電のエネルギーを有効に利用して一酸化炭素にできない。
【００１５】
本発明の請求項３と請求項８の方法と装置は、電極であるカーボン電極の先端部が消耗すると、カーボン電極を接近させるように軸方向に移動して、常に電極間隔をアーク放電を保持できる間隔に調整できる。したがって、アーク放電でカーボン電極が消耗しても、電極間隔を安定してアーク放電できる間隔に保持でき、安定するアーク放電で長時間にわたって効率よく二酸化炭素を一酸化炭素にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための一酸化炭素の製造方法と製造装置を例示するものであって、本発明は一酸化炭素の製造方法と製造装置を以下のものに特定しない。
【００１７】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００１８】
図２ないし図４に示す一酸化炭素の製造装置は、一対の電極１と、これらの電極１を対向させて配設している反応チャンバー２と、一対の電極１に接続している電源３と、反応チャンバー２に二酸化炭素を供給する供給源４と、反応されたガスを排気する排気部５とを備える。
【００１９】
この装置は、供給される二酸化炭素を、カーボン粉末及び電極１のカーボンと反応させて一酸化炭素とする。ただし、本発明は、電極をカーボン電極としないで金属電極として、二酸化炭素をカーボン粉末と反応させて一酸化炭素とすることもできる。これ等の図に示す一酸化炭素の製造装置は、アーク放電している一対の電極１の間で、放電の極めて高いエネルギーでもって二酸化炭素とカーボンとを反応させて二酸化炭素を一酸化炭素とする。このようにして二酸化炭素を一酸化炭素とする製造装置は、一対の電極１を反応チャンバー２内で対向させて、対向面でアーク放電させる。一対の電極１は、所定の面積で対向するように、対向する面を平面としている。一対の電極は、平面状の対向面を平行に配置している。対向面において一対の電極間隔を等しくするためである。
【００２０】
図の製造装置は、反応チャンバー２を反応容器６の内側に設けている。反応容器６は、アルミナ等の耐熱材で製作される。図の反応容器６は、下端の開口部をケーシング７で閉塞している。ケーシング７は、耐熱製の金属ケース７Ａを反応容器６よりも太い筒状として上端を蓋７Ｂで閉塞している。図２と図４の一酸化炭素の製造装置は、ケーシング７に、反応ガスを排気する排気路８を設けている。この排気路８は、排気部５に連結されて、一酸化炭素を排気する。
【００２１】
一酸化炭素の製造装置は、プラス電極１Ａとマイナス電極１Ｂの両方をカーボン電極とし、あるいはマイナス電極１Ｂを金属電極として、プラス電極１Ａをカーボン電極とする。カーボン電極は、カーボンロッドからなる電極である。金属電極は、イリジウム、白金、チタン、あるいはこれ等の金属の合金からなる耐熱金属で製作される。プラス電極とマイナス電極の両方をカーボン電極とする製造装置は、プラス電極には、マイナス電極との対向面がマイナス電極よりも太いカーボン電極を使用することができる。
【００２２】
一対の電極１は対向して配設される。電極１は直流電源３に接続される。直流電源３は、電極１の対向面で一定の方向に電流を流すようにアーク放電させる。直流電源３は、マイナス電極１Ｂからプラス電極１Ａに電子を移動させる。マイナス電極１Ｂから放出される電子は、プラス電極１Ａに衝突して、カーボン電極であるプラス電極１Ａを消耗させる。また、カーボン電極は、二酸化炭素に反応して一酸化炭素を生成し消耗する。
【００２３】
カーボン電極が消耗して、電極間隔が広くなると、電極間でアーク放電を保持できなくなる。アーク放電を保持するために、プラス電極１Ａであるカーボン電極は、軸方向に移動できるように配設している。カーボン電極は円柱状で、外周面に雄ネジ９を設けている。カーボン電極を軸方向に移動するために、ケーシング７には、カーボン電極の雄ネジ９をねじ込むことができる雌ネジ孔１０を設けている。この構造のカーボン電極は、雌ネジ孔１０に雄ネジ９がねじ込まれ、回転させて軸方向に移動される。
【００２４】
プラス電極であるカーボン電極を軸方向に移動させる機構は、以上の構造に特定しない。たとえば、カーボンロッドからなるカーボン電極の後端に、移動量を制御できる電動シリンダーを連結し、この電動シリンダーでカーボン電極を軸方向に移動することもできる。また、別のリンク機構を介して、カーボン電極を軸方向に移動することもできる。
【００２５】
カーボン電極を軸方向に移動するために、図の製造装置は、プラス電極１Ａに駆動機構１１を連結している。駆動機構１１は、カーボン電極を回転させて軸方向に移動し、あるいは電動シリンダーを軸方向に移動させてカーボン電極を軸方向に移動させる。また、リンク機構を介してカーボン電極を軸方向に移動させる。駆動機構は、カーボン電極が消耗しても、一対の電極間隔を一定に保持してアーク放電を保持するように、カーボン電極を軸方向に移動させる。駆動機構１１は、一対の電極間隔を検出し、この電極間隔が一定になるように、カーボン電極を軸方向に移動させる。駆動機構１１は、電極間隔を光学的に検出し、あるいは電気的に検出し、あるいはまた、時間を関数として検出して、一定の間隔になるようにカーボン電極を軸方向に移動させる。
【００２６】
光学的に電極間隔を検出する駆動機構は、図示しないが、電極間をビデオカメラで撮影し、ビデオカメラの信号を画像処理して電極間隔を検出する。この装置は、反応容器とケーシングに、電極間隔を検出する検出窓を開口している。この検出窓は、耐熱ガラスで閉塞している。ビデオカメラは、この検出窓から電極間を撮影する。
【００２７】
電気的に電極間隔を検出する駆動機構は、プラス電極とマイナス電極の電極間電圧と電流とから電極間隔を検出する。電極間隔が広くなると、電極間電圧が高くなって電流が減少するので、電極間電圧と電流とが一定になるように、駆動機構はカーボン電極を軸方向に移動させる。
【００２８】
さらに、カーボン電極は時間を関数として、あるいは放電電流の積分値を関数として消耗量を特定できる。したがって、駆動機構は、時間を関数としてカーボン電極の消耗を特定し、あるいは放電電流の積分値からカーボン電極の消耗量を特定して、カーボン電極を軸方向に移動することもできる。
【００２９】
アーク放電している電極間に二酸化炭素とカーボン粉末が供給される。図２の製造装置は、マイナス電極１Ｂを貫通して二酸化炭素の供給路１２を設けている。この装置は、マイナス電極１Ｂに設けた供給路１２から一対の電極間に二酸化炭素を供給する。供給された二酸化炭素は、電極間のアーク放電領域１８において、アーク放電のエネルギーでカーボン粉末及びカーボン電極と反応して一酸化炭素となる。一酸化炭素は、マイナス電極１Ｂと反応容器６との間に設けた排気隙間１５を通過し、これに連結している排気路８から排出される。
【００３０】
図３の製造装置は、マイナス電極１Ｂの周囲に二酸化炭素の流入路１３を設けており、この流入路１３から反応チャンバー２に供給する二酸化炭素でマイナス電極１Ｂを冷却する。この流入路１３は、マイナス電極１Ｂの周囲でケーシング７の金属ケース７Ａに開口して設けている。この図の装置は、マイナス電極１Ｂの周囲に流入路１３を設けて、流入路１３を通過する二酸化炭素でマイナス電極１Ｂを冷却している。ただし、プラス電極の周囲に流入路を設け、電極間に供給する二酸化炭素でプラス電極を冷却することもできる。
【００３１】
図３の装置は、反応して得られる一酸化炭素を、マイナス電極１Ｂを軸方向に貫通して設けている通路１６から排出する。したがって、これ等の図に示す装置は、マイナス電極１Ｂの通路１６から、反応させたガス、すなわち一酸化炭素を含むガスを排気する。マイナス電極１Ｂの通路１６は排気部５に連結されて、排気部５で排気される。
【００３２】
電源３は、一対の電極間でアーク放電を継続する電圧と電流を出力する。アーク放電が開始されると、電極間の電圧は非常に低くなる。この状態でアーク放電を維持できる電流を出力する。電源３の出力は、電極１の対向面積を大きくすると大きく、また電極間の間隔を広くしても大きくする。電源３は、アーク放電を開始させるまでは出力電圧は高くしてアーク放電を開始させ、アーク放電を開始した後は、電流を一定の範囲に制限してアーク放電を継続させる。アーク放電の電流は、電極１の対向面積により変化するが数百Ａ以上とする。
【００３３】
図２ないし図４の装置は、一対の電極１の間にできるアーク放電領域１８にカーボン粉末を供給する供給管１４を設けている。供給管１４は、搬送気体を介してカーボン粉末を供給する。カーボン粉末は、搬送気体に浮遊する状態で含まれる。この状態でカーボン粉末を含む搬送気体は、アーク放電領域１８に噴射して供給される。搬送気体は、二酸化炭素、あるいはアーク放電で反応しない不活性ガス、あるいは不活性ガスと二酸化炭素の混合ガスである。搬送気体を二酸化炭素とする装置は、図４に示すように、供給管１４で二酸化炭素とカーボン粉末の両方をアーク放電領域１８に供給できる。このため、図２と図３に示すように二酸化炭素を供給する供給路１２や流入路１３を設ける必要がない。図４に示すように、供給路や流入路を省略して、供給管１４から二酸化炭素とカーボン粉末の両方を供給する。
【００３４】
図２と図３の装置は、供給路１２や流入路１３から電極間に二酸化炭素を供給するので、供給管１４からは搬送気体として不活性ガスを噴射することができる。この供給管１４には、供給源１７からカーボン粉末を含む搬送気体が供給される。ただし、これ等の装置は、供給路１２や流入路１３と供給管１４の両方から二酸化炭素を噴射することもできる。
【００３５】
供給管１４は、カーボン粉末がアーク放電領域１８にある時間を長くするために、独特の機構でカーボン粉末を含む搬送気体をアーク放電領域１８に噴射する。すなわち、供給管１４は、電極間のアーク放電領域１８に外部から内部に向かい、かつ対向する方向から噴射方向が反対方向となるように、カーボン粉末を含む搬送気体を噴射する。以上の状態で搬送気体を噴射する一対の供給管１４は、図に示すように、対向する位置に配置されて、アーク放電領域１８に向かって、反対方向に搬送気体を噴射する。一対の供給管１４からアーク放電領域１８に向かって噴射されたカーボン粉末を含む搬送気体は、アーク放電領域１８の内部で衝突して減速されて、アーク放電領域１８における滞留時間が長くなる。さらに、この状態で電極間に向かって噴射されるカーボン粉末は、アーク放電の火焔幕１９を貫通してアーク放電領域１８の内部に外部から流入し、アーク放電領域１８の内部において衝突して減速されると共に方向転換され、その後、再び火焔幕１９を貫通してアーク放電領域１８の内部から外部に流出される。この状態でアーク放電領域１８を通過するカーボン粉末は、アーク放電の火焔幕１９を外から内に貫通し、また内から外に２回通過する。このように火焔幕１９を２回通過するカーボン粉末は、火焔幕１９におけるアーク放電のエネルギーでもって効率よく二酸化炭素と反応して、二酸化炭素を一酸化炭素に変換する。
【００３６】
図２ないし図４に示す装置は、一対の供給管１４を対向する位置に直線状に配置して、カーボン粉末を含む搬送気体をアーク放電領域１８に向かって反対方向に噴射している。本発明の装置と方法は、複数対の供給管を対向する位置に配置して、各々の対の供給管からアーク放電領域に搬送気体を互いに衝突するように反対方向に噴射することもできる。
【００３７】
図に示す装置は、反応容器６とケーシング７を貫通して、供給管１４を固定している。供給管１４は、反応容器６の内部に設けられた反応チャンバー２内であって、電極間のアーク放電領域１８にカーボン粉末を含む搬送気体を噴射する。供給管１４からアーク放電領域１８に噴射されたカーボン粉末は、二酸化炭素と反応して消耗される。ただ、二酸化炭素と反応しないカーボン粉末があると、一酸化炭素と一緒に排出される。排出されるカーボン粉末は、バグフィルター等のフィルターで排出ガスから分離される。
【００３８】
さらに、排気部５に排出される反応ガスは、一酸化炭素に反応しなかった二酸化炭素が含まれるている。反応ガスに含まれる二酸化炭素は、二酸化炭素を昇華させて除去する。二酸化炭素を冷却すると液化することなく−７８．５℃で昇華するので、昇華した二酸化炭素を除去して分離できる。一酸化炭素が液化する沸点は−２０５．１℃と極めて低い。このため、二酸化炭素が昇華する温度まで冷却しても液化することはない。また、発電所の排気ガス等のように、燃焼した排気ガスは二酸化炭素に窒素を含んでいる。この排気ガスの二酸化炭素を一酸化炭素にする反応ガスは、窒素を含んでいる。窒素の沸点は−１９５．８℃と一酸化炭素よりも高いので、液化させて分離できる。したがって、排気部５は、反応ガスをフィルターでろ過して清澄なガスとし、これを冷却して二酸化炭素や窒素等を除去して、高純度な一酸化炭素とする。
【００３９】
以上の装置は、以下の工程で二酸化炭素をカーボンと反応させて一酸化炭素とする。
【００４０】
プラス電極１Ａとマイナス電極１Ｂを電源３に接続し、電源３が電極間に電圧を印加してアーク放電させる。アーク放電が開始されると電極間の電圧が低下し、アーク放電領域１８においてはイオンと電子のプラズマからなる陽光柱ができて、温度が３０００〜６０００Ｋと高温になる。この状態にあるアーク放電領域１８に二酸化炭素とカーボン粉末を供給し、また電極１にカーボン電極を使用すると、アーク放電による極めて高いエネルギーでもって、供給される二酸化炭素とカーボンとが反応して一酸化炭素となる。
【００４１】
カーボン粉末は、搬送気体を介してアーク放電領域１８に供給される。供給されるカーボン粉末は、対向する位置にある供給管１４からアーク放電領域１８に向かって互いに反対方向に供給される。この状態で供給されるカーボン粉末を含む搬送気体は、アーク放電領域１８の内部で衝突して方向転換される。また、カーボン粉末はアーク放電領域１８の外部から内部に流入され、内部で方向転換された後、内部から外部に流出される。すなわち、カーボン粉末は、外部から内部に流入するときに火焔幕１９を貫通し、また内部から外部に流出するときに再び火焔幕１９を貫通する。したがって、カーボン粉末は、アーク放電で極めて高いエネルギーとなっている火焔幕１９を２回も通過する。このとき、カーボン粉末は、二酸化炭素と反応して一酸化炭素に変換される。アーク放電領域１８で発生する一酸化炭素は、外部に排出される。排出された一酸化炭素は、二酸化炭素やカーボン粉末から分離される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】従来の二酸化炭素から一酸化炭素を製造する装置の断面図である。
【図２】本発明の一実施例にかかる二酸化炭素から一酸化炭素を製造する装置の断面図である。
【図３】本発明の他の実施例にかかる二酸化炭素から一酸化炭素を製造する装置の断面図である。
【図４】本発明の他の実施例にかかる二酸化炭素から一酸化炭素を製造する装置の断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１…電極                １Ａ…プラス電極        １Ｂ…マイナス電極
２…反応チャンバー
３…電源
４…供給源
５…排気部
６…反応容器
７…ケーシング          ７Ａ…金属ケース        ７Ｂ…蓋
８…排気路
９…雄ネジ
１０…雌ネジ孔
１１…駆動機構
１２…供給路
１３…流入路
１４…供給管
１５…排気隙間
１６…通路
１７…供給源
１８…アーク放電領域
１９…火焔幕
２１…電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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