二酸化炭素から一酸化炭素を製造する方法及び装置
【課題】
ポリマー製造において一酸化炭素の占める役割は重要であり、二酸化炭素から一酸化炭素を産生できうれば画期的なことである。しかし、二酸化炭素から一酸化炭素への変換技術は多数提案されてきたが、熱収支の関係のため実用化はなされず地中埋設の方向で進んでいるのが現状である。
【解決手段】
本発明の目的は地中埋設される二酸化炭素と、炭素と放電反応から一酸化炭素二分子を産生することであり、産生した一酸化炭素は化学産業に供給することである。炭素の供給源は竹炭・木炭・石炭等であるが、将来的には炭素含有都市ゴミが有望である。電力は火力発電以外の太陽光・風力・原子力発電等であるが、昨今注目を浴びている太陽光発電が有望であり温暖化対策に寄与するものである。本発明で使用される原料としては、大気放出前の回収二酸化炭素と炭素のみで一酸化炭素が産生し、他の副産物は何等発生しないことが特徴である。
ポリマー製造において一酸化炭素の占める役割は重要であり、二酸化炭素から一酸化炭素を産生できうれば画期的なことである。しかし、二酸化炭素から一酸化炭素への変換技術は多数提案されてきたが、熱収支の関係のため実用化はなされず地中埋設の方向で進んでいるのが現状である。
【解決手段】
本発明の目的は地中埋設される二酸化炭素と、炭素と放電反応から一酸化炭素二分子を産生することであり、産生した一酸化炭素は化学産業に供給することである。炭素の供給源は竹炭・木炭・石炭等であるが、将来的には炭素含有都市ゴミが有望である。電力は火力発電以外の太陽光・風力・原子力発電等であるが、昨今注目を浴びている太陽光発電が有望であり温暖化対策に寄与するものである。本発明で使用される原料としては、大気放出前の回収二酸化炭素と炭素のみで一酸化炭素が産生し、他の副産物は何等発生しないことが特徴である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アーク放電の高温で二酸化炭素を一酸化炭素と酸素、もしくは炭素、酸素、酸素に解離させ、更にアーク放電外にて解離した炭素と酸素を再結合させ一酸化炭素に、残った酸素と供給炭素を再結合させることにより、１分子の二酸化炭素から２分子の一酸化炭素を製造する方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一酸化炭素は化学産業の主原料の一つであり、ナフサを原料として製造される手方が主流である。しかし、二酸化炭素から一酸化炭素を製造する技術は、例えば特許文献１、２、に開示されている。
【０００３】
特許文献1（昭５５−４６９７０）には二酸化炭素をキャリアガスとし、二酸化炭素中に炭素粉末を担持させアーク放電内に導き、アーク放電の高温で二酸化炭素から一酸化炭素を生成する手法が開示されている。
【０００４】
特許文献２（特開２００５−１８７２６５）には、ＣＯ含有還元ガス製造装置が開示されている。これは自己燃焼で発生する熱を使って、同時に自己燃焼で発生する二酸化炭素を一酸化炭素に還元する装置である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】昭５５−４６９７０
【特許文献２】特開２００５−１８７２６５（Ｐ２００５−１８７２６５Ａ）
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】IAEA AGENCY VINNA 1998 E.Vietzke & A.A.Haasz Chemical Erosion P155
【非特許文献２】社団法人日本化学会 化学便覧基礎編改訂５版
【非特許文献３】モノづくりの原点−科学の世界VOL.9 監修 新日本製鉄（株）顧問 奥野嘉雄
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
火力発電所等より大量発生する二酸化炭素を大気放出前に回収する方法として、
化学吸収法・アミン法、吸着法・ＰＳＡ法、膜分離法・高分子膜の３通りの分離回
収技術があるが、大規模・大型化には化学吸収法・アミン法が適しているとされる。
【０００８】
しかし、分離回収液化した二酸化炭素の処理手法は、深海への海洋投棄は深海生物へ
の多大なる影響を考慮すると困難である。現実的には廃油田等への地中埋設処理がより
現実的との方向で進んではいるが、地上への漏えい、分離回収した二酸化炭素が地中内
ガスと混合し、再利用時は回収し更に地中内ガスとの分離が必要となる。
【０００９】
従来、二酸化炭素から一酸化炭素を生成せしめる方法として、(特許文献１)昭５５−
４６９７０ 二酸化炭素から一酸化炭素を製造する方法がある。この方法は筒状電極間
に火花放電を発生させ、筒状内部から二酸化炭素及び炭素粉との混合気体を吹き出し、
火花放電のエネルギーで解離結合反応を発生させる主旨である。
特許請求の範囲の冒頭にアーク放電とある。アーク放電とは基本的に低電圧、高電流の
状態で発生する連続的な放電である。しかし、記載されている仕様書、回路図では、こ
の放電はコンデンサー放電式であり、連続的なアーク放電ではなく断続的なスパーク放
電である。
【００１０】
また(特許文献２)特開２００５−１８７２６５ ＣＯ含有還元ガス製造装置があり
大がかりな設備を必要とすることなく効率よく製造することができると記載されてい
る。(発明の効果)(０００９)に、外部から新たな熱源を加えることなく燃焼室の燃焼だ
けでとあり、(図１)の概略図ではＬＰＧなどの燃料ガスを燃焼させる燃焼バーナー、酸
素、空気あるいは酸素富化空気など助燃ガスを供給する助燃ガス供給管が接続混合燃焼
され、燃焼室からＣＯ２を含有する燃焼ガスの燃焼熱で上部のコークスを加熱し、燃焼
ガスのＣＯ２と反応してＣＯ含有還元ガスが生成されるとしている。しかし、燃焼ガス
がコークス間を上昇する過程でＣａｒｂｏｎ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ反応が部分的に発生す
ることは高炉の製銑プロセスでは既知であり＋４１２２０ｃａｌ／ｍｏｌの吸熱反応を
起こすことが(非特許文献３)にて報告されている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
＊(図１)及び(図２)に基づいての記述をする。
本発明は、密閉され周囲を冷却水が循環する金属容器（111）内に、金属容器から電
絶縁されたスリーブ（104）内を、上下可動する円柱状もしくは多角形柱状をなし両端
部に継ぎ足し用のネジと中心部に二酸化炭素が流入する貫通孔（110）を有し上下動を
する上部炭素電極（101）と、中空円筒状の炭素ケーシング（106）内に球状もしくは塊
状の炭素粒（109）を充填充満した中空円筒状の炭素ケーシング（106）を金属容器（111）に設置する構造をもつ。中空円筒状の炭素ケーシング（106）内に供給される球状もしくは塊状の形状を有する炭素粒（109）は、下部充填円筒（108）内を供給装置より供給され、下部電極の構造をもつ。
【００１２】
低電圧・高電流で発生するアーク放電の放電用電力は、外部の交直両用変圧器から電力供給され、上下可動する上部炭素電極（101）と下部充填円筒（108）を経由して炭素粒（109）に通電される。アーク放電は上部炭素電極（101）と、球状もしくは塊状炭素電極（10９）間のアーク放電部（105）に形成され、通常極性は上部炭素電極（101）が陰極、下部炭素粒電極（109）は陽極であるが、アーク放電により形成されるアーク放電部（105）のホール形状により直流・交流電流を切り替え、良好なホール形状を維持する。消耗する上部炭素電極（101）は供給装置により継ぎ足し補充され、下部炭素粒電極（109）は下部充填円筒（108）内を球状もしくは塊状炭素粒が供給装置により上昇補充される。
【００１３】
外部より供給される二酸化炭素は上部炭素電極（101）内の貫通孔（110）を経由し、上部炭素電極（101）と下部炭素粒電極（109）間のアーク放電部（105）に導かれる。アーク放電部（105）に発生したアーク放電による高温は中空円筒状の炭素ケーシング（106）により密閉保持され、球状もしくは塊状の炭素粒（109）にアーク放電部（105）からの高温が、順次下部の球状もしくは塊状の炭素粒（109）に伝搬してゆく。炭素ケーシング（106）と球状もしくは塊状の炭素粒（109）は密閉され周囲を冷却水が循環する金属容器（111）に底部が接触しているため、放電部（105）に発生したアーク放電による高温は線形状に温度降下してゆく。反応後気体は球状もしくは塊状の炭素粒（109）間を通過し、下部排出口（107）より外部に排出されてゆく。
【００１４】
本発明の装置内で発生する解離結合反応は温度に依存している。電位差のある電極間に存在する気体に持続的に発生する絶縁破壊のアーク放電により、電極間に存在する気体分子の負極・正極間が電離・イオン化が起きプラズマが発生し電流が流れる。電気伝導性のない気体中を電流が流れることにより気体は励起状態になり、高温が発生することになる。上部炭素電極（101）内の貫通孔（110）を経由した二酸化炭素はアーク放電部（105）に放出され、アーク放電により発生した高温で解離状態になる。
１．分子（ＡＢ）ＣＯ2 → （Ａ，Ｂ）ＣＯ，Ｏ ５２６．１（Ｄ／ｋJｍｏｌ−１）
２．分子（ＡＢ）ＣＯ → （Ａ，Ｂ）Ｃ，Ｏ １０７１．８（Ｄ／ｋJｍｏｌ−１）
（社団法人日本化学会 化学便覧基礎編改訂５版による。以下省略）
１式と２式はアーク放電の高熱による解離反応で吸熱反応である。しかし、２式のＣ，Ｏの解離反応はアーク放電部（105）で行われ、流入する二酸化炭素（102）でアーク放電外に押し出されたＣ，Ｏは、球状もしくは塊状の炭素粒（109）間の圧力の低い下部排出孔（107）に向かって流入し、アーク放電部（105）から離れた温度低下帯部で結合反応が起きる。解離結合に伴う熱収支は±０である。残ったＯは球状もしくは塊状炭素（109）と結合し発熱する。アーク放電部（105）の高熱と、残ったＣ，Ｏの結合による発熱は中空円筒状の炭素ケーシング（106）内に保持され球状もしくは塊状の炭素粒（109）を加熱し、下部充填筒（108）内を上昇してくる補充の球状もしくは塊状炭素粒（109）を予熱する。アーク放電部（105）で加熱された球状もしくは塊状の炭素粒（109）は３，５００Ｋ以上の温度になり、中空円筒状の炭素ケーシング（106）で温度は保持されつつ下部の球状もしくは塊状の炭素粒（109）を加熱してゆくが、底部は密閉され周囲を冷却水が循環する金属容器（111）に接しているため、中間部分に１，５００Ｋ〜１，６００Ｋの温度領域を形成する。この温度帯より上部のアーク放電部（105）までの高温度領域では二酸化炭素は分子としては存在できない。しかし、この高温度領域を上昇経過するとＣＯが解離し炭素が析出してくるため温度領域を保持する必要がある。これはアーク放電時に発生する温度がはるかに高温度であるからで、アーク放電電流を断続、もしくは電流を弱くすることで解消する。
＊(図２)Chemical Erosion IAEA AGNCY VINNA 1998 E.Vietzke & A.A.Haasz Chemical
Erosion P155 参照。以下省略
結合したＣＯとＯはアーク放電部（105）により加熱された球状もしくは塊状の炭素粒（109）間を下降してゆく過程で１，５００Ｋ〜１，６００Ｋ以上の高温度領域を経由時、残ったＯと加熱された球状もしくは塊状の炭素粒（109）の炭素と結合しＣＯになる。この結合は
２式の逆過程の発熱反応である。解離結合反応に関する熱収支は（単位略）、
１．分子（ＡＢ）ＣＯ２ → （Ａ，Ｂ）ＣＯ，Ｏ ５２６．１
２．分子（ＡＢ）ＣＯ → (Ａ，Ｂ) Ｃ，Ｏ １０７１．８
３．分子（ＡＢ）Ｃ２ → （Ａ，Ｂ）Ｃ，Ｃ ５９９．０
（５２６．１＋５９９．０）− １０７１．８ ＝ −５３．３
４．ＣＯ２ ＋ Ｃ ＝ ２ＣＯ ＋ ５３．３（Ｄ／ｋＪｍｏｌ−１）
本発明の装置内での二酸化炭素から一酸化炭素に変換時の理論消費熱量は
５３．３ｋJｍｏｌ−１になる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は１分子の二酸化炭素から２分子の一酸化炭素の１００％変換が可能であり実装置で達成できている。変換装置内に投入されるのは、二酸化炭素、炭素、電力のみで触媒等は使用しない。電力は、高電圧・高周波のパルス放電ではなく、電極間の気体の場に発生し、高温を発生し、連続的に放電されるアーク放電である。
【００１６】
＊（図１）に基づいて説明をする。
電極間にある電気伝導性のない気体に持続的に発生する絶縁破壊の一種であるアーク放電では気体中を電流が流れることになり、気体は励起状態で高温を発生する。
この高温内では二酸化炭素は分子として存在できず各元素として存在するため、本発明ではアーク放電は解離に寄与するのみで、他発明のごとくアーク放電内での再結合はしない。
【００１７】
電流は交流・直流を交互に使用する。これは下部電極アーク放電部の球状もしくは塊状炭素群にアーク放電によるホールが発生し、交流・直流によりホール形状が異なるため最適なホール形状を維持するために必要とする事を特徴とする。
【００１８】
アーク放電内の解離した高温の各元素は上部炭素電極（101）内の貫通孔（110）より放電部（105）に流入する二酸化炭素（102）でただちにアーク放電外に押し出され、アーク放電により加熱・高温状態の球状もしくは塊状の下部炭素電極（109）間に流入してゆく。本発明の結合反応は球状もしくは塊状の下部電極炭素（109）間で発生し、解離したＣとＯは一酸化炭素に結合、解離し残ったＯは球状もしくは塊状の下部電極炭素（109）と結合し一酸化炭素になる。この結合は中空円筒状炭素ケーシング（106）内で発生する。アーク放電により高温状態の球状もしくは塊状炭素（109）のアーク放電部から、中空円筒状炭素ケーシング（106）内のアーク放電部（105）より低温であるが二酸化炭素が存在を許されない一酸化炭素存在領域間で発生する。筒状炭素ケーシング（106）と球状もしくは塊状の下部炭素電極（109）の底部は、密閉され周囲を冷却水が循環する金属容器（111）に接しているため低温帯が発生するが、すでに一酸化炭素存在領域でＣとＯの結合反応が完了し無酸素状態のため二酸化炭素は再産生しない。
【００１９】
アーク放電部（105）の高熱で解離した二酸化炭素は、Ｃ，Ｏ，Ｏに解離し球状もしくは塊状炭素（109）間に流入しＣ，Ｏ → ＣＯ に結合するが解離・結合エネルギーは±０である。残ったＯ元素は球状もしくは塊状炭素（109）のＣと結合する。
Ｃ＋Ｏ → ＣＯの結合時に−１０７１．８（Ｄ／ｋｊｍｏｌ−１）の熱が発生し、中空円筒状炭素ケーシング（106）内の球状もしくは塊状炭素（109）を加熱し、下部充填筒（108）内を上昇してくる補充の球状もしくは塊状炭素（109）粒を予熱し、解離結合反応に寄与することを特徴とする。
【００２０】
解離した一分子の二酸化炭素から産生した二分子の一酸化炭素は、中空円筒状炭素ケーシング（106）内のアーク放電部（105）から下部の球状もしくは塊状炭素（109）間を経由し、中空円筒状炭素ケーシング（106）下部の排出孔（107）から外部に取り出されること、高温の一酸化炭素は上部から下部に流れることを特徴とする。
これは中空円筒状炭素ケーシング（106）内で、球状もしくは塊状炭素（109）間で産生した高温の一酸化炭素の滞留時間を長くとり、球状もしくは塊状炭素（109）を加熱すると同時に、下部充填筒（108）内を外部供給装置により上昇してくる球状もしくは塊状の補充炭素（109）を余熱することを特徴とする。
尚、密閉され周囲を冷却水が循環する金属容器（111）内を加圧することは有効である。
＊(図１)解離結合部概念図に基づいての記述であるため、(図３)解離結合装置
詳細図との名称・番号は異なる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】解離結合部概念図 本図は概念の説明図であり(図３)解離結合装置詳細図とは名称・番号が異なる。
【図２】Temperature dependence of the reaction and erosion yields of graphite exposed
【図３】解離結合装置詳細図 本図は装置詳細の説明図であり、(図１)解離結合概念図との名称・番号は異なる。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の特徴は、構造が単純であり、かつ大型化対応を前提とし、装置も実績のある機器で構成することである。操作も単純であり下記容量の装置で、１３０Ａ〜１５０Ａ電流範囲、２５Ｖ~２８Ｖ電圧範囲で、１５Ｌ〜２０Ｌ／ｍｉｎ二酸化炭素流量が２倍の一酸化炭素量に変換可能であり、操作は電極間隙を随時調節し直流交流電流は球状もしくは塊状炭素粒下部電極に生ずるホール形状により随時切り替える。
開発実証用のベンチ装置の基本容器構造は、上下分割可能で締付け用フランジ付きの鉄製
円筒容器（ＳＵＳ：以下省略）の上蓋に、コントロールラックが挿入される内部ガス漏れ対策用ガスシール付きのヘッドボスが溶接、コントロールラック駆動用のピニオンシャフト固定用のステーが溶接固定。尚、上部鉄製円筒容器外周は二重壁の水冷構造仕様ではあるが、実証程度の使用時間であれば単壁で、冷却は送風器等の空冷でも可能である。
＊上部炭素電極継ぎ足し装置図は省略。
下部鉄製円筒容器は二重壁の水冷構造が必須である。銅製パイプは下蓋の内部貫通孔にロウ付け溶接し、冷却水排水管内を経由して産生した一酸化炭素を排出する。冷却水排水管が熱交換器を兼ねている。＊下部炭素粒供給装置図は省略。
電力はＴＩＧ交直両用溶接器（５０〜２５０Ａ）を使用し、下部鉄製円筒容器が陽極、上部鉄製円筒容器を陰極とし接合面にガス漏れ対策の電気絶縁ガスケットを使用している。
一酸化炭素濃度測定機器は、ガステックＧＶ−１００Ｓ・検知管１ＨＨ、
理研計器製ガスアナライザー ＡＩ５５５Ａ Ｖｏｌ％（１００％濃度測定可能）の
二種類を使用し、１００％持続変換を達成している。
＊（図３）解離結合装置詳細図番号に基づいて装置説明をする。
１．二酸化炭素流入孔：二酸化炭素ボンベに半自動溶接器用流量計付きガスレギュレータ
を取り付け二酸化炭素流量調整後、変換装置に供給する。
２．上部炭素電極昇降用コントロールラック：２０mm径×３００mm長×８mm/1.25先端
中心部ネジ、中心に３mm径の貫通孔付き。
３．上部炭素電極昇降用ピニオン：コントロールラックと噛み合い、手動ノブ付き。
４．ガスシールヘッド：容器内部ガス漏れ防止、コントロールラック保持。
５．コントロールラック先端炭素電極接合ネジ部：炭素電極交換時、脱着可動部。
６．上部炭素電極：アーク放電により消耗時、コントロールラックより取り外し交換。
中心に３mm径の貫通孔がコントロールラック貫通孔と連結。
７．アーク放電部：上部炭素電極より噴出した二酸化炭素が、アーク放電の高温により
解離する場である。
８．下部炭素電極炭素粒：アーク放電部により解離した二酸化炭素が高温の炭素粒間を
経由する間に一酸化炭素に再結合する場であり、電極も兼ねている。
９．一酸化炭素流入孔付きグラファイト：産生した高温の一酸化炭素流入孔で等方性グラ
ファイト。
１０．中空円筒状炭素ケーシング：アーク放電の高温を保持、径１００mm×１０mm厚の
円柱状で、上蓋を有している。
１１．交流・直流両用変圧器：ＴＩＧ溶接器（５０〜２５０Ａ）、交流・直流切替使用。
１２．二次電流：５０〜２５０Ａ交流・直流切替使用にて上部・下部容器に電力供給。
１３．一次電源：単層もしくは三相交流２００Ｖ。
１４．冷却水流入孔：上下鉄製円筒を循環冷却、冷却排水は高温一酸化炭素熱交換器冷却
後、冷却水タンクに還流。
１５．電気絶縁座金：上部・下部容器締付けボルトの漏電対策座金。
１６．上部・下部容器電気絶縁ガスケット：電気絶縁性、耐熱性ガスシールガスケット。
１７．上部・下部容器フランジ締付けボルト絶縁カラー：締付けボルト胴部漏電対策絶縁
カラー。
１８、上部・下部容器フランジ締付けボルト：上部・下部容器フランジの周囲を締付け、
ガス漏れ防止。
１９．冷却水送水管：上部・下部容器冷却循環後、下部容器排水管内の熱交換器冷却後、
冷却水タンク内にドレーン。
２０．高温一酸化炭素熱交換器：炭素粒間で結合した高温の一酸化炭素を下部容器冷却水
排水管内設置にて冷却。
２１．冷却水圧送ポンプ：冷却水タンク内に設置。
２２．冷却水フィルター：冷却水圧送ポンプ保護フィルター、冷却水タンク内に設置。
２３．一酸化炭素排出孔：高温の一酸化炭素熱交換器にて１００℃以下に冷却された
一酸化炭素排出孔。
＊（図３）解離結合装置詳細図に基づいての記述であるため、（図１）の解離結合概念
図との名称・番号は異なる。球状もしくは塊状炭素粒下部充填筒補充装置は省略。
【符号の説明】
【００２３】
（図１）
１０１ 上部炭素電極
１０２ 二酸化炭素流入孔
１０３ ガスシールリング
１０４ 電気絶縁スリーブ
１０５ アーク放電部
１０６ 中空円筒状炭素ケーシング
１０７ 下部排出孔
１０８ 下部充填筒
１０９ 球状もしくは塊状炭素・下部炭素電極
１１０ 上部炭素電極貫通孔
１１１ 密閉され周囲を冷却水が循環する金属容器
（図２）
IAEA AGENCY VINNA 1998 E.Vietzke & A.A.Haasz Chemical Erosion P155
（図３）
１ 二酸化炭素流入孔
２ 上部炭素電極昇降用コントロールラック
３ 上部炭素電極昇降用ピニオン
４ ガスシールヘッド
５ コントロールラック・炭素電極接合ネジ部
６ 上部炭素電極
７ アーク放電部
８ 下部炭素電極・炭素粒
９ 一酸化炭素流入孔付きグラファイト
１０ 中空円筒状炭素ケーシング
１１ 交流・直流両用変圧器
１２ 二次電流
１３ 一次電源
１４ 冷却水流入孔
１５ 電気絶縁座金
１６ 上部・下部容器電気絶縁、耐熱性ガスシールガスケット
１７ 上部・下部容器フランジ締付けボルト絶縁カラー
１８ 上部・下部容器フランジ締付けボルト
１９ 冷却水送水管
２０ 高温一酸化炭素熱交換器
２１ 冷却水圧送ポンプ
２２ 冷却水フィルター
２３ 一酸化炭素排出孔
２４ 冷却水タンク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アーク放電の高温で二酸化炭素を一酸化炭素と酸素、もしくは炭素、酸素、酸素に解離させ、更にアーク放電外にて解離した炭素と酸素を再結合させ一酸化炭素に、残った酸素と供給炭素を再結合させることにより、１分子の二酸化炭素から２分子の一酸化炭素を製造する方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一酸化炭素は化学産業の主原料の一つであり、ナフサを原料として製造される手方が主流である。しかし、二酸化炭素から一酸化炭素を製造する技術は、例えば特許文献１、２、に開示されている。
【０００３】
特許文献1（昭５５−４６９７０）には二酸化炭素をキャリアガスとし、二酸化炭素中に炭素粉末を担持させアーク放電内に導き、アーク放電の高温で二酸化炭素から一酸化炭素を生成する手法が開示されている。
【０００４】
特許文献２（特開２００５−１８７２６５）には、ＣＯ含有還元ガス製造装置が開示されている。これは自己燃焼で発生する熱を使って、同時に自己燃焼で発生する二酸化炭素を一酸化炭素に還元する装置である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】昭５５−４６９７０
【特許文献２】特開２００５−１８７２６５（Ｐ２００５−１８７２６５Ａ）
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】IAEA AGENCY VINNA 1998 E.Vietzke & A.A.Haasz Chemical Erosion P155
【非特許文献２】社団法人日本化学会 化学便覧基礎編改訂５版
【非特許文献３】モノづくりの原点−科学の世界VOL.9 監修 新日本製鉄（株）顧問 奥野嘉雄
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
火力発電所等より大量発生する二酸化炭素を大気放出前に回収する方法として、
化学吸収法・アミン法、吸着法・ＰＳＡ法、膜分離法・高分子膜の３通りの分離回
収技術があるが、大規模・大型化には化学吸収法・アミン法が適しているとされる。
【０００８】
しかし、分離回収液化した二酸化炭素の処理手法は、深海への海洋投棄は深海生物へ
の多大なる影響を考慮すると困難である。現実的には廃油田等への地中埋設処理がより
現実的との方向で進んではいるが、地上への漏えい、分離回収した二酸化炭素が地中内
ガスと混合し、再利用時は回収し更に地中内ガスとの分離が必要となる。
【０００９】
従来、二酸化炭素から一酸化炭素を生成せしめる方法として、(特許文献１)昭５５−
４６９７０ 二酸化炭素から一酸化炭素を製造する方法がある。この方法は筒状電極間
に火花放電を発生させ、筒状内部から二酸化炭素及び炭素粉との混合気体を吹き出し、
火花放電のエネルギーで解離結合反応を発生させる主旨である。
特許請求の範囲の冒頭にアーク放電とある。アーク放電とは基本的に低電圧、高電流の
状態で発生する連続的な放電である。しかし、記載されている仕様書、回路図では、こ
の放電はコンデンサー放電式であり、連続的なアーク放電ではなく断続的なスパーク放
電である。
【００１０】
また(特許文献２)特開２００５−１８７２６５ ＣＯ含有還元ガス製造装置があり
大がかりな設備を必要とすることなく効率よく製造することができると記載されてい
る。(発明の効果)(０００９)に、外部から新たな熱源を加えることなく燃焼室の燃焼だ
けでとあり、(図１)の概略図ではＬＰＧなどの燃料ガスを燃焼させる燃焼バーナー、酸
素、空気あるいは酸素富化空気など助燃ガスを供給する助燃ガス供給管が接続混合燃焼
され、燃焼室からＣＯ２を含有する燃焼ガスの燃焼熱で上部のコークスを加熱し、燃焼
ガスのＣＯ２と反応してＣＯ含有還元ガスが生成されるとしている。しかし、燃焼ガス
がコークス間を上昇する過程でＣａｒｂｏｎ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ反応が部分的に発生す
ることは高炉の製銑プロセスでは既知であり＋４１２２０ｃａｌ／ｍｏｌの吸熱反応を
起こすことが(非特許文献３)にて報告されている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
＊(図１)及び(図２)に基づいての記述をする。
本発明は、密閉され周囲を冷却水が循環する金属容器（111）内に、金属容器から電
絶縁されたスリーブ（104）内を、上下可動する円柱状もしくは多角形柱状をなし両端
部に継ぎ足し用のネジと中心部に二酸化炭素が流入する貫通孔（110）を有し上下動を
する上部炭素電極（101）と、中空円筒状の炭素ケーシング（106）内に球状もしくは塊
状の炭素粒（109）を充填充満した中空円筒状の炭素ケーシング（106）を金属容器（111）に設置する構造をもつ。中空円筒状の炭素ケーシング（106）内に供給される球状もしくは塊状の形状を有する炭素粒（109）は、下部充填円筒（108）内を供給装置より供給され、下部電極の構造をもつ。
【００１２】
低電圧・高電流で発生するアーク放電の放電用電力は、外部の交直両用変圧器から電力供給され、上下可動する上部炭素電極（101）と下部充填円筒（108）を経由して炭素粒（109）に通電される。アーク放電は上部炭素電極（101）と、球状もしくは塊状炭素電極（10９）間のアーク放電部（105）に形成され、通常極性は上部炭素電極（101）が陰極、下部炭素粒電極（109）は陽極であるが、アーク放電により形成されるアーク放電部（105）のホール形状により直流・交流電流を切り替え、良好なホール形状を維持する。消耗する上部炭素電極（101）は供給装置により継ぎ足し補充され、下部炭素粒電極（109）は下部充填円筒（108）内を球状もしくは塊状炭素粒が供給装置により上昇補充される。
【００１３】
外部より供給される二酸化炭素は上部炭素電極（101）内の貫通孔（110）を経由し、上部炭素電極（101）と下部炭素粒電極（109）間のアーク放電部（105）に導かれる。アーク放電部（105）に発生したアーク放電による高温は中空円筒状の炭素ケーシング（106）により密閉保持され、球状もしくは塊状の炭素粒（109）にアーク放電部（105）からの高温が、順次下部の球状もしくは塊状の炭素粒（109）に伝搬してゆく。炭素ケーシング（106）と球状もしくは塊状の炭素粒（109）は密閉され周囲を冷却水が循環する金属容器（111）に底部が接触しているため、放電部（105）に発生したアーク放電による高温は線形状に温度降下してゆく。反応後気体は球状もしくは塊状の炭素粒（109）間を通過し、下部排出口（107）より外部に排出されてゆく。
【００１４】
本発明の装置内で発生する解離結合反応は温度に依存している。電位差のある電極間に存在する気体に持続的に発生する絶縁破壊のアーク放電により、電極間に存在する気体分子の負極・正極間が電離・イオン化が起きプラズマが発生し電流が流れる。電気伝導性のない気体中を電流が流れることにより気体は励起状態になり、高温が発生することになる。上部炭素電極（101）内の貫通孔（110）を経由した二酸化炭素はアーク放電部（105）に放出され、アーク放電により発生した高温で解離状態になる。
１．分子（ＡＢ）ＣＯ2 → （Ａ，Ｂ）ＣＯ，Ｏ ５２６．１（Ｄ／ｋJｍｏｌ−１）
２．分子（ＡＢ）ＣＯ → （Ａ，Ｂ）Ｃ，Ｏ １０７１．８（Ｄ／ｋJｍｏｌ−１）
（社団法人日本化学会 化学便覧基礎編改訂５版による。以下省略）
１式と２式はアーク放電の高熱による解離反応で吸熱反応である。しかし、２式のＣ，Ｏの解離反応はアーク放電部（105）で行われ、流入する二酸化炭素（102）でアーク放電外に押し出されたＣ，Ｏは、球状もしくは塊状の炭素粒（109）間の圧力の低い下部排出孔（107）に向かって流入し、アーク放電部（105）から離れた温度低下帯部で結合反応が起きる。解離結合に伴う熱収支は±０である。残ったＯは球状もしくは塊状炭素（109）と結合し発熱する。アーク放電部（105）の高熱と、残ったＣ，Ｏの結合による発熱は中空円筒状の炭素ケーシング（106）内に保持され球状もしくは塊状の炭素粒（109）を加熱し、下部充填筒（108）内を上昇してくる補充の球状もしくは塊状炭素粒（109）を予熱する。アーク放電部（105）で加熱された球状もしくは塊状の炭素粒（109）は３，５００Ｋ以上の温度になり、中空円筒状の炭素ケーシング（106）で温度は保持されつつ下部の球状もしくは塊状の炭素粒（109）を加熱してゆくが、底部は密閉され周囲を冷却水が循環する金属容器（111）に接しているため、中間部分に１，５００Ｋ〜１，６００Ｋの温度領域を形成する。この温度帯より上部のアーク放電部（105）までの高温度領域では二酸化炭素は分子としては存在できない。しかし、この高温度領域を上昇経過するとＣＯが解離し炭素が析出してくるため温度領域を保持する必要がある。これはアーク放電時に発生する温度がはるかに高温度であるからで、アーク放電電流を断続、もしくは電流を弱くすることで解消する。
＊(図２)Chemical Erosion IAEA AGNCY VINNA 1998 E.Vietzke & A.A.Haasz Chemical
Erosion P155 参照。以下省略
結合したＣＯとＯはアーク放電部（105）により加熱された球状もしくは塊状の炭素粒（109）間を下降してゆく過程で１，５００Ｋ〜１，６００Ｋ以上の高温度領域を経由時、残ったＯと加熱された球状もしくは塊状の炭素粒（109）の炭素と結合しＣＯになる。この結合は
２式の逆過程の発熱反応である。解離結合反応に関する熱収支は（単位略）、
１．分子（ＡＢ）ＣＯ２ → （Ａ，Ｂ）ＣＯ，Ｏ ５２６．１
２．分子（ＡＢ）ＣＯ → (Ａ，Ｂ) Ｃ，Ｏ １０７１．８
３．分子（ＡＢ）Ｃ２ → （Ａ，Ｂ）Ｃ，Ｃ ５９９．０
（５２６．１＋５９９．０）− １０７１．８ ＝ −５３．３
４．ＣＯ２ ＋ Ｃ ＝ ２ＣＯ ＋ ５３．３（Ｄ／ｋＪｍｏｌ−１）
本発明の装置内での二酸化炭素から一酸化炭素に変換時の理論消費熱量は
５３．３ｋJｍｏｌ−１になる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は１分子の二酸化炭素から２分子の一酸化炭素の１００％変換が可能であり実装置で達成できている。変換装置内に投入されるのは、二酸化炭素、炭素、電力のみで触媒等は使用しない。電力は、高電圧・高周波のパルス放電ではなく、電極間の気体の場に発生し、高温を発生し、連続的に放電されるアーク放電である。
【００１６】
＊（図１）に基づいて説明をする。
電極間にある電気伝導性のない気体に持続的に発生する絶縁破壊の一種であるアーク放電では気体中を電流が流れることになり、気体は励起状態で高温を発生する。
この高温内では二酸化炭素は分子として存在できず各元素として存在するため、本発明ではアーク放電は解離に寄与するのみで、他発明のごとくアーク放電内での再結合はしない。
【００１７】
電流は交流・直流を交互に使用する。これは下部電極アーク放電部の球状もしくは塊状炭素群にアーク放電によるホールが発生し、交流・直流によりホール形状が異なるため最適なホール形状を維持するために必要とする事を特徴とする。
【００１８】
アーク放電内の解離した高温の各元素は上部炭素電極（101）内の貫通孔（110）より放電部（105）に流入する二酸化炭素（102）でただちにアーク放電外に押し出され、アーク放電により加熱・高温状態の球状もしくは塊状の下部炭素電極（109）間に流入してゆく。本発明の結合反応は球状もしくは塊状の下部電極炭素（109）間で発生し、解離したＣとＯは一酸化炭素に結合、解離し残ったＯは球状もしくは塊状の下部電極炭素（109）と結合し一酸化炭素になる。この結合は中空円筒状炭素ケーシング（106）内で発生する。アーク放電により高温状態の球状もしくは塊状炭素（109）のアーク放電部から、中空円筒状炭素ケーシング（106）内のアーク放電部（105）より低温であるが二酸化炭素が存在を許されない一酸化炭素存在領域間で発生する。筒状炭素ケーシング（106）と球状もしくは塊状の下部炭素電極（109）の底部は、密閉され周囲を冷却水が循環する金属容器（111）に接しているため低温帯が発生するが、すでに一酸化炭素存在領域でＣとＯの結合反応が完了し無酸素状態のため二酸化炭素は再産生しない。
【００１９】
アーク放電部（105）の高熱で解離した二酸化炭素は、Ｃ，Ｏ，Ｏに解離し球状もしくは塊状炭素（109）間に流入しＣ，Ｏ → ＣＯ に結合するが解離・結合エネルギーは±０である。残ったＯ元素は球状もしくは塊状炭素（109）のＣと結合する。
Ｃ＋Ｏ → ＣＯの結合時に−１０７１．８（Ｄ／ｋｊｍｏｌ−１）の熱が発生し、中空円筒状炭素ケーシング（106）内の球状もしくは塊状炭素（109）を加熱し、下部充填筒（108）内を上昇してくる補充の球状もしくは塊状炭素（109）粒を予熱し、解離結合反応に寄与することを特徴とする。
【００２０】
解離した一分子の二酸化炭素から産生した二分子の一酸化炭素は、中空円筒状炭素ケーシング（106）内のアーク放電部（105）から下部の球状もしくは塊状炭素（109）間を経由し、中空円筒状炭素ケーシング（106）下部の排出孔（107）から外部に取り出されること、高温の一酸化炭素は上部から下部に流れることを特徴とする。
これは中空円筒状炭素ケーシング（106）内で、球状もしくは塊状炭素（109）間で産生した高温の一酸化炭素の滞留時間を長くとり、球状もしくは塊状炭素（109）を加熱すると同時に、下部充填筒（108）内を外部供給装置により上昇してくる球状もしくは塊状の補充炭素（109）を余熱することを特徴とする。
尚、密閉され周囲を冷却水が循環する金属容器（111）内を加圧することは有効である。
＊(図１)解離結合部概念図に基づいての記述であるため、(図３)解離結合装置
詳細図との名称・番号は異なる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】解離結合部概念図 本図は概念の説明図であり(図３)解離結合装置詳細図とは名称・番号が異なる。
【図２】Temperature dependence of the reaction and erosion yields of graphite exposed
【図３】解離結合装置詳細図 本図は装置詳細の説明図であり、(図１)解離結合概念図との名称・番号は異なる。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の特徴は、構造が単純であり、かつ大型化対応を前提とし、装置も実績のある機器で構成することである。操作も単純であり下記容量の装置で、１３０Ａ〜１５０Ａ電流範囲、２５Ｖ~２８Ｖ電圧範囲で、１５Ｌ〜２０Ｌ／ｍｉｎ二酸化炭素流量が２倍の一酸化炭素量に変換可能であり、操作は電極間隙を随時調節し直流交流電流は球状もしくは塊状炭素粒下部電極に生ずるホール形状により随時切り替える。
開発実証用のベンチ装置の基本容器構造は、上下分割可能で締付け用フランジ付きの鉄製
円筒容器（ＳＵＳ：以下省略）の上蓋に、コントロールラックが挿入される内部ガス漏れ対策用ガスシール付きのヘッドボスが溶接、コントロールラック駆動用のピニオンシャフト固定用のステーが溶接固定。尚、上部鉄製円筒容器外周は二重壁の水冷構造仕様ではあるが、実証程度の使用時間であれば単壁で、冷却は送風器等の空冷でも可能である。
＊上部炭素電極継ぎ足し装置図は省略。
下部鉄製円筒容器は二重壁の水冷構造が必須である。銅製パイプは下蓋の内部貫通孔にロウ付け溶接し、冷却水排水管内を経由して産生した一酸化炭素を排出する。冷却水排水管が熱交換器を兼ねている。＊下部炭素粒供給装置図は省略。
電力はＴＩＧ交直両用溶接器（５０〜２５０Ａ）を使用し、下部鉄製円筒容器が陽極、上部鉄製円筒容器を陰極とし接合面にガス漏れ対策の電気絶縁ガスケットを使用している。
一酸化炭素濃度測定機器は、ガステックＧＶ−１００Ｓ・検知管１ＨＨ、
理研計器製ガスアナライザー ＡＩ５５５Ａ Ｖｏｌ％（１００％濃度測定可能）の
二種類を使用し、１００％持続変換を達成している。
＊（図３）解離結合装置詳細図番号に基づいて装置説明をする。
１．二酸化炭素流入孔：二酸化炭素ボンベに半自動溶接器用流量計付きガスレギュレータ
を取り付け二酸化炭素流量調整後、変換装置に供給する。
２．上部炭素電極昇降用コントロールラック：２０mm径×３００mm長×８mm/1.25先端
中心部ネジ、中心に３mm径の貫通孔付き。
３．上部炭素電極昇降用ピニオン：コントロールラックと噛み合い、手動ノブ付き。
４．ガスシールヘッド：容器内部ガス漏れ防止、コントロールラック保持。
５．コントロールラック先端炭素電極接合ネジ部：炭素電極交換時、脱着可動部。
６．上部炭素電極：アーク放電により消耗時、コントロールラックより取り外し交換。
中心に３mm径の貫通孔がコントロールラック貫通孔と連結。
７．アーク放電部：上部炭素電極より噴出した二酸化炭素が、アーク放電の高温により
解離する場である。
８．下部炭素電極炭素粒：アーク放電部により解離した二酸化炭素が高温の炭素粒間を
経由する間に一酸化炭素に再結合する場であり、電極も兼ねている。
９．一酸化炭素流入孔付きグラファイト：産生した高温の一酸化炭素流入孔で等方性グラ
ファイト。
１０．中空円筒状炭素ケーシング：アーク放電の高温を保持、径１００mm×１０mm厚の
円柱状で、上蓋を有している。
１１．交流・直流両用変圧器：ＴＩＧ溶接器（５０〜２５０Ａ）、交流・直流切替使用。
１２．二次電流：５０〜２５０Ａ交流・直流切替使用にて上部・下部容器に電力供給。
１３．一次電源：単層もしくは三相交流２００Ｖ。
１４．冷却水流入孔：上下鉄製円筒を循環冷却、冷却排水は高温一酸化炭素熱交換器冷却
後、冷却水タンクに還流。
１５．電気絶縁座金：上部・下部容器締付けボルトの漏電対策座金。
１６．上部・下部容器電気絶縁ガスケット：電気絶縁性、耐熱性ガスシールガスケット。
１７．上部・下部容器フランジ締付けボルト絶縁カラー：締付けボルト胴部漏電対策絶縁
カラー。
１８、上部・下部容器フランジ締付けボルト：上部・下部容器フランジの周囲を締付け、
ガス漏れ防止。
１９．冷却水送水管：上部・下部容器冷却循環後、下部容器排水管内の熱交換器冷却後、
冷却水タンク内にドレーン。
２０．高温一酸化炭素熱交換器：炭素粒間で結合した高温の一酸化炭素を下部容器冷却水
排水管内設置にて冷却。
２１．冷却水圧送ポンプ：冷却水タンク内に設置。
２２．冷却水フィルター：冷却水圧送ポンプ保護フィルター、冷却水タンク内に設置。
２３．一酸化炭素排出孔：高温の一酸化炭素熱交換器にて１００℃以下に冷却された
一酸化炭素排出孔。
＊（図３）解離結合装置詳細図に基づいての記述であるため、（図１）の解離結合概念
図との名称・番号は異なる。球状もしくは塊状炭素粒下部充填筒補充装置は省略。
【符号の説明】
【００２３】
（図１）
１０１ 上部炭素電極
１０２ 二酸化炭素流入孔
１０３ ガスシールリング
１０４ 電気絶縁スリーブ
１０５ アーク放電部
１０６ 中空円筒状炭素ケーシング
１０７ 下部排出孔
１０８ 下部充填筒
１０９ 球状もしくは塊状炭素・下部炭素電極
１１０ 上部炭素電極貫通孔
１１１ 密閉され周囲を冷却水が循環する金属容器
（図２）
IAEA AGENCY VINNA 1998 E.Vietzke & A.A.Haasz Chemical Erosion P155
（図３）
１ 二酸化炭素流入孔
２ 上部炭素電極昇降用コントロールラック
３ 上部炭素電極昇降用ピニオン
４ ガスシールヘッド
５ コントロールラック・炭素電極接合ネジ部
６ 上部炭素電極
７ アーク放電部
８ 下部炭素電極・炭素粒
９ 一酸化炭素流入孔付きグラファイト
１０ 中空円筒状炭素ケーシング
１１ 交流・直流両用変圧器
１２ 二次電流
１３ 一次電源
１４ 冷却水流入孔
１５ 電気絶縁座金
１６ 上部・下部容器電気絶縁、耐熱性ガスシールガスケット
１７ 上部・下部容器フランジ締付けボルト絶縁カラー
１８ 上部・下部容器フランジ締付けボルト
１９ 冷却水送水管
２０ 高温一酸化炭素熱交換器
２１ 冷却水圧送ポンプ
２２ 冷却水フィルター
２３ 一酸化炭素排出孔
２４ 冷却水タンク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低電圧・高電流のアーク放電により二酸化炭素を解離することを特徴とする。
【請求項２】
アーク放電は解離にのみ関与し、アーク放電中で一酸化炭素は産生しない。
【請求項３】
アーク放電の電極は両極共に炭素電極を使用する。
【請求項４】
上部電極は上下可動する円柱状もしくは多角形柱状をなし、両端部に継ぎ足し用の
ネジと中心部に二酸化炭素が流入する貫通孔を有する。
【請求項５】
下部電極は球状もしくは塊状の炭素粒で構成し、下部充填円筒より供給補充され電極 として構成すると共に、ＣＯ生成時の炭素供給源となる。
【請求項６】
中空円筒状炭素ケーシングは円盤状中空天蓋を有し、内部は球状もしくは塊状の炭素 粒で満たされている。
【請求項７】
円盤状中空天蓋中心部に上部中空炭素電極が上下動し、中空円筒状炭素ケーシング内 の球状もしくは塊状の炭素粒にアーク放電する。アーク放電部に球状もしくは塊状の炭 素粒群にホール状の窪みが発生するが、直流・交流電流でホール形状が異なり最適形状
を得るため、直流・交流を随時切り替えることを特徴とする。
【請求項８】
アーク放電部のホール状窪みで解離した二酸化炭素はアーク放電系外でＣＯ，Ｏとな
り、直ちに球状もしくは塊状の炭素粒間隙から中空円筒状炭素ケーシング下部の排出孔
に向かって降下してゆく。高温の反応気体は上方から下方に向かって流れることを特徴
とする。
【請求項９】
アーク放電部ホール状窪みで解離し流入する二酸化炭素によりアーク放電系外に押し
出されたＣ，Ｏ，Ｏはアーク放電系外の低温部で直ちにＣＯを生成し、残ったＯはアー
ク放電により高温に加熱された球状もしくは塊状炭素粒の炭素と結合し、ＣＯになる。
結合反応はアーク放電系外と中空円筒状炭素ケーシング内に満たされた球状もしくは塊
状炭素粒間で結合反応することを特徴とする。
【請求項１０】
中空円筒状炭素ケーシング内の球状もしくは塊状炭素との結合反応により
−１０７１．８（Ｄ／ｋJｍｏｌ−１）の結合熱とＣＯを発生する。この熱は筒状炭素ケ
ーシング内の球状もしくは塊状炭素粒の加熱と同時に、下部充填筒内を外部供給装置に
より上昇してくる球状もしくは塊状炭素粒を予熱することを特徴とする。
【請求項１１】
上下二分割で合わせ面に電気絶縁ガスケットを介し二重壁水冷容器内の中空円筒状炭
素ケーシングの底面と、球状もしくは塊状の炭素粒は下部水冷容器に接しているため線
形状に温度降下してゆき上部と下部で温度差が生ずる。アーク放電系外低温部で生成し
たＣＯと、中空円筒状炭素ケーシング内の球状もしくは塊状の炭素粒の上部高温部の一
酸化炭素存在領域で、残ったＯと炭素粒のＣが結合してＣＯを生成して、結果として２
分子の一酸化炭素が産生する。低温下部の二酸化炭素存在領域通過時は無酸素状態のた
め二酸化炭素は再産生しない事を特徴とする。
【請求項１２】
密閉され周囲を冷却水が循環する金属容器内を加圧することを特徴とする。これは球
状もしくは塊状炭素表面の剥離を防止すると共に、アーク放電部に流入する二酸化炭素
量を増加させ変換量を多くすることを特徴とする。
【請求項１】
低電圧・高電流のアーク放電により二酸化炭素を解離することを特徴とする。
【請求項２】
アーク放電は解離にのみ関与し、アーク放電中で一酸化炭素は産生しない。
【請求項３】
アーク放電の電極は両極共に炭素電極を使用する。
【請求項４】
上部電極は上下可動する円柱状もしくは多角形柱状をなし、両端部に継ぎ足し用の
ネジと中心部に二酸化炭素が流入する貫通孔を有する。
【請求項５】
下部電極は球状もしくは塊状の炭素粒で構成し、下部充填円筒より供給補充され電極 として構成すると共に、ＣＯ生成時の炭素供給源となる。
【請求項６】
中空円筒状炭素ケーシングは円盤状中空天蓋を有し、内部は球状もしくは塊状の炭素 粒で満たされている。
【請求項７】
円盤状中空天蓋中心部に上部中空炭素電極が上下動し、中空円筒状炭素ケーシング内 の球状もしくは塊状の炭素粒にアーク放電する。アーク放電部に球状もしくは塊状の炭 素粒群にホール状の窪みが発生するが、直流・交流電流でホール形状が異なり最適形状
を得るため、直流・交流を随時切り替えることを特徴とする。
【請求項８】
アーク放電部のホール状窪みで解離した二酸化炭素はアーク放電系外でＣＯ，Ｏとな
り、直ちに球状もしくは塊状の炭素粒間隙から中空円筒状炭素ケーシング下部の排出孔
に向かって降下してゆく。高温の反応気体は上方から下方に向かって流れることを特徴
とする。
【請求項９】
アーク放電部ホール状窪みで解離し流入する二酸化炭素によりアーク放電系外に押し
出されたＣ，Ｏ，Ｏはアーク放電系外の低温部で直ちにＣＯを生成し、残ったＯはアー
ク放電により高温に加熱された球状もしくは塊状炭素粒の炭素と結合し、ＣＯになる。
結合反応はアーク放電系外と中空円筒状炭素ケーシング内に満たされた球状もしくは塊
状炭素粒間で結合反応することを特徴とする。
【請求項１０】
中空円筒状炭素ケーシング内の球状もしくは塊状炭素との結合反応により
−１０７１．８（Ｄ／ｋJｍｏｌ−１）の結合熱とＣＯを発生する。この熱は筒状炭素ケ
ーシング内の球状もしくは塊状炭素粒の加熱と同時に、下部充填筒内を外部供給装置に
より上昇してくる球状もしくは塊状炭素粒を予熱することを特徴とする。
【請求項１１】
上下二分割で合わせ面に電気絶縁ガスケットを介し二重壁水冷容器内の中空円筒状炭
素ケーシングの底面と、球状もしくは塊状の炭素粒は下部水冷容器に接しているため線
形状に温度降下してゆき上部と下部で温度差が生ずる。アーク放電系外低温部で生成し
たＣＯと、中空円筒状炭素ケーシング内の球状もしくは塊状の炭素粒の上部高温部の一
酸化炭素存在領域で、残ったＯと炭素粒のＣが結合してＣＯを生成して、結果として２
分子の一酸化炭素が産生する。低温下部の二酸化炭素存在領域通過時は無酸素状態のた
め二酸化炭素は再産生しない事を特徴とする。
【請求項１２】
密閉され周囲を冷却水が循環する金属容器内を加圧することを特徴とする。これは球
状もしくは塊状炭素表面の剥離を防止すると共に、アーク放電部に流入する二酸化炭素
量を増加させ変換量を多くすることを特徴とする。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−５１８４８（Ｐ２０１１−５１８４８Ａ）
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０３３２６（Ｐ２００９−２０３３２６）
【出願日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【出願人】（３０２００１６７５）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【出願人】（３０２００１６７５）
【Ｆターム（参考）】
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