CN102400250A - 微线圈、其制造方法及制造装置 - Google Patents
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Abstract
本发明为在朝原料气体的反应容器内的导入及自该反应容器的气体排出的构成上加以精心钻研,以提供一种于反应容器中的原料气体的流动或与触媒间的接触,得以良好地进行而加以制造而成的微线圈、其制造方法及制造装置。反应容器20,包括圆筒状容器主体20a;自此容器主体20a的左右二侧部向相互地反方向上所延伸的原料气体导入筒群20b~20d及气体排出筒群20f;以及***至容器主体20a内的圆筒状基材30。自原料气体导入筒群20b~20d被导入至容器主体20a内的原料气体于预定高温下与承载在基材30上的触媒相反应而热分解,使微线圈自基材30成长。
Description
技术领域
本发明涉及一种微线圈、其制造方法及制造装置。
背景技术
现有技术中,就这种制造装置而言,存在下列专利文献1中所记载的线圈状碳纤维的制造装置的方案。此制造装置,具有为使线圈状碳纤维成长所需要的圆管状的反应容器。
此外,于该反应容器中,设有流入口、一对的注入口及流出口。上述流入口,以突出的方式形成在反应容器的中央上部周面上,该流入口用于使碳化氢气体或一氧化碳气体等原料气体流入至反应容器内。上述一对的注入口突出地形成在反应容器的二端部的上部周面上,该一对的注入口用于使密封气体注入至反应容器内。此外,上述流出口呈与上述流入口相对应地被以突出的方式形成在反应容器的中央下部周面上,该流出口用于使流入至反应容器内的原料气体,或者使被注入至反应容器内的密封气体流出。
换言之,在反应容器中,上述流入口及一对的注入口被设为自其上部朝上方垂直地延伸,而分别实现其功能,此外,上述流出口被设为自其下部朝下方垂直地延伸,而实现其功能。
在于像这样所构成的制造装置中,将反应容器利用加热器而加热至预定温度的状态下中,当将原料气体自上述流入口供给时,该原料气体于反应容器内朝向下方地流入,而在反应容器内被热分解。于是,以像这样所热分解的原料气体为基础,在反应容器内,气相成长碳纤维从涂布有金属触媒并收纳于该反应容器的基材上边卷绕成线圈状边成长。
<现有技术文献>
<专利文献1>特开平11-081051号公报
发明内容
<发明所欲解决的课题>
如上所述,上述制造装置的流入口自反应容器的上部朝其上方垂直地被延伸。这意味着采用了上述结构的制造装置是将原料气体,于反应容器内自其上方朝向下方强制地导入的方式。
从而,这种制造装置中,源于流入口相对于如上所述的反应容器的设置结构,限制了反应容器内的原料气体的对流等流动或其与金属触媒间的接触。结果,反应容器内中,充分的热分解反应或触媒反应并不易发生,且造成所谓的线圈的产量或纯度亦非常地低的缺点。
此外,上述制造装置中,流入口是自反应容器的上部朝其上方垂直地被延伸,此外,流出口是自反应容器的下部朝其下方垂直地被延伸。从而,上述制造装置中,不易将多个该反应容器在上下方向上层叠,其结果,造成无法高效率地大量制造线圈状碳纤维的缺点。
此处,本发明为了解决以上所述事项,于朝原料气体的反应容器内的导入及自该反应容器的气体排出的构成上加以精心钻研,以提供一种于反应容器中的原料气体的流动或其与触媒间的接触得以良好地进行而加以制造而成的微线圈、其制造方法及制造装置为目的。
<解决课题的手段>
为解决上述课题,本发明所涉及的微线圈,根据本发明第1项技术方案的记载,本发明的微线圈由下述反应容器制得,该反应容器包括,筒状容器主体(20a);以及于该容器主体内沿着其轴向被***的基材(30),该基材与容器主体的内周面相对并承载触媒,并且,在该反应容器(20)中,将在热分解时生成气体状碳物种的原料气体,自容器主体的横向上两相向壁部的一方,导入至该容器主体内的同时,自上述横向上两相向壁部的另一方,将容器主体内的气体排出;所述微线圈是如下形成的,在该容器主体中,将自其横向上两相向壁部的上述一方导入的上述原料气体,在一预定高温下利用触媒加以热分解而在基材上生成气体状碳物种,所述微线圈据上述气体状碳物种自该基材成长而成。
据此,于反应容器中,自容器主体的横向上两相向壁部的一方,导入至该容器主体内的原料气体,于容器主体内中,在横向上圆滑且良好地流动,而得以将其与基材的触媒间的反应变得良好。从而,将容器主体以上述预定高温进行保持,将导入至容器主体内的原料气体,利用上述触媒加以热分解,而得以使气体状碳物种良好地生成在基材上。其结果,微线圈是依据该气体状碳物种,自基材成长,从而能够良好地、高效率获得微线圈。
此外,本发明所涉及微线圈的制造方法,根据本发明第2项技术方案的记载,首先准备具有下述结构的反应容器,该反应容器包括,筒状容器主体(20a);以及于该容器主体内沿着其轴向被***的基材(30),该基材与容器主体的内周面相对并承载触媒,并且,在该反应容器(20)中,将在热分解时生成气体状碳物种的原料气体,自容器主体的横向上两相向壁部的一方,导入至该容器主体内的同时,自上述横向上两相向壁部的另一方,将容器主体内的气体排出;该方法还包括如下步骤,
将容器主体加热至预定高温而保持的加热工序(S2);以及于容器主体中,自其横向上两相向壁部的上述一方,导入上述原料气体的原料气体导入工序(S5);于该原料气体导入工序中,将容器主体保持于上述预定高温的状态下,将导入至容器主体内的上述原料气体,利用上述触媒加以热分解,而使其气体状碳物种生成于基材上,依据此气体状碳物种,自基材使微线圈成长加以制造。
据此,于反应容器中,原料气体是自容器主体的横向上两相向壁部的一方,被导入至该容器主体内,因此像这样被导入至该容器主体内的原料气体,于容器主体内,在横向上,圆滑地且良好地流动,而得以将其与基材的触媒间的反应变得良好。
从而,于将容器主体保持在上述预定高温的状态下,将导入至容器主体内的原料气体,利用触媒而热分解,使气体状碳物种而得以良好地生成于基材上。其结果,依据此气体状碳物种,微线圈自基材的成长、制造能够获得良好地高效率地完成。
此外,本发明所涉及微线圈的制造方法,根据本发明第3项技术方案的记载,首先准备具有下述结构的反应容器,该反应容器包括,筒状容器主体(20a);以及于该容器主体内沿着其轴向被***的基材(30),该基材与容器主体的内周面相对并承载触媒,并且,在该反应容器(20)中,将在热分解时生成气体状碳物种的原料气体,自容器主体的上下方向上相向壁部的下方相向壁部,导入至该容器主体内的同时,自上述上下方向上相向壁部的上方相向壁部,将容器主体内的气体排出;该方法还包括如下步骤,
将该容器主体加热至预定高温而保持的加热工序(S2);以及于该容器主体中,自其上述上下方向相向壁部,导入上述原料气体的原料气体导入工序(S5);于该原料气体导入工序中,将容器主体保持于上述预定高温的状态下,将导入至容器主体内的上述原料气体,利用上述触媒加以热分解,而使其气体状碳物种生成于基材上,依据此气体状碳物种,自基材使微线圈成长加以制造。
据此,于反应容器中,原料气体是在容器主体内自其下方被导入,因此像这样被导入至该容器主体内的原料气体,于容器主体内,朝上方圆滑地且良好地流动,而得以与基材的触媒间的反应变得良好。其结果,得以达到与第2项技术方案实质上相同的作用效果。
此外,根据本发明第4技术方案的记载,于技术方案第2项或第3项的记载所界定的微线圈的制造方法中,基材具有沿筒状容器主体轴向被***于其内并于外周面上承载上述触媒而成的筒状基体(31),在上述原料气体导入工序中,将筒状容器主体保持于上述预定高温的状态下,将导入至筒状容主体内的上述原料气体,利用上述触媒使其热分解,并使气体状碳物种生成于筒状基体的外周面上,依据此气体状碳物种,自筒状基体的外周面使微线圈成长加以制造。
如此一来,基材具有沿筒状容器主体轴向被***于其内并于外周面上承载上述触媒而成的筒状基体,因此微线圈成为是自筒状基体的外周面成长。其结果,微线圈得以更进一步大量地高效率制造而成。
此外,根据本发明第5技术方案的记载,于技术方案第2项或第3项的记载所界定的微线圈的制造方法中,上述原料气体为由乙炔气体、氢气体及硫化氢气体所组成的混合气体,其特征在于,在上述加热工序中,将上述预定高温设为600(℃)~900(℃)的范围内的温度,将容器主体加热至此高温而保持。
此外,根据本发明第6技术方案的记载,于技术方案第4项的记载所界定的微线圈的制造方法中,上述原料气体为由乙炔气体、氢气体及硫化氢气体所组成的混合气体,其特征在于,在上述加热工序中,将上述预定高温设为600(℃)~900(℃)的范围内的温度,将容器主体加热至此高温而保持。
如以上所述,根据请求项5或请求项6的记载所界定的发明,原料气体为由乙炔气体、氢气体及硫化氢气体所组成的混合气体,并无含有像氮气体或噻吩等有害的成分。从而,通过原料气体的与触媒间的反应,而得以热分解可良好地完成,因此微线圈的成长可得以更进一步良好地完成。其结果,将技术方案第2项、第3项或第4技术方案的记载的作用效果得以更进一步提升。
此外,本发明所涉及微线圈的制造装置,根据本发明第7技术方案的记载,包括,壳体(10、10a、10b)、反应容器(20)、基材(30)以及加热控制手段(50、60、70),反应容器具有,在壳体的轴向上被***其内的筒状容器主体(20a);自此容器主体的横向上两相向壁部的一方,朝外方向延伸,将热分解时生成气体状碳物种的原料气体自原料气体供给源导入至容器主体内的至少一根的原料气体导入筒(23、24、25);以及自容器主体的上述横向上两相向壁部的另一方,于与上述至少一根的原料气体导入筒为反方向上,朝外方延伸,而将容器主体内的气体排出的至少一根的气体排出筒(28);基材,沿容器主体的轴向***其中,并与容器主体的内周面相对,并承载触媒;加热控制手段,为了将容器主体保持于预定高温而加以加热控制;在将容器主体保持于上述预定高温的状态下,将容器主体内的上述原料气体,利用上述触媒加以热分解,并使气体状碳物种生成于基材上,依据此气体状碳物种,自基材使微线圈成长加以制造。
据此,至少一根的原料气体导入筒,是自容器主体的横向上两相向壁部的一方被延伸,至少一根的气体排出筒,则是自容器主体的横向上两相向壁部的另一方,与上述至少一根的原料气体导入筒为反方向上被延伸着。
由于这个理由,像这样被导入至该容器主体内的原料气体,于容器主体内中,朝沿着基材的横向,圆滑且良好地流动,而得以将其与该基材的触媒间的反应变得良好。从而,将容器主体保持在上述预定高温的状态下,将导入至容器主体内的上述原料气体,利用上述触媒加以热分解,而得以使气体状碳物种良好地生成在基材上。其结果,依据此气体状碳物种,微线圈的自基材的成长、制造能够良好地高效率地完成。
此外,本发明所涉及微线圈的制造装置,根据本发明第8技术方案的记载,包括,壳体(10、10a、10b);反应容器(20);基材(30);以及加热控制手段(50、60、70),反应容器,具有于壳体内在轴向上被***的筒状容器主体(20a);自此容器主体的上下方向两相向壁部中的下方相向壁部,朝下方延伸,将热分解时生成气体状碳物种的原料气体自原料气体供给源导入至容器主体内的至少一根的原料气体导入筒(23、24、25);以及自容器主体的上述上下方向两相向壁部中的上方相向壁部,在与上述至少一根的原料气体导入筒为反方向上,朝上方延伸,而将容器主体内的气体排出的至少一根的气体排出筒(28);基材,沿容器主体的轴向***其中,并与容器主体的内周面相对,并承载触媒;加热控制手段,为了将容器主体保持于预定高温而加以加热控制;在将容器主体保持于上述预定高温的状态下,将容器主体内的上述原料气体,利用上述触媒加以热分解,并使气体状碳物种生成于基材上,依据此气体状碳物种,自基材使微线圈成长加以制造。
据此,至少一根的原料气体导入筒,是自容器主体朝下方延伸,至少一根的气体排出筒,则是自容器主体朝上方延伸。
由于这个理由,像这样被导入至该容器主体内的原料气体,于容器主体内中,朝沿着基材的上方,圆滑且良好地流动,而得以将其与该基材的触媒间的反应变得良好。从而,将容器主体保持在上述预定高温的状态下,将导入至容器主体内的上述原料气体,利用上述触媒加以热分解,而得以使气体状碳物种良好地生成在基材上。其结果,依据此气体状碳物种,自基材的微线圈的成长制造能够获得良好地高效率。
此外,根据本发明第9技术方案的记载,于技术方案第7项或第8项的记载所界定的微线圈的制造装置中,其特征在于,基材为沿筒状容器主体轴向被***于其内并于外周面上承载上述触媒而成的筒状基体(31)。
因此,导入至筒状容器主体内的原料气体,沿着筒状基体的外周面而流动,其与触媒相反应,而利用热分解能够自筒状基体使微线圈成长。从而,微线圈的成长领域,成为横跨筒状基体的外周面的范围,其结果,使微线圈更进一步大量地高效率地成长而得。
此外,根据本发明第10技术方案的记载,于技术方案第9项的记载所界定的微线圈的制造装置中,其特征在于,筒状基材包括,筒状基体(31);以及触媒层(32),将镍金属于其表面上施予部分氧化及部分硫化后,以2(μm)~6(μm)的范围内的厚度,涂布于筒状基体的外周面上,由此作为上述触媒使之承载在筒状基体的上述外周面上而成。
像这要通过形成触媒层,因而原料气体的与触媒间的反应,由热分解可更进一步良好地获得。其结果,将第9技术方案的记载的作用效果得以更进一步提升。
此外,根据本发明第11技术方案的记载,于技术方案第9项的记载所界定的微线圈的制造装置中,其特征在于,上述至少一根的原料气体导入筒为多根原料气体导入筒,该多根原料气体导入筒,自与筒状基材中的轴向长度的1/3以上的长度相对应的部位,在该筒状基材的轴向上,以原料气体导入筒的内径的20倍以内的间隔相间隔而延伸出来,筒状基材的外周面与原料气体导入筒的内端开口部间的径向上相向的间隔被设定为5(mm)~50(mm)的范围内的值。此外,根据本发明第12技术方案的记载,于技术方案第10项的记载所界定的微线圈的制造装置中,其特征在于,上述至少一根的原料气体导入筒为多根原料气体导入筒,该些多根原料气体导入筒,自与筒状基材中的轴向长度的1/3以上的长度相对应的部位,在该筒状基材的轴向上,以原料气体导入筒的内径的20倍以内的间隔相间隔而延伸出来,筒状基材的外周面与原料气体导入筒的内端开口部间的径向上相向的间隔被设定为5(mm)~50(mm)的范围内的值。
如以上所述,根据技术方案第11项或第12技术方案的记载,容器主体内的原料气体的与筒状基材的触媒间的反应变的较为良好,其结果,将技术方案第9项或第10项所记载的作用效果得以更进一步提升。
此外,上述各手段的括号内的符号,表示后述的实施形态中所记载的具体的手段间的对应关系。
附图说明
图1表示将本发明所涉及微线圈的制造装置的第一实施形态中的装置主体,载置至设置面上的状态下的俯视图;
图2表示上述第一实施形态中的加热电路的方块图;
图3表示上述第一实施形态中的装置主体,载置至设置面上的状态下的右侧侧视图;
图4表示上述第一实施形态中的装置主体,载置至设置面上的状态下的左侧侧视图;
图5上述第一实施形态中的装置主体的第4图中,沿5-5线的横截面立体图;
图6上述第一实施形态中的反应容器与加热器同时表示的立体图;
图7上述第一实施形态中的反应容器的横截面立体图;
图8表示上述第一实施形态中的装置主体,于使微线圈在圆筒状基材的外周面上成长的状态中的横截面图;
图9上述第一实施形态中的微线圈的制造工序图;
图10将于上述第一实施形态中所制造的微线圈,利用电子显微镜的放大照片的示意图;
图11将于上述第一实施形态中所制造的微线圈所包括的析出物,利用电子显微镜的放大照片的示意图;
图12将于上述第一实施形态中所获得的其它析出物,利用电子显微镜的放大照片的示意图;
图13表示本发明所涉及微线圈的制造装置的第三实施形态的主要部分的横截面立体图;以及
图14表示上述第三实施形态中的加热电路的方块图。
【附图标记说明】
5:截面
10:壳体;
10a:矩形筒体;
10b:角柱状电绝缘性填充部材;
11:上壁;
12:下壁;
13:左壁;
14:右壁;
15:贯通穴部;
20:反应容器;
20a:容器主体;
20b、20c、20d:原料气体导入筒群;
20e:密封气体注入筒群;
20f:气体排出筒群;
21:前端部;
22:后端部;
23、24、25:原料气体导入筒;
23a、24a、25a、28a:基端开孔部;
23b、24b、25b、28b:连结管;
26:半圆筒部;
26a:左侧半圆筒部;
26b:右侧半圆筒部;
27:密封气体注入筒;
28:气体排出筒;
30:圆筒状基材;
31:筒状基体;
32:圆筒状触媒层;
33:侧脚;
40:端盖;
41:圆板状壁部;
42:环状壁部;
42a:O形环;
50:加热电路;
51:发热线部材;
51a、51b:并列线部;
51c:连结线部;
60:温度传感器;
70:温度控制电路;
B:装置主体;
Ba:层叠装置主体;
E:加热电路;
L:基台的水平面;
PS:交流电源;
SW:开闭开关;以及
S1~S7:工序步骤。
具体实施方式
以下,将本发明的各实施形态结合图加以说明。
(第一实施形态)
第1图及第2图,表示将本发明以适用于微线圈的制造装置而成的第一实施形态,此制造装置由装置主体B(参照第1图);加热电路E(参照第2图)所构成。本第一实施形态中,上述微线圈为由碳物种所成长的微线圈,亦称为微碳线圈。这源于微线圈的线圈径为μm级。
此外,上述第1图中,图示左侧及右侧,是分别与装置主体B的后侧及前侧相对应,图标上侧及图标下侧,则是分别与装置主体B的左侧及右侧相对应。此外,上述第1图中,纸面的前侧及内侧,则是分别与装置主体B的上侧及下侧相对应。
装置主体B如第1图所示,具有壳体10、反应容器20、圆筒状基材30以及前后二侧端盖40。壳体10具有横截面矩形筒体10a;以及角柱状电绝缘性填充部材10b(参照第5图)。
筒体10a如第5图所示,为以横截面コ字状的上壁11、横截面コ字状的下壁12、左壁13及右壁14所组成的矩形筒状,以不锈钢所形成。此处,上壁11于其左右二缘部中,朝向下方折曲为L字状,而于左右二壁13、14的各上缘部上,自外侧能够装卸地装设着。此外,下壁12于其左右二缘部中,朝向上方折曲为L字状,而于左右二壁13、14的各下缘部上,自外侧能够装卸地装设着。
角柱状电绝缘性填充部材10b利用石棉等柔软性电绝缘材料而形成为角柱状,此填充部材10b呈同轴地收纳于筒体10a内。由此,该填充部材10b如后所述,担任着将容器主体20a自筒体10a边保持电性绝缘,边呈同轴地支持于该筒体10a内的角色。此外,于该装置主体B的设置中,壳体10通常于筒体10a的下壁12中,被载置在基台的水平面L上(参照第1图、第3图或第4图)。
反应容器20如第1图、第3图~第7图中任一图所示,具有圆筒状容器主体20a、三组的原料气体导入筒群20b~20d、密封气体注入筒群20e以及气体排出筒群20f。
容器主体20a以透明的石英形成为圆筒状,此容器主体20a呈同轴地插通于电绝缘性填充部材10b的贯通穴部15内。此处,贯通穴部15呈同轴地形成于电绝缘性填充部材10b内。由此,容器主体20a于其轴向前后二端部21、22中,自筒体10a的轴向二端开口部及电绝缘性填充部材10b的轴向二端开口部起,在相互地反方向上延伸的同时,如上所述,通过填充部材10b自筒体10a边被保持电性绝缘,边呈同轴地被支持于该筒体10a内。
本第一实施形态中,就容器主体20a的形成材料而言,采用透明的石英,是因为透明的石英可抑制除触媒活性、对硫化氢的耐蚀性、直线状碳纤维或固形碳膜亦或碳粉等微线圈生成反应以外的副反应,以及容易将容器主体20a的内部自外部透视。
此外,容器主体20a的内径,从原料气体(于后述)的对流等的流动或混合、与金属触媒间的接触、排气气体的效率性排出等点考虑,设定为30(mm)~300(mm)的范围的值较为适宜,再者,设定为100(mm)~150(mm)的范围内的值更为适宜。本第一实施形态则是将容器主体20a的内径设定为100(mm)。
此外,容器主体20a的全长设定为600(mm)~2500(mm)的范围内的值较为适宜,再者,设定为1000(mm)~1800(mm)的范围的值更为适宜。本第一实施形态则是将容器主体20a的全长设定为1500(mm)。
三组的原料气体导入筒群20b~20d因为起到将来自原料气体供给源(未图示)的原料气体(于后述)导入至容器主体20a内的作用,所以该三组的原料气体导入筒群20b~20d如第3图、第5图、第6图及第7图中任一图所示,自容器主体20a的左侧半圆筒部26a,透过壳体10的左壁13而朝左方延伸。
此处,就上述原料气体而言,除触媒气体及氢气体以外,可举出加以热分解而容易地生成气体状碳物种的乙炔、甲烷、丙烷等碳化氢气体或一氧化碳气体为例。该些原料气体中,乙炔最为适宜。此乃因为乙炔是于反应温度下容易地热分解,而与金属触媒相反应,使金属触媒粒的各结晶面上的触媒活性的各向异性可高效率地显现。此处,在本第一实施形态中,乙炔气体与氢气、作为触媒气体的硫化氢气体一起,作为上述原料气体而被采用。
此外,就上述触媒气体而言,为包括周期表的第15族及第16族的气体,可举出包括硫磺、噻吩、甲硫醇、硫化氢等硫磺原子的化合物气体、亦或包括磷、三氯化磷等等磷原子的化合物气体为例。上述触媒气体中,由使用的简便性与将微线圈以高产量与高产率获得的观点来看,硫化氢气体最为适宜。
而且,本第一实施形态为,以硫化氢气体作为上述触媒气体,并如上所述,作为原料气体的其中之一而被采用。此外,为上述触媒气体的硫化氢气体的反应氛围中的浓度,为0.01(容量%)~0.5的范围内的浓度,再者,0.05(容量%)~0.2(容量%)范围内的浓度则更为适宜。因此,本第一实施形态,将朝硫化氢气体的容器主体20a内的供给浓度,设定为0.05(容量%)~0.2(容量%)范围内的浓度。
硫化氢气体的浓度为0.01(容量%)未满,亦或超过0.5(容量%)而变高时,几乎都无法获得使微线圈成长的浓度。此外,因为硫化氢气体的流量较少,所以使用了1(容量%)~2(容量%)的范围内的值的氢均衡气体。
此外,三组的原料气体导入筒群20b~20d,原料气体导入筒群20b至原料气体导入筒群20d依次从容器主体20a的左侧半圆筒部26a的上侧部位、中侧部位及下侧部位延伸出来。
此外,于左侧半圆筒部26a的上侧部位、中侧部位及下侧部位中,上述中侧部位,是与容器主体20a的左侧半圆筒部26a的上下方向中央部位相当。随之,上述上侧部位,是与上述中侧部位和左侧半圆筒部26a的上缘部位间的中央部位相当,另一方面,上述下侧部位,则与上述中侧部位和左侧半圆筒部26a的下缘部位间的中央部位相当。
从而,左侧半圆筒部26a,是于上述中侧部位中,定位于与容器主体20a的壳体10的下壁12相平行的截面(平行截面)内,而于上述上侧部位中,则相对于容器主体20a的上述平行截面,以该容器主体20a的中心为基准,定位于朝上方45°倾斜的截面(上方倾斜截面)内,此外,于上述下侧部位中,则相对于容器主体20a的上述平行截面,以该容器主体20a的中心为基准,定位于朝下方45°倾斜的截面(下方倾斜截面)内。
原料气体导入筒群20b由多根(例如,十六根)的原料气体导入筒23所组成,且该多根的原料气体导入筒23于其各基端开孔部23a上,在容器主体20a的左侧半圆筒部26a的上述上侧部位的前后方向上,间隔相等间隔由焊接而被接合,并连通于容器主体20a的内部。此外,该些多根的原料气体导入筒23自其各基端开孔部23a,通过壳体10的左壁13的上侧部位而朝左方延伸。
原料气体导入筒群20c具有多根(例如,十六根)的原料气体导入筒24,该多根的原料气体导入筒24于其各基端开孔部24a上,在容器主体20a的左侧半圆筒部26a的上述中侧部位的前后方向上,间隔上述相等间隔由焊接而被接合,并连通于容器主体20a的内部。此外,该些多根的原料气体导入筒24自其各基端开孔部24a,通过壳体10的左壁13的中侧部位而朝左方延伸。
原料气体导入筒群20d具有多根(例如,十六根)的原料气体导入筒25,该多根的原料气体导入筒25于其各基端开孔部25a上,在容器主体20a的左侧半圆筒部26a的上述下侧部位的前后方向上,间隔上述相等间隔由焊接而被接合,并连通于容器主体20a的内部。此外,该多根的原料气体导入筒25自其各基端部,通过壳体10的左壁13的下侧部位而朝左方延伸。
此外,自原料气体导入筒群20b至原料气体导入筒群20d,各对应的原料气体导入筒23、24及25,相互地对应上下方向,定位于容器主体20a的相同的前后方向位置上。
本第一实施形态中,为了将原料气体的流量或流速保持在预定范围内,三组的原料气体导入筒群20b~20d的各原料气体导入筒的内径设定为3(mm)~50(mm)的范围的值较为适宜,再者,设定为6(mm)~30(mm)的范围的值更为适宜。
本第一实施形态,将原料气体导入筒群20b~20d的各原料气体导入筒的内径设定为9(mm)。此外,原料气体导入筒群20b、20b及20d的各别导入筒中,相互地邻接的各二原料气体导入筒的中心间隔设定为75(mm)。
密封气体注入筒群20e用于从密封气体供给源(未图示),将密封气体(于后述)注入至容器主体20a内,该密封气体注入筒群20e,如第1图或第3图所示,从容器主体20a的左侧半圆筒部26a的上述中侧部位,透过壳体10的左壁13而朝左方延伸。本第一实施形态中,作为上述密封气体,可举出氮、氩、氦等化学上惰性气体或氢气体为例。之所以导入密封气体,是因为这可防止自外部被混入至容器主体20a内的氧气体以及被导入至该容器主体20a内的氮气体等对反应过程造成不必要的或有害的影响。本第一实施形态则是以氢气体当作密封气体而被采用。
该密封气体注入筒群20e,例如,由二根的密封气体注入筒27所组成,该二根的密封气体注入筒27于其基端开孔部上,在容器主体20a的左侧半圆筒部26a的上述中侧部位,利用焊接等而被接合在原料气体导入筒群20b的前后二侧上,并连通于容器主体20a的内部。此外,各密封气体注入筒27自其基端开孔部通过壳体10的左壁13的上述中侧部位而朝左方延伸。
气体排出筒群20f用于将容器主体20a内的气体排出至该容器主体20a的外部,该气体排出筒群20f如第1图、第4图或第6图所示,自容器主体20a的右侧半圆筒部26b透过壳体10的右壁14而朝右方延伸。
该气体排出筒群20f,例如,由五根的气体排出筒28所组成,各气体排出筒28于其基端开孔部28a上,以其前后方向间隔相等间隔,利用焊接等而被接合在容器主体20a的右侧半圆筒部26b的中央部位上,并连通于容器主体20a的内部。此处,右侧半圆筒部26b的中侧部位透过容器主体20a的前后方向轴,与左侧半圆筒部26a的中侧部位相对。此外,各气体排出筒28自其基端开孔部28a通过壳体10的右壁14的中侧部位(与左侧半圆筒部26a的中侧部位相对应)而朝右方延伸。此外,各气体排出筒28的内径,虽然于气体排出筒而言为相同,但各该气体排出筒28的内径的总和,设定为为了确保与全原料气体导入筒23~25的各截面积的总和相当的截面积,此乃为了圆滑地进行容器主体20a内的气体的排出。
本第一实施形态中,定位于容器主体20a的最前端侧上的气体排出筒28的基端开孔部28a,自定位于容器主体20a的最前端侧上的原料气体导入筒24朝后侧,与第三根的原料气体导入筒24的基端开孔部24a相对,此外,定位于容器主体20a的最后端侧上的气体排出筒28的基端开孔部28a,自定位于容器主体20a的最后端侧上的原料气体导入筒24朝前侧,与第三根的原料气体导入筒24的基端开孔部24a相对。
圆筒状基材30用于使多数的微线圈成长,此圆筒状基材30如后述,在容器主体20a内,呈与该容器主体同轴地被收纳。此外,圆筒状基材30于其外周面上与容器主体20a的三组的原料气体导入筒群20b~20d的各原料气体导入筒的基端开孔部相对。
该圆筒状基材30如第1图、第4图或第6图所示,由圆筒状基体31;圆筒状触媒层32;以及前后二侧脚33所构成。圆筒状基体31以透明的石英而形成为圆筒状,该圆筒状基体31的外周面上被施予喷沙处理。
圆筒状触媒层32为将金属触媒的粉末横跨基体31的外周面,例如,使用刷毛加以涂布以形成为圆筒状。此处,在圆筒状基体31的外周面上,如上所述,因为施予喷沙处理,所以金属触媒的粉末良好地被承载于基体31的外周面。这意味着,圆筒状基材30是在圆筒状基体31的外周面上,以触媒层32而将金属触媒的粉末呈圆筒状地承载。
此处,作为上述金属触媒,可举出自镍、铁、钛或钨等过渡金属的单体或合金之外,从过渡金属的氧化物、碳化物、硫化物、氮化物、磷化物、碳氧化物或碳硫化物等选择至少一种的化合物为例。
此外,上述金属触媒的粉末的平均粒径为,50(nm)~5(μm)的范围内的粒径。就上述金属触媒而言,更为适宜的是可举出,镍、钛、钨等金属、合金、氧气间的固溶体、氧化物、碳化物、氮化物、硫化物、磷化物、碳氧化物或碳硫化物为例。其中也可从金属触媒的各结晶面中的触媒活性的各向异性及成本的点考虑,镍与氧的固溶体当作上述金属触媒,最为适宜。
对此更详细说明的话,现有技术中,作为金属触媒,使用了于Ni、Fe、Nb、NiO、Au中,其中一种金属。将Ni、Fe、Nb等纯粹的金属作为触媒使用的场合,除规则的卷绕的纯粹的微线圈以外,亦会可析出相当大量的卷绕的碳纤维或直线状的碳纤维,仅可得到线圈纯度较低的制品。此外,使用NiO触媒的场合,线圈产量或线圈纯度则非常地低。
为了从气体状碳物种将气相成长的碳纤维呈线圈状地卷绕,触媒的中心部分为单结晶,在各结晶面上的触媒活性上具有差异,换言之,具有各向异性是必要条件。
例如,Ni的场合,各向异性可考虑是通过存在于Ni单结晶表面上的Ni-C-S-O系的四元为疑液相(液晶相)的组成比的相异所造成。此为,例如,Ni(100)、Ni(110)及Ni(111)的结晶面上,则起因于各结晶面中与原料气体中的C、S及O间的反应性或吸附能力相异。Ni氧化物为NiO的场合,这种的效果较小,从而,成为线圈的比例非常地低。
为了使镍触媒的触媒活性的各向异性充分显现,预先将其表面进行部分氧化及部分硫化处理为必要条件。经此处理,之后导入乙炔而进行反应之际,非常高效率地显现各向异性,微线圈是高效率地成长。不进行部分氧化处理及硫化处理,当直接导入乙炔进行反应时,充分的各向异性亦不会显现,从而,微线圈的线圈产率及线圈纯度亦显着地降低。
由于这个理由,本第一实施形态采用镍与氧间的固溶体作为上述金属触媒。具体而言,将镍的粉末,于其表面中进行部分氧化及部分硫化处理后,作为与氧间的固溶体,变成2(μm)~5(μm)的范围内的厚度,以涂布于基体31上而成为触媒层32。
此外,本第一实施形态中,基体31具有30(mm)~250(mm)的范围内的外径。但是,沿着三组的原料气体导入筒群20b~20d的各原料气体导入筒的基端开孔部的开孔面(容器主体20a的内周面),与圆筒状基材30的外周面(触媒层32的外周面)间的基体31的径向的预定相向间隔设定为1(mm)~80(mm)的范围内的值,基体31的外径因而得以被选定。此外,该预定相向间隔,较为适宜是设定为10(mm)~50(mm)的范围内,再者,最为适宜的是设定为15(mm)~30(mm)的范围内,基体31的外径因而得以被选定。
随着上述预定相向间隔是超过30(mm)而增大,规则的卷绕的微线圈的比例将减少,线圈径则逐渐变大而变成不规则,且大大地弯曲的微线圈的比例逐渐增加。当上述预定相向间隔变成1(mm)未满,或超过100(mm)而增大时,完全得不到微线圈,仅直线状碳纤维或碳粉末得以被析出。本第一实施形态中,沿着三组的原料气体导入筒群20b~20d的各原料气体导入筒的基端开孔部的开孔面,与圆筒状基材30的外周面间的基体31的径向的预定相向间隔,设定为25(mm),此时,基体31的外径设定为60(mm)。
前后二侧脚33如第1图、第4图或第6图中所示,当同时为相同的二股形状下,自触媒层32的轴向二端下部,朝下方能够装卸地延伸。这意味着,前后二侧脚33是于其各二股形状下,就座在容器主体20a的内周面的前后方向二侧下部上,将基体31呈同轴地支持在容器主体20a内。
前後二侧端盖40各别以圆板状壁部41;以及自此圆板状壁部41的外周部延伸的环状壁部42,利用透明的石英,而被形成为コ字状的纵截面。
而且,前后二侧端盖40中的前侧端盖40于其环状壁部42中,通过前侧耐热性O形环42a,气密地能够装卸地嵌装在容器主体20a的轴向前端部21上。此外,后侧端盖40则于其环状壁部42中,通过后侧耐热性O形环42a,气密地能够装卸地嵌装在容器主体20a的轴向后端部22上。此外,前侧耐热性O形环42a是在前侧端盖40的环状壁部42的轴向中间部位上,收纳在由其内面侧所形成的环状沟部内,后侧耐热性O形环42a,是在后侧端盖40的环状壁部42的轴向中间部位上,收纳在由其内面侧所形成的环状沟部内。
加热电路E如第2图所示,具有加热器50;温度传感器60;以及温度控制电路70。因为加热器50由多个发热线部材51所组成的,所以该多个发热线部材51,以分别相互地并列的二并列线部51a、51b;以及连结此二并列线部51a、51b的连结线部51c,而成为U字状,由折曲预定长度的镍铬合金线而得以形成。
像这样所构成的多个发热线部材51如第6图所示,沿着容器主体20a的外周面,在其外周面上间隔相等角度下被配设着,该多个发热线部材51配置成,将每个发热线部的连结部51c定位于容器主体20a的后侧上,同时,使二并列线部51a、51b沿着容器主体20a的前后方向上延设地被配设着。因此,加热器50通过其多个发热线部材51横跨容器主体20a的几乎整体地分散、定位而被设置。
而且,在像这样被配设的加热器50中,多个发热线部材51在各并列线部51a的连接端部上,相互地被连接的同时,在各并列线部51b的连接端部上,相互地被连接。因此,加热器50利用各发热线部材51的发热,将容器主体20a自其外周面的几乎全体加热。
温度传感器60由高温检测型热电对所组成,此温度传感器60由如第1图或第5图所示,被支持在圆筒状基材30的中空部内中央部上。此处,该中空部内中央部为圆筒状基材30的中空部的前后方向中央部,且为径向中央部。由此,该温度传感器60将圆筒状基材30的中空部内中央部中的温度当作容器主体20a的温度加以检测。
温度控制电路70由变换电路所组成,此温度控制电路70从交流电源PS经由开闭开关SW,而将200(V)的交流电压供给,并依据温度传感器60的检测温度,将加热器50在各发热线部材51得以发热地驱动控制。此处,此驱动控制依据温度传感器60的检测温度,将容器主体20a保持在预定高温。这意味着,将容器主体20a的内部保持在上述预定高温。
此处,上述预定高温从微线圈的产量及产率的观点来看,设定为600(℃)~950(℃)的范围内温度较为适宜,此外,此处范围中设定为700(℃)~800(℃)的范围内的温度更为适宜。此处,在本第一实施形态中,上述预定高温设定为750(℃)的温度。此外,上述预定高温为未满600(℃)或超过950(℃)的场合下,微线圈几乎没有成长。
如以上所构成的本第一实施形态中,微线圈由该制造装置,而如下所述得以被气相制造。此外,此处气相制造过程中,温度传感器60将在圆筒状基材30的中空部内中央部中的温度,当作容器主体20a的温度加以检测。
而且,首先,如第9图的制造工序所示,进行氮气体供给工序S1的处理。此处氮气体供给工序S1中,将自氮气体供给源(未图示)的氮气体,在1000(毫升/分)的流量下,通过原料气体导入筒群20b的全部原料气体导入筒,而供给至反应容器20的容器主体20a内。
随之,供给至容器主体20a内的氮气体流动在该容器主体20a内,并自气体排出筒群20f被排出以将此容器主体20a内的氧气等气体挤出。由此,包括容器主体20a的反应容器20的内部的脱气处理及脱氧处理得以被完成。
此外,与上述氮气体供给工序S1的处理相配合,或于该氮气体供给工序S1的处理之后,在加热工序S2中,容器主体20a的加热处理将被完成。此加热处理为,温度控制电路70在开闭开关SW的关闭状态下,自交流电源PS被施加交流电压,而成为作动状态,依据于温度传感器60的现时点中的检测温度,将加热器50发热地加以驱动控制。
随之,各发热线部材51利用发热,而使容器主体20a的温度上升至上述预定高温,加热该容器主体20a。此外,容器主体20a的温度到达上述预定高温750(℃)后,即便该容器主体20a的温度变动,温度控制电路70依据之后的温度传感器60的检测温度,而将容器主体20a的温度保持在上述预定高温750(℃),以控制加热器50。由此,容器主体20a的内部被保持在上述预定高温750(℃)。
像这样处理完加热工序S2后,在氮气体供给停止工序S3中,停止自上述氮气体供给源朝容器主体20a内的氮气体的供给。
然后,在接下来的密封气体注入工序S4中,将为密封气体的氢气体,在1000(毫升/分)下,通过密封气体注入筒群20e的各密封气体注入筒27而注入至容器主体20a内。随之,首先供给至容器主体20a内的供给完成的氮气体,通过利用朝容器主体20a内注入密封气体,而自气体排出筒群20f的各排出筒28被排出。
由于这个理由,容器主体20a的内部亦包括圆筒状基材30的内部,变成仅为密封气体的氢气体的氛围。这样,在容器主体20a的内部中,亦包括圆筒状基材30的内部,得以防止多余的或有害的影响被施予至反应***。
从而,如后所述,在原料气体导入工序S5中,即便将原料气体导入至容器主体20a内,也不会招致氮气混入原料气体的的情形。其结果,可防止氮气体阻碍原料气体中所包含的乙炔的热分解反应的所谓的势态的发生,以防患未然,而得以预先防止微线圈的线圈产量及线圈纯度(于后述)的降低。
当如上述而密封气体注入工序S4的处理终了时,在接下来的原料气体导入工序S5中,自上述原料气体供给源被供给的原料气体,亦即,将乙炔气体、氢气体及硫化氢气体的混合气体,通过三组的原料气体导入筒群20b~20d的各原料气体导入筒,而在容器主体20a内自其左侧导入。
在现阶段下,容器主体20a的内部是与圆筒状基材30的外周面及其内部同时地,被保持在上述预定高温。这意味着,触媒层32的外周面也保持在上述预定高温。
在这种状态中,当如上述,原料气体被导入至容器主体20a内时,开始该原料气体与触媒层32的金属触媒间的反应。即,原料气体导入工序S5为反应工序。此外,本第一实施形态中,将此反应工序中的反应时间设为2小时。
此处,对于一根原料气体导入筒,上述原料气体以60(毫升/分)的乙炔气体、265(毫升/分)的氢气体及0.06(毫升/分)的硫化氢气体所构成。
从而,对于每一根导入筒,上述原料气体供给源内的原料气体形成为60(毫升/分)的乙炔气体、265(毫升/分)的氢气体及0.06(毫升/分)的硫化氢气体的混合气体,事先均一地被混合的气体。
此处,将该原料气体的组成如上所述地作为乙炔气体、氢气体及硫化氢气体的根据如下所述。
现有技术中,原料气体作为由乙炔气体、氢气体、氮气体、噻吩气体及硫化氢气体所组成的混合气体,同时且连续地被导入至容器主体20a内,并使其与触媒间反应。
但是,如上所述,氮气体不仅将乙炔的热分解显着地抑制,还会引起有害的副反应,而阻碍规则的卷绕的微线圈的成长,使线圈产量及线圈纯度降低。此外,噻吩对规则的卷绕的微线圈的成长有害,也是成为使线圈产量及线圈纯度降低的主要原因。
此处,在本第一实施形态中,将原料气体如上所述地作为利用了乙炔气体、氢气体及硫化氢气的混合气体。此外,该原料气体如后所述,利用加热而被热分解时,气体状碳物种是自圆筒状基材30的外周面被生成。
通过三组的原料气体导入筒群20b~20d的各原料气体导入筒,而当将导入至容器主体20a内的原料气体的流量以气体的线速度表示时,为了使微线圈的产量及产率提升,该气体的线速度在室温及1个大气压的条件下,设定为100(cm/min)~3000(cm/min)的范围内的值较为适宜。此外,该气体的线速度,设定为200(cm/min)~2000(cm/min)的范围内的值更为适宜,再者,设定为500(cm/min)~1500(cm/min)的范围内的值特别适宜。
此处,在本第一实施形态中,该气体的线速度,设定为500(cm/min)~1500(cm/min)的范围内的值。再者,上述气体的线速度与原料气体导入筒的基端开孔部和的此的处基端开孔部与圆筒状基材30外周面的相向部位间的间隔(上述预定相向间隔)密切相关。由于这个理由,上述气体的线速度,例如,只要为500(cm/min)~800(cm/min)的范围内的值,上述预定相向间隔设定为10(mm)~20(mm)的范围内的值较为适宜。
如上所述,当原料气体与触媒层32的金属触媒间,开始反应时,在三组的原料气体导入筒群20b~20d的各原料气体导入筒的基端开孔部与圆筒状基材30的基体31的圆筒状外周面的相向表面部位上,微线圈在具有原料气体导入筒的内径的二倍~三十倍的范围内的径长的圆形内密集地成长。
由于这个理由,在三组的原料气体导入筒群20b~20d的各原料气体导入筒中,各二邻接导入筒间的间隔设定为原料气体导入筒的内径的二倍~三十倍的范围的值较为适宜,这是为了使各微线圈相互地不干涉,且无间隙地使其成长在圆筒状基材30的外周面上。再者,上述间隔设定为原料气体导入筒的内径的五倍~二十倍的范围的更为适宜。
此处,在本第一实施形态中,上述的各二邻接原料气体导入筒间的间隔设定为原料气体导入筒的内径(9(mm))的五倍~二十倍的范围内的值(75(mm))。
由此,各微线圈在相对于三组的原料气体导入筒群20b~20d的各原料气体导入筒的基端开孔部的圆筒状基材30上,几乎不会相互地重迭,以几乎均一的厚度而得以成长(参照第8图)。这意味着,多数的微线圈是成长在圆筒状基材30上而被制造。
当进行上述而终止原料气体导入工序S5的处理时,于接下来的原料气体供给及加热的各停止工序S6中,停止自上述原料气体源向容器主体20a内供给原料气体,与此同时,通过温度控制电路70,对于加热器50的控制将被停止。具体而言,开闭开关SW被打开。这样,原料气体与触媒层32的金属触媒间的反应将终了。
然后,于取出圆筒状基材的工序S7中,伴随着如上所述的加热器50的控制的停止,当容器主体20a内的温度下降至200(℃)为止时,将装置主体B的前后二侧端盖40自容器主体20a的二端部卸除后,将圆筒状基材30自容器主体20a的内部取出。接着,回收成长在圆筒状基材30上的微线圈。
如以上所说明,根据本第一实施形态,在反应容器20中,三组的原料气体导入筒群20b~20d自容器主体20a的左侧半圆筒部26a,朝左方延伸的同时,气体排出筒群20f自容器主体20a的右侧半圆筒部26b,朝右方延伸。此外,在***至容器主体20a内而成的圆筒状基材30中,为了析出微线圈,触媒层32是将镍触媒的表面部分氧化·硫化处理,并将之涂布在圆筒状基体31的外周面上而被形成的。
以此种构成为基础,将容器主体20a加热至上述预定高温750(℃)而保持的状态下,通过将乙炔气体、氢气体及硫化氢气体混合成的原料气体同时且连续地导入至容器主体20a内,进而于圆筒状基材30的外周面上,如上所述,使微线圈成长。
将像这样成长的微线圈,依据上述而回收的结果是,此回收的微线圈的线圈产量为60(g)。此外,以乙炔为基础的微线圈的线圈产率为80(%)。这意味着,微线圈是在高纯度下,一次高效率、多量地得以被制造。此外,当经上述而被制造的微线圈可被利用在电磁波吸收材、微波发热材、微传感器、微机械组件、治愈材、化妆品、镇痛材、癌治疗药、食品添加材等。
顺带一提,根据于本第一实施形态中所获得的析出物的电子显微镜(SEM)照片,如第10图所示,利用成长的析出物,是由100(%)的微线圈(微碳线圈)所构成的,此微线圈的线圈径几乎全部是以3(μm)~5(μm)的范围内规则的卷绕。此外,于各个微线圈中,因为其各邻接线圈部间的差距几乎没有,所以各个该微线圈为电磁性微小的螺线形状。
换言之,于上述的析出物中,以一定的线圈径,加以规则的卷绕而成螺线形状的微线圈的比率,亦即,线圈纯度为100(%)。
此外,根据本第一实施形态中所述的制造装置,于反应容器20中的三组的原料气体导入筒群20b~20d的各原料气体导入筒;以及气体排出筒群20f的各气体排出筒,从容器主体20a的左右二半圆筒部26a、26b沿相互相反地方向延伸出来,且与基台的水平面L成相平行地呈水平状地自壳体10延伸。
从而,因为原料气体通过各原料气体导入筒而在容器主体20a内,沿着基台的水平面L被导入,所以像这样被导入至容器主体20a内的原料气体,于容器主体20a中,沿着圆筒状基材30的外周面,在左右方向上,圆滑且良好地流动,而将与圆筒状基材30的圆筒状触媒层32的触媒间的反应,未被加以任何限制,可良好地完成。此外,因为容器主体20a内的气体是通过各排出筒28而沿着基台的水平面L被排出,所以气体的排出得以顺畅地完成。
其结果,与原料气体的触媒间充分的热分解反应或触媒反应是于容器主体20a内发生,微线圈的产量或纯度变得非常地高。
此外,如上所述,各原料气体导入筒及各气体排出筒,因为是与基台的水平面L变成相平行地呈水平状地自壳体10延伸,所以将于本第一实施形态中所述的装置主体B准备多个,在其各壳体10中,当层叠于上方时,该些多个装置主体B,与三组的原料气体导入筒群20b~20d及气体排出筒群20f间并不会引起干涉,而可容易地层叠。
如上所述,与装置主体B的层叠数成比例,能够使微线圈的线圈产量及线圈产率增大,乃为当然事项,在工厂等内,这些多个装置主体B使其所需设置面积减少,而可以提高工厂等内的利用效率。
其次,将于本第一实施形态中的装置主体B当作实施例1-1,为与此实施例1-1相对比,准备实施例1-2及各比较例1-1~1-7。此外,实施例1-2及各比较例1-1~1-7的加热电路与于本第一实施形态中的加热电路E相同。
(实施例1-2)
此处实施例1-2的装置主体中,作为圆筒状基材30的触媒层32,采用由镍所构成的触媒层,为将其表面进行部分氧化的镍触媒层。该实施例1-2的装置主体的其它构成与称为实施例1的装置主体B相同。
使用像这样的实施例1-2,于微线圈的制造时,在本第一实施形态中所述的制造工序中,以进行原料气体导入工序S5的处理为首,通过三组的原料气体导入筒群20b~20d的各原料气体导入筒,于五分钟内仅将硫化氢导入至容器主体20a内,而于加热工序S2的处理下,保持在750(℃)的容器主体20a内,于上述镍触媒层的表面施予部分硫化处理后,在原料气体导入工序S5中,通过上述各原料气体导入筒而将乙炔导入至容器主体20a内,进行与上述镍触媒层间的反应。其它的工序与本第一实施形态所述的制造的工序相同。
根据此实施例1-2,微线圈的线圈产量为58(g),该微线圈的线圈产率为78(%),此外,该微线圈的线圈纯度为100(%)。据此,即便是本实施例1-2,也可得知与实施例1-1产生实质上相同的制造结果。
此外,即便此处实施例1-2中也与实施例1-1相同地,在反应容器20中的三组的原料气体导入筒群20b~20d;以及气体排出筒群20f,是于容器主体20a的左右二侧半圆筒部26a、26b沿相反的方向上,与基台的水平面L变成相平行地呈水平状地自壳体10延伸。
从而,将实施例1-2的装置主体准备多个,当将这些多个装置主体于其各壳体10在上方层叠时,各原料气体导入筒群20b~20d及气体排出筒群20f间并不会引起干涉,而可容易地层叠。据此,即便于实施例1-2中,与装置主体的层叠数成比例,而能够使微线圈的线圈产量及线圈产率增大。
(比较例1-1)
此比较例1-1的装置主体,则是除了将沿着三组的原料气体导入筒群20b~20d的各原料气体导入筒的基端开孔部的开孔面与圆筒状基材30的外周面间的基体31的径向的预定相向间隔,设为60(mm)以外,该比较例1-1的装置主体的其它构成与实施例1-1相同。
以该比较例1-1的装置主体,依照本第一实施形态中的制造工序,以与实施例1-1的微线圈的制造方法相同地制造微线圈。根据所获得的析出物的电子显微镜(SEM)照片,除如第10图中所例示的3(μm)~5(μm)的范围内的线圈径,且规则卷绕的微线圈之外,还大量观察到不规则卷绕的微线圈,或10(μm)以上的线圈径及具有较大而被毁掉的线圈形状的微线圈。此外,少量的直线状碳纤维亦被观察。
从而,根据此比较例1-1,微线圈的线圈产量或线圈纯度与实施例1-1相比较可谓较低。
(比较例1-2)
此处比较例1-2的装置主体,除了将沿着三组的原料气体导入筒群20b~20d的各原料气体导入筒的基端开孔部的开孔面与圆筒状基材30的外周面间的基体31的径向的预定相向间隔,设为80(mm)以外,该比较例1-2的装置主体的其它构成与实施例1-1中所谓的装置主体B相同。
使用该比较例1-2的装置主体,依照本第一实施形态中的制造工序,制造与实施例1制造的微线圈相同的微线圈。据此所获得的析出物的电子显微镜(SEM)照片,如第12图中所例示,大部分的线圈为非常地不规则地卷绕之物或较大且不规则地卷绕之物,该析出物中,亦含有直线状的碳纤维。从而,微线圈无法被观察。
(比较例1-3)
在此比较例1-3的装置主体中,以圆筒状基材30的触媒层32来说,由镍构成触媒层,采用将其表面部分氧化,具有0.5(μm)的平均厚度的镍触媒层。该比较例1-3的装置主体的其它构成与实施例1-1中所谓的装置主体B相同。
根据此比较例1-3,微线圈的线圈产量非常地少,未超过5(g)。此外,该比较例1-3的析出物的大部分为直线状的碳纤维。
(比较例1-4)
在此比较例1-4的装置主体中,以圆筒状基材30的触媒层32来说,由镍构成触媒层,采用将其表面部分氧化,具有15(μm)的平均厚度的镍触媒层。该比较例1-4的装置主体的其它构成与实施例1-1中所谓的装置主体B相同。
使用这种比较例1-4所制造的微线圈,当适用至于本第一实施形态中所述的制造工序时,原料气体导入工序S5中的反应开始的同时,容器主体20a内的温度急遽地上升,经1分钟过后,圆筒状基材30的外周面(触媒层的表面)的温度是上升到850℃以上,从圆筒状基材30的外周面远离10(mm)位置的温度,最高是上升到820(℃)为止。
此外,在圆筒状基材30的外周面上,坚固的碳层为析出为1.5(mm)~3(mm)的范围内的厚度。此处析出物中,微线圈的线圈产率未超过10(g)。此外,在该析出物中,规则的卷绕的线圈非常少,几乎是非常地不规则地卷绕的线圈或仅较大卷绕之物或直线状的碳纤维。
(比较例1-5)
在此比较例1-5的装置主体中,以圆筒状基材30的触媒层32来说,采用由完全未含有氧的纯粹的镍粉末所构成的触媒层。该比较例1-5的装置主体的其它构成与实施例1-1中所谓的装置主体B相同。
使用这种比较例1-5所制造的微线圈,当适用至于本第一实施形态中所述的制造工序时,微线圈的线圈产量未超过15(g),此外,该微线圈的线圈纯度亦为30(%)~35(%)的范围内的值较低。
(比较例1-6)
在此比较例1-6的装置主体中,以圆筒状基材30的触媒层32来说,采用由氧化镍所构成的触媒层。该比较例1-6的装置主体的其它构成与实施例1-1中所谓的装置主体B相同。
使用这种比较例1-6所制造的微线圈,当适用至于本第一实施形态中所述的制造工序时,微线圈的线圈产量未超过10(g),此外,该微线圈的线圈纯度亦为10(%)~20(%)的范围内的值较低。
(比较例1-7)
此比较例1-7的装置主体与实施例1的装置主体B相同。使用这种比较例1-7而依照本第一实施形态中所述的制造工序,当制造微线圈时,对于每一根导入筒,上述原料气体除包括50(毫升/分)的乙炔气体、200(毫升/分)的氢气体及0.06(毫升/分)的硫化氢气体以外,将200(毫升/分)的氮气体同时地连续导入至容器主体内。其它则与实施例1-1相同地制造。
根据此比较例1-7,微线圈的线圈产量非常地少,未超过12(g),此外,该微线圈的线圈纯度未超过25(%)。
顺带一提,对于微线圈的制造,以公知的制造方法或制造装置所获得的析出物,为规则地一定的线圈径与以线圈间距所卷绕的电磁性螺线状的良好质量的微线圈之外,多数含有大多为不规则地卷绕的线圈、线圈径非常地大的线圈、仅较大卷绕的碳纤维或直线状的碳纤维,全析出物的螺线状的良好质量的微线圈的比例(以下,略称为“线圈纯度”)为5(%)~25(%)的范围内较低。这种线圈纯度较低事项,将会对微波电磁波吸收特性等大多的特性,造成非常地不好影响。从而,工业上,微线圈的线圈纯度被要求须为80(%)以上。
从此点来看,使用实施例1-1及实施例1-2的装置主体,所制造的微线圈的线圈纯度为100(%),因此可谓充分。
(第二实施形态)
其次,当针对本发明所涉及的微线圈的制造装置的第二实施形态进行说明时,此第二实施形态如下。即,在上述第一实施形态中所述的制造装置的装置主体B中,反应容器20是与壳体相关连的,而此第二实施形态在这一点上与上述第一实施形态相异。其具体构成如下。
亦即,于上述第一实施形态中所述的三组的原料气体导入筒群20b~20d及密封气体注入筒群20e,为自反应容器20的容器主体20a的下侧半圆筒部位,朝下方延伸,另一方面,上述第一实施形态中所述的气体排出筒群20f,为自容器主体20a的上侧半圆筒部位,朝上方延伸。
具体而言,本第二实施形态中与上述第一实施形态所述的反应容器20(参照第6图)是被回转90°,成为使三组的原料气体导入筒群20b~20d及密封气体注入筒群20e定位至容器主体20a的下侧,并使气体排出筒群20f定位至容器主体20a的上侧所构成的结构。
随之,各多根的原料气体导入筒23、24及25分别为自容器主体20a的下侧半圆筒部的左侧部位、中侧部位(下端部位)及右侧部位,朝下方延伸,同时,二密封气体注入筒27自容器主体20a的下侧半圆筒部的中侧部位,朝下方延伸。此外,各气体排出筒28,自容器主体20a的上侧半圆筒部的中侧部位(上端部位),朝下方延伸。其它构成与上述第一实施形态相同。
像这样所构成的第二实施形态中,微线圈依照于上述第一实施形态中所述的制造工序,被气相成长制造。此制造工序中的原料气体导入工序S5中,自上述原料气体供给源所供给的原料气体,通过三组的原料气体导入筒群20b~20d的各原料气体导入筒,而在容器主体20a内自其下侧被导入。此外,容器主体20a内的气体的排出为自容器主体20a的内部,通过各气体排出筒28,朝上方被排出。此外,其它的制造工序的处理与上述第一实施形态相同。
关于经过这种的制造工序所制造的微线圈,线圈产量为65(g),线圈产率为88(%),此外,线圈纯度为100(%)。
据此,本第二实施形态可获得与上述第一实施形态中所述的制造装置的制造1实质上相同的制造结果。
但是,本第二实施形与上述第一实施形态的不同点在于,采用使各原料气体导入筒23~25从容器主体20朝下方延伸,并使各气体排出筒28朝容器主体20a的上方延伸的构成。
从而,原料气体是通过各原料气体导入筒,因为在容器主体20a内,朝向上方被导入,所以在容器主体20a内中,沿着圆筒状基材30的外周面,向上方圆滑地且良好地流动,原料气体与圆筒状基材30的圆筒状触媒层32的触媒间的反应,可无任何限制并良好地得以完成。此外,因为容器主体20a内的气体是通过各排出筒28而向上方排出,所以气体的排出得以圆滑地被完成。
其结果,原料气体与触媒间的充分的热分解反应或触媒反应是在容器主体20a内引起,微线圈的产量或纯度变得非常地高。
此外,如上所述,因为各原料气体导入筒是自容器主体20a朝上方延伸的,同时,各气体排出筒自容器主体20a朝下方延伸,所以即便准备多个本第二实施形态的装置主体,这些装置主体的层叠因各原料气体导入筒及各气体排出筒而被妨碍,从而变得不可能。由于这个理由,不能期待如层叠上述第一实施形态的装置那样而增加微线圈的线圈产量及线圈产率。本实施形态的其它的作用效果与上述第一实施形态相同。
顺带一提,将本第二实施形态中的装置主体作为实施例2-1,为与此实施例2-1相对比,准备了比较例2-2及2-3。
(比较例2-2)
此比较例2-2的装置主体,则是在实施例2-1的装置主体的反
应容器中,与该反应容器相异,采用使各原料气体导入筒自容器主体的上部,朝向上方而延伸,使各气体排出筒自容器主体的下部,朝向下方而延伸的构成,将原料气体自各原料气体导入筒在容器主体内朝向上方而导入,将此容器主体内的气体自各气体排出筒朝上方而排出。该比较例2-2的装置主体的其它构成,则与实施例2-1相同。
根据此比较例2-2,关于微线圈,线圈产量为15(g),线圈纯度为20(%)~30(%)的范围内。从而,该比较例2-2在微线圈的线圈产量及线圈纯度中,与实施例1-1、1-2及2-1的任何一实施例相比较,可得知相当低。
而且,即便准备多个比较例2-2的装置主体,这些装置主体的层叠因各原料气体导入筒及各气体排出筒而变得不可能,这与实施例2-1的层叠的场合相同。从而变得不可能。由于这个理由,不能期待如层叠上述第一实施形态的装置那样而增加微线圈的线圈产量及线圈产率。
(比较例2-3)
此比较例2-3的装置主体是与比较例2-2的装置主体相同。使用像这样的比较例2-3而依照上述第一实施形态中所述的制造工序,当制造微线圈,对于一根原料气体导入筒,上述原料气体包括50(毫升/分)的乙炔气体、200(毫升/分)的氢气体及0.06(毫升/分)的硫化氢气体以外,同时地连续将200(毫升/分)的氮气体及0.20(毫升/分)的噻吩气体导入至容器主体内。其它则与比较例2-2相同地制造。
根据此比较例2-3,关于微线圈,其线圈产量非常地少,未超过15(g),此外,其线圈纯度亦较20(%)为低。
(第三实施形态)
第13图及第14图,表示本发明所涉及微线圈的制造装置的第三实施形态。在此第三实施形态中,如第13图所示,取代于上述第一实施形态中所述的制造装置的装置主体B而采用层叠装置主体Ba。
层叠装置主体Ba层叠多个(例如,三个)上述第一实施形态中所述的制造装置的装置主体B而被构成。三个装置主体B中,下侧装置主体B的壳体10的下壁12被载置在基台的水平面L(第1图参照)上。
此外,三个装置主体B中,中侧装置主体B的壳体10的下壁12,被载置在下侧装置主体B的壳体10的上壁11上,上侧装置主体B的壳体10的下壁12被载置在中侧装置主体B的壳体10的上壁11上。
本第三实施形态则是,在三个装置主体B的各别的反应容器20的原料气体导入筒群20b~20d中,构成原料气体导入筒群20b的各原料气体导入筒23,以连结管23b而相互地被连结;构成原料气体导入筒群20c的各原料气体导入筒24,以连结管24b而相互地被连结;此外,构成原料气体导入筒群20d的各原料气体导入筒25,以连结管25b而相互地被连结。
由此,来自上述原料气体供给源的原料气体,通过连结管25b及三组的原料气体导入筒群20b~20d的各原料气体导入筒,而被导入至容器主体20a内。
此外,构成三个装置主体B的各别的反应容器20的气体排出筒群20f的各气体排出筒28,以连结管28b而相互地被连结。由此,各容器主体20a内的气体通过各对应的各气体排出筒28及连结管28b而被排出。在层叠装置主体Ba中的各装置主体B的其它构成,则与上述第一实施形态相同。
本第三实施形态中的加热电路,如第14图所示,在每层的叠装置主体Ba的装置主体B采用上述第一实施形态中所述的加热电路E。此处,各加热电路E的温度控制电路70同时通过开闭开关SW而被连接在交流电源PS上。
从而,每层叠装置主体Ba的装置主体B,在其温度控制电路70中,加热电路E通过开闭开关SW而被供给来自交流电源PS的交流电压,依据对应的温度传感器60的检测输出,驱动对应的加热器50,而将对应的容器主体20a的温度保持在上述预定高温地加以控制。其它的构成与上述第一实施形态相同。
在这样构成的本第三实施形态中,微线圈依照上述第一实施形态中所述的制造工序而被气相成长制造。此外,此处制造过程中,各装置主体B的温度传感器60将对应装置主体B的圆筒状基材30的中空部内中央部中的温度,作为对应装置主体B的容器主体20a的温度加以检测。
而且,与上述第一实施形态相同,配合在第9图的制造工序中所示的氮气体供给工序S1的处理,或该氮气体供给工序S1的处理后,在加热工序S2中,各装置主体B的容器主体20a的加热处理将被完成。此加热处理为各对应的温度控制电路70于开闭开关SW的关闭状态下,施加自交流电源PS的交流电压而成为作动状态,依据在各对应的温度传感器60的现时点中的检测温度,发热各对应的加热器50而加以控制。
随之,各加热电路E的加热器50使对应的容器主体20a的温度上升至上述预定高温750(℃),以加热该对应的容器主体20a而保持在上述预定高温。
此外,在原料气体导入工序S5中,自上述原料气体供给源被供给的原料气体,亦即,将乙炔气体、氢气体及硫化氢气体的混合气体,相应于每个容器主体20a,通过对应的三组的原料气体导入筒群20b~20d的各原料气体导入筒,而在对应的容器主体20a内,自其左侧导入。
随之,每个反应容器20中,在原料气体与触媒层32的金属触媒间开始反应。于是乎,微线圈在每个反应容器20,与上述第一实施形态相同地,在具有原料气体导入筒的内径的二倍~三十倍的范围内的径的圆形内密集成长。
然后,在每个反应容器20,当原料气体与触媒层32的金属触媒间的反应终了时,与上述第一实施形态实质上相同地,将圆筒状基材30自容器主体20a的内部取出,而回收微线圈。
像这样被回收的微线圈,就每个反应容器而言,与上述第一实施形态相同,为以一定的线圈径且呈规则的地卷绕的螺线形状的微线圈,在高纯度下相应于装置主体B的层叠数而得以大量获得。
此外,根据本第三实施形态中所述的制造装置的层叠装置主体Ba,在反应容器20中,三组的原料气体导入筒群20b~20d的各原料气体导入筒以及气体排出筒群20f的各气体排出筒按每个装置主体B,自容器主体20a的左右二侧半圆筒部26a、26b沿相互相反方向上延伸,并且与基台的水平面L变成相平行地呈水平状地自壳体10延伸。
从而,在本第三实施形态中的制造装置中,各装置主体B在各壳体10上,当层叠于上方时,三组的原料气体导入筒群20b~20d及气体排出筒群20f间并不会引起干涉,而可容易地层叠。据此,与制造装置的层叠数成比例,能够使微线圈的线圈产量及线圈产率增大,乃为当然事项,并使该制造装置的工厂等内的设置面积减少,而可以提高工厂等内的利用效率。其它的作用效果与上述第一实施形态相同。
此外,当进行本发明的实施时,并不限于上述实施形态,可举出以下各种的变形例为例。
(1)当进行本发明的实施时,反应容器20的容器主体20a并不限于上述实施形态中所述的透明的石英,也可以为不透明的石英、镍、不锈钢、赫史特合金、钨或钛等耐热性金属、氧化铝、陶瓷、金属制反应管,将其内面经陶瓷衬里以金属制反应管等各种材料。
(2)当进行本发明的实施时,圆筒状基材30的基体31并不限于透明的石英,也可为不透明的石英。
(3)当进行本发明的实施时,触媒层32并不限于金属触媒的粉末,以金属板或金属触媒的粉末的烧结板予以实施亦可。
(4)当进行本发明的实施时,触媒层32与上述第一实施形态相异,将对金属触媒的粉末的水或酒精等的分散液,涂布于基体31的外周面上亦可,此外,与取代此,将镍化合物的水溶液涂布于基体31的外周面上被形成的镍触媒层亦可。此镍触媒层的厚度为3(μm)~6(μm)的范围内的值较为适宜。该镍触媒层为3(μm)未满的较薄场合下,与此镍触媒层的原料气体间的反应开始时,在镍触媒层内引起异常的温度上升,析出更厚的坚硬的碳层,因而线圈状碳纤维的产量及产率同时降低。
(5)当进行本发明的实施时,原料气体导入筒群20b~20d的各原料气体导入筒在其基端开孔部上,与上述第一实施形态相异,圆筒状基材30的外周面上,横跨其面积的约3/1以上而相向,若被接合在容器主体20a上的话即可实施。由此,通过原料气体的原料气体导入筒群20b~20d,朝容器主体20a内的导入量在反应时,得以确保适切的量。
(6)当进行本发明的实施时,气体排出筒28的根数并不限于上述第一实施形态中所述的数量,相对于全原料气体导入筒23~25的数量,设定为1/3~1/20的范围的根数的话即可,较为适宜的是,设定为1/5~1/10的范围的根数即可。
(7)当进行本发明的实施时,保持在容器主体20a的上述高温的状态下,使静电场、变动电场、超音波场、静磁场、变动磁场或电浆场等外部能源场,单一地或重叠地作用在反应容器20a内的反应场(与原料气体的触媒间的反应场)也可。
据此,依据该外部能源场,而带来原料气体种的扩散·混合或分子运动的活性化、内部能源的活性化、触媒活性的提升等,可促进原料气体的触媒间的热分解反应,结果,可使微线圈的线圈产量与线圈产率提升。
此外,由外部能源场的重叠效果,将在金属触媒的结晶面上的触媒活性的各向异性变小,从而可获得线圈径较为小的微线圈,反之,将各向异性增大,进而可获得线圈径较为大的微线圈。这意味着,得以控制微线圈的线圈径及线圈间距的大小。
(8)当进行本发明的实施时,于上述第三实施形态中所述的装置主体B的层叠数,并不限于三个,对应须要而适宜地使其增减即可。
(9)当进行本发明的实施时,取代于上述第一实施形态中所述的圆筒状基材30,采用多角形状基材即可,此外,采用平板状基材亦可。
(10)当进行本发明的实施时,于上述第一实施形态中所述的装置本体B中,前后二侧端盖40並不限于截面コ字状结构,分别为单纯的平板状的端盖也可。此外,这种场合,该平板状的端盖在其外周部上,透过耐热性O形环而抵接在圆筒状容器主体20a的前后二端面的各面上,例如,由多个螺丝而能够装卸地被连接着。
(11)当进行本发明的实施时,于上述第一实施形态中所述的原料气体导入筒群20b~20d中的原料气体导入筒群20d,与上述第一实施形态相异,自容器主体20a的右侧半圆筒部26b的上侧部位(与左侧半圆筒部26a的上侧部位相对),通过壳体10的右壁14,而朝右方延伸加以构成亦可。
具体而言,各原料气体导入筒25与上述第一实施形态相异,定位于各气体排出筒28的上侧,以自容器主体20a的右侧半圆筒部26b的上侧部位,朝右方延伸地加以构成亦可。由此,通过各原料气体导入筒25,当将原料气体导入至容器主体20a内时,各原料气体导入筒25的内部并无阻塞,将原料气体可以圆滑地导入至容器主体20a内。其结果,相比较于利用于上述第一实施形态中所述的各原料气体导入筒25而朝原料气体的容器主体20a内导入的情况,在容器主体20a内的析出物的析出量得以被增大。
Claims (12)
1.一种微线圈,该线圈由下述反应容器制得,该反应容器包括,筒状容器主体;
以及于该容器主体内沿着其轴向被***的基材,该基材与容器主体的内周面相对并承载触媒,并且,
在该反应容器中,将在热分解时生成气体状碳物种的原料气体,自容器主体的横向上两相向壁部的一方,导入至该容器主体内,与此同时,自上述横向上两相向壁部的另一方,将容器主体内的气体排出;
所述微线圈是如下形成的,在该容器主体中,将自其横向上两相向壁部的上述一方导入的上述原料气体,在一预定高温下利用触媒加以热分解而在基材上生成气体状碳物种,所述微线圈据上述气体状碳物种自该基材成长而成。
2.一种微线圈的制造方法,准备具有下述结构的反应容器,该反应容器包括,筒状容器主体;以及于该容器主体内沿着其轴向被***的基材,该基材与容器主体的内周面相对并承载触媒,并且,在该反应容器中,将在热分解时生成气体状碳物种的原料气体,自容器主体的横向上两相向壁部的一方,导入至该容器主体内的同时,自上述横向上两相向壁部的另一方,将容器主体内的气体排出;该方法还包括如下步骤,
将容器主体加热至预定高温而保持的加热工序;
以及于容器主体中,自其横向上两相向壁部的上述一方,导入上述原料气体的原料气体导入工序;
于该原料气体导入工序中,将容器主体保持于上述预定高温的状态下,将导入至容器主体内的上述原料气体,利用上述触媒加以热分解,而使其气体状碳物种生成于基材上,依据此气体状碳物种,自基材使微线圈成长加以制造。
3.一种微线圈的制造方法,首先准备具有下述结构的反应容器,
该反应容器包括,筒状容器主体;以及于该容器主体内沿着其轴向被***的基材,该基材与容器主体的内周面相对并承载触媒,并且,
在该反应容器中,将在热分解时生成气体状碳物种的原料气体,自容器主体的上下方向上相向壁部的下方相向壁,导入至该容器主体内的同时,自上述上下方向上相向壁部的上方相向壁,将容器主体内的气体排出;该方法还包括如下步骤,
将该容器主体加热至预定高温而保持的加热工序;
以及于该容器主体中,自其上述下方相向壁部,导入上述原料气体的原料气体导入工序;
于该原料气体导入工序中,将容器主体保持于上述预定高温的状态下,将导入至容器主体内的上述原料气体,利用上述触媒加以热分解,而使其气体状碳物种生成于基材上,依据此气体状碳物种,自基材使微线圈成长加以制造。
4.如权利要求2或3所述之微线圈的制造方法,其特征在于,基材具有沿筒状容器主体轴向被***于其内并于外周面上承载上述触媒而成的筒状基体,在上述原料气体导入工序中,将筒状容器主体保持于上述预定高温的状态下,将导入至筒状容主体内的上述原料气体,利用上述触媒使其热分解,并使气体状碳物种生成于筒状基体的外周面上,依据此气体状碳物种,自筒状基体的外周面使微线圈成长加以制造。
5.如权利要求2或3所述之微线圈的制造方法,其特征在于,上述原料气体为由乙炔气体、氢气体及硫化氢气体所组成的混合气体,在上述加热工序中,将上述预定高温设为600(℃)~900(℃)的范围内的温度,将容器主体加热至此高温而保持。
6.如权利要求4所述之微线圈的制造方法,其特征在于,上述原料气体为由乙炔气体、氢气体及硫化氢气体所组成的混合气体,其特征在于,在上述加热工序中,将上述预定高温设为600(℃)~900(℃)的范围内的温度,将容器主体加热至此高温而保持。
7.一种微线圈的制造装置,包括,壳体、反应容器、基材以及加热控制手段,反应容器具有,在壳体的轴向上被***其内的筒状容器主体;自此容器主体的横向上两相向壁部的一方,朝外方向延伸,将热分解时生成气体状碳物种的原料气体自原料气体供给源导入至容器主体内的至少一根的原料气体导入筒;以及自容器主体的上述横向上两相向壁部的另一方,于与上述至少一根的原料气体导入筒为反方向上,朝外方延伸,而将容器主体内的气体排出的至少一根的气体排出筒;基材,沿容器主体的轴向***其中,并与容器主体的内周面相对,并承载触媒;加热控制手段,为了将容器主体保持于预定高温而加以加热控制;在将容器主体保持于上述预定高温的状态下,将容器主体内的上述原料气体,利用上述触媒加以热分解,并使气体状碳物种生成于基材上,依据此气体状碳物种,自基材使微线圈成长加以制造。
8.一种微线圈的制造装置,包括,壳体;反应容器;基材;以及加热控制手段,反应容器具有:于壳体内在轴向上被***的筒状容器主体;自此容器主体的上下方向两相向壁部中的下方相向壁部,朝下方延伸,将热分解时生成气体状碳物种的原料气体自原料气体供给源导入至容器主体内的至少一根的原料气体导入筒;以及自容器主体的上述上下方向两相向壁部中的上方相向壁部,在与上述至少一根的原料气体导入筒为反方向上,朝上方延伸,而将容器主体内的气体排出的至少一根的气体排出筒;基材,沿容器主体的轴向***其中,并与容器主体的内周面相对,并承载触媒;加热控制手段,为了将容器主体保持于预定高温而加以加热控制;在将容器主体保持于上述预定高温的状态下,将容器主体内的上述原料气体,利用上述触媒加以热分解,并使气体状碳物种生成于基材上,依据此气体状碳物种,自基材使微线圈成长加以制造。
9.如权利要求7或8所述之微线圈的制造装置,其特征在于,基材为沿筒状容器主体轴向被***于其内并于外周面上承载上述触媒而成的筒状基体。
10.如权利要求9所述之微线圈的制造装置,其特征在于,筒状基材包括,筒状基体;以及触媒层,将镍金属于其表面上施予部分氧化及部分硫化后,以2(μm)~6(μm)的范围内的厚度,涂布于筒状基体的外周面上,由此作为上述触媒使之承载在筒状基体的上述外周面上而成。
11.如权利要求9所述之微线圈的制造装置,其特征在于,上述至少一根的原料气体导入筒为多根原料气体导入筒,该多根原料气体导入筒,自与筒状基材中的轴向长度的1/3以上的长度相对应的部位,在该筒状基材的轴向上,以原料气体导入筒的内径的20倍以内的间隔相间隔而延伸出来,筒状基材的外周面与原料气体导入筒的内端开口部间的径向上相向的间隔被设定为5(mm)~50(mm)的范围内的值。
12.如权利要求10所述之微线圈的制造装置,其特征在于,上述至少一根的原料气体导入筒为多根原料气体导入筒,该些多根原料气体导入筒,自与筒状基材中的轴向长度的1/3以上的长度相对应的部位,在该筒状基材的轴向上,以原料气体导入筒的内径的20倍以内的间隔相间隔而延伸出来,筒状基材的外周面与原料气体导入筒的内端开口部间的径向上相向的间隔被设定为5(mm)~50(mm)的范围内的值。
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002201532A (ja) * | 2000-12-27 | 2002-07-19 | Seiji Motojima | コイル状炭素繊維の製造方法及び製造装置 |
US20030148097A1 (en) * | 2002-01-08 | 2003-08-07 | Futaba Corporation | Method for preparing nano-carbon fiber and nano-carbon fiber |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2233971B (en) * | 1989-06-28 | 1993-02-24 | Central Glass Co Ltd | Carbonaceous fibers having coil-like filaments and method of producing same |
FR2674450B1 (fr) * | 1991-03-26 | 1994-01-21 | Agence Spatiale Europeenne | Procede pour deposer un revetement sur un substrat par projection au plasma, et dispositif pour la mise en óoeuvre du procede. |
JP3215656B2 (ja) | 1997-09-01 | 2001-10-09 | 栖二 元島 | コイル状炭素繊維の製造方法及びその製造装置 |
JP3491747B2 (ja) * | 1999-12-31 | 2004-01-26 | 喜萬 中山 | カーボンナノコイルの製造方法及び触媒 |
KR100478145B1 (ko) * | 2002-03-06 | 2005-03-22 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 탄소나노섬유의 제조방법 |
JP2004261630A (ja) * | 2003-01-28 | 2004-09-24 | Japan Science & Technology Agency | カーボンナノコイル製造用触媒及びその製造方法並びにカーボンナノコイル製造方法 |
EP1661855A4 (en) * | 2003-08-27 | 2012-01-18 | Mineo Hiramatsu | PROCESS FOR PRODUCING CARBON NANOPAROI, CARBON NANOPAROI, AND PRODUCTION APPARATUS THEREOF |
JP2007045637A (ja) * | 2005-08-05 | 2007-02-22 | Toho Gas Co Ltd | ナノカーボン材料の製造装置及び製造方法 |
US20090320991A1 (en) * | 2005-09-30 | 2009-12-31 | Paul Boyle | Methods of synthesis of nanotubes and uses thereof |
JP4550040B2 (ja) * | 2005-12-16 | 2010-09-22 | セメス株式会社 | カーボンナノチューブの合成装置及び方法 |
WO2007106076A2 (en) * | 2006-03-03 | 2007-09-20 | Prasad Gadgil | Apparatus and method for large area multi-layer atomic layer chemical vapor processing of thin films |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002201532A (ja) * | 2000-12-27 | 2002-07-19 | Seiji Motojima | コイル状炭素繊維の製造方法及び製造装置 |
US20030148097A1 (en) * | 2002-01-08 | 2003-08-07 | Futaba Corporation | Method for preparing nano-carbon fiber and nano-carbon fiber |
Also Published As
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