(57)【要約】【課題】前処理部への原料ガスの流入を阻止し、カーボンナノチューブの生成率を向上させ得るカーボンナノチューブの製造装置を提供する。【解決手段】表面に触媒が付着された基板２を所定方向に移動させてカーボンナノチューブ３を生成するための製造装置１であって、基板２の移動方向に沿って、基板２の温度を所定温度まで上昇させる前処理部１０と、前処理部１０にて所定温度まで上昇した基板２に原料ガスＧ２を供給しながら化学気相成長法によりカーボンナノチューブ３を形成する形成部２０とを備え、前処理部１０において、基板２を案内するダクト１４を備えるとともに、ダクト１４内に不活性ガス及び／又は微粒化促進ガスから成る前処理用ガスＧ１を供給する。【選択図】図３
2015040134.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に触媒が付着された基板を所定方向に移動させてカーボンナノチューブを生成するための製造装置であって、
当該基板の移動方向に沿って、当該基板の温度を所定温度まで上昇させる前処理部と、
当該前処理部にて所定温度まで上昇した基板に原料ガスを供給しながら化学気相成長法によりカーボンナノチューブを形成する形成部とを備え、
前記前処理部において、前記基板を案内するダクトを備えるとともに、当該ダクト内に不活性ガス及び／又は微粒化促進ガスから成る前処理用ガスを供給することを特徴とするカーボンナノチューブの製造装置。
【請求項２】
ダクトは前処理部と形成部との境界近傍まで延設され、
前記ダクトの前記形成部側の端部に、前記前処理部に供給された不活性ガス及び／又は微粒化促進ガスと前記形成部に供給された原料ガスとが混合した混合ガスが排気される排気用開口部を具備することを特徴とする請求項１に記載のカーボンナノチューブの製造装置。
【請求項３】
排気用開口部から排出される混合ガスを外部へ排気する混合ガス排気管が具備されていることを特徴とする請求項２に記載のカーボンナノチューブの製造装置。
【請求項４】
排気用開口部に対応する位置で混合ガスを上方へ流す隔壁が立設されるとともに、混合ガス排気管が当該隔壁の上方位置に配置されることを特徴とする請求項３に記載のカーボンナノチューブの製造装置。
【請求項５】
ダクトの基板の裏面が摺動される面は、
複数の溝部又は複数の突条部を有するとともに、当該溝部又は当該突条部は、基板の移動方向と交差する方向に延びていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のカーボンナノチューブの製造装置。
【請求項６】
形成部の下流側に、当該形成部にてカーボンナノチューブが形成された基板を導いて、冷却する冷却部を具備し、
前記冷却部において、前記基板の移動方向と交差する方向に延びる複数の丸棒の上を前記基板が摺動し得ることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のカーボンナノチューブの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーボンナノチューブの製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のカーボンナノチューブの製造装置（カーボンナノチューブ形成用ＣＶＤ装置）の例として、基板の予熱が行われる前処理部（前処理室）と、予熱された基板の表面に原料ガスを導きカーボンナノチューブを形成し得る形成部（加熱室）を有し、前処理部と形成部とが上記基板を挿通し得るスリットを有する区画壁により隔てられたものがある（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−０３２２４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような従来のカーボンナノチューブの製造装置では、前処理部と形成部との間の区画壁に基板のみが挿通可能なスリットを設けて、前処理部と形成部との連続空間を最小にすることで、形成部に供給される原料ガスが前処理部に流入しないよう工夫されている。しかし、万一、スリットと基板との隙間を介して微量の原料ガスが前処理部に流入して触媒と接触したとき、基板に付着された触媒の活性力が損なわれる場合がある。その結果、形成部におけるカーボンナノチューブの生成率を低下させる惧れがある。
【０００５】
本発明は上記問題点を解決して、前処理部への原料ガスの流入を阻止し、カーボンナノチューブの生成率を向上させ得るカーボンナノチューブ製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１のカーボンナノチューブの製造装置は、表面に触媒が付着された基板を所定方向に移動させてカーボンナノチューブを生成するための製造装置であって、
当該基板の移動方向に沿って、当該基板の温度を所定温度まで上昇させる前処理部と、
当該前処理部にて所定温度まで上昇した基板に原料ガスを供給しながら化学気相成長法によりカーボンナノチューブを形成する形成部とを備え、
前記前処理部において、前記基板を案内するダクトを備えるとともに、当該ダクト内に不活性ガス及び／又は微粒化促進ガスから成る前処理用ガスを供給することを特徴とする。
【０００７】
また、ダクトは前処理部と形成部との境界近傍まで延設され、前記ダクトの前記形成部側の端部に、前記前処理部に供給された不活性ガス及び／又は微粒化促進ガスと前記形成部に供給された原料ガスとが混合した混合ガスが排気される排気用開口部を具備することが好ましい。
【０００８】
このとき、排気用開口部から排出される混合ガスを外部へ排気する混合ガス排気管が具備されていることがよい。
さらには、ダクトの基板の裏面が摺動される面は、
複数の溝部又は複数の突条部を有するとともに、当該溝部又は当該突条部は、基板の移動方向と交差する方向に延びていることが好ましい。
【０００９】
そして、形成部の下流側に、当該形成部にてカーボンナノチューブが形成された基板を導いて、冷却する冷却部を具備し、
前記冷却部において、前記基板の移動方向と交差する方向に延びる複数の丸棒の上を前記基板が摺動し得ることが好ましい。
【００１０】
本発明の第２のカーボンナノチューブの製造装置は、第１のカーボンナノチューブの製造装置において、排気用開口部に対応する位置で混合ガスを上方へ流す隔壁が立設されるとともに、混合ガス排気管が当該隔壁の上方位置に配置される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のカーボンナノチューブの製造装置によれば、前処理部に不活性ガスが供給されたダクトを具備することにより、ダクト内に形成部からの原料ガスが流入することを阻止して、触媒と原料ガスとが接触することを防止することができる。そのため、表面に付着された触媒の活性力が損なわれることなく、基板が形成部へ送られるので、カーボンナノチューブの生成率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１に係るカーボンナノチューブの製造装置の全体の概略構成を示す側面図である。
【図２】同製造装置の真空チャンバー内の概略構成を示す斜視図である。
【図３】同真空チャンバー内の概略構成を示す縦断面図である。
【図４】同真空チャンバー内の前処理部と形成部との境界部及び形成部における部分拡大側面図である。
【図５】同真空チャンバー内の前処理部と形成部との境界部及び形成部における部分拡大上平面図である。
【図６】同真空チャンバー内の前処理部におけるダクト内での基板の摺動様子を示す一部切欠斜視図である。
【図７】同真空チャンバー内の後処理部での基板の摺動様子を示す斜視図である。
【図８】本発明の実施例２に係るカーボンナノチューブの製造装置における真空チャンバー内の要部断面図である。
【図９】本発明の実施例３に係るカーボンナノチューブの製造装置における真空チャンバー内の要部断面図である。
【図１０】本発明の実施例４に係るカーボンナノチューブの製造装置における真空チャンバー内の要部断面図である。
【図１１】本発明の変形例に係るカーボンナノチューブの製造装置における真空チャンバー内の前処理部と形成部との境界部及び形成部における部分拡大上平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［実施例１］
本発明の実施例１に係るカーボンナノチューブの製造装置について、図１〜図７を用いて説明する。
【００１４】
本発明の実施例１に係るカーボンナノチューブの製造装置１は、図１に示すように、表面に触媒（図示せず）が付着（担持）された基板２を所定方向に移動させてカーボンナノチューブ３を連続的に形成するための製造装置である。
【００１５】
図２及び図３に示すように、処理用空間部４は、基板２の移動方向に沿って、基板２の温度を所定温度まで上昇させる前処理部１０と、前処理部１０にて所定温度まで上昇した基板２に原料ガスＧ２を供給しながら化学気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄ：ＣＶＤ法）によりカーボンナノチューブ３を形成する形成部２０と、形成部２０にて形成されたカーボンナノチューブ３を有する基板２を導いて基板２の温度を下げる後処理部（冷却部ともいえる。）３０とを備える。処理用空間部４は、導き入れられる基板２の加熱温度によって、図３に仮想線にて示すように、前処理部１０に対応する昇温領域Ｘ、形成部２０に対応するＣＶＤ温度領域Ｙ及び後処理部３０に対応する降温領域Ｚを有する。
【００１６】
前処理部１０は、繰出部６側の真空チャンバー５内に設けられて、基板２の温度を下流側の形成部２０での加熱温度（ＣＶＤ温度）と同等の温度まで上昇させるための加熱装置を少なくとも１つ具備する。本実施例においては、昇温領域Ｘでは３段階で基板２を昇温させるため、図３に仮想線にて示すように、上流側から下流側に向かって、第１温度領域Ａ１、第２温度領域Ａ２及び第３温度領域Ａ３を有する。前処理部１０は、第１温度領域Ａ１に設けられた第１加熱装置１１、第２温度領域Ａ２に設けられた第２加熱装置１２及び第３温度領域Ａ３に設けられた第３加熱装置１３の３つの加熱装置を具備する。第１加熱装置１１、第２加熱装置１２及び第３加熱装置１３の加熱温度は、４５０℃〜６４０℃の範囲でそれぞれ設定されている。
【００１７】
そして、前処理部１０は、繰出部６から送出された所定幅の基板２の周囲を覆うとともに基板２を案内するダクト１４を具備する。本実施例においては、図２及び図３に示すように、ダクト１４は断面矩形状で中空のものが用いられており、前処理部１０（昇温領域Ｘ）の前端から後端すなわち第１温度領域Ａ１から第３温度領域Ａ３に亘って延設されている。ダクト１４は、熱伝導性及び熱膨張性の小さい石英ガラス製の４枚の板を各接合部に設けられた段部を係合させて溶接することにより形成されている。一般的には、ダクト１４は、図４に示すように、少なくとも基板２が挿入され得る大きさであればよい。なお、本実施例のようにロール・ツー・ロール式の製造装置１においては、基板２の厚みは例えば０．０３ｍｍ〜０．１００ｍｍである。なお、前処理部１０において、ダクト１４の形状や長さ、若しくはダクト１４が設けられる位置はこれに限定されない。また、図３に示すように、本実施例においては、前処理部１０のダクト１４の上流側の端部は、繰出部６と真空チャンバー５とを接続する接続部材８内へ突出しており、真空チャンバー５にはダクト１４が挿入されるための挿入口１５が形成されている。この挿入口１５とダクト１４との間に、前処理部１０内のガス等の接続部材８内への流入を防ぐシール部材として例えばＯ‐リング（オーリング）１６が設けられている。
【００１８】
前処理部１０のダクト１４には、繰出部６側から接続部材８を介して前処理用ガスＧ１が供給される。前処理用ガスＧ１としては、例えば、窒素（Ｎ）やアルゴン（Ａｒ）などの不活性ガスと、基板２表面の触媒の微粒化を促進する水素（Ｈ）などの微粒化促進ガスが挙げられる。なお、不活性ガスと併せて微粒化促進ガスを供給しても構わない。
【００１９】
本実施例においては、操出部６側から接続部材８を介して前処理用ガスＧ１を供給しているが、これに限定されるものではない。例えば、前処理用ガスＧ１がダクト１４に供給されるような構成であればよい。
【００２０】
このように、前処理部１０に設けられたダクト１４に前処理用ガスＧ１を供給することにより、ダクト１４内に形成部２０から原料ガスＧ２が流入することを防ぐことができる。ゆえに、基板２表面の触媒に原料ガスＧ２が接触することを防ぎ、表面に付着された触媒の活性力が損なわれることなく、基板２が形成部２０へ送られるので、カーボンナノチューブ３の生成率が向上する。
【００２１】
本実施例においては、図３及び図４に示すように、前処理部１０と形成部２０との境界近傍に、前処理部１０のダクト１４の下流側の端部が位置している。前処理部１０のダクト１４の下流側の端部には、前処理部１０に供給された前処理用ガスＧ１と形成部２０に供給された原料ガスＧ２（正確には化学反応により発生した原料ガスＧ２の分解成分を含む。以下、原料ガスＧ２及びこの分解成分を原料ガス等Ｇ４ということがある。）とが混合した混合ガスＧ３を排気するための排気用開口部４０が設けられている。本実施例において、排気用開口部４０は、前処理部１０のダクト１４の上流側の開口端部である。この構成によって、原料ガスＧ２が前処理部１０のダクト１４に流入されることをより確実に防ぎ、カーボンナノチューブ３の生成率を向上させる。
【００２２】
ここで、本実施例においては、図４に示すように、前処理部１０と形成部２０との境界は、昇温領域ＸとＣＶＤ温度領域Ｙとの境界線Ｌであり、また、境界近傍とは昇温領域ＸとＣＶＤ温度領域Ｙとの境界線Ｌを含んだ所定範囲ｄ（例えば１０ｍｍ〜１５０ｍｍの範囲）とする。図４には、境界線Ｌから前処理部１０側に所定間隔ｄ´だけ離れた位置に、ダクト１４の端部が設けられている場合を示した。所定間隔ｄ´は、真空チャンバー５の大きさやカーボンナノチューブ３の形成条件等により適宜設定されればよいが、本実施例においては、１０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲が好適である。
【００２３】
また、図４に示すように、具体的には、ダクト１４の上流側の開口端部すなわち排気用開口部４０の高さＨ１は、基板２の厚みに０．１ｍｍ〜３ｍｍを加えた大きさであることが好ましい。また、図５に示すように、排気用開口部４０の幅Ｗ１は、基板２の幅に１ｍｍ〜５０ｍｍを加えた大きさであることが好ましい。
【００２４】
また、前処理部１０と形成部２０との境界近傍には、原料ガスＧ２をより確実に前処理部１０のダクト１４に流入させないようにするため、排気用開口部４０から排気される混合ガスＧ３を真空チャンバー５の外へ流出する混合ガス排気管４１と混合ガス排気管４１を接続するための混合ガス排気口４１ａとが設けられている。本実施例においては、図４に示すように、混合ガス排気管４１及び混合ガス排気口４１ａは、真空チャンバー５の基板２の下方に配置される。
【００２５】
また、前処理部１０において、基板２は、その裏面をダクト１４の内面に摺動されながら移動する。本実施例においては、図３に示すように、基板２の裏面はダクト１４の内側の下面を摺動するように構成されている。図６に示すように、ダクト１４の基板２の裏面が摺動される内面（内側下面）には、基板２の移動方向と交差（具体的には直交）する方向すなわち基板２の幅方向に延びる複数の突条部１７が所定間隔をもって設けられている。このように突条部１７が設けられていることにより、ダクト１４の内面と基板２の裏面との接触面積が低減されるため、摩擦が低減され、基板２の移動速度を安定させることができる。ひいては、生成されるカーボンナノチューブ３の質も安定させることができる。本実施例においては、図６に示すように、突条部１７として溶接ビードが採用されている。当然、突条部１７は溶接ビードに限定されず、丸棒等を適宜採用することができる。
【００２６】
次に、前処理部１０の下流に位置する形成部２０では、ＣＶＤ法によりカーボンナノチューブ３が生成される。形成部２０には、図３及び図４に示すように、真空チャンバー５内に原料ガスＧ２を供給するための原料ガス供給管２１と、原料ガス供給管２１を接続するための原料ガス供給口２１ａと、この原料ガス供給管２１に接続されて、基板２の表面を所定範囲に亘って覆うことによって、供給された原料ガスＧ２を基板２上で化学反応させカーボンナノチューブ３を生成する反応空間を制限するための空間仕切体２２（２２Ａ，２２Ｂ）とが備えられる。
【００２７】
形成部２０に供給される原料ガスＧ２としては、メタン（ＣＨ４）やアセチレン（Ｃ２Ｈ２）などの炭化水素系の気体が一般的である。
空間仕切体２２Ａ，２２Ｂは、図３及び図４に示すように、中空の直方体形状の反応本体部２３と、その下端部に設けられて基板２の移動方向に沿って延びて基板２の周囲を覆い基板２を案内する基板案内用突出部２４とから成る。具体的には、図３及び図４に示すように、基板案内用突出部２４の断面はダクト１４と同一形状にされており、言い換えれば、反応本体部２３にダクト１４が接続された形状をしている。以下、この基板案内用突出部２４をダクト部２４という。反応本体部２３は、熱伝導性及び熱膨張性の小さい石英ガラス製の５枚の板を各接合部に設けられた段部を係合させて溶接することにより形成されている。また、反応本体部２３は原料ガス供給管２１を接続するための供給管接続口２１ｂを有する。すなわち、原料ガス供給管２１は真空チャンバー５の原料ガス供給口２１ａに挿通されて供給管接続口２１ｂまで設けられる。なお、ダクト１４の開口端部の高さＨ１は、ダクト部２４の前処理部１０側の開口端部の高さＨ２よりも低く（Ｈ１＜Ｈ２）され、形成部２０のガスが前処理部１０のダクト１４へ流入しにくくされている。
【００２８】
さらに、形成部２０は、ＣＶＤ温度領域Ｙにおいて、基板２の下方に基板２及び空間仕切体２２Ａ，２２Ｂ内を加熱する加熱装置を少なくとも１つ具備する。形成部２０の加熱装置の加熱温度は例えば６８０度〜７８０度である。
【００２９】
本実施例において、図３及び図４に示すように、形成部２０には基板２の移動方向に沿って、空間仕切体２２Ａ，２２Ｂ及び加熱装置２５，２６が２組設けられている。すなわち、上流側の第４温度領域Ａ４に第１空間仕切体２２Ａに対応する第４加熱装置２５が、下流側の第５温度領域Ａ５に第２空間仕切体２２Ｂに対応する第５加熱装置２６がそれぞれ配置されている。また、図４に示すように、第１空間仕切体２２Ａ及び第２空間仕切体２２Ｂのダクト部２４は接続されて一体化されている。カーボンナノチューブ３は、上流側の第１空間仕切体２２Ａ内の第１反応空間Ｐ１及び下流側の第２空間仕切体２２Ｂ内の第２反応空間Ｐ２において、順次形成される。この構成により、カーボンナノチューブ３の形成状態に応じて、ＣＶＤ温度領域Ｙにおいて、空間仕切体２２Ａ，２２Ｂごとに温度を適切に調整することができる。ただし、調整が必要でない場合は、空間仕切体２２Ａ，２２Ｂは１つでもよい。本実施例においては、第１反応空間Ｐ１及び第２反応空間Ｐ２は、加熱条件等のカーボンナノチューブ３の生成条件は同一である。
【００３０】
さらに、図４に示すように、各空間仕切体２２Ａ，２２Ｂにおけるダクト部２４の内面の基板２表面の上側位置に、基板２の幅方向に延びる複数の突条部２７が基板２の移動方向において所定間隔でもって配置されている。この構成により、ダクト部２４内に流入した原料ガスＧ２を突条部２７に衝突させて、基板２側に向かう原料ガスＧ２の流れを作ることができ、基板２表面の触媒に原料ガスＧ２をより確実に接触させることができるため、カーボンナノチューブ３の生成率が向上する。
【００３１】
また、供給管接続口２１ａは反応本体部２３の基板２の上方側に設けられるとともに、第１空間仕切体２２Ａ及び第２空間仕切体２２Ｂ内に供給された原料ガス等Ｇ４を真空チャンバー５の外部に排気するガス排気管２８を接続するためのガス排気口２８ａを真空チャンバー５の基板２の下方側に設ける必要がある。これにより、原料ガス等Ｇ４は、基板２の下方側から排気されるため、第１空間仕切体２２Ａ及び第２空間仕切体２２Ｂ内における原料ガスＧ２の流れが基板２上方側から下方側へ向かう方向になる。したがって、原料ガスＧ２が基板２表面の触媒に接触しやすくなり、カーボンナノチューブ３の生成率が向上する。具体的には、原料ガス等Ｇ４を排出するガス排気口２８ａは、各空間仕切体２２Ａ，２２Ｂに対応して配置されることになるが、本実施例では、構成の簡略化のために、図４に示すように、第１空間仕切体２２Ａに対して配置されるガス排気口２８ａについては混合ガス排気口４１ａが兼用される。当然、ガス排気管２８ａとして、混合ガス排気口４１ａに接続された混合ガス排気管４１が兼用される。また、第２空間仕切体２２Ｂに対しては、真空チャンバー５において、形成部２０と後処理部３０との境界（ＣＶＤ温度領域Ｙと降温領域Ｚとの境界）であるダクト部２４の下流側端部の真下の位置にガス排気口２８ａが設けられ、ガス排気管２８が接続される。
【００３２】
そして、図３に示すように、形成部２０の下流側には、基板２及び生成されたカーボンナノチューブ３（以下、基板２等ということがある。）を冷却する後処理部３０が備えられている。後処理部３０の降温領域Ｚには、基板２等を形成部２０でのＣＶＤ温度から低下（例えば３００℃〜４００℃）させるための加熱装置を少なくとも１つ具備する。本実施例においては、降温領域Ｚでは、３段階で基板２等を降温させるため、図３に仮想線にて示すように、上流側から下流側に向かって第６温度領域Ａ６、第７温度領域Ａ７及び第８温度領域Ａ８を有する。後処理部３０は、第６温度領域Ａ６に設けられた第６加熱装置３１、第７温度領域Ａ７に設けられた第７加熱装置３２及び第８温度領域Ａ８に設けられた第８加熱装置３３の３つの加熱装置を具備する。第６加熱装置３１、第７加熱装置３２及び第８加熱装置３３の加熱温度は、形成部２０での加熱温度から冷却するにあたって、基板２の熱変形を防ぐため、５００度〜６００度を経た後、冷却（例えば３００℃〜４００℃）するようそれぞれ設定されている。
【００３３】
なお、本実施例においては、加熱装置としては、前処理部１０、形成部２０及び後処理部３０のいずれにも、発熱体（例えばフィラメント）を石英製の円筒に入れて炭化ケイ素を充填したものを複数本、基板２の移動方向に並べて配置し、それらを電源装置に接続した、いわゆる石英管ヒーターが採用されている。
【００３４】
後処理部３０において、図７に示すように、基板２の移動方向と交差（具体的には直交）する方向すなわち基板２の幅方向に延びる複数の丸棒３４の上を基板２が摺動している。このように、基板２の幅方向に延びる複数の丸棒３４の上を基板２が摺動していることにより、基板２が平板と接触する場合に比べて、基板２の裏面との接触面積が低減されるため、摩擦が低減される。さらに、丸棒３４が基板２の幅方向に延びていることにより、基板２の進行方向が安定する。したがって、基板２の移動速度を安定させることができ、生成されるカーボンナノチューブ３の質も安定させることができる。また、基板２が平板と接触する場合に比べて、基板２の裏面側の通気性が向上するため、より良好に冷却することができる。なお、図７においては、基板２の摺動様子を示すため、生成されたカーボンナノチューブ３の図示は省略している。
【００３５】
以下、本発明の実施例１に係るカーボンナノチューブの製造装置を用いた製造方法について、図１〜図３を用いて説明する。
図１及び図２に示すように、基板２は繰出部６から真空チャンバー５内の処理用空間部４に導き入れられて巻取部７へと移動される。図３に示すように、処理用空間部４の前処理部１０において、予め表面に触媒が付着された基板２は、前処理用ガスＧ１が供給されたダクト１４に導き入れられて第１加熱装置１１〜第３加熱装置１３により加熱されることによって、昇温領域Ｘにて昇温されるとともに、基板２表面の触媒が微粒化される。次に、基板２は前処理部１０から形成部２０へ導き入れられて、第１空間仕切体２２Ａの第１反応空間Ｐ１及び第２空間仕切体２２Ｂの第２反応空間Ｐ２にて、第４加熱装置２５及び第５加熱装置２６によりＣＶＤ温度に加熱されながら原料ガスＧ２を基板２上で反応させることにより、基板２上にカーボンナノチューブ３が生成される。そして、基板２は形成部２０から後処理部３０へ導き入れられて第６加熱装置３１〜第８加熱装置３３により加熱されることによって、基板２及び基板２上に生成されたカーボンナノチューブ３が降温される。このとき、前処理部１０と形成部２０との境界にある排気用開口部４０から排出された前処理用ガスＧ１と原料ガスＧ２（正確には原料ガス等Ｇ４）とが混合された混合ガスＧ３は混合ガス排気管４１を介して真空チャンバー５の外へ排気されている。
【００３６】
このように、前処理部１０のダクト１４に前処理用ガスＧ１を供給することにより、ダクト１４内に形成部２０からの原料ガスＧ２が流入することを阻止して、触媒に原料ガスＧ２が接触することを防止することができる。そのため、表面に付着された触媒の活性力が損なわれることなく、基板２が形成部２０へ送られるので、カーボンナノチューブ３の生成率が向上する。
［実施例２］
実施例２について図８を用いて説明する。実施例１と同一の構成には同一の名称及び符号を付し、説明を省略する。実施例２においては、実施例１における前処理部１０と形成部２０との境界に、排気用開口部４０に対応する位置（具体的には前処理部１０と形成部２０との境界）で上方に凸状（曲面状）に膨らむ隆起部５０を有する。この構成により、前処理部１０及び形成部２０から排出される混合ガスＧ３をこの隆起部５０に当てて上昇させることができる。この場合、図８に示すように、上昇した混合ガスＧ３を真空チャンバー５の外へ排気するため、真空チャンバー５における隆起部５０の上方位置に混合ガス排気管４１及び混合ガス排気口４１ａが設けられている。なお、図８に示すように、実施例１と同様に、原料ガス等Ｇ４を排気するためのガス排気管２８及びガス排気口２８ａは、基板２の下方（本実施例においては、前処理部１０と形成部２０との境界）に設けられている。
［実施例３］
実施例３について図９を用いて説明する。実施例１と同一の構成には同一の名称及び符号を付し、説明を省略する。実施例３においては、実施例１における前処理部１０と形成部２０との境界に、排気用開口部４０に対応する位置（具体的には前処理部１０と形成部２０との境界）で、混合ガスＧ３を上方へ流す隔壁５１が立設されるとともに、真空チャンバー５における混合ガス排気管４１及び混合ガス排気口４１ａが隔壁５１の上方位置に配置されている。この構成により、前処理部１０及び形成部２０から排出される混合ガスＧ３をこの隔壁５１を伝わせて上昇させ、基板２上方に位置する混合ガス排気管４１へと確実に排気することができる。具体的には、図９に示すように、隔壁５１の下方端部は、前処理部１０のダクト１４の下流側端部（具体的には排気用開口部４０の上端位置）に対応する位置に設けられている。なお、図９に示すように、実施例１と同様に、原料ガス等Ｇ４を排気するためのガス排気管２８及びガス排気口２８ａは、真空チャンバー５の基板２の下方（本実施例においては、前処理部１０と形成部２０との境界すなわち隔壁５１の下方）に設けられている。
［実施例４］
実施例４について図１０を用いて説明する。実施例１と同一の構成には同一の名称及び符号を付し、説明を省略する。実施例４においては、実施例１における前処理部１０と形成部２０との境界に、排気用開口部４０に対応する位置（具体的には前処理部１０と形成部２０との境界）で、上方に凸状（曲面状）に膨らむ隆起部５０を有し、且つ混合ガスＧ３を上方へ流す隔壁５１が立設されるとともに、真空チャンバー５における混合ガス排気管４１及び混合ガス排気口４１ａが隔壁５１の上方に配置されている。この構成により、前処理部１０及び形成部２０から排出される混合ガスＧ３をこの隆起部５０に当てて上昇させるとともに、隔壁５１を伝わせて真上に上昇させることができる。具体的には、図１０に示すように、隔壁５１の下方端部は、前処理部１０のダクト１４の下流側端部（具体的には排気用開口部４０の上端位置）に対応する位置に設けられている。なお、図１０に示すように、実施例１と同様に、原料ガス等Ｇ４を排気するためのガス排気管２８及びガス排気口２８ａは、真空チャンバー５の基板２の下方（本実施例においては、前処理部１０と形成部２０との境界すなわち隔壁５１の下方）に設けられている。
［変形例］
実施例１〜実施例４においては、前処理部１０のダクト１４と形成部２０の第１空間仕切体２２Ａの上流側のダクト部２４が別体である場合を示したが、これに限定されない。例えば、前処理部１０のダクト１４と形成部２０の第１空間仕切体２２Ａの上流側のダクト部２４との間を連続させて一体化した構成の場合には、図１１に示すように、前処理部１０と形成部２０との境界近傍（具体的には境界線Ｌの垂線ＬＨ上）にダクト１４及びダクト部２４の少なくとも一方の上面に排気用開口部６０を設け、混合ガスＧ３を排気する構成とすればよい。この排気用開口部６０の大きさは、上述した実施例１の排気用開口部４０と同等又はそれ以上であればよく、適宜設計すればよい。
【００３７】
また、実施例１〜実施例４においては、前処理部１０のダクト１４の開口端部の高さＨ１を、形成部２０のダクト部２４の前処理部１０側の開口端部の高さＨ２よりも低くしたが、これに限定されない。ダクト１４の開口端部の高さＨ１を、ダクト部２４の前処理部１０側の開口端部の高さＨ２以上（Ｈ１≧Ｈ２）となるようにしてもよい。
【００３８】
また、実施例１〜実施例４においては、前処理部１０の昇温領域Ｘ及び後処理部３０の降温領域Ｚにおいて、３つの加熱装置を用いて加熱する態様を示したが、当然ながら、１つの加熱装置を用いて加熱し、昇温又は降温を行っても構わない。
【００３９】
また、実施例１〜実施例４においては、前処理部１０におけるダクト１４の基板２の裏面が摺動される面に、基板２の幅方向に延びる複数の突条部１７が設けられている構成を示したが、突条部１７の代わりに溝部を設ける構成にしても構わない。
【００４０】
また、実施例１〜実施例４においては、前処理部１０にのみ、ダクト１４の基板２の裏面が摺動される面に、基板２の幅方向に延びる複数の突条部１７が設けられている場合を示したが、形成部２０においても、同一の構成を具備していても構わない。
【００４１】
さらに、実施例１〜実施例４においては、形成部２０の各空間仕切体２２Ａ，２２Ｂから排出された原料ガス等Ｇ４は、各空間仕切体２２Ａ，２２Ｂのダクト部２４の上流側端部及び下流側端部から排気されるため、ガス排気管２８及びガス排気口２８ａは前処理部１０と形成部２０との境界及び形成部２０と後処理部３０との境界に設けられているが、これに限定されない。例えば、各空間仕切体２２Ａ，２２Ｂにおいて、反応本体部２３の下部の両側面に排気用の窓部を設けるとともに、各空間仕切体２２Ａ，２２Ｂの真下にガス排気管２８及びガス排気口２８ａを配置する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１      カーボンナノチューブの製造装置
２      基板
３      カーボンナノチューブ
４      処理用空間部
５      真空チャンバー（反応容器）
６      繰出部
６ａ  繰出装置
６ｂ  繰出ロール
７      巻取部
７ａ  巻取装置
７ｂ  巻取ロール
８      接続部材
１０      前処理部
１１    第１加熱装置
１２    第２加熱装置
１３    第３加熱装置
１４    ダクト
１５    挿入口
１６    Ｏ‐リング
１７    突条部
Ｘ      昇温領域
Ａ１      第１温度領域
Ａ２      第２温度領域
Ａ３      第３温度領域
２０      形成部
２１    原料ガス供給管
２１ａ  原料ガス供給口
２１ｂ  供給管接続口
２２    空間仕切体
２２Ａ  第１空間仕切体
２２Ｂ  第２空間仕切体
Ｐ１    第１反応空間
Ｐ２    第２反応空間
２３    反応本体部
２４    基板案内用突出部（ダクト部）
２５    第４加熱装置
２６    第５加熱装置
２７    突条部
２８    ガス排気管
２８ａ  ガス排気口
Ｙ      ＣＶＤ温度領域
Ａ４      第４温度領域
Ａ５      第５温度領域
３０      後処理部（冷却部）
３１    第６加熱装置
３２    第７加熱装置
３３    第８加熱装置
３４    丸棒
４０      排気用開口部
４１    混合ガス排気管
４１ａ  混合ガス排気口
Ｚ      降温領域
Ａ６      第６温度領域
Ａ７      第７温度領域
Ａ８      第８温度領域
５０      隆起部
５１      隔壁
Ｇ１      前処理用ガス
Ｇ２      原料ガス
Ｇ３      混合ガス
Ｇ４      原料ガス等
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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