(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状容器本体と、当該円筒状容器本体の横方向両側半円筒部の横方向一側半円筒部のうち前記円筒状容器本体の軸方向に沿い間隔をおいて位置する複数の横断面半円周状壁部位から横方向外側へ前記円筒状容器本体の前記軸方向に垂直な方向に延出される複数本の原料ガス導入筒と、前記円筒状容器本体の横方向他側半円筒部のうち前記円筒状容器本体の前記軸方向に沿い間隔をおいて位置する複数の横断面半円周状壁部位から横方向外側へ前記複数本の原料ガス導入筒とは逆方向に延出される複数本の原料ガス排出筒とを有する反応容器と、
当該反応容器の前記円筒状容器本体内にその軸方向に挿入される円筒状基材であってその円筒状外周面にて前記円筒状容器本体の内周面に対向するように触媒を円筒状に担持してなる円筒状基材とを備えて、
熱分解されたときガス状炭素種を生成する原料ガスを前記複数の原料ガス導入筒を介し前記円筒状容器本体内に前記円筒状基材の軸方向に垂直な方向に沿い前記円筒状触媒の外周面に向けて導入するとともに前記円筒状容器本体内のガスを前記複数のガス排出筒を介し排出するように前記反応容器を構成して、
前記円筒状容器本体を所定の高温に加熱して維持する加熱工程と、
前記円筒状容器本体に前記複数の原料ガス導入筒から前記原料ガスを導入する原料ガス導入工程とを備えて、
当該原料ガス導入工程にて、前記円筒状容器本体を前記所定の高温に維持した状態にて、前記円筒状容器本体内に導入した前記原料ガスを前記円筒状触媒により熱分解して前記円筒状基材の前記円筒状外周面にガス状炭素種を生成させ、このガス状炭素種に基づき前記円筒状基材の前記円筒状外周面から微小コイルを成長させて製造するようにした微小コイルの製造方法。
【請求項２】
筒状容器本体と、この容器本体内にその軸方向に沿い挿入される基材であってその容器本体の内周面に対向するように触媒を担持してなる基材とを有して、熱分解されたときガス状炭素種を生成する原料ガスを前記容器本体の上下方向対向壁部のうち下方向対向壁部から当該容器本体内に導入するとともに前記上下方向対向壁部のうち上方向対向壁部から前記容器本体内のガスを排出するようにした反応容器を準備して、
前記容器本体を所定の高温に加熱して維持する加熱工程と、
前記容器本体に前記下方向対向壁部から前記原料ガスを導入する原料ガス導入工程とを備えて、
当該原料ガス導入工程にて、前記容器本体を前記所定の高温に維持した状態にて、前記容器本体内に導入した前記原料ガスを前記触媒により熱分解して前記基材にガス状炭素種を生成させ、このガス状炭素種に基づき前記基材から微小コイルを成長させて製造するようにした微小コイルの製造方法。
【請求項３】
前記反応容器において、前記複数の原料導入筒は、前記円筒状容器本体の前記横方向一側半円筒部の前記複数の横断面半円周状壁部位のうち当該横断面半円周状壁部位毎にその円周方向にも間隔をおいて位置する複数の円周方向部位から外方へ前記円筒状容器本体の前記軸方向に垂直な方向に延出されており、
前記原料ガス導入工程にて、前記原料ガスを、前記複数の原料導入筒から前記円筒状容器本体内に前記横方向一側半円筒部の前記複数の横断面半円周状壁部位の各々の前記複数の円周方向部位を介し導入することを特徴とする請求項１に記載の微小コイルの製造方法。
【請求項４】
前記原料ガスは、アセチレンガス、水素ガス及び硫化水素ガスからなる混合ガスであり、
前記加熱工程において、前記所定の高温を６００（℃）〜９００（℃）の範囲内の温度として、この温度に前記円筒状容器本体を加熱して維持することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の微小コイルの製造方法。
【請求項５】
ケーシングと、反応容器と、基材と、加熱制御手段とを備えて、
前記反応容器は、
前記ケーシング内にその軸方向に挿入される円筒状容器本体と、
当該円筒状容器本体の横方向両側半円筒部の横方向一側半円筒部のうち前記円筒状容器本体の軸方向に沿い間隔をおいて位置する複数の横断面半円周状壁部位から横方向外側へ前記円筒状容器本体の前記軸方向に垂直な方向に延出されて、熱分解されたときガス状炭素種を生成する原料ガスを、原料ガス供給源から前記円筒状容器本体内に導入する複数本の原料ガス導入筒と、
前記円筒状容器本体の横方向他  側半円筒部のうち前記円筒状容器本体の前記軸方向に沿い間隔をおいて位置する複数の横断面半円周状壁部位から横方向外側へ前記複数本の原料ガス導入筒とは逆方向に延出されて前記円筒状容器本体内のガスを排出する複数本のガス排出筒とを具備しており、
前記基材は、前記反応容器の前記円筒状容器本体内にその軸方向に挿入される円筒状基材であってその円筒状外周面にて前記円筒状容器本体の内周面に対向するように触媒を円筒状に担持してなる円筒状基材であり、
前記加熱制御手段は、前記円筒状容器本体を所定の高温に維持するように加熱制御するようにして、
前記円筒状容器本体を前記所定の高温に維持した状態にて、前記複数本の原料ガス導入筒により前記円筒状基材の軸方向に垂直な方向に沿い前記円筒状触媒の外周面に向けて前記円筒状容器本体内に導入される前記原料ガスを前記円筒状触媒により加熱分解して前記円筒状基材の前記円筒状外周面にガス状炭素種を生成させ、このガス状炭素種に基づき前記円筒状基材の前記円筒状外周面から微小コイルを成長させて製造するようにした微小コイルの製造装置。
【請求項６】
ケーシングと、反応容器と、基材と、加熱制御手段とを備えて、
前記反応容器は、
前記ケーシング内に軸方向に挿入される筒状容器本体と、
この容器本体の両上下方向対向壁部のうち下方向対向壁部から下方へ延出されて、熱分解されたときガス状炭素種を生成する原料ガスを、原料ガス供給源から前記容器本体内に導入する少なくとも１本の原料ガス導入筒と、
前記容器本体の前記両上下方向対向壁部のうち上方向対向壁部から前記少なくとも１本の原料ガス導入筒とは逆方向に上方へ延出されて前記容器本体内のガスを排出する少なくとも１本のガス排出筒とを具備しており、
前記基材は、前記容器本体内にその軸方向に沿い挿入されて、前記容器本体の内周面に対向するように触媒を担持してなり、
前記加熱制御手段は、前記容器本体を所定の高温に維持するように加熱制御するようにして、
前記容器本体を前記所定の高温に維持した状態にて、前記容器本体内の前記原料ガスを前記触媒により加熱分解して前記基材にガス状炭素種を生成させ、このガス状炭素種に基づき前記基材から微小コイルを成長させて製造するようにした微小コイルの製造装置。
【請求項７】
前記複数本の原料導入筒は、前記円筒状容器本体の前記横方向一側半円筒部の前記複数の横断面円周状壁部位のうち当該横断面円周状壁部位毎にその円周方向に沿い間隔をおいて位置する複数の円周方向部位から横方向外側へ前記円筒状容器本体の前記軸方向に垂直な方向へ延出されて、前記原料ガスを、前記円筒状基材の軸方向に垂直な方向に沿い前記円筒状触媒の外周面に向けて導入するようになっていることを特徴とする請求項５に記載の微小コイルの製造装置。
【請求項８】
前記円筒状基材は、円筒状基体と、ニッケル金属を、その表面に部分酸化及び部分硫化を施した上で２（μｍ）〜６（μｍ）の範囲内の厚さでもって、前記円筒状基体の前記外周面に亘り塗布することで、前記触媒として前記円筒状基体の前記外周面に円筒状に担持させてなる触媒層とにより構成されていることを特徴とする請求項５に記載の微小コイルの製造装置。
【請求項９】
前記複数本の原料ガス導入筒は、前記円筒状基材のうち軸方向長さの１／３以上の長さに対応する部位から当該円筒状基材の軸方向に前記原料ガス導入筒の内径の２０倍以内の間隔をおいて延出されており、
前記円筒状基材の外周面と前記原料ガス導入筒の内端開口部との間の径方向対向間隔が、５（ｍｍ）〜５０（ｍｍ）の範囲内の値に設定されていることを特徴とする請求項７または８に記載の微小コイルの製造装置。
【請求項１０】
前記ケーシング、前記反応容器、前記円筒状基材及び前記加熱制御手段を、それぞれ、複数備えており、
前記複数のケーシングは、それぞれ、上下に積層されており、
前記複数の反応容器は、それぞれ、その前記円筒状容器本体にて、前記複数のケーシングの対応ケーシング毎に、当該対応ケーシング内にその軸方向に挿入され、その前記複数本の原料ガス導入筒にて、対応の前記円筒状容器本体の前記横方向一側半円筒部から前記対応の前記円筒状容器本体の軸方向に垂直な方向に横方向外側へ延出され、かつ、その前記複数本のガス排出筒にて、前記横方向他側半円筒部から前記複数本の原料ガス導入筒とは逆方向に横方向外側へ延出されており、
前記複数の円筒状基材は、それぞれ、各対応の前記円筒状容器本体内にその軸方向に挿入されて、前記各対応の前記円筒状容器本体の内周面に対向するように触媒を円筒状に担持してなり、
前記複数の加熱制御手段は、それぞれ、各対応の前記円筒状容器本体を前記所定の高温に維持すべく加熱制御するようにして、
前記各対応の前記円筒状容器本体を前記所定の高温に維持した状態にて、前記各対応の前記円筒状容器本体内の前記原料ガスを各対応の前記円筒状触媒により加熱分解して各対応の前記円筒状基材の前記円筒状外周面にガス状炭素種を生成させ、このガス状炭素種に基づき前記各対応の前記円筒状基材の前記円筒状外周面から微小コイルを成長させて製造するようにしたことを特徴とする請求項５に記載の微小コイルの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小コイルの製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の製造装置としては、下記特許文献１に記載のコイル状炭素繊維の製造装置が提案されている。この製造装置は、コイル状炭素繊維を成長させるに要する円管状の反応容器を有している。
【０００３】
また、当該反応容器には、流入口、一対の注入口及び流出口が設けられている。上記流入口は、反応容器の中央上部周面に突出形成されており、当該流入口は、炭化水素ガス又は一酸化炭素ガス等の原料ガスを反応容器内に流入させる役割を果たす。上記一対の注入口は、反応容器の両端部の上部周面に突出形成されており、当該一対の注入口は、反応容器内にシールガスを注入させる役割を果たす。また、上記流出口は、反応容器の中央下部周面に、上記流入口に対応するように突出形成されており、当該流出口は、反応容器内に流入された原料ガスや、反応容器内に注入されたシールガスを流出させる役割を果たす。
【０００４】
換言すれば、上述した流入口及び一対の注入口は、反応容器にその上部から上方へ垂直に延出するように設けられて、それぞれの役割を果たし、また、上述した流出口は、反応容器にその下部から下方へ垂直に延出するように設けられて、その役割を果たす。
【０００５】
このように構成した製造装置において、反応容器を加熱器により所定温度に加熱した状態において、原料ガスを上記流入口から供給すると、当該原料ガスは、反応容器内に下方に向け流入して、反応容器内にて熱分解される。すると、このように熱分解した原料ガスのもとに、気相成長炭素繊維が、反応容器内に金属触媒を塗布して収容した基材上からコイル状に巻きながら成長する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−０８１０５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記製造装置では、上述のごとく、流入口が、反応容器の上部からその上方へ垂直に延出されている。このことは、上記製造装置は、原料ガスを反応容器内にその上方から下方に向け強制的に導入する方式を採用していることを意味する。
【０００８】
従って、このような製造装置では、反応容器内における原料ガスの対流等の流動や金属触媒との接触が、上述のような反応容器に対する流入口の構成に起因して、制限されてしまう。その結果、十分な熱分解反応や触媒反応が反応容器内において起こりにくく、コイルの収量や純度も非常に低いという不具合が生じる。
【０００９】
また、上記製造装置では、上述のごとく、流入口が、反応容器の上部からその上方へ垂直に延出され、また、流出口が反応容器の下部からその下方へ垂直に延出されている。従って、上記製造装置において、当該反応容器を、複数、上下方向には積層しにくく、その結果、コイル状炭素繊維を効率よく多量に製造することができないという不具合も生ずる。
【００１０】
そこで、本発明は、以上のようなことに対処するため、原料ガスの反応容器内への導入及び当該反応容器からのガス排出の構成に工夫を凝らし、反応容器内における原料ガスの流動や触媒との接触を良好に行うようにした微小コイルの製造方法及び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】
【００１１】
上記課題の解決にあたり、本発明に係る微小コイルの製造方法では、請求項１の記載によれば、
円筒状容器本体（２０ａ）と、当該円筒状容器本体の横方向両側半円筒部（２８ａ、２６ｂ）の横方向一側半円筒部（２６ａ）のうち円筒状容器本体の軸方向に沿い間隔をおいて位置する複数の横断面半円周状壁部位から横方向外側へ円筒状容器本体の上記軸方向に垂直な方向に延出される複数本の原料ガス導入筒（２３、２４、２５）と、円筒状容器本体の横方向他側半円筒部のうち円筒状容器本体の上記軸方向に沿い間隔をおいて位置する複数の横断面半円周状壁部位から横方向外側へ複数本の原料ガス導入筒とは逆方向に延出される複数本の原料ガス排出筒（２８）とを有する反応容器（２０）と、
当該反応容器の円筒状容器本体内にその軸方向に挿入される円筒状基材であってその円筒状外周面にて円筒状容器本体の内周面に対向するように触媒を円筒状に担持してなる円筒状基材（３０）とを備えて、
熱分解されたときガス状炭素種を生成する原料ガスを複数の原料ガス導入筒を介し円筒状容器本体内に円筒状基材の軸方向に垂直な方向に沿い円筒状触媒の外周面に向けて導入するとともに円筒状容器本体内のガスを複数のガス排出筒を介し排出するように反応容器を構成して、
円筒状容器本体を所定の高温に加熱して維持する加熱工程（Ｓ２）と、
円筒状容器本体に複数の原料ガス導入筒から上記原料ガスを導入する原料ガス導入工程（Ｓ５）とを備えて、
当該原料ガス導入工程にて、円筒状容器本体を上記所定の高温に維持した状態にて、円筒状容器本体内に導入した上記原料ガスを円筒状触媒により熱分解して円筒状基材の上記円筒状外周面にガス状炭素種を生成させ、このガス状炭素種に基づき円筒状基材の上記円筒状外周面から微小コイルを成長させて製造するようにした。
【００１２】
これによれば、反応容器において、円筒状基材が、円筒状容器本体内にその77に沿い同軸的に挿入されて、その円筒状外周面にて円筒状容器本体の内周面に対向するように触媒を円筒状に担持してなるものである。
そして、反応容器が、原料ガスを、円筒状容器本体の軸を介し横方向両側から対向する当該容器本体の横方向両側半円筒部の横方向一側半円筒部のうちその軸方向に沿い間隔をおいて位置する複数の横断面半円周状壁部位から円筒状容器本体内に円筒状基材の軸方向に垂直な方向に沿い円筒状触媒の外周面に向けて導入するとともに横方向両側半円筒部の横方向他側半円筒部のうちその軸方向に沿い間隔をおいて位置する複数の横断面半円周状壁部位から円筒状容器本体内のガスを排出するように、構成されている。
このため、原料ガスが、円筒状容器本体の横方向一側半円筒部の複数の横断面半円周状壁部位から円筒状基材の軸方向に垂直な方向に沿い円筒状触媒の外周面に向けて導入される。ここで、横方向一側半円筒部の複数の横断面半円周状壁部位は、上述のごとく、円筒状容器本体の横方向一側半円筒部の軸方向に間隔をおいて位置することから、原料ガスが、円筒状触媒の円筒状外周面の軸方向の全体に亘るように導入される。従って、このように導入される原料ガスの円筒状触媒に対する各導入位置において、まず、円筒状触媒と原料ガスとは良好に反応し得る。
然る後、原料ガスは、さらに、円筒状基材の円筒状外周面に沿い流動しつつ円筒状触媒との間で良好に反応しながら、横方向両側横断面円弧状対向壁部の横方向他側横断面円弧状対向壁部の複数の横断面円弧状壁部位から排出されていく。
【００１３】
以上により、円筒状容器本体を上記所定の高温に維持した状態にて、円筒状容器本体内に導入した上記原料ガスを上記触媒により熱分解してガス状炭素種を円筒状基材に良好に生成させ得る。その結果、このガス状炭素種に基づく微小コイルの円筒状基材からの成長製造が良好に効率よくなされ得る。
【００１４】
また、本発明に係る微小コイルの製造方法では、請求項２の記載によれば、
筒状容器本体（２０ａ）と、この容器本体内にその軸方向に沿い挿入される基材であってその容器本体の内周面に対向するように触媒を担持してなる基材（３０）とを有して、熱分解されたときガス状炭素種を生成する原料ガスを容器本体の上下方向対向壁部のうち下方向対向壁部から当該容器本体内に導入するとともに上記上下方向対向壁部のうち上方向対向壁部から容器本体内のガスを排出するようにした反応容器を準備して、
容器本体を所定の高温に加熱して維持する加熱工程（Ｓ２）と、
容器本体に上記下方向対向壁部から上記原料ガスを導入する原料ガス導入工程（Ｓ５）とを備えて、
当該原料ガス導入工程にて、容器本体を上記所定の高温に維持した状態にて、容器本体内に導入した上記原料ガスを上記触媒により熱分解して基材にガス状炭素種を生成させ、このガス状炭素種に基づき基材から微小コイルを成長させて製造するようにした。
【００１５】
これによれば、反応容器において、原料ガスが容器本体内にその下方から導入されるから、このように当該容器本体内に導入された原料ガスは、容器本体内において、上方へ円滑にかつ良好に流動して、基材の触媒との反応を良好になし得る。その結果、請求項１に記載の発明と実質的に同様の作用効果が達成され得る。
【００１６】
また、本発明は、請求項３の記載によれば、請求項１に記載の微小コイルの製造方法において、
反応容器において、複数の原料導入筒は、円筒状容器本体の上記横方向一側半円筒部の上記複数の横断面半円周状壁部位のうち当該横断面半円周状壁部位毎にその円周方向にも間隔をおいて位置する複数の円周方向部位から外方へ円筒状容器本体の上記軸方向に垂直な方向に延出されており、
原料ガス導入工程にて、上記原料ガスを、複数の原料導入筒から円筒状容器本体内に上記横方向一側半円筒部の上記複数の横断面半円周状壁部位の各々の上記複数の円周方向部位を介し導入することを特徴とする。
【００１７】
これにより、原料ガスの円筒状容器本体内への導入位置が、さらに増大するため、円筒状触媒の円筒状外周面から成長する微小コイルの量が、さらに増大する。その結果、請求項１に記載の発明の作用効果がより一層向上し得る。
【００１８】
また、本発明は、請求項４の記載によれば、請求項１〜３のいずれか１つに記載の微小コイルの製造方法において、
上記原料ガスは、アセチレンガス、水素ガス及び硫化水素ガスからなる混合ガスであり、
上記加熱工程において、上記所定の高温を６００（℃）〜９００（℃）の範囲内の温度として、この温度に円筒状容器本体を加熱して維持することを特徴とする。
【００１９】
このように、原料ガスは、アセチレンガス、水素ガス及び硫化水素ガスからなる混合ガスであって、窒素ガスやチオフェンのような原料ガスに害をなすような成分を含まない。従って、原料ガスの触媒との反応による熱分解が良好になされ得ることから、微小コイルの成長がより一層良好になされ得る。
【００２０】
また、本発明に係る微小コイルの製造装置は、請求項５の記載によれば、
ケーシング（１０、１０ａ、１０ｂ）と、反応容器（２０）と、基材（３０）と、加熱制御手段（５０、６０、７０）とを備えて、
反応容器は、
ケーシング内にその軸方向に挿入される円筒状容器本体（２０ａ）と、
当該円筒状容器本体の横方向両側半円筒部（２８ａ、２６ｂ）の横方向一側半円筒部（２６ａ）のうち円筒状容器本体の軸方向に沿い間隔をおいて位置する複数の横断面半円周状壁部位から横方向外側へ円筒状容器本体の上記軸方向に垂直な方向に延出されて、熱分解されたときガス状炭素種を生成する原料ガスを、原料ガス供給源から円筒状容器本体内に導入する複数本の原料ガス導入筒（２３、２４、２５）と、
円筒状容器本体の横方向他側半円筒部のうち円筒状容器本体の上記軸方向に沿い間隔をおいて位置する複数の横断面半円周状壁部位から横方向外側へ複数本の原料ガス導入筒とは逆方向に延出されて円筒状容器本体内のガスを排出する複数本のガス排出筒（２８）とを具備しており、
基材は、反応容器の円筒状容器本体内にその軸方向に挿入される円筒状基材であってその円筒状外周面にて円筒状容器本体の内周面に対向するように触媒を円筒状に担持してなる円筒状基材であり、
加熱制御手段は、円筒状容器本体を所定の高温に維持するように加熱制御するようにして、
円筒状容器本体を上記所定の高温に維持した状態にて、複数本の原料ガス導入筒により円筒状基材の軸方向に垂直な方向に沿い円筒状触媒の外周面に向けて円筒状容器本体内に導入される上記原料ガスを円筒状触媒により加熱分解して円筒状基材の上記円筒状外周面にガス状炭素種を生成させ、このガス状炭素種に基づき円筒状基材の上記円筒状外周面から微小コイルを成長させて製造するようにした。
【００２１】
これによれば、反応容器においては、
円筒状容器本体が、ケーシング内にその軸方向に挿入されており、
複数本の原料ガス導入筒が、当該円筒状容器本体の横方向両側半円筒部の横方向一側半円筒部のうち円筒状容器本体の軸方向に沿い間隔をおいて位置する複数の横断面半円周状壁部位から横方向外側へ円筒状容器本体の上記軸方向に垂直な方向に延出されて、熱分解されたときガス状炭素種を生成する原料ガスを、原料ガス供給源から円筒状容器本体内に導入するように構成されており、
また、複数本のガス排出筒が、円筒状容器本体の横方向他側半円筒部のうち円筒状容器本体の上記軸方向に沿い間隔をおいて位置する複数の横断面半円周状壁部位から横方向外側へ複数本の原料ガス導入筒とは逆方向に延出されて円筒状容器本体内のガスを排出するように構成されている。
また、円筒状基材が、反応容器の円筒状容器本体内にその軸方向に挿入されており、当該円筒状基材は、その円筒状外周面にて、円筒状容器本体の内周面に対向するように触媒を円筒状に担持してなるものである。
【００２２】
このため、原料ガスが、円筒状容器本体の横方向一側半円筒部の複数の横断面半円周状壁部位から円筒状基材の軸方向に垂直な方向に沿い円筒状触媒の外周面に向けて導入される。ここで、横方向一側半円筒部の複数の横断面半円周状壁部位は、上述のごとく、円筒状容器本体の横方向一側半円筒部の軸方向に間隔をおいて位置することから、原料ガスが、円筒状触媒の円筒状外周面の軸方向の全体に亘るように導入される。従って、このように導入される原料ガスの円筒状触媒に対する各導入位置において、まず、円筒状触媒と原料ガスとは良好に反応し得る。
然る後、原料ガスは、さらに、円筒状基材の円筒状外周面に沿い流動しつつ円筒状触媒との間で良好に反応しながら、横方向両側横断面円弧状対向壁部の横方向他側横断面円弧状対向壁部の複数の横断面円弧状壁部位から排出されていく。
以上のように当該円筒状容器本体内に導入された原料ガスは、円筒状容器本体内において、円筒状基材の外周面に沿い横方向へ円滑にかつ良好に流動して、当該円筒状基材の触媒との反応を良好になし得る。従って、円筒状容器本体を上記所定の高温に維持した状態にて、円筒状容器本体内に導入した上記原料ガスを上記触媒により熱分解してガス状炭素種を円筒状基材に良好に生成させ得る。その結果、このガス状炭素種に基づく微小コイルの円筒状基材からの成長製造が良好に効率よくなされ得る。
【００２３】
また、本発明に係る微小コイルの製造装置は、請求項６の記載によれば、
ケーシング（１０、１０ａ、１０ｂ）と、反応容器（２０）と、基材（３０）と、加熱制御手段（５０、６０、７０）とを備えて、
反応容器は、
ケーシング内に軸方向に挿入される筒状容器本体（２０ａ）と、
この容器本体の両上下方向対向壁部のうち下方向対向壁部から下方へ延出されて、熱分解されたときガス状炭素種を生成する原料ガスを、原料ガス供給源から容器本体内に導入する少なくとも１本の原料ガス導入筒（２３、２４、２５）と、
容器本体の上記両上下方向対向壁部のうち上方向対向壁部から上記少なくとも１本の原料ガス導入筒とは逆方向に上方へ延出されて容器本体内のガスを排出する少なくとも１本のガス排出筒（２８）とを具備しており、
基材は、容器本体内にその軸方向に沿い挿入されて、容器本体の内周面に対向するように触媒を担持してなり、
加熱制御手段は、容器本体を所定の高温に維持するように加熱制御するようにして、
容器本体を上記所定の高温に維持した状態にて、容器本体内の上記原料ガスを上記触媒により加熱分解して基材にガス状炭素種を生成させ、このガス状炭素種に基づき基材から微小コイルを成長させて製造するようにした。
【００２４】
これによれば、少なくとも１本の原料ガス導入筒が容器本体から下方へ延出され、少なくとも１本のガス排出筒が容器本体から上方へ延出されている。
【００２５】
このため、このように当該容器本体内に導入された原料ガスは、容器本体内において、基材に沿い上方へ円滑にかつ良好に流動して、当該基材の触媒との反応を良好になし得る。従って、容器本体を上記所定の高温に維持した状態にて、容器本体内に導入した上記原料ガスを上記触媒により熱分解してガス状炭素種を基材に良好に生成させ得る。その結果、このガス状炭素種に基づく微小コイルの基材からの成長製造が良好に効率よくなされ得る。
【００２６】
また、本発明は、請求項７の記載によれば、請求項５に記載の微小コイルの製造装置において、
複数本の原料導入筒は、円筒状容器本体の上記横方向一側半円筒部の上記複数の横断面円周状壁部位のうち当該横断面円周状壁部位毎にその円周方向に沿い間隔をおいて位置する複数の円周方向部位から横方向外側へ円筒状容器本体の上記軸方向に垂直な方向へ延出されて、上記原料ガスを、円筒状基材の軸方向に垂直な方向に沿い円筒状触媒の外周面に向けて導入するようになっていることを特徴とする。
【００２７】
これにより、原料ガスの円筒状容器本体内への導入位置が、さらに増大するため、円筒状触媒の円筒状外周面から成長する微小コイルの量が、さらに増大する。その結果、請求項５に記載の発明の作用効果がより一層向上し得る。
【００２８】
また、本発明は、請求項８の記載によれば、請求項５に記載の微小コイルの製造装置において、
円筒状基材は、円筒状基体（３１）と、ニッケル金属を、その表面に部分酸化及び部分硫化を施した上で２（μｍ）〜６（μｍ）の範囲内の厚さでもって、円筒状基体の上記外周面に亘り塗布することで、上記触媒として円筒状基体の上記外周面に円筒状に担持させてなる触媒層（３２）とにより構成されていることを特徴とする。
【００２９】
このように、触媒層を円筒状基体の外周面に円筒状に担持させることで、原料ガスの触媒層との反応による熱分解をより一層良好にし得る。その結果、請求項５に記載の発明の作用効果がより一層向上され得る。
【００３０】
また、本発明は、請求項９の記載によれば、請求項７または８に記載の微小コイルの製造装置において、
複数本の原料ガス導入筒は、円筒状基材のうち軸方向長さの１／３以上の長さに対応する部位から当該円筒状基材の軸方向に原料ガス導入筒の内径の２０倍以内の間隔をおいて延出されており、
円筒状基材の外周面と原料ガス導入筒の内端開口部との間の径方向対向間隔が、５（ｍｍ）〜５０（ｍｍ）の範囲内の値に設定されていることを特徴とする。
【００３１】
これにより、円筒状容器本体内の原料ガスの円筒状基材の触媒との反応が効率よくなされ、その結果、請求項７または８に記載の作用効果がより一層向上され得る。
また、本発明は、請求項１０の記載によれば、請求項５に記載の微小コイルの製造装置において、
ケーシング、反応容器、円筒状基材及び加熱制御手段を、それぞれ、複数備えており、
複数のケーシングは、それぞれ、上下に積層されており、
複数の反応容器は、それぞれ、その円筒状容器本体にて、複数のケーシングの対応ケーシング毎に、当該対応ケーシング内にその軸方向に挿入され、その複数本の原料ガス導入筒にて、対応の円筒状容器本体の横方向一側半円筒部から上記対応の筒状容器本体の軸方向に垂直な方向に横方向外側へ延出され、かつ、その複数本のガス排出筒にて、横方向他側半円筒部から複数本の原料ガス導入筒とは逆方向に横方向外側へ延出されており、
複数の円筒状基材は、それぞれ、各対応の円筒状容器本体内にその軸方向に挿入されて、上記各対応の円筒状容器本体の内周面に対向するように触媒を円筒状に担持してなり、
複数の加熱制御手段は、それぞれ、各対応の円筒状容器本体を上記所定の高温に維持すべく加熱制御するようにして、
上記各対応の円筒状容器本体を上記所定の高温に維持した状態にて、上記各対応の円筒状容器本体内の上記原料ガスを各対応の円筒状触媒により加熱分解して各対応の円筒状基材の上記円筒状外周面にガス状炭素種を生成させ、このガス状炭素種に基づき上記各対応の円筒状基材の上記円筒状外周面から微小コイルを成長させて製造するようにしたことを特徴とする。
これによれば、当該製造装置は、単一のケーシングを有する製造装置を上下に複数積層して構成されることとなる。従って、微小コイルの製造数をより一層増大させることができる。また、上述のような積層構成にあたっては、上述のように原料ガス導入筒及びガス排出筒が、反応容器の横方向において互いに逆方向に延在しているから、各反応容器は、その原料ガス導入筒及びガス排出筒にて、その上下に位置する原料ガス導入筒及びガス排出筒との間で干渉を招くことなく、容易に積層され得る。
【００３２】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る微小コイルの製造装置の第１実施形態における装置本体を設置面上に載置した状態で示す平面図である。
【図２】上記第１実施形態における加熱回路を示すブロック図である。
【図３】上記第１実施形態における装置本体を設置面上に載置した状態で示す右側側面図である。
【図４】上記第１実施形態における装置本体を設置面上に載置した状態で示す左側側面図である。
【図５】上記第１実施形態における装置本体の図４にて５−５線に沿う横断面斜視図である。
【図６】上記第１実施形態における反応容器を加熱器とともに示す斜視図である。
【図７】上記第１実施形態における反応容器の横断面斜視図である。
【図８】上記第１実施形態における装置本体を円筒状基材の外周面に微小コイルを成長させる状態にて示す横断面図である。
【図９】上記第１実施形態における微小コイルの製造工程図である。
【図１０】上記第１実施形態にて製造した微小コイルを、電子顕微鏡による拡大写真でもって示す図である。
【図１１】上記第１実施形態にて製造した微小コイルを含む析出物を、電子顕微鏡による拡大写真でもって示す図である。
【図１２】上記第１実施形態にて得られた他の析出物を、電子顕微鏡による拡大写真でもって示す図である。
【図１３】本発明に係る微小コイルの製造装置の第３実施形態の要部を示す横断面斜視図である。
【図１４】上記第３実施形態における加熱回路を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の各実施形態を図面により説明する。
（第１実施形態）
図１及び図２は、本発明にかかる微小コイルの製造装置の第１実施形態を示しており、この製造装置は、装置本体Ｂ（図１参照）と、加熱回路Ｅ（図２参照）とにより構成されている。本第１実施形態において、上記微小コイルは、炭素種から成長する微小コイルであって、カーボンマイクロコイルともいう。これは、微小コイルのコイル径がμｍオーダーであることに起因する。
【００３５】
なお、図１において、図示左側及び右側が、それぞれ、装置本体Ｂの後側及び前側に対応し、図示上側及び図示下側が、それぞれ、装置本体Ｂの左側及び右側に対応する。また、図１において、紙面の手前側及び奥側が、それぞれ、装置本体Ｂの上側及び下側に対応する。
【００３６】
装置本体Ｂは、図１にて示すごとく、ケーシング１０と、反応容器２０と、円筒状基材３０と、前後両側エンドカバー４０とを備えている。ケーシング１０は、横断面矩形状筒体１０ａと、角柱状電気絶縁性充填部材１０ｂとを備えている（図５参照）。
【００３７】
筒体１０ａは、図５にて例示するごとく、横断面コ字状の上壁１１、横断面コ字状の下壁１２、左壁１３及び右壁１４でもって矩形筒状となるように、ステンレスでもって形成されている。ここで、上壁１１は、その左右両縁部にて、下方に向けＬ字状に折れ曲がって、左右両壁１３、１４の各上縁部に外方から着脱可能に組み付けられている。また、下壁１２は、その左右両縁部にて、上方に向けＬ字状に折れ曲がって、左右両壁１３、１４の各下縁部に外方から着脱可能に組み付けられている。
【００３８】
角柱状電気絶縁性充填部材１０ｂは、ロックウール等の柔軟性電気絶縁材料により角柱状に形成されており、この充填部材１０ｂは、筒体１０ａ内に同軸的に収容されている。これにより、当該充填部材１０ｂは、後述のごとく、容器本体２０ａを、筒体１０ａから電気的に絶縁しつつ当該筒体１０ａ内に同軸的に支持する役割を果たす。なお、当該装置本体Ｂの設置にあたり、ケーシング１０は、通常、筒体１０ａの下壁１２にて、基台の水平面Ｌ上に載置される（図１、図３或いは図４参照）。
【００３９】
反応容器２０は、図１、図３〜図７のいずれかにて示すごとく、円筒状容器本体２０ａと、３組の原料ガス導入筒群２０ｂ〜２０ｄと、シールガス注入筒群２０ｅと、ガス排出筒群２０ｆとを備えている。
【００４０】
容器本体２０ａは、透明の石英でもって円筒状に形成されており、この容器本体２０ａは、電気絶縁性充填部材１０ｂの貫通穴部１５内に同軸的に挿通されている。ここで、貫通穴部１５は、電気絶縁性充填部材１０ｂ内に同軸的に形成されている。これにより、容器本体２０ａは、その軸方向前後両端部２１、２２にて、筒体１０ａの軸方向両端開口部及び電気絶縁性充填部材１０ｂの軸方向両端開口部から互いに逆方向に延出するとともに、充填部材１０ｂによって、上述のごとく、筒体１０ａから電気的に絶縁されつつ当該筒体１０ａ内に同軸的に支持されている。
【００４１】
本第１実施形態において、容器本体２０ａの形成材料として、透明の石英を採用したのは、透明の石英が、触媒活性、硫化水素に対する耐食性、直線状炭素繊維や固形炭素膜や炭素粉等の微小コイル生成反応以外の副反応を抑制すること及び容器本体２０ａの内部を外部から透視し易いことに起因する。
【００４２】
また、容器本体２０ａの内径は、原料ガス（後述する）の対流等の流動や混合、金属触媒との接触、排気ガスの効率的排出等の点から、３０（ｍｍ）〜３００（ｍｍ）の範囲の値に設定されることが好ましく、さらには、１００（ｍｍ）〜１５０（ｍｍ）の範囲内の値に設定されることが、より一層好ましい。本第１実施形態では、容器本体２０ａの内径は、１００（ｍｍ）に設定されている。
【００４３】
また、容器本体２０ａの全長は、６００（ｍｍ）〜２５００（ｍｍ）の範囲内の値に設定されることが好ましく、さらには、１０００（ｍｍ）〜１８００（ｍｍ）の範囲の値に設定されることが、より一層好ましい。本第１実施形態では、容器本体２０ａの全長は、１５００（ｍｍ）に設定されている。
【００４４】
３組の原料ガス導入筒群２０ｂ〜２０ｄは、原料ガス供給源（図示しない）からの原料ガス（後述する）を容器本体２０ａ内に導入する役割を果たすもので、当該３組の原料ガス導入筒群２０ｂ〜２０ｄは、図３、図５、図６及び図７のいずれかにて示すごとく、容器本体２０ａの左側半円筒部２６ａからケーシング１０の左壁１３を介し左方へ延出されている。
【００４５】
ここで、上記原料ガスとしては、触媒ガス及び水素ガスの他、熱分解して容易にガス状炭素種を生成するアセチレン、メタン、プロパン等の炭化水素ガスや一酸化炭素ガスが挙げられる。これらの原料ガスのうち、アセチレンが最も好ましい。これは、アセチレンが、反応温度で容易に熱分解して金属触媒と反応し、金属触媒粒の各結晶面での触媒活性の異方性を効率よく発現させるからである。
【００４６】
そこで、本第１実施形態においては、アセチレンガスが、水素ガス、及び触媒ガスである硫化水素ガスとともに、上記原料ガスとして採用されている。
【００４７】
また、上記触媒ガスとしては、周期律表の第１５属及び第１６族を含むガスであって、イオウ、チオフェン，メチルメルカプタン、硫化水素等のイオウ原子を含む化合物のガス、或いはリン、３塩化リン等のリン原子を含む化合物のガスが挙げられる。上記触媒ガスのうち、使用の簡便性と微小コイルを高収量と高収率で得る観点から、硫化水素ガスが最も好ましい。
【００４８】
そこで、本第１実施形態では、硫化水素ガスが、上記触媒ガスとして、上述のごとく、原料ガスのうちの１つのガスとして、採用されている。また、上記触媒ガスである硫化水素ガスの反応雰囲気中の濃度は、０．０１（容量％）〜０．５の範囲内の濃度であり、さらに０．０５（容量％）〜０．２（容量％）範囲内の濃度であることがより好ましい。よって、本第１実施形態では、硫化水素ガスの容器本体２０ａ内への供給濃度は、反応雰囲気中の濃度を０．０５（容量％）〜０．２（容量％）範囲内の濃度とするように設定されている。
【００４９】
なお、硫化水素ガスの濃度が０．０１（容量％）未満或いは０．５（容量％）を超えて高くなると、微小コイルの成長は殆ど得られない。また、硫化水素ガスの流量は少ないので、１（容量％）〜２（容量％）の範囲内の値の水素バランスガスが用いられる。
【００５０】
また、３組の原料ガス導入筒群２０ｂ〜２０ｄは、原料ガス導入筒群２０ｂから原料ガス導入筒群２０ｄにかけて、容器本体２０ａの左側半円筒部２６ａの上側部位、中側部位及び下側部位から延出されている。
【００５１】
また、左側半円筒部２６ａの上側部位、中側部位及び下側部位において、上記中側部位は、容器本体２０ａの左側半円筒部２６ａの上下方向中央部位に相当する。これに伴い、上記上側部位は、上記中側部位と左側半円筒部２６ａの上縁部位との間の中央部位に相当し、一方、上記下側部位は、上記中側部位と左側半円筒部２６ａの下縁部位との間の中央部位に相当する。
【００５２】
従って、左側半円筒部２６ａは、上記中側部位にて、容器本体２０ａのケーシング１０の下壁１２に平行な断面（平行断面）内に位置し、上記上側部位にて、容器本体２０ａの上記平行断面に対し当該容器本体２０ａの中心を基準に上方へ４５°傾斜する断面（上方傾斜断面）内に位置し、また、上記下側部位にて、容器本体２０ａの上記平行断面に対し当該容器本体２０ａの中心を基準に下方へ４５°傾斜する断面（下方傾斜断面）内に位置する。
【００５３】
原料ガス導入筒群２０ｂは、複数本（例えば、１６本）の原料ガス導入筒２３からなるもので、当該複数の原料ガス導入筒２３は、その各基端開孔部２３ａにて、容器本体２０ａの左側半円筒部２６ａの上記上側部位の前後方向において等間隔にて溶接等により接合されて、容器本体２０ａの内部に連通している。また、当該複数の原料ガス導入筒２３は、その基端開孔部２３ａからケーシング１０の左壁１３の上側部位を通り左方へ延出している。
【００５４】
原料ガス導入筒群２０ｃは、複数（例えば、１６本）の原料ガス導入筒２４を有しており、当該複数の原料ガス導入筒２４は、その各基端開孔部２４ａにて、容器本体２０ａの左側半円筒部２６ａの上記中側部位に前後方向において上記等間隔にて溶接等により接合されて、容器本体２０ａの内部に連通している。また、当該複数の原料ガス導入筒２４は、その基端開孔部２４ａからケーシング１０の左壁１３の中側部位を通り左方へ延出している。
【００５５】
原料ガス導入筒群２０ｄは、複数（例えば、１６本）の原料ガス導入筒２５を有しており、当該複数の原料ガス導入筒２５は、その各基端開孔部２５ａにて、容器本体２０ａの左側半円筒部２６ａの上記下側部位に前後方向において上記等間隔にて溶接等により接合されて、容器本体２０ａの内部に連通している。また、当該複数の原料ガス導入筒２４は、その基端部からケーシング１０の左壁１３の下側部位を通り左方へ延出している。
【００５６】
なお、原料ガス導入筒群２０ｂから原料ガス導入筒群２０ｄにかけて、各対応の原料ガス導入筒２２、２３及び２５は、互いに上下方向に対応するように、容器本体２０ａの同一の前後方向位置にある。
【００５７】
本第１実施形態において、３組の原料ガス導入筒群２０ｂ〜２０ｄの各原料ガス導入筒の内径は、原料ガスの流量や流速を所定範囲内に保持するために、３（ｍｍ）〜５０（ｍｍ）の範囲の値に設定されることが好ましく、さらには、６（ｍｍ）〜３０（ｍｍ）の範囲の値に設定されることがより一層好ましい。
【００５８】
本第１実施形態では、原料ガス導入筒群２０ｂ〜２０ｄの各原料ガス導入筒の内径は、９（ｍｍ）に設定されている。なお、原料ガス導入筒群２０ｂ、２０ｂ及び２０ｄの各々において、互いに隣り合う各両原料ガス導入筒の中心間隔は、７５（ｍｍ）に設定されている。
【００５９】
シールガス注入筒群２０ｅは、シールガス供給源（図示しない）から容器本体２０ａ内にシールガス（後述する）を注入する役割を果たすもので、当該シールガス注入筒群２０ｅは、図１或いは図３にて示すごとく、容器本体２０ａの左側半円筒部２６ａの上記中側部位からケーシング１０の左壁１３を介し左方へ延出されている。本第１実施形態において、上記シールガスとして、窒素、アルゴン、ヘリウムなどの化学的に不活性なガス或いは水素ガスが挙げられる。これは、外部から容器本体２０ａ内に混入される酸素ガスや当該容器本体２０ａ内に導入される窒素ガス等によって、余分な或いは有害な影響を反応系に与えられることを防止するためである。本第１実施形態では、水素ガスがシールガスとして採用されている。
【００６０】
当該シールガス注入筒群２０ｅは、例えば、２本のシールガス注入筒２７からなるもので、当該２本のシールガス注入筒２７は、その基端開孔部にて、容器本体２０ａの左側半円筒部２６ａの上記中側部位に原料ガス導入筒群２０ｂの前後両側にて溶接等により接合されて、容器本体２０ａの内部に連通している。また、各シールガス注入筒２７は、その基端開孔部からケーシング１０の左壁１３の上記中側部位を通り左方へ延出している。
【００６１】
ガス排出筒群２０ｆは、容器本体２０ａ内のガスを当該容器本体２０ａの外部に排出する役割を果たすもので、当該ガス排出筒群２０ｆは、図１、図４或いは図６にて示すごとく、容器本体２０ａの右側半円筒部２６ｂからケーシング１０の右壁１４を介し右方へ延出されている。
【００６２】
当該ガス排出筒群２０ｆは、例えば、５本のガス排出筒２８からなるもので、各ガス排出筒２８は、その基端開孔部２８ａにて、容器本体２０ａの右側半円筒部２６ｂの中側部位にその前後方向において等間隔にて溶接等により接合されて、容器本体２０ａの内部に連通している。ここで、右側半円筒部２６ｂの中側部位は、容器本体２０ａの前後方向軸を介し左側半円筒部２６ａの中側部位に対向する。また、各ガス排出筒２８は、その基端開孔部２８ａからケーシング１０の右壁１４の中側部位（左側半円筒部２６ａの中側部位に対応）を通り右方へ延出している。なお、各ガス排出筒２８の内径は、ガス排出筒間で同一であるが、当該各ガス排出筒２８の内径の総和は、全原料ガス導入筒２３〜２５の各断面積の総和に相当する断面積を確保するように設定されている。これは、容器本体２０ａ内のガスの排出を円滑に行うためである。
【００６３】
本第１実施形態において、容器本体２０ａの最前端側に位置するガス排出筒２８の基端開孔部２８ａは、容器本体２０ａの最前端側に位置する原料ガス導入筒２４から後側へ３本目の原料ガス導入筒２４の基端開孔部２４ａに対向し、また、容器本体２０ａの最後端側に位置するガス排出筒２８の基端開孔部２８ａは、容器本体２０ａの最後端側に位置する原料ガス導入筒２４から前側へ３本目の原料ガス導入筒２４の基端開孔部２４ａに対向する。
【００６４】
円筒状基材３０は、多数の微小コイルを成長させる役割を果たすもので、この円筒状基材３０は、後述のごとく、反応容器２０ａ内にて同軸的に収容されている。なお、円筒状基材３０は、その外周面にて、反応容器２０ａの３組の原料ガス導入筒群２０ｂ〜２０ｄの各原料ガス導入筒の基端開孔部に対向している。
【００６５】
当該円筒状基材３０は、図１、図４或いは図６にて示すごとく、円筒状基体３１と、円筒状触媒層３２と、前後両側脚３３とにより構成されている。円筒状基体３１は、透明な石英でもって円筒状に形成されており、当該円筒状基体３１の外周面には、サンドブラスト処理が施されている。
【００６６】
円筒状触媒層３２は、金属触媒の粉末を基体３１の外周面に亘り、例えば、刷毛を用いて塗布することで円筒状に形成されている。ここで、円筒状基体３１の外周面には、上述のごとく、サンドブラスト処理が施されているから、金属触媒の粉末は、基体３１の外周面に対し良好に担持され得る。このことは、円筒状基材３０が、円筒状基体３１の外周面に触媒層３２でもって金属触媒の粉末を円筒状に担持することを意味する。
【００６７】
ここで、上記金属触媒としては、ニッケル、鉄、チタン或いはタングステン等の遷移金属の単体や合金の他、遷移金属の酸化物、炭化物、硫化物、窒化物、リン化物、炭酸化物或いは炭硫化物等から選択される少なくとも１種の化合物が挙げられる。
【００６８】
また、上記金属触媒の粉末の平均粒径は、５０（ｎｍ）〜５（μｍ）の範囲内の粒径である。上記金属触媒としては、より好ましくは、ニッケル、チタン、タングステンなどの金属、合金、酸素との固溶体、酸化物、炭化物、窒化物、硫化物、リン化物、炭酸化物或いは炭硫化物等が挙げられる。その中でも、金属触媒の各結晶面での触媒活性の異方性及びコストの点から、ニッケルと酸素の固溶体が、上記金属触媒として、最も好ましい。
【００６９】
この点につき詳細に述べれば、従来、金属触媒として、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｎｂ、ＮｉＯ、Ａｕのうちの１種類の金属が用いられてきた。Ｎｉ、Ｆｅ、Ｎｂ等の純粋な金属を触媒として用いた場合、規則的に巻いた純粋な微小コイル以外にも、かなりの量の大きく巻いた炭素繊維や直線状の炭素繊維が析出し、コイル純度の低いものしか得られなかった。また、ＮｉＯ触媒の場合、コイル収量やコイル純度は非常に低かった。
【００７０】
ガス状炭素種から気相成長する炭素繊維がコイル状に巻くためには、触媒の中心部分は単結晶であり、それぞれの結晶面での触媒活性に差があること、換言すれば、異方性があることが必須条件である。
【００７１】
例えば、Ｎｉの場合、異方性はＮｉ単結晶表面に存在するＮｉ−Ｃ−Ｓ−Ｏ系の４元系疑液相（液晶相）の組成比の違いによってもたらされると考えられている。これは、例えば、Ｎｉ（１００）、Ｎｉ（１１０）及びＮｉ（１１１）の結晶面では、それぞれの結晶面における原料ガス中の、Ｃ、Ｓ及びＯとの反応性や吸着能が異なることに起因している。Ｎｉ酸化物であるＮｉＯの場合、そのような効果は小さく、従って、コイルになる割合も非常に低い。
【００７２】
ニッケル触媒の触媒活性の異方性を十分発現させるためには、予めその表面を部分酸化及び部分硫化処理することが必須条件である。この処理により、その後アセチレンを導入して反応を行った際に、極めて効率よく異方性が発現され、微小コイルが効率よく成長する。部分酸化処理及び硫化処理を行わず、直接、アセチレンを導入して反応を行うと、十分な異方性が発現されず、従って、微小コイルのコイル収率及びコイル純度も著しく低下する。
【００７３】
このため、本第１実施形態では、ニッケルと酸素との固溶体が、上記金属触媒として用いられている。具体的には、ニッケルの粉末を、その表面にて部分酸化及び部分硫化処理した上で、酸素との固溶体とし、２（μｍ）〜５（μｍ）の範囲内の厚さとなるように基体３１に塗布して触媒層３２としている。
【００７４】
また、本第１実施形態において、基体３１は、３０（ｍｍ）〜２５０（ｍｍ）の範囲内の外径を有する。但し、三組の原料ガス導入筒群２０ｂ〜２０ｄの各原料ガス導入筒の基端開孔部の開孔面（容器本体２０ａの内周面）と円筒状基材３０の外周面（触媒層３２の外周面）との間の基体３１の径方向に沿う所定対向間隔が、１（ｍｍ）〜８０（ｍｍ）の範囲内の値に設定されるように、基体３１の外径が選定されている。また、当該所定対向間隔は、より好ましくは、１０（ｍｍ）〜５０（ｍｍ）の範囲内に設定されるように、さらに最も好ましくは、１５（ｍｍ）〜３０（ｍｍ）の範囲内に設定されるように、基体３１の外径が選定される。
【００７５】
上記所定対向間隔が３０（ｍｍ）を越えて増大するにつれて、規則的に巻いた微小コイルの割合が減少し、コイル径は次第に大きく不規則になり、また大きくカールした微小コイルの割合が次第に増加する。上記所定対向間隔が、１（ｍｍ）未満となるか、或いは１００（ｍｍ）を超えて増大すると、微小コイルは全く得られず、直線状炭素繊維または炭素粉末のみが析出される。本第１実施形態では、三組の原料ガス導入筒群２０ｂ〜２０ｄの各原料ガス導入筒の基端開孔部の開孔面と円筒状基材３０の外周面との間の基体３１の径方向に沿う所定対向間隔は、２５（ｍｍ）に設定されるとともに、基体３１の外径は、６０（ｍｍ）に設定されている。
【００７６】
前後両側脚３３は、図１、図４或いは図６にて示すごとく、共に、同一の二股形状にて、触媒層３２の軸方向両端下部から下方へ着脱可能に延出されている。このことは、前後両側脚３３は、その各二股部にて、容器本体２０ａの内周面の前後方向両側下部上に着座して、基体３１を容器本体２０ａ内に同軸的に支持することを意味する。
【００７７】
前後両側エンドカバー４０は、それぞれ、円板状壁部４１と、この円板状壁部４１の外周部から延出する環状壁部４２とでもって、透明の石英により、縦断面コ字状に形成されている。
【００７８】
しかして、前後両側エンドカバー４０のうち前側エンドカバー４０は、その環状壁部４２にて、前側耐熱性オーリング４２ａを介し、容器本体２０ａの軸方向前端部２１に気密的に着脱可能に嵌装されている。また、後側エンドカバー４０は、その環状壁部４２にて、後側耐熱性オーリング４２ａを介し、容器本体２０ａの軸方向後端部２２に気密的に嵌装されている。なお、前側耐熱性オーリング４２ａは、前側エンドカバー４０の環状壁部４２の軸方向中間部位にその内面側から形成した環状溝部内に収容されており、後側耐熱性オーリング４２ａは、後側エンドカバー４０の環状壁部４２の軸方向中間部位にその内面側から形成した環状溝部内に収容されている。
【００７９】
加熱回路Ｅは、図２にて示すごとく、加熱器５０と、温度センサ６０と、温度制御回路７０とを備えている。加熱器５０は、複数の発熱線部材５１からなるもので、当該複数の発熱線部材５１は、それぞれ、互いに並行な両並行線部５１ａ、５１ｂと、これら両並行線部５１ａ、５１ｂを連結する連結線部５１ｃとでもって、Ｕ字状となるように、所定長さのニクロム線を折り曲げて形成されている。
【００８０】
このように構成した複数の発熱線部材５１は、図６にて示すごとく、容器本体２０ａの外周面に沿い、その周方向に等角度間隔にて、配設されており、当該複数の発熱線部材５１は、発熱線部材ごとに、その連結部５１ｃを、容器本体２０ａの後側に位置させるとともに、両並行線部５１ａ、５１ｂを、容器本体２０ａの前後方向に沿い延在させるように配設されている。これにより、加熱器５０は、複数の発熱線部材５１にて、容器本体２０ａのほぼ全体に亘り分散して位置するように配設されている。
【００８１】
しかして、このように配設された加熱器５０において、複数の発熱線部材５１は、各並行線部５１ａの接続端部にて相互に接続されるとともに、各並行線部５１ｂの接続端部にて相互に接続されている。これにより、加熱器５０は、各発熱線部材５１の発熱により、容器本体２０ａをその外周面のほぼ全体から加熱する。
【００８２】
温度センサ６０は、高温検出型熱電対からなるもので、この温度センサ６０は、図１或いは図５から分かるように、円筒状基材３０の中空部内中央部に支持されている。ここで、当該中空部内中央部は、円筒状基材３０の中空部の前後方向中央部であって径方向中央部に相当する。これにより、当該温度センサ６０は、円筒状基材３０の中空部内中央部における温度を、容器本体２０ａの温度として検出する。
【００８３】
温度制御回路７０は、インバータからなるもので、この温度制御回路７０は、交流電源ＰＳから開閉スイッチＳＷを介し２００（Ｖ）の交流電圧を供給されて、温度センサ６０の検出温度に基づき、加熱器５０をその各発熱線部材５１にて発熱するように駆動制御する。ここで、この駆動制御は、温度センサ６０の検出温度に基づき容器本体２０ａを所定の高温に維持するようになされる。このことは、容器本体２０ａの内部を上記所定の高温に維持することを意味する。
【００８４】
ここで、上記所定の高温は、微小コイルの収量及び収率の観点から、６００（℃）〜９５０（℃）の範囲内の温度に設定されることが好ましく、また、この範囲のうちでも、７００（℃）〜８００（℃）の範囲内の温度に設定されることがより一層好ましい。そこで、本第１実施形態においては、上記所定の高温は、７５０（℃）の温度に設定されている。なお、上記所定の高温が６００（℃）未満或いは９５０（℃）を超えて高い場合には、微小コイルは殆ど成長することがない。
【００８５】
以上のように構成した本第１実施形態において、微小コイルは、当該製造装置により次のように気相製造される。なお、この気相製造過程において、温度センサ６０は、円筒状基材３０の中空部内中央部における温度を、容器本体２０ａの温度として検出する。
【００８６】
しかして、まず、図９の製造工程にて示すごとく、窒素ガス供給工程Ｓ１の処理がなされる。この窒素ガス供給工程Ｓ１において、窒素ガス供給源（図示しない）からの窒素ガスを、１０００（ミリリットル／分）の流量にて、原料ガス導入筒群２０ｂの全原料ガス導入筒を通して反応容器２０の容器本体２０ａ内に供給する。
【００８７】
これに伴い、容器本体２０ａ内に供給された窒素ガスは、当該容器本体２０ａ内を流動して、この容器本体２０ａ内の酸素等のガスを押し出すようにしてガス排出筒群２０ｆから排出される。これにより、容器本体２０ａを含む反応容器２０の内部の脱気処理及び脱酸素処理がなされ得る。
【００８８】
また、上記窒素ガス供給工程Ｓ１の処理にあわせ、或いは当該窒素ガス供給工程Ｓ１の処理の後に、加熱工程Ｓ２において、容器本体２０ａの加熱処理がなされる。この加熱処理では、温度制御回路７０が、開閉スイッチＳＷの閉状態にて、交流電源ＰＳから交流電圧を印加されて、作動状態となり、温度センサ６０の現時点における検出温度に基づき、加熱器５０を発熱するように駆動制御する。
【００８９】
これに伴い、各発熱線部材５１が、発熱により、容器本体２０ａの温度を上記所定の高温に上昇させるように当該容器本体２０ａを加熱する。また、容器本体２０ａの温度が上記所定の高温７５０（℃）に達した後は、当該容器本体２０ａの温度が変動しても、温度制御回路７０は、その後の温度センサ６０の検出温度に基づき、容器本体２０ａの温度を上記所定の高温７５０（℃）に維持するように加熱器５０を制御する。これにより、容器本体２０ａの内部は、上記所定の高温７５０（℃）に維持される。
【００９０】
このように加熱工程Ｓ２を処理した後、窒素ガス供給停止工程Ｓ３において、上記窒素ガス供給源から容器本体２０ａ内への窒素ガスの供給を停止する。
【００９１】
然る後、次のシールガス注入工程Ｓ４において、シールガスである水素ガスを、１０００（ミリリットル／分）にて、シールガス注入筒群２０ｅの各シールガス注入筒２７を通して容器本体２０ａ内に注入する。これに伴い、先に容器本体２０ａ内に供給済みの窒素ガスが、容器本体２０ａ内への注入シールガスにより排出ガス筒群２０ｅの各排出筒２７から排出される。
【００９２】
このため、容器本体２０ａの内部は、円筒状基材３０の内部をも含め、シールガスである水素ガスのみの雰囲気となる。これにより、容器本体２０ａの内部においては、円筒状基材３０の内部をも含め、余分な或いは有害な影響が反応系に与えられることを防止し得る。
【００９３】
従って、後述するように、原料ガス導入工程Ｓ５において容器本体２０ａ内に原料ガスを導入しても、この原料ガスに対する窒素ガスの混入を招くことがない。その結果、窒素ガスが、原料ガス中に含まれるアセチレンの熱分解反応を阻害するという事態の発生を未然に防止して、微小コイルのコイル収量及びコイル純度（後述する）の低下を未然に防止し得る。
【００９４】
上述のようにシールガス注入工程Ｓ４の処理が終了すると、次の原料ガス導入工程Ｓ５において、上記原料ガス供給源から供給される原料ガス、即ち、アセチレンガス、水素ガス及び硫化水素ガスの混合ガスを、３組の原料ガス導入筒群２０ｂ〜２０ｄの各原料ガス導入筒を通して容器本体２０ａ内にその左側から導入する。
【００９５】
現段階では、容器本体２０ａの内部が、円筒状基材３０の外周面及びその内部とともに、上記所定の高温に維持されている。このことは、触媒層３２の外周面も上記所定の高温に維持されていることを意味する。
【００９６】
このような状態において、上述のように原料ガスが容器本体２０ａ内に導入されると、当該原料ガスと触媒層３２の金属触媒との間で反応を開始する。このことは、原料ガス導入工程Ｓ５は、反応工程であることを意味する。なお、本第１実施形態では、この反応工程における反応時間は、２時間とした。
【００９７】
ここで、上記原料ガスは、原料ガス導入筒１本当たり、６０（ミリリットル／分）のアセチレンガス、２６５（ミリリットル／分）の水素ガス、及び０．０６（ミリリットル／分）の硫化水素ガスでもって構成される。
【００９８】
従って、上記原料ガス供給源内の原料ガスは、導入筒１本当たりにつき、６０（ミリリットル／分）のアセチレンガス、２６５（ミリリットル／分）の水素ガス、及び０．０６（ミリリットル／分）の硫化水素ガスの混合ガスとなるように、予め、均一に混合されたものである。
【００９９】
ここで、当該原料ガスの組成を、上述のように、アセチレンガス、水素ガス及び硫化水素ガスとした根拠は、次の通りである。
【０１００】
従来、原料ガスは、アセチレンガス、水素ガス、窒素ガス、チオフェンガス及び硫化水素ガスからなる混合ガスとして、同時にかつ連続的に容器本体２０ａ内に導入されるとともに触媒との間で反応させていた。
【０１０１】
しかし、窒素ガスは、上述したごとく、アセチレンの熱分解を著しく抑制するばかりか、有害な副反応を起こし、規則的に巻いた微小コイルの成長を阻害し、コイル収量及びコイル純度を低下させる。また、チオフェンは規則的に巻いた微小コイルの成長には有害であり、またコイル収量及びコイル純度を低下させる要因となっている。
【０１０２】
そこで、本第１実施形態では、原料ガスを、上述のごとく、アセチレンガス、水素ガス及び硫化水素ガスによる混合ガスとした。なお、当該原料ガスは、後述のように加熱により熱分解されたとき、ガス状炭素種が円筒状基材３０の外周面から生成される。
【０１０３】
３組の原料ガス導入筒群２０ｂ〜２０ｄの各原料ガス導入筒を通して容器本体２０ａ内の導入される原料ガスの流量をガスの線速度でもって示すと、微小コイルの収量及び収率を向上させるためには、当該ガスの線速度は、室温及び１気圧の条件下にて、１００（ｃｍ／ｍｉｎ）〜３０００（ｃｍ／ｍｉｎ）の範囲内の値に設定されることが好ましい。また、当該ガスの線速度は、２００（ｃｍ／ｍｉｎ）〜２０００（ｃｍ／ｍｉｎ）の範囲内の値に設定されることがより好ましく、また、さらには、５００（ｃｍ／ｍｉｎ）〜１５００（ｃｍ／ｍｉｎ）の範囲内の値に設定されることが特に好ましい。
【０１０４】
そこで、本第１実施形態では、当該ガスの線速度は、５００（ｃｍ／ｍｉｎ）〜１５００（ｃｍ／ｍｉｎ）の範囲内の値に設定されている。さらに、上記ガスの線速度は、原料ガス導入筒の基端開孔部とこの基端開孔部に対する円筒状基材３０の外周面の対向部位との間の間隔（上記所定対向間隔）と密接な関係を有する。このため、上記ガスの線速度が、例えば、５００（ｃｍ／ｍｉｎ）〜８００（ｃｍ／ｍｉｎ）の範囲内の値であれば、上記所定対向間隔は、１０（ｍｍ）〜２０（ｍｍ）の範囲内の値に設定されることが好ましい。
【０１０５】
上述のように、原料ガスと触媒層３２の金属触媒との間で反応を開始すると、微小コイルは、３組の原料ガス導入筒群２０ｂ〜２０ｄの各原料ガス導入筒の基端開孔部に対する円筒状基材３０の基体３１の円筒状外周面の対向表面部位において、原料ガス導入筒の内径の２倍〜３０倍の範囲内の径を有する円形内に密集して成長していく。
【０１０６】
このため、３組の原料ガス導入筒群２０ｂ〜２０ｄの各原料ガス導入筒のうち各両隣接導入筒の間の間隔は、各微小コイルを、互いに干渉させることなく、かつ隙間なく円筒状基材３０の外周面上に成長させるために、原料ガス導入筒の内径の２倍〜３０倍の範囲の値に設定されることが好ましく、さらには、原料ガス導入筒の内径の５倍〜２０倍の範囲内の値に設定されることがより好ましい。
【０１０７】
そこで、本第１実施形態では、上述の各両隣接原料ガス導入筒の間の間隔は、原料ガス導入筒の内径（９（ｍｍ））の５倍〜２０倍の範囲内の値（７５（ｍｍ））に設定されている。
【０１０８】
これにより、各微小コイルが、３組の原料ガス導入筒群２０ｂ〜２０ｄの各原料ガス導入筒の基端開孔部に対する円筒状基材３０上に殆ど互いに重なり合うことなく、ほぼ均一の厚さで成長し得る（図８参照）。このことは、多数の微小コイルが円筒状基材３０上に成長することで製造されることを意味する。
【０１０９】
上述のようにして原料ガス導入工程Ｓ５の処理が終了すると、次の原料ガス供給及び加熱の各停止工程Ｓ６において、上記原料ガス供給源から容器本体２０ａ内への原料ガスの供給が停止されるとともに、温度制御回路７０による加熱器５０に対する制御が停止される。具体的には、開閉スイッチＳＷが開成される。これにより、原料ガスと触媒層３２の金属触媒との間の反応が終了する。
【０１１０】
然る後、円筒状基材取り出し工程Ｓ７において、上述のような加熱器５０に対する制御の停止に伴い、容器本体２０ａ内の温度が２００（℃）まで降下したときに、装置本体Ｂの前後両側エンドカバー４０を容器本体２０ａの両端部から外した上で、円筒状基材３０を容器本体２０ａの内部から取り出す。ついで、円筒状基材３０に成長した微小コイルを回収する。
【０１１１】
以上説明したように、本第１実施形態によれば、反応容器２０において、３組の原料ガス導入筒群２０ｂ〜２０ｄは、容器本体２０ａの左側半円筒部２６ａから左方へ延出するとともに、ガス排出筒群２０ｆは、容器本体２０ａの右側半円筒部２６ｂから右方へ延出している。また、容器本体２０ａ内に挿入してなる円筒状基材３０において、触媒層３２が、ニッケル触媒を、微小コイルを析出するようにその表面を部分酸化・硫化処理して円筒状基体３１の外周面に塗布して形成されている。
【０１１２】
このような構成のもと、容器本体２０ａを上記所定の高温７５０（℃）に加熱して維持した状態にて、アセチレンガス、水素ガス及び硫化水素ガスの混合による原料ガスを、同時にかつ連続的に容器本体２０ａ内に導入して、円筒状基材３０の外周面上に、上述のごとく、微小コイルを成長させる。
【０１１３】
このようにして成長した微小コイルを上述のように回収した結果、この回収による微小コイルのコイル収量は、６０（ｇ）であった。また、アセチレンベースの微小コイルのコイル収率は８０（％）であった。このことは、微小コイルが、高純度にて、一度に効率よく多量に製造され得ることを意味する。なお、このようにして製造された微小コイルは、電磁波吸収材、マイクロ波発熱材、マイクロセンサー、マイクロメカニカル素子、癒し材、化粧品、鎮痛材、ガン治療薬、食品添加材等に利用され得る。
【０１１４】
ちなみに、本第１実施形態にて得られた析出物の電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真によれば、図１０にて示すように、成長による析出物は、１００（％）の微小コイル（カーボンマイクロコイル）からなり、これら微小コイルの殆どが、３（μｍ）〜５（μｍ）の範囲内のコイル径でもって規則的に巻いている。また、微小コイルの各々においてその各隣接コイル部間のギャップは殆ど無いため、当該微小コイルの各々は、電磁気的な微小のソレノイド形状となっている。
【０１１５】
換言すれば、上述の析出物中において、一定のコイル径でもって規則的に巻いたソレノイド形状の微小コイルの割合、即ち、コイル純度は、１００（％）であるといえる。
【０１１６】
また、本第１実施形態にて述べた製造装置によれば、反応容器２０における３組の原料ガス導入筒群２０ｂ〜２０ｄの各原料ガス導入筒と、ガス排出筒群２０ｆの各ガス排出筒とが、容器本体２０ａの左右両側壁２６ａ、２６ｂから互いに逆方向に基台の水平面Ｌに平行となるように水平状にケーシング１０から延出している。
【０１１７】
従って、原料ガスは、各原料ガス導入筒を通り容器本体２０ａ内に基台の水平面Ｌに沿うように導入されるから、このように容器本体２０ａ内に導入された原料ガスは、容器本体２０ａ内において、円筒状基材３０の外周面に沿い左右方向に円滑にかつ良好に流動して、円筒状基材３０の円筒状触媒層３２の触媒との反応を、何ら制限されることなく、良好になし得る。また、容器本体２０ａ内のガスが各排出筒２８を通り基台の水平面Ｌに沿うように排出されるので、ガスの排出が円滑になされ得る。
【０１１８】
その結果、原料ガスの触媒との間の十分な熱分解反応や触媒反応が容器本体２０ａ内において起こり、微小コイルの収量や純度が非常に高くなる。
【０１１９】
また、上述のように、各原料ガス導入筒及び各ガス排出筒が、基台の水平面Ｌに平行となるように水平状にケーシング１０から延出しているので、本第１実施形態にて述べた装置本体Ｂを、複数準備して、その各ケーシング１０にて上方に積層するにあたり、これら複数の装置本体Ｂを、３組の原料ガス導入筒群２０ｂ〜２０ｄ及びガス排出筒群２０ｆとの干渉を招くことなく、容易に積層することができる。
【０１２０】
以上により、装置本体Ｂの積層数に比例して、微小コイルのコイル収量及びコイル収率を増大させることができるのは勿論のこと、当該複数の装置本体Ｂの工場等内における設置面積を減少させて工場等内の利用効率を高めることができる。
【０１２１】
次に、本第１実施形態における装置本体Ｂを実施例１−１とし、この実施例１−１と対比すべく、実施例１−２及び各比較例１−１〜１−７を準備した。なお、実施例１−２及び各比較例１−１〜１−７の加熱回路は、本第１実施形態における加熱回路Ｅと同様である。
（実施例１−２）
この実施例１−２の装置本体においては、円筒状基材３０の触媒層３２として、ニッケルからなる触媒層であってその表面を部分酸化したニッケル触媒層が採用されている。当該実施例１−２の装置本体のその他の構成は、実施例１にいう装置本体Ｂと同様である。
【０１２２】
このような実施例１−２を用いて、微小コイルの製造にあたり、本第１実施形態にて述べた製造工程において、原料ガス導入工程Ｓ５の処理を行うに先立ち、３組の原料ガス導入筒群２０ｂ〜２０ｄの各原料ガス導入筒を通して５分間硫化水素のみを容器本体２０ａ内に導入して、加熱工程Ｓ２の処理で７５０（℃）に維持されている容器本体２０ａ内にて、上記ニッケル触媒層の表面に部分硫化処理を施した後、原料ガス導入工程Ｓ５において、上記各原料ガス導入筒を通して容器本体２０ａ内にアセチレンを導入して上記ニッケル触媒層との反応を行った。その他の工程は、本第１実施形態にて述べた製造の工程と同様である。
【０１２３】
この実施例１−２によれば、微小コイルのコイル収量は５８（ｇ）であり、当該微小コイルのコイル収率は７８（％）であり、また、当該微小コイルのコイル純度は１００（％）であった。これによれば、本実施例１−２でも、実施例１−１と実質的同様の製造結果をもたらすことが分かる。
【０１２４】
また、この実施例１−２においても、実施例１−１と同様に、反応容器２０における３組の原料ガス導入筒群２０ｂ〜２０ｄと、ガス排出筒群２０ｆとが、容器本体２０ａの左右両側円筒壁部２６ａ、２６ｂから互いに逆方向に基台の水平面Ｌに平行となるように水平状にケーシング１０から延出している。
【０１２５】
従って、実施例１−２の装置本体を、複数準備して、これら複数の装置本体を、その各ケーシング１０にて上方に積層するにあたり、各原料ガス導入筒群２０ｂ〜２０ｄ及びガス排出筒群２０ｆとの干渉を招くことなく、容易に積層することができる。これによれば、実施例１−２においても、装置本体の積層数に比例して、微小コイルのコイル収量及びコイル収率を増大させることができる。
（比較例１−１）
この比較例１−１の装置本体では、三組の原料ガス導入筒群２０ｂ〜２０ｄの各原料ガス導入筒の基端開孔部の開孔面と円筒状基材３０の外周面との間の基体３１の径方向に沿う所定対向間隔を６０（ｍｍ）としたことを除き、当該比較例１−１の装置本体のその他の構成は、実施例１−１と同様である。
【０１２６】
当該比較例１−１の装置本体でもって、本第１実施形態における製造工程に従い実施例１−１による微小コイルと同様に微小コイルを製造した。これにより得られた析出物の電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真によれば、図１０にて例示するように、３（μｍ）〜５（μｍ）の範囲内のコイル径で規則的に巻いた微小コイルのほかに、不規則に巻いた微小コイルや、１０（μｍ）以上のコイル径及び大きく崩れたコイル形状を有する微小コイルが多数観察された。なお、少量の直線状炭素繊維も観察された。
【０１２７】
従って、この比較例１−１によれば、微小コイルのコイル収量やコイル純度が実施例１−１による場合に比べて低いといえる。
（比較例１−２）
この比較例１−２の装置本体では、三組の原料ガス導入筒群２０ｂ〜２０ｄの各原料ガス導入筒の基端開孔部の開孔面と円筒状基材３０の外周面との間の基体３１の径方向に沿う所定対向間隔を８０（ｍｍ）としたことを除き、当該比較例１−２の装置本体のその他の構成は、実施例１−１にいう装置本体Ｂと同様である。
【０１２８】
当該比較例１−２の装置本体を用いて、本第１実施形態における製造工程に従い実施例１による微小コイルと同様に微小コイルを製造した。これにより得られた析出物の電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真によれば、図１２にて例示するように、殆どのコイルが、極めて不規則に巻いたものや大きく不規則に巻いたものであり、当該析出物には、直線状の炭素繊維も含まれている。従って、微小コイルは観察されなかった。
（比較例１−３）
この比較例１−３の装置本体においては、円筒状基材３０の触媒層３２として、ニッケルからなる触媒層であってその表面を部分酸化した０．５（μｍ）の平均厚さを有するニッケル触媒層が採用されている。当該比較例１−３の装置本体のその他の構成は、実施例１−１にいう装置本体Ｂと同様である。
【０１２９】
この比較例１−３によれば、微小コイルのコイル収量は非常に少なく５（ｇ）にすぎなかった。なお、当該比較例１−３による析出物の大部分が直線状の炭素繊維であった。
（比較例１−４）
この比較例１−４の装置本体においては、円筒状基材３０の触媒層３２として、ニッケルからなる触媒層であってその表面を部分酸化した１５（μｍ）の平均厚さを有するニッケル触媒層が採用されている。当該比較例１−４の装置本体のその他の構成は、実施例１−１にいう装置本体Ｂと同様である。
【０１３０】
このような比較例１−４を用いて、微小コイルを製造すべく、本第１実施形態にて述べた製造工程を適用したところ、原料ガス導入工程Ｓ５における反応開始と共に容器本体２０ａ内の温度が急激に上昇し、１分経過後には円筒状基材３０の外周面（触媒層の表面）の温度が８５０℃以上に上昇し、円筒状基材３０の外周面から１０（ｍｍ）離れた位置の温度が、最高で８２０（℃）まで上昇した。
【０１３１】
また、円筒状基材３０の外周面上には、堅い炭素層が、１．５（ｍｍ）〜３（ｍｍ）の範囲内の厚さにて析出した。この析出物において、微小コイルのコイル収率は１０（ｇ）にすぎなかった。なお、当該析出物においては、規則的に巻いたコイルは非常に少なく、殆どが、非常に不規則に巻いたコイルや、大きく巻いただけのもの或いは直線状の炭素繊維であった。
（比較例１−５）
この比較例１−５の装置本体においては、円筒状基材３０の触媒層３２として、酸素を全く含まない純粋なニッケル粉末からなる触媒層が採用されている。当該比較例５の装置本体のその他の構成は、実施例１−１にいう装置本体Ｂと同様である。
【０１３２】
このような比較例１−５を用いて、微小コイルを製造すべく、本第１実施形態にて述べた製造工程を適用したところ、微小コイルのコイル収量は１５（ｇ）にすぎず、また、当該微小コイルのコイル純度も、３０（％）〜３５（％）の範囲内の値と低かった。
（比較例１−６）
この比較例１−６の装置本体においては、円筒状基材３０の触媒層３２として、酸化ニッケルからなる触媒層が採用されている。当該比較例６の装置本体のその他の構成は、実施例１−１にいう装置本体Ｂと同様である。
【０１３３】
このような比較例１−６を用いて、微小コイルを製造すべく、本第１実施形態にて述べた製造工程を適用したところ、微小コイルのコイル収量は１０（ｇ）にすぎず、また、当該微小コイルのコイル純度も、１０（％）〜２０（％）の範囲内の値と低かった。
（比較例１−７）
この比較例１−７の装置本体は、実施例１の装置本体Ｂと同様である。このような比較例１−７を用いて本第１実施形態にて述べた製造工程に従い、微小コイルを製造するにあたり、上記原料ガスが、原料ガス導入筒１本当たり、５０（ミリリットル／分）のアセチレンガス、２００（ミリリットル／分）の水素ガス及び０．０６（ミリリットル／分）の硫化水素ガスを含むこと以外に、２００（ミリリットル／分）の窒素ガスを同時に連続して容器本体内に導入するようにした。その他は、実施例１−１と同様に製造とした。
【０１３４】
この比較例１−７によれば、微小コイルのコイル収量は非常に少なく１２（ｇ）にすぎず、また、当該微小コイルのコイル純度は２５（％）にすぎなかった。
【０１３５】
ちなみに、微小コイルの製造にあたり、従来の製造方法や製造装置で得られる析出物は、規則的に一定のコイル径とコイルピッチで巻いた電磁気的ソレノイド状の良質の微小コイルの他に、多くの不規則の巻いたコイル、コイル径の非常に大きなコイル、大きく巻いただけの炭素繊維や、直線状の炭素繊維を多数含んでおり、全析出物中のソレノイド状の良質の微小コイルの割合（以下、“コイル純度”と略す）は、５（％）〜２５（％）の範囲内であって低い。このようにコイル純度が低いことは、マイクロ波電磁波吸収特性等の多くの特性に非常に悪影響を及ぼす。従って、工業的には、微小コイルのコイル純度は、８０（％）以上であることが要請されている。
【０１３６】
この点からすれば、実施例１−１及び実施例１−２の装置本体を用いて製造した微小コイルのコイル純度は、１００（％）であるから十分であるといえる。
（第２実施形態）
次に、本発明にかかる微小コイルの製造装置の第２実施形態について説明すると、この第２実施形態では、上記第１実施形態にて述べた製造装置の装置本体Ｂにおいて、反応容器２０が、ケーシング１０との関連において、上記第１実施形態とは異なり、次のように構成されている。
【０１３７】
即ち、上記第１実施形態にて述べた３組の原料ガス導入筒群２０ｂ〜２０ｄ及びシールガス注入筒群２０ｅは、反応容器２０の容器本体２０ａの下側半円筒部位から下方へ延出されており、一方、上記第１実施形態にて述べたガス排出筒群２０ｆは、容器本体２０ａの上側半円筒部位から上方へ延出されている。
【０１３８】
具体的には、本第２実施形態では、上記第１実施形態にて述べた反応容器２０（図６参照）が、９０°回転されて、３組の原料ガス導入筒群２０ｂ〜２０ｄ及びシールガス注入筒群２０ｅを容器本体２０ａの下側に位置させ、ガス排出筒群２０ｆを容器本体２０ａの上側に位置させるように構成したものとなっている。
【０１３９】
これに伴い、各複数本の原料ガス導入筒２３、２４及び２５は、それぞれ、容器本体２０ａの下側半円筒部の左側部位、中側部位（下端部位）及び右側部位から下方へ延出されるとともに、両シールガス注入筒２７は、容器本体２０ａの下側半円筒部の中側部位から下方へ延出されている。また、各ガス排出筒２８は、容器本体２０ａの上側半円筒部の中側部位（上端部位）から下方へ延出されている。その他の構成は上記第１実施形態と同様である。
【０１４０】
このように構成した第２実施形態において、微小コイルは、上記第１実施形態にて述べた製造工程に従い気相成長製造される。この製造工程のうち原料ガス導入工程Ｓ５において、上記原料ガス供給源から供給される原料ガスは、３組の原料ガス導入筒群２０ｂ〜２０ｄの各原料ガス導入筒を通して容器本体２０ａ内にその下側から導入される。なお、容器本体２０ａ内のガスの排出は、容器本体２０ａの内部から各ガス排出筒２８を通し上方へ排出される。なお、その他の製造工程の処理は、上記第１実施形態と同様である。
【０１４１】
このような製造工程を経て製造した微小コイルに関して、コイル収量は６５（ｇ）であり、コイル収率は８８（％）であり、また、コイル純度は１００（％）であった。
【０１４２】
これによれば、本第２実施形態では、上記第１実施形態にて述べた製造装置による製造１と実質的に同様の製造結果を得ることができる。
【０１４３】
但し、本第２実施形態では、上記第１実施形態とは異なり、各原料ガス導入筒２３〜２５を容器本体２０から下方へ延出させ、各ガス排出筒２８を容器本体２０ａの上方へ延出させる構成を採用している。
【０１４４】
従って、原料ガスが各原料ガス導入筒を通り容器本体２０ａ内に上方に向けて導入されることから、容器本体２０ａ内において、円筒状基材３０の外周面に沿い上方向に円滑にかつ良好に流動して、円筒状基材３０の円筒状触媒層３２の触媒との反応を、何ら制限されることなく、良好になし得る。また、容器本体２０ａ内のガスが各排出筒２８を通り上方に排出されるので、ガスの排出が円滑になされ得る。
【０１４５】
その結果、原料ガスの触媒との間の十分な熱分解反応や触媒反応が容器本体２０ａ内において起こり、微小コイルの収量や純度が非常に高くなる。
【０１４６】
なお、上述のように、各原料ガス導入筒が容器本体２０ａから上方へ延出するとともに各ガス排出筒が容器本体２０ａから下方へ延出していることから、本第２実施形態の装置本体を複数準備しても、これら装置本体の積層は、各原料ガス導入筒及び各ガス排出筒により邪魔されて不可能である。このため、上記第１実施形態の装置本体を積層する場合に期待されるような微小コイルのコイル収量及びコイル収率の増大は困難である。その他の作用効果は、上記第１実施形態と同様である。
【０１４７】
ちなみに、本第２実施形態における装置本体を実施例２−１とし、この実施例２−１と対比すべく、各比較例２−２及び２−３を準備した。
（比較例２−２）
この比較例２−２の装置本体では、実施例２−１の装置本体の反応容器において、当該反応容器とは異なり、各原料ガス導入筒を容器本体の上部から上方に向けて延出させ、各ガス排出筒を容器本体の下部から下方へ延出させる構成を採用して、原料ガスを各原料ガス導入筒から容器本体内に上方に向けて導入し、この容器本体内のガスを各ガス排出筒から上方へ排出するようにした。当該比較例２−２の装置本体のその他の構成は、実施例２−１と同様である。
【０１４８】
この比較例２−２によれば、微小コイルに関して、コイル収量は１５（ｇ）であり、コイル純度は２０（％）〜３０（％）の範囲内であった。従って、当該比較例８では、微小コイルのコイル収量及びコイル純度において、実施例１−１、１−２及び２−１のいずれと比較してもかなり低いことが分かる。
【０１４９】
しかも、比較例２−２の装置本体を複数準備しても、これら装置本体の積層は、各原料ガス導入筒及び各ガス排出筒により邪魔されて、実施例２−１の積層の場合と同様に不可能である。このため、上記第１実施形態にて述べた実施例１や実施例２の装置本体を積層する場合に期待されるような微小コイルのコイル収量及びコイル収率の増大は不可能である。
（比較例２−３）
この比較例２−３の装置本体は、比較例２−２の装置本体と同様である。このような比較例２−３を用いて上記第１実施形態にて述べた製造工程に従い、微小コイルを製造するにあたり、上記原料ガスが、原料ガス導入筒１本当たり、５０（ミリリットル／分）のアセチレンガス、２００（ミリリットル／分）の水素ガス及び０．０６（ミリリットル／分）の硫化水素ガスを含むこと以外に、２００（ミリリットル／分）の窒素ガス及び０．２０（ミリリットル／分）のチオフェンガスを同時に連続して容器本体内に導入するようにした。その他は、比較例２−２と同様に製造とした。
【０１５０】
この比較例２−３によれば、微小コイルに関し、そのコイル収量は非常に少なく１５（ｇ）にすぎず、また、そのコイル純度も２０（％）と低かった。
（第３実施形態）
図１３及び図１４は、本発明に係る微小コイルの製造装置の第３実施形態を示している。この第３実施形態においては、積層装置本体Ｂａが、図１３にて示すごとく、上記第１実施形態にて述べた製造装置の装置本体Ｂに代えて、採用されている。
【０１５１】
積層装置本体Ｂａは、上記第１実施形態にて述べた装置本体Ｂを複数（例えば、３つ）積層して構成されている。３つの装置本体Ｂのうち、下側装置本体Ｂは、ケーシング１０の下壁１２にて、基台の水平面Ｌ（図１参照）上に載置される。
【０１５２】
また、３つの装置本体Ｂのうち、中側装置本体Ｂは、そのケーシング１０の下壁１２にて、下側装置本体Ｂのケーシング１０の上壁１１上に載置されており、上側装置本体Ｂは、そのケーシング１０の下壁１２にて、中側装置本体Ｂのケーシング１０の上壁１１上に載置されている。
【０１５３】
本第３実施形態では、３つの装置本体Ｂの各々の反応容器２０の原料ガス導入筒群２０ｂ〜２０ｄにおいて、原料ガス導入筒群２０ｂを構成する各原料ガス導入筒２３は、連結管２３ｂでもって相互に連結され、原料ガス導入筒群２０ｃを構成する各原料ガス導入筒２４は、連結管２４ｂでもって相互に連結され、また、原料ガス導入筒群２０ｄを構成する各原料ガス導入筒２５は、連結管２５ｂでもって相互に連結されている。
【０１５４】
これにより、上記原料ガス供給源からの原料ガスは、連結管２５ｂ及び３組の原料ガス導入筒群２０ｂ〜２０ｄの各原料ガス導入筒を通して容器本体２０ａ内に導入される。
【０１５５】
また、３つの装置本体Ｂの各々の反応容器２０のガス排出筒群２０ｆを構成する各ガス排出筒２８は、連結管２８ｂでもって相互に連結されている。これにより、各容器本体２０ａ内のガスは、各対応の各ガス排出筒２８及び連結管２８ｂを通して排出される。積層装置本体Ｂａにおける各装置本体Ｂのその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【０１５６】
本第３実施形態における加熱回路は、図１４にて示すごとく、上記第１実施形態にて述べた加熱回路Ｅを、積層装置本体Ｂａの装置本体Ｂ毎に採用して構成されている。ここで、各加熱回路Ｅの温度制御回路７０が、ともに、開閉スイッチＳＷを介し交流電源ＰＳに接続されている。
【０１５７】
従って、積層装置本体Ｂａの装置本体Ｂ毎に、加熱回路Ｅが、その温度制御回路７０にて、開閉スイッチＳＷを介し交流電源ＰＳから交流電圧を供給されて、対応の温度センサ６０の検出出力に基づき、対応の加熱器５０を駆動して、対応の容器本体２０ａの温度を上記所定の高温に維持するように制御する。その他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【０１５８】
このように構成した本第３実施形態において、微小コイルは、上記第１実施形態にて述べた製造工程に従い気相成長製造される。なお、この製造過程において、各装置本体Ｂの温度センサ６０は、対応装置本体Ｂの円筒状基材３０の中空部内中央部における温度を、対応装置本体Ｂの容器本体２０ａの温度として検出する。
【０１５９】
しかして、上記第１実施形態と同様に、図９の製造工程にて示す窒素ガス供給工程Ｓ１の処理にあわせ、或いは当該窒素ガス供給工程Ｓ１の処理の後に、加熱工程Ｓ２において、各装置本体Ｂの容器本体２０ａの加熱処理がなされる。この加熱処理では、各対応の温度制御回路７０が、開閉スイッチＳＷの閉状態にて、交流電源ＰＳから交流電圧を印加されて、作動状態となり、各対応の温度センサ６０の現時点における検出温度に基づき、各対応の加熱器５０を発熱するように制御する。
【０１６０】
これに伴い、各加熱回路Ｅの加熱器５０が、対応の容器本体２０ａの温度を上記所定の高温７５０（℃）に上昇させるように当該対応の容器本体２０ａを加熱して上記所定の高温に維持する。
【０１６１】
また、原料ガス導入工程Ｓ５において、上記原料ガス供給源から供給される原料ガス、即ち、アセチレンガス、水素ガス及び硫化水素ガスの混合ガスを、容器本体２０ａ毎に、対応の３組の原料ガス導入筒群２０ｂ〜２０ｄの各原料ガス導入筒を通して対応の容器本体２０ａ内にその左側から導入する。
【０１６２】
これに伴い、反応容器２０ごとに、原料ガスと触媒層３２の金属触媒との間で反応を開始する。すると、微小コイルは、反応容器２０ごとに、上記第１実施形態と同様に、原料ガス導入筒の内径の２倍〜３０倍の範囲内の径を有する円形内に密集して成長していく。
【０１６３】
然る後、反応容器２０毎に、原料ガスと触媒層３２の金属触媒との間の反応が終了すると、上記第１実施形態と実質的に同様に、円筒状基材３０を容器本体２０ａの内部から取り出して、微小コイルを回収する。
【０１６４】
このようにして回収された微小コイルは、反応容器毎に、上記第１実施形態と同様に、一定のコイル径でもって規則的に巻いたソレノイド形状の微小コイルとして高純度にて装置本体Ｂの積層数に応じて多量に得られる。
【０１６５】
また、本第３実施形態にて述べた製造装置の積層装置本体Ｂａによれば、反応容器２０における３組の原料ガス導入筒群２０ｂ〜２０ｄの各原料ガス導入筒と、ガス排出筒群２０ｆの各ガス排出筒とが、装置本体Ｂごとに、容器本体２０ａの左右両側壁２６ａ、２６ｂから互いに逆方向に基台の水平面Ｌに平行となるように水平状にケーシング１０から延出している。
【０１６６】
従って、本第３実施形態における製造装置において、各装置本体Ｂは、各ケーシング１０にて上方に積層するにあたり、３組の原料ガス導入筒群２０ｂ〜２０ｄ及びガス排出筒群２０ｆとの干渉を招くことなく、容易に積層することができる。これによれば、製造装置の積層数に比例して、微小コイルのコイル収量及びコイル収率を増大させることができるのは勿論のこと、当該製造装置の工場等内における設置面積を減少させて工場等内の利用効率を高めることができる。その他の作用効果は上記第１実施形態と同様である。
【０１６７】
なお、本発明の実施にあたり、上記実施形態に限ることなく、次のような種々の変形例が挙げられる。
（１）本発明の実施にあたり、反応容器２０の容器本体２０ａは、上記実施形態にて述べた透明の石英に限ることなく、不透明の石英、ニッケル、ステンレス、ハステロイ、タングステン或いはチタンなどの耐熱性金属、アルミナ、セラミックス、金属製反応管であってその内面をセラミックスライニングした金属製反応管等の種々の材料でもって形成してもよい。
（２）本発明の実施にあたり、円筒状基材３０の基体３１は、透明な石英に限ることなく、不透明な石英でもって形成するようにしてもよい。
（３）本発明の実施にあたり、触媒層３２は、金属触媒の粉末に限ることなく、金属板或いは金属触媒の粉末の焼結板であってもよい。
（４）本発明の実施にあたり、触媒層３２は、上記第１実施形態とは異なり、金属触媒の粉末の水或いはアルコールなどへの分散液を基体３１の外周面に塗布してもよく、また、これに代えて、ニッケル化合物の水溶液を基体３１の外周面に塗布して形成されるニッケル触媒層であってもよい。このニッケル触媒層の厚さは、３（μｍ）〜６（μｍ）の範囲内の値であることが好ましい。当該ニッケル触媒層の厚さが３（μｍ）未満と薄い場合には、このニッケル触媒層の原料ガスとの反応開始時にニッケル触媒層内で異常な温度上昇が起こり、硬い炭素層が厚く析出するため、コイル状炭素繊維の収量及び収率は共に低下するからである。
（５）本発明の実施にあたり、原料ガス導入筒群２０ｂ〜２０ｄの各原料ガス導入筒は、その基端開孔部にて、上記第１実施形態とは異なり、円筒状基材３０の外周面にその面積の約３／１以上に亘り対向するように、容器本体２０ａに接合されていればよい。これにより、原料ガスの原料ガス導入筒群２０ｂ〜２０ｄによる容器本体２０ａ内への導入量は、反応時において、適切な量を確保し得る。
（６）本発明の実施にあたり、ガス排出筒２８の本数は、上記第１実施形態にて述べた数に限ることなく、全原料ガス導入筒２３〜２５の数に対し、１／３〜１／２０の範囲の本数に設定されていればよく、好ましくは、１／５〜１／１０の範囲の本数に設定されていればよい。
（７）本発明の実施にあたり、容器本体２０ａの上記高温に維持した状態にて、静電場、変動電場、超音波場、静磁場、変動磁場或いはプラズマ場等の外部エネルギー場を単一的に或いは重畳的に反応容器２０ａ内の反応場（原料ガスの触媒との反応場）に作用させるようにしてもよい。
【０１６８】
これによれば、当該外部エネルギー場によって原料ガス種の拡散・混合や分子運動の活性化、内部ネルギーの活性化、触媒活性の向上等をもたらして、原料ガスの触媒との熱分解反応を促進することができ、その結果、微小コイルのコイル収量とコイル収率を向上させることができる。
【０１６９】
また、外部エネルギー場の重畳効果により、金属触媒の結晶面での触媒活性の異方性を小さくすることによりコイル径の小さな微小コイルが得られ、逆に異方性を大きくすることによりコイル径の大きな微小コイルが得られる。このことは、微小コイルのコイル径及びコイルピッチの大きさを制御し得ることを意味する。
（８）本発明の実施にあたり、上記第３実施形態にて述べた装置本体Ｂの積層数は、３つに限ることなく、必要に応じて、適宜増減させてもよい。
（９）本発明の実施にあたり、上記第１実施形態にて述べた円筒状基材３０に代えて、多角形状基材を採用してもよく、また、平板状基材を採用してもよい。
（１０）本発明の実施にあたり、上記第１実施形態にて述べた装置本体Ｂにおいて、前後両側エンドカバー４０は、断面コ字状の構成に限ることなく、それぞれ、単なる平板状のエンドカバーであってもよい。なお、この場合、当該平板状の各エンドカバーは、その外周部にて、耐熱性オーリングを介し円筒状容器本体２０ａの前後両端面の各々に当接されて、例えば、複数のネジにより着脱可能に締着される。
（１１）本発明の実施にあたり、上記第１実施形態にて述べた原料ガス導入筒群２０ｂ〜２０ｄのうちの原料ガス導入筒群２０ｄは、上記第１実施形態とは異なり、容器本体２０ａの右側半円筒部２６ｂの上側部位（左側反円筒部位２６ａの上側部位に対向する）からケーシング１０の右壁１４を介し右方へ延出するように構成してもよい。
【０１７０】
具体的には、各原料ガス導入筒２５は、上記第１実施形態と異なり、各ガス排出筒２８の上側に位置するように、容器本体２０ａの右側半円筒部２６ｂの上側部位から右方へ延出するように構成してもよい。これにより、各原料ガス導入筒２５を通して原料ガスを容器本体２０ａ内に導入するにあたり、各原料ガス導入筒２５の内部が詰まることなく、原料ガスを容器本体２０ａ内に円滑に導入することができる。その結果、容器本体２０ａ内における析出物の析出量が、上記第１実施形態にて述べた各原料ガス導入筒２５による原料ガスの容器本体２０ａ内への導入による析出物の析出量に比較して増大され得る。
【符号の説明】
【０１７１】
１０…ケーシング、１０ａ…矩形状筒体、１０ｂ…角柱状電気絶縁性充填部材、
２０…反応容器、２０ａ…容器本体、２３、２４、２５…原料ガス導入筒、
２８…ガス排出筒、３０…円筒状基材、３１…筒状基体、３２…円筒状触媒層、
Ｓ２…加熱工程、５０…加熱回路、６０…温度センサ、７０…温度制御回路、
Ｓ５…原料ガス導入工程。
【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１３】
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【図１４】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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