(57)【要約】【課題】水を制限領域内に閉じ込めることができる新規な煤を用い、目的とするガスを所定の容器から別の容器へ選択的に透過させることが可能な新規な方法及び装置を提供する。【解決手段】  第１の容器中の第１のガスの圧力をＰａとし、第２の容器中の第２のガスの圧力をＰｂとした場合に、Ｐａ＞Ｐｂなる条件を満足させるとともに、前記水を吸蔵した前記煤の一方の端を、前記第１のガスを封入した前記第１の容器に接続し、前記煤の他方の端を、前記第２のガスを封入した前記第２の容器に接続する。次いで、前記煤を所定の温度まで冷却し、前記煤を前記第１の容器内における前記第１のガスと反応させて、前記煤の、少なくとも前記第１の容器側において、前記第１のガスに関するガス凝縮体を生成し、前記煤の、少なくとも前記第２の容器側において、前記ガス凝縮体を分解して、前記第１のガスを前記第２の容器側に放出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の炭素を主成分とする煤を準備する工程と、
前記煤中に水を吸蔵させることによって、前記煤を活性化する工程と、
第１のガスを封入した第１の容器を準備するとともに、第２のガスを封入した第２の容器を準備し、前記第１の容器中の前記第１のガスの圧力をＰａとし、前記第２の容器中の前記第２のガスの圧力をＰｂとした場合に、Ｐａ＞Ｐｂなる条件を満足させる工程と、
前記水を吸蔵した前記煤の一方の端を、前記第１のガスを封入した前記第１の容器に接続し、前記煤の他方の端を、前記第２のガスを封入した前記第２の容器に接続する工程と、
前記煤を所定の温度まで冷却し、前記煤を前記第１の容器内における前記第１のガスと反応させて、前記煤の、少なくとも前記第１の容器側において、前記第１のガスが前記煤中に進入し、ガス凝縮体を生成する工程と、
前記煤の、少なくとも前記第２の容器側において、前記煤中の前記ガス凝縮体を分解させて、前記第１のガスを前記第２の容器側に放出する工程と、
を具えることを特徴とする、ガス透過性の制御方法。
【請求項２】
前記第１のガスは複数のガス成分を含み、前記煤の冷却温度に応じて、前記複数のガス成分の少なくとも一つの成分を前記煤と反応させてガス凝縮体を生成させるとともに、このガス凝縮体を分解して、前記複数のガス成分の前記少なくとも一つの成分を前記第２の容器側に放出することを特徴とする、請求項１に記載のガス透過性の制御方法。
【請求項３】
前記煤は、０．３−５０ｎｍの空隙を有し、前記水は前記空隙中に吸蔵することを特徴とする、請求項１又は２に記載のガス透過性の制御方法。
【請求項４】
前記煤はフィルム状及び蜘蛛の巣状の少なくとも一方の形態であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載のガス透過性の制御方法。
【請求項５】
前記煤は一軸性の空洞を有する炭素を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載のガス透過性の制御方法。
【請求項６】
前記煤は単層カーボンナノチューブを含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一に記載のガス透過性の制御方法。
【請求項７】
前記煤における、前記単層カーボンナノチューブの含有量が２％以上であることを特徴とする、請求項６に記載のガス透過性の制御方法。
【請求項８】
前記煤は単層カーボンナノチューブからなることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載のガス透過性の制御方法。
【請求項９】
前記第１の容器中の前記第１のガスの圧力Ｐａと、前記第２の容器中の前記第２のガスの圧力Ｐｂとの比Ｐｂ／Ｐａが、０．９以下であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一に記載のガス透過性の制御方法。
【請求項１０】
前記第１のガスに関する前記ガス凝縮体を前記煤中に形成する際に、前記煤は、前記第１のガスの圧力Ｐａにおける進入・凝縮温度の低温側において、０℃〜３０℃低い温度範囲に設定することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一に記載のガス透過性の制御方法。
【請求項１１】
前記煤の加熱はレーザ光加熱法を用いて行なうことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一に記載のガス透過性の制御方法。
【請求項１２】
前記煤は複数の煤からなり、各煤を互いに異なる温度に冷却し、前記複数の煤の少なくとも一つにおいて前記第１のガスに関する前記ガスを凝縮するとともに分解させて、前記第１のガスを前記第１の容器から前記第２の容器に透過させ、前記複数の煤の残りの煤では、前記第１のガスを前記第１の容器から前記第２の容器に透過させないようにしたことを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一に記載のガス透過性の制御方法。
【請求項１３】
前記煤は複数の煤からなるとともに、前記第１のガスは複数のガス成分を含み、各煤を互いに異なる温度に冷却して、前記複数の煤それぞれの中に前記複数のガス成分の互いに異なる成分に関するガス凝縮体を生成するととともに分解し、前記第１のガスの前記複数のガス成分を、前記第１の容器から前記第２の容器へ向けて前記複数の煤を介して透過させるようにしたことを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一に記載のガス透過性の制御方法。
【請求項１４】
前記複数の煤はレーザ光加熱法を用いて加熱し、前記複数の煤の径を互いに異なるようにして前記複数の煤に対するレーザ光の吸収波長を変化させ、前記複数の煤を選択的に加熱するようにしたことを特徴とする、請求項１２又は１３に記載のガス透過性の制御方法。
【請求項１５】
所定の炭素を主成分とするとともに、水を吸蔵することによって活性化された煤と、
第１のガスを封入した第１の容器と、
第２のガスを封入した第２の容器とを具え、
前記第１の容器中の前記第１のガスの圧力をＰａとし、前記第２の容器中の前記第２のガスの圧力をＰｂとした場合に、Ｐａ＞Ｐｂなる条件を満足し、
前記水を吸蔵した前記煤の一方の端を、前記第１のガスを封入した前記第１の容器に接続し、前記煤の他方の端を、前記第２のガスを封入した前記第２の容器に接続し、
前記煤を所定の温度まで冷却し、前記煤を前記第１の容器内における前記第１のガスと反応させて、前記煤の、少なくとも前記第１の容器側において、前記第１のガスに関するガス凝縮体を生成し、
前記煤の、少なくとも前記第２の容器側において、前記ガス凝縮体を分解して、前記第１のガスを前記第２の容器側に放出するように構成したことを特徴とする、ガス透過性の制御装置。
【請求項１６】
前記第１のガスは複数のガス成分を含み、前記煤の冷却温度に応じて、前記複数のガス成分の少なくとも一つの成分を前記煤と反応させてガス凝縮体を生成するとともに、このガス凝縮体を分解して、前記複数のガス成分の前記少なくとも一つの成分を前記第２の容器側に放出するように構成したことを特徴とする、請求項１５に記載のガス透過性の制御装置。
【請求項１７】
前記煤は、０．３−５０ｎｍの空隙を有し、前記水は前記空隙中に吸蔵することを特徴とする、請求項１５または１６に記載のガス透過性の制御装置。
【請求項１８】
前記煤はフィルム状及び蜘蛛の巣状の少なくとも一方の形態であることを特徴とする、請求項１５〜１７のいずれか一に記載のガス透過性の制御装置。
【請求項１９】
前記煤は不定形炭素を含むことを特徴とする、請求項１５〜１８のいずれか一に記載のガス凝縮体によるガス透過性の制御装置。
【請求項２０】
前記煤は単層カーボンナノチューブを含むことを特徴とする、請求項１５〜１９のいずれか一に記載のガス透過性の制御装置。
【請求項２１】
前記煤は一軸性の空洞を有する炭素を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載のガス透過性の制御装置。
【請求項２２】
前記煤は単層カーボンナノチューブからなることを特徴とする、請求項１５〜１７のいずれか一に記載のガス透過性の制御装置。
【請求項２３】
前記第１の容器中の前記第１のガスの圧力Ｐａと、前記第２の容器中の前記第２のガスの圧力Ｐｂとの比Ｐｂ／Ｐａが、０．９以下であることを特徴とする、請求項１５〜２２のいずれか一に記載のガス透過性の制御装置。
【請求項２４】
前記第１のガスに関する前記ガス凝縮体を前記媒中に形成する際に、前記煤は、前記第１のガスの圧力Ｐａにおける進入・凝縮温度の低温側において、０℃〜３０℃低い温度範囲に設定するように構成したことを特徴とする、請求項１５〜２３のいずれか一に記載のガス透過性の制御装置。
【請求項２５】
前記煤の加熱を行なうためのレーザ光源を具えることを特徴とする、請求項１５〜２４のいずれか一に記載のガス透過性の制御装置。
【請求項２６】
前記煤は複数の煤からなり、各煤を互いに異なる温度に冷却し、前記複数の煤の少なくとも一つにおいて前記第１のガスに関する前記ガス凝縮体を生成するとともに分解させて、前記第１のガスを前記第１の容器から前記第２の容器に透過させ、前記複数の煤の残りの煤では、前記第１のガスを前記第１の容器から前記第２の容器に透過させないように構成したことを特徴とする、請求項１５〜２５のいずれか一に記載のガス透過性の制御装置。
【請求項２７】
前記煤は複数の煤からなるとともに、前記第１のガスは複数のガス成分を含み、各煤を互いに異なる温度に冷却して、前記複数の煤それぞれの中に前記複数のガス成分の互いに異なる成分に関するガス凝縮体を生成するととともに分解し、前記第１のガスの前記複数のガス成分を、前記第１の容器から前記第２の容器へ向けて前記複数の煤を介して透過させるようにしたことを特徴とする、請求項１５〜２５のいずれか一に記載のガス透過性の制御装置。
【請求項２８】
前記煤の加熱を行なうためのレーザ光源を具え、前記複数の煤の径を互いに異なるようにして前記複数の煤に対するレーザ光の吸収波長を変化させ、前記複数の煤を選択的に加熱するように構成したことを特徴とする、請求項２６又は２７に記載のガス透過性の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス透過性の制御方法、及びガス透過性の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
制限された領域内に閉じ込められた水は、バルク状態の水において観察することができないような特殊な特性を示すことが期待される。このような状態の水は、我々の日常の環境内や我々の体内において実際に存在するが、その物理的な特性に関してはあまり知られていない。これは、ある意味においては、壁面閉じ込めがたの容器が十分に開発されておらず、前述した制限領域内に閉じ込められた水に対する十分な研究が行われていないためである。
【０００３】
一方、次期エネルギーとして注目されるメタンや水素などガス状エネルギー資源を安全で容易に貯蔵及び輸送する技術の開発や、排出が避けられない二酸化炭素、メタン及びフロンなどの温暖化ガスやオゾン層破壊ガスなどを閉じ込める方法や無害化する方法を開発することは、現在直面する重要な技術課題である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、水を制限領域内に閉じ込めることができる新規な煤を用い、目的とするガスを所定の容器から別の容器へ選択的に透過させることが可能な新規な方法及び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】
【０００５】
上記目的を達成すべく、本発明は、
所定の炭素を主成分とする煤を準備する工程と、
前記煤中に水を吸蔵させることによって、前記煤を活性化する工程と、
第１のガスを封入した第１の容器を準備するとともに、第２のガスを封入した第２の容器を準備し、前記第１の容器中の前記第１のガスの圧力をＰａとし、前記第２の容器中の前記第２のガスの圧力をＰｂとした場合に、Ｐａ＞Ｐｂなる条件を満足させる工程と、
前記水を吸蔵した前記煤の一方の端を、前記第１のガスを封入した前記第１の容器に接続し、前記煤の他方の端を、前記第２のガスを封入した前記第２の容器に接続する工程と、
前記煤を所定の温度まで冷却し、前記煤を前記第１の容器内における前記第１のガスと反応させて、前記煤の、少なくとも前記第１の容器側において、前記第１のガスが前記煤中に進入し、ガス凝縮体を生成する工程と、
前記煤の、少なくとも前記第２の容器側において、前記煤中の前記ガス凝縮体を分解させて、前記第１のガスを前記第２の容器側に放出する工程と、
を具えることを特徴とする、ガス透過性の制御方法に関する。
【０００６】
また、本発明は、
所定の炭素を主成分とするとともに、水を吸蔵することによって活性化された煤と、
第１のガスを封入した第１の容器と、
第２のガスを封入した第２の容器とを具え、
前記第１の容器中の前記第１のガスの圧力をＰａとし、前記第２の容器中の前記第２のガスの圧力をＰｂとした場合に、Ｐａ＞Ｐｂなる条件を満足し、
前記水を吸蔵した前記煤の一方の端を、前記第１のガスを封入した前記第１の容器に接続し、前記煤の他方の端を、前記第２のガスを封入した前記第２の容器に接続し、
前記煤を所定の温度まで冷却し、前記煤を前記第１の容器内における前記第１のガスと反応させて、前記煤の、少なくとも前記第１の容器側において、前記第１のガスに関するガス凝縮体を生成し、
前記煤の、少なくとも前記第２の容器側において、前記ガス凝縮体を分解して、前記第１のガスを前記第２の容器側に放出するように構成したことを特徴とする、ガス透過性の制御装置に関する。
【０００７】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討を実施した。その結果、次なる事実を見出すに至った。炭素を主成分とする煤（以下、「炭素煤」という場合がある）の空隙を、例えばナノメートルスケールからサブナノスケールの大きさに設定すると、このような煤に対して水が吸蔵された場合に、前記水は前記煤の前記空隙を埋設するようにしてネットワーク構造を形成し、いわゆるナノチューブウオータ、あるいは低温においてはアイスナノチューブと呼ばれる水の新規構造体を形成して活性化されるようになる。
【０００８】
また、このようなナノチューブウオータやアイスナノチューブを有する炭素煤を所定のガス雰囲気中に配置するとともに、前記炭素煤を所定の温度にまで冷却することにより、前記ガス雰囲気中のガス成分が前記煤中に進入して新規ガス凝縮体を生成することを見出した。
【０００９】
そこで、本発明者らは、このような炭素煤を互いに異なる圧力に設定された２つの容器を接続するようにして配置し、前記炭素煤を所定温度に冷却してナノチューブウオータまたはアイスナノチューブを生成するとともに、さらに前記炭素煤を所定の温度に冷却することにより、前記２つの容器において圧力の高い方の容器中に含まれるガス成分が、前記炭素煤中に進入し、前記炭素煤の、前記高圧力容器側においてガス凝縮体を生成するとともに、前記２つの容器において圧力の低い方の容器の側においては、前記ガス凝縮体が分解して、前記高圧側容器中のガス成分が前記低圧側容器中に移動し、前記炭素煤がガス透過性を有することを見出した。
【００１０】
したがって、前記炭素煤を用いることにより新規なガス透過性の制御方法及びガス透過性の制御装置を提供できることを見出し、本発明を見出すに至ったものである。
【００１１】
なお、本発明においては、前記炭素煤を所定温度に冷却して、前記ガス凝縮体を形成するようにした場合においてのみ、目的とするガス成分を透過させることができるので、前記炭素煤は選択的なガス透過性バルブとして機能する。
【００１２】
なお、本発明の一態様においては、前記第１のガスは複数のガス成分を含み、前記煤の冷却温度に応じて、前記複数のガス成分の少なくとも一つの成分を前記煤と反応させてガス凝縮体を生成するとともに、このガス凝縮体を分解して、前記複数のガス成分の前記少なくとも一つの成分を前記第２の容器側に放出するようにすることができる。
【００１３】
また、本発明の他の態様においては、前記煤は複数の煤からなり、各煤を互いに異なる温度に冷却し、前記複数の煤の少なくとも一つにおいて前記第１のガスに関する前記ガス凝縮体を生成するとともに分解させて、前記第１のガスを前記第１の容器から前記第２の容器に透過させ、前記複数の煤の残りの煤では、前記第１のガスを前記第１の容器から前記第２の容器に透過させないようにすることができる。
【００１４】
さらに、本発明のその他の態様においては、前記煤は複数の煤からなるとともに、前記第１のガスは複数のガス成分を含み、各煤を互いに異なる温度に冷却して、前記複数の煤それぞれの中に前記複数のガス成分の互いに異なる成分に関するガス凝縮体を生成するととともに分解し、前記第１のガスの前記複数のガス成分を、前記第１の容器から前記第２の容器へ向けて前記複数の煤を介して透過させるようにすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明によれば、水を制限領域内に閉じ込めることができる新規な煤を用い、目的とするガスを所定の容器から別の容器へ選択的に透過させることが可能な新規な方法及び装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の詳細、並びにその他の特徴及び利点について、最良の形態に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
（煤の準備）
本発明においては、最初に炭素を主成分とする煤（以下、「炭素煤」という場合がある）を準備する。前記煤は例えばカーボンナノチューブを製造する際に使用する公知の方法、例えばアーク放電法、レーザ蒸着法、又はＣＶＤ法などを用いて形成することができる。これらの方法の内、特にアーク放電法及びレーザ蒸着法を用いることにより、炭素煤を簡易に形成することができる。但し、この場合、以下に詳述するように前記炭素煤はフィルム状を呈するようになる。
【００１８】
アーク放電法による場合、触煤としての金属微粒子を混合させたグラファイト棒を正極とし、グラファイト電極を負極として、所定のガスを満たした容器内に入れる。その後、この容器内において、前記電極間でアーク放電を生ぜしめることにより、炭素及び前記金属微粒子が蒸発して、負極周辺部及び前記容器の内壁面上に前記炭素煤がフィルム状に付着して形成される。このようにして、フィルム状の炭素煤を得ることができる。なお、本方法においては、蜘蛛の巣状の炭素煤も同時に形成され、このような炭素煤も所定の用途に供することができる。
【００１９】
前記金属微粒子は、例えばニッケル、イットリウム、鉄、コバルト、ロジウム、白金及びランタンなどの希土類元素、並びにこれらの混合物から構成することができる。また、前記金属微粒子の、前記グラファイト棒に対する原子組成比は、例えば１０％程度以下とすることができる。
【００２０】
さらに、前記ガスとしてはヘリウムガスを好ましくは用いることができるが、その他のガス、例えば希ガス、窒素ガス及びこれらの混合ガス、並びに前記ガスに水素ガスを混合したものなどを用いることもできる。また、前記容器内の雰囲気圧力は、１気圧以下とすることが好ましく、特にヘリウムガスを用いた場合は０．６気圧程度とする。
【００２１】
また、アーク放電は直流アーク放電であっても良いし、交流アーク放電であっても良い。
【００２２】
レーザ蒸着法による場合、触煤として金属微粒子を混合させたグラファイト棒を準備し、このグラファイト棒に対してレーザ光を照射する。すると、前記グラファイト棒から蒸発した炭素成分が容器の内壁面上に付着し、フィルム状あるいは蜘蛛の巣状の炭素煤が形成される。
【００２３】
前記グラファイト棒は前記容器内で、１気圧以下の圧力下におかれ、所定の雰囲気ガスをゆっくり流した状態で前記レーザ光照射を行う。この際、前記容器は、例えば６００−１３００℃の温度下に置くことにより、前記炭素煤を簡易に形成することができるようになる。
【００２４】
また、前記雰囲気ガスとしては、アルゴンガスを用いることができるが、上述した希ガスや窒素ガス、水素ガスを混合したものなども使用することができる。さらに、前記金属微粒子も前記同様に、ニッケル、コバルト、白金などを用いることができる。
【００２５】
以上のような工程を経て得た炭素煤は、例えば単層カーボンナノチューブを２％以上の割合で含む不定形炭素から構成される。
【００２６】
また、前記炭素煤には微細な、例えば数分の一ｎｍ〜数十ｎｍの微細な空隙が多数形成される。具体的には、０．３−５０ｎｍの大きさの空隙が相当な割合で形成され、さらには０．５−２ｎｍの大きさの空隙が相当な割合で形成される。したがって、前記炭素煤が水を吸蔵することによって、ナノチューブウオータ、アイスナノチューブ及びガス凝縮体を簡易に形成することができるようになる。
【００２７】
上述のようにして得た不定形炭素からなる炭素煤に対しては精製工程を施すこともできる。これによって、前記不定形炭素を除去し、前記炭素煤を含有された単層カーボンナノチューブから構成するようにすることもできる。この場合、前記炭素煤における上述した範囲の空隙の割合が増大し、上述したような前記煤中への水の吸蔵に伴うガスの吸着度合いを増大させることができる。
【００２８】
前記精製処理は、前記煤を過酸化水素水などの酸化剤を含む雰囲気中に配置し、不定形炭素を酸化することなどによって除去するようにすることができる。また、遠心分離、限界ろ過、ミクロろ過などの方法によって、前記不定形炭素を分離除去することができる。
【００２９】
前記一軸性空洞を有する煤は、高分子や金属の薄膜に埋め込み、空洞が膜の一方の面から他方に抜ける垂直配向膜として利用できる。
【００３０】
（煤中への水の吸蔵）
次いで、上述のようにして得た煤（炭素煤）に対して水を吸蔵させる。これは、前記炭素煤を飽和水蒸気下、あるいは水蒸気を含む１気圧以下程度の圧力下に配置し、数秒から１日程度放置することによって実施することができる。なお、放置時間は、前記炭素煤の空隙の大きさや環境温度などに依存する。
【００３１】
なお、好ましくは、前記炭素煤を上述した雰囲気中に配置した状態で、室温以上に加熱したり、真空中で加熱したりすることによって、前記炭素煤への水の吸蔵を比較的短時間で行うことができるようになる。
【００３２】
さらに、前記炭素煤に対して水を吸蔵させる以前に、前記炭素煤に対して加熱処理を施すことが好ましい。この場合、前記炭素煤が活性化されて、水の吸蔵をより短時間で簡易に行うことができるようになる。前記加熱処理は、好ましくは乾燥又は湿気を含む空気中において２００−５００℃の温度で行う。
【００３３】
（ガス凝縮体の生成及び分解による透過性制御）
図１は、本発明のガス透過性の制御装置の一例を示す構成図であり、図２は、メタンガスの、凝縮分解圧（生成解離圧）と温度との関係を示すグラフである。
【００３４】
図１に示すガス透過性制御装置１０は、上述したような炭素煤１１と、第１のガスＡを封入した第１の容器１２と、第２のガスＢを封入した第２の容器１３とを具えている。炭素煤１１の一端１１Ａは第１の容器１２に接続され、炭素煤１１の他端１１Ｂは第２の容器１３に接続されている。炭素煤１１内には上述したような工程に従って水が吸蔵され、ナノチューブウオータまたはアイスナノチューブが生成されている。また、第１の容器１２内の第１のガスＡの圧力Ｐａと、第１の容器１３の第２のガスＢの圧力Ｐｂとの間には、Ｐａ＞Ｐｂなる関係がある。
【００３５】
図１に示すような状態で、炭素煤１１を冷却し、第１のガスＡの凝縮温度（ガス凝縮体が生じる温度）よりも十分に低くすると、第１の容器１２内に存在する第１のガスＡが炭素煤１１内に進入するとともに吸着して凝縮し、炭素媒１１の、少なくとも開口部１１Ａ近傍において第１のガスＡに関するガス凝縮体が生成されるようになる。一方、第１の容器１２内の圧力Ｐａと第２の容器１３内の圧力Ｐｂとには、Ｐａ＞Ｐｂなる関係があるので、炭素煤１１の、開口部１１Ｂ近傍では、前記ガス凝縮体が分解して、第１のガスＡが第２の容器１３内へ放出されるようになる。
【００３６】
一方、炭素煤１１が上述したような温度に冷却されないと、第１のガスＡは炭素煤１１内に進入せず、その結果吸着しなくなる。このように、炭素煤１１の冷却を通じて、上述したガス凝縮体を形成するようにした場合においてのみ、第１のガスＡを炭素煤１１内を通過させるようにすることができる。したがって、炭素煤１１を選択的なガス透過性バルブとして機能させることができるようになる。
【００３７】
図３に一例としてメタンガス１気圧の中に置かれた水を吸蔵した炭素煤カーボンナノチューブのＸ線回折パターンを示す。点線で示したメタンガスがない場合と比較して、メタン雰囲気中では、Ｘ線回折パターンの指数１０のピークが２４０Ｋ以下で急激に大きくなることがわかる。この２４０Ｋ以下における１０のピーク強度の増大はメタン分子が炭素煤中に進入したことを示している。また、２４０Ｋ以上ではメタンがある場合とない場合で変化しておらず、メタンガスが炭素煤中に進入できないことを示す。すなわち、温度によるナノバルブ効果を実証している。
【００３８】
なお、炭素煤１１の冷却温度は、好ましくは圧力Ｐａによる進入・凝縮温度の低温側において、０℃〜３０℃低い温度範囲とすることが好ましい。例えば、図２を参照すると、生成解離圧Ｐが０．１ＭＰａの場合、メタンの生成温度は約２４０Ｋであるので、２１０Ｋ〜２４０Ｋの温度となるように炭素煤１１を冷却する。
【００３９】
また、第１の容器１２内の圧力Ｐａと第２の容器１３内の圧力Ｐｂとの比Ｐｂ／Ｐａは、０．９以下であることが好ましい。これによって、炭素煤１１内に形成されたガス凝縮体の、開口部１１Ｂ側での分解を簡易に行なうことができ、第２の容器１３内へ放出することができるようになる。
【００４０】
なお、炭素煤１１の冷却は適宜液体窒素や液体ヘリウムなどを用いて行なうが、例えば温度調節するための加熱方法としては、レーザ光加熱法を用いることができる。
【００４１】
図４は、図１に示すガス透過性の制御装置の変形例を示す図である。図４に示す制御装置では、図１に示す制御装置に比較して、第１の容器１２及び第２の容器１３を単一の炭素煤１１で接続する代わりに、複数の炭素煤１１−１〜１１−ｎで接続するようにしている。
【００４２】
図４に示す制御装置を用いた場合、例えば炭素煤１１−１〜１１−ｎを互いに異なる温度に冷却し、これら炭素煤の少なくとも一つにおいて第１のガスＡに関するガス凝縮体を生成させるとともに分解させて、第１の容器１２から第２の容器１３に透過させるようにすることができる。このとき、炭素煤１１−１〜１１−ｎの残りにおいては第１のガスＡを透過させることができない。このように図４に示す制御装置を用いた場合は、各炭素煤の冷却温度を任意に制御することによって、第１のガスＡに対して透過性バルブとして機能する炭素煤を任意に選択することができる。
【００４３】
また、図４に示す制御装置において、第１のガスＡが複数のガス成分を含む場合に、上記同様に、炭素煤１１−１〜１１−ｎを互いに異なる温度に冷却し、これら炭素煤中に互いに異なるガス成分を進入させるとともに吸着させ、前記ガス成分毎のガス凝縮体を生成させるとともに分解させて、第１のガスＡを構成する複数のガス成分を互いに異なる炭素煤中を通じて、第１の容器１２から第２の容器１３内に透過させるようにすることができる。
【００４４】
なお、図４に示す変形例においても、炭素煤１１−１〜１１−ｎの冷却は適宜液体窒素や液体ヘリウムなどを用いて行なうが、例えば温度調節するための加熱方法としては、レーザ光加熱法を用いることができる。
【００４５】
レーザ光加熱法を用いる場合、炭素煤１１−１〜１１−ｎの径の大きさに従って、これら炭素煤の吸収波長が異なってくるので、加熱に用いるレーザ光源は、前記吸収波長に相当するような波長のレーザ光を放射するようなものを適宜に選択して使用する。
【００４６】
以上、具体例を挙げながら発明の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明してきたが、本発明は上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明のガス透過性の制御装置の一例を示す構成図である。
【図２】酸素、窒素、アルゴン、クリプトン、メタンガス、二酸化炭素、エタンガスの、生成解離圧（凝縮分解圧）と温度との関係を示すグラフである。
【図３】メタンガス１気圧の中に置かれた水を吸蔵した炭素煤カーボンナノチューブのＸ線回折パターンを示す図である。
【図４】図１に示すガス透過性の制御装置の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０  ガス透過性の制御装置
１１  炭素煤
１２  第１の容器
１３  第２の容器
Ａ    第１のガス
Ｂ    第２のガス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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