(57)【要約】【課題】本発明の課題は、触媒を原料ガス雰囲気中に静置してＣＮＴを成長させる、ＣＮＴの製造装置であって、分解炉部分における原料ガスの流路の大きさや形状を容易に変更することができる製造装置を提供することである。【解決手段】本発明は、触媒６８を反応炉１６内に静置してカーボンナノチューブ６９を成長させるカーボンナノチューブ６９の製造装置１５である。製造装置１５は端部に開口２１，２２を有する反応管２０と、１又は２以上の凸部を有する整流部材３０と、を備える。反応管２０は、反応管２０内のガス導入側に対して、整流部材３０を開口２１，２２より出し入れ自在な形状を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒を炉内に静置してカーボンナノチューブを成長させるカーボンナノチューブの製造装置であって、
端部に開口を有する反応管と、
１又は２以上の凸部を有する整流部材と、を備え、
前記反応管は、前記反応管内のガス導入側に対して、前記整流部材を前記開口より出し入れ自在な形状を有する、
製造装置。
【請求項２】
前記反応管は横置きされ、
前記凸部は、前記整流部材が前記反応管内に設置されたとき前記反応管の天井部近傍から下向きに突き出している天井凸部を含み、
前記天井凸部は、前記凸部の中で前記ガス導入側に対して最も遠くに位置する、
請求項１に記載の製造装置。
【請求項３】
前記凸部は、前記整流部材が前記反応管内に設置されたとき前記反応管の床部近傍から上向きに突き出している床凸部をさらに含む、
請求項２に記載の製造装置。
【請求項４】
前記反応管は縦置きされ、
前記反応管の下側が前記ガス導入側である、
請求項１に記載の製造装置。
【請求項５】
前記整流部材は、２又は３以上の前記凸部を有し、
前記凸部は互いに向き合い、かつ交互に配置される、
請求項４に記載の製造装置。
【請求項６】
絞り部材をさらに備え、
前記反応管は、前記反応管内のガス排出側に対して、前記絞り部材を前記開口より出し入れ自在な形状を有する、
請求項１〜５のいずれかに記載の製造装置。
【請求項７】
前記反応管の周囲にヒーターをさらに備え、
前記ヒーターは、
前記整流部材に対面する上流ヒーターと、
前記絞り部材に対面する下流ヒーターと、
前記上流及び下流ヒーターの間の中間ヒーターと、を有し、
前記上流ヒーターは少なくともガス導入側及び中間ヒーター側に分割されており、
前記下流ヒーターは少なくとも中間ヒーター側及びガス排出側に分割されている、
請求項６に記載の製造装置。
【請求項８】
受け皿又は平板を有する中間部材をさらに備え、
前記反応管は、前記反応管内のガス導入側及びガス排出側の間の中央部に対して、前記中間部材を前記開口より出し入れ自在な形状を有する、
請求項１−７のいずれかに記載の製造装置。
【請求項９】
前記反応管のガス排出側に接続されるエゼクターと、
前記エゼクターに接続されるタンクと、をさらに備え、
前記タンクは酸素ガスを含有しないガスを有する、
請求項１−８のいずれかに記載の製造装置。
【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（ＣＮＴ）の製造装置に関する。本発明は特に触媒を原料ガス雰囲気中に静置してＣＮＴを成長させる製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＮＴの製造方法として化学気相成長法が知られている。かかる製造方法では例えば炭化水素ガスを高温の気相中で触媒と接触させることでＣＮＴが合成される。特許文献１〜３はかかる製造方法の実施に適した製造装置を開示している。
【０００３】
特許文献１に記載の製造装置は合成炉内に板状の整流板を備える滞留時間調整手段を有している。滞留時間調整手段は加熱体積と呼ばれる所定の大きさの空間を有している（9頁20-25行）。このため滞留時間調整手段は原料ガスの滞留時間を増加させることができる。このため原料ガスの分解が促進される（9頁34-37行）。
【０００４】
特許文献２に記載の製造装置は、前段の分解炉部分と後段の成長炉部分とを有する石英管を備える（5頁8-10行）。製造装置は分解炉部分内に積み重ねられたセラミックパイプを有する（5頁12-16行）。ヒーターの熱を吸収して加熱体となったセラミックパイプは原料ガスの分解を促進する（6頁5-8行）。またセラミックパイプは石英管と平行に設けられており、セラミックパイプを通過することで原料ガスの流速が増大する。このためＣＮＴの成長が促進される（6頁11-15行）。
【０００５】
特許文献２に記載の製造装置は石英管と、これの内部に内挿可能な石英製のボートを備える（4頁31-32行）。ボート上には所定の領域に触媒金属が形成された基板（MEMS基板）が載置されている（4頁24-26行）。ガス排気配管系と石英管とを分離することでボートを交換することができる（4頁44-46行）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１０／１４７１９１号
【特許文献２】特開２００８−２０１６４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の製造装置を用いた製造方法ではいずれも触媒を炉内に静置してＣＮＴを成長させる。成長させたＣＮＴは反応が終わるごとに反応炉内から取り出される。そして、反応炉内に触媒を密封して新たに原料ガスを供給することで次の反応が行われる。また特許文献１，２は分解炉部分における原料ガスの流路の好適な大きさや形状を開示している。
【０００８】
本発明は、触媒を原料ガス雰囲気中に静置してＣＮＴを成長させる、ＣＮＴの製造装置であって、分解炉部分における原料ガスの流路の大きさや形状を容易に変更することができる製造装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、触媒を炉内に静置してカーボンナノチューブを成長させるカーボンナノチューブの製造装置である。製造装置は端部に開口を有する反応管と、１又は２以上の凸部を有する整流部材と、を備える。前記反応管は、前記反応管内のガス導入側に対して、前記整流部材を前記開口より出し入れ自在な形状を有する。
【００１０】
上記態様により、整流部材が出し入れ自在なため原料ガスの流路の大きさや形状を自在に規定できる。このため、反応管を含めた反応炉全体を交換せずとも原料ガスの流路の大きさや形状の効果を容易に好適化することができる。
【００１１】
前記反応管は横置きされることが好ましい。前記凸部は、前記整流部材が前記反応管内に設置されたとき前記反応管の天井部近傍から下向きに突き出している天井凸部を含むことが好ましい。前記天井凸部は、前記凸部の中で前記ガス導入側に対して最も遠くに位置することが好ましい。天井凸部が昇温された原料ガスを天井部近傍から床部近傍に導くことで、反応管内の温度分布の偏りを減らすことができる。
【００１２】
前記凸部は、前記整流部材が前記反応管内に設置されたとき前記反応管の床部近傍から上向きに突き出している床凸部をさらに含むことが好ましい。床凸部と天井凸部との組み合わせにより原料ガスの流路を蛇行させることで、原料ガスの加熱効率を高めることができる。
【００１３】
前記反応管は縦置きされ、前記反応管の下側が前記ガス導入側であることが好ましい。かかる態様により製造装置の設置面積を小さくすることができる。前記整流部材は、二又は三以上の前記凸部を有することが好ましい。前記凸部は互いに向き合い、かつ交互に配置されることが好ましい。複数の凸部の組み合わせにより原料ガスの流路を蛇行させることで、原料ガスの加熱効率を高めることができる。
【００１４】
製造装置は絞り部材をさらに備えることが好ましい。前記反応管は、前記反応管内のガス排出側に対して、前記絞り部材を前記開口より出し入れ自在な形状を有することが好ましい。かかる態様により原料ガスより生じた副生水素を反応管内から効率的に除去することができる。
【００１５】
製造装置は前記反応管の周囲にヒーターをさらに備えることが好ましい。前記ヒーターは、前記整流部材に対面する上流ヒーターと、前記絞り部材に対面する下流ヒーターと、前記上流及び下流ヒーターの間の中間ヒーターと、を有することが好ましい。前記上流ヒーターは少なくともガス導入側及び中間ヒーター側に分割されていることが好ましい。前記下流ヒーターは少なくとも中間ヒーター側及びガス排出側に分割されていることが好ましい。
【００１６】
上記態様において上流及び下流ヒーターの各中間部側のヒーターを最も高い温度に設定することで、中間ヒーターと対面する反応管の中央部の内腔の温度分布の偏りを減らすことができる。
【００１７】
製造装置は受け皿又は平板を有する中間部材をさらに備えることが好ましい。前記反応管は、前記反応管内のガス導入側及びガス排出側の間の中央部に対して、前記中間部材を前記開口より出し入れ自在な形状を有することが好ましい。
【００１８】
中間部材上に触媒を載置し反応管に挿入することで、触媒を反応管内に配置する際の高さ、奥行、その他の位置決めを所望のものとすることができる。また中間部材を反応管から取り出すことができるので、触媒を起点として成長したＣＮＴの回収を容易に行うことができる。
【００１９】
製造装置は前記反応管のガス排出側に接続されるエゼクターと、前記エゼクターに接続されるタンクと、をさらに備えることが好ましい。前記タンクは酸素ガスを含有しないガスを有することが好ましい。かかる態様によりＣＮＴを取り出す前に行う原料ガスと不活性ガスとの置換作業を効率的に行いつつ、原料ガスと酸素との接触を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明により、触媒を原料ガス雰囲気中に静置してＣＮＴを成長させる、ＣＮＴの製造装置であって、分解炉部分における原料ガスの流路の大きさや形状を容易に好適化することができる製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態にかかるＣＮＴ製造装置の模式図である。
【図２】実施形態にかかる整流部材の出し入れの模式図である。
【図３】実施例１にかかる反応炉の模式図である。
【図４】実施例１にかかる整流部材の正面図及び側面視断面図である。
【図５】実施例１にかかる絞り部材の正面図及び側面視断面図である。
【図６】実施例１にかかる中間部材の正面図及び側面視断面図である。
【図７】実施例１にかかるＣＮＴ製造装置の側方視断面図である。
【図８】実施例１にかかる加熱炉の開閉図である。
【図９】実施例１にかかるエゼクターの断面図である。
【図１０】実施例１にかかる反応炉の試験の概要図である。
【図１１】実施例１にかかる反応炉の使用法を示す模式図である。
【図１２】実施例２にかかるＣＮＴ製造装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。同等の構成要素には同一の番号を付して重複する説明を省略する。また同等の構成要素に、同一の数字と相互に識別するためのアルファベットとからなる番号を付して重複する説明を省略する場合がある。
【００２３】
図１は本実施形態に係るＣＮＴ（カーボンナノチューブ）の製造装置１５を模式的に表す。製造装置１５は反応炉１６を備える。反応炉１６は反応管２０を備える。反応管２０はその端部に開口２１，２２を有する。開口２１，２２は反応管の端部の一方と他方に位置する。反応管２０の形状は限定されないが、円筒形状であることが好ましい。
【００２４】
図１に示す反応炉１６はさらに整流部材３０を備える。整流部材３０は開口３１，３２を有する。整流部材３０は、１又は２以上の凸部を有する。かかる凸部の一例として整流部材３０は開口３１側に整流板３６を有する。整流部材３０は開口３２側に整流板３７を有する。整流部材３０は整流板３６，３７で形成された流路３５を有する。
【００２５】
図１に示す反応管２０は所定の形状を有する。反応管２０は所定の形状の一例として開口２１と開口２２とに挟まれた円筒形状を有している。かかる形状により、図２に示すように整流部材３０を反応管２０内のガス導入側に開口２１及び開口２２又はいずれか一方より出し入れ自在となっている。ここでガス導入側とは原料ガス６６が導入される開口２１に近い側であって、排出ガス６７が排出される開口２２からは遠い側をいう。
【００２６】
図１に戻る。整流部材３０は整流板３６，３７の一方を有していなくともよい。また整流部材３０は整流板３６，３７以外の整流板を有していてもよい。整流板３６，３７は他の形状の凸部で代替できる。例えば整流板３６，３７はこぶ形状でもよい。
【００２７】
図１に示す製造装置１５を用いたＣＮＴの製造方法を以下に示す。まず中間部材６０を炉内すなわち反応管２０の内腔に配置する。次に触媒６８を中間部材６０上に静置する。触媒６８を中間部材６０に静置してから、中間部材６０を内腔に配置してもよい。中間部材６０は平板状でも、ボート状でもよく、後述する図３に示すような管形状でもよい。触媒６８は反応管の内壁上に直接置いてもよい。
【００２８】
図１に示す製造装置１５では、ＣＮＴの合成反応中、触媒は静置状態が保たれる。このため、例えばキルン式のＣＮＴ製造装置に比べて反応管２０内の気密を高い水準に保つことができる。
【００２９】
さらに図１に示す反応管２０の内腔に整流部材３０を設置する。このとき開口３１が開口２１の位置するガス導入側を向くように整流部材３０を設置する。このとき開口３２が開口２２の位置するガス排出側を向く。
【００３０】
次に図１示すように整流部材３０を上流ヒーター４３で加熱する。また触媒６８を中間ヒーター４６で加熱する。中間ヒーター４６は上流ヒーター４３よりも、開口２１に対して遠くに位置するヒーターである。
【００３１】
次に図１に示す原料ガス６６を反応管２０内に流入させる。このとき整流部材３０内の流路３５で昇温する。原料ガスは炭素源ガスを含む。ここで整流部材３０は昇温炉又は分解炉として機能する。昇温した原料ガス６６が触媒６８に接すると触媒６８の表面を合成反応の中心としてＣＮＴ６９が合成される。このとき原料ガス６６からは副産物として水素が発生する。排出ガス６７は水素及びＣＮＴ合成に寄与しなかった炭素源ガスを含む。
【００３２】
図１に示す整流部材３０及び触媒６８の加熱と、原料ガス６６の導入とを継続することでＣＮＴ６９を成長させることができる。このとき排出ガス６７の排出も継続される。原料ガスを通過させＣＮＴ合成反応を行う時間は例えば３０分以上、２時間以下とすることができる。かかる時間は１時間であることが好ましい。成長したＣＮＴ６９は中間部材６０を開口２１，２２から取り出すことで容易に回収することができる。
【００３３】
本実施形態では図２に示すように出し入れ自在な整流部材３０によって流路３５の大きさや形状を規定している。このため、反応管２０を含めた反応炉１６全体を交換せずとも流路３５の大きさや形状の効果を確認することができる。あるいは分解炉部分における原料ガスの流路の大きさや形状を容易に変更することができる。かかる変更や確認は反応ごとに行うことができる。
【００３４】
例えば図１に示す通りＣＮＴ６９を合成した場合と、整流部材３０を反応管２０内に設置しないでＣＮＴ６９の合成した場合とを比較することができる。かかる比較より流路３５の効果を確認することができる。
【実施例１】
【００３５】
図３はＣＮＴの製造装置にかかる反応炉１６を示す模式図である。反応炉１６の備える反応管２０は横置きされている。反応管２０は実質的に水平に設置されることが好ましい。反応管２０は石英管であることが好ましい。
【００３６】
反応炉１６は整流部材３０ａ，ｂ及び中間部材群５９を備える。整流部材３０ａ，ｂは図１に示した整流部材３０の好ましい一例である。整流部材３０ａ，ｂは反応管２０と共に原料ガスのための昇温炉を構成している。一方、中間部材群５９は反応管２０と共にＣＮＴの成長炉を構成している。中間部材群５９は中間部材６０ａ−ｆを備える。中間部材６０ａ−ｆは図１に示した中間部材６０の好ましい一例である。
【００３７】
図３に示す反応炉１６はさらに絞り部材５０及びスペーサー４９を備える。整流部材３０ａ，ｂ、中間部材６０ａ−ｆ、絞り部材５０及びスペーサー４９はいずれも反応管２０に出し入れ自在なインナー管であることが好ましい。
【００３８】
図３に示す整流部材３０ａ，ｂは開口２１の位置するガス導入側から順に並んでいる。整流部材３０ａ，ｂはそれぞれ開口３１ａ，ｂ及び開口３２ａ，ｂを有する。開口３１ａは開口２１側に位置する。開口３２ａは開口３１ｂと対向する。開口３２ｂは開口２２側に位置する。上述の整流部材３０同様、整流部材３０ａ，ｂは反応管２０に対して出し入れ自在である。
【００３９】
図３に示す整流部材３０ａ，ｂの備える整流板３７ａ，ｂは天井凸部の一例である。天井凸部とは図１を用いて説明した凸部に含まれる凸部である。整流板３７ａ，ｂは整流部材３０ａ，ｂが反応管２０の内腔に設置されたとき、反応管２０の天井部２３近傍から下向きに突き出している。
【００４０】
図３に示すように原料ガス６６は反応管２０内に進入する。原料ガス６６の供給速度は好ましくは毎分５Ｌ以上、毎分５０Ｌ以下であり、特に好ましくは毎分１０Ｌである。
【００４１】
図３に示す原料ガス６６は炭素源ガスを含む。炭素源ガスは芳香族化合物・飽和炭化水素・不飽和炭化水素・不飽和鎖式炭化水素・飽和鎖式炭化水素・環状不飽和炭化水素・環状飽和炭化水素などのガス状炭素化合物を例示できる。中でも、メタン・エタン・プロパン・ブタン・ペンタン・ヘキサン・ヘプタン・プロピレン・エチレン・ブタジエン・ポリアセチレン・アセチレンなどの炭化水素からなる群から選ばれる一以上の有機化合物を含有することが好ましく、プロパンを含有することが特に好ましい。炭素源ガスの濃度は1％以上が好ましく、95％以上が特に好ましい。
【００４２】
図３に示す原料ガス６６の残部は雰囲気ガスからなることが好ましい。雰囲気ガスはキャリアガスともいう。雰囲気ガスはＣＮＴ及び炭素源ガスと反応しないことが好ましい。具体的には雰囲気ガスは酸素ガスを含有しないことが好ましい。雰囲気ガスは実質的に不活性ガスからなることが好ましい。
【００４３】
本明細書において不活性ガスとは希ガスに限定されない。不活性ガスはヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン、二酸化炭素及び窒素からなる群から選ばれる一以上の物質を含有することが好ましく、窒素を含有することが特に好ましい。不活性ガスは水素を含有しないことが好ましい。
【００４４】
図３に示す整流部材３０ａ，ｂ内で昇温された原料ガス６６は膨張し密度が小さくなり天井部２３に向かって上昇する。これに対して整流板３７ｂは整流部材３０ｂの整流板の中で開口２１の位置するガス導入側に対して最も遠くに位置する。
【００４５】
図３に示す整流板３７ｂは上昇した原料ガス６６を反応管２０の天井部２３近傍から床部２４近傍に導く。このため整流板３７ｂは整流部材３０ｂの下流の反応管２０の内腔における温度分布の偏りを減らすことができる。なお整流部材３０ｂが配置されていない場合は、整流板３７ａが上昇した原料ガスを反応管２０の天井部２３近傍から床部２４近傍に導く役割を果たす。
【００４６】
図３に示す整流部材３０ａ，ｂの備える整流板３６ａ，ｂは床凸部の一例である。床凸部とは図１を用いて説明した凸部に含まれる凸部である。整流板３６ａ，ｂは、整流部材３０ａ，ｂが反応管２０内に設置されたとき、床部２４近傍から上向きに突き出している。
【００４７】
図３に示す整流板３６ａと整流板３７ａとの組み合わせにより原料ガス６６の流路３５ａは蛇行する。同様に整流板３６ｂと整流板３７ｂとの組み合わせにより原料ガスの流路３５ｂは蛇行する。さらに隣り合う整流板３７ａと整流板３６ｂとの組み合わせにより、整流部材３０ａ，ｂに跨る原料ガス６６の流路はさらに蛇行する。
【００４８】
図３に示す整流板３６ａ，ｂと整流板３７ａ，ｂとの組み合わせにより原料ガス６６の流路を蛇行させることができる。流路が蛇行することで原料ガス６６の昇温効率を高めることができる。十分に昇温した原料ガス６６は水素原子（分子）と炭素原子とに分解されるため、中間部材群５９内でのＣＮＴ合成反応が効率よく行われる。
【００４９】
図４は整流部材３０ａの正面図及び側面視断面図を示す。整流部材３０ｂも図４に表された形状と同等の形状を有する。整流部材３０ａは管形状の胴部３３ａを備える。胴部３３ａの内腔には整流板３６ａ，３７ａが突き出している。開口３１ａ及び開口３２ａの間の長さは１００ｍｍ以上、４００ｍｍ以下であることが好ましく、１５０ｍｍ以上、３００ｍｍ以下であることが特に好ましい。
【００５０】
図４に示す整流板３６ａ，３７ａの高さは胴部３３ａの有する中心軸３４ａを超えるものであってもよい。すなわち開口３１ａ側から正面視した時、整流板３６ａの上端と整流板３７ａの下端は互いに重なり合っていてもよい。かかる態様により流路３５ａの蛇行はより大きくなるため、図３に示した原料ガス６６の昇温効率が高まる。
【００５１】
図３に戻る。反応管２０は所定の形状の一例として開口２１と開口２２とに挟まれた円筒形状を有している。かかる形状により絞り部材５０及びスペーサー４９を反応管２０内のガス排出側に対して、開口２１及び開口２２、又はいずれか一方より出し入れ自在となっている。ここでガス排出側とは排出ガス６７が排出される開口２２に近い側であって、原料ガス６６が導入される開口２１からは遠い側をいう。
【００５２】
図５は絞り部材５０の正面図及び側面図である。絞り部材５０は開口５１，５２及び胴部５３を備える。開口５１及び開口５２は胴部５３を挟んで互いに反対側に位置する。開口５１及び開口５２又はいずれか一方の径は絞り部材５０全体の径に比べて絞られている。図５では開口５１の径が絞られている。
【００５３】
図５に示す開口５１及び５２の間の長さは２００ｍｍ以上、６００ｍｍ以下であることが好ましく、３００ｍｍであることが特に好ましい。なお図３においてスペーサー４９の横方向の長さは１００ｍｍ以上、２００ｍｍ以下であることが好ましく、１５０ｍｍであることが特に好ましい。
【００５４】
図３に戻る。絞り部材５０が反応管２０内に設置されたとき、開口５１は反応管２０のガス導入側であって、かつ反応管２０の中心軸周辺に位置する。このため排出ガス６７の流路５５は開口５１において絞り込まれる。したがって開口５１近傍において排出ガス６７の流速は高まる。
【００５５】
図３に示す原料ガス６６が中間部材群５９内で反応すると副生物として水素ガスが生じる。上述の通り絞り部材５０は排出ガス６７の流速を高める。このとき流路５５には水素ガスが優先的に取り込まれる。したがって排出ガス６７中の水素ガスの濃度が高まる。このため絞り部材５０は水素ガスを反応管内から効率的に除去する。一方で、絞り部材５０はプロパンを初めとするガス状炭素化合物のみ選択的に中間部材群５９内に滞留し易くする。
【００５６】
図５に戻る。絞り部材５０は開口５１の周囲に傾斜面５６及び傾斜面５７又はいずれか一方を備える。図中では傾斜面５６，５７のいずれも傾斜面となっている。かかる傾斜面は反応管２０の中心軸から反応管２０の内表面に近づくにつれて、ガス導入側からガス排出側に近づく形状を有する。
【００５７】
図５に示す傾斜面５６は絞り部材５０の内表面であって、図３に示すように絞り部材５０が反応管２０の内腔に設置されたときガス排出側に位置する。傾斜面５７は絞り部材５０の外表面であって、図３に示すように絞り部材５０が反応管２０の内腔に設置されたときガス導入側に位置する。
【００５８】
図３に戻る。中間部材６０ａ−ｆは図１に示す中間部材６０の一例である。中間部材６０ａは１，２，３若しくは４枚以上の受けトレー、皿又は平板を有していてもよい。図中には一例として中間部材６０ａ内にトレー６４ａ−ｃが設置されている。中間部材６０ａはトレー６４ａ−ｃが実質的に水平になるように設置されている。
【００５９】
図３に示す中間部材６０ｂ−ｆは中間部材６０ａと同様の構成を有する。中間部材群５９は１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０若しくは１１個以上の中間部材を有する。中間部材群５９は２０個以下の中間部材を有することが好ましい。
【００６０】
図６は中間部材６０ａの正面図及び側面視断面図である。中間部材６０ａは開口６１，６１及び胴部６３を備える。開口６１及び開口６２は胴部６３を挟んで互いに反対側に位置する。トレー６４ａ−ｃは胴部６３の内腔の中央に位置する。触媒はトレー６４ａ−ｃに載置されることが好ましい。
【００６１】
図６に示す中間部材６０ａにおいて開口６１及び開口６２の間の長さは１００ｍｍ以上、４００ｍｍ以下であることが好ましく、１５０ｍｍ以上、３００ｍｍ以下であることが特に好ましい。
【００６２】
図６に示すトレー６４ａ−ｃは胴部６３内に固定されていても、されていなくともよい。トレー６４ａ−ｃは胴部６３内に載置されていてもよい。なお図中では６４ａ−ｃを支える手段が省略されている。ここでトレー６４ａ−ｃは自身を支える脚を備えてもよい。トレー６４ａ−ｃは互いに連結されていてもよい。また胴部６３がトレー６４ａ−ｃを支えてもよい。
【００６３】
図６に示すトレー６４ａ−ｃは胴部６３の断面において縦に並んでいる。トレーの段数はさらに増やしもよい。さらに他のトレーを横方向に増やしてもよい。
【００６４】
図６に示すように中間部材６０ａは整流板６５を有してもよい。整流板６５は開口６２の近傍に設けてもよい。すなわちトレー６４ａ−ｃと開口６２との間に設けてもよい。整流板６５は開口６１の近傍に設けてもよい。すなわちトレー６４ａ−ｃと開口６１との間に設けてもよい。整流板６５は、上述した整流板３７ａ，ｂ（図３）と同様に、上昇した原料ガスを反応管の天井部２３近傍から床部２４近傍に導く役割を果たす。
【００６５】
図３に戻る。中間部材６０ａ−ｆ上に触媒を載置し反応管２０に挿入することで、触媒を反応管２０内に配置する際の高さ、奥行、その他の位置決めを所望のものとすることができる。中間部材６０ａが反応管２０内に設置されたとき、開口６１は反応管２０のガス導入側に位置する。開口６２は反応管２０のガス排出側に位置する。
【００６６】
図３に示すように反応管２０は所定の形状の一例として開口２１と開口２２とに挟まれた円筒形状を有している。かかる形状により中間部材６０ａ−ｆを反応管２０内のガス導入側及びガス排出側の間の中央部に対して、開口２１及び開口２２、又はいずれか一方より出し入れ自在となっている。
【００６７】
図３に示す中間部材６０ａ−ｆ上でＣＮＴは触媒を起点として成長する。ＣＮＴはしばしば反応管２０の内腔の中央を占有するほどに成長する（ＣＮＴ６９、図１）。本実施例ではＣＮＴによる反応管２０の内腔の占有率が８０から９０％に達することもある。例えば中間部材１個当たり、ＣＮＴの質量が２０から３０ｇ、体積が２００から３００ｃｍ３に達することもある。しかしながら中間部材６０ａ−ｆは反応管２０から取り出すことができる。このため成長したＣＮＴの回収を容易に行うことができる。
【００６８】
図７は製造装置１５の側方視断面を示す。製造装置１５は加熱炉４０、駆動側チャンバー７０及び排出側チャンバー８０を備える。ヒーター４１は反応管２０の周囲に配置される。駆動側チャンバー７０は反応管２０に対してガス導入側に位置する。排出側チャンバー８０は反応管２０に対してガス排出側に位置する。
【００６９】
図７に示す加熱炉４０はヒーター４１を有する。図８の開閉図に示すように加熱炉４０はさらにヒーター４２を備える。ヒーター４２はヒーター４１と同等の構成を有する。ヒーター４１，４２は半円形の断面を有するヒーターである。
【００７０】
図８に示すヒーター４１，４２が互いに向き合いかつ密着することで反応管２０の全周を覆うことができる（ヒーター“閉”時）。ヒーター４１，４２が互いに離間することで反応管２０を開放することができる（ヒーター“開”時）。
【００７１】
図８に示す加熱炉４０は支持体４７，４８を有する。支持体４７，４８はそれぞれヒーター４１，４２を支持する。支持体４７，４８はヒーター４１，４２及び反応管２０と外気との間の熱の移動を遮断する。加熱炉４０は導電線３８，３９を有する。導電線３８，３９支持体４７，４８を貫通しそれぞれヒーター４１，４２に導通する。
【００７２】
図７に戻る。ヒーター４１は上流ヒーター４３、下流ヒーター４５及び中間ヒーター４６を有する。上流ヒーター４３は少なくとも個別ヒーター４４ａ及び個別ヒーター４４ｂに分割されている。個別ヒーター４４ａは反応管２０のガス導入側に対面する。個別ヒーター４４ｂは反応管２０の中間ヒーター４６側に対面する。
【００７３】
図７に示す上流ヒーター４３は３個以上に分割されていてもよい。分割されたヒーターは反応管２０のガス導入側からガス排出側に向かって順に並ぶ。上流ヒーター４３は分割されていなくともよい。
【００７４】
図７に示す下流ヒーター４５は少なくとも個別ヒーター４４ｈ及び個別ヒーター４４ｉに分割されている。個別ヒーター４４ｈは反応管２０の中間ヒーター４６側に対面する。個別ヒーター４４ｉは反応管２０のガス排出側に対面する。
【００７５】
図７に示す下流ヒーター４５は３個以上に分割されていてもよい。分割されたヒーターは反応管２０のガス導入側からガス排出側に向かって順に並ぶ。下流ヒーター４５は分割されていなくともよい。
【００７６】
図７に示す個別ヒーター４４ｂは上流ヒーター４３の有する個別ヒーターであって、中間ヒーター４６側のヒーターである。個別ヒーター４４ｂを上流ヒーター４３中の個別ヒーターの中で最も高い温度に設定することが好ましい。
【００７７】
図７に示す個別ヒーター４４ｈは下流ヒーター４５の有する個別ヒーターであって、中間ヒーター４６側のヒーターである。個別ヒーター４４ｈを下流ヒーター４５中の個別ヒーターの中で最も高い温度に設定することが好ましい。
【００７８】
上記温度設定の態様により、図７に示す中間ヒーター４６と対面する反応管２０の中央部の内腔の温度分布の偏りを減らすことができる。
【００７９】
図７に示す反応管２０の中央部の内腔の目標温度を好ましくは６５０℃以上かつ７１０℃以下、特に好ましくは６８０℃とする。すなわち、整流部材３０ａ，ｂにおいて常温の原料ガスを６８０℃程度まで加熱することが好ましい。常温の範囲は５℃以上、３５℃以下の温度であってもよい。
【００８０】
原料ガスを目標温度まで加熱するために、図７に示すヒーター４１，４２を次のように設定する。まず個別ヒーター４４ｂ，ｈの温度を好ましくは反応管２０の中央部の内腔の目標温度よりも高い温度、特に好ましくは１０℃以上高い温度とする。個別ヒーター４４ｂ，ｈの温度を好ましくは６５０℃以上かつ７３０℃以下の温度、特に好ましくは６９０℃とする。また個別ヒーター４４ａの温度を好ましくは反応管２０の中央部の内腔の目標温度よりも低い温度とする。個別ヒーター４４ａの温度を好ましくは６００℃以上かつ７００℃以下の温度、特に好ましくは６５０℃とする。個別ヒーター４４ｉの温度を好ましくは個別ヒーター４４ａの温度をよりも低い温度とする。また個別ヒーター４４ｉの温度を好ましくは５５０℃以上かつ６５０℃以下の温度、特に好ましくは６００℃とする。また個別ヒーター４４ｃ−ｇの温度を好ましくは６５０℃以上かつ７１０℃以下の温度、特に好ましくは６８０℃とする。なお駆動側チャンバー７０内の原料ガスの温度は常温であることが好ましい。
【００８１】
図７に示す中間ヒーター４６は一例として５個の個別ヒーター４４ｃ−ｇに分割されている。個別ヒーター４４ｃは反応管２０の中央部のガス導入側に対面する。個別ヒーター４４ｇは反応管２０の中央部のガス排出側に対面する。
【００８２】
図７に示す中間ヒーター４６は２，３，４，５又は６個以上に分割されていてもよい。分割されたヒーターは反応管２０のガス導入側からガス排出側に向かって順に並ぶ。中間ヒーター４６は分割されていなくともよい。
【００８３】
図７に示すように駆動側チャンバー７０は開口７１，７２及び７３ａ，ｂ、蓋７４を備える。蓋７４はヒンジを有する。蓋７４は開口７１を閉じることができる。開口７２は反応管２０の有する開口２１に面する。駆動側チャンバー７０と反応管２０は開口７２，２１を通じて連通する。このため蓋７４を開けた時に、開口７１から反応管２０に整流部材、中間部材及び絞り部材を出し入れすることができる。
【００８４】
図７に示す開口７２と開口２１との間の隙間をシールしておくことが好ましい。シールは例えばゴムで行うことができる。なおシールを保全するために駆動側チャンバー７０内の原料ガスの温度は室温であることが好ましい。またかかるシールと加熱炉４０とを離間することで加熱炉４０の動作中においても開口２１の温度を２００℃まで低下させることが好ましい。シールが保全されることで原料ガスと酸素の接触を防止できる。
【００８５】
図７に示す開口７３ａ，ｂはタンク７５ａ，７５ｂと連通する。開口７３ａ，ｂに弁を備えてもよい。タンク７５ａ，７５ｂは所望の原料ガスを蓄えることができる。タンク７５ａに雰囲気ガスを蓄え、タンク７５ｂに炭素源ガスを蓄えてもよい。駆動側チャンバー７０は原料ガスを導入するための開口を１，２又は３個以上備えていてもよい。
【００８６】
図７に示す排出側チャンバー８０は開口８１，８２，８３及び蓋８４を備える。開口８１は反応管２０の有する開口２２に面する。蓋８４はヒンジを有する。蓋８４は開口８２を閉じることができる。排出側チャンバー８０と反応管２０は開口８１，２２を通じて連通する。蓋８４を開けた時に、開口８２から反応管２０に整流部材、中間部材及び絞り部材を出し入れすることができる。開口８３は弁を備えてもよい。
【００８７】
図７に示す開口８１と開口２２との間の隙間をシールしておくことが好ましい。シールは例えばゴムで行うことができる。かかるシールと加熱炉４０とを離間させることで加熱炉４０の動作中においても開口２２の温度を低下させることが好ましい。さらに、開口２２と加熱炉４０との間の反応管２０の周囲に冷却コイルを巻き付けることで加熱炉４０の動作中においても開口２２の温度を２００℃以下に低下させることが好ましい。
【００８８】
図７に示す開口８３は吸引装置と接続する。吸引装置は真空ポンプ又はエゼクターであることが好ましく、エゼクターが特に好ましい。エゼクターの一例であるエゼクター８５はタンク８６と連通する。タンク８６は所望の駆動ガス８７を蓄えることができる。
【００８９】
図７に示す駆動ガス８７は原料ガス及びＣＮＴとの反応性に乏しいガスであることが好ましい。駆動ガス８７は空気ではないことが好ましい。駆動ガス８７は酸素ガスを含まないことが好ましい。駆動ガス８７は上述の不活性ガスが好ましい。かかるガスは入手性の観点から窒素ガスが好ましい。
【００９０】
図９はエゼクター８５の詳細な断面図である。エゼクター８５は吸入部８５ａ、駆動部８５ｂ、吐出部８５ｃを備える。吸入部８５ａには排出ガス６７が流入する。駆動部８５ｂには駆動ガス８７が流入する。駆動ガス８７は駆動部８５ｂから吐出部８５ｃに進む。
【００９１】
図９に示すようにベンチュリー効果により、吐出部８５ｃに排出ガス６７が引き込まれる。排出ガス６７及び駆動ガス８７は吐出部８５ｃから吐出される。駆動ガス８７の供給を続ける限り、排出ガス６７を強制的に吸引することができる。
【００９２】
図７に戻る。駆動ガス８７が吸入部８５ａを通じて高温の反応管２０中に流入したとしても、駆動ガス８７は原料ガス及びＣＮＴと反応しにくい。なぜなら駆動ガス８７は上述の通り原料ガス及びＣＮＴとの反応性に乏しいガスだからである。
【００９３】
図７に示す態様によりエゼクター８５は反応管２０のガス排出側に接続される。このためエゼクター８５を駆動することで排出ガス６７を吸引することができる。またＣＮＴを取り出す前に行う原料ガスと不活性ガスとの置換作業を効率的に行うことができる。またかかる置換作業中において原料ガスと酸素との接触を抑制することができる。
【００９４】
図１０は本実施例の製造装置を用いたＣＮＴ合成の試験の概要と結果を表す図である。上述のとおり反応炉１６の有する各構成要素は反応管２０に対して出し入れができる。下表に従い整流部材３０ａ，ｂと、絞り部材５０及びスペーサー４９と、中間部材６０ａ−ｆ中のトレー６４ａ−ｃとを基本例及び試験例ごとに選択して反応管２０内に配置した。図１０は特に基本例を表す。基本例では中間部材６０ａ−ｆのみ反応管２０内に配置してある。
【００９５】
図１０に示すように基本例では中間部材６０ａは中段に配置されたトレー６４ｂのみ備える。中間部材６０ｂ−ｆにおいて同様である。また試験例１−３でも、中間部材６０ａ−ｆはトレー６４ｂのみ備える。試験例４，５では、中間部材６０ａ−ｆは上段に配置されたトレー６４ａと下段に配置されたトレー６４ｃとをさらに備える。
【００９６】
【表１】
2016172646.tif 000003
【００９７】
表１において「整流」の列は整流部材３０ａ，ｂの有無を表す。「絞り」の列は絞り部材５０及びスペーサー４９の有無を表す。「収量」の行はＣＮＴを含有する生成物の収量を表す。「試料」の行は粉体抵抗値測定のため生成物から採取したサンプルの質量（ｇ）を表す。また「抵抗」の行はサンプルの粉体抵抗値を表す。粉体抵抗値の単位は（１０−２）［Ω・ｃｍ]である。
【００９８】
表１に示す基本例及び試験例では触媒として、酸化コバルトを用いた。質量２ｇの触媒を各中間部材６０ａ−ｆの備えるトレー６４ｂ又は各トレー６４ａ−ｃに載置した。原料ガスは炭素源ガスとして９８％のプロパンを含むものとした。
【００９９】
図１０に示す反応管２０の中央部を占める中間部材群５９中を目標温度６８０℃の原料ガスが通過するものとした。目標温度を達成するため、前述した図７に示す個別ヒーター４４ｂ，ｈ（図７）の温度を６９０℃とした。また個別ヒーター４４ａの温度を６５０℃とした。また個別ヒーター４４ｉの温度を６００℃とした。また個別ヒーター４４ｃ−ｇの温度を６８０℃とした。
【０１００】
図１０に示す反応管２０をヒーターで加熱しつつ原料ガスを反応管２０内に通過させた。原料ガスを導入することで反応を開始してから６０分を経過した時点で、原料ガスの供給を停止した。
【０１０１】
その後図１０に示す反応管２０の内腔の原料ガスと排出ガスとをエゼクターで吸引した。その後、反応管２０の内腔のガスを雰囲気ガスのみからなるガスで置換した。ガス置換を進めつつ反応管２０の温度を下げた。原料ガスが雰囲気ガスと置換され、ＣＮＴが酸素と反応しない程度の温度まで低下したところで雰囲気ガスを大気と置換した。
【０１０２】
図１０に示す各中間部材６０ａ−ｆを反応管２０の開口から取り出し、中間部材上の生成物を得る。生成物はＣＮＴと触媒を含有している。生成物からサンプルを採取し粉体抵抗値を求めた。粉体抵抗値の小さい生成物は導電性がよいと判断される。また粉体抵抗値の小さい生成物はＣＮＴの純度が高いと判断される。ＣＮＴの純度が高い生成物は漆黒性も高い。
【０１０３】
表１に示す粉体抵抗値の測定装置は三菱化学アナリテック社製の粉体抵抗測定システムMCP-PD51型であった。測定条件は以下の通りであった。
【０１０４】
使用プローブ    四探針プローブ
電極間隔        3.0 mm
電極半径        0.7 mm
試料半径        10.0 mm
サンプル量      1.2 g
加圧条件        4N，8N，12N，16N，20N
【０１０５】
表１に示す粉体抵抗値の測定方法は以下の通りであった
【０１０６】
まず4N加圧時のサンプル密度（g/cc）と体積抵抗値（Ω・cm）を測定した。
さらに8N，12N，16N，20N加圧時の体積抵抗値を測定した。
次に各サンプル密度に対する体積抵抗値をプロットした。
次にプロットから指数関数の近似曲線を作製し近似関数を得た。
次に近似関数からサンプル密度が１（g/cc）の時の体積抵抗値を推定した。
かかる体積抵抗値を粉体抵抗値のデータとした。
【０１０７】
表１に示されるように、基本例と比較して試験例１では同一の大きさの反応炉１６から得られるＣＮＴの収量が増加していた。このため整流部材３０ａ，ｂはＣＮＴの収率を向上させることが分かった。これは整流部材３０ａ，ｂによって原料ガスを十分に温めることができるようになったためであると考えられる。整流部材３０ａ，ｂの効果は特に中間部材６０ａにおいて顕著であった。
【０１０８】
表１に示されるように、基本例と比較して試験例１では粉体抵抗値も低下していた。このため整流部材３０ａ，ｂはＣＮＴの純度を向上させることが分かった。生成物中の不純物としては触媒が主である。このため整流部材３０ａ，ｂを用いることで、これを用いない場合に比べ、同一量の触媒からより多くのＣＮＴを生成出来ることが分かった。
【０１０９】
表１に示されるように、基本例と比較して試験例２では同一の大きさの反応炉１６から得られるＣＮＴの収量が増加していた。このため絞り部材５０はＣＮＴの収量を向上させることが分かった。これは絞り部材５０によって水素を排出する一方で、プロパンを滞留させることができるようになったためであると考えられる。絞り部材５０の効果は特に中間部材６０ｆにおいて顕著であった。
【０１１０】
表１に示されるように、基本例と比較して試験例２では粉体抵抗値も低下していた。このため絞り部材５０はＣＮＴの純度を向上させることが分かった。また絞り部材５０を用いることで、これを用いない場合に比べ、同一量の触媒からより多くのＣＮＴを生成出来ることが分かった。
【０１１１】
表１に示されるように、試験例１と比較して試験例３ではＣＮＴの収量が増加していた。このため、絞り部材５０は、整流部材３０ａ，ｂによって十分にＣＮＴの収率が高められているときでも、ＣＮＴの収量を高める作用効果を発揮することが分かった。収量の増加は特に中間部材６０ｅ，ｆにおいて見られた。
【０１１２】
表１に示されるように、試験例２と比較して試験例３では中間部材６０ａ―ｃにおいてＣＮＴの収量が増加していた。整流部材３０ａ，ｂの効果は特に中間部材６０ａにおいて顕著であった。
【０１１３】
表１に示されるように、試験例１，２と比較して試験例３では粉体抵抗値も低下していた。このため整流部材３０ａ，ｂ及び絞り部材５０の併用はＣＮＴの純度を向上させることが分かった。またかかる併用により、これらを併用しない場合に比べ、同一量の触媒からより多くのＣＮＴを生成出来ることが分かった。
【０１１４】
表１に示されるように、試験例４，５ではトレーを上段及び下段にも設置した。試験例４と比較して試験例５ではＣＮＴの収量が増加していた。これは整流部材３０ａ，ｂによって原料ガスの上昇を抑制したため中段や下段のトレーでの収量が増加したことによると考えられる。
【０１１５】
図１０に示す整流部材３０ａ，ｂの効果は絞り部材５０によってＣＮＴの収量が高められているときでも、発揮されることが分かった。整流部材３０ａ，ｂの効果は特に中間部材６０ａにおいて顕著であった。
【０１１６】
表１に示されるように、試験例４と比較して試験例５では粉体抵抗値も低下していた。このため整流部材３０ａ，ｂの追加はＣＮＴの純度を向上させることが分かった。かかる整流部材３０ａ，ｂの効果は絞り部材５０用いているときでも、発揮されることが分かった。
【０１１７】
上記試験例で示したように図３に示す反応炉１６は、整流部材３０ａ，ｂと、絞り部材５０及びスペーサー４９と、中間部材６０ａ−ｆと、中間部材６０ａ−ｆ中のトレー６４ａ−ｃを出し入れできる。このため反応ごとに任意の部材の数を増減することができる。
【０１１８】
例えば図３に示す反応炉１６では分解炉部分に相当する整流部材３０ａ，ｂの数を減ずることができる。これにより反応管２０の内腔において整流部材３０の占める体積を減らすことができる。
【０１１９】
図１１は本実施例に係る反応炉１６の使用法を示す模式図である。反応炉１６において、図３に示す整流部材３０ｂを撤去されている。一方、整流部材３０ａと中間部材６０ａ−ｆと間に７個目の中間部材６０ｚが挿入されている。これにより中間部材群５９は7個の中間部材６０ｚ，６０ａ−ｆを備えるものとなる。
【０１２０】
図１１に示す反応管２０の内腔において中間部材群５９の占める体積が増加する。このため１個の整流部材３０ａでもＣＮＴの合成反応の効率が十分高いものであれば、１回の反応で得られるＣＮＴ量をより増やすことができる。なぜなら中間部材の数が増えたことで、触媒を配置する面積とＣＮＴが展開する空間とが増えるからである。
【０１２１】
これに対し背景技術に係る製造装置は、例えば特許文献２に記載のようにそれぞれ１個のヒーターでその領域の長さが規定された分解炉部分と成長炉部分とを備える（特許文献２の図６）。このため反応炉の大きさが一定である場合、例えば特許文献１に記載のように分解炉部分に相当する加熱体積を大きくすると（特許文献１の図１）、成長炉部分が小さくなる。したがって原料ガスの分解を促進してＣＮＴの合成反応の効率を高めることができても、１回の反応で得られるＣＮＴ量は小さくなると考察される。
【０１２２】
一方、背景技術においては、成長炉の部分を大きくすると分解炉部分が小さくなる。このため反応炉全体から得られるＣＮＴ量は大きくすることができても、原料ガスの分解が不十分であればＣＮＴの合成反応の効率が低下するものと考察される。
【０１２３】
これに対して本実施例では図３に示す反応管２０を交換せずとも、図１１に示すように昇温炉及び成長炉の大きさの比率を自在に変更することができる。したがって、ＣＮＴの合成反応の効率と、１回の反応で得られるＣＮＴ量のバランスを図ることができる。
【０１２４】
このため、原料ガスの組成ごとに図３，１１に示す反応炉１６内の構成を変更することで、反応炉１６から得られるＣＮＴの合成効率を高めることができる。本実施例の方式は反応炉１６の大きさが変更できない場合に好都合である。図１０に示す試験例はこのような方式を用いることで反応炉１６内の構成を自在に変更できることを示している。
【０１２５】
なお図３に示す整流部材３０ａ，ｂを３個以上に増やしてもよい。また整流部材３０ａ，ｂを設置しなくてもよい。また整流部材３０ａ，ｂのサイズを小さくすることも大きくすることもできる。また中間部材６０a−ｆのサイズを大きくすることも小さくすることも出来る。また絞り部材５０を設置しなくてもよい。
【実施例２】
【０１２６】
図１２は実施例２にかかるＣＮＴの製造装置の有する反応炉１７を模式的に表す。実施例２の製造装置は以下の点を除き上述の実施例１にかかる製造装置と同等である。
【０１２７】
図１２に示すように反応管２０は縦置きされる。反応管２０の大きさが同一である場合、かかる製造装置の設置面積を製造装置１５よりも設置面積よりも小さくすることが容易である。
【０１２８】
図１２に示すように反応管２０の下側がガス導入側であり、上側がガス排出側である。かかる態様により原料ガスを加熱することで起きる上昇気流により、原料ガスを反応管２０内に行き渡らせることができる。
【０１２９】
図１２に示す反応炉１７は図３に示す中間部材６０ａ−ｆに代えて、中間部材９０ａ−ｅを備える。中間部材９０ａ−ｅはトレー９１ａ−ｅ及び脚９２ａ−ｅをそれぞれ備える。脚９２ｂ−ｅはそれぞれトレー９１ａ−ｄ上に立つ。触媒はトレー９１ａ−ｅに載置されることが好ましい。
【０１３０】
図１２に示す整流部材３０ａ，ｂは２又は３以上の凸部を有する。一例として整流部材３０ａ，ｂはそれぞれ整流板３６ａ，ｂ及び整流板３７ａ，ｂを有する。整流板３６ａ，ｂ及び整流板３７ａ，ｂは互いに向き合い、かつ交互に配置される。整流板３６ａ，ｂ及び整流板３７ａ，ｂの組み合わせにより原料ガス６６の流路３５を蛇行させることで、原料ガスの加熱効率を高めることができる。
【０１３１】
なお、本発明は上記実施形態及び実施例に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
［付記１０］
触媒を炉内に静置してカーボンナノチューブを成長させるカーボンナノチューブの製造方法であって、
１又は２以上の凸部を有する整流部材と、
開口を有し、かつ前記整流部材を前記開口より出し入れ自在な形状を有する反応管と、を備える製造装置において、
前記反応管内のガス導入側に前記整流部材を設置し、
前記ガス導入側に位置する一方の前記端部より原料ガスを導入し、
前記反応管内のガス排出側に位置する他方の前記端部より排出ガスを排出し、
前記反応管内のガス導入側及びガス排出側の間の中央部に静置した触媒と前記原料ガスとを接触させる、
カーボンナノチューブの製造方法。
［付記１１］
前記製造装置は絞り部材をさらに備え、
前記反応管は、前記絞り部材を前記開口より出し入れ自在な形状を有し、
前記製造装置は前記反応管の周囲にヒーターをさらに備え、
前記ヒーターは、
前記整流部材に対面する上流ヒーターと、
前記絞り部材に対面する下流ヒーターと、
前記上流及び下流ヒーターの間の中間ヒーターと、を有し、
前記上流ヒーターは少なくともガス導入側及び中間ヒーター側に分割されており、
前記下流ヒーターは少なくとも中間ヒーター側及びガス排出側に分割されており、
前記反応管内のガス排出側に前記絞り部材を設置し、
前記触媒を前記絞り部材の上流に静置し、
前記中間ヒーター側の前記上流ヒーターと、前記中間ヒーター側の前記下流ヒーターとの温度を他のヒーターよりも高く設定する、
付記１０に記載のカーボンナノチューブの製造方法。
［付記１２］
前記製造装置は前記反応管のガス排出側に接続されるエゼクターをさらに備え、
前記酸素ガスを含有しないガスで前記エゼクターを駆動して、
前記排出ガスを前記反応管から吸引する、
付記１０に記載のカーボンナノチューブの製造方法。
【符号の説明】
【０１３２】
１５  製造装置                          １６，１７  反応炉
２０  反応管                            ２１，２２  開口
２３  天井部                            ２４  床部
３０，３０ａ，３０ｂ  整流部材          ３１，３１ａ，３１ｂ  開口
３２，３２ａ，３２ｂ  開口              ３３ａ  胴部
３４ａ  中心軸                          ３５，３５ａ，３５ｂ  流路
３６，３６ａ，３６ｂ  整流板            ３７，３７ａ，３７ｂ  整流板
３８，３９  導電線                      ４０  加熱炉
４１，４２  ヒーター                    ４３  上流ヒーター
４４ａ−ｉ  個別ヒーター                ４５  下流ヒーター
４６  中間ヒーター                      ４７，４８  支持体
４９  スペーサー                        ５０  絞り部材
５１，５２  開口                        ５３  胴部
５５  流路                              ５６，５７  傾斜面
５９  中間部材群                        ６０，６０ａ−ｆ，６０ｚ  中間部材
６１，６２  開口                        ６３  胴部
６４ａ−ｃ  トレー                      ６５  整流板
６６  原料ガス                          ６７  排出ガス
６８  触媒                              ６９  ＣＮＴ（カーボンナノチューブ）
７０  駆動側チャンバー                  ７１，７２，７３ａ，７３ｂ  開口
７４  蓋                                ７５ａ，７５ｂ  タンク
８０  排出側チャンバー                  ８１−８３  開口
８４  蓋                                ８５  エゼクター
８５ａ  吸入部                          ８５ｂ  駆動部
８５ｃ  吐出部                          ８６  タンク
８７  駆動ガス                          ９０ａ−ｅ  中間部材
９１ａ−ｅ  トレー                      ９２ａ−ｅ  脚
【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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【図１２】
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