纳米碳生成装置的制作方法

专利名称：纳米碳生成装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种纳米碳生成装置，高效地制造碳纳米管、碳纤维、碳纳米线圈等有 用性高的纤维状的纳米碳。
背景技术：
众所周知，作为碳纳米管的生成方法，例如可以列举出电弧放电法、激光蒸镀法、 化学气相成长法(CVD法)。电弧放电法是通过在正负石墨电极之间产生电弧放电而使石墨蒸发，在凝结到阴 极前端的碳堆积物中生成碳纳米管的方法(例如参照专利文献1)。激光蒸镀法是向加热为 高温的非活性气体中放入混合了金属催化剂的石墨试料，通过照射激光来生成碳纳米管的 方法(例如参照专利文献2)。一般来说，通过电弧放电法或激光蒸镀法能够生成结晶性良好的碳纳米管，但是 生成的碳纳米管的量少，而难以进行大量生成。CVD法存在两种方法在被放入反应炉中的基板上生成碳纳米管的基板法(例如 参照专利文献1)；和使催化剂金属与碳源一起在高温炉中流动并生成碳纳米管的流动气 相法(例如参照专利文献4)。参照图6对气相成长法进行说明。图中的符号1表示在内部配置了载持催化剂 2的催化剂载持基板3的反应管。在反应管1的外周外侧部配置有电加热器4。当使原料 (碳氢化合物)5从该反应管1的一侧流入如此结构的反应管1内，并从反应管1的另一侧 进行排气时，在反应管1内部产生碳氢化合物气体6，并形成碳纳米管7。另外，图6中的符 号8表示碳氢化合物气体。接着，参照图7对流动气相法进行说明。其中，对于与图6相同部件赋予相同符号 而省略说明。图7中的特征为，从反应管1的一侧与作为原料的碳氢化合物5 —起流入运 载气体8。由此，在与配置有电加热器4的部位相对的反应管1内生成碳氢化合物气体6， 并形成碳纳米管7。但是，由于上述气相成长法是分批处理，所以难以大量生産。此外，流动气相法的 温度均勻性较低，而难以生成结晶性良好的碳纳米管。并且，作为流动气相法的改进，还提 出了如下方法在高温炉中，通过兼用为催化剂的流动材料来形成流动层，供给碳原料而生 成纤维状的纳米碳。但是，可以认为炉内的温度的均勻性较低、而难以生成结晶性良好的碳 纳米管。因此，如果能够低成本、高效地量产纯度及稳定性高的碳纳米管、碳纤维、碳纳米 线圈等有用性高的纤维状的纳米碳，则能够以低成本大量供给利用了纳米碳的特性的纳米 技术制品。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开2000-95509号公报
专利文献2 日本特开平10-273308号公报专利文献3 日本特开2000-86217号公报专利文献4 日本特开2003-342840号公报

发明内容
发明要解决的课题本发明的目的在于提供一种纳米碳生成装置，不用混入催化剂用金属粉，而能够 低成本、高效地量产纯度及稳定性高的高质量的碳纳米管、碳纤维、碳纳米线圈等有用性高 的纤维状的纳米碳。此外，本发明的目的在于提供一种纳米碳生成装置，不使用特殊的催化剂基板、并 且不用混入催化剂用金属粉，而能够低成本、高效地量产纯度及稳定性高的高质量的碳纳 米管、碳纤维、碳纳米线圈等有用性高的纤维状的纳米碳。并且，本发明的目的在于提供一种纳米碳生成装置，通过在一定条件下运行，能够 几乎半永久地持续生成纳米碳，能够大量提供纳米碳。用于解决课题的手段本发明的纳米碳生成装置的特征在于，具备还原气氛的加热容器；加热源，配置 在该加热容器的外周部；碳氢化合物注入喷嘴，配置在上述加热容器的上游侧，向加热容器 内进行碳氢化合物的喷雾；以及生成纳米碳排出喷嘴，配置在上述加热容器的下游侧；在 加热容器的内面配置金属基板，由碳氢化合物注入喷嘴连续地进行碳氢化合物的喷雾，由 此使其在金属基板上反应而使纳米碳成长，使成长的生成纳米碳从金属基板剥离，并从上 述排出喷嘴排出生成纳米碳。此外，本发明的纳米碳生成装置的特征在于，具备还原气氛的加热容器；圆锥状 板，在该加热容器内与该容器成为同心圆状、具有倾斜角度地配置；加热源，配置在该圆锥 状板的外周部；碳氢化合物和催化剂混合喷雾喷嘴，配置在上述加热容器的上游侧，连续或 间歇地将碳氢化合物和微量金属催化剂粉向加热容器内进行混合喷雾；以及纳米碳排出喷 嘴，配置在上述加热容器的下游侧；通过由碳氢化合物和催化剂混合喷雾喷嘴连续或间歇 地进行混合了金属催化剂粉的金属催化剂粉混合碳氢化合物的喷雾，由此使其在圆锥状板 上反应而成长纳米碳，使成长的生成纳米碳从圆锥状板剥离，并从纳米碳排出喷嘴排出生 成纳米碳。并且，本发明的纳米碳生成装置的特征在于，具备加热容器，为还原气氛，并纵向 设置；圆锥状板，在该加热容器内与该容器成为同心圆状、具有倾斜角度地配置有多级；加 热源，配置在该多级的圆锥状板的外周部；碳氢化合物和催化剂混合喷雾喷嘴，配置在上述 加热容器的上游侧，向加热容器内进行碳氢化合物和微量细微金属催化剂粉的混合喷雾； 以及纳米碳排出喷嘴，配置在上述加热容器的下游侧；通过由上述碳氢化合物和催化剂混 合喷雾喷嘴连续或间歇地进行混合了细微金属催化剂粉的金属催化剂粉混合碳氢化合物 的混合喷雾，由此使其在圆锥状板上反应而成长纳米碳，使成长的生成纳米碳从圆锥状板 剥离，并从下游侧的纳米碳排出喷嘴排出生成纳米碳。发明的效果根据本发明，不用混入催化剂用金属粉，能够低成本、高效地量产纯度及稳定性高的高质量的碳纳米管、碳纤维、碳纳米线圈等有用性高的纤维状的纳米碳。此外，根据本发明，不使用特殊的催化剂基板、并且不用混入催化剂用金属粉，而 能够低成本、高效地量产纯度及稳定性高的高质量的碳纳米管、碳纤维、碳纳米线圈等有用 性高的纤维状的纳米碳。并且，根据本发明，通过在一定条件下运行，能够几乎半永久地持续生成纳米碳， 能够大量提供纳米碳。


图1是本发明第一实施方式的纳米碳生成装置的示意图。图2是本发明第二 六实施方式的纳米碳生成装置的示意图。图3是本发明第七 九实施方式的纳米碳生成装置的示意图。图4是本发明第十实施方式的纳米碳生成装置的示意图。图5是本发明第十一、十二实施方式的纳米碳生成装置的示意图。图6是基于现有的CVD法的纳米碳制造方法的说明图。图7是基于现有的基板法的纳米碳制造方法的说明图。图8是本发明第十四、十八 二十实施方式的纳米碳生成装置的示意图。图9是本发明第十五实施方式的纳米碳生成装置的示意图。图10是本发明第十六实施方式的纳米碳生成装置的示意图。图11是本发明第十七实施方式的生成装置的示意图。图12是本发明第二十一实施方式的纳米碳生成装置的示意图。图13是本发明第二十二实施方式的纳米碳生成装置的示意图。图14是本发明第二十四实施方式的纳米碳生成装置的示意图。图15是本发明第二十五实施方式的纳米碳生成装置的示意图。图16是本发明第二十六实施方式的纳米碳生成装置的示意图。图17是本发明第二十七实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置的说明图。图18A是本发明第二十八实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置的整体图。图18B是沿图18A的X-X线的截面图。图18C是沿图18A的Y-Y线的截面图。图19是本发明第二十九实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置的说明图。图20是本发明第三十实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置的说明图。图21A是本发明第三十一实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置的整体图。图21B是沿图21A的X-X线的截面图。图22是本发明第三十二实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置的说明图。图23是本发明第三十三实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置的说明图。图M是本发明第三十四实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置的说明图。图25A是本发明第三十五实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置的整体图。图25B是沿图25A的X-X线的截面图。图25C是沿图25A的Y-Y线的截面图。图沈是本发明第三十六 三十八实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置的整体图。图27A是本发明第三十九实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置的整体图。图27B是沿图27A的X-X线的截面图。
具体实施例方式下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明，但本发明不限于在此说明的实施 方式。(第一实施方式)图1是本发明第一实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置的示意图。图中的符号11表示还原气氛的纵向的加热容器(内筒)。在该加热容器11的内 面上贴紧配置有圆筒状的金属基板12。在上述加热容器11的外周部配置有作为加热源的 电加热器13，利用该电加热器13加热金属基板12。在此，金属基板12上下方向的长度比 电加热器13上下方向的长度短，并且金属基板12的位置位于电加热器13的位置的大致中 央。在上述加热容器11及电加热器13的外侧配置有保温材料14，构成为对加热容器11的 内部进行保温。在上述加热容器11的上部侧(上游侧)配置有碳氢化合物注入喷嘴15，该 碳氢化合物注入喷嘴15用于向加热容器11内部注入碳氢化合物。在此，碳氢化合物注入 喷嘴15的前端位置位于比金属基板12靠上侧。在该碳氢化合物注入喷嘴15的前端安装 有碳氢化合物分散网格16，在此碳氢化合物被喷雾到加热容器内。在加热容器11的下部侧 (下游侧)设置有生成纳米碳排出喷嘴(以下简称为排出喷嘴)18，该生成纳米碳排出喷嘴 18用于排出在金属基板12上生成并分离了的纳米碳17。接着，对上述结构的纳米碳生成装置10的动作进行说明。通过从纳米碳生成装置10内的上游、从碳氢化合物注入喷嘴15经由碳氢化合物 分散网格16连续地进行碳氢化合物的喷雾，由此使碳氢化合物在纳米碳生成装置10内的 加热容器11内面所贴紧配置的金属基板12上反应，而成长纳米碳17。在纳米碳生成装置 10内的上部被喷雾的碳氢化合物，在纳米碳生成装置10内的加热容器11内面上配置的金 属基板12上反应，而成长纳米碳17。在金属基板12上成长的生成纳米碳17，通过其自重而从金属基板12剥离，剥离了 的纳米碳17’自然落下。微观的纳米碳的生成方式为，在最佳温度下，金属基板12表面的 金属微粒与碳氢化合物反应而生成并成长纳米碳17，并且随着纳米碳的成长，进行反应的 金属微粒在空间上剥离，微量地剥离了的金属微粒分离，并从分离了的金属微粒生成并成 长新的纳米碳，通过重复以上过程，纳米碳具有加速度地生成并成长，能够大量地合成纯度 高的纳米碳。由于在短时间内大量合成纳米碳，所以从金属基板上成长到某一定厚度以上的纳 米碳束通过其自重从金属基板剥离，并自然落下。此时，从金属基板上剥离的金属微粒极 少，在纳米碳的剥离后，金属基板上的金属微粒和碳氢化合物还进行反应而连续地重复生 成并成长纳米碳。由此，通过在纳米碳生成装置10的上部从碳氢化合物注入喷嘴15经由 碳氢化合物分散网格16连续并持续地进行碳氢化合物的喷雾，由此使其在纳米碳生成炉 内的内筒内面上配置的金属基板上重复反应，连续地重复连续生成并成长纳米碳。S卩，在金属基板上，构成基板的催化剂粒子成为核，在高温状态下与被喷雾的碳氢化合物进行反应，通过气相成长法生成并成长纳米碳。基板表面被均勻地加热，并且碳氢化 合物也被均勻地喷雾，由此能够在基板表面上无不均、均勻地生成并成长纳米碳。由此，能 够连续地制造纳米碳。如上所述，根据第一实施方式，其构成为，具备加热容器11 ；配置在该加热容器 11的外周部的电加热器13 ；配置在加热容器11的上部侧，向加热容器11内进行碳氢化合 物的喷雾的碳氢化合物注入喷嘴15 ；以及配置在加热容器11的下游侧的生成纳米碳排出 喷嘴18 ；在加热容器11的内面上配置金属基板12，通过由碳氢化合物注入喷嘴15连续地 进行碳氢化合物的喷雾，由此使其在金属基板上反应而成长纳米碳，使成长的生成纳米碳 从金属基板12剥离，由上述排出喷嘴18排出生成纳米碳。因此，能够低成本、高效地量产 纯度及稳定性高的高质量的纳米碳。并且，金属基板12上下方向的长度比电加热器13上 下方向的长度短，并且金属基板12的位置位于电加热器13的位置的大致中央，所以能够将 金属基板12的表面温度维持为最佳，能够量产更高质量的纳米碳。此外，在第一实施方式中，说明了使用电加热器作为加热源的情况，但不限于此， 也可以采用对装置、设施等的废热进行利用的热风等，实现纳米碳制造装置整体的效率、系 统整体的高效率化。此外，在设计上，为了控制碳氢化合物的喷雾流量，以使从碳氢化合物注入喷嘴进 行喷雾的流量对纳米碳的生成为最佳，而适当实施在向碳氢化合物头的碳氢化合物供给配 管上设置流量计、流量调节阀的设计。并且，在图1中，纳米碳生成装置为纵型方式，将碳氢化合物注入喷嘴设置在上 部，将生成纳米碳排出喷嘴设置在下部，但也可以为横型方式或倾斜设置方式，在由电加热 器进行加热的还原气氛的纳米碳生成炉内、在同心圆状的内筒内面上贴紧配置金属基板， 并通过对生成纳米碳的排出方式等进行研究，由此连续高效地制造纳米碳。(第二实施方式)图2是本发明第二实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置的示意图。另外，与图 1相同的部件赋予相同的符号而省略说明。图中的符号21是通过驱动轴旋转马达22而进行旋转的旋转驱动轴。在该旋转驱 动轴22上，与加热容器11同心圆状地分别安装有刮取叶片23a和刮取叶片23b，该刮取叶 片23a刮取在金属基板12的表面上生成的生成纳米碳17，该刮取叶片2 用于使所刮落的 纳米碳17进一步从排出喷嘴18可靠地向下部侧落下。在此，将旋转驱动轴21、驱动轴旋转 马达22及刮取叶片23a、2!3b统称为刮取机构24。刮取叶片23a、2!3b构成为，其靠最外侧的 边缘从圆筒状的金属基板12的表面离开微小、且均勻的距离而进行旋转。因此，刮取叶片 23a,23b仅刮落在金属基板12的表面上生成的纳米碳17。接着，对如此结构的纳米碳生成装置10的动作进行说明。在金属基板12上，构成该金属基板12的金属催化剂粒子成为核，并在高温状态下 与所喷雾的碳氢化合物进行反应，通过气相成长法生成并成长纳米碳17。虽然能够使刮取 机构M始终旋转，但当频繁地刮取生成并成长的纳米碳17时，纳米碳的回收量降低，由于 刮取金属表面，金属催化剂粒子也会一同伴随，纳米碳的金属含有量也增加。因此，较有效 的情况为，不使刮取机构M始终驱动，在金属基板上成长了某种程度的纳米碳17的阶段使 其旋转。
并且，由于纳米碳的松密度非常低，所以当加热容器11下部的纳米碳排出喷嘴18 变细时，有时被刮取并流下的纳米碳在加热容器11的下部搭桥而不能被排出。为了防止这 种搭桥，能够在位于纳米碳生成装置10的下部侧的旋转驱动轴21上设置刮取叶片23b，对 容易搭桥的纳米碳生成装置10下部的生成纳米碳排出喷嘴18附近表面进行刮取，由此在 生成纳米碳的刮取、刮落的同时，能够有效地防止生成纳米碳的排出搭桥。第二实施方式的纳米碳生成装置构成为，将由旋转驱动轴21、驱动轴旋转马达22 及刮取叶片23a、2!3b构成的刮取机构M设置到加热容器11中，通过刮取叶片23a刮取金 属基板表面的生成纳米碳。因此，能够定期且强制性地使从金属基板上成长到某一定厚度 以上而未通过其自重从金属基板12完全剥离的生成纳米碳17，向纳米碳生成装置10的下 部流下，并从纳米碳生成装置10的下游稳定地排出，能够连续地制造纳米碳。此外，由于在位于纳米碳生成装置10的下部侧的旋转驱动轴21上设置有刮取叶 片23b，所以能够对容易搭桥的纳米碳生成装置10下部的生成纳米碳排出喷嘴18附近表面 进行刮取。由此，在生成纳米碳的刮取、刮落同时，能够有效地防止生成纳米碳的排出搭桥。另外，在第二实施方式中，作为在生成纳米碳的刮取、刮落的同时防止生成纳米碳 的排出搭桥的搭桥防止机构，不限于上述的生成纳米碳刮取棒、刮取叶片的方式，为了能够 使两者最佳地实施，显而易见还能够设计设置用于防止生成纳米碳的排出发生搭桥的刷子 等、进行纳米碳的稳定的排出的方式。此外，对将电加热器用作为加热源的情况进行了说 明，但不限于此，也可以采用对装置、设施等的废热进行利用的热风等，实现纳米碳制造装 置整体的效率、系统整体的效率化。(第三实施方式)本发明第三实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置与图2的生成装置相比较，基 本结构相同，所以利用图2进行说明。第三实施方式的纳米碳生成装置的特征在于，使金属基板12的材质为铁，并在连 续均勻地进行碳氢化合物的喷雾的状态下，将铁制的金属基板12的表面温度设定在550 700°C的范围内。优选能够使金属基板表面温度尽量低，并提高纳米碳生成装置整体的效率。但是， 通过发明人到目前为止的试验研究，验证了如下情况使金属基板12为铁，即使不将该基 板表面温度提高到800°C以上，而设定在550 700°C的范围，由此也能够最有效地生成高 纯度的碳纳米管。第三实施方式的纳米碳生成装置，不仅能够使金属基板12为廉价的铁而生成纳 米碳，还使在金属基板上成长到某一定厚度以上的纳米碳通过其自重从金属基板12剥离、 或者通过刮取机构M刮落生成纳米碳。由此，自然落下的纳米碳17向纳米碳生成装置的 下部流下，并从纳米碳生成炉的下游排出，由此能够连续地制造纳米碳。(第四实施方式)参照图2对本发明第四实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置进行说明。另外， 对于与图1、2相同的部件赋予相同符号而省略说明。在本实施方式中，通过碳氢化合物注入喷嘴15将液体或气体状态的碳氢化合物 向生成装置内进行喷雾。此外，液体或气体状态的碳氢化合物从碳氢化合物分散网格16通 过。
在第四实施方式中，将向设置在加热容器内面上的金属基板12表面喷雾的碳氢 化合物，以液体或气体的状态注入纳米碳生成装置10内，并将该碳氢化合物加热为气体状 态，在不降低金属基板12表面的温度的情况下均勻地进行喷雾。纳米碳生成装置10的结构基本上与图2相同。该装置10为，使还原气氛的纳米 碳生成装置内的上部的碳氢化合物的注入部，从碳氢化合物注入喷嘴15经由碳氢化合物 分散网格16连续地持续进行喷雾。该装置10使碳氢化合物分散网格16下降到纳米碳生 成装置内的电加热器13的附近。在该装置10中，所注入的液体或气体状态的碳氢化合物， 由纳米碳生成装置内的电加热器13加热而成为气体状态，在不使金属基板12表面的温度 下降的情况下均勻地进行喷雾。在该情况下，纳米碳生成装置为纵向，使金属基板表面的温度成为对纳米碳的生 成为最佳的温度(500 700°C)的范围。此外，纳米碳生成装置内的上部由于上升气流而 成为高温气氛。通过向该高温气氛中进行液体或气体状态的碳氢化合物的喷雾，由此其被 加热而成为气体状态。气体状态的碳氢化合物被均勻地喷雾到金属基板表面上而进行反 应，由此能够在不降低金属基板表面的温度的情况下有效地生成纳米碳17。第四实施方式的纳米碳生成装置构成为，使与碳氢化合物注入喷嘴15连结的碳 氢化合物分散网格16下降到纳米碳生成装置内的电加热器13的附近，并预先在纳米碳生 成装置内加热向金属基板表面进行喷雾的碳氢化合物，使其成为气体状态而向金属基板表 面连续进行喷雾。由此，不仅在各金属基板表面的温度不会下降的情况下，能够促进金属基 板表面上的纳米碳生成反应，加快纳米碳的生成速度，提高生成效率，而且即使将电加热器 13的设定温度设定得较低，也能够将金属基板表面保持在最佳范围。此外，还能够降低纳米 碳生成装置10的加热温度，能够在提高了纳米碳生成效率的状态下连续、稳定地生成并回 收纳米碳。(第五实施方式)参照图2对本发明第五实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置进行说明。其中， 对于与图1、图2相同的部件赋予相同符号而省略说明。在本实施方式中，从碳氢化合物注入喷嘴15将液体状态的碳氢化合物喷雾到生 成装置内。此外，液体状态的碳氢化合物从碳氢化合物分散网格16通到生成装置内。碳氢 化合物分散网格16下降到电加热器13的附近。本实施方式的生成装置10的基本结构与图2的生成装置相同。在本实施方式中， 在还原气氛的纳米碳生成装置内的同心圆状的内筒内面上设置有金属基板。向金属基板表 面喷雾的液体的碳氢化合物，不仅在加热后以气体状态进行喷雾，还在保持液体状态地进 行喷雾之后使在纳米碳生成装置内进行了喷雾的液体的碳氢化合物气化，由此在金属基板 表面进行反应。S卩，向在还原气氛的生成装置10内的同心圆状的加热容器11内面上设置的金属 基板12的表面进行喷雾的碳氢化合物为，将乙醇、甲醇、生物乙醇、各种酒精、灯油等碳氢 化合物油等，在以液体状态进行喷雾之后在纳米碳生成装置10内使其气化。由此，能够向 金属基板12的表面连续均勻地喷雾气化了的碳氢化合物而使其反应，并生成纳米碳17。在本实施方式的生成装置10中，在金属基板表面上，构成该金属基板12的催化剂 粒子成为核，气化了的碳氢化合物在高温状态下进行反应，由此通过气相成长法有效地生成并成长纳米碳17。第五实施方式的纳米碳生成装置构成为，将与碳氢化合物注入喷嘴15连结的碳 氢化合物分散网格16下降到纳米碳生成装置内的电加热器13的附近，预先在纳米碳生成 炉内对向金属基板表面喷雾的乙醇、甲醇、生物乙醇、各种酒精、灯油等碳氢化合物油等液 体状态的碳氢化合物进行加热，在成为气体状态之后向金属基板表面连续进行喷雾。因此， 不仅能够在金属基板表面的温度不降低的情况下，促进金属基板表面上的纳米碳生成反 应，加快纳米碳的生成速度，提高生成效率，即使在将电加热器13的设定温度设定得较低 的情况下，也能够将金属基板表面保持在阳0 700°C的范围内。因此，能够降低纳米碳生 成装置10的加热温度，能够在提高了纳米碳生成效率的状态下连续、稳定地生成并回收纳 米碳。(第六实施方式)参照图2对本发明第六实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置进行说明。另外， 对于与图1、2相同的部件赋予相同符号而省略说明。在本实施方式中，通过碳氢化合物注入喷嘴15将含有酸成分的碳氢化合物向生 成装置内进行喷雾。此外，含有酸成分的碳氢化合物从碳氢化合物分散网格16通到生成装 置内。碳氢化合物分散网格16下降到电加热器13的附近。本实施方式的生成装置10的基本结构与图2的纳米碳生成装置相同。在本实施 方式的生成装置10中，向还原气氛的纳米碳生成装置10内的金属基板12的表面喷雾的含 有酸成分的碳氢化合物，以液体状态向纳米碳生成装置内喷雾。由此，使金属微粒容易从金 属基板12的表面腐蚀而剥离，由此促进金属基板12的表面上的反应。作为含有酸成分的碳氢化合物，能够列举出在乙醇、甲醇、生物乙醇、各种酒精、灯 油等碳氢化合物油等中混合微量的醋酸、盐酸等酸而使其为酸性的碳氢化合物液、生物油 等酸性的碳氢化合物液。将这种含有酸成分的碳氢化合物以液体状态进行喷雾并在纳米碳 生成炉内使其气化，由此能够向金属基板表面连续均勻地喷雾碳氢化合物而使其反应，来 生成纳米碳。在本实施方式的生成装置10中，通过在金属基板表面上构成基板的催化剂粒子 成为核，气化了的碳氢化合物在高温状态下进行反应，由此通过气相成长法来有效地生成 并成长纳米碳。第六实施方式的生成装置10构成为，将与碳氢化合物注入喷嘴15连结的碳氢化 合物分散网格16下降到纳米碳生成炉内的电加热器13附近，并预先在纳米碳生成炉内对 向金属基板表面喷雾的含有酸成分的液体状态的碳氢化合物进行加热，成为气体状态而向 金属基板表面连续地进行喷雾。因此，不仅能够在金属基板表面的温度不降低的情况下，促 进金属基板表面上的纳米碳生成反应，提高纳米碳17的生成效率，即使将电加热器13的设 定温度设定得较低，也能够将金属基板表面保持在500 700°C的范围内。因此，能够降低 纳米碳生成装置10的加热温度，能够在提高了纳米碳生成效率的状态下连续、稳定地生成 并回收纳米碳。(第七实施方式)图3是本发明第七实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置的示意图。另外，对于 与图1、2相同的部件赋予相同符号而省略说明。
图中的符号37表示用于向纳米碳生成装置内连续地注入氢的氢注入喷嘴，配置 在碳氢化合物注入喷嘴15附近。本实施方式的生成装置10的特征在于，不仅从碳氢化合物注入喷嘴15喷雾向还 原气氛的纳米碳生成装置10内的金属基板12的表面进行喷雾的碳氢化合物，还从氢注入 喷嘴37进行氢的喷雾，由此使金属基板表面活化。碳氢化合物注入喷嘴15和氢注入喷嘴37的位置，基于纳米碳生成装置10的设计 形状，但使其比配置在纳米碳生成装置内的内筒内面上的金属基板12靠上侧。并且，例如 即使分别单独注入碳氢化合物、氢，也能够调整在生成装置10内的上部进行喷雾的碳氢化 合物、氢在生成装置10内的加热容器内面上配置的金属基板12上，对于碳氢化合物、氢在 金属基板12上反应而成长纳米碳为最佳的位置。根据第七实施方式的生成装置10，在金属基板12上构成该金属基板12的催化剂 粒子成为核，不仅喷雾碳氢化合物还喷雾氢，并在高温状态下进行反应。由此，与仅喷雾碳 氢化合物并在高温状态下进行反应的情况相比，能够通过气相成长法更有效地生成并成长 纳米碳17。金属基板表面被均勻地加热，并且碳氢化合物和氢被均勻地喷雾，由此能够在金 属基板表面上无不均、均勻地生成并成长纳米碳17。由此，能够连续制造纳米碳17。(第八实施方式)参照图3对本发明第八实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置进行说明。此外， 对于与图1、2相同的部件赋予相同符号而省略说明。在本实施方式中，与第七实施方式的不同点在于，代替氢注入喷嘴37而使用水蒸 汽注入喷嘴。通过水蒸汽注入喷嘴将水蒸汽连续地注入生成装置10内。水蒸汽注入喷嘴 配置在碳氢化合物注入喷嘴15附近。本实施方式的生成装置10的特征在于，不仅从碳氢化合物注入喷嘴15喷雾对还 原气氛的生成装置10内的金属基板12的表面进行喷雾的碳氢化合物，还从水蒸汽注入喷 嘴喷雾水蒸汽，由此使金属基板表面活化。在本实施方式中，碳氢化合物注入喷嘴15和氢注入喷嘴的位置，基于根据纳米碳 生成装置的设计形状，但使其比在纳米碳生成装置内的内筒内面上配置的金属基板12靠 上侧。由此，例如，即使分别单独地注入碳氢化合物、水蒸汽，也能够调整对于在生成装置10 内的上部进行喷雾的碳氢化合物、氢在生成装置10内的加热容器内面上配置的金属基板 12上进行反应而成长纳米碳为最佳的位置。此外，也可以从能够连续均勻地喷雾水蒸汽的 水蒸汽注入喷嘴，代替水蒸汽而注入氢。第八实施方式的纳米碳生成装置，在金属基板12上构成该金属基板12的催化剂 粒子成为核，不仅喷雾碳氢化合物还喷雾水蒸汽，并在高温状态下进行反应。由此，与仅喷 雾碳氢化合物并在高温状态下进行反应的情况相比，能够通过气相成长法更有效地生成并 成长纳米碳17。金属基板表面被均勻地加热，并且均勻地喷雾碳氢化合物和氢，由此能够在 金属基板表面上无不均、均勻地生成并成长纳米碳17。由此，能够连续制造纳米碳17。(第九实施方式)本发明第九实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置基本上与图3大致相同，所以 参照图3进行说明。此外，对于与图1、2相同的部件赋予相同符号而省略说明。第九实施方式的生成装置10的特征在于，如图3所示，能够调节金属基板12的表面与作为刮落机构M的一个结构的刮取叶片23a的边缘部之间的间隙距离Δ a。如上所述，刮落机构M设计为，不直接接触生成装置10内的金属基板12的表面， 而能够仅从金属基板12刮落成长的纳米碳17。在此，刮落机构M的刮取叶片23a为，不直 接接触金属基板12的表面，而仅从金属基板12刮落成长的纳米碳17。否则，也会刮落金 属基板12的金属微粒，并在生成的纳米碳17中混入金属杂质而降低纳米碳17的纯度。并 且，金属基板12的表面的金属被刮落，会导致纳米碳17的连续生成速度降低，纳米碳17的 生成效率降低。作为对金属基板12的表面与作为刮落机构M的一个结构的刮取叶片23a的边缘 部之间的间隙距离Aa进行调节的结构，对应于生成装置10的设计能够考虑到如下所示的 各种结构和方式。1)对应于对加热容器11的内面均勻地进行刮取的结构，刮落机构M将刮取叶片 23a的根部通过螺栓安装到旋转驱动轴21上，通过旋转该螺栓而对臂长度H(旋转驱动轴 21的中心与刮取叶片23a的边缘部之间的距离)进行微调的方法。2)在刮落机构M的刮取叶片23a的旋转驱动轴21侧设置刮取叶片23a的安装夹 具，通过调节该安装夹具的设置高度h而对臂长度H进行微调的方法。另外，在图6中未图 示安装夹具，但刮取叶片经由安装夹具例如通过螺栓以能够沿着图中的左右方向移动的方 式安装在旋转驱动轴21上，通过螺栓能够调节设置高度h。3)通过对刮取叶片23a的臂的角度进行微调，来对臂长度H进行微调的方法。4)通过对刮取叶片23a前端的角度进行微调，来对金属基板的表面与刮落棒之间 的间隙距离Δa进行微调的方法。根据第九实施方式的纳米碳生成装置，能够在不刮落金属基板表面的金属微粒的 情况下，定期且强制性地使从金属基板上成长到一定厚度以上而未通过其自重从金属基板 12完全剥离的纳米碳17向生成装置10的下部流下，并从纳米生成装置10的下游稳定地排 出，能够连续地制造纳米碳17。此外，在本实施方式中，如图3所示，为了防止向刮落机构M的旋转驱动轴21下 侧(比设置有金属基板12的部位靠下侧)的部分落下来的生成纳米碳堆积并搭桥，而设置 刮落叶片23b。由此，旋转驱动轴21进行旋转，由此能够通过刮落叶片2 在生成装置10 下部的生成纳米碳排出喷嘴18附近表面，对落下而容易搭桥的生成纳米碳进行刮取。因 此，能够在生成纳米碳的刮取、刮落的同时，有效地防止生成纳米碳的排出搭桥。另外，上述生成装置作为纵型方式，将金属基板贴紧配置在由电加热器进行加热 的还原气氛的生成装置内的加热容器的内面上。但是，加热源不限于电加热器，也可以采用 对装置、设施等的废热进行利用的热风等，实现生成装置整体的效率、系统整体的效率化。(第十实施方式)图4是本发明第十实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置的示意图。另外，对于 与图1 3相同的部件赋予相同符号而省略说明。图中的符号39是对生成装置10内的金属基板12的表面温度T1进行计测的第一 表面温度计，符号40是对作为刮取机构M的一个结构的刮取叶片23a的边缘部的温度T2 进行计测的第二表面温度计。另外，图中的符号44表示热电偶。图4的生成装置10的特 征在于，在连续均勻地进行碳氢化合物的喷雾的状态下，通过这种表面温度计39、40能够将生成装置内的金属基板12的表面温度正确地设定在550 700°C的范围内。重要的是，将生成装置10内的加热容器11的内面表面均勻地进行加热，并始终保 持对纳米碳生成为最佳的温度。为此，仅对生成装置10内的外侧的加热器温度进行计测是 不充分的，正确地计测生成装置10内的金属基板12的表面温度，并据此来严密地控制生成 装置10内的外侧的加热器温度变得重要。当生成装置10内的金属基板12的表面温度，在 连续均勻地喷雾碳氢化合物的状态下低于550 700°C的范围时，不生成纳米碳。另一方 面，当高于^0 700°C的范围时，生成碳煤、而不生成纳米碳。因此，生成装置10内的金 属基板12的表面温度在连续均勻地进行碳氢化合物的喷雾的状态下正确地设定在550 700°C的范围内，成为提高纳米碳的生成效率、生成纯度的关键。通过正确地计测生成装置 10内的金属基板12的表面温度，并据此严密地控制生成装置10内的外侧的加热器温度， 由此能够提高纳米碳的生成效率、生成纯度。由此，能够以高质量连续地制造纯度高的纳米 碳。第十实施方式的纳米碳生成装置，设置有对生成装置10内的金属基板12的表面 温度T1进行计测的第一表面温度计39，以及对作为刮取机构M的一个结构的刮取叶片23a 的边缘部的温度T2进行计测的第二表面温度计40。由此，通过正确地计测生成装置10内 的金属基板12的表面温度，并严密地控制生成装置10内的外侧的加热器温度，由此能够提 高纳米碳的生成效率、生成纯度。因此，能够以高质量连续地制造纯度高的纳米碳。(第十一实施方式)图5是本发明第十一实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置的示意图。另外，对 于与图1、2相同的部件赋予相同符号而省略说明。图中的符号41、42表示分别设置在生成纳米碳排出喷嘴18下部的上部挡板和下 部挡板。对生成纳米碳仅收容的纳米碳回收容器43配置在下部挡板42的下部。上部挡板41及下部挡板42的动作如下所述。首先，在使上部挡板41、下部挡板42 全闭之后，打开上部挡板41，在上部挡板41和下部挡板42之间蓄积生成纳米碳。进一步， 使上部挡板41全闭，打开下部挡板42。由此，在将生成装置10内部和回收容器43隔离的 状态下回收生成纳米碳。此外，也可以向上部挡板41和下部挡板42之间间歇性地注入非 活性气体，以使回收容器43内的空气不会混入生成装置10内。由此，能够进行在设计和运 用上逐次进行的、稳定的纳米碳排出。第十一实施方式的纳米碳生成装置，在生成纳米碳排出喷嘴18的下部分别设置 上部挡板41、下部挡板42，并且在下部挡板42下部设置回收容器43。由此，可得到能够稳 定可靠地进行纳米碳排出的紧凑的生成装置10。另外，在图5中省略了回转阀的设置，但也能够在上下2级的双重挡板(上部挡板 41、下部挡板42)的上侧或下侧设置回转阀。此外，生成装置的内部在运行中必须确保还原气氛，而应该考虑充分确保与外部 的气密性的密封结构等是显而易见的。并且，通过在生成装置下部设置回转阀等，由此也能 够稳定地排出落到下部的生成纳米碳。在该情况下，为了提高与外部的密封性能，在下部设 置上下2级的双重挡板(上部挡板、下部挡板)，并在其下部设置纳米碳回收容器等进行回 收。(第十二实施方式)
第十二实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置是与图5的生成装置基本相同的 结构，所以参照图5来进行说明。另外，对于与图1、2、5相同的部件赋予相同符号而省略说 明。在第十二实施方式中，特征在于，金属基板12使用铁的纯度高的(99. 5%以上)铁 板或含铁的碳钢。根据第十二实施方式的纳米碳生成装置，作为金属基板12使用铁的纯度高的铁 板或含铁的碳钢，能够不使用镍合金、白金等贵金属，而以低成本简单地生成高质量的纳米 碳。此外，由于铁的纯度高的铁板或含铁的碳钢的制品规格统一，所以能够以低成本简单高 效地量产始终稳定的纯度及稳定性高的高质量的纳米碳。另外，如果安装上述刮取机构，则能够定期且强制性地使从金属基板上成长到某 一定厚度以上而未通过其自重从铁基板完全剥离的纳米碳向生成装置下部流下，并从生成 装置的下游稳定地排出，能够连续制造纳米碳。如以上说明的那样，从金属基板上成长到某一定厚度以上而通过其自重从金属基 板剥离、自然落下的碳纳米管等纳米碳，向生成装置下部流下，并从生成装置的下游排出， 由此能够连续地制造纳米碳。此外，能够定期且强制性地使从金属基板上成长到某一定厚 度以上而未通过其自重从金属基板完全剥离的纳米碳向生成装置下部流下，并从生成装置 的下游稳定地排出。由此，能够连续地制造纳米碳，因此能够以低成本简单高效地量产纯度 及稳定性高的高质量的纳米碳。(第十三实施方式)参照图1对本发明第十三实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置进行说明。其 中，对于与图1相同的部件赋予相同的符号，并省略说明。在本发明中，在加热容器11的上游侧配置有碳氢化合物和催化剂混合喷雾喷嘴， 该碳氢化合物和催化剂混合喷雾喷嘴向加热容器11内进行碳氢化合物和微量金属催化剂 粉的混合喷雾。该喷嘴用于代替图1的碳氢化合物嘴(符号15)。从该喷嘴注入混合了金 属催化剂粉的金属催化剂粉混合碳氢化合物。由于在所注入的碳氢化合物中混合了微量金 属催化剂粉，所以金属基板12不需要始终保持金属催化剂的功能。混合了该金属催化剂粉 的金属催化剂粉混合碳氢化合物中所混合的金属催化剂粉，为了具有作为纳米碳生成的核 的功能而混合微量即可，与碳氢化合物相比是非常微量的水平。在金属催化剂粉和碳氢化 合物进行混合时，在碳氢化合物为液体的情况下，例如向碳氢化合物液中注入微量金属催 化剂粉并搅拌混合。由此，注入到碳氢化合物液中的金属催化剂粉充分均勻地扩散混合。作为混合到碳氢化合物中的金属催化剂粉的量，碳氢化合物与金属催化剂粉的比 率为1/10万 1000万左右的微小水平就足够。尤其是在碳氢化合物为液体的情况下，向 碳氢化合物的容器中添加微小水平的金属催化剂粉并进行均勻搅拌，这种程度就足够。另 外，当金属催化剂粉的添加量多时，纳米碳的生成量变高，但存在生成纳米碳中含有金属催 化剂粉、局部的纯度降低的问题。因此，为了尽量降低金属催化剂粉的添加比率、而生成几 乎不含金属催化剂粉的纯度高的纳米碳，根据碳氢化合物原料的种类和进行添加的金属催 化剂粉的种类的组合，来辨别在该组合条件下的最佳金属催化剂粉添加比率很重要。由此，上述加热容器11内面的圆筒状的容器材料，即使圆筒状的金属基板12自身 不具有作为催化剂的功能，只要是具有耐热性、表面为某种程度的光滑且不会热变形的材质，则没有问题。仅通过供给金属催化剂粉混合碳氢化合物，就能够稳定地生成纳米碳。在上述加热容器11的上部侧(上游侧)，配置有用于向加热容器11的内部注入混 合了金属催化剂粉的金属催化剂粉混合碳氢化合物的金属催化剂粉混合碳氢化合物注入 喷嘴。在该金属催化剂粉混合碳氢化合物注入喷嘴的前端安装有金属催化剂粉混合碳氢化 合物分散网格，在此金属催化剂粉混合碳氢化合物被喷雾到加热容器内。该网格用于代替 图1的碳氢化合物喷嘴(符号16)。接着，对上述结构的纳米碳生成装置10的动作进行说明。首先，从纳米碳生成装置10内的上游侧，从金属催化剂粉混合碳氢化合物注入喷 嘴经由金属催化剂粉混合碳氢化合物分散网格，连续或间歇地进行金属催化剂粉混合碳氢 化合物的喷雾。由此，使其在纳米碳生成装置10内的加热容器11内面上贴紧配置的金属 基板12上、或者上述加热容器11内面进行反应，而成长纳米碳17。在纳米碳生成装置10 内的上部所喷雾的金属催化剂粉混合碳氢化合物，在纳米碳生成装置10内的加热容器11 内面上配置的金属基板12上、或者上述加热容器11内面上进行反应，而成长纳米碳17。在上述加热容器11内面的圆筒状的容器材料、金属基板12上、或者上述加热容器 11内面上成长的生成纳米碳17，通过其自重从上述加热容器11内面、或者从上述加热容 器11内面向下游侧飞散，剥离、飞散的纳米碳17’自然落下。作为微观的纳米碳的生成方 式为，在最佳温度下，在上述加热容器11内面的圆筒状的容器材料、金属基板12的表面、或 者上述加热容器11内，金属微粒和碳氢化合物反应而生成并成长纳米碳17。并且，与此同 时，重复如下情况，即随着纳米碳的成长而进行反应的金属微粒在空间上剥离，微量地剥离 的金属微粒分离，从分离的金属微粒生成并成长新的纳米碳。由此，具有加速度地生成并成 长纳米碳，能够大量合成纯度高的纳米碳。纳米碳在短时间内大量合成。因此，在上述加热容器11内面的圆筒状的容器材 料、金属基板12的表面或者在上述加热容器11内，成长到某一定厚度以上的纳米碳束，通 过其自重从上述加热容器11内面的圆筒状的容器材料、金属基板12的表面剥离，或者在 上述加热容器11内从金属微粒成长并自然落下。此时，从金属基板12的表面剥离的金属 微粒、或者纳米碳所包含的金属微粒极少。上述金属微粒以喷雾的金属催化剂粉混合碳氢 化合物中的金属催化剂粉为核，连续地重复金属微粒和碳氢化合物反应而生成并成长纳米 碳。由此，在纳米碳生成炉10的上部，从金属催化剂粉混合碳氢化合物注入喷嘴经由金属 催化剂粉混合碳氢化合物分散网格，连续地持续进行金属催化剂粉混合碳氢化合物的喷 雾。即，在纳米碳生成炉内及配置在内筒内面上的金属基板上重复反应，连续地重复生成并 成长纳米碳的情况。S卩，在纳米碳生成装置10内以及上述加热容器11内面的圆筒状的容器材料、配置 在内筒内面上的金属基板上，构成金属催化剂粉的催化剂粒子成为核，在高温状态下与所 喷雾的金属催化剂粉混合碳氢化合物进行反应，通过气相成长法生成并成长纳米碳。生成 装置10内面被均勻地加热，并且碳氢化合物也被均勻地喷雾，由此能够在生成装置10内无 不均、均勻地生成并成长纳米碳。由此，即使未保持特殊的金属基板等，仅通过供给金属催 化剂粉混合碳氢化合物，就能够稳定地连续制造纳米碳。如上所述，第十三实施方式构成为，具备加热容器11 ；电加热器13，配置在该加 热容器11的外周部；金属催化剂粉混合碳氢化合物注入喷嘴15，配置在加热容器11的上部侧，向加热容器11内进行金属催化剂粉混合碳氢化合物的喷雾；以及生成纳米碳排出喷 嘴18，配置在加热容器11的下游侧。此外，通过由金属催化剂粉混合碳氢化合物注入喷嘴 向加热容器11内连续地进行金属催化剂粉混合碳氢化合物的喷雾，由此使其在加热容器 11内反应而成长纳米碳，并由上述排出喷嘴18排出成长的生成纳米碳。因此，能够以低成 本高效地量产纯度及稳定性高的高质量的纳米碳。另外，在第十三实施方式中，对将电加热器用作为加热源的情况进行了说明，但不 限于此，也可以采用对装置、设施等的废热进行利用的热风等，实现纳米碳制造装置整体的 效率、系统整体的效率化。此外，在设计上，为了控制碳氢化合物的喷雾流量，以使从碳氢化合物注入喷嘴进 行喷雾的流量对纳米碳的生成为最佳，而适当实施在向碳氢化合物头的碳氢化合物供给配 管上设置流量计、流量调节阀的设计。根据本发明，能够以低成本高效地量产纯度及稳定性高的高质量的碳纳米管、碳 纤维、碳纳米线圈等的有用性高的纤维状的纳米碳。并且，能够提供一种纳米碳生成炉，通 过在一定条件下运行，能够几乎半永久地持续生成纳米碳，能够大量地供给纳米碳。(第十四实施方式)图8是本发明第十四实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置10的示意图。另外， 对于与图1相同的部件赋予相同符号而省略说明。图中的符号41表示还原气氛的纵型方式的加热容器。在该加热容器41内，与该 容器41为同心圆状、具有一定角度(30° 60° )地配置有圆锥状板42。在圆锥状板42 的外周部，作为加热源的圆锥状板加热电加热器43贴紧圆锥状板42配置，通过该圆锥状板 加热电加热器43加热圆锥状板42。在上述加热容器41的上部侧(上游侧)配置有喷雾喷 嘴44，该喷雾喷嘴44用于连续或间歇地向该加热容器41的内部注入金属催化剂粉混合碳 氢化合物(原料+催化剂)。在该喷雾喷嘴44上连结有用于供给金属催化剂粉混合碳氢化 合物的供给头45。如箭头A所示，从该供给头45向圆锥状板42的表面连续或间歇地、均勻 地进行金属催化剂粉混合碳氢化合物的喷雾。另外，也可以在该圆锥状板42的内面上贴紧配置圆锥状的金属基板。由此，也能 够使圆锥状板42具有催化剂的功能。例如，通过成为圆锥状金属基板，由此能够使该圆锥 状板42具有催化剂功能。但是，在本发明中，在加热容器41的上游侧配置有向加热容器41 内进行碳氢化合物和微量金属催化剂粉的混合喷雾的喷雾喷嘴44，从此注入并喷雾混合了 金属催化剂粉的金属催化剂粉混合碳氢化合物，在喷雾的金属催化剂粉混合碳氢化合物中 混合有微量金属催化剂粉。因此，圆锥状板42不需要始终保持金属催化剂的功能。向混合 了该金属催化剂粉的金属催化剂粉混合碳氢化合物中进行混合的金属催化剂粉，为了具有 成为纳米碳生成的核的功能而混合微量即可。金属催化剂粉与碳氢化合物相比是充分微量 的水平，在与碳氢化合物混合时，在碳氢化合物为液体的情况下，例如向碳氢化合物液中注 入微量金属催化剂粉，并使其搅拌混合。由此，使注入碳氢化合物液中的金属催化剂粉充分 均勻地扩散混合。作为向碳氢化合物中混合的金属催化剂粉的量，金属催化剂粉与碳氢化合物的比 率为1/10万 1000万左右的微小水平就足够。尤其是在碳氢化合物为液体的情况下，向 碳氢化合物的容器中添加微小水平的金属催化剂粉并均勻搅拌，这种程度就足够。另外，当金属催化剂粉的添加量较多时，纳米碳的生成量提高。但是，具有生成纳米碳中含有金属催 化剂粉、局部纯度降低的问题。因此，极力降低金属催化剂粉的添加比率，而生成几乎不含 金属催化剂粉的纯度高的纳米碳。即，根据碳氢化合物原料的种类和进行添加的金属催化 剂粉的种类的组合，来辨别该组合条件下的最佳的金属催化剂粉添加比率很重要。
由此，上述圆锥状板42的材料即使圆锥状板42自身不具有作为催化剂的功能，只 要是具有耐热性、表面为某种程度光滑且不会热变形的材质，则没有问题。即，仅通过供给 金属催化剂粉混合碳氢化合物，就能够稳定地生成纳米碳。在圆锥状板42的下部侧(下游侧)设置有对在圆锥状板42上生成并剥离了的纳 米碳17’进行排出的纳米碳排出喷嘴(以下简称为排出喷嘴)47。在排出喷嘴47的下部配 置有收容剥离了的纳米碳17’的纳米碳收容容器48。另外，图中的符号49表示回收了的生 成纳米碳。接着，对上述结构的纳米碳生成装置10的动作进行说明。首先，从纳米碳生成装置10内的上游侧，从喷雾喷嘴44经由供给头45连续或间 歇地、且均勻地进行金属催化剂粉混合碳氢化合物B的喷雾。由此，使其在加热容器41内 的圆锥状板12上反应而成长纳米碳17。在加热容器41内的上部被喷雾的金属催化剂粉混 合碳氢化合物，在配置于加热容器41内的圆锥状板42上反应而成长纳米碳16。在上述加热容器41内的圆锥状板42上或者上述加热容器41内面上部成长的生 成纳米碳17，通过其自重从上述圆锥状板42内面向下游侧飞散，剥离、飞散了的纳米碳17’ 自然落下。作为微观的纳米碳的生成方式，在最佳温度下，在上述圆锥状板42的表面或者 上述加热容器41内面上部，所喷雾的金属微粒和碳氢化合物反应，而生成并成长纳米碳 17。与此同时，随着纳米碳的成长而进行反应的金属微粒在空间上剥离，微量剥离的金属微 粒分离。然后，重复从分离的金属微粒生成并成长新的纳米碳，由此具有加速度地生成并成 长纳米碳，能够大量合成纯度高的纳米碳。由于在短时间内大量合成纳米碳，所以在上述圆锥状板42上或者上述加热容器 41内面上部成长到某一定厚度以上的纳米碳束，通过其自重从上述圆锥状板42的表面或 上述加热容器41内面上部剥离、成长并自然落下。此时，从上述圆锥状板42的表面剥离的 金属微粒，以及在纳米碳中含有的金属微粒极少。连续地重复如下情况，即以所喷雾的金属 催化剂粉混合碳氢化合物中的金属催化剂粉为核，喷雾到上述加热容器41内并分离的金 属微粒和碳氢化合物反应而生成并成长纳米碳。由此，在纳米碳生成装置10的上部，从供 给头45经由金属催化剂粉混合碳氢化合物分散网眼16，连续地持续进行金属催化剂粉混 合碳氢化合物的喷雾。由此，连续重复如下情况，即在纳米碳生成装置内及内筒内面上配置 的上述圆锥状板42上重复反应，而连续生成并成长纳米碳。S卩，在纳米碳生成装置10内及上述加热容器41内面的上述圆锥状板42的表面 上，所喷雾的构成金属催化剂粉的催化剂粒子成为核。该催化剂粒子在高温状态下与所喷 雾的碳氢化合物反应，通过气相成长法来生成并成长纳米碳。纳米碳生成装置10内面被均 勻地加热，并且金属催化剂粉混合碳氢化合物也被均勻地喷雾。由此，能够在纳米碳生成装 置10内无不均、均勻地生成和成长纳米碳。因此，即使不保持特殊的金属基板等，仅通过供 给金属催化剂粉混合碳氢化合物，就能够长时间稳定地连续制造纳米碳。如上所述，第十四实施方式构成为，具备加热容器41 ；圆锥状板加热电加热器43，配置在该加热容器41的外周部；供给头45，配置在加热容器41的上部侧，向加热容器 41内进行金属催化剂粉混合碳氢化合物的喷雾；以及生成纳米碳排出喷嘴48，配置在加热 容器41的下游侧。此外，通过由供给头45向加热容器41内连续地进行金属催化剂粉混合 碳氢化合物的喷雾，使其在上述圆锥状板42上或上述加热容器41内面上反应而成长纳米 碳，由上述排出喷嘴18排出成长的生成纳米碳。因此，能够以低成本高效地量产纯度及稳 定性高的高质量的纳米碳。根据第十四实施方式的发明，具有与第十三实施方式的发明相同效果。作为微观的纳米碳的生成方式为，在最佳温度下，圆锥状板42表面的金属微粒和 碳氢化合物反应而生成并成长纳米碳17。与此同时，随着纳米碳17的成长而进行反应的金 属微粒在空间上剥离。然后，重复微量剥离的金属微粒分离，从分离的金属微粒生成并成长 新的纳米碳17的情况。由此，具有加速度地生成并成长纳米碳17，能够大量合成纯度高的 纳米碳17。此外，由于在短时间内大量合成纳米碳17，所以在圆锥状板上成长到某一定厚度 以上的纳米碳17的束，通过其自重从圆锥状板42剥离并自然落下。此时，从圆锥状板表面 剥离的金属微粒极少。在纳米碳17剥离后，也连续重复如下情况，即圆锥状板表面的金属 微粒和碳氢化合物反应而生成并成长纳米碳17。由此，从金属催化剂粉混合碳氢化合物注 入喷嘴44向生成装置10的上部连续或间歇地持续进行金属催化剂粉混合碳氢化合物的喷 雾。由此，连续重复如下情况，在配置于生成装置10内的圆锥状板42上重复反应而连续生 成并成长纳米碳17。然而，当圆锥状板42的倾斜角度较小时，以圆锥状板42上的金属粒子为核而生成 纳米碳，并在圆锥状板42上侧成长纳米碳。成长的纳米碳以从圆锥状板12浮游的纳米碳 的金属粒子为核，在圆锥状板42上的空间中进一步重复成长。但是，由于成长的纳米碳不 流向下方，所以成长的纳米碳会溢出到生成装置10内。另一方面，当圆锥状板42的倾斜角度较大时，在圆锥状板42上生成的纳米碳，向 圆锥状板42上侧的空间成长某种程度。但是，成长的纳米碳不能够保持在圆锥状板42上， 而容易立即流向下方。此外，阻碍以从圆锥状板42剥离的金属粒子为核的进一步成长的重 复，纳米碳的生成效率降低。为了避免该情况，圆锥状板42的倾斜角度优选为某种程度较 大的角度，例如30° 60°程度。其理由为，促进纳米碳在圆锥状板42上成长，并且促进 以从金属催化剂粉剥离的金属粒子为核而纳米碳进一步成长的重复，在纳米碳成长到某种 程度的高度之后自然落下。此外，从加热容器41上游侧的注入喷嘴44连续喷雾的金属催化剂粉混合碳氢化 合物，不需要连续地喷雾，从纳米碳生成效率的观点来看间歇地散布时比较良好。这是因 为，在从上方不进行金属催化剂粉混合碳氢化合物的喷雾的时刻，会促进金属粒子从圆锥 状金属基板42的剥离。因此，根据与圆锥状板42上的纳米碳的成长状况、从加热容器41 内流下的纳米碳的份量、状况等，适当调节对金属催化剂粉混合碳氢化合物进行喷雾的时 间间隔、不进行喷雾的时刻、金属催化剂粉混合碳氢化合物的喷雾量、以及金属催化剂粉和 碳氢化合物的混合比率等。并且，同心圆状的具有某个倾斜角度地设置的圆锥状板42，贴紧设置在能够均勻 加热表面温度的电加热器43上。因此，能够对圆锥状板42的表面温度无不均、均勻地进行加热。当圆锥状板42的表面温度存在不均时，在表面温度较高的部位上，纳米碳中的煤的 混入比率提高，在表面温度较低的部位上，纳米碳的成长率降低。如上所述，第十四实施方式构成为，具备加热容器41 ；配置在该加热容器41内的 圆锥状板42 ；贴紧配置在该圆锥状板42的外周侧的电加热器43 ；注入喷嘴44，配置在加热 容器41的上部侧，向加热容器41内进行金属催化剂粉混合碳氢化合物的喷雾；以及排出喷 嘴47，配置在加热容器41的下游侧。因此，通过由注入喷嘴44向圆锥状板42连续或间歇 地、均勻地进行金属催化剂粉混合碳氢化合物的喷雾，由此使其在圆锥状板上反应而成长 纳米碳17，并使成长的生成纳米碳17从圆锥状板42剥离，并由排出喷嘴47排出生成的纳 米碳。因此，能够以低成本高效地量产纯度及稳定性高的高质量的纳米碳。(第十五实施方式)图9是本发明第十五实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置的示意图。另外，对 于与图1、图8相同的部件赋予相同符号而省略说明。图中的符号51表示非活性气体注入喷嘴。在该非活性气体注入喷嘴51上连接有 非活性气体供给头52，从该非活性气体供给头52能够如箭头D所示那样向圆锥状板42间 歇地喷出非活性气体。另外，虽然为了方便而未图示，但在图9中也与图8同样，从供给头 45向圆锥状板42的表面连续或间歇地、均勻地进行金属催化剂粉混合碳氢化合物的喷雾。第十五实施方式的纳米碳生成装置10构成为，圆锥状板42表面温度能够均勻地 加热，从该还原气氛的生成装置10内的上游，从注入喷嘴44经由供给头45向表面温度被 均勻加热的圆锥状板42上连续或间歇地、均勻地进行金属催化剂粉混合碳氢化合物的喷 雾。由此，在圆锥状板42上，碳氢化合物和金属在圆锥状板42上的任何位置都均勻地进行 反应，以金属的微粒为核而使纳米碳向圆锥状板42上部的空间成长到某程度的高度。此 外，构成为，从成长了的生成纳米碳的圆锥状板42上部，从非活性气体喷嘴51经由非活性 气体供给头52间歇地喷出非活性气体。由此，将在圆锥状金属基板42的表面上成长了的 生成纳米碳17组吹落，而使纳米碳落下，并从生成装置10的下游排出，而连续地制造纳米 碳。微观的纳米碳的生成方式等与图8的说明相同，而进行省略。当圆锥状板42的倾 斜角度较小时，纳米碳以圆锥状板42上的金属粒子为核而成长，纳米碳向圆锥状板42上侧 成长。然后，以成长而从圆锥状板42浮游的纳米碳的金属粒子为核，向圆锥状板42上的空 间进一步重复成长。但是，成长的纳米碳不流向下方。因此，急剧成长的纳米碳会溢出到生 成装置10内。但是，在图9中，在圆锥状板42上部，从非活性气体喷嘴51间歇地喷出非活 性气体。因此，通过将在圆锥状板42的表面上成长的生成纳米碳16组可靠地吹落，使生成 纳米碳落下，并从生成装置10的下游排出，而能够连续地制造纳米碳。然而，非活性气体注入喷嘴51的位置设计成，从圆锥状板42的表面离开，而仅对 成长到某个高度的纳米碳组的上部侧喷出非活性气体。由此，能够避免以下情况将刚从金 属催化剂粉剥离不久而此后还有成长纳米碳的余地的浮游金属粒子直接排出，而阻碍重复 以从金属催化剂粉剥离的金属粒子为核的进一步成长，纳米碳生成效率下降。圆锥状板42的倾斜角度如下地设计即可。即，首先，促进纳米碳在圆锥状板42上 成长，并且促进以从金属催化剂粉剥离的金属粒子为核的进一步的纳米碳的重复成长。接 着，在纳米碳成长到某程度的高度之后喷出非活性气体，使纳米碳落下。由此，能够设定为，比使以从金属催化剂粉剥离的金属粒子为核而成长的纳米碳组通过自由落下而流下的角 度小。结果，与使以从金属催化剂粉剥离的金属粒子为核而成长的纳米碳组通过自由落下 而流下的情况相比，能够提高纳米碳生成效率。此外，从生成装置10内的上游的注入喷嘴44连续进行喷雾的金属催化剂粉混合 碳氢化合物，不需要连续进行喷雾。反而间歇地散布时的纳米碳生成效率比连续喷雾时提 高。这是因为，从上方不进行金属催化剂粉混合碳氢化合物的喷雾的时刻，促进在圆锥状板 42上的金属粒子从金属催化剂粉的剥离。因此，根据圆锥状板42上的纳米碳的成长状況、 从生成装置10内流下的纳米碳的份量、状況等，适当调节对碳氢化合物进行喷雾的时间间 隔、不喷雾的时刻、碳氢化合物的喷雾量以及金属催化剂粉和碳氢化合物的混合比率等。同心圆状的具有某个倾斜角度地设置的圆锥状板42，贴紧设置在能够将表面温度 均勻加热的电加热器43上。这是因为能够无不均、均勻地加热圆锥状板42的表面温度。当 在圆锥状板42的表面温度存在不均时，在表面温度较高的部位上纳米碳中的煤的混入比 率提高，在表面温度较低的部位上纳米碳的成长率降低。第十五实施方式构成为，在加热容器41的上部侧不仅配置有注入喷嘴44及供给 头45，还配置非活性气体注入喷嘴51及非活性气体供给头52。由此，能够设定为比使圆锥 状板42上成长的纳米碳组通过自由落下而流下的角度小。因此，与在圆锥状板42上成长 的纳米碳组通过自由落下而流下的情况相比，能够提高纳米碳生成效率。(第十六实施方式)图10是本发明第十六实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置的示意图。另外，对 于与图1、8、9相同的部件赋予相同符号而省略说明。图中的符号53表示与非活性气体供给喷嘴51连接的非活性气体喷射头。其构成 为，能够如箭头C(C1、C2、C3)所示那样，逐次改变非活性气体从该非活性气体喷射头53向 金属基板42喷出的位置。具体而言，例如图10所示，以第一次为数字的括号1 (箭头Cl)、 第二次为数字的括号2 (箭头C2)、第三次为数字的括号3 (箭头Ο)那样改变喷出位置。另 外，为了方便而未图示，但在图10中也与图8同样，从供给头45向金属基板42的表面连续 或间歇地、均勻地进行金属催化剂粉混合碳氢化合物的喷雾。第十六实施方式的纳米碳生成装置10构成为，金属基板42表面温度能够均勻地 加热，从还原气氛的纳米碳生成装置10内的上游，从注入喷嘴44经由供给头45向表面温 度被均勻加热的金属基板42上，连续或间歇地、均勻地进行金属催化剂粉混合碳氢化合物 的喷雾。由此，在金属基板42上，使金属催化剂粉混合碳氢化合物和金属在金属基板42上 的任何位置都均勻地反应，能够以金属的微粒为核使纳米碳向金属基板42上部的空间成 长到某种程度的高度。此外，从金属基板42上部，从非活性气体喷嘴51对成长的生成纳米 碳间歇地喷出非活性气体。由此，成为如下的纳米碳连续生成炉的方式通过将在金属基板 42的表面成长的生成纳米碳17组吹落，由此使纳米碳落下并从生成装置10的下游排出，由 此连续地制造纳米碳。在该情况下，安装非活性气体供给头52，该非活性气体供给头52从 圆锥状板上部向成长的生成纳米碳间歇地喷出非活性气体，并逐次改变从该供给头52向 金属基板42喷出非活性气体的位置。这样，能够改变位置地吹落在金属基板42的表面上 成长的纳米碳。由此，使纳米碳落下并从生成装置的下游排出，而连续地制造纳米碳。由此，能够避免在金属基板42的表面上成长的纳米碳一下子流向下方而纳米碳排出部47堵塞，能够使纳米碳不堵塞地高效地流向下方。微观的纳米碳的生成方式等与图8的说明相同，所以省略说明。当金属基板42的 倾斜角度较小时，在金属基板42上以从金属催化剂粉剥离的金属粒子为核而生成纳米碳。 然后，纳米碳向金属基板42上侧成长，并以成长而从金属基板42浮游的纳米碳的金属粒子 为核，向金属基板42上的空间进一步重复成长。但是，由于成长的纳米碳不流向下方，所以 急剧成长的纳米碳会溢出到生成装置10内。另一方面，在图9中，在金属基板42上部，从非活性气体喷嘴51间歇地喷出非活 性气体。因此，通过可靠地吹落在金属基板42的表面上成长的生成纳米碳17组，由此使生 成纳米碳落下并从生成装置10的下游排出，由此能够连续地制造纳米碳。非活性气体喷嘴51的位置被设计成，从金属基板42的表面离开，而仅对成长到某 个高度的纳米碳组的上部侧喷出非活性气体。由此，能够避免将在圆锥状板42上刚从金属 催化剂粉剥离不久而此后还有成长纳米碳的余地的浮游金属粒子直接排出。此外，能够避 免以从金属基板42剥离的金属粒子为核的进一步的重复成长被阻碍，纳米碳生成效率下 降。金属基板42的倾斜角度设计成与第十五实施方式的情况相同即可，结果能够提高纳米 碳生成效率。此外，从生成装置10内的上游的注入喷嘴44连续进行喷雾的金属催化剂粉混合 碳氢化合物，不需要连续进行喷雾。反而间歇地散布时的纳米碳生成效率比连续喷雾的情 况提高。这是因为，在从上方不进行金属催化剂粉混合碳氢化合物的喷雾的时刻，促进纳米 碳在金属基板42上成长、进而以从金属基板42剥离的金属粒子为核的进一步成长。因此， 根据从金属基板42的纳米碳的成长状況、从生成装置10内流下的纳米碳的份量、状況等， 适当调节对金属催化剂粉混合碳氢化合物进行喷雾的时间间隔、不进行喷雾的时刻、金属 催化剂粉混合碳氢化合物的喷雾量等。同心圆状的具有某个倾斜角度地设置的金属基板42，贴紧设置在能够将表面温度 均勻加热的电加热器13上。其理由如在第十五实施方式中所说明的相同。否则，在金属基 板42的表面温度较低的部位上，纳米碳的成长率降低。第十六实施方式构成为，在加热容器41的上部侧不仅配置注入喷嘴44及供给头 45，还配置非活性气体注入喷嘴51及非活性气体喷射头53，由此逐次改变从非活性气体喷 射头53向金属基板42喷出非活性气体的位置。由此，通过改变位置地吹落在金属基板42 的表面上成长的纳米碳，由此使纳米碳落下并从纳米碳生成炉的下游排出，而能够连续地 制造纳米碳。因此，能够避免在圆锥状板12的表面上成长的纳米碳一下子流向下方而纳米 碳排出部47堵塞的情况，能够使纳米碳不堵塞而高效地流向下方。(第十七实施方式)图11是本发明第十七实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置的示意图。另外，对 于与图1、8、9、10相同的部件赋予相同符号而省略说明。图中的符号M表示纳米碳刮落机构。该刮落机构M具备驱动轴旋转马达55 ； 通过该马达55进行旋转的旋转驱动轴56 ；以及由该旋转驱动轴56支持的生成纳米碳刮落 棒(以下称作刮落棒)57。刮落棒57从金属基板42的表面离开若干间隔地配置，并沿着其 表面旋转。另外，为了方便未图示，但在图11中也与图8同样，金属催化剂粉混合碳氢化合 物从供给头45连续或间歇地、均勻地喷雾到金属基板42的表面上。
第十七实施方式的纳米碳生成装置构成为，金属基板42表面温度能够均勻地进 行加热，能够从该还原气氛的生成装置10内的上游，使金属催化剂粉混合碳氢化合物从供 给嘴44经由碳氢化合物供给头45，连接或间歇地、均勻地喷雾到表面温度被均勻加热的金 属基板42上。由此，在金属基板42上，使金属催化剂粉混合碳氢化合物和金属在金属基板 42上的任何位置都均勻地反应，以金属的微粒为核使纳米碳向金属基板42上部的空间成 长到某种程度的高度。然后，通过纳米碳刮落机构M刮落在金属基板的表面上成长的生成 纳米碳。由此，使生成纳米碳17落下并从加热容器41的下游排出，由此连续地制造纳米碳。微观的纳米碳的生成方式等与图8 10的说明相同，予以省略。在金属基板42的倾斜角度较小的情况下，如在第十六实施方式中所述的那样，急 剧成长的纳米碳会溢出到加热容器41内。另一方面，在图11中，设置有刮落成长的生成纳米碳的刮落机构54。因此，通过使 刮落机构M工作，刮落在金属基板的表面上成长的纳米碳而使生成纳米碳17落下，并从加 热容器41的下游排出，由此能够连续地制造纳米碳。上述刮落机构M的刮落棒57的位置被设计为，从金属基板42的表面离开，而仅 对成长到某个高度的纳米碳组的上部侧进行纳米碳刮落。由此，能够避免如下情况将在刚 从金属基板42上剥离不久的还有成长纳米碳的余地的浮游金属粒子直接排出，阻碍以从 金属基板42剥离的金属粒子为核的进一步的重复成长，而纳米碳生成效率下降。金属基板 42的倾斜角度设计成与第十五实施方式的情况相同即可，结果能够提高纳米碳生成效率。此外，对于从加热容器41内的上游的注入喷嘴44连续进行喷雾的金属催化剂粉 混合碳氢化合物的考察，与在第十五实施方式中所述的相同。同心圆状的具有某个倾斜角 度地设置的金属基板42，贴紧设置在能够将表面温度均勻加热的电加热器13上。其理由与 在第十五实施方式所述的相同。否则，在金属基板42的表面温度较低的部位上，纳米碳的 成长率降低。第十七实施方式构成为，具备驱动轴旋转马达55 ；通过该马达55进行旋转的旋 转驱动轴56 ；以及纳米碳刮落机构57，该纳米碳刮落机构57由被该旋转驱动轴56支持的 生成纳米碳刮落棒26构成。因此，通过刮落在金属基板42的表面上成长的纳米碳，由此使 生成纳米碳17落下并从加热容器41的下游排出，由此能够连续地制造纳米碳。此外，在第十四 第十七实施方式中，说明了将电加热器用作为加热源的情况，但 不限于此。即，也可以将对装置、设施等的废热进行利用的热风等用作为加热源，实现纳米 碳生成炉整体的效率、系统整体的效率化。此外，在上述第十四 第十七实施方式中，在设计上，优选从注入喷嘴进行喷雾的 流量对于碳纳米管、碳纤维、碳纳米线圈等纳米碳的生成为最佳。例如，为了控制金属催化 剂粉混合碳氢化合物的喷雾流量，而在向供给头的金属催化剂粉混合碳氢化合物供给配管 上设置流量计、流量调节阀。或者，代替金属催化剂粉混合碳氢化合物供给头而设置金属催 化剂粉混合碳氢化合物喷雾嘴，以便向金属基板上无不均地散布金属催化剂粉混合碳氢化 合物。适当实施上述方式。并且，在上述第十四 第十七实施方式中，在设计上，优选使从非活性气体注入喷 嘴进行喷雾的流量，为对仅使成长的纳米碳组流向下方为最佳的条件。例如，进行适当设 计，以使其设置位置、喷嘴形状、喷嘴前端的喷雾的配置、形状、非活性气体散布流量、喷雾的时刻等适当最佳。并且，在上述第十四 第十七实施方式中，纳米碳生成炉为纵型方式，将注入喷 嘴、非活性气体注入喷嘴设置在上部，将生成纳米碳排出喷嘴设置在下部。但是，也可以使 其为横型方式或倾斜设置方式，在由外部加热源进行加热的还原气氛的纳米碳生成装置 内，在同心圆状的内筒内面上贴紧配置金属基板。这样，通过对生成纳米碳的排出方式等进 行研究，能够高效地连续地制造纳米碳。(第十八实施方式)本发明第十八实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置与图8的纳米碳生成炉相 比，基本结构相同，所以利用图8进行说明。第十八实施方式的纳米碳生成装置的特征在于，使金属基板42的材质为铁，在连 续均勻地进行金属催化剂粉混合碳氢化合物的喷雾的状态下，将该金属基板42的表面温 度设定为550 700°C的范围。第十八实施方式的纳米碳生成装置构成为，金属基板42的表面温度能够均勻加 热，从该还原气氛的加热容器41内的上游，使金属催化剂粉混合碳氢化合物从供给嘴44经 由供给头45，向表面温度均勻地被加热的金属基板42上连续或间歇地均勻地进行喷雾。然 后，在金属基板42上，使金属催化剂粉混合碳氢化合物和金属在金属基板42上的任何位置 都均勻地反应，以金属的微粒为核使纳米碳向金属基板42上部的空间成长到某种程度的 高度。并且构成为，使金属基板42的材质为铁，在将金属催化剂粉混合碳氢化合物连续或 间歇地、均勻地进行喷雾的状态下，将该板42的表面温度设定为550 700°C的范围。优选使该板42表面温度尽量低，而能够提高碳生成炉整体的效率。但是，通过发 明人到目前为止的试验研究，验证了如下情况使金属基板42为铁，即使不将该金属基板 表面温度提高到800°C以上，而设定在550 700°C的范围内，也能够最有效率生成纳米碳。根据第十八实施方式，通过构成为，使金属基板42的材质为铁，将该板42的表面 温度设定在550 700°C的范围内，由此能够使金属基板42为廉价的铁来生成纳米碳。此 外，纳米碳从金属基板42上成长为某一定厚度以上而通过其自重从金属基板42通过自然 落下而剥离，或者通过非活性气体的喷吹、纳米碳刮落机构等来强制性地刮落。由此，落下 的纳米碳流下到加热容器41的下部，并从加热容器41的下游排出，由此能够连续地制造纳 米碳。(第十九实施方式)本发明第十九实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置与图8的生成装置相比，基 本结构相同，所以利用图8进行说明。在第十九实施方式的纳米碳生成装置中构成为，金属基板42的表面温度能够均 勻地加热，通过在从该还原气氛的加热容器41内的上游、从供给嘴44经由供给头45喷射 金属催化剂粉混合碳氢化合物之前进行加热，由此在气体状态下进行喷雾，并向表面温度 被均勻地加热的金属基板42上，连续或间歇地、均勻地以气体状态进行金属催化剂粉混合 碳氢化合物的喷雾。由此，在金属基板42上使喷雾的碳氢化合物和金属在金属基板42上 的任何位置都均勻地进行反应，并以金属的微粒为核，使纳米碳向金属基板42上部的空间 成长到某种程度的高度。此外，金属基板42在加热容器41内同心圆状地具有某种倾斜角 度地设置，向上述金属基板42的表面喷雾的金属催化剂粉混合碳氢化合物，在加热容器41内加热并成为气体状态。因此，气体状态的碳氢化合物能够不使金属基板42的表面温度下 降地、均勻地进行喷雾。在该情况下，生成装置10为纵向，使金属基板42表面温度成为对纳米碳生成装置 10的生成为最佳的温度(550 700°C)的范围。加热容器41内的上部通过上升气流而成 为高温气氛。通过向该高温气氛中喷雾液体或气体状态的金属催化剂粉混合碳氢化合物来 进行加热，并成为气体状态。由此，气体状态的碳氢化合物向金属基板表面均勻地喷雾而进 行反应，能够在不降低金属基板42表面温度的情况下，高效地生成纳米碳。第十九实施方式构成为，预先在加热容器41内加热向金属基板42表面喷雾的金 属催化剂粉混合碳氢化合物，使其成为气体状态而向圆锥状金属基板表面连续进行喷雾。 由此，在圆锥状金属基板表面的温度不降低的情况下，促进圆锥状金属基板表面上的纳米 碳生成反应，纳米碳的生成速度加快，生成效率提高。此外，即使将电加热器43的设定温度 设定得较低，也能够将金属基板42保持在最佳范围内，还能够使加热容器41的加热温度下 降。因此，能够在提高了纳米碳生成效率的状态下连续、稳定地生成并回收纳米碳。(第二十实施方式)本发明第二十实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置与图8的生成装置相比，基 本结构相同，所以利用图8进行说明。第二十实施方式的纳米碳生成装置的特征在于，预先在加热容器41内加热从注 入喷嘴44以液体状态送到加热容器41内的金属催化剂粉混合碳氢化合物，使其成为气体 状态而向金属基板表面连续喷雾。S卩，在第二十实施方式的纳米碳生成装置中，金属基板42的表面温度能够均勻地 进行加热，使金属催化剂粉混合碳氢化合物从还原气氛的加热容器41内的上游，从供给嘴 44经由供给头45以液体状态进行喷雾，而使其在加热容器41内气化，由此向表面温度被均 勻地加热的金属基板42上连续或间歇地、均勻地进行喷雾。由此，在金属基板42上，使金属 催化剂粉混合碳氢化合物和金属在金属基板42上的任何位置都均勻地进行反应，以金属 的微粒为核，使纳米碳向金属基板42上部的空间成长到某种程度的高度。此外，金属基板 42在加热容器41内同心圆状、具有某种倾斜角度地设置，向上述金属基板42的表面进行喷 雾的金属催化剂粉混合碳氢化合物，在加热容器41内进行加热并成为气体状态。因此，气 体状态的碳氢化合物能够在不使金属基板42的表面温度下降的情况下均勻地进行喷雾。在该情况下，纳米碳生成装置10为纵向，将金属基板42表面的温度设定为对生成 装置10的生成为最佳的温度(550 700°C)的范围。此外，加热容器41内的上部通过上 升气流而成为高温气氛。能够在不降低金属基板的表面温度的情况下高效生成纳米碳的情 况，与在第十九实施方式所述相同。第二十实施方式构成为，预先在加热容易41内加热向金属基板42的表面进行喷 雾的金属催化剂粉混合碳氢化合物，使其成为气体状态而向金属基板表面连续地喷雾。由 此，在金属基板表面的温度不下降的情况下，促进金属基板表面上的纳米碳生成反应，纳米 碳的生成速度加快，生成效率提高。此外，即使将电加热器43的设定温度设定得较低，也能 够将金属基板42保持在最佳范围，还能够降低加热容器41的加热温度。因此，能够在提高 了纳米碳生成效率的状态下连续、稳定地生成并回收纳米碳。(第二十一实施方式)
图12是本发明第二十一实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置的示意图。此外， 对于与图1、8相同的部件赋予相同符号而省略说明。图中的符号57表示用于将含有酸成分的金属催化剂粉混合碳氢化合物向生成装 置内进行喷雾的注入喷嘴。此外，符号58表示用于通过含有酸成分的金属催化剂粉混合碳 氢化合物E的供给头。另外，为了方便而未图示，但在图12中也出于与图8同样的考虑，从 供给头58向金属基板42的表面连续或间歇地、均勻地进行含有酸成分液体(金属催化剂 粉混合碳氢化合物)的喷雾。图12的纳米碳生成装置10的特征在于，向还原气氛的加热容器41内的金属基板 42的表面，以液体状态向加热容器41内进行含有酸成分的金属催化剂粉混合碳氢化合物 的喷雾，使金属的微粒容易从金属基板42的表面腐蚀而剥离。由此，促进金属基板42的表 面上的反应。S卩，第二十一实施方式的纳米碳生成装置构成为，金属基板42表面温度能够均勻 地进行加热，从该还原气氛的加热容器41内的上游，使含有酸成分的金属催化剂粉混合碳 氢化合物从供给嘴57经由供给头58进行喷雾，而使金属微粒容易从金属基板42表面腐蚀 而剥离。由此，促进金属基板42表面上的反应，以金属的微粒为核，使纳米碳向金属基板42 上部的空间成长到某种程度高度。此外，向在加热容器41内同心圆状、具有某种倾斜角度 地设置的金属基板42表面进行喷雾的碳氢化合物，在加热容器41内加热并气化而成为气 体状态。由此，气体状态的碳氢化合物在不降低金属基板表面的温度的情况下被均勻地喷 雾。作为向金属基板42的表面进行喷雾的含有酸成分的碳氢化合物，能够列举通过 在乙醇、甲醇、生物乙醇、各种酒精、灯油等碳氢化合物油等中混合微量的醋酸、盐酸等酸而 使其成为酸性的碳氢化合物液、生物油等酸性的碳氢化合物液。将这些碳氢化合物液和微 量的金属催化剂粉进行混合而以液体状态进行喷雾，使其在加热容器41内气化。由此，能 够向金属基板42的表面连续均勻地喷雾金属催化剂粉混合碳氢化合物而使其反应，并生 成纳米碳。第二十一实施方式构成为，通过注入喷嘴57及供给头58，预先在加热容器41内加 热向金属基板表面喷雾的含有酸成分的液体状态的金属催化剂粉混合碳氢化合物，使其成 为气体状态而向金属基板42表面连续喷雾。因此，在金属基板42的表面上，构成金属基板 42的催化剂粒子成为核，气化了的金属催化剂粉混合碳氢化合物在高温状态下进行反应。 由此，通过气相成长法能够更高效地生成并成长纳米碳。此外，对于金属基板42的表面，预 先在加热容器41内加热乙醇、甲醇、醋酸、生物乙醇、生物油等液体状态的碳氢化合物，使 其成为气体状态而连续向金属基板42的表面进行喷雾。由此，在金属基板42的表面温度 不下降的情况下，促进金属基板42表面上的纳米碳生成反应，提高纳米碳的生成效率。此 外，即使将电加热器43的设定温度设定得较低，也能够将金属基板表面保持在500 700°C 的范围，能够使纳米碳连续生成装置的加热温度下降。因此，能够在提高了纳米碳生成效率 下连续、稳定地生成并回收纳米碳。(第二十二实施方式)图13是本发明第二十二实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置的示意图。另外， 对于与图1、8、11相同的部件赋予相同符号而省略说明。
第二十二实施方式的纳米碳生成装置的特征在于，能够调节金属基板42的表面 和作为刮落机构M的一个结构的刮落棒57之间的间隙距离△ a、以及刮落棒57和驱动轴 56之间的角度θ。此外，为了方便而未图示，但在图13中也与图8同样，从供给头45向金 属基板42的表面连续或间歇地、均勻地喷雾金属催化剂粉混合碳氢化合物。S卩，在图13的纳米碳生成装置10中，金属基板42的表面温度能够均勻地进行加 热，用于刮落在金属基板42上成长的生成纳米碳的刮落机构M的构成为，使刮落棒57以 设置在加热容器41内的同心圆状的金属基板42的表面的中心轴为中心进行旋转，并能够 调节金属基板42的表面和刮落棒57之间的间隙距离Δ a、以及刮落棒57和驱动轴56之间 的角度θ。上述刮落棒57构成为，沿着加热容器41内的金属基板42的内面表面均勻地旋 转。因此，能够在不直接接触金属基板42的表面的情况下，仅刮落从金属基板42成长的生 成纳米碳17。在此，当不使刮落棒57不直接接触金属基板42的表面、而仅刮落从金属基 板42成长的生成纳米碳17时，也会刮落金属基板42的金属微粒。结果，不仅在生成的纳 米碳中混入金属杂质而降低纳米碳的纯度，而且金属基板42的表面的金属会被削掉，导致 纳米碳的连续生成速度降低，纳米碳生成效率降低。根据第二十二实施方式，在不刮取金属基板42的表面的金属微粒的情况下，定期 且强制性地使从金属基板上成长到某一定厚度以上而未通过其自重从金属基板42完全剥 离的生成纳米碳17流下到加热容器41的下部，并从加热容器41的下游稳定地排出，能够 连续地制造纳米碳。另外，作为调节金属基板的表面和刮落棒之间的间隙距离Δ a、以及刮落棒和驱动 轴之间的角度θ的结构，能够列举下面的例子。即，虽然未图示，但是可以列举在刮落棒的 臂部分上安装螺栓，通过旋转该螺栓来对间隙距离Δ a及角度θ进行微调的例子。另外， 当然可以对应于纳米碳生成装置的设计来考虑各种结构和方式。此外，在图13中，对纳米碳生成装置为纵型方式、并将作为加热源的电加热器贴 紧配置在金属基板外侧的结构进行了说明。但是，加热源不限于电加热器，也可以采用对装 置、设施等的废热进行利用的热风等，时限提高纳米碳生成装置整体的效率以及系统整体 的效率化。由此，能够在不刮取金属基板表面的金属微粒的情况下，定期且强制性地使从金 属基板上成长到某一定厚度以上而未通过其自重从金属基板完全剥离的生成纳米碳流下 到加热容器的下部。因此，能够从加热容器的下游稳定地排出，能够连续地制造纳米碳。(第二十三实施方式)本实施方式虽然未图示，但是其特征在于，将圆锥状的金属基板的倾斜角θ设 定为，相对于水平方向呈30°。如在第十四实施方式中所述的那样，该倾斜角θ优选为 30° 60°的范围。该理由如前面已说明的那样，在小于30°时，成长的纳米碳不流向下 方，成长的纳米碳会溢出到加热容器内。此外，当超过60°时，成长的纳米碳不能保持在金 属基板上，而容易立即流向下方，阻碍以从金属基板剥离的金属粒子为核的进一步的重复 成长，纳米碳的生成效率降低。(第二十四实施方式)图14是本发明第二十四实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置的示意图。另外， 在与图1、8相同的部件赋予相同符号而省略说明。
第二十四实施方式的纳米碳生成装置的特征在于，为了在连续或间歇地均勻地喷 雾金属催化剂粉混合碳氢化合物的状态下，能够正确地设定到550 700°C的范围内，而具 备用于计测金属基板42表面温度的表面温度计59。其中，符号60表示与该表面温度计59 连接的热电偶。此外，虽然为了方便而未图示，但在图14中也与图8同样，从供给头45向 金属基板42的表面连续或间歇地、均勻地喷雾金属催化剂粉混合碳氢化合物。S卩，在第二十四实施方式的纳米碳生成装置中，能够用热电偶60正确地测定加热 容器41内的金属基板42的表面温度。其理由为，对加热容器11内的同心圆状的金属基板 42表面均勻地进行加热，并始终保持为对连续生成碳为最佳的温度很重要。为此，仅计测 加热容器41外侧的加热器温度不足够，正确地计测加热容器41内的金属基板42的表面温 度，并由此严密地控制加热容器41内的外侧的加热器温度很重要。当在连续均勻地进行金属催化剂粉混合碳氢化合物的喷雾的状态下，加热容器41 内的金属基板42的表面温度比550 700°C的范围低时，不会生成纳米碳。另一方面，当其 表面温度高于阳0 700°C时，会生成碳煤而不生成纳米碳。因此，在连续均勻地进行金属 催化剂粉混合碳氢化合物的喷雾的状态下，加热容器41内的金属基板42的表面温度正确 设定为550 700°C的范围，成为提高纳米碳的生成效率、生成纯度的关键。因此，通过正 确地计测金属基板42的表面温度，并由此严密地控制加热容器41内的外侧的加热器温度， 由此能够提高纳米碳的生成效率、生成纯度。由此，能够连续地制造高品质的纯度高的纳米 碳。根据第二十四实施方式，构成为，为了在连续或间歇地、均勻地进行金属催化剂粉 混合碳氢化合物的喷雾的状态下，能够正确设定为550 700°C的范围，而具备用于对金属 基板42的表面温度进行计测的表面温度计59。因此，通过严密地控制加热容器41内的外 侧的加热器温度，由此能够提高纳米碳的生成效率、生成纯度，能够连续地制造高品质的纯 度高的纳米碳。(第二十五实施方式)图15是本发明第二十五实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置的示意图。另外， 对于与图1、8、12相同的部件赋予相同符号而省略说明。第二十五实施方式的纳米碳生成装置的特征在于，在加热容器41的外侧设置用 于对该加热容器41进行加热的电加热器61，并均勻地保持加热容器41内的温度。另外，为 了方便而未图示，但在图15中也出于与图8同样的考虑，从供给头45向金属基板42的表 面连续或间歇均勻地进行酸成分含有液体的喷雾。第二十五实施方式的构成为，在加热容器41的外侧设置了作为加热源的电加热 器61。由此，能够均勻地保持加热容器41内的温度，能够提高纳米碳的生成效率、生成纯 度。因此，能够连续地制造高品质的纯度高的纳米碳。(第二十六实施方式)图16是本发明第二十六实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置的示意图。另外， 对于与图1、图8、图12相同的部件赋予相同符号而省略说明。第二十六实施方式的纳米碳生成装置的特征在于，其构成为，在纳米碳排出喷嘴 47上分别设置上部挡板62、下部挡板63，能够在加热容器41内的温度为一定、并成为在还 原气氛的状态下，使纳米碳落到加热容器外部。此外，为了方便而未图示，但在图16中也出于与图8同样的考虑，从供给头45向金属基板42的表面连续或间歇地均勻地进行酸成分 含有液体的喷雾。S卩，通过在加热容器41下部设置回转阀等，也能够稳定地排出落到下部的生成纳 米碳。在该情况下，为了提高与外部之间的密封性能，也在下部设置上下2级的双重挡板 (上部挡板62、下部挡板6 ，并在其下部设置纳米碳回收容器48等来进行回收。上部挡板62及下部挡板63的动作如下。首先，使上部挡板62、下部挡板63全闭。 接着，打开上部挡板62，在上部挡板62和下部挡板63之间蓄积生成纳米碳。进一步，使上 部挡板62全闭，打开下部挡板63。由此，在断开了加热容器41内部和纳米碳回收容器48 之间的连通的状态下，回收生成纳米碳。此外，优选在上部挡板62和下部挡板63之间间歇 地注入非活性气体，以便纳米碳回收容器48内的空气不会混入加热容器11内。由此，能够 进行在设计应用上逐次进行、稳定的纳米碳排出。根据第二十六实施方式，通过成为在纳米碳排出喷嘴47上分别设置了上部挡板 62、下部挡板63的结构，可得到能够稳定可靠地进行加热容器41的纳米碳排出的紧凑的纳 米碳生成装置。另外，在图16中省略了回转阀的设置。但是，也能够在上下2级的双重挡板(上 部挡板、下部挡板)的上侧或下侧设置回转阀。此外，加热容器的内部在运行中必须确保还原气氛，当然应该考虑用于充分确保 与外部的气密性的密封结构。(第二十七实施方式)图17是本发明第二十七实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置所使用的圆锥状 的金属基板42的概略立体图。另外，对于与图8相同的部件赋予相同符号而省略说明。如图17所示，使用铁的纯度高的(99. 5%以上)铁板或含铁的碳钢的金属基板42 的倾斜角θ，被设定为相对于水平方向呈30°。如在第八实施方式中所述的那样，倾斜角 θ优选为30° 60°的范围。将倾斜角θ设为该范围的原因如在第二十四实施方式中所 述那样。根据第二十七实施方式，作为金属基板42而使用铁的纯度高的铁板或含铁的碳 钢，由此能够在不使用镍合金、白金等的贵金属的情况下，以低成本简单地生成高质量的纳 米碳。此外，铁的纯度高的铁板或含铁的碳钢的制品规格统一。因此，能够以低成本简单高 效地量产始终稳定的纯度及稳定性高的高质量的纳米碳。如以上说明的那样，从金属基板上成长到某一定厚度以上而通过其自重从金属基 板剥离并自然落下的碳纳米管、碳纤维、碳纳米线圈等纳米碳，流下到生成装置的下部并从 生成装置的下游排出，由此能够连续地制造纳米碳。此外，定期且强制性地使从金属基板上 成长到某一定厚度以上而未通过其自重从金属基板完全剥离的纳米碳流下到生成装置的 下部。由此，能够从生成装置的下游稳定地进行排出，能够连续地制造纳米碳。因此，能够 以低成本简单高效地量产纯度及稳定性高的高质量的纳米碳。(第二十八实施方式)参照图18A、18B、18C。在此，图18A是第二十八实施方式的纳米碳生成装置的整体 图，图18B是沿图18A的X-X线的截面图，图18C是沿图18A的Y-Y线的截面图。此外，对 于与图1、图8相同的部件赋予相同符号而省略说明。
纳米碳生成装置10具备内部为还原气氛的纵向的加热容器(内筒)71。通过驱动 轴旋转马达而绕加热容器71的中心轴进行旋转的加热炉刮落叶片旋转轴(以下称作旋转 轴)72，设置在加热容器71的内部。在上述旋转轴72上，与该旋转轴72同心圆状地、具有 倾斜角度地固定有多级的圆锥状板73a。在上述加热容器71的内侧固定有多级的圆锥状 板73b。在此，圆锥状板73a和圆锥状板7 从下方或上方开始交替地配置。此外，一方的 圆锥状板73a的断面形状为“八字状”，另一方的圆锥状板73b的断面形状为“反八字状”。 即，圆锥状板73a朝向外侧向下倾斜，圆锥状板7 朝向内侧向下倾斜。用于刮落生成的纳米碳17的旋转叶片75被设置为，在上述加热容器71内且在旋 转轴72上位于上述圆锥状板73b的上方。用于刮落生成的纳米碳17的、截面为圆锥形状 的固定叶片76被设置为，在加热容器71的内壁上位于上述圆锥状板73a的上方。在加热 容器71的外周部，作为用于对加热容器内进行加热的加热源的加热套77，配置在加热容器 71的外周部。该加热套77将对配置在加热容器71外周部的装置、设备等的废热进行利用 的热风等作为加热源。为了对加热容器71的内部进行保温，在加热套77的外侧配置有保 温材料78。如上所述，将碳氢化合物和微量细微金属催化剂粉混合注入加热容器71内的注 入喷嘴44，配置在加热容器71的上游侧。对圆锥状板73a、7!3b上所生成的纳米碳17进行 排出的排出喷嘴44，配置在加热容器44的下游侧。用于散布金属催化剂粉混合碳氢化合物 的散布喷嘴81，设置在上述旋转轴72的上部。该散布喷嘴81与注入喷嘴44连接。对这种结构的纳米碳生成炉的动作进行说明。金属催化剂粉混合碳氢化合物从注入喷嘴44经由散布喷嘴81连续或间歇地进行 喷雾。由此，使其在纳米碳生成装置10内的加热容器71内配置的圆锥状板73a、7!3b上，或 者在上述加热容器71内面上反应，而成长纳米碳17。在纳米碳生成装置10内的上部被喷 雾的细微金属催化剂粉混合碳氢化合物，在纳米碳生成装置10内的加热容器71内配置的 圆锥状板73a、7!3b上，或者在上述加热容器71内面上反应，由此在短时间内大量合成纳米 碳17。随着纳米碳17的成长而进行反应的细微金属微粒在空间上剥离，微量地剥离的细微 金属微粒分离。新的纳米碳重复地从分离的细微金属微粒重生成并成长，由此具有加速度 地生成并成长纳米碳，能够大量合成纯度高的纳米碳。从圆锥状板73a、73b的表面剥离的细微金属微粒，以及纳米碳中含有的细微金属 微粒极少。此外，以所喷雾的金属催化剂粉混合碳氢化合物中的金属催化剂粉为核，细微金 属微粒和碳氢化合物反应而连续重复生成并成长纳米碳。由此，通过将纳米碳生成装置10 的上部的金属催化剂粉混合碳氢化合物从注入喷嘴44经由散布喷嘴81连续持续地喷雾， 由此连续地重复在纳米碳生成炉内以及圆锥状板73a、7!3b上重复反应，连续生成并成长纳 米碳。S卩，在纳米碳生成装置10内、上述加热容器71内面的圆筒状的容器材料、以及配 置在加热容器内的圆锥状板73&、7北上，构成细微金属催化剂粉的催化剂粒子成为核。成 为核的催化剂粒子在高温状态下与所喷雾的金属催化剂粉混合碳氢化合物反应，通过气相 成长法生成并成长纳米碳。纳米碳生成装置10内面被均勻地加热，并且碳氢化合物也被均 勻地喷雾。由此，能够在纳米碳生成装置10内无不均地、均勻地生成并成长纳米碳。因此， 即使不保持特殊的金属基板等，仅通过供给金属催化剂粉混合碳氢化合物，就能够稳定地连续制造纳米碳。另外，圆锥状板73a、旋转叶片75固定在旋转轴72上。通过旋转轴72进行旋转， 由此在圆锥状板73a上成长的纳米碳被固定叶片76刮落。此外，在圆锥状板7 上成长的 纳米碳，通过旋转轴72进行旋转而被旋转叶片75刮落并剥离，分别向下游侧流下。然而，圆锥状板73a、73b自身也可以具有催化剂的功能。例如，通过使圆锥状板 73a、73b的材质成铁，也能够使该圆锥状板73a、73b自身具有催化剂功能。但是，在本发明 中，在加热容器71的上游侧配置有注入喷嘴79，该注入喷嘴79将碳氢化合物和微量细微金 属催化剂粉混合而向加热容器71内进行喷雾，从此注入混合了细微金属催化剂粉的金属 催化剂粉混合碳氢化合物，注入的碳氢化合物中混合有微量细微金属催化剂粉。因此，圆锥 状板73a、7!3b不需要始终具有金属催化剂的功能。向混合了该细微金属催化剂粉的金属催化剂粉混合碳氢化合物中进行混合的细 微金属催化剂粉，是为了具有成为纳米碳生成的核的功能，混合微量即可。细微金属催化剂 粉与碳氢化合物相比是充分微量的水平。细微金属催化剂粉在与碳氢化合物混合时，在碳 氢化合物为液体的情况下，例如向碳氢化合物液中注入微量细微金属催化剂粉，并使其搅 拌混合。由此，注入碳氢化合物液中的细微金属催化剂粉被充分均勻地扩散混合。作为混 合到碳氢化合物中的细微金属催化剂粉的量，细微金属催化剂粉相对于碳氢化合物的比率 为1/10万 1000万程度的微小水平就足够。尤其是在碳氢化合物为液体的情况下，是向 碳氢化合物的容器中添加微小水平的细微金属催化剂粉并均勻搅拌的程度就足够。另外，当细微金属催化剂粉的添加量较多时，纳米碳的生成量提高。但是，存在生 成纳米碳中含有细微金属催化剂粉、局部纯度降低的问题。因此，优选极力降低细微金属催 化剂粉的添加比率，生成几乎不含细微金属催化剂粉的高纯度的纳米碳。即，根据碳氢化合 物原料的种类和进行添加的细微金属催化剂粉的种类的组合，辨别该组合条件下的最佳的 金属催化剂粉添加比率很重要。由此，圆锥状板73a、7!3b的材料为，即使圆锥状板73a、73b自身不具有作为催化剂 的功能，只要是具有耐热性、表面为某种程度光滑、不会热变形的材质就没有问题。即，仅通 过供给金属催化剂粉混合碳氢化合物，就能够稳定地生成纳米碳。如上所述，根据第二十八实施方式，构成为，具备加热容器71 ；加热套77，配置在 该加热容器71的外周部；注入喷嘴79，配置在加热容器71的上部侧，向加热容器71内喷雾 金属催化剂粉混合碳氢化合物；以及排出喷嘴47，配置在加热容器71的下游侧；向加热容 器71内、由注入喷嘴79经由散布喷嘴81连续喷雾金属催化剂粉混合碳氢化合物，由此使 其在加热容器71内反应而成长纳米碳，并由上述排出喷嘴47排出成长的生成纳米碳。因 此，能够以低成本高效地量产纯度及稳定性高的高质量的纳米碳。此外，在图18中，形成有流路，以使碳氢化合物和催化剂混合喷雾流体，在加热容 器71内多级配置的各圆锥状板73a、7!3b上，朝向外侧下方倾斜、朝向内侧下方倾斜等相互 不同地流动。由此，在圆锥状板73a、7!3b上生成并分离的纳米碳，通过自由落下和旋转轴72 进行旋转的强制落下的影响，而流下到下游侧。流下的纳米碳被排出到配置在加热容器71 下游侧的排出喷嘴47。另外，在第二十八实施方式中，对作为加热源使用了加热套77的情况进行了说 明，加热套77将对装置、设施等的废热进行利用的热风等作为加热源，但不限于此。例如，也可以使用对装置、设施等的废热进行利用而进行发电、利用该电进行加热的加热电加热 器等。由此，能够实现纳米碳制造装置整体的效率、系统整体的效率化。此外，在设计上，优选使经由注入喷嘴79从散布喷嘴81进行喷雾的流量，成为对 纳米碳的生成为最佳。具体而言，为了控制碳氢化合物的喷雾流量，可以适当实施在向碳氢 化合物头的碳氢化合物供给配管上设置流量计、流量调节阀。并且，从加热容器71上游侧的注入喷嘴44连续进行喷雾的金属催化剂粉混合碳 氢化合物，不需要连续进行喷雾，间歇地散布时在纳米碳生成效率的方面良好。这是因为， 从上方不喷雾金属催化剂粉混合碳氢化合物的时刻，促进细微金属粒子从圆锥状板73a、 7 剥离。因此，根据圆锥状板73a、7!3b上的纳米碳的成长状况、从加热容器71内流下的纳 米碳的份量、状況等，适当调节喷雾碳氢化合物的时间间隔、不喷雾的时刻、金属催化剂粉 混合碳氢化合物的喷雾量、金属催化剂粉和碳氢化合物的混合比率等。并且，在图18中，纳米碳生成装置为纵型方式，注入喷嘴设置在上部，排出喷嘴设 置在下部。但是，也可以为横型方式或者倾斜设置方式，并在由加热套加热的还原气氛的纳 米碳生成炉内，在同心圆状的内筒内面上贴紧配置金属基板。如此，通过对生成纳米碳的排 出方式等进行研究，也能够高效地连续制造纳米碳。(第二十九实施方式)参照图19。图19是本发明第二十九实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置的示 意图。在此，沿图19的X-X线的截面图是图18B，沿图19的Y-Y线的截面图是图18C，所以 省略截面图的记载。此外，对于与图18相同的部件赋予相同符号而省略说明。在图19中，旋转轴72为中空，多个散布喷嘴81a、81b、81C、81d、81e、81f设置在旋 转轴72上。混合了微量金属催化剂粉的碳氢化合物从注入喷嘴44注入，并经由旋转轴72 之中，而由向多个圆锥状板73a、7!3b上进行喷雾的散布喷嘴81a 81f连续或间歇地进行 混合喷雾。从多个散布喷嘴81a 81f连续或间歇地进行了混合喷雾的混合了微量金属催化 剂粉的碳氢化合物，在各圆锥状板73&、7北上生成并成长纳米碳。然后，与在第二十八实施 方式中的说明同样，首先，由注入喷嘴44连续或间歇地注入混合了细微金属催化剂粉的金 属催化剂粉混合碳氢化合物，使其在各圆锥状板73a、7;3b上反应，以细微金属催化剂粉为 核而成长纳米碳。然后，通过旋转轴72进行旋转，使成长的生成纳米碳17从各圆锥状板 73a,73b剥离，并由下游侧的排出喷嘴47排出生成纳米碳17。另外，圆锥状板73a、旋转叶片75固定在旋转轴72上。通过旋转轴72进行旋转， 在圆锥状板73a上成长的纳米碳被固定叶片76刮落并剥离，分别向下游侧流下。此外，在 圆锥状板7 上成长的纳米碳通过旋转轴72进行旋转，由此被旋转叶片75刮落并剥离，向 下游侧流下。根据第二十九实施方式，在各圆锥状板73a、7!3b上，混合了微量金属催化剂粉的 碳氢化合物以同一条件直接喷雾到各圆锥状板73a、7;3b上。因此，能够更高效地连续制 造优质的纳米碳，能够从上述加热容器的下游稳定地排出在各多级金属基板上生成的纳米 碳。此外，还能够在各圆锥状板73a、7!3b上，连续或间歇地喷雾最佳条件的混合了细微金属 催化剂粉的金属催化剂粉混合碳氢化合物。因此，能够制造更多的优质的纳米碳。(第三十实施方式)
参照图20。图20是本发明第三十实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置的示意 图。在此，沿图20的X-X线的截面图是图19B，沿图20的Y-Y线的截面图是图19C，所以省 略截面图的记载。此外，对于与图18和图19相同的部件赋予相同符号而省略说明。在图20的纳米碳生成装置中，上述散布喷射器21 Qla 21f)具备如下机构，该 机构使催化剂混合碳氢化合物分别向多级配置的圆锥状板73a、73b的上部间歇地喷出的 位置逐次改变。该机构为，在图20的(1)组的散布喷射器的喷出时，使图20的( 组的散 布喷射器的喷出停止，在图20的( 组的散布喷射器的喷出时，使图20的(1)组的散布喷 射器的喷出停止。在图20的情况下，在向朝下、朝上相互不同地配置的各圆锥状板73a、73b 的上部分别间歇地喷出催化剂混合碳氢化合物时，如下地进行。即，按照如下顺序喷出第 一次从散布喷射器21a、21c、21e (图20中的(1)的位置)向朝下的圆锥状板7 的上部，第 二次从散布喷射器21b、21d、21f (图20中的O)的位置)向朝上的圆锥状板73a的上部， 之后的第三次从与第一次同样的散布喷射器21a、21c、21e向朝下的圆锥状板73b的上部。第三十实施方式为，在各圆锥状板73a、7!3b上，在混合了微量金属催化剂粉的碳 氢化合物在同一条件下直接向各圆锥状板73a、7!3b上进行喷雾时，不是同时直接向各圆锥 状板73a、7!3b上进行喷雾。即，使向各圆锥状板73a、7!3b上直接喷雾的时刻错开，在纳米 碳在各金属基板上成长某种程度、成长的纳米碳被固定叶片76刮落的时刻，向各圆锥状板 73a,73b上相互不同地直接喷雾。因此，能够更高效地促进各圆锥状板73a、7!3b上的纳米碳 的成长，能够连续制造优质的纳米碳，并能够将在各圆锥状板73a、7!3b上生成的纳米碳稳 定地从上述加热容器71的下游排出。此外，能够在各圆锥状板73a、7!3b上，连续或间歇地 进行最佳条件的混合了细微金属催化剂粉的金属催化剂粉混合碳氢化合物的喷雾。因此， 能够制造更多的优质的纳米碳。(第三十一实施方式)参照图21A、21B。在此，图21A是本发明第三十一实施方式的纵型方式的纳米碳生 成装置的示意图，图21B是沿图21A的X-X线的截面图。其中，对于与图18 图21相同的 部件赋予相同符号而省略说明。图中的符号82表示向旋转轴72内供给非活性气体的非活性气体注入喷嘴(非活 性气体供给机构)。此外，沿着加热容器71的内壁配置有叶片旋转轴83。在该叶片旋转轴 83上，用于将生成的纳米碳刮落的刮落叶片84，固定在该叶片旋转轴83上。在此，叶片旋 转轴82进行转动，直到其前端部从旋转轴72侧到位于加热容器71的内壁。刮落叶片84 配置成大致与圆锥状板73a平行。另外，将上述叶片旋转轴83及刮落叶片84统称为刮取 机构。第三十一实施方式为，在各圆锥状板73a上成长了纳米碳的时刻，从非活性气体 注入喷嘴82间歇地喷出非活性气体，由此改变其流量和喷出的朝向等。由此，能够安全且 稳定地吹落圆锥状板73a表面的生成纳米碳，能够由下游侧的排出喷嘴47排出生成纳米碳。(第三十二实施方式)参照图22。在此，图22是本发明第三十二实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置 的示意图。此外，沿图22的X-X线的截面图是图21B，所以省略截面图的记载。此外，对于 与图18 图21相同的部件赋予相同符号而省略说明。
在图22的纳米碳生成装置中，非活性气体注入喷嘴82具备如下机构，该机构使得 从多级配置的圆锥状板73a的上部分别间歇地喷出非活性气体的位置逐次改变。即，按照 如下的顺序喷出第一次从散布喷嘴81a、81c、81e向圆锥状板73a的上部，第二次从散布喷 嘴81b、81d向圆锥状板73a的上部，直呼的第三次从与第一次同样从散布喷嘴81a、81c、81e 向圆锥状板73a的上部。根据第三十二实施方式，在将非活性气体直接喷出到各圆锥状板73a上时，不是 同时直接喷出到各圆锥状板73a上，而是使得直接喷出到各圆锥状板73a上的时刻错开，在 纳米碳在各金属基板上成长某种程度、成长的纳米碳被刮落叶片84刮落的时刻，相互不同 地向各圆锥状板73a上直接喷出。因此，更高效地促进各圆锥状板73a上的纳米碳的成长， 能够连续地制造优质的纳米碳，能够从加热容器71的下游稳定地排出在各圆锥状板73a上 生成的纳米碳17。此外，由于还能够以最佳条件向各圆锥状板73a上喷出非活性气体，所以 能够更高效地制造优质的纳米碳。(第三十三实施方式)参照图23。在此，图23是本发明第三十三实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置 的示意图。此外，沿图23的X-X线的截面图是图21B，所以省略截面图的记载。此外，对于 与图18 图22相同的部件赋予相同符号而省略说明。图23的纳米碳生成装置构成为，在上述加热容器内配置对在上述多级金属基板 表面上生成的纳米碳进行刮取的刮取机构(在此为生成纳米碳刮落叶片84)，通过该刮落 叶片84刮落在各圆锥状板73a的表面上成长的纳米碳。根据第三十三实施方式，在纳米碳在各圆锥状板73a上成长了某种程度的阶段， 能够通过刮落叶片84更高效地刮落成长的纳米碳。另外，在图23的情况下，刮落叶片84 以叶片旋转轴83为中心轴进行旋转。在此，在各圆锥状板73a缓慢旋转时，刮落叶片84与 各圆锥状板73a离开不直接接触的程度地进行刮落，由此能够稳定地刮落生成并成长的纳 米碳。由此，通过从刮落后的纳米碳的根部进一步连续地成长纳米碳，能够更高效地制造优 质的纳米碳。(第三十四实施方式)参照图24。在此，图M是本发明第三十四实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置 的示意图。此外，沿图MWX-X线的截面图是图21B，所以省略截面图的记载。此外，对于 与图18 图23相同的部件赋予相同符号而省略说明。图M的纳米碳生成装置构成为，在运行中也能够对多级配置的圆锥状板73a的倾 斜角度进行调节，能够调节使生成的纳米碳流下的量和时刻。图M中的虚线部分73’是使 圆锥状板73a从实线部分更加倾斜了的状态。根据第三十四实施方式，在运行中也能够调节各圆锥状板73a的倾斜角度，以使 混合了细微金属催化剂粉的金属催化剂粉混合碳氢化合物以最佳条件洒落到各圆锥状板 73a上。因此，能够简单地看出纳米碳的最佳成长速度，并且还能够调节使生成的纳米碳流 下的量和时刻。由此，能够进一步简单地看出纳米碳的最佳成长速度。此外，在纳米碳在各圆锥状板73a上成长了某种程度的阶段，也能够调节各圆锥 状板73a的倾斜角度，所以从刮落后的纳米碳的根部进一步连续成长纳米碳，由此能够更 高效地制造优质的纳米碳。
(第三十五实施方式)参照图25A、25B、25C。在此，图25A是本发明第三十五实施方式的纵型方式的纳米 碳生成装置的示意图，图25B是沿图25A的X-X线的截面图，图25C是沿图25A的Y-Y线的 截面图。其中，对于与图18 图M相同的部件赋予相同符号而省略说明。图25的纳米碳生成装置构成为，在多级配置的各圆锥状板73a、7!3b上分别设置缺 口部85，使在各圆锥状板73a、7 上生成的纳米碳从该缺口部85流下。此外，缺口部85形 成为，在一方的圆锥状板73a上形成在旋转轴72侧，并且在另一方的圆锥状板7 上形成 在加热容器71的内壁侧，且沿着旋转轴72的轴向重叠。在该第三十五实施方式中，在纳米碳在各圆锥状板73a、7!3b上成长了某种程度的 阶段，通过固定叶片76刮落成长的纳米碳。此时，固定叶片76刮落在各圆锥状板73a、73b 上成长的纳米碳，被刮落的生成纳米碳从缺口部85流下到下部。因此，能够使纳米碳不残 留在各圆锥状板73a、7!3b上而从各金属基板流下。然而，在图25的情况下，旋转轴72设置在纳米碳生成装置10的中心，并以该旋转 轴12为中心进行旋转。此外，在各圆锥状板73a、7!3b缓慢旋转时，固定叶片76与各圆锥 状板73a、7!3b离开不直接接触的程度而进行刮落，由此能够稳定地刮落生成并成长的纳米 碳。由此，通过从刮落后的纳米碳的根部进一步连续地成长纳米碳，能够更高效地制造优质 的纳米碳。 此外，在第三十五实施方式中，说明了分别形成在各圆锥状板73a (或73b)上的缺 口部85的位置，形成为沿着旋转轴72的轴向重叠的情况，但不限于此，例如也可以在加热 容器的内周方向上错开地形成。此外，也可以是仅在圆锥状板73a或圆锥状板73b的一方 上形成有缺口部的情况。(第三十六实施方式)参照图26。在此，图沈是本发明第三十六实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置 的示意图。此外，图沈的沿X-X线的截面图为图21B，所以省略截面图的记载。此外，对于 与图18 图25相同的部件赋予相同符号而省略说明。图沈的纳米碳生成装置构成为，在多级圆锥状板的各圆锥状板72上，分别在与加 热容器71之间的各圆锥状板73a外侧设置间隙部86，使催化剂混合碳氢化合物从内侧中心 轴侧流下，使生成的纳米碳从间隙部86流下。此外，在图沈中构成为，将喷雾喷嘴87设置 成，能够使碳氢化合物和催化剂混合喷雾流体从圆锥状板73a、叶片旋转轴83侧均勻地散 布到各圆锥状板73a上，并以使生成的纳米碳从各圆锥状板73a外侧流下的方式形成流路。 喷雾喷嘴36分别连接在各散布喷嘴81a Sle的前端。根据第三十六实施方式，通过从圆锥状板73a、叶片旋转轴83侧散布催化剂混合 碳氢化合物，由此在各圆锥状板73a上成长纳米碳，使该各圆锥状板73a朝向外侧倾斜。因 此，在各圆锥状板73a上成长的纳米碳从形成在各圆锥状板73a外侧的流路流下，并从排出 喷嘴47排出。由此，散布的催化剂混合碳氢化合物的散布方向和生成纳米碳的流下方向一 致。因此，能够促进各圆锥状板73a上的纳米碳的生成，并且能够稳定地排出在各圆锥状板 73a上生成的纳米碳。另外，由于生成的纳米碳容易流下，所以可以考虑通过下面所述的手段实现生成 纳米碳的稳定流下的设计上的创意研究。即，能够列举如下手段使各圆锥状板73a的倾斜角度变大，或者使加热容器71内面和各圆锥状板73a外侧之间的间隙变宽，而向该间隙中 间歇地喷射非活性气体。由此，能够促进纳米碳的生成，并且能够稳定地排出生成的纳米碳，能够更高效地 制造优质的纳米碳。(第三十七实施方式)参照图26。其中，对于与图18 图25相同的部件赋予相同符号而省略说明。第三十七实施方式的纳米碳生成装置与第三十六实施方式的生成装置相比，其不 同点在于，使各圆锥状板73a的材质为铁，在连续均勻地喷雾金属催化剂粉混合碳氢化合 物的状态下，将该圆锥状板73a的表面温度设定为500 1200°C的范围。其他结构与第 三十六实施方式的生成装置相同。优选能够使上述各圆锥状板73a的表面温度尽量低、提高纳米碳生成装置整体的 效率。但是，发明人等通过到目前为止的试验研究验证了以下情况使混合了微量金属催化 剂粉的金属催化剂粉混合碳氢化合物的金属催化剂粉为铁，即使不将上述各圆锥状板73a 的表面温度提高到800°C以上，而通过设定为550 700°C的范围内，也能够最高效地生成 高纯度的碳纳米管。但是，还验证了以下情况在碳氢化合物原料中含有水分的情况或根据碳氢化合 物原料自身的种类不同，不将上述各圆锥状板73a的表面温度提高到1200°C左右，则不生 成高纯度的碳纳米管。根据第三十七实施方式，构成为，将圆锥状板73a的表面温度设定为500 1200°C 的范围。因此，无论是那种碳氢化合物，并且在来自生物的生物物质、生物乙醇等液体碳氢 化合物原料中的水分变动的情况下，都能够设定为适合该碳氢化合物原料的最佳温度条 件，能够稳定地生成高纯度的碳纳米管。(第三十八实施方式)参照图26。其中，对于与图18 图25相同的部件赋予相同符号而省略说明。第三十八实施方式的纳米碳生成装置与第三十六实施方式的生成装置相比，不同 点在于，在加热容器71内对向多级配置的圆锥状板73a表面进行喷雾的金属催化剂粉混 合碳氢化合物进行加热而使其成为气体状态，并在不降低各圆锥状板73a表面温度的情况 下，均勻地进行喷雾。其他结构与第三十六实施方式的生成装置相同。在这种生成装置10 中，喷雾的金属催化剂粉混合碳氢化合物中的构成金属催化剂粉的催化剂粒子成为核。并 且，气化了的碳氢化合物在高温状态下进行反应，由此通过气相成长法能够高效地生成并 成长纳米碳。根据第三十八实施方式的纳米碳生成装置，喷雾喷嘴87自身设置在生成装置内 的中心部，所以所注入的金属催化剂粉混合碳氢化合物被内部气氛温度加热。并且，将向加 热容器71内喷雾的在乙醇、甲醇、生物乙醇、各种酒精、灯油等碳氢化合物油等中混合了微 量金属催化剂粉的液体状态的碳氢化合物，预先在生成装置内加热并使其成为气体状态， 而能够连续地喷雾到各圆锥状板73a表面。因此，在加热容器71内、各圆锥状板73a表面 的温度不会下降，而促进加热容器71内的纳米碳生成反应，纳米碳的生成速度加快，生成 效率提高。并且，即使将加热套77的设定温度设定得较低，也能够保持加热容器71内的温 度。因此，能够使纳米碳生成炉10的加热温度下降，在纳米碳生成效率提高的状态下，能够连续、稳定地生成并回收纳米碳。另外，在第三十八实施方式中，对将液体的金属催化剂粉混合碳氢化合物进行加 热而在气体状态下进行喷雾的情况进行了说明，但不限于此。即，也可以保持液体状态地进 行喷雾，在纳米碳生成炉内使喷雾的液体的金属催化剂粉混合碳氢化合物气化，由此使其 在上述加热容器71内反应。即，在该情况下，在向乙醇、甲醇、生物乙醇、各种酒精、灯油等 碳氢化合物油等中混合了微量金属催化剂粉的液体状态下，向生成装置内注入。然后，在向 纳米碳生成炉10内的圆锥状板73a进行喷雾时以液体状态进行了喷雾的液体的金属催化 剂粉混合碳氢化合物，受到圆锥状板73a上的热的影响而立即气化。此外，向金属基板表面进行喷雾的金属催化剂粉混合碳氢化合物，不仅以气体状 态进行喷雾，也能够以通过以液体状态进行喷雾而在加热容器内使其气化、由此使其在各 金属基板表面上反应的方式来对应。即，这是如下的方式使注入的金属催化剂粉混合碳 氢化合物在叶片旋转轴83内流下的期间气化，在向圆锥状板73a喷雾时以气体状态进行喷 雾。由此，能够向加热容器71内的圆锥状板73a上连续均勻地喷雾气化了的金属催化剂粉 混合碳氢化合物而使其反应，并生成纳米碳。由此，与第三十八实施方式同样，能够高效地 生成并成长纳米碳。并且，在图沈的生成装置中，也可以使向各金属基板表面进行喷雾的金属催化剂 粉混合碳氢化合物以液体状态向加热容器71内进行喷雾，在该液体的金属催化剂粉混合 碳氢化合物中含有酸成分。由此，使金属微粒容易从各金属基板表面腐蚀而剥离。以下，对 各金属基板表面上的反应促进进行说明。即，本实施方式的生成装置的基本结构与图沈的生成装置相同。但是，本实施方 式的生成装置的特征在于，使向还原气氛的生成装置内进行喷雾的、含有酸成分的金属催 化剂粉混合碳氢化合物以液体状态向纳米碳生成炉内进行喷雾，使金属微粒内腐蚀而粒子 容易从金属催化剂粉的表面剥离，由此促进在加热容器71内的各圆锥状板73a表面上的反应。作为含有酸成分的金属催化剂粉混合碳氢化合物，例如能够列举在通过向乙醇、 甲醇、生物乙醇、各种酒精、灯油等碳氢化合物油等中混合微量醋酸、盐酸等酸而使其为酸 性的碳氢化合物液中混合了微量金属催化剂粉的液体，或者在生物油等酸性的碳氢化合物 液混合了微量金属催化剂粉的液体。使这种含有酸成分的金属催化剂粉混合碳氢化合物以 液体状态进行喷雾，而使其在纳米碳生成炉内气化，由此能够向加热容器71内连续均勻地 喷雾金属催化剂粉混合碳氢化合物而使其反应，并生成纳米碳。在图沈的生成装置中，向加热容器71内喷雾的液体状态的含有酸成分的金属催 化剂粉混合碳氢化合物在高温状态下反应，由此能够通过气相成长法而高效地生成并成长 纳米碳。因此，在提高了纳米碳生成效率的状态下，能够连续、稳定地生成并回收纳米碳。(第三十九实施方式)图27A、27B是第三十九实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置的说明图，图27A 是表示生成装置的整体的示意图，图27B是图27A的主要部分(虚线部分P)的局部放大图。 另外，对于与图18 图沈相同的部件赋予相同符号而省略说明。图27的纳米碳生成装置与第三十六实施方式的生成装置(图26)相比，不同点在 于，能够在箭头Y方向上，调节安装在叶片旋转轴83上的刮落叶片84的背面和安装在旋转轴72上的圆锥状板73a的表面之间的间隙距离D。其他结构与第三十六实施方式的生成装 置相同。在图27的情况下，在叶片旋转轴83的下端部也安装有刮落叶片88，通过使旋转轴 83向箭头Y方向移动，能够调节间隙距离L。如上所述，刮落叶片84被设计为，与纳米碳生成装置10的加热容器71内的圆锥 状板73a表面不直接接触，仅刮落从圆锥状板73a附近成长的纳米碳。在此，刮落叶片84不 直接接触加热容器71内的圆锥状板73a表面，而仅对构成金属催化剂粉的催化剂粒子成为 核并成长的纳米碳进行刮落。这是为了避免附着在加热容器71内的圆锥状板73a表面上 的金属催化剂粉的金属微粒也被刮落。当附着在圆锥状板73a表面上的金属催化剂粉的金 属微粒被刮落时，在生成的纳米碳中混入金属杂质，纳米碳的纯度降低。此外，不仅如此，在 圆锥状板73a表面上设置金属的情况下，该金属被削掉，导致纳米碳的连续生成速度降低， 纳米碳的生成效率降低。作为调整上述间隙距离D的结构，对应于生成装置10的设计可以考虑以下所示的 各种结构和方式。(1)对应于对圆锥状板73a表面进行均勻刮取的结构，将刮落叶片84的根部通过 螺栓89安装在旋转驱动轴32上，通过使该螺栓89向箭头Q方向旋转，由此对臂长度H(旋 转驱动轴83的中心与刮落叶片84的边缘部之间的距离)(参照图27B)进行微调的方法。(2)在刮落叶片84的旋转驱动轴83侧设置刮落叶片84的安装夹具(未图示)， 通过调节该安装夹具的设置高度，由此对臂长度H进行微调的方法。根据第三十九实施方式的纳米碳生成装置，能够在不刮取加热容器71内的圆锥 状板73a表面附近的金属微粒的情况下，定期且强制性地使从圆锥状板73a表面上成长到 某一定厚度以上而未通过其自重从圆锥状板73a表面完全剥离的纳米碳流下到生成装置 10的下部。因此，能够从生成装置10的加热容器71下游稳定地进行排出，能够连续地制造 纳米碳。此外，如图27所示，为了防止向刮落叶片84的旋转驱动轴83的下侧(加热容器 71的下侧)部分落下来的生成纳米碳堆积并搭桥，而在旋转驱动轴83的下侧设置有刮落叶 片88。因此，通过旋转驱动轴83进行旋转，能够由刮落叶片88对生成装置10下部的排出 喷嘴47附近表面，刮取落下而容易搭桥的生成纳米碳。由此，能够在刮取和刮落生成纳米 碳的同时，有效地防止生成纳米碳的排出搭桥。(第四十实施方式)第四十实施方式的纵型方式的纳米碳生成装置的特征在于，作为向加热容器内喷 雾的碳氢化合物，使用了将木质材料等的生物材料进行热解而生成的生物油。在第四十实施方式的纳米碳生成装置中，作为纳米碳生成的原料，不使用来自化 石资源的油(碳氢化合物油)，而使用将木质类材料等的生物材料进行热解而生成的生物 油。由此，能够抑制化石资源的使用、燃烧产生的CO2排出，并能够在防止地球温室化的同 时生成作为高功能碳的纳米碳。另外，在第四十实施方式中，对作为喷雾的碳氢化合物使用了将木质类材料等生 物材料进行热解而生成的生物油的情况。但是，不限于此，也可以使用以下的(1)、(幻的碳 氢化合物。(1)使将木质材料等的生物材料进行热解而生成的生物油，成为除去生物油中的水分的碳成分较多状态的结构的碳氢化合物。通过将这种状态的碳氢化合物向加热容器内喷雾，由此能够更高效地从生物原料 生成纳米碳。(2)使将木质材料等的生物材料进行热解而生成的生物气体，成为除去生物气体 中的水蒸汽成分的碳成分较多状态的结构的碳氢化合物。在此，作为除去生物气体中的水 蒸汽成分的方法，例如能够列举出通过提高热解温度来将水蒸汽成分转换为氢成分的方 法；或者通过例如使用化学方法来将生物气体中的水蒸汽成分吸附、分离、除去的方法。通过将这种状态的碳氢化合物向加热容器内进行喷雾，由此在使用将木质类材料 等生物材料进行热解而生成的气体来直接生成纳米碳时，能够更高效地从生物原料简单地 生成纳米碳。另外，作为除去生物气体中的水蒸汽的方法，可以列举出通过提高热解温度 来将水蒸汽成分转换为氢成分的方法、改质的方法、通过使用化学方法等来将生物气体中 的水蒸汽成分吸收、分离、除去等方法。如上所述，通过组合上述方式，能够从多种碳氢化合物原料中高效地生成更多的 高质量的纳米碳。符号的说明10…纳米碳生成装置，11，71…加热容器，12…金属基板，13···电加热器(加热 源)，14，78…保温材料，15，31，33，35…碳氢化合物注入喷嘴，16…碳氢化合物分散网格， 17…生成纳米碳，18···生成纳米碳排出喷嘴，21···旋转驱动轴，22···驱动轴旋转马达，23a、 23b···刮取叶片，24···刮取机构，37···氢注入喷嘴，39，40，59…表面温度计，41…上部挡板， 42…下部挡板，43，48…生成纳米碳回收容器，44，58…注入喷嘴，45…供给头，47…纳米碳 排出喷嘴，51，82…非活性气体注入喷嘴，52···非活性气体供给头，53···非活性气体喷射头， M…纳米碳刮落机构，57…刮落棒，73a、7!3b…圆锥状板，75…旋转叶片，76···固定叶片， 77…加热套，81，81a 81f…散布喷嘴，83···叶片旋转轴，84···刮落叶片。
权利要求
1.一种纳米碳生成装置，其特征在于，具备还原气氛的加热容器；加热源，配置在该加热容器的外周部；碳氢化合物注入喷嘴，配置在上述加热容器的上游侧，向加热容器内进行碳氢化合物 的喷雾；以及生成纳米碳排出喷嘴，配置在上述加热容器的下游侧，在加热容器的内面上配置金属基板，由碳氢化合物注入喷嘴连续地进行碳氢化合物的 喷雾，由此使其在金属基板上反应而成长纳米碳，使成长的生成纳米碳从金属基板剥离，并 从上述排出喷嘴排出生成纳米碳。
2.根据权利要求1所述的纳米碳生成装置，其特征在于，上述加热容器中配置有对在上述金属基板表面上生成的纳米碳进行刮取的刮取机构， 通过该刮取机构刮落在金属基板的表面成长的纳米碳。
3.根据权利要求1所述的纳米碳生成装置，其特征在于，上述金属基板的材质为铁，该金属基板的表面温度，在连续均勻地对碳氢化合物进行 喷雾的状态下被设定在550 700°C的范围。
4.根据权利要求1所述的纳米碳生成装置，其特征在于，向上述金属基板表面喷雾的碳氢化合物在加热容器内进行加热而成为气体状态，并在 不降低金属基板表面的温度的情况下被均勻地喷雾。
5.根据权利要求4所述的纳米碳生成装置，其特征在于，使向上述金属基板表面喷雾的碳氢化合物以液体状态向加热容器内进行喷雾，该液体 的碳氢化合物中含有酸成分，使金属微粒容易从金属基板表面腐蚀而剥离，由此促进金属 基板表面上的反应。
6.根据权利要求2所述的纳米碳生成装置，其特征在于，上述刮取机构使刮取部件以加热容器内的金属基板的表面的中心轴为中心旋转，并且 能够调节金属基板的表面和刮取部件之间的间隙距离。
7.根据权利要求1所述的纳米碳生成装置，其特征在于，在上述加热容器的纳米碳排出部设置有纳米碳排出用的上下2级的双重挡板，能够保 持加热容器内的温度为一定、并为还原气氛的状态，将纳米碳落到加热容器外。
8.根据权利要求1所述的纳米碳生成装置，其特征在于，代替上述碳氢化合物注入喷嘴，具备碳氢化合物和催化剂喷雾喷嘴，该碳氢化合物和 催化剂喷雾喷嘴将碳氢化合物和微量金属催化剂粉向加热容器内进行混合喷雾。
9.一种纳米碳生成装置，其特征在于，具备还原气氛的加热容器；金属基板，在该加热容器内与该容器成为同心圆状、具有倾斜角度地配置；加热源，配置在该金属基板的外周部；碳氢化合物和催化剂混合喷雾喷嘴，配置在上述加热容器的上游侧，连续或间歇地将 碳氢化合物和微量金属催化剂粉向加热容器内进行混合喷雾；以及纳米碳排出喷嘴，配置在上述加热容器的下游侧，通过由碳氢化合物和催化剂混合喷雾喷嘴连续或间歇地进行混合了金属催化剂粉的 金属催化剂粉混合碳氢化合物的喷雾，由此使其在金属基板上反应而成长纳米碳，使成长 的生成纳米碳从金属基板剥离，并从纳米碳排出喷嘴排出生成纳米碳。
10.根据权利要求9所述的纳米碳生成装置，其特征在于，具备非活性气体供给机构，该非活性气体供给机构向在上述金属基板表面上生成的纳 米碳间歇地喷出非活性气体，通过从上述金属基板上部间歇地喷出非活性气体，由此吹落 上述金属基板表面的生成纳米碳，并从纳米碳排出喷嘴进行排出。
11.根据权利要求10所述的纳米碳生成装置，其特征在于，上述非活性气体供给机构具备使从上述金属基板上部间歇地喷出非活性气体的位置 逐次改变的机构。
12.根据权利要求9所述的纳米碳生成装置，其特征在于，上述加热容器中配置有对在上述金属基板表面上生成的纳米碳进行刮取的刮取机构， 通过该刮取机构刮落在金属基板的表面上成长的纳米碳。
13.根据权利要求9所述的纳米碳生成装置，其特征在于，向上述金属基板表面喷雾的金属催化剂粉混合碳氢化合物，不仅以气体状态进行喷 雾，还以液体状态进行喷雾并使其在加热容器内气化，由此使其在金属基板表面上反应。
14.根据权利要求9所述的纳米碳生成装置，其特征在于，具备从上述加热容器的外侧进行加热的加热机构，能够将加热容器内的温度均勻地保持。
15.根据权利要求9所述的纳米碳生成装置，其特征在于，金属基板是铁的纯度高的铁板或含铁的碳钢。
16.一种纳米碳生成装置，其特征在于，具备加热容器，为还原气氛，并纵向设置；圆锥状板，在该加热容器内与该容器成为同心圆状、具有倾斜角度地配置有多级；加热源，配置在该多级的圆锥状板的外周部；碳氢化合物和催化剂混合喷雾喷嘴，配置在上述加热容器的上游侧，向加热容器内进 行碳氢化合物和微量细微金属催化剂粉的混合喷雾；以及纳米碳排出喷嘴，配置在上述加热容器的下游侧，通过由上述碳氢化合物和催化剂混合喷雾喷嘴进行混合了细微金属催化剂粉的金属 催化剂粉混合碳氢化合物的喷雾，由此使其在上述圆锥状板上反应而成长纳米碳，使成长 的生成纳米碳从圆锥状板剥离，并从下游侧的纳米碳排出喷嘴排出生成纳米碳。
17.根据权利要求16所述的纳米碳生成装置，其特征在于，将多级配置的各圆锥状板以成为朝向外侧下方倾斜、朝向内侧下方倾斜的方式相互 不同地配置，并以使碳氢化合物和催化剂混合喷雾流体沿着各圆锥状板的朝向外侧下方倾 斜、朝向内侧下方倾斜流动的方式形成流路。
18.根据权利要求16所述的纳米碳生成装置，其特征在于，从上述碳氢化合物和催化剂混合喷雾喷嘴向多级配置的各圆锥状板分别间歇地进行催化剂混合碳氢化合物的混合喷雾。
19.根据权利要求16所述的纳米碳生成装置，其特征在于，还具备非活性气体供给机构，该非活性气体供给机构向在各圆锥状板表面上生成的纳 米碳间歇地喷出非活性气体，通过从各金属基板上部间歇地喷出非活性气体，由此吹落各圆锥状板表面的生成纳米 碳，并从下游侧的纳米碳排出喷嘴排出生成纳米碳。
20.根据权利要求16所述的纳米碳生成装置，其特征在于，上述加热容器中配置有对在各圆锥状板表面上生成的纳米碳进行刮取的刮取机构，通 过该刮取机构刮落在各圆锥状板的表面上成长的纳米碳。
21.根据权利要求16所述的纳米碳生成装置，其特征在于，构成为在运行中也能够调节多级配置的圆锥状板的倾斜角度，并能够调节使生成的纳 米碳流下的量和时刻。
22.根据权利要求16所述的纳米碳生成装置，其特征在于，在多级配置的各圆锥状板上分别设置缺口部，使在各圆锥状板上生成的纳米碳从该缺 口部流下。
23.根据权利要求16所述的纳米碳生成装置，其特征在于，以使碳氢化合物和催化剂混合喷雾流体能够从安装各圆锥状板的中心轴内部均勻地 散布到各圆锥状板上的方式设置喷雾嘴，并以使生成的纳米碳从各圆锥状板的外侧流下的 方式形成流路。
24.根据权利要求16所述的纳米碳生成装置，其特征在于，上述圆锥状板的材质为铁，该圆锥状板的表面温度，在连续均勻地喷雾金属催化剂粉 混合碳氢化合物的状态下被设定在500 1200°C的范围。
25.根据权利要求16所述的纳米碳生成装置，其特征在于，向上述加热容器内喷雾的碳氢化合物为将生物材料进行热解而生成的生物油。
全文摘要
一种纳米碳生成装置，其特征在于，具备还原气氛的加热容器(11)；加热源，配置在该加热容器的外周部；碳氢化合物注入喷嘴(15)，配置在上述加热容器的上游侧，向加热容器内进行碳氢化合物的喷雾；以及生成纳米碳排出喷嘴(18)，配置在上述加热容器的下游侧；在加热容器的内面上配置金属基板(12)，从碳氢化合物注入喷嘴(15)连续地进行碳氢化合物的喷雾，由此使碳氢化合物在金属基板上反应而成长纳米碳(17)，使成长的生成纳米碳(17)从金属基板(12)剥离，并从上述排出喷嘴(18)排出生成纳米碳。
文档编号C01B31/02GK102119120SQ20098013066
公开日2011年7月6日 申请日期2009年7月23日 优先权日2008年8月8日
发明者井手胜记, 小城和高, 杉山英一, 野间毅 申请人:株式会社东芝