JP2003183011A - 炭素質材料捕獲器、炭素質材料の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アーク放電部で生成した炭素質材料を効率よ
く捕獲し、効率的な炭素質材料の生成が可能な炭素質材
料の製造方法及び製造装置、そしてこれらを実現する炭
素質材料捕獲器を提供する。 【解決手段】 支持部３１と、当該支持部３１から当該
支持部３１の軸方向に対する垂直方向に延設されるとと
もに軸方向において気体を貫流させる貫流部３４を有す
る捕獲部３３とを備えてなる。以上のように構成された
炭素質材料捕獲器２３ａは、従来の炭素質材料捕獲器と
比して、気体中に含まれる炭素質材料が引っ掛かり易
い、すなわち炭素質材料を捕獲し易い構成とされてい
る。したがって、この炭素質材料捕獲器２３ａでは、従
来の炭素質材料捕獲器を用いた場合と比して大量の炭素
質材料を簡便に且つ効率良く捕獲することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は炭素質材料捕獲器、
炭素質材料の製造方法及び製造装置に関し、特にアーク
放電を利用して単層カーボンナノチューブ等の炭素質材
料を製造する炭素質材料捕獲器、炭素質材料の製造方法
及び製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】カーボンナノチューブは、１９９１年
に、Ｓ．Ｉｉｊｉｍａ，Ｎａｔｕｒｅ，Ｖｏ１，３５４
（１９９１）５６で飯島により初めて報告された新しい
材料である。特に、単層カーボンナノチューブ（ＳＷＮ
Ｔ）は、螺旋の巻き方、いわゆるカイラリティ（ｃｈｉ
ｒａ１ｉｔｙ）により、電子物性が金属的性質から半導
体的性質まで変化することが理論的に分かっており、次
世代の電子材料として有望視され、ナノエレクトロニク
ス材、電界電子放出エミッタ、高指向性放射源、軟Ｘ線
源、一次元伝導材、高熱伝導材、水素貯蔵材等への応用
が考えられている。また、表面の官能基化、金属被覆、
異物質内包により、カーボンナノチューブの応用範囲は
更に広がると思われる。

【０００３】単層カーボンナノチューブをはじめとする
炭素質材料を製造する方法としては、炭素棒を電極とし
アーク放電を利用した、いわゆるアーク放電法により大
量合成する方法が従来より提案されている。この方法で
は、対向配置されたアノード電極とカソード電極とから
なるアーク放電部においてアーク放電を発生させること
によって炭素質材料が生成される。

【０００４】アーク放電法を行う炭素質材料の製造装置
の一例を図１８に示す。製造装置１０１には筒状の反応
管１１１が設けられており、反応管１１１の内部には、
アノード電極１１３とカソード電極１１４とが僅かな隙
間を隔てて対向配置されている。アノード電極１１３は
正極側の電流導入端子１４２に電気的に接続されてお
り、カソード電極１１４は負極側の電流導入端子１４１
に電気的に接続されている。これら２つの電流導入端子
１４１，１４２は、反応管１１１の外部に設けられた電
流供給部１１２に電気的に接続されており、アノード電
極１１３、カソード電極１１４に電流を供給可能に構成
されている。アノード電極１１３とカソード電極１１４
とが互いに対向する先端間でアーク放電部が規定され
る。アーク放電部は、反応管１１１の軸方向の略中央に
位置しており、アーク放電部に対応する位置であって反
応管１１１の外側には、アーク放電部を加熱するための
電気炉１２４が設けられている。

【０００５】アノード電極１１３は、鉄、コバルト、ニ
ッケル、ランタン等の触媒をなす金属を添加したカーボ
ンからなる炭素電極である。触媒は、アーク放電によっ
て単層カーボンナノチューブ等の炭素質材料を製造する
際に用いられる。カソード電極１１４は、触媒を含まな
い純粋炭素電極である。

【０００６】反応管１１１の両端には、反応管１１１の
端部を覆う蓋体１１１Ｃ，１１１Ｄがそれぞれ設けられ
ており、反応管１１１内を大気から遮断可能に構成され
ている。蓋体１１１Ｃには、反応管１１１の軸方向に貫
通し反応管１１１内部と外部とを連通する貫通孔１１１
ａが形成されており、この貫通孔１１１ａには、不活性
ガス注入器１４３がホース１１７を介して接続されてい
る。不活性ガス注入器１４３は、ＨｅやＡｒ等の不活性
ガスを反応管１１１内部に供給可能に構成されている。
また、ホース１１７の一部には、フローメータ１１８が
設けられており、反応管１１１内部に注入される不活性
ガスの流速を可変としている。

【０００７】蓋体１１１Ｄの局面には、蓋体１１１Ｄの
局面から半径方向に貫通し反応管１１１内部と外部とを
連通する貫通孔１１１ｂが形成されている。貫通孔１１
１ｂには、ポンプ１２１がホース１１９を介して接続さ
れている。ポンプ１２１は、反応管１１１内部に存在す
る気体を負圧にて反応管１１１外部に排出可能に構成さ
れている。また、ホース１１９の一部には、フローメー
タ１２０が設けられており、反応管１１１内部から排出
される不活性ガス等の流速を可変としている。

【０００８】また、蓋体１１１Ｄには、反応管１１１の
軸方向に貫通する貫通孔１１１ｃが形成されており、貫
通孔１１１ｃには二重管１２２が貫通した状態で設けら
れている。したがって、二重管１２２の一部は、反応管
１１１内部に位置している。二重管１２２の一端であっ
て二重管１２２内に位置している側の端部には、アーク
放電部で生成された炭素質材料を捕獲するための炭素質
材料捕獲器１２３が設けられている。炭素質材料捕獲器
１２３の内部は、二重管１２２の外骨の内周と内管の外
周とで画成される空間に連通する空間と、二重管１２２
の内管の内周により画成される空間に連通する空間とが
形成されている。これら２の空間は互いに連通してい
る。この構成により、二重管１２２の端部であって炭素
質材料捕獲器１２３が設けられていない側から、内管の
内周により画成させる空間に冷却水が注入されると、冷
却水は、内管の内周により画成される空間を通過して炭
素質材料捕獲器１２３内に到達し、炭素質材料捕獲器１
２３を冷却し、二重管１２２の外管の内周と内管の外周
とで画成される空間へ流れ込み、二重管１２２の他端か
ら排出されるように構成される。

【０００９】次に、単層カーボンナノチューブ等の炭素
質材料を製造する方法について説明する。アノード電極
１１３は、カーボンを粉状に粉砕し、粉状のカーボンに
鉄、ニッケル、コバルト、ランタン等の触媒の粉体を混
ぜたものを、アノード電極１１３の形状に成形し、更
に、焼成、加工することによって製造される。カソード
電極１１４は、カーボンがそのままカソード電極１１４
の形状に成形されることにより製造される。次に、アノ
ード電極１１３とカソード電極１１４とを、炭素質材料
の製造装置１０１にセットし、一旦、反応管１１１内部
を真空にする。その後、不活性ガス注入器１４３によっ
て不活性ガスを反応管１１１内部に供給しポンプ１２１
によって反応管１１１の内の不活性ガスを排出している
状態下、即ち、アーク放電部にガス流が流れている状態
下でアーク放電を行い、アーク放電部においてアノード
電極１１３を構成するカーボンを材料として触媒の触媒
作用により単層カーボンナノチューブ等の炭素質材料が
生成される。より詳細には、アーク放電部では、アノー
ド電極１１３から金属と炭素とが同時に蒸発し、蒸発し
た炭素は煤として出現する。得られた煤には、単層カー
ボンナノチューブの他、黒鉛、アモルファスカーボン、
触媒金属、触媒金属の酸化物などが混在している。アー
ク反応部で生成された単層カーボンナノチューブ等の炭
素質材料を含む煤は、供給された不活性ガスの流れによ
り、下流側に設けられた炭素質材料捕獲器１２３へと搬
送される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したよう
な従来の炭素質材料の製造方法及び製造装置では、アー
ク放電部で生成された炭素質材料の一部は、炭素質材料
捕獲器１２３で捕獲されるのであるが、それ以外の炭素
質材料、すなわち生成した炭素質材料の大半は、反応管
１１１の内周面であってアーク放電部よりも下流の位置
に付着してしまい、炭素質材料捕獲器１２３で炭素質材
料を効率よく捕獲することができなかった。

【００１１】したがって、炭素質材料を効率よく捕獲す
ることができる炭素質材料の製造方法及び製造装置炭素
質材料捕獲器、そして、これらを実現する炭素質材料捕
獲器は未だ確立されていないのが現状である。

【００１２】そこで、本発明は、従来の実情を鑑みて創
案されたものであり、アーク放電部で生成した炭素質材
料を効率よく捕獲し、効率的な炭素質材料の生成が可能
な炭素質材料の製造方法及び製造装置、そして、これら
を実現する炭素質材料捕獲器を提供することを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明に係る炭素質材料
捕獲器は、支持部と、当該支持部から当該支持部の軸方
向に対する垂直方向に延設されるとともに軸方向におい
て気体を貫流させる貫流部を有する捕獲部とを備えてな
ることを特徴とするものである。

【００１４】以上のように構成された本発明に係る炭素
質材料捕獲器は、支持部の軸方向に対する垂直方向に延
設される捕獲部を備えているため、従来の単なる棒状の
炭素質材料捕獲器に比して雰囲気ガスと衝突する領域が
大幅に大とされている。

【００１５】さらに、この炭素質材料捕獲器では、捕獲
部に気体を貫流させるための貫流部を備えているため、
当該炭素質材料捕獲器に衝突した気体をその場に滞留さ
せることなく、円滑に気体の流れ方向へと流すことが可
能とされている。

【００１６】これにより、本発明に係る炭素質材料捕獲
器は、従来の炭素質材料捕獲器と比して、気体中に含ま
れる炭素質材料が引っ掛かり易い、すなわち炭素質材料
を捕獲し易い構成とされている。

【００１７】したがって、本発明に係る炭素質材料捕獲
器では、従来の炭素質材料捕獲器を用いた場合と比して
大量の炭素質材料が簡便に且つ効率良く捕獲される。

【００１８】また、捕獲部が上記支持部から放射状に延
設された複数の棒状部材により形成され、隣接する当該
棒状部材間の空間が上記貫流部とされることが好まし
い。

【００１９】また、捕獲部が支持部から放射状に延設さ
れた複数の針状部材により形成され、隣接する当該針状
部材間の空間が上記貫流部とされることが好ましい。

【００２０】また、捕獲部が支持部から延設された基板
に所定の形状の貫流部が穿設されてなることが好まし
い。

【００２１】また、貫流部が放射状に穿設されているこ
とが好ましい。

【００２２】また、捕獲部が当該捕獲部の外周縁部が支
持部の軸方向に突出してなることが好ましい。

【００２３】また、捕獲部が網目構造とされていること
が好ましい。

【００２４】また、以上の目的を達成する本発明に係る
炭素質材料の製造方法は、炭素質材料生成室を画成する
反応管内に、炭素系材料で構成されたアノード電極と当
該アノード電極に対向し当該アノード電極との間でアー
ク放電部を規定する炭素系材料で構成されたカソード電
極とを配置し、アーク放電部を雰囲気ガスにさらしなが
らアノード電極及びカソード電極間に電流を供給してア
ーク放電を行うことによりアーク放電部で炭素質材料を
生成し、炭素質材料を所定方向に搬送するために雰囲気
ガスを反応管内のアーク放電部の上流側からアーク放電
部に向かって供給する炭素質材料の製造方法であって、
雰囲気ガスの主流方向のアーク放電部の下流側に配さ
れ、支持部と当該支持部から雰囲気ガスの主流方向に対
する垂直方向に延設されるとともに炭素質材料を含んだ
雰囲気ガスを貫流させる貫流部を有する捕獲部とを備え
てなる炭素質材料捕獲器により炭素質材料を回収するこ
とを特徴とするものである。

【００２５】以上のような本発明に係る炭素質材料の製
造方法では、支持部と当該支持部から雰囲気ガスの主流
方向に対する垂直方向に延設されるとともに炭素質材料
を含んだ雰囲気ガスを貫流させる貫流部を有する捕獲部
とを備えてなる炭素質材料捕獲器を雰囲気ガスの主流方
向のアーク放電部の下流側に配して炭素質材料を回収す
る。

【００２６】そして、この炭素質材料捕獲器は、雰囲気
ガスの主流方向、すなわち雰囲気ガスの流れ方向に対す
る垂直方向に延設される捕獲部を備えているため、従来
の単なる棒状の炭素質材料捕獲器に比して雰囲気ガスと
衝突する領域が大幅に大とされている。さらに、この炭
素質材料捕獲器では、捕獲部に雰囲気ガスを貫流させる
ための貫流部を備えているため、これにより、この炭素
質材料捕獲器では当該炭素質材料捕獲器に衝突した雰囲
気ガスをその場に滞留させることなく、円滑に下流方向
へと流すことが可能とされている。これにより、素質材
料捕獲器は、従来の炭素質材料捕獲器と比して、雰囲気
ガス中に含まれる炭素質材料が引っ掛かり易い、すなわ
ち炭素質材料を捕獲し易い構成とされている。

【００２７】したがって、本発明に係る炭素質材料の製
造方法では、上述したような炭素質材料捕獲器を用いて
いるため、従来の炭素質材料捕獲器を用いた場合と比し
て大量の炭素質材料が簡便に且つ効率良く捕獲される。

【００２８】ここで、捕獲部が支持部から放射状に延設
された複数の棒状部材により形成され、隣接する当該棒
状部材間の空間が上記貫流部とされることが好ましい。

【００２９】また、捕獲部が支持部から放射状に延設さ
れた複数の針状部材により形成され、隣接する当該針状
部材間の空間が貫流部とされることが好ましい。

【００３０】また、捕獲部が支持部から延設された基板
に所定の形状の貫流部が穿設されてなることが好まし
い。

【００３１】また、貫流部が放射状に穿設されているこ
とが好ましい。

【００３２】また、捕獲部が当該捕獲部の外周縁部が雰
囲気ガスの主流方向に突出してなることが好ましい。

【００３３】また、捕獲部が網目構造とされていること
が好ましい。

【００３４】また、雰囲気ガスが不活性ガスであること
が好ましい。

【００３５】また、アノード電極が触媒を含有する炭素
系材料で構成されていることが好ましい。

【００３６】また、雰囲気ガスが触媒ガスであることが
好ましい。

【００３７】また、アノード電極が触媒を含有しない炭
素系材料で構成されていることが好ましい。

【００３８】また、雰囲気ガスは有機ガスであることが
好ましい。

【００３９】また、雰囲気ガスは有機ガスと触媒ガスと
の混合ガスであることが好ましい。

【００４０】また、アノード電極は触媒を含有しない炭
素系材料で構成されていることが好ましい。

【００４１】また、炭素質材料捕獲器を加熱しながら炭
素質材料を回収することが好ましい。

【００４２】また、炭素質材料捕獲器の加熱を真空下で
行うことが好ましい。

【００４３】また、炭素質材料捕獲器の加熱を減圧下で
行うことが好ましい。

【００４４】また、炭素質材料捕獲器の加熱をアーク放
電終了後に行うことが好ましい。

【００４５】また、炭素質材料捕獲器の加熱をアーク放
電と同時に行うことが好ましい。

【００４６】また、雰囲気ガスが、アーク放電の際にア
ーク放電部の周囲であってアノード電極とカソード電極
とを結ぶ方向に進む螺旋流にて流されることが好まし
い。

【００４７】また、複数の種類の異なる雰囲気ガスを、
それぞれ別個に独立して反応管内に供給し、当該反応管
内で混合させて混合ガスの螺旋流とすることが好まし
い。

【００４８】また、以上の目的を達成する本発明に係る
炭素質材料の製造装置は、炭素質材料生成室を画成する
反応管と、反応管内に配置され炭素系材料で構成された
アノード電極と、反応管内にアノード電極と対向して設
けられアノード電極との間でアーク放電部を規定する炭
素系材料で構成されたカソード電極と、アノード電極及
びカソード電極間にアーク放電を発生させるためにアノ
ード電極及びカソード電極に接続された電流供給部とを
備え、反応管にはアーク放電部に向って雰囲気ガスを供
給して所定方向に流すための雰囲気ガス供給部が連通し
て接続され、反応管内であって雰囲気ガスの主流方向に
おけるアーク放電部の下流側に炭素質材料捕獲器が設け
られた炭素質材料の製造装置であって、炭素質材料捕獲
器が、支持部と当該支持部から雰囲気ガスの主流方向に
対する垂直方向に延設されるとともに炭素質材料を含ん
だ雰囲気ガスを貫流させる貫流部を有する捕獲部とを備
えてなることを特徴とするものである。

【００４９】以上のように構成された本発明に係る炭素
質材料の製造装置は、支持部と当該支持部から雰囲気ガ
スの主流方向に対する垂直方向に延設されるとともに炭
素質材料を含んだ雰囲気ガスを貫流させる貫流部を有す
る捕獲部とを備えてなる炭素質材料捕獲器を備える。

【００５０】そして、この炭素質材料捕獲器は、雰囲気
ガスの主流方向、すなわち雰囲気ガスの流れ方向に対す
る垂直方向に延設される捕獲部を備えているため、従来
の単なる棒状の炭素質材料捕獲器に比して雰囲気ガスと
衝突する領域が大幅に大とされている。さらに、この炭
素質材料捕獲器では、捕獲部に雰囲気ガスを貫流させる
ための貫流部を備えているため、この炭素質材料捕獲器
では当該炭素質材料捕獲器に衝突した雰囲気ガスをその
場に滞留させることなく、円滑に下流方向へと流すこと
が可能とされている。これにより、素質材料捕獲器は、
従来の炭素質材料捕獲器と比して、雰囲気ガス中に含ま
れる炭素質材料が引っ掛かり易い、すなわち炭素質材料
を捕獲し易い構成とされている。

【００５１】したがって、本発明に係る炭素質材料の製
造装置では、上述したような炭素質材料捕獲器を備える
ため、従来の炭素質材料捕獲器を用いた場合と比して大
量の炭素質材料が簡便に且つ効率良く捕獲される。

【００５２】また、捕獲部が支持部から放射状に延設さ
れた複数の棒状部材により形成され、隣接する当該棒状
部材間の空間が上記貫流部とされることが好ましい。

【００５３】また、捕獲部が支持部から放射状に延設さ
れた複数の針状部材により形成され、隣接する当該針状
部材間の空間が貫流部とされることが好ましい。

【００５４】また、捕獲部が支持部から延設された基板
に所定の形状の上記貫流部が穿設されてなることが好ま
しい。

【００５５】また、貫流部が放射状に穿設されているこ
とが好ましい。

【００５６】また、捕獲部が当該捕獲部の外周縁部が雰
囲気ガスの主流方向に突出してなることが好ましい。

【００５７】また、捕獲部が網目構造とされていること
が好ましい。

【００５８】また、炭素質材料捕獲器の外部または内部
に当該炭素質材料捕獲器を加熱するための加熱器が設け
られていることが好ましい。

【００５９】また、反応管の内径が、雰囲気ガスの流れ
を一方向のみに限定し、反応管内の雰囲気ガスの対流を
防止できる程度に小さく構成されていることが好まし
い。

【００６０】また、雰囲気ガスは不活性ガスであること
が好ましい。

【００６１】また、アノード電極は、触媒を含有する炭
素系材料で構成されていることが好ましい。

【００６２】また、雰囲気ガスは触媒ガスであることが
好ましい。

【００６３】また、アノード電極は、触媒を含有しない
炭素系材料で構成されていることが好ましい。

【００６４】また、雰囲気ガスが有機ガスであることが
好ましい。

【００６５】また、雰囲気ガスが有機ガスと触媒ガスと
の混合ガスであることが好ましい。

【００６６】また、アノード電極が触媒を含有しない炭
素系材料で構成されていることが好ましい。

【００６７】また、反応管は断面が略円形であり、雰囲
気ガス供給部は、アーク放電部でのアーク放電により生
成された炭素質素材を炭素質材料捕獲器方向に搬送する
ために反応管に接続されてアーク放電部の上流側からア
ーク放電部に向ってガスを供給するガス供給管を有し、
当該ガス供給管は、反応管の略接線方向に延出して設け
られ、反応管内で螺旋流を生成することが好ましい。

【００６８】また、ガス供給管は、反応管の略接線方向
に連通接続され第１のガスを反応管内に供給する第１管
と、第１管とは別の位置に反応管の略接線方向に連通接
続され第２のガスを反応管内に供給する第２管との少な
くとも２本で構成されることが好ましい。

【００６９】また、第１のガスを第１管内において第１
の速度で流すための第１フローメータが第１管に接続さ
れ、第２のガスを第２の管内において第１の速度とは異
なる第２の速度で流すための第２のフローメータが第２
管に接続されていることが好ましい。

【００７０】また、第１のガスが有機ガスであることが
好ましい。

【００７１】また、第２のガスが触媒ガスであることが
好ましい。

【００７２】また、ガス供給管がアーク放電部から炭素
質材料捕獲器へと向かう方向に対して鋭角に延びて該反
応管に接続されていることが好ましい。

【００７３】また、反応管内に、当該反応管よりも径の
小さい内管が反応管と同軸的に配置され、当該内管は少
なくともガス供給管が接続されている位置に設けられて
いることが好ましい。

【００７４】また、反応管のアーク放電部周囲の内周面
断面積が、他の部位の内周断面積よりも小さい縮径部に
て構成されていることが好ましい。

【００７５】また、縮径部は炭素質材料捕獲器の直前ま
で延び、炭素質材料捕獲器の直前にて反応管が拡径して
構成されていることが好ましい。

【００７６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る炭素質材料捕
獲器、炭素質材料の製造方法及び製造装置について図面
を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、下記の記
述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲において適宜変更可能である。

【００７７】図１に、本発明を適用した炭素質材料の製
造装置１を示す。炭素質材料の製造装置１は、主として
単層カーボンナノチューブを製造する。図１に示される
ように、炭素質材料の製造装置１は、略筒状の反応管１
１及び電流供給部１２を有し、反応管１１は、略筒状を
した左側反応管１１Ａと右側反応管１１Ｂとの２つの部
分から構成されている。したがって、反応管１１は、左
側反応管１１Ａと右側反応管１１Ｂとに分離可能に構成
されており、後述する炭素質材料捕獲器２３から単層カ
ーボンナノチューブを取出しやすい構造となっている。

【００７８】ここで、反応管１１は石英からなり、耐熱
性に優れ、化学的に安定な性質を有する。しかしなが
ら、反応管１１を構成する材料は石英に限定されるもの
ではなく、反応管１１は、ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１
６、タンタル、モリブデン等により構成されても良い。
即ち、反応管１１を構成する材料は、溶接可能であり、
耐熱性が高く、化学的に安定であり、高周波の影響を受
けない物質であれば良い。また、反応管１１の一部であ
ってアーク放電部周辺の位置のみをこれらの物質で構成
するようにしても良い。

【００７９】左側反応管１１Ａの内部には、棒状のアノ
ード電極１３とカソード電極１４とが設けられている。
アノード電極１３及びカソード電極１４は、純粋なカー
ボンにより構成されている。また、アノード電極１３、
カソード電極１４の直径は、それぞれ１０ｍｍ、１５ｍ
ｍである。アノード電極１３とカソード電極１４とは同
一線上に配置されており、アノード電極１３の一端１３
Ａとカソード電極１４の一端１４Ａとは、僅かな隙間を
隔てて対向配置されている。アノード電極１３の他端１
３Ｂは、電流供給部１２の正極に電気的に接続されてお
り、カソード電極１４の他端１４Ｂは、電流供給部１２
の負極に電気的に接続されており、アノード電極１３、
カソード電極１４に電流を供給することによって、アノ
ード電極１３の一端１３Ａとカソード電極１４の一端１
４Ａとの間にアーク放電を発生可能に構成されている。
図示せぬ切換スイッチにより、電極の極性を逆にするこ
ともできるように構成されており、アノード電極１３の
位置とカソード電極１４の位置とを逆にしてアーク放電
を発生させることもできるように構成されている。すな
わち、アノード電極１３とカソード電極１４とが互いに
対向する先端間でアーク放電部が規定される。そして、
アーク放電部は、左側反応管１１Ａの軸方向の略中央に
位置している。

【００８０】アノード電極１３は、単層カーボンナノチ
ューブ等の炭素質材椎を製造する際に炭素質材料の原料
として用いられるため消耗する。この消耗により、アノ
ード電極１３とカソード電極１４との間の隙間が広がる
ことによりアーク放電が生じなくなってしまうことを防
止するため、アノード電極１３とカソード電極１４との
間の隙間は、常に一定に保たれるように構成されてい
る。即ち、アノード電極１３の他端１３Ｂは、直線運動
導入機構１６によって支持されており、アノード電極１
３をアノード電極１３の長手方向に移動可能としてい
る。カソード電極１４の他端１４Ｂは、カソード電極１
４を移動不能に支持する支持部材１５によって支持され
ている。

【００８１】反応管１１の両端には、反応管１１の端部
を覆う蓋体１１Ｃ，１１Ｄがそれぞれ設けられており、
反応管１１内を大気から遮断する。ここで、反応管１１
の両端は円形をしているため、反応管１１の両端を覆う
蓋体１１Ｃ，１１Ｄの形状も円形をしている。また、反
応管１１の一部であって、蓋体１１Ｃからアーク放電部
の方へ少し寄った位置には、ガスを反応管内に供給する
ための供給管１７が設けられており、当該供給管１７の
内部は反応管１１の内部に連通している。

【００８２】供給管１７は、図２に示されるように、左
側反応管１１Ａの断面の接線方向に延出して設けられて
いる。したがって、左側反応管１１Ａ内に供給されるガ
スも反応管１１の接線方向から供給される。このため、
供給されたガスは、図２に矢印で示されるように、反応
管１１内で螺旋流となり、螺旋流のままアーク放電部に
供給されるように構成されている。

【００８３】供給管１７の一部には、図１に示すように
流量制御手段たる供給管フローメータ１８が設けられて
おり、反応管１１と接続されている供給管１７の一端に
対する他端には、図示せぬガス供給部が設けられてい
る。そして、ガス供給部は、不活性ガス、または触媒ガ
スと有機ガスとの混合ガスを選択的に供給可能に構成さ
れている。ここで、触媒ガスとしては、例えば具体的に
は昇華した状態のフェロセンが使用される。その他にも
触媒ガスとしては、フェロセンに代えてフェロセン以外
の他のメタロセン、即ち、フェロセン中のＦｅに代えて
Ｎｉを有するニッケロセンや、Ｆｅに代えてＣｏを有す
るコバルトセン（Ｂｉｓ（ｃｙｃ１ｏｐｅｎｔａｄｉｅ
ｎｙ１）ｃｏｂａ１ｔ）等を用いても良く、また、これ
らを混合したもの、例えば、フェロセンとニッケロセン
とを混合したもの等を用いても良い。

【００８４】また、不活性ガスとしては、例えばヘリウ
ムガスが使用される。その他にも不活性ガスとしては、
ヘリウムガスに代えてアルゴンガス、ネオンガス等を用
いても良い。

【００８５】そして、有機ガスは、アノード電極をなす
カーボンと共に、生成される単層カーボンナノチューブ
等の炭素質材料の原料をなすものが用いられ、例えばメ
タンガス単体が使用される。そして、その他にも有機ガ
スとしては、メタン、エタン、ブタン等のアルカン類の
ガスの単体または混合物を用いても良い。これらが特に
好ましいが、これらに代えて、アルケン類、アルキン
類、芳香族等の有機ガスの単体または混合物を用いるこ
ともできる。

【００８６】供給管フローメータ１８は、供給管１７内
を流れて反応管１１内に供給される混合ガスの流速を調
節可能に構成されている。これらのガスの流量は諸条件
により変更可能であるが、反応管１１内のガスの最大流
量は例えば５Ｌ／ｍｉｎ程度である。

【００８７】このような構成とすることにより、生成さ
れる炭素質材料の原料たる有機ガスが左側反応管１１Ａ
内のアーク放電部に供給されるため、アノード電極が炭
素質材料の原料として用いられる比率が低くなり、アノ
ード電極の消耗を大幅に減じることができる。また、反
応管１１内のアーク放電部に触媒ガスが供給されるた
め、アノード電極を触媒とカーボンとを混合して構成す
る必要がなくなり、アノード電極製造の際の煩雑な手間
とコストとを低減することができ、単層カーボンナノチ
ューブ等の炭素質材料を安価で容易に製造することがで
きる。

【００８８】また、螺旋流のままアーク放電部にガスが
供給されるため、アーク放電部において触媒ガスや有機
ガスが均一に供給され、均一な放電を得ることができ、
その結果、安定した質の炭素質材料の生成を確保するこ
とができる。

【００８９】また、上記においては、触媒ガスと有機ガ
スとの混合ガスをアーク放電部に供給する場合について
説明したが、Ｈｅ，Ａｒ等の不活性ガスと触媒ガスとの
混合ガスをアーク放電部に供給しても良く、また、触媒
ガスと有機ガスと不活性ガスとの混合ガスをアーク放電
部に供給するようにしても良い。

【００９０】そして、上述した混合ガスをアーク放電部
に供給する代わりに、不活性ガスのみを供給するように
しても良い。但し、この場合には、アノード電極を、従
来の炭素質材料の製造装置のアノード電極１１３と同様
に、触媒を混入させた炭素電極とする必要がある。

【００９１】右側反応管１１Ｂの一部であって蓋体１１
Ｄからアーク放電部の方へ少し寄った位置には、反応管
内からガスを排出するための排出管１９が設けられてお
り、当該排出管１９の内部は反応管１１の内部に連通し
ている。また、排出管１９の一部には、排出管フローメ
ータ２０が設けられており、反応管１１と接続されてい
る排出管１９の一端に対する他端には、ポンプ２１が設
けられている。ポンプ２１は、負圧によって反応管１１
内部のガスを吸引することによって、反応管１１内部の
ガスを反応管１１内部から排出可能に構成されている。
そして、排出管フローメータ２０は、ポンプ２１による
吸引力を調節可能に構成されている。

【００９２】また、円形をした蓋体１１Ｄの中央には、
反応管１１の軸方向、即ち、アーク放電部に向かって延
出する棒状の炭素質材料捕獲器支持部材２２が設けられ
ている。蓋体１１Ｄと接続されている炭素質材料捕獲器
支持部材２２の一端に対する他端には、アーク放電部で
生成された単層カーボンナノチューブ等を含む炭素質材
料を捕獲するための炭素質材料捕獲器２３が設けられて
いる。

【００９３】炭素質材料捕獲器２３は、黒鉛ロッドから
なり、略円柱形状を呈する支持部と当該支持部から雰囲
気ガスの主流方向、すなわち雰囲気ガスの流れ方向に対
する垂直方向に延設されるとともに貫流部を有する捕獲
部とを備えてなる。そして、その長手方向の一端が炭素
質材料捕獲器支持部材２２に接続されている。炭素質材
料捕獲器２３は、左側反応管１１Ｂ内部であって右側反
応管１１Ｂの軸方向の略中央からアーク放電部寄りの所
定の位置までの部分に位置している。この位置は、供給
管１７から供給されるガスの流れに着目すれば、アーク
放電部よりも下流側であり、これに対して供給管１７の
設けられている位置は、アーク放電部よりも上流側であ
る。アーク放電部で生成される炭素質材料には、Ｗｅｂ
状サンプル、アモルファス状カーボン、黒鉛、触媒が含
まれるが、この順に密度が大きくなる。この密度の違い
に着目し、ガスの流量を適当な値とすることにより、下
流側に設けられた炭素質材料捕獲器２３でＷｅｂ状サン
プルのみを選択的に得ることができるように構成されて
いる。炭素質材料捕獲器２３に捕獲された単層カーボン
ナノチューブを取出す際には、左側反応管１１Ａと右側
反応管１１Ｂとを分割して取り出すことができるように
構成されている。

【００９４】ここで、炭素質材料の製造装置１では、上
述したように炭素質材料捕獲器２３として、支持部と当
該支持部から雰囲気ガスの主流方向、すなわち雰囲気ガ
スの流れ方向に対する垂直方向に延設されるとともに、
生成された炭素質材料を含んだ雰囲気ガスを貫流させる
貫流部を有する捕獲部とを備えてなる炭素質材料捕獲器
を用いる。

【００９５】図３及び図４に、炭素質材料捕獲器２３の
一構成例である炭素質材料捕獲器２３ａを示す。図３
は、炭素質材料捕獲器２３ａの正面図であり、図４は、
断面図である。炭素質材料捕獲器２３ａは、支持部３１
から放射状に延設された複数の棒状部材３２により捕獲
部３３を形成し、隣接する棒状部材間の空間を貫流部３
４として構成した例である。

【００９６】この炭素質材料捕獲器２３は、雰囲気ガス
の主流方向、すなわち雰囲気ガスの流れ方向に対する垂
直方向に延設される捕獲部３３を備えているため、従来
の単なる棒状の炭素質材料捕獲器に比して雰囲気ガスと
衝突する領域が大幅に大とされている。

【００９７】さらにこの炭素質材料捕獲器２３では、捕
獲部３３に雰囲気ガスを貫流させるための貫流部３４を
備えているため、当該炭素質材料捕獲器２３に衝突した
雰囲気ガスをその場に滞留させることなく、円滑に下流
方向へと流すことが可能とされている。

【００９８】以上の構成を備えることにより、炭素質材
料捕獲器２３は、従来の炭素質材料捕獲器と比して、雰
囲気ガス中に含まれる後述する炭素質材料が炭素質材料
捕獲器２３に引っ掛かり易い、すなわち炭素質材料を捕
獲し易い構成とされている。

【００９９】したがって、この炭素質材料の製造装置１
は、炭素質材料捕獲器２３を備えているため、従来の炭
素質材料捕獲器を用いた場合と比して大量の炭素質材料
を簡便に且つ効率よく捕獲することができる。

【０１００】ここで、炭素質材料捕獲器２３の構成は、
図３及び図４に示した炭素質材料捕獲器２３ａに限定さ
れるものではなく、図５及び図６に示す炭素質材料捕獲
器２３ｂのような構成としても良い。すなわち、支持部
３５から放射状に延設された複数の針状部材３６により
捕獲部３７を形成し、隣接する針状部材間の空間を貫流
部３８とした構成としても良い。このような構成とした
場合においても、上述した効果を得ることができる。

【０１０１】また、炭素質材料捕獲器２３の構成は、図
７及び図８に示す炭素質材料捕獲器２３ｃのような構成
としても良い。すなわち、支持部３９から延設された基
板４０に所定の形状の貫流部４２が穿設されることによ
り捕獲部４１が形成された構成としても良い。このよう
な構成とした場合においても、上述した効果を得ること
ができる。ここで、貫流部４２は、放射状に穿設するこ
とができる。

【０１０２】さらに、炭素質材料捕獲器２３の構成は、
図９及び図１０に示すように炭素質材料捕獲器２３ｃを
変形した炭素質材料捕獲器２３ｄのような構成としても
良い。すなわち、支持部４３から延設された基板４４に
所定の形状の貫流部４６が穿設されることにより捕獲部
４５が形成され、さらに基板４４の外周縁部が雰囲気ガ
スの主流方向に突出した凸部４７を有する構成としても
良い。このような構成とした場合においても、上述した
効果を得ることができる。

【０１０３】そして、炭素質材料捕獲器２３の構成は、
図１１及び図１２に示す炭素質材料捕獲器２３ｅのよう
な構成としても良い。すなわち、捕獲部が、網目構造と
された構成としても良い。すなわち、支持部４８から線
状部材５０が網目構造に延設されることにより捕獲部４
９を形成し、隣接する線状部材間の空間を貫流部とした
構成としても良い。このような構成とした場合において
も、上述した効果を得ることができる。

【０１０４】また、炭素質材料捕獲器２３は、黒鉛材料
により構成することが好ましい。炭素質材料捕獲器２３
を黒鉛材料により構成することにより、後述するＲＦヒ
ーター２４その他の加熱手段により捕獲した炭素質材料
を加熱することが可能とされる。しかしながら、本実施
の形態に示すように炭素質材料の製造装置１において捕
獲した炭素質材料の加熱をしない場合は、すなわち、炭
素質材料の加熱を別工程として行う場合には、炭素質材
料捕獲器２３は黒鉛材料により構成する必要はなく、ガ
ラスなど種々の材料により構成することができる。

【０１０５】そして、図３〜図１２においては、炭素質
材料捕獲器２３の支持部が雰囲気ガスの主流方向（以
下、長手方向と呼ぶ。）において短く示されているが、
当該支持部の長手方向の長さは、特に限定されるもので
はなく、図１に示すようにＲＦヒーター２４からはみ出
す程度の長さとしても良く、また、図３〜図１２に示す
ように比較的短く構成しても良い。ただし、この場合に
は、炭素質材料捕獲器２３が反応管１１内の所定の位置
に配されるように炭素質材料捕獲器支持部材２２の長さ
を調整する必要がある。そして、この場合の炭素質材料
捕獲器支持部材２２は、ＲＦヒーター２４に挿通される
部分は黒鉛材料により構成することが好ましい。

【０１０６】そして、右側反応管１１Ｂ内部において炭
素質材料捕獲器２３に捕獲された炭素質材料を加熱する
ために、炭素質材料捕獲器２３が設けられている位置に
対応して、右側反応管１１Ｂの外周を巻回するようにＲ
Ｆヒーター２４が設けられている。ＲＦヒーター２４を
備えることにより、捕獲された炭素質材料を、炭素質材
料捕獲器２３に捕獲されたままの状態でＲＦヒーター２
４により加熱することができるため、得られた炭素質材
料を大気に曝すことなく精製処理することができる。こ
れにより、得られた炭素質材料中の触媒に含まれるＦｅ
等の不純物を酸化することなく除去することができ、且
つ、結晶性の悪い単層カーボンナノチューブを再配列し
て結晶性の良い単層カーボンナノチューブとすることが
でき、炭素質材料中の単層カーボンナノチューブの比率
を効率よく高めることができる。

【０１０７】また、ＲＦヒーター２４に代えて電気炉ま
たは赤外炉を設けて、炭素質材料捕獲器２３に捕獲され
た単層カーボンナノチューブを含む炭素質材料の加熱を
行っても良い。この場合においても、上記と同様に効果
を得ることが可能である。

【０１０８】また、反応管１１の径は、図１及び図１３
に示されるように全ての部分において均一となってはお
らず、部分的に径の小さい縮径部１１Ｅを有している。
即ち、反応管１１の左端部からアーク放電部に向かって
供給管１７の設けられている位置を過ぎた辺りまでは、
径の大きい大径部１１Ｆが同一径で続いているが、この
位置から径の小さな縮径部１１Ｅとなりアーク放電部に
至り、ガスの流れ方向下流側の炭素質材料捕獲器２３が
設けられている直前まで縮径部１１Ｅは続く。縮径部１
１Ｅとなっている部分はその区間内で同一径である。炭
素質材料捕獲器２３の直前から再び反応管１１の左端部
と同一の大径部１１Ｇとなり、排出管１９の設けられて
いる位置を過ぎて反応管１１の右端部へと至る。この大
径部１１Ｇも区間内では同一径である。縮径部１１Ｅの
径は、例えば３０ｍｍであり、大径部１１Ｆ，１１Ｇの
径は例えば５０ｍｍである。このように、大径部１１
Ｆ，１１Ｇ、縮径部１１Ｅは、反応管内の雰囲気ガスの
対流を防止できる程度に小さく構成されている。

【０１０９】また、アーク放電部の位置において反応管
１１の径が細い縮径部１１Ｅとなっており、当該縮径部
１１Ｅの断面積は供給管１７の設けられている大径部１
１Ｆの断面積よりも小さいため、原料ガスたる有機ガス
を図１３の矢印に示されるように、効率的にアーク放電
部に収束させることができ、安定した原料ガスの供給を
行うことができる。これにより、アーク放電部で有機ガ
スが希薄になることを防ぐことができるため、安定した
放電が可能となり、安定して炭素質材料を生成すること
ができる。

【０１１０】また、アーク放電部を過ぎて炭素質材料捕
獲器２３の直前まで縮径部１１Ｅとなっているため、反
応管１１内を流れるガス流速を高めることができ、生成
した炭素質材料がアーク放電部と炭素質材料捕獲器２３
との間の反応管１１の内周面部分に付着してしまうのを
極力防ぐことができ、効率よく炭素質材料捕獲器２３に
て炭素質材料を捕獲することができる。

【０１１１】また、炭素質材料捕獲器２３の直前の位置
において大径部１１Ｇとなっており、炭素質材料捕獲器
２３の周囲を流れるガスの流速を低下させることができ
るため、生成した炭素質材料が炭素質材料捕獲器２３に
捕獲されずに通過してしまうのを極力防ぐことができ
る。

【０１１２】次に、単層カーボンナノチューブ等の炭素
質材料の製造方法について説明する。炭素質材料の製造
に先立ち、先ず、アノード電極１３を製造する。即ち、
カーボン塊を棒状に削り、アノード電極１３、カソード
電極１４のそれぞれの形状とする。

【０１１３】次に、アノード電極１３、カソード電極１
４を直線運動導入機構１６、支持部材１５にそれぞれセ
ットし、一旦、反応管１１内を１０^−１Ｐａ以下に真空
引きする。そして、図示せぬガス供給部から供給管を介
して反応管１１内部に不活性ガスを供給し、反応管１１
内を例えば略６６．７ｋＰａ（５００Ｔｏｒｒ）にす
る。ここで、反応管１１内の気圧は６６．７ｋＰａ（５
００Ｔｏｒｒ）としたが、これに限定されるものでな
く、反応管１１内の気圧は略１３．３ｋＰａ〜３３３．
３ｋＰａ（１００Ｔｏｒｒ〜２５００Ｔｏｒｒ）の範囲
内であれば良い。

【０１１４】その後、不活性ガスの供給を止め、アーク
放電部においてアーク放電を発生させ、図示せぬガス供
給部から触媒ガスと有機ガスとの混合ガスを供給し、こ
れと同時に、ポンプ２１を動作させて反応管１１内のガ
スを排出して反応管１１内にガスの流れを生じさせる。
混合ガス中の触媒ガスの比率は、例えば触媒ガスが５０
ｗｔ％とされる。しかしながら、混合ガスの比率は、こ
れに限定されるものではなく、触媒ガスが４ｗｔ％〜５
０ｗｔ％の範囲内であれば良い。

【０１１５】そして、反応管１１内の気圧は略６６．７
ｋＰａに保たれ、アーク放電を行う時間は略３０分間で
ある。このとき、ガスは、供給管１７から左側反応管１
１Ａの内周面接線方向に供給されるため、反応管１１内
部、特にアーク放電部において螺旋流となっている。ま
た、アーク放電部の位置においては反応管１１の径が小
さい縮径部１１Ｅとなっているため、原料ガスたる有機
ガスと触媒ガスとの混合ガスを効率的にアーク放電部に
収束させている。この状態で、単層カーボンナノチュー
ブ等を含む炭素質材料がアーク放電部において生成さ
れ、有機ガスと触媒ガスとの混合ガスの流れによって炭
素質材料捕獲器２３へと搬送される。

【０１１６】そして、炭素質材料捕獲器２３へと搬送さ
れた炭素質材料は、炭素質材料捕獲器２３により捕獲さ
れるが、炭素質材料の製造装置１では、上述したように
炭素質材料捕獲器２３として、支持部と当該支持部から
雰囲気ガスの主流方向、すなわち雰囲気ガスの流れ方向
に対する垂直方向に延設されるとともに、生成された炭
素質材料を含んだ雰囲気ガスを貫流させる貫流部を有す
る捕獲部とを備えてなる炭素質材料捕獲器を用いてい
る。

【０１１７】ここで、炭素質材料捕獲器２３は、雰囲気
ガスの主流方向、すなわち雰囲気ガスの流れ方向に対す
る垂直方向に延設される捕獲部３３を備えているため、
従来の単なる棒状の炭素質材料捕獲器に比して雰囲気ガ
スと衝突する領域が大幅に大とされている。

【０１１８】さらに、この炭素質材料捕獲器２３では、
捕獲部３３に雰囲気ガスを貫流させるための貫流部３４
を備えているため、これにより、炭素質材料捕獲器２３
では、当該炭素質材料捕獲器２３に衝突した雰囲気ガス
をその場に滞留させることなく、円滑に下流方向へと流
すことが可能とされている。

【０１１９】このような構成を有することにより、炭素
質材料捕獲器２３は従来の炭素質材料捕獲器と比して、
雰囲気ガス中に含まれる後述する炭素質材料が炭素質材
料捕獲器２３に引っ掛かり易い、すなわち炭素質材料を
捕獲し易いものとされている。

【０１２０】したがって、この炭素質材料の製造方法で
は、このような炭素質材料捕獲器２３を用いるため、従
来の炭素質材料捕獲器を用いた場合と比して大量の炭素
質材料が簡便に且つ効率良く捕獲することができる。

【０１２１】次に、アーク放電が終了した後に、反応管
１１内を１０^−１Ｐａ以下に真空引きし、この状態で、
炭素質材料捕獲器２３によって捕獲された炭素質材料を
ＲＦヒーター２４により加熱する。炭素質材料の加熱
は、略１１００℃の温度で略３０分間行う。以上の製造
工程によって、純度の高い単層カーボンナノチューブを
高効率で製造することができる。

【０１２２】また、上記においては、アーク放電が終了
した後に炭素質材料を加熱する場合について説明した
が、炭素質材料はアーク放電を行うのと同時に加熱して
も良い。炭素質材料の加熱をアーク放電と同時に行うこ
とにより、単層カーボンナノチューブ等の炭素質材料を
短時間で効率的に製造することができる。

【０１２３】そして、炭素質材料捕獲器２３に捕獲され
た炭素質材料の加熱は必ずしも真空下で行う必要はな
く、炭素質材料捕獲器２３に捕獲された炭素質材料の加
熱は減圧下で行っても良く、また、真空下、減圧下以外
の状態で行っても良く、適宜選択可能である。

【０１２４】以上、本発明に係る炭素質材料の製造方法
及び製造装置について説明したが、本発明は上述した記
述に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しな
い範囲において適宜変更可能である。

【０１２５】例えば、上記においてはアノード電極１
３、カソード電極１４は純粋なカーボンにより構成され
たが、予めＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏ等の触媒を含有しているよ
うな材料を用いてアノード電極を製造する場合には、こ
れらの触媒をカーボンロッドからわざわざ除去する必要
はなく、そのまま使用して良い。上記においては、雰囲
気ガスとして触媒ガスを含有させた場合について説明し
たが、この場合には、雰囲気ガスとして不活性ガスのみ
を用いることが可能である。

【０１２６】また、上記においては、ガスを供給する供
給管１７を反応管１１に１つだけ設けたが、図１４に示
されるように、複数接線方向に設けても良い。この場合
でも、供給管を、アーク放電部よりもガスの流れ方向上
流側の位置に設ける。さらに、複数の種類の異なるガス
を、それぞれ別個に独立して各供給管から反応管内に供
給するようにして、反応管内で複数のガスを混合するよ
うにしても良い。また、各供給管にはそれぞれフローメ
ータを設けて、各供給管から供給されるガスの流速をそ
れぞれ速度ｖ１、速度ｖ２として異なるようにすれば、
反応管内で発生する混合ガスの螺旋流を強力にすること
ができ、第１の管で第１のガスを、第２管で第２のガス
を流すことが可能となるので、両者の配合の制御が容易
となるばかりか、反応管にガスを導入する前に第１のガ
スと第２のガスとを混合させておくという手間を省略す
ることができる。更に、第１のガスと第２のガスとが混
ざり易くなり、混合ガスの均質性を高めることができ
る。

【０１２７】また、上記においては、ガスを供給する供
給管１７は反応管１７の断面の接線方向に延出して設け
られていたが、供給管１７を延出させる方向はこれに限
定されるものではなく、どの様な方向に延出するように
しても良い。そして、上記においては、ガスを供給する
供給管１７は、反応管１７の断面の接線方向に延出して
設けられていたが、さらにアーク放電部から炭素質材料
捕獲器へと向かう方向に対して鋭角に延びて反応管に接
続されるようにしても良い。供給管１７をこのように配
置することにより、反応管１１内で発生する混合ガスの
螺旋流の、下流方向への流速を速くすることができる。

【０１２８】また、上述した混合ガスの螺旋流をより良
好に形成するために、反応管よりも径の小さい内管が反
応管内に反応管と同軸的に配置されていても良い。この
内管は、少なくとも供給管１７が設けられている位置に
設けられる。

【０１２９】また、上記においては反応管１１の縮径部
１１Ｅを、アーク放電部の位置から炭素質材料捕獲器２
３の直前までの位置としたが、アーク放電部の位置のみ
を縮径部としても良い。そして、縮径部１１Ｅは必ずし
も設ける必要はなく、縮径部を設けない構成としても良
い。

【０１３０】また、反応管１１の一部であって炭素質材
料捕獲器２３の周辺を大径部１１Ｇとしたが、この部分
も縮径部として、縮径部１１Ｅを右側反応管１１Ｂ全体
に延長するような形状としても良い。

【０１３１】そして、反応管１１のアーク放電部近傍に
は、アーク放電の状態を監視するための窓を設けても良
い。これにより、アーク放電の状態を確実に把握するこ
とができるため、製造装置を確実に操作することができ
る。

【０１３２】なお、上記においては、横型の炭素質材料
の製造方法及び製造装置について説明したが、本発明は
これに限定されるものではなく、縦型の炭素質材料の製
造方法及び製造装置にも適用可能である。

【０１３３】

【実施例】以下では、本発明に係る炭素質材料の製造方
法及び製造装置の効果を確認するために実験を行った。
効果の確認は、本発明に係る炭素質材料の製造方法及び
製造装置により炭素質材料を製造した実施例１〜実施例
５と、従来の炭素質材料の製造方法及び製造装置により
炭素質材料を製造した比較例とを比較することにより行
った。

【０１３４】［実施例１］実施例１では、図３及び図４
に示した炭素質材料捕獲器２３ａを用いて構成した図１
に示す構成の炭素質材料の製造装置を用いて、カーボン
ナノチューブの合成を行った。ここで、反応管１１の内
径が５０ｍｍであるので、炭素質材料捕獲器２３の直径
は４０ｍｍのものを用いた。また、炭素質材料捕獲器２
３は、黒煙材料であるＩＧ１１（商品名、東洋炭素
（株）製）により作製した。アノード電極としては、直
径が６ｍｍであり、Ｎｉ及びＹの金属粉末と炭素とをＮ
ｉ：Ｙ：Ｃ＝１．２：１：９４．８（原子％）の比率で
混合して形成した複合ロッドを形成した。また、カソー
ド電極としては、直径１５ｍｍの純黒鉛製ロッドを形成
した。

【０１３５】そして、アノード電極１３、カソード電極
１３を直線運動導入機構１６、支持部材１５にそれぞれ
セットし、一旦、反応管１１内を１０^−１Ｐａ以下に真
空引きした。そして、図示せぬガス供給部から供給管を
介して反応管１１内部に不活性ガスとしてＨｅガスを供
給し、反応管１１内の気圧を略６６．７ｋＰａ（５００
Ｔｏｒｒ）にした。この気圧を維持した状態で、Ｈｅガ
スを３Ｌ／ｍｉｎの流速で反応管１１内をフローさせ
た。この状態下で、アノード電極１３、カソード電極１
４の両電極間に１５０Ａの直流電流を加えアークを１分
間発生させた。電極間の距離は、電極間電位差が４５〜
５０Ｖになるように保持した。そして、アーク放電が終
了した後、チャンバー内を１０^−１Ｐａ以下に保持し、
ＲＦヒーター２４からの高周波により炭素質材料捕獲器
２３を１１００℃まで昇温し、３０分間保持した。以上
の製造工程によって、Ｗｅｂ状生成物の合成を行った。

【０１３６】［実施例２］実施例２では、図５及び図６
に示した炭素質材料捕獲器２３ｂを用いたこと以外は、
実施例１と同一条件でＷｅｂ状生成物の合成を行った。

【０１３７】［実施例３］実施例３では、図７及び図８
に示した炭素質材料捕獲器２３ｃを用いたこと以外は、
実施例１と同一条件でＷｅｂ状生成物の合成を行った。

【０１３８】［実施例４］実施例４では、図９及び図１
０に示した炭素質材料捕獲器２３ｄを用いたこと以外
は、実施例１と同一条件でＷｅｂ状生成物の合成を行っ
た。

【０１３９】［実施例５］実施例５では、図１１及び図
１２に示した炭素質材料捕獲器２３ｅを用いたこと以外
は、実施例１と同一条件でＷｅｂ状生成物の合成を行っ
た。

【０１４０】［比較例］比較例では、従来の炭素質材料
捕獲器を用いたこと以外は、実施例１と同一条件でＷｅ
ｂ状生成物の合成を行った。

【０１４１】図１５にアーク放電後の実施例１の炭素質
材料捕獲器の状態を示す。また、図１６にアーク放電後
の比較例の炭素質材料捕獲器の状態を示す。アーク放電
中、Ｈｅガスは図１５及び図１６において左から右へ向
かって流れている。図１５よりわかるように、本発明を
適用した炭素質材料捕獲器２３ａを用いた実施例１で
は、大量のＷｅｂ状生成物がロープ状になって炭素質材
料捕獲器に捕獲されている。一方、従来の炭素質材料捕
獲器を用いた比較例では、図１６からわかるように炭素
質材料捕獲器の先端部に捕獲されたＷｅｂ状生成物が認
められるが、その量は実施例１と比較して非常にわずか
なものである。

【０１４２】また、実施例１乃至実施例５及び比較例に
おいて炭素質材料捕獲器により捕獲されたＷｅｂ状生成
物の量を定量的に比較するためにそれぞれの捕獲量を表
１に示す。

【０１４３】

【表１】 表１から、実施例１乃至実施例５においては、比較例と
比して遙かに大量のＷｅｂ状生成物が捕獲できているこ
とがわかる。このことより、本発明を適用した炭素質材
料捕獲器、すなわち、炭素質材料捕獲器２３ａ、炭素質
材料捕獲器２３ｂ、炭素質材料捕獲器２３ｃ、炭素質材
料捕獲器２３ｄ、及び炭素質材料捕獲器２３ｅを用いる
ことにより、従来の炭素質材料捕獲器を用いた場合を遙
かに上回る大量のＷｅｂ状生成物を効率よく捕獲するこ
とが可能であることがわかる。

【０１４４】次に、実施例１乃至実施例５及び比較例に
おいて捕獲されたＷｅｂ状生成物がカーボンナノチュー
ブであることを確認するために、各Ｗｅｂ状生成物につ
いてラマン分光分析を行った。ラマン分光分析において
は、分析試料中にカーボンナノチューブ、特にＳＷＮＴ
が存在している場合には、１００ｃｍ^−１〜２００ｃｍ
^−１の間にＳＷＮＴのＢｒｅａｔｈｉｎｇ ｍｏｄｅに
よるピークが得られ、また、１５９０ｃｍ^−１付近に現
れる黒鉛Ｅ_２ｇモードに起因するピークが２つに分離す
ることが知られている（Ｓ．Ｂａｎｄｏｗ，Ｓ．Ａｓａ
ｋａ，Ｙ．Ｓａｉｔｏ，Ａ．Ｍ．Ｒａｏ，Ｌ．Ｇｒｉｇ
ｏｒｉａｎ，Ｅ．Ｒｉｃｈｅｒ ａｎｄＰ．Ｃ．Ｅｋｌ
ｕｎｄ，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ８０
（１７），１９９８，３７７９−３７８２）。ここで、
ラマン分光分析は、Ｒａｍａｎ２０００（ＣＨＲＯＭＥ
Ｘ社製）を用いて、励起波長を５３２ｎｍとして行っ
た。

【０１４５】ラマン分光分析結果として、実施例１で得
られたＷｅｂ状生成物のラマン分光分析結果を図１７に
示す。図１７よりわかるように、１６５ｃｍ^−１付近に
ＳＷＮＴのＢｒｅａｔｈｉｎｇ ｍｏｄｅによるピーク
が得られ、また、１５９０ｃｍ^−１付近のＥ_２ｇモード
が分離していることが確認された。そして、実施例１以
外、すなわち実施例２〜実施例５及び比較例のいずれに
おいても、図１７と同様の結果が得られており、１６５
ｃｍ^−１付近にＳＷＮＴのＢｒｅａｔｈｉｎｇｍｏｄｅ
によるピークが得られ、また、１５９０ｃｍ^−１付近の
Ｅ_２ｇモードが分離していることが確認された。以上の
ことより、実施例１乃至実施例５及び比較例において捕
獲されたＷｅｂ状生成物にＳＷＮＴが存在していること
が確認された。

【０１４６】

【発明の効果】請求項１記載の炭素質材料捕獲器によれ
ば、支持部の軸方向に対する垂直方向に延設される捕獲
部を備えているため、従来の単なる棒状の炭素質材料捕
獲器に比して雰囲気ガスと衝突する領域が大幅に大とさ
れている。さらに、気体を貫流させるための貫流部を捕
獲部に備えているため、当該炭素質材料捕獲器に衝突し
た気体をその場に滞留させることなく、円滑に気体の流
れ方向へと流すことが可能とされている。

【０１４７】これにより、本発明に係る炭素質材料捕獲
器は、従来の炭素質材料捕獲器と比して、気体中に含ま
れる炭素質材料が引っ掛かり易い、すなわち炭素質材料
を捕獲し易い構成とされ、従来の炭素質材料捕獲器を用
いた場合と比して大量の炭素質材料を簡便に且つ効率良
く捕獲することができる。

【０１４８】請求項２乃至請求項７記載の炭素質材料捕
獲器によれば、従来の炭素質材料捕獲器と比して、気体
中に含まれる炭素質材料が引っ掛かり易い、すなわち炭
素質材料を捕獲し易い構成とされるため、従来の炭素質
材料捕獲器を用いた場合と比して大量の炭素質材料を簡
便に且つ効率良く捕獲することができる。

【０１４９】請求項８記載の炭素質材料の製造方法によ
れば、雰囲気ガスがアーク放電部を通過可能な所定方向
に流されるので、アーク放電部で生成された炭素質材料
は所定方向に搬送され、反応管内の任意の壁面に付着す
ることが防止され、アーク放電部の下流側の炭素質材料
捕獲器で確実に回収できる。

【０１５０】さらに、この炭素質材料の製造方法では、
支持部と当該支持部から雰囲気ガスの主流方向に対する
垂直方向に延設されるとともに炭素質材料を含んだ雰囲
気ガスを貫流させる貫流部を有する捕獲部とを備えてな
る炭素質材料捕獲器を雰囲気ガスの主流方向のアーク放
電部の下流側に配して炭素質材料を回収する。

【０１５１】そして、この炭素質材料捕獲器は、従来の
炭素質材料捕獲器と比して、雰囲気ガス中に含まれる炭
素質材料が引っ掛かり易い、すなわち炭素質材料を捕獲
し易い構成とされているため、従来の炭素質材料捕獲器
を用いた場合と比して大量の炭素質材料を簡便に且つ効
率良く捕獲することが可能とされている。

【０１５２】請求項９乃至請求項１４記載の炭素質材料
の製造方法によれば、炭素質材料捕獲器が、従来の炭素
質材料捕獲器と比して気体中に含まれる炭素質材料が引
っ掛かり易い、すなわち炭素質材料を捕獲し易い構成と
されるため、従来の炭素質材料捕獲器を用いた場合と比
して大量の炭素質材料を簡便に且つ効率良く捕獲するこ
とができる。

【０１５３】請求項１５，１６記載の炭素質材料の製造
方法によれば、従来のような触媒を含有したアノード電
極を用いることができる。そして、この場合には、雰囲
気ガスとして不活性ガスのみを用いることにより炭素質
材料を製造することができる。

【０１５４】請求項１７記載の炭素質材料の製造方法に
よれば、雰囲気ガスは触媒ガスであるため、触媒を含有
させずにアノード電極を製造することができる。したが
って、従来のように粉砕カーボンと粉体状の触媒とを混
合、成形、焼成、加工してアノード電極を製造するとい
う手間が大幅に縮減され、アノード電極の製造が簡単と
なる。

【０１５５】請求項１９記載の炭素質材料の製造方法に
よれば、雰囲気ガスは有機ガスであるため、アーク放電
による炭素の消費が有機ガスによって補われるので、ア
ノード電極の消費量が減り、長期に亘ってのアーク放電
が可能となる。

【０１５６】請求項２０記載の炭素質材料の製造方法に
よれば、雰囲気ガスは有機ガスと触媒ガスとの混合ガス
であるため、アーク放電による炭素の消費が有機ガスに
よって補われるので、アノード電極の消費量が減り、長
期に亘ってのアーク放電が可能となり、且つ、触媒を含
有させずにアノード電極を製造することができる。

【０１５７】請求項１８，２１記載の炭素質材料の製造
方法によれば、アノード電極は触媒を含有しない炭素系
材料で構成されているので、触媒を含有しない炭素質材
料のみ、例えばグラファイト棒等でアノード電極を製造
することができる。

【０１５８】請求項２２，２３，２４記載の炭素質材料
の製造方法によれば、炭素質材料捕獲器が加熱されるの
で、炭素質材料捕獲器に付着した炭素質素材が加熱さ
れ、単層カーボンナノチューブの成長を進行させること
ができ、結晶性の悪い単層カーボンナノチューブを再配
列させ結晶性の良い単層カーボンナノチューブとするこ
とができ、炭素質材料中の単層カーボンナノチューブの
比率を、効率よく高めることができる。また、炭素質材
料捕獲器の加熱を反応管内で行うので、得られた炭素質
材料を大気に曝すことなく精製処理することができる。
このため、炭素質材料捕獲器に蓄積している炭素質材料
中の触媒の昇華速度を早めることができ、触媒等の不純
物を酸化することなく除去することができ、より効率的
な回収が可能となる。そして、炭素質材料捕獲器の加熱
を真空下、減圧下、もしくはそれ以外の状態で行うこと
ができるため、炭素質材料捕獲器の加熱を行う際の自由
度が大きなものとされる。

【０１５９】請求項２５，２６記載の炭素質材料の製造
方法によれば、アーク放電と炭素質材料捕獲器の加熱が
アーク放電後に、またはアーク放電と同時に行うことが
できるため、炭素質材料捕獲器の加熱を行う際の自由度
が大きなものとされる。そして、炭素質材料捕獲器の加
熱をアーク放電と同時に行う場合には、炭素質材料の生
成と、その回収が同時に実行でき、炭素質材料の製造速
度を高めることができる。

【０１６０】請求項２７記載の炭素質材料の製造方法に
よれば、アーク放電の際に、雰囲気ガスをアーク放電部
の周囲であってアノード電極とカソード電極とを結ぶ方
向に進む螺旋流にて供給するため、アーク放電部に均一
にガスを供給することができ、また、アーク放電部で生
成された炭素質材料を効率よく炭素質材料捕獲器に搬送
することができる。

【０１６１】請求項２８記載の炭素質材料の製造方法に
よれば、複数の種類の異なる雰囲気ガスを、それぞれ別
個に独立して反応管内に供給し、反応管内で混合させて
混合ガスの螺旋流としたため、複数の種類の異なるガス
を予め混合する工程を省くことができる。

【０１６２】請求項２９記載の炭素質材料の製造装置に
よれば、雰囲気ガスがアーク放電部を通過可能な所定方
向に流されるので、アーク放電部で生成された炭素質材
料は所定方向に搬送され、反応管内の任意の壁面に付着
することが防止され、アーク放電部の下流側の炭素質材
料捕獲器で確実に回収できる。

【０１６３】さらに、この炭素質材料の製造装置では、
支持部と当該支持部から雰囲気ガスの主流方向に対する
垂直方向に延設されるとともに炭素質材料を含んだ雰囲
気ガスを貫流させる貫流部を有する捕獲部とを備えてな
る炭素質材料捕獲器を雰囲気ガスの主流方向のアーク放
電部の下流側に備える。そして、この素質材料捕獲器
は、従来の炭素質材料捕獲器と比して、雰囲気ガス中に
含まれる炭素質材料が引っ掛かり易い、すなわち炭素質
材料を捕獲し易い構成とされているため、従来の炭素質
材料捕獲器を用いた場合と比して大量の炭素質材料を簡
便に且つ効率良く捕獲することが可能とされている。

【０１６４】請求項３０乃至請求項３５記載の炭素質材
料の製造装置によれば、炭素質材料捕獲器が、従来の炭
素質材料捕獲器と比して気体中に含まれる炭素質材料が
引っ掛かり易い、すなわち炭素質材料を捕獲し易い構成
とされるため、従来の炭素質材料捕獲器を用いた場合と
比して大量の炭素質材料を簡便に且つ効率良く捕獲する
ことができる。

【０１６５】請求項３６記載の炭素質材料の製造装置に
よれば、炭素質材料捕獲器の内部または外部には、炭素
質材料捕獲器を加熱するための加熱器が設けられている
ため、炭素質材料捕獲器が加熱されるので、炭素質材料
捕獲器に付着した炭素質素材が加熱され、結晶性の悪い
単層カーボンナノチューブを再配列し結晶性の良い単層
カーボンナノチューブとすることができ、炭素質材料中
の単層カーボンナノチューブの比率を、効率よく高める
ことができる。

【０１６６】請求項３７記載の炭素質材料の製造装置に
よれば、反応管の内径は小さく構成されているため、雰
囲気ガスの流れを一方向のみに限定し、反応管内の雰囲
気ガスの対流を防止することができる。

【０１６７】請求項３８，３９記載の炭素質材料の製造
装置によれば、従来のような触媒を含有したアノード電
極を用いることができる。そして、この場合には、雰囲
気ガスとして不活性ガスのみを用いることにより炭素質
材料を製造することができる。

【０１６８】請求項４０記載の炭素質材料の製造装置に
よれば、雰囲気ガスは触媒ガスであるため、アノード電
極を触媒を含有させずに製造することができる。よっ
て、従来のように粉砕カーボンと粉体状の触媒とを混
合、成形、焼成、加工してアノード電極を製造するとい
う手間が大幅に縮減され、アノード電極の製造が簡単と
なる。

【０１６９】請求項４２記載の炭素質材料の製造装置に
よれば、雰囲気ガスは有機ガスであるため、アーク放電
による炭素の消費が有機ガスによって補われるので、ア
ノードの消費量が減り、長期に亘ってのアーク放電が可
能となる。

【０１７０】請求項４３記載の炭素質材料の製造装置に
よれば、雰囲気ガスは有機ガスと触媒ガスとの混合ガス
であるため、アーク放電による炭素の消費が有機ガスに
よって補われるので、アノード電極の消費量が減り、長
期に亘ってのアーク放電が可能となり、且つ、アノード
電極を触媒を含有させずに製造することができる。

【０１７１】請求項４１，４４記載の炭素質材料の製造
装置によれば、アノード電極は触媒を含有しない炭素系
材料で構成されているので、触媒を含有しない炭素質材
料のみ、例えばグラファイト棒等でアノード電極を製造
することができる。

【０１７２】請求項４５記載の炭素質材料の製造装置に
よれば、反応管は断面が略円形であり、ガス供給管は、
反応管の略接線方向に延びて設けられ、反応管内で螺旋
流を生成するため、アーク放電部で生成された炭素質材
料を効率よく炭素質材料捕獲器に搬送することができ
る。

【０１７３】請求項４６記載の炭素質材料の製造装置に
よれば、ガス供給管は、少なくとも第１管と第２管とに
より複数設けられているので、反応管内で発生する混合
ガスの螺旋流が強力となる。また、第１管で第１のガス
を、第２管で第２のガスを流すので、両者の配合の制御
が容易となり、且つ反応管にガスを導入する前に第１の
ガスと第２のガスとを混合させておくという手間を省略
することができる。

【０１７４】請求項４７記載の炭素質材料の製造装置に
よれば、反応管内に導入された第１のガスの流速と第２
のガスの流速とを異なるようにすることができるので、
反応管内で発生した螺旋流において、第１のガスと第２
のガスとが混ざり易くなり、混合ガスの均質性を高める
ことができる。

【０１７５】請求項４８記載の炭素質材料の製造装置に
よれば、第１のガスは有機ガスであるため、有機ガスと
他のガスとの混合を容易にすることができる。

【０１７６】請求項４９記載の炭素質材料の製造装置に
よれば、第２のガスは触媒ガスであるため、触媒ガスと
他のガスとの混合を容易にすることができる。

【０１７７】請求項５０記載の炭素質材料の製造装置に
よれば、ガス供給管がアーク放電部から炭素質材料捕獲
器へと向かう方向に対して鋭角に延びて反応管に接続さ
れているため、反応管内で発生する混合ガスの螺旋流
の、下流方向への流速が速くなる。

【０１７８】請求項５１記載の炭素質材料の製造装置に
よれば、反応管内に当該反応管よりも径の小さい内管が
反応管と同軸的に配置され、この内管は、少なくともガ
ス供給管が接続されている位置に設けられているため、
径の略均一な螺旋流とすることができ、螺旋流を強力に
することができる。

【０１７９】請求項５２記載の炭素質材料の製造装置に
よれば、反応管のアーク放電部周囲の内周面断面積が、
他の部位の内周断面積よりも小さい縮径部にて構成され
ているので、反応管内に導入されたガス流が、効率的に
アーク放電部に収束でき、炭素質材料の生成を効率的に
行うことが可能となる。また生成された炭素質材料が反
応管内で任意方向に飛散することなく、所定方向に移動
し、その回収を容易にすることができる。

【０１８０】請求項５３記載の炭素質材料の製造装置に
よれば、反応管の縮径部は炭素質材料捕獲器の直前まで
延びているので、アーク放電部で生成された炭素質材料
は、炭素質材料捕獲器に至る途中でその運動性を失って
反応管の内周面に付着する可能性を低減できる。また反
応管は炭素質材料捕獲器直前で拡径されているので、生
成された炭素質材料は、炭素質材料捕獲器の直前でその
移動速度が低下し、炭素質材料捕獲器にて効率的に回収
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態による炭素質材料の製造装
置を示す概略図である。

【図２】本発明の実施の形態による炭素質材料の製造装
置において、反応管に供給管が設けられた部分を示す概
略図である。

【図３】本発明を適用した炭素質材料捕獲器の一構成例
を示す正面図である。

【図４】本発明を適用した炭素質材料捕獲器の一構成例
を示す断面図である。

【図５】本発明を適用した炭素質材料捕獲器の他の構成
例を示す正面図である。

【図６】本発明を適用した炭素質材料捕獲器の他の構成
例を示す断面図である。

【図７】本発明を適用した炭素質材料捕獲器の一構成例
を示す正面図である。

【図８】本発明を適用した炭素質材料捕獲器の一構成例
を示す断面図である。

【図９】本発明を適用した炭素質材料捕獲器の一構成例
を示す正面図である。

【図１０】本発明を適用した炭素質材料捕獲器の一構成
例を示す断面図である。

【図１１】本発明を適用した炭素質材料捕獲器の一構成
例を示す正面図である。

【図１２】本発明を適用した炭素質材料捕獲器の一構成
例を示す断面図である。

【図１３】本発明の実施の形態による炭素質材料の製造
装置における反応管の縮径部を示す概略図である。

【図１４】本発明の実施の形態よる炭素質材料の製造装
置の変形例において、反応管に供給管が設けられた部分
を示す概略図である。

【図１５】実施例１におけるアーク放電後の炭素質材料
捕獲器の状態を示す図である。

【図１６】比較例におけるアーク放電後の炭素質材料捕
獲器の状態を示す図である。

【図１７】実施例１におけるラマン分光分析結果を示す
特性図である。

【図１８】従来の炭素質材料の製造装置を示す概略図で
ある。

【符号の説明】

１ 炭素質材料の製造装置 １１ 反応管 １２ 電流供給部 １３ アノード電極 １４ カソード電極 １７ 供給管 １８ 供給管フローメータ ２３ 炭素質材料捕獲器 ２４ ＲＦヒーター ３１ 支持部 ３２ 棒状部材 ３３ 捕獲部 ３４ 貫流部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮腰 光史 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 田上 滋規 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 4G046 CA00 CB02 CC09

Claims (53)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 支持部と、当該支持部から当該支持部の
   軸方向に対する垂直方向に延設されるとともに軸方向に
   おいて気体を貫流させる貫流部を有する捕獲部とを備え
   てなることを特徴とする炭素質材料捕獲器。
2. 【請求項２】 上記捕獲部が上記支持部から放射状に延
   設された複数の棒状部材により形成され、隣接する当該
   棒状部材間の空間が上記貫流部とされることを特徴とす
   る請求項１記載の炭素質材料捕獲器。
3. 【請求項３】 上記捕獲部が上記支持部から放射状に延
   設された複数の針状部材により形成され、隣接する当該
   針状部材間の空間が上記貫流部とされることを特徴とす
   る請求項１記載の炭素質材料捕獲器。
4. 【請求項４】 上記捕獲部が上記支持部から延設された
   基板に所定の形状の上記貫流部が穿設されてなることを
   特徴とする請求項１記載の炭素質材料捕獲器。
5. 【請求項５】 上記貫流部が、放射状に穿設されている
   ことを特徴とする請求項４記載の炭素質材料捕獲器。
6. 【請求項６】 上記捕獲部が、当該捕獲部の外周縁部が
   上記支持部の軸方向に突出してなることを特徴とする請
   求項４記載の炭素質材料捕獲器。
7. 【請求項７】 上記捕獲部が、網目構造とされているこ
   とを特徴とする請求項１記載の炭素質材料捕獲器。
8. 【請求項８】 炭素質材料生成室を画成する反応管内
   に、炭素系材料で構成されたアノード電極と当該アノー
   ド電極に対向し当該アノード電極との間でアーク放電部
   を規定する炭素系材料で構成されたカソード電極とを配
   置し、 上記アーク放電部を雰囲気ガスにさらしながら上記アノ
   ード電極及び上記カソード電極間に電流を供給してアー
   ク放電を行うことにより上記アーク放電部で炭素質材料
   を生成し、 上記炭素質材料を所定方向に搬送するために上記雰囲気
   ガスを上記反応管内の上記アーク放電部の上流側から上
   記アーク放電部に向かって供給する炭素質材料の製造方
   法であって、 上記雰囲気ガスの主流方向の上記アーク放電部の下流側
   に配され、支持部と当該支持部から上記雰囲気ガスの主
   流方向に対する垂直方向に延設されるとともに上記炭素
   質材料を含んだ上記雰囲気ガスを貫流させる貫流部を有
   する捕獲部とを備えてなる炭素質材料捕獲器により上記
   炭素質材料を回収することを特徴とする炭素質材料の製
   造方法。
9. 【請求項９】 上記捕獲部が上記支持部から放射状に延
   設された複数の棒状部材により形成され、隣接する当該
   棒状部材間の空間が上記貫流部とされることを特徴とす
   る請求項８記載の炭素質材料の製造方法。
10. 【請求項１０】 上記捕獲部が上記支持部から放射状に
    延設された複数の針状部材により形成され、隣接する当
    該針状部材間の空間が上記貫流部とされることを特徴と
    する請求項８記載の炭素質材料の製造方法。
11. 【請求項１１】 上記捕獲部が上記支持部から延設され
    た基板に所定の形状の上記貫流部が穿設されてなること
    を特徴とする請求項８記載の炭素質材料の製造方法。
12. 【請求項１２】 上記貫流部が、放射状に穿設されてい
    ることを特徴とする請求項１１記載の炭素質材料の製造
    方法。
13. 【請求項１３】 上記捕獲部が、当該捕獲部の外周縁部
    が上記雰囲気ガスの主流方向に突出してなることを特徴
    とする請求項１１記載の炭素質材料の製造方法。
14. 【請求項１４】 上記捕獲部が、網目構造とされている
    ことを特徴とする請求項８記載の炭素質材料の製造方
    法。
15. 【請求項１５】 上記雰囲気ガスは不活性ガスであるこ
    とを特徴とする請求項８記載の炭素質材料の製造方法。
16. 【請求項１６】 上記アノード電極は、触媒を含有する
    炭素系材料で構成されていることを特徴とする請求項１
    ５記載の炭素質材料の製造方法。
17. 【請求項１７】 上記雰囲気ガスは触媒ガスであること
    を特徴とする請求項８記載の炭素質材料の製造方法。
18. 【請求項１８】 上記アノード電極は、触媒を含有しな
    い炭素系材料で構成されていることを特徴とする請求項
    １７記載の炭素質材料の製造方法。
19. 【請求項１９】 上記雰囲気ガスは、有機ガスであるこ
    とを特徴とする請求項８記載の炭素質材料の製造方法。
20. 【請求項２０】 上記雰囲気ガスは、有機ガスと触媒ガ
    スとの混合ガスであることを特徴とする請求項８記載の
    炭素質材料の製造方法。
21. 【請求項２１】 上記アノード電極は、触媒を含有しな
    い炭素系材料で構成されていることを特徴とする請求項
    ２０記載の炭素質材料の製造方法。
22. 【請求項２２】 上記炭素質材料捕獲器を加熱しながら
    上記炭素質材料を回収することを特徴とする請求項８記
    載の炭素質材料の製造方法。
23. 【請求項２３】 上記炭素質材料捕獲器の加熱を真空下
    で行うことを特徴とする請求項２２記載の炭素質材料の
    製造方法。
24. 【請求項２４】 上記炭素質材料捕獲器の加熱を減圧下
    で行うことを特徴とする請求項２２記載の炭素質材料の
    製造方法。
25. 【請求項２５】 上記炭素質材料捕獲器の加熱を上記ア
    ーク放電終了後に行うことを特徴とする請求項２２記載
    の炭素質材料の製造方法。
26. 【請求項２６】 上記炭素質材料捕獲器の加熱を上記ア
    ーク放電と同時に行うことを特徴とする請求項２２記載
    の炭素質材料の製造方法。
27. 【請求項２７】 上記雰囲気ガスが、上記アーク放電の
    際に上記アーク放電部の周囲であって上記アノード電極
    と上記カソード電極とを結ぶ方向に進む螺旋流にて流さ
    れることを特徴とする請求項８記載の炭素質材料の製造
    方法。
28. 【請求項２８】 複数の種類の異なる上記雰囲気ガス
    を、それぞれ別個に独立して上記反応管内に供給し、当
    該反応管内で混合させて混合ガスの螺旋流とすることを
    特徴とする請求項２７記載の炭素質材料の製造方法。
29. 【請求項２９】 炭素質材料生成室を画成する反応管
    と、 上記反応管内に配置され炭素系材料で構成されたアノー
    ド電極と、 上記反応管内に上記アノード電極と対向して設けられ上
    記アノード電極との間でアーク放電部を規定する炭素系
    材料で構成されたカソード電極と、 上記アノード電極及び上記カソード電極間にアーク放電
    を発生させるために上記アノード電極及び上記カソード
    電極に接続された電流供給部とを備え、 上記反応管には上記アーク放電部に向って雰囲気ガスを
    供給して所定方向に流すための雰囲気ガス供給部が連通
    して接続され、 上記反応管内であって上記雰囲気ガスの主流方向におけ
    る上記アーク放電部の下流側に炭素質材料捕獲器が設け
    られた炭素質材料の製造装置であって、 上記炭素質材料捕獲器が、支持部と、当該支持部から上
    記雰囲気ガスの主流方向に対する垂直方向に延設される
    とともに上記炭素質材料を含んだ上記雰囲気ガスを貫流
    させる貫流部を有する捕獲部とを備えてなることを特徴
    とする炭素質材料の製造装置。
30. 【請求項３０】 上記捕獲部が上記支持部から放射状に
    延設された複数の棒状部材により形成され、隣接する当
    該棒状部材間の空間が上記貫流部とされることを特徴と
    する請求項２９記載の炭素質材料の製造装置。
31. 【請求項３１】 上記捕獲部が上記支持部から放射状に
    延設された複数の針状部材により形成され、隣接する当
    該針状部材間の空間が上記貫流部とされることを特徴と
    する請求項２９記載の炭素質材料の製造装置。
32. 【請求項３２】 上記捕獲部が上記支持部から延設され
    た基板に所定の形状の上記貫流部が穿設されてなること
    を特徴とする請求項２９記載の炭素質材料の製造装置。
33. 【請求項３３】 上記貫流部が、放射状に穿設されてい
    ることを特徴とする請求項３２記載の炭素質材料の製造
    装置。
34. 【請求項３４】 上記捕獲部が、当該捕獲部の外周縁部
    が上記雰囲気ガスの主流方向に突出してなることを特徴
    とする請求項３２記載の炭素質材料の製造装置。
35. 【請求項３５】 上記捕獲部が、網目構造とされている
    ことを特徴とする請求項２９記載の炭素質材料の製造装
    置。
36. 【請求項３６】 上記炭素質材料捕獲器の外部または内
    部に当該炭素質材料捕獲器を加熱するための加熱器が設
    けられていることを特徴とする請求項２９記載の炭素質
    材料の製造装置。
37. 【請求項３７】 上記反応管の内径が、上記雰囲気ガス
    の流れを一方向のみに限定し、上記反応管内の上記雰囲
    気ガスの対流を防止できる程度に小さく構成されている
    ことを特徴とする請求項２９記載の炭素質材料の製造装
    置。
38. 【請求項３８】 上記雰囲気ガスは不活性ガスであるこ
    とを特徴とする請求項２９記載の炭素質材料の製造装
    置。
39. 【請求項３９】 上記アノード電極は、触媒を含有する
    炭素系材料で構成されていることを特徴とする請求項３
    ８記載の炭素質材料の製造装置。
40. 【請求項４０】 上記雰囲気ガスは触媒ガスであること
    を特徴とする請求項２９記載の炭素質材料の製造装置。
41. 【請求項４１】 上記アノード電極は、触媒を含有しな
    い炭素系材料で構成されていることを特徴とする請求項
    ４０記載の炭素質材料の製造装置。
42. 【請求項４２】 上記雰囲気ガスは、有機ガスであるこ
    とを特徴とする請求項２９記載の炭素質材料の製造装
    置。
43. 【請求項４３】 上記雰囲気ガスは、有機ガスと触媒ガ
    スとの混合ガスであることを特徴とする請求項２９記載
    の炭素質材料の製造装置。
44. 【請求項４４】 上記アノード電極は、触媒を含有しな
    い炭素系材料で構成されていることを特徴とする請求項
    ４３記載の炭素質材料の製造装置。
45. 【請求項４５】 上記反応管は断面が略円形であり、 上記雰囲気ガス供給部は、上記アーク放電部でのアーク
    放電により生成された炭素質素材を上記炭素質材料捕獲
    器方向に搬送するために上記反応管に接続されて上記ア
    ーク放電部の上流側から上記アーク放電部に向ってガス
    を供給するガス供給管を有し、 当該ガス供給管は、上記反応管の略接線方向に延出して
    設けられ、上記反応管内で螺旋流を生成することを特徴
    とする請求項２９記載の炭素質材料の製造装置。
46. 【請求項４６】 上記ガス供給管は、上記反応管の略接
    線方向に連通接続され第１のガスを上記反応管内に供給
    する第１管と、上記第１管とは別の位置に上記反応管の
    略接線方向に連通接続され第２のガスを上記反応管内に
    供給する第２管との少なくとも２本で構成されることを
    特徴とする請求項４５記載の炭素質材料の製造装置。
47. 【請求項４７】 上記第１のガスを上記第１管内におい
    て第１の速度で流すための第１フローメータが上記第１
    管に接続され、上記第２のガスを第２の管内において第
    １の速度とは異なる第２の速度で流すための第２のフロ
    ーメータが上記第２管に接続されていることを特徴とす
    る請求項４６記載の炭素質材料の製造装置。
48. 【請求項４８】 上記第１のガスは、有機ガスであるこ
    とを特徴とする請求項４６記載の炭素質材料の製造装
    置。
49. 【請求項４９】 上記第２のガスは、触媒ガスであるこ
    とを特徴とする請求項４６記載の炭素質材料の製造装
    置。
50. 【請求項５０】 上記ガス供給管は、上記アーク放電部
    から上記炭素質材料捕獲器へと向かう方向に対して鋭角
    に延びて上記反応管に接続されていることを特徴とする
    請求項４５に記載の炭素質材料の製造装置。
51. 【請求項５１】 上記反応管内に、上記反応管よりも径
    の小さい内管が上記反応管と同軸的に配置され、当該内
    管は、少なくとも上記ガス供給管が接続されている位置
    に設けられていることを特徴とする請求項４５記載の炭
    素質材料の製造装置。
52. 【請求項５２】 上記反応管のアーク放電部周囲の内周
    面断面積が、他の部位の内周断面積よりも小さい縮径部
    にて構成されていることを特徴とする請求項２９記載の
    炭素質材料の製造装置。
53. 【請求項５３】 上記縮径部は上記炭素質材料捕獲器の
    直前まで延び、上記炭素質材料捕獲器の直前にて上記反
    応管が拡径して構成されていることを特徴とする請求項
    ５２記載の炭素質材料の製造装置。