JP5117253B2 - ナノカーボン製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、有機物処理材料、特に化石資源に由来しない木質系バイオマス、繊維質バイオマス、下水汚泥等のバイオマス資源から、有用性の高い繊維状のナノカーボン、カーボンナノチューブ等の高機能カーボンと伴に、活性炭、木酢液等を効率的に連続して製造するナノカーボン製造装置に関する。

カーボンナノチューブ等の高機能カーボンの生成法には、例えばアーク放電法、レーザー蒸着法、化学気相成長法(ＣＶＤ法）が挙げられる。

アーク放電法は、正負のグラファイト電極間にアーク放電を起こすことでグラファイトが蒸発し、陰極先端に凝縮したカーボンの堆積物の中にカーボンナノチューブが生成される方法である（例えば、特許文献１参照）。レーザー蒸着法は、高温に過熱した不活性ガス中に金属触媒を混合したグラファイト試料を入れ、レーザー照射することによりカーボンナノチューブを生成する方法である（例えば、特許文献２参照）。

一般に、アーク放電法やレーザー蒸発法では結晶性の良いカーボンナノチューブが生成できるが、生成するカーボンナノチューブの量が少なく大量生成に難しいとされる。

ＣＶＤ法には、反応炉の中に入れた基板にカーボンナノチューブを生成させる気相成長基板法(例えば、特許文献３参照)と、触媒金属と炭素源を一緒に高温の炉に流動させカーボンナノチューブを生成する流動気相法(例えば、特許文献４参照)の二つの方法がある。

気相成長法について、図１１を参照して説明する。図中の符番101は、内部に触媒102を担持する触媒担持基板103が配置された反応管を示す。反応管101の外周外側部には電気ヒータ104が配置されている。こうした構成の反応管101内に、該反応管101の一方側から原料（炭化水素）105を流し、他方側から排気するようにすると、反応管101内部で炭化水素ガス106が発生し、カーボンナノチューブ107が形成される。

次に、図１２を用いて流動気相法について説明する。但し、図４と同部材は同符番を付して説明を省略する。図１２では、反応管101の一方側から原料である炭化水素105とともにキャリアガス108を流すことを特徴とする。これにより、電気ヒータ104が配置された部位に相当する反応管101内で炭化水素ガス106が発生し、カーボンナノチューブ107が形成される。

一方、気相成長基板法はバッジ処理であるので大量生産に難しい。また、流動気相法は温度の均一性が低く結晶性の良いカーボンナノチューブを生成するのが難しいとされている。さらに、流動気相法の発展型として、高温の炉の中に、触媒兼用流動材で流動層を形成し、炭素原料を供給して繊維状のナノカーボンを生成する方法も提案されているが、炉内の温度の均一性が低く結晶性の良いカーボンナノチューブを生成するのが難しいと考えられる。

純度および安定性の高いカーボンナノチューブを低コストで効率よく量産することができるようになれば、カーボンナノチューブの特性を生かしたナノテクノロジー製品を低コストで大量に供給することが可能になる。

しかし、アーク放電法、レーザー蒸着法ではアーク放電、レーザー蒸着用の電気、原料のＬＰＧガス等の化石資源由来の炭化水素、化学気相成長法では加熱するための電気或いはガス等の燃料、原料のＬＰＧガス等の化石資源由来の炭化水素を必要とし、いずれのカーボンナノチューブを製造する装置においても、カーボンナノチューブを製造するのに大量の化石資源由来のエネルギーを使用している。地球温暖化防止の対策が急務である今、高機能カーボンであるカーボンナノチューブを生成する為に大量の二酸化炭素を排出しているということは大きな問題である。
特開２０００−０９５５０９号公報 特開平１０−２７３３０８号公報 特開２０００−０８６２１７号公報 特開２００３−３４２８４０号公報

本発明はこうした事情を考慮してなされたもので、カーボンナノチューブ等の高機能ナノカーボンを生成するのに化石資源由来のエネルギーを使用せず、且つ、高機能ナノカーボンを製造することができるナノカーボン製造装置を提供することを目的とする。

本発明に係るナノカーボン製造装置は、有機物処理材料を乾燥、炭化・熱分解してタール混入熱分解液と炭化物を回収する熱分解液回収手段と、回収したタール混入熱分解液からタール分を除去する熱分解液タール分除去手段と、タール分を除去した熱分解液からナノカーボンを生成するナノカーボン生成手段とを有し、
前記熱分解液回収手段は、熱分解炉内に投入された有機物処理材料を熱分解し、有機物処理材料から熱分解ガス成分を分離し炭化物のみとする熱分解炉の熱分解ガス成分を回収するものであり、熱分解炉内で発生し外部に導出される熱分解ガス成分を熱分解液と直接接触し凝縮させる熱分解ガス成分凝縮エジェクタと、熱分解ガス成分凝縮エジェクタにて凝縮した熱分解油を貯留する熱分解液回収容器と、凝縮した熱分解液を冷却する熱分解油冷却器とを有し、
有機物処理材料からナノカーボンを製造することを特徴とする。

本発明によれば、カーボンナノチューブ等の高機能ナノカーボンを生成するのに化石資源由来のエネルギーを使用せず、且つ、高機能ナノカーボンを製造することができる。

以下、本発明のナノカーボン製造装置について更に詳しく説明する。
1) 上記したように、本発明のナノカーボン製造装置は、熱分解液回収手段と、熱分解液タール分除去手段と、ナノカーボン生成手段とを備えている。
2) 上記１）において、前記熱分解液回収手段としては、有機物処理材料を乾燥、炭化・熱分解してタール混入熱分解液と炭化物を回収する機能を有し、有機物処理材料からナノカーボン、炭化物を連続して製造する場合が挙げられる。

3) 上記２）において、前記熱分解液回収手段としては、熱分解炭化物製造炉内に投入された有機物処理材料を熱分解し、有機物処理材料から熱分解ガス成分を分離し炭化物のみとする熱分解炉の熱分解ガス成分を回収するものであり、熱分解製造炉内で発生し外部に導出される熱分解ガス成分を熱分解液と直接接触し凝縮させる熱分解ガス成分凝縮エジェクタと、熱分解ガス成分凝縮エジェクタにて凝縮した熱分解油を貯留する熱分解液回収容器と、凝縮した熱分解液を冷却する熱分解油冷却器とを有する場合が挙げられる。

4) 上記１）又は２）において、前記熱分解液タール分除去手段としては、熱分解液回収手段で回収したタール混入熱分解液からのタール分を除去するものであり、タール混入熱分解液を蒸留する蒸留器とタール分除去蒸留熱分解液回収容器とを有し、ボトムに熱分解液回収手段で回収したタール混入熱分解液を投入し、タール分以外を蒸発・凝縮させる蒸留器と、蒸留器でタール分を除去した熱分解液をタール分除去蒸留熱分解液として回収・貯留し、次のナノカーボン生成炉に投入するタール分除去蒸留熱分解液投入ホッパーとを有する場合が挙げられる。

5) 上記１）又は２）において、ナノカーボン生成手段としては、内部に回転可能な内容器を有し、この内容器の一端側に熱分解液タール分除去手段で生成したタール分除去蒸留熱分解液と触媒用金属粉とをナノカーボン生成炉に投入し、ナノカーボンとオフガスを生成し、回収したナノカーボンを回収するナノカーボン回収容器を有する場合が挙げられる。

6) 上記１）〜５）において、熱分解液回収手段は、熱分解ガス成分凝縮エジェクタにて凝縮しきれないオフガス成分、熱分解液タール分除去工程の蒸留器にて凝縮しきれないオフガス成分及びナノカーボン生成手段のカーボンナノチューブ生成炉から発生するオフガス成分を、熱分解製造炉、蒸留器、ナノカーボン生成炉の加熱用バーナの燃料として活用することが好ましい。
7) 上記１）〜６）において、熱分解液回収手段にて回収した熱分解液の一部を、熱分解炉、蒸留器、カーボンナノチューブ生成炉の加熱用バーナの燃料として活用することが好ましい。

8) 上記１）〜７）において、投入する有機物処理材料は木質系バイオマスとし、熱分解液回収手段にて回収した熱分解液の一部を木酢液として活用することが好ましい。
9) 上記１）〜８）において、投入する有機物処理材料は植物、農産物の廃棄物等の繊維質系バイオマスとし、熱分解液回収手段にて回収した熱分解液の一部を植物液として活用することが好ましい。
10) 上記１）〜９）において、投入する有機物としては廃材である場合が挙げられる。

11) 上記８）〜１０）において、投入する有機物処理材料が木質系バイオマス或いは繊維質系バイオマス或いは廃材であるとき、木質系バイオマス材料或いは繊維質系バイオマス或いは廃材を粉砕処理することにより材料の粒度径を０．１〜２ｍｍの範囲で均一にした後、材料貯留ホッパーに粉砕材料を投入し、その下部に定量供給装置を設置し、粉砕処理された材料を定量供給装置を経由して、熱分解製造炉内に連続的に投入できるようにする場合が挙げられる。

12) 上記１）〜７）において、投入する有機物処理材料としては下水汚泥である場合が挙げられる。
13) 上記１）〜７）において、投入する有機物処理材料としては、木質系バイオマス、繊維質系バイオマス、廃材、下水汚泥のうち少なくとも２つ以上を組み合わせたものである場合が挙げられる。
14) 上記１）〜７）において、投入する有機物処理材料としては、木質系バイオマス、繊維質バイオマス、廃材、下水汚泥の新規原料に、使用済の活性炭を混入させる場合が挙げられる。

15) 上記２）〜14）において、熱分解液回収手段の熱分解炉、ナノカーボン生成手段のカーボンナノチューブ生成炉の夫々の内容器内に水蒸気注入ノズルを設置し、運転中に内容器内に水蒸気を注入しつつ熱分解製造、カーボン生成を行う場合が挙げられる。

16) 上記２）〜15）において、熱分解液回収手段の熱分解炉、ナノカーボン生成手段のカーボンナノチューブ生成炉の夫々の内容器内に注入する水蒸気の量は、熱分解炉、カーボンナノチューブ生成炉の夫々の内容器内の温度により自動制御されることが好ましい。

17) 上記１）〜１６）において、ナノカーボン生成手段のカーボンナノチューブ生成炉の内容器内に水素注入ノズルを設置し、運転中に内容器内に水素を注入しつつカーボン生成を行う場合が挙げられる。
18) 上記１）〜１７）において、熱分解液回収手段の熱分解炉の内容器内には耐熱ボールとしてセラミックボールを保持し、ナノカーボン生成手段のカーボンナノチューブ生成炉の内容器内には耐熱ボールとしてステンレス，鉄，ニッケル，クロムからなる金属ボールを保持する場合が挙げられる。

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、本実施形態は下記に述べることに限定されない。
（第１の実施形態）
図１は、請求項２の実施形態に対応する説明である。図１は、有機物処理材料からナノカーボンを製造するナノカーボン製造装置の概略フロー図である。同装置は、有機物処理材料を熱分解しタール混入熱分解液を回収する熱分解液回収手段１と、回収したタール混入熱分解液からタール分を除去する熱分解液タール分除去手段２と、タール分を除去した熱分解液からナノカーボンを生成するナノカーボン生成手段３とを有し、有機物処理材料からナノカーボンを連続して製造することを特徴とする。第１の実施形態において、熱分解液回収手段１は、有機物処理材料を乾燥、炭化・熱分解してタール混入熱分解液と炭化物を回収する機能を有し、有機物処理材料からナノカーボン、炭化物を連続して製造する機能を有する。

図中の符番１１は、有機物処理材料が投入される有機物処理材料投入ホッパー（以下、投入ホッパーと呼ぶ）である。この投入ホッパー１１の下流側には、投入機１２を介して熱分解炉（低温炉）１３が配置されている。低温炉１３の外周側には、加熱ヒータ又は加熱ジャケット（第１の加熱源）１４が配置されている。低温炉１３の方式には、有機物処理材料を外から間接的に加熱して乾燥させる外熱式、或いは、有機物処理材料を直接加熱して乾燥させる内熱式がある。図１に示す低温炉１３では、外側の第１の加熱源１４で内部を加熱する外熱式の図としている。低温炉１３内には内容器１５が配置され、内容器１５の内部には、多数の耐熱ボール１６が収容されている。ここで耐熱ボール１６としては、例えばセラミックボールが使用される。

内容器１５は、熱分解炉駆動モータ（以下、第１の駆動モータと呼ぶ）１７により駆動される。低温炉１３の出口側の上部には、低温炉１３内で発生した熱分解ガスを外部に導出する熱分解ガス出口ノズル１８，熱分解ガス出口ダクト１９が順次配置されている。低温炉１３の出口側の下部には、触媒用金属粉付カーボンナノチューブ排出ノズル（以下、第１の排出ノズルと呼ぶ）２０を介して炭化物回収容器２１が配置されている。熱分解液回収手段１は、投入ホッパー１１と、投入機１２と、内容器１５を備えた低温炉１３と、耐熱ボール１６と、熱分解ガス出口ノズル１８と、炭化物回収容器２１とを主要な構成要件としている。

前記熱分解ガス出口ダクト１９には、冷却水入口ノズル２２及び冷却水出口ノズル２３を備えた間接熱交換器２４が接続されている。間接熱交換器２４には熱分解液回収容器２５が接続されている。この熱分解回収容器２５には、熱分解液供給ライン２６を介して蒸留器ボトム部２７を備えた蒸留器ボトム加熱源２８が接続されている。蒸留器ボトム部２７の上部には、蒸留部２９を備えた蒸留器３０が配置されている。周囲に蒸留器ボトム加熱源２８を有する下部の蒸留器ボトム部２７と、蒸発した成分を凝縮・蒸留させる上部の蒸留器３０との一体化構造となっている。蒸留器３０には熱分解蒸留液排出ノズル３１が設けられ、該ノズル３１には熱分解蒸留液供給ライン３２を介してタール分除去蒸留熱分解液投入容器３３が接続されている。熱分解液タール分除去手段２は、間接熱交換器２４と、熱分解液回収容器２５と、蒸留器ボトム加熱源２８と、蒸留器３０と、タール分除去蒸留熱分解液投入容器３３を主要な構成要素としている。

タール分除去蒸留熱分解液投入容器３３及び触媒用金属粉投入ホッパー３４は、ナノカーボン生成手段３の投入機３５に接続されている。投入機３５には、内部に内容器３６を備えたカーボンナノチューブ生成炉（高温炉）３７が配置されている。内容器３６は、カーボンナノチューブ生成炉駆動モータ（以下、第２の駆動モータと呼ぶ）３８により駆動する。内容器３６の内部には、多数の耐熱ボール３９が収容されている。耐熱ボール３９は直径が５〜１００ｍｍ程度で、ステンレス、鉄、ニッケル、クロム、アルミナの何れかからなる金属ボールである。耐熱ボール３９の数は、高温炉３７内の内容器３６内の構造設計によるが、カーボンナノチューブ等の高機能カーボンの生成回数を高め且つ耐熱ボール３９表面に成長したカーボンナノチューブを剥がす頻度を高めるには、耐熱ボール３９が自由に回転できる範囲でできるだけ多数充填するのが良い。触媒は、平均粒径が１０〜２００μｍのステンレス、鉄、ニッケル、クロム等の金属粉末である。

高温炉３７の外周側には、加熱ヒータ又は加熱ジャケット（第２の加熱源）４０が配置されている。高温炉３７の出口側の上部には、オフガス出口ノズル４１が配置されている。高温炉３７の出口側の下部には、触媒用金属粉付カーボンナノチューブ排出ノズル（以下、第２の排出ノズルと呼ぶ）４２を介してカーボンナノチューブ回収容器４３が配置されている。後段ナノカーボン生成手段３は、投入機３５と、内容器３６を内蔵した高温炉３７と、耐熱ボール３９と、第３の加熱源４０と、オフガス出口ノズル４１と、カーボンナノチューブ回収容器４３を主要な構成要素としている。

なお、図示していないが、高温炉３７から炭化物が炭化物回収容器４３に排出される際に、炭化物回収容器４３内の空気が高温炉３７内に混入しないように、高温炉３７と炭化物回収容器４３との間にダブルダンパやロータリーバルブ等を設置するような設計配慮も当然必要である。

次に、図１の製造装置を用いて有機物処理材料から連続してナノカーボン、活性炭等の炭化物を製造する動作について説明する。
１）まず、熱分解液回収手段１において、有機物処理材料は投入ホッパー１１に投入される。投入ホッパー１１に投入された有機物処理材料は、投入機１２を経由して定量的に低温炉１３内に投入される。低温炉１３内に投入された有機物処理材料は、有機物処理材料の特性、含水率等にもよるが、低温炉１３の内部温度５００〜７００℃で加熱される。低温炉１３には多数の耐熱ボール１６が充填されており、内容器１５が回転することにより、低温炉１３内の内容器１５に投入された有機物処理材料への熱の伝わりを促進し、活性炭等の炭化物の生成速度を高めるとともに、活性炭等の炭化物を粉末状とし活性炭或いは粉末炭化燃料等として利用しやすくする効果も高めることもできる。

２）木材等の木質系有機物処理材料は、セルロース、ヘミセルロース、リグニンなどの他、炭素、酸素及び水素といった物質からなっており、これら木質系有機物処理材料を加熱し熱分解すると、６０〜２００℃において熱減成、１６０〜４００℃で熱分解、特に２８０℃前後で急激に熱分解が始まり、２６０〜８００℃で木炭化、６００〜１８００℃で炭素化、１６００℃以上で黒鉛化が起こるとされている。
３）２８０℃前後で急激に熱分解が始まると、二酸化炭素、一酸化炭素、水素、炭化水素類がガスになって揮発し、原木の重量が急に減少し炭化が進むと同時に、次第に炭素分の比率が多くなり、しかも小さな炭素の結晶が不規則に並んだ不定型炭素構造に変わるとされている。更に、温度が６５０〜７００℃になると、炭の中の酸素や水素が揮発し、表面の性質が大きく変わってくる。この温度域で加熱することで、表面は多孔質となり表面積が飛躍的に大きくなった炭化物即ち活性炭が生成する。この熱分解処理において、水素、水蒸気も同時に揮発する為、一般の賦活処理（炭化物を８００〜１２００℃で水蒸気雰囲気の中で酸化させることで、更に多孔質にさせ表面積を大きくする過程操作）と同様の効果も得られ、温度を７００℃以上に上げなくても良質の活性炭相当の炭化物が得られる効果を有する。

４）このように有機物処理材料を５００〜７００℃に加熱し熱分解・炭化することで、熱分解・炭化された炭化物は、ミクロ視的にはポーラス状になり活性炭の機能を有する炭化物として有価値物として回収される。低温炉１３にて生成した炭化物は、炭化物回収容器２１に回収される。このような活性炭の機能を有する炭化物は、農業用、園芸用の土壌改良剤、調質剤、融雪剤、浄水剤、堆肥剤等として幅広く活用可能である。
上記のような活性炭としての機能・特性を高めるには、熱分解・炭化温度を８００℃以上の高めに設定することで可能となるが、処理する有機物処理材料、処理時間等のパラメータを調整することによっては、これより低めの設定温度でも良質な機能・特性を有する活性炭を製造することができる。

５）一方、低温炉１３の内容器１５から排出される熱分解ガスは、低温炉１３の上部に設置される熱分解ガス出口ノズル１８、熱分解ガス出口ダクト１９を経由して間接熱交換器２４に至り、ここで熱分解ガスは冷却水により間接的に冷却され凝縮され、熱分解液として熱分解液回収容器２１に回収される。間接熱交換器２４においては、冷却水は冷却水入口ノズル２２から入り、間接熱交換器２４内で熱分解ガスを間接的に冷却・熱交換し冷却水出口ノズル２３から排出される。熱分解液の成分は、処理する有機物処理材料、低温炉１３内の設定温度、滞留時間等にもよるが、これらを最適条件に設定することによりタール分の少ない熱分解液として回収できる比率を高めることができる。なお、間接熱交換器２４を設置する場合、長時間運転により間接熱交換器２４内面にタール分が次第に付着する可能性がある。しかし、間接熱交換器２４内の冷却管を太くしタール分の付着を防止したり、また上部、下部に点検清掃用のノズルを設置し、定期的に内部を清掃するようにする等の設計上の工夫が考えられる。

６）低温炉１３にて熱分解し得られた熱分解液には、処理する有機物処理材料、熱分解温度等にもよるが、多少のタール分が混入している。熱分解液中にこのタール分が混入すると、下流の高機能カーボンを生成する後段のナノカーボン生成手段３に導入する配管、機器等に付着、堆積し、配管、機器中の閉塞の原因となる。また、温度を上げると、コーキングを起こし、良質のカーボンナノチューブ等の高機能カーボンの生成阻害を及ぼすことになる。これを回避するには、熱分解して得られた熱分解液中からタール分を除去し、それ以外の熱分解液を後段のナノカーボン生成手段３に導入することが最良の方法である。なお、我々はタール分を除去した熱分解液からは安定的に良質のカーボンナノチューブ等の高機能カーボンが生成できることを確認している。

７）熱分解液回収容器２５に回収されたタール混入熱分解液は、熱分解液供給ライン２６を経由してタール分を除去する熱分解液タール分除去手段３に送られ、タール混入熱分解液を蒸留する蒸留器３０の蒸留器ボトム部２７に投入される。
タール混入熱分解液は、蒸留器３０の下部の蒸留器ボトム部２７内部に熱分解液回収容器２５から連続的に定量投入され、その外側の蒸留器ボトム加熱源２８から加熱され、タール分以外の軽い成分は蒸発する。蒸留器ボトム部２７から蒸発した熱分解液中の蒸発成分は、蒸留部３０内で冷却され凝縮され、熱分解蒸留液排出ノズル３１から排出され、熱分解蒸留液供給ライン３２を経由して、タール分除去蒸留熱分解液投入容器３３に供給される。

８）熱分解液回収容器２５からのタール混入熱分解液は、蒸留器３０の下部の蒸留器ボトム部２７内部で蒸留器ボトム加熱源２８により加熱される。しかし、蒸留器ボトム部２７内部温度が１００〜１５０℃になるように加熱されることで、タール混入熱分解液中の軽い水蒸気成分が蒸発し上昇し、水蒸気成分は冷却され凝縮させる蒸留部２９へ導入される。ボトム内部の設定温度は、処理する有機物処理材料の熱分解液の特性等により変動するが、熱分解液中のタール分は１００℃以上では蒸発しないことから、最低１００℃以上加熱し、蒸留効率を上げる為に最適な温度に設定すればよい。
なお、この蒸留器内の圧力は常圧で十分である。また、蒸留器ボトム部２７内部に徐々に溜まるタール分は、定期的に抜出す。タール分の流動点は高いため、タール排出配管内で固着しないよう配管部を加熱し、タールを流下させるようにする工夫が必要である。また、蒸留器ボトム部２７内部は或る一定レベル以上の熱分解液を保持することで、蒸留器ボトム加熱源２８の負荷変動が生じないようにする。

９）一方、蒸留器ボトム部２７でタール混入熱分解液が加熱されることで、蒸発ガス中に含まれ凝縮部で凝縮しない軽いオフガス成分は、蒸留器上部のオフガス排出ノズル（図示せず）から排出される。オフガス排出ノズルから排出されたオフガス成分は、或る一定のカロリーを有している。図示していないが、オフガスバーナ等を設置し燃焼させることで、この燃焼ガスを低温炉１３の第１の加熱源１４、或いは、高温炉３７の第２の加熱源４０等に循環させ、低温炉１３の第１の加熱源１４或いは高温炉３７の第２の加熱源４０として排熱を有効活用することも可能である。なお、熱分解液蒸留液供給ライン３２中に熱分解液冷却器等を設置することにより、熱分解液を凝縮して熱分解液を更に冷却し、熱分解ガスの凝縮効率を高めることができる。

１０）熱分解液からタール分を除去する熱分解液タール分除去手段２にて回収したタール分除去蒸留熱分解液は、タール分除去蒸留熱分解液投入容器３４に一時貯留され、カーボンナノチューブ等のナノカーボンを生成する後段ナノカーボン生成手段３へと送られる。
タール分除去蒸留熱分解液投入容器３４に一時貯留されたタール分除去蒸留熱分解液は、投入機３５を経由して高温炉３７に定量投入される。この際、触媒用金属粉投入ホッパー３４を経由して触媒用金属粉も定量的に投入される。タール分除去蒸留熱分解液の投入方式としては、流量調節機能付きのバルブ等を経由して或る最適な流量に設定して定量的に投入される。触媒用金属粉の投入方式としては、流量調節機能付きのバルブ、ロータリーバルブ等を経由して熱分解液との投入比率を最適に設定して定量的に投入される。

１１）ナノカーボンを生成する後段ナノカーボン生成手段３において、タール分除去蒸留熱分解液、触媒用金属粉は投入機３５を経由して外側の第２の加熱源４０で内部を加熱する高温炉３７に投入される。高温炉３７内の内容器３６に投入されたタール分除去蒸留熱分解液は、熱分解液の特性、生成するカーボンナノチューブの特性等にもよるが内部温度６００〜９００℃で加熱される。

１２）高温炉３７内の内容器３６内には耐熱ボール３９が多数充填されており、この耐熱ボール３９表面にタール分除去蒸留熱分解液、触媒用金属粉が付着し、この耐熱ボール３９表面ポーラスを基点として気相成長法により多数のカーボンナノチューブが生成する。また、内容器３６が回転することにより、高温炉３７内の内容器３６に投入されたタール分除去蒸留熱分解液、触媒用金属粉の耐熱ボール３９表面への付着頻度を高めカーボンナノチューブ等の高機能カーボンの生成回数を促進し、カーボンナノチューブの生成速度を高める。これとともに、耐熱ボール３９同士がぶつかり合うことで、耐熱ボール３９表面に成長したカーボンナノチューブ等の高機能カーボンを剥がし、耐熱ボール３９表面に次のカーボンナノチューブが生成することを促進し、連続的にカーボンナノチューブ等の高機能カーボンを生成することができる。

１３）一方、高温炉３７の内容器３６から排出されるオフガスは、高温炉３７の上部に設置されるオフガス出口ノズル４１を経由して排出される。オフガス出口ノズル４１から排出されたオフガス成分は、或る一定のカロリーを有している。図示していないが、オフガスバーナ等を設置し燃焼させることで、この燃焼ガスを低温炉１３の第１の加熱源１４或いは高温炉３７の第２の加熱源４０等に循環させ、低温炉１３の第１の加熱源１４或いは高温炉３７の第２の加熱源４０として排熱を有効活用することも可能である。

１４）また、低温炉１３から発生するオフガスと高温炉３７から発生するオフガスをまとめて、オフガスバーナ等で燃焼させることで、システム全体をシンプルにし、低温炉１３の第１の加熱源１４或いは高温炉３７の第２の加熱源４０としての効率的な排熱活用が図れる。更に、このオフガスバーナ等に流入するオフガスのカロリーが不足する場合には、ＬＰＧガス、灯油等の補助燃料で追い炊きできる制御にすることで、より信頼性の高いシステムとすることもできる。

第１の実施形態のカーボン製造装置によれば、有機物処理材料を乾燥、炭化・熱分解しタール混入熱分解液と活性炭を回収する熱分解液回収手段１と、回収したタール混入熱分解液からタール分を除去する熱分解液タール分除去手段２と、タール分を除去した熱分解液からナノカーボンを生成するナノカーボン生成手段３とを有し、連続してナノカーボン、活性炭等の炭化物を同時に効率的に量産製造することができる。

なお、第１の実施形態では、有機物処理材料を定量的に低温炉１３内に投入する方法として、投入機１２を経由して投入する方式について述べた。しかし、これに限らず、投入ホッパー１１の下部にサークルフィーダ、ロータリーバルブ等の定量供給装置を設置してもよい。こうした構成にすることにより、投入ホッパー１１内の有機物処理材料を定量的に切り出し、低温炉１３に定量的に投入することができる。

また、第１の実施形態において、高温炉３７内の内容器３６を複数の仕切板で区切り、反応する区間を複数に構成してもよい。これにより、高温炉３７内での反応効率を高めることができる。
更に、高温炉３７の基本構造としては、第１の実施形態のように横型に限らず、例えば縦型、斜め設置型にしてもよい。
更には、低温炉１３から炭化物が炭化物回収容器２１に排出される際に、炭化物回収容器２１の空気が低温炉１３内に混入しないように、低温炉１３と炭化物回収容器２１との間にダブルダンパやローラリーバルブ等を設置するような設計配慮も当然必要である。

また、高温炉３７からカーボンナノチューブがカーボンナノチューブ回収容器４３に排出される際に、カーボンナノチューブ回収容器４３内の空気が高温炉３７内に混入しないように、高温炉３７とカーボンナノチューブ回収容器４３との間にダブルダンパやロータリーバルブ等を設置するような設計配慮も当然必要である。これにより、熱分解液は後段ナノカーボン生成手段３においてカーボンナノチューブ等の高機能カーボンが生成・回収される。

（第２の実施形態）
第２の実施形態に係るナノカーボン製造装置について図２を参照して説明する。図２は、請求項３の実施形態に対応する説明である。但し、図１と同部材は同符番を付して説明を省略する。第２の実施形態において、熱分解液回収手段１は、低温炉１３内に投入された有機物処理材料を熱分解し、有機物処理材料から熱分解ガス成分を分離し活性炭のみとする低温炉１３の熱分解ガス成分の回収において、低温炉１３内で発生し外部に導出される熱分解ガス成分を熱分解液と直接接触し凝縮させる熱分解ガス成分凝縮エジェクタ５１と、熱分解ガス成分凝縮エジェクタ５１にて凝縮した熱分解油を貯留する熱分解液回収容器２５と、凝縮した熱分解液を冷却する熱分解油冷却器５２とを有することを特徴とする。なお、図中の符番５３は、熱分解油冷却器５２が介装された熱分解液循環ラインを示す。

図２において、低温炉１３内で発生した水蒸気成分の混じった熱分解液として回収する構成として、低温炉１３内で発生した熱分解液を外部に導出する熱分解ガス排出ノズル（図示せず）、熱分解ガス出口ダクト１９、熱分解ガス成分を熱分解液と直接接触し凝縮させる熱分解ガス凝縮エジェクタ５１と、このエジェクタ５１にて凝縮した初段熱分解液を貯留する熱分解液回収容器２５と、熱分解液回収容器２５内の凝縮した回収熱分解液を冷却する熱分解液冷却器５２を経由して熱分解ガス凝縮エジェクタ５１に送る熱分解液循環ライン５３を有している。なお、熱分解液回収手段１において回収された熱分解液回収容器２５内の回収熱分解液のその後のフロー説明は図１と同様であり、ここでは説明を省略する。

このように、熱分解ガスを熱分解ガス凝縮エジェクタ５１により直接接触させて凝縮させることは、間接冷却器による間接凝縮に比べて、熱交換部にタール付着等の心配がなく安定的に熱分解ガスから熱分解油を効率的に回収することができる。なお、熱分解液を貯留する熱分解液回収容器２５内に熱分解液が或る一定以上のレベルに溜まれば、熱分解液を払出し一時貯留できるようにする等、熱分解液に関係する付帯設備の設計上の創意工夫はその設置場所の状況に合わせて行えばよい。

投入する有機物処理材料が木質系バイオマスである場合、熱分解液回収容器２５に回収される熱分解液は木酢液とほぼ同様の成分であり、回収した熱分解液を木酢液としても活用することができる。
また、投入する有機物処理材料が植物、農産物の廃棄物等の繊維質系バイオマスである場合、熱分解液回収容器２５に回収される熱分解液は植物液とほぼ同様の成分であり、回収した熱分解液を植物液として活用することもできる。

一般に、木材等の木質系バイオマスを熱分解して炭化する過程において、固体生成物である木炭の他に、気体と木ガスと木酢液を含む液体生成物が得られ、液体生成物を静置すると、上層の赤茶色の水溶液（木酢液）と、下層の黒色のタール分に分離される。水溶液（木酢液）とタール分の成分は完全に分離しているわけではなくお互いそれぞれ少しずつ溶け込んでいる。タール分等の残留分が少ない方が良質の木酢液と言える。この場合、低温炉１３内の設定温度、投入する有機物処理材料の種類、含水率等により木酢液の性状は多少異なるが、ｐＨ２〜３程度の酸性の木酢液が回収できる。木酢液は一般にその１０〜２０％が有機化合物であり、残りの８０〜９０％が水分で、有機化合物中の主成分は酢酸である。この木酢液の主成分は、酢酸の他、プロピオン酸などの酸類、メタノール、マルトール等のアルコール類、クレゾール等のフェノール類、吉草酸エステル等の中性物質類を含んでおり、害虫を駆除する働きやカビ等の微生物を生えにくくする作用があり、中性物質類が多いと植物の成長を促進する性質を有しており、その用途も消臭剤、畜産用、堆肥用、園芸用等への広い活用が行える。

低温炉１３に投入する有機物処理材料が木質系バイオマスである場合、上記のような性質を有する水溶液（木酢液）とほぼ同様の成分であり、木酢液としても連続的に回収することができる。
一方、投入する有機物処理材料が植物、農産物の廃棄物等の繊維質系バイオマスである場合、熱分解液回収容器２５に回収される熱分解液は植物液であり、植物液は木酢液に比べタール分等の残留分が少なく、中性物質類が多い場合は植物の成長を促進する性質を有し、木酢液と同様に、その用途も消臭剤、畜産用、堆肥用、園芸用等への広い活用が図れる。

第２の実施形態に係るナノカーボン製造装置によれば、有機物処理材料を乾燥、炭化・熱分解しタール混入熱分解液と活性炭を回収する熱分解液回収手段１と、回収したタール混入熱分解液からタール分を除去する熱分解液タール分除去手段２と、タール分を除去した熱分解液から高機能カーボンを生成するナノカーボン生成手段３とを有し、熱分解液回収手段１においては連続して安定的に水溶液（木酢液）、バイオマス有機水溶液（植物液）が回収できる。

なお、熱分解液回収手段１においては多少のタール分も混入している場合が多い。このように木酢液、植物液中に多少タール分が混入している場合には、熱分解液からタール分を除去する熱分解液タール分除去手段２を通過させることで、良質な木酢液、植物液を得ることができる。我々は、この木酢液，植物液を、高機能カーボンを生成するナノカーボン生成手段３に投入することで、良質のカーボンナノチューブ等の高機能カーボンが生成できることを確認している。

（第３の実施形態）
第３の実施形態に係るナノカーボン製造装置について図２を参照して説明する。図２は、請求項４の実施形態に対応する説明である。但し、図１と同部材は同符番を付して説明を省略する。第３の実施形態において、熱分解液タール分除去手段２は、熱分解液回収手段１で回収したタール混入熱分解液からのタール分除去において、タール混入熱分解液を蒸留する蒸留器３０とタール分除去蒸留熱分解液回収容器３３とを有し、蒸留器３０の蒸留器ボトム部２７に熱分解液回収手段１で回収したタール混入熱分解液を投入し、タール分以外を蒸発・凝縮させる蒸留器３０と、蒸留器３０でタール分を除去した熱分解液をタール分除去蒸留熱分解液として回収・貯留し、次の高機能カーボンを生成するナノカーボン生成手段３の高温炉３７に投入するタール分除去蒸留熱分解液投入容器３３を有することを特徴とする。なお、熱分解液回収手段１、ナノカーボン生成手段３のフローは図１、２と同様であり、ここでは説明を省略する。

熱分解液回収手段１の熱分解液回収容器２５に回収されたタール混入熱分解液は、熱分解液供給ライン２６を経由してタール分を除去する熱分解液タール分除去手段２に送られ、タール混入熱分解液を蒸留する蒸留器３０の蒸留器ボトム部２７に投入される。
蒸留器３０は、周囲に蒸留器ボトム加熱源２８を有する下部の蒸留器ボトム部２７と、蒸発した成分を凝縮・蒸留させる上部の蒸留器３０との一体化構造となっている。タール混入熱分解液は蒸留器３０の下部の蒸留器ボトム部２７内部に熱分解液回収容器２５から連続的に定量投入され、その外側の蒸留器ボトム加熱源２８から加熱されタール分以外の軽い成分は蒸発する。蒸留器ボトム部２７から蒸発した熱分解液中の蒸発成分は、蒸留部２９内で冷却され凝縮され、熱分解蒸留液排出ノズル３１から排出され、熱分解蒸留液供給ライン３２を経由して、タール分除去蒸留熱分解液投入容器３３に供給される。

熱分解液回収手段１の熱分解液回収容器２５からのタール混入熱分解液は、蒸留器３０の下部の蒸留器ボトム部２７内部で蒸留器ボトム加熱源２８により加熱されるが、蒸留器ボトム部２７内部温度が１００から５０℃になるように加熱されることで、タール混入熱分解液中の軽い水蒸気成分が蒸発し上昇し、水蒸気成分は冷却され凝縮させる蒸留部２９へ導入される。ボトム内部の設定温度は、処理する有機物処理材料の熱分解液の特性等により変動するが、熱分解液中のタール分は１００℃以上では蒸発しないことから、最低１００℃以上加熱し、蒸留効率を上げる為に最適な温度に設定すればよい。

ここで、蒸留器３０は沸点の差により分留して回収することも可能であり、この下流のナノカーボン生成手段３の高温炉３７において最適な熱分解液（分留液）を得る為に、この蒸留で或る沸点温度範囲の熱分解液（分留液）のみを抽出して高温炉３７に投入するようにすることも可能である。
なお、この蒸留器内の圧力は常圧で十分である。また、蒸留器ボトム部２７内部に徐々に溜まるタール分は、定期的に抜出す。タール分の流動点は高いため、タール排出配管内で固着しないよう配管部を加熱し、タールを流下させるようにする工夫が必要である。また、蒸留器ボトム部２７内部は、或る一定レベル以上の熱分解液を保持することで、蒸留器ボトム加熱源２８の負荷変動が生じないようにする。

一方、蒸留器ボトム部２７でタール混入熱分解液が加熱されることで、蒸発ガス中に含まれ凝縮部で凝縮しない軽いオフガス成分は、蒸留器上部のオフガス排出ノズル（図示せず）から排出される。オフガス排出ノズルから排出されたオフガス成分は、或る一定のカロリーを有している。図示していないが、オフガスバーナ等を設置し燃焼させることで、この燃焼ガスを低温炉１３の第１の加熱源１４、或いは、高温炉３７の第２の加熱源４０等に循環させ、低温炉１３の第１の加熱源１４或いは高温炉３７の第２の加熱源４０として排熱を有効活用することも可能である。なお、熱分解液蒸留液供給ライン３２中に熱分解液冷却器等を設置することにより、熱分解液を凝縮して熱分解液を更に冷却し、熱分解ガスの凝縮効率を高めることができる。

熱分解液からタール分を除去する熱分解液タール分除去手段２にて回収したタール分除去蒸留熱分解液は、タール分除去蒸留熱分解液投入容器３４に一時貯留され、カーボンナノチューブ等のナノカーボンを生成するナノカーボン生成手段３へと送られる。

第３の実施形態に係るナノカーボン製造装置によれば、熱分解液回収手段１で回収したタール混入熱分解液からのタール分除去において、タール混入熱分解液を蒸留する蒸留器３０とタール分除去蒸留熱分解液回収容器３３とを有し、蒸留器ボトム部２７に熱分解液回収手段１で回収したタール混入熱分解液を投入し、タール分以外を蒸発・凝縮させる蒸留器３０と、蒸留器３０でタール分を除去した熱分解液をタール分除去蒸留熱分解液として回収・貯留し、次の高温炉３７に投入するタール分除去蒸留熱分解液投入容器３３を有し、熱分解液回収手段１においては連続して安定的に熱分解液が回収できる。

（第４の実施形態）
第４の実施形態に係るナノカーボン製造装置について図２を参照して説明する。図２は、請求項５の実施形態に対応する説明である。但し、図１と同部材は同符番を付して説明を省略する。第４の実施形態において、ナノカーボン生成手段３は、内容器の一端側にタール分を除去する熱分解液タール分除去手段２で生成したタール分除去蒸留熱分解液と触媒用金属粉とを投入機３５を経由して高温炉３７に投入し、ナノカーボンとオフガスを生成し、回収したナノカーボンを回収するカーボンナノチューブ回収容器４３とを有することを特徴とする。

なお、ナノカーボン生成手段３において、タール分除去蒸留熱分解液、触媒用金属粉は投入機３５を経由して外側の第２の加熱源４０で内部を加熱する外熱式の高温炉３７に投入される。しかし、この投入機３５はタール分除去蒸留熱分解液、触媒用金属粉がカーボナノチューブの生成効率を高めるよう最適比率で投入できるように高温炉３７の構造設計等に合わせて創意工夫すればよい。但し、その後のフロー説明は図１と同様であり、ここでは説明を省略する。

ところで、ナノカーボン生成手段２のカーボンナノチューブ回収容器４３内にカーボンナノチューブ等の高機能カーボンが連続的に溜まっていく。しかし、カーボンナノチューブ回収容器４３内に或る一定以上のレベルに溜まれば、カーボンナノチューブ等の高機能カーボンを払出し出荷できるようにする等、回収カーボンナノチューブに関係する付帯設備の設計上の創意工夫はその設置場所の状況に合わせて行えばよい。

第４の実施形態に係るナノカーボン製造装置によれば、ナノカーボン生成手段３は、内容器の一端側に熱分解液タール分除去手段２で生成したタール分除去蒸留熱分解液と触媒用金属粉とを高機能カーボン生成炉に投入し、ナノカーボンとオフガスを生成し、回収した高機能カーボンを回収するナノカーボン回収容器４３とを有し、ナノカーボン生成手段３においては連続して安定的にカーボンナノチューブ等の高機能カーボンが回収できる。

（第５の実施形態）
第５の実施形態に係るナノカーボン製造装置について図３を参照して説明する。図３は、請求項６の実施形態に対応する説明である。但し、図１，図２と同部材は同符番を付して説明を省略する。第５の実施形態において、熱分解液タール分除去手段１は熱分解ガス成分凝縮エジェクタ５１にて凝縮しきれないオフガス成分、熱分解液タール分除去手段２の蒸留器３０にて凝縮しきれないオフガス成分、ナノカーボン生成手段３の高温炉３７から発生するオフガス成分を、低温炉１３、蒸留器３０、高温炉３７の加熱用バーナの燃料として活用することを特徴とする。なお、連続して有機物処理材料から高機能カーボン、炭化物を製造するフロー説明は図１，図２と同様であり、ここでは説明を省略する。

図３中の符番６１は、低温炉１３の第１の加熱源１４に接続する熱分解炉排ガスラインであり、排ガスが排ガス排気塔６２から排気されるようになっている。第１の加熱源１４と蒸留器加熱源３２とは、蒸留器排ガスライン６３により接続されている。前記熱分解炉排ガスライン１６と蒸留器排ガスライン６３は、熱分解炉燃焼ガス循環ライン６４により接続されている。

また、図中の符番６５は、オフガス燃焼炉を示す。前記熱分解液回収容器２５とオフガス燃焼炉６５とは、熱分解炉生成オフガスライン（以下、第１のオフガスラインと呼ぶ）６６により接続されている。前記蒸留器３０とオフガス燃焼炉６５とは、蒸留器生成オフガスライン（以下、第２のオフガスラインと呼ぶ）６７により接続されている。前記高温炉３７のオフガス出口ノズル４１とオフガス燃焼炉６５とは、生成炉生成オフガスライン（以下、第３のオフガスラインと呼ぶ）６８により接続されている。

前記高温炉３７の第２の加熱源４１とオフガス燃焼炉６５とは、オフガス燃焼ガスライン６９により接続されている。前記蒸留器加熱源２８と高温炉３７の第２の加熱源４１とは、生成炉排ガスライン７０により接続されている。前記オフガス燃焼ガスライン６９と生成炉排ガスライン７０とは、カーボンナノチューブ生成炉燃焼ガス循環ライン７１により接続されている。

図３では、低温炉１３から熱分解液回収容器２５を経由して排出されるオフガスは第１のオフガスライン６０、蒸留器３０から排出されるオフガスは第２のオフガスライン６７、高温炉３７から排出されるオフガスは第３のオフガスライン６８を経由して、夫々オフガス燃焼炉６５内の燃焼バーナに吸引され、バーナ燃焼する。
オフガス燃焼炉６５内では、８５０℃以上、滞留時間２秒以上で熱分解ガスを完全燃焼させ無害化した後、発生する燃焼熱風ガスはまずオフガス燃焼ガスライン６９を経由して高温炉３７の外側に設置されている第２の加熱源４１へと送風する。高温炉３７内部のタール分除去蒸留熱分解液、触媒用金属粉、耐熱ボール３９は、第２の加熱源４１を流れる燃焼熱風ガスにより加熱される。
第２の加熱源４１出口燃焼熱風ガスの一部を再度第２の加熱源４１へ循環させるカーボンナノチューブ生成炉燃焼ガス循環ライン７１を設置し、第２の加熱源４１内を流れる燃焼熱風ガスを増やし、伝熱効率を上げている。

次に、第２の加熱源４１出口燃焼熱風ガスを蒸留器３０の外側に設置されている蒸留器加熱源２８へと送風する。蒸留器３０の下部の蒸留器ボトム部２７内部のタール分混入熱分解液は、その外側の蒸留器加熱源２８により加熱され、タール分以外の軽い成分は蒸発する。蒸留器ボトム部２７から蒸発した熱分解液中の蒸発成分は、蒸留部３０内で冷却され凝縮され、熱分解蒸留液排出ノズル３１から排出され、熱分解蒸留液供給ライン３２を経由して、タール分除去蒸留熱分解液投入容器３３に供給される。

次に、蒸留器加熱源２８出口燃焼熱風ガスを低温炉１３の外側に設置されている第１の加熱源１４へと送風する。低温炉１３内部の有機物処理材料は、第１の加熱源１４を流れる燃焼熱風ガスにより加熱され熱分解される。第１の加熱源１４出口燃焼熱風ガスの一部を再度第１の加熱源１４へ循環させる熱分解炉燃焼ガス循環ライン６４を設置し、第１の加熱源１４内を流れる燃焼熱風ガス風量を増やし、伝熱効率を上げている。第１の加熱源１４を出た燃焼熱風ガスは、排気塔６４から排気される。

なお、オフガス燃焼炉６５内温度を８５０℃よりも上げたり、高温炉３７、蒸留器３０、低温炉１３内の温度を夫々カーボンナノチューブ生成、熱分解液の蒸留、熱分解炭化に最適な温度に制御すべく、設計上、オフガス燃焼ガスライン６９、生成炉排ガスライン７０、蒸留器排ガスライン６３、の途中に希釈空気を入れること等により、第２の加熱源４０温度、蒸留器加熱源２８温度、第１の加熱源１４温度が最適な温度になるような調整、制御することも適宜行う。

このように、オフガスの燃焼により発生した燃焼熱風ガスは、オフガス燃焼ガスライン６９を介して高温炉３７の第２の加熱源４０、生成炉排ガスライン７０を介して蒸留器３０の蒸留器加熱源２８、蒸留器排ガスライン６３を介して低温炉１３の第１の加熱源１４に導入し、カーボンナノチューブ生成、熱分解炭化処理の熱源として使用される。
これにより、生成するオフガスを利用して高機能カーボン、活性炭連続製造処理に必要な熱源を本処理装置内で得ることができるので、化石燃料の使用量を大幅に削減することができる。但し、初期起動時の運転においては、オフガス燃焼炉６５の助燃料として若干量の化石燃料（灯油、ＬＰＧガス等）をオフガス燃焼炉６５に供給することはやむをえない。

第５の実施形態に係るナノカーボン製造装置によれば、熱分解液回収手段１は、熱分解ガス成分凝縮エジェクタ５１にて凝縮しきれないオフガス成分、熱分解液タール分除去手段２の蒸留器３０にて凝縮しきれないオフガス成分、ナノカーボン生成手段３の高温炉３７から発生するオフガス成分を、低温炉１３、蒸留器３０、高温炉３７の加熱用バーナの燃料として活用することで、生成するオフガスを利用して高機能カーボン、炭化物連続製造処理に必要な熱源を本処理装置内で得ることができるので、トータルの総合エネルギー効率を高めることができる。

（第６の実施形態）
第６の実施形態に係るナノカーボン製造装置について図４を参照して説明する。図４は、請求項７の実施形態に対応する説明である。但し、図１，図２，図３と同部材は同符番を付して説明を省略する。第６の実施形態は、熱分解液タール分除去手段２の蒸留器３０にて回収したタール分除去熱分解液の一部を低温炉１３、蒸留器３０、高温炉３７の加熱用バーナの燃料として活用することを特徴とする。

図中の符番８１は、タール分除去蒸留熱分解液投入容器３３とオフガス燃焼炉６５を接続する熱分解液供給ラインを示す。即ち、図４では、蒸留器３０の蒸留部２９にて回収しタール分除去蒸留熱分解液投入容器３３に回収したタール分除去熱分解液の一部を、熱分解液供給ライン８１を経由して、オフガス燃焼炉６５のバーナに供給されるようにしている。
これにより、生成する熱分解液の一部を利用して高機能カーボン、活性炭連続製造処理に必要な熱源を本処理装置内で得ることができるので、化石燃料の使用量を大幅に削減することができ、ＣＯ_２排出量の削減を図ることができる。但し、初期起動時の運転においては、オフガス燃焼炉６５、排熱回収ボイラー（図示せず）の助燃料として若干量の化石燃料（灯油、ＬＰＧガス等）を排ガス排気塔６２に供給することはやむをえないものの、熱分解液を貯留しておけば、これを初期起動時の運転に活用することもでき、化石燃料の使用量を大幅に削減することができる。なお、熱分解液の一部をオフガス燃焼炉６５のバーナに供給するだけでなく、本装置内の他のバーナに供給するようにし、本装置内で加熱の必要な機器等に供給することも可能である。

第６の実施形態に係るナノカーボン製造装置によれば、熱分解液回収手段１にて回収した熱分解液の一部を低温炉１３、蒸留器３０、高温炉３７の加熱用バーナの燃料として活用することを特徴とする高機能カーボン、炭化物連続製造装置に必要な熱源を本処理装置内で得ることができる。また、これを初期起動時の運転にも活用することもでき、化石燃料の使用量を大幅に削減することができ、ＣＯ_２排出量の削減を図ることができるだけでなく、トータルの総合エネルギー効率を高めた高機能カーボン、炭化物連続製造装置を提供することができる。

（第7の実施形態）
第７の実施形態に係るナノカーボン製造装置について図５を参照して説明する。図５は、請求項１１の実施形態に対応する説明である。但し、図１〜図４と同部材は同符番を付して説明を省略する。第７の実施形態は、請求項１１の実施形態に対応する。
図５中の符番８２は、有機物処理材料を粉砕する粉砕機である。粉砕機８２には、ライン８３を介して粉砕した有機物処理材料を投入する投入ホッパー８４が接続されている。第７の実施形態では、投入する有機物が木質系バイオマス或いは植物、農産物の廃棄物等の繊維質系バイオマスであるとき、木質系バイオマス材料或いは繊維質系バイオマスを粉砕機８２にて粉砕処理することにより材料の粒度径を０．１〜２ｍｍの範囲で均一にした後、投入ホッパー８４に粉砕した有機物処理材料を投入し、その下部に定量供給装置を設置し、粉砕処理された材料を定量供給装置を経由して、低温炉１３内に連続的に投入できるようにした。

投入する有機物が木質系バイオマス或いは植物、農産物の廃棄物等の繊維質系バイオマスである場合、これらの形状はまちまちで、単に破砕しただけでは、破砕機の刃をすり抜ける細長い形状が多く残る。従って、これが投入ホッパー８４の下部にサークルフィーダ、ロータリーバルブ等の定量供給装置の隙間部に食い込み、ブリッジを形成し定量供給できなくなるばかりか、これらの回転停止（回転部がロック）し、供給停止に陥る。また、この現象を解消する為に、定量供給装置を停止、解体し、食い込み、ブリッジ部を清掃することも必要となり、安定運転に支障をきたすことになる。破砕機の刃、破砕機のメッシュ等を細かくしても、有機物が木質系バイオマス或いは植物、農産物の廃棄物等の繊維質系バイオマスである場合は繊維質であり、どうしても形状はまちまちとなってしまい、細長い形状の繊維が残ってしまい、破砕処理するだけでは、常に安定的な定量供給を行うことは困難である。

このような木質系バイオマス或いは植物、農産物の廃棄物等の繊維質系バイオマスを定量供給するには、木質系バイオマス材料或いは繊維質系バイオマスを粉砕機８２にて粉砕処理することにより材料の粒度径を０．１〜２ｍｍの範囲で均一にした後、投入ホッパー８４に粉砕材料を投入し、その下部に定量供給装置を設置することで、粉砕処理された材料を定量供給装置を経由して、低温炉１３内に連続的に安定的に投入できる。材料の粉砕に際して粒度径は０．１〜２ｍｍの範囲にすることが望ましい。これ以上では単なる破砕物と同様に細長い形状の繊維が残ってしまい、常に安定的な定量供給を行うことは困難である。逆に、０．１ｍｍ未満では粉砕するに動力が掛かりすぎて効率的ではない。

また、投入ホッパー８４に投入された粉砕有機物処理材料は、投入機１２を経由して定量的に低温炉１３内に投入されるが、投入機１２内のスクリュー等に木質系バイオマス材料或いは繊維質系バイオマスが絡まることもなく安定的に稼動することができる。更に、低温炉１３内においても投入材料が固まったり、絡まったりすることもなく、安定的に熱分解処理することができるばかりではなく、投入材料が細かい為、材料内部への熱の伝わりが早くなり、熱分解効率を高めることができる。
更に、投入材料が細かく低温炉１３内部で絡まったりすることもない為、低温炉１３の内容器１３の第１の駆動モータ１７の駆動動力も減らすことができる。

第７の実施形態に係るナノカーボン製造装置によれば、投入する有機物が木質系バイオマス或いは植物、農産物の廃棄物等の繊維質系バイオマス或いは建築廃材の木質系廃材、壁紙等の廃材であるとき、木質系バイオマス材料或いは繊維質系バイオマス或いは建築廃材の木質系廃材、壁紙等の廃材を粉砕処理することにより材料の粒度径を０．１〜２ｍｍの範囲で均一にした後、材料貯留ホッパーに粉砕材料を投入し、その下部に定量供給装置を設置し、粉砕処理された材料を定量供給装置を経由して、低温炉１３内に連続的に投入できるようにしたことを特徴とする。従って、投入材料を安定投入できるだけでなく、その下流における装置の運転の安定的に行うことができ、連続的に効率的に量産製造することができる高機能カーボン、炭化物連続製造装置が得られる。

（第８の実施形態）
第８の実施形態に係るナノカーボン製造装置について図６を参照して説明する。図６は、請求項１２の実施形態に対応する説明である。但し、図１〜図５と同部材は同符番を付して説明を省略する。第８の実施形態は、請求項１２の実施形態に対応する。第８の実施形態は、投入する有機物は下水汚泥であることを特徴とする。

図６中の符番８５は、有機物処理材料としての汚泥処理材料を投入する汚泥処理材料投入ホッパーである。ナノカーボン製造装置における動作説明は、図１〜６の説明と同様である。

投入する有機物が下水汚泥である場合においても、有機物処理材料を乾燥、炭化・熱分解しタール混入熱分解液と活性炭を回収する熱分解液回収手段１と、回収したタール混入熱分解液からタール分を除去する熱分解液タール分除去手段２と、タール分を除去した熱分解液からナノカーボンを生成するナノカーボン生成手段３とを経由することで、連続して下水汚泥からナノカーボン、炭化物を製造することができる。特に、下水汚泥は性状が安定しており安定的に定量投入できるだけでなく、下水汚泥からは良質の炭化物を製造することができるという特長がある。

（第９の実施形態）
第９の実施形態に係るナノカーボン製造装置について図７を参照して説明する。但し、図１〜図６と同部材は同符番を付して説明を省略する。第９の実施形態は、請求項１３の実施形態に対応する。第９の実施形態は、投入する有機物は、木質系バイオマス或いは植物、農産物の廃棄物等の繊維質系バイオマス或いは建築廃材の木質系廃材、壁紙等の廃材の有機物を任意に何種類か組合わせたものであることを特徴とする。

図７では、投入する有機物を２種類とし、処理材料Ａを処理材料Ａ投入ホッパー８６から、処理材料Ｂを処理材料Ｂ投入ホッパー８７から投入するようにしている。処理材料Ａ，Ｂは、木質系バイオマス、植物、農産物の廃棄物等の繊維質系バイオマス、下水汚泥の内の任意の２種類を組み合わせたものとすればよい。処理材料投入ホッパーに投入する処理材料の種類によって生成するナノカーボン、炭化物の性状が異なる。しかし、これらの木質系バイオマス、植物、農産物の廃棄物等の繊維質系バイオマス、下水汚泥の内の任意の組合せを選定して混合投入することで、ナノカーボン、炭化物の性状を夫々改良することもできる。また、任意の組合せを選定して混合投入することで、ナノカーボン、炭化物の夫々の回収効率を高めること等もできる。

なお、上記実施形態では、投入する有機物材料が２種類の場合について述べたが、これに限らない。例えば、投入ホッパー８６，８７以外に別の投入ホッパーを配置し、投入ホッパー８６から処理材料Ａを、投入ホッパー８７から処理材料Ｂを、更に別の投入ホッパーから処理材料Ｃを投入する場合でもよい。例えば、下水汚泥と木質系バイオマスを組み合わせて投入することで、下水汚泥原料主体の良質の活性炭と木質系バイオマス原料主体の良質の高機能カーボン（カーボンナノチューブ）を製造することができるという特長がある。

（第１０の実施形態）
第１０の実施形態に係るナノカーボン製造装置について図８を参照して説明する。但し、図１〜図７と同部材は同符番を付して説明を省略する。第１０の実施形態は、請求項１４の実施形態に対応する。第１０の実施形態は、投入する有機物は木質系バイオマス、繊維質バイオマス、建築廃材の木質系廃材、壁紙等の廃材、下水汚泥等の新規原料に使用済の活性炭を混入させることを特徴とする。

図８では、投入する有機物を２種類とし、処理材料Ａを投入ホッパー８６から、使用済の活性炭を活性炭投入ホッパー８８から投入するようにしている。一般に、使用済の活性炭は賦活処理することで、元の機能を回復でき、再使用が可能となる。賦活処理は、炭化物を８００〜１２００℃で水蒸気雰囲気の中で酸化させることで、更に多孔質にさせ表面積を大きくする過程操作であるが、使用済の活性炭に木質系バイオマス等の熱分解することで、水素、水蒸気等を多く揮発する材料と同時に熱分解することで、温度を７００℃以上に上げなくても良質の活性炭相当の炭化物が得られる効果を有する。

このように有機物処理材料を５００〜７００℃に加熱し熱分解・炭化することで、熱分解・炭化された炭化物はミクロ視的にはポーラス状になり活性炭の機能を有する炭化物として有価値物として回収される。低温炉１３にて生成した炭化物は炭化物回収容器２１に回収される。

処理材料Ａは、木質系バイオマス、植物、農産物の廃棄物等の繊維質系バイオマス、下水汚泥の内の任意の１種類を組み合わせたもので、使用済の活性炭と混合投入することで、ナノカーボン、活性炭の性状を夫々改良することもできる。また、使用済の活性炭を混合投入することで、ナノカーボン、活性炭の夫々の回収効率を高めること等もできる。

なお、上記実施形態では、投入する有機物材料が処理剤Ａと使用済活性炭の２種類の場合について述べたが、これに限らない。例えば、投入ホッパー８６，８８以外に別の投入ホッパーを配置し、投入ホッパー８６から処理材料Ａを、投入ホッパー８８から使用済活性炭を、更に別の投入ホッパーから処理材料Bを投入する場合でもよい。例えば、下水汚泥と木質系バイオマスと使用済の活性炭を組み合わせて投入することで、下水汚泥原料と使用済の活性炭主体の良質の再生活性炭と木質系バイオマス原料主体の良質のカーボンナノチューブ等の高機能カーボンを製造することができるという特長がある。

（第１１の実施形態）
第１１の実施形態に係るナノカーボン製造装置について図９を参照して説明する。但し、図１〜図８と同部材は同符番を付して説明を省略する。第１１の実施形態は、請求項１５の実施形態に対応する。第１１の実施形態は、熱分解液回収手段１の低温炉１３、ナノカーボン生成手段３の高温炉３７の夫々の内容器１５,３６内に水蒸気注入ノズル８９,９０を設置し運転中に内容器内に水蒸気を注入しつつ熱分解炭化物製造、カーボン生成を行うことを特徴とする。

図９では、還元雰囲気の低温炉１３内の内容器１５に水蒸気注入ノズル８９を経由して、高温炉３７内の内容器３６に水蒸気注入ノズル９０を経由して、両方に水蒸気を噴霧するようにしたものである。なお、内容器１５,３６のいずれか一方に水蒸気を噴霧してもよい。

低温炉１３内の内容器１５に水蒸気を噴霧することにより、良質の炭化物を生成でき、更に、熱分解工程における水素、メタンガス等の生成を促進することで、オフガス量を増やすことができる。

一方、高温炉３７内の内容器３６に水蒸気を噴霧することにより、水素、メタンガス等の生成が促進され、良質なカーボンナノチューブ生成量を増やすことができる。
なお、水蒸気を噴霧する際は、水蒸気噴射ノズルから連続的に均一に噴霧できるよう各炉内の最適位置にノズルを設置する等の設計上の工夫が必要である。

高温炉３７内の耐熱ボール３９表面では耐熱ボール３９を構成する触媒粒子が核となり低温炉１３からの熱分解液中の炭化水素だけでなく水蒸気も噴霧され高温状態で反応することで、炭化水素だけ噴霧され高温状態で反応する場合よりも気相成長法により、より効率的にカーボンナノチューブ等の高機能カーボンが生成、成長する。耐熱ボール３９群は回転しており、各耐熱ボール３９表面は均一に加熱されるとともに、炭化水素と水蒸気が均一に噴霧されることで、各耐熱ボール３９表面で斑なく均一にカーボンナノチューブが生成、成長できる。これにより、カーボンナノチューブ等の高機能カーボンを連続的に安定的に製造することができる。

更に、熱分解液回収手段１の低温炉１３、ナノカーボン生成手段３の高温炉３７の夫々の内容器内に注入する水蒸気の量を、低温炉１３、高温炉３７の内容器内の夫々の温度により自動温度制御運転機能を有することにより、低温炉１３内においては、タール分生成を抑制し、熱分解液の生成が最大限促進され、カーボンナノチューブ生成に適する熱分解液を安定的に増やすことができる。また、高温炉３７内においては、水素、メタンガス等の生成が最大限促進され、良質なカーボンナノチューブ生成量を増やすことができる。

また、熱分解液回収手段１の低温炉１３内の内容器１５内には耐熱ボール１６としてセラミックボールを保持し、ナノカーボン生成手段３の高温炉３７の内容器３６内には耐熱ボール３９としてステンレス、鉄、ニッケル、クロム等の金属ボールを保持する。

低温炉１３内の内容器１４内の耐熱ボール１６としてセラミックボールを保持、充填することで、内容器１４が回転することにより、低温炉１３内の内容器１４に投入された有機物処理材料への熱の伝わりを促進し、活性炭（炭化物）の生成速度を高めるとともに、活性炭（炭化物）を粉末状とし活性炭として利用しやすくする効果も高めることもできる。これにより、低温炉１３から活性炭（炭化物）が炭化物回収容器２１に安定的に排出されるようになる。

一方、ナノカーボン生成手段３の高温炉３７の内容器３６内には耐熱ボール３９としてステンレス、鉄、ニッケル、クロム等の金属ボールを保持、充填することで、この耐熱ボール３９表面に熱分解液、触媒用金属粉が付着し、この耐熱ボール３９表面ポーラスを基点として気相成長法により多数のカーボンナノチューブが生成する。また、内容器３６が回転することにより、高温炉３７内の内容器３６に投入されたタール分除去熱分解液、触媒用金属粉の耐熱ボール３９表面への付着頻度を高めカーボンナノチューブの生成回数を促進し、カーボンナノチューブの生成速度を高めるとともに、耐熱ボール３９同士がぶつかり合うことで、耐熱ボール３９表面に成長したカーボンナノチューブを剥がし、耐熱ボール３９表面に次のカーボンナノチューブが生成することを促進し、連続的にカーボンナノチューブを生成することができ、純度および安定性の高いカーボンナノチューブ等の高機能カーボンを低コストで効率よく量産することができる。

（第１２の実施形態）
第１２の実施形態に係るナノカーボン製造装置について図１０を参照して説明する。但し、図１〜図９と同部材は同符番を付して説明を省略する。第１２の実施形態は、請求項１６の実施形態に対応する。第１２の実施形態は、ナノカーボン生成手段３の高温炉３７の内容器３６内に水素注入ノズル９１を設置し、運転中に内容器内に水素を注入しつつカーボン生成を行うことを特徴とする。

図１０では、高温炉３７内の内容器３６に水素注入ノズル９１を経由して、水素を噴霧するようにしたものである。高温炉３７内の内容器３６に水素注入することにより、良質なカーボンナノチューブ生成量を増やすことができる。
なお、水素を注入する際は、水素噴射ノズルから連続的に均一に注入できるよう高温炉３７内の最適位置にノズルを設置する等の設計上の工夫が必要である。

高温炉３７内の耐熱ボール３９表面では耐熱ボール３９を構成する触媒粒子が核となり低温炉１３からの熱分解液中の炭化水素だけでなく水素も注入され高温状態で反応することで、炭化水素だけ噴霧され高温状態で反応する場合よりも気相成長法により、より効率的にカーボンナノチューブが生成、成長する。耐熱ボール３９群は回転しており、各耐熱ボール３９表面は均一に加熱されるとともに、炭化水素と水素が均一に噴霧されることで、各耐熱ボール３９表面で斑なく均一にカーボンナノチューブ等の高機能カーボンが生成、成長できる。これにより、カーボンナノチューブを連続的に安定的に製造することができる。

なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］有機物処理材料を熱分解してタール混入熱分解液を回収する熱分解液回収手段と、回収したタール混入熱分解液からタール分を除去する熱分解液タール分除去手段と、タール分を除去した熱分解液からナノカーボンを生成するナノカーボン生成手段とを有し、有機物処理材料からナノカーボンを製造することを特徴とするナノカーボン製造装置。
［２］前記熱分解液回収手段は、有機物処理材料を乾燥、炭化・熱分解してタール混入熱分解液と炭化物を回収する機能を有し、有機物処理材料からナノカーボン、炭化物を連続して製造することを特徴とする［１］記載のナノカーボン製造装置。
［３］前記熱分解液回収手段は、熱分解炭化物製造炉内に投入された有機物処理材料を熱分解し、有機物処理材料から熱分解ガス成分を分離し炭化物のみとする熱分解炉の熱分解ガス成分を回収するものであり、熱分解製造炉内で発生し外部に導出される熱分解ガス成分を熱分解液と直接接触し凝縮させる熱分解ガス成分凝縮エジェクタと、熱分解ガス成分凝縮エジェクタにて凝縮した熱分解油を貯留する熱分解液回収容器と、凝縮した熱分解液を冷却する熱分解油冷却器とを有することを特徴とする［２］のナノカーボン製造装置。
［４］前記熱分解液タール分除去手段は、熱分解液回収手段で回収したタール混入熱分解液からのタール分を除去するものであり、タール混入熱分解液を蒸留する蒸留器とタール分除去蒸留熱分解液回収容器とを有し、ボトムに熱分解液回収手段で回収したタール混入熱分解液を投入し、タール分以外を蒸発・凝縮させる蒸留器と、蒸留器でタール分を除去した熱分解液をタール分除去蒸留熱分解液として回収・貯留し、次のナノカーボン生成炉に投入するタール分除去蒸留熱分解液投入ホッパーとを有することを特徴とする［１］もしくは［２］記載のナノカーボン製造装置。
［５］ナノカーボン生成手段は、内部に回転可能な内容器を有し、この内容器の一端側に熱分解液タール分除去手段で生成したタール分除去蒸留熱分解液と触媒用金属粉とをナノカーボン生成炉に投入し、ナノカーボンとオフガスを生成し、回収したナノカーボンを回収するナノカーボン回収容器を有することを特徴とする［１］若しくは［２］記載のナノカーボン製造装置。
［６］熱分解液回収手段は熱分解ガス成分凝縮エジェクタにて凝縮しきれないオフガス成分、熱分解液タール分除去手段の蒸留器にて凝縮しきれないオフガス成分及びナノカーボン生成手段のカーボンナノチューブ生成炉から発生するオフガス成分を、熱分解製造炉、蒸留器、ナノカーボン生成炉の加熱用バーナの燃料として活用することを特徴とする［１］乃至［５］いずれか一記載のナノカーボン製造装置。
［７］熱分解液回収手段にて回収した熱分解液の一部を、熱分解炉、蒸留器、カーボンナノチューブ生成炉の加熱用バーナの燃料として活用することを特徴とする［１］乃至［６］記載のナノカーボン製造装置。
［８］投入する有機物処理材料は木質系バイオマスとし、熱分解液回収手段にて回収した熱分解液の一部を木酢液として活用することを特徴とする［１］乃至［７］記載のナノカーボン製造装置。
［９］投入する有機物処理材料は植物、農産物の廃棄物等の繊維質系バイオマスとし、熱分解液回収手段にて回収した熱分解液の一部を植物液として活用することを特徴とする［１］乃至［８］記載のナノカーボン製造装置。
［１０］投入する有機物は廃材であることを特徴とする［１］乃至［９］記載のナノカーボン製造装置。
［１１］投入する有機物処理材料が木質系バイオマス或いは繊維質系バイオマス或いは廃材であるとき、木質系バイオマス材料或いは繊維質系バイオマス或いは廃材を粉砕処理することにより材料の粒度径を０．１〜２ｍｍの範囲で均一にした後、材料貯留ホッパーに粉砕材料を投入し、その下部に定量供給装置を設置し、粉砕処理された材料を定量供給装置を経由して、熱分解製造炉内に連続的に投入できるようにしたことを特徴とする［８］乃至［１０］記載のナノカーボン製造装置。
［１２］投入する有機物処理材料は下水汚泥であることを特徴とする［１］乃至［７］記載のナノカーボン製造装置。
［１３］投入する有機物処理材料は、木質系バイオマス、繊維質系バイオマス、廃材、下水汚泥のうち少なくとも２つ以上を組み合わせたものであることを特徴とする［１］乃至［７］記載のナノカーボン製造装置。
［１４］投入する有機物処理材料は木質系バイオマス、繊維質バイオマス、廃材、下水汚泥の新規原料に、使用済の活性炭を混入させることを特徴とする［１］乃至［７］記載のナノカーボン製造装置。
［１５］熱分解液回収手段の熱分解炉、ナノカーボン生成手段のカーボンナノチューブ生成炉の夫々の内容器内に水蒸気注入ノズルを設置し、運転中に内容器内に水蒸気を注入しつつ熱分解製造、カーボン生成を行うことを特徴とする［２］乃至［１４］のいずれか一記載のナノカーボン製造装置。
［１６］熱分解液回収手段の熱分解炉、ナノカーボン生成手段のカーボンナノチューブ生成炉の夫々の内容器内に注入する水蒸気の量は、熱分解炉、カーボンナノチューブ生成炉の夫々の内容器内の温度により自動制御されることを特徴とする［１５］の記載のナノカーボン製造装置。
［１７］ナノカーボン生成手段のカーボンナノチューブ生成炉の内容器内に水素注入ノズルを設置し、運転中に内容器内に水素を注入しつつカーボン生成を行うことを特徴とする［２］乃至［１５］のいずれか一記載のナノカーボン製造装置。
［１８］熱分解液回収手段の熱分解炉の内容器内には耐熱ボールとしてセラミックボールを保持し、ナノカーボン生成手段のカーボンナノチューブ生成炉の内容器内には耐熱ボールとしてステンレス，鉄，ニッケル，クロムからなる金属ボールを保持することを特徴とする［１］乃至［１７］のいずれか一記載のナノカーボン製造装置。

本発明の第１の実施形態に係るナノカーボン製造装置の説明図。 本発明の第２〜４の実施形態に係るナノカーボン製造装置の説明図。 本発明の第５の実施形態に係るナノカーボン製造装置の説明図。 本発明の第６の実施形態に係るナノカーボン製造装置の説明図。 本発明の第７の実施形態に係るナノカーボン製造装置の説明図。 本発明の第８の実施形態に係るナノカーボン製造装置の説明図。 本発明の第９の実施形態に係るナノカーボン製造装置の説明図。 本発明の第１０の実施形態に係るナノカーボン製造装置の説明図。 本発明の第１１の実施形態に係るナノカーボン製造装置の説明図。 本発明の第１２の実施形態に係るナノカーボン製造装置の説明図。 気相成長基板法を用いてカーボンナノチューブを製造する方法の説明図。 流動気相法を用いてカーボンナノチューブを製造する方法の説明図。

符号の説明

１…熱分解液回収手段、２…熱分解液タール分除去手段、３…ナノカーボン生成手段、１１，８４，８５，８６，８７，８８…投入ホッパー、１２，３５…投入機、１３…熱分解炉（低温炉）、１４，４０…加熱源、１５，３６…内容器、１６，３９…耐熱ボール、１７，３８…駆動モータ、１８…熱分解ガス出口ノズル、１９…熱分解ガス出口ダクト、２０…触媒用金属粉付カーボンナノチューブ排出ノズル、２１…炭化物回収容器、２２…冷却水入口ノズル、２３…冷却水出口ノズル、２４…間接熱交換器、２５…熱分解液回収容器、２６…熱分解液供給ライン、２７…蒸留器ボトム部、２８…蒸留器ボトム加熱源、３０…蒸留器、３１…熱分解蒸留液供給ライン、３２…熱分解蒸留液供給ライン、３３…タール分除去蒸留熱分解液投入容器、３４…触媒用金属粉投入ホッパー、３７…カーボンナノチューブ生成炉（高温炉）、４１…オフガス出口ノズル、４３…カーボンナノチューブ回収容器、５１…熱分解ガス成分凝縮エジェクタ、５２…熱分解液冷却器、５３…熱分解液循環ライン、６１…熱分解炉排ガスライン（第１の排ガスライン）、６２…排ガス排気塔、６３…熱分解炉燃焼ガス排ガスライン（第２の排ガスライン）、６４…熱分解炉燃焼ガス循環ライン（第１の循環ライン）、６５…オフガス燃焼炉、６６…熱分解炉生成オフガスライン（第１のオフガスライン）、６７…蒸留器生成オフガスライン（第２のオフガスライン）、６８…生成炉生成オフガスライン（第３のオフガスライン）、７０…生成炉排ガスライン、７１…カーボンナノチューブ生成炉燃焼ガス循環ライン（第２の循環ライン）、８１…熱分解液供給ライン、８２…粉砕機、８９，９０…水蒸気注入ノズル、９１…水素注入ノズル。

Claims (12)

1. 有機物処理材料を乾燥、炭化・熱分解してタール混入熱分解液と炭化物を回収する熱分解液回収手段と、
   回収したタール混入熱分解液からタール分を除去する熱分解液タール分除去手段と、
   タール分を除去した熱分解液からナノカーボンを生成するナノカーボン生成手段と
   を有し、
   前記熱分解液回収手段は、熱分解炉内に投入された有機物処理材料を熱分解し、有機物処理材料から熱分解ガス成分を分離し炭化物のみとする熱分解炉の熱分解ガス成分を回収するものであり、
   熱分解炉内で発生し外部に導出される熱分解ガス成分を熱分解液と直接接触し凝縮させる熱分解ガス成分凝縮エジェクタと、
   熱分解ガス成分凝縮エジェクタにて凝縮した熱分解油を貯留する熱分解液回収容器と、
   凝縮した熱分解液を冷却する熱分解油冷却器とを有し、
   有機物処理材料からナノカーボンを製造することを特徴とするナノカーボン製造装置。
2. 熱分解液回収手段は熱分解ガス成分凝縮エジェクタにて凝縮しきれないオフガス成分、熱分解液タール分除去手段の蒸留器にて凝縮しきれないオフガス成分及びナノカーボン生成手段のカーボンナノチューブ生成炉から発生するオフガス成分を、
   熱分解製造炉、蒸留器、ナノカーボン生成炉の加熱用バーナの燃料として活用することを特徴とする請求項１記載のナノカーボン製造装置。
3. 熱分解液回収手段にて回収した熱分解液の一部を、
   熱分解炉、蒸留器、カーボンナノチューブ生成炉の加熱用バーナの燃料として活用することを特徴とする請求項１または２記載のナノカーボン製造装置。
4. 投入する有機物処理材料は木質系バイオマスとし、熱分解液回収手段にて回収した熱分解液の一部を木酢液として活用することを特徴とする請求項１乃至３いずれか一記載のナノカーボン製造装置。
5. 投入する有機物処理材料は植物、農産物の廃棄物等の繊維質系バイオマスとし、熱分解液回収手段にて回収した熱分解液の一部を植物液として活用することを特徴とする請求項１乃至４いずれか一記載のナノカーボン製造装置。
6. 投入する有機物は廃材であることを特徴とする請求項１乃至５いずれか一記載のナノカーボン製造装置。
7. 投入する有機物処理材料は下水汚泥であることを特徴とする請求項１乃至３いずれか一記載のナノカーボン製造装置。
8. 投入する有機物処理材料は、木質系バイオマス、繊維質系バイオマス、廃材、下水汚泥のうち少なくとも２つ以上を組み合わせたものであることを特徴とする請求項１乃至３いずれか一記載のナノカーボン製造装置。
9. 投入する有機物処理材料は木質系バイオマス、繊維質バイオマス、廃材、下水汚泥の新規原料に、使用済の活性炭を混入させることを特徴とする請求項１乃至３いずれか一記載のナノカーボン製造装置。
10. 熱分解液回収手段の熱分解炉、ナノカーボン生成手段のカーボンナノチューブ生成炉の夫々の内容器内に水蒸気注入ノズルを設置し、運転中に内容器内に水蒸気を注入しつつ熱分解製造、カーボン生成を行うことを特徴とする請求項１乃至９いずれか一記載のナノカーボン製造装置。
11. ナノカーボン生成手段のカーボンナノチューブ生成炉の内容器内に水素注入ノズルを設置し、運転中に内容器内に水素を注入しつつカーボン生成を行うことを特徴とする請求項１乃至１０いずれか一記載のナノカーボン製造装置。
12. 熱分解液回収手段の熱分解炉の内容器内には耐熱ボールとしてセラミックボールを保持し、ナノカーボン生成手段のカーボンナノチューブ生成炉の内容器内には耐熱ボールとしてステンレス，鉄，ニッケル，クロムからなる金属ボールを保持することを特徴とする請求項１乃至１１いずれか一記載のナノカーボン製造装置。

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