WO2010016395A1

WO2010016395A1 - ナノカーボン生成装置

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Publication number: WO2010016395A1
Application number: PCT/JP2009/063205
Authority: WO
Inventors: 英一杉山; 勝記井手; 和高小城; 毅野間
Original assignee: 株式会社東芝
Priority date: 2008-08-08
Filing date: 2009-07-23
Publication date: 2010-02-11
Also published as: KR20110027842A; US8557191B2; CN102119120A; KR101239168B1; US20110142726A1; CN102119120B

Abstract

　還元雰囲気の加熱容器１１と、この加熱容器の外周部に配置された加熱源と、前記加熱容器の上流側に配置され，加熱容器内に炭化水素を噴霧する炭化水素注入ノズル１５と、前記加熱容器の下流側に配置された生成ナノカーボン排出ノズル１８とを具備し、加熱容器の内面に金属基板１２を配置して、炭化水素注入ノズル１５より炭化水素を連続的に噴霧することにより金属基板上で反応させてナノカーボン１７を成長させ、成長した生成ナノカーボン１７を金属基板１２から剥離させ、生成ナノカーボンを前記排出ノズル１８により排出することを特徴とするナノカーボン生成装置。

Description

ナノカーボン生成装置

　本発明は、カーボンナノチューブ、カーボンファイバー、カーボンナノコイル等の有用性の高い繊維状のナノカーボンを効率的に製造するナノカーボン生成装置に関する。

　周知の如く、カーボンナノチューブの生成法としては、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基板法（例えば、特許文献１参照）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６を参照して説明する。図中の符番１は、内部に触媒２を担持する触媒担持基板３が配置された反応管を示す。反応管１の外周外側部には電気ヒータ４が配置されている。こうした構成の反応管１内に、該反応管１の一方側から原料（炭化水素）５を流し、反応管１の他方側から排気するようにすると、反応管１内部で炭化水素ガス６が発生し、カーボンナノチューブ７が形成される。なお、図６中の符番８は炭化水素ガスを示す。

　次に、流動気相法について、図７を参照して説明する。但し、図６と同部材は同符番を付して説明を省略する。図７では、反応管１の一方側から原料である炭化水素５と共にキャリアガス８を流すことを特徴とする。これにより、電気ヒータ４が配置された部位に相当する反応管１内で炭化水素ガス６が発生し、カーボンナノチューブ７が形成される。

　しかし、上記気相成長法は、バッジ処理であるので大量生産が難しい。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。しかし、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。

　しかして、純度及び安定性の高いカーボンナノチューブ、カーボンファイバー、カーボンナノコイル等の有用性の高い繊維状のナノカーボン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、ナノカーボン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。

特開２０００－９５５０９号公報特開平１０－２７３３０８号公報特開２０００－８６２１７号公報特開２００３－３４２８４０号公報

　本発明は、触媒用金属粉が混入することなく、純度及び安定性の高い高品質のカーボンナノチューブ、カーボンファイバー、カーボンナノコイル等の有用性の高い繊維状のナノカーボンを低コストで効率よく量産することができるナノカーボン生成装置を提供することを目的とする。

　また、本発明は、特殊な触媒基板を用いずにしかも触媒用金属粉が混入することなく、純度及び安定性の高い高品質のカーボンナノチューブ、カーボンファイバー、カーボンナノコイル等の有用性の高い繊維状のナノカーボンを低コストで効率よく量産することができるナノカーボン生成装置を提供することを目的とする。

　更に、本発明は、一定条件で運転することで、殆ど半永久的にナノカーボンを生成し続けることができ、ナノカーボンを大量に供給可能なナノカーボン生成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生成装置は、還元雰囲気の加熱容器と、この加熱容器の外周部に配置された加熱源と、前記加熱容器の上流側に配置され，加熱容器内に炭化水素を噴霧する炭化水素注入ノズルと、前記加熱容器の下流側に配置された生成ナノカーボン排出ノズルとを具備し、加熱容器の内面に金属基板を配置して、炭化水素注入ノズルより炭化水素を連続的に噴霧することにより金属基板上で反応させてナノカーボンを成長させ、成長した生成ナノカーボンを金属基板から剥離させ、生成ナノカーボンを前記排出ノズルにより排出することを特徴とする。

　また、本発明に係るナノカーボン生成装置は、還元雰囲気の加熱容器と、この加熱容器内に該容器と同心円状に傾斜角度をつけて配置された円錐状板と、この円錐状板の外周部に配置された加熱源と、前記加熱容器の上流側に配置され，加熱容器内に炭化水素と微量の金属触媒粉とを連続的に又は間欠的に混合噴霧する炭化水素・触媒混合噴霧ノズルと、前記加熱容器の下流側に配置されたナノカーボン排出ノズルとを具備し、炭化水素・触媒混合噴霧ノズルより金属触媒粉の混合した金属触媒粉混合炭化水素を連続的又は間欠的に噴霧することにより円錐状板上で反応させてナノカーボンを成長させ、成長した生成ナノカーボンを円錐状板から剥離させ、生成ナノカーボンをナノカーボン排出ノズルにより排出することを特徴とする。

　更に、本発明に係るナノカーボン生成装置は、還元雰囲気で縦向きに設置した加熱容器と、この加熱容器内に該容器と同心円状に傾斜角度をつけて多段に配置された円錐状板と、これらの多段の円錐状板の外周部に配置された加熱源と、前記加熱容器の上流側に配置され，加熱容器内に炭化水素と微量の微細金属触媒粉とを混合噴霧する炭化水素・触媒混合噴霧ノズルと、前記加熱容器の下流側に配置されたナノカーボン排出ノズルとを具備し、炭化水素・触媒混合噴霧ノズルより微細金属触媒粉の混合した金属触媒粉混合炭化水素を連続的又は間欠的に噴霧することにより円錐状板上で反応させてナノカーボンを成長させ、成長した生成ナノカーボンを円錐状板から剥離させ、生成ナノカーボンを下流側のナノカーボン排出ノズルにより排出することを特徴とする。

　本発明によれば、触媒用金属粉が混入することなく、純度及び安定性の高い高品質のカーボンナノチューブ、カーボンファイバー、カーボンナノコイル等の有用性の高い繊維状のナノカーボンを低コストで効率よく量産することができる。

　また、本発明によれば、特殊な触媒基板を用いずにしかも触媒用金属粉が混入することなく、純度及び安定性の高い高品質のカーボンナノチューブ、カーボンファイバー、カーボンナノコイル等の有用性の高い繊維状のナノカーボンを低コストで効率よく量産することができる。

　更に、本発明によれば、一定条件で運転することで、殆ど半永久的にナノカーボンを生成し続けることができ、ナノカーボンを大量に供給できる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係るナノカーボン生成装置の概略図である。図２は、本発明の第２，３，４，５，６の実施形態に係るナノカーボン生成装置の概略図。図３は、本発明の第７，８，９の実施形態に係るナノカーボン生成装置の概略図である。図４は、本発明の第１０の実施形態に係るナノカーボン生成装置の概略図である。図５は、本発明の第１１，１２の実施形態に係るナノカーボン生成装置の概略図である。図６は、従来のＣＶＤ法によるナノカーボン製造方法の説明図である。図７は、従来の基板法によるナノカーボン製造方法の説明図である。図８は、本発明の第１４，１８，１９，２０の実施形態に係るナノカーボン生成装置の概略図である。図９は、本発明の第１５の実施形態に係るナノカーボン生成装置の概略図である。図１０は、本発明の第１６の実施形態に係るナノカーボン生成装置の概略図である。図１１は、本発明の第１７の実施形態に係る生成装置の概略図である。図１２は、本発明の第２１の実施形態に係るナノカーボン生成装置の概略図である。図１３は、本発明の第２２の実施形態に係るナノカーボン生成装置の概略図である。図１４は、本発明の第２４の実施形態に係るナノカーボン生成装置の概略図である。図１５は、本発明の第２５の実施形態に係るナノカーボン生成装置の概略図である。図１６は、本発明の第２６の実施形態に係るナノカーボン生成装置の概略図である。図１７は、本発明の第２７の実施形態に係る縦型方式のナノカーボン生成装置の説明図である。図１８Ａは、本発明の第２８の実施形態に係る縦型方式のナノカーボン生成装置の全体図である。図１８Ｂは、図１８ＡのＸ－Ｘ線に沿う断面図である。図１８Ｃは、図１８ＡのＹ－Ｙ線に沿う断面図である。図１９は、本発明の第２９の実施形態に係る縦型方式のナノカーボン生成装置の説明図である。図２０は、本発明の第３０の実施形態に係る縦型方式のナノカーボン生成装置の説明図である。図２１Ａは、本発明の第３１の実施形態に係る縦型方式のナノカーボン生成装置の全体図である。図２１Ｂは、図２１ＡのＸ－Ｘ線に沿う断面図である。図２２は、本発明の第３２の実施形態に係る縦型方式のナノカーボン生成装置の説明図である。図２３は、本発明の第３３の実施形態に係る縦型方式のナノカーボン生成装置の説明図である。図２４は、本発明の第３４の実施形態に係る縦型方式のナノカーボン生成装置の説明図である。図２５Ａは、本発明の第３５の実施形態に係る縦型方式のナノカーボン生成装置の全体図である。図２５Ｂは、図２５ＡのＸ－Ｘ線に沿う断面図である。図２５Ｃは、図２５ＡのＹ－Ｙ線に沿う断面図である。図２６は、本発明の第３６，３７，３８の実施形態に係る縦型方式のナノカーボン生成装置の全体図である。図２７Ａは、本発明の第３９の実施形態に係る縦型方式のナノカーボン生成装置の全体図である。図２７Ｂは、図２７ＡのＸ－Ｘ線に沿う断面図である。

　以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明するが、本発明はここに説明する実施の形態に限定されるものではない。　
　（第１の実施形態）　
　図１は、本発明の第１の実施形態による縦型方式のナノカーボン生成装置の概略図である。　
　図中の符番１１は、還元雰囲気の縦型の加熱容器（内筒）を示す。この加熱容器１１の内面には、円筒状の金属基板１２が密着して配置されている。前記加熱容器１１の外周部には加熱源としての電気ヒータ１３が配置され、この電気ヒータ１３により金属基板１２が加熱されるようになっている。ここで、金属基板１２の上下方向の長さは電気ヒータ１３の上下方向の長さより短く、かつ金属基板１２の位置は電気ヒータ１３の位置の略中央に位置している。前記加熱容器１１及び電気ヒータ１３の外側には保温材１４が配置され、加熱容器１１の内部を保温するように構成されている。前記加熱容器１１の上部側（上流側）には、加熱容器１１の内部に炭化水素を注入するための炭化水素注入ノズル１５が配置されている。ここで、炭化水素注入ノズル１５の先端位置は、金属基板１２より上側に位置している。この炭化水素注入ノズル１５の先端には炭化水素分散メッシュ１６が取り付けられ、ここで炭化水素が加熱容器内に噴霧されるようになっている。加熱容器１１の下部側（下流側）には、金属基板１２上で生成し、分離したナノカーボン１７を排出する生成ナノカーボン排出ノズル（以下、単に排出ノズルと呼ぶ）１８が設けられている。

　次に、上記構成のナノカーボン生成装置１０の動作について説明する。　
　ナノカーボン生成装置１０内の上流から炭化水素を炭化水素注入ノズル１５から炭化水素分散メッシュ１６を経由して連続的に噴霧することにより、ナノカーボン生成装置１０内の加熱容器１１内面に密着して配置した金属基板１２上で反応させてナノカーボン１７を成長させる。ナノカーボン生成装置１０内の上部で噴霧された炭化水素は、ナノカーボン生成装置１０内の加熱容器１１内面に配置した金属基板１２上で反応させてナノカーボン１７が成長する。

　金属基板１２上で成長した生成ナノカーボン１７は、その自重で金属基板１２から剥離し、剥離したナノカーボン１７’は自然落下する。微視的なナノカーボンの生成形態としては、最適温度において金属基板１２の表面の金属微粒子と炭化水素とが反応してナノカーボン１７が生成し、成長するとともに、ナノカーボンの成長につれて反応する金属微粒子が空間に剥離し、僅かに剥離した金属微粒子が分離し、分離した金属微粒子から新たにナノカーボンが生成、成長することを繰り返すことで加速度的にナノカーボンが生成、成長し、純度の高いナノカーボンが大量に合成できる。

　ナノカーボンが短時間で大量合成するため、金属基板上から或る一定厚さ以上に成長したナノカーボンの束がその自重で金属基板から剥離、自然落下する。その際、金属基板上から剥離する金属微粒子はほんの僅かであり、ナノカーボンの剥離後も金属基板上の金属微粒子と炭化水素とが反応してナノカーボンが生成、成長を連続的に繰り返す。これにより、ナノカーボン生成装置１０の上部に炭化水素を炭化水素注入ノズル１５から炭化水素分散メッシュ１６を経由して連続的に噴霧し続けることで、ナノカーボン生成炉内の内筒内面に配置した金属基板上で反応を繰り返しナノカーボンが連続的に生成、成長を連続的に繰り返す。

　即ち、金属基板上では基板を構成する触媒粒子が核となり噴霧された炭化水素と高温状態で反応し、気相成長法によりナノカーボンが生成、成長する。基板表面は均一に加熱されるとともに、炭化水素も均一に噴霧されることで、基板表面で斑なく均一にナノカーボンが生成、成長できる。これにより、ナノカーボンを連続的に製造することができることになる。

　上記したように、第１の実施形態によれば、加熱容器１１と、この加熱容器１１の外周部に配置された電気ヒータ１３と、加熱容器１１の上部側に配置され，加熱容器１１内に炭化水素を噴霧する炭化水素注入ノズル１５と、加熱容器１１の下流側に配置された生成ナノカーボン排出ノズル１８とを具備し、加熱容器１１の内面に金属基板１２を配置して、炭化水素注入ノズル１５より炭化水素を連続的に噴霧することにより金属基板上で反応させてナノカーボンを成長させ、成長した生成ナノカーボンを金属基板１２から剥離させ、生成ナノカーボンを前記排出ノズル１８により排出する構成となっている。従って、純度及び安定性の高い高品質のナノカーボンを低コストで効率よく量産することができる。また、金属基板１２の上下方向の長さが電気ヒータ１３の上下方向の長さより短く、かつ金属基板１２の位置が電気ヒータ１３の位置の略中央に位置しているので、金属基板１２の表面温度を最適に維持でき、より高品質のナノカーボンを量産することができる。

　なお、第１の実施形態では、加熱源として電気ヒータを用いた場合について述べたが、これに限らず、装置、プラント等の排熱を利用する熱風等を利用し、ナノカーボン製造装置全体の効率、システム全体の効率化を図るようにしてもよい。

　また、設計上、炭化水素注入ノズルから噴霧する流量がナノカーボンの生成に最適となるように、炭化水素の噴霧流量を制御する為に炭化水素ヘッダーへの炭化水素供給配管に流量計、流量調整バルブを設置したりすることは適宜実施する。

　更に、図１においては、ナノカーボン生成装置は縦型方式とし、炭化水素注入ノズルを上部に、生成ナノカーボン排出ノズルを下部に設置しているが、横型方式、或いは、斜め設置方式とし、電気ヒータから加熱する還元雰囲気のナノカーボン生成炉内に同心円状の内筒内面に金属基板を密着して配置するようにし、生成ナノカーボンの排出方式等を工夫することで、効率的にナノカーボンを連続的に製造するようにしてもよい。

　（第２の実施形態）　
　図２は、本発明の第２の実施形態による縦型方式のナノカーボン生成装置の概略図である。なお、図１と同部材は同符番を付して説明を省略する。　
　図中の符番２１は、駆動軸回転モータ２２より回転する回転駆動軸である。この回転駆動軸２２には、金属基板１２の表面に生成された生成ナノカーボン１７を掻き取る板状の掻取り羽根２３ａ，及び掻き落としたナノカーボン１７を更に排出ノズル１８から確実に下部側に落とすための掻取り羽根２３ｂが夫々加熱容器１１と同心円状に取り付けられている。ここで、回転駆動軸２１，駆動軸回転モータ２２及び掻取り羽根２３ａ，２３ｂを総称して掻取り機構２４と呼ぶ。掻取り羽根２３ａ，２３ｂは、その最外側寄りの縁が円筒状の金属基板１２の表面から僅かに均一な距離を離して回転するように構成されている。従って、掻取り羽根２３ａ，２３ｂは、金属基板１２の表面に生成したナノカーボン１７のみを掻き落とすようになっている。

　次に、こうした構成のナノカーボン生成装置１０の動作について説明する。　
　金属基板１２上では該金属基板１２を構成する金属触媒粒子が核となり噴霧された炭化水素と高温状態で反応し、気相成長法によりナノカーボン１７が生成、成長する。掻き取り機構２４は常時回転させることも可能であるが、生成、成長したナノカーボン１７を頻繁に掻き取ると、ナノカーボンの回収量が低下し、金属表面を掻き取ることで、金属触媒粒子も同伴するようになりナノカーボンの含有金属量も増加する。この為、掻き取り機構２４は常時駆動させず、金属基板上にある程度ナノカーボン１７が成長した段階で回転させるようにするのが効果的である。

　更に、ナノカーボンの嵩比重は非常に低いため、加熱容器１１の下部のナノカーボン排出ノズル１８が細く狭まっていると、掻き取られ流下したナノカーボンが加熱容器１１の下部でブリッジして排出されなくなることもある。このようなブリッジ防止の為に、ナノカーボン生成装置１０の下部側に位置する回転駆動軸２１に掻取り羽根２３ｂを設け、ブリッジしやすいナノカーボン生成装置１０下部の生成ナノカーボン排出ノズル１８近傍表面を掻き取ることができるようにもすることで、生成ナノカーボンの掻き取り、掻き落としと同時に生成ナノカーボンの排出ブリッジ防止も効果的に行うことができる。

　第２の実施形態のナノカーボン生成装置は、回転駆動軸２１，駆動軸回転モータ２２及び掻取り羽根２３ａ，２３ｂからなる掻取り機構２４を加熱容器１１に配置し、掻取り羽根２３ａにより金属基板表面の生成ナノカーボンを掻き取る構成になっている。そのため、金属基板上から或る一定厚さ以上に成長してその自重で金属基板１２から剥離しきれないナノカーボン１７を定期的に強制的にナノカーボン生成装置１０の下部に流下させ、ナノカーボン生成装置１０の下流から安定的に排出することができ、ナノカーボンを連続的に製造することができる。　
　また、ナノカーボン生成装置１０の下部側に位置する回転駆動軸２１に掻取り羽根２３ｂを設けるため、ブリッジしやすいナノカーボン生成装置１０下部の生成ナノカーボン排出ノズル１８近傍表面を掻き取ることができる。これにより、生成ナノカーボンの掻き取り、掻き落としと同時に生成ナノカーボンの排出ブリッジ防止も効果的に行うことができる。

　なお、第２の実施形態において、生成ナノカーボンの掻き取り、掻き落としと同時に生成ナノカーボンの排出ブリッジ防止機構としては、上述した生成ナノカーボン掻き取り棒、掻き取り羽根の方式に限らず、両者を最適に実施できるよう、生成ナノカーボンの排出ブリッジ防止用にブラシを設置する等、ナノカーボンの安定的排出が行える方式を設計することもできることは言うまでもない。また、加熱源として電気ヒータを用いた場合について述べたが、これに限らず、装置、プラント等の排熱を利用する熱風等を利用し、ナノカーボン製造装置全体の効率、システム全体の効率化を図るようにしてもよい。

　（第３の実施形態）　
　本発明の第３の実施形態による縦型方式のナノカーボン生成装置は、図２の生成装置と比較して基本的な構成は同じであるので、図２を利用して説明する。　
　第３の実施形態に係るナノカーボン生成装置は、金属基板１２の材質を鉄とし、鉄製の金属基板１２の表面温度を炭化水素を連続的に均一に噴霧する状態で５５０～７００℃の範囲に設定したことを特徴とする。

　金属基板表面温度をなるべく低くし、ナノカーボン生成装置全体の効率を高めることができるのが良い。しかし、我々のこれまでの試験研究より、金属基板１２を鉄とし、その基板表面温度を８００℃以上に高めなくても、５５０～７００℃の範囲に設定することで、最も効率的に高純度のカーボンナノチューブを生成できることを検証している。

　第３の実施形態のナノカーボン生成装置は、金属基板１２を安価な鉄でナノカーボンを生成できるだけでなく、金属基板上から或る一定厚さ以上に成長しその自重で金属基板１２から剥離、或いは、生成ナノカーボンを掻取り機構２４により掻き落とす。これにより、自然落下したナノカーボン１７はナノカーボン生成装置の下部に流下し、ナノカーボン生成炉の下流から排出することにより、ナノカーボンを連続的に製造することができる。

　（第４の実施形態）　
　本発明の第４の実施形態に係る縦型方式のナノカーボン生成装置について図２を参照して説明する。なお、図１，２と同部材は同符番を付して説明を省略する。　
　本実施形態では、液体又は気体の状態の炭化水素は、炭化水素注入ノズル１５よりを生成装置内に噴霧される。また、符番３２は、液体又は気体の状態の炭化水素は、炭化水素分散メッシュ１６から通される。

　第４の実施形態では、加熱容器内面に設置する金属基板１２表面に噴霧する炭化水素を液体或いは気体の状態でナノカーボン生成装置１０内に注入し、この炭化水素を加熱しガス状態とし、金属基板１２表面の温度を下げずに均一に噴霧するようにしている。

　ナノカーボン生成装置１０の構造は、基本的に図２と同じである。同装置１０は、還元雰囲気のナノカーボン生成装置内の上部の炭化水素の注入部を炭化水素注入ノズル１５から炭化水素分散メッシュ１６を経由して連続的に噴霧し続けるようにしている。同装置１０は、炭化水素分散メッシュ１６をナノカーボン生成装置内の電気ヒータ１３の直近まで下げている。同装置１０では、注入される液体或いは気体の状態の炭化水素は、ナノカーボン生成装置内の電気ヒータ１３で加熱され、ガス状態となり、金属基板１２表面の温度を下げずに均一に噴霧される。

　この場合、ナノカーボン生成装置は縦型とし、金属基板表面の温度をナノカーボンの生成に最適な温度（５００～７００℃）の範囲にとなるようにしている。また、ナノカーボン生成装置内の上部は上昇気流により高温雰囲気になっている。この高温雰囲気に液体或いは気体の状態の炭化水素を噴霧することで加熱されガス状態となる。ガス状態の炭化水素は金属基板表面に均一に噴霧して反応することで、金属基板表面の温度を下げずに効率的にナノカーボン１７を生成することができる。

　第４の実施形態のナノカーボン生成装置は、炭化水素注入ノズル１５に連結した炭化水素分散メッシュ１６をナノカーボン生成装置内の電気ヒータ１３の直近まで下げ、金属基板表面に噴霧する炭化水素を予めナノカーボン生成装置内で加熱し、ガス状態として金属基板表面に連続的に噴霧する構成になっている。これにより、各金属基板表面の温度が下がることなく、金属基板表面でのナノカーボン生成反応が促進され、ナノカーボンの生成速度が速まり、生成効率が高まるだけでなく、電気ヒータ１３の設定温度を低めに設定しても金属基板表面を最適な範囲に保持することができる。また、ナノカーボン生成装置１０の加熱温度も下げることができ、ナノカーボン生成効率を高めた状態でナノカーボンを連続的に安定的に生成、回収することができる。

　（第５の実施形態）　
　本発明の第５の実施形態に係る縦型方式のナノカーボン生成装置について、図２を参照して説明する。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。　
　本実施形態では、液体の状態の炭化水素は、炭化水素注入ノズル１５から生成装置内に噴霧される。また、液体の状態の炭化水素は、炭化水素分散メッシュ１６から生成装置内に通される。炭化水素分散メッシュ１６は電気ヒータ１３の直近まで下げられている。

　本実施形態の生成装置１０は、図２の生成装置と基本的な構成は同じである。本実施形態では、還元雰囲気のナノカーボン生成装置内の同心円状の内筒内面に金属基板が設置されている。金属基板表面に噴霧する液体の炭化水素は、加熱してガス状態で噴霧するだけでなく、液体状態のまま噴霧してナノカーボン生成装置内で噴霧した液体の炭化水素を気化させることにより、金属基板表面で反応する。

　即ち、還元雰囲気の生成装置１０内の同心円状の加熱容器１１内面に設置する金属基板１２の表面に噴霧する炭化水素は、エタノール、メタノール、バイオエタノール、各種アルコール、灯油等の炭化水素油等を液体状態で噴霧してナノカーボン生成装置１０内で気化させる。これにより、金属基板１２の表面に気化した炭化水素を連続的に均一に噴霧して反応させ、ナノカーボン１７を生成できるようにするものである。

　本実施形態の生成装置１０では、金属基板表面上では該金属基板１２を構成する触媒粒子が核となり、気化した炭化水素が高温状態で反応することで気相成長法により、効率的にナノカーボン１７が生成、成長する。

　第５の実施形態のナノカーボン生成装置は、炭化水素注入ノズル１５に連結した炭化水素分散メッシュ１６をナノカーボン生成装置内の電気ヒータ１３の直近まで下げ、金属基板表面に噴霧するエタノール、メタノール、バイオエタノール、各種アルコール、灯油等の炭化水素油等の液体状態の炭化水素を予めナノカーボン生成炉内で加熱し、ガス状態として金属基板表面に連続的に噴霧する構成になっている。従って、金属基板表面の温度が下がることなく、金属基板表面でのナノカーボン生成反応が促進され、ナノカーボンの生成速度が速まり、生成効率が高まるだけでなく、電気ヒータ１３の設定温度を低めに設定しても金属基板表面を５５０～７００℃の範囲に保持することができる。このため、ナノカーボン生成装置１０の加熱温度を下げることができ、ナノカーボン生成効率を高めた状態でナノカーボンを連続的に安定的に生成、回収することができる。

　（第６の実施形態）　
　本発明の第６の実施形態に係る縦型方式のナノカーボン生成装置について、図２を参照して説明する。なお、図１，２と同部材は同符番を付して説明を省略する。　
　本実施形態では、酸成分を含む炭化水素が炭化水素注入ノズル１５より生成装置内に噴霧される。また、酸成分を含む炭化水素が炭化水素分散メッシュ１６より生成装置内に通される。炭酸水素分散メッシュ１６は、電気ヒータ１３の直近まで下げられている。

　本実施形態の生成装置１０は、図２のナノカーボン生成装置と基本的な構成は同様である。本実施形態の生成装置１０では、還元雰囲気のナノカーボン生成装置１０内の金属基板１２の表面に噴霧する酸成分を含む炭化水素が液体状態でナノカーボン生成装置内に噴霧される。これにより、金属基板１２の表面から金属の微粒子が腐食して剥離しやすくすることで、金属基板１２の表面での反応を促進させるようにした。

　酸成分を含む炭化水素としては、エタノール、メタノール、バイオエタノール、各種アルコール、灯油等の炭化水素油等に酢酸、塩酸等の酸を微量混ぜることで酸性にした炭化水素液、バイオマスオイル等の酸性の炭化水素液が挙げられる。こうした酸成分を含む炭化水素を液体状態で噴霧してナノカーボン生成炉内で気化させることにより、金属基板表面に炭化水素を連続的に均一に噴霧して反応させ、ナノカーボンを生成できるようにするものである。

　本実施形態の生成装置１０において、金属基板表面上では基板を構成する触媒粒子が核となり、気化した炭化水素が高温状態で反応することで気相成長法により、効率的にナノカーボンが生成、成長する。

　第６の実施形態の生成装置１０は、炭化水素注入ノズル１５に連結した炭化水素分散メッシュ１６をナノカーボン生成炉内の電気ヒータ１３の直近まで下げ、金属基板表面に噴霧する酸成分を含む液体状態の炭化水素を予めナノカーボン生成炉内で加熱し、ガス状態として金属基板表面に連続的に噴霧する構成になっている。従って、金属基板表面の温度が下がることなく、金属基板表面でのナノカーボン生成反応が促進され、ナノカーボン１７の生成効率が高まるだけでなく、電気ヒータ１３の設定温度を低めに設定しても金属基板表面を５００～７００℃の範囲に保持することができる。そのため、ナノカーボン生成装置１０の加熱温度を下げることができ、ナノカーボン生成効率を高めた状態でナノカーボンを連続的に安定的に生成、回収することができる。

　（第７の実施形態）　
　図３は、本発明の第７の実施形態に係る縦型方式のナノカーボン生成装置の概略図である。なお、図１，２と同部材は同符番を付して説明を省略する。　
　図中の符番３７は、ナノカーボン生成装置内に水素を連続的に注入するための水素注入ノズルを示し、炭化水素注入ノズル１５の近くに配置されている。

　本実施形態の生成装置１０は、還元雰囲気のナノカーボン生成装置１０内の金属基板１２の表面に噴霧する炭化水素を炭化水素注入ノズル１５から噴霧するだけでなく、水素も水素注入ノズル３７から噴霧することで金属基板表面を活性化させることを特徴とする。

　炭化水素注入ノズル１５と水素注入ノズル３７の位置は、ナノカーボン生成装置１０の設計形状によるが、ナノカーボン生成装置内の内筒内面に配置した金属基板１２より上側とする。そして、たとえ炭化水素、水素がそれぞれ単独で注入しても、生成装置１０内の上部で噴霧された炭化水素、水素が生成装置１０内の加熱容器内面に配置した金属基板１２上で炭化水素，水素が、金属基板１２上で反応してナノカーボンを成長させるに最適な位置を調整できるようにする。

　第７の実施形態の生成装置１０によれば、金属基板１２上では該金属基板１２を構成する触媒粒子が核となり、炭化水素だけでなく水素も噴霧され高温状態で反応する。これにより、炭化水素だけ噴霧され高温状態で反応する場合と比べて、気相成長法によってより効率的にナノカーボン１７が生成、成長する。金属基板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、金属基板表面で斑なく均一にナノカーボン１７が生成、成長できる。これにより、ナノカーボン１７を連続的に製造することができる。

　（第８の実施形態）　
　本発明の第８の実施形態に係る縦型方式のナノカーボン生成装置について図３を参照して説明する。なお、図１，２と同部材は同符番を付して説明を省略する。　
　本実施形態では、第７の実施形態に対し、水素注入ノズル３７の代わりに水蒸気注入ノズルを用いる点が異なる。水蒸気は、水蒸気注入ノズルより生成装置１０内に連続的に注入される。水蒸気注入ノズルは炭化水素注入ノズル１５の近くに配置されている。

　本実施形態の生成装置１０は、還元雰囲気の生成装置１０内の金属基板１２の表面に噴霧する炭化水素を炭化水素注入ノズル１５から噴霧するだけでなく、水蒸気も水蒸気注入ノズルから噴霧することで金属基板表面を活性化させることを特徴とする。

　本実施形態において、炭化水素注入ノズル１５と水素注入ノズルの位置は、ナノカーボン生成装置の設計形状によるが、ナノカーボン生成装置内の内筒内面に配置した金属基板１２より上側とする。これにより、たとえ炭化水素、水蒸気をそれぞれ単独で注入しても、生成装置１０内の上部で噴霧された炭化水素、水蒸気が生成装置１０内の加熱容器１１の内面に配置した金属基板１２上で反応してナノカーボンを成長させるに最適な位置を調整できるようにする。また、水蒸気を連続的に均一に噴霧できる水蒸気注入ノズルから水蒸気に切り替えて水素も注入できるようにしてもよい。

　第８の実施形態のナノカーボン生成装置は、金属基板１２上では該金属基板１２を構成する触媒粒子が核となり、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。これにより、炭化水素だけ噴霧され高温状態で反応する場合と比べて、気相成長法によってより効率的にナノカーボン１７が生成、成長する。金属基板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、金属基板表面で斑なく均一にナノカーボン１７が生成、成長できる。これにより、ナノカーボン１７を連続的に製造することができる。

　（第９の実施形態）　
　本発明の第９の実施形態に係る縦型方式のナノカーボン生成装置は、基本的に図３と略同じであるので、図３を参照して説明する。なお、図１，２と同部材は同符番を付して説明を省略する。　
　第９の実施形態に係る生成装置１０は、図３に示すように、金属基板１２の表面と掻き落とし機構２４の一構成である掻取り羽根２３ａの縁部との隙間距離Δａを調整可能としたことを特徴とする。

　掻き落とし機構２４は、前述したように、生成装置１０内の金属基板１２の表面に直接接触せず、金属基板１２から成長したナノカーボン１７のみを掻き落とすことができるように設計したものである。ここで、掻き落とし機構２４の掻取り羽根２３ａは、金属基板１２の表面には直接接触させず、金属基板１２から成長したナノカーボン１７のみを掻き落とすようにする。そうしないと、金属基板１２の金属微粒子も掻き落とすことになり、生成したナノカーボン１７中に金属不純物が混入しナノカーボン１７の純度が低下する。また、金属基板１２の表面の金属がそぎ落とされ、ナノカーボン１７の連続生成速度の低下を招き、ナノカーボン１７の生成効率が低下する。

　金属基板１２の表面と掻き落とし機構２４の一構成である掻取り羽根２３ａの縁部との隙間距離Δａを調整する構造としては、生成装置１０の設計に合わせて以下に示すような様々な構造、方式が考えられる。　
　１）加熱容器１１の内面を均一に掻き取る構造に合わせて、掻き落とし機構２４は掻取り羽根２３ａの根元を回転駆動軸２１にねじを取り付け、このねじを回転させることでアーム長さＨ（回転駆動軸２１の中心と掻取り羽根２３ａの縁部間の距離）を微調整する方法。　
　２）掻き落とし機構２４の掻取り羽根２３ａの回転駆動軸２１側に掻取り羽根２３ａ取り付け冶具を設置し、その取り付け冶具の設置高さｈを調整することでアーム長さＨを微調整する方法。なお、図６では取り付け治具は図示されていないが、掻き取り羽根は取り付け治具を介して例えばネジにより回転駆動軸２１に図中の左右方向に移動可能となるように取り付けられ、ねじにより設置高さｈが調整できるようになっている。

　３）掻取り羽根２３ａのアームの角度を微調整することでアーム長さＨを微調整する方法。　
　４）掻取り羽根２３ａの先端の角度を微調整することで金属基板の表面と掻き落とし棒との隙間距離Δａを微調整する方法。

　第９の実施形態のナノカーボン生成装置によれば、金属基板表面の金属微粒子を掻き取ることなく、金属基板上から或る一定厚さ以上に成長してその自重で金属基板１２から剥離しきれないナノカーボン１７を定期的に強制的に生成装置１０の下部に流下させ、ナノ生成装置１０の下流から安定的に排出することができ、ナノカーボン１７を連続的に製造することができる。

　また、本実施形態では、図３に示すように、掻き落とし機構２４の回転駆動軸２１の下側（金属基板１２を設置させている箇所より下側）の部分に落下してくる生成ナノカーボンが堆積・ブリッジするのを防止するために掻き落とし羽根２３ｂを設置する。これにより、回転駆動軸２１が回転することで、落下してブリッジしやすい生成ナノカーボンを掻き落とし羽根２３ｂで生成装置１０下部の生成ナノカーボン排出ノズル１８近傍表面を掻き取ることができる。従って、生成ナノカーボンの掻き取り、掻き落としと同時に生成ナノカーボンの排出ブリッジ防止も効果的に行うことができる。

　なお、上記生成装置は、縦型方式とし、電気ヒータから加熱する還元雰囲気の生成装置内の加熱容器の内面に金属基板を密着して配置している。しかし、加熱源は電気ヒータに限らず、装置、プラント等の排熱を利用する熱風等を利用し、生成装置全体の効率、システム全体の効率化を図るようにしてもよい。

　（第１０の実施形態）　
　図４は、本発明の第１０の実施形態に係る縦型方式のナノカーボン生成装置の概略図である。なお、図１～３と同部材は同符番を付して説明を省略する。　
　図中の符番３９は、生成装置１０内の金属基板１２の表面温度Ｔ_１を計測する第１の表面温度計であり、符番４０は掻取り機構２４の一構成である掻取り羽根２３ａの縁部の温度Ｔ_２を計測する第２の表面温度計である。なお、図中の符番４４は熱電対を示す。図４の生成装置１０は、こうした表面温度計３９，４０により生成装置内の金属基板１２の表面温度を、炭化水素を連続的に均一に噴霧する状態で５５０～７００℃の範囲に正確に設定できるようにすることを特徴とする。

　生成装置１０内の加熱容器１１の内面表面を均一に加熱し、ナノカーボン生成に最適な温度を常時キープすることが重要である。それには、生成装置１０内の外側のヒータ温度を計測するだけでは不十分で、生成装置１０内の金属基板１２の表面温度を正確に計測し、それにより生成装置１０内の外側のヒータ温度を厳密に制御することが重要となる。生成装置１０内の金属基板１２の表面温度が、炭化水素を連続的に均一に噴霧する状態で５５０～７００℃の範囲よりも低いと、ナノカーボンは生成しない。一方、５５０～７００℃の範囲よりも高いと、カーボンの煤が生成しナノカーボンは生成しなくなる。この為、生成装置１０内の金属基板１２の表面温度が炭化水素を連続的に均一に噴霧する状態で５５０～７００℃の範囲に正確に設定することが、ナノカーボンの生成効率、生成純度を高める決め手となる。生成装置１０内の金属基板１２の表面温度を正確に計測し、それにより生成装置１０内の外側のヒータ温度を厳密に制御することで、ナノカーボンの生成効率、生成純度を高めることができる。これにより、良質で純度の高いナノカーボンを連続的に製造することができる。

　第１０の実施形態のナノカーボン生成装置は、生成装置１０内の金属基板１２の表面温度Ｔ_１を計測する第１の表面温度計３９、及び掻取り機構２４の一構成である掻取り羽根２３ａの縁部の温度Ｔ_２を計測する第２の表面温度計４０を設けている。これにより、生成装置１０内の金属基板１２の表面温度を正確に計測し、生成装置１０内の外側のヒータ温度を厳密に制御することで、ナノカーボンの生成効率、生成純度を高めることができる。従って、良質で純度の高いナノカーボンを連続的に製造することができる。

　（第１１の実施形態）　
　図５は、本発明の第１１の実施形態に係る縦型方式のナノカーボン生成装置の概略図である。なお、図１，２と同部材は同符番を付して説明を省略する。　
　図中の符番４１，４２は、生成ナノカーボン排出ノズル１８の下部に夫々設けられた上部ダンパー、下部ダンパーを示す。生成ナノカーボンを収容するナノカーボン回収容器４３は、下部ダンパー４２の下部に配置されている。

　上部ダンパー４１及び下部ダンパー４２の動作は、次のとおりである。まず、上部ダンパー４１、下部ダンパー４２を全閉とした後、上部ダンパー４１を開にし、上部ダンパー４１と下部ダンパー４２の間に生成ナノカーボンを溜める。更に、上部ダンパー４１を全閉、下部ダンパー４２を開にする。これにより、生成装置１０内部と回収容器４３とを縁を切った状態で生成ナノカーボンを回収する。また、回収容器４３内の空気が生成装置１０内に混入しないよう、上部ダンパー４１と下部ダンパー４２の間に不活性ガスを間欠的に注入してもよい。これにより、設計・運用上逐次行い、安定的なナノカーボン払出しが行えるようにする。

　第１１の実施形態のナノカーボン生成装置は、生成ナノカーボン排出ノズル１８の下部に上部ダンパー４１、下部ダンパー４２を夫々設けるとともに、下部ダンパー４２の下部に回収容器４３を設ける。これにより、ナノカーボン払出しを安定的に確実に行うことができるコンパクトな生成装置１０が得られる。

　なお、図５ではロータリーバルブの設置を省略しているが、上下２段のダブルダンパー（上部ダンパー４１、下部ダンパー４２）の上側、或いは下側にロータリーバルブを設置することも可能である。　
　また、生成装置の内部は運転中、還元雰囲気を確保しなくてはならず、外部との気密性を十分確保する為のシール構造等について考慮すべきことは言うまでもない。更に、生成装置の下部にはロータリーバルブ等を設置することで下部に落ちた生成ナノカーボンを安定的に払い出すことも可能である。その場合も、外部とのシール性能を高める為に、下部に上下２段のダブルダンパー（上部ダンパー、下部ダンパー）を設置し、その下部にナノカーボン回収容器等を設置して回収するようにする。

　（第１２の実施形態）　
　第１２の実施形態に係る縦型方式のナノカーボン生成装置は、図５の生成装置と基本的に同じ構成であるので、図５を参照して説明する。なお、図１，２，５と同部材は同符番を付して説明を省略する。　
　第１２の実施形態では、金属基板１２は、鉄の純度の高い（９９．５％以上）鉄板もしくは鉄を含んだ炭素鋼を用いることを特徴とする。

　第１２の実施形態のナノカーボン生成装置によれば、金属基板１２として鉄の純度の高い鉄板もしくは鉄を含んだ炭素鋼を用いることにより、ニッケル合金、プラチナ等の貴金属を使用することなく、低コストで手軽に高品質のナノカーボンを生成することができる。また、鉄の純度の高い鉄板もしくは鉄を含んだ炭素鋼の製品規格は画一であるので、常に安定した純度および安定性の高い高品質のナノカーボンを低コストで手軽に効率よく量産することができる。

　なお、上述したような掻取り機構を取り付ければ、金属基板上から或る一定厚さ以上に成長してその自重で鉄基板から剥離しきれないナノカーボンを定期的に強制的に生成装置の下部に流下させ、生成装置の下流から安定的に排出することができ、ナノカーボンを連続的に製造することができる。

　以上に説明したように、金属基板上から或る一定厚さ以上に成長しその自重で金属基板から剥離、自然落下したカーボンナノチューブ等のナノカーボンは生成装置の下部に流下し、生成装置の下流から排出することにより、ナノカーボンを連続的に製造できる。また、金属基板上から或る一定厚さ以上に成長してその自重で金属基板から剥離しきれないナノカーボンを定期的に強制的に生成装置の下部に流下させ、生成装置の下流から安定的に排出することができる。これにより、ナノカーボンを連続的に製造することができるので、純度および安定性の高い高品質のナノカーボンを低コストで手軽に効率よく量産することができる。

　（第１３の実施形態）　
　本発明の第１３の実施形態による縦型方式のナノカーボン生成装置について図１を参照して説明する。但し、図１と同部材は同じ符番を用い、説明を省略する。　
　本発明においては、加熱容器１１の上流側に加熱容器１１内に炭化水素と微量の金属触媒粉とを混合噴霧する炭化水素・触媒混合噴霧ノズルが配置されている。このノズルは、図１の炭化水素ノズル（符番１５）の代りに用いる。このノズルから金属触媒粉の混合した金属触媒粉混合炭化水素を注入される。注入する炭化水素中には微量の金属触媒粉を混合しているため、金属基板１２は常時金属触媒の機能を保持する必要はない。この金属触媒粉の混合した金属触媒粉混合炭化水素中に混合する金属触媒粉は、ナノカーボン生成の核としての機能を持たせるために微量混合すればよく、炭化水素に比べて十分に微量なレベルである。金属触媒粉は、炭化水素との混合に際しては炭化水素が液体である場合、例えば炭化水素液中に微量の金属触媒粉を注入し、攪拌、混合させる。これにより、炭化水素液中に注入した金属触媒粉が十分に均一に拡散されて混合させる。

　炭化水素中に混合する金属触媒粉の量としては、炭化水素に対する金属触媒粉の比率が、１／１０万～１０００万程度の微小レベルで十分である。特に炭化水素が液体の場合、炭化水素の容器に微小レベルの金属触媒粉を添加し均一攪拌する程度で十分である。尚、金属触媒粉の添加量が多いと、ナノカーボンの生成量は高まるが、生成ナノカーボン中に金属触媒粉が含まれ、局所的に純度が低くなるという問題がある。この為、金属触媒粉の添加比率は極力下げて、金属触媒粉が殆ど含まれていない純度の高いナノカーボンが生成するよう、炭化水素原料の種類と添加する金属触媒粉の種類の組合せにより、その組合せ条件での最適な金属触媒粉添加比率を見極めることが重要とある。

　これにより、前記加熱容器１１内面の円筒状の容器材料は、円筒状の金属基板１２自体が触媒としての機能を有しなくても、耐熱性を有し且つある程度表面が滑らかで熱変形しない材質でありさえすれば問題ない。金属触媒粉混合炭化水素を供給するのみで、安定的にナノカーボンを生成することができる。

　前記加熱容器１１の上部側（上流側）には、加熱容器１１の内部に金属触媒粉の混合した金属触媒粉混合炭化水素を注入するための金属触媒粉混合炭化水素注入ノズルが配置されている。この金属触媒粉混合炭化水素注入ノズルの先端には金属触媒粉混合炭化水素分散メッシュが取り付けられ、ここで金属触媒粉混合炭化水素が加熱容器内に噴霧されるようになっている。このメッシュは、図１の炭化水素ノズル（符番１６）の代りに用いる。

　次に、上記構成のナノカーボン生成装置１０の動作について説明する。　
　まず、ナノカーボン生成装置１０内の上流側から金属触媒粉混合炭化水素を金属触媒粉混合炭化水素注入ノズルから金属触媒粉混合炭化水素分散メッシュを経由して連続的に或いは間欠的に噴霧する。これにより、ナノカーボン生成装置１０内の加熱容器１１内面に密着して配置した金属基板１２上、或いは、前記加熱容器１１内面で反応させてナノカーボン１７を成長させる。ナノカーボン生成装置１０内の上部で噴霧された金属触媒粉混合炭化水素は、ナノカーボン生成装置１０内の加熱容器１１内面に配置した金属基板１２上、或いは、前記加熱容器１１内面で反応させてナノカーボン１７が成長する。

　前記加熱容器１１内面の円筒状の容器材料、金属基板１２上、或いは、前記加熱容器１１内面で成長した生成ナノカーボン１７は、その自重で前記加熱容器１１内面、或いは、前記加熱容器１１内面から下流側に飛散し、剥離、飛散したナノカーボン１７’は自然落下する。微視的なナノカーボンの生成形態としては、最適温度において前記加熱容器１１内面の円筒状の容器材料、金属基板１２の表面、或いは、前記加熱容器１１内で金属微粒子と炭化水素とが反応してナノカーボン１７が生成し、成長する。また、これとともに、ナノカーボンの成長につれて反応する金属微粒子が空間に剥離し、僅かに剥離した金属微粒子が分離し、分離した金属微粒子から新たにナノカーボンが生成、成長することを繰り返す。これにより加速度的にナノカーボンが生成、成長し、純度の高いナノカーボンが大量に合成できる。

　ナノカーボンは短時間で大量合成する。そのため、前記加熱容器１１内面の円筒状の容器材料、金属基板１２の表面、或いは、前記加熱容器１１内で或る一定厚さ以上に成長したナノカーボンの束は、その自重で前記加熱容器１１内面の円筒状の容器材料、金属基板１２の表面から剥離、或いは、前記加熱容器１１内で金属微粒子から成長し、自然落下する。その際、金属基板１２の表面から剥離する金属微粒子、また、ナノカーボンに含まれる金属微粒子はほんの僅かである。前記金属微粒子は、噴霧された金属触媒粉混合炭化水素中の金属触媒粉を核として、金属微粒子と炭化水素とが反応してナノカーボンが生成、成長を連続的に繰り返す。これにより、ナノカーボン生成炉１０の上部の金属触媒粉混合炭化水素を金属触媒粉混合炭化水素注入ノズルから金属触媒粉混合炭化水素分散メッシュを経由して連続的に噴霧し続ける。つまり、ナノカーボン生成炉内、及び、内筒内面に配置した金属基板上で反応を繰り返し、ナノカーボンが連続的に生成、成長を連続的に繰り返す。

　即ち、ナノカーボン生成装置１０内、及び、前記加熱容器１１内面の円筒状の容器材料、内筒内面に配置した金属基板上では金属触媒粉を構成する触媒粒子が核となり噴霧された金属触媒粉混合炭化水素と高温状態で反応し、気相成長法によりナノカーボンが生成、成長する。生成装置１０内面は均一に加熱されるとともに、炭化水素も均一に噴霧されることで、生成装置１０内で斑なく均一にナノカーボンが生成、成長できる。これにより、特殊な金属基板等を保持せずとも、金属触媒粉混合炭化水素を供給するのみで、安定的にナノカーボンを連続的に製造することができることになる。

　上記したように、第１３の実施形態は、加熱容器１１と、この加熱容器１１の外周部に配置された電気ヒータ１３と、加熱容器１１の上部側に配置され，加熱容器１１内に金属触媒粉混合炭化水素を噴霧する金属触媒粉混合炭化水素注入ノズル１５と、加熱容器１１の下流側に配置された生成ナノカーボン排出ノズル１８とを具備している。そして、加熱容器１１内に、金属触媒粉混合炭化水素注入ノズルより金属触媒粉混合炭化水素を連続的に噴霧することにより加熱容器１１内で反応させてナノカーボンを成長させ、成長した生成ナノカーボンを前記排出ノズル１８により排出する構成となっている。従って、純度及び安定性の高い高品質のナノカーボンを低コストで効率よく量産することができる。

　なお、第１３の実施形態では、加熱源として電気ヒータを用いた場合について述べたが、これに限らず、装置、プラント等の排熱を利用する熱風等を利用し、ナノカーボン製造装置全体の効率、システム全体の効率化を図るようにしてもよい。

　本発明によれば、純度及び安定性の高い高品質のカーボンナノチューブ、カーボンファイバー、カーボンナノコイル等の有用性の高い繊維状のナノカーボンを低コストで効率よく量産することができる。しかも一定条件で運転することで、殆ど半永久的にナノカーボンを生成しつづけることができ、ナノカーボンを大量に供給することが可能なナノカーボン生成炉を提供することができる。

　（第１４の実施形態）　
　図８は、本発明の第１４の実施形態による縦型方式のナノカーボン生成装置１０の概略図である。なお、図１と同部材は同符番を付して説明を省略する。　
　図中の符番４１は、還元雰囲気の縦型方式の加熱容器を示す。この加熱容器４１内には、該容器４１と同心円状である角度（３０°～６０°）をつけて円錐状板４２が配置されている。円錐状板４２の外周部には加熱源としての円錐状板加熱電気ヒータ４３が円錐状板４２に密着して配置され、この円錐状板加熱電気ヒータ４３により円錐状板４２が加熱されるようになっている。前記加熱容器４１の上部側（上流側）には、該加熱容器４１の内部に金属触媒粉混合炭化水素(原料＋触媒)を連続的又は間欠的に注入するための噴霧ノズル４４が配置されている。この噴霧ノズル４４には、金属触媒粉混合炭化水素を供給するための供給ヘッダー４５が接続されている。この供給ヘッダー４５から金属触媒粉混合炭化水素が円錐状板４２の表面に連続的又は間欠的に均一に矢印Ａのように噴霧されるようになっている。

　なお、この円錐状板４２の内面には、円錐状の金属基板を密着して配置してもよい。これにより円錐状板４２に触媒の機能を持たせることも可能である。例えば、円錐状金属基板とすることでこの円錐状板４２に触媒機能を持たせることができる。但し、本発明においては、加熱容器４１の上流側に加熱容器４１内に炭化水素と微量の金属触媒粉とを混合噴霧する噴霧ノズル４４が配置され，ここから金属触媒粉の混合した金属触媒粉混合炭化水素を注入、噴霧され、噴霧する金属触媒粉混合炭化水素中には微量の金属触媒粉を混合している。そのため、円錐状板４２は常時金属触媒の機能を保持する必要はない。この金属触媒粉の混合した金属触媒粉混合炭化水素中に混合する金属触媒粉は、ナノカーボン生成の核としての機能を持たせるために微量混合すればよい。金属触媒粉は、炭化水素に比べて十分に微量なレベルであり、炭化水素との混合に際しては炭化水素が液体である場合、例えば炭化水素液中に微量の金属触媒粉を注入し、攪拌、混合させる。これにより、炭化水素液中に注入した金属触媒粉が十分に均一に拡散されて混合させる。

　炭化水素中に混合する金属触媒粉の量としては、炭化水素に対する金属触媒粉の比率が、１／１０万～１０００万程度の微小レベルで十分である。特に炭化水素が液体の場合、炭化水素の容器に微小レベルの金属触媒粉を添加し均一攪拌する程度で十分である。尚、金属触媒粉の添加量が多いと、ナノカーボンの生成量は高まる。しかし、生成ナノカーボン中に金属触媒粉が含まれ、局所的に純度が低くなるという問題がある。この為、金属触媒粉の添加比率は極力下げて、金属触媒粉が殆ど含まれていない純度の高いナノカーボンが生成するようにする。つまり、炭化水素原料の種類と添加する金属触媒粉の種類の組合せにより、その組合せ条件での最適な金属触媒粉添加比率を見極めることが重要とある。

　これにより、前記円錐状板４２の材料は、円錐状板４２自体が触媒としての機能を有しなくても、耐熱性を有し且つある程度表面が滑らかで熱変形しない材質でありさえすれば問題がない。つまり、金属触媒粉混合炭化水素を供給するのみで、安定的にナノカーボンを生成することができる。

　円錐状板４２上で生成し、剥離したナノカーボン１７´を排出するナノカーボン排出ノズル（以下、単に排出ノズルと呼ぶ）４７は、円錐状板４２の下部側（下流側）に設けられている。剥離したナノカーボン１７´を収容するナノカーボン収容容器４８は、排出ノズル４７の下部に配置されている。なお、図中の符番４９は回収した生成ナノカーボンを示す。

　次に、上記構成のナノカーボン生成装置１０の動作について説明する。　
　まず、ナノカーボン生成装置１０内の上流側から金属触媒粉混合炭化水素Ｂを噴霧ノズル４４から供給ヘッダー４５を経由して連続的又は間欠的に均一に噴霧する。これにより、加熱容器４１内の円錐状板１２上で反応させてナノカーボン１７を成長させる。加熱容器４１内の上部で噴霧された金属触媒粉混合炭化水素は、加熱容器４１内に配置した円錐状板４２上で反応させてナノカーボン１６が成長する。

　前記加熱容器４１内の円錐状板４２上、或いは、前記加熱容器４１内面上部で成長した生成ナノカーボン１７は、その自重で前記円錐状板４２内面から下流側に飛散し、剥離、飛散したナノカーボン１７’は自然落下する。微視的なナノカーボンの生成形態としては、最適温度において前記円錐状板４２の表面、或いは、前記加熱容器４１内面上部で噴霧された金属微粒子と炭化水素とが反応してナノカーボン１７が生成し、成長する。これとともに、ナノカーボンの成長につれて反応する金属微粒子が空間に剥離し、僅かに剥離した金属微粒子が分離する。そして、分離した金属微粒子から新たにナノカーボンが生成、成長することを繰り返すことで加速度的にナノカーボンが生成、成長し、純度の高いナノカーボンが大量に合成できる。

　ナノカーボンが短時間で大量合成するため、前記円錐状板４２上、或いは、前記加熱容器４１内面上部で或る一定厚さ以上に成長したナノカーボンの束がその自重で前記円錐状板４２の表面、或いは、前記加熱容器４１内面上部から剥離、成長し、自然落下する。その際、前記円錐状板４２の表面から剥離する金属微粒子、また、ナノカーボンに含まれる金属微粒子はほんの僅かである。噴霧された金属触媒粉混合炭化水素中の金属触媒粉を核として、前記加熱容器４１内で噴霧され分離した金属微粒子と炭化水素とが反応してナノカーボンが生成、成長を連続的に繰り返す。これにより、ナノカーボン生成装置１０の上部の金属触媒粉混合炭化水素を供給ヘッダー４５から金属触媒粉混合炭化水素分散メッシュ１６を経由して連続的に噴霧し続ける。これによって、ナノカーボン生成装置内、及び、内筒内面に配置した前記円錐状板４２上で反応を繰り返しナノカーボンが連続的に生成、成長を連続的に繰り返す。

　即ち、ナノカーボン生成装置１０内、及び、前記加熱容器４１内面の前記円錐状板４２の表面では噴霧された金属触媒粉を構成する触媒粒子が核となる。この触媒粒子は、噴霧された炭化水素と高温状態で反応し、気相成長法によりナノカーボンが生成、成長する。ナノカーボン生成装置１０内面は均一に加熱されるとともに、金属触媒粉混合炭化水素も均一に噴霧される。これにより、ナノカーボン生成装置１０内で斑なく均一にナノカーボンが生成、成長できる。従って、特殊な金属基板等を保持せずとも、金属触媒粉混合炭化水素を供給するのみで、安定的にナノカーボンを連続的に長時間に亘り製造することができることになる。

　上記したように、第１４の実施形態は、加熱容器４１と、この加熱容器４１の外周部に配置された円錐状板加熱電気ヒータ４３と、加熱容器４１の上部側に配置され，加熱容器４１内に金属触媒粉混合炭化水素を噴霧する供給ヘッダー４５と、加熱容器４１の下流側に配置された生成ナノカーボン排出ノズル４８とを具備している。そして、加熱容器４１内に、供給ヘッダー４５より金属触媒粉混合炭化水素を連続的に噴霧することにより、前記円錐状板４２上、或いは、前記加熱容器４１内面で反応させてナノカーボンを成長させ、成長した生成ナノカーボンを前記排出ノズル１８により排出する構成となっている。従って、純度及び安定性の高い高品質のナノ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１４の実施形態による発明によれば、第１３の実施形態の発明と同様な効果を有する。

　微視的なナノカーボンの生成形態としては、最適温度において円錐状板４２の表面の金属微粒子と炭化水素とが反応してナノカーボン１７が生成、成長する。それとともに、ナノカーボン１７の成長につれて反応する金属微粒子が空間に剥離する。そして、僅かに剥離した金属微粒子が分離し、分離した金属微粒子から新たにナノカーボン１７が生成、成長することを繰り返す。これにより、加速度的にナノカーボン１７が生成、成長し、純度の高いナノカーボン１７が大量に合成できる。

　また、ナノカーボン１７が短時間で大量合成するため、円錐状板上から或る一定厚さ以上に成長したナノカーボン１７の束は、その自重で円錐状板４２から剥離、自然落下する。その際、円錐状板表面から剥離する金属微粒子はほんの僅かである。ナノカーボン１７の剥離後も円錐状板表面の金属微粒子と炭化水素とが反応してナノカーボン１７が生成、成長を連続的に繰り返す。これにより、生成装置１０の上部に金属触媒粉混合炭化水素を金属触媒粉混合炭化水素注入ノズル４４から連続的に或いは間欠的に噴霧し続ける。これにより、生成装置１０内に配置した円錐状板４２上で反応を繰り返しナノカーボン１７が連続的に生成、成長を連続的に繰り返す。

　ところで、円錐状板４２の傾斜角度が小さいと、円錐状板４２上の金属粒子を核としてナノカーボンが生成し、円錐状板４２上側にナノカーボンが成長する。成長したナノカーボンは、円錐状板１２から浮遊したナノカーボンの金属粒子を核として円錐状板４２上の空間に更に成長を繰り返していく。しかし、成長したナノカーボンは流下しないため、成長したナノカーボンが生成装置１０内に溢れてしまう。

　一方、円錐状板４２の傾斜角度が大きいと、円錐状板４２上に生成したナノカーボンが、円錐状板４２上側の空間にある程度成長する。しかし、成長したナノカーボンが円錐状板４２上に保持できず、すぐに流下しやすくなる。そして、円錐状板４２から剥離した金属粒子を核とした更なる成長の繰り返しが阻害され、ナノカーボンの生成効率が落ちてしまう。これを避けるために、円錐状板４２の傾斜角度は、ある程度大きな角度、例えば３０°～６０°程度とすることが望ましい。この理由は、ナノカーボンが円錐状板４２上に成長し、更に金属触媒粉から剥離した金属粒子を核として更なるナノカーボンの成長の繰り返しが促進され、ある程度の高さまでナノカーボンが成長後に自然落下するためである。

　また、加熱容器４１の上流側の注入ノズル４４から連続的に噴霧する金属触媒粉混合炭化水素は、連続的に噴霧する必要はなく、間欠的に散布する方がナノカーボン生成効率の点で優れる。これは、上から金属触媒粉混合炭化水素を噴霧しないタイミングの方が円錐状金属基板４２からの金属粒子の剥離が促進されるためである。従って、円錐状板４２上のナノカーボンとの成長状況、加熱容器４１内から流下するナノカーボンの分量、状況等により、金属触媒粉混合炭化水素を噴霧する時間の問隔、噴霧しないタイミング、金属触媒粉混合炭化水素の噴霧量、金属触媒粉と炭化水素の混合比率等を適宜調整する。

　更に、同心円状の或る傾斜角度をつけて設置した円錐状板４２は、表面温度を均一に加熱できる電気ヒータ４３上に密着して設置してある。そのため、円錐状板４２の表面温度に斑がなく、均一に加熱できるようにしている。円錐状板４２の表面温度に斑があると、表面温度の高めの箇所ではナノカーボン中の煤の混入比率が高まり、表面温度の低めの箇所ではナノカーボンの成長率が落ちる。

　上記したように、第１４の実施形態は、加熱容器４１と、この加熱容器４１内配置された円錐状板４２と、この円錐状板４２の外周側に密着して配置された電気ヒータ４３と、加熱容器４１の上部側に配置され，加熱容器４１内に金属触媒粉混合炭化水素を噴霧する注入ノズル４４と、加熱容器４１の下流側に配置された排出ノズル４７とを具備している。このため、注入ノズル４４より金属触媒粉混合炭化水素を連続的又は間欠的に均一に円錐状板４２に噴霧することにより、円錐状板上で反応させてナノカーボン１７を成長させ、成長した生成ナノカーボン１７を円錐状板４２から剥離させ、生成ナノカーボンを排出ノズル４７により排出する構成となっている。従って、純度及び安定性の高い高品質のナノ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１５の実施形態）　
　図９は、本発明の第１５の実施形態による縦型方式のナノカーボン生成装置の概略図である。なお、図１，図８と同部材は同符番を付して説明を省略する。　
　図中の符番５１は、不活性ガス注入ノズルを示す。この不活性ガス注入ノズル５１には不活性ガス供給ヘッダー５２が接続され、該ヘッダー５２から不活性ガスを矢印Ｄに示すように円錐状板４２に間欠的に噴きかけることができるようになっている。なお、便宜上図示していないが、図９においても、図８と同様、供給ヘッダー４５から金属触媒粉混合炭化水素が円錐状板４２の表面に連続的又は間欠的に均一に噴霧される。

　第１５の実施形態のナノカーボン生成装置１０は、円錐状板４２表面温度は均一に加熱できるようにし、この還元雰囲気の生成装置１０内の上流から金属触媒粉混合炭化水素を注入ノズル４４から供給ヘッダー４５を経由して表面温度を均一に加熱された円錐状板４２上に金属触媒粉混合炭化水素を連続的に或いは間欠的に均一に噴霧する構成となっている。これにより、円錐状板４２上で炭化水素と金属とを円錐状板４２上のどの位置でも均一に反応させ、金属の微粒子を核としてナノカーボンを円錐状板４２上部の空間にある程度の高さまで成長させる。また、成長した生成ナノカーボンを円錐状板４２上部から不活性ガスノズル５１から不活性ガス供給ヘッダー５２を経て不活性ガスを間欠的に噴きかける構成となっている。これにより、円錐状金属基板４２の表面に成長した生成ナノカーボン１７群を噴き落としてナノカーボンを落下させ、生成装置１０の下流から排出してナノカーボンを連続的に製造するようになっている。

　微視的なナノカーボンの生成形態等は、図８の説明と同様であり省略する。円錐状板４２の傾斜角度が小さいと、円錐状板４２上の金属粒子を核としてナノカーボンが生成し、円錐状板４２上側にナノカーボンが成長する。そして、成長して円錐状板４２から浮遊したナノカーボンの金属粒子を核として円錐状板４２上の空聞に更に成長を繰り返していく。しかし、成長したナノカーボンが流下しない。そのため、急激に成長したナノカーボンが生成装置１０内に溢れてしまう。しかし、図９においては、円錐状板４２上部には不活性ガスノズル５１から不活性ガスを間欠的に噴きかけられるようになっている。従って、円錐状板４２の表面に成長した生成ナノカーボン１６群を確実に噴き落とすことにより、生成ナノカーボンを落下させ、生成装置１０の下流から排出してナノカーボンを連続的に製造することができる。

　ところで、不活性ガス注入ノズル５１の位置は、円錐状板４２の表面から離して、ある高さまで成長したナノカーボン群の上部側のみに不活性ガスを吹きかけるように設計する。これにより、金属触媒粉から剥離したばかりでこれからナノカーボンが成長していく余地のある浮遊金属粒子をそのまま排出し、金属触媒粉から剥離した金属粒子を核とした更なる成長の繰り返しが阻害され、ナノカーボン生成効率が下がるのを避けることができる。

　円錐状板４２の傾斜角度は、次のように設計すればよい。即ち、まず、ナノカーボンが円錐状板４２上に成長し、更に金属触媒粉から剥離した金属粒子を核として更なるナノカーボンの成長の繰り返しが促進される。次に、ある程度の高さまでナノカーボンが成長後に不活性ガスが吹きかけられ、ナノカーボンが落下するようにする。これにより、金属触媒粉から剥離した金属粒子を核として成長したナノカーボン群が自由落下により流下させる角度よりも小さく設定することができる。その結果、金属触媒粉から剥離した金属粒子を核として成長したナノカーボン群が自由落下により流下させる揚合よりもナノカーボン生成効率を高めることが可能となる。

　また、生成装置１０内の上流の注入ノズル４４から連続的に噴霧する金属触媒粉混合炭化水素は、連続的に噴霧する必要はない。むしろ、間欠的に散布する方が連続的に噴霧するよりもナノカーボン生成効率が高まる。これは、上から金属触媒粉混合炭化水素を噴霧しないタイミングの方が円錐状板４２での金属触媒粉からの金属粒子の剥離が促進されるためである。従って、円錐状板４２上のナノカーボンの成長状況、生成装置１０内から流下するナノカーボンの分量、状況等により、炭化水素を噴霧する時間の間隔、噴霧しないタイミング、炭化水素の噴霧量、金属触媒粉と炭化水素の混合比率等を適宜調整する。

　同心円状の或る傾斜角度をつけて設置した円錐状板４２は、表面温度を均一に加熱できる電気ヒータ４３上に密着して設置してある。これは、円錐状板４２の表面温度に斑がなく、均一に加熱できるようにするためである。円錐状板４２の表面温度に斑があると、表面温度の高めの箇所ではナノカーボン中の煤の混入比率が高まり、表面温度の低めの箇所ではナノカーボンの成長率が落ちる。

　第１５の実施形態は、加熱容器４１の上部側に注入ノズル４４及び供給ヘッダー４５のみならず、不活性ガス注入ノズル５１及び不活性ガス供給ヘッダー５２を配置する構成となっている。これにより、円錐状板４２上に成長したナノカーボン群が自由落下により流下させる角度よりも小さく設定することができる。従って、円錐状板４２上に成長したナノカーボン群が自由落下により流下させる揚合よりもナノカーボン生成効率を高めることが可能となる。

　（第１６の実施形態）　
　図１０は、本発明の第１６の実施形態による縦型方式のナノカーボン生成装置の概略図である。なお、図１，８，９と同部材は同符番を付して説明を省略する。　
　図中の符番５３は、不活性ガス供給ノズル５１に接続された不活性ガス噴射ヘッダーを示す。この不活性ガス噴射ヘッダー５３から不活性ガスを矢印Ｃ（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３）に示すように金属基板４２に噴きかける位置を一回ずつ変えることができる構成になっている。具体的には、例えば図１０に示すように、１回目は数字の括弧１（矢印Ｃ１）、２回目は数字の括弧２（矢印Ｃ２）、３回目は数字の括弧３（矢印Ｃ３）のように噴きかける位置を変える。なお、便宜上図示していないが、図１０においても、図８と同様、供給ヘッダー４５から金属触媒粉混合炭化水素が金属基板４２の表面に連続的又は間欠的に均一に噴霧される。

　第１６の実施形態のナノカーボン生成装置１０は、金属基板４２表面温度は均一に加熱できるようにし、還元雰囲気のナノカーボン生成装置１０内の上流から金属触媒粉混合炭化水素を注入ノズル４４から供給ヘッダー４５を経由して表面温度を均一に加熱された金属基板４２上に炭化水素を連続的に或いは間欠的に均一に噴霧する構成となっている。これにより、金属基板４２上で金属触媒粉混合炭化水素と金属とを金属基板４２上のどの位置でも均一に反応させ、金属の微粒子を核としてナノカーボンを金属基板４２上部の空間にある程度の高さまで成長させている。また、成長した生成ナノカーボンを金属基板４２上部から不活性ガスノズル５１から不活性ガスを間欠的に噴きかける。これにより、金属基板４２の表面に成長した生成ナノカーボン１７群を噴き落とすことによりナノカーボンを落下させ、生成装置１０の下流から排出することによりナノカーボンを連続的に製造するナノカーボン連続生成炉の方式としている。この場合、成長した生成ナノカーボンを円錐状板上部から不活性ガスを間欠的に噴きかける不活性ガス供給ヘッダー５２を取り付け、該供給ヘッダー５２から不活性ガスを金属基板４２に噴きかける位置を一回ずつ変える。このように、金属基板４２の表面に成長したナノカーボンを、位置を変えて噴き落とす。これにより、ナノカーボンを落下させ、生成装置の下流から排出させてナノカーボンを連続的に製造するようにしている。　
　これにより、金属基板４２の表面に成長したナノカーボンが一気に流下してナノカーボン排出部４７が閉塞するのを避け、ナノカーボンを閉塞させることなく、効率的に流下させることができる。

　微視的なナノカーボンの生成形態等は、図８の説明と同様であるので説明を省略する。金属基板４２の傾斜角度が小さいと、金属基板４２上で金属触媒粉から剥離した金属粒子を核としてナノカーボンが生成する。そして、金属基板４２上側にナノカーボンが成長し、成長して金属基板４２から浮遊したナノカーボンの金属粒子を核として金属基板４２上の空間に更に成長を繰り返していく。しかし、成長したナノカーボンが流下しないため、急激に成長したナノカーボンが生成装置１０内に溢れてしまう。　
　一方、図９においては、金属基板４２上部には不活性ガスノズル５１から不活性ガスを間欠的に噴きかけられるようになっている。従って、金属基板４２の表面に成長した生成ナノカーボン１７群を確実に噴き落とすことにより、生成ナノカーボンを落下させ、生成装置１０の下流から排出することによりナノカーボンを連続的に製造することができる。

　不活性ガスノズル５１の位置は、金属基板４２の表面から離して、ある高さまで成長したナノカーボン群の上部側のみに不活性ガスを吹きかけるように設計する。これにより、円錐状板４２上で金属触媒粉から剥離したばかりでこれからナノカーボンが成長していく余地のある浮遊金属粒子をそのまま排出するのを回避できる。また、金属基板４２から剥離した金属粒子を核とした更なる成長の繰り返しが阻害され、ナノカーボン生成効率が下がるのを避けることができる。金属基板４２の傾斜角度は、第１５の実施形態の場合と同様に設計すればよく、その結果ナノカーボン生成効率を高めることができる。

　また、生成装置１０内の上流の注入ノズル４４から連続的に噴霧する金属触媒粉混合炭化水素は、連続的に噴霧する必要はない。むしろ、間欠的に散布する方が連続的に噴霧する場合に比べてナノカーボン生成効率が高まる。これは、上から金属触媒粉混合炭化水素を噴霧しないタイミングの方が金属基板４２上に成長し、更に金属基板４２から剥離した金属粒子を核として更なるナノカーボンの成長が促進されるためである。従って、金属基板４２からナノカーボンの成長状況、生成装置１０内から流下するナノカーボンの分量、状況等により、金属触媒粉混合炭化水素を噴霧する時間の間隔、噴霧しないタイミング、金属触媒粉混合炭化水素の噴霧量等を適宜調整する。

　同心円状の或る傾斜角度をつけて設置した金属基板４２は、表面温度を均一に加熱できる電気ヒータ１３上に密着して設置してある。この理由は、第１５の実施形態で述べたとおりである。そうでないと、金属基板４２の表面温度の低めの箇所ではナノカーボンの成長率が落ちる。

　第１６の実施形態は、加熱容器４１の上部側に注入ノズル４４及び供給ヘッダー４５のみならず、不活性ガス注入ノズル５１及び不活性ガス噴射ヘッダー５３を配置することにより、不活性ガス噴射ヘッダー５３から不活性ガスを金属基板４２に噴きかける位置を一回ずつ変える構成となっている。これにより、金属基板４２の表面に成長したナノカーボンを位置を変えて噴き落とすことによりナノカーボンを落下させ、ナノカーボン生成炉の下流から排出させてナノカーボンを連続的に製造できる。従って、円錐状板１２の表面に成長したナノカーボンが一気に流下してナノカーボン排出部４７が閉塞するのを避け、ナノカーボンを閉塞させることなく、効率的に流下させることができる。

　（第１７の実施形態）　
　図１１は、本発明の第１７の実施形態による縦型方式のナノカーボン生成装置の概略図である。なお、図１，８，９，１０と同部材は同符番を付して説明を省略する。　
　図中の符番５４はナノカーボン掻き落とし機構を示す。この掻き落とし機構５４は、駆動軸回転モータ５５と、該モータ５５より回転する回転駆動軸５６と、この回転駆動軸５６に支持された生成ナノカーボン掻き落とし棒（以下、掻き落とし棒と呼ぶ）５７から構成されている。掻き落とし棒５７は、金属基板４２の表面から若干離間して配置され、その表面に沿って回転するようになっている。なお、便宜上図示していないが、図１１においても、図８と同様、供給ヘッダー４５から金属触媒粉混合炭化水素が金属基板４２の表面に連続的又は間欠的に均一に噴霧される。

　第１７の実施形態のナノカーボン生成装置は、金属基板４２表面温度は均一に加熱できるようにし、この還元雰囲気の生成装置１０内の上流から金属触媒粉混合炭化水素を供給ノズル４４から炭化水素供給ヘッダー４５を経由して表面温度を均一に加熱された金属基板４２上に金属触媒粉混合炭化水素を連続的に或いは間欠的に均一に噴霧する構成となっている。これにより、金属基板４２上で金属触媒粉混合炭化水素と金属とを金属基板４２上のどの位置でも均一に反応させ、金属の微粒子を核としてナノカーボンを金属基板４２上部の空間にある程度の高さまで成長させる。そして、成長した生成ナノカーボンをナノカーボン掻き落とし機構５４により金属基板の表面に成長したナノカーボンを掻き落とす。これにより、生成ナノカーボン１７を落下させ、加熱容器４１の下流から排出することによりナノカーボンを連続的に製造する方式としている。

　微視的なナノカーボンの生成形態等は、図８～１０の説明と同様であり省略する。　
　金属基板４２の傾斜角度が小さい場合、第１６の実施形態で述べたように、急激に成長したナノカーボンが加熱容器４１内に溢れる。　
　一方、図１１においては、成長した生成ナノカーボンを掻き落とす掻き落とし機構５４を設置してある。従って、掻き落とし機構５４を稼動させることで、金属基板の表面に成長したナノカーボンを掻き落として生成ナノカーボン１７を落下させ、加熱容器４１の下流から排出することにより、ナノカーボンを連続的に製造することができる。

　前記掻き落とし機構５４の掻き落とし棒５７の位置は、金属基板４２の表面から離して、ある高さまで成長したナノカーボン群の上部側のみにナノカーボン掻き落としが当たるように設計する。これにより、金属基板４２上から剥離したばかりでこれからナノカーボンが成長していく余地のある浮遊金属粒子をそのまま排出してしまい、金属基板４２から剥離した金属粒子を核とした更なる成長の繰り返しが阻害され、ナノカーボン生成効率が下がるのを避けることができる。金属基板４２の傾斜角度は、第１５の実施形態の場合と同様に設計すればよく、その結果ナノカーボン生成効率を高めることができる。

　また、加熱容器４１内の上流の注入ノズル４４から連続的に噴霧する金属触媒粉混合炭化水素についての考察は、第１５の実施形態で述べたとおりである。同心円状の或る傾斜角度をつけて設置した金属基板４２は、表面温度を均一に加熱できる電気ヒータ１３上に密着して設置してある。この理由は、第１５の実施形態で述べたとおりである。そうでないと、金属基板４２の表面温度の低めの箇所ではナノカーボンの成長率が落ちる。

　第１７の実施形態は、駆動軸回転モータ５５と、該モータ５５より回転する回転駆動軸５６と、この回転駆動軸５６に支持された生成ナノカーボン掻き落とし棒２６から構成されたナノカーボン掻き落とし機構５７を備えた構成になっている。従って、金属基板４２の表面に成長したナノカーボンを掻き落とすことにより生成ナノカーボン１７を落下させ、加熱容器４１の下流から排出することによりナノカーボンを連続的に製造することができる。

　なお、第１４～第１７の実施形態では、加熱源として電気ヒータを用いた場合について述べたが、これに限らない。即ち、装置、プラント等の排熱を利用する熱風等を加熱源として利用し、ナノカーボン生成炉全体の効率、システム全体の効率化を図るようにしてもよい。　
　また、上記第１４～第１７の実施形態において、設計上、注入ノズルから噴霧する流量がカーボンナノチューブ、カーボンファイバー、カーボンナノコイル等のナノカーボンの生成に最適となるようにするのがよい。例えば、金属触媒粉混合炭化水素の噴霧流量を制御する為に供給ヘッダーへの金属触媒粉混合炭化水素供給配管に流量計、流量調整バルブを設置する。あるいは、金属触媒粉混合炭化水素供給ヘッダーの代わりに、金属触媒粉混合炭化水素が金属基板上へ斑なく散布できるように金属触媒粉混合炭化水素スプレーノズルを設置する。これ等は適宜実施する。

　更に、上記第１４～第１７の実施形態において、設計上、不活性ガス注入ノズルから噴霧する流量が成長したナノカーボン群のみを流下させるに最適な条件になるようにするのがよい。例えば、その設置位置、ノズルの形状、ノズル先端のスプレーの配置、形状、不活性ガス散布流量、噴霧するタイミング等を適宜最適になるように適宜設計する。　
　更には、上記第１４～第１７の実施形態においては、ナノカーボン生成炉は縦型方式とし、注入ノズル、不活性ガス注入ノズルを上部に、生成ナノカーボン排出ノズルを下部に設置している。しかし、横型方式、或いは、斜め設置方式とし、外部加熱源から加熱する還元雰囲気のナノカーボン生成装置内に同心円状の内筒内面に金属基板を密着して配置するようにしてもよい。このように、生成ナノカーボンの排出方式等を工夫することで、効率的にナノカーボンを連続的に製造できる。

　（第１８の実施形態）　
　本発明の第１８の実施形態による縦型方式のナノカーボン生成装置は、図８のナノカーボン生成炉と比較して基本的な構成は同じであるので、図８を利用して説明する。　
　第１８の実施形態に係るナノカーボン生成装置は、金属基板４２の材質を鉄とし、該金属基板４２の表面温度を金属触媒粉混合炭化水素を連続的に均一に噴霧する状態で５５０～７００℃の範囲に設定したことを特徴とする。

　第１８の実施形態のナノカーボン生成装置は、金属基板４２の表面温度は均一に加熱できるようにし、この還元雰囲気の加熱容器４１内の上流から金属触媒粉混合炭化水素を供給ノズル４４から供給ヘッダー４５を経由して表面温度を均一に加熱された金属基板４２上に金属触媒粉混合炭化水素を連続的に或いは間欠的に均一に噴霧する構成になっている。そして、金属基板４２上で金属触媒粉混合炭化水素と金属とを金属基板４２上のどの位置でも均一に反応させ、金属の微粒子を核としてナノカーボンを金属基板４２上部の空間にある程度の高さまで成長させるようにしている。さらに、金属基板４２の材質を鉄とし、該板４２の表面温度は、金属触媒粉混合炭化水素を連続的に或いは間欠的に均一に噴霧する状態で５５０～７００℃の範囲に設定するような構成としている。　
　該板４２表面温度をなるべく低くし、カーボン生成炉全体の効率を高めることができるのが良い。しかし、我々のこれまでの試験研究より、金属基板４２を鉄とし、その金属基板表面温度を８００℃以上に高めなくても、５５０～７００℃の範囲に設定することで、最も効率的にナノカーボンを生成できることを検証している。

　第１８の実施形態によれば、金属基板４２の材質を鉄とし、該板４２の表面温度５５０～７００℃の範囲に設定するような構成にすることにより、金属基板４２を安価な鉄でナノカーボンを生成できる。また、ナノカーボンは、金属基板４２上から或る一定厚さ以上に成長しその自重で金属基板４２から自然落下により剥離、或いは、不活性ガスの吹きかけ、ナノカーボン掻き落とし機構等により強制的に掻き落とす。これにより、落下したナノカーボンは加熱容器４１の下部に流下し、加熱容器４１の下流から排出することにより、ナノカーボンを連続的に製造することができる。

　（第１９の実施形態）　
　本発明の第１９の実施形態による縦型方式のナノカーボン生成装置は、図８の生成装置と比較して基本的な構成は同じであるので、図８を利用して説明する。　
　第１９の実施形態に係るナノカーボン生成装置では、金属基板４２の表面温度は均一に加熱できるようにし、この還元雰囲気の加熱容器４１内の上流から金属触媒粉混合炭化水素を供給ノズル４４から供給ヘッダー４５を経由して噴射する前に加熱することでガス状態で噴霧し、表面温度を均一に加熱された金属基板４２上に金属触媒粉混合炭化水素を連続的に或いは間欠的に均一にガス状態で噴霧する構成になっている。これにより、金属基板４２上で噴霧する炭化水素と金属とを金属基板４２上のどの位置でも均一に反応させ、金属の微粒子を核としてナノカーボンを金属基板４２上部の空間にある程度の高さまで成長させるようにしている。また、金属基板４２は加熱容器４１内に同心円状の或る傾斜角度をつけて設置され、前記金属基板４２の表面に噴霧する金属触媒粉混合炭化水素は、加熱容器４１内で加熱しガス状態となる。従って、ガス状態の炭化水素は、金属基板４２の表面の温度を下げずに均一に噴霧されるようになっている。

　この場合、生成装置１０は縦型とし、金属基板４２表面の温度をナノカーボン生成装置１０の生成に最適な温度(５５０～７００℃)の範囲にとなるようにしている。加熱容器４１内の上部は上昇気流により高温雰囲気になっている。この高温雰囲気に液体或いは気体の状態の金属触媒粉混合炭化水素を噴霧することで加熱されガス状態となる。これにより、ガス状態の炭化水素が金属基板表面に均一に噴霧して反応し、金属基板４２表面の温度を下げずに効率的にナノカーボンを生成することができる。

　第１９の実施形態は、金属基板４２表面に噴霧する金属触媒粉混合炭化水素を予め加熱容器４１内で加熱し、ガス状態として円錐状金属基板表面に連続的に噴霧する構成となっている。これにより、円錐状金属基板表面の温度が下がることなく、円錐状金属基板表面でのナノカーボン生成反応が促進され、ナノカーボンの生成速度が速まり、生成効率が高まる。また、電気ヒータ４３の設定温度を低めに設定しても金属基板４２を最適な範囲に保持することができ、加熱容器４１の温度の加熱温度も下げることができる。従って、ナノカーボン生成効率を高めた状態でナノカーボンを連続的に安定的に生成、回収することができる。

　（第２０の実施形態）　
　本発明の第２０の実施形態による縦型方式のナノカーボン生成装置は、図８の生成装置と比較して基本的な構成は同じであるので、図８を利用して説明する。　
　第２０の実施形態のナノカーボン生成装置は、注入ノズル４４から液体状態で加熱容器４１内に送った金属触媒粉混合炭化水素を予め加熱容器４１内で加熱し、ガス状態として金属基板表面に連続的に噴霧することを特徴とする。

　即ち、第２０の実施形態のナノカーボン生成装置では、金属基板４２の表面温度は均一に加熱できるようにし、還元雰囲気の加熱容器４１内の上流から金属触媒粉混合炭化水素を供給ノズル４４から供給ヘッダー４５を経由して金属触媒粉混合炭化水素を液体状態で噴霧して加熱容器４１内で気化させることにより、表面温度を均一に加熱された金属基板４２上に連続的に或いは間欠的に均一に噴霧する。これにより、金属基板４２上で金属触媒粉混合炭化水素と金属とを金属基板４２上のどの位置でも均一に反応させ、金属の微粒子を核としてナノカーボンを金属基板４２上部の空間にある程度の高さまで成長させるようにしている。また、金属基板４２は加熱容器４１内に同心円状の或る傾斜角度をつけて設置され、前記金属基板４２の表面に噴霧する金属触媒粉混合炭化水素は、加熱容器４１内で加熱しガス状態となる。従って、ガス状態の炭化水素は、金属基板４２の表面の温度を下げずに均一に噴霧されるようになっている。

　この場合、ナノカーボン生成装置１０は縦型とし、金属基板４２表面の温度を生成装置１０の生成に最適な温度(５５０～７００℃)の範囲となるようにしている。また、加熱容器４１内の上部は上昇気流により高温雰囲気になっている。金属基板の表面温度を下げずに効率的にナノカーボンを生成することができるのは、第１９の実施形態で述べたとおりである。

　第２０の実施形は、金属基板４２の表面に噴霧する金属触媒粉混合炭化水素を予め加熱容器４１内で加熱し、ガス状態として金属基板表面に連続的に噴霧する構成になっている。これにより、金属基板表面の温度が下がることなく、金属基板表面でのナノカーボン生成反応が促進され、ナノカーボンの生成速度が速まり、生成効率が高まる。また、電気ヒータ４３の設定温度を低めに設定しても、金属基板４２を最適な範囲に保持することができ、加熱容器４１の加熱温度も下げることができる。従って、ナノカーボン生成効率を高めた状態でナノカーボンを連続的に安定的に生成、回収することができる。

　（第２１の実施形態）　
　図１２は、本発明の第２１の実施形態による縦型方式のナノカーボン生成装置の概略図である。なお、図１，８と同部材は同符番を付して説明を省略する。　
　図中の符番５７は、酸成分を含む金属触媒粉混合炭化水素を生成装置内に噴霧する為の注入ノズルを示す。また、符番５８は、酸成分を含む金属触媒粉混合炭化水素Ｅを通す為の供給ヘッダーを示す。なお、便宜上図示していないが、図１２においても、図８と同様な考えにより、供給ヘッダー５８から酸成分含有液体（金属触媒粉混合炭化水素）が金属基板４２の表面に連続的又は間欠的に均一に噴霧される。

　図１２のナノカーボン生成装置１０は、還元雰囲気の加熱容器４１内の金属基板４２の表面に、酸成分を含む金属触媒粉混合炭化水素を液体状態で加熱容器４１内に噴霧し、金属基板４２の表面から金属の微粒子が腐食して剥離しやすくしたことを特徴とする。これにより、金属基板４２の表面での反応を促進させる。

　即ち、第２１の実施形態のナノカーボン生成装置は、金属基板４２表面温度は均一に加熱できるようにし、この還元雰囲気の加熱容器４１内の上流から酸成分を含む金属触媒粉混合炭化水素を供給ノズル５７から供給ヘッダー５８を経由して、金属基板４２表面から金属の微粒子が腐食して剥離しやすくした。これにより、金属基板４２表面での反応を促進させるようにし、金属の微粒子を核としてナノカーボンを金属基板４２上部の空間にある程度の高さまで成長させる。そして、加熱容器４１内に同心円状の或る傾斜角度をつけて設置した金属基板４２表面に噴霧する炭化水素は、加熱容器４１内で加熱し気化してガス状態としている。これにより、ガス状態の炭化水素は、金属基板表面の温度を下げずに均一に噴霧される。

　金属基板４２の表面に噴霧する酸成分を含む炭化水素としては、エタノール、メタノール、バイオエタノール、各種アルコール、灯油等の炭化水素油等に酢酸、塩酸等の酸を微量混ぜることで酸性にした炭化水素液、バイオマスオイル等の酸性の炭化水素液が挙げられる。これらの炭化水素液と微量の金属触媒粉を混合して液体状態で噴霧して加熱容器４１内で気化させる。これにより、金属基板４２の表面に金属触媒粉混合炭化水素を連続的に均一に噴霧して反応させ、ナノカーボンを生成できるようにする。

　第２１の実施形態は、注入ノズル５７及び供給ヘッダー５８により、金属基板表面に噴霧する酸成分を含む液体状態の金属触媒粉混合炭化水素を予め加熱容器４１内で加熱し、ガス状態として金属基板４２表面に連続的に噴霧する構成になっている。従って、金属基板４２の表面上では金属基板４２を構成する触媒粒子が核となり、気化した金属触媒粉混合炭化水素が高温状態で反応する。これにより、気相成長法により効率的にナノカーボンが生成、成長する。また、金属基板４２の表面にエタノール、メタノール、酢酸、バイオエタノール、バイオマスオイル等の液体状態の炭化水素を、予め加熱容器４１内で加熱し、ガス状態として金属基板４２の表面に連続的に噴霧する。これにより、金属基板４２の表面の温度が下がることなく、金属基板４２表面でのナノカーボン生成反応が促進され、ナノカーボンの生成効率が高まる。また、電気ヒータ４３の設定温度を低めに設定しても、金属基板表面を５００～７００℃の範囲に保持することができ、ナノカーボン連続生成装置の加熱温度を下げることができる。従って、ナノカーボン生成効率を高めた状態でナノカーボンを連続的に安定的に生成、回収することができる。

　（第２２の実施形態）　
　図１３は、本発明の第２２の実施形態による縦型方式のナノカーボン生成装置の概略図である。なお、図１，８，１１と同部材は同符番を付して説明を省略する。　
　第２２の実施形態のナノカーボン生成装置は、金属基板４２の表面と掻き落とし機構５４の一構成である掻き落とし棒５７の隙間距離Δａ、及び掻き落とし棒５７と駆動軸５６との角度θを調整できるようにしたことを特徴とする。なお、便宜上図示していないが、図１３においても、図８と同様、供給ヘッダー４５から金属触媒粉混合炭化水素が金属基板４２の表面に連続的又は間欠的に均一に噴霧される。

　即ち、図１３のナノカーボン生成装置１０では、金属基板４２の表面温度は均一に加熱できるようにし、金属基板４２上に成長した生成ナノカーボンを掻き落とし機構５４は、加熱容器４１内に設置した同心円状の金属基板４２の表面の中心軸を中心に掻き落とし棒５７を回転させる構造とし、金属基板４２の表面と掻き落とし棒５７の隙間距離Δａ、及び掻き落とし棒５７と駆動軸５６との角度θを調整できるようになっている。

　前記掻き落とし棒５７は、加熱容器４１内の金属基板４２の内面表面に沿って均一に回転させるように構成されている。従って、金属基板４２の表面に直接接触せず、金属基板４２から成長した生成ナノカーボン１７のみを掻き落とすことができる。ここで、掻き落とし棒５７は金属基板４２の表面には直接接触させず、金属基板４２から成長した生成ナノカーボン１７のみを掻き落とすようにしないと、金属基板４２の金属微粒子も掻き落とすことになる。その結果、生成したナノカーボン中に金属不純物が混入しナノカーボンの純度が低下するだけでなく、金属基板４２の表面の金属がそぎ落とされ、ナノカーボンの連続生成速度の低下を招き、ナノカーボン生成効率が低下する。

　第２２の実施形態によれば、金属基板４２の表面の金属微粒子を掻き取ることなく、金属基板上から或る一定厚さ以上に成長してその自重で金属基板４２から剥離しきれない生成ナノカーボン１７を定期的に強制的に加熱容器４１の下部に流下させ、加熱容器４１の下流から安定的に排出することができ、ナノカーボンを連続的に製造することができる。

　なお、金属基板の表面と掻き落とし棒との隙間距離Δａ、及び掻き落とし棒と駆動軸との角度θを調整する構造としては、次の例が挙げられる。即ち、図示しないが、掻き落とし棒のアーム部分にねじを取り付け、このねじを回転させることで隙間距離Δａ及び角度θを微調整する例が挙げられる。なお、ナノカーボン生成装置の設計に合わせて様々な構造、方式が考えられることは言うまでもない。

　また、図１３ではナノカーボン生成装置は縦型方式とし、加熱源としての電気ヒータを金属基板の外側に密着して配置した構造について説明した。但し、加熱源は電気ヒータに限らず、装置、プラント等の排熱を利用する熱風等を利用し、ナノカーボン生成装置全体の効率、システム全体の効率化を図るようにしてもよい。これにより、金属基板表面の金属微粒子を掻き取ることなく、金属基板上から或る一定厚さ以上に成長してその自重で金属基板から剥離しきれないナノカーボンを定期的に強制的に加熱容器の下部に流下させることができる。従って、加熱容器の下流から安定的に排出することができ、ナノカーボンを連続的に製造することができる。

　（第２３の実施形態）　
　本実施形態は、図示しないが、円錐状の金属基板の傾斜角θを、水平方向に対して３０°に設定したことを特徴とする。第１４の実施形態で述べたように、この傾斜角θは３０°～６０°の範囲が好ましい。この理由は、既に述べたように、３０°未満では、成長したナノカーボンが流下せずに、成長したナノカーボンが加熱容器内に溢れてしまうからである。また、６０°を超えると、成長したナノカーボンが金属基板上に保持できず、すぐに流下しやすくなり、金属基板から剥離した金属粒子を核とした更なる成長の繰り返しが阻害され、ナノカーボンの生成効率が落ちてしまうからである。

　（第２４の実施形態）　
　図１４は、本発明の第２４の実施形態による縦型方式のナノカーボン生成装置の概略図である。なお、図１，８と同部材は同符番を付して説明を省略する。　
　第２４の実施形態のナノカーボン生成装置は、金属触媒粉混合炭化水素を連続的に或いは間欠的に均一に噴霧する状態で５５０～７００℃の範囲に正確に設定できるように、金属基板４２の表面温度を計測するための表面温度計５９を備えていることを特徴とする。但し、符番６０はこの表面温度計５９に接続された熱電対を示す。なお、便宜上図示していないが、図１４においても、図８と同様、供給ヘッダー４５から金属触媒粉混合炭化水素が金属基板４２の表面に連続的又は間欠的に均一に噴霧される。

　即ち、第２４の実施形態のナノカーボン生成装置では、加熱容器４１内の金属基板４２の表面温度を熱電対６０にて正確に測定できるようにしている。この理由は、加熱容器１１内の同心円状の金属基板４２表面を均一に加熱し、カーボン・連続生成に最適な温度を常時キープすることが重要であるからである。それには、加熱容器４１の外側のヒータ温度を計測するだけでは不十分で、加熱容器４１内の金属基板４２の表面温度を正確に計測し、それにより加熱容器４１内の外側のヒータ温度を厳密に制御することが重要となる。

　加熱容器４１内の金属基板４２の表面温度が、金属触媒粉混合炭化水素を連続的に均一に噴霧する状態で５５０～７００℃の範囲よりも低いと、ナノカーボンは生成しない。一方、その表面温度が５５０～７００℃の範囲よりも高いと、カーボンの煤が生成しナノカーボンは生成しなくなる。この為、加熱容器４１内の金属基板４２の表面温度が金属触媒粉混合炭化水素を連続的に均一に噴霧する状態で５５０～７００℃の範囲に正確に設定することが、ナノカーボンの生成効率、生成純度を高める決め手となる。従って、金属基板４２の表面温度を正確に計測し、それにより加熱容器４１内の外側のヒータ温度を厳密に制御することで、ナノカーボンの生成効率、生成純度を高めることができる。これにより、良質で純度の高いナノカーボンを連続的に製造することができる。

　第２４の実施形態によれば、金属触媒粉混合炭化水素を連続的に或いは間欠的に均一に噴霧する状態で５５０～７００℃の範囲に正確に設定できるように、金属基板４２の表面温度を計測するための表面温度計５９を備えた構成になっている。従って、加熱容器４１内の外側のヒータ温度を厳密に制御することで、ナノカーボンの生成効率、生成純度を高めることができ、良質で純度の高いナノカーボンを連続的に製造することができる。

　（第２５の実施形態）　
　図１５は、本発明の第２５の実施形態による縦型方式のナノカーボン生成装置の概略図である。なお、図１，８，１２と同部材は同符番を付して説明を省略する。　
　第２５の実施形態のナノカーボン生成装置は、加熱容器４１の外側に該加熱容器４１を加熱するための電気ヒータ６１を設け、加熱容器４１内の温度を均一に保持しようとしたことを特徴とする。なお、便宜上図示していないが、図１５においても、図８と同様な考えにより、供給ヘッダー４５から酸成分含有液体が金属基板４２の表面に連続的又は間欠的に均一に噴霧される。

　第２５の実施形態は、加熱容器４１の外側に加熱源としての電気ヒータ６１を設けた構成になっている。これにより、加熱容器４１内の温度を均一に保持することができ、ナノカーボンの生成効率、生成純度を高めることができる。従って、良質で純度の高いナノカーボンを連続的に製造することができる。

　（第２６の実施形態）　
　図１６は、本発明の第２６の実施形態による縦型方式のナノカーボン生成装置の概略図である。なお、図１，図８，図１２と同部材は同符番を付して説明を省略する。　
　第２６の実施形態のナノカーボン生成装置は、ナノカーボン排出ノズル４７に上部ダンパー６２，下部ダンパー６３を夫々設け、加熱容器４１内の温度が一定で還元雰囲気にしたままナノカーボシを加熱容器外に払い落とすことができる構造としたことを特徴とする。なお、便宜上図示していないが、図１６においても、図８と同様な考えにより、供給ヘッダー４５から酸成分含有液体が金属基板４２の表面に連続的又は間欠的に均一に噴霧される。

　即ち、加熱容器４１下部にロータリーバルブ等を設置することで、下部に落ちた生成ナノカーボンを安定的に払い出すことも可能である。その場合も、外部とのシール性能を高める為に、下部に上下２段のダブルダンパー(上部ダンパー６２、下部ダンパー６３)を設置し、その下部にナノカーボン回収容器４８等を設置して回収するようにする。

　上部ダンパー６２及び下部ダンパー６３の動作は、次のとおりである。まず、上部ダンパー６２、下部ダンパー６３を全閉とする。次に、上部ダンパー６２を開にし、上部ダンパー６２と下部ダンパー６３の間に生成ナノカーボンを溜める。更に、上部ダンパー６２を全閉、下部ダンパー６３を開にする。これにより、加熱容器４１内部とナノカーボン回収容器４８とを縁を切った状態で生成ナノカーボンを回収する。また、ナノカーボン回収容器４８内の空気が加熱容器１１内に混入しないよう、上部ダンパー６２と下部ダンパー６３の間に不活性ガスを間欠的に注入することが好ましい。これにより、設計・運用上逐次行い、安定的なナノカーボン払出しが行える。

　第２６の実施形態によれば、ナノカーボン排出ノズル４７に上部ダンパー６２、下部ダンパー６３を夫々設けた構成にすることにより、加熱容器４１のナノカーボン払出しを安定的に確実に行うことができるコンパクトなナノカーボン生成装置が得られる。

　なお、図１６ではロータリーバルブの設置を省略している。しかし、上下２段のダブルダンパー（上部ダンパー、下部ダンパー）の上側、或いは下側にロータリーバルブを設置することも可能である。　
　また、加熱容器の内部は運転中、還元雰囲気を確保しなくてはならず、外部との気密性を十分確保する為のシール構造等について考慮すべきことは言うまでもない。

　（第２７の実施形態）　
　図１７は、本発明の第２７の実施形態による縦型方式のナノカーボン生成装置に使用される円錐状の金属基板４２の概略的な斜視図である。なお、図８と同部材は同符番を付して説明を省略する。　
　図１７に示すように、鉄の純度が高い（９９．５％以上）鉄板もしくは鉄を含んだ炭素鋼を用いる金属基板４２の傾斜角θは、水平方向に対して３０°に設定されている。傾斜角θは、第８の実施形態で述べたように、３０°～６０°の範囲が好ましい。傾斜角θをこの範囲に設定したのは、第２４の実施形態で述べたとおりである。

　第２７の実施形態によれば、金属基板４２として鉄の純度の高い鉄板もしくは鉄を含んだ炭素鋼を用いることにより、ニッケル合金、プラチナ等の貴金属を使用することなく、低コストで手軽に高品質のナノカーボンを生成することができる。また、鉄の純度の高い鉄板もしくは鉄を含んだ炭素鋼の製品規格は画一である。従って、常に安定した純度および安定性の高い高品質のナノカーボンを低コストで手軽に効率よく量産することができる。

　以上に説明したように、金属基板上から或る一定厚さ以上に成長しその自重で金属基板から剥離、自然落下したカーボンナノチューブ，カーボンファイバー，カーボンナノコイル等のナノカーボンは生成装置の下部に流下し、生成装置の下流から排出することにより、ナノカーボンを連続的に製造できる。また、金属基板上から或る一定厚さ以上に成長してその自重で金属基板から剥離しきれないナノカーボンを定期的に強制的に生成装置の下部に流下させる。これにより、生成装置の下流から安定的に排出することができ、ナノカーボンを連続的に製造することができる。従って、純度および安定性の高い高品質のナノカーボンを低コストで手軽に効率よく量産することができる。

　（第２８の実施形態）　
　図１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃを参照する。ここで、図１８Ａは第２８の実施形態に係るナノカーボン生成装置の全体図、図１８Ｂは図１８ＡのＸ－Ｘ線に沿う断面図、図１８Ｃは図１８ＡのＹ－Ｙ線に沿う断面図である。なお、図１，図８と同部材は同符番を付して説明を省略する。　
　ナノカーボン生成装置１０は、内部が還元雰囲気の縦型の加熱容器（内筒）７１を備えている。加熱容器７１の中心軸に駆動軸回転モータにより回転する加熱炉掻き落とし羽根回転軸（以下、回転軸と呼ぶ）７２は、加熱容器７１の内部に設置されている。円錐状板７３ａは、前記回転軸７２に該回転軸７２と同心円状に傾斜角度をつけて多段に固定されている。円錐状板７３ｂは、前記加熱容器７１の内側に多段に固定されている。ここで、円錐状板７３ａと円錐状板７３ｂは下又は上から交互に配置されている。また、一方の円錐状板７３ａの断面形状は「ハの字状」であり、他方の円錐状板７３ｂの断面形状は「逆ハの字状」である。即ち、円錐状板７３ａは外側に向けて下向きに傾斜しており、円錐状板７３ｂは内側に向けて下向きに傾斜している。

　生成したナノカーボン１７を掻き落とすための回転羽根７５は、前記加熱容器７１内で且つ回転軸７２に前記円錐状板７３ｂの上方に位置するように設けられている。生成したナノカーボン１７を掻き落とすための断面が円錐形状の固定羽根７６は、加熱容器７１の内壁に前記円錐状板７３ａの上方に位置するように設けられている。加熱容器７１の外周部には、加熱容器内を加熱するために加熱源としての加熱ジャケット７７は、加熱容器７１の外周部に配置されている。この加熱ジャケット７７は、加熱容器７１の外周部に配置された装置、プラント等の排熱を利用する熱風等を加熱源とする。加熱容器７１の内部を保温するために保温材７８は、加熱ジャケット７７の外側に配置されている。

　上述したように、加熱容器７１内に炭化水素と微量の微細金属触媒粉とを混合注入する注入ノズル４４は、加熱容器７１の上流側に配置されている。円錐状板７３ａ，７３ｂに生成されたナノカーボン１７を排出する排出ノズル４４は、加熱容器４４の下流側に配置されている。金属触媒粉混合炭化水素を散布するための散布ノズル８１は、前記回転軸７２の上部に設けられている。この散布ノズル８１は、注入ノズル４４に接続されている。

　こうした構成のナノカーボン生成炉の動作について説明する。　
　金属触媒粉混合炭化水素は、注入ノズル４４から散布ノズル８１を経由して連続的に或いは間欠的に噴霧する。これにより、ナノカーボン生成装置１０内の加熱容器７１内に配置した円錐状板７３ａ，７３ｂ上、或いは、前記加熱容器７１内面で反応させてナノカーボン１７を成長させる。ナノカーボン生成装置１０内の上部で噴霧された微細金属触媒粉混合炭化水素は、ナノカーボン生成装置１０内の加熱容器７１内に配置した円錐状板７３ａ，７３ｂ上、或いは、前記加熱容器７１内面で反応させることで、ナノカーボン１７が短時間で大量合成する。ナノカーボン１７の成長につれて反応する微細金属微粒子が空間に剥離し、僅かに剥離した微細金属微粒子が分離する。分離した微細金属微粒子から新たにナノカーボンは、生成，成長することを繰り返すことで加速度的にナノカーボンが生成，成長し、純度の高いナノカーボンが大量に合成できる。

　円錐状板７３ａ，７３ｂの表面から剥離する微細金属微粒子、また、ナノカーボンに含まれる微細金属微粒子はほんの僅かである。そして、噴霧された金属触媒粉混合炭化水素中の金属触媒粉を核として、微細金属微粒子と炭化水素とが反応してナノカーボンが生成，成長を連続的に繰り返す。これにより、ナノカーボン生成装置１０の上部の金属触媒粉混合炭化水素を注入ノズル４４から散布ノズル８１を経由して連続的に噴霧し続けることで、ナノカーボン生成炉内、及び、円錐状板７３ａ，７３ｂ上で反応を繰り返しナノカーボンが連続的に生成，成長を連続的に繰り返す。

　即ち、ナノカーボン生成装置１０内、及び、前記加熱容器７１内面の円筒状の容器材料、加熱容器内に配置した円錐状板７３ａ，７３ｂ上では微細金属触媒粉を構成する触媒粒子が核となる。核となった触媒粒子は、噴霧された金属触媒粉混合炭化水素と高温状態で反応し、気相成長法によりナノカーボンが生成、成長する。ナノカーボン生成装置１０内面は均一に加熱されるとともに、炭化水素も均一に噴霧される。これにより、ナノカーボン生成装置１０内で斑なく均一にナノカーボンが生成，成長できる。従って、特殊な金属基板等を保持せずとも、金属触媒粉混合炭化水素を供給するのみで、安定的にナノカーボンを連続的に製造することができることになる。

　なお、円錐状板７３ａ、回転羽根７５は回転軸７２に固定されている。回転軸７２が回転することで、円錐状板７３ａ上で成長したナノカーボンは固定羽根７６により掻き落とされる。また、円錐状板７３ｂ上で成長したナノカーボンは、回転軸７２が回転することで回転羽根７５により掻き落とされ、剥離され、夫々下流側に流下する。

　ところで、円錐状板７３ａ，７３ｂ自体には触媒の機能を持たせることも可能である。例えば、円錐状板７３ａ，７３ｂの材質を鉄とすることで、この円錐状板７３ａ，７３ｂ自体に触媒機能を持たせることもできる。但し、本発明においては、加熱容器７１の上流側に加熱容器７１内に炭化水素と微量の微細金属触媒粉とを混合して噴霧する注入ノズル７９が配置され、ここから微細金属触媒粉の混合した金属触媒粉混合炭化水素を注入され、注入する炭化水素中には微量の微細金属触媒粉を混合している。そのため、円錐状板７３ａ，７３ｂは、常時金属触媒の機能を保持する必要はない。

　この微細金属触媒粉の混合した金属触媒粉混合炭化水素中に混合する微細金属触媒粉は、ナノカーボン生成の核としての機能を持たせるために微量混合すればよい。微細金属触媒粉は、炭化水素に比べて十分に微量なレベルである。微細金属触媒粉は、炭化水素との混合に際しては炭化水素が液体である場合、例えば炭化水素液中に微量の微細金属触媒粉を注入し、攪拌、混合させる。これにより、炭化水素液中に注入した微細金属触媒粉が十分に均一に拡散されて混合させる。炭化水素中に混合する微細金属触媒粉の量としては、炭化水素に対する微細金属触媒粉の比率が、１／１０万～１０００万程度の微小レベルで十分である。特に炭化水素が液体の場合、炭化水素の容器に微小レベルの微細金属触媒粉を添加し均一攪拌する程度で十分である。

　なお、微細金属触媒粉の添加量が多いと、ナノカーボンの生成量は高まる。しかし、生成ナノカーボン中に微細金属触媒粉が含まれ、局所的に純度が低くなるという問題がある。この為、微細金属触媒粉の添加比率は極力下げて、微細金属触媒粉が殆ど含まれていない純度の高いナノカーボンが生成するようにすることが好ましい。つまり、炭化水素原料の種類と添加する微細金属触媒粉の種類の組合せにより、その組合せ条件での最適な金属触媒粉添加比率を見極めることが重要とある。

　これにより、円錐状板７３ａ，７３ｂの材料は、円錐状板７３ａ，７３ｂ自体が触媒としての機能を有しなくても、耐熱性を有し且つある程度表面が滑らかで熱変形しない材質でありさえすれば問題ない。つまり、金属触媒粉混合炭化水素を供給するのみで、安定的にナノカーボンを生成することができる。

　上記したように、第２８の実施形態によれば、加熱容器７１と、この加熱容器７１の外周部に配置された加熱ジャケット７７と、加熱容器７１の上部側に配置され，加熱容器７１内に金属触媒粉混合炭化水素を噴霧する注入ノズル７９と、加熱容器７１の下流側に配置された排出ノズル４７とを具備し、加熱容器７１内に、注入ノズル７９より散布ノズル８１を経て金属触媒粉混合炭化水素を連続的に噴霧することにより加熱容器７１内で反応させてナノカーボンを成長させ、成長した生成ナノカーボンを前記排出ノズル４７により排出する構成となっている。従って、純度及び安定性の高い高品質のナノカーボンを低コストで効率よく量産することができる。

　また、図１８においては、炭化水素・触媒混合噴霧流体を、加熱容器７１内に多段に配置した各円錐状板７３ａ，７３ｂを外側下向き傾斜、内側下向き傾斜にする等互い違いに流すように流路を形成するようにしている。これにより、円錐状板７３ａ，７３ｂ上で生成、分離したナノカーボンは、自由落下と回転軸７２が回転することの強制落下の影響で下流側に流下する。流下したナノカーボンは、加熱容器７１の下流側に配置された排出ノズル４７に排出される。

　なお、第２８の実施形態では、加熱源として装置、プラント等の排熱を利用する熱風等を加熱源とする加熱ジャケット７７を用いた場合について述べたが、これに限らない。例えば、装置、プラント等の排熱を利用して発電しその電気を利用して加熱する加熱電気ヒータ等を利用してもよい。これにより、ナノカーボン製造装置全体の効率、システム全体の効率化を図るようにしてもよい。

　また、設計上、注入ノズル７９を経て散布ノズル８１から噴霧する流量がナノカーボンの生成に最適となるようにすることが好ましい。具体的には、炭化水素の噴霧流量を制御する為に炭化水素ヘッダーへの炭化水素供給配管に流量計、流量調整バルブを設置したりすることは適宜実施可能である。

　更に、加熱容器７１の上流側の注入ノズル４４から連続的に噴霧する金属触媒粉混合炭化水素は、連続的に噴霧する必要はなく、間欠的に散布する方がナノカーボン生成効率の点で優れる。これは、上から金属触媒粉混合炭化水素を噴霧しないタイミングの方が円錐状板７３ａ，７３ｂからの微細金属粒子の剥離が促進されるためである。従って、円錐状板７３ａ，７３ｂ上のナノカーボンとの成長状況、加熱容器７１内から流下するナノカーボンの分量、状況等により、炭化水素を噴霧する時間の問隔、噴霧しないタイミング、金属触媒粉混合炭化水素の噴霧量、金属触媒粉と炭化水素の混合比率等を適宜調整する。

　更に、図１８においては、ナノカーボン生成装置は縦型方式とし、注入ノズルを上部に、排出ノズルを下部に設置している。しかし、横型方式、或いは、斜め設置方式とし、加熱ジャケットから加熱する還元雰囲気のナノカーボン生成炉内に同心円状の内筒内面に金属基板を密着して配置するようにしてもよい。このように、生成ナノカーボンの排出方式等を工夫することで、効率的にナノカーボンを連続的に製造するようにしてもよい。

　（第２９の実施形態）　
　図１９を参照する。図１９は、本発明の第２９の実際形態に係る縦型方式のナノカーボン生成装置の概略図である。ここで、図１９のＸ－Ｘ線に沿う断面図は図１８Ｂとなり、図１９のＹ－Ｙ線に沿う断面図は図１８Ｃとなるので、断面図の記載を省略する。また、図１８と同部材は同符番を付して説明を省略する。

　図１９においては、回転軸７２は中空になっており、複数の散布ノズル８１a，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ，８１ｅ，８１ｆが回転軸７２に設けられている。微量の金属触媒粉を混合した炭化水素は、注入ノズル４４から注入され、回転軸７２の中を経由して、複数の円錐状板７３ａ，７３ｂ上に噴霧する散布ノズル８１ａ～８１ｆに連続的に又は間欠的に混合噴霧される。

　複数の散布ノズル８１ａ～８１ｆから連続的に又は間欠的に混合噴霧された微量の金属触媒粉を混合した炭化水素は、各円錐状板７３ａ，７３ｂ上でナノカーボンが生成，成長する。そして、第２８の実施形態での説明と同様に、まず、注入ノズル４４より微細金属触媒粉の混合した金属触媒粉混合炭化水素を連続的又は間欠的に注入し、各円錐状板７３ａ，７３ｂ上で反応させて微細金属触媒粉を核としてナノカーボンを成長させる。そして、回転軸７２が回転することで成長した生成ナノカーボン１７を各円錐状板７３ａ，７３ｂから剥離させ、生成ナノカーボン１７を下流側の排出ノズル４７により排出させる。

　なお、円錐状板７３ａ、回転羽根７５は回転軸７２に固定されている。回転軸７２が回転することで、円錐状板７３ａ上で成長したナノカーボンは固定羽根７６により掻き落とされ、剥離され、夫々下流側に流下する。また、円錐状板７３ｂ上で成長したナノカーボンは、回転軸７２が回転することで回転羽根７５により掻き落とされ、剥離され、下流側に流下する。

　第２９の実施形態によれば、各円錐状板７３ａ，７３ｂ上に微量の金属触媒粉を混合した炭化水素が同一条件で各円錐状板７３ａ，７３ｂ上に直接噴霧される。そのため、より効率的に良質のナノカーボンを連続的に製造することができ、各多段金属基板上で生成したナノカーボンを前記加熱容器の下流から安定的に排出することができる。また、各円錐状板７３ａ，７３ｂ上で最適な条件の微細金属触媒粉の混合した金属触媒粉混合炭化水素を連続的又は間欠的に噴霧させることもできる。そのため、良質のナノカーボンをより多く製造することができる。

　（第３０の実施形態）　
　図２０を参照する。図２０は、本発明の第３０の実際形態に係る縦型方式のナノカーボン生成装置の概略図である。ここで、図２０のＸ－Ｘ線に沿う断面図は図１９Ｂとなり、図２０のＹ－Ｙ線に沿う断面図は図１９Ｃとなるので、断面図の記載を省略する。また、図１８，図１９と同部材は同符番を付して説明を省略する。

　図２０のナノカーボン生成装置において、前記散布スプレー２１（２１ａ～２１ｆ）は、多段に配置された円錐状板７３ａ，７３ｂの上部に触媒混合炭化水素をそれぞれ間欠的に噴きかける位置を１回ずつ変える機構を備えている。この機構は、図２０の(1)群の散布スプレー噴きかけ時は図２０の(2)群の散布スプレー噴きかけを停止し、図２０の(2)群の散布スプレー噴きかけ時は図２０の(1)群の散布スプレー噴きかけを停止する機構である。図２０の場合は、下向き、上向きに互い違いに配置された各円錐状板７３ａ，７３ｂの上部に触媒混合炭化水素をそれぞれ間欠的に噴きかける際、次のようにする。即ち、１回目は散布スプレー２１ａ，２１ｃ，２１ｅ（図２０中の(1)の位置）から下向きの円錐状板７３ｂの上部に、２回目は散布スプレー２１ｂ，２１ｄ，２１ｆ（図２０中の(2)の位置）から上向きの円錐状板７３ａの上部に、その次の３回目は１回目と同じく散布スプレー２１ａ，２１ｃ，２１ｅから下向きの円錐状板７３ｂの上部にという順に噴きかけるようにしたものである。

　第３０の実施形態は、各円錐状板７３ａ，７３ｂ上に微量の金属触媒粉を混合した炭化水素が、同一条件で各円錐状板７３ａ，７３ｂ上に直接噴霧される際に、各円錐状板７３ａ，７３ｂ上に同時に直接噴霧するのではない。即ち、各円錐状板７３ａ，７３ｂ上に直接噴霧するタイミングをずらして、各金属基板である程度ナノカーボンが成長し、成長したナノカーボンが固定羽根７６により掻き落とされたタイミングで各円錐状板７３ａ，７３ｂ上に互い違いに直接噴霧される。従って、各円錐状板７３ａ，７３ｂ上でのナノカーボンの成長がより効率的に促進され、良質のナノカーボンを連続的に製造することができ、各円錐状板７３ａ，７３ｂ上で生成したナノカーボンを前記加熱容器７１の下流から安定的に排出することができる。また、各円錐状板７３ａ，７３ｂ上で最適な条件の微細金属触媒粉の混合した金属触媒粉混合炭化水素を連続的又は間欠的に噴霧させることもできる。そのため、良質のナノカーボンをより多く製造することができる。

　（第３１の実施形態）　
　図２１Ａ，２１Ｂを参照する。ここで、図２１Ａは、本発明の第３１の実際形態に係る縦型方式のナノカーボン生成装置の概略図、図２１Ｂは図２１ＡのＸ－Ｘ線に沿う断面図である。但し、図１８～図２１と同部材は同符番を付して説明を省略する。　
　図中の符番８２は、回転軸７２内に不活性ガスを供給する不活性ガス注入ノズル（不活性ガス供給手段）を示す。また、加熱容器７１の内壁に沿って羽根回転軸８３が配置されている。この羽根回転軸８３に生成したナノカーボンを掻き落とすための掻き落とし羽根８４は、羽根回転軸８３に固定されている。ここで、羽根回転軸８２は、先端部が回転軸７２側から加熱容器７１の内壁に位置するまで回動する。掻き落とし羽根８４は円錐状板７３ａと略平行となるように配置されている。なお、前記羽根回転軸８３及び掻き落とし羽根８４を総称して掻取り機構と呼ぶ。

　第３１の実施形態は、各円錐状板７３ａ上でナノカーボンが成長した時点で、不活性ガス注入ノズル８２より不活性ガスを間欠的に噴きかけることにより、その流量、噴きかける向き等を変える。これにより、円錐状板７３ａ表面の生成ナノカーボンを安全で安定的に噴き落とし、生成ナノカーボンを下流側の排出ノズル４７より排出することができる。

　（第３２の実施形態）　
　図２２を参照する。ここで、図２２は、本発明の第３２の実際形態に係る縦型方式のナノカーボン生成装置の概略図である。なお、図２２のＸ－Ｘ線に沿う断面図は図２１Ｂであるので、断面図の記載を省略する。また、図１８～図２１と同部材は同符番を付して説明を省略する。　
　図２２のナノカーボン生成装置においては、不活性ガス注入ノズル８２は、多段に配置された円錐状板７３ａの上部から不活性ガスをそれぞれ間欠的に噴きかける位置を１回ずつ変える機構を備えるようにしたものである。即ち、１回目は散布ノズル８１ａ，８１ｃ，８１ｅから円錐状板７３ａの上部に、２回目は散布ノズル８１ｂ，８１ｄから円錐状板７３ａの上部に、その次の３回目は１回目と同じく散布ノズル８１ａ，８１ｂ，８１ｅから円錐状板７３ａの上部にという順に噴きかけるようにした。

　第３２の実施形態によれば、不活性ガスを各円錐状板７３ａ上に直接噴きかける際に、各円錐状板７３ａ上に同時に直接噴きかけるのではなく、各円錐状板７３ａ上に直接噴きかけるタイミングをずらして、各金属基板である程度ナノカーボンが成長し、成長したナノカーボンが掻き落とし羽根８４により掻き落とされたタイミングで各円錐状板７３ａ上に互い違いに直接噴きかける。従って、各円錐状板７３ａ上でのナノカーボンの成長がより効率的に促進され、良質のナノカーボンを連続的に製造することができ、各円錐状板７３ａ上で生成したナノカーボン１７を加熱容器７１の下流から安定的に排出することができる。また、各円錐状板７３ａ上で最適な条件で不活性ガスを噴きかけることもできるため、良質のナノカーボンをより効率的に製造することができる。

　（第３３の実施形態）　
　図２３を参照する。ここで、図２３は、本発明の第３３の実際形態に係る縦型方式のナノカーボン生成装置の概略図である。なお、図２３のＸ－Ｘ線に沿う断面図は図２１Ｂであるので、断面図の記載を省略する。また、図１８～図２２と同部材は同符番を付して説明を省略する。　
　図２３のナノカーボン生成装置は、前記多段金属基板表面に生成されたナノカーボンを掻き取る掻取り機構（ここでは、生成ナノカーボン掻き落とし羽根８４）を前記加熱容器内に配置し、この掻き落とし羽根８４により、各円錐状板７３ａの表面に成長したナノカーボンを掻き落とすようにした構成となっている。

　第３３の実施形態によれば、各円錐状板７３ａである程度ナノカーボンが成長した段階で、成長したナノカーボンを掻き落とし羽根８４により効率的に掻き落とすことができる。尚、図２３の場合は、掻き落とし羽根８４は羽根回転軸８３を中心軸に回転する。ここで、各円錐状板７３ａがゆっくりと回転する際に、掻き落とし羽根８４が各円錐状板７３ａと直接接触しない程度に離して掻き落とすことにより、生成・成長したナノカーボンを安定的に掻き落とすことができる。これにより、掻き落とし後のナノカーボンの根元から更に連続的にナノカーボンが成長することで、良質のナノカーボンをより効率的に製造することができる。

　（第３４の実施形態）　
　図２４を参照する。ここで、図２４は、本発明の第３４の実際形態に係る縦型方式のナノカーボン生成装置の概略図である。なお、図２４のＸ－Ｘ線に沿う断面図は図２１Ｂであるので、断面図の記載を省略する。また、図１８～図２３と同部材は同符番を付して説明を省略する。　
　図２４のナノカーボン生成装置は、多段に配置された円錐状板７３ａの傾き角度を運転中でも調整できるようにし、生成したナノカーボンを流下させる量、タイミングを調整できるようにした構成となっている。図２４中の破線部分７３’が円錐状板７３ａを実線部分より傾斜を急にさせた状態である。

　第３４の実施形態によれば、各円錐状板７３ａ上で最適な条件で微細金属触媒粉の混合した金属触媒粉混合炭化水素が振りかかるように、各円錐状板７３ａの傾き角度が運転中でも調整できる。このため、ナノカーボンの最適成長速度に簡単に見出すことができ、また、生成したナノカーボンを流下させる量、タイミングも調整できるようにする。これにより、更にナノカーボンの最適成長速度に簡単に見出すことができる。

　また、各円錐状板７３ａである程度ナノカーボンが成長した段階で、各円錐状板７３ａの傾き角度を調整することもできるため、掻き落とし後のナノカーボンの根元から更に連続的にナノカーボンが成長することで、良質のナノカーボンをより効率的に製造することができる。

　（第３５の実施形態）　
　図２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを参照する。ここで、図２５Ａは、本発明の第３５の実際形態に係る縦型方式のナノカーボン生成装置の概略図、図２５Ｂは図２５ＡのＸ－Ｘ線に沿う断面図、図２５Ｃは図２５ＡのＹ－Ｙ線に沿う断面図である。但し、図１８～図２４と同部材は同符番を付して説明を省略する。　
　図２５のナノカーボン生成装置は、多段に配置された各円錐状板７３ａ，７３ｂにはそれぞれ切欠き部８５を設け、各円錐状板７３ａ，７３ｂ上で生成したナノカーボンがその切欠き部８５から流下させるようにした構成となっている。なお、切欠き部８５は、一方の円錐状板７３ａでは回転軸７２側に、また他方の円錐状板７３ｂは加熱容器７１の内壁側で、かつ回転軸７２の軸方向に沿って重なるように形成成されている。

　第３５の実施形態では、各円錐状板７３ａ，７３ｂである程度ナノカーボンが成長した段階で、成長したナノカーボンを固定羽根７６により掻き落とす。この際、各円錐状板７３ａ，７３ｂで成長したナノカーボンを固定羽根７６が掻き落とし、掻き落とされた生成ナノカーボンが切欠き部８５から下部に流下する。従って、ナノカーボンを各円錐状板７３ａ，７３ｂに残留することなく各金属基板から流下させることができる。

　ところで、図２５の場合は、回転軸７２はナノカーボン生成装置１０の中心に設置されており、この回転軸１２を中心に回転するようになっている。そして、各円錐状板７３ａ，７３ｂがゆっくりと回転する際に、固定羽根７６が各円錐状板７３ａ，７３ｂと直接接触しない程度に離して掻き落とすことにより、生成・成長したナノカーボンを安定的に掻き落とすことができる。これにより、掻き落とし後のナノカーボンの根元から更に連続的にナノカーボンが成長することで、良質のナノカーボンをより効率的に製造することができる。

　なお、第３５の実施形態において、各円錐状板７３ａ（又は７３ｂ）の夫々に形成される切欠き部８５の位置は回転軸７２の軸方向に沿って重なるように形成されている場合について述べたが、これに限らず、例えば加熱容器の内周方向にずれて形成されていてもよい。また、円錐状板７３ａ又は円錐状板７３ｂの一方のみに切欠き部が形成されている場合でもよい。

　（第３６の実施形態）　
　図２６を参照する。ここで、図２６は、本発明の第３６の実際形態に係る縦型方式のナノカーボン生成装置の概略図である。なお、図２６のＸ－Ｘ線に沿う断面図は図２１Ｂであるので、断面図の記載を省略する。また、図１８～図２５と同部材は同符番を付して説明を省略する。　
　図２６のナノカーボン生成装置は、多段円錐状板の各円錐状板７２にはそれぞれ加熱容器７１との間の各円錐状板７３ａ外側に隙間部８６を設け、触媒混合炭化水素は内側中心軸側から流下させ、生成したナノカーボンは隙間部８６から落下させるようにした構成となっている。また、図２６では、炭化水素・触媒混合噴霧流体を円錐状板７３ａ、羽根回転軸８３側から各円錐状板７３ａに均一に散布できるように噴霧スプレーノズル８７を設置し、生成したナノカーボンは各円錐状板７３ａの外側から流下させるように流路を形成するように構成した。噴霧スプレーノズル３６は、各散布ノズル８１ａ～８１ｅの先端に夫々接続されている。

　第３６の実施形態によれば、円錐状板７３ａ、羽根回転軸８３側から触媒混合炭化水素を散布することで、各円錐状板７３ａ上でナノカーボンを成長させ、この各円錐状板７３ａに外側に向けて傾斜が付いている。従って、各円錐状板７３ａに成長したナノカーボンが各円錐状板７３ａの外側に形成された流路から流下して、排出ノズル４７より排出される。これにより、散布する触媒混合炭化水素の散布方向と生成ナノカーボンの流下方向が一致する。従って、ナノカーボンの各円錐状板７３ａ上の生成が促進されるとともに、各円錐状板７３ａ上で生成したナノカーボンを安定的に排出することができる。

　なお、生成したナノカーボンが流下しやすくするため、次に述べる手段により生成ナノカーボンの安定的流下を図る設計上の創意工夫が考えられる。即ち、各円錐状板７３ａの傾斜角度を大きくしたり、あるいは加熱容器７１内面と各円錐状板７３ａの外側との隙間を広くして、この隙間に不活性ガスを間欠的に噴きかける手段が挙げられる。

　これにより、ナノカーボンの生成が促進されるとともに、生成したナノカーボンを安定的に排出でき、良質のナノカーボンをより効率的に製造することができる。

　（第３７の実施形態）　
　図２６を参照する。但し、図１８～図２５と同部材は同符番を付して説明を省略する。　
　第３７の実施形態に係るナノカーボン生成装置は、第３６の実施形態の生成装置と比べ、各円錐状板７３ａの材質を鉄とし、この円錐状板７３ａの表面温度を、金属触媒粉混合炭化水素を連続的に均一に噴霧する状態で５００～１２００℃の範囲に設定するようにした点が異なる。他は第３６の実施形態の生成装置と同様な構成である。

　前記各円錐状板７３ａの表面温度をなるべく低くし、ナノカーボン生成装置全体の効率を高めることができるのが良い。しかし、発明者等は、これまでの試験研究より、微量の金属触媒粉の混合した金属触媒粉混合炭化水素の金属触媒粉を鉄とし、前記各円錐状板７３ａの表面温度を８００℃以上に高めなくても、５５０～７００℃の範囲に設定することで、最も効率的に高純度のカーボンナノチューブを生成できることを検証している。

　但し、炭化水素原料中に水分が含まれているような場合や炭化水素原料自体の種類によっては、前記各円錐状板７３ａの表面温度を１２００℃程度まで高めなくては高純度のカーボンナノチューブは生成しないことも検証している。

　第３７の実施形態によれば、円錐状板７３ａの表面温度を５００～１２００℃の範囲に設定するようにした構成である。従って、どのような炭化水素の種類であっても、また、バイオマス由来のバイオマス、バイオエタノール等の液体炭化水素原料中の水分が変動する場合等であっても、その炭化水素原料にあった最適温度条件に設定することができ、安定的に高純度のカーボンナノチューブを生成させることができる。

　（第３８の実施形態）　
　図２６を参照する。但し、図１８～図２５と同部材は同符番を付して説明を省略する。

　第３８の実施形態に係るナノカーボン生成装置は、第３６の実施形態の生成装置と比べ、多段に配置された円錐状板７３ａ表面に噴霧する金属触媒粉混合炭化水素を加熱容器７１内で加熱してガス状態とし、各円錐状板７３ａ表面の温度を下げずに均一に噴霧するようにした点が異なる。他は第３６の実施形態の生成装置と同様な構成である。こうした生成装置１０において、噴霧する金属触媒粉混合炭化水素中の金属触媒粉を構成する触媒粒子が核となる。そして、気化した炭化水素が高温状態で反応することで気相成長法により、効率的にナノカーボンを生成、成長させることができる。

　第３８の実施形態のナノカーボン生成装置によれば、噴霧スプレーノズル８７自体が生成装置内の中心部に設置されているため、注入される金属触媒粉混合炭化水素が内部雰囲気温度により加熱される。そして、加熱容器７１内に噴霧するエタノール、メタノール、バイオエタノール、各種アルコール、灯油等の炭化水素油等に微量の金属触媒粉を混合した液体状態の炭化水素を、予め生成装置内で加熱し、ガス状態として各円錐状板７３ａ表面に連続的に噴霧することができる。従って、加熱容器７１内、各円錐状板７３ａ表面の温度が下がることなく、加熱容器７１内でのナノカーボン生成反応が促進され、ナノカーボンの生成速度が速まり、生成効率が高まる。しかも、加熱ジャケット７７の設定温度を低めに設定しても加熱容器７１内の温度を保持することができる。そのため、ナノカーボン生成炉１０の加熱温度を下げることができ、ナノカーボン生成効率を高めた状態でナノカーボンを連続的に安定的に生成、回収することができる。

　なお、第３８の実施形態では、液体の金属触媒粉混合炭化水素を加熱してガス状態で噴霧する場合について述べたが、これに限らない。即ち、液体状態のまま噴霧してナノカーボン生成炉内で噴霧した液体の金属触媒粉混合炭化水素を気化させることにより、前記加熱容器７１内で反応させるようにしてもよい。即ち、この場合、エタノール、メタノール、バイオエタノール、各種アルコール、灯油等の炭化水素油等に微量の金属触媒粉を混合した液体状態で生成装置内に注入する。そして、ナノカーボン生成炉１０内の円錐状板７３ａに噴霧する際に液体状態で噴霧した液体の金属触媒粉混合炭化水素は、円錐状板７３ａ上の熱の影響を受けて直ぐに気化させるようにする。

　また、金属基板表面に噴霧する金属触媒粉混合炭化水素は、ガス状態で噴霧するだけでなく、液体状態で噴霧して加熱容器内で気化させることにより各金属基板表面で反応させるようにも対応できるようにしてもよい。即ち、これは、注入した金属触媒粉混合炭化水素が羽根回転軸８３内を流下する間に気化させ、円錐状板７３ａに噴霧する際に気体状態で噴霧する方式である。これにより、加熱容器７１内の円錐状板７３ａ上に気化した金属触媒粉混合炭化水素を連続的に均一に噴霧して反応させ、ナノカーボンを生成できる。これにより、第３８の実施形態と同様に、効率的にナノカーボンを生成、成長させることができる。

　更に、図２６の生成装置において、各金属基板表面に噴霧する金属触媒粉混合炭化水素を液体状態で加熱容器７１内に噴霧するようにし、その液体の金属触媒粉混合炭化水素には酸成分を含んでもよい。これにより、各金属基板表面から金属の微粒子が腐食して剥離しやすくなる。以下に、各金属基板表面での反応促進について説明する。　
　即ち、本実施形態の生成装置は、図２６の生成装置と基本的な構成は同様である。しかし、本実施形態の生成装置は、還元雰囲気の生成装置内に噴霧する酸成分を含む金属触媒粉混合炭化水素を液体状態でナノカーボン生成炉内に噴霧するようにし、金属触媒粉の表面から金属微粒子内が腐食して粒子が剥離しやすくすることで、加熱容器７１内の各円錐状板７３ａ表面での反応を促進させるようにしたことを特徴とする。

　酸成分を含む金属触媒粉混合炭化水素としては、例えばエタノール、メタノール、バイオエタノール、各種アルコール、灯油等の炭化水素油等に酢酸、塩酸等の酸を微量混ぜることで酸性にした炭化水素液に微量の金属触媒粉を混合した液体、あるいはバイオマスオイル等の酸性の炭化水素液に微量の金属触媒粉を混合した液体が挙げられる。こうした酸成分を含む金属触媒粉混合炭化水素を液体状態で噴霧してナノカーボン生成炉内で気化させることにより、加熱容器７１内に金属触媒粉混合炭化水素を連続的に均一に噴霧して反応させ、ナノカーボンを生成できる。

　図２６の生成装置において、加熱容器７１内に噴霧された液体状態の酸成分を含む金属触媒粉混合炭化水素が高温状態で反応することで、気相成長法により、効率的にナノカーボンが生成、成長させることができる。従って、ナノカーボン生成効率を高めた状態でナノカーボンを連続的に安定的に生成、回収することができる。

　（第３９の実施形態）　
　図２７Ａ，２７Ｂは第３９の実施形態に係る縦型方式のナノカーボン生成装置の説明図であり、図２７Ａは生成装置の全体を示す概略図、図２７Ｂは図２７Ａの要部（破線部分Ｐ）の部分拡大図である。なお、図１８～図２６と同部材は同符番を付して説明を省略する。　
　図２７のナノカーボン生成装置は、第３６の実施形態の生成装置（図２６）と比べ、羽根回転軸８３に取り付けた掻き落とし羽根８４の裏面と回転軸７２に取り付けた円錐状板７３ａの表面間の隙間距離Ｄを、矢印Ｙ方向に調整できるようにした点が異なる。他の構成は第３６の実施形態の生成装置と同様である。図２７の場合、羽根回転軸８３の下端部にも掻き落とし羽根８８が取り付けられ、回転軸８３を矢印Ｙ方向に移動させることにより、隙間距離Ｌを調整可能としている。

　掻き落とし羽根８４は、前述したように、ナノカーボン生成装置１０の加熱容器７１内の円錐状板７３ａ表面に直接接触せず、円錐状板７３ａ近傍から成長したナノカーボンのみを掻き落とすことができるように設計されている。ここで、掻き落とし羽根８４は、加熱容器７１内の円錐状板７３ａ表面には直接接触させず、金属触媒粉を構成する触媒粒子が核となり成長したナノカーボンのみを掻き落とすようにしている。これは、加熱容器７１内の円錐状板７３ａ表面に付着した金属触媒粉の金属微粒子も掻き落とされるのを避けるためである。円錐状板７３ａ表面に付着した金属触媒粉の金属微粒子は掻き落とされると、生成したナノカーボン中に金属不純物が混入しナノカーボンの純度が低下する。また、これだけでなく、円錐状板７３ａ表面に金属を設置する場合にはその金属がそぎ落とされ、ナノカーボンの連続生成速度の低下を招き、ナノカーボンの生成効率が低下する。

　前記隙間距離Ｄを調整する構造としては、生成装置１０の設計に合わせて以下に示すような様々な構造、方式が考えられる。　
　(1) 円錐状板７３ａ表面を均一に掻き取る構造に合わせて、掻き落とし羽根８４の根元を回転駆動軸３２にねじ８９を取り付け、このねじ８９を矢印Ｑ方向に回転させることでアーム長さＨ（回転駆動軸８３の中心と掻き落とし羽根８４の縁部間の距離）（図２７Ｂ参照）を微調整する方法。　
　(2) 掻き落とし羽根８４の回転駆動軸８３側に掻き落とし羽根８４の取り付け冶具（図示せず）を設置し、その取り付け冶具の設置高さを調整することでアーム長さＨを微調整する方法。

　第３９の実施形態のナノカーボン生成装置によれば、加熱容器７１内の円錐状板７３ａの表面近傍の金属微粒子を掻き取ることなく、円錐状板７３ａ表面表面上から或る一定厚さ以上に成長してその自重で円錐状板７３ａ表面から剥離しきれないナノカーボンを定期的に強制的に生成装置１０の下部に流下させることができる。従って、生成装置１０の加熱容器７１下流から安定的に排出することができ、ナノカーボンを連続的に製造することができる。

　また、図２７に示すように、掻き落とし羽根８４の回転駆動軸８３の下側（加熱容器７１の下側）の部分に落下してくる生成ナノカーボンが堆積・ブリッジするのを防止するため、回転駆動軸８３の下側に掻き落とし羽根８８を設置している。従って、回転駆動軸８３が回転することで、落下してブリッジしやすい生成ナノカーボンを掻き落とし羽根８８で生成装置１０下部の排出ノズル４７近傍表面を掻き取ることができる。これにより、生成ナノカーボンの掻き取り、掻き落としと同時に生成ナノカーボンの排出ブリッジ防止も効果的に行うことができる。

　（第４０の実施形態）　
　第４０の実施形態に係る縦型方式のナノカーボン生成装置は、加熱容器内に噴霧する炭化水素として、木質系材料等のバイオマス材料を熱分解して生成するバイオマスオイルを用いたことを特徴とする。　
　第４０の実施形態のナノカーボン生成装置では、ナノカーボン生成の原料として化石資源由来のオイル（炭化水素油）を使用するのではなく、木質系材料等のバイオマス材料を熱分解して生成するバイオマスオイルとするようにしている。これにより、化石資源の使用、燃焼によるＣＯ_２排出を抑制でき地球温暖化を防止しつつ、高機能カーボンであるナノカーボンを生成することができる。

　なお、第４０の実施形態においては、噴霧する炭化水素として木質系材料等のバイオマス材料を熱分解して生成するバイオマスオイルを用いた場合について述べた。しかし、これに限らず、以下の（１），（２）の炭化水素を用いてもよい。　
　(1) 木質系材料等のバイオマス材料を熱分解して生成するバイオマスオイルとし、バイオマスオイル中の水分を除去した炭素成分の多い状態とした構成の炭化水素。　
　こうした状態の炭化水素を加熱容器内に噴霧することにより、より効率的にバイオマス原料からナノカーボンを生成させることができる。

　(2) 木質系材料等のバイオマス材料を熱分解して生成するバイオマスガスとし、バイオマスガス中の水蒸気分を除去した炭素成分の多い状態とした構成の炭化水素。ここで、バイオマスガス中の水蒸気分を除去する方法としては、例えば、熱分解温度を高めることで水蒸気成分を水素成分に転換する方法、あるいはバイオマスガスを例えば化学的手法を用いることで水蒸気成分を吸着・分離・除去する方法が挙げられる。　
　こうした状態の炭化水素を加熱容器内に噴霧することにより、木質系材料等のバイオマス材料を熱分解して生成するガスを用いてそのままナノカーボンを生成させる際に、より効率的でシンプルにバイオマス原料からナノカーボンを生成させることができる。尚、バイオマスガス中の水蒸気分を除去する方法としては、熱分解温度を高めることで水蒸気成分を水素成分に転換する方法、改質する方法、バイオマスガスを化学的手法等を用いることで水蒸気成分を吸着・分離・除去すること等の方法が挙げられる。　
　上述したように、上記方式を組み合わせることで、多様な炭化水素原料から効率的により多くの高品質のナノカーボンを生成することができる。

　１０…ナノカーボン生成装置、１１，７１…加熱容器、１２…金属基板、１３…電気ヒータ（加熱源）、１４，７８…保温材、１５，３１，３３，３５…炭化水素注入ノズル、１６…炭化水素分散メッシュ、１７…生成ナノカーボン、１８…生成ナノカーボン排出ノズル、２１…回転駆動軸、２２…駆動軸回転モータ、２３ａ，２３ｂ…掻取り羽根、２４…掻取り機構、３７…水素注入ノズル、３９，４０，５９…表面温度計、４１…上部ダンパー、４２…下部ダンパー、４３，４８…生成ナノカーボン回収容器、４４，５８…注入ノズル、４５…供給ヘッダー、４７…ナノカーボン排出ノズル、５１，８２…不活性ガス注入ノズル、５２…不活性ガス供給ヘッダー、５３…不活性ガス噴射ヘッダー、５４…ナノカーボン掻き落とし機構、５７…掻き落とし棒、７３ａ，７３ｂ…円錐状板、７５…回転羽根、７６…固定羽根、７７…加熱ジャケット、８１，８１ａ～８１ｆ…散布ノズル、８３…羽根回転軸、８４…掻き落とし羽根。

Claims

　還元雰囲気の加熱容器と、この加熱容器の外周部に配置された加熱源と、前記加熱容器の上流側に配置され，加熱容器内に炭化水素を噴霧する炭化水素注入ノズルと、前記加熱容器の下流側に配置された生成ナノカーボン排出ノズルとを具備し、加熱容器の内面に金属基板を配置して、炭化水素注入ノズルより炭化水素を連続的に噴霧することにより金属基板上で反応させてナノカーボンを成長させ、成長した生成ナノカーボンを金属基板から剥離させ、生成ナノカーボンを前記排出ノズルにより排出することを特徴とするナノカーボン生成装置。
　前記金属基板表面に生成されたナノカーボンを掻き取る掻取り機構は前記加熱容器に配置され、この掻取り機構により金属基板の表面に成長したナノカーボンを掻き落とすことを特徴とする請求項１に記載のナノカーボン生成装置。
　前記金属基板の材質は鉄であり、この金属基板の表面温度は、炭化水素を連続的に均一に噴霧する状態で５５０～７００℃の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１に記載のナノカーボン生成装置。
　前記金属基板表面に噴霧する炭化水素は加熱容器内で加熱してガス状態とし、金属基板表面の温度を下げずに均一に噴霧されることを特徴とする請求項１に記載のナノカーボン生成装置。
　前記金属基板表面に噴霧する炭化水素を液体状態で加熱容器内に噴霧するようにし、その液体の炭化水素には酸成分を含み、金属基板表面から金属の微粒子が腐食して剥離しやすくすることで、金属基板表面での反応を促進させることを特徴とする請求項４に記載のナノカーボン生成装置。
　前記掻取り機構は、加熱容器内の金属基板の表面の中心軸を中心に掻取り部材を回転させ、かつ金属基板の表面と掻取り部材との隙間距離を調整できるような構成であることを特徴とする請求項２に記載のナノカーボン生成装置。
　前記加熱容器のナノカーボン排出部にはナノカーボン排出用の上下２段のダブルダンパーが設置され、加熱容器内の温度が一定で還元雰囲気にしたままナノカーボンを加熱容器外に払い落とすことができる構成であることを特徴とする請求項１に記載のナノカーボン生成装置。
　前記炭化水素注入ノズルの代わりに、加熱容器内に炭化水素と微量の金属触媒粉とを混合噴霧する炭化水素・触媒噴霧ノズルを具備したことを特徴とする請求項１記載のナノカーボン生成装置。
　還元雰囲気の加熱容器と、この加熱容器内に該容器と同心円状に傾斜角度をつけて配置された金属基板と、この金属基板の外周部に配置された加熱源と、前記加熱容器の上流側に配置され，加熱容器内に炭化水素と微量の金属触媒粉とを連続的に又は間欠的に混合噴霧する炭化水素・触媒混合噴霧ノズルと、前記加熱容器の下流側に配置されたナノカーボン排出ノズルとを具備し、
　炭化水素・触媒混合噴霧ノズルより金属触媒粉の混合した金属触媒粉混合炭化水素を連続的又は間欠的に噴霧することにより金属基板上で反応させてナノカーボンを成長させ、成長した生成ナノカーボンを金属基板から剥離させ、生成ナノカーボンをナノカーボン排出ノズルにより排出することを特徴とするナノカーボン生成装置。
　前記金属基板表面に生成されたナノカーボンに不活性ガスを間欠的に噴きかける不活性ガス供給手段を備え、前記金属基板上部から不活性ガスを間欠的に噴きかけることにより、前記金属基板表面の生成ナノカーボンを噴き落とし、ナノカーボン排出ノズルにより排出することを特徴とする請求項９に記載のナノカーボン生成装置。
　前記不活性ガス供給手段は、前記金属基板上部から不活性ガスを間欠的に噴きかける位置を１回ずつ変える機構を備えていることを特徴とする請求項１０に記載のナノカーボン生成装置。
　前記金属基板表面に生成されたナノカーボンを掻き取る掻取り機構は前記加熱容器に配置され、この掻取り機構により金属基板の表面に成長したナノカーボンを掻き落とすことを特徴とする請求項９に記載のナノカーボン生成装置。
　前記金属基板表面に噴霧する金属触媒粉混合炭化水素は、ガス状態で噴霧するだけでなく、液体状態で噴霧して加熱容器内で気化させることにより金属基板表面で反応させることを特徴とする請求項９に記載のナノカーボン生成装置。
　前記加熱容器の外側から加熱する加熱手段を備え、加熱容器内の温度を均一に保持できる構成であることを特徴とする請求項９に記載のナノカーボン生成装置。
　金属基板は、鉄の純度の高い鉄板もしくは鉄を含んだ炭素鋼であることを特徴とする請求項９に記載のナノカーボン生成装置。
　還元雰囲気で縦向きに設置した加熱容器と、この加熱容器内に該容器と同心円状に傾斜角度をつけて多段に配置された円錐状板と、これらの多段の円錐状板の外周部に配置された加熱源と、前記加熱容器の上流側に配置され，加熱容器内に炭化水素と微量の微細金属触媒粉とを混合噴霧する炭化水素・触媒混合噴霧ノズルと、前記加熱容器の下流側に配置されたナノカーボン排出ノズルとを具備し、
　前記炭化水素・触媒混合噴霧ノズルより微細金属触媒粉の混合した金属触媒粉混合炭化水素を噴霧することにより前記円錐状板上で反応させてナノカーボンを成長させ、成長した生成ナノカーボンを円錐状板から剥離させ、生成ナノカーボンを下流側のナノカーボン排出ノズルにより排出することを特徴とするナノカーボン生成装置。
　多段に配置された各円錐状板を、外側下向き傾斜，内側下向き傾斜となるように互い違いに配置し、炭化水素・触媒混合噴霧流体を各円錐状板の外側下向き傾斜，内側下向き傾斜に沿って流すように流路を形成することを特徴とする請求項１６に記載のナノカーボン生成装置。
　前記炭化水素・触媒混合噴霧ノズルから触媒混合炭化水素を、多段に配置された各円錐状板に夫々間欠的に混合噴霧するようにすることを特徴とする請求項１６に記載のナノカーボン生成装置。
　各円錐状板表面に生成されたナノカーボンに不活性ガスを間欠的に噴きかける不活性ガス供給手段を更に備え、
　各金属基板上部から不活性ガスを間欠的に噴きかけることにより、各円錐状板表面の生成ナノカーボンを噴き落とし、生成ナノカーボンを下流側のナノカーボン排出ノズルより排出することを特徴とする請求項１６に記載のナノカーボン生成装置。
　各円錐状板表面に生成されたナノカーボンを掻き取る掻取り機構が前記加熱容器に配置され、この掻取り機構により各円錐状板の表面に成長したナノカーボンを掻き落とすことを特徴とする請求項１６に記載のナノカーボン生成装置。
　多段に配置された円錐状板の傾き角度は運転中でも調整できる構成とし、生成したナノカーボンを流下させる量、タイミングを調整できるようにすることを特徴とする請求項１６に記載のナノカーボン生成装置。
　多段に配置された各円錐状板に夫々切欠き部を設け、各円錐状板上で生成したナノカーボンがその切欠き部から流下させるようにすることを特徴とする請求項１６に記載のナノカーボン生成装置。
　炭化水素・触媒混合噴霧流体を、各円錐状板を取り付ける中心軸内部から各円錐状板に均一に散布できるようにスプレーノズルを設置し、生成したナノカーボンは各円錐状板の外側から流下させるように流路を形成することを特徴とする請求項１６に記載のナノカーボン生成装置。
　前記円錐状板の材質は鉄であり、この円錐状板の表面温度は、金属触媒粉混合炭化水素を連続的に均一に噴霧する状態で５００～１２００℃の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１６に記載のナノカーボン生成装置。
　前記加熱容器内に噴霧する炭化水素は、バイオマス材料を熱分解して生成するバイオマスオイルとすることを特徴とする請求項１６に記載のナノカーボン生成装置。