ホーム > 特許ランキング > ＤＯＷＡサーモテック株式会社
知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
▶ ＤＯＷＡサーモテック株式会社の特許一覧 ▶ 株式会社名城ナノカーボンの特許一覧 ▶ ダイソー株式会社の特許一覧
特開2023-56489カーボンナノチューブ回収装置およびカーボンナノチューブ製造装置ならびにカーボンナノチューブの回収方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023056489
(43)【公開日】2023-04-19
(54)【発明の名称】カーボンナノチューブ回収装置およびカーボンナノチューブ製造装置ならびにカーボンナノチューブの回収方法
(51)【国際特許分類】
C01B 32/16 20170101AFI20230412BHJP
D01F 9/127 20060101ALI20230412BHJP
D01F 9/133 20060101ALI20230412BHJP
【ＦＩ】
C01B32/16
D01F9/127
D01F9/133
【審査請求】未請求
【請求項の数】19
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022154716
(22)【出願日】2022-09-28
(31)【優先権主張番号】P 2021165685
(32)【優先日】2021-10-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】306039120
【氏名又は名称】ＤＯＷＡサーモテック株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】507046521
【氏名又は名称】株式会社名城ナノカーボン
(71)【出願人】
【識別番号】000108993
【氏名又は名称】株式会社大阪ソーダ
(74)【代理人】
【識別番号】100101557
【弁理士】
【氏名又は名称】萩原 康司
(74)【代理人】
【識別番号】100096389
【弁理士】
【氏名又は名称】金本 哲男
(74)【代理人】
【識別番号】100167634
【弁理士】
【氏名又は名称】扇田 尚紀
(74)【代理人】
【識別番号】100187849
【弁理士】
【氏名又は名称】齊藤 隆史
(72)【発明者】
【氏名】長 信也
(72)【発明者】
【氏名】上岡 真弥
(72)【発明者】
【氏名】藤田 貴弘
(72)【発明者】
【氏名】橋本 剛
(72)【発明者】
【氏名】高野 慶
(72)【発明者】
【氏名】香川 尚人
【テーマコード（参考）】
4G146
4L037
【Ｆターム（参考）】
4G146AA11
4G146AB06
4G146BA48
4G146BC03
4G146CA20
4L037CS03
4L037CS04
4L037FA02
4L037FA04
4L037FA20
4L037PA01
4L037PA05
4L037PA07
4L037PA09
4L037PA11
4L037PA19
4L037PA24
4L037PA28
(57)【要約】
【課題】カーボンナノチューブの量産製造時において、所望量のカーボンナノチューブを製造するまでの製造時間を短縮することが可能なカーボンナノチューブ回収装置およびカーボンナノチューブの製造装置ならびにカーボンナノチューブの製造方法を提供する。
【解決手段】カーボンナノチューブ回収装置３において、カーボンナノチューブ生成装置２と通じる開口部３１を有する回収室３０と、回収室３０内に配置され、カーボンナノチューブ生成装置２から開口部３１を通過したカーボンナノチューブを巻き取ってカーボンナノチューブ巻回体Ｒを形成する巻取部材４２と、巻取部材４２の基端側から先端側に向かってカーボンナノチューブ巻回体Ｒを移動させて該カーボンナノチューブ巻回体Ｒを巻取部材４２から分離させる分離機構５０と、を設ける。
【選択図】図１
【解決手段】カーボンナノチューブ回収装置３において、カーボンナノチューブ生成装置２と通じる開口部３１を有する回収室３０と、回収室３０内に配置され、カーボンナノチューブ生成装置２から開口部３１を通過したカーボンナノチューブを巻き取ってカーボンナノチューブ巻回体Ｒを形成する巻取部材４２と、巻取部材４２の基端側から先端側に向かってカーボンナノチューブ巻回体Ｒを移動させて該カーボンナノチューブ巻回体Ｒを巻取部材４２から分離させる分離機構５０と、を設ける。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
カーボンナノチューブ生成装置で生成されたカーボンナノチューブを回収するカーボンナノチューブ回収装置であって、
前記カーボンナノチューブ生成装置と通じる開口部を有する回収室と、
前記回収室内に配置され、前記カーボンナノチューブ生成装置から前記開口部を通過した前記カーボンナノチューブを巻き取ってカーボンナノチューブ巻回体を形成する巻取部材と、
前記巻取部材の基端側から先端側に向かって前記カーボンナノチューブ巻回体を移動させて該カーボンナノチューブ巻回体を前記巻取部材から分離させる分離機構と、を有することを特徴とする、カーボンナノチューブ回収装置。
前記カーボンナノチューブ生成装置と通じる開口部を有する回収室と、
前記回収室内に配置され、前記カーボンナノチューブ生成装置から前記開口部を通過した前記カーボンナノチューブを巻き取ってカーボンナノチューブ巻回体を形成する巻取部材と、
前記巻取部材の基端側から先端側に向かって前記カーボンナノチューブ巻回体を移動させて該カーボンナノチューブ巻回体を前記巻取部材から分離させる分離機構と、を有することを特徴とする、カーボンナノチューブ回収装置。
【請求項2】
前記巻取部材の基端側に配置された、前記カーボンナノチューブ巻回体に接触する分離部材を有し、
前記分離機構は、前記巻取部材の先端と前記分離部材が相対的に接近するように前記巻取部材と前記分離部材の一方または両方を移動させる機構であることを特徴とする、請求項１に記載のカーボンナノチューブ回収装置。
前記分離機構は、前記巻取部材の先端と前記分離部材が相対的に接近するように前記巻取部材と前記分離部材の一方または両方を移動させる機構であることを特徴とする、請求項１に記載のカーボンナノチューブ回収装置。
【請求項3】
前記分離機構は、前記巻取部材を前記回収室から引き抜く方向に移動させる機構であることを特徴とする、請求項２に記載のカーボンナノチューブ回収装置。
【請求項4】
前記分離部材は、前記回収室内に配置された押出部材であり、
前記分離機構は、前記巻取部材の基端側から先端側に向かって前記押出部材を移動させて前記巻取部材の先端から前記カーボンナノチューブ巻回体を押し出して分離させる機構であることを特徴とする、請求項２に記載のカーボンナノチューブ回収装置。
前記分離機構は、前記巻取部材の基端側から先端側に向かって前記押出部材を移動させて前記巻取部材の先端から前記カーボンナノチューブ巻回体を押し出して分離させる機構であることを特徴とする、請求項２に記載のカーボンナノチューブ回収装置。
【請求項5】
前記押出部材は、前記巻取部材の外周を取り囲むように形成されていることを特徴とする、請求項４に記載のカーボンナノチューブ回収装置。
【請求項6】
前記開口部を通過した前記カーボンナノチューブを前記巻取部材に案内するガイド部材を有することを特徴とする、請求項１～５のいずれか１つに記載のカーボンナノチューブ回収装置。
【請求項7】
前記巻取部材の基端が取り付けられた回転体と、
前記巻取部材に巻き取られた前記カーボンナノチューブ巻回体に接触する圧縮部材と、を有し、
前記圧縮部材は、前記回転体の回転軸方向に延伸し、かつ、前記回転体の回転軸方向から見て、前記巻取部材の側方に配置されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のカーボンナノチューブ回収装置。
前記巻取部材に巻き取られた前記カーボンナノチューブ巻回体に接触する圧縮部材と、を有し、
前記圧縮部材は、前記回転体の回転軸方向に延伸し、かつ、前記回転体の回転軸方向から見て、前記巻取部材の側方に配置されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のカーボンナノチューブ回収装置。
【請求項8】
前記圧縮部材は、前記回転体の回転方向とは逆方向に回転するように構成されていることを特徴とする、請求項７に記載のカーボンナノチューブ回収装置。
【請求項9】
前記巻取部材の基端が取り付けられた回転体を有し、
前記巻取部材は、前記回転体に対して片持ち梁状に支持されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のカーボンナノチューブ回収装置。
前記巻取部材は、前記回転体に対して片持ち梁状に支持されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のカーボンナノチューブ回収装置。
【請求項10】
前記巻取部材が複数設けられ、
第１巻取部材の基端が取り付けられた第１回転体と、
第２巻取部材の基端が取り付けられた第２回転体と、を有し、
前記第１回転体と前記第２回転体の各々の回転軸は、前記開口部の中心線に対して垂直な方向であって、かつ、水平方向であることを特徴とする、請求項１または２に記載のカーボンナノチューブ回収装置。
第１巻取部材の基端が取り付けられた第１回転体と、
第２巻取部材の基端が取り付けられた第２回転体と、を有し、
前記第１回転体と前記第２回転体の各々の回転軸は、前記開口部の中心線に対して垂直な方向であって、かつ、水平方向であることを特徴とする、請求項１または２に記載のカーボンナノチューブ回収装置。
【請求項11】
前記第１回転体の回転軸方向から見たときの前記開口部の中心線に垂直な方向における、前記第１回転体の回転軸の位置と前記第２回転体の回転軸の位置とが互いに異なることを特徴とする、請求項１０に記載のカーボンナノチューブ回収装置。
【請求項12】
前記第１回転体の回転軸と前記第２回転体の回転軸との間に、前記開口部の中心線が位置していることを特徴とする、請求項１１に記載のカーボンナノチューブ回収装置。
【請求項13】
前記開口部の中心線に沿って該開口部から前記回収室の内方に向かって延びた領域を前記開口部の出側領域と定義したとき、
前記第１回転体の回転軸方向から見たときの前記出側領域の幅と、前記開口部の幅が同じ長さであり、
前記出側領域には、複数の前記巻取部材がいずれも配置されていないことを特徴とする、請求項１２に記載のカーボンナノチューブ回収装置。
前記第１回転体の回転軸方向から見たときの前記出側領域の幅と、前記開口部の幅が同じ長さであり、
前記出側領域には、複数の前記巻取部材がいずれも配置されていないことを特徴とする、請求項１２に記載のカーボンナノチューブ回収装置。
【請求項14】
第３巻取部材の基端が取り付けられた第３回転体と、
第４巻取部材の基端が取り付けられた第４回転体と、を有し、
前記第３回転体と前記第４回転体の各々の回転軸は、前記開口部の中心線に対して垂直な方向であって、かつ、水平方向であり、
前記第１巻取部材は、前記回収室の前記開口部が設けられた壁面と、前記第３巻取部材との間に配置され、
前記第２巻取部材は、前記壁面と前記第４巻取部材との間に配置されていることを特徴とする、請求項１１に記載のカーボンナノチューブ回収装置。
第４巻取部材の基端が取り付けられた第４回転体と、を有し、
前記第３回転体と前記第４回転体の各々の回転軸は、前記開口部の中心線に対して垂直な方向であって、かつ、水平方向であり、
前記第１巻取部材は、前記回収室の前記開口部が設けられた壁面と、前記第３巻取部材との間に配置され、
前記第２巻取部材は、前記壁面と前記第４巻取部材との間に配置されていることを特徴とする、請求項１１に記載のカーボンナノチューブ回収装置。
【請求項15】
前記第１回転体の回転軸と前記第２回転体の回転軸との間に、前記開口部の中心線が位置し、
前記第３回転体の回転軸と前記第４回転体の回転軸との間に、前記開口部の中心線が位置し、
前記第３巻取部材と前記第４巻取部材との間隔は、前記第１巻取部材と前記第２巻取部材との間隔よりも広いことを特徴とする、請求項１４に記載のカーボンナノチューブ回収装置。
前記第３回転体の回転軸と前記第４回転体の回転軸との間に、前記開口部の中心線が位置し、
前記第３巻取部材と前記第４巻取部材との間隔は、前記第１巻取部材と前記第２巻取部材との間隔よりも広いことを特徴とする、請求項１４に記載のカーボンナノチューブ回収装置。
【請求項16】
カーボンナノチューブを生成する生成装置と、
請求項１または２に記載のカーボンナノチューブ回収装置と、を有することを特徴とする、カーボンナノチューブの製造装置。
請求項１または２に記載のカーボンナノチューブ回収装置と、を有することを特徴とする、カーボンナノチューブの製造装置。
【請求項17】
請求項１または２に記載のカーボンナノチューブ回収装置を用いたカーボンナノチューブの回収方法であって、
前記カーボンナノチューブ回収装置の前記開口部を通過したカーボンナノチューブを前記巻取部材で巻き取り、カーボンナノチューブ巻回体を形成する形成工程と、
前記巻取部材の基端側から先端側に向かって前記カーボンナノチューブ巻回体を移動させて該カーボンナノチューブ巻回体を前記巻取部材から分離させる分離工程と、を有し、
前記形成工程と、前記分離工程とを繰り返し行い、複数の前記カーボンナノチューブ巻回体を形成した後、前記カーボンナノチューブ回収装置から前記カーボンナノチューブ巻回体を回収することを特徴とする、カーボンナノチューブの回収方法。
前記カーボンナノチューブ回収装置の前記開口部を通過したカーボンナノチューブを前記巻取部材で巻き取り、カーボンナノチューブ巻回体を形成する形成工程と、
前記巻取部材の基端側から先端側に向かって前記カーボンナノチューブ巻回体を移動させて該カーボンナノチューブ巻回体を前記巻取部材から分離させる分離工程と、を有し、
前記形成工程と、前記分離工程とを繰り返し行い、複数の前記カーボンナノチューブ巻回体を形成した後、前記カーボンナノチューブ回収装置から前記カーボンナノチューブ巻回体を回収することを特徴とする、カーボンナノチューブの回収方法。
【請求項18】
前記分離工程において、前記巻取部材を前記回収室から引き抜く方向に移動させることで、前記カーボンナノチューブ巻回体を前記巻取部材から分離させることを特徴とする、請求項１７に記載のカーボンナノチューブの回収方法。
【請求項19】
前記分離工程において、前記巻取部材の基端側から先端側に向かって前記カーボンナノチューブ巻回体を押し出すことで、前記カーボンナノチューブ巻回体を前記巻取部材から分離させることを特徴とする、請求項１７に記載のカーボンナノチューブの回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、カーボンナノチューブを回収するカーボンナノチューブ回収装置およびそのカーボンナノチューブ回収装置を有するカーボンナノチューブ製造装置ならびにカーボンナノチューブの回収方法に関する。
【背景技術】
【0002】
カーボンナノチューブは、導電性、熱伝導性、機械的強度等の優れた特性を有することから、多くの分野で注目されている新素材である。カーボンナノチューブの製造装置として、特許文献１には、炭素を含む原料（炭素源）を熱分解させてカーボンナノチューブを生成する化学気相成長法（すなわちＣＶＤ法）を用いた製造装置が知られている。
【0003】
また、特許文献２には、ＣＶＤ法によるカーボンナノチューブの生成を行う反応炉の回収部内又はその近傍に回収装置を設けることが開示されている。特許文献２に記載の回収装置は、カーボンナノチューブを巻き取る巻取部材を回転させることでカーボンナノチューブをロール状に巻き取って巻回体を形成し、その巻回体を回収部に設けられた取り出し口から取り出してカーボンナノチューブを回収する装置である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１９－０６４９１８号公報
【特許文献2】特開２００４－１９０１６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献２に記載のカーボンナノチューブの回収装置においては、カーボンナノチューブの巻回体が所定の径になった段階で回収部から巻回体を取り出している。そのため、カーボンナノチューブの巻回体を１つ製造する毎に、カーボンナノチューブの生成装置の停止、反応炉の降温、反応炉内の雰囲気置換を行う必要があり、また、カーボンナノチューブの回収後には反応炉内の雰囲気置換、反応炉の加熱を実施した後にカーボンナノチューブの生成装置を再稼働させる必要がある。すなわち、特許文献２に記載のカーボンナノチューブの回収装置では、１つの巻回体を回収する毎に生じる、カーボンナノチューブが生成されない時間が長い。このため、カーボンナノチューブを量産製造する場合は、所望量のカーボンナノチューブを製造するための製造時間が長くなるという問題があった。
【0006】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、カーボンナノチューブの量産製造時において、所望量のカーボンナノチューブを製造するまでの製造時間を短縮することが可能なカーボンナノチューブ回収装置およびカーボンナノチューブの製造装置ならびにカーボンナノチューブの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者は、上記課題を解決するために、カーボンナノチューブの巻回体を巻取部材から分離させる分離機構を設けることで、カーボンナノチューブの巻回体の形成と分離を連続して行うことができるという知見を得た。そして、その分離機構を設けることによって、複数個のカーボンナノチューブの巻回体をまとめて回収することが可能となり、カーボンナノチューブの巻回体の回収頻度を少なくできることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0008】
上記課題を解決する本発明の一態様を以下に開示する。
［１］カーボンナノチューブ生成装置で生成されたカーボンナノチューブを回収するカーボンナノチューブ回収装置であって、
前記カーボンナノチューブ生成装置と通じる開口部を有する回収室と、
前記回収室内に配置され、前記カーボンナノチューブ生成装置から前記開口部を通過した前記カーボンナノチューブを巻き取ってカーボンナノチューブ巻回体を形成する巻取部材と、
前記巻取部材の基端側から先端側に向かって前記カーボンナノチューブ巻回体を移動させて該カーボンナノチューブ巻回体を前記巻取部材から分離させる分離機構と、を有することを特徴とする、カーボンナノチューブ回収装置。
［２］前記巻取部材の基端側に配置された、前記カーボンナノチューブ巻回体に接触する分離部材を有し、
前記分離機構は、前記巻取部材の先端と前記分離部材が相対的に接近するように前記巻取部材と前記分離部材の一方または両方を移動させる機構であることを特徴とする［１］に記載のカーボンナノチューブ回収装置。
［３］前記分離機構は、前記巻取部材を前記回収室から引き抜く方向に移動させる機構であることを特徴とする、［２］に記載のカーボンナノチューブ回収装置。
［４］前記分離部材は、前記回収室内に配置された押出部材であり、
前記分離機構は、前記巻取部材の基端側から先端側に向かって前記押出部材を移動させて前記巻取部材の先端から前記カーボンナノチューブ巻回体を押し出して分離させる機構であることを特徴とする、［２］に記載のカーボンナノチューブ回収装置。
［５］前記押出部材は、前記巻取部材の外周を取り囲むように形成されていることを特徴とする、［４］に記載のカーボンナノチューブ回収装置。
［６］前記開口部を通過した前記カーボンナノチューブを前記巻取部材に案内するガイド部材を有することを特徴とする、［１］～［５］のいずれかに記載のカーボンナノチューブ回収装置。
［７］ 前記巻取部材の基端が取り付けられた回転体と、前記巻取部材に巻き取られた前記カーボンナノチューブ巻回体に接触する圧縮部材と、を有し、
前記圧縮部材は、前記回転体の回転軸方向に延伸し、かつ、前記回転体の回転軸方向から見て、前記巻取部材の側方に配置されていることを特徴とする、［１］～［６］のいずれかに記載のカーボンナノチューブ回収装置。
［８］前記圧縮部材は、前記巻取部材の回転方向とは逆方向に回転するように構成されていることを特徴とする、［７］に記載のカーボンナノチューブ回収装置。
［９］前記巻取部材の基端が取り付けられた回転体を有し、
前記巻取部材は、前記回転体に対して片持ち梁状に支持されていることを特徴とする、［１］～［８］のいずれかに記載のカーボンナノチューブ回収装置。
［１０］ 前記巻取部材が複数設けられ、
第１巻取部材の基端が取り付けられた第１回転体と、
第２巻取部材の基端が取り付けられた第２回転体と、を有し、
前記第１回転体と前記第２回転体の各々の回転軸は、前記開口部の中心線に対して垂直な方向であって、かつ、水平方向であることを特徴とする、［１］～［９］のいずれかに記載のカーボンナノチューブ回収装置。
［１１］ 前記第１回転体の回転軸方向から見たときの前記開口部の中心線に垂直な方向における、前記第１回転体の回転軸の位置と前記第２回転体の回転軸の位置とが互いに異なることを特徴とする、［１０］に記載のカーボンナノチューブ回収装置。
［１２］ 前記第１回転体の回転軸と前記第２回転体の回転軸との間に、前記開口部の中心線が位置していることを特徴とする、［１１］に記載のカーボンナノチューブ回収装置。
［１３］ 前記開口部の中心線に沿って該開口部から前記回収室の内方に向かって延びた領域を前記開口部の出側領域と定義したとき、
前記第１回転体の回転軸方向から見たときの前記出側領域の幅と、前記開口部の幅が同じ長さであり、
前記出側領域には、複数の前記巻取部材がいずれも配置されていないことを特徴とする、［１２］に記載のカーボンナノチューブ回収装置。
［１４］ 第３巻取部材の基端が取り付けられた第３回転体と、
第４巻取部材の基端が取り付けられた第４回転体と、を有し、
前記第３回転体と前記第４回転体の各々の回転軸は、前記開口部の中心線に対して垂直な方向であって、かつ、水平方向であり、
前記第１巻取部材は、前記回収室の前記開口部が設けられた壁面と、前記第３巻取部材との間に配置され、
前記第２巻取部材は、前記壁面と前記第４巻取部材との間に配置されていることを特徴とする、［１１］～［１３］のいずれかに記載のカーボンナノチューブ回収装置。
［１５］前記第１回転体の回転軸と前記第２回転体の回転軸との間に、前記開口部の中心線が位置し、
前記第３回転体の回転軸と前記第４回転体の回転軸との間に、前記開口部の中心線が位置し、
前記第３巻取部材と前記第４巻取部材との間隔は、前記第１巻取部材と前記第２巻取部材との間隔よりも広いことを特徴とする、［１４］に記載のカーボンナノチューブ回収装置。
［１６］カーボンナノチューブを生成する生成装置と、
［１］～［１５］のいずれかに記載のカーボンナノチューブ回収装置と、を有することを特徴とする、カーボンナノチューブの製造装置。
［１７］ ［１］または［２］に記載のカーボンナノチューブ回収装置を用いたカーボンナノチューブの回収方法であって、
前記カーボンナノチューブ回収装置の前記開口部を通過したカーボンナノチューブを前記巻取部材で巻き取り、カーボンナノチューブ巻回体を形成する形成工程と、
前記巻取部材の基端側から先端側に向かって前記カーボンナノチューブ巻回体を移動させて該カーボンナノチューブ巻回体を前記巻取部材から分離させる分離工程と、を有し、
前記形成工程と、前記分離工程とを繰り返し行い、複数の前記カーボンナノチューブ巻回体を形成した後、前記カーボンナノチューブ回収装置から前記カーボンナノチューブ巻回体を回収することを特徴とする、カーボンナノチューブの回収方法。
［１８］前記分離工程において、前記巻取部材を前記回収室から引き抜く方向に移動させることで、前記カーボンナノチューブ巻回体を前記巻取部材から分離させることを特徴とする、［１７］に記載のカーボンナノチューブの回収方法。
［１９］前記分離工程において、前記巻取部材の基端側から先端側に向かって前記カーボンナノチューブ巻回体を押し出すことで、前記カーボンナノチューブ巻回体を前記巻取部材から分離させることを特徴とする、［１７］に記載のカーボンナノチューブの回収方法。
［１］カーボンナノチューブ生成装置で生成されたカーボンナノチューブを回収するカーボンナノチューブ回収装置であって、
前記カーボンナノチューブ生成装置と通じる開口部を有する回収室と、
前記回収室内に配置され、前記カーボンナノチューブ生成装置から前記開口部を通過した前記カーボンナノチューブを巻き取ってカーボンナノチューブ巻回体を形成する巻取部材と、
前記巻取部材の基端側から先端側に向かって前記カーボンナノチューブ巻回体を移動させて該カーボンナノチューブ巻回体を前記巻取部材から分離させる分離機構と、を有することを特徴とする、カーボンナノチューブ回収装置。
［２］前記巻取部材の基端側に配置された、前記カーボンナノチューブ巻回体に接触する分離部材を有し、
前記分離機構は、前記巻取部材の先端と前記分離部材が相対的に接近するように前記巻取部材と前記分離部材の一方または両方を移動させる機構であることを特徴とする［１］に記載のカーボンナノチューブ回収装置。
［３］前記分離機構は、前記巻取部材を前記回収室から引き抜く方向に移動させる機構であることを特徴とする、［２］に記載のカーボンナノチューブ回収装置。
［４］前記分離部材は、前記回収室内に配置された押出部材であり、
前記分離機構は、前記巻取部材の基端側から先端側に向かって前記押出部材を移動させて前記巻取部材の先端から前記カーボンナノチューブ巻回体を押し出して分離させる機構であることを特徴とする、［２］に記載のカーボンナノチューブ回収装置。
［５］前記押出部材は、前記巻取部材の外周を取り囲むように形成されていることを特徴とする、［４］に記載のカーボンナノチューブ回収装置。
［６］前記開口部を通過した前記カーボンナノチューブを前記巻取部材に案内するガイド部材を有することを特徴とする、［１］～［５］のいずれかに記載のカーボンナノチューブ回収装置。
［７］ 前記巻取部材の基端が取り付けられた回転体と、前記巻取部材に巻き取られた前記カーボンナノチューブ巻回体に接触する圧縮部材と、を有し、
前記圧縮部材は、前記回転体の回転軸方向に延伸し、かつ、前記回転体の回転軸方向から見て、前記巻取部材の側方に配置されていることを特徴とする、［１］～［６］のいずれかに記載のカーボンナノチューブ回収装置。
［８］前記圧縮部材は、前記巻取部材の回転方向とは逆方向に回転するように構成されていることを特徴とする、［７］に記載のカーボンナノチューブ回収装置。
［９］前記巻取部材の基端が取り付けられた回転体を有し、
前記巻取部材は、前記回転体に対して片持ち梁状に支持されていることを特徴とする、［１］～［８］のいずれかに記載のカーボンナノチューブ回収装置。
［１０］ 前記巻取部材が複数設けられ、
第１巻取部材の基端が取り付けられた第１回転体と、
第２巻取部材の基端が取り付けられた第２回転体と、を有し、
前記第１回転体と前記第２回転体の各々の回転軸は、前記開口部の中心線に対して垂直な方向であって、かつ、水平方向であることを特徴とする、［１］～［９］のいずれかに記載のカーボンナノチューブ回収装置。
［１１］ 前記第１回転体の回転軸方向から見たときの前記開口部の中心線に垂直な方向における、前記第１回転体の回転軸の位置と前記第２回転体の回転軸の位置とが互いに異なることを特徴とする、［１０］に記載のカーボンナノチューブ回収装置。
［１２］ 前記第１回転体の回転軸と前記第２回転体の回転軸との間に、前記開口部の中心線が位置していることを特徴とする、［１１］に記載のカーボンナノチューブ回収装置。
［１３］ 前記開口部の中心線に沿って該開口部から前記回収室の内方に向かって延びた領域を前記開口部の出側領域と定義したとき、
前記第１回転体の回転軸方向から見たときの前記出側領域の幅と、前記開口部の幅が同じ長さであり、
前記出側領域には、複数の前記巻取部材がいずれも配置されていないことを特徴とする、［１２］に記載のカーボンナノチューブ回収装置。
［１４］ 第３巻取部材の基端が取り付けられた第３回転体と、
第４巻取部材の基端が取り付けられた第４回転体と、を有し、
前記第３回転体と前記第４回転体の各々の回転軸は、前記開口部の中心線に対して垂直な方向であって、かつ、水平方向であり、
前記第１巻取部材は、前記回収室の前記開口部が設けられた壁面と、前記第３巻取部材との間に配置され、
前記第２巻取部材は、前記壁面と前記第４巻取部材との間に配置されていることを特徴とする、［１１］～［１３］のいずれかに記載のカーボンナノチューブ回収装置。
［１５］前記第１回転体の回転軸と前記第２回転体の回転軸との間に、前記開口部の中心線が位置し、
前記第３回転体の回転軸と前記第４回転体の回転軸との間に、前記開口部の中心線が位置し、
前記第３巻取部材と前記第４巻取部材との間隔は、前記第１巻取部材と前記第２巻取部材との間隔よりも広いことを特徴とする、［１４］に記載のカーボンナノチューブ回収装置。
［１６］カーボンナノチューブを生成する生成装置と、
［１］～［１５］のいずれかに記載のカーボンナノチューブ回収装置と、を有することを特徴とする、カーボンナノチューブの製造装置。
［１７］ ［１］または［２］に記載のカーボンナノチューブ回収装置を用いたカーボンナノチューブの回収方法であって、
前記カーボンナノチューブ回収装置の前記開口部を通過したカーボンナノチューブを前記巻取部材で巻き取り、カーボンナノチューブ巻回体を形成する形成工程と、
前記巻取部材の基端側から先端側に向かって前記カーボンナノチューブ巻回体を移動させて該カーボンナノチューブ巻回体を前記巻取部材から分離させる分離工程と、を有し、
前記形成工程と、前記分離工程とを繰り返し行い、複数の前記カーボンナノチューブ巻回体を形成した後、前記カーボンナノチューブ回収装置から前記カーボンナノチューブ巻回体を回収することを特徴とする、カーボンナノチューブの回収方法。
［１８］前記分離工程において、前記巻取部材を前記回収室から引き抜く方向に移動させることで、前記カーボンナノチューブ巻回体を前記巻取部材から分離させることを特徴とする、［１７］に記載のカーボンナノチューブの回収方法。
［１９］前記分離工程において、前記巻取部材の基端側から先端側に向かって前記カーボンナノチューブ巻回体を押し出すことで、前記カーボンナノチューブ巻回体を前記巻取部材から分離させることを特徴とする、［１７］に記載のカーボンナノチューブの回収方法。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、カーボンナノチューブの量産製造時において、所望量のカーボンナノチューブを製造するまでの製造時間を短縮することが可能なカーボンナノチューブ回収装置およびカーボンナノチューブの製造装置ならびにカーボンナノチューブの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の第１実施形態に係るカーボンナノチューブ製造装置の概略構成を示す説明図である。
【図2】巻取部材周辺の概略構成を示す斜視図である。
【図5】押出部材が押出位置に移動した状態を示す図である。
【図6】押出部材の形状例を示す図である。
【図7】ガイド部材の固定位置の一例を示す図である。
【図8】ガイド部材の固定位置の一例を示す図である。
【図9】カーボンナノチューブ巻回体の分離動作を示す図である。
【図10】カーボンナノチューブの量産製造時のサイクルフローの一例を示す図である。
【図11】第２実施形態に係る分離機構の概略構成を示す説明図である。
【図14】巻取部材が引抜位置に移動した状態を示す図である。
【図15】第３実施形態に係る分離機構の概略構成を示す説明図である。
【図18】ローラーで構成された巻取部材を複数設けた場合の巻取部材の配置例１について説明するための図である。
【図20】ローラーで構成された巻取部材を複数設けた場合の巻取部材の配置例２について説明するための図である。
【図23】開口部を通過したキャリアガスの流れとカーボンナノチューブの状態を説明するための図である。
【図25】反応管が回収室の側面部に設置された場合のキャリアガスの流れとカーボンナノチューブの状態を説明するための図である。
【図26】反応管が回収室の側面部に設置された場合における開口部の出側領域を示す図である。
【図27】ローラーで構成された巻取部材を複数設けた場合の巻取部材の配置例３について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【0012】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るカーボンナノチューブ（以下、「ＣＮＴ」と称す場合もある）を製造するＣＮＴ製造装置１の概略構成を示す説明図である。図２は、巻取部材４２周辺の概略構成を示す斜視図である。図３は、図２の巻取部材４２の拡大図である。図４は、図１の矢印Ａの方向から見た図である。なお、図４では後述のカバー部材６０を図示していない。
図１は、第１実施形態に係るカーボンナノチューブ（以下、「ＣＮＴ」と称す場合もある）を製造するＣＮＴ製造装置１の概略構成を示す説明図である。図２は、巻取部材４２周辺の概略構成を示す斜視図である。図３は、図２の巻取部材４２の拡大図である。図４は、図１の矢印Ａの方向から見た図である。なお、図４では後述のカバー部材６０を図示していない。
【0013】
図１に示すように、ＣＮＴ製造装置１は、ＣＮＴを生成するＣＮＴ生成装置２と、ＣＮＴ生成装置２の下端部に設けられたＣＮＴを回収するＣＮＴ回収装置３を有している。以下の説明では、ＣＮＴ生成装置２を「生成装置２」と称し、ＣＮＴ回収装置３を「回収装置３」と称す場合もある。
【0014】
図中の“Ｘ方向”は回収装置３の奥行き方向であり、“Ｙ方向”は回収装置３の幅方向であり、“Ｚ方向”は回収装置３の高さ方向である。各方向Ｘ～Ｚは互いに垂直な方向である。なお、ＣＮＴ製造装置１の構造は図面に示す構造に限定されないため、ＣＮＴ製造装置１の構造によってはＺ方向が高さ方向とならない場合もある。また、本明細書におけるＣＮＴは、チューブ状の炭素同素体（典型的には、グラファイト構造の円筒型構造物）であり、いわゆる単層ＣＮＴ、多層ＣＮＴ、あるいはチューブ先端が角状のカーボンナノホーンを含むものである。
【0015】
＜カーボンナノチューブ生成装置＞
生成装置２の装置構成は、ＣＮＴを生成可能であれば特に限定されない。例えば特許文献１や特許文献２のように炭素を含む原料ガスを熱分解させてＣＮＴを生成する化学気相成長法（すなわちＣＶＤ法）を用いた装置を生成装置２として適用することができる。
生成装置２の装置構成は、ＣＮＴを生成可能であれば特に限定されない。例えば特許文献１や特許文献２のように炭素を含む原料ガスを熱分解させてＣＮＴを生成する化学気相成長法（すなわちＣＶＤ法）を用いた装置を生成装置２として適用することができる。
【0016】
図１に示す生成装置２は、反応管２１と、反応管２１の側方に設けられたヒータ２２と、炭素源となるガスや触媒金属または触媒金属化合物などの原料を反応管２１に供給する原料供給口２３を有している。
【0017】
反応管２１の形状は限定されないが、例えば直管状（すなわち、軸が直線状に延びる形状）であることが好ましい。また、反応管２１の断面形状は、円形、楕円形、卵型、長円形等の丸みを帯びた形状、あるいは多角形状であってもよい。ヒータ２２の形状や加熱方式は、反応管２１をＣＮＴの生成に適した温度に加熱可能であれば特に限定されない。例えばヒータ２２は、反応管２１を好ましくは５００℃～２０００℃、さらに好ましくは１０００℃～１６００℃に加熱可能であればよい。例えば反応管２１を５００℃～２０００℃に加熱可能なタングステンヒータまたは６００～１６００℃に加熱可能な炭化珪素ヒータ（ＳｉＣヒータ）がヒータ２２として用いられる。
【0018】
＜カーボンナノチューブ回収装置＞
回収装置３は、ＣＮＴを回収するための回収室３０と、ＣＮＴを巻き取る巻取機構４０と、ＣＮＴ巻回体Ｒを分離させる分離機構５０を有している。
回収装置３は、ＣＮＴを回収するための回収室３０と、ＣＮＴを巻き取る巻取機構４０と、ＣＮＴ巻回体Ｒを分離させる分離機構５０を有している。
【0019】
回収室３０の形状は特に限定されないが、本実施形態における回収室３０は、直方体状に形成されている。回収室３０は、Ｘ方向に対して垂直な壁面である側面部３０ａと側面部３０ｂ、Ｙ方向に対して垂直な壁面である側面部３０ｃ（図と側面部３０ｄ（図４）、Ｚ方向に対して垂直な壁面である天面部３０ｅと底面部３０ｆを有している。
【0020】
回収室３０の天面部３０ｅには、生成装置２の反応管２１の下端に通じる開口部３１が設けられている。反応管２１で生成されたＣＮＴは、原料ガスとともに開口部３１を通じて回収室３０内に運ばれる。回収室３０は、後述する巻取部材４２から分離されたＣＮＴ巻回体Ｒを複数個収容することが可能な体積を有している。
【0021】
ＣＮＴを巻き取るための巻取機構４０は、回収室３０の側面部３０ｂに設けられている。巻取機構４０は、回転体４１と、巻取部材４２と、駆動部４３を有している。
【0022】
回転体４１は、回収室３０の側面部３０ｂを貫くように設けられ、回転体４１の一部は回収室３０内に突出している。回転体４１の形状は、例えば円柱状であることが好ましい。
【0023】
回転体４１は、生成装置２の反応管２１の軸線Ｌに対して垂直に延びるように配置されることが好ましい。なお、図１に示した例では、軸線Ｌに対して垂直な方向の一例としてＸ方向に延びた回転体４１が図示されているが、例えばＹ方向も軸線Ｌに垂直な方向であり、回転体４１はＹ方向に延びていてもよい。また、軸線Ｌが鉛直方向に向いている場合、Ｘ方向およびＹ方向はいずれも鉛直方向に対して垂直な方向（すなわち水平方向）であるため、この場合におけるＸ方向またはＹ方向に延びた回転体４１は、水平方向の延びていると言い換えることもできる。
【0024】
なお、反応管２１は、軸線Ｌが水平方向に向くように配置される場合もある。例えば反応管２１の軸線ＬがＸ方向を向いている場合、軸線Ｌに対して垂直な方向とは、例えばＹ方向やＺ方向である。
【0025】
巻取部材４２は、回転体４１の軸方向に延伸する部材である。巻取部材４２の基端は、回転体４１の先端（回収室３０側の端部）に取り付けられ、巻取部材４２は、回転体４１に対して片持ち梁状に支持されている。なお、巻取部材４２の設置位置は特に限定されず、回収室３０の開口部３１を通過したＣＮＴと接触可能な位置に設けられていればよい。
【0026】
図３に示すように、巻取部材４２は、回転体４１の周方向に沿って等間隔で３本配置されている。巻取部材４２の本数はこれに限定されず、少なくとも１本であってもよいが、巻取部材４２を複数本設けることで、開口部３１を通過したＣＮＴと巻取部材４２の接触頻度を高めることができる。これにより、ＣＮＴが巻取部材４２に絡みやすくなり、ＣＮＴ巻回体Ｒの形成を容易にすることが可能となる。この効果を得る観点において、巻取部材４２は２～６本であることが好ましい。より好ましくは、３本～４本である。
【0027】
なお、巻取部材４２の形状は、例えば円錐状、多角錐状、円柱状、多角柱状など、ＣＮＴ巻回体Ｒを形成可能な形状であれば特に限定されないが、巻取部材４２を回転体４１の回転中心に１本設ける場合、巻取部材４２は円柱状であることが好ましい。これにより、ドーナツ型のロール状のＣＮＴ巻回体Ｒの内径を一定にすることができ、ＣＮＴ巻回体Ｒを巻取部材４２から分離させる際のＣＮＴ巻回体Ｒの内周面と巻取部材４２の摩擦係数を低減することができる。
【0028】
駆動部４３は、回収室３０の外部に設けられている。駆動部４３としては例えばモータなどが使用される。巻取部材４２が取り付けられた回転体４１は、その駆動部４３に接続され、駆動部４３によって回転体４１が回転することで、巻取部材４２も回転体４１と一体となって回転する。回転体４１の回転速度は、ＣＮＴの生成速度や所望のＣＮＴ巻回体Ｒの大きさに応じて適宜設定され、例えば０．０１～５００ｒｐｍに設定される。
【0029】
以上のように構成された巻取機構４０によれば、生成装置２で生成されて開口部３１を通過したＣＮＴが、回転体４１と一体となって回転する巻取部材４２に接触する。そして、巻取部材４２に接触したＣＮＴは、回転体４１の回転時における巻取部材４２の軌道である仮想円に沿ってドーナツ型のロール状に巻取られ、ＣＮＴ巻回体Ｒが形成される。
【0030】
図１および図２に示すように、ＣＮＴ巻回体Ｒを巻取部材４２から分離させる分離機構５０は、回収室３０の側面部３０ｂに設けられている。分離機構５０は、ＣＮＴ巻回体Ｒを押し出す押出部材５１と、押出部材５１に接続された駆動ロッド５２と、駆動ロッド５２をＸ方向に移動させるための駆動力を与える駆動部５３を有している。駆動ロッド５２の一部は、回収室３０の側面部３０ｂから回収室３０内に突出するように配置されている。
【0031】
押出部材５１は、巻取部材４２の基端側に配置された、ＣＮＴ巻回体Ｒに接触する分離部材の一例である。本実施形態における押出部材５１は、平板状に形成され、Ｘ方向に対して垂直となる向きで回収室３０内に配置されている。この押出部材５１は、回転体４１および巻取部材４２が通過可能な開口部５１ａ（図４）を有している。この開口部５１ａが設けられていることによって、押出部材５１がＸ方向に移動しても押出部材５１は回転体４１および巻取部材４２と干渉しない。
【0032】
押出部材５１の形状は特に限定されず、押出部材５１が巻取部材４２の基端側から先端側に向かって移動した際にＣＮＴ巻回体Ｒに接触可能な形状であればよい。例えば図４に示す押出部材５１は、回転体４１や巻取部材４２の外周を取り囲む形状であるが、押出部材５１は、図６に示すように回転体４１や巻取部材４２の外周の一部のみを覆う形状であってもよい。なお、図６の例における押出部材５１の開口部５１ａは、押出部材５１の下端部に形成された半円状の切欠きである。
【0033】
押出部材５１は、接触するＣＮＴ巻回体Ｒとの貼りつきを抑制するため、表面にテフロン（登録商標）コーティングが施されてもよい。
【0034】
駆動部５３は、回収室３０の外部に設けられている。駆動部５３には、押出部材５１が取り付けられた駆動ロッド５２が接続され、駆動ロッド５２は、駆動部５３によって巻取部材４２の回転軸方向（Ｘ方向）に沿って移動可能に構成されている。これにより、押出部材５１は巻取部材４２の先端に対して接近または離隔するように移動することができる。なお、駆動部５３の構成は、押出部材５１を巻取部材４２の基端側から先端側に向かって移動させる駆動力が発生するものであれば特に限定されないが、駆動部５３としては、例えば押出部材５１を直線運動させるシリンダを用いることが好ましい。シリンダとしては例えばエアシリンダ、油圧シリンダや電動シリンダ等を用いることができる。
【0035】
以上、回収装置３の回収室３０、巻取機構４０および分離機構５０について説明したが、図１および図２に示すように、回収室３０内にはカバー部材６０を設けてもよい。カバー部材６０は、回収室３０の側面部３０ｂの内側に設けられており、回転体４１および駆動ロッド５２の軸方向（Ｘ方向）における一部領域を覆う形状を有している。このようなカバー部材６０を設けることで、回転体４１や駆動ロッド５２へのＣＮＴの付着を抑制することができ、メンテナンス作業が容易になる。
【0036】
また、回収室３０内にはガイド部材７０を設けてもよい。ガイド部材７０は、開口部３１を通過したＣＮＴを巻取部材４２に案内するための部材である。ガイド部材７０の形状や構成は特に限定されないが、本実施形態においては一対の板状部材７１、７２（図４）で構成されている。各板状部材７１、７２は、回収室３０の開口部３１側から巻取部材４２側に向かう方向に延伸し、巻取部材４２を側方から挟むように配置されている。このため、一対の板状部材７１、７２は、巻取部材４２の回転軸方向（Ｘ方向）から見て、上端と下端が開口している。そして、板状部材７１、７２同士の間隔は、上端から下端にかけて変化しており、板状部材７１、７２の間隔は、回収室３０の開口部３１側から巻取部材４２側に向かって狭くなっている。
【0037】
上記形状を有するガイド部材７０によれば、回収室３０内に流入するガスの気流を制御し、巻取部材４２に向けて気流が流れるよう整流することが可能となる。これにより、気流の乱れに起因する開口部３１付近へのＣＮＴの付着を抑制することができ、反応管２１の下端部における閉塞の発生を抑制することができる。さらに、上記形状を有するガイド部材７０によれば、より多くのＣＮＴを巻取部材４２に案内することが可能となり、ＣＮＴの回収率を高めることができる。これらの作用効果を高める観点では、板状部材７１、７２の上端（開口部３１側の端部）の間隔は、開口部３１の径よりも大きいことが好ましい。
【0038】
また、ガイド部材７０が一対の板状部材７１、７２で構成される場合、図７および図８に示すように、各板状部材７１、７２のＹ方向における固定位置は調節可能であることが好ましい。図７および図８に示す例では、板状部材７１、７２の側面部３０ｂ側の端面（紙面奥側の端面）に平板７３が接合され、その平板７３が所定の複数の固定箇所７４のうちの少なくとも２箇所において例えばボルト固定されている。このような構成のガイド部材７０によれば、所望のＣＮＴ巻回体Ｒの大きさに応じて板状部材７１、７２の間隔を調節することができる。なお、巻取部材４２や押出部材５１の形状は、各板状部材７１、７２の固定位置に応じて適宜変更されてもよい。
【0039】
本実施形態に係るＣＮＴ製造装置１は以上のように構成されている。なお、ＣＮＴ製造装置１を構成する各部材の材質は、ＣＮＴの形成処理を阻害しない材質であれば特に限定されないが、例えばステンレス鋼が採用される。本実施形態の場合、例えばＣＮＴ生成装置２の原料供給口２３や、ＣＮＴ回収装置３の回収室３０、開口部３１、回転体４１、巻取部材４２、押出部材５１、駆動ロッド５２、カバー部材６０、ガイド部材７０（板状部材７１、７２および平板７３）の材質としてステンレス鋼が採用され得る。また、ＣＮＴ製造装置１を構成する各部材のうち、ＣＮＴが接触し得る部材にはテフロンコーティングが施されてもよい。本実施形態の場合、例えば巻取部材４２、押出部材５１、カバー部材６０、ガイド部材７０にテフロンコーティングが施されてもよい。
【0040】
次に、ＣＮＴ製造装置１を用いたＣＮＴの回収方法について説明する。
【0041】
（ＣＮＴ巻回体の形成工程）
まず、生成装置２の反応管２１で生成されたＣＮＴは、回収装置３の回収室３０に設けられた開口部３１から、キャリアガスとともに回収室３０内に移動する。ここで回収室３０に導入されたＣＮＴは、開口部３１の下方に配置された巻取部材４２に到達する。このとき、巻取部材４２は回転体４１の回転軸を中心として回転した状態にあり、巻取部材４２に到達したＣＮＴが巻取部材４２に巻き取られることで、ＣＮＴ巻回体Ｒが形成される。
まず、生成装置２の反応管２１で生成されたＣＮＴは、回収装置３の回収室３０に設けられた開口部３１から、キャリアガスとともに回収室３０内に移動する。ここで回収室３０に導入されたＣＮＴは、開口部３１の下方に配置された巻取部材４２に到達する。このとき、巻取部材４２は回転体４１の回転軸を中心として回転した状態にあり、巻取部材４２に到達したＣＮＴが巻取部材４２に巻き取られることで、ＣＮＴ巻回体Ｒが形成される。
【0042】
上記のＣＮＴ巻回体Ｒの形成工程において、ＣＮＴ巻回体Ｒが所定の大きさに形成された後、ＣＮＴ巻回体Ｒを巻取部材４２から分離させる分離工程を行う。
【0043】
（ＣＮＴ巻回体の分離工程）
分離工程を行うにあたり、ＣＮＴ生成を継続した状態でＣＮＴ巻回体Ｒの分離を行ってもよいが、例えば反応管２１の加熱を維持した状態で、反応管２１への原料供給量を減少させてＣＮＴの生成量を減少させるか、あるいは原料の供給自体を停止させてＣＮＴの生成を一時停止してもよい。このようにＣＮＴの生成量を減少、またはＣＮＴの生成を一時停止させることで、巻取部材４２によって巻き取られないＣＮＴの量を低減することができる。また、巻取機構４０が複数設けられている場合、例えば１基の巻取機構でＣＮＴ巻回体Ｒの形成を行い、この巻取機構からＣＮＴ巻回体Ｒを分離させる際に、ＣＮＴを巻き取るために使用する巻取機構を他の巻取機構に切り替えるようにしてもよい。これにより、ＣＮＴ巻回体Ｒの分離作業中であっても、他の巻取機構でＣＮＴの巻き取りを行うことができ、ＣＮＴの生成量を維持しやすくなる。
分離工程を行うにあたり、ＣＮＴ生成を継続した状態でＣＮＴ巻回体Ｒの分離を行ってもよいが、例えば反応管２１の加熱を維持した状態で、反応管２１への原料供給量を減少させてＣＮＴの生成量を減少させるか、あるいは原料の供給自体を停止させてＣＮＴの生成を一時停止してもよい。このようにＣＮＴの生成量を減少、またはＣＮＴの生成を一時停止させることで、巻取部材４２によって巻き取られないＣＮＴの量を低減することができる。また、巻取機構４０が複数設けられている場合、例えば１基の巻取機構でＣＮＴ巻回体Ｒの形成を行い、この巻取機構からＣＮＴ巻回体Ｒを分離させる際に、ＣＮＴを巻き取るために使用する巻取機構を他の巻取機構に切り替えるようにしてもよい。これにより、ＣＮＴ巻回体Ｒの分離作業中であっても、他の巻取機構でＣＮＴの巻き取りを行うことができ、ＣＮＴの生成量を維持しやすくなる。
【0044】
図９（Ａ）に示すように、分離工程の開始時点において、押出部材５１はＣＮＴ巻回体Ｒに接触しない位置（初期位置）にある。なお、押出部材５１の初期位置は、巻取部材４２の基端よりも回転体４１側に位置していることが好ましい。これにより、ＣＮＴ巻回体Ｒの形成工程において、ＣＮＴが押出部材５１に付着しにくくなるため、ＣＮＴ巻回体Ｒをロール状に形成しやすくなる。
【0045】
初期位置にある押出部材５１は、その後、図９（Ｂ）に示すように巻取部材４２の先端側に向かって前進する。これにより、押出部材５１とＣＮＴ巻回体Ｒが接触する。
【0046】
そして、図９（Ｃ）に示すように、押出部材５１と巻取部材４２が接触した状態で、さらに押出部材５１が前進して押出位置まで移動する。これにより、ＣＮＴ巻回体Ｒの内周面が巻取部材４２で支持されない状態となり、ＣＮＴ巻回体Ｒが巻取部材４２から脱落する。なお、押出部材５１の押出位置は、巻取部材４２の先端からＣＮＴ巻回体Ｒを脱落させることが可能な位置であればよい。
【0047】
押出部材５１が以上のように動作することで、ＣＮＴ巻回体Ｒが巻取部材４２から分離する。その後、押出部材５１が押出位置から図９（Ａ）に示す初期位置に後退することで分離工程が終了する。
【0048】
分離工程の終了後、ＣＮＴ巻回体Ｒの形成工程を再度実施する。このようにしてＣＮＴ巻回体Ｒの形成工程と分離工程を繰り返し行うことで、回収室３０の底部に複数個のＣＮＴ巻回体Ｒが貯まり、回収室３０内に一時的に保管される。
【0049】
以上のように、本実施形態に係るＣＮＴ回収装置３によれば、巻取部材４２によって形成されたＣＮＴ巻回体Ｒを、分離機構５０によって巻取部材４２から分離させることができる。これに伴い、分離させたＣＮＴ巻回体Ｒを回収室３０内に一時的に保管することができるため、ＣＮＴ巻回体Ｒを形成する度にＣＮＴ巻回体Ｒを回収しなくても、次のＣＮＴ巻回体Ｒの形成と分離を繰り返し行うことができる。そして、回収室３０内に一時保管された各ＣＮＴ巻回体Ｒは、所定のタイミングでまとめて回収することができる。
【0050】
ＣＮＴを量産製造する際に上記のような回収装置３を用いると、例えば図１０に示すサイクルフローに沿ってＣＮＴ巻回体Ｒを製造することができる。なお、図１０には、１つのＣＮＴ巻回体Ｒを形成する毎にＣＮＴ巻回体Ｒの回収が必要な従来構造の回収装置のサイクルフローも図示している。図１０に示すように、従来の回収装置の場合、１つのＣＮＴ巻回体Ｒを形成する毎にそのＣＮＴ巻回体Ｒを回収する必要があるため、１サイクルでＣＮＴ巻回体Ｒを１つしか製造できない。一方、本実施形態における回収装置３によれば、分離機構５０が設けられていることにより、１サイクルの間に複数のＣＮＴ巻回体Ｒの形成と分離を繰り返し行うことができる。このため、従来の回収装置と比較して１サイクルあたりのＣＮＴ巻回体Ｒの生産量を増加させることができる。これにより、ＣＮＴを量産製造する場合において、所望量のカーボンナノチューブを製造するまでの製造時間を短縮することが可能となる。
【0051】
（第２実施形態）
上記の第１実施形態では、押出部材５１によってＣＮＴ巻回体Ｒを巻取部材４２の先端側に押し出すことで巻取部材４２とＣＮＴ巻回体Ｒを分離していた。一方、第２実施形態では、巻取部材４２を回収室３０の外側に引き抜くことで、ＣＮＴ巻回体Ｒを巻取部材４２の基端側から先端側に向かって移動させて分離させる。以下、図１１～図１４を参照しながら第２実施形態について説明する。
上記の第１実施形態では、押出部材５１によってＣＮＴ巻回体Ｒを巻取部材４２の先端側に押し出すことで巻取部材４２とＣＮＴ巻回体Ｒを分離していた。一方、第２実施形態では、巻取部材４２を回収室３０の外側に引き抜くことで、ＣＮＴ巻回体Ｒを巻取部材４２の基端側から先端側に向かって移動させて分離させる。以下、図１１～図１４を参照しながら第２実施形態について説明する。
【0052】
図１１は、第２実施形態に係る分離機構５０の概略構成を示す説明図である。図１２は、図１１の巻取機構４０の周辺を上方から見た図である。図１３は、図１１の矢印Ｂの方向から見た図である。図１４は、巻取部材４２が引抜位置に移動した状態を示す図である。
【0053】
図１１に示すように、回収室３０の天面部３０ｅには、第１実施形態と同様に生成装置２の反応管２１の下端に通じる開口部３１が設けられ、反応管２１で生成されたＣＮＴは開口部３１を通じて回収室３０内に運ばれる。本実施形態においても巻取部材４２の形状は特に限定されないが、図１１に示す例では、巻取部材４２が一つの円柱状または円筒状の部材（すなわちローラー）で構成されている。回転体４１の一端には巻取部材４２が接続され、回転体４１の他端には駆動部４３が接続されている。また、回転体４１の回転軸は、鉛直方向に延びた軸線Ｌ（図１）に垂直な方向として水平方向に向いている。
【0054】
本実施形態における分離機構５０は、上記の回転体４１、巻取部材４２および駆動部４３を回収室３０の内側から外側に向かう方向に移動させる機構である。換言すると、分離機構５０は、巻取部材４２を回収室３０から引き抜く方向に移動させることが可能な機構であり、この分離機構５０によって巻取部材４２の先端側から基端側に向かって巻取部材４２を移動させることができる。そのような機構の一例として、本実施形態においては回収室３０の外部にシリンダ機構５４が設けられている。巻取部材４２は、そのシリンダ機構５４の伸縮動作によって、図１１に示すＣＮＴを巻き取る位置（巻取位置）から、図１４に示すＣＮＴ巻回体Ｒを巻取部材４２から分離させる位置（引抜位置）の間を移動することができる。すなわち、巻取部材４２は回収室３０の側面部３０ｂに対して接近または離隔するように移動することができる。
【0055】
上記構成の回収装置３によれば、巻取位置にある巻取部材４２によってＣＮＴ巻回体Ｒを形成した後、巻取部材４２を図１４に示す引抜位置まで後退させることで、ＣＮＴ巻回体Ｒが回収室３０の側面部３０ｂの内面に接触する。そして、ＣＮＴ巻回体Ｒが側面部３０ｂの内面に接触した状態で、さらに巻取部材４２を後退させることによって、ＣＮＴ巻回体Ｒの内周面が巻取部材４２で支持されない状態となり、ＣＮＴ巻回体Ｒが巻取部材４２から脱落する。これにより、ＣＮＴ巻回体Ｒと巻取部材４２が分離する。その後、巻取部材４２が引抜位置から巻取位置に前進し、次のＣＮＴ巻回体Ｒを形成するためのＣＮＴの巻き取りが開始される。
【0056】
このように第２実施形態における回収装置３においても、分離機構５０によって巻取部材４２からＣＮＴ巻回体Ｒを分離させることができる。このため、第１実施形態と同様に、ＣＮＴの量産製造時においては、１サイクルで製造可能なＣＮＴ巻回体Ｒの生産量を従前よりも増加させることができ、所望量のカーボンナノチューブを製造するまでの製造時間を短縮することが可能となる。
【0057】
また、第２実施形態のように巻取部材４２を回収室３０から引き抜く方向に移動させてＣＮＴ巻回体Ｒを分離させる回収装置３によれば、第１実施形態のような押出部材５１を用いてＣＮＴ巻回体Ｒを分離させる場合よりも、所望量のカーボンナノチューブを製造するまでの製造時間を短縮することができる。
【0058】
なお、第１実施形態における分離部材は押出部材５１であったが、第２実施形態では、回収室３０の側面部３０ｂがＣＮＴ巻回体Ｒに接触することから、第２実施形態における巻取部材４２の基端側に配置された分離部材は、回収室３０の側面部３０ｂである。また、回収室３０の側面部３０ｂの内面には、例えばテフロンコーティングが施された板状部材（図示せず）が設けられてもよい。そのような板状部材が設けられている場合には、巻取部材４２を巻取位置から引抜位置に後退させてＣＮＴ巻回体Ｒを分離させる際に、側面部３０ｂの内面にＣＮＴが付着しにくくなる。この場合の巻取部材４２の基端側に配置された分離部材は、テフロンコーティングが施された板状部材である。
【0059】
本実施形態におけるＣＮＴ巻回体Ｒの分離工程の説明は以上の通りであるが、ＣＮＴを効率的に回収する観点においては、図１２および図１３に示すように、回収装置３に圧縮部材４４を設けることが好ましい。圧縮部材４４は、ＣＮＴ巻回体Ｒを圧縮してＣＮＴ巻回体Ｒの密度を高めるための部材であり、例えばステンレス鋼で形成される。圧縮部材４４は、巻取部材４２の回転軸方向（Ｘ方向）に延伸する形状（例えば円柱状）であり、図１３に示すように、巻取部材４２の回転軸方向（Ｘ方向）から見て、巻取部材４２の側方に配置されている。
【0060】
このような圧縮部材４４が設けられている場合、ＣＮＴ巻回体Ｒの形成工程において、ＣＮＴの巻き取りが進むことでＣＮＴ巻回体Ｒの外径が大きくなると、ＣＮＴ巻回体Ｒの外周面と圧縮部材４４の外周面が接触する。そして、この状態でさらにＣＮＴの巻き取りが進むと、ＣＮＴ巻回体Ｒの外周面が常に圧縮部材４４に接触し続けることになり、ＣＮＴ巻回体Ｒの外径がそれ以上大きくならずに維持される。一方、ＣＮＴ巻回体Ｒがそのような状態であっても、巻取部材４２へのＣＮＴの供給が続き、ＣＮＴの巻き取りが継続される。このため、ＣＮＴ巻回体Ｒと圧縮部材４４との接触部においては、ＣＮＴがＣＮＴ巻回体Ｒの外周面から中心部に向かって押し込まれる力が生じ、ＣＮＴ巻回体Ｒが圧縮される。このようにＣＮＴ巻回体Ｒが圧縮されることで、ＣＮＴ巻回体Ｒの密度が大きくなり、ＣＮＴ巻回体Ｒの回収一回あたりのＣＮＴの回収量を増加させることができる。またＣＮＴ巻回体Ｒが圧縮されることで、回収室３０の容積をコンパクトにすることができ、省スペース化によるスペース生産性の向上が可能となる。
【0061】
また、圧縮部材４４は、例えばベアリングで支持されることによって、ＣＮＴ巻回体Ｒと接触した際に回転するように構成されていることが好ましい。そのような構成であれば、ＣＮＴ巻回体Ｒが圧縮部材４４に接触した際に圧縮部材４４が回転するため、ＣＮＴ巻回体Ｒの回転抵抗が軽減され、ＣＮＴ巻回体Ｒがロール状に形成されやすくなる。
【0062】
また、圧縮部材４４は、巻取部材４２と同様に、回収室３０から引き抜く方向に移動可能に構成されていることが好ましい。これにより、圧縮部材４４に付着したＣＮＴを圧縮部材４４から脱落させて、ＣＮＴの回収量を増加させることができる。
【0063】
（第３実施形態）
上記の第２実施形態では、圧縮部材４４がＣＮＴ巻回体Ｒと接触することで従動回転する構成例を説明したが、第３実施形態では、圧縮部材４４がＣＮＴ巻回体Ｒとの接触の有無によらず自転する構成例について説明する。以下、図１５～図１７を参照しながら第３実施形態について説明する。
上記の第２実施形態では、圧縮部材４４がＣＮＴ巻回体Ｒと接触することで従動回転する構成例を説明したが、第３実施形態では、圧縮部材４４がＣＮＴ巻回体Ｒとの接触の有無によらず自転する構成例について説明する。以下、図１５～図１７を参照しながら第３実施形態について説明する。
【0064】
【0065】
図１５に示すように、回収室３０の天面部３０ｅには、第２実施形態と同様に生成装置２の反応管２１の下端に通じる開口部３１が設けられ、反応管２１で生成されたＣＮＴは開口部３１を通じて回収室３０内に運ばれる。第３実施形態においても、第２実施形態と同様に巻取部材４２を回収室３０の外側に引き抜き、ＣＮＴ巻回体Ｒを巻取部材４２の基端側から先端側に向かって移動させることでＣＮＴ巻回体Ｒを分離させる。このため、第２実施形態における回収装置３と同様、ＣＮＴの量産製造時においては第１実施形態のような押出部材５１を用いた回収装置３よりも、所望量のカーボンナノチューブを製造するまでの製造時間を短縮することができる。
【0066】
図１６に示すように、本実施形態における圧縮部材４４には、巻取部材４２と同様に回転体４５が接続されている。これらの回転体４５と回転体４１の回転軸は、鉛直方向に延びた軸線Ｌ（図１）に垂直な方向として水平方向に向いている。また、回転体４５と回転体４１は、複数の歯車４６を介して連結され、駆動部４３により回転体４１が回転した際には、回転体４５と回転体４１が互いに逆方向に回転するように構成されている。すなわち、圧縮部材４４と巻取部材４２は互いに逆方向に回転するように構成されている。
【0067】
具体的には、回転体４１の回転軸方向（Ｘ方向）を回収室３０の内方から見た図１７に示すように、圧縮部材４４は、時計回りに回転し、巻取部材４２は、反時計回りに回転することが好ましい。これにより、開口部３１から下方に向かうＣＮＴの流れに逆らわずに、そのＣＮＴを巻き取ることができる。このため、開口部３１と巻取部材４２の間に生じ得るＣＮＴの滞留を抑制でき、これにより、ＣＮＴの巻き取りをより長い時間継続することができる。なお、回転体４５の材質としては例えばステンレス鋼が採用され、歯車４６の材質としては例えば炭素鋼が採用される。
【0068】
上記のように圧縮部材４４が自転する構成の回収装置３によれば、圧縮部材４４が第２実施形態のように従動回転する場合に比べ、ＣＮＴ巻回体Ｒの回転抵抗がさらに軽減され、ＣＮＴ巻回体Ｒをロール状に形成しやすくなる。
【0069】
なお、本実施形態では、駆動部４３の駆動力を複数の歯車４６を用いることによって、圧縮部材４４が接続された回転体４５に伝達していたが、回転体４５専用の他の駆動部（図示せず）が設けられてもよい。
【0070】
以上で説明した第１～第３実施形態に係る回収装置３の構成は、巻取部材４２とＣＮＴ巻回体Ｒを分離させる機能を阻害しない範囲で組み合わせることができる。例えば第１～第３実施形態では、巻取部材４２の先端と分離部材が相対的に接近するように、巻取部材４２または分離部材のいずれかを移動させる回収装置３について説明したが、巻取部材４２と分離部材の両方を移動させて巻取部材４２の先端と分離部材を相対的に接近させてもよい。例えば第１実施形態では、ＣＮＴ巻回体Ｒを分離させる際に分離部材の一例である押出部材５１を巻取部材４２の基端側から先端側に向かって移動させているが、その際に第２～第３実施形態のように巻取部材４２を回収室３０から引き抜く方向に移動させてもよい。このように巻取部材４２と分離部材の両方を移動させる構成であれば、ＣＮＴ巻回体Ｒの分離をより短時間で行うことができる。
【0071】
また例えば第１実施形態においては、ガイド部材７０に代えて、第２～第３実施形態における圧縮部材４４を適用してもよい。また例えば、第２～第３実施形態においては、圧縮部材４４に代えて、第１実施形態におけるガイド部材７０を適用してもよい。
【0072】
次に、円柱状または円筒状のローラーで構成された複数の巻取部材４２を設けた場合の各巻取部材４２の配置例について説明する。なお、前述の第１～第３実施形態に係る分離機構５０は、以下で説明する巻取部材４２に対しても適用可能である。以下の例では、第２実施形態で説明した巻取部材４２を引き抜くタイプの分離機構５０が適用されているが、以下の説明で参照する図面では分離機構５０の図示は省略されている。
【0073】
（配置例１）
まず、配置例１について説明する。図１８は、各巻取部材４２ａ、４２ｂの配置例１について説明するための図である。図１９は、図１８の回収室３０を上方から見た巻取部材４２ａ、４２ｂと回転体４１ａ、４１ｂの配置を模式的に示した図であり、本図ではＣＮＴ巻回体Ｒの図示を省略している。
まず、配置例１について説明する。図１８は、各巻取部材４２ａ、４２ｂの配置例１について説明するための図である。図１９は、図１８の回収室３０を上方から見た巻取部材４２ａ、４２ｂと回転体４１ａ、４１ｂの配置を模式的に示した図であり、本図ではＣＮＴ巻回体Ｒの図示を省略している。
【0074】
図１８及び図１９に示すように、本配置例では、回収室３０の開口部３１の下方に２つの巻取部材４２ａ、４２ｂが設けられている。また、それらの巻取部材４２ａ、４２ｂに対応する２つの回転体４１ａ、４１ｂが設けられており、第１巻取部材４２ａの基端は、第１回転体４１ａに取り付けられ、第２巻取部材４２ｂの基端は、第２回転体４１ｂに取り付けられている。
【0075】
第１回転体４１ａの回転軸Ｄ1と第２回転体４１ｂの回転軸Ｄ2は、それぞれ開口部３１の中心線Ｅに対して垂直な方向であって、かつ、水平方向（図１８の例ではＸ方向）に向いている。「開口部の中心線Ｅ」とは、開口部３１の中心を通り、かつ、開口面に対して垂直な方向に延びた直線（図１８の例では鉛直線）である。開口部３１の中心とは、開口部３１の形状の重心である。具体的には、例えば開口部３１の形状が図１９の二点鎖線で示すように円形である場合には、円の中心が開口部３１の中心であり、開口部３１の形状が四角形である場合には、対角線の交点が開口部３１の中心である。
【0076】
なお、本明細書で例示したＣＮＴ製造装置１では、開口部３１の中心線Ｅと図１に示した軸線Ｌが同一直線上に位置する。
【0077】
第１巻取部材４２ａは、第１回転体４１ａの回転軸Ｄ1を中心として回転し、第２巻取部材４２ｂは、第２回転体４１ｂの回転軸Ｄ2を中心として回転する。第１回転体４１ａと第２回転体４１ｂは、互いに間隔を空けて配置されており、図１８に示すように、その間隔は、第１巻取部材４２ａに巻き取られたＣＮＴ巻回体Ｒと、第２巻取部材４２ｂに巻き取られた他のＣＮＴ巻回体Ｒとが互いに接触可能となる長さである。
【0078】
このような間隔で回転体４１ａ、４１ｂ及び巻取部材４２ａ、４２ｂが配置されていることによって、２つのうちの一方のＣＮＴ巻回体Ｒが他方のＣＮＴ巻回体Ｒを互いに圧縮し合う状態となる。これによって、２つのＣＮＴ巻回体Ｒの各々の外径の大きさが制限されるため、ＣＮＴの巻き取りをより長い時間継続することができる。その結果、ＣＮＴ巻回体Ｒの回収を一回行うあたりのＣＮＴの回収量を増加させることができる。
【0079】
なお、図１８に示した例では、第１巻取部材４２ａと第２巻取部材４２ｂを左右に並べて配置したが、上下に並べて配置してもよいし、左上と右下あるいは左下と右上のように斜めに並べて配置してもよい。このような配置であっても、各巻取部材４２ａ、４２ｂで巻き取られたＣＮＴ巻回体Ｒ同士が互いに接触するように各巻取部材４２ａ、４２ｂを配置すれば、２つのＣＮＴ巻回体Ｒが互いに圧縮し合う状態とすることができる。
【0080】
また、第１回転体４１ａの回転軸Ｄ1方向から見たときの横方向（図１８の例ではＹ方向）を回収室３０の幅方向と定義したときに、幅方向における第１回転体４１ａの回転軸Ｄ1の位置と、幅方向における第２回転体４１ｂの回転軸Ｄ2の位置は、互いに異なることが好ましい。換言すると、第１回転体４１ａの回転軸Ｄ1の位置と第２回転体４１ｂの回転軸Ｄ2の位置は、幅方向において一致していないことが好ましい。これによって、開口部３１を通過したＣＮＴが、２つの巻取部材４２ａ、４２ｂのいずれかに接触し易くなり、巻き取られないＣＮＴの量を低減することが可能となる。
【0081】
なお、上述した回収室３０の幅方向は、第１回転体４１ａの回転軸Ｄ1方向から見たときの開口部３１の中心線Ｅに対して垂直な方向と言い換えることもできる。
【0082】
図１８に示すように、第１回転体４１ａの回転軸Ｄ1と第２回転体４１ｂの回転軸Ｄ2との間には、開口部３１の中心線Ｅが位置することが好ましい。第１回転体４１ａの回転軸Ｄ1と第２回転体４１ｂの回転軸Ｄ2が、開口部３１の中心線Ｅを間に挟んで配置されていることによって、２つの巻取部材４２ａ、４２ｂのいずれかに接触する可能性を高めることができ、巻き取られないＣＮＴの量をさらに低減できる。
【0083】
なお、以上で説明した巻取部材４２ａ、４２ｂの配置例１においては、巻取部材４２を２つのみを設けているが、３つ以上設けてもよい。その場合であっても、各々の巻取部材同士の間隔（換言すれば、各々の回転体同士の間隔）を適切な間隔に設定すれば、上述したようなＣＮＴ巻回体同士が圧縮し合う効果が得られる。この効果を高める観点では、隣り合う巻取部材同士の間隔ｄrは、幅方向（図１８の例ではＹ方向）における開口部３１の長さ（幅Ｗ）の０．１～０．９倍の長さであることが好ましい。
【0084】
（配置例２）
次に、巻取部材４２の配置例２について説明する。以下の説明においては、配置例１と同様の説明となる内容について説明を省略する場合がある。
次に、巻取部材４２の配置例２について説明する。以下の説明においては、配置例１と同様の説明となる内容について説明を省略する場合がある。
【0085】
図２０は、巻取部材４２ａ～４２ｄの配置例２について説明するための図である。図２１は、図２０の回収室３０を上方から見た巻取部材４２ａ、４２ｂと回転体４１ａ、４１ｂの配置を模式的に示した図である。図２２は、図２１の回収室を下方から見た巻取部材４２ｃ、４２ｄと回転体４１ｃ、４１ｄの配置を模式的に示した図である。
【0086】
図２０～図２２に示すように、本配置例では、４つの回転体４１ａ～４１ｄと、４つの巻取部材４２ａ～４２ｄが設けられている。そして、第１巻取部材４２ａの基端は、第１回転体４１ａに取り付けられ、第２巻取部材４２ｂの基端は、第２回転体４１ｂに取り付けられている。また、第３巻取部材４２ｃの基端は、第３回転体４１ｃに取り付けられ、第４巻取部材４２ｄの基端は、第４回転体４１ｄに取り付けられている。
【0087】
第１回転体４１ａの回転軸Ｄ1、第２回転体４１ｂの回転軸Ｄ2、第３回転体４１ｃの回転軸Ｄ3、第４回転体４１ｄの回転軸Ｄ4は、いずれも水平方向に向いている。また、第１回転体４１ａの回転軸Ｄ1と第２回転体４１ｂの回転軸Ｄ2は、開口部３１の中心線Ｅを間に挟んで配置され、第３回転体４１ｃの回転軸Ｄ3と第４回転体４１ｄの回転軸Ｄ4もまた、開口部３１の中心線Ｅを間に挟んで配置されている。
【0088】
加えて、第３回転体４１ｃ及び第３巻取部材４２ｃは、第１回転体４１ａ及び第１巻取部材４２ａの下方に位置し、第３回転体４１ｃの回転軸Ｄ3と第１回転体４１ａの回転軸Ｄ1の幅方向（Ｙ方向）における位置は、互いに一致している。同様に、第４回転体４１ｄ及び第４巻取部材４２ｄは、第２回転体４１ｂ及び第２巻取部材４２ｂの下方に位置し、第４回転体４１ｄの回転軸Ｄ4と第２回転体４１ｂの回転軸Ｄ2の幅方向（Ｙ方向）における位置は、互いに一致している。
【0089】
換言すると、第１巻取部材４２ａは、開口部３１が設けられた回収室３０の壁面３０ｅと、第３巻取部材４２ｃとの間に位置し、第２巻取部材４２ｂは、その壁面３０ｅと、第４巻取部材４２ｄとの間に位置している。
【0090】
第１巻取部材４２ａと第３巻取部材４２ｃの回転方向は、逆方向であることが好ましく、具体的には、第１回転体４１ａの回転軸Ｄ1方向（Ｘ方向）を回収室３０の内方から見たときに、第１巻取部材４２ａが、時計回りに回転し、第３巻取部材４２ｃが、反時計回りに回転することが好ましい。これにより、開口部３１を通過したＣＮＴの流れに逆らわずにＣＮＴを巻き取ることができる。同様の理由によって、第２回転体４１ｂの回転軸Ｄ1方向（Ｘ方向）を回収室３０の内方から見たときに、第２巻取部材４２ｂは、反時計回りに回転し、第４巻取部材４２ｄは、時計回りに回転することが好ましい。
【0091】
そして、図２０に示すように、各々の巻取部材４２ａ～４２ｄは、いずれも開口部３１の出側領域３２（図２０の斜線部領域）には配置されていない。出側領域３２とは、開口部３１の中心線Ｅに沿って当該開口部３１から回収室３０の内方に向かって延びた領域であると定義される。この出側領域３２において、第１回転体４１ａの回転軸Ｄ1から見たときの開口部３１の中心線Ｅに垂直な方向（図２０の例ではＹ方向）の長さを出側領域３２の幅としたとき、この幅は、同方向における開口部３１の長さ（幅Ｗ）と同じ長さである。換言すると、中心線Ｅに対して垂直に切断された出側領域３２の断面積と、開口部３１における開口面積は互いに等しい。
【0092】
ここで、開口部３１を通過したキャリアガスの流れとＣＮＴの状態について説明する。図２３は、その説明を行うための図であり、キャリアガスは点線矢印で図示されている。まず、開口部３１から回収室３０内に流入するキャリアガスは、主に開口部３１の下方に向かって流れる。
【0093】
前述の図１８に示した配置例１のように、開口部３１の下方に複数の巻取部材４２ａ、４２ｂが幅方向に並んで配置される場合には、各巻取部材４２ａ、４２ｂにＣＮＴ巻回体Ｒが形成されることによって、開口部３１の下方においてキャリアガスの流路が狭まる。このため、巻取部材４２ａ、４２ｂによるＣＮＴの巻き取りが進むにつれて、開口部３１と巻取部材４２ａ、４２ｂとの間では、キャリアガスが下方に流れ難くなり、Ｘ－Ｙ平面と平行な方向に流れ易くなる。
【0094】
この際、キャリアガスの流量や開口部３１の面積、ＣＮＴの生成条件等によっては、Ｘ－Ｙ平面内を流れるキャリアガスの影響を受けて、開口部３１を通過したＣＮＴもＸ－Ｙ平面内を流れて、ＣＮＴが巻取部材４２ａ、４２ｂに接触し難くなる場合がある。したがって、巻取部材４２ａ、４２ｂが図１８のように配置される場合には、ＣＮＴが巻き取られない状態を生じることを避けるために、ＣＮＴの巻き取りを一定時間実施した後に、ＣＮＴ巻回体Ｒが回収される。
【0095】
一方、図２３に示した配置例２のように、開口部３１の下方領域に巻取部材４２ａ～４２ｄが配置されていない場合には、開口部３１から下方に向かうキャリガスの流れが阻害されないため、キャリアガスの流れる方向が安定し易い。
【0096】
また、開口部３１から排出されるキャリアガスは、流路が制限された開口部３１から、その流路と比較して広大な空間である回収室３０内に流入するため、キャリガスは、開口部３１から放射状に拡散するように回収室３０内に放出される。このため、開口部３１から排出されるキャリアガスは、開口部３１の下方のみならず、斜め方向にも流れる。これにより、紐状に生成されたＣＮＴは、斜め方向に流れるキャリアガスの影響を受けて、開口部３１から斜め方向に排出され易い。
【0097】
例えば開口部３１を通過したＣＮＴは、回収室３０の幅方向（Ｙ方向）において左右に振られるように動くため、ＣＮＴの生成中は、ＣＮＴが開口部３１の左斜め下方向に排出される状態や、右斜め下方向に排出される状態が発生する。
【0098】
配置例２においては、開口部３１の出側領域３２に巻取部材４２ａ～４２ｄが配置されていないが、上述のように開口部３１から斜め方向にＣＮＴが排出された際に、巻取部材４２ａ～４２ｄのいずれかにＣＮＴが接触することになるため、図２４に示すように、ＣＮＴを巻き取ることができる。
【0099】
なお、図２０に示したように、巻取部材４２ａ～４２ｄが開口部３１の出側領域３２に配置されている場合、幅方向（Ｙ方向）における第１巻取部材４２ａと開口部３１の周縁との間隔ｄは、開口部３１の幅Ｗの０．１５～０．６５倍の長さであることが好ましい。これにより、開口部３１を通過するＣＮＴが第１巻取部材４２ａに接触し易くなる。また、第２巻取部材４２ｂと開口部３１の周縁との間隔も同様の間隔にすることが好ましい。
【0100】
以上説明したように、巻取部材４２ａ～４２ｄの配置例２によれば、開口部３１の出側領域３２におけるキャリアガスの流れを阻害せずに、巻取部材４２ａ～４２ｄによるＣＮＴの巻き取りを行うことができる。これにより、配置例１と比較してＣＮＴ巻回体Ｒの回収頻度を少なくすることができ、ＣＮＴの巻き取りをさらに長時間継続することができる。これによって、ＣＮＴ巻回体Ｒの回収を一回行うあたりのＣＮＴの回収量を増加させることができる。
【0101】
また、図２４に示すように、開口部３１の周縁には、微細なＣＮＴが付着することがあり、そのＣＮＴが付着した箇所に他の微細なＣＮＴがさらに付着して堆積することによって、ＣＮＴの膜が形成されることがある。そのようなＣＮＴ膜が成長して拡大すると、ＣＮＴ膜に点在する隙間からキャリアガスが噴出することによってＣＮＴが塵状に飛散する場合がある。塵状に飛散したＣＮＴは、巻取部材４２ａ～４２ｄに接触しないことがあり、飛散したＣＮＴについては回収できないこともある。
【0102】
一方、巻取部材４２ａ～４２ｄが開口部３１の出側領域３２（図２０）の外側に配置されている場合には、開口部３１の周縁におけるＣＮＴ膜が拡大した際に、第１巻取部材４２ａまたは第２巻取部材４２ｂによって、そのＣＮＴ膜を巻き取ることができる。すなわち、巻取部材４２ａ～４２ｄの配置例２においては、開口部３１の周縁からＣＮＴ膜を剥ぎ取り易くなるという利点もある。
【0103】
なお、第３巻取部材４２ｃは、第１巻取部材４２ａで巻き取られたＣＮＴ巻回体Ｒと第３巻取部材４２ｃで巻き取られたＣＮＴ巻回体Ｒとが接触可能となる位置に配置されることが好ましい。これにより、２つのＣＮＴ巻回体Ｒ同士が互いに圧縮し合う状態とすることができ、第１巻取部材４２ａで形成されるＣＮＴ巻回体Ｒの外径の大きさを制限できる。
【0104】
このため、第１巻取部材４２ａのＣＮＴ巻回体Ｒの外縁が開口部３１の出側領域３２に侵入しないように、そのＣＮＴ巻回体Ｒを圧縮可能な位置に第３巻取部材４２ｃを配置すれば、開口部３１の出側領域３２でキャリアガスの流れが阻害されない状態をより長い時間維持できる。その結果、ＣＮＴの巻き取りをさらに長い時間継続することができる。
【0105】
同様の理由によって、第４巻取部材４２ｄは、第２巻取部材４２ｂで巻き取られたＣＮＴ巻回体Ｒと第４巻取部材４２ｄで巻き取られたＣＮＴ巻回体Ｒとが接触可能となる位置に配置されることが好ましい。
【0106】
ところで、開口部３１の出側領域３２におけるキャリアガスの流れを阻害しないという観点では、第３巻取部材４２ｃと第４巻取部材４２ｄを設けることは必須ではない。ただし、これらの巻取部材４２ｃ、４２ｄを設けることによって、開口部３１を通過したＣＮＴと巻取部材との接触機会を増やすことができ、ＣＮＴの回収量を増加させることができる。
【0107】
なお、ＣＮＴ製造装置１（図１）の反応管２１は、図２５及び図２６に示すように、例えば回収室３０の天面部３０ｅではなく、側面部３０ｃに配置される場合もある。この場合における開口部３１の出側領域３２は、当該開口部３１の側方に形成される。また、図２５及び図２６に示す例においても、各回転軸Ｄ1～Ｄ4が開口部３１の中心線Ｅに対して垂直な方向であって、かつ、水平方向に向いている。
【0108】
このように回収室３０に対して反応管２１が水平に接続されている場合であっても、ＣＮＴは軽量であるために、開口部３１から排出されるＣＮＴは、開口部３１から放射状に拡散するように回収室３０内に放出される。このため、巻取部材が出側領域３２の上方に配置されている場合であっても、その巻取部材によってＣＮＴを巻き取ることは可能である。
【0109】
したがって、反応管２１が回収室３０に対して鉛直方向ではなく水平方向に接続されている場合であっても、上述した配置例１～２または以下の配置例３のような巻取部材の配置を応用することによって、配置例１～３と同様の有利な効果を得ることができる。
【0110】
（配置例３）
次に、巻取部材４２の配置例３について説明する。以下の説明においては、配置例１又は配置例２と同様の説明となる内容について説明を省略する場合がある。
次に、巻取部材４２の配置例３について説明する。以下の説明においては、配置例１又は配置例２と同様の説明となる内容について説明を省略する場合がある。
【0111】
図２７に示すように、配置例３では、配置例２に対して第３巻取部材４２ｃと第４巻取部材４２ｄの設置位置が異なっており、第３巻取部材４２ｃと第４巻取部材４２ｄとの間隔が、第１巻取部材４２ａと第２巻取部材４２ｂの間隔よりも広い。
【0112】
換言すると、第１回転体４１ａの回転軸Ｄ1は、開口部３１の中心線Ｅと第３回転体４１ｃの回転軸Ｄ3との間に位置し、第２回転体４１ｂの回転軸Ｄ2は、開口部３１の中心線Ｅと第４回転体４１ｄの回転軸Ｄ4との間に位置している。巻取部材４２ａ～４２ｄをこのように配置することが好ましい理由は、以下の通りである。
【0113】
ＣＮＴの生成条件によっては、開口部３１から排出されるＣＮＴの密度が小さくなる場合があるが、その場合、第１巻取部材４２ａと第２巻取部材４２ｂの回転によって生じる雰囲気の乱流によってＣＮＴが浮遊することがある。この浮遊したＣＮＴの一部は、第１巻取部材４２ａと第２巻取部材４２ｂに接触せずに、それらの巻取部材４２ａ、４２ｂの幅方向外側から回収室３０の底部に落下する。
【0114】
一方、図２７のように、第１巻取部材４２ａと第２巻取部材４２ｂの幅方向外側に、第３巻取部材４２ｃと第４巻取部材４２ｄを配置しておけば、巻取部材４２ａ、４２ｂで回収しきれない浮遊したＣＮＴを、巻取部材４２ｃ、４２ｄで回収することができる。なお、浮遊したＣＮＴの回収効果を高める観点では、第１巻取部材４２ａと第２巻取部材４２ｂの間隔ｄr1と、第３巻取部材４２ｃと第４巻取部材４２ｄとの間隔ｄr2は、ｄr1：ｄr2＝１：１．１～３．０を満たすことが好ましい。
【0115】
以上、ローラーで構成された複数の巻取部材４２を設けた場合の配置例１～３について説明した。
【0116】
なお、いずれの配置例においても、各回転体が全て駆動軸として機能する必要はない。例えば第１回転体４１ａが駆動軸であって、第３回転体４１ｃが従動軸である場合、第３回転体４１ｃの回転は、第１巻取部材４２ａのＣＮＴ巻回体Ｒが、第３巻取部材４２ｃに接触することで開始する。
【0117】
ただし、第３回転体４１ｃの回転が開始する以前は、開口部３１から通過した第３巻取部材４２ｃにＣＮＴが接触しても、そのＣＮＴは第３巻取部材４２ｃでは巻き取られない。また、ＣＮＴ巻回体Ｒは剛性が低いため、第１巻取部材４２ａのＣＮＴ巻回体Ｒと第３巻取部材４２ｃとの接触によって、第３回転体４１ｃの回転が開始したとしても、回転抵抗によって第１巻取部材４２ａのＣＮＴ巻回体Ｒの形状が崩れる可能性もある。
【0118】
したがって、巻き取られないＣＮＴの量を低減させ、かつ、ＣＮＴ巻回体Ｒの形状崩れを抑制する観点では、複数の回転体４１は全て駆動軸であることが好ましい。駆動軸となる回転体４１の回転速度は、例えば０．０１～５００ｒｐｍに設定される。加えて、隣り合う回転体４１同士の回転速度は、回転速度比が０．９～１．１の範囲内に設定されることが好ましく、同一速度に設定されることがより好ましい。
【0119】
上述したように、配置例１～３においても第１～第３実施形態に係る分離機構５０の適用が可能であるが、第１実施形態に係る分離機構５０を適用する場合、例えば図２に示した押出部材５１、カバー部材６０及びガイド部材７０が使用され得る。その場合、押出部材５１、カバー部材６０及びガイド部材７０は、それぞれ１つずつ設けられてもよいし、巻取部材４２としてのローラーの設置箇所ごとに複数設けられてもよい。
【0120】
例えば図２４では、４つの巻取部材４２ａ～４２ｄが配置されているが、１枚の押出部材（図示せず）による押し出し動作によって、４つの巻取部材４２ａ～４２ｄのＣＮＴ巻回体を一斉に分離させてもよい。あるいは、小型の押出部材を４枚用い、それらの押出部材を４つの巻取部材４２ａ～４２ｄの設置箇所ごとに取り付けて、１つの押出部材の押し出し動作に対して１つの巻取部材のＣＮＴ巻回体を分離させてもよい。
【0121】
また、上述した配置例１～３においては、巻取部材４２がローラーで構成されていたが、例えば図３に示したように１つの回転体４１に対して複数本の巻取部材４２を取り付ける構成が採用されてもよい。
【0122】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【0123】
例えば上記実施形態の構成要件は任意に組み合わせることができる。当該任意の組み合せからは、組み合わせにかかるそれぞれの構成要件についての作用及び効果が当然に得られるとともに、本明細書の記載から当業者には明らかな他の作用及び他の効果が得られる。
【0124】
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、又は、上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
【産業上の利用可能性】
【0125】
本発明は、カーボンナノチューブの回収装置および製造装置に適用することができる。
【符号の説明】
【0126】
１ ＣＮＴ製造装置（カーボンナノチューブ製造装置）
２ ＣＮＴ生成装置（カーボンナノチューブ生成装置）
３ ＣＮＴ回収装置（カーボンナノチューブ回収装置）
２１ 反応管
２２ ヒータ
２３ 原料供給口
３０ 回収室
３０ａ 側面部
３０ｂ 側面部
３０ｃ 側面部
３０ｄ 側面部
３０ｅ 天面部
３０ｆ 底面部
３１ 開口部
３２ 開口部の出側領域
４０ 巻取機構
４１ 回転体
４１ａ 第１回転体
４１ｂ 第２回転体
４１ｃ 第３回転体
４１ｄ 第４回転体
４２ 巻取部材
４２ａ 第１巻取部材
４２ｂ 第２巻取部材
４２ｃ 第３巻取部材
４２ｄ 第４巻取部材
４３ 駆動部
４４ 圧縮部材
４５ 回転体
４６ 歯車
５０ 分離機構
５１ 押出部材
５１ａ 開口部
５２ 駆動ロッド
５３ 駆動部
５４ シリンダ機構
６０ カバー部材
７０ ガイド部材
７１ 板状部材
７２ 板状部材
７３ 平板
７４ 固定箇所
Ｄ1 第１回転体の回転軸
Ｄ2 第２回転体の回転軸
Ｄ3 第３回転体の回転軸
Ｄ4 第４回転体の回転軸
Ｅ 開口部の中心線
Ｌ 反応管の軸線
Ｒ ＣＮＴ巻回体（カーボンナノチューブ巻回体）
Ｗ 開口部の幅
２ ＣＮＴ生成装置（カーボンナノチューブ生成装置）
３ ＣＮＴ回収装置（カーボンナノチューブ回収装置）
２１ 反応管
２２ ヒータ
２３ 原料供給口
３０ 回収室
３０ａ 側面部
３０ｂ 側面部
３０ｃ 側面部
３０ｄ 側面部
３０ｅ 天面部
３０ｆ 底面部
３１ 開口部
３２ 開口部の出側領域
４０ 巻取機構
４１ 回転体
４１ａ 第１回転体
４１ｂ 第２回転体
４１ｃ 第３回転体
４１ｄ 第４回転体
４２ 巻取部材
４２ａ 第１巻取部材
４２ｂ 第２巻取部材
４２ｃ 第３巻取部材
４２ｄ 第４巻取部材
４３ 駆動部
４４ 圧縮部材
４５ 回転体
４６ 歯車
５０ 分離機構
５１ 押出部材
５１ａ 開口部
５２ 駆動ロッド
５３ 駆動部
５４ シリンダ機構
６０ カバー部材
７０ ガイド部材
７１ 板状部材
７２ 板状部材
７３ 平板
７４ 固定箇所
Ｄ1 第１回転体の回転軸
Ｄ2 第２回転体の回転軸
Ｄ3 第３回転体の回転軸
Ｄ4 第４回転体の回転軸
Ｅ 開口部の中心線
Ｌ 反応管の軸線
Ｒ ＣＮＴ巻回体（カーボンナノチューブ巻回体）
Ｗ 開口部の幅
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】