【事件の表示】
　特許第３００３０８６号「カーボンブラックの製造方法」の請求項１、２に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第３００３０８６号の請求項１、２に係る特許を維持する。
【理　由】
【 理 由 】
１．手続の経緯
　本件特許第３００３０８６号の請求項１、２に係る発明は、平成３年４月２日に出願され、平成１１年１１月１９日にその特許の設定登録がなされ、その後、鈴木悦司（以下、「申立人」という。）から特許異議の申立てがなされ、取消理由通知がなされ、その指定期間内である平成１３年４月１９日に訂正請求がなされたものである。
　
２．訂正の適否についての判断
（ア）訂正の内容
　訂正請求は、本件特許明細書を訂正請求書に添付した訂正明細書のとおりに訂正しようとするものであって、その訂正の内容は次の（ａ）〜（ｉ）のとおりである。
（ａ）特許請求の範囲請求項１に、「原料炭化水素を該炭化水素が最初に供給される上流の円筒部とそれより下流の円筒部との少なくとも２個所に分割供給し、かつそれにより該各円筒部内を通過するガス流速を１００〜５００ｍ／秒の範囲内において相互に変化させることを特徴とする」とあるのを、「原料炭化水素を該炭化水素が最初に供給される上流の円筒部とそれより下流の円筒部との少なくとも２個所に分割供給し、原料炭化水素が最初に供給される上流の円筒部内のガス流速を１００〜２００ｍ／秒、かつこの円筒部内での原料炭化水素の滞留時間が２ミリ秒以上となるようにし、かつそれにより該各円筒部内を通過するガス流速を１００〜５００ｍ／秒の範囲内において相互に変化させることを特徴とする」と訂正する。
（ｂ）特許請求の範囲請求項２の全文を、「原料炭化水素が最初に供給される上流の円筒部内のガス滞留時間が２ミリ秒以上であり、この円筒部に続く円筒部内のガス滞留時間が２〜１０ミリ秒、ガス流速が該上流の円筒部内のガス流速の１．５〜３倍であることを特徴とする請求項１記載のカーボンブラックの製造方法。」と訂正する。
（ｃ）明細書段落番号【００１０】に、「原料炭化水素を該炭化水素が最初に供給される上流の円筒部とそれより下流の円筒部との少なくとも２個所に分割供給し、かつそれにより該各円筒部内を通過するガス流速を１００〜５００ｍ／秒の範囲内において相互に変化させることを特徴とする」とあるのを、「原料炭化水素を該炭化水素が最初に供給される上流の円筒部とそれより下流の円筒部との少なくとも２個所に分割供給し、原料炭化水素が最初に供給される上流の円筒部内のガス流速を１００〜２００ｍ／秒、かつこの円筒部内での原料炭化水素の滞留時間が２ミリ秒以上となるようにし、かつそれにより該各円筒部内を通過するガス流速を１００〜５００ｍ／秒の範囲内において相互に変化させることを特徴とする」と訂正する。
（ｄ）明細書段落番号【００１４】に、「ガス流速は、通常、１００〜２００ｍ／秒の範囲内」、「速やかに炉内断面全体に分布されるように導入されるのが望ましい。」とあるのを、それぞれ「ガス流速は、１００〜２００ｍ／秒の範囲内」、「速やかに炉内断面全体に分布されるように導入する。」と訂正する。
（ｅ）明細書段落番号【００１６】に、「最初に原料炭化水素が導入される上流の円筒部内が１００〜５００ｍ／秒、好ましくは１００〜２００ｍ／秒であり、」とあるのを、「最初に原料炭化水素が導入される上流の円筒部内が１００〜２００ｍ／秒であり、」と訂正する。
（ｆ）明細書段落番号【００１７】に、「滞留時間は、通常、２ミリ秒以上、好ましくは４〜６ミリ秒」、「滞留時間は、通常、２ミリ秒以上、好ましくは２〜４ミリ秒」とあるのを、それぞれ「滞留時間は、２ミリ秒以上、好ましくは４〜６ミリ秒」、「滞留時間は、２ミリ秒以上、好ましくは２〜４ミリ秒」と訂正する。
（ｇ）明細書段落番号【００１８】に、「滞留時間を好ましくは２ミリ秒以上に保つ」とあるのを、「滞留時間を２ミリ秒以上に保つ」と訂正する。
（ｈ）明細書段落番号【００２７】に、「選択するのが望ましい。」、「選択するのが望ましく、」とあるのを、いずれも「選択する。」、「選択する。」と訂正する。
（ｉ）明細書段落番号【００５１】に、「滞留時間を容易に保つことができないので、」とあるのを、「滞留時間を容易に保つことができるので、」と訂正する。
　
（イ）訂正の目的の適否、新規事項の有無及び拡張・変更の存否
　上記訂正（ａ）は、横型カーボンブラック製造炉を用いてカーボンブラックを製造する方法において、その製造時の条件である原料炭化水素が導入される上流の円筒部内のガス流速及び滞留時間を限定するものであるから、特許請求の範囲の減縮を目的とするものであり、訂正（ｂ）は、訂正前の請求項２に記載された限定をそのまま取りこんだ請求項１のカーボンブラックの製造方法における製造時の条件をさらに限定する訂正であるから、特許請求の範囲の減縮を目的とするものである。
　訂正（ｃ）〜（ｈ）は、発明の発明の詳細な説明の記載を訂正後の特許請求の範囲の記載に整合させるための訂正であるから、明りょうでない記載の釈明を目的とするものである。
　訂正（ｉ）は、比較例と対比させた記載の内容からみて「できない」は「できる」の明らかな誤記と認められるから、誤記の訂正を目的とするものである
　そして、上記訂正（ａ）の特許請求の範囲の減縮は、訂正前の請求項２の記載に、また、訂正（ｂ）の特許請求の範囲の減縮は、明細書段落番号【００１６】、【００１７】の記載に基くものであり、訂正（ｃ）〜（ｉ）は、明りょうでない記載の釈明もしくは誤記の訂正であるから、いずれも新規事項を追加するものではなく、実質的に特許請求の範囲を拡張又は変更するものでもない。
　
（ウ）むすび
　以上のとおりであるから、本件訂正請求は、特許法第１２０条の４第２項、同条第３項で準用する同法第１２６条第２、３項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
　
３．特許異議の申立てについての判断
（ア）本件発明
　前述のように、本件訂正は適法なものであるので、本件の請求項１、２に係る発明は、上記訂正に係る訂正明細書の特許請求の範囲請求項１、２に記載された次のとおりのものである。
「【請求項１】　酸素含有ガスと燃料との混合物を燃焼させて高温ガス流を得る第１反応帯域、第１反応帯域で得られた高温ガス流に原料炭化水素を供給して反応させる第２反応帯域、及び第２反応帯域からの混合ガスに冷却水をスプレーして反応を停止させる第３反応帯域を備えた横型カーボンブラック製造炉を用いてカーボンブラックを製造する方法において、第２反応帯域を内径が相互に異なる２個以上の円筒部が連結した構造を有する空筒に構成し、原料炭化水素を該炭化水素が最初に供給される上流の円筒部とそれより下流の円筒部との少なくとも２個所に分割供給し、原料炭化水素が最初に供給される上流の円筒部内のガス流速を１００〜２００ｍ／秒、かつこの円筒部内での原料炭化水素の滞留時間が２ミリ秒以上となるようにし、かつそれにより該各円筒部内を通過するガス流速を１００〜５００ｍ／秒の範囲内において相互に変化させることを特徴とするカーボンブラックの製造方法。
　【請求項２】　原料炭化水素が最初に供給される上流の円筒部内のガス滞留時間が２ミリ秒以上であり、この円筒部に続く円筒部内のガス滞留時間が２〜１０ミリ秒、ガス流速が該上流の円筒部内のガス流速の１．５〜３倍であることを特徴とする請求項１記載のカーボンブラックの製造方法。」
（以下、それぞれ「本件発明１」、「本件発明２」という。）
　
（イ）申立ての理由の概要
　申立人は、証拠として甲第１号証〜甲第３号証を提出し、訂正前の請求項１、２に係る発明は、甲第１号証、甲第２号証に記載の発明に基いて当業者が容易に発明をすることができたものであり、また甲第３号証に記載された発明と同一であるから、特許法第２９条第２項、同第２９条の２の規定に違反してなされたものであり、当該請求項１、２に係る特許は取り消されるべき旨主張している。
　
（ウ）当審で通知した取消しの理由
　当審における取消理由通知の内容は、特許異議申立人の主張と同趣旨である。
　
（エ）各甲号証の記載
　甲第１号証〜甲第３号証には、以下の事項が記載されている。
（ａ）甲第１号証（特開平２−７７４４５号公報）には、タイヤトレッド用として有用な高度の耐摩耗性を与えるカーボンブラックに関して記載されており、その製法として実施例に、「炉頭部に接線方向空気供給口と炉軸方向に挿着された燃焼バーナーおよび原料油噴射ノズルを有する燃焼室（直径４００mm、長さ５００mm）を設置し、該燃焼室と同軸的に連結する前段狭径反応室（直径１９０mm、長さ１０００mm）、後段狭径反応室（直径１５０mm、長さ５００mm）および広径反応室（直径３００mm）とから構成されたオイルファーネス炉を用い発生条件を変えてカーボンブラックを製造した。」（第３頁左下欄第１１〜１９行）と記載され、発生条件を記載した表１（第４頁）に、燃焼ガス流速が直径１９０mm部位において１４２〜１７３ｍ／秒、直径１５０mm部位において２２８〜２７７ｍ／秒であることが示されている。
（ｂ）甲第２号証（特開平１−２３０６７７号公報）には、改良カーボンブラックの製造方法および製造装置について記載され、「燃焼ガスおよび装入原料油を利用して反応器中でカーボンブラックを製造する方法において、多数のかつ別々に制御されるカーボンブラック原料油を前記反応器の注入帯域の別々の部分の中へ供給」（特許請求の範囲請求項１）すること、「別々のカーボンブラック装入原料油の注入流と反応のうちの一つが反応器の上流にあり、かつ、別々のカーボンブラック原料流油の注入流と反応のうちの第二が反応器の中で下流にある」（同請求項２）こと、「上流注入帯が下流注入帯の少なくとも２倍の断面直径をもつ」（同請求項６）こと、さらに、「上流の注入帯および反応帯が円錐形であり、下流の注入帯および反応帯が実質的に円筒形である」（同請求項７）ことが記載されている。
　また、「本発明においては、カーボンブラック装入原料油の供給源は二つまたは二つより多くの流れに分割され、各々は別々に計量および制御される。これらの別々にされた装入原料油の流れは次に、多数の油圧式スプレーノズルを通して、反応器の上流燃焼室から発生する燃焼熱ガス流の別々の断面の帯域の中へ注入される。噴霧されたカーボンブラック装入原料油を含むこれらの注入帯は反応器中で横方向および縦方向の両方で分離されており、従って、二つまたは二つより多くの別々の平行のカーボンブラック形成反応がその反応器中で同時におこるように行なわれる。分離された注入帯の各々の中へ注入される装入原料油の量を制御することにより、類似または広範囲の粒径および／または比表面積のカーボンブラック生成物が反応器中で同時に生成され得る、カーボンブラック原料油注入のこの方法は、慣用的な装入原料油注入方法を用いるときに通常おこるよりもはるかにひろい粒径範囲のカーボンブラック粒子を製造する手段を提供する。」（第３頁左上欄第１１行〜右上欄第１０行）と記載されている。
（ｃ）甲第３号証（特開平４−２７０７４１号公報）には、苛酷な条件で使用される大型タイヤトレッド用として優れた耐摩耗性を示すゴム組成物に関し記載されており、それに配合する特定の特性を有するカーボンブラックの製法として、「上記の特性を備えるカーボンブラックは、炉頭部に接線方向の空気供給口と炉軸方向に装着された燃焼バーナーを有する燃焼室と、同軸的に第１段狭径反応室、第２段狭径反応室および広径反応室とを連設した構造のオイルファーネス炉を用い、原料油を前記第１段狭径反応室と第２段狭径反応室に分割して導入するプロセスにおいて燃焼条件、原料油の供給条件等を制御することによって製造することができる。」（段落番号【００１１】）こと、具体的には実施例として、「炉頭部に接線方向空気供給口と炉軸方向に装着された燃焼バーナーを備える燃焼室（直径９００mm、長さ１０００mm）を設け、該燃焼室と同軸的に連結する第１段狭径反応室（直径２００mm、長さ６００mm）、第２段狭径反応室（直径１６０mm、長さ６００mm）および引き続く広径反応室（直径４００mmm）とから構成され、第１段反応室に第１原料油噴霧ノズル、第２段反応室に第２原料油噴霧ノズルを各設定したオイルファーネス炉を用い、発生条件を変えて４種類のカーボンブラックを製造した。」（段落番号【００１５】）こと、さらには、発生条件が表１（第３頁）に、得られたカーボンブラックの特性が表２（第４頁）に記載されている。
　
（オ）対比・判断
（ａ）特許法第２９条第２項について
　甲第１号証の実施例において使用されるオイルファーネス炉は、本件発明１でいう第２反応帯域に相当する部分が内径の異なる２個の円筒部が連結したものである点で、本件発明１のカーボンブラック製造炉と同様の構造を有している。しかしながら、甲第１号証の製造炉において原料油の供給は炉頭部（第１反応帯域に相当する）でなされており、甲第１号証には、第２反応帯域に相当する前段狭径反応室と後段狭径反応室に原料油を分割供給することについて記載も示唆もされていない。
　一方、甲第２号証には、燃焼ガスおよび装入原料油を利用して反応器中でカーボンブラックを製造する方法において、本件発明１でいう第２反応帯域に相当する反応器の注入帯域で原料油を別々の部分に分割供給することが記載されている。さらに、甲第２号証のカーボンブラック製造炉は、注入帯域が２つの内径の相違する部分からなるものであるとされている。しかしながら、甲第２号証の製造炉の注入帯域の２つの内径の相違する部分におけるガス流速を特定の数値とすることは記載されていない。また、注入帯域の２つ部分の形状が円錐形と円筒形であり、甲第１号証の製造炉のいずれも円筒形であるものとは形状が相違している。
　そうしてみると、いずれもカーボンブラック製造炉であるが、甲第２号証のものとは第２反応帯域に相当する部分の構造が相違する甲第１号証の製造炉に対し分割注入を行うこと、さらには、円錐形の部分は円筒形と相違してガス流速を一定とすることは困難であると考えられるが、形状の異なる上流の注入部位のガス流速を特定値にすることが当業者に容易に想到し得るとすることはできない。
　そして、高度の耐摩耗性を与える特定の関係式の値を持つカーボンブラック粒子を製造する甲第１号証の製造方法、広い粒径範囲のカーボンブラック粒子を製造する甲第２号証の製造方法からして、本件発明１の製造方法における、「生成カーボンブラックの凝集体径に影響を与えずに、ストラクチャーバランスのみを効果的に制御できる。」（本件特許公報段落番号【００２８】）、「生成カーボンブラックの物性、特に圧縮ＤＢＰ給油量／ＤＢＰ給油量、及び凝集体径を所望の値に幅広く制御することができ、用途に応じた種々の物性を有するカーボンブラックを、高収率で製造することができる。」（本件特許公報段落番号【００５２】）との効果は、甲第１号証、甲第２号証の記載から当業者が予測し得ない格別の効果ということができる。
　したがって、本件発明１は、甲第１号証、甲第２号証の記載に基いて当業者が容易に発明をすることができたとされるものではない。
　また、本件発明２は、本件発明１の製造方法において、下流の円筒部材におけるガス流速、滞留時間を特定するもので、本件発明１をさらに技術的に限定するものであるから、上記と同様の理由により、甲第１号証、甲第２号証の記載に基いて当業者が容易に発明をすることができたとされるものではない。
（ｂ）特許法第２９条の２について
　甲第３号証の実施例には、第２反応帯域に相当する部分に内径の異なる２個の円筒部が連結した本件発明１で規定されるのと同様の構造を有するカーボンブラック製造炉を用いてカーボンブラックを製造する方法が記載されており、また、内径がそれぞれ異なる直径を有する２つの部分のそれぞれに原料油を分割供給することも記載されている。
　しかしながら、甲第３号証には、第２反応帯域に相当する部分のガス流速、原料油の滞留時間についてなんら記載されておらず、また、本件発明１、２で規定するガス流速、滞留時間は、当業者に自明のことでもない。
　したがって、本件発明１、２が、甲第３号証に記載される発明と同一であるとすることはできない。
　なお、申立人は、甲第３号証のカーボンブラック製造炉の第２反応帯域に相当する部分のガス流速が、甲第１号証の製造炉とほぼ同等になることが予想できる旨を主張するが、甲第１号証の製造炉は甲第３号証のものと原料油供給位置が相違する構造の異なる装置であるから、それぞれの製造炉の運転時においてガス流速が相違すると考えるのが妥当であり、運転時に同等のガス流速になるとする根拠が明らかでない申立人のこの主張は採用できない。
　
４．むすび
　以上のとおりであるから、特許異議申立ての理由及び証拠によっては、本件発明１、２に係る特許を取り消すことはできない。
　また、他に本件発明１、２に係る特許を取り消すべき理由を発見しない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１３年８月９日（２００１．８．９）
【訂正の要旨】
訂正の要旨
　特許第３００３０８６号発明の明細書を訂正請求書に添付された訂正明細書のとおりに訂正するものである。すなわち、
（１）特許請求の範囲の減縮を目的として、
（ａ）請求項１に、「原料炭化水素を該炭化水素が最初に供給される上流の円筒部とそれより下流の円筒部との少なくとも２個所に分割供給し、かつそれにより該各円筒部内を通過するガス流速を１００〜５００ｍ／秒の範囲内において相互に変化させることを特徴とする」とあるのを、「原料炭化水素を該炭化水素が最初に供給される上流の円筒部とそれより下流の円筒部との少なくとも２個所に分割供給し、原料炭化水素が最初に供給される上流の円筒部内のガス流速を１００〜２００ｍ／秒、かつこの円筒部内での原料炭化水素の滞留時間が２ミリ秒以上となるようにし、かつそれにより該各円筒部内を通過するガス流速を１００〜５００ｍ／秒の範囲内において相互に変化させることを特徴とする」と訂正する。
（ｂ）請求項２の全文を、「原料炭化水素が最初に供給される上流の円筒部内のガス滞留時間が２ミリ秒以上であり、この円筒部に続く円筒部内のガス滞留時間が２〜１０ミリ秒、ガス流速が該上流の円筒部内のガス流速の１．５〜３倍であることを特徴とする請求項１記載のカーボンブラックの製造方法。」と訂正する。
（２）明りょうでない記載の釈明及び誤記の訂正を目的として、
（ｃ）明細書段落番号【００１０】に、「原料炭化水素を該炭化水素が最初に供給される上流の円筒部とそれより下流の円筒部との少なくとも２個所に分割供給し、かつそれにより該各円筒部内を通過するガス流速を１００〜５００ｍ／秒の範囲内において相互に変化させることを特徴とする」とあるのを、「原料炭化水素を該炭化水素が最初に供給される上流の円筒部とそれより下流の円筒部との少なくとも２個所に分割供給し、原料炭化水素が最初に供給される上流の円筒部内のガス流速を１００〜２００ｍ／秒、かつこの円筒部内での原料炭化水素の滞留時間が２ミリ秒以上となるようにし、かつそれにより該各円筒部内を通過するガス流速を１００〜５００ｍ／秒の範囲内において相互に変化させることを特徴とする」と訂正する。
（ｄ）明細書段落番号【００１４】に、「ガス流速は、通常、１００〜２００ｍ／秒の範囲内」、「速やかに炉内断面全体に分布されるように導入されるのが望ましい。」とあるのを、それぞれ「ガス流速は、１００〜２００ｍ／秒の範囲内」、「速やかに炉内断面全体に分布されるように導入する。」と訂正する。
（ｅ）明細書段落番号【００１６】に、「最初に原料炭化水素が導入される上流の円筒部内が１００〜５００ｍ／秒、好ましくは１００〜２００ｍ／秒であり、」とあるのを、「最初に原料炭化水素が導入される上流の円筒部内が１００〜２００ｍ／秒であり、」と訂正する。
（ｆ）明細書段落番号【００１７】に、「滞留時間は、通常、２ミリ秒以上、好ましくは４〜６ミリ秒」、「滞留時間は、通常、２ミリ秒以上、好ましくは２〜４ミリ秒」とあるのを、それぞれ「滞留時間は、２ミリ秒以上、好ましくは４〜６ミリ秒」、「滞留時間は、２ミリ秒以上、好ましくは２〜４ミリ秒」と訂正する。
（ｇ）明細書段落番号【００１８】に、「滞留時間を好ましくは２ミリ秒以上に保つ」とあるのを、「滞留時間を２ミリ秒以上に保つ」と訂正する。
（ｈ）明細書段落番号【００２７】に、「選択するのが望ましい。」、「選択するのが望ましく、」とあるのを、いずれも「選択する。」、「選択する。」と訂正する。
（ｉ）明細書段落番号【００５１】に、「滞留時間を容易に保つことができないので、」とあるのを、「滞留時間を容易に保つことができるので、」と訂正する。
（５４）【発明の名称】
カーボンブラックの製造方法
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】　酸素含有ガスと燃料との混合物を燃焼させて高温ガス流を得る第１反応帯域、第１反応帯域で得られた高温ガス流に原料炭化水素を供給して反応させる第２反応帯域、及び第２反応帯域からの混合ガスに冷却水をスプレーして反応を停止させる第３反応帯域を備えた横型カーボンブラック製造炉を用いてカーボンブラックを製造する方法において、第２反応帯域を内径が相互に異なる２個以上の円筒部が連結した構造を有する空筒に構成し、原料炭化水素を該炭化水素が最初に供給される上流の円筒部とそれより下流の円筒部との少なくとも２個所に分割供給し、
原料炭化水素が最初に供給される上流の円筒部内のガス流速を１００〜２００ｍ／秒、かつこの円筒部内での原料炭化水素の滞留時間が２ミリ秒以上となるようにし、
　【請求項２】　
原料炭化水素が最初に供給される上流の円筒部内のガス滞留時間が２ミリ秒以上であり、この円筒部に続く円筒部内のガス滞留時間が２〜１０ミリ秒、ガス流速が該上流の円筒部内のガス流速の１．５〜３倍であることを特徴とする請求項１
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【産業上の利用分野】
　本発明は充填材料、補強材料、導電材料及び着色顔料等の種々の用途に用いられる種々の物性を有するカーボンブラックを高収率で製造する方法に関するものである。
　【０００２】
　【従来の技術】
　一般に、ファーネス法カーボンブラックは、円筒状のカーボンブラック製造炉の軸方向又は接線方向に燃料を導入して燃焼させ，得られた高温燃焼ガス流を下流移動させながら、該ガス流内に原料炭化水素を導入してカーボンブラック生成反応を起させ、次いで得られたカーボンブラック懸濁熱ガス流を急冷却することにより反応を停止させる方法により製造される。そして、その生成カーボンブラックは、引続いてサイクロン、バッグフイルターなどの捕集装置を通して捕集・回収される。
　【０００３】
　カーボンブラックは、ゴム製品、インキ、塗料、樹脂製品等の製造分野で使用されるが、その各用途分野に応じて要求される粒子径、凝集体径、並びにストラクチャーの重要な指標であるジブチルフタレート吸油量（以下において、「ＤＢＰ吸油量」ということがある）、圧縮ジブチルフタレート吸油量（以下において「圧縮ＤＢＰ吸油量」ということがある）、及びそれらのバランスなどの特性が微妙に異なるので、カーボンブラックの製造段階で、それらの物性値を用途に応じた所望の値に制御する必要がある。
　【０００４】
　しかしながら、カーボンブラック生成の熱分解反応は複雑であるために、カーボンブラックの物性を所望の値に巾広く、かつ独立して制御し、かつ効率よくカーボンブラックを製造するのは極めて困難であった。
　【０００５】
　たとえば、特公平１−２３０６７７号公報には、多数のかつ別々の原料油流を、別々の部分から供給することにより凝集体の制御を行なうカーボンブラックの製造方法が記載されている。この方法では、円錐形状の原料油注入帯域において原料油注入位置をガス流の上流や下流に変更することにより、凝集体径等の凝集体の制御を行なうために、凝集体の変化と共にストラクチャーも変化してしまい、凝集体の制御とストラクチャーの制御とを独立して行なわせることができない。また、この方法は、高温ガスと原料油との混合に、反応器内部の断面積が充分に利用されないので、熱エネルギーの利用効率が低く、カーボンブラック収率が低い。さらに、カーボンブラックの重要な特性である圧縮ＤＢＰ吸油量／ＤＢＰ吸油量で表わされるストラクチャーバランスの制御については同公報に全く記載がない。
　【０００６】
　また、特公平１−１９０７６０号公報に記載の方法においては、複数の原料油の一方を圧縮ＤＢＰ吸油量の増大をもたらさない箇所に注入することにより広い凝集体径分布を得ようとしているが、後段の原料油装入パイプの位置及び前段と後段との原料油装入比率の変化のみでは、ストラクチャーバランスの充分な制御ができない。また、この方法において炉内の軸方向へ装入する原料油装入パイプを冷却水で保護する場合には、第１反応帯域で発生した熱エネルギーの損失をもたらし、カーボンブラックの生成収率を低下させる。
　【０００７】
　このように、従来のファーネス法カーボンブラックの製造方法は、生成カーボンブラックの品質を制御する手段として、原料油の装入方法のみに頼っていたので、品質の巾広い制御と収率との両面を充分に満足させることができなかった。
　【０００８】
　【発明が解決しようとする課題】
　本発明は、高い収率を維持しながら、製品品質を巾広く制御することのできるファーネス法カーボンブラックの製造方法を提供しようとするものである。
　【０００９】
　本発明者等は、前記の課題を解決するために種々研究を重ねた結果、カーボンブラックの品質特性の中でも特に重要な圧縮ＤＢＰ吸油量／ＤＢＰ吸油量、最多頻度凝集体径、及びカーボンブラック収率と、製造炉内のガス流速、滞留時間等の流体力学的パラメーターとの間には、下記の関係があることを見出し、この知見にもとづいて本発明を完成することができたものである。
　圧縮ＤＢＰ吸油量／ＤＢＰ吸油量∝１／Ｖ
　最多頻度凝集体径∝１／ＶＣ，ｔ
　カーボンブラック収率∝η，ｔ
　ここで、Ｖ，ＶＣ，ｔ及びηは、それぞれ下記のものを表わす。
　Ｖ：原料炭化水素導入点における炉内ガスの平均流速
　ＶＣ：炉内の最も直径の小さい領域（すなわち、普通絞り部といわれる部分）の炉内ガス平均流速
　η：原料炭化水素の高温燃焼ガスとの混合効率
　ｔ：最上流側の原料炭化水素導入点から第２反応帯域出口までの間の炉内ガス滞留時間（ただし、その滞留時間ｔは１ミリ秒以上が必要である。）
　【００１０】
　【課題を解決するための手段】
　本発明のカーボンブラック製造方法は、酸素含有ガスと燃料との混合物を燃焼させて高温ガス流を得る第１反応帯域、第１反応帯域で得られた高温ガス流に原料炭化水素を供給して反応させる第２反応帯域、及び第２反応帯域からの混合ガスに冷却水をスプレーして反応を停止させる第３反応帯域を備えた横型カーボンブラック製造炉を用いてカーボンブラックを製造する方法において、第２反応帯域を内径が相互に異なる２個以上の円筒部が連結した構造を有する空筒に構成し、原料炭化水素を該炭化水素が最初に供給される上流の円筒部とそれより下流の円筒部との少なくとも２個所に分割供給し、
原料炭化水素が最初に供給される上流の円筒部内のガス流速を１００〜２００ｍ／秒、かつこの円筒部内での原料炭化水素の滞留時間が２ミリ秒以上となるようにし、
　【００１１】
　本発明における第１反応帯域は、通常、均一な径の空筒状のもの、又は下流が或る程度円錐状に収剱した空筒状のものであり、その内径は第２反応帯域の最大空筒部と同一又はそれより多少大きい。第１反応帯域における燃焼ガス中のＯ２濃度は、通常、３〜１０容量％であり、その燃焼ガス温度は、通常、１０００〜１９００℃、好ましくは１５００〜１８００℃である。
　【００１２】
　本発明における第２反応帯域は、内径が相互に異なる２個以上の円筒部が連結した構造を有する空筒に構成されているから、それらの各円筒部の直径や長さ、円筒部数、原料炭化水素の導入位置及び分割導入の仕方等を適宜に調整することにより、原料炭化水素導入点における炉内ガスの平均流速Ｖ、絞り部のガス流速ＶＣ、及び最上流側の原料炭化水素導入点から第２反応帯域出口までの間の炉内ガス滞留時間ｔを、製造しようとするカーボンブラックの所望の品質に応じて容易に制御できることができる。内径が相互に異なる円筒部の連結個数は、２個以上、通常、２〜３個であり、各円筒部の内径は、通常、下流になるにしたがって順次に小さくなるようにする。
　【００１３】
　原料炭化水素は、その１０〜９０重量％、好ましくは２０〜８０重量％を最初に原料炭化水素が導入される上流の円筒部内に供給し、残部はそれより下流の任意の円筒部の１箇所又は数箇所に供給される。その際の原料炭化水素の供給位置及び供給量は製造しようとするカーボンブラックの所望の特性に応じて制御される。原料炭化水素は同一の円筒部内においても、上流と下流の数箇所に分割して供給することもできる。各円筒部内への原料炭化水素の供給は、円筒部の周囲に予め設置されている原料炭化水素導入ノズルを適宜に選択することにより行なわれる。ノズルの設置個数は、総計で２〜１０個、好ましくは２〜４個であり、ガス流に沿ってほぼ均等の間隔で設置しておくのが望ましい。各ノズル間の間隔は、ガス流の滞留時間差で２〜４ミリ秒が好ましい。
　【００１４】
　原料炭化水素の導入は、前述のように、上流の円筒部と、それより下流の円筒部との少なくとも２箇所に分割して行なわれるが、最初に原料炭化水素が導入される上流の円筒部内のガス流速
は、
１
する。
　【００１５】
　本発明における第２反応帯域の各円筒部内を通過するガス流速は、１００〜５００ｍ／秒、好ましくは１５０〜４００ｍ／秒になるように制御する。一般に、各円筒部内を通過するガス流速があまり速くなりすぎると、噴霧された原料炭化水素のガス流中への分散が不良となり、生成カーボンブラックの収率が低下するし、逆にガス流速があまりおそくなりすぎても、原料炭化水素の分散が不均一になり、安定な操業ができなくなる。
　【００１６】
　各円筒部内のガス流速について詳述すると、最初に原料炭化水素が導入される上流の円筒部内
が
１
　【００１７】
　また、最初に原料炭化水素が導入される上流の円筒部内に流入されるガス流の該円筒部内での滞留時間
は、
２
は、
２
　【００１８】
　本発明においては、第２反応帯域の各円筒部内を通過するガス流速を１００〜５００ｍ／秒、好ましくは１５０〜４００ｍ／秒に制御し、特に最初に原料炭化水素が導入される上流の円筒部下端を通過するガス流速を１００〜２００ｍ／秒に制御し、かつ該上流の円筒部内に最初に供給した原料炭化水素の該円筒部内での滞留時間
を
２
　【００１９】
　すなわち、原料炭化水素と高温燃焼ガス中の酸素との反応は、式Ｃ＋１／２Ｏ２→ＣＯ、及び式Ｃ＋Ｏ２→ＣＯ２で示される炭素を消費する反応と、式Ｈ２＋１／２Ｏ２→Ｈ２Ｏで示される炭素を消費しない反応とがあるが、上記のような操業条件を用いて高温燃焼ガスと原料炭化水素との混合効率を高めて反応させることにより、炭素を消費する反応を最低におさえて、主として炭素消費が少ない反応によってカーボンブラックの生成に必要な熱エネルギーを効率よく発生させることができるようになる。そのために、下流において引続き炭化水素を供給しても、カーボンブラックの生成を有効に行なわせることができ、カーボンブラックの巾広い品質制御ができるようになる。
　【００２０】
　次に、本発明における第３反応帯域は、第２反応帯域の最終円筒部（すなわち通常、絞り部といわれる円筒部）より流出する生成カーボンブラックを含有する高温混合ガスを受け入れて冷却水をスプレーして冷却し、反応を停止させる帯域である。この帯域のガス流速は、通常、第２反応帯域の最終円筒部のガス流速と同一程度又はそれ以上である。第３反応帯域における混合ガス冷却温度は、通常、５００〜１４００℃、好ましくは８００〜１０００℃である。
　【００２１】
　本発明における高温燃焼ガス発生用の燃料としては、水素、一酸化炭素、メタン、天然ガス、石炭ガス、石油ガス等のガス状燃料、灯油、ガソリン、重油等の石油系液体燃料、クレオソート油、ナフタレン油、カルボン酸油等の石炭系燃料が好適に使用される。
　【００２２】
　また、本発明における原料炭化水素としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、ナフタレン、アントラセンなどの芳香族炭化水素、クレオソート油、カルボン酸油等の石炭系炭化水素、エチレンヘビーエンドオイル、ＦＣＣオイルなどの石油系重質油、アセチレン系不飽和炭化水素、エチレン系炭化水素、ペンタンやヘキサンなどの脂肪族飽和炭化水素等が好適に使用される。
　【００２３】
　次に添付図面にもとづき詳述する。図１は本発明で使用するカーボンブラック製造炉の一例を示す要部縦断概略図であり、図２は図１のＡ−Ａ切断概略図であり、図３は従来用いられていたカーボンブラック製造炉の一例を示す要部縦断概略図である。
　【００２４】
　図１において、１は製造炉本体であり、酸素含有ガス入口８と燃料ノズル９より供給される酸素含有ガスと燃料とが第１反応帯域３で燃焼して高温燃焼ガス流が形成される。この第１反応帯域で形成された高温燃焼ガス流は、引続き下流に設置された第２反応帯域４に流入する。
　【００２５】
　第２反応帯域４は、内径が相互に異なる３個の円筒部４ａ、４ｂ及び４ｃから構成されていて、これらの円筒部は下流になるにしたがってその内径が順次に小さくなっている。各円筒部４ａ〜４ｃは、炉内ガス流速が１００〜５００ｍ／秒、好ましくは１５０〜４００ｍ／秒の範囲内になるような直径を持ち、かつ円筒部４ａ及び４ｂは、いずれもその内部を流れるガス流速がそれぞれ少なくとも２ミリ秒、好ましくは５ミリ秒以上の滞留時間が得られる炉軸方向の長さを持っている。
　【００２６】
　第２反応帯域４には、原料炭化水素ノズル６ａ〜６ｉが、複数段に設けられており、かつ各段のノズルは図２に示すように左右一対のノズルによって構成されている。各ノズル６ａ〜６ｉは、いずれも炉軸を横切る方向に原料炭化水素を噴射できるように構成されている。そして、原料炭化水素の一部は、最初に上流の円筒部４ａ又は４ｂ内に設けられたノズルから供給され、残りの原料炭化水素はそれより下流の円筒部４ｂ及び／又は４ｃ内にも設けられたノズルから供給される。なお、図１に示された製造炉における第１反応帯域３と第２反応帯域４との境界は厳格な意味での境界を意味するものでない。すなわち、その境界はこの製造炉を使用して実際に操業する態様によって移動するものである。換言すれば、この製造炉に最初に原料炭化水素を導入したノズルより上流が第１反応帯域となり、該ノズルより下流が第２反応帯域４となるのである。
　【００２７】
　最上流の円筒部４ａ内に最初の原料炭化水素が供給される場合には、その供給ノズルは供給された原料炭化水素の該円筒部４ａ内における滞留時間が２ミリ秒以上になるような位置にあるノズルを選択す
る。
る。
　【００２８】
　次に、下流の円筒部としての円筒部４ｂ及び／又は４ｃ内における原料炭化水素の供給ノズルは、円筒部４ａ又は４ｂ内において最初に炭化水素を供給したノズルから、ガス滞留時間差で１〜５ミリ秒、好ましくは２〜４ミリ秒の範囲内に位置するノズルを選択するのが望ましい。このようなガス流に対して位置の異なる少なくとも２箇所から原料炭化水素を分割供給することによって、生成カーボンブラックの凝集体径に影響を与えずに、ストラクチャーバランスのみを効果的に制御できる。原料炭化水素の分割供給は、通常、２段以上、好ましくは２〜５段である。
　【００２９】
　円筒部４内において原料炭化水素を供給するノズルの噴霧角は、その最上流部に供給するノズルの場合には可能な限り広角にするのが望ましく，通常３０°以上、好ましくは６０°以上である。
　【００３０】
　このようにして、第２反応帯域４において高温燃焼ガス流に原料炭化水素を導入して、カーボンブラック生成反応を行なわせて得られた反応生成物は、最小径の円筒部４ｃを経て第３反応帯域５に導入され、ここで反応停止用水スプレー７ａ及び／又は７ｂより噴射される水によって急冷して反応を停止したのち、図示されていないサイクロン、バッグフイルターなどの捕集装置に導入され、カーボンブラックが捕集・回収される。
　【００３１】
　以上の図１及び図２に示したカーボンブラック製造炉は、本発明で使用できる製造炉の一例であり、この製造炉は種々の態様のものに変更できるのは勿論である。特に、第２反応帯域における円筒部の数、各円筒部の径、原料炭化水素ノズルの数等は、製造しようとするカーボンブラックの所望の特性等に応じて適宜に変更することができる。
　【００３２】
　また、添付の図３は、従来のファーネス法カーボンブラック製造炉の一例を示す要部縦断概略図であり、後述の比較例はこの製造炉を用いてカーボンブラックを製造した。
　【００３３】
　【実施例】
　以下に、実施例及び比較例をあげて詳述する。これらの例に記載のカーボンブラックの物性は、下記の試験方法によった。
　【００３４】
▲１▼　よう素吸着量
　ＪＩＳ　Ｋ６２２１−１９８２に準拠する。
▲２▼　ＤＢＰ吸油量
　ＪＩＳ　Ｋ６２２１−１９８２に準拠する。
　【００３５】
▲３▼圧縮ＤＢＰ吸油量
　試料２５ｇをシリンダーに入れ、ピストンを差込み、油圧プレスで２４０００ｐｓｉ（１６８７ｋｇ／ｃｍ２）の圧力を５秒間加える。その加圧後試料を取出し、１０００μｍの篩に移し、カーボン塊をほぐして篩を通過させる。この操作を４回繰返して処理した試料について、ＪＩＳ　Ｋ６２２１−１９８２に準拠して、ＤＢＰ吸油量を測定し、圧縮ＤＢＰ吸油量とする。
　【００３６】
▲４▼　粒子径及び粒子径分布
　試料カーボンブラックをクロロホルムに投入し、２００ｋＨｚの超音波を２０分間照射し分散させたのち、分散試料を支持膜に固定する。これを電子顕微鏡で観察し、算術平均による粒子径と標準偏差を算出し、Å（オングストローム）で表示する。
　【００３７】
▲５▼　凝集体径及び凝集体径分布
　若干量の分散剤を加えた２０％エタノール水溶液中に５ｍｇのカーボンブラックを加え、超音波処理して完全に分散させる。スピン液（水）１０ｍｌを注加した回転デイスクを８０００ｒｐｍに設定し、上記の分散液０．５ｍｌを注入する。光電法により検出した濁度を時間に対するヒストグラムとして記録し、これより得られた頻度分布曲線の最多頻度粒径を凝集体径（Ｄｍｏｄ）、また頻度分布曲線の半径巾を凝集体径分布（Ｄ１／２）としてｍμで表わす。
　【００３８】
　実施例１
　この実施例１では、添付の図１及び図２に示したカーボンブラック製造炉を用いてカーボンブラックの製造を行なったが、同カーボンブラック製造炉の主要部の寸法は下記のとおりであった。
　第１反応帯域３
　　長さ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１５００ｍｍ
　　内側最大直径　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１４００ｍｍ
　第２反応帯域４
　　長さ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２０００ｍｍ
　　異径円筒部の数　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　３個
　　円筒部４ａの直径　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２５０ｍｍ
　　円筒部４ａの長さ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　５００ｍｍ
　　円筒部４ｂの直径　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２００ｍｍ
　　円筒部４ｂの長さ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１０００ｍｍ
　　使用した上流側炭化水素ノズル　　　　　　　　　　　　　　６ｆ，６ｆ
　　円筒部４ｃの長さ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　５００ｍｍ
　　円筒部４ｃの直径　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１５０ｍｍ
　　使用した下流側炭化水素ノズル　　　　　　　　　　　　　　６ｉ，６ｉ
　第３反応帯域５
　　内径　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　４００ｍｍ
　　使用した水スプレー　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　７ａ
　【００３９】
　すなわち、上記のカーボンブラック製造炉と、下記の燃料及び原料炭化水素とを使用し、かつ表１に示す製造条件を用いてカーボンブラック製造した。
　燃料：
　　燃料の種類　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　重油
　　比重（１５０℃）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　０．９９
　　炭素分（重量％）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　８５．５
　　水素分（重量％）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１０．３
　原料炭化水素：
　　原料炭化水素の種類　　　　　　　　　　　　　　　　　クレオソート油
　　比重（１５０℃）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１．１０
　　炭素分（重量％）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　９０．５
　　水素分（重量％）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　６．３
　得られたカーボンブラックの物性及び収率は表３に示すとおりであった。
　【００４０】
　実施例２
　表１に示すように、実施例１と較べて上流側の原料導入量を減らし、かつその代わりに下流側の原料導入量を増加させ、そのほかは実施例１と同様にしてカーボンブラックを製造した。
　【００４１】
　この実施例における下流側の原料導入量を増加させる目的は、炉内ガス流速の大きい箇所に多量の原料炭化水素を導入することにより、圧縮ＤＢＰ吸油量／ＤＢＰ吸油量を低下させるにある。また、この例は、上流側に導入した原料と下流側に導入した原料との第２反応帯域滞留時間差を４ミリ秒以下におさえることにより凝集体径のＤｍｏｄを変化させないようにした例である（実際の上記の原料炭化水素の滞留時間差は３．６ミリ秒であった。）。その結果は、表３からわかるように、実施例１で得られたカーボンブラックと比較して、Ｄｍｏｄがほぼ同一であるのに、圧縮ＤＢＰ吸油量／ＤＢＰ吸油量を大きく低下させることができた。
　【００４２】
　実施例３
　表１に示すように、上流側の原料導入ノズルを実施例２の場合よりも上流に変更し、したがって上流側に導入した原料の第２反応帯域滞留時間を長くした。この場合には、上下側原料の第２反応帯域の滞留時間差が大きくなったので、表３に示すように、実施例２の場合に較べて、圧縮ＤＢＰ吸油量／ＤＢＰ吸油量が殆んど同じであるのに、Ｄｍｏｄの著しく大きいカーボンブラックを製造することができた。
　【００４３】
　【表１】
　【００４４】
　比較例１及び２
　比較例は、添付の図３に示す従来のカーボンブラック製造炉を使用して、表２に示す製造条件でカーボンブラックを製造した。そのカーボンブラック製造炉の主要部の寸法等は下記のとおりであった。
　第１反応帯域１０
　　長さ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１２００ｍｍ
　　内側最大直径　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１４００ｍｍ
　第２反応帯域１１
　　長さ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２８００ｍｍ
　　内側最大直径　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１４００ｍｍ
　　内側最小直径　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１７０ｍｍ
　第３反応帯域１２
　　内径　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　４００ｍｍ
　　使用した水スプレー１４　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１本
　【００４５】
　その場合の原料炭化水素は、比較例１ではノズル１３ｃより導入し、比較例２ではノズル１３ａより導入した。得られたカーボンブラックの物性は表３に示すとおりであった。
　【００４６】
　【表２】
　【００４７】
　上記の各実施例及び各比較例で得られたカーボンブラックの物性及び収率を表３にまとめて示す。
　【００４８】
　【表３】
　【００４９】
　表２及び表３における比較例１と比較例２との対比から明らかなように、従来の円錐形状の第２反応帯域において原料炭化水素の導入点を変更しても、原料の炉内滞留時間及び炉内ガス流速も同時に変化してしまうために、圧縮ＤＢＰ吸油量／ＤＢＰ吸油量と凝集体径との両方も変化してしまって、それらを独立して制御することができない。
　【００５０】
　これに対し、表１及び表３の実施例１〜３相互の対比から明らかなように、本発明においては、上流側原料導入ノズル位置及び上流側と下流側の原料導入割合を変更することにより、圧縮ＤＢＰ吸油量／ＤＢＰ吸油量、及び凝集体径を独立して制御することができる。
　【００５１】
　また、比較例１及び２は、反応帯域の形状が円錐形であるために、同一流速で２ミリ秒以上の滞留時間を保持することができないので、カーボンブラック収率が低いが、実施例では反応帯域が内径の相互に異なる二つ以上の空筒部が連結した構造に構成されているから、同一流速で２ミリ秒以上の滞留時間を容易に保つことができるので、凝集体径の小さいカーボンブラックを収率よく製造することができる。
　【００５２】
　【発明の効果】
　本発明によれば、生成カーボンブラックの物性、特に圧縮ＤＢＰ吸油量／ＤＢＰ吸油量、及び凝集体径を所望の値に巾広く制御することができ、用途に応じた種々の物性を有するカーボンブラックを、高収率に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
　【図１】
　本発明の製造方法の実施に使用されるカーボンブラック製造炉の一例を示す要部縦断概略図である。
　【図２】
　図１のＡ−Ａ断面概略図である。
　【図３】
　従来のファーネス法カーボンブラック製造炉の一例を示す要部縦断概略図である。
　【符号の説明】
　１　　本発明で用いるカーボンブラック製造炉の本体
　２　　従来のカーボンブラック製造炉の本体
　３，１０　　第１反応帯域
　４，１１　　第２反応帯域
　５，１２　　第３反応帯域
　４ａ〜４ｃ　　円筒部
　６ａ〜６ｉ，１３ａ〜１３ｃ　　原料炭化水素ノズル
　７ａ，７ｂ，１４　　反応停止用水スプレー