(57)【要約】【課題】炭素含有燃料ガス及び酸素含有ガスの噴き出し速度を下げても逆火が起こらず、反応炉において安定してフラーレン類を製造可能なフラーレン類の製造用バーナー及びこれを用いたフラーレン類の製造方法を提供する。【解決手段】バーナーヘッド１５から、反応炉１２内に炭素含有燃料ガスと酸素含有ガスとを導くフラーレン類の製造用バーナー１０であって、バーナーヘッド１５には、炭素含有燃料ガスと酸素含有ガスのいずれか一方のガスＡを反応炉１２内に噴出する多孔質の通気性部材１５ａを備え、更に、通気性部材１５ａには通気性部材１５ａを挿通し、炭素含有燃料ガスと酸素含有ガスのいずれか他方のガスＢを反応炉１２内に導く多数の小径のパイプ２４を備える。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナーヘッドから、反応炉内に炭素含有燃料ガスと酸素含有ガスとを導くフラーレン類の製造用バーナーであって、
前記バーナーヘッドには、前記炭素含有燃料ガスと前記酸素含有ガスのいずれか一方のガスＡを前記反応炉内に噴出する多孔質の通気性部材を備え、更に、該通気性部材には該通気性部材を挿通し、前記炭素含有燃料ガスと前記酸素含有ガスのいずれか他方のガスＢを前記反応炉内に導く多数の小径のパイプを備えることを特徴とするフラーレン類の製造用バーナー。
【請求項２】
請求項１記載のフラーレン類の製造用バーナーにおいて、前記通気性部材の気体噴出側に前記通気性部材から吹き出る前記一方のガスＡと、前記多数の小径のパイプから吹き出る前記他方のガスＢとの混合を促進する気体混合促進部材が設けられていることを特徴とするフラーレン類の製造用バーナー。
【請求項３】
請求項２記載のフラーレン類の製造用バーナーにおいて、前記気体混合促進部材は多孔質の第２の通気性部材によって構成されていることを特徴とするフラーレン類の製造用バーナー。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のフラーレン類の製造用バーナーにおいて、前記反応炉には複数の前記バーナーヘッドが設けられていることを特徴とするフラーレン類の製造用バーナー。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のフラーレン類の製造用バーナーにおいて、前記バーナーヘッドはその上流側に、それぞれ隔離した第１及び第２の蓄圧室を設け、前記第１の蓄圧室に前記通気性部材が連通して前記一方のガスＡが蓄圧され、前記第２の蓄圧室は前記多数の小径のパイプの基端が連通して前記他方のガスＢが蓄圧されることを特徴とするフラーレン類の製造用バーナー。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のフラーレン類の製造用バーナーにおいて、前記通気性部材は焼結体から構成されていることを特徴とするフラーレン類の製造用バーナー。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のフラーレン類の製造用バーナーを用いて、前記反応炉内で前記炭素含有燃料ガスと前記酸素含有ガスとを反応させてフラーレン類を製造するフラーレン類の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フラーレン類（Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８４を含む）の製造用バーナー及びこれを用いたフラーレン類の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フラーレンは、ダイヤモンド、黒鉛に次ぐ第三の炭素同素体の総称であり、Ｃ６０、Ｃ７０等に代表されるような５員環と６員環のネットワークで閉じた中空殻状の炭素分子である。フラーレンの存在が最終的に確認されたのは比較的最近の１９９０年のことであり、新しい炭素材料であるが、その特殊な分子構造ゆえ特異的な物理的性質を示すことが認められ、例えば以下のような広範囲な分野に渡り、革新的な用途開発が急速に展開されつつある。
（１）超硬材料への応用
フラーレンを前駆体とすることで微細結晶粒子をもつ人工ダイヤモンド等の精製が可能となるため、付加価値のある耐摩耗材料への利用が期待されている。
（２）医薬品への応用
フラーレン薄膜に金属カリウムをドープすると１８Ｋという高い転移温度を持つ超伝導材料を作り出すことができることが発見され、多方面から注目を集めている。
（３）半導体装置への応用
レジストにＣ６０を混ぜることでレジスト構造がより一層強化されることを利用し、次世代半導体製造への応用が期待されている。
各種炭素数のフラーレンの中でも、Ｃ６０及びＣ７０は比較的合成が容易であり、それゆえ今後の需要も爆発的に高まることが予想されている。
現在知られているフラーレンの製造方法としては、レーザー蒸着法、抵抗加熱法、アーク放電法、高周波誘導加熱法、燃焼法、ナフタリン熱分解法等があるが、燃焼炉中でヘリウム等の不活性ガスと酸素との酸素含有ガスと、ベンゼン、トルエン等の炭化水素原料とを不完全燃焼させる燃焼法が比較的製造コストが安価である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この燃焼法においては、燃焼炉内にそれぞれガス化した炭化水素原料と酸素含有ガスとを導入して減圧下で不完全燃焼させているが、燃焼炉内にそれぞれ別々に炭化水素原料ガスと酸素含有ガスを導入する燃料供給口と酸素含有ガス供給口を設けてこれらを燃焼させると、燃焼炉内の両ガスの混合が不完全であるので燃焼反応が部分的にばらつき、フラーレン類の収率が低い。そこで、バーナー内で炭化水素原料ガスと酸素含有ガスをプリミックスした後、燃焼炉内に噴き出すと、両ガスが混ざった状態で燃焼炉内に吹き込まれることが行われ、燃焼炉内の両ガスの混合性が確保され、これによってフラーレン類の収率を向上することが期待できる。
ところが、このようなプリミックスタイプのバーナーを使用すると、操業条件によっては逆火が起こる可能性があり、特に、工業規模での大型の製造炉の場合には重大な問題となり、従って、バーナーの設計に当たっては細心の注意を払う必要があるという問題がある。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、炭素含有燃料ガス及び酸素含有ガスの噴き出し速度を下げても逆火が起こらず、燃焼炉（反応炉）において安定してフラーレン類を製造可能なフラーレン類の製造用バーナー及びこれを用いたフラーレン類の製造方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う第１の発明に係るフラーレン類の製造用バーナーは、バーナーヘッドから、反応炉内に炭素含有燃料ガスと酸素含有ガスとを導くフラーレン類の製造用バーナーであって、前記バーナーヘッドには、前記炭素含有燃料ガスと前記酸素含有ガスのいずれか一方のガスＡを前記反応炉内に噴出する多孔質の通気性部材を備え、更に、該通気性部材には該通気性部材を挿通し、前記炭素含有燃料ガスと前記酸素含有ガスのいずれか他方のガスＢを前記反応炉内に導く多数の小径のパイプを備える。これによって、多孔質の通気性部材から噴出するガスＡと、多数の小径のパイプから吹き出すガスＢとが、その上流側で混合しないので、逆火の恐れがない。そして、多孔質の通気性部材から噴出するガスＡと、多数の小径のパイプから吹き出すガスＢとは噴出後に混ざりあって一部燃焼し、フラーレン類を発生する。
ここで、酸素含有ガスには酸素ガス（Ｏ２　）を主体とする純酸素ガスの他、オゾンガス（Ｏ３　）を主体とする場合も含まれ、更には、ヘリウムやアルゴン等の不活性ガスを含む場合や、酸素含有ガスに爆発限界以下の炭素含有燃料ガスを含む場合もある。また、炭素含有燃料ガスに爆発限界以下の酸素ガスやオゾンガスを含む場合もある。更には、炭素含有燃料ガスにヘリウムやアルゴン等の不活性ガスを含む場合もある。
なお、ここで小径のパイプは断面円形の他、角形その他の形状であってもよいが、製造上、断面円形にするのが最も好ましい。また、通気性部材は多孔質の高融点かつ耐酸化性を有する焼結体を用いるのが好ましい。
【０００５】
また、第２の発明に係るフラーレン類の製造用バーナーは、第１の発明に係るフラーレン類の製造用バーナーにおいて、前記通気性部材の気体噴出側（即ち、ガスの流れからみて下流側）に前記通気性部材から吹き出る前記一方のガスＡと、前記多数の小径のパイプから吹き出る前記他方のガスＢとの混合を促進する気体混合促進部材が設けられている。これによって、更にガスＡとガスＢの混合性が向上する。この気体混合促進部材は多孔質の第２の通気性部材によって構成されている場合であってもよい。この第２の通気性部材は、焼結体材料であってもよいが、必ずしも全体の組織が結合している必要はなく、例えば、小径のパイプの内径又は外径より大きい金属粒（焼結金属粒も含む）やセラミック粒を適当な厚み（例えば５〜２００ｍｍ程度）で積層してもよい。この場合、下層の粒の粒度を大きくし、上層の粒の粒度を小さくしてもよい。
【０００６】
第３の発明に係るフラーレン類の製造用バーナーは、以上の発明において、前記反応炉には複数の前記バーナーヘッドが設けられている。これによって、バーナーヘッドの製造及びメンテナンスが容易となる。
第４の発明に係るフラーレン類の製造用バーナーは、以上の発明において、前記バーナーヘッドはその上流側に、それぞれ隔離した第１及び第２の蓄圧室を設け、前記第１の蓄圧室に前記通気性部材が連通して前記一方のガスＡが蓄圧され、前記第２の蓄圧室は前記多数の小径のパイプの基端が連通して前記他方のガスＢが蓄圧される構造となっている。
そして、第５の発明に係るフラーレン類の製造方法は、以上の発明に係るフラーレン類の製造用バーナーを用いて、前記反応炉内で前記炭素含有燃料ガスと前記酸素含有ガスとを反応させてフラーレン類を製造している。これによって、前記反応炉内で前記炭素含有燃料ガスと前記酸素含有ガスとを反応させてフラーレン類を製造しているので、より効率良く、目的とするフラーレン類の製造が可能となる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の第１の実施の形態に係るフラーレン類の製造用バーナーを使用する製造装置の断面図、図２（Ａ）は同フラーレン類の製造用バーナーの部分平面図、（Ｂ）は同フラーレン類の製造用バーナーの断面図、図３（Ａ）は本発明の第２の実施の形態に係るフラーレン類の製造用バーナーの部分平面図、（Ｂ）は同フラーレン類の製造用バーナーの断面図、図４は本発明の第３の実施の形態に係るフラーレン類の製造用バーナーの使用状態の断面図、図５は本発明の第４の実施の形態に係るフラーレン類の製造用バーナーの部分平面図、図６は本発明の第５の実施の形態に係るフラーレン類の製造用バーナーを用いた製造装置の断面図、図７は本発明の第６の実施の形態に係るフラーレン類の製造用バーナーを用いた製造装置の断面図である。
【０００８】
図１、図２に示す本発明の第１の実施の形態に係るフラーレン類の製造用バーナー１０及びこれを用いた製造装置１１について説明する。製造装置１１には、下部から供給される炭素含有燃料ガスと酸素含有ガスを、低圧高温下で反応させてフラーレンを製造する反応炉１２を備えている。この反応炉１２は上部がテーパ状に縮径する円筒状で耐熱性金属からなる炉壁１３を有し、その内側には耐火材１４が貼られている。反応炉１２の底部には並べて配置された複数のフラーレン類の製造用バーナー１０を有している。このフラーレン類の製造用バーナー１０は、図２に示されるように、反応炉１２に露出した円形板状のバーナーヘッド１５を備えている。バーナーヘッド１５は、ステンレス、クロム、モリブデン、タングステン、銅等の耐熱性金属の１又は２以上又はこれらと耐熱性セラミックの粉体を混合して焼結した焼結体からなるヘッド本体１５ａを有し、その直径は５〜５０ｃｍ程度である。
【０００９】
バーナーヘッド１５は更にヘッド本体１５ａを挿通する多数の小径のパイプ２４を有し、ヘッド本体１５ａの下部に設けられた酸素含有ガスの蓄圧室（第１の蓄圧室）１６と、更にその下部に設けられた炭素含有燃料ガスの蓄圧室（第２の蓄圧室）１７とを備えている。ヘッド本体１５ａの周囲は金属材料からなるケーシング１８によって囲まれ、このケーシング１８には冷却ジャケット部１９が設けられ、更にこの冷却ジャケット部１９に入れる冷媒の入口２０及び図示しない出口が設けられている。ここで、冷媒としては水を使用することもできるが、バーナーヘッド１５の温度が下がるので、適当に加温（例えば１５０〜３５０℃）した熱媒を、冷媒として使用することもできる（以下の実施の形態においても同様）。これによって、バーナーヘッド１５の温度の過上昇を防ぐと共に、熱効率を向上させる。冷却ジャケット部１９を構成するケーシング１８の材質は、金属材料の一例である鉄、ステンレス、鋼材、銅等を用いることができるが、中でも銅、真鍮のように熱伝導性の高い材料を使用するのがバーナーヘッド１５の冷却を図る上で好ましい（以下の実施の形態においても同じ）。なお、この冷却ジャケット部１９は、ケーシング１８に耐熱性の材料を使用する場合には、省略することもできる。
【００１０】
酸素含有ガスの蓄圧室１６には、側部に酸素含有ガスの供給口２１が設けられ、外部から酸素含有ガスを供給できるようになっている。一方、炭素含有燃料ガスの蓄圧室１７には底部に炭素含有燃料ガスの供給口２２が設けられている。この炭素含有燃料ガスには、適当量のヘリウム又はアルゴン等の不活性ガスが含まれているのが好ましい。なお、蓄圧室１７には、炭素含有燃料ガスの液化を防止するため又は気化を促進するために適当にヒータを配置することは可能であり、更に、蓄圧室１６にも酸素含有ガスを加熱するためにヒータを設けることは自由である（以下の実施の形態においても同じ）。
【００１１】
ヘッド本体１５ａには図２（Ａ）に示すように、上下方向に貫通する複数の断面円形の挿通孔２３が所定ピッチ（例えば、３〜３０ｍｍ）で均等に設けられている。この挿通孔２３の直径は隣り合う挿通孔２３とのピッチにもよるが、２〜２０ｍｍ程度となっている。そして、各挿通孔２３には小径のパイプ２４がそれぞれ挿入されているが、各パイプ２４は挿通孔２３の上端まで達せず、上端から少しの距離（例えば１〜１０ｍｍ）離れた所にそのパイプ上端が位置するように挿入されている。このパイプ２４の下端は仕切り壁２５を貫通して蓄圧室１７に達し、第２の蓄圧室１７内の炭素含有燃料ガスを放出できるようしている。なお、蓄圧室１６と蓄圧室１７は完全に仕切り壁２５によって分離され、両者の蓄圧されている酸素含有ガスと炭素含有燃料ガスとが混じり合わないようになっている。また、ヘッド本体１５ａの厚みはこの実施の形態では５〜３０ｍｍ程度と厚くなって十分通気性を有するものを使用しているが、薄くしてもよく、これによって通過抵抗が減少する。
【００１２】
蓄圧室１６に溜まった酸素含有ガスは、通気性を有するヘッド本体１５ａから反応炉１２内に流れ込み、蓄圧室１７に溜まった炭素含有燃料ガスは、各パイプ２４とその上側に設けられている挿通孔２３を通じて反応炉１２内に流れ込んでいる。なお、各パイプ２４の上端部２６から上側に位置する挿通孔は通気性部材Ａによって閉塞することも可能であり、これによって、パイプ２４から出た炭素含有燃料ガスはこの通気性部材Ａとその周囲の焼結体からなる多孔質の通気性部材Ｂ（実質的にヘッド本体１５ａになる）を通過して反応炉１２内に噴出される。この場合、酸素含有ガスも通気性部材Ｂを通過するので、より効率的に炭素含有燃料ガスと酸素含有ガスの混合が行われる。また、パイプ２４の上端部２６より下位置には、酸素含有ガスの背圧がかかっているので、炭素含有燃料ガスが蓄圧室１６に流れ込む恐れはなく、逆火等の心配はない。
なお、この実施の形態においては、パイプ２４の先部はバーナーヘッド１５（即ちヘッド本体１５ａ）の表面から下位置に配置したが、パイプ２４の先部をバーナーヘッド１５の表面に一致させることもできるし、バーナーヘッド１５の表面から突出させることもできる。
【００１３】
この製造装置１１には、反応炉１２からガスと共に排出される生成物を回収するために、バッグフィルターがガス冷却器を介して設けられて、発生したフラーレン類がカーボンブラックと共に回収される。
また、この実施の形態においては、炭素含有燃料ガスを多数の小径のパイプ２４から供給し、酸素含有ガスを通気性を有するヘッド本体１５ａから供給しているが、パイプ２４から酸素含有ガスをその周囲のヘッド本体１５ａから炭素含有燃料ガスを流すこともできる。この場合は、蓄圧室１６、１７に供給されるガスも入れ代わる（以下の実施の形態においても同様）。
このフラーレン類の製造用バーナー１０が反応炉１２の底部に配置されている炉底板（水冷銅板、鉄板、ステンレス板等によって構成するのが好ましい）２７上に少しの隙間を有して複数設けられている。
挿通孔２３内に断面円形のパイプ２４を入れたが、その形状は限定するものではない。
【００１４】
図３には、第１の実施の形態に係るフラーレン類の製造用バーナー１０を更に改良した本発明の第２の実施の形態に係るフラーレン類の製造用バーナー２８を示す。このフラーレン類の製造用バーナー２８においては、図１、図２と同一の構成要素については同一の番号を付してその詳しい説明を省略する（以下の実施の形態においても同じ）。
第２の実施の形態に係るフラーレン類の製造用バーナー２８は、反応炉１２の下部にある炉底板２７に設けられている。バーナーヘッド２９は上下２枚の多孔質の通気性部材３０、３１を有し、下部の通気性部材（即ち、ヘッド本体に該当する）３１の上表面まで下部の蓄圧室１７に接続される多数のパイプ２４が連通している。上部の通気性部材３０は気体混合促進部材の一例であり、通気性部材３１を通過した酸素含有ガスと、パイプ２４を通過してきた炭素含有燃料ガスとを同時に通過させて反応炉１２内に導いている。このように通気性部材３０を設けることによって、酸素含有ガスと炭素含有燃料ガスとの混合が促進され、より効率的にフラーレン類の製造が可能となる。運転中は、反応炉１２内は負圧となって、蓄圧室１６、１７側は正圧となっているので、酸素含有ガス又は炭素含有燃料ガスの一部が逆流することはない。
この実施の形態では、上下の通気性部材３０、３１の間に隙間は実質的にないが、この部分に少しの隙間を設けてもよい。
【００１５】
次に、図４を参照しながら、第１、第２の実施の形態に係るフラーレン類の製造用バーナー１０、２８を更に改良した第３の実施の形態に係るフラーレン類の製造用バーナー３２について説明する。このフラーレン類の製造用バーナー３２は、第１、第２の実施の形態に係るフラーレン類の製造用バーナー１０、２８を複数用い、これを炉底板２７に所定間隔で多数取付け、その上に、別の即ち、第２の（多孔質の）通気性部材（気体混合促進部材の一例）３３を配置したものである。この通気性部材３３は、前述のように高融点の金属（例えば、クロム、モリブデン、タングステン、銅、ステンレス、鉄、真鍮）や高融点セラミックス粒の１又は２以上の粉体混合物を焼結した板状材からなっている。通気度は高いものが好ましく、予め焼結温度に加熱して溶解、気化又は燃焼等によって消滅する粉状材料を原料中に入れることによって、積極的に多孔性として、通気性を向上することもできる（他の実施の形態における多孔質の通気性部材の製造方法についても適用可能）。
このように、炉底に通気性部材３３を配置することによって、炭素含有燃料ガスと酸素含有ガスとの混合性を更に高め、しかも、これらのガスの偏りを無くしてより安定させてフラーレン類を製造することが可能となる。
【００１６】
図５には本発明の第４の実施の形態に係るフラーレン類の製造用バーナーを用いた反応炉の底部を示すが、図に示すように、バーナーヘッド３４の平面形状が四角形のフラーレン類の製造用バーナー３５が、反応炉の炉底に多数格子状に配列されている。３６は各フラーレン類の製造用バーナー３５のケーシングを示すが、水冷ジャケットは設けられていない。バーナーヘッド３４は第１の実施の形態に係るバーナーヘッド１５と同一となって、ヘッド本体３４ａに多数の挿通孔３７が設けられて、各挿通孔３７にパイプ２４が挿通している。各パイプ２４の基部は炭素含有燃料ガスの蓄圧室（第１の実施の形態では蓄圧室１７に相当）に連結され、多孔質の通気性部材からなるヘッド本体３４ａは、酸素含有ガスの蓄圧室（第１の実施の形態においては、蓄圧室１６に相当）に連通し、パイプ２４からは炭素含有燃料ガスが、バーナーヘッド３４の表面から酸素含有ガスが噴出するようになっている。
このように、バーナーヘッド３４を四角形とすることによって、多数のフラーレン類の製造用バーナー３５を密に炉底に配置することができる。なお、第３の実施の形態に示すように、更にこのヘッド本体３４ａの上に通気性部材３３を配置することもできる。
【００１７】
図６には、本発明の第５の実施の形態に係るフラーレン類の製造用バーナー３８を用いたフラーレン類の製造装置３８ａを示す。図に示すように、反応炉１２の炉底に多孔質の通気性部材からなるヘッド本体３９ａを有するバーナーヘッド３９が設けられ、このヘッド本体３９ａには多数の挿通孔４０が一定の隙間を有して設けられている。それぞれの挿通孔４０には、パイプ４１が嵌入し、各パイプ４１の基端は炭素含有燃料ガスの蓄圧室４２（第２の蓄圧室）に接続され、ヘッド本体３９ａの下端は酸素含有ガスの蓄圧室４３（第１の蓄圧室）に接している。第１、第２の蓄圧室４３、４２は仕切り壁４４で仕切られて、それぞれに酸素含有ガス及び炭素含有燃料ガスを供給する供給管４５、４６が設けられている。
【００１８】
これによって、炭素含有燃料ガスは多数のパイプ４１から反応炉１２内に供給され、酸素含有ガスはバーナーヘッド３９、即ちヘッド本体３９ａの表面から反応炉１２内に供給され、両者が反応炉１２内に混ざり合う。この場合、多数のパイプ４１のガス通過抵抗と、ヘッド本体３９ａガス通過抵抗が大きく異なると、蓄圧室４３、４２の圧力が異なるので、蓄圧室４３、４２内のガス圧力が実質的に同一（±３０％の範囲）になるように、全パイプ４１の通過抵抗と、ヘッド本体３９ａの通過抵抗を一致させるのが好ましい（他の実施の形態においても同様）。これによって、より均一に炭素含有燃料ガスと酸素含有ガスが反応炉１２内に排出される。なお、３９ｂはバーナーヘッド３９の固定台を、４０ａはケーシングを示す。
【００１９】
図７には、第５の実施の形態に係るフラーレン類の製造用バーナー３８を更に改良した本発明の第６の実施の形態に係るフラーレン類の製造用バーナー４７を用いたフラーレン類の製造装置４７ａを示す。図に示すように、第５の実施の形態で用いたフラーレン類の製造用バーナー３８で使用したバーナーヘッド３９の上に更に多孔質の第２の通気性部材（気体混合促進部材の一例）４８を配置している。この通気性部材４８によって、パイプ４１とヘッド本体３９ａから噴出される炭素含有燃料ガスと酸素含有ガスとがより均一に混ざりあって、効率のよいフラーレン類の製造が可能となる。
通気性部材４８の厚みは、厚すぎると通過抵抗が増すので、薄くて十分であり、通常は２〜２０ｍｍ程度が好ましい。通気性部材４８を上下方向及び／又は平面的にみて複数に分割してもよい（先に説明した通気性部材３３においても同様）。
【００２０】
本発明は前記個々の実施の形態に限定されるものではなく、前記実施の形態を組み合わせてフラーレン類の製造用バーナーを構成する場合にも本発明は適用される。
また、前記実施の形態においては、炭素含有燃料ガスとしては任意のものを使用でき、例えば、メタン、エタン、プロパン、エチレン、プロピレン等の直鎖又は分岐鎖を有する脂肪族飽和若しくは不飽和炭化水素、前記したベンゼン、トルエンの他、オルト、メタ、パラのキシレン、ナフタリン、アントラセン等の芳香族炭化水素やこれらの混合物等がある。
前記したフラーレン類の製造用バーナーが使用される燃焼法は、フラーレン合成域における温度が他の方法に比較して低温であるので、大型の装置の構築が可能となり、フラーレンの大量生産に向く。
【００２１】
この発明の基本となる燃焼法における燃焼方法や状態は、フラーレンが生成する条件であれば、任意の条件を設定してよい。一般的には、酸素（酸素ガスやオゾンガス）を主体とするガスを用いて前述の炭化水素原料を不完全燃焼させる方法を用いるが、この酸素にヘリウム、アルゴン等の不活性ガスと酸素の混合ガス（酸素含有ガス）を用いてもよい。この際の燃焼温度は、炭化水素原料の種類にもよるが、通常３００〜２１００℃、より好ましくは３００〜１５００℃程度である。また、燃焼における炭素含有燃料ガスと酸素含有ガスとの割合も適宜選択すればよいが、理論燃焼酸素含有ガス量に対して、より少ない酸素含有ガス量となる。
また、反応炉内の圧力は、フラーレンが製造可能な圧力であれば任意であるが、一般的には、１０〜３００ｔｏｒｒ、より好ましくは３０〜１５０ｔｏｒｒであるのがよい。
なお、前記それぞれの実施の形態においては、フラレーン類の製造用バーナーは反応炉の底部に設けたが、その取付け位置及び方法は任意である。
【００２２】
【発明の効果】
請求項１〜６記載のフラーレン類の製造用バーナー及び請求項７記載のフラーレン類の製造方法においては、炭素含有燃料ガスと酸素含有ガスとを別々に供給し、反応炉内でより均等に混合させて燃焼させるようにしているので、逆火等の心配がない。
特に、請求項２記載のフラーレン類の製造用バーナーにおいては、通気性部材の気体噴出側に通気性部材から吹き出る一方のガスＡと、多数の小径のパイプから吹き出る他方のガスＢとの混合を促進する気体混合促進部材が設けられているので、更にガスＡとガスＢの混合が促進され、より安定した燃焼を確保でき、フラーレン類の製造が安定する。
請求項３記載のフラーレン類の製造用バーナーにおいては、気体混合促進部材は多孔質の第２の通気性部材によって構成されているので、その製造が容易である。
【００２３】
請求項４記載のフラーレン類の製造用バーナーにおいては、反応炉には複数のバーナーヘッドが設けられているので、製造が容易であり、更には保守点検も容易である。
請求項５記載のフラーレン類の製造用バーナーにおいては、バーナーヘッドはその上流側に、それぞれ隔離した第１及び第２の蓄圧室を設け、第１の蓄圧室に通気性部材が連通して一方のガスＡが蓄圧され、第２の蓄圧室は多数の小径のパイプの基端が連通して他方のガスＢが蓄圧されるので、ガスＡ、Ｂの噴出をより均等にすることができる。
そして、請求項６記載のフラーレン類の製造用バーナーにおいては、通気性部材は焼結体から構成されているので、製造が容易であると共に要求する通気度を有するものを容易に提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るフラーレン類の製造用バーナーを使用する製造装置の断面図である。
【図２】（Ａ）は同フラーレン類の製造用バーナーの部分平面図、（Ｂ）は同フラーレン類の製造用バーナーの断面図である。
【図３】（Ａ）は本発明の第２の実施の形態に係るフラーレン類の製造用バーナーの部分平面図、（Ｂ）は同フラーレン類の製造用バーナーの断面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係るフラーレン類の製造用バーナーの使用状態の断面図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態に係るフラーレン類の製造用バーナーの部分平面図である。
【図６】本発明の第５の実施の形態に係るフラーレン類の製造用バーナーを用いた製造装置の断面図である。
【図７】本発明の第６の実施の形態に係るフラーレン類の製造用バーナーを用いた製造装置の断面図である。
【符号の説明】
１０：フラーレン類の製造用バーナー、１１：製造装置、１２：反応炉、１３：炉壁、１４：耐火材、１５：バーナーヘッド、１５ａ：ヘッド本体、１６、１７：蓄圧室、１８：ケーシング、１９：冷却ジャケット部、２０：入口、２１、２２：供給口、２３：挿通孔、２４：パイプ、２５：仕切り壁、２６：上端部、２７：炉底板、２８：フラーレン類の製造用バーナー、２９：バーナーヘッド、３０、３１：通気性部材、３２：フラーレン類の製造用バーナー、３３：第２の通気性部材、３４：バーナーヘッド、３４ａ：ヘッド本体、３５：フラーレン類の製造用バーナー、３６：ケーシング、３７：挿通孔、３８：フラーレン類の製造用バーナー、３８ａ：製造装置、３９：バーナーヘッド、３９ａ：ヘッド本体、３９ｂ：固定台、４０：挿通孔、４０ａ：ケーシング、４１：パイプ、４２、４３：蓄圧室、４４：仕切り壁、４５、４６：供給管、４７：フラーレン類の製造用バーナー、４７ａ：製造装置、４８：第２の通気性部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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