(57)【要約】【課題】通常の操業条件では確実に逆火等の心配がなく、安全性の高いフラーレン類の製造装置及び方法を提供する。【解決手段】酸素含有ガスと炭素含有燃料ガスとをバーナー１０を介して反応炉内に供給し、該反応炉内でこれらを不完全燃焼させてフラーレン類を製造するフラーレン類の製造に係り、バーナープレート１１には酸素含有ガス及び炭素含有燃料ガスの第１、第２の供給口１３、１４と、第１、第２の供給口１３、１４からの酸素含有ガス及び炭素含有燃料ガスが流れるそれぞれ複数の第１、第２の溝形枝通路１６、１８と、第１、第２の溝形枝通路１６、１８の開口部にそれぞれ被さった状態で設けられた酸素含有ガス噴出部１９、２０とを有する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素含有ガスと炭素含有燃料ガスとをバーナーを介して反応炉内に供給し、該反応炉内でこれらを不完全燃焼させてフラーレン類を製造するフラーレン類の製造装置であって、
前記バーナーはバーナープレートを備え、該バーナープレートには酸素含有ガス及び炭素含有燃料ガスの第１、第２の供給口と、前記第１、第２の供給口からの酸素含有ガス及び炭素含有燃料ガスが流れるそれぞれ複数の第１、第２の溝形枝通路と、前記第１、第２の溝形枝通路の開口部にそれぞれ被さった状態で設けられた酸素含有ガス噴出部及び炭素含有燃料ガス噴出部とを有することを特徴とするフラーレン類の製造装置。
【請求項２】
請求項１記載のフラーレン類の製造装置において、前記第１、第２の溝形枝通路は、相互に隣り合って配置されることを特徴とするフラーレン類の製造装置。
【請求項３】
請求項１及び２のいずれか１項に記載のフラーレン類の製造装置において、前記酸素含有ガス噴出部及び炭素含有燃料ガス噴出部は、それぞれ複数のノズル小孔が設けられた板状部材からなることを特徴とするフラーレン類の製造装置。
【請求項４】
請求項１及び２のいずれか１項に記載のフラーレン類の製造装置において、前記酸素含有ガス噴出部及び炭素含有燃料ガス噴出部は、それぞれ多孔質部材からなることを特徴とするフラーレン類の製造装置。
【請求項５】
請求項１及び２のいずれか１項に記載のフラーレン類の製造装置において、前記酸素含有ガス噴出部及び炭素含有燃料ガス噴出部のいずれか一方は複数のノズル小孔が設けられた板状部材からなり、前記酸素含有ガス噴出部及び炭素含有燃料ガス噴出部のいずれか他方は、多孔質部材からなることを特徴とするフラーレン類の製造装置。
【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装置において、前記バーナープレートは、熱伝導性のよい金属からなって、更に、前記バーナープレートの内部又はその表面には冷却通路が形成されていることを特徴とするフラーレン類の製造装置。
【請求項７】
請求項４及び５のいずれか１項に記載のフラーレン類の製造装置において、前記多孔質部材は焼結合金からなることを特徴とするフラーレン類の製造装置。
【請求項８】
請求項４及び５のいずれか１項に記載のフラーレン類の製造装置において、前記多孔質部材は耐熱性を有するセラミックからなることを特徴とするフラーレン類の製造装置。
【請求項９】
請求項１記載のフラーレン類の製造装置において、前記第１、第２の溝形枝通路は、櫛歯状、同心円状、渦巻き状、及びジグザグ状のいずれか１の形状を主体とし、しかも前記第１、第２の溝形枝通路が隣り合って配置されていることを特徴とするフラーレン類の製造装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載のフラーレン類の製造装置を用いて、逆火を発生させることなくフラーレン類を製造する方法。
【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）の製造装置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、比較的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。
【０００３】
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。
この燃焼法の代表的な装置を図７に示すが、反応炉７０の底部にフラーレン類の製造用バーナー装置７１が設けられている。このバーナー装置７１は、底部に炭素含有燃料ガスと酸素含有ガスとのプリミックス室７２を有し、この部分から多数の噴出ノズル７３を介して反応炉７０中に酸素含有ガスと炭素含有燃料ガスとの混合ガスを供給し、反応炉７０内で減圧下の炭素含有燃料ガスの不完全燃焼を図り、フラーレン類を製造している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように炭素含有燃料ガスと酸素含有ガスとのプリミックスを行うと、逆火が起こり易く、工業装置として用いる場合、安全上の問題がある。更には、反応炉７０を止める場合にも、炭素含有燃料ガスと酸素含有ガスとを同時に止めると、プリミックス室７２内に逆火するので、炭素含有燃料ガスや酸素含有ガスに窒素ガスを徐々に混ぜて、炭素含有燃料ガスと酸素含有ガスとの比率が爆発限界から外れるようにして鎮火する必要があり、極めて操作が複雑になるという問題があった。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、通常の操業条件では確実に逆火等の心配がなく、安全性の高いフラーレン類の製造装置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。
【０００５】
【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装置は、酸素含有ガスと炭素含有燃料ガスとをバーナーを介して反応炉内に供給し、該反応炉内でこれらを不完全燃焼させてフラーレン類を製造するフラーレン類の製造装置であって、前記バーナーはバーナープレートを備え、該バーナープレートには酸素含有ガス及び炭素含有燃料ガスの第１、第２の供給口と、前記第１、第２の供給口からの酸素含有ガス及び炭素含有燃料ガスが流れるそれぞれ複数の第１、第２の溝形枝通路と、前記第１、第２の溝形枝通路の開口部にそれぞれ被さった状態で設けられた酸素含有ガス噴出部及び炭素含有燃料ガス噴出部とを有する。ここで、第１、第２の溝形枝通路は、第１、第２の供給口に直接接続されている場合と、供給元通路又は供給元管を介して連結される場合とがある。
このフラーレン類の製造装置によって、酸素含有ガスと炭素含有燃料ガスとがプリミックスされることなく反応炉内に供給されるので、逆火等の心配がなく安全に操業ができる。反応炉内にバーナーを介して供給された酸素含有ガスと炭素含有燃料ガスとは不完全燃焼してフラーレン類を発生し、反応炉から排出された後、降温してバッグフィルター等の集塵機を用いて煤混じりのフラーレン類を回収し、その物理的及び化学的性質を利用してフラーレン類を分離する。
【０００６】
第２の発明に係るフラーレン類の製造装置は、第１の発明に係るフラーレン類の製造装置において、前記第１、第２の溝形枝通路は、相互に隣り合って配置されている。これによって、バーナーから放出された酸素含有ガスと炭素含有燃料ガスとの混合性が向上する。
第３の発明に係るフラーレン類の製造装置は、第１、第２の発明に係るフラーレン類の製造装置において、前記酸素含有ガス噴出部及び炭素含有燃料ガス噴出部は、それぞれ複数のノズル小孔が設けられた板状部材からなる。第４の発明に係るフラーレン類の製造装置は、第１、第２の発明に係るフラーレン類の製造装置において、前記酸素含有ガス噴出部及び炭素含有燃料ガス噴出部は、それぞれ多孔質部材からなっている。そして、第５の発明に係るフラーレン類の製造装置は第１、第２の発明に係るフラーレン類の製造装置において、前記酸素含有ガス噴出部及び炭素含有燃料ガス噴出部のいずれか一方は複数のノズル小孔が設けられた板状部材からなり、前記酸素含有ガス噴出部及び炭素含有燃料ガス噴出部のいずれか他方は、多孔質部材からなる。
第３〜第５の発明に係るフラーレン類の製造装置においては、この複数のノズル小孔を有する板状部材（又は多孔質部材）によって第１、第２の溝形枝通路内に背圧がかかって、ノズル小孔（又は多孔質部材の表面）から噴出するガスの均一化が図れる。
【０００７】
第６の発明に係るフラーレン類の製造装置は、第１〜第５の発明に係るフラーレン類の製造装置において、前記バーナープレートは、熱伝導性のよい金属からなって、更に、前記バーナープレートの内部又はその表面には冷却通路が形成されている。これによって、バーナープレートの温度上昇を制限することが可能となる。
第７の発明に係るフラーレン類の製造装置は、第４、第５の発明に係るフラーレン類の製造装置において、前記多孔質部材は焼結合金からなる。焼結合金の場合は金属を主体としているので十分な強度を有し、使用する材料（例えば、銅、ニッケル又はその合金）によっては直接バーナープレートに溶接、鑞付け、又は拡散接合できる。
【０００８】
第８の発明に係るフラーレン類の製造装置は、第４、第５の発明に係るフラーレン類の製造装置において、前記多孔質部材は耐熱性を有するセラミックからなる。この場合はバーナーの耐火性を向上できる。
第９の発明に係るフラーレン類の製造装置は、第１の発明に係るフラーレン類の製造装置において、前記第１、第２の溝形枝通路は、櫛歯状、同心円状、渦巻き状、及びジグザグ状のいずれか１の形状を主体とし、しかも前記第１、第２の溝形枝通路が隣り合って配置されている。これによって、反応炉内により均等に酸素含有ガスと炭素含有燃料ガスとを放出することができる。
そして、第１０の発明に係るフラーレン類の製造方法においては、第１〜第９の発明に係るフラーレン類の製造装置を用いて操業を行っているので、逆火を発生させることなくフラーレン類の製造が可能となる。
【０００９】
【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。
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装置のバーナーの一部切欠き平面図、図２（Ａ）は同断面図、（Ｂ）はその変形例を示す断面図、図３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装置のバーナーの平面図、図４は同断面図、図５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装置のバーナーの一部切欠き平面図、図６は同断面図である。
【００１０】
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装置に使用するバーナー１０は、反応炉の底部に配置されたバーナープレート１１とその上に被さるノズルプレート１２とを備えている。バーナープレート１１及びノズルプレート１２は熱伝導性のよい銅又は銅合金からなっている。バーナープレート１１の底部には酸素含有ガスの供給管に連結される第１の供給口１３と、炭素含有燃料ガスの供給管に連結される第２の供給口１４とを有している。第１の供給口１３は、バーナープレート１１の表面側に形成されている供給元通路１５を介して複数の第１の溝形枝通路１６に連接され、第２の供給口１４は、バーナープレート１１の表面側に形成されている供給元通路１７を介して複数の第２の溝形枝通路１８に連接されている。
供給元通路１５、１７及び第１、第２の溝形枝通路１６、１８はバーナープレート１１の表面をフライス加工によって上部開口の溝形に形成したものである。第１、第２の溝形枝通路１６、１８は平面視して櫛歯状となって、隣り合う第１、第２の溝形枝通路１６、１８は互いに隣接して配置されている。
【００１１】
このバーナープレート１１の上に載置されるノズルプレート（板状部材の一例）１２は、このバーナープレート１１の表面に拡散接合又はＨＩＰ等で確実に接合され、その隙間から隣り合う第１、第２の溝形枝通路１６、１８を通過するガスが、第１、第２の溝形枝通路１６、１８内で混合しないようになっている。
ノズルプレート１２の前記した第１、第２の溝形枝通路１６、１８の開口部に符合する部分には、直径が０．３〜５ｍｍ程度の酸素含有ガス噴出部及び炭素含有燃料ガス噴出部となる複数のノズル小孔１９、２０がそれぞれ形成されている。この実施の形態においては、ノズル小孔１９、２０は第１、第２の溝形枝通路１６、１８の中央部の直上に１〜５ｍｍ程度の隙間を設けて直線状に設けられているが、２列又は３列の直線状に配置することもできる。このノズル小孔１９、２０はＮＣボール盤を用いて形成すると容易に加工できる。
なお、この実施の形態では、第１、第２の供給口１３、１４に直接繋がる供給元通路１５、１７の直上のノズルプレート１２にはノズル小孔は形成されていないが、必要によってノズル小孔を設けることもできる。
【００１２】
バーナープレート１１の周囲には冷却ジャケット２１が設けられている。この冷却ジャケット２１は、バーナープレート１１の側周に設けられた冷却通路となる深溝２２とその上のカバープレート２３と、深溝２２の一部を閉塞する閉塞板２４と、閉塞板２４の両側に設けられた冷媒入口２５及び冷媒出口２６とを有してなる。冷媒としては水を使用するのが好ましいが、適当温度に加温又は冷却された油性冷媒であってもよい。
バーナープレート１１の底部には、冷却通路となるジグザグ状に折れ曲がった冷却管２７が溶接又は鑞付けされ、その両端部がそれぞれ冷媒入口２８及び冷媒出口２９を構成している。なお、冷却通路をバーナープレート１１の内部に構成することもでき、この場合は、バーナープレート１１の底部にフライス等で溝を連続的に形成して、溝の上部に密閉蓋を被せて構成し、その両側には冷媒入口と冷媒出口を設ける。この様子を図１に破線で示しているが、第１、第２の溝形枝通路１６、１８を避けて設けられている。
【００１３】
このバーナー１０を有するフラーレン類の製造装置を用いてフラーレン類を製造する場合には、冷却ジャッケット２１及び冷却管２７に冷媒を流した状態で、第１、第２の供給口１３、１４から酸素含有ガスと炭素含有燃料ガスとをそれぞれ供給し、反応炉内部は１０〜６００ｔｏｒｒ（好ましくは、３０〜１００ｔｏｒｒ）に減圧した状態で、酸素含有ガスと炭素含有燃料ガスとを不完全燃焼させる。これによって、フラーレン類を含む煤が発生するが、酸素含有ガスは第１の溝形枝通路１６、炭素含有燃料ガスは第２の溝形枝通路１８を通じて、それぞれ独立したノズル小孔１９、２０から噴出されるので、逆火の恐れがなく、安定して操業が行える。
なお、この実施の形態においては、バーナープレート１１の上にノズルプレート１２を載せて固着しているが、図２（Ｂ）に示すように、ノズルプレートを用いずバーナープレート１１上に形成される第１、第２の溝形枝通路１６、１８の開口部の上に、拡幅した段部３０、３１を設け、この段部３０、３１に蓋板３２、３３を被せ、ノズル小孔１９、２０を形成してもよい。この場合、蓋板３２、３３にバーナープレート１１と接合性のよい金属板を使用し、溶接や鑞付けによって接合してもよい。蓋板３２、３３の孔加工は接合前に行ってもよいし、接合後に行ってもよい。このように構成することによって製造が容易になり、大型のバーナーが製造可能となる。
【００１４】
次に、図３、図４に示す本発明の第２の実施の形態に係るフラーレン類の製造装置のバーナー３５について説明する。前記実施の形態と基本的に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）。
この実施の形態に係るフラーレン類の製造装置のバーナー３５は、バーナープレート１１は有しているが、前記したノズルプレート１２は設けられていない。その代わりに、櫛歯状となった第１、第２の溝形枝通路１６、１８の開口部側（即ち、上部に）上部には拡幅部３６、３７が設けられ、この拡幅部３６、３７に多孔質部材の一例である焼結合金製の板材からなる酸素含有ガス噴出部３８及び炭素含有燃料ガス噴出部３９が設けられている。酸素含有ガス噴出部３８及び炭素含有燃料ガス噴出部３９は溶接（例えば、電子ビーム、レーザー溶接）又は鑞付け場合によって拡散接合等で接合することができる。この実施の形態の場合には、大型のバーナープレートを使用しないので、製造が著しく容易になる。
なお、当然のことながら、酸素含有ガスの供給元通路１５及び炭素含有燃料ガスの供給元通路１７の上部にも拡幅部が設けられ、盲板３８ａ、３９ａが嵌め込まれ、バーナープレート１１と接合されている。
このバーナー３５においては、バーナープレート１１に設けられている酸素含有ガス噴出部３８及び炭素含有燃料ガス噴出部３９の表面から酸素含有ガスと炭素含有燃料ガスとを噴出し、反応炉内で混合して不完全燃焼する。更には、バーナープレート１１の表面を平面にすることもできる。
【００１５】
次に、図５、図６に示す本発明の第３の実施の形態にかかるフラーレン類の製造装置のバーナー４０について説明する。
このバーナー４０は、バーナープレート４１の表面側に酸素含有ガス噴出部４２と炭素含有燃料ガス噴出部４３が隣り合ってしかも平行に設けられ、円形となった反応炉の底部に並べて配置されている。酸素含有ガス噴出部４２及び炭素含有燃料ガス噴出部４３の直裏側には、第１の溝形枝通路４４及び第２の溝形枝通路４５がそれぞれ形成されているが、第１の溝形枝通路４４及び第２の溝形枝通路４５の開口側部に拡幅部４６、４７が設けられてその部分に酸素含有ガス噴出部４２及び炭素含有燃料ガス噴出部４３を構成する多孔質部材の板が嵌合状態で固着されている。この板は、金属であることが製作上好ましいが、例えば多孔質の耐熱性を有するセラミック板でもよい。セラミック板の場合には、耐熱性を有する接着剤で接合するのが好ましい。この多孔質部材の板の代わりに多数のノズル小孔を形成した板であってもよい。
【００１６】
第１、第２の溝形枝通路４４、４５の下部には、これらに交差するようにして酸素含有ガスの供給元通路４８及び炭素含有燃料ガスの供給元通路４９が形成されている。この供給元通路４８、４９はドリルを用いる深孔加工によって形成するのが好ましいが、例えば、バーナープレート４１の裏面側から溝加工を行い、後で加工した溝の開口部に蓋板を被せて溶接してもよい。供給元通路４８、４９の基端部はそれぞれ酸素含有ガスの供給口５０、炭素含有燃料ガスの供給口５１が設けられ、供給元通路４８、４９の先部は閉塞されている。なお、供給元通路４８、４９の先部にもガスの供給口を設けてもよい。
そして、平面的に見て（図５参照）、第１の溝形枝通路４４と酸素含有ガスの供給元通路４８が交差する位置では、第１の溝形枝通路４４と供給元通路４８を連通する縦孔５２が設けられ、第２の溝形枝通路４５と炭素含有燃料ガスの供給元通路４９の交差位置では別の縦孔５３が設けられている。
【００１７】
これによって、供給口５０から供給された酸素含有ガスは、酸素含有ガスの供給元通路４８、縦孔５２、第１の溝形枝通路４４、及び酸素含有ガス噴出部４２を通って反応炉内に放出される。また、供給口５１から供給された炭素含有燃料ガスは、炭素含有燃料ガスの供給元通路４９、縦孔５３、第２の溝形枝通路４５及び炭素含有燃料ガス噴出部４３を通って反応炉内に放出される。酸素含有ガスの噴出部４２と炭素含有燃料ガスの噴出部４３は隣り合って交互に配置されるので、反応炉内では実質的に均一に混ざり、酸素含有ガスと炭素含有燃料ガスの噴出割合に応じて不完全燃焼を起こしフラーレン類が製造される。
なお、バーナープレート４１の周囲には前記した冷却ジャケット２１が設けられていると共に、バーナープレート４１の底部にも冷却管２７が設けられている。また、反応炉の炉壁、フラーレン類の回収装置等については、第１、第２の実施の形態と同様省略されている（図７参照）。
【００１８】
特に、前記実施の形態においては、酸素含有ガス噴出部及び炭素含有燃料ガス噴出部の形状は平面的に見て直線状であったが、第３の実施の形態に係るバーナーを更に応用すると、酸素含有ガス噴出部及び炭素含有燃料ガス噴出部を同心円状、渦巻き状、ジグザグ状に形成でき、この場合も本発明は適用される。
なお、酸素含有ガス噴出部及び炭素含有燃料ガス噴出部の形状を同心円状に配置する場合には、隣り合う環状のガス噴出部を交互に炭素含有燃料ガスと酸素含有ガスの噴出部にするのが好ましい。そして、最外部には酸素含有ガス噴出部を設けるのが好ましいが、更に好ましくは、最外部に不活性ガス噴出部を設けてもよい。これによって、反応炉の側壁に沿って不活性ガスが上昇するので、内部の反応体が不活性ガスによって包まれ、反応炉の側壁の損傷が減少する。
【００１９】
本発明は前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で変更することは可能である。例えば、前記した実施の形態に係る各構成要素の一部又は全部を適宜入れ換えてバーナーを構成する場合も本発明は適用される。特に、前記実施の形態においては、数字を用いて具体的に説明したが、本発明はこれらの数字に限定されるものではない。
酸素含有ガス噴出部及び炭素含有燃料ガス噴出部には、ノズル小孔や多孔質部材の代わりに、パンチングメタルや金網等を使用してもよい。
また、酸素含有ガス噴出部及び炭素含有燃料ガス噴出部のいずれか一方に複数のノズル小孔が設けられた板状部材を用い、酸素含有ガス噴出部及び炭素含有燃料ガス噴出部のいずれか他方に、多孔質部材を用いてもよい。
なお、反応炉内の圧力は１０〜３００ｔｏｒｒ、温度は約３００〜２０００℃（好ましくは、３００〜１５００℃）であるが、要はフラーレン類が効率的にできる温度であればよく、本発明はこの温度領域に限定されるものではない。
この製造装置には、反応炉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が、精製したフラーレン類を回収できるものであれば、その方法や装置は問わない。
更には、前記実施の形態においては、反応炉の底部に設けるために、バーナープレートを水平に配置して上下関係を決めているが、本発明はバーナープレートが反応炉の底部に設けられているものであるとは限定されないので、必要に応じて上下関係は変わることになる。なお、反応炉のガス点火装置は当然設けられており、噴霧ノズルが高熱になり過ぎる場合には適当に冷却手段を設けることもあり得る。
【００２０】
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。
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が、一般的には、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、前述の炭素含有燃料ガスを不完全燃焼させる方法を用いる。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。
更に、前記実施の形態においては、主としてフラーレン類の製造用バーナー装置内で逆火を防止するのが目的であるので、それぞれのガスが反応や爆発を起こさない範囲で、酸素含有ガス内に炭素含有燃料ガスを、炭素含有燃料ガス内に酸素含有ガスを混合することは自由である。また、場合によっては水素ガスを爆発限界内で入れることもできる。
また、反応炉内の比較的小型のバーナーを並べて構成する場合には、各小型のバーナーにも前記した実施の形態に係るバーナーを用いることもできる。
【００２１】
【発明の効果】
請求項１〜９記載のフラーレン類の製造装置は以上の説明からも明らかなように、バーナープレートには酸素含有ガス及び炭素含有燃料ガスの第１、第２の供給口と、第１、第２の供給口からの酸素含有ガス及び炭素含有燃料ガスが流れるそれぞれ複数の第１、第２の溝形枝通路と、第１、第２の溝形枝通路の開口部にそれぞれ被さった状態で設けられた酸素含有ガス噴出部及び炭素含有燃料ガス噴出部とを有するので、その製造が容易であり、大型のバーナーを製造することもできる。
そして、酸素含有ガスと炭素含有燃料ガスのガス通路が完全に分離され、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装置は、第１、第２の溝形枝通路は、相互に隣り合って配置されるので、結果として反応炉内のガスの混合性が向上し、より効率的にフラーレン類の製造が可能となる。
請求項３記載のフラーレン類の製造装置においては、酸素含有ガス噴出部及び炭素含有燃料ガス噴出部は、それぞれ複数のノズル小孔が設けられた板状部材からなるので、その製造が容易であり、しかもガスの噴出量及び方向を容易に制御できる。
【００２２】
請求項４記載のフラーレン類の製造装置においては、酸素含有ガス噴出部及び炭素含有燃料ガス噴出部は、それぞれ多孔質部材からなるので、ガスの噴出がより均一化する。
請求項５記載のフラーレン類の製造装置においては、酸素含有ガス噴出部及び炭素含有燃料ガス噴出部のいずれか一方は複数のノズル小孔が設けられた板状部材からなり、酸素含有ガス噴出部及び炭素含有燃料ガス噴出部のいずれか他方は、多孔質部材からなるので、ノズル小孔から流れるガスは方向性を有し、多孔質部材からはガスが分散するので、これらを組み合わせてガスの流れを制御することができ、これによってより効率的にフラーレン類を製造することができる。
請求項６記載のフラーレン類の製造装置においては、バーナープレートは、熱伝導性のよい金属からなって、更に、バーナープレートの内部又はその表面には冷却通路が形成されているので、長時間の連続運転が可能となり、更には、冷媒に適当な温度の液を流すことによって、例えば炭素含有燃料ガスの状態を制御できる。
【００２３】
請求項７記載のフラーレン類の製造装置においては、多孔質部材は焼結合金からなるので、製造が容易であると共に強度を有し、しかも任意の多孔率のガス噴出部を構成できる。
請求項８記載のフラーレン類の製造装置においては、多孔質部材は耐熱性を有するセラミックからなるので、耐熱性及び耐蝕性に優れたガス噴出部を構成できる。
請求項９記載のフラーレン類の製造装置においては、第１、第２の溝形枝通路は、櫛歯状、同心円状、渦巻き状、及びジグザグ状のいずれか１の形状を主体とし、しかも第１、第２の溝形枝通路が隣り合って配置されているので、バーナープレートの全面を有効に利用して、ガス噴出部を構成できる。
そして、請求項１０記載のフラーレン類の製造方法においては、請求項１〜９のいずれか１項に記載のフラーレン類の製造装置を用いて、逆火を発生させることなく安定してフラーレン類の製造をすることができる。
【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装置のバーナーの一部切欠き平面図である。
【図２】（Ａ）は同断面図、（Ｂ）はその変形例を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るフラーレン類の製造装置のバーナーの平面図である。
【図４】同断面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係るフラーレン類の製造装置のバーナーの一部切欠き平面図である。
【図６】同断面図である。
【図７】従来例に係るフラーレン類の製造設備の概略説明図である。
【符号の説明】
１０：バーナー、１１：バーナープレート、１２：ノズルプレート、１３：第１の供給口、１４：第２の供給口、１５：供給元通路、１６：第１の溝形枝通路、１７：供給元通路、１８：第２の溝形枝通路、１９、２０：ノズル小孔、２１：冷却ジャケット、２２：深溝、２３：カバープレート、２４：閉塞板、２５：冷媒入口、２６：冷媒出口、２７：冷却管、２８：冷媒入口、２９：冷媒出口、３０、３１：段部、３２、３３：蓋板、３５：バーナー、３６、３７：拡幅部、３８：酸素含有ガス噴出部、３９：炭素含有燃料ガス噴出部、３８ａ、３９ａ：盲板、４０：バーナー、４１：バーナープレート、４２：酸素含有ガス噴出部、４３：炭素含有燃料ガス噴出部、４４：第１の溝形枝通路、４５：第２の溝形枝通路、４６、４７：拡幅部、４８：酸素含有ガスの供給元通路、４９：炭素含有燃料ガスの供給元通路、５０、５１：供給口、５２、５３：縦孔
【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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