JP2610366B2 - 窒化物製品の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、窒化シリコンを包含す
る製品のような窒化物生成物を製造する方法及び装置に
関する。別の点においては、本発明はこのような製品に
関する。

【０００２】

【従来の技術及び課題】窒化シリコンのような窒化物の
粉末の多くは、高い応力がかかった、磨滅に耐えるセラ
ミック部品、例えば熱機関、ターボチャージャーのロー
ター及び熱交換器に使用される部品の製造の際の最新セ
ラミック材として有用である。ガス状反応物のプラズマ
加熱やレーザー加熱を伴う合成法のような合成技術は、
サブミクロン単位の窒化物粉末を製造するには成功を収
めてきているが、経済的、大規模合成により適した方法
で、焼結可能の窒化物製品を合成することは望ましいこ
とであろう。この点に関し、窒化物反応器の壁への沈積
物の生成を最小限に抑えて、このような沈積物を除去す
る停止時間を最小限にすることは特に有利なことであ
る。

【課題を解決するための手段】

【０００３】本発明の実施例態様の一つの方法は、縦軸
と縦軸方向に分離された上流端と下流端とを有する室を
内部に有する反応器を備えること、しかも該室は燃焼帯
域とを有し、該燃焼帯域は上流端から両端の間の表面境
界まで縦軸方向に伸び、一方反応帯域は表面境界から下
流端まで伸びているものであること；燃焼帯域に燃焼性
混合物の流れを確立し、反応帯域の方向に一般に流れる
ようにすること、しかも該燃焼性混合物は燃料及び酸化
剤の混合物であること；燃焼帯域中の該燃焼混合物を燃
焼し、反応帯域の方向へかつその内部へ流れる高温燃焼
生成物を生成すること；少なくとも一本の反応物ノズル
の少なくとも一個の出口から該反応室へ少なくとも一つ
の反応物を注入し、該反応物は前記表面境界のところの
反応ノズル出口から一般に縦軸方向に並行な方向に出す
こと、しかも反応帯域の少なくとも一部における温度条
件が少なくとも約１３００℃で、燃焼性混合物と反応物
とを一緒にしたものに対する炭素の酸素に対する元素モ
ル比が少なくとも約０．７：１で、更に反応物が反応帯
域で反応し、窒化化合物を生成することができるもの
で、かくして窒化化合物を包含する製品粉末が反応帯域
中に生成されるものであることを包含する。

【０００４】本発明の別の実施態様によれば、上に記載
の反応器、燃焼帯域と連通する少なくとも一本の出口を
備えた少なくとも一つの燃焼ノズルを包含する燃焼帯域
へ燃焼性混合物を注入する手段で、燃焼帯域へ一般に反
応帯域の方向に燃焼性混合物を放出するに好適な手段、
及び表面境界のところで前記室と連通する少なくとも一
本の出口を備えた少なくとも一つの反応ノズルを包含す
る反応帯域へ少なくとも一つの反応物を注入する手段
で、前記反応室へ室の縦軸に一般に並行の方向に反応物
を放出するに好適な手段を包含し、その際に反応物は前
記室内で反応して窒化生成物を生成することができるも
のである装置が提供される。

【０００５】本発明の更に別の実施態様によれば、上記
に方法によって製造される製品粉末が提供されるが、こ
の場合反応物はシリコン成分を包含し、製品粉末は、窒
化シリコン及びシリコン単体から成り、反応物は、以下
の重量百分率、すなわち約５５〜約７５重量％なる量の
シリコン、約１０〜約４０重量％なる量の窒素、約１〜
約１０重量％なる量の炭素、及び約１〜約１５重量％な
る量の酸素を包含することを特徴とする。

【０００６】本明細書に記載の発明の装置及び方法の好
ましい実施態様によれば、複数の燃焼ノズル出口によっ
て少なくとも一つの線形境界が定義され、前記室の縦軸
に一般に平行な方向で上記の表面境界へのその線形境界
の射影は、反応ノズル出口を囲むのが一般的である。該
反応ノズルは、前記室の縦軸のところに実質的に位置す
る出口を有することも好ましい。

【０００７】本発明の方法及び装置は、加熱源として安
価な燃焼性燃料を使用すればよいので、また反応器の製
作にも最小限の投資を必要とするだけなので経済的であ
る。更に、反応室の縦軸に一般に平行な方向に反応物を
注入するのは、反応室の壁への沈積物を最小限に抑える
のに特に効果的であることが判明している。燃焼ノズル
と反応物ノズルとを上に記載のように好ましい相対的位
置に置くと、この好ましい効果が特に向上する。

【０００８】さて、図１を参照する。反応器１０の断面
図が示されるが、反応器中には室１２が内包されてお
り、室は縦軸１４と、縦軸の前後に離れたそれぞれ上流
端１６及び下流端１８を有する。室１２は、燃焼帯域１
２ａと反応帯域１２ｂとを包含するが、燃焼帯域１２ａ
は上流端１６から両端の間の仮想上の表面、この場合平
面であるが、の境界２０まで伸びており、反応帯域１２
ｂは境界２０から下流端１８まで伸びている。

【０００９】室１２は、耐火材管２２及び２４及び挿入
管２６ａ，ｂ，及びｃで囲まれている。このような管及
び挿入管は、少なくとも２０００℃の温度に耐える耐火
材、例えばオハイオ州ソロン（Ｓｏｌｏｎ）のジルコア
プロダクツ社（Ｚｉｒｃｏａ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）か
ら市販のジルコニアでできているのが好ましい。

【００１０】図示のように、同心円状に配置した耐火材
の層を更に幾つか備えているが、これらは一般に形は円
環状で管２２及び２４を囲んでいる。これらのうち、層
２８は、ジルコニア粉末の断熱材でできているのが好ま
しく、粉末であるためこの層の収縮、膨張に耐える。こ
の断熱材は、ニューヨーク州フロリダのジルカー プロ
ダクツ社（Ｚｉｒｃａｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）から市販
されている。層３０は、アルミナ−シリカのブランケッ
ト断熱材でできているが好ましく、この断熱材は、ニュ
ーヨーク州ナイアガラ フォールのカーボランダム（Ｃ
ａｒｂｏｒｕｎｄｕｍ）社から商標ファイバーフラック
ス（Ｆｉｂｅｒｆｒａｘ^TM）の名称で市販されている。
そして層３２は層３０と同じ組成のもので差し支えな
い。耐火材の円筒３４は、ニューヨーク州フロリダのジ
ルカー プロダクツ社から市販されている低密度断熱ア
ルミナであるのが好ましいのであるが、図示のように層
２８と層３０とを分離するものであり、金属円筒３６は
ステンレス鋼でできているのが最も好ましいのである
が、層３０と層３２とを隔てるものである。円筒３４及
び３６は、反応器に構造的支持を付与するのに役立つ。

【００１１】外側の耐火材層３２は、層３２の外表面に
巻き付けられている、ガラス繊維のような布状材料でし
っかりと押さえられている。各種の層の底部は、金属板
４４で支持されている。この反応器は、操作の便利上の
観点から垂直の方向に配置するのが好ましい。使用耐火
材が壊れたり、割れたりしても、上記のような層や管が
垂直に配置されている場合には、もとの場所に止まって
いやすいからである。従って、このような構造的欠陥が
おきた場合でも操作を続けることができることがある。
もっとも、反応器の配置を他の形にするのも本発明の範
囲ではある。

【００１２】各燃焼ノズル４６ａ及び４６ｂは、燃料及
び酸化剤源に連結されているが、それぞれ出口端４８ａ
及び４８ｂを有している。各出口端は、室１２の上流端
１６に近接している位置で室１２の燃焼帯域１２ａに開
口している。図示のように、ノズル４６ａ及び４６ｂ
は、上流端１６の近くに位置している耐火挿入管５２に
よって囲まれている。図１には示してはいないが、付属
の出口端４８ｃを有する三本目の燃焼ノズル４６ｃも備
えられている。

【００１３】一本の反応物ノズル５４は、反応物の源に
連結されており、耐火挿入管５２を経て室１２の上流端
１６から出口５６まで伸びている。この出口端は、表面
境界２０の所で室１２へ開口している。反応物について
は後で詳述する。図示のようにノズル５４は縦軸５７を
有するが、この軸は図示の態様では室１２の縦軸１４と
並行である。例えば、耐火材の管２４及び２６などの室
を構成する壁（以降は単に室の壁と称する）への沈積物
を最適に最小限にするという目的に対しては、縦軸５７
が室１２の縦軸１４に合うようにして、出口５６が実質
的に縦軸１４の上にくるようにすることが最も好まし
い。複数の一般に円環状の耐火物部材５８は、好ましく
はジルカー プロダクツ社から市販されているジルコニ
ア基材のＺＹＦＢ３のような好適な耐高温材でできたも
のであり、これらをお互いに重ね合わせて、ノズル５４
を室１２の長さ一杯に巻くようにするのが好ましい。他
の断熱材層及び被覆も本発明の範囲である。これらの断
熱部材５８はノズル５４と該室１２との間の熱交換を最
小限にするもので、従って室からの熱損失を最小限にす
るものである。

【００１４】ノズルをお互いの相対位置に関して適当に
位置決めすることは、本製品の操作効率及び品質を最適
化するに当たっての重要な考慮事項である。例えば、反
応ノズル出口５６と対応する表面境界２０の位置を燃焼
ノズル出口から遙かに下流に位置決めし、遊離酸素（遊
離したガス状Ｏ₂ のこと、他の成分と結合していないも
の）が表面境界に達するまでに実質的に全て燃料と反応
し尽くして燃焼生成物となってしまうことは望ましいこ
とである。ノズルをこのように位置決めすることは、表
面境界２０に実質的に遊離酸素が存在せず、従って反応
物の一つの望ましくない酸化を回避することを意味す
る。この点に関しては、装置の操作に関連して後で詳細
に論議する。出口５６を十分下流に位置決めして、出口
５６から流れるガスに対するジェットポンプ効果を避け
ることも更に望ましい。この効果によって、反応物が意
図する下流ではなく上流側に引っ張られる傾向になるか
らである。しかし、上記の考慮に加えて、出口５６を十
分上流側に位置させて、反応物が曝される温度の伝達を
確保し、窒化物製品の生成を図るべきである。反応ノズ
ルの出口５６の上記の最適位置決めについて、図示の実
施態様においては、室１２からあるいは室１２へノズル
５４を縦軸方向に単に引き抜いたり押し込んだりするこ
とによって出口５６の位置の調整を特に便利の行うこと
ができるようになっている。

【００１５】図１にまた示されるのは、導管６０で、こ
れは一端が反応器１０に繋がって室１２の下流端１８と
連絡している。窒化物製品は、導管６０を通って、以下
に更に述べる好適な捕集装置へ流れる。図示の態様の導
管６０は、製品を捕集器へ送る機能ばかりでなく、熱交
換器としても機能する。導管６０の外側は外気のような
冷却媒体に曝されており、自然対流及び放射によって熱
伝達が可能になっている。このような熱伝達は、製品粉
体が導管６０を流れるにつれてこれを冷却する効果を有
しているが、この冷却は、例えば、不必要の酸化物を生
成する窒化物の酸化のような望ましくない反応を防止す
るために極めて望ましいものである。更に、製品粉末を
このように冷却することは、過度に高温の製品による捕
集器の損傷を防止する点でも望ましい。布製のバグフィ
ルターが捕集器として使用される場合には、製品粉末が
捕集器へ入る前に、所望の温度、典型的には約１００℃
以下まで製品粉末を冷却するために、導管６０は十分な
長さをとる必要がある。所望ならば、内部に冷却液が流
れる冷却コイルあるいはジャケットで導管６０の周りを
囲むことによって、冷却効果を更に増強することも可能
である。

【００１６】導管６０の材質について言えば、非金属の
材料を採用するのが好ましく、そうすれば製品に対して
望ましくない金属汚染は新たには追加されない。上記の
所望の製品が例えば窒化シリコンならば、石英（二酸化
シリコン）が好ましい。シリコン−酸素結合によって特
徴化される分子構造は既に反応生成物に存在しているの
で、新たな汚染物は生成物流に本質的に入らないからで
ある。石英は、またその高放射性及び優秀な耐熱衝撃性
故に特に好ましい材料である。しかし、金属を含む他の
熱交換材料も本発明のある種の実施態様の範囲ではあ
る。

【００１７】捕集器は、製品粉末を捕集するどんな好適
な手段でもよい。好適な捕集器の一つは、上に記載のよ
うに、導管６０の下流端に取りつけられた布製のバグフ
ィルターを包含する。他の好適な捕集器としては、金属
フィルター、電気集塵機及びサイクロン セパレーター
が挙げられる。勿論のことであるが、どんな形式の捕集
器が使用されるにしても、導管６０を経て捕集器へ製品
粉末を引っ張るために捕集器の前後に、適当なポンプに
よって、差圧を確立することが好ましい。

【００１８】さて、図２を参照する。この図は三本の燃
焼ノズル出口４８ａ，４８ｂ及び４８ｃ全部、及び反応
物ノズル出口５６に関するこれらの相対的位置を示して
いる。図１及び２に見られるように、これら複数の燃焼
ノズル出口は、仮想上の線形境界６１を定義し、室１２
の縦軸に一般に平行な方向と表面境界２０へのその線形
境界の射影は、一般に出口５６を囲む。操作の際には、
この特長によって、出口５６から注入された反応物の周
りに燃焼生成物の鞘が有利に形成され、目的とする反応
に伴われる沈積物形成反応から室を保護する助けがなさ
れる結果になる。発明の詳細な説明及び特許請求の範囲
にて使用される場合、「線形境界」という術語は、広義
に解釈され、動く点によって定義される境界を含み、一
本又は複数の直線の線分に限定されない。本図の特定の
実施態様においては、境界６１は、一般に形状は三角形
で、出口５６に関する境界６１の位置は、出口５６が一
般に境界６１の上記射影内の中心に配置されるような位
置である。最も好ましくは、図示のように、燃焼ノズル
の出口が各々から相等しい距離に配置させていることで
ある。

【００１９】さて、図３を参照する。４６と記されるノ
ズルの一部の断面図が示されている。この図は、構造及
び操作において各々同一な燃焼ノズル４６ａ，４６ｂ及
び４６ｃのいずれをも代表するものである。ノズル４６
は、内部側壁６２ａ及び外部側壁６２ｂを有する管状部
材６２を含むが、特にステンレス鋼のような金属で構成
されたものが好ましい。このような二つの側壁は、その
間に一般に円環状の空間６４を定義する。この空間は、
水又はエチレン グリコール又はこれらの混合物のよう
な冷却液の源に接続されている。この冷却液には、所望
ならば、腐食防止剤のような添加剤を少量含ませておく
ことも可能である。管状部材６６は、円環状空間６４内
に位置し、この空間を冷却液用入口通路と同じく出口通
路とに一般に分割する。図示のように、冷却液は、６８
と示されるノズル４６の先端方向へ流れ、先端からは７
０と示されている反対の方向へ流れ去る。冷却液流の方
向は、所望ならば逆にすることも可能である。空間６４
を流れる冷却液の流れは、金属製の管状部材の溶融防止
を支援し、更に燃料／酸化剤混合物の自動発火温度以下
にノズル４６の内部を維持することによってノズル４６
への炎の逆火（フラッシュバック）を防止する助けにも
なる。ノズル４６の内部は、燃料／酸化剤の源に接続さ
れているので、燃料／酸化剤混合物の流れが、７２と示
されているようにノズル４６の確立される。

【００２０】さて、図４を参照する。出口端５６を有す
るノズル５４の断面図が示されている。ノズル５４は、
ノズル４６に用いられている金属材料と同じか類似の金
属材料でできているのが好ましく、内部に管状部材７４
と７６を包含する。図示のように、管状部材７４は、管
状部材７６の内部に一般に同心円状に位置しており、一
般に円環状の空間７８が部材７６の内表面と部材７４の
外表面との間に定義される。管状部材７４の内部は、反
応物の源に結ばれていて、７９と記されているようにそ
の内部を通って反応物の流れが形成される。管状部材７
６は一般に図２の部材６２と同じ設計のもので、それぞ
れ内部及び外部側壁７６ａ及び７６ｂを含むが、これら
側壁の間に一般に円環状の空間８０が定義される。管状
部材８２は、円環状空間８０内に位置し、この空間を入
口通路と同じく出口通路とに一般に分割する。空間８０
は、冷却液源に接続されておりそれぞれ入口流路と同じ
く出口流路８４及び同じく８６を確立する。冷却液流の
逆方向は、所望ならば用いることも可能である。冷却液
の流れは、金属製の管状部材の溶融防止を支援するのみ
ならず、ノズルの温度を窒化物生成に必要な温度限界以
下に保つことによって、ノズル５４内の窒化物沈積の形
成を防止する助けにもなる。こうすることによって、ノ
ズル表面の窒化物沈積を定期的に洗浄する必要性が回避
される。

【００２１】円環状空間７８は、８８と示されているよ
うに、出口端５６の方向へ円環空間７８を通過してガス
パージの流れを確立するためのガスパージ源に接続され
ている。従って、このガスパージ流は、一般に円環状の
流れの形で出口端５６を流出し、ノズルを出るときは反
応物を囲むような恰好になる。この円環ガス流は、反応
物の周りに鞘を形成し、反応物がノズル５４を出た直後
に反応物と室１２（図１を参照のこと）の中の高温燃焼
ガスがとが接触するのを防止し、従ってノズル５４の先
端への窒化物沈積の形成を防止する役目を果たす。この
ような沈積物は、防止されないと、ノズル５４から流出
する反応物の閉塞さらには引き続いて反応器の停止に結
局至ることがあり得る。勿論、パージガスの保護的鞘は
僅か数ミリセコンド後には分散してしまうが、この時間
は、ノズル先端から反応物を十分遠く流して望ましくな
い沈積物の沈積を防止するには十分な時間である。パー
ジガスの選択は、臨界的ではなく、例えば、不活性ガス
（例えば、ヘリウム又はアルゴン）、反応器から放出さ
れた冷却排ガス、又は窒化物生成のために反応物流に窒
素分を供給することができる反応製含窒素ガス（例え
ば、アンモニア）を使用することができる。

【００２２】図面には示されていない従来機器を用いて
多くのガス流を確立することが好ましい。例えば、ガス
は高圧ボンベを用いて供給することができる。ガスはこ
のような高圧容器からオリフィス板を通って流出し得る
が、オリフィスの孔はガスの音速が達成されるような寸
法とする。このような音速にすると、上流に伝播するよ
うな圧力の乱れが防止されるので、反応器の近くの下流
で何が起こってもガスの所望の流量には影響しない。ガ
スの流量を制御するために圧力制御器を採用することも
差し支えない。

【００２３】さて、本発明のもう一つ他の点に戻ると、
上に記載の装置を用いて窒化物化合物を製造する方法が
提供される。この方法の好ましい実施態様を記載する図
面を以下引用するものとする。

【００２４】発明の詳細な説明及び特許請求の範囲にて
使用される場合、窒化物化合物とは、第一元素成分と第
二の窒素成分との二元化合物であると定義される。一般
的に言えば、窒化物化合物は二つの反応物を反応させる
ことによって図示の態様に従って製造される。第一反応
物は第一成分を含有し、第二反応物は第二の窒素成分を
含有する。

【００２５】本発明のある広義の観点からは、第一反応
物に含まれる第一成分は、窒素と結合して窒化物化合物
を生成することができる元素ならどんなものでもよい。
例えば、第一成分としては、アルミニウム、タングステ
ン、クロム、チタン、ジルコン又はモリブデンのような
金属でよい。このような金属のハロゲン化物は第一反応
物として特に適している。又は、第一成分として、シリ
コンやボロンのような半金属でもよい。既に述べたよう
に、窒化シリコンは極めて有用な窒化化合物である。セ
ラミック部品は窒化化合物から製造することができる
が、これは優秀な機会強度と耐熱性を有している。従っ
て、第一成分としてシリコンを有している反応物は、本
発明に関連して特に興味があるものである。

【００２６】シリコンの化合物である好ましい含シリコ
ン反応物には、シラン（ＳｉＨ₄ ）及び置換シランが含
まれる。発明の詳細な説明及び特許請求の範囲にて使用
される場合、置換シランは、式ＳｉＡＢＣＤ（式中、各
Ａ，Ｂ，Ｃ，及びＤは、Ａ，Ｂ，Ｃ，及びＤの少なくと
も一つが水素でない限り、どんな元素又は元素の組み合
わせでもよく、Ａ，Ｂ，Ｃ，及びＤは、水素、含酸素基
（例えば、ＯＳｉ（ＣＨ₃ ）₃ ）、含窒素基（例えばＮ
ＨＳｉ（ＣＨ₃ ）₃ ）、アルキル基、アリール基、シリ
ル基、又は多数のシリコン原子を含有する基から選択す
ることができる）で一般に表すことができる。このよう
な置換シランの例としては、メチルシラン（（ＣＨ₃ ）
ＳｉＨ₃ ）、ジメチルシラン（（ＣＨ₃ ）₂ Ｓｉ
Ｈ₂ ）、トリメチルシラン（（ＣＨ₃ ）₃ ＳｉＨ））、
及びテトラメチルシラン（Ｓｉ（ＣＨ₃ ）₄ ）のような
アルキルシラン；ジクロロシラン（Ｈ₂ ＳｉＣｌ₂ ）の
ようなハロゲン化シラン；トリメチル臭化シリコン
（（ＣＨ₃ ）₃ ＳｉＢｒ）及びジクロロジメチルシラン
（（ＣＨ₃ ）₂ ＳｉＣｌ₂ ）のようなハロゲン化メチル
シラン；ヘキサメチルジシロキサン（（ＣＨ₃ ）₃ Ｓｉ
ＯＳｉ（ＣＨ₃ ）₃ ）のようなシロキサン；ヘキサメチ
ルジシラザン（（ＣＨ₃ ）₃ ＳｉＮＨＳｉ（Ｃ
Ｈ₃ ）₃ ）のようなシラザン；及び四塩化シリコン（Ｓ
ｉＣｌ₄ ）のようなハロゲン化シリコンが挙げられる。
環式シリコン化合物及びシリコン化合物重合体も本発明
の範囲である。所望ならば、前述の含シリコン反応物の
混合物も採用することができる。シランは、製品の質の
観点からは現在好ましい含シリコン反応物である。

【００２７】第二の含窒素反応物は、好ましくはアンモ
ニア（ＮＨ₃ ）又はヒドラジン（Ｎ ₂ Ｈ₄ ）のような窒
化水素である。アンモニアが現在好ましいものである。
窒化水素が好ましいけれども、第一反応物と反応して窒
化化合物を生成することができる含窒素反応物はどんな
ものでも本発明のある種の態様の範囲である。好適な含
窒素反応物の他の例としては、例えば、アミン及びＮＣ
ｌ₃ のようなハロゲン化窒素が挙げられる。

【００２８】ノズル４６ａ〜ｃを通じて注入される燃料
は、不飽和炭化水素（炭素原子の間に少なくとも一つの
二重結合又は三重結合を有しているもの）、例えば、エ
チレン、プロピレン、ブテン、プロパジエン、ブタジエ
ン、アセチレン、プロピン、ブチン、及びこれらの混合
物であるのが好ましい。特に好ましい不飽和炭化水素燃
料はエチレンとアセチレンとの混合物である。燃料にア
セチレンを用いると、例えばエチレン単独を用いた場合
と比較して、以下に詳細に述べるが、反応帯域の温度を
上昇させることが見出されている。これは、製品粉末中
の酸素含有量を最小限に抑えるのに望ましく、そして所
望の反応速度を得るには他の反応物よりも高温を必要と
するジクロロジメチルシランのような反応物を使用する
場合には更に望ましい。他の好ましい炭化水素群は、シ
クロプロパン、シクロブタン及びこれらの混合物のよう
な環式炭化水素である。他の種類の燃料、例えば実質的
に純炭素からなる固体燃料、及び燃料混合物も、後で述
べられる所望の温度条件及び炭素対酸素比が反応器で達
成される限り、本発明のある種の態様の範囲である。

【００２９】使用酸化剤は、燃料から電子を受容するこ
とができるものでなければならず、好ましくは酸素含有
ガスで、最も好ましくは純粋な酸素である。一つの成分
として酸素を含むガス混合物、例えば空気は本発明の範
囲である。

【００３０】図示の装置を運転する好ましい手順に従え
ば、ノズル４６ａ〜ｃ及び５４に関して冷却液の流れを
開始し、次に通常運転温度まで反応器を次第に加熱す
る。これは、いろいろな耐火物材料に対する熱衝撃及び
起こる可能性のある破損を避けるために行われる。この
予備加熱段階の方法の一つは、電気ロッド加熱器（図示
せず）による耐火材層の初期電気加熱、及び室１２へ挿
入されたコイル線電気加熱器（図示せず）による室１２
の加熱、次いで燃焼帯域１２ａにおける燃焼火炎の確立
である。

【００３１】いずれにしても、燃焼火炎は、ノズル４６
ａ〜ｃを通してガス燃料の流れを開始するところから燃
焼帯域１２ａに確立される。反応器が電気的に予備加熱
されていた場合は、燃料は、室１２の下流炭化水素１８
のところで周囲の空気と反応することによって炎を自然
的に発する筈である。もし燃焼炎が形成しない場合は、
適当な点火装置で燃料を点火して差し支えない。炎が確
立された後では、ノズル４６ａ〜ｃを通して空気の流れ
を開始して燃料／空気混合物を形成させる。こうする
と、火炎は上流に伝播し、火炎が燃焼帯域１２ａに自動
的に確立する。このようなやり方で火炎を伝播させるこ
とは、この方法を行っている操作員にとって危険なこと
もあるので、適当な安全に対する事前注意手段をとるも
のとする。ある定められた期間、通常１／２時間〜１時
間はこの燃料／空気混合物による反応器運転を行うのが
典型的である。酸化剤として空気を用いて行う運転は、
反応器の予備的運転開始手順の一部であり、反応器を次
第に加熱するために行うものである。

【００３２】さて、ノズル４６から純酸素の流れを通し
始め、今までの空気を置換する。この酸素流れを次第に
増加し、空気の流れを次第に減少してはじめて燃料／酸
素可燃混合物が得られる。この燃焼火炎は下流端１８を
通じて目視でモニターする必要があるが、それは、火炎
が上流に逆流してノズル４６ａ〜ｃに入り危険な状態を
引き起こさないかどうかを確認するためである。逆火
は、ノズル４６ａ〜ｃを出る燃料と酸素に十分な高速を
付与することによって防止することができる。

【００３３】燃料／酸素混合物の流れはかくして８９と
記されているように軸１４に対して一般に並行な方向に
確立され、燃料及び酸素の流量は窒化物を生成するに際
しては比較的燃料リッチになるように設定される。好ま
しくは、燃料／酸素混合物に対する燃料：酸素の元素モ
ル比は、少なくとも約０．７：１、より好ましくは約
０．８：１〜約１．２：１で、最も好ましくは約０．
９：１〜約１．１：１である。本明細書にて用いられる
場合、燃料：酸素の元素モル比とは炭素原子：酸素原子
のモル比を意味する。燃焼帯域１２ａにおける可燃性混
合物とそれから発生する高温燃焼生成物の滞留時間は、
典型的には約５〜約２０ミリセコンドであるが、この時
間は、境界２０に達する前に酸素が全て実質的に消耗さ
れるに十分な時間である。燃焼帯域１２ａにおける温度
条件は、典型的には約１７００℃〜約２０００℃であ
る。燃焼帯域１２ａにおいて生成される高温燃焼生成物
は、９０と記されているように反応帯域１２ｂの方向へ
流れこれに入る。

【００３４】さて、ガス状反応物は、９１と記されてい
るように反応物ノズル出口５６から室１２へ注入され、
反応物は、境界２０のところで出口５６から出るが、そ
の方向は、室の軸１４に対して一般に並行な方向で、好
ましくは一般に室の軸１４に沿いかつ下流端１８の方で
ある。図示の態様では、第一反応物と第二反応物とは予
め混合されて、第一成分：窒素の所望のモル比、シリコ
ンが第一成分である場合典型的には約１：１〜約１：４
となるようにされる。このような混合物はノズル５４を
通過し、出口端５６を通り室１２へ入る。使用の第一反
応物が常態で液体の場合は、これを気泡発生器に入れこ
れにパージガスを通すことによって第一反応物を蒸気の
形で入れることが最も便利である。ノズル５４を通って
流れる冷却液の温度は、ノズル５４を通過する時第一反
応物の凝縮が起こるのを防止するのを助けるために必要
な程度だけ上げることができる。

【００３５】流量は、反応物と燃料／酸素混合物を一緒
にしたものに対する燃料：酸素の元素モル比（総括比）
が少なくとも約０．７：１、より好ましくは約０．８：
１〜約１．２：１で、最も好ましくは約０．９：１〜約
１．１：１であるように調整される。ここで注記してよ
いのは、上記の比の範囲は、燃料／酸素混合物のみに対
して従前に記されたもの（燃焼比）と同じであることで
ある。これは、窒化化合物を生成するためには、炭素も
酸素も反応帯域へ新たに追加する必要はないからであ
る。しかし、注記しなければならないのは、炭素及び／
又は酸素を含んでいるある種の反応物（例えば、アルキ
ル、シラン、シロキサンなど）を用いると、これは本発
明のある種の態様の範囲であるが、炭素：酸素の総括比
が燃焼比とは僅かに異なることになるということであ
る。上記に述べられた範囲の炭素：酸素の比は、二酸化
炭素と水とのような酸化性の化学種を生成するよりはむ
しろ還元性雰囲気の一酸化炭素と水素を生成するのに望
ましい。上記に述べられた範囲の燃焼比並びにこれらの
範囲の総括比を用いると、窒化物の生成に有利な条件が
特に増強される。

【００３６】窒化化合物と共に生成する少量の炭化物の
生成を最小限に抑えるか、もしくはこの生成を回避する
ためには、約１を超えない値の炭素：酸素の燃焼及び総
括元素モル比を採用することが特に好ましい。こうすれ
ば、遊離の炭素が反応帯域１２ｂに存在していて第一反
応物と反応するという危険性を最小限にすることにな
る。

【００３７】約０．３を超えない質量比を用いることが
一般に好ましい。反応器の生成物中のシリコン元素の生
成を最小限に抑えることが所望ならば、約０．１より小
さい質量比用いることが一般に好ましいが、シリコン元
素がそのような生成物に所望ならば、少なくとも約０．
１であるが約０．３を超えない質量比が好ましい。発明
の詳細な説明及び特許請求の範囲にて使用される場合、
「質量比」という術語は、燃焼帯域１２ａに入る燃料プ
ラス酸化剤の全質量流量（ｇ／ｍｉｎ）に対する合成流
量（ｇ／ｍｉｎ）の比として定義される。「合成流量」
（ｇ／ｍｉｎ）なる術語は、（ｍｘｆ）／ｎ（式中、ｍ
は窒化物化合物の分子量（ｇ／ｍｏｌｅ）を示し、ｆ
は、反応帯域１２ｂへ入る第一成分原子の全モル流量
（ｇ−ｍｏｌｅｓ／ｍｉｎ）を示し、そしてｎは、窒化
物化合物中の第一成分（即ち、シリコン）原子の数を示
す）として定義される。前記の合成流量は、第一反応物
の流量に比例する理論的な値で、第一成分原子が窒化物
化合物へ１００％反応することを仮定しているものであ
る。勿論、実際の操作では、そのような１００％転化は
起こらず、室１２の壁、導管６０の壁などに沈積物が形
成されるので、ある程度の損失が起こる。

【００３８】反応帯域１２ｂの少なくとも一部分に対す
る温度条件は少なくとも約１３００℃、好ましくは約１
３００℃〜約１７００℃の範囲で、最も好ましくは約１
４００℃〜約１６００℃の範囲である。反応器中の温度
条件は、耐火物層の一つに埋め込んだ熱電対（図示せ
ず）手段によってモニターすることができるが、これが
最も便利である。上記熱電対で検知した温度は反応器中
の実際の温度条件に相関させることができる。勿論、熱
電対を室１２へ直接位置させることも可能であるが、し
かしこうすると、白金及び／又はロジウムのような高価
な材料を使用しなければならず、しかもこれらの材料は
室１２の高温故に依然として劣化を受けるからである。

【００３９】反応帯域１２ｂにおける圧力条件は大気圧
又は大気圧近くが好ましい。他の操作圧力も本発明の範
囲である。

【００４０】反応帯域１２ｂにおいては、製品粉末が反
応物から生成されるが、以下に詳細に議論されるように
所望の窒化物化合物に加えて他の成分も含む。製品粉末
は、下流端１８を経て反応器を去り、導管６０へ入りこ
れを通過して捕集器へ入る。所望の量の製品粉末が捕集
された後、先ず酸化剤として空気へ切替え次に燃料／酸
化剤流量を徐々に減少して反応器を徐々に冷却すること
によって反応器を停止する。停止後、典型的には、反応
器を数時間放冷し、その後で各ノズルへの冷却液供給を
停止する。

【００４１】さて、図５を参照すると、ここには本発明
の別の態様の反応器１１０が示されている。反応器１１
０の多くの耐火材層の構造は、図１に示されるものと実
質的に同じようなものである。燃焼ノズルは、図５では
１４６ａ及びｂであるが、図１及び２に示されるものと
同じように位置していて、図３に示される構造と同じで
ある。この実施態様は、反応物ノズル１５４に関しては
図１の態様と異なる。反応物ノズル１５４は、耐火物管
１５５内に受け入れられ、多くの耐火物層を通り室１２
へ入る際に半径方向に伸びている。図示のように、ノズ
ル１５４の縦軸１５７は室１１２の縦軸１１４に対して
一般に直角である。図５には見えていないけれども、ノ
ズル１５４は、１５６と記されている出口を有している
が、この出口は室の軸１１４に実質的に一致しているよ
うに位置され、室１１２の下流端１１８と面が合うよう
になっている。

【００４２】図６を参照する。燃焼ノズル出口１４８
ａ，１４８ｂ及び１４８ｃによって、線形境界１６１が
定義され、これらがノズル１５４の反応ノズル出口１５
６に関して相対する位置は、燃焼ノズル出口４８ａ〜ｃ
及び反応ノズル出口５６に関して図２に示される相対位
置と同じになっている。

【００４３】図７を参照すると、ここには反応ノズル１
５４の断面図が示されている。ノズル１５４には、管状
部材１７６ａ及び１７６ｂが含まれているが、これらは
ノズル５４の内部及び外部側壁７６ａ及び７６ｂのそれ
と同じように配置されている。冷却液は、管状部材１７
６ａ及び１７６ｂで定義された通路を流れる。入口流線
は１８４で出口流線は１８６である。反応物は、１７９
と記されているように管状部材１７６ａの内部を通って
受け入れられる。ノズル１５４には、更に適当な手段、
例えば溶接によって管状部材１７６ａ及び１７６ｂの端
に取りつけられている先端部１９２が含まれている。Ｌ
−型の通路１９４は、先端部１９２の中にくりぬかれて
いて、管状部材１７６ａの内部と繋がっている第一端か
ら出口１５６を定義している第二端へと繋がっている。
先端部１９２は、ニッケル又は銅のような高熱伝導度を
有している金属で構成され、先端部１９２から冷却液へ
の熱伝達を急速にすることにより先端部の加熱及び恐れ
られる融解を避けることができるようにすることが好ま
しい。注記してよいのは、ノズル１５４には、反応物の
周りにパージガスの流れを付与する手段が提供されてい
ないことである。この特長は、本実施態様においては構
造の簡単さを求めるためだけの理由で取り除かれている
が、所望ならばノズル１５４へ取りつけることは可能で
ある。

【００４４】図５〜７に示される実施態様の操作は、図
１〜４の実施態様について記載された手順と同様な方法
で行われる。燃料及び酸化剤、好ましくは純酸素の混合
物が、１８９と記されているように、一般に反応帯域１
２ｂに向いた方向に燃焼ノズルから燃焼帯域１１２ａへ
注入される。燃焼帯域１１２ａで生成された高温燃焼生
成物は、１９０と記されているように、反応帯域１１２
ｂの方向へ一般に流れ、そしてこの中に入る。１９０の
矢印は、燃焼生成物の一般的な流れの方向を示すために
直線として示しているけれども、ノズル１５４の周りの
流れからはある程度の乱れが起こることは理解されねば
ならない。最後に、反応物は、１９１と記されているよ
うに、室の軸１１４に一般に沿った方向でかつ下流出口
端１１８に向かって境界１２０の所で反応ノズル１５４
の出口１５６を出ていく。

【００４５】本発明に従って製造される製品の以下の説
明において、組成の成分に適用される「重量パーセン
ト」なる術語は、組成物の全重量に基づくものであると
理解されねばならない。

【００４６】反応器から直接的に捕集された製品粉末
は、以降では「原」粉末と称することにするが、外観は
一般に黄褐色から白色で、第一成分がシリコンの場合
は、窒化シリコン、窒化シリコン中のそれに加えてシリ
コン、及び実施態様の一つでは好ましくは元素の形では
ない炭素及び酸素を含んでいる。そのような実施態様の
原製品粉は以下の重量パーセントで特徴づけられる。シ
リコン約４０〜約７５重量％の量、好ましくは約５０〜
約７０重量％の量、そして最も好ましくは約５５〜約６
５重量％の量、窒素約１０〜約４０重量％の量、好まし
くは約１５〜約３５重量％の量、そして最も好ましくは
約２５〜約３５重量％の量、炭素約１〜約１０重量％の
量、好ましくは約１〜約６重量％の量、そして最も好ま
しくは約１〜約３重量％の量、そして酸素約１〜約３０
重量％の量、好ましくは約１〜約２０重量％の量、そし
て最も好ましくは約１〜約１５重量％の量である。水素
も原製品中に少量ではあるが、０〜約１重量％の検知可
能な量だけ存在し得る。

【００４７】上記原製品粉末の別の態様によれば、この
ような原製品粉末には、窒化シリコン、炭素、酸素、及
び窒化シリコン中のそれに加えてシリコンが含まれてい
て、更にその中には原製品粉末中のシリコンの少なくと
も一部が結晶性元素シリコンの形になっている。このよ
うな原製品粉は更に以下の重量パーセントで特徴づけら
れる。シリコン約５５〜約７５重量％の量、そしてもっ
と狭い範囲では約６５〜約７５重量％の量、窒素約１０
〜約４０重量％の量、そしてもっと狭い範囲では約１５
〜約３５重量％の量、炭素約１〜約１０重量％の量、そ
してもっと狭い範囲では約１〜約６重量％の量、そして
酸素約１〜約１５重量％の量、そしてもっと狭くは約１
〜約１０重量％の範囲である。

【００４８】本発明の原製品粉末の特性付けは更に以下
のようにも行える。約５〜約１５重量％の範囲の比較的
高酸素含有量を有する試料は、少なくとも約２．７ｇ／
ｃｃ、つまり純結晶性窒化シリコンの密度の約８５％の
密度を有するセラミック部品へ焼結可能であるが、その
焼結方法は、以下の通りである。すなわち、原製品をプ
レスして原セラミック部品とすること、プレスされた部
品を圧縮力を加えず約１５００℃〜約１９００℃の温度
に加熱し、少なくとも約２．７ｇ／ｃｃの密度を有する
焼結されたセラミック部品を生成すること、その際原製
品又はそれから製造されるプレスされる部品から酸素の
相当な量を除去する加熱段階以前には処理工程を行わな
いものとする。本明細書にて使用の場合、「プレス」な
る語は、セラミック粒子から自己支持性の形状を製造す
る技法を称する。また本明細書にて使用の場合、「圧縮
力」をセラミック部品に加えるということは、部品と接
触している固体部材手段によって部品に力を加え、部品
を機械的に圧縮し、従ってその密度を増加させることを
意味する。

【００４９】原製品のエックス線蛍光分析の示すところ
によれば、この製品の元素状不純物は約５００ｐｐｍよ
り小さく、この場合元素状不純物には、アルミニウム及
びウラニウムまで（これを含むが、シリコンを除く）の
高い原子番号の諸元素が含まれる。これらの不純物は、
多くは製品粉末から製造された焼結窒化物部品の強度を
減少させるので望ましくないものである。

【００５０】原製品の個々の粒子は、極めて均一で約
０．０１〜約０．５ミクロンの範囲の直径を有する。サ
ブミクロン及び均一粒子は、窒化物粉末から粒子が細か
い、高強度の部品を製造するのに重要な特性である。

【００５１】この原製品粉末は、追加処理工程によって
更に精製し、より高度の結晶性を有する精製製品とする
ことが可能である。この精製法は、典型的には、従来的
な制御された雰囲気の炉で行われる二段工程法を特徴と
する。第一に、約１３００℃〜約１９００℃、最も好ま
しくは約１４００℃〜約１７００℃の温度にて少なくと
も約１５分間、最も好ましくは約１〜約２時間純窒素の
ような含窒素ガスの存在下に原粉末を加熱する。この役
目は、シリコン−酸素結合を有する分子構造を炭素と反
応させて、酸素を一酸化炭素として除去し、該シリコン
が含窒素ガスと反応する余地を作り、次いで窒化シリコ
ンを生成させることである。原粉末は酸素の相当な部分
を除去するには不十分な炭素しか有しないのが典型的で
あるので、含窒素ガス中で加熱する前に原粉末に炭素を
添加する必要が生ずる。第二に、約６００℃〜約９００
℃、最も好ましくは約６００℃〜約７００℃の温度にて
少なくとも約１５分間、最も好ましくは約３０分間〜約
２時間含酸素雰囲気中にて第一精製工程から得られた粉
末を加熱する。この工程の役目は、残余の炭素を炭素酸
化物として燃焼し尽くし、高度に純粋な製品を得ること
である。

【００５２】粉末の形をした精製された製品の個々の粒
子は、約０．１ミクロン〜約１０ミクロンの範囲の直径
を有する。しかし、この精製された製品の特徴は、粒子
の実質的な部分が１ミクロン以下の直径を有しているこ
とである。

【００５３】原製品であれ精製製品であれ製品は従来的
方法によって焼結し、耐熱、高強度部品とすることがで
きる。例えば、酸化イットリウムや酸化アルミニウムの
ような添加剤を適量製品に加え、その後で製品をプレス
して所望の形状にし、次いで約１５００℃〜約１９００
℃の温度で加熱することができる。

【００５４】上記の説明は、本発明の好ましい態様に当
てはまるが、多くの変形や改変も本発明のある種の態様
の範囲であると理解するものとする。

【００５５】例えば、反応物ノズルは一本のみが図示の
実施態様に付いているが、それぞれに出口を有する複数
の反応物ノズルを付け、これらを反応室の縦軸の周りに
位置させることも実施態様として可能である。

【００５６】上に記載の実施態様の他の変形としては、
異なった反応物及び／又は燃料を用いるものがある。例
えば、第一反応物からの窒素又は燃焼帯域で生成された
窒素を窒化物生成用の窒素源として用いることが可能で
あり、この場合は第二の含窒素反応物は使わずに済ませ
ることができる。このような態様においては、第一反応
物を反応室へ運ぶために第一反応物と混合したキャリア
ーガス、例えばヘリウム、アルゴン、水素、一酸化炭素
又はこれらの混合物を使用することが望ましい。一酸化
炭素と水素の混合物は反応器によって廃ガスとして生成
されるので、反応器はこのようなキャリアーガスの便利
な源として働き得る。他の可能性のある変形法として
は、好ましい不飽和炭化水素に加えて飽和炭化水素のよ
うな他の種類の炭化水素をある程度含む燃料を用いるこ
とも考えられる。しかし、このような燃料を用いると、
燃焼反応によって生成される熱が少なくなり、反応帯域
で所望の温度条件を得るには補助的な熱源（即ち、電
力、プラズマ、マイクロウェーブ、反応室の外に燃焼帯
域を置き反応室と熱交換する関係に置くこと、などな
ど）を恐らく必要とすることになろう。いずれにしろ、
燃焼帯域で燃焼によって生成される高温燃焼生成物によ
って、反応帯域における所望の温度条件少なくとも約１
３００℃を維持するに必要なエネルギーの少なくとも約
１５％が与えられることが好ましい。

【００５７】実施例 特定の実施例は、本発明を更に説明するために記載され
る。これら実施例は、いかなる形にても本発明を限定す
ると理解してはならない。

【００５８】以下の各実施例においては、多くのガス流
量は、グラムモル／分（ｇ−ｍｏｌ／ｍｉｎと以下では
略記）で示す。実際の流量測定は、室温及び大気圧でリ
ットル／分の単位で容積を測って行われた。これら容積
測定値は、２５℃（室温）及び大気圧にあるガスは１モ
ル当たり２４．４５リットルであると仮定してｇ−ｍｏ
ｌ／ｍｉｎへ換算した。以下のガスに対する流量は全て
他のガス（即ち、キャリアーガス）で未希釈のものであ
る。

【００５９】多くの表に示されている分析結果について
は、炭素及び窒素の重量％はＣＨＮＳ燃焼分析の方法で
得られたし、シリコン％はエックス線蛍光分析で、そし
て酸素％は中性子活性化分析で得られた。分析が行われ
た各実施例において、ＣＨＮＳ分析によって水素が検知
された。しかし、水素のこのような検出量は、１重量％
より小さかったので以下の実施例には載せなかった。重
量％の結果は１００％に規準化しなかった。１００％か
らの分散は、通常の分析精度によるものである。

【００６０】以下に用いる術語及び記号に関して、エッ
クス線回折で得られる度の読みは全て角度２θに対する
ものである。

【００６１】以下の幾つかの実施例において報告される
反応器内の沈積物に関して、このような沈積物は厚さ他
の単位で定量的に測定されたものでなく、試験例が行わ
れた後に外観の観察で行ったものである。このような観
察は、多くの試験例に対して得られた沈積物の相対的比
較を反映するために、軽度、中度及び重度なる言葉で以
下の実施例において記載した。

【００６２】実施例１ 本実施例の目的は、図１〜４に示されるものと実質的に
同じような反応器で窒化シリコンを生成することを実証
するためである。

【００６３】本実施例の反応器では、一端が反応器の下
流端に繋がっている石英製導管から出てくる製品粉末を
捕集するためにダクロン（Ｄａｃｒｏｎ^TM）製バグフィ
ルターが使用された。反応器の重要な寸法は、表１に記
載される。

【表１】 表１ 項目 寸法 室１２の直径 ５．０８ｃｍ 室１２の総括長さ ５０．８ ｃｍ 燃焼帯域１２ａの長さ ２２．９ ｃｍ 反応帯域１２ｂの長さ ２７．９ ｃｍ 反応器１０の総括外径 ３７．５ ｃｍ 管状部材６２の外径 ０．９５３ｃｍ 管状部材６２の内径 ０．２１６ｃｍ 管状部材７４の外径 ０．３１８ｃｍ 管状部材７４の内径 ０．２３６ｃｍ 管状部材７６の外径 ０．９５３ｃｍ 管状部材７６の内径 ０．３９６ｃｍ

【００６４】上記の装置を用いて、試験を三回燃料とし
てエチレンとアセチレンとの混合物、酸化剤として純酸
素を用いて行った。各試験におけるエチレン、アセチレ
ン及び酸素の流量は、それぞれ１．３１ｇ−ｍｏｌ／ｍ
ｉｎ、０．３３ｇ−ｍｏｌ／ｍｉｎ及び１．５７ｇ−ｍ
ｏｌ／ｍｉｎであった。従って、燃焼混合物だけに対す
る炭素：酸素の元素モル比（燃焼Ｃ：Ｏの比）は１．０
４であった。反応物は、以下において明らかになるよう
に、炭素も酸素も含んでいないので、反応物と燃焼混合
物を合わせたものに対する炭素：酸素モル比（総括Ｃ：
Ｏの比）も１．０４であった。表２には、試験１〜３に
対するデータを総括してしめすが、この場合シラン（Ｓ
ｉＨ₄ ）及びアンモニア（ＮＨ₃ ）が反応物として異な
った流量で用いられた。表２には、また反応物ノズルを
通るヘリウム（Ｈｅ）パージガスの流量、（成流量、試
験時間、捕集製品質量、質量比、及び生成物分析の結果
が示される。捕集「製品質量」は、各試験の終了時にバ
グフィルターで実際に捕集された原製品の質量である。
術語「合成流量」及び「質量比」は既に定義してあ

【表２】 る。合成流量を決定する場合、窒化シリコン（Ｓｉ₃ Ｎ
₄ ）の分子量は約１４０ｇ／ｇ−ｍｏｌと仮定され、反
応帯域へ入るシリコン原子のモル流量は、表２に示され
るようにＳｉＨ₄ の流量に相当する。質量比を決定する
場合、表２に示されるような燃料と酸素のモル流量（ｇ
−ｍｏｌ／ｍｉｎ）は、質量流量（ｇ／ｍｉｎ）に換算
される。

【００６５】表２に総括される製品分析の結果によれ
ば、シリコンと窒素の重量％が相当に高いことが分か
る。これは、窒化シリコンの存在を示唆すると考えられ
る。他の元素と窒素との可能性のある他の結合を考慮す
ると、炭素又は酸素と結合した窒素はガス状の化合物を
形成することができるだけである。従って、固体生成物
に存在する窒素は少なくともシリコンの一部と結合して
いると仮定するのは妥当である。この製品分析によれ
ば、合成流量（燃焼混合物の一定流量における）が増加
し、従って質量比が増加するにつれてシリコン：窒素が
必ず増加することも明白になっている。

【００６６】試験１で製造された原製品のエックス線回
折分析の結果によれば、それぞれ角度２０°と４０°及
び６０°と８０°との間に二つの非常に広いピークを有
する回折パターンがあることが分かった。これらの広い
ピークは、結晶化が十分でない窒化シリコンの存在を示
すものと考えられる。これら広いピークは、各々窒化シ
リコンを示す複数のピークが重ね合った結果から得られ
るものと信じられてる。これら広いピークに重合ってい
るのは、たくさんの狭いピークで、これらの狭いピーク
は、他の結晶性成分、例えばベータ 炭化シリコン及び
結晶性元素シリコンの存在を示している。約３５°、６
１．５°及び７２°のピークは、ベータ炭化シリコンが
少し存在していることを示すと考えられ、２８°のとこ
ろのピークはシリコン元素の存在を示していると考えら
れ。

【００６７】試験２で製造された製品のエックス線回折
パターンには、２０°と４０°及び６０°と８０°との
間の角度に広いピークがあるのが示されるが、結晶化が
十分でない窒化シリコンの存在を示すものと考えられ、
また２８°、３５°、及び６１．５°の狭いピークは、
上に記載の通りシリコン元素とベータ 炭化シリコンの
存在を示すと考えられる。この回折パターンには、４７
°と５６°のところに更に二つのピークがあるが、これ
らもシリコン元素を示すものと考えられる。

【００６８】最後に、試験３で製造された製品のエック
ス線回折パターンには、２０°と４０°との間に広いピ
ークが示されるが、これは窒化シリコンの存在を示すも
のと考えられる。この回折パターンにおける６０°と８
０°との間の広いピークは、平べったくなっていて、ど
うにかやって認められる程度であるが、これは、合成流
量及び質量比が増加するにつれて製品の結晶性が低下す
ることを示すものである。更に、試験３で製造された製
品の回折パターンには、２８°と３５°との間に狭いピ
ークが、２０°と４０°との間の広いピークに重なっ
て、示されるが、これはそれぞれ元素シリコン及びベー
タ炭化シリコンの存在を示唆するものである。更に、４
７°と５６°のところのピークがあるが、これらもシリ
コン元素を示すものである。

【００６９】更に言えるには、元素シリコンのピークの
高さは、合成流量及び質量比が増加するにつれて大きく
なり、従ってこれに関連して元素シリコンの含有量が増
加することを示すものである。

【００７０】試験１で製造された製品を、更に以下の方
法によって粒子寸法に関して分析した。少量の、ミリグ
ラム程度の製品粉末を、０．０７重量％トリトン（Ｔｒ
ｉｔｏｎ）分散剤（ペンシルベニア州フラデルフィアの
ローム アンド ハース社（Ｒｏｈｍ ＆ Ｈａａｓ
Ｃｏ．））と蒸留水の混合物４０ｃｃ含有のビーカーに
投入した。得られた溶液を１０分間超音波処理した。装
置は、モデルＷ３８０超音波攪拌機（Ｈｅａｔ Ｓｙｓ
ｔｅｍｓ ＵｌｔｒａｓｏｎｉｃｓＩｎｃ．Ｆａｒｍｉ
ｎｇｄａｌｅ，Ｎ．Ｙ．）で４０ワットの電力を使用し
た。粒径の分布は、ＣＡＰＡ−７００粒径分析器（堀
場、東京、日本）を用いて測定した。得られた粒径分布
を見ると、粒径は約０．０４ミクロン〜約０．３ミクロ
ンの範囲で、測定粒径の大部分（５０％以上）は粒径
０．１０〜０．２０ミクロンの範囲であった。

【００７１】試験１〜３が終了した時点で沈積物を観察
したが、以下の通りであった。試験１は沈積物なし。試
験２は、反応器室の壁の上部３インチの所に軽度の沈積
物。そして試験３は、室の壁の上部５インチの所に重度
の沈積物。

【００７２】実施例２ 本実施例の目的は、図１〜４に示される設計の反応器に
関し異なった燃料を用いて窒化シリコンを生成すること
を実証するためである。

【００７３】本実施例の反応器は、実施例１に記載の反
応器の寸法と実質的に同一で、違うのは燃焼ノズルであ
った。各燃焼ノズル管状部材６２は試験４では内径０．
２５７ｃｍ、試験５では内径０．３３４ｃｍであった。

【００７４】試験４は、アセチレン（Ｃ₂ Ｈ₂ ）とエチ
レン（Ｃ₂ Ｈ₄ ）との混合物を用い、試験５では燃料と
してエチレンのみを用いた。各試験において、流量０．
２６９ｇ−ｍｏｌ／ｍｉｎのシラン（合成流量１２．６
ｇ／ｍｉｎとなる）及び０．４５９ｇ−ｍｏｌ／ｍｉｎ
のアンモニアが用いられた。各試験において流量０．６
２８ｇ−ｍｏｌ／ｍｉｎのヘリウムをパージガスとして
用いた。更に、プロセスのデータ及び製品分析の結果
は、表２に総括して示す。表２に示されるＣ：Ｏ比は、
燃焼Ｃ：Ｏ比でもあり総括Ｃ：Ｏ比でもある。これらの
比は本実施例の場合同等であるからである。

【００７５】試験５の製品は、燃料としてエチレンのみ
を用いたものであるが、エチレンとアセチレンとの混合
物を用いた試験４の製品に比較して酸素含有量が格段に
高かったことが、上記のデータから知ることができる。
これらの結果は、試験５では試験４よりも使用燃料の酸
素に対する比が高かったという事実にも関わらず得られ
たものである。

【００７６】

【表３】 試験４及び５の製品に対する粉末エックス線回折パター
ンには、２０°と４０°との間の広いピークと６０°と
８０°との間の広いピーク、また上記各広いピークに重
ね合わさった３５°と６０°との間の狭いピークが示さ
れるが、これらはベータ窒化シリコンの存在を示すもの
と考えられる。表３の製品分析結果も、実施例１におい
て論議された理由により窒化シリコンの存在を示すもの
である。

【００７７】試験４〜５が終了した時点での沈積物観察
結果は、以下の通りであった。試験４は、反応器室の壁
の上部３インチの所に軽度の沈積物。そして試験５は、
沈積物なし。

【００７８】実施例３ 本実施例の目的は、図１〜４の反応器を用いて、非常に
純粋な窒化シリコン含有する製品を生成することを実証
するためである。本実施例においては、窒化シリコン生
成の間に行われた反応温度の測定も示される。

【００７９】本実施例の反応器は、実施例１に記載の反
応器の寸法と実質的に同一で、違うのは管状部材６２の
内径で、０．２５７ｃｍであった。

【００８０】本実施例の試験は、以後試験６と称される
が、以下のプロセス条件が使用された。エチレン及びア
セチレン燃料はそれぞれ流量１．５６ｇ−ｍｏｌ／ｍｉ
ｎ及び０．６５ｇ−ｍｏｌ／ｍｉｎ。酸素は流量２．２
１ｇ−ｍｏｌ／ｍｉｎ。燃焼Ｃ：Ｏ比は、１．０。反応
物シランとアンモニアは流量０．１４７ｇ−ｍｏｌ／ｍ
ｉｎと０．１９０ｇ−ｍｏｌ／ｍｉｎ。アンモニア パ
ージ ガスは、流量０．３７２ｇ−ｍｏｌ／ｍｉｎ。総
括Ｃ：Ｏ比は、１．０。合成流量は、６．９ｇ／ｍｉ
ｎ。試験時間は７分間。捕集された生成物質量は、３５
ｇ。そして質量比は０．０５３。

【００８１】反応帯域温度は、反応室の軸の上でかつ図
１の室１２の下流端から１２．７ｃｍ上流のところで１
５４２℃と測定された。異なった組成の裸線による熱電
対がこの測定を行うために用いられた。熱電対の一線
は、イリヂウム１００％であったが、他線はイリヂウム
６０％及びロヂウム４０％であった。二本の熱電対線
は、アルミナ９９．８％でできた二孔電気絶縁体に通
し、次にこの絶縁体と線をアルミナ９９．８％製の一端
が閉じた外径０．７９ｃｍの管に収め、熱電対線がシリ
コン反応物に侵されるのを防止した。熱電対接合点は、
上記二線をアルミナ管から約０．５ｃｍほど出してこれ
を点溶接することによって形成した。この接合点を反応
器の室の縦軸のところに設置した。反応器の壁は保温
し、反応器内のガスの温度とほぼ同じになるようにした
ので、この熱電対の読みは、放射による誤差については
補正を行わなかった。

【００８２】製品の分析によると、試験６から捕集した
原製品については次の重量％を有することが分かった。
Ｓｉ５７．５重量％、Ｎ３１．８重量％、Ｃ１．０重量
％、及びＯ９．２重量％。これらの結果は、実施例１に
記載の理由で、窒化シリコンの存在の証拠となるもので
ある。

【００８３】原製品の粉末エックス線回折分析による
と、約２０°と約４０°との間の広いピーク及び約６０
°と約８０°との間の広いピークが判明したが、これら
は窒化シリコンの存在を示すものと考えられる。特に付
記すると、このパターンにはベータ窒化シリコンあるい
はシリコン単体を示すピークは示されていない。

【００８４】実施例４ 本実施例の目的は、図１〜４の設計を有する反応器から
捕集された原製品から製造したセラミック部品の焼結を
実証するためである。

【００８５】本実施例の反応器は、実施例３に記載の反
応器と実質的に同一であった。

【００８６】本実施例の試験は、以後試験７と称される
が、以下のプロセス条件が使用された。エチレン及びア
セチレン燃料は、それぞれ流量１．８３ｇ−ｍｏｌ／ｍ
ｉｎ及び０．４５ｇ−ｍｏｌ／ｍｉｎ。燃焼Ｃ：Ｏ比
は、１．０３。反応物シランとアンモニアは流量０．１
３７ｇ−ｍｏｌ／ｍｉｎと０．１９６ｇ−ｍｏｌ／ｍｉ
ｎ。アンモニア パージ ガスは、流量０．３４６ｇ−
ｍｏｌ／ｍｉｎ。総括Ｃ：Ｏ比は、１．０３。合成流量
は、６．４ｇ／ｍｉｎ。試験時間は５６５分間。捕集さ
れた生成物質量は、３３５４ｇ。そして質量比は０．０
４８。注記すると、実際には試験７では、同じプロセス
条件ではあるが、試験時間が異なった二例の試験を行っ
たものである。これら二例の試験時間とその際得られた
製品質量は足し算して上記の結果としている。

【００８７】捕集された原製品の分析によると、試験６
から捕集した原製品については次の重量％を有すること
が分かったが、実施例１に記載の理由で、窒化シリコン
の存在を示すものと考えられる。Ｓｉ５７．４重量％、
Ｎ２８．６重量％、Ｃ３．２重量％、及びＯ９．２重量
％。原製品の粉末エックス線回折分析によると、約２０
°と約４０°との間の広いピーク及び約６０°と約８０
°との間の広いピークが判明した。これらのピークは、
上記の重量％と相まって、窒化シリコンの存在を示すも
のと考えられる。約３５°の所にほんの小さな肩が第一
のピークに重ね合わされて示されているが、これは少量
のベータ窒化シリコンを示している可能性がある。

【００８８】原製品８９．０グラム、ダウ結合剤（ダウ
ケミカル社製）１．２５グラム、トリエチレングリコ
ール（アルドリッチ（Ａｕｌｄｒｉｃｈ）ケミカル社
製）１６．５グラム、アルミナ（Ｂｕｅｈｌ，Ｌａｋｅ
Ｂｌｕｆｆ，Ｉ１．）５．５０グラム、及びイットリ
ア（Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ，Ｂｅｒｌｉｎ，ＦＲＧ）
５．００グラムからなる混合物をブルンダム（Ｂｒｕｎ
ｄｕｍ）シリンダー（Ｕ．Ｓ．Ｓｔｏｎｅｗａｒｅ，
Ｍａｈｗａｈ， ＮＪ）を用い、０．５ガロン高密度ポ
リエチレン瓶中で２０．５時間かけて粉砕した。得られ
た混合物を黄銅製米国標準＃４０篩を用いて篩分した。
２０００ｐｓｉでこの混合物を同軸プレスして、直径
４．５ｃｍ、厚さ０．２６ｃｍの円板を製造した。この
円板を５０，０００ｐｓｉで等圧プレスして、直径４．
１ｃｍ、厚さ０．２６ｃｍの円板を最終的に製造した。
この円板を制御された雰囲気の炉中で以下の手順を用い
て焼結した。炉の２００ミリトールへの減圧、窒素によ
る５ｐｓｉｇへの炉の加圧、１００℃／分の速度での１
０００℃への炉の加熱、７０℃／分の速度での１２５０
℃への加熱及び１２５０℃での１０分間の維持、２．８
℃／分の速度での１８８２℃への加熱及び１８８２℃で
の１．０分間の維持、室温への炉の冷却。

【００８９】この焼結された円板の最終的な密度は、
３．１４ｇ／ｃｃで、「理論密度」つまり純結晶窒化シ
リコンの密度の９９．９％であった。

【００９０】実施例５ 本実施例の目的は、図５〜７に示されるものと類似の反
応器を用いて、窒化シリコンの製造を実証するためであ
る。

【００９１】本実施例の反応器の寸法は、実施例１の反
応器に記載のものと実質的に同一で、違うのは管状部材
１７６ａの内径で、０．３３３ｃｍであった。勿論、図
７の反応物ノズルの態様は、管状部材７４に類似の管状
部材は含まない。

【００９２】三例の試験が、異なった合成流量で行われ
た。試験８は、反応器室の軸上に出口を位置させた反応
物ノズル一本のものを用いて行った。試験９と１０で
は、それぞれ二本と四本の反応物ノズルを用いて行っ
た。これらのノズルは、先端部が互いに接触するように
室の軸の周りに対称的に配置した。増加した全反応物流
量を受け入れるためには、反応物ノズルを追加する必要
があった。分かったことは、図７の設計の個々の反応物
ノズルは、先端のＬ型の通路から反応物を流すために起
こる流線パターンを乱れを避けるために流量を比較的低
く抑える必要があることであった。

【００９３】各試験の燃焼性混合物の流量は以下の通り
であった。エチレンは１．２６ｇ−ｍｏｌ／ｍｉｎ、ア
セチレン０．３２ｇ−ｍｏｌ／ｍｉｎ。酸素１．５７ｇ
−ｍｏｌ／ｍｉｎそして燃焼Ｃ：Ｏ比は、１．０１。総
括Ｃ：Ｏ比も、各試験で１．０１であった。

【表４】

【００９４】他のデータは、表３に総括して示す。

【００９５】表５の製品分析の結果は、実施例１に記載
の理由で、窒化シリコンの存在を示すものと考えられ
る。またこれらの結果は、合成流量と質量比が増加する
とシリコン：窒素の重量比が増加することも示す。

【００９６】試験８から得られた製品に対する粉末エッ
クス線回折パターンによると、２０°と４０°との間に
非常に広いピークが示されるが、これは結晶性が貧弱な
窒化シリコンの存在を示すものと考えられる。試験９か
ら得られた製品に対する回折パターンによると、２０°
と４０°との間に広いピークが示されるが、それと一緒
に２８°と４７°との間にそれに重ね合った小さな肩が
見られる。これは単体シリコンを示す。試験１０からの
製品に対して得られた回折パターンは、図８に示される
が、これは、試験８及び９に相当するパターンに類似の
広いピークを有するが、２８°と４７°と５６°に非常
に明快な狭いピークも示してもいる。これらは単体シリ
コンを示すものである。注記すると、上記の回折パター
ンは、合成流量と質量比が増加すると単体シリコンが増
加することを示すように見える。

【００９７】沈積物は、試験１０だけに観察され、記録
されたが、その量は重度で、反応器ノズルに著しい堆積
があった。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の態様の一つの反応器の断面図
である。

【図２】図２は、図１の態様の線２−２に沿って見た断
面図である。

【図３】図３は、図１に示されるノズルの拡大断面図で
ある。

【図４】図４は、図１に示されるノズルの拡大断面図で
ある。

【図５】図５は、本発明の別の態様の反応器の断面図で
ある。

【図６】図６は、図５の態様の線６−６に沿って見た断
面図である。

【図７】図７は、図５に示される反応物ノズルの拡大断
面図である。

【図８】図８は、実施例ｖで製造された生成物のエック
ス線回折パターンである。

【符号の説明】

１０，１１０ 反応器 １２，１１２ 室 １４，１１４ 縦軸 １６ 上流端 １８，１１８ 下流端 ２０ 境界 ２２，２４ 耐火材管 ２６ 挿入管 ２８，３０，３２ 層 ３４ 耐火材円筒 ３６ 金属円筒 ４４ 金属板 ４６，１４６ 燃焼ノズル ４８，１４８ 出口端 ５２ 耐火挿入管 ５４，１５４ 反応物ノズル ５５，１５５ 耐火物管 ５６，１５６ 出口端 ５７，１５７ 縦軸 ５８ 耐火物材 ６０ 導管 ６１，１６１ 境界 ６２ 管状部材 ６４，７８，８０ 円環空間 ６６ 管状部材 ６８，７０，７２，８９，９０，９１，１７９，１８
９，１９０，１９１ 流れの方向 ７４，７６，１７６ 管状部材 ８４，８６，１８４，１８６ 出口流路 １９２ 先端部 １９４ Ｌ型通路

Claims (22)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 窒化物生成物を製造する方法において、 縦軸と縦軸方向に分離された上流端と下流端とを有する
   室を内部に有する反応器を備えること、しかも該室は燃
   焼帯域と反応帯域とを有し、該燃焼帯域は上流端から両
   端の間の表面境界まで縦軸方向に伸び、一方反応帯域は
   表面境界から下流端まで伸びているものであること； 燃焼帯域に燃焼性混合物の流れを確立し、反応帯域の方
   向に一般に流れるようにすること、しかも該燃焼性混合
   物は燃料及び酸化剤の混合物であること； 燃焼帯域中の該燃焼混合物を燃焼し、反応帯域の方向へ
   かつその内部へ流れる高温燃焼生成物を生成すること； 少なくとも一本の反応物ノズルの少なくとも一個の出口
   から該反応室へ少なくとも一つの反応物を注入し、該反
   応物は前記表面境界のところの反応ノズル出口から一般
   に縦軸方向に並行な方向に出すこと、しかも反応帯域の
   少なくとも一部における温度条件が少なくとも１３００
   ℃で、燃焼性混合物と反応物とを一緒にしたものに対す
   る炭素の酸素に対する元素モル比が少なくとも０．７：
   １で、更に反応物が反応帯域で反応し、窒化化合物を生
   成することができるものであること； かくして窒化化合物を包含する製品粉末が反応帯域中に
   生成されるものであることを包含する窒化物生成物の製
   造法。
2. 【請求項２】 少なくとも一本の燃焼ノズルの少なくと
   も一個の出口から燃焼混合物を燃焼帯域に注入すること
   によって燃焼性混合物の流れを燃焼帯域に確立し、前記
   少なくとも一本の燃焼ノズル出口が少なくとも一つの線
   形境界を定義し、前記縦軸に一般に平行な方向でかつ前
   記表面境界へのその線形境界の射影が、前記少なくとも
   一本の反応ノズル出口を一般に囲むことを特徴とする請
   求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 前記少なくとも一方の燃焼ノズルが複数
   の燃焼ノズルを包含し、各燃焼ノズルは対応する出口を
   有し、好ましくは、前記複数の燃焼ノズルの出口が、お
   互いに等距離の間隔で、例えば一般に三角形の線形境界
   を規定するように配置されて居り、前記複数の燃焼ノズ
   ルの出口が、前記上流端に極めて近接して配置されるこ
   とを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 【請求項４】 前記少なくとも一方の反応物ノズル出口
   が、前記縦軸に配置される一本の反応物ノズル出口を包
   含し、その結果前記少なくとも一つの反応物が、前記少
   なくとも一本の反応物ノズルから一般に前記縦軸に沿っ
   てしかも前記下流端に向かって出るようにされることを
   特徴とする前記請求項のいずれかに記載の方法。
5. 【請求項５】 前記反応物ノズル出口が、前記少なくと
   も一つの線形境界の前記投射内の中心に位置するように
   配置されることを特徴とする前記請求項のいずれかに記
   載の方法。
6. 【請求項６】 前記元素モル比が、０．８：１〜１．
   ２：１、好ましくは０．９：１〜１．１：１の範囲に、
   燃焼性混合物に対する元素モル比が、少なくとも０．
   ７：１、好ましくは０．９：１〜１．１：１の範囲にあ
   ることを特徴とする請求項のいずれかに記載の方法。
7. 【請求項７】 前記元素モル比が、１を超えないことを
   特徴とする前記請求項のいずれかに記載の方法。
8. 【請求項８】 前記温度条件が、１３００℃〜１７００
   ℃の範囲にあることを特徴とする前記請求項のいずれか
   に記載の方法。
9. 【請求項９】 燃料が、環式炭化水素、エチレン、プロ
   ピレン、ブテン、プロパジエン、アセチレン、プロピ
   ン、ブチン、又は例えばエチレンとアセチレンの混合物
   のようなこれらの混合物である炭化水素を包含すること
   を特徴とする前記請求項のいずれかに記載の方法。
10. 【請求項１０】 前記少なくとも一つの反応物が、第一
    成分を含む第一反応物、及び更に第二成分である窒素成
    分を含有する第二反応物を包含し、該第一反応物と第二
    反応物とが反応し前記窒化化合物を生成し、該窒化化合
    物は前記第一成分と第二成分である窒素成分との化合物
    であることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の
    方法。
11. 【請求項１１】 前記第一成分が、シリコン、ボロン、
    タングステン、クロム、チタン、ジルコニウム、モリブ
    デン、又は鉄であることを特徴とする請求項１０記載の
    方法。
12. 【請求項１２】 前記第一成分が、シリコンであり、好
    ましくは前記第一反応物がシランであることを特徴とす
    る前記請求項のいずれかに記載の方法。
13. 【請求項１３】 前記第二反応物がアミン、アンモニア
    の如き水素化窒化物、又はこれらの混合物であることを
    特徴とする請求項１０〜１２のいずれかに記載の方法。
14. 【請求項１４】 燃焼帯域中の燃料＋酸化剤の全質量流
    量（ｇ／ｍｉｎ）に対する合成流量（ｇ／ｍｉｎ）の比
    が、０．３を超えないこと、好ましくは０．１より小さ
    いこと、又は少なくとも０．１であることを特徴とする
    前記請求項のいずれかに記載の方法。
15. 【請求項１５】 得られた窒化物が、窒化シリコン及び
    単体シリコンを包含し、以下の重量％、すなわち５５〜
    ７５重量％の量のシリコン、１０〜４０重量％の量の窒
    素、１〜１０重量％の量の炭素、そして１〜１５重量％
    の量の酸素を有することを特徴とする前記請求項のいず
    れか一つに記載の方法。
16. 【請求項１６】 前記単体シリコンが結晶性のものであ
    ることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. 【請求項１７】 窒化物生成物を製造する装置におい
    て、 縦軸と、縦軸方向に分離された上流端と下流端とを有す
    る室を内部に有する反応器であって、しかも該室は燃焼
    帯域と反応帯域とを有し、該燃焼帯域は上流端から両端
    の間の表面境界まで縦軸方向に伸び、一方反応帯域は表
    面境界から下流端まで伸びている反応器； 燃料源と酸化物源を有し、前記燃焼帯域へ燃料と酸化物
    よりなる燃焼性混合物を注入する手段で、燃焼帯域へ繋
    がる対応する出口を有する複数の燃焼ノズルを包含し、
    一般に反応帯域の方向へ燃焼帯域に燃焼性混合物を放出
    するのに好適な手段；及び 少なくとも一つの反応物源を有し、前記反応帯域へ前記
    少なくとも一つの反応物を注入する手段で、表面境界の
    ところで前記室へ繋がる少なくとも一個の出口を有する
    少なくとも一本の反応物ノズルを包含し、一般に前記縦
    軸方向に並行な方向に前記少なくとも一つの反応物を放
    出するのに好適な手段で、この際前記少なくとも一つの
    反応物が前記室で反応し、窒化物生成物を生成するもの
    であり、前記複数の燃焼ノズル出口が少なくとも一つの
    線形境界を規定し、前記縦軸に一般に平行な方向でかつ
    前記表面境界へその線形境界の射影が、前記少なくとも
    一本の反応ノズル出口をおおむね囲む手段よりなる窒化
    物生成物製造装置。
18. 【請求項１８】 前記少なくとも一本の反応物ノズル
    が、前記上流端から前記少なくとも一個の反応物ノズル
    出口まで伸びており、好ましくは、前記少なくとも一本
    の反応物ノズルが、前記室の前記縦軸に一般に平行な少
    なくとも一本の縦軸を有することを特徴とする請求項１
    ７に記載の装置。
19. 【請求項１９】 前記少なくとも一本の反応物ノズル
    が、出口を有する一本の反応ノズルを包含し、その反応
    ノズルの縦軸が一般に前記室の前記縦軸に平行になって
    おり、そのため前記反応ノズル出口が、前記室の実質的
    に前記縦軸上に配置され、前記少なくとも一つの反応物
    を前記室の前記縦軸に沿ってしかも前記下流端へ流すよ
    うになっていることを特徴とする請求項１７又は１８に
    記載の装置。
20. 【請求項２０】 前記少なくとも一本の反応物ノズル
    が、前記室内に一般に半径方向に伸びており、好ましく
    は、前記少なくとも一本の反応物ノズルが、前記室の前
    記縦軸に一般に直角な、少なくとも一本の縦軸を有して
    いることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
21. 【請求項２１】 前記少なくとも一本の反応物ノズル
    が、出口を有する一本の反応ノズルを包含し、その出口
    が、前記室の実質的に前記縦軸上に配置され、そうして
    前記少なくとも一つの反応物を前記室の前記縦軸に沿っ
    てしかも前記下流端へ流すようになっていことを特徴と
    する請求項１７〜２０のいずれか１項に記載の装置。
22. 【請求項２２】 前記反応物ノズルが、前記少なくとも
    一つの線形境界の前記射影内の中心に位置するように配
    置されていることを特徴とする請求項１７〜２１のいず
    れか一項に記載の装置。