(57)【要約】  本発明の無機質球状化粒子製造用バーナは、酸素又は酸素富化空気をキャリアガスとして用いて原料粉体を供給する原料粉体供給路と、前記原料粉体供給路の下流端に取り付けられた、多数の小孔を有する粉体分散板と、前記粉体分散板の下流端に取り付けられた分散管によって形成される原料分散室と、前記原料粉体供給路の外周に配置された燃料供給路と、前記燃料供給路の外周に配置された酸素供給路と、前記原料分散室の下流側に配置され、下流方向に沿って内径が拡大し、かつ、前記燃料供給路及び前記酸素供給路に連通する燃焼室とを備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素又は酸素富化空気をキャリアガスとして用いて原料粉体を供給する原料粉体供給路と、
前記原料粉体供給路の下流端に取り付けられた、多数の小孔を有する粉体分散板と、
前記粉体分散板の下流端に取り付けられた分散管によって形成される原料分散室と、
前記原料粉体供給路の外周に配置された燃料供給路と、
前記燃料供給路の外周に配置された酸素供給路と、
前記原料分散室の下流側に配置され、下流方向に沿って内径が拡大し、かつ、前記燃料供給路及び前記酸素供給路に連通する燃焼室とを備え、
前記燃料供給路は、燃焼室の側面からバーナの中心軸に対して平行に燃料を噴出する複数の燃料噴出孔を有し、
前記酸素供給路は、燃焼室の側面から燃焼室内に旋回流を形成する方向に酸素を噴出する複数の第１酸素噴出孔と、該第１酸素噴出孔の下流側に位置し、燃焼室の側面からバーナの中心軸に対して平行に酸素を噴出する複数の第２酸素噴出孔とを備えた無機質球状化粒子製造用バーナ。
【請求項２】
前記酸素供給路における酸素の供給量を制御する制御手段をさらに備え、
前記酸素供給路は、前記第１酸素噴出孔に連通する１次酸素供給路と、前記第２噴出孔に連通する２次酸素供給路とを有し、
前記１次酸素供給路及び前記２次酸素供給路における酸素の供給量が、前記制御手段によって個別に制御される請求項１記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
【請求項３】
前記粉体分散板の小孔は、下流方向に沿って放射状に広がるように形成されている請求項１記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
【請求項４】
請求項１記載の無機質球状化粒子製造用バーナを炉頂部に垂直下向きに備えた竪型炉と、その下流側に配置されたサイクロン及びバグフィルターとを備えた無機質球状化粒子製造装置。
【請求項５】
請求項２記載の無機質球状化粒子製造用バーナを用いて無機質球状化粒子を製造するとともに、
１次酸素と２次酸素の流量比を、１次酸素が５０％未満となるように調整することで、ガラス化率９８％以上の無機質球状化粒子を得る無機質球状化粒子の製造方法。
【請求項６】
請求項４記載の無機質球状化粒子製造装置を用いて、竪型炉の下流側に配置されたサイクロンにて粗粒子を捕集し、該サイクロンの下流側に配置されたバグフィルターにて微粒子を捕集する無機質球状化粒子の製造方法。
【請求項７】
請求項５又は６記載の無機質球状化粒子製造方法によって得られた無機質球状化粒子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無機質球状化粒子を製造する際に使用されるバーナ、このバーナを使用した無機質球状化粒子製造装置、並びにこの装置を使用した無機質球状化粒子の製造方法及び得られる球状粒子に関する。
【背景技術】
【０００２】
無機質球状化粒子は、粉砕した原料粉体を高温の火炎中で溶融し、表面張力により球状化させたものである。例えば、原料として珪石を用いる高純度の球状シリカは、半導体素子のエポキシ封止材用の充填材として広く使用されており、球状化により充填材の流動性の向上、高充填、耐磨耗性向上など様々なメリットを得ることができる。なお、本明細書においては、無機質球状化粒子を単に球状化粒子と記すことがある。
無機質球状化粒子の製造に関し、従来技術として、特許文献１〜４に開示されている方法がある。原料粉体の球状化には、高温の火炎が必要であることから、通常は、酸素・ガス燃焼方式のバーナが用いられている。【０００３】
これらのバーナには、予混合型バーナと、拡散型バーナがある。予混合型とは、酸素と燃焼ガスとを予め混合させて燃焼場に噴出させるものであり、拡散型とは酸素と燃焼ガスとを別々に噴出し、燃焼場で混合させるものである。特許文献２には、予混合型バーナが開示されており、特許文献１、３、４には、拡散型バーナが開示されている。【０００４】
特許文献１の拡散型バーナは、同心円状の二重管であって、その内管と外管との間に多数の小管を設けてある。このバーナを竪型炉に設置し、珪素質原料をバーナの中心管（内管）から自然流化（又は加圧流下）させ、小管からの可燃ガスと外管からの酸素ガスとで形成した火炎中に原料粉体を投入し、溶融シリカ球状体を製造するものである。
特許文献２に記載の予混合型バーナは、バーナ内で、原料粉体、酸素、ＬＰＧが充分に混合され、バーナ先端に形成される火炎中に原料粉体が供給されるものである。【０００５】
特許文献３、４に記載の拡散型バーナは、同心の四重管構造であり、中心から酸素ガス又は酸素富化ガスを搬送ガス（キャリアガス）として原料粉体を燃焼室に供給し、その外周から燃料ガスを、更にその外周から１次酸素と２次酸素を供給するように形成され、最外周には、バーナを冷却する冷却水通路が設けられている。
また、特許文献３、４には、拡散型バーナを用いて無機質球状化粒子を製造する装置が開示されている。【０００６】
特許文献４に開示されている無機質球状化粒子製造装置においては、図３に示すように、原料粉体が通常の原料供給機Ａから切り出され、経路Ａ’から供給されるキャリアガスに同伴されてバーナＢに搬送される。この、バーナＢには、酸素供給設備Ｃからの酸素と、ＬＰＧ供給設備Ｄからの燃焼ガスとが供給されており、竪型炉Ｅ内の火炎中で球状化された粒子は、経路Ｆから竪型炉Ｅに導入された空気により温度希釈され、後段のサイクロンＧや、バグフィルターＨで回収される。
【特許文献１】特開昭５８−１４５６１３号公報
【特許文献２】特開昭６２−２４１５４３号公報
【特許文献３】特許第３３３１４９１号公報
【特許文献４】特許第３３１２２２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２に開示されている予混合型バーナは、酸素等とＬＰＧ等の燃料流体とを、バーナ内で予め混合している。このようなバーナは、ノズルの先端から、支燃性ガスと燃焼ガスとの混合物が噴出するので、バーナ内へ逆火する可能性がある。
一方、特許文献１に記載された拡散型バーナにおいては、逆火の心配は無いが、原料噴出孔と燃料噴出孔が隣接しているため、原料粒子は酸素との混合が不十分で、温度の低い燃料ガス中に噴出される。このために、酸素燃焼火炎による十分な加熱を得ることができず、溶融状態が不十分になるといった不都合が見られた。【０００８】
ところで、原料粉体は、火炎中で、主に火炎からの強制対流熱伝達により加熱・溶融され、表面張力によって球状化する。特許文献３、４に記載された構造の拡散型バーナにおいては、燃焼室が設けられ、特許文献１に記載のバーナに比べ、製造した無機質球状化粒子の凝集状態に改善がみられる。
しかし、種々の平均粒径を持つ原料粉体を同一燃焼量で球状化処理したところ、平均粒径が小さくなるにつれて、凝集がすすみ、球状化処理できる量が減少する傾向がみられた。また、火炎中で処理された後の球状粒子の平均粒径が、原料粉体の平均粒径より大きくなる傾向が見られた。【０００９】
したがって、平均粒径が、より小さい球状化粒子を得るためには、特許文献３、４に記載されたバーナでは不充分であることがわかった。
そこで本発明は、逆火を生じる恐れが無く、効率よく無機質球状化粒子を製造することができ、さらに、原料粉体の平均粒径に適合した球状化処理を行うことが出来る無機質球状化粒子製造用バーナを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、球状化処理できる量が減少したり、火炎中で処理された後の球状化粒子の平均粒径が原料粉体の平均粒径より大きくなる原因が、原料粉体の凝集状態にあることを見出した。具体的には、原料粉体は、原料粉体供給管において凝集状態を形成している。そして、原料粉体が燃焼室に導入された段階で、この原料粉体の凝集状態が解消される。すなわち、原料粉体の分散が開始する。その後、分散した原料粉体が加熱されて球状化される。よって、燃焼室における原料粉体の分散が不充分であると、原料粉体同士が融着し、得られる球状化粒子の平均粒径が増大することになる。例えば、特許文献３、４に記載のバーナでは、原料噴出孔と燃料噴出孔が、同一面上に配置されているため、燃焼室における原料粉体の分散が不充分であったと思われる。本発明者らは、このような知見に基づいて本発明を完成した。【００１１】
すなわち、本発明の第１の態様は、
酸素又は酸素富化空気をキャリアガスとして用いて原料粉体を供給する原料粉体供給路と、前記原料粉体供給路の下流端に取り付けられた、多数の小孔を有する粉体分散板と、前記粉体分散板の下流端に取り付けられた分散管によって形成される原料分散室と、前記原料粉体供給路の外周に配置された燃料供給路と、前記燃料供給路の外周に配置された酸素供給路と、前記原料分散室の下流側に配置され、下流方向に沿って内径が拡大し、かつ、前記燃料供給路及び前記酸素供給路に連通する燃焼室とを備え、前記燃料供給路は、燃焼室の側面からバーナの中心軸に対して平行に燃料を噴出する複数の燃料噴出孔を有し、前記酸素供給路は、燃焼室の側面から燃焼室内に旋回流を形成する方向に酸素を噴出する複数の第１酸素噴出孔と、該第１酸素噴出孔の下流側に位置し、燃焼室の側面からバーナの中心軸方向に対して平行に酸素を噴出する複数の第２酸素噴出孔とを備える無機質球状化粒子製造用バーナである。【００１２】
本発明においては、前記酸素供給路における酸素の供給量を制御する制御手段をさらに備え、前記酸素供給路は、前記第１酸素噴出孔に連通する１次酸素供給路と、前記第２噴出孔に連通する２次酸素供給路とを有し、前記１次酸素供給路及び前記２次酸素供給路における酸素の供給量が、前記制御手段によって個別に制御されることが好ましい。【００１３】
また、本発明においては、前記粉体分散板に設けられた小孔は、下流方向に沿って放射状に広がるように形成されていることが好ましい。【００１４】
本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様の無機質球状化粒子製造用バーナを炉頂部に垂直下向きに備えた竪型炉と、その下流側に配置されたサイクロン及びバグフィルターとを備えた無機質球状化粒子製造装置である。【００１５】
本発明の第３の態様は、本発明の第１の態様の無機質球状化粒子製造用バーナを用いて無機質球状化粒子を製造するとともに、１次酸素と２次酸素の流量比を、１次酸素が５０％未満となるように調整することで、ガラス化率９８％以上の無機質球状化粒子を得る無機質球状化粒子の製造方法である。【００１６】
本発明の第４の態様は、本発明の第２の態様の無機質球状化粒子製造装置を用いて、竪型炉の下流側に配置されたサイクロンにて粗粒子を捕集し、該サイクロンの下流側に配置されたバグフィルターにて微粒子を捕集する無機質球状化粒子の製造方法である。
なお、本発明において、粗粒子とは、粒径が約１０μｍを超えた粒子のことを意味し、微粒子とは、粒径が約１０μｍ以下の粒子のことを意味する。【００１７】
本発明の第５の態様は、本発明の無機質球状化粒子製造方法によって得られた無機質球状化粒子である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、無機質球状化粒子製造用バーナが燃料と酸素とを燃焼室内で混合して燃焼する拡散型であるので、逆火が起こることがない。また、酸素又は酸素富化空気をキャリアガスとして用いて原料粉体を供給するので、配管の自然磨耗によるリークが発生することを抑制することができる。よって、安全性が高く、取り扱いが容易である。【００１９】
また、本発明では、粉体分散板と原料分散室を併用しているので、原料粉体が粉体分散板に形成された多数の小孔（すなわち、原料噴出孔）から原料分散室に噴出した際に、原料粉体の凝集状態が解消されるとともに、原料粉体が原料分散室内において良好に分散されることになる。そして、原料粉体はこの分散状態を保持したまま燃焼室に供給されることになる。よって、火炎中での原料粉体の分散が良好となり、原料粉体同士の融着が抑制される。すなわち、大きな径の球状化粒子が製造されることが抑制され、原料粉体の粒子径とほぼ同じ程度の粒子径の球状化粒子が得られる。また、球状化処理できる量が減少することが防止される。【００２０】
また、本発明では、第２酸素噴出孔がバーナの中心軸方向に対して平行に酸素を噴出するため、粉体分散板及び原料分散室による原料粉体の分散効果を阻害することのない、最適な火炎を形成することができる。また、１次酸素供給路及び２次酸素供給路における酸素供給量を個別に制御できるので、球状化粒子を製造する際の最適な燃焼状態を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のバーナの一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明のバーナの一例を示す概略側面図である。
【図３】本発明の無機質球状化粒子の製造装置の例を示す概略構成図である。
【図４】実施例における一次酸素の流量割合とガラス化率との関係を示したグラフである。
【図５】実施例における一次酸素の流量割合とガラス化率との関係を示したグラフである。
【符号の説明】
【００２２】
１Ａ・・原料供給路、２・・粉体分散板、４Ａ・・原料分散室、５Ａ・・燃料供給路、５Ｂ・・燃料噴出孔、６Ａ・・１次酸素供給路、６Ｂ・・第１酸素噴出孔、７Ａ・・２次酸素供給路、７Ｂ・・第２酸素噴出孔、８・・燃焼室、６Ｄ、７Ｄ・・流量調整弁、１０・・酸素供給量制御部
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１及び図２は、本発明の無機質球状化粒子製造用バーナ（以下、単にバーナと記すことがある。）の一例を示すものである。図１は、バーナの中心軸に沿って切断した断面図である。図２は、バーナの先端側から眺めた側面図であり、原料粉体、燃料、及び酸素の噴出孔のみを示してある。
これらの図において、符号１は、原料供給管を示し、その内部は原料粉体とキャリアガスとの混合物が供給される原料粉体供給路１Ａとなっている。キャリアガスとしては酸素あるいは酸素濃度２０ｖｏｌ％以上の酸素富化空気が用いられる。原料粉体としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、ガラスなどの無機質粉末であって、その粒子形態が角を有する非球形の粒子であるものが用いられる。
なお、図１においては、原料粉体は右側から左側へと流れる。【００２４】
この原料供給管１の下流端には、粉体分散板２が一体に取り付けられている。この粉体分散板２は、原料粉体とキャリアガスとの混合粉体を下流方向に沿って放射状に広がるように噴出させるもので、斜め外方に向けた複数の小孔３、３・・が円周上に等間隔に形成されている。なお、本発明においては、小孔は原料噴出孔と同意義である。【００２５】
粉体分散版２の下流端には、分散管４が一体に取り付けられている。この分散管４は前記粉体分散板２とともに原料分散室４Ａを形成している。この原料分散室４Ａは、小孔３、３・・から噴出された原料粉体が、充分に分散するための空間を提供する。
分散管４の形状は、原料粉体が充分に分散できるような原料分散室４Ａを形成できるものであればよい。例えば、原料供給管１と同じ形状や、小孔３、３・・と同様に下流方向に沿って放射状に広がるような形状が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。【００２６】
分散管４のバーナの中心軸方向に対する長さは、あまり長過ぎると、小孔３、３・・から噴出された原料粉体が分散管４に接触してしまい、分散効果が阻害されてしまうので、適当な長さに設定する必要がある。具体的な長さはバーナの規模や形状によって変化し得るものであるが、当業者であれば、全体のバランスを考慮して容易に設定できる。
原料分散室４Ａ内の温度は、原料粉体同士が融着することを防止するため、原料粉体の融点よりも低く調整する必要がある。温度の調整方法としては、火炎を形成する燃料の流量に対して、キャリアガスの流量を低く調整して、燃焼温度を低下させる方法が挙げられる。これにより、万一燃料が原料分散室４Ａ内に混入されて、火炎が発生したとしても、原料分散室４Ａ内の温度が原料粉体の融点に到達することを防止することができる。
なお、キャリアガスの流量に関しては、原料粉体の量に応じた最適な値が存在する。よって、原料分散室４Ａ内の温度調整方法としてキャリアガスの流量を調整する場合には、当該最適な値を大きく逸脱しないことが好ましい。【００２７】
原料供給管１の外側には、燃料供給管５が同軸的に設けられており、原料供給管１と燃料供給管５との間の空隙は、燃料供給路５Ａとなっている。この燃料供給路５Ａにおいては、ＬＰＧなどのガス状の燃料が供給される。燃料供給路５Ａの出口端は複数の燃料噴出孔５Ｂ、５Ｂ・・となっており、バーナ中心軸に対して平行に燃料を噴出するように形成されている。これら複数の燃料噴出孔５Ｂ、５Ｂ・・は、円周上に等間隔に形成されている。【００２８】
燃料供給管５の外側には１次酸素供給管６が同軸的に設けられており、燃料供給管５と１次酸素供給管６との間の空隙は、１次酸素供給路６Ａとなっている。１次酸素供給路６Ａの出口部分は、バーナ中心軸に向けてほぼ直角に曲げられて、複数の第１酸素噴出孔６Ｂ、６Ｂ・・が形成され、バーナ中心軸に向けて直角に酸素が噴出し、後述する燃焼室８内で旋回流を形成するようになっている。
複数の第１酸素噴出孔６Ｂ、６Ｂ・・は、円周上に等間隔に形成されており、隣り合う２つの前記燃料噴出孔５Ｂのほぼ中間の位置に個々の第１酸素噴出孔６Ｂが位置するようにして配されている。【００２９】
１次酸素供給管６の外側には２次酸素供給管７が同軸的に設けられており、１次酸素供給管６と２次酸素供給管７との間の空隙は、２次酸素供給路７Ａとなっている。この２次酸素供給路７Ａは、１次酸素供給路６Ａに比較してその断面積が広くなっており、多くの酸素を供給できるようになっている。２次酸素供給路７Ａの出口端は、複数の第２酸素噴出孔７Ｂ、７Ｂ・・となっており、バーナ中心軸に対して平行に酸素を噴出するように形成されている。これら複数の第２酸素噴出孔７Ｂ、７Ｂ・・は円周上に等間隔に形成されている。
なお、図１においては、第１酸素噴出孔及び第２酸素噴出孔が１次酸素供給管６及び２次酸素供給管７にそれぞれ連通する例を示したが、第１酸素噴出孔及び第２酸素噴出孔が共通の酸素供給管に連通する例も、本発明に含まれる。【００３０】
また、２次酸素供給管７は、その厚さが厚くなっており、その内部には冷却水が循環して流れる冷却水通路７１が形成され、バーナ自体を冷却できるようになっている。
さらに、バーナの先端部分は、外方に拡がったすり鉢状に凹んでおり、この部分が燃焼室８となっている。すなわち、燃焼室８の傾斜した壁の部分は、２次酸素供給管７と１次酸素供給管６の先端部分を斜めに形成することで構成される。また、燃焼室８の底の部分は原料分散室４Ａの下流端に対応する。【００３１】
１次酸素供給路６Ａ及び２次酸素供給路７Ａには、それぞれ酸素供給源９から酸素を送給する配管６Ｃ、７Ｃが接続されており、これら配管６Ｃ、７Ｃには、酸素の供給量を検知しかつ供給量を制御する流量制御弁６Ｄ、７Ｄがそれぞれ設けられている。これらの流量制御弁６Ｄ、７Ｄは、酸素供給量制御部１０からの制御信号に基づいてその開度が制御され、１次酸素供給路６Ａ及び２次酸素供給路７Ａへの酸素供給量が独立して調整されるようになっている。このように、流量制御弁６Ｄ、７Ｄと酸素供給量制御部１０は、酸素の供給量を制御する制御手段を構成している。
なお、燃焼室８における酸素の供給量に関しては、燃料の供給量に応じた最適な値が存在する。すなわち、酸素の供給量と燃料の供給量には、煤が発生しないような良好な火炎を形成するための最適な割合が存在する。よって、１次酸素及び２次酸素の供給量の和は、燃料の供給量及びキャリアガスにおける酸素の供給量を考慮して最適に決定される。【００３２】
本発明の無機質球状化粒子製造用バーナは以上のような構造を有するので、原料粉体は、粉体分散板２及び原料分散室４Ａを通過した後良好に分散し、この分散状態を保持したまま燃焼室８に供給されることになる。よって、火炎中での原料粉体の分散が良好となり、粉体粒子同士の融着が抑制される。【００３３】
また、本発明では、第２酸素噴出孔７Ｂがバーナの中心軸方向に対して平行に酸素を噴出するため、粉体分散板２及び原料分散室４Ａによる原料粉体の分散効果を阻害することなく、最適な火炎を形成することができる。上記従来技術においては、最外周に配置された酸素供給路の酸素噴出孔から噴出する酸素は、バーナの中心軸に向かって収斂する方向に噴出されていた。これは、燃焼室内に噴出する原料粉体、燃料、及び酸素を狭い空間内にまとめることにより、燃焼効率を向上させるためである。しかしながら、この噴出方法では、本発明の上記分散効果が阻害される恐れがある。よって、本発明においては、酸素の噴出方向をバーナの中心軸に向かわせないことが重要である。【００３４】
また、第１酸素噴出孔６Ｂ、第２酸素噴出孔７Ｂから噴出される酸素ガスは、それぞれ独立に流量を制御することが可能であるため、球状化粒子を製造する際の最適な燃焼状態を調整することができる。
例えば、第１酸素噴出孔６Ｂから噴出される酸素の割合を、第２酸素噴出孔７Ｂから噴出される酸素の割合よりも小さくすることで、燃料噴出孔５Bから噴出される燃料と第１酸素噴出孔６Ｂから噴出される酸素との混合が緩慢になる。このため、火炎の直進性が増し、比較的長い火炎を形成することができる。よって、火炎中での粒子の滞留時間を長く取ることが出来、粒子の加熱時間を長くすることができる。結果、原料粉体のガラス化率を高めることができる。
なお、ガラス化率とは、原料粉体の非晶質量に対する球状化粒子の非晶質量の割合を意味する。【００３５】
逆に、第１酸素噴出孔６Ｂから噴出される酸素の割合を、第２酸素噴出孔から噴出される酸素の割合よりも大きくすることで、燃料噴出孔５Bから噴出される燃料と第１酸素噴出孔６Ｂから噴出される酸素との混合が促進され、第２酸素噴出孔７Ｂから噴出される酸素の流れが緩慢となる。このため、旋回成分の多い比較的短い火炎を形成することができる。よって、火炎中での粒子の滞留時間を短くすることができ、粒子の融着を抑制することができる。結果、原料粉体の粒子径とほぼ同じ程度の粒子径の球状化粒子が得られる。
このように、本発明では、用途に応じて球状化粒子を容易に製造し分けることができる。【００３６】
本発明の無機質球状化粒子製造装置は、本発明のバーナを、図３に示すような無機質球状化粒子製造装置の竪型炉Ｅの炉頂部に、燃焼室４Aが鉛直下向きになるように配置し、この竪型炉Ｅの下流側にサイクロンＧ及びバグフィルターＨを配置したものである。本発明の無機質球状化粒子製造装置によれば、原料供給機Ａから切り出された原料粉体を、バーナＢに供給して竪型炉Ｅ内で球状化し、サイクロンＧ及びバグフィルターＨで球状化粒子を回収することで、原料粉体の粒径とほぼ同じ程度の粒径の球状化粒子を得ることができ、かつ、球状化処理できる量が減少することを防止することができる。【００３７】
本発明の無機質球状化粒子の製造方法は、本発明のバーナ及び無機質球状化粒子製造装置を用いて球状化粒子を製造するものであり、球状化粒子の製造過程は、上述の通りである。
後述する実施例に記載の通り、一次酸素を５０％以下（二次酸素を５０％以上）に調整することにより、９８％以上のガラス化率を得ることができる。よって、本発明の無機質球状化粒子の製造方法においては、一次酸素を５０％以下に調整することが好ましい。
【実施例】
【００３８】
以下、実施例を参照して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。【００３９】
図１及び図２に示す本発明のバーナを、図３に示す無機質球状化粒子製造装置の竪型炉Ｅの炉頂部に配置し、原料供給機Ａから切り出された原料粉体を、バーナＢに供給して竪型炉Ｅ内で球状化した。
具体的には、原料供給路１Ａから、原料粉体として２０ｋｇ／ｈのシリカ粉末を７．５Ｎｍ３／ｈの酸素（キャリアガス）で搬送して粉体分散板２を経て原料分散室４Ａに導入した。また、燃料供給路５Ａから燃料ガスとしてＬＰＧを５Ｎｍ３／ｈで燃焼室８に導入し、１次酸素供給路６Ａ及び２次酸素供給路７Ａから酸素を２０Ｎｍ３／ｈで燃焼室８に導入した。そして、燃料ガスと酸素とで形成した火炎中に原料粉体を搬送して球状化粒子を製造した。製造された球状化粒子は、サイクロンＧ及びバグフィルターＨでそれぞれ回収した。
なお、１次酸素供給路６Ａ及び２次酸素供給路７Ａからの酸素とは、１次酸素（第一酸素噴出孔６Ｂから噴出される酸素）と２次酸素（第２酸素噴出孔７Ｂから噴出される酸素）の合計を意味し、シリカ粉末を搬送するキャリアガスの酸素は含まれない。【００４０】
このとき、前記一次酸素及び二次酸素の供給量の割合を、一次酸素０〜１００％、二次酸素１００〜０％の範囲で変え、９８％以上のガラス化率が達成できる条件を検討した。
図４は、原料粉体の平均粒径が３０μｍである場合の、一次酸素の割合とガラス化率との関係を示したグラフである。このグラフから、一次酸素の割合が２５％のときに最適なガラス化率が得られることがわかった。
図５は、原料粉体の平均粒径が１０μｍである場合の、一次酸素の割合とガラス化率との関係を示したグラフである。このグラフから、一次酸素の割合が４０％のときに最適なガラス化率が得られることがわかった。【００４１】
以上の結果から、一次酸素と二次酸素の割合には、ガラス化率を９８％以上とするための最適な値が、平均粒径に応じて存在することがわかった。また、その割合は、原料粉体の平均粒径によって若干異なることがわかった。平均粒径が１０〜５０μｍの場合、一次酸素５０％以上（二次酸素５０％以下）の条件では９８％以上のガラス化率が得られることはなかった。すなわち、一次酸素５０％以下（二次酸素５０％以上）の条件において９８％以上のガラス化率が得られることがわかった。【００４２】
比較のため、特許文献４に開示された分散室を有さないバーナを用い、本実施例と同様の実験を行った。このバーナは、分散室を有さないことを除いては、本発明のバーナとほぼ同じ構造である。実験結果を図３及び４に示す。これらのグラフから、特許文献４に開示されたバーナにおいても、本発明のバーナとほぼ同じような傾向を示すことがわかった。【００４３】
次に、それぞれのバーナにおいて、一次酸素及び二次酸素の最適な割合において、同じ原料粉体を使って得られた球状化粒子の平均粒径を比較した。表１に、原料粉体の平均粒径が３０μｍと１０μｍの場合の結果を示す。従来のバーナを用いた場合、得られた球状化粒子の粒径は、原料粉体の平均粒径より大きくなった。一方、本発明のバーナを用いた場合、原料粉体とほぼ同じ粒径の球状粒子が得られた。【００４４】
【表１】
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【００４５】
本実施例より、本発明のバーナを用いることで、従来技術よりも原料粉体の平均粒径に近い無機質球状化粒子を得ることが出来ることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明によれば、原料粉体の粒子径とほぼ同じ程度の粒子径の球状化粒子を効率良く製造することができる。よって、本発明は産業上有用である。
【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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【国際調査報告】
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