(57)【要約】【課題】ガラス粉末を高い製造効率で製造し得る方法を提供する。【解決手段】製造装置１は、ガラス原料が投入されるドラム１０と、粉砕部材２０とを備える。粉砕部材２０は、ドラム１０内に配されている。粉砕部材２０は、外側回転体２１と、内側回転体２２とを有する。外側回転体２１は、複数の外側柱状体２１ａを有する。外側柱状体２１ａは、一の方向に沿って延びている。複数の外側柱状体２１ａは、円周方向に沿って配されている。内側回転体２２は、複数の内側柱状体２２ａを有する。内側柱状体２２ａは、一の方向に沿って延びている。複数の内側柱状体２２ａは、外側回転体２１の内側において円周方向に沿って配されている。外側回転体２１と内側回転体２２とは、一の方向に沿って延びる軸を中心として回転する。外側回転体２１と、内側回転体２２との周速度及び／または回転方向が異なる。【選択図】図１
2014014771.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス原料が投入されるドラムと、
前記ドラム内に配された粉砕部材と、
を備え、
前記粉砕部材は、
一の方向に沿って延び、円周方向に沿って配された複数の外側柱状体を有する外側回転体と、
前記一の方向に沿って延び、前記外側回転体の内側において円周方向に沿って配された複数の内側柱状体を有する内側回転体と、
を有し、
前記外側回転体と前記内側回転体とは、前記一の方向に沿って延びる軸を中心として回転し、
前記外側回転体と、前記内側回転体との周速度及び／または回転方向が異なる、ガラス粉末の製造装置。
【請求項２】
前記外側柱状体と前記内側柱状体とが、それぞれ、円柱状である、請求項１に記載のガラス粉末の製造装置。
【請求項３】
前記ドラムは、
前記内側回転体の内側に前記ガラス原料を投入するための投入口と、
前記ドラムの側壁に設けられたガラス粉末の回収口と、
を有する、請求項１または２のいずれかに記載のガラス粉末の製造装置。
【請求項４】
前記外側回転体と前記内側回転体とが相互に間隔をおいて設けられている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のガラス粉末の製造装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の製造装置を用いてガラス原料を粉砕し、ガラス粉末を得る、ガラス粉末の製造方法。
【請求項６】
粒子径が１５０μｍ〜４５０μｍの範囲内にあるガラス粉末を得る、請求項５に記載のガラス粉末の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス粉末の製造装置及びガラス粉末の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば自動車用点火プラグやガラスペーストなどにガラス粉末が広く用いられている。従来、ガラス粉末は、例えば特許文献１に記載されているようなボールミルを用いてガラス塊を粉砕することにより製造されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−９８１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ボールミルを用いてガラス塊を粉砕すると、所望する粒子径のガラス粉末と、所望する粒子径よりも小さな粒子径を有するガラス粉末と、所望する粒子径よりも大きなガラス粉末とが混在する。所望する粒子径よりも小さな粒子径を有するガラス粉末からは、所望する粒子径のガラス粉末を得ることはできない。このため、通常は、所望する粒子径よりも小さな粒子径を有するガラス粉末が極力生じないように、ガラス塊の粉砕が行われる。しかしながら、この場合、所望する粒子径よりも大きなガラス粉末が多く生じることとなる。よって、所望する粒子径よりも大きなガラス粉末を回収し、再度ボールミルを用いて粉砕する必要がある。すなわち、ボールミルを使用したガラス粉末の製造においては、ミクロン単位またはサブミクロン単位の粒子径のガラス粉末を作製するのに好適であるが、数十μｍ〜数百μｍの粒子径のガラス粉末を得るには、粉砕工程を複数回繰り返して行わなければ、所望する粒子径のガラス粉末を高い良品率で得ることが困難である。よって、ガラス粉末を高効率に製造できないという問題がある。
【０００５】
本発明の主な目的は、ガラス粉末を高い製造効率で製造し得る方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るガラス粉末の製造装置は、ガラス原料が投入されるドラムと、粉砕部材とを備える。粉砕部材は、ドラム内に配されている。粉砕部材は、外側回転体と、内側回転体とを有する。外側回転体は、複数の外側柱状体を有する。外側柱状体は、一の方向に沿って延びている。複数の外側柱状体は、円周方向に沿って配されている。内側回転体は、複数の内側柱状体を有する。内側柱状体は、一の方向に沿って延びている。複数の内側柱状体は、外側回転体の内側において円周方向に沿って配されている。外側回転体と内側回転体とは、一の方向に沿って延びる軸を中心として回転する。外側回転体と、内側回転体との周速度及び／または回転方向とが異なる。
【０００７】
外側柱状体と内側柱状体とが、それぞれ、円柱状であることが好ましい。
【０００８】
ドラムは、内側回転体の内側にガラス原料を投入するための投入口と、ドラムの側壁に設けられたガラス粉末の回収口とを有していてもよい。
【０００９】
外側回転体と内側回転体とが相互に間隔をおいて設けられていることが好ましい。
【００１０】
本発明に係るガラス粉末の製造方法では、上記ガラス粉末の製造装置を用いてガラス原料を粉砕し、ガラス粉末を得る。
【００１１】
本発明に係るガラス粉末の製造方法は、粒子径が１５０μｍ〜４５０μｍの範囲内にあるガラス粉末を得る方法であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ガラス粉末を高い製造効率で製造し得る方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態におけるガラス粉末の製造装置の模式的側面図である。
【図２】図１の線ＩＩ−ＩＩにおける略図的断面図である。
【図３】外側回転体の略図的斜視図である。
【図４】内側回転体の略図的斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
【００１５】
また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものである。図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
【００１６】
（第１の実施形態）
（ガラス粉末の製造装置１）
図１は、本実施形態におけるガラス粉末の製造装置の模式的側面図である。図２は、図１の線ＩＩ−ＩＩにおける略図的断面図である。
【００１７】
図１及び図２に示される製造装置１は、ガラス粉末を製造するための装置である。製造されるガラス粉末の用途は、特に限定されない。ガラス粉末は、例えば、自動車用点火プラグやガラスペーストなどに用いられるものであってもよい。
【００１８】
製造されるガラス粉末の粒子径や粒度分布は、使用用途に応じて適宜設定することができる。製造装置１は、どのような粒子径や粒度分布のガラス粉末の製造にも適用し得るものであるが、粒子径が１５０μｍ〜４５０μｍであるガラス粉末の製造に好適に使用され、粒子径が１５０μｍ〜４５０μｍである粒子の占める割合が７０％以上であるガラス粉末や粒子径が２５０μｍ〜４５０μｍである粒子の占める割合が３０〜４０％以上であるガラス粉末の製造により好適に使用される。
【００１９】
また、製造されるガラス粉末の組成も、使用用途等に応じて適宜設定することができる。ガラス粉末は、例えば、珪酸塩系ガラス、硼珪酸塩系ガラス、リン酸塩系ガラス等であってもよい。
【００２０】
製造装置１は、ガラス粉末の原料となるガラス原料が投入されるドラム１０を有する。ドラム１０は、通常、両端面が閉口された円筒状である。ドラム１０は、例えば、金属やセラミックス等により構成することができる。例えば、製造されるガラス粉末に金属粉等が混入しないようにする観点からは、ドラム１０全体をセラミックスにより構成するか、または、ドラム１０の内壁をセラミックスにより構成することが好ましい。
【００２１】
ドラム１０は、ガラス原料が投入される投入口１０ａと、製造されたガラス粉末が排出される回収口１０ｂとを有する。投入口１０ａは、ドラム１０の端壁部１０ｃに設けられている。回収口１０ｂは、ドラム１０の側壁部１０ｄに設けられている。
【００２２】
ドラム１０内には、粉砕部材２０が配されている。粉砕部材２０は、ガラス原料を粉砕しガラス粉末を得るための部材である。粉砕部材２０は、金属や、セラミックス等により構成することができる。例えば、製造されるガラス粉末に金属粉等が混入しないようにする観点からは、粉砕部材２０をセラミックスにより構成することが好ましい。
【００２３】
粉砕部材２０は、外側回転体２１と、内側回転体２２とを有する。外側回転体２１と内側回転体２２とは、共通の中心軸Ａを有する。外側回転体２１と内側回転体２２とは、それぞれ、中心軸Ａを中心として回転対称である。外側回転体２１と内側回転体２２とは、それぞれ、中心軸Ａを中心として回転可能に設けられている。
【００２４】
外側回転体２１は、ドラム１０の内壁から間隔をおいて配されている。外側回転体２１は、ドラム１０と接触しないように配されている。
【００２５】
図１〜図３に示されるように、外側回転体２１は、複数の外側柱状体２１ａを有する。複数の外側柱状体２１ａは、それぞれ、中心軸Ａの延びる方向であるｘ軸方向に沿って延びている。複数の外側柱状体２１ａは、ｘ軸方向を中心とする円周方向に沿って配されている。本実施形態では、複数の外側柱状体２１ａは、具体的には、円周方向に沿って等間隔に配されている。但し、本発明は、この構成に限定されない。複数の外側柱状体は、等間隔に配されていなくてもよい。
【００２６】
外側回転体２１を構成する外側柱状体２１ａの本数は、特に限定されないが、例えば、１０本〜２０本程度であることが好ましく、１２本〜１６本であることがより好ましい。
【００２７】
外側柱状体２１ａの形状は、柱状である限りにおいて特に限定されない。外側柱状体２１ａは、例えば、円柱状、横断面形状が楕円である楕円柱状、横断面形状が長円である長円柱状、横断面形状が多角形である角柱状などであってもよい。外側柱状体２１ａは、円柱状であることが好ましい。
【００２８】
複数の外側柱状体２１ａのｘ１側端部は、第１の部材２１ｂに接続されている。一方、複数の外側柱状体２１ａのｘ２側端部は、リング状の第２の部材２１ｃに接続されている。第１の部材２１ｂは、円板状に設けられている。第１の部材２１ｂは、シャフト２１ｄに接続されている。このシャフト２１ｄは、ドラム１０外にまで引き出されており、ドラム１０外に配されており、シャフト２１ｄを回転させる駆動源（図示せず）に接続されている。
【００２９】
図１及び図２に示されるように、内側回転体２２は、外側回転体２１の内側に配されている。内側回転体２２は、外側回転体２１から間隔をおいて配されている。内側回転体２２は、外側回転体２１と接触しないように配されている。
【００３０】
図１，図２及び図４に示されるように、内側回転体２２は、複数の内側柱状体２２ａを有する。複数の内側柱状体２２ａは、それぞれ、ｘ軸方向に沿って延びている。複数の内側柱状体２２ａは、複数の外側柱状体２１ａの内側（中心軸Ａ側）において、ｘ軸方向を中心とする円周方向に沿って配されている。本実施形態では、複数の内側柱状体２２ａは、具体的には、円周方向に沿って等間隔に配されている。但し、本発明は、この構成に限定されない。複数の内側柱状体は、等間隔に配されていなくてもよい。
【００３１】
内側回転体２２を構成する内側柱状体２２ａの本数は、特に限定されないが、例えば、６本〜１４本程度であることが好ましく、８本〜１２本であることがより好ましい。
【００３２】
内側柱状体２２ａの形状は、柱状である限りにおいて特に限定されない。内側柱状体２２ａは、例えば、円柱状、横断面形状が楕円である楕円柱状、横断面形状が長円である長円柱状、横断面形状が多角形である角柱状などであってもよい。内側柱状体２２ａは、円柱状であることが好ましい。
【００３３】
内側柱状体２２ａの太さと、外側柱状体２１ａの太さとの関係は特に限定されないが、内側柱状体２２ａが外側柱状体２１ａよりも細いことが好ましい。内側柱状体２２ａの直径は、外側柱状体２１ａの直径の０．６倍〜１．０倍であることが好ましく、０．８倍〜１．０倍であることがより好ましい。
【００３４】
複数の内側柱状体２２ａのｘ１側端部は、リング状の第１の部材２２ｂに接続されている。一方、複数の内側柱状体２２ａのｘ２側端部は、第２の部材２２ｃに接続されている。第２の部材２２ｃは、円板状に設けられている。第２の部材２２ｃは、シャフト２２ｄに接続されている。このシャフト２２ｄは、投入口１０ａを経由してドラム１０外にまで引き出されており、ドラム１０外に配されており、シャフト２２ｄを回転させる駆動源（図示せず）に接続されている。
【００３５】
投入口１０ａを貫通するシャフト２２ｄには、貫通孔２２ｄ１が設けられている。ガラス原料は、この貫通孔２２ｄ１を経由して内側柱状体２２ａの内側に位置する領域に投入される。
【００３６】
外側回転体２１と内側回転体２２とは、図示しない駆動源により駆動され、それぞれ中心軸Ａを中心として回転する。外側回転体２１の周速度と内側回転体２２の周速度とが異なる。すなわち、回転方向及び周速度の大きさの少なくとも一方が外側回転体２１と内側回転体２２とで相互に異なっている。本実施形態では、具体的には、外側回転体２１と内側回転体２２とが逆方向に回転する。すなわち、外側回転体２１の回転方向と内側回転体２２の回転方向とが異なる。外側回転体２１の周速度の大きさと、内側回転体２２の周速度の大きさとは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００３７】
一方、例えば、外側回転体の周速度の大きさと内側回転体の周速度の大きさとを異ならせる場合は、外側回転体の回転方向と内側回転体の回転方向とは、相互に等しくてもよいし、異なっていてもよい。
【００３８】
（ガラス粉末の製造方法）
次に、製造装置１を用いたガラス粉末の製造方法について説明する。
【００３９】
外側回転体２１と内側回転体２２とをドラム１０に対して回転させながら、貫通孔２２ｄ１を経由してガラス粉末の原料となるガラス原料をドラム内に投入する。投入されたガラス原料は、外側回転体２１及び内側回転体２２と衝突することにより粉砕される。
【００４０】
粉砕物は、回収口１０ｂから回収される。投入されたガラス原料の種類や性状、回転体２１，２２の周速度、投入されてから回収されるまでの間の期間の長さなどにもよるが、通常は、回収口１０ｂから回収されたガラス材には、所望する粒子径のガラス粉末と、所望する粒子径よりも小さい粒子径を有するガラス粉末と、所望する粒子径よりも大きな粒子径を有するガラス材とが含まれる。このため、例えば分級処理などを行うことにより、回収された粉砕物から、所望する粒子径のガラス粉末を回収する。所望する粒子径よりも大きな粒子径を有するガラス材は、ガラス原料として再度ドラム１０に投入される。
【００４１】
ガラス粉末の製造に用いられるガラス原料は、所望するガラス粉末の粒子径よりも大きな粒子径を有するものである限りにおいて特に限定されない。ガラス原料として、ガラス塊を用いてもよいし、所望するガラス粉末の粒子径よりも大きな粒子径を有するガラス粉末を用いてもよい。
【００４２】
ところで、ガラス粉末の良品率を回収する観点からは所望する粒子径よりも小さな粒子径を有するガラス粉末を生じさせないことが好ましい。所望する粒子径よりも大きな粒子径を有するガラス材はガラス原料として用いることができるものの、所望する粒子径よりも小さな粒子径を有するガラス粉末は、ガラス原料として利用できないためである。
【００４３】
例えば特許文献１に記載のように、ボールミルを用いた場合は、ガラス原料は、ボールとの衝突により粉砕されると共に、ボールとボールとの摺動やボールとドラムの内壁との摺動とによりガラス原料がり磨り潰される。ボールとガラス原料とが衝突した場合に対して、ガラス原料が磨り潰された場合には、粒子径が一度に小さくなりやすい。よって、ボールミルでは、所望する粒子径よりも小さな粒子径を有するガラス粉末が生じないように、処理時間を短くする必要がある。しかしながら、その場合は、所望する粒子径のガラス粉末は少量のみ得られ、所望する粒子径よりも大きな粒子径を有するガラス材が多く発生する。従って、ボールミルを用いた場合は、繰り返し処理を行う必要があり、ガラス粉末の生産効率が低いという問題がある。
【００４４】
一方、本実施形態の製造装置１では、ドラム１０の内壁と外側回転体２１との間隔、外側柱状体２１ａと内側柱状体２２ａとの間隔、第１の部材２１ｂ，２２ｂとの間隔及び第２の部材２１ｃ，２２ｃとの間隔の何れもがガラス粉末の所望する粒子径よりも大きいため、回転体２１，２２同士、回転体２１，２２とドラム１０との内壁は摺動しない。ガラス原料は、部在間でのすりつぶしはなく、回転体２１，２２やドラム１０の内壁との衝突によって粉砕される。このため、ガラス原料が摺動により微粒化される場合と比較して、所望する粒子径よりも小さな粒子径を有するガラス粉末が生じにくい。よって、一度の処理により所望する粒子径のガラス粉末が多く得られる。従って、処理回数を減らすことができ、ガラス粉末の高い生産効率を実現することができる。
【００４５】
例えば、ボールミルを用いた場合は、２０回以上の処理が必要であったところを、製造装置１を用いれば１回の処理で同等の良品率で所望する粒子径範囲のガラス粉末を得ることができた。
【００４６】
なお、本実施形態では、ガラス原料を投入しながら、製造装置１を稼働させ続けて、連続的にガラス粉末を製造する例について説明した。但し、本発明は、これに限定されない。まず、製造装置１を駆動させてガラス原料を粉砕処理し、その後、製造装置１を一旦停止させて粉砕物を回収するようにしてもよい。
【００４７】
外側回転体２１及び内側回転体２２に加えてさらなる回転体を設けてもよい。その場合、径方向において隣接する回転体では、周速度が異なることが好ましい。
【００４８】
例えば、外側回転体２１を回転させずに、内側回転体２２を回転させてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１…製造装置
１０…ドラム
１０ａ…投入口
１０ｂ…回収口
１０ｃ…端壁部
１０ｄ…側壁部
２０…粉砕部材
２１…外側回転体
２１ａ…外側柱状体
２１ｂ、２２ｂ…第１の部材
２１ｃ、２２ｃ…第２の部材
２１ｄ、２２ｄ…シャフト
２２…内側回転体
２２ａ…内側柱状体
２２ｄ１…貫通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
2014014771.tif 000005
【図４】
2014014771.tif 000006