(57)【要約】  【課題】本来の加熱装置の目的以外に廃熱や輻射熱を利用してガラスビーズの製造を行うため、装置の稼働率を高め装置を集約的に有効に活用することができるとともに省エネルギー性に優れ、また表面に細かな擦過傷が曇りガラス状に形成されたガラスビーズを連続的に製造することができ生産性に優れるガラスビーズ製造装置を提供することを目的とする。  【解決手段】本発明のガラスビーズ製造装置は、破砕ガラス粒子のガラス軟化点以上ガラス軟化点より２００℃高い温度以下に昇温された加熱装置の空間に貫設され一端側に前記破砕ガラス粒子の供給口が形成され他端側に排出口が形成された管体と、前記管体の内周面に配設固定された突出部と、前記突出部が配設された前記管体を回転軸の回りに回転させる回転駆動装置と、を備える。  【選択図】図１
2006089333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
破砕ガラス粒子のガラス軟化点以上ガラス軟化点より２００℃高い温度以下に昇温された加熱装置の空間に貫設され一端側に前記破砕ガラス粒子の供給口が形成され他端側に排出口が形成された管体と、前記管体の内周面に配設固定された突出部と、前記突出部が配設された前記管体を回転軸の回りに回転させる回転駆動装置と、を備えていることを特徴とするガラスビーズ製造装置。
【請求項２】
前記突出部に代えて、前記管体の内部に配設された螺状羽根を有する軸体を備え、前記回転駆動装置が、前記軸体を回転軸の回りに回転させることを特徴とする請求項１に記載のガラスビーズ製造装置。
【請求項３】
前記突出部が、前記管体の内周面に配設固定された１乃至複数の螺状突条を備えていることを特徴とする請求項１に記載のガラスビーズ製造装置。
【請求項４】
前記加熱装置が、連続加熱炉であることを特徴とする請求項１乃至３の内いずれか１に記載のガラスビーズ製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、破砕ガラス粒子の表面を溶融させてガラスビーズを製造するガラスビーズ製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、各種ビン，板ガラス，窓ガラス等の廃棄物、ガラス製品工場から発生するスクラップ等を破砕した破砕ガラス粒子は、遊歩道その他の道路の舗装、舗装ブロック、外装ボードその他の建材等の原料として、他の原料と混合して用いられている。また、破砕ガラス粒子のエッジを鈍化させたガラスビーズは、その再帰反射性を利用して、道路及び飛行場滑走路等のマーキング、交通標識等に用いられている。
しかしながら、破砕ガラス粒子は鋭いエッジを有しているので、舗装等の表面に露出した場合や脱落した場合に皮膚をエッジで傷付けるおそれがある等、安全性に問題がある。
このため、破砕ガラス粒子の鋭いエッジを鈍化させて丸みを帯びたガラスビーズを製造するガラスビーズ製造装置が研究されている。
従来の技術としては、例えば（特許文献１）に、「上部に破砕ガラス粒子の投入のための開口と、前記開口の下方に配設された火炎帯を形成するバーナーと、を有する下方の開口した内側筒体と、前記内側筒体の下部を包囲するように設けられた大径の外側筒体と、前記外側筒体の上部に形成された冷却用空気導入路と、前記外側筒体の下部に配設された排ガス排出路と、を備えた破砕ガラス粒子の丸め装置」が開示されている。
（特許文献２）には、「破砕ガラス粒子と水とを回転ミキサーに入れて回転させ、角のない安全なガラス粒を製造すること」が記載されている。
【特許文献１】特開２０００−１１９０２８号公報
【特許文献２】実用新案登録第３０７８７２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら上記従来の技術においては、以下のような課題を有していた。
（１）（特許文献１）に開示の破砕ガラス粒の丸め装置は、破砕ガラス粒子のエッジを丸めてガラスビーズを製造する専用の装置なので、ガラスビーズを製造するときだけバーナーに着火して装置を稼働し、それ以外のときはバーナーの火炎を消して装置を停止しておくため、装置の稼働率が低く装置を有効に活用できないという課題を有していた。
（２）破砕ガラス粒子は、内側筒体に配設されたバーナーの火炎の中を自然落下するときに、破砕ガラス粒子の表面、特にエッジ部が溶融され表面張力の作用によってエッジ部が丸められるので、ガラス粒は表面が滑らかになって再帰反射性を有することがあるため、遊歩道その他の道路の舗装、舗装ブロック、外装ボードその他の建材等の原料として用いると、再帰反射が問題になることがあり、用途が限定されることがあるという課題を有していた。
（３）（特許文献２）に開示の技術は、破砕ガラス粒子と水とを回転ミキサーに入れて回転させ破砕ガラス粒の角をなくすものであるため、ガラス粒を製造するためには、水とガラス粒との分離及びガラス粒の回収、ガラス粒の乾燥という工程が必要になり煩雑であるという課題を有していた。
【０００４】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、本来の加熱装置の目的以外に加熱装置の廃熱や輻射熱を利用してガラスビーズの製造を行うため、装置の稼働率を高め装置を集約的に有効に活用することができるとともに省エネルギー性に優れ、また表面に細かな擦過傷が曇りガラス状に形成された再帰反射性に乏しくアンカー効果を有する球状乃至は不定形状のガラスビーズを製造することができ、遊歩道その他の道路の舗装、舗装ブロック、外装ボードその他の建材等の原料や人工砂利等として広く用いることができるとともに、舗装面や建材表面等から抜け落ち難い付加価値の高いガラスビーズを製造することができ、さらにガラスビーズを連続的に製造することができ生産性に優れるガラスビーズ製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記従来の課題を解決するために本発明のガラスビーズ製造装置は、以下の構成を有している。
本発明の請求項１に記載のガラスビーズ製造装置は、破砕ガラス粒子のガラス軟化点以上ガラス軟化点より２００℃高い温度以下に昇温された加熱装置の空間に貫設され一端側に前記破砕ガラス粒子の供給口が形成され他端側に排出口が形成された管体と、前記管体の内周面に配設固定された突出部と、前記突出部が配設された前記管体を回転軸の回りに回転させる回転駆動装置と、を備えた構成を有している。
この構成により、以下のような作用が得られる。
（１）ガラス軟化点以上の温度に昇温された加熱装置の空間に貫設された管体の供給口から破砕ガラス粒子を管体内に供給し、回転駆動装置で管体を回転軸の回りに回転させると、加熱装置内の廃熱や輻射熱で破砕ガラス粒子が加熱されて破砕ガラス粒子の表面から軟化され、さらに破砕ガラス粒子が突出部に乗り上げたりしながら管体の内部で複雑な転動運動をするので、丸みを帯びたガラスビーズが製造され、製造されたガラスビーズを排出口から連続的に排出させることができる。
（２）加熱装置の廃熱や輻射熱を利用して管体内の破砕ガラス粒子を加熱してガラスビーズを製造するので、本来の加熱装置の目的は達成して、さらにガラスビーズの製造も行うことができ、装置の稼働率を高め装置を集約的に有効に活用することができるとともに省エネルギー性に優れる。
（３）管体が加熱装置に貫設されているので、管体の他端側の排出口付近は加熱装置の外側にあるため、管体内で加熱され転動されたガラスビーズは排出口付近で冷却されガラス軟化点よりも低い温度になって硬化するため、排出口から排出されたガラスビーズは互いに溶着したり変形したりすることなく互いに分離し分散された状態のガラスビーズを得ることができる。
（４）管体の回転に伴って不定形状の破砕ガラス粒子が突出部に乗り上げたりしながら管体の内部で複雑な転動運動をするので、球状だけでなく不定形状のガラスビーズを連続的に製造することができる。
（５）破砕ガラス粒子が管体の内周面を転動するので、衝突や摩擦等によってガラスビーズの表面には細かな擦過傷が形成され、曇りガラス状のガラスビーズを製造することができる。
【０００６】
ここで、加熱装置としては、破砕ガラス粒子のガラス軟化点以上ガラス軟化点より２００℃高い温度以下に昇温された空間を有するものであれば、特に制限されずに用いることができ、例えば、セラミックス，耐火物等の焼成窯であるトンネル窯，倒炎式単独窯，シャトルキルン、チェーンベルト等で搬送されたセラミックスやガラス等の被加熱物を加熱焼成するベルト式加熱炉、鋼材加熱炉，鍛造炉等の金属加熱炉等のように破砕ガラス粒子以外の被加熱物を目的の温度まで加熱処理する装置が用いられる。また、ゴミ焼却炉や微粉炭燃焼ボイラ等のゴミや石炭等の被加熱物を燃焼させる燃焼装置も用いることができる。これらは、被加熱物を装置内で移動させて連続して又は順次加熱する連続式の加熱装置、被加熱物を装置内に固定して加熱するバッチ式の加熱装置のいずれも用いることができる。また、被加熱物を加熱処理する装置ではないが、燃焼ガスを窯炉等から煙突等へ誘導する煙道等も用いることができる。
いずれも、破砕ガラス粒子以外の被加熱物を加熱処理する目的を有している装置内の空間、又は、特に加熱処理を行うわけではないが、燃焼ガス等が誘導された結果、昇温されている空間を有しているものが用いられる。加熱装置の廃熱や輻射熱を利用するためである。
特に、加熱装置は、炭酸カルシウム，炭化珪素等の発泡剤が添加混合されたガラス粉末を加熱し、ガラス粉末を溶融・発泡させるガラス発泡体を製造する加熱炉が用いられると好ましい。ガラス粉末を溶融させるため、加熱装置をガラス軟化点以上に昇温しているからである。
【０００７】
加熱装置の空間は、破砕ガラス粒子のガラス軟化点以上ガラス軟化点より２００℃高い温度以下に昇温される。これは、空間の温度がガラス軟化点より低くなると、破砕ガラス粒子のエッジ部を軟化させ鈍化させることが困難になり、ガラス軟化点より２００℃高い温度より高くなると、破砕ガラス粒子の溶融量が多くなりガラスビーズが互いに溶着し易くなる傾向がみられ、いずれも好ましくないからである。
具体的には、各種ビン等を破砕した破砕ガラス粒子の場合、８５０〜９５０℃に昇温された空間を有する加熱装置が好適に用いられる。丸みを帯び互いに溶着することのないガラスビーズを製造できるからである。
【０００８】
破砕ガラス粒子としては、薬品用びん，化粧品用びん，食物調味料用びん，飲料用びん等の瓶ガラス、板ガラス、窓ガラス等の廃棄ガラス、ガラス製品工場から発生するスクラップ等を破砕したものが用いられる。
破砕ガラス粒子としては、等価体積径による平均粒径が６〜１５ｍｍの範囲に調整されたものが好適に用いられる。なお、等価体積径とは、ある粒子を同じ体積の球体に換算した場合の球体の直径をいう。破砕ガラス粒子の等価体積径による平均粒径が６ｍｍより小さくなると、比較的小さな熱量で溶融されるため管体内で互いに溶着し易くなる傾向がみられ、等価体積径による平均粒径が２０ｍｍより大きくなると、管体内での滞留時間にもよるが、破砕ガラス粒子のエッジ部等の表面が溶融し難くなる傾向がみられるため、いずれも好ましくない。
また、破砕ガラス粒子は、等価体積径による粒径のばらつきが±１０ｍｍの範囲内になるように粒度調整されたものが好適に用いられる。一定の熱量が管体に与えられた場合、粒径の小さな破砕ガラス粒子は溶融し易く粒径の大きな破砕ガラス粒子は溶融し難いため、粒径のばらつきが大きくなるにつれ、粒径の大きな破砕ガラス粒子はエッジ部が丸められ難く、粒径の小さな破砕ガラス粒子は溶融し互いに溶着し易くなるからである。
【０００９】
管体としては、ステンレス鋼等の金属製や炭化珪素等のセラミック製で横断面が円形状，楕円形状，多角形状等に形成されたものが好適に用いられる。破砕ガラス粒子を転動させ易くするとともにガラス軟化点以上の温度環境下で機械的強度を維持させるためである。
管体は、供給口が形成された一端側から排出口が形成された他端側に向かう下り傾斜、又は、略水平に配設される。管体の下り傾斜及び／又は管体の内周面に配設固定された突出部によって、破砕ガラス粒子に供給口から排出口に向かう回転軸方向の推進力を与えるためである。
なお、突出部がランダムに配設されている場合は、管体は下り傾斜に配設される。下り傾斜によって、破砕ガラス粒子に排出口に向かう推進力を与えるためである。また、突出部が管体の内周面において螺状等に配設されている場合は、管体は略水平又は下り傾斜が形成されるように配設される。管体の回転運動に伴い、突出部によって破砕ガラス粒子に排出口に向かう推進力が与えられるからである。
【００１０】
突出部としては、管体の内周面に配設固定された複数の突起、１乃至複数の突条等が用いられる。これらはランダムな位置に配設固定してもよいが、管体の回転運動に伴って破砕ガラス粒子に排出口に向かう推進力が与えられるように全体として螺状等になるような位置に配設固定するのが望ましい。管体内に破砕ガラス粒子を滞留させ難くするためである。
突出部は、ステンレス鋼等の金属製や炭化珪素等のセラミック製で形成することができる。これらを溶接や螺着等によって管体の内周面に配設固定する。
【００１１】
突出部の高さは、破砕ガラス粒子の等価体積径による平均粒径の０．５〜２倍に形成するのが望ましい。破砕ガラス粒子が突出部に乗り上げたりしながら管体の内部で複雑な転動運動をするからである。
なお、突出部の高さが、破砕ガラス粒子の等価体積径による平均粒径の０．５倍より低くなるにつれ、突出部の高さが低いので破砕ガラス粒子が突出部に乗り上げても転動運動が単調になりガラスビーズの形状に変化が乏しくなる傾向がみられ、破砕ガラス粒子の等価体積径による平均粒径の２倍より高くなるにつれ、突出部が高いので破砕ガラス粒子が突出部に乗り上げ難くそこを避けて転動するようになり転動運動が単調になりガラスビーズの形状に変化が乏しくなる傾向がみられ、いずれも好ましくない。
【００１２】
回転駆動装置としては、加熱装置の外側に配設され管体を回転軸の回りに直接回転させるもの、加熱装置の外側に配設され管体をベルト，チェーン，ローラ等を介して回転させるもの、加熱装置がベルト式加熱炉等の場合に被加熱物を搬送するチェーンベルト等で管体の外周を摺接して回転させるもの等が用いられる。
管体は左右いずれの方向に回転させてもよいが、突出部が全体として螺状等になるような位置に配設固定されている場合は、管体の回転運動に伴って破砕ガラス粒子に排出口に向かう推進力が与えられるような方向に回転させる。
管体は、破砕ガラス粒子が遠心力によって管体の内周面に押し付けられずに、破砕ガラス粒子が転動できる範囲の回転数で回転される。加熱装置の温度や破砕ガラス粒子の粒径等にもよるが１〜３０ｒｐｍで回転させるのが好適である。回転数が１ｒｐｍより小さくなるにつれ破砕ガラス粒子が活発に転動され難いため丸みを帯び難くなる傾向がみられ、３０ｒｐｍより大きくなるにつれ破砕ガラス粒子が略球状になり形状が画一化し変化がみられなくなる傾向や遠心力によって管体の内周壁に押し付けられ転動し難くなる傾向がみられるため、いずれも好ましくない。
なお、回転駆動装置は、回転数が可変調整できるものが好ましい。加熱装置の温度、破砕ガラス粒子の粒径等によって回転数を適宜選択して、所望する形状のガラスビーズを得るためである。
【００１３】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のガラスビーズ製造装置であって、前記突出部に代えて、前記管体の内部に配設された螺状羽根を有する軸体を備え、前記回転駆動装置が、前記軸体を回転軸の回りに回転させる構成を有している。
この構成により、請求項１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）回転駆動装置で螺状羽根を有する軸体を回転軸の回りに回転させることで、管体内に供給された破砕ガラス粒子は、加熱装置内の廃熱や輻射熱で加熱されて表面から軟化され、さらに回転する螺状羽根で供給口から排出口に向かう推進力が与えられるので、管体の内部で転動運動をすることで丸みを帯びたガラスビーズが製造され、製造されたガラスビーズを排出口から連続的に排出させることができる。
【００１４】
ここで、加熱装置、破砕ガラス粒子、管体は、請求項１で説明したものと同様のものなので、説明を省略する。
【００１５】
螺状羽根を有する軸体としては、螺状羽根の外縁が管体の下側の内周面に略摺接されるような大きさに形成されたものが用いられる。破砕ガラス粒子を管体の下側の内周面及び螺状羽根面で転動運動させるためである。
【００１６】
回転駆動装置としては、加熱装置の外側に配設され軸体を回転軸の回りに直接回転させるもの、加熱装置の外側に配設され軸体をベルトやチェーン等を介して回転させるもの等が用いられる。
回転駆動装置は、軸体を、回転運動に伴って破砕ガラス粒子に排出口に向かう推進力が与えられるような方向に回転させる。なお、回転数が可変調整できるものが好ましい。加熱装置の温度、破砕ガラス粒子の粒径等によって回転数を適宜選択して、所望する形状のガラスビーズを得るためである。
【００１７】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のガラスビーズ製造装置であって、前記突出部が、前記管体の内周面に配設固定された１乃至複数の螺状突条を備えた構成を有している。
この構成により、請求項１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）突出部が１乃至複数の螺状突条を備えているので、略水平又は下り傾斜に配設された管体を回転させると、管体の回転運動に伴って破砕ガラス粒子に排出口に向かう推進力を与えることができ、破砕ガラス粒子が管体内で必要以上に滞留するのを防止することができる。
【００１８】
ここで、螺状突条としては、管体の内周面に螺旋状になるように配設固定された１乃至複数の突条が用いられる。管体の全長に亘って連続して配設されているもの、分散して配設されているもの等を用いることができる。
【００１９】
螺状突条は、ねじれ角αが３０〜５０°に形成されたものが好適に用いられる。破砕ガラス粒子の排出口への推進力と螺状突条に乗り上げることによる複雑な転動運動とを両立させ、破砕ガラス粒子が管体内で不必要に滞留するのを防止するとともに、複雑な転動運動によってガラスビーズの形状に変化を付けるためである。なお、ねじれ角αとは、螺状突条のエッジとこの上の一点を通る回転軸に平行な直線とがなす角をいう。
ねじれ角αが３０°より小さくなるにつれ、管体の回転数、螺状突条の高さ、破砕ガラス粒子の粒径等にもよるが、破砕ガラス粒子が短時間で排出口に達しエッジ部が十分丸みを帯びていないガラスビーズが製造され易くなる傾向がみられ、５０°より大きくなるにつれ、破砕ガラス粒子が螺状突条に乗り上げることなく螺状突条に沿って管体の内周面を転動し易く、ガラスビーズの形状が単調になる傾向がみられるため、いずれも好ましくない。
【００２０】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の内いずれか１に記載のガラスビーズ製造装置であって、前記加熱装置が、連続加熱炉である構成を有している。
この構成により、請求項１乃至３の内いずれか１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）連続加熱炉では、被加熱物を搬送する台車やチェーンベルト等の上方や下方に廃熱や輻射熱が蓄積される空間を有しているため、この空間に管体を貫設することが可能で連続加熱炉の空間と廃熱や輻射熱を有効に活用することができ省エネルギー性と省スペース性に優れる。
（２）連続加熱炉の空間に管体を貫設しても連続加熱炉の加熱能力に影響を与え難いので、管体でガラスビーズを製造するだけでなく、連続加熱炉で加熱処理する本来の被加熱物の加熱処理も同時に行うことができ、装置の稼働率を高めるとともに付加価値を高めることができる。
（３）連続加熱炉の加熱領域は長いので、ガラスビーズを増産したいと希望する場合には、加熱領域の複数箇所に複数の管体を貫設させることで、ガラスビーズの生産量を複数倍に増産することができ自由度が極めて高い。
【００２１】
ここで、連続加熱炉としては、セラミックス，耐火物等の焼成窯であるトンネル窯、チェーンベルト等で搬送されたセラミックス等の被加熱物を加熱焼成するベルト式加熱炉、鋼材加熱炉，鍛造炉等の連続式金属加熱炉等のように、被加熱物を装置内で移動させて連続して又は順次加熱する加熱装置が用いられる。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように、本発明のガラスビーズ製造装置によれば、以下のような有利な効果が得られる。
請求項１に記載の発明によれば、
（１）加熱装置内の廃熱や輻射熱で破砕ガラス粒子が加熱されて破砕ガラス粒子の表面から軟化され、さらに破砕ガラス粒子が突出部に乗り上げたりしながら管体の内部で複雑な転動運動をするので、丸みを帯びたガラスビーズを排出口から連続的に排出させ製造することができる生産性に優れたガラスビーズ製造装置を提供することができる。
（２）本来の加熱装置の目的は達成して、さらに加熱装置の廃熱や輻射熱を利用してガラスビーズの製造も行うことができ、装置の稼働率を高め装置を集約的に有効に活用することができるとともに省エネルギー性に優れたガラスビーズ製造装置を提供することができる。
（３）管体の他端側の排出口付近は加熱装置の外側にあるため、管体内で加熱され転動されたガラスビーズは排出口付近で冷却されガラス軟化点よりも低い温度になって硬化するため、排出口から排出されたガラスビーズは互いに溶着したり変形したりすることなく互いに分離し分散された状態のガラスビーズを得ることができるガラスビーズ製造装置を提供することができる。
（４）管体の回転に伴って不定形状の破砕ガラス粒子が突出部に乗り上げたりしながら管体の内部で複雑な転動運動をするので、球状だけでなく不定形状のガラスビーズを連続的に製造することができる。このため、遊歩道その他の道路の舗装、舗装ブロック、外装ボードその他の建材等の原料として用いた場合に、舗装面や建材表面等から抜け落ち難いガラスビーズを製造することができ、また水槽等の底や庭等に敷く人工砂利等として用いることのできるガラスビーズを製造できるガラスビーズ製造装置を提供することができる。
（５）衝突や摩擦等によってガラスビーズの表面には細かな擦過傷が形成され、曇りガラス状のガラスビーズを製造することができる。このため、製造されたガラスビーズは再帰反射性が乏しく、遊歩道その他の道路の舗装、舗装ブロック、外装ボードその他の建材等の原料として広く用いることができる。また、遊歩道その他の道路の舗装、舗装ブロック、外装ボードその他の建材等の原料として用いた場合に、表面の擦過傷がアンカーの役割を果たし、舗装面や建材表面等から抜け落ち難いガラスビーズを製造できるガラスビーズ製造装置を提供することができる。
【００２３】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、
（１）回転駆動装置で螺状羽根を有する軸体を回転軸の回りに回転させることで、管体内に供給された破砕ガラス粒子は、加熱装置内の廃熱や輻射熱で加熱されて表面から軟化され、さらに回転する螺状羽根で供給口から排出口に向かう推進力が与えられるので、管体の内部で転動運動をすることで丸みを帯びたガラスビーズを排出口から連続的に排出させ製造できる生産性に優れたガラスビーズ製造装置を提供することができる。
【００２４】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、
（１）略水平又は下り傾斜に配設された管体を回転させると、管体の回転運動に伴って破砕ガラス粒子に排出口に向かう推進力を与えることができ、破砕ガラス粒子が管体内で必要以上に滞留するのを防止することができ品質の安定性に優れたガラスビーズ製造装置を提供することができる。
【００２５】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至３の内いずれか１の効果に加え、
（１）連続加熱炉では、被加熱物を搬送する台車やチェーンベルト等の上方や下方に廃熱や輻射熱が蓄積される空間を有しているため、この空間に管体を貫設することが可能で連続加熱炉の空間と廃熱や輻射熱を有効に活用することができ省エネルギー性と省スペース性に優れたガラスビーズ製造装置を提供することができる。
（２）連続加熱炉の空間に管体を貫設しても連続加熱炉の加熱能力に影響を与え難いので、管体でガラスビーズを製造するだけでなく、連続加熱炉で加熱処理する本来の被加熱物の加熱処理も同時に行うことができ、装置の稼働率を高めるとともに高い付加価値を有するガラスビーズ製造装置を提供することができる。
（３）連続加熱炉の加熱領域は長いので、ガラスビーズを増産したいと希望する場合には、加熱領域の複数箇所に複数の管体を貫設させることで、ガラスビーズの生産量を複数倍に増産することができ自由度が極めて高いガラスビーズ製造装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるガラスビーズ製造装置の斜視図であり、図２は実施の形態１におけるガラスビーズ製造装置の要部断面図であり、図３（ａ）は実施の形態１におけるガラスビーズ製造装置の管体の一部の縦断面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
図中、１は実施の形態１におけるガラスビーズ製造装置、１００はセラミックス等の被加熱物を加熱焼成する長尺のベルト式加熱炉等の連続加熱炉からなる加熱装置、１０１，１０１は加熱装置１００の両端に配設された回転ローラ、１０２は回転ローラ１０１，１０１に掛け渡され駆動する回転ローラ１０１の回転につれて図示しない被加熱物を加熱装置１００の一方から他方へ搬送するチェーンベルト等のベルト、１０３は加熱装置１００の長手方向と略直交して配設されベルト１０２を受ける複数のベルト受けローラ、１０４はベルト受けローラ１０３の両端を軸支するベルト受けローラ軸支部材、１０５，１０５は加熱装置１００の長手方向の対向する側壁の上側に各々を貫通して形成された貫通孔、２はセラミックス製や金属製等で形成され加熱装置１００の長手方向と略直交若しくは斜交して貫通孔１０５，１０５に貫設された管体、２ａ，２ｂ，２ｃは管体２の長手方向に直交して複数分割された分割管、２ｄ，２ｄは各々の分割管体２ａ，２ｂ，２ｃの端部に形成され分割管２ａ，２ｂ，２ｃを連結するフランジ、３は管体２の一端の分割管２ａに開口した破砕ガラス粒子の供給口、４は破砕ガラス粒子を一旦受け入れるホッパ、５はホッパ４の下部に接続され先端が供給口３内に挿入された供給管、６は管体２の他端の分割管２ｃの端部側に所定の孔径で複数形成された排出口、７は管体２に形成された排出口６の下方に配設された漏斗状のガラスビーズ受入部、７ａはガラスビーズ受入部７の下方に配設された箱状のガラスビーズ回収部、８は管体２の他端の分割管２ｃの端部に固着され管体２の他端を閉塞する板状等の閉塞部材、９は閉塞部材８に接続され管体２を回転軸の回りに回転駆動させる回転駆動装置、１０は管体２の他端の分割管２ｃの外周面に当接され管体２の他端側を支持する管体受けローラ、１１は管体２の一端の分割管２ａの外周面に当接され管体２の一端側を支持する管体受けローラ、１２は管体２の内周面に配設され溶接等で固定された突出部である。
本実施の形態においては、図３に示すように、突出部１２は、突条を複数の棒鋼等で形成し屈曲させてねじれ角αを３０〜５０°にして分割管２ａ内に配設し溶接等で固定した複数条の螺状突条で形成されている。分割管２ｂ，２ｃ内にも同様にして螺状突条からなる突出部１２を配設固定し、フランジ２ｄで接続することで管体２の全長で螺状の突条に形成された突出部１２が形成されている。
また、管体２は供給口３が形成された一端側から排出口６が形成された他端側に向かう下り傾斜が形成されるように配設されている。
また、回転駆動装置９は所定の回転数で管体２を回転させることができるように、回転数を可変調整可能に形成されている。
また、突出部１２の高さ（棒鋼等の太さ）は、供給口３から供給される破砕ガラス粒子の等価体積径による平均粒径の０．５〜２倍に形成されている。
【００２７】
以上のように構成された実施の形態１におけるガラスビーズ製造装置を用いたガラスビーズの製造方法を、図面を参照しながら以下説明する。
予め、薬品用びん，化粧品用びん，食物調味料用びん，飲料用びん等の瓶ガラス、板ガラス、窓ガラス等の廃棄ガラス、ガラス製品工場から発生するスクラップ等を破砕して、等価体積径による平均粒径が６〜１５ｍｍの範囲に調整された破砕ガラス粒子を製造する。なお、破砕ガラス粒子は、等価体積径による粒径のばらつきが±１０ｍｍの範囲内になるように粒度調整しておく。
次に、回転駆動装置９を駆動して、破砕ガラス粒子が管体２内を転動できる範囲の回転数、例えば１〜３０ｒｐｍの回転数で管体２を回転させる。加熱装置１００を所定の温度に昇温し、管体２の周囲がガラス軟化点以上ガラス軟化点より２００℃高い温度以下に昇温されたら、所定粒度に調整された破砕ガラス粒子をホッパ４に入れ、供給管５を介して供給口３から管体２内へ供給する。
管体２内へ供給された破砕ガラス粒子は、下り傾斜に配設された管体２の回転運動に伴い、管体２の内周面を供給口３から排出口６に向かって転動しながら加熱装置１００内の廃熱や輻射熱で表面から軟化される。また、螺状突条からなる突出部１２によって、破砕ガラス粒子は排出口６に向かう推進力が与えられるとともに、破砕ガラス粒子が突出部１２に乗り上げたりしながら管体２の内部で複雑に転動し、エッジ部が丸みを帯びたガラスビーズが製造され、排出口６から連続的に排出される。
なお、ガラスビーズの製造と同時に、加熱装置１００の両側の回転ローラ１０１を駆動してベルト１０２を所定の速度で移動させ、ベルト１０２にセラミックス等の被加熱物を載せ、加熱装置１００で被加熱物の加熱処理を行うのが好ましい。加熱装置の廃熱や輻射熱を利用して、ガラスビーズの製造と被加熱物の加熱処理とを同時に行うことにより、熱の有効利用を図り生産効率を高めるためである。
【００２８】
以上のように、本発明の実施の形態１におけるガラスビーズ製造装置は構成されているので、以下のような作用が得られる。
（１）ガラス軟化点以上の温度に昇温された加熱装置１００の空間に貫設された管体２の供給口３から破砕ガラス粒子を管体２内に供給し、回転駆動装置９で管体２を回転軸の回りに回転させると、加熱装置１００内の廃熱や輻射熱で破砕ガラス粒子が加熱されて破砕ガラス粒子の表面から軟化され、さらに破砕ガラス粒子が突出部１２に乗り上げたりしながら管体２の内部で複雑な転動運動をするので、丸みを帯びたガラスビーズが製造され、製造されたガラスビーズを排出口６から連続的に排出させることができる。
（２）加熱装置１００の廃熱や輻射熱を利用して管体２内の破砕ガラス粒子を加熱してガラスビーズを製造するので、本来の加熱装置１００のセラミックス等の被加熱物を加熱するという目的の他、ガラスビーズの製造も行うことができ、装置の稼働率を高め装置を集約的に有効に活用することができるとともに省エネルギー性に優れる。
（３）管体２が加熱装置１００に貫設されているので、管体２の他端側の排出口６付近は加熱装置１００の外側にあるため、管体２内で加熱され転動されたガラスビーズは排出口６付近で冷却されガラス軟化点よりも低い温度になって硬化するため、排出口６から排出されたガラスビーズ回収部７ａ内のガラスビーズは互いに溶着したり変形したりすることなく互いに分離し分散された状態のガラスビーズを得ることができる。
（４）管体２の回転に伴って不定形状の破砕ガラス粒子が突出部１２に乗り上げたりしながら管体２の内部で複雑な転動運動をするので、球状乃至は不定形状のガラスビーズを連続的に製造することができる。
（５）破砕ガラス粒子が管体２の内周面を転動するので、衝突や摩擦等によってガラスビーズの表面には細かな擦過傷が形成され、曇りガラス状のガラスビーズを製造することができる。
（６）突出部１２が螺状突条で形成されているので、管体２を回転させると、管体２の回転運動に伴って破砕ガラス粒子に排出口６に向かう推進力を与えることができ、破砕ガラス粒子が管体２内で必要以上に滞留して過度に加熱され溶融するのを防止することができる。
（７）複数の分割管２ａ，２ｂ，２ｃをフランジ２ｄで接続して長尺の管体２を形成しているので、屈曲させた突条を分割管２ａ，２ｂ，２ｃの各々の内周面に溶接等で固定し、分割管２ａ，２ｂ，２ｃを接続することで、突出部１２を繋ぎ合わせて管体２の全長に亘る螺状突条に形成することができる。短い分割管２ａ，２ｂ，２ｃの内周面に屈曲させた突条を溶接等で固定するのは容易なので、管体２の生産性に優れる。
（８）複数の分割管２ａ，２ｂ，２ｃをフランジ２ｄで接続して長尺の管体２を形成しているので、フランジ２ｄがリブの役目を果たし、加熱装置１００で加熱された管体２の機械的強度が低下して撓んだりするのを防止することができる。
（９）回転駆動装置９が管体２の他端部に固着された閉塞部材８に接続されているが、供給口３側の管体２は管体受けローラ１１で支持されているだけで端部が拘束されていないので、加熱装置１００の稼動・停止に伴う管体２の熱膨張及び収縮によって管体２に応力が発生するのを防止し、管体２の耐久性を高めることができる。
（１０）加熱装置１００が連続加熱炉からなるので、被加熱物を搬送するベルト１０２の上方に廃熱や輻射熱が蓄積される空間を有しているため、この空間に管体２を貫設することが可能で連続加熱炉の空間と廃熱や輻射熱を有効に活用することができ省エネルギー性と省スペース性に優れる。
（１１）連続加熱炉の加熱装置１００は回転ローラ１０１，１０１が配設された両側は開放されている等の理由により、管体２を貫設しても加熱能力に影響を与え難いので、管体２でガラスビーズを製造するだけでなく、連続加熱炉で加熱処理する本来の被加熱物の加熱処理も同時に行うことができ、熱を有効に利用して装置の稼働率を高めるとともに付加価値を高めることができる。
（１２）連続加熱炉の加熱装置１００の加熱領域は長いので、ガラスビーズを増産したいと希望する場合には、加熱領域の複数箇所に複数の管体２を貫設させることで、ガラスビーズの生産量を複数倍に増産することができ自由度が極めて高い。
（１３）突出部１２の高さが破砕ガラス粒子の等価体積径による平均粒径の０．５〜２倍に形成されているので、破砕ガラス粒子が突出部１２に乗り上げたりしながら管体２の内部で複雑な転動運動を行い、製造されるガラスビーズの形状を変化のある不定形状にすることができる。
（１４）螺状突条からなる突出部１２が複数条形成されているので、管体２内における破砕ガラス粒子の転動運動をより複雑にして、製造されるガラスビーズの形状を変化のある不定形状にすることができる。
（１５）螺状突条からなる突出部１２のねじれ角αが３０〜５０°に形成されているので、破砕ガラス粒子の排出口６への推進力と螺状突条に乗り上げることによる複雑な転動運動とを両立させ、破砕ガラス粒子が管体２内で不必要に滞留するのを防止するとともに、複雑な転動運動によってガラスビーズの形状に変化を付けることができる。
（１６）回転駆動装置９が回転数が可変調整可能に形成されているので、加熱装置１００の温度、破砕ガラス粒子の粒径等によって回転数を適宜選択して、所望する形状のガラスビーズを得ることができ自在性に優れる。
【００２９】
なお、実施の形態１においては、加熱装置１００が被加熱物を装置内で移動させて連続して加熱するベルト式加熱炉の連続加熱炉の場合について説明したが、トンネル窯等の連続加熱炉を用いることもできる。また、倒炎式単独窯，シャトルキルン等のバッチ式の加熱装置を用いることもできる。また、鋼材加熱炉，鍛造炉等の金属加熱炉、燃焼ガスを窯炉等から煙突等へ誘導する煙道等も用いることができる。
また、本実施の形態においては、複数条の螺状突条からなる突出部１２が管体２の内周面に長手方向の全長に渡って連続して配設された場合について説明したが、連続して配設するのではなく、適当な間隔をあけて配設することもできる。管体２が下り傾斜に配設されているので、この場合も同様の作用が得られる。
【００３０】
（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２におけるガラスビーズ製造装置の要部断面図である。なお、実施の形態１で説明したものと同様のものは、同じ符号を付して説明を省略する。
図中、２０は実施の形態２におけるガラスビーズ製造装置、２１は略水平に加熱装置１００に貫設された横断面が略円形状等に形成された管体である。管体２１はベルト１０２を受ける図示しないベルト受けローラ（図１及び図２の１０３に相当する）の位置に配設され外周面がベルト１０２に接触され軸支されている。２２は管体２１の一端に開口した破砕ガラス粒子の供給口、２３は管体２１の他端側に所定の孔径で複数形成された排出口、２４は管体２１の他端部に固着され管体２１の他端を閉塞する板状等の閉塞部材、２５は閉塞部材８に接続され管体２１の他端側を軸支する管体軸支部材、２６は管体２１の供給口２２側の外周面に当接され管体２１の一端側を支持する管体受けローラ、２７は管体２１の内周面に長手方向の全長に渡って連続して配設され溶接等で固定された突出部である１乃至複数条の螺状突条である。
なお、本実施の形態においては、管体２１はベルト１０２に接触して軸支されているので、移動するベルト１０２で管体２１の外周を摺接して回転させている。このため、本実施の形態における回転駆動装置は、ベルト１０２が掛け渡された図示しない回転ローラの駆動装置である。
【００３１】
以上のように構成された実施の形態２におけるガラスビーズ製造装置を用いたガラスビーズの製造方法を、図面を参照しながら以下説明する。
加熱装置１００の両側の図示しない回転ローラ１０１を駆動してベルト１０２を所定の速度で移動させる。管体２１は、ベルト１０２の移動に伴って所定の速度で回転される。次いで、加熱装置１００を所定の温度に昇温し、管体２１の周囲がガラス軟化点以上ガラス軟化点より２００℃高い温度以下に昇温されたら、所定粒度に調整された破砕ガラス粒子をホッパ４に入れ、供給管５を介して供給口２２から管体２１内へ供給する。
管体２１内へ供給された破砕ガラス粒子は、内周面に螺状突条２７が配設固定された管体２１の回転運動に伴い、管体２１の内周面を供給口２２から排出口２３に向かう推進力が与えられ、転動しながら加熱装置１００内の廃熱や輻射熱で表面から軟化される。また、螺状突条２７に破砕ガラス粒子が乗り上げたりしながら管体２１の内部で複雑に転動し、エッジ部が丸みを帯びたガラスビーズが製造され、排出口２３から連続的に排出される。
なお、ガラスビーズの製造と同時に、ベルト１０２にセラミックス等の被加熱物を載せ、加熱装置１００で被加熱物の加熱処理を行うのが好ましい。生産効率を高めるためである。
【００３２】
以上のように、本発明の実施の形態２におけるガラスビーズ製造装置は構成されているので、実施の形態１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）加熱装置１００が連続加熱炉からなり、被加熱物を搬送するベルト１０２の下方のベルト受けローラの位置に廃熱や輻射熱が蓄積される空間を有しているため、この空間に管体２１を貫設することが可能で連続加熱炉の空間と廃熱や輻射熱を有効に活用することができ省エネルギー性と省スペース性に優れる。
（２）回転駆動装置としてベルト１０２が掛け渡された図示しない回転ローラの駆動装置を用い、移動するベルト１０２で管体２１の外周を摺接して管体２１を回転させているので、別途回転駆動装置を準備する必要がなく、装置構成を簡素化できる。
（３）管体２１の内周面に螺状突条２７を配設固定しているので、略水平に配設された管体２１を所定方向に回転させることで、供給口２２から供給された破砕ガラス粒子に排出口２３へ向かう推進力を与えることができ、簡単な構成でガラスビーズを量産することができる。
【００３３】
（実施の形態３）
図５は本発明の実施の形態３におけるガラスビーズ製造装置の要部断面図である。なお、実施の形態１で説明したものと同様のものは、同じ符号を付して説明を省略する。
図中、３０は実施の形態３におけるガラスビーズ製造装置、３１はステンレス鋼等の金属製等で形成され加熱装置１００の長手方向と略直交して加熱装置１００の側壁の上側に略水平に貫設され両端部が閉塞された横断面が略半円形等に形成された管体、３２は管体３１の一端の上面に形成され開口する破砕ガラス粒子の供給口、３３は破砕ガラス粒子を一旦受け入れるホッパ、３４はホッパ３３の下部に接続され先端が供給口２２の上方に配設された供給管、３５は管体３１の端部側の下面に所定の孔径で形成された排出口、３６は両端部が管体３１の両端部を貫通し管体３１の長手方向と略平行に貫設された軸体、３７は管体２１内の軸体２６に沿って全長に渡って配設され外縁が管体３１の少なくとも下側の内周面と摺接する螺状羽根、３８は軸体３６の一端部に接続され軸体３６を回転軸の回りに回転駆動させる回転駆動装置、３９は軸体３６の他端側を軸支する軸体軸支部材である。
【００３４】
以上のように構成された実施の形態３におけるガラスビーズ製造装置を用いたガラスビーズの製造方法を、図面を参照しながら以下説明する。
加熱装置１００を所定の温度に昇温し、管体３１の周囲がガラス軟化点以上ガラス軟化点より２００℃高い温度以下に昇温されたら、回転駆動装置３８を駆動して、例えば１〜３０ｒｐｍの回転数で軸体３６を所定の方向に回転させる。
次に、所定粒度に調整された破砕ガラス粒子をホッパ３３に入れ、供給管３４を介して供給口３２から管体３１内へ供給する。管体３１内へ供給された破砕ガラス粒子は、軸体３６の回転に伴う螺状羽根３７の回転運動によって、供給口３２から排出口３５に向かう推進力が与えられ管体３１の下側の内周面を転動されるので、加熱装置１００内の廃熱や輻射熱で表面から軟化され、エッジ部が丸みを帯びたガラスビーズが製造され、排出口３５から連続的に排出される。
なお、ガラスビーズの製造と同時に、ベルト１０２にセラミックス等の被加熱物を載せ、加熱装置１００で被加熱物の加熱処理を行うのが好ましい。生産効率を高めるためである。
【００３５】
以上のように、実施の形態３におけるガラスビーズ製造装置は構成されているので、実施の形態１に記載の作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）回転駆動装置３８で螺状羽根３７を有する軸体３６を回転軸の回りに回転させることで、管体３１内に供給された破砕ガラス粒子は、加熱装置１００内の廃熱や輻射熱で加熱されて表面から軟化され、さらに回転する螺状羽根３７で供給口３２から排出口３５に向かう推進力が与えられるので、管体３１の内部で転動運動をすることで丸みを帯びたガラスビーズが製造され、製造されたガラスビーズを排出口３５から連続的に排出させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、破砕ガラス粒子の表面を溶融させてガラスビーズを製造するガラスビーズ製造装置に関し、本来の加熱装置の目的以外に加熱装置の廃熱や輻射熱を利用してガラスビーズの製造を行うため、装置の稼働率を高め装置を集約的に有効に活用することができるとともに省エネルギー性に優れ、また表面に細かな擦過傷が曇りガラス状に形成された再帰反射性に乏しくアンカー効果を有する球状乃至は不定形状のガラスビーズを製造することができ、遊歩道その他の道路の舗装、舗装ブロック、外装ボードその他の建材等の原料や人工砂利等として広く用いることができるとともに、舗装面や建材表面等から抜け落ち難い付加価値の高いガラスビーズを製造することができ、さらにガラスビーズを連続的に製造することができ生産性に優れるガラスビーズ製造装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施の形態１におけるガラスビーズ製造装置の斜視図
【図２】実施の形態１におけるガラスビーズ製造装置の要部断面図
【図３】（ａ）実施の形態１におけるガラスビーズ製造装置の管体の一部の縦断面図    （ｂ）図３（ａ）のＡ−Ａ線における断面図
【図４】実施の形態２におけるガラスビーズ製造装置の要部断面図
【図５】実施の形態３におけるガラスビーズ製造装置の要部断面図
【符号の説明】
【００３８】
１  ガラスビーズ製造装置
２  管体
２ａ，２ｂ，２ｃ  分割管
２ｄ  フランジ
３  供給口
４  ホッパ
５  供給管
６  排出口
７  ガラスビーズ受入部
７ａ  ガラスビーズ回収部
８  閉塞部材
９  回転駆動装置
１０  管体受けローラ
１１  管体受けローラ
１２  突出部
２０  ガラスビーズ製造装置
２１  管体
２２  供給口
２３  排出口
２４  閉塞部材
２５  管体軸支部材
２６  管体受けローラ
２７  螺状突条
３０  ガラスビーズ製造装置
３１  管体
３２  供給口
３３  ホッパ
３４  供給管
３５  排出口
３６  軸体
３７  螺状羽根
３８  回転駆動装置
３９  軸体軸支部材
１００  加熱装置
１０１  回転ローラ
１０２  ベルト
１０３  ベルト受けローラ
１０４  ベルト受けローラ軸支部材
１０５  貫通孔
【図１】
2006089333.tif 000003
【図２】
2006089333.tif 000004
【図３】
2006089333.tif 000005
【図４】
2006089333.tif 000006
【図５】
2006089333.tif 000007