(57)【要約】【課題】球状粉の生産効率の向上、設備維持費用の低減、品質の向上を図ることのできる球状粉末製造装置、球状粉末の製造方法等を提供することを目的とする。【解決手段】燃焼炎Ｆを発生させるバーナ本体６０の外周側にジャケット７０を設け、このジャケット７０に形成した環状ノズル７７から、原料粉末１００ａのキャリアガスである不燃性の不活性ガス（Ｎ２ガス）を、燃焼炎Ｆの外側に噴出させるようにした。このとき、原料粉末１００ａは、燃焼炎Ｆの噴出方向に対し、所定の角度だけ傾斜させて噴出させるのが良い。【選択図】      図１
2004275880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に軸線を有した筒状のチャンバと、
前記チャンバの上部に設けられ、当該チャンバ内に燃焼炎を生じさせるバーナと、
前記バーナの外周部に設けられ、当該バーナから生じる燃焼炎中に原料粉末を供給する原料供給部と、
を備えることを特徴とする球状粉末製造装置。
【請求項２】
前記原料供給部は、不活性ガスを含むキャリアガスとともに前記原料粉末を供給することを特徴とする請求項１に記載の球状粉末製造装置。
【請求項３】
前記原料供給部は、前記バーナによって生じさせられる燃焼炎に対し、斜めに原料粉末を供給することを特徴とする請求項１または２に記載の球状粉末製造装置。
【請求項４】
前記原料供給部は、前記バーナの先端部を囲むように形成され、当該バーナの先端部近傍に臨む環状ノズルを有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の球状粉末製造装置。
【請求項５】
前記バーナの先端部に、当該バーナの内外方向を結ぶ切り欠きが形成され、
前記環状ノズルは、前記バーナの切り欠きに臨むよう設けられていることを特徴とする請求項４に記載の球状粉末製造装置。
【請求項６】
前記原料供給部からの原料粉末の供給位置に対し、前記バーナからの燃焼炎の発生方向下流側に向けて延びる筒状壁をさらに備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の球状粉末製造装置。
【請求項７】
前記原料供給部と前記バーナが別体であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の球状粉末製造装置。
【請求項８】
燃焼ガスを燃焼させることで先端部から燃焼炎を発生させるバーナに取り付けられる粉体供給用ジャケットであって、
前記バーナの外周部に装着されるジャケット本体と、
前記ジャケット本体に形成され、当該ジャケット本体が前記バーナに装着された状態で当該バーナの先端部近傍となる位置に開口部を有する粉体供給流路と、を備えることを特徴とする粉体供給用ジャケット。
【請求項９】
前記粉体供給流路は、前記開口部が、前記ジャケット本体が前記バーナに装着された状態で当該バーナの外周部を囲むように形成されていることを特徴とする請求項８に記載の粉体供給用ジャケット。
【請求項１０】
前記粉体供給流路は、前記開口部に連続するノズル部を有し、当該ノズル部は、前記ジャケット本体が前記バーナに装着された状態で当該バーナの中心軸線に対し傾斜するよう形成されていることを特徴とする請求項８または９に記載の粉体供給用ジャケット。
【請求項１１】
前記ノズル部の前記中心軸線に対する傾斜角度が５〜６０°であることを特徴とする請求項１０に記載の粉体供給用ジャケット。
【請求項１２】
前記ジャケット本体は、前記粉体供給流路を境として複数に分割可能であることを特徴とする請求項８から１１のいずれかに記載の粉体供給用ジャケット。
【請求項１３】
筒状のチャンバ内で、燃焼炎に対し、原料粉末をキャリアガスとともに燃焼炎の外周側から供給する供給工程と、
供給された前記原料粉末を燃焼炎内で溶融することにより球状化し、溶融処理物を得る球状化融工程と、
前記溶融処理物が燃焼炎外に移動することによって当該溶融処理物を凝固させる凝固工程と、
を備えることを特徴とする球状粉末の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、球状粉末製造装置、球状粉末の製造方法等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、塗料、コンポジット材料等のセラミックスフィラーの製造において、粉末の分散性、充填性、および流動性を向上させるために、粉末の粒子には、球状で表面が平滑である等の特性が必要とされている。
粉末の粒子を球状化させるためには、ゾルゲル法や噴霧熱分解法等の合成法を利用し、球状粒子を直接作る方法があるが、コストや生産量の制限がある。
粉末の粒子を球状化する他の方法としては、燃焼炎や熱プラズマ等の火炎中や、高音電気炉中で粒子を浮遊状態で溶融させ、液体の表面張力を利用して丸くする方法があり、燃焼炎を用いて原材料を溶融することにより球状の粉末を得る方法が一般には用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−３３６６８８号公報
【０００４】
ところで、本願明細書中において、粉末とは粒子の集合体を指しており、本来であれば粒子の集合体として粉末と呼ぶのが適当と判断される場合には「粉末」と称し、粉末を構成する単位としての「粒子」と呼ぶのが適当と判断される場合は「粒子」と呼ぶのが好ましいが、実質的にはその基本単位が共通であることから、以下の説明では、特に「粒子」と呼ぶのが好ましい場合を除き、基本的に「粉末」と称することとする。
【０００５】
さて、上記したような方法では、チャンバ内の上部にて、バーナで可燃性ガスの燃焼炎を生じさせ、この燃焼炎中に原料粉末を投入し、原料粉末が燃焼炎中を落下しながら溶融することで、球状化した粉末（これを球状粉末と適宜称する）を得る。
このようなバーナは、原料粉末をキャリアガスとともに供給する原料供給管の外周部に、燃料ガスを供給する燃料供給管を配置した構成となっている（例えば、特許文献２、３参照。）。
【０００６】
【特許文献２】
特許第３００１５６１号公報
【特許文献３】
特許第３３１２２２８号公報
【０００７】
また、図７に示すバーナ１は、その先端部のバーナ焔口部１ａが、断面略円形のアウターケース２内に、それぞれ断面円形の管体からなる原料供給管３、酸素供給管４が配列された構成となっている。原料供給管３は、アウターケース２内において、その中心側に、同心円状に、２列にわたって配列されている。酸素供給管４は、アウターケース２内において、酸素供給管４の外周側に、同心円状に２列にわたって配列されている。
このような配置構成を有するバーナ１において、原料供給管３からは、原料粉末とともに、キャリアガスとして不活性ガスである窒素ガス等が供給され、酸素供給管４からは支燃ガスである酸素ガスが供給され、燃焼ガスとなるＬＰＧガス等は、アウターケース２内の、原料供給管３および酸素供給管４の隙間から供給されるようになっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献２、３に示したような原料供給管の外周部に燃料供給管を配置した構成のバーナや、図７に示したようなバーナ１には、以下に示すような問題が存在する。なお、以下の説明において、特許文献２、３や図７に示したような構成を、従来方式と称し、特に特許文献２、３に示された構成と図７に示した構成を区別する必要が無い限り、図７に示した構成を代表して説明に用いることとする。
従来方式の原料供給管３には、セラミックス等の原料粉末が流れるわけであるが、このセラミックスにより、原料供給管３が内壁側から摩耗して穴が開いてしまうこともある。穴が開いた場合、当然のことながら原料供給管３を補修しなければならないわけであるが、補修を行うには、バーナ１を止めなければならず、装置の稼動率、球状粉の生産量が低下してしまうことになる。また、アウターケース２内には、原料供給管３や酸素供給管４の、多数本の配管が密集しているため、穴の開いた原料供給管３を補修するのも容易ではなく、バーナメーカでないと補修が行えなかったりするため、球状粉の生産を継続的に行うにはバーナ１自体を交換するしかなくなる。その結果、設備およびその維持に掛かる費用が嵩んでしまうという問題に繋がる。
【０００９】
従来方式のバーナ１においては、アウターケース２内に原料供給管３や酸素供給管４が配置され、スペースが限られている。このため、原料の処理量（球状粉の生産量）を増やそうとしても、原料供給管３自体を現状より太くするのは困難である。
しかも、原料供給管３における原料の流量を増やすと、キャリアガスの噴出量が増えることになる。バーナ１においては、燃焼ガスの内側（中心部）を燃焼させることで発生する火炎中に、キャリアガスとして不燃性の不活性ガスである窒素ガスが供給されており、キャリアガスの噴出量が増えると、火炎の燃焼温度の低下を招く。特に、原料粉末およびキャリアガスの火炎中に供給された不活性ガスの影響を大きく受ける部分と、そうでない部分とで温度差が大きくなり、火炎の温度分布が不均一になる。その結果、原料粉末が溶融しない未溶融粉が発生し、生成される球状粉の品質が不安定になってしまう。
【００１０】
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、球状粉の生産効率の向上、設備維持費用の低減、品質の向上を図ることのできる球状粉末製造装置、球状粉末の製造方法等を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
かかる目的のもと、本発明の球状粉末製造装置は、上下方向に軸線を有した筒状のチャンバと、チャンバの上部に設けられ、チャンバ内に燃焼炎を生じさせるバーナと、バーナの外周部に設けられ、このバーナから生じる燃焼炎中に原料粉末を供給する原料供給部と、を備えることを特徴とする。
このような球状粉末製造装置では、原料粉末は、バーナから発せられる燃焼炎に対し、原料供給部によって外周側から供給されることになる。原料粉末は、燃焼炎に対し、斜めに原料粉末を供給するのが好ましい。
このとき、原料供給部が、不活性ガスを含むキャリアガスとともに原料粉末を供給していれば、不燃性の不活性ガスも燃焼炎の外周側から噴出されることになるので、燃焼炎の内側に不活性ガスを噴出させる場合に比較し、燃焼炎の温度低下を抑えることができる。
さて、原料供給部はバーナの先端部を囲むように形成することができ、バーナの先端部近傍に臨む環状ノズルを有する構成とすることができる。これにより、原料粉末を燃焼炎の全周にわたって供給することができる。また、バーナの先端部に、バーナの内外方向を結ぶ切り欠きを形成し、環状ノズルを、バーナの切り欠きに臨むよう設けることもできる。
また、原料供給部からの原料粉末の供給位置は、バーナからの燃焼炎の発生位置よりも上流側とするのが好ましい。このような構成とするための具体的構造としては、原料供給部からの原料粉末の供給位置に対し、バーナからの燃焼炎の発生方向下流側に向けて延びる筒状壁をさらに備えることができる。この筒状壁は、原料供給部側に設けても良いし、バーナ側に設けてもよい。このような筒状壁を備えることで、バーナからの燃焼炎は、筒状壁の下流端側で発生し、原料粉末は、筒状壁の上流端側で供給されることになる。
このような原料供給部は、バーナとは別体とすることができる。これにより、既存のバーナに原料供給部を追設することで、本発明の構成を実現することが可能となる。
【００１２】
また、本発明は、燃焼ガスを燃焼させることで先端部から燃焼炎を発生させるバーナに取り付けられる粉体供給用ジャケットとして捉えることもできる。この粉体供給用ジャケットは、バーナの外周部に装着されるものであり、ジャケット本体がバーナに装着された状態でバーナの先端部近傍となる位置に開口部を有する粉体供給流路が設けられていることを特徴とする。
この粉体供給流路は、開口部を、ジャケット本体がバーナに装着された状態でバーナの外周部を囲むように形成するのが好ましい。このとき、開口部は、バーナの外周側で周方向に連続するような構成としても良いし、多数の開口部を周方向に配置した構成としても良い。
また、粉体供給流路は、開口部に連続するノズル部を有することができ、このノズル部は、ジャケット本体がバーナに装着された状態でバーナの中心軸線に対し傾斜するよう形成するのが好ましい。このとき、ノズル部の中心軸線に対する傾斜角度は５〜６０°とするのが好ましい。
このような粉体供給流路を有するジャケット本体は、粉体供給流路を境として複数に分割可能とするのが良い。分割数は、組立性・加工性、交換時の作業性等を考慮して適宜設定すれば良い。ただし、原料粉末が流れることによって流体供給流路が摩耗する箇所を、効率良く交換できるような構成とするのが好ましい。
【００１３】
上記したような球状粉末製造装置、粉体供給用ジャケットを用いることで、筒状のチャンバ内で、燃焼炎に対し、原料粉末をキャリアガスとともに燃焼炎の外周側から供給する供給工程と、供給された原料粉末を燃焼炎内で溶融することにより球状化し、溶融処理物を得る球状化融工程と、溶融処理物が燃焼炎外に移動することによって当該溶融処理物を凝固させる凝固工程と、を備えることを特徴とする球状粉末の製造方法を実現することもできる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１は、本実施の形態における球状粉末製造装置の構成を説明するための図である。
図１に示すように、球状粉末製造装置１０は、チャンバ２０、バーナ部３０、処理粉末回収手段４０、ガス排出手段５０とを有する。
【００１５】
チャンバ２０は、例えば耐熱性の高いＳＵＳ、アルミナ等で形成され、上下方向に軸線を有した円筒状で、同一の内径を有する円筒壁部２０ａと、その下端部に連続して形成され、下方に行くにしたがい内径が徐々に小さくなるテーパ部２０ｂとを有している。
チャンバ２０の上部は開口しており、この開口部に蓋体２１が設けられている。この蓋体２１は、チャンバ２０の中央部に臨む位置にバーナ部３０を備えており、その外周部には水冷ジャケット２１ａを内蔵している。水冷ジャケット２１ａは、バーナ部３０から発生する燃焼炎Ｆの調節と燃焼炎Ｆの熱により球状粉末製造装置１０が損傷することを防ぐものである。
【００１６】
バーナ部３０自体の詳細な構成は後述するが、このバーナ部３０には、各々の領域に、特に誘電体材料、磁性材料として用いられる酸化物組成物である原料粉末１００ａを供給する原料粉末供給系統３１、燃焼ガスを供給する燃焼ガス供給系統３２、および支燃ガスとして酸素を供給する酸素供給系統３３が接続されている。このようなバーナ部３０は、燃焼ガス供給系統３２から供給される燃焼ガスと酸素供給系統３３から供給される酸素をチャンバ２０内の下方に向けて噴出しつつ、これに着火することで、チャンバ２０中央部の上部に、燃焼炎Ｆを生成する。
【００１７】
燃焼炎Ｆを得るための燃焼ガスは、特に制限されない。ＬＰＧ、水素、アセチレン等公知の燃焼ガスを用いることができる。酸化物を処理する場合には、燃焼炎酸化度を制御する必要があり、燃焼ガスに対して適当な量の酸素を供給することが望まれる。ＬＰＧを燃焼ガスとして用いる場合にはＬＰＧ供給量の５倍の酸素を、アセチレンを燃焼ガスとして用いる場合にはアセチレン供給量の２．５倍の酸素を、また水素を燃焼ガスとして用いる場合には水素供給量の０．５倍の酸素を供給すると等量となる。この値を基準として酸素供給量を適宜設定することにより、燃焼炎Ｆの酸化度を制御することができる。これら燃焼ガスの流量は、バーナ部３０のサイズに応じて適宜定めればよい。
燃焼炎Ｆの温度は、燃焼ガスの種類、量、酸素との比率、原料粉末１００ａの供給量などによって変動する。ＬＰＧを用いる場合には約２１００℃まで、アセチレンを用いる場合には約２６００℃までの温度を得ることができる。
【００１８】
このような球状粉末製造装置１０において、原料粉末供給系統３１から供給する原料粉末１００ａとして、顆粒粉末を用いる。これは、原料粉末１００ａとしての顆粒粉末を得る段階で粒度分布の幅を狭く制御できるからである。しかも、その粒径をも制御することができる。
原料粉末１００ａとしての顆粒粉末を得る典型的な手法として、スプレー・ノズルを用いた噴霧造粒法がある。噴霧造粒法においては、出発原料粉末をスプレー・ノズルから噴霧するためのスラリを作成する。スラリは、出発原料粉末を溶媒に適量添加した後に、ボール・ミルまたはアトイタ等の混合機を用いて混合することにより得ることができる。溶媒として水を用いることができるが、出発原料粉末の分散性を向上するために分散剤を添加することが推奨される。出発原料粉末どうしを機械的に結合するための結合剤、例えばＰＶＡ（ポリビニルアルコール）を添加することもできる。
【００１９】
原料粉末体を含むスラリをスプレー・ノズルまたは回転ディスク等により噴霧して液滴を形成する。ここで、スプレー・ノズルは、上記のスラリと圧縮気体とを噴霧するためのものであり、２流体ノズル、あるいは４流体ノズルを用いることができる。圧縮気体とともにスプレー・ノズルから吐出されたスラリは微粒化されて噴霧を形成する。噴霧中の液滴の粒径は、スラリと圧縮気体との比率により制御することができる。液滴の粒径を制御することにより、最終的に得られる原料粉末１００ａとしての顆粒粉末の粒径を制御することができる。噴霧状態のスラリが落下する過程で水分を乾燥するための熱を与えることにより、液体成分を乾燥、除去した粉末を得ることができる。この熱は、スプレー・ノズルから吐出する気体を加熱気体とする、あるいは噴霧雰囲気に加熱気体を供給することにより与えることができる。乾燥のためには、１００℃以上の加熱気体を用いればよい。スプレー・ノズルによる噴霧および乾燥の工程は、所定のチャンバ内で行われる。スプレー・ノズルを用いた噴霧造粒法により得られる粉体は、通常、顆粒粉末である。この顆粒粉末の粒径は、前述のように、スラリと圧縮気体との比率によって制御することができる。スラリどうしを衝突させることにより小さな液滴を作成することもできる。
燃焼炎Ｆ中に供給される原料粉末１００ａとしての顆粒粉末は、乾式状態で供給することもできるが、当該原料粉末１００ａとしての顆粒粉末を含むスラリとして湿式状態で供給することもできる。
【００２０】
上記したような方法で得る原料粉末１００ａとしての顆粒粉末は、その平均粒径が１５μｍ以下、より好ましくは１〜１５μｍとなるように生成するのが特に好ましい。
これは、原料粉末供給系統３１における原料粉末１００ａの流動性を高めるためである。これにより、原料粉末供給系統３１内で原料粉末１００ａが詰まるのを防止でき、バーナ部３０に原料粉末１００ａを安定して供給することができる。
【００２１】
原料粉末１００ａの供給は、酸素、窒素等のキャリアガスを用いて行われる。本実施の形態では、キャリアガスとして窒素を用いることとする。なお、当然のことではあるが、供給する原料粉末１００ａを増加するためには、キャリアガス量を増加する必要があり、キャリアガスに酸素を用いるのであれば、支燃ガスである酸素の量を減少させ、キャリアガスと支燃ガスとの混合比率を調整する必要がある。ただし、助燃性ガスである酸素をキャリアガスとする場合、火炎の温度が高くなりすぎ、温度分布が不均一となるため、原料粉末１００ａの元素の一部が蒸発したり、組成の変動が著しくなる。
【００２２】
このような球状粉末製造装置１０では、バーナ部３０の燃焼ガス供給系統３２からＬＰＧ等の燃焼ガスおよび酸素供給系統３３から酸素をバーナ部３０に供給しながら、着火する。すると、燃焼炎Ｆが下方に向けて発生する。
そして、原料粉末供給系統３１からキャリアガスとともに原料粉末１００ａを供給する。原料粉末１００ａは、バーナ部３０にて形成された燃焼炎Ｆに向かって供給される。
【００２３】
燃焼炎Ｆはその燃焼領域内の位置、例えば中心部と外周部において温度が異なる。したがって、原料粉末１００ａの種類と処理の種類によって、燃焼炎Ｆの大きさ等の調節が行われると共に、原料粉末１００ａの供給先の位置も適宜調節される。なお、原料粉末１００ａを燃焼炎Ｆの熱により溶融させて球状化された球状粉末である処理粉末（溶融処理物）１００ｂを得る場合には、燃焼炎Ｆの温度を、原料粉末１００ａの融点以上の温度となるように設定する。
大きさや温度が適宜調整された燃焼炎Ｆ中に投入された原料粉末１００ａは、燃焼炎Ｆ中に所定時間滞留し、燃焼炎Ｆの熱によって溶融され、または化学的・物理的修飾を受け、チャンバ２０内を落下する。このとき、原料粉末１００ａは、チャンバ２０内を落下する間にその温度が低下し、凝固する。
このようにして燃焼炎Ｆを通過した原料粉末１００ａは、処理粉末１００ｂとなる。
【００２４】
上記のような処理が行われるチャンバ２０のテーパ部２０ｂの下端部は開口しており、回収容器４１が接続されている。この回収容器４１の側面には、サイクロン５１が接続されている。
チャンバ２０内を落下した処理粉末１００ｂは、回収容器４１の底部に堆積し、またその一部はガスとともにサイクロン５１に送り込まれる（以下、堆積した処理粉末１００ｂを、処理粉末（溶融処理物）１００ｃと称する）。
サイクロン５１では、円筒壁部２０ａから流れてくる、処理粉末１００ｂが混在したガスの気体（ガス）と固体（処理粉末１００ｂ）とを上下に分離する。ガスと分離された処理粉末１００ｃはサイクロン５１の底部に堆積する。
処理粉末１００ｂを回収する処理粉末回収手段４０としてのこれら回収容器４１およびサイクロン５１の底部に堆積した処理粉末１００ｃを回収することで、球状の処理粉末１００ｃを得ることができるのである。
また、サイクロン５１の上部にはバグフィルタ等のフィルタ装置５２が接続され、ガス排出手段５０としてのサイクロン５１から排出されるガスに残存する処理粉末１００ｃを、フィルタ本体５２ａで回収し、ガスのみを、排風機５３を介して、排出管５５から排出するようになっている。
【００２５】
上記のようにして回収された処理粉末１００ｃは、処理粉末１００ｃとして結晶性の良い緻密な粒子や、単結晶粒子や、球形の粒子（球状度の高い粒子）からなる粉末等、処理する目的に応じた、優れた特性を有する粉末を得ることができる。
また本実施の形態で得られる粉末の平均粒径は、０．１〜５０μｍ程度であり、特に１〜１０μｍ程度の粒子を得ることが可能である。
【００２６】
さて、図２に示すように、本実施の形態におけるバーナ部３０は、バーナ本体（バーナ）６０と、その外周部に設けられたジャケット（原料供給部、粉体供給ジャケット）７０とから構成されている。
バーナ本体６０は、チャンバ２０の蓋体２１から鉛直下方に伸びる略円筒状のアウターケース６１を有している。このアウターケース６１は、その下部に、先端（下端）に行くにしたがい、その外径が徐々に小さくなるテーパ形状とされたテーパ部６１ａと、このテーパ部６１ａの下端部に連続して形成され、一定の径を有した筒状部６１ｂとを有している。
そして、図３（ａ）に示すように、バーナ本体６０の下端部に位置する筒状部６１ｂの先端周縁部６１ｃには、周方向複数箇所に、切り欠き（開口部）６２が形成されている。ここで、各切り欠き６２は、その上部６２ａが略半円形とされている。
図３（ｂ）に示すように、アウターケース６１内には、酸素供給系統３３から送り込まれる支燃ガスとしての酸素を供給する酸素供給管６３が、複数列にわたってそれぞれ同心円状に配列されている。燃焼ガス供給系統３２からは、燃焼ガスが、アウターケース６１内に多数本収められた酸素供給管６３の隙間６４に送り込まれるようになっている。これにより、バーナ本体６０からは、下方に向けて燃焼ガスと支燃ガスとが噴出するようになっている。
なお、このバーナ本体６０は、構造（配管のレイアウト）自体は図７に示したバーナ１と同様とすることができる。
【００２７】
図２に示したように、ジャケット７０は、バーナ本体６０の外周面に沿って取り付けられたインナー部材７１と、インナー部材７１の外周側に取り付けられたアウター部材７２とからなる、二分割構造となっている。
インナー部材７１は、全体として略筒状で、バーナ本体６０の外周面に沿った内周面７１ａを有し、バーナ本体６０の外周面に密着した状態で、蓋体２１に図示しないボルト等によって取り付けられるようになっている。インナー部材７１の外周面は、上端部から下方に向けて所定長の部分が、一定の径を有したストレート筒部７１ｂとされている。ストレート筒部７１ｂの下端部には、インナー部材７１の径方向内側に向けて形成された段部７１ｃと、段部７１ｃの内周端側からインナー部材７１の下端７１ｄに向けてその径が漸次縮小するよう形成されたテーパ面７１ｅとが連続して形成されている。
ここで、インナー部材７１の下端７１ｄの上下方向位置は、バーナ本体６０の下端部において周方向複数箇所に形成された切り欠き６２の上端部に対応した位置となっている。
【００２８】
アウター部材７２の内周面は、上端部から下方に向けて所定長の部分が、一定の径を有したストレート筒部７２ａとされている。このストレート筒部７２ａは、その下端部が、インナー部材７１の段部７１ｃよりも下方に位置するよう形成されている。ストレート筒部７２ａの下端部には、下方に向けてその径が漸次縮小するよう形成された第一テーパ面７２ｂが形成され、さらに、第一テーパ面７２ｂの下端部に連続して、インナー部材７１のテーパ面７１ｅと略平行な第二テーパ面７２ｃが形成されている。図３（ａ）に示したように、この第二テーパ面７２ｃの下端７２ｄの位置は、バーナ本体６０の先端に対応した位置とされている。
また、第二テーパ面７２ｃに連続して、バーナ本体６０の先端周縁部６１ｃから鉛直下方に所定長だけ延び、一定の内径を有したスカート部（筒状壁）７２ｆが形成されている。
また、図２に示したように、アウター部材７２には、その上面７２ｇから略鉛直下方に延び、途中でアウター部材７２の内方に向けて屈曲し、第一テーパ面７２ｂに開口部７３ａを有する、流路７３が形成されている。この流路７３は、上面７２ｇからストレート形状の穴７３ｂを形成するとともに、アウター部材７２の外周面から斜めにストレート形状の穴７３ｃを形成し、さらに穴７３ｃを形成した後にアウター部材７２の外周面に形成された開口部７３ｄを埋めることで、容易に形成できる。
このようなアウター部材７２は、ボルト７５等によって、蓋体２１に取り付けられている。そして、蓋体２１には、流路７３に対応した位置に開口部２１ｄが形成され、ここに原料粉末１００ａを供給する原料粉末供給系統３１が接続されるようになっている。
【００２９】
このような構成により、ジャケット７０には、バーナ本体６０の外周側に、インナー部材７１の段部７１ｃ、テーパ面７１ｅ、アウター部材７２のストレート筒部７２ａ（の段部７１ｃより下方の部分）、第一テーパ面７２ｂによって囲まれた、環状に連続する環状チャンバ（粉体供給流路）７６が形成されている。さらに、この環状チャンバ７６の下端部に連続して、インナー部材７１のテーパ面７１ｅとアウター部材７２の第二テーパ面７２ｃに挟まれた、環状に連続する環状ノズル（ノズル部）７７が形成され、この環状ノズル７７が、バーナ本体６０の先端部に形成された切り欠き６２に対応した位置に開口部を有する構成となっている。
このようにして、環状ノズル７７は、バーナ本体６０の先端周縁部６１ｃに形成された複数の切り欠き６２に外周側から臨むように形成されている。
ここで、環状ノズル７７は、バーナ本体６０の中心軸線に対し所定の角度θだけ傾斜し、原料粉末１００ａの噴出方向をバーナ本体６０の中心軸線に対し傾斜させるのが良い。この角度θは、５〜６０°とするのが好ましい。角度θが５°を下回ると燃焼炎Ｆ中に入り込まない原料粉末１００ａが生じ、また角度θが６０°を超えると、バーナ本体６０のバーナ焔口部に原料粉末１００ａが付着してしまい、詰まりや、燃焼ガス、支燃ガス、キャリアガスの流れを乱す要因となる可能性があるからである。
【００３０】
さて、上記構成を有するバーナ部３０では、燃焼ガス供給系統３２によって送り込まれた燃焼ガスは、バーナ本体６０のアウターケース６１内に多数本収められた酸素供給管６３の隙間６４を通り、バーナ本体６０の下端部から下方に向けて噴出する。また、酸素供給系統３３によって送り込まれた支燃ガスとしての酸素は、アウターケース６１内の酸素供給管６３を通り、バーナ本体６０の下端部から下方に向けて噴出する。これにより、バーナ本体６０からは、下方に向けて燃焼ガスと支燃ガスとが噴出し、これに着火することで、燃焼炎Ｆが下方に向けて発生するようになっている。
また、原料粉末供給系統３１から送り込まれる原料粉末１００ａとキャリアガスは、ジャケット７０に形成された流路７３を通り、環状チャンバ７６に流れ込み、バーナ本体６０の外周側においてその全周に回り込む。さらに、原料粉末１００ａとキャリアガスは、環状チャンバ７６からこれに連続する環状ノズル７７に流れ込み、バーナ本体６０の先端周縁部６１ｃに形成された複数の切り欠き６２に向けて斜めに流れ込む。その結果、バーナ本体６０の先端周縁部６１ｃにおいて、周方向複数箇所に形成された切り欠き６２を通り、原料粉末１００ａとキャリアガスは、バーナ本体６０から下方に向けて形成された燃焼炎Ｆに供給されるのである。
【００３１】
このとき、原料粉末１００ａのキャリアガスである不燃性の不活性ガス（窒素ガス）が、バーナ本体６０の外周側に設けられた環状ノズル７７から、燃焼炎Ｆの外側に噴出される。したがって、従来方式の構成に比較し、燃焼炎Ｆの温度低下、温度分布の不均一化を防ぐことができ、原料粉末１００ａの溶融を確実に行うことが可能となり、未溶融粉の発生を抑制して、生成される球状粉の品質を安定・向上させることができる。
また、キャリアガスが、燃焼炎Ｆの外側から噴出される構成により、原料粉末１００ａの流量を増やした場合、これにともなってキャリアガスの流量が増えても、燃焼炎Ｆの温度低下、温度分布の不均一化を防ぐことができる。しかも、原料粉末１００ａおよびキャリアガスは、バーナ本体６０の外周側のジャケット７０を通るので、その流量を大幅に増やすために流路７３、環状チャンバ７６、環状ノズル７７等を拡大するにしても、ジャケット７０を加工、あるいは交換すればよく、従来方式の構成のようにスペースの制限を受けることもなく、またバーナ本体６０自体は変更する必要が無い。また、従来方式では、流量を大幅に増やすにはバーナ全体を交換して大型化するしかないが、これに要するコストに比較し、本実施の形態の構成においてジャケット７０を改造あるいは交換するコストは、低く抑えることができる。
【００３２】
また、原料粉末１００ａは、ジャケット７０に形成された流路７３、環状チャンバ７６、環状ノズル７７を通る。ジャケット７０は、バーナ本体６０の外周側に取り付けられているので、全体としてブロック状の構成とすることができ、通常の配管に比較すれば、その壁厚を大きく確保することができる。したがって、原料粉末１００ａによる摩耗が生じても、配管のように穴が容易にあいてしまうこともなく、その耐久性を優れたものとすることができる。さらに、摩耗が進んだ場合にも、ジャケット７０はバーナ本体６０とは別体となっており、その交換を容易に行うことができ、高い保守性を有していると言える。
加えて、ジャケット７０は、インナー部材７１とアウター部材７２とからなる二分割構造とされ、流路７３、環状チャンバ７６、環状ノズル７７において原料粉末１００ａがぶつかって摩耗する箇所は、全てアウター部材７２側に形成されている。したがって、摩耗が進んだ場合、アウター部材７２のみを交換すれば済み、これによって保守費用を抑制することができる。
この他、環状チャンバ７６、環状ノズル７７は、インナー部材７１の外周面とアウター部材７２の内周面によって形成されている。したがって、環状チャンバ７６、環状ノズル７７を形成するための機械加工も容易であり、低コストでジャケット７０を製作することができる。
【００３３】
このようにして、球状粉末製造装置１０では、生産量の増加による球状粉の生産効率の向上、設備維持費用の低減、品質の向上を図ることが可能となるのである。
これ以外にも、上記構成によれば、バーナ本体６０は、構造自体は図７に示したバーナ１と同様であるので、既存のバーナをそのまま利用し、ジャケット７０を取り付けるとともに配管を変更するのみで上記構成を実現できるという効果を有する。
また、上記構成では、ジャケット７０に、バーナ本体６０の先端周縁部６１ｃから鉛直下方に延びるスカート部７２ｆが形成されている。これを、図４に示すように、スカート部７２ｆを省略した構成とすることもできるが、このような構成では、矢印（イ）に示すように、環状ノズル７７から噴出された原料粉末１００ａが燃焼炎Ｆに確実に入り込まず、燃焼炎Ｆの外周側に舞ってしまうものもある。これに対し、スカート部７２ｆを形成することで、環状ノズル７７から噴出された原料粉末１００ａを燃焼炎Ｆ内に確実に投入することができ、確実に溶融することができるのである。
【００３４】
【実施例】
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
（実施例）
顆粒の作製ＢＮＴ系セラミックスを平均粒径１μｍに粉砕し、ポリビニルアルコールを１．５ｗｔ％添加した濃度４０％のスラリを作製し、スプレードライで顆粒を作製した。顆粒を所定の供給方法、供給量でＬＰＧバーナの火炎中に投入し、球状化処理を行い、試料を生成した。
ここで、上記実施の形態で示した構成を用いるジャケット方式において、バーナ本体６０の中心軸線に対する原料粉末１００ａの噴出の角度θを、１０、４８、７０度の３通りとして試料１、２、３をそれぞれ生成した。また比較のため、スカート部７２ｆを形成しない構成、つまり図４に示したような構成について、噴出の角度θを４８度とした場合についても試料４を作成した。さらに、図７に示した従来方式の装置を用い、試料５を生成した。
上記のようにして生成した試料１〜５のそれぞれを、ＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）により３０００倍の視野で２０視野観察し、未熔融粒子の個数を数えた。
その結果を、図５に示す。
この図５に示すように、バーナ本体６０の中心軸線に対する原料粉末１００ａの噴出の角度θを１０°、４８°とした試料１、２の場合、角度θを７０°とした試料３に比較し、未溶融粒子の数が少ないことが認められる。特に、角度θを４８°とした試料２では、角度θを１０°とした試料１に較べても、未溶融粒子の数が少なくなっている。
これに対し、従来方式の試料５では、特に、角度θを４８°とした試料２に較べ、未溶融粒子の数が多い。また、従来方式の試料５では、原料供給量を増やしていくと、原料供給量が２．０、２．５ｋｇ／ｈのときに、未溶融粒子の数が著しく増加しており、この領域において、本発明による未溶融粒子の低減効果が特に有効であることがわかる。さらに、従来方式の試料５では、２．５ｋｇ／ｈ以上の原料供給量のデータはない。これは、従来方式のバーナ１では、これ以上原料供給量を増やすことができないためである。これに対しジャケット方式の試料１〜４では、２．５ｋｇ／ｈ以上の原料供給量においても球状粉の生成を行うことが可能となっている。
また、スカート部７２ｆを形成しない構成、つまり図４に示したような構成のバーナを用いた試料４では、角度θが同じ４８°である試料２に比較し、未溶融粒子の数が多くなっている。これによりスカート部７２ｆを設けることで、溶融処理を確実に行えることが分かる。
【００３５】
さてここで、固体粒子による材料のエロージョンについて検討する。
固体粒子（原料粉末１００ａ）の衝突によって除去される衝突対象（従来方式の場合、原料供給管３、ジャケット方式の場合はジャケット７０）の体積Ｖは、横割れの生成を仮定してその半径ｒ、  深さをｈとすると、
Ｖ＝πｒ２・ｈ
で表せる。
ＳｉＣ粒子によるエロージョン実験データを多変数直線回帰法で解析したＷｉｅｄｅｒｈｏｒｎ，  Ｈｏｃｋｅｙらによる、
Ｖ∝ｖ２．８Ｒ３．９ρ１．９Ｈ０．４８Ｋｃ−１．９              ………（１）
（ｖ：粒子の速度、Ｒ：半径、ρ：密度、Ｈ：試料の硬さ、Ｋｃ：試料の破壊靭性値）という式を用い、従来方式における配管の摩耗量をＶｉ、上記実施の形態の構成によるジャケット方式の摩耗量をＶｊとして近似すると、Ｒ、ρ、Ｈ、Ｋｃは共通であるので、（１）式により、
2004275880.tif 000003
となる（Ｌｉは配管の肉厚、Ｌｊはジャケット７０の壁厚、ｔｉ、ｔｊは摩耗により配管、ジャケット７０が破損（穴があく）までの時間）。
【００３６】
ここで、従来方式における配管内の粒子流速ｖｉは、キャリアガスの流量を７０Ｌ／ｍｉｎ、開口面積が直径１ｍｍの配管が１８本あるとすると、
７０×１０００÷６０÷（０．５２×１８π）＝８２．５  （ｍｍ／ｓ）
となり、破損までに使用した時間ｔｉは５０３時間となる。
【００３７】
これに対し、ジャケット方式では、出口の粒子流速ｖｊは、キャリアガスの流量は同じく７０Ｌ／ｍｉｎ、そして環状ノズル７７に一辺１．５ｍｍの正方形の開口部（切り欠き６２）を２４個備えるとすると、
７０×１０００÷６０÷（１．５×１．５×２４）＝２１．６  （ｍｍ／ｓ）
となる。
仮にジャケット７０の出口の面積（１．５×１．５）が１０％広がるまで使用すると仮定すると、ジャケット７０の寿命は、（２）式より、
2004275880.tif 000004
となる。
【００３８】
このようにして、上記実施の形態に示したようなジャケット７０を用いた方式を採用することで、摩耗によるジャケット７０の寿命は、従来の配管方式に比較し、大幅に伸びていることがわかる。
【００３９】
なお、上記実施の形態では、切り欠き６２を設けているが、その数や形状については限定する意図はない。しかし、例えば図６に示すように、切り欠き６２の数を多くすると、一つ一つの切り欠き６２の大きさが小さくなるので、原料粉末１００ａが切り欠き６２の部分に詰まりやすくなる。また、形状についても、図６に示したような角型形状の切り欠き６２とすると、図３（ａ）に示したような半円形とした場合に較べ、原料粉末１００ａが切り欠き６２の部分に詰まりやすくなる。これは、特に原料粉末１００ａの流量を増加させると顕著な問題となるため、切り欠き６２の数や形状については慎重な検討を行う必要がある。
また、スカート部７２ｆをジャケット７０に形成する構成としたが、バーナ本体６０側に形成することも可能である。
これ以外にも、バーナ本体６０、ジャケット７０の構成や、球状粉末製造装置１０の他の部分の構成等については、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、生産量の増加による球状粉の生産効率の向上、設備維持費用の低減、品質の向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態における粒状粉末製造装置の構成を示す断面図である（バーナ本体は断面視していない）。
【図２】バーナ部の構成を示す断面図である。
【図３】バーナ部の先端部の構成を示す断面図である。
【図４】スカート部を設けない場合のバーナ部の構成を示す断面図である。
【図５】実施例の結果を示す図である。
【図６】切り欠きの他の例を示すものである。
【図７】従来のバーナの構成を示す図である。
【符号の説明】
１０…球状粉末製造装置、２０…チャンバ、３０…バーナ部、６０…バーナ本体（バーナ）、６１…アウターケース、６２…切り欠き（開口部）、６３…酸素供給管、７０…ジャケット（原料供給部、粉体供給ジャケット）、７１…インナー部材、７２…アウター部材、７２ｆ…スカート部（筒状壁）、７３…流路、７６…環状チャンバ（粉体供給流路）、７７…環状ノズル（ノズル部）、１００ａ…原料粉末、Ｆ…燃焼炎、θ…角度
【図１】
2004275880.tif 000005
【図２】
2004275880.tif 000006
【図３】
2004275880.tif 000007
【図４】
2004275880.tif 000008
【図５】
2004275880.tif 000009
【図６】
2004275880.tif 000010
【図７】
2004275880.tif 000011