(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナノズルを冷却する冷却手段を備える粉体溶融バーナであって、
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に原料粉体を供給する原料粉体供給器と、
前記原料粉体供給路先端に設けられた原料噴出孔と、
燃料を供給する燃料供給路と、
前記燃料供給路先端に設けられた燃料噴出孔と、
酸素又は酸素富化空気を供給する支燃性ガス供給路と、
前記支燃性ガス供給路先端に設けられた支燃性ガス噴出孔と、
を備え、
前記冷却手段が、冷却ガスの導入部と導出部とを有する冷却ガス流路と、当該冷却手段の表面温度を所要の温度に制御する温度制御手段と、を有する空冷構造であり、
前記導出部から前記原料粉体供給器に冷却ガスを供給する、粉体溶融バーナ。
【請求項２】
前記温度制御手段が、前記導出部側の前記冷却ガスの温度を測定する温度測定手段と、前記導入部に導入する冷却ガスの流量を制御する流量制御手段と、を有する、請求項１に記載の粉体溶融バーナ。
【請求項３】
前記冷却手段が、前記バーナノズルの最外周部に設けられる、請求項１又は２に記載の粉体溶融バーナ。
【請求項４】
前記冷却手段が、前記バーナノズルを囲繞するように設けられる、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の粉体溶融バーナ。
【請求項５】
前記冷却ガスが、支燃性ガスを含む、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の粉体溶融バーナ。
【請求項６】
前記支燃性ガス供給路に支燃性ガスを供給する支燃性ガス混合器を備え、
前記導出部から前記支燃性ガス混合器に冷却ガスを供給する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の粉体溶融バーナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体溶融バーナに関する。
【背景技術】
【０００２】
シリカ、アルミナあるいはガラス原料粉末等の無機質粉体原料を溶融する際には、高温の火炎が必要である事から、通常は、酸素・ガス燃焼のバーナが用いられている。このバーナには、予混合型バーナと拡散型バーナとがある。
【０００３】
予混合型バーナは、酸素と燃焼ガスとを予め混合して燃焼場に噴出するものであり、バーナ内で、原料粉体、酸素、燃料を十分に混合し、バーナ先端に形成する火炎中に原料粉体を供給するものが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
拡散型バーナは、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り、例えば、竪型路に配置される拡散型バーナとして、同心円状の二重管で構成され、その内管と外管との間に多数の小管を設け、珪素質原料をバーナの中心管（内管）から自然流下（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を投入し、熔融シリカ球状体を製造するものが知られている（例えば、特許文献２）。
【０００５】
また、他の拡散型バーナとしては、同心の五重管で構成され、中心部から酸素ガス又は酸素富化ガスを搬送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、さらにその外周から一次酸素及び二次酸素を供給するように構成され、最外周部にバーナを冷却する冷却ジャケットが設けられたものが知られている（例えば、特許文献３，４）。
【０００６】
さらには、原料粉体供給路及び噴出孔の内側及び外側に燃料の供給路及び噴出孔を設け、火炎で原料の流れを挟み込む事により、熔融効率を高めるバーナ構造も提案されている（例えば、特許文献５）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６２−２４１５４３号公報
【特許文献２】特開昭５８−１４５６１３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
【特許文献５】特許第５２９１７４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述した従来のバーナは、その性能を発揮するために高温の炉に設置して使用するため、バーナノズルを囲繞するように冷却ジャケットを設ける必要があり、この冷却ジャケットの冷却剤（冷媒）としては冷却水を用いることが一般的であった。
【０００９】
しかしながら、従来の冷却ジャケットでは、冷却ジャケットの先端に結露が生じ、そこにバーナから吹き込まれた原料が付着・成長する事で、バーナの燃焼状態を阻害するだけでなく、製品の品質にも影響を与えるおそれがあるという課題があった。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、結露の発生を防ぎ、原料の付着を低減する粉体溶融バーナを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
かかる課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。
すなわち、請求項１に係る発明は、バーナノズルを冷却する冷却手段を備える粉体溶融バーナであって、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に原料粉体を供給する原料粉体供給器と、前記原料粉体供給路先端に設けられた原料噴出孔と、燃料を供給する燃料供給路と、前記燃料供給路先端に設けられた燃料噴出孔と、酸素又は酸素富化空気を供給する支燃性ガス供給路と、前記支燃性ガス供給路先端に設けられた支燃性ガス噴出孔と、を備え、前記冷却手段が、冷却ガスの導入部と導出部とを有する冷却ガス流路と、当該冷却手段の表面温度を所要の温度に制御する温度制御手段と、を有する空冷構造であり、前記導出部から前記原料粉体供給器に冷却ガスを供給する、粉体溶融バーナである。
【００１２】
請求項２に係る発明は、前記温度制御手段が、前記導出部側の前記冷却ガスの温度を測定する温度測定手段と、前記導入部に導入する冷却ガスの流量を制御する流量制御手段と、を有する、請求項１に記載の粉体溶融バーナである。
【００１３】
請求項３に係る発明は、前記冷却手段が、前記バーナノズルの最外周部に設けられる、請求項１又は２に記載の粉体溶融バーナである。
【００１４】
請求項４に係る発明は、前記冷却手段が、前記バーナノズルを囲繞するように設けられる、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の粉体溶融バーナである。
【００１５】
請求項５に係る発明は、前記冷却ガスが、支燃性ガスを含む、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の粉体溶融バーナである。
【００１６】
請求項６に係る発明は、前記支燃性ガス供給路に支燃性ガスを供給する支燃性ガス混合器を備え、前記導出部から前記支燃性ガス混合器に冷却ガスを供給する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の粉体溶融バーナである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の粉体溶融バーナは、バーナノズルを冷却する冷却手段が、冷媒として冷却ガスを用いるとともに当該冷却手段の表面温度を所要の温度に制御する温度制御手段を有する空冷構造であり、冷却手段の表面温度を凝縮水が付着しない温度以上に制御及び保持する事ができるため、バーナノズルの表面における結露の発生を防ぎ、原料の付着を低減することができる。したがって、バーナの燃焼状態が良好に保たれ、付着物が製品中に混入して品質低下を起こす不具合を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明を適用した一実施形態である粉体溶融バーナの構造を示す拡大断面図である。
【図２】本発明を適用した一実施形態である粉体溶融バーナの温度制御手段を示す系統図である。
【図３】本発明を適用した一実施形態である粉体溶融バーナにおける冷却ガスの利用形態の一例を示す系統図である。
【図４】本発明を適用した一実施形態である粉体溶融バーナにおける冷却ガスの利用供給形態の他の例を示す系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を適用した一実施形態である粉体溶融バーナについて、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００２２】
先ず、本発明を適用した一実施形態である粉体溶融バーナの構成について説明する。
図１及び図２は、本発明を適用した一実施形態である粉体溶融バーナ（以下、単に「バーナ」と呼ぶことがある）を示しており、図１はバーナの中心軸に沿って切断した拡大断面図であり、図２は、バーナの温度制御手段を模式的に示す系統図である。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態のバーナ１は、当該バーナ１の中心側から、原料粉体を供給する原料粉体供給管２、燃料を供給する燃料供給管３、酸素又は酸素富化空気を供給する第１支燃性ガス供給管４、酸素又は酸素富化空気を供給する第２支燃性ガス供給管５及び空冷構造の冷却ジャケット（冷却手段）６から構成される、同軸の多重管構造を有している。また、本実施形態のバーナ１は、燃料ガスと酸素を含有する支燃性ガスとを用いた酸素燃焼バーナである。
【００２４】
原料粉体供給管２は、バーナ１の同心多重管構造の最内側に、当該バーナ１の軸方向に沿って設けられている。この原料粉体供給管２の内側の空間は、原料粉体供給路２Ａとなっており、原料粉体とキャリアガスとの混合物を供給可能となっている。
【００２５】
原料粉体供給路２Ａの先端は、バーナ１の先端面１ａに開口している。そして、この原料粉体供給管２の開口部が原料噴出孔２ａとなっており、バーナ中心軸に対して外側に傾斜した方向に原料粉体を噴出するようになっている。また、原料粉体供給管２は、原料粉体をキャリアガスとともに供給するための原料粉体供給器（図３中に示す符号１０）と接続されている。
【００２６】
原料粉体は、特に限定されるものではなく、具体的には、例えば、シリカ、アルミナあるいはガラス原料粉末等の無機質粉体原料が挙げられる。また、原料粉体の粒子形態は、特に限定されるものではなく、角を有する非球形の粒子であってもよいし、角を有さない球形の粒子であってもよい。
【００２７】
また、原料粉体の粒子径としては、特に限定されるものではないが、１０〜１００μｍの範囲であることが好ましく、２０〜３０μｍの範囲であることがより好ましい。ここで、原料粉体の粒子径が上記範囲内であると、保管も容易であり、且つ十分に溶融させる事が出来るために好ましい。
【００２８】
キャリアガスは、原料粉体を搬送可能な気体であれば、特に限定されるものではない。キャリアガスとしては、具体的には、例えば、安全性を考慮する場合には、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスを用いることができる。また、原料粉体が、粒子径が大きい場合や、酸化雰囲気中での燃焼が遅い場合には、空気もしくは酸素富化空気等の酸素を含む支燃性ガスを用いる事が好ましい。
【００２９】
燃料供給管３は、原料粉体供給管２の外側に、当該原料粉体供給管２と同軸的に設けられている。また、燃料供給管３と原料粉体供給管２との間に設けられた空間は、燃料供給路３Ａとなっており、燃料ガスを供給可能となっている。換言すると、燃料供給路３Ａは、原料粉体供給路２Ａの外周に設けられている。
【００３０】
燃料供給路３Ａの先端は、バーナ１の先端面１ａに開口している。そして、図１に示すように、この燃料供給管３の開口部は、燃料供給孔３ａとなっており、バーナ中心軸に対して平行な方向に燃料ガスを噴出するようになっている。
【００３１】
燃料ガスは、特に限定されるものではなく、具体的には、例えば、メタン（ＣＨ４）やプロパン（Ｃ３Ｈ８）等の気体燃料を用いることができる。また、燃料供給管３に液体霧化機構を設けた場合であれば、灯油、アルコール等の液体燃料を用いることもできる。
【００３２】
第１支燃性ガス供給管４は、燃料供給管３の外側に、原料粉体供給管２及び燃料供給管３と同軸的に設けられている。また、燃料供給管３と第１支燃性ガス供給管４の間に設けられた空間は、第１支燃性ガス供給路４Ａとなっており、支燃性ガスを供給可能となっている。換言すると、第１支燃性ガス供給管４Ａは、燃料供給路３Ａの外周に設けられている。
【００３３】
第１支燃性ガス供給路４Ａの先端は、バーナ１の先端面１ａに開口している。そして、この第１支燃性ガス供給路４Ａの開口部は、第１支燃性ガス供給孔４ａとなっており、バーナ中心軸に対して垂直な方向に支燃性ガスを噴出するようになっている。
【００３４】
第２支燃性ガス供給管５は、第１支燃性ガス供給管４の外側に、原料粉体供給管２、燃料供給管３及び第１支燃性ガス供給管４と同軸的に設けられている。また、第１支燃性ガス供給管４と第２支燃性ガス供給管５との間に設けられた空間は、第２支燃性ガス供給路５Ａとなっており、支燃性ガスを供給可能となっている。換言すると、第２支燃性ガス供給管５Ａは、第１支燃性ガス供給管４Ａの外周に設けられている。
【００３５】
第２支燃性ガス供給路５Ａの先端は、バーナ１の先端面１ａに開口している。そして、この第２支燃性ガス供給路５Ａの開口部は、第２支燃性ガス供給孔５ａとなっており、バーナ中心軸に対して水平な方向に支燃性ガスを噴出するようになっている。
【００３６】
第１支燃性ガス供給路４Ａ及び第２支燃性ガス供給路５Ａに供給する支燃性ガスとしては、燃料ガスと反応して火炎雰囲気を形成可能なガスであれば、特に限定されるものではない。このような支燃性ガスとしては、具体的には、例えば、酸素や酸素富化空気等を用いることができる。
【００３７】
冷却ジャケット６は、バーナ１の表面温度を凝縮水が付着しない温度（例えば、１００℃）以上に制御及び保持しながら冷却する空冷構造の冷却手段である。この冷却ジャケット６は、図１に示すように、原料粉体供給管２、燃料供給管３、第１及び第２支燃性ガス供給管４，５から構成されるバーナノズルの最外周部に、バーナノズルを囲繞するように設けられている。
【００３８】
また、冷却ジャケット６は、図１及び図２に示すように、冷却ガスの導入部６ａと導出部６ｂとを有する冷却ガス流路６Ａと、バーナ１の表面温度を所要の温度に制御する温度制御ユニット（温度制御手段）６Ｂと、を有して概略構成されている。
【００３９】
冷却ガス流路６Ａは、図１に示すように、冷却ジャケット６の内部に設けられている。具体的には、冷却ガス流路６Ａは２重管構造となっており、内周側（すなわち、第２支燃性ガス供給路５Ａ側）の流路の基端側に導入部６ａが、外周側の流路（すなわち、バーナ１の表面側）の基端側に導出部６ｂが、それぞれ設けられている。そして、内周側の流路と外周側の流路とは、バーナ１の先端側で連通されている。
【００４０】
本実施形態のバーナ１によれば、冷却ガスの供給源（図示略）から供給される相対的に低い温度の冷却ガスを導入部６ａ側から冷却ガス流路６Ａの内周側の流路に導入することができるため、バーナノズル部を炉内からの輻射熱や、炉体からの輻射熱から保護することができる。これにより、バーナノズル部が過熱し、溶損する事を防ぐことが出来る。
【００４１】
また、冷却ガス流路６Ａの外周側の流路には、冷却ジャケット６の内側に設けられたバーナノズル部を冷却した後の、相対的に高い温度の冷却ガスが流通するため、バーナ１の表面温度が過剰に低下することを防ぐことができる。
【００４２】
ところで、従来の水冷式冷却ジャケットにおいては、冷却水の圧力損失や、冷却水中に含まれる不純物の析出（カルシウムやシリカ等）による冷却ジャケット流路の閉塞を考慮して、冷却ジャケット内部は、単純な多重管構造としているのが一般的である。
【００４３】
これに対して、本実施形態のバーナ１における空冷構造の冷却ジャケット６においても、水冷式冷却ジャケットと同様の流路構造をとる事が可能である。
【００４４】
しかしながら、冷媒として用いる冷却ガス中に含まれる不純物は、冷却水と比較して極微量であることから、不純物が析出することによる性能低下の心配が少ない。また、冷媒として冷却水を使用する場合と比べて、冷却ガスは同じ配管径での圧力損失も小さいため、冷却ジャケット６における冷却効率の向上を図る目的で、冷却ガス流路６Ａ内（特に、内周側の流路）に、ラジエターフィンの様なものを設けて、冷却効率を向上させる事が好ましい。
【００４５】
本実施形態のバーナ１における冷却ジャケット６には、図２に示すように、冷却ガス流路６Ａの導入部６ａに冷却ガス導入経路Ｌ１が、導出部６ｂに冷却ガス導出経路Ｌ２が、それぞれ接続されている。
【００４６】
冷却ガス導入経路Ｌ１は、図示略の冷却ガス供給源から導入部６ａを介して冷却ガス流路６Ａに冷却ガスを供給するために設けられた配管である。また、冷却ガス導入経路Ｌ１には、冷却ガスの流量を調節するための流量制御弁（流量制御手段）７が設けられている。流量制御弁７の開度を調節することにより、冷却ガス流路６Ａに導入する冷却ガスの流量を調節することができる。
【００４７】
冷却ガス導出経路Ｌ２は、導出部６ｂを介して冷却ガス流路６Ａから排出された冷却ガスを搬送するために設けられた配管である。また、冷却ガス導出経路Ｌ２の導出部６ｂ側には、冷却ガスの温度を測定するための温度計（温度測定手段）８が設けられている。
【００４８】
ここで、温度制御ユニット６Ｂは、図２に示すように、上述した温度計８と、流量制御弁７と、温度指示調節計（ＴＩＣ：Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）９とを有して構成されている。
【００４９】
本実施形態のバーナ１における冷却ジャケット６によれば、冷却ガス流路６Ａを流通させる際、温度制御ユニット６Ｂにより、すなわち、冷却ガス流路６Ａから排出される冷却ガスの温度を温度計８によってモニターしながら温度指示調節計９によって流量制御弁８の開度を制御することにより、冷却ガスの流量を調節することができる。したがって、バーナ１の表面に結露が生じないように、冷却ジャケット６の能力を最適な状態に保持することができる。
【００５０】
冷却ジャケット６に供給する冷却ガスは、バーナノズル部を炉内からの輻射熱や、炉体からの輻射熱から保護することができるものであれば、特に限定されるものではない。このような冷却ガスとしては、具体的には、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスを用いることができる。また、キャリアガスと同様に、空気もしくは酸素富化空気等の酸素を含む支燃性ガスを用いてもよい。
【００５１】
本実施形態のバーナ１によれば、バーナノズルを冷却する冷却ジャケット６が、冷媒として冷却ガスを用いるとともにバーナ１（すなわち、冷却ジャケット６）の表面温度を所要の温度に制御する温度制御ユニット６Ｂを有する空冷構造であり、バーナ１の表面温度を凝縮水が付着しない温度（例えば、１００℃）以上に制御及び保持する事ができる。これにより、バーナノズルの表面における結露の発生を防ぎ、原料の付着を低減することができる。したがって、バーナ１の燃焼状態が良好に保たれ、付着物が製品中に混入して品質低下を起こす不具合を解消することができる。
【００５２】
また、本実施形態のバーナ１によれば、冷却ジャケット６から導出される冷却ガスの排熱を利用することができる。
図３は、本実施形態のバーナ１における冷却ガスの利用形態の一例を示す系統図である。なお、本利用形態において、上述したバーナ１の構成と同一の構成については、同じ符号を付すとともに説明を省略する。
【００５３】
図３に示すように、冷却ジャケット６の導出部６ｂから導出される冷却ガスは、冷却ガス導出経路Ｌ２を経由して原料粉体供給器１０に供給される。ここで、原料粉体供給器１０は、原料粉体供給路２Ａに原料粉体とキャリアガスとの混合ガスを供給するための装置である。また、原料粉体供給器１０には、キャリアガス供給源（図示略）からキャリアガスを供給するための経路Ｌ３と、混合ガスを原料粉体供給路２Ａに供給するための経路Ｌ４と、キャリアガスを系外に排出するための経路Ｌ５と、が接続されている。さらに、冷却ガス導入経路Ｌ１には流量計１１が、経路Ｌ３には流量制御弁１２及び流量計１３が、経路Ｌ５には流量制御弁１４及び流量計１５が、それぞれ設けられている。
【００５４】
本利用形態において、冷却ガスはキャリアガスと同じガスを用いる。これにより、冷却ジャケット６の導出部６ｂから導出される予熱された冷却ガスは、冷却ガス導出経路Ｌ２を経由して原料粉体供給器１０に供給され、キャリアガスとして原料粉体とともにバーナ１の原料粉体供給路２Ａに供給することができる。
【００５５】
ここで、冷却ジャケット６から排出される冷却ガス（キャリアガス）は、冷却ジャケット６の性能を維持する事が出来る様に、適切な流量に制御されている。この流量は、原料粉体を搬送するキャリアガスの適切な流量と一致しない場合があり、その場合、原料粉体を適切に搬送出来ないといった不具合が生じる。
【００５６】
そこで、各経路に設けられた流量制御弁及び流量計を流量指示調節計１６によって制御することにより、冷却ジャケット６から排出された冷却ガスの流量がキャリアガスの適正流量よりも多い場合は経路Ｌ５から一部を大気放出し、不足する場合は経路Ｌ３によって常温のキャリアガスを加える事で流量補正を行う。
【００５７】
以上のように、本利用形態によれば、冷却ジャケット６から排出された冷却ガスをキャリアガスとし、一旦原料粉体供給器１０に供給した後、一部放出及び補充を行う事で、原料粉体供給器１０内において原料粉体の予熱を効率よく行う事が出来る。
【００５８】
図４は、本実施形態のバーナ１における冷却ガスの利用形態の他の例を示す系統図である。なお、本利用形態において、上述した利用形態の一例と同一の構成については、同じ符号を付すとともに説明を省略する。
【００５９】
図４に示すように、本利用形態は、原料粉体供給器１０に換えて支燃性ガス混合器１７が設けられており、原料粉体供給路２Ａに接続される経路Ｌ４に換えて支燃性ガス供給路４Ａ及び４Ｂに接続される経路Ｌ６が設けられている。なお、経路Ｌ６は、バーナ１側で経路Ｌ６ＡとＬ６Ｂとに分岐されており、それぞれ第１及び第２支燃性ガス供給路４Ａ，５Ａにそれぞれ接続されている。
【００６０】
本利用形態において、冷却ガスは、支燃性ガスと同じ成分のガスを用いる。これにより、冷却ジャケット６の導出部６ｂから導出される予熱された冷却ガスは、冷却ガス導出経路Ｌ２を経由して支燃性ガス混合器１７に供給され、支燃性ガスとしてバーナ１の第１及び第２支燃性ガス供給路４Ａ，５Ａにそれぞれ供給することができる。
【００６１】
なお、本利用形態の場合も、キャリアガスに用いる場合と同様に、冷却ガス供給路６Ａから排出された冷却ガスの流量と、燃焼に必要な支燃性ガスの流量とが一致しない場合がある。ここで、燃焼用の支燃性ガスに過不足があると、バーナ１の燃焼状態を適切に保つ事が出来ないため、排出された冷却ガスの流量が、適正な支燃性ガスの流量よりも多い場合は経路Ｌ５から一部を大気放出し、不足する場合は経路Ｌ３から常温の支燃性ガスを加える事で流量補正を行う。
【００６２】
本利用形態によれば、冷却ジャケット６から排出された冷却ガスを予熱された支燃性ガスとすることができる。このように、燃焼用の支燃性ガスを予熱すると、燃料の燃焼性が改善され、不完全燃焼を抑制する事ができる。その結果、例えば、燃料の不完全燃焼により生成したカーボンが、製品中に混入するといった不具合を防ぐことが可能となる。
【００６３】
以上説明したように、本実施形態のバーナ（粉体溶融バーナ）１によれば、バーナ噴出孔（ノズル）を冷却保護するために空冷構造の冷却ジャケット６を用いることにより、水冷構造のジャケットと比較して、冷却水漏れの心配が無い。
【００６４】
また、冷媒に冷却ガスを用い、その温度を測定して制御することで、冷却ジャケット６の表面温度（すなわち、バーナ１の表面温度）を、凝縮水が付着しない温度以上（例えば、１００℃以上）に容易に保持する事ができる。そのため、冷却ジャケット６の先端部に結露が生じないので、原料粉体が付着、溶融・成長することを防ぐことができる。したがって、バーナ１の燃焼状態が良好に保たれ、付着物が製品中に混入して品質低下を起こす不具合が解消される。
【００６５】
また、本実施形態のバーナ１において、冷却ガスに支燃性ガスを用いた場合、冷却ジャケット内での熱交換により温度が上昇した支燃性ガスを、原料搬送用の支燃性ガスあるいは、燃料燃焼の為の支燃性ガス、もしくはその両方に用いることで、原料粉体予熱による溶融効率の改善や、支燃性ガス温度上昇によるバーナ燃焼効率の改善を図る事が出来る。
【００６６】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、上述した実施形態のバーナ１の構成は一例であり、原料粉体供給、燃料供給路及び支燃性ガス供給路の数や配置順は特に限定されるものではない。また、各噴出孔の方向も、特に限定されない。
【００６７】
本発明の実施例を以下に示す。
（実施例１）
本発明のバーナとして、図１に示す空冷構造のバーナを用いた。一方、従来のバーナとして、上述した特許文献４に記載の水冷式バーナを用いた。
本発明のバーナ及び従来のバーナを用い、平均粒度２０μｍのシリカ粉末を加熱炉内に噴出させ、加熱炉内に設けた覗き窓より、ビデオカメラでバーナ先端を観察する事で、ノズルに原料が融着するまでの時間を計測した。結果を下記表１に示す。
【００６８】
原料粉体は、供給までに２００メッシュの篩で分級し、７５μｍ以上を取り除いて使用した。原料フィーダから供給される原料粉体の供給量は２０ｋｇ／ｈとし、原料は１２時間供給した。
原料粉体を搬送するためのキャリアガスには酸素を用い、その流量は７．５Ｎｍ３／ｈとした。
燃料ガスにはＬＰＧを用い、流量は５Ｎｍ３／ｈとした。
支燃性ガスには酸素を用い、流量は２０Ｎｍ３／ｈとした。
【００６９】
また、加熱炉後段にバグフィルターを設けて、火炎処理されたシリカ粉末を回収した。回収したサンプルを１ｋｇ分け取り、２００メッシュの篩で分級して、篩上残分を評価した。評価結果を下記表１に示す。
【００７０】
【表１】
0006255643.tif 000002
【００７１】
表１に示すように、本発明のバーナにおいては、原料供給を行っていた１２時間の間に、バーナ先端部に原料が付着するような様子は見られなかった。
これに対して、従来のバーナにおいては、原料供給開始から２時間後には、バーナ先端に原料が付着し始めた。さらに運転を継続すると、付着した原料はバーナ火炎の熱で溶融し始めた。その後、溶融した付着物は成長し、バーナ火炎の燃焼状態を乱すような状態が確認された。
【００７２】
また、バグフィルターで回収したサンプルを篩で分級したところ、本発明のバーナでは、原料には含まれていない７５μ以上の粒子重量が２％であったのに対し、従来のバーナでは１５％となった。これは、従来のバーナでは、バーナ冷却ジャケットの先端部に付着した原料が溶融し、その一部がバグフィルターに回収されたためであると考える。
【００７３】
＜実施例２＞
本発明のバーナとして、図１に示す空冷構造のバーナを用いた。一方、従来のバーナとして、上述した特許文献４に記載の水冷式バーナを用いた。
本発明のバーナ及び従来のバーナを用い、平均粒度２０μｍのシリカ粉末を加熱炉内に噴出させ、後段にバグフィルターを設けて、火炎処理されたシリカ粉末を回収した。
【００７４】
ここで、本発明のバーナは、冷却ガスとして酸素を用いた。
冷却ジャケットから排出された冷却ガスは、原料フィーダに供給し、原料粉体のキャリアガスとして用いた。
原料フィーダから供給される原料粉体の供給量は２０ｋｇ／ｈとした。
原料粉体ガス量は７．５Ｎｍ３／ｈとした。
燃料ガスにはＬＰＧを用い、流量は５Ｎｍ３／ｈとした。
支燃性ガスには酸素を用い、流量は２０Ｎｍ３／ｈとした。
【００７５】
バグフィルターで回収されたシリカ粉末中に含まれる炭素濃度を測定した。測定結果を表２に示す。
【００７６】
【表２】
0006255643.tif 000003
【００７７】
表２に示すように、従来のバーナと比較して、本発明のバーナでは製品中に含まれる炭素濃度が低減している事が確認された。
【符号の説明】
【００７８】
１…バーナ（粉体溶融バーナ）、１ａ…先端面、２…原料粉体供給、２Ａ…原料粉体供給路、２ａ…原料噴出孔、３…燃料供給管、３Ａ…燃料供給路、３ａ…燃料供給孔、４…第１支燃性ガス供給管、４Ａ…第１支燃性ガス供給路、４ａ…第１支燃性ガス供給孔、５…第２支燃性ガス供給管、５Ａ…第２支燃性ガス供給路、５ａ…第２支燃性ガス供給孔、６…冷却ジャケット（冷却手段）、６Ａ…冷却ガス流路、６Ｂ…温度制御ユニット（温度制御手段）、６ａ…導入部、６ｂ…導出部、７，１２，１４…流量制御弁（流量制御手段）、８…温度計（温度測定手段）、９…温度指示調節計、１０…原料粉体供給器、１１，１３，１５…流量計、１６…流量指示調節計、１７…支燃性ガス混合器、Ｌ１…冷却ガス導入経路、Ｌ２…冷却ガス導出経路、Ｌ３〜Ｌ６…経路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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