(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
低速回転する回転板上に注水して水膜を形成させ、前記回転板上に溶融状態にある溶融物を落下させ、前記溶融物を実質的に遠心力を作用させることなく冷却しつつ粒状に成形し、回転板上への注水を溶融物の落下位置の前と後で可能とし、前記注水を選択調節することにより成形物の粒度調節をなすことを特徴とする溶融物の成形方法。
【請求項２】
溶融物の供給手段に連設され回転可能な傾斜面を有する回転板と、前記回転板上への溶融物落下点の上流側に前注水管を下流側に後注水管をそれぞれ前記回転板上に選択的に注水可能に配設され、低速回転する前記回転板上に注水して水膜を形成させ、前記回転板上への落下溶融物を実質的に遠心力を作用させることなく冷却しつつ粒状に成形可能としたことを特徴とする溶融物の成形装置。
【請求項３】
前注水管及び後注水管による回転板上への注水は供給、停止及び水量について選択調整可能とされていることを特徴とする請求項２に記載の溶融物の成形装置。
【請求項４】
扇形切欠部を有する複数の回転板を上下に段差をつけ且つ一部が重なるように逐次配列しそれぞれ反対方向に回転駆動可能とし、前記各回転板について請求項２又は３に記載の溶融物の成形装置を用いたことを特徴とする溶融物の成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス工芸材、廃棄物等の融点が８００℃以上の溶融物を、小塊状又は粒状の固形物に成形する方法及びこれに用いる装置（以下単に成形方法及び成形装置と略称する）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の成形方法及び成形装置としては、例えば特開平６−４７３６６号公報及び実開平３−８３６９１号公報等記載のものがある。
これらはいずれも回転板上に溶融状態にある溶融物を落下させ、回転板内に冷却水を通して溶融物を間接冷却するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来技術では、回転板の表面エネルギーと溶融物の表面エネルギーの差が小さく、成形物は薄く広く延ばされて薄板状の成形物が得られる。又、溶融物と回転板の剥離性が悪く、掻取り板が成形物の上に乗上げ掻取りが不十分になることがあった。また、成形物の粒度分布は回転数によってしか調節できず、その調節範囲も狭く、所望の粒度を得るのに困難性を伴っていた。さらに、溶融物の量が多くなると成形物が十分冷却されず、溶融物が大きな塊のまま排出され、後段の装置でトラブルを発生する等の課題を有していた。
これに対し、本発明では回転板自体の耐久性が高く、回転板と成形物の剥離性がよく、成形物の掻き取り能力も高く、得られる成形物は品質が安定し、粒度を任意の大きさに調整可能な簡易な溶融物の成形方法及び成形装置を得ることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は次のとおりである。
低速回転する回転板上に注水して水膜を形成させ、前記回転板上に溶融状態にある溶融物を落下させ、前記溶融物を実質的に遠心力を作用させることなく冷却しつつ粒状に成形し、回転板上への注水を溶融物の落下位置の前と後で可能とし、前記注水を選択調節することにより成形物の粒度調節をなすことを特徴とする溶融物の成形方法。
【０００５】
請求項２の発明は次のとおりである。
溶融物の供給手段に連設され回転可能な傾斜面を有する回転板と、前記回転板上への溶融物落下点の上流側に前注水管を下流側に後注水管をそれぞれ前記回転板上に選択的に注水可能に配設され、低速回転する前記回転板上に注水して水膜を形成させ、前記回転板上への落下溶融物を実質的に遠心力を作用させることなく冷却しつつ粒状に成形可能としたことを特徴とする溶融物の成形装置。
請求項３の発明は次のとおりである。
前注水管及び後注水管による回転板上への注水は供給、停止及び水量について選択調整可能とされていることを特徴とする請求項２に記載の溶融物の成形装置。
請求項４の発明は次のとおりである。
扇形切欠部を有する複数の回転板を上下に段差をつけ且つ一部が重なるように逐次配列しそれぞれ反対方向に回転駆動可能とし、前記各回転板について請求項２又は３に記載の溶融物の成形装置を用いたことを特徴とする溶融物の成形装置。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１は本発明の成形装置の一例の概略図であって、（ａ）全体縦断面図、（ｂ）内部平面略図である。
図２は図１の成形装置の回転板上の成形状態を示す拡大説明図であって、（ａ）従来例、（ｂ）及び（ｃ）本発明の例である。
図１において、成形装置１の内部に中空の回転軸４の上端に固着された外周端部が下がり勾配の傾斜面をなす回転板２と、回転板２は最外周端部が下方に向かい冷却室３が設けられている。この回転板２には、回転軸４の下部に連結されたモータ５が図１（ｂ）に示す反時計回り方向Ｐに駆動回転し得る様に取り付けられている。
回転軸４内には上下を貫通する排水パイプ７が立設され、下端部の給水管６から回転軸４と排水パイプ７の間隙を介して回転板２内に形成した冷却室３に冷却水を供給して回転板２を冷却可能としている。又冷却室３で回転板２を冷却した冷却水は冷却室３の中心にある排水パイプ７を流下して下端開口部より排水される。この構造により回転板２は常時冷却水により冷却状態に保持される。
【０００７】
さらに、回転板２外周には間隔をおいて水冷カバー１２が囲繞され、該水冷カバー１２上端に破線で示す溶融炉Ｆが連結され、該溶融炉Ｆで溶融された溶融物Ｍが回転板２上に供給される様配置され、溶融物Ｍを回転板２の中心からずれた位置の落下範囲Ｍａに落下可能とされている。水冷カバー１２には、溶融物Ｍの落下範囲Ｍａの上流側に前注水管８ａ、８ｂ、下流側に後注水管９ａ、９ｂが設けられ回転板２上に注水可能とされ、注水の供給、停止及び水量について選択調整可能とされている。
回転板２上には下流側に板状のスクレパー１０が傾斜面を横切って配設され、該スクレパー１０の下端末下方水冷カバー１２に排出口１１が連設されている。水冷カバー１２下端の排出口１１から外れた位置に、回転板２上から流下した水が排水可能な排水口１３が設けられている。
【０００８】
次に、図１、２により、本発明の成形装置１及び成形方法の作動について説明する。
回転板２をモータ５により通常０．１〜２０ｒｐｍの範囲で低速回転に駆動すると同時に、上流側の前注水管８ａ、８ｂから回転板２上に注水し形成された水膜ｗ上に、溶融炉Ｆで溶融された溶融物Ｍが供給される。後注水管９ａ、９ｂからの注水は、後述する通り所望の粒径に対応して選択決定する。
ここで、溶融物Ｍは回転板２に供給され延べ板状になり、回転板２上で冷却され成形物Ｓとなり、回転板２上で方向Ｐに回転冷却中に破砕が進行する。破砕された成形物Ｓは、下流側のスクレパー１０により掻取られ、排出口１１から排出される。また回転板２上から流下した水は排水口１３より排出される。回転板２上での滞留時間は回転数により調整するが、滞留時間が極端に短いと冷却・破砕が進行しない間に排出されるため、この滞留時間通常１５秒以上５分以内、好ましくは３０秒以上３分以内に取られる。
【０００９】
図２（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）について、従来例と本発明との成形状態の相違を説明する。
図２（ａ）従来の成形装置で成形した場合であり、回転板２は冷却水で間接冷却されているものの、溶融物Ｍとの温度差が８０℃以上と大きいため回転板２の表面温度が上昇し、回転板２表面が熱組成変化し、成形物Ｓと回転板２の剥離性が悪くなる。特に溶融物Ｍの温度が１４００℃以上と高い場合、回転板２が熱変形する場合がある。又回転板２の表面における溶融物Ｍの接触角θ１は小さく、その結果溶融物Ｍの成形時の高さＨ１は小さくなる。
図２（ｂ）は図１の成形装置により成形した場合であり、注水管８又は９により注水された水により回転板２上に水膜ｗが形成され、溶融物Ｍと回転板２が直接接触することがなくなるため、回転板２表面の熱組成変化が防止でき、成形物Ｓの剥離性が向上し、水膜ｗの形成により溶融物Ｍからの伝熱量が低下し、回転板２の表面温度の上昇が低く、回転板２の熱変形も防止できる。又水膜ｗと溶融物Ｍとの温度及び物性値の違いから接触角θ２が大きく、その結果成形物Ｓの高さＨ２を高くすることができ、粒度を大きくする効果が得られる。
図２（ｃ）はさらに粒度を調整するために、後注水管９ａ及び／又は９ｂからも注水しその注水量を制御する。後注水管９ａから注水した場合、成形物Ｓと回転板２の間に水膜ｗが形成されるため、剥離性がより向上するものの、粒度は後注水管９ａから注水しない場合に比べ小さくなる。又後注水管９ｂは成形物Ｓに直接水がかかるよう配置し、後注水管９ａからのみ注水した場合に比し更に粒度を小さくできる。この場合でも溶融物Ｍを直接水中に落として冷却した場合に比し、成形物Ｓの粒度を大きくする事が可能となる。すなわち、注水管８、９、９ａ、９ｂよりの注水調節を行うことにより成形物Ｓの粒度を幅広く調整することが可能である。
【００１０】
【実施例】
組成（ＳｉＯ２  ４０．１％，Ａｌ２０３  １７．２％，ＣａＯ  ２１．４％，Ｆｅ２Ｏ３  ４．２％，Ｐ２Ｏ５  ６．９％，ＭｇＯ  ０．８％，Ｎａ２Ｏ  ０．２％，Ｋ２Ｏ  １．１％，その他８．１％）である１４００℃溶融物を図１に示す本発明の成形装置１に供給量１５０又は２５０Ｋｇ／Ｈｒ．で、回転数０．５又は１ｒｐｍの回転板２上に供給し、注水管８ａ、８ｂ及び９ｂよりの注水調節を組合わせて行い、得られた成形物Ｓの粒度分布を測定し表１に示す。
【００１１】
【表１】
0003868566.tif 000002
【００１２】
表１から明らかなように、注水しない場合は、どの処理量も４０ｍｍオーバーが６０％以上あり粒度が大きい。また剥離性も悪く、スクレーパーによる掻残しも見られた。これに対し、回転板２に前注水管８ａ、８ｂから注水した場合、どの処理量も粒度のピークは、２５〜４０ｍｍと小さくなった。さらに後注水管９ｂより注水を追加した場合は、より粒度が小さくなり１５〜２５ｍｍに粒度のピークが見られ、注水調節の顕著な効果が得られた。
【００１３】
図３は、本発明の他の例で回転板を一対用いた成形装置の一部切断正面略図である。
図４は、図３のＸ・Ｘ線断面平面略図である。
以下の説明においては、前記図１について説明した構成要素と同様の要素は、同一符号を用い、詳細説明は省略する。又図１で使用した符号に加えて、一対の構成要素はそれぞれ上段側にｃ、下段側にｄ、単一の構成要素はそれぞれにｃのサフィックスを付してある。
図３、４において、成形装置１ｃの内部には中空回転軸４ｃ、４ｄに上下に段差をつけ且つ後述する溶融物Ｍの落下範囲Ｍｃを中心として一部が重なるように固着された一対の回転板上段２ｃ、下段２ｄに冷却室３ｃ、３ｄが設けられている。回転軸４ｃ、４ｄの下部に連結されたモータ５ｃ、５ｄが図４に示す時計回り方向Ｑ及び反時計回り方向Ｒに駆動回転し得る様に取り付けられている。回転板２ｃ、２ｄには、図４に示すように、扇形切欠部α、β（図の例では１３５度）が設けられているが、駆動回転中において落下範囲Ｍｃには回転板２ｃ、２ｄのいずれかが位置するようにされている。
回転軸４ｃ、４ｄには上下を貫通する排水パイプ７ｃ、７ｄが立設され、下端部の給水管６ｃ、６ｄから複数の放射パイプ１４ｃ、１４ｄを通して回転板２ｃ、２ｄ内に形成した冷却室３ｃ、３ｄに冷却水を供給して回転板２ｃ、２ｄを冷却可能としている。又冷却室３ｃ、３ｄで回転板２ｃ、２ｄを冷却した冷却水は排水パイプ７を流下して下端開口部より排水される。この構造により回転板２ｃ、２ｄは常時冷却水により冷却状態に保持される。
【００１４】
さらに、回転板２ｃ、２ｄ外周には間隔をおいて水冷カバー１２ｃ、１２ｄが囲繞され、該水冷カバー１２ｃ、１２ｄ上端に破線で示す溶融炉Ｆが連結され、該溶融炉Ｆで溶融された溶融物Ｍが駆動回転位置によって回転板２ｃ、２ｄ上のいずれかに供給される様配置され、溶融物Ｍは回転板２ｃ、２ｄの中心からずれた位置に落下可能とされている。水冷カバー１２ｃ上から溶融物Ｍの落下範囲Ｍｃの上流側に前注水管８から８ｃ１、８ｃ２、８ｄ１、８ｄ２、下流側に後注水管９から９ｃ１、９ｃ２、９ｄ１、９ｄ２が延長して設けられ回転板２ｃ、２ｄ上に注水され、注水の供給、停止及び水量について選択調整可能とされている。回転板２ｃ、２ｄ上には下流側に板状のスクレパー１０ｃ、１０ｄが傾斜面を横切って配設され、該スクレパー１０ｃ、１０ｄの下端末下方にスクリュウー軸１５、収集室１６を介して排出口１１ｃが連設されている。水冷カバー１２ｃ、１２ｄ下端の排出口１１ｃから外れた位置に、回転板２ｃ、２ｄ上から流下した水が排水可能な排水口（図示省略）が設けられている。スクリュウー軸１５はモータ５ｃによって駆動される。
【００１５】
次に、図３、４により、本発明の成形装置１ｃ及び成形方法の作動について説明する。
回転板２ｃ、２ｄをモータ５ｃ、５ｄにより前記の方向Ｑ、Ｒに通常０．１〜２０ｒｐｍの範囲で低速回転駆動し、上流側の前注水管８ｃ１、８ｃ２、８ｄ１、８ｄ２から回転板２ｃ、２ｄ上に注水し水膜が形成され、このいずれかの水膜上に溶融炉Ｆで溶融された溶融物Ｍが落下範囲Ｍｃに供給される。後注水管９ｃ１、９ｃ２、９ｄ１、９ｄ２からの注水は、所望粒径に対応して選択調整する。ここで、溶融物Ｍは回転板２ｃ、２ｄ上に供給され延べ板状になり、冷却され成形物となり、回転板２ｃ、２ｄ上で回転冷却中に破砕が進行する。破砕された成形物は、下流側のスクレパー１０ｃ、１０ｄにより掻取られ、スクリュウー軸１５、収集室１６を経て排出口１１ｃから排出される。また回転板２ｃ、２ｄ上から流下した水は、排水口より排出される。
成形物の成形状態及び粒度調整は、図１、２で前記説明した成形装置１及び成形方法と同様である。
又成形装置１ｃは一対の回転板２ｃ、２ｄを用いているが、これに限定されず３個以上の複数としてもよい。
【００１６】
本発明の成形方法及び成形装置においては、回転板の表面エネルギーの状態を従来より小さくし、低速回転する回転板上に注水して水膜を形成させ、回転板上に溶融状態にある溶融物を落下させ、溶融物を実質的に遠心力を作用させることなく冷却しつつ粒状に成形することとした。
すなわち、例えば平板上に落下させた水銀球が丸くなるように、低速回転の回転板上に水膜を張り、その表面に溶融物を落下させることで水と溶融物の表面張力の違いから、水膜のない場合に比べ、成形物の厚みを厚くすることを可能とし、溶融物は延べ板状になるものの、回転板上での冷却と注水の量と場所をコントロールすることで、破砕を進行せしめ所望の粒度に調整が可能である。回転板は冷却室で間接的に水で冷却するものの、さらに注水して水膜を張ることにより回転板の変形を防ぎ、その保護を図ると共に、溶融物を冷却して破砕させまた回転板と成形物の剥離性を向上させるよう作用する。
注水箇所は、溶融物の落下範囲の前後に設け、粒度を小さくする場合は落下点の前後から注水し、水量も多くすることで溶融物がより急速に冷却し粒度を小さくすることができる。又粒度を大きくする場合は、注水を落下点の前のみとし水量を絞ることで成形物の粒度を大きくすることができる。
【００１７】
【発明の効果】
・  低速回転する回転板２上に注水して水膜ｗを形成させるので、溶融物Ｍに実質的に遠心力を作用させることなく、冷却しつつ、粒状に成形することができる。
・  前注水管８ａ、８ｂ及び後注水管９ａ、９ｂからの注水を選択調節することにより成形物Ｓの粒度を調節することができる。すなわち、後注水管９bから注水すると、注水しない場合に比べて、粒度は小さくなる。前注水管８ａ、８ｂからも注水を追加すると、粒度はさらに小さくなる。（段落番号［００１２］・［表１］  参照
）。
・  注水を行うと、回転板２の表面に水膜ｗが形成されるので、成形物Ｓの剥離性が向上する（段落番号［０００９］・［表１］参照）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の成形装置の一例の概略図であって、（ａ）全体縦断面図、（ｂ）内部平面略図である。
【図２】図１の成形装置の回転板上の成形状態を示す拡大説明図であって、（ａ）従来例、（ｂ）及び（ｃ）本発明の例である。
【図３】本発明の他の例で回転板を一対用いた成形装置の一部切断正面略図である。
【図４】図３のＸ・Ｘ線断面平面略図である。
【符号の説明】
１、１ｃ  成形装置
２、２ｃ、２ｄ  回転板
３、３ｃ、３ｄ  冷却室
４、４ｃ、４ｄ  回転軸
５  ５ｃ、５ｄ、５ｅ  モータ
６、６ｃ、６ｄ  給水管
７、７ｃ、７ｄ  排水パイプ
８、８ａ、８ｂ、８ｃ１、８ｃ２、８ｄ１、８ｄ２  前注水管
９、９ａ、９ｂ、９ｃ１、９ｃ２、９ｄ１、９ｄ２  後注水管
１０、１０ｃ、１０ｄ  スクレーパー
１１、１１ｃ  排出口
１２、１２ｃ、１２ｄ  水冷カバー
１３  排水口
１４ｃ、１４ｄ  放射パイプ
１５  スクリュウー軸
１６  収集室
Ｆ  溶融炉
Ｈ１、Ｈ２  高さ
Ｍ  溶融物
Ｍａ、Ｍｃ  落下範囲
Ｓ  成形物
ｗ  水膜
Ｐ、Ｑ、Ｒ  回転方向
α、β  扇形切欠部
θ１、θ２  接触角
【図１】
0003868566.tif 000003
【図２】
0003868566.tif 000004
【図３】
0003868566.tif 000005
【図４】
0003868566.tif 000006