(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に螺旋の中心軸を設けるようにして配設された螺旋状管と、この螺旋状管の少なくとも一部を所定温度に維持する加熱部と、前記螺旋状管内にガラスビーズを供給する該螺旋状管の上端開口の上方に設けられたガラスビーズ供給部と、前記螺旋状管内からのガラスビーズを回収する該螺旋状管の下端開口の下方に設けられたガラスビーズ回収部とを具備していることを特徴とするガラスビーズの屈折率増加装置。
【請求項２】
ガラスビーズ供給部が、連続的にガラスビーズを供給することを特徴とする請求項１記載のガラスビーズの屈折率増加装置。
【請求項３】
螺旋状管内のガラスビーズの上端側から下端側への移動を促進する移動促進機構を備えていることを特徴とする請求項１記載のガラスビーズの屈折率増加装置。
【請求項４】
移動促進機構が、螺旋の中心軸を略回転中心軸として螺旋状管を回転させるものであることを特徴とする請求項３記載のガラスビーズの屈折率増加装置。
【請求項５】
螺旋状管が、白金、白金合金、金、パラジウム合金のうちの１つの材料でなることを特徴とする請求項１記載のガラスビーズの屈折率増加装置。
【請求項６】
加熱部が、螺旋状管の中間部に直接通電し該螺旋状管自体を発熱体としていることを特徴とする請求項１記載のガラスビーズの屈折率増加装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラスビーズの屈折率増加装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知の通り、交通標識などに用いられる高屈折率のガラスビーズは、多量の酸化チタンを含むガラスが用いられている。このような多量の酸化チタンを含むガラスによるガラスビーズは、成形しただけでは所望の屈折率が得られないため、加熱処理を加えることで屈折率を所望の値に増加させることが行われている。そして、その加熱処理としては、例えばガラスビーズを耐火性容器に入れて熱処理炉に入れ、４５０℃〜１１００℃の温度に保持した状態で１分から１時間加熱した後に取出すようにすることが知られている。
【０００３】
しかし、このような加熱処理は、耐火性容器にガラスビーズを入れてから、所定の熱処理温度に保たれている炉内に容器ごと入れて処理するバッチ処理であるため、非能率的なものである。また処理を能率的に行おうと、一度に多量のガラスビーズを耐火性容器に入れて処理した場合には、表層部分のものと内部のものとで熱処理の条件に差が生じ、屈折率に大きなばらつきが生じてしまう。そして、このばらつきを少なくするにはガラスビーズを容器底面に薄く分布させなければならず、多量の処理には底面積の大きな耐火容器を用いざるを得ず、加熱処理する装置も大型化してしまうことになる。
【０００４】
また、これに対し、加熱処理する装置の底面積を小さなものとすることができるとして、特開昭５５−６７５３１号公報には、図３に示すような構造を有する屈折率を増大させる装置が記載されている。すなわち、この装置は、インコネル（Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ合金）でなる直立状態の円筒状の炉本体１に電極２，２′を取り付けて導線３，３′を通じ電流を流し、炉本体１自身を発熱体として電極２と電極２′の間の温度を上昇させるようにし、さらに、炉本体１の上方に設けられたホッパ４から、ガラスビーズを定量供給機５、漏斗７を介して炉本体１内に連続して送り込み、炉本体１内を自由落下させ加熱部分を通過させて下方の受器８に集め、容器９の中に入れられるようになっている。
【０００５】
しかし、このような構成のものでは、炉本体１内に送り込まれるガラスビーズの流量が多くなるとガラスビーズを万遍なく加熱することが難しくなり、屈折率のばらつきが増加してしまい、また炉本体１内に生じる上昇気流の影響を受けて炉本体１内の温度分布が変化し易く、ガラスビーズの流量変動や炉本体１内の温度変動に対応させるよう装置を制御することは難しい。
【０００６】
さらに、炉本体１にインコネルを用いているので、ガラスビーズとの摩擦でインコネルの微粉末が生じ、加熱処理後にガラスビーズの篩い分けを行った場合には、規格外の粒径が大きいガラスビーズは、インコネルの微粉末とが混じった混合粉体が残ることになる。このため、残った混合粉体をガラスビーズの原料として再利用しようとした場合には、原料に成分として鉄分が含まれてしまい、さらにこれを繰り返した場合には鉄分の含有率が高くなってしまう虞がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような状況に鑑みて本発明はなされたもので、その目的とするところは装置が底面積の小さいものであると共に、装置内において上昇気流が生じ難く、温度のばらつきが少なくて処理後のガラスビーズの屈折率のばらつきが少ない、また温度分布が変化し難くて、運転制御が行い易いガラスビーズの屈折率増加装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のガラスビーズの屈折率増加装置は、上下方向に螺旋の中心軸を設けるようにして配設された螺旋状管と、この螺旋状管の少なくとも一部を所定温度に維持する加熱部と、螺旋状管内にガラスビーズを供給する該螺旋状管の上端開口の上方に設けられたガラスビーズ供給部と、螺旋状管内からのガラスビーズを回収する該螺旋状管の下端開口の下方に設けられたガラスビーズ回収部とを具備していることを特徴とするものであり、
さらに、ガラスビーズ供給部が、連続的にガラスビーズを供給することを特徴とするものであり、
さらに、螺旋状管内のガラスビーズの上端側から下端側への移動を促進する移動促進機構を備えていることを特徴とするものであり、
さらに、移動促進機構が、螺旋の中心軸を略回転中心軸として螺旋状管を回転させるものであることを特徴とするものであり、
さらに、螺旋状管が、白金、白金合金、金、パラジウム合金のうちの１つの材料でなることを特徴とするものであり、
さらに、加熱部が、螺旋状管の中間部に直接通電し該螺旋状管自体を発熱体としていることを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の一実施形態を、図１及び図２を参照して説明する。図１は概略構成を示す縦断面図であり、図２は変形形態の要部の縦断面図である。
【００１０】
図１及び図２において、ガラスビーズの屈折率増加装置１１は、上下端を円環状の端板１２ａ，１２ｂで閉塞した金属製筒体１３内に、螺旋の中心軸を上下方向とするようにして白金製の螺旋状管１４を設けると共に、金属製筒体１３内に断熱材１５を充填することによって構成されている。
【００１１】
螺旋状管４は、管内径が１５ｍｍ、肉厚が１ｍｍのものであって、管内をガラスビーズが適正な速度で円滑に移動する程度、例えば１５度から６０度、すなわち１５度未満では転がり難く詰まる虞があり、６０度を超えると管内での移動速度が速くて加熱区間の距離を長くしなければならなくなるからであって、好ましくは３０度から４５度の螺旋傾斜をもって半径５０ｍｍの螺旋円を描くように形成され、螺旋部分の螺旋中心軸方向の長さが５００ｍｍ程度のものとなっている。さらに螺旋状管１４は、上下両端部１６ａ，１６ｂが直管状となっていて、上下の端板１２ａ，１２ｂの内径部に接触しないようにして筒体１３の外に筒中心軸を通って延出している。
【００１２】
また、筒体１３は、上下部の筒壁外面部分に設けられた軸受１７ａ，１７ｂによって回転可能に支持され、モータ部１８の駆動軸に取り付けられた駆動ローラ１９によって、上部筒壁外面が直接回転駆動されるようになっている。このように筒体１３をモータ部１８によって回転させる移動促進機構を設けることで、管内を上端側から下端側へのガラスビーズの移動が、途中で滞ることなく、個々のビーズ間での速度ばらつきが少ない状態で行われる。
【００１３】
さらに筒体１３の中間部の筒壁外面には、絶縁体層２０を間に設けて２つの集電リング２１ａ，２１ｂが、中心軸方向に離間した所定の位置に巻き付けられている。そして、集電リング２１ａ，２１ｂの外面には、図示しない電源部に接続線２２ａ，２２ｂにより接続された集電片２３ａ，２３ｂが摺接しており、集電リング２１ａ，２１ｂへの給電が可能となっている。また、集電リング２１ａ，２１ｂには、筒壁に形成された通孔を貫通する導線２４ａ，２４ｂの片端が接続されていると共に、導線２４ａ，２４ｂの他端が、螺旋状管１４の螺旋状となっている中間部の離間した管壁部位２５ａ，２５ｂ、例えば中心軸方向に１２０ｍｍ離れた部位に、それぞれ接続されている。
【００１４】
これにより、電源部から給電された集電リング２１ａ，２１ｂを通じて管壁部位２５ａ，２５ｂ間に電流が流れて、螺旋状管１４の螺旋部分の中間部自体が、発熱するようになっており、これによって加熱部１４ａが構成される。この加熱部１４ａを構成する螺旋状管１４の加熱中間部１４ｂには、熱電対２６が取り付けられていて、測定した温度に基づいて発熱部分の温度調節が行われる。なお、加熱部１４ａより上側の螺旋部分は予熱部分となり、この部分に予備加熱源を配置して予備加熱されるようにしてもよい。また、管壁部位２５ａ，２５ｂ間への給電を、筒体１３の筒壁外面に設けた集電リング２１ａ，２１ｂを通じて行うものとしたが、筒体１３の端板１２ａ，１２ｂに集電板を設け、これに電源部に接続された集電片を摺接させて行うようにしてもよい。
【００１５】
また、螺旋状管１４が収納された筒体１３の上方には、加熱処理前のガラスビーズＸａを供給するガラスビーズ供給部２７が配置されている。一方、筒体１３の下方には、加熱処理後のガラスビーズＸｂを回収容器２８に回収するガラスビーズ回収部２９が配置されている。
【００１６】
ガラスビーズ供給部２７は、ガラスビーズを収納するホッパ３０と、ホッパ３０の下端の小孔から少量ずつ落下するガラスビーズを受けてバイブレータ３１の振動によって下方の漏斗３２に一定量ずつ送り出す振動フィーダ３３を備えており、漏斗３２の下端の小孔からは、ガラスビーズが直管状の上端部１６ａを通じて螺旋状管１４内に一定流量で連続して供給されるようになっている。なお、ガラスビーズ供給部２７は振動フィーダ３３を設けて構成したが、他の、例えばスクリューフィーダ等の連続供給可能なもので構成してもよい。
【００１７】
そして、上記のように構成された装置によるガラスビーズの屈折率増加は次の通りとなる。すなわち、この屈折率増加に用いたガラスビーズは、例えばＴｉＯ２：５５質量％、ＢａＯ：３９質量％、ＺｎＯ：５質量％、ＳｉＯ２：１質量％の組成を有するガラスをビーズに成形し、篩い分けによって直径が４０μｍ〜８０μｍであり、その屈折率は２．１７であった。
【００１８】
このような加熱処理前のガラスビーズＸａをガラスビーズ供給部２７のホッパ３０に収納し、振動フィーダ３３を通じて３ｋｇ／ｈの一定流量で、回転する筒体１３内の螺旋状管１４に、その上端部１６ａの開口から連続して送り込む。送り込まれたガラスビーズＸａは、筒体１３の回転により途中で詰まってしまうことなく、移動が促進されるようにして螺旋状管１４内を上端側から下端側に向けて管内壁面上を転がりながら移動する。
【００１９】
そして、ガラスビーズは、例えば７３５℃の熱処理温度にまで発熱している螺旋状管１４の加熱部１４ａを転動しながらが適正速度で通過する。これにより加熱部１４ａに至る前に螺旋部分上部の予熱部分で予熱されたガラスビーズは、加熱部１４ａを通過する時間、すなわち、加熱部１４ａに滞在する時間、例えば３分間〜１０分間かけて、より好ましくは５分間〜７分間かけてガラスビーズは加熱処理される。さらに加熱処理後のガラスビーズＸｂは、螺旋状管１４を転動して下端部１６ｂの開口からガラスビーズ回収部２９の回収容器２８に回収される。
【００２０】
このように加熱処理が加えられて回収された加熱処理後のガラスビーズＸｂの屈折率を測定したところ、殆どすべてのガラスビーズの屈折率が２．２３〜２．２５となり、ばらつきの少ないガラスビーズを得ることができた。さらに、加熱処理温度、加熱処理時間以外は同一条件の下に、同じガラスビーズの屈折率増加処理を行ったところ、７００℃、５分間〜１５分間の処理では、屈折率が２．０５〜２．２５のガラスビーズが得られ、７５５℃、３分間〜１０分間の処理では、屈折率が２．２４〜２．２６のばらつきの少ないガラスビーズが得られた。なお、７５５℃で１０分間を超える処理を行ったり、７５５℃を超える処理を行った場合にはガラスビーズが互いに付着し合い、葡萄の房状となるものが発生し、不良品となってしまう。
【００２１】
このように、上記装置では螺旋状管１４を用いていることから、ガラスビーズが管内壁面に常に接触しながら移動することになり、ガラスビーズ間での温度差がつき難く、確実に所望の値に屈折率を増加させる処理を行うことができ、屈折率のばらつきの少ないガラスビーズを得ることができる。また、螺旋状管１４を用いているので、底面積が小さく設置等に要する床面積も小さくできて、装置はコンパクト化されたものとなる。
【００２２】
さらに、螺旋状管１４を用いているので、加熱部１４ａより上側の部分での上昇気流の発生が抑制され、上昇気流の発生によって生じる加熱部１４ａより下側の螺旋部分の冷却も少なく、さらに下側の螺旋部分を加熱処理されたガラスビーズが転がり、略常に管内壁面に接触しているので、螺旋状管１４のみの場合よりも、この部分の熱容量が大きくなって温度が低下し難くなる。この結果、加熱中間部１４ａの温度もばらつき難く、温度分布の変化が少なくなり、装置の運転制御が行い易いものとなる。
【００２３】
なお、上記の実施形態においては螺旋状管１４を白金製の管としたが、白金合金、例えば白金−ロジウム合金、あるいは金、パラジウム合金等としてもよく、また、螺旋状管１４の管内壁面形状については平滑な円筒面に限るものではなく、管軸方向に直線状あるいは螺旋状に形成した溝、突条を設けたりしてもよい。さらに、移動促進機構については上記のようなモータ部１８で筒体１３を回転させるものとしたが、ノッカーで筒体１３を一定間隔で叩くようにしたり、バイブレータで振動させたり、さらに上下方向あるいは横方向に揺動させるようにしてもよい。
【００２４】
またさらに、上記の実施形態においては、螺旋状管１４の螺旋部分の中間部に直接通電して中間部自体を発熱させ、加熱部１４ａを形成する構成としたが、図２に示す変形形態のように、筒体１３の中間部の断熱材１５中に筒形ヒータ３４を埋め込み、これと筒壁外面に設けた集電リング２１ａ，２１ｂとを導線２４ａ，２４ｂで接続し、電源部から集電リング２１ａ，２１ｂを介して給電してヒータ３４を発熱させ、これにより間接的に螺旋状管１４の螺旋部分の中間部を加熱部１４ａ′として所定の温度となるようにし、その温度を維持するようにしてもよい。
【００２５】
なおさらに、上記の実施形態においては、筒体１３内に螺旋状管１４を、螺旋の中心軸を上下方向（鉛直方向）とするように設けたが、螺旋の中心軸を鉛直方向に対し適正な角度傾けるようにして螺旋状管を設け、同時にガラスビーズの移動が円滑に行われるよう移動促進機構を設けるように構成してもよく、このように構成することにより上記と同様の効果が得られると共に、投入されたガラスビーズの加熱時間をより制御し易くなる等の効果を有する。
【００２６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、装置の底面積を小さなものとしながら、加熱部の温度のばらつきを小さいものとすることができて、加熱処理して増加させたガラスビーズの屈折率のばらつきを少ないものとすることができ、また装置内において上昇気流が生じ難く、温度分布が変化し難いために、装置の運転制御が行い易い等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】本発明の一実施形態における変形形態の要部の縦断面図である。
【図３】従来例の概略構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１３…筒体
１４…螺旋状管
１４ａ，１４ａ′…加熱部
１５…断熱材
１８…モータ部
２７…ガラスビーズ供給部
２９…ガラスビーズ回収部
３４…ヒータ
【図１】
0003862946.tif 000002
【図２】
0003862946.tif 000003
【図３】
0003862946.tif 000004