無機質球状化粒子製造用バーナ、無機質球状化粒子製造装置、及び無機質球状化粒子の製造方法
【課題】本発明は、無機質原料粉体Ｘの粒径（平均粒度）に依存することなく、所望の粒径とされた無機質球状化粒子を効率よく生成可能な無機質球状化粒子製造用バーナ、無機質球状化粒子製造装置、及び無機質球状化粒子の製造方法を提供することを課題とする。
【解決手段】ノズル部２８の先端３３の中央に設けられ、かつキャリアガスに輸送された無機質原料粉体Ｘを輸送する原料粉体輸送孔３４と、原料粉体輸送孔３４に配置された溝幅変更部材３７と、原料粉体輸送孔３４に露出されたノズル部２８の先端３３の面と溝幅変更部材３７の先端部６１との間に設けられた環状の溝であり、かつ燃焼室３１にキャリアガスにより輸送された無機質原料粉体を噴出する原料粉体噴出用溝３９と、を有し、ノズル部２８の先端面３３ａに露出された原料粉体噴出用溝３９の幅Ｅを変更可能な構成とした。
【解決手段】ノズル部２８の先端３３の中央に設けられ、かつキャリアガスに輸送された無機質原料粉体Ｘを輸送する原料粉体輸送孔３４と、原料粉体輸送孔３４に配置された溝幅変更部材３７と、原料粉体輸送孔３４に露出されたノズル部２８の先端３３の面と溝幅変更部材３７の先端部６１との間に設けられた環状の溝であり、かつ燃焼室３１にキャリアガスにより輸送された無機質原料粉体を噴出する原料粉体噴出用溝３９と、を有し、ノズル部２８の先端面３３ａに露出された原料粉体噴出用溝３９の幅Ｅを変更可能な構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無機質球状化粒子製造用バーナ、該無機質球状化粒子製造用バーナを備えた無機質球状化粒子製造装置、及び該無機質球状化粒子製造装置を用いた無機質球状化粒子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、無機質原料粉体を火炎により溶融させることで、無機質球状化粒子を製造することが行われている（例えば、特許文献１参照。）。
このような無機質球状化粒子を製造する際には、無機質球状化粒子製造用バーナを構成するノズル部が形成する火炎（燃料ガス及び支燃性ガスの燃焼により形成される火炎）により、無機質球状化粒子を溶融することが行われる。
【０００３】
図７は、従来の無機質球状化粒子製造用バーナを備えた無機質球状化粒子製造装置の概略構成を示す図である。
ここで、図７を参照して、従来の無機質球状化粒子の製造方法について説明する。始めに、原料フィーダーＡから切り出された無機質原料粉体が、経路Ａ‘から供給されるキャリアガスに同伴されて酸素・ガス燃焼バーナＢ（無機質球状化粒子製造用バーナ）に搬送される。
【０００４】
この、酸素・ガス燃焼バーナＢには、酸素供給設備Ｃから送られる酸素と、ＬＰＧ供給設備Ｄから送られる燃焼ガスと、が供給されている。次いで、炉Ｅ内の火炎中で球状化された無機質球状化粒子は、経路Ｆから炉Ｅに導入された空気により温度希釈され、後段のサイクロンＧや、バグフィルターＨにより回収される（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
また、特許文献２，３には、ノズル部の先端に燃焼室と呼ばれる空間を備え、かつノズル部の延在方向に対して、異なる位置に形成され、かつ独立して制御される第１及び第２の酸素噴出孔を有した無機質球状化粒子製造用バーナが開示されている。
【０００６】
特許文献２，３に記載の無機質球状化粒子製造用バーナは、無機質原料粉体の平均粒度に応じて、第１の酸素噴出孔（旋回流で酸素を噴出する孔）及び第２の酸素噴出孔（斜行直進流で酸素を噴出する孔）から噴出される酸素流量を調整することで、燃焼状態を調整することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５８−１４５６１３号公報
【特許文献２】特許第３３３１４９１号公報
【特許文献３】特許第３３１２２２８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、上記無機質球状化粒子製造装置を用いて、効率よく所望の形状（粒径）とされた無機質球状化粒子を生成するためには、無機質原料粉体に適した温度履歴を無機質原料粉体に与える必要がある。
【０００９】
具体的には、例えば、粒径（平均粒度）の小さい無機質原料粉体（例えば、平均粒度が１０μｍ以下）を溶融させて球状化処理する場合において、無機質原料粉体が長時間火炎中に滞在すると、火炎中で無機質原料粉体同士が衝突して融着する。これにより、無機質球状化粒子の粒径が、所望の粒径よりも大きくなってしまう。
このため、粒径の小さい無機質原料粉体を球状化処理する場合、無機質原料粉体が火炎に滞留する滞留時間を短くする必要がある。
【００１０】
また、粒径（平均粒度）の大きい無機質原料粉体（例えば、平均粒度が１０μｍ以上）を溶融させて球状化処理する場合には、無機質原料粉体に十分な熱量を与える為に、無機質原料粉体が火炎に滞留する滞留時間を長くする必要がある。
【００１１】
特許文献２，３に記載の無機質球状化粒子製造用バーナでは、高温の火炎を形成するときには、第２の酸素噴出孔から噴出させる流量を多くし、低温の火炎を形成するときには、第１の酸素噴出孔からの流量を多くする必要がある。
【００１２】
このため、特許文献２，３に記載の無機質球状化粒子製造用バーナでは、高温火炎を形成すると長尺で火炎径の小さい火炎が形成され、低温火炎を形成すると短尺で火炎径の大きい火炎が形成される。つまり、特許文献２，３に記載の無機質球状化粒子製造用バーナでは、高温火炎の形状と低温火炎の形状とが異なってしまう。
【００１３】
したがって、特許文献２，３に記載の無機質球状化粒子製造用バーナを用いて、高融点で粒径の小さい無機質原料粉体を処理する場合、無機質球状化粒子同士が融着するため、所望の粒径とされた無機質球状粒子を生成できない。
また、特許文献２，３に記載の無機質球状化粒子製造用バーナを用いて、低融点で粒径の大きい無機質原料粉体を処理する場合、火炎中における無機質原料粉体の滞留時間を充分に確保することが困難なため、球状化処理を十分に行なうことができない。
【００１４】
つまり、従来の無機質球状化粒子製造用バーナでは、所望の粒径とされた無機質球状化粒子を得るために、無機質原料粉体の粒径（平均粒度）に応じて、無機質球状化粒子製造用バーナ自体を交換するか、或いは、無機質球状化粒子製造用バーナを構成するノズル部を交換する必要があった。このため、所望の粒径とされた無機質球状化粒子を効率よく生成できないという問題があった。
【００１５】
そこで、本発明は、無機質原料粉体の粒径（平均粒度）に依存することなく、所望の粒径とされた無機質球状化粒子を効率よく生成可能な無機質球状化粒子製造用バーナ、無機質球状化粒子製造装置、及び無機質球状化粒子の製造方法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】
【００１６】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明によれば、先端に火炎を形成し、かつ先端面が平面とされたノズル部と、前記ノズル部の外周側面に配置され、前記ノズル部の先端から突出する筒状部と、前記ノズル部の先端面と前記筒状部の内壁とで囲まれた燃焼室と、前記ノズル部の先端面から露出されるように前記ノズル部の先端の中央に設けられ、酸素または酸素富化空気よりなるキャリアガスに輸送された無機質原料粉体を輸送する原料粉体輸送孔と、前記ノズル部の先端と接触しないように、前記原料粉体輸送孔に配置された溝幅変更部材と、前記原料粉体輸送孔に露出された前記ノズル部の面と前記溝幅変更部材の外周側面との間に設けられた環状の溝であり、かつ前記燃焼室に前記キャリアガス及び前記無機質原料粉体を噴出する原料粉体噴出用溝と、を有し、前記溝幅変更部材は、前記原料粉体噴出用溝の幅のうち、前記ノズル部の先端面に露出された部分の幅を変更可能な構成であることを特徴とする無機質球状化粒子製造用バーナが提供される。
【００１７】
また、請求項２に係る発明によれば、前記溝幅変更部材は、前記原料粉体輸送孔に配置され、かつ先端に向かうにつれて直径が小さくなる円錐台形状とされた先端部を有すると共に、前記ノズル部の延在方向に前記先端部を移動可能な構成とされていることを特徴とする請求項１記載の無機質球状化粒子製造用バーナが提供される。
【００１８】
また、請求項３に係る発明によれば、前記原料粉体輸送孔は、前記ノズル部の先端面に向かうにつれて、直径が小さくなる円錐台形状であることを特徴とする請求項１または２記載の無機質球状化粒子製造用バーナが提供される。
【００１９】
また、請求項４に係る発明によれば、前記溝幅変更部材は、前記ノズル部の基端を貫通するように、前記ノズル部の延在方向に延在しており、前記ノズル部の基端のうち、前記溝幅変更部材と対向する部分に第１のねじ部を設け、前記溝幅変更部材の外周に、前記第１のねじ部と螺合すると共に、前記先端部を前記ノズル部の延在方向に移動させる第２のねじ部を設けたことを特徴とする請求項２または３記載の無機質球状化粒子製造用バーナが提供される。
【００２０】
また、請求項５に係る発明によれば、前記先端部の先端面が、前記ノズル部の先端面に対して平行な円形面であることを特徴とする請求項２ないし４のうち、いずれか１項記載の無機質球状化粒子製造用バーナが提供される。
【００２１】
また、請求項６に係る発明によれば、前記原料粉体輸送孔の中心軸と前記先端部の中心軸とを一致させたことを特徴とする請求項２ないし５のうち、いずれか１項記載の無機質球状化粒子製造用バーナが提供される。
【００２２】
また、請求項７に係る発明によれば、前記ノズル部の先端面は、円形面とされており、前記筒状部は、略円筒形状であることを特徴とする請求項１ないし６のうち、いずれか１項記載の無機質球状化粒子製造用バーナが提供される。
【００２３】
また、請求項８に係る発明によれば、前記ノズル部の先端面から露出されるように、前記ノズル部の先端のうち、前記原料粉体噴出用溝よりも外側に位置する部分に設けられ、前記燃焼室に燃料ガスを噴出する複数の燃料ガス噴出孔と、前記ノズル部の先端面から露出されるように、前記ノズル部の先端のうち、前記複数の燃料ガス噴出孔よりも外側に位置する部分に設けられ、前記燃焼室に酸素または酸素富化空気を支燃性ガスとして噴出する複数の支燃性ガス噴出孔と、を有することを特徴とする請求項１ないし７のうち、いずれか１項記載の無機質球状化粒子製造用バーナが提供される。
【００２４】
また、請求項９に係る発明によれば、前記原料粉体噴出用溝、前記複数の燃料ガス噴出孔、及び前記複数の支燃性ガス噴出孔を、前記ノズル部の先端面の中心に対して同心円状に配置したことを特徴とする請求項１ないし８のうち、いずれか１項記載の無機質球状化粒子製造用バーナが提供される。
【００２５】
また、請求項１０に係る発明によれば、前記筒状部に、冷却水を供給するための冷却水用管路を内設したことを特徴とする請求項１ないし９のうち、いずれか１項記載の無機質球状化粒子製造用バーナが提供される。
【００２６】
また、請求項１１に係る発明によれば、請求項１ないし１０のうち、いずれか１項記載の無機質球状化粒子製造用バーナと、竪型炉と、前記竪型炉と接続され、無機質球状化粒子を捕集する捕集部と、を備え、前記竪型炉上に、前記竪型炉の上端と前記ノズル部の先端とが対向するように、前記無機質球状化粒子製造用バーナを配置したことを特徴とする無機質球状化粒子製造装置が提供される。
【００２７】
また、請求項１２に係る発明によれば、前記捕集部は、前記竪型炉と接続され、前記無機質球状化粒子のうち、第１の粒子径とされた無機質球状化粒子を捕集するサイクロンと、前記サイクロンと接続され、前記無機質球状化粒子のうち、前記第１の粒子径よりも小さい第２の粒子径とされた無機質球状化粒子を捕集するバグフィルターと、を有することを特徴とする請求項１１記載の無機質球状化粒子製造装置が提供される。
【００２８】
また、請求項１３に係る発明によれば、請求項１１または１２記載の無機質球状化粒子製造装置を用いた無機質球状化粒子の製造方法であって、前記無機質原料粉体と共に前記燃焼室に噴出される前記キャリアガスの噴出速度が、前記火炎により溶融させる前記無機質原料粉体の粒径に最適な噴出速度となるように、前記原料粉体噴出用溝の幅を変更する工程と、前記燃料ガス及び前記支燃性ガスで形成される火炎により、前記無機質原料粉体を溶融させて、前記無機質球状化粒子を生成する工程と、前記捕集部により、前記無機質球状化粒子を捕集する工程と、を含むことを特徴とする無機質球状化粒子の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の無機質球状化粒子製造用バーナによれば、ノズル部の先端面から露出されるようにノズル部の先端の中央に設けられ、酸素または酸素富化空気よりなるキャリアガスに輸送された無機質原料粉体を輸送する原料粉体輸送孔と、ノズル部の先端と接触しないように、原料粉体輸送孔に配置された溝幅変更部材と、原料粉体輸送孔に露出されたノズル部の面と溝幅変更部材の外周側面との間に設けられた環状の溝であり、かつ燃焼室にキャリアガス及び無機質原料粉体を噴出する原料粉体噴出用溝と、を有し、溝幅変更部材を、原料粉体噴出用溝の幅うち、ノズル部の先端面に露出された部分の幅を変更可能な構成とすることにより、原料粉体噴出用溝の幅を変更するだけで、燃料室に噴出されるキャリアガスの噴出速度を変更することが可能となる。
【００３０】
また、燃料室に噴出されるキャリアガスの噴出速度は、火炎中における無機質原料粉体の滞留時間（言い換えれば、火炎が無機質原料粉体を加熱する加熱時間）を決定する。
したがって、粒径（平均粒度）の異なる無機質原料粉体を処理して所望の形状（粒径）とされた無機質球状化粒子を生成する際、無機質球状化粒子製造用バーナ、或いはノズル部を取り替える必要がなくなるため、所望の形状とされた無機質球状化粒子を効率よく生成できる。
【００３１】
また、本発明の無機質球状化粒子製造装置によれば、上記無機質球状化粒子製造用バーナを備えることにより、粒径（平均粒度）の異なる無機質原料粉体を処理して所望の形状（粒径）とされた無機質球状化粒子を生成する際、無機質球状化粒子製造用バーナ、或いはノズル部を取り替える必要がなくなるため、所望の形状とされた無機質球状化粒子を効率よく生成できる。
【００３２】
また、本発明の無機質球状化粒子の製造方法によれば、無機質原料粉体と共に燃焼室に噴出されるキャリアガスの噴出速度が、火炎により溶融させる無機質原料粉体の粒径に最適な噴出速度となるように、原料粉体噴出用溝の幅を変更する工程と、燃料ガス及び支燃性ガスで形成される火炎により、無機質原料粉体を溶融させて、無機質球状化粒子を生成する工程と、を含むことにより、粒径（平均粒度）の異なる無機質原料粉体を処理して所望の形状（粒径）とされた無機質球状化粒子を生成する際、無機質球状化粒子製造用バーナ、或いはノズル部を取り替える必要がなくなるため、所望の形状とされた無機質球状化粒子を効率よく生成できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態に係る無機質球状化粒子製造装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図１に示す本実施の形態の無機質球状化粒子製造用バーナを拡大した断面図であり、溝幅変更部材を構成する先端部の先端面をノズル部の先端面に対して面一とした状態を模式的に示す図である。
【図３】図２に示す無機質球状化粒子製造用バーナのＡ−Ａ線方向の平面図である。
【図４】図１に示す本実施の形態の無機質球状化粒子製造用バーナを拡大した断面図であり、ノズル部の先端面から溝幅変更部材を構成する先端部を突出させた状態を模式的に示す図である。
【図５】図４に示す無機質球状化粒子製造用バーナのＡ−Ａ線方向の平面図である。
【図６】実施例１，２の無機質球状化粒子のガラス化率とｄ／Ｄ（ｄ；ノズル部の先端面が通過する溝幅変更部材の先端部の切断面の直径、Ｄ；原料粉体輸送孔の直径）との関係をグラフ化した図である。
【図７】従来の無機質球状化粒子製造用バーナを備えた無機質球状化粒子製造装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、図面を参照して本発明を適用した実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の実施形態の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の無機質球状化粒子製造装置の寸法関係とは異なる場合がある。
【００３５】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る無機質球状化粒子製造装置の概略構成を示す模式図である。図１において、ノズル部２８の延在方向は、鉛直方向を示している。
図１を参照するに、本実施の形態の無機質球状化粒子製造装置１０は、キャリアガス供給源１１と、燃料ガス供給源１２と、支燃性ガス供給源１３と、原料フィーダー１４と、冷却水循環供給源１５と、無機質球状化粒子製造用バーナ１６と、竪型炉１７と、送風ブロア１８と、捕集部１９を構成するサイクロン２１及びバグフィルター２３と、空気導入口２２と、空気供給管２４と、ダクト２５，２６と、を有する。
【００３６】
キャリアガス供給源１１は、キャリアガスを原料フィーダー１４に供給可能な状態で原料フィーダー１４と接続されている。キャリアガスとしては、例えば、酸素または酸素富化空気を用いることができる。
燃料ガス供給源１２は、無機質球状化粒子製造用バーナ１６に、燃料ガスを供給可能な状態で、無機質球状化粒子製造用バーナ１６（具体的には、後述するノズル部２８）と接続されている。燃料ガスとしては、例えば、ＬＰＧ(Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ｇａｓ)を用いることができる。
支燃性ガス供給源１３は、無機質球状化粒子製造用バーナ１６に、支燃性ガスを供給可能な状態で、無機質球状化粒子製造用バーナ１６と接続されている。支燃性ガスとしては、例えば、酸素または酸素富化空気を用いることができる。
【００３７】
原料フィーダー１４は、無機質原料粉体Ｘを供給するためのものである。原料フィーダー１４から供給された無機質原料粉体Ｘは、キャリアガス供給源１１から供給されたキャリアガスにより、無機質球状化粒子製造用バーナ１６（具体的には、後述するノズル部２８）に輸送される。
無機質原料粉体Ｘとしては、例えば、シリカ（融点は１７２２℃）、アルミナ（融点は２０５３℃）、ジルコニア（融点は２６８０℃）等を例に挙げることができる。
【００３８】
冷却水循環供給源１５は、無機質球状化粒子製造用バーナ１６の後述する筒状部２９に冷却水を供給、及び筒状部２９から冷却水を回収可能な状態で、筒状部２９と接続されている。つまり、冷却水循環供給源１５は、筒状部２９に冷却水を供給すると共に、筒状部２９から回収した冷却水を冷却し、再度、筒状部２９に供給するためのものである。
【００３９】
無機質球状化粒子製造用バーナ１６は、ノズル部２８と、筒状部２９と、燃焼室３１と、を有する。無機質球状化粒子製造用バーナ１６は、竪型炉１７の上端とノズル部２８の先端とが対向すると共に、無機質球状化粒子製造用バーナ１６の先端に形成された燃焼室３１が竪型炉１７の上端に収容されるように配置されている。
【００４０】
図２は、図１に示す本実施の形態の無機質球状化粒子製造用バーナを拡大した断面図であり、溝幅変更部材３７を構成する先端部６１の先端面６１ａをノズル部２８の先端面３３ａに対して面一とした状態を模式的に示す図である。
【００４１】
図２において、図１に示す無機質球状化粒子製造装置１０と同一構成部分には同一符号を付す。また、図２において、Ｄは、原料粉体輸送孔３４のうち、ノズル部２８の先端面３３ａから露出された部分の直径（以下、「直径Ｄ」という）を示しており、ｄは、ノズル部２８の先端面３３ａを通過する平面で溝幅変更部材３７を切断した際の切断面の直径（以下、「直径ｄ」という）を示している。
【００４２】
図２の場合、溝幅変更部材３７を構成する先端部６１の先端面６１ａをノズル部２８の先端面３３ａに対して面一とした状態を示しているため、図２に示す直径ｄは、溝幅変更部材３７の先端面６１ａの直径を示している。
さらに、図２では、説明の便宜上、無機質球状化粒子製造用バーナ１６の構成要素ではない、キャリアガス供給源１１、燃料ガス供給源１２、支燃性ガス供給源１３、原料フィーダー１４、及び冷却水循環供給源１５を図示する。
【００４３】
図２を参照するに、ノズル部２８は、鉛直方向に延在しており、火炎が形成される先端３３と、原料粉体輸送孔３４と、基端３５と、原料粉体供給管３６と、溝幅変更部材３７と、原料粉体噴出用溝３９と、燃料ガス供給管４１と、支燃性ガス供給用空間４２と、複数の燃料ガス噴出孔４４と、複数の支燃性ガス噴出孔４５と、を有する。
【００４４】
ノズル部２８の先端３３は、略円柱形状とされており、火炎が形成される先端面３３ａと、筒状部２９の内壁と接触する外周側面３３ｂと、を有する。
ノズル部２８の先端面３３ａは、ノズル部２８の延在方向に対して直交する平面とされている。ノズル部２８の先端面３３ａは、円形面とされており、燃焼室３１により露出されている。
【００４５】
図２を参照するに、原料粉体輸送孔３４は、ノズル部２８の先端面３３ａから露出されるように、ノズル部２８の先端３３の中央に設けられている。原料粉体輸送孔３４は、酸素または酸素富化空気よりなるキャリアガスに輸送された無機質原料粉体Ｘをノズル部２８の先端面３３ａ側に輸送すると共に、溝幅変更部材３７の先端部６１を収容するための孔である。原料粉体輸送孔３４は、ノズル部２８の先端面３３ａに向かうにつれて、幅が狭くなる円錐台形状とされている。
ノズル部２８の先端面３３ａに露出された原料粉体輸送孔３４の直径Ｄは、例えば、３０ｍｍとすることができる。
【００４６】
図２を参照するに、ノズル部２８の基端３５は、挿入穴５２と、第１のねじ部５３と、シール材収容溝５５と、を有する。
挿入穴５２は、ノズル部２８の基端３５を貫通するように設けられている。挿入穴５２は、原料粉体供給管３６内に形成される後述する第１の空間５８と対向するように配置されている。挿入穴５２は、第１の空間５８及び原料粉体輸送孔３４に溝幅変更部材３７を挿入するための穴である。
【００４７】
第１のねじ部５３は、挿入穴５２に露出された基端３５のうち、挿入穴５２に挿入された溝幅変更部材３７と対向する一部に設けられている。第１のねじ部５３としては、例えば、めねじを用いることができる。
【００４８】
シール材収容溝５５は、挿入穴５２に露出された基端３５のうち、第１のねじ部５３の形成領域よりも燃焼室３１側に位置する部分に設けられている。シール材収容溝５５は、溝幅変更部材３７の外周側面３７ａと接触するシール材５６を収容するための溝である。シール材５６としては、例えば、Ｏリングを用いることができる。
【００４９】
図２を参照するに、原料粉体供給管３６は、略円筒形状とされており、ノズル部２８の延在方向に延在している。原料粉体供給管３６の基端側の外周には、キャリアガス及び原料導入口３６Ａが設けられている。キャリアガス及び原料導入口３６Ａは、原料フィーダー１４と接続されている。キャリアガス及び原料導入口３６Ａには、キャリアガスにより輸送された無機質原料粉体Ｘが導入される。
【００５０】
原料粉体供給管３６の先端は、ノズル部２８の先端３３の一部を構成している。原料粉体供給管３６内には、円柱状空間である第１の空間５８が設けられている。第１の空間５８は、原料粉体輸送孔３４及びキャリアガス及び原料導入口３６Ａと接続されている。
【００５１】
第１の空間５８の中心軸は、原料粉体輸送孔３４の中心軸と一致している。また、第１の空間５８の中心軸、及び原料粉体輸送孔３４の中心軸は、ノズル部２８の中心軸に相当する中心軸である。
第１の空間５８には、キャリアガス及び原料導入口３６Ａを介して、キャリアガスに輸送された無機質原料粉体Ｘが供給される。第１の空間５８に供給されたキャリアガス及び無機質原料粉体Ｘは、原料粉体輸送孔３４に輸送される。
【００５２】
図２を参照するに、溝幅変更部材３７は、先端部６１と、第２のねじ部６２と、を有する。溝幅変更部材３７は、ノズル部２８の延在方向に延在しており、ノズル部２８の基端３５に設けられた挿入穴５２に挿入されている。
溝幅変更部材３７の直径は、原料粉体供給管３６の内径よりも小さくなるように構成されている。溝幅変更部材３７は、溝幅変更部材３７の中心軸がノズル部２８の中心軸と一致するように、原料粉体輸送孔３４、及び原料粉体供給管３６内（第１の空間５８）に収容されている。
【００５３】
これにより、溝幅変更部材３７と原料粉体供給管３６との間には、環状空間６４（第１の空間５８の一部）が形成され、環状空間６４により、燃焼室３１側にキャリアガス及び無機質原料粉体Ｘが輸送される。
【００５４】
先端部６１は、先端部６１の中心軸と原料粉体輸送孔３４の中心軸とが一致するように、原料粉体輸送孔３４に配置されている。先端部６１は、先端に向かうにつれて直径が小さくなる円錐台形状とされている。
先端部６１の先端面６１ａは、ノズル部２８の先端面３３ａに対して平行な円形面とされている。ノズル部２８の先端面３３ａに露出された原料粉体輸送孔３４の直径Ｄが３０ｍｍの場合、先端面６１ａの直径は、例えば、２ｍｍとすることができる。
【００５５】
第２のねじ部６２は、溝幅変更部材３７の基端側の外周に設けられている。第２のねじ部６２は、ノズル部２８の基端３５に設けられた第１のねじ部５３と螺合するねじ部である。第１のねじ部５３がめねじの場合、第２のねじ部６２としては、おねじを用いることができる。
【００５６】
このように、ノズル部２８の基端３５に第１のねじ部５３を設けると共に、溝幅変更部材３７の基端側の外周に第１のねじ部５３と螺合する第２のねじ部６２を設けることにより、先端部６１を含む溝幅変更部材３７をノズル部２８の延在方向に移動させることが可能になると共に、ノズル部２８の先端面３３ａに対する溝幅変更部材３７の先端部６１の位置を規制することができる。つまり、ノズル部２８の先端面３３ａから先端部６１の一部を突出させることが可能となる。
【００５７】
図３は、図２に示す無機質球状化粒子製造用バーナのＡ−Ａ線方向の断面図である。図３において、図２に示す無機質球状化粒子製造用バーナ１６と同一構成部分には、同一符号を付す。
図２及び図３を参照するに、原料粉体噴出用溝３９は、原料粉体輸送孔３４に露出されたノズル部２８の先端３３の面３９ａと溝幅変更部材３７を構成する先端部６１の外周側面６１ｂとの間に設けられた環状の溝である。
【００５８】
図２を参照するに、原料粉体噴出用溝３９は、ノズル部２８の先端面３３ａに露出されると共に、環状空間６４と接続されている。原料粉体噴出用溝３９は、環状空間６４により輸送されたキャリアガス及び無機質原料粉体Ｘを燃焼室３１に噴出する。
原料粉体噴出用溝３９から噴出されるキャリアガスの噴出速度は、原料粉体噴出用溝３９の溝幅のうち、ノズル部２８の先端面３３ａに露出された部分の溝幅Ｅにより決定される。
【００５９】
図４は、図１に示す本実施の形態の無機質球状化粒子製造用バーナを拡大した断面図であり、ノズル部２８の先端面３３ａから溝幅変更部材３７の先端部６１を突出させた状態を模式的に示す図である。図４において、図２に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
図５は、図４に示す無機質球状化粒子製造用バーナのＡ−Ａ線方向の断面図である。図４及び図５に示す原料粉体噴出用溝３９の幅Ｅは、図２及び図３に示す原料粉体噴出用溝３９の幅Ｅよりも狭い場合を例に挙げて図示している。
【００６０】
図２〜図５を参照するに、本実施の形態の無機質球状化粒子製造用バーナ１６では、ノズル部２８の先端面３３ａに対して溝幅変更部材３７の先端面６１ａが面一とされた状態（図２及び図３に示す状態）から、燃焼室３１側に向かう方向に円錐台形状とされた先端部６１を移動させて、ノズル部２８の先端面３３ａから溝幅変更部材３７の先端部６１の一部を突出させる（図４及び図５に示す状態にする）ことで、原料粉体噴出用溝３９の幅のうち、ノズル部２８の先端面３３ａに露出された部分の幅Ｅを変更可能な構成とされている。
つまり、溝幅変更部材３７は、ノズル部２８の延在方向に移動することで、ノズル部２８の先端面３３ａに露出された原料粉体噴出用溝３９の幅Ｅを変更する機能を有する。
【００６１】
例えば、図２に示すように、ノズル部２８の先端面３３ａに対して溝幅変更部材３７の先端面６１ａを面一にすると、溝幅変更部材３７の幅Ｅが広くなるため、溝幅変更部材３７から噴出されるキャリアガスの噴出速度を遅くすることが可能となる。
この場合、火炎中における無機質原料粉体Ｘの滞留時間を長くすることが可能となるので、粒径（平均粒度）の大きい無機質原料粉体Ｘを溶融させる際に適している。
【００６２】
また、図４に示すように、ノズル部２８の先端面３３ａから溝幅変更部材３７の先端部６１を突出させると、溝幅変更部材３７の幅Ｅが狭くなるため、溝幅変更部材３７から噴出されるキャリアガスの噴出速度を速くすることが可能となる。
この場合、火炎中における無機質原料粉体Ｘの滞留時間を短くことが可能となるので、粒径（平均粒度）の小さい無機質原料粉体Ｘを溶融させる際に適している。
【００６３】
このように、ノズル部２８の先端面３３ａに露出された原料粉体噴出用溝３９の幅Ｅを変更可能な溝幅変更部材３７を設けることにより、原料粉体噴出用溝３９の幅Ｅを変更するだけで、燃料室３１に噴出されるキャリアガスの噴出速度を変更することが可能となる。
【００６４】
また、燃料室３１に噴出されるキャリアガスの噴出速度は、火炎中における無機質原料粉体Ｘの滞留時間（言い換えれば、火炎が無機質原料粉体Ｘを加熱する加熱時間）を決定する。
したがって、粒径（平均粒度）の異なる無機質原料粉体Ｘを処理して所望の形状（粒径）とされた無機質球状化粒子Ｙを生成する際、無機質球状化粒子製造用バーナ１６、或いはノズル部２８を取り替える必要がなくなるため、所望の形状とされた無機質球状化粒子Ｙを効率よく生成できる。
【００６５】
図２を参照するに、燃料ガス供給管４１は、原料粉体供給管３６の外周を囲むように設けられている。燃料ガス供給管４１と原料粉体供給管３６との間には、環状とされた第２の空間６６が設けられている。
燃料ガス供給管４１の基端側には、燃料ガス供給管４１と一体に構成され、かつ燃料ガス供給管４１の外側に突出する燃料ガス導入口４１Ａが形成されている。燃料ガス導入口４１Ａは、燃料ガス供給源１２と接続されている。燃料ガス導入口４１Ａは、燃料ガス供給源１２から供給された燃料ガスを、第２の空間６６に導入するための導入口である。
【００６６】
図２を参照するに、支燃性ガス供給用空間４２は、ノズル部２８の外周側面と筒状部２９の内周面との間に設けられている。支燃性ガス供給用空間４２は、支燃性ガス供給源１３から供給された支燃性ガスを輸送する流路として機能する。
【００６７】
図２及び図３を参照するに、複数の燃料ガス噴出孔４４は、ノズル部２８の先端３３のうち、第２の空間６６と対向する部分を貫通するように設けられている。複数の燃料ガス噴出孔４４は、第２の空間６６と接続されると共に、ノズル部２８の先端面３３ａから露出されている。
複数の燃料ガス噴出孔４４は、原料粉体噴出用溝３９よりも外側の位置に配置されている。複数の燃料ガス噴出孔４４は、原料粉体噴出用溝３９から噴出される無機質原料粉体Ｘ及びキャリアガスの外側から燃料ガスを噴出する。
【００６８】
図２及び図３を参照するに、複数の支燃性ガス噴出孔４５は、ノズル部２８の先端３３のうち、支燃性ガス供給用空間４２と対向する部分を貫通するように設けられている。複数の支燃性ガス噴出孔４５は、支燃性ガス供給用空間４２と接続されると共に、ノズル部２８の先端面３３ａから露出されている。
複数の支燃性ガス噴出孔４５は、複数の原燃料ガス噴出孔４４よりも外側の位置に配置されている。複数の支燃性ガス噴出孔４５は、複数の燃料ガス噴出孔４４から噴出された燃料ガスの外側から支燃性ガスを噴出する。
【００６９】
図３を参照するに、上記説明した原料粉体噴出用溝３９、複数の燃料ガス噴出孔４４、及び複数の支燃性ガス噴出孔４５は、ノズル部２８の先端面３３ａの中心Ｃに対して同心円状に配置されている。
このように、ノズル部２８の先端面３３ａの中心Ｃに対して同心円状に原料粉体噴出用溝３９、複数の燃料ガス噴出孔４４、及び複数の支燃性ガス噴出孔４５を配置することにより、火炎が無機質原料粉体Ｘの噴流を包み込むことが可能となるため、火炎により無機質原料粉体Ｘを効率よく溶融することができる。
【００７０】
図２及び図３を参照するに、筒状部２９は、略円筒形状とされており、ノズル部２９の先端３３から突出するように、ノズル部２８の外周側面に設けられている。
図２を参照するに、筒状部２９は、冷却水用管路６８と、冷却水供給口６９と、冷却水回収口７１と、支燃性ガス導入口７２と、を有する。
【００７１】
図２を参照するに、冷却水用管路６８は、筒状部２９に内設されている。冷却水用管路６８は、ノズル部２８の先端３３を冷却するための冷却水を流動させるための管路である。このように、筒状部２９に冷却水用管路６８を設け、冷却水用管路６８に冷却水を流すことで、火炎の熱によりノズル部２８の先端３３が損傷することを抑制できる。
【００７２】
図２を参照するに、冷却水供給口６９は、冷却水用管路６８の形成領域に対応する筒状部２９の外壁から外側に突出するように設けられている。冷却水供給口６９は、冷却水用管路６８及び冷却水循環供給源１５と接続されている。冷却水供給口６９は、冷却水循環供給源１５から供給される冷却水を冷却水用管路６８に供給するための供給口である。
【００７３】
図２を参照するに、冷却水回収口７１は、冷却水用管路６８の形成領域に対応する筒状部２９の外壁から外側に突出するように設けられている。冷却水回収口７１は、冷却水用管路６８及び冷却水循環供給源１５と接続されている。冷却水回収口７１は、冷却水用管路６８を流動する温度上昇した冷却水を回収するための回収口である。
【００７４】
図２を参照するに、支燃性ガス導入口７２は、支燃性ガス供給用空間４２と対向する筒状部２９の外壁を貫通するように設けられている。支燃性ガス導入口７２は、筒状部２９の外壁から外側に突出している。支燃性ガス導入口７２は、支燃性ガス供給源１３と接続されている。支燃性ガス導入口７２は、支燃性ガス供給源１３から供給された支燃性ガスを支燃性ガス供給用空間４２に供給する。
【００７５】
図２を参照するに、燃焼室３１は、ノズル部２８の先端面３３ａと筒状部２９の内壁２９Ａとで囲まれた空間であり、ノズル部２８の先端面３３ａを露出している。
【００７６】
本実施の形態の無機質球状化粒子製造用バーナによれば、ノズル部２８の先端面３３ａに露出された原料粉体噴出用溝３９の幅Ｅを変更可能な溝幅変更部材３７を設けることにより、原料粉体噴出用溝３９の幅Ｅを変更するだけで、火炎中における無機質原料粉体Ｘの滞留時間（言い換えれば、無機質原料粉体の加熱時間）を、溶融させる無機質原料粉体Ｘの粒径（平均粒度）に最適な時間に設定することが可能となる。
【００７７】
したがって、粒径（平均粒度）の異なる無機質原料粉体Ｘを処理して所望の形状（粒径）とされた無機質球状化粒子Ｙを生成する際、無機質球状化粒子製造用バーナ１６、或いはノズル部２８を取り替える必要がなくなるため、所望の形状とされた無機質球状化粒子Ｙを効率よく生成できる。
【００７８】
図１を参照するに、竪型炉１７は、円筒形状とされた炉であり、竪型炉１７の上端には、無機質球状化粒子製造用バーナ１６の先端が収容されている。これにより、無機質球状化粒子製造用バーナ１６が形成する火炎は、竪型炉１７の内部に形成される。
竪型炉１７の下端側には、空気供給管２４が接続されている。また、竪型炉１７の下端側には、空気供給管２４と対向するように、サイクロン２１と接続されたダクト２５が設けられている。
竪型炉１７内では、無機質球状化粒子製造用バーナ１６の火炎により、無機質原料粉体Ｘが溶融され、溶融した無機質原料粉体Ｘが竪型炉１７の下方に移動しながら固まることで無機質球状化粒子Ｙとなる。
【００７９】
送風ブロア１８は、空気供給管２４と接続されている。送風ブロア１８は、空気供給管２４を介して、竪型炉１７の下端に空気を供給する。送風ブロア１８は、空気供給管２４を介して、竪型炉１７の下端に空気を供給することで、無機質球状化粒子Ｙを冷却すると共に、ダクト２５を介して、冷却した無機質球状化粒子Ｙをサイクロン１９に輸送する。
【００８０】
サイクロン２１は、竪型炉１７の下流側に設けられており、ダクト２５を介して、竪型炉１７の下端と接続されている。サイクロン２１は、ダクト２５を介して輸送された無機質球状化粒子Ｙのうち、第１の粒子径とされた無機質球状化粒子を捕集する。第１の粒子径とされた無機質球状化粒子Ｙは、サイクロン２１の下端から捕集される。第１の粒子径は、後述する第２の粒子径よりも大きい値とされている。
【００８１】
空気導入口２２は、サイクロン２１の上端と接続されている。空気導入口２２は、サイクロン２１の上端に接続されたダクト２６と対向するように配置されている。空気導入口２２は、サイクロン２１の上端に空気を導入するための導入口である。
空気導入口２２を介して、サイクロン２１の上端に導入された空気は、無機質球状化粒子を冷却すると共に、ダクト２６を介して、無機質球状化粒子Ｙをバグフィルター２３に輸送する。
【００８２】
バグフィルター２３は、サイクロン２１の下流側に設けられており、ダクト２６を介して、サイクロン２１の上端と接続されている。バグフィルター２３は、ダクト２６を介して、第１の粒子径よりも小さい第２の粒子径とされた無機質球状化粒子Ｙを捕集する。
【００８３】
第１の実施の形態の無機質球状化粒子製造用バーナによれば、キャリアガス及び無機質原料粉体Ｘを噴出する原料粉体噴出用溝３９の幅Ｅを変更可能な構成とされた無機質球状化粒子製造用バーナ１６を備えることにより、原料粉体噴出用溝３９の幅Ｅを変更するだけで、火炎中における無機質原料粉体Ｘの滞留時間（言い換えれば、無機質原料粉体の加熱時間）を、溶融させる無機質原料粉体Ｘの粒径（平均粒度）に最適な時間に設定することが可能となる。
【００８４】
したがって、粒径（平均粒度）の異なる無機質原料粉体Ｘを処理して所望の形状（粒径）とされた無機質球状化粒子Ｙを生成する際、無機質球状化粒子製造用バーナ１６、或いはノズル部２８を取り替える必要がなくなるため、所望の形状とされた無機質球状化粒子Ｙを効率よく生成できる。
【００８５】
具体的には、粒径（平均粒度）の大きい無機質原料粉体Ｘを溶融させる場合には、図２に示すように、溝幅変更部材３７の幅Ｅを広くする。また、粒径（平均粒度）の小さい無機質原料粉体Ｘを溶融させる場合には、図４に示すように、溝幅変更部材３７の幅Ｅを狭くする。
【００８６】
本実施の形態の無機質球状化粒子の製造方法によれば、無機質原料粉体Ｘと共に燃焼室３１に噴出されるキャリアガスの噴出速度が、火炎により溶融させる無機質原料粉体Ｘの粒径（平均粒度）に最適な噴出速度となるように、原料粉体噴出用溝３９の幅Ｅを変更する工程と、燃料ガス及び支燃性ガスで形成される火炎により、無機質原料粉体Ｘを溶融させて無機質球状化粒子Ｙを生成する工程と、を含むことにより、無機質球状化粒子製造用バーナ１６自体、或いは、ノズル部２８を交換することなく、原料粉体噴出用溝３９から噴出されるキャリアガスにより、火炎中における無機質原料粉体Ｘの滞留時間を最適な滞留時間に設定することが可能となる。
【００８７】
これにより、粒径（平均粒度）の異なる無機質原料粉体Ｘを処理して所望の形状（粒径）とされた無機質球状化粒子Ｙを生成する際、無機質球状化粒子製造用バーナ１６、或いはノズル部２８を取り替える必要がなくなるため、所望の形状とされた無機質球状化粒子Ｙを効率よく生成できる。
【００８８】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００８９】
（実施例１）
図１に示す無機質球状化粒子製造装置１０（図２に示す無機質球状化粒子製造用バーナ１６を備えた装置）を用いて、無機質原料粉体Ｘを溶融させて、無機質球状化粒子Ｙを生成し、その後、サイクロン２１及びバグフィルター２３で無機質球状化粒子Ｙを回収した。
【００９０】
このとき、キャリアガス供給源１１からキャリアガスとして、酸素を７．５Ｎｍ３／ｈの供給量で供給すると共に、原料フィーダー１４から無機質原料粉体Ｘとして、平均粒度２０μｍとされたシリカ粉末を２０ｋｇ／ｈの供給速度で供給した。
また、燃料ガス供給源１２から燃料ガスとして、ＬＰＧ（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ｇａｓ）を５Ｎｍ３／ｈの供給量で供給すると共に、支燃性ガス供給源１３から支燃性ガスとして、酸素を２０Ｎｍ３／ｈの供給量で供給した。
【００９１】
このとき、図２に示す原料粉体噴出用溝３９の幅Ｅを変えることで、キャリアガスの噴出速度を変化させ、無機質球状化粒子Ｙのガラス化率を測定した。この結果を図７に示す。
【００９２】
図６は、実施例１，２の無機質球状化粒子のガラス化率とｄ／Ｄ（ｄ；ノズル部２８の先端面３３ａが通過する溝幅変更部材３７の先端部６１の切断面の直径、Ｄ；原料粉体輸送孔３４の直径）との関係をグラフ化した図である。
【００９３】
（実施例２）
実施例１で使用したシリカ粉末の平均粒度を４μｍに変更したこと以外は、実施例１と同じ条件を用いて、無機質球状化粒子Ｙを生成した。
このとき、図２に示す原料粉体噴出用溝３９の幅Ｅを変えることで、キャリアガスの噴出速度を変化させて、無機質球状化粒子Ｙのガラス化率を測定した。この結果を図７に示す。
【００９４】
（図６に示す実施例１，２の結果について）
図７を参照するに、実施例１（シリカ粉末の平均粒度が２０μｍ）の場合、ｄ／Ｄが０．３６のときに、ガラス化率が９９％以上の無機質球状化粒子Ｙが生成されることが確認できた。
また、実施例２（シリカ粉末の平均粒度が４μｍ）の場合、ｄ／Ｄが０．８８のときに、ガラス化率が９９％以上の無機質球状化粒子Ｙが生成されることが確認できた。
【００９５】
つまり、ｄ／Ｄを調整することで、言い換えれば、原料粉体噴出用溝３９の幅Ｅを変更することで、無機質球状化粒子製造用バーナ１６自体、或いはノズル部２８を替えることなく、粒径（平均粒度）の異なる無機質原料粉体Ｘを用いて、所望の粒径とされた無機質球状化粒子Ｙを効率よく生成できることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明は、無機質球状化粒子製造用バーナ、無機質球状化粒子製造装置、及び無機質球状化粒子の製造方法に適用可能である。
【符号の説明】
【００９７】
１０，７０…無機質球状化粒子製造装置、１１…キャリアガス供給源、１２…燃料ガス供給源、１３…支燃性ガス供給源、１４…原料フィーダー、１５…冷却水循環供給源、１６，７１…無機質球状化粒子製造用バーナ、１７…竪型炉、１８…送風ブロア、１９…捕集部、２１…サイクロン、２２…空気導入口、２３…バグフィルター、２４…空気供給管、２５，２６…ダクト、２８，７２…ノズル部、２９…筒状部、２９Ａ…内壁、３１…燃焼室、３３…先端、３３ａ，６１ａ…先端面、３３ｂ…外周側面、３４…原料粉体輸送孔、３５…基端、３６…原料粉体供給管、３６Ａ…キャリアガス及び原料導入口、３７…溝幅変更部材、３７ａ，６１ｂ…外周側面、３９…原料粉体噴出用溝、３９ａ…面、４１…燃料ガス供給管、４１Ａ…燃料ガス導入口、４２…支燃性ガス供給用空間、４４…燃料ガス噴出孔、４５…支燃性ガス噴出孔、４７…燃料ガス導入口、４８…支燃性ガス導入口、５２…挿入穴、５３…第１のねじ部、５５…シール材収容溝、５６…シール材、５８…第１の空間、６１…先端部、６２…第２のねじ部、６４…環状空間、６６…第２の空間、６８…冷却水用管路、６９…冷却水供給口、７１…冷却水回収口、７２…支燃性ガス導入口、Ｘ…無機質原料粉体、Ｙ…無機質球状化粒子、Ｃ…中心、ｄ，Ｄ…直径、Ｅ…幅
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無機質球状化粒子製造用バーナ、該無機質球状化粒子製造用バーナを備えた無機質球状化粒子製造装置、及び該無機質球状化粒子製造装置を用いた無機質球状化粒子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、無機質原料粉体を火炎により溶融させることで、無機質球状化粒子を製造することが行われている（例えば、特許文献１参照。）。
このような無機質球状化粒子を製造する際には、無機質球状化粒子製造用バーナを構成するノズル部が形成する火炎（燃料ガス及び支燃性ガスの燃焼により形成される火炎）により、無機質球状化粒子を溶融することが行われる。
【０００３】
図７は、従来の無機質球状化粒子製造用バーナを備えた無機質球状化粒子製造装置の概略構成を示す図である。
ここで、図７を参照して、従来の無機質球状化粒子の製造方法について説明する。始めに、原料フィーダーＡから切り出された無機質原料粉体が、経路Ａ‘から供給されるキャリアガスに同伴されて酸素・ガス燃焼バーナＢ（無機質球状化粒子製造用バーナ）に搬送される。
【０００４】
この、酸素・ガス燃焼バーナＢには、酸素供給設備Ｃから送られる酸素と、ＬＰＧ供給設備Ｄから送られる燃焼ガスと、が供給されている。次いで、炉Ｅ内の火炎中で球状化された無機質球状化粒子は、経路Ｆから炉Ｅに導入された空気により温度希釈され、後段のサイクロンＧや、バグフィルターＨにより回収される（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
また、特許文献２，３には、ノズル部の先端に燃焼室と呼ばれる空間を備え、かつノズル部の延在方向に対して、異なる位置に形成され、かつ独立して制御される第１及び第２の酸素噴出孔を有した無機質球状化粒子製造用バーナが開示されている。
【０００６】
特許文献２，３に記載の無機質球状化粒子製造用バーナは、無機質原料粉体の平均粒度に応じて、第１の酸素噴出孔（旋回流で酸素を噴出する孔）及び第２の酸素噴出孔（斜行直進流で酸素を噴出する孔）から噴出される酸素流量を調整することで、燃焼状態を調整することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５８−１４５６１３号公報
【特許文献２】特許第３３３１４９１号公報
【特許文献３】特許第３３１２２２８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、上記無機質球状化粒子製造装置を用いて、効率よく所望の形状（粒径）とされた無機質球状化粒子を生成するためには、無機質原料粉体に適した温度履歴を無機質原料粉体に与える必要がある。
【０００９】
具体的には、例えば、粒径（平均粒度）の小さい無機質原料粉体（例えば、平均粒度が１０μｍ以下）を溶融させて球状化処理する場合において、無機質原料粉体が長時間火炎中に滞在すると、火炎中で無機質原料粉体同士が衝突して融着する。これにより、無機質球状化粒子の粒径が、所望の粒径よりも大きくなってしまう。
このため、粒径の小さい無機質原料粉体を球状化処理する場合、無機質原料粉体が火炎に滞留する滞留時間を短くする必要がある。
【００１０】
また、粒径（平均粒度）の大きい無機質原料粉体（例えば、平均粒度が１０μｍ以上）を溶融させて球状化処理する場合には、無機質原料粉体に十分な熱量を与える為に、無機質原料粉体が火炎に滞留する滞留時間を長くする必要がある。
【００１１】
特許文献２，３に記載の無機質球状化粒子製造用バーナでは、高温の火炎を形成するときには、第２の酸素噴出孔から噴出させる流量を多くし、低温の火炎を形成するときには、第１の酸素噴出孔からの流量を多くする必要がある。
【００１２】
このため、特許文献２，３に記載の無機質球状化粒子製造用バーナでは、高温火炎を形成すると長尺で火炎径の小さい火炎が形成され、低温火炎を形成すると短尺で火炎径の大きい火炎が形成される。つまり、特許文献２，３に記載の無機質球状化粒子製造用バーナでは、高温火炎の形状と低温火炎の形状とが異なってしまう。
【００１３】
したがって、特許文献２，３に記載の無機質球状化粒子製造用バーナを用いて、高融点で粒径の小さい無機質原料粉体を処理する場合、無機質球状化粒子同士が融着するため、所望の粒径とされた無機質球状粒子を生成できない。
また、特許文献２，３に記載の無機質球状化粒子製造用バーナを用いて、低融点で粒径の大きい無機質原料粉体を処理する場合、火炎中における無機質原料粉体の滞留時間を充分に確保することが困難なため、球状化処理を十分に行なうことができない。
【００１４】
つまり、従来の無機質球状化粒子製造用バーナでは、所望の粒径とされた無機質球状化粒子を得るために、無機質原料粉体の粒径（平均粒度）に応じて、無機質球状化粒子製造用バーナ自体を交換するか、或いは、無機質球状化粒子製造用バーナを構成するノズル部を交換する必要があった。このため、所望の粒径とされた無機質球状化粒子を効率よく生成できないという問題があった。
【００１５】
そこで、本発明は、無機質原料粉体の粒径（平均粒度）に依存することなく、所望の粒径とされた無機質球状化粒子を効率よく生成可能な無機質球状化粒子製造用バーナ、無機質球状化粒子製造装置、及び無機質球状化粒子の製造方法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】
【００１６】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明によれば、先端に火炎を形成し、かつ先端面が平面とされたノズル部と、前記ノズル部の外周側面に配置され、前記ノズル部の先端から突出する筒状部と、前記ノズル部の先端面と前記筒状部の内壁とで囲まれた燃焼室と、前記ノズル部の先端面から露出されるように前記ノズル部の先端の中央に設けられ、酸素または酸素富化空気よりなるキャリアガスに輸送された無機質原料粉体を輸送する原料粉体輸送孔と、前記ノズル部の先端と接触しないように、前記原料粉体輸送孔に配置された溝幅変更部材と、前記原料粉体輸送孔に露出された前記ノズル部の面と前記溝幅変更部材の外周側面との間に設けられた環状の溝であり、かつ前記燃焼室に前記キャリアガス及び前記無機質原料粉体を噴出する原料粉体噴出用溝と、を有し、前記溝幅変更部材は、前記原料粉体噴出用溝の幅のうち、前記ノズル部の先端面に露出された部分の幅を変更可能な構成であることを特徴とする無機質球状化粒子製造用バーナが提供される。
【００１７】
また、請求項２に係る発明によれば、前記溝幅変更部材は、前記原料粉体輸送孔に配置され、かつ先端に向かうにつれて直径が小さくなる円錐台形状とされた先端部を有すると共に、前記ノズル部の延在方向に前記先端部を移動可能な構成とされていることを特徴とする請求項１記載の無機質球状化粒子製造用バーナが提供される。
【００１８】
また、請求項３に係る発明によれば、前記原料粉体輸送孔は、前記ノズル部の先端面に向かうにつれて、直径が小さくなる円錐台形状であることを特徴とする請求項１または２記載の無機質球状化粒子製造用バーナが提供される。
【００１９】
また、請求項４に係る発明によれば、前記溝幅変更部材は、前記ノズル部の基端を貫通するように、前記ノズル部の延在方向に延在しており、前記ノズル部の基端のうち、前記溝幅変更部材と対向する部分に第１のねじ部を設け、前記溝幅変更部材の外周に、前記第１のねじ部と螺合すると共に、前記先端部を前記ノズル部の延在方向に移動させる第２のねじ部を設けたことを特徴とする請求項２または３記載の無機質球状化粒子製造用バーナが提供される。
【００２０】
また、請求項５に係る発明によれば、前記先端部の先端面が、前記ノズル部の先端面に対して平行な円形面であることを特徴とする請求項２ないし４のうち、いずれか１項記載の無機質球状化粒子製造用バーナが提供される。
【００２１】
また、請求項６に係る発明によれば、前記原料粉体輸送孔の中心軸と前記先端部の中心軸とを一致させたことを特徴とする請求項２ないし５のうち、いずれか１項記載の無機質球状化粒子製造用バーナが提供される。
【００２２】
また、請求項７に係る発明によれば、前記ノズル部の先端面は、円形面とされており、前記筒状部は、略円筒形状であることを特徴とする請求項１ないし６のうち、いずれか１項記載の無機質球状化粒子製造用バーナが提供される。
【００２３】
また、請求項８に係る発明によれば、前記ノズル部の先端面から露出されるように、前記ノズル部の先端のうち、前記原料粉体噴出用溝よりも外側に位置する部分に設けられ、前記燃焼室に燃料ガスを噴出する複数の燃料ガス噴出孔と、前記ノズル部の先端面から露出されるように、前記ノズル部の先端のうち、前記複数の燃料ガス噴出孔よりも外側に位置する部分に設けられ、前記燃焼室に酸素または酸素富化空気を支燃性ガスとして噴出する複数の支燃性ガス噴出孔と、を有することを特徴とする請求項１ないし７のうち、いずれか１項記載の無機質球状化粒子製造用バーナが提供される。
【００２４】
また、請求項９に係る発明によれば、前記原料粉体噴出用溝、前記複数の燃料ガス噴出孔、及び前記複数の支燃性ガス噴出孔を、前記ノズル部の先端面の中心に対して同心円状に配置したことを特徴とする請求項１ないし８のうち、いずれか１項記載の無機質球状化粒子製造用バーナが提供される。
【００２５】
また、請求項１０に係る発明によれば、前記筒状部に、冷却水を供給するための冷却水用管路を内設したことを特徴とする請求項１ないし９のうち、いずれか１項記載の無機質球状化粒子製造用バーナが提供される。
【００２６】
また、請求項１１に係る発明によれば、請求項１ないし１０のうち、いずれか１項記載の無機質球状化粒子製造用バーナと、竪型炉と、前記竪型炉と接続され、無機質球状化粒子を捕集する捕集部と、を備え、前記竪型炉上に、前記竪型炉の上端と前記ノズル部の先端とが対向するように、前記無機質球状化粒子製造用バーナを配置したことを特徴とする無機質球状化粒子製造装置が提供される。
【００２７】
また、請求項１２に係る発明によれば、前記捕集部は、前記竪型炉と接続され、前記無機質球状化粒子のうち、第１の粒子径とされた無機質球状化粒子を捕集するサイクロンと、前記サイクロンと接続され、前記無機質球状化粒子のうち、前記第１の粒子径よりも小さい第２の粒子径とされた無機質球状化粒子を捕集するバグフィルターと、を有することを特徴とする請求項１１記載の無機質球状化粒子製造装置が提供される。
【００２８】
また、請求項１３に係る発明によれば、請求項１１または１２記載の無機質球状化粒子製造装置を用いた無機質球状化粒子の製造方法であって、前記無機質原料粉体と共に前記燃焼室に噴出される前記キャリアガスの噴出速度が、前記火炎により溶融させる前記無機質原料粉体の粒径に最適な噴出速度となるように、前記原料粉体噴出用溝の幅を変更する工程と、前記燃料ガス及び前記支燃性ガスで形成される火炎により、前記無機質原料粉体を溶融させて、前記無機質球状化粒子を生成する工程と、前記捕集部により、前記無機質球状化粒子を捕集する工程と、を含むことを特徴とする無機質球状化粒子の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の無機質球状化粒子製造用バーナによれば、ノズル部の先端面から露出されるようにノズル部の先端の中央に設けられ、酸素または酸素富化空気よりなるキャリアガスに輸送された無機質原料粉体を輸送する原料粉体輸送孔と、ノズル部の先端と接触しないように、原料粉体輸送孔に配置された溝幅変更部材と、原料粉体輸送孔に露出されたノズル部の面と溝幅変更部材の外周側面との間に設けられた環状の溝であり、かつ燃焼室にキャリアガス及び無機質原料粉体を噴出する原料粉体噴出用溝と、を有し、溝幅変更部材を、原料粉体噴出用溝の幅うち、ノズル部の先端面に露出された部分の幅を変更可能な構成とすることにより、原料粉体噴出用溝の幅を変更するだけで、燃料室に噴出されるキャリアガスの噴出速度を変更することが可能となる。
【００３０】
また、燃料室に噴出されるキャリアガスの噴出速度は、火炎中における無機質原料粉体の滞留時間（言い換えれば、火炎が無機質原料粉体を加熱する加熱時間）を決定する。
したがって、粒径（平均粒度）の異なる無機質原料粉体を処理して所望の形状（粒径）とされた無機質球状化粒子を生成する際、無機質球状化粒子製造用バーナ、或いはノズル部を取り替える必要がなくなるため、所望の形状とされた無機質球状化粒子を効率よく生成できる。
【００３１】
また、本発明の無機質球状化粒子製造装置によれば、上記無機質球状化粒子製造用バーナを備えることにより、粒径（平均粒度）の異なる無機質原料粉体を処理して所望の形状（粒径）とされた無機質球状化粒子を生成する際、無機質球状化粒子製造用バーナ、或いはノズル部を取り替える必要がなくなるため、所望の形状とされた無機質球状化粒子を効率よく生成できる。
【００３２】
また、本発明の無機質球状化粒子の製造方法によれば、無機質原料粉体と共に燃焼室に噴出されるキャリアガスの噴出速度が、火炎により溶融させる無機質原料粉体の粒径に最適な噴出速度となるように、原料粉体噴出用溝の幅を変更する工程と、燃料ガス及び支燃性ガスで形成される火炎により、無機質原料粉体を溶融させて、無機質球状化粒子を生成する工程と、を含むことにより、粒径（平均粒度）の異なる無機質原料粉体を処理して所望の形状（粒径）とされた無機質球状化粒子を生成する際、無機質球状化粒子製造用バーナ、或いはノズル部を取り替える必要がなくなるため、所望の形状とされた無機質球状化粒子を効率よく生成できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態に係る無機質球状化粒子製造装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図１に示す本実施の形態の無機質球状化粒子製造用バーナを拡大した断面図であり、溝幅変更部材を構成する先端部の先端面をノズル部の先端面に対して面一とした状態を模式的に示す図である。
【図３】図２に示す無機質球状化粒子製造用バーナのＡ−Ａ線方向の平面図である。
【図４】図１に示す本実施の形態の無機質球状化粒子製造用バーナを拡大した断面図であり、ノズル部の先端面から溝幅変更部材を構成する先端部を突出させた状態を模式的に示す図である。
【図５】図４に示す無機質球状化粒子製造用バーナのＡ−Ａ線方向の平面図である。
【図６】実施例１，２の無機質球状化粒子のガラス化率とｄ／Ｄ（ｄ；ノズル部の先端面が通過する溝幅変更部材の先端部の切断面の直径、Ｄ；原料粉体輸送孔の直径）との関係をグラフ化した図である。
【図７】従来の無機質球状化粒子製造用バーナを備えた無機質球状化粒子製造装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、図面を参照して本発明を適用した実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の実施形態の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の無機質球状化粒子製造装置の寸法関係とは異なる場合がある。
【００３５】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る無機質球状化粒子製造装置の概略構成を示す模式図である。図１において、ノズル部２８の延在方向は、鉛直方向を示している。
図１を参照するに、本実施の形態の無機質球状化粒子製造装置１０は、キャリアガス供給源１１と、燃料ガス供給源１２と、支燃性ガス供給源１３と、原料フィーダー１４と、冷却水循環供給源１５と、無機質球状化粒子製造用バーナ１６と、竪型炉１７と、送風ブロア１８と、捕集部１９を構成するサイクロン２１及びバグフィルター２３と、空気導入口２２と、空気供給管２４と、ダクト２５，２６と、を有する。
【００３６】
キャリアガス供給源１１は、キャリアガスを原料フィーダー１４に供給可能な状態で原料フィーダー１４と接続されている。キャリアガスとしては、例えば、酸素または酸素富化空気を用いることができる。
燃料ガス供給源１２は、無機質球状化粒子製造用バーナ１６に、燃料ガスを供給可能な状態で、無機質球状化粒子製造用バーナ１６（具体的には、後述するノズル部２８）と接続されている。燃料ガスとしては、例えば、ＬＰＧ(Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ｇａｓ)を用いることができる。
支燃性ガス供給源１３は、無機質球状化粒子製造用バーナ１６に、支燃性ガスを供給可能な状態で、無機質球状化粒子製造用バーナ１６と接続されている。支燃性ガスとしては、例えば、酸素または酸素富化空気を用いることができる。
【００３７】
原料フィーダー１４は、無機質原料粉体Ｘを供給するためのものである。原料フィーダー１４から供給された無機質原料粉体Ｘは、キャリアガス供給源１１から供給されたキャリアガスにより、無機質球状化粒子製造用バーナ１６（具体的には、後述するノズル部２８）に輸送される。
無機質原料粉体Ｘとしては、例えば、シリカ（融点は１７２２℃）、アルミナ（融点は２０５３℃）、ジルコニア（融点は２６８０℃）等を例に挙げることができる。
【００３８】
冷却水循環供給源１５は、無機質球状化粒子製造用バーナ１６の後述する筒状部２９に冷却水を供給、及び筒状部２９から冷却水を回収可能な状態で、筒状部２９と接続されている。つまり、冷却水循環供給源１５は、筒状部２９に冷却水を供給すると共に、筒状部２９から回収した冷却水を冷却し、再度、筒状部２９に供給するためのものである。
【００３９】
無機質球状化粒子製造用バーナ１６は、ノズル部２８と、筒状部２９と、燃焼室３１と、を有する。無機質球状化粒子製造用バーナ１６は、竪型炉１７の上端とノズル部２８の先端とが対向すると共に、無機質球状化粒子製造用バーナ１６の先端に形成された燃焼室３１が竪型炉１７の上端に収容されるように配置されている。
【００４０】
図２は、図１に示す本実施の形態の無機質球状化粒子製造用バーナを拡大した断面図であり、溝幅変更部材３７を構成する先端部６１の先端面６１ａをノズル部２８の先端面３３ａに対して面一とした状態を模式的に示す図である。
【００４１】
図２において、図１に示す無機質球状化粒子製造装置１０と同一構成部分には同一符号を付す。また、図２において、Ｄは、原料粉体輸送孔３４のうち、ノズル部２８の先端面３３ａから露出された部分の直径（以下、「直径Ｄ」という）を示しており、ｄは、ノズル部２８の先端面３３ａを通過する平面で溝幅変更部材３７を切断した際の切断面の直径（以下、「直径ｄ」という）を示している。
【００４２】
図２の場合、溝幅変更部材３７を構成する先端部６１の先端面６１ａをノズル部２８の先端面３３ａに対して面一とした状態を示しているため、図２に示す直径ｄは、溝幅変更部材３７の先端面６１ａの直径を示している。
さらに、図２では、説明の便宜上、無機質球状化粒子製造用バーナ１６の構成要素ではない、キャリアガス供給源１１、燃料ガス供給源１２、支燃性ガス供給源１３、原料フィーダー１４、及び冷却水循環供給源１５を図示する。
【００４３】
図２を参照するに、ノズル部２８は、鉛直方向に延在しており、火炎が形成される先端３３と、原料粉体輸送孔３４と、基端３５と、原料粉体供給管３６と、溝幅変更部材３７と、原料粉体噴出用溝３９と、燃料ガス供給管４１と、支燃性ガス供給用空間４２と、複数の燃料ガス噴出孔４４と、複数の支燃性ガス噴出孔４５と、を有する。
【００４４】
ノズル部２８の先端３３は、略円柱形状とされており、火炎が形成される先端面３３ａと、筒状部２９の内壁と接触する外周側面３３ｂと、を有する。
ノズル部２８の先端面３３ａは、ノズル部２８の延在方向に対して直交する平面とされている。ノズル部２８の先端面３３ａは、円形面とされており、燃焼室３１により露出されている。
【００４５】
図２を参照するに、原料粉体輸送孔３４は、ノズル部２８の先端面３３ａから露出されるように、ノズル部２８の先端３３の中央に設けられている。原料粉体輸送孔３４は、酸素または酸素富化空気よりなるキャリアガスに輸送された無機質原料粉体Ｘをノズル部２８の先端面３３ａ側に輸送すると共に、溝幅変更部材３７の先端部６１を収容するための孔である。原料粉体輸送孔３４は、ノズル部２８の先端面３３ａに向かうにつれて、幅が狭くなる円錐台形状とされている。
ノズル部２８の先端面３３ａに露出された原料粉体輸送孔３４の直径Ｄは、例えば、３０ｍｍとすることができる。
【００４６】
図２を参照するに、ノズル部２８の基端３５は、挿入穴５２と、第１のねじ部５３と、シール材収容溝５５と、を有する。
挿入穴５２は、ノズル部２８の基端３５を貫通するように設けられている。挿入穴５２は、原料粉体供給管３６内に形成される後述する第１の空間５８と対向するように配置されている。挿入穴５２は、第１の空間５８及び原料粉体輸送孔３４に溝幅変更部材３７を挿入するための穴である。
【００４７】
第１のねじ部５３は、挿入穴５２に露出された基端３５のうち、挿入穴５２に挿入された溝幅変更部材３７と対向する一部に設けられている。第１のねじ部５３としては、例えば、めねじを用いることができる。
【００４８】
シール材収容溝５５は、挿入穴５２に露出された基端３５のうち、第１のねじ部５３の形成領域よりも燃焼室３１側に位置する部分に設けられている。シール材収容溝５５は、溝幅変更部材３７の外周側面３７ａと接触するシール材５６を収容するための溝である。シール材５６としては、例えば、Ｏリングを用いることができる。
【００４９】
図２を参照するに、原料粉体供給管３６は、略円筒形状とされており、ノズル部２８の延在方向に延在している。原料粉体供給管３６の基端側の外周には、キャリアガス及び原料導入口３６Ａが設けられている。キャリアガス及び原料導入口３６Ａは、原料フィーダー１４と接続されている。キャリアガス及び原料導入口３６Ａには、キャリアガスにより輸送された無機質原料粉体Ｘが導入される。
【００５０】
原料粉体供給管３６の先端は、ノズル部２８の先端３３の一部を構成している。原料粉体供給管３６内には、円柱状空間である第１の空間５８が設けられている。第１の空間５８は、原料粉体輸送孔３４及びキャリアガス及び原料導入口３６Ａと接続されている。
【００５１】
第１の空間５８の中心軸は、原料粉体輸送孔３４の中心軸と一致している。また、第１の空間５８の中心軸、及び原料粉体輸送孔３４の中心軸は、ノズル部２８の中心軸に相当する中心軸である。
第１の空間５８には、キャリアガス及び原料導入口３６Ａを介して、キャリアガスに輸送された無機質原料粉体Ｘが供給される。第１の空間５８に供給されたキャリアガス及び無機質原料粉体Ｘは、原料粉体輸送孔３４に輸送される。
【００５２】
図２を参照するに、溝幅変更部材３７は、先端部６１と、第２のねじ部６２と、を有する。溝幅変更部材３７は、ノズル部２８の延在方向に延在しており、ノズル部２８の基端３５に設けられた挿入穴５２に挿入されている。
溝幅変更部材３７の直径は、原料粉体供給管３６の内径よりも小さくなるように構成されている。溝幅変更部材３７は、溝幅変更部材３７の中心軸がノズル部２８の中心軸と一致するように、原料粉体輸送孔３４、及び原料粉体供給管３６内（第１の空間５８）に収容されている。
【００５３】
これにより、溝幅変更部材３７と原料粉体供給管３６との間には、環状空間６４（第１の空間５８の一部）が形成され、環状空間６４により、燃焼室３１側にキャリアガス及び無機質原料粉体Ｘが輸送される。
【００５４】
先端部６１は、先端部６１の中心軸と原料粉体輸送孔３４の中心軸とが一致するように、原料粉体輸送孔３４に配置されている。先端部６１は、先端に向かうにつれて直径が小さくなる円錐台形状とされている。
先端部６１の先端面６１ａは、ノズル部２８の先端面３３ａに対して平行な円形面とされている。ノズル部２８の先端面３３ａに露出された原料粉体輸送孔３４の直径Ｄが３０ｍｍの場合、先端面６１ａの直径は、例えば、２ｍｍとすることができる。
【００５５】
第２のねじ部６２は、溝幅変更部材３７の基端側の外周に設けられている。第２のねじ部６２は、ノズル部２８の基端３５に設けられた第１のねじ部５３と螺合するねじ部である。第１のねじ部５３がめねじの場合、第２のねじ部６２としては、おねじを用いることができる。
【００５６】
このように、ノズル部２８の基端３５に第１のねじ部５３を設けると共に、溝幅変更部材３７の基端側の外周に第１のねじ部５３と螺合する第２のねじ部６２を設けることにより、先端部６１を含む溝幅変更部材３７をノズル部２８の延在方向に移動させることが可能になると共に、ノズル部２８の先端面３３ａに対する溝幅変更部材３７の先端部６１の位置を規制することができる。つまり、ノズル部２８の先端面３３ａから先端部６１の一部を突出させることが可能となる。
【００５７】
図３は、図２に示す無機質球状化粒子製造用バーナのＡ−Ａ線方向の断面図である。図３において、図２に示す無機質球状化粒子製造用バーナ１６と同一構成部分には、同一符号を付す。
図２及び図３を参照するに、原料粉体噴出用溝３９は、原料粉体輸送孔３４に露出されたノズル部２８の先端３３の面３９ａと溝幅変更部材３７を構成する先端部６１の外周側面６１ｂとの間に設けられた環状の溝である。
【００５８】
図２を参照するに、原料粉体噴出用溝３９は、ノズル部２８の先端面３３ａに露出されると共に、環状空間６４と接続されている。原料粉体噴出用溝３９は、環状空間６４により輸送されたキャリアガス及び無機質原料粉体Ｘを燃焼室３１に噴出する。
原料粉体噴出用溝３９から噴出されるキャリアガスの噴出速度は、原料粉体噴出用溝３９の溝幅のうち、ノズル部２８の先端面３３ａに露出された部分の溝幅Ｅにより決定される。
【００５９】
図４は、図１に示す本実施の形態の無機質球状化粒子製造用バーナを拡大した断面図であり、ノズル部２８の先端面３３ａから溝幅変更部材３７の先端部６１を突出させた状態を模式的に示す図である。図４において、図２に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
図５は、図４に示す無機質球状化粒子製造用バーナのＡ−Ａ線方向の断面図である。図４及び図５に示す原料粉体噴出用溝３９の幅Ｅは、図２及び図３に示す原料粉体噴出用溝３９の幅Ｅよりも狭い場合を例に挙げて図示している。
【００６０】
図２〜図５を参照するに、本実施の形態の無機質球状化粒子製造用バーナ１６では、ノズル部２８の先端面３３ａに対して溝幅変更部材３７の先端面６１ａが面一とされた状態（図２及び図３に示す状態）から、燃焼室３１側に向かう方向に円錐台形状とされた先端部６１を移動させて、ノズル部２８の先端面３３ａから溝幅変更部材３７の先端部６１の一部を突出させる（図４及び図５に示す状態にする）ことで、原料粉体噴出用溝３９の幅のうち、ノズル部２８の先端面３３ａに露出された部分の幅Ｅを変更可能な構成とされている。
つまり、溝幅変更部材３７は、ノズル部２８の延在方向に移動することで、ノズル部２８の先端面３３ａに露出された原料粉体噴出用溝３９の幅Ｅを変更する機能を有する。
【００６１】
例えば、図２に示すように、ノズル部２８の先端面３３ａに対して溝幅変更部材３７の先端面６１ａを面一にすると、溝幅変更部材３７の幅Ｅが広くなるため、溝幅変更部材３７から噴出されるキャリアガスの噴出速度を遅くすることが可能となる。
この場合、火炎中における無機質原料粉体Ｘの滞留時間を長くすることが可能となるので、粒径（平均粒度）の大きい無機質原料粉体Ｘを溶融させる際に適している。
【００６２】
また、図４に示すように、ノズル部２８の先端面３３ａから溝幅変更部材３７の先端部６１を突出させると、溝幅変更部材３７の幅Ｅが狭くなるため、溝幅変更部材３７から噴出されるキャリアガスの噴出速度を速くすることが可能となる。
この場合、火炎中における無機質原料粉体Ｘの滞留時間を短くことが可能となるので、粒径（平均粒度）の小さい無機質原料粉体Ｘを溶融させる際に適している。
【００６３】
このように、ノズル部２８の先端面３３ａに露出された原料粉体噴出用溝３９の幅Ｅを変更可能な溝幅変更部材３７を設けることにより、原料粉体噴出用溝３９の幅Ｅを変更するだけで、燃料室３１に噴出されるキャリアガスの噴出速度を変更することが可能となる。
【００６４】
また、燃料室３１に噴出されるキャリアガスの噴出速度は、火炎中における無機質原料粉体Ｘの滞留時間（言い換えれば、火炎が無機質原料粉体Ｘを加熱する加熱時間）を決定する。
したがって、粒径（平均粒度）の異なる無機質原料粉体Ｘを処理して所望の形状（粒径）とされた無機質球状化粒子Ｙを生成する際、無機質球状化粒子製造用バーナ１６、或いはノズル部２８を取り替える必要がなくなるため、所望の形状とされた無機質球状化粒子Ｙを効率よく生成できる。
【００６５】
図２を参照するに、燃料ガス供給管４１は、原料粉体供給管３６の外周を囲むように設けられている。燃料ガス供給管４１と原料粉体供給管３６との間には、環状とされた第２の空間６６が設けられている。
燃料ガス供給管４１の基端側には、燃料ガス供給管４１と一体に構成され、かつ燃料ガス供給管４１の外側に突出する燃料ガス導入口４１Ａが形成されている。燃料ガス導入口４１Ａは、燃料ガス供給源１２と接続されている。燃料ガス導入口４１Ａは、燃料ガス供給源１２から供給された燃料ガスを、第２の空間６６に導入するための導入口である。
【００６６】
図２を参照するに、支燃性ガス供給用空間４２は、ノズル部２８の外周側面と筒状部２９の内周面との間に設けられている。支燃性ガス供給用空間４２は、支燃性ガス供給源１３から供給された支燃性ガスを輸送する流路として機能する。
【００６７】
図２及び図３を参照するに、複数の燃料ガス噴出孔４４は、ノズル部２８の先端３３のうち、第２の空間６６と対向する部分を貫通するように設けられている。複数の燃料ガス噴出孔４４は、第２の空間６６と接続されると共に、ノズル部２８の先端面３３ａから露出されている。
複数の燃料ガス噴出孔４４は、原料粉体噴出用溝３９よりも外側の位置に配置されている。複数の燃料ガス噴出孔４４は、原料粉体噴出用溝３９から噴出される無機質原料粉体Ｘ及びキャリアガスの外側から燃料ガスを噴出する。
【００６８】
図２及び図３を参照するに、複数の支燃性ガス噴出孔４５は、ノズル部２８の先端３３のうち、支燃性ガス供給用空間４２と対向する部分を貫通するように設けられている。複数の支燃性ガス噴出孔４５は、支燃性ガス供給用空間４２と接続されると共に、ノズル部２８の先端面３３ａから露出されている。
複数の支燃性ガス噴出孔４５は、複数の原燃料ガス噴出孔４４よりも外側の位置に配置されている。複数の支燃性ガス噴出孔４５は、複数の燃料ガス噴出孔４４から噴出された燃料ガスの外側から支燃性ガスを噴出する。
【００６９】
図３を参照するに、上記説明した原料粉体噴出用溝３９、複数の燃料ガス噴出孔４４、及び複数の支燃性ガス噴出孔４５は、ノズル部２８の先端面３３ａの中心Ｃに対して同心円状に配置されている。
このように、ノズル部２８の先端面３３ａの中心Ｃに対して同心円状に原料粉体噴出用溝３９、複数の燃料ガス噴出孔４４、及び複数の支燃性ガス噴出孔４５を配置することにより、火炎が無機質原料粉体Ｘの噴流を包み込むことが可能となるため、火炎により無機質原料粉体Ｘを効率よく溶融することができる。
【００７０】
図２及び図３を参照するに、筒状部２９は、略円筒形状とされており、ノズル部２９の先端３３から突出するように、ノズル部２８の外周側面に設けられている。
図２を参照するに、筒状部２９は、冷却水用管路６８と、冷却水供給口６９と、冷却水回収口７１と、支燃性ガス導入口７２と、を有する。
【００７１】
図２を参照するに、冷却水用管路６８は、筒状部２９に内設されている。冷却水用管路６８は、ノズル部２８の先端３３を冷却するための冷却水を流動させるための管路である。このように、筒状部２９に冷却水用管路６８を設け、冷却水用管路６８に冷却水を流すことで、火炎の熱によりノズル部２８の先端３３が損傷することを抑制できる。
【００７２】
図２を参照するに、冷却水供給口６９は、冷却水用管路６８の形成領域に対応する筒状部２９の外壁から外側に突出するように設けられている。冷却水供給口６９は、冷却水用管路６８及び冷却水循環供給源１５と接続されている。冷却水供給口６９は、冷却水循環供給源１５から供給される冷却水を冷却水用管路６８に供給するための供給口である。
【００７３】
図２を参照するに、冷却水回収口７１は、冷却水用管路６８の形成領域に対応する筒状部２９の外壁から外側に突出するように設けられている。冷却水回収口７１は、冷却水用管路６８及び冷却水循環供給源１５と接続されている。冷却水回収口７１は、冷却水用管路６８を流動する温度上昇した冷却水を回収するための回収口である。
【００７４】
図２を参照するに、支燃性ガス導入口７２は、支燃性ガス供給用空間４２と対向する筒状部２９の外壁を貫通するように設けられている。支燃性ガス導入口７２は、筒状部２９の外壁から外側に突出している。支燃性ガス導入口７２は、支燃性ガス供給源１３と接続されている。支燃性ガス導入口７２は、支燃性ガス供給源１３から供給された支燃性ガスを支燃性ガス供給用空間４２に供給する。
【００７５】
図２を参照するに、燃焼室３１は、ノズル部２８の先端面３３ａと筒状部２９の内壁２９Ａとで囲まれた空間であり、ノズル部２８の先端面３３ａを露出している。
【００７６】
本実施の形態の無機質球状化粒子製造用バーナによれば、ノズル部２８の先端面３３ａに露出された原料粉体噴出用溝３９の幅Ｅを変更可能な溝幅変更部材３７を設けることにより、原料粉体噴出用溝３９の幅Ｅを変更するだけで、火炎中における無機質原料粉体Ｘの滞留時間（言い換えれば、無機質原料粉体の加熱時間）を、溶融させる無機質原料粉体Ｘの粒径（平均粒度）に最適な時間に設定することが可能となる。
【００７７】
したがって、粒径（平均粒度）の異なる無機質原料粉体Ｘを処理して所望の形状（粒径）とされた無機質球状化粒子Ｙを生成する際、無機質球状化粒子製造用バーナ１６、或いはノズル部２８を取り替える必要がなくなるため、所望の形状とされた無機質球状化粒子Ｙを効率よく生成できる。
【００７８】
図１を参照するに、竪型炉１７は、円筒形状とされた炉であり、竪型炉１７の上端には、無機質球状化粒子製造用バーナ１６の先端が収容されている。これにより、無機質球状化粒子製造用バーナ１６が形成する火炎は、竪型炉１７の内部に形成される。
竪型炉１７の下端側には、空気供給管２４が接続されている。また、竪型炉１７の下端側には、空気供給管２４と対向するように、サイクロン２１と接続されたダクト２５が設けられている。
竪型炉１７内では、無機質球状化粒子製造用バーナ１６の火炎により、無機質原料粉体Ｘが溶融され、溶融した無機質原料粉体Ｘが竪型炉１７の下方に移動しながら固まることで無機質球状化粒子Ｙとなる。
【００７９】
送風ブロア１８は、空気供給管２４と接続されている。送風ブロア１８は、空気供給管２４を介して、竪型炉１７の下端に空気を供給する。送風ブロア１８は、空気供給管２４を介して、竪型炉１７の下端に空気を供給することで、無機質球状化粒子Ｙを冷却すると共に、ダクト２５を介して、冷却した無機質球状化粒子Ｙをサイクロン１９に輸送する。
【００８０】
サイクロン２１は、竪型炉１７の下流側に設けられており、ダクト２５を介して、竪型炉１７の下端と接続されている。サイクロン２１は、ダクト２５を介して輸送された無機質球状化粒子Ｙのうち、第１の粒子径とされた無機質球状化粒子を捕集する。第１の粒子径とされた無機質球状化粒子Ｙは、サイクロン２１の下端から捕集される。第１の粒子径は、後述する第２の粒子径よりも大きい値とされている。
【００８１】
空気導入口２２は、サイクロン２１の上端と接続されている。空気導入口２２は、サイクロン２１の上端に接続されたダクト２６と対向するように配置されている。空気導入口２２は、サイクロン２１の上端に空気を導入するための導入口である。
空気導入口２２を介して、サイクロン２１の上端に導入された空気は、無機質球状化粒子を冷却すると共に、ダクト２６を介して、無機質球状化粒子Ｙをバグフィルター２３に輸送する。
【００８２】
バグフィルター２３は、サイクロン２１の下流側に設けられており、ダクト２６を介して、サイクロン２１の上端と接続されている。バグフィルター２３は、ダクト２６を介して、第１の粒子径よりも小さい第２の粒子径とされた無機質球状化粒子Ｙを捕集する。
【００８３】
第１の実施の形態の無機質球状化粒子製造用バーナによれば、キャリアガス及び無機質原料粉体Ｘを噴出する原料粉体噴出用溝３９の幅Ｅを変更可能な構成とされた無機質球状化粒子製造用バーナ１６を備えることにより、原料粉体噴出用溝３９の幅Ｅを変更するだけで、火炎中における無機質原料粉体Ｘの滞留時間（言い換えれば、無機質原料粉体の加熱時間）を、溶融させる無機質原料粉体Ｘの粒径（平均粒度）に最適な時間に設定することが可能となる。
【００８４】
したがって、粒径（平均粒度）の異なる無機質原料粉体Ｘを処理して所望の形状（粒径）とされた無機質球状化粒子Ｙを生成する際、無機質球状化粒子製造用バーナ１６、或いはノズル部２８を取り替える必要がなくなるため、所望の形状とされた無機質球状化粒子Ｙを効率よく生成できる。
【００８５】
具体的には、粒径（平均粒度）の大きい無機質原料粉体Ｘを溶融させる場合には、図２に示すように、溝幅変更部材３７の幅Ｅを広くする。また、粒径（平均粒度）の小さい無機質原料粉体Ｘを溶融させる場合には、図４に示すように、溝幅変更部材３７の幅Ｅを狭くする。
【００８６】
本実施の形態の無機質球状化粒子の製造方法によれば、無機質原料粉体Ｘと共に燃焼室３１に噴出されるキャリアガスの噴出速度が、火炎により溶融させる無機質原料粉体Ｘの粒径（平均粒度）に最適な噴出速度となるように、原料粉体噴出用溝３９の幅Ｅを変更する工程と、燃料ガス及び支燃性ガスで形成される火炎により、無機質原料粉体Ｘを溶融させて無機質球状化粒子Ｙを生成する工程と、を含むことにより、無機質球状化粒子製造用バーナ１６自体、或いは、ノズル部２８を交換することなく、原料粉体噴出用溝３９から噴出されるキャリアガスにより、火炎中における無機質原料粉体Ｘの滞留時間を最適な滞留時間に設定することが可能となる。
【００８７】
これにより、粒径（平均粒度）の異なる無機質原料粉体Ｘを処理して所望の形状（粒径）とされた無機質球状化粒子Ｙを生成する際、無機質球状化粒子製造用バーナ１６、或いはノズル部２８を取り替える必要がなくなるため、所望の形状とされた無機質球状化粒子Ｙを効率よく生成できる。
【００８８】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００８９】
（実施例１）
図１に示す無機質球状化粒子製造装置１０（図２に示す無機質球状化粒子製造用バーナ１６を備えた装置）を用いて、無機質原料粉体Ｘを溶融させて、無機質球状化粒子Ｙを生成し、その後、サイクロン２１及びバグフィルター２３で無機質球状化粒子Ｙを回収した。
【００９０】
このとき、キャリアガス供給源１１からキャリアガスとして、酸素を７．５Ｎｍ３／ｈの供給量で供給すると共に、原料フィーダー１４から無機質原料粉体Ｘとして、平均粒度２０μｍとされたシリカ粉末を２０ｋｇ／ｈの供給速度で供給した。
また、燃料ガス供給源１２から燃料ガスとして、ＬＰＧ（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ｇａｓ）を５Ｎｍ３／ｈの供給量で供給すると共に、支燃性ガス供給源１３から支燃性ガスとして、酸素を２０Ｎｍ３／ｈの供給量で供給した。
【００９１】
このとき、図２に示す原料粉体噴出用溝３９の幅Ｅを変えることで、キャリアガスの噴出速度を変化させ、無機質球状化粒子Ｙのガラス化率を測定した。この結果を図７に示す。
【００９２】
図６は、実施例１，２の無機質球状化粒子のガラス化率とｄ／Ｄ（ｄ；ノズル部２８の先端面３３ａが通過する溝幅変更部材３７の先端部６１の切断面の直径、Ｄ；原料粉体輸送孔３４の直径）との関係をグラフ化した図である。
【００９３】
（実施例２）
実施例１で使用したシリカ粉末の平均粒度を４μｍに変更したこと以外は、実施例１と同じ条件を用いて、無機質球状化粒子Ｙを生成した。
このとき、図２に示す原料粉体噴出用溝３９の幅Ｅを変えることで、キャリアガスの噴出速度を変化させて、無機質球状化粒子Ｙのガラス化率を測定した。この結果を図７に示す。
【００９４】
（図６に示す実施例１，２の結果について）
図７を参照するに、実施例１（シリカ粉末の平均粒度が２０μｍ）の場合、ｄ／Ｄが０．３６のときに、ガラス化率が９９％以上の無機質球状化粒子Ｙが生成されることが確認できた。
また、実施例２（シリカ粉末の平均粒度が４μｍ）の場合、ｄ／Ｄが０．８８のときに、ガラス化率が９９％以上の無機質球状化粒子Ｙが生成されることが確認できた。
【００９５】
つまり、ｄ／Ｄを調整することで、言い換えれば、原料粉体噴出用溝３９の幅Ｅを変更することで、無機質球状化粒子製造用バーナ１６自体、或いはノズル部２８を替えることなく、粒径（平均粒度）の異なる無機質原料粉体Ｘを用いて、所望の粒径とされた無機質球状化粒子Ｙを効率よく生成できることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明は、無機質球状化粒子製造用バーナ、無機質球状化粒子製造装置、及び無機質球状化粒子の製造方法に適用可能である。
【符号の説明】
【００９７】
１０，７０…無機質球状化粒子製造装置、１１…キャリアガス供給源、１２…燃料ガス供給源、１３…支燃性ガス供給源、１４…原料フィーダー、１５…冷却水循環供給源、１６，７１…無機質球状化粒子製造用バーナ、１７…竪型炉、１８…送風ブロア、１９…捕集部、２１…サイクロン、２２…空気導入口、２３…バグフィルター、２４…空気供給管、２５，２６…ダクト、２８，７２…ノズル部、２９…筒状部、２９Ａ…内壁、３１…燃焼室、３３…先端、３３ａ，６１ａ…先端面、３３ｂ…外周側面、３４…原料粉体輸送孔、３５…基端、３６…原料粉体供給管、３６Ａ…キャリアガス及び原料導入口、３７…溝幅変更部材、３７ａ，６１ｂ…外周側面、３９…原料粉体噴出用溝、３９ａ…面、４１…燃料ガス供給管、４１Ａ…燃料ガス導入口、４２…支燃性ガス供給用空間、４４…燃料ガス噴出孔、４５…支燃性ガス噴出孔、４７…燃料ガス導入口、４８…支燃性ガス導入口、５２…挿入穴、５３…第１のねじ部、５５…シール材収容溝、５６…シール材、５８…第１の空間、６１…先端部、６２…第２のねじ部、６４…環状空間、６６…第２の空間、６８…冷却水用管路、６９…冷却水供給口、７１…冷却水回収口、７２…支燃性ガス導入口、Ｘ…無機質原料粉体、Ｙ…無機質球状化粒子、Ｃ…中心、ｄ，Ｄ…直径、Ｅ…幅
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に火炎を形成し、かつ先端面が平面とされたノズル部と、
前記ノズル部の外周側面に配置され、前記ノズル部の先端から突出する筒状部と、
前記ノズル部の先端面と前記筒状部の内壁とで囲まれた燃焼室と、
前記ノズル部の先端面から露出されるように前記ノズル部の先端の中央に設けられ、酸素または酸素富化空気よりなるキャリアガスに輸送された無機質原料粉体を輸送する原料粉体輸送孔と、
前記ノズル部の先端と接触しないように、前記原料粉体輸送孔に配置された溝幅変更部材と、
前記原料粉体輸送孔に露出された前記ノズル部の面と前記溝幅変更部材の外周側面との間に設けられた環状の溝であり、かつ前記燃焼室に前記キャリアガス及び前記無機質原料粉体を噴出する原料粉体噴出用溝と、
を有し、
前記溝幅変更部材は、前記原料粉体噴出用溝の幅のうち、前記ノズル部の先端面に露出された部分の幅を変更可能な構成であることを特徴とする無機質球状化粒子製造用バーナ。
【請求項２】
前記溝幅変更部材は、前記原料粉体輸送孔に配置され、かつ先端に向かうにつれて直径が小さくなる円錐台形状とされた先端部を有すると共に、前記ノズル部の延在方向に前記先端部を移動可能な構成とされていることを特徴とする請求項１記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
【請求項３】
前記原料粉体輸送孔は、前記ノズル部の先端面に向かうにつれて、直径が小さくなる円錐台形状であることを特徴とする請求項１または２記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
【請求項４】
前記溝幅変更部材は、前記ノズル部の基端を貫通するように、前記ノズル部の延在方向に延在しており、
前記ノズル部の基端のうち、前記溝幅変更部材と対向する部分に第１のねじ部を設け、
前記溝幅変更部材の外周に、前記第１のねじ部と螺合すると共に、前記先端部を前記ノズル部の延在方向に移動させる第２のねじ部を設けたことを特徴とする請求項２または３記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
【請求項５】
前記先端部の先端面が、前記ノズル部の先端面に対して平行な円形面であることを特徴とする請求項２ないし４のうち、いずれか１項記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
【請求項６】
前記原料粉体輸送孔の中心軸と前記先端部の中心軸とを一致させたことを特徴とする請求項２ないし５のうち、いずれか１項記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
【請求項７】
前記ノズル部の先端面は、円形面とされており、
前記筒状部は、略円筒形状であることを特徴とする請求項１ないし６のうち、いずれか１項記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
【請求項８】
前記ノズル部の先端面から露出されるように、前記ノズル部の先端のうち、前記原料粉体噴出用溝よりも外側に位置する部分に設けられ、前記燃焼室に燃料ガスを噴出する複数の燃料ガス噴出孔と、
前記ノズル部の先端面から露出されるように、前記ノズル部の先端のうち、前記複数の燃料ガス噴出孔よりも外側に位置する部分に設けられ、前記燃焼室に酸素または酸素富化空気を支燃性ガスとして噴出する複数の支燃性ガス噴出孔と、
を有することを特徴とする請求項１ないし７のうち、いずれか１項記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
【請求項９】
前記原料粉体噴出用溝、前記複数の燃料ガス噴出孔、及び前記複数の支燃性ガス噴出孔を、前記ノズル部の先端面の中心に対して同心円状に配置したことを特徴とする請求項１ないし８のうち、いずれか１項記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
【請求項１０】
前記筒状部に、冷却水を供給するための冷却水用管路を内設したことを特徴とする請求項１ないし９のうち、いずれか１項記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のうち、いずれか１項記載の無機質球状化粒子製造用バーナと、
竪型炉と、
前記竪型炉と接続され、無機質球状化粒子を捕集する捕集部と、を備え、
前記竪型炉上に、前記竪型炉の上端と前記ノズル部の先端とが対向するように、前記無機質球状化粒子製造用バーナを配置したことを特徴とする無機質球状化粒子製造装置。
【請求項１２】
前記捕集部は、前記竪型炉と接続され、前記無機質球状化粒子のうち、第１の粒子径とされた無機質球状化粒子を捕集するサイクロンと、
前記サイクロンと接続され、前記無機質球状化粒子のうち、前記第１の粒子径よりも小さい第２の粒子径とされた無機質球状化粒子を捕集するバグフィルターと、
を有することを特徴とする請求項１１記載の無機質球状化粒子製造装置。
【請求項１３】
請求項１１または１２記載の無機質球状化粒子製造装置を用いた無機質球状化粒子の製造方法であって、
前記無機質原料粉体と共に前記燃焼室に噴出される前記キャリアガスの噴出速度が、前記火炎により溶融させる前記無機質原料粉体の粒径に最適な噴出速度となるように、前記原料粉体噴出用溝の幅を変更する工程と、
前記燃料ガス及び前記支燃性ガスで形成される火炎により、前記無機質原料粉体を溶融させて、前記無機質球状化粒子を生成する工程と、
前記捕集部により、前記無機質球状化粒子を捕集する工程と、
を含むことを特徴とする無機質球状化粒子の製造方法。
【請求項１】
先端に火炎を形成し、かつ先端面が平面とされたノズル部と、
前記ノズル部の外周側面に配置され、前記ノズル部の先端から突出する筒状部と、
前記ノズル部の先端面と前記筒状部の内壁とで囲まれた燃焼室と、
前記ノズル部の先端面から露出されるように前記ノズル部の先端の中央に設けられ、酸素または酸素富化空気よりなるキャリアガスに輸送された無機質原料粉体を輸送する原料粉体輸送孔と、
前記ノズル部の先端と接触しないように、前記原料粉体輸送孔に配置された溝幅変更部材と、
前記原料粉体輸送孔に露出された前記ノズル部の面と前記溝幅変更部材の外周側面との間に設けられた環状の溝であり、かつ前記燃焼室に前記キャリアガス及び前記無機質原料粉体を噴出する原料粉体噴出用溝と、
を有し、
前記溝幅変更部材は、前記原料粉体噴出用溝の幅のうち、前記ノズル部の先端面に露出された部分の幅を変更可能な構成であることを特徴とする無機質球状化粒子製造用バーナ。
【請求項２】
前記溝幅変更部材は、前記原料粉体輸送孔に配置され、かつ先端に向かうにつれて直径が小さくなる円錐台形状とされた先端部を有すると共に、前記ノズル部の延在方向に前記先端部を移動可能な構成とされていることを特徴とする請求項１記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
【請求項３】
前記原料粉体輸送孔は、前記ノズル部の先端面に向かうにつれて、直径が小さくなる円錐台形状であることを特徴とする請求項１または２記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
【請求項４】
前記溝幅変更部材は、前記ノズル部の基端を貫通するように、前記ノズル部の延在方向に延在しており、
前記ノズル部の基端のうち、前記溝幅変更部材と対向する部分に第１のねじ部を設け、
前記溝幅変更部材の外周に、前記第１のねじ部と螺合すると共に、前記先端部を前記ノズル部の延在方向に移動させる第２のねじ部を設けたことを特徴とする請求項２または３記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
【請求項５】
前記先端部の先端面が、前記ノズル部の先端面に対して平行な円形面であることを特徴とする請求項２ないし４のうち、いずれか１項記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
【請求項６】
前記原料粉体輸送孔の中心軸と前記先端部の中心軸とを一致させたことを特徴とする請求項２ないし５のうち、いずれか１項記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
【請求項７】
前記ノズル部の先端面は、円形面とされており、
前記筒状部は、略円筒形状であることを特徴とする請求項１ないし６のうち、いずれか１項記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
【請求項８】
前記ノズル部の先端面から露出されるように、前記ノズル部の先端のうち、前記原料粉体噴出用溝よりも外側に位置する部分に設けられ、前記燃焼室に燃料ガスを噴出する複数の燃料ガス噴出孔と、
前記ノズル部の先端面から露出されるように、前記ノズル部の先端のうち、前記複数の燃料ガス噴出孔よりも外側に位置する部分に設けられ、前記燃焼室に酸素または酸素富化空気を支燃性ガスとして噴出する複数の支燃性ガス噴出孔と、
を有することを特徴とする請求項１ないし７のうち、いずれか１項記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
【請求項９】
前記原料粉体噴出用溝、前記複数の燃料ガス噴出孔、及び前記複数の支燃性ガス噴出孔を、前記ノズル部の先端面の中心に対して同心円状に配置したことを特徴とする請求項１ないし８のうち、いずれか１項記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
【請求項１０】
前記筒状部に、冷却水を供給するための冷却水用管路を内設したことを特徴とする請求項１ないし９のうち、いずれか１項記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のうち、いずれか１項記載の無機質球状化粒子製造用バーナと、
竪型炉と、
前記竪型炉と接続され、無機質球状化粒子を捕集する捕集部と、を備え、
前記竪型炉上に、前記竪型炉の上端と前記ノズル部の先端とが対向するように、前記無機質球状化粒子製造用バーナを配置したことを特徴とする無機質球状化粒子製造装置。
【請求項１２】
前記捕集部は、前記竪型炉と接続され、前記無機質球状化粒子のうち、第１の粒子径とされた無機質球状化粒子を捕集するサイクロンと、
前記サイクロンと接続され、前記無機質球状化粒子のうち、前記第１の粒子径よりも小さい第２の粒子径とされた無機質球状化粒子を捕集するバグフィルターと、
を有することを特徴とする請求項１１記載の無機質球状化粒子製造装置。
【請求項１３】
請求項１１または１２記載の無機質球状化粒子製造装置を用いた無機質球状化粒子の製造方法であって、
前記無機質原料粉体と共に前記燃焼室に噴出される前記キャリアガスの噴出速度が、前記火炎により溶融させる前記無機質原料粉体の粒径に最適な噴出速度となるように、前記原料粉体噴出用溝の幅を変更する工程と、
前記燃料ガス及び前記支燃性ガスで形成される火炎により、前記無機質原料粉体を溶融させて、前記無機質球状化粒子を生成する工程と、
前記捕集部により、前記無機質球状化粒子を捕集する工程と、
を含むことを特徴とする無機質球状化粒子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１９３９１８（Ｐ２０１２−１９３９１８Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５９３４８（Ｐ２０１１−５９３４８）
【出願日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【出願人】（０００２３１２３５）大陽日酸株式会社 (642)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【出願人】（０００２３１２３５）大陽日酸株式会社 (642)
【Ｆターム（参考）】
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