発泡ガラスの製造装置および製造方法
【課題】混合物をベルトコンベア上に一定厚さの層状に敷き詰めた状態で移送しながら溶融、発泡、焼成、急冷することにより発泡ガラスを製造するに際し、均一な空隙を有する発泡ガラスを製造すること。
【解決手段】ガラス粉末に発泡剤を混合して得られた混合物ＧＰＭを加熱して溶融、発泡、焼成する焼成装置と、混合物ＧＰＭをメッシュベルト２１ｂ上に載せた状態で搬送して焼成装置内を通過させるベルトコンベア装置と、焼成装置の前段に、メッシュベルト２１ｂ上に載せられた混合物ＧＰＭを所定厚さに敷き均すとともに、混合物ＧＰＭにメッシュベルト２１ｂの進行方向に沿って複数列の櫛目を入れるための歯型敷き均し板２９とを備える。
【解決手段】ガラス粉末に発泡剤を混合して得られた混合物ＧＰＭを加熱して溶融、発泡、焼成する焼成装置と、混合物ＧＰＭをメッシュベルト２１ｂ上に載せた状態で搬送して焼成装置内を通過させるベルトコンベア装置と、焼成装置の前段に、メッシュベルト２１ｂ上に載せられた混合物ＧＰＭを所定厚さに敷き均すとともに、混合物ＧＰＭにメッシュベルト２１ｂの進行方向に沿って複数列の櫛目を入れるための歯型敷き均し板２９とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃板ガラスや廃ガラスびんなどの各種ガラス廃材を原料とする発泡ガラスの製造装置および製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内部およびその表面に多数の空隙を有する多孔質構造の発泡ガラスは、従来、土木資材あるいは建築用骨材などとして利用されている。このような発泡ガラスを、廃ガラスびんを主原料としたガラスカレットから製造する技術として、例えば特許文献１に記載の発泡ガラス製造方法が知られている。
【０００３】
特許文献１に記載の発泡ガラス製造方法は、ガラスカレットを微粉砕し、発泡剤として、炭酸カルシウム、炭化珪素、ホウ砂などを０．１〜５．０質量％添加し、これらの混合微粉末を、ベルトコンベアを内蔵するローラハースキルン内のベルト上に５〜５０ｍｍ厚に連続的に敷き詰め、当該ローラハースキルン内にて７００〜１０００℃に加熱して溶融、発泡、焼成せしめ、キルン内滞留時間を５〜６０分として生成された板状発泡ガラスを、常温あるいは冷却された空気に曝しめ、または水掛けすることによって急冷し、このときに生じた歪みにより自然崩壊せしめることにより不定形塊状の発泡ガラスを得るものである。
【０００４】
なお、発泡ガラスを得るために使用する発泡剤としては、上記の他、例えば特許文献２，３に記載のように、炭酸マグネシウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸バリウム、微粉カーボン、石灰石、ドロマイト、タルクなどが挙げられる。
【０００５】
また、本出願人は、特許文献４に記載のように、粒径５μｍ〜１００μｍのガラス粉粒体に炭酸カルシウム、ドロマイト、炭化珪素、ホウ砂の少なくとも一つを混合して得られた混合物を、ベルトコンベアの始端部上に一定厚さの層状に敷き詰め、ベルトコンベアによって焼成炉内を移送することにより、６００℃〜１０００℃に加熱してガラス成分を溶融、発泡、焼成し、得られた４００℃〜８００℃の焼成物に常温以下の冷却液体を霧状にして噴射または常温以下の冷却気体を噴射する発泡ガラスの製造方法を開発している。この製造方法によれば、粒径５．０〜３０．０ｍｍ程度の発泡ガラスを効率的に製造することが可能である。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２０３８３６号公報
【特許文献２】特開２００４−３４５９６号公報（段落０００６）
【特許文献３】特許２０００−３１７３１６号公報（段落００１２）
【特許文献４】特開２００４−６７４００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献４に記載のように混合物をベルトコンベア上に一定厚さの層状に敷き詰めた状態で移送しながら溶融、発泡、焼成させると、焼成時に混合物の内側まで熱が満遍なく伝わらず、むらを生じて均一に発泡しなくなり、内部に形成される空隙が不均一になってしまうという問題が発生する。
【０００８】
そこで、本発明においては、混合物をベルトコンベア上に一定厚さの層状に敷き詰めた状態で移送しながら溶融、発泡、焼成、急冷することにより発泡ガラスを製造するに際し、均一な空隙を有する発泡ガラスを製造することが可能な発泡ガラスの製造装置および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】
【０００９】
本発明の発泡ガラスの製造装置は、ガラス粉末に発泡剤を混合して得られた混合物を加熱して溶融、発泡、焼成する焼成装置と、混合物をベルト上に載せた状態で搬送して焼成装置内を通過させるベルトコンベア装置と、焼成装置の前段に、ベルト上に載せられた混合物を所定厚さに敷き均すとともに、混合物にベルトの進行方向に沿って複数列の櫛目を入れるための歯型敷き均し板とを備えるものである。
【００１０】
本発明の発泡ガラスの製造装置によれば、焼成時には混合物の上面からだけでなく、歯型敷き均し板によって混合物に入れられた櫛目に沿って、混合物の内部まで焼成時の熱が拡がるようになる。これにより、混合物の内部に満遍なく熱が伝わるようになり、均一な空隙を有する発泡ガラスを形成することが可能になる。
【００１１】
また、本発明の発泡ガラスの製造方法は、ガラス粉末に発泡剤を混合して得られた混合物を、ベルトコンベア装置のベルト上に載せて所定厚さに敷き均すとともに、混合物にベルトの進行方向に沿って複数列の櫛目を入れる工程と、混合物をベルト上に敷き均した状態で搬送しながら加熱して溶融、発泡、焼成する焼成工程とを含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明の発泡ガラスの製造方法によれば、焼成時には混合物の上面からだけでなく、混合物に入れられた櫛目に沿って、混合物の内部まで焼成時の熱が拡がるようになる。これにより、混合物の内部に満遍なく熱が伝わるようになり、均一な空隙を有する発泡ガラスを形成することが可能になる。
【発明の効果】
【００１３】
ガラス粉末に発泡剤を混合して得られた混合物を、ベルトコンベア装置のベルト上に載せて所定厚さに敷き均すとともに、混合物にベルトの進行方向に沿って複数列の櫛目を入れ、混合物をベルト上に敷き均した状態で搬送しながら加熱して溶融、発泡、焼成する構成により、焼成時には混合物の内部まで熱が拡がって均一な空隙を有する発泡ガラスを形成することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は本発明の実施の形態における発泡ガラス製造装置の概略構成を示す図、図２は図１の発泡ガラス製造装置における製造工程を示す図である。
【００１５】
図１に示すように、本発明の実施の形態における発泡ガラス製造装置１０は、ガラス粉末に発泡剤を混合して得られた混合物を加熱、発泡、焼成する焼成装置２０と、焼成装置２０で形成された発泡ガラスを粒状化する破砕装置３０とを備える。破砕装置３０は、焼成装置２０において形成された発泡ガラスの破砕３１および分級３２を行うものである。
【００１６】
焼成装置２０には、発泡ガラス原料を搬送するベルトコンベア装置２１の搬送方向に沿って予熱帯２２、焼成炉２３および冷却帯２４が配置されている。予熱帯２２および冷却帯２４の下流には、熱回収用の吸気装置２５，２６が配置されている。吸気装置２５，２６はそれぞれファンＦによりベルトコンベア装置２１上方の高温空気を吸い込んで他の場所へ供給する送熱手段である。
【００１７】
次に、図２に基づいて、図１に示す発泡ガラス製造装置１０における発泡ガラスの製造工程について説明する。
【００１８】
図２に示すように、まず、原料となる廃ガラスに前処理５０が施される。前処理５０においては廃ガラス中混入しているキャップ等の金属やラベルの除去が行われる。本実施形態では原料として廃ガラスを用いているが、これに限定するものではないので、一般のガラス材を原料として使用することができる。
【００１９】
前処理工程５０を経た廃ガラスは、一次粉砕５１工程において粒径２〜５ｍｍ程度まで粉砕され、次に、二次粉砕５２工程において粒径３０〜１００μｍ程度のガラスパウダーとなるまで粉砕された後、ガラスパウダー原料ストック５３においてストックされる。そして、ガラスパウダー原料ストック５３から供給されたガラスパウダーに発泡剤混合５４が行われる。本実施形態では、発泡剤である炭酸カルシウムを０．５〜１５質量％程度、ガラスパウダーに添加しているが、これに限定するものではない。
【００２０】
発泡剤混合５４を経たガラスパウダーは、図１に示す焼成装置２０のベルトコンベア装置２１に載って予熱帯２２、焼成炉２３および冷却帯２４を通過しながら焼成５５され、発泡ガラスとなる。本実施形態では焼成温度８００〜９００℃、焼成時間３０〜１２０分としているがこれに限定するものではない。焼成５５工程を経て形成された発泡ガラスは、発泡ガラス荒割り５６工程において破砕され、粒径１００ｍｍ程度の塊状体となった後、一次ストック５７にストックされる。
【００２１】
一次ストック５７から供給された塊状発泡ガラスは、図１に示す破砕装置３０における発泡ガラス粉砕５８工程を経て粉砕され、５０ｍｍ以下の粒状体となった後、発泡ガラス分級・袋詰め５９工程において分級および袋詰めが行われる。このとき、分級された粒径２ｍｍ以下の粒状発泡ガラスは発泡剤混合５４工程の前のガラスパウダーに混入される。
【００２２】
次に、図３〜図７に基づいて、発泡ガラス製造装置１０を構成する各種装置の構造、機能などの詳細について説明する。
【００２３】
図３は図１の発泡ガラス製造装置１０を構成するストックサイロ付近を示す模式図である。図３に示すストックサイロ２７はガラスパウダーＧＰを貯留するためのものであり、前述のガラスパウダー原料ストック５３（図２参照。）に配備されている。ストックサイロ２７は、内径の等しい筒状部２７ａと、その下方に連設された漏斗部２７ｂとを備え、漏斗部２７ｂはその下端開口部２７ｃに向かって徐々に縮径した形状である。漏斗部２７ｂの外面には振動装置ＭＢが配置され、漏斗部２７ｂの下端開口部２７ｃは、スクリューコンベア２８に臨む姿勢で立設されている。ストックサイロ２７に貯留されたガラスパウダーＧＰは下端開口部２７ｃからスクリューコンベア２８へ送り出されるが、振動装置ＭＢを稼働させてストックサイロ２７に振動を与えることにより、ガラスパウダーＧＰを滞りなく送り出すことができる。
【００２４】
図４は図１の発泡ガラス製造装置１０を構成するベルトコンベア装置２１の一部を示す斜視図である。図４に示すように、ベルトコンベア装置２１（図１参照。）は、主に、所定間隔を設けて平行に配置された複数のローラ２１ａと、このローラ２１ａに巻回されたメッシュベルト２１ｂとにより構成される。発泡剤混合５４工程において得られたガラスパウダーと発泡剤との混合物ＧＰＭは、図４に示すように、ベルトコンベア装置２１のメッシュベルト２１ｂ上に敷き均しされる。
【００２５】
また、ベルトコンベア装置２１上には、メッシュベルト２１ｂ上の混合物ＧＰＭを厚さ１０〜２０ｍｍに敷き均すとともに、混合物ＧＰＭに搬送方向に沿って深さ５〜１０ｍｍ、幅１０〜２０ｍｍの複数列の櫛目２９ａを入れるための歯型敷き均し板２９が配置されている。図５はメッシュベルト２１ｂ上の混合物ＧＰＭに櫛目２９ａが入れられた状態を示す断面図である。混合物ＧＰＭは、この歯型敷き均し板２９によってメッシュベルト２１ｂ上に敷き均され、かつ櫛目２９ａが入れられた状態でベルトコンベア装置２１により搬送され、焼成装置２０内を通過する。
【００２６】
このとき、焼成装置２０では、図５に示すように混合物ＧＰＭの上面からだけでなく、歯型敷き均し板２９によって混合物ＧＰＭに入れられた櫛目２９ａに沿って、混合物ＧＰＭ内部まで焼成時の熱Ｈが拡がるようになる。これにより、混合物ＧＰＭの内部に満遍なく熱Ｈが伝わるようになり、均一な空隙を有する発泡ガラスが形成される。
【００２７】
図６は図１の発泡ガラス製造装置１０を構成する発泡ガラス荒割り装置を示す模式図、図７は図６の発泡ガラス荒割り装置の破砕具の斜視図である。図６に示す発泡ガラス荒割り装置４０は発泡ガラス荒割り工程５６（図２参照。）において使用されるものである。焼成炉２３で形成された発泡ガラスＢＧは板状であり、外気に触れて急冷されることによりクラックが生じるが、そのままでは大き過ぎて次工程移送用ベルトコンベア装置６０によって一次ストック５７まで移送できないので、発泡ガラス荒割り装置４０によって荒割りされる。
【００２８】
荒割り装置４０は、図６に示すように、ベルトコンベア装置２１の終端のローラ２１ｚ上で昇降する破砕具４１と、破砕具４１を昇降させるモータ４２とから構成される。破砕具４１は、図７に示すように、メッシュベルト２１ｂの幅方向に所定の間隔を設けて配置された複数の刃４３を備える。各刃４３は、それぞれメッシュベルト２１ｂの進行方向に長く、かつメッシュベルト２１ｂの上面に対して傾斜した刃面４４を有する。刃面４４の傾斜は、メッシュベルト２１ｂの進行方向後側が低くなるように形成されている。
【００２９】
図６の矢線方向に回転するメッシュベルト２１ｂにより搬送されてくるクラック入りの板状の発泡ガラスＢＧは、モータ４２によって昇降させる破砕具４１により破砕される。これにより、発泡ガラスＢＧは粒径１０〜１００ｍｍ程度の塊状体ＬＧとなる。この塊状体ＬＧは、ベルトコンベア装置２１の終端下方の次工程移送用ベルトコンベア装置６０上に落下し、この次工程移送用ベルトコンベア装置６０により次の一次ストック５７工程へ移送される。
【００３０】
以上のように、本実施形態における発泡ガラス製造装置１０では、焼成装置２０によってベルトコンベア装置２１のメッシュベルト２１ｂ上に形成された板状の発泡ガラスＢＧは、焼成装置２０から搬出され、急冷されてクラックを生じる。そして、このクラックが生じた板状の発泡ガラスＢＧは、ベルトコンベア装置２１の終端で荒割り装置４０によって荒割りされ、クラックが伝播して分離し、ばらばらに砕かれた状態となる。これにより、次工程移送用ベルトコンベア装置６０により次の一次ストック５７工程へ効率良く発泡ガラスを移送することが可能となる。
【００３１】
特に、この発泡ガラス製造装置１０では、ベルトコンベア装置２１の終端のローラ２１ｚ上で昇降する破砕具４１を備えた荒割り装置４０により板状の発泡ガラスＢＧを破砕するので、メッシュベルト２１ｂ上の板状の発泡ガラスＢＧは、ベルトコンベア装置２１の終端のローラ２１ｚの曲面によって自重による曲げ荷重を受けるとともに、さらに破砕具４１の力が加わる。したがって、この荒割り装置４０では、小さな力で板状の発泡ガラスＢＧを荒割りすることが可能であり、破砕具４１のモータ４２の駆動力を小さくすることができるので、モータ４２として小出力のものを使用して荒割り装置４０の製造コストおよびランニングコストを抑えることが可能である。
【００３２】
また、この破砕具４１は、メッシュベルト２１ｂの幅方向に所定の間隔を設けて配置された複数の刃４３を備え、各刃４３が、それぞれメッシュベルト２１ｂの進行方向に長い刃面４４を有するので、この破砕具４１の力は、メッシュベルト２１ｂの幅方向に所定の間隔で加わることになり、さらに小さな力で効率良く板状の発泡ガラスＢＧを荒割りすることが可能である。
【００３３】
また、本実施形態における発泡ガラス製造装置１０では、焼成前に、メッシュベルト２１ｂ上に敷き均された混合物ＧＰＭに歯型敷き均し板２９によって複数列の櫛目２９ａを入れるので、前述のように焼成時に混合物ＧＰＭの内部まで熱が拡がって均一な発泡ガラスを形成することが可能になることに加えて、焼成後の板状の発泡ガラスＢＧにメッシュベルト２１ｂの進行方向に沿って複数列の溝が形成されることになる。これにより、この溝に沿ってさらに板状の発泡ガラスＢＧが荒割りされやすくなるので、さらに小さな力で効率良く板状の発泡ガラスＢＧを荒割りすることが可能である
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、廃板ガラスや廃ガラスびんなどの各種ガラス廃材を原料とし、土木資材、建築用骨材、コンクリート二次製品の骨材、軽量盛土材などに好適な非吸水性素材、あるいは斜面緑化、擁壁緑化、屋上緑化などに好適な吸水性素材、保水性素材その他水質浄化材などとして、様々な用途に使用可能な発泡ガラスの製造装置および製造方法として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態における発泡ガラス製造装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１の発泡ガラス製造装置における製造工程を示す図である。
【図３】図１の発泡ガラス製造装置を構成するストックサイロ付近を示す模式図である。
【図４】図１の発泡ガラス製造装置を構成するベルトコンベア装置の一部を示す斜視図である。
【図５】メッシュベルト上の混合物に櫛目が入れられた状態を示す断面図である。
【図６】図１の発泡ガラス製造装置を構成する発泡ガラス荒割り装置を示す模式図である。
【図７】図６の発泡ガラス荒割り装置の破砕具の斜視図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０ 発泡ガラス製造装置
２０ 焼成装置
２１ ベルトコンベア装置
２１ａ，２１ｚ ローラ
２１ｂ メッシュベルト
２２ 予熱帯
２３ 焼成炉
２４ 冷却帯
２５，２６ 吸気装置
２７ ストックサイロ
２７ａ 筒状部
２７ｂ 漏斗部
２７ｃ 下端開口部
２８ スクリューコンベア
２９ 歯型敷き均し板
２９ａ 櫛目
３０ 破砕装置
４０ 荒割り装置
４１ 破砕具
４２ モータ
４３ 刃
４４ 刃面
６０ 次工程移送用ベルトコンベア装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃板ガラスや廃ガラスびんなどの各種ガラス廃材を原料とする発泡ガラスの製造装置および製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内部およびその表面に多数の空隙を有する多孔質構造の発泡ガラスは、従来、土木資材あるいは建築用骨材などとして利用されている。このような発泡ガラスを、廃ガラスびんを主原料としたガラスカレットから製造する技術として、例えば特許文献１に記載の発泡ガラス製造方法が知られている。
【０００３】
特許文献１に記載の発泡ガラス製造方法は、ガラスカレットを微粉砕し、発泡剤として、炭酸カルシウム、炭化珪素、ホウ砂などを０．１〜５．０質量％添加し、これらの混合微粉末を、ベルトコンベアを内蔵するローラハースキルン内のベルト上に５〜５０ｍｍ厚に連続的に敷き詰め、当該ローラハースキルン内にて７００〜１０００℃に加熱して溶融、発泡、焼成せしめ、キルン内滞留時間を５〜６０分として生成された板状発泡ガラスを、常温あるいは冷却された空気に曝しめ、または水掛けすることによって急冷し、このときに生じた歪みにより自然崩壊せしめることにより不定形塊状の発泡ガラスを得るものである。
【０００４】
なお、発泡ガラスを得るために使用する発泡剤としては、上記の他、例えば特許文献２，３に記載のように、炭酸マグネシウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸バリウム、微粉カーボン、石灰石、ドロマイト、タルクなどが挙げられる。
【０００５】
また、本出願人は、特許文献４に記載のように、粒径５μｍ〜１００μｍのガラス粉粒体に炭酸カルシウム、ドロマイト、炭化珪素、ホウ砂の少なくとも一つを混合して得られた混合物を、ベルトコンベアの始端部上に一定厚さの層状に敷き詰め、ベルトコンベアによって焼成炉内を移送することにより、６００℃〜１０００℃に加熱してガラス成分を溶融、発泡、焼成し、得られた４００℃〜８００℃の焼成物に常温以下の冷却液体を霧状にして噴射または常温以下の冷却気体を噴射する発泡ガラスの製造方法を開発している。この製造方法によれば、粒径５．０〜３０．０ｍｍ程度の発泡ガラスを効率的に製造することが可能である。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２０３８３６号公報
【特許文献２】特開２００４−３４５９６号公報（段落０００６）
【特許文献３】特許２０００−３１７３１６号公報（段落００１２）
【特許文献４】特開２００４−６７４００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献４に記載のように混合物をベルトコンベア上に一定厚さの層状に敷き詰めた状態で移送しながら溶融、発泡、焼成させると、焼成時に混合物の内側まで熱が満遍なく伝わらず、むらを生じて均一に発泡しなくなり、内部に形成される空隙が不均一になってしまうという問題が発生する。
【０００８】
そこで、本発明においては、混合物をベルトコンベア上に一定厚さの層状に敷き詰めた状態で移送しながら溶融、発泡、焼成、急冷することにより発泡ガラスを製造するに際し、均一な空隙を有する発泡ガラスを製造することが可能な発泡ガラスの製造装置および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】
【０００９】
本発明の発泡ガラスの製造装置は、ガラス粉末に発泡剤を混合して得られた混合物を加熱して溶融、発泡、焼成する焼成装置と、混合物をベルト上に載せた状態で搬送して焼成装置内を通過させるベルトコンベア装置と、焼成装置の前段に、ベルト上に載せられた混合物を所定厚さに敷き均すとともに、混合物にベルトの進行方向に沿って複数列の櫛目を入れるための歯型敷き均し板とを備えるものである。
【００１０】
本発明の発泡ガラスの製造装置によれば、焼成時には混合物の上面からだけでなく、歯型敷き均し板によって混合物に入れられた櫛目に沿って、混合物の内部まで焼成時の熱が拡がるようになる。これにより、混合物の内部に満遍なく熱が伝わるようになり、均一な空隙を有する発泡ガラスを形成することが可能になる。
【００１１】
また、本発明の発泡ガラスの製造方法は、ガラス粉末に発泡剤を混合して得られた混合物を、ベルトコンベア装置のベルト上に載せて所定厚さに敷き均すとともに、混合物にベルトの進行方向に沿って複数列の櫛目を入れる工程と、混合物をベルト上に敷き均した状態で搬送しながら加熱して溶融、発泡、焼成する焼成工程とを含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明の発泡ガラスの製造方法によれば、焼成時には混合物の上面からだけでなく、混合物に入れられた櫛目に沿って、混合物の内部まで焼成時の熱が拡がるようになる。これにより、混合物の内部に満遍なく熱が伝わるようになり、均一な空隙を有する発泡ガラスを形成することが可能になる。
【発明の効果】
【００１３】
ガラス粉末に発泡剤を混合して得られた混合物を、ベルトコンベア装置のベルト上に載せて所定厚さに敷き均すとともに、混合物にベルトの進行方向に沿って複数列の櫛目を入れ、混合物をベルト上に敷き均した状態で搬送しながら加熱して溶融、発泡、焼成する構成により、焼成時には混合物の内部まで熱が拡がって均一な空隙を有する発泡ガラスを形成することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は本発明の実施の形態における発泡ガラス製造装置の概略構成を示す図、図２は図１の発泡ガラス製造装置における製造工程を示す図である。
【００１５】
図１に示すように、本発明の実施の形態における発泡ガラス製造装置１０は、ガラス粉末に発泡剤を混合して得られた混合物を加熱、発泡、焼成する焼成装置２０と、焼成装置２０で形成された発泡ガラスを粒状化する破砕装置３０とを備える。破砕装置３０は、焼成装置２０において形成された発泡ガラスの破砕３１および分級３２を行うものである。
【００１６】
焼成装置２０には、発泡ガラス原料を搬送するベルトコンベア装置２１の搬送方向に沿って予熱帯２２、焼成炉２３および冷却帯２４が配置されている。予熱帯２２および冷却帯２４の下流には、熱回収用の吸気装置２５，２６が配置されている。吸気装置２５，２６はそれぞれファンＦによりベルトコンベア装置２１上方の高温空気を吸い込んで他の場所へ供給する送熱手段である。
【００１７】
次に、図２に基づいて、図１に示す発泡ガラス製造装置１０における発泡ガラスの製造工程について説明する。
【００１８】
図２に示すように、まず、原料となる廃ガラスに前処理５０が施される。前処理５０においては廃ガラス中混入しているキャップ等の金属やラベルの除去が行われる。本実施形態では原料として廃ガラスを用いているが、これに限定するものではないので、一般のガラス材を原料として使用することができる。
【００１９】
前処理工程５０を経た廃ガラスは、一次粉砕５１工程において粒径２〜５ｍｍ程度まで粉砕され、次に、二次粉砕５２工程において粒径３０〜１００μｍ程度のガラスパウダーとなるまで粉砕された後、ガラスパウダー原料ストック５３においてストックされる。そして、ガラスパウダー原料ストック５３から供給されたガラスパウダーに発泡剤混合５４が行われる。本実施形態では、発泡剤である炭酸カルシウムを０．５〜１５質量％程度、ガラスパウダーに添加しているが、これに限定するものではない。
【００２０】
発泡剤混合５４を経たガラスパウダーは、図１に示す焼成装置２０のベルトコンベア装置２１に載って予熱帯２２、焼成炉２３および冷却帯２４を通過しながら焼成５５され、発泡ガラスとなる。本実施形態では焼成温度８００〜９００℃、焼成時間３０〜１２０分としているがこれに限定するものではない。焼成５５工程を経て形成された発泡ガラスは、発泡ガラス荒割り５６工程において破砕され、粒径１００ｍｍ程度の塊状体となった後、一次ストック５７にストックされる。
【００２１】
一次ストック５７から供給された塊状発泡ガラスは、図１に示す破砕装置３０における発泡ガラス粉砕５８工程を経て粉砕され、５０ｍｍ以下の粒状体となった後、発泡ガラス分級・袋詰め５９工程において分級および袋詰めが行われる。このとき、分級された粒径２ｍｍ以下の粒状発泡ガラスは発泡剤混合５４工程の前のガラスパウダーに混入される。
【００２２】
次に、図３〜図７に基づいて、発泡ガラス製造装置１０を構成する各種装置の構造、機能などの詳細について説明する。
【００２３】
図３は図１の発泡ガラス製造装置１０を構成するストックサイロ付近を示す模式図である。図３に示すストックサイロ２７はガラスパウダーＧＰを貯留するためのものであり、前述のガラスパウダー原料ストック５３（図２参照。）に配備されている。ストックサイロ２７は、内径の等しい筒状部２７ａと、その下方に連設された漏斗部２７ｂとを備え、漏斗部２７ｂはその下端開口部２７ｃに向かって徐々に縮径した形状である。漏斗部２７ｂの外面には振動装置ＭＢが配置され、漏斗部２７ｂの下端開口部２７ｃは、スクリューコンベア２８に臨む姿勢で立設されている。ストックサイロ２７に貯留されたガラスパウダーＧＰは下端開口部２７ｃからスクリューコンベア２８へ送り出されるが、振動装置ＭＢを稼働させてストックサイロ２７に振動を与えることにより、ガラスパウダーＧＰを滞りなく送り出すことができる。
【００２４】
図４は図１の発泡ガラス製造装置１０を構成するベルトコンベア装置２１の一部を示す斜視図である。図４に示すように、ベルトコンベア装置２１（図１参照。）は、主に、所定間隔を設けて平行に配置された複数のローラ２１ａと、このローラ２１ａに巻回されたメッシュベルト２１ｂとにより構成される。発泡剤混合５４工程において得られたガラスパウダーと発泡剤との混合物ＧＰＭは、図４に示すように、ベルトコンベア装置２１のメッシュベルト２１ｂ上に敷き均しされる。
【００２５】
また、ベルトコンベア装置２１上には、メッシュベルト２１ｂ上の混合物ＧＰＭを厚さ１０〜２０ｍｍに敷き均すとともに、混合物ＧＰＭに搬送方向に沿って深さ５〜１０ｍｍ、幅１０〜２０ｍｍの複数列の櫛目２９ａを入れるための歯型敷き均し板２９が配置されている。図５はメッシュベルト２１ｂ上の混合物ＧＰＭに櫛目２９ａが入れられた状態を示す断面図である。混合物ＧＰＭは、この歯型敷き均し板２９によってメッシュベルト２１ｂ上に敷き均され、かつ櫛目２９ａが入れられた状態でベルトコンベア装置２１により搬送され、焼成装置２０内を通過する。
【００２６】
このとき、焼成装置２０では、図５に示すように混合物ＧＰＭの上面からだけでなく、歯型敷き均し板２９によって混合物ＧＰＭに入れられた櫛目２９ａに沿って、混合物ＧＰＭ内部まで焼成時の熱Ｈが拡がるようになる。これにより、混合物ＧＰＭの内部に満遍なく熱Ｈが伝わるようになり、均一な空隙を有する発泡ガラスが形成される。
【００２７】
図６は図１の発泡ガラス製造装置１０を構成する発泡ガラス荒割り装置を示す模式図、図７は図６の発泡ガラス荒割り装置の破砕具の斜視図である。図６に示す発泡ガラス荒割り装置４０は発泡ガラス荒割り工程５６（図２参照。）において使用されるものである。焼成炉２３で形成された発泡ガラスＢＧは板状であり、外気に触れて急冷されることによりクラックが生じるが、そのままでは大き過ぎて次工程移送用ベルトコンベア装置６０によって一次ストック５７まで移送できないので、発泡ガラス荒割り装置４０によって荒割りされる。
【００２８】
荒割り装置４０は、図６に示すように、ベルトコンベア装置２１の終端のローラ２１ｚ上で昇降する破砕具４１と、破砕具４１を昇降させるモータ４２とから構成される。破砕具４１は、図７に示すように、メッシュベルト２１ｂの幅方向に所定の間隔を設けて配置された複数の刃４３を備える。各刃４３は、それぞれメッシュベルト２１ｂの進行方向に長く、かつメッシュベルト２１ｂの上面に対して傾斜した刃面４４を有する。刃面４４の傾斜は、メッシュベルト２１ｂの進行方向後側が低くなるように形成されている。
【００２９】
図６の矢線方向に回転するメッシュベルト２１ｂにより搬送されてくるクラック入りの板状の発泡ガラスＢＧは、モータ４２によって昇降させる破砕具４１により破砕される。これにより、発泡ガラスＢＧは粒径１０〜１００ｍｍ程度の塊状体ＬＧとなる。この塊状体ＬＧは、ベルトコンベア装置２１の終端下方の次工程移送用ベルトコンベア装置６０上に落下し、この次工程移送用ベルトコンベア装置６０により次の一次ストック５７工程へ移送される。
【００３０】
以上のように、本実施形態における発泡ガラス製造装置１０では、焼成装置２０によってベルトコンベア装置２１のメッシュベルト２１ｂ上に形成された板状の発泡ガラスＢＧは、焼成装置２０から搬出され、急冷されてクラックを生じる。そして、このクラックが生じた板状の発泡ガラスＢＧは、ベルトコンベア装置２１の終端で荒割り装置４０によって荒割りされ、クラックが伝播して分離し、ばらばらに砕かれた状態となる。これにより、次工程移送用ベルトコンベア装置６０により次の一次ストック５７工程へ効率良く発泡ガラスを移送することが可能となる。
【００３１】
特に、この発泡ガラス製造装置１０では、ベルトコンベア装置２１の終端のローラ２１ｚ上で昇降する破砕具４１を備えた荒割り装置４０により板状の発泡ガラスＢＧを破砕するので、メッシュベルト２１ｂ上の板状の発泡ガラスＢＧは、ベルトコンベア装置２１の終端のローラ２１ｚの曲面によって自重による曲げ荷重を受けるとともに、さらに破砕具４１の力が加わる。したがって、この荒割り装置４０では、小さな力で板状の発泡ガラスＢＧを荒割りすることが可能であり、破砕具４１のモータ４２の駆動力を小さくすることができるので、モータ４２として小出力のものを使用して荒割り装置４０の製造コストおよびランニングコストを抑えることが可能である。
【００３２】
また、この破砕具４１は、メッシュベルト２１ｂの幅方向に所定の間隔を設けて配置された複数の刃４３を備え、各刃４３が、それぞれメッシュベルト２１ｂの進行方向に長い刃面４４を有するので、この破砕具４１の力は、メッシュベルト２１ｂの幅方向に所定の間隔で加わることになり、さらに小さな力で効率良く板状の発泡ガラスＢＧを荒割りすることが可能である。
【００３３】
また、本実施形態における発泡ガラス製造装置１０では、焼成前に、メッシュベルト２１ｂ上に敷き均された混合物ＧＰＭに歯型敷き均し板２９によって複数列の櫛目２９ａを入れるので、前述のように焼成時に混合物ＧＰＭの内部まで熱が拡がって均一な発泡ガラスを形成することが可能になることに加えて、焼成後の板状の発泡ガラスＢＧにメッシュベルト２１ｂの進行方向に沿って複数列の溝が形成されることになる。これにより、この溝に沿ってさらに板状の発泡ガラスＢＧが荒割りされやすくなるので、さらに小さな力で効率良く板状の発泡ガラスＢＧを荒割りすることが可能である
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、廃板ガラスや廃ガラスびんなどの各種ガラス廃材を原料とし、土木資材、建築用骨材、コンクリート二次製品の骨材、軽量盛土材などに好適な非吸水性素材、あるいは斜面緑化、擁壁緑化、屋上緑化などに好適な吸水性素材、保水性素材その他水質浄化材などとして、様々な用途に使用可能な発泡ガラスの製造装置および製造方法として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態における発泡ガラス製造装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１の発泡ガラス製造装置における製造工程を示す図である。
【図３】図１の発泡ガラス製造装置を構成するストックサイロ付近を示す模式図である。
【図４】図１の発泡ガラス製造装置を構成するベルトコンベア装置の一部を示す斜視図である。
【図５】メッシュベルト上の混合物に櫛目が入れられた状態を示す断面図である。
【図６】図１の発泡ガラス製造装置を構成する発泡ガラス荒割り装置を示す模式図である。
【図７】図６の発泡ガラス荒割り装置の破砕具の斜視図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０ 発泡ガラス製造装置
２０ 焼成装置
２１ ベルトコンベア装置
２１ａ，２１ｚ ローラ
２１ｂ メッシュベルト
２２ 予熱帯
２３ 焼成炉
２４ 冷却帯
２５，２６ 吸気装置
２７ ストックサイロ
２７ａ 筒状部
２７ｂ 漏斗部
２７ｃ 下端開口部
２８ スクリューコンベア
２９ 歯型敷き均し板
２９ａ 櫛目
３０ 破砕装置
４０ 荒割り装置
４１ 破砕具
４２ モータ
４３ 刃
４４ 刃面
６０ 次工程移送用ベルトコンベア装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス粉末に発泡剤を混合して得られた混合物を加熱して溶融、発泡、焼成する焼成装置と、
前記混合物をベルト上に載せた状態で搬送して前記焼成装置内を通過させるベルトコンベア装置と、
前記焼成装置の前段に、前記ベルト上に載せられた混合物を所定厚さに敷き均すとともに、前記混合物に前記ベルトの進行方向に沿って複数列の櫛目を入れるための歯型敷き均し板と
を備える発泡ガラスの製造装置。
【請求項２】
ガラス粉末に発泡剤を混合して得られた混合物を、ベルトコンベア装置のベルト上に載せて所定厚さに敷き均すとともに、前記混合物に前記ベルトの進行方向に沿って複数列の櫛目を入れる工程と、
前記混合物を前記ベルト上に敷き均した状態で搬送しながら加熱して溶融、発泡、焼成する焼成工程と
を含む発泡ガラスの製造方法。
【請求項１】
ガラス粉末に発泡剤を混合して得られた混合物を加熱して溶融、発泡、焼成する焼成装置と、
前記混合物をベルト上に載せた状態で搬送して前記焼成装置内を通過させるベルトコンベア装置と、
前記焼成装置の前段に、前記ベルト上に載せられた混合物を所定厚さに敷き均すとともに、前記混合物に前記ベルトの進行方向に沿って複数列の櫛目を入れるための歯型敷き均し板と
を備える発泡ガラスの製造装置。
【請求項２】
ガラス粉末に発泡剤を混合して得られた混合物を、ベルトコンベア装置のベルト上に載せて所定厚さに敷き均すとともに、前記混合物に前記ベルトの進行方向に沿って複数列の櫛目を入れる工程と、
前記混合物を前記ベルト上に敷き均した状態で搬送しながら加熱して溶融、発泡、焼成する焼成工程と
を含む発泡ガラスの製造方法。
【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２００９−２４９２７０（Ｐ２００９−２４９２７０Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１０２８３６（Ｐ２００８−１０２８３６）
【出願日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【出願人】（５９７１０４０５３）日本建設技術株式会社 (24)
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【出願人】（５９７１０４０５３）日本建設技術株式会社 (24)
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