JP5525929B2 - 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 - Google Patents

Description

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。

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の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。

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。
また、特許文献２，３には、無機質球状化粒子製造用バーナのノズル部により形成される火炎により、キャリアガスにより搬送された無機質原料粉体を溶融させ、次いで、炉内に供給された空気により溶融させた無機質原料粉体を冷却することで無機質球状化粒子を生成し、その後、炉の下流に配置された捕集部により、無機質球状化粒子を捕集する無機質球状化粒子製造装置が開示されている。

上記構成とされた無機質球状化粒子製造装置では、無機質原料粉体として融点の低いガラス（融点は８００℃）や融点の高いアルミナ（融点は２０５３℃）及びジルコニア（融点２６８０℃）等を用いて、所望の形状とされた無機質球状化粒子を生成する。

特開昭５８−１４５６１３号公報 特許第３３１２２２８号公報 特許第３３３１４９１号公報

ところで、上記無機質球状化粒子製造装置を用いて、効率良く、かつ所望の形状となるように無機質球状化粒子を生成するためには、無機質原料粉体の融点及び大きさ（粒径）等を考慮して、無機質球状化粒子製造用バーナにより、最適な温度及び形状とされた火炎を形成する必要がある。
具体的には、無機質原料粉体の材料として融点の低い材料、例えば、ガラスを用いた場合、火炎中でのガラス粒子の融着を防止するために、温度が低く、かつ体積の大きい火炎を形成する必要がある。また、無機質原料粉体の材料として融点の高い材料（例えば、アルミナやジルコニア）を用いた場合、温度の高い火炎を形成する必要がある。

例えば、火炎を形成するノズル部の先端に燃焼室を備えた無機質球状化粒子製造用バーナ（特許文献２，３に記載の第２の酸素噴出孔を備えていない無機質球状化粒子製造用バーナ）を用いる場合、燃焼室において燃料ガスと支燃性ガスとの反応が促進されるため、高温の火炎を形成することに適している。

しかしながら、このような構成とされた無機質球状化粒子製造用バーナを用いて、融点の低い無機質原料粉体を溶融させた場合、燃焼室内で無機質原料粉体が溶融し、溶融した無機質原料粉体が熔着或いは堆積するため、ノズル部の先端が閉塞してしまう。
また、燃焼室を備えていない無機質球状化粒子製造用バーナを用いた場合、低温の火炎を形成することに適しているが、高温の火炎を形成することが困難なため、融点の高い無機質原料粉体を溶融させる場合、所望の形状とされた無機質球状化粒子を生成することができない。

一方、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た場合、第１及び第２の酸素噴出孔から噴出する酸素ガスの供給量を調整することで、高温の火炎及び低温の火炎を形成することが可能であるが、高温の火炎の形状（具体的には、長尺で径の小さい形状）と低温の火炎の形状（具体的には、短尺で径の大きい形状）が異なってしまう。

これにより、融点が高く、かつ粒径の小さい無機質原料粉体を用いて、高温の火炎（長尺で径の小さい火炎）により無機質球状化粒子を溶融する場合、高温の火炎中において溶融した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化粒子を得ることができない。

また、融点が低く、かつ粒径の大きい無機質原料粉体を用いて、低温の火炎（短尺で径の大きい火炎）により無機質球状化粒子を生成する場合、短尺の火炎では無機質原料粉体を十分に加熱・溶融させることが困難なため、所望の形状とされた無機質球状化粒子を生成することができない。

上記説明したように、従来、１つの無機質球状化粒子製造用バーナを用いて、融点の高い無機質原料粉体、及び融点の低い無機質原料粉体を溶融させて、所望の形状とされた無機質球状化粒子を生成することは困難であった。
そのため、異なる融点の無機質原料粉体を溶融させて、所望の形状とされた無機質球状化粒子を生成する場合、無機質球状化粒子製造用バーナを交換するか、或いは、ノズル部を交換する必要があった。これにより、無機質球状化粒子の生産性が低下（無機質球状化粒子の生成効率が低下）してしまうという問題があった。

そこで、本発明は、ノズル部及び無機質球状化粒子製造用バーナを交換することなく、無機質原料粉体の融点及び大きさ（粒径）等に応じた温度（所望の温度）及び形状（所望の形状）とされた火炎を形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。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明によれば、先端に火炎を形成するノズル部と、該ノズル部の外周側面に配置された筒状部と、を備え、前記ノズル部の先端面、及び前記筒状部の先端面は、前記ノズル部の延在方向に対して直交する平坦な面とされており、前記ノズル部の先端面と前記筒状部の先端面とが面一、或いは前記ノズル部の先端面に対して前記筒状部の先端面が突出するように、前記ノズル部に対して該ノズル部の延在方向に前記筒状部を移動可能な構成とし、前記ノズル部の先端に、該ノズル部の先端面から露出され、酸素または酸素富化空気をキャリアガスとして無機質原料粉体を噴出する複数の原料粉体噴出孔と、前記ノズル部の先端面から露出され、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、酸素または酸素富化空気を噴出する複数の支燃性ガス噴出孔と、を設け、前記ノズル部の先端面の中心位置よりも外側に前記複数の原料粉体噴出孔を配置し、前記複数の原料粉体噴出孔よりも外側に前記複数の燃料ガス噴出孔を配置し、前記複数の燃料ガス噴出孔よりも外側に前記複数の支燃性ガス噴出孔を配置し、前記ノズル部の先端に、該ノズル部の先端面から露出され、燃料ガスを噴出する複数の他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、酸素または酸素富化空気を噴出する複数の他の支燃性ガス噴出孔と、を設け、前記ノズル部の先端面の中心位置よりも外側で、かつ前記複数の原料粉体噴出孔よりも内側に前記複数の他の燃料ガス噴出孔を配置し、前記複数の他の燃料ガス噴出孔よりも外側で、かつ前記複数の原料粉体噴出孔よりも内側に前記複数の他の支燃性ガス噴出孔を配置した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。

また、請求項２に係る発明によれば、前記ノズル部の基端側の外周に、前記ノズル部の延在方向に形成されたねじ山を設け、前記筒状部の基端に固定され、かつ前記ねじ山に螺合され、前記ノズル部の延在方向に回転移動することにより、前記ノズル部の延在方向に前記筒状部を移動させる位置調整ねじを設けた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。

また、請求項３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、円筒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。

また、請求項４に係る発明によれば、前記複数の原料粉体噴出孔、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位置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ないし請求項３のいずれか１項に記載の無機質球状化粒子製造用バーナが提供される。

また、請求項５に係る発明によれば、前記複数の他の燃料ガス噴出孔、及び前記複数の他の支燃性ガス噴出孔を、前記ノズル部の先端面の中心位置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ないし請求項４のいずれか１項に記載の無機質球状化粒子製造用バーナが提供される。

また、請求項６に係る発明によれば、前記複数の原料粉体噴出孔は、前記ノズル部の基端側から前記ノズル部の先端側に向かうにつれて、放射状に広がるように形成したことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の無機質球状化粒子製造用バーナが提供される。

また、請求項７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ないし請求項６のいずれか１項に記載の無機質球状化粒子製造用バーナが提供される。

また、請求項８に係る発明によれば、前記複数の燃料ガス噴出孔に供給する燃料ガスの供給量と、前記複数の他の燃料ガス噴出孔に供給する燃料ガスの供給量とを個別に制御する燃料ガス制御部を有することを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の無機質球状化粒子製造用バーナが提供される。

また、請求項９に係る発明によれば、前記複数の支燃性ガス噴出孔に供給する支燃性ガスの供給量と、前記複数の他の支燃性ガス噴出孔に供給する支燃性ガスの供給量とを個別に制御する支燃性ガス制御部を有することを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の無機質球状化粒子製造用バーナが提供される。

また、請求項１０に係る発明によれば、請求項１ないし請求項９のいずれか１項に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。

また、請求項１１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１０記載の無機質球状化粒子製造装置が提供される。

また、請求項１２に係る発明によれば、請求項１０または請求項１１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、所望の温度とされた火炎が形成されるように、前記ノズル部の先端面と前記筒状部の先端面とが面一、或いは前記ノズル部の先端面に対して前記筒状部の先端面が突出するように、前記ノズル部の延在方向に前記筒状部を移動させる工程と、前記筒状部を移動させた後に、前記所望の温度とされた火炎を形成し、該所望の温度とされた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。

また、請求項１３に係る発明によれば、前記火炎の前記所望の温度は、前記無機質原料粉体の融点に基づき決定することを特徴とする請求項１２記載の無機質球状化粒子の製造方法が提供される。

本発明の無機質球状化粒子製造用バーナによれば、ノズル部の先端面と筒状部の先端面とが面一、或いはノズル部の先端面に対して筒状部の先端面が突出するように、ノズル部に対してノズル部の延在方向に筒状部を移動可能な構成とすることにより、燃料ガスと支燃性ガスとを混合させる空間である燃焼室を形成するか否かの選択、及び燃焼室の体積の調整を行うことが可能となる。
これにより、ノズル部及び無機質球状化粒子製造用バーナを交換することなく、無機質原料粉体の融点に応じた所望の温度（低温或いは高温）の火炎を形成可能となる。
また、燃焼室の体積を変えることで、火炎の温度が所望の温度となるように調整するため、燃料ガスの供給量及び噴出速度、並びに支燃性ガスの供給量及び噴出速度を調整する必要がない。

したがって、火炎の形状を大きく変えることなく、無機質原料粉体の融点に対応する所望の温度（低温または高温）とされ、かつ無機質原料粉体の加熱に適した形状とされた火炎を形成できる。
これにより、ノズル部及び無機質球状化粒子製造用バーナを交換することなく、同一の無機質球状化粒子製造用バーナにより、無機質原料粉体の融点及び大きさ（粒径）等に依存するとこなく、無機質原料粉体を十分に加熱し、溶融させることが可能となるので、所望の形状とされた無機質球状化粒子を効率良く生成できる。

また、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、無機質原料粉体の融点及び大きさ（粒径）等に依存するとこなく、所望の形状とされた無機質球状化粒子を効率良く生成できる。

また、無機質球状化粒子の製造方法によれば、上記無機質球状化粒子製造装置を用いて無機質球状化粒子を製造することにより、無機質原料粉体の融点及び大きさ（粒径）等に依存することなく、所望の形状とされた無機質球状化粒子を効率良く生成できる。

本発明の第１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に示す無機質球状化粒子製造用バーナを拡大した断面図である。 図２に示す無機質球状化粒子製造用バーナをＡ視した平面図である。 ノズル部の先端面から筒状部の先端面を突出させた状態を模式的に示す無機質球状化粒子製造用バーナの断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る無機質球状化粒子の製造方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の第２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６に示す無機質球状化粒子製造用バーナをＢ視した図である。 実施例１，２の無機質球状化粒子の円形度とＤ／Ｌ（Ｄ；ノズル部の先端面の直径、Ｌ；燃焼室の深さ）との関係をグラフ化した図である。 実施例１，３の無機質球状化粒子の円形度とＤ／Ｌ（Ｄ；ノズル部の先端面の直径、Ｌ；燃焼室の深さ）との関係をグラフ化した図である。 実施例１，３の条件のうち、アルミナ粉体の供給量を変化させたときの円形度とアルミナ粉体の供給量との関係をグラフ化した図である。

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。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１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、第１の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。

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（具体的には、後述するノズル部２８）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。

原料フィーダー１４は、無機質原料粉体（図示せず）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。
無機質原料粉体としては、例えば、融点の低いガラス（融点は８００℃）、融点の高いアルミナ（融点は２０５３℃）やジルコニア（融点は２６８０℃）等を例に挙げることができる。
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（具体的には、後述する筒状部２９）に冷却水を供給、及び無機質球状化粒子製造用バーナ１６（筒状部２９）から冷却水を回収可能な状態で、無機質球状化粒子製造用バーナ１６と接続されている。冷却水循環供給源１５は、冷却水を供給すると共に、回収した冷却水を冷却し、再度、冷却水を供給するためのものである。

図２は、図１に示す無機質球状化粒子製造用バーナを拡大した断面図である。図２において、Ｄはノズル部２８の先端面３３ａの直径（以下、「直径Ｄ」という）を示している。
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以外の構成、具体的には、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。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。

図２を参照するに、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、位置調整ねじ３１とを有しており、無機質球状化粒子製造用バーナ１６の先端（具体的には、後述するノズル部２８の先端３３）は、竪型炉１７の上端に収容されている。
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、基端３４と、原料粉体供給管３６と、燃料ガス供給管３７と、支燃性ガス供給用流路３８と、環状部４１と、ねじ山４２と、複数の原料粉体噴出孔４３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。

ノズル部２８の先端３３は、円柱状とされており、火炎が形成される先端面３３ａ（以下、「ノズル部２８の先端面３３ａ」という）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坦な面とされている。ノズル部２８の先端面３３ａは、円形面とされており、筒状部２９から露出されている。ノズル部２８の先端面３３ａの直径Ｄは、例えば、１００ｍｍとすることができる。

原料粉体供給管３６は、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は、ノズル部２８の先端３３から基端３４にかけて延在するように配置されている。原料粉体供給管３６は、ノズル部２８の中心軸を構成している。
原料粉体供給管３６の基端３４側の端部は、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輸送された無機質原料粉体（図示せず）を導入可能な状態で原料フィーダー１４と接続されている。原料粉体供給管３６は、無機質原料粉体及びキャリアガスが供給される。

燃料ガス供給管３７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３７の基端３４側には、燃料ガス供給管３７と一体に構成され、かつ燃料ガス供給管３７の外側に突出する燃料ガス導入口３７Ａが形成されている。燃料ガス導入口３７Ａは、燃料ガス供給源１２と接続されている。燃料ガス導入口３７Ａは、燃料ガス供給源１２から供給された燃料ガスを、燃料ガス供給管３７に導入するための導入口である。

支燃性ガス供給用流路３８は、ノズル部２８の外周面と筒状部２９の内周面との間に形成された空間である。支燃性ガス供給用流路３８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。

環状部４１は、支燃性ガス供給用流路３８を構成する空間を生み出すために、ノズル部２８の基端３４側の外周に設けられている。環状部４１の外周面４１ａは、筒状部３１に設けられた後述する環状移動部５６の内周面５６ａと接触する面である。
環状部４１の外周面４１ａは、先に説明したノズル部２８の先端３３の外周側面３３ｂと共に、筒状部２９がノズル部２８の延在方向に移動する際のガイド面として機能する。

ねじ山４２は、燃料ガス導入口３７Ａと環状部４１との間に位置するノズル部２８の外周（ノズル部２８の基端３４側の外周）に形成されている。ねじ山４２は、環状部４１と隣接し、かつノズル部２８の延在方向に延在するように形成されている。ねじ山４２は、ノズル部２８の延在方向に移動可能な状態で位置調整ねじ３１が螺合されている。

図３は、図２に示す無機質球状化粒子製造用バーナをＡ視した平面図である。図３において、Ｃ_１は、ノズル部２８の先端面３１ａの中心位置（以下、「中心位置Ｃ_１」という）を示している。また、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、複数の原料粉体噴出孔４３は、ノズル部２８の先端３３のうち、原料粉体供給管３６と対向する部分を貫通するように形成されている。複数の原料粉体噴出孔４３は、原料粉体供給管３６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。

複数の原料粉体噴出孔４３は、ノズル部２８の先端面３３ａの中心位置Ｃ_１よりも外側の位置に配置されている（図３参照）。複数の原料粉体噴出孔４３は、ノズル部２８の基端３４側からノズル部２８の先端３３側に向かうにつれて、放射状に広がるように形成されている（図２参照）。
このように、ノズル部２８の基端３４側からノズル部２８の先端３３側に向かうにつれて放射状に広がるように、複数の原料粉体噴出孔４３を形成することにより、原料粉体供給管３６を経由して輸送された無機質原料粉体が外側に広がるように、先端面３３ａから噴出させることが可能となり、噴出された無機質原料粉体が火炎中の特定の領域に密集することを防止できる。

複数の燃料ガス噴出孔４４は、ノズル部２８の先端３３のうち、燃料ガス供給管３７と対向する部分を貫通するように形成されている（図２参照）。複数の燃料ガス噴出孔４４は、燃料ガス供給管３７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、複数の原料粉体噴出孔４３よりも外側の位置に配置されている（図２，３参照）。複数の燃料ガス噴出孔４４は、複数の原料粉体噴出孔４３から噴出された無機質原料粉体及びキャリアガスの外側から燃料ガスを噴出する。

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、支燃性ガス供給用流路３８と対向する部分を貫通するように形成されている（図２参照）。複数の支燃性ガス噴出孔４５は、支燃性ガス供給用流路３８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（図２，３参照）。

上記説明した複数の原料粉体噴出孔４３、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の中心位置Ｃ_１に対して同心円状に配置されている（図３参照）。
このように、ノズル部２８の先端面３３ａの中心位置Ｃ_１に対して同心円状に配置された複数の原料粉体噴出孔４３、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を設けることにより、火炎が無機質原料粉体の噴流を包み込むことが可能となるので、火炎により無機質原料粉体を効率良く溶融することができる。

図２を参照するに、筒状部２９は、円筒形状とされており、ノズル部２８の外周側面に配置されている。筒状部２９は、冷却水用管路５１と、冷却水供給口５２と、冷却水回収口５３と、支燃性ガス導入口５５と、環状移動部５６と、シール部材５７とを有する。
冷却水用管路５１は、筒状部２９の先端２９Ａ側に内設されている。冷却水用管路５１は、冷却水を流動させるための管路である。冷却水用管路５１を流動する冷却水は、ノズル部２８の先端３３を冷却することで、火炎の熱によりノズル部２８の先端３３が損傷することを防止する。

冷却水供給口５２は、冷却水用管路５１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おり、冷却水用管路５１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５２は、冷却水循環供給源１５から供給された冷却水を冷却水用管路５１に供給するための供給口である。
冷却水回収口５３は、冷却水用管路５１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おり、冷却水用管路５１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５３は、冷却水用管路５１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。

支燃性ガス導入口５５は、支燃性ガス供給用流路３８と対向する部分の筒状部２９の外壁を貫通するように形成されている。支燃性ガス導入口５５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５５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５５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流路３８に供給する。

環状移動部５６は、肉厚とされており、筒状部２９の基端を構成している。環状移動部５６の内周面５６ａは、環状部４１の外周面４１ａと接している。環状移動部５６の内壁には、ノズル部２８の延在方向に配置された複数のリング状の溝５９が形成されている。溝５９は、環状部４１の外周面４１ａと接触するシール部材５７を配置するための溝である。ノズル部２８の基端３４側に位置する環状移動部５６の端部は、ねじ山４２に螺合された位置調整ねじ３１と固定されている。

シール部材５７は、環状移動部５６に形成された複数の溝５９に配置されている。シール部材５７は、環状部４１と環状移動部５６との隙間から、支燃性ガス供給用流路３８に供給された支燃性ガスが漏れることを防止するための部材である。シール部材５７としては、例えば、Ｏリングを用いることができる。
シール部材５７は、ノズル部２８に対して筒状部２９が停止した状態、及びノズル部２８に対して筒状部２９がノズル部２８の延在方向に移動中の状態において、常に、環状部４１の外周面４１ａと接触している。

図４は、ノズル部の先端面から筒状部の先端面を突出させた状態を模式的に示す無機質球状化粒子製造用バーナの断面図である。図４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４を参照するに、位置調整ねじ３１は、ノズル部２８の延在方向に回転移動可能な状態でねじ山４２に螺合されると共に、環状移動部５６の端部と固定されている。

位置調整ねじ３１は、ノズル部２８の延在方向に回転移動することで、環状移動部５６を介して、筒状部２９全体をノズル部２８の延在方向に移動させる。このとき、環状移動部５６は、環状移動部５６の内周面５６ａ及びシール部材５７と環状部４１の外周面４１ａとが接触した状態で移動する。

図２に示す状態では、ノズル部２８の先端面３３ａと、ノズル部２８の外周側面を囲むように配置された筒状部２９の先端面２９ａ（ノズル部２８の延在方向に対して直交する平坦な面）とが面一とされている。そのため、ノズル部２８の先端３３と筒状部２９の先端２９Ａの内壁との間には、燃料ガス噴出孔４４から噴出される燃料ガスと、支燃性ガス噴出孔４５から噴出される支燃性ガスとを混合させるための燃焼室Ｂ（図４参照）は形成されていない。

位置調整ねじ３１は、図２に示す状態（ノズル部２８の先端面３３ａに対して筒状部２９の先端面２９ａが面一の状態）から、図２の下方側に筒状部２９を移動させることにより、図４に示すように、ノズル部２８の先端面３３ａから筒状部２９の先端面２９ａを突出させて、筒状部２９の先端２９Ａの内壁及びノズル部２８の先端面３３ａで囲まれた空間である燃焼室Ｂ（燃料ガスと支燃性ガスとを混合させるための空間）を形成すると共に、燃焼室Ｂの深さＬを調整することで燃焼室Ｂの体積を調整する。

この燃焼室Ｂの体積が大きくなると、燃料ガスと支燃性ガスとが混合しやすくなるため、無機質球状化粒子製造用バーナ１０により形成される火炎の温度は高温となり、燃焼室Ｂの体積が小さくなると、燃料ガスと支燃性ガスとが混合しにくくなるため、無機質球状化粒子製造用バーナ１０により形成される火炎の温度は低温となる。

このように、ノズル部２８の基端３４側の外周に、ノズル部２８の延在方向に延在するねじ山４２を設けると共に、環状移動部５６の端部（筒状部２９の基端）と固定され、かつノズル部２８の延在方向に回転移動可能な状態でねじ山４２に螺合された位置調整ねじ３１を設け、ノズル部２８に対して筒状部２９をノズル部２８の延在方向に移動させることにより、燃料ガスと支燃性ガスとを混合させる空間である燃焼室Ｂを形成するか否かの選択、及び燃焼室Ｂの体積の調整を行うことが可能となる。これにより、ノズル部２８及び無機質球状化粒子製造用バーナ１６を交換することなく、同一の無機質球状化粒子製造用バーナ１６により、無機質原料粉体の融点に応じた所望の温度（低温或いは高温）の火炎を形成可能となる。

また、燃焼室Ｂの体積を変えることで、火炎の温度が所望の温度となるように調整するため、燃料ガスの供給量及び噴出速度、並びに支燃性ガスの供給量及び噴出速度を調整する必要がない。
したがって、火炎の形状を大きく変えることなく、無機質原料粉体の融点に対応する所望の温度（低温または高温）とされ、かつ無機質原料粉体の加熱に適した形状とされた火炎を形成できる。

これにより、無機質原料粉体の融点及び大きさ（粒径）等に依存するとこなく、無機質原料粉体を十分に加熱し、溶融させることが可能となるので、所望の形状とされた無機質球状化粒子を効率良く生成できる。

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（具体的には、ノズル部２８の先端３３及び筒状部２９の先端２９Ａ）が収容されている。
つまり、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。この場合、無機質球状化粒子製造用バーナ１６は、筒状部２９が固定された状態で、筒状部２９に対してノズル部２８が鉛直方向に移動する構成とされている。
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、無機質原料粉体が溶融され、溶融した無機質原料粉体が竪型炉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となる。

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をサイクロン１９に輸送する。

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ためのものである。第１の粒子径とされた無機質球状化粒子は、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。

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、無機質球状化粒子をバグフィルター２３に輸送する。

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を捕集する。

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、ノズル部２８の先端面３３ａと筒状部２９の先端面２９ａとが面一、或いはノズル部２８の先端面３３ａに対して筒状部２９の先端面２９ａが突出するように、ノズル部２８に対してノズル部２８の延在方向に筒状部２９を移動可能な構成とすることにより、燃料ガスと支燃性ガスとを混合させる空間である燃焼室Ｂを形成するか否かの選択、及び燃焼室Ｂの体積の調整を行うことが可能となる。

これにより、ノズル部２８及び無機質球状化粒子製造用バーナ１６を交換することなく、無機質原料粉体の融点に応じた所望の温度（低温或いは高温）の火炎を形成可能となる。
また、燃焼室Ｂの体積を変えることで、火炎の温度が所望の温度となるように調整するため、燃料ガスの供給量及び噴出速度、並びに支燃性ガスの供給量及び噴出速度を調整する必要がない。

したがって、火炎の形状を大きく変えることなく、無機質原料粉体の融点に対応する所望の温度（低温または高温）とされ、かつ無機質原料粉体の加熱に適した形状とされた火炎を形成できる。
これにより、無機質原料粉体の融点及び大きさ（粒径）等に依存するとこなく、無機質原料粉体を十分に加熱し、溶融させることが可能となるので、所望の形状とされた無機質球状化粒子を効率良く生成できる。

また、第１の実施の形態の無機質球状化粒子製造装置１０によれば、上記無機質球状化粒子製造用バーナ１６を備えることにより、無機質原料粉体の融点及び大きさ（粒径）等に依存するとこなく、所望の形状とされた無機質球状化粒子を効率良く生成できる。

図５は、本発明の第１の実施の形態に係る無機質球状化粒子の製造方法を説明するためのフローチャートである。
図１及び図５を参照して、図１に示す無機質球状化粒子製造装置１０を用いた第１の実施の形態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、図５に示す処理が開始されると、Ｓ１１では、ノズル部２８に対する現時点での筒状部２９の位置からノズル部２８の延在方向に筒状部２９を移動させる必要があるか否かの判定が行われる。
言い換えれば、ノズル部２８に対する現時点での筒状部２９の位置で形成される火炎の温度が、無機質球状化粒子製造装置１０で処理する無機質原料粉体の融点及び大きさ（粒径）に適しているか否かの判定を行う。

Ｓ１１において、現時点での筒状部２９の位置からノズル部２８の延在方向に筒状部２９を移動させる必要がないと判定された場合（Ｎｏと判定された場合）、処理はＳ１３に進む。具体的には、例えば、直前に処理していた無機質原料粉体と材料及び融点が同じで、かつ無機質原料粉体の大きさ（粒径）が略等しい場合に処理はＳ１３に進む。

また、Ｓ１１において、現時点での筒状部２９の位置からノズル部２８の延在方向に筒状部２９を移動させる必要があると判定された場合（Ｙｅｓと判定された場合）、処理はＳ１２に進む。具体的には、例えば、融点の低い無機質原料粉体（例えば、ガラス粉体）を処理していた状態から、融点の高い無機質原料粉体（例えば、アルミナ粉体やジルコニア粉体）を処理する場合、或いは、融点の高い無機質原料粉体（例えば、アルミナ粉体やジルコニア粉体）を処理していた状態から、融点の低い無機質原料粉体（例えば、ガラス粉体）を処理する場合に、処理はＳ１２に進む。

続く、Ｓ１２では、処理する無機質原料粉体の融点及び大きさ（粒径）を考慮して、所望の形状とされた無機質球状化粒子を生成する上で最適な温度の火炎（所望の温度の火炎）が形成されるように、ノズル部２８の延在方向に筒状部２９を移動させることで、ノズル部２８の先端３３ａに対する筒状部２９の先端２９ａの位置を調整する。
言い換えれば、所望の温度の火炎が形成されるように、位置調整ねじ３１をノズル部２８の延在方向に移動させることで、燃焼室Ｂの深さＬ（図４参照）を調整する。

このとき、ノズル部２８の先端面３３ａと筒状部２９の先端面２９ａとが面一にすることで、燃焼室Ｂは消失し、ノズル部２８の先端面３３ａに対して筒状部２９の先端面２９ａを突出させることで、所望の温度の火炎を形成するための燃焼室Ｂを形成する。

燃焼室Ｂは、ノズル部２８の先端面３３ａの直径Ｄが１００ｍｍの場合、Ｌ／Ｄが０〜５の範囲内で形成することができる。
なお、先に説明したように、燃焼室Ｂの深さＬを深くする（燃焼室Ｂの体積を大きくする）ことで、高温の火炎を形成でき、燃焼室Ｂの深さＬを浅くする（燃焼室Ｂの体積を小さくする）ことで、低温の火炎を形成できる。

融点の低い無機質原料粉体としてガラス粉体を用いて、無機質球状化粒子を生成する場合には、低温の火炎が形成されるように燃焼室Ｂの深さＬを調整する。
また、融点の高い無機質原料粉体としてアルミナ粉体或いはジルコニア粉体を用いて、無機質球状化粒子を生成する場合には、高温の火炎が形成されるように燃焼室Ｂの深さＬを調整する。

続く、Ｓ１３では、無機質球状化粒子製造用バーナ１６に、燃料ガス（ＬＰＧ）及び支燃性ガス（酸素ガスまたは酸素富化空気）を供給して、竪型炉１７内に所望の温度及び形状とされた火炎を形成し、該火炎により、キャリアガス（酸素ガスまたは酸素富化空気）により輸送された無機質原料粉体を溶融させることで、無機質球状化粒子を生成し、その後、処理はＳ１４へと進む。

なお、溶融させる無機質原料粉体の融点の温度にかかわらず、火炎を形成する際にノズル部２８の先端面３３ａから噴出させる燃料ガスの供給量及び噴出速度、並びに支燃性ガスの供給量及び噴出速度は同じにする。
これにより、火炎の形状を大きく変えることなく、無機質原料粉体の融点に対応する所望の温度（低温または高温）とされ、かつ無機質原料粉体の加熱に適した形状とされた火炎を形成可能となるため、無機質原料粉体の融点及び大きさ（粒径）等に依存するとこなく、無機質原料粉体を十分に加熱し、溶融させることができる。

続く、Ｓ１４では、ダクト２５を介して、サイクロン２１に輸送された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（具体的には、粒径の大きい無機質球状化粒子）をサイクロン２１により捕集し、サイクロン２１と接続されたダクト２６を介して、バグフィルター２３に輸送された第２の粒子径とされた無機質球状化粒子（第１の粒子径よりの粒径の小さい無機質球状化粒子）をバグフィルター２３により捕集して、図５に示す処理は終了する。

以上説明したように、第１の実施の形態の無機質球状化粒子の製造方法によれば、先に説明した無機質球状化粒子製造装置１０を用いて無機質球状化粒子を製造することにより、無機質原料粉体の融点及び大きさ（粒径）に適した火炎により無機質原料粉体を効率良く溶融させることが可能となるので、所望の形状とされた無機質球状化粒子を効率良く生成することができる。

（第２の実施の形態）
図６は、本発明の第２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６において、図１に示す第１の実施の形態の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。

図６を参照するに、第２の実施の形態の無機質球状化粒子製造装置７０は、第１の実施の形態の無機質球状化粒子製造装置１０に設けられた無機質球状化粒子製造用バーナ１６の替わりに無機質球状化粒子製造用バーナ７１を設けると共に、管路７３，７５，７８，８１と、第１の燃料ガスバルブ７４と、第２の燃料ガスバルブ７６と、第１の支燃性ガスバルブ７９と、第２の支燃性ガスバルブ８２と、燃料ガス制御部８３と、支燃性ガス制御部８４と、を備えた以外は、無機質球状化粒子製造装置１０と同様に構成される。

図７は、図６に示す無機質球状化粒子製造用バーナをＢ視した図である。図７では、説明の便宜上、図６に示す管路７３，７５，７８，８１を図示する。また、図７において、図３に示す第１の実施の形態の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６及び図７を参照するに、無機質球状化粒子製造用バーナ７１は、第１の実施の形態で説明した無機質球状化粒子製造用バーナ１６に設けられたノズル部２８の替わりに、ノズル部７２を設けた以外は、無機質球状化粒子製造用バーナ１６と同様な構成とされている。

ノズル部７２は、第１の支燃性ガス供給管９１と、第１の燃料ガス供給管９２と、原料粉体供給管９３と、第２の支燃性ガス供給管９４と、第２の燃料ガス供給管９５と、複数の第１の支燃性ガス噴出孔９７と、複数の第１の燃料ガス噴出孔９８と、複数の原料粉体噴出孔９９と、複数の第２の支燃性ガス噴出孔１０１（他の支燃性ガス噴出孔）と、複数の第２の燃料ガス噴出孔１０２（他の燃料ガス噴出孔）と、を有する。

第１の支燃性ガス供給管９１は、円筒状の空間であり、ノズル部７２の外周部に内設されている。第１の支燃性ガス供給管９１は、第１の支燃性ガスバルブ７９が形成された管路７８を介して、支燃性ガス供給源１３と接続されている。
第１の燃料ガス供給管９２は、円筒状の空間であり、第１の支燃性ガス供給管９１の形成位置よりも内側に位置するノズル部７２に内設されている。第１の燃料ガス供給管９２は、第１の燃料ガスバルブ７４が形成された管路７３を介して、燃料ガス供給源１２と接続されている。

原料粉体供給管９３は、円筒状の空間であり、第１の燃料ガス供給管９２の形成位置よりも内側に位置するノズル部７２に内設されている。原料粉体供給管９３は、キャリアガス供給源１１及び原料フィーダー１４と接続されている。
第２の支燃性ガス供給管９４は、円筒状の空間であり、原料粉体供給管９３の形成領域よりも内側に位置するノズル部７２に内設されている。第２の支燃性ガス供給管９４は、第２の支燃性ガスバルブ８２が形成された管路８１を介して、支燃性ガス供給源１３と接続されている。
第１の燃料ガス供給管９５は、円柱状の空間であり、第２の支燃性ガス供給管９４の形成位置よりも内側に位置するノズル部７２に内設されている。第１の燃料ガス供給管９５は、第２の燃料ガスバルブ７６が形成された管路７５を介して、燃料ガス供給源１２と接続されている。

複数の第１の支燃性ガス噴出孔９７は、第１の支燃性ガス供給管９１と対向するノズル部７２の先端３３を貫通するように形成されている。これにより、複数の第１の支燃性ガス噴出孔９７は、第１の支燃性ガス供給管９１と接続されると共に、ノズル部７２の先端面３３ａから露出されている。
複数の第１の燃料ガス噴出孔９８は、第１の燃料ガス供給管９２と対向するノズル部７２の先端３３を貫通するように形成されている。これにより、複数の第１の燃料ガス噴出孔９８は、第１の燃料ガス供給管９２と接続されると共に、ノズル部７２の先端面３３ａから露出されている。

複数の原料粉体噴出孔９９は、原料粉体供給管９３と対向するノズル部７２の先端３３を貫通するように形成されている。これにより、複数の原料粉体噴出孔９９は、原料粉体供給管９３と接続されると共に、ノズル部７２の先端面３３ａから露出されている。
複数の第２の支燃性ガス噴出孔１０１は、第２の支燃性ガス供給管９４と対向するノズル部７２の先端３３を貫通するように形成されている。これにより、複数の第２の支燃性ガス噴出孔１０１は、第２の支燃性ガス供給管９４と接続されると共に、ノズル部７２の先端面３３ａから露出されている。複数の第２の支燃性ガス噴出孔１０１は、複数の第２の支燃性ガス噴出孔１０１よりも外側で、かつ複数の原料粉体噴出孔９９よりも内側に配置されている。

複数の第２の燃料ガス噴出孔１０２は、第２の燃料ガス供給管９５と対向するノズル部７２の先端３３を貫通するように形成されている。これにより、複数の第２の燃料ガス噴出孔１０２は、第２の燃料ガス供給管９５と接続されると共に、ノズル部７２の先端面３３ａから露出されている。複数の第２の燃料ガス噴出孔１０２は、ノズル部７２の先端面３３ａよりも外側で、かつ複数の原料粉体噴出孔９９よりも内側に配置されている。
上記説明した複数の第１の支燃性ガス噴出孔９７、複数の第１の燃料ガス噴出孔９８、複数の原料粉体噴出孔９９、複数の第２の支燃性ガス噴出孔１０１、及び複数の第２の燃料ガス噴出孔１０２は、ノズル部７２の先端面３３ａの中心位置Ｃ_１に対して同心円状に配置されている。

第１の燃料ガスバルブ７４は、燃料ガス供給源１２と第１の燃料ガス供給管９２とを接続する管路７３に設けられている。第１の燃料ガスバルブ７４は、第１の燃料ガス供給管９２に供給する燃料ガスの供給量を調整するためのコントロールバルブである。第１の燃料ガスバルブ７４は、燃料ガス制御部８３と電気的に接続されている。
第２の燃料ガスバルブ７６は、燃料ガス供給源１２と第２の燃料ガス供給管９５とを接続する管路７５に設けられている。第２の燃料ガスバルブ７６は、第２の燃料ガス供給管９５に供給する燃料ガスの供給量を調整するためのコントロールバルブである。第２の燃料ガスバルブ７６は、燃料ガス制御部８３と電気的に接続されている。

第１の支燃性ガスバルブ７９は、支燃性ガス供給源１３と第１の支燃性ガス供給管９１とを接続する管路７８に設けられている。第１の支燃性ガスバルブ７９は、第１の支燃性ガス供給管９１に供給する支燃性ガスの供給量を調整するためのコントロールバルブである。第１の支燃性ガスバルブ７９は、支燃性ガス制御部８４と電気的に接続されている。
第２の支燃性ガスバルブ８２は、支燃性ガス供給源１３と第２の支燃性ガス供給管９４とを接続する管路８１に設けられている。第２の支燃性ガスバルブ８２は、第２の支燃性ガス供給管９４に供給する支燃性ガスの流量を調整するためのコントロールバルブである。第２の支燃性ガスバルブ８２は、支燃性ガス制御部８４と電気的に接続されている。

燃料ガス制御部８３は、第１及び第２の燃料ガスバルブ７４，７６と接続されている。燃料ガス制御部８３は、第１及び第２の燃料ガスバルブ７４，７６を個別に制御することで、第１の燃料ガス供給管９２に供給する燃料ガスの供給量と、第２の燃料ガス供給管９５に供給する燃料ガスの供給量とを個別に制御する。

支燃性ガス制御部８４は、第１及び第２の支燃性ガスバルブ７９，８２と接続されている。支燃性ガス制御部８４は、第１及び第２の支燃性ガスバルブ７９，８２を個別に制御することで、第１の支燃性ガス供給管９１に供給する支燃性ガスの供給量と、第２の支燃性ガス供給管９４に供給する支燃性ガスの供給量とを個別に制御する。

第２の実施の形態の無機質球状化粒子製造装置によれば、ノズル部７２の先端面３３ａの中心位置Ｃ_１に対して同心円状に配置された複数の第１の支燃性ガス噴出孔９７、複数の第１の燃料ガス噴出孔９８、複数の原料粉体噴出孔９９、複数の第２の支燃性ガス噴出孔１０１、及び複数の第２の燃料ガス噴出孔１０２を設けることにより、無機質原料粉体が噴流された領域の内側にも火炎（以下、この火炎を「内炎」といい、内炎の外側に形成される火炎を「外炎」といい、内炎及び外炎を合わせたものを「火炎」という）を形成することが可能となる。
これにより、無機質原料粉体を効率良く火炎中に分散させることが可能になると共に、無機質原料粉体を効率良く溶融させることができる。

また、第１の燃料ガス供給管９２に供給する燃料ガスの供給量、及び第２の燃料ガス供給管９５に供給する燃料ガスの供給量を個別に制御する燃料ガス制御部８３と、第１の支燃性ガス供給管９１に供給する支燃性ガスの供給量、及び第２の支燃性ガス供給管９４に供給する支燃性ガスの供給量を個別に制御する支燃性ガス制御部８４と、を設けることにより、内炎及び外炎の形状を最適化することができる。
なお、第１の実施の形態（第１及び第２の実施例を含む）で説明した火炎には、外炎のみ存在し、内炎は形成されない。

第２の実施の形態で説明した無機質球状化粒子製造装置７０を用いて無機質球状化粒子を製造する場合、第１の実施の形態で説明した図５に示すフローチャートと同様な手法により、無機質球状化粒子を生成及び回収することができる。
また、第２の実施の形態で説明した無機質球状化粒子製造装置７０を用いて無機質球状化粒子を製造することにより、外炎及び内炎により構成された火炎により、無機質原料粉体を溶融させるため、第１の実施の形態に係る無機質球状化粒子の製造方法と比較して、所望の形状とされた無機質球状化粒子をさらに効率良く生成することができる。

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。

（実施例１，２）
図１に示す無機質球状化粒子製造装置１０（図４に示す第１の実施の形態の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、無機質原料粉体としてガラス粉体及びアルミナ粉体について、Ｄ／Ｌ（Ｄ；ノズル部２８の先端面３３ａの直径、Ｌ；燃焼室Ｂの深さ）の値を変えて実施例１，２の無機質球状化粒子を生成し、捕集部１９であるサイクロン２１及びバグフィルター２３により回収した実施例１，２の無機質球状化粒子の円形度について測定した。
なお、ノズル部２８の先端面３３ａの直径Ｄとして６０ｍｍを用い、燃焼室Ｂの深さＬの値を変化させた。
また、上記円形度とは、どれだけ円に近いかをあらわすパラメータであり、粒子の面積（＝πｒ^２）と周囲長（２πｒ）で求めることができる。
具体的には、円形度＝（４π×粒子の面積）／（粒子の周囲長×粒子の周囲長）で求めることができる。

実施例１では、燃料ガスとしてＬＰＧを５Ｎｍ^３／ｈ、支燃性ガスとして酸素を２０Ｎｍ^３／ｈでそれぞれ供給して火炎を形成し、該火炎により、７．５Ｎｍ^３／ｈで供給された酸素（キャリアガス）により輸送されたアルミナ粉体（平均粒度が２０μｍ、円形度が０．７、供給量２０ｋｇ／ｈ）を溶融させることで、生成した無機質球状化粒子の円形度について測定した。

実施例２では、燃料ガス、支燃性ガス、及びキャリアガスの供給量を同じにして、ガラス粉体（平均粒度が２０μｍ、円形度が０．７、供給量２０ｋｇ／ｈ）を溶融させることで、生成した無機質球状化粒子の円形度について測定した。
上記実施例１，２から得られた円形度とＤ／Ｌとの関係をグラフ化したものを図６に示す。

図８は、実施例１，２の無機質球状化粒子の円形度とＤ／Ｌ（Ｄ；ノズル部２８の先端面３３ａの直径、Ｌ；燃焼室Ｂの深さ）との関係をグラフ化した図である。図８では、横軸にＤ／Ｌを示し、縦軸に無機質球状化粒子の円形度を示す。
図８に示す実施例１の結果から、融点の高いアルミナ粉体を無機質原料粉体として用いた場合、Ｄ／Ｌの値が１．２５〜１．８０の範囲で、無機質球状化粒子の円形度が０．９８以上になることが確認できた。
このことから、融点の高いアルミナ粉体を無機質原料粉体として用いる場合、燃焼室Ｂの深さＬを深くする（言い換えれば、燃焼室Ｂの体積を大きくする）ことで、高温の火炎が形成され、良好な形状（円形度）とされた無機質球状化粒子が生成できることが確認できた。

図８に示す実施例２の結果から、融点の低いガラス粉体を無機質原料粉体として用いた場合、Ｄ／Ｌの値が０．２５のときに、ガラス粉体の熔着によるノズル部２８の先端３３の閉塞が発生した。
このことから、融点の低いガラス粉体を無機質原料粉体として用いる場合、燃焼室Ｂの深さＬを浅くする（言い換えれば、燃焼室Ｂの体積を小さくする）必要があることが確認できた。
また、図８に示す実施例２の結果から、融点の低いガラス粉体を無機質原料粉体として用いた場合、Ｄ／Ｌの値が０．２〜０．４の範囲において、ノズル部２８の先端３３の閉塞が発生することなく、円形度が０．９８以上の良好な形状とされた無機質球状化粒子が生成できることが確認できた。

上記図６に示す実施例１，２の結果から、第１の実施の形態に係る無機質球状化粒子製造用バーナ１６を備えた無機質球状化粒子製造装置１０を用いることで、ノズル部２８や無機質球状化粒子製造用バーナ１６を交換することなく、融点の異なる無機質原料粉体から良好な形状（円形度）とされた無機質球状化粒子が生成できることが確認できた。

（実施例３）
図６に示す無機質球状化粒子製造装置７０（図７に示す第２の実施の形態の無機質球状化粒子製造用バーナ７１を備えた装置）を用いて、無機質原料粉体としてアルミナ粉体を用い、Ｄ／Ｌ（Ｄ；ノズル部２８の先端面３３ａの直径、Ｌ；燃焼室Ｂの深さ）の値を変えて、実施例３の無機質球状化粒子を生成し、捕集部１９であるサイクロン２１及びバグフィルター２３により回収した実施例３の無機質球状化粒子の円形度について測定した。

実施例３では、第１の燃料ガス噴出孔９８から燃料ガスとしてＬＰＧを５Ｎｍ^３／ｈ、第２の燃料ガス噴出孔１０２から燃料ガスとしてＬＰＧを５Ｎｍ^３／ｈ、第１の支燃性ガス噴出孔９７から支燃性ガスとして酸素を２０Ｎｍ^３／ｈ、第２の支燃性ガス噴出孔１０１から支燃性ガスとして酸素を２０Ｎｍ^３／ｈで、それぞれ供給して内炎及び外炎を備えた火炎を形成し、該火炎により、７．５Ｎｍ^３／ｈで供給された酸素（キャリアガス）により輸送されたアルミナ粉体（平均粒度が２０μｍ、円形度が０．７、供給量が２０ｋｇ／ｈ）を溶融させることで、生成した無機質球状化粒子の円形度について測定した。

上記実施例３から得られた円形度とＤ／Ｌとの関係と、先に説明した図８に示す実施例１の円形度とＤ／Ｌとの関係とをグラフ化したものを図９に示す。
また、実施例１，３の条件のうち、アルミナ粉体の供給量を１０〜４０ｋｇ／ｈの間で変化させたときの円形度とアルミナ粉体の供給量との関係をグラフ化したものを図１０に示す。

図９は、実施例１，３の無機質球状化粒子の円形度とＤ／Ｌ（Ｄ；ノズル部の先端面３３ａの直径、Ｌ；燃焼室Ｂの深さ）との関係をグラフ化した図であり、図１０は、実施例１，３の条件のうち、アルミナ粉体の供給量を変化させたときの円形度とアルミナ粉体の供給量との関係をグラフ化した図である。図９では、横軸にＤ／Ｌを示し、縦軸に無機質球状化粒子の円形度を示す。また、図１０では、横軸にアルミナ粉体の供給量を示し、縦軸に無機質球状化粒子の円形度を示す。

図９を参照するに、実施例１では、Ｄ／Ｌの値が１．２５〜１．８０の範囲で無機質球状化粒子の円形度が０．９８以上になり、実施例３では、Ｄ／Ｌの値が０．５〜１．０の範囲で無機質球状化粒子の円形度が０．９８以上になっている。
このことから、第２の実施の形態の無機質球状化粒子製造用バーナ７１では、第１の実施の形態の無機質球状化粒子製造用バーナ１６よりも燃焼室Ｂの深さＬが浅い状態で、無機質球状化粒子を生成できることが確認できた。
これは、第２の実施の形態の無機質球状化粒子製造用バーナ７１の火炎が内炎及び外炎で構成されているのに対して、第１の実施の形態の無機質球状化粒子製造用バーナ１６の火炎は外炎のみで形成されているためと考えられる。

図１０を参照するに、第２の実施の形態の無機質球状化粒子製造用バーナ７１の方が、第１の実施の形態の無機質球状化粒子製造用バーナ１６よりもアルミナ粉体を効率良く球状化できることが確認できた。

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。

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，３３ａ…先端面、２９Ａ,３３…先端、３１…位置調整ねじ、３３ｂ…外周側面、３４…基端、３６…原料粉体供給管、３７…燃料ガス供給管、３７Ａ…燃料ガス導入口、３８…支燃性ガス供給用流路、４１…環状部、４１ａ…外周面、４２…ねじ山、４３…原料粉体噴出孔、４４…燃料ガス噴出孔、４５…支燃性ガス噴出孔、５１…冷却水用管路、５２…冷却水供給口、
５３…冷却水回収口、５５…支燃性ガス導入口、５６…環状移動部、５６ａ…内周面、
５７…シール部材、５９…溝、７３，７５，７８，８１…管路、７４…第１の燃料ガスバルブ、７６…第２の燃料ガスバルブ、７９…第１の支燃性ガスバルブ、８２…第２の支燃性ガスバルブ、８３…燃料ガス制御部、８４…支燃性ガス制御部、９１…第１の支燃性ガス供給管、９２…第１の燃料ガス供給管、９３…原料粉体供給管、９４…第２の支燃性ガス供給管、９５…第２の燃料ガス供給管、９７…第１の支燃性ガス噴出孔、９８…第１の燃料ガス噴出孔、９９…原料粉体噴出孔、１０１…第２の支燃性ガス噴出孔、１０２…第２の燃料ガス噴出孔、Ｂ…燃焼室、Ｃ_１…中心位置、Ｄ…直径、Ｌ…深さ

Claims (13)

1. 先端に火炎を形成するノズル部と、該ノズル部の外周側面に配置された筒状部と、を備え、
   前記ノズル部の先端面、及び前記筒状部の先端面は、前記ノズル部の延在方向に対して直交する平坦な面とされており、
   前記ノズル部の先端面と前記筒状部の先端面とが面一、或いは前記ノズル部の先端面に対して前記筒状部の先端面が突出するように、前記ノズル部に対して該ノズル部の延在方向に前記筒状部を移動可能な構成とし、
   前記ノズル部の先端に、該ノズル部の先端面から露出され、酸素または酸素富化空気をキャリアガスとして無機質原料粉体を噴出する複数の原料粉体噴出孔と、前記ノズル部の先端面から露出され、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、酸素または酸素富化空気を噴出する複数の支燃性ガス噴出孔と、を設け、
   前記ノズル部の先端面の中心位置よりも外側に前記複数の原料粉体噴出孔を配置し、
   前記複数の原料粉体噴出孔よりも外側に前記複数の燃料ガス噴出孔を配置し、
   前記複数の燃料ガス噴出孔よりも外側に前記複数の支燃性ガス噴出孔を配置し、
   前記ノズル部の先端に、該ノズル部の先端面から露出され、燃料ガスを噴出する複数の他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、酸素または酸素富化空気を噴出する複数の他の支燃性ガス噴出孔と、を設け、
   前記ノズル部の先端面の中心位置よりも外側で、かつ前記複数の原料粉体噴出孔よりも内側に前記複数の他の燃料ガス噴出孔を配置し、
   前記複数の他の燃料ガス噴出孔よりも外側で、かつ前記複数の原料粉体噴出孔よりも内側に前記複数の他の支燃性ガス噴出孔を配置したことを特徴とする無機質球状化粒子製造用バーナ。
2. 前記ノズル部の基端側の外周に、前記ノズル部の延在方向に形成されたねじ山を設け、
   前記筒状部の基端に固定され、かつ前記ねじ山に螺合され、前記ノズル部の延在方向に回転移動することにより、前記ノズル部の延在方向に前記筒状部を移動させる位置調整ねじを設けた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。
3. 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、円筒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。
4. 前記複数の原料粉体噴出孔、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位置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ないし請求項３のいずれか１項に記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
5. 前記複数の他の燃料ガス噴出孔、及び前記複数の他の支燃性ガス噴出孔を、前記ノズル部の先端面の中心位置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ないし請求項４のいずれか１項に記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
6. 前記複数の原料粉体噴出孔は、前記ノズル部の基端側から前記ノズル部の先端側に向かうにつれて、放射状に広がるように形成したことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
7. 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ないし請求項６のいずれか１項に記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
8. 前記複数の燃料ガス噴出孔に供給する燃料ガスの供給量と、前記複数の他の燃料ガス噴出孔に供給する燃料ガスの供給量とを個別に制御する燃料ガス制御部を有することを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
9. 前記複数の支燃性ガス噴出孔に供給する支燃性ガスの供給量と、前記複数の他の支燃性ガス噴出孔に供給する支燃性ガスの供給量とを個別に制御する支燃性ガス制御部を有することを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の無機質球状化粒子製造用バーナ。
10. 請求項１ないし請求項９のいずれか１項に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。
11. 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１０記載の無機質球状化粒子製造装置。
12. 請求項１０または請求項１１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、
    所望の温度とされた火炎が形成されるように、前記ノズル部の先端面と前記筒状部の先端面とが面一、或いは前記ノズル部の先端面に対して前記筒状部の先端面が突出するように、前記ノズル部の延在方向に前記筒状部を移動させる工程と、
    前記筒状部を移動させた後に、前記所望の温度とされた火炎を形成し、該所望の温度とされた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。
13. 前記火炎の前記所望の温度は、前記無機質原料粉体の融点に基づき決定することを特徴とする請求項１２記載の無機質球状化粒子の製造方法。

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