JP2005162501A

JP2005162501A - スピンナーホィール及びロックウールの製造方法

Info

Publication number: JP2005162501A
Application number: JP2003399675A
Authority: JP
Inventors: Akie Otake; 章恵大竹; Hideo Nakajima; 秀雄中嶋; Shujiro Masuko; 周次郎益子
Original assignee: Nitto Boseki Co Ltd
Current assignee: Nitto Boseki Co Ltd
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2003-11-28
Publication date: 2005-06-23

Abstract

【課題】外周面に生じる摩耗を抑制することで長時間使用可能なロックウール製造用のスピンナーホィールを提供する。
【解決手段】冷却液を循環させるための空洞２１を備えたスピンナーホィール２０において、外周面の、溶融材料２が注がれるべき領域に隣接し且つロックウールが吹き飛ばされる側に位置する摩耗最多発生領域１７の内側内周面にテーパ面２７を形成しておき、空洞２１内を通過する冷却液内のスケール等が遠心力で空洞内周面に移動した際にテーパ面２７に沿って更に移動してゆくことでテーパ面上にはスケール等による熱伝達の悪い堆積層が形成されないようにし、そのテーパ面を通して摩耗最多発生領域１７を良好に冷却し、摩耗発生を抑制する構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロックウール製造用のスピンナーホィール及びそのスピンナーホィールを用いたロックウールの製造方法に関する。

ロックウールは、断熱材や吸音材等に用いられるが、通常、複数（２〜４個）のスピンナーホィールを用い、以下のようにして製造される。図１５において、まず、ロックウールの原材料（玄武岩などの天然石やスラグなど）をキュポラ炉や電気炉などの溶解炉１で溶解する。そして溶解炉１で溶解された原材料である溶融材料２を、回転軸３に保持され、水平な軸線Ｘ−Ｘのまわりに高速回転している第一のスピンナーホィール４の外周面に注ぐ。スピンナーホィール４の外周面に注がれた溶融材料２は、一部がスピンナーホィール４の外周面に巻き付き、一部はスピンナーホィール４に弾かれて落ちる。スピンナーホィール４に巻き付いた溶融材料２はスピンナーホィール４の遠心力で飛び散りながら引き伸ばされて繊維化しロックウールになる。スピンナーホィール４の回りには、回転軸３を連結している側（端壁４ａ側）に、多数の噴射口６（図面では１個のみ図示）が設けられ、高速気流をスピンナーホィール４の外周面にほぼ平行に噴射している。これによりスピンナーホィール４の外周面から飛び散りながら繊維化されたロックウール７は、端壁４ａとは反対側の端壁４ｂの方向に吹き飛ばされ（必要に応じ、バインダーが付与され）、端壁４ｂと対向するように配置されている集綿機（例えば、網状のベルトコンベア）８上に堆積する。ロックウール７はスピンナーホィール４から集綿機８まで吹き飛ばされる間に冷却される。第一のスピンナーホィール４で弾かれて落ちた溶融材料は、近傍に配置され回転している第二のスピンナーホィール（図示せず）の周囲に注がれ、第一のスピンナーホィール４のときと同様に一部は繊維化されてロックウールとなり、集綿機８上に堆積し、一部は弾かれて落ちる。スピンナーホィールの数が３個以上の場合、第三以降のスピンナーホィールでは第二のスピンナーホィールと同様である。このようにして集綿機８上に堆積したロックウール７は、その後、圧縮、硬化、切断などの処理が施され、ロックウール成形体が製造される。

ところで、この製造に用いられるスピンナーホィールは、一般に炭素鋼やステンレス鋼などから構成されている。しかし、このスピンナーホィールには高温の溶融材料２が衝突するため、摩耗、破損したり、腐食しやすいという、いわゆる耐用時間が短いという問題があった。また、複数のスピンナーホィールを用いてロックウールを製造する場合において、一つのスピンナーホィールから飛び散った溶融材料のうち、一部は繊維化されず、塊のまま冷却固化した非繊維化物、すなわちショットが形成されるが、そのショットが隣接したスピンナーホィールに衝突してしまい、そのショットが衝突する部分が特にはげしく摩耗する。かくして、スピンナーホィールの寿命はせいぜい５０〜６０時間程度であるのが実情であった。

スピンナーホィールの寿命を延ばすために、図１５に示すように、スピンナーホィール４の内部に空洞１０を設け、該空洞１０内に給水管１１から冷却水を送って空洞内に循環させ、スピンナーホィール４を冷却することが知られている。また、その際に冷却水がスピンナーホィール４の内周面に接する位置を確実に流れるようにするため、給水管先端に流動促進板を設け、流動促進板によって冷却水を案内するようにする提案も知られている（例えば、特許文献１参照）。

スピンナーホィールの寿命を延ばすための他の方策として、スピンナーホィール外周面に耐食性及び耐熱性を備えたセラミックやサーメットからなる被覆層を設けることも知られている（例えば、特許文献２参照）。
実公平０２−０００４１２号公報特開昭６２−１８２１３３号公報

しかしながら、スピンナーホィール内部を冷却水で冷却する方式では、特許文献１に示すように空洞内に流動促進板を設けていても次のような問題があった。すなわち、スピンナーホィールは高速回転しているため、冷却水中の、配管から剥がれ落ちた水垢（スケール）、ゴミ、錆、或いは藻類など（以下、スケール等という）が遠心力によってスピンナーホィール周壁の内周面に押し付けられ、堆積する。このようにして生じたスケール等の堆積層１３は断熱層として作用し、冷却水による周壁の外周面の冷却効果を低下させ、これによって、スピンナーホィール外周面の耐食、耐摩耗性が低下し、耐用時間が短くなっていた。

また、スピンナーホィール外周面にサーメット等の被覆層を形成する方式では次のような問題があった。すなわち、一般にサーメットの被覆層はサーメットを環状に溶射する方式（所望幅の溶射を円周方向に進行させてゆき、円周上の１箇所で突き合わせることで全周に渡る被覆を完成させる方式）で行われるため、形成中の被覆の先端部分（溶射中の部分）が被覆開始部に到達するまでに時間がかかり、形成中の被覆の先端部分が被覆開始部に到達して被覆終了部を形成する際には、溶射後の時間経過によって冷却された被覆開始部と溶射中の被覆終了部に大きい温度差が生じ、被覆開始部と被覆終了部が接する位置に熱間割れが入りやすい。サーメットの被覆層に熱間割れがあると、熱間割れの部分ではスピンナーホィールを構成する金属が溶融材料と衝突し摩耗するため、サーメット被覆の効果はなく、スピンナーホィールの耐用時間を長くすることはできない。また、熱間割れを避けるために、被覆開始部と被覆終了部との間に隙間を開けると、サーメットで被覆されていない部分ができる。この隙間では、スピンナーホィールを構成する金属が溶融材料と衝突し摩耗するため、スピンナーホィールの耐用時間を長くすることはできない。従って、環状に溶射する方式ではスピンナーホィールの耐用時間を長くすることは、あまり期待できない。

ところで、スピンナーホィールの外周面に生じる摩耗は、図１６に符号１４、１５で示すように環状に発生し、且つ、スピンナーホィール４の外周面の、ロックウールとなるべき溶融材料２が注がれるべき領域１６の両側に隣接する領域１７、１８に生じており、特に、ロックウールが吹き飛ばされる側に位置する領域１７に大きい摩耗１４が生じている。これは、これらの領域１７、１８に、隣接したスピンナーホィールから吹き飛ばされるショットが多く当たっているためと思われる。従って、これらの領域の摩耗を抑制することで、スピンナーホィールの耐用時間を長くすることができる。

本発明は、かかる知見に基づいてなされたもので、スピンナーホィール外周面の、ロックウールとなるべき溶融材料が注がれるべき領域に隣接する領域、特に、ロックウールが吹き飛ばされる側に位置する領域を摩耗しにくくすることで長時間使用できるスピンナーホィールを提供すること、及びそのスピンナーホィールを用いたロックウールの製造方法を提供することを課題とする。

本願の一つの発明は、上記課題を解決するために、ロックウールを製造するために用いられ、冷却液を循環させるための空洞を内部に有する円柱状又は円錐台状のスピンナーホィールにおいて、その外周面の、ロックウールとなるべき溶融材料が注がれるべき領域に隣接し且つロックウールが吹き飛ばされる側に位置する領域（摩耗最多発生領域という）の内側の内周面にテーパ面を形成するという構成としたものである。なお、本明細書において、「テーパ面」とは、内径が軸線方向に徐々に増加又は減少する形状を総称するものとし、断面が直線状のものに限らず、凹形、凸形などの曲線状のものも含むものとする。

上記構成のスピンナーホィールは、ロックウール製造時に空洞内部に冷却液を循環させることでスピンナーホィールを冷却することができ、その際、冷却液内のスケール等が遠心力で内周面に押し付けられてもテーパ面を形成した領域ではスケール等がそのテーパ面に沿って更に移動してゆく。このため、スピンナーホィールの外周面の摩耗最多発生領域の内側の内周面には、断熱層となって冷却を妨害するスケール等の堆積層がほとんど形成されず、このため摩耗最多発生領域を内側の冷却液によって効率的に冷却でき、スピンナーホィール外周面の摩耗発生を抑制できる。

スピンナーホィールの内周面に形成するテーパ面は前記したように摩耗最多発生領域の内側に形成するが、このテーパ面は必ずしも摩耗最多発生領域の全面の内側に位置するように形成する必要はなく、摩耗最多発生領域の良好な冷却効果を確保できれば、摩耗最多発生領域の一部領域のみの内側に形成するようにしてもよい。更に、テーパ面は、摩耗最多発生領域の内側の内周面に限らず、他の摩耗の発生しやすい領域の内側にも設けて良い。前記したように、スピンナーホィール外周面の摩耗の発生しやすい領域は、ロックウールとなるべき溶融材料が注がれるべき領域の両側にそれぞれ隣接する領域であるので、それぞれの領域の内側の内周面にテーパ面を形成することが好ましく、これにより、一層スピンナーホィール外周面の摩耗発生を防止できる。

スピンナーホィールの外周面の、ロックウールとなるべき溶融材料が注がれるべき領域の片側若しくは両側に隣接する領域の内側の内周面にテーパ面を形成する場合には、前記外周面の、ロックウールとなるべき溶融材料が注がれるべき領域の内側の内周面を円筒面とし、その円筒面に隣接して形成されたテーパ面を、その円筒面から離れるにつれて内径が小さくなる形状とすることが好ましい。この構成とすると、冷却液中のスケール等が、スピンナーホィール外周面の、ロックウールとなるべき溶融材料が注がれるべき領域の内側の内周面上に集まり、その両側のテーパ面上にはほとんど堆積しないため、スピンナーホィール外周面の摩耗を生じやすい領域を良好に冷却して摩耗発生を防止できる。また、スケール等が集まって堆積する領域の外側（溶融材料が注がれるべき領域）は、摩耗があまり発生しない領域であるのでスケール等の堆積層が形成されてもさほど支障はない。

また、スピンナーホィール内周面に形成するテーパ面は、スピンナーホィールの内周面のほぼ全域に一端から他端に向かって内径が小さくなる形状のものとしてもよく、この構成とすることで、スピンナーホィール外周面の摩耗の生じやすい領域（ロックウールとなるべき溶融材料が注がれるべき領域の両側）の内側にテーパ面を形成してスケール等の堆積を防止して摩耗の発生を抑制できる。また、スピンナーホィール内周面に一つのテーパ面を形成すればよいので、構造が簡単となり、加工が容易となる。

本願の第二の発明は、上記課題を解決するために、ロックウールを製造するために用いられる円柱状又は円錐台状のスピンナーホィールにおいて、その外周面の、ロックウールとなるべき溶融材料が注がれるべき領域に隣接し且つロックウールが吹き飛ばされる側に位置する領域（摩耗最多発生領域）にサーメットをらせん状に被覆するという構成としたものである。

この構成によるスピンナーホィールは、外周面のうち摩耗の最も生じやすい領域にサーメットを被覆しているので、その領域に溶融材料のショット（繊維化していない塊状のもの）が多くぶつかっても、摩耗することが少なく、スピンナーホィールの使用時間を長くできる。ここで、サーメットの溶射被覆に際し、上記したように、サーメットを環状に溶射し、被覆開始部に被覆終了部を接合させるようにして全周の被覆を形成した場合には、被覆開始部と被覆終了部の接する部分に熱間割れが生じるが、本発明ではらせん状にサーメットを被覆したことにより被覆開始部と被覆終了部とは、スピンナーホィールの幅方向にずれることとなり、被覆開始部と被覆終了部とが接することはなく、被覆開始部と被覆終了部の接触による熱間割れが発生することはない。なお、サーメットをらせん状に被覆する際、らせん状に被覆した被覆層の側縁が先に被覆した部分の側縁に接触することとなるが、この接触部分には熱間割れは生じない。従って、本発明においてらせん状に被覆して形成したサーメット被覆層は熱間割れの無い高品質の被覆層となっており、サーメットの性質を生かした良好な耐熱、耐摩耗性を備えており、寿命の長いスピンナーホィールを得ることができる。

サーメットをらせん状に被覆する領域は、少なくとも摩耗最多発生領域とするが、必要に応じ更に他の領域にも被覆を施しても良い。前記したように、スピンナーホィール外周面の摩耗の発生しやすい領域は、ロックウールとなるべき溶融材料が注がれるべき領域の両側にそれぞれ隣接する領域であるので、それぞれの領域にサーメットをらせん状に被覆することが好ましく、これにより、一層スピンナーホィール外周面の摩耗発生を防止できる。更には、スピンナーホィールの外周面のほぼ全域にサーメットをらせん状に被覆してもよい。

スピンナーホィール外周面に生じる摩耗を防止するためにスピンナーホィールに施した上記手段、すなわち、（１）スピンナーホィール内周面の所望位置に、冷却液からのスケール等が堆積して冷却効果を低下させることを防止するためにテーパ面を形成すること、及び，（２）スピンナーホィールの外周面の所望位置に耐熱、耐摩耗性を向上させるためにサーメットをらせん状に被覆することは、それぞれ単独で用いてもよいし、併用してもよく、これらを併用することで、一層摩耗発生を抑制して寿命を長くできる。

更に、上記した本発明のスピンナーホィールにおいて、外周面の、ロックウールとなるべき溶融材料が注がれるべき領域に、円周方向に延びる複数の凸条を備えた起伏部を形成しておくことが好ましい。このような起伏部を設けておくと、その起伏部に注がれ、スピンナーホィールに薄膜状に巻き付く溶融材料の量が増加し、それに従って、溶融材料が繊維化される量も増加し、ロックウールの生産性を増加できる。なお、起伏部を設けて巻き付く溶融材料量を増加させると、それに応じてショットの発生も多くなるが、本発明ではスピンナーホィールの摩耗を抑制するようにしているので、ショットの衝突量が多くても問題とはならない。

本発明に係るロックウールの製造方法は、上記した本発明に係るスピンナーホィールを回転させ、その外周面にロックウールとなる溶融材料を注いでロックウールを得ることを特徴とするものである。すなわち、回転中のスピンナーホィールに溶融材料を注ぎ、その溶融材料をスピンナーホィールに巻き付かせ、遠心力によって飛び散らせ、繊維化してロックウールとするものである。ロックウール製造中、スピンナーホィールの外周面には、高温の溶融材料が接触しまたショットが衝突するなどにより摩耗が生じやすいが、ここで用いるスピンナーホィールには、スピンナーホィール外周面の冷却効果を増すための対策、及び／又は耐摩耗性を増加させるため対策を施しているため、スピンナーホィール外周面の摩耗発生が少なく、スピンナーホィールを長時間使用することができる。そのため、スピンナーホィールを交換する回数が減り、ロックウールの製造効率を向上できる。

本発明によれば、摩耗しにくく、長時間使用できるスピンナーホィール、及び、そのスピンナーホィールを用いて製造効率を向上させたロックウールの製造方法を提供することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、同一要素には同一符号を用いるものとし、重複する説明は省略する。また、本明細書において、ロックウールとは、玄武岩などの天然石を原材料とするロックウールだけではなく、スラグを原材料としたスラグウールを含む意である。

（第１の実施形態）
図１は本実施形態に係るスピンナーホィール２０の概略側面図である。スピンナーホィール２０は、ロックウールとなる原材料が溶解された溶融材料２を繊維化してロックウールを製造するためのもので、炭素鋼やステンレス鋼などの金属から構成されており、端壁２０ａ、２０ｂと周壁２０ｃとを備え、内部に空洞２１を形成した円柱状の中空体である。空洞２１は、スピンナーホィールを冷却するための冷却水などの冷却液を循環させるためのものである。スピンナーホィール２０の一方の端壁２０ａの中心には中空の回転軸２３が固定されており、該回転軸２３によって軸線Ｘ−Ｘの回りに高速回転する構成となっている。回転軸２３の中には、冷却液供給管２４が回転軸２３との間に排出通路２５を形成するように配置されており、冷却液供給管２４から空洞２１内に冷却液が供給され、排出通路２５を通って排出される構成となっている。

ところで、図１６で説明したように、この種のスピンナーホィールの外周面では、ロックウールとなるべき溶融材料２が注がれるべき領域１６の両側に隣接する領域１７、１８に摩耗が多く生じ、特に、ロックウールが吹き飛ばされる側（端壁２０ｂ側）に位置する領域１７の摩耗が最大となる傾向がある。そこで、図１に示す実施形態のスピンナーホィール２０では、最大の摩耗が生じる恐れのある領域（摩耗最多発生領域）１７の内側及びそれより先端側（端壁２０ｂ側）の内面に、内径ｄが先端側に行くにつれて小さくなる形状のテーパ面２７を形成し、その他の領域の内面は内径が一定の円筒面２８としている。

次に、この構成のスピンナーホィール２０を用いてロックウールを製造する方法及び装置を説明する。図２はロックウール製造装置の概略正面図である。図２において、４個のスピンナーホィール２０₁、２０₂、２０₃、２０₄が図示した配列で互いに平行に配置されており、且つ矢印で示す方向に回転駆動される構成となっている。最上部に位置するスピンナーホィール２０₁の上方には、そのスピンナーホィールの外周面に溶融材料２を注ぐことができるように溶解炉１が配置されている。ここで用いられている４個のスピンナーホィール２０₁〜２０₄は図１に示すスピンナーホィール２０と同一構造のものであり、各スピンナーホィールを区別するために添字１〜４を付している。各スピンナーホィール２０₁〜２０₄の周囲には、繊維化した溶融材料を前方に吹き飛ばすための多数の噴射口（図示せず）が設けられており、また、４個のスピンナーホィール２０₁〜２０₄の前方には、吹き飛ばされたロックウールを集積するための集綿機（図示せず）が配置されている。

図３は、最上部に配置されているスピンナーホィール２０（簡略化のため添字１を省略する）及びその周辺を示す概略側面図である。スピンナーホィール２０の回転軸２３を連結した側の周囲に多数の噴射口６（図面では１個のみ図示）が配置されており、また前方には、吹き飛ばされたロックウールを集積するための網状のベルトコンベア等の集綿機８が配置されている。

図２、図３に示すロックウール製造装置において、ロックウールは以下のようにして製造される。すなわち、まず、ロックウールの原材料（玄武岩などの天然石やスラグなど）がキュポラ炉や電気炉などの溶解炉１で溶解され、その溶解炉１から溶融材料２が、水平な軸線Ｘ−Ｘのまわりに高速回転している第一のスピンナーホィール２０（図２のスピンナーホィール２０₁）の外周面に注がれる。図３において、スピンナーホィール２０の外周面に注がれた溶融材料２は、一部がスピンナーホィール２０の外周面に巻き付き、一部はスピンナーホィール２０に弾かれて落ちる。スピンナーホィール２０に巻き付いた溶融材料２はスピンナーホィール２０の遠心力で飛び散りながら引き伸ばされて繊維化しロックウールになると共に、噴射口６からの高速気流で吹き飛ばされ（必要に応じ、バインダーが付与され）、集綿機８上に堆積する。ロックウール７はスピンナーホィール４から集綿機８まで吹き飛ばされる間に冷却される。図２において、第一のスピンナーホィール２０₁で弾かれて落ちた溶融材料２ａは隣接した第二のスピンナーホィール２０₂の周囲に注がれ、第一のスピンナーホィールのときと同様に一部は繊維化されてロックウールとなり、集綿機８（図３参照）上に堆積し、一部は弾かれて落ちる。第二のスピンナーホィール２０₂で弾かれて落ちた溶融材料２ｂは隣接した第三のスピンナーホィール２０₃の周囲に注がれ、第一のスピンナーホィールのときと同様に一部は繊維化されてロックウールとなり、集綿機８（図３参照）上に堆積し、一部は弾かれて落ちる。第三のスピンナーホィール２０₃で弾かれて落ちた溶融材料２ｃは隣接した第四のスピンナーホィール２０₄の周囲に注がれ、そのほとんどがそのスピンナーホィールの周囲に巻き付き、吹き飛ばされて繊維化されてロックウールとなり、集綿機８（図３参照）上に堆積する。このようにして集綿機８上に堆積したロックウール７は、その後、圧縮、硬化、切断などの処理が施され、ロックウール成形体が製造される。

以上のロックウール製造工程中において、図１に示すように、各スピンナーホィール２０内には冷却水などの冷却液が循環して、スピンナーホィール２０を冷却しており、外周面の摩耗を抑制している。ところが、スピンナーホィール２０は高速回転しているため、冷却液中に存在するスケール等が遠心力により、スピンナーホィール２０の周壁２０ｃの内周面側に移動し、堆積しようとする。この際、スピンナーホィール２０の内周面の一部にはテーパ面２７が形成されているので、このテーパ面２７上に到達したスケール等は更に移動して円筒面２８上に堆積する。このため、テーパ面２７にはスケール等がほとんど堆積せず、スケール等の堆積層による断熱作用が生じない。かくして、テーパ面２７における冷却液と周壁２０ｃとの間の熱伝達が阻害されることがなく、周壁２０は冷却液によって良好に冷却され、特にテーパ面２７の外側に位置する領域１７が良好に冷却される。この領域１７は、他のスピンナーホィールからのショットが多く衝突し、摩耗しやすい領域であるので、この領域１７を良好に冷却できることにより、スピンナーホィール外周面に生じる摩耗を抑制できる。なお、円筒面２８上にはスケール等の堆積層が形成され、断熱層として作用し、外周面の冷却効果が落ちるが、この部分では肉厚ｔが小さくなっていて熱が伝わりやすく且つ円筒面２８の外側の外周面（領域１６、１８）は領域１７に比べて摩耗は生じにくいので、さほど問題とはならない。かくして、長期間に渡ってスピンナーホィール２０を使用でき、また、外周面に生じる摩耗によってロックウールの品質が低下するといったことを回避できる。ここで、周壁２０ｃの内周面に形成するテーパ面２７の勾配（中心軸線Ｘ−Ｘに対する傾斜角）は、スケール等の堆積を防止できれば小さい方が好ましく、５〜２０°程度に選定することが好ましい。

なお、図２に示すように、４つのスピンナーホィール２０₁〜２０₄を用いてロックウールを製造する場合、溶融材料２は下側のスピンナーホィール（例えば、スピンナーホィール２０₄）に向かうにつれて冷えて繊維化しにくくなる。そのため、スピンナーホィール２０₁〜２０₄の直径Ｄは、溶解炉１側のスピンナーホィールで小さい方が望ましく、且つ、スピンナーホィール２０₁〜２０₄の回転数は、下側でより高速であることが好ましい。このように構成しておくことで、下側のスピンナーホィール（例えば、スピンナーホィール２０₄）の回転によって溶融材料が飛び散らされる力がより大きくなり、各スピンナーホィール２０₁〜２０₄で形成されるロックウールの繊維径を同じにすることができる。

（第２の実施形態）
図４は本実施形態に係るスピンナーホィール２０Ａの一部の概略断面図である。この実施形態のスピンナーホィール２０Ａは、その外周面の、ロックウールとなるべき溶融材料２が注がれるべき領域１６の両側に隣接する領域１７、１８（摩耗が多く生じる恐れのある領域）の内側の内周面に、内径ｄが、端壁２０ａ、２０ｂに近づくにつれて小さくなる形状のテーパ面２７、２９を形成し、その間の領域の内周面は内径が一定の円筒面２８としている。その他の構成は図１の実施形態に係るスピンナーホィール２０と同様である。

このスピンナーホィール２０Ａを用いたロックウールの製造方法も第１の実施形態と同様である。そしてロックウール製造中、スピンナーホィール２０Ａ内には冷却液が循環してスピンナーホィール２０Ａを冷却しているが、その際、テーパ面２７、２９にはスケール等の堆積がほとんどなく、テーパ面２７、２９を通した周壁２０ｃの効果的な冷却が維持され、特に、ショットの衝突が多く、摩耗しがちな領域１７、１８が良好に冷却される。これにより、領域１７のみならず領域１８の摩耗も効果的に防止でき、スピンナーホィール２０Ａの使用時間を長くできる。

（第３の実施形態）
図５は本実施形態に係るスピンナーホィール２０Ｂの一部の概略断面図である。この実施形態のスピンナーホィール２０Ｂは、周壁２０ｃの内周面のほぼ全域に、一端の端壁２０ａから他端の端壁２０ｂに近づくにつれて内径ｄが小さくなる形態のテーパ面３１を形成している。この他の構成は図１に示す実施形態のスピンナーホィール２０と同様である。このスピンナーホィール２０Ｂを用いたロックウールの製造方法も第１の実施形態と同様である。そしてロックウール製造中、スピンナーホィール２０Ｂ内には冷却液が循環してスピンナーホィール２０Ｂを冷却しているが、その際、テーパ面３１にはスケール等の堆積がほとんどなく、テーパ面３１を通した周壁２０ｃの効果的な冷却が維持され、特に、ショットの衝突が多く摩耗しがちな領域１７、１８が良好に冷却される。これにより、スピンナーホィール２０Ｂ外周面の摩耗を効果的に防止でき、スピンナーホィール２０Ｂの使用時間を長くできる。

（第４の実施形態）
図６は本実施形態に係るスピンナーホィール２０Ｃの、一部を断面で示す概略側面図である。この実施形態のスピンナーホィール２０Ｃは、その外周面の、ロックウールとなるべき溶融材料が注がれるべき領域１６の全周に、円周方向に延びる複数の凸条を備えた起伏部３３が形成されている。この他の構成は図１に示す実施形態のスピンナーホィール２０と同様である。

このスピンナーホィール２０Ｃを用いたロックウールの製造方法も第１の実施形態と同様であるが、この実施形態のスピンナーホィール２０Ｃでは、溶融材料２は起伏部３３の上に注がれる。このように起伏部３３の上に溶融材料２が注がれることから、起伏部を設けない場合に比べて、スピンナーホィール外周に巻き付けられる溶融材料の量が増加すると共に溶融材料が飛び散りやすく、繊維化されやすい。このため、同一径のスピンナーホィールを用いてロックウールの生産量を増加できる。なお、このスピンナーホィール２０Ｃでも、内周面にテーパ面２７を備えているので、冷却効果を確保できており、摩耗最多領域１７での摩耗発生を良好に防止して、使用期間を長くできる。

（第５の実施形態）
図７（ａ）は本実施形態に係るスピンナーホィール２０Ｄの概略側面図、図７（ｂ）はその一部を示す概略断面図である。この実施形態のスピンナーホィール２０Ｄは、その外周面の、ロックウールとなるべき溶融材料が注がれるべき領域１６の全周に、円周方向に延びる複数の凸条を備えた起伏部３３を形成し、更に、その両側に隣接した摩耗を生じやすい領域１７、１８に、サーメットをプラズマ溶射法などの方法でらせん状に緊密に被覆してサーメット被覆層３５を形成している。ここで用いられるサーメットは、金属化合物（炭化物、ホウ化物、酸化物）と金属の共焼体であれば、特に制限はないが、特に、ニッケル、クロム、モリブデンを主成分とする合金：炭化クロム（Ｃｒ₃Ｃ₂）＝７０：３０のものが、好ましく用いられる。らせん状に溶射被覆して行く際の被覆幅（帯状に形成される被覆層３５ａの幅）ｗは、５〜２０ｍｍ程度、厚さは２ｍｍ程度として、その幅にあわせたピッチで被覆してゆけばよい。この場合、溶射法によりサーメットでスピンナーホィール外周面を被覆する際、外周面を１周する毎に溶射、形成された被覆層３５ａは、スピンナーホィールの幅方向（Ｘ−Ｘ方向）に幅ｗ分だけずれている。そのため、外周面を１周した時に幅方向の同じ位置でサーメット同士が接触するということがない。これにより、サーメットの被覆開始部と被覆終了部が接触して熱間割れが生じるということがなく、割れなどの欠陥のない、高品質のサーメット被覆層３５が形成される。周壁２０ｃの内周面は全体が一定内径ｄの円筒面２８となっている。その他の構成は図１に示す実施形態のスピンナーホィール２０と同様であり、空洞２１内には冷却液が循環するようになっている。

このスピンナーホィール２０Ｄを用いたロックウールの製造方法も第１の実施形態と同様に行われる。そしてロックウール製造中、スピンナーホィール２０Ｄの外周面の領域１７、１８にはショットの衝突が多く、摩耗の恐れがあるが、この領域にはサーメット被覆層３５が形成されているので、サーメット被覆層３５による優れた耐熱、耐摩耗性により、領域１７、１８の摩耗を抑制でき、スピンナーホィール２０Ｄの使用時間を長くできる。なお、この実施形態では、スピンナーホィール外周面の、ロックウールとなるべき溶融材料が注がれるべき領域１６の全周に起伏部３３が形成されているが、起伏部を省略し、単に平坦な面としてもよい。

（第６の実施形態）
図８（ａ）は本実施形態に係るスピンナーホィール２０Ｅの概略側面図、図８（ｂ）はその一部を示す概略断面図である。この実施形態のスピンナーホィール２０Ｅは、その外周面のほぼ全域に、サーメットをプラズマ溶射法などの方法でらせん状に緊密に被覆した構成のサーメット被覆層３５が形成されている。その他の構成は図７に示すスピンナーホィール２０Ｄと同様である。このスピンナーホィール２０Ｅを用いたロックウールの製造方法も第１の実施形態と同様に行われる。そしてロックウール製造中、溶融材料２はサーメット被覆層３５の上に注がれるので、高温（約１４００℃以上）の溶融材料がスピンナーホィールに接触しても周壁２０ｃの昇温が抑制され、更にスピンナーホィール２０Ｅの外周面の摩耗の発生しやすい領域１７、１８にもサーメット被覆層３５が形成されているので、サーメット被覆層３５による優れた耐熱、耐摩耗性により、領域１７、１８の摩耗を抑制でき、一層スピンナーホィール２０Ｅの使用時間を長くできる。なお、図７、図８に示すスピンナーホィール２０Ｄ、２０Ｅにおいても、スピンナーホィール内に冷却液を供給して冷却しているが、必要なければ冷却を省略してもよい。

（第７の実施形態）
図９（ａ）は本実施形態に係るスピンナーホィール２０Ｆの概略側面図、図９（ｂ）はその一部を示す概略断面図である。この実施形態のスピンナーホィール２０Ｆは、周壁２０ｃの内周面に、図１に示すスピンナーホィール２０と同様に、テーパ面２７と円筒面２８を形成している。そしてその他の構成は、図７に示すスピンナーホィール２０Ｄと同様である。このスピンナーホィール２０Ｆを用いたロックウールの製造方法も第１の実施形態と同様である。そしてロックウール製造中、スピンナーホィール２０Ｆ内には冷却液が循環してスピンナーホィール２０Ｆを冷却しており、その際、テーパ面２７にはスケール等の堆積がほとんどなく、テーパ面２７を通した周壁２０ｃの効果的な冷却が維持され、ショットの衝突が多く摩耗しがちな領域１７が良好に冷却される。また、領域１７、１８にはサーメット被覆層３５があって摩耗を防止している。かくして、スピンナーホィール２０Ｆ外周面の領域１７、１８の摩耗をきわめて良好に防止でき、スピンナーホィール２０Ｆの使用時間を一層長くできる。

（第８の実施形態）
図１０（ａ）は本実施形態に係るスピンナーホィール２０Ｇの概略側面図、図１０（ｂ）はその一部を示す概略断面図である。この実施形態のスピンナーホィール２０Ｇは、周壁２０ｃの内周面に、図４に示すスピンナーホィール２０Ａと同様に、テーパ面２７、２９と円筒面２８を形成している。そしてその他の構成は、図７に示すスピンナーホィール２０Ｄと同様である。このスピンナーホィール２０Ｇを用いたロックウールの製造方法も第１の実施形態と同様である。そしてロックウール製造中、スピンナーホィール２０Ｇ内には冷却液が循環してスピンナーホィール２０Ｇを冷却しており、その際、テーパ面２７、２９にはスケール等の堆積がほとんどなく、テーパ面２７、２９を通した周壁２０ｃの効果的な冷却が維持され、ショットの衝突が多く摩耗しがちな領域１７、１８が良好に冷却される。また、スピンナーホィール２０Ｇの外周面にはサーメット被覆層３５があって摩耗を防止している。かくして、スピンナーホィール２０Ｇ外周面の領域１７、１８の摩耗をきわめて良好に防止でき、スピンナーホィール２０Ｇの使用時間を一層長くできる。

（第９の実施形態）
図１１（ａ）は本実施形態に係るスピンナーホィール２０Ｈの概略側面図、図１１（ｂ）はその一部を示す概略断面図である。この実施形態のスピンナーホィール２０Ｈは、周壁２０ｃの内周面に、図１に示すスピンナーホィール２０と同様に、テーパ面２７と円筒面２８を形成している。そしてその他の構成は、図８に示すスピンナーホィール２０Ｅと同様である。このスピンナーホィール２０Ｈを用いたロックウールの製造方法も第１の実施形態と同様である。そしてロックウール製造中、スピンナーホィール２０Ｈ内には冷却液が循環してスピンナーホィール２０Ｈを冷却しており、その際、テーパ面２７にはスケール等の堆積がほとんどなく、テーパ面２７を通した周壁２０ｃの効果的な冷却が維持され、ショットの衝突が多く摩耗しがちな領域１７が良好に冷却される。また、溶融材料２はサーメット被覆層３５の上に注がれるので、高温（約１４００℃以上）の溶融材料がスピンナーホィールに接触しても周壁２０ｃの昇温が抑制され、更にスピンナーホィール２０Ｈの外周面の摩耗の発生しやすい領域１７、１８にもサーメット被覆層３５があって摩耗を防止している。かくして、スピンナーホィール２０Ｈ外周面の領域１７、１８の摩耗をきわめて良好に防止でき、スピンナーホィール２０Ｈの使用時間を一層長くできる。

（第１０の実施形態）
図１２（ａ）は本実施形態に係るスピンナーホィール２０Ｉの概略側面図、図１２（ｂ）はその一部を示す概略断面図である。この実施形態のスピンナーホィール２０Ｉは、周壁２０ｃの内周面に、図４に示すスピンナーホィール２０Ａと同様に、テーパ面２７、２９と円筒面２８を形成している。そしてその他の構成は、図８に示すスピンナーホィール２０Ｅと同様である。このスピンナーホィール２０Ｉを用いたロックウールの製造方法も第１の実施形態と同様である。そしてロックウール製造中、スピンナーホィール２０Ｉ内には冷却液が循環してスピンナーホィール２０Ｉを冷却しており、その際、テーパ面２７、２９にはスケール等の堆積がほとんどなく、テーパ面２７、２９を通した周壁２０ｃの効果的な冷却が維持され、ショットの衝突が多く摩耗しがちな領域１７、１８が良好に冷却される。また、溶融材料２はサーメット被覆層３５の上に注がれるので、高温（約１４００℃以上）の溶融材料がスピンナーホィールに接触しても周壁２０ｃの昇温が抑制され、更にスピンナーホィール２０Ｉの外周面の摩耗の発生しやすい領域１７、１８にもサーメット被覆層３５があって摩耗を防止している。かくして、スピンナーホィール２０Ｉ外周面の領域１７、１８の摩耗をきわめて良好に防止でき、スピンナーホィール２０Ｉの使用時間を一層長くできる。

なお、以上に説明した実施形態にかかるスピンナーホィールはいずれも、形状を円柱状としているが、例えば、円錐台状であってもよい。更に、ロックウール製造装置として、図２には４つのスピンナーホィール２０₁〜２０₄を用いたものを示したが、スピンナーホィールの個数はこれに限らず、２つ又は３つでも良く、更には、５つ以上としてもよい。

次に、実施例を参照して本発明の効果についてより具体的に説明する。

（実施例１）
図１に示す第一の実施形態に係るスピンナーホィール２０を用いてロックウールを製造し、スピンナーホィール２０の耐用時間を試験した。図１３はこの実施例に用いたロックウール製造装置のスピンナーホィール配列を示す概略正面図であり、溶解炉１側から順に、スピンナーホィール５１、５２、２０、５３を配置した。

この装置に用いたスピンナーホィール２０（図１参照）において、スピンナーホィール２０の幅Ｗ₁は約１５５ｍｍ、テーパ面２７の形成領域の幅Ｗ₂（厳密にはテーパ面２７の一端から端壁２０ｂの外面までの距離）は約７０ｍｍ、溶融材料２が注がれる領域１６の幅Ｗ₃は約４０ｍｍ、テーパ面２７の中心軸線Ｘ−Ｘに対する傾斜角は約１０°とした。スピンナーホィール５１、５２、５３は、内周面にテーパ面を形成していない従来の構造とした。各スピンナーホィールの外径、材質は表１に示す通りとした。

ロックウールの製造方法は、第１の実施形態において、図２、図３を参照して説明した製造方法と同様である。具体的には、溶解炉１からスピンナーホィール５１、５２、２０、５３に溶融材料２を、１時間当り５トン供給した。また、スピンナーホィール５１、５２、２０、５３の回転数は表１の通りとした。

表１に示す条件で繊維径約４μｍのロックウールを製造した。このロックウールの製造において、スピンナーホィール５１、５２、５３の耐用時間はそれぞれ、約６０時間であった。一方、スピンナーホィール２０の耐用時間は約８０時間であった。

（比較例１）
比較のために、図１３に示すロックウール製造装置のスピンナーホィール２０を、内周面にテーパ面の無い通常のスピンナーホィールに代えて試験を行った。内周面にテーパ面を形成していない点以外の条件は、実施例１と同様とした。その結果、スピンナーホィール２０に代えて用いたスピンナーホィールの耐用時間は、約６０時間であった。

実施例１の試験結果と比較例１の試験結果とを比較することにより、内周面にテーパ面２７を形成したことにより、耐用時間が約６０時間から約８０時間と、２０時間程度延びることが分かった。

（実施例２）
図８に示す第６の本実施形態に係るスピンナーホィール２０Ｅを用いてロックウールを製造し、スピンナーホィール２０Ｅの耐用時間を試験した。図１４はこの実施例に用いたロックウール製造装置のスピンナーホィール配列を示す概略正面図であり、溶解炉１側から順に、スピンナーホィール５１、５２、２０Ｅ、５３を配置した。なお、スピンナーホィール５１、５２、５３は実施例１で用いたものと同一である。

この装置に用いたスピンナーホィール２０Ｅ（図８参照）において、スピンナーホィール２０Ａの幅Ｗ₁は約１５５ｍｍ、溶融材料２が注がれる領域１６の幅Ｗ₃は約４０ｍｍ、サーメット被覆層３５の溶射に用いたサーメットは、株式会社クボタの「ＫＮＷ−Ｐ３０Ｈ」（商品名）、らせん状に溶射被覆して行く際の被覆幅（帯状に形成される被覆層３５ａの幅）ｗは、２０ｍｍ程度、厚さは２ｍｍ程度とした。スピンナーホィール５１、５２、５３は、外周面に被覆を施しておらず且つ内周面にテーパ面を形成していない従来の構造とした。各スピンナーホィールの外径、材質は表２に示す通りである。

ロックウールの製造方法は、第１の実施形態において、図２、図３を参照して説明した製造方法と同様である。具体的には、溶解炉１からスピンナーホィール５１、５２、２０Ｅ、５３に溶融材料２を、１時間当り５トン供給した。また、スピンナーホィール５１、５２、２０Ｅ、５３の回転数は表２の通りとした。

表２に示す条件で繊維径約４μｍのロックウールを製造した。このロックウールの製造において、スピンナーホィール５１、５２、５３の耐用時間はそれぞれ、約６０時間であった。一方、スピンナーホィール２０Ｅの耐用時間は約３００時間であった。

（実施例３）
次に、実施例２のスピンナーホィール２０Ｅを、図１１に示すスピンナーホィール２０Ｈに代えて実施例２と同一条件で試験をした。この試験に用いたスピンナーホィール２０Ｈ（図１１参照）は、内周面にテーパ面２７を有している。スピンナーホィール２０Ｈの幅Ｗ₁は約１５５ｍｍ、テーパ面２７の形成領域の幅Ｗ₂は約７０ｍｍ、溶融材料２が注がれる領域１６の幅Ｗ₃は約４０ｍｍ、テーパ面２７の中心軸線Ｘ−Ｘに対する傾斜角は約１０°とした。外周面に形成しているサーメット被覆層３５は、実施例２に用いたスピンナーホィール２０Ｅのサーメット被覆層３５と同一とした。この実施例におけるスピンナーホィール２０Ｈの耐用時間は約３５０時間であった。

実施例２の試験結果と比較例１の試験結果とを比較することにより、スピンナーホィール外周面にサーメットをらせん状に溶射して形成したサーメット被覆層３５を設けたことにより、耐用時間が約６０時間から約３００時間と、約５倍に延びることが分かった。更に、実施例２の試験結果と実施例３の試験結果とを比較することにより、スピンナーホィール内周面にテーパ面２７を形成したことにより、耐用時間が約３００時間から約３５０時間と、５０時間程度延びることが分かった。また、冷却液を水とし、水量毎分６０リットルで１４０時間スピンナーホィールを使用した後、スピンナーホィール内部を観察したところ、周壁内周面のテーパ面２７にはスケール等の堆積は見られず、円筒面２８に５ｍｍ程度の堆積が見られた。

以上のように、実施例１〜３及び比較例１の試験結果の比較により、スピンナーホィール内周面にテーパ面を形成することで耐用時間が長くなり、また、外周面にサーメット被覆をらせん状に施すことで、更に耐用時間が長くなり、更に両者を併用することで耐用時間が一層長くなることを確認できた。

以上に、実施形態及び実施例を用いて本発明を詳細に説明したが、本発明はこれらの実施形態や実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で適宜変更してもよいことは言うまでもない。

本発明の実施形態に係るスピンナーホィールの概略部分断面側面図ロックウール製造装置のスピンナーホィールの配列を示す概略正面図図２の装置において、最上部に配置されたスピンナーホィール及びその周辺を示す概略部分断面側面図本発明の他の実施形態に係るスピンナーホィールの一部の概略断面図本発明の更に他の実施形態に係るスピンナーホィールの一部の概略断面図本発明の更に他の実施形態に係るスピンナーホィールの概略部分断面側面図（ａ）は本発明の更に他の実施形態に係るスピンナーホィールの概略側面図、（ｂ）はその一部の概略断面図（ａ）は本発明の更に他の実施形態に係るスピンナーホィールの概略側面図、（ｂ）はその一部の概略断面図（ａ）は本発明の更に他の実施形態に係るスピンナーホィールの概略側面図、（ｂ）はその一部の概略断面図（ａ）は本発明の更に他の実施形態に係るスピンナーホィールの概略側面図、（ｂ）はその一部の概略断面図（ａ）は本発明の更に他の実施形態に係るスピンナーホィールの概略側面図、（ｂ）はその一部の概略断面図（ａ）は本発明の更に他の実施形態に係るスピンナーホィールの概略側面図、（ｂ）はその一部の概略断面図実施例１に用いたロックウール製造装置のスピンナーホィールの配列を示す概略正面図実施例２に用いたロックウール製造装置のスピンナーホィールの配列を示す概略正面図従来のロックウール製造装置において、最上部に配置されたスピンナーホィール及びその周辺を示す概略部分断面側面図従来のスピンナーホィールに生じる摩耗を説明するための概略部分断面側面図

符号の説明

１溶解炉
２、２ａ、２ｂ、２ｃ溶融材料
６噴射口
７ロックウール
８集綿機
１６溶融材料が注がれるべき領域
１７、１８領域１６に隣接した領域
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅスピンナーホィール
２０Ｆ、２０Ｇ、２０Ｈ、２０Ｉスピンナーホィール
２０ａ、２０ｂ端壁
２０ｃ周壁
２１空洞
２３回転軸
２４冷却液供給管
２５排出通路
２７、２９テーパ面
２８円筒面
３１テーパ面
３３起伏部
３５サーメット被覆層

Claims

ロックウールを製造するために用いられ、冷却液を循環させるための空洞を内部に有する円柱状又は円錐台状のスピンナーホィールであって、その外周面の、ロックウールとなるべき溶融材料が注がれるべき領域に隣接し且つロックウールが吹き飛ばされる側に位置する領域の内側の内周面にテーパ面が形成されていることを特徴とするスピンナーホィール。
ロックウールを製造するために用いられ、冷却液を循環させるための空洞を内部に有する円柱状又は円錐台状のスピンナーホィールであって、その外周面の、ロックウールとなるべき溶融材料が注がれるべき領域の両側にそれぞれ隣接する領域の内側の内周面にテーパ面が形成されていることを特徴とするスピンナーホィール。
前記外周面の、ロックウールとなるべき溶融材料が注がれるべき領域の内側の内周面が円筒面であり、その円筒面に隣接して形成されたテーパ面が、その円筒面から離れるにつれて内径が小さくなる形状であることを特徴とする請求項１又は２記載のスピンナーホィール。
前記スピンナーホィールの内周面のほぼ全域に一端から他端に向かって内径が小さくなる形状のテーパ面が形成されていることを特徴とする請求項２記載のスピンナーホィール。
前記外周面の、ロックウールとなるべき溶融材料が注がれるべき領域に隣接し且つロックウールが吹き飛ばされる側に位置する領域にサーメットがらせん状に被覆されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載のスピンナーホィール。
前記外周面の、ロックウールとなるべき溶融材料が注がれるべき領域の両側にそれぞれ隣接する領域にサーメットがらせん状に被覆されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載のスピンナーホィール。
前記外周面のほぼ全域にサーメットがらせん状に被覆されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載のスピンナーホィール。
ロックウールを製造するために用いられる円柱状又は円錐台状のスピンナーホィールであって、その外周面の、ロックウールとなるべき溶融材料が注がれるべき領域に隣接し且つロックウールが吹き飛ばされる側に位置する領域にサーメットがらせん状に被覆されていることを特徴とするスピンナーホィール。
ロックウールを製造するために用いられる円柱状又は円錐台状のスピンナーホィールであって、その外周面の、ロックウールとなるべき溶融材料が注がれるべき領域の両側にそれぞれ隣接する領域にサーメットがらせん状に被覆されていることを特徴とするスピンナーホィール。
ロックウールを製造するために用いられる円柱状又は円錐台状のスピンナーホィールであって、その外周面のほぼ全域にサーメットがらせん状に被覆されていることを特徴とするスピンナーホィール。
前記外周面の、ロックウールとなるべき溶融材料が注がれるべき領域に、円周方向に延びる複数の凸条を備えた起伏部が形成されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項記載のスピンナーホィール。
請求項１から１１のいずれか１項記載のスピンナーホィールを回転させ、その外周面にロックウールとなるべき溶融材料を注いでロックウールを得ることを特徴とするロックウールの製造方法。