JP5925730B2 - Spherical particle production burner - Google Patents
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Description
本発明は、球状粒子製造用バーナーに関し、例えば無機質粒子原料を火炎中に噴出して無機質粒子原料を溶融させ、球状化した無機質球状粒子を製造する球状粒子製造用バーナーに適用して好適なものである。 The present invention relates to a burner for producing spherical particles, and is suitable for application to a burner for producing spherical particles, for example, by jetting an inorganic particle raw material into a flame to melt the inorganic particle raw material and producing spherical spherical inorganic particles. It is.
近年、樹脂の機能を高めるために、例えば酸化チタンや、炭酸カルシウム、シリカ、アルミナ等でなる無機質球状粒子をフィラーとして樹脂に充填することが行われている。例えば、半導体封止材として用いる樹脂では、このような無機質球状粒子を充填することで流動性の向上が図られている。ここで、樹脂の流動性を向上させるには、一般的に、円形度（「粒子面積と等しい円の円周長÷粒子の周囲長」で求められ、この値が1に近づくほど真球に近づくことを意味する）が高く、かつ比表面積（粒子の単位体積当たりの表面積であり、この値が低いほど超微粉化を防止して流動性向上に優れた粒径となることを意味する）が低い球状の無機質球状粒子を充填することが望ましい。すなわち、樹脂に超微粉化した粒子（超微粉）が多量に混合されると、増粘性が増し流動性が低下する要因となることから、樹脂の流動性向上のためには、上述したように比表面積が低い粒子を用いることが望ましい。 In recent years, in order to enhance the function of a resin, for example, inorganic spherical particles made of titanium oxide, calcium carbonate, silica, alumina, or the like are filled into the resin as a filler. For example, in a resin used as a semiconductor sealing material, fluidity is improved by filling such inorganic spherical particles. Here, in order to improve the fluidity of the resin, generally, the degree of circularity (“circumference of a circle equal to the particle area divided by the circumference of the particle”) is obtained. High) and specific surface area (surface area per unit volume of particles, the lower this value, the smaller the particle size, the more excellent the fluidity improvement by preventing ultrafine powder) It is desirable to fill spherical inorganic spherical particles having a low particle size. That is, if a large amount of ultrafine powder (superfine powder) is mixed in the resin, the viscosity increases and the fluidity decreases, so as described above, in order to improve the fluidity of the resin, It is desirable to use particles having a low specific surface area.
このような高い円形度と低い比表面積を有した無機質球状粒子の製造方法としては、無機質粒子原料を高温の火炎中に噴出させることで無機質粒子原料を溶融させて無機質球状粒子を製造する方法（溶射球状化法）が知られている（例えば、特許文献１参照）。 As a method for producing inorganic spherical particles having such high circularity and low specific surface area, a method for producing inorganic spherical particles by melting the inorganic particle raw material by jetting the inorganic particle raw material into a high-temperature flame ( Thermal spray spheroidization method) is known (for example, see Patent Document 1).
ここで、図７は、上述した溶射球状化法を利用して無機質球状粒子を製造する従来の球状粒子製造用バーナーの一例を示す概略図であり、バーナー本体102の端部に形成された円形状の噴出面102aの構成を示している。この場合、噴出面102aには、噴出面102aの中心点Oを中心にした小径でなる第1円形仮想線VL1に沿って複数の内火炎孔5が1列に配置されているとともに、第1円形仮想線VL1よりも径が大きく中心点Oを中心にした第2円形仮想線VL2に沿って複数の原料供給孔6が1列に配置されている。 Here, FIG. 7 is a schematic view showing an example of a conventional spherical particle production burner for producing inorganic spherical particles using the above-described spray spheroidization method, and a circle formed at the end of the burner main body 102. The configuration of the shaped ejection surface 102a is shown. In this case, the ejection surface 102a has a plurality of inner flame holes 5 arranged in a line along a first circular imaginary line VL1 having a small diameter centered on the center point O of the ejection surface 102a, and the first A plurality of raw material supply holes 6 are arranged in a line along a second circular imaginary line VL2 having a diameter larger than that of the circular imaginary line VL1 and centering on the center point O.
また、この噴出面102aには、第2円形仮想線VL2よりも径が大きく、中心点Oを中心とした第3円形仮想線VL3に沿って複数の外火炎孔103が1列に配置されており、中心点Oから本体側面102bに向けて内火炎孔5、原料供給孔6および外火炎孔103の順に配置されている。 The ejection surface 102a has a diameter larger than that of the second circular imaginary line VL2, and a plurality of external flame holes 103 are arranged in a row along the third circular imaginary line VL3 centered on the center point O. The inner flame hole 5, the raw material supply hole 6, and the outer flame hole 103 are arranged in this order from the center point O toward the main body side surface 102b.
このような球状粒子製造用バーナー101は、内火炎孔5および外火炎孔103から高温の火炎が噴出するとともに、これら内火炎孔5および外火炎孔103に挟まれた原料供給孔6から無機質粒子原料が噴出することで、無機質粒子原料を火炎により溶融し、粒子形状が球状化した微小な無機質球状粒子を生成し得るようになされている。 Such a burner 101 for producing spherical particles has a high temperature flame ejected from the inner flame hole 5 and the outer flame hole 103, and the inorganic particles from the raw material supply hole 6 sandwiched between the inner flame hole 5 and the outer flame hole 103. When the raw material is ejected, the inorganic particle raw material is melted by a flame so that fine inorganic spherical particles having a spherical particle shape can be generated.
ここで、図８は、バーナー本体102の中心軸を基準に左側半分の側断面構成を簡単に示したものである。このバーナー本体102の内部には、図８に示すように、無機質粒子原料を原料供給ノズル13aまで導く原料供給路10と、支燃性ガスとして酸素ガスを内火炎ノズル21および外火炎ノズル105まで導く燃焼酸素供給路19と、燃焼ガスを内火炎ノズル21および外火炎ノズル105まで導く燃焼ガス供給路15と、バーナー本体102を冷却する冷却水が流れる冷却流路W100とが設けられている。 Here, FIG. 8 simply shows a side cross-sectional configuration of the left half with respect to the central axis of the burner body 102. Inside the burner main body 102, as shown in FIG. 8, a raw material supply passage 10 for introducing inorganic particle raw material to the raw material supply nozzle 13a, and oxygen gas as a combustion supporting gas to the internal flame nozzle 21 and the external flame nozzle 105 are provided. A combustion oxygen supply path 19 that leads, a combustion gas supply path 15 that guides the combustion gas to the inner flame nozzle 21 and the outer flame nozzle 105, and a cooling path W100 through which cooling water for cooling the burner body 102 flows are provided.
この場合、原料供給路10は、バーナー本体102の中心軸に配置された軸方向原料供給管11aと、軸方向原料供給管11aの先端から本体側面102bに向けて十字方向に延びる4つの径方向原料供給管11b（図８は一方向に延びる1つの径方向原料供給管11bのみを図示し、この径方向原料供給管11bの長手方向に沿って反対側に延びる径方向原料供給管や、図面手前および奥に延びる他方向の径方向原料供給管は図示していない）とを備え、各径方向原料供給管11bの先端部に噴出面102aまで延びる原料供給ノズル13aが連通されている。 In this case, the raw material supply path 10 has an axial raw material supply pipe 11a disposed on the central axis of the burner body 102, and four radial directions extending in a cross direction from the tip of the axial raw material supply pipe 11a toward the main body side face 102b. Raw material supply pipe 11b (FIG. 8 shows only one radial raw material supply pipe 11b extending in one direction, a radial raw material supply pipe extending in the opposite direction along the longitudinal direction of the radial raw material supply pipe 11b, A raw material supply nozzle 13a extending to the ejection surface 102a is communicated with the tip of each radial raw material supply pipe 11b.
また、燃焼酸素供給路19は、バーナー本体102内にて中心軸の周囲360度に配置された燃焼酸素室20を備え、燃焼酸素室20から噴出面102aまで延びた内火炎ノズル21および外火炎ノズル105に酸素ガスを供給し得る。燃焼ガス供給路15は、バーナー本体102にて中心軸の周囲360度に配置された燃焼ガス室16を備え、燃焼ガス室16から内火炎ノズル21および外火炎ノズル105に燃焼ガスを供給し得る。内火炎ノズル21および外火炎ノズル105は、酸素ガスと燃焼ガスとを混合して混合ガスを生成し、この混合ガスにより先端の内火炎孔5および外火炎孔103から火炎を噴出させ得るようになされている。 Further, the combustion oxygen supply path 19 includes a combustion oxygen chamber 20 disposed at 360 degrees around the central axis in the burner body 102, and an inner flame nozzle 21 and an outer flame extending from the combustion oxygen chamber 20 to the ejection surface 102a. Oxygen gas can be supplied to the nozzle 105. The combustion gas supply path 15 includes a combustion gas chamber 16 disposed at 360 degrees around the central axis in the burner body 102, and can supply the combustion gas from the combustion gas chamber 16 to the inner flame nozzle 21 and the outer flame nozzle 105. . The inner flame nozzle 21 and the outer flame nozzle 105 mix oxygen gas and combustion gas to generate a mixed gas, and the mixed gas can be used to eject a flame from the inner flame hole 5 and the outer flame hole 103 at the tip. Has been made.
一方、冷却流路W100は、中心軸にある軸方向原料供給管11aに隣接するようにして噴出面102a近傍まで延びる軸方向冷却管110と、軸方向冷却管110の先端から本体側面102bに向けて十字方向に延びる4つの径方向冷却管111（図８は一方向に延びる1つの径方向冷却管111のみを図示し、この径方向冷却管111の長手方向に沿って反対側に延びる径方向冷却管や、図面手前および奥に延びる他方向の径方向冷却管は図示していない）と、径方向冷却管111の先端にて本体側面102bに沿って延びる側面冷却管112とを備えている。 On the other hand, the cooling flow path W100 includes an axial cooling pipe 110 extending to the vicinity of the ejection surface 102a so as to be adjacent to the axial raw material supply pipe 11a in the central axis, and from the tip of the axial cooling pipe 110 toward the main body side face 102b. 4 radial cooling pipes 111 extending in the cross direction (FIG. 8 shows only one radial cooling pipe 111 extending in one direction, and the radial direction extending to the opposite side along the longitudinal direction of the radial cooling pipe 111. A cooling pipe and a radial cooling pipe in the other direction extending in front of and behind the drawing are not shown), and a side cooling pipe 112 extending along the main body side face 102b at the tip of the radial cooling pipe 111 is provided. .
このように冷却流路W100は、噴出面102aの内壁近傍にて中心軸から本体側面102bに向けて配置された径方向冷却管111に冷却水を供給し、本体側面102bに沿って配置された側面冷却管112にもそのまま冷却水を供給することで、噴出面102a近傍と、本体側面102bとを冷却水によって冷却し得、噴出面102aから火炎が噴出された際に熱によってバーナー本体102が破損してしまうことを防止し得るようになされている。 In this way, the cooling flow path W100 supplies cooling water to the radial cooling pipe 111 arranged from the central axis toward the main body side surface 102b near the inner wall of the ejection surface 102a, and is arranged along the main body side surface 102b. By supplying the cooling water to the side cooling pipe 112 as it is, the vicinity of the ejection surface 102a and the body side surface 102b can be cooled by the cooling water, and when the flame is ejected from the ejection surface 102a, the burner body 102 is heated by heat. It can be prevented from being damaged.
ところで、このような球状粒子製造用バーナー101では、4つの径方向冷却管111が噴出面102aの内壁近傍にて中心点Oから本体側面102bまで配置されているため、図７に示すように、径方向冷却管111が配置される冷却管内蔵領域に内火炎孔5や原料供給孔6、外火炎孔103が形成し得ず、これら内火炎孔5および原料供給孔6だけでなく、外火炎孔103も形成されない火炎欠落領域ERa,ERb,ERc,ERdが形成されている。 By the way, in such a spherical particle manufacturing burner 101, four radial cooling pipes 111 are arranged from the center point O to the main body side surface 102b in the vicinity of the inner wall of the ejection surface 102a, as shown in FIG. The internal flame hole 5, the raw material supply hole 6, and the external flame hole 103 cannot be formed in the cooling pipe built-in region in which the radial cooling pipe 111 is disposed, and not only the internal flame hole 5 and the raw material supply hole 6 but also the external flame Flame missing regions ERa, ERb, ERc, and ERd are formed in which no hole 103 is formed.
ここで、このような火炎欠落領域ERa,ERb,ERc,ERdが形成されている従来の球状粒子製造用バーナー101について、原料供給孔6から噴出した無機質粒子原料の流れ方をシミュレーションで調べたところ、図９に示すような結果が得られた。なお、図９は、中心点Oの周囲360度のうち角度θの範囲内での無機質粒子原料の流れ方を示す。この図９から、従来の球状粒子製造用バーナー101では、火炎欠落領域ERa,ERb,ERc,ERdから火炎中に外気を巻き込んでおり、原料供給孔6から火炎中に噴出された無機質粒子原料の流れが外気によって乱れていることが確認できた。 Here, with respect to the conventional spherical particle production burner 101 in which such flame missing regions ERa, ERb, ERc, ERd are formed, the flow of the inorganic particle raw material ejected from the raw material supply hole 6 was examined by simulation. The results as shown in FIG. 9 were obtained. FIG. 9 shows the flow of the inorganic particle raw material within the range of the angle θ out of 360 degrees around the center point O. From FIG. 9, in the conventional burner 101 for producing spherical particles, outside air is involved in the flame from the flame missing regions ERa, ERb, ERc, ERd, and the inorganic particle raw material ejected into the flame from the raw material supply hole 6 It was confirmed that the flow was disturbed by the outside air.
このような無機質粒子原料の乱れは、無機質粒子原料の逆流等を生じさせ、無機質粒子原料の火炎中での滞留時間が変化し、その分だけ無機質粒子原料が火炎により溶融し難くなる。そのため、従来の球状粒子製造用バーナー101では、高い円形度および低い比表面積を有した所望する無機質球状粒子だけでなく、十分に溶融されていない未溶融粒子も生成されてしまい、生産性が低下してしまうという問題があった。その一方で近年では、無機質球状粒子の生産性を向上させるだけでなく、従来よりも樹脂の流動性向上に優れた無機質球状粒子を製造できる球状粒子製造用バーナーの開発が望まれている。 Such disturbance of the inorganic particle raw material causes a reverse flow of the inorganic particle raw material, and the residence time of the inorganic particle raw material in the flame changes, and the inorganic particle raw material is hardly melted by the flame. Therefore, in the conventional burner 101 for producing spherical particles, not only the desired inorganic spherical particles having a high degree of circularity and a low specific surface area, but also unmelted particles that are not sufficiently melted are generated, resulting in a decrease in productivity. There was a problem of doing. On the other hand, in recent years, it has been desired to develop a spherical particle production burner capable of producing not only the productivity of inorganic spherical particles but also the production of inorganic spherical particles with improved resin flowability than before.
そこで、本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、熱によるバーナー本体の破損を防止しつつ、流動性向上に優れた無機質球状粒子を製造できるとともに、従来よりも無機質球状粒子の生産性を向上し得る球状粒子製造用バーナーを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and can produce inorganic spherical particles having excellent fluidity while preventing damage to the burner body due to heat, and can produce inorganic spherical particles as compared with the prior art. It aims at providing the burner for spherical particle manufacture which can improve productivity of particles.
本発明の請求項1に係る球状粒子製造用バーナーは、無機質粒子原料を火炎中に噴出し無機質球状粒子を製造する球状粒子製造用バーナーであって、内部に設けた冷却流路に冷却媒体が流れ、噴出面から前記火炎および前記無機質粒子原料が噴出するバーナー本体を備え、前記バーナー本体は、前記噴出面の中心点の周囲に配置された複数の内火炎ノズルと、前記内火炎ノズルの外周に配置された複数の原料供給ノズルと、前記原料供給ノズルの外周にて隣接間隔が密に配置され、密に噴出する火炎により前記中心点側への外気の巻き込みを抑制する複数の外火炎ノズルとを有し、前記冷却流路は、前記内火炎ノズルに囲まれた中心領域内に設けた中心冷却路と、前記中心冷却路に供給された冷却媒体を、前記噴出面から遠ざけて前記内火炎ノズル、前記原料供給ノズルおよび前記外火炎ノズルを迂回させる迂回経路と、前記迂回経路と連通し、前記外火炎ノズルの外周に配置された側面冷却路とを備え、前記冷却媒体が前記中心冷却路、前記迂回経路および前記側面冷却路の順に連続して流れ、前記噴出面では、前記中心点を中心とした仮想線に沿って前記内火炎ノズルの先端に設けられた内火炎孔が複数配置されているとともに、該仮想線とは異なる仮想線に沿って前記外火炎ノズルの先端に設けられた外火炎孔が複数配置されており、前記冷却流路の管幅よりも、互いに隣接する前記外火炎孔間の距離が小さいことを特徴とする。 A burner for producing spherical particles according to claim 1 of the present invention is a burner for producing spherical particles that produces inorganic spherical particles by ejecting an inorganic particle raw material into a flame, and a cooling medium is provided in a cooling channel provided inside. A burner body from which the flame and the inorganic particle raw material are ejected from the flow and ejection surface, the burner body comprising a plurality of inner flame nozzles arranged around a center point of the ejection surface, and an outer periphery of the inner flame nozzle A plurality of raw material supply nozzles, and a plurality of external flame nozzles that are closely spaced at the outer periphery of the raw material supply nozzles and suppress the entrainment of outside air to the center point side by the densely jetted flame The cooling flow path includes a central cooling path provided in a central region surrounded by the inner flame nozzle, and a cooling medium supplied to the central cooling path away from the ejection surface. Flame A detour path for detouring the raw material supply nozzle and the external flame nozzle, and a side surface cooling path communicating with the detour path and disposed on an outer periphery of the external flame nozzle, wherein the cooling medium is the central cooling path The detour path and the side surface cooling path sequentially flow in the order, and a plurality of inner flame holes provided at the tip of the inner flame nozzle are arranged on the ejection surface along a virtual line centered on the center point. And a plurality of external flame holes provided at the tip of the external flame nozzle along a virtual line different from the virtual line, and the external flame holes adjacent to each other rather than the tube width of the cooling channel. The distance between the flame holes is small .
本発明の請求項2に係る球状粒子製造用バーナーは、請求項1において、前記噴出面は、前記外火炎孔が2列以上になって前記中心点を周回するように配置され、一の列の前記外火炎孔が前記中心点の周囲に等角度間隔で配置されているとともに、他の列の前記外火炎孔が前記一の列の前記外火炎孔の等角度間隔と位相をずらして同じ等角度間隔で配置されていることを特徴とする。 Spherical particles producing burner according to claim 2 of the present invention, in claim 1, wherein the ejection surface is disposed before such Kigai flame holes orbiting the center point equal to or greater than two rows, one together with the outer flame hole rows are arranged at equal angular intervals around the center point, the outer flame holes of the other row by shifting the equal angular intervals and the phase of the outer flame hole of the one row They are arranged at the same equiangular intervals.
本発明の請求項3に係る球状粒子製造用バーナーは、請求項2において、前記一の列および前記他の列の前記外火炎孔が、前記中心点の周囲に5度以下の等間隔角度で配置されていることを特徴とする。 The burner for producing spherical particles according to claim 3 of the present invention is the burner for producing spherical particles according to claim 2 , wherein the outer flame holes of the one row and the other row are at equal intervals of 5 degrees or less around the center point. It is arranged.
本発明の請求項4に係る球状粒子製造用バーナーは、請求項1〜3のうちいずれか1項において、前記内火炎孔が配置されている仮想線と、前記外火炎孔が配置されている仮想線との距離が、27[mm]以上56[mm]以下であることを特徴とする。 Spherical particles producing burner according to claim 4 of the present invention is claimed in any one of claims 1 to 3, a virtual line before Symbol the flame hole is disposed, the outer flame hole is disposed The distance from the imaginary line is 27 [mm] or more and 56 [mm] or less.
本発明の球状粒子製造用バーナーによれば、噴出面において外火炎ノズルを連続して密に配置させたことで、外気の巻き込みが少なくなり未溶融粒子の生成を抑制し得、流動性向上に優れた球状の無機質球状粒子をより多く生成できるとともに、冷却水が中心冷却路、迂回経路および側面冷却路の順に連続して流れることで、バーナー本体全体を冷却水によって冷却させることもでき、バーナー本体の熱による破損を防止し得、かくして、熱によるバーナー本体の破損を防止しつつ、流動性向上に優れた無機質球状粒子を製造できるとともに、無機質球状粒子の生産性をも向上し得る球状粒子製造用バーナーを実現し得る。 According to the burner for producing spherical particles of the present invention, by arranging the outer flame nozzles continuously and densely on the ejection surface, the entrainment of outside air can be reduced and the generation of unmelted particles can be suppressed, and the fluidity can be improved. It is possible to generate more excellent spherical inorganic spherical particles, and the cooling water continuously flows in the order of the central cooling path, detour path, and side cooling path, so that the entire burner body can be cooled by cooling water. Spherical particles that can prevent damage to the main body due to heat, and thus can produce inorganic spherical particles with excellent fluidity while preventing damage to the burner main body due to heat, and can also improve the productivity of inorganic spherical particles A manufacturing burner can be realized.
図７との対応部分に同一符号を付して示す図１は、本発明の球状粒子製造用バーナー1に形成された噴出面2aの構成を示す概略図である。実際上、球状粒子製造用バーナー1は、外郭が円柱状に形成されたバーナー本体2を有し、このバーナー本体2の端部に円形状の噴出面2aが形成されている。この噴出面2aには、噴出面2aの中心点Oを中心とした小径でなる第1円形仮想線VL1に沿って複数の内火炎孔5が1列に配置されているとともに、第1円形仮想線VL1よりも径が大きく中心点Oを中心とした第2円形仮想線VL2に沿って複数の原料供給孔6が1列に配置されている。 FIG. 1, which shows the parts corresponding to those in FIG. 7 with the same reference numerals, is a schematic view showing the structure of the ejection surface 2a formed on the spherical particle production burner 1 of the present invention. In practice, the burner 1 for producing spherical particles has a burner body 2 whose outer shape is formed in a columnar shape, and a circular ejection surface 2 a is formed at the end of the burner body 2. In the ejection surface 2a, a plurality of internal flame holes 5 are arranged in a line along a first circular imaginary line VL1 having a small diameter centered on the center point O of the ejection surface 2a. A plurality of raw material supply holes 6 are arranged in a line along a second circular virtual line VL2 having a diameter larger than that of the line VL1 and centering on the center point O.
噴出面2aには、中心点Oを中心に十字方向に延びる原料供給管内蔵領域があり、この原料供給案内蔵領域を避けるように内火炎孔5および原料供給孔6が配置されている。この原料供給管内蔵領域には、原料供給孔6に無機質粒子原料を供給するための径方向原料供給管（後述する）が噴出面2a内部に配置されており、この径方向原料供給管が配置されているため内火炎孔5および原料供給孔6を形成し得ない領域となっている。そのため、第1円形仮想線VL1上には、原料供給管内蔵領域を避けて4つの領域内に、内火炎孔5が中心点Oの周囲に5度以下の等角度間隔で配置されている。 On the ejection surface 2a, there is a raw material supply pipe built-in region extending in the cross direction around the center point O, and the inner flame hole 5 and the raw material supply hole 6 are arranged so as to avoid this raw material supply plan built-in region. In this raw material supply pipe built-in region, a radial raw material supply pipe (described later) for supplying the inorganic particle raw material to the raw material supply hole 6 is arranged inside the ejection surface 2a, and this radial raw material supply pipe is arranged. Therefore, the inner flame hole 5 and the raw material supply hole 6 cannot be formed. Therefore, on the first circular imaginary line VL1, the inner flame holes 5 are arranged around the center point O at equal angular intervals of 5 degrees or less in the four areas avoiding the raw material supply pipe built-in areas.
また、第2円形仮想線VL2には、原料供給管内蔵領域を避けて4つの領域内に、1列に複数の原料供給孔6が配置されており。
例えば中心点Oの周囲に5度以下の等角度間隔で原料供給孔6が配置されている。
In addition, the second circular virtual line VL2 has a plurality of raw material supply holes 6 arranged in one row in four regions avoiding the raw material supply pipe built-in region.
For example, the raw material supply holes 6 are arranged around the center point O at equal angular intervals of 5 degrees or less.
これに加えてこの噴出面2aには、第2円形仮想線VL2よりも径が大きく、中心点Oを中心とした第3円形仮想線VL3に沿って複数の外火炎孔7が1列に配置されている。本発明では、この第3円形仮想線VL3に従来のような火炎欠落領域ERa,ERb,ERc,ERd（図７）が形成されておらず、第3円形仮想線VL3上に等間隔で外火炎孔7が連続して密に配置されている。これにより球状粒子製造用バーナー1は、噴出面2aに火炎欠落領域ERa,ERb,ERc,ERd（図７）がない分、外火炎孔7から火炎を密に噴出し得、火炎中への外気の巻き込みを抑制し得るようになされている。 In addition to this, on the ejection surface 2a, a plurality of external flame holes 7 are arranged in a line along the third circular imaginary line VL3 centered on the center point O and having a diameter larger than that of the second circular imaginary line VL2. Has been. In the present invention, the conventional flame missing areas ERa, ERb, ERc, and ERd (FIG. 7) are not formed in the third circular imaginary line VL3, and the external flames are equally spaced on the third circular imaginary line VL3. The holes 7 are arranged continuously and densely. As a result, the burner 1 for producing spherical particles can eject the flame densely from the outer flame hole 7 because there is no flame missing area ERa, ERb, ERc, ERd (FIG. 7) on the ejection surface 2a, and the outside air into the flame It is made to be able to suppress entrainment.
実際上、第3円形仮想線VL3には、1列に複数の外火炎孔7が配置されており例えば中心点Oの周囲に5度以下の等角度間隔（この場合、2度）で外火炎孔7が配置されている。 In practice, the third circular imaginary line VL3 has a plurality of external flame holes 7 arranged in a row, for example, an external flame at an equiangular interval of 2 degrees or less around the center point O (in this case, 2 degrees). A hole 7 is arranged.
これにより、噴出面2aでは、バーナー本体2内に内蔵した後述する冷却流路の管幅よりも、隣接する外火炎孔6間の距離が小さく選定されており、隣接する外火炎孔6間を当該冷却流路が通過し得ないほど、外火炎孔6が連続して密に配置されている。 Thereby, in the ejection surface 2a, the distance between the adjacent external flame holes 6 is selected to be smaller than the tube width of the cooling flow path, which will be described later, built in the burner body 2, and the gap between the adjacent external flame holes 6 is selected. The outer flame holes 6 are continuously and densely arranged so that the cooling channel cannot pass through.
ここで、このように外火炎孔7が連続して密に配置された噴出面2aを用いて、原料供給孔6から噴出される無機質粒子原料がどのように流れるかについてシミュレーションで調べたところ、図２に示すような結果が得られた。なお、図２は、中心点Oの周囲360度のうち角度θの範囲内での無機質粒子原料の流れ方を示す。図２に示すように、本発明の球状粒子製造用バーナー1では、火炎欠落領域ERa,ERb,ERc,ERd（図７）がない分、火炎中へ外気が巻き込まれ難くなり、原料供給孔6から火炎中に噴出された無機質粒子原料の流れが乱れることなく噴出面2aからそのまま外方へ向けて噴出させることができる。かくして、球状粒子製造用バーナー1は、無機質粒子原料の逆流等も生じることなく無機質粒子原料の火炎中での滞留時間も変化し難いことから、その分、火炎により溶融される無機質粒子原料が従来よりも増加し、高い円形度と低い比表面積を有した所望の無機質球状粒子を安定して生成し得る。 Here, by using the ejection surface 2a in which the outer flame holes 7 are continuously and densely arranged in this way, it was investigated by simulation how the inorganic particle raw material ejected from the raw material supply hole 6 flows. Results as shown in FIG. 2 were obtained. FIG. 2 shows how the inorganic particle raw material flows within the range of the angle θ out of 360 degrees around the center point O. As shown in FIG. 2, in the burner 1 for producing spherical particles according to the present invention, since there is no flame missing area ERa, ERb, ERc, ERd (FIG. 7), it is difficult for outside air to be entrained in the flame. Thus, the flow of the inorganic particle raw material ejected into the flame can be ejected directly from the ejection surface 2a without being disturbed. Thus, since the burner 1 for producing spherical particles is unlikely to change the residence time of the inorganic particle raw material in the flame without causing the reverse flow of the inorganic particle raw material, the inorganic particle raw material melted by the flame is conventionally reduced. The desired inorganic spherical particles having a high circularity and a low specific surface area can be stably produced.
但し、この際、原料供給孔6に対し内火炎孔5および外火炎孔7の配置位置が近づきすぎた場合には、火炎温度が上がりすぎて、生成される無機質球状粒子の比表面積が高くなりすぎてしまい、所望する流動性向上に優れた無機質球状粒子を生成し難い。その一方、原料供給孔6に対し内火炎孔5および外火炎孔7の配置位置が遠すぎた場合には、火炎温度が下がりすぎてしまい、無機質粒子原料を十分に溶融し得ない。 However, at this time, if the arrangement positions of the inner flame hole 5 and the outer flame hole 7 are too close to the raw material supply hole 6, the flame temperature is excessively increased and the specific surface area of the produced inorganic spherical particles becomes high. Therefore, it is difficult to produce inorganic spherical particles excellent in desired fluidity improvement. On the other hand, when the arrangement positions of the inner flame hole 5 and the outer flame hole 7 are too far from the raw material supply hole 6, the flame temperature is too low and the inorganic particle raw material cannot be sufficiently melted.
そこで、噴出面2aでは、内火炎孔5が配置される第1円形仮想線VL1と、外火炎孔7が配置される第3円形仮想線VL3との距離が、27[mm]以上56[mm]以下に選定されることが望ましい。なお、原料供給孔6が配置される第2円形仮想線VL2は、これら第1円形仮想線VL1および第3円形仮想線VL3の中間位置に配置させることが望ましい。 Therefore, on the ejection surface 2a, the distance between the first circular imaginary line VL1 where the inner flame hole 5 is arranged and the third circular imaginary line VL3 where the outer flame hole 7 is arranged is 27 [mm] or more and 56 [mm It is desirable to select the following: Note that the second circular imaginary line VL2 in which the raw material supply holes 6 are arranged is preferably arranged at an intermediate position between the first circular imaginary line VL1 and the third circular imaginary line VL3.
このように本発明の球状粒子製造用バーナー1は、第3円形仮想線VL3上に火炎欠落領域ERa,ERb,ERc,ERd（図７）を設けずに外火炎孔7を連続して密に配置させるとともに、内火炎孔5および外火炎孔7の距離を最適な距離に選定したことで、円形度が0.93以上、かつ比表面積が11.0[m2/g]以下の無機質球状粒子を効率良く生成し得る。なお、このような円形度が0.93以上、かつ比表面積が11.0[m2/g]以上の無機質球状粒子は、樹脂に充填させることにより樹脂の流動性を向上させることができ、かくして本発明の球状粒子製造用バーナー1は流動性向上に優れた無機質球状粒子を生成し得る。 As described above, the burner 1 for producing spherical particles of the present invention continuously and densely arranges the outer flame holes 7 without providing the flame missing areas ERa, ERb, ERc, ERd (FIG. 7) on the third circular imaginary line VL3. In addition, by selecting the optimum distance between the inner flame hole 5 and the outer flame hole 7, inorganic spherical particles having a circularity of 0.93 or more and a specific surface area of 11.0 [m 2 / g] or less can be efficiently obtained. Can be generated. Note that such inorganic spherical particles having a circularity of 0.93 or more and a specific surface area of 11.0 [m 2 / g] or more can improve the fluidity of the resin by filling the resin, and thus the present invention. The burner 1 for producing spherical particles can produce inorganic spherical particles having excellent fluidity.
因みに、ここで円形度とは、「粒子面積と等しい円の円周長÷粒子の周囲長」で求められ、円形度の値が1に近づくほど真球に近づくことを意味し、フロー式粒子像分析装置FPIA-2100により測定できる。また、比表面積とは、無機質球状粒子の単位体積当たりの表面積であり、この比表面積の値が低いほど超微粉化を防止して流動性向上に優れた粒径となることを意味するものであり、BET法により求めることができる。 Incidentally, the circularity here is obtained by “circular length of a circle equal to the particle area ÷ peripheral length of the particle”, and means that the closer the circularity value is to 1, the closer to a true sphere, the flow type particle It can be measured with the image analyzer FPIA-2100. The specific surface area is the surface area per unit volume of the inorganic spherical particles, and the lower the value of the specific surface area means that the particle size is excellent in improving fluidity by preventing ultrafine powdering. Yes, it can be determined by the BET method.
なお、ここで、無機質粒子原料としては、酸化チタンや、炭酸カルシウム、シリカ、アルミナからなる粉末を用いることができ、この場合、球状粒子製造用バーナー1では、無機質球状粒子としてシリカ粒子やアルミナ粒子等を生成し得る。 Here, as the inorganic particle raw material, a powder made of titanium oxide, calcium carbonate, silica, or alumina can be used. In this case, in the burner 1 for producing spherical particles, silica particles or alumina particles are used as the inorganic spherical particles. And so on.
また、かかる構成に加えて本発明の球状粒子製造用バーナー1では、従来とは全く異なる構成を有した冷却流路をバーナー本体2内に設けることで、従来の球状粒子製造用バーナー101のような火炎欠落領域ERa,ERb,ERc,ERd（図７）を設けずに外火炎孔7を連続して密に形成させることが実現し得、かくして、噴出面において外火炎ノズルを連続して密に配置させて外気の巻き込みを抑制しつつ、バーナー本体2を効率良く冷却し、バーナー本体2の熱による破損を防止し得るようになされている。 Further, in addition to such a configuration, the spherical particle production burner 1 of the present invention is provided with a cooling channel having a completely different configuration in the burner body 2 so that the conventional spherical particle production burner 101 is provided. It can be realized that the outer flame holes 7 are continuously and densely formed without providing the various flame missing regions ERa, ERb, ERc, and ERd (FIG. 7), and thus the outer flame nozzles are continuously and densely formed on the ejection surface. The burner body 2 can be efficiently cooled while being prevented from being damaged by heat, while being prevented from being caught by outside air.
ここで、図３は、バーナー本体2の中心軸を基準に左側半分の側断面構成を示す概略図である。図３のように、バーナー本体2の内部には、無機質粒子原料を原料供給ノズル13aまで導く原料供給路10と、支燃性ガスとして酸素ガスを内火炎ノズル21および外火炎ノズル23aまで導く燃焼酸素供給路（支燃性ガス供給路）19と、燃焼ガスを内火炎ノズル21および外火炎ノズル23aまで導く燃焼ガス供給路15と、バーナー本体2を冷却する冷却水が流れる冷却流路Wとが設けられている。 Here, FIG. 3 is a schematic view showing a left-side half sectional configuration with respect to the central axis of the burner body 2. As shown in FIG. 3, inside the burner body 2, a raw material supply passage 10 for introducing inorganic particle raw material to the raw material supply nozzle 13a, and a combustion for introducing oxygen gas as a combustion-supporting gas to the internal flame nozzle 21 and the external flame nozzle 23a. An oxygen supply path (flammable gas supply path) 19, a combustion gas supply path 15 for leading the combustion gas to the inner flame nozzle 21 and the outer flame nozzle 23a, and a cooling path W through which cooling water for cooling the burner body 2 flows. Is provided.
この場合、原料供給路10は、バーナー本体2の中心軸に配置された軸方向原料供給管11aと、軸方向原料供給管11aの先端から本体側面2bに向けて十字方向に延びる4つの径方向原料供給管11b（図３は一方向に延びる1つの径方向原料供給管11bのみを図示している）とを備えている。各径方向原料供給管11bは、その先端部が中心軸の周囲360度に配置されており、当該先端部に噴出面2aまで延びる各原料供給ノズル13aが設けられている。これにより原料供給路10は、軸方向原料供給管11a、径方向原料供給管11b、および原料供給ノズル13aを介して原料供給ノズル13a先端の原料供給孔6から無機質粒子原料を噴出させ得る。 In this case, the raw material supply path 10 includes an axial raw material supply pipe 11a disposed on the central axis of the burner body 2, and four radial directions extending in a cross direction from the tip of the axial raw material supply pipe 11a toward the main body side surface 2b. A raw material supply pipe 11b (FIG. 3 shows only one radial raw material supply pipe 11b extending in one direction). Each radial raw material supply pipe 11b has a distal end portion arranged at 360 degrees around the central axis, and is provided with each raw material supply nozzle 13a extending to the ejection surface 2a. As a result, the raw material supply path 10 can eject the inorganic particle raw material from the raw material supply hole 6 at the tip of the raw material supply nozzle 13a through the axial raw material supply pipe 11a, the radial raw material supply pipe 11b, and the raw material supply nozzle 13a.
燃焼酸素供給路19は、バーナー本体2の中心軸の周囲360度に配置された燃焼酸素室（支燃性ガス室）20を備え、燃焼酸素室20から噴出面2aまで延びた内火炎ノズル21および外火炎ノズル23aに酸素ガスを供給し得る。 The combustion oxygen supply passage 19 includes a combustion oxygen chamber (combustion gas chamber) 20 disposed at 360 degrees around the central axis of the burner body 2, and an internal flame nozzle 21 extending from the combustion oxygen chamber 20 to the ejection surface 2a. In addition, oxygen gas can be supplied to the outer flame nozzle 23a.
燃焼ガス供給路15は、バーナー本体2の中心軸の周囲360度に配置された燃焼ガス室16を燃焼酸素室20の下部に備え、燃焼ガス室16から内火炎ノズル21および外火炎ノズル23aに燃焼ガスを供給し得る。これにより、内火炎ノズル21および外火炎ノズル23aは、酸素ガスと燃焼ガスとを混合して混合ガスを生成し、この混合ガスにより先端の内火炎孔5および外火炎孔7から火炎を噴出させ得るようになされている。 The combustion gas supply path 15 includes a combustion gas chamber 16 arranged at 360 degrees around the central axis of the burner body 2 at the lower part of the combustion oxygen chamber 20, and from the combustion gas chamber 16 to the inner flame nozzle 21 and the outer flame nozzle 23a. Combustion gas may be supplied. As a result, the inner flame nozzle 21 and the outer flame nozzle 23a mix the oxygen gas and the combustion gas to generate a mixed gas, and the mixed gas causes the flame to be ejected from the inner flame hole 5 and the outer flame hole 7 at the tip. Has been made to get.
かかる構成に加えてバーナー本体2内に配置された冷却流路Wは、内火炎ノズル21に囲まれた中心領域内に設けた中心冷却路24aと、この中心冷却路24aに供給された冷却水を、噴出面2aから遠ざけて内火炎ノズル21、原料供給ノズル13aおよび外火炎ノズル23aを迂回させる迂回経路24bと、この迂回経路24bと連通し、外火炎ノズル23aの外周に配置された側面冷却路24cとを有している。 In addition to this configuration, the cooling flow path W arranged in the burner body 2 includes a central cooling path 24a provided in a central region surrounded by the inner flame nozzle 21, and cooling water supplied to the central cooling path 24a. Is bypassed from the ejection surface 2a and bypasses the inner flame nozzle 21, the raw material supply nozzle 13a and the outer flame nozzle 23a, and the side cooling arranged on the outer periphery of the outer flame nozzle 23a, communicating with the bypass path 24b. Road 24c.
実際上、冷却流路Wは、中心軸に配置された軸方向原料供給管11aの周囲360度に配置された環状の連通管（図示せず）を、中心冷却路24aを構成する軸方向冷却管28の上部に備えており、この連通管に導入管（図示せず）を介して冷却水が供給され得る。連通管は、内火炎ノズル21に囲まれた中心領域内にて冷却水を循環させる中心冷却路24aと連通しており、軸方向原料供給管11aの周囲360度に冷却水を供給するとともに、中心冷却路24aにも冷却水を供給し得る。 In practice, the cooling flow path W is an axial cooling that configures the central cooling path 24a with an annular communication pipe (not shown) disposed at 360 degrees around the axial raw material supply pipe 11a disposed on the central axis. It is provided in the upper part of the pipe | tube 28, and a cooling water can be supplied to this communicating pipe via an introduction pipe (not shown). The communication pipe communicates with a central cooling path 24a that circulates cooling water in a central region surrounded by the inner flame nozzle 21, and supplies cooling water to 360 degrees around the axial direction raw material supply pipe 11a. Cooling water can also be supplied to the central cooling path 24a.
この場合、中心冷却路24aは、連通管の所定箇所から下方に延びる複数の軸方向冷却管28（図１および図３）と、これら軸方向冷却管28と連通し、噴出面2a近傍にて中心点Oを中心に周囲360度に配置された噴出面冷却路29とを備えている。噴出面冷却路29は、噴出面2aと対向配置された環状の第1径方向冷却路30と、この第1径方向冷却路30の外端と連通し、第1径方向冷却路30の上方に配置された環状の第2径方向冷却路31とを有する。 In this case, the central cooling path 24a communicates with a plurality of axial cooling pipes 28 (FIGS. 1 and 3) extending downward from a predetermined portion of the communication pipe and these axial cooling pipes 28, and in the vicinity of the ejection surface 2a. And a jetting surface cooling passage 29 arranged at 360 degrees around the center point O. The ejection surface cooling path 29 communicates with the annular first radial cooling path 30 disposed opposite to the ejection surface 2a and the outer end of the first radial cooling path 30, and above the first radial cooling path 30. And an annular second radial cooling path 31 disposed on the surface.
実際上、噴出面冷却路29は、第1径方向冷却路30の内側上部に軸方向冷却管28が連通し、軸方向冷却管28から第1径方向冷却路30に冷却水が供給されると、第1径方向冷却路30により中心軸の周囲360度で冷却水が循環し（図１）、第1径方向冷却路30の外側上部で連通した第2径方向冷却路31（図３）にも冷却水を供給し得る。また、第2径方向冷却路31は、内側上部にて迂回経路24bと連通しており、内火炎ノズル21で囲まれた領域内にて中心軸の周囲360度で冷却水が循環するとともに、当該迂回経路24bにも冷却水を供給し得るようになされている。 In practice, in the ejection surface cooling passage 29, the axial cooling pipe 28 communicates with the inner upper portion of the first radial cooling passage 30, and cooling water is supplied from the axial cooling pipe 28 to the first radial cooling passage 30. Then, the cooling water circulates around 360 degrees around the central axis by the first radial cooling path 30 (FIG. 1), and the second radial cooling path 31 (FIG. 3) communicated with the upper part outside the first radial cooling path 30. ) Can also be supplied with cooling water. In addition, the second radial cooling path 31 communicates with the bypass path 24b at the inner upper part, and the cooling water circulates around 360 degrees around the central axis in the region surrounded by the inner flame nozzle 21, Cooling water can also be supplied to the bypass path 24b.
迂回経路24bは、噴出面2aから遠ざかり内火炎ノズル21、原料供給ノズル13aおよび外火炎ノズル23aを迂回して側面冷却路24cに冷却水を供給し得るように構成されている。実際上、この迂回経路24bは、第2径方向冷却路31から軸方向に沿って上方へ延びる複数の軸方向迂回管32（図１および図３）と、内火炎ノズル21、原料供給ノズル13aおよび外火炎ノズル23aの上方にて軸方向迂回管32の先端から径方向に延び径方向迂回管34（図３）とを備え、径方向迂回管34に側面冷却路24cが連通した構成を有する。 The bypass path 24b is configured to be able to supply cooling water to the side surface cooling path 24c by moving away from the ejection surface 2a and bypassing the inner flame nozzle 21, the raw material supply nozzle 13a, and the outer flame nozzle 23a. In practice, this bypass path 24b includes a plurality of axial bypass pipes 32 (FIGS. 1 and 3) extending in the axial direction from the second radial cooling path 31, an internal flame nozzle 21, and a raw material supply nozzle 13a. And a radial bypass pipe 34 (FIG. 3) extending radially from the tip of the axial bypass pipe 32 above the outer flame nozzle 23a, and having a configuration in which a side cooling passage 24c communicates with the radial bypass pipe 34. .
実際上、この径方向迂回管34は、燃焼酸素室20および燃焼ガス室16の上方に配置されており、燃焼酸素室20から内火炎ノズル21および外火炎ノズル23aへ酸素ガスを供給する供給経路と、燃焼ガス室16から内火炎ノズル21および外火炎ノズル23aへ燃焼ガスを供給する供給経路とを遮断させることなく、中心軸側から内火炎ノズル21および外火炎ノズル23aを越えて本体側面2b側まで冷却水を供給し得るようになされている。 In practice, the radial bypass pipe 34 is disposed above the combustion oxygen chamber 20 and the combustion gas chamber 16, and supplies oxygen gas from the combustion oxygen chamber 20 to the inner flame nozzle 21 and the outer flame nozzle 23a. Main body side surface 2b across the inner flame nozzle 21 and the outer flame nozzle 23a from the central axis side without interrupting the supply path for supplying the combustion gas from the combustion gas chamber 16 to the inner flame nozzle 21 and the outer flame nozzle 23a. The cooling water can be supplied to the side.
側面冷却路24cは、内火炎ノズル21、原料供給ノズル13aおよび外火炎ノズル23aの上方（燃焼酸素室20の外側上方）にて中心軸周囲360度に配置された側面上部冷却路35と、外火炎ノズル23aの外周側にて中心軸周囲360度に配置され、噴出面2a近傍に位置する側面下部冷却路38（図１）とを有し、側面上部冷却路35と側面下部冷却路38とが複数の第1側面連通管37にて連通されている。 The side cooling path 24c includes a side upper cooling path 35 disposed at 360 degrees around the central axis above the inner flame nozzle 21, the raw material supply nozzle 13a and the outer flame nozzle 23a (above the outside of the combustion oxygen chamber 20). The outer peripheral side of the flame nozzle 23a is arranged at 360 degrees around the central axis, and has a lower side cooling passage 38 (FIG. 1) located near the ejection surface 2a. Are communicated by a plurality of first side surface communication pipes 37.
また、側面下部冷却路38は、第1側面連通管37と並走して当該第1側面連通管37の外周に配置された複数の第2側面連通管39と連通しており、第2側面連通管39を介して排出口から冷却水をバーナー本体2の外部へ排出し得るようになされている。かくして、側面冷却路24cは、側面上部冷却路35にて冷却水が360度周回するとともに、第1側面連通管37を通って側面下部冷却路38まで導かれ、その後、側面下部冷却路38にて360度周回するとともに、側面下部冷却路38から第2側面連通管39を通ってバーナー本体2外部に冷却水を排出し得る。かくして、側面冷却路24cは、バーナー本体2の本体側面2bおよび噴出面2aの外周領域を冷却し得るとともに、外火炎ノズル23aを外周側から冷却し得る。 Further, the side lower cooling path 38 is in parallel with the first side surface communication pipe 37 and communicates with a plurality of second side surface communication pipes 39 disposed on the outer periphery of the first side surface communication pipe 37, and the second side surface Cooling water can be discharged from the discharge port to the outside of the burner body 2 through the communication pipe 39. Thus, in the side cooling path 24c, the cooling water circulates 360 degrees in the side upper cooling path 35 and is led to the side lower cooling path 38 through the first side communication pipe 37, and then to the side lower cooling path 38. The cooling water can be discharged to the outside of the burner body 2 through the second side communication pipe 39 from the side lower cooling path 38. Thus, the side surface cooling path 24c can cool the outer peripheral region of the main body side surface 2b and the ejection surface 2a of the burner main body 2, and can cool the outer flame nozzle 23a from the outer peripheral side.
ここで、上述した冷却流路Wについて、中心軸から本体側面2bへ流れる経路について簡単にまとめると、冷却流路Wは、軸方向原料供給管11aに隣接するように配置された軸方向冷却管28により径方向原料供給管11bの下方まで冷却水を導く。 Here, with regard to the cooling flow path W described above, the flow of the flow from the central axis to the main body side surface 2b can be summarized as follows. The cooling flow path W is an axial cooling pipe disposed adjacent to the axial raw material supply pipe 11a. The cooling water is guided to the lower part of the radial direction raw material supply pipe 11b by 28.
次いで、冷却流路Wは、径方向原料供給管11bの下方にて、第1径方向冷却路30により冷却水を本体側面2b側に導いた後、内火炎ノズル21に沿って上方の第2径方向冷却路31まで冷却水を供給する。次いで、冷却流路Wは、第2径方向冷却路31により中心軸側に冷却水を一旦導いた後、軸方向冷却管28の外周に配置された軸方向迂回管32により中心軸にそって冷却水を、上方の径方向迂回管34に供給する。 Next, the cooling flow path W is guided by the first radial cooling path 30 below the radial raw material supply pipe 11b to the side surface 2b of the main body, and then the second upper side along the inner flame nozzle 21. Cooling water is supplied to the radial cooling path 31. Next, the cooling flow path W is guided along the central axis by the axial bypass pipe 32 disposed on the outer periphery of the axial cooling pipe 28 after the cooling water is once guided to the central axis side by the second radial cooling path 31. Cooling water is supplied to the upper radial bypass pipe 34.
径方向迂回管34は、内火炎ノズル21および外火炎ノズル23aに酸素ガスを供給するために中心軸周囲360度に配置された燃焼酸素室20と、同じく内火炎ノズル21および外火炎ノズル23aに燃焼ガスを供給するために中心軸周囲360度に配置された燃焼ガス室16の上方を通り、内火炎ノズル21、原料供給ノズル13aおよび外火炎ノズル23aを跨いで外火炎ノズル23aの外周に配置された側面冷却路24cに冷却水を供給し得る。 The radial bypass pipe 34 is connected to the combustion oxygen chamber 20 arranged at 360 degrees around the central axis for supplying oxygen gas to the inner flame nozzle 21 and the outer flame nozzle 23a, and also to the inner flame nozzle 21 and the outer flame nozzle 23a. Arranged around the outer flame nozzle 23a across the inner flame nozzle 21, the raw material supply nozzle 13a and the outer flame nozzle 23a, passing above the combustion gas chamber 16 arranged at 360 degrees around the central axis to supply the combustion gas Cooling water can be supplied to the side cooling path 24c.
側面冷却路24cは、第1側面連通管37にて外火炎ノズル23aに沿って噴出面2aに向けて冷却水を導き、噴出面2a近傍の側面下部冷却路38に冷却水を供給した後、第2側面連通管39にて本体側面2bに沿って冷却水を上方に導き、図示しない排出口から冷却水を排出させ得る。 The side cooling path 24c guides the cooling water toward the ejection surface 2a along the outer flame nozzle 23a in the first side surface communication pipe 37, and supplies the cooling water to the side lower cooling path 38 in the vicinity of the ejection surface 2a. The cooling water can be guided upward along the main body side surface 2b by the second side surface communication pipe 39, and the cooling water can be discharged from a discharge port (not shown).
本発明の球状粒子製造用バーナー1は、バーナー本体2内部に冷却流路Wを上述したように配置させることで、噴出面2aにおいて外火炎ノズル23aを連続して密に配置することが可能となり、外気の巻き込みを防止することで無機質粒子原料を十分に溶融させることができ、流動性向上に優れた無機質球状粒子を製造できるとともに、未溶融粒子の生成を抑制して無機質球状粒子の生産性をも向上し得る。 The burner 1 for producing spherical particles of the present invention can arrange the outer flame nozzles 23a continuously and densely on the ejection surface 2a by arranging the cooling flow path W in the burner body 2 as described above. In addition, it is possible to sufficiently melt the inorganic particle raw material by preventing the entrainment of the outside air, and it is possible to produce inorganic spherical particles with excellent fluidity, and to suppress the formation of unmelted particles, and to produce inorganic spherical particles Can also be improved.
また、球状粒子製造用バーナー1は、バーナー本体2内部にて中心軸近傍だけでなく本体側面2b側をも連続して冷却水によって冷却し得、外火炎ノズル23aの増加により熱量が増加してもバーナー本体2の熱による破損を防止し得る。 Further, the burner 1 for producing spherical particles can continuously cool not only the vicinity of the central axis but also the side surface 2b of the burner body 2 with cooling water, and the amount of heat increases due to the increase of the external flame nozzle 23a. Also, the burner body 2 can be prevented from being damaged by heat.
以上の構成において、球状粒子製造用バーナー1では、噴出面2aの中心点Oの周囲に配置された複数の内火炎ノズル21と、内火炎ノズル21の外周に配置された複数の原料供給ノズル13aと、原料供給ノズル13aの外周にて隣接間隔が密に配置され、密に噴出する火炎により中心点O側への外気の巻き込みを抑制する複数の外火炎ノズル23aとを噴出面2aに設けるようにした。 In the above configuration, in the spherical particle production burner 1, the plurality of inner flame nozzles 21 disposed around the center point O of the ejection surface 2a and the plurality of raw material supply nozzles 13a disposed on the outer periphery of the inner flame nozzle 21 And a plurality of external flame nozzles 23a that are arranged closely on the outer periphery of the raw material supply nozzle 13a and suppress the entrainment of the outside air to the center point O side by the flame that is densely jetted on the ejection surface 2a. I made it.
また、球状粒子製造用バーナー1では、内火炎ノズル21に囲まれた中心領域内に設けた中心冷却路24aと、中心冷却路24aに供給された冷却水を、噴出面2aから遠ざけて内火炎ノズル21、原料供給ノズル13aおよび外火炎ノズル23aを迂回させる迂回経路24bと、迂回経路24bと連通し、外火炎ノズル23aの外周に配置された側面冷却路24cとを有する冷却流路Wを、バーナー本体2内部に設けるようにした。 In the spherical particle production burner 1, the inner cooling flame 24a provided in the central region surrounded by the inner flame nozzle 21 and the cooling water supplied to the central cooling passage 24a are moved away from the ejection surface 2a. A cooling flow path W having a bypass path 24b that bypasses the nozzle 21, the raw material supply nozzle 13a and the external flame nozzle 23a, and a side cooling path 24c that communicates with the bypass path 24b and is disposed on the outer periphery of the external flame nozzle 23a. It was arranged inside the burner body 2.
これにより球状粒子製造用バーナー1では、隣接する外火炎ノズル23a間の隙間に冷却水路Wを通過させる必要がなく、その分、噴出面2aにおいて外火炎ノズル23aを連続して密に配置させることができ、当該外火炎ノズル23aを密に配置させたことで、外気の巻き込みが少なくなり未溶融粒子の生成を抑制して流動性向上に優れた無機質球状粒子をより多く生成できる。また、この際、球状粒子製造用バーナー1では、冷却水が中心冷却路24a、迂回経路24bおよび側面冷却路24cの順に連続して流れることで、隣接する外火炎ノズル23a間の隙間に冷却水路Wを通過させなくても、中心軸近傍だけでなく本体側面2b側を含めてバーナー本体2全体を冷却水によって冷却させることもでき、バーナー本体2の熱による破損を防止し得る。かくして、この球状粒子製造用バーナー1では、熱によるバーナー本体2の破損を防止しつつ、流動性向上に優れた無機質球状粒子を製造できるとともに、従来よりも無機質球状粒子の生産性をも向上し得る球状粒子製造用バーナーを実現し得る。 Thereby, in the spherical particle production burner 1, it is not necessary to pass the cooling water channel W through the gap between the adjacent outer flame nozzles 23a, and accordingly, the outer flame nozzles 23a are continuously and densely arranged on the ejection surface 2a. By arranging the outer flame nozzles 23a densely, the entrainment of outside air is reduced, and generation of unmelted particles can be suppressed, and more inorganic spherical particles excellent in fluidity can be generated. At this time, in the spherical particle production burner 1, the cooling water flows continuously in the order of the central cooling path 24a, the detour path 24b, and the side surface cooling path 24c, so that the cooling water path is formed in the gap between the adjacent outer flame nozzles 23a. Even if W is not allowed to pass through, the entire burner body 2 including not only the vicinity of the central axis but also the side surface 2b of the body can be cooled by cooling water, and the burner body 2 can be prevented from being damaged by heat. Thus, this spherical particle production burner 1 can produce inorganic spherical particles with excellent fluidity while preventing damage to the burner body 2 due to heat, and also improves the productivity of inorganic spherical particles than before. The resulting spherical particle production burner can be realized.
なお、本発明は、本実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能であり、例えば、冷却媒体として冷却水を用いたが、その他種々の冷却媒体を適用してもよく、また酸素ガス以外を支燃性ガスとして用いてもよい。 The present invention is not limited to the present embodiment, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention. For example, cooling water is used as a cooling medium. A cooling medium may be applied, and oxygen gas other than oxygen gas may be used as the combustion supporting gas.
また、上述した実施の形態においては、内火炎ノズル21を1列に配置し、原料供給ノズル13aを1列に配置し、さらに外火炎ノズル23aを1列に配置するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、原料供給ノズルを2列または3列に配置させたり、或いは外火炎ノズルを2列または3列に配置する等その他種々の単数、複数列に配置させるようにしてよく、本発明では、外火炎ノズルの隣接間隔を密に配置し、外火炎ノズルから噴出する密の火炎によって中心点O側への外気の巻き込みを抑制し得ればよい。 In the above-described embodiment, the case where the inner flame nozzles 21 are arranged in one row, the raw material supply nozzles 13a are arranged in one row, and the outer flame nozzles 23a are arranged in one row has been described. However, the present invention is not limited to this, and the raw material supply nozzles are arranged in two or three rows, or the external flame nozzles are arranged in two or three rows. In the present invention, the adjacent space between the outer flame nozzles may be arranged closely, and it is only necessary to suppress the entrainment of the outside air to the center point O side by the dense flame ejected from the outer flame nozzle.
この場合、第2円形仮想線VL2には、原料供給管内蔵領域を避けて4つの領域内に、例えば1列目となる複数の原料供給孔が配置されているとともに、この1列目となる原料供給孔の外周に2列目となる複数の原料供給孔が配置され、内側の原料供給孔と外側の原料供給孔6bとで第2円形仮想線VL2を挟むように原料供給孔が2列に配置するようにしてもよい。 In this case, in the second circular virtual line VL2, a plurality of raw material supply holes, for example, the first row are arranged in the four regions avoiding the raw material supply pipe built-in region, and this first row A plurality of raw material supply holes in the second row are arranged on the outer periphery of the raw material supply holes, and two raw material supply holes are arranged so that the second circular virtual line VL2 is sandwiched between the inner raw material supply hole and the outer raw material supply hole 6b. You may make it arrange | position to.
また、具体的には、1列目の原料供給孔を、中心点Oの周囲に5度以下の等角度間隔で配置し、一方、2列目の原料供給孔を、1列目の原料供給孔の等角度間隔と位相を2分の1ずらして同じ5度以下の等角度間隔で配置して、1列目の原料供給孔間に2列目の原料供給孔を配置させ、これら原料供給孔を密に並べるようにしてもよい。 Specifically, the first row of raw material supply holes are arranged at equal angular intervals of 5 degrees or less around the center point O, while the second row of raw material supply holes is arranged in the first row of raw material supply Displace the equiangular interval and phase of the holes by 1/2 and arrange them at the same equiangular interval of 5 degrees or less. The holes may be arranged closely.
さらに、第3円形仮想線VL3にも、1列目となる複数の外火炎孔を配置するとともに、この1列目となる外火炎孔の外周に2列目となる複数の外火炎孔を配置し、内側の外火炎孔と外側の外火炎孔とで第3円形仮想線VL3を挟むようにして外火炎孔を2列に配置するようにしてもよい。 In addition, a plurality of outer flame holes in the first row are also arranged on the third circular virtual line VL3, and a plurality of outer flame holes in the second row are arranged on the outer periphery of the outer flame holes in the first row. The outer flame holes may be arranged in two rows so that the third circular imaginary line VL3 is sandwiched between the inner outer flame hole and the outer outer flame hole.
この場合には、1列目の外火炎孔を、中心点Oの周囲に5度以下の等角度間隔（この場合、2度）で配置し、一方、2列目の外火炎孔を、1列目の外火炎孔の等角度間隔と位相を2分の1ずらして同じ5度以下の等角度間隔（この場合、2度）で配置して、1列目の隣接する外火炎孔間に2列目の外火炎孔を配置させて外火炎孔を密に並べるようにしてもよい。 In this case, the outer flame holes in the first row are arranged around the center point O at equal angular intervals of 5 degrees or less (in this case, 2 degrees), while the outer flame holes in the second row are The equiangular interval and phase of the outer flame holes in the row are shifted by a half and arranged at the same equiangular interval of 5 degrees or less (in this case, 2 degrees), between the adjacent outer flame holes in the first row The outer flame holes in the second row may be arranged so that the outer flame holes are arranged closely.
これにより、噴出面2aでは、バーナー本体2内に内蔵した後述する冷却流路が、隣接する1列目の外火炎孔間や、隣接する2列目の外火炎孔間を通過し得ないほど、外火炎孔を連続して密に配置させることができる。 As a result, on the ejection surface 2a, a cooling flow path, which will be described later, built in the burner body 2 cannot pass between the adjacent first row of external flame holes or between the adjacent second row of external flame holes. The outer flame holes can be arranged densely continuously.
また、上述した実施の形態においては、外火炎ノズル23aの隣接間隔を、内火炎ノズル21の隣接間隔や、原料供給ノズル13aの隣接間隔と同じにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば外火炎ノズル23aを中心点Oの周囲に5度以下（或いは2度以下）の等角度間隔で配置し、内火炎ノズル21および原料供給ノズル13aを中心点Oの周囲に5度超（外火炎ノズル23aが2度以下の等角度間隔のときは2度超）の等角度間隔で配置する等し、外火炎ノズル23a同士の隣接間隔を、内火炎ノズル21同士の隣接間隔や、原料供給ノズル13a同士の隣接間隔よりも小さくして、内火炎ノズル21や原料供給ノズル13aよりも外火炎ノズル23aを密に配置させるようにしてもよい。 Further, in the embodiment described above, the case where the adjacent interval of the outer flame nozzle 23a is the same as the adjacent interval of the inner flame nozzle 21 and the adjacent interval of the raw material supply nozzle 13a has been described. For example, the outer flame nozzle 23a is arranged at an equal angular interval of 5 degrees or less (or 2 degrees or less) around the center point O, and the inner flame nozzle 21 and the raw material supply nozzle 13a are arranged around the center point O at 5 degrees. The outer flame nozzles 23a are arranged at equiangular intervals (exceeding two degrees when the outer flame nozzles 23a are equiangular intervals of 2 degrees or less), and the adjacent intervals between the outer flame nozzles 23a Alternatively, the outer flame nozzles 23a may be arranged closer to the inner flame nozzles 21 and the raw material supply nozzles 13a than the adjacent interval between the raw material supply nozzles 13a.
また、上述した実施の形態においては、冷却流路Wとして、軸方向冷却管28の外周に軸方向迂回管32を配置させたり、第1側面連通管37の外周に第2側面連通管39を配置させるようにしたが、本発明はこれに限らず、内火炎ノズル21に囲まれた中心領域内に設けた中心冷却路24aと、中心冷却路24aに供給された冷却水を、噴出面2aから遠ざけて内火炎ノズル21、原料供給ノズル13aおよび外火炎ノズル23aを迂回させる迂回経路24bと、迂回経路24bと連通し、外火炎ノズル23aの外周に配置された側面冷却路24cとを備える冷却流路Wであればその他種々の構成であってもよく、例えば軸方向冷却管28の内周側に軸方向迂回管32を配置させたり、第1側面連通管37の内周側に第2側面連通管39を配置させるようにしてもよい。 In the above-described embodiment, as the cooling channel W, the axial bypass pipe 32 is disposed on the outer periphery of the axial cooling pipe 28, or the second side communication pipe 39 is provided on the outer periphery of the first side communication pipe 37. Although the present invention is not limited to this, the present invention is not limited to this, and the central cooling passage 24a provided in the central region surrounded by the inner flame nozzle 21 and the cooling water supplied to the central cooling passage 24a are ejected from the ejection surface 2a. Cooling provided with a bypass path 24b that bypasses the inner flame nozzle 21, the raw material supply nozzle 13a and the outer flame nozzle 23a away from the inner flame nozzle, and a side cooling path 24c that communicates with the bypass path 24b and is disposed on the outer periphery of the outer flame nozzle 23a. Various other configurations may be used as long as the flow path W, for example, the axial bypass pipe 32 is disposed on the inner peripheral side of the axial cooling pipe 28, or the second peripheral pipe is disposed on the inner peripheral side of the first side surface communication pipe 37. The side communication pipe 39 may be disposed.
次に、図４Ａに示すように、外火炎孔が配列している領域に火炎欠落領域ERa,ERb,ERc,ERdがある従来の噴出面を備えた球状粒子製造用バーナー101（比較例1、比較例2）と、図４Ｂに示すように、外火炎孔が配列されている領域に火炎欠落領域がない本発明の噴出面を備えた球状粒子製造用バーナー1（実施例1）とをそれぞれ用いて、各球状粒子製造用バーナー101,1により生成された無機質球状粒子の円形度や比表面積、流動性、生産性、結晶残存率について調べた。なお、この検証試験では、無機質粒子原料としてシリカからなる粉末を用いた。 Next, as shown in FIG. 4A, a spherical particle production burner 101 (Comparative Example 1) having a conventional jetting surface with flame missing regions ERa, ERb, ERc, ERd in the region where the outer flame holes are arranged. Comparative Example 2) and, as shown in FIG. 4B, a spherical particle production burner 1 (Example 1) having the ejection surface of the present invention having no flame missing region in the region where the outer flame holes are arranged, respectively. The circularity, specific surface area, fluidity, productivity, and crystal residual rate of the inorganic spherical particles produced by the respective spherical particle production burners 101 and 1 were examined. In this verification test, powder made of silica was used as the inorganic particle raw material.
ここで、図４Ａは、この検証試験で用いた比較例1および比較例2となる従来の球状粒子製造用バーナー101であり、噴出面に設けた内火炎孔、原料供給孔および外火炎孔の配置箇所を線図として示したものである。図４Ａでは、内火炎孔の配置箇所を内火炎孔配置線L1で示し、原料供給孔の配置箇所を原料供給孔配置線L2で示し、外火炎孔の配置箇所を外火炎孔配置線L3で示した。このように従来の噴出面では、中心点Oを中心にして十字方向に火炎欠落領域ERa,ERb,ERc,ERdがあり、外火炎配置線L3に4箇所、外火炎孔が形成されていない領域を設けた。 Here, FIG. 4A is a conventional spherical particle production burner 101 which is Comparative Example 1 and Comparative Example 2 used in this verification test, and shows an inner flame hole, a raw material supply hole and an outer flame hole provided on the ejection surface. The arrangement location is shown as a diagram. In FIG. 4A, the arrangement location of the inner flame hole is indicated by the inner flame hole arrangement line L1, the arrangement location of the raw material supply hole is indicated by the raw material supply hole arrangement line L2, and the arrangement location of the outer flame hole is indicated by the outer flame hole arrangement line L3. Indicated. Thus, in the conventional ejection surface, there are flame missing areas ERa, ERb, ERc, ERd in the cross direction around the center point O, and four areas on the outer flame arrangement line L3, where no outer flame holes are formed Was provided.
一方、図４Ｂは、この検証試験で用いた実施例1となる本発明の球状粒子製造用バーナー1であり、図４Ａと同様に、噴出面に設けた内火炎孔、原料供給孔および外火炎孔の配置箇所を線図として示したもので、外火炎孔の配置箇所を示した外火炎孔配置線L4の構成が図４Ａとは異なるものである。この場合、本発明の噴出面では、十字方向に火炎欠落領域ERa,ERb,ERc,ERdがなく、外火炎孔が円形状に連続して密に配置されており、外火炎孔配置線L4を円形状に示している。 On the other hand, FIG. 4B shows the spherical particle production burner 1 of the present invention, which is Example 1 used in this verification test. Like FIG. 4A, the inner flame hole, the raw material supply hole, and the outer flame provided on the ejection surface. The hole arrangement location is shown as a diagram, and the configuration of the outer flame hole arrangement line L4 showing the arrangement location of the outer flame hole is different from FIG. 4A. In this case, on the ejection surface of the present invention, there are no flame missing areas ERa, ERb, ERc, ERd in the cross direction, and the outer flame holes are arranged densely in a continuous circle, and the outer flame hole arrangement line L4 is Shown in a circular shape.
ここで、図４Ａに示す構成を備えた球状粒子製造用バーナー101を用いた比較例1では、図４Ａの構成から得られる最も高円形度の高流動品とし、一方、比較例2では、同じく図４Ａに示す構成を備えた球状粒子製造用バーナー101を用いるものの、比較例1とは諸条件を変えて円形度が異なるものとした。なお、この比較例2は従来からある汎用品である。 Here, in Comparative Example 1 using the spherical particle production burner 101 having the configuration shown in FIG. 4A, the highest fluidity product having the highest circularity obtained from the configuration in FIG. 4A is used. Although the burner 101 for producing spherical particles having the configuration shown in FIG. 4A is used, the degree of circularity is different from that of Comparative Example 1 by changing various conditions. The comparative example 2 is a conventional general-purpose product.
なお、実施例1、比較例1および比較例2では、使用する内火炎孔、原料供給孔および外火炎孔の径を同じ寸法とし、また、内火炎孔および外火炎孔からの火炎の噴出量や、原料供給孔からの無機質粒子原料の噴出量も同じとし、外火炎孔が配置された箇所に火炎欠落領域があるか否かの違いにより、生成される無機質球状粒子がどのように変わるかについて調べた。 In Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2, the diameters of the inner flame hole, the raw material supply hole and the outer flame hole to be used are the same size, and the amount of flame jetted from the inner flame hole and the outer flame hole The amount of inorganic particle raw material ejected from the raw material supply hole is also the same, and how the generated inorganic spherical particles change depending on whether or not there is a flame missing region at the location where the outer flame hole is arranged Investigated about.
これら実施例1、比較例1および比較例2の各球状粒子製造用バーナー1,101を用いて無機質球状粒子を生成し、この無機質球状粒子の円形度、比表面積、流動性および結晶残存率を調べ、さらに各球状粒子製造用バーナー1,101の生産性を調べたところ、図５に示すような結果が得られた。なお、ここで、円形度は、フロー式粒子像分析装置FPIA-2100により調べ、比表面積は、ユアサアイオニクス社製マルチソーブ16により調べた。また、流動性は、生成した無機質球状粒子40.0[g]を、エポキシ樹脂と混練し、島津製作所製フローテスター CFT-500Dで測定することにより調べた。結晶残存率は、RIGAKU製RINT2000により調べ、この値が低いほど火炎により無機質粒子原料を溶融できていることを示している。 Inorganic spherical particles were produced using each of the spherical particle production burners 1,101 of Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2, and the circularity, specific surface area, fluidity, and crystal residual ratio of the inorganic spherical particles were investigated, Furthermore, when the productivity of each spherical particle manufacturing burner 1,101 was examined, the results shown in FIG. 5 were obtained. Here, the circularity was examined by a flow particle image analyzer FPIA-2100, and the specific surface area was examined by Multisorb 16 manufactured by Yuasa Ionics. The fluidity was examined by kneading the produced inorganic spherical particles 40.0 [g] with an epoxy resin and measuring with a flow tester CFT-500D manufactured by Shimadzu Corporation. The crystal residual rate is examined by RINT2000 made by RIGAKU, and the lower this value, the more the inorganic particle raw material can be melted by the flame.
図５から、実施例1では、円形度が高く、比表面積が低い無機質球状粒子を生成できることが確認できた。また、この実施例1では、流動性についても比較例1および比較例2に比べて格段的に向上していることが確認でき、さらには生産性も低下することがなく優れていることが確認できた。さらに、実施例1では、結晶残存率も比較例1および比較例2に比べて格段的に低下しており、火炎によって無機質粒子原料が十分に溶融できていることが確認できた。このように実施例1では、結晶残存率が格段的に向上していることから、外火炎孔を連続して密に配置したことで、外気の巻き込みが抑制され、シリカを十分に溶融させることができ、未溶融粒子の生成を抑制して無機質球状粒子の生産性を向上できることが確認できた。 From FIG. 5, it was confirmed that in Example 1, inorganic spherical particles having a high circularity and a low specific surface area can be produced. Further, in this Example 1, it can be confirmed that the fluidity is remarkably improved as compared with Comparative Example 1 and Comparative Example 2, and further, it is confirmed that the productivity is excellent without decreasing. did it. Furthermore, in Example 1, the crystal residual rate was also significantly reduced as compared with Comparative Example 1 and Comparative Example 2, and it was confirmed that the inorganic particle raw material was sufficiently melted by the flame. As described above, in Example 1, since the crystal residual rate is remarkably improved, the external flame holes are continuously and densely arranged to suppress the entrainment of the outside air and sufficiently melt the silica. It was confirmed that the productivity of inorganic spherical particles can be improved by suppressing the formation of unmelted particles.
次に、円形度と粉給量との関係についてまとめたところ、図６に示すような結果が得られた。図６では、汎用品である比較例2と、従来では従来高流動品の無機質球状粒子が生成可能であった比較例1により得られたデータ等を用いて、従来型バーナー（比較例1および比較例2の球状粒子製造用バーナー101）の粉給量と、これにより生成された無機質球状粒子の円形度との関係を一点鎖線で示した。また、実施例1により得られたデータを基に、本発明の球状粒子製造用バーナー1についても新規高流動品として、粉給量と円形度との関係を点線で示した。図６に示しように、本発明の球状粒子製造用バーナー1では、円形度が高く、流動性向上に優れた無機質球状粒子を生成できるとともに、粉給量についても従来バーナーよりも優れていることが確認できた。 Next, when the relationship between the circularity and the amount of powder supply was summarized, results as shown in FIG. 6 were obtained. In FIG. 6, a conventional burner (Comparative Example 1 and Comparative Example 1) was used by using data obtained in Comparative Example 2 which is a general-purpose product and Comparative Example 1 in which a conventional high-fluidity inorganic spherical particle could be generated. The relationship between the powder feed amount of the burner 101) for producing spherical particles of Comparative Example 2 and the circularity of the inorganic spherical particles produced thereby is shown by a one-dot chain line. Further, based on the data obtained in Example 1, the burner 1 for producing spherical particles of the present invention is also a new high-fluidity product, and the relationship between the powder supply amount and the circularity is shown by a dotted line. As shown in FIG. 6, the burner 1 for producing spherical particles of the present invention can produce inorganic spherical particles having a high degree of circularity and excellent fluidity, and the powder feed rate is also superior to that of the conventional burner. Was confirmed.
次に、図４Ｂに示した本発明の球状粒子製造用バーナー1において、噴出面に配置する内火炎孔および外火炎孔間の距離を変化させ、それにより生成される無機質球状粒子の円形度および比表面積がどのように変化するかについて調べた。実際上、この検証試験では、噴出面において、内火炎孔5を配置した第1円形仮想線VL1と、外火炎孔7を配置した第3円形仮想線VL3との距離を、27[mm]、44[mm]、56[mm]にそれぞれ変えた3種類の球状粒子製造用バーナーを用意し、各球状粒子製造用バーナーにて生成された無機質球状粒子の円形度および比表面積について調べた。 Next, in the burner 1 for producing spherical particles of the present invention shown in FIG. 4B, the distance between the inner flame hole and the outer flame hole arranged on the ejection surface is changed, and the circularity of the inorganic spherical particles generated thereby and It was examined how the specific surface area changes. In practice, in this verification test, on the ejection surface, the distance between the first circular imaginary line VL1 in which the inner flame hole 5 is arranged and the third circular imaginary line VL3 in which the outer flame hole 7 is arranged is 27 [mm], Three types of spherical particle production burners were prepared, each of 44 [mm] and 56 [mm], and the roundness and specific surface area of the inorganic spherical particles produced by each spherical particle production burner were examined.
その結果、第1円形仮想線VL1と第3円形仮想線VL3との距離を27[mm]とした球状粒子製造用バーナーでは、円形度が0.94、比表面積が13.0[m2/g]となり、上述した比較例1と同じ結果が得られた。このようにこの球状粒子製造用バーナーでは、円形度および比表面積が比較例1と同じになるものの、生産性については比較例1よりも格段的に向上しており、流動性向上に優れた無機質球状粒子の生産性を向上し得る球状粒子製造用バーナーを提供できることが確認できた。 As a result, in the spherical particle production burner in which the distance between the first circular imaginary line VL1 and the third circular imaginary line VL3 is 27 [mm], the circularity is 0.94, the specific surface area is 13.0 [m 2 / g], The same results as in Comparative Example 1 described above were obtained. Thus, in this burner for producing spherical particles, the circularity and specific surface area are the same as in Comparative Example 1, but the productivity is markedly improved compared to Comparative Example 1, and the inorganic material is excellent in improving fluidity. It was confirmed that a spherical particle production burner capable of improving the productivity of spherical particles can be provided.
一方、第1円形仮想線VL1と第3円形仮想線VL3との距離を44[mm]とした球状粒子製造用バーナーでは、円形度が0.93、比表面積が10.0[m2/g]となり、円形度および比表面積のいずれにおいても流動性向上に優れた無機質球状粒子が生成できることが確認できた。 On the other hand, a spherical particle production burner in which the distance between the first circular imaginary line VL1 and the third circular imaginary line VL3 is 44 [mm] has a circularity of 0.93 and a specific surface area of 10.0 [m 2 / g]. It was confirmed that inorganic spherical particles excellent in improving fluidity can be produced at any degree and specific surface area.
さらに、第1円形仮想線VL1と第3円形仮想線VL3との距離を56[mm]とした球状粒子製造用バーナーでは、円形度が0.91となり僅かに低下するものの、比表面積が8.5[m2/g]まで低くさせることができ、この場合であっても円形度および比表面積を総合的に考慮すると流動性向上に優れた無機質球状粒子が生成できることが確認できた。以上より、本発明の球状粒子製造用バーナー1では、内火炎孔が配置された仮想線（第1円形仮想線VL1）と、外火炎孔が配置された仮想線（第3円形仮想線VL3）との距離を27[mm]以上56[mm]以下に選定することで、流動性向上に優れた無機質球状粒子を製造できることが確認できた。 Furthermore, in the spherical particle manufacturing burner in which the distance between the first circular imaginary line VL1 and the third circular imaginary line VL3 is 56 [mm], the circularity is 0.91 and slightly decreases, but the specific surface area is 8.5 [m 2]. / g], and even in this case, it was confirmed that inorganic spherical particles excellent in fluidity could be generated when the circularity and specific surface area were comprehensively considered. From the above, in the burner 1 for producing spherical particles of the present invention, a virtual line in which the inner flame hole is arranged (first circular virtual line VL1) and a virtual line in which the outer flame hole is arranged (third circular virtual line VL3) It was confirmed that the inorganic spherical particles having excellent fluidity can be produced by selecting the distance from the nozzle to 27 [mm] or more and 56 [mm] or less.
1 球状粒子製造用バーナー
2 バーナー本体
2a 噴出面
2b 本体側面
13a 原料供給ノズル
21 内火炎ノズル
23a 外火炎ノズル
24a 中心冷却路
24b迂回経路
24c側面冷却路
O 中心点
W 冷却流路
1 Burner for spherical particle production
2 Burner body
2a Ejection surface
2b Side of main body
13a Raw material supply nozzle
21 Internal flame nozzle
23a Outer flame nozzle
24a Central cooling path
24b detour route
24c side cooling path
O Center point
W Cooling channel
Claims (4)
内部に設けた冷却流路に冷却媒体が流れ、噴出面から前記火炎および前記無機質粒子原料が噴出するバーナー本体を備え、
前記バーナー本体は、
前記噴出面の中心点の周囲に配置された複数の内火炎ノズルと、前記内火炎ノズルの外周に配置された複数の原料供給ノズルと、前記原料供給ノズルの外周にて隣接間隔が密に配置され、密に噴出する火炎により前記中心点側への外気の巻き込みを抑制する複数の外火炎ノズルとを有し、
前記冷却流路は、
前記内火炎ノズルに囲まれた中心領域内に設けた中心冷却路と、
前記中心冷却路に供給された冷却媒体を、前記噴出面から遠ざけて前記内火炎ノズル、前記原料供給ノズルおよび前記外火炎ノズルを迂回させる迂回経路と、
前記迂回経路と連通し、前記外火炎ノズルの外周に配置された側面冷却路とを備え、前記冷却媒体が前記中心冷却路、前記迂回経路および前記側面冷却路の順に連続して流れ、
前記噴出面では、前記中心点を中心とした仮想線に沿って前記内火炎ノズルの先端に設けられた内火炎孔が複数配置されているとともに、該仮想線とは異なる仮想線に沿って前記外火炎ノズルの先端に設けられた外火炎孔が複数配置されており、前記冷却流路の管幅よりも、互いに隣接する前記外火炎孔間の距離が小さい
ことを特徴とする球状粒子製造用バーナー。 A spherical particle production burner for producing inorganic spherical particles by ejecting inorganic particle raw materials into a flame,
A cooling medium flows through a cooling channel provided inside, and includes a burner body from which the flame and the inorganic particle raw material are ejected from an ejection surface,
The burner body is
A plurality of inner flame nozzles arranged around the center point of the ejection surface, a plurality of raw material supply nozzles arranged on the outer periphery of the inner flame nozzle, and an adjacent interval closely arranged on the outer periphery of the raw material supply nozzle A plurality of external flame nozzles that suppress the entrainment of outside air to the center point side by a flame that is densely ejected,
The cooling channel is
A central cooling passage provided in a central region surrounded by the inner flame nozzle;
A detour path for diverting the inner flame nozzle, the raw material supply nozzle and the outer flame nozzle away from the ejection surface of the cooling medium supplied to the central cooling path;
The detour route and communicated, and a side cooling path arranged on the outer periphery of the outer flame nozzle, the cooling medium is the central cooling passage, is flow in succession in order of the detour route and the side cooling passages,
In the ejection surface, a plurality of internal flame holes provided at the tip of the internal flame nozzle are arranged along a virtual line centered on the center point, and the virtual surface is different from the virtual line along the virtual line. A plurality of external flame holes provided at the tip of the external flame nozzle are arranged, and the distance between the adjacent external flame holes is smaller than the tube width of the cooling flow path . burner.
前記外火炎孔が2列以上になって前記中心点を周回するように配置され、一の列の前記外火炎孔が前記中心点の周囲に等角度間隔で配置されているとともに、他の列の前記外火炎孔が前記一の列の前記外火炎孔の等角度間隔と位相をずらして同じ等角度間隔で配置されている
ことを特徴とする請求項1記載の球状粒子製造用バーナー。 The ejection surface is
Is disposed so as to surround the center point before Kigai flame holes becomes two or more lines, with the outer flame holes of one row are arranged at equal angular intervals around the center point, the other column the outer claim 1 spherical particle manufacturing burner, wherein the are disposed at the same equal angular intervals by shifting the equal angular intervals and the phase of the flame hole is the outer flame hole of the one row of.
ことを特徴とする請求項2記載の球状粒子製造用バーナー。 3. The burner for producing spherical particles according to claim 2 , wherein the outer flame holes in the one row and the other row are arranged at equal intervals of 5 degrees or less around the center point.
ことを特徴とする請求項1〜3のうちいずれか1項に記載の球状粒子製造用バーナー。 Claim 1 prior Symbol the flame holes and a virtual line disposed, the distance between the imaginary line the outer flame holes are arranged, characterized in that it is less 27 [mm] or more 56 [mm] The burner for producing spherical particles according to any one of?
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