JP6303241B2 - 無機質球状化粒子製造装置、及び無機質球状化粒子製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、無機質球状化粒子を製造する際に使用する無機質球状化粒子製造装置、及び無機質球状化粒子製造方法に関する。

従来、無機質原料粉体を火炎中に噴出させることにより、無機質球状化粒子を製造することが行われている（例えば、特許文献１〜３参照。）。
特許文献１には、中央部に配置された原料供給管と、外管と内管との間に配置された複数の小管を可燃性ガス管と、該小管の周囲に配置された酸素ガス管と、を有するバーナが開示されている。

一般的に、無機質原料粉体を火炎により球状化させるためには、高温の火炎が必要である。よって、通常、上記可燃性ガス管に供給するガスとしてガス燃料を用い、上記酸素ガス管から供給するガスとして純酸素が用いられる。

特許文献２には、無機質粉体原料を火炎中に供給して無機質球状化粒子を生成する球状化バーナを炉頂部に垂直方向下向きに備えた竪型球状化炉により無機質球状化粒子を製造する装置において、前記竪型球状化炉の下部に、生成した球状化粒子を炉内から導出する粒子出口孔と、該粒子出口孔に向けて球状化粒子搬送用の空気を導入する空気入口孔とを水平方向に対向配置するとともに、前記粒子出口孔の開口径を前記空気入口孔の開口径より大きく形成したことを特徴とする無機質球状化粒子製造装置が開示されている。

図５は、特許文献２に開示された無機質球状化粒子製造装置の概略構成を示す図（系統図）である。
図５を参照するに、無機質球状化粒子製造装置２００は、フィーダー２０１と、経路２０２と、酸素燃焼バーナ２０３と、酸素供給設備２０４と、ＬＰＧ供給設備２０５と、炉２０６と、経路２０８と、サイクロン２０９と、バグフィルター２１１と、を有する。
上記構成とされた無機質球状化粒子製造装置２００では、原料粉体がフィーダー２０１から切り出され、経路２０２から供給されるキャリアガスに同伴されて酸素燃焼バーナ２０３に搬送される。
酸素燃焼バーナ２０３には、酸素供給設備２０４から供給された酸素と、ＬＰＧ供給設備２０５からの燃料ガスとが供給される。そして、炉２０６内に形成される火炎中により球状化された粒子は、経路２０８から炉２０６に導入された空気により温度が低下され、後段のサイクロン２０９や、バグフィルター２１１を用いて回収される。

図６は、特許文献２に開示されたバーナ（球状化バーナ）の先端の平面（正面図）であり、図７は、図６に示すバーナ（球状化バーナ）の先端部のＱ−Ｑ線方向の断面図である。

図６及び図７を参照するに、特許文献２に開示されたバーナ２２０（球状化バーナ）は、原料粉体供給路２２１と、燃料ガス供給路２２２と、旋回酸素供給路２２３と、直進酸素供給路２２４と、冷却水通路２２５ａ，２２５ｂと、燃焼室２２６と、複数の原料粉体噴出口２２７と、複数の燃料ガス噴出口２２９と、複数の旋回酸素噴出口２３１と、複数の直進酸素噴出口２３２と、を有する。

原料粉体供給路２２１は、バーナ２２０の中心に配置されており、バーナ２２０の延在方向に延在している。原料粉体供給路２２１は、円柱形状とされており、キャリアガスに搬送された原料粉体を供給する。
燃料ガス供給路２２２は、原料粉体供給路２２１の外側の円周上に配置された複数の供給路で構成されており、燃料ガスが供給される。
旋回酸素供給路２２３は、燃料ガス供給路２２２の外側の円周上に配置された複数の供給路で構成されており、旋回用の酸素が供給される。

直進酸素供給路２２４は、旋回酸素供給路２２３の外側の円周上に配置された複数の供給路で構成されており、酸素が供給される。
冷却水通路２２５ａ，２２５ｂは、直進酸素供給路２２４の外側の円周上に配置されている。冷却水通路２２５ａ，２２５ｂに冷却水が供給されることで、火炎により加熱されるバーナ２２０の先端部を冷却する。これにより、バーナ２２０の先端部の破損を抑制可能な構成とされている。

燃焼室２２６は、バーナ２２０の先端側に設けられている。燃焼室２２６は、バーナ２２０に配置された凹部であり、燃焼室２２６の底面２２６ａからバーナ２２０の先端に向かうにつれて幅が広くなる形状とされている。
燃焼室２２６は、原料粉体噴出口２２７、燃料ガス噴出口２２９、旋回酸素噴出口２３１、及び直進酸素噴出口２３２を露出している。

複数の原料粉体噴出口２２７は、原料粉体供給路２２１と燃焼室２２６の底面２２６ａとの間にリング状に配置されている。複数の原料粉体噴出口２２７は、原料粉体供給路２２１を介して供給される原料粉体を燃焼室２２６に噴出させる。
複数の燃料ガス噴出口２２９は、燃料ガス供給路２２２と燃焼室２２６の底面２２６ａとの間にリング状に設けられている。複数の燃料ガス噴出口２２９は、複数の原料粉体噴出口２２７の外側に配置されている。複数の燃料ガス噴出口２２９は、燃料ガス供給路２２２を介して供給される燃料ガスを燃焼室２２６に噴出させる。

複数の旋回酸素噴出口２３１は、旋回酸素供給路２２３と対向する燃焼室２２６の側壁に設けられている。複数の旋回酸素噴出口２３１は、複数の燃料ガス噴出口２２９の外側にリング状に配置されている。
複数の直進酸素噴出口２３２は、直進酸素供給路２２４と対向する燃焼室２２６の側壁に設けられている。複数の直進酸素噴出口２３２は、複数の旋回酸素噴出口２３１の外側にリング状に配置されている。

特許文献３には、先に説明した図６及び図７に示すバーナ２２０と同様な構成とされたバーナ（無機質球状化粒子製造用バーナ）が開示されている。

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

ところで、火炎中に無機質原料粉体を投入して、該無機質原料粉体よりも平均粒径の小さい球状化粒子を得ようとする場合、投入した無機質原料粉体の沸点以上の温度とされた火炎を形成し、無機質原料粉体を蒸発させてから再凝縮させる必要がある。
特許文献２，３に開示された構造のバーナ（図６及び図７に示すバーナ２００）では、燃料と支燃性ガスとを燃焼室で混合・燃焼させるため、高温の酸素燃焼火炎を形成することが可能である。しかしながら、その最高温度は、断熱理論火炎温度である２８００℃までとなる。

そのため、例えば、無機質原料粉体としてＡｌ_２Ｏ_３を、その沸点（２９７７℃）以上に加熱することで、平均粒径が１μｍ以下とされた微粒子を生成することが困難であった。
また、特許文献２，３に開示された構造のバーナで形成された火炎中で無機質原料粉体を溶融・球状化させる場合において、無機質原料を微粉砕し細粒化させると無機質原料粉体同士が凝集しやすくなり、定量的な搬送が困難となる。このため、平均粒径が１μｍ以下とされた無機質原料粉体をバーナに供給することが困難であった（なお、一般的に平均粒径が１μｍ以下になると凝集性が高くなる。）。

つまり、断熱理論火炎温度である２８００℃よりも低い融点とされた無機質原料を、バーナで形成した火炎中での溶融・球状化させて、平均粒径が１μｍ以下の球状化粒子を得ることが困難であった。

また、無機質球状化粒子を得る方法として、ＳｉやＡｌ等の金属粉体を原料（出発原料）とし、これらを酸化性雰囲気で燃焼させる金属酸化法が知られている。
この方法では、該原料である金属粉体よりも小さい粒径の粒子を生成可能であるため、容易に平均粒径が１μｍ以下とされた微粒子を生成することができる。
しかしながら、金属酸化法では、大きな粒径の粒子、例えば、平均粒径が数μｍ〜数十μｍの粒子を生成することができない。

一般的に、無機質球状化粒子が用いられるのは、例えば、電子部品等のフィラー（充填物）であるが、このような用途において、充填効率を高めるためには、第１の平均粒径が数μｍ〜数十μｍとされた第１の無機質球状化粒子と、第１の平均粒径よりも小さい第２の平均粒径が１μｍ以下とされた第２の無機質球状化粒子と、を併用することが必要である。
したがって、無機質球状粒子製造装置としては、第１の平均粒径が数μｍ〜数十μｍとされた第１の無機質球状化粒子と、第２の平均粒径が１μｍ以下とされた第２の無機質球状化粒子と、を同一の装置を用いて、同時に生成できることが好ましい。

そこで、本発明は、第１の平均粒径が数μｍ〜数十μｍとされた第１の無機質球状化粒子と、第２の平均粒径が１μｍ以下とされた第２の無機質球状化粒子と、同一の装置を用いて、同時に生成可能な無機質球状化粒子製造装置、及び無機質球状化粒子製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明によれば、円筒形状の縦型炉本体、該縦型炉本体の側壁部に配置された複数の遮断空気導入部、及び前記複数の遮断空気導入部の配設位置よりも下方に位置する前記縦型炉本体の側壁部に配置され、生成された第１及び第２の無機質球状化粒子を搬送するための搬送用空気を導入するための搬送用空気導入部を含む球状化炉と第１の原料である無機質粉体を噴出する第１の原料噴出孔を含み、前記無機質粉体を加熱及び溶融する第１の火炎が形成される先端が下向きとなるように、かつ延在方向が鉛直方向となるように、前記縦型炉本体の頂部に配置され、第１の平均粒径とされた前記第１の無機質球状化粒子を生成する第１のバーナと、第２の原料となる金属粉体を噴出する第２の原料噴出孔を含み、前記金属粉体を加熱及び溶融する第２の火炎が形成される先端が前記縦型炉本体内に収容されるように、前記搬送用空気導入部内に配置され、前記第２の火炎の外炎により前記金属粉体を酸化させて、前記第１の平均粒径よりも小さい第２の平均粒径とされた前記第２の無機質球状化粒子を生成する第２のバーナと、を有することを特徴とする無機質球状化粒子製造装置が提供される。

また、請求項２に係る発明によれば、前記第１の平均粒径は、数μｍ〜数十μｍであり、前記第２の平均粒径は、１μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の無機質球状化粒子製造装置が提供される。

また、請求項３に係る発明によれば、前記球状化炉は、前記搬送用空気導入部と対向するように、前記縦型炉本体の側壁部に設けられ、前記第１及び第２の無機質球状化粒子、並びに前記搬送用空気を導出する導出部を有することを特徴とする請求項１または２記載の無機質球状化粒子製造装置が提供される。

また、請求項４に係る発明によれば、前記導出部と接続され、前記第１及び第２の無機質球状化粒子を捕集する捕集部を有することを特徴とする請求項３記載の無機質球状化粒子製造装置が提供される。

また、請求項５に係る発明によれば、前記捕集部は、前記導出部と接続され、前記第１の無機質球状化粒子を捕集するサイクロンと、前記サイクロンの上端部と接続され、前記第２の無機質球状化粒子を捕集するバグフィルターと、を有することを特徴とする請求項４記載の無機質球状化粒子製造装置が提供される。

また、請求項６に係る発明によれば、先端が下向きとなるように、かつ延在方向が鉛直方向となるように、球状化炉を構成する縦型炉本体の頂部に配置された第１のバーナの前記先端に形成される第１の火炎に、第１の原料である無機質粉体を噴出させて、該無機質粉体を加熱及び溶融させる無機質粉体加熱及び溶融工程と、前記縦型炉本体の側壁部の周方向に配置された複数の遮断空気導入部から該前記縦型炉本体内に導入される空気により、前記無機質粉体の融点よりも低い温度まで、加熱及び溶融された前記無機質粉体を冷却することで、第１の平均粒径とされた第１の無機質球状化粒子を生成する第１の無機質球状化粒子生成工程と、前記複数の遮断空気導入部の配設位置よりも下方に位置する前記縦型炉本体の側壁部に設けられた搬送用空気導入部内に配置された第２のバーナの先端に形成される第２の火炎の外炎に、金属粉体を噴出させることで、該金属粉体を酸化させる金属粉体酸化工程と、前記搬送用空気導入部に導入される搬送用空気により、前記金属粉体酸化工程において、酸化した前記金属粉体を融点以下に温度に冷却することで、酸化した前記金属粉体よりなり、前記第１の平均粒径よりも小さい第２の平均粒径とされた第２の無機質球状化粒子を生成する第２の無機質球状化粒子生成工程と、を有し、前記無機質粉体加熱及び溶融工程と、前記金属粉体酸化工程と、を同一の無機質球状化粒子製造装置を用いて同時に行い、かつ該無機質球状化粒子製造装置を用いて、前記第１の無機質球状化粒子生成工程と、前記第２の無機質球状化粒子生成工程と、を同時に行うことを特徴とする無機質球状化粒子製造方法が提供される。

また、請求項７に係る発明によれば、前記第１の粒径の平均粒径は、数μｍ〜数十μｍであり、前記第２の粒径の平均粒径は、１μｍ以下であることを特徴とする請求項６記載の無機質球状化粒子製造方法が提供される。

また、請求項８に係る発明によれば、前記第１の無機質球状化粒子生成工程では、第１の無機質球状化粒子として、ＳｉＯ_２粒子、Ａｌ_２Ｏ_３粒子、及びＦｅ_２Ｏ_３粒子のうちのいずれかの１つの粒子を生成することを特徴とする請求項６または７記載の無機質球状化粒子製造方法が提供される。

また、請求項９に係る発明によれば、前記第１及び第２の無機質球状化粒子生成工程後に、捕集部により、前記第１及び第２の無機質球状化粒子を捕集する捕集工程を有することを特徴とする請求項６ないし８のうち、いずれか１項記載の無機質球状化粒子製造方法が提供される。

また、請求項１０に係る発明によれば、前記捕集工程では、サイクロンを用いて、前記第１の無機質球状化粒子を捕集し、前記バグフィルターを用いて、前記第２の無機質球状化粒子を捕集することを特徴とする請求項９記載の無機質球状化粒子製造方法が提供される。

本発明の無機質球状化粒子製造装置、及び無機質球状化粒子製造方法によれば、第１の平均粒径が数μｍ〜数十μｍとされた第１の無機質球状化粒子と、第２の平均粒径が１μｍ以下とされた第２の無機質球状化粒子と、同一の装置を用いて、同時に生成することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る無機質球状化粒子製造装置の概略構成を模式的に示す図（系統図）である。 図１に示す第２のバーナの先端部の概略構成を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る無機質球状化粒子製造装置の概略構成を模式的に示す図（系統図）である。 図３に示す第２のバーナの先端部の概略構成を示す断面図である。 特許文献２に開示された無機質球状化粒子製造装置の概略構成を示す図（系統図）である。 特許文献２に開示されたバーナ（球状化バーナ）の先端の平面（正面図）である。 図６に示すバーナ（球状化バーナ）の先端部のＱ−Ｑ線方向の断面図である。

以下、図面を参照して本発明を適用した実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の実施形態の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の無機質球状化粒子製造装置の寸法関係とは異なる場合がある。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る無機質球状化粒子製造装置の概略構成を模式的に示す図（系統図）である。
図１において、Ｙ方向は、鉛直方向（言い換えれば、図１に示す第１のバーナ３５（バーナ２２０））の延在方向を示しており、Ｘ方向は、Ｙ方向に対して直交する方向（第２のバーナ６７の延在方向）を示している。
なお、第１の実施の形態では、第１のバーナ３５の一例として、図７に示すバーナ２２０を用いた場合を例に挙げて、図示する。

図１を参照するに、第１の実施の形態の無機質球状化粒子製造装置１０は、キャリアガス供給源１１，５１と、原料及びキャリアガス供給ライン１２，５２と、バルブ１３，１９，２４，２８，５３，５９，６４と、原料フィーダー１５，５４と、燃料ガス供給源１７，５７と、燃料ガス供給ライン１８，５８と、第１の酸素供給源２２（旋回用酸素供給源）と、第１の酸素供給ライン２３と、第２の酸素供給源２６（直進用酸素供給源）と、第２の酸素供給ライン２７と、冷却水循環部３１と、冷却水供給ライン３２と、冷却水回収ライン３３と、第１のバーナ３５（バーナ２２０）と、球状化炉３８と、圧力センサ３９と、温度センサ４１，８３と、送風ブロワ４２，８６と、送風ライン４４と、複数の分岐ライン４５と、ダンパー４６，７６，８９と、ダンパー駆動部４８，７７，９１と、支燃性ガス供給源６２と、支燃性ガス供給ライン６３と、第２のバーナ６７と、第１及び第２の無機質球状化粒子搬送ライン７１と、捕集部７３と、空気導入ライン７５，８７と、ダクト８１と、圧力指示調節部９３（ＰＩＣ）と、温度支持調節部９４，９５（ＴＩＣ）と、制御装置９８と、を有する。

キャリアガス供給源１１は、原料及びキャリアガス供給ライン１２の一端と接続されている。キャリアガス供給源１１は、原料及びキャリアガス供給ライン１２に、第１の原料である無機質粉体Ａを搬送するためのキャリアガスを供給する。キャリアガスとしては、例えば、酸素または酸素富化空気を用いることができる。

原料及びキャリアガス供給ライン１２は、その他端が第１のバーナ３５（バーナ２００）の後端部（具体的には、図７に示す原料粉体供給路２２１の後端部）と接続されている。原料及びキャリアガス供給ライン１２は、キャリアガスにより、図７に示す原料粉体供給路２２１に無機質粉体Ａを供給するためのラインである。

バルブ１３は、キャリアガス供給源１１と原料フィーダー１５との間に位置する原料及びキャリアガス供給ライン１２に設けられている。バルブ１３が開かれると、原料フィーダー１５側にキャリアガスが供給され、バルブ１３が閉じられると、原料フィーダー１５側へのキャリアガスの供給が停止される。

原料フィーダー１５は、バルブ１３と第１のバーナ３５（バーナ２００）との間に位置する原料及びキャリアガス供給ライン１２に設けられている。原料フィーダー１５は、作製した無機質粉体Ａを原料及びキャリアガス供給ライン１２に導入するためのものである。
無機質粉体としては、例えば、ガラス（融点が８００℃）、アルミナ（融点が２０５３℃）、鉄（融点が１５３８℃）、シリカ(融点が１７２０℃)等を例に挙げることができる。
無機質粉体Ａの平均粒径は、例えば、５〜１００μｍの範囲内で適宜設定することができる。

燃料ガス供給源１７は、燃料ガス供給ライン１８の一端と接続されている。燃料ガス供給源１７は、燃料ガス供給ライン１８に燃料ガスを供給する。
燃料ガスとしては、例えば、液化石油ガス（ＬＰＧ(Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｇａｓ)）、都市ガス（１３Ａ）、液化天然ガス（ＬＮＧ（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ Ｎａｔｕｒａｌ Ｇａｓ））、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）、及び水素等を用いることができる。

燃料ガス供給ライン１８は、その他端が第１のバーナ３５（バーナ２００）の後端部（具体的には、図７に示す燃料ガス供給路２２２）と接続されている。燃料ガス供給ライン１８は、図７に示す燃料ガス供給路２２２に燃料ガスを供給するためのラインである。

バルブ１９は、燃料ガス供給源１７の近傍に位置する燃料ガス供給ライン１８に設けられている。バルブ１９が開かれると、第１のバーナ３５（バーナ２００）に燃料ガスが供給され、バルブ１９が閉じられると、バーナ２２０への燃料ガスの供給が停止される。

第１の酸素供給源２２は、第１の酸素供給ライン２３の一端と接続されている。第１の酸素供給源２２は、第１の酸素供給ライン２３に第１の酸素（旋回用酸素）を供給する。
第１の酸素供給ライン２３は、その他端が第１のバーナ３５（バーナ２００）の後端部（具体的には、図７に示す旋回酸素供給路２２３）と接続されている。第１の酸素供給ライン２３は、第１の酸素を旋回酸素供給路２２３に供給する。

第２の酸素供給源２６は、第２の酸素供給ライン２７の一端と接続されている。第２の酸素供給源２６は、第２の酸素供給ライン２７に第２の酸素（直進用酸素）を供給する。
第２の酸素供給ライン２７は、その他端が第１のバーナ３５（バーナ２００）の後端部（具体的には、図７に示す直進酸素供給路２２４）と接続されている。第２の酸素供給ライン２７は、第２の酸素を直進酸素供給路２２４に供給する。

冷却水循環部３１は、冷却水供給ライン３２の一端、及び冷却水回収ライン３３の他端と接続されている。
第１のバーナ３５（バーナ２００）の先端に第１の火炎Ｂを形成し、第１の火炎Ｂに無機質粉体Ａを噴出させて第１の無機質球状化粒子を生成する際、冷却水循環部３１は、冷却水供給ライン３２を介して、図７に示す冷却水通路２２５ａ，２２５ｂに冷却水を供給すると共に、冷却水回収ライン３３を介して、第１のバーナ３５（バーナ２００）の先端部の冷却に寄与して温度が上昇した冷却水を回収し、該冷却水を再度冷却させる。

冷却水供給ライン３２の他端は、冷却水通路２２５ａ，２２５ｂに冷却水を供給可能なように、第１のバーナ３５（バーナ２００）と接続されている。冷却水供給ライン３２は、バーナ２２０の先端部を冷却するための冷却水を供給する。
冷却水回収ライン３３の他端は、冷却水通路２２５ａ，２２５ｂから冷却に寄与した冷却水を供給可能なように、バーナ２２０と接続されている。冷却水回収ライン３３は、バーナ２２０の先端部の冷却に寄与した冷却水を回収するためのラインである。

第１のバーナ３５は、無機質粉体Ａを加熱及び溶融する第１の火炎Ｂが形成される先端が下向きとなり、かつ第１のバーナ３５の延在方向がＹ方向（鉛直方向）と一致するように、球状化炉３８を構成する縦型炉本体３８−１の頂部に配置されている。
これにより、第１のバーナ３５の先端に形成される第１の火炎Ｂは、縦型炉本体３８−１内に配置される。
第１のバーナ３５としては、例えば、高温の第１の火炎Ｂを形成可能な酸素バーナが好ましく、運用上の安全性を考慮すると、拡散燃焼式のバーナがより好ましい。第１のバーナ３５は、例えば、無機質粉体の溶融に特化した構造のバーナであることが好ましい。
このような条件を満たす第１のバーナ３５としては、例えば、図７を参照して説明したバーナ２２０を用いることができるが、これに限定されない。

ここで、図１、図６、及び図７を参照して、第１のバーナ３５としてバーナ２２０を用いた場合を例に挙げて、第１のバーナ３５について説明する。
第１のバーナ３５（バーナ２２０）は、原料粉体供給路２２１と、燃料ガス供給路２２２と、旋回酸素供給路２２３と、直進酸素供給路２２４と、冷却水通路２２５ａ，２２５ｂと、燃焼室２２６と、無機質粉体Ａを噴出する無機質粉体噴出孔である複数の原料粉体噴出口２２７（第１の原料噴出孔）と、複数の燃料ガス噴出口２２９と、複数の旋回酸素噴出口２３１と、複数の直進酸素噴出口２３２と、を有する。

複数の原料粉体噴出口２２７（第１の原料噴出孔）は、原料粉体供給路２２１を介して供給された無機質粉体Ａ及びキャリアガスを燃焼室２２６に噴出させる。
複数の燃料ガス噴出口２２９は、複数の原料粉体噴出口２２７から燃焼室２２６に噴出されたキャリアガス及び無機質粉体Ａの外側から、燃焼室２２６内に燃料ガスを噴出させる。

複数の旋回酸素噴出口２３１は、旋回酸素供給路２２３に供給された第１の酸素が旋回するように、燃焼室２２６に噴出させる。
複数の直進酸素噴出口２３２は、直進酸素供給路２２４に供給された第２の酸素が直進するように、燃焼室２２６に噴出させる。

上記構成とされた第１のバーナ３５（バーナ２２０）では、燃料ガス、第１の酸素、及び第２の酸素により、第１の火炎Ｂが形成され、第１及び第２の酸素の流量割合及び流速割合を調整することで、第１の火炎の形状や温度分布を制御することが可能となり、無機質粉体Ａが高融点な材料であっても球状化を図ることができる。

また、第１のバーナ３５は、第１の火炎Ｂにより、無機質粉体Ａ（第１の原料）を加熱及び溶融させることで、第１の平均粒径（例えば、数μｍ〜数十μｍ）とされた第１の無機質球状化粒子（図示せず）を生成する。

図１を参照するに、球状化炉３８は、縦型炉本体３８−１と、複数の遮断空気導入部３８−２と、搬送用空気導入部３８−３と、導出部３８−４と、を有する。
縦型炉本体３８−１は、円筒形状とされた筒状部材であり、上端及び下端が開放端とされている。縦型炉本体３８−１の上端には、第１のバーナ３５の先端が配置されている。

複数の遮断空気導入部３８−２は、筒状の部材であり、縦型炉本体３８−１を貫通するように、縦型炉本体３８−１の側壁部に設けられている。複数の遮断空気導入部３８−２は、縦型炉本体３８−１の外周面の周方向及びＹ方向に所定の間隔で配置されている。
複数の遮断空気導入部３８−２の後端部は、送風ブロワ４２と接続された送風ライン４４から分岐した分岐ライン４５と接続されている。
複数の遮断空気導入部３８−２は、縦型炉本体３８−１の側壁部の内面から斜め下方に、送風ブロワ４２から供給された空気（遮断空気）を導出可能なように、縦型炉本体３８−１の外周面に対して傾斜して配置されている。

このように、縦型炉本体３８−１を貫通するように、縦型炉本体３８−１の側壁部に配置された複数の遮断空気導入部３８−２を有することにより、第１の火炎Ｂにより、溶融した無機質粉体Ａが縦型炉本体３８−１の側壁部の内面に付着することを抑制することができる。
また、複数の遮断空気導入部３８−２から導出された空気は、溶融した無機質粉体Ａを冷却させる効果も有する。

なお、図１では、複数の遮断空気導入部３８−２のうち、一部の遮断空気導入部３８−２のみを分岐ライン４５と接続させた状態を図示したが、実際には、全ての複数の遮断空気導入部３８−２は、１つの分岐ライン４５と接続されている。

搬送用空気導入部３８−３は、複数の遮断空気導入部３８−２の配設位置よりも下方に位置する縦型炉本体３８−１の側壁部をＸ方向に貫通するように設けられている。搬送用空気導入部３８−３は、その内部に第２のバーナ６７を収容可能な中空部（図示せず）を有する。搬送用空気導入部３８−３の形状は、例えば、円筒形状とすることができる。
搬送用空気導入部３８−３は、送風ライン４４と接続されている。搬送用空気導入部３８−３には、送風ライン４４を介して、送風ブロワ４２から供給される空気（この場合、第１及び第２の無機質球状化粒子を第１及び第２の無機質球状化粒子搬送ライン７１に搬送する搬送用空気）が供給される。

導出部３８−４は、縦型炉本体３８−１内から、第１及び第２の無機質球状化粒子、並びに空気（搬送用空気）を導出するための中空部を有する筒状の部材である。導出部３８−４を構成する中空部（図示せず）は、搬送用空気導入部３８−３を構成する中空部（図示せず）の内径よりも大きくなるように構成されている。
導出部３８−４は、導出部３８−４を構成する中空部（図示せず）が搬送用空気導入部３８−３を構成する中空部（図示せず）と対向するように、縦型炉の側壁部を貫通するように配置されている。

圧力センサ３９は、第１の火炎Ｂの近傍に位置する縦型炉本体３８−１内の圧力を測定可能な状態で配置されている。
温度センサ４１は、第１の火炎Ｂの近傍に位置する縦型炉本体３８−１の温度を測定可能な状態で配置されている。

送風ブロワ４２は、送風ライン４４の一端と接続されている。送風ブロワ４２は、送風ライン４４を介して、複数の遮断空気導入部３８−２、及び搬送用空気導入部３８−３内に空気を供給する。
搬送用空気導入部３８−３内に供給された空気は、第２のバーナ６７の先端に形成される第２の火炎Ｄの外炎により、溶融された金属粉体Ｃを冷却する機能を有する。
溶融された金属粉体Ｃを冷却することで、金属粉体Ｃを母材とし、かつ第１の無機質球状化粒子の第１の平均粒径（例えば、数μｍ〜数十μｍ）よりも小さい第２の平均粒径（例えば、１μｍ以下）とされた第２の無機質球状化粒子（図示せず）が生成される。

送風ライン４４は、搬送用空気導入部３８−３内に空気を供給可能（具体的には、第２のバーナ６７の後端側から第２のバーナ６７の先端側に向かう方向に空気を供給可能）なように、搬送用空気導入部３８−３と接続されている。
複数の分岐ライン４５は、送風ライン４４の他端側から分岐されたラインである。複数の分岐ライン４５の先端は、それぞれ１つの遮断空気導入部３８−２の後端部と接続されている。
送風ブロワ４２から空気が供給された際、複数の分岐ライン４５は、複数の遮断空気導入部３８−２に空気を供給する。

ダンパー４６は、送風ライン４４と搬送用空気導入部３８−３との接続位置と、複数の分岐ライン４５の分岐位置との間に位置する送風ライン４４に設けられている。
このように、送風ライン４４と搬送用空気導入部３８−３との接続位置と、複数の分岐ライン４５の分岐位置との間に位置する送風ライン４４にダンパー４６を配置することにより、複数の遮断空気導入部３８−２から導出される空気の量と、搬送用空気導入部３８−３内に供給する空気の量と、を異ならせることが可能となるので、複数の遮断空気導入部３８−２から導出される空気の量、及び搬送用空気導入部３８−３内に供給する空気の量を最適化することができる。

ダンパー駆動部４８は、ダンパー４６及び制御装置９８と電気的に接続されている。ダンパー駆動部４８は、制御装置９８から送信される信号に基づいて、ダンパー４６の開度を調節する。

キャリアガス供給源５１は、原料及びキャリアガス供給ライン５２の一端と接続されている。キャリアガス供給源５１は、原料及びキャリアガス供給ライン５２に、第２の原料である金属粉体Ｃを搬送するためのキャリアガスを供給する。キャリアガスとしては、例えば、酸素、酸素富化空気、及び空気等を用いることができる。

原料及びキャリアガス供給ライン５２は、その他端が第２のバーナ６７の後端部と接続されている。原料及びキャリアガス供給ライン５２は、キャリアガスにより、第２のバーナ６７に金属粉体Ｃを供給するためのラインである。

バルブ５３は、キャリアガス供給源５１と原料フィーダー５４との間に位置する原料及びキャリアガス供給ライン５２に設けられている。バルブ５３が開かれると、原料フィーダー５４側にキャリアガスが供給され、バルブ５３が閉じられると、原料フィーダー５４側へのキャリアガスの供給が停止される。

原料フィーダー５４は、バルブ５３と第２のバーナ６７との間に位置する原料及びキャリアガス供給ライン５２に設けられている。原料フィーダー５４は、作製した金属粉体Ｃを原料及びキャリアガス供給ライン５２に導入するためのものである。
金属粉体Ｃとしては、例えば、シリコン（融点が１４１４℃）、アルミ（融点が６６０．３℃）や鉄（融点が１５３８℃）等を例に挙げることができる。
金属粉体Ｃの平均粒径は、例えば、１０〜２０μｍの範囲内で適宜設定することができる。

燃料ガス供給源５７は、燃料ガス供給ライン５８の一端と接続されている。燃料ガス供給源５７は、燃料ガス供給ライン５８に燃料ガスを供給する。
燃料ガスとしては、例えば、ＬＰＧ(Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ｇａｓ)を用いることができる。
燃料ガス供給ライン５８は、その他端が第２のバーナ６７の後端部と接続されている。燃料ガス供給ライン５８は、第２のバーナ６７に燃料ガスを供給するためのラインである。

バルブ５９は、燃料ガス供給源５７の近傍に位置する燃料ガス供給ライン５８に設けられている。バルブ５９が開かれると、第２のバーナ６７に燃料ガスが供給され、バルブ１９が閉じられると、第２のバーナ６７への燃料ガスの供給が停止される。

支燃性ガス供給源６２は、支燃性ガス供給ライン６３の一端と接続されている。支燃性ガス供給源６２は、支燃性ガス供給ライン６３に支燃性ガスを供給する。
支燃性ガス供給ライン６３は、その他端が第２のバーナ６７の後端部と接続されている。支燃性ガス供給ライン６３は、支燃性ガスを第２のバーナ６７に供給する。支燃性ガスとしては、例えば、酸素を用いることができる。

バルブ６４は、支燃性ガス供給源６２の近傍に位置する支燃性ガス供給ライン６３に設けられている。バルブ６４が開かれると、第２のバーナ６７に支燃性ガスが供給され、バルブ６４が閉じられると、第２のバーナ６７への支燃性ガスの供給が停止される。

図２は、図１に示す第２のバーナの先端部の概略構成を示す断面図である。図２において、図１に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。

図１及び図２を参照するに、第２のバーナ６７は、第１の環状部材１０１と、第２の原料及びキャリアガス供給路１０２と、第２の原料噴出孔１０２Ａと、第２の環状部材１０４と、燃料ガス供給路１０５と、燃料ガス噴出孔１０５Ａと、第３の環状部材１０７と、支燃性ガス供給路１０８と、支燃性ガス噴出孔１０８Ａと、を有する。

第１の環状部材１０１は、その中心軸が第２のバーナ６７の中心軸Ｃ_１と一致するように配置されている。第１の環状部材１０１は、第２のバーナ６７の延在方向と同じ方向に延在している。第１の環状部材１０１は、その内部に円筒形状とされた空間を有する。
第１の環状部材１０１は、該空間にキャリアガス及び金属粉体Ｃを導入可能な状態で、原料及びキャリアガス供給ライン５２と接続されている。

第２の原料及びキャリアガス供給路１０２は、第１の環状部材１０１の内部に配置された円筒形状の空間である。第２の原料及びキャリアガス供給路１０２には、原料及びキャリアガス供給ライン５２を介して、キャリアガス及び金属粉体Ｃが導入される。
第２の原料及びキャリアガス供給路１０２は、導入されたキャリアガス及び金属粉体Ｃを、第２のバーナ６７の先端面６７Ａ側に輸送する。

第２の原料噴出孔１０２Ａは、第１の環状部材１０１の先端内に配置されている。第２の原料噴出孔１０２Ａは、第２のバーナ６７の先端面６７Ａに露出されると共に、第２の原料及びキャリアガス供給路１０２と一体に構成されている。
第２の原料噴出孔１０２Ａは、第２の先端面６７Ａ側にキャリアガス及び金属粉体Ｃを噴出させるための噴出孔である。第２の原料噴出孔１０２Ａの形状は、例えば、円形とすることができる。

第２の環状部材１０４は、第１の環状部材１０１の外周面との間に隙間を介在させた状態で、第１の環状部材１０１の外側に設けられている。第２の環状部材１０４は、第２のバーナ６７の延在方向と同じ方向に延在している。第２の環状部材１０４は、その中心軸が第２のバーナ６７の中心軸Ｃ_１と一致するように配置されている。
第２の環状部材１０４には、第１の環状部材１０１と第２の環状部材１０４との間に形成される円筒形状の空間に、燃料ガスを供給可能な状態で、燃料ガス供給ライン５８が接続されている。

燃料ガス供給路１０５は、第１の環状部材１０１と第２の環状部材１０４との間に形成された円筒形状の空間である。燃料ガス供給路１０５には、燃料ガス供給ライン５８を介して、燃料ガスが導入される。燃料ガス供給路１０５は、導入された燃料ガスを第２のバーナ６７の先端面６７Ａ側に輸送する。

燃料ガス噴出孔１０５Ａは、第１及び第２の環状部材１０１，１０４の先端間に配置されている。燃料ガス噴出孔１０５Ａは、第２のバーナ６７の先端面６７Ａに露出されると共に、燃料ガス供給路１０５と一体に構成されている。
燃料ガス噴出孔１０５Ａは、第２の先端面６７Ａ側に燃料ガスを噴出させるための噴出孔である。燃料ガス噴出孔１０５Ａとしては、例えば、リング状に配置された複数の孔（円形の孔）を用いることができる。

第３の環状部材１０７は、第２の環状部材１０４の外周面との間に隙間を介在させた状態で、第２の環状部材１０４の外側に設けられている。第３の環状部材１０７は、第２のバーナ６７の延在方向と同じ方向に延在している。第３の環状部材１０７は、その中心軸が第２のバーナ６７の中心軸Ｃ_１と一致するように配置されている。
第３の環状部材１０７には、第２の環状部材１０４と第３の環状部材１０７との間に形成される円筒形状の空間に、支燃性ガスを供給可能な状態で、支燃性ガス供給ライン６３が接続されている。

支燃性ガス供給路１０８は、第２の環状部材１０４と第３の環状部材１０７との間に形成された円筒形状の空間である。支燃性ガス供給路１０８には、支燃性ガス供給ライン６３を介して、支燃性ガスが導入される。
支燃性ガス供給路１０８は、導入された支燃性ガスを第２のバーナ６７の先端面６７Ａ側に輸送する。

支燃性ガス噴出孔１０８Ａは、第２及び第３の環状部材１０４，１０７の先端間に配置されている。支燃性ガス噴出孔１０８Ａは、第２のバーナ６７の先端面６７Ａに露出されると共に、支燃性ガス供給路１０８と一体に構成されている。
支燃性ガス噴出孔１０８Ａは、第２の先端面６７Ａ側に支燃性ガスを噴出させるための噴出孔である。支燃性ガス噴出孔１０８Ａとしては、例えば、リング状に配置された複数の孔（円形の孔）を用いることができる。

上記構成とされた第２のバーナ６７の先端面６７Ａには、燃料ガス及び支燃性ガスにより、第２の火炎Ｄが形成される。第２のバーナ６７は、その先端及び第２の火炎Ｄが搬送用空気導入部３８−３内に配置されるように、搬送用空気導入部３８−３内に配置されている。
また、第２のバーナ６７は、先端面６７Ａ側に形成される第２の火炎Ｄの外炎により、金属粉体Ｃを加熱及び酸化させることで、第１の平均粒径（例えば、数μｍ〜数十μｍ）とされた第１の無機質球状化粒子（図示せず）よりも小さい第２の平均粒径（例えば、１μｍ以下）とされた第２の無機質球状化粒子（図示せず）を生成する。

なお、外炎は、酸素との接触が十分であるため、第２の原料である金属粉体Ｃの酸化反応が迅速に進行し、熱を発生させるため、火炎（この場合、第２の火炎Ｄ）全体の中で最も高温となる部分である。よって、金属粉体Ｃは、第２の火炎Ｄの外炎に噴出させることが好ましい。

第１及び第２の無機質球状化粒子搬送ライン７１は、その一端が導出部３８−４と接続されており、他端が捕集部７３を構成するサイクロン７３−１の上部と接続されている。
第１及び第２の無機質球状化粒子搬送ライン７１は、送風ブロア４２から供給された搬送用空気により、球状化炉３８内において生成された第１及び第２の無機質球状化粒子（図示せず）をサイクロン７３−１に輸送するためのラインである。

捕集部７３は、第１及び第２の無機質球状化粒子搬送ライン７１の下流側に設けられている。捕集部７３は、サイクロン７３−１と、バグフィルター７３−２と、を有する。
サイクロン７３−１の上端部は、ダクト８１の一端と接続されている。サイクロン７３−１は、第１及び第２の無機質球状化粒子搬送ライン７１を介して輸送された第１及び第２の無機質球状化粒子のうち、第１の平均粒径とされた第１の無機質球状化粒子を捕集する。捕集された第１の無機質球状化粒子は、サイクロン７３−１の下端から回収される。

バグフィルター７３−２は、サイクロン７３−１の下流側に設けられている。バグフィルター７３−２の上端部は、ダクト８１の他端と接続されている。
バグフィルター７３−２は、ダクト８１を介して輸送された第２の平均粒径とされた第２の無機質球状化粒子をする。捕集された第２の無機質球状化粒子は、バグフィルター７３−２の下端から回収される。

空気導入ライン７５は、その一端が空気を導入可能な状態とされており、他端がサイクロン７３−１の上端部と接続されている。空気導入ライン７５は、サイクロン７３−１の上端部に空気を導入するためのラインである。
サイクロン７３−１の上端部に導入された該空気は、第１及び第２の無機質球状化粒子を冷却すると共に、ダクト８１を介して、第１の無機質球状化粒子よりも平均粒径の小さい第２の無機質球状化粒子をバグフィルター７３−２の上端部に輸送する。

ダンパー７６は、空気導入ライン７５に設けられている。ダンパー７６は、サイクロン７３−１の上端部に供給する空気の量を調節するためのものである。
ダンパー駆動部７７は、ダンパー７６及び制御装置９８と電気的に接続されている。ダンパー駆動部７７は、制御装置９８から送信される信号に基づいて、ダンパー７６の開度を調節し、冷却空気を導入することで、バグフィルター７３−２へ導入されるガスの温度を適切な温度にまで低下させることができる。

ダクト８１は、ダンパー７６から供給された空気により、バグフィルター７３−２へ第２の無機質球状化粒子を輸送するためのラインである。
温度センサ８３は、ダクト８１のうち、バグフィルター７３−２の近傍に位置する部分の温度を検出可能なように配置されている。

送風ブロア８６は、空気導入ライン８７の他端と接続されている。送風ブロア８６は、空気導入ライン８７を介して、バグフィルター７３−２の上端部に空気を供給する。
空気導入ライン８７は、その一端がバグフィルター７３−２の上端部と接続されている。
ダンパー８９は、空気導入ライン８７に設けられている。ダンパー８９は、バグフィルター７３−２の上端部に供給する空気の量を調節するためのものである。
ダンパー駆動部９１は、ダンパー８９及び制御装置９８と電気的に接続されている。ダンパー駆動部９１は、制御装置９８から送信される信号に基づいて、ダンパー８９の開度を調節する。

圧力センサ３９、及び温度センサ４１，８３で測定された信号を、圧力指示調節部９３、温度支持調節部９４，９５、及び制御装置９８に入力し、ダンパー４８，７７，８９を連動させて制御することで、球状化炉３８内の圧力、温度、及びバグフィルター７３−２に導入されるガスの温度を適切な状態に制御することが可能となる。

圧力指示調節部９３は、圧力センサ３９、及び制御装置９８と電気的に接続されている。圧力指示調節部９３は、圧力センサ３９が検出した球状化炉３８内の圧力に関するデータを受信する。
温度支持調節部９４は、温度センサ４１、及び制御装置９８と電気的に接続されている。温度支持調節部９４は、温度センサ４１が検出した球状化炉３８内の温度に関するデータを受信する。
温度支持調節部９５は、温度センサ８３、及び制御装置９８と電気的に接続されている。温度支持調節部９５は、温度センサ８３が検出したダクト８１内の温度に関するデータを受信する。

制御装置９８は、記憶部や演算部等を有する。制御装置９８は、無機質球状化粒子製造装置１０の制御全般を行う。制御装置９８は、例えば、シーケンサー及び支持調節計等により構成することができる。

第１の実施の形態の無機質球状化粒子製造装置によれば、円筒形状の縦型炉本体３８−１、縦型炉本体３８−１の側壁部に配置された複数の遮断空気導入部３８−２、及び複数の遮断空気導入部３８−２の配設位置よりも下方に位置する縦型炉本体３８−１の側壁部に配置され、生成された第１及び第２の無機質球状化粒子を搬送するための搬送用空気を導入するための搬送用空気導入部３８−３を含む球状化炉３８と、第１の原料である無機質粉体Ａを噴出する原料粉体噴出口２２７（第１の原料噴出孔）を含み、無機質粉体Ａを加熱及び溶融する第１の火炎Ｂが形成される先端が下向きとなるように、かつ延在方向が鉛直方向（Ｙ方向）となるように、縦型炉本体３８−１の頂部に配置され、第１の平均粒径とされた第１の無機質球状化粒子を生成する第１のバーナ３５と、第２の原料となる金属粉体Ｃを噴出する第２の原料噴出孔１０２Ａを含み、金属粉体Ｃを加熱及び溶融する第２の火炎Ｄが形成される先端が搬送用空気導入部３８−３内に収容されるように、搬送用空気導入部３８−３内に配置され、第２の火炎Ｄの外炎により金属粉体Ｃを酸化させて、第１の平均粒径よりも小さい第２の平均粒径とされた第２の無機質球状化粒子を生成する第２のバーナ６７と、を有することで、第１のバーナ３５の先端に第１の火炎Ｂを形成させた状態で第１の火炎Ｂに無機質粉Ａ（例えば、平均粒径が５０〜１００μｍ）を噴出させる工程と、第２のバーナ６７の先端に第２の火炎Ｄを形成させた状態で第２の火炎Ｄの外炎に金属粉体Ａ（例えば、平均粒径が１０〜２０μｍ）を噴出させる工程と、を同時に行うことが可能となる。

これにより、無機質粉体Ａを母材とし、かつ第１の平均粒径が数μｍ〜数十μｍとされた第１の無機質球状化粒子と、金属粉体Ｃを母材とし、かつ第２の平均粒径が１μｍ以下とされた第２の無機質球状化粒子と、を同一の装置を用いて、同時に生成することができる。

次に、図１及び図２を参照して、図１に示す無機質球状化粒子製造装置１０を用いた第１の実施の形態の無機質球状化粒子製造方法について説明する。

第１の実施の形態の無機質球状化粒子製造方法は、先端が下向きとなるように、かつ延在方向が鉛直方向（Ｙ方向）となるように、球状化炉３８を構成する縦型炉本体３８−１の頂部に配置された第１のバーナ３５（バーナ２２０）の先端に形成される第１の火炎Ｂに、第１の原料である無機質粉体Ａを噴出させて、無機質粉体Ａを加熱及び溶融させる無機質粉体加熱及び溶融工程と、縦型炉本体３８−１の側壁部の周方向に配置された複数の遮断空気導入部３８−２から縦型炉本体３８−１内に導入される空気により、無機質粉体Ａの融点よりも低い温度まで、加熱及び溶融された無機質粉体Ａを冷却することで、第１の平均粒径とされた第１の無機質球状化粒子を生成する第１の無機質球状化粒子生成工程と、複数の遮断空気導入部３８−２の配設位置よりも下方に位置する縦型炉本体３８−１の側壁部に設けられた搬送用空気導入部３８−３内に配置された第２のバーナ６７の先端に形成される第２の火炎Ｄの外炎に、金属粉体Ｃを噴出させることで、金属粉体Ｃの表面を酸化させる金属粉体酸化工程と、搬送用空気導入部３８−３に導入される搬送用空気により、金属粉体酸化工程において、酸化した金属粉体Ｃを融点以下に温度に冷却することで、酸化した金属粉体Ｃよりなり、第１の平均粒径（例えば、数μｍ〜数十μｍ）よりも小さい第２の平均粒径（１μｍ以下）とされた第２の無機質球状化粒子を生成する第２の無機質球状化粒子生成工程と、を有し、無機質粉体加熱及び溶融工程と、金属粉体酸化工程と、を同一の無機質球状化粒子製造装置１０を用いて同時に行い、かつ第１の無機質球状化粒子生成工程と、第２の無機質球状化粒子生成工程と、該無機質球状化粒子製造装置１０を用いて同時に行うことを特徴とする。

第１の実施の形態の無機質球状化粒子製造方法によれば、無機質粉体加熱及び溶融工程と、金属粉体酸化工程と、を同一の無機質球状化粒子製造装置１０を用いて同時に行い、かつ第１の無機質球状化粒子生成工程と、第２の無機質球状化粒子生成工程と、該無機質球状化粒子製造装置１０を用いて同時に行うことで、第１の平均粒径が数μｍ〜数十μｍとされた第１の無機質球状化粒子と、第２の平均粒径が１μｍ以下とされた第２の無機質球状化粒子と、同一の無機質球状化粒子製造装置１０（同一の装置）を用いて、同時に生成することができる。

また、同時に平均粒径の異なる第１及び第２の無機質球状化粒子を生成することで、別々に第１及び第２の無機質球状化粒子を生成させた場合と比較して、第１及び第２の無機質球状化粒子の生成に要する時間を短くすることができる。

上記第１の無機質球状化粒子生成工程では、第１の無機質球状化粒子として、例えば、ＳｉＯ_２粒子、Ａｌ_２Ｏ_３粒子、及びＦｅ_２Ｏ_３粒子のうちのいずれかの１つの粒子を生成してもよい。

上記第１の無機質球状化粒子生成工程では、複数の遮断空気導入部３８−２から導出される空気により、搬送用空気導入部３８−３の付近に到達する段階において、第１の無機質球状化粒子が融点以下の温度まで冷却されている。
また、上記第２の無機質球状化粒子生成工程では、搬送用空気導入部３８−３内に供給される空気（搬送用空気）により、燃焼ガスが希釈されると共に、第２の無機質球状化粒子が融点以下の温度まで冷却されている。
したがって、先に説明した無機質球状化粒子製造装置１０を用いて、第１及第２の無機質球状化粒子を同時に生成させたとしても、溶融した無機質粉体Ａ（第１の無機質球状化粒子の母材）と酸化した金属粉体Ｃ（第２の無機質球状化粒子）とが融着すること（融着により、粒径が多きなることも含む）を抑制できる。

なお、第２のバーナ６７を用いて、加熱及び酸化させた金属粉体Ｃを十分に冷却するためには、縦型炉本体３８−１の中心と、第２のバーナ６７の先端と、の距離を適切な距離に設定すると共に、加熱及び酸化させた金属粉体Ｃを冷却させる空気の流量を最適化する必要がある。
また、第２のバーナ６７の設置場所の近傍は、酸化熱により高温になるため、水冷等の措置を施すことが望ましい。

また、第１及び第２の無機質球状化粒子生成工程後に、送風ブロア４２により供給された空気により、捕集部７３に輸送された第１及び第２の無機質球状化粒子を捕集する捕集工程を有してもよい。
上記捕集工程では、例えば、サイクロン７３−１を用いて、第２の平均粒径よりも大きい第１の平均粒径とされた第１の無機質球状化粒子を捕集し、サイクロン７３−１の下流側に配置されたバグフィルター７３−２を用いて、第２の平均粒径とされた第１の無機質球状化粒子を捕集してもよい。

なお、上記捕集工程において、第１及び第２の無機質球状化粒子を分離して捕集する必要がない場合には、図１に示す無機質球状化粒子製造装置１０の構成要素からサイクロン７３−１を除いて、バグフィルター７３−２を用いて、第１及び第２の無機質球状化粒子を捕集してもよい。

（第２の実施の形態）
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る無機質球状化粒子製造装置の概略構成を模式的に示す図（系統図）である。図３において、図１に示す第１の実施の形態の無機質球状化粒子製造装置１０と同一構成部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。

図３を参照するに、第２の実施の形態の無機質球状化粒子製造装置１２０は、第１の実施の形態の無機質球状化粒子製造装置１０を構成する第２のバーナ６７に替えて、第２のバーナ１２１を有すると共に、さらに、支燃性ガス供給源１２３、支燃性ガス供給ライン１２５、及びバルブ１２６を有すること以外は、無機質球状化粒子製造装置１０と同様な構成とされている。

図４は、図３に示す第２のバーナの先端部の概略構成を示す断面図である。図４において、図３に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。

図３及び図４を参照するに、第２のバーナ１２１は、第１の環状部材１３１と、第１の支燃性ガス供給路１３２と、第１の支燃性ガス噴出孔１３２Ａと、第２の環状部材１３４と、第２の原料及びキャリアガス供給路１３６と、第２の原料噴出孔１３６Ａと、第３の環状部材１３７と、燃料ガス供給路１３８と、燃料ガス噴出孔１３８Ａと、第４の環状部材１４１と、第２の支燃性ガス供給路１４２と、第２の支燃性ガス噴出孔１４２Ａと、を有する。

第１の環状部材１３１は、その中心軸が第２のバーナ１２１の中心軸Ｃ_２と一致するように配置されている。第１の環状部材１３１は、第２のバーナ１２１の延在方向と同じ方向に延在している。第１の環状部材１３１は、その内部に円筒形状とされた空間を有する。
第１の環状部材１３１は、該空間に第１の支燃性ガスを導入可能な状態で、支燃性ガス供給ライン６３と接続されている。

第１の支燃性ガス供給路１３２は、第１の環状部材１３１の内部に配置された円筒形状の空間である。第１の支燃性ガス供給路１３２には、支燃性ガス供給ライン６３を介して、第１の支燃性ガス（例えば、酸素）が導入される。
第１の支燃性ガス供給路１３２は、導入された第１の支燃性ガスを、第２のバーナ１２１の先端面１２１Ａ側に輸送する。

第１の支燃性ガス噴出孔１３２Ａは、第１の環状部材１３１の先端内に配置されている。第１の支燃性ガス噴出孔１３２Ａは、第２のバーナ１２１の先端面１２１Ａに露出されると共に、第１の支燃性ガス供給路１３２と一体に構成されている。
第１の支燃性ガス噴出孔１３２Ａは、第２の先端面１２１Ａ側に第１の支燃性ガスを噴出させるための噴出孔である。第１の支燃性ガス噴出孔１３２Ａの形状は、例えば、円形とすることができる。

第２の環状部材１３４は、第１の環状部材１３１の外周面との間に隙間を介在させた状態で、第１の環状部材１３１の外側に配置されている。
第２の環状部材１３４は、第２のバーナ１２１の延在方向と同じ方向に延在している。第２の環状部材１３４は、その中心軸が第２のバーナ１２１の中心軸Ｃ_２と一致するように配置されている。
第２の環状部材１３４には、第１の環状部材１３１と第２の環状部材１３４との間に形成される円筒形状の空間に、金属粉体Ｃ及びキャリアガスを供給可能な状態で、原料及びキャリアガス供給ライン５２の他端が接続されている。

第２の原料及びキャリアガス供給路１３６は、第１の環状部材１３１と第２の環状部材１３４との間に形成された円筒形状の空間である。第２の原料及びキャリアガス供給路１３６には、原料及びキャリアガス供給ライン５２を介して、金属粉体Ｃ及びキャリアガスが導入される。第２の原料及びキャリアガス供給路１３６は、導入された金属粉体Ｃ及びキャリアガスを第２のバーナ１２１の先端面１２１Ａ側に輸送する。

第２の原料噴出孔１３６Ａは、第１及び第２の環状部材１３１，１３４の先端間に配置されている。第２の原料噴出孔１３６Ａは、第２のバーナ１２１の先端面１２１Ａに露出されると共に、第２の原料及びキャリアガス供給路１３６と一体に構成されている。
第２の原料噴出孔１３６Ａは、第２の先端面１２１Ａ側に金属粉体Ｃ及びキャリアガスを噴出させるための噴出孔である。第２の原料噴出孔１３６Ａとしては、例えば、リング状に配置された複数の孔（円形の孔）を用いることができる。

第３の環状部材１３７は、第２の環状部材１３４の外周面との間に隙間を介在させた状態で、第２の環状部材１３４の外側に配置されている。第３の環状部材１３７は、第２のバーナ１２１の延在方向と同じ方向に延在している。第３の環状部材１３７は、その中心軸が第２のバーナ１２１の中心軸Ｃ_２と一致するように配置されている。
第３の環状部材１３７には、第２の環状部材１３４と第３の環状部材１３７との間に形成される円筒形状の空間に、燃料ガスを供給可能な状態で、燃料ガス供給ライン５８の他端が接続されている。

燃料ガス供給路１３８は、第２の環状部材１３４と第３の環状部材１３７との間に形成された円筒形状の空間である。燃料ガス供給路１３８には、燃料ガス供給ライン５８を介して、燃料ガスが導入される。
燃料ガス供給路１３８は、導入された燃料ガスを第２のバーナ１２１の先端面１２１Ａ側に輸送する。

燃料ガス噴出孔１３８Ａは、第２及び第３の環状部材１３４，１３７の先端間に配置されている。燃料ガス噴出孔１３８Ａは、第２のバーナ１２１の先端面１２１Ａに露出されると共に、燃料ガス供給路１３８と一体に構成されている。
燃料ガス噴出孔１３８Ａは、第２の先端面１２１Ａ側に燃料ガスを噴出させるための噴出孔である。燃料ガス噴出孔１３８Ａとしては、例えば、リング状に配置された複数の孔（円形の孔）を用いることができる。

第４の環状部材１４１は、第３の環状部材１３７の外周面との間に隙間を介在させた状態で、第３の環状部材１３７の外側に配置されている。第４の環状部材１４１は、第２のバーナ１２１の延在方向と同じ方向に延在している。第４の環状部材１４１は、その中心軸が第２のバーナ１２１の中心軸Ｃ_２と一致するように配置されている。
第４の環状部材１４１には、第３の環状部材１３７と第４の環状部材１４１との間に形成される円筒形状の空間に、第２の支燃性ガス（例えば、酸素）を供給可能な状態で、支燃性ガス供給ライン１２５の他端が接続されている。

第２の支燃性ガス供給路１４２は、第３の環状部材１３７と第４の環状部材１４１との間に形成された円筒形状の空間である。第２の支燃性ガス供給路１４２には、支燃性ガス供給ライン１２５を介して、第２の支燃性ガスが導入される。
第２の支燃性ガス供給路１４２は、導入された第２の支燃性ガスを第２のバーナ１２１の先端面１２１Ａ側に輸送する。

第２の支燃性ガス噴出孔１４２Ａは、第３及び第４の環状部材１３７，１４１の先端間に配置されている。第２の支燃性ガス噴出孔１４２Ａは、第２のバーナ１２１の先端面１２１Ａに露出されると共に、第２の支燃性ガス供給路１４２と一体に構成されている。
第２の支燃性ガス噴出孔１４２Ａは、第２の先端面１２１Ａ側に第２の支燃性ガスを噴出させるための噴出孔である。第２の支燃性ガス噴出孔１４２Ａとしては、例えば、リング状に配置された複数の孔（円形の孔）を用いることができる。

上記構成とされた第２のバーナ１２１の先端面１２１Ａには、燃料ガス、第１の支燃性ガス、及び第２の支燃性ガスにより、第２の火炎Ｅが形成される。第２のバーナ１２１は、第２の火炎Ｅが搬送用空気導入部３８−３内に配置されるように、搬送用空気導入部３８−３内に配置されている。
また、第２のバーナ１２１は、先端面１２１Ａ側に形成される第２の火炎Ｅの外炎により、金属粉体Ｃを加熱及び酸化させることで、第１の平均粒径（例えば、数μｍ〜数十μｍ）とされた第１の無機質球状化粒子（図示せず）よりも小さい第２の平均粒径（例えば、１μｍ以下）とされた第２の無機質球状化粒子（図示せず）を生成する。

支燃性ガス供給源１２３は、支燃性ガス供給ライン１２５の一端と接続されている。支燃性ガス供給源１２３は、支燃性ガス供給ライン１２５に第２の支燃性ガス（例えば、酸素）を供給する。
支燃性ガス供給ライン１２５は、その他端が第２のバーナ１２１の後端部と接続されている。支燃性ガス供給ライン１２５は、第２の支燃性ガスを第２のバーナ１２１に供給する。

バルブ１２６は、支燃性ガス供給源１２３の近傍に位置する支燃性ガス供給ライン１２５に設けられている。バルブ１２６が開かれると、第２のバーナ１２１に第２の支燃性ガスが供給され、バルブ１２６が閉じられると、第２のバーナ１２１への第２の支燃性ガスの供給が停止される。

上記構成とされた第２の実施の形態の無機質球状化粒子製造装置１２０によれば、先に説明した第１の実施の形態の無機質球状化粒子製造装置１０と同様な効果を得ることができる。
また、第２の実施の形態の無機質球状化粒子製造装置１２０は、先に説明した第２のバーナ１２１を有することで、金属粉体Ｃを第２の火炎Ｅ内により効率よく分散させることが可能となるため、より微細な粒子(例えば、数十ｎｍ程度の粒子)を得ることが可能となる。

また、上記構成とされた無機質球状化粒子製造装置１２０を用いた第２の実施の形態の無機質球状化粒子製造方法は、先に説明した第１の実施の形態の無機質球状化粒子製造方法と同様な手法で実施でき、第１の実施の形態の無機質球状化粒子製造方法と同様な効果を得ることができる。

以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

以下、実施例及び比較例について説明するが、本発明は、下記実施例に限定されない。

（実施例）
実施例では、図１に示す無機質球状化粒子製造装置１０を用いて、第１及び第２の無機質球状化粒子（共に、酸化アルミニウム粒子）を同時に生成した。
このとき、第１のバーナ３５（バーナ２２０）に供給する無機質粉体Ａとして、平均粒径が３．０μｍとされた酸化アルミニウム粉末を用い、該酸化アルミニウム粉末を８．５ｋｇ／ｈの供給量で供給した。
第１のバーナ３５（バーナ２２０）に供給するキャリアガスとしては、酸素を用い、該酸素を５Ｎｍ^３／ｈの供給量で供給した。第１のバーナ３５（バーナ２２０）に供給する燃料ガスとしては、液化石油ガス（ＬＰＧ）を用い、該液化石油ガスを５Ｎｍ^３／ｈの供給量で供給した。
また、第１のバーナ３５（バーナ２２０）に供給する第１及び第２の酸素の供給量は、２５Ｎｍ^３／ｈの供給量で供給した。

第２のバーナ６７に供給する金属粉体Ｃとして、平均粒径が２０．０μｍとされたアルミニウム粉末を用い、該酸化アルミニウム粉末を０．４ｋｇ／ｈの供給量で供給した。
第２のバーナ６７に供給するキャリアガスとしては、空気を用い、該酸素を５Ｎｍ^３／ｈの供給量で供給した。第２のバーナ６７に供給する燃料ガスとしては、液化石油ガス（ＬＰＧ）を用い、該液化石油ガスを１Ｎｍ^３／ｈの供給量で供給した。
また、第２のバーナ６７に供給する支燃性ガスである酸素の供給量は、５Ｎｍ^３／ｈの供給量で供給した。

上記条件を用いて、第１及び第２の無機質球状化粒子を生成し、その後、サイクロン７３−１、及びバグフィルター７３−２を用いて第１及び第２の無機質球状化粒子を回収した。
表１に、実施例のサイクロン７３−１で回収された無機質球状化粒子（第１及び第２の無機質球状化粒子が混合された粒子）の回収率（％）、及び実施例のバグフィルター７３−２で回収された無機質球状化粒子（第１及び第２の無機質球状化粒子が混合された粒子）の回収率（％）を示す。
なお、表１に示す回収率（％）は、第１及び第２の無機質球状化粒子が混合された混合粒子の回収率を示している。

また、表２に、サイクロン７３−１で回収された無機質球状化粒子（第１及び第２の無機質球状化粒子が混合された粒子）の５０％平均粒径（μｍ）、及び実施例の比表面積（ｍ^２／ｇ）の結果を示す。
なお、上記５０％平均粒径とは、累積粒度が５０％となる位置の粒径のことをいう。該５０％平均粒径は、島津製作所製のＳＡＬＤ−７１００（型番）を用いて測定した。
また、上記比表面積とは、無機質球状化粒子（第１及び第２の無機質球状化粒子が混合された粒子）の単位重量当たりの表面積のことをいう。該比表面積は、マウンテック社製のＭａｃｓｏｒｂ（型番）を用いて測定した。

（参考例）
参考例では、図１に示す第２のバーナ６７を使用しない（つまり、第２のバーナ６７に、酸化アルミニウム粉末、キャリアガスである空気、燃料ガスである液化石油ガス（ＬＰＧ）、及び支燃性ガスである酸素を供給しない）こと以外は、実施例と同様な条件を用いて、同様な試験を行った。

表１に、参考例のサイクロン７３−１で回収された回収率（％）、及び参考例のバグフィルター７３−２で回収された回収率（％）を示す。

また、表２に、サイクロン７３−１で回収された参考例の５０％平均粒径（μｍ）、及び参考例の比表面積（ｍ^２／ｇ）の結果を示す。

（表１及び行２の結果について）
表１及び表２を参照するに、第１及び第２のバーナ３５，６７を使用した実施例の方が、バグフィルター７３−２で回収される無機質球状化粒子の量が増加し、また、得られる無機質球状化粒子の平均粒径も小さくなることが確認できた。

本発明は、第１の平均粒径が数μｍ〜数十μｍとされた第１の無機質球状化粒子と、第２の平均粒径が１μｍ以下とされた第２の無機質球状化粒子と、同一の装置を用いて、同時に生成可能な無機質球状化粒子製造装置、及び無機質球状化粒子製造方法に適用可能である。

１０，１２０…無機質球状化粒子製造装置、１１，５１…キャリアガス供給源、１２，５２…原料及びキャリアガス供給ライン、１３，１９，２４，２８，５３，５９，６４，１２６…バルブ、１５，５４…原料フィーダー、１７，５７…燃料ガス供給源、１８，５８…燃料ガス供給ライン、２２…第１の酸素供給源、２３…第１の酸素供給ライン、２６…第２の酸素供給源、２７…第２の酸素供給ライン、３１…冷却水循環部、３２…冷却水供給ライン、３３…冷却水回収ライン、３５…第１のバーナ、３８…球状化炉、３８−１…縦型炉本体、３８−２…遮断空気導入部、３８−３…搬送用空気導入部、３８−４…導出部、３９…圧力センサ、４１，８３…温度センサ、４２，８６…送風ブロア、４４…送風ライン、４５…分岐ライン、４６，７６，８９…ダンパー、４８，７７，９１…ダンパー駆動部、６２，１２３…支燃性ガス供給源、６３，１２５…支燃性ガス供給ライン、６７，１２１…第２のバーナ、６７Ａ，１２１Ａ…先端面、７１…第１及び第２の無機質球状化粒子搬送ライン、７３…捕集部、７３−１…サイクロン、７３−２…バグフィルター、７５，８７…空気導入ライン、８１…ダクト、９３…圧力指示調節部、９４，９５…温度支持調節部、９８…制御装置、１０１，１３１…第１の環状部材、１０２，１３６…第２の原料及びキャリアガス供給路、１０２Ａ，１３６Ａ…第２の原料噴出孔、１０４，１３４…第２の環状部材、１０５，１３８…燃料ガス供給路、１０５Ａ，１３８Ａ…燃料ガス噴出孔、１０７，１３７…第３の環状部材、１０８…支燃性ガス供給路、１０８Ａ…支燃性ガス噴出孔、１３２…第１の支燃性ガス供給路、１３２Ａ…第１の支燃性ガス噴出孔、１４１…第４の環状部材、１４２…第２の支燃性ガス供給路、１４２Ａ…第２の支燃性ガス噴出孔、Ａ…無機質粉体、Ｂ…第１の火炎、Ｃ…金属粉体、Ｃ_１，Ｃ_２…中心軸、Ｄ，Ｅ…第２の火炎

Claims (10)

1. 円筒形状の縦型炉本体、該縦型炉本体の側壁部に配置された複数の遮断空気導入部、及び前記複数の遮断空気導入部の配設位置よりも下方に位置する前記縦型炉本体の側壁部に配置され、生成された第１及び第２の無機質球状化粒子を搬送するための搬送用空気を導入するための搬送用空気導入部を含む球状化炉と
   第１の原料である無機質粉体を噴出する第１の原料噴出孔を含み、前記無機質粉体を加熱及び溶融する第１の火炎が形成される先端が下向きとなるように、かつ延在方向が鉛直方向となるように、前記縦型炉本体の頂部に配置され、第１の平均粒径とされた前記第１の無機質球状化粒子を生成する第１のバーナと、
   第２の原料となる金属粉体を噴出する第２の原料噴出孔を含み、前記金属粉体を加熱及び溶融する第２の火炎が形成される先端が前記縦型炉本体内に収容されるように、前記搬送用空気導入部内に配置され、前記第２の火炎の外炎により前記金属粉体を酸化させて、前記第１の平均粒径よりも小さい第２の平均粒径とされた前記第２の無機質球状化粒子を生成する第２のバーナと、
   を有することを特徴とする無機質球状化粒子製造装置。
2. 前記第１の平均粒径は、数μｍ〜数十μｍであり、
   前記第２の平均粒径は、１μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の無機質球状化粒子製造装置。
3. 前記球状化炉は、前記搬送用空気導入部と対向するように、前記縦型炉本体の側壁部に設けられ、前記第１及び第２の無機質球状化粒子、並びに前記搬送用空気を導出する導出部を有することを特徴とする請求項１または２記載の無機質球状化粒子製造装置。
4. 前記導出部と接続され、前記第１及び第２の無機質球状化粒子を捕集する捕集部を有することを特徴とする請求項３記載の無機質球状化粒子製造装置。
5. 前記捕集部は、前記導出部と接続され、前記第１の無機質球状化粒子を捕集するサイクロンと、
   前記サイクロンの上端部と接続され、前記第２の無機質球状化粒子を捕集するバグフィルターと、
   を有することを特徴とする請求項４記載の無機質球状化粒子製造装置。
6. 先端が下向きとなるように、かつ延在方向が鉛直方向となるように、球状化炉を構成する縦型炉本体の頂部に配置された第１のバーナの前記先端に形成される第１の火炎に、第１の原料である無機質粉体を噴出させて、該無機質粉体を加熱及び溶融させる無機質粉体加熱及び溶融工程と、
   前記縦型炉本体の側壁部の周方向に配置された複数の遮断空気導入部から該前記縦型炉本体内に導入される空気により、前記無機質粉体の融点よりも低い温度まで、加熱及び溶融された前記無機質粉体を冷却することで、第１の平均粒径とされた第１の無機質球状化粒子を生成する第１の無機質球状化粒子生成工程と、
   前記複数の遮断空気導入部の配設位置よりも下方に位置する前記縦型炉本体の側壁部に設けられた搬送用空気導入部内に配置された第２のバーナの先端に形成される第２の火炎の外炎に、金属粉体を噴出させることで、該金属粉体を酸化させる金属粉体酸化工程と、
   前記搬送用空気導入部に導入される搬送用空気により、前記金属粉体酸化工程において、酸化した前記金属粉体を融点以下に温度に冷却することで、酸化した前記金属粉体よりなり、前記第１の平均粒径よりも小さい第２の平均粒径とされた第２の無機質球状化粒子を生成する第２の無機質球状化粒子生成工程と、
   を有し、
   前記無機質粉体加熱及び溶融工程と、前記金属粉体酸化工程と、を同一の無機質球状化粒子製造装置を用いて同時に行い、かつ該無機質球状化粒子製造装置を用いて、前記第１の無機質球状化粒子生成工程と、前記第２の無機質球状化粒子生成工程と、を同時に行うことを特徴とする無機質球状化粒子製造方法。
7. 前記第１の粒径の平均粒径は、数μｍ〜数十μｍであり、
   前記第２の粒径の平均粒径は、１μｍ以下であることを特徴とする請求項６記載の無機質球状化粒子製造方法。
8. 前記第１の無機質球状化粒子生成工程では、第１の無機質球状化粒子として、ＳｉＯ_２粒子、Ａｌ_２Ｏ_３粒子、及びＦｅ_２Ｏ_３粒子のうちのいずれかの１つの粒子を生成することを特徴とする請求項６または７記載の無機質球状化粒子製造方法。
9. 前記第１及び第２の無機質球状化粒子生成工程後に、捕集部により、前記第１及び第２の無機質球状化粒子を捕集する捕集工程を有することを特徴とする請求項６ないし８のうち、いずれか１項記載の無機質球状化粒子製造方法。
10. 前記捕集工程では、サイクロンを用いて、前記第１の無機質球状化粒子を捕集し、
    前記バグフィルターを用いて、前記第２の無機質球状化粒子を捕集することを特徴とする請求項９記載の無機質球状化粒子製造方法。

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