特許 5887178 球状化粒子製造装置及び球状化粒子製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5887178

(24)【登録日】2016年2月19日

(45)【発行日】2016年3月16日

(54)【発明の名称】球状化粒子製造装置及び球状化粒子製造方法

(51)【国際特許分類】

   B01J 2/04 20060101AFI20160303BHJP

   C01B 13/34 20060101ALI20160303BHJP

   C01G 45/12 20060101ALI20160303BHJP

   C01B 13/18 20060101ALI20160303BHJP

【ＦＩ】

   B01J2/04

   C01B13/34

   C01G45/12

   C01B13/18

【請求項の数】15

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2012-78253(P2012-78253)

(22)【出願日】2012年3月29日

(65)【公開番号】特開2013-202603(P2013-202603A)

(43)【公開日】2013年10月7日

【審査請求日】2014年12月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000231235

【氏名又は名称】大陽日酸株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100094400

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 三義

(74)【代理人】

【識別番号】100152146

【弁理士】

【氏名又は名称】伏見 俊介

(72)【発明者】

【氏名】萩原 義之

(72)【発明者】

【氏名】飯野 公夫

(72)【発明者】

【氏名】星野 哲也

【審査官】 原 賢一

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−３２５５３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０７１１０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５４−０２９３１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１８７９４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０３６０９７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｊ ２／００−２／３０

Ｃ０１Ｂ １３／１４−１３／３６

Ｃ０１Ｇ ４５／００−４５／１２

Ｃ０３Ｂ ５／００−５／４４，１９／１０

Ｂ２２Ｆ ９／００−９／０４

Ｆ２７Ｂ １／００−２１／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

原料溶液を熱分解することで、球状化粒子を生成する球状化炉と、
前記球状化炉の上端に設けられ、前記原料溶液を噴霧する噴霧ノズルと、
前記球状化炉の上端と該球状化炉の底部との間に位置する該球状化炉の側壁の外側に設けられ、前記球状化炉の側壁の外面により内壁の一部が形成される複数の外燃室と、
前記複数の外燃室にそれぞれ設けられ、内側に該外焼室内の空間と一体とされた空間を含み、当該空間に火炎を形成するバーナが設けられた燃焼室と、
前記外燃室と前記球状化炉とを連通させるように前記球状化炉の側壁を貫通しており、前記バーナにより生成された燃焼ガスを前記球状化炉内に導く複数の燃焼ガス導入孔と、
を有することを特徴とする球状化粒子製造装置。

【請求項2】

複数の前記燃焼室に設けられた前記バーナをそれぞれ独立して制御する制御部を有することを特徴とする請求項１記載の球状化粒子製造装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記複数の燃焼室に設けられた前記バーナの火炎が生成する前記燃焼ガスの量を調整することを特徴とする請求項２記載の球状化粒子製造装置。

【請求項4】

前記複数の燃焼室に設けられた前記バーナに燃料を供給する燃料供給源と、
前記複数の燃焼室に設けられた前記バーナに支燃性ガスを供給する支燃性ガス供給源と、
前記球状化炉内に配置され、該球状化炉内の鉛直方向の温度を検出する複数の温度検出器と、
を有し、
前記制御部は、複数の温度検出器が検出する温度に基づいて、前記複数の燃焼室に設けられた前記バーナに供給する前記燃料の量、及び前記支燃性ガスの量を調整することを特徴とする請求項２または３記載の球状化粒子製造装置。

【請求項5】

前記複数の燃焼ガス導入孔は、前記火炎から離間した位置に配置することを特徴とする請求項１ないし４のうち、いずれか１項記載の球状化粒子製造装置。

【請求項6】

前記複数の燃焼ガス導入孔を、前記球状化炉の周方向及び該球状化炉の延在方向に配置したことを特徴とする請求項１ないし５のうち、いずれか１項記載の球状化粒子製造装置。

【請求項7】

前記複数の燃焼ガス導入孔の延在方向は、前記球状化炉の接線方向と同じ方向であることを特徴とする請求項１ないし６のうち、いずれか１項記載の球状化粒子製造装置。

【請求項8】

前記複数の外燃室が設けられた前記球状化炉の側壁が、耐火物で構成されていることを特徴とする請求項１ないし７のうち、いずれか１項記載の球状化粒子製造装置。

【請求項9】

前記球状化炉の底部に位置する部分に設けられ、該球状化炉内に送風ガスを導入する送風ガス導入部と、
前記球状化炉の底部に位置する部分に、前記送風ガス導入部と対向配置され、かつ前記球状化炉から前記球状化粒子を導出する球状化粒子導出部と、
前記球状化粒子導出部から導出された前記球状化粒子を捕集する球状化粒子捕集装置と、
を有することを特徴とする請求項１ないし８のうち、いずれか１項記載の球状化粒子製造装置。

【請求項10】

前記球状化粒子捕集装置は、前記球状化粒子導出部と接続され、前記球状化粒子のうち、第１の粒子径とされた粒子を捕集するサイクロンと、
前記サイクロンの下流に配置され、前記球状化粒子のうち、前記第１の粒子径よりも小さい第２の粒子径とされた粒子を捕集するバグフィルターと、
前記サイクロンと前記バグフィルターとを接続し、かつ前記球状化粒子の一部を前記バグフィルターに輸送する球状化粒子輸送ラインと、
を有することを特徴とする請求項９記載の球状化粒子製造装置。

【請求項11】

前記球状化粒子輸送ラインに、冷却ガスを導入する冷却ガス導入口と、
前記球状化粒子輸送ラインに導入される前記冷却ガスの導入量を調整する冷却ガス調整部と、
を有することを特徴とする請求項１０記載の球状化粒子製造装置。

【請求項12】

請求項１ないし１１のうち、いずれか１項記載の球状化粒子製造装置を用いた球状化粒子製造方法であって、
前記複数の外燃室内に生成された前記燃焼ガスを前記球状化炉内に導入し、該燃焼ガスにより、前記原料溶液を熱分解して球状化粒子を生成することを特徴とする球状化粒子製造方法。

【請求項13】

前記燃焼ガスは、前記バーナにより燃料と支燃性ガスとを完全燃焼させることで生成することを特徴とする請求項１２記載の球状化粒子製造方法。

【請求項14】

前記原料溶液を熱分解し、球状化粒子を生成させるのに適した温度分布が前記球状化炉内に形成されるように、前記複数の燃焼室に設けられた前記バーナに供給される前記燃料の量及び前記支燃性ガスの量を独立して制御することを特徴とする請求項１３記載の球状化粒子製造方法。

【請求項15】

前記球状化炉内の鉛直方向の温度が均一となるように、前記複数の燃焼室に設けられた前記バーナに供給する前記燃料の量及び前記支燃性ガスの量を独立して制御することを特徴とする請求項１４記載の球状化粒子製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、球状化粒子を製造する球状化粒子製造装置及び球状化粒子製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、無機酸化物の球状化粒子を製造する方法として、各種方法が知られているが、生産性や経済性の面から工業的には火炎法が広く採用されている。
火炎法は、燃料ガスと支燃性ガス(助燃ガス)とをバーナから噴出させて形成した火炎中に原料粉体を投入し、火炎の高温雰囲気内で原料粉体を溶融、或いは半溶融させて、表面張力により粉体表面を球状化させることで球状粒子を得る方法である（例えば、特許文献１〜３参照。）。

【0003】

図５は、特許文献３に開示された球状化粒子製造用バーナの先端部を拡大した断面図であり、図６は、図５に示す球状化粒子製造用バーナの先端の平面図である。

【0004】

ここで、図５及び図６を参照して、従来の球状化粒子製造用バーナ１００の構成について説明する。
従来の球状粒子製造用バーナ１００は、キャリアガスに搬送された原料粉末を供給する原料粉末供給路１０１と、原料粉末供給路１０１の外側の円周上に配置された複数の供給路からなる燃料ガス供給路１０２と、燃料ガス供給路１０２の外側の円周上に配置された複数の供給路からなる旋回酸素供給路１０３と、旋回酸素供給路１０３の外側の円周上に配置された複数の供給路からなる直進酸素供給路１０４と、直進酸素供給路１０４の外側の円周上に配置された冷却水通路１０５ａ，１０５ｂと、先端側に拡径した燃焼室１０６と、を有する。

【0005】

原料粉末供給路１０１の先端には、燃焼室１０６の底部１０８に形成された複数の噴出口からなる原料粉末噴出口１０７が設けられている。また、燃料ガス供給路１０２の各供給路の先端には、燃料ガス噴出口１０９が設けられている。
旋回酸素供給路１０３の各供給路の先端には、旋回酸素噴出口１１０が設けられている。また、直進酸素供給路１０４の各供給路の先端には、直進酸素噴出口１１１が設けられている。

【0006】

図７は、特許文献３に開示された従来の球状化粒子製造装置の概略構成を示す図である。
ここで、図７を参照して、従来の球状化粒子製造装置１２０について説明する。
従来の球状化粒子製造装置１２０は、原料フィーダー１２１と、キャリアガス供給経路１２３と、バーナ１２４と、酸素供給設備１２６と、ＬＰＧ供給設備１２７と、球状化炉１２８と、空気供給経路１３１と、サイクロン１３２と、バグフィルター１３３と、を有する。火炎を形成するバーナ１２４の先端は、球状化炉１２８内に収容されている。つまり、球状化炉１２８内に、火炎が形成される。

【0007】

上記構成とされた従来の球状化粒子製造装置１２０では、原料粉体が原料フィーダー１２１から切り出され、原料粉体がキャリアガス供給経路１２３から供給されるキャリアガスに同伴されてバーナ１２４に搬送される。

【0008】

バーナ１２４には、酸素供給設備１２６からの酸素が供給されると共に、ＬＰＧ供給設備１２７から燃焼ガスが供給されており、球状化炉１２８内に形成される火炎中を原料粉体が通過することで、球状化粒子が生成される。
その後、球状化粒子は、空気供給経路１３１を介して球状化炉１２８の底部に導入された空気により温度希釈され、後段に配置されたサイクロン１３２及びバグフィルター１３３で回収される。
また、上記燃料ガスとしては、メタンやプロパンを主成分とするガスが用いられる。

【0009】

この他にも、火炎を用いた球状粉末の製造技術として、生成粉末の成分を含む溶液を、高温加熱炉中にミストとして噴射し、熱分解する事で球状化粒子を生成する噴霧熱分解法がある(例えば、特許文献４，５参照。)。
上記噴霧熱分解法を用いると共に、原料溶液の組成を目的とする生成粉体の組成に合わせておくことで、目的とする金属粉末や複合酸化物粉末を得ることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開昭５８−１４５６１３号公報

【特許文献2】特許第３３３１４９１号公報

【特許文献3】特許第３３１２２２８号公報

【特許文献4】特許第４３５９６６７号公報

【特許文献5】特許第４６１９９０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

ところで、特許文献１〜３に記載の方法は、シリカ(ＳｉＯ_２)やアルミナ(Ａｌ_２Ｏ_３)といった酸化物の微粒子を溶融・球状化する場合においては問題無いが、例えば、金属の原料粉末を球状化しようとすると、溶融の過程において、火炎中に存在する酸素、二酸化炭素、及び水蒸気により原料粉末が酸化されるため、酸化物の球状化粒子が生成されてしてしまうという問題があった。

【0012】

同じ酸化物の粉末でも、ガラス(ＢＯ−ＢａＯ−ＣａＯ−ＺｎＯ)やＬｉイオン電池に用いられる正極材活物質(例えば、ＬｉＣｏＯ_２やＬｉＭｎ_２Ｏ_４等)のように、融点の異なる元素からなる複合酸化物を原料粉末に用いた場合においては、低沸点の元素が優先的に揮発してしまうため、原料粉末とは異なる組成の球状化粒子が生成されてしまうという問題があった。

【0013】

また、特許文献４、５に開示された噴霧熱分解法では、火炎が原料ミストや生成した粉体と直接接触する可能性がある。
この場合、前述の粉末を火炎中に投入した場合と同様に、生成した球状化粒子の酸化や、低沸点の元素が優先的に揮発するため、所定の組成が得られないといった問題があった。
また、火炎の形成にメタンやプロパンを主成分とする燃料ガスを用いる場合、これらの特許文献に記載のような火炎中に原料を直接投入する方法では、火炎中の未燃の燃料に起因するカーボンが、製品となる球状化粒子に付着、あるいは混入してしまうという問題があった。

【0014】

そこで、本発明は、火炎と原料溶液及び生成された球状化粒子とが接触することを抑制して、生成した球状化粒子の酸化、化合物における低沸点元素の揮発、及び該球状化粒子へのカーボンの付着や混入を抑制可能な球状化粒子製造装置及び球状化粒子製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0015】

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明によれば、原料溶液を熱分解することで、球状化粒子を生成する球状化炉と、前記球状化炉の上端に設けられ、前記原料溶液を噴霧する噴霧ノズルと、前記球状化炉の上端と該球状化炉の底部との間に位置する該球状化炉の側壁の外側に設けられ、前記球状化炉の側壁の外面により内壁の一部が形成される複数の外燃室と、前記複数の外燃室にそれぞれ設けられ、内側に該外焼室内の空間と一体とされた空間を含み、当該空間に火炎を形成するバーナが設けられた燃焼室と、前記外燃室と前記球状化炉とを連通させるように前記球状化炉の側壁を貫通しており、前記バーナにより生成された燃焼ガスを前記球状化炉内に導く複数の燃焼ガス導入孔と、を有することを特徴とする球状化粒子製造装置が提供される。

【0016】

また、請求項２に係る発明によれば、複数の前記燃焼室に設けられた前記バーナをそれぞれ独立して制御する制御部を有することを特徴とする請求項１記載の球状化粒子製造装置が提供される。

【0017】

また、請求項３に係る発明によれば、前記制御部は、前記複数の燃焼室に設けられた前記バーナの火炎が生成する前記燃焼ガスの量を調整することを特徴とする請求項２記載の球状化粒子製造装置が提供される。

【0018】

また、請求項４に係る発明によれば、前記複数の燃焼室に設けられた前記バーナに燃料を供給する燃料供給源と、前記複数の燃焼室に設けられた前記バーナに支燃性ガスを供給する支燃性ガス供給源と、前記球状化炉内に配置され、該球状化炉内の鉛直方向の温度を検出する複数の温度検出器と、を有し、前記制御部は、複数の温度検出器が検出する温度に基づいて、前記複数の燃焼室に設けられた前記バーナに供給する前記燃料の量、及び前記支燃性ガスの量を調整することを特徴とする請求項２または３記載の球状化粒子製造装置が提供される。

【0019】

また、請求項５に係る発明によれば、前記複数の燃焼ガス導入孔は、前記火炎から離間した位置に配置することを特徴とする請求項１ないし４のうち、いずれか１項記載の球状化粒子製造装置が提供される。

【0021】

また、請求項６に係る発明によれば、前記複数の燃焼ガス導入孔を、前記球状化炉の周方向及び該球状化炉の延在方向に配置したことを特徴とする請求項１ないし５のうち、いずれか１項記載の球状化粒子製造装置が提供される。

【0022】

また、請求項７に係る発明によれば、前記複数の燃焼ガス導入孔の延在方向は、前記球状化炉の接線方向と同じ方向であることを特徴とする請求項１ないし６のうち、いずれか１項記載の球状化粒子製造装置が提供される。

【0023】

また、請求項８に係る発明によれば、前記複数の外燃室が設けられた前記球状化炉の側壁が、耐火物で構成されていることを特徴とする請求項１ないし７のうち、いずれか１項記載の球状化粒子製造装置が提供される。

【0025】

また、請求項９に係る発明によれば、前記球状化炉の底部に位置する部分に設けられ、該球状化炉内に送風ガスを導入する送風ガス導入部と、前記球状化炉の底部に位置する部分に、前記送風ガス導入部と対向配置され、かつ前記球状化炉から前記球状化粒子を導出する球状化粒子導出部と、前記球状化粒子導出部から導出された前記球状化粒子を捕集する球状化粒子捕集装置と、を有することを特徴とする請求項１ないし８のうち、いずれか１項記載の球状化粒子製造装置が提供される。

【0026】

また、請求項１０に係る発明によれば、前記球状化粒子捕集装置は、前記球状化粒子導出部と接続され、前記球状化粒子のうち、第１の粒子径とされた粒子を捕集するサイクロンと、前記サイクロンの下流に配置され、前記球状化粒子のうち、前記第１の粒子径よりも小さい第２の粒子径とされた粒子を捕集するバグフィルターと、前記サイクロンと前記バグフィルターとを接続し、かつ前記球状化粒子の一部を前記バグフィルターに輸送する球状化粒子輸送ラインと、を有することを特徴とする請求項９記載の球状化粒子製造装置が提供される。

【0027】

また、請求項１１に係る発明によれば、前記球状化粒子輸送ラインに、冷却ガスを導入する冷却ガス導入口と、前記球状化粒子輸送ラインに導入される前記冷却ガスの導入量を調整する冷却ガス調整部と、を有することを特徴とする請求項１０記載の球状化粒子製造装置が提供される。

【0028】

また、請求項１２に係る発明によれば、請求項１ないし１１のうち、いずれか１項記載の球状化粒子製造装置を用いた球状化粒子製造方法であって、前記複数の外燃室内に生成された前記燃焼ガスを前記球状化炉内に導入し、該燃焼ガスにより、前記原料溶液を熱分解して球状化粒子を生成することを特徴とする球状化粒子製造方法が提供される。

【0029】

また、請求項１３に係る発明によれば、前記燃焼ガスは、前記バーナにより燃料と支燃性ガスとを完全燃焼させることで生成することを特徴とする請求項１２記載の球状化粒子製造方法が提供される。

【0030】

また、請求項１４に係る発明によれば、前記原料溶液を熱分解し、球状化粒子を生成させるのに適した温度分布が前記球状化炉内に形成されるように、前記複数の燃焼室に設けられた前記バーナに供給される前記燃料の量及び前記支燃性ガスの量を独立して制御することを特徴とする請求項１３記載の球状化粒子製造方法が提供される。

【0031】

また、請求項１５に係る発明によれば、前記球状化炉内の鉛直方向の温度が均一となるように、前記複数の燃焼室に設けられた前記バーナに供給する前記燃料の量及び前記支燃性ガスの量を独立して制御することを特徴とする請求項１４記載の球状化粒子製造方法が提供される。

【発明の効果】

【0032】

本発明によれば、原料溶液を熱分解することで、球状化粒子を生成する球状化炉と、球状化炉の上端に設けられ、原料溶液を噴霧する噴霧ノズルと、球状化炉の上端と球状化炉の底部との間に位置する球状化炉の側壁の外側に設けられ、球状化炉の側壁の外面を露出する複数の外燃室と、複数の外燃室にそれぞれ設けられ、内側に該外燃室内の空間と一体とされた空間を有する燃焼室と、燃焼室に設けられ、燃焼室内に火炎を形成するバーナと、外燃室が露出する球状化炉の側壁を貫通し、バーナにより生成された燃焼ガスを球状化炉内に導く複数の燃焼ガス導入孔と、を有することにより、球状化炉の外側に設けられた外燃室内の空間において、バーナにより燃料ガスを十分に燃焼させて、未燃の燃料ガスをほとんど含まない燃焼ガスを生成することが可能となる。

【0033】

これにより、複数の燃焼ガス導入孔を介して、球状化炉内に未燃の燃料ガスをほとんど含まない燃焼ガスを供給し、該燃焼ガスにより、球状化炉内にミスト状に分散された原料溶液を熱分解させて球状化粒子を生成することが可能となるので、従来よりも球状化粒子に付着するカーボンの量を低減できる。
また、原料溶液と火炎とを直接接触させないことにより、生成した球状化粒子が酸化されることを抑制できると共に、低沸点の元素が優先的に揮発することを抑制できる（所定の組成を得ることができる。）。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1】本発明の実施の形態に係る球状化粒子製造装置の概略構成を示す模式図である。

【図2】図１に示す球状化炉、原料噴霧ノズル、外燃室、燃焼室、及び該燃焼室に設けられたバーナの断面図である。

【図3】図２に示す原料噴霧ノズルを拡大した断面図である。

【図4】図１に示す外燃室、燃焼室、及び該燃焼室に設けられたバーナのＸ方向の断面図である。

【図5】特許文献３に開示された球状化粒子製造用バーナの先端部を拡大した断面図である。

【図6】図５に示す球状化粒子製造用バーナの先端の平面図である。

【図7】特許文献３に開示された従来の球状化粒子製造装置の概略構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0035】

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、実際の球状化粒子製造装置の寸法関係とは異なる場合がある。

【0036】

（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る球状化粒子製造装置の概略構成を示す模式図である。図１において、Ｙ方向は、球状化炉１８の延在方向（鉛直方向）を示しており、Ｘ方向は、Ｙ方向に対して直交する面方向を示している。

【0037】

図１を参照するに、本実施の形態の球状化粒子製造装置１０は、噴霧用ガス供給源１１と、噴霧用ガス供給ライン１１Ａと、バルブ１２，１４，１６と、支燃性ガス供給源１３と、支燃性ガス供給ライン１３Ａと、燃料ガス供給源１５（燃料供給源）と、燃料ガス供給ライン１５Ａと、原料溶液タンク１７と、原料溶液供給ライン１７Ａ、球状化炉１８と、原料噴霧ノズル１９と、外燃室２１〜２５と、燃焼室２１Ａ，２１Ｂと、バーナ３１〜４０と、燃焼ガス導入孔４５〜４９と、支燃性ガス流量調整弁５１〜６０（支燃性ガスの流量を調整するための弁）と、燃料ガス流量調整弁６１〜７０（燃料ガスの流量を調整するための弁）と、温度検出器７５〜８０と、制御部８２と、送風ガス導入部８４と、球状化粒子導出部８５と、送風ブロア８７と、空気導入口８８と、球状化粒子輸送ライン８９と、球状化粒子捕集装置９１と、を有する。

【0038】

噴霧用ガス供給源１１は、噴霧用ガス供給ライン１１Ａと接続されている。噴霧用ガス供給源１１は、噴霧用ガス供給ライン１１Ａを介して、噴霧用ガスを原料噴霧ノズル１９に供給可能な状態で原料噴霧ノズル１９と接続されている。噴霧用ガスとしては、例えば、酸素または酸素富化空気を用いることができる。
バルブ１２は、噴霧用ガス供給ライン１１Ａに設けられている。バルブ１２を開けることで、原料噴霧ノズル１９に噴霧用ガスが供給される。

【0039】

支燃性ガス供給源１３は、支燃性ガス供給ライン１３Ａと接続されている。支燃性ガス供給源１３は、支燃性ガス供給ライン１３Ａから分岐した分岐ラインを介して、バーナ３１〜４０に支燃性ガスを供給する。支燃性ガスとしては、例えば、酸素または酸素富化空気を用いることができる。
バルブ１４は、支燃性ガス供給ライン１３Ａに設けられている。バルブ１４を開けることで、支燃性ガス供給ライン１３Ａから分岐ラインに支燃性ガスが供給される。

【0040】

燃料ガス供給源１５は、燃料ガス供給ライン１５Ａと接続されている。燃料ガス供給源１５は、燃料ガス供給ライン１５Ａから分岐した分岐ラインを介して、バーナ３１〜４０に燃料ガスを供給する。燃料ガスとしては、例えば、ブタン（ＣＨ_３−ＣＨ_２−ＣＨ_２−ＣＨ_３）やプロパン（Ｃ_３Ｈ_８）等を主成分とするＬＰＧ(Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ｇａｓ)を用いることができる。
バルブ１６は、燃料ガス供給ライン１５Ａに設けられている。バルブ１６を開けることで、燃料ガス供給ライン１５Ａから分岐ラインに燃料ガスが供給される。
なお、本実施の形態では、燃料として燃料ガスを用いた場合を例に挙げて説明するが、燃料ガスに替えて液体の燃料を用いてもよい。

【0041】

原料溶液タンク１７は、原料溶液供給ライン１７Ａと接続されている。原料溶液タンク１７には、原料溶液タンク１７を加圧するための窒素ガスライン（図示せず）が接続されている。
窒素ガスで原料溶液タンク１７を加圧することで、原料溶液供給ライン１７Ａを介して、原料溶液を原料噴霧ノズル１９に供給する。

【0042】

図２は、図１に示す球状化炉、原料噴霧ノズル、外燃室、燃焼室、及び該燃焼室に設けられたバーナの断面図であり、図３は、図２に示す原料噴霧ノズルを拡大した断面図である。

【0043】

図１及び図２を参照するに、球状化炉１８は、Ｙ方向（鉛直方向）に延在する竪型炉である。球状化炉１８は、例えば、円筒形状とすることができる。本実施の形態では、球状化炉１８が円筒形状の場合を例に挙げて、以下の説明を行う。
球状化炉１８は、燃焼室２１〜２５内で生成され、球状化炉１８内に導入された燃焼ガスにより、原料噴霧ノズル１９を介して、球状化炉１８の上端１８Ａから供給された原料溶液を加熱分解させることで球状化粒子を生成する。

【0044】

球状化炉１８の側壁１８Ｃのうち、少なくとも外燃室２１〜２５が露出する部分は、耐火物（例えば、煉瓦や不定形キャスタブル等）で構成するとよい。
これにより、バーナ３１〜４０が形成する火炎により球状化炉１８の側壁１８Ｃが損傷することを抑制できる。なお、球状化炉１８の側壁１８Ｃ全体を上記耐火物で構成してもよい。

【0045】

また、図示していないが、球状化炉１８の側壁１８Ｃを冷却する水冷ジャケットを設けてもよい。これにより、球状化炉１８の側壁１８Ｃの内面に原料溶液が付着することを抑制できる。

【0046】

図３は、図２に示す原料噴霧ノズルを拡大した断面図である。
図１〜図３を参照するに、原料噴霧ノズル１９は、噴霧用ガス供給ライン１１Ａ、原料溶液供給ライン１７Ａ、及び球状化炉１８の上端１８Ａ（頂部）と接続されている。
原料噴霧ノズル１９は、原料液体供給部１９Ａと、噴霧ガス供給部１９Ｂと、冷却水供給部１９Ｃと、噴霧原料噴出孔１９Ｄと、を有する。
原料液体供給部１９Ａは、筒状とされており、球状化炉１８と同じ方向に延在している。原料液体供給部１９Ａは、その上端に、原料溶液供給ライン１７Ａと接続された原料液体供給口１９Ａ−１を有する。

【0047】

噴霧ガス供給部１９Ｂは、原料液体供給部１９Ａから離間した状態で、原料液体供給部１９Ａの外壁を囲むように配置されている。これにより、原料液体供給部１９Ａと噴霧ガス供給部１９Ｂとの間に、噴霧ガスが供給可能な空間が形成されている。
噴霧ガス供給部１９Ｂは、該空間、及び噴霧用ガス供給ライン１１Ａと接続された噴霧ガス供給口１９Ｂ−１を有する。

【0048】

冷却水供給部１９Ｃは、噴霧ガス供給部１９Ｂから離間した状態で、噴霧ガス供給部１９Ｂの下部外壁を囲むように配置されている。これにより、噴霧ガス供給部１９Ｂと冷却水供給部１９Ｃとの間に、冷却水が流動可能な空間が形成されている。
冷却水供給部１９Ｃは、該空間と接続された冷却水入口１９Ｃ−１及び冷却水出口１９Ｃ−２を有する。冷却水入口１９Ｃ−１は、図示していない冷却水供給源と接続されている。また、冷却水出口１９Ｃ−２は、図示していない冷却水回収部と接続されている。

【0049】

噴霧原料噴出孔１９Ｄは、原料液体供給部１９Ａの下端と対向する位置に配置されている。噴霧原料噴出孔１９Ｄは、噴霧ガス供給部１９Ｂの内壁により構成されている。
噴霧原料噴出孔１９Ｄは、原料溶液供給ライン１７Ａを介して供給された原料溶液を球状化炉１８の上端１８Ａ側に噴霧するための孔である。

【0050】

外燃室２１〜２５は、球状化炉１８の上端１８Ａと球状化炉１８の底部１８Ｂとの間に位置する球状化炉１８の側壁１８Ｃの外側に設けられている。
外燃室２１は、球状化炉１８の上端１８Ａ側に配置されている。外燃室２１は、外燃室２１〜２５のうちで、最上層に配置された外燃室である。外燃室２１は、球状化炉１８の周方向において、球状化炉１８の側壁１８Ｃの外面１８ａを露出するリング状の空間Ｃを有する。

【0051】

燃焼室２１Ａ，２１Ｂは、外燃室２１に設けられている。燃焼室２１Ａ，２１Ｂは、外燃室２１に設けられている。燃焼室２１Ａ，２１Ｂは、その内側に外燃室２１内の空間Ｃと一体とされた空間を有する。燃焼室２１Ａ内の空間には、バーナ３１の火炎が収容され、燃焼室２１Ｂ内の空間には、バーナ３２の火炎が収容される。
上記構成とされた燃焼室２１Ａ，２１Ｂは、外燃室２２〜２５にもそれぞれ設けられている。

【0052】

外燃室２２〜２５は、外燃室２１と同様な構成とされている。つまり、外燃室２２〜２５は、球状化炉１８の周方向において、球状化炉１８の側壁１８Ｃの外面１８ａを露出する空間Ｃを有する。

【0053】

外燃室２２は、外燃室２１の直下に配置されている。外燃室２３は、外燃室２２の直下に配置されている。外燃室２４は、外燃室２３の直下に配置されている。外燃室２５は、外燃室２４の直下に配置されている。外燃室２５は、外燃室２１〜２５のうちで、最下層に配置された外燃室である。

【0054】

なお、本実施の形態では、鉛直方向に５つの外燃室２１〜２５を配置した場合を例に挙げて説明したが、外燃室の数は、必要に応じて適宜選択することができ、これに限定されない。つまり、外燃室の数は、２つ以上であればよい。

【0055】

図４は、図１に示す外燃室、燃焼室、及び該燃焼室に設けられたバーナのＸ方向の断面図である。
図２及び図４を参照するに、バーナ３１は、火炎を形成する先端が外燃室２１に設けられた燃焼室２１Ａ内に収容されるように、燃焼室２１Ａに設けられている。バーナ３１は、支燃性ガス供給ライン１３Ａから分岐し、かつ支燃性ガス流量調整弁５１が設けられた分岐ラインを介して、支燃性ガス供給源１３と接続されている。
また、バーナ３１は、燃料ガス供給ライン１５Ａから分岐し、かつ燃料ガス流量調整弁６１が設けられた分岐ラインを介して、燃料ガス供給源１５と接続されている。

【0056】

バーナ３２は、火炎を形成する先端が外燃室２１に設けられた燃焼室２１Ｂ内に収容されるように、燃焼室２１Ｂに設けられている。これにより、バーナ３１，３２は、球状化炉１８を介して、対向配置されている。バーナ３２は、支燃性ガス供給ライン１３Ａから分岐し、かつ支燃性ガス流量調整弁５２が設けられた分岐ラインを介して、支燃性ガス供給源１３と接続されている。

【0057】

また、バーナ３２は、燃料ガス供給ライン１５Ａから分岐し、かつ燃料ガス流量調整弁６２が設けられた分岐ラインを介して、燃料ガス供給源１５と接続されている。
上記バーナ３１，３２は、燃料ガス（燃料）と支燃性ガスとを完全燃焼させることで、外燃室２１内の空間Ｃに未燃の燃料ガスをほとんど含まない燃焼ガスを生成する。

【0058】

図２を参照するに、バーナ３３は、火炎を形成する先端が外燃室２２に設けられた燃焼室２１Ａ内に収容されるように、燃焼室２１Ａに設けられている。バーナ３３は、支燃性ガス供給ライン１３Ａから分岐し、かつ支燃性ガス流量調整弁５３が設けられた分岐ラインを介して、支燃性ガス供給源１３と接続されている。
また、バーナ３３は、燃料ガス供給ライン１５Ａから分岐し、かつ燃料ガス流量調整弁６３が設けられた分岐ラインを介して、燃料ガス供給源１５と接続されている。

【0059】

バーナ３４は、外燃室２２に設けられた燃焼室２１Ｂ内に収容されるように、燃焼室２１Ｂに設けられている。これにより、バーナ３３，３４は、球状化炉１８を介して、対向配置されている。バーナ３４は、支燃性ガス供給ライン１３Ａから分岐し、かつ支燃性ガス流量調整弁５４が設けられた分岐ラインを介して、支燃性ガス供給源１３と接続されている。

【0060】

また、バーナ３４は、燃料ガス供給ライン１５Ａから分岐し、かつ燃料ガス流量調整弁６４が設けられた分岐ラインを介して、燃料ガス供給源１５と接続されている。
上記バーナ３３，３４は、燃料ガス（燃料）と支燃性ガスとを完全燃焼させることで、外燃室２２内の空間Ｃに未燃の燃料ガスをほとんど含まない燃焼ガスを生成する。

【0061】

バーナ３５は、外燃室２３に設けられた燃焼室２１Ａ内に収容されるように、燃焼室２１Ａに設けられている。バーナ３５は、支燃性ガス供給ライン１３Ａから分岐し、かつ支燃性ガス流量調整弁５５が設けられた分岐ラインを介して、支燃性ガス供給源１３と接続されている。
また、バーナ３５は、燃料ガス供給ライン１５Ａから分岐し、かつ燃料ガス流量調整弁６５が設けられた分岐ラインを介して、燃料ガス供給源１５と接続されている。

【0062】

バーナ３６は、外燃室２３に設けられた燃焼室２１Ｂ内に収容されるように、燃焼室２１Ｂに設けられている。これにより、バーナ３５，３６は、球状化炉１８を介して、対向配置されている。バーナ３６は、支燃性ガス供給ライン１３Ａから分岐し、かつ支燃性ガス流量調整弁５６が設けられた分岐ラインを介して、支燃性ガス供給源１３と接続されている。

【0063】

また、バーナ３６は、燃料ガス供給ライン１５Ａから分岐し、かつ燃料ガス流量調整弁６６が設けられた分岐ラインを介して、燃料ガス供給源１５と接続されている。
上記バーナ３５，３６は、燃料ガス（燃料）と支燃性ガスとを完全燃焼させることで、外燃室２３内の空間Ｃに未燃の燃料ガスをほとんど含まない燃焼ガスを生成する。

【0064】

バーナ３７は、外燃室２４に設けられた燃焼室２１Ａ内に収容されるように、燃焼室２１Ａに設けられている。バーナ３７は、支燃性ガス供給ライン１３Ａから分岐し、かつ支燃性ガス流量調整弁５７が設けられた分岐ラインを介して、支燃性ガス供給源１３と接続されている。
また、バーナ３７は、燃料ガス供給ライン１５Ａから分岐し、かつ燃料ガス流量調整弁６７が設けられた分岐ラインを介して、燃料ガス供給源１５と接続されている。

【0065】

バーナ３８は、外燃室２４に設けられた燃焼室２１Ｂ内に収容されるように、燃焼室２１Ｂに設けられている。これにより、バーナ３７，３８は、球状化炉１８を介して、対向配置されている。バーナ３８は、支燃性ガス供給ライン１３Ａから分岐し、かつ支燃性ガス流量調整弁５８が設けられた分岐ラインを介して、支燃性ガス供給源１３と接続されている。

【0066】

また、バーナ３８は、燃料ガス供給ライン１５Ａから分岐し、かつ燃料ガス流量調整弁６８が設けられた分岐ラインを介して、燃料ガス供給源１５と接続されている。
上記バーナ３７，３８は、燃料ガス（燃料）と支燃性ガスとを完全燃焼させることで、外燃室２４内の空間Ｃに未燃の燃料ガスをほとんど含まない燃焼ガスを生成する。

【0067】

バーナ３９は、外燃室２５に設けられた燃焼室２１Ａ内に収容されるように、燃焼室２１Ａに設けられている。バーナ３９は、支燃性ガス供給ライン１３Ａから分岐し、かつ支燃性ガス流量調整弁５９が設けられた分岐ラインを介して、支燃性ガス供給源１３と接続されている。
また、バーナ３９は、燃料ガス供給ライン１５Ａから分岐し、かつ燃料ガス流量調整弁６９が設けられた分岐ラインを介して、燃料ガス供給源１５と接続されている。

【0068】

バーナ４０は、外燃室２５に設けられた燃焼室２１Ｂ内に収容されるように、燃焼室２１Ｂに設けられている。これにより、バーナ３９，４０は、球状化炉１８を介して、対向配置されている。バーナ４０は、支燃性ガス供給ライン１３Ａから分岐し、かつ支燃性ガス流量調整弁６０が設けられた分岐ラインを介して、支燃性ガス供給源１３と接続されている。

【0069】

また、バーナ４０は、燃料ガス供給ライン１５Ａから分岐し、かつ燃料ガス流量調整弁７０が設けられた分岐ラインを介して、燃料ガス供給源１５と接続されている。
上記バーナ３９，４０は、燃料ガス（燃料）と支燃性ガスとを完全燃焼させることで、外燃室２５内の空間Ｃに未燃の燃料ガスをほとんど含まない燃焼ガスを生成する。

【0070】

バーナ３１〜４０は、例えば、同じ構成とする（言い換えれば、同じ構成とされたバーナを用いる）ことができる。この場合、バーナ３１〜４０としては、例えば、煤の混入を抑制するならば予混合型のバーナが望ましいが、逆火の危険性を回避したい場合には、拡散燃焼型のバーナを用いることも可能である。
なお、必要に応じて、様々な種類のバーナを組み合わせてもよい。

【0071】

また、バーナ３１〜４０の火炎が生成する燃焼ガスの量は、燃料ガスの流量及び支燃性ガスの流量により調整する。また、支燃性ガスの流量は、燃料ガスが完全燃焼するために必要な量と同じか、或いはこれ以上とする。

【0072】

図２及び図４を参照するに、燃焼ガス導入孔４５は、外燃室２１の空間Ｃが露出する球状化炉１８の外壁１８Ｃを貫通するように複数（本実施の形態の場合、４つ）設けられている。
燃焼ガス導入孔４６は、外燃室２２の空間Ｃが露出する球状化炉１８の外壁１８Ｃを貫通するように複数（本実施の形態の場合、４つ）設けられている。
燃焼ガス導入孔４７は、外燃室２３の空間Ｃが露出する球状化炉１８の外壁１８Ｃを貫通するように複数（本実施の形態の場合、４つ）設けられている。

【0073】

燃焼ガス導入孔４８は、外燃室２４の空間Ｃが露出する球状化炉１８の外壁１８Ｃを貫通するように複数（本実施の形態の場合、４つ）設けられている。
燃焼ガス導入孔４９は、外燃室２５の空間Ｃが露出する球状化炉１８の外壁１８Ｃを貫通するように複数（本実施の形態の場合、４つ）設けられている。

【0074】

燃焼ガス導入孔４５〜４９は、外燃室２１内で生成された燃焼ガスを球状化炉１８内に導入するため孔である。
燃焼ガス導入孔４５〜４９は、その延在方向が球状化炉１８の接線方向と同じ方向となるように、球状化炉１８の周方向に対して所定の間隔で配置されている。

【0075】

このように、球状化炉１８内に燃焼ガスを供給する複数の燃焼ガス導入孔４５〜４９の延在方向を球状化炉１８の接線方向と同じ方向にすることにより、球状化炉１８内に供給された燃焼ガスにより強い旋回流を発生させることが可能となる。
これにより、原料噴霧ノズル１９から噴霧した原料溶液を加熱分解した際に、生成した球状化粒子に燃焼ガスを効率良く吹き付けることができると共に、生成した球状化粒子が球状化炉１８の内壁に付着することを抑制できる。

【0076】

また、複数の燃焼ガス導入孔４５〜４９は、バーナ３１〜４０が形成する火炎から離間した位置に配置されている。
このように、バーナ３１〜４０が形成する火炎から離間した位置に複数の燃焼ガス導入孔４５〜４９を設けることにより、複数の燃焼ガス導入孔４５〜４９をバーナ３１〜４０が形成する火炎の近傍に設けた場合と比較して、球状化炉１８内に未燃の燃料ガスが導入されることを抑制できる。

【0077】

なお、図２及び図４では、一例として、球状化炉１８の周方向に４つの燃焼ガス導入孔４５〜４９を設けた場合を例に挙げて説明したが、球状化炉１８の周方向に配置する燃焼ガス導入孔４５〜４９の数は、これに限定されない。
また、図２では、燃焼ガス導入孔４５〜４９の一例として、球状化炉１８の周方向のみに各燃焼ガス導入孔４５〜４９を設けた場合を例に挙げて説明したが、燃焼ガス導入孔４５〜４９を、それぞれ球状化炉１８の周方向及び球状化炉１８の延在方向（鉛直方向）に設けてもよい。

【0078】

このように、球状化炉１８の上端１８Ａと球状化炉１８の底部１８Ｂとの間に位置する球状化炉１８の側壁１８Ｃの外側に、球状化炉１８の側壁１８Ｃの外面１８ａを露出し、かつ球状化炉１８の延在方向（鉛直方向）に対して配置された外燃室２１〜２５と、外燃室２１〜２５に設けられ、かつ内側に該外燃室２１〜２５の空間Ｃと一体とされた空間を有する燃焼室２１Ａ，２１Ｂと、燃焼室２１Ａ，２１Ｂに設けられ、燃焼室２１Ａ，２１Ｂ内に火炎を形成するバーナ３１〜４０と、外燃室２１〜２５が露出する球状化炉１８の側壁１８Ｃを貫通し、バーナ３１〜４０により生成された燃焼ガスを球状化炉１８内に導く燃焼ガス導入孔４５〜４９と、を有することにより、球状化炉１８の外側に設けられた外燃室２１〜２５の空間Ｃにおいてバーナ３１〜４０により燃料ガスを十分に燃焼させて、未燃の燃料ガスをほとんど含まない燃焼ガスを生成することが可能となる。

【0079】

これにより、燃焼ガス導入孔４５〜４９を介して、球状化炉１８内に導入された未燃の燃料ガスをほとんど含まない燃焼ガスにより、噴霧された原料溶液を加熱分解させて、球状化粒子を生成することが可能となるので、球状化粒子に付着及び混入するカーボンの量を低減できる。

【0080】

図２を参照するに、温度検出器７５〜８０は、球状化炉１８内であって、球状化炉１８の上端を構成する壁の内面１８ｂ（基準面）の下方の鉛直方向に、温度検出器７５、温度検出器７６、温度検出器７７、温度検出器７８、温度検出器７９、温度検出器８０の順で配置されている。

【0081】

具体的には、例えば、内面１８ｂから１００ｍｍの位置に温度検出器７５を配置し、内面１８ｂから３００ｍｍの位置に温度検出器７６を配置し、内面１８ｂから６００ｍｍの位置に温度検出器７７を配置し、内面１８ｂから９００ｍｍの位置に温度検出器７８を配置し、内面１８ｂから１２００ｍｍの位置に温度検出器７９を配置し、内面１８ｂから１４５０ｍｍの位置に温度検出器８０を配置することができる。

【0082】

温度検出器７５〜８０は、それぞれ制御部８２と電気的に接続されている。温度検出器７５〜８０は、それぞれ検出した球状化炉１８内の温度を制御部８２に送信する。温度検出器７５〜８０としては、例えば、Ｒ熱電対（１６００℃程度の温度まで検出可能な高温用の熱電対）を用いることができる。

【0083】

なお、図２では、６つの温度検出器を設けた場合を例に挙げて説明したが、温度検出器の数は、これに限定されない。また、球状化炉１８内における温度検出器７５〜８０の設置位置は、図２に示す温度検出器７５〜８０の位置に限定されないが、球状化粒子の生成の邪魔にならないような場所が好ましい。

【0084】

図１を参照するに、制御部８２は、温度検出器７５〜８０が検出した球状化炉１８内の温度に関するデータを受信可能な状態で、温度検出器７５〜８０と電気的に接続されている。
また、制御部８２は、支燃性ガス流量調整弁５１〜６０及び燃料ガス流量調整弁６１〜７０を制御可能な状態で、支燃性ガス流量調整弁５１〜６０及び燃料ガス流量調整弁６１〜７０と電気的に接続されている。

【0085】

制御部８２は、温度検出器７５〜８０が検出した温度に基づいて、球状化炉１８内の温度分布が溶融させる原料粉体の特性に応じた温度分布（例えば、球状化炉１８内の鉛直方向の温度が均一）となるように、支燃性ガス流量調整弁５１〜６０及び燃料ガス流量調整弁６１〜７０の開度を調整して、外燃室２１〜２５から球状化炉１８内に導入される燃焼ガスの量を調節する。

【0086】

このように、球状化炉１８内の鉛直方向の温度を検出する温度検出器７５〜８０と、バーナ３１〜４０に供給する支燃性ガスの量を調整する支燃性ガス流量調整弁５１〜６０と、バーナ３１〜４０に供給する燃料ガスの量を調整する燃料ガス流量調整弁６１〜７０と、温度検出器７５〜８０、支燃性ガス流量調整弁５１〜６０、及び燃料ガス流量調整弁６１〜７０と電気的に接続された制御部８２と、を有することにより、温度検出器７５〜８０が検出した温度に基づいて、制御部８２により支燃性ガス流量調整弁５１〜６０及び燃料ガス流量調整弁６１〜７０を制御して外燃室２１〜２５から球状化炉１８内に導入される燃焼ガスの量を調節することが可能となるので、球状化炉１８内の鉛直方向の温度ばらつきを極力小さくすることができる。

【0087】

ところで、本実施の形態の球状化粒子製造装置１０では、球状化炉１８の鉛直方向に配置された外燃室２１〜２５と、外燃室２１〜２５に設けられた燃焼室２１Ａ，２１Ｂに配置されたバーナ３１〜４０と、を有するので、図１及び図２に示す球状化粒子製造装置１０に設けられた支燃性ガス流量調整弁５１〜６０、燃料ガス流量調整弁６１〜７０、温度検出器７５〜８０、及び制御部８２を構成要素から除いた場合でも、球状化炉１８内の下部の温度と球状化炉１８の上部の温度の差を小さくすることが可能となる。

【0088】

送風ガス導入部８４は、球状化炉１８の底部１８Ｂに設けられている。送風ガス導入部８４は、送風ブロア８７と接続されており、送風ブロア８７から送られるエアを球状化炉１８の底部１８Ｂ内に導入する。
球状化粒子導出部８５は、球状化炉１８の側壁１８Ｃのうち、球状化炉１８の底部１８Ｂに位置する部分に、送風ガス導入部８４と対向するように設けられている。球状化粒子導出部８５は、送風ブロア８７から送られるエアにより、球状化炉１８から球状化粒子を導出する。送風ブロア８７は、送風ガス導入部８４にエアを供給するためのものである。

【0089】

冷却ガス導入口８８は、サイクロン９５の上端と接続されている。冷却ガス導入口８８は、サイクロン９５の上端を介して、球状化粒子輸送ライン８９内に冷却ガス（例えば、空気）を導入するための導入口である。
また、バグフィルター９６の後段には、ブロア（図示せず）が設けられており、該ブロアにより吸引することで、冷却ガスが冷却ガス導入口８８から導入される。

【0090】

フィルター（図示せず）及び冷却ガス調整部（図示せず）は、冷却ガス導入口８８に設けられている。冷却ガス調整部は、球状化粒子輸送ライン８９に導入される冷却ガスの導入量を調整するためのものである。冷却ガス調整部としては、例えば、ダンパーを用いることができる。
このように、冷却ガス調整部としてダンパーを用いることにより、ダンパーの角度を調整することで、球状化粒子輸送ライン８９に導入される冷却ガスの導入量を調整できる。

【0091】

また、送風ブロア８７からの送風量と冷却ガス導入口８８からの冷却ガスの導入量とを調整してサイクロン９５に導入される風量を変えることにより、サイクロン９５及びバグフィルター９６で捕集する球状化粒子の粒度分布を変化させることができる。
また、送風ブロア８７からの送風量を増やし、球状化粒子を輸送する気体の流速を大きくすることで、サイクロン９５で捕集される球状化粒子の粒径を小さくすることができる。

【0092】

球状化粒子輸送ライン８９は、一端がサイクロン９５の上端と接続され、他端がバグフィルター９６と接続されている。

【0093】

球状化粒子捕集装置９１は、球状化粒子導出部８５から導出された球状化粒子を捕集する装置であり、サイクロン９５と、バグフィルター９６と、を有する。
サイクロン９５は、球状化炉１８の下流側に設けられており、球状化粒子導出部８５を介して、球状化炉１８の底部１８Ｂと接続されている。サイクロン９５は、球状化粒子導出部８５を介して輸送された球状化粒子のうち、第１の粒子径とされた球状化粒子を捕集する。第１の粒子径とされた球状化粒子は、サイクロン９５の下端から捕集される。第１の粒子径は、後述する第２の粒子径よりも大きい値となる。

【0094】

バグフィルター９６は、サイクロン９５の下流側に設けられており、球状化粒子輸送ライン８９を介して、サイクロン９５の上端と接続されている。バグフィルター９６は、第１の粒子径よりも小さい第２の粒子径とされた球状化粒子を捕集する。

【0095】

本実施の形態の球状化粒子製造装置によれば、原料溶液を熱分解することで、球状化粒子を生成する球状化炉１８と、球状化炉１８の上端１８Ａに設けられ、原料溶液を噴霧する噴霧ノズル１９と、球状化炉１８の上端１８Ａと球状化炉１８の底部との間に位置する球状化炉１８の側壁１８Ｃの外側に設けられ、球状化炉１８の側壁１８Ｃの外面１８ａを露出する外燃室２１〜２５と、外燃室２１〜２５設けられ、内側に外燃室２１〜２５内の空間Ｃと一体とされた空間を有する燃焼室２１Ａ，２１Ｂと、燃焼室２１Ａ，２１Ｂに設けられ、燃焼室２１Ａ，２１Ｂ内に火炎を形成するバーナ３１〜４０と、外燃室２１〜２５が露出する球状化炉１８の側壁１８Ｃを貫通し、バーナ３１〜４０により生成された燃焼ガスを球状化炉１８内に導く燃焼ガス導入孔４５〜４９と、を有することにより、球状化炉１８の外側に設けられた外燃室２１〜２５内の空間Ｃにおいて、バーナ３１〜４０により燃料ガスを十分に燃焼させて、未燃の燃料ガスをほとんど含まない燃焼ガスを生成することが可能となる。

【0096】

これにより、燃焼ガス導入孔４５〜４９を介して、球状化炉１８内に未燃の燃料ガスをほとんど含まない燃焼ガスを供給し、該燃焼ガスにより、球状化炉１８内にミスト状に分散された原料溶液を熱分解させて球状化粒子を生成することが可能となるので、従来よりも球状化粒子に付着するカーボンの量を低減できる。
また、原料溶液と火炎とを直接接触させないことにより、生成した球状化粒子が酸化されることを抑制できると共に、低沸点の元素が優先的に揮発することを抑制できる（所定の組成を得ることができる。）

【0097】

次に、上記構成とされた球状化粒子製造装置１０を用いた球状化粒子製造方法について、以下の方法により、球状化粒子を生成する。
始めに、バーナ３１〜４０に燃料ガス及び支燃性ガスを供給し、外燃室２１〜２５内で燃料ガスを完全燃焼させて、未燃の燃料ガスがほとんど含まれていない燃焼ガスを生成し、燃焼ガス導入孔４５〜４９を介して、該燃焼ガスを球状化炉１８内に導入させる。

【0098】

次いで、温度検出器７５〜８０により、球状化炉１８内の鉛直方向の温度を検出し、検出した温度に基づいて、球状化炉１８内の鉛直方向の温度が均一となるように、制御部８２により、バーナ３１〜４０に供給する支燃性ガス及び燃料ガスの流量を調整する。
なお、バーナ３１〜４０に供給する支燃性ガス及び燃料ガスの流量の調整は、必要に応じて行えばよい。

【0099】

次いで、球状化炉１８内の鉛直方向の温度が均一となった状態で、原料噴霧ノズル１９を介して、球状化炉１８の上端１８Ａから球状化炉１８内に原料溶液を分散させる。

【0100】

その後、球状化炉１８内に導入され、かつ鉛直方向の温度が均一とされた燃焼ガスにより原料溶液を熱分解することで、球状化粒子が生成される。
生成された球状化粒子は、球状化粒子捕集装置９１を構成するサイクロン９５及びバグフィルター９６により捕集される。

【0101】

このとき、サイクロン９５では、球状化粒子のうち、第１の粒子径とされた球状化粒子が捕集され、バグフィルター９６では、球状化粒子のうち、第１の粒子径よりも小さい第２の粒子径とされた球状化粒子が捕集される。

【0102】

本実施の形態の球状化粒子製造方法によれば、バーナ３１〜４０の火炎により生成された外燃室２１〜２５内に存在する燃焼ガスを球状化炉１８内に導いて、該燃焼ガスにより原料溶液を熱分解して、球状化粒子を生成することにより、未燃の燃料ガスをほとんど含まない燃焼ガスを用いて球状化粒子を生成することが可能となるので、従来よりも球状化粒子に付着及び混入するカーボンの量を低減できる。

【0103】

また、原料溶液と火炎とを直接接触させないことにより、生成した粉体が酸化されることを抑制できると共に、低沸点の元素が優先的に揮発することを抑制できる（所定の組成を得ることができる。）。

【0104】

さらに、球状化炉１８内の鉛直方向の温度が均一となるように、バーナ３１〜４０に供する支燃性ガス及び燃料ガスの流量を調整し、外燃室２１〜２５から球状化炉１８内に導入される燃焼ガスの量を調節することで、球状化炉１８内の下部の温度と球状化炉１８の上部の温度の差が極力小さくなるため、高温の燃焼ガス中における原料溶液の滞留時間を長くすることが可能となる。

【0105】

なお、本実施の形態では、一例として、球状化炉１８内の鉛直方向の温度が均一となるように、支燃性ガス流量調整弁５１〜６０及び燃料ガス流量調整弁６１〜７０を制御する場合を例に挙げて説明したが、原料溶液の特性によっては、該原料溶液を熱分解するのに最適な温度分布を球状化炉１８内に形成してもよい。

【0106】

また、本発明は、原料溶液を加熱分解させるのに適した温度分布が球状化炉１８内に形成されるように、バーナ３１〜４０を独立して制御して、外燃室２１〜２５内に生成される燃焼ガスの量を異ならせる場合に適用可能である。

【0107】

なお、図１及び図２に示す球状化粒子製造装置１０に設けられた支燃性ガス流量調整弁５１〜６０、燃料ガス流量調整弁６１〜７０、温度検出器７５〜８０、及び制御部８２を構成要素から除いた球状化粒子製造装置を用いて球状化粒子を生成する場合は、制御部８２によるバーナ３１〜４０に供給する支燃性ガス及び燃料ガスの流量を調整する工程を除くこと以外は、本実施の形態の球状化粒子製造方法と同様な手法により球状化粒子を生成できる。

【0108】

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。

【0109】

例えば、本実施の形態では、１つの外燃室２１に対して２つのバーナ（言い換えれば、一対のバーナ３１，３２）及び燃焼室２１Ａ，２１Ｂを配置した用いた場合を例に挙げて説明したが、１つの外燃室２１に対して４つのバーナ（言い換えれば、それぞれ２つのバーナ３１，３２）及び２つの燃焼室２１Ａ，２１Ｂを設けてもよい。

【0110】

これにより、燃焼ガスの温度をさらに高温にすることが可能となるため、融点の高い球状化粒子を生成する際に、特に有効となる。なお、本発明で使用するバーナの数は、図２及び図４に限定されない。

【0111】

（実施例）
図１に示す無機質球状化粒子製造装置１０を用い、マンガン酸リチウム粉体（ＬｉＭｎ_２Ｏ_４）の製造を行った。原料溶液として、硝酸リチウム及び硝酸マンガンを用い、かつＬｉ／Ｍｎのモル比が０．５６となるように１Ｍの原料溶液を調整した。

【0112】

原料溶液は、原料溶液タンク１７に貯留し、原料溶液タンク１７を窒素ガスで加圧することで、原料溶液タンク１７と原料噴霧ノズル１９を接続する原料溶液供給ライン１７に原料溶液を供給した。原料溶液供給ライン１７には、流量計及び流量調節弁（共に図示せず）を設けることで、原料溶液の供給量を調整した。また、噴霧ガスとして、酸素ガスを用いた。燃料には、ＬＰＧを用い、支燃性ガスには、酸素を用いた。

【0113】

表１に各流体の供給量を示す。なお、表１において、噴霧ガス、燃料、及び支燃性ガスは、標準状態（０℃、１気圧）に換算した場合の流量を示している。また、燃料及び支燃性ガスは、１つのバーナに供給する供給量と、全てのバーナに供給する総量の供給量と、を併記した。

【0114】

【表1】

【0115】

上記条件を用いて、マンガン酸リチウムの粒子を製造し、マンガン酸リチウム粒子のＬｉ／Ｍｎを測定し、所望する組成の粒子が得られているかどうかを確認した。この結果を表２に示す。

【0116】

【表2】

【0117】

（比較例）
比較例として、図７に示す従来の球状化粒子製造装置を用いて、球状化炉に直接バーナを設置し、火炎で直接炉内の加熱を行ってマンガン酸リチウムの球状粒子を製造した。各流体の供給量は、表１と同じ条件を用いた。
比較例の製造方法により得られたマンガン酸リチウム粒子のＬｉ／Ｍｎを測定し、所望する組成の粒子が得られているかどうかを確認した。この結果を表２に示す。

【0118】

（評価結果のまとめ）
表２を参照するに、比較例の製造方法では、原料溶液のＬｉ／Ｍｎの組成と同じマンガン酸リチウム球状化粒子を製造できなかった。
一方、実施例の製造方法では、原料溶液のＬｉ／Ｍｎの組成と同じマンガン酸リチウム球状化粒子を製造できることが確認できた。

【産業上の利用可能性】

【0119】

本発明は、原料溶液を用いた球状化粒子製造装置及び球状化粒子製造方法に適用可能である。

【符号の説明】

【0120】

１０…球状化粒子製造装置、１１…噴霧用ガス供給源、１１Ａ…噴霧用ガス供給ライン、１２，１４，１６…バルブ、１３…支燃性ガス供給源、１３Ａ…支燃性ガス供給ライン、１５…燃料ガス供給源、１５Ａ…燃料ガス供給ライン、１７…原料溶液タンク、１７Ａ…原料溶液供給ライン、１８…球状化炉、１８ａ…外面、１８ｂ…内面、１８Ａ…上端、１８Ｂ…底面、１８Ｃ…側壁、１９…原料噴霧ノズル、１９Ａ…原料液体供給部、１９Ａ−１…原料液体供給口、１９Ｂ…噴霧ガス供給部、１９Ｂ−１…噴霧ガス供給口、１９Ｃ…冷却水供給部、１９Ｃ−１…冷却水入口、１９Ｃ−２…冷却水出口、１９Ｄ…噴霧原料噴出孔、２１〜２５，９８…外燃室、２１Ａ…燃焼室、２１Ｂ…燃焼室、２１Ｃ…空間、３１〜４０…バーナ、４５〜４９…燃焼ガス導入孔、５１〜６０…支燃性ガス流量調整弁、６１〜７０…燃料ガス流量調整弁、７５〜８０…温度検出器、８２…制御部、８４…送風ガス導入部、８５…球状化粒子導出部、８７…送風ブロア、８８…空気導入口、８９…球状化粒子輸送ライン、９１…球状化粒子捕集装置、９５…サイクロン、９６…バグフィルター

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】