特許 7016092 バサルト長繊維製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-01-27

(45)【発行日】2022-02-04

(54)【発明の名称】バサルト長繊維製造装置

(51)【国際特許分類】

   C03B 37/02 20060101AFI20220128BHJP

   F23D 11/04 20060101ALI20220128BHJP

   F23K 5/14 20060101ALI20220128BHJP

【ＦＩ】

C03B37/02 Z

F23D11/04 613B

F23K5/14 501

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021143817

(22)【出願日】2021-09-03

【審査請求日】2021-10-04

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】596127565

【氏名又は名称】日本環境保全株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】518456373

【氏名又は名称】株式会社大瀧商店

(74)【代理人】

【識別番号】110002963

【氏名又は名称】特許業務法人ＭＴＳ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】古渡 周作

(72)【発明者】

【氏名】大瀧 吉宏

【審査官】末松 佳記

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－２９３５７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－３４７８４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１１３２７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００５－５２８３１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００８／０１７９７７９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０４６９２６４６（ＣＮ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－１５７０２０３（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０３Ｂ ３７／００－３７／１６

Ｃ０３Ｃ １３／０６

Ｃ０３Ｃ ２５／００－２５／７０

Ｃ０３Ｂ ５／００－５／４４

Ｄ０１Ｆ ９／００－９／３２

Ｆ２３Ｄ １１／０４－１１／０８

Ｆ２３Ｋ ５／１４－５／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

溶融処理装置と、この溶融処理装置からの溶融スラグを繊維化して巻き取るバサルト長繊維化装置と、を有してなり、
前記溶融処理装置は、燃焼室を形成する炉本体と、前記燃焼室内に長手方向に傾斜して配置され、傾斜方向下端から被処理物が溶融して形成された溶融スラグを流下させる溝状の炉床と、前記炉床の傾斜方向の上端に被処理物を供給する被処理物投入装置と、前記炉本体の天井部に設けられ、前記炉床に燃料の燃焼による火炎を吹きつけるバーナと、を有し、
前記被処理物は、玄武岩原石を、粒径３０μｍを超えて４０ｍｍ以下に破砕して形成された破砕原石であり、前記被処理物投入装置は、破砕原石を炉内に投入可能に構成され、前記炉床は、その長手方向上端側から順に、炉内に投入された破砕原石を受け、且つ、溶融スラグを傾斜によって流下させる破砕原石溶融部、この破砕原石溶融部に隣接して設けられ、前記破砕原石溶融部の溶融スラグ流下端部から流下する溶融スラグを受け止めて、一定量貯留する湯だまり部、及び、前記湯だまり部の下流側端部位置で、前記湯だまり部の底面から立上り、且つ、前記溶融スラグ流下端部よりも低い高さの堰部を含んで構成され、
前記バーナは、前記破砕原石溶融部上の破砕原石に向けて火炎を吹き付けるようにされたことを特徴とするバサルト長繊維製造装置。

【請求項2】

請求項１において、
前記湯だまり部は、前記溶融スラグ流下端部側の溶融スラグ流入端面が、鉛直面に対して０～１５度の傾斜をもって構成されたことを特徴とするバサルト長繊維製造装置。

【請求項3】

請求項１又は２において、
前記湯だまり部は、前記溶融スラグ流下端部側の溶融スラグ流下面の幅方向中央に、前記溶融スラグ流下面と直交する横方向断面が凹円弧状の溶融スラグ流下ガイドが上下方向に設けられていることを特徴とするバサルト長繊維製造装置。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記バーナは液体燃料燃焼型であり、燃料噴射ノズルと、この燃料噴射ノズルを同軸的に囲み、且つ、先端に、該燃料噴射ノズルの噴射方向の先方に位置する混合流体噴射口を備えた筒状部材であって、基端側から燃焼用空気が供給されるエアパイプと、このエアパイプを同軸的に囲んで配置され、先端に、前記混合流体噴射口の噴射方向の先方に位置する出力開口を備え、且つ、前記エアパイプの外側に、前記出力開口に向かう螺旋流を形成するように、基端側の側面から空気が供給される旋回流形成パイプと、を有して構成されたことを特徴とするバサルト長繊維製造装置。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれかにおいて、
エマルジョン燃焼用混合器と、混合液体を貯留するための燃料タンクと、この燃料タンクから前記エマルジョン燃焼用混合器に前記混合液体を供給するための第１の混合液体供給部と、前記エマルジョン燃焼用混合器で混合された混合液体を前記燃料タンクに還流するための混合液体還流部と、前記燃料タンクから前記バーナに混合液体を供給するための第２の混合液体供給部と、を有するエマルジョン燃焼用混合液体供給システムを備え、
前記エマルジョン燃焼用混合器は、略筒状体で一方の端部である入口端から他方の端部である出口端に液体燃料及び水を混合してなる混合液体が一方向に流される管状部と、
前記管状部の内側を前記入口端の側と前記出口端の側とに隔てるように前記管状部の内側に配置され、且つ、前記入口端の側及び前記出口端の側に連通する複数の貫通孔が形成された撹拌機と、を含み、
前記管状部は、内径が前記入口端の側から前記出口端の側に向かって小さくなる形状で前記撹拌機よりも前記出口端の側に配置された出口側縮径テーパ部と、該出口側縮径テー
パ部よりも前記出口端の側の内周面に同軸的に形成された出口側内周溝部と、を有することを特徴とするバサルト長繊維製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、高耐熱性吸音材等に用いられるバサルト長繊維の製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、玄武岩を原料とし、該玄武岩を粉砕する工程と、該粉砕物を洗浄する工程と、該洗浄物を溶融する工程と、該溶融物を繊維化する工程と、該繊維を引き揃え、巻き取る工程とからなり、該溶融する工程における溶融物の温度が１４００～１６５０℃であり、且つ溶融物の粘度をηとするとｌｏｇηが２．１５～２．３５ｄＰａ・ｓであることを特徴とするバサルト長繊維の製造方法が開示されている。

【0003】

又、特許文献２には、燃焼室内に傾斜した溝状の炉床部を有し、該炉床部の傾斜方向上端から灰投入装置によって灰を投入し、第１のバーナにより炉床部上の灰を効率よく加熱溶融し、炉床部の傾斜方向下端を第２のバーナで加熱することによって、該下端に溶融スラグが固化堆積しないようにした灰処理装置が開示されている。

【0004】

上記特許文献１には、発明が解決しようとする課題として、「バサルト繊維は天然原料を使用するため製造コストは市販ガラス繊維と比べて低い。しかし原石（中温度用（Ｂ））はＳｉＯ２が少ないため、高温溶融物の粘性が低く、２０μｍ以下の繊維径を有する長繊維の製造が可能であるが、７５０℃以上でガラス相が結晶化するため耐熱性に劣る。一方原石（高温度用（Ａ））は～８５０℃において結晶化は一部進行するものの、ガラス相も残存するため高耐熱性であるが、高温の粘性が高く、量産時において溶融温度を高くする必要があり、その結果、エネルギー費の増大となる。」と記載されている。

【0005】

即ち、バサルト繊維の天然原料は、安価であるが、これを理想的に溶融しようとすると、量産時において溶融温度を高くし、その結果、エネルギーコストの増大となってしまうという問題点がある。

【0006】

特許文献１記載の発明は、玄武岩原石に対し、その溶融条件を選定して耐熱性に優れたバサルト長繊維を製造するようにしたものであり、同時に、玄武岩原石に対して、網目状形成体、ガラス修飾体となる酸化物の選定とその添加量の最適化により、結晶化及び固着を抑制して、耐熱性を向上させていて、酸化物の選定及びその添加が必ず必要となり、この点においてコスト増の問題点が残る。更に、溶融する工程における溶融物の温度は、１３４０℃～１６１０℃、好ましくは１５３０℃～１５５０℃がよい、即ち、高温に維持する必要があるとしていて、この点においても、燃料コストが従来と比べて十分には低下しないという問題点が残る。

【0007】

更に、火炎により原石を加熱する場合、繊維が連続することなく短くなり易く、バサルト長繊維の歩留まりが低いので、従来は、化石燃料の燃焼による、バサルト長繊維製造のための溶融炉はほとんど用いられていなかった。

【0008】

低コストで、且つ、高温に維持制御がし易い溶融炉は特許文献２に、液体燃料製造装置は特許文献３に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】特開２００６－３４７８４５号公報

【文献】特開平１０－７３２２９号公報

【文献】特開２０１０－２４７０８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本発明は、酸化物の添加や高コストの溶融炉を用いることなく、低コストで、バサルト長繊維を製造するためのバサルト長繊維製造装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明者は、上記特許文献２に記載された灰処理装置の運転の経験から、火炎を用いて鉱物を溶融する場合、破砕時や、搬送中の破砕原石相互の衝突等により発生した粒径３０μｍ以下の微粒子が火炎により瞬間的に溶融されて舞い上がることを知悉している。

【0012】

また、本発明者は、舞い上がった溶融微粒子は、火炎から離間するので空中で温度低下し、高温が維持されていて異なる液相の溶融スラグ上に舞い降りて付着し、繊維形成時の繊維の途中に入り込んで、繊維がそこから途切れるので長繊維製造の歩留まりが低下するのではないかと推定した。

【0013】

詳細には、バサルト長繊維の直径は、１μｍ以下が理想的であるが、上述のように舞い上がった溶融微粒子は粒径３０μｍ近くのものがあり、繊維化過程で、白金ロジウム板を通過するときに溶融スラグとともに細長く変形され、その長さは粒径の１００倍以上となり、繊維の長手方向に割り込む形となり、そこで繊維が途切れてしまうことになる。

【0014】

更に、本発明者は、鋭意研究の結果、溶融微粒子が溶融スラグに溶け込んで同一相となり、繊維に異物として混入しないようにした炉構造の発明に到達した。

【0015】

この発明は、溶融処理装置と、この溶融処理装置からの溶融スラグを繊維化して巻き取るバサルト長繊維化装置と、を有してなり、前記溶融処理装置は、燃焼室を形成する炉本体と、前記燃焼室内に長手方向に傾斜して配置され、傾斜方向下端から被処理物が溶融して形成された溶融スラグを流下させる溝状の炉床と、前記炉床の傾斜方向の上端に被処理物を供給する被処理物投入装置と、前記炉本体の天井部に設けられ、前記炉床に燃料の燃焼による火炎を吹きつけるバーナと、を有し、前記被処理物は、玄武岩原石を、粒径３０μｍを超えて４０ｍｍ以下に破砕して形成された破砕原石であり、前記被処理物投入装置は、破砕原石を炉内に投入可能に構成され、前記炉床は、その長手方向上端側から順に、炉内に投入された破砕原石を受け、且つ、溶融スラグを傾斜によって流下させる破砕原石溶融部、この破砕原石溶融部に隣接して設けられ、前記破砕原石溶融部の溶融スラグ流下端部から流下する溶融スラグを受け止めて、一定量貯留する湯だまり部、及び、前記湯だまり部の下流側端部位置で、前記湯だまり部の底面から立上り、且つ、前記溶融スラグ流下端部よりも低い高さの堰部を含んで構成され、前記バーナは、前記破砕原石溶融部上の破砕原石に向けて火炎を吹き付けるようにされたことを特徴とするバサルト長繊維製造装置により、上記課題を解決するものである。

【0016】

ここで、玄武岩原石を、粒径３０μｍを超えて４０ｍｍ以下に破砕するのは、粒径が３０μｍ以下の時、火炎によって溶融して舞い上がる微粒子が増大し、４０ｍｍを超える場合は、破砕原石の内側まで溶融するのに時間がかかり、燃料コストが増大してしまうからである。

【発明の効果】

【0017】

本発明は、被処理物である玄武岩原石を、粒径３０μｍを超えて４０ｍｍ以下に破砕し、これを傾斜した炉床上で、バーナにより火炎を吹き付けて溶融し、流下する溶融スラグを湯だまり部で一定量貯留し、湯だまり部の貯留の間に、溶融スラグに付着した溶融微粒子が一体的な溶融状態になり、その下端側から堰部を越えて流下した溶融スラグを線維化して巻き取るので、繊維が短く途切れる、いわゆるぶつ切りになることなく、高い歩留まりでバサルト長繊維を製造することができるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施例に係る、バサルト長繊維製造装置を示す断面図

【図2】同実施例における湯だまり部を拡大して示す図

【図3】図２のIII－III線に沿う拡大断面図

【図4】図２のIV－IV線に沿う拡大断面図

【図5】図１のバサルト長繊維製造装置におけるバーナを拡大して示す断面図

【図6】実施例に係るバサルト長繊維製造装置の湯だまり部における溶融スラグの流れを示す模式図

【図7】実施例に係るバサルト長繊維製造装置に液体燃料を供給するためのエマルジョン燃焼用混合液体供給システムを模式的に示す正面図

【図8】同平面図

【図9】同エマルジョン燃焼用混合液体供給システムにおけるエマルジョン燃焼用混合器を示す断面図

【発明を実施するための形態】

【0019】

［実施例１］
この実施例１に係るバサルト長繊維製造装置１０は、図１に示されるように、溶融処理装置２０と、この溶融処理装置２０からの溶融スラグを長繊維化して巻き取るバサルト長繊維化装置３０と、から構成されている。

【0020】

溶融処理装置２０は、燃焼室２２Ａを形成する炉本体２２と、燃焼室２２Ａ内に長手方向に傾斜して配置され、傾斜方向下端から被処理物が溶融して形成された溶融スラグを流下させる溝状の炉床４０と、炉床４０の傾斜方向の上端に被処理物であるバサルト原石を供給する被処理物投入装置としての破砕原石投入装置２４と、炉本体２２の天井部２２Ｂに設けられ、炉床４０に燃料の燃焼による火炎を吹き付けるバーナ５０と、を有している。

【0021】

図１の符号２２Ｃは観察窓を、２４は破砕原石投入装置を、２４Ａ、２４Ｂは破砕原石投入装置２４を構成するホッパー及びホッパー開閉シリンダをそれぞれ示す。

【0022】

炉床４０は、燃焼室２２Ａ内に投入された破砕原石を受け、且つ、溶融スラグを、傾斜によって流下させる破砕原石溶融部４１、破砕原石溶融部４１から流下する溶融スラグを受け止めて、一定量貯留する湯だまり部４２、及び、湯だまり部４２の下流側端部位置で、湯だまり部４２の底面４２Ａから立ち上がり、且つ、破砕原石溶融部４１の溶融スラグ流下端部４１Ａよりも低い高さの堰部４４を含んで構成されている。

【0023】

図２に拡大して示されるように、湯だまり部４２は、堰部４４の反対側（上流側）に溶融スラグ流下端部４１Ａから底面４２Ａに至る溶融スラグ流下面４２Ｃを有し、この溶融スラグ流下面４２Ｃは、鉛直面ＶＳに対して０度を超え１５度以下の傾斜をもって構成されている。１５度を超えると湯だまり部４２内での撹拌が不充分となる。

【0024】

なお、炉床４０は、図３に拡大して示されるように、凹円弧状底面４０Ａとされ、この凹円弧状底面４０Ａによって、溶融スラグが炉床４０の中央部に集まって流下し易くするようにしている。

【0025】

更に、図４に示されるように、溶融スラグ流下面４２Ｃの幅方向中央には、溶融スラグ流下面４２Ｃと直交する横方向断面が凹円弧状となる、溶融スラグ流下ガイド４３が上下方向に設けられている。

【0026】

バサルト長繊維化装置３０は、上方に流下してきた溶融スラグを繊維状に分離して下方に流下させる白金ロジウム板３１と、この白金ロジウム板３１から繊維状に押し出された溶融スラグを引き出して下方に導く繊維引出しガイド３２と、繊維引出しガイド３２を通過して形成されたバサルト長繊維を揃える引揃え機３３と、揃えられたバサルト長繊維を巻き取るための巻取り機３５とを備えて構成されている。

【0027】

又、バーナ５０は、破砕原石溶融部４１上の破砕原石に向けて火炎を吹き付けるように構成されている。図１における符号５０Ａは点火用のバーナを、符号２２Ｄは立壁をそれぞれ示す。

【0028】

図５に示されるように、バーナ５０は液体燃料噴射型であり、燃料噴射ノズル５２と、この燃料噴射ノズル５２を同軸的に囲み、且つ、先端に該燃料噴射ノズル５２の噴射方向の先方位置で混合流体噴射口５４を備えた筒状部材であって、基端側から燃焼用空気が供給されるエアパイプ５６と、このエアパイプ５６を同軸的に囲んで配置され、先端が混合流体噴射口５４の噴射方向の先方の出力開口５８とされ、且つ、エアパイプ５６の外側に、出力開口５８に向う螺旋流を形成するように基端側の外側面から空気が供給される旋回流形成パイプ６０と、を含んで構成されている。

【0029】

燃料噴射ノズル５２はエアパイプ５６内にその基端側から挿入固定されている燃料パイプ６２の先端に設けられている。又この燃料パイプ６２には、燃料タンク６３からの燃料が、燃料ポンプ６４により、バルブ６６を介して加圧供給されるようになっている。

【0030】

又、エアパイプ５６には、その基端周壁に形成されたエアポート５６Ａに、エアポンプ６８からバルブ７０を介して圧縮空気が供給されるようになっている。

【0031】

又、旋回流形成パイプ６０には、エアパイプ５６の軸方向略中間位置に相当する部位で、側方から吹き込みパイプ７２が、エアパイプ５６の中心とオフセットして接続され、該吹き込みパイプ７２、エアポンプ７４からの圧縮空気が供給されることによって、エアパイプ５６の外周に沿って、旋回流が形成されるようになっている。

【0032】

ここで、エアパイプ５６は多段構成とされ、先端の混合流体噴射口５４を備えた先端チップ５５及び基端部分を除き、複数のモジュールパイプ５６Ｂを、必要に応じて接続してその軸方向長さを調整できるようにされている。図５の符号５７Ａは各モジュールパイプ５６Ｂの先端に形成された雄ねじ部、５７Ｂは該雄ねじ部５７Ａに螺合するように、各モジュールパイプ５６Ｂ及び先端チップ５５の基端側に形成された雌ねじ部をそれぞれ示す。

【0033】

混合流体噴射口５４は、先方に拡大するテーパ状に形成され、これによって該混合流体噴射口５４から、燃料と空気の混合流体が拡散しつつ噴射されるようになっている。

【0034】

バーナ５０に対して、燃料タンク６３から供給される燃料は、液体燃料と水とを混合してなるエマルジョン燃焼用混合液体であり、エマルジョン燃焼用混合液体供給システム８０において製造される。

【0035】

エマルジョン燃焼用混合液体供給システム８０は、図７乃至９に示されるように、エマルジョン燃焼用混合器８１と、混合液体を貯留するための燃料タンク６３と、燃料タンク６３からエマルジョン燃焼用混合器８１に混合液体を供給するための第１の混合液体供給部８２と、エマルジョン燃焼用混合器８１で混合された混合液体を燃料タンク６３に還流するための混合液体還流部８３と、燃料タンク６３からバーナ５０に混合液体を供給するための第２の混合液体供給部８４と、を有している。

【0036】

更に、エマルジョン燃焼用混合液体供給システム８０は、（水と混合される前の） 液体燃料を貯留するための液体燃料貯留タンク８５と、液体燃料貯留タンク８５から燃料タンク６３へ液体燃料を供給するための液体燃料供給部８６と、燃料タンク６３へ水を供給するための水供給部８７と、を有している。

【0037】

図７の符号６３Ａは、燃料タンク６３の底面、符号８３Ｃ、８６Ａ、８７Ａは、混合液体還流部８３、液体燃料供給部８６、水供給部８７の、それぞれの燃料タンク６３内への吐出部を示す。また符号８８は燃料タンク６３内の液位を検出するためのフロートセンサを示す。

【0038】

図９に示されるように、エマルジョン燃焼用混合器８１は、略筒状体で一方の端部である入口端９１Ａから他方の端部である出口端９１Ｂに液体燃料及び水を混合してなる混合液体が一方向に流される管状部９１と、管状部９１の内側を入口端９１Ａの側と出口端９１Ｂの側とに隔てるように管状部９１の内側に配置され、且つ、入口端９１Ａの側及び出口端９１Ｂの側に連通する複数の貫通孔９２Ａが形成された撹拌機９２と、を含み、管状部９１は、内径が入口端９１Ａの側から出口端９１Ｂの側に向かって小さくなる形状で撹拌機９２よりも出口端９１Ｂの側に配置された出口側縮径テーパ部９１Ｃと、出口側縮径テーパ部９１Ｃよりも出口端９１Ｂの側の内周面に円周方向に沿って形成された出口側内周溝部９１Ｄと、を有することを特徴としている。尚、図９中の矢印は混合液体が流れる方向を示している。

【0039】

管状部９１は、第１部材９３、第２部材９４、第３部材９５及び第４部材９６を有して構成されている。これら第１部材９３、第２部材９４、第３部材９５及び第４部材９６はいずれも筒状体で、この順で入口端９１Ａの側から出口端９１Ｂの側に同軸的に並んで配置され、相互に螺合して結合されている。

【0040】

第１部材９３の内周面は、入口端９１Ａの側の小内径部９３Ａと、第２部材９４の側の大内径部９３Ｂと、内径が小内径部から大内径部に（入口端９１Ａの側から出口端９１Ｂの側に）向かって大きくなる形状で小内径部９３Ａ及び大内径部９３Ｂの間に（撹拌機９２よりも入口端９１Ａの側に）配置された入口側拡径テーパ部９３Ｃと、を有している。尚、大内径部９３Ｂの第２部材９４側の端部近傍には、第２部材９４との結合のための雌ねじが形成されている。又、第１部材９３の外周面は、入口端９１Ａの側の小外径部９３Ｄと、第２部材９４の側の大外径部９３Ｅと、を有する段付形状で、小外径部９３Ｄには外部配管等との結合のための雄ねじが形成されている。

【0041】

第２部材９４は、内径が第１部材９３の小内径部９３Ａよりも大きく大内径部９３Ｂよりもやや小さい。第２部材９４における第１部材９３側の端部には撹拌機９２が一体に形成されている。尚、第２部材９４の外周面における第１部材９３側の部分には第１部材９３との結合のための雄ねじが形成され、第２部材９４の内周面における第３部材９５側の端部近傍には第３部材９５との結合のための雌ねじが形成されている。

【0042】

第３部材９５の内周面における第２部材９４側の端部には前記出口側縮径テーパ部９１Ｃが形成されている。又、第３部材９５の内周面における出口側縮径テーパ部９１Ｃよりも出口端９１Ｂ側の部分（出口側縮径テーパ部９１Ｃと出口側内周溝部９１Ｄとの間の部分）は、中間小内径部９１Ｅである。尚、中間小内径部９１Ｅの内径は一定である。又、中間小内径部９１Ｅの内径は、第１部材９３の小内径部９３Ａの内径と等しい。又、第３部材９５の外周面における第２部材９４側の端部近傍には第２部材９４との結合のための雄ねじが形成され、外周面における第４部材９６側の部分には第４部材９６との結合のための雄ねじが形成されている。

【0043】

第４部材９６の内周面は、第３部材９５の側の大内径部９６Ａと、出口端９１Ｂの側の小内径部９６Ｂと、これら大内径部９６Ａ及び小内径部９６Ｂの間に（撹拌機９２よりも出口端９１Ｂの側に）配置された縮径テーパ部９６Ｃと、を有している。尚、小内径部９６Ｂの内径は、第１部材９３の小内径部９３Ａの内径や第３部材９５の中間小内径部９１Ｅの内径と等しい。縮径テーパ部９６Ｃは、前記出口側内周溝部９１Ｄの内周側面に相当し、内径が大内径部９６Ａの側から小内径部９６Ｂの側に（入口端９１Ａの側から出口端９１Ｂの側に）向かって小さくなるテーパ形状である。一方、第３部材９５における縮径テーパ部９６Ｃに対向する軸方向の端面は軸方向に対して垂直な平面であり、管状部９１は、中間小内径部９１Ｅと出口側内周溝部９１Ｄとの境界において内径が入口端９１Ａの側から出口端９１Ｂの側に不連続に拡大している。尚、大内径部９６Ａには、第３部材９５との結合のための雌ねじが形成されている。又、第４部材９６の外周面は、第３部材９５の側の大外径部９６Ｄと、出口端９１Ｂの側の小外径部９６Ｅと、を有する段付形状であり、小外径部９６Ｅには外部配管等との結合のための雄ねじが形成されている。

【0044】

撹拌機９２は、入口端９１Ａの側から出口端９１Ｂの側に向かって外径及び内径が大きくなる略錐面体側面の形状を有している。又、上記のように撹拌機９２は、管状部９１を構成する第２部材９４に一体に形成されており、第２部材９４における入口端９１Ａの側の端部から入口端９１Ａの側に突出するように設置されている。撹拌機９２には、数十個程度（例えば２０～８０程度）の貫通孔９２Ａが形成されている。貫通孔９２Ａの直径は数百μｍ～数ｍｍ程度（例えば０．５～２．０ｍｍ程度）である。

【0045】

尚、液体燃料としては、例えば、重油、灯油、軽油、廃油、アルコール又はジメチルエーテル等を用いることができる。

【0046】

エマルジョン燃焼用混合器８１は、入口側拡径テーパ部９３Ｃ、撹拌機９２、出口側縮径テーパ部９１Ｃに加え、出口側内周溝部９１Ｄを備えているので液体燃料と水とを充分にエマルジョン状に混合することができる。例えば、界面活性剤や還元水を用いなくても液体燃料と水とをエマルジョン状に充分に混合することが可能である。

【0047】

燃料タンク６３に貯留された充分にエマルジョン化された混合液体の一部は、第２の混合液体供給部８４を介してバーナ５０に供給されて燃焼する。混合液体は、充分にエマルジョン化され液体燃料が極小微粒子となっているので酸素と接触しやすい。従って、ＣＯの発生が抑制され、完全燃焼又は完全燃焼に近い燃焼を実現できる。

【0048】

この実施例１において、被処理物である玄武岩原石は、粒径３０μｍを超えて４０ｍｍ以下に破砕して形成された破砕原石である。

【0049】

この実施例１において、バーナ５０は、１４５０℃から１５００℃の温度により玄武岩破砕原石を溶融するようにセットする。これにより、約１５００℃の安定温度で、破砕原石を容易に溶融することができる。

【0050】

炉床４０における破砕原石溶融部４１に対して、破砕原石投入装置２４から間欠的に、破砕原石を破砕原石溶融部４１上に投下する。

【0051】

破砕原石溶融部４１において、バーナ５０からの火炎により、破砕原石が溶融され、溶融スラグとなって流下し、溶融スラグ流下端部４１Ａから、溶融スラグ流下面４２Ｃに溢流し、湯だまり部４２内に貯留される。

【0052】

破砕原石から発生した粒径の小さい微細粒子は火炎により舞い上がり、溶融されて溶融微粒子となり、舞い降りて溶融スラグに付着する。図６に示されるように、湯だまり部４２の底面４２Ａに到達し、ここから、続けて流下してくる後続の溶融スラグＭＳによって図６の右上に押し上げられ、湯だまり部４２内の上方に至った時、堰部４４から溢流して、白金ロジウム板３１上に至る。

【0053】

この間に、溶融スラグ上面に付着した溶融微粒子が、付着したときには溶融スラグＭＳよりも低温で湯相が異なっていても、湯だまり部４２内で、底面４２Ａから上方に押し上げられる間に十分に加熱され、湯だまり内の溶融スラグと同一の相になっているので、白金ロジウム板３１通過時には、異物の状態が解消されている。

【0054】

特に本実施例では、液体燃料をエマルジョン化した混合液体を用いて、単に液体燃料を燃焼させたり、ガスや電気を用いていないので、低コストで高温度の炉を形成し、破砕原石から発生した粒径の小さい微細粒子をより高温で溶融することができるので、溶融微粒子をより高温にして、より早く溶融スラグと同一の相にすることができる。

【0055】

また、エマルジョン燃料及び燃焼装置により、炉内表面溶融温度を１０℃単位で調整できるので、玄武岩に含有するＦｅの溶融粘度及び玄武岩の溶融粘度が等しくなる１５１０℃～１５２０℃に、精密に温度を調整する事により、これらが糸を引くバランスが同体となり長糸が作りやすくなるという効果がある。

【0056】

これは、特に、玄武岩の産地によりＦｅの含有率が異なる現実に対して、温度によるＦｅと玄武岩自体の溶融状況を同一粘度になるように制御して対応することができ、効果が極めて大きい。

【0057】

実際のところ液体化石燃料による１３００℃以上の温度確保は、例がなく、エマルジョン燃料による１３００℃以上の温度確保はＣＯ_２削減に大きく寄与することができる。

【0058】

従って、白金ロジウム板３１を通って繊維状になった時、繊維の長手方向の途中に相の異なる微粒子が発生することがなく、巻取り機３５によって巻き取られたバサルト繊維は、長繊維とすることができる。

【0059】

又、長繊維とし、且つ、太さを小さくしても、相の異なる溶融微粒子の影響がないので、更に繊維を細くすることができ、本発明者の実験により、０．６μｍの微細なバサルト長繊維を製造することができた。

【0060】

ここで、湯だまり部４２内の溶融スラグの滞留時間は、炉床４０の破砕原石溶融部４１の破砕原石投入量に対応するものであり、又、白金ロジウム板３１への溶融スラグの供給量も、同様にして破砕原石溶融部４１への破砕原石投下量に対応させることができるので、立ち上がりは、試行錯誤によって決定することになる。

【0061】

なお、上記実施例１において、溶融スラグ流下面４２Ｃには、断面凹円弧状の溶融スラグ流下ガイド４３を形成したが、これは、必ずしも設けなくてもよい。但し、溶融スラグ流下ガイド４３を設けた場合は、より円滑に、破砕原石溶融部４１から流下した溶融スラグを、湯だまり部４２の底面４２Ａに導くことができる。

【0062】

また、本発明のバーナは、湯だまり部４２において十分に溶融微粒子と溶融スラグとを同一相に溶融できる設定であれば、必ずしもエマルジョン化した混合燃料を用いることに限定されない。

【0063】

但し、混合燃料を用いた場合は、運転コストを低減させると共に炉内の高温状態を維持制御し易いという利点がある。

【符号の説明】

【0064】

１０…バサルト長繊維製造装置
２０…溶融処理装置
２２…炉本体
２２Ａ…燃焼室
２２Ｂ…天井部
２２Ｃ…観察窓
２２Ｄ…立壁
２４…破砕原石投入装置（被処理物投入装置）
２４Ａ…ホッパー
２４Ｂ…ホッパー開閉シリンダ
３０…バサルト長繊維化装置
３１…白金ロジウム板
３２…繊維引出しガイド
３３…引揃え機
３４…平行巻取りガイド
３５…巻取り機
４０…炉床
４０Ａ…凹円弧状底面
４１…破砕原石溶融部
４１Ａ…溶融スラグ流下端部
４２…湯だまり部
４２Ａ…底面
４２Ｂ…溶融スラグ溢湯端部
４２Ｃ…溶融スラグ流下面
４３…溶融スラグ流下ガイド
４４…堰部
４６…水供給部
５０…バーナ
５０Ａ…点火用バーナ
５２…燃料噴射ノズル
５４…混合流体噴射口
５５…先端チップ
５６…エアパイプ
５６Ａ…エアポート
５６Ｂ…モジュールパイプ
５７Ａ…雄ねじ部
５７Ｂ…雌ねじ部
５８…出力開口
６０…旋回流形成パイプ
６２…燃料パイプ
６３…燃料タンク
６３Ａ…底面
６４…燃料ポンプ
６６…バルブ
６８…エアポンプ
７０…バルブ
７２…吹き込みパイプ
７４…エアポンプ
８０…エマルジョン燃焼用混合液体供給システム
８１…エマルジョン燃焼用混合器
８２…第１の混合液体供給部
８３…混合液体還流部
８３Ｃ、８６Ａ、８７Ａ…吐出部
８４…第２の混合液体供給部
８５…液体燃料貯留タンク
８６…液体燃料供給部
８７…水供給部
８８…フロートセンサ
９１…管状部
９１Ａ…入口端
９１Ｂ…出口端
９１Ｃ…出口側縮径テーパ部
９１Ｄ…出口側内周溝部
９１Ｅ…中間小内径部
９２…撹拌機
９２Ａ…貫通孔
９３…第１部材
９３Ａ…小内径部
９３Ｂ…大内径部
９３Ｃ…入口側拡径テーパ部
９３Ｄ…小外径部
９３Ｅ…大外径部
９４…第２部材
９５…第３部材
９６…第４部材
９６Ａ…大内径部
９６Ｂ…小内径部
９６Ｃ…縮径テーパ部
９６Ｄ…大外径部
９６Ｅ…小外径部
ＢＦ…バサルト繊維
ＭＳ…溶融スラグ
ＶＳ…鉛直面

【要約】

【課題】バーナにより溶融された破砕原石の溶融スラグからバサルト繊維にするとき、酸化物の添加や高コストの溶融炉を用いることなく、確実に長繊維とすることができるバサルト長繊維製造装置を提供する。
【解決手段】炉本体２２の燃焼室２２Ａ内の炉床４０を溶融スラグを流下させる傾斜した溝状とし、炉床４０の傾斜方向の上端に投入された破砕原石にバーナ５０から火炎を吹きつけて溶融スラグとし、これを湯だまり部４２に受け止めて、一定量貯留し、その間に舞い上がり、落下した溶融微粒子を溶融スラグに取込ませて、一様に溶融してから、堰部４４からの溢流としてバサルト長繊維化装置３０に導くようにされたバサルト長繊維製造装置１０。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】