JP2002284532A - ガラス溶解炉 - Google Patents

ガラス溶解炉

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JP2002284532A
JP2002284532A JP2001092059A JP2001092059A JP2002284532A JP 2002284532 A JP2002284532 A JP 2002284532A JP 2001092059 A JP2001092059 A JP 2001092059A JP 2001092059 A JP2001092059 A JP 2001092059A JP 2002284532 A JP2002284532 A JP 2002284532A
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Makoto Hirano
誠 平野
Kazuma Kiyohira
一眞 清飛羅
Koji Tatsuta
孝司 竜田
Nobuo Yoshida
暢夫 吉田
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Osaka Gas Co Ltd
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    • C03B5/18—Stirring devices; Homogenisation
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶融ガラス層後部の循環を強化して清澄と均
質化を促進するのと同時に、炉内温度を下げての省エネ
ルギー化が図れるようにする。 【解決手段】 ガラス原料を溶解するために加熱作用す
る加熱手段７を備えた溶解槽２を設けてあるガラス溶解
炉において、溶解槽２内の溶融ガラスｇを攪拌するため
に、可燃性ガスＧと燃焼用の純酸素ガスＯとを混ぜて溶
解槽底部２ａの噴出口１０から噴出させる噴出手段Ｃを
設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス原料を溶解
するために加熱作用する加熱手段を備えた溶解槽を設け
てあるガラス溶解炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガラス溶解炉は、例えば、特開平８−２
０８２４０号公報にて示されたように、溶解槽における
ガラス材の進行方向に対する左右両脇に蓄熱室及びバー
ナを夫々備え、バーナから噴出される燃焼ガスの燃焼に
よって得られる高温（約１５００℃）の炉内温度によ
り、投入されてくるガラス原料を溶かした溶解状態にし
てから炉外に取出すように機能する。
【０００３】ガラス原料の溶融を清澄と均質化を図りな
がら行うには、溶けてきたガラス原料を溶解槽にて攪拌
することが効果的であり、従来では、ガラス原料が溶け
た状態になる溶解槽の槽底部から空気を噴出させる手
段、所謂バブラ（バブリング）を用いていた（例えば特
開平８−２９７１９８号公報参照）。つまり、空気が溶
解槽の底から吹き上がる噴流によって溶融ガラス層を攪
拌することにより、溶融ガラス層を上下に循環させて、
清澄と均質化を図りながらガラス原料を溶融させるよう
にしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】バブラを用いた場合に
は、溶融ガラスの循環が強化され、溶融ガラス層の清澄
と均質化（歩留り）とが促進される点は好ましいもの
の、バブラに用いた空気は、泡層（溶融ガラス層）から
抜け出た後は炉内に入り込むことになり、高温の炉内に
低温の空気が供給されることになって炉内の温度が低下
するものとなるから、その温度低下を回避するための加
熱により、加熱エネルギーが余分に必要になって、所謂
増エネルギー化を招いてしまう点で改善の余地があっ
た。
【０００５】本発明の目的は、溶融ガラス層の循環を強
化して清澄と均質化を促進するのと同時に、炉内温度を
下げての増エネルギー化にはならないようにする点にあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】〔請求項１記載の発明〕
請求項１に記載の構成は、ガラス原料を溶解するために
加熱作用する加熱手段を備えた溶解槽を設けてあるガラ
ス溶解炉において、溶解槽内の溶融ガラスを攪拌するた
めに、可燃性ガスを溶解槽底部から噴出させる噴出手段
を設けてあることを特徴とする。
【０００７】請求項１の構成によれば、溶解槽底部から
可燃性ガスを噴出させて攪拌するものであるから、溶融
ガラス層内にて上昇移動する間は溶融ガラスを有効に攪
拌することができるとともに、溶融ガラス層を抜け出て
可燃性ガスが炉内に到達すると、高温の雰囲気温度（約
１５００℃）下において炉内残存酸素と反応して燃焼す
るようになるので、その燃焼によってガラス層の上表面
を加熱することができる。つまり、攪拌作用に加えて加
熱作用も得られるので、その新たに加わった加熱作用の
分は、加熱手段の消費エネルギーを少なくするとか、そ
の加熱作用時間を短くするといったことが行えて省エネ
ルギー化が可能になる。
【０００８】請求項１に記載のガラス溶解炉では、空気
に代えて可燃性ガスによって溶融ガラス層にてバブリン
グさせる工夫により、溶融ガラス層を攪拌できるだけで
なく、可燃性ガスが炉内にて燃焼して溶融ガラス層を加
熱することができ、従来に比べて省エネルギー化が図れ
る等、効率良くガラス原料を溶解できるようになった。
【０００９】〔請求項２記載の発明〕請求項２に記載の
構成は、ガラス原料を溶解するために加熱作用する加熱
手段を備えた溶解槽を設けてあるガラス溶解炉におい
て、前記溶解槽内の溶融ガラスを攪拌するために、可燃
性ガスと燃焼用の酸素含有ガスとを前記溶解槽底部から
噴出させる噴出手段を設けてあることを特徴とする。
【００１０】請求項２の構成によれば、次のような作用
が得られる。即ち、溶融ガラス層は上層ほど熱くなって
いるが、底部でも約１２００℃の温度状態になっている
ため、溶解槽底部から可燃性ガスと燃焼用の酸素含有ガ
スとを噴出させると、それら混合ガスは直ちに燃焼して
溶融ガラス層をその内部から加熱するとともに、燃焼後
の排気ガスが上昇するバブリングによって攪拌作用が生
じることになる。
【００１１】つまり、攪拌作用に加えて加熱作用も得ら
れるので、その新たに加わった加熱作用の分は、加熱手
段の消費エネルギーを少なくするとか、その加熱作用時
間を短くするといったことが行えて省エネルギー化が可
能になる。この場合、加熱作用は、温度の比較的低い溶
融ガラス層の下部にて行われるので、温度の比較的高い
溶融ガラス層の上表面にて行われる場合に比べて、より
効率良く加熱することができる。
【００１２】請求項２に記載のガラス溶解炉では、空気
に代えて可燃性ガスと燃焼用の酸素含有ガスとの混合ガ
スによって溶融ガラス層にてバブリングさせる工夫によ
り、溶融ガラス層の下層内にて燃焼することによる加熱
作用と、その排気ガスによる攪拌作用とが生じるので、
より一層省エネルギー化が図れる等、さらに効率良くガ
ラス原料を溶解できるようになった
【００１３】〔請求項３記載の発明〕請求項３に記載の
構成は、請求項２の構成において、酸素含有ガスが純酸
素ガスであることを特徴とする。
【００１４】請求項３の構成によれば、請求項２の構成
による前記作用が得られるが、窒素等の燃焼に関する余
分なガス成分が存在しない分、排気ガス損失率が小さく
なり、溶融ガラス層内にて燃焼することによる加熱作用
が強化され、更なる省エネルギー化が図れるようにな
る。
【００１５】請求項３に記載のガラス溶解炉では、可燃
性ガスと純酸素ガスとの混合ガスによって溶融ガラス層
にてバブリングさせる工夫により、請求項２の構成によ
る前記効果が強化される利点がある。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１、図２に示すように、ガラス
溶解炉は、溶解槽２を下部に備えると共にアーチ型の天
井を備えた炉本体１を中央に設け、溶解槽２の一端から
ガラス原料を投入し、他端から溶融ガラスを取り出すよ
うに構成し、ガラス原料の移送方向Ｔに対して、炉本体
１の左右夫々に、複数の蓄熱室３を原料移送方向Ｔに沿
って並設し、炉本体１の左右の炉壁４の上部に、各蓄熱
室３に対応させて空気口（所謂ポート）５を形成し、各
蓄熱室３と各空気口５とを空気供給路６にて連通させ
て、所謂サイドポート式に構成してある。炉壁４におけ
る各空気口５の下部には、ガスバーナ（加熱手段の一
例）７を２個ずつ原料移送方向Ｔに並べて設けて、所謂
アンダーポート式に構成してある。
【００１７】ガスバーナ７は、ＬＰＧ、メタンを主成分
とする都市ガス等のガス燃料Ｇを炉内８に噴出供給する
ものである。空気口５は、ガスバーナ７のガス燃料噴出
箇所とは異なる空気噴出箇所（燃焼用酸素含有ガス供給
箇所に相当する）から、ガスバーナ７から噴出されるガ
ス燃料Ｇの燃焼域に、燃焼用酸素含有ガスとして燃焼用
空気Ａを供給する。つまり、ガスバーナ７が燃料噴出部
に、空気口５が空気供給部に夫々相当し、ガラス溶解炉
用の燃焼装置は、ガスバーナ７及び空気口５を備えて構
成してある。
【００１８】左右のガスバーナ７は、一定時間（約１５
〜３０分）毎に交互に、ガス燃料Ｇの噴出と噴出停止を
繰り返し、ガス燃料Ｇを噴出しているガスバーナ７の側
の空気口５からは、蓄熱室３を通って高温（９００〜１
０００°Ｃ程度）に予熱された燃焼用空気Ａが炉内８に
供給され、ガス燃料Ｇの噴出を停止しているガスバーナ
７の側の空気口５からは炉内８の燃焼ガスＥを排出させ
るようにして、左右のガスバーナ７を交互に燃焼させ
る、所謂交番燃焼を行わせるようにしてある。尚、図１
及び図２は、左側のガスバーナ７が燃焼し、右側のガス
バーナ７が消火している状態を示している。
【００１９】ガスバーナ７から噴出されたガス燃料Ｇの
燃焼域に、そのガス燃料Ｇを噴出しているガスバーナ７
の側の空気口５から燃焼用空気Ａが供給されて、ガス燃
料と燃焼用空気とが接触して拡散燃焼して、長さが長く
て高輝度の火炎（輝炎）Ｆを形成し、その火炎Ｆの輻射
熱により、溶解槽２内のガラス原料を溶解する。炉本体
１のアーチ状の天井は、火炎Ｆの輻射熱を反射させる。
炉内８の燃焼ガスＥは、ガス燃料Ｇの噴出を停止してい
るガスバーナ７の側の空気口５から、蓄熱室３に流入
し、蓄熱材を通過して、蓄熱材に排熱が回収された後、
排気される。
【００２０】蓄熱室３においては、燃焼ガスＥを排出さ
せる状態のときに、燃焼ガスＥから排熱を蓄熱材に回収
して蓄熱し、燃焼用空気Ａを供給する状態のときには、
蓄熱材の蓄熱により燃焼用空気Ａを予熱する。そして、
そのように予熱された燃焼用空気Ａが、空気供給路６を
通流して空気口５から炉内８に供給されるのである。
【００２１】炉本体１の炉壁４に投入口４ｉを形成し、
投入口４ｉを形成した炉壁４と対面する炉壁４の外部に
作業槽９を設けると共に、その作業槽９を溶解槽２に連
通させる取り出し孔４ｅを炉壁４に形成して、投入口４
ｉから投入したガラス原料を、溶解槽２にて溶融させて
作業槽９に向かって流下させ、取り出し孔４ｅを通じ
て、清浄な溶融ガラスを作業槽９に導くように構成して
ある。
【００２２】次に、溶解槽２に作用するように設けられ
たバブリング装置Ｂ（バブラ）について説明する。図３
に示すように、バブリング装置Ｂは、溶解槽２内の溶融
ガラスｇを攪拌するために、可燃性ガスと燃焼用の酸素
含有ガスとを溶解槽２の底部２ａから噴出させる噴出手
段Ｃを設けて構成されている。
【００２３】具体的には、溶解槽２の底部２ａの適所に
噴出口１０を形成し、圧送されてくる前述のガス燃料
（可燃性ガスの一例）Ｇの供給路１１と、酸素ボンベ
（図示省略）によって圧送されてくる純酸素（燃焼用の
酸素含有ガスの一例）Ｏの供給路１３とを噴出口１０に
接続する。圧送されてくるガス燃料はガスバーナ７にも
同時に供給されている。つまり、ガス燃料Ｇと純酸素Ｏ
とが噴出口１０にて混合され、その混合ガスが溶融ガラ
スｇ中に供給されるのであり、それら噴出口１０によっ
て噴出手段Ｃが構成されている。尚、前記適所の例とし
ては、図２に示すように、ガラス原料がほぼ溶融された
状態となる炉後部が好適であるが、それ以外の場所でも
良い。
【００２４】従って、噴出口１０から出た混合ガスは、
溶解槽２内の溶融ガラスｇ（溶融していないものや溶融
途中のものも含む）の下層に触れて直ちに燃焼（ガラス
下層でも１２００℃以上になっているため）し、その燃
焼熱が溶融ガラス層の内底部から直接溶融ガラスｇに加
えられるとともに、燃焼による排気ガスａが上昇するこ
と（バブリング）によって溶融ガラスｇが攪拌されるよ
うになるのである。尚、噴出口１０にはガス燃料及び酸
素の両方の圧が作用しているので、溶融ガラスｇが噴出
口１０から逆流することはない。
【００２５】参考として、図４にバブリングガスの単位
時間当たりの供給量に対するトータルエネルギーの消費
量の関係グラフを示す。このグラフから、可燃性ガスＧ
と純酸素Ｏとの混合ガスであるバブリングガスの単位時
間当たりの供給量を多くする程、省エネ化が促進される
ことが見て取れる。
【００２６】このデータを得るための実験では、ガス燃
料Ｇとして都市ガス（ガス記号：１３Ａ）を用いてお
り、噴出口１０からの噴出ガスとして、都市ガスのみを
用いた場合をラインｘ、都市ガスと空気との混合ガスを
用いた場合をラインｙ、都市ガスと酸素との混合ガスを
用いた場合をラインｚとして描いてある。このグラフか
ら、ガス燃料のみよりは、燃焼用の空気を混合した方が
省エネ化が促進されるのが分かるとともに、酸素を混合
する場合にはより一層の省エネ化が図れることが理解で
きる。
【００２７】〔別実施形態〕 《１》 前述の実施形態において、燃焼用の酸素含有ガ
スとして、純酸素に代えて空気を用いても良い。
【００２８】《２》 図５に示すように、噴出口１０か
ら燃焼ガスＧ（可燃性ガス）のみを噴出させるようにし
ても良い。この場合には、燃焼ガスＧの溶融ガラスｇ内
での上昇移動によるバブリングで攪拌されるとともに、
溶融ガラス層を抜け出て炉内８に到達すると、その約１
５００℃の高温下における炉内８の残存酸素との反応に
よって直ちに燃焼し、溶融ガラスｇがその上表面から直
接的に加熱されるようになるのである。
【００２９】《３》 空気口５から炉内８に供給する燃
焼用酸素含有ガスとしては、上記の各実施形態において
例示した空気以外に、空気に炉内８から排出した燃焼排
ガスを混合したものや、酸素含有率を高くした酸素富化
空気等、種々のものを用いることができる。
【００３０】《４》 上記の各実施形態においては、本
発明を、サイドポート式、即ち、原料移送方向Ｔの左右
両側に、ガスバーナ７及び空気口（所謂ポート）５を設
け、火炎Ｆを、原料移送方向Ｔに直交する方向に形成す
るガラス溶解炉に適用する場合について例示したが、こ
れ以外にも、例えば、所謂エンドポート式のガラス溶解
炉にも適用することができる。エンドポート式のガラス
溶解炉は、図６に示すように、ガラス原料投入側の炉壁
４の側に、２室の蓄熱室３を設けると共に、各蓄熱室３
に対して、上記の各実施形態と同様のガスバーナ７と空
気口との組を例えば２組ずつ、上記の実施形態と同様に
炉壁４に設け、左右の２組ずつによって、交番燃焼を行
わせる。
【００３１】《５》 火炎Ｆに加えて、溶解槽２をブー
スタ加熱（電気加熱）してガラス原料を溶かすべく、溶
解槽２の底部に電気ヒータを備えても良く、この電気ヒ
ータやガスバーナ７等を総称して「加熱手段７」と定義
する。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガラス溶解炉の縦断正面図
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ矢視図
【図３】バブリング装置の構造を示す要部の概略側面図
【図４】バブリングによる省エネ化の変化特性グラフを
示す図
【図５】バブリング装置の別構造を示す要部の概略側面
図
【図６】ガラス溶解炉の別構造を示す横断平面図
【符号の説明】
２ 溶解槽 ２ａ 溶解槽底部 ７ 加熱手段 ｇ 溶融ガラス Ｃ 噴出手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竜田 孝司 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 吉田 暢夫 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 Ｆターム(参考） 4G014 AF00 4K063 AA04 AA13 BA06 CA01 CA03 DA08 DA13 DA28

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ガラス原料を溶解するために加熱作用す
    る加熱手段を備えた溶解槽を設けてあるガラス溶解炉で
    あって、 前記溶解槽内の溶融ガラスを攪拌するために、可燃性ガ
    スを前記溶解槽底部から噴出させる噴出手段を設けてあ
    るガラス溶解炉。
  2. 【請求項２】 ガラス原料を溶解するために加熱作用す
    る加熱手段を備えた溶解槽を設けてあるガラス溶解炉で
    あって、 前記溶解槽内の溶融ガラスを攪拌するために、可燃性ガ
    スと燃焼用の酸素含有ガスとを前記溶解槽底部から噴出
    させる噴出手段を設けてあるガラス溶解炉。
  3. 【請求項３】 前記酸素含有ガスが純酸素ガスである請
    求項２に記載のガラス溶解炉。
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