JP2003507309A - グラスあるいはグラスセラミックの溶融又は精製装置 - Google Patents
グラスあるいはグラスセラミックの溶融又は精製装置Info
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Abstract
Description
である。
。これらはポット壁を備える。これは通常円筒型である。これは垂直な金属パイ
プのクラウンから成る。隣接するパイプの間にはスロットがある。ポットの底も
金属パイプから成ってもよい。また、それは耐熱材料から成ってもよい。端部は
冷却剤の導入又は冷却剤の放出のために垂直パイプにつながっている。
できる誘導コイルによって行う。
知である。
ガラス又はその混合を充填する。ガラス又は溶融物はまず、所定の最小導電率を
得るために予備加熱しなければならない。予備加熱は主にバーナー加熱によって
行われる。HFエネルギー導入の温度に達すると、高周波エネルギーの照射によ
ってエネルギー導入を行うことができる。作動の間、高周波エネルギー加熱に加
えて、溶融物も、その頂部から作用するバーナーによって、又は熱いオフガスに
よって加熱される。これは精製の際にスカルポットを使用する場合に特に必要で
ある。すなわち、表面層が冷たくかつそれに対応して粘性が高い場合には、泡が
溶融物から出るのを防ぎ、又は泡立つが生ずる。
を有する装置が記載されている。
円筒型コイルはクォーツチャネルに巻かれている。クォーツチャネルは実際には
冷却される。しかしながら、高い長期安定性及び高い破壊強度を有さない。さら
に、溶融物面の特別の加熱はできない。実際には、表面領域において丈夫なスキ
ンの形成につながりうる冷却が生ずる。このようなチャネルは精製装置として使
用すると、泡は妨害されずに溶融物から出てきたり、溶融物から放出されたりで
きない。従って、チャネルは精製に対して使用することはできない。チャネルを
溶融に対して使用し、かつ溶融物が予め揮発性成分を含むならば、チャネルの冷
却された超構造で固まる危険がある。これは、こぶ、膨れ、又は、筋の形のガラ
ス欠陥につながりうる。コイル材料の腐食が生ずると、これはコイルの材料に依
存するガラスの変色につながる。これは特に光学ガラスの場合には受け入れがた
い。
スがある。これらはコイルの材料も攻撃しうる。腐食は、冷却水の放出が発生し
てしまうほど強いこともあるので、プラントを安全に作動する保証はない。
製チャネルで行われる。管壁の直接的又は間接的加熱によって熱が導入される。
こうして、ガラス溶融物−管壁界面で最大温度となる。大きな腐食及びそれに関
わるスペクトル消失の増加は回避することができない。
、溶融物の精製に適しており、質が非常に高いガラスを製造する装置を提供する
ことである。
ルポットに類似した構造を有するチャネルを使用する。
管壁及びガラス溶融物は管壁の近傍で非常に冷却されるので、ガラス溶融物の腐
食攻撃は極端に抑制される。管壁の近傍で起こりうる失透が冷却による腐食防止
効果を高める。というのは、それは、粘性の増加によって対流が低減され、溶融
物と壁との間での材料の置換を低減するからである。
で自然対流によって生成する大きな電流が得られ、隆起点はガラス浴の表面近傍
におけるチャネルのほぼ中心で見つけられる。ガラス溶融物の混合をかなり改良
することによって、実質的に精製効果(泡の除去)を改良しかつガラス溶融物の
均質性を改良する。
は金属パイプを備える。加熱に必要なエネルギーは、100kHzから10MH
zの周波数領域の高周波放射によって溶融物材料に直接導入される。
る。
した冷たいガラス絶縁層が非常に薄いならば、高い溶融温度では、ガラス溶融物
とスカルチャネルの金属パイプとの間でフラッシュオーバーが生じうる。これは
、結果としてスカルフレームの破壊を有しうるスカルチャネルと溶融物との間の
アーキングにつながりうる。アークの形成はスカルパイプで誘導される高周波電
圧によって行うことができることが仮定されている。
なく、ガラス流の方向に対して垂直に延びる。このように、スカルパイプと溶融
物との間のアーク形成は大きく回避される。
形成する傾向−は十分抑制され、スカルパイプのU型片の端部は、短絡ブリッジ
(分路)を形成するように互いに電気的に結合する。
HFエネルギー導入と上方へ流れさせる力に関わる中心での温度上昇とによって
上方へ流れるようになる。このように、精製泡はうまく溶融物面に届くようにな
る。古典的な浴では、このような上方への流れは精製領域で主に一つの壁によっ
て強制され、それによってガラス流は上方に向く。この壁はHF加熱チャネルの
場合には省略することができる。ここでは、この効果のために供給する“自然流
”がある。シミュレーション計算は、スカルチャネルにおける流れ隆起点は基本
的に、古典的に使用してきた壁より精製についてはより効果的である。改良され
た精製に加えて、壁の摩耗は起きないという利点もある
る。
いる。溶融物のレベルは露出している。溶融物の表面は、補助加熱装置、例えば
、ガスバーナーあるいは電気加熱装置の装備のために自由にアクセス可能である
。この頂部加熱は、チャネルを精製集合体として利用する場合には特に利点があ
る。高い表面温度を得ることができ、そのため、泡の破裂が表面領域で保証され
る。
て、少なくともガラス輸送が保証できる。また、溶融温度は、高周波加熱が始ま
るときに再結合が可能となる値に維持することができる。
、溶融物のレベルの上ではそれら蒸発生成物はないからである。
の場合には、複雑な超構造を備えている。
トは下部側でガラス表面上に熱を放射し、ガラスを間接的に加熱する。これは、
B2O3、P2O5、F、S、Se、Te等のような非常に蒸気になりやすい成分を
含有するガラスの場合に、強く乱れた空気の干渉がガラス溶融物のレベル以下で
は直接は生じないという利点を有する。このような干渉は容易に揮発性成分を浮
遊して運び、ガラス組成物の修飾につながる。フィルタ装置のガラス溶融物のす
ぐ上で強く乱れた空気流は生じないという利点がある。これによって生ずるフィ
ルタ装置の早期妨害も回避される。
ろうがなかろうがバーナーによって行われると、還元空気を形成することができ
る。断熱ガラス又は高い紫外線(UV)透過性を有する断熱ガラスの製造に対し
て必要なことである。ここで、Fe3+/Fe2+比は還元体のFe2+に対してでき
る限り大きくシフトする。Fe2+は、赤外線(IR)で吸収する熱放射(耐熱ガ
ラス)に対して使用され、一方、紫外線(UV)を吸収するFe3+は高い紫外線
(UV)透過性を有する断熱ガラスの場合に可能な限り回避しなければならない
。ガラスはしばしば燐酸塩又はフルオロ燐酸塩なので、セラミックカバープレー
トの使用は重要である。同様な議論は最初のガラスの製造に適用される。ここで
、冷却に要するカルコゲニドは少なくとも一部は還元体(S2-、Se2-、Te2- )で存在する。ここで、セラミックカバープレートの使用によって、色成分の場
合には、蒸発を最小にするという利点もある。
O2及び他の気体)によって上からの電気加熱を用いて形成してもよいが、還元
空気(不完全な気体燃焼、例えば、より少量の空気/酸素)を生成するための調
整バーナーを使用する方が通常コストが安い。
石材チャネルに結合してもよい。石材チャネルに結合するとき、石材チャネル−
スカル移行領域の冷却が重要である。作動においては、通常水冷却チャネルを石
材材料に十分に接触させる。石材チャネルは焼き入れ中に延伸するので、加熱フ
ェイズの間、HFチャネルに対して石材チャネルの動きの自由が保証されなけれ
ばならない。一方、水冷却HFチャネルはその幾何学的配置を保持する。焼き入
れしそれを熱い状態にしておいた後だけ、石材チャネルをHFチャネルにまで動
かす手順は最適であることが判明している。
成分の間には電気的接触はないか、又は電気的接触が非常によいことのいずれか
が保証されなければならない。後者はHF干渉信号は白金システムによって切り
離される危険を抑制するが、接触不良を起こしそこで抵抗が増加して火花を発生
しやすい。
部材によって行うことができ、そのとき、、金属部材の間は少なくとも5mmの
距離を保証しなければならない。より大きな距離は、電気絶縁強度に対してさら
に安全さを提供するが、特に攻撃性溶融物の場合にはシールがより困難になる。
クォーツセラミックは絶縁材料として非常に適していることが判明している。
って加熱しなければならず、個々のチャネル領域において独立に温度調整をする
ことができるように、理想的にはフラットコイルは異なるHF発電機によるエネ
ルギーをもつ。隣接フラットコイルの間の距離Xは、コイル巻線の高さdより大
きく又は少なくとも等しくあるべきであり、HF場は互いに影響を与えることは
できない。
で、非加熱又は非常に弱い加熱領域は、2つのフラットコイルの間の移行領域に
ある。溶融物はこのゾーンで冷却する。ガラス溶融物の上下加熱はガラスの品質
においては、特に、熱の再沸騰の危険のため、望ましくない。フラットな温度プ
ロファイル、又は、チャネル全長にわたって単調に上昇するかあるいは単純に下
降する温度プロファイルを保証するため、補助加熱装置を2つのコイルの間の移
行領域に装備しなければならない。ここに記載したチャネルタイプでは、補助加
熱装置(例えば、シリコンカーバイドロッド又はカンタル針)又はガス発火装置
を用いることができる。ガス発火装置の場合には、コイルを使用しかつコイルを
チャネルの真下に配置することが有利であることが判明している。
垂直に延びる本発明によるチャネルに対して、これまで記載してきた。この場合
には、HFコイルの巻線は実質的に水平面である面で延びている。
配置することも可能であり、また、コイルの巻線を垂直な面に配置しあるいは垂
直な面に対して傾いた面に配置することも可能である。
、1.3を有する。この場合には、巻線は、水平において、正確にガラス流2の
方向に延びている。内側巻線の内径は比較的大きい。ガラス流2の方向に垂直な
内径の倍数の値でもよい。
する。はるかに多くの数の巻線も可能であることは理解されたい。コイルは一の
面でわずかに曲がっている。ガラス流2の方向に延びる巻線セグメントは、図示
しないチャネルの両側に配置する。
に平行な直線で延びることが認識される。曲がった巻線セグメントはチャネルの
始部及び終部に配置している。巻線の半分はチャネルの下に、また、他の半分は
チャネルの上に延びる。このようにして、以下が達成される:スカルパイプに誘
導されかつ曲がったコイルセグメントによって生成された高周波は、曲がった巻
線セグメントの対向流によってかなり中性化される。
を有する。スカルパイプは互いに平行な面上に配置している。完全にU型である
代わりに、その変形、例えば、ほぼV型も可能である。スカルパイプは−スカル
ポットの場合には−水冷却金属パイプである。
。これらの短絡ライン4は空気又は水でも冷却される。
がら、この方向に対して傾いた面にU型要素を配置することも可能である。
ている。溶融物は、チャネルの入口及びチャネルの出口での短絡ゾーンを除いて
上からアクセス可能である。従って、溶融物上には水冷却成分はなく、先述した
ような欠点である蒸発生成物の凝結の危険はない。また、ガスバーナーあるいは
他の補助加熱装置が溶融物上に配置してもよい。上からの加熱は、チャネルを精
製集合体として使用される場合に有利である。この補助加熱は、溶融物の表面温
度を特に高温に導くために必要であってもよく、それによって、泡の破裂及び溶
融物から気体の放出が保証される。
,100がこのチャネル3に設けられている。また、補助加熱装置5.1及び5
.2を備える。補助加熱装置は毎度2つの平坦コイルの間の移行領域に配置され
る。
図4で示したように、溶融物8はスカルチャネル3を介して流れる。溶融物は極
端にゆっくり動く。スカルチャネルは誘導コイル1に囲繞されている。これは図
1から図3に示したコイルの配置を有する。
そこに備える。後者は熱を直接溶融物面に伝達する。しかしながら、伝熱は間接
的に行ってもよい。ここで示したように、バーナー補助加熱装置で加熱されかつ
熱が導入され溶融物面上に均一に分布されるセラミックプレート7を備えてもよ
い。
加熱する補助電気加熱装置5.4を備えてもよい。
ネルの左右に、チャネルの端部で、チャネルの下で、チャネルの反対側上に延び
る。理想的には、巻線の一半分はチャネルの下に延び、かつ、巻線の他の半分は
反対側上のチャネルの上に延びる。このようなやり方で、スカルU型パイプにお
いてこれらのコイル片によって誘導されたHF電圧を対向流回路でかなり中性化
することができる。反対側のチャネル側上のコイルフィードバックの領域では、
スカルチャネルがチャネルの一側から他の側へ上端で短絡される。短絡は空気又
は水で冷却される。
備える。頂部からの投影では、コイルは螺旋巻き線状矩形加工平坦コイルであり
、その狭い側はチャネルの上及び/又は下でガイドされる。コイル片がチャネル
の上に沿ってガイドされると、例えば、クォーツブリッジの形セラミック絶縁が
溶融物とコイルとの間に導入可能である。
口及び出口での短絡ゾーンを除いて、溶融物の上部領域に水冷却成分が存在しな
いという利点があり、それによって、溶融物はここではより高く、蒸発生成物の
凝結の危険はない。また、溶融物の上の領域は、ガス又は電気上部加熱ユニット
の絶縁部に自由にアクセス可能である。上部加熱ユニットは、チャネルを精製集
合体として使用する場合に有利である。というのは、より高い表面温度を得るこ
とができ、泡の破裂を保証することができるからである。上部加熱も高周波エネ
ルギーの失敗の場合に効果的である。というのは、少なくともガラスの輸送が保
証でき、かつ高周波加熱の再結合がその失敗の後に促進される。
成る複雑な超構造を導入するに際して有利である。これらのセラミックプレート
は、上側はバーナーによって加熱され、そして、その下側によってガラス面を照
射する。これは、例えば、B2O3、P2O5、F、S、Se、Te等のような非常
に蒸気になりやすい成分を含有するガラスにおいて、容易に揮発性成分を運びガ
ラス組成物の修飾につながる、ガラス溶融物のすぐ上で強く乱れた空気流は生じ
ないという利点がある。また、これによって生ずるフィルタ装置の早期妨害は回
避される。
カバープレートが使用するとしないとにかかわらず、還元雰囲気を形成すること
ができることである。これは、断熱ガラス又は高い紫外線(UV)透過性を有す
る断熱ガラスの製造に対して必要なことである。ここで、Fe3+/Fe2+比は還
元体のFe2+に対してできる限り大きくシフトする。Fe2+は、赤外線(IR)
で吸収する熱放射(耐熱ガラス)に対して使用され、一方、紫外線(UV)を吸
収するFe3+は高い紫外線(UV)透過性を有する断熱ガラスの場合に可能な限
り回避しなければならない。ガラスはしばしば燐酸塩又はフルオロ燐酸塩なので
、セラミックカバープレートの使用は重要である。同様な議論は最初のガラスの
製造に適用される。ここで、冷却に要するカルコゲニドは少なくとも一部は還元
体(S2-、Se2-、Te2-)で存在する。ここで、セラミックカバープレートの
使用によって、色成分の場合には、蒸発を最小にするという利点もある。
−パイプ30.1−30.6参照−によって形成されている。パイプは円形に配
置し、それによってそれらが環管を形成している。
線は水平に延びる仮想軸の回りに配置している。
6を配置することも可能である。同様に、水平に対してコイル10の仮想巻線軸
を傾けることも可能である。
に、コイル10の巻線を上部領域、例えば、図示しないガラス溶融物の上に配置
することも可能である。
に有利となりうる。発明者は以下を特に観察した:
ャネル30の終端部で見つかれば、HF場の変位が上方すなわちチャネル入口で
生ずる。これは、溶融物の特に強い加熱がここで生ずることを示している。対照
的に、短絡がチャネルの始端部で見つければ、HF場は下流方向に変位する。こ
れによって、チャネルの出口領域で溶融物を特に強烈に加熱することにつながる
。一又は他の構成も好都合である。
る。
。
成図である。
カルチャネルとそれに設けられたバーナーとを示す図である。
示す図である。
ある。
Claims (6)
- 【請求項1】 1.1 実質的に水平に配置し、ガラス溶融物のための入
口及び出口を有するチャネル(3,30)を備え、 1.2 該チャネル(3,30)が、冷却媒体に接続することができる複数の
金属パイプ(3.1−3.7;30.1−30.6)から成るスカルポットタイ
プとして構成され、 1.3 HFエネルギーを溶融物に導入するためにHFコイル(1,10,1
00)がチャネル(3,30)に設けられたグラスあるいはグラスセラミックの
溶融又は精製装置。 - 【請求項2】 金属パイプ(3.1−3.7;30.1−30.6)とH
Fコイル(1,10,100)の巻線とは、少なくともエネルギー導入領域にお
いて互いに角度を有して延びていることを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 【請求項3】 金属パイプ(3.1−3.7;30.1−30.6)は、
チャネル(3,30)の長さの少なくとも一部にわたって、実質的にガラス溶融
物の流れの方向に延びていることを特徴とする請求項1又は請求項2のいずれか
に記載の装置。 - 【請求項4】 金属パイプ(3.1−3.7;30.1−30.6)は、
互いに短絡されていることを特徴とする請求項3に記載の装置。 - 【請求項5】 スカルパイプ(3.1−3.7)はU型に構成されかつ互
いに並んで配置し、それによって、前記パイプは頂上が開口した鳥かご型スカル
チャネル(3)を形成することを特徴とする請求項1又は請求項2のいずれかに
記載の装置。 - 【請求項6】 U型片の端部は、短絡を形成するために、導電性を有して
結合されていることを特徴とする請求項5に記載の装置。
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